JP2020156916A - 電極構造、及び、該電極構造を有する生体センサデバイス - Google Patents

Abstract

【課題】生体の凹面に電極を安定的に接触させた状態を保持できる電極構造、及び、生体センサデバイスを提供する。【解決手段】電極構造は、表面層と、貫通孔を有する底面層と、前記表面層と前記底面層との間に設けられる導電ポリマーシートと、前記導電ポリマーシートの端部に電気的に接続される導電部材と、前記表面層と前記導電ポリマーシートとの間に設けられ、前記導電ポリマーシートの一部を前記底面層の貫通孔を通じて突出させる弾性部材とを含む。【選択図】図２

Description

本発明は、電極構造、及び、生体センサデバイスに関する。

従来より、板状の第１ポリマー層と、板状の第２ポリマー層と、電極と、データ取得用モジュールとを備える生体適合性ポリマー基板を用いた生体センサがある（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−０１０９７８号公報

ところで、生体センサが貼り付けられる生体の表面は平坦ではなく、立体的に湾曲している部位が多い。特に、生体の表面が凹んでいる凹面に生体センサを貼り付けると、電極が生体の凹面に十分に接触せず、インピーダンス等の電気的特性が変化して正確に測定できなくなるおそれがある。また、電極を通じて生体からデータを取得するには、ある程度の時間が必要である。

このため、生体センサには、生体の凹面に電極を安定的に接触させた状態を保持できることが求められる。

そこで、生体の凹面に電極を安定的に接触させた状態を保持できる電極構造、及び、当該電極構造を有する生体センサデバイスを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の電極構造は、表面層と、貫通孔を有する底面層と、前記表面層と前記底面層との間に設けられる導電ポリマーシートと、前記導電ポリマーシートの端部に電気的に接続される導電部材と、前記表面層と前記導電ポリマーシートとの間に設けられ、前記導電ポリマーシートの一部を前記底面層の貫通孔を通じて突出させる弾性部材とを含む。

生体の凹面に電極を安定的に接触させた状態を保持できる電極構造、及び、生体センサデバイスを提供することができる。

生体センサデバイス１００を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 図１のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。 プローブ１４０と枠部１４５Ａ、１４５Ｂを重ね合わせた構造体１４６を示す図である。 図４におけるＣ−Ｃ矢視断面を示す図である。 電極構造１００Ａの分解図である。 生体センサデバイス１００の回路構成を示す図である。 生体センサデバイス１００の効果を説明する図である。 実施の形態の変形例の生体センサデバイスのプレート１１０Ｍを示す平面図である。 実施の形態の変形例の構造体１４６Ｍ１を示す図である。 実施の形態の変形例の構造体１４６Ｍ２を示す図である。 実施の形態の変形例の生体センサデバイス１００Ｍを示す図である。 構造体１４６の製造工程を示す図である。 図１３に示す製造工程の前処理を示す図である。 図１３に示す製造工程の前処理を示す図である。 図１３に示す製造工程の前処理を示す図である。 電極構造の実施形態を示す図である。

以下、本発明の電極構造、及び、生体センサデバイスを適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態（電極構造）＞
本発明の電極構造は、表面層と、貫通孔を有する底面層と、前記表面層と前記底面層との間に設けられる導電ポリマーシートと、前記導電ポリマーシートの端部に電気的に接続される導電部材と、前記表面層と前記導電ポリマーシートとの間に設けられ、前記導電ポリマーシートの一部を前記底面層の貫通を通じて孔突出させる弾性部材とを含む。

以下、図６及び図１７を用いて、本発明の電極構造の実施形態の一例を説明するが、本発明の電極構造は、本実施形態に限定されるものではない。

本発明の電極構造は、下記生体センサデバイスにても詳述するが、導電性シート１４０を有し、導電性シート１４０は、被検体と接触する電極、いわゆるプローブとして機能する。図６に示されるように、導電性シート１４０は、表面層１２０及び底面層１１０の間に配置される。底面層１１０には、導電性シート１４０の一部の面が露出可能なように貫通孔１１１が設けられている。表面層１２０及び底面層１１０は、任意の材料を用いて構成されればよいが、例えば、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。

