JP2023100210A - 生体センサ - Google Patents

Abstract

【課題】優れた接着耐久性を有することができる生体センサを提供する。【解決手段】本発明に係る生体センサは、生体に貼付して生体信号を測定する生体センサであって、電極と、前記生体信号を取得するセンサ本体と、前記センサ本体が収容される収納空間を有する第１層部材と、を備え、前記第１層部材は、一方の面に前記電極が設けられる第１シートを有し、前記第１シートは、前記収納空間に対応する位置に貫通孔を有するシート本体と、前記シート本体に折返し可能に一体に設けられ、前記貫通孔を覆うと共に前記電極の少なくとも一部を露出する位置に折り返される折返し部と、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、生体センサに関する。

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。

このような生体センサとして、例えば、被検体に貼り付けられる貼付面を有する感圧接着層と、導電性高分子で構成され、貼付面の孔から表出させる電極とを備え、感圧接着層を皮膚に貼り付けながら、貼付面の孔から表出させた電極で生体情報を取得する生体センサが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０２０－１５６６９２号公報

ここで、生体センサは、皮膚等の生体表面に貼り付けて長時間使用されることが多いため、生体情報に関する電気信号を長時間安定して取得するためには、より接着耐久性を高めることが重要である。

本発明の一態様は、優れた接着耐久性を有することができる生体センサを提供することを目的とする。

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測定する生体センサであって、電極と、前記生体信号を取得するセンサ本体と、前記センサ本体が収容される収納空間を有する第１層部材と、を備え、前記第１層部材は、一方の面に前記電極が設けられる第１シートを有し、前記第１シートは、前記収納空間に対応する位置に貫通孔を有するシート本体と、前記シート本体に折返し可能に一体に設けられ、前記貫通孔を覆うと共に前記電極の少なくとも一部を露出する位置に折り返される折返し部と、を有する。

本発明に係る生体センサの一態様は、優れた接着耐久性を有することができる。

本発明の実施形態に係る生体センサを示す全体構成を示す斜視図である。 生体センサの各部品の例を示す平面図である。 生体センサの長手方向の断面図であり、図１のI－I断面図である。 上部シートのシート本体に折返し部を貼り付ける状態を示す説明図である。 図１の生体センサを生体の胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。

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。

＜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。なお、生体とは、人体（人）、並びに牛、馬、豚、鶏、犬及び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。本実施形態では、一例として、生体が人である場合について説明する。

本実施形態に係る生体センサは、生体の一部（例えば、皮膚、頭皮又は額等）に貼付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、生体センサが、人の皮膚に貼付して、人の生体情報に関する電気信号（生体信号）を測定する場合について説明する。

図１は、本実施形態に係る生体センサを示す全体構成を示す斜視図である。図１の左側は、本実施形態に係る生体センサの外観を示し、図１の右側は、本実施形態に係る生体センサの各部品を分解した状態を示す。図２は、生体センサの各部品の例を示す平面図である。図３は、生体センサの長手方向の断面図であり、図１のI－I断面図である。

図１及び図２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、第１層部材１０、電極２０及びセンサ部３０を有する。生体センサ１は、第１層部材１０及び電極２０が生体である皮膚２への貼付面を形成する。生体センサ１は、貼付面を皮膚２に貼付して、皮膚２と電極２０との間の電位差（分極電圧）を測定することで、被験者の生体情報に関する電気信号（生体信号）を測定する。

なお、図１～図３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、生体センサの短手方向をＸ軸方向、長手方向を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１が生体（被検体）に貼り付けられる側（貼付側）の反対方向（外側）を＋Ｚ軸方向とし、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軸方向を上側又は上、－Ｚ軸方向を下側又は下という場合があるが、普遍的な上下関係を表すものではない。

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。

本願発明者は、電極が貼り付けられる第１層部材１０と、第１層部材１０の他にセンサ部３０が設置される他の積層部材を備える生体センサを使用するに当たり、第１層部材１０のみで電極の貼付面とセンサ部３０の設置面との役割を持たせることに着目した。そして、本願発明者は、第１層部材１０の一部を第１層部材１０の皮膚２に対向する面側に電極の一部を挟み込むようにしながら折り返して互いに貼り合わせることで、積層部材同士の間に生じる剥離等を低減し、生体センサ１の接着耐久性が高められることを見出した。

