JP7045768B2 - 生体電極組成物、生体電極、及び生体電極の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、生体の皮膚に接触し、皮膚からの電気信号によって心拍数等の体の状態を検知することができる生体電極、及びその製造方法、並びに生体電極に好適に用いられる生体電極組成物に関する。

近年、ＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇｓ）の普及と共にウェアラブルデバイスの開発が進んでいる。インターネットに接続できる時計や眼鏡がその代表例である。また、医療分野やスポーツ分野においても、体の状態を常時モニタリングできるウェアラブルデバイスが必要とされており、今後の成長分野である。

医療分野では、例えば電気信号によって心臓の動きを感知する心電図測定のように、微弱電流のセンシングによって体の臓器の状態をモニタリングするウェアラブルデバイスが検討されている。心電図の測定では、導電ペーストを塗った電極を体に装着して測定を行うが、これは１回だけの短時間の測定である。これに対し、上記のような医療用のウェアラブルデバイスの開発が目指すのは、数週間連続して常時健康状態をモニターするデバイスの開発である。従って、医療用ウェアラブルデバイスに使用される生体電極には、長時間使用した場合にも導電性の変化がないことや肌アレルギーがないことが求められる。また、これらに加えて、軽量であること、低コストで製造できることも求められている。

医療用ウェアラブルデバイスとしては、体に貼り付けるタイプと、衣服に組み込むタイプがあり、体に貼り付けるタイプとしては、上記の導電ペーストの材料である水と電解質を含む水溶性ゲルを用いた生体電極が提案されている（特許文献１）。水溶性ゲルは、水を保持するための水溶性ポリマー中に、電解質としてナトリウム、カリウム、カルシウムを含んでおり、肌からのイオン濃度の変化を電気に変換する。一方、衣服に組み込むタイプとしては、ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳ（Ｐｏｌｙ－３，４－ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ－Ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅｓｕｌｆｏｎａｔｅ）のような導電性ポリマーや銀ペーストを繊維に組み込んだ布を電極に使う方法が提案されている（特許文献２）。

しかしながら、上記の水と電解質を含む水溶性ゲルを使用した場合には、乾燥によって水がなくなると導電性がなくなってしまうという問題があった。一方、銅等のイオン化傾向の高い金属を使用した場合には、人によっては肌アレルギーを引き起こすリスクがあるという問題があり、ＰＥＤＯＴ－ＰＳＳのような導電性ポリマーを使用した場合にも、導電性ポリマーの酸性が強いために肌アレルギーを引き起こすリスクがあるという問題、洗濯中に繊維から導電ポリマーが剥がれ落ちる問題があった。

また、優れた導電性を有することから、金属ナノワイヤー、カーボンブラック、及びカーボンナノチューブ等を電極材料として使用することも検討されている（特許文献３、４、５）。金属ナノワイヤーはワイヤー同士の接触確率が高くなるため、少ない添加量で通電することができる。しかしながら、金属ナノワイヤーは先端が尖った細い材料であるため、肌アレルギー発生の原因となる。また、カーボンナノチューブも同様の理由で生体への刺激性がある。カーボンブラックはカーボンナノチューブほどの毒性はないものの、肌に対する刺激性が若干ある。このように、そのもの自体がアレルギー反応を起こさなくても、材料の形状や刺激性によって生体適合性が悪化する場合があり、導電性と生体適合性を両立させることは困難であった。

金属膜は導電性が非常に高いために優れた生体電極として機能すると思われるが、必ずしもそうではない。心臓の鼓動によって肌から放出されるのは微弱電流だけではなく、ナトリウムイオン、カリウムイオン、カルシウムイオンである。このためイオンの濃度変化を電流に変える必要があるが、イオン化しづらい貴金属は肌からのイオンを電流に変える効率が悪い。よって貴金属を使った生体電極はインピーダンスが高く、肌との通電は高抵抗である。

その他の導電性材料を使用するものとして、イオン性のポリマーを添加した生体電極が提案されている（特許文献６、７、８）。シリコーン粘着剤にイオンポリマーとカーボン粉を添加して混合した生体電極は粘着性を有し、撥水性が高いためにシャワーを浴びたり汗をかいた状態で長時間肌に貼り付けても安定的に生体信号を採取することが可能である。イオンポリマーは肌を通過しないために肌への刺激性がなく生体適合性が高く、これによっても長時間の装着を可能とする生体電極である。

シリコーンは本来絶縁物であるが、イオン性ポリマーとカーボン粉との組み合わせによってイオン導電性が向上し、生体電極として機能するのである。しかしながら、更なるイオン導電性の向上による性能の向上が求められている。

国際公開第ＷＯ２０１３／０３９１５１号 特開２０１５－１００６７３号公報 特開平５－０９５９２４号公報 特開２００３－２２５２１７号公報 特開２０１５－０１９８０６号公報 特開２０１８－９９５０４号公報 特開２０１８－１２６４９６号公報 特開２０１８－１３０５３３号公報

本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、かつ低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極用の生体接触層を形成できる生体電極組成物、該生体電極組成物で生体接触層を形成した生体電極、及びその製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明では、生体電極組成物であって、（Ａ）イオン性材料と（Ｂ）チタン酸リチウム粉を含有し、前記（Ａ）成分が、フルオロスルホン酸、フルオロスルホンイミド、及びＮ－カルボニルフルオロスルホンアミドのうちのいずれかのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、銀塩から選ばれる構造を有する繰り返し単位ａを含有する高分子化合物であることを特徴とする生体電極組成物を提供する。

このような生体電極組成物であれば、導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、かつ低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極用の生体接触層を形成できる生体電極組成物となる。

また、前記繰り返し単位ａが、下記一般式（１）－１から（１）－４で示される構造をいずれか１つ以上有する繰り返し単位であることが好ましい。

（式中、Ｒｆ_１、Ｒｆ_２は水素原子、フッ素原子、酸素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基であり、Ｒｆ_１が酸素原子のときは、Ｒｆ_２も酸素原子であり、結合する炭素原子とともにカルボニル基を形成し、Ｒｆ_３、Ｒｆ_４は水素原子、フッ素原子、又はトリフルオロメチル基であり、かつ、Ｒｆ_１～Ｒｆ_４のうち１つ以上はフッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Ｒｆ_５、Ｒｆ_６、Ｒｆ_７は、フッ素原子、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキル基であり、少なくとも１つ以上のフッ素原子を有する。ｍは１～４の整数である。Ｍ^＋はアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銀イオンから選択されるイオンである。）

繰り返し単位ａがこのような構造を有するものであれば、より導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、かつ低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極用の生体接触層を形成できる生体電極組成物となる。

また、前記繰り返し単位ａが下記一般式（２）で示される繰り返し単位ａ１～ａ７から選ばれる１種以上であることが好ましい。

（式中、Ｒ^１、Ｒ^３、Ｒ^５、Ｒ^８、Ｒ^１０、Ｒ^１１及びＲ^１３は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であり、Ｒ^２、Ｒ^４、Ｒ^６、Ｒ^９、及びＲ^１２は、それぞれ独立に単結合、エステル基、あるいはエーテル基、エステル基のいずれか又はこれらの両方を有していてもよい炭素数１～１３の直鎖状、分岐状、環状の炭化水素基のいずれかである。Ｒ^７は、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキレン基であり、Ｒ^７中の水素原子のうち、１個又は２個がフッ素原子で置換されていてもよい。Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４及びＸ_６は、それぞれ独立に単結合、フェニレン基、ナフチレン基、エーテル基、エステル基、アミド基のいずれかであり、Ｘ_５は、単結合、エーテル基、エステル基のいずれかであり、Ｘ_７は、単結合、炭素数６～１２のアリーレン基、－Ｃ（＝Ｏ）－Ｏ－Ｒ^１８－基、及び－Ｃ（＝Ｏ）－ＮＨ－Ｒ^１８－基のいずれかである。Ｒ^１８は単結合、炭素数１～１２の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキレン基、又は炭素数６～１０の２価の芳香族炭化水素基であり、該芳香族炭化水素基の一部が水素化されていてもよく、Ｘ_７中にエーテル基、カルボニル基、エステル基、及びアミド基から選ばれる１種以上を有していてもよい。Ｙは酸素原子、－ＮＲ^１９－基であり、Ｒ^１９は水素原子、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキル基であり、ＹとＲ^４とは結合し環を形成していてもよい。ｍは１～４の整数である。ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６及びａ７は、０≦ａ１≦１．０、０≦ａ２≦１．０、０≦ａ３≦１．０、０≦ａ４≦１．０、０≦ａ５≦１．０、０≦ａ６≦１．０、０≦ａ７≦１．０であり、０＜ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７≦１．０を満たす数である。Ｍ^＋はアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銀イオンから選択されるイオンである。）

このような（Ａ）成分であれば、本発明の効果をさらに向上させることができる。

また、前記（Ａ）成分が、前記アンモニウム塩構造を有する繰り返し単位ａを有し、前記アンモニウム塩は、下記一般式（３）で示されるアンモニウムイオンを含有するものであることができる。

（式中、Ｒ^１０１ｄ、Ｒ^１０１ｅ、Ｒ^１０１ｆ、Ｒ^１０１ｇはそれぞれ水素原子、炭素数１～１２の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、炭素数２～１２の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルケニル基又はアルキニル基、あるいは炭素数４～２０の芳香族基であり、エーテル基、カルボニル基、エステル基、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、スルホニル基、スルフィニル基、ハロゲン原子、及び硫黄原子から選ばれる１種以上を有していてもよい。Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅ、Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅとＲ^１０１ｆはこれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅ及びＲ^１０１ｄとＲ^１０１ｅとＲ^１０１ｆは炭素数３～１０のアルキレン基であるか、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を形成する。）

このようなアンモニウムイオンを含有する（Ａ）成分であれば、本発明の効果をより一層向上させることができる。

また、前記（Ａ）、（Ｂ）成分に加えて（Ｃ）成分として、Ｒ_ｘＳｉＯ_{（４－ｘ）／２}単位（Ｒは炭素数１～１０の置換又は非置換の一価炭化水素基、ｘは２．５～３．５の範囲である。）及びＳｉＯ_２単位を有するシリコーン樹脂、アルケニル基を有するジオルガノシロキサン、並びにＳｉＨ基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含有するものであることができる。

