JP2008503287A - 統合センサーシステムを有する衣服 - Google Patents

Abstract

ボディースーツにおいて、長さ方向に伸張することができる１又は２のベルトは、着衣者の縦軸に対して横方向に延びる。伸長計測ストリップは、これらのベルトに配置される。心臓の活動電流の検出又は皮膚抵抗値の測定のための電極は、体に接触させるためにベルトの外面に配置される。

Description

多くの病気又は状況において、診断及び治療の目的のため、特定の人又は病人を継続的にモニターすることは適切である。モニタリングは、呼吸に関する心臓機能、皮膚抵抗、発汗、体温などを含む。モニターされる病気や状況のタイプに応じて、パラメータのさまざまな混成が望ましい。計測は長期間継続的に行われるべきであり、数分間だけ行われるべきではない。このことは、体に装着されるセンサーが、動作の快適さや通常の自由を著しく損なわないことを要求する。

生体パラメータをモニターすることが必要な状況は、人生のいかなる時期においても起こりうる。例えば、医学上認められた場合において、異常な呼吸又は心臓欠陥を発見したり、又はリハビリの手順（高齢者のケアや遠隔医療）をサポートしなければならない。労働安全の立場において、モニタリングは、やりすぎや受け入れられないリスクを排除することが必要である。フィットネス、スポーツ又は健康管理において、モニタリングによって、トレーニング結果の記録を保持したり、又はトレーニングをサポートすることができる。

幼児及び小児は特にモニターすることが難しい。彼らは運動筋肉の活動(motor activity)を主張するからである。いかなる場合においても、センサーは計測エラーを排除するため、体と一定に接触して密着されなければならない。一方、センサーの電気導線は、モニターされる人又は小柄の患者に対して、いかなる危険も与えてはならない。

上述したように、本発明の課題は、センサーが人体上の正しい位置に固定されることができるような配置を創作することである。

当該課題は、本発明に記載する請求項１の特徴を有する衣服により解決される。

本発明によると、衣服は少なくとも一方向に伸縮可能な材料が使用される。伸縮力のため、動作は比較的に害されない一方、伸縮力は、センサーが体と適度に接触し続けることを確実にする。仕立ては大変なので、衣服が体に装着されるとき、適切な位置に固定される。

衣服は、少なくとも１つのセンサーを有する。センサーは、例えば皮膚抵抗、発汗、呼吸、脈拍、心臓の活動電流、体温などの生体機能を探知するためのものである。センサーは、電気信号を出力する。この電気信号は、変換されない入力電気信号であるか、又は体の電流を計測器に分流するインターフェイスとして働く。

さらに、このため、衣服からリードアウトされ衣服の内側に保護される接続ケーブルに特徴を有する。

胸部と腹部を包み込み、頸部や２つの腕部のカットアウトだけでなく、脚部のカットアウトも施された、ボディースーツと呼ばれる衣服が特に好ましい。

このようなボディースーツを幼児や小児に装着させることを容易にするため、ボディースーツは長さ方向に開かれるのがよい。

さらに、股部をおおうように、衣服の１部分として仕立てられるクロッチ部の布当てを有することは、ボディースーツにとって有利である。

特に、再び幼児や小児に対してであるが、袖付きのボディースーツを供することは好都合である。センサーを保持することに役立つだけでなく、体を冷えから守る申し分ない衣服を形成するからである。

しかしながら、Ｔシャツ又は肩ひもつき下着風ベストとして衣服を構成することも可能である。

もし衣服の材料が全方位に弾力的に伸縮自在であるならば、著しく締め付けられたり、又は着用者が動作をしているときに折れ曲がることもなく、衣服は着用者の体型に大変うまく適合しうる。

好適には、衣服の材料が多層の織布であるとき、これらの必要条件は満たされる。この多層の織布は、それ自身必要な弾力性をもたらすメリヤス生地であることが好ましい。メリヤス生地の材料は通常のコットンでよいが、わずかの比率で、例えば５％以下のスパンデックス繊維が含まれてもよい。コットン糸はおおいに着心地を良くする。レーヨンの繊維、合成繊維又はマイクロファイバーが使用されてもよいし、何らかの状況で織物の機能を拡張することができる。これらは、神経皮膚炎などの皮膚病を軽減する天候調節機能を有するからである。

センサーは例えば伸縮時に抵抗が変わり得る。好ましくは、センサーの抵抗率は２５オームcmであるか、又はその値が５オームcmと３０オームcmの間の範囲にあればよい。そして一方、この範囲内のいかなる領域も、新たに定義された領域として主張される。

そのような伸縮に従属するセンサーのタイプで、原電気信号は変調される。センサーを通って流れる電流が、抵抗値に応じて増加したり減少したりするからである。センサーが定電流を供給されるとき、電流というよりもむしろ、抵抗の変化によって生じる電圧降下が信号として認識される。

伸縮に従属するセンサーは、導電性の粒子が埋め込まれている非導電エラストマー基材を使用することにより作成されてよい。導電性の粒子は、炭素粒子又は導電性のある金属の粒子であってもよい。すなわち、酸化によりその表面に非導電膜が形成されていない金属の粒子、又はエラストマーに埋め込まれるとしても、短期間内にそのような非導電膜が形成されない金属の粒子である。

伸縮に従属するセンサーの別の形状は、ヒドロゲルに基づく。

エラストマーは、少なくとも大半が非アレルギー性の皮膚許容性エラストマーであることが好ましい。この条件は、皮膚に直接装着されるセンサーの場合、最も重要なことである。例えば心臓の活動電流を検出したり、又は皮膚抵抗を測定したりするためのセンサー又は電極のような場合である。

意識的に、エラストマーは、センサーが装着される支持体より以上に伸縮してよい。この方法において、センサーの伸縮許容度は、支持体（この場合衣服又は衣服の一部）の伸縮許容度を制限しない。支持体の好適素材は、フッ素エラストマー、ウレタン樹脂、又は珪素系合成樹脂である。

