JP7548507B2

JP7548507B2 - 生体信号取得用衣服

Info

Publication number: JP7548507B2
Application number: JP2021053754A
Authority: JP
Inventors: 博幸金井; 宜範藤尾; 李咲町澤
Original assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd; Shinshu University NUC
Current assignee: Kurashiki Spinning Co Ltd; Shinshu University NUC
Priority date: 2021-03-26
Filing date: 2021-03-26
Publication date: 2024-09-10
Anticipated expiration: 2041-03-26
Also published as: JP2022150935A

Description

本発明は、生体からの生体信号を検出するための生体信号取得用衣服に関する。

近年、生体からの生体信号（生体からの電気信号）を検出することができるシステムを備えた衣服が提案されている。着用者の生体情報を精度良く取得するためには、電極と身体とを密着させる必要がある。そのため、衣類型の生体情報計測装置の場合は、衣類本体としてコンプレッションウェアのような上半身を強く締め付けるものが用いられており、この締め付け効果によって電極と身体とを密着させている。締め付けが弱いと、電極と身体との密着性が悪化し、生体情報の精度が低下（例えば心拍検出率が低下）する問題が生じるからである。

例えば、特許文献１には、電極と衣服本体生地の間にクッション層を配置することで、生体と電極の密着性を高めた生体信号取得用衣服が開示されている。当該生体信号取得用衣服においては、密着性を担保するためには、衣服自体にある程度の締め付け力が必要である。

特開２０１９－５８３４６号公報

しかし、この締め付けによって着用者に圧迫感等の不快感を生じるといった問題があった。

本発明は、不快感の低減と生体情報を精度良く取得することが両立された、生体信号取得用衣服を提供する。

本発明は、衣服本体を構成する衣服本体生地の裏面側に配置される１つ以上の電極と、
前記電極が取得する生体信号を受信する受信装置が接続可能なコネクタと、
前記電極と前記コネクタとを導通する生体信号伝送部とを含む生体信号取得用衣服であって、
前記衣服本体生地が伸縮性を有するメッシュ状の生地であり、
前記衣服本体生地の前記電極位置の表側に配置された弾性部材と、
前記弾性部材の前記衣服本体生地側の反対側に配置され、前記弾性部材を前記衣服本体生地の表面上に保持する保持部材と、を含む、生体信号取得用衣服に関する。

本発明は、衣服本体生地が伸縮性を有するメッシュ状の生地であり、保持部材によって衣服本体生地の表面側上に保持された弾性部材を含むことで、衣服本体生地による締め付け力に対する不快感の低減と生体情報を精度良く取得することが両立された、生体信号取得用衣服を提供できる。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係る生体信号取得用衣服の模式的正面図である。図２Ａは、図１に示す生体信号取得用衣服の表面側を、図２Ｂは、裏面側を示す、模式的正面図である。図３は、図２Ａに示す生体信号取得用衣服のＩ－Ｉ線での断面図である。図４は、生体信号受信装置の模式的説明図である。図５Ａは、図１に示す生体信号取得用衣服の非着用時の衣服本体生地と弾性部材と保持部材の模式断面図であり、図５Ｂは、着用時の衣服本体生地と弾性部材と保持部材の模式断面図である。図６は、実施例の生体信号取得用衣服における各構成部材の寸法を説明するための模式図である。図７は、比較例２，３の生体信号取得用衣服の模式的正面図であり、図７Ａは、表面側を、図７Ｂは裏面側を示す。図８は、図７Ａに示す生体信号取得用衣服のII－II線での断面図である。図９は、比較例の生体信号取得用衣服における各構成部材の寸法を説明するための模式図である。図１０は、実施例１～３及び比較例１の生体信号取得用衣服を被験者に着用させて求めた心拍検出率を比較するグラフである。図１１は、衣服圧の測定点を説明する説明図である。図１２は、実施例１～３、比較例１～３の生体信号取得用衣服の着用時の測定点における衣服圧を示す折れ線グラフである。図１３は、官能性試験の測定部位を説明する説明図である。図１４は、官能性試験の結果を示したレーダーチャートである。

本発明の発明者らは、締め付け力に対する不快感の低減と生体情報を精度良く取得することとの両立のために、鋭意検討を重ねた。その結果、衣服本体生地として伸縮性を有するメッシュ状の生地を使用して衣服本体生地と生体との接触面積を減らし、且つ、弾性部材によって着用時に局所的に衣服圧が高くなる構成として生体と電極との密着性を高めることにより、前記不快感が低減され、且つ、生体情報を精度良く取得できることを見出した。本明細書において、「裏面側又は裏側」とは生体に近い側をいい、「表面側又は表側」とは生体と遠い側をいう。また「上」とは首まわりに近い側をいい、「下」とは、首まわりから遠い側をいう。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態をより詳細に説明する。しかし、本発明は、下記図面に示したものに限定されない。

