JP7104120B2 - Potential measuring device - Google Patents

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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

本発明は、電位測定デバイスに関する。特に、各種表面に固定し、表面電位を取得・測定するのに適したデバイスに関する。 The present invention relates to a potential measuring device. In particular, the present invention relates to a device that is fixed to various surfaces and is suitable for acquiring and measuring a surface potential.

心電図、筋電図、脳波図等体表面に現れる電位は、医療のための重要な指標として利用されている。これら体表面電位を測定するための体表面電位測定デバイスは、生体電極と、生体電極から取り込んだ信号を増幅するアンプ等を含む電子回路とから構成されている。近年では在宅医療、ヘルスケア、介護、QOL(Quality Of Life)の観点から、体表面電位を常時測定できる体表面電位測定デバイスが求められている。体表面電位測定デバイスによって取得された信号から被測定者の健康状態を判定し、病気の診断や健康増進のためのアドバイスを提示するサービスが検討されている。また、体表面電位測定デバイスで取得した信号を命令に変換して機械を動作させる人間と機械とのインターフェースとしての利用も検討されている。
しかしながら、従来のデバイスは装着感の悪さから長時間着用することができずサービスとして成り立っていない。実用的なサービスを提供するためには、装着感が良好な体表面電位測定デバイスが必要とされている。
The potentials that appear on the surface of the body, such as electrocardiograms, electromyograms, and electroencephalograms, are used as important indicators for medical treatment. The body surface potential measuring device for measuring the body surface potential is composed of a bioelectrode and an electronic circuit including an amplifier or the like that amplifies a signal captured from the bioelectrode. In recent years, from the viewpoints of home medical care, health care, long-term care, and QOL (Quality Of Life), a body surface potential measuring device capable of constantly measuring the body surface potential has been demanded. A service that determines the health condition of a person to be measured from a signal acquired by a body surface potential measuring device and presents advice for diagnosing a disease or improving health is being studied. In addition, the use as an interface between a human and a machine that operates a machine by converting a signal acquired by a body surface potential measuring device into a command is also being studied.
However, the conventional device cannot be worn for a long time due to the poor wearing feeling, and is not a service. In order to provide a practical service, a body surface potential measuring device having a good fit is required.

特許文献1には、電極ヘッドと、該電極ヘッドに着脱可能に取りつけられた粘着パッドを有する生体電極が開示されている。この生体電極は、粘着パッドにより測定対象に固定することができる。 Patent Document 1 discloses a bioelectrode having an electrode head and an adhesive pad detachably attached to the electrode head. This bioelectrode can be fixed to the measurement target with an adhesive pad.

特許文献2には、電気コネクタとその上に形成された導電性粘着層とを有する、電気接合物への仮固定が容易な導電性粘着層付き電気コネクタが開示されている。しかし、固定の対象として想定されているのはOA機器等の平らな表面を有する電気接合物であって、生体の体表面ではない。 Patent Document 2 discloses an electric connector with a conductive adhesive layer which has an electric connector and a conductive adhesive layer formed on the electric connector and can be easily temporarily fixed to an electric junction. However, what is supposed to be fixed is an electrical junction having a flat surface such as an OA device, not the body surface of a living body.

非特許文献1には、ネックレス型の心電計が開示されている。持ち運びやすいネックレス型にすることで常時測定への抵抗感を和らげている。しかし、筐体は大きく固い形状のため装着中の不快感がある。また、うつ伏せ時にデバイスが体と地面の間に挟まり痛みを生じるため睡眠中の測定には適さない。また、親水性導電ゲルで形成された一般的な生体電極を使用しているため、汗によりゲルが溶け、べたべたした不快感やかぶれを生じるため長時間使用することができない。 Non-Patent Document 1 discloses a necklace-type electrocardiograph. The necklace type, which is easy to carry, alleviates the resistance to constant measurement. However, since the housing is large and hard, there is discomfort during mounting. It is also not suitable for sleep measurements as the device gets caught between the body and the ground when prone, causing pain. In addition, since a general bioelectrode formed of a hydrophilic conductive gel is used, the gel melts due to sweat, causing sticky discomfort and a rash, so that the gel cannot be used for a long time.

特許文献3には、衣服と電極を一体化させた生体電極が開示されている。日常的に着用する衣服が生体電極の機能を有しており、長時間着用可能である。しかし、衣服が皮膚に密着しないため正確な信号が取得できないという問題と、測定対象が動作すると衣服がずれるため正しい位置の信号を取得できないという問題がある。 Patent Document 3 discloses a bioelectrode in which a garment and an electrode are integrated. Clothes worn on a daily basis have the function of bioelectrodes and can be worn for a long time. However, there is a problem that an accurate signal cannot be obtained because the clothes do not come into close contact with the skin, and there is a problem that a signal at a correct position cannot be obtained because the clothes shift when the measurement target operates.

特許文献4には、義手を制御するための体表面電位測定デバイスが開示されている。しかしながら長時間装着するための方法は開示されておらず、長時間使用することができない。 Patent Document 4 discloses a body surface potential measuring device for controlling an artificial hand. However, the method for wearing it for a long time is not disclosed, and it cannot be used for a long time.

特許文献5には、皮膚表面に沿って自在に変形し得る柔軟性を有するシート上に、筋電センサと信号処理部と無線タグ通信部とアンテナコイルを設けた体表面電位測定デバイスが開示されている。しかしながら、柔軟性を有するシート上に電子部品を実装することは非常に困難であり、特許文献5には具体的な構成及び製造方法が開示されていないため、このような体表面電位測定デバイスを製造することができない。 Patent Document 5 discloses a body surface potential measuring device provided with a myoelectric sensor, a signal processing unit, a wireless tag communication unit, and an antenna coil on a sheet having flexibility that can be freely deformed along the skin surface. ing. However, it is very difficult to mount an electronic component on a flexible sheet, and Patent Document 5 does not disclose a specific configuration and manufacturing method. Therefore, such a body surface potential measuring device is used. Cannot be manufactured.

非特許文献2には、薄膜トランジスタで作製した筋電計が開示されており、柔軟性を有するシート上に筋電センサを有する体表面電位測定デバイスを実現することができるが、このデバイスは動作不安定な有機薄膜トランジスタを用いているため、長時間連続動作させることができない。また、柔軟性を得るために非常に薄いフィルムを基材としているため、耐久性が低く短期間で壊れてしまうという問題がある。 Non-Patent Document 2 discloses an electromyogram made of a thin film transistor, and a body surface potential measuring device having a myoelectric sensor on a flexible sheet can be realized, but this device does not operate. Since a stable organic thin film transistor is used, it cannot be operated continuously for a long time. Further, since a very thin film is used as a base material in order to obtain flexibility, there is a problem that the durability is low and the film breaks in a short period of time.

特開2010-246751号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2010-246751 特開2004-79278号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-79278 特開2015-83045号公報JP-A-2015-83045 特開2001-231798号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2001-231798 特開2007-125104号公報JP-A-2007-125104

2011. J.Penders, M.Altini, J. van de Molengraft, F. Yazicioglu, C. Van Hoof, A Low-power wireless ECG necklace for cardiac activity monitoring on-the-move, Invited paper for EMBC 20112011. J. Penders, M.D. Altini, J. et al. van de Molengraft, F. et al. Yazioglu, C.I. Van Hof, A Low-power wareless ECG necklace for cardiac activity monitoring on-the-mov, Invited paper for EMBC 2011 T. Someya, 1μm-Thickness 64-Channel Surface Electromyogram Measurement Sheet with 2V Organic Transistors for Prosthetic Hand Control,IEEE International Solid-State Circuits Conference, 2013T. Someya, 1 μm-Sickness 64-Channel Surface Electromyogram Measurement Sheet with 2V Organic Transistors for Professional Hand Controller, Electrical and Electronics Engineer

上述のように、体表面電位測定デバイスは既によく知られているものの、良好な装着感を有するものはなく、そのため長時間の装着が困難であり、また、測定の正確性という点でも満足できるものがなかった。したがって、本発明が解決しようとする課題は、長時間装着可能なほど装着感が良好で、さらにより正確なデータを測定できる電位測定デバイスを提供することである。 As mentioned above, although the body surface potential measuring device is already well known, none of them has a good wearing feeling, so that it is difficult to wear it for a long time, and it is also satisfactory in terms of measurement accuracy. There was nothing. Therefore, the problem to be solved by the present invention is to provide a potential measuring device that is comfortable to wear so that it can be worn for a long time and can measure more accurate data.

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、デバイスの電子回路を可撓性のある基材の上に搭載すれば、デバイスを凹凸のある体表面に沿わせて設置することができ装着時の違和感が低減できること、さらに、測定用電極の個数を2つ以上とすることによって多点データを取得すればより正確な測定ができることを見出し、本発明を完成させた。 As a result of diligent studies to solve the above problems, the present inventor can mount the device along the uneven body surface by mounting the electronic circuit of the device on a flexible base material. The present invention has been completed by finding that it is possible to reduce a sense of discomfort during mounting, and that more accurate measurement can be performed by acquiring multipoint data by setting the number of measurement electrodes to two or more.

すなわち、本発明は以下のとおりである。
[1]可撓性のある基材と、該基材の上に形成された電子回路と、2つ以上の測定用電極とを有する電位測定デバイス。
[2]前記測定用電極が、可撓性のある基材の上に形成されている[1]に記載の電位測定デバイス。
[3]配線が絶縁性の材料を含む、[1]又は[2]に記載の電位測定デバイス。
[4]配線に、銀、銅、及び銅酸化物からなる群から選ばれる少なくとも1つが含まれている、請求項1から3のいずれか1項に記載の電位測定デバイス。
[5]配線と電子部品との接続が、金属と有機物の複合材料によって形成されている、[1]から[4]のいずれかに記載の電位測定デバイス。
[6]前記有機物がエポキシ系樹脂である、[5]に記載の電位測定デバイス。
[7]電子回路が薄膜トランジスタを含む、[1]から[6]のいずれかに記載の電位測定デバイス。
[8]前記バッファ回路が薄膜トランジスタを含む、[7]に記載の電位測定デバイス。
[9]表面の一部がゴム状材料によって封止されている、[1]から[8]のいずれかに記載の電位測定デバイス。
[10]前記ゴム状材料がシリコーン樹脂である、[9]に記載の電位測定デバイス。
[11]前記測定用電極が、粘着性電極である、[1]から[10]のいずれかに記載の電位測定デバイス。
[12][1]から[11]のいずれかに記載の電位測定デバイスを含む、筋電アクチュエータ。
[13]導電性ペーストを印刷することで配線を形成する工程を含む、[1]から[11]のいずれかに記載の電位測定デバイスの製造方法。
[14]導電性接着剤又は/及び異方導電性接着剤を用いて電子部品を配線上へ実装する工程を含む[1]から[11]のいずれかに記載の電位測定デバイスの製造方法。
That is, the present invention is as follows.
[1] A potential measuring device having a flexible base material, an electronic circuit formed on the base material, and two or more measuring electrodes.
[2] The potential measuring device according to [1], wherein the measuring electrode is formed on a flexible base material.
[3] The potential measuring device according to [1] or [2], wherein the wiring contains an insulating material.
[4] The potential measuring device according to any one of claims 1 to 3, wherein the wiring includes at least one selected from the group consisting of silver, copper, and copper oxide.
[5] The potential measuring device according to any one of [1] to [4], wherein the connection between the wiring and the electronic component is formed of a composite material of a metal and an organic substance.
[6] The potential measuring device according to [5], wherein the organic substance is an epoxy resin.
[7] The potential measuring device according to any one of [1] to [6], wherein the electronic circuit includes a thin film transistor.
[8] The potential measuring device according to [7], wherein the buffer circuit includes a thin film transistor.
[9] The potential measuring device according to any one of [1] to [8], wherein a part of the surface is sealed with a rubber-like material.
[10] The potential measuring device according to [9], wherein the rubber-like material is a silicone resin.
[11] The potential measuring device according to any one of [1] to [10], wherein the measuring electrode is an adhesive electrode.
[12] An electromyographic actuator comprising the potential measuring device according to any one of [1] to [11].
[13] The method for manufacturing a potential measuring device according to any one of [1] to [11], which comprises a step of forming wiring by printing a conductive paste.
[14] The method for manufacturing a potential measuring device according to any one of [1] to [11], which comprises a step of mounting an electronic component on a wiring using a conductive adhesive and / or an anisotropic conductive adhesive.

本発明の電位測定デバイスによれば、従来にはない体表面へのフィット感を実現でき、良好な装着感を実現できるため、長時間装着することができる体表面電位測定デバイスを提供することができる。さらに、従来のデバイスでは取得困難であった多点データを取得することができる。さらに、これらの利点は、体表面電位測定の際に限らず、あらゆる表面電位の測定にも適用できる。
したがって、本発明の電位測定デバイスを用いれば、体表面電位情報を用いた病気診断サービス、健康増進のためのアドバイスサービス、その他、各種表面電位情報による制御システムを実現することができる。
According to the potential measuring device of the present invention, it is possible to provide a body surface potential measuring device that can be worn for a long period of time because it can realize a fit to the body surface that has never existed before and a good wearing feeling. can. Furthermore, it is possible to acquire multipoint data, which was difficult to acquire with a conventional device. Furthermore, these advantages can be applied not only to the measurement of body surface potential but also to the measurement of any surface potential.
Therefore, by using the potential measuring device of the present invention, it is possible to realize a disease diagnosis service using body surface potential information, an advice service for health promotion, and other control systems using various surface potential information.