用途に応じて、好ましくは少なくとも一方の側の伸縮可能な絶縁層にセンサーを備え付けることが都合がよい。絶縁層は、例えば、衣服の形において、実際の活動面と支持体の間にある中間層でもよい。又は、伸長センサーの場合は、センサーの活動部と皮膚の間の絶縁層でもよい。

伸長センサーの場合には、湿度が測定信号に影響しないように、これらのセンサーの活動層はあえて絶縁層で全面覆われる。

いかなる場合も、絶縁層は活動層と同一の基材から構成されてよい。

電気信号を引き出すために、センサーは少なくとも１本の導線で接続される。伸長センサーの場合、当然、２本の導線が必要である。

伸長センサーの場合において、伸長センサーが帯のように構成されているとき、信頼性ある電気信号が得られる。すなわち、伸長方向の長さに比較して、横断方向の寸法が小さい。センサーの帯が少なくとも一度Ｕ形になるならば、感度はさらに強くなりうる。なお、Ｚ形も複合的なＵ形と考えられる。この方法では、横断方向に唯一の帯で形成され、同一の感度を有する伸長センサーに比べて、伸長センサーの伸長方向への長さはより短くてよい。

心臓の活動電流を検出するためのセンサーで、基本的に接触面としてのみ利用できるものの場合、体に面する側が２次元的形状であることは都合がよい。この形状は、必要に応じて、丸みを帯びていたり、又は角のあるものであってよい。著しくセンサーの抵抗値に影響する伸長を生み出すことなく、大きな接触面を達成すべきである。

センサーは、体表面にうまく適合するほどに、柔軟でひだができやすいものでなければならない。その表面は滑らかであるか、又ははっきりした形のあるものであってよい。はっきりした形の構造は角錐又は四面体で構成され、よって汗はその構造からより簡単に排出されうる。先端は、皮膚上で局部的接触圧迫を増し、従って最適な局部的皮膚接点を形成する。しかし、構造は、皮膚の永久損傷や装着時の不快感を結果としてもたらすほど極端であってはならない。

センサーは体汗や発汗に敏感でない材料からなる必要がある。表面層が十分に中心部を保護することができるよう、この非感度は、少なくとも表面層に対して存在する必要がある。

衣服の洗浄、及び／又は消毒、及び／又は滅菌を損なわないように、センサーは、普通の状態で容易な取扱を可能にする耐洗浄、広範囲の消毒を可能にする耐熱水、加圧滅菌器内での滅菌に耐えるのに十分に耐高温である材料からなるべきである。

体に最も密着できるところにセンサーを保持するために、センサーは少なくとも部分的に伸縮可能なベルト、好ましくは弾力的に伸縮可能なベルトの内部あるいは表面に配置されてよい。ベルトは、扁平な管であってよい。管は、表編み又はメリヤス管ニットで作られてよい。管は、縫い目が生じないという利点がある。縫い目は、例えば皮膚にすれたり、伸張性を損なうことによって、着心地を損なう。

さらに、直接的な皮膚接触が求められない限り、管状ベルトはセンサーを格納し、保護する。

ベルトは、好ましくはベルトの長さ方向に伸縮性を有する、織られたファブリックからなる。それゆえに、ベルトは締め付けない。モニターされる患者又は人の肺呼吸も腹呼吸も影響を受けない。例えば、呼吸がモニターされるとき、ベルトは、体の縦軸に対して横方向に衣服に延びる。２つのベルトが衣服にあるときは、肺呼吸と腹呼吸の両方をモニターできる。

伸縮可能で、織られた又は織られていないファブリックは、ベルトの材料として考慮されてもよい。伸縮可能な糸は織られた又は織られていないファブリックの上に編み込まれたり、縫い込まれたり、刺繍がされたりしてもよい。

ベルトは、織物について単一の製造工程で生産されてよい（特別な縫い、織り、又は機織りの技法は、いわゆる「フルファッション」と呼ばれ、この工程に適している）。テキスタイルの領域において、適切な伸縮度合いを有するベルト部分が形成されてよい。背中の伸縮は、胸部や腹部の伸縮よりも小さくてよい。

平織り技法、又は綜こう及びジャガード織り技法は、特に剛性を変更したり、表面に異なる材料を局部的に挿入し変化を加えるような機能を組み入れることを可能にする。織りの場合、先端又は底部パッドの浮き縫合が可能である。機織りの場合、例えばリネン、あや織り、又は目の粗い(freie)織りにより浮き縫合が可能である。「フルファッション」は、後の縫合工程なしに、単一工程で衣服をつくることが可能な平織り技術を意味する。縫合再取り付けや他の技法のおかげで、「フルファッション」技術において、全体のレイアウトに加え、織りや図柄を超えて他の形状の可能性を達成することもできる。それゆえ、衣服を作るとき、追加の裁断や縫合作業なしに、ベルトは直接統合されてよい。縫合構成、縫合幅やヤーンを選択することにより、広範囲にまたがる特性が創造され得る。

衣服においてベルトが移動することを防ぐため、ベルトは少なくとも一部が衣服に縫いつけられる。ベルトは衣服のフィットと関係なく、しっかり引っ張ることができるように、他の部分は結いつけられなくてもよい。

ベルトを止めるため、スナップボタン又はマジックテープ（登録商標）ストリップがベルトに装着される。

ベルトが衣服の管状部分に現れるならば、接続ラインの保護は改善される。接続ケーブルはこの管状部分を経由し導かれる。

測定する電子機器に対して、センサーを電気的に接続するために、単心導線が使用されてよい。各導線は個別に絶縁される。これら単心導線は、すなわち経糸として、織られたファブリックに一体化する。この方法において、強靱な平たいリボンケーブルを作ることができるが、これは大変柔軟性があり、対応する幅のためにねじ曲がりにくい。同時に、本質的に非伸縮で非導電性の経糸は、鋭すぎる曲げ半径によって、感度の高い電線を、伸縮のしすぎ、裂け又は割れから保護する。絶縁された単心導線は、固定糸として、編まれたファブリックに組み込まれてもよい。