［第１層部材］
図１及び図２に示すように、第１層部材１０は、センサ本体３２が収容される収納空間を有し、カバー部材１１及び第１シート１２をこの順に積層して備える。カバー部材１１及び第１シート１２は、平面視において略同一の外形形状を有する。

（カバー部材）
図３に示すように、カバー部材１１は、生体センサ１の最も外側（＋Ｚ軸方向）に位置しており、第１シート１２の上面に接着されている。カバー部材１１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１１１と、カバー部材１１の長手方向（Ｙ軸方向）の両端側に設けられる平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂとを有する。突出部１１１の上面及び下面と、平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂの上面及び下面は、平坦に形成されてよい。

カバー部材１１は、突出部１１１の内側（貼付側）に、生体側に凹状に形成された窪み１１１ａを有する。突出部１１１の内側（貼付側）には、突出部１１１の内面の窪み１１１ａ及び電極２０により、センサ部３０を収納する収納空間Ｓが形成される。

カバー部材１１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、カバー部材１１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してもよい。カバー部材１１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、カバー部材１１の収納空間Ｓに配置されるセンサ部３０が保護されると共に、生体センサ１に上面側から加えられる衝撃が吸収されてセンサ部３０に加わる衝撃が和らげられる。

突出部１１１の上面及び側壁の厚さは、平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂの厚さよりも厚くてよい。これにより、突出部１１１の柔軟性を平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂ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３０を保護することができる。

突出部１１１の上面及び側壁の厚さは、適宜設計可能であり、例えば、１．５ｍｍ～３ｍｍとしてよい。平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂの厚さも、適宜設計可能であり、例えば、０．５ｍｍ～１ｍｍとしてよい。

厚みが薄い平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂは、突出部１１１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い。これにより、皮膚２の表面が変形した場合に平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂ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。

平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂ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してよい。これにより、平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂの外周部の柔軟性をさらに高くすることができ、平坦部１１２Ａ及び１１２Ｂ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。

カバー部材１１の硬度（強度）は、適宜任意の大きさに設計でき、例えば、４０～７０としてよい。カバー部材１１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、カバー部材１１の影響を受けることなく、第１シート１２及び電極２０が皮膚２の動きに合わせて変形し易くすることができる。なお、硬度（硬さ）は、ショアＡ硬度をいう。

（上部シート）
図３に示すように、第１シート１２は、カバー部材１１の下面に設けられている。

第１シート１２は、第１基材１２１と、第１基材１２１の電極２０と対向する一方の面に電極２０が貼り付けられる第１粘着層１２２と、第１基材１２１の電極２０と対向する一方の面とは反対側の面に設けられる第２粘着層１２３を有する。

（（第１基材））
第１基材１２１は、シート状に形成されている。第１基材１２１は、多孔質構造を有し、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されてもよい。多孔質体として、例えば、連続気泡、独立気泡、半独立気泡等の気泡構造を有する発泡素材（発泡体）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、第１基材１２１を介して生体センサ１の外部に放出することができる。

第１基材１２１の透湿度は、１００（ｇ／ｍ²・ｄａｙ）～５０００（ｇ／ｍ²・ｄａｙ）であることが好ましい。第１基材１２１の透湿度を１００（ｇ／ｍ²・ｄａｙ）～５０００（ｇ／ｍ²・ｄａｙ）とすることで、第１基材１２１は一方の面側から侵入した水蒸気を第１基材１２１内を通過させて、他方の面側から安定して放出することができる。

第１基材１２１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。第１基材１２１としては、例えば、イノアックコーポレーション製のＦＯＬＥＣを使用できる。

第１基材１２１の厚さは、適宜設定可能であり、例えば、０．５ｍｍ～１．５ｍｍとしてよい。

第１基材１２１は、カバー部材１１の突出部１１１に対向する位置に貫通孔１２１ａを有する。第１基材１２１の貫通孔１２１ａ以外の表面に第１粘着層１２２及び第２粘着層１２３が設けられることで、第１粘着層１２２及び第２粘着層１２３にも貫通孔１２２ａ及び１２３ａを形成できる。貫通孔１２１ａ、１２２ａ及び１２３ａにより、貫通孔１２ａが形成される。

