(57)【要約】  入力デバイスは、繊維シートに縫い付けられた２つの導電体（１０）と、高周波電流が適用された２つの導電体（１０）の間の電圧値に基づいて所定領域のインピーダンスの変化を検出する出力部と、を備える。
2015129887.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
布と、
前記布にセットされた少なくとも２つの導電体と、
前記高周波電流が適用された前記少なくとも２つの導電体の間の電圧値に基づいて所定領域のインピーダンスの変化を検出する出力部と、
を備えることを特徴とする衣類。
【請求項２】
少なくとも前記出力部を有する回路と、
前記少なくとも２つの導電体と前記回路とを電気的に接続する延伸部と、
前記少なくとも２つの導電体、及び前記延伸部、の少なくとも一部をカバーするシールドと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の衣類。
【請求項３】
（ａ）前記少なくとも２つの導電体の少なくとも一部が布の織物組織の少なくとも部分的な要素である、（ｂ）複数層構造を有する布における層間に前記少なくとも２つの導電体の少なくとも一部が配される、（ｃ）２層の布の間又は布と別の材料との間に前記少なくとも２つの導電体の少なくとも一部が配される、（ｄ）布に対する縫製用の材料として前記少なくとも２つの導電体の少なくとも一部が配される、（ｅ）布の端部に前記少なくとも２つの導電体の少なくとも一部が配される、及び（ｆ）模様やデザインの一部となるように布に前記少なくとも２つの導電体の少なくとも一部が配される、の少なくとも１つとなるように、前記少なくとも２つの導電体が前記布にセットされる、
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の衣類。
【請求項４】
前記少なくとも２つの導電体は、肺に対応する位置で前記布にセットされた２つの導電体と、心臓に対応する位置で前記布にセットされた別の２つの導電体とを有し、
前記出力部からの信号に基づいて、肺換気量または心拍情報を検出する生体情報検出部をさらに備える、
ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れか一項に記載の衣類。
【請求項５】
前記出力部は、検出された前記インピーダンスの変化のパターンに応じて前記生体情報検出部を駆動させる生体情報検出開始信号を出力する、
ことを特徴とする請求項１から請求項４の何れか一項に記載の衣類。
【請求項６】
前記導電体は、糸状又は帯状を有する、ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れか一項に記載の衣類。
【請求項７】
前記布に配され、前記少なくとも２つの導電体に前記高周波電流を適用するための入力源をさらに備える、ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れか一項に記載の衣類。
【請求項８】
衣類にセットされた２つの第１導電体と、
肺または心臓に対応する位置で前記衣類にセットされた２つの第２導電体と、
第１高周波電流が適用された前記２つの第１導電体の間の電圧値に基づいて前記２つの第１導電体の近傍領域におけるインピーダンスの変化を検出する出力部と、
第２高周波電流が適用された前記２つの第２導電体の間の電圧値に基づいて生体情報を検出する生体情報検出部と、
を備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項９】
肺または心臓に対応する位置で衣類にセットされた２つの導電体と、
高周波電流が適用された前記２つの導電体の間の電圧値に基づいて生体情報を検出する生体情報検出部と、
を備えることを特徴とする生体情報検出装置。
【請求項１０】
繊維シートに縫い付けられた２つの導電体と、
高周波電流が適用された前記２つの導電体の間の電圧値に基づいて所定領域のインピーダンスの変化を検出する出力部と、
を備えることを特徴とする入力デバイス。
【請求項１１】
（ａ）前記２つの導電体が繊維シートの織物組織の少なくとも部分的な要素である、（ｂ）複数層構造を有する繊維シートにおける層間に前記２つの導電体が配される、（ｃ）２層の繊維シートの間又は繊維シートと別の材料との間に前記２つの導電体が配される、（ｄ）繊維シートに対する縫製用の材料として前記２つの導電体が配される、（ｅ）繊維シートの端部に前記２つの導電体が配される、及び（ｆ）模様やデザインの一部となるように繊維シートに前記２つの導電体が配される、の少なくとも１つとなるように、前記２つの導電体が繊維シートに縫い付けられる、
ことを特徴とする請求項１０に記載の入力デバイス。
【請求項１２】
前記繊維シートに配され、前記２つの導電体に前記高周波電流を適用するための入力源をさらに備える、ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の入力デバイス。
【請求項１３】
請求項１０から請求項１２の何れか一項に記載の前記入力デバイスを備えた繊維シート。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、入力デバイス、繊維シート、衣類、生体情報検出装置に関する。
本願は、２０１４年２月２８日に出願された特願２０１４−０３９８８５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
いくつかの国においては高齢者の数が増加しており高齢者でも容易に利用できる電気機器が多く開発、販売されている。また市民の高齢化に伴う社会的費用の削減を求めるために、より良い健康管理の促進が望まれている。このような状況の中、高齢者が使いやすい入力デバイスが必要となる。また健康管理を容易に行うことのできる装置が必要となる。例えば、関連する技術が特許文献１、特許文献２に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−８６１１４号公報