このような生体電極組成物であれば、（Ａ）イオン性材料（塩）と相溶して塩の溶出を防ぎ、チタン酸リチウム粉等を保持し、粘着性を発現させることができる。

また、前記生体電極組成物が、更に有機溶剤を含有するものであることが好ましい。

このようなものであれば、生体電極組成物の塗布性が更に良好なものとなる。

また、本発明の生体電極組成物は、前記（Ｂ）成分が、スピネル構造のチタン酸リチウム粉であることが好ましい。

このような（Ｂ）成分であれば、イオン受容の感度に優れ、良好なイオン伝導性を有する生体電極組成物となる。

さらに、チタン酸リチウム粉に加えてカーボン材料を含有することがより好ましい。

このようにカーボン材料を添加すると、導電性をさらに向上させることができる。

この場合、前記カーボン材料が、カーボンブラック及びカーボンナノチューブのいずれか又は両方であることがより好ましい。

本発明の生体電極組成物では、このようなカーボン材料を特に好適に用いることができる。

また、本発明では、導電性基材と該導電性基材上に形成された生体接触層とを有する生体電極であって、前記生体接触層が、上記生体電極組成物の硬化物である生体電極を提供する。

本発明の生体電極であれば、上記イオン性材料によって導電性及び生体適合性を両立でき、粘着性も有しているために肌との接触面積が一定で、肌からの電気信号を安定的に高感度で得ることができる

この場合、前記導電性基材が、金、銀、塩化銀、白金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、タングステン、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、クロム、チタン、及び炭素から選ばれる１種以上を含むものであることが好ましい。

本発明の生体電極では、このような導電性基材を特に好適に用いることができる。

また、本発明では、導電性基材と該導電性基材上に形成された生体接触層とを有する生体電極の製造方法であって、前記導電性基材上に、上記生体電極組成物を塗布し、硬化させることで前記生体接触層を形成する生体電極の製造方法を提供する。

本発明の生体電極の製造方法であれば、導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない本発明の生体電極を、低コストで容易に製造することができる。

この場合、前記導電性基材として、金、銀、塩化銀、白金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、タングステン、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、クロム、チタン、及び炭素から選ばれる１種以上を含むものを用いることが好ましい。

本発明の生体電極の製造方法では、このような導電性基材を特に好適に用いることができる。

以上のように、本発明の生体電極組成物であれば、肌からの電気信号を効率良くデバイスに伝えることができ（即ち、導電性に優れ）、長期間肌に装着してもアレルギーを起こす恐れがなく（即ち、生体適合性に優れ）、軽量であり、低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極用の生体接触層を形成することができる。

また、本発明の生体電極であれば、上記生体電極組成物の硬化物で生体接触層が形成されるため、上記のように導電性に優れ、生体適合性に優れ、軽量であり、低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極とすることができる。

また、本発明の生体電極の製造方法であれば、導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない本発明の生体電極を、低コストで容易に製造することができる。

本発明の生体電極の一例を示す概略断面図である。 本発明の生体電極を生体に装着した場合の一例を示す概略断面図である。 本発明の実施例で作製した生体電極を（ａ）生体接触層側から見た概略図及び（ｂ）導電性基材側から見た概略図である。 本発明の実施例で作製した生体電極を用いて、肌表面でのインピーダンスを測定している写真である。

上述のように、導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、かつ低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極用の生体接触層を形成できる生体電極組成物、該生体電極組成物で生体接触層を形成した生体電極、及びその製造方法の開発が求められていた。

心臓の鼓動に連動して肌表面からナトリウム、カリウム、カルシウムイオンが放出されるところ、生体電極は、肌から放出されたこれらイオンの増減を電気信号に変換する必要がある。そのため、生体電極を構成するにはイオンの増減を伝達するためのイオン導電性に優れた材料が必要である。

本発明者らは、高イオン導電性の材料としてイオン性液体に着目した。イオン性液体は熱的、化学的安定性が高く、導電性に優れる特徴を有しており、バッテリー用途への応用が広がっている。また、イオン性液体としては、スルホニウム、ホスホニウム、アンモニウム、モルホリニウム、ピリジニウム、ピロリジニウム、イミダゾリウムの塩酸塩、臭酸塩、ヨウ素酸塩、トリフルオロメタンスルホン酸塩、ノナフルオロブタンスルホン酸塩、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸塩、ヘキサフルオロホスファート塩、テトラフルオロボラート塩等が知られている。しかしながら、一般的にこれらの塩（特に分子量の小さいもの）は水和性が高いため、これらの塩を添加した生体電極組成物で生体接触層を形成した生体電極は、汗や洗濯によって塩が抽出され、導電性が低下する欠点があった。また、テトラフルオロボラート塩は毒性が高く、他の塩は水溶性が高いために肌の中に容易に浸透してしまい肌荒れが生じる（つまり、肌に対する刺激性が強い）という問題があった。

中和塩を形成する酸の酸性度が高いとイオンが強く分極し、イオン導電性が向上する。リチウムイオン電池として、ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド酸やトリス（トリフルオロメタンスルホニル）メチド酸のリチウム塩が高いイオン導電性を示すのはこのためである。一方、中和塩になる前の酸の状態で酸強度が高くなればなるほど、この塩は生体刺激性が強いという問題がある。つまり、イオン導電性と生体刺激性はトレードオフの関係である。しかしながら、生体電極に適用する塩では、高イオン導電特性と低生体刺激性が両立されなければならない。

イオン化合物は、その分子量が大きくなればなるほど肌への浸透性が低下し、肌への刺激性が低下する特性がある。このことから、イオン化合物は高分子量のポリマー型が好ましい。そこで、本発明者らは、まず、このイオン化合物を重合性二重結合を有する形態にしてポリマーとして重合することに想到した。

また、リチウムイオン電池の負極材もイオン導電性に優れた材料である。リチウムイオン電池の負極材として、現在カーボン系の材料が用いられているが、更なる電池の容量アップのためにチタン酸リチウム系の材料が検討されている。肌から放出されるイオンと電気を受け取るという機構において、生体電極とイオンバッテリーの負極は同じであることから、リチウムイオンバッテリーに検討されているチタン酸リチウム系材料を生体電極に適用することも可能と考え、本発明の考案に至ったのである。

本発明者らは、上記課題について鋭意検討を重ねた結果、生体電極組成物として、イオンポリマーとチタン酸リチウム粉とを組み合わせると、導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、かつ低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極用の生体接触層を形成できることを見出し、本発明を完成させた。

即ち、本発明は、生体電極組成物であって、（Ａ）イオン性材料と（Ｂ）チタン酸リチウム粉を含有し、前記（Ａ）成分が、フルオロスルホン酸、フルオロスルホンイミド、及びＮ－カルボニルフルオロスルホンアミドのうちのいずれかのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、銀塩から選ばれる構造を有する繰り返し単位ａを含有する高分子化合物であることを特徴とする生体電極組成物である。

以下、本発明について詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

＜生体電極組成物＞
本発明の生体電極組成物は、（Ａ）イオン性材料及び（Ｂ）チタン酸リチウム粉を含有するものである。（Ａ）成分、（Ｂ）成分以外に、必要に応じて、（Ａ）成分以外の樹脂、有機溶剤、カーボン材料などの任意成分を更に含むこともできる。以下、各成分について、更に詳細に説明する。

［（Ａ）イオン性材料（塩）］
本発明の生体電極組成物に（Ａ）イオン性材料（導電性材料）として配合される塩は、フルオロスルホン酸、フルオロスルホンイミド、及びＮ－カルボニルフルオロスルホンアミドのうちのいずれかのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、銀塩から選ばれる構造を有する繰り返し単位ａを含有する高分子化合物である。

前記繰り返し単位ａは、下記一般式（１）－１から（１）－４で示される構造をいずれか１つ以上有する繰り返し単位であることができる。

（式中、Ｒｆ_１、Ｒｆ_２は水素原子、フッ素原子、酸素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基であり、Ｒｆ_１が酸素原子のときは、Ｒｆ_２も酸素原子であり、結合する炭素原子とともにカルボニル基を形成し、Ｒｆ_３、Ｒｆ_４は水素原子、フッ素原子、又はトリフルオロメチル基であり、かつ、Ｒｆ_１～Ｒｆ_４のうち１つ以上はフッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Ｒｆ_５、Ｒｆ_６、Ｒｆ_７は、フッ素原子、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキル基であり、少なくとも１つ以上のフッ素原子を有する。ｍは１～４の整数である。Ｍ^＋はアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銀イオンから選択されるイオンである。）

前記繰り返し単位ａが下記一般式（２）で示される繰り返し単位ａ１～ａ７から選ばれる１種以上であることが好ましい。

（式中、Ｒ^１、Ｒ^３、Ｒ^５、Ｒ^８、Ｒ^１０、Ｒ^１１及びＲ^１３は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であり、Ｒ^２、Ｒ^４、Ｒ^６、Ｒ^９、及びＲ^１２は、それぞれ独立に単結合、エステル基、あるいはエーテル基、エステル基のいずれか又はこれらの両方を有していてもよい炭素数１～１３の直鎖状、分岐状、環状の炭化水素基のいずれかである。Ｒ^７は、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキレン基であり、Ｒ^７中の水素原子のうち、１個又は２個がフッ素原子で置換されていてもよい。Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４及びＸ_６は、それぞれ独立に単結合、フェニレン基、ナフチレン基、エーテル基、エステル基、アミド基のいずれかであり、Ｘ_５は、単結合、エーテル基、エステル基のいずれかであり、Ｘ_７は、単結合、炭素数６～１２のアリーレン基、－Ｃ（＝Ｏ）－Ｏ－Ｒ^１８－基、及び－Ｃ（＝Ｏ）－ＮＨ－Ｒ^１８－基のいずれかである。Ｒ^１８は単結合、炭素数１～１２の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキレン基、又は炭素数６～１０の２価の芳香族炭化水素基であり、該芳香族炭化水素基の一部が水素化されていてもよく、Ｘ_７中にエーテル基、カルボニル基、エステル基、及びアミド基から選ばれる１種以上を有していてもよい。Ｙは酸素原子、－ＮＲ^１９－基であり、Ｒ^１９は水素原子、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキル基であり、ＹとＲ^４とは結合し環を形成していてもよい。ｍは１～４の整数である。ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６及びａ７は、０≦ａ１≦１．０、０≦ａ２≦１．０、０≦ａ３≦１．０、０≦ａ４≦１．０、０≦ａ５≦１．０、０≦ａ６≦１．０、０≦ａ７≦１．０であり、０＜ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７≦１．０を満たす数である。Ｍ^＋はアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銀イオンから選択されるイオンである。）