なお、第１基材１２１は、可撓性、防水性及び透湿性を有していれば、多孔質構造を有しない基材でもよい。第１基材１２１が可撓性、防水性及び透湿性を有することで、第１基材１２１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と共に、第１基材１２１と第２粘着層１２３との隙間への液体の侵入を抑制できる。また、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、第１基材１２１を介して生体センサ１の外部に放出できる。このため、第１シート１２は接着耐久性を維持し易くなる。

多孔質構造を有しない基材の材料としては、上記と同様、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。

（（第１粘着層））
図３に示すように、第１粘着層１２２は、第１基材１２１の電極２０と対向する一方の面に設けられている。後述するシート本体１２Ａに設けられる第１粘着層１２２は、第１基材１２１の生体側（－Ｚ軸方向）の面に位置し、皮膚２と接着すると共に、第１基材１２１と電極２０とを接着する機能を有する。後述する折返し部１２Ｂに設けられる第１粘着層１２２は、第１基材１２１の上面（＋Ｚ軸方の面）に位置し、シート本体１２Ａに設けられる第１粘着層１２２と接着する機能を有する。

第１粘着層１２２は、透湿性を有してよい。これにより、後述するように、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、第１粘着層１２２を介して第１基材１２１に逃がし、第１基材１２１から生体センサ１の外部に放出することができる。第１基材１２１が、上述の通り、気泡構造を有する場合には、第１粘着層１２２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と第１層部材１０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と第１粘着層１２２との界面に溜まった水分により第１粘着層１２２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。

第１粘着層１２２の透湿度は、例えば、１（ｇ／ｍ^２・ｄａｙ）以上であることが好ましい。第１粘着層１２２の透湿度は、１００００（ｇ／ｍ^２・ｄａｙ）以下としてよい。第１粘着層１２２の透湿度が１（ｇ／ｍ^２・ｄａｙ）以上であれば、第１粘着層１２２を皮膚２に貼着した際、第１粘着層１２２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の負荷を低減できる。

第１粘着層１２２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、例えば、アクリル系感圧接着剤を用いてよい。また、第１粘着層１２２は、上記材料で形成した両面粘着性テープでもよい。第１粘着層１２２の上に、カバー部材１１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、カバー部材１１との接合強度を向上させることができる。

第１粘着層１２２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。第１粘着層１２２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。第１粘着層１２２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、第１粘着層１２２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、第１粘着層１２２の表面に粘着剤を点在させることができる。第１粘着層１２２の透湿性は、粘着剤が薄い程高くなり易い。そのため、第１粘着層１２２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。

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、第１粘着層１２２は、粘着力を維持しつつ優れた透湿性を発揮することができる。

第１粘着層１２２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。第１粘着層１２２の厚さが１０μｍ～３００μｍであれば、生体センサ１の薄型化が図れる。

（（第２粘着層））
図３に示すように、第２粘着層１２３は、第１基材１２１の電極２０と対向する一方の面とは反対側の面に設けられている。後述するシート本体１２Ａに設けられる第２粘着層１２３は、第１基材１２１の上面（＋Ｚ軸方の面）に位置する。後述するシート本体１２Ａに設けられる第２粘着層１２３は、第１基材１２１の上面のうち、カバー部材１１の貼付側（－Ｚ軸方向）の平坦面に対応する位置に貼り付けられており、第１基材１２１とカバー部材１１とを接着する機能を有する。後述する折返し部１２Ｂに設けられる第２粘着層１２３は、第１基材１２１の生体側（－Ｚ軸方向）の面に位置し、皮膚２と接着する機能を有する。

第２粘着層１２３を形成する材料としては、シリコン系粘着剤及びシリコンテープ等を用いることができる。

第２粘着層１２３の厚さは、適宜設定可能であり、例えば、１０μｍ～３００μｍとすることができる。

図２及び図３に示すように、第１シート１２は、収納空間Ｓに対応する位置に貫通孔１２１ａを有するシート本体１２Ａと、シート本体１２Ａに折返し可能に一体に設けられた折返し部１２Ｂを有する。即ち、生体センサ１は、カバー部材１１、シート本体１２Ａ、電極２０及び折返し部１２Ｂをカバー部材１１側から折返し部１２Ｂ側に向かってこの順に積層して構成されている。なお、第１シート１２は、シート本体１２Ａ及び折返し部１２Ｂから構成されてもよい。

