CN113873943A - 生物体电极以及附带生物体电极的装配用具 - Google Patents

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Abstract

提供能够测定伪像少的生物体信号，在接近的生物体电极间不会发生短路，没有在安装时、生物体信号测定时的不舒服感的生物体电极、以及对于安装时的压迫，布线也不易断线，即使存在安装部位周长的个体差异，也能够使生物体电极抵接于预定位置并进行准确的测定、电刺激的附带生物体电极的装配用具。在生物体电极中，对含有导电性纤维的片材状构造体施加吸水性树脂，使水分保持指数为0.8以上。一种附带生物体电极的装配用具，包含布料构造物，该布料构造物在包含伸缩性布料的基布上具备具有形成于基布表面的布线、设置于布线的末端的生物体电极以及包覆布线的绝缘层的电极配置区域，基布在电极配置区域具有呈现相对低的伸长性的第一伸长方向以及在与其不同的伸长方向上呈现比第一伸长方向高的伸长性的第二伸长方向，布线沿着第一伸长方向形成。

Description

生物体电极以及附带生物体电极的装配用具
技术领域
本发明涉及能够进行肌肤接触阻抗低、伪像(artifact)少的生物体信号的测定的生物体电极。
另外，本发明涉及即使在安装时等施加力也不易发生布线的断线、即使存在安装部位周长(粗细)的个体差异也能够使电极抵接于预定的位置的附带生物体电极的装配用具。
背景技术
近年来，人们对维持健康或者增进健康的关心增加。因而，为了健康管理，开发了在日常生活之中人们更简便地测定心率信号、心电信号、脑波信号、肌电信号等生物体信息来供健康维持使用的方法。特别是，已知通过测定与皮肤表面的任意的位置接触的电极间的电位差、阻抗、电容等，能够观察生物体活动、皮肤下的组织状态，期望使其对于健康的维持管理有用。
另外，已知在为了恢复麻痹患者的运动功能而进行的电刺激疗法、通过电刺激来改善肩酸等酸疼的低频治疗、通过电刺激得到肌肉的训练效果的EMS(Electrical MuscleStimulation，电肌肉刺激)中，从与皮肤表面的任意的位置接触的电极对生物体施加电刺激，从而能够得到各效果。
以往，在生物体信号的测定、电刺激的施加时，一般是在躺卧在床上等安静状态下实施的，但近年来提出了测定活动过程中的生物体信号并应用于健康的管理的尝试。在活动过程中生物体电极的抵接位置发生偏离，其结果，存在噪声(伪像)被取入到获取的生物体信号这样的问题。
在专利文献1中公开了具备包含纤维织物的电极层，纤维织物的表面处的水接触角为115°以上的生物体电极。该生物体电极通过使从皮肤释放的水分存留于皮肤与电极层表面之间，能够高精度地获取生物体电信号。然而，在多个生物体电极接近地配置的情况下，存留于皮肤与电极层表面之间的水分流动，在与接近的生物体电极之间有可能会发生短路。另外，在皮肤与电极层表面之间存留有水分，所以存在被测者感到不舒服感这样的问题。
另外，作为用于解决在活动过程中生物体电极的抵接位置偏离的问题而使得易于测定生物体信号的身体装配用具，开发了在具有伸缩性的布料上具备电极的护具(supporter)。能够缠绕于手臂、脚或者形成为筒状而安装，所以能够轻易地在日常生活中使用。然而，为了进行准确的测定、电刺激，电极接触的位置的准确度变得重要，另一方面，关于手臂、脚的粗细、体型，个体差异极大，所以需要准备与个体差异相应的尺寸的护具。
相对于此，在专利文献2中，提出了一种生物体信号检测装配用具，该生物体信号检测装配用具具有：具备伸缩性的环状基材层、检测两个以上的生物体信号的检测单元、以及与检测单元连接的具有伸缩性的导电用束线。然而，导电用束线是将导电丝与弹性丝进行混用而编制的，所以存在对于制造需要特殊的装置且难以自由地设计电极的位置这样的课题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2018-042719号公报
专利文献2：日本特开2018-078949号公报
发明内容
本发明的课题在于提供能够进行伪像少的生物体信号的测定，在接近的生物体电极间不会发生短路，在安装时、生物体信号测定时也没有不舒服感的生物体电极。
另外，本发明的课题在于提供即使在安装时等施加力，也不易发生布线的断线，即使存在安装部位周长(粗细)的个体差异，也能够使电极抵接于预定的位置而进行准确的测定、电刺激的附带生物体电极的装配用具。
本发明者们进行了潜心研究，结果发现通过使得能够在生物体电极的表面附近内含水，且在生物体电极表面与皮肤的边界部分不存在过多的水，能够提供在生物体电极间不会发生短路、没有不舒服感、伪像少的生物体电极，由此完成本发明。
另外，发现在附带生物体电极的装配用具中，沿着表示基布面内低的伸长性的方向形成布线，从而不易产生布线的断线，能够进行准确的测定、电刺激，由此完成本发明。
即，本发明涉及以下所示的生物体电极以及附带生物体电极的装配用具。
(1)一种生物体电极，其特征在于，包括：片材状构造体，含有导电性纤维；以及吸水性树脂，被施加于所述片材状构造体，水分保持指数为0.8以上。
(2)根据(1)所记载的生物体电极，其中，所述吸水性树脂是聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物。
(3)根据(2)所记载的生物体电极，其中，所述聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物中的羧酸盐当量是150～1,500g/eq.。
(4)根据(1)～(3)中的任意一项所记载的生物体电极，其中，所述导电性纤维是在表面具有金属覆膜的合成纤维。
(5)根据(1)～(4)中的任意一项所记载的生物体电极，其中，所述片材状构造体是编织物。
(6)一种附带生物体电极的装配用具，其特征在于，包含布料构造物，该布料构造物在具有伸缩性的基布上具备具有形成于该基布表面的布线、作为设置于该布线的末端的生物体信号检测单元的生物体电极以及包覆所述布线的绝缘层的电极配置区域，所述基布在电极配置区域至少具有呈现相对低的伸长性的第一伸长方向以及是与该第一伸长方向不同的伸长方向且呈现比该第一伸长方向高的伸长性的第二伸长方向，且所述布线沿着该第一伸长方向形成。
(7)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，在所述基布的所述电极配置区域，所述第一伸长方向的基于JIS L 1096D法的负重2.1N/宽10mm下的延伸率为20％以下。
(8)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，在所述基布的所述电极配置区域，所述第二伸长方向的基于JIS L 1096D法的负重2.1N/宽10mm下的延伸率是25％～150％。
(9)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，在所述基布的所述电极配置区域，所述第二伸长方向的基于JIS L 1096E法的负重2.1N/宽10mm、重复次数1次下的伸长弹性率为80％以上。
(10)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，所述第一伸长方向与第二伸长方向相互所成的角度是60度～90度。
(11)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，在所述布线与所述基布之间设置有第二绝缘层。
(12)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，在所述电极配置区域中的设置基布表面的生物体电极的一侧(与肌肤接触的面)设置有肌肤侧布料。
(13)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，所述生物体电极包含具有金属覆膜的布料。
(14)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，所述生物体电极是(1)～(5)中的任意一项所记载的生物体电极。