上記一般式（２）で示される繰り返し単位ａ１～ａ７のうち、繰り返し単位ａ１～ａ５を得るためのフルオロスルホン酸塩モノマーとしては、具体的には下記のものを例示することができる。

上記一般式繰り返し単位ａ６を得るためのスルホンイミド塩モノマーは、具体的には下記に例示することができる。

上記一般式繰り返し単位ａ７を得るためのＮ－カルボニルスルホンアミド塩モノマーは、具体的には下記に例示することができる。

（式中、Ｒ^１、Ｒ^３、Ｒ^５、Ｒ^８、Ｒ^１０、Ｒ^１１、及びＲ^１３は前述の通り。）

また、（Ａ）成分は、繰り返し単位ａ中のＭ^＋として、下記一般式（３）で示されるアンモニウムイオン（アンモニウムカチオン）を含有するものであることが好ましい。

（式中、Ｒ^１０１ｄ、Ｒ^１０１ｅ、Ｒ^１０１ｆ、Ｒ^１０１ｇはそれぞれ水素原子、炭素数１～１２の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、炭素数２～１２の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルケニル基又はアルキニル基、あるいは炭素数４～２０の芳香族基であり、エーテル基、カルボニル基、エステル基、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、スルホニル基、スルフィニル基、ハロゲン原子、及び硫黄原子から選ばれる１種以上を有していてもよい。Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅ、Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅとＲ^１０１ｆはこれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅ及びＲ^１０１ｄとＲ^１０１ｅとＲ^１０１ｆは炭素数３～１０のアルキレン基であるか、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を形成する。）

上記一般式（３）で示されるアンモニウムイオンとして、具体的には、以下のものを例示することができる。

上記一般式（３）で示されるアンモニウムイオンとしては、３級又は４級のアンモニウムイオンが特に好ましい。

（繰り返し単位ｂ）
本発明の生体電極組成物の（Ａ）成分は、上記のａ１～ａ７から選ばれる繰り返し単位に加えて、珪素を有する繰り返し単位ｂを有することが出来る。具体的には、以下のものを例示することができる。

（繰り返し単位ｃ）
本発明の生体電極組成物の（Ａ）成分には、上記の繰り返し単位ａ１～ａ７、ｂに加えて、導電性を向上させるためにグライム鎖を有する繰り返し単位ｃを共重合することも出来る。
グライム鎖を有する繰り返し単位ｃを得るためのモノマーは、具体的には下記に例示することが出来る。

本発明の生体電極組成物における高分子化合物は、粘着能を付与させる繰り返し単位ｄを有することが出来る。

繰り返し単位ｄを得るためのモノマーは、具体的には下記のものを例示することができる。

更には架橋性の繰り返し単位ｅを共重合することも出来る。架橋性の繰り返し単位はオキシラン環又はオキセタン環を有する繰り返し単位を挙げることが出来る。

オキシラン環又はオキセタン環を有する繰り返し単位ｅを得るためのモノマーは、具体的には下記に挙げることができる。

ここでＲはメチル基又は水素原子である。

（Ａ）成分の高分子化合物（イオン材料）を合成する方法の１つとして、繰り返し単位ａ（ａ１～ａ７）、及び、任意の繰り返し単位ｂ、ｃ、ｄ、eを与えるモノマーのうち所望のモノマーを、有機溶剤中、ラジカル重合開始剤を加えて加熱重合し、共重合体の高分子化合物を得る方法を挙げることができる。

重合時に使用する有機溶剤としては、トルエン、ベンゼン、テトラヒドロフラン、ジエチルエーテル、ジオキサン等が例示できる。重合開始剤としては、２，２’－アゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、ジメチル２，２－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、ベンゾイルパーオキシド、ラウロイルパーオキシド等が例示できる。加熱温度は、好ましくは５０～８０℃であり、反応時間は、好ましくは２～１００時間、より好ましくは５～２０時間である。

ここで、繰り返し単位ａ１～ａ７、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの割合は、０≦ａ１≦１．０、０≦ａ２≦１．０、０≦ａ３≦１．０、０≦ａ４≦１．０、０≦ａ５≦１．０、０≦ａ６≦１．０、０≦ａ７≦１．０、０＜ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７≦１．０、０≦ｂ＜１．０、０≦ｃ＜１．０、０≦ｄ＜１．０、０≦ｅ＜０．５、好ましくは０≦ａ１≦０．９、０≦ａ２≦０．９、０≦ａ３≦０．９、０≦ａ４≦０．９、０≦ａ５≦０．９、０≦ａ６≦０．９、０≦ａ７≦０．９、０．０１≦ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７≦０．９、０．０５≦ｂ≦０．９、０≦ｃ≦０．８、０≦ｄ≦０．６、０≦ｅ＜０．４、より好ましくは０≦ａ１≦０．８、０≦ａ２≦０．８、０≦ａ３≦０．８、０≦ａ４≦０．８、０≦ａ５≦０．８、０≦ａ６≦０．８、０≦ａ７≦０．８、０．０２≦ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７≦０．８、０．０７≦ｂ≦０．８、０≦ｃ≦０．７、０≦ｄ≦０．５、０≦ｅ＜０．３である。

なお、例えば、ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＝１とは、繰り返し単位ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを含む高分子化合物において、繰り返し単位ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ｂ、ｃ、ｄ，ｅの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して１００モル％であることを示し、ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７＋ｂ＋ｃ＋ｄ＋ｅ＜１とは、繰り返し単位ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ｂ、ｃ、ｄ、ｅの合計量が全繰り返し単位の合計量に対して１００モル％未満であってａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６、ａ７、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ以外に他の繰り返し単位を有していることを示す。

（Ａ）成分の分子量は、重量平均分子量として５００以上が好ましく、より好ましくは１，０００以上、１，０００，０００以下であり、更に好ましくは２，０００以上、５００，０００以下である。また、重合後に（Ａ）成分に組み込まれていないイオン性モノマー（残存モノマー）が少量であれば、生体適合試験でこれが肌に染みこんでアレルギーを引き起こす恐れがなくなるため、残存モノマーの量は減らすのが好ましい。残存モノマーの量は、（Ａ）成分全体１００質量部に対し、１０質量部以下であることが好ましい。また、（Ａ）成分は、１種を単独で使用してもよいし、分子量や分散度、重合モノマーの異なるものなど２種以上を混合で使用してもよい。

［（Ｂ）チタン酸リチウム粉］
本発明の生体電極組成物は、（Ｂ）成分として、チタン酸リチウム粉を含有する。この（Ｂ）成分は、イオン受容の感度を高める機能を有する。チタン酸リチウムはリチウム－チタン複合酸化物であればよく、特に限定されないが、例えば、空間群Ｆｄ３ｍの０≦ｘ≦１／３であるＬｉ_１＋ｘＴｉ_２－ｘＯ_４タイプのリチウムチタンスピネル及び一般式Ｌｉ_ｘＴｉ_ｙＯ（０＜ｘ、ｙ＜１）の全てのリチウム－チタン混合酸化物を挙げることができる。具体的には、Ｌｉ_２ＴｉＯ_３、ＬｉＴｉＯ_２、スピネル構造のＬｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２などを挙げることが出来、スピネル構造のものが好ましい。又、カーボンと複合化したチタン酸リチウム粒子を用いることも出来る。粉体の粒子径は１００μｍよりも小さい方が好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。より細かい粒子の方が表面積が大きくなるため、より多くのイオンを受け取ることが出来、高感度な生体電極となる。

本発明の生体電極組成物において、（Ｂ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０．１～３００質量部とすることが好ましく、１～２００質量部とすることがより好ましい。また、（Ｂ）成分は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合で使用してもよい。

［（Ｃ）樹脂］
本発明者らは、（Ａ）イオン性材料（塩）を、例えばシリコーン系、アクリル系、ウレタン系の粘着剤（樹脂）に混合したものを用いることによって、常に肌に密着し、長時間安定的な電気信号を得ることができる生体電極が得られることを見出した。
即ち、本発明の生体電極組成物に必要に応じて配合される（Ｃ）樹脂は、上記の（Ａ）イオン性材料（塩）と相溶して塩の溶出を防ぎ、チタン酸リチウム粉等の構成成分を保持し、粘着性を発現させるための成分である。（Ａ）イオン性材料が粘着性を有している場合は、（Ｃ）樹脂は必ずしも必要ではない。なお、樹脂は、上述の（Ａ）成分以外の樹脂であればよく、熱硬化性樹脂及び光硬化性樹脂のいずれか、又はこれらの両方であることが好ましく、特には、シリコーン系、アクリル系、及びウレタン系の樹脂から選ばれる１種以上であることが好ましい。

粘着性のシリコーン系の樹脂としては、付加反応硬化型又はラジカル架橋反応硬化型のものが挙げられる。付加反応硬化型としては、例えば、特開２０１５－１９３８０３号公報に記載の、アルケニル基を有するジオルガノシロキサン、Ｒ_３ＳｉＯ_０．５及びＳｉＯ_２単位を有するＭＱレジン、ＳｉＨ基を複数有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン、白金触媒、付加反応制御剤、及び有機溶剤を含有するものを用いることができる。また、ラジカル架橋反応硬化型としては、例えば、特開２０１５－１９３８０３号公報に記載の、アルケニル基を有していてもいなくてもよいジオルガノポリシロキサン、Ｒ_３ＳｉＯ_０．５及びＳｉＯ_２単位を有するＭＱレジン、有機過酸化物、及び有機溶剤を含有するものを用いることができる。ここでＲは炭素数１～１０の置換又は非置換の一価の炭化水素基である。

また、ポリマー末端や側鎖にシラノールを有するポリシロキサンと、ＭＱレジンを縮合反応させて形成したポリシロキサン・レジン一体型化合物を用いることもできる。ＭＱレジンはシラノールを多く含有するためにこれを添加することによって粘着力が向上するが、架橋性がないためにポリシロキサンと分子的に結合していない。上記のようにポリシロキサンとレジンを一体型とすることによって、粘着力を増大させることができる。

