JP6235501B2 - 生体信号計測用衣服 - Google Patents

Description

本発明は、被測定者の人体等からなる生体に装着して、生体から検知した生体信号の計測を行う生体信号計測用衣服に関する。

近年、スポーツ、健康管理、医療などの分野において、人の生体情報を取得するための手段として、被測定者の人体等からなる生体に装着して、生体から検知した生体信号の計測を行う生体信号計測用衣服が普及しつつある。図６は、従来の生体信号計測用衣服の構成例である（非特許文献１）。図７は、従来の生体信号計測用衣服の変形例である（非特許文献１）。図８は、従来の生体信号計測用衣服の他の構成例である（非特許文献２）。

図６〜図８に示すように、従来の生体信号計測用衣服５０には、生体から生体信号を検出する生体電極５１と、ウェアラブル機器（図示せず）を取り付けるためのコネクタ５２と、これら生体電極５１とコネクタ５２とを電気的に接続するための信号配線５３が配置されている。
ウェアラブル機器は、スマートフォンなどの小型の携帯端末装置からなり、生体電極５１により検知した心電、心拍、筋電、呼吸波等の微弱な生体信号を電気信号に変換し、無線によって送信するものが知られている。

高河原・小野・小田・勅使川原，"業界の垣根を超えて結実したウェアラブルセンサ-hitoe技術"，NTT技術ジャーナル，vol. 26，No. 5，pp. 42-44，2014 小笠原・小野・松浦・山口・渡邉・塚田，"ウェアラブル電極インナー技術の応用展開"，NTT技術ジャーナル，vol. 26，No.11，pp. 16-20，2014 多田泰徳著，"着衣型生体信号計測装置に用いる導電性インク配線"，日本ロボット学会第30回記念学術講演会，2012 "導電性電磁波シールドマジックテープ[ＣＴ２５]"，エコロガジャパン株式会社，http://www.emf110.com/goodsList/282.html

しかしながら、非特許文献１に記載の生体信号計測用衣服５０では、図６や図７に示したように、ウェアラブル機器を取り付けるコネクタ５２が衣服の左肩あるいはその近傍に配置されているため、このような配置の場合には、肩の表面や近傍に物体が存在する状況、例えばヴァイオリンの演奏時において、ウェアラブル機器がヴァイオリン筐体を置く妨げになり、また、アーチェリーにおいては、引いた弦が戻る際に左肩近傍を通過するため、ウェアラブル機器に衝突してしまうという問題点があった。

また、非特許文献２に記載の生体信号計測用衣服５０では、図８に示したように、ウェアラブル機器を取り付けるコネクタ５２が衣服の中央、すなわち胴体の胸部に配置されているため、このような配置の場合には、胸部が外部と接触する状況、例えばサッカーにおいて、ボールを胸でトラップしようとした際に、ボールと機器が衝突してしまうという問題点があった。

これらの課題の対処法としては、用途に応じてウェアラブル機器の取り付け位置の異なる生体信号計測用衣服を作製すればよい。しかし、利用者個々人に応じて用途は多種多様であり、用意すべき生体信号計測用衣服は膨大な種類となってしまい、多様な種類の生体信号計測用衣服を取り揃えておくための費用が増大することになる。このため、結局は、生体信号計測用衣服の製造コストが増大する原因となるという問題点がある。

本発明の目的は、製造コストを増大させることなく、複数の異なる位置にウェアラブル機器を取り付けられる生体信号計測用衣服を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明にかかる生体信号計測用衣服は、複数の接続端子を有し、被計測体となる生体から生体信号を検出する生体電極と、複数のコネクタレセプタクルを有するコネクタと、複数本の配線からなり、互いに対応する前記接続端子と前記コネクタレセプタクルとを、これら配線で電気的に個別に接続する信号配線とを備え、前記各配線は、前記生体電極および前記コネクタが配置される配置エリアにわたって蛇行し、かつ、互いにほぼ平行するよう配置されているものである。

