JP2022081415A - Biological sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体センサに関する。 The present invention relates to a biosensor.
病院、診療所等の医療機関、介護施設、自宅等において、例えば、心電図波形、脈波、脳波、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おり、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。 In medical institutions such as hospitals and clinics, nursing care facilities, homes, and the like, biosensors that measure biometric information such as electrocardiogram waveforms, pulse waves, electroencephalograms, and myoelectricity are used. The biosensor is equipped with a bioelectrode that contacts the living body and acquires the biometric information of the subject. When measuring the biometric information, the biosensor is attached to the skin of the subject and the bioelectrode is attached to the skin of the subject. Make contact. Biological information is measured by acquiring electrical signals related to biological information with bioelectrodes.
このような生体センサとして、例えば、導電性微粒子と柔軟性樹脂バインダーを少なくとも構成成分とする伸縮性導体シートを導電部材として用いた生体接触型電極を衣服内側の一部に備える生体情報計測用衣服が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この生体情報計測用衣服に取り付けられる生体接触型電極は、電極表面の面積を1平方センチメートル以上とし、かつ生体接触型電極の表面と乾燥した皮膚との静摩擦係数を0.4以上、2.0以下とする。 As such a biosensor, for example, a garment for measuring biometric information provided with a biocontact type electrode using a stretchable conductor sheet containing at least conductive fine particles and a flexible resin binder as a conductive member inside the garment. Is disclosed (see, for example, Patent Document 1). The biocontact type electrode attached to this biometric information measurement garment has an area of the electrode surface of 1 square centimeter or more, and the static friction coefficient between the surface of the biocontact type electrode and dry skin is 0.4 or more and 2.0 or less. And.
しかしながら、特許文献1の生体情報計測用衣服では、生体接触型電極が粘着性を有するものではなく、着用時に生体接触型電極を被験者の皮膚と生体情報計測用衣服の基材との間に挟み込むことで、生体接触型電極の位置を固定している。そのため、歩行時や動作時等の運動時に衣服の動き及び被験者の皮膚の動きによって生体接触型電極の位置がズレ易く、運動時に心電図にノイズが発生し易いという問題があった。
However, in the biological information measurement garment of
本発明の一態様は、運動時でも心電図波形を安定して取得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。 One aspect of the present invention is to provide a biosensor capable of stably acquiring an electrocardiogram waveform even during exercise.
本発明に係る生体センサの一態様は、生体に貼付して生体信号を取得する生体センサであって、筐体と、前記筐体の前記生体側に設けられた基材と、前記基材の前記生体側の面に設けられる電極と、を備え、前記基材の破断伸び率が、30%~500%であり、前記電極の静止摩擦係数が、3.0~7.0である。 One aspect of the biological sensor according to the present invention is a biological sensor attached to a living body to acquire a biological signal, which is a housing, a base material provided on the living body side of the housing, and the base material. It comprises an electrode provided on the surface on the living body side, the breaking elongation rate of the base material is 30% to 500%, and the static friction coefficient of the electrode is 3.0 to 7.0.
本発明に係る生体センサの一態様は、運動時でも心電図波形を安定して取得することができる。 One aspect of the biosensor according to the present invention can stably acquire an electrocardiogram waveform even during exercise.
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。本明細書において数値範囲を示す「~」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。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail. In addition, in order to facilitate understanding of the description, the same reference numerals are given to the same components in each drawing, and duplicate description is omitted. In addition, the scale of each member in the drawing may differ from the actual scale. In the present specification, "-" indicating a numerical range means that, unless otherwise specified, the numerical values described before and after the numerical range are included as the lower limit value and the upper limit value.
<生体センサ>
本実施形態に係る生体センサについて説明する。生体とは、人体(人)、及び牛、馬、豚、鶏、犬、猫等の動物等をいう。本実施形態に係る生体センサは、生体用、中でも人体用として好適に用いることができる。本実施形態に係る生体センサは、生体の一部である皮膚に貼付して生体情報の測定を行う貼付型生体センサである。本実施形態では、一例として、生体が人である場合について説明する。
<Biosensor>
The biosensor according to this embodiment will be described. The living body means a human body and animals such as cows, horses, pigs, chickens, dogs, and cats. The biosensor according to the present embodiment can be suitably used for a living body, especially for a human body. The biosensor according to the present embodiment is a stick-on biosensor that is attached to the skin, which is a part of a living body, to measure biological information. In this embodiment, a case where the living body is a human will be described as an example.
図1は、本実施形態に係る生体センサの構成を示す斜視図であり、図2は、図1の分解斜視図であり、図3は、図1のI-I断面図である。図1に示すように、生体センサ1は、平面視において略楕円状に形成された板状(シート状)部材である。図2及び図3に示すように、生体センサ1は、筐体(カバー部材)10、発泡シート20、電極30、支持用粘着シート40及びセンサ部50を有し、筐体10側から支持用粘着シート40側に向かって、筐体10、発泡シート20、電極30及び支持用粘着シート40の順に積層することで形成される。生体センサ1は、発泡シート20、電極30及び支持用粘着シート40を生体である皮膚2に貼付して、電極30を介して皮膚2から生体信号を取得する。なお、生体センサ1は、未使用時には、発泡シート20、電極30及び支持用粘着シート40の生体との貼付面側に剥離紙60を有してもよく、使用時に剥離紙60を剥がして、皮膚2の表面に貼り付けて使用できる。
1 is a perspective view showing the configuration of a biological sensor according to the present embodiment, FIG. 2 is an exploded perspective view of FIG. 1, and FIG. 3 is a sectional view taken along the line I-I of FIG. As shown in FIG. 1, the
筐体10、発泡シート20及び支持用粘着シート40は、平面視において略同一の外形形状を有している。センサ部50は、支持用粘着シート40の上に設置され、筐体10及び発泡シート20により形成される収納空間S内に収容されている。
The
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、生体センサの短軸方向をX軸方向、長軸方向をY軸方向とし、高さ方向(厚さ方向)をZ軸方向とする。生体センサが生体(被験者)に貼り付けられる側(貼付側)の反対方向を+Z軸方向とし、生体(被験者)に貼り付けられる側(貼付側)を-Z軸方向とする。以下の説明において、説明の便宜上、+Z軸方向側を上側又は上、-Z軸方向側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。 In the present specification, a three-dimensional Cartesian coordinate system in three-axis directions (X-axis direction, Y-axis direction, Z-axis direction) is used, the short-axis direction of the biosensor is the X-axis direction, and the long-axis direction is the Y-axis direction. The height direction (thickness direction) is the Z-axis direction. The direction opposite to the side (attachment side) on which the biological sensor is attached to the living body (subject) is the + Z axis direction, and the side (attachment side) to which the biological sensor is attached to the living body (subject) is the −Z axis direction. In the following description, for convenience of explanation, the + Z-axis direction side is referred to as an upper side or an upper side, and the −Z axis direction side is referred to as a lower side or a lower side, but does not represent a universal hierarchical relationship.
本願発明者は、発泡シート20と電極30とを備える生体センサを検討するに当たり、発泡シート20が備える発泡基材211の破断伸び率と、電極30の静止摩擦係数μとが、生体センサ1の心電図に発生するノイズの抑制に関連すること、さらに生体センサ1の耐久性の向上と、肌の被れ等の皮膚2への負担の抑制とに関連することに着目した。そして、本願発明者は、発泡基材211の破断伸び率が30%~500%であり、かつ電極30の静止摩擦係数μが3.0~7.0である時には、生体センサ1は皮膚2の貼付面で位置ズレが生じることを抑制できることを発見した。そのため、生体センサ1は、被験者が歩行や動作等の運動を行っている場合でも心電図に発生するノイズを抑えることができ、心電図の波形(心電図波形)を安定して取得できることを見出した。また同時に、本願発明者は、発泡基材211の破断伸び率及び電極30の静止摩擦係数μをそれぞれ上記範囲内にすることで、生体センサ1耐久性を高めると共に、生体センサ1皮膚2に与える負担を低減できることを見出した。
In examining the biosensor including the
[筐体]
図1~図3に示すように、筐体10は、生体センサ1の最も外側(+Z軸方向)に位置しており、発泡シート20の上面に接着されている。筐体10は、長手方向(Y軸方向)の中央部分に、図1の高さ方向(+Z軸方向)に向けて略ドーム上に突出した突出部11を有し、突出部11の内側(貼付側)には生体側に凹状に形成された窪み11aが形成されている。また、筐体10の下面(貼付側の面)は、平坦に形成されている。突出部11の内側(貼付側)には、突出部11の内面の窪み11aと、発泡基材211の孔部211aとにより、センサ部50を収納する収納空間Sが形成される。
[Case]
As shown in FIGS. 1 to 3, the
筐体10を形成する材料としては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム等の柔軟性を有する材料を用いて形成できる。また、筐体10は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のベース樹脂を支持体として支持体の表面に上記の柔軟性を有する材料を積層することにより形成できる。筐体10を上記の柔軟性を有する材料等を用いて形成することで、筐体10の収納空間Sに配置されるセンサ部50を保護すると共に、生体センサ1に上面側から加えられる衝撃を吸収してセンサ部50に加わる衝撃を和らげることができる。
As the material for forming the
筐体10の突出部11の上面及び側壁の厚さは、筐体10の長手方向(Y軸方向)の両端側に設けられる平坦部12a及び12bの厚さに比べて厚い。これにより、突出部11の柔軟性を平坦部12a及び12bの柔軟性に比べて低くすることができ、生体センサ1に加わる外力からセンサ部50を保護できる。
The thickness of the upper surface and the side wall of the protruding
突出部11の上面及び側壁の厚さは、1.5mm~3mmであり、平坦部12a及び12bの厚さは、0.5mm~1mmであることが好ましい。
The thickness of the upper surface and the side wall of the protruding
厚みが薄い平坦部12a及び12bは、突出部11に比べて柔軟性が高いため、生体センサ1を皮膚2に貼り付けた場合に、伸張、屈曲及び捻れ等の体動による皮膚2の表面の変形に追従して変形し易くすることができる。これにより、皮膚2の表面が変形した場合に平坦部12a及び12bに掛かる応力を緩和することができ、生体センサ1が皮膚2から剥がれ難くすることができる。
Since the thin
平坦部12a及び12bの外周部は、端に向けて厚さが徐々に小さくなる形状を有する。これにより、平坦部12a及び12bの外周部の柔軟性をさらに高くすることができ、平坦部12a及び12bの外周部の厚さを薄くしない場合に比べて、生体センサ1が皮膚2に貼り付けられた場合の装着感を向上させることができる。
The outer peripheral portions of the
筐体10は、その硬度(強度)が40~70であることが好ましく、50~60であることがより好ましい。筐体10の硬度が上記の好ましい範囲内であれば、体動により皮膚2が伸長した際に、筐体10の影響を受けることなく、発泡シート20が皮膚2の動きに合わせて変形できる。なお、硬度(硬さ)は、ショアA硬度をいう。
The hardness (strength) of the
[発泡シート]
図3に示すように、発泡シート20は、筐体10の下面に接着して設けられている。発泡シート20は、筐体10の突出部11に対向する位置に貫通孔20aを有する。貫通孔20aにより、センサ部50のセンサ本体52は、発泡シート20に遮られることなく、筐体10の内面の窪み11aと貫通孔20aとにより形成される収納空間Sに収納される。
[Foam sheet]
As shown in FIG. 3, the
発泡シート20は、発泡貼付層21と、筐体10側(+Z軸方向)の面に設けられる筐体用粘着層22とを有している。
The
(発泡貼付層)
図3に示すように、発泡貼付層21は、発泡基材(発泡体ともいう)211と、発泡基材211の生体側(-Z軸方向)の面に設けられた基材用粘着層212とを有している。
(Foam sticking layer)
As shown in FIG. 3, the foamed
((発泡基材))
発泡基材211は、多孔質構造を有しており、可撓性、防水性及び透湿性を有する多孔質体を用いて形成できる。多孔質体として、例えば、連続気泡、独立気泡、半独立気泡等の発泡素材を用いることができる。これにより、生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する汗等による水蒸気を、発泡基材211を介して生体センサ1の外部に放出することができる。