導電性シート１４０の端部（端辺部）の少なくとも一部又は一辺は、導電部材の一例である導電部材１４５が導電性シート１４０と電気的に接触可能なように配置されている。導電部材１４５は、導電部材１４５の構成部材１４５Ａ及び１４５Ｂが導電性シート１４０の端部を挟む形で積層されていてもよい。また、導電部材１４５は、導電部材１４５の構成部材１４５Ａ及び１４５Ｂの端部同士がラミネート加工されて接合されている形態を有していてもよく、この形態においては、接合されていない領域で導電性シート１４０の端部を挟む。導電性シート１４０と導電部材１４５とは接着層を介して積層されていてもよく、該接着層は導電性を有していてもよい。導電部材１４５は、矩形又は円形の環状構造を有することができ、環状構造の内側の寸法は底面層１１０の貫通孔と略一致していればよい。なお、環状構造は、連続的でも断続的でもよい。導電部材１４５は、生体センサデバイスとする際に、導電シートで検出した信号を配線１３０に伝達し、当該信号は電子装置に伝達される。導電部材１４５は、材料及び材質等は特に限定されないが、通常、銅等の金属、合金、導電性ポリマー、及び、導電性ポリマーとナノ粒子との混合物を含むグループから選択される。

導電性シート１４０と表面層１２０との間には、弾性部材１２４が配置される。図１７に示されるように、該弾性部材１２４は、該貫通孔１１１を通じて導電性シート１４０の一部を、底面層１１０を越えて突出させることを可能にする。該弾性部材の厚み及び導電性シート１４０と接触する面積等の寸法は、導電性シート１４０が被検体に押圧されて常時接触できるように設計されていればよい。また、該弾性部材のヤング率は、本発明の目的が達成できれば特に限定されないが、表面層１２０のヤング率より小さいことが好ましく、該弾性部材のショア硬度が１０以上６０以下であることがより好ましい。このようにすることで、該弾性部材を有する電極構造によれば、粘着剤層を設けて被検体に貼着した際に、被検体と接触する電極（プローブ１４０）が被検体に押圧される形で常時接触させることが可能となり、安定して生体信号等を測定できる。推定されるメカニズムとして、以下が考えられ得る。本発明の電極構造に粘着剤層１７０を設け被検体に貼着させた際、微視的には、当該粘着層１７０を介して被検体に固定されたカバー１２０（表面層）は、突出したプローブ１４０の表面が被検体との接触及び弾性部材１２４の押圧により粘着剤層１７０の表面と同一平面内に収まろうとする応力を受け、被検体とは反対側に凸になる弾性変形をしようとする。しかし、弾性部材１２４はカバー層１２０よりヤング率が低いため、カバー層１２０の原状の形状に回復する応力が優位に立ち、弾性部材１２４が導電性シート１４０の一部（プローブ１４０の貫通孔を通じた露出部）を被検体側に押圧する。このような弾性部材としては、シリコーンゴムが挙げられる。このとき、表面層１２０には、ポリテトラフルオロエチレンが用いられる。

本発明の電極構造は、底面層１１０の表面層１２０側とは反対側に粘着剤層を有していてもよい。当該粘着剤層は、底面層１１０の貫通孔の周囲、言い換えれば、突出した導電性シート１４０の表面の周囲に配置されることが好ましい。

本発明の電極構造においては、前記突出した導電性シート１４０の一部が底面層１１０を越えて突出していれば特に限定されないが、電極構造の厚み方向における突出部の長さは、底面層１１０を基準にして、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。また、底面層１１０の突出した導電性シート１４０の一部の周囲に粘着剤層を設ける場合には、該粘着剤層が形成する底面層１１０と反対側の面を基準にして、電極構造の厚み方向における突出部の長さは、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下であることが好ましい。

