JP7037285B2 - Laminates for biosensors and biosensors - Google Patents
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Description
本発明は、生体センサ用積層体および生体センサに関する。 The present invention relates to a laminate for a biosensor and a biosensor.
従来、生体センサとして、柔軟性を有する絶縁層と、絶縁層の上部に埋め込まれている導体パターンとを備える配線回路基板を、ユーザの皮膚に貼付して使用されるウエアラブルデバイスが提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
Conventionally, as a biosensor, a wearable device has been proposed in which a wiring circuit board having a flexible insulating layer and a conductor pattern embedded in the upper part of the insulating layer is attached to a user's skin. (See, for example,
特許文献1に記載のウエアラブルデバイスでは、導体パターンは、配線と、その両端部に連続する2つの端子とを備えており、2つの端子のそれぞれには、メモリおよびセンサが実装される。
In the wearable device described in
しかるに、特許文献1に記載のウエアラブルデバイスの上面を皮膚に貼着すれば、配線、端子、メモリおよびセンサは、絶縁層に対して同じ側にあるので、それら全てが、皮膚に接触する。すると、それらは、皮膚を介して短絡するという不具合がある。
However, if the upper surface of the wearable device described in
本発明は、生体表面を介した短絡を防止できる生体センサ用積層体および生体センサを提供する。 The present invention provides a laminate for a biosensor and a biosensor capable of preventing a short circuit through a biological surface.
本発明(1)は、生体表面に貼付するための感圧接着層と、前記感圧接着層の上面に配置され、伸縮性を有する基材層と、前記基材層に配置される配線層と、前記感圧接着層の下面から露出するように、前記感圧接着層に埋め込まれているプローブと、少なくとも前記感圧接着層内を通過するように、前記配線層と前記プローブとを電気的に接続する接続部とを備える、生体センサ用積層体を含む。 In the present invention (1), a pressure-sensitive adhesive layer for being attached to the surface of a living body, a base material layer having elasticity and being arranged on the upper surface of the pressure-sensitive adhesive layer, and a wiring layer arranged on the base material layer. And, the probe embedded in the pressure-sensitive adhesive layer so as to be exposed from the lower surface of the pressure-sensitive adhesive layer, and the wiring layer and the probe so as to pass at least in the pressure-sensitive adhesive layer. Includes a laminate for biosensors, including a connection portion to be specifically connected.
この生体センサ用積層体では、プローブは、感圧接着層の下面から露出しているので、感圧接着層の下面を生体表面に貼付すれば、プローブは、生体表面に接触でき、生体をセンシングすることができる。 In this laminate for biosensors, the probe is exposed from the lower surface of the pressure-sensitive adhesive layer, so if the lower surface of the pressure-sensitive adhesive layer is attached to the surface of the living body, the probe can come into contact with the surface of the living body and sense the living body. can do.
一方、配線層は、感圧接着層の上面に配置される基材層に配置されており、つまり、感圧接着層においてプローブを埋め込む側の反対側に配置される基材層に配置されている。そのため、配線層は、生体表面と接触することを防止できる。その結果、配線層は、生体表面を介した短絡を防止することができる。 On the other hand, the wiring layer is arranged on the base material layer arranged on the upper surface of the pressure-sensitive adhesive layer, that is, is arranged on the base material layer arranged on the opposite side of the pressure-sensitive adhesive layer on the side where the probe is embedded. There is. Therefore, the wiring layer can be prevented from coming into contact with the surface of the living body. As a result, the wiring layer can prevent a short circuit through the surface of the living body.
従って、この生体センサ用積層体によれば、生体を確実にセンシングすることができる。 Therefore, according to this laminated body for a biological sensor, the living body can be reliably sensed.
本発明(2)は、前記配線層の少なくとも一部が、前記基材層に埋め込まれている、(1)に記載の生体センサ用積層体を含む。 The present invention (2) includes the laminate for a biosensor according to (1), wherein at least a part of the wiring layer is embedded in the base material layer.
この生体センサ用積層体では、配線層の少なくとも一部が、基材層に埋め込まれているので、薄型化を図ることができる。 In this laminated body for a biosensor, at least a part of the wiring layer is embedded in the base material layer, so that the thickness can be reduced.
本発明(3)は、前記感圧接着層の材料が、生体適合性を有する、(1)または(2)に記載の生体センサ用積層体を含む。 The present invention (3) includes the laminate for a biosensor according to (1) or (2), wherein the material of the pressure-sensitive adhesive layer has biocompatibility.
感圧接着層の材料が、生体適合性を有するので、生体への負荷を抑制することができる。 Since the material of the pressure-sensitive adhesive layer has biocompatibility, the load on the living body can be suppressed.
本発明(4)は、前記基材層の材料が、ポリウレタン系樹脂である、(1)~(3)のいずれか一項に記載の生体センサ用積層体を含む。 The present invention (4) includes the laminate for a biosensor according to any one of (1) to (3), wherein the material of the base material layer is a polyurethane resin.
この生体センサ用積層体では、基材層の材料が、ポリウレタン系樹脂であるので、基材層は、伸縮性に優れる。そのため、生体の貼付感(生体が貼付していることを感じること。装着感)を低減することができる。 In this laminate for biosensors, the material of the base material layer is a polyurethane resin, so that the base material layer has excellent elasticity. Therefore, it is possible to reduce the sticking feeling of the living body (feeling that the living body is sticking. Wearing feeling).
