服装

文档序号:1865498 发布日期:2021-11-19 浏览:20次 >En<

阅读说明:本技术 服装 (Garment ) 是由 清水祐辅 权义哲 森本翔太 小松阳子 丸山大 于 2020-03-30 设计创作,主要内容包括:本发明的课题是提供一种减少了穿着时的不适感的生理信息测量用服装。该服装具备布料和形成于上述布料的皮肤侧表面侧的电极,其特征在于,上述布料的皮肤侧表面中的30cm~(2)以上露出而未被上述电极覆盖,上述电极具备导电部件,上述导电部件的热容量A(J/K)和上述布料的热容量B(J/K)满足下述式(1)。-12(J/K)≤A-B≤60(J/K)···(1)。(The invention provides a garment for measuring physiological information, which reduces uncomfortable feeling when the garment is worn. The garment is provided with a cloth and an electrode formed on the side of the skin-side surface of the cloth, and is characterized in that the thickness of the electrode is 30cm in the skin-side surface of the cloth 2 The electrode is exposed without being covered by the electrode, the electrode comprises a conductive member, the heat capacity A (J/K) of the conductive member and the electrodeThe thermal capacity B (J/K) of the fabric satisfies the following formula (1). 12(J/K) or more and A-B or less than 60(J/K) or (1).)

服装

技术领域

本发明涉及一种具备布料和形成于布料的皮肤侧表面的电极的服装。详细而言,涉及用于检测穿着者的生理信息的、形成有生理信息测定用电极的服装。具体而言,涉及具有直接接触穿着者皮肤的电极、或作为可近距离且非接触地取得生理信息的传感器的检测端的电极的生理信息测定用服装。

背景技术

近年来,在健康监测领域或医疗领域、护理领域、复健领域中,穿戴式生理信息测量装置(sensing wear)受到关注。所谓穿戴式生理信息测量,是指将生理信息测量装置设置于例如腰带、肩带等,通过穿戴这些而可以简便地测量心电图等生理信息的装置。作为生理信息测量装置,已知例如形成有接触穿着者皮肤的生理信息测量用电极的装置。

作为服装型穿戴式生理信息测量装置的情况,例如,在由机织物或针织物构成的贴身布料上设置电极,通过日常穿着该服装,从而可以简便地测量日常的各种状况下心率变动等生理信息。

迄今为止,已知有各种服装型的穿戴式生理信息测量装置,例如,本发明人等在专利文献1中提出的可以特定最稳定地测量生理信息的测定位置,并安装有高密接性的柔性电极的传感穿戴。

现有技术文献

专利文献

专利文献1:日本特开2017-29692号公报

发明内容

发明要解决的课题

至今已知有各种服装型的穿戴式生理信息测量装置,但穿着者在穿着服装时,有时会因设置于服装的皮肤侧表面的电极等的冷感而感到不适感。但是至今还没有尝试减少这样的穿着时的不适感。本发明着眼于上述这样的问题,其目的在于提供减少穿着时的不适感的生理信息测量用服装。

用于解决课题的手段

可以解决上述课题的本发明涉及的服装具有以下构成。

[1]一种服装,其为具备布料和形成于所述布料的皮肤侧表面侧的电极的服装;其特征在于,

所述布料的皮肤侧表面中的30cm2以上露出而未被所述电极覆盖,

所述电极具备导电部件,所述导电部件的热容量A(J/K)和所述布料的热容量B(J/K)满足下述式(1),

-12(J/K)≤A-B≤60(J/K)…(1)。

[2]根据[1]所述的服装,其中,所述布料的热容量B(J/K)为230(J/K)以上、300(J/K)以下。

[3]根据[1]或[2]所述的服装,其中,所述导电部件的热容量A(J/K)为250(J/K)以上、350(J/K)以下。

[4]根据[1]~[3]中任一项所述的服装,其中,所述布料的单位面积重量为230g/m2以下。

[5]根据[1]~[4]中任一项所述的服装,其中,所述布料包含弹性丝和非弹性丝。

[6]根据[5]所述的服装,其中,所述非弹性丝包含聚乙烯复丝纱。

[7]根据[6]所述的服装,其中,所述布料100质量%中的所述聚乙烯复丝纱的混纺率为2质量%以上、18质量%以下。

[8]根据[1]~[7]中任一项所述的服装,其中,所述导电部件为导电层,且含有20质量%以上、98质量%以下的导电性填料。

[9]根据[1]~[8]中任一项所述的服装,其中,所述导电部件由导电性织物构成,在对所述导电性织物的身长方向或身宽方向施加14.7N的负荷时,至少一方向上的伸长率为3%以上、60%以下。

[10]根据[1]~[9]中任一项所述的服装,其为上半身用贴身衣物。

[11]根据[1]~[9]中任一项所述的服装,其为下半身用贴身衣物。

[12]根据[1]~[9]中任一项所述的服装,其为带状物。

发明的效果

根据本发明,通过上述构成,可以提供减少穿着时的不适感的生理信息测量用服装。

附图说明

【图1】图1(a)是显示带标签的T恤的正面图。(b)是显示带标签的T恤的背面图。

【图2】图2是线装结构的电极支持部的斜视图。

符号说明

3前身片

4电极支持部

6衣领周围

9后身片

14缝合部

21袖部

61电极部

具体实施方式

本发明的服装为具备布料和形成于所述布料的皮肤侧表面侧的电极的服装;其特征在于,所述布料的皮肤侧表面中的30cm2以上露出而未被所述电极覆盖,所述电极具备导电部件,所述导电部件的热容量A(J/K)和所述布料的热容量B(J/K)满足下述式(1)。

-12(J/K)≤A-B≤60(J/K)…(1)。

通过上述构成,可以减少布料与电极的冷感差异,因此可以减少穿着时的不适感。详细而言,根据本发明人等的探讨,可知若电极的冷感比起布料的冷感变得过高,则穿着时会产生不适感;另一方面,若布料的冷感比起电极的冷感变得过高,则会产生伴随两者的冷感差异的不适感。于是,深入研究的结果,发现若使导电部件的热容量A(J/K)和布料的热容量B(J/K)满足上述式(1),会减少布料与电极的冷感差异,从而可以减少穿着时的不适感。以下,针对各构成进行详述。