＜実施の形態（生体センサデバイス）＞
図１は、生体センサデバイス１００を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面を示す図である。図３は、図１のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。
図２には、生体の皮膚１０を示す。生体センサデバイス１００は、平面視で矩形状の形状を有するシート状のデバイスであるが、図２では各部の構成を分かり易くするために厚さを誇張して示す。

以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸負方向側を下側又は下、Ｚ軸正方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。

本実施の形態では、一例として、生体に接触させて生体情報の測定を行う生体センサデバイス１００について説明する。生体とは、人体及び人体以外の生物等をいい、これらの皮膚、頭皮又は額等に貼付される。

生体センサデバイス１００は、主な構成要素として、プレート１１０、カバー１２０、弾性部材１２４、配線１３０、プローブ１４０、電子装置１５０、電池１６０、及び粘着剤層１７０を含む。生体センサデバイス１００の構成要素のうち、プレート１１０、カバー１２０、弾性部材１２４、配線１３０、プローブ１４０、及び粘着剤層１７０は、電極構造１００Ａを構築する。生体センサデバイス１００は、２つの電極構造１００Ａを含む。

以下では、底面層の一例であるプレート１１０、表面層の一例であるカバー１２０、導電部材の一例である枠部１４５、導電ポリマーシートの一例であるプローブ１４０を用いた実施の形態について説明する。

プレート１１０は、板状の部材であり、生体センサデバイス１００の底面側（皮膚１０に貼り付けられる面側）に設けられる。プレート１０は、上面には配線１３０、電子装置１５０、及び電池１６０が実装される。プレート１１０は、生体センサデバイス１００の基板として利用される部材である。プレート１１０は、例えば、シリコーンゴム又はウレタンのように、弾性及び可撓性を有する樹脂で作製すればよい。

プレート１１０は、Ｘ方向の両端側にそれぞれ設けられる２つの貫通孔１１１を有する。貫通孔１１１には、プローブ１４０が設けられる。貫通孔１１１にプローブ１４０を設ける構成の詳細については、カバー１２０とともに説明する。

カバー１２０は、プレート１１０の上で、配線１３０、電子装置１５０、及び電池１６０を覆っている。カバー１２０は、プレート１１０と接着されており、プレート１１０とともに生体センサデバイス１００の筐体を構築する。カバー１２０は、プレート１１０と同様に、例えば、シリコーンゴム又はウレタンのように、弾性及び可撓性を有する樹脂で作製すればよい。

カバー１２０は、生体センサデバイス１００の表面側（皮膚１０に貼り付けられる底面側とは反対側）に設けられる。カバー１２０は、側壁１２１、基部１２２、凸部１２３を有する。側壁１２１は、平面視でカバー１２０を略矩形環状に囲んでおり、下端はプレート１１０の上面に第２接着層１２５によって接着されている。第２接着層１２５は、導電性を有する導電性接着剤であってもよい。

基部１２２は、側壁１２１の上に連続的に設けられてＸＹ平面に沿って延在する部分である。平面視で基部１２２の中央には凸部１２３が設けられている。凸部１２３は、基部１２２のＸ方向及びＹ軸方向の中央部が上方に突出した部分である。

このような構成のカバー１２０は、側壁１２１、基部１２２、及び凸部１２３で囲まれる収納部１２０Ａを有しており、収納部１２０Ａに配線１３０、電子装置１５０、及び電池１６０が収納されている。