(15)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，所述布线包含导电性树脂组成物。
(16)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，沿着所述第一伸长方向设置有约束部。
(17)根据(6)所记载的附带生物体电极的装配用具，其中，所述附带生物体电极的装配用具是筒状或者能够缠绕并固定于手臂或脚的形状。
在本发明的生物体电极中，能够实现在皮肤与生物体电极之间不存在过多的水分的状态，所以能够获取伪像少的生物体信号。因此，能够得到能够进行精度高的生物体信号测定的生物体电极。另外，能够得到在接近的生物体电极间不会发生短路，进而安装时、生物体信号测定时的不舒服感也被抑制的生物体电极。
另外，在本发明的附带生物体电极的装配用具中，作为构成电极配置区域的基布，使用至少具有呈现相对低的伸长性的第一伸长方向以及是与该第一伸长方向不同的伸长方向且呈现比该第一伸长方向高的伸长性的第二伸长方向的具有伸缩性的布料，且沿着呈现相对低的伸长性的第一伸长方向形成布线，从而即使在安装时等施加力，也不易发生布线的断线，即使存在安装部位周长(粗细)的个体差异，也能够使电极准确地抵接于预定的位置。
本发明的附带生物体电极的装配用具能够有效地用作以使生物体电极与手臂、脚的皮肤表面接触的方式缠绕并进行固定或者形成筒状而安装并使用的护具等。通过将呈现比较高的伸长性的第二伸长方向设为手臂、脚的周向，从而以不论个体差异所致的粗细的不同如何，都能够准确地使电极与皮肤表面的预定的位置接触的方式进行安装。
安装本发明的附带生物体电极的装配用具，测定任意的电极间的电位差、阻抗、电容等，从而能够知晓生物体活动、皮肤下的组织状态。另外，通过从电极对生物体施加电刺激，能够进行麻痹、酸疼的治疗，或者提高肌肉的训练效果。为了进行准确的测定、电刺激，重要的是电极接触的位置，但根据本发明，能够利用第二伸长方向上的比较高的伸长性，根据安装部位的粗细，使电极抵接于适当的位置，进行准确的测定、电刺激。
附图说明
图1是使用本发明的生物体电极(实施例1)得到的肌电图的例。
图2是使用本发明的生物体电极(实施例2)得到的肌电图的例。
图3是使用比较例1的生物体电极得到的肌电图的例。
图4是使用比较例2的生物体电极得到的肌电图的例。
图5是本发明的附带生物体电极的装配用具的一个例子中的电极配置区域的剖面的概略图。
图6是本发明的附带生物体电极的装配用具的一个例子中的电极配置区域的剖面的概略图。
图7是示出本发明的附带生物体电极的装配用具的一个例子的概略图。
(符号说明)
1：基布；2：布线；3：电极；4：绝缘层(第一绝缘层)；4’：第二绝缘层；5：肌肤侧布料；6：约束部；7：端子；8：电极配置区域；9：第二伸长方向；10：输入输出部区域。
具体实施方式
I.生物体电极
本发明的生物体电极包括：片材状构造体，含有导电性纤维；以及吸水性树脂，被施加于所述片材状构造体。
根据本发明的生物体电极，从皮肤取入的水分、在生物体信号测定之前预先施加给生物体电极的水分内含于生物体电极的表面附近，但能够抑制水渗出到生物体电极的表面外侧。其结果，在皮肤与生物体电极之间不存在过多的水，所以不造成不舒服感，另外，不会发生接近的生物体电极间的短路。另一方面，水分被保持在生物体电极的内部以及内部的表面附近(表面内侧附近)，所以没有伪像的影响，能够进行精度高的生物体信号测定。
1.片材状构造体
(1)导电性纤维
本发明中的片材状构造体作为构成要素而包含导电性纤维。作为导电性纤维，能够对包含金属线、导电性聚合物的纤维或者包含非导电性聚合物的纤维施加导电性。
(i)金属线
作为金属线的金属种类，可举出铜、银、金、铁、不锈钢、镍，铬、锡、铝等。其中，作为优选的例子，根据通用性的高度，可举出铜和不锈钢。金属线的粗细不被特别限制，但优选的是直径10～200μm左右。
(ii)导电性聚合物
作为导电性聚合物的例子，可举出掺杂有PEDOT/PSS(聚(4－苯乙烯磺酸)[PSS]的聚(3，4－乙烯二氧噻吩)[PEDOT]；噻吩系列导电性聚合物)、聚乙炔、聚(p－苯撑乙烯)、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚(p－亚苯)等。
其中，作为优选的例子，可举出PEDOT/PSS、聚苯胺，特别优选的是PEDOT/PSS。导电性聚合物的纤维直径不被特别限制，但优选的是直径10～200μm左右。
(iii)对包含非导电性聚合物的纤维施加了导电性的纤维
在作为导电性纤维而使用对包含非导电性聚合物的纤维施加了导电性的纤维的情况下，作为包含非导电性聚合物的纤维，从公知的纤维适当地选择即可，但在强度、通用性这点上，优选的是合成纤维。
作为合成纤维的例子，可举出尼龙纤维、维纶纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维、丙烯纤维、偏二氯乙烯纤维、聚氨酯纤维、芳纶纤维等。其中，作为优选的例子，可举出尼龙纤维、聚酯纤维、芳纶纤维，特别优选的是聚酯纤维。
包含非导电性聚合物的纤维的纤维直径不被特别限制，但优选的是直径10～200μm或者纤度2～400分特克斯。
另外，包含非导电性聚合物的纤维既可以是包含上述纤维的单丝，也可以是使用多个单丝的复丝，在是复丝的情况下，丝数优选为5～100根左右。
作为对包含非导电性聚合物的纤维施加了导电性的手段，可举出用导电性聚合物包覆非导电性聚合物的表面的方法、在非导电性聚合物的表面涂敷含有导电性粒子的导电性涂料的方法、在非导电性聚合物的表面通过金属镀覆等形成金属覆膜的方法等。
在用导电性聚合物包覆非导电性聚合物的表面的方法中，作为用于包覆的导电性聚合物的例子，可举出PEDOT/PSS、聚乙炔、聚(p－苯撑乙烯)、聚吡咯、聚噻吩、聚苯胺、聚(p－亚苯)等。
作为包覆导电性聚合物的方法，可举出挤出式涂敷、浸涂式涂敷等。导电性聚合物的被膜的厚度不被特别限制，但优选的是0.01～200μm。通过该方法而被施加导电性的导电性聚合物相对于非导电性聚合物整个量的比例不被特别限定，但优选的是0.1～90质量％左右。
在非导电性聚合物的表面涂敷含有导电性粒子的导电性涂料的方法中，作为导电性涂料的例子，可举出使铜、银、镍、锡等金属粒子、银－氧化银粒子、碳黑等导电性粒子分散到丙烯树脂、聚氨酯树脂等合成树脂而成的涂料。
导电性粒子的粒子径不被特别限制，但优选的是0.01～100μm，特别优选的是0.1～50μm。导电性粒子的配合比例优选相对于合成树脂整个量而为5～99质量％左右，特别优选的是10～95质量％左右。
作为涂敷导电性涂料的方法，可举出挤出式涂敷、浸涂式涂敷等。导电性涂料的被膜的厚度不被特别限制，但优选的是0.01～200μm。通过该方法而被施加导电性的导电性聚合物相对于非导电性聚合物整个量的比例不被特别限定，但优选的是0.1～90质量％左右。
在通过金属镀覆等使金属覆膜形成于非导电性聚合物的表面的方法中，作为用于金属镀覆的金属，可举出铜、银、金、铂、镍、铬、锡等。其中，在具有优良的导电性这点上，优选铜、银、金。进而，作为生物体电极，根据针对汗等电解质水溶液的耐腐蚀性优良，与汗接触时的静止电位小、噪声难以进入到测量的生物体信号这点，特别优选银。
作为形成金属覆膜的方法，优选的是金属镀覆。作为金属镀覆的方法，能够采用金属电镀覆、无电解金属镀覆等以往公知的方法。
在非导电性聚合物的表面形成金属覆膜的方法中，被施加导电性的金属覆膜相对于非导电性聚合物整个量的比例(金属附着量)不被特别限定，但优选的是5～40质量％，更优选的是10～30质量％。
在上述对包含非导电性聚合物的纤维施加导电性的手段之中，根据作为电极而易于得到所需的导电性这样的观点，优选通过金属镀覆来形成金属覆膜的方法。
(iv)总结
作为本发明的片材状构造体所含有的导电性纤维，优选在表面具有金属覆膜的合成纤维。据此，能够得到表面电阻值小、灵敏度高的生物体电极。
(2)片材状构造体
(i)片材状构造体的结构
作为构成本发明的片材状构造体的材料，除了可以使用所述导电性纤维之外，还可以使用尼龙纤维、维纶纤维、聚酯纤维、聚烯烃纤维、丙烯纤维、偏二氯乙烯纤维、聚氨酯纤维、芳纶纤维等纤维材料。
构成片材状构造体的所述纤维材料的纤度不被特别限制，但优选的是2～100分特克斯，更优选的是5～60分特克斯。