図３に示すように、シート本体１２Ａは、カバー部材１１の下面に接着して設けられている。シート本体１２Ａは、カバー部材１１の突出部１１１に対向する位置に貫通孔１２ａを有する。貫通孔１２ａにより、センサ部３０のセンサ本体３２を、シート本体１２Ａに遮られることなく、カバー部材１１の内面の窪み１１１ａと貫通孔１２ａとにより形成される収納空間Ｓに収納される。

折返し部１２Ｂは、シート本体１２Ａとの境界線Ｌ１でシート本体１２Ａの下面に向かって折り返した際に、貫通孔１２ａを覆うと共に電極２０の少なくとも一部を露出する位置に折り返される。

図３及び図４に示すように、折返し部１２Ｂは、センサ部３０の端子部３３２Ａと接触する電極２０Ａの一端側及びセンサ部３０の端子部３３２Ｂに接触する電極２０Ｂの一端側である対向部分２０ａを被覆する。折返し部１２Ｂは、電極２０Ａにおいて端子部３３２Ａと接触しない部分及び電極２０Ｂにおいて端子部３３２Ｂと接触しない部分（長手方向（Ｙ軸方向）の他端側（外側））である露出部分２０ｂを露出させる。即ち、折返し部１２Ｂは、貫通孔１２ａを覆うと共に電極２０の貫通孔２０ｃとその周辺の領域を被覆し、電極２０の貫通孔２０ｄとその周辺の領域は露出させている。

折返し部１２Ｂが境界線Ｌ１でシート本体１２Ａ側に折り返されることで、図２及び図４に示すように、折返し部１２Ｂに設けられる第１粘着層１２２は、生体センサ１の平面視において、シート本体１２Ａに設けられる第１粘着層１２２の一部を被覆した位置に貼り合わされている。折返し部１２Ｂは、シート本体１２Ａと一体に形成されているため、第１シート１２と同じ部材で形成されている。即ち、図３及び図４に示すように、シート本体１２Ａ及び折返し部１２Ｂは、第１基材１２１と、第１基材１２１の両面に設けられる第１粘着層１２２及び第２粘着層１２３を有する。折返し部１２Ｂが境界線Ｌ１でシート本体１２Ａ側に折り返されることで、折返し部１２Ｂに設けられる第１粘着層１２２は、シート本体１２Ａに設けられる第１粘着層１２２の一部と向き合うようにして貼り合わされる。

図３に示すように、折返し部１２Ｂがシート本体１２Ａ側に折り返されることで、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０により皮膚２への貼付面が形成される。

折返し部１２Ｂは、図２及び図４に示すように、生体センサ１の平面視において、略矩形の形状を有し、シート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとの境界線Ｌ１に直交する方向（Ｘ軸方向）の折返し部１２Ｂの長さは、シート本体１２Ａの境界線Ｌ１（Ｘ軸方向）に直交する方向の長さと同一であることが好ましい。折返し部１２Ｂが上記の構成を有することで、折返し部１２Ｂが境界線Ｌ１でシート本体１２Ａ側に折り返される際、折返し部１２Ｂは、シート本体１２Ａの一対の電極２０の対向部分２０ａ同士の間を含む領域Ａを全て被覆できる。そのため、折返し部１２Ｂは、シート本体１２Ａに設けられる第１粘着層１２２の貼付面（－Ｚ軸方向の面）に、シート本体１２Ａとの折返し部１２Ｂとの界面を減らしつつ、貫通孔１２ａ及び電極２０の対向部分２０ａを被覆できる。また、折返し部１２Ｂの平面視における形状が略矩形であるため、第１シート１２の製造が容易になる。