図１Ａは、本発明の一実施形態に係る生体信号取得用衣服の模式的正面図であり、図２Ａは、図１に示した生体信号取得用衣服の表面側を、図２Ｂは裏面側を示す。図３は、同生体信号取得用衣服のＩ－Ｉ線での断面図である。図４は、生体信号受信装置の模式的説明図である。該実施形態の生体信号取得用衣服１（インナー）は、衣服本体２と、電極３と、生体信号伝送部４と、コネクタ５とを備えている。衣服本体生地２０１の電極位置の表側には弾性部材１０が配置されており、弾性部材１０は、衣服本体生地２０１と、衣服本体生地２０１に固定された保持部材７との間に配置されて、衣服本体生地２０１の表面上に保持されている。

電極３は、衣服本体２を構成する衣服本体生地２０１の裏面側に配置され、生体（着用者の肌）と接触して生体からの生体信号を取得する。該実施形態において、電極３は２個であり、みぞおちの両側を覆う領域に左右対称的に配置されているが、電極は１個でもよく、３個以上でもよい。また、電極の配置場所も取得しようとする生体信号や対象とする生体組織などに応じて適宜決めることができる。生体信号としては、例えば、脈波、脈拍、呼吸、体動等による信号が挙げられる。測定部位としては、例えば、胸部、背部、腹部などが挙げられる。みぞおちの両側を覆う領域に左右対称的に配置する場合、心拍数等を検出することができる。電極の数に応じて、生体信号伝送部及びコネクタの数を適宜調整すればよい。

電極３の素材は、生体信号を取得することができるものであればよく、特に限定されない。例えば、導電性繊維で構成することができる。導電性繊維としては、例えば、繊維に導電性金属をめっきした導電性金属めっき繊維や繊維に導電性高分子を含浸したもの等を用いることができる。導電性金属としては、例えば、銀、アルミナ、金、銅等が挙げられ、導電性が高い観点から、銀が好ましい。繊維としては、特に限定されないが、耐久性に優れる観点から、ポリエステル繊維やナイロン繊維などを用いることができる。導電性繊維を不織布、編物及び織物などの繊維集合体にして電極として用いることができる。電極３を構成する繊維集合体は、特に限定されないが、例えば、目付が１００～５００ｇ/ｍ^２であってもよい。電極３の大きさや形状は、生体信号が取得できればよく特に限定されない。例えば、電極３の縦及び横の長さがいずれも、１～１０ｃｍであってもよい。また、電極３は、特に限定されないが、例えば、厚みが０．０１～５ｍｍであってもよい。

生体信号伝送部４は、その一部が衣服本体生地２０１の表面側に配置され、生体信号伝送部４のうちの電極３側端部は、衣服本体生地２０１のメッシュホールを貫通して、電極３に接合され、電極３と導通しており、電極３が取得した生体信号を伝送する。生体信号伝送部４は、電極３が取得した生体信号を伝送することができればよく、その素材は特に限定されない。電極３と同様に、導電性繊維で構成することができる。例えば、電極３と生体信号伝送部４は、一体でなく、別々の構造体であってもよい。電極３と生体信号伝送部４が別々の構造体の場合、導電性繊維糸で縫い込むことで電極３と生体信号伝送部４を接合させてもよく、導電性接着剤で電極３と生体信号伝送部４を接着させてもよい。接着剤としては、特に限定されず、例えば、ホットメルト接着剤等を用いることができる。なお、電極３と生体信号伝送部４は、一体（一つの構造体）であってもよく、すなわち、電極３の一部を延長することで生体信号伝送部４が構成されていてもよい。具体的には、電極３から延長された周辺部及び突出部が生体信号伝送部４を構成していてもよい。また、生体信号伝送部４は、衣服本体生地２０１の裏面側に配置されていてもよい。

電極３と衣服本体生地２０１との固定は、縫製による縫着で行ってもよく、ホットメルト接着剤等の接着剤で接着させてもよい。生体信号伝送部４と衣服本体生地２０１との固定は、縫製による縫着で行ってもよく、ホットメルト接着剤等の接着剤で接着させてもよい。なお、電極に伸縮性のない素材を用いる場合は、着用時の衣服本体生地の伸びを考慮し、予め伸び代を確保した状態で固定することが好ましい。つまり、非着用時において電極３は衣服本体生地に対してやや弛んだ状態で固定されていると好ましい。

コネクタ５は、生体信号受信装置に対する生体信号出力部である。コネクタ５は、生体信号伝送部４の表面側に配置されている接続部５１と、接続部５１を生体信号伝送部４に固定する固定部５２を有し、接続部５１と固定部５２は、生体信号伝送部４を挟むように配置されていてもよい。コネクタ５が、生体信号伝送部４のうちの衣服本体生地２０１の表面側に配置された部分に固定され、衣服本体生地２０１の表面側に配置されていると、コネクタ５による異物感を衣服本体生地２０１によって緩和できるので好ましい。接続部５１と固定部５２で生体信号伝送部４を挟む際に、固定部と生体信号伝送部４の間に導電性テープを配置してもよい。コネクタ５としては、例えば、導電性金属のスナップボタン、マグネットホック等を用いることができる。