【特許文献２】特開２００５−３２２０５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１には、タッチ位置を正確に検出するために工夫された折り構造を有する導電性織物の技術が開示されている。
また特許文献２には、導電性衣服と、導電性衣服の導電性布にデバイスが装着される技術が開示されている。
しかしながら、特許文献１に開示されている導電性織物は、実際にユーザが織物にタッチしなければ入力操作を行うことができない。非接触により測定対象を検出して動作するデバイスが求められている。【０００５】
本発明の態様は、非接触式のセンサリングや生体情報の検出に適した、入力デバイス、繊維シート、衣類、生体情報検出装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様は、布と、前記布にセットされた少なくとも２つの導電体と、前記高周波電流が適用された前記少なくとも２つの導電体の間の電圧値に基づいて所定領域のインピーダンスの変化を検出する出力部と、を備える衣類である。【０００７】
本発明の別の態様は、衣類にセットされた２つの第１導電体と、肺または心臓に対応する位置で前記衣類にセットされた２つの第２導電体と、第１高周波電流が適用された前記２つの第１導電体の間の電圧値に基づいて前記２つの第１導電体の近傍領域におけるインピーダンスの変化を検出する出力部と、第２高周波電流が適用された前記２つの第２導電体の間の電圧値に基づいて生体情報を検出する生体情報検出部と、を備える生体情報検出装置である。【０００８】
本発明の別の態様は、肺または心臓に対応する位置で衣類にセットされた２つの導電体と、高周波電流が適用された前記２つの導電体の間の電圧値に基づいて生体情報を検出する生体情報検出部と、を備える生体情報検出装置である。【０００９】
本発明の別の態様は、繊維シートに縫い付けられた２つの導電体と、高周波電流が適用された前記２つの導電体の間の電圧値に基づいて所定領域のインピーダンスの変化を検出する出力部と、を備える入力デバイスである。【００１０】
本発明の別の態様は、上記の入力デバイスを備えた繊維シートである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の態様によれば、非接触式のセンサリングや生体情報の検出に適した、入力デバイス、繊維シート、衣類、生体情報検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態による入力デバイスの構成を示す図である。
【図２】本発明の一実施形態による導電体と測定対象との間の空間の等価回路を示す第１の図である。
【図３】本発明の一実施形態による回路部の機能ブロックを示す第１の図である。
【図４】本発明の一実施形態による導電体が縫い付けられた繊維シートの構造を示す第１の図である。
【図５】本発明の一実施形態による導電体が縫い付けられた繊維シートの構造を示す第２の図である。
【図６】本発明の一実施形態によるインピーダンス変化を示す図である。
【図７】本発明の一実施形態による衣類を示す図である。
【図８】本発明の一実施形態による回路部の機能ブロックを示す第２の図である。
【図９】本発明の一実施形態による導電体と測定対象との間の空間の等価回路を示す第２の図である。
【図１０】本発明の一実施形態による非接触インピーダンス測定による換気量測定のグラフを示す図である。
【図１１】本発明の一実施形態による非接触インピーダンス測定による心拍情報測定のグラフを示す図である。
【図１２】本実施形態による回路部の処理フローを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態による入力デバイスと、その入力デバイスが取り付けられた繊維シートや衣類を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態による入力デバイス１の構成を示す図である。
図１において、符号１０は線状の導電体である。一例において、導電体１０は導電性糸（電極糸）である。図１に示す入力デバイス１は２本の線状（糸状）の導電体（電極）１０を有する。２つの導電体１０は互いに離間して配される。２つの導電体１０の間には実質的なギャップが設けられている。入力デバイス１はこの各導電体１０の端点に接続された電流源１１（第一電流入力源、第１入力源）から高周波電流（第一の高周波電流）を入力する。入力デバイス１は、各導電体１０の端点の電圧値を電圧計測部１２によって計測する。導電体１０に高周波電流を入力すると、高周波電流が適用された２つの導電体１０の間の空間には電界Ｅが発生する。この電界領域に例えば手を入れると電界が変動し、電圧計測部１２の計測する電圧値に変化が生じる。入力デバイス１は、電流源１１と並列に接続された電圧計測部１２を用いて、電圧値の変動に基づき、導電体１０の近傍領域における所定領域（電界領域）に入った測定対象物体（例えば手など）の影響によるインピーダンス変化を常時モニタリングすることができる。インピーダンス値は電圧値を電流値で除することにより得られる。入力デバイス１はインピーダンス変化が所定値以上である場合には信号を出力する。入力デバイス１において電流源１１や電圧計測部１２は回路部１Ａに備えられている。なお、導電性糸（電極糸）として、様々なものが適用可能である。例えば、導電性糸として、テフロン（登録商標）に金属（銀、アルミなどの導電性の高い物質）がメッキされたものを用いることができる。例えば、導電体（導電性糸、導電性布）として、導電性の素材（例えばカーボン素材（カーボンナノチューブ、カーボン繊維など））を用いたものや、糸又は布に導電性インクを染み込ませたもの（先染め、後染め）などを適用可能である。