该纤维既可以是单丝，也可以是使用多个单丝的复丝，在是复丝的情况下，丝数优选为2～100根左右。其中，优选具有弹性的单丝(弹性丝)，进而特别优选聚氨酯弹性丝。
作为片材状构造体的构造，没有特别限制，但优选地可举出使用上述纤维材料而得到的纺织物、编织物、无纺布等纤维构造体。其中特别优选的是编织物(纤维织物)。
片材状构造体的厚度不被特别限制，但根据作为生物体电极的形状稳定性、提高机械强度并提高生物体电极向皮肤的粘附性的观点，优选的是0.1～4.0mm，更优选的是0.5～2.0mm。
本发明的片材状构造体包括所述导电性纤维至少作为构成要素的一部分。即，构成片材状构造体的纤维中的至少一部分是所述导电性纤维。
所述导电性纤维相对于片材状构造体整体的含有率优选为30～100质量％，更优选的是60～100质量％，进而优选的是90～100质量％。
(ii)片材状构造体的制造方法
本发明的片材状构造体的制造方法不被特别限定，但在导电性纤维是金属线的情况下，能够在使制造片材状构造体的纤维材料的一部分包含金属线之后，适当地成形成片材状。作为成形为片材状的方法，可举出编织、编制、通过粘结剂树脂成形的方法、基于热熔融的方法等。
在导电性纤维是导电性聚合物的情况下，能够在使包含导电性聚合物的纤维包含于制造片材状构造体的纤维材料的一部分之后，同样地适当地成形成片材状。
在导电性纤维是施加了导电性的非导电性聚合物的情况下，能够在使包含施加了导电性的非导电性聚合物的纤维包含于制造片材状构造体的纤维材料的一部分之后，同样地适当地成形成片材状。
另外，将制造片材状构造体的纤维材料作为芯丝，将导电性纤维缠绕(包裹)于该芯丝，从而能够形成为含有导电性纤维的包芯丝，通过使用该包芯丝进行编织或者编制或者通过粘结剂树脂成形、通过热熔融成形等方法成形成片材状，得到含有导电性纤维的片材状构造体。在该情况下，作为制造片材状构造体的纤维材料，优选使用弹性的单丝(弹性丝)，进而优选使用聚氨酯弹性丝。另外，作为导电性纤维，优选使用对聚酯纤维等合成纤维进行银等的金属镀覆而得到的金属镀覆丝。
作为包芯丝的芯丝的纤维材料的纤度优选的是10～100分特克斯，更优选的是10～60分特克斯。
包芯丝中的导电性纤维所使用的合成纤维优选的是由丝数5～100根构成的复丝，该复丝的总纤度是10～100分特克斯。
在对所述合成纤维进行金属镀覆而得到的金属镀覆丝中，优选的金属附着量是5～40质量％，更优选的是10～30质量％。
所述芯丝与导电性纤维的质量比率优选的是5:95～25:75。即导电性纤维相对于包芯丝整个量的含有率优选的是75～95质量％。
在使用非导电性聚合物的情况下，作为其它方法，还能够使包含施加导电性之前的非导电性聚合物的纤维成形成片材状，之后施加导电性。作为使包含非导电性聚合物的纤维成形成片材状的手段，可举出编织、编制、通过粘结剂树脂成形成片材状的方法、基于热熔融的方法等。作为在使包含非导电性聚合物的纤维成形成片材状之后施加导电性的方法，可举出与所述对包含非导电性聚合物的纤维施加导电性的方法同样的方法，其中，也优选通过金属镀覆形成金属覆膜的方法。
本发明的生物体电极能够使相当程度的水分内含于其表面附近。该水分内含功能高的理由未必清楚，但一般认为除了吸水性树脂的存在之外，构成片材状构造体的纤维的微细构造的影响也大。一般认为由于存在于片材状构造体的内部的空隙的大小、量、分布等而发生所谓的毛细管现象所引起的水分保持。
所述片材状构造体优选为编织物。据此，能够对包含编织物的片材状构造体的内部空隙施加所述吸水性树脂，在生物体电极的内侧表面附近保持水分，能够抑制该水分向生物体电极外侧表面的渗漏。其结果，能够得到能够进行高精度的生物体信号测定的生物体电极。
所述编织物的密度不被特别限制，但优选横列(course)为20～70横列/2.54cm，纵列(wale)为30～100纵列/2.54cm。另外，织物的克重优选为80～300g/m2。
所述编织物的组织不被特别限定，可举出平编织、珍珠编织、华夫格编织、桂花针(moss stitch)编织、罗纹(Fraise)编织、平滑(smooth)编织、双经(tricot)编织、双拉舍尔编织等。其中，根据具有适度的厚度和致密的内部空隙、具备优良的伸缩性这点，也优选平滑编织，其中，也特别优选3级平滑编织、4级平滑编织。厚度优选的是0.1～4.0mm，更优选的是0.5～2.0mm。
2.吸水性树脂
在本发明中，对所述片材状构造体施加吸水性树脂。吸水性树脂包含对于水具有高的亲和性的材料。吸水性树脂最好具有一定的水分保持能力，具体而言作为通过遵循JISK 7223－1996的方法测定出的水分保持能力，最好能够吸收自重的0.5质量倍～20质量倍，优选的是0.5～10质量倍，更优选的是1.0～5质量倍的水而进行保持。
作为这样的吸水性树脂，可举出各种水凝胶材料、例如丙烯酸以及/或者丙烯酸盐的聚合体或共聚合体以及它们的交联物。具体而言，可举出以下的(a)～(g)的一种以上。
(a)丙烯酸的聚合体
(b)丙烯酸与其它单体的共聚合体
(c)丙烯酸盐的聚合体
(d)丙烯酸盐与其它单体的共聚合体
(e)丙烯酸与丙烯酸盐的共聚合体
(f)丙烯酸、丙烯酸盐以及其它单体的共聚合体，
(g)上述任意(共)聚合体的交联物
作为共聚合体中的共聚合成分(其它单体)，不被特别限定，但可举出甲基丙烯酸、丙烯酸酯类、甲基丙烯酸酯类等。作为盐，可举出钠盐、钾盐等碱金属盐。
另外，作为其它吸水性树脂，还可举出将任意的聚合物设为主链，将丙烯酸以及/或者丙烯酸盐的聚合体或共聚合体(上述(a)～(f)中的任意方)设为侧链而导入的接枝共聚合体以及它们的交联物。
作为成为接枝共聚合体的主链的聚合物，不被特别限定，但可举出淀粉、羧甲基化纤维素、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等。
作为吸水性树脂，除此之外，能够使用淀粉或者羧甲基化纤维素的交联物、淀粉－丙烯酸盐接枝共聚合体的加水分解生成物的交联物、乙烯醇－丙烯酸盐共聚合体的交联物、马来酸酐接枝聚乙烯醇的交联物、交联异丁烯－马来酸酐共聚合体、醋酸乙烯－丙烯酸酯共聚合体的皂化物、聚酯树脂乳化剂等。
其中，能够适合地使用上述丙烯酸以及/或者丙烯酸盐的聚合体或共聚合体的交联物(上述(a)～(g)中的(g))以及丙烯酸以及/或者丙烯酸盐的聚合体或共聚合体作为侧链而被导入的接枝共聚合体的交联物。作为成为接枝共聚合体的主链的聚合物，可举出淀粉、羧甲基化纤维素、聚乙烯醇、聚醋酸乙烯酯等。作为盐，优选钠盐。
更优选的是，使用上述丙烯酸以及/或者丙烯酸盐的聚合体或共聚合体的交联物。
更优选的是，使用上述(a)丙烯酸的聚合体、(c)丙烯酸盐的聚合体以及(e)丙烯酸与丙烯酸盐的共聚合体中的任意交联物(从包括(a)、(c)以及(e)的群选择的(共)聚合体的交联物；以下，称为“聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物”)。特别优选的是使用(e)丙烯酸与丙烯酸盐的共聚合体的交联物((e)的交联物)。作为盐，优选的是使用钠盐。
作为聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物的获取方法的一个例子，能够通过将聚丙烯酸中的羧基中的至少一部分进行中和而成为羧酸盐，接着使交联剂发挥作用而使残存的羧基中的至少一部分交联而得到。
作为交联剂，优选的是使用具有两个以上的环氧基的反应性化合物。具体而言，能够举出甘油聚缩水甘油醚、聚甘油聚缩水甘油醚、山梨糖醇聚缩水甘油醚、三羟甲基丙烷聚缩水甘油醚、季戊四醇聚缩水甘油醚等聚缩水甘油醚类。其中，优选甘油聚缩水甘油醚。
交联剂的使用量不被特别限制，但在交联剂是聚缩水甘油醚类的情况下，优选以成为(聚缩水甘油醚类中的环氧基的摩尔数)：(吸水性树脂中的羧基的摩尔数)＝25:100～75:100的方式进行添加。此外，在此所称的羧基的摩尔数是指包含进行中和而成为盐的羧基的总羧基摩尔数。
当交联剂的使用量过少时，吸水时的向片材状构造体的粘附性弱，容易从电极脱离，当过多时，生物体电极的质地有时变硬。
在聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物中，其水分保持能力被进行中和而成为羧酸盐的羧基的数量影响。因而，优选交联物中的羧酸盐的当量是150～1,500g/eq.，更优选为300～1,000g/eq.。通过将羧酸盐的当量为该范围内的聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物选择为吸水性树脂，从而易于使生物体电极的水分保持指数成为0.8以上。通过适当地选择中和剂(例如钠盐的情况下为氢氧化钠等)、交联剂的使用量，羧酸盐的当量能够调整成上述范围。
关于聚丙烯酸盐接枝共聚合体的交联物，也同样地能够通过将聚丙烯酸盐接枝共聚合体中的羧基中的至少一部分中和而成为羧酸盐，接着使交联剂发挥作用而得到。
另外，也能够适合地使用聚酯树脂乳化剂。例如还能够使用包含有时还被称为“阴离子性特殊聚酯树脂”的阴离子性界面活性剂的聚酯树脂组成物。
关于这些吸水性树脂，能够单独地使用1种或者组合使用两种以上。
吸水性树脂的平均分子量不被特别限制，但通常优选使用平均分子量为4,000～100,000左右的吸水性树脂。
通过将这些吸水性树脂施加给片材状构造体，从而易于控制生物体电极中的水分保持指数，能够通过简易的工序来制造本发明的生物体电极。
作为对所述片材状构造体施加所述吸水性树脂的手段，有使用使所述吸水性树脂溶解或者分散到溶剂而成的处理液而将片材状构造体浸渍于该处理液的方法、通过喷涂等将该处理液喷到片材状构造体的方法等，但不被特别限定。之后，通过使处理液中的溶剂蒸发等来去除，从而片材状构造体被吸水性树脂的薄的膜包覆。干燥后的吸水性树脂不必完全包覆片材状构造体的纤维，也可以是不连续地附着在纤维上的状态。
在处理液中，作为使吸水性树脂溶解或者分散的溶剂，只要能够使吸水性树脂溶解或者分散，就不被特别限制，例如可举出水、甲醇、乙醇、2－丙醇等醇类、丙酮、甲乙酮等酮类、N，N－二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、N－甲基吡咯烷酮、γ－丁内酯等有机溶剂。处理液中的吸水性树脂的浓度不被特别限制，是1～40质量％左右。
与施加吸水性树脂后的片材状构造体整个量相对的吸水性树脂的施加量优选的是0.5～100g/m2，更优选的是10～80g/m2。包覆片材状构造体的吸水性树脂的薄膜的膜厚不被特别限制，但优选的是0.1～40μm，更优选的是0.1～20μm。
对所述片材状构造体施加了所述吸水性树脂的本发明的生物体电极在其表面附近能够内含相当程度的水分这点上具有特征。具体而言，本发明的生物体电极的水分保持指数必须为0.8以上，优选的是0.9以上。
在此，说明本发明中的水分保持指数。在放置于大致水平的载置台的试料(生物体电极)的表面，安静地载置纯水0.01g，静置30秒。之后，以与载置有纯水的位置重叠的方式，放置定量滤纸No.5A(东洋滤纸有限公司制)，进而在滤纸之上重叠直径50mm、厚度0.5mm的硅橡胶片材和直径50mm的铁板(合计质量100g)，以成为0.5kPa的压力的方式静置60秒。根据被定量滤纸吸收的纯水的质量，通过下述公式1来计算被试料(生物体电极)保持的纯水的比率，设为本发明中的水分保持指数。
(公式1)
水分保持指数＝1－[被定量滤纸吸收的纯水的质量(g)]÷0.01
[式1]
Figure BDA0003371197680000151
关于本发明的生物体电极，按照在上述定义中表示的水分保持指数越是表现为0.8以上，表面附近的水分内含功能越高的理由不必清楚，但一般认为受到片材状构造体的微细构造、吸水性树脂的附着状态等各种要件影响。
关于片材状构造体的微细构造，一般认为由于存在于片材状构造体的内部的空隙的大小、量、分布等，发生所谓的毛细管现象所引起的水分保持。进而，一般认为片材状构造体内部的表面积也大幅影响。因而，关于片材构造体的纤维构造(优选织物)、纤维的粗细(纤度)、丝数、纤维间的空隙(织物的密度)、织物的克重等，选择优选的条件，从而能够得到所期望的水分保持指数。
关于吸水性树脂，对于树脂的种类、树脂自身的水分保持能力、向片材状构造体的施加量、厚度、吸水性树脂的附着状态等，选择优选的条件，从而能够得到所期望的水分保持指数。此外，作为吸水性树脂的附着状态，可举出所附着的吸水性树脂的形状(水珠状等)等。
在本发明中，要求将该要件适当地进行组合，将生物体电极的水分保持指数设为0.8以上。通过将所述水分保持指数设为0.8以上，从而水分保持于生物体电极的内部、内部的表面附近，但能够抑制水分渗出到生物体电极的表面外侧。其结果，在皮肤与生物体电极之间不存在过多的水，所以不造成不舒服感，另外，即使在多个生物体电极接近的情况下，也不会发生短路。另一方面，在生物体电极的内部以及内部的表面附近保持水分，所以没有伪像的影响，能够进行精度高的生物体信号测定。
本发明的生物体电极包含含有导电性纤维的片材状构造体，所以能够通过通常的切断纤维布料的方法自由地裁断。因而，能够裁断成自由的大小、形状，紧贴于安装于身体的装配用具的内侧(与皮肤接触的一侧)而使用。由于是包含含有导电性纤维的片材状构造体的生物体电极，所以还能够作为信号的输入输出用而通过缝制来连接金属细线。
II.附带生物体电极的装配用具
本发明的附带生物体电极的装配用具(护具)包含在至少一部分具备电极配置区域的布料构造物，该电极配置区域具有形成于包含具有伸缩性的布料的基布表面的布线、设置于该布线的末端的生物体电极以及在所述布线上包覆的绝缘层。此外，基布表面是指设置有布线以及电极的面，基布背面是指其相反侧。
1.电极配置区域
本发明的电极配置区域在基布之上至少包括布线、生物体电极以及绝缘层，是布线沿着基布的第一伸长方向形成的区域。
图5以及图6示出本发明的电极配置区域的一个例子的剖视图。在图5中，电极配置区域在基布1之上至少包括布线2、电极3以及绝缘层4，布线2沿着基布1的第一方向形成。电极3设置于布线2的末端附近，未被绝缘层4覆盖。
(1)基布
关于本发明的基布，根据向生物体的安装性、生物体电极向皮肤的粘附性的观点，包含具有伸缩性的布料。只要在至少一个方向上呈现伸缩性即可，但既可以在两个方向以上呈现伸缩性，也可以在所有方向上呈现伸缩性。
根据向肌肤的追随性的观点，优选在布线方向以外的所有方向上呈现良好的伸缩性。例如，能够使用在所有方向上呈现伸长性的基布，仅在布线方向上，通过缝制等手段来限制延伸。
作为构成具有伸缩性的布料的原材料，只要是通常衣类所使用的布料，就不被特别限制，例如可举出纺织物、无纺布、编织物等。根据向生物体电极的粘附性、安装性的观点，优选柔软性也优良的原材料。
具体而言，可举出包含聚酯、聚酰胺、聚氨酯、聚乙烯等合成纤维的布料、包含棉、麻、丝等天然纤维的布料、包含它们的混纺纤维的布料、混合纤维等。它们既可以是1个种类，也可以包括两个种类以上。
另外，基布既可以是单层，也可以是多层。在基布是多层的情况下，构成各层的原材料既可以相同，也可以不同。
基布的厚度不被特别限制，但根据提高生物体电极的形状稳定性、机械强度，提高生物体电极向皮肤的粘附性的观点，优选的是0.05～1.00mm左右，更优选的是0.1～0.5mm左右。
所述基布在电极配置区域，至少具有呈现相对低的伸长性的第一伸长方向以及是与该第一伸长方向不同的伸长方向且呈现比该第一伸长方向高的伸长性的第二伸长方向。第一伸长方向与第二伸长方向表示互不相同的方向意味着处于如第一伸长方向与第二伸长方向不相互平行或者两个方向相互交叉那样的关系。另外，第一伸长方向优选为在基布内延伸率最低的方向。
作为第一伸长方向的伸长性的基准，例如遵循JIS标准的“L 1096D法”的负重2.1N/宽10mm下的延伸率为20％以下，优选的是15％以下，特别优选的是10％以下。延伸率的下限不被特别限制，但第一伸长方向的延伸率优选接近0％。
作为第二伸长方向上的伸长性的基准，遵循上述JIS标准的延伸率优选为25％～150％的范围，更优选的是30％～100％。特别优选的是30～70％。
另外，在第二伸长方向上，遵循JIS标准的L 1096E法，在负重2.1N/宽10mm、重复次数1次下测定的伸长弹性率优选为80％以上，更优选为85％以上。只要第二伸长方向的伸长弹性率为80％以上，就能够在安装本发明的附带生物体电极的装配用具时，显现适度的紧固效果，能够防止在使用过程中电极位置偏离。第一伸长方向上的伸长弹性率不被特别限制。