服装具备布料和形成于布料的皮肤侧表面侧的电极。电极的电极表面通过与穿着者的皮肤直接接触而可以测定来自身体的电信号,测量生理信息。作为生理信息,通过将利用电极取得的电信号以电子单元进行演算、处理,从而可以获得例如心电、心率数、脉搏数、呼吸数、血压、体温、肌电、发汗等身体信息。

作为电极,优选可以测定心电图的电极。所谓心电图,是指介由生物体表面的电极检测因心脏跳动而引起的电变化,以波形的形式记录的信息。心电图通常是以横轴绘制时间、纵轴绘制电位差而得的波形的形式记录。每心跳1次,心电图中呈现的波形主要由以P波、Q波、R波、S波、T波为代表的5个波构成,除此之外,还存在U波。此外,也有将从Q波开始至S波终止称为QRS的情况。这些波中,优选至少可检测R波的电极。R波表示左右两心室的兴奋,是电位差最大的波。通过设置可检测R波的电极,还可以测量心率数。即,从R波的顶点至下一个R波的顶点的时间通常称为RR间隔(秒),每1分钟的心率数可以基于下述式而算出。另外,在本说明书中,在没有特别说明的情况下,QRS波也包含在R波中。另外,关于电极或导电部件的具体构成,在后面详述。

心率数(次/分钟)=60/RR间隔

导电部件的热容量A(J/K)与布料的热容量B(J/K)满足下述式(1)。

-12(J/K)≤A-B≤60(J/K)…(1)

通过使导电部件的热容量A(J/K)与布料的热容量B(J/K)的差值为60(J/K)以下,可以提高布料的冷感,不易感受到导电部件的冷感。因此,上述差值优选为50(J/K)以下,更优选为35(J/K)以下,进一步优选为25(J/K)以下,更进一步优选为15(J/K)以下。另一方面,通过使上述差值为-12(J/K)以上,可以容易地减少布料的冷感变得过高所伴随的布料与导电部件的冷感差异。因此,上述差值优选为-10(J/K)以上,更优选为-5(J/K)以上,进一步优选超过0(J/K)。热容量可以通过例如后述实施例中记载的温度调制差示扫描量热测定(温度调制DSC)法而和比热一起算出。另外,热容量和比热的计算式如下述(2)式、(3)式所示。

Cp=Kcp×(Qamp/Tamp)×(A/2π)…(2)

[式中,Cp为比热,Kcp为比热校准系数,Qamp为热流幅度(℃),Tamp为加热幅度(℃),A为调制周期(秒)。]

C=m×Cp…(3)

[式中,C为热容量(J/K),m为质量(g),Cp为比热(J/g·K)。]

上述布料的热容量B(J/K)优选为230(J/K)以上、300(J/K)以下。通过使热容量B(J/K)在230(J/K)以上,可以提高布料的冷感,不易感觉到导电部件的冷感。热容量B(J/K)更优选为235(J/K)以上,进一步优选为240(J/K)以上,更进一步优选为250(J/K)以上。另一方面,通过使布料的热容量B(J/K)在300(J/K)以下,可以容易地减少布料的冷感变得过高所伴随的布料与导电部件的冷感差异。因此,热容量B(J/K)更优选为290(J/K)以下,进一步优选为280(J/K)以下。

导电部件的热容量A(J/K)优选为250(J/K)以上、350(J/K)以下。通过使热容量A(J/K)在250(J/K)以上,可以容易地减少布料的冷感比起电极的冷感变得过高所伴随的冷感差异。因此,热容量A(J/K)更优选为260(J/K)以上,进一步优选为270(J/K)以上,更进一步优选为280(J/K)以上。另一方面,通过使导电部件的热容量A(J/K)在350(J/K)以下,可以容易地减少导电部件的冷感。因此,热容量A(J/K)更优选为320(J/K)以下,进一步优选为300(J/K)以下。

上述布料的单位面积重量优选为230g/m2以下。通过使上述布料的单位面积重量在230g/m2以下,可以容易地使布料轻量化。上述布料的单位面积重量更优选为220g/m2以下,进一步优选为200g/m2以下。另一方面,通过使上述布料的单位面积重量在150g/m2以上,可以容易地提高上述布料的强度。因此,上述布料的单位面积重量更优选为170g/m2以上,进一步优选为180g/m2以上。

上述布料的皮肤侧表面中的30cm2以上露出而未被电极覆盖。在服装的皮肤侧表面,通过使上述布料以规定面积露出,可不易感觉到布料与导电部件的冷感差异。上述布料的皮肤侧表面的露出面积优选为50cm2以上,更优选为100cm2以上,进一步优选为200cm2以上,更进一步优选为400cm2以上。另一方面,上述布料的皮肤侧表面的面积的上限可以为例如4000cm2以下,也可以为2000cm2以下,也可以为1000cm2以下。

服装的皮肤侧表面中上述布料的皮肤侧表面的面积率优选为20面积%以上。由此,可不易感觉到布料与导电部件的冷感差异。更优选为50面积%以上,进一步优选为80面积%以上,更进一步优选为95面积%以上,最优选为100面积%。

上述布料优选包含弹性丝和非弹性丝。非弹性丝为不具有橡胶状弹性的非弹性丝。即,非弹性丝为伸缩性比弹性丝更低的材料,可以容易地防止布料的过度伸长。作为非弹性丝,可使用长丝纱或短纤纱中的任一种。作为非弹性丝,具体可举出包含聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、尼龙6、尼龙66、芳族聚酰胺、丙烯酸、丙烯酸酯、聚乙烯、聚丙烯、聚芳酯、聚苯并恶唑等所代表的合成纤维的复丝;人造丝、醋酸纤维、莱赛尔纤维、铜氨纤维所代表的化学纤维(半合成纤维);或者棉、羊毛、丝所代表的天然纤维;碳纤维等的纱线。非弹性丝可以仅使用1种,也可以使用2种以上。非弹性丝可以为长丝纱、短纤纱,但优选为长丝纱。作为长丝纱,优选为复丝纱,更优选为选自由聚乙烯复丝纱、聚对苯二甲酸乙二醇酯复丝纱及尼龙6复丝纱组成的组中的至少1种。由此,可以容易地将上述布料的热容量控制在230~300(J/K)左右。