生体信号伝送部４を、衣服本体生地２０１の裏面側に配置する場合は、接続部５１と固定部５２は、衣服本体生地２０１と生体信号伝送部４を挟むように配置してもよい。また、この場合は、検出対象の生体信号以外のノイズを低減するために、生体信号取得用衣服１の裏側において、生体信号伝送部４及びコネクタ５の固定部５２は、絶縁性シート（図示せず）で覆われていることが好ましい。そして、コネクタ５による異物感を軽減する観点から、コネクタ５の固定部５２と絶縁シート２０の間には、クッション材（図示せず）が配置されていることが好ましい。絶縁性シートは、電気絶縁性を有するものであればよく特に限定されない。例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリウレタンシート等が挙げられる。クッション材としては、例えば、樹脂発泡体や、編物、織物及び不織布等の繊維集合体が挙げられる。

図１に示すように、衣服本体生地２０１は、伸縮性を有するメッシュ状の生地であり、メッシュホール部分２０１ａと編織物からなる繊維部分２０１ｂから構成される生地である。そのため、衣服本体生地２０１と生体との接触面積が少ないことから従来のコンプレッションウェアと比較して締め付け感が緩和され、加えて、通気性も良いことから汗抜け性が良く、着心地が良い。メッシュホール部分の平面形状は、円、楕円、四角、ひし形、多角形、不定形のどのような形状でもよい。メッシュホール部分２０１ａの１個あたりの平均面積は、４ｍｍ^２以上１２ｍｍ^２以下が好ましく、５ｍｍ^２以上１０ｍｍ^２以下が好ましい。メッシュホール部分２０１ａの１個あたりの平均面積は、例えば、生地を無張力下で広げ、写真撮影し、寸法および形状を測定し、計算より算出できる。また、メッシュホール部分２０１ａの面積、視野内の数、視野の面積を算出し、これらの値を用い、生地全体に対するメッシュホール部分２０１ａの面積比を算出できる。なお、衣服本体２を構成する衣服本体生地２０１は主として上記メッシュ状の生地であるが、衣服本体２のうちの一部、例えば、他よりも高い強度が求められる部分（肩、裾等）は、上記メッシュ状の生地以外の編織物によって補強されていてもよいし、当該編織物によって構成されていてもよい。

衣服本体生地２０１は、好ましくは、着心地と生体情報を精度良く取得することとの両立の観点から、伸縮性が高い編物が好ましく、例えば、衣服本体生地２０１の、縦方向の伸長率（ＥＭＴ）は、好ましくは８０％以上２００％以下、より好ましくは９０％以上１５０％以下である。横方向の伸長率（ＥＭＴ）は、好ましくは５０％以上１５０％以下、より好ましくは５０％以上８０％以下である。伸長率は、実施例に記載の方法にて測定できる。また、着心地と生体情報を精度良く取得することとの両立の観点から、横方向の伸長率に対する縦方向の伸長率は、好ましくは１．２倍以上２．５倍以下であり、より好ましくは１．５倍以上２．０倍以下である。編組織は、シングルラッセル編みが好ましい。このような伸縮性生地は、弾性繊維（糸）と非弾性繊維（糸）で構成することができる。弾性繊維しては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン弾性繊維、ポリエーテル・エステル弾性繊維、ポリアミド弾性繊維、ポリオレフィン弾性繊維などが挙げられ、伸長性に優れる観点からポリウレタン弾性繊維が好適である。非弾性繊維としては、特に限定されないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレートなどのポリエステル系合成繊維、ナイロンなどのポリアミド系合成繊維などを使用することができる。

保持部材７は、衣服本体生地２０１よりも伸縮性が低い伸縮性生地、例えば、パワーネット等の弾性糸混紡編物等で構成されていると好ましい。一般にパワーネット生地としては、ストレッチ性を備えた細かいネット状の編物であり、例えば、ナイロン等の繊維とポリウレタンの弾性繊維とをお互いに交編して生成されており、伸びたときのキックバック性が強い。保持部材７は、パワーネットを複数枚積層したものであってもよい。保持部材７は、１方向に伸縮性を有する生地（実質的に１方向にのみ伸縮する生地）、２方向に伸縮性を有する生地のいずれでもよい。保持部材７の、１方向（衣服本体２の横方向と同方向）の伸長率（ＥＭＴ）は、生体情報を精度良く取得する観点から、好ましくは３％以上３０％以下、より好ましくは３％以上１５％以下である。保持部材７の、もう一方の方向（衣服本体２の縦方向または着丈方向と同方向）の伸長率（ＥＭＴ）について、特に制限はないが、好ましくは、３％以上３０％以下、より好ましくは３％以上１５％以下である。