また、本発明にかかる他の生体信号計測用衣服は、複数の接続端子を有し、被計測体となる生体から生体信号を検出する生体電極と、複数のコネクタレセプタクルを有するコネクタと、複数本の配線からなり、互いに対応する前記接続端子と前記コネクタレセプタクルとを、これら配線で電気的に個別に接続する信号配線とを備え、前記各配線は、前記生体電極および前記コネクタが配置される配置エリアにわたり、互いに噛み合うように櫛形に配置されているものである。

また、本発明にかかる上記生体信号計測用衣服の一構成例は、前記信号配線が、３本以上の前記配線からなり、これら配線のうち、２つの配線が、前記生体電極および前記コネクタが配置される配置エリアの全域にわたり、互いに噛み合うように櫛形に配置されており、余の配線が、前記２つの配線の間に蛇行するよう配置されているものである。

また、本発明にかかる上記生体信号計測用衣服の一構成例は、前記コネクタが、ウェアラブル機器の取り付け候補となる複数位置に配置されているものである。

また、本発明にかかる上記生体信号計測用衣服の一構成例は、前記信号配線が、導電性を有するインク配線からなるものである。

また、本発明にかかる上記生体信号計測用衣服の一構成例は、前記コネクタおよび／または前記信号配線が、導電性を有する面ファスナーからなるものである。

本発明によれば、生体信号計測用衣服において信号配線の配置を統一化できるため、コネクタの配置位置のみの変更で、様々な位置にウェアラブル機器を取り付けることができる。このため、生体信号計測用衣服に要請される多種多様な用途に容易に対応することができ、多様な種類の生体信号計測用衣服を取り揃えておくための費用を大幅に削減することが可能となる。また、コネクタの配置位置によらず、生体信号計測用衣服における信号配線の位置を固定化できるため、信号配線の仕様および作製工程を統一化することができる。このため、生体信号計測用衣服の製造コストを大幅に削減することが可能となる。
したがって、製造コストを増大させることなく、複数の異なる位置にウェアラブル機器を取り付けることが可能な生体信号計測用衣服を提供することができ、スポーツ、健康管理、医療などの幅広い分野において、人の生体情報を取得するための手段として、極めて有用である。

第１の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。 第１の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の変形例である。 第２の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。 第３の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。 第４の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。 従来の生体信号計測用衣服の構成例である。 従来の生体信号計測用衣服の変形例である。 従来の生体信号計測用衣服の他の構成例である。

次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［第１の実施の形態］
まず、図１および図２を参照して、本発明の第１の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服について説明する。図１は、第１の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。図２は、第１の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の変形例である。

この生体信号計測用衣服１００は、被計測体となる生体から生体信号を検出する生体電極１０に設けられている複数の接続端子１１と、ウェアラブル機器（図示せず）を取り付けるコネクタ２０に設けられている複数のコネクタレセプタクル２１とを、それぞれの接続端子１１およびコネクタレセプタクル２１の信号種別ごとに、独立した個別の個別配線（配線）３１で電気的に接続する信号配線３０を備えている。

本実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００は、信号配線３０の各個別配線３１を、生体電極１０およびコネクタ２０が配置される配置エリア４０の全域にわたって蛇行し、かつ、互いに平行するよう配置したものである。なお、蛇行の方向については、横方向に限定されるものではなく、縦方向や斜め方向など、他の方向であってもよい。

また、生体電極１０については、例えば非特許文献１，２に記載されている「ｈｉｔｅｏ」などの公知の機能素材を用いて、生体信号計測用衣服１００の生地に形成すればよい。また、信号配線３０については、例えば縫製可能な公知の導電性糸を用いて、生体信号計測用衣服１００の生地に縫製すればよい。また、配置エリア４０については、生体のうち生体信号の計測位置に応じて、適宜設定すればよい。

本実施の形態では、図１および図２に示すように、接続端子１１およびコネクタレセプタクル２１は、１つの生体電極１０およびコネクタ２０あたり２個もしくは３個の場合を例とする。その理由は次のようになる。例えば、１か所の誘導位置によって心臓の拍動に伴う心筋の活動電位（心電）を計測する場合、ウェアラブル機器が差動入力電圧をもって心電を検出する際にはプラスとマイナスの２つの電極があればよく、接続端子１１およびコネクタレセプタクル２１もこれらの電極と同じ数があればよい。