非弹性丝优选包含聚乙烯复丝纱。即,非弹性丝优选至少包含聚乙烯复丝纱,通过含有聚乙烯复丝纱,可以容易地提高布料的热容量。作为聚乙烯复丝纱,优选高分子量聚乙烯复丝纱,更优选为超高分子量聚乙烯。通常的聚乙烯的粘均分子量为2万~30万左右,与此相对的,所谓高分子量聚乙烯,是指粘均分子量为50万以上、低于100万,所谓超高分子量聚乙烯,是指粘均分子量为100万以上。

上述布料100质量%中的聚乙烯复丝纱的混纺率优选为2质量%以上、18质量%以下。通过使聚乙烯复丝纱的混纺率为2质量%以上,可以容易地提高布料的冷感。因此,聚乙烯复丝纱的混纺率优选为5质量%以上,更优选为8质量%以上。另一方面,通过使聚乙烯复丝纱的混纺率为18质量%以下,容易提高布料的冷感,因此,可不易感觉到导电部件的冷感。因此,聚乙烯复丝纱的混纺率优选为15质量%以下,更优选为12质量%以下。

非弹性丝整体的比热优选为0.9(J/g·K)以上、2.0(J/g·K)以下。通过使该比热为0.9(J/g·K)以上,可以容易地提高布料的热容量。另一方面,通过使该比热为2.0(J/g·K)以下,可以容易地减少布料的热容量。非弹性丝整体的比热更优选为1.0(J/g·K)以上、1.6(J/g·K)以下,进一步优选为1.1(J/g·K)以上、1.4(J/g·K)以下。另外,所谓非弹性丝整体的比热,非弹性丝为1种的情况下,是指其自身的比热;非弹性丝为2种以上的情况下,是指使全部非弹性丝中的每1g的温度上升1K所需的热量J。比热可以通过后述实施例中记载的方法来测定。

非弹性丝整体的热容量(J/K)优选为220(J/K)以上、290(J/K)以下。通过使热容量(J/K)为220(J/K)以上,可以提高布料的冷感,不易感觉到导电部件的冷感。热容量(J/K)更优选为230(J/K)以上,进一步优选为235(J/K)以上,更进一步优选为240(J/K)以上。另一方面,通过使非弹性丝整体的热容量(J/K)为290(J/K)以下,可以减少布料的冷感变得过高所伴随的布料与导电部件的冷感差异。因此,热容量(J/K)更优选为280(J/K)以下,进一步优选为270(J/K)以下。另外,所谓非弹性丝整体的热容量,在非弹性丝为1种的情况下,是指其自身的热容量;非弹性丝为2种以上的情况下,是指使全部非弹性丝的温度上升1K所需的热量J。

非弹性丝的单丝纤度优选为0.1dtex以上、3.0dtex以下。通过使非弹性丝的单丝纤度为0.1dtex以上,可以容易地提高布料的冷感。因此,非弹性丝的单丝纤度优选为0.5dtex以上,更优选为0.8dtex以上。另一方面,通过使非弹性丝的单丝纤度为3.0dtex以下,可以容易地减少布料的冷感。因此,非弹性丝的单丝纤度更优选为2.8dtex以下,进一步优选为2.5dtex以下。

单丝纤度可以通过例如基于JIS L 1013(2010)8.3.1A法,测定公量纤度作为总纤度,将其除以单纤维数而求出。

非弹性丝的总纤度优选为10dtex以上、250dtex以下。通过使非弹性丝的总纤度为10dtex以上,可以容易地提高布料的冷感。因此,非弹性丝的总纤度更优选为30dtex以上,进一步优选为40dtex以上。另一方面,通过使非弹性丝的总纤度为250dtex以下,可以容易地减少布料的冷感。因此,非弹性丝的总纤度更优选为150dtex以下,进一步优选为100dtex以下,更进一步优选为80dtex以下,特别优选为70dtex以下。

上述布料100质量%中的全部的非弹性丝的混纺率优选为40质量%以上、90质量%以下。通过使非弹性丝的混纺率为40质量%以上,使布料的热容量接近导电层的热容量,可以容易地减少两者的冷感差异。非弹性丝的混纺率更优选为50质量%以上,进一步优选为60质量%以上。另一方面,通过使全部的非弹性丝的混纺率为90质量%以下,使布料的热容量接近导电层的热容量,可以容易地减少两者的冷感差异。因此,非弹性丝的混纺率更优选为85质量%以下,进一步优选为80质量%以下。

弹性丝为具有橡胶状弹性的丝。通过使上述布料包含弹性丝,可以提高伸缩性,可以容易地减少服装穿着时的穿着压力。弹性丝可以使用单丝、复丝中的任一种。作为弹性丝,具体可列举聚氨酯弹性丝、聚酯系弹性丝、聚烯烃系弹性丝、天然橡胶丝、合成橡胶丝、由具有伸缩性的复合纤维形成的丝。弹性丝可以仅为1种,也可以为2种以上。这些中,聚氨酯弹性丝(氨纶丝)由于丝的弹性、热定型性、耐化学品性等优异而优选。作为聚氨酯弹性丝,可以使用例如融接型的聚氨酯弹性丝、粘合型的聚氨酯弹性丝等。

弹性丝的总纤度优选为10dtex以上、180dtex以下。通过使弹性丝的总纤度为10dtex以上,可以容易地提高布料的伸缩性。因此,弹性丝的总纤度更优选为20dtex以上,进一步优选为30dtex以上,更进一步优选为40dtex以上。另一方面,通过为180dtex以下,可以容易地将布料轻量化。因此,弹性丝的总纤度更优选为100dtex以下,进一步优选为90dtex以下,更进一步优选为80dtex以下。

上述布料100质量%中的弹性丝的混纺率优选为10质量%以上、60质量%以下。通过使弹性丝的混纺率为10质量%以上,可以容易地提高布料的伸缩性。弹性丝的混纺率更优选为15质量%以上,进一步优选为20质量%以上。另一方面,通过使弹性丝的混纺率为60质量%以下,可以容易地进行编制及染色加工而提高生产性。进而,可以提高贴合性,不易引起尺寸变化。弹性丝的混纺率更优选为50质量%以下,进一步优选为40质量%以下,更进一步优选为35质量%以下。