本実施形態のデバイスで使用可能な粘着性電極の断面構造の具体例を示す概略図である。It is the schematic which shows the specific example of the cross-sectional structure of the adhesive electrode which can be used in the device of this embodiment. 本実施形態のデバイスで使用可能な粘着性電極に非導電性粘着剤部を設ける場合の、その配置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the arrangement when the non-conductive pressure-sensitive adhesive part is provided in the sticky electrode which can be used in the device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスに含まれる電子回路のアーキテクチャの具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the architecture of the electronic circuit included in the potential measurement device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスに含まれる電子回路に使用できる薄膜トランジスタの層構造の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the layer structure of the thin film transistor which can be used for the electronic circuit included in the potential measurement device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスにおける、センサ、アナログフロントエンド及びその他の電子回路の配置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of arrangement of a sensor, an analog front end and other electronic circuits in the potential measurement device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスにおける、センサとアナログフロントエンドとの接続構成の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the connection structure of a sensor and an analog front end in the potential measurement device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスにおける、センサとアナログフロントエンドとの接続構成の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the connection structure of a sensor and an analog front end in the potential measurement device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスにおける、センサとアナログフロントエンドとの接続構成の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the connection structure of a sensor and an analog front end in the potential measurement device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスにおける、粘着性電極と電子回路との間に電気的な接続を得るための配線の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the wiring for obtaining the electrical connection between an adhesive electrode and an electronic circuit in the potential measuring device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスにおいて、粘着性電極、基材、及び電子回路を一体化した場合のその構成の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of the structure when the adhesive electrode, the base material, and the electronic circuit are integrated in the potential measuring device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスにおいて、測定用電極を複数有する場合の、電子回路、測定用電極及び基材の配置の具体例を示す図である。It is a figure which shows the specific example of arrangement of an electronic circuit, a measuring electrode and a base material in the case which has a plurality of measuring electrodes in the potential measuring device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスの回路構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the circuit structure of the potential measurement device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイス(心電計)の構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the potential measurement device (electrocardiograph) of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスを利用した筋電アクチュエータの動作フローの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the operation flow of the myoelectric actuator using the potential measuring device of this embodiment. 本実施形態の電位測定デバイスを利用した筋電アクチュエータの構成の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the structure of the myoelectric actuator using the potential measuring device of this embodiment. 実施例31の心電計によって得られた波形を示す図である。It is a figure which shows the waveform obtained by the electrocardiograph of Example 31.

以下、本発明を実施するための形態(以下、「本実施形態」という。)について以下詳細に説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものでなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。 Hereinafter, embodiments for carrying out the present invention (hereinafter, referred to as “the present embodiment”) will be described in detail below. The present invention is not limited to the following embodiments, and can be variously modified and implemented within the scope of the gist thereof.

[電位測定デバイス]
本実施形態の電位測定デバイスは、可撓性のあるフレキシブルな基材上に、電子回路が形成されてなり、少なくとも2つ以上の測定用電極を有している。以下、本実施形態について詳細に説明する。
[Potential measuring device]
The potential measuring device of the present embodiment has an electronic circuit formed on a flexible and flexible base material, and has at least two or more measuring electrodes. Hereinafter, the present embodiment will be described in detail.

本実施形態において、電位測定デバイスは、その構成のためフレキシブルである。
フレキシブルな電位測定デバイスは、装着感が良いため不快感なく長時間着用することができ、また、体表面(皮膚)等の表面の形状に沿わせて装着可能となるため表面と電位測定デバイスとの密着性が向上し、より正確な信号を取得することができる。
ここでフレキシブルとは、マクロに見てデバイスが曲げ可能である状態をいい、局所的に曲げられない部分があってもよい。ここで、局所的とは900mm2以下の領域の場合をいう。曲げ可能な曲率半径は、1,000m以下であることが好ましく、500mm以下であることがより好ましく、100mm以下であることがさらに好ましい。1,000mm以下であれば人間の胴体に装着することが可能となり、500mm以下であれば人間の脚部に装着することが可能であり、100mm以下であれば人間の上肢に装着することが可能となる。
In this embodiment, the potential measuring device is flexible due to its configuration.
The flexible potential measurement device can be worn for a long time without discomfort because it is comfortable to wear, and it can be worn along the shape of the surface such as the body surface (skin). The adhesion of the signal is improved, and a more accurate signal can be obtained.
Here, the term "flexible" means a state in which the device can be bent from a macroscopic point of view, and there may be a portion that cannot be bent locally. Here, the term “local” refers to a region of 900 mm 2 or less. The bendable radius of curvature is preferably 1,000 m or less, more preferably 500 mm or less, and even more preferably 100 mm or less. If it is 1,000 mm or less, it can be attached to the human torso, if it is 500 mm or less, it can be attached to the human leg, and if it is 100 mm or less, it can be attached to the human upper limb. It becomes.

[電子回路]
電子回路は、電子部品と電子部品間を電気的に接続するための配線から構成される。
電子回路の有する機能は特に制限されないが、アナログフロントエンド、電源回路を有することが好ましい。また、制御回路、通信回路、表示回路、記憶回路等を有していてもよい。
電子回路は可撓性基材上に形成される。
アナログフロントエンドは、センサから出力されたアナログ信号に変換を加えて後段の回路へ信号を出力する機能を有している。信号の変換には、増幅、フィルタリング、整流、A/D変換等がある。アナログフロントエンドには、バッファ回路、増幅回路、レベルシフト回路、フィルタ回路(ハイパスフィルタ回路、ローパスフィルタ回路、バンドパスフィルタ回路、バンドエリミネート回路等)、同相除去回路、加算回路、減算回路、積分回路、微分回路、整流回路、アナログ-デジタル変換回路等が含まれる。高出力インピーダンスの信号を減衰せずに取得するために、アナログフロントエンドにはセンサからの入力信号を受け取るためのバッファ回路を有することが好ましく、皮膚電位のような微小信号を取得するために増幅回路を有することが好ましく、ノイズ低減のためにフィルタ回路を有することが好ましい。
[Electronic circuit]
An electronic circuit is composed of wiring for electrically connecting electronic components to each other.
The function of the electronic circuit is not particularly limited, but it is preferable to have an analog front end and a power supply circuit. Further, it may have a control circuit, a communication circuit, a display circuit, a storage circuit, and the like.
The electronic circuit is formed on a flexible substrate.
The analog front end has a function of converting the analog signal output from the sensor and outputting the signal to the subsequent circuit. Signal conversion includes amplification, filtering, rectification, A / D conversion, and the like. The analog front end includes a buffer circuit, an amplifier circuit, a level shift circuit, a filter circuit (high-pass filter circuit, low-pass filter circuit, band-pass filter circuit, band-eliminate circuit, etc.), in-phase removal circuit, adder circuit, subtraction circuit, and integrator circuit. , Differentiator circuit, rectifier circuit, analog-digital conversion circuit, etc. are included. In order to acquire a high output impedance signal without attenuation, it is preferable that the analog front end has a buffer circuit for receiving an input signal from a sensor, and it is amplified to acquire a minute signal such as a skin potential. It is preferable to have a circuit, and it is preferable to have a filter circuit for noise reduction.

電源回路は、電位測定デバイスの各部に電力を供給する。電源回路には、昇圧回路、降圧回路、電圧レギュレータ、整流回路、AC-DCコンバータ、DC-DCコンバータ、DC-ACコンバータ、AC-ACコンバータ等が含まれる。また、バッテリー残量、消費電力等を検出する回路や、予備電源回路等を含んでもよい。
電源回路への電力の供給方法としては、バッテリー給電、有線給電、無線給電、エナジーハーベスティング等を用いることができる。バッテリー給電、無線給電、エナジーハーベスティングは持ち運び可能であるため好ましい。特に無線給電、エナジーハーベスティングは電位測定デバイスを小型化できるため好ましい。
The power supply circuit supplies power to each part of the potential measuring device. The power supply circuit includes a step-up circuit, a step-down circuit, a voltage regulator, a rectifier circuit, an AC-DC converter, a DC-DC converter, a DC-AC converter, an AC-AC converter and the like. Further, a circuit for detecting the remaining battery level, power consumption, etc., a standby power supply circuit, and the like may be included.
As a method of supplying electric power to the power supply circuit, battery power supply, wire power supply, wireless power supply, energy harvesting, or the like can be used. Battery-powered, wireless-powered, and energy harvesting are preferred because they are portable. In particular, wireless power feeding and energy harvesting are preferable because the potential measuring device can be miniaturized.

制御回路は、電位測定デバイスの各部の動作を制御する。制御回路はCPUを備え、アナログフロントエンド、電源回路、センサ、通信回路、表示回路、記憶回路等に接続される。CPUは、記憶回路に格納された命令群及びデータ、プログラムを処理及び実行する。プログラムには、信号処理プログラムや通信制御プログラム等が含まれる。電位測定デバイスが高度な処理を行う場合は、データ処理専用のプロセッサを備えてもよい。
また電位測定デバイスが高度な演算を行う場合は、制御回路にパターン認識部を備えてもよい。パターン認識部は、CPUに含まれてもよいが、専用のプロセッサを有してもよい。パターン認識部は、アナログフロントエンドから出力されたデータからパターンを抽出し、パターン毎に割り当てられた命令を出力する。
通信回路は、サーバーや中継機器へデータを転送する。データ転送は有線でも無線でも構わないが、無線であれば持ち運びが容易になるため好ましい。無線通信回路には、例えば、変調回路、復調回路、整流回路、記憶回路、アンテナ等が含まれる。変調方式に制限はないが、振幅変調、周波数変調、位相変調を用いることができ、また、直角位相振幅変調のような複数の変調方式を組み合わせた変調方式等を用いることができる。特に直角位相振幅変調方式はデータ転送速度が高いため好ましい。無線通信周波数帯に制限はないが、通信回路の入手が容易であるLF帯、HF帯、VHF帯、UHF帯を利用することが好ましい。
The control circuit controls the operation of each part of the potential measuring device. The control circuit includes a CPU and is connected to an analog front end, a power supply circuit, a sensor, a communication circuit, a display circuit, a storage circuit, and the like. The CPU processes and executes instruction groups, data, and programs stored in the storage circuit. The program includes a signal processing program, a communication control program, and the like. If the potential measuring device performs advanced processing, it may be provided with a processor dedicated to data processing.
Further, when the potential measuring device performs advanced calculations, the control circuit may be provided with a pattern recognition unit. The pattern recognition unit may be included in the CPU, but may have a dedicated processor. The pattern recognition unit extracts a pattern from the data output from the analog front end and outputs an instruction assigned to each pattern.
Communication circuits transfer data to servers and relay devices. Data transfer may be wired or wireless, but wireless is preferable because it is easy to carry. The wireless communication circuit includes, for example, a modulation circuit, a demodulation circuit, a rectifier circuit, a storage circuit, an antenna, and the like. The modulation method is not limited, but amplitude modulation, frequency modulation, phase modulation can be used, and a modulation method that combines a plurality of modulation methods such as right-angle phase amplitude modulation can be used. In particular, the quadrature amplitude modulation method is preferable because the data transfer speed is high. Although the wireless communication frequency band is not limited, it is preferable to use the LF band, the HF band, the VHF band, and the UHF band, which are easily available for communication circuits.

表示回路は、各種の情報を画面に表示する。表示回路としては、例えば、液晶ディスプレイ、電子ペーパー、有機ELディスプレイ、点字ディスプレイ、触覚ディスプレイ等を用いることができる。特に、電子ペーパー、有機ELディスプレイはフレキシブルに形成することも可能であるため好ましく、電子ペーパーは消費電力が小さいためより好ましい。 The display circuit displays various information on the screen. As the display circuit, for example, a liquid crystal display, electronic paper, an organic EL display, a braille display, a tactile display, or the like can be used. In particular, electronic paper and organic EL displays are preferable because they can be flexibly formed, and electronic paper is more preferable because it consumes less power.

電子回路のアーキテクチャとしては、例えば、図3に示すような構成をとることができる。図3のアーキテクチャは、センサとアナログフロントエンドと制御回路と電源回路と表示回路と記憶回路と通信回路を有している。センサ出力はアナログフロントエンドで調整され、制御回路に渡される。制御回路には、電源回路、表示回路、記憶回路、通信回路が接続されており、これらの動作及びセンサ出力の演算等を制御回路が制御する。 As the architecture of the electronic circuit, for example, the configuration shown in FIG. 3 can be adopted. The architecture of FIG. 3 includes a sensor, an analog front end, a control circuit, a power supply circuit, a display circuit, a storage circuit, and a communication circuit. The sensor output is tuned by the analog front end and passed to the control circuit. A power supply circuit, a display circuit, a storage circuit, and a communication circuit are connected to the control circuit, and the control circuit controls the operation of these circuits and the calculation of the sensor output.