また、シリコーン系の樹脂には、アミノ基、オキシラン基、オキセタン基、ポリエーテル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、メタクリル基、アクリル基、フェノール基、シラノール基、カルボン酸無水物基、アリール基、アラルキル基、アミド基、エステル基、ラクトン環から選ばれる基を有する変性シロキサンを添加することもできる。変性シロキサンを添加することによって、（Ａ）成分のシリコーン樹脂中での分散性が向上する。変性シロキサンはシロキサンの片末端、両末端、側鎖のいずれが変性されたものでも構わない。

粘着性のアクリル系の樹脂としては、例えば、特開２０１６－０１１３３８号公報に記載の、親水性（メタ）アクリル酸エステル、長鎖疎水性（メタ）アクリル酸エステルを繰り返し単位として有するものを用いることができる。場合によっては、官能基を有する（メタ）アクリル酸エステルやシロキサン結合を有する（メタ）アクリル酸エステルを共重合してもよい。

粘着性のウレタン系の樹脂としては、例えば、特開２０１６－０６５２３８号公報に記載の、ウレタン結合と、ポリエーテルやポリエステル結合、ポリカーボネート結合、シロキサン結合を有するものを用いることができる。

また、生体接触層から（Ａ）成分が溶出することによる導電性の低下を防止するために、本発明の生体電極組成物において、（Ｃ）樹脂は上述の（Ａ）成分との相溶性が高いものであることが好ましい。また、導電性基材からの生体接触層の剥離を防止するために、本発明の生体電極組成物において、（Ｃ）樹脂は導電性基材に対する接着性が高いものであることが好ましい。樹脂を、導電性基材や塩との相溶性が高いものとするためには、極性が高い樹脂を用いることが効果的である。このような樹脂としては、エーテル結合、エステル結合、アミド結合、イミド結合、ウレタン結合、チオウレタン結合、及びチオール基から選ばれる１つ以上を有する樹脂、あるいはポリアクリル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリイミド樹脂、ポリウレタン樹脂、及びポリチオウレタン樹脂等が挙げられる。また、一方で、生体接触層は生体に接触するため、生体からの汗の影響を受けやすい。従って、本発明の生体電極組成物において、（Ｃ）樹脂は撥水性が高く、加水分解しづらいものであることが好ましい。樹脂を、撥水性が高く、加水分解しづらいものとするためには、珪素を含有する樹脂を用いることが効果的である。

珪素原子を含有するポリアクリル樹脂としては、シリコーンを主鎖に有するポリマーと珪素原子を側鎖に有するポリマーとがあるが、どちらも好適に用いることができる。シリコーンを主鎖に有するポリマーとしては、（メタ）アクリルプロピル基を有するシロキサンあるいはシルセスキオキサン等を用いることができる。この場合は、光ラジカル発生剤を添加することで（メタ）アクリル部分を重合させて硬化させることができる。

珪素原子を含有するポリアミド樹脂としては、例えば、特開２０１１－０７９９４６号公報、米国特許５９８１６８０号公報に記載のポリアミドシリコーン樹脂等を好適に用いることができる。このようなポリアミドシリコーン樹脂は、例えば、両末端にアミノ基を有するシリコーン又は両末端にアミノ基を有する非シリコーン化合物と、両末端にカルボキシル基を有する非シリコーン又は両末端にカルボキシル基を有するシリコーンを組み合わせて合成することができる。

また、カルボン酸無水物とアミンを反応させて得られる、環化する前のポリアミド酸を用いてもよい。ポリアミド酸のカルボキシル基の架橋には、エポキシ系やオキセタン系の架橋剤を用いてもよいし、カルボキシル基とヒドロキシエチル（メタ）アクリレートとのエステル化反応を行って、（メタ）アクリレート部分の光ラジカル架橋を行ってもよい。

珪素原子を含有するポリイミド樹脂としては、例えば、特開２００２－３３２３０５号公報に記載のポリイミドシリコーン樹脂等を好適に用いることができる。ポリイミド樹脂は粘性が非常に高いが、（メタ）アクリル系モノマーを溶剤かつ架橋剤として配合することによって低粘性にすることができる。

珪素原子を含有するポリウレタン樹脂としては、ポリウレタンシリコーン樹脂を挙げることができ、このようなポリウレタンシリコーン樹脂では、両末端にイソシアネート基を有する化合物と末端にヒドロキシ基を有する化合物をブレンドして加熱することによってウレタン結合による架橋を行うことができる。なお、この場合、両末端にイソシアネート基を有する化合物か、末端にヒドロキシ基を有する化合物のいずれかあるいは両方に珪素原子（シロキサン結合）を含有する必要がある。あるいは、特開２００５－３２０４１８号公報に記載されるように、ポリシロキサンにウレタン（メタ）アクリレートモノマーをブレンドして光架橋させることもできる。また、シロキサン結合とウレタン結合の両方を有し、末端に（メタ）アクリレート基を有するポリマーを光架橋させることもできる。

珪素原子を含有するポリチオウレタン樹脂は、チオール基を有する化合物とイソシアネート基を有する化合物の反応によって得ることができ、これらのうちいずれかが珪素原子を含有していればよい。また、末端に（メタ）アクリレート基を有していれば、光硬化させることも可能である。

シリコーン系の樹脂において、上述のアルケニル基を有するジオルガノシロキサン、Ｒ_３ＳｉＯ_０．５及びＳｉＯ_２単位を有するＭＱレジン、ＳｉＨ基を複数有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンに加えて、アミノ基、オキシラン基、オキセタン基、ポリエーテル基、ヒドロキシ基、カルボキシル基、メルカプト基、メタクリル基、アクリル基、フェノール基、シラノール基、カルボン酸無水物基、アリール基、アラルキル基、アミド基、エステル基、ラクトン環から選ばれる基を有する変性シロキサンを添加することによって上述の塩との相溶性が高まる。

本発明の生体電極組成物において、（Ｃ）成分の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して０～２０００質量部とすることが好ましく、１０～１０００質量部とすることがより好ましい。また、（Ｃ）成分は、１種を単独で使用してもよいし、２種以上を混合で使用してもよい。

なお、後述のように、生体接触層は生体電極組成物の硬化物である。硬化させることによって、肌と導電性基材の両方に対する生体接触層の接着性が良好なものとなる。なお、硬化手段としては、特に限定されず、一般的な手段を用いることができ、例えば、熱及び光のいずれか、又はその両方、あるいは酸又は塩基触媒による架橋反応等を用いることができる。架橋反応については、例えば、架橋反応ハンドブック 中山雍晴 丸善出版（２０１３年）第二章ｐ５１～ｐ３７１に記載の方法を適宜選択して行うことができる。

アルケニル基を有するジオルガノシロキサンと、ＳｉＨ基を複数有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、白金触媒による付加反応によって架橋させることができる。

白金触媒としては、塩化白金酸、塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸とアルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン化合物との反応物、塩化白金酸とビニル基含有シロキサンとの反応物、白金－オレフィン錯体、白金－ビニル基含有シロキサン錯体等の白金系触媒、ロジウム錯体及びルテニウム錯体等の白金族金属系触媒などが挙げられる。また、これらの触媒をアルコール系、炭化水素系、シロキサン系溶剤に溶解・分散させたものを用いてもよい。

なお、白金触媒の添加量は、（Ａ）と（Ｃ）を合わせた樹脂１００質量部に対して５～２，０００ｐｐｍ、特には１０～５００ｐｐｍの範囲とすることが好ましい。

また、付加硬化型のシリコーン樹脂を用いる場合には、付加反応制御剤を添加してもよい。この付加反応制御剤は、溶液中及び塗膜形成後の加熱硬化前の低温環境下で、白金触媒が作用しないようにするためのクエンチャーとして添加するものである。具体的には、３－メチル－１－ブチン－３－オール、３－メチル－１－ペンチン－３－オール、３，５－ジメチル－１－ヘキシン－３－オール、１－エチニルシクロヘキサノール、３－メチル－３－トリメチルシロキシ－１－ブチン、３－メチル－３－トリメチルシロキシ－１－ペンチン、３，５－ジメチル－３－トリメチルシロキシ－１－ヘキシン、１－エチニル－１－トリメチルシロキシシクロヘキサン、ビス（２，２－ジメチル－３－ブチノキシ）ジメチルシラン、１，３，５，７－テトラメチル－１，３，５，７－テトラビニルシクロテトラシロキサン、１，１，３，３－テトラメチル－１，３－ジビニルジシロキサン等が挙げられる。

付加反応制御剤の添加量は、樹脂１００質量部に対して０～１０質量部、特に０．０５～３質量部の範囲とすることが好ましい。

光硬化を行う方法としては、（メタ）アクリレート末端やオレフィン末端を有している樹脂を用いるか、末端が（メタ）アクリレート、オレフィンやチオール基になっている架橋剤を添加するとともに、光によってラジカルを発生させる光ラジカル発生剤を添加する方法や、オキシラン基、オキセタン基、ビニルエーテル基を有している樹脂や架橋剤を用い、光によって酸を発生させる光酸発生剤を添加する方法が挙げられる。

光ラジカル発生剤としては、アセトフェノン、４，４’－ジメトキシベンジル、ベンジル、ベンゾイン、ベンゾフェノン、２－ベンゾイル安息香酸、４，４’－ビス（ジメチルアミノ）ベンゾフェノン、４，４’－ビス（ジエチルアミノ）ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインブチルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、４－ベンゾイル安息香酸、２，２’－ビス（２－クロロフェニル）－４，４’，５，５’－テトラフェニル－１，２’－ビイミダゾール、２－ベンゾイル安息香酸メチル、２－（１，３－ベンゾジオキソール－５－イル）－４，６－ビス（トリクロロメチル）－１，３，５－トリアジン、２－ベンジル－２－（ジメチルアミノ）－４’－モルホリノブチロフェノン、４，４’－ジクロロベンゾフェノン、２，２－ジエトキシアセトフェノン、２，２－ジメトキシ－２－フェニルアセトフェノン、２，４－ジエチルチオキサンテン－９－オン、ジフェニル（２，４，６－トリメチルベンゾイル）ホスフィンオキシド（ＢＡＰＯ）、１，４－ジベンゾイルベンゼン、２－エチルアントラキノン、１－ヒドロキシシクロヘキシルフェニルケトン、２－ヒドロキシ－２－メチルプロピオフェノン、２－ヒドロキシ－４’－（２－ヒドロキシエトキシ）－２－メチルプロピオフェノン、２－イソニトロソプロピオフェノン、２－フェニル－２－（ｐ－トルエンスルホニルオキシ）アセトフェノン、２－フェニル－２－（ｐ－トルエンスルホニルオキシ）アセトフェノンを挙げることができる。