保持部材７と、衣服本体生地２０１のうちの保持部材７と対向する部分とにより、袋状の収容部７１が形成され、当該収容部７１内に弾性部材１０が収容されていると好ましい。図１に示すように、収容部７１は、上側に開口した開口部７２を有するので、収容部７１から弾性部材１０が出し入れ可能である。故に、厚みの異なる弾性部材１０と交換すれば、電極３と生体との密着性の程度を調整することができる。例えば、より厚い弾性部材１０と交換すれば、電極３と生体との密着性を高めることができる。また、生体信号取得用衣服１において、保持部材７と衣服本体生地２０１の間に弾性部材７を保持できればよく、保持部材７の４辺のうちの上下２辺のみが、衣服本体生地２０１に固定されていてもよいし、４辺全部を衣服本体生地２０１に固定して、収容部を閉じ、弾性部材１０を出し入れ不可としてもよい。保持部材７の衣服本体生地２０１への固定は、縫製による縫着で行ってもよく、ホットメルト接着剤等の接着剤で接着させてもよい。保持部材７の衣服本体生地２０１への固定は、弾性部材１０が保持部材７と衣服本体生地２０１の間に保持されるかぎり、各辺において、連続的であってもよいし断続的であってもよい。

弾性部材１０の材料としては、柔軟性を有し、保持部材７によって衣服本体生地２０１側に押された際に、電極３を生体側へ付勢できる弾性反発力を有するものであれば特に制限はない。例えば、ゴム状弾性体（弾性非発砲体）、弾性発泡体等のいずれであってもよいが、軽量であることから、弾性発泡体が好ましく、化粧用パフのようなスポンジが好ましい。弾性発砲体は、連続気泡発泡体、半連続気泡発泡体、独立気泡発泡体のいずれであってもよい。弾性発砲体の材料としては、海綿、天然ラテックス等の天然素材、ウレタン（特殊ウレタンまたは湿式ウレタン等）、ラテックス、ＳＢＲ（スチレンブタジエンゴム）、ＰＶＡ（ＰｏｌｙｖｉｎｙｌＡｌｃｏｈｏｌ）またはＮＢＲ（アクロニトリルブタジエンラバー）、シリコン、オレフィン系樹脂等の合成素材が例示される。弾性部材１０の圧縮レジリエンスは、電極の生体への密着性向上の観点から８０％以上好ましい。圧縮レジリエンスは、例えば、実施例に記載の方法により測定できる。

弾性部材１０の大きさは、電極３の大きさに併せて適宜調整することができる。弾性部材１０の縦長さ及び横長さは、特に限定されないが、例えば、それぞれ、電極３の縦長さ及び横長さの０．５～１．５倍の範囲であってもよい。生体信号取得用衣服において、着心地と生体情報を精度良く取得することとの両立の観点から、電極３がある部分の衣服圧は高く、それ以外の部分の衣服圧は低い方が好ましく、衣服圧の高い部分（電極３がある部分）と低い部分（それ以外の部分）とが存在する分布が在ると好ましい。このような衣服圧の分布を作り出す観点から、弾性部材１０の厚みは、７ｍｍ以上が好ましく、一方、弾性部材１０のアウターへの響きの問題から、１５ｍｍ以下が好ましい。

電極３直下の衣服圧（Ａ）は、生体情報を精度良く取得する観点から、１．０ｋＰａ以上が好ましく、１．４ｋＰａ以上がより好ましい。電極３と上下方向同位置の胴周りのうちの電極３直下以外の衣服圧（Ｂ）の平均値（ｂ）は、着心地の観点から、０．４ｋＰａ以下が好ましく、０．３ｋＰａ以下がより好ましい。前記平均値の下限について制限はないが、通常、０．１ｋＰａ以上である。また、前記衣服圧（Ｂ）の平均値（ｂ）に対する電極３の衣服圧（Ａ）の比は、着心地の観点から、５以上が好ましく、８以上がより好ましい。前記比の上限について特に制限はないが、２２以下が適切である。尚、衣服圧（Ａ）および衣服圧（Ｂ）は、実施例に記載の方法により測定できる。

衣服本体生地２０１と弾性部材１０は、縫製による縫着又は接着剤によって固定させてもよいし、固定させなくてもよい。

図５Ａに、生体信号取得用衣服の未着用時の衣服本体生地２０１と弾性部材１０と保持部材７の模式断面図を、図５Ｂに、着用時の衣服本体生地２０１と弾性部材１０と保持部材７の模式断面図を示している。図５Ａに示されるように、未着用時では、弾性部材１０は、未圧縮状態で、保持部材７と衣服本体生地２０１との間に配置されていると好ましい。図５Ｂに示されるように、着用時においては、衣服本体生地２０１と保持部材７に、主として胴幅方向の張力がかかる。保持部材７と衣服本体生地２０１は互いに固定されているため、両者には同一の引張荷重が作用した状態になる。この状態における生地の曲げ剛性が、保持部材７よりも衣服本体生地２０１の方が小さいため、弾性部材１０は、保持部材７により衣服本体生地２０側、すなわち電極３側に押圧され、その結果、電極３と生体との密着性が向上する。未着用時に、弾性部材１０が、保持部材７と衣服本体生地２０１とで形成される収容部内に、未圧縮状態で配置されていると、着用時に、弾性部材１０の弾性反発力が衣服本体生地２０側に効果的に作用するので好ましい。