テキスタイルの内部に統合されるか、又は表面に配置されるセンサーとの接触は、衣料業界の方法によりなされてよい。このため、応力緩和のための導線管、伸縮力を増加するためのジグザグ管、及びむき出しにされた絶縁末端は、既知の技法で織物に、縫合されたり、刺繍されたり、糊付けされたり、溶接されたりしてよい。ケーブルのむき出しにされた導電末端において、センサーは、糊付けされたり、編まれたり、縫合されたり、溶接されたり、又はめっきがなされてよい。導電接触と単一の作業工程における必要な絶縁を実施するために、これらの作業工程のいくつかは一緒に実施されてもよい。

図１は、幼児及び小児用のボディースーツ１を示す。ボディースーツ１は、内部を見れるように、開かれた状態で示されている。ボディースーツにおいて、右フロント部３と左フロント部４を横切るバック部２が単一片として認識される。２つの前面部３及び４は、仮想の破線５によって、バック部２から分割される。本発明の実施形態において、２つのフロント部３及び４は、横縫いされずに仕立てられる。用語「フロント部」「バック部」は衣料業界の慣用語としてここでは使われる。

バック部2の下端には、衣服を着用するとき股を覆うクロッチ部６が仕立てられる。

２つのフロント部３及び４の上端には、腕カットアウト７及び８がある。腕カットアウト７及び８から現れる袖９及び１０は、腕カットアウト７及び８で縫い合わされる。

上部エッジ１１は、着衣状態で頸カットアウトを形成する。

右フロント部５は、一直線のエッジ１２で縁取りされている。この右フロント部５は、頸カットアウトのためのエッジ１１から始まり、バック部２とクロッチ部６の変わり目を表す高さ１３くらいで、曲線に裁断されたエッジ１４をもって、クロッチ部６になっている。左フロント部４は、丸くなったエッジ１６から、まっすぐ下方に下りてエッジ１７に変わり、さらに丸くなった部分１８において角の高さ１３で、曲線エッジ１９になっている。そして、曲線エッジ１９は、また同時にクロッチ部６の側面境界も表す。

フロント部４の横幅は、フロント部３の横幅よりも大きいので、着衣の時、フロント部４は、体から離れてフロント部３の横側で折りたたむことができる。

折りたたんだ状態でボディースーツ１を保護するため、スナップボタンの上半分２１が、エッジ１７及び１８にある。スナップボタンの上半分２１は、仕立てられたエッジ１２に沿って並べられたスナップボタンの下半分と対応する。これらのスナップボタンの下半分について、ボディースーツ１にしっかり止めるのに使われる鳩目２２が知られている。

追加のスナップボタンの上半分２１は、クロッチ部６の結わえていない下端にある。これらは、２つのフロント部３及び４の外側に縫いつけられているスナップボタンの下半分と対応する。それゆえ、これらスナップボタンの下半分は図に示されない。

スナップボタンの代わりに、ボタン、フック又は触手のついた留め具が、テキスタイルを閉じるのに使われてもよい。

前述のボディースーツ１は、着衣者の生体機能を監視するためのセンサーに対する支持体として利用できる。センサーは温度センサー２４や、２つのチャネルで心臓の活動電流を検出するための３つの電極２５、２６及び２７、肺呼吸や腹呼吸を測定するために破線で示されるひずみゲージ計測ストリップ２８及び２９を含む。電極の形での追加のセンサーは、皮膚抵抗又は発汗を測定するためにあってもよい。

袖９及び１０を含むボディースーツ１の基材は、符号２３で示されるような編まれたファブリックからなる。編まれたファブリックは、トリコット、メリヤスニット、又はニットファブリックでもよい。編まれたファブリックの利点は、テキスタイルファブリックが両軸方向に伸縮でき、一定の反発力があることである。この特性のおかげで、動作中にしわを形成する傾向なく、よりぴったりしたフィットが確実になる。

人体へのフィットは、他のエラストマー糸、例えばスパンデックスを編み込むことにより、さらに多少であるが改善され得る。

スパンデックス糸を編み込む方法は、従来技術からよく知られており、ここではさらに説明する必要はない。

伸長計測ストリップ２９は、編まれた管としてデザインされたベルト３１に配置される。編み目のうねは、ベルト３１の長さ方向にある。ベルト３１は、破線で示されるおおよその位置３２で、ボディースーツ１に縫いつけられる。ベルト３１は、カットエッジ１２の近くから始まり、図示されているとおり、カットエッジ１７を横切って伸びる。ボディースーツ１が着用される場合、ベルト３１は、人体の縦軸に対して直角に位置する。さらに、ボディースーツ１が着用される場合、２つのフロント部３及び４の間から、ベルト３１が引き出されるような寸法とされる。ベルト３１の結わえられていない端を固定するため、一方のスナップボタン３３がつけられる。このスナップボタン３３は、フロント部３又はバック部２の外側に配置されるスナップボタンの受け口に対応する。作図上の理由で、これらスナップボタンは図１で認識できない。基本的に、これらはベルト３１で隠される。

上述したとおり、ベルト３１は管のようにデザインされているので、伸長計測ストリップ２９は、ベルト３１の管中に配置されると、保護される。機械的な損傷は大部分回避される。その上、伸長計測ストリップ２９及びそのエッジにより引き起こされるかもしれない皮膚炎症も同様に回避される。着衣者の皮膚と伸長計測ストリップ２９との間にはファブリックの層があるからである。このファブリックの材料は、ボディースーツ１の本体に使われたものと同一の材料であってもよい。例えば、本質的にはコットン又は着心地を高める合成繊維に基づく、皮膚許容性ファブリックなどであり、これは、特に水分保持にも優れている。