配線を形成する材料としては、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ニオブ、モリブデン、パラジウム、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、ランタン、タンタル、タングステン、プラチナ、鉛等の金属及びこれら金属の酸化物、窒化物、塩、及びカーボン、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素材料、及びポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン等のπ共役分子及びPEDOT/PSS等のπ共役分子とドーパントからなる材料等を用いることができる。特に金属は、導電性が高いため好ましく、アルミニウム、銅、銀、金は折り曲げに対する信頼性が高いためより好ましい。特に銅は安価であるため好ましい。金属としては、1元素からなる金属を用いることもできるし、複数種の金属からなる合金を用いることもできる。
また、配線は絶縁性の材料を含有していてもよい。絶縁性の材料は、導電性の材料との積層構造を形成してもよいし、規則的/不規則的に混ざり合った構造を形成してもよい。絶縁性の材料を含有することで、配線自体の柔軟性及び配線と基材との密着性が向上し、屈曲や伸縮によって断線しない配線を得ることができるため好ましい。絶縁性の材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリアセタール、ポリアリレート(PAR)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリカルボジイミド、ポリシロキサン、ポリメタクリルアミド、ニトリルゴム、アクリルゴム、ポリエチレンテトラフルオライド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-ブテン-ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリスチレン(PS)、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フェノールノボラック、ベンゾシクロブテン、ポリビニルフェノール、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリスルホン(PSF)及びシリコーン樹脂等を用いることができる。封止材としては、弾性限界が大きく、弾性率が小さい材料が好ましい。具体的には、ゴム状材料を用いることが好ましく、例えば、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-ブテン-ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、スチレン-ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、シリコーン樹脂等が挙げられる。配線における絶縁性の材料の含有量としては、0.1質量%以上であることが好ましく、1質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。また、30質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、10質量%以下であることがさらに好ましい。配線における絶縁性の材料の含有量としては、1体積%以上であることが好ましく、10質量%以上であることがより好ましく、20質量%であることがさらに好ましい。また、70体積%以下であることが好ましく、60体積%以下であることがより好ましく、50体積%以下であることがさらに好ましい。配線中の絶縁性材料の含有量は、配線断面を電子顕微鏡で観察する方法、熱重量測定によって組成比を見積もる方法等で確認することができる。
配線を形成する方法に特に制限はないが、蒸着法、スパッタ法、印刷法が例示される。蒸着法及びスパッタ法を用いてパターニングを行う手法としては、マスク蒸着とフォトリソグラフィがある。マスク蒸着は、所望の形状の孔を有するマスクを基材に重ねた状態で蒸着又はスパッタをし、マスクの孔部分にのみ材料を形成する方法である。印刷法は、基材上に導電性ペーストを印刷することで配線を形成する方法である。印刷法は、材料利用効率がよく、プロセスも簡潔であるため低コストでの配線形成が可能であるため好ましい。
Materials that form wiring include gold, silver, copper, nickel, aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, niobium, molybdenum, palladium, cadmium, indium, tin, antimony, lantern, tantalum, Metals such as tungsten, platinum and lead, oxides of these metals, nitrides, salts and carbon materials such as carbon, graphite, fullerene, carbon nanotubes and graphene, and π such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole, polyacetylene and polyphenylene vinylene. A material composed of a conjugated molecule, a π-conjugated molecule such as PEDOT / PSS, and a dopant can be used. In particular, metal is preferable because it has high conductivity, and aluminum, copper, silver, and gold are more preferable because they have high reliability for bending. Copper is particularly preferable because it is inexpensive. As the metal, a metal composed of one element can be used, or an alloy composed of a plurality of types of metals can be used.
Further, the wiring may contain an insulating material. The insulating material may form a laminated structure with the conductive material, or may form a regularly / irregularly mixed structure. By containing an insulating material, the flexibility of the wiring itself and the adhesion between the wiring and the base material are improved, and it is possible to obtain a wiring that does not break due to bending or expansion and contraction, which is preferable. Examples of the insulating material include polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyether sulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyester, polycarbonate (PC), polyvinyl alcohol (PVA), and polyvinyl butyral (PVB). , Polyacetal, Polyarylate (PAR), Polyamide (PA), Polyamideimide (PAI), Polyetherimide (PEI), Polyphenylene ether (PPE), Polyphenylene sulfide (PPS), Polyether ketone (PEK), Polyphthalamide (PEK) PPA), polyether nitrile (PEN), polybenzimidazole (PBI), polycarbodiimide, polysiloxane, polymethacrylicamide, nitrile rubber, acrylic rubber, polyethylene tetrafluoride, epoxy resin, phenol resin, melamine resin, urea resin, Polymethylmethacrylate resin (PMMA), polybutene, polypentene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-diene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, ethylene-propylene-diene copolymer, nitrile rubber, chloro Sulfated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, butyl rubber, fluororubber, polymethylpentene (PMP), polystyrene (PS), styrene-butadiene copolymer, polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polyfluor Vinylidene (PVDF), polyether ether ketone (PEEK), phenol novolac, benzocyclobutene, polyvinylphenol, polychloropyrene, polyoxymethylene, polysulfone (PSF), silicone resin and the like can be used. As the sealing material, a material having a large elastic limit and a low elastic modulus is preferable. Specifically, it is preferable to use a rubber-like material, for example, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-diene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, ethylene-propylene-diene copolymer, nitrile. Examples thereof include rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, butyl rubber, styrene-butadiene copolymer, fluororubber, silicone resin and the like. The content of the insulating material in the wiring is preferably 0.1% by mass or more, more preferably 1% by mass or more, and further preferably 5% by mass or more. Further, it is preferably 30% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and further preferably 10% by mass or less. The content of the insulating material in the wiring is preferably 1% by volume or more, more preferably 10% by mass or more, and further preferably 20% by mass. Further, it is preferably 70% by volume or less, more preferably 60% by volume or less, and further preferably 50% by volume or less. The content of the insulating material in the wiring can be confirmed by a method of observing the wiring cross section with an electron microscope, a method of estimating the composition ratio by thermal weight measurement, or the like.
The method for forming the wiring is not particularly limited, and examples thereof include a vapor deposition method, a sputtering method, and a printing method. As a method of performing patterning using a thin-film deposition method and a sputtering method, there are mask deposition and photolithography. Mask vapor deposition is a method in which a mask having holes having a desired shape is laminated on a base material and then vapor-deposited or sputtered to form a material only in the pores of the mask. The printing method is a method of forming wiring by printing a conductive paste on a base material. The printing method is preferable because the material utilization efficiency is high and the process is simple, so that wiring can be formed at low cost.

配線の形成に使用する導電性ペーストには、例えば、導電性材料、バインダー、溶剤、界面活性剤等が含まれている。導電性材料としては、配線材料と同様の材料を用いることができる。特に銅、銀、金、これらの酸化物を好適に用いることができる。特に銅又は銅酸化物は安価であるため好ましい。
導電性ペーストとしては、市販品を用いることができる。例えば、藤倉化成社製ドータイトシリーズ(FA-333、FA-353N、XA-602N、XA-436、FA-301CA、FA-401CA等)、ハリマ化成社製導電性ペースト(SCE-100、SP-100、SP-500、CP-700等)及びナノペースト(NPS-JL、NPS-J、NPS、NPS-HTB、NPS-HB、NPG-J等)等を用いることができる。
The conductive paste used for forming the wiring contains, for example, a conductive material, a binder, a solvent, a surfactant and the like. As the conductive material, the same material as the wiring material can be used. In particular, copper, silver, gold, and oxides thereof can be preferably used. In particular, copper or copper oxide is preferable because it is inexpensive.
As the conductive paste, a commercially available product can be used. For example, Fujikura Kasei's Dotite series (FA-333, FA-353N, XA-602N, XA-436, FA-301CA, FA-401CA, etc.), Harima Kasei's conductive paste (SCE-100, SP-100, etc.) , SP-500, CP-700, etc.) and nanopaste (NPS-JL, NPS-J, NPS, NPS-HTB, NPS-HB, NPG-J, etc.) and the like can be used.

配線を印刷法で形成する場合の印刷法には種々の方式があり、特に制限されない。例えば、スクリーン印刷、スプレーコート、スピンコート、スリットコート、ダイコート、バーコート、ナイフコート、オフセット印刷、反転印刷、凸版印刷、フレキソ印刷、インクジェット印刷、ディスペンサ印刷、グラビアダイレクト印刷、グラビアオフセット印刷、ステンシル印刷等の方法を用いることができる。特にスクリーン印刷は厚膜印刷が可能であり、低抵抗な配線を得ることができるため好ましい。
印刷に先立って、基材を洗浄してもよい。基材の洗浄方法として、例えば、薬液を用いる湿式処理やコロナ放電、プラズマ、UV、オゾン等を用いる乾式処理等を用いることができる。湿式処理と乾式処理の両方用いても良い。
印刷によって形成された配線から、好ましくは溶媒を除去する。この溶媒の除去は、印刷後の膜を、例えば20~150℃において、例えば1分~2時間静置する方法によることができる。この場合の加熱方法としては、例えば、熱風乾燥、赤外線乾燥、真空乾燥等の手法を用いることができる。
印刷膜の膜厚は、印刷方法に応じて選択することができる。
例えば、インクジェット印刷を適用する場合の印刷膜の膜厚は、溶媒除去後の値として、0.1~10μmとすることが好ましく、0.5~5μmとすることがより好ましい。
スクリーン印刷を適用する場合には、溶媒除去後の印刷膜厚値として、1~100μmとすることが好ましく、10~50μmとすることがより好ましい。
反転印刷を適用する場合には、溶媒除去後の印刷膜厚値として、0.01~5μmとすることが好ましく、0.1~1μmとすることがより好ましい。
There are various printing methods for forming the wiring by the printing method, and the wiring is not particularly limited. For example, screen printing, spray coating, spin coating, slit coating, die coating, bar coating, knife coating, offset printing, reverse printing, letterpress printing, flexo printing, inkjet printing, dispenser printing, gravure direct printing, gravure offset printing, stencil printing. Etc. can be used. In particular, screen printing is preferable because thick film printing is possible and low resistance wiring can be obtained.
The substrate may be washed prior to printing. As a method for cleaning the substrate, for example, a wet treatment using a chemical solution, a corona discharge, a dry treatment using plasma, UV, ozone, or the like can be used. Both wet treatment and dry treatment may be used.
The solvent is preferably removed from the wiring formed by printing. The solvent can be removed by allowing the printed film to stand at, for example, 20 to 150 ° C. for, for example, 1 minute to 2 hours. As the heating method in this case, for example, hot air drying, infrared drying, vacuum drying and the like can be used.
The film thickness of the printing film can be selected according to the printing method.
For example, when inkjet printing is applied, the film thickness of the printing film is preferably 0.1 to 10 μm, more preferably 0.5 to 5 μm as the value after removing the solvent.
When screen printing is applied, the print film thickness value after removing the solvent is preferably 1 to 100 μm, more preferably 10 to 50 μm.
When reverse printing is applied, the print film thickness value after removing the solvent is preferably 0.01 to 5 μm, more preferably 0.1 to 1 μm.

上記のようにして得られた配線用の印刷膜に対して、次いで焼成処理を施してもよい。
焼成処理は、例えば、焼成炉等の加熱処理装置を用いて行ってもよいし、プラズマ、マイクロ波プラズマ、紫外線、真空紫外線、電子線、赤外線ランプアニール、フラッシュランプアニール、レーザー等を用いて行ってもよい。特に、フラッシュランプアニール処理及びプラズマ処理は、導電性材料は強く加熱するが絶縁性材料はあまり加熱しないという特徴を有している。そのため、基材として樹脂基材を用いた場合、導電ペーストのみが加熱され、基材は熱ダメージを受けない。従って、PET等の安価な樹脂を基材に用いることができ、好ましい。特にプラズマ処理は、導電性ペースト表面のみが加熱される傾向があり、伝熱による基材へのダメージも少ないため、より好ましい。加熱処理装置を用いた加熱処理は、汎用的な設備を用いることができ、設備コストを低減することができるため好ましい。
焼成後に得られる配線を酸化させないため、印刷膜の焼成は非酸化性雰囲気下において行うことが好ましい。また、導電性ペーストに酸化物を含む場合には、該酸化物の還元を促進し、得られる配線の抵抗を可及的に低減するために、印刷膜の焼成は還元性雰囲気下において行うことがより好ましい。
上記の非酸化性雰囲気とは、酸素等の酸化性ガスを含まない雰囲気である。この非酸化性雰囲気としては、不活性雰囲気と還元性雰囲気とがある。不活性雰囲気とは、例えば、アルゴン、ヘリウム、ネオン、窒素等の不活性ガスで満たされた雰囲気である。
上記の還元性雰囲気とは、水素、一酸化炭素等の還元性ガスが存在する雰囲気を指す。還元性ガスとしては、不活性ガスに還元性ガスを少量混合した混合ガスが、安全性の観点から好適に用いることができる。この場合の混合ガスとしては、例えば、
5.7体積%以下の水素と、窒素と、から成る混合ガス;
2.9体積%以下の水素と、ヘリウム及びアルゴンから成る群より選択される1種以上の不活性ガスを含有するガスと、から成る混合ガス
等を用いることができる。これらの混合ガスは、非可燃性であるため、より安全に利用することができる。
これらのガスを焼成炉中に充填し、密閉系として印刷膜を焼成してもよい。焼成炉を流通系にして、これらのガスを流しながら印刷膜を焼成してもよい。印刷膜を非酸化性雰囲気で焼成する場合には、焼成炉中を一旦真空に引いて焼成炉中の酸素を除去した後に、非酸化性ガスで置換することが好ましい。
焼成処理は、加圧下で行なってもよいし、減圧下で行なってもよい。
上記したとおり、本実施形態における焼成処理としては、加熱処理、プラズマ処理、又はフラッシュランプアニール処理によることが好ましい。以下、これらの処理について説明する。
The printed film for wiring obtained as described above may then be subjected to a firing treatment.
The firing treatment may be performed using, for example, a heat treatment device such as a firing furnace, or may be performed using plasma, microwave plasma, ultraviolet rays, vacuum ultraviolet rays, electron beams, infrared lamp annealing, flash lamp annealing, laser, or the like. You may. In particular, the flash lamp annealing treatment and the plasma treatment have a feature that the conductive material is strongly heated but the insulating material is not heated so much. Therefore, when a resin base material is used as the base material, only the conductive paste is heated and the base material is not damaged by heat. Therefore, an inexpensive resin such as PET can be used as the base material, which is preferable. In particular, plasma treatment is more preferable because only the surface of the conductive paste tends to be heated and the damage to the base material due to heat transfer is small. The heat treatment using the heat treatment apparatus is preferable because general-purpose equipment can be used and the equipment cost can be reduced.
In order not to oxidize the wiring obtained after firing, it is preferable that the printing film is fired in a non-oxidizing atmosphere. When the conductive paste contains an oxide, the printing film should be fired in a reducing atmosphere in order to promote the reduction of the oxide and reduce the resistance of the obtained wiring as much as possible. Is more preferable.
The above-mentioned non-oxidizing atmosphere is an atmosphere that does not contain an oxidizing gas such as oxygen. The non-oxidizing atmosphere includes an inert atmosphere and a reducing atmosphere. The inert atmosphere is, for example, an atmosphere filled with an inert gas such as argon, helium, neon, and nitrogen.
The above-mentioned reducing atmosphere refers to an atmosphere in which a reducing gas such as hydrogen or carbon monoxide is present. As the reducing gas, a mixed gas obtained by mixing a small amount of the reducing gas with the inert gas can be preferably used from the viewpoint of safety. The mixed gas in this case is, for example,
A mixed gas consisting of 5.7% by volume or less of hydrogen and nitrogen;
A mixed gas or the like consisting of 2.9% by volume or less of hydrogen and a gas containing one or more inert gases selected from the group consisting of helium and argon can be used. Since these mixed gases are non-flammable, they can be used more safely.
These gases may be filled in a firing furnace and the printed film may be fired as a closed system. The printing film may be fired while the firing furnace is used as a distribution system and these gases are allowed to flow. When the printing film is fired in a non-oxidizing atmosphere, it is preferable to first draw a vacuum in the firing furnace to remove oxygen in the firing furnace and then replace it with a non-oxidizing gas.
The firing treatment may be performed under pressure or under reduced pressure.
As described above, the firing treatment in the present embodiment is preferably heat treatment, plasma treatment, or flash lamp annealing treatment. Hereinafter, these processes will be described.