一方、差動入力ではなく、グラウンド（接地電位）を設けて基準電位との差により心電を検出する場合は、プラスとマイナスに加えてグラウンドの計３つの検出電極があればよく、接続端子１１およびコネクタレセプタクル２１もこれと同数あればよいためである。１誘導であってもウェアラブル機器が４つ以上のコネクタプラグを具備する場合はあり得るが、４番目からのコネクタプラグは単なる固定具として働くなど、電気回路的機能的に必須ではない働きをすると推測され、個別配線３１との接続を必要としないからである。

図１の構成例において、生体電極１０は、配置エリア４０のうち、身体の正中線を境に左右１つずつ胴部の生体と接するように配置されている。生体電極１０とコネクタ２０とを接続する個別配線３１は２本あり、各個別配線３１Ａ，３１Ｂに対して、それぞれ対応する、各コネクタ２０のコネクタレセプタクル２１Ａ，２１Ｂ、および各生体電極１０の接続端子１１Ａ，１１Ｂが、個別に接続されている。

また、各個別配線３１Ａ，３１Ｂは互いに交差せず、特定の間隔Ａと間隔Ｂを隔てて、配置エリア４０の全域にわたり蛇行しながら平行して配置されている。異なる個別配線３１Ａ，３１Ｂ間の間隔Ａはウェアラブル機器のコネクタプラグの間隔と同じであり、例えば４．６ｃｍとする。一方、同一個別配線３１Ａ，３１Ｂ間の間隔Ｂはウェアラブル機器のコネクタプラグが取り付けられない間隔とし、４．６ｃｍより短いか長い距離とする。

例えば、間隔Ｂは５．６ｃｍとする。コネクタレセプタクル２１については、ウェアラブル機器が備える２つのコネクタプラグ間の距離と同じ距離を隔てて、１組のコネクタレセプタクル２１が個別配線３１上に配置する。
これにより、コネクタ２０は、個別配線３１Ａ，３１Ｂの両方が存在する位置２２Ｘに配置可能となり、個別配線３１Ａ，３１Ｂのいずれかが存在しない位置、例えば個別配線３１Ｂが存在しない位置２２Ｙに配置しても、誤配線を回避できる。

図２の変形例では、生体電極１０が３つ配置されており、身体の正中線を境に左右１つずつ胴部の生体と接するように配置され２つに加え、正中線近傍に１つ配置されている。生体電極１０とコネクタ２０とを接続する個別配線３１は３本あり、各個別配線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに対して、それぞれ対応する、各コネクタ２０のコネクタレセプタクル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ、および各生体電極１０の接続端子１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが、個別に接続されている。

また、各個別配線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃは互いに交差せず、特定の間隔Ａ、間隔Ｂ、間隔Ｃを隔てて、配置エリア４０の全域にわたり蛇行しながら平行して配置されている。間隔Ａおよび間隔Ｂは図１と同じであり、個別配線３１Ｂ，３１Ｃ間の間隔Ｃはウェアラブル機器のコネクタプラグの三角形の形状に合うように設計される。例えば間隔Ｃは４．３ｃｍとする。
これにより、コネクタ２０は、個別配線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃのすべてが存在する位置２２Ｘ，２２Ｚに配置可能となり、個別配線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃのいずれかが存在しない位置、例えば個別配線３１Ｂ，３１Ｃが存在しない位置２２Ｙに配置しても、誤配線は回避される。

［第１の実施の形態の効果］
このように、本実施の形態は、生体電極１０とコネクタ２０とを接続する信号配線３０の各個別配線３１を、生体電極１０およびコネクタ２０が配置される配置エリア４０の全域にわたり、蛇行かつ平行するよう形成したものである。
これにより、コネクタ２０が配置エリア４０のうち左肩以外に置かれる場合においても、その配置場所を通過する個別配線３１にそれぞれのコネクタレセプタクル２１を接続できる。

したがって、生体信号計測用衣服１００において信号配線３０の配置を統一化できるため、コネクタ２０の配置位置のみの変更で、様々な位置にウェアラブル機器を取り付けることができる。このため、生体信号計測用衣服１００に要請される多種多様な用途に容易に対応することができ、多様な種類の生体信号計測用衣服１００を取り揃えておくための費用を大幅に削減することが可能となる。

