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技術 生体センサ

出願人 日東電工株式会社
発明者 南方雅之吉岡良真
出願日 2020年2月26日 (9ヶ月経過) 出願番号 2020-030104
公開日 2020年9月17日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-146452
状態 未査定
技術分野
  • -
主要キーワード マイクロミニ 卓上形 斜方格子 六角格子状 再付着性 高周波乾燥機 水分バリア層 貼付型
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (12)

課題

電極の一方の面に設置される接着層と電極が設置される生体表面との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる生体センサを提供する。

解決手段

本発明に係る生体センサは、生体表面に貼付するための感圧接着層と、前記感圧接着層の生体表面への貼付側に前記生体表面と接触可能に配置される電極と、前記電極を介して取得する生体信号を処理する電子装置と、前記電極及び前記電子装置を接続する回路部と、を有し、前記電極は、前記生体表面への貼付側で前記回路部と接続される接続面を有する。

概要

背景

病院診療所等の医療機関介護施設又は自宅等において、例えば、心電脈波脳波又は筋電等の生体情報を測定する生体センサが用いられる。生体センサは、生体と接触して被験者の生体情報を取得する生体電極を備えている。生体情報を測定する際には、生体センサを被験者の皮膚に貼り付けて、生体電極を被験者の皮膚に接触させる。生体情報に関する電気信号を生体電極で取得することで、生体情報が測定される。

このような生体センサとして、例えば、電極を一方の面に有するポリマー層を備え、ポリマー層として、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサン(DSDT)とテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンTTC)とを所定の比率重合させてなるものを用いた生体適合性ポリマー基板が開示されている(例えば、特許文献1参照)。生体適合性ポリマー基板では、ポリマー層が人の皮膚に貼り付けられて、電極が人の皮膚から心筋由来電圧信号を検出し、データ取得用モジュールで心筋由来電圧信号を受信して記録している。

概要

電極の一方の面に設置される接着層と電極が設置される生体表面との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる生体センサを提供する。本発明に係る生体センサは、生体表面に貼付するための感圧接着層と、前記感圧接着層の生体表面への貼付側に前記生体表面と接触可能に配置される電極と、前記電極を介して取得する生体信号を処理する電子装置と、前記電極及び前記電子装置を接続する回路部と、を有し、前記電極は、前記生体表面への貼付側で前記回路部と接続される接続面を有する。

目的

本発明の一態様は、電極の一方の面に設置される接着層と電極が設置される生体表面との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる生体センサを提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

生体表面貼付するための感圧接着層と、前記感圧接着層の生体表面への貼付側に前記生体表面と接触可能に配置される電極と、前記電極を介して取得する生体信号を処理する電子装置と、前記電極及び前記電子装置を接続する回路部と、を有し、前記電極は、前記生体表面への貼付側で前記回路部と接続される接続面を有する生体センサ

請求項2

前記電極は、互いに平行な一対の主面を有する板状に形成され、前記接続面において前記電極の厚さ方向に貫通する一つ以上の孔を有し、前記回路部は、前記電極と、前記生体表面への貼付側とは反対側で接続されている請求項1に記載の生体センサ。

請求項3

前記電極は、導電性高分子及びバインダー樹脂を含み、互いに平行な一対の主面を有する板状の電極であって、前記電極は、その厚さ方向に貫通する複数の孔を有し、前記主面における前記孔の開孔率が2%〜80%である請求項1又は2に記載の生体センサ。

請求項4

前記孔の数が、2000個/cm2以下である請求項2又は3に記載の生体センサ。

請求項5

複数の前記孔が、前記主面に、正方格子状斜方格子状、又は六角格子状に配置されている請求項2〜4の何れか一項に記載の生体センサ。

請求項6

前記孔は、前記主面に対して垂直に貫通している、請求項2〜5の何れか一項に記載の生体センサ。

請求項7

前記一対の主面の少なくとも一方の前記主面に凹部を含む、請求項2〜6の何れか一項に記載の生体センサ。

技術分野

0001

本発明は、生体センサに関する。

背景技術

0002

病院診療所等の医療機関介護施設又は自宅等において、例えば、心電脈波脳波又は筋電等の生体情報を測定する生体センサが用いられる。生体センサは、生体と接触して被験者の生体情報を取得する生体電極を備えている。生体情報を測定する際には、生体センサを被験者の皮膚に貼り付けて、生体電極を被験者の皮膚に接触させる。生体情報に関する電気信号を生体電極で取得することで、生体情報が測定される。

0003

このような生体センサとして、例えば、電極を一方の面に有するポリマー層を備え、ポリマー層として、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサン(DSDT)とテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンTTC)とを所定の比率重合させてなるものを用いた生体適合性ポリマー基板が開示されている(例えば、特許文献1参照)。生体適合性ポリマー基板では、ポリマー層が人の皮膚に貼り付けられて、電極が人の皮膚から心筋由来電圧信号を検出し、データ取得用モジュールで心筋由来電圧信号を受信して記録している。

先行技術

0004

特開2012−10978号公報

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、特許文献1の生体適合性ポリマー基板は、ポリマー層で被験者の皮膚に貼り付けて使用されるため、生体適合性ポリマー基板が厚み方向に折り曲げられたり、被験者の皮膚の動きに応じて、生体センサが面方向に引っ張られたりする場合がある。そのため、従来の生体適合性ポリマー基板では、電極が生体又はポリマー層から剥がれてしまう可能性がある。また、電極が生体又はポリマー層から剥がれることで、安定した導電性が得られない可能性がある。

0006

本発明の一態様は、電極の一方の面に設置される接着層と電極が設置される生体表面との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる生体センサを提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本発明に係る生体センサの一態様は、生体表面に貼付するための感圧接着層と、前記感圧接着層の生体表面への貼付側に前記生体表面と接触可能に配置される電極と、前記電極を介して取得する生体信号を処理する電子装置と、前記電極及び前記電子装置を接続する回路部と、を有し、前記電極は、前記生体表面への貼付側で前記回路部と接続される接続面を有する。

発明の効果

0008

本発明に係る生体センサの一態様は、電極の一方の面に設置される接着層と電極が設置される生体表面との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる。

図面の簡単な説明

0009

貼付型生体センサを示す分解図である。
図1のA−A矢視断面に対応する完成状態の断面を示す図である。
一実施形態に係る電極の斜視図である。
電極の部分拡大平面図である。
貼付型生体センサの回路構成を示す図である。
貼付型生体センサの他の形態の一例を図1のA−A矢視断面に対応する完成状態で示す断面図である。
電極の他の構成の一例を示す斜視図である。
電極の他の構成の一例を示す斜視図である。
開孔率と引き剥がし粘着力との関係を示す図である。
孔の数と引き剥がし粘着力との関係を示す図である。
実施例2−1〜2−4における孔の数と破断時の伸縮率との関係を示す図である。

0010

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書では、3軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の3次元直交座標系を用い、電極の主面における座標をX軸方向及びY軸方向とし、高さ方向(厚さ方向)をZ軸方向とする。電極の下から上に向かう方向を+Z軸方向とし、その反対方向を−Z軸方向とする。以下の説明において、説明の便宜上、+Z軸方向を上側又は上、−Z軸方向を下側又は下と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。本明細書において数値範囲を示すチルダ「〜」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

0011

<生体センサ>
一実施形態に係る生体センサについて説明する。本実施形態では、一例として、生体に接触させて生体情報の測定を行う貼付型生体センサである場合について説明する。なお、生体とは、人体(人)、並びに、鶏、及び等の動物等をいう。生体センサは、生体の一部(例えば、皮膚、頭皮又は額等)に貼付される。生体センサは、生体用、中でも人体用として好適に用いることができる。

0012

図1は、一実施形態に係る貼付型生体センサ100を示す分解図である。図2は、図1のA−A矢視断面に対応する完成状態の断面を示す図である。図1及び図2に示すように、一実施形態に係る貼付型生体センサ100は、主な構成要素として、感圧接着層110、基材層120、回路部130、基板135、プローブ140、固定テープ145、電子装置150、電池160及びカバー170を含む。以下、貼付型生体センサ100を構成する各部材について説明する。

0013

貼付型生体センサ100は、平面視で略楕円状の形状を有するシート状の部材である。貼付型生体センサ100は、生体の皮膚200に貼り付ける下面(−Z方向側の面)と反対の上面側は、カバー170によって覆われている。貼付型生体センサ100の下面は貼付面である。