本発明(5)は、(1)~(4)のいずれか一項に記載の生体センサ用積層体と、前記配線層に電気的に接続されるように、前記基材層に実装される電子部品とを備える、生体センサを含む。 The present invention (5) is mounted on the base material layer so as to be electrically connected to the wiring layer with the biosensor laminate according to any one of (1) to (4). Includes biosensors, including electronic components.
この生体センサは、上記した生体センサ用積層体を備えるので、確実なセンシングを実施することができる。 Since this biosensor includes the above-mentioned laminate for biosensor, reliable sensing can be performed.
本発明の生体センサ用積層体および生体センサは、生体を確実にセンシングすることができる。 The laminated body for a biosensor and the biosensor of the present invention can reliably sense a living body.
<一実施形態>
本発明の生体センサ用積層体の一実施形態である生体センサ用積層体1を、図1~図6Cを参照して説明する。
<One Embodiment>
A
図1において、紙面左右方向は、生体センサ用積層体1の長手方向(第1方向)である。紙面右側は、長手方向一方側(第1方向一方側)であり、紙面左側は、長手方向他方側(第1方向他方側)である。
In FIG. 1, the left-right direction of the paper surface is the longitudinal direction (first direction) of the
図1において、紙面上下方向は、生体センサ用積層体1の短手方向(長手方向に直交する方向、幅方向、第1方向に直交する第2方向)である。紙面上側は、短手方向一方側(幅方向一方側、第2方向一方側)であり、紙面下側は、短手方向他方側(幅方向他方側、第2方向他方側)である。
In FIG. 1, the vertical direction of the paper surface is the lateral direction (direction orthogonal to the longitudinal direction, width direction, and second direction orthogonal to the first direction) of the
図1において、紙面紙厚方向は、生体センサ用積層体1の上下方向(厚み方向、第1方向および第2方向に直交する第3方向)である。紙面手前側は、上側(厚み方向一方側、第3方向一方側)であり、紙面奥側は、下側(厚み方向他方側、第3方向他方側)である。
In FIG. 1, the paper thickness direction is the vertical direction (thickness direction, third direction orthogonal to the first direction and the second direction) of the
方向は、各図面に記載の方向矢印に準拠する。 The direction conforms to the direction arrow shown in each drawing.
これらの方向の定義により、生体センサ用積層体1および貼付型心電計30(後述)の製造時および使用時の向きを限定する意図はない。
The definitions of these directions are not intended to limit the orientations of the
図1~図2Bに示すように、生体センサ用積層体1は、長手方向に延びる略平板形状を有する。生体センサ用積層体1は、感圧接着層2と、感圧接着層2の上面に配置される基材層3と、基材層3に配置される配線層4と、感圧接着層2の下面の一例としての接着下面9から露出するように、感圧接着層2に埋め込まれているプローブ5と、配線層4およびプローブ5を電気的に接続する接続部6とを備える。
As shown in FIGS. 1 to 2B, the
感圧接着層2は、生体センサ用積層体1の下面を形成する。感圧接着層2は、生体センサ用積層体1の下面を生体表面(皮膚33など)に対して貼付するために、生体センサ用積層体1の下面に感圧接着性を付与する層である。感圧接着層2は、生体センサ用積層体1の外形形状を形成している。感圧接着層2は、長手方向に延びる平板形状を有する。具体的には、例えば、感圧接着層2は、長手方向に延びる帯状を有し、長手方向中央部が短手方向両外側に向かって膨らむ形状を有する。また、感圧接着層2において、長手方向中央部の短手方向両端縁は、長手方向中央部以外の短手方向両端縁に対して、短手方向両外側に位置する。
The pressure-
感圧接着層2は、上面の一例としての接着上面8と、接着下面9とを有する。
The pressure-
接着上面8は、平坦面である。
The adhesive
接着下面9は、接着上面8の下側に間隔を隔てて対向配置されている。
The adhesive
また、感圧接着層2は、その長手方向両端部のそれぞれに、2つの接着開口部11のそれぞれを有する。2つの接着開口部11のそれぞれは、平面視略リング形状を有する。接着開口部11は、感圧接着層2の厚み方向を貫通する。接着開口部11には、接続部6が充填される。
Further, the pressure-
また、接着開口部11の内側における接着下面9は、プローブ5(後述)に対応する接着溝10を有する。接着溝10は、下側に向かって開放される。
Further, the adhesive
感圧接着層2の材料としては、例えば、感圧接着性を有する材料であれば特に限定されず、好ましくは、生体適合性を有する材料が挙げられる。そのような材料として、アクリル系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤などが挙げられる。好ましくは、アクリル系感圧接着剤が挙げられる。アクリル系感圧接着剤としては、例えば、特開2003-342541号公報に記載のアクリルポリマーなどが挙げられる。
The material of the pressure-