［電極］
図３に示すように、電極２０は、第１粘着層１２２の貼付側（－Ｚ軸方向）の面である下面の両端付近に貼り付けられている。電極２０は、シート本体１２Ａの第１粘着層１２２の下面に、電極２０のセンサ本体３２側の一部が端子部３３２Ａ及び３３２Ｂと、第１層部材１０の折返し部１２Ｂとに挟み込まされた状態で貼り付けられている。電極２０は、第１シート１２と折返し部１２Ｂとに挟み込まされていない部分が皮膚２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２０が皮膚２に接触することで、生体信号を検出できる。なお、電極２０は、折返し部１２Ｂの第１基材１２１及び第１粘着層１２２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。

電極２０は、一対の電極２０Ａ及び２０Ｂで構成される。図３に示すように、電極２０Ａは、図中、左側に配置され、電極２０Ｂは、図中、右側に配置されている。電極２０Ａは、その長手方向（Ｙ軸方向）の一端側（内側）が端子部３３２Ａに接触され、電極２０Ｂは、その長手方向（Ｙ軸方向）の一端側（内側）が端子部３３２Ｂに接触される。一対の電極２０Ａ及び２０Ｂは略同じ形状を有している。

なお、センサ部３０の端子部３３２Ａに接触される電極２０Ａの一端側及びセンサ部３０の端子部３３２Ｂに接触される電極２０Ｂの一端側を対向部分２０ａとする。電極２０Ａにおいて端子部３３２Ａと接触しない部分及び電極２０Ｂにおいて端子部３３２Ｂと接触しない部分（長手方向（Ｙ軸方向）の他端側（外側））を、露出部分２０ｂとする。

電極２０は、シート状等、任意の形状を有してよい。

電極２０の平面視における形状は、特に限定されず、用途等に応じて適宜任意の形状に設計されてよい。電極２０は、図２に示すように、平面視において、一端側である対向部分２０ａが円弧状に形成され、他端側である露出部分２０ｂが矩形に形成されてよい。

電極２０は、図２及び図３に示すように、長手方向（Ｙ軸方向）の一端側（内側）に設けられ、幅方向（Ｘ軸方向）に細長い長円形状の貫通孔２０ｃと、長手方向（Ｙ軸方向）の他端側（外側）に設けられる円形状の貫通孔２０ｄとを有してよい。これにより、電極２０は、第１粘着層１２２に貼り付けられた状態で、貫通孔２０ｃ及び２０ｄから第１粘着層１２２を貼付側に露出させることができるため、電極２０と皮膚２との密着性を高められる。なお、貫通孔２０ｃ及び２０ｄの数は特に限定されず、電極２０の対向部分２０ａの大きさ等に応じて適宜設定してよい。

電極２０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、合金等を用いて形成できる。中でも、電極２０を生体用に適用した際にアレルギー反応等が生じないようにする等、生体の安全性の観点から、電極２０は導電性組成物の硬化物を用いて形成することが好ましい。電極２０は、導電性組成物の硬化物がシート状に形成された粘着性電極シートを用いてもよい。

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、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリピロール系導電性高分子、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、ポリチオフェンとしてポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴともいう）にポリアニリンとしてポリスチレンスルホン酸（ポリ４－スチレンサルフォネート；ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いることがより好ましい。

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。水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）及び変性ＰＶＡ等のヒドロキシル基含有高分子等を用いることができる。

導電性組成物は、架橋剤及び可塑剤等の一般的な各種添加剤を適宜任意の割合で含んでもよい。架橋剤としては、グリオキシル酸ナトリウム等のアルデヒド化合物等が挙げられる。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等が挙げられる。

金属及び合金としては、Ａｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等の一般的な金属及び合金を用いることができる。

電極２０の厚みは、適宜任意の高さとしてよく、例えば１０μｍ～１００μｍとしてもよい。電極２０の厚みが上記の好ましい範囲内であると、電極２０に十分な強度及び柔軟性を与えることができる。なお、電極２０の厚みとは、電極２０の表面に垂直な方向の長さをいう。電極２０の厚みは、例えば、電極２０の断面において、任意の場所を測定した時の厚さであり、任意の場所で複数箇所測定した場合には、これらの測定箇所の厚みの平均値としてもよい。

（センサ部）
図３に示すように、センサ部３０は、折返し部１２Ｂの上に設置され、第１層部材１０により形成される収納空間Ｓ内に収容されている。センサ部３０は、フレキシブル基板３１と、センサ本体３２と、センサ本体３２と接続された接続部３３Ａ及び３３Ｂを有する。