弹性丝整体的比热优选为1.2(J/g·K)以上、2.0(J/g·K)以下。通过使该比热为1.2(J/g·K)以上,可以容易地提高布料的热容量。另一方面,通过使该比热为2.0(J/g·K)以下,可以容易地减少布料的热容量。弹性丝整体的比热更优选为1.4(J/g·K)以上、1.9(J/g·K)以下,进一步优选为1.6(J/g·K)以上、1.85(J/g·K)以下。另外,所谓弹性丝整体的比热,弹性丝为1种的情况下,是指其本身的比热;弹性丝为2种以上的情况下,是指使全部的弹性丝中的每1g的温度上升1K所需的热量J。比热可以通过后述的实施例中记载的方法来测定。

弹性丝整体的热容量(J/K)优选为10(J/K)以上、100(J/K)以下。通过使热容量(J/K)为10(J/K)以上,可以提高布料的冷感而不易感觉到导电部件的冷感。热容量(J/K)更优选为20(J/K)以上,进一步优选为30(J/K)以上。另一方面,通过使弹性丝整体的热容量(J/K)为100(J/K)以下,可以容易地减少布料的冷感变得过高所伴随的布料与导电部件的冷感差异。因此,热容量(J/K)更优选为80(J/K)以下,进一步优选为60(J/K)以下。另外,所谓弹性丝整体的热容量,弹性丝为1种的情况下,是指其本身的热容量;弹性丝为2种以上的情况下,是指使全部的弹性丝的温度上升1K所需的热量J。

聚乙烯复丝纱相对于布料中的弹性丝100质量份的混纺率优选为15质量份以上、75质量份以下,更优选为20质量份以上、70质量份以下,进一步优选为25质量份以上、60质量份以下。由此,容易发挥因聚乙烯复丝纱而获得的冷感的提高和因弹性丝获得的伸缩性的提高。

上述布料优选包含弹性丝和非弹性丝,具体而言,是指弹性丝和非弹性丝交织或交编而成的机织针织物。所谓机织针织物,是指机织物或针织物。

针织物可以为纬编针织物,也可以为经编针织物,但优选经编针织物。另外,纬编针织物中也包括圆筒针织物。

作为纬编针织物(圆筒针织物),例如可举出具有平针组织(纬平针组织)、裸平针组织、浮线平针组织、罗纹组织、双反面组织、片袋组织(half tubularstitch)、双罗纹组织、集圈组织、浮线组织、半畦编组织、移圈组织、添纱组织等针织组织的纬编针织物。纬编针织物可以为单面针织物,也可以为双面针织物。

作为经编针织物,例如可举出具有单梳栉经平组织、开圈经平组织、单梳栉经缎组织、双梳栉经绒组织、半纱罗组织、半底组织(half base stitch)、经平斜组织、经平组织、(双梳栉)经绒-经平组织、拉舍尔经编组织、提花组织等针织组织的经编针织物。其中,优选具有经平组织的针织组织的经编针织物。

作为机织物,可举出由平织、斜织、缎纹织等形成的机织物。另外,机织物不限于单层机织物,也可以为双层机织物、三层机织物等多层机织物。

下面,对设置于服装的电极进行说明。电极具备导电部件。作为导电部件,可举出导电层或导电性织物(导电性组织)。

导电层为通过与皮肤接触来检测活体的电信息,并传导电信号的层。导电层优选包含树脂和导电性填料,更优选包含导电性填料和具有伸缩性的树脂,进一步优选包含导电性填料和弹性体。导电层例如可以使用将各成分溶解或分散于有机溶剂的组合物(以下,有时称为导电性糊剂)来形成。导电层优选为片状,更优选由包含导电性填料和具有伸缩性的树脂的导电性组合物形成的片状物。

导电层优选含有20质量%以上、98质量%以下的导电性填料。通过使导电性填料的含量为98质量%以下,可以容易地减少电极的冷感。因此,导电性填料的含量更优选为95质量%以下,进一步优选为90质量%以下,更进一步优选为88质量%以下。另一方面,通过使导电性填料的含量为20质量%以上,可以提高导电性,同时可以容易地提高电极的冷感。因此,导电性填料的含量更优选为30质量%以上,进一步优选为40质量%以上,更进一步优选为60质量%以上,特别优选为70质量%以上。上述含量也称为导电性填料相对于导电层形成用的导电层糊剂的总固体成分的含量(质量%)。另外,导电层可以将改变了导电性填料的种类或导电性填料的添加量等的2种以上的导电层层叠,或者排列并将多个导电层一体化。

导电层可以通过例如将导电性糊剂印刷在规定的基材上来制作。另外,作为导电层,也可以使用将导电性糊剂涂布在规定的基材上并根据需要切出规定形状的片材。

导电层在服装的皮肤侧表面至少露出一部分,皮肤侧表面中的合计露出面积优选为5cm2以上、100cm2以下。通过使合计露出面积为5cm2以上,可以容易地获取生理信息。更优选为10cm2以上,进一步优选为15cm2以上。另一方面,通过使合计露出面积为100cm2以下,可以容易地减少导电层的冷感。更优选为60cm2以下,进一步优选为30cm2以下。

作为导电性填料,例如可以使用金属粉、金属纳米粒子、金属粉以外的导电材料等。导电性填料可以为1种,也可以为2种以上。作为金属粉,例如可举出银粉、金粉、铂粉、钯粉等贵金属粉,铜粉、镍粉、铝粉、黄铜粉等贱金属粉,将由贱金属或二氧化硅等无机物构成的异种粒子用银等贵金属进行镀覆而成的镀覆粉,将贱金属与银等贵金属合金化而成的合金化贱金属粉等。这些中,优选银粉和/或铜粉,可以以低成本发挥高导电性。优选银粉和/或铜粉为用作导电性填料的金属粉的主成分,所谓主成分,是指合计为50质量%以上。作为金属纳米粒子,可举出上述金属粉中粒径为数纳米~数十纳米的粒子。