第一伸长方向和第二伸长方向在基布面上不相互平行，呈现不同的方向，两个方向可以说相互交叉。两个方向相互所成的角度(锐角侧)不被特别限制，但作为基准，优选的是60～90度左右，更优选的是大致正交的状态(90度左右)。
在基布是包含经丝和纬丝的通常的纺织物的情况下，其经丝和纬丝是相互交叉(正交)的状态，所述经丝和纬丝的方向能够形成本发明的第一伸长方向和第二伸长方向。因而，在作为基布而利用纺织物的情况下，改变经丝和纬丝的伸长性，从而能够形成呈现所期望的伸长性的第一伸长方向和第二伸长方向。
例如，在由大致不呈现伸长性的经丝和含有聚氨酯弹性丝等呈现伸长性的丝的纬丝形成纺织物的情况下，经丝的长度方向成为第一伸长方向，纬丝的长度方向成为第二伸长方向。布线能够沿着经丝的长度方向即第一伸长方向形成。
另一方面，在将在交叉的两个方向(例如纵向和横向)上具有良好的伸长性的编织物等在两个以上的方向(或者所有方向)上呈现高的伸长性的布料用于基布的情况下，在电极配置区域，优选使用用于抑制任意一个方向的伸长的约束单元来设置约束部。由此，能够将至少一个方向设为呈现低的伸长性的第一伸长方向，能够沿着其而形成布线。
作为抑制伸长的约束手段，可举出在想要抑制伸长的方向上用伸长性低的丝进行缝制或者粘上延伸少的布料、薄膜、片材等方法。作为用于缝制的伸长性低的丝，可举出聚酯、尼龙、芳纶等丝。作为延伸少的布料，可举出聚酯纺织物、尼龙纺织物、芳纶纺织物等。作为延伸少的薄膜、片材的材质，可举出聚氨酯树脂、聚酯树脂、聚乙烯树脂、聚酰亚胺树脂等。
为了通过编织来形成具有伸长性不同的第一伸长方向以及第二伸长方向的伸缩性布料，作为在呈现比较高的伸长性的第二伸长方向上使用的纤维，能够使用将聚氨酯弹性丝作为芯丝并缠绕有聚酯丝、尼龙丝的包芯丝等，作为在呈现比较低的伸长性的第一伸长方向上使用的纤维，能够使用聚酯丝、尼龙丝进行编织，形成布料。
在本发明中，在以使电极与手臂、脚的皮肤表面接触的方式缠绕于手臂、脚而固定或者形成筒状而安装使用的护具等装配用具中，以使手臂、脚的周向成为基布的第二伸长方向的方式使用。因而，以使与第二伸长方向交叉的第一伸长方向成为与手臂、脚的周向交叉的方向(手臂、脚的长度方向)的方式安装。
(2)布线
本发明的布线形成于基布表面，在其一个末端设置有生物体电极，另一个末端与外部连接端子电连接，将电极与外部连接端子(信号的输入输出端子)进行连结。端子与外部装置电连接，进行信号的输入输出。
在电极配置区域，布线需要沿着基布上的第一伸长方向形成。当布线沿着第二伸长方向延伸时，伴随布料的伸长，布线有可能会断线。
布线例如能够通过将金属镀覆布料、金属箔、导电性树脂组成物的涂膜截断而粘贴等方法形成。还能够直接印刷使用了导电性树脂组成物等的导电性墨水而形成。从不易断线这点，优选通过基于导电性墨水的印刷来形成。
作为金属镀覆布料，可举出在聚酯纺织物的表面通过电镀覆法、无电解镀覆法使铜、银、镍、锡等金属单独或者依次组合地析出而成的金属镀覆布料。作为金属箔所使用的金属，可举出铜、银、镍、锡等。金属箔的厚度不被特别限制，但优选的是1～30μm左右。
作为导电性墨水所使用的导电性树脂组成物，可举出公知的销售品、使导电性粒子分散到使丙烯树脂、聚氨酯树脂等合成树脂溶解于溶剂而成的溶剂溶液的例子。作为导电性粒子，可举出银粒子、镍粒子、碳粒子等。
作为溶剂，可举出水、乙醇、异丙醇等醇类、甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类、甲苯、二甲苯等芳烃类、丙二醇单甲醚醋酸酯、二甘醇单乙醚醋酸酯、二甘醇单丁醚醋酸酯等乙二醇类衍生物、γ－丁内酯、N－甲基甲基吡咯烷酮、N，N－二甲基甲酰胺、二甲亚砜、二甲基乙酰胺、碳酸二甲酯、二恶烷、四氢呋喃、溶剂石脑油等。
在这些溶剂之中，优选的是甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等酮类、甲苯、二甲苯等芳烃类、丙二醇单甲醚醋酸酯、二甘醇单乙醚醋酸酯、二甘醇单丁醚醋酸酯等乙二醇类衍生物、γ－丁内酯。溶剂相对于上述导电性树脂组成物整个量的比例一般而言是5～95质量％左右。
作为上述导电性树脂组成物中的合成树脂，除了可举出上述丙烯树脂、聚氨酯树脂之外，还可举出聚酯树脂等。
导电性粒子的配合比例不被特别限制，但相对于导电性树脂组成物中的固体含量，大致是50～95质量％左右。
作为导电性树脂组成物以外的导电性墨水，能够举出掺杂有PEDOT/PSS(聚(4－苯乙烯磺酸)[PSS]的聚(3，4－乙烯二氧噻吩)[PEDOT])等导电性聚合物等。关于印刷的方法，可举出喷墨印刷方式、丝网印刷方式等。
布线的粗细(直径)、长度能够根据使用对象部位的形态、电信号的种类、附带生物体电极的装配用具的尺寸、形态、种类等决定，不被特别限制。作为布线的粗细，优选的是500～5,000μm，更优选的是1,000～3,000μm左右。
(3)生物体电极
在生物体信号的测定、电刺激中，使用与使用对象部位(皮肤等)接触的生物体电极。生物体电极连接于布线，进而经由布线电连接于端子，能够向外部输出生物体信号、对生物体施加电刺激。针对于一个布线设置一个生物体电极。
作为这样的生物体电极，根据使用对象部位的形态、生物体信号的种类有各种电极。作为本发明中的生物体电极，具体而言，可举出在基材设置有金属覆膜的生物体电极、在基材涂敷有导电性涂料的电极等。
作为特别优选的电极，可举出本发明的生物体电极，本发明的生物体电极的特征为包括上述含有导电性纤维的片材状构造体和施加给所述片材状构造体的吸水性树脂，水分保持指数为0.8以上。
作为含有导电性纤维的片材状构造体的优选的构造体，可举出使含有在表面具有金属覆膜的合成纤维的纤维材料成形而成的纤维构造体。作为吸水性树脂的优选的例子，可举出聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物。
关于生物体电极，在与和使用对象部位接触的面相反一侧形成布线的情况较多，所以优选在厚度方向上也导通。当考虑这样的点时，优选作为构成生物体电极的基材而使用多孔质基材，金属覆膜形成至其内部。进而根据安装性(肌肤接触)、粘附性等观点，最好具有缓冲性(弹性)。作为这样的多孔质基材的原材料，可举出纺织物、编织物、无纺布等布料、包含高分子材料的泡沫体等。
作为构成金属覆膜的金属，可举出铜、银、镍、锡等。作为在多孔质基材(直至其内部为止)形成金属覆膜的方法，可举出金属电镀覆、无电解金属镀覆等。
作为导电性涂料的例子，可举出使铜、银、镍、锡等金属微粒子、银－氧化银粒子、碳黑等分散到丙烯树脂、聚氨酯树脂而成的涂料。除此之外，可举出包含PEDOT/PSS等导电性聚合物的涂料。
作为在基布上形成电极的方法，可举出利用导电性粘接剂等将电极粘贴于预定的位置的方法、在使用热熔粘接剂进行加热、加压后进行冷却的方法等。作为导电性的粘接剂，能够使用公知的销售品(例如藤仓化成有限公司制导电膏：DotiteD－500等)。作为热熔粘接剂，能够使用公知的销售品(例如Seadam有限公司制聚氨酯热熔片材：EcellentSHM101等)。
电极的形状(大小)、厚度能够根据使用对象部位的形态、电信号的种类、附带生物体电极的装配用具的形态、种类等决定，不被特别限制。优选的是，作为电极的形状，可举出圆形、四边形等，作为大小，可举出5～100mm×5～100mm左右，作为厚度，可举出0.5～5.0mm左右。
(4)绝缘层
在本发明中，将绝缘层以包覆布线的方式设置于布料构造物的使用对象部位(皮肤)的一侧即布线的与基布侧相反的侧。由此能够防止布线与皮肤接触。另一方面，绝缘层不设置于电极部分。因此，电极部分露出在布料构造物的表面侧(与皮肤等使用对象部位相接的面)，由此电极能够与使用对象部位接触。
本发明通常针对一个布线设置一个电极。因此在电极集中的部位布线会拥挤，但通过用绝缘层包覆，能够防止短路。
绝缘层既能够仅包覆布线，还能够包覆电极部分以外的基布表面整体。根据不损害所述第二伸长方向的伸长性这样的观点，优选的是仅包覆布线。
作为构成绝缘层的原材料，可举出聚氨酯树脂、丙烯树脂、聚酯树脂、聚酰胺树脂等。