((Foam base material))
The foamed
発泡基材211の破断伸び率は、30%~500%であり、40%~400%が好ましく、50%~300%がより好ましい。発泡基材211の破断伸び率が30%未満であると、生体センサが皮膚2の動きに追従できず、心電図波形に発生するノイズが大きくなると共に、被験者に不快感を与え易い。発泡基材211の破断伸び率が500%を超えると、発泡基材211の内部に形成される空隙の体積が大きく、発泡基材211が柔らかくなり過ぎるため、発泡基材211の形状が不安定になる。また、発泡基材211内の空隙、及び発泡基材211と基材用粘着層212又は筐体用粘着層22との隙間に水、汗等の液体が浸入し易くなるため、発泡基材211の耐久性が低下し易い。発泡基材211の破断伸び率が30%~500%であれば、生体センサ1は皮膚2に接触した状態で延び易くなり、皮膚2に接触した状態を維持できるため、心電図波形に発生するノイズを小さくできると共に、被験者に与える不快感を軽減できる。また、発泡基材211内の空隙、及び発泡基材211と基材用粘着層212又は筐体用粘着層22との隙間への液体の侵入を抑制できるため、発泡基材211は耐久性を維持できる。
The elongation at break of the foamed
なお、発泡基材211の破断伸び率とは、下記式(1)の通り、発泡基材211の破断時における長軸方向又は短軸方向の長さの、発泡基材211の引っ張り前の長軸方向又は短軸方向の長さに対する比をいう。
発泡基材211の破断伸び率=発泡基材211の破断時における長軸方向又は短軸方向の長さ/発泡基材211の引っ張り前の長軸方向又は短軸方向の長さ ・・・(1)
As shown in the following formula (1), the breaking elongation ratio of the foamed
Fracture elongation of the foamed
発泡基材211の破断伸び率は、引張試験機(AGS-J、株式会社島津製作所製)を用いて測定できる。このときの引張試験条件は、適宜設定可能であり、例えば、発泡基材211の幅(発泡基材211の短軸方向の最大幅)10mm、発泡基材211の両端部を掴む一対の治具同士の最初の距離を50mmとし、引張強度300mm/分として行うことができる。発泡基材211の破断伸び率は、発泡基材211の長軸方向及び短軸方向のいずれの破断伸び率でもよいが、測定のし易さの点から、発泡基材211の長軸方向の破断伸び率が好ましい。発泡基材211の破断伸び率の測定には、発泡基材211を所定の大きさ(例えば、短辺10mm×長辺70mm×厚さ0.5mm)を有する矩形状のシートを用いてよい。矩形状のシートを引っ張る際には、矩形状のシートの短辺側の両端部を引張試験治具で掴んで固定し、一対の治具の一方又は両方を引張強度が300mm/分となるように移動させて、矩形状のシートを引っ張るようにしてよい。矩形状のシートの短辺側の両端部は、矩形状のシートの大きさ等によるが、短辺側の面から所定の範囲(例えば15mm以下)の領域をいう。
The elongation at break of the foamed
発泡基材211の破断伸び率は、複数(例えば、3つ)の発泡基材211のそれぞれの測定値の平均値としてもよい。
The elongation at break of the foamed
本実施形態では、発泡基材211の外形が楕円形状であり、皮膚2に貼り付ける際には、発泡基材211の長軸方向が最も伸縮し易いため、発泡基材211の破断伸び率は、発泡基材211の長軸方向における破断伸び率であることが好ましい。なお、発泡基材211の外形が矩形である場合も、発泡基材211の破断伸び率は、発泡基材211の長辺方向における破断伸び率であることが好ましい。発泡基材211の外形が正方形である場合、発泡基材211の破断伸び率は、発泡基材211の一方の辺方向における破断伸び率でよい。発泡基材211の外形が円形である場合、発泡基材211の破断伸び率は、発泡基材211の直径の破断伸び率でよい。
In the present embodiment, the outer shape of the foamed
発泡基材211を形成する材料としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
As the material for forming the foamed
発泡基材211の厚さは、適宜設定可能であり、例えば、0.5mm~1.5mmにできる。
The thickness of the foamed
発泡基材211は、筐体10の突出部11に対向する位置に孔部211aを有する。発泡基材211の孔部211a以外の表面に基材用粘着層212及び筐体用粘着層22が形成されることで、貫通孔20aを形成できる。
The
なお、発泡貼付層21は、発泡基材211を用いているが、これに限定されず、多孔質構造を有しない基材を用いてもよい。基材は、破断伸び率が30%~500%であり、可撓性、防水性及び透湿性を有していればよい。基材は、破断伸び率が30%~500%であり、可撓性、防水性及び透湿性を有すれば、皮膚2に接触した状態で延び易く、皮膚2に接触した状態を維持できると共に、発泡基材211と基材用粘着層212又は筐体用粘着層22との隙間への液体の侵入を抑制でき、耐久性を維持できる。これにより、生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する汗等による水蒸気は、基材を介して生体センサ1の外部に放出できる。
The foamed
基材の材料としては、発泡基材211と同様、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。
As the material of the base material, as in the case of the foamed
((基材用粘着層))
図3に示すように、基材用粘着層212は、発泡基材211の下面に貼り付けられて設けられており、発泡基材211と基材41を接着すると共に発泡基材211と電極30とを接着する機能を有する。
((Adhesive layer for base material))
As shown in FIG. 3, the
基材用粘着層212は、透湿性を有することが好ましい。生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する水蒸気等を基材用粘着層212を介して発泡基材211に逃がすことができる。さらに、発泡基材211は、上述の通り、気泡構造を有するため、筐体用粘着層22を介して水蒸気を生体センサ1の外部に放出できる。これにより、生体センサ1を装着した皮膚2と貼付用粘着層42との界面に、汗又は水蒸気が溜まることを抑止できる。この結果、皮膚2と基材用粘着層212との界面に溜まった水分により基材用粘着層212の粘着力が弱まり、生体センサ1が皮膚2から剥がれることを抑止できる。
The
基材用粘着層212の透湿度は、1(g/m2・day)以上であることが好ましく、10(g/m2・day)以上であることがより好ましい。また、基材用粘着層212の透湿度は、10000(g/m2・day)以下である。基材用粘着層212の透湿度が10(g/m2・day)以上であれば、貼付用粘着層42を皮膚2に貼着した際、支持用粘着シート40から伝わってくる汗等を外部に向けて透過させることができるので、皮膚2の負荷を抑制できる。
The moisture permeability of the
基材用粘着層212を形成する材料としては、感圧接着性を有する材料であることが好ましく、貼付用粘着層42と同様の材料を用いることができ、アクリル系感圧接着剤を用いることが好ましい。
The material for forming the pressure-
基材用粘着層212は、上記材料で形成した両面粘着性テープを用いることができる。基材用粘着層212の上に筐体10を積層して生体センサ1を形成する際、生体センサ1の防水性を向上させると共に、筐体10との接合強度を向上させることができる。
As the
基材用粘着層212は、その表面に、粘着剤が存在する粘着剤形成部分と、粘着剤のない被粘着部分とが交互に形成された、波形状の模様(ウェブ模様)が形成されていてもよい。基材用粘着層212としては、例えば、その表面にウェブ模様が形成された両面粘着性テープを用いることができる。基材用粘着層212は、その表面にウェブ模様を有することで、表面の凸部とその周辺に粘着剤が付き、表面の凹部とその周辺には粘着剤が付かないようにすることができる。そのため、基材用粘着層212の表面に粘着剤が存在する部分と粘着剤が存在しない部分との両方が存在することになるため、基材用粘着層212の表面に粘着剤を点在させることができる。基材用粘着層212の透湿性は、粘着剤が薄い程高くなり易い。そのため、基材用粘着層212は、その表面にウェブ模様が形成して、粘着剤が部分的に薄い部分を有することで、ウェブ模様が形成されていない場合に比べて、粘着力を維持しながら、透湿性を向上させることができる。
The
粘着剤形成部分及び被粘着部分との幅は、適宜設計可能であり、粘着剤形成部分の幅は、例えば、500μm~1000μmであることが好ましく、被粘着部分の幅は1500μm~5000μmであることが好ましい。粘着剤形成部分及び被粘着部分の幅が、それぞれ、上記の好ましい範囲内であれば、基材用粘着層212は、粘着力を維持しつつ優れた透湿性を発揮できる。
The width between the pressure-sensitive adhesive forming portion and the adhered portion can be appropriately designed, and the width of the pressure-sensitive adhesive forming portion is preferably, for example, 500 μm to 1000 μm, and the width of the adhered portion is 1500 μm to 5000 μm. Is preferable. When the widths of the pressure-sensitive adhesive forming portion and the portion to be adhered are within the above-mentioned preferable ranges, the pressure-
基材用粘着層212の厚さは、適宜任意に設定可能であり、10μm~300μmであることが好ましく、50μm~200μmであることがより好ましく、70μm~110μmであることがさらに好ましい。基材用粘着層212の厚さが10μm~300μmであれば、生体センサ1の薄型化が図れる。
The thickness of the
(筐体用粘着層)
図3に示すように、筐体用粘着層22は、発泡基材211の上面に貼り付けられた状態で設けられている。筐体用粘着層22は、発泡基材211の上面のうち、筐体10の貼付側(-Y軸方向)の平坦面に対応する位置に貼り付けられており、発泡基材211と筐体10とを接着する機能を有する。
(Adhesive layer for housing)
As shown in FIG. 3, the
筐体用粘着層22を形成する材料としては、シリコン系粘着剤シリコンテープ等を用いることができる。
As a material for forming the
筐体用粘着層22の厚さは、適宜設定可能であり、例えば、10μm~300μmにできる。
The thickness of the
(電極)
図3に示すように、電極30は、基材用粘着層212の貼付側(-Z軸方向)である下面に、電極30のセンサ本体52側の一部が配線53a及び53bに接続されつつ、基材用粘着層212とセンサ用粘着層43とに挟み込まされた状態で貼り付けられている。電極30は、基材用粘着層212とセンサ用粘着層43とに挟み込まされていない部分が生体と接触する。生体センサ1が皮膚2に貼付される際に、電極30が皮膚2に接触することで、生体信号を検出できる。生体信号は、例えば、心電図波形、脳波、脈拍等を表す電気信号である。なお、電極30は、基材41に皮膚2と接触可能に露出した状態で埋没させてもよい。
(electrode)
As shown in FIG. 3, the
電極30は、導電性高分子及びバインダー樹脂を含み、導電性高分子はバインダー樹脂中に分散した状態で含まれている。
The
電極30は、導電性高分子とバインダー樹脂を含む導電性組成物の硬化物、金属、合金等をシート状に形成された電極シートを用いて形成することができる。
The
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリピロール系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子及びこれらの誘導体、並びにこれらの複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。 Examples of the conductive polymer include polythiophene-based conductive polymer, polyaniline-based conductive polymer, polypyrrole-based conductive polymer, polyacetylene-based conductive polymer, polyphenylene-based conductive polymer and derivatives thereof, and these. Complexes and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
ポリチオフェン系導電性高分子としては、ポリチオフェン、ポリ(3-メチルチオフェン)、ポリ(3-エチルチオフェン)、ポリ(3-プロピルチオフェン)、ポリ(3-ブチルチオフェン)、ポリ(3-ヘキシルチオフェン)、ポリ(3-ヘプチルチオフェン)、ポリ(3-オクチルチオフェン)、ポリ(3-デシルチオフェン)、ポリ(3-ドデシルチオフェン)、ポリ(3-オクタデシルチオフェン)、ポリ(3-ブロモチオフェン)、ポリ(3-クロロチオフェン)、ポリ(3-ヨードチオフェン)、ポリ(3-シアノチオフェン)、ポリ(3-フェニルチオフェン)、ポリ(3,4-ジメチルチオフェン)、ポリ(3,4-ジブチルチオフェン)、ポリ(3-ヒドロキシチオフェン)、ポリ(3-メトキシチオフェン)、ポリ(3-エトキシチオフェン)、ポリ(3-ブトキシチオフェン)、ポリ(3-ヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3-ヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3-オクチルオキシチオフェン)、ポリ(3-デシルオキシチオフェン)、ポリ(3-ドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3-オクタデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヒドロキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジメトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジエトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジプロポキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジブトキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヘキシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジヘプチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジオクチルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ジドデシルオキシチオフェン)、ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOTともいう)、ポリ(3,4-プロピレンジオキシチオフェン)、ポリ(3,4-ブテンジオキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-メトキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-エトキシチオフェン)、ポリ(3-カルボキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシエチルチオフェン)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシブチルチオフェン)等が挙げられる。 Examples of the polythiophene-based conductive polymer include polythiophene, poly (3-methylthiophene), poly (3-ethylthiophene), poly (3-propylthiophene), poly (3-butylthiophene), and poly (3-hexylthiophene). , Poly (3-heptylthiophene), Poly (3-octylthiophene), Poly (3-decylthiophene), Poly (3-dodecylthiophene), Poly (3-octadecylthiophene), Poly (3-bromothiophene), Poly (3-chlorothiophene), poly (3-iodothiophene), poly (3-cyanothiophene), poly (3-phenylthiophene), poly (3,4-dimethylthiophene), poly (3,4-dibutylthiophene) , Poly (3-hydroxythiophene), Poly (3-methoxythiophene), Poly (3-ethoxythiophene), Poly (3-butoxythiophene), Poly (3-hexyloxythiophene), Poly (3-Heptyloxythiophene) , Poly (3-octyloxythiophene), Poly (3-decyloxythiophene), Poly (3-dodecyloxythiophene), Poly (3-octadecyloxythiophene), Poly (3,4-dihydroxythiophene), Poly (3) , 4-dimethoxythiophene), poly (3,4-diethoxythiophene), poly (3,4-dipropoxythiophene), poly (3,4-dibutoxythiophene), poly (3,4-dihexyloxythiophene) , Poly (3,4-diheptyloxythiophene), Poly (3,4-dioctyloxythiophene), Poly (3,4-didecyloxythiophene), Poly (3,4-didodecyloxythiophene), Poly (3,4-didodecyloxythiophene) 3,4-ethylenedioxythiophene) (also called PEDOT), poly (3,4-propylenedioxythiophene), poly (3,4-butendioxythiophene), poly (3-methyl-4-methoxythiophene) , Poly (3-methyl-4-ethoxythiophene), Poly (3-carboxythiophene), Poly (3-methyl-4-carboxythiophene), Poly (3-methyl-4-carboxyethylthiophene), Poly (3- Methyl-4-carboxybutylthiophene) and the like.