弾性部材１２４は、Ｘ方向の両端側において基部１２２の下面側に設けられており、基部１２２によって下方に押圧されて貫通孔１１１の内部に挿入される。弾性部材１２４のヤング率は、カバー１２０のヤング率よりも小さく、弾性部材の硬度は１０以上６０以下である。なお、ここでは、硬度をショア硬さ（shore hardness）で表す。このため、本発明の電極構造に粘着剤層１７０を設け被検体に貼着させた際、微視的には、当該粘着層１７０を介して被検体に固定されたカバー１２０（表面層）は、突出したプローブ１４０の表面が被検体との接触及び弾性部材１２４の押圧により粘着剤層１７０の表面と同一平面内に収まろうとする応力を受け、被検体とは反対側に凸になる弾性変形をしようとする。しかし、弾性部材１２４はカバー層１２０よりヤング率が低いため、カバー層１２０の原状の形状に回復する応力が優位に立ち、弾性部材１２４が導電性シート１４０の一部（プローブ１４０の貫通孔を通じた露出部）を被検体側に押圧する。このように、電極構造によれば、粘着剤層を設けて被検体に貼着した際に、被検体と接触する電極（プローブ１４０）が被検体に押圧される形で常時接触させることが可能となり、安定して生体信号等を測定できる。

配線１３０は、プレート１１０の上面に設けられており、プローブ１４０、電子装置１５０、及び電池１６０を電気的に接続する。配線１３０は、プローブ１４０側においては、少なくともプローブ１４０の端部に固定されていればよい。ここで言うプローブ１４０の端部とは、平面視で矩形状のプローブ１４０の端部のうち、配線１３０に最も近い端部である。

配線１３０は、少なくとも、金属、合金、導電性ポリマー、及び、導電性ポリマーとナノ粒子との混合物を含むグループから選択される。

プローブ１４０は、プレート１１０の下面が皮膚１０に触れると皮膚１０に接触し、生体信号を検出する電極である。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。

プローブ１４０は、導電性及び伸縮性を有するポリマー（導電性ポリマー）によって作製される。導電性ポリマーとしては、例えばポリ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を用いることができる。

プローブ１４０は、導電性ポリマー製のシート状部材を金型等でパンチングすることによって作製される。プローブ１４０は、平面視で矩形状で、マトリクス状に配置される孔部１４０Ａを有する。このため、プローブ１４０は、メッシュ状である。

ここで、プローブ１４０については、図１及び図２に加えて図４乃至図６を用いて説明する。図４は、プローブ１４０と枠部１４５Ａ、１４５Ｂを重ね合わせた構造体１４６を示す図である。図５は、図４におけるＣ−Ｃ矢視断面を示す図である。図６は、電極構造１００Ａの分解図である。図６では、図４及び図５に示す構造体１４６も分解した状態で示す。

図４及び図５に示すように、プローブ１４０は、平面視の外形サイズが等しい矩形環状の枠部１４５Ａ、１４５Ｂと重ね合わされている。プローブ１４０の孔部１４０Ａは、枠部１４５Ａ、１４５Ｂと重なる部分には形成されていない。

プローブ１４０の下側には枠部１４５Ａが接着され、上側には枠部１４５Ｂが接着される。すなわち、プローブ１４０は、枠部１４５Ａ、１４５Ｂによって挟まれている。一例として、プローブ１４０は１５ｍｍ×１５ｍｍであり、枠部１４５Ａ、１４５Ｂは、外形が１５ｍｍ×１５ｍｍであり、矩形環状の内側の開口部分が１１ｍｍ×１１ｍｍである。また、弾性部材１２４の−Ｚ方向の厚さは、一例として１．５ｍｍである。

プローブ１４０と枠部１４５Ａ、１４５Ｂの接着には、例えばカーボン接着剤を用いることができる。カーボン接着剤は導電性を有するため、プローブ１４０と枠部１４５Ａ、１４５Ｂとの電気的な接続をより確実なものにすることができる。なお、プローブ１４０は剛性が低く単独では平板形状を保持することが難しい。枠部１４５Ａ、１４５Ｂは、プローブ１４０の形状を保持する役割も担っている。