0014

回路部130と基板135は、基材層120の上面に実装されている。また、プローブ140は、感圧接着層110の下面112から表出するように、感圧接着層110Aに埋め込まれた状態で設けられている。下面112は、貼付型生体センサ100の貼付面である。

0015

感圧接着層110は、平板状の接着層である。感圧接着層110は、長手方向がX軸方向であり、短手方向はY軸方向である。感圧接着層110は、基材層120によって支持されており、基材層120の下面121に貼り付けられている。

0016

感圧接着層110は、図2に示すように、上面111と、下面112とを有する。上面111及び下面112は平坦面である。感圧接着層110は、貼付型生体センサ100が生体と接触する層である。下面112は、感圧接着性を有するため、生体の皮膚200に貼り付けることができる。下面112は貼付型生体センサ100の下面であり、皮膚200等の生体表面に貼り付けることができる。

0017

感圧接着層110の材料としては、感圧接着性を有する材料であれば特に限定されず、生体適合性を有する材料等が挙げられる。感圧接着層110の材料として、アクリル系感圧接着剤シリコーン系感圧接着剤等が挙げられる。好ましくは、アクリル系感圧接着剤が挙げられる。

0018

アクリル系感圧接着剤は、アクリルポリマーを主成分として含有する。

0019

アクリルポリマーは、感圧接着成分である。アクリルポリマーとしては、アクリル酸イソノニルアクリル酸メトキシエチル等の(メタアクリル酸エステルを主成分として含み、アクリル酸等の(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能モノマーを任意成分として含むモノマー成分を重合したポリマーを用いることができる。主成分のモノマー成分における含有量は、70質量%〜99質量%とし、任意成分のモノマー成分における含有量は、1質量%〜30質量%とする。アクリルポリマーとしては、例えば、特開2003−342541号公報に記載の(メタ)アクリル酸エステル系ポリマー等を用いることができる。

0020

アクリル系感圧接着剤は、好ましくは、カルボン酸エステルをさらに含有する。

0021

アクリル系感圧接着剤に含まれるカルボン酸エステルは、アクリルポリマーの感圧接着力を低減して、感圧接着層110の感圧接着力を調整する感圧接着力調整剤である。カルボン酸エステルは、アクリルポリマーと相溶可能なカルボン酸エステルである。

0022

具体的には、カルボン酸エステルは、一例としてトリ脂肪酸グリセリルである。

0023

カルボン酸エステルの含有量は、アクリルポリマー100質量部に対して、30質量部〜100質量部であることが好ましく、50質量部〜70質量部以下であることがより好ましい。

0024

アクリル系感圧接着剤は、必要により、架橋剤を含有してもよい。架橋剤は、アクリルポリマーを架橋する架橋成分である。架橋剤としては、ポリイソシアネート化合物エポキシ化合物メラミン化合物過酸化化合物尿素化合物金属アルコキシド化合物金属キレート化合物金属塩化合物カルボジイミド化合物オキサゾリン化合物アジリジン化合物、又はアミン化合物等が挙げられる。これらの架橋剤は、単独で使用してもよいし、併用してもよい。架橋剤としては、好ましくは、ポリイソシアネート化合物(多官能イソシアネート化合物)が挙げられる。

0025

架橋剤の含有量は、アクリルポリマー100質量部に対して、例えば、0.001質量部〜10質量部が好ましく、0.01質量部〜1質量部がより好ましい。

0026

感圧接着層110は、優れた生体適合性を有することが好ましい。例えば、感圧接着層110を角質剥離試験した時に、角質剥離面積率は、0%〜50%であることが好ましく、1%〜15%であることがより好ましい。角質剥離面積率が0%〜50%の範囲内であれば、感圧接着層110を皮膚200(図27参照)に貼着しても、皮膚200(図2参照)の負荷を抑制できる。なお、角質剥離試験は、特開2004−83425号公報に記載の方法によって、測定される。

0027

感圧接着層110の透湿度は、300(g/m2/day)以上であることが好ましく、600(g/m2/day)以上であることがより好ましく、1000(g/m2/day)以上であることがさらに好ましい。感圧接着層110の透湿度が300(g/m2/day)以上であれば、感圧接着層110を生体の皮膚200(図2参照)に貼着しても、皮膚200(図2参照)の負荷を抑制できる。

0028

感圧接着層110は、角質剥離試験の角質剥離面積率が50%以下であることと、透湿度が300(g/m2/day)以上であることとの少なくともいずれかの要件を満たすことで、感圧接着層110は生体適合性を有する。感圧接着層110の材料は、上記要件の両方の要件を満たすことがより好ましい。これにより、感圧接着層110はより安定して高い生体適合性を有する。

0029

感圧接着層110の上面111と下面112との間の厚さは、10μm〜300μmであることが好ましい。感圧接着層110の厚さが10μm〜95μmであれば、貼付型生体センサ100の薄型化、特に、貼付型生体センサ100における電子装置150以外の領域の薄型化が図れる。

0030

基材層120は、感圧接着層110を支持する支持層であり、感圧接着層110は基材層120の下面121に接着されている。基材層120の上面側には回路部130と基板135が配置されている。

0031

基材層120は、絶縁体製の平板状(シート状)の部材である。基材層120の平面視における形状は、感圧接着層110の平面視における形状と同一であり、平面視において位置を合わせて重ねられている。

0032

基材層120は、下面121と上面122とを有する。下面121及び上面122は、平坦面である。下面121は、感圧接着層110の上面111に接触(感圧接着)している。基材層120は、適度な伸縮性、可撓性及び靱性を有する可撓性樹脂製であればよく、例えば、ポリウレタン系樹脂シリコーン系樹脂アクリル系樹脂ポリスチレン系樹脂塩化ビニル系樹脂、及びポリエステル樹脂系等の熱可塑性樹脂で作製すればよい。

0033

基材層120の厚さは、1μm〜300μmであることが好ましく、5μm〜100μmであることがより好ましく、10μm〜50μmであることがさらに好ましい。

0034

回路部130は、配線131、フレーム132、及び基板133を有し、プローブ140と電子装置150とを接続する。貼付型生体センサ100は、このような回路部130を2つ含む。配線131及びフレーム132は、基板133の上面に設けられており、一体的に形成されている。配線131は、フレーム132と電子装置150及び電池160とを接続する。また、回路部130は、プローブ140と、皮膚200の表面への貼付側とは反対側(+Z軸方向)で接続されている。回路部130のプローブ140との接続部は、プローブ140の皮膚200の表面への貼付側とは反対側(+Z軸方向)に配置されている。

0035

配線131及びフレーム132は、銅、ニッケル、金、又はこれらの合金等で作製することができる。配線131及びフレーム132の厚さは、0.1μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましく、5μm〜30μmであることがさらに好ましい。

0036

2つの回路部130は、それぞれ、感圧接着層110及び基材層120の2つの貫通孔113及び123に対応して設けられている。配線131は、基板135の配線を介して、電子装置150と、電池160用の端子135Aとに接続されている。フレーム132は、基材層120の貫通孔123の開口よりも大きな矩形環状導電部材である。

0037

基板133は、平面視で配線131及びフレーム132と同様の形状を有する。基板133のうちフレーム132が設けられている部分は、基材層120の貫通孔123の開口よりも大きな矩形環状の形状を有する。フレーム132と、基板133のうちフレーム132が設けられている矩形環状の部分とは、基材層120の上面で貫通孔123を囲むように設けられている。基板133は、絶縁体材料で形成されていればよく、例えばポリイミド等で形成された基板又はフィルムを用いることができる。基材層120は、粘着性タック)を有するため、基板133は基材層120の上面に固定される。

0038

基板135は、電子装置150及び電池160を実装する絶縁体材料で形成された基板であり、基材層120の上面122に設けられる。基板135は基材層のタック(粘着性)によって固定される。基板135としては、一例としてポリイミド等で形成された基板又はフィルムを用いることができる。基板135の上面には、配線と電池160用の端子135Aとが設けられている。基板135の配線は、電子装置150及び端子135Aに接続されると共に、回路部130の配線131に接続される。