感圧接着層2を角質剥離試験したときに、角質剥離面積率が、例えば、50%以下、好ましくは、30%以下、より、好ましくは、15%以下であり、また、例えば、0%以上である。角質剥離面積率が上記した上限以下であれば、感圧接着層2を生体に貼着しても、生体の負荷を抑制することができる。つまり、感圧接着層2の材料が、優れた生体適合性を有することができる。角質剥離試験は、特開2004-83425号公報に記載の方法によって、測定される。
When the pressure-
感圧接着層2の透湿度は、例えば、300(g/m2/day)以上、好ましくは、600(g/m2/day)以上、さらに好ましくは、1000(g/m2/day)以上である。感圧接着層2の透湿度が上記した下限以上であれば、感圧接着層2を生体に貼着しても、生体の負荷を抑制することができる。つまり、感圧接着層2の材料が、優れた生体適合性を有することができる。
The moisture permeability of the pressure-
そして、(1)角質剥離試験の角質剥離面積率が50%以下、(2)透湿度が300(g/m2/day)以上の少なくともいずれかの要件を満たせば、好ましくは、(1)および(2)の両方の要件を満たせば、感圧接着層2の材料は、生体適合性を有する。
Then, it is preferable that at least one of the requirements of (1) the keratin exfoliation area ratio of the keratin exfoliation test is 50% or less and (2) the moisture permeability is 300 (g / m 2 / day) or more is satisfied, preferably (1). And (2), the material of the pressure-
感圧接着層2の厚みは、接着溝10以外の領域における接着上面8および接着下面9間の距離として、例えば、10μm以上、好ましくは、20μm以上であり、また、例えば、100μm未満、好ましくは、50μm以下である。
The thickness of the pressure-
基材層3は、生体センサ用積層体1の上面を形成する。基材層3は、感圧接着層2とともに生体センサ用積層体1の外形形状を形成している。基材層3の平面視形状は、感圧接着層2の平面視形状と同一である。基材層3は、感圧接着層2の上面全面(ただし、接続部6が設けられる領域を除く)に配置されている。基材層3は、感圧接着層2を支持する支持層である。基材層3は、長手方向に延びる平板形状を有する。基材層3は、基材下面12と、上面の一例としての基材上面13とを有する。
The
基材下面12は、平坦面である。基材下面12は、感圧接着層2の接着上面8に接触(感圧接着)している。
The
基材上面13は、基材下面12の上側に間隔を隔てて対向配置されている。基材上面13は、配線層4に対応する基材溝14を有する。基材溝14は、平面視において、配線層4と同一のパターン形状を有する。基材溝14は、上側に向かって開放される。
The base material
また、基材層3は、接着開口部11に対応する基材開口部15を有する。基材開口部15は、接着開口部11に厚み方向に連通する。基材開口部15は、接着開口部11と同一形状および同一寸法の平面視略リング形状を有する。
Further, the
基材層3の材料は、伸縮性を有する。また、基材層3の材料は、例えば、絶縁層を有する。そのような材料としては、例えば、樹脂が挙げられる。樹脂としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。
The material of the
基材層3の材料として、より優れた伸縮性および透湿性を確保する観点から、好ましくは、ポリウレタン系樹脂が挙げられる。
As the material of the
基材層3の破断伸度は、例えば、100%以上、好ましくは、200%以上、より好ましくは、300%以上であり、また、例えば、2000%以下である。破断伸度が上記下限以上であれば、基材層3の材料が優れた伸縮性を有することができる。なお、破断伸度は、JIS K 7127(1999年)に従い、引張速度5mm/分、試験片タイプ2で、測定される。
The elongation at break of the
また、基材層3の20℃における引張強度(チャック間100mm,引張速度300mm/min,破断時の強度)は、例えば、0.1N/20mm以上、好ましくは、1N/20mm以上であり、また、例えば、20N/20mm以下である。引張強度は、JIS K 7127(1999年)に基づいて、測定される。
The tensile strength of the
さらに、基材層3の20℃における引張貯蔵弾性率E’は、例えば、2,000MPa以下、好ましくは、1,000MPa以下、より好ましくは、100MPa以下、さらに好ましくは、50MPa以下、とりわけ好ましくは、20MPa以下であり、また、例えば、0.1MPa以上である。基材層3の引張貯蔵弾性率E’が上記した上限以下であれば、基材層3の材料が優れた伸縮性を有することができる。基材層3の20℃における引張貯蔵弾性率E’は、周波数1Hzおよび昇温速度10℃/分の条件で基材層3を動的粘弾性測定することにより求められる。
Further, the tensile storage
そして、(3)破断伸度が100%以上、(4)引張強度が20N/20mm以下、(5)引張貯蔵弾性率E’が2,000MPa以下の少なくともいずれか1つの要件、好ましくは、2つ以上の要件、より好ましくは、3つすべての要件を満たせば、基材層3の材料が、伸縮性を有する。
Then, at least one of the following requirements, that is, (3) elongation at break of 100% or more, (4) tensile strength of 20 N / 20 mm or less, and (5) tensile storage elastic modulus E'of 2,000 MPa or less, preferably 2. The material of the
基材層3の厚みは、基材溝14以外の領域における基材下面12および基材上面13間の距離として、例えば、1μm以上、好ましくは、5μm以上であり、また、例えば、300μm以下、好ましくは、10μm以下である。
The thickness of the
配線層4は、基材溝14に埋め込まれている。詳しくは、配線層4は、基材層3の基材上面13から露出するように、基材層3の上部に埋め込まれている。配線層4は、互いに間隔を隔てて配置される上面および下面と、それらの周端縁を連結する側面とを有する。下面の全部および側面の全部は、基材層3に接触している。上面は、基材上面13(基材溝14を除く)から露出している。配線層4の上面は、基材上面13とともに、生体センサ用積層体1の上面を形成する。
The