生体センサデバイス１００を組み立てる際には、配線１３０、電子装置１５０、及び電池１６０を上面に実装したプレート１１０と、２つの構造体１４６（図４参照）と、カバー１２０とを用意し、２つの構造体１４６の枠部１４５Ａを第２接着層１２５でプレート１１０の２つの貫通孔１１１の周囲に固定する。このとき、枠部１４５Ａは、配線１３０に接続される。第２接着層１２５は、枠部１４５Ａの下の平面視で矩形環状の部分に塗布されている。

この状態で、弾性部材１２４の位置をプローブ１４０の上に合わせて、弾性部材１２４の下端をプローブ１４０の上面に当接させた状態で、カバー１２０を下方に押圧すると弾性部材１２４が貫通孔１１１の内部に押し込まれ、プローブ１４０が引き延ばされながら、弾性部材１２４が貫通孔１１１の内部に入って行く。プローブ１４０は、図４乃至図６に示すように平坦な状態から、中央部が弾性部材１２４によって押圧されることにより、図２に示すように、枠部１４５Ａ、１４５Ｂによって挟まれた矩形環状の部分と、中央部との間に段差が生じるように引き延ばされる。

弾性部材１２４を貫通孔１１１の中に完全に押し込むと、図２に示す状態になり、プローブ１４０の平面視における中央部は、プレート１１０の下面よりも下方に突出した状態になる。以下では、弾性部材１２４の下端よりも下に位置するプローブ１４０の平面視における中央部の下面をプローブ１４０の下面１４０Ｂと称す。

また、この状態では、弾性部材１２４の周りの基部１２２の下面は、枠部１４５Ｂの上面に当接している。また、この状態では、カバー１２０の側壁１２１の下端は、第２接着層１２５によってプレート１１０の上面に接着される。したがって、カバー１２０の収納部１２０Ａの下部は、第２接着層１２５によって接着されるプレート１１０によって封止される。

なお、ここでは、構造体１４６が枠部１４５Ｂを含む形態について説明したが、構造体１４６は、枠部１４５Ｂを含まなくてもよい。また、プローブ１４０は、メッシュ状ではなくてもよい。また、プローブ１４０は、導電性ポリマー製に限らず、伸縮性を有していない電極であってもよい。例えば、配線基板に銅箔等の金属箔を形成した電極をプローブ１４０として用いてもよい。また、プローブ１４０は、高分子ゲルのようなウェットタイプよりは、インピーダンスの安定化の見地からドライタイプの方が好ましい。また、弾性部材１２４は、基部１２２の下面から直方体状に突出する形状に限らず、半球状等であってもよい。

電子装置１５０は、一例としてＡＳＩＣ(application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路)、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)、及びメモリを含む。電子装置１５０は、端子１５１を介して配線１３０に接続され、配線１３０を介してプローブ１４０及び電池１６０に接続されている。

ＡＳＩＣ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や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ＭＰＵが求めてメモリに格納する。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。

電池１６０は、プレート１１０の上面に設けられている。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、下面に設けられる２つの端子（図示せず）を有する。電池１６０の２つの端子は、それぞれ、２つの端子１６１を介して配線１３０に電気的に接続される。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。

粘着剤層１７０は、プレート１１０の下面のうち、貫通孔１１１の周囲の部分に設けられている。粘着剤層１７０としては、一例としてアクリル系粘着剤、ゴム径粘着剤、シリコーン系粘着剤等を用いることができる
粘着剤層１７０は、一例として平面視で貫通孔１１１を囲むように矩形環状に設けられる。粘着剤層１７０の厚さは、プレート１１０の下面に対してプローブ１４０が−Ｚ方向に突出する量よりも薄いことが好ましい。

次に、図７を用いて、生体センサデバイス１００におけるプローブ１４０、電子装置１５０、及び電池１６０の接続関係について説明する。

図７は、生体センサデバイス１００の回路構成を示す図である。各プローブ１４０は、配線１３０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。