上述の焼成処理としての加熱処理とは、具体的には、試料を高温の媒体と接触させることによって加熱する処理である。プラズマ処理及びフラッシュランプアニール処理は、加熱処理に包含されない。
高温の媒体に特に指定はないが、例えば、空気、不活性ガス、還元性ガス、液体、金属、セラミック、等を用いることができる。
媒体を加熱する熱源に特に指定はないが、例えば、遠赤外線ヒーター、近赤外線ヒーター、抵抗加熱ヒーター、マイクロ波ヒーター、燃焼加熱ヒーター等を用いることができる。遠赤外線ヒーターとしては、例えば、ハロゲンヒーター、石英管ヒーター、カーボンヒーター、シーズヒーター、メタルヒーター等を用いることができる。近赤外線ヒーターとしては、例えば、ハロゲンヒーター等を用いることができる。抵抗加熱ヒーターとしては、例えば、メタルヒーター、セラミックヒーター等を用いることができる。メタルヒーターの発熱体としては、例えば、鉄-クロム-アルミ系合金、ニッケル-クロム系合金等の合金、及び白金、モリブデン、タンタル、タングステン等の金属を用いることができる。セラミックヒーターの発熱体としては、例えば、炭化ケイ素、モリブデン-シリサイト、カーボン等を用いることができる。マイクロ波ヒーターとは、100kHzから10GHz程度の電磁波によって対象物を加熱する方式のヒーターである。燃焼加熱ヒーターとは、重油、ガス等の可燃物を燃焼した際の燃焼熱によって対象物を加熱する方式のヒーターである。
加熱処理温度は、300℃以下であることが好ましく、200℃以下であることがより好ましく、150℃以下であることがさらに好ましい。加熱処理温度が300℃以下であればPI等の耐熱フレキシブル基材を用いてフレキシブルプリント基板を形成することができ、200℃以下であればPCやPEN等の透明フレキシブル基材を用いて透明フレキシブルプリント基板を形成することができ、150℃以下であればPET等の耐熱性の低いが安価な汎用樹脂基板を用いて安価にフレキシブルプリント基板を形成することができる。また、加熱処理温度は、20℃以上であることが好ましく、30℃以上であることがより好ましく、50℃以上であることがさらに好ましい。20℃以上であれば、熱振動によって導電性材料が印刷膜中を移動し、導電性材料同士が接触することにより、体積抵抗率を下げることができる。30℃以上であれば、印刷膜中の有機物の軟化により粒子の印刷膜中での移動が高速化する。さらに、有機物が軟化すると、導電性材料と有機物との比重差によって導電性材料が沈降し、導電性材料の層と有機物の層とに分離し、導電性材料間に絶縁性の有機物が入りにくくなるため、より体積抵抗率を下げることができる。50℃以上であれば、導電性材料同士の焼結が進行するためさらに体積抵抗を下げることができる。
加熱処理時間は、1分以上であることが好ましく、10分以上であることがより好ましい。加熱処理時間が1分秒以上であれば、導電性材料同士を接触させることによって焼成膜の抵抗を下げることができ、10分以上であれば導電性材料同士の焼結が進むことにより、さらに焼成膜の抵抗を下げることができる。また、加熱焼成時間は4時間以下であることが、基材への熱ダメージ低減の観点から好ましい。
The heat treatment as the above-mentioned firing treatment is specifically a treatment of heating a sample by contacting it with a high-temperature medium. Plasma treatment and flash lamp annealing treatment are not included in the heat treatment.
The high-temperature medium is not particularly specified, but for example, air, an inert gas, a reducing gas, a liquid, a metal, a ceramic, or the like can be used.
The heat source for heating the medium is not particularly specified, but for example, a far-infrared heater, a near-infrared heater, a resistance heating heater, a microwave heater, a combustion heating heater and the like can be used. As the far-infrared heater, for example, a halogen heater, a quartz tube heater, a carbon heater, a sheathed heater, a metal heater and the like can be used. As the near-infrared heater, for example, a halogen heater or the like can be used. As the resistance heating heater, for example, a metal heater, a ceramic heater, or the like can be used. As the heating element of the metal heater, for example, alloys such as iron-chromium-aluminum alloy and nickel-chromium alloy, and metals such as platinum, molybdenum, tantalum, and tungsten can be used. As the heating element of the ceramic heater, for example, silicon carbide, molybdenum-silicite, carbon or the like can be used. The microwave heater is a heater of a type that heats an object by an electromagnetic wave of about 100 kHz to 10 GHz. The combustion heater is a type of heater that heats an object by the heat of combustion when combustibles such as heavy oil and gas are burned.
The heat treatment temperature is preferably 300 ° C. or lower, more preferably 200 ° C. or lower, and even more preferably 150 ° C. or lower. If the heat treatment temperature is 300 ° C. or lower, a flexible printed circuit board can be formed using a heat-resistant flexible base material such as PI, and if the heat treatment temperature is 200 ° C. or lower, a transparent flexible base material such as PC or PEN is used. A printed circuit board can be formed, and if the temperature is 150 ° C. or lower, a flexible printed circuit board can be inexpensively formed by using a general-purpose resin substrate having low heat resistance such as PET but which is inexpensive. The heat treatment temperature is preferably 20 ° C. or higher, more preferably 30 ° C. or higher, and even more preferably 50 ° C. or higher. If the temperature is 20 ° C. or higher, the conductive material moves in the printing film due to thermal vibration, and the conductive materials come into contact with each other, so that the volume resistivity can be lowered. If the temperature is 30 ° C. or higher, the movement of particles in the printing film is accelerated due to the softening of organic substances in the printing film. Further, when the organic substance is softened, the conductive material is settled due to the difference in specific gravity between the conductive material and the organic substance, and is separated into a layer of the conductive material and a layer of the organic substance, so that the insulating organic substance is difficult to enter between the conductive materials. Therefore, the volume resistivity can be further lowered. If the temperature is 50 ° C. or higher, the sintering of the conductive materials proceeds, so that the volume resistance can be further reduced.
The heat treatment time is preferably 1 minute or longer, and more preferably 10 minutes or longer. If the heat treatment time is 1 minute or more, the resistance of the fired film can be reduced by bringing the conductive materials into contact with each other, and if the heat treatment time is 10 minutes or more, the sintering of the conductive materials proceeds further. The resistance of the fired film can be reduced. Further, the heating and firing time is preferably 4 hours or less from the viewpoint of reducing heat damage to the base material.

上述の焼成処理としてのプラズマ処理とは、具体的には、試料を設置した空間にプラズマを発生させることにより、前記試料をプラズマに暴露させる処理である。
プラズマの発生方法に特に指定はないが、例えば、直流アーク放電、高周波電磁場、マイクロ波等を利用する方法を用いることができる。特に、マイクロ波を利用する方法は、低温でプラズマを発生することができるから、基材に与える熱ダメージが小さいため、好ましい。マイクロ波とは、具体的には、周波数が300MHz~3THzである電磁波のことをいう。マイクロ波の中心周波数としては、2GHz~4GHzであることが好ましく、2.4GHz~2.5GHzであることが更に好ましい。
マイクロ波プラズマを発生させる装置は、例えば、マイクロ波発振器、伝送回路、アンテナ、及び放電容器から構成される。これらに加え、必要に応じて磁場発生装置を、更に用いてもよい。この装置において、プラズマは、前記放電容器内に発生する。マイクロ波発振器としては、例えば、クライストロン、マグネトロン、ジャイロトロン等を用いることができる。伝送回路としては、例えば、矩形導波管、円形導波管、同軸線路等を用いることができる。伝送回路の途中に、パワーモニタ、及び反射電力を吸収するダミーロードを取り付けてもよい。装置の構造としては、例えば、上部に伝送線路を有し、下部に放電容器を有し、該伝送線路と該放電容器とが石英窓を介して接続され、試料台が該放電容器下部に設置されていることが好ましい。
マイクロ波の出力に特に指定はないが、100W以上3kW以下の出力であることが好ましい。マイクロ波の出力は、処理中一定でもよいし、途中で変化させてもよい。
試料台の温度に特に指定はないが、30℃以上150℃以下であることが好ましい。この温度が150℃以下であれば、基材として、PET等の耐熱性の低い汎用樹脂基板を用いることができる。30℃以上であれば低抵抗な配線が得られる。
プラズマ処理時の周囲雰囲気に特に指定はないが、還元性雰囲気であることが好ましい。周囲雰囲気は、例えば、放電容器内に適当なガスを流すことにより、制御することができる。ガスの流量に特に指定はないが、減圧下であれば10SCCM以上1,000SCCM以下であることが好ましく、50SCCM以上500SCCM以下であることがより好ましく、100SCCM以上300SCCM以下であることが更に好ましい。大気圧下であれば、500SCCM以上10,000SCCM以下であることが好ましく、1,000SCCM以上6,000SCCM以下であることがより好ましく、2,000SCCM以上4,000SCCM以下であることが更に好ましい。特に、不活性ガスに少量の水素を混合して成る混合ガスを流すことにより、還元性雰囲気を形成することが好ましい。この混合ガス中の不活性ガスとしては、例えば、窒素;ヘリウム、アルゴン等の希ガス等を用いることができる。混合ガス中の水素の含有量としては、0.1質量%以上10質量%以下であることが好ましく、より好ましくは2質量%以上6質量%以下である。
放電容器内の圧力は、大気圧でもよいし、減圧されていてもよい。
プラズマ処理時間に特に指定はないが、10秒以上30分以下であることが好ましく、30秒以上10分以下がより好ましく、1分以上5分以下が更に好ましい。
Specifically, the plasma treatment as the above-mentioned firing treatment is a treatment for exposing the sample to the plasma by generating plasma in the space where the sample is placed.
The method of generating plasma is not particularly specified, but for example, a method using a DC arc discharge, a high-frequency electromagnetic field, a microwave, or the like can be used. In particular, the method using microwaves is preferable because plasma can be generated at a low temperature and the heat damage to the substrate is small. Specifically, the microwave refers to an electromagnetic wave having a frequency of 300 MHz to 3 THz. The center frequency of the microwave is preferably 2 GHz to 4 GHz, more preferably 2.4 GHz to 2.5 GHz.
The device for generating microwave plasma is composed of, for example, a microwave oscillator, a transmission circuit, an antenna, and a discharge container. In addition to these, a magnetic field generator may be further used if necessary. In this device, plasma is generated in the discharge vessel. As the microwave oscillator, for example, a klystron, a magnetron, a gyrotron or the like can be used. As the transmission circuit, for example, a rectangular waveguide, a circular waveguide, a coaxial line, or the like can be used. A power monitor and a dummy load that absorbs reflected power may be installed in the middle of the transmission circuit. The structure of the apparatus includes, for example, a transmission line at the upper part, a discharge container at the lower part, the transmission line and the discharge container are connected via a quartz window, and a sample table is installed at the lower part of the discharge container. It is preferable that it is.
The microwave output is not particularly specified, but it is preferably 100 W or more and 3 kW or less. The microwave output may be constant during processing or may be changed during processing.
The temperature of the sample table is not particularly specified, but it is preferably 30 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. When this temperature is 150 ° C. or lower, a general-purpose resin substrate having low heat resistance such as PET can be used as the base material. If the temperature is 30 ° C. or higher, low resistance wiring can be obtained.
The ambient atmosphere during plasma treatment is not particularly specified, but a reducing atmosphere is preferable. The ambient atmosphere can be controlled, for example, by flowing an appropriate gas into the discharge vessel. Although the flow rate of the gas is not particularly specified, it is preferably 10 SCCM or more and 1,000 SCCM or less, more preferably 50 SCCM or more and 500 SCCM or less, and further preferably 100 SCCM or more and 300 SCCM or less under reduced pressure. Under atmospheric pressure, it is preferably 500 SCCM or more and 10,000 SCCM or less, more preferably 1,000 SCCM or more and 6,000 SCCM or less, and further preferably 2,000 SCCM or more and 4,000 SCCM or less. In particular, it is preferable to form a reducing atmosphere by flowing a mixed gas formed by mixing a small amount of hydrogen with the inert gas. As the inert gas in this mixed gas, for example, nitrogen; a rare gas such as helium or argon can be used. The content of hydrogen in the mixed gas is preferably 0.1% by mass or more and 10% by mass or less, and more preferably 2% by mass or more and 6% by mass or less.
The pressure in the discharge container may be atmospheric pressure or may be reduced.
Although the plasma treatment time is not particularly specified, it is preferably 10 seconds or more and 30 minutes or less, more preferably 30 seconds or more and 10 minutes or less, and further preferably 1 minute or more and 5 minutes or less.