0039

プローブ140は、基材層120の貫通孔123の周辺の上面(+Z軸方向の面)から貫通孔113及び123の内壁に沿って感圧接着層110Aによって貫通孔113及び123の内壁に押し込まれた状態で設けられている。プローブ140は、上述の通り、感圧接着層110の下面112から表出するように、感圧接着層110Aに埋め込まれた状態で設けられており、感圧接着層110の皮膚200の表面への貼付側(−Z軸方向)に皮膚200の表面と接触可能に配置されている。プローブ140は、感圧接着層110の皮膚200との貼付側(−Z軸方向)にプローブ140の一部が露出する露出領域を有している。プローブ140は、感圧接着層110が皮膚200に貼付されたときに、皮膚200に接触して、生体信号を検出する。生体信号は、例えば、心電波形、脳波、脈拍等を表す電気信号である。

0040

プローブ140は、基材層120の貫通孔123の周辺に位置する回路部130のフレーム132の上面(+Z軸方向の面)に、生体表面への貼付側(−Z軸方向)で回路部130のフレーム132と接続される接続面141を有している。なお、接続面141は、配線131及びフレーム132の両方に接続されていてもよい。

0041

プローブ140は、平面視で矩形状に形成され、感圧接着層110及び基材層120の貫通孔113及び123よりも大きく、マトリクス状に配置される孔140Aを有する。プローブ140のX方向及びY方向における端(四方の端の部分)では、プローブ140の梯子状の辺が突出していてもよい。

0042

プローブ140は、その主面の全面にわたって孔140Aを有することができ、接続面141に孔140Aを有することが好ましい。プローブ140は、その主面の全面にわたって又はその端部周辺に孔140Aを有することで、接続面141に孔140Aを形成することができる。接続面141に孔140Aを設けることで、接続面141に形成された孔140Aから感圧接着層110Aが表出できるので、感圧接着層110Aを回路部130のフレーム132の上面(+Z軸方向の面)に容易に接触させることができる。

0043

プローブ140は、電極を用いて形成されている。電極について図3及び図4を用いて説明する。なお、図3及び図4では、電極が図1及び図2に示すプローブ140に対応し、電極の孔が図1及び図2に示す孔140Aに対応する。

0044

(電極)
図3は、電極の斜視図である。図3に示すように、電極10は、互いに平行な一対の主面11及び12を有する板状(シート状)部材に、電極10の厚さ方向(Z軸方向)に貫通する複数の孔13を格子状に形成したものである。

0045

主面11及び12は、それぞれ平坦面である。主面11は、電極10の一方(+Z軸方向)の主面であり、電極10の表面となる。主面12は、主面11とは反対方向(−Z軸方向)に位置する主面であり、電極10の裏面となる。主面11及び12は、平面視において矩形に形成されている。なお、本実施形態において、矩形とは、長方形正方形の他、長方形や正方形の角を面取りした形を含む。

0046

電極10の平面視における大きさは、5mm〜50mmであることが好ましい。

0047

電極10の厚さは、0.1μm〜100μmであることが好ましい。電極10の厚さが0.1μm〜100μmであれば、電極10は強度を有すると共に、扱い易い。

0048

複数の孔13は、主面11に正方格子状に配置されており、交差する2つの軸方向(X軸方向、Y軸方向)に並列略等間隔で主面11に配列されている。孔13は、全て、大きさ及び形状が略均一に形成されている。なお、複数の孔13は、等間隔でなくてもよい。

0049

図4に示すように、孔13は、平面視において、円形に形成されている。孔13の直径Lは、主面11の大きさ等に応じて適宜設計可能であり、100nm〜10mmが好ましく、300nm〜5mmがより好ましく、600μm〜2mmがさらに好ましい。なお、孔13の形状は楕円形でもよい。孔13の形状が楕円形である場合、孔13の直径Lは、長軸が上述の数値であることが好ましい。

0050

孔13同士の距離Pは、孔13の形状や大きさ等にもよるが、100nm〜10mmが好ましく、300nm〜5mmがより好ましく、600nm〜2mm以下がさらに好ましい。なお、孔13同士の距離Pとは、隣接する孔13同士の最短距離をいう。孔13は平面視において円形に形成されているため、孔13同士の距離は、隣接する孔13同士の最も近い点同士の間隔をいう。

0051

孔13の開孔率は、2%〜80%であり、10%〜70%が好ましく、30%〜60%がより好ましい。孔13の開孔率が2%未満だと、電極10に接着層を設置した際、電極10の孔13から露出する接着層の面積が小さい。そのため、接着面から接着層と共に電極10を剥離する際、接着面に対する接着層の引き剥がし粘着力が小さくなり過ぎる。孔13の開孔率が80%を超えると、電極10の孔13から露出する接着層の面積が大きすぎる。そのため、接着面から接着層と共に電極10を剥離する際、粘着力が強くなり過ぎる。

0052

なお、開孔率とは、孔13の面積を含む電極10の主面(主面11又は主面12)の全体の面積に対する孔13の面積の和の割合であり、下記式(1)で表される。
開孔率(%)=孔13の面積の和(cm2)/孔13の面積を含む電極10の主面(主面11又は主面12)の全体の面積(cm2)×100 ・・・(1)

0053

孔13の数は、2000個/cm2以下が好ましく、1000個/cm2以下がより好ましく、500個/cm2以下がさらに好ましい。孔13の数は、2000個/cm2以下であれば、電極10に接着層を設置した際、電極10の孔13から露出する接着層の数は十分確保できると共に、導電性を維持し易い。孔13の数の下限値は、2個以上であればよい。

0054

電極10は、導電性高分子バインダー樹脂とを含む導電性組成物を用いて形成できる。

0055

導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェンポリアセチレンポリピロールポリアニリン、又はポリフェニレンビニレン等を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。これらの中でも、ポリチオフェン化合物を用いることが好ましい。生体との接触インピーダンスがより低く、高い導電性を有する点から、ポリ3、4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)にポリスチレンスルホン酸(ポリ4−スチレンサルフォネート;PSS)をドープしたPEDOT/PSSを用いることがより好ましい。

0056

導電性高分子の含有量は、導電性組成物100質量部に対して、0.20質量部〜20質量部であることが好ましく、2.5質量部〜15質量部であることがより好ましく、3.0質量部〜12質量部であることがさらに好ましい。前記含有量が、導電性組成物に対して、0.20質量部〜20質量部の範囲内であれば、導電性組成物に優れた導電性、強靱性及び柔軟性を付与できる。

0057

導電性高分子は、溶媒に溶解した水溶液として用いてもよい。この場合、溶媒としては、有機溶媒、又は水系溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、アセトンメチルエチルケトン(MEK)等のケトン類酢酸エチル等のエステル類プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類が挙げられる。水系溶媒としては、例えば、水;メタノールエタノールプロパノールイソプロパノール等のアルコールが挙げられる。これらの中でも、水系溶媒を用いることが好ましい。

0058

バインダー樹脂としては、水溶性高分子又は水不溶性高分子等を用いることができる。バインダー樹脂としては、導電性組成物に含まれる他の成分との相溶性の観点から、水溶性高分子を用いることが好ましい。なお、水溶性高分子は、水には完全に溶けず、親水性を有する高分子親水性高分子)を含む。

0059

水溶性高分子としては、ヒドロキシル基含有高分子等を用いることができる。ヒドロキシル基含有高分子としては、アガロース等の糖類、ポリビニルアルコールPVA)、変性ポリビニルアルコール、又はアクリル酸とアクリル酸ナトリウムとの共重合体等を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。これらの中でも、ポリビニルアルコール、又は変性ポリビニルアルコールが好ましく、変性ポリビニルアルコールがより好ましい。

0060

変性ポリビニルアルコールとしては、アセトアセチル基含有ポリビニルアルコールジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。なお、ジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開2016−166436号公報に記載されているジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール系樹脂(DA化PVA系樹脂)を用いることができる。

0061

バインダー樹脂の含有量は、導電性組成物100質量部に対して、5質量部〜140質量部であることが好ましく、10質量部〜100質量部であることがより好ましく、20質量部〜70質量部であることがさらに好ましい。前記含有量が、導電性組成物に対して、5質量部〜140質量部の範囲内であれば、導電性組成物に優れた導電性、強靱性及び柔軟性を付与できる。