【００１４】
図２は本発明の一実施形態による導電体と測定対象との間の空間の等価回路を示す第１の図である。
空気の誘電率は有限であるため、空間（導電体の近傍領域における所定領域、導電体の近傍空間）を図２のような等価回路で表すことができる。
図２の導電体１０（電極）と測定対象の間（空気層）のインピーダンス（｜Ｚ｜）は、式（１）で表すことができる。ここで、周波数をｆ、抵抗をＲ、空気中の静電容量をＣである。
【００１５】
【数１】
2015129887.tif 000003
【００１６】
コンデンサ（Ｃ）のインピーダンス（｜Ｚｃ｜）は、式（２）で表すことができる。
【００１７】
【数２】
2015129887.tif 000004
【００１８】
式（２）において、高周波電流の場合、コンデンサのインピーダンスは限りなく０に近い値となる。高周波電流を導電体１０に入力すると空気中（空間）と測定対象とに電流を通すことができる。つまり入力デバイス１は、高周波電流を用いることで導電体１０により電極と測定対象が実質的に非接触の状態（あるいは測定対象が繊維シートや衣類に対して実質的に非直接接触状態）においても、インピーダンスの変化に基づき、測定対象(例えば手など)が導電体１０の近傍に配されたこと（例えば、測定対象が導電体１０のの少なくとも一部を含む領域上に翳されたこと）を検出することができる。上述したように、一例において、入力デバイス１を構成する導電体１０は導電性糸である。導電性糸は、衣類の一部（例えば服の袖、肩、腕付近、襟、裾、首回りなど）に縫い付けられることで、入力デバイス１は衣類と一体として構成可能である。例えば、導電性糸の導電体１０に手をかざすと、入力デバイス１は、インピーダンスの変化に基づいて、導電性糸に対する手の近接を検出して信号を出力する。これにより入力デバイスは入力インタフェースの役割を果たすことができる。なお導電性糸により構成された導電体１０に流入させる高周波電流は、例えば、１００ＫＨｚ以上〜５ＭＨｚの範囲の高周波電流である。一例において、高周波電流は、約１００Ｋ、１５０Ｋ，２００Ｋ、２５０Ｋ，３００Ｋ、３５０Ｋ、４００Ｋ、４５０Ｋ、５００Ｋ、５５０Ｋ、６００Ｋ、６５０Ｋ、７００Ｋ、７５０Ｋ、８００Ｋ、８５０Ｋ、９００Ｋ、９５０Ｋ、１Ｍ，１．５Ｍ、２Ｍ、２．５Ｍ、３Ｍ、３．５Ｍ、４Ｍ、４．５Ｍ、又は５ＭＨｚにできる、又は上記数値の組み合わせで得られる範囲内に設定できる。本発明は上記数値に限定されない。高周波電流は、１００ＫＨｚ未満としてもよく、５ＭＨｚ以上としてもよい。
【００１９】
図３は本発明の一実施形態による回路部の機能ブロックを示す第１の図である。
入力デバイス１は図１で示した導電体１０に接続される回路部１Ａ（図３）を備えている。回路部１Ａは上述した電流源１１、電圧計測部１２のほか、入力信号出力部１３を備えている。入力信号出力部１３は、導電体のインピーダンスの変化を検出してその変化があった場合に信号を出力するように構成された処理部である。
図３で示す回路部は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等のメモリ（記憶部）、バッテリ、コンデンサや抵抗等の回路素子で構成されていてよい。入力信号出力部１３はＣＰＵがメモリが記憶するプログラムを読み込んで実行することによって構成される機能部であってよい。
【００２０】
図４は本発明の一実施形態による導電体が縫い付けられた繊維シートの構造を示す第１の図である。
上述したように本実施形態の導電体１０は導電性糸により構成される。この導電性糸は繊維シートに縫い付けられている。図４は導電性糸が縫い付けられた繊維シートの一断片を示している。そしてこの繊維シートには１本または２本の導電性糸が縫い付けられている。図４においては導電体１０としての２本の導電性糸が繊維シートに縫い付けられた様子を示している。図４に示す本実施形態では導電性糸が直線的に縫い付けられているが、その形態に限らない。
【００２１】
ここで、「繊維シート（布）に導電体が縫い付けられる（繊維シート（布）に導電体がセットされる）」は、例えば、（ａ）導電体１０が布の織物組織の少なくとも部分的な要素であること、（ｂ）複数層構造（例えば複数層の織物組織）の布における層間に導電体１０が配されること、（ｃ）２層の布（布の折り返し部を含む）の間又は布と別の材料との間に導電体１０が配されること、（ｄ）布に対する縫製用の材料として導電体１０が配されること、（ｅ）布の端部に導電体１０が配されること、（ｆ）模様やデザインの一部となるように布に導電体１０が配されること、等を含む。導電体１０は、通常の使用時に外部から実質的に観察可能又は実質的に観察不能となるように、配されることができる。導電体１０の表面は、例えば、布の主要色に似た色、同系色、又は布の主要色と異なる色にできる。布は、色彩、模様（パターン）、文字、及び図柄（デザイン）等の少なくとも１つを有することができる。布は、繊維（天然繊維、化学繊維）等からなる板状又はシート状の部材であり、様々な種類を含む。例えば、布は、織物、不織布、フェルト、編み物、及びレース等を含む。織物は、たて糸（経糸）及びよこ糸（緯糸）を交錯させた構造を有する。一般に、たて糸は製織時に織物の長さ方向に沿って配され、よこ糸は幅方向に沿って配される。所定パターンの交錯の繰り返しは織物組織を構成する。一実施形態において、織物の糸の少なくとも一部を導電体にできる。織物は、代表的に、絹織物、毛織物、綿織物、麻織物の他、化学繊維織物等を含むことができる。布の素材としては様々な材料が適用可能であり、例えば、綿、絹、麻、モヘヤ、ウール、カシミア、化学繊維（例えば、アセテート、キュプラ、レーヨン、再生ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、ポリエステル、フィストップなど）等が挙げられる。不織布の材料として、例えば、ナイロン繊維、ポリオレフィン繊維、絹繊維、レーヨン繊維、ビニロン繊維、ガラス繊維、及びアラミド繊維等が挙げられる。基材として、上記素材を単独で使用してもよく組み合わせて使用してもよい。布及びその素材は、上記例に限定されない。