配線層4は、接続部6と、電子部品31(後述)および電池32(後述)とを接続する配線パターンを有する。具体的には、配線層4は、第1配線パターン41と、第2配線パターン42とを独立して備える。
The
第1配線パターン41は、基材層3における長手方向一方側に配置される。第1配線パターン41は、第1配線16Aと、それに連続する第1端子17Aおよび第2端子17Bとを備える。
The
第1配線パターン41は、平面視略T字形状を有する。詳しくは、第1配線パターン41は、基材層3の長手方向一端部(に位置する接続部6)から長手方向他方側に向かって延び、基材層3の長手方向中央部で分岐して、短手方向両外側に向かって延びる。
The
第1端子17Aおよび第2端子17Bのそれぞれは、基材層3の長手方向中央部における短手方向両端部のそれぞれに配置されている。第1端子17Aおよび第2端子17Bのそれぞれは、平面視略矩形状(ランド形状)を有する。第1端子17Aおよび第2端子17Bのそれぞれは、基材層3の長手方向中央部において短手方向両外側に延びる第1配線16Aの両端部のそれぞれに連続する。
Each of the
第2配線パターン42は、第1配線パターン41の長手方向他方側に間隔を隔てて設けられる。第2配線パターン42は、第2配線16Bと、それに連続する第3端子17Cおよび第4端子17Dとを備える。
The
第2配線パターン42は、平面視略T字形状を有する。詳しくは、第2配線パターン42は、基材層3の長手方向他端部(に位置する接続部6)から長手方向一方側に向かって延び、基材層3の長手方向中央部で分岐して、短手方向両外側に向かって延びる。
The
第3端子17Cおよび第4端子17Dのそれぞれは、基材層3の長手方向中央部における短手方向両端部のそれぞれに配置されている。第3端子17Cおよび第4端子17Dのそれぞれは、平面視略矩形状(ランド形状)を有する。第3端子17Cおよび第4端子17Dのそれぞれは、基材層3の長手方向中央部において短手方向両外側に延びる第2配線16Bの両端部のそれぞれに連続する。
Each of the
配線層4の材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、それらの合金などの導体が挙げられる。配線層4の材料として、好ましくは、銅が挙げられる。
Examples of the material of the
配線層4の厚みは、例えば、0.1μm以上、好ましくは、1μm以上であり、また、例えば、100μm以下、好ましくは、5μm以下である。
The thickness of the
プローブ5は、感圧接着層2が生体表面に貼付されたときに、生体表面に接触して、生体からの電気信号や温度、振動、汗、代謝物などをセンシングする電極である。プローブ5は、接着開口部11の内側において、感圧接着層2における接着溝10に埋め込まれている。つまり、プローブ5は、接着開口部11の内側において、感圧接着層2の下端部に埋め込まれている。プローブ5は、平面視略碁盤目形状(あるいは略メッシュ形状)を有する。換言すれば、プローブ5は、面方向(長手方向および短手方向)において互いに間隔を隔てる孔を有する。なお、孔には、感圧接着層2が充填されている。
The
また、プローブ5は、それが延びる方向に直交する断面視において、略矩形状を有する。プローブ5は、プローブ下面20と、プローブ下面20の上側に間隔を隔てて対向配置されるプローブ上面21と、プローブ下面20およびプローブ上面21の周端縁を連結する側面とを有する。
Further, the
プローブ下面20は、感圧接着層2の接着下面9(接着溝10を除く)から露出する。プローブ下面20は、接着下面9と面一である。プローブ下面20は、接着下面9とともに、生体センサ用積層体1の下面を形成している。
The probe
プローブ上面21は、感圧接着層2に被覆されている。
The probe
図5に示すように、プローブ5の側面のうち、最外側に位置する面は、外側面22である。外側面22は、平面視において、外側面22を通過する仮想円を形成する。
As shown in FIG. 5, the outermost surface of the side surface of the
プローブ5の材料としては、配線層4で例示した材料(具体的には、導体)が挙げられる。
Examples of the material of the
プローブ5の外形寸法は、外側面22を通過する仮想円が、接着開口部11を区画する内周面が平面視で重複するように、設定されている。
The external dimensions of the
プローブ5の厚みは、例えば、0.1μm以上、好ましくは、1μm以上であり、また、例えば、100μm未満、好ましくは、75μm以下である。
The thickness of the
接続部6は、基材開口部15および接着開口部11に対応して設けられており、それらと同一形状を有する。接続部6は、基材層3および感圧接着層2を厚み方向(上下方向)に貫通(通過)しており、基材開口部15および接着開口部11に充填されている。接続部6は、プローブ5の外側面22に沿う、平面視無端形状を有する。具体的には、接続部6は、軸線が厚み方向に延びる(外側面22を通過する仮想円に沿う)略円筒形状を有する。
The connecting
接続部6の内側面は、プローブ5の外側面22に接触している。接続部6は、接着開口部11の外側の感圧接着層2と、接着開口部11の内側の感圧接着層2とに感圧接着している。
The inner surface of the connecting
接続部6の上面は、基材上面13と面一である。接続部6の下面は、接着下面9と面一である。
The upper surface of the connecting
図1に示すように、2つの接続部6のうち、長手方向一方側に位置する接続部6は、その上端部において、長手方向一方側に位置する第1配線16Aの長手方向一端縁に連続する。長手方向他方側に位置する接続部6は、その上端部において、長手方向他方側に位置する配線16Bの長手方向他端縁に連続する。
As shown in FIG. 1, of the two
これにより、接続部6は、配線層4とプローブ5とを電気的に接続する。
As a result, the connecting
接続部6の材料としては、例えば、金属、導電性樹脂(導電性高分子を含む)などが挙げられ、好ましくは、導電性樹脂などが挙げられる。
Examples of the material of the connecting
接続部6の厚み(上下方向長さ)は、基材層3および感圧接着層2の総厚みと同一である。接続部6の径方向長さ(外径から内径を差し引いた値の半値)は、例えば、1μm以上、好ましくは、100μm以上であり、また、例えば、1000μm以下、好ましくは、500μm以下である。
The thickness (length in the vertical direction) of the connecting