ポリアニリン系導電性高分子としては、ポリアニリン、ポリスチレンスルホン酸(PSSともいう)、ポリビニルスルホン酸、ポリアリルスルホン酸、ポリアクリルスルホン酸、ポリメタクリルスルホン酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンスルホン酸)、ポリイソプレンスルホン酸、ポリスルホエチルメタクリレート、ポリ(4-スルホブチルメタクリレート)、ポリメタクリルオキシベンゼンスルホン酸等のスルホン酸基を有する高分子や、ポリビニルカルボン酸、ポリスチレンカルボン酸、ポリアリルカルボン酸、ポリアクリルカルボン酸、ポリメタクリルカルボン酸、ポリ(2-アクリルアミド-2-メチルプロパンカルボン酸)、ポリイソプレンカルボン酸、ポリアクリル酸等のカルボン酸基を有する高分子が挙げられる。これらは、1種を単独で重合した単独重合体で用いてもよいし、2種以上の共重合体で用いてもよい。これらポリアニオンの中でも、導電性をより高くできることから、スルホン酸基を有する高分子が好ましく、ポリスチレンスルホン酸がより好ましい。 Examples of the polyaniline-based conductive polymer include polyaniline, polystyrene sulfonic acid (also referred to as PSS), polyvinyl sulfonic acid, polyallyl sulfonic acid, polyacrylic sulfonic acid, polymethacrylic sulfonic acid, and poly (2-acrylamide-2-methylpropanesulfonic acid). Polymers with sulfonic acid groups such as acid), polyisoprenesulfonic acid, polysulfoethylmethacrylate, poly (4-sulfobutylmethacrylate), polymethacryloxybenzenesulfonic acid, polyvinylcarboxylic acid, polystyrenecarboxylic acid, polyallylcarboxylic acid. Examples thereof include polymers having a carboxylic acid group such as acid, polyacrylic carboxylic acid, polymethacrylic carboxylic acid, poly (2-acrylamide-2-methylpropane carboxylic acid), polyisoprene carboxylic acid, and polyacrylic acid. These may be used as a homopolymer obtained by polymerizing one kind alone, or may be used as a copolymer of two or more kinds. Among these polyanions, a polymer having a sulfonic acid group is preferable, and polystyrene sulfonic acid is more preferable, because the conductivity can be made higher.
ポリピロール系導電性高分子としては、ポリピロール、ポリ(N-メチルピロール)、ポリ(3-メチルピロール)、ポリ(3-エチルピロール)、ポリ(3-n-プロピルピロール)、ポリ(3-ブチルピロール)、ポリ(3-オクチルピロール)、ポリ(3-デシルピロール)、ポリ(3-ドデシルピロール)、ポリ(3,4-ジメチルピロール)、ポリ(3,4-ジブチルピロール)、ポリ(3-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシエチルピロール)、ポリ(3-メチル-4-カルボキシブチルピロール)、ポリ(3-ヒドロキシピロール)、ポリ(3-メトキシピロール)、ポリ(3-エトキシピロール)、ポリ(3-ブトキシピロール)、ポリ(3-ヘキシルオキシピロール)、ポリ(3-メチル-4-ヘキシルオキシピロール)等が挙げられる。 Polypyrrole-based conductive polymers include polypyrrole, poly (N-methylpyrrole), poly (3-methylpyrrole), poly (3-ethylpyrrole), poly (3-n-propylpyrrole), and poly (3-butyl). Pyrrole), poly (3-octylpyrrole), poly (3-decylpyrrole), poly (3-dodecylpyrrole), poly (3,4-dimethylpyrrole), poly (3,4-dibutylpyrrole), poly (3) -Carboxypyrrole), Poly (3-Methyl-4-carboxypyrrole), Poly (3-Methyl-4-carboxyethylpyrrole), Poly (3-Methyl-4-carboxybutylpyrrole), Poly (3-Hydroxypyrrole) , Poly (3-methoxypyrrole), poly (3-ethoxypyrrole), poly (3-butoxypyrrole), poly (3-hexyloxypyrrole), poly (3-methyl-4-hexyloxypyrrole) and the like. ..
ポリアセチレン系導電性高分子としては、フェニルアセチレンのパラ位にエステルを有するポリフェニルアセチレンモノエステルやフェニルアセチレンのパラ位にアミドを有するポリフェニルアセチレンモノアミド等の極性基を有するポリアセチレン等が挙げられる。 Examples of the polyacetylene-based conductive polymer include polyacetylene monoester having an ester at the para-position of phenylacetylene and polyacetylene having a polar group such as polyphenylacetylene monoamide having an amide at the para-position of phenylacetylene.
ポリフェニレン系導電性高分子としては、ポリフェニレンビニレン等が挙げられる。 Examples of the polyphenylene-based conductive polymer include polyphenylene vinylene and the like.
これらの複合体として、ポリチオフェンにドーパントとしてポリアニリンをドープした複合体等が挙げられる。ポリチオフェンとポリアニリンとの複合体として、PEDOTにPSSをドープしたPEDOT/PSS等を用いることができる。 Examples of these complexes include a complex obtained by doping polythiophene with polyaniline as a dopant. As a complex of polythiophene and polyaniline, PEDOT / PSS or the like obtained by doping PEDOT with PSS can be used.
導電性高分子として、上記の中でも、ポリチオフェンにドーパントとしてポリアニリンをドープした複合体が好ましい。ポリチオフェンとポリアニリンとの複合体の中でも、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、PEDOTにPSSをドープしたPEDOT/PSSがより好ましい。 Among the above, as the conductive polymer, a composite obtained by doping polythiophene with polyaniline as a dopant is preferable. Among the complexes of polythiophene and polyaniline, PEDOT / PSS obtained by doping PEDOT with PSS is more preferable because it has a lower contact impedance with a living body and has high conductivity.
また、電極30は、皮膚2との接触面に複数の貫通孔31を有するのが好ましい。これにより、電極30は、基材用粘着層212に貼り付けられた状態で、貫通孔31から基材用粘着層212を貼付側に露出させることができるため、電極30と皮膚2との密着性を高められる。
Further, the
電極30の静止摩擦係数μは、3.0~7.0であり、好ましくは3.5~6.5であり、より好ましくは4.0~6.0である。電極30の静止摩擦係数μが3.0未満である場合、電極30のタックは小さくなるため、電極30は皮膚2からズレ易くなる。そのため、生体センサ1で測定される心電図波形に発生するノイズが大きくなり易い。電極30の静止摩擦係数μが7.0を超えると、電極30の皮膚2ヘの張り付きが強過ぎるため、生体センサ1を皮膚2に長時間(例えば、24時間)貼り付けた時、皮膚2に肌荒れ等の皮膚2に加わる負担が大きくなり易い。電極30の静止摩擦係数μが、上記の好ましい範囲内であれば、電極30は適度なタックを有することができるため、皮膚2ヘの粘着性を維持できる。そのため、電極30は、皮膚2からズレ難くすることができる。また、電極30は、皮膚2に対して適度は貼着力で張り付くことができるため、皮膚2に加わる負担を軽減できる。
The coefficient of static friction μ of the
なお、静止摩擦係数μとは、2つの物体が接触しながら静止しているとき、接触面に働く最大摩擦力と接触面に垂直な抗力の大きさの比である。 The coefficient of static friction μ is the ratio of the maximum frictional force acting on the contact surface and the magnitude of the drag force perpendicular to the contact surface when the two objects are in contact with each other and are stationary.
本実施形態において、電極30の静止摩擦係数μは、静摩擦係数測定機(新東科学社製、トライボギア TYPE:10)を用いて測定できる。電極30の擬似皮膚に対する静止摩擦係数μは、以下のように測定できる。擬似皮膚には、ウレタンエラストマー膜の表面を加工して乾燥した人の皮膚に近い親疎水性と表面のしわを再現したバイオスキンプレート(株式会社ビューラック社製、品番 P001-001、縦195mm×横120mm×厚み5mm)等を用いてよい。そして、水平状態にある上昇板にバイオスキンプレートを固定し、所定の大きさ(例えば、縦75mm×横35mm)を有する平面圧子に電極30を取り付けて、荷重1.47Nの条件下で30秒静置した後、上昇速度平均10度/6秒で傾斜し、平面圧子が滑り始めた時の摩擦角θdを読み取る。この読み取った摩擦角θdを下記式(I)に当てはめることで、静止摩擦係数μが求められる。
静止摩擦係数μ=tan(θd×π/180) ・・・(I)
In the present embodiment, the static friction coefficient μ of the
Static friction coefficient μ = tan (θd × π / 180) ・ ・ ・ (I)
[支持用粘着シート]
図3に示すように、支持用粘着シート40は、基材41と、貼付用粘着層42と、センサ用粘着層43とを有している。
[Adhesive sheet for support]
As shown in FIG. 3, the supporting pressure-
(第2基材)
図3に示すように、基材41は、貼付用粘着層42の幅方向(X軸方向)の両側の外形形状は、筐体10及び発泡シート20の幅方向(X軸方向)の両側の外形形状と略同一である。基材41の長さ(Y軸方向)は、筐体10及び発泡シート20の長さ(Y軸方向)よりも短く形成されている。支持用粘着シート40の長手方向の両端は、センサ部50の配線53a及び53bを支持用粘着シート40と発泡シート20との間に挟み込む位置であって、電極30の一部と重なる位置にある。そして、基材41の上面にセンサ用粘着層43が設けられ、発泡シート20の貼付面には基材用粘着層212が設けられる。支持用粘着シート40のセンサ用粘着層43と、支持用粘着シート40の長手方向の両端からはみ出した発泡シート20の基材用粘着層212とにより、皮膚2への貼付面が形成されている。これにより、貼付面の位置に応じて、防水性及び透湿性が相違し、粘着性が相違することになるが、生体センサ1の全体では、発泡シート20に対応する貼付面における粘着性が皮膚2への貼付性能に大きく影響を与えることになる。
(Second base material)
As shown in FIG. 3, the
基材41は、適度な伸縮性、可撓性及び靱性を有する可撓性樹脂を用いて形成することができる。基材41を形成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレ-ト、ポリエチレンナフタレ-ト、ポリブチレンナフタレ-ト等のポリエステル系樹脂;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、イミド変性ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂、イミド変性ABS樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合(SAN)樹脂、アクリロニトリル・エチレン-プロピレン-ジエン・スチレン(AES)樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリウレタン系樹脂;シリコーン系樹脂;ポリ塩化ビニル、塩化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂等のポリ塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂及びPETが好適に用いられる。これらの熱可塑性樹脂は、防水性を有する(水分透過性が低く)。そのため、基材41は、これらの熱可塑性樹脂を用いて形成されることで、生体センサ1が生体の皮膚2に貼り付けられた状態で、皮膚2から発生する汗又は水蒸気が基材41を通って、センサ部50のフレキシブル基板51側に侵入することを抑止することができる。
The
基材41は、その上面にセンサ部50が設置されるため、平板状に形成されていることが好ましい。
Since the
基材41の厚さは、適宜任意に選択可能であり、例えば、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。
The thickness of the
(貼付用粘着層)
図3に示すように、貼付用粘着層42は、基材41の貼付側(-Z軸方向)の下面に設けられており、生体と接触する層である。
(Adhesive layer for sticking)
As shown in FIG. 3, the sticking
貼付用粘着層42は、感圧接着性を有することが好ましい。貼付用粘着層42は、感圧接着性を有することで、生体センサ1を生体の皮膚2に押し付けることで皮膚2に容易に貼り付けることができる。
The
貼付用粘着層42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。貼付用粘着層42を形成する材料としては、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。
The material of the
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ことが好ましい。アクリルポリマーは、感圧接着成分として機能することができる。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な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。 The acrylic pressure-sensitive adhesive preferably contains an acrylic polymer as a main component. The acrylic polymer can function as a pressure sensitive adhesive component. The acrylic polymer contains a (meth) acrylic acid ester such as isononyl acrylate and methoxyethyl acrylate as a main component, and a monomer component containing a monomer copolymerizable with a (meth) acrylic acid ester such as acrylic acid as an optional component. A polymer obtained by polymerizing the above can be used.
アクリル系感圧接着剤は、カルボン酸エステルをさらに含有することが好ましい。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、貼付用粘着層42の感圧接着力を調整する感圧接着力調整剤として機能する。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を用いることができる。カルボン酸エステルとしては、トリ脂肪酸グリセリル等を用いることができる。
The acrylic pressure-sensitive adhesive preferably further contains a carboxylic acid ester. The carboxylic acid ester functions as a pressure-sensitive adhesive force adjusting agent that reduces the pressure-sensitive adhesive force of the acrylic polymer and adjusts the pressure-sensitive adhesive force of the
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(多官能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、アミン化合物等が挙げられる。これらの中でも、ポリイソシアネート化合物が好ましい。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。 The acrylic pressure-sensitive adhesive may contain a cross-linking agent, if necessary. The cross-linking agent is a cross-linking component that cross-links the acrylic polymer. Examples of the cross-linking agent include polyisocyanate compounds (polyfunctional isocyanate compounds), epoxy compounds, melamine compounds, peroxide compounds, urea compounds, metal alkoxide compounds, metal chelate compounds, metal salt compounds, carbodiimide compounds, oxazoline compounds, aziridine compounds, and amines. Examples include compounds. Among these, a polyisocyanate compound is preferable. These cross-linking agents may be used alone or in combination.
