JP6752476B2 - 電極シートおよび電極シートモジュール - Google Patents
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Description
各実施形態に係る電極シート1は、例えば、人体の額に取り付けられて、生体信号を取得するものである。生体信号としては、脳波や心拍等の自発的に発信される信号の他、照射した光の透過や反射により得られる信号が挙げられる。これらの生体信号を人体の額において効果的に取得するために、電極シート1は、全体として伸縮性及び柔軟性をもつことが好ましい。電極シート1は、額の曲面形状に追従して湾曲することが可能である。したがって、電極シート1は、例えば額に対して密着することができ、生体信号を継続的に取得することができる。
次に、本発明の第1実施形態に係る電極シート1について、図1〜図4を参照して説明する。
本実施形態に係る電極シート1は、図1〜図4に示すように、フレキシブル基板10と、生体信号取得部11と、標示部12と、グランド電極13と、を備える。電極シート1は、全体として略矩形形状に形成される。電極シート1は、生体(人体)の額に合わせて貼付可能な大きさで形成されている。具体的には、電極シート1は、額のうち両目に近い位置において血中酸素飽和度のための信号を取得する。また、電極シート1は、その上方に位置する額において脳波を取得する。
[1]市販されている平均厚さ0.1mmのITO電極層付きPET(ポリエチレンテレフタラート)基板を用意した。この時、基板のITO電極(陽極201)は幅1mmにパターニングされているものを用いた。この基板をイソプロパノール中でそれぞれ10分間超音波洗浄した。この基板をイソプロパノール中から取り出し、窒素ブローにより乾燥させ、UVオゾン洗浄を20分間行った。
[2]この基板をスピンコーターにセットし、市販のポリ(3,4−エチレンジオキシチオフェン/スチレンスルホン酸)(PEDOT/PSS)の水分散液を滴下し、毎分1,800回転で60秒間回転させ、更に125℃のホットプレートで10分間乾燥させて、陽極上にPEDOT/PSSからなる正孔注入層202を形成した。正孔注入層202の平均厚さは60nmであった。正孔注入層202の平均厚さは、触針式段差計により測定した。
[3]正孔注入層202まで形成した基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。4,4’−ビス[9−ジカルバゾリル]−2,2’−ビフェニル(CBP)、イリジウムトリス(1−フェニルイソキノリン)(Ir(piq)3)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)をそれぞれアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。真空蒸着装置内を約1×10−5Paまで減圧し、α−NPDを60nm蒸着し、正孔輸送層203を成膜した。次に、CBPをホスト、Ir(piq)3をドーパントとして35nm共蒸着し、発光層204を成膜した。この時、ドープ濃度はIr(piq)3が発光層204全体に対して6重量%となるようにした。
[4]市販の日本触媒社製ポリエチレンイミンSP−200とトリフェニルホスフィンオキシドの混合エタノール溶液を作製した。この時、トリフェニルホスフィンオキシドの濃度は0.5%、ポリエチレンイミンオキシドの濃度は1%とした。上記工程[4]で作製した基板をスピンコーターにセットした。上記工程[3]で形成した発光層204の上にポリエチレンイミン−トリフェニルホスフィンオキシド混合エタノール溶液を滴下し、毎分2,000回転で30秒間回転させ、発光層204の上に電子注入層205を形成した。電子注入層205の平均厚さは10nmであった。電子注入層205の平均厚さは、触針式段差計により測定した。
[5]上記工程[4]で作製した基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。アルミニウムワイヤー(Al)をアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。真空蒸着装置内を約1×10−4Paまで減圧し、電子注入層205の上にAl(陰極206)を平均厚さが100nmとなるように蒸着し、有機電界発光素子(1)を作製した。陰極206の平均厚さは、水晶振動子膜厚計により成膜時に測定した。なお、陰極206を蒸着する時、ステンレス製の蒸着マスクを用いて蒸着面が幅1mmの帯状になるようにした。即ち、作製した有機電界発光素子の発光面積は1mm2とした。