【００２２】
図５は本発明の一実施形態による導電体が縫い付けられた繊維シートの構造を示す第２の図である。
図５は図４で示した繊維シートの一断片の断面を示している。図５が示すように、繊維シートは上層から下層に向けて絶縁層Ｓ１、シールド層Ｓ２、絶縁層Ｓ３、絶縁層Ｓ４が積層されて構成されている。また絶縁層Ｓ３と絶縁層Ｓ４の間には導電体１０（導電性糸）が縫い付けられている。図５においては２本の導電体１０が縫い付けられている。なおシールド層Ｓ２は繊維シートの所定の位置に設けられた入力範囲において開口部が設けられて入力デバイス１を構成している。つまり入力デバイス１は入力範囲における繊維シートの構造においてシールド層Ｓ２は設けられていない。そして、この繊維シートが例えば衣類の素材として用いられる場合には、上層に位置するシールド層側が外側、下層に位置する導電体１０が内側（皮膚に密着する側）となるように衣類が製造される。そして入力デバイス１が動作している状態において、衣類を着衣するユーザが入力範囲近傍で手を翳すと、入力デバイス１の入力信号出力部１３は導電体１０を介してインピーダンスの変化を検出して信号を出力する。これにより、入力デバイス１を備えた繊維シートや衣類が入力インタフェースの役割を果たす。
【００２３】
なお、繊維シートの構造は少なくとも導電体１０が縫い付けられていればよい（布に導電体１０がセットされていればよい）。繊維シートに入力範囲と入力範囲外とを設けるためには、繊維シートの構造は、少なくとも導電体１０が縫い付けられた絶縁層と、その上層に積層されたシールド層Ｓ２とを有し、所定の範囲（入力範囲）においてシールド層Ｓ２が開口されていればよい。例えば図５において絶縁層Ｓ３と絶縁層Ｓ４が一体となっていてもよいし、絶縁層Ｓ２が存在しない状態であってもよい。シールド層Ｓ２は導電体１０を構成する素材と同等の素材または、外部からの導電体１０への電気的影響を遮断できる素材であればどのようなもので構成されていてもよい。
【００２４】
上記した導電体１０は細い線状であると説明したが、導電体１０は帯状であってもよい。導電体１０の形状は回路部１Ａにおいてインピーダンスの変化が検出できるのであればどのような形状であってもよい。なお、多層タイプの繊維シートにおける層の実質的な数は、２、３、４、５、６、７、８、９、１０、１１、１２、１３、１４、１５、１６、１７、１８、１９、２０、又はそれ以上にできる。また、繊維シートに別の物体を取り付けることができる。
【００２５】
図６は本発明の一実施形態によるインピーダンス変化を示す図である。
入力信号出力部１３は図６で示すようなインピーダンスの変化を検出する。上述したように入力デバイス１の電流源１１が導電体１０へ高周波電流を入力している状態において、入力範囲における導電体１０の近傍（電界領域）を手などの測定対象が翳された場合、その手が電界領域に入ることにより電圧計測部１２の計測する電圧値が変動する。そして入力信号出力部１３は図６で示すようなインピーダンスの変化を検出する。
なお図１で示すような入力デバイス１の構成の場合には手が翳されることによってインピーダンスの値は減少する。
図６における縦軸は下方から上方に向けてインピーダンス値が高いことを示している。
【００２６】
入力デバイス１は衣類や繊維シートに取り付けられることを想定できる。例えば入力範囲は服の袖における領域に設定可能である。一例において、回路部１Ａは、服に取り付けられた袋、ポケット、やワッペン等に内蔵可能である。回路部１Ａから入力範囲まで引き回される間の導電体１０（導電体１０と回路部１Ａとを電気的に接続する延伸部）は図５で示すようにシールド層Ｓ２によってシールドされている。回路部１Ａの入力信号出力部１３は、インピーダンス変化の検出に基づいて信号を出力するが、例えば、何らかの電気デバイスをＯＮするＯＮ信号を出力する。または入力信号出力部１３は、インピーダンスの変化に基づいてＯＮ信号とＯＦＦ信号とを交互に出力するようにしてもよい。入力信号出力部１３は、入力範囲において手などの測定対象が翳されていない状態におけるインピーダンスが安定している状態（安定状態）における値を０と補正し、その値からのインピーダンスの変化が所定閾値以上となった場合にそれらの信号を出力するようにしてもよい。また入力信号出力部１３は、検出した導電体１０のインピーダンスの変化のパターンに応じた信号を出力するようにしてもよい。例えば入力信号出力部１３はある所定期間の間にインピーダンスの変化が閾値以上となった回数を判定する。そしてその回数が所定の回数である場合には、回路部１Ａに電気的に接続された他の電気デバイスを駆動する駆動信号や制御信号を出力するようにしてもよい。
【００２７】
別の一例において、回路部１Ａは無線通信回路を備えており、入力信号出力部１３の出力した信号を外部の他の電気デバイス等へ送信するようにしてもよい。例えば、入力信号出力部１３はテレビの電源をＯＮしたり、チャンネルを変更したりするテレビ制御信号を出力してもよい。この場合、回路部１Ａの無線通信回路がそのテレビ制御信号をテレビへ送信し、そのテレビがテレビ制御信号を受信してテレビのチャンネル変更や電源オン・オフの制御を行うようにしてもよい。また入力信号出力部１３がメモリを有しており、そのメモリに電気デバイス毎の制御情報を記憶しておく。そして、入力信号出力部１３は、検出した導電体１０のインピーダンスの変化のパターン（単位時間当たりにインピーダンス値が閾値を超えた回数やタイミングなど）に応じた電気デバイスの制御情報を読み取って、無線通信回路を介して送信するようにしてもよい。回路部１Ａは無線通信回路の代わりに有線通信回路を備え、通信ケーブルを介して電気デバイスと接続されていてもよい。