ここで、図８を用いて生体センサデバイス１００の効果について説明する。図８は、生体センサデバイス１００の効果を説明する図である。

例えば、心電波形を測定するために生体センサデバイス１００を粘着剤層１７０で生体の胸部に貼り付けたときに、胸部の皮膚１０が凹状に湾曲していることによって、Ｘ方向におけるプレート１１０の中央の上面を谷とし、下面を山とするように折り曲げる力が掛かったとする。

この場合には、プレート１１０が元の平板形状に復帰しようとするが、粘着剤層１７０が皮膚１０に貼り付けられているため、弾性部材１２４を皮膚１０に押し付ける方向の力（矢印Ａで示す方向の力）が掛かる。この矢印Ａの方向の力によってプローブ１４０の下面１４０Ｂは皮膚１０に押し付けられ、プローブ１４０の下面１４０Ｂの全体が皮膚１０に十分に接触した状態になる。

したがって、プローブ１４０の下面１４０Ｂを生体の皮膚１０の凹面に安定的に接触させた状態を保持できる電極構造、及び、生体センサデバイス１００を提供することができる。

なお、これは、プローブ１４０がプレート１１０の下面よりも−Ｚ方向に突出しておらず、Ｚ方向の位置がプレート１１０の下面と等しい場合でも同様である。

また、プローブ１４０は、導電性ポリマーのみによって構成されており、プローブ１４０自体には接着剤等を設けていない。接着剤の中には、水分を含有するものがあり、このような接着剤を例えばプローブ１４０の孔部１４０Ａに注入すると、接着剤の水分の変動によってプローブ１４０のインピーダンスが変動し、生体信号の測定に影響が出るおそれがある。

しかしながら、本実施の形態では、プローブ１４０は、導電性ポリマーのみによって構成されているため、接着剤の水分の影響を受けることはなく、安定的に生体信号を測定できる。

また、プローブ１４０自体を水分を含有しないドライタイプにすることによっても、安定的に生体信号を測定できる。

また、粘着剤層１７０は、プレート１１０の下面の全体には必要なく、プローブ１４０が表出する貫通孔１１１の周囲だけで足りる。皮膚１０の凹面に生体センサデバイス１００を貼り付ける場合には、プローブ１４０の下面１４０Ｂを皮膚１０に押し付ける力を効率的に発生させるためにも、粘着剤層１７０は、プレート１１０の貫通孔１１１の周囲に設けられていて、プレート１１０の下面のＸ方向における中央部には設けられていない方が好ましい。このような構成にすることにより、粘着剤層１７０の量を低減することができる。

なお、以上では、プレート１１０の貫通孔１１１にカバー１２０の弾性部材１２４を挿入する形態について説明したが、プレート１１０は貫通孔１１１の代わりに、次のような構成を含んでもよい。図９は、実施の形態の変形例の生体センサデバイスのプレート１１０Ｍを示す平面図である。

プレート１１０Ｍは、図１に示すプレート１１０の貫通孔１１１の代わりに切欠部１１１Ｍを有する。切欠部１１１Ｍは、プレート１１０のＸ方向の両端からプレート１１０ＭのＸ方向の中央に向けて切り欠かれた部分である。切欠部１１１Ｍに構造体１４６（図４参照）を取り付ければよい。

また、以上では、図４及び図５に示すように、プローブ１４０が平面視の外形サイズが等しい矩形環状の枠部１４５Ａ、１４５Ｂと重ね合わされている形態について説明した。しかしながら、プローブ１４０は、図１０のような構成であってもよい。図１０は、実施の形態の変形例の構造体１４６Ｍ１を示す図である。

構造体１４６Ｍ１は、プローブ１４０Ｍ１と、枠部１４５Ａ、１４５Ｂとを重ね合わせたものである。プローブ１４０Ｍ１は、平面視の外形サイズが枠部１４５Ａ、１４５Ｂよりも小さい。このため、構造体１４６Ｍ１の両端では、枠部１４５Ａ、１４５Ｂの両端が重なり合っている。