まず、電極シート1が生体の測定位置に近づけられる。このとき、標示部12の設けられている面(基準層103の一方の面)は、露出する面とされる。そして、標示部12は、生体の所定の位置(例えば、鼻の筋に沿う位置)に、位置合わせされる。標示部12が位置合わせされた状態で、電極シート1は、生体に貼付される。
(6)保護層19は、光学素子18に接触する硬質層22と、硬質層22よりもヤング率の低い材料で形成され、硬質層22に隣接する軟質層23と、を備える。これにより、光学素子18に加えられるひずみを、硬質層22及び軟質層23によって軽減することができるので、光学素子18をよりひずみから保護することができる。
次に、本発明の第2実施形態に係る電極シート1について、図5を参照して説明する。第2実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第2実施形態に係る電極シート1は、発光部20Aが、OLEDに代えて、iOLED(逆有機ELダイオード)である点で第1実施形態と異なる。
[1]市販されている平均厚さ0.1mmのITO電極層付きPET基板を用意した。この時、基板のITO電極(陰極206)は幅1mmにパターニングされているものを用いた。この基板をイソプロパノール中でそれぞれ10分間超音波洗浄した。この基板をイソプロパノール中から取り出し、窒素ブローにより乾燥させ、UVオゾン洗浄を20分行った。
[2]この基板を、亜鉛金属ターゲットを持つミラトロンスパッタ装置の基板ホルダーに固定した。約1×10−4Paまで減圧した後、アルゴンと酸素を導入した状態でスパッタし、膜厚約2nmの酸化亜鉛層を作成した。この時にメタルマスクを併用して、電極取り出しのためITO電極の一部は酸化亜鉛が成膜されないようにした。
[3]酢酸マグネシウムの1%水−エタノール(体積比で1:3)混合溶液を作成した。工程[2]で作成した基板を、工程[1]と同様にして再度洗浄した。洗浄した酸化亜鉛薄膜付き基板をスピンコーターにセットした。この基板上に酢酸マグネシウム溶液を滴下し、毎分1300回転で60秒間回転させた。これを大気中、100℃にセットしたホットプレートで2時間焼成することにより、酸化亜鉛/酸化マグネシウム層(電子注入性金属酸化物層205A1)を形成した。
[4]市販の日本触媒社製ポリエチレンイミンSP−200のエタノール溶液を作製した。この時、ポリエチレンイミンの濃度は0.4%とした。上記工程[3]で作製した基板をスピンコーターにセットした。上記工程[3]で形成した層の上にポリエチレンイミンエタノール溶液を滴下し、毎分2,000回転で30秒間回転させ、電子注入性金属酸化物層205A1の上に電子注入性有機バッファ層205A2を形成した。電子注入性有機バッファ層205A2の平均厚さは10nmであった。電子注入性有機バッファ層205A2の平均厚さは、触針式段差計により測定した。
[5]工程[4]までで形成した基板を真空蒸着装置の基板ホルダーに固定した。4,4’−ビス[9−ジカルバゾリル]−2,2’−ビフェニル(CBP)、イリジウムトリス(1−フェニルイソキノリン)(Ir(piq)3)、N,N’−ジ(1−ナフチル)−N,N’−ジフェニル−1,1’−ビフェニル−4,4’−ジアミン(α−NPD)をそれぞれアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。真空蒸着装置内を約1×10−5Paまで減圧し、CBPをホスト、Ir(piq)3をドーパントとして35nm共蒸着し、発光層204を成膜した。この時、ドープ濃度はIr(piq)3が発光層204全体に対して6重量%となるようにした。次に、α−NPDを60nm蒸着し、正孔輸送層203を成膜した。次に、一度窒素パージした後、三酸化モリブデン、金をアルミナルツボに入れて蒸着源にセットした。真空蒸着装置内を約1×10−5Paまで減圧し、三酸化モリブデン(正孔注入層202)を膜厚10nmになるように蒸着した。次に、金(陽極201)を膜厚50nmになるように蒸着し、有機電界発光素子1を作製した。金を蒸着する時、ステンレス製の蒸着マスクを用いて蒸着面が幅1mmの帯状になるようにした。即ち、作製した有機電界発光素子の発光面積は、1mm2とした。