绝缘层的覆膜厚度不被特别限定，但可以举出优选的是10～200μm，更优选的是20～150μm左右。
绝缘层需要以包覆布线的方式设置于在基布上设置的布线之上(布线中的与和基布的接触侧相反的一侧)，但除此之外，还能够根据需要在布线与基布之间设置第二绝缘层。当将设置于布线之上(布线中的与和基布的接触侧相反的一侧)的绝缘层设为第一绝缘层时，设置第一绝缘层和第二绝缘层的方式是以从上和下这两侧夹持布线的方式用绝缘层包覆，或者以用绝缘层包围布线的周围的方式包覆，即使在被汗等弄湿的情况下也不会短路，能够进行更准确的测量、电刺激。还能够使用预先用绝缘层包覆周围的布线来形成布料构造物。
在本发明中，另外，还能够在基布的与形成有布线的面相反的面(基布背面)设置第三绝缘层。在该情况下，也用第一绝缘层和第三绝缘层以夹持布线的方式包覆，能够防止汗等所引起的短路，进行更准确的测量、电刺激。
该第二以及第三绝缘层的原材料、厚度等与第一绝缘层相同。
(5)其它
在本发明的电极配置区域，在基布上设置上述布线、电极以及绝缘层，但进而还能够根据需要在电极侧也就是说与皮肤等使用对象部位接触的一面设置用于使肌肤接触变良好的布料(肌肤侧布料)。通过设置肌肤侧布料，从而有安装时的肌肤接触变良好这样的优点。
肌肤侧布料能够在电极以外的电极配置区域整体，以覆盖布线以及绝缘层的方式设置。当将肌肤侧布料固定于基布来防止在安装时偏离时，最好不整个面地粘结，而部分地粘接，或通过缝补等方法固定。当将整个面进行粘接时，附带生物体电极的装配用具会出现刺，有可能会阻碍第二伸长方向的伸长性。
图6是与设置有第二绝缘层以及肌肤侧布料的情况下的电极配置区域的一个例子有关的剖视图。在图6中，在基布1上设置有第二绝缘层4’，在其之上设置有布线2。即，第二绝缘层4’设置于基布1与布线2之间。在布线2之上还设置有第一绝缘层4，布线2以夹持于第一和第二绝缘层4、4’的方式被包覆。电极3设置于布线2的末端附近，未被第一绝缘层4覆盖。在第一绝缘层4之上还设置有肌肤侧布料5，肌肤侧布料5也可以还覆盖基布上的电极配置区域以外的区域。电极3未被肌肤侧布料5覆盖。
作为构成肌肤侧布料的原材料，只要是通常的用于使肌肤接触变良好的布料，就不被特别限制，但优选的是尼龙针织品等。最好是具有与基布的第二伸长方向的伸长性同等或更高的伸长性的布料，以使得不妨碍基布的第二伸长方向上的伸长性。
肌肤侧布料的厚度能够根据使用对象部位的形态、电信号的种类、附带生物体电极的装配用具的尺寸、形态、种类等决定，不被特别限制。优选的是0.1～1.0mm左右。
2.输入输出部区域
在本发明中，配置于上述电极配置区域的电极经由布线电连接于端子，由此能够向外部输出生物体信号、对生物体施加电刺激。以下将设置端子而进行信号的输入输出的区域设为“输入输出部区域”。
在图7中，作为概略图而示出本发明的包括电极配置区域以及输入输出部区域的附带生物体电极的装配用具的一个例子。在图7中，9表示基布的第二伸长方向，8表示电极配置区域，10表示输入输出部区域。在基布1上设置有布线2，电极3连接于布线2的一个末端附近，处于输入输出部区域10的端子7连接于另一个末端。沿着布线2以包围布线2的方式设置有绝缘层4。在基布1上，在与第二伸长方向9大致直角方向(即第一伸长方向)上设置有约束部6，布线2沿着被约束部6抑制伸长性的第一伸长方向延伸而形成。
在输入输出部区域，端子与外部装置电连接，进行信号的输入输出。为了易于进行与外部装置的连接，优选端子集中地配置。输入输出部区域在其区域内不具有电极，所以能够与电极配置区域区分。在输入输出部区域，使端子集中地配置，所以布线能够与基布的伸长性无关地重视与端子的位置关系而设置。
在将附带生物体电极的装配用具缠绕于手臂、脚而使用时，输入输出部区域也可以不设为筒状，另外不与皮肤接触。能够设为输入输出部区域从成为筒状的电极配置区域的一端以舌状突出的形状。
例如，在将图7的附带生物体电极的装配用具以使左右的边相匹配的方式设为筒状时，输入输出部区域10不是筒状，以从成为筒状的电极配置区域8的上端的一部分突出的方式(以舌状)形成。
构成输入输出部区域的布料在任意的方向上有无伸长性都可以。也可以电极配置区域所使用的基布与输入输出部区域所使用的基布相同，在该情况下，能够将使电极配置区域与输入输出部区域一体地形成的共同的布料作为基布。基布的厚度、种类、延伸率等与上述电极配置区域所使用的基布相同。
另外，也可以由不同的布料构成电极配置区域所使用的基布和输入输出部区域所使用的基布。根据防止输入输出部区域中的布线的断线这样的观点，构成输入输出部区域的布料优选不怎么呈现高的伸长性。为了抑制布料自身的伸长性，也可以用不呈现伸长性的薄膜等包覆输入输出部区域整体。或者，也可以利用所述电极配置区域中的约束单元来抑制伸长性。
III.总结
1.生物体电极
在本发明的生物体电极中，所述水分保持指数为0.8以上，从而水分保持于生物体电极的内部、表面附近，但能够抑制水分渗出到生物体电极的表面。其结果，在皮肤与生物体电极之间不存在过多的水，所以不造成不舒服感，另外，即使在多个生物体电极接近的情况下，也不会发生短路。另一方面，在生物体电极的内部以及表面附近保持水分，所以没有伪像的影响，能够进行精度高的生物体信号测定。
本发明的生物体电极包含含有导电性纤维的片材状构造体，所以能够通过通常的切断纤维布料的方法自由地裁断。因而，能够裁断成自由的大小、形状，紧贴于安装于身体的装配用具的内侧(与皮肤接触的一侧)而使用。由于是包含含有导电性纤维的片材状构造体的生物体电极，所以还能够作为信号的输入输出用而通过缝制来连接金属细线。
2.附带生物体电极的装配用具
本发明的附带生物体电极的装配用具能够用作以使生物体电极与手臂、脚的皮肤表面接触的方式缠绕而固定或者形成筒状而安装的身体安装用装配用具(护具)等。将呈现比较高的伸长性的方向(第二伸长方向)设为手臂、脚的周向，所以不论个体差异所致的粗细的不同如何，都能够以使生物体电极与皮肤表面的预定的位置接触的方式安装，能够准确地测定任意的电极间的电位差、阻抗、电容等，能够根据该准确的测定来更好地知晓生物体活动、皮肤下的组织状态。另外，能够对准确的位置施加电刺激，能够高效地进行麻痹、酸疼的治疗，或者提高肌肉训练效果。
实施例
以下，通过实施例来说明本发明，但本发明并不因这些实施例而受到任何限制。
<实施例1>
(1)含有导电性纤维的片材状构造体的制作
对33分特克斯/6丝体的PET(聚对苯二甲酸乙二酯)丝进行银镀覆，制作出银附着量为20质量％的银镀覆丝。将1根PU(聚氨酯)弹性丝“ROICA”(注册商标；旭化成有限公司制，单丝；22分特克斯)设为芯丝，通过捻丝次数650T/M、Z捻来包裹1根上述银镀覆丝，得到包含PU丝和银镀覆丝的包芯丝。使用片冈机械工业有限公司制包裹机(B－3型)，PU丝与银镀覆丝的质量比率是17:83，银镀覆丝相对于包芯丝整体的含有率是83质量％。通过22编结、4级平编组织对该包芯丝进行编制而制作出包含编织导电性纤维的片材状构造体(织物)。该编织物的横列是35横列/2.54cm，纵列是54纵列/2.54cm，织物的克重是192g/m2。另外，该织物的厚度是1.2mm，尺寸是直径35cm×长度50cm的筒状。
(2)吸水性树脂处理液的制作
1.112质量份的20质量％氢氧化钠水溶液加到8质量份的浓度20质量％的聚丙烯酸水溶液(聚丙烯酸；平均分子量25,000，和光纯药工业有限公司制，商品名“聚丙烯酸25,000”)而混合，使聚丙烯酸中的羧基的25％成为钠盐。接下来，作为交联剂，加入1.56质量份的甘油聚缩水甘油醚(Nagase ChemteX有限公司制，商品名“Denacol EX－313”)、20.928质量份的水而进行混合，制作出吸水性树脂处理液。此外，关于该交联剂的使用量，以成为(聚缩水甘油醚类中的环氧基的摩尔数):(吸水性树脂中的羧基的摩尔数)＝50:100的方式调配交联剂。
该吸水性树脂能够吸收并保持自重的1.2质量倍左右的水，羧酸钠盐的当量是590g/eq.。
(3)生物体电极的制作
在将所述片材状构造体(织物)浸渍到该吸水性树脂处理液(浸渍时间；0.5分钟)之后，在卷筒宽度450mm、压印宽度20mm、压印压力1.45MPa、进给速度2m/分的条件下通过轧液机对包含吸水性树脂处理液的片材状构造体(织物)进行挤干，在干燥炉中干燥100℃×5分钟，之后进行180℃×2分钟的热定型。根据热定型后的片材状构造体(织物)的质量增加而计算出的吸水性树脂的施加量是22.5g/m2。