図１に示すように、生体信号取得用衣服１は、生体信号を受信する受信装置６を有してもよい。生体信号受信装置６は、電極３が取得し、生体信号伝送部４が伝送して来た生体信号を受信するとともに、該生体信号をデジタル信号に変換し、例えば、無線等によって送信する小型の携帯端末装置である。該実施形態において、図４に示されているように、生体信号受信装置６は、接続部６１を有しており、接続部６１とコネクタ５の接続部５１を着脱可能する係合することで、生体信号受信装置６とコネクタ５を着脱可能に接続することができる。衣服未使用時、特に洗濯時には、生体信号受信装置６を取り外すことができる。

図１～図３では、生体信号取得用衣服１が無袖シャツの場合を例示しているが、生体信号取得用衣服１は、生体に接触するように身に着けるものであればよく、例えば、半袖シャツ、長袖シャツ、ガードル等が挙げられる。生体信号取得用衣服１を着用することで、日常生活を行いながら、長期間連続的に心電図などを計測することができる。

生体信号取得用衣服は、衣服のずれ上がりを防止するために、裾部の一部又は全部において、周方向に沿ってゴム等の弾性体で構成された帯状の留め具を配置してもよい。

各種パラメーターの測定方法は下記の通りである。
［圧縮仕事量（ＷＣ）］
圧縮試験機（島津精機社製オートグラフＡＧ－Ｘｐｌｕｓ５００Ｎ、圧縮子サイズ：直径１００ｍｍ）を用いて、加圧面積７８．５ｃｍ^２に対し、荷重６．２４Ｎ、速度１ｍｍ／ｓｅｃの条件で、弾性部材を厚み方向に加圧したときの圧縮仕事量（ＷＣ）を測定した。

［圧縮レジリエンス（ＲＣ）］
圧縮試験機（島津精機社製オートグラフＡＧ－Ｘｐｌｕｓ５００Ｎ、圧縮子サイズ：直径１００ｍｍ）、加圧面積７８．５ｃｍ^２に対し、荷重６．２４Ｎ、速度１ｍｍ／ｓｅｃの条件で、弾性部材を厚み方向に加圧したときの圧縮レジリエンス（ＲＣ）を測定した。

［伸長率（ＥＭＴ）］
精密万能試験機(島津製作所製ＳＨＩＭＡＤＺＵオートグラフＡＧ－Ｘｐｌｕｓ)を用いて、室温２３±１℃、相対湿度５０±５％の雰囲気下で、引張速度（歪み速度）を１２ｍｍ／分として、試験片について引張試験を行った。当該引張試験では、荷重が２．４５Ｎ（最大荷重）に達するまで試験片を伸長させながら荷重を測定し、最大荷重に達した後は即座に回復させ、回復過程も同一速度で荷重を測定した。尚、初期チャック間距離は１００ｍｍとし、試験片のサイズは５０×２００ｍｍとし、試験は横方向、縦方向、それぞれ５回ずつ行い、各々の方向で算術平均値を求めることで、伸長率を算出した。

以下、実施例を用いて本発明を具体的に説明する。なお、本発明は下記の実施例に限定されるものではない。

（実施例１）
衣服本体として、アウトドア用アンダーウエア（ラフマ・ミレー株式会社、ＤＲＹＮＡＭＩＣＮＳＣＲＥＷＭＩＶＯ１２４８メンズポリプロピレン６６％ナイロン２８％ポリウレタン６％、シングルラッセル編み、胸囲７２ｃｍ、メッシュホール部分平均面積８ｍｍ^２、横方向の伸長率６５．６３％、縦方向の伸長率１１８．５２％）を用意した。

ナイロン繊維に銀メッキを行った導電性繊維（ミツフジ社製：「ＡＧｐｏｓｓ」）を用いて織物を作製した。次に、前記織物を所定の寸法にカットして、電極３と生体信号伝送部４を各々用意した。電極３と生体信号伝送部４の寸法は、両者を縫製により接合して一体化した状態で、図６Ａに示す各部位の長さが下記にようになるようにした。
Ｌ１：３．８ｃｍ，Ｌ２：０．５ｃｍ，Ｌ３：１．０ｃｍ，Ｌ４：１．８ｃｍ，Ｗ１：５．５ｃｍ，Ｗ２：５．３ｃｍ，Ｗ３：１．３ｃｍ

弾性部材１０として、合成ゴムスポンジ（商品名ファンデーションパフ角型、Seria社製、圧縮仕事量（ＷＣ）：８．４８ｇｆ・ｃｍ/ｃｍ^２、圧縮レジリエンス（ＲＣ）８１．４５％、厚み７ｍｍ）を、図６Ｂに示すように、Ｌ５が４．０ｃｍ、Ｗ４が５．４ｃｍとなるようにカットしたものを用意した。

保持部材７として、パワーネット（商品名ARCARE、品番SACRO LIGHT-FX社製の背部ステー部分を使用、１ｗａｙパワーネット、伸長率４．８９％）に使用されているパワーネットを、図６Ｃに示すように、Ｌ６が５．５ｃｍ、Ｗ５が７．０ｃｍとなるようにカットしたものを用意した。