0062

バインダー樹脂は、溶媒に溶解した水溶液として用いてもよい。溶媒は、上記の導電性高分子の場合と同様の溶媒を用いることができる。

0063

導電性組成物は、さらに、架橋剤及び可塑剤のうちの少なくとも何れか一方を含むことが好ましい。架橋剤及び可塑剤は、導電性組成物に強靱性及び柔軟性を付与する機能を有する。

0064

なお、強靱性は、優れた強度及び伸度両立する性質である。強靱性は、強度及び伸度のうち、一方が顕著に優れるが、他方が顕著に低い性質を含まず、強度及び伸度の両方のバランスに優れた性質を含む。

0065

柔軟性は、導電性組成物の硬化物である電極10を屈曲した後、屈曲部分に破断等の損傷の発生を抑制できる性質である。

0066

架橋剤は、バインダー樹脂を架橋させる。架橋剤がバインダー樹脂に含まれることで、導電性組成物の強靱性を向上させることができる。架橋剤は、ヒドロキシル基との反応性を有することが好ましい。架橋剤がヒドロキシル基との反応性を有すれば、バインダー樹脂がヒドロキシル基含有ポリマーである場合、架橋剤はヒドロキシル基含有ポリマーのヒドロキシル基と反応できる。

0067

架橋剤としては、ジルコニウム塩等のジルコニウム化合物チタン塩等のチタン化合物ホウ酸等のホウ化物ブロックイソシアネート等のイソシアネート化合物グリオキサール等のジアルデヒド等のアルデヒド化合物アルコキシル基含有化合物メチロール基含有化合物等が挙げられる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。中でも、反応性及び安全性の点から、ジルコニウム化合物、イソシアネート化合物又はアルデヒド化合物が好ましい。

0068

架橋剤の含有量は、導電性組成物100質量部に対して、0.2質量部〜80質量部であることが好ましく、1質量部〜40質量部であることがより好ましく、3.0質量部〜20質量部であることがより好ましい。前記含有量が、導電性組成物100質量部に対して、0.2質量部〜80質量部の記範囲内であれば、導電性組成物に優れた強靱性及び柔軟性を付与できる。

0069

架橋剤は、溶媒に溶解した水溶液として用いてもよい。溶媒は、上記の導電性高分子の場合と同様の溶媒を用いることができる。

0070

可塑剤は、導電性組成物の引張伸度及び柔軟性を向上させる。可塑剤としては、グリセリンエチレングリコールプロピレングリコールソルビトール、これらの重合体等のポリオール化合物N−メチルピロリドン(NMP)、ジメチルホルムアルデヒドDMF)、N−N'−ジメチルアセトアミドDMAc)、ジメチルスルホキシドDMSO)等の非プロトン性化合物等が挙げられる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。これらの中でも、他の成分との相溶性の観点から、グリセリンが好ましい。

0071

可塑剤の含有量は、導電性組成物100質量部に対して、0.2質量部〜150質量部が好ましく、1.0質量部〜90質量部であることがより好ましく、10質量部〜70質量部であることがさらに好ましい。前記含有量が、導電性組成物100質量部に対して、0.2質量部〜150質量部の範囲内であれば、導電性組成物に優れた強靱性及び柔軟性を付与できる。

0072

架橋剤及び可塑剤は、これらのうちの少なくとも一方が導電性組成物に含まれていればよい。架橋剤及び可塑剤の少なくとも一方が導電性組成物に含まれることで、電極10は、強靱性及び柔軟性を向上させることができる。

0073

導電性組成物に架橋剤は含まれるが可塑剤は含まない場合、電極10は、強靱性、すなわち、引張強度及び引張伸度の両方をより向上させることができると共に、柔軟性を向上させることができる。

0074

導電性組成物に可塑剤は含まれるが架橋剤は含まれない場合、電極10の引張伸度を向上させることができるため、全体として電極10は強靱性を向上させることができる。また、電極10の柔軟性を向上させることができる。

0075

架橋剤及び可塑剤の両方が導電性組成物に含まれていることが好ましい。架橋剤及び可塑剤の両方が導電性組成物に含まれることで、電極10にはより一層優れた強靱性が付与される。

0076

導電性組成物は、上記成分の他に、必要に応じて、界面活性剤軟化剤、安定剤、レベリング剤酸化防止剤加水分解防止剤膨張剤増粘剤着色剤、又は充填剤等の公知の各種添加剤を適宜任意の割合で含んでもよい。界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤等が挙げられる。

0077

導電性組成物は、上記した各成分を上記割合で混合することにより調製される。

0078

導電性組成物は、必要に応じて、溶媒を適宜任意の割合で含むことができる。これにより、導電性組成物の水溶液(導電性組成物水溶液)が調製される。

0079

溶媒としては、有機溶媒又は水系溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン(MEK)等のケトン類;酢酸エチル等のエステル類;プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類;N,N−ジメチルホルムアミド等のアミド類が挙げられる。水系溶媒としては、例えば、水;メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール等のアルコールが挙げられる。これらの中でも、水系溶媒を用いることが好ましい。

0080

電極10の製造方法の一例について説明する。導電性組成物を剥離基材の表面に塗布した後、導電性組成物を加熱することによって、導電性組成物に含まれる架橋剤によってバインダー樹脂の架橋反応を進行させ、バインダー樹脂を硬化させる。これにより、導電性組成物の硬化物が得られる。その後、硬化物の表面をプレス機等を用いて所定の形状にプレスして成形する。これにより、図3に示すような、主面11に大きさ及び形状が略均一な孔13が正方格子状に配置してされるように形成された電極10が得られる。

0081

剥離基材としては、セパレータ、又はコア材等を用いることができる。セパレータとしては、ポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム、ポリエチレン(PE)フィルム、ポリプロピレン(PP)フィルム、ポリアミド(PA)フィルム、ポリイミド(PI)フィルム、又はフッ素樹脂フィルム等の樹脂フィルムを用いることができる。コア材としては、PETフィルムPIフィルム等の樹脂フィルム;セラミックスシートアルミウム箔等の金属フィルムガラス繊維プラスチック製不織繊維等で強化された樹脂基板シリコーン基板、又はガラス基板等を用いることができる。

0082

導電性組成物の剥離基材上への塗布方法としては、ロールコート、スクリーンコート、グラビアコートスピンコートリバースコート、バーコート、ブレードコート、エアーナイフコート、ディッピングディスペンシング等による方法、少量の導電性組成物を基材上に垂らしてドクターブレードで伸ばす方法等を用いることができる。これらの塗布方法により、導電性組成物は剥離基材上に均一に塗布される。

0083

導電性組成物の加熱方法としては、乾燥オーブン真空オーブン空気循環オーブン熱風乾燥機遠赤外線乾燥機マイクロ波減圧乾燥機、又は高周波乾燥機等の公知の乾燥機を用いることができる。

0084

加熱条件としては、導電性組成物水溶液に含まれる架橋剤が反応できる条件であればよい。

0085

導電性組成物水溶液の加熱温度は、導電性組成物水溶液に含まれる架橋剤の反応を進行させることができる温度とする。加熱温度としては、100℃〜200℃が好ましく、110℃〜150℃がより好ましい。加熱温度が100℃〜200℃の範囲内であれば、架橋剤の反応が進行し易くなり、バインダー樹脂の硬化を促進できる。

0086

導電性組成物水溶液の加熱時間は、0.5分〜300分であることが好ましく、5分〜120分であることがより好ましい。加熱時間が0.5分〜300分の範囲内であれば、バインダー樹脂の硬化を十分行うことができる。

0087

このように、電極10は、主面11及び12を有するシート状の電極であり、複数の孔13を有し、主面11及び12における孔13の開孔率を8%〜80%とする。これにより、電極10は、主面11側に接着層として感圧接着層110を設置した際に、電極10の孔13を介して感圧接着層110が被貼着部として接する生体表面である皮膚200との接続に必要な粘着力の低下を抑えることができる。そのため、電極10は、主面11側に感圧接着層110が設置された場合、感圧接着層110と皮膚200とに間で剥離が生じることを抑制することができる。電極10は、例えば、0.010N/10mm以上の引き剥がし粘着力を有することができる。