次に、生体センサ用積層体1の製造方法を説明する。
Next, a method for manufacturing the
図3Aに示すように、この方法では、まず、基材層3および配線層4を準備する。
As shown in FIG. 3A, in this method, first, the
例えば、特開2017-22236号公報、特開2017-22237号公報に記載される方法によって、配線層4が基材溝14に埋め込まれるように、基材層3および配線層4を準備する。
For example, the
図3Bに示すように、次いで、感圧接着層2を基材下面12に配置する。
As shown in FIG. 3B, the pressure-
感圧接着層2を基材下面12に配置するには、例えば、まず、感圧接着層2の材料を含有する塗布液を調製し、続いて、塗布液を第1剥離シート19の上面に塗布し、その後、加熱により乾燥させる。これによって、感圧接着層2を第1剥離シート19の上面に配置する。第1剥離シート19は、例えば、長手方向に延びる略平板形状を有する。第1剥離シート19の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂が挙げられる。
In order to dispose the pressure-
次いで、感圧接着層2および基材層3を、例えば、ラミネータなどにより、貼り合わせる。具体的には、感圧接着層2の接着上面8と、基材層3の基材下面12とを接触させる。
Next, the pressure-
なお、この時点では、基材層3および感圧接着層2のそれぞれは、基材開口部15および接着開口部11のそれぞれを有しない。
At this point, each of the
図3Cに示すように、次いで、開口部23を、基材層3および感圧接着層2に形成する。
As shown in FIG. 3C, the
開口部23は、基材層3および感圧接着層2を貫通する。開口部23は、基材開口部15を区画する外周面と、接着開口部11を区画する外周面とによって区画される平面視略円形状の穴(貫通穴)である。開口部23は、上側に向かって開口される。一方、開口部23の下端は、第1剥離シート19によって閉塞されている。
The
開口部23を形成するには、感圧接着層2および基材層3を、例えば、パンチング、ハーフエッチングする。
To form the
次いで、プローブ部材18を準備し、これを開口部23内に嵌め込む。
Next, the
プローブ部材18を準備するには、まず、図4に示すように、プローブ含有シート26を準備する。
To prepare the
プローブ含有シート26は、第2剥離シート29と、第2剥離シート29の上に形成されるプローブパターン25と、第2剥離シート29の上に形成され、プローブパターン25を埋め込む感圧接着層2と、感圧接着層2の接着上面8に配置される基材層3とを備える。
The probe-containing
第2剥離シート29は、上記した第1剥離シート19と同様の構成を有する。
The
プローブパターン25は、プローブ5と同一のパターン形状を有し、プローブパターン25の材料は、プローブ5の材料と同一である。プローブパターン25は、プローブ5の外側面22を通過する仮想円より大きい平面積を有する。
The
プローブ含有シート26における感圧接着層2および基材層3のそれぞれは、上記した感圧接着層2および基材層3のそれぞれと同一構成を有する。
Each of the pressure-
プローブ含有シート26は、例えば、特開2017-22236号公報、特開2017-22237号公報に記載される方法によって準備される。
The probe-containing
図示しないが、具体的には、ステンレスからなる剥離層の上面に、銅からなるシード層を形成した後、シード層の上面全体にフォトレジストを積層する。次いで、フォトレジストを露光および現像して、フォトレジストをプローブパターン25の逆パターンに形成する。続いて、電解めっきにより、プローブパターン25をシード層の上面に形成した後、フォトレジストを除去する。その後、感圧接着層2の材料を含有する塗布液を、プローブパターン25を被覆するように塗布し、硬化させて感圧接着層2を形成する。次いで、感圧接着層2の上面に、基材層3を、例えば、ラミネータなどにより、貼り合わせる。そして、シード層の下面から剥離層を剥離し、続いて、シード層を除去する。その後、必要に応じて、感圧接着層2の下面に、第2剥離シート29を貼り合わせる。第2剥離シート29は、上記した第1剥離シート19と同様の構成を有する。
Although not shown, specifically, a seed layer made of copper is formed on the upper surface of a peeling layer made of stainless steel, and then a photoresist is laminated on the entire upper surface of the seed layer. The photoresist is then exposed and developed to form the photoresist in the reverse pattern of the
これによって、プローブ含有シート26が準備される。
As a result, the probe-containing
次いで、図5に示すように、切断線27を、プローブパターン25、感圧接着層2および基材層3に、平面視略円形状に形成する。切断線27は、例えば、パンチングなどによって形成される。切断線27は、プローブパターン25、感圧接着層2および基材層3をその内外に分断するが、第2剥離シート29には形成されない。また、切断線27の寸法は、接着開口部11および基材開口部15の内径と同一である。つまり、切断線27は、外側面22を通過する仮想円と一致する。
Next, as shown in FIG. 5, the cutting
切断線27の形成によって、プローブ部材18が形成される。
By forming the cutting
プローブ部材18において、プローブ5の外側面22は、感圧接着層2の外側面と面一である。また、プローブ部材18において、外側面22は、感圧接着層2の外側面から径方向外方に露出する。
In the
続いて、図5の矢印で示すように、プローブ部材18を、第2剥離シート29から引き上げる。具体的には、プローブ部材18における接着下面9およびプローブ下面20を、第2剥離シート29から剥離する。
Subsequently, as shown by the arrow in FIG. 5, the
その後、図3Cの矢印で示すように、プローブ部材18を、開口部23内に嵌め込む。
Then, as shown by the arrow in FIG. 3C, the