上述の焼成処理としてのフラッシュランプアニール処理とは、試料に対して、エネルギー密度の高い光をパルス照射することにより、該試料を加熱する処理である。
フラッシュランプアニール処理に用いる光源としては、例えば、キセノンランプ、クリプトンランプ等を用いることができる。
光源の波長は、可視光領域であれば、透明樹脂基板へ熱ダメージを与えることなく印刷膜を焼成することができるため、好ましい。光源の波長は、カラーフィルタを介することにより、容易に制御することができる。
パルス当たりのエネルギーとしては、特に指定はないが、1J以上3,000J以下であることが好ましく、10J以上2,000J以下であることがより好ましく、100J以上1,500J以下であることが更に好ましい。
パルス時間には特に指定はないが、10μ秒以上100m秒以下であることが好ましく、50μ秒以上10m秒以下であることがより好ましく、100μ秒以上5m秒以下であることが更に好ましい。ここで、パルス時間とは、パルス光照射のためにランプに電力を投入した時刻から、パルス光消灯のためにランプへの電力供給を停止した時刻までの時間をいう。
試料に対し、複数回パルス光を照射してもよい。パルス間隔に特に指定はないが、10μ秒以上1秒以下であることが好ましい。ここで、パルス間隔とは、パルス光の照射のためにランプに電力を投入した時刻から、次のパルス光の照射のためにランプに電力を投入した時刻までの時間をいう。
試料台の温度に特に指定はないが、30℃以上150℃以下であることが好ましい。この温度が150℃以下であれば、基材として、PET等の耐熱性の低い汎用樹脂基板を用いることができる。30℃以上であれば緻密な銅膜が得られる。
フラッシュランプアニール処理時には、容器内にガスを流してもよい。この場合、ガス流によって試料が冷却されるため、基材の熱ダメージを低減することができる。
フラッシュランプアニール処理時の周囲雰囲気に特に指定はないが、還元性雰囲気であることが好ましい。この還元性雰囲気の具体例及びガス流量については、プラズマ処理時の還元性雰囲気について上記したところと同様である。
フラッシュランプアニール処理の後に、更に、加圧処理を行ってもよい。フラッシュランプアニール処理後に試料を加圧することによって、形成された銅膜をより緻密にすることができるため、好ましい。加圧方法としては、例えば、ローラープレス、平板プレス等を用いることができる。特にローラープレスは大面積のプレスに向いているため、好ましい。
The flash lamp annealing treatment as the above-mentioned firing treatment is a treatment for heating a sample by irradiating the sample with light having a high energy density in a pulsed manner.
As the light source used for the flash lamp annealing treatment, for example, a xenon lamp, a krypton lamp, or the like can be used.
The wavelength of the light source is preferably in the visible light region because the printed film can be fired without causing heat damage to the transparent resin substrate. The wavelength of the light source can be easily controlled via a color filter.
The energy per pulse is not particularly specified, but is preferably 1 J or more and 3,000 J or less, more preferably 10 J or more and 2,000 J or less, and further preferably 100 J or more and 1,500 J or less. ..
Although the pulse time is not particularly specified, it is preferably 10 μs or more and 100 msec or less, more preferably 50 μs or more and 10 msec or less, and further preferably 100 μs or more and 5 msec or less. Here, the pulse time refers to the time from the time when the power is applied to the lamp for pulse light irradiation to the time when the power supply to the lamp is stopped due to the pulse light extinguishing.
The sample may be irradiated with pulsed light multiple times. The pulse interval is not particularly specified, but is preferably 10 μs or more and 1 second or less. Here, the pulse interval means the time from the time when the electric power is applied to the lamp for the irradiation of the pulsed light to the time when the electric power is applied to the lamp for the irradiation of the next pulsed light.
The temperature of the sample table is not particularly specified, but it is preferably 30 ° C. or higher and 150 ° C. or lower. When this temperature is 150 ° C. or lower, a general-purpose resin substrate having low heat resistance such as PET can be used as the base material. If the temperature is 30 ° C. or higher, a dense copper film can be obtained.
During the flash lamp annealing treatment, gas may flow into the container. In this case, since the sample is cooled by the gas flow, the thermal damage of the base material can be reduced.
The ambient atmosphere during the flash lamp annealing treatment is not particularly specified, but a reducing atmosphere is preferable. Specific examples of this reducing atmosphere and gas flow rate are the same as those described above for the reducing atmosphere during plasma treatment.
After the flash lamp annealing treatment, a pressure treatment may be further performed. By pressurizing the sample after the flash lamp annealing treatment, the formed copper film can be made more dense, which is preferable. As the pressurizing method, for example, a roller press, a flat plate press, or the like can be used. A roller press is particularly preferable because it is suitable for a large area press.

電子回路を構成する電子部品としては、能動部品、受動部品、構造部品、複数の機能をワンチップに搭載した部品(例えばASIC(Application Specific Integrated Circuit))、等を用いることができる。これら電子部品を基材上に実装することで、電子回路を形成することができる。特にASICは小面積に多機能を搭載でき、電位測定デバイスを小型化できるため好ましい。これら電子部品は、基材上に形成された導電性のランド上に、接合材料を用いて実装することができる。
一般的に、能動部品、ASIC等の半導体部品はシリコンウェハを用いて形成されるが、薄膜トランジスタによって形成された部品を用いることもできる。薄膜トランジスタによって形成された部品は、部品自体が柔軟性を有するため、電位測定デバイスを極めてフレキシブルに形成することができるため好ましい。薄膜トランジスタとは、トランジスタのチャネルとなる半導体層が薄膜プロセスによって形成されたトランジスタのことを言う。薄膜プロセスとは、薄膜を形成するプロセスの総称で、例えば、蒸着法、スパッタ法、CVD法、ALD法、印刷法等が含まれる。
As the electronic component constituting the electronic circuit, an active component, a passive component, a structural component, a component having a plurality of functions mounted on one chip (for example, an ASIC (Application Specific Integrated Circuit)), and the like can be used. By mounting these electronic components on a base material, an electronic circuit can be formed. In particular, the ASIC is preferable because it can mount multiple functions in a small area and the potential measuring device can be miniaturized. These electronic components can be mounted on a conductive land formed on a base material by using a bonding material.
Generally, semiconductor parts such as active parts and ASICs are formed by using a silicon wafer, but parts formed by a thin film transistor can also be used. The component formed by the thin film transistor is preferable because the component itself has flexibility and the potential measuring device can be formed extremely flexibly. A thin film transistor is a transistor in which a semiconductor layer serving as a channel of the transistor is formed by a thin film process. The thin film process is a general term for processes for forming a thin film, and includes, for example, a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD method, an ALD method, a printing method, and the like.

薄膜トランジスタは、一般的にはゲート電極、ドレイン電極、ソース電極、ゲート絶縁膜、半導体から構成される素子である。図4に薄膜トランジスタの層構造の例を示す。図4(a)の構造をボトムゲートトップコンタクト構造、図4(b)の構造をボトムゲートボトムゲート構造、図4(c)の構造をトップゲートボトムコンタクト構造、図4(d)の構造をトップゲートトップコンタクト構造と言う。特に、ボトムゲートトップコンタクト構造及びトップゲートボトムコンタクト構造は、高特性の素子が得られるため好ましい。また、ボトムゲートボトムコンタクト構造は製造が容易であるため好ましい。
半導体材料としては、有機半導体材料、無機半導体材料、有機無機複合半導体材料を用いることができる。
有機半導体材料としては、炭素材料、高分子有機半導体材料及び低分子有機半導体材料を使用することができる。高分子有機半導体材料は印刷による成膜が可能であり、低コストでの製造が可能である。低分子有機半導体材料は、一般に純度が高く、直流バイアスや温度による特性変化が小さく、動作安定なデバイスを実現することができる。
高分子有機半導体材料としては、例えばπ共役ポリマー、π共役グラフトポリマー、π共役ブロックポリマー等を使用することができる。ここで、π共役ポリマーとは、ポリマー主鎖のπ共役が途切れることなく続いている材料をいう。π共役ブロックポリマーとは、2種類以上の繰り返し単位を有し、少なくとも1種類のπ共役構造を有する繰り返し単位を有する共重合体をいう。π共役グラフトポリマーとは、側鎖にπ共役構造を有するポリマーをいう。
P型高分子有機半導体材料としては例えば、ポリチオフェン誘導体、ポリフェニレン誘導体、ポリアニリン誘導体、ポリフェニレンビニレン誘導体、ポリアセチレン誘導体、ポリジアセチレン誘導体、ポリトリフェニルアミン誘導体、ポリアセン誘導体、ポリフルオレン誘導体、トリフェニルアミンとフェニレンビニレンとの共重合誘導体、チオフェンとフェニレンとの共重合誘導体、チオフェンとチエノチオフェンとの共重合誘導体、チオフェンとフルオレンとの共重合誘導体等を使用することができる。P型高分子有機半導体材料としては具体的には、ポリ3-ヘキシルチオフェン、ポリ[2,5-ビス(3-テトラデシルチオフェン-2-イル)チエノ[3,2-b]チオフェン]、ポリ[ビス(4-フェニル)(2,4,6-トリメチルフェニル)アミン]等を使用することができる。
N型高分子有機半導体材料としては例えば、ポリベンゾビスイミダゾベンゾフェナントロリン誘導体、ポリチアゾール誘導体、ポリフルオロチオフェン誘導体、ポリフルオロフェニレン誘導体、ポリシアノテレフタリデン誘導体、フルオレノン骨格を有するポリマー、9,9-ビスシアノエチルフルオレン骨格を有するポリマー、チアゾール骨格を有するポリマー、ベンゾチアジアゾール骨格を有するポリマー、トリアゾール骨格を有するポリマー、ベンゾチアゾール骨格を有するポリマー、ナフタレンテトラカルボキシジイミド骨格を有するポリマー、ペリレンテトラカルボキシジイミド骨格を有するポリマー等を使用することができる。
P型低分子有機半導体材料としては例えば、アセン誘導体、ピレン誘導体、ペリレン誘導体、コロネン誘導体、ピセン誘導体、チエノアセン誘導体、フェニレンビニレン誘導体、フルオレン誘導体、オリゴフラン誘導体、オリゴチオフェン誘導体、テトラチアフルバレン誘導体、フタロシアニン誘導体、ポルフィリン誘導体、アザアセン誘導体、インドロカルバゾール誘導体、カルバゾール誘導体等を使用することができる。P型低分子有機半導体材料として具体的には、テトラセン、ペンタセン、ルブレン、6,13-ビス(トリイソプロピルシリルエチニル)ペンタセン、C8-BTBT(アルドリッチ社)、DNTT、C10-DNTT、DNT(ジナフトチオフェン)、アルキルジナフトチオフェン、フタロシアニン銅(II)、4,4'-ビス(N-カルバゾリル)-1,1'-ビフェニル、N,N'-ジ-[(1-ナフチル)-N,N'-ジフェニル]-(1,1'-ビフェニル)-4,4'-ジアミン等を使用することができる。
N型低分子有機半導体材料としては例えば、フルオロアセン誘導体、パーフルオロアルキル基を有するπ共役分子、パーフルオロフェニル基を有するπ共役分子、シアノ基を有するπ共役分子、ナフタレンテトラカルボキシジイミド誘導体、ペリレンテトラカルボキシジイミド誘導体、コロネンイミド誘導体、フラーレン誘導体等を使用することができる。N型低分子有機半導体材料としては具体的には、1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-ヘキサデカフルオロフタロシアニン銅(II)、N,N'-ジオクチル-3,4,5,10-ペリレンテトラカルボキシジイミド、[6,6]-フェニル-C61-酪酸メチル等を使用することができる。
炭素材料としては、グラフェン、カーボンナノチューブ、フラーレン等を使用することができる。
無機半導体材料としては、単体元素半導体、酸化物半導体、化合物半導体、硫化物半導体等を用いることができる。単体元素半導体としては、例えば、シリコン、ゲルマニウムが例示される。酸化物半導体としては、例えば、IGZO(インジウム-ガリウム-亜鉛酸化物)、IZO(インジウム-亜鉛酸化物)、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化タングステン、酸化ニオブ、酸化第一銅等が例示される。化合物半導体としては、例えば、ガリウムヒ素(GaAs)、ガリウムヒ素リン(GaAsP)、ガリウムリン(GaP)、カドミウムセレン(CdSe)、炭化ケイ素(SiC)、インジウムアンチモン(InSb)、窒化ガリウム等が例示される。硫化物半導体としては、例えば、硫化モリブデン、硫化カドミウム等が例示される。
無機半導体材料の結晶構造は特に制限されない。アモルファス構造の無機半導体は柔軟性があり装着感の良いデバイスを形成できるため好適に用いることができる。
有機無機複合半導体材料としては、上述した無機半導体材料と有機材料を組み合わせた半導体材料や、無機材料と有機半導体材料を組み合わせた半導体材料や、無機半導体材料と有機半導体材料を組み合わせた半導体材料などが挙げられる。
The thin film transistor is generally an element composed of a gate electrode, a drain electrode, a source electrode, a gate insulating film, and a semiconductor. FIG. 4 shows an example of the layer structure of the thin film transistor. The structure of FIG. 4 (a) is the bottom gate top contact structure, the structure of FIG. 4 (b) is the bottom gate bottom gate structure, the structure of FIG. 4 (c) is the top gate bottom contact structure, and the structure of FIG. 4 (d) is Top gate Top contact structure. In particular, a bottom gate top contact structure and a top gate bottom contact structure are preferable because elements having high characteristics can be obtained. Further, the bottom gate bottom contact structure is preferable because it is easy to manufacture.
As the semiconductor material, an organic semiconductor material, an inorganic semiconductor material, and an organic-inorganic composite semiconductor material can be used.
As the organic semiconductor material, a carbon material, a high molecular weight organic semiconductor material, and a low molecular weight organic semiconductor material can be used. The polymer organic semiconductor material can be formed by printing, and can be manufactured at low cost. Small molecule organic semiconductor materials generally have high purity, small changes in characteristics due to DC bias and temperature, and can realize devices with stable operation.
As the polymer organic semiconductor material, for example, π-conjugated polymer, π-conjugated graft polymer, π-conjugated block polymer and the like can be used. Here, the π-conjugated polymer refers to a material in which the π-conjugated polymer main chain continues uninterrupted. The π-conjugated block polymer refers to a copolymer having two or more types of repeating units and having repeating units having at least one type of π-conjugated structure. The π-conjugated graft polymer means a polymer having a π-conjugated structure in the side chain.
Examples of the P-type polymer organic semiconductor material include polythiophene derivatives, polyphenylene derivatives, polyaniline derivatives, polyphenylene vinylene derivatives, polyacetylene derivatives, polydiacetylene derivatives, polytriphenylamine derivatives, polyacene derivatives, polyfluorene derivatives, triphenylamine and phenylene vinylene. A copolymer derivative of thiophene and phenylene, a copolymer derivative of thiophene and thienothiophene, a copolymer derivative of thiophene and fluorene, and the like can be used. Specific examples of the P-type polymer organic semiconductor material include poly 3-hexylthiophene, poly [2,5-bis (3-tetradecylthiophene-2-yl) thieno [3,2-b] thiophene], and poly. [Bis (4-phenyl) (2,4,6-trimethylphenyl) amine] and the like can be used.
Examples of the N-type polymer organic semiconductor material include polybenzobisimidazole benzophenanthroline derivatives, polythiazole derivatives, polyfluorothiophene derivatives, polyfluorophenylene derivatives, polycyanoterephthalidene derivatives, polymers having a fluorenone skeleton, 9, 9-. Polymer with biscyanoethylfluorene skeleton, polymer with thiazole skeleton, polymer with benzothiaziazole skeleton, polymer with triazole skeleton, polymer with benzothiazole skeleton, polymer with naphthalenetetracarboxydiimide skeleton, polymer with perylenetetracarboxydiimide skeleton Polymers and the like can be used.
Examples of the P-type low molecular weight organic semiconductor material include acene derivatives, pyrene derivatives, perylene derivatives, coronene derivatives, picene derivatives, thienoacene derivatives, phenylene vinylene derivatives, fluorene derivatives, oligofuran derivatives, oligothiophene derivatives, tetrathiafluvalene derivatives, and phthalocyanine. Derivatives, porphyrin derivatives, azaacene derivatives, indolocarbazole derivatives, carbazole derivatives and the like can be used. Specific examples of P-type low molecular weight organic semiconductor materials include tetracene, pentacene, rubrene, 6,13-bis (triisopropylsilylethynyl) pentacene, C8-BTBT (Aldrich), DNTT, C10-DNTT, and DNT (Dinaft). Thiophen), alkyldinaphthophene, phthalocyanine copper (II), 4,4'-bis (N-carbazolyl) -1,1'-biphenyl, N, N'-di-[(1-naphthyl) -N, N '-Diphenyl]-(1,1'-biphenyl) -4,4'-diamine and the like can be used.
Examples of N-type low molecular weight organic semiconductor materials include fluoroacene derivatives, π-conjugated molecules having a perfluoroalkyl group, π-conjugated molecules having a perfluorophenyl group, π-conjugated molecules having a cyano group, naphthalenetetracarboxydiimide derivatives, and perylene. Tetracarboxydiimide derivatives, coronenimide derivatives, fullerene derivatives and the like can be used. Specifically, as an N-type low molecular weight organic semiconductor material, 1,2,3,4,8,9,10,11,15,16,17,18,22,23,24,25-hexadecafluorophthalocyanine Copper (II), N, N'-dioctyl-3,4,5,10-perylenetetracarboxydiimide, [6,6] -phenyl-C61-methyl butyrate and the like can be used.
As the carbon material, graphene, carbon nanotubes, fullerenes and the like can be used.
As the inorganic semiconductor material, elemental elemental semiconductors, oxide semiconductors, compound semiconductors, sulfide semiconductors and the like can be used. Examples of the elemental semiconductor include silicon and germanium. Examples of oxide semiconductors include IGZO (indium-gallium-zinc oxide), IZO (indium-zinc oxide), zinc oxide, indium oxide, titanium oxide, tin oxide, tungsten oxide, niobium oxide, and cuprous oxide. Etc. are exemplified. Examples of the compound semiconductor include gallium arsenide (GaAs), gallium arsenide phosphorus (GaAsP), gallium phosphide (GaP), cadmium selenium (CdSe), silicon carbide (SiC), indium antimonide (InSb), gallium nitride and the like. To. Examples of the sulfide semiconductor include molybdenum sulfide and cadmium sulfide.
The crystal structure of the inorganic semiconductor material is not particularly limited. Inorganic semiconductors having an amorphous structure can be suitably used because they can form a device that is flexible and comfortable to wear.
Examples of the organic-inorganic composite semiconductor material include semiconductor materials that combine the above-mentioned inorganic semiconductor materials and organic materials, semiconductor materials that combine inorganic materials and organic semiconductor materials, and semiconductor materials that combine inorganic semiconductor materials and organic semiconductor materials. Can be mentioned.