貼付用粘着層42は、優れた生体適合性を有することが好ましい。例えば、貼付用粘着層42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、貼付用粘着層42を皮膚2に貼着しても、皮膚2の負荷を抑制することができる。
The
貼付用粘着層42は、透湿性を有することが好ましい。生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する水蒸気等を貼付用粘着層42を介して発泡シート20側に逃がすことができる。さらに、発泡シート20は、後述する通り、気泡構造を有するため、貼付用粘着層42を介して水蒸気を生体センサ1の外部に放出することができる。これにより、生体センサ1を装着した皮膚2と貼付用粘着層42との界面に、汗又は水蒸気が溜まることを抑止することができる。この結果、皮膚2と貼付用粘着層42との界面に溜まった水分により貼付用粘着層42の粘着力が弱まり、生体センサ1が皮膚から剥がれることを抑制できる。
The
貼付用粘着層42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。また、貼付用粘着層42の透湿度は、10000(g/m2・day)以下である。貼付用粘着層42の透湿度が300(g/m2・day)以上であれば、貼付用粘着層42を皮膚2に貼着しても、皮膚2から発生した汗等を適度に基材41から外部に向けて透過させることができるので、皮膚2の負担を低減することができる。
The moisture permeability of the
貼付用粘着層42の厚さは、適宜任意に選択可能であり、10μm~300μmであることが好ましい。貼付用粘着層42の厚さが10μm~300μmであれば、生体センサ1の薄型化が図れる。
The thickness of the
(センサ用粘着層)
図4に示すように、センサ用粘着層43は、基材41の筐体10側(+Z軸方向)の上面に設けられており、センサ部50が接着される層である。センサ用粘着層43は、貼付用粘着層42と同様の材料を用いることができるため、詳細は省略する。なお、センサ用粘着層43は、必ずしも設ける必要はなく、センサ用粘着層43に代えて接着剤を基材41の一部又は全部に設けてもよい。
(Adhesive layer for sensor)
As shown in FIG. 4, the
(センサ部)
図4は、センサ部50の構成を示す平面図であり、図5は、センサ部50の一部の分解斜視図である。なお、図4中の破線は、筐体10の外径を示す。図4及び図5に示すように、センサ部50は、生体情報を取得する各種部品が搭載されたフレキシブル基板51と、センサ本体52と、その長手方向にセンサ本体52とそれぞれ接続される配線53a及び53bと、バッテリ54と、正電極パターン55と、負電極パターン56と、導電性粘着テープ57とを有する。センサ部50のパッド部522aとパッド部522bとの間には、正電極パターン55、導電性粘着テープ57、バッテリ54、導電性粘着テープ57及び負電極パターン56が、この順にパッド部522a側からパッド部522b側にかけて積層されている。なお、本実施形態では、バッテリ54の正極端子を-Z軸方向とし、負極端子を+Z軸方向としているが、逆でもよく、正極端子を+Z軸方向とし、負極端子を-Z軸方向としてもよい。
(Sensor part)
FIG. 4 is a plan view showing the configuration of the
フレキシブル基板51は、樹脂基板であり、フレキシブル基板51には、センサ本体52と、配線53a及び53bとが一体形成されている。
The
配線53a及び53bの一端は、図3に示すように、それぞれ、電極30に連結されている。図4に示すように、配線53aの他端は、センサ本体52の外周に沿って部品搭載部521に搭載されるスイッチ等に接続されている。配線53bの他端も、配線53aと同様に、部品搭載部521に搭載されるスイッチ等に接続されている。なお、配線53a及び53bは、フレキシブル基板51の表面側及び裏面側の配線層のどちらに形成してもよい。
One ends of the
図4に示すように、センサ本体52は、制御部である部品搭載部521と、バッテリ装着部522とを有している。
As shown in FIG. 4, the sensor
部品搭載部521は、生体から取得した生体信号を処理して生体信号データを生成するCPU及び集積回路、生体センサ1を起動するスイッチ、生体信号を記憶するフラッシュメモリ、発光素子等、フレキシブル基板51に搭載される各種部品を有する。なお、各種部品による回路例は省略する。部品搭載部521は、バッテリ装着部522に装着されるバッテリ54から供給される電力により動作する。
The
部品搭載部521は、初期動作を確認する動作確認機器、生体センサ1からの生体情報の読み取る読み取り機器等の外部装置に有線又は無線で送信する。
The
バッテリ装着部522は、部品搭載部521に搭載される集積回路等に電力を供給するものである。バッテリ装着部522には、図2に示すように、バッテリ54が装着される。
The
図5に示すように、バッテリ装着部522は、配線53aと部品搭載部521との間に配置され、パッド部522a及び522bと、くびれ部522cとを有している。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、パッド部522aは、配線53aと部品搭載部521との間に設けられ、バッテリ54の正極端子側に位置し、正極端子が接続される正電極パターン55を有している。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、パッド部522bは、パッド部522aに対して長手方向の直交方向(図3の上側方向)に、パッド部522aから所定間隔離れて設けられる。パッド部522bは、バッテリ54の負極端子(第2端子)側に位置し、負極端子が接続される負電極パターン56を有している。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、くびれ部522cは、パッド部522a及び522bの間に配置され、パッド部522a及び522bを互いに連結する。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、バッテリ54は、正電極パターン55と負電極パターン56との間に配置されている。バッテリ54は、正極端子及び負極端子を有し、公知の電池を用いることができる。バッテリ54としては、例えば、CR2025等のコイン型電池を使用することができる。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、正電極パターン55は、バッテリ54の正極端子側に位置し、正極端子に接続されている。正電極パターン55は、角部が面取りされた矩形状を有している。
As shown in FIG. 5, the
図5に示すように、負電極パターン56は、バッテリ54の負極端子側に位置し、負極端子に接続されている。負電極パターン56は、バッテリ54の負極端子の円形形状の大きさに略対応する形状を有している。負電極パターン56の直径は、例えば、バッテリ54の直径と等しく、正電極パターン55の対角線の長さと略等しい大きさを有している。
As shown in FIG. 5, the
導電性粘着テープ57は、導電性を有する粘着剤であり、バッテリ54と正電極パターン55との間と、バッテリ54と負電極パターン56との間に、それぞれ配置されている。なお、導電性粘着テープは、一般に、導電性粘着シート、導電性粘着フィルム等ともいう場合がある。
The conductive
生体センサ1にバッテリ54を装着する場合、正電極パターン55及び負電極パターン56の全体に、導電性粘着テープ57A及び導電性粘着テープ57Bがそれぞれ取り付けられる。そして、バッテリ54の正極端子及び負極端子を、導電性粘着テープ57A及び導電性粘着テープ57Bを介して正電極パターン55及び負電極パターン56にそれぞれ貼り付けることで、バッテリ54がバッテリ装着部522に装着される。なお、図4に示したセンサ本体52は、くびれ部522cを撓めて、バッテリ54を、正電極パターン55と負電極パターン56との間に挟んだ状態でバッテリ装着部522に装着した状態を示している。
When the
図3に示すように、生体センサ1は、貼付面側(-Z軸方向)に、基材41及び電極30を保護するため、生体センサ1を皮膚2に貼り付けるまで、剥離紙60を貼り付けておくことが好ましい。使用時に、剥離紙60を基材41及び電極30から剥がすことで、基材41の粘着力を維持することができる。
As shown in FIG. 3, the
図6は、図1の生体センサ1を生体Pの胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。例えば、生体センサ1は、長手方向(Y軸方向)を被検者Pの胸骨に揃え、一方の電極30を上側、他方の電極30を下側にして被検者Pの皮膚に貼り付けられる。生体センサ1は、図2の貼付用粘着層42による被検者Pの皮膚への貼り付けにより、被検者Pの皮膚に電極30が圧着された状態で、被検者Pから電極30により心電図信号等の生体信号を取得する。生体センサ1は、取得した生体信号データを部品搭載部521に搭載されるフラッシュメモリ等の不揮発メモリに記憶する。
FIG. 6 is an explanatory diagram showing a state in which the
生体センサ1の製造方法は、特に限定されず、適宜任意の方法を用いて製造できる。生体センサ1の製造方法の一例について説明する。
The method for manufacturing the
図1に示す筐体10、発泡シート20、電極30、支持用粘着シート40及びセンサ部50を準備する。筐体10、発泡シート20及び支持用粘着シート40は、それぞれ、これらを製造できる方法であれば特に限定されず、適宜任意の製造方法を用いて製造できる。
The
電極30も、筐体10、発泡シート20及び支持用粘着シート40と同様、電極30を製造できる方法であれば特に限定されず、適宜任意の製造方法を用いて製造できる。例えば、電極30は、導電性組成物を用いて製造できる。
Similar to the
導電性組成物について説明する。導電性組成物は、導電性高分子及びバインダー樹脂を含み、導電性高分子はバインダー樹脂中に分散した状態で含まれている。 The conductive composition will be described. The conductive composition contains a conductive polymer and a binder resin, and the conductive polymer is contained in a state of being dispersed in the binder resin.
導電性高分子は、上記と同様であるため、詳細は省略する。 Since the conductive polymer is the same as above, the details will be omitted.
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、上記の好ましい範囲内であれば、導電性組成物は、優れた導電性、強靱性及び柔軟性を有することができる。 The content of the conductive polymer is preferably 0.20 parts by mass to 20 parts by mass, and more preferably 2.5 parts by mass to 15 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive composition. , 3.0 parts by mass to 12 parts by mass, more preferably. The conductive composition can have excellent conductivity, toughness and flexibility as long as the content is within the above-mentioned preferable range with respect to the conductive composition.
導電性高分子は、ペレット状に成形した固形物でもよい。なお、この場合、導電性高分子の固形物のうちの一部は、導電性組成物に対する各成分の含有量に大きな変動を生じない範囲で溶媒に溶解してもよい。 The conductive polymer may be a solid material formed into pellets. In this case, a part of the solid material of the conductive polymer may be dissolved in the solvent within a range that does not cause a large change in the content of each component with respect to the conductive composition.
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、有機溶媒及び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。 The conductive polymer may be used as an aqueous solution dissolved in a solvent. In this case, as the solvent, an organic solvent and an aqueous solvent can be used. Examples of the organic solvent include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone (MEK); esters such as ethyl acetate; ethers such as propylene glycol monomethyl ether; and amides such as N, N-dimethylformamide. Examples of the aqueous solvent include water; alcohols such as methanol, ethanol, propanol and isopropanol. Among these, it is preferable to use an aqueous solvent.
バインダー樹脂は、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)を含むことができる。 As the binder resin, a water-soluble polymer, a water-insoluble polymer, or the like can be used. As the binder resin, it is preferable to use a water-soluble polymer from the viewpoint of compatibility with other components contained in the conductive composition. The water-soluble polymer may contain a polymer having hydrophilicity (hydrophilic polymer), which is not completely soluble in water.
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、ポリピロール、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。 As the water-soluble polymer, a hydroxyl group-containing polymer or the like can be used. As the hydroxyl group-containing polymer, saccharides such as agarose, polyvinyl alcohol (PVA), modified polyvinyl alcohol, polypyrrole, a copolymer of acrylic acid and sodium acrylate and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyvinyl alcohol or modified polyvinyl alcohol is preferable, and modified polyvinyl alcohol is more preferable.
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。 Examples of the modified polyvinyl alcohol include acetacetyl group-containing polyvinyl alcohol and diacetone acrylamide-modified polyvinyl alcohol. As the diacetone acrylamide-modified polyvinyl alcohol, for example, the diacetone acrylamide-modified polyvinyl alcohol-based resin (DA-modified PVA-based resin) described in JP-A-2016-166436 can be used.
ポリピロールとしては、ポリアニリン、ポリアセチレン等が挙げられる。 Examples of polypyrrole include polyaniline and polyacetylene.
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、上記の好ましい範囲内であれば、導電性組成物を用いて得られる硬化物は、優れた導電性、強靱性及び柔軟性を有することができる。 The content of the binder resin is preferably 5 parts by mass to 140 parts by mass, more preferably 10 parts by mass to 100 parts by mass, and 20 parts by mass to 70 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive composition. It is more preferably by mass. As long as the content is within the above-mentioned preferable range with respect to the conductive composition, the cured product obtained by using the conductive composition can have excellent conductivity, toughness and flexibility. ..
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。 The binder resin may be used as an aqueous solution dissolved in a solvent. As the solvent, the same solvent as in the case of the above-mentioned conductive polymer can be used.
導電性組成物は、さらに架橋剤及び可塑剤の少なくとも一方を含むことが好ましい。架橋剤及び可塑剤は、導電性組成物を用いて得られる硬化物に強靱性及び柔軟性を付与する機能を有する。 The conductive composition preferably further contains at least one of a cross-linking agent and a plasticizer. The cross-linking agent and the plasticizer have a function of imparting toughness and flexibility to the cured product obtained by using the conductive composition.
なお、強靱性は、優れた強度及び伸度を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。 In addition, toughness is a property that achieves both excellent strength and elongation. The toughness does not include the property that one of the strength and the elongation is remarkably excellent, but the other is remarkably low, and includes the property that the balance of both the strength and the elongation is excellent.