熱分解型のラジカル発生剤を添加することによって硬化させることもできる。熱ラジカル発生剤としては、２，２’－アゾビス（イソブチロニトリル）、２，２’－アゾビス（２，４－ジメチルバレロニトリル）、２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、２，２’－アゾビス（メチルプロピオンアミジン）塩酸、２，２’－アゾビス［２－（２－イミダゾリン－２－イル）プロパン］塩酸、２，２’－アゾビス（４－メトキシ－２，４－ジメチルバレロニトリル）、２，２’－アゾビス（２－メチルブチロニトリル）、２，２’－アゾビス（シクロヘキサン－１－カルボニトリル）、１［（１－シアノ－１－メチルエチル）アゾ］ホルムアミド、２，２’－アゾビス［２－メチル－Ｎ－（２－ヒドロキシエチル）プロピオンアミド］、２，２’－アゾビス［Ｎ－（２－プロペニル）－２－メチルプロピオンアミド］、２，２’－アゾビス（Ｎ－ブチル－２－メチルプロピオンアミド）、ジメチル－２，２’－アゾビス（イソブチレート）、４，４’－アゾビス（４－シアノペンタン酸）、ジメチル－２，２’－アゾビス（２－メチルプロピオネート）、ベンゾイルパーオキシド、ｔｅｒｔ－ブチルヒドロパーオキシド、クメンヒドロパーオキシド、ジ－ｔｅｒｔ－ブチルパーオキシド、ジ－ｔｅｒｔ－アミルパーオキシド、ジ－ｎ－ブチルパーオキシド、ジクミルパーオキシド等を挙げることができる。

光酸発生剤としては、スルホニウム塩、ヨードニウム塩、スルホニルジアゾメタン、Ｎ－スルホニルオキシイミド、オキシム－Ｏ－スルホネート型酸発生剤等を挙げることができる。光酸発生剤の具体例としては、例えば、特開２００８－１１１１０３号公報の段落［０１２２］～［０１４２］、特開２００９－０８０４７４号公報に記載されているものが挙げられる。

なお、ラジカル発生剤や光酸発生剤の添加量は、樹脂１００質量部に対して０．１～５０質量部の範囲とすることが好ましい。

これらの中でも、（Ｃ）成分の樹脂としては、Ｒ_ｘＳｉＯ_{（４－ｘ）／２}単位（Ｒは炭素数１～１０の置換又は非置換の一価炭化水素基、ｘは２．５～３．５の範囲である。）及びＳｉＯ_２単位を有するシリコーン樹脂、アルケニル基を有するジオルガノシロキサン、並びにＳｉＨ基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含有するものが特に好ましい。

［金属粉］
本発明の生体電極組成物には、電子導電性を高めるために、金、銀、白金、銅、錫、チタン、ニッケル、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ルテニウム、クロム、インジウムから選ばれる金属粉を添加することもできる。金属粉の添加量は、樹脂１００質量部に対して１～５０質量部の範囲とすることが好ましい。

金属粉の種類として導電性の観点では金、銀、白金が好ましく、価格の観点では銀、銅、錫、チタン、ニッケル、アルミニウム、タングステン、モリブデン、ルテニウム、クロムが好ましい。生体適合性の観点では貴金属が好ましく、これらの観点で総合的には銀が最も好ましい。

金属粉の形状としては、球状、円盤状、フレーク状、針状を挙げることが出来るが、フレーク状の粉末を添加したときの導電性が最も高くて好ましい。金属粉のサイズは１００μｍ以下、タップ密度が５ｇ／ｃｍ^３以下、比表面積が０．５ｍ^２／ｇ以上の、比較的低密度で比表面積が大きいフレークが好ましい。

［カーボン材料］
より一層高感度な生体電極を構成するためには、高いイオン導電性のみならず、高い電子導電性も必要となる場合がある。この場合、電子導電性を高めるには、チタン酸リチウム粉に加えてカーボンを添加することが効果的である。
このため、導電性向上剤として、カーボン材料を添加することができる。カーボン材料としては、カーボンブラック、黒鉛、カーボンナノチューブ、炭素繊維等を挙げることができる。カーボンナノチューブは単層、多層のいずれであってもよく、表面が有機基で修飾されていても構わない。カーボン材料の添加量は、樹脂１００質量部に対して１～５０質量部の範囲とすることが好ましい。

［粘着性付与剤］
また、本発明の生体電極組成物には、生体に対する粘着性を付与するために、粘着性付与剤を添加してもよい。このような粘着性付与剤としては、例えば、シリコーンレジンや非架橋性のシロキサン、非架橋性のポリ（メタ）アクリレート、非架橋性のポリエーテル等を挙げることができる。

［架橋剤］
本発明の生体電極組成物にはエポキシ系の架橋剤を添加することも出来る。この場合の架橋剤は、エポキシ基やオキセタン基を１分子内に複数有する化合物である。添加量としては、樹脂１００質量部に対して１～３０質量部である。

［架橋触媒］
本発明の生体電極組成物にはエポキシ基やオキセタン基を架橋するための触媒を添加することも出来る。この場合の触媒は、特表２０１９－５０３４０６号中、段落００２７～００２９に記載されているものを用いることが出来る。具体的には、脂肪族及び芳香族第三級アミン、例えば、ジメチルアミノプロピルアミン及びピリジン等が挙げられ、これらは触媒として作用し、実質的な架橋を生成させることができる。更に、ホウ素錯体、特にモノエタノールアミンとのホウ素錯体、２－エチル－メチルイミダゾール等のイミダゾール、テトラメチルグアニジン等のグアニジン、ジシアノジアミド、トルエンジイソシアネート尿素等の置換尿素、並びに４－メチルテトラヒドロキシフタル酸無水物、３－メチルテトラヒドロキシフタル酸無水物及びメチルノルボルネンフタル酸無水物等の酸無水物を挙げることができる。添加量としては、樹脂１００質量部に対して０．０１～１０質量部である。