(9)発光部20AはiOLEDで構成される。これにより、発光部20Aは、OLEDで構成されるよりも高い大気安定性をもつことができ、安定した測定が実現できる。
次に、本発明の第3実施形態に係る電極シート1について、図6を参照して説明する。第3実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第3実施形態に係る電極シート1は、図6に示すように、生体に貼付される側の面に粘着層40を備える点で第1実施形態及び第2実施形態と異なる。
(10)電極シート1は、複数の電極16,16,・・・及び複数の光学素子18,18,・・・を生体に固定する粘着層40を更に備える。これにより、生体に複数の電極16,16,・・・及び複数の光学素子18,18,・・・を固定することができ、生体信号を好適に取得できる。
次に、本発明の第4実施形態に係る電極シート1について、図7〜図14を参照して説明する。第4実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。なお、図13及び図14では、光信号取得部15について、簡便のため、受光部21が省略して示されている。
第4実施形態に係る電極シート1は、フレキシブル基板10が基準層103によって形成され、接触層104を備えない点で第1実施形態〜第3実施形態と異なる。また、第4実施形態に係る電極シート1は、基準層103が第1基準層131と、第2基準層132と、を備える点で第1〜第3実施形態と異なる。また、第4実施形態に係る電極シート1は、被覆層26Cを備える点で第1実施形態〜第3実施形態と異なる。また、第4実施形態に係る電極シート1は、光信号取得部15に光学素子用配線171が形成される点や、接触層104に代えて被覆層26Cを備える点等で第1実施形態〜第3実施形態と異なる。そして、第4実施形態に係る電極シート1は、光信号取得部15が、基準層103の露出面上に配置される点等で第1〜第3実施形態と異なる。
挿通孔50は、第2基準層132の面内方向において複数の電極16,16,・・・の配置位置に合わせて形成され、配置される。挿通孔50のそれぞれは、一方の面側の開口に挿入された電極16を他方の面側の開口から露出する。
図7に示すように、例えばガラス製の支持板31の一面上に犠牲層32が形成される。更に、犠牲層32の上には、PEN(ポリエチレンナフタレート)又はPET(ポリエチレンテレフタラート)の層33が形成される。PEN(又はPET)の層33の上には、発光部20及び受光部21が並べて形成される。なお、本実施形態において、発光部20及び受光部21は、10μmの厚さのPETで形成された密着層207により、外周面が被覆される。
図10に示すように、第1基準層131の一方の面上に、光学素子用配線171の一部と、複数の電極16とが印刷により形成される。また、第2基準層132の一方の面に、光学素子用配線171の他部が形成される。そして、第2基準層132の他方の面に、第2粘着層42が形成される。
(13)光信号取得部15は、基準層103の露出する側の面上に配置される。これにより、光信号取得部15が生体の汗等に影響を受けることがない。従って、電極シート1の安定性を高めることができる。
次に、本発明の第5実施形態に係る電極シート1について、図15〜図17を参照して説明する。第5実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
第5実施形態に係る電極シート1は、光信号取得部15の上に光学素子用配線171及び電極16が形成される点で第4実施形態と異なる。
(15)光学素子用配線171及び電極16は、光信号取得部15の被覆層26C上に形成される。これにより、光学素子用配線171及び電極16を容易に形成することができる。
例えば、上記実施形態では、標示部12を鼻の筋に沿って形成される直線状の線としたが、これに限定されない。例えば、フレキシブル基板10の一面を2分割する直線Yを標示部12として含んでもよい。なお、フレキシブル基板10を透過性の高い材質とすることで電極16や光学素子18を標示部12とすることも考えられるが、フレキシブル基板10が伸縮性及び柔軟性をもつことから別途標示部12を設けることが好ましい。