【００２８】
図７は本発明の一実施形態による衣類を示す図である。
図７において符号１Ａは入力デバイスの回路部である。また１Ｂは入力範囲を示している。図７には図示していないが回路部１Ａに接続された導電体１０（第一の導電体）は入力範囲１Ｂまで延伸している。回路１Ａから延伸している導電体１０の部分（延伸部）、つまり入力範囲１Ｂの範囲外における導電体１０が縫い込まれた部分（繊維シート）には図５で示すようなシールド層Ｓ２が設けられている。シールド層Ｓ２は、電気的にシールドするように、延伸部をカバーすることができる。このような構成により回路１Ａから延伸している導電体１０の入力範囲１Ｂ以外における部分において、手などの測定対象が翳されたとしてもインピーダンスの変化の検出が行われないため、入力デバイスとしての誤動作を防ぐことができる。回路１Ａから入力範囲１Ｂまで延伸している導電体１０の構成は図１のように少なくとも２本である。なお回路１Ａに接続され当該回路１Ａから入力範囲１Ｂまで延伸している導電体１０の２本の組が複数組設けられていてもよい。この場合、導電体１０の２本の組それぞれが入力範囲１Ｂ内の異なる領域までそれぞれ延伸している。入力範囲１Ｂ内の異なる領域それぞれまで延伸している導電体１０の組それぞれには、延伸している領域以外の他の領域においてはシールド層Ｓ２が積層さられている。このような構成により入力デバイス１は、入力範囲１Ｂ内の異なる各領域の何れの領域において手が翳されたかを検出することができる。そうすることにより入力デバイス１はインピーダンスの変化を検出した場合の入力範囲１Ｂ内の領域に対応する信号を出力することができる。
【００２９】
図７で示す衣類は、また、導電体１０が縫い付けられた繊維シートにより構成される布電極範囲が設けられている。図７において３Ａ，３Ｂは、その組み合わせからなる一組の第一の布電極範囲（第１帯状電極）を示している。また図７において４Ａ，４Ｂは、その組み合わせからなる一組の第二の布電極範囲（第２帯状電極）を示している。布電極範囲それぞれ（３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂ）は、図１で示した導電体１０（第二の導電体）の組（２本）の内の１つ（１つの電極）が繊維シートに縫い込まれた構成となっている。つまり布電極範囲３Ａ，３Ｂ（又は４Ａ，４Ｂ）の１組で、図１で示した繊維シート（導電体１０の２本の間隔が離れた状態）と同等な構成である。そして一組の布電極範囲（３Ａ，３Ｂの組み合わせ、または４Ａ，４Ｂの組み合わせ）と回路部１Ａとにより生体情報検出装置１００を構成する。回路部１Ａから布電極範囲３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂまで引き回される間の導電体１０は図５で示すようにシールド層Ｓ２によってシールドされている。この場合、シールド層２は引き回される導電体１０よりも衣服の外側に設けられていてもよいし、または導電体１０より衣服の内側に設けられていてもよい。またシールド層２は引き回される導電体１０の内側と外側の両方に設けられていてもよい。また布電極範囲３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂにおいて、シールド層２は導電体１０よりも衣服の外側に設けられていてもよいし、設けられていない場合があってもよい。
【００３０】
入力デバイス１と生体情報検出装置１００は構成上は同等であるが、処理部としてインピーダンスの変化に基づいて入力信号を出力する処理部を備えるか、生体情報を検出する処理部を備えるかの点で異なっている。本実施形態においては布電極範囲３Ａ，３Ｂは、測定対象となる肺を挟むようにシャツの両脇（肺の位置に対応する衣服の位置）に取り付けられている。また本実施形態において布電極範囲４Ａ，４Ｂは、測定対象となる心臓の近傍（心臓の位置に対応する衣服の位置）に取り付けられている。生体情報検出装置１００が布電極範囲３Ａ，３Ｂの組み合わせに対して高周波電流を入力した場合には、布電極範囲３Ａ，３Ｂの間の生体（肺近傍）を電流が通り生体内に電界が生じる。また生体情報検出装置１００が布電極範囲４Ａ，４Ｂの組み合わせに対して高周波電流を入力した場合には、布電極範囲４Ａ，４Ｂの間の生体（心臓近傍）を放射状に電流が通り生体内に放射状の電界が生じる。
【００３１】
図８は本発明の一実施形態による回路部の機能ブロックを示す第２の図である。
図７で示すような布電極範囲が衣類などに設けられている場合には回路部１Ａは、図３で示した電流源１１、電圧計測部１２（第一電圧計測部）、入力信号出力部１３の他、さらに、制御部１４、第二電流源１５（第二電流入力源、第２入力源）、生体情報検出部１６、電圧計測部１７（第二電圧計測部）を備える。
制御部１４は回路部１Ａの各機能部（第一電流源１１、入力信号出力部１３、第二電流源１５、生体情報検出部）を制御する処理を行う。
また第二電流源１５は布電極範囲３Ａ，３Ｂ，４Ａ，４Ｂの導電体１０へ高周波電流（第二の高周波電流）を入力する。
また生体情報検出部１６は、制御部１４を介して入力信号出力部１３より取得した生体情報検出開始信号に基づいて布電極範囲３Ａ，３Ｂより得たインピーダンス変化に基づく肺換気量（生体情報）の検出を行う。または生体情報検出部１６は、制御部１４を介して入力信号出力部１３より取得した生体情報検出開始信号に基づいて布電極範囲４Ａ，４Ｂより得たインピーダンス変化に基づく心拍情報（生体情報）の検出を行う。生体情報検出部１６は、制御部１４を介して入力信号出力部１３より取得した生体情報検出開始信号に基づいて、肺換気量の検出と心拍情報の検出とを切り替えるようにしてもよい。