フレキシブル基板３１は、生体情報を取得する各種部品が搭載された樹脂基板であり、フレキシブル基板３１には、センサ本体３２と、接続部３３Ａ及び３３Ｂとが配置されている。

図２に示すように、センサ本体３２は、制御部である部品搭載部３２１と、バッテリ装着部３２２とを有し、生体情報を取得する。

部品搭載部３２１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３１に搭載される各種部品を有し、生体情報を取得する。なお、各種部品による回路例は省略する。部品搭載部３２１は、バッテリ装着部３２２に装着されるバッテリ３４から供給される電力により動作する。

部品搭載部３２１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。

バッテリ装着部３２２は、接続部３３Ａと部品搭載部３２１との間に配置され、部品搭載部３２１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３２２には、図２に示すように、バッテリ３４が装着される。

接続部３３Ａ及び３３Ｂは、センサ本体３２の長手方向（Ｙ軸方向）にセンサ本体３２とそれぞれ接続された配線３３１Ａ及び３３１Ｂと、配線３３１Ａ及び３３１Ｂの先端側に設けられ、電極２０と接続される端子部３３２Ａ及び３３２Ｂを有する。

配線３３１Ａ及び３３１Ｂの一端は、図３に示すように、それぞれ、電極２０に連結されている。図３に示すように、配線３３１Ａの他端は、センサ本体３２の外周に沿って部品搭載部３２１に搭載されるスイッチ等に接続されている。配線３３１Ｂの他端は、部品搭載部３２１に搭載されるスイッチ等に接続されている。なお、配線３３１Ａ及び３３１Ｂは、フレキシブル基板３１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。

端子部３３２Ａ及び３３２Ｂは、その一端が配線３３１Ａ及び３３１Ｂに連結され、他端の上面が電極２０と接触しながら第１層部材１０のシート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとの間に挟み込まれた状態で配置されている。

バッテリ３４は、公知の電池を用いることができる。バッテリ３４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。

図１及び図２に示すように、生体センサ１は、未使用時には、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０の生体との貼付面に、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０を保護するため、使用するまで、はく離ライナー５０を貼り付けておくことが好ましい。使用時に、はく離ライナー５０をシート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０から剥がして、生体センサ１の貼付面を皮膚２に貼り付けれる。はく離ライナー５０を貼付面に貼り付けておくことで、生体センサ１を長期間保存等しておいても、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０の粘着力を維持できる。そのため、使用時にはく離ライナー５０をシート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０から剥がすことで、貼付面を皮膚２に確実に貼り付けて使用できる。

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。

図１及び図２に示す、第１層部材１０、電極２０及びセンサ部３０を準備する。第１層部材１０、電極２０及びセンサ部３０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。

図１に示す生体センサ１を構成する、第１層部材１０、電極２０及びセンサ部３０を準備した後、センサ部３０を第１層部材１０の折返し部１２Ｂの上に設置する。その後、シート本体１２Ａ側から折返し部１２Ｂ側に向かって、シート本体１２Ａ、電極２０、センサ部３０及び折返し部１２Ｂの順に積層する。これにより、図１に示す生体センサ１が得られる。

なお、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０の皮膚２との貼付面側にはく離ライナー５０を貼り付けてよい。

図５は、図１の生体センサ１を被検者Ｐの胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。図５に示すように、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２０を上側、他方の電極２０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、シート本体１２Ａ及び折返し部１２Ｂ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２０が圧着された状態で、被検者Ｐから電極２０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３２１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。

このように、生体センサ１は、第１層部材１０及び電極２０を備え、第１層部材１０は、第１シート１２を有する。第１シート１２は、シート本体１２Ａ及び折返し部１２Ｂを有する。折返し部１２Ｂは、シート本体１２Ａに折返し可能に一体に設けられ、貫通孔１２ａを覆うと共に電極２０の少なくとも一部を露出する位置に折り返される。第１層部材１０は、その長手方向の一方（＋Ｘ軸方向）の辺側が電極２０を覆うようにしてシート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとを貼り合わせることができるので、第１層部材１０と電極２０とが積層された時の界面が第１層部材１０の長手方向の一方の辺側には生じない。このため、生体センサ１は、第１層部材１０と電極２０との界面が外部と接触する領域を減らせるので、皮膚２の汗や外部からの水蒸気等の水分が生体センサ１内に侵入して第１層部材１０及び電極２０等に触れることを低減できる。