図１～図３に示される生体信号取得用衣服１を、下記のように作製した。なお、図１～図３では、後述する接着剤は図示していない。
まず、衣服本体生地２０１の表面側（生体側の反対側）に、弾性部材１０を収容するための収容部７１を形成した。具体的には、前記保持部材７を衣服本体生地２０１に対して、保持部材７の伸縮方向と、衣服本体の胴回り方向とが同じとなるように、且つ、開口部を上に有する袋状に縫い付けた。次に、衣服本体生地２０１の裏面側（生体側）に電極３を固定した後、電極３と生体信号伝送部４とを固定した。具体的には、電極３の直上に収容部７１が配置されるように、電極３と衣服本体生地２０１とを位置合わせをして重ね、電極３を衣服本体生地２０１に縫い付けた。次に、生体信号伝送部４の長手方向のうちのコネクタ５が設けられる側を衣服本体生地２０１の表面上に配置し、その反対側を衣服本体生地２０１のメッシュホールを通し、その端部（電極側端部）を電極３に縫い付けた。次に、スナップボタンを、凸部が生体信号伝送部４の表面側になるように、かつ止め部が生体信号伝送部４の裏面側になるように配置して止めることで、接続部５１（凸部）と、固定部５２（止め部）を有するコネクタ５を形成した。その後、生体信号伝送部４のうちの衣服本体生地２０１の表面上に配置された部分を、衣服本体生地２０１に縫い付けた。接続部５１（凸部）間の距離Ｄａは２０ｍｍとした。次に、弾性部材１０を収容部７１内に挿入して、実施例１の生体信号取得用衣服（胸囲７２ｃｍ、電極の中心を通る胴幅寸法６９ｃｍ）を得た。

（実施例２）
弾性部材１０を、厚み１１ｍｍ、圧縮仕事量（ＷＣ）２０．６７ｇｆ・ｃｍ/ｃｍ^２、圧縮レジリエンス（ＲＣ）８２．８９％の合成ゴムスポンジに代えたこと以外は、実施例１と同様の構成の生体信号取得用衣服（胸囲７２ｃｍ、電極の中心を通る胴幅寸法６９ｃｍ）を作成した。

（実施例３）
弾性部材１０を、厚み１５ｍｍ、圧縮仕事量（ＷＣ）２０．６７ｇｆ・ｃｍ/ｃｍ^２、圧縮レジリエンス（ＲＣ）８３．０４％の合成ゴムスポンジに代えたこと以外は、実施例１と同様にしてとして、実施例３の生体信号取得用衣服（胸囲７２ｃｍ、電極の中心を通る胴幅寸法６９ｃｍ）を得た。

（比較例１）
弾性部材１０およびその収容部７１を設けない以外は、実施例１と同様の構成の生体信号取得用衣服を作製した。

（比較例２）
比較例２の生体信号取得用衣服として、市販の生体信号取得用衣服（商品名スマートフィット（登録商標）、倉敷紡績株式会社製、半袖シャツ、Ｓサイズ、胸囲７８ｃｍ、電極の中心を通る胴幅寸法６９ｃｍ）を、用意した。

（比較例３）
比較例３の生体信号取得用衣服として、市販の生体信号取得用衣服（商品名スマートフィット（登録商標）、倉敷紡績株式会社製、半袖シャツ、Ｍサイズ、胸囲８０ｃｍ、電極の中心を通る胴幅寸法７２ｃｍ）を、用意した。

尚、比較例２の生体信号取得用衣服と比較例３の生体信号取得用衣服は、衣服本体のサイズ以外は同様の構成をしており、以下、図７～図９を用いて、比較例２、３の生体信号取得用衣服の構造および寸法等について説明する。なお、図７～図９では、後述する接着剤は図示していない。

図７及び図８に示すように、比較例２、３の生体信号取得用衣服１００、衣服本体２００を構成する衣服本体生地２０１００の裏面側に配置される１つ以上の電極３００と、生体と接触してなる電極３００が取得した生体信号を受信する受信装置が接続可能なコネクタ５００と、電極３００とコネクタ５００とを導通する生体信号伝送部４００とを備えている。電極３００と衣服本体生地２０１００の間にはクッション層１０００が配置されている。コネクタ５００は、衣服本体生地２０１００表面側に配置されている接続部５１００と、接続部５１００を衣服本体２００に固定する固定部５２００を有し、接続部５１００と固定部５２００は、衣服本体生地２０１００と生体信号伝送部４００を挟むように配置されている。衣服本体生地２０１００の裏面側において、生体信号伝送部４００及びコネクタ５００の固定部５２００は、絶縁性シート２０００で覆われている。固定部５２００と絶縁シート２０００の間には、クッション層３０００が配置されている。

衣服本体生地２０１００として、２ｗａｙ縮性生地（ポリエステル繊維８２重量％、ポリウレタン弾性繊維１８重量％、縦方向の伸長率４７．１５％、横方向の伸長率６２．４８％、目付１５５ｇ/ｍ^２、ゲージ３２Ｇ、トリコット編み）を用いた。