柔軟性は、導電性組成物を含む硬化物を屈曲した後、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。 Flexibility is a property that can suppress the occurrence of damage such as breakage in the bent portion after bending the cured product containing the conductive composition.
架橋剤は、バインダー樹脂を架橋させる機能を有する。架橋剤がバインダー樹脂に含まれることで、導電性組成物を用いて得られる硬化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。 The cross-linking agent has a function of cross-linking the binder resin. By including the cross-linking agent in the binder resin, the toughness of the cured product obtained by using the conductive composition can be improved. The cross-linking agent preferably has reactivity with a hydroxyl group. If the cross-linking agent has reactivity with a hydroxyl group, the cross-linking agent can react with the hydroxyl group of the hydroxyl group-containing polymer when the binder resin is a hydroxyl group-containing polymer.
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;ホウ酸等のホウ素化合物;ブロックイソシアネート等のイソシアネート化合物;グリオキシル酸ナトリウム、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、グリオキサール、グルタル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、バインダー樹脂がポルビニルアルコールであるとき、ポルビニルアルコールと反応して架橋構造を形成し易く、導電性組成物を用いて得られる硬化物の性能の保持のし易さの点から、グリオキシル酸ナトリウムが好ましい。 Examples of the cross-linking agent include zirconium compounds such as zirconium salts; titanium compounds such as titanium salts; boron compounds such as boric acid; isocyanate compounds such as blocked isocyanate; aldehyde compounds such as sodium glyoxylate, formaldehyde, acetaldehyde, glyoxal and glutaaldehyde; Examples thereof include an alkoxyl group-containing compound and a methylol group-containing compound. These may be used alone or in combination of two or more. Above all, when the binder resin is porvinyl alcohol, it easily reacts with porvinyl alcohol to form a crosslinked structure, and it is easy to maintain the performance of the cured product obtained by using the conductive composition. Sodium acid acid is preferred.
架橋剤は任意成分であるため、導電性組成物に必ずしも含まれる必要はなく、架橋剤の含有量は0質量部でよい。架橋剤を含む場合、架橋剤の含有量は、導電性組成物100質量部に対して、0.01質量部~1.5質量部であることが好ましく、0.2質量部~1.2質量部であることがより好ましく、0.4質量部~1.0質量部であることがより好ましい。含有量が、上記の好ましい範囲内であれば、導電性組成物を用いて得られる硬化物は、優れた強靱性及び柔軟性を有することができる。 Since the cross-linking agent is an optional component, it does not necessarily have to be contained in the conductive composition, and the content of the cross-linking agent may be 0 parts by mass. When a cross-linking agent is contained, the content of the cross-linking agent is preferably 0.01 part by mass to 1.5 parts by mass, and 0.2 parts by mass to 1.2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the conductive composition. It is more preferably parts by mass, and more preferably 0.4 parts by mass to 1.0 part by mass. If the content is within the above-mentioned preferable range, the cured product obtained by using the conductive composition can have excellent toughness and flexibility.
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。 The cross-linking agent may be used as an aqueous solution dissolved in a solvent. As the solvent, the same solvent as in the case of the above-mentioned conductive polymer can be used.
可塑剤は、導電性組成物を用いて得られる硬化物の導電性を向上させると共に、引張伸度及び柔軟性を向上させる機能を有する。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。 The plasticizer has a function of improving the conductivity of the cured product obtained by using the conductive composition and improving the tensile elongation and flexibility. Examples of the plasticizer include glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, sorbitol, and polyol compounds such as N-methylpyrrolidone (NMP), dimethylformaldehyde (DMF), N-N'-dimethylacetamide (DMAc), and dimethyl sulfoxide. Examples thereof include aprotonic compounds such as (DMSO). These may be used alone or in combination of two or more. Among these, glycerin is preferable from the viewpoint of compatibility with other components.
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質量部であることが好ましく、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。含有量が、上記の好ましい範囲内であれば、導電性組成物を用いて得られる硬化物は、優れた強靱性及び柔軟性を有することができる。 The content of the plasticizer is preferably 0.2 parts by mass to 150 parts by mass, more preferably 1.0 part by mass to 90 parts by mass, with respect to 100 parts by mass of the conductive composition. It is more preferably parts by mass to 70 parts by mass. If the content is within the above-mentioned preferable range, the cured product obtained by using the conductive composition can have excellent toughness and flexibility.
導電性組成物は、架橋剤及び可塑剤の少なくとも一方を含むことで、導電性組成物を用いて得られる硬化物は、強靱性及び柔軟性を向上させることができる。 Since the conductive composition contains at least one of a cross-linking agent and a plasticizer, the cured product obtained by using the conductive composition can improve toughness and flexibility.
導電性組成物は、架橋剤を含むが可塑剤を含まない場合、導電性組成物を用いて得られる硬化物は、強靱性、すなわち引張強度及び引張伸度の両方を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。 When the conductive composition contains a cross-linking agent but no plasticizer, the cured product obtained by using the conductive composition can improve toughness, that is, both tensile strength and tensile elongation. , Flexibility can be improved.
導電性組成物は、可塑剤を含むが架橋剤を含まない場合、導電性組成物を用いて得られる硬化物の引張伸度を向上させることができるため、全体として導電性組成物を用いて得られる硬化物は強靱性を向上させることができる。また、導電性組成物を用いて得られる硬化物の柔軟性を向上させることができる。 When the conductive composition contains a plasticizer but does not contain a cross-linking agent, the tensile elongation of the cured product obtained by using the conductive composition can be improved. Therefore, the conductive composition is used as a whole. The obtained cured product can improve toughness. In addition, the flexibility of the cured product obtained by using the conductive composition can be improved.
導電性組成物は、架橋剤及び可塑剤の両方を含むことが好ましい。導電性組成物が架橋剤及び可塑剤の両方を含むことで、導電性組成物を用いて得られる硬化物はより一層優れた強靱性を有することができる。 The conductive composition preferably contains both a cross-linking agent and a plasticizer. When the conductive composition contains both a cross-linking agent and a plasticizer, the cured product obtained by using the conductive composition can have even better toughness.
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、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。 In addition to the above components, the conductive composition may be filled with a surfactant, a softener, a stabilizer, a leveling agent, an antioxidant, an antioxidant, a leavening agent, a thickener, a colorant, and a filling agent, if necessary. Various known additives such as agents may be appropriately contained in an arbitrary ratio. Examples of the surfactant include silicone-based surfactants.
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。 The conductive composition is prepared by mixing each of the above-mentioned components in the above-mentioned ratio.
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。 The conductive composition may contain a solvent in an appropriate ratio, if necessary. As a result, an aqueous solution of the conductive composition (an aqueous solution of the conductive composition) is prepared.
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。 As the solvent, an organic solvent or an aqueous solvent can be used. Examples of the organic solvent include ketones such as acetone and methyl ethyl ketone (MEK); esters such as ethyl acetate; ethers such as propylene glycol monomethyl ether; and amides such as N, N-dimethylformamide. Examples of the aqueous solvent include water; alcohols such as methanol, ethanol, propanol and isopropanol. Among these, it is preferable to use an aqueous solvent.
導電性組成物を用いて得られる硬化物は、pHが1~10であることが好ましく、1~8であることがより好ましく、1~6であることがさらに好ましい。なお、硬化物のpHの測定は、適宜任意の方法を用いることができ、例えば、リトマス試験紙を硬化物に接触させる方法でもよいし、導電性組成物を溶媒に溶解させた溶液をリトマス試験紙と接触させる方法等を用いることができる。 The cured product obtained by using the conductive composition preferably has a pH of 1 to 10, more preferably 1 to 8, and even more preferably 1 to 6. The pH of the cured product can be measured by any method as appropriate. For example, a method in which the litmus test paper is brought into contact with the cured product may be used, or a solution in which the conductive composition is dissolved in a solvent is brought into contact with the litmus test paper. A method or the like can be used.
導電性組成物を用いて電極30を製造する方法の一例について説明する。
An example of a method for manufacturing the
導電性高分子及びバインダー樹脂を上記割合で混合することにより、導電性高分子及びバインダー樹脂を含む導電性組成物を作製する。導電性組成物は、さらに架橋剤及び可塑剤の少なくとも一方を、それぞれ上記割合で含んでもよい。導電性組成物を作製する際、導電性高分子、バインダー樹脂及び架橋剤は、溶媒に溶解した水溶液として用いてもよい。 By mixing the conductive polymer and the binder resin in the above ratio, a conductive composition containing the conductive polymer and the binder resin is produced. The conductive composition may further contain at least one of a cross-linking agent and a plasticizer in the above proportions. When preparing the conductive composition, the conductive polymer, the binder resin and the cross-linking agent may be used as an aqueous solution dissolved in a solvent.
導電性組成物は、必要に応じて、導電性高分子、バインダー樹脂及び架橋剤を含む溶媒の他に、さらに溶媒を適宜任意の割合で含み、導電性組成物の水溶液(導電性組成物水溶液)を用いてもよい。溶媒としては、上記の溶媒と同様の溶媒を用いることができる。 The conductive composition contains, if necessary, a solvent containing a conductive polymer, a binder resin and a cross-linking agent in an appropriate ratio, and an aqueous solution of the conductive composition (aqueous solution of the conductive composition). ) May be used. As the solvent, the same solvent as the above solvent can be used.
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。得られた硬化物は、必要に応じて、硬化物の表面をプレス機等を用いて打ち抜き(プレス)等を行うことで、硬化物の表面に1つ以上の貫通孔を形成すると共に、硬化物の外形を所定の形状に成形する。これにより、表面に1つ以上の貫通孔を有すると共に所定形状の外形を有する成形体である生体電極、即ち電極30が得られる。なお、プレス機に代えてレーザー加工機により成形してもよい。また、得られた硬化物は、その表面に1つ以上の貫通孔のみを形成してもよいし、外形のみを所定の形状に成形してもよい。さらに、硬化物をそのまま生体電極として用いることができる場合には、硬化物は、成形等を行わずに生体電極として用いてもよい。
After the conductive composition is applied to the surface of the release base material, the conductive composition is heated to promote the cross-linking reaction of the binder resin contained in the conductive composition and to cure the binder resin. As a result, a cured product of the conductive composition is obtained. The obtained cured product is cured by forming one or more through holes on the surface of the cured product by punching (pressing) the surface of the cured product using a press machine or the like, if necessary. The outer shape of the object is molded into a predetermined shape. As a result, a bioelectrode, that is, an
なお、電極30に含まれる、導電性高分子、バインダー樹脂、架橋剤及び可塑剤の各成分は、導電性組成物の作製時の添加量と同等の含有量を有する。
Each component of the conductive polymer, the binder resin, the cross-linking agent, and the plasticizer contained in the
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フィルムや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;ガラス繊維や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。 As the peeling base material, a separator, a core material, or the like can be used. As the separator, a resin film such as a polyethylene terephthalate (PET) film, a polyethylene (PE) film, a polypropylene (PP) film, a polyamide (PA) film, a polyimide (PI) film, or a fluororesin film can be used. As the core material, a resin film such as PET film or PI film; a ceramic sheet; a metal film such as aluminum foil; a resin substrate reinforced with glass fiber or plastic non-woven fiber; a silicone substrate or a glass substrate should be used. Can be done.
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。 As a method of applying the conductive composition on the peeling substrate, a roll coat, a screen coat, a gravure coat, a spin coat, a reverse coat, a bar coat, a blade coat, an air knife coat, a dipping method, a dispensing method, etc., and a small amount A method of hanging the conductive composition of the above on a substrate and stretching it with a doctor blade can be used. By these coating methods, the conductive composition is uniformly coated on the peeling substrate.
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、空気循環型オーブン、熱風乾燥機、遠赤外線乾燥機、マイクロ波減圧乾燥機、高周波乾燥機等の公知の乾燥機を用いることができる。 As a method for heating the conductive composition, known dryers such as a drying oven, a vacuum oven, an air circulation type oven, a hot air dryer, a far infrared dryer, a microwave vacuum dryer, and a high frequency dryer can be used. ..
加熱条件としては、導電性組成物に含まれる架橋剤が反応できる条件であればよい。 The heating conditions may be any conditions as long as the cross-linking agent contained in the conductive composition can react.
導電性組成物の加熱温度は、導電性組成物に含まれるバインダー樹脂の硬化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℃が好ましい。導電性組成物に架橋剤が含まれる場合、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。 The heating temperature of the conductive composition is a temperature at which curing of the binder resin contained in the conductive composition can proceed. The heating temperature is preferably 100 ° C to 200 ° C. When the conductive composition contains a cross-linking agent, if the heating temperature is in the range of 100 ° C. to 200 ° C., the reaction of the cross-linking agent is likely to proceed and the curing of the binder resin can be promoted.
導電性組成物の加熱時間は、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。 The heating time of the conductive composition is preferably 0.5 minutes to 300 minutes, more preferably 5 minutes to 120 minutes. If the heating time is within the range of 0.5 minutes to 300 minutes, the binder resin can be sufficiently cured.