図示のとおり、腕カットアウト部７の近くで、電極２６は、ベルト３１上に配置される。ボディースーツ１が着用される場合、体に対して心電図検査法の法理に即した位置に、電極２６は配置される。第２の電極２８は、ベルト３１の延長部分に同じ高さで同様に配置される。

もう一方のベルト３４は、着衣状態のとき、バック部２に対して、へその上に対応する高さで、横断する。ベルト３６は、ベルト３１と同様に構成され、類似の形で固定される。筒状ベルト３４は、右フロント部３、バック部２、並びに左フロント部４にポイント３５までしっかりと縫合される。隣接する部分は、固定されない垂れ下がり部分で、伸長計測ストリップ３０を有する。着衣者の体に対してぴんと張っている状態でベルト３４をとめておくために、ベルト３４の結われていない先端は、スナップボタン３６が付される。

ベルト３４も同様に、電極２７の形で、心臓の活動電流を検出するための電極を有する。電極２７の位置は、心臓の活動電流を検出する２チャネルに必要な位置に対応する。

符号３７において破線で示される、極めて精密な絶縁電線は、電極２６、２７、２８と、ＮＴＣ抵抗器２４の形でのサーミスタと、２つの伸長計測ストリップ２９、３０からの電気信号を測定するために使用される。これらの絶縁電線は、精密であるため、極めてもろい。機械的にこれらを保護するため、これらはファブリックストリップ３８の一部である。ファブリックストリップ３８は、閉じたエッジをもつストリップとして織られ、ほつれない。このストリップにおいて、絶縁電線３７は、互いに並んで平行な経糸を形成する。これらの中央に位置する絶縁電線の右と左に、コットン又は合繊から構成される経糸３９が織り込まれるが、経糸３９のほとんどは伸び縮みできない。

また、ストリップ３８のよこ糸４０もまた、伸び縮みできないコットン、合成又は混合糸からなる。

この方法で得られたリボンケーブルは、裁断されたエッジ１２のとなりまで延びるが、縫合された垂れ下がり４１でおおわれる。ベルト３４の高さで、最初の部分が直角に分岐し、ベルト３４に延び、そこで適切に接着する。リボンケーブル３８のもう一方の部分は、電極２８を含むベルト３１を構成するセンサーに接着するために、電極２８のおおよそ底部に曲げられる。

ストリップ状ケーブル３８の下部にある固定されていない先端は、プラグ４２を備える。これは、電子評価システムに対してセンサーを電気的に接続するためである。

ストリップ状ケーブル３８は、その特殊な配置により、着衣時に体の中央を通って、脚部に延びる。そのため、それによる妨害が最小限で済み、また着衣者、特に幼児の動作により傷つけるケーブルのリスクを軽減する。ストリップ状ケーブル３８は、脚部カットアウト部でリードアウトしてもよいし、幼児の自然の動きにおいて幼児の妨げにはならない。これは、子供がかなり大きくて、ベッドで寝返りを打つとしても、である。

同時に、胸部や腹部を完全に包み込むボディースーツ１は、さまざまなセンサーが体の適当な場所につけられたままの状態を確実にする。センサーは、周辺にも又は長さ方向にも移動することはできない。張力は、必要な接点圧力を高めるので、電極２６、２７、２８と、皮膚表面との間の電気的接続は、同じ場所に残る。ベルト３１及び３４のぴったりとした装着は、伸長計測ストリップ２９及び３０が肺呼吸や腹呼吸によって生じる膨張を送信することをも意味する。これは、着衣者の呼吸のモニタリングを確実にする。

伸長計測ストリップ２９、３０は、図２に詳細に示される。図２は、着衣者又は人体に面して扁平な管側に配置されるＵ型ストリップ４３とともに、切り開かれた管状のベルト３１を表す。帯(Bahn)は、ベルト３１の長さ方向に対して平行に、第１の脚部４４をもって伸びる。ベルト３１の固定されていない先端に対応する先端で、帯は、バックセグメント４５に変わり、最終的に脚部４４に対し平行になる脚部４６となる。２つの脚部の固定されていない先端で、対応する電線３７が接続される。

伸長計測ストリップ２９及び３０の構成は、図３の断面図に示される。ここでは、絶縁層４７がベルト３１の内側に最初に配置されていることがわかる。絶縁層４７は、ストリップ４４、４５、４６の向きに従う。絶縁層４７は、電気的検知において絶縁であり、すなわち、極めて高い抵抗力がある。

中央部において、導電層４８が絶縁層４７上に配置されている。導電層４８は絶縁層４７よりも狭い。導電層４８は、ストリップ４４、４５、４６の全体の長さをさえぎらず延びる。

内部構成は、符号４９で拡大して示される。

導電層４８は、断面図でみられるように、最終的に別の絶縁層５１により覆われる。この方法により、導電層４８は両サイドで被覆され、導線３７を経由し、ストリップ４４及び４６の先端でのみ電気的接触できる。

層４７、４８、５１の材料は、エラストマーである。これは皮膚許容性があり、また好ましくはアレルギーを起こさないものである。好適な材料は、ポリウレタン、珪素系合成樹脂及びフッ素系のエラストマーである。さらに、これらのエラストマーは、おおいに伸縮可能で、ベルト３１の伸縮力を妨げない特性を有する。その特性は、伸長計測ストリップ２９及び３０の支持体として利用できる。