図１１は、実施の形態の変形例の構造体１４６Ｍ２を示す図である。構造体１４６Ｍ２では、枠部１４５ＭＡ、１４５ＭＢは平面視で円環状であり、プローブ１４０Ｍ１は平面視で円形である。このような構造体１４６Ｍ２を用いる場合には、プレート１１０の貫通孔１１１の開口形状を円形にすればよい。

図１２は、実施の形態の変形例の生体センサデバイス１００Ｍを示す図である。生体センサデバイス１００Ｍでは、プローブ１４０の下面１４０Ｂがプレート１１０の下面よりも０．２ｍｍから２ｍｍ突出している。
このように、プレート１１０の下面よりもプローブ１４０の下面１４０Ｂが突出している場合には、生体センサデバイス１００Ｍを皮膚１０に貼り付けると、プローブ１４０の下面１４０Ｂが皮膚１０により強く押し付けられることになる。

次に、図１３及び図１４を用いて、構造体１４６（図４及び図５参照）の製造方法について説明する。図１３は、構造体１４６の製造工程を示す図である。図１４乃至図１６は、図１３に示す製造工程の前処理を示す図である。

図１３は、ローラ１１〜１５を用いて、構造体１４６を個片化する前のテープ１４６Ｒを作製する工程を示す。ここでは、プローブ１４０、枠部１４５Ａ、１４５Ｂのように個片化する前のテープ状のプローブテープ１４０Ｒ、銅テープ１４５ＡＲ、１４５ＢＲを用いる。プローブテープ１４０Ｒは、銅テープ１４５ＡＲ、１４５ＢＲと重ね合わせる前の状態では、ＰＥＴ(polyethylene terephthalate)フィルム１４１Ｒ、１４２Ｒによって両面が保護されている。

ＰＥＴフィルム１４１Ｒ、１４２Ｒによって両面が保護されたプローブテープ１４０Ｒと、銅テープ１４５ＡＲ、１４５ＢＲとは、それぞれ、ロール状に巻き取った状態で保管可能である。

図１３に示すように、ＰＥＴフィルム１４１Ｒ、１４２Ｒによって両面が保護されたプローブテープ１４０Ｒをローラ１１、１２でＭＤ(Machine Direction)１の方向に送るながら、プローブテープ１４０ＲとＰＥＴフィルム１４１Ｒ、１４２Ｒとを重ね合わせたテープから、ローラ１１でＰＥＴフィルム１４１Ｒを剥がす。これにより、プローブテープ１４０Ｒの下面側が露出する。

また、ローラ１３、１４で銅テープ１４５ＡＲをＭＤ２の方向に送り込み、ローラ１４とローラ１２との間の区間でプローブテープ１４０Ｒの下面に銅テープ１４５ＡＲを貼り付ける。ローラ１３で銅テープ１４５ＡＲを送り出す際に、カーボン接着剤１４４Ａを銅テープ１４５ＡＲの上面に塗布することにより、ローラ１４とローラ１２との間の区間でプローブテープ１４０Ｒの下面に銅テープ１４５ＡＲをカーボン接着剤１４４Ａで貼り付けることができる。

ローラ１２は、銅テープ１４５ＡＲ、プローブテープ１４０Ｒ、ＰＥＴフィルム１４２Ｒを重ね合わせたテープをＭＤ３の方向に送り出しつつ、プローブテープ１４０Ｒの上の銅テープ１４５ＢＲを剥がす。

そして、ＭＤ３の方向においてローラ１２よりも下流側にあるローラ１５は、銅テープ１４５ＢＲをＭＤ４の方向に送り込み、銅テープ１４５ＡＲとプローブテープ１４０Ｒを重ね合わせたテープの上に、プローブテープ１４０Ｒの上に銅テープ１４５ＢＲを貼り付ける。