そして、図1に示す生体センサ1を構成する、筐体10、発泡シート20、電極30、支持用粘着シート40及びセンサ部50を準備した後、センサ部50を支持用粘着シート40の上に設置する。その後、筐体10側から支持用粘着シート40側に向かって、筐体10、発泡シート20、電極30及び支持用粘着シート40の順に積層する。発泡シート20及び支持用粘着シート40の生体との貼付面側に剥離紙60を貼り付けてよい。
Then, after preparing the
これにより、図1に示す生体センサ1が得られる。
As a result, the
このように、生体センサ1は、筐体10、発泡基材211及び電極30を備える。発泡基材211は、30%~500%の破断伸び率を有することで、発泡貼付層21は全体が適度な柔軟性を有し、皮膚2との接触面に対して柔軟に変形できる。そのため、生体センサ1を皮膚2に貼り付けて使用する際、生体の体動等により皮膚2が動いても、発泡シート20は皮膚2の動きに追従して変形し易く、皮膚2との接触状態を維持し易いため、心電図に発生するノイズの増大を抑えることができる。また、電極30は、3.0~7.0の静止摩擦係数μを有することで、皮膚2に対して粘着性を維持できる。そのため、電極30は、皮膚2との貼付面からズレ難くなり、皮膚2から剥離するのを抑制できるため、心電図に発生するノイズの増大を抑えることができる。よって、生体センサ1は、被験者が運動して動いている場合でも、心電図波形を安定して取得することができる。
As described above, the
特に、上記のような構成を有する生体センサ1では、電極30が発泡基材211の貼付側の面の一部に基材用粘着層212を介して設けられ、発泡基材211がその略中央部に孔部211aを有している。そのため、発泡基材211が皮膚2の動きに対して追従して変形し易く、生体センサ1が柔軟でありつつ、皮膚2との接触を維持して電極30が電気信号を安定して検出できることが重要である。生体センサ1では、発泡基材211の破断伸び率を30%~500%として、発泡貼付層21を伸縮させ易くすることができる。そのため、生体センサ1は、皮膚2が動いても、発泡基材211に貼り付けられる基材用粘着層212の貼付面が皮膚2に安定して張り付いた状態を維持できる。そして、生体センサ1は、電極30の静止摩擦係数μを3.0~7.0として、電極30の貼付位置がズレることを抑えることができる。よって、生体センサ1は、その使用時に、被験者が運動等で動いても、心電図に発生するノイズの大きさを抑えることができるので、皮膚2から生体情報を安定して高精度に測定できる。
In particular, in the
また、生体センサ1は、発泡基材211が30%~500%の破断伸び率を有することで、発泡基材211の内部に生じる空隙の体積を抑えることができるため、外部からの水分の浸入を抑制できる。そのため、生体センサ1は、耐久性を向上させることができる。
Further, in the
さらに、生体センサ1は、電極30が3.0~7.0の静止摩擦係数μを有することで、電極30が肌に与える負担を抑え、肌荒れ、肌の被れ等の肌への影響を抑制することができる。そのため、生体センサ1は、被験者に長時間取り付けても安全に使用できる。
Further, in the
生体センサ1は、発泡基材211を含む発泡貼付層21の上面である筐体10側の面に筐体用粘着層22を備えることができる。これにより、被験者が運動して皮膚2が伸長しても、発泡貼付層21は、筐体10との接着を維持し、発泡貼付層21と筐体10との間に隙間等が生じることを抑制できるため、発泡貼付層21の内部に水分が侵入することを抑制できる。よって、生体センサ1は、発泡貼付層21の劣化を抑制できるため、耐久性を維持することができる。
The
生体センサ1は、基材用粘着層212、基材41及びセンサ本体52を備え、筐体10は皮膚2側に凹状に形成された窪み11aを有すると共に、発泡基材211は窪み11aに対応する位置に孔部211aを有し、窪み11aと孔部211aとにより収容空間Sを形成できる。これにより、生体センサ1は、センサ本体52を内部に備えても、基材用粘着層212が皮膚2から剥離することを抑制し、皮膚2に貼付いた状態を維持することができる。
The
生体センサ1は、貼付用粘着層42を備え、基材用粘着層212と貼付用粘着層42とにより生体への貼付面を形成することができる。これにより、生体センサ1は、電極30が貼付用粘着層42に貼り付けられていても、皮膚2に貼り付けられる面積を十分確保することができるため、貼付用粘着層42が皮膚2から剥離するのを抑制することができ、電極30を皮膚2に安定して貼付いた状態を維持することができる。よって、生体センサ1は、被験者の皮膚2に長時間取り付けても、使用中、皮膚2から生体情報を確実に検出できる。
The
生体センサ1は、電極30に貫通孔31を設けることができる。貫通孔31から基材用粘着層212を貼付側に露出させることで、電極30と皮膚2との密着性を高めることができる。そのため、生体センサ1は、電極30が基材用粘着層212に貼り付けられていても、基材用粘着層212が皮膚2から剥離することを抑制することができ、皮膚2に対して安定して貼付いた状態を維持することができる。
The
生体センサ1は、発泡基材211を基材として用いることができる。発泡基材211は、多孔構造を有するため、生体センサ1が皮膚2の動きに追従し易くなり、心電図波形に発生するノイズの増大を抑えることできると共に、被験者に不快感を与えることを軽減できる。また、皮膚2から発生する汗等による水蒸気を、発泡基材211を介して生体センサ1の外部により確実に放出できるため、生体センサ1は発泡基材211の耐久性をより確実に維持し易くすることができる。
The
このように、生体センサ1は、生体の皮膚2等に貼り付け使用される貼付型の生体センサとして有効に用いることができる。生体センサ1は、上記の通り、使用中、皮膚2との貼付面の位置ズレを生じ難くすることができる上、さらに耐久性が高く、皮膚2への負担を低減できることから、例えば、生体の皮膚等に貼付され、心電図に発生するノイズの抑制効果が高く、皮膚に対する安全性が要求されるヘルスケア用ウェアラブルデバイスに好適に用いることができる。
As described above, the
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。 Hereinafter, embodiments will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples, but the embodiments are not limited to these Examples and Comparative Examples.
<電極Aの作製及び評価>
[導電性組成物の作製]
導電性高分子としてPEDOT/PSSのペレット(「Orgacon DRY」、日本アグフアマテリアルズ社製)0.38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(変性PVA)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)10.00質量部と、可塑剤としてグリセリン(和光純薬社製)2.00質量部と、溶媒として2-プロパンペール1.60質量部及び水6.50質量部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Aを調整した。
<Manufacturing and evaluation of electrode A>
[Preparation of conductive composition]
An aqueous solution containing 0.38 parts by mass of PEDOT / PSS pellets (“Orgacon DRY”, manufactured by Aghua Materials Japan) as a conductive polymer and modified polyvinyl alcohol (modified PVA) as a binder resin (modified polyvinyl alcohol concentration: 10). %, "Gosenex Z-410", manufactured by Nippon Synthetic Chemical Co., Ltd.) 10.00 parts by mass, glycerin (manufactured by Wako Junyaku Co., Ltd.) 2.00 parts by mass as a plasticizer, and 2-propane pale 1.60 parts by mass as a solvent. Parts and 6.50 parts by mass of water were added to the ultrasonic bath. Then, the aqueous solution containing these components was mixed in an ultrasonic bath for 30 minutes to prepare a uniform conductive composition aqueous solution A.
変性PVAを含む水溶液中の変性PVAの濃度は約10%であるため、導電性組成物水溶液A中の変性PVAの含有量は1.00質量部となる。なお、残部は、導電性組成物水溶液A中の溶媒である。 Since the concentration of the modified PVA in the aqueous solution containing the modified PVA is about 10%, the content of the modified PVA in the aqueous solution A of the conductive composition is 1.00 parts by mass. The balance is the solvent in the aqueous solution A of the conductive composition.
導電性組成物100.0質量部に対する、導電性高分子、バインダー樹脂及び可塑剤の含有量は、それぞれ、11.2質量部、29.6質量部及び59.2質量部であった。 The contents of the conductive polymer, the binder resin and the plasticizer with respect to 100.0 parts by mass of the conductive composition were 11.2 parts by mass, 29.6 parts by mass and 59.2 parts by mass, respectively.
[電極シートの作製]
調整した導電性組成物水溶液Aをポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にアプリケータを用いて塗工した。その後、導電性組成物水溶液Aが塗布されたPETフィルムを乾燥オーブン(SPHH-201、ESPEC社製)に搬送して、導電性組成物水溶液Aを135℃、3分間加熱乾燥することで、導電性組成物の硬化物を作製した。硬化物を所望の形状に打ち抜き成形(プレス)してシート状に成形し、電極シート(生体電極)である電極Aを作製した。
[Preparation of electrode sheet]
The prepared aqueous solution A of the conductive composition was applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film using an applicator. Then, the PET film coated with the conductive composition aqueous solution A is conveyed to a drying oven (SPHH-201, manufactured by ESPEC), and the conductive composition aqueous solution A is heated and dried at 135 ° C. for 3 minutes to be conductive. A cured product of the sex composition was prepared. The cured product was punched (pressed) into a desired shape to form a sheet, and an electrode A, which is an electrode sheet (bioelectrode), was produced.
電極Aに含まれる、導電性高分子、バインダー樹脂及び可塑剤の含有量は、導電性組成物と同様であり、それぞれ、11.2質量部、29.6質量部及び59.2質量部であった。 The contents of the conductive polymer, the binder resin and the plasticizer contained in the electrode A are the same as those of the conductive composition, and are 11.2 parts by mass, 29.6 parts by mass and 59.2 parts by mass, respectively. there were.
[電極Aの評価]
得られた電極Aの静止摩擦係数μを測定した。
(静止摩擦係数μの測定)
電極Aを35mm×70mm×20μmの大きさに切断し、電極シートサンプルを準備した。次に、静摩擦係数測定機(新東科学社製、トライボギア TYPE:10)を用いて電極Aの擬似皮膚に対する静止摩擦係数μを以下のように測定した。評価に用いた擬似皮膚には、ウレタンエラストマー膜の表面を加工して人の皮膚に近い親疎水性と表面のしわを再現したバイオスキンプレート(株式会社ビューラック社製、品番 P001-001、縦195mm×横120mm×厚み5mm)を用いた。そして、水平状態にある上昇板にバイオスキンプレートを固定し、縦75mm×横35mmの平面圧子に電極シートサンプルを取り付けて、荷重1.47Nの条件下で30秒静置した後、上昇速度平均10度/6秒で傾斜し、平面圧子が滑り始めた時の摩擦角θdを読み取り、静止摩擦係数μを下記式(I)に基づいて算出した。
静止摩擦係数μ=tan(θd×π/180) ・・・(I)
[Evaluation of electrode A]
The coefficient of static friction μ of the obtained electrode A was measured.
(Measurement of static friction coefficient μ)
The electrode A was cut into a size of 35 mm × 70 mm × 20 μm, and an electrode sheet sample was prepared. Next, the static friction coefficient μ with respect to the pseudo-skin of the electrode A was measured as follows using a static friction coefficient measuring machine (Tribogear TYPE: 10 manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.). The pseudo-skin used for the evaluation is a bio-skin plate (manufactured by Viewlac Co., Ltd., product number P001-001, length 195 mm) that reproduces the affinity-hydrophobicity close to human skin and the wrinkles on the surface by processing the surface of the urethane elastomer film. × width 120 mm × thickness 5 mm) was used. Then, the bioskin plate is fixed to the ascending plate in the horizontal state, the electrode sheet sample is attached to the flat indenter of 75 mm in length × 35 mm in width, and it is allowed to stand for 30 seconds under the condition of the load of 1.47 N, and then the ascending velocity average. It was tilted at 10 degrees / 6 seconds, the friction angle θd when the planar indenter started to slide was read, and the static friction coefficient μ was calculated based on the following equation (I).
Static friction coefficient μ = tan (θd × π / 180) ・ ・ ・ (I)
導電性組成物水溶液Aに含まれる各成分の含有量と、乾燥温度を表1に示し、電極Aに含まれる各成分の含有量と静電摩擦係数を表2に示す。 Table 1 shows the content of each component contained in the aqueous solution A of the conductive composition and the drying temperature, and Table 2 shows the content of each component contained in the electrode A and the coefficient of electrostatic friction.
[電極B~電極fの作製及び評価]
上記の<電極Aの作製及び評価>において、導電性組成物水溶液B~fを用いて乾燥温度を表1に示す値に変更して電極B~電極fを作製したこと以外は、<電極Aの作製及び評価>と同様にして行った。
[Manufacturing and evaluation of electrodes B to f]
In the above <Preparation and evaluation of electrode A>, <Electrode A Preparation and evaluation of> was performed in the same manner.
各導電性組成物水溶液B~fに含まれる各成分の含有量と、乾燥温度を表1に示し、各電極B~fに含まれる各成分の含有量と静電摩擦係数を表2に示す。 Table 1 shows the content of each component contained in each of the conductive composition aqueous solutions B to f and the drying temperature, and Table 2 shows the content of each component contained in each of the electrodes B to f and the electrostatic friction coefficient. ..
<発泡体Aの作製及び評価>
[発泡体Aの作製]
矩形状に形成されたポリオレフィン発泡シート(「Folec(登録商標)」、株式会社イノアックコーポレーション社製、厚さ:0.5mm)を3倍に発泡させ、シート状の発泡基材である発泡体Aを得た。ポリオレフィン発泡シートの材質及び発泡倍率を表3に示す。
<Preparation and evaluation of foam A>
[Preparation of foam A]
A rectangular foamed polyolefin sheet (“Folec®”, manufactured by Inoac Corporation, thickness: 0.5 mm) is foamed three times to form a sheet-shaped foamed base material, Foam A. Got Table 3 shows the material and foaming ratio of the polyolefin foam sheet.