使用されるエラストマーは、エラストマーが固定されるテキスタイル支持体よりも、より高い伸縮力を有する。エラストマー支持体は、過度な伸張に対して弾性構造を保護する。エラストマー、例えば珪素系合成樹脂の場合、わずかな剛性率及び２０度以下の低ショアーＡ硬度によって判別される。層が１mm以下の非常に薄いものである場合、テキスタイル支持体の伸縮は、エラストマーによりほとんど妨げられないであろう。

さらに、適用に応じてこのエラストマーは、少なくとも耐温水性を有すべきであり、そうであればボディースーツ１は洗濯することができる。無菌状態についてより高い要求がある場合では、ボディースーツ１を滅菌するため、耐熱水性もまた要求される。必要があれば、加圧滅菌器内の滅菌が望まれるかもしれない。この滅菌は、エラストマーの温度や湿度の抵抗性についての要求をさらに増す。もちろん、接続電線３７の絶縁についても、同様である。

上述したエラストマーは、本質的には非導電体であるので、中央の導電層の電気伝導率は埋め込まれている適量の導電性のある粒子、例えば炭素粒子５２により唯一維持されうる。炭素粒子は、およそ２５オームcmの抵抗率となるような比率で埋め込まれる。好ましくは、抵抗率は、２オームcmと１kオームcmの間の範囲で変化する。

エラストマーに埋め込まれる導電性のある粒子のおかげで、導電抵抗層４８の抵抗率は伸縮の一機能に応じて変化する。伸長計測ストリップ２９及び３０はＵ型傾向を有するので、より高い有益な信号が生成される。それは、長さ方向における互いに平行に位置する２つのストリップが同時に伸縮されるからである。有用な信号は、１つのストリップのみが使用される場合に比べ大きい。スペースの事情が許せば、より大きな感度は、互いに平行に位置する２つ以上のストリップを有することにより得られる。抵抗層４８の硬くなっていないエラストマーに絶縁をはがした接続電線３７の先端をはめ込むことで接触が生じることが好ましい。そして、絶縁エラストマー層５１は、その上に配置される。

炭素粒子の代わりに、適当な金属の粒子が使われてもよい。金属の粒子は上記エラストマーの内部で、それが表面であったとしても、導電性を残していること、また表面の非導電層において酸化されることはないことを確認すべきである。

電極２６、２７、２８は、導電層として、ボディースーツ１の内部上端に配置され、およそ１.５cmの直径で円盤形状を有する。これらは、抵抗層４８に対して類似の方法で構成される。これらは、エラストマー５３を構成し、エラストマー５３の中には、導電粒子５２がまた埋め込まれている。接続線３７は、硬くなっていないエラストマーのかたまりの１つのストリップ先端５４に埋め込まれ、これにより電気的に接触され、機械的に安全に保管される。伸長計測ストリップ２９及び３０についての場合も同様である。

その表面は、滑らかな物であってもよいし、はっきりした形のあるものであってもよい。はっきりした形のあるものである場合、表面は、四面体、錐体又は人工テキスタイルの表面による配置を構成する。この配置は、汗の移動、着心地、ドレープの質について、接触抵抗と同じく、改善する。電極は、導電性の織り糸又はテキスタイルの表面の中にある糸を縫いつけることにより、完全にテキスタイルで作られてもよい。この表面は特定の形状や大きさで縫合されてもよいし、ベルトを結びつけるときに象眼細工として縫いつけられてもよい。

電極にとって重要なことは、抵抗率の変化ではなく、最低予想抵抗率であるので、導電粒子５２の比率がかなり高くてもよい（全体の５０％以上）。

炭素粒子の代わりに、金属の粒子が用いられてもよい。好適な材料を選択することで、ポリマー硬化後であったとしても、金属の粒子は電気的に絶縁酸化層を有さないことがわかる。さもなければ、これらは単に非導電性の充填剤になるだけであり、この計測の目的を無効にするであろう。

図１の実施形態において、ボディースーツ１は、例えば、エッジをカットアウトし、縁縫いをすることに続き、丸編みすることで製作される。接続ケーブルは独立したストリップとして作られ、その後縫いつけられる。

図６は、いわゆる「フルファッションの」方法で製作された一例を示す。これは特殊なフラットベッド織り技法である。この技法で、所要の構造（袖９及び１０は除く）は、１つの工程に要求された形状に製作される。

バック部２において異なる伸縮性を得る。それは、図６に示されているとおり、個々の糸６０が編まれたファブリック２３において浮きのようにそこに位置するからである。すなわち、これらの糸６０はファブリックからはずれてはいない。浮織りは、衣料業界において、編み目を形成することなく、糸が、編み目列の方向に横たわることを意味する。これは、編み目構造の欠如により、伸縮性を減少させる。

その上、符号６１に示されるように、センサー２６の接触を達成するように直接導電糸を編み込むことができる。編み込まれた糸は最初、編み目列方向に通る。すなわち、編み込まれた糸は編み目列を形成するか、又は編み糸である基本素材と一緒に編み合わされる。サイドエッジ１２の周辺において、その後、接続線を形成するこれらの導電糸は、編み目のうねの方向で一体となり、編み合わされたブラケット６２において結われていない先端として出現する。よって、プラグ４２に対応するプラグにおいて、これらの導電糸は接触できる。

伸長センサー３０は、同様の方法で接続される。電気的接触を実現するために、いくつかの電線はそれぞれ互いに一定距離で編み込まれ、こうして互いに電気的に絶縁される。

所定の冗長性を達成するため、好ましくは、それぞれの電線についていくつかの導線が編み込まれる。よって、導線の１つが壊れても、電気的接触は失われない。

織物の基本素材によって吸収される体の汗は、導線間で無用のショート（短絡）を形成しないように、好ましくはそれ自身絶縁された各電線が編み込まれる。

最終的に、例えば、ぴかぴかの金属接触面を達成するため、符号６２で示されるように、ジャガードプロセスとしてよく知られている特別のパターン技法を用いて、構造が編み込まれてもよい。