電極３００と生体信号伝送部４００の一体物７０００の図９Ａに示す寸法は、下記の通りである。一体物７０００の材料は、ナイロン繊維に銀メッキを行った導電性繊維（ミツフジ社製：「ＡＧｐｏｓｓ」）を用いた織物（目付は実施例１のそれと同じ）である。
Ｌ１０：５０ｍｍ、Ｌ２０：１５ｍｍ、Ｌ３０：２５ｍｍ、Ｗ１０：７０ｍｍ、Ｗ２０：４０ｍｍ、Ｗ３０：１１０ｍｍ、Ｄａ：２０ｍｍ

図９Ｂに示すクッション層１０００およびクッション層３０００の材料は、ポリエステル繊維１００質量％からなるダブルラッセル（目付２００ｇ/ｍ^２、厚み２ｍｍ）であり、図９Ｂに示す寸法は、各々、下記の通りである。
Ｌ４０：３０ｍｍ、Ｗ４０：５０ｍｍ、Ｌ５０：２０ｍｍ、Ｗ５０：４０ｍｍ
た。

絶縁性シート２０００（ポリ・テープ社製：「ポリ・フレックス」）の図９Ｃに示す寸法は、各々、下記の通りである。
Ｌ６０：６０ｍｍ、Ｌ７０：４０ｍｍ、Ｗ６０：２４０ｍｍ、Ｗ７０：６０ｍｍ、Ｗ８０：１００ｍｍ

クッション層１０００と電極３００は、ポリウレタン系ホットメルト接着剤により接着されており、クッション層１０００および生体信号伝送部４００は衣服本体生地２０１００とポリウレタン系ホットメルト接着剤により接着されている。コネクタ５００の固定部５２００とクッション層３０００は、ポリウレタン系ホットメルト接着剤により接着されている。絶縁性シート２０００は、熱プレスにより、生体信号伝送部４００、クッション層３０００及び衣服本体生地２０１００に融着されている。図７ＢにおいてＬｃは２００ｍｍであった。

（心拍検出率）
実施例１～３、及び比較例１の生体信号取得用衣服を被験者（２０代男性６人）に着用させ、２３±１℃、５０±５％の環境下で、下記の試技１～４を行っている最中の心拍数を測定するため、心電図を計測した。具体的には、生体信号取得用衣服を着用した後、左右の電極をそれぞれ０．１ｍＬ程度の水で濡らせ、十分に安静にした後、下記の試技１～４を行いながら心電図を計測した。また、同様の試技を行いながら医療用電極を用いて第２誘導（左足と右手の電位差）にて心電図を計測した。測定機器は、ＢＩＯＰＡＣＭＰ１６０心電図用アンプＥＣＧ１００Ｃを用いた。

［試技１：肩の外転］
立位静止（開始姿勢）２秒間経過後に、外転位１８０°まで両腕を上げ（最終姿勢）、その状態で２秒間静止した後、立位静止にもどす試技を１回につき８秒間で行い、それを５回行う。
［試技２：側屈］
立位静止（開始姿勢）２秒間経過後に、外転位１８０°まで片腕を上げながら側屈し（最終姿勢）、その状態で２秒間静止した後、立位静止にもどす試技を１回につき８秒間で行い、それを５回行う。
［試技３：前屈］
立位静止（開始姿勢）２秒間経過後に、前屈を行い（最終姿勢）、その状態で２秒間静止した後、立位静止にもどす試技を１回につき８秒間で行い、それを５回行う。
［試技４：回旋］
立位静止（開始姿勢）２秒間経過後に、左側に体幹を回旋し（最終姿勢）、その状態で２秒間静止した後、立位静止にもどす試技を１回につき８秒間で行い、それを５回行う。

得られた心電図から心拍数を数え、下記式より心拍検出率を算出し、当該心拍検出率の６人の平均値を図１０に示した。
心拍検出率（％）＝生体信号取得用衣服の電力で測定した心拍数（回）／医療用電極で測定した心拍数（回）×１００

図１０に示されるように、弾性部材を備えない比較例１よりも弾性部材を備えた実施例１～３の方が、心拍検出率が高い。また、例えば、試技３の結果についてみると、心拍数検出率は、弾性部材を備えない比較例１を基準として、弾性部材の厚みが７ｍｍの実施例１では１．４倍、弾性部材の厚みが１１ｍｍの実施例２では１．６倍、弾性部材の厚みが１５ｍｍの実施例３では１．８倍であった。このことから、弾性部材の厚みが厚いほど、電極と生体（肌）との密着性が向上し、運動時にも電極が生体に追従することで、心拍検出率が向上したものと推測される。

（衣服圧）
実施例１～３、比較例１～３の生体信号取得用衣服を、図１１に示した理想体ボディー（キイヤ製ｓｉｚｅ：９１，型番：ＢＧ－７３３－０１）に着せた時の衣服圧力を測定した。衣服圧の測定点は、図１１に示す通り、左半身で水平方向に沿った８点である。衣服圧の測定条件の詳細は下記の通りとした。
［衣服圧測定条件］
・実験環境：室温２３±１℃ 湿度５０±５％
・使用機器：エアバック式接触圧測定器(エイエムアイ・テクノ社製)
・サンプリング周波数：５Ｈｚ
・測定回数：各３回ずつ
・測定点の特定：測定点３は電極直下、測定点１-３距離８３ｍｍ、測定点３-５間距離１０６ｍｍ、測定点５-８間距離２１２ｍｍ、測定点２は測定点１および３から等距離の位置、測定点４は測定点３および５から等距離の位置、測定点８-７間距離、測定点７-６間距離、及び測定点６-５間距離は等距離