[発泡体Aの長軸方向の破断伸び率の測定]
発泡体Aの長軸方向の破断伸び率を引張試験機(AGS-J、株式会社島津製作所製)を用いて測定した。発泡体Aのサンプルは、サイズが短辺10mm×長辺70mm×厚さ0.5mmの矩形状のシートを用い、発泡体Aのサンプルの短辺側の両端部を引張試験治具で掴んで固定した。引張試験条件は、下記の通りとした。発泡体Aは3つ準備して、それぞれの測定値の平均値を、発泡体Aの長軸方向の破断伸び率とした。発泡体Aの長軸方向の破断伸び率を表3に示す。
(引張試験条件)
・発泡体Aの幅(発泡体Aの短軸の最大幅):10mm
・発泡体Aを設置する治具同士の距離:50mm
・引張強度:300mm/分
[Measurement of breaking elongation of foam A in the long axis direction]
The elongation at break in the long axis direction of the foam A was measured using a tensile tester (AGS-J, manufactured by Shimadzu Corporation). For the foam A sample, use a rectangular sheet having a size of 10 mm on the short side × 70 mm on the long side × 0.5 mm in thickness, and grasp both ends of the sample of the foam A on the short side with a tensile test jig. Fixed. The tensile test conditions were as follows. Three foams A were prepared, and the average value of each measured value was taken as the breaking elongation rate of the foam A in the long axis direction. Table 3 shows the breaking elongation rate of the foam A in the major axis direction.
(Tensile test conditions)
-Width of foam A (maximum width of the short axis of foam A): 10 mm
-Distance between jigs for installing foam A: 50 mm
・ Tensile strength: 300 mm / min
<発泡体B~fの作製及び評価>
上記の<発泡体Aの作製及び評価>において、ポリオレフィン発泡シートの発泡倍率を表3に示す値に変更して発泡体B~fの作製して、各発泡体の長軸方向の破断伸び率を測定したこと以外は、<発泡体Aの作製及び評価>と同様にして行った。なお、各発泡体のサンプルの厚さは、適宜任意の大きさとした。
<Preparation and evaluation of foams B to f>
In the above <Preparation and evaluation of foam A>, the foaming ratio of the polyolefin foam sheet was changed to the value shown in Table 3 to prepare foams B to f, and the elongation at break in the major axis direction of each foam was obtained. Was measured, but the procedure was the same as in <Preparation and evaluation of foam A>. The thickness of the sample of each foam was appropriately set to an arbitrary size.
各発泡体B~fの製造に用いた各ポリオレフィン発泡シートの材質及び発泡倍率と、各発泡体B~fの長軸方向の破断伸び率を表3に示す。 Table 3 shows the material and foaming ratio of each polyolefin foam sheet used for producing each of the foams B to f, and the elongation at break in the major axis direction of each of the foams B to f.
<実施例1>
[生体センサの作製]
(筐体の作製)
ベース樹脂としてPETを用いて形成した支持体にシリコーンゴムで形成されたショア硬度A40のコート層を形成して、所定の形状に成形することで、筐体を作製した。
<Example 1>
[Manufacturing of biosensor]
(Making the housing)
A housing was manufactured by forming a coat layer having a shore hardness of A40 made of silicone rubber on a support formed by using PET as a base resin and molding it into a predetermined shape.
(発泡シートの作製)
矩形状に形成された発泡基材1(ポリオレフィン発泡シート(「Folec(登録商標)」、株式会社イノアックコーポレーション社製、厚さ:0.5mm)の下面に基材用粘着層(長期貼付用テープ1(日東電工社製、厚さ:70μm))を形成し、発泡貼付層を形成した。なお、長期貼付用テープ1は、その表面に、粘着剤のない粘着剤形成部分の幅が約500μm、粘着剤のない被粘着部分の幅が約1500μmとなるように形成された、波状の模様(ウェブ模様)が形成された両面粘着テープである。その後、貼付層の上面に筐体用粘着層(シリコーン用テープ1(「ST503(HC)60」、日東電工社製、厚さ:60μm)を形成して、発泡シートを作製した。
(Making foam sheet)
Adhesive layer for base material (tape for long-term sticking) on the lower surface of foamed base material 1 (polyolefin foamed sheet (“Folec (registered trademark)”, manufactured by Inoac Corporation, thickness: 0.5 mm) formed in a rectangular shape). 1 (manufactured by Nitto Denko Corporation, thickness: 70 μm)) was formed to form a foamed adhesive layer. The long-term
(支持用粘着シートの作製)
矩形状に形成された基材1(PET(「PET-50-SCA1(白)」、三井物産プラスチック社製)、厚さ:38μm)の両面に貼付用粘着層及びセンサ用粘着層として粘着剤1(「パーミロール」、日東電工社製)、透湿度:21(g/m2・day))を張り付けた肌用テープである支持用粘着シートを作製した。
(Preparation of adhesive sheet for support)
Adhesive as an adhesive layer for sticking and an adhesive layer for sensors on both sides of the base material 1 (PET (“PET-50-SCA1 (white)”, manufactured by Mitsui & Co., Ltd.), thickness: 38 μm) formed in a rectangular shape. A supporting adhesive sheet, which is a skin tape to which 1 (“Permilol”, manufactured by Nitto Denko Corporation), moisture permeability: 21 (g / m 2 · day)) was attached, was produced.
(生体センサの作製)
支持用粘着シートの上面の中央部分にバッテリ及び制御部を備えたセンサ部を設置した。その後、発泡シートの基材用粘着層と支持用粘着シートとの間に挟み込んだ状態で基材用粘着層の貼付面側に一対の電極を貼り付け、電極とセンサ部の配線とを接続した。その後、センサ部が発泡シート及び筐体で形成される収容空間内に配置されるように、発泡シートの上に筐体を積層して、生体センサを作製した。
(Manufacturing of biosensor)
A sensor unit equipped with a battery and a control unit was installed in the center of the upper surface of the support adhesive sheet. After that, a pair of electrodes were attached to the sticking surface side of the adhesive layer for the base material while being sandwiched between the adhesive layer for the base material of the foam sheet and the adhesive sheet for support, and the electrodes and the wiring of the sensor portion were connected. .. Then, the housing was laminated on the foam sheet so that the sensor portion was arranged in the accommodation space formed by the foam sheet and the housing, and the biosensor was manufactured.
[生体センサの特性評価]
得られた生体センサの特性として、生体センサのノイズ、肌への影響及び耐久性を評価した。
[Characteristic evaluation of biosensor]
As the characteristics of the obtained biosensor, the noise, the effect on the skin and the durability of the biosensor were evaluated.
(ノイズの評価)
得られた生体センサを被験者の肌に24時間貼付して心電図を測定し、心電図波形を得た。心電図波形は、ノイズがない場合、図7に示すように、P波、QRS波及びT波で構成される。図8に示すように、得られた心電図波形から、QRS波のうちR波とS波とからなるRS波の振幅の大きさをシグナル(S)とし、隣接するR波同士の間の波形の振幅であるノイズの振幅の大きさをノイズ(N)として求めた。そして、シグナル(S)のノイズ(N)に対する比であるSN比を求めた。SN比は、任意の3つの波形を抽出して平均化した値を用いた。
(Evaluation of noise)
The obtained biosensor was attached to the skin of the subject for 24 hours, and the electrocardiogram was measured to obtain an electrocardiogram waveform. The electrocardiogram waveform is composed of P wave, QRS wave and T wave as shown in FIG. 7 in the absence of noise. As shown in FIG. 8, from the obtained ECG waveform, the magnitude of the amplitude of the RS wave consisting of the R wave and the S wave among the QRS waves is defined as the signal (S), and the waveform between the adjacent R waves is defined as the signal (S). The magnitude of the amplitude of the noise, which is the amplitude, was obtained as the noise (N). Then, the SN ratio, which is the ratio of the signal (S) to the noise (N), was obtained. As the SN ratio, a value obtained by extracting and averaging any three waveforms was used.
得られたSN比を下記評価基準に基づいて評価し、生体センサのノイズを評価した。なお、SN比が8以上である場合、歩行時にノイズが殆ど無いと評価し(表4では、Aと表記)、SN比が5以上8未満である場合、歩行時に軽微なノイズがあると評価し(表4では、Bと表記)、SN比が1よりも高く5未満である場合、歩行時に大きなノイズあるがR波を検知できると評価し(表4では、Cと表記)、SN比が1以下である場合、歩行時に大きなノイズあり、R波を検知できないと評価した(表4では、Dと表記)。
評価基準
A:SN比が8以上である
B:SN比が5以上8未満である
C:SN比が1よりも高く5未満である
D:SN比が1以下である
The obtained SN ratio was evaluated based on the following evaluation criteria, and the noise of the biosensor was evaluated. When the SN ratio is 8 or more, it is evaluated that there is almost no noise during walking (indicated as A in Table 4), and when the SN ratio is 5 or more and less than 8, it is evaluated that there is slight noise during walking. (In Table 4, it is expressed as B), and when the SN ratio is higher than 1 and less than 5, it is evaluated that R wave can be detected although there is a large noise during walking (indicated as C in Table 4), and the SN ratio. When is 1 or less, it was evaluated that there was a large noise during walking and the R wave could not be detected (indicated as D in Table 4).
Evaluation criteria
A: SN ratio is 8 or more B: SN ratio is 5 or more and less than 8 C: SN ratio is higher than 1 and less than 5 D: SN ratio is 1 or less
(肌への影響の評価)
上記の(ノイズの測定)において、生体センサを被験者の肌に24時間貼り付けた後、生体センサを肌から剥離し、生体センサが貼り付けられていた箇所の皮膚の状態を目視で観察し、肌への影響を下記評価基準に基づいて評価した。肌の貼付部に赤みは見られず、問題無かった場合は、優良(表4では、Aと表記)と判断し、肌の貼付部に少し赤みがあったが問題なかった場合は、良好(表4では、Bと表記)と判断し、肌の貼付部に赤みが強く見られた場合と、肌の貼付部に、再度、生体センサを貼り付けられない程の肌荒れが見られた場合は、不良(表4では、C又はDと表記)と判断した。
評価基準
A:肌の貼付部に赤みは見られず、問題無い
B:肌の貼付部に少し赤みがあったが問題無い
C:肌の貼付部に赤みが強く見られる
D:肌の貼付部に、再度、生体センサを貼り付けられない程の肌荒れが見られる
(Evaluation of the effect on the skin)
In the above (measurement of noise), after the biosensor was attached to the skin of the subject for 24 hours, the biosensor was peeled off from the skin, and the condition of the skin at the place where the biosensor was attached was visually observed. The effect on the skin was evaluated based on the following evaluation criteria. If there is no redness on the skin sticking part and there is no problem, it is judged to be excellent (indicated as A in Table 4), and if there is a little redness on the skin sticking part but there is no problem, it is good (not good). In Table 4, it is judged as B), and if redness is strongly seen on the skin sticking part, or if the skin is rough enough to prevent the biosensor from being stuck again on the skin sticking part. , Defect (indicated as C or D in Table 4).
Evaluation criteria
A: No redness is seen on the skin sticking part, no problem B: There is a little redness on the skin sticking part, but there is no problem C: Redness is strongly seen on the skin sticking part D: On the skin sticking part, Once again, the skin is so rough that the biosensor cannot be attached.
(耐久性の評価)
上記の(ノイズの測定)において、生体センサを被験者の肌に24時間貼付した。また、生体センサを被験者の肌に貼付している間、「防水規格:JIS C 0920-1993 (IPX4)」に基づいて水に接触させた。生体センサを被験者の肌に24時間貼付した後、生体センサを肌から剥離して、生体センサの状態を観察し、下記評価基準に基づいて、耐久性を評価した。生体センサに水の吸収や破れが見られず、問題なかった場合は、優良(表4では、Aと表記)と判断し、使用範囲内で問題なく、やや水の吸収や破れが見られるが測定への影響は限定的であった場合は、良好(表4では、Bと表記)と判断し、水の吸収や破れにより途中で剥がれ等が生じたが24時間測定できた場合は、良(表4では、Cと表記)と判断し、水の吸収や破れにより途中で剥がれ等が生じて24時間測定できなかった場合は、不良(表4では、Dと表記)と判断した。
評価基準
A:水の吸収や破れが見られず、問題ない
B:使用範囲内で問題なく、やや水の吸収や破れが見られるが測定への影響は限定的である
C:水の吸収や破れにより剥がれ等が生じたが24時間測定できる
D:水の吸収や破れにより剥がれ等が生じて24時間測定できない
(Evaluation of durability)
In the above (noise measurement), the biosensor was attached to the skin of the subject for 24 hours. In addition, while the biosensor was attached to the skin of the subject, it was brought into contact with water based on "Waterproof standard: JIS C 0920-1993 (IPX4)". After the biosensor was attached to the skin of the subject for 24 hours, the biosensor was peeled off from the skin, the state of the biosensor was observed, and the durability was evaluated based on the following evaluation criteria. If there is no problem with water absorption or tearing on the biosensor, it is judged to be excellent (denoted as A in Table 4), and there is no problem within the range of use, and some water absorption or tearing is seen. If the effect on the measurement is limited, it is judged to be good (indicated as B in Table 4), and if it can be measured for 24 hours, it is good if it peels off due to water absorption or tearing. (Indicated as C in Table 4), and if the measurement could not be performed for 24 hours due to peeling or the like caused by water absorption or tearing, it was determined to be defective (indicated as D in Table 4).