図１におけるボディースーツ１を作る技法の長所は、使用される紡織機がその複雑さにおいて比較的低い要求のもので足りるという点にある。他方、たくさんの裁断や縫合の段階が必要である。裁断及び縫合の作業は、図６に示される実施形態において顕著に軽減される。他方、比較的多くの高度のテキスタイル製造機が必要とされる。

本発明の基本的な原理は、ボディースーツを用いて上記説明してきた。このボディースーツは、幼児、小児、又は大人にも大変良く使用できる。本質的な利点は、ボディースーツが寝たきりの患者／人の両方に使用でき、また日常活動又は運動の間も着用できることである。

本発明の実施における別の発展性は、図７及び８に示される。測定が実施される衣服のタイプは、ボディースーツに限られない。その代わりに、図７及び８に示されるとおり、ズボン６３が使用されてもよい。図７では、ズボンはサスペンダー６４により支えられる。そのサスペンダーはベルト６５により互いにつながれる。ベルト６５は、破線で示されるセンサー３０を体に対面する側に保持する。さらに、ベルト６５は、体の縦軸に対して横方向に延び、その自然の弾力性のおかげで体に対して沿っている。追加のセンサーは、体に対面するサスペンダー６４側に容易につけることができる。胸部に延びるベルト６５に張力が与えられているので、サスペンダー６４は、体の表面に対して同様にぴったりフィットして保持される。これは、図１で接続について説明されたとおり、測定のためである。

図８の実施形態は、胸当て６６のあるオーバーオールを含む。体に対面する胸当て部分にセンサー３０は配置される。ベルト６５は、胸当て６６から横に現れ、着衣者の体を包み込む。前述したとおり、ベルト６５は、皮膚表面に対して胸当て６６の内側にあるセンサー３０を、胸当て６６に弾力的に押し当てる。さらに、サスペンダー６４は、胸当て６６の上部エッジから現れ、ズボン６３のウェストバンドに至る。

ズボン６４の下方部分の自然の重さは、ベルト６５のサスペンダー６４上に配置されたセンサー３０が、着衣中に好ましくない方法で上方に移動したり、人体上に処方された計測位置からはずれるのを防ぐ。

また、図７及び８に示される衣服は、日常生活を送り全面的な機動性を必要とする人々の肉体的機能を計測することにも特に適している。

図１の通り、リボンケーブル３８はセンサー２９及び３０を接続するために使用される。このリボンケーブル３８は、閉じられたエッジを有する薄いリボンのように織られる。およそブランチ３４の高さで、リボンケーブル３８は、折りたたんでＦ形状をつくるため、たてに切り込みを入れられる。

大変多くのセンサーや電極が接続される必要があるとき、例えば単純な薄いストリップにおいて起こるように、１つの面に経糸としてたくさんの電線を収納することは難しいかもしれない。非常にたくさんの接続線や電線のため、図９に示される構造が特に好適である。ここでは、接続ケーブル３８は、織られた管から構成される。このような織られた管は、３６０度方向に継ぎ目がなく、２つの想像上のストリップ６７及び６８を形成する。２つの想像上のストリップ６７及び６８は、螺旋状に巻かれた横糸によって、それら２つのへりに沿って単一片として連結される。この方法で、二重織りの構造が生まれ、接続電線３７は各層に収納され得る。さらに、接続電線３７は、経糸方向に延びる。

所望の高さ６９において、２つの層６７及び６８は互いに分離され、図９に示されるとおり、折りたたまれ、所要のＦ形状構造をつくる。

図１０は、２つのアウトレット３１及び３４だけでなく、それ以上のアウトレット、例えば３つのアウトレット３１、３４、７１が、ストリップ状ケーブル３８を用いて、どのようにできるのかを示す。このため、織り込まれた後のストリップは、経糸に平行に、長さ方向に所定のところまで分離され、折りたたまれる。

図１１によると、比較的幅の広いストリップ１０（平らに広げられたときの全幅は、各分岐ライン３１、３４、７１の幅の合計と同じ幅である）は、アコーディオン形体に折りたたまれる。これは、ストリップ状ケーブル３８の幅を、最も広い分岐、例えば３１の幅に減少させる。その上、「配線ハーネス」なるものが作り出されてもよい。この「配線ハーネス」において、各分岐ライン３１、３４、７１は、異なる側から引き出される。同一側からの引き出し、すなわち三つの腕をもつＦ形状もまた容易にできる。

図１２〜１７は、テキスタイルの裏張り７３に絶縁電線の導線を結合するための多くの方法を示す。絶縁導線７４は、ある長さでその絶縁をはがされ、よって絶縁導線７４内部にある電線７５がむき出しにされる。縫い糸７６を使って、電線のむき出しの部分は、非導電ファブリック支持体に縫いつけられる。

図１３によると、むき出しにされた電線７５は、糸７６により、裏張りにしっかりと縫いつけられる。

図１４の実施形態において、むき出しの電線７５は接着ポイント７７により、しっかり固定される。ファブリック支持体が熱く溶けた接着剤に敏感な糸を有するならば、個別の接着ポイント７７の代わりに、むき出しにされた電線７５は、これらの糸を接着剤の状態に溶かすことにより支持体にしっかり固定されてもよい。溶解は、熱又は超音波によって実現されてよい。

図１５及び１６は、むき出しにされた電線７５がどのように支持体７３に糸として縫われるかを示す。図１６が示すとおり、電線７５はファブリック支持体のいずれの側にも交互に現れる。ファブリック支持体は織られても、編まれてもよいし、又は織られなくてもよい。