また、コネクタ２０の配置位置によらず、生体信号計測用衣服１００における信号配線３０の位置を固定化できるため、信号配線３０の仕様および作製工程を統一化することができる。このため、生体信号計測用衣服１００の製造コストを大幅に削減することが可能となる。
したがって、本発明によれば、製造コストを増大させることなく、複数の異なる位置にウェアラブル機器を取り付けることが可能な生体信号計測用衣服を提供することができ、スポーツ、健康管理、医療などの幅広い分野において、人の生体情報を取得するための手段として、極めて有用である。

［第２の実施の形態］
次に、図３を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００について説明する。図３は、第２の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。
第２の実施の形態は、第１の実施の形態の変形例であり、信号配線３０の個別配線３１を、前述の蛇行配置に代えて、生体電極１０およびコネクタ２０が配置される配置エリア４０の全域にわたり、互いに噛み合うように櫛形に配置したことを特徴とする。

図３において、生体電極１０とコネクタ２０とを接続する個別配線３１は２本あり、各個別配線３１Ａ，３１Ｂに対して、それぞれ対応する、各コネクタ２０のコネクタレセプタクル２１Ａ，２１Ｂ、および各生体電極１０の接続端子１１Ａ，１１Ｂが、個別に接続されている。

この際、信号配線３０の各個別配線３１（３１Ａ，３１Ｂ）は、交差することなく互いに噛み合うように、それぞれ櫛形に配置されている。なお、櫛形の方向については、横方向に限定されるものではなく、縦方向や斜め方向など、他の方向であってもよい。
これにより、第１の実施の形態にかかる間隔Ｂが不要になり、同じ面積内において間隔Ａで構成される平行線の繰り返し回数が増えるため、より細かく取り付け位置を選択することができる。

これら個別配線３１（３１Ａ，３１Ｂ）は、互いに特定の間隔Ａ（ｃｍ）を隔てて配置されている。間隔Ａはウェアラブル機器のコネクタプラグの間隔と同じであり、例えば４．６ｃｍとする。
本実施の形態によれば、コネクタ２０は、個別配線３１Ａ，３１Ｂの両方が存在する位置に配置可能となり、個別配線３１Ａ，３１Ｂのいずれかが存在しない位置には配置しても、誤配線は回避される。

［第３の実施の形態］
次に、図４を参照して、本発明の第３の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００について説明する。図４は、第３の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。
第３の実施の形態は、第１および第２の実施の形態の変形例であり、信号配線３０が３本以上の個別配線３１からなり、これら個別配線３１のうち、２つの個別配線３１Ａ，３１Ｂが、生体電極１０およびコネクタ２０が配置される配置エリア４０の全域にわたり、互いに噛み合うように櫛形に配置されており、余の個別配線３１Ｃが、２つの個別配線３１Ａ，３１Ｂの間に蛇行するよう配置したことを特徴とする。

図４において、接続端子１１Ａ，１１Ｂおよびコネクタレセプタクル２１Ａ，２１Ｂと接続される個別配線３１Ａ，３１Ｂは櫛形を成し、接続端子１１Ｃおよびコネクタレセプタクル２１Ｃと接続される個別配線３１Ｃは蛇行し、かつ、個別配線３１Ａ，３１Ｂと平行するよう配置されている。なお、蛇行および櫛形の方向については、横方向に限定されるものではなく、縦方向や斜め方向など、他の方向であってもよい。

また、個別配線３１Ａ，３１Ｂ間の間隔Ａおよび個別配線３１Ｂ，３１Ｃ間の間隔Ｃは第２に実施の形態と同様とする。
本実施の形態によれば、第１の実施の間隔Ｂが存在しないため、３個のコネクタレセプタクル２１を持つコネクタ２０を用いる場合においても、第２の実施の形態と同様の効果が実現できる。

［第４の実施の形態］
次に、図５を参照して、本発明の第４の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００について説明する。図５は、第４の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服の構成例である。
第４の実施の形態は、第１〜第３の実施の形態の変形例であり、コネクタ２０を、ウェアラブル機器の取り付け候補となる複数位置したことを特徴とする。