この際、プローブ部材18の感圧接着層2、基材層3およびプローブ5と、開口部23の周囲の感圧接着層2および基材層3との間に、間隔を隔てる。つまり、基材開口部15および接着開口部11が形成されるように、プローブ部材18を開口部23内に嵌め込む。
At this time, a space is provided between the pressure-
その後、図3Dに示すように、接続部6を、基材開口部15および接着開口部11内に設ける。
After that, as shown in FIG. 3D, the connecting
接続部6の材料が導電性樹脂組成物である場合には、導電性樹脂組成物を基材開口部15および接着開口部11に注入(あるいは塗布)する。その後、必要により、導電性樹脂組成物を加熱する。
When the material of the connecting
これにより、生体センサ用積層体1を製造する。
As a result, the
この生体センサ用積層体1は、感圧接着層2と、基材層3と、配線層4と、プローブ5と、接続部6と、第1剥離シート19とを備え、好ましくは、それらのみからなる。図2Aに示すように、また、生体センサ用積層体1は、第1剥離シート19を備えず、感圧接着層2と、基材層3と、配線層4と、プローブ5と、接続部6とのみからなっていてもよい。
The
生体センサ用積層体1は、単独で流通し、産業上利用可能なデバイスである。具体的には、生体センサ用積層体1は、次に説明する電子部品31および電池32(図1の仮想線参照)とは別に、単独で流通することができる。つまり、生体センサ用積層体1は、電子部品31および電池32を実装しておらず、貼付型心電計30を製造するための部品である。
The
次に、生体センサ用積層体1を用いて、生体センサの一例としての貼付型心電計30の製造方法および貼付型心電計30の使用方法を説明する。
Next, a method of manufacturing the
図1および図2Aに示すように、貼付型心電計30を製造するには、例えば、まず、生体センサ用積層体1、電子部品31および電池32のそれぞれを用意する。
As shown in FIGS. 1 and 2A, in order to manufacture the
電子部品31としては、例えば、プローブ5で取得した生体からの電気信号を処理して記憶するためのアナログフロントエンド、マイコン、メモリ、さらには、電気信号を電波に変換し、これを外部の受信機に無線送信するための通信IC、送信機などが挙げられる。電子部品31は、これらのうち一部あるいは全てを有していてもい。電子部品31は、その下面に設けられる2つあるいは3つ以上の端子(図示せず)を有する。
The
電池32は、その下面に設けられる2つの端子(図示せず)を有する。
The
次いで、電子部品31の2つの端子を、第1端子17Aおよび第3端子17Cと電気的に接続する。また、電池32の2つの端子を、第2端子17Bおよび第4端子17Dと電気的に接続する。
Next, the two terminals of the
これにより、生体センサ用積層体1と、それに実装される電子部品31および電池32とを備える貼付型心電計30を製造する。
As a result, a stick-on
貼付型心電計30を使用するには、まず、第1剥離シート19(図3Dの矢印および仮想線が参照)を、感圧接着層2およびプローブ5から剥離する。
To use the patch-
図2Aの仮想線で示すように、次いで、感圧接着層2の接着下面9を、例えば、人体の皮膚33に接触させる。具体的には、感圧接着層2を皮膚33の表面に感圧接着させる。
As shown by the virtual line in FIG. 2A, the adhesive
すると、プローブ5のプローブ下面20は、接着下面9が皮膚33に感圧接着(貼付)することによって、皮膚33の表面に接触する。
Then, the probe
続いて、プローブ5が心臓の活動電位を電気信号としてセンシングし、プローブ5でセンシングした電気信号が、接続部6および配線層4を介して、電子部品31に入力される。電子部品31は、電池32から供給される電力に基づいて、電気信号を処理して情報として記憶する。さらには、必要により、電気信号を電波に変換し、これを外部の受信機に無線送信する。
Subsequently, the
そして、この生体センサ用積層体1では、プローブ5は、感圧接着層2の接着下面9から露出しているので、感圧接着層2の接着下面9を皮膚33に貼付すれば、プローブ5は、皮膚33に接触でき、心臓の活動電位をセンシングすることができる。
In the
一方、配線層4は、感圧接着層2の接着上面8に配置される基材層3に配置されており、つまり、配線層4においてプローブ5を埋め込む側の反対側(上側)に配置される基材層3に配置されている。そのため、配線層4は、皮膚33と接触することを防止できる。その結果、配線層4は、皮膚33を介した短絡を防止することができる。
On the other hand, the
従って、この生体センサ用積層体1によれば、心臓の活動電位を確実にセンシングすることができる。
Therefore, according to the
また、この生体センサ用積層体1では、配線層4が、基材層3に埋め込まれているので、薄型化を図ることができる。
Further, in the
また、この生体センサ用積層体1では、基材層3の材料が、生体適合性を有すれば、生体への安全性を向上させることができる。
Further, in the
また、この生体センサ用積層体1では、基材層3の材料が、ポリウレタン系樹脂であれば、基材層3は、伸縮性に優れる。
Further, in the
この生体センサ30は、上記した生体センサ用積層体1を備えるので、確実なセンシングを実施することができる。
Since the
<変形例>
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例を適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
<Modification example>
In each of the following modifications, the same members and processes as those in the above-described embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In addition, each modification can be combined as appropriate. Further, each modification can exhibit the same effect as that of one embodiment, except for special mention.