エラストマーから形成されるセンサーは、皮膚に対して平らに置かれ、この部分の皮膚を大部分固定する。皮膚の発汗は、かろうじてセンサー下側でのみ起こりうる。通気や汗の排出を改善するため、センサー表面は、図１７に示すとおり、はっきりした形のあるものであってもよい。例えば、センサー表面は、複数の小さな角錐７８で、その先端が皮膚にじかに当たるようなものを有する。適度の圧迫の下、発散路が先端の間に形成され、汗はそこを通って排出される。

センサー表面の下で、接触に使われる電線７５は、図１２〜１６に示されるように配置されるか、又は図６により説明されたようにジャガード技法を使用することにより配置されてよい。

図２に示される伸長センサーは、導電性のある粒子で満たされるエラストマーからなる。しかしながら、ヒドロゲルが伸長依存センサーとして使用されてもよい。このようなセンサーは、電解液に満たされたヒドロゲルを有する。水は、親水性水溶ポリマーの３次元の架橋母材に貯えられ、この方法で事実上固定される。好適なヒドロゲルは、ポリメタアクリル、ポリフェニルピロリドン、ポリフェニルアルコールである。水に対するイオン伝導を達成するために、水溶性塩がヒドロゲル層に貯えられた水に加えられる。塩として好適なものは、塩化銀(AgCl)であるが、同様に他の生理学的に安全な金属塩、例えば、食塩でもよい。伸張や圧迫のために長さが変化することで起こる横断面の変化は、電気伝導率に影響を及ぼす。計測される抵抗は、ヒドロゲルで装備されたセンサーが受けるひずみを示す。

ヒドロゲルは、２つの水密でイオンに満たされた、高い伸縮性の層の間にある、一種の充填剤として配置される。これは、図３において導電層４８として示されたものと似ている。このように、ヒドロゲルに基づくセンサーの構造は、図３に示される構造に該当する。すなわち、導電エラストマー４８の代わりにヒドロゲルを使用することになる。珪素系合成樹脂が、エラストマーとして使用されてもよい。

ヒドロゲルの長所は、架橋の度合いによるが、体に容易に装着できて、非常に柔らかい触感を得ることができることである。

本発明記載の衣服は、ボディースーツに関連して詳細に説明されている。ボディースーツは、発明を実施するための最良の形態を示す。しかしながら、これらの衣服が体に密着して装着される限り、ベストや下着にセンサーを取り付けることもできる。

ボディースーツにおいて、長さ方向に伸縮可能な１本又は２本のベルトは、着衣者の縦軸に対して横に延びる。伸長計測ストリップは、これらのベルトに配置される。心臓の活動電流を検出したり、皮膚抵抗を測定するための電極は、体と接触させるため、ベルトの外側に配置される。

本発明の実施形態を示すボディースーツ、特に幼児のためのもので、内部を見れるように広げられた状態の図である。 伸長センサーの基本的配置の上面図である。 伸長センサーの断面図である。 センサーに接続するフラットリボンケーブルからのカットアウト図である。 心臓の活動電流の検出又は皮膚抵抗値の測定のためのセンサー又は電極の拡大断面図である。 他の実施形態を示すボディースーツで、電線が同ボディースーツのテキスタイルの内部に直接使用されていることを示す図である。 統合されたセンサー付きのズボンを示す図である。 統合されたセンサー付きのズボンを示す図である。 リボンケーブルの異なる実施形態を表す上面図である。 リボンケーブルの異なる実施形態を表す上面図である。 リボンケーブルの異なる実施形態を表す上面図である。 テキスタイルの構造における電線の固定化を示す図である。 テキスタイルの構造における電線の固定化を示す図である。 テキスタイルの構造における電線の固定化を示す図である。 テキスタイルの構造における電線の固定化を示す図である。 テキスタイルの構造における電線の固定化を示す図である。 センサーの表面構造を示す上面図である。 図１７に示される表面構造を示す側面図である。

Claims (53)