［有機溶剤］
また、本発明の生体電極組成物には、有機溶剤を添加することができる。有機溶剤としては、具体的には、トルエン、キシレン、クメン、１，２，３－トリメチルベンゼン、１，２，４－トリメチルベンゼン、１，３，５－トリメチルベンゼン、スチレン、αメチルスチレン、ブチルベンゼン、ｓｅｃ－ブチルベンゼン、イソブチルベンゼン、シメン、ジエチルベンゼン、２－エチル－ｐ－キシレン、２－プロピルトルエン、３－プロピルトルエン、４－プロピルトルエン、１，２，３，５－テトラメチルトルエン、１，２，４，５－テトラメチルトルエン、テトラヒドロナフタレン、４－フェニル－１－ブテン、ｔｅｒｔ－アミルベンゼン、アミルベンゼン、２－ｔｅｒｔ－ブチルトルエン、３－ｔｅｒｔ－ブチルトルエン、４－ｔｅｒｔ－ブチルトルエン、５－イソプロピル－ｍ－キシレン、３－メチルエチルベンゼン、ｔｅｒｔ－ブチル－３－エチルベンゼン、４－ｔｅｒｔ－ブチル－ｏ－キシレン、５－ｔｅｒｔ－ブチル－ｍ－キシレン、ｔｅｒｔ－ブチル－ｐ－キシレン、１，２－ジイソプロピルベンゼン、１，３－ジイソプロピルベンゼン、１，４－ジイソプロピルベンゼン、ジプロピルベンゼン、ペンタメチルベンゼン、ヘキサメチルベンゼン、ヘキシルベンゼン、１，３，５－トリエチルベンゼン等の芳香族系炭化水素系溶剤、ｎ－ヘプタン、イソヘプタン、３－メチルヘキサン、２，３－ジメチルペンタン、３－エチルペンタン、１，６－ヘプタジエン、５－メチル－１－ヘキシン、ノルボルナン、ノルボルネン、ジシクロペンタジエン、１－メチル－１，４－シクロヘキサジエン、１－ヘプチン、２－ヘプチン、シクロヘプタン、シクロヘプテン、１，３－ジメチルシクロペンタン、エチルシクロペンタン、メチルシクロヘキサン、１－メチル－１－シクロヘキセン、３－メチル－１－シクロヘキセン、メチレンシクロヘキサン、４－メチル－１－シクロヘキセン、２－メチル－１－ヘキセン、２－メチル－２－ヘキセン、１－ヘプテン、２－ヘプテン、３－ヘプテン、ｎ－オクタン、２，２－ジメチルヘキサン、２，３－ジメチルヘキサン、２，４－ジメチルヘキサン、２，５－ジメチルヘキサン、３，３－ジメチルヘキサン、３，４－ジメチルヘキサン、３－エチル－２－メチルペンタン、３－エチル－３－メチルペンタン、２－メチルヘプタン、３－メチルヘプタン、４－メチルヘプタン、２，２，３－トリメチルペンタン、２，２，４－トリメチルペンタン、シクロオクタン、シクロオクテン、１，２－ジメチルシクロヘキサン、１，３－ジメチルシクロヘキサン、１，４－ジメチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、ビニルシクロヘキサン、イソプロピルシクロペンタン、２，２－ジメチル－３－ヘキセン、２，４－ジメチル－１－ヘキセン、２，５－ジメチル－１－ヘキセン、２，５－ジメチル－２－ヘキセン、３，３－ジメチル－１－ヘキセン、３，４－ジメチル－１－ヘキセン、４，４－ジメチル－１－ヘキセン、２－エチル－１－ヘキセン、２－メチル－１－ヘプテン、１－オクテン、２－オクテン、３－オクテン、４－オクテン、１，７－オクタジエン、１－オクチン、２－オクチン、３－オクチン、４－オクチン、ｎ－ノナン、２，３－ジメチルヘプタン、２，４－ジメチルヘプタン、２，５－ジメチルヘプタン、３，３－ジメチルヘプタン、３，４－ジメチルヘプタン、３，５－ジメチルヘプタン、４－エチルヘプタン、２－メチルオクタン、３－メチルオクタン、４－メチルオクタン、２，２，４，４－テトラメチルペンタン、２，２，４－トリメチルヘキサン、２，２，５－トリメチルヘキサン、２，２－ジメチル－３－ヘプテン、２，３－ジメチル－３－ヘプテン、２，４－ジメチル－１－ヘプテン、２，６－ジメチル－１－ヘプテン、２，６－ジメチル－３－ヘプテン、３，５－ジメチル－３－ヘプテン、２，４，４－トリメチル－１－ヘキセン、３，５，５－トリメチル－１－ヘキセン、１－エチル－２－メチルシクロヘキサン、１－エチル－３－メチルシクロヘキサン、１－エチル－４－メチルシクロヘキサン、プロピルシクロヘキサン、イソプロピルシクロヘキサン、１，１，３－トリメチルシクロヘキサン、１，１，４－トリメチルシクロヘキサン、１，２，３－トリメチルシクロヘキサン、１，２，４－トリメチルシクロヘキサン、１，３，５－トリメチルシクロヘキサン、アリルシクロヘキサン、ヒドリンダン、１，８－ノナジエン、１－ノニン、２－ノニン、３－ノニン、４－ノニン、１－ノネン、２－ノネン、３－ノネン、４―ノネン、ｎ－デカン、３，３－ジメチルオクタン、３，５－ジメチルオクタン、４，４－ジメチルオクタン、３－エチル－３－メチルヘプタン、２－メチルノナン、３－メチルノナン、４－メチルノナン、ｔｅｒｔ－ブチルシクロヘキサン、ブチルシクロヘキサン、イソブチルシクロヘキサン、４－イソプロピル－１－メチルシクロヘキサン、ペンチルシクロペンタン、１，１，３，５－テトラメチルシクロヘキサン、シクロドデカン、１－デセン、２－デセン、３－デセン、４－デセン、５－デセン、１，９－デカジエン、デカヒドロナフタレン、１－デシン、２－デシン、３－デシン、４－デシン、５－デシン、１，５，９－デカトリエン、２，６－ジメチル－２，４，６－オクタトリエン、リモネン、ミルセン、１，２，３，４，５－ペンタメチルシクロペンタジエン、α－フェランドレン、ピネン、テルピネン、テトラヒドロジシクロペンタジエン、５，６－ジヒドロジシクロペンタジエン、ジシクロペンタジエン、１，４－デカジイン、１，５－デカジイン、１，９－デカジイン、２，８－デカジイン、４，６－デカジイン、ｎ－ウンデカン、アミルシクロヘキサン、１－ウンデセン、１，１０－ウンデカジエン、１－ウンデシン、３－ウンデシン、５－ウンデシン、トリシクロ［６．２．１．０^２，７］ウンデカ－４－エン、ｎ－ドデカン、２－メチルウンデカン、３－メチルウンデカン、４－メチルウンデカン、５－メチルウンデカン、２，２，４，６，６－ペンタメチルヘプタン、１，３－ジメチルアダマンタン、１－エチルアダマンタン、１，５，９－シクロドデカトリエン、１，２，４－トリビニルシクロヘキサン、イソパラフィン等の脂肪族炭化水素系溶剤、シクロヘキサノン、シクロペンタノン、２－オクタノン、２－ノナノン、２－ヘプタノン、３－ヘプタノン、４－ヘプタノン、２－ヘキサノン、３－ヘキサノン、ジイソブチルケトン、メチルシクロヘキサノン、メチルｎ－ペンチルケトン等のケトン系溶剤、３－メトキシブタノール、３－メチル－３－メトキシブタノール、１－メトキシ－２－プロパノール、１－エトキシ－２－プロパノール等のアルコール系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテル、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノエチルエーテル、エチレングリコールモノエチルエーテル、プロピレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジイソブチルエーテル、ジイソペンチルエーテル、ジ－ｎ－ペンチルエーテル、メチルシクロペンチルエーテル、メチルシクロヘキシルエーテル、ジ－ｎ－ブチルエーテル、ジ－ｓｅｃブチルエーテル、ジ－ｓｅｃ－ペンチルエーテル、ジ－ｔｅｒｔ－アミルエーテル、ジ－ｎ－ヘキシルエーテル、アニソール等のエーテル系溶剤、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート、プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート、乳酸エチル、ピルビン酸エチル、酢酸ブチル、３－メトキシプロピオン酸メチル、３－エトキシプロピオン酸エチル、酢酸ｔｅｒｔ－ブチル、プロピオン酸ｔｅｒｔ－ブチル、プロピレングリコールモノｔｅｒｔ－ブチルエーテルアセテート等のエステル系溶剤、γ－ブチロラクトン等のラクトン系溶剤などを挙げることができる。

なお、有機溶剤の添加量は、樹脂１００質量部に対して１０～５０，０００質量部の範囲とすることが好ましい。

以上のように、本発明の生体電極組成物であれば、肌からの電気信号を効率良くデバイスに伝えることができ（即ち、導電性に優れ）、長期間肌に装着してもアレルギーを起こす恐れがなく（即ち、生体適合性に優れ）、軽量であり、低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極用の生体接触層を形成することができる生体電極組成物となる。また、カーボン材料を添加することによって一層導電性を向上させることができ、粘着性と伸縮性を有する樹脂と組み合わせることによって特に高粘着力で伸縮性が高い生体電極を製造することができる。更に、添加剤等により肌に対する伸縮性や粘着性を向上させることができ、樹脂の組成や生体接触層の厚さを適宜調節することで、伸縮性や粘着性を調整することもできる。

＜生体電極＞
また、本発明では、導電性基材と該導電性基材上に形成された生体接触層とを有する生体電極であって、前記生体接触層が、上述の本発明の生体電極組成物の硬化物である生体電極を提供する。

以下、本発明の生体電極について、図面を参照しながら詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

図１は、本発明の生体電極の一例を示す概略断面図である。図１の生体電極１は、導電性基材２と該導電性基材２上に形成された生体接触層３とを有するものである。生体接触層３は、イオン性ポリマー（イオン性材料）４とチタン酸リチウム粉５ａが樹脂６中に分散された層である。必要に応じて導電性向上剤として、チタン酸リチウム粉５ａに加えてカーボン材料５ｂを添加することができる。

このような図１の生体電極１を使用する場合には、図２に示されるように、生体接触層３（即ち、イオン性ポリマー４とチタン酸リチウム粉５ａが樹脂６中に分散された層）を生体７と接触させ、イオン性ポリマー４とチタン酸リチウム粉５ａによって生体７から電気信号を取り出し、これを導電性基材２を介して、センサーデバイス等（不図示）まで伝導させる。このように、本発明の生体電極であれば、上述のイオン性ポリマー（イオン性材料）によって導電性及び生体適合性を両立でき、粘着性も有しているために肌との接触面積が一定で、肌からの電気信号を安定的に高感度で得ることができる。なお、図１，２において、５ｂはカーボン材料（カーボンナノチューブ等）である。

以下、本発明の生体電極の各構成材料について、更に詳しく説明する。

［導電性基材］
本発明の生体電極は、導電性基材を有するものである。この導電性基材は、通常、センサーデバイス等と電気的に接続されており、生体から生体接触層を介して取り出した電気信号をセンサーデバイス等まで伝導させる。

導電性基材としては、導電性を有するものであれば特に限定されないが、例えば、金、銀、塩化銀、白金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、タングステン、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、クロム、チタン、及び炭素から選ばれる１種以上を含むものとすることが好ましい。

また、導電性基材は、特に限定されず、硬質な導電性基板等であってもよいし、フレキシブル性を有する導電性フィルムや導電性ペーストを表面にコーティングした布地や導電性ポリマーを練り込んだ布地であってもよい。導電性基材は平坦でも凹凸があっても金属線を織ったメッシュ状であってもよく、生体電極の用途等に応じて適宜選択すればよい。

［生体接触層］
本発明の生体電極は、導電性基材上に形成された生体接触層を有するものである。この生体接触層は、生体電極を使用する際に、実際に生体と接触する部分であり、導電性及び粘着性を有する。生体接触層は、上述の本発明の生体電極組成物の硬化物であり、即ち、上述の（Ａ）イオン性材料（塩）及び（Ｂ）チタン酸リチウム粉、（Ｃ）樹脂等の添加剤を含有する粘着性の樹脂層である。

なお、生体接触層の粘着力としては、０．５Ｎ／２５ｍｍ以上２０Ｎ／２５ｍｍ以下の範囲が好ましい。粘着力の測定方法は、ＪＩＳ Ｚ ０２３７に示される方法が一般的であり、基材としてはＳＵＳ（ステンレス鋼）のような金属基板やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）基板を用いることができるが、人の肌を用いて測定することもできる。人の肌の表面エネルギーは、金属や各種プラスチックより低く、テフロン（登録商標）に近い低エネルギーであり、粘着しにくい性質である。

生体電極の生体接触層の厚さは、１μｍ以上５ｍｍ以下が好ましく、２μｍ以上３ｍｍ以下がより好ましい。生体接触層が薄くなるほど粘着力は低下するが、フレキシブル性は向上し、軽くなって肌へのなじみが良くなる。粘着性や肌への風合いとの兼ね合いで生体接触層の厚さを選択することができる。

また、本発明の生体電極では、従来の生体電極（例えば、特開２００４－０３３４６８号公報に記載の生体電極）と同様、使用時に生体から生体電極が剥がれるのを防止するために、生体接触層上に別途粘着膜を設けてもよい。別途粘着膜を設ける場合には、アクリル型、ウレタン型、シリコーン型等の粘着膜材料を用いて粘着膜を形成すればよく、特にシリコーン型は酸素透過性が高いためこれを貼り付けたままの皮膚呼吸が可能であり、撥水性も高いため汗による粘着性の低下が少なく、更に、肌への刺激性が低いことから好適である。なお、本発明の生体電極では、上記のように、生体電極組成物に粘着性付与剤を添加したり、生体への粘着性が良好な樹脂を用いたりすることで、生体からの剥がれを防止することができるため、上記の別途設ける粘着膜は必ずしも設ける必要はない。

本発明の生体電極をウェアラブルデバイスとして使用する際の、生体電極とセンサーデバイスの配線や、その他の部材については、特に限定されるものではなく、例えば、特開２００４－０３３４６８号公報に記載のものを適用することができる。