0088

引き剥がし粘着力は、例えば、JIS Z 0237:2009に準拠した方法、又はJIS Z 0237:2009に規定されている試験板を他の被着体に変更して行った方法等により求められる。引き剥がし粘着力は、例えば、電極10を試験板や被着体に粘着して、引張速度300mm/分で剥離角度180°で剥離試験を行った場合の剥離強度を用いることができる。引き剥がし粘着力は、0.010N/10mm〜0.8N/10mmであることが好ましく、0.080N/10mm〜0.55N/10mmであることがより好ましい。引き剥がし粘着力が0.010N/10mm未満では、電極10に感圧接着層110を貼り付けて使用する場合、感圧接着層110の皮膚200に対する粘着力が低く、貼り付けが十分でない可能性がある。引き剥がし粘着力が0.8N/10mmを超えると、感圧接着層110の粘着力が高いため、感圧接着層110の再付着性等に支障をきたす可能性がある。

0089

また、電極10は、主面11及び12における孔13の開孔率を2%〜80%とすることで、主面11又は主面12が皮膚200に接する面積を十分確保することができる。そのため、電極10は、皮膚200との導電性を安定して維持できる。

0090

よって、電極10は、主面11側に感圧接着層110を設置した際、感圧接着層110と皮膚200との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる。そのため、電極10を生体センサに使用した際、電極10が肌から剥離することを長期間にわたって抑制しながら測定できる。

0091

電極10は、孔13の数を2000個/cm2以下にできる。これにより、電極10に接着層を設置した際、電極10の孔13から露出する接着層の数は十分確保することができると共に、電極10の皮膚200に対する接触面積を維持できる。そのため、電極10は、主面11側に感圧接着層110を設置した際、感圧接着層110と皮膚200との間で剥離が生じるのをより抑えることができると共に、導電性を確保することができる。

0092

電極10は、孔13を主面11及び12に正方格子状に配置して構成することができる。これにより、電極10に接着層を設置した際、接着層を電極10の孔13を通って電極10の全周に略均等に皮膚200に接触させることができると共に、電極10の皮膚200との接触面積を略均等に確保できる。よって、電極10は、主面11側に接着層を設置した際、皮膚200のあらゆる方向で伸縮が生じても、接着層は皮膚200に対して粘着力を安定して維持できると共に、皮膚200との導電を安定して維持できる。

0093

電極10は、孔13を、主面11及び12に対して垂直に貫通させることができる。これにより、電極10に感圧接着層110を設置した際、感圧接着層110を孔13に容易に通過させることができる。よって、電極10は、感圧接着層110を孔13から皮膚200に容易に接触させることができるため、感圧接着層110と皮膚200との接続を安定して維持できる。また、感圧接着層110の粘度等の影響を軽減できるため、皮膚200の種類に応じて最適な接着層を用いることができる。

0094

図1及び図2に示すように、プローブ140は、四方の端の部分がフレーム132の上に配置された状態で、四方の端の部分の上に被せられる固定テープ145によってフレーム132に固定される。固定テープ145は、プローブ140の孔140A等の隙間を通じてフレーム132に接着される。

0095

固定テープ145は、一例として銅テープであり、平面視で矩形環状である。固定テープ145は、下面に粘着剤が塗布されている。固定テープ145は、平面視で貫通孔113及び123の開口の外側で、プローブ140の四方を囲むようにフレーム132の上に設けられ、プローブ140をフレーム132に固定する。固定テープ145は、銅以外の金属テープであってもよい。

0096

このように、固定テープ145でプローブ140の四方の端の部分をフレーム132に固定した状態で、固定テープ145及びプローブ140の上に感圧接着層110A及び基材層120Aを重ねる。感圧接着層110A及び基材層120Aを下方向に押圧すると、プローブ140は貫通孔113及び123の内壁に沿って押し込まれ、感圧接着層110Aがプローブ140の孔140Aの内部にまで押し込まれる。

0097

プローブ140は、四方の端の部分が固定テープ145によってフレーム132の上に固定された状態で、中央部が感圧接着層110の下面112と略面一になる位置まで押し下げられる。このため、プローブ140を生体の皮膚200(図2参照)に当てれば、感圧接着層110Aが皮膚200に接着され、プローブ140を皮膚200に密着させることができる。

0098

プローブ140の厚さは、感圧接着層110の厚さより薄いことが好ましい。プローブ140の厚さは、上記の電極10の厚さと同様、0.1μm〜100μmであることが好ましく、1μm〜50μmであることがより好ましい。

0099

また、感圧接着層110Aの平面視で中央部を囲む周囲の部分(矩形環状の部分)は、固定テープ145の上に位置する。図2では、感圧接着層110Aの上面は略平坦であるが、中央部が周囲の部分よりも下方に凹んでいてもよい。基材層120Aは、感圧接着層110Aの略平坦な上面の上に重ねられる。

0100

このような感圧接着層110A及び基材層120Aは、それぞれ、感圧接着層110及び基材層120と同じ材質で作製されていてもよい。また、感圧接着層110Aは、感圧接着層110とは異なる材質で作製されていてもよい。また、基材層120Aは、基材層120とは異なる材質で作製されていてもよい。

0101

なお、図2では、各部の厚さを誇張しているが、実際には、感圧接着層110及び110Aの厚さは10μm〜300μmであり、基材層120及び120Aの厚さは1μm〜300μmである。また、配線131の厚さは0.1μm〜100μmであり、基板133の厚さは数100μm程度であり、固定テープ145の厚さは10μm〜300μmである。

0102

また、図2に示すように、プローブ140とフレーム132が直接接触して電気的な接続が確保されている場合には、固定テープ145は、導電性を有しない樹脂製等のテープであってもよい。

0103

また、図2では、固定テープ145は、プローブ140に加えてフレーム132及び基板133の側面を覆い、基材層120の上面にまで到達している。しかしながら、固定テープ145はプローブ140とフレーム132を接合できればよいため、基材層120の上面にまで到達していなくてもよく、基板133の側面を覆っていなくてもよく、フレーム132の側面を覆っていなくてもよい。

0104

また、基板133と2つの基板135は一体化された1つの基板であってもよい。この場合は、1つの基板の表面に、配線131、2つのフレーム132、及び端子135Aが設けられ、電子装置150と電池160が実装される。

0105

電子装置150は、基材層120の上面122に設置されており、配線131と電気的に接続されている。電子装置150は、断面視において矩形状である。電子装置150の下面(−Z方向)には、端子が設けられる。電子装置150の端子の材料としては、はんだ導電性ペースト等が挙げられる。

0106

電子装置150は、図1に示すように、一例としてASIC(application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路)150A、MPU(Micro Processing Unit)150B、メモリ150C、及び無線通信部150Dを含み、回路部130を介してプローブ140及び電池160に接続されている。電子装置150は、プローブ140を介して取得する生体信号を処理する。

0107

ASIC150AはA/D(Analog to digital)変換器を含む。電子装置150は、電池160から供給される電力によって駆動され、プローブ140によって測定される生体信号を取得する。電子装置150は、生体信号にフィルタ処理デジタル変換等の処理を行い、複数回にわたって取得された生体信号の加算平均値をMPU150Bが求めてメモリ150Cに格納する。電子装置150は、一例として24時間以上にわたって連続的に生体信号を取得することができる。電子装置150は、長時間にわたって生体信号を測定する場合があるため、消費電力を低減するための工夫が施されている。

0108

無線通信部150Dは、評価試験においてメモリ150Cに格納された生体信号を評価試験の試験装置が無線通信で読み出す際に用いられるトランシーバであり、一例として2.4GHzで通信を行う。評価試験は、一例としてJIS 60601−2−47の規格の試験である。評価試験は、医療機器として生体信号を検出する生体センサの完成後に行われる動作確認を行う試験である。評価試験は、生体センサに入力される生体信号に対する、生体センサから取り出される生体信号の減衰率が5%未満であることを要求している。この評価試験は、すべての完成品に対して行うものである。

0109

電池160は、図2に示すように、基材層120の上面122に設けられている。電池160としては、鉛蓄電池又はリチウムイオン二次電池等を用いることができる。電池160は、ボタン電池型であってもよい。電池160は、バッテリの一例である。電池160は、その下面に設けられる端子を有する。電池160の端子は、回路部130を介してプローブ140と電子装置150に接続される。電池160の容量は、一例として電子装置150が24時間以上にわたって生体信号の測定を行えるように設定されている。