将该片材状构造体截断成15mm×15mm的四边形，得到3个生物体电极。关于所得到的生物体电极，依照上述方法以及公式1而求出水分保持指数，其结果是0.970。表1示出结果。
(4)生物体信号的测量
在前臂部安装配用具的皮肤侧，将所得到的3个生物体电极以成为间隔10mm的方式排列成一列而粘贴，将岩渊技术商事有限公司制肌电位传感器IWS940开发工具包“肌肉链接”的+电极、－电极、噪声消除电极利用包覆电线依次与3个生物体电极连接。以通过喷雾将自来水喷吹到生物体电极而用水弄湿生物体电极，并且使生物体电极排列在受检者的桡侧腕屈肌上而接触的方式，在受检者的前臂部安装前臂部安装配用具。此时，使生物体电极对皮肤的挤压成为0.5kPa。一边进行手腕的弯曲伸展运动，一边获取肌电信号，得到肌电图。图1示出所得到的肌电图。
另外，将所得到的生物体电极安装于受检者，对电极部与肌肤的接触所引起的安装感进行功能性评价，结果是得到没有不舒服感这样的评价。
<实施例2>
作为吸水性树脂处理液，使用15质量份的商品名“SR1801Mconc”(高松油脂有限公司制，聚酯系树脂水溶液)与85质量份的水的混合液，除了使吸水性树脂向片材状构造体的施加量成为3.67g/m2以外，与实施例1同样地对片材状构造体施加吸水性树脂，得到生物体电极。
此外，“SR－1801Mconc”是包含阴离子性界面活性剂的聚酯树脂组成物(阴离子性特殊聚酯树脂)的乳化剂，能够吸收并保持自重的0.6质量倍程度的水。
关于所得到的生物体电极，依照上述方法以及公式1而求出水分保持指数，结果是0.823。表1示出结果。另外，使用该生物体电极，与实施例1同样地获取肌电信号，图2示出所得到的肌电图。
另外，与实施例1同样地将所得到的生物体电极安装于受检者，对电极部与肌肤的接触所引起的安装感进行功能性评价，结果是得到没有不舒服感这样的评价。
<比较例1>
除了未施加吸水性树脂以外，与实施例1同样地得到生物体电极。关于所得到的生物体电极，依照上述方法以及公式1而求出水分保持指数，结果是0.125。表1示出结果。另外，使用该生物体电极，与实施例1同样地获取肌电信号，图3示出所得到的肌电图。
另外，与实施例1同样地将所得到的生物体电极安装于受检者，对电极部与肌肤的接触所引起的安装感进行功能性评价，结果是得到有水的粘性所致的不舒服感这样的评价。
<比较例2>
作为吸水性树脂处理液，使用3质量份的商品名“SR1801Mconc”(高松油脂有限公司制，聚酯系树脂水溶液)和97质量份的水的混合液，除了将吸水性树脂的施加量设为0.94g/m2以外，与实施例2同样地，对片材状构造体施加吸水性树脂而得到生物体电极。
关于所得到的生物体电极，依照上述方法以及公式1而求出水分保持指数，结果是0.186。表1示出结果。另外，使用该生物体电极，与实施例1同样地获取肌电信号，图4示出所得到的肌电图。
另外，与实施例1同样地将所得到的生物体电极安装于受检者，对电极部与肌肤的接触所引起的安装感进行功能性评价，结果是得到有水的粘性所致的不舒服感这样的评价。
<生物体信号的评价>
根据在实施例1、2以及比较例1、2中得到的肌电图，将噪声相对于肌电信号足够小而能够判别肌电信号的波形的情况评价为〇，将噪声相对于肌电信号大而无法判别肌电信号的波形的情况评价为×(参照图1～4)。将结果与水分保持指数一起在表1中示出。
[表1]
实施例1 实施例2 比较例1 比较例2
水分保持指数 0.970 0.823 0.125 0.186
生物体信号测量精度 〇 〇 × ×
<实施例3>
[基布]
使用Seiren有限公司制的聚酯针织品织物(聚氨酯弹性丝交编，厚度300μm)，以使电极配置区域成为经(纵向)100mm×纬(横向)165mm，使输入输出部区域成为纵向60mm×横向(上边部)50mm的方式，将电极配置区域与输入输出部区域一体地截断，在经方向上将基于缝制丝的长度80mm的约束部设置有4个部位。各约束部的间隔设为40mm。缝制丝是将KBSeiren有限公司制液晶聚酯纤维(Zexion Type－vs，280分特克斯/48丝体)捻3根而制作出的。
[布线形成]
利用乳剂厚度15μm、不锈钢100网孔、线径71μm的版将太阳墨水制造有限公司制银膏(商品名“ELEPASTE TR70901”)丝网印刷到Lintec有限公司制分型纸(商品名“WEKR78TPD－H”，厚度145μm，层结构PP/纸/PP)，在热风循环干燥炉中干燥130℃、30分钟，从而得到导电性树脂组成物的涂膜。
将Seadam有限公司制聚氨酯系列热熔片材(Eseran SHM－101PUR)重叠于所得到的导电性树脂组成物的涂膜，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃、370g/cm2下热冲压30秒而贴合。
接下来，用Gravotech公司制激光裁断机LS900截断成与图3所示的布线2相当的图案状，从分型纸上去除布线以外的部分，从而在分型纸上形成布线宽2mm、布线间距40mm(电极形成区域)的附带粘接层的布线图案。
接下来，以使布线图案在基布的约束部间的大致中央处与缝制丝平行的方式使附带粘接层的布线图案的粘接层与基布重叠，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃，370g/cm2下热冲压30秒而贴合，从而在基布上形成有布线。
[第一绝缘层的形成]
将Seadam有限公司制聚氨酯片材(Higres DUS202，厚度100μm)与Seadam有限公司制聚氨酯系列热熔片材(Eseran SHM101PUR，厚度70μm)进行重叠，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃、370g/cm2下热冲压30秒而贴合。
接下来，利用Gravotech公司制激光裁断机LS900将绝缘层图案进行截断，去除绝缘层图案以外的部分，从而形成线宽3mm、线间距40mm、以宽度2mm×长度8mm打开用于与生物体电极连接的窗口的附带粘接层的绝缘层图案。针对每个布线设为一个部位的用于与生物体电极连接的窗口。
接下来，使附带粘接层的绝缘层图案的粘接层与形成于基布上的布线重叠，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃、370g/cm2下热冲压30秒而贴合，从而在布线上形成有绝缘层。
[生物体电极形成]
将Seiren有限公司制的银镀覆聚酯丝(33分特克斯/6丝体)的4级平编织物与Seadam有限公司制聚氨酯系列热熔片材(Eseran SHM101PUR)进行重叠，通过加热到110℃的熨烫临时固定之后，截取成直径10mm的圆形，制作出生物体电极。将所截取的生物体电极的中心与用于与设置于绝缘层的生物体电极进行连接的窗口的中心进行重叠，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃、370g/cm2下热冲压30秒而贴合，从而安装生物体电极。
[附带生物体电极的装配用具的制作]
利用缝纫机将形成有通过上述得到的布线、绝缘层、生物体电极的布料构造体的电极配置区域的第二伸长方向的两端部以成为重叠宽度5mm的方式进行缝结，制作出电极配置区域成为筒状，输入输出部区域向上部以舌状突出的形状的附带生物体电极的装配用具。
制作出的装配用具的周长是160mm。所得到的附带生物体电极的装配用具的电极形成区域中的第一伸长方向、第二伸长方向的延伸率是2.0％、45.9％。另外第二伸长方向的伸长弹性率是89.5％。
[电极位置的准确度评价]
关于从尺骨茎状突起(手腕小指侧的骨的凸部)向肘侧远离50mm的位置的周长为170mm和190mm的两位受检者，确认安装制作出的筒状的附带生物体电极的装配用具的时的生物体电极的周长方向上的位置。确认了在两个受检者中生物体电极与设想的位置接触。
[布线的断线难度的评价]