各電子回路における電子部品の配線上への実装方法としては、例えば、スルーホール実装、表面実装、ワイヤボンディング、フリップチップ実装、等が例示される。特に、表面実装及びフリップチップ実装は、実装面積を小さくすることができ、さらに接合強度も高いため好ましい。
電子部品と配線との接続部分は、金属で形成されてもよいし、金属と有機物の複合体から形成されてもよい。接続部分に有機物を有すると、デバイスを曲げることによる電子部品の脱落を防止できるため好ましい。接続部分に用いる有機物としては、硬化性の樹脂を用いることができる。硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂、エステル系樹脂、シリコーン系樹脂等を用いることができる。特に、エポキシ系樹脂は金属との接続強度が大きいため好ましい。
接合材料としては、例えば、はんだ、導電性ペースト、導電性接着剤、異方導電性接着剤等が例示される。特に、導電性接着剤及び異方導電性接着剤は、フレキシブル基材上での実装可能なほど低温で接合できるため好ましい。導電性接着剤としては、例えば、アサヒ化学研究所社製導電性接着剤LS-109、藤倉化成社製ドータイトFA-705BN、XA-874、XA-910、SA-2024、XA-220MV、XA-519B、FA-730、XA-819A、D-753、A-3/C-3、ナミックス社製表面実装接着剤H9626、H9672、ダイアタッチ剤H9607、H9863、H9683、H9800、H9870、Sk70N、H9940、フリップチップ用接続剤H9807、スリーボンド社製導電性樹脂TB3303G(NEO)、TB3331L、TB333C、TB3351C等を用いることができる。
また、薄膜トランジスタは基材上への直接形成が可能であり、極めて薄い電子回路を形成することができるため好ましい。
Examples of mounting methods of electronic components on wiring in each electronic circuit include through-hole mounting, surface mounting, wire bonding, flip chip mounting, and the like. In particular, surface mounting and flip chip mounting are preferable because the mounting area can be reduced and the bonding strength is high.
The connection portion between the electronic component and the wiring may be formed of metal or may be formed of a composite of metal and organic matter. It is preferable to have an organic substance in the connecting portion because it is possible to prevent the electronic components from falling off due to bending of the device. As the organic substance used for the connecting portion, a curable resin can be used. As the curable resin, for example, an epoxy resin, an acrylic resin, an ester resin, a silicone resin, or the like can be used. In particular, epoxy resins are preferable because they have high connection strength with metals.
Examples of the joining material include solder, conductive paste, conductive adhesive, and anisotropic conductive adhesive. In particular, conductive adhesives and anisotropic conductive adhesives are preferable because they can be bonded at a low temperature so that they can be mounted on a flexible substrate. Examples of the conductive adhesive include the conductive adhesive LS-109 manufactured by Asahi Chemical Laboratory Co., Ltd., Dotite FA-705BN manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd., XA-874, XA-910, SA-2024, XA-220MV, XA- 519B, FA-730, XA-819A, D-753, A-3 / C-3, Namics surface mount adhesives H9626, H9672, die attaches H9607, H9863, H9683, H980, H9870, Sk70N, H9940, Flip chip adhesive H9807, conductive resin TB3303G (NEO) manufactured by ThreeBond Co., Ltd., TB3331L, TB333C, TB3351C and the like can be used.
Further, the thin film transistor can be formed directly on the base material, and an extremely thin electronic circuit can be formed, which is preferable.

[基材]
本実施形態においては、電子回路の形成される基材を可撓性のあるものにすることで、凹凸やうねりのある表面の電位を測定する際にも、その表面形状に沿わせて設置可能となるため、表面と電位測定デバイスとの密着性が向上し、より正確な信号を取得することができる。また、電位測定デバイスを体表面の電位測定に使用する際の装着感が良くなり不快感なく長時間着用することができる。
基材としては、具体的には、PET、PEN、PC、COP、PI、シリコーン、テフロン(登録商標)、薄膜ガラス、金属箔、無機フィラーを分散した有機材料、表面に無機層をコーティングした有機材料を用いることが好ましい。特にPETとPENは安価に入手できるため好ましく、PIははんだ付けが可能となるため好ましい。
基材の厚みに特に制限はないが、1μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、5mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましく、200μm以下であることがさらに好ましい。1μm以上であれば自立膜として利用可能となり、10μm以上であれば高強度な膜が得られハンドリングが容易となる。5mmより厚いとデバイス重量が大きくなり装着感が悪くなってしまうため5mm以下とすることが好ましい。1mm以下であれば柔軟性が得られるため好ましく、200μm以下であれば体表面電位測定デバイス上に衣服を着ても違和感のない厚みとなる。
[Base material]
In the present embodiment, by making the base material on which the electronic circuit is formed flexible, it is possible to install the electronic circuit along the surface shape even when measuring the potential of the uneven or wavy surface. Therefore, the adhesion between the surface and the potential measuring device is improved, and a more accurate signal can be acquired. In addition, when the potential measuring device is used for measuring the potential on the surface of the body, the wearing feeling is improved and the device can be worn for a long time without discomfort.
Specific examples of the base material include PET, PEN, PC, COP, PI, silicone, Teflon (registered trademark), thin film glass, metal leaf, an organic material in which an inorganic filler is dispersed, and an organic material coated with an inorganic layer on the surface. It is preferable to use a material. In particular, PET and PEN are preferable because they can be obtained at low cost, and PI is preferable because they can be soldered.
The thickness of the base material is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more, more preferably 10 μm or more, preferably 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and 200 μm or less. Is even more preferable. If it is 1 μm or more, it can be used as a self-supporting film, and if it is 10 μm or more, a high-strength film can be obtained and handling becomes easy. If it is thicker than 5 mm, the weight of the device becomes heavier and the wearing feeling becomes worse. Therefore, it is preferably 5 mm or less. If it is 1 mm or less, flexibility can be obtained, and if it is 200 μm or less, the thickness will be comfortable even if clothes are worn on the body surface potential measuring device.