図1および図5に示すように、一実施形態では、外側面22を通過する線は、円形状であるが、その形状は特に限定されず、例えば、図示しないが、矩形状であってもよい。
As shown in FIGS. 1 and 5, in one embodiment, the line passing through the
図2Bに示すように、配線層4の側面の全部は、基材層3に接触している。
As shown in FIG. 2B, all the side surfaces of the
一方、図7Aに示すように、この変形例では、配線層4の側面の下部が、基材層3に接触し、配線層4の側面の上部が、基材層3の基材上面13から露出することができる。つまり、配線層4の上部が基材層3の基材上面13から突出し、配線層4の下部が基材層3に埋め込まれている。
On the other hand, as shown in FIG. 7A, in this modification, the lower part of the side surface of the
図7Bに示すように、配線層4の側面の全部が、露出することもできる。基材上面13は、基材溝14を有さず、平坦面である。配線層4の下面が、基材上面13に接触し、載置されている。つまり、図7Bに示す配線層4は、基材層3に埋め込まれず、基材上面13に配置されている。
As shown in FIG. 7B, the entire side surface of the
図7Cに示すように、配線層4は、基材層3に完全に埋め込まれていてよい。つまり、配線層4は、基材層3中に埋設されている。配線層4の上面、下面および側面の全ては、基材層3に被覆されている。配線層4は、基材層3における基材上面13および基材下面12の間に位置する。
As shown in FIG. 7C, the
図7Dに示すように、配線層4は、基材下面12から露出するように、基材層3に埋め込まれている。配線層4の下面は、基材下面12と面一であり、接着上面8に接触する。この場合には、図示しないが、接続部6が、基材層3を通過せず、感圧接着層2のみを通過する。つまり、接続部6が、接着開口部11のみに充填されている。
As shown in FIG. 7D, the
また、図示しないが、例えば、第1配線16Aおよび/または第2配線16Bは、平面視波形状を有することもできる。
Further, although not shown, for example, the
図2Aに示すように、一実施形態では、プローブ5の側面(外側面22を除く)の全部が感圧接着層2に接触しており、プローブ5のプローブ下面20が、感圧接着層2の接着下面9に対して面一である。
As shown in FIG. 2A, in one embodiment, the entire side surface (excluding the outer surface 22) of the
一方、図8に示すように、プローブ5の側面(外側面22を除く)の上部が感圧接着層2に接触し、下部が接着下面9から露出することもできる。プローブ下面20は、接着下面9に対して下側に位置する。つまり、プローブ5の上部のみが感圧接着層2に埋め込まれ、プローブ5の下部が、接着下面9から下に向かって突出する。
On the other hand, as shown in FIG. 8, the upper portion of the side surface (excluding the outer surface 22) of the
図9に示すように、プローブ5は、孔を有さず、面方向に延びる略板形状(具体的には、略円板形状)を有することができる。プローブ5の外周面は、接続部6の下端部の内周面に接触する。
As shown in FIG. 9, the
図10に示すように、プローブ5が、感圧接着層2および基材層3を通過する略柱形状(具体的には、略円柱形状)であってよい。プローブ上面21は、基材層3の基材上面13と接続部6の上面とから露出する。プローブ5の外周面の全部は、接続部6の内周面の全部に接触する。
As shown in FIG. 10, the
図11および図12に示すように、接続部6は、軸線が厚み方向に沿って延びる略棒(丸棒)(針)形状を有することもできる。
As shown in FIGS. 11 and 12, the connecting
接続部6と、プローブ5とは、点状で接触する。
The
図13に示すように、接続部6は、略柱形状であり、かつ、プローブ5は、孔を有さず、面方向に延びる略板形状(具体的には、略円板形状)を有することができる。
As shown in FIG. 13, the
図14Aに示すように、プローブ5の下面に導電性感圧接着層28を設けることもできる。
As shown in FIG. 14A, a conductive pressure-sensitive adhesive layer 28 may be provided on the lower surface of the
導電性感圧接着層28は、外側面22を通過する仮想円と同一寸法の略円板形状を有する。導電性感圧接着層28の上面は、上記した仮想円内におけるプローブ下面20および接着下面9に接触している。
The conductive pressure-sensitive adhesive layer 28 has a substantially disk shape having the same dimensions as the virtual circle passing through the
導電性感圧接着層28は、皮膚33における水分量や表面凹凸が生体(個体)によって異なることに起因するセンシング精度の低下やノイズを抑制するために設けられ、皮膚33における水分量を調整する水分量調整(あるいは水分量安定化)機能を有していてもよい。
The conductive pressure-sensitive adhesive layer 28 is provided to suppress deterioration of sensing accuracy and noise caused by differences in the amount of water and surface irregularities in the
導電性感圧接着層28の材料は、導電性を有し、水分量調整機能(あるいは水分量安定化機能)を有する材料(例えば、親水性化合物など)を含むものであってもよい。例えば、材料としては、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系などの感圧接着剤と、ポリエチレンオキサイド(PEO)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルピロリドン(PVP)、ポリエチレングリコール(PEG)などの親水性ポリマー(親水性化合物)とを配合した組成物が挙げられる。これら材料は、例えば、塗布されて、導電性感圧接着層28が設けられる。 The material of the conductive pressure-sensitive adhesive layer 28 may be a material having conductivity and having a water content adjusting function (or a water content stabilizing function) (for example, a hydrophilic compound or the like). For example, the materials include pressure-sensitive adhesives such as silicone-based, acrylic-based, and urethane-based, and hydrophilic polymers such as polyethylene oxide (PEO), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinylpyrrolidone (PVP), and polyethylene glycol (PEG). Examples thereof include a composition containing (hydrophilic compound). These materials are applied, for example, to provide a conductive pressure-sensitive adhesive layer 28.