0110

カバー170は、基材層120、回路部130、基板135、プローブ140、固定テープ145、電子装置150、及び電池160の上を覆っている。カバー170は、基部170Aと、基部170Aの中央から+Z方向に突出した突出部170Bとを有する。基部170Aは、カバー170の平面視で周囲に位置する部分であり、突出部170Bよりも低い部分である。突出部170Bの下側には凹部170Cが設けられている。カバー170は、基部170Aの下面が基材層120の上面122に接着される。凹部170C内には、基板135、電子装置150、電池160が収納される。カバー170は、電子装置150及び電池160等を凹部170Cに収納した状態で、基材層120の上面122に接着されている。

0111

カバー170は、基材層120上の回路部130、電子装置150、及び電池160を保護するカバーとしての役割の他に、貼付型生体センサ100に上面側から加えられる衝撃から内部の構成要素を保護する衝撃吸収層としての役割を有する。カバー170としては、例えば、シリコーンゴム軟質樹脂、及びウレタン等を用いることができる。

0112

図5は、貼付型生体センサ100の回路構成を示す図である。各プローブ140は、配線131及び基板135の配線135Bを介して電子装置150及び電池160に接続されている。2つのプローブ140は、電子装置150及び電池160に対して並列に接続されている。

0113

このように、貼付型生体センサ100は、プローブ140を備え、プローブ140に、皮膚200の表面への貼付側(−Z軸方向)で回路部130のフレーム132と接続される接続面141を設けている。プローブ140を接続面141を介してフレーム132と接続させることで、プローブ140をフレーム132から剥離し難くすることができる。これにより、貼付型生体センサ100は、プローブ140とフレーム132との接続を安定させることができるので、プローブ140とフレーム132との導通を安定して確保することができる。また、貼付型生体センサ100は、プローブ140を感圧接着層110の皮膚200の表面への貼付側(−Z軸方向)に皮膚200の表面と接触可能に配置しているため、皮膚200との導通を安定して有することができる。よって、貼付型生体センサ100は、プローブ140の一方の面に設置される感圧接着層110とプローブ140が設置される皮膚200との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる。したがって、貼付型生体センサ100は、貼付型生体センサ100を皮膚に貼付して長時間使用しても、貼付型生体センサ100は生体情報の測定を安定して行うことができる。

0114

貼付型生体センサ100は、プローブ140の接続面141に1つ以上の孔140Aを有し、回路部130を、プローブ140と、皮膚200の表面への貼付側(−Z軸方向)とは反対側(+Z軸方向)で接続させることができる。プローブ140は、接続面141に孔140Aを有することで、接続面141に形成された孔140Aから表出する感圧接着層110Aを回路部130のフレーム132の上面(+Z軸方向の面)と接触させることができる。これにより、プローブ140を感圧接着層110Aによりフレーム132と接続させた状態を保持することができる。よって、貼付型生体センサ100は、接続面141に形成された孔140Aを介して露出した感圧接着層110Aによりプローブ140とフレーム132とをより安定して接続させることができる。

0115

貼付型生体センサ100は、上記の電極10(図3参照)を用いて形成したプローブ140を備え、プローブ140は、8%〜80%の開孔率を有することができる。これにより、貼付型生体センサ100は、プローブ140の孔140Aを介して感圧接着層110が接する皮膚200に対しする粘着力の低下を抑えることができるため、プローブ140が皮膚200から剥離することを抑制することができる。また、貼付型生体センサ100は、プローブ140において導電性を確保することができるため、皮膚200との導通を安定して有することができる。よって、貼付型生体センサ100は、プローブ140の一方の面に設置される感圧接着層110とプローブ140が設置される皮膚200との剥離をより安定して抑制しつつ導電性を有することができる。したがって、貼付型生体センサ100は、貼付型生体センサ100を皮膚に貼付して長時間使用しても、貼付型生体センサ100は生体情報の測定を安定して行うことができる。

0116

貼付型生体センサ100は、プローブ140の孔140Aの数を300個/cm2以下にできる。これにより、プローブ140の孔140Aを通過した感圧接着層110と皮膚200とに間で剥離が生じるのをより抑えることができると共に、導電性を確保することができる。よって、貼付型生体センサ100は、皮膚200に長時間貼り付けた状態で安定して使用できる。

0117

貼付型生体センサ100は、プローブ140の孔140Aを主面に正方格子状に配置して構成することができる。これにより、プローブ140の全周にわたって感圧接着層110を孔140Aから略均等に皮膚200に接触させることができると共に、プローブ140の皮膚200との接触面積を略均等に確保できる。そのため、貼付型生体センサ100は、皮膚200の表面が動いて、プローブ140と接する皮膚200があらゆる方向に伸縮等しても、感圧接着層110はプローブ140の孔140Aを介して皮膚200に貼り付いた状態を安定して維持できる。

0118

貼付型生体センサ100は、プローブ140の孔140Aをプローブ140の主面に対して垂直に貫通させることができる。これにより、貼付型生体センサ100は、感圧接着層110をプローブ140の孔140Aを通して皮膚200に容易に接触させることができるため、感圧接着層110と皮膚200との接続を容易に形成できる。

0119

貼付型生体センサ100は、生体情報の測定に使用された後、必要により回収して、電子装置150や電池160を取り出し、これらを交換することで、再利用することもできる。

0120

貼付型生体センサ100は、生体からの電気信号をセンシングして生体情報を測定する測定装置であり、貼付型心電計、貼付型脳波計、貼付型血圧計、貼付型脈拍計、貼付型筋電計、貼付型温度計、貼付型加速度計等として用いることができる。

0121

中でも、貼付型生体センサ100は、貼付型心電計として好適に用いられる。心電図検査では、貼付型生体センサ100で、被験者の心臓拍動に伴って発生する心筋の微少活動電位起電力)を生体情報として取得することで、不整脈虚血性心疾患等の心電図異常が調べられる。心電図検査において、貼付型生体センサ100は、被検者胸部両手首、又は両足首等に取付けられることで、プローブ140で被験者の心臓の拍動により発生する心筋の活動電位を電気信号として安定して検出できる。貼付型生体センサ100は、プローブ140で検出された電気信号を利用することで、心電図波形をより正確に取得できる。

0122

(生体センサの他の形態)
図6に示すように、貼付型生体センサ100は、貫通孔113及び123に、感圧接着層110Aに代えて、水分バリア層115を備えることができる。

0123

水分バリア層115は、プローブ140周辺に存在する水分が、貼付型生体センサ100を厚み方向に透過することを抑制する機能を有する。水分バリア層115は、感圧接着層110と共に、貼付型生体センサ100の下面を形成する。水分バリア層115がプローブ140の下面の周辺に設けられることで、プローブ140の周辺の水分が貼付型生体センサ100の厚み方向に透過するのを抑制できるため、プローブ140を生体の皮膚200に接触させた際、プローブ140の下面と皮膚200との界面に水分を維持させることができる。また、プローブ140の下面と皮膚200との界面に水分が維持されることで、プローブ140の乾燥を抑制することができるので、プローブ140の表面の乾燥によるプローブ140のインピーダンスの上昇及びばらつきを抑制することができる。

0124

水分バリア層115の透湿度は、感圧接着層110及び基材層120の透湿度よりも低い。具体的には、水分バリア層115の透湿度は、例えば、1000g/m2・day未満、好ましくは、600g/m2・day以下、より好ましくは、300g/m2・day以下、さらに好ましくは、80g/m2・day以下であり、また、例えば、0.001g/m2・day以上である。

0125

水分バリア層115の材料としては、例えば、ゴム系樹脂ポリイソブチレン系樹脂ブチルゴム系樹脂、SBR系樹脂、天然ゴム/SBR系樹脂等)、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂ポリプロピレン系樹脂ポリエチレン系樹脂層)、アクリル系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等が挙げられる。これらの樹脂は、単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。

0126

水分バリア層115は、気泡を有していてもよい。水分バリア層115としては、ポリプロピレン系樹脂やアクリル系樹脂の発泡体等を用いることができる。

0127

水分バリア層115は、感圧接着性を備えることが好ましい。このような感圧接着性を備える水分バリア層としては、好ましくはゴム系樹脂層(ゴム系感圧接着層)、より好ましくはポリイソブチレン系樹脂層(ポリイソブチレン系感圧接着層)が挙げられる。

0128

ポリイソブチレン系樹脂層は、ポリイソブチレン系組成物から形成されている。ポリイソブチレン系組成物は、ゴム成分として、ポリイソブチレンを含有する。ポリイソブチレン系組成物におけるポリイソブチレンの含有量は、例えば、10質量%〜50質量%が好ましく、20質量%〜40質量%がより好ましい。