本実施形態における電位測定デバイスは、封止剤で封止されていてもよい。封止剤としては、有機材料、無機材料、有機無機複合材料を用いることができる。
有機材料としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエーテルサルフォン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエステル、ポリカーボネート(PC)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリビニルブチラール(PVB)、ポリアセタール、ポリアリレート(PAR)、ポリアミド(PA)、ポリアミドイミド(PAI)、ポリエーテルイミド(PEI)、ポリフェニレンエーテル(PPE)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリフタルアミド(PPA)、ポリエーテルニトリル(PEN)、ポリベンズイミダゾール(PBI)、ポリカルボジイミド、ポリシロキサン、ポリメタクリルアミド、ニトリルゴム、アクリルゴム、ポリエチレンテトラフルオライド、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ウレア樹脂、ポリメタクリル酸メチル樹脂(PMMA)、ポリブテン、ポリペンテン、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-ブテン-ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、フッ素ゴム、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリスチレン(PS)、スチレン-ブタジエン共重合体、ポリエチレン(PE)、ポリ塩化ビニル(PVC)、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、フェノールノボラック、ベンゾシクロブテン、ポリビニルフェノール、ポリクロロピレン、ポリオキシメチレン、ポリスルホン(PSF)及びシリコーン樹脂等を用いることができる。封止材としては、弾性限界が大きく、弾性率が小さい材料が好ましい。具体的には、ゴム状材料を用いることが好ましく、例えば、エチレン-プロピレン共重合体、エチレン-ブテン-ジエン共重合体、ポリブタジエン、ポリイソプレン、ポリクロロプレン、エチレン-プロピレン-ジエン共重合体、ニトリルゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、アクリルゴム、エピクロルヒドリンゴム、ウレタンゴム、ブチルゴム、スチレン-ブタジエン共重合体、フッ素ゴム、シリコーン樹脂等が挙げられる。ゴム状材料は厚膜でも柔軟性を発現するため、柔軟性を付与しながら、厚いチップ型の電子部品を用いた電位測定デバイスの表面を平滑に封止することができる。特に、シリコーン樹脂は高い柔軟性、クッション性、耐薬品性を有するため、内部の電子回路を保護する能力が高く、電位測定デバイスの耐久性を向上させることができるため好ましく、加えて、生体親和性が高いため長時間着用可能である。
無機材料としては、例えば、金属酸化物、金属フッ化物、金属炭化物、金属炭酸化物、金属窒化物等を用いることができる。具体的には、酸化ケイ素、酸化銀、酸化銅、酸化アルミニウム、ジルコニア、酸化チタン、酸化ハフニウム、酸化タンタル、酸化スズ、酸化カルシウム、酸化セリウム、酸化クロム、酸化コバルト、酸化ホルミウム、酸化ランタン、酸化マグネシウム、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化アンチモン、酸化サマリウム、酸化テルビウム、酸化タングステン、酸化イットリウム、酸化亜鉛、酸化インジウム、フッ化銀、フッ化ケイ素、フッ化アルミニウム、フッ化ジルコニウム、フッ化チタン、フッ化ハフニウム、フッ化タンタル、フッ化スズ、フッ化カルシウム、フッ化セリウム、フッ化コバルト、フッ化ホルミウム、フッ化ランタン、フッ化マグネシウム、フッ化マンガン、フッ化モリブデン、フッ化ニッケル、フッ化アンチモン、フッ化サマリウム、フッ化テルビウム、フッ化タングステン、フッ化イットリウム、フッ化亜鉛、フッ化リチウム、チタン酸ジルコン酸鉛(PZT)、チタン酸バリウム、チタン酸ストロンチウム、窒化銅、窒化ケイ素、窒化アルミニウム、窒化チタン、窒化ハフニウム、窒化タンタル、窒化スズ、窒化カルシウム、窒化セリウム、窒化コバルト、窒化ホルミウム、窒化ランタン、窒化マグネシウム、窒化マンガン、窒化モリブデン、窒化ニッケル、窒化アンチモン、窒化サマリウム、窒化テルビウム、窒化タングステン、窒化イットリウム、窒化亜鉛、窒化リチウム、窒化ガリウム、SiC、SiCN、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)等を用いることができる。
有機無機複合材料としては、無機微粒子を分散した有機材料等を用いることができる。封止剤は単独で用いてもよいし、複数用いてもよい。有機材料と無機材料を積層して封止することで高いバリア性と柔軟性を同時に実現することができる。電位測定デバイスの片面を封止してもよいし両面を封止してもよいし、一部のみ封止することもできる。封止剤の厚みは、電位測定デバイスの表面の凹凸を平らにする厚み以上であることが好ましい。電位測定デバイスの表面の凹凸がなくなることで装着感が良くなる。
The potential measuring device in this embodiment may be sealed with a sealant. As the sealing agent, an organic material, an inorganic material, or an organic-inorganic composite material can be used.
Examples of the organic material include polyimide, polyethylene terephthalate (PET), polyether sulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyester, polycarbonate (PC), polyvinyl alcohol (PVA), polyvinyl butyral (PVB), and polyacetal. , Polyarylate (PAR), Polyamide (PA), Polyamideimide (PAI), Polyetherimide (PEI), Polyphenylene ether (PPE), Polyphenylene sulfide (PPS), Polyether ketone (PEK), Polyphthalamide (PPA) , Polyethernitrile (PEN), Polybenzimidazole (PBI), Polycarbodiimide, Polysiloxane, Polymethacrylicamide, Nitrile rubber, Acrylic rubber, Polyethylene tetrafluoride, Epoxy resin, Phenolic resin, Melamine resin, Urea resin, Polymethacryl Methyl acid acid resin (PMMA), polybutene, polypentene, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-diene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, ethylene-propylene-diene copolymer, nitrile rubber, chlorosulfonated Polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, butyl rubber, fluororubber, polymethylpentene (PMP), polystyrene (PS), styrene-butadiene copolymer, polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), polyvinylidene fluoride (PVDF), polyether ether ketone (PEEK), phenol novolac, benzocyclobutene, polyvinylphenol, polychloropyrene, polyoxymethylene, polysulfone (PSF), silicone resin and the like can be used. As the sealing material, a material having a large elastic limit and a low elastic modulus is preferable. Specifically, it is preferable to use a rubber-like material, for example, ethylene-propylene copolymer, ethylene-butene-diene copolymer, polybutadiene, polyisoprene, polychloroprene, ethylene-propylene-diene copolymer, nitrile. Examples thereof include rubber, chlorosulfonated polyethylene, acrylic rubber, epichlorohydrin rubber, urethane rubber, butyl rubber, styrene-butadiene copolymer, fluororubber, silicone resin and the like. Since the rubber-like material exhibits flexibility even with a thick film, the surface of the potential measuring device using a thick chip-type electronic component can be smoothly sealed while imparting flexibility. In particular, since silicone resin has high flexibility, cushioning property, and chemical resistance, it has a high ability to protect internal electronic circuits and can improve the durability of the potential measuring device, which is preferable. In addition, biocompatibility. It is highly resistant and can be worn for a long time.
As the inorganic material, for example, metal oxide, metal fluoride, metal carbide, metal carbon oxide, metal nitride and the like can be used. Specifically, silicon oxide, silver oxide, copper oxide, aluminum oxide, zirconia, titanium oxide, hafnium oxide, tantalum oxide, tin oxide, calcium oxide, cerium oxide, chromium oxide, cobalt oxide, formium oxide, lanthanum oxide, oxidation. Magnesium, manganese oxide, molybdenum oxide, nickel oxide, antimony oxide, samarium oxide, terbium oxide, tungsten oxide, yttrium oxide, zinc oxide, indium oxide, silver fluoride, silicon fluoride, aluminum fluoride, zirconium fluoride, fluoride Titanium, hafnium fluoride, tantalum fluoride, tin fluoride, calcium fluoride, cerium fluoride, cobalt fluoride, formium fluoride, lanthanum fluoride, magnesium fluoride, manganese fluoride, molybdenum fluoride, nickel fluoride, Antimon Fluoride, Samalium Fluoride, Terbium Fluoride, Tungsten Fluoride, Ittrium Fluoride, Zinc Fluoride, Lithium Fluoride, Lead Zirconate Titanium (PZT), Barium Titanium, Strontium Titanium, Copper Nitride, Silicon Nitride , Aluminum nitride, titanium nitride, hafnium nitride, tantalum nitride, tin nitride, calcium nitride, cerium nitride, cobalt nitride, formium nitride, lanthanum nitride, magnesium nitride, manganese nitride, molybdenum nitride, nickel nitride, antimony nitride, samarium nitride, nitride Telbium, tungsten nitride, yttrium nitride, zinc nitride, lithium nitride, gallium nitride, SiC, SiCN, diamond-like carbon (DLC) and the like can be used.
As the organic-inorganic composite material, an organic material or the like in which inorganic fine particles are dispersed can be used. The encapsulant may be used alone or in plurality. By laminating and sealing an organic material and an inorganic material, high barrier properties and flexibility can be realized at the same time. One side of the potential measuring device may be sealed, both sides may be sealed, or only a part thereof may be sealed. The thickness of the encapsulant is preferably equal to or greater than the thickness for flattening the unevenness of the surface of the potential measuring device. The feeling of wearing is improved by eliminating the unevenness on the surface of the potential measuring device.

本実施形態の電位測定デバイスの回路構成の一例としては、例えば、図12に例示される構成を用いることができる。アナログフロントエンドはバッファ回路、増幅回路、ハイパスフィルタ回路、ローパスフィルタ回路から構成され、アナログ回路へ電源を供給するためのバッテリーと電源回路を有している。 As an example of the circuit configuration of the potential measuring device of the present embodiment, for example, the configuration illustrated in FIG. 12 can be used. The analog front end is composed of a buffer circuit, an amplifier circuit, a high-pass filter circuit, and a low-pass filter circuit, and has a battery and a power supply circuit for supplying power to the analog circuit.

本実施形態の電位測定デバイスは、各種センサを有してもよい。センサは、信号を取得し、取得した信号をアナログ信号としてアナログフロントエンドへ出力する。信号は生体信号であってもよく、生体信号としては、例えば、脈波、脈拍、脈圧、血圧、血管径、心電、筋電、脳波、体温、発汗量等が挙げられる。センサとしては、例えば、電位センサ、電流センサ、速度センサ、加速度センサ、距離センサ、音声センサ、光センサ、圧力センサ、変位センサ、回転角センサ、位置センサ、角速度センサ、化学センサ等を用いることができる。電位センサとして、例えば、測定用電極を用いることができる。
本実施形態において、センサは電子回路と接続されており、電子回路の形成されている可撓性のある基材上に形成されていてもよいし、電子回路の形成された基材上に搭載されていなくてもよい。
The potential measuring device of this embodiment may have various sensors. The sensor acquires a signal and outputs the acquired signal as an analog signal to the analog front end. The signal may be a biological signal, and examples of the biological signal include pulse wave, pulse, pulse pressure, blood pressure, blood vessel diameter, electrocardiogram, myoelectricity, electroencephalogram, body temperature, and sweating amount. As the sensor, for example, a potential sensor, a current sensor, a speed sensor, an acceleration sensor, a distance sensor, a voice sensor, an optical sensor, a pressure sensor, a displacement sensor, a rotation angle sensor, a position sensor, an angular speed sensor, a chemical sensor, or the like can be used. can. As the potential sensor, for example, a measurement electrode can be used.
In the present embodiment, the sensor is connected to an electronic circuit and may be formed on a flexible base material on which the electronic circuit is formed, or mounted on the base material on which the electronic circuit is formed. It does not have to be.

[測定用電極]
本実施形態の電位測定デバイスは、電位センサとして、2つ以上の測定用電極を有する。
本実施形態においては、測定用電極を2個以上有することで、2電極間の電位信号の差分を取得することができ、同相ノイズをキャンセルすることができる。また、測定対象に多数の測定用電極を取り付け、多点のデータから信号強度の強いデータを選ぶことで、正確な電位を取得することができる。例えば、生体電位信号を測定用電極によって取得する場合、専門家でなければ測定用電極を正しい位置に取り付けることが困難であるが、2個以上の測定用電極を用いれば専門知識を有さずとも正しい位置の電位を取得できる確率が高まる。さらに、多点のデータを解析することで1点のデータからでは導出できない情報を得ることもできる。
[Measurement electrode]
The potential measuring device of this embodiment has two or more measuring electrodes as a potential sensor.
In the present embodiment, by having two or more measurement electrodes, the difference in the potential signal between the two electrodes can be acquired, and the common mode noise can be canceled. Further, by attaching a large number of measurement electrodes to the measurement target and selecting data having a strong signal strength from the data at multiple points, an accurate potential can be obtained. For example, when acquiring a biopotential signal from a measuring electrode, it is difficult to attach the measuring electrode to the correct position unless you are an expert, but if you use two or more measuring electrodes, you do not have specialized knowledge. In both cases, the probability of obtaining the potential at the correct position increases. Furthermore, by analyzing the data of multiple points, it is possible to obtain information that cannot be derived from the data of one point.

センサとアナログフロントエンドの一部とは、一体化されていてもよい。一体化とは、具体的には、積層された状態、同一基材上の近傍に形成された状態をいう。センサは高出力インピーダンスであることが多く、ノイズの影響を受けやすい。センサとアナログフロントエンドとを一体化することで、両者の物理的な距離を小さくすることができ、ノイズを小さくすることができる。
センサとアナログフロントエンドの一部が一体化され、アナログフロントエンドの残りの回路が別領域に形成されてもよい。例えば、図5(a)のように別基材上に形成された形態や、図5(b)、(c)のように同一基材上の離れた場所に形成されて形態が例示される。
アナログフロントエンドはバッファ回路を構成要素とすることが好ましい。バッファ回路は高入力インピーダンスであるため、体表面が高インピーダンスであっても正確な信号を取得することができ、また、低出力インピーダンスであるため、後段の回路との距離を大きくすることができ、デバイスデザインの自由度が向上する。バッファ回路はセンサと一体化されていることが好ましい。バッファ回路とセンサを一体化することで、センサからバッファ回路までの配線でノイズが乗ることを防止し、正確な信号を取得することができる。バッファ回路は、薄膜トランジスタによって形成されていることが好ましい。バッファ回路を薄膜トランジスタで形成すると、電位測定デバイスの体に密着させる部位をよりフレキシブルに形成することができ、より良い装着感を得ることができる。
アナログフロントエンドのうち、センサと一体化させる機能は少なくすることが好ましい。具体的には、バッファ回路のみ、またはバッファ回路とスイッチング素子のみを、センサと一体化させることが好ましい。
また、アナログフロントエンドには、増幅回路及びフィルタ回路を有することが好ましい。増幅回路を有することで微小な信号であることが多い体表面電位を高感度に取得することができる。フィルタ回路を用いることでノイズを低減することができ、また、不要な周波数の信号を除去することでデータ量を低減することができる。
The sensor and part of the analog front end may be integrated. Specifically, the integrated state means a state in which they are laminated or a state in which they are formed in the vicinity on the same substrate. Sensors often have high output impedance and are susceptible to noise. By integrating the sensor and the analog front end, the physical distance between them can be reduced and noise can be reduced.
The sensor and part of the analog front end may be integrated and the remaining circuitry of the analog front end may be formed in a separate area. For example, a form formed on another base material as shown in FIG. 5 (a) and a form formed on the same base material at a distant place as shown in FIGS. 5 (b) and 5 (c) are exemplified. ..
The analog front end preferably has a buffer circuit as a component. Since the buffer circuit has a high input impedance, it is possible to acquire an accurate signal even if the body surface has a high impedance, and since it has a low output impedance, the distance from the subsequent circuit can be increased. , The degree of freedom in device design is improved. The buffer circuit is preferably integrated with the sensor. By integrating the buffer circuit and the sensor, it is possible to prevent noise from being added to the wiring from the sensor to the buffer circuit and acquire an accurate signal. The buffer circuit is preferably formed by a thin film transistor. When the buffer circuit is formed by the thin film transistor, the portion of the potential measuring device that is in close contact with the body can be formed more flexibly, and a better wearing feeling can be obtained.
Of the analog front ends, it is preferable to reduce the function of integrating with the sensor. Specifically, it is preferable to integrate only the buffer circuit or only the buffer circuit and the switching element with the sensor.
Further, it is preferable that the analog front end has an amplifier circuit and a filter circuit. By having an amplifier circuit, it is possible to obtain a body surface potential, which is often a minute signal, with high sensitivity. Noise can be reduced by using a filter circuit, and the amount of data can be reduced by removing signals having unnecessary frequencies.