以上のように、本発明の生体電極であれば、上述の本発明の生体電極組成物の硬化物で生体接触層が形成されるため、肌からの電気信号を効率良くデバイスに伝えることができ（即ち、導電性に優れ）、長期間肌に装着してもアレルギーを起こす恐れがなく（即ち、生体適合性に優れ）、軽量であり、低コストで製造することができ、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない生体電極となる。また、チタン酸リチウム粉を添加することによって一層イオン導電性を向上させることができ、粘着性と伸縮性を有する樹脂と組み合わせることによって特に高粘着力で伸縮性が高い生体電極を製造することができる。更に、添加剤等により肌に対する伸縮性や粘着性を向上させることができ、樹脂の組成や生体接触層の厚さを適宜調節することで、伸縮性や粘着性を調整することもできる。従って、このような本発明の生体電極であれば、医療用ウェアラブルデバイスに用いられる生体電極として、特に好適である。

＜生体電極の製造方法＞
また、本発明では、導電性基材と該導電性基材上に形成された生体接触層とを有する生体電極の製造方法であって、前記導電性基材上に、上述の本発明の生体電極組成物を塗布し、硬化させることで前記生体接触層を形成する生体電極の製造方法を提供する。

なお、本発明の生体電極の製造方法に使用される導電性基材、生体電極組成物等は、上述のものと同様でよい。

導電性基材上に生体電極組成物を塗布する方法は、特に限定されないが、例えばディップコート、スプレーコート、スピンコート、ロールコート、フローコート、ドクターコート、スクリーン印刷、フレキソ印刷、グラビア印刷、ステンシル印刷、インクジェット印刷等の方法が好適である。

樹脂の硬化方法は、特に限定されず、生体電極組成物に使用する（Ｃ）樹脂の種類によって適宜選択すればよいが、例えば、熱及び光のいずれか、又はこれらの両方で硬化させることが好ましい。また、上記の生体電極組成物に酸や塩基を発生させる触媒を添加しておいて、これによって架橋反応を発生させ、硬化させることもできる。

なお、加熱する場合の温度は、特に限定されず、生体電極組成物に使用する（Ｃ）樹脂の種類によって適宜選択すればよいが、例えば５０～２５０℃程度が好ましい。

また、加熱と光照射を組み合わせる場合は、加熱と光照射を同時に行ってもよいし、光照射後に加熱を行ってもよいし、加熱後に光照射を行ってもよい。また、塗膜後の加熱の前に溶剤を蒸発させる目的で風乾を行ってもよい。

以上のように、本発明の生体電極の製造方法であれば、導電性及び生体適合性に優れ、軽量であり、水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがない本発明の生体電極を、低コストで容易に製造することができる。

以下、実施例及び比較例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。なお、以下において「Ｍｅ」はメチル基、「Ｖｉ」はビニル基を示す。

生体電極組成物溶液にイオン性材料（導電性材料）として配合したイオン性ポリマー１～１２は、以下のようにして合成した。各モノマーの３０質量％ＰＧＭＥＡ溶液を反応容器に入れて混合し、反応容器を窒素雰囲気下－７０℃まで冷却し、減圧脱気、窒素ブローを３回繰り返した。室温まで昇温後、重合開始剤としてアゾビスイソブチロニトリル（ＡＩＢＮ）をモノマー全体１モルに対して０．０１モル加え、６０℃まで昇温後、１５時間反応させた。得られたポリマーの組成は、溶剤を乾燥後、^１Ｈ－ＮＭＲにより確認した。また、得られたポリマーの分子量（Ｍｗ）及び分散度（Ｍｗ／Ｍｎ）は、溶剤としてテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）を用いたゲルパーミエーションクロマトグラフィー（ＧＰＣ）により確認した。このようにして合成したイオン性ポリマー１～１２を以下に示す。

イオン性ポリマー１
Ｍｗ＝３６，４００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１１

イオン性ポリマー２
Ｍｗ＝２４，８００
Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９９

イオン性ポリマー３
Ｍｗ＝１５０，６００
Ｍｗ／Ｍｎ＝１．８５

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

イオン性ポリマー４
Ｍｗ＝３１，６００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２．１０

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

イオン性ポリマー５
Ｍｗ＝５５，１００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０２

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

イオン性ポリマー６
Ｍｗ＝２６，１００
Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９９

イオン性ポリマー７
Ｍｗ＝８７,５００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０１

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

イオン性ポリマー８
Ｍｗ＝４３,６００
Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９１

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

イオン性ポリマー９
Ｍｗ＝９７,１００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２．２０

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

イオン性ポリマー１０
Ｍｗ＝９８,３００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２．０５

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

イオン性ポリマー１１
Ｍｗ＝３２,８００
Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９８

イオン性ポリマー１２
Ｍｗ＝３６,５００
Ｍｗ／Ｍｎ＝１．９２

比較例の生体電極組成物溶液にイオン性材料として配合した比較塩１～４、比較イオン性ポリマー１，２を以下に示す。

比較イオン性ポリマー１
Ｍｗ＝４４,９００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２.５９

比較イオン性ポリマー２
Ｍｗ＝５７,９００
Ｍｗ／Ｍｎ＝１.８９

生体電極組成物溶液にシリコーン系の樹脂として配合したシロキサン化合物１～４を以下に示す。
（シロキサン化合物１）
３０％トルエン溶液での粘度が２７，０００ｍＰａ・ｓであり、アルケニル基含有量が０．００７モル／１００ｇであり、分子鎖末端がＳｉＭｅ_２Ｖｉ基で封鎖されたビニル基含有ポリジメチルシロキサンをシロキサン化合物１とした。
（シロキサン化合物２）
Ｍｅ_３ＳｉＯ_０．５単位及びＳｉＯ_２単位からなるＭＱレジンのポリシロキサン（Ｍｅ_３ＳｉＯ_０．５単位／ＳｉＯ_２単位＝０．８）の６０％トルエン溶液をシロキサン化合物２とした。
（シロキサン化合物３）
３０％トルエン溶液での粘度が４２，０００ｍＰａ・ｓであり、アルケニル基含有量が０．００７モル／１００ｇであり、分子鎖末端がＯＨで封鎖されたビニル基含有ポリジメチルシロキサン４０質量部、Ｍｅ_３ＳｉＯ_０．５単位及びＳｉＯ_２単位からなるＭＱレジンのポリシロキサン（Ｍｅ_３ＳｉＯ_０．５単位／ＳｉＯ_２単位＝０．８）の６０％トルエン溶液１００質量部、及びトルエン２６．７質量部からなる溶液を還流させながら４時間加熱後、冷却して、ＭＱレジンにポリジメチルシロキサンを結合させたものをシロキサン化合物３とした。
（シロキサン化合物４）
メチルハイドロジェンシリコーンオイルとして、信越化学工業製 ＫＦ－９９を用いた。

また、シリコーン系の樹脂として、ポリエーテル型シリコーンオイルである側鎖ポリエーテル変性の信越化学工業製 ＫＦ－３５３を用いた。

生体電極組成物溶液にアクリル系の樹脂として配合したアクリルポリマーを以下に示す。
アクリルポリマー１
Ｍｗ＝１０８，０００
Ｍｗ／Ｍｎ＝２．３２

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

生体電極組成物溶液にシリコーン系、アクリル系、あるいはウレタン系の樹脂として配合したシリコーンウレタンアクリレート１、２を以下に示す。

（式中の繰り返し数は平均値を示す。）

生体電極組成物溶液に配合した有機溶剤を以下に示す。
ＰＧＭＥＡ：プロピレングリコール－１－モノメチルエーテル－２－アセテート
ＰＧＭＥ：プロピレングリコール－１－モノメチルエーテル
ＰＧＥＥ：プロピレングリコール－１－モノエチルエーテル

生体電極組成物溶液に添加剤として配合したチタン酸リチウム粉、ラジカル発生剤、白金触媒、導電性向上剤（カーボンブラック、カーボンナノチューブ）を以下に示す。
チタン酸リチウム粉（Ｌ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）、スピネル：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製 サイズ２００ｎｍ以下
ラジカル発生剤：富士フイルム和光純薬社製 Ｖ－６０１
白金触媒：信越化学工業製 ＣＡＴ－ＰＬ－５０Ｔ
カーボンブラック：デンカ社製 デンカブラックＨＳ－１００
多層カーボンナノチューブ：Ｓｉｇｍａ－Ａｌｄｒｉｃｈ社製 直径１１０～１７０ｎｍ、長さ５～９μｍ

［実施例１～１６、比較例１～８］
表１及び表２に記載の組成で、イオン性材料（塩）、樹脂、有機溶剤、及び添加剤（ラジカル発生剤、白金触媒、導電性向上剤）をブレンドし、生体電極組成物溶液（生体電極溶液１～１６、比較生体電極溶液１～８）を調製した。

（導電性評価）
直径３ｃｍ、厚さ０．２ｍｍのアルミニウム製の円板の上にアプリケーターを用いて生体電極組成物溶液（粘着剤溶液）を塗布し、室温で６時間風乾した後、オーブンを用いて窒素雰囲気下１２０℃で３０分間ベークして硬化させて、１つの生体電極組成物溶液につき生体電極を４枚作製した。このようにして得られた生体電極は、図３（ａ）、（ｂ）に示されるように、一方の面には生体接触層３を有し、他方の面には導電性基材としてアルミニウム製の円板８を有するものであった。次に、図３（ｂ）に示されるように、生体接触層で覆われていない側のアルミニウム製の円板８の表面に銅配線９を粘着テープで貼り付けて引き出し電極とし、これをインピーダンス測定装置に接続した。図４に示されるように、人の腕の肌と生体接触層側が接触するように生体電極１’を２枚貼り付けて、その間隔を１５ｃｍとした。ソーラトロン社製の交流インピーダンス測定装置ＳＩ１２６０を用い、周波数を変えながら初期インピーダンスを測定した。次に、残りの２枚の生体電極を純水中に１時間浸漬し、水を乾燥させた後、上記と同様の方法で肌上のインピーダンスを測定した。周波数１，０００Ｈｚにおけるインピーダンスを表３に示す。