0129

ポリイソブチレン系組成物は、高吸水性樹脂及び粘着剤を含有することが好ましい。これにより、ポリイソブチレン系組成物等のゴム系組成物は、優れた水分バリア性及び感圧接着性を有することができる。

0130

高吸水性樹脂としては、例えば、無水マレイン酸塩系樹脂(例えば、イソブチレン無水マレイン酸共重合体ナトリウム塩架橋物等)、ポリアクリル酸塩系樹脂、ポリスルホン酸塩系樹脂、ポリアクリルアミド系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂等が挙げられ、好ましくは、無水マレイン酸塩系樹脂等が挙げられる。高吸水性樹脂の含有量は、ポリイソブチレン100質量部に対して、例えば、1質量部〜10質量部が好ましく、3質量部〜5質量部がより好ましい。

0131

粘着付与剤としては、例えば、ロジン系樹脂テルペン系樹脂(例えば、テルペン芳香族液状樹脂等)、クマロンインデン系樹脂フェノール系樹脂フェノールホルマリン系樹脂キシレンホルマリン系樹脂、石油系樹脂(例えば、C5系石油樹脂、C9系石油樹脂、C5/C9系石油樹脂等)等が挙げられ、好ましくは、石油系樹脂が挙げられる。粘着付与剤の含有量は、ポリイソブチレン100質量部に対して、例えば、10質量部〜200質量部が好ましく、50質量部〜150質量部がより好ましい。

0132

ポリイソブチレン系組成物は、さらに必要に応じて、軟化剤、充填剤、及び架橋剤等を含有できる。

0133

軟化剤としては、例えば、ポリブテン液状イソプレンゴム液状ブタジエンゴム等の液状ゴムパラフィン系オイルナフテン系オイル等のオイル類フタル酸エステルリン酸エステル等のエステル類が挙げられ、好ましくは、液状ゴムが挙げられる。軟化剤の含有量は、ポリイソブチレン100質量部に対して、10質量部〜200質量部が好ましく、50質量部〜150質量部がより好ましい。

0134

充填剤としては、例えば、重質炭酸カルシウム軽質炭酸カルシウム、及び白華等の炭酸カルシウムカーボンブラックタルクマイカクレー雲母粉、ベントナイトシリカアルミナアルミニウムシリケート酸化チタンガラス粉窒化ホウ素粉アルミニウム粉鉄粉等の金属粉アクリル樹脂粉やスチレン樹脂粉等の樹脂粉水酸化アルミニウム水酸化マグネシウム等の金属水酸化物が挙げられ、好ましくは、炭酸カルシウムが挙げられる。充填材の含有量は、ポリイソブチレン100質量部に対して、10質量部〜200質量部が好ましく、50質量部〜150質量部がより好ましい。

0135

架橋剤としては、例えば、ヘキサメチレンジイソシアネート等のイソシアネート系化合物等が挙げられる。架橋剤の含有量は、例えば、ポリイソブチレン100質量部に対して、1質量部〜10質量部が好ましく、3質量部〜5質量部がより好ましい。

0136

ポリイソブチレン系組成物は、発泡剤、及び可塑剤等の公知の添加剤を、適宜任意の割合で含有することができる。

0137

ゴム系樹脂層は、皮膚への固定安定性の観点からは、好ましくは、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)系樹脂層、及び天然ゴム/SBR系樹脂層が挙げられ、より好ましくは、SBR系樹脂層が挙げられる。

0138

SBR系樹脂層は、SBR系組成物から形成されている。SBR系組成物は、ゴム成分としてSBRを含有する。SBR系組成物におけるSBRの含有量は、10質量%〜50質量%が好ましく、20質量%〜40質量%がより好ましい。

0139

SBR系組成物も、ポリイソブチレン系組成物と同様に、高吸水性樹脂、粘着付与剤、軟化剤、充填剤、架橋剤等を含有していてもよい。

0140

天然ゴム/SBR系樹脂層は、天然ゴム/SBR系組成物から形成されている。天然ゴム/SBR系組成物は、ゴム成分として、天然ゴムとSBRとを含有する。天然ゴム/SBR系組成物における天然ゴム及びSBRの合計含有量は、10質量%〜50質量%が好ましく、20質量%〜40質量%がより好ましい。

0141

天然ゴム/SBR系組成物も、ポリイソブチレン系組成物と同様に、高吸水性樹脂、粘着付与剤、軟化剤、充填剤、及び架橋剤等を含有していてもよい。

0142

水分バリア層115の厚みは、感圧接着層110の厚みと略同一である。具体的には、水分バリア層115の厚みは、10μm〜300μmが好ましく、20μm〜100μmがより好ましく、30μm〜50μmがさらに好ましい。

0143

(変形例)
なお、本実施形態では、電極10は、その主面11に孔13を備えていなくてもよい。

0144

本実施形態では、孔13は、電極10の大きさ等に応じて適宜最適な数とすることができ、1つ以上であればよい。

0145

本実施形態では、図7に示すように、電極10は、孔13以外に、主面11から主面12にかけて凹んだ複数の凹部14を有していてもよい。これにより、電極10の主面12の皮膚200との接触面積を大きくすることができるため、電極10は、皮膚200とより安定して導電性を確保できる。

0146

本実施形態では、孔13の並び方は、正方格子状に限らず、斜方格子状、六角格子状千鳥状)でもよい。また、複数の孔13は、規則的に又は不規則に配列されていてもよい。

0147

本実施形態では、孔13の形状は、平面視において、矩形等の多角形でもよい。例えば、図8に示すように、孔13は、平面視において矩形に形成されていてもよい。矩形は、正方形でも長方形でもよい。この場合、孔13の各辺の長さLは、100nm〜10mmが好ましく、300nm〜5mmがより好ましく、600μm〜2mmがさらに好ましい。孔13の形状が長方形である場合、長辺が上述の数値であることが好ましい。

0148

本実施形態では、それぞれの孔13の形状や寸法は、揃っていなくてもよい。

0149

本実施形態では、貼付型生体センサ100の貫通孔113及び123は、平面視において矩形状に形成されているが、円形等の他の形状でもよい。

0150

本実施形態では、貼付型生体センサ100は、電子装置150、電池160、又はカバー170を備えなくてもよい。

0151

本実施形態では、貼付型生体センサ100は、感圧接着層110、感圧接着層110A、及びプローブ140の下面に、例えば、ポリエチレンテレフタレート等の樹脂で形成された剥離シートを設けてもよい。

0152

以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。

0153

<実施例1>
[実施例1−1]
(導電性組成物の作製)
導電性高分子としてPEDOT/PSSを含む水溶液(PEDOT/PSS濃度:1%、「Clevious PH1000」、ヘレウス社製)38.0質量部と、バインダー樹脂として変性ポリビニルアルコールを含む水溶液(変性ポリビニルアルコール濃度:10%、「ゴーセネックスZ−410」、日本合成化学社製)10.0質量部と、架橋剤としてジルコニウム系化合物を含む水溶液(ジルコニウム系化合物濃度:10%、「セーフリンクSPM−01」、日本合成化学社製)2.0質量部と、可塑剤としてグリセリン(和光純薬社製)2.0質量部と、界面活性剤としてシリコーン系界面活性剤(「シルフェイスSAG002」、日信化学工業社製)0.08質量部とを、超音波浴に添加した。そして、これらの成分を含む水溶液を超音波浴で30分間混合し、均一な導電性組成物水溶液を調整した。

0154

PEDOT/PSSを含む水溶液中のPEDOT/PSSの濃度は約1%であるため、導電性組成物水溶液中のPEDOT/PSSの含有量は0.38質量部となる。変性ポリビニルアルコールを含む水溶液中の変性ポリビニルアルコールの濃度は約10%であるため、導電性組成物水溶液中の変性ポリビニルアルコールの含有量は1.00質量部となる。ジルコニウム系化合物を含む水溶液中のジルコニウム系化合物の濃度は約10%であるため、導電性組成物水溶液中のジルコニウム系化合物の含有量は0.20質量部となる。なお、残部は、導電性組成物水溶液中の溶媒である。

0155

導電性組成物100質量部に対する、導電性高分子、バインダー樹脂、架橋剤、可塑剤及び界面活性剤の含有量は、それぞれ、10.4質量部、27.3質量部、5.5質量部、54.6質量部及び2.2質量部である。