作为金属粉以外的导电材料,例如可举出石墨、炭黑、碳纳米管等碳系材料。金属粉以外的导电材料优选表面具有巯基、氨基、腈基,或者表面用含有硫键和/或腈基的橡胶进行表面处理。通常而言,金属粉以外的导电材料自身的凝聚力强,纵横比高的金属粉以外的导电材料在树脂中的分散性差,而通过在表面具有巯基、氨基或腈基,或者通过用含有硫键和/或腈基的橡胶进行表面处理,可以增加对树脂的亲和性,分散并形成有效的导电性网络,可以发挥高导电性。导电性填料中金属粉以外的导电材料的比例优选为20体积%以下,更优选为15体积%以下,进一步优选为10体积%以下。若金属粉以外的导电材料的含有比例过多,则有时难以均匀地分散于树脂中,另外,通常而言,如上所述的金属粉以外的导电材料价格昂贵,因此优选将使用量控制在上述范围内。

作为具有伸缩性的树脂,例如,优选至少包含含有硫原子的橡胶和/或含有腈基的橡胶。硫原子或腈基与导电性填料(特别是金属粉)的亲和性高,另外,橡胶的伸缩性高,因此,可以减少电极及配线伸长10%时所施加的每单位宽度的负荷,也可以避免伸长时裂纹等的产生。另外,即使电极及配线被拉伸,也可以将导电性填料保持均匀的分散状态,因此可以减小伸长20%时的电阻的变化倍率,可以发挥优异的导电性。另外,即使使电极及配线的厚度变薄,也可以发挥优异的导电性。这些中,更优选含有腈基的橡胶,可以进一步减小伸长20%时的电阻的变化倍率。

作为含有硫原子的橡胶,除含有硫原子的橡胶以外,也可以是弹性体。硫原子以聚合物的主链的硫键或二硫键,侧链或末端的巯基等形态含有。作为含有硫原子的橡胶,例如可举出含有巯基、硫键或二硫键的、聚硫橡胶、聚醚橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、硅橡胶等。特别优选含有巯基的、聚硫橡胶、聚醚橡胶、聚丙烯酸酯橡胶、硅橡胶。作为可以用作含有硫原子的橡胶的市售品,例如可优选举出作为液状聚硫橡胶的Toray Fine Chemical制的“THIOKOL(注册商标)LP”等。含有硫原子的橡胶中的硫原子的含量优选为10~30质量%。另外,作为不含硫原子的橡胶,例如也可以使用配合有季戊四醇四(S-巯基丁酸酯)、三羟甲基丙烷三(S-巯基丁酸酯)、含巯基硅油等含硫化合物的树脂。

作为含有腈基的橡胶,除含有腈基的橡胶以外,也可以是弹性体。特别可优选举出作为丁二烯和丙烯腈的共聚物的丙烯腈丁二烯共聚物橡胶。作为可用作含有腈基的橡胶的市售品,可优选举出日本瑞翁制Nipol(注册商标)1042、Nipol(注册商标)DN003等。含有腈基的橡胶中的腈基量(特别是丙烯腈丁二烯共聚物橡胶中的丙烯腈量)优选为18~50质量%,更优选为20~45质量%,进一步优选为28~41质量%。特别是若丙烯腈丁二烯共聚物橡胶中的键结丙烯腈量过多,则与导电性填料,特别是与金属粉的亲和性增大,但有助于伸缩性的橡胶弹性反而降低。

形成导电层的具有伸缩性的树脂可以是1种,也可以是2种以上。即,形成导电层的具有伸缩性的树脂优选仅由含有硫原子的橡胶及含有腈基的橡胶构成,但在不损害导电性、伸缩性、导电层形成时的涂布性等的范围内,也可以在含有硫原子的橡胶及含有腈基的橡胶以外,包含具有伸缩性的树脂。包含具有伸缩性的其他树脂的情况下,在全部树脂中,含有硫原子的橡胶及含有腈基的橡胶的合计量优选为95质量%以上,更优选为98质量%以上,进一步优选为99质量%以上。导电层中具有伸缩性的树脂(换言之,用于形成导电层的导电性糊剂的总固体成分中占有的具有伸缩性的树脂固体成分)的含量优选为2质量%以上、80质量%以下,更优选为5质量%以上、60质量%以下,进一步优选为12质量%以上、30质量%以下。若具有伸缩性的树脂的含量为2质量%以上,则伸缩性提高;若为80质量%以下,则可以容易地提高电极的冷感。

导电层可以使用将上述各成分溶解或分散于有机溶剂而成的组合物(导电性糊剂)直接形成于后述的第一绝缘层上,或者通过以所期望的图案进行涂布或印刷而形成涂膜,使该涂膜中包含的有机溶剂挥发并干燥而形成。导电层也可以通过将导电性糊剂涂布或印刷于脱模片等上形成涂膜,使该涂膜中包含的有机溶剂挥发并干燥,从而预先形成片状的导电层,并将其以所期望的图案层叠于后述第一绝缘层上而形成。导电性糊剂只要采用将粉体分散于液体的以往公知的方法来制备即可,可以通过将导电性填料均匀地分散于具有伸缩性的树脂中来制备。例如,将金属粉、金属纳米粒子、金属粉以外的导电材料等与树脂溶液混合后,用超声波法、混合法、3辊研磨法、球磨法等进行均匀分散即可。这些方法可以组合多种使用。涂布或印刷导电性糊剂的方法没有特别限定,例如可采用涂布法、丝网印刷法、平板胶印法、喷墨法、柔版印刷法、凹版印刷法、凹版胶印法、压印法、点胶法、刮板印刷等印刷法等。

导电层的单位面积重量优选为300g/m2以上、500g/m2以下。通过使导电层的单位面积重量为500g/m2以下,可以容易地减少导电层的冷感。单位面积重量更优选为450g/m2以下,进一步优选为420g/m2以下。另一方面,通过使导电层的单位面积重量为300g/m2以上,可以容易地提高导电层的冷感。因此,导电层的单位面积重量更优选为350g/m2以上,进一步优选为370g/m2以上。

导电层的干燥膜厚优选为10~150μm,更优选为20~130μm,进一步优选为30~100μm。通过使导电层的干燥膜厚为10μm以上,电极及配线即使受到反复伸缩也不易劣化,不易阻碍或者阻断导通。另一方面,通过使导电层的干燥膜厚为150μm以下,伸缩性提高而穿着感容易提高。