図８で示す回路部１Ａは、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read only Memory）やＲＡＭ（Random Access Memory）等の記憶部、バッテリ、コンデンサや抵抗等の回路素子で構成されている。上記した入力信号出力部１３や、制御部１４、生体情報検出部１６はＣＰＵがプログラムを実行することによって構成される機能部であってよい。
【００３２】
図９は本発明の一実施形態による導電体と測定対象との間の空間の等価回路を示す第２の図である。
等価回路は図２で示した等価回路と同等である。図７のような布電極範囲３Ａ，３Ｂと回路部１Ａから成る生体情報検出装置１００は生体内の肺を測定対象とする。そして回路部１Ａの第二電流源１５が制御部１４の制御によって布電極範囲３Ａ，３Ｂの繊維シートに縫い込まれた導電体１０に高周波電流を入力するとその高周波電流が生体を流れる。導電性糸により構成された導電体１０に流入させる高周波電流は、生体情報検出装置１００においても、例えば１００ＫＨｚ以上〜５ＭＨｚの範囲の電流である。なお導電体１０に流れる電流が低周波電流の場合に、電流は生体内を流れることはできない。生体情報検出装置１００が導電体１０に入力する高周波電流の周波数と、入力デバイス１が高周波電流の周波数は同一でも異なっていてもよい。また生体情報検出装置１００が布電極範囲３Ａ，３Ｂの組み合わせに縫い付けられた各導電体１０に入力する高周波電流の周波数と、布電極範囲４Ａ，４Ｂの組み合わせに縫い付けられた各導電体１０に入力する高周波電流の周波数は同一でも異なっていてもよい。ただし、生体情報検出装置１００や入力デバイス１が導電体１０に入力する高周波電流の周波数は、測定対象（手や体内の臓器など）の有無や変動（肺や心臓の膨張による空気量や血液量の変動）によってインピーダンス値の変化を検出できる周波数である。
【００３３】
ここで呼吸は大気中から肺へ空気を吸い込み、肺から待機中へと空気を吐き出す一連の動作である。布電極範囲３Ａ，３Ｂを肺の位置に対応する衣服の位置に取り付けて、第二電流源１５がそれら布電極範囲３Ａ，３Ｂの導電体１０に高周波電流を流す。これにより生体情報検出部１６は、上述の入力デバイス１で述べた原理と同様の原理で呼吸に伴う肺への空気の出入りによって生じるインピーダンス変化を検出することができる。より具体的には空気のインピーダンスは高いため、肺に流入した空気量が減少（吐き出す換気量に相当）するとその分、肺のインピーダンス値は減少する。従って、肺が拡張した場合には空気量が増加するため（吸い込む換気量に相当）生体情報検出部１６はインピーダンス値が増加したことを検出する。他方、肺が収縮して空気が肺外部に流出した場合には生体情報検出部１６はインピーダンスが低い方向に変化したことを検出する。
【００３４】
このように肺の換気量の測定を、布電極範囲３Ａ，３Ｂと回路部１Ａとにより構成される生体情報検出装置１００により行うことができる。布電極範囲３Ａ，３Ｂは導電性糸が縫い込まれた繊維シートで構成されている。よってこの繊維シートを衣服の肺の近傍に設けるだけで肺の換気量を測定することができるため、電極を肺近傍の皮膚に密着させる必要が無い。また測定対象ユーザが衣服を着ていたとしてもその上から図７で示す衣類を着用して非接触で肺の換気量を測定することができる。つまり非接触で肺の換気量を検出することができる。これにより肺換気量の測定対象ユーザの測定時の負担や締め付けによる違和感（拘束性）を軽減することができる。特に、無呼吸症候群などの症状の場合には夜間に測定対象ユーザの換気量を測定することが必要となるが、従来はマスクを用いた流量計による測定や、鼻圧センサ、胸囲長の収縮検出等による測定を行う必要があった。つまり従来の換気量の測定技術はユーザの身体に密着させる器具が必要であった。これに対して上述の生体情報検出装置１００により非接触で肺の換気量を測定することができ、測定対象ユーザの負担を軽減することができる。
また上述の生体情報検出装置１００によれば、肺に流入する空気量の増加または減少をインピーダンス変化によって直接検出するため非接触であってもある程度の精度で換気量を検出することができる。
なお上述した非接触によりインピーダンス変化によって測定対象を測定する技術を、以下、非接触インピーダンス測定と呼ぶこととする。
【００３５】
図１０は本発明の一実施形態による非接触インピーダンス測定による換気量測定のグラフを示す図である。
図１０では非接触インピーダンス測定により測定した換気量を実線で示している（図１０中はインピーダンスと記載）。なお図中の縦軸が換気量を示す。また図１０ではフローセンサにより測定した実際の換気量を破線で示している。フローセンサとは口鼻マスクから流入した空気量を物理的に計測するセンサである。なお図中の横軸が時間を示す。この図によれば測定開始（０秒）の後１０秒〜２０秒の間において通常は考えにくい２００ｃｃ（０．２リットル）程度の極少量の換気量を検出している。このような極少量の換気量を検出できるので、生体情報検出装置１００は睡眠時の呼吸障害（無呼吸障害）を精度高く検出することができる。なお測定開始の後２０〜４０秒においてはインピーダンス測定とフローセンサによる換気量の測定に差が出ているが、これは換気量の急激な増大による平滑フィルタの時間遅延が原因である。測定開始の後４０秒以降はインピーダンス測定とフローセンサによる測定結果の波形の増加や減少のタイミングや、ピーク時のタイミングはほぼ一致しており、精度高く換気量を検出できることがわかる。