1. 皮膚抵抗、呼吸、脈拍、心臓の活動電流、体温、発汗などのような少なくとも１つの生体機能について探知するためであって、衣服（１）上にしっかり固定され、電気信号を出力するよう設計された、少なくとも１つのセンサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）と、
   前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）に電気的接続をもたらすために、前記衣服（１）にしっかり固定された接続ケーブル（３８）と、
   少なくとも１方向に伸縮することができ、人体上の適切な位置に固定され続けるようなデザイン／仕立てである、少なくとも１つの部分と、
   を有することを特徴とする衣服。
2. 胸部と腹部を包み込み、頸カットアウト、２つの腕カットアウト（７、８）及び２つの脚カットアウトを供する、いわゆるボディースーツであることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
3. 好ましくはフロントサイドで、長さ方向に開かれることができる、
   ボディースーツ（１）であることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
4. 好ましくは前記衣服の一部分として仕立てられる、
   股部をおおう少なくとも１つのクロッチ部（６）を有するボディースーツ（１）であることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
5. 袖（９、１０）を備える、ボディースーツ（１）であることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
6. 前記衣服（１）はベストであることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
7. 前記衣服（１）はＴシャツ又は肩ひも付き下着により構成されることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
8. 前記衣服（１）は肩ひも付き下着により構成されることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
9. 前記衣服（１）はクロスバンド（６５）を含む肩ひも付き及び／又はサスペンダー（６４、６６）を備える、ズボン（６３）により構成されることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
10. 材料が多重層に織られたファブリックであることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
11. 前記多重層に織られたファブリックが、編まれたファブリック（２３）であることを特徴とする請求項１０に記載の衣服。
12. 前記センサー（２９、３０）は、好ましくはひずみを受けたときに抵抗値が変化することを特徴とする請求項１に記載の衣服のためのセンサー。
13. 前記センサー（２９、３０）は抵抗率が概ね２５オームｃｍであることを特徴とする請求項１１に記載のセンサー。
14. 前記センサー（２６、２７、２８）は、好ましくは抵抗値が本質的に定数である柔軟なセンサーであることを特徴とする請求項１に記載の衣服のためのセンサー。
15. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）は、導電粒子（５２）が埋め込まれているエラストマー材料（５３）を基材として有することを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
16. 前記導電粒子（５２）が炭素粒子又は導電性のある金属の粒子であり、それぞれが０．０１〜１０μｍの範囲の直径を有し、
    前記金属の材料は、Ａｌ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｎｉ、もしくはＴｉの物質、又はこれらの物質を含む合金から選択され、
    上記に示された範囲にある各中間値もまた新たな制限値として主張される、
    ことを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
17. 特に前記炭素粒子の体積比率が３０〜６０％の範囲であり、前記範囲内にある各中間値が、新たな制限値としても主張されることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
18. 前記エラストマー（５３）は皮膚許容性のエラストマーであることを特徴とする請求項１５に記載のセンサー。
19. 前記エラストマー（５３）は非アレルギー性であることを特徴とする請求項１５に記載のセンサー。
20. 前記エラストマー（５３）は、前記センサー（２９、３０）が配置される支持体（３１、３４）よりも伸縮することができることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
21. 前記エラストマー（５３）は、フッ素ポリマー、ポリウレタン、及び珪素系合成樹脂の中から選ばれることを特徴とする請求項１５に記載のセンサー。
22. 前記センサー（２９、３０）は、片側のみに絶縁層（５１）を備えることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
23. 前記センサー（２９、３０）は、全側面に絶縁層（４７、５１）を備えることを特徴とする請求項１２に記載のセンサー。
24. 前記絶縁層（４７、５１）又は前記センサー（２９、３０）の絶縁層は、活動層（４７）と同一の材料で構成され、いかなる導電性の充填材（５２）をも含まないことを特徴とする請求項２１又は２２に記載のセンサー。
25. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）は、少なくとも１つの接続電線（３７）を介して電流を通じることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
26. 前記センサー（２９、３０）は好ましくは薄いストリップの形状であり、
    幅の寸法は長さの寸法に比較して小さいことを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
27. 前記センサー（２９、３０）のストリップはＵ形状であり、接点が前記ストリップ（４４、４６）の先端に位置することを特徴とする請求項２５に記載のセンサー。
28. 前記センサー（２５、２６、２７、２８）は円盤状／２次元的であり、丸みを帯びた又は角のある形状を有することを特徴とする請求項１４に記載のセンサー。
29. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）は、体の汗に対して高感度でない材料からなることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
30. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）は、通常のファブリックケア製品及び／又は合成洗剤に対して高感度でない材料からなることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
31. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）は耐温水である材料からなることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
32. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）は耐熱水である材料からなることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
33. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）は、特に加圧滅菌器中で滅菌に耐えることができることを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
34. 前記センサーは、ヒドロゲルを含むことを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
35. 前記センサーが、はっきりした形のある表面を有することを特徴とする請求項１２又は１４に記載のセンサー。
36. 前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）が少なくとも一部分で伸縮可能であるベルト（３１、３４）の内部又は表面に配置されることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
37. ベルト（３１、３４）が前記衣服（１）の内側の少なくとも一部に配置されることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
38. 好ましくは、ベルト（３１、３４）が扁平な管により形成され、その中に前記センサー（２９、３０）が収納されることを特徴とする請求項１に記載の衣服のためのベルト。
39. ベルト（３１、３４）が扁平な管により形成され、その上／中に前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）が収納されることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
40. ベルト（３１、３４）が、編まれたファブリックからなることを特徴とする請求項１に記載のベルト。
41. ベルト（３１、３４）が、前記体の縦軸に対して直角に衣服（１）を横断することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
42. ベルトが、他方のベルト及び前記接続ケーブルとともに、Ｆ形状構造を形成することを特徴とする請求項１に記載のベルト。
43. ２本のベルト（３１、３４）が、前記衣服（１）において互いに平行に延びて、それぞれが少なくとも１つのセンサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）を有することを特徴とする請求項１に記載の衣服。
44. 前記ベルト（３１、３４）が、一方の長さ方向の部分で前記衣服（１）にしっかり縫合され、他方の部分は結われず、
    スナップボタン、マジックテープ（登録商標）ストリップなどの形体で固定する装置（３３、３６）を備える部分の前記結われていない先端を有する、
    ことを特徴とする請求項１に記載の衣服。
45. １本の前記ベルト（３１）が前記衣服（１）の腕カットアウト（７、８）のちょうど下を胸部領域に延びることを特徴とする請求項３７に記載の衣服。
46. 第２の前記ベルト（３４）が、腹呼吸を探知するために、腹部領域に延びることを特徴とする請求項３７に記載の衣服。
47. 前記ベルト（３１、３４）のしっかり縫い込まれた部分は、前記人体の軸の長さ方向に延びて、前記衣服（１）に形成される管（４１）に入り込むことを特徴とする請求項３７に記載の衣服。
48. 絶縁された単心導線（３７）はストリップ形状ファブリック（３８）の中を糸のように延びて、前記センサー（２５、２６、２７、２８、２９、３０）と接続するために備えることを特徴とする請求項１に記載の衣服。
49. 前記絶縁された単心導線（３７）は前記ファブリック（３８）の中の経糸を形成することを特徴とする請求項４８に記載の衣服。
50. 前記絶縁された単心導線（３７）は、編まれたファブリックに直接固定の糸として作用することを特徴とする請求項４８に記載の衣服。
51. 電線は、テキスタイル基材に直接糸として作用することを特徴とする請求項１に記載のベルト又は衣服。
52. 単心導線（３７）は、テキスタイルの表面に対して、固定の糸として、又は浮きのように横たわる糸として、直接作用することを特徴とする請求項１に記載のベルト又は衣服。
53. フルファッション技法により形成されることを特徴とする請求項１に記載の衣服。

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