本実施形態において、測定用電極の数は、2個以上であり、4個以上であることが好ましく、16個以上であることが好ましく、30個以上であることがさらに好ましい。4個以上あれば、適切な位置に測定用電極が取り付けられる確率が高まり、訓練を受けていない人でも容易に体表面電位を測定することができるようになる。16個以上あれば、体表面電位の分布を測定することができる。30個以上あれば、体内の電位をも推定することができる。 In the present embodiment, the number of measurement electrodes is 2 or more, preferably 4 or more, preferably 16 or more, and further preferably 30 or more. If there are four or more, the probability that the measuring electrode will be attached at an appropriate position increases, and even an untrained person can easily measure the body surface potential. If there are 16 or more, the distribution of the body surface potential can be measured. If there are 30 or more, the electric potential in the body can be estimated.

測定用電極は、アレイ電極であってもよい。アレイ電極とは、2つ以上の電極を配列した電極(集合体)であり、アレイ電極では、測定用電極を、1次元または2次元に配置することができる。
1次元アレイ電極は、直線上に複数の測定用電極を配置した電極である。また、2次元アレイ電極は、平面上に複数の測定用電極を配置した電極である。2次元アレイ電極における測定用電極の配置に特に制限はないが、例えば、格子状、ハニカム状等であってよい。アレイ電極を用いることで、電位測定デバイスを適切に位置に装着することが容易になる。
The measurement electrode may be an array electrode. The array electrode is an electrode (aggregate) in which two or more electrodes are arranged, and in the array electrode, the measurement electrode can be arranged one-dimensionally or two-dimensionally.
The one-dimensional array electrode is an electrode in which a plurality of measurement electrodes are arranged on a straight line. The two-dimensional array electrode is an electrode in which a plurality of measurement electrodes are arranged on a plane. The arrangement of the measurement electrodes in the two-dimensional array electrode is not particularly limited, and may be, for example, a grid shape, a honeycomb shape, or the like. The use of array electrodes facilitates mounting the potential measurement device in an appropriate position.

アレイ電極を用いる場合、すべての電極を直接アナログフロントエンドに接続することもできるし、アクティブマトリクス方式の構成にすることもできる。アレイ電極の接続構成としては、例えば図6~8のような構成が例示される。
図6は、センサアレイの各出力がアナログフロントエンドに直接入力されている。この構成の場合、回路が単純化でき、また、センサ情報を同時に取得できるというメリットがある。
図7は、アクティブマトリクス方式のセンサアレイの一例を示している。アクティブマトリクス方式のセンサアレイの各点の回路構成は同様のため、センサ11近傍の回路SC1を例にとってアクティブマトリクス方式のセンサアレイの回路構成を説明する。図7に示すように、SC11は、ゲートラインGL1及びシグナルラインSL1の交差位置近傍に形成されたスイッチング用トランジスタT11を有している。スイッチング用トランジスタのドレイン端子は電源ラインPLに、ゲート端子はゲートラインGL1に、ソース端子はバッファ回路Buf11に接続されている。また、SC11は、スイッチング用トランジスタT11のソース端子に電源入力端子が接続されたバッファ回路Buf11を有している。バッファ回路Buf11の入力端子はセンサ11に、出力端子はシグナルラインSL1に接続されている。さらに、バッファ回路Buf11の入力端子に接続されたセンサを有している。ゲートラインはゲートドライバに、シグナルラインはアナログフロントエンドに、電源ラインは電源回路にそれぞれ接続されている。バッファ回路を用いることで配線に乗るノイズを低減することができるため、ゲートライン、シグナルライン、電源ラインは任意の長さに設定することができる。
次にアクティブマトリクス方式のセンサアレイの動作について図7を用いて説明する。ゲートドライバからスイッチング信号をm本のゲートラインに順番に入力することで、ゲートライン上のスイッチングトランジスタをON状態にする。スイッチングトランジスタがON状態になることでバッファ回路が動作し、センサから出力される信号をシグナルラインへと伝達する。シグナルラインへ伝達されたセンサ信号は、アナログフロントエンドへ入力される。アクティブマトリクス方式は、図6のような形式に比べ、配線数を少なくすることができ、配線不良低減やデバイスを小型化できるため好ましい。例えば、ゲートラインGL1にスイッチング信号が入力されると、ゲートラインGL1に接続されたスイッチングトランジスタT11~T1nがON状態となる。このとき、GL2~GLmにはスイッチング信号が入力されないため、スイッチングトランジスタT21~TmnはOFF状態である。スイッチングトランジスタT11~T1nがON状態となることで、バッファ回路Buf11~Buf1nが動作し、センサ11~センサ1nの信号がそれぞれシグナルラインSL1~SLnへと伝達される。このとき、Buf21~Bufmnは動作しておらず、センサ21~センサmnの信号はシグナルラインとは絶縁されるため、各シグナルラインに2つ以上のセンサ信号が入力されることはない。
次に図8の構成について説明する。これは図7のバッファ回路をバッファトランジスタで置換した構成である。バッファトランジスタのドレイン端子はスイッチングトランジスタのソース端子に、ゲート端子はセンサに、ソース端子はシグナルラインに接続されている。図8の構成は素子数が少なく、また液晶パネルと同様の工程で製造できるため、製造が容易である。ここで、m及びnは任意の正数である。バッファ回路とスイッチングトランジスタは薄膜トランジスタで形成することが好ましい。また、バッファ回路とスイッチングトランジスタとセンサは同一フレキシブル基材上に形成されることが好ましく、センサとバッファ回路は隣接して、または積層して形成されることが好ましい。同一基材上に形成することで、体表面に密着させる必要があるセンサ部をフレキシブルにすることができるため良好な装着感を得ることができる。
When using array electrodes, all electrodes can be connected directly to the analog front end, or an active matrix configuration can be used. As the connection configuration of the array electrodes, for example, the configurations shown in FIGS. 6 to 8 are exemplified.
In FIG. 6, each output of the sensor array is directly input to the analog front end. In the case of this configuration, there is an advantage that the circuit can be simplified and sensor information can be acquired at the same time.
FIG. 7 shows an example of an active matrix type sensor array. Since the circuit configuration at each point of the active matrix type sensor array is the same, the circuit configuration of the active matrix type sensor array will be described by taking the circuit SC1 near the sensor 11 as an example. As shown in FIG. 7, the SC11 has a switching transistor T11 formed in the vicinity of the intersection position of the gate line GL1 and the signal line SL1. The drain terminal of the switching transistor is connected to the power supply line PL, the gate terminal is connected to the gate line GL1, and the source terminal is connected to the buffer circuit Buf11. Further, the SC 11 has a buffer circuit Buf 11 in which a power input terminal is connected to a source terminal of the switching transistor T11. The input terminal of the buffer circuit Buf 11 is connected to the sensor 11, and the output terminal is connected to the signal line SL1. Further, it has a sensor connected to the input terminal of the buffer circuit Buf11. The gate line is connected to the gate driver, the signal line is connected to the analog front end, and the power supply line is connected to the power supply circuit. Since the noise on the wiring can be reduced by using the buffer circuit, the gate line, the signal line, and the power supply line can be set to any length.
Next, the operation of the active matrix type sensor array will be described with reference to FIG. 7. By inputting switching signals from the gate driver to m gate lines in order, the switching transistors on the gate lines are turned on. When the switching transistor is turned on, the buffer circuit operates and transmits the signal output from the sensor to the signal line. The sensor signal transmitted to the signal line is input to the analog front end. The active matrix method is preferable because the number of wirings can be reduced, wiring defects can be reduced, and the device can be miniaturized, as compared with the type shown in FIG. For example, when a switching signal is input to the gate line GL1, the switching transistors T11 to T1n connected to the gate line GL1 are turned on. At this time, since no switching signal is input to GL2 to GLm, the switching transistors T21 to Tmn are in the OFF state. When the switching transistors T11 to T1n are turned on, the buffer circuits Buf11 to Buf1n operate, and the signals of the sensors 11 to 1n are transmitted to the signal lines SL1 to SLn, respectively. At this time, since Buf21 to Bufmn are not operating and the signals of the sensors 21 to sensormn are isolated from the signal lines, two or more sensor signals are not input to each signal line.
Next, the configuration of FIG. 8 will be described. This is a configuration in which the buffer circuit of FIG. 7 is replaced with a buffer transistor. The drain terminal of the buffer transistor is connected to the source terminal of the switching transistor, the gate terminal is connected to the sensor, and the source terminal is connected to the signal line. The configuration shown in FIG. 8 has a small number of elements and can be manufactured in the same process as the liquid crystal panel, so that the manufacturing is easy. Here, m and n are arbitrary positive numbers. The buffer circuit and the switching transistor are preferably formed by a thin film transistor. Further, the buffer circuit, the switching transistor and the sensor are preferably formed on the same flexible base material, and the sensor and the buffer circuit are preferably formed adjacent to each other or laminated. By forming the sensor on the same base material, the sensor portion that needs to be in close contact with the body surface can be made flexible, so that a good wearing feeling can be obtained.

測定用電極を複数搭載する方法としては、例えば、図11(a)に示すように電子回路に複数の測定用電極を接続してもよいし、図11(b)及び図11(c)に示すように同一基材上に互いに絶縁された複数の電極層を設けたアレイ電極を用いてもよい。
一般的に、多点の信号を取得するためには多数の電極を用いなければならず、装着が非常に煩わしい。また、同一基材上に複数の電極を形成した場合でも、何らかの理由で電極間が導通することがあり長時間の測定ができないという問題もある。同一基材上に互いに絶縁された複数の電極層を有する電極を用いれば、多点の信号を容易に、かつ、長時間取得できる。
As a method of mounting a plurality of measurement electrodes, for example, a plurality of measurement electrodes may be connected to the electronic circuit as shown in FIG. 11 (a), and FIGS. 11 (b) and 11 (c) show. As shown, an array electrode in which a plurality of electrode layers insulated from each other are provided on the same substrate may be used.
Generally, in order to acquire signals at multiple points, a large number of electrodes must be used, which is very troublesome to install. Further, even when a plurality of electrodes are formed on the same substrate, there is a problem that the electrodes may be electrically connected for some reason and measurement cannot be performed for a long time. By using electrodes having a plurality of electrode layers insulated from each other on the same substrate, signals at multiple points can be easily obtained for a long time.

本実施形態において、測定用電極は電子回路と接続されており、電子回路の形成されている可撓性のある基材上に形成されていてもよいし、電子回路の形成された基材上に搭載されていなくてもよい。 In the present embodiment, the measurement electrode is connected to an electronic circuit and may be formed on a flexible base material on which the electronic circuit is formed, or on a base material on which the electronic circuit is formed. It does not have to be installed in.

[粘着性電極]
本実施形態において、測定用電極が粘着性電極であると測定対象に固定することができるため好ましい。
粘着性電極の構成に限定はないが、粘着性電極の構成に限定はなく、例えば、粘着性バインダーと電解質とから構成することもできるし、粘着性バインダーと導電性微粒子から構成することもできる。粘着性バインダーは、疎水性であることが好ましい。疎水性粘着性バインダーを用いることで、体表面に装着した際、発汗によるバインダー成分の溶出を防止することができ、良好な装着感を得ることができる。
具体的には、疎水性粘着性バインダーと導電性微粒子を含む導電性粘着剤からなる導電性粘着層を有する粘着性電極であることが好ましい。
疎水性粘着性バインダーに限定はなく、例えば、(メタ)アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、合成ゴム系粘着剤、天然ゴム系粘着剤、シリコーン系粘着剤を用いることができる。特にシリコーン系粘着剤は生体への装着感の観点から好適に利用することができる。これらは単独で用いることもできるし、複数混合して用いることもできる。
疎水性の程度としては、25℃における水への溶解度が10g/100ml以下であることが好ましく、1g/100ml以下であることがより好ましく、0.1g/100ml以下であることがさらに好ましい。
また、疎水性粘着性バインダーには希釈剤を加えてもよい。希釈剤は疎水性粘着性バインダーと相溶できるものであればよく、水、アルコール、有機溶剤等を利用することができる。
[Adhesive electrode]
In the present embodiment, it is preferable that the measurement electrode is an adhesive electrode because it can be fixed to the measurement target.
The configuration of the adhesive electrode is not limited, but the configuration of the adhesive electrode is not limited. For example, it may be composed of an adhesive binder and an electrolyte, or may be composed of an adhesive binder and conductive fine particles. .. The adhesive binder is preferably hydrophobic. By using a hydrophobic adhesive binder, when it is attached to the body surface, it is possible to prevent elution of the binder component due to sweating, and a good wearing feeling can be obtained.
Specifically, it is preferable that the adhesive electrode has a conductive adhesive layer made of a hydrophobic adhesive binder and a conductive adhesive containing conductive fine particles.
The hydrophobic adhesive binder is not limited, and for example, a (meth) acrylic adhesive, a urethane adhesive, a synthetic rubber adhesive, a natural rubber adhesive, and a silicone adhesive can be used. In particular, a silicone-based adhesive can be suitably used from the viewpoint of a feeling of being attached to a living body. These can be used alone or in combination of two or more.
As for the degree of hydrophobicity, the solubility in water at 25 ° C. is preferably 10 g / 100 ml or less, more preferably 1 g / 100 ml or less, and further preferably 0.1 g / 100 ml or less.
Further, a diluent may be added to the hydrophobic adhesive binder. The diluent may be any one that is compatible with the hydrophobic adhesive binder, and water, alcohol, an organic solvent, or the like can be used.

(メタ)アクリル系粘着剤としては、アクリル系ポリマー及び/またはアクリル系モノマーを含むものが挙げられ、さらに粘着付与剤や架橋剤等の添加剤を含