0156

(電極の作製)
調整した導電性組成物水溶液をPETフィルム(3cm×3cm)上に塗布した後、導電性組成物水溶液を120℃、10分間加熱乾燥して、導電性組成物の硬化物(縦1cm×横1cm、厚み10μm)を作製した。その後、硬化物を剥離シート(PETフィルム)上に密着させた状態で、プレス機でプレスした。これにより、剥離シート上に、主面に複数の円形に形成された孔が正方格子状に配置された電極(孔径:300μm、開孔率:30%)を備えるプローブシートを作製した。

0157

(剥がれ難さの評価)
電極の剥がれ難さを評価する際に、電極に取り付ける水分バリア層及び被着体を準備した。

0158

(1)水分バリア層の準備
SBR系樹脂(商品「SLY−25」、日東電工社製)を、トルエン溶媒でSBR系樹脂とトルエン溶媒が10:1の割合となるように希釈して、混合溶液を調製した。混合溶液を第2剥離シート(PETフィルム)の表面に塗布し、加熱乾燥させた。これにより、感圧接着性を備える水分バリア層シートを得た。水分バリア層の形状は、平面視略矩形状(1cm×1cm、厚み25μm)とした。

0159

(2)被着体の準備
−80℃で冷凍保存しておいた豚皮ユカタンマイクロミニブタ(Yucatan micropig:YMP) skin set、日本チャールス・リバー社製)を自然解凍し、皮下脂肪を除去する前処理を行った。その後、前処理した豚皮を30mm×50mm×5mmに切断した。切断した豚皮を、被着体として用いた。

0160

(3)引き剥がし粘着力の測定
作製した電極の一方の主面に、上記のように調整した水分バリア層を形成し、試験体を作製した。その後、上記試験体の電極が露出している主面を、上記のように調整した被着体に貼り付け、2kgのローラーを1往復させることにより圧着した。その後、試験体を23℃、50%RHの標準環境下に5分間保持した。その後、同標準環境下において、卓上形精密万能試験機(「オートグラフAGS−50NX」、島津製作所社製)を使用して、剥離角度180°、引張速度100mm/分の条件で、試験体の180°剥離試験を行い、被着体に対する試験体の180°引き剥がし粘着力(単位:N/10mm)を測定した。測定は3回行い(N=3)、それらの測定値の平均を引き剥がし粘着力(初期剥離強度)とした。測定結果図9に示す。また、上記試験により得た常温での引き剥がし粘着力が、0.010mN/10mm以上であった場合は、良好(表1では、Aと表記)と評価した。引き剥がし粘着力が、0.010N/10mm未満、又は0.8N/10mm超えた場合は、不良(表1では、Bと表記)と評価した。引き剥がし粘着力の測定結果と評価結果を表1に示す。

0161

[実施例1−2]
実施例1−1において、電極の孔同士の間隔を600μmに変更し、開孔率を14.9%に変更したこと以外は、実施例1−1と同様にして行った。

0162

[実施例1−3]
実施例1−1において、電極の孔同士の間隔を900μmに変更し、開孔率を8.1%に変更したこと以外は、実施例1−1と同様にして行った。

0163

[実施例1−4]
実施例1−1において、電極の孔径を600μmに変更し、開孔率を46.8%に変更したこと以外は、実施例1−1と同様にして行った。

0164

[実施例1−5]
実施例1−1において、電極の孔径を900μmに変更し、開孔率を55.9%に変更したこと以外は、実施例1−1と同様にして行った。

0165

[実施例1−6]
実施例1−1において、電極の孔径を1200μmに変更し、開孔率を53.9%に変更したこと以外は、実施例1−1と同様にして行った。

0166

[実施例1−7]
実施例1−1において、電極の孔同士の間隔を1200μmに変更し、開孔率を6.1%に変更したこと以外は、実施例1−1と同様にして行った。

0167

[比較例1−1]
実施例1−1において、電極の孔同士の間隔を2000μmに変更し、開孔率を1.2%に変更したこと以外は、実施例1−1と同様にして行った。

0168

各実施例及び比較例の電極の孔の形状、孔径、孔同士の間隔、開孔率及び引き剥がし粘着力を表1に示す。

0169

0170

図9及び表1に示すように、実施例1−1〜1−7では、開孔率が6.1%以上であり、引き剥がし粘着力は0.012N/10mm以上であった。一方、比較例1−1では、開孔率が1.2%であり、引き剥がし粘着力は0.000N/10mmであった。

0171

よって、電極の開孔率が6%〜56%であれば、引き剥がし粘着力を0.012N/10mm以上にでき、高い粘着性を有することができることが確認された。したがって、一実施形態に係る生体センサは、電極が所定の範囲の開孔率を有するので、生体センサの電極として用いた際、安定した粘着力を有すると共に導電性を有することができる。そのため、生体センサを被験者の肌に密着させて長時間(例えば、24時間)継続して心電図を測定するのに有効に用いることができるといえる。

0172

<実施例2>
[実施例2−1]
(電極の作製)
実施例1−1において作製した電極を用いた。電極の単位面積当たりの孔の数は、261個/cm2であった。

0173

(剥がれ難さの評価)
実施例1−1と同様にして、引き剥がし粘着力を測定し、評価した。測定結果を図10に示す。また、実施例1−1と同様、上記試験により得た常温での引き剥がし粘着力性を評価した。引き剥がし粘着力の測定結果と評価結果を表2に示す。

0174

(破断時の伸縮率の評価)
試験体の180°剥離試験を行った時の破断時の伸縮率を測定した。破断時の伸縮率の測定結果を図11に示す。破断時の伸縮率の測定結果と測定結果を表2に示す。

0175

[実施例2−2]
実施例2−1において、電極の孔径及び孔同士の間隔を600μmに変更し、電極の単位面積当たりの孔の数引を61個/cm2に変更したこと以外は、実施例2−1と同様にして行った。

0176

[実施例2−3]
実施例2−1において、電極の孔径及び孔同士の間隔を900μmに変更し、電極の単位面積当たりの孔の数を26個/cm2に変更したこと以外は、実施例2−1と同様にして行った。

0177

[実施例2−4]
実施例2−1において、電極の孔径及び孔同士の間隔を1200μmに変更し、電極の単位面積当たりの孔の数を14個/cm2に変更したこと以外は、実施例2−1と同様にして行った。

0178

[比較例2−1]
実施例2−1において、電極の孔径及び孔同士の間隔を100μmに変更し、電極の単位面積当たりの孔の数を2500個/cm2に変更したこと以外は、実施例2−1と同様にして行った。

0179

各実施例及び比較例の電極の孔の形状、孔径、孔同士の間隔、単位面積当たりの孔の数、引き剥がし粘着力及び破断時の伸縮率を表2に示す。

0180

0181

図10及び表2に示すように、実施例2−1〜2−4では、単位面積当たりの孔の数が14個以上であり、引き剥がし粘着力は0.082N/10mm以上であった。一方、表2に示すように、比較例2−1では、単位面積当たりの孔の数が2500個/cm2であり、引き剥がし粘着力は0.000N/10mmであった。

0182

また、図11及び表2に示すように、実施例2−1〜2−4では、引き剥がし粘着力が0.082N/10mm以上でも、破断時の伸縮率は5%以上であった。

0183

よって、電極の単位面積当たりの孔の数が261個以下であれば、電極は引き剥がし粘着力を0.082N/10mm以上にでき、高い粘着性を有することができることが確認された。また、電極は破断時の伸縮率を5%以上とできることが確認された。

0184

したがって、電極は、単位面積当たりの孔の数を所定の値以下であり、破断時の伸縮率も所定の値以上であるため、電極を生体センサのプローブとして用いた際、プローブの一方の面に設置される接着層とプローブが設置される生体表面との剥離を抑制しつつ導電性を有することができる。よって、生体センサ、安定した粘着力を有すると共に導電性を有することができるので、生体センサを被験者の肌に密着させて長時間(例えば、24時間)継続して心電図を測定するのに有効に用いることができるといえる。

実施例

0185

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

0186

10電極
11、12 主面
13、140A 孔
100貼付型生体センサ(生体センサ)
110感圧接着層
120基材層
130回路部
140プローブ
141 接続面
150電子装置
160電池
170 カバー

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