作为导电性织物,具体可举出由基材纤维被导电性高分子包覆而成的纤维或者被银、金、铜、镍等导电性金属包覆表面而成的纤维等导电性纤维、由导电性金属细线形成的导电丝或者将导电性金属细线与非导电性纤维混纺而成的导电丝等导电丝形成的机织物、针织物或无纺布。这些导电性纤维或导电丝可以仅包含1种,也可以包含2种以上。另外,也可以使用将导电丝刺绣于非导电性布帛而得的材料作为导电性织物。

导电性织物优选对其身长方向或身宽方向施加14.7N的负荷时,至少一方向上的伸长率为3%以上、60%以下。若伸长率为3%以上,则电极可以容易地跟随服装布料的运动,可以容易地避免布料的电极剥离。因此,伸长率优选为3%以上,更优选为5%以上,进一步优选为10%以上。另一方面,若伸长率为60%以下,则可以避免电极过度伸长,可以容易地提高生理信息的精度。因此,上述伸长率优选为60%以下,更优选为55%以下,进一步优选为50%以下。伸长率优选在身长方向或身宽方向满足上述范围,更优选在身长方向及身宽方向的两个方向满足上述范围。

电极优选具有形成于布料的皮肤侧表面的后述第一绝缘层和形成于第一绝缘层的皮肤侧表面的导电层。其中,电极可以通过在布料的皮肤侧表面直接形成导电层而形成于布料的皮肤侧表面。

服装优选在电极之外,还具有将该电极与具有对该电极获取的电信号进行演算的功能的电子单元等进行连接的配线。配线优选具有形成于布料的皮肤侧表面的第一绝缘层、形成于第一绝缘层的皮肤侧表面的导电层和形成于导电层的皮肤侧表面的第二绝缘层。以下,对第一绝缘层、第二绝缘层进行具体说明。

(第一绝缘层)

第一绝缘层除了作为绝缘层发挥作用外,还作为用于在布料上形成电极及配线的导电层的粘接层而发挥作用,同时,作为防止穿着时来自层叠了第一绝缘层的布料的相反侧(即,服装的外侧)的水分达到导电层的阻水层发挥作用。另外,通过在导电层的服装侧设置第一绝缘层,第一绝缘层抑制布料的拉伸,可以防止导电层过度拉伸。其结果,可以防止第一绝缘层产生裂纹。与此相对的,如上所述,导电层具有良好的伸长性,但布料为富有超过导电层的伸长性的材料时,若布料表面直接形成导电层,则跟随布料的伸长而导电层过度伸长,其结果,认为导电层会产生裂纹。

第一绝缘层只要由具有绝缘性的树脂构成即可,树脂的种类没有特别限制。作为树脂,例如可优选使用聚氨酯系树脂、硅系树脂、氯乙烯系树脂、环氧系树脂、聚酯弹性体等。这些中,更优选聚氨酯系树脂,与导电层的粘接性变得更加良好。构成第一绝缘层的树脂可以仅1种,也可以是2种以上。第一绝缘层的形成方法没有特别限定,例如,可以通过将具有绝缘性的树脂溶解或分散于溶剂(优选水),涂布或印刷于脱模纸或脱模膜上形成涂膜,使该涂膜中包含的溶剂挥发并干燥,从而形成。另外,也可以使用市售的树脂片或树脂膜。

第一绝缘层的平均膜厚优选为10~200μm。若第一绝缘层过薄,则有时绝缘效果及抑制伸长效果变得不充分。因此,第一绝缘层的平均膜厚优选为10μm以上,更优选为30μm以上,进一步优选为40μm以上。但是,若第一绝缘层过厚,则有时会阻碍电极及配线的伸缩性。另外,电极及配线变得过厚,穿着感可能变差。因此,第一绝缘层的平均厚度优选为200μm以下,更优选为180μm以下,进一步优选为150μm以下。

(第二绝缘层)

关于配线,优选在导电层上形成第二绝缘层。通过设置第二绝缘层,可以防止例如雨、雪、汗等水分接触导电层。作为构成第二绝缘层的树脂,可举出与构成上述第一绝缘层的树脂相同的树脂,优选使用的树脂也相同。构成第二绝缘层的树脂也可以仅1种,也可以2种以上。构成第二绝缘层的树脂可以与构成第一绝缘层的树脂相同,也可以不同,但优选相同。通过使用相同的树脂,可以减少由导电层的包覆性及配线的伸缩时的应力偏向引起的导电层的损伤。第二绝缘层可以用与第一绝缘层相同的形成方法形成。另外,也可以使用市售的树脂片或树脂膜。

第二绝缘层的平均膜厚优选为10~200μm。若第二绝缘层过薄,则反复伸缩时容易劣化,有时绝缘效果变得不充分。因此,第二绝缘层的平均膜厚优选为10μm以上,更优选为30μm以上,进一步优选为40μm以上。但是,若第二绝缘层过厚,则会阻碍配线的伸缩性,另外,配线的厚度变得过厚,穿着感可能变差。因此,第二绝缘层的平均膜厚优选为200μm以下,更优选为180μm以下,进一步优选为150μm以下。

电极及配线优选伸长10%时所施加的每单位宽度的负荷为100N/cm以下。若伸长10%时所施加的每单位宽度的负荷超过100N/cm,则电极及配线的伸长难以跟随布料的伸长,有碍于穿着服装时的穿着感。因此,伸长10%时所施加的每单位宽度的负荷优选为100N/cm以下,更优选为80N/cm以下,进一步优选为50N/cm以下。

电极及配线优选伸长20%时的电阻的变化倍率为5倍以下。若伸长20%时的电阻的变化倍率超过5倍,则导电性显著降低。因此,伸长20%时的电阻的变化倍率优选为5倍以下,更优选为4倍以下,进一步优选为3倍以下。

电极和配线可以由不同材料构成,但优选由相同材料构成。电极和配线由相同材料构成时,配线的宽度优选为1mm以上,更优选为3mm以上,进一步优选为5mm以上。配线宽度的上限没有特别限定,例如优选为10mm以下,更优选为9mm以下,进一步优选为8mm以下。

