JP2018011931A - 生体電極及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
図1は、本発明の生体電極の一例を示す概略断面図である。図1の生体電極1は、導電性基材2と該導電性基材2上に形成された生体接触層3とを有するものである。生体接触層3は、表面が金、銀、又は白金で覆われた粒子4と該粒子4が分散された樹脂層5とを含み、樹脂層5の厚さは、粒子4の平均粒径と同じかそれよりも薄い。つまり、粒子4は、片側の表面が生体に接触する側の表面に現われており(即ち、樹脂層5の表面から粒子4が凸状に露出しており)、反対側の表面は導電性基材2に接している。また、粒子4は積み重なることなく、樹脂層5の厚さ方向で1粒子だけ配置されている。
本発明の生体電極は、導電性基材を有するものである。この導電性基材は、通常、センサーデバイス等と電気的に接続されており、生体から粒子を介して取り出した電気信号をセンサーデバイス等まで伝導させる。
本発明の生体電極は、導電性基材上に形成された生体接触層を有するものである。この生体接触層は、生体電極を使用する際に、実際に生体と接触する部分である。生体接触層は、表面が金、銀、又は白金で覆われた粒子と該粒子が分散された樹脂層とを含む。
本発明の生体電極において、生体接触層を構成する粒子は、表面が金、銀、又は白金で覆われた導電性の粒子であり、生体から微弱な電気信号を取り出し、これを上記の導電性基材に伝導させるためのものである。
本発明の生体電極において、生体接触層を構成する樹脂層は、上記の粒子が分散されたものであり、この粒子の生体接触層からの脱離を防ぎ、粒子を保持するための層である。なお、樹脂層は、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれか、又はこれらの両方を含む樹脂組成物の硬化物であることが好ましい。
また、本発明では、表面が金、銀、又は白金で覆われた粒子と該粒子が分散した樹脂とを含む材料を導電性基材上に塗布し、加圧しながら前記樹脂を硬化させることで、前記導電性基材上に、前記粒子と該粒子の平均粒径と同じ厚さかそれよりも薄い樹脂層とを含む生体接触層を形成する生体電極の製造方法を提供する。
分子量(Mw)=5,200
分散度(Mw/Mn)=2.22
ポリマー2:シリコーン樹脂
分子量(Mw)=7,200
分散度(Mw/Mn)=2.85
ポリマー3:シリコーンポリイミド樹脂
分子量(Mw)=6,500
分散度(Mw/Mn)=3.2
ポリマー4:シリコーンウレタン樹脂
分子量(Mw)=1,500
分散度(Mw/Mn)=1.8
ポリマー5:シリコーンイミド樹脂
分子量(Mw)=5,900
分散度(Mw/Mn)=3.3
ポリマー6:シリコーンチオウレタン樹脂
分子量(Mw)=1,600
分散度(Mw/Mn)=1.8
接着性向上剤1:3−ウレイドプロピルトリアルコキシシラン
接着性向上剤2:3−メルカプトプロピルトリメトキシシラン
光ラジカル発生剤1:ジメトキシフェニルアセトフェノン
熱ラジカル発生剤1:ジメチル−2,2’−アゾビス(2−メチルプロピオネート)
表1に記載の組成で粒子、ポリマー、及び添加剤(架橋剤、接着性向上剤、ラジカル発生剤)をブレンドし、生体接触層形成用材料溶液を調製した。ホットプレート上に導電性基材としてニッケルメッキの厚み0.5mmの銅板を置き、この上に生体接触層形成用材料溶液をディスペンスし、生体接触層形成用材料溶液側に剥離用のテトラフルオロエチレンの薄膜シートを挟んで石英基板を使って表1に記載の圧力で加圧し、実施例1〜8、比較例1と2ではハロゲンランプを2J/cm2の露光量で照射し、場合によっては基板を加熱して、実施例9〜12では光照射無しで基板を加熱して(温度は表1に記載)樹脂を架橋硬化させて生体電極を作製した。
5’…樹脂層材料、 6…生体、 7…型。
Claims (26)
- 導電性基材と該導電性基材上に形成された生体接触層とを有する生体電極であって、
前記生体接触層は、表面が金、銀、又は白金で覆われた粒子と該粒子が分散された樹脂層とを含み、該樹脂層の厚さが、前記粒子の平均粒径と同じかそれよりも薄いものであることを特徴とする生体電極。 - 前記粒子の平均粒径が、1μm以上1,000μm以下であり、前記樹脂層の厚さが、0.5μm以上1,000μm以下であることを特徴とする請求項1に記載の生体電極。
- 前記樹脂層の厚さが、前記粒子の平均粒径1に対して、0.5以上1.0以下の割合であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の生体電極。
- 前記樹脂層と前記粒子の体積の和に対する前記粒子の体積比率が、0.5%以上70%以下であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記樹脂層が、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれか、又はこれらの両方を含む樹脂組成物の硬化物であることを特徴する請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記樹脂層が、シロキサン結合、エステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレタン結合、チオウレタン結合、及びチオール基から選ばれる1つ以上を有する珪素含有樹脂を含む樹脂組成物の硬化物であることを特徴する請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記樹脂層が、シリコーン樹脂、珪素原子を含有するポリアクリル樹脂、珪素原子を含有するポリアミド樹脂、珪素原子を含有するポリイミド樹脂、珪素原子を含有するポリウレタン樹脂、及び珪素原子を含有するポリチオウレタン樹脂から選ばれる1種以上の樹脂を含む樹脂組成物の硬化物であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記導電性基材が、金、銀、塩化銀