下記表１には、衣服圧（ｋＰａ）を３回測定した結果の平均値を示しており、図１２では、それをグラフ化している。

表１および図１２に示されるように、電極直下（測定点３）の衣服圧は、弾性部材を備えていない比較例１に比べて弾性部材を備えた実施例１～３の方が高くなっている。また、実施例１～３は弾性部材が厚いほど測定点３の衣服圧が高くなっている。実施例１～３では、電極直下（測定点３）の衣服圧は比較例２、３と同等であるが、それ以外の測定点における衣服圧は、比較例２、３のそれよりも低くなっており、実施例１～３の方が比較例２～３よりも、電極直下の測定点３の衣服圧（Ａ）と、それ以外の測定点における衣服圧（Ｂ）の平均値（ｂ）との比（＝衣服圧（Ａ）/衣服圧（Ｂ）の平均値（ｂ））が大きい。このことから、実施例１～３の生体信号取得用衣服は、比較例２～３の生体信号取得用衣服よりも着心地が良いことがわかる。また、実施例１～３の測定点３における衣服圧は、比較例２，３の測定点３における衣服圧と同等の値であるので、生体情報を精度良く取得できることが分かる。

なお、比較例２～３の生体信号取得用衣服について、測定点３における衣服圧が他の測定点よりも高くなっている理由は、電極３の材料である導電性繊維の織物が衣服本体生地よりも硬く伸縮性がないこと、および、衣服全体の締め付け力と衣服本体生地と電極との間に配置されたクッション層によるものと推察される。

（官能試験）
実施例１～３、比較例２の生体信号取得用衣服について、下記の条件にて官能性試験を行った。
・官能検査法：シェッフェの一対比較法（中屋の変法）
・評価方法：試料を着用し,静止時における部位別の評価と動作時における総合評価
・評価尺度：７段階
・評価試技：静止立位、肩の外転、側屈、前屈、回旋
・実験環境：室温２３±０．５℃ 湿度５０±５％
・被験者：２０代男性７名
・評価形容語：（１）部位別圧迫感がない、（２）総合動きやすい肌触りがいい
評価部位は、図１３に示す、胸部８１, 電極部８２, 腹部８３, 側面部８４, 背面部８５である。

図１４に示すように、電極部８２を含むいずれの評価部位においても、圧迫感に関する評価について、人間の感覚では著しい差があることが確認できた。

本発明の生体信号取得用衣服は、着心地の良さと生体情報を精度良く取得することを両立できる。故に、コンプレッションタイプのウェアを嫌う高齢者、子供、傷病人等に適している。

１生体信号取得用衣服
２衣服本体
３電極
４生体信号伝送部
５コネクタ
６生体信号受信装置
７保持部材
１０弾性部材
５１コネクタの接続部
５２コネクタの固定部
６１生体信号受信装置の接続部
７１収容部
２０１衣服本体生地
２０１ａメッシュホール部分
２０１ｂ繊維部分

Claims

衣服本体を構成する衣服本体生地の裏面側に配置される１つ以上の電極と、
前記電極が取得する生体信号を受信する受信装置が接続可能なコネクタと、
前記電極と前記コネクタとを導通する生体信号伝送部とを含む生体信号取得用衣服であって、
前記衣服本体生地が主として伸縮性を有するメッシュ状の単層生地であり、
前記衣服本体生地の前記電極位置の表側に配置された弾性部材と、
前記弾性部材の前記衣服本体生地側の反対側において局所的に配置され、前記弾性部材を前記衣服本体生地の表面上に保持する保持部材と、を含む生体信号取得用衣服。
前記生体信号取得用衣服の着用時において、曲げ剛性が、前記保持部材よりも前記保持部材の対面に位置する前記衣服本体生地の方が小さい、請求項１に記載の生体信号取得用衣服。
前記衣服本体生地のうちの前記保持部材と対向する部分と、前記保持部材とにより、袋状の収容部が形成され、
前記収容部内に前記弾性部材が収容されている、請求項１または２に記載の生体信号取得用衣服。
前記弾性部材の厚みが７ｍｍ～１５ｍｍである、請求項１～３のいずれか一項に記載の生体信号取得用衣服。
前記保持部材は、パワーネットである、請求項１～４のいずれか一項に記載の生体信号取得用衣服。
前記生体信号伝送部及び前記コネクタは、衣服本体生地の表面側に配置されており、
前記生体信号伝送部のうちの電極側端部は、前記衣服本体生地のメッシュホールを貫通して、前記電極に接合されている、請求項１～５のいずれかの項に記載の生体信号取得用衣服。
前記電極と上下方向同位置の胴周りのうちの前記電極直下以外の衣服圧（Ｂ）の平均値は、０．４ｋＰａ以下である、請求項１～６のいずれかの項に記載の生体信号取得用衣服。