図５において、両腕に近い肩部、両脚に近い脇腹部、および胴体の中央に近いみぞおち部からなる、ウェアラブル機器の取り付け候補の位置に、合計５つのコネクタ２０が配置されており、各個別配線３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃに対して、それぞれ対応する、各コネクタ２０のコネクタレセプタクル２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ、および各生体電極１０の接続端子１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃが、個別に接続されている。
本実施の形態によれば、予め設定したウェアラブル機器の取り付け候補の位置にコネクタ２０が配置されているため、利用者は用途に応じて最適なコネクタ２０を選択し、使用することが可能となる。

［第５の実施の形態］
次に、本発明の第５の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００について説明する。第５の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００は、信号配線３０として、導電性を持つインク配線を用いたことを特徴とする。衣服に印刷できる導電性材料の例は、非特許文献３に記載されている。
本実施の形態によれば、信号配線３０を形成する場合に生じる導電性糸の衣服への裁縫が不要になり、配線作製工程を容易化できるため、生体信号計測用衣服の製造コストを廉価にすることができる。

［第６の実施の形態］
次に、本発明の第６の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００について説明する。第６の実施の形態にかかる生体信号計測用衣服１００は、コネクタ２０および／または信号配線３０として、導電性を有する面ファスナーを用いることを特徴とする。導電性の面ファスナーとしては、非特許文献４に記載されている。
本実施の形態によれば、コネクタ２０のコネクタレセプタクル２１が、面ファスナーに置き換わるため、利用者はコネクタ２０の位置に限定されず、面ファスナーが配置されている任意の位置にウェアラブル機器を取り付けることができる。

［実施の形態の拡張］
以上、実施形態を参照して本発明を説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明のスコープ内で当業者が理解しうる様々な変更をすることができる。また、各実施形態については、矛盾しない範囲で任意に組み合わせて実施することができる。

１００…生体信号計測用衣服、１０…生体電極、１１，１１Ａ，１１Ｂ，１１Ｃ…接続端子、２０…コネクタ、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ…コネクタレセプタクル、２２Ｘ，２２Ｙ，２２Ｚ…位置、３０…信号配線、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…個別配線、４０…配置エリア。

Claims (6)

1. 複数の接続端子を有し、被計測体となる生体から生体信号を検出する生体電極と、
   複数のコネクタレセプタクルを有するコネクタと、
   複数本の配線からなり、互いに対応する前記接続端子と前記コネクタレセプタクルとを、これら配線で電気的に個別に接続する信号配線とを備え、
   前記各配線は、前記生体電極および前記コネクタが配置される配置エリアにわたって蛇行し、かつ、互いにほぼ平行するよう配置されている
   ことを特徴とする生体信号計測用衣服。
2. 複数の接続端子を有し、被計測体となる生体から生体信号を検出する生体電極と、
   複数のコネクタレセプタクルを有するコネクタと、
   複数本の配線からなり、互いに対応する前記接続端子と前記コネクタレセプタクルとを、これら配線で電気的に個別に接続する信号配線とを備え、
   前記各配線は、前記生体電極および前記コネクタが配置される配置エリアにわたり、互いに噛み合うように櫛形に配置されている
   ことを特徴とする生体信号計測用衣服。
3. 請求項２に記載の生体信号計測用衣服において、
   前記信号配線は、３本以上の前記配線からなり、これら配線のうち、２つの配線が、前記生体電極および前記コネクタが配置される配置エリアの全域にわたり、互いに噛み合うように櫛形に配置されており、余の配線が、前記２つの配線の間に蛇行するよう配置されている
   ことを特徴とする生体信号計測用衣服。
4. 請求項１〜請求項３のいずれかに記載の生体信号計測用衣服において、
   前記コネクタは、ウェアラブル機器の取り付け候補となる複数位置に配置されていることを特徴とする生体信号計測用衣服。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の生体信号計測用衣服において、
   前記信号配線は、導電性を有するインク配線からなることを特徴とする生体信号計測用衣服。
6. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の生体信号計測用衣服において、
   前記コネクタおよび／または前記信号配線は、導電性を有する面ファスナーからなることを特徴とする生体信号計測用衣服。

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