また、図14Bに示すように、感圧強接着層45を、プローブ5の孔に充填してもよい。感圧強接着層45の下面は、プローブ下面20および接着下面9と面一である。感圧強接着層45の材料としては、例えば、シリコーン系、アクリル系、ウレタン系などの感圧強接着剤が挙げられる。感圧強接着層45のピール剥離力は、感圧接着層2のそれに対して、例えば、1.5倍以上である。感圧強接着層45によって、プローブ5が皮膚33に強固に固定されるため、信号処理精度がより向上する。
Further, as shown in FIG. 14B, the pressure-sensitive strong
図15および図16に示すように、プローブ5および接続部6が一体であってもよい。
As shown in FIGS. 15 and 16, the
つまり、プローブ5は、接続部6を兼ねる。プローブ5は、中実の略円柱形状を有する。プローブ下面20は、接着下面9から露出する。プローブ上面21は、基材上面13から露出する。2つのプローブ5のそれぞれの上端部に、第1配線16Aの長手方向一端縁、および第2配線16Bの長手方向他端縁のそれぞれが接触する。プローブ5の材料としては、例えば、接続部6と同様の材料が挙げられる。
That is, the
図17Aおよび図17Bに示すように、接続部6が、平面視において、プローブ5より小さくてもよい。プローブ5の外側面22を通過する仮想円34は、平面視において、接続部6を含み、接続部6より大きい。接続部6の下端縁は、プローブ5の面方向途中部分(外側面22より内側部分)に接触している。
As shown in FIGS. 17A and 17B, the
一実施形態では、図1に示すように、生体センサ用積層体1の長手方向中央部が膨らんでいるが、これに限定されず、例えば、図示しないが、生体センサ用積層体1は、長手方向中央部が膨まず、平面視略矩形状を有することもできる。
In one embodiment, as shown in FIG. 1, the central portion in the longitudinal direction of the
一実施形態では、本発明の生体センサの一例として貼付型心電計30を挙げたが、例えば、生体信号をセンシングして生体の健康状態をモニタできる装置などが挙げられ、具体的には、貼付型脳波計、貼付型血圧計、貼付型脈拍計、貼付型筋電計、貼付型温度計などが挙げられる。
In one embodiment, the attached
なお、生体は、人体および人体以外の動物を含むが、好ましくは、人体である。 The living body includes a human body and an animal other than the human body, but is preferably a human body.
1 生体センサ用積層体
2 感圧接着層
3 基材層
4 配線層
5 プローブ
6 接続部
8 接着上面(感圧接着層の上面の一例)
9 接着下面(感圧接着層の下面の一例)
13 基材上面(基材層の上面の一例)
30 貼付型心電計
31 電子部品
1 Laminate for
9 Adhesive lower surface (an example of the lower surface of the pressure-sensitive adhesive layer)
13 Upper surface of the base material (an example of the upper surface of the base material layer)
30 Stick-on
Claims (5)
前記感圧接着層の上面に配置され、伸縮性を有する基材層と、
前記基材層に配置される配線層と、
前記感圧接着層の下面から露出するように、前記感圧接着層に埋め込まれているプローブと、
前記感圧接着層および前記基材層内を通過するように、前記配線層と前記プローブとを電気的に接続する接続部と
を備え、
前記プローブの材料が、銅、ニッケル、金、および、それらの合金からなる群から選択される少なくとも1つの導体であり、
前記プローブは、面方向において互いに間隔を隔てる孔を有し、
前記感圧接着層は、前記孔に充填され、
前記基材層の20℃における引張貯蔵弾性率E’が、20MPa以下であり、
前記接続部の材料が、導電性樹脂であることを特徴とする、生体センサ用積層体。 A pressure-sensitive adhesive layer for sticking to the surface of the living body,
A base material layer arranged on the upper surface of the pressure-sensitive adhesive layer and having elasticity, and
The wiring layer arranged on the base material layer and
A probe embedded in the pressure-sensitive adhesive layer so as to be exposed from the lower surface of the pressure-sensitive adhesive layer,
A connection portion for electrically connecting the wiring layer and the probe so as to pass through the pressure-sensitive adhesive layer and the base material layer is provided.
The material of the probe is at least one conductor selected from the group consisting of copper, nickel, gold, and alloys thereof.
The probes have holes that are spaced apart from each other in the plane direction.
The pressure-sensitive adhesive layer is filled in the pores and
The tensile storage elastic modulus E'at 20 ° C. of the base material layer is 20 MPa or less.
A laminate for a biosensor, characterized in that the material of the connection portion is a conductive resin .
前記配線層に電気的に接続されるように、前記基材層に実装される電子部品と
を備えることを特徴とする、生体センサ。
The laminate for a biosensor according to any one of claims 1 to 4,
A biosensor comprising an electronic component mounted on the substrate layer so as to be electrically connected to the wiring layer.
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