Evaluation criteria
A: No problem with water absorption or tearing B: No problem within the range of use, some water absorption or tearing is seen, but the effect on measurement is limited C: Water absorption or tearing Peeling etc. occurred but can be measured for 24 hours D: Peeling etc. occurred due to water absorption or tearing and measurement cannot be performed for 24 hours
<実施例2~6及び比較例1~6>
実施例1において、用いた電極及び発泡体の種類を変更したこと以外は、実施例1と同様にして行った。
<Examples 2 to 6 and Comparative Examples 1 to 6>
In Example 1, the same procedure as in Example 1 was carried out except that the types of electrodes and foams used were changed.
各実施例及び比較例において、用いた電極及び発泡体の種類と、生体センサの特性の結果を表3に示す。 Table 3 shows the types of electrodes and foams used in each of the examples and comparative examples, and the results of the characteristics of the biosensor.
表4より、実施例1~6では、生体センサのノイズ、肌への影響及び耐久性をいずれも使用上の条件を満たしていたことが確認された。これに対して、比較例1~6では、生体センサは、ノイズ、肌への影響及び耐久性の少なくとも1つ以上が使用上の条件を満たさず、実用上問題を有することが確認された。 From Table 4, it was confirmed that in Examples 1 to 6, the noise of the biosensor, the effect on the skin, and the durability all satisfied the conditions for use. On the other hand, in Comparative Examples 1 to 6, it was confirmed that the biosensor has a practical problem because at least one of noise, skin effect and durability does not satisfy the conditions for use.
よって、実施例1~6の生体センサは、比較例1~6の生体センサと異なり、破断伸び率が30%~500%である発泡基材と、静止摩擦係数μが3.0~7.0である電極とを備えることで、被験者が運動を行っている場合でも、心電図に発生するノイズを抑制して心電図波形を安定して取得できると共に、耐久性を高めつつ肌への負担を低減できた。よって、本実施形態に係る導生体電極を被験者の肌に長時間(例えば、24時間)貼り付けても、長時間継続して被験者に負担をかけることなく、心電図を安定して測定するのに有効に用いることができるといえる。 Therefore, unlike the biosensors of Comparative Examples 1 to 6, the biosensors of Examples 1 to 6 have a foamed substrate having a breaking elongation rate of 30% to 500% and a static friction coefficient μ of 3.0 to 7. By providing an electrode of 0, even when the subject is exercising, the noise generated in the electrocardiogram can be suppressed and the electrocardiogram waveform can be stably acquired, and the burden on the skin is reduced while improving the durability. did it. Therefore, even if the biometric electrode according to the present embodiment is attached to the skin of the subject for a long time (for example, 24 hours), the electrocardiogram can be stably measured without burdening the subject continuously for a long time. It can be said that it can be used effectively.
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、変更など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。 As described above, the embodiments have been described, but the above embodiments are presented as examples, and the present invention is not limited to the above embodiments. The above embodiment can be implemented in various other embodiments, and various combinations, omissions, replacements, changes, and the like can be made without departing from the gist of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the scope of the invention described in the claims and the equivalent scope thereof.
1 生体センサ
2 皮膚
10 筐体
20 発泡シート
21 発泡貼付層
211 発泡基材
211a 孔部
212 基材用粘着層
22 筐体用粘着層
30 電極
31 貫通孔
40 支持用粘着シート
41 基材
42 貼付用粘着層
43 センサ用粘着層
50 センサ部
51 フレキシブル基板(樹脂基板)
52 センサ本体
54 バッテリ
1 Biosensor 2
52
本発明に係る生体センサの一態様は、生体に貼付して生体信号を取得する生体センサであって、筐体と、前記筐体の前記生体側に設けられた基材と、前記基材の前記生体側の面に設けられる電極と、を備え、前記基材の破断伸び率が、30%~500%であり、前記電極の静止摩擦係数が、3.5~7.0であり、
前記基材の破断伸び率は、前記基材を短辺10mm×長辺70mm×厚さ0.5mmの大きさとした矩形のシートの短辺側の両端部を引張試験治具で掴んで固定し、一対の治具の一方又は両方を引張強度が300mm/分となるように移動させて前記矩形のシートを引っ張り、下記式(1)より、前記基材の破断時における長軸方向又は短軸方向の長さの、前記基材の引っ張り前の長軸方向又は短軸方向の長さに対する比より求められ、
前記電極の静止摩擦係数は、静摩擦係数測定機を用いて、前記電極を取り付けた平面圧子を疑似皮膚としてバイオスキンプレートの表面に荷重1.47Nを加えて設置した後、前記疑似皮膚を傾斜させ、前記平面圧子が滑り始めた時の摩擦角θdを下記式(I)に当てはめることで求められる。
基材の破断伸び率=基材の破断時における長軸方向又は短軸方向の長さ/基材の引っ張り前の長軸方向又は短軸方向の長さ ・・・(1)
静止摩擦係数μ=tan(θd×π/180) ・・・(I)
One aspect of the biological sensor according to the present invention is a biological sensor attached to a living body to acquire a biological signal, which is a housing, a base material provided on the living body side of the housing, and the base material. 3. The electrode is provided with an electrode provided on the surface on the living body side, the breaking elongation rate of the base material is 30% to 500%, and the static friction coefficient of the electrode is 3. It is 5 to 7.0 ,
The breaking elongation of the base material is determined by grasping and fixing both ends of the base material on the short side of a rectangular sheet having a size of
The static friction coefficient of the electrode is determined by using a static friction coefficient measuring device to install the planar indenter to which the electrode is attached as a pseudo-skin by applying a load of 1.47 N to the surface of the bioskin plate, and then tilting the pseudo-skin. , It is obtained by applying the friction angle θd when the planar indenter starts to slide to the following equation (I) .
Fracture elongation of the base material = length in the major axis direction or minor axis direction when the substrate is fractured / length in the major axis direction or minor axis direction before the substrate is pulled ... (1)
Static friction coefficient μ = tan (θd × π / 180) ・ ・ ・ (I)
本願発明者は、発泡シート20と電極30とを備える生体センサを検討するに当たり、発泡シート20が備える発泡基材211の破断伸び率と、電極30の静止摩擦係数μとが、生体センサ1の心電図に発生するノイズの抑制に関連すること、さらに生体センサ1の耐久性の向上と、肌の被れ等の皮膚2への負担の抑制とに関連することに着目した。そして、本願発明者は、発泡基材211の破断伸び率が30%~500%であり、かつ電極30の静止摩擦係数μが3.0~7.0である時には、生体センサ1は皮膚2の貼付面で位置ズレが生じることを抑制できることを発見した。そのため、生体センサ1は、被験者が歩行や動作等の運動を行っている場合でも心電図に発生するノイズを抑えることができ、心電図の波形(心電図波形)を安定して取得できることを見出した。また同時に、本願発明者は、発泡基材211の破断伸び率及び電極30の静止摩擦係数μをそれぞれ上記範囲内にすることで、生体センサ1の耐久性を高めると共に、生体センサ1が皮膚2に与える負担を低減できることを見出した。
In examining the biosensor including the foamed
本実施形態において、電極30の静止摩擦係数μは、静摩擦係数測定機(新東科学社製、トライボギア TYPE:10)を用いて測定できる。電極30の疑似皮膚に対する静止摩擦係数μは、以下のように測定できる。疑似皮膚には、ウレタンエラストマー膜の表面を加工して乾燥した人の皮膚に近い親疎水性と表面のしわを再現したバイオスキンプレート(株式会社ビューラック社製、品番 P001-001、縦195mm×横120mm×厚み5mm)等を用いてよい。そして、水平状態にある上昇板にバイオスキンプレートを固定し、所定の大きさ(例えば、縦75mm×横35mm)を有する平面圧子に電極30を取り付けて、荷重1.47Nの条件下で30秒静置した後、上昇速度平均10度/6秒で傾斜し、平面圧子が滑り始めた時の摩擦角θdを読み取る。この読み取った摩擦角θdを下記式(I)に当てはめることで、静止摩擦係数μが求められる。
静止摩擦係数μ=tan(θd×π/180) ・・・(I)
In the present embodiment, the static friction coefficient μ of the
Static friction coefficient μ = tan (θd × π / 180) ・ ・ ・ (I)
[電極Aの評価]
得られた電極Aの静止摩擦係数μを測定した。
(静止摩擦係数μの測定)
電極Aを35mm×70mm×20μmの大きさに切断し、電極シートサンプルを準備した。次に、静摩擦係数測定機(新東科学社製、トライボギア TYPE:10)を用いて電極Aの疑似皮膚に対する静止摩擦係数μを以下のように測定した。評価に用いた疑似皮膚には、ウレタンエラストマー膜の表面を加工して人の皮膚に近い親疎水性と表面のしわを再現したバイオスキンプレート(株式会社ビューラック社製、品番 P001-001、縦195mm×横120mm×厚み5mm)を用いた。そして、水平状態にある上昇板にバイオスキンプレートを固定し、縦75mm×横35mmの平面圧子に電極シートサンプルを取り付けて、荷重1.47Nの条件下で30秒静置した後、上昇速度平均10度/6秒で傾斜し、平面圧子が滑り始めた時の摩擦角θdを読み取り、静止摩擦係数μを下記式(I)に基づいて算出した。
静止摩擦係数μ=tan(θd×π/180) ・・・(I)
[Evaluation of electrode A]
The coefficient of static friction μ of the obtained electrode A was measured.
(Measurement of static friction coefficient μ)
The electrode A was cut into a size of 35 mm × 70 mm × 20 μm, and an electrode sheet sample was prepared. Next, the static friction coefficient μ with respect to the pseudo- skin of the electrode A was measured as follows using a static friction coefficient measuring machine (Tribogear TYPE: 10 manufactured by Shinto Kagaku Co., Ltd.). The pseudo- skin used for the evaluation is a bio-skin plate (manufactured by Buerac Co., Ltd., product number P001-001, vertical) that reproduces the affinity-hydrophobicity close to human skin and the wrinkles on the surface by processing the surface of the urethane elastomer film. 195 mm × width 120 mm × thickness 5 mm) was used. Then, the bioskin plate is fixed to the ascending plate in the horizontal state, the electrode sheet sample is attached to the flat indenter of 75 mm in length × 35 mm in width, and it is allowed to stand for 30 seconds under the condition of the load of 1.47 N, and then the ascending velocity average. It was tilted at 10 degrees / 6 seconds, the friction angle θd when the planar indenter started to slide was read, and the static friction coefficient μ was calculated based on the following equation (I).
Static friction coefficient μ = tan (θd × π / 180) ・ ・ ・ (I)
Claims (8)
筐体と、
前記筐体の前記生体側に設けられた基材と、
前記基材の前記生体側の面に設けられる電極と、
を備え、
前記基材の破断伸び率が、30%~500%であり、
前記電極の静止摩擦係数が、3.0~7.0である生体センサ。 It is a biological sensor that is attached to a living body to acquire biological signals.
With the housing
The base material provided on the living body side of the housing and
An electrode provided on the surface of the base material on the living body side and
Equipped with
The breaking elongation rate of the base material is 30% to 500%, and the breaking elongation rate is 30% to 500%.
A biosensor in which the coefficient of static friction of the electrodes is 3.0 to 7.0.
前記電極に接続され、生体情報を取得するセンサ本体と、
前記センサ本体が設置される基材と、
を備え、
前記筐体は、前記生体側に凹状に形成された窪みを有し、
前記基材は、前記窪みに対応する位置に孔部を有し、
前記窪みと前記孔部とにより、前記センサ本体が収容される収容空間が形成される請求項1又は2に記載の生体センサ。 An adhesive layer for a base material provided on the surface of the base material on the living body side and to which the electrodes are attached,
A sensor body that is connected to the electrodes and acquires biological information,
The base material on which the sensor body is installed and
Equipped with
The housing has a recess formed in a concave shape on the living body side.
The base material has a hole at a position corresponding to the recess.
The biosensor according to claim 1 or 2, wherein a storage space in which the sensor main body is housed is formed by the recess and the hole.
前記基材用粘着層と前記貼付用粘着層とにより生体への貼付面が形成される請求項3に記載の生体センサ。 The adhesive layer for sticking provided on the living body side of the base material is provided.
The biological sensor according to claim 3, wherein a sticking surface to a living body is formed by the adhesive layer for a base material and the adhesive layer for sticking.
静止摩擦係数μ=tan(θd×π/180) ・・・(I) The coefficient of static friction of the electrode is the friction angle when the planar indenter to which the electrode is attached is placed on the surface of the pseudo-skin with a load of 1.47 N and then the pseudo-skin is tilted and the planar indenter starts to slide. The biosensor according to any one of claims 1 to 7, which is obtained by applying θd to the following formula.
Static friction coefficient μ = tan (θd × π / 180) ・ ・ ・ (I)
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