电极及配线优选直接形成于构成服装的布料上。作为在布料上形成电极及配线的方法,只要是不妨碍电极及配线的伸缩性的方法,则没有特别限定,从穿着时的与身体的贴合性或运动时、动作时的跟随性等的观点考虑,例如可采用利用粘接剂进行层叠或利用热压制进行层叠等公知的方法。利用粘接剂进行层叠或利用热压制进行层叠的情况下,优选在布料上不附着硅系柔软剂或氟系拒水剂这样的损害粘接性的材料。布料上附着的硅系柔软剂或氟系拒水剂等的量可以通过除去在布料的染色加工工序中对弹性丝进行精炼处理等中使用的硅系柔软剂,或者选择布料的整理定型时使用的加工剂的种类等方法来调整。

电极优选设置于服装的胸膛部或胸膛下腹部。通过将电极设置于服装的胸膛部或胸膛下腹部,可以以良好的精度测定生理信息。电极更优选设置于服装中接触穿着者的第七肋骨上端与第九肋骨下端之间的皮肤的区域。电极优选设置于服装中从穿着者的后腋窝线向穿着者的背面侧距离10cm处绘制的与穿着者的左右后腋窝线平行的线彼此所围出的穿着者的腹侧区域。电极优选沿着穿着者的腰身周围设置成圆弧状。设置于服装的电极数至少为2个,优选将2个电极设置在服装的胸膛部或胸膛下腹部,优选将2个电极设置于从穿着者的后腋窝线向穿着者的背面侧距离10cm处绘制的与穿着者的左右后腋窝线平行的线彼此所围出的穿着者的腹侧区域。该区域是对于冷感较敏感的部位,因此,相比于服装而容易让人感觉到冷感的电极容易产生不协调感,但本发明的布料可以减少电极与布料的冷感差异,因此,几乎不会感到不协调感,可舒适地穿着。另外,设置3个以上的电极时,设置第3个以后的电极的位置没有特别限定,例如可以设置于后身片布料。

电极面的电阻值优选为1000Ω/cm以下,更优选为300Ω/cm以下,进一步优选为200Ω/cm以下,特别优选为100Ω/cm以下。特别是电极的形态为片状时,通常可以将电极面的电阻值抑制在300Ω2/cm以下。

电极的形态优选为片状。通过使电极为片状,可以加宽电极面,因此可以确保与穿着者的皮肤的接触面积。片状电极优选弯曲性良好。另外,片状电极优选具有伸缩性。片状电极的尺寸只要可以测量来自身体的电信号,则没有特别限定,电极面的面积为5~100cm2,电极的平均厚度优选为10~500μm。电极面的面积更优选为10cm2以上,进一步优选为15cm2以上。电极面的面积更优选为90cm2以下,进一步优选为80cm2以下。若电极过薄,则有时导电性不充分。因此,平均厚度优选为10μm以上,更优选为30μm以上,进一步优选为50μm以上。但是,若过厚,则有时会使穿着者感到异物感,而带来不适感。因此,平均厚度优选为500μm以下,更优选为450μm以下,进一步优选为400μm以下。电极的形状只要是沿着相当于配置电极的位置的身体的曲线,且容易密接追随身体动作的形状,则没有特别限定,例如可列举四边形、三角形、五边形以上的多边形,圆形、椭圆形等。电极的形状为多边形时,也可以使顶点为圆形以免损伤皮肤。

配线也可以使用导电性纤维或导电性丝形成。作为导电性纤维或导电性丝,可以使用在作为绝缘物的纤维表面镀敷金属而成的材料、在丝线中捻入细金属线而成的材料、使导电性高分子含浸于微纤维等纤维间而成的材料、细金属线等。配线的平均厚度优选为10~500μm。若厚度过薄,则有时导电性变得不充分。因此,平均厚度优选为10μm以上,更优选为30μm以上,进一步优选为50μm以上。但是,若厚度过厚,则有时会使穿着者感到异物感而带来不适感。因此,平均厚度优选为500μm以下,更优选为300μm以下,进一步优选为200μm以下。配线的形状没有特别限定,除为直线、曲线外,也可以是具有冗余性(重复性)的几何图案。作为具有冗余性的几何图案,例如可列举Z字形状、连续马蹄状、波状等。关于具有冗余性的几何图案的电极,例如可以使用金属箔形成。

服装只要形成有电极,则对其形态没有特别限定,例如,优选贴身衣物、带状物等。另外,服装可以是至少覆盖胸部、手部、腿部、脚部、颈部或面部中的任一部位的服装。

作为贴身衣物,优选上半身用贴身衣物或下半身用贴身衣物。作为上半身用贴身衣物,可举出T恤、POLO衫、吊带背心、胸罩、运动内衣、病号服、睡衣等。作为下半身用贴身衣物,可举出内裤、运动内裤、病号服、睡裤等。

作为带状物,可举出皮带,具体而言,可举出胸部用皮带、腹部用皮带等。

服装优选在与布料的皮肤侧表面的相反侧的表侧面具备用于与电子单元连接的扣环。扣环即所谓的钩扣,例如可列举不锈钢制的钩扣。介由扣环可以将导电层与电子单元进行电性连接。

电子单元等优选可以从服装上装卸。电子单元等优选还具有显示装置、存储装置、通信装置、USB连接器等。电子单元等例如还可以具备能测量气温、湿度、气压等环境信息的传感器、或使用了GPS的能测量位置信息的传感器等。

通过使用服装,也可以应用于掌握人的心理状态或生理状态的技术。例如可以检测放松程度以进行心理训练,检测睡意以防止困倦驾驶,或者测量心电图以进行抑郁或压力诊断等。

本申请基于2019年3月29日提交的日本专利申请第2019-067965号主张优先权的利益。2019年3月29日提交的日本专利申请第2019-067965号说明书的全部内容援引于本申请种以作参考。

实施例

以下,举实施例更具体地说明本发明,但本发明不限于下述实施例,也可以在符合前述、后述主旨的范围内加以变更并实施,这些均包括在本发明的技术范围内。

纤度:单丝纤度通过基于JIS L 1013(2010)8.3.1A法测定公量纤度作为总纤度,并将其除以单纤维数而求出单丝纤度。

单位面积重量(克重):依据JIS L 1096(2010)8.3.2规定的“标准状态下的每单位面积的质量”来测定。

比热、热容量:通过以下条件的温度调制差示扫描量热测定(调制DSC)法,测定经编针织物和导电层的比热、热容量。具体而言,首先将各经编针织物分别切细并各采样5mg。另一方面,导电层为切取数mm见方并采样5mg。将获得的各试样装入容器。然后,使用蓝宝石作为标准物质,进行装置的校准后,测定各试样的比热和热容量。