在从尺骨茎状突起(手腕小指侧的骨的凸部)向肘侧远离50mm的位置的周长为180mm的受检者中，重复100次安装与脱下制作出的筒状的附带生物体电极的装配用具，之后用日置电机有限公司制Millionome HiTester(3540)测定布线的导通状态，确认没有断线。
<实施例4>
针对与实施例3相同的基布，除了首先形成第二绝缘层、在电极形成之前层叠肌肤侧布料以外，与实施例3同样地制作出附带生物体电极的装配用具。
[第二绝缘层形成]
将Seadam有限公司制聚氨酯片材(Higres DUS202，厚度100μm)与Seadam有限公司制聚氨酯系列热熔片材(Eseran SHM101PUR，厚度70μm)进行重叠，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃、370g/cm2下热冲压30秒而贴合。
接下来，用Gravotech公司制激光裁断机LS900截断绝缘层图案，去除绝缘层图案以外的部分，从而形成线宽3mm、线间距40mm的附带粘接层的绝缘层图案。接下来，以使绝缘层图案在基布的约束部间的大致中央处与缝制丝平行的方式使附带粘接层的绝缘层图案与基布重叠，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃、370g/cm2下热冲压30秒而贴合，从而在基布上形成有第二绝缘层图案。
[肌肤侧布料的层叠]
在形成上述第二绝缘层之后，实施与实施例3同样地实施[布线形成]和[第一绝缘层的形成]。接着，在将Seiren有限公司制的聚氨酯弹性丝进行交编而成的聚酯织物(厚度300μm)中以宽度2mm×长度8mm打开用于与生物体电极连接的窗口，制作出肌肤侧布料。在截取成直径10mm的Seadam有限公司制聚氨酯系列热熔片材(Eseran SHM101PUR)的中央处打开宽度2mm×长度8mm的孔，与肌肤侧布料的窗口重叠地通过加热到110℃的熨烫进行加压，将热熔片材临时固定于肌肤侧布料。
接下来，将基布的第一绝缘层与肌肤侧布料以使双方的窗口的位置重叠的方式进行匹配，通过羽岛有限公司制空气驱动式全自动转印用冲压HP－4536A－12在130℃、370g/cm2下热冲压30秒而贴合，从而安装肌肤侧布料。之后，与实施例3同样地进行[生物体电极形成]、[附带生物体电极的装配用具的制作]。所得到的附带生物体电极的装配用具的电极形成区域中的第一伸长方向、第二伸长方向的延伸率是2.0％、29.8。另外，第二伸长方向的伸长弹性率是88.8％。
[电极位置的准确度评价]
进行与实施例3同样的评价，确认在两个受检者中，生物体电极与设想的位置接触。
[布线的断线难度的评价]
与实施例3同样地，将附带生物体电极的装配用具重复安装与脱下100次，之后由测试器确认布线没有断线。
<实施例5>
在实施例3中，除了作为生物体电极而使用了1个在实施例1中得到的生物体电极以外，与实施例3同样地制作出附带生物体电极的装配用具。将所得到的附带生物体电极的装配用具安装于受检者，通过与实施例1同样的方法测定出肌电信号。结果是〇(根据实施例1、2、比较例1、2中的判别基准)。另外，通过与实施例3同样的安装测试，确认生物体电极与设想的位置接触以及布线没有断线。
工业上的可利用性
本发明的生物体电极能够用作在测定心率信号、心电信号、脑波信号、肌电信号等生物体信息，或者在为了麻痹患者的运动功能恢复而进行的电刺激疗法、通过电刺激来改善肩酸等酸疼的低频治疗、通过电刺激得到肌肉的训练效果的EMS(Electrical MuscleStimulation)中，从与皮肤表面的任意的位置接触的电极对生物体施加电刺激时与皮肤接触的信号的输入输出部。本发明的生物体电极能够一边适度地保持水分，一边使多余的水分不介于皮肤与生物体电极的边界部，所以即使在活动过程中，也能够进行伪像少的生物体信号的获取。另外，不会发生接近的生物体电极间的短路，在安装时、生物体信号测定时也没有不舒服感。
本发明的附带生物体电极的装配用具能够用作以使生物体电极与手臂、脚的皮肤表面接触的方式缠绕而固定或者形成筒状而安装的身体安装用装配用具(护具)等。将呈现比较高的伸长性的方向(第二伸长方向)设为手臂、脚的周向，所以不论个体差异所致的粗细的不同如何，都能够以使生物体电极接触到皮肤表面的预定的位置的方式安装，能够准确地测定任意的电极间的电位差、阻抗、电容等，能够根据该准确的测定来更好地知晓生物体活动、皮肤下的组织状态。另外，能够对准确的位置施加电刺激，能够高效地进行麻痹、酸疼的治疗，或者提高肌肉训练效果。

Claims (17)

1.一种生物体电极，其特征在于，包括：片材状构造体，含有导电性纤维；以及吸水性树脂，被施加于所述片材状构造体，水分保持指数为0.8以上。
2.根据权利要求1所述的生物体电极，其中，
所述吸水性树脂是聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物。
3.根据权利要求2所述的生物体电极，其中，
所述聚丙烯酸以及/或者其盐的交联物中的羧酸盐当量是150～1,500g/eq.。
4.根据权利要求1～3中的任意一项所述的生物体电极，其中，
所述导电性纤维是在表面具有金属覆膜的合成纤维。
5.根据权利要求1～4中的任意一项所述的生物体电极，其中，
所述片材状构造体是编织物。
6.一种附带生物体电极的装配用具，其特征在于，包含布料构造物，该布料构造物在具有伸缩性的基布上具备具有形成于该基布表面的布线、作为设置于该布线的末端的生物体信号检测单元的生物体电极以及包覆所述布线的绝缘层的电极配置区域，所述基布在电极配置区域至少具有呈现相对低的伸长性的第一伸长方向以及是与该第一伸长方向不同的伸长方向且呈现比该第一伸长方向高的伸长性的第二伸长方向，且所述布线沿着该第一伸长方向形成。
7.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
在所述基布的所述电极配置区域，所述第一伸长方向的基于JIS L 1096D法的负重2.1N/宽10mm下的延伸率为20％以下。
8.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
在所述基布的所述电极配置区域，所述第二伸长方向的基于JIS L 1096D法的负重2.1N/宽10mm下的延伸率是25％～150％。
9.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
在所述基布的所述电极配置区域，所述第二伸长方向的基于JIS L 1096E法的负重2.1N/宽10mm、重复次数1次下的伸长弹性率为80％以上。
10.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
所述第一伸长方向与第二伸长方向相互所成的角度是60度～90度。
11.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
在所述布线与所述基布之间设置有第二绝缘层。
12.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
在所述电极配置区域中的设置基布表面的生物体电极的一侧(与肌肤接触的面)设置有肌肤侧布料。
13.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
所述生物体电极包含具有金属覆膜的布料。
14.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
所述生物体电极是权利要求1～5中的任意一项所述的生物体电极。
15.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
所述布线包含导电性树脂组成物。
16.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
沿着所述第一伸长方向设置有约束部。
17.根据权利要求6所述的附带生物体电极的装配用具，其中，
所述附带生物体电极的装配用具是筒状或者能够缠绕并固定于手臂或脚的形状。
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