まず、電極シート1で取得された生体信号は、解析装置2に送信される。解析装置2には、生体信号が入力され、生体信号が表示される(ステップS1)。次いで、解析装置2は、パラメータチェックを実行する(ステップS2)。解析装置2は、パラメータチェックとして、例えば、入力時間範囲、振幅オプション選択、フィルタバンド幅選択等のパラメータチェックを実行する。
2 解析装置
10 フレキシブル基板
11 生体信号取得部
12 標示部
13 グランド電極
14 電気信号取得部
15 光信号取得部
16 電極
17,24 配線
18 光学素子
19 保護層
20 発光部
21 受光部
22 硬質層
23 軟質層
50 挿通孔
103 基準層
131 第1基準層
132 第2基準層
171 光学素子用配線
Y 直線
Claims (9)
- シート状のフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置され、生体の生体信号を取得する生体信号取得部と、
を備え、
前記生体信号取得部は、
前記フレキシブル基板の一面を直線で2分割した一方の領域に配置され、前記フレキシブル基板に配置された生体信号を電気的に取得可能な電気信号取得部であって、前記フレキシブル基板の面に沿って所定の方向に並べられた複数の電極を備える電気信号取得部と、
他方の領域に配置され、前記フレキシブル基板に配置され、生体に対して光を照射することにより、照射した光に基づいて得られた生体信号を取得する複数の光信号取得部であって、複数の電極の配列方向と略同方向に並べられた複数の光学素子を備え、前記フレキシブル基板よりヤング率の高い材料により形成され、前記光学素子に接触しつつ、前記光学素子を囲う保護層を備える光信号取得部と、
を備え、
前記保護層は、
前記光学素子に接触する硬質層と、
前記硬質層よりもヤング率の低い材料で形成され、前記硬質層に隣接する軟質層と、
を備える電極シート。 - 前記複数の電極は、前記フレキシブル基板の一面を2分割して2つの領域を形成する直線と略平行に並べられる請求項1に記載の電極シート。
- 前記電気信号取得部及び前記光信号取得部を生体の計測位置に接触させるために、生体の所定の位置に位置合わせ可能な標示部を更に備える請求項1又は2に記載の電極シート。
- 前記フレキシブル基板は、基準層によって形成され、
前記基準層は、
前記電気信号取得部が配置される第1基準層と、
前記光信号取得部が配置される第2基準層と、
を備え、
前記第1基準層及び前記第2基準層は、一部が重ねて配置される請求項1〜3のいずれかの請求項に記載の電極シート。 - 基準層によって形成されるシート状のフレキシブル基板と、
前記フレキシブル基板上に配置され、生体の生体信号を取得する生体信号取得部と、
を備え、
前記生体信号取得部は、
前記フレキシブル基板に配置された生体信号を電気的に取得可能な電気信号取得部と、
前記フレキシブル基板に配置され、生体に対して光を照射することにより、照射した光に基づいて得られた生体信号を取得する複数の光信号取得部と、
を備え、
前記基準層は、
前記電気信号取得部が配置される第1基準層と、
前記光信号取得部が配置される第2基準層と、
を備え、
前記第1基準層及び前記第2基準層は、一部が重ねて配置される電極シート。 - 前記第1基準層の一方の面上には、前記複数の電極と、前記光信号取得部に接続される光学素子用配線の一部と、が配置され、
前記第2基準層には、厚さ方向に形成された挿通孔と、一方の面上に形成された前記光学素子用配線の他部と、が配置され、
前記第1基準層及び前記第2基準層は、前記挿通孔に前記複数の電極が挿入された状態で重ね合わされる請求項4又は5に記載の電極シート。 - 前記光信号取得部は、前記第2基準層の一方の面に重ね合わされる請求項6に記載の電極シート。
- 前記光学素子用配線は、前記第1基準層と前記第2基準層との間で厚さ方向に挟持される請求項6又は7に記載された電極シート。
- 請求項1〜8のいずれかの請求項に記載の電極シートと、
前記フレキシブル基板に接続され、前記生体信号取得部で取得した生体信号を無線により送出可能な無線機器と、を備える電極シートモジュール。
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