【００３６】
生体情報検出部１６は、検出したインピーダンス値に良い補正係数を乗じることにより、図１０のフローセンサで計測した値と同等となるように、より良い換気量の測定を行うことができる。ここで生体情報検出部１６は、例えば生体情報検出装置１００に別途備えられた姿勢検出装置（ジャイロなど）によって、生体情報検出装置１００が取り付けられた衣服を着たユーザの姿勢を検出して、その姿勢に応じた補正係数を用いて検出したインピーダンス値を補正するようにしてもよい。例えば、姿勢検出回路が座位（直立）、仰臥位、側臥位の何れであるかを検出し、生体情報検出部１６はその検出結果を取得する。そして生体情報検出部１６は、座位（直立）、仰臥位、側臥位の何れかを示す姿勢検出回路の検出結果に基づいて、メモリから補正係数を読み取る。そして生体情報検出部１６はインピーダンス値と読み取った補正係数とに基づいて、換気量を算出する。
【００３７】
また図７のような布電極範囲４Ａ，４Ｂと回路部１Ａから成る生体情報検出装置１００は生体内の心臓を測定対象とする。そして回路部１Ａの第二電流源１５が制御部１４の制御によって布電極範囲４Ａ，４Ｂの繊維シートに縫い込まれた導電体１０に高周波電流を出力するとその高周波電流が生体を流れる。
【００３８】
心臓は拍動によって心臓内の血液量が変化する。布電極範囲４Ａ，４Ｂを心臓の位置に対応する衣服の位置に取り付けて、第二電流源１５がそれら布電極範囲４Ａ，４Ｂの導電体１０に高周波電流を流す。これにより生体情報検出部１６は、上述の入力デバイス１で述べた原理と同様の原理で心臓の拍動に伴う心臓内の血液量の増減によって生じるインピーダンス変化を検出することができる。より具体的には、血液のインピーダンスは低いため、心臓の血液量が減少するとその分、心臓のインピーダンスは増加する。従って、心臓が収縮した場合には生体情報検出部１６はインピーダンスが高い方向に変化したことを検出する。他方、心臓が膨張して血液が心臓内に流入した場合には生体情報検出部１６はインピーダンスが低い方向に変化したことを検出する。
【００３９】
このように心臓の心拍情報の測定を、布電極範囲４Ａ，４Ｂと回路部１Ａとにより構成される生体情報検出装置１００により行うことができる。布電極範囲４Ａ，４Ｂは導電性糸が縫い込まれた繊維シートで構成されている。よってこの繊維シートを衣服の心臓の近傍に設けるだけで心臓の心拍情報を測定することができるため、電極を心臓近傍の皮膚に密着させる必要が無い。また測定対象ユーザが衣服を着ていたとしてもその上から図７で示す衣類を着用して非接触で心拍情報を測定することができる。つまり非接触で心臓の心拍情報を検出することができる。これにより心拍情報の測定対象ユーザの測定時の負担や締め付けによる違和感（拘束性）を軽減することができる。
また上述の生体情報検出装置１００によれば、心臓内の血液量の増加または減少をインピーダンス変化によって直接検出するため、従来よりも精度高く心拍情報を検出することができる。なお、生体情報検出装置１００は、例えば、インピーダンス変化に基づく単位時間当たりのピーク値の回数に基づいて単位時間当たりの心拍数を検出する。
【００４０】
図１１は本発明の一実施形態による非接触インピーダンス測定による心拍情報測定のグラフを示す図である。
図１１では非接触インピーダンス測定により測定した心拍波形を実線でグラフ中の下に図示している（図１１中はインピーダンスと記載）。また図１１では心電計（ＥＣＧ）により実際に測定した心電図波形をグラフ中の上に図示している。なお横軸は時間である。この図によれば心電図のＲ波の出現時（心臓の収縮時）と、インピーダンスの波形のピーク時のタイミングがほぼ一致していることがわかる。
【００４１】
図１２は本実施形態による回路部の処理フローを示す図である。
次に図１２を用いて回路部の処理フローについて説明する。
まず図７に示した衣服を着用するユーザ操作により、回路部１Ａの電源スイッチがＯＮする（ステップＳ１）。すると制御部１４は、入力デバイス１の導電体１０に対する電流の出力を第一電流源１１へ指示する。そして第一電流源１１は高周波電流を出力する（ステップＳ２）。その状態においてユーザが入力範囲において手を翳す。入力信号出力部１３は、電圧計測部１２の電圧計測の結果に基づいてインピーダンス値を算出している。そして入力信号出力部１３は安定状態におけるインピーダンス値からの変化を判定する。具体的には入力信号出力部１３は安定状態におけるインピーダンス値の変化が所定の閾値を超えたかを判定する（ステップＳ３）。入力信号出力部１３は安定状態におけるインピーダンス値の変化が所定の閾値を超えた場合、その時刻をメモリに記録する（ステップＳ４）。また入力範囲において手が翳される度に入力信号出力部１３はインピーダンス値の変化を検出し、そのインピーダンス値の変化が所定の閾値を超えた場合の時刻を順次メモリに記録する。入力信号出力部１３はメモリに記録された各時刻に基づいて、インピーダンス値の変化が所定の閾値を超えた場合の最初の時刻を基準とした単位時間の間（単位時間当たり）にインピーダンス値の変化が所定の値を超えた回数を検出する。入力信号出力部１３は入力信号出力部１３は単位時間当たりにインピーダンス値の変化が所定の閾値を超えた回数が所定回数（３回）以上かを判定する（ステップＳ５）。そして入力信号出力部１３は単位時間当たりにインピーダンス値の変化が所定の閾値を超えた回数が、例えば３回以上である場合には、制御部１４へＯＮ信号を出力する。
【００４２】