ローラ１５で銅テープ１４５ＢＲを送り出す際に、カーボン接着剤１４４Ｂを銅テープ１４５ＢＲの下面に塗布することにより、ローラ１５でプローブテープ１４０Ｒの上面に銅テープ１４５ＢＲをカーボン接着剤１４４Ｂで貼り付けることができる。

また、図１４に示すように、プローブテープ１４０Ｒには、ＰＥＴフィルム１４１Ｒ、１４２Ｒによって両面が保護された状態で、レーザ加工又はパンチング処理によって孔部１４０Ａを形成しておけばよい。孔部１４０Ａは、後に個片化することを考慮して、プローブ１４０のメッシュ状の領域に対応する領域に作製すればよい。メッシュ状の領域のＭＤ１方向における間隔は、一例として２ｍｍである。なお、孔部１４０Ａの加工は、図１３のローラ１１でＭＤ１方向に送る前に行っておけばよい
また、図１５に示すように、銅テープ１４５ＡＲには、後に個片化することを考慮して、開口部１４５ＡＲ１を形成しておけばよい。開口部１４５ＡＲ１は、レーザ加工、パンチング処理、エッチング処理等によって作製しておけばよい。なお、これは銅テープ１４５ＢＲについても同様である。

また、図１６に示す実線に沿ってテープ１４６Ｒを個片化すれば、プローブ１４０と枠部１４５Ａ、１４５Ｂを重ね合わせた構造体１４６（図４参照）を作製することができる。

以上により、銅テープ１４５ＡＲ、プローブテープ１４０Ｒ、銅テープ１４５ＢＲを貼り合わせたテープ１４６Ｒを作製することができる。テープ１４６Ｒは、ロール状に巻き取って保管可能である。このように、テープ１４６Ｒは、ロールトゥーロールで作製可能である。

以上、本発明の例示的な実施の形態の電極構造、及び、生体センサデバイスについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００ 生体センサデバイス
１１０ プレート
１１１ 貫通孔
１２０ カバー
１２４ 凸部
１３０ 配線
１４０ プローブ
１５０ 電子装置
１６０ 電池
１７０ 粘着剤層

Claims (9)

1. 表面層と、
   貫通孔を有する底面層と、
   前記表面層と前記底面層との間に設けられる導電ポリマーシートと、
   前記導電ポリマーシートの端部に電気的に接続される導電部材と、
   前記表面層と前記導電ポリマーシートとの間に設けられ、前記導電ポリマーシートの一部を前記底面層の貫通孔を通じて突出させる弾性部材と
   を含む、電極構造。
2. 前記導電部材は、接着層を介して前記導電ポリマーシートの端部に電気的に接続される、請求項１記載の電極構造。
3. 前記接着層は導電性を有する、請求項２記載の電極構造。
4. 前記底面層の前記表面層側とは反対側に設けられる粘着剤層をさらに含む、請求項1乃至３のいずれか一項記載の電極構造。
5. 前記弾性部材のヤング率は、前記表面層のヤング率よりも小さく、前記弾性部材のショア硬度は１０以上６０以下である、請求項１乃至４のいずれか一項記載の電極構造。
6. 前記導電ポリマーシートの一部は、前記底面層の底面から、０．２ｍｍ以上２ｍｍ以下突出する、請求項１乃至５のいずれか一項記載の電極構造。
7. 前記導電部材は、前記導電ポリマーシートの少なくとも１つの端部を把持する、請求項１乃至６のいずれか一項記載の電極構造。
8. 前記導電部材は、少なくとも、金属、合金、導電性ポリマー、及び、導電性ポリマーとナノ粒子との混合物を含むグループから選択される、請求項１乃至７のいずれか一項記載の電極構造。
9. 前記請求項１乃至８に記載のいずれか一項記載の電極構造と、
   前記電極構造を介して取得する生体信号を処理する電子装置と
   を含む、生体センサデバイス。

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