（生体接触層の厚さ測定）
上記の導電性評価試験で作製した生体電極において、生体接触層の厚さをマイクロメーターを用いて測定した。結果を表３に示す。

表３に示されるように、特定の構造を有する塩（イオン性材料）とチタン酸リチウム粉及び樹脂を配合した本発明の生体電極組成物を用いて生体接触層を形成した実施例１～１６では、初期インピーダンスが低く、水に浸漬し乾燥させた後も、大幅なインピーダンスの変化は起こらなかった。つまり、実施例１～１６では、初期の導電性が高く、水に濡れたり乾燥した場合にも導電性の大幅な低下が起こらない生体電極が得られた。また、このような実施例１～１６の生体電極は、従来の塩及び樹脂を配合した比較例１～４の生体電極と同程度の良好な粘着力を有し、軽量であり、生体適合性に優れ、低コストで製造可能であった。

実施例１５、１６は、樹脂を配合せず塩を配合した生体電極組成物を用いて生体接触層を形成したものであるが、この場合も優れた生体電極が得られた。このことから、本発明では（Ｃ）樹脂を必ずしも含む必要がないことが判る。また、上記実施例で用いたスピネル構造のチタン酸リチウム（Ｌｉ_４Ｔｉ_５Ｏ_１２）は電子伝導度が低い（１０^－１３Ｓｃｍ^－１）ものの、イオン導電性を高めることができるため、このように初期の導電性が高く、水に濡れたり乾燥した場合にも導電性の大幅な低下が起こらない生体電極が得られたものと考えられる。なお、導電性のチタン酸リチウム（例えば、Ｌｉ_２［Ｌｉ_１／３Ｔｉ_５／３］Ｏ_４など）を用いることもできる。

一方、従来の塩及び樹脂を配合した生体電極組成物を用いて生体接触層を形成した比較例１～３では、初期インピーダンスは低いものの、水に浸漬し乾燥させた後は、桁が変わるほどの大幅なインピーダンスの増加が起こっていた。つまり、比較例１～３では、初期の導電性は高いものの、水に濡れたり乾燥した場合には導電性が大幅に低下してしまう生体電極しか得られなかった。また、比較例４は、水に浸漬し乾燥させた後も、桁が変わるほどの大幅なインピーダンスの増加は起こらなかったが、初期インピーダンスが高かった。

また、塩（イオン性材料）を配合せず樹脂を配合した生体電極組成物を用いて生体接触層を形成した比較例５では、塩を含まないため、水に浸漬し乾燥させた後も、桁が変わるほどの大幅なインピーダンスの増加は起こらなかったが、初期インピーダンスが高かった。つまり、比較例５では、初期の導電性の低い生体電極しか得られなかった。

チタン酸リチウム粉を含有しない生体接触層を形成した場合（比較例６）、酸性度が低いポリマー塩を添加した生体接触層の場合（比較例７、８）は初期インピーダンスが高かった。

以上のことから、本発明の生体電極組成物を用いて生体接触層を形成した生体電極であれば、導電性、生体適合性、導電性基材に対する接着性に優れ、イオン性材料の保持力に優れるため水に濡れても乾燥しても導電性が大幅に低下することがなく、軽量であり、また低コストで製造できることが明らかとなった。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

１、１’…生体電極、 ２…導電性基材、 ３…生体接触層、
４…イオン性ポリマー（イオン性材料）、 ５ａ…チタン酸リチウム粉、
５ｂ…カーボン材料、 ６…樹脂、 ７…生体、 ８…アルミニウム製の円板、
９…銅配線。

Claims (13)

1. 生体電極組成物であって、
   （Ａ）イオン性材料と（Ｂ）チタン酸リチウム粉を含有し、
   前記（Ａ）成分が、フルオロスルホン酸、フルオロスルホンイミド、及びＮ－カルボニルフルオロスルホンアミドのうちのいずれかのアンモニウム塩、ナトリウム塩、カリウム塩、銀塩から選ばれる構造を有する繰り返し単位ａを含有する高分子化合物であることを特徴とする生体電極組成物。
2. 前記繰り返し単位ａが、下記一般式（１）－１から（１）－４で示される構造をいずれか１つ以上有する繰り返し単位であることを特徴とする請求項１に記載の生体電極組成物。
   

   

   （式中、Ｒｆ_１、Ｒｆ_２は水素原子、フッ素原子、酸素原子、メチル基、又はトリフルオロメチル基であり、Ｒｆ_１が酸素原子のときは、Ｒｆ_２も酸素原子であり、結合する炭素原子とともにカルボニル基を形成し、Ｒｆ_３、Ｒｆ_４は水素原子、フッ素原子、又はトリフルオロメチル基であり、かつ、Ｒｆ_１～Ｒｆ_４のうち１つ以上はフッ素原子又はトリフルオロメチル基である。Ｒｆ_５、Ｒｆ_６、Ｒｆ_７は、フッ素原子、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキル基であり、少なくとも１つ以上のフッ素原子を有する。ｍは１～４の整数である。Ｍ^＋はアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銀イオンから選択されるイオンである。）
3. 前記繰り返し単位ａが下記一般式（２）で示される繰り返し単位ａ１～ａ７から選ばれる１種以上であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体電極組成物。
   

   

   （式中、Ｒ^１、Ｒ^３、Ｒ^５、Ｒ^８、Ｒ^１０、Ｒ^１１及びＲ^１３は、それぞれ独立に水素原子又はメチル基であり、Ｒ^２、Ｒ^４、Ｒ^６、Ｒ^９、及びＲ^１２は、それぞれ独立に単結合、エステル基、あるいはエーテル基、エステル基のいずれか又はこれらの両方を有していてもよい炭素数１～１３の直鎖状、分岐状、環状の炭化水素基のいずれかである。Ｒ^７は、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキレン基であり、Ｒ^７中の水素原子のうち、１個又は２個がフッ素原子で置換されていてもよい。Ｘ_１、Ｘ_２、Ｘ_３、Ｘ_４及びＸ_６は、それぞれ独立に単結合、フェニレン基、ナフチレン基、エーテル基、エステル基、アミド基のいずれかであり、Ｘ_５は、単結合、エーテル基、エステル基のいずれかであり、Ｘ_７は、単結合、炭素数６～１２のアリーレン基、－Ｃ（＝Ｏ）－Ｏ－Ｒ^１８－基、及び－Ｃ（＝Ｏ）－ＮＨ－Ｒ^１８－基のいずれかである。Ｒ^１８は単結合、炭素数１～１２の直鎖状、分岐状、又は環状のアルキレン基、又は炭素数６～１０の２価の芳香族炭化水素基であり、該芳香族炭化水素基の一部が水素化されていてもよく、Ｘ_７中にエーテル基、カルボニル基、エステル基、及びアミド基から選ばれる１種以上を有していてもよい。Ｙは酸素原子、－ＮＲ^１９－基であり、Ｒ^１９は水素原子、炭素数１～４の直鎖状、分岐状のアルキル基であり、ＹとＲ^４とは結合し環を形成していてもよい。ｍは１～４の整数である。ａ１、ａ２、ａ３、ａ４、ａ５、ａ６及びａ７は、０≦ａ１≦１．０、０≦ａ２≦１．０、０≦ａ３≦１．０、０≦ａ４≦１．０、０≦ａ５≦１．０、０≦ａ６≦１．０、０≦ａ７≦１．０であり、０＜ａ１＋ａ２＋ａ３＋ａ４＋ａ５＋ａ６＋ａ７≦１．０を満たす数である。Ｍ^＋はアンモニウムイオン、ナトリウムイオン、カリウムイオン、銀イオンから選択されるイオンである。）
4. 前記（Ａ）成分が、前記アンモニウム塩構造を有する繰り返し単位ａを有し、前記アンモニウム塩は、下記一般式（３）で示されるアンモニウムイオンを含有するものであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の生体電極組成物。
   

   

   （式中、Ｒ^１０１ｄ、Ｒ^１０１ｅ、Ｒ^１０１ｆ、Ｒ^１０１ｇはそれぞれ水素原子、炭素数１～１２の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルキル基、炭素数２～１２の直鎖状、分岐状、もしくは環状のアルケニル基又はアルキニル基、あるいは炭素数４～２０の芳香族基であり、エーテル基、カルボニル基、エステル基、ヒドロキシ基、アミノ基、ニトロ基、スルホニル基、スルフィニル基、ハロゲン原子、及び硫黄原子から選ばれる１種以上を有していてもよい。Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅ、Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅとＲ^１０１ｆはこれらが結合する窒素原子とともに環を形成してもよく、環を形成する場合には、Ｒ^１０１ｄとＲ^１０１ｅ及びＲ^１０１ｄとＲ^１０１ｅとＲ^１０１ｆは炭素数３～１０のアルキレン基であるか、又は式中の窒素原子を環の中に有する複素芳香族環を形成する。）
5. 前記（Ａ）、（Ｂ）成分に加えて（Ｃ）成分として、Ｒ_ｘＳｉＯ_{（４－ｘ）／２}単位（Ｒは炭素数１～１０の置換又は非置換の一価炭化水素基、ｘは２．５～３．５の範囲である。）及びＳｉＯ_２単位を有するシリコーン樹脂、アルケニル基を有するジオルガノシロキサン、並びにＳｉＨ基を有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンを含有するものであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の生体電極組成物。
6. 前記生体電極組成物が、更に有機溶剤を含有するものであることを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の生体電極組成物。
7. 前記（Ｂ）成分が、スピネル構造のチタン酸リチウム粉であることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の生体電極組成物。
8. 前記（Ｂ）成分に加えて、カーボン材料を含有することを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の生体電極組成物。
9. 前記カーボン材料が、カーボンブラック及びカーボンナノチューブのいずれか又は両方であることを特徴とする請求項８に記載の生体電極組成物。
10. 導電性基材と該導電性基材上に形成された生体接触層とを有する生体電極であって、前記生体接触層が、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の生体電極組成物の硬化物であることを特徴とする生体電極。
11. 前記導電性基材が、金、銀、塩化銀、白金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、タングステン、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、クロム、チタン、及び炭素から選ばれる１種以上を含むものであることを特徴とする請求項１０に記載の生体電極。
12. 導電性基材と該導電性基材上に形成された生体接触層とを有する生体電極の製造方法であって、
    前記導電性基材上に、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の生体電極組成物を塗布し、硬化させることで前記生体接触層を形成することを特徴とする生体電極の製造方法。
13. 前記導電性基材として、金、銀、塩化銀、白金、アルミニウム、マグネシウム、スズ、タングステン、鉄、銅、ニッケル、ステンレス、クロム、チタン、及び炭素から選ばれる１種以上を含むものを用いることを特徴とする請求項１２に記載の生体電極の製造方法。

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