よって、生体センサ１は、第１層部材１０及び電極２０等の劣化を低減できるので、優れた接着耐久性を有することができる。

また、生体センサ１は、生体センサ１を構成する積層部材を第１層部材１０のみで形成でき、他の積層部材を備える必要がないため、生体センサ１を構成する積層部材の種類を削減することができる。

さらに、生体センサ１は、第１層部材１０の第１シート１２が折返し部１２Ｂを備えるため、折返し部１２Ｂはカバー部材１１等の他の部材を含まずに構成できる。このため、折返し部１２Ｂはシート本体１２Ａとの境界線Ｌ１に沿って容易に折り曲げることができる。よって、生体センサ１は、境界線Ｌ１付近に空隙等を生じさせることなくシート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとを容易に貼り合わせることができる。

生体センサ１は、第１シート１２に第１粘着層１２２を設け、折返し部１２Ｂの第１粘着層１２２を、生体センサ１の平面視において、シート本体１２Ａの第１粘着層１２２の一部を被覆するように貼り合わせることができる。生体センサ１は、上記のように、第１層部材１０の長手方向の一方（＋Ｘ軸方向）の辺側を電極２０が覆われるように折り返すことで、シート本体１２Ａと折返し部１２Ｂの第１粘着層１２２同士を貼り合わせることができるため、シート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとの間に剥離が生じることを低減できる。即ち、生体センサ１は、第１層部材１０に第１層部材１０とは異なる他の積層部材を貼り合わせる必要がないため、積層部材同士の間に剥離が生じることを低減することができる。

また、生体センサ１は、シート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとをそれぞれの第１粘着層１２２同士で貼り合わせているため、シート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとを容易に接着させることができる。

生体センサ１は、第１シート１２に、電極２０が貼り付けられる一方の面とは反対側の面に第２粘着層１２３を有することができる。第１シート１２は第１基材１２１の上下両面に第１粘着層１２２及び第２粘着層１２３を備えることができるため、折返し部１２Ｂをシート本体１２Ａに折り返しても、折返し部１２Ｂの皮膚２との貼付面側には粘着性を有することができる。よって、生体センサ１は、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０により形成される貼付面を皮膚２に対してより安定して接着させることができる。

生体センサ１は、折返し部１２Ｂをシート本体１２Ａとの境界で折り返した際に、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０により皮膚２への貼付面を形成できる。これにより、生体センサ１は、シート本体１２Ａ、折返し部１２Ｂ及び電極２０のいずれも皮膚２と接触させることができるため、皮膚２との接触面積を確保し易い。このため、生体センサ１は、皮膚２に対して安定して接触できるため、皮膚２に対して優れた接着性を有することができる。よって、生体センサ１は、より安定して皮膚２から生体信号を取得することができる。

生体センサ１は、第１シート１２が第１基材１２１を備え、第１粘着層１２２は第１基材１２１の一方の面に設け、第２粘着層１２３は第１基材１２１の他方の面に設けることができる。第１基材１２１は、収納空間Ｓに対応する位置に貫通孔１２１ａを有し、多孔質構造を有することができる。第１シート１２が第１基材１２１を有することで、第１基材１２１内に侵入した汗又は水蒸気が侵入しても外部に容易に放出できるので、第１基材１２１と、第１粘着層１２２、第２粘着層１２３又は電極２０との間に剥離が生じることを低減することができる。よって、生体センサ１は、電極２０の皮膚２との接触及びセンサ本体３２との接続をより安定して維持することができるため、生体信号の測定を安定して行うことができると共に、生体センサ１の破損を低減することができる。