、白金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、タングステン、鉄、銅、ニッケル、チタン、ステンレス、及び炭素から選ばれる1種以上を含むものであることを特徴とする請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記粒子が、球形の粒子であることを特徴とする請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記粒子は、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ノボラック、及びポリウレタンから選ばれる1種以上の樹脂からなる樹脂粒子の表面が金、銀、又は白金で覆われたものであることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記粒子は、該粒子の内部に、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、タングステン、及びスズから選ばれる1種以上の導電性金属からなる導電性金属層を有するものであることを特徴とする請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記樹脂層の厚さが、前記粒子の平均粒径よりも薄いものであり、前記樹脂層の表面から前記粒子が凸状に露出したものであることを特徴とする請求項1から請求項11のいずれか一項に記載の生体電極。
- 前記粒子は、前記樹脂層の厚さ方向で1粒子だけ配置されたものであることを特徴とする請求項1から請求項12のいずれか一項に記載の生体電極。
- 表面が金、銀、又は白金で覆われた粒子と該粒子が分散した樹脂とを含む材料を導電性基材上に塗布し、加圧しながら前記樹脂を硬化させることで、前記導電性基材上に、前記粒子と該粒子の平均粒径と同じ厚さかそれよりも薄い樹脂層とを含む生体接触層を形成することを特徴とする生体電極の製造方法。
- 前記粒子として、平均粒径が1μm以上1,000μm以下のものを用い、前記樹脂層の厚さを、0.5μm以上1,000μm以下とすることを特徴とする請求項14に記載の生体電極の製造方法。
- 前記樹脂層の厚さを、前記粒子の平均粒径1に対して、0.5以上1.0以下の割合とすることを特徴とする請求項14又は請求項15に記載の生体電極の製造方法。
- 前記樹脂層と前記粒子の体積の和に対する前記粒子の体積比率を、0.5%以上70%以下とすることを特徴とする請求項14から請求項16のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記樹脂として、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれか、又はこれらの両方を用い、熱及び光のいずれか、又はこれらの両方によって前記樹脂を硬化させることを特徴する請求項14から請求項17のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記樹脂として、シロキサン結合、エステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレタン結合、チオウレタン結合、及びチオール基から選ばれる1つ以上を有する珪素含有樹脂を用いることを特徴する請求項14から請求項18のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記樹脂として、シリコーン樹脂、珪素原子を含有するポリアクリル樹脂、珪素原子を含有するポリアミド樹脂、珪素原子を含有するポリイミド樹脂、珪素原子を含有するポリウレタン樹脂、及び珪素原子を含有するポリチオウレタン樹脂から選ばれる1種以上の樹脂を用いることを特徴とする請求項14から請求項19のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記導電性基材として、金、銀、塩化銀、白金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、タングステン、鉄、銅、ニッケル、チタン、ステンレス、及び炭素から選ばれる1種以上を含むものを用いることを特徴とする請求項14から請求項20のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記粒子として、球形の粒子を用いることを特徴とする請求項14から請求項21のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記粒子として、ポリアクリレート、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリジビニルベンゼン、ノボラック、及びポリウレタンから選ばれる1種以上の樹脂からなる樹脂粒子の表面が金、銀、又は白金で覆われたものを用いることを特徴とする請求項14から請求項22のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記粒子として、該粒子の内部に、銀、アルミニウム、銅、ニッケル、タングステン、及びスズから選ばれる1種以上の導電性金属からなる導電性金属層を有するものを用いることを特徴とする請求項14から請求項23のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記樹脂層の厚さを、前記粒子の平均粒径よりも薄いものとし、前記樹脂層の表面から前記粒子を凸状に露出させることを特徴とする請求項14から請求項24のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
- 前記粒子を、前記樹脂層の厚さ方向で1粒子だけ配置することを特徴とする請求項14から請求項25のいずれか一項に記載の生体電極の製造方法。
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