测定装置:TA instruments公司制Q100

温度范围:0℃~50℃

升温温度:2℃/分钟

温度调制周期:60秒

温度调制幅度:0.32℃

实施例1

以表1所示质量比例分别使用高分子量聚乙烯系(东洋纺株式会社制IZANAS型SK60 55T/43f)、尼龙6丝(44T/40f)、氨纶丝(Spandex)(78T),并通过经平针织制编而得到经编针织物。另外,T是指dtex,f是指长丝,例如,表55T43f是指由43长丝形成的复丝,总纤度为55dtex。

实施例2

以表1所示质量比例分别使用高分子量聚乙烯系(55T/43f)、尼龙6丝(44T/40f)、氨纶丝(78T),并通过经平针织制编而得到经编针织物。

实施例3

以表1所示质量比例分别使用高分子量聚乙烯系(55T/43f)、聚对苯二甲酸乙二醇酯丝(56T/24f)、氨纶丝(78T),并通过经平针织制编而得到经编针织物。

比较例1

以表1所示质量比例分别使用尼龙6丝(44T/40f)、氨纶丝(78T),并通过经平针织制编而得到经编针织物。

比较例2

以表1所示质量比例分别使用高分子量聚乙烯系(55T/43f)、聚对苯二甲酸乙二醇酯丝(56T/24f)、氨纶丝(78T),并通过经平针织制编而得到经编针织物。

通过上述条件测定各经编针织物的比热、热容量、单位面积重量。其结果示于表1中。

进而,将丁腈橡胶(日本瑞翁公司制的Nipol(注册商标)DN003)10质量份溶解于异佛尔酮90质量份,制作NBR溶液。在获得的NBR溶液100质量份中配合银粒(DOWAElectronics制的“凝聚银粉G-35”,平均粒径5.9μm)55质量份,利用3辊研磨机进行混炼,获得导电性糊剂。将获得的导电性糊剂涂布在脱模片上,利用120℃的热风干燥烘箱干燥30分钟以上,从而制作附设脱模片的导电层。通过上述条件测定剥离了上述脱模片的导电层的比热、热容量、单位面积重量。其结果示于表1中。

(电极及配线的制作)

在上述附设脱模片的导电层的导电层侧表面贴合聚氨酯热熔片,使用热压制机以压力0.5kgf/cm2、温度130℃、压制时间20秒的条件进行层叠,将上述脱模片剥离,获得附设聚氨酯热熔片的片状导电层(长12cm、宽2cm)。

另外,准备长13cm、宽2.4cm的聚氨酯热熔片,在其上,将上述附设聚氨酯热熔片的片状导电层(长12cm、宽2cm)的聚氨酯热熔片侧面向聚氨酯热熔片,并将长度方向的一端对齐而进行层叠。另外,这些聚氨酯热熔片相当于第一绝缘层。

然后,以覆盖第一绝缘层和导电层的一部分的方式,在长5cm、宽2.4cm的区域,从距离端部2cm的部分层叠与第一绝缘层相同的聚氨酯热熔片,从而在导电层上形成第二绝缘层。即,制作依次在长边方向上配置有在一端部侧露出导电层的长2cm×宽2cm的电极(器件连接部)、具有第一绝缘层/导电层/第二绝缘层的层叠结构的配线部、在另一端部侧露出导电层的长5cm×宽2cm的电极(检测部)的伸缩性电极部。使第一绝缘层侧面向经编针织物的皮肤侧表面而贴附获得的伸缩性电极部。

然后,通过在由实施例1~3、比较例1、2的各经编针织物构成的T恤的皮肤侧表面的规定位置上,以左右对称的方式贴附2片上述伸缩性电极部,从而获得形成有电极和配线的T恤。进一步,在与皮肤侧表面呈相反侧的表面上安装UNION TOOL公司制的电子单元(MyBeat WHS-2),制作附设电子单元的T恤。设置于前身片布料的电极数为2个,2个检测用电极的电极表面的合计面积为20cm2,电极的平均厚度为90μm。让受试者分别穿着获得的附设电子单元的T恤,进行穿着时的不适感的评价。

就使用了实施例1~3的经编针织物的附设电子单元的T恤而言,导电层与经编针织物的冷感差异少,未感到穿着时的不适感。

另一方面,就使用了比较例1的经编针织物的附设电子单元的T恤而言,穿着时的导电层的冷感高,会产生导电层与经编针织物的冷感差异,因此穿着时感到不适感。

另外,就使用了比较例2的经编针织物的附设电子单元的T恤而言,经编针织物的冷感高,会产生导电层与经编针织物的冷感差异,因此穿着时感到不适感。

【表1】

进一步,使用上述实施例1获得的经编针织物制作图1(a)、(b)所示的带标签的T恤。图1(a)显示带标签的T恤的正面图,图1(b)显示带标签的T恤的背面图。在图1(a)、(b)的电极支持部4设置有图2所示的电极部61,依以下的顺序制作。

在上述实施例1获得的经编针织物100mm×42mm的皮肤侧表面上,使用与上述实施例1相同组成的导电层、绝缘层,以成为短径22mm×长径32mm的椭圆形状的方式形成电极,从而形成附设电极部61的布料。然后,如图2所示,在前身片3与后身片9的缝合部14,以线装的状态缝上附设电极部61的布料,形成电极支持部4。此外,缝合部14与电极部61端的最短距离设定为5mm。进一步地,从电极部61到缝合部14将镀银纸刺绣成Z字形而作为配线,以与配线重叠的方式,从前身片3与后身片9的侧腹部分的接缝,经由袖子与后身片9的接缝,利用前身片3与后身片9的肩部分的接缝将镀银丝的配线拉至后颈部。然后,在后颈部形成连接用的弹簧钩(snap hook)并与配线连接,将穿脱式电子单元连接至弹簧钩,获得带标签的T恤的生理信息测量用服装。让受试者穿着获得的带标签的T恤的生理信息测量用服装,并进行穿着时的不适感的评价。尽管电极所处位置的腋窝部分是容易感到冷感的部分,但并未产生伴随电极与布料的冷感差异的不适感。

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