生体センサ１は、折返し部１２Ｂの平面視において略矩形の形状を有し、境界線Ｌ１と直交する方向（Ｘ軸方向）の折返し部１２Ｂの長さを境界線Ｌ１と直交する方向（Ｘ軸方向）のシート本体１２Ａの長さと略同一にすることができる。これにより、折返し部１２Ｂが境界線Ｌ１に沿って折り返された際、折返し部１２Ｂは、シート本体１２Ａの下面をシート本体１２Ａの境界線Ｌ１とは反対側に位置する辺（－Ｘ軸方向の辺）まで覆うことができるため、シート本体１２Ａの第１粘着層１２２の主面に生じる折返し部１２Ｂとの界面を減らすことができる。このため、生体センサ１は、皮膚２から生じる汗等の水分がシート本体１２Ａの下面から第１層部材１０の内部に侵入し難いすることができる。また、生体センサ１は、皮膚２との貼付面の凹凸を減らすことができるため、皮膚２に対して安定して接着することができる。

生体センサ１は、センサ部３０が接続部３３Ａ及び３３Ｂを有することができる。接続部３３Ａ及び３３Ｂは、第１層部材１０のシート本体１２Ａと折返し部１２Ｂとの間で電極２０の一部と重なるように設けられると共に、電極２０をセンサ本体３２に接続させる。これにより、生体センサ１は、皮膚２との接触を維持することができると共に、センサ本体３２との接続を確実に維持できるので、生体信号の測定を安定して行うことができる。

このように、生体センサ１は、上記の通り、使用中、皮膚２から生体情報を長時間安定して測定できることから、人の皮膚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、例えば、生体の皮膚等に貼付され、心電図の検出感度が高く、心電図に発生するノイズの高い抑制効果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。

なお、本実施形態では、折返し部１２Ｂは、カバー部材１１と第１シート１２とにより構成されてもよい。

本実施形態では、折返し部１２Ｂは、シート本体１２Ａと別体に折返し可能に形成されてもよいし、シート本体１２Ａとは異なる層構成を有していてもよい。

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。

１ 生体センサ
２ 皮膚
１０ 第１層部材
１１ カバー部材
１２ 第１シート
１２Ａ シート本体
１２Ｂ 折返し部
１２ａ、２０ｃ、２０ｄ、１２１ａ、１２２ａ、１２３ａ 貫通孔
２０、２０Ａ、２０Ｂ 電極
２０ａ 対向部分
２０ｂ 露出部分
３０ センサ部
３２ センサ本体
３３Ａ、３３Ｂ 接続部
３４ バッテリ
１２１ 第１基材
１２２ 第１粘着層
１２３ 第２粘着層

Claims (7)

1. 生体に貼付して生体信号を測定する生体センサであって、
   電極と、
   前記生体信号を取得するセンサ本体と、
   前記センサ本体が収容される収納空間を有する第１層部材と、
   を備え、
   前記第１層部材は、一方の面に前記電極が設けられる第１シートを有し、
   前記第１シートは、
   前記収納空間に対応する位置に貫通孔を有するシート本体と、
   前記シート本体に折返し可能に一体に設けられ、前記貫通孔を覆うと共に前記電極の少なくとも一部を露出する位置に折り返される折返し部と、
   を有する生体センサ。
2. 前記第１シートは、前記電極と対向する一方の面に前記電極が貼り付けられる第１粘着層を有し、
   前記折返し部に設けられる前記第１粘着層が、平面視において、前記シート本体に設けられる前記第１粘着層の一部を被覆した位置に貼り合わされている請求項１に記載の生体センサ。
3. 前記第１シートは、前記電極が貼り付けられる前記一方の面とは反対側の面に第２粘着層を有する請求項２に記載の生体センサ。
4. 前記折返し部を折り返した際に、前記電極、前記シート本体及び前記折返し部により前記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。
5. 前記第１シートは、前記収納空間に対応する位置に前記貫通孔を有し、多孔質構造を有する第１基材を有し、
   前記第１粘着層は前記第１基材の一方の面に設けられ、前記第２粘着層は、前記第１基材の他方の面に設けられる請求項３又は４に記載の生体センサ。
6. 前記折返し部は、平面視において矩形の形状を有し、
   前記シート本体と前記折返し部との境界線に直交する方向の前記折返し部の長さが、前記境界線に直交する方向の前記シート本体の長さと同一である請求項１～５の何れか１項に記載の生体センサ。
7. 前記シート本体と前記折返し部との間に前記電極の一部と重なるように設けられ、前記電極を前記センサ本体に接続する接続部を有する請求項１～６の何れか一項に記載の生体センサ。

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