制御部１４は入力信号出力部１３よりＯＮ信号を入力すると、第二電流源１５と生体情報検出部１６に生体情報検出開始信号を出力する。第二電流源１５は生体情報検出開始信号を制御部１４より取得すると布電極範囲３Ａ，３Ｂの導電体１０へ高周波電流を入力する（ステップＳ６）。生体情報検出部１６は制御部１４より一度目の生体情報検出開始信号を入力すると換気量の計測を開始する。電圧計測部１７は電圧を計測して生体情報検出部１６へ出力する。生体情報検出部１６は電圧計測部１７の電圧計測の結果に基づいてインピーダンス値を算出している。そして生体情報検出部１６は安定状態におけるインピーダンス値からの変化を判定する。生体情報検出部１６はインピーダンスの変化量と補正式や補正テーブル等に基づいて、当該インピーダンスの変化量を換気量に変換する（ステップＳ７）。生体情報検出部１６は換気量の算出を短時間間隔（例えば数ミリ秒間隔）で繰り返し行う。そして生体情報検出部１６は時間経過に応じて各時刻の換気量をメモリに記録していく（ステップＳ８）。
【００４３】
以上の処理によりメモリに時間経過に応じた各時刻の換気量の情報が蓄積される。生体情報検出装置１００が液晶画面などの出力部を備えている場合には、生体情報検出部１６はその出力部に換気量に基づく波形の情報を出力するようにしてもよい。または生体情報検出部１６は、換気量の情報を無線通信回路を介して外部のモニタ装置に送信するようにしてもよい。
【００４４】
上述の処理が行われている間も制御部１４は入力デバイス１からのＯＮ信号の入力があるかを検出する（ステップＳ９）。ここでユーザが入力デバイス１の入力範囲において再度３回手を翳したこととする。すると入力信号出力部１３は二度目のＯＮ信号を制御部１４へ出力する。制御部１４は入力信号出力部１３よりＯＮ信号を入力すると（ステップＳ９Ｙｅｓ）、第二電流源１５と生体情報検出部１６に二度目の生体情報検出開始信号を出力する。第二電流源１５は二度目の生体情報検出開始信号を制御部１４より入力すると、布電極範囲３Ａ，３Ｂの導電体１０へ高周波電流の出力を停止して、布電極範囲４Ａ，４Ｂの導電体１０へ高周波電流を入力する（ステップＳ１０）。生体情報検出部１６は制御部１４より二度目の生体情報検出開始信号を入力すると肺換気量の測定から心拍情報の測定へ切り替える。電圧計測部１７は電圧を計測して生体情報検出部１６へ出力する。そして生体情報検出部１６は電圧計測部１７の電圧計測の結果に基づいてインピーダンス値を算出する（ステップＳ１１）。生体情報検出部１６はインピーダンス値の算出を短時間間隔（例えば数ミリ秒間隔）で繰り返し行う。生体情報検出部１６は各時刻のインピーダンスの変化量を、時間経過に応じてメモリに記録していく（ステップＳ１２）。生体情報検出部１６はインピーダンス変化に基づく単位時間当たりのピーク値の回数に基づいて単位時間当たりの心拍数を算出し（ステップＳ１３）メモリに記録する。以上の処理によりメモリに時間経過に応じた各時刻の心拍情報が蓄積される。生体情報検出装置１００が液晶画面などの出力部を備えている場合には、生体情報検出部１６はその出力部に心拍数の情報を出力するようにしてもよい。または生体情報検出部１６は、心拍数の情報を無線通信回路を介して外部のモニタ装置に送信するようにしてもよい。
【００４５】
そして制御部１４はＯＮ信号の入力があるかを再度判定し（ステップＳ１４）、３度目のＯＮ信号を入力した場合には処理を停止する。
なお上述の処理においてはＯＮ信号の入力に基づいて、肺換気量の測定から心拍情報への測定へ切り替えているが、ステップＳ５の判定でＹｅｓと判定した後、ステップＳ６〜ステップＳ８の換気量の測定及び記録と、ステップＳ１１〜ステップＳ１３の心拍数の測定やその後の記録を同時に行う（高速で２つの測定を順次切り替えることにより、同時に測定する）ようにしてもよい。これにより、寝ている間の肺換気量の測定と心拍数の測定を行うことができる。
また上述の図７で示した衣服は、布電極範囲３Ａ，３Ｂの組み合わせと、布電極範囲４Ａ，４Ｂの組み合わせとが設けられているが、一方のみが設けられていてもよい。そして生体情報検出装置１００は肺換気量または心拍情報の何れか一方のみを検出するような構成としてもよい。また生体情報検出装置１００は、肺換気量や心拍情報以外の生体情報（例えばインピーダンスに応じた脂肪体積など）を検出するようにしてもよい。
【００４６】
上述の説明では測定対象は手や肺や臓器などの生体である場合について説明したが、所定の高周波電流を入力してインピーダンスの変化が検出できる物であればどのような測定対象であっても構わない。
【００４７】
上述の入力デバイス１や生体情報検出装置１００は内部に、コンピュータシステムを有している。そして、上述した各処理の過程は、プログラムの形式でコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記憶されており、このプログラムをコンピュータが読み出して実行することによって、上記処理が行われる。
【００４８】
また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【符号の説明】
【００４９】
１・・・入力デバイス
１Ａ・・・回路部
１Ｂ・・・入力範囲
３Ａ，３Ｂ・・・布電極範囲（第一の布電極範囲、第１帯状電極）
４Ａ，４Ｂ・・・布電極範囲（第二の布電極範囲、第２帯状電極）
１０・・・導電体（電極糸）
１１・・・電流源（第一電流源、第１入力源）
１２・・・電圧計測部
１３・・・入力信号出力部
１４・・・制御部
１５・・・第二電流源（第２入力源）
１６・・・生体情報検出部
１７・・・電圧計測部
１００・・・生体情報検出装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【国際調査報告】
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2015129887.tif 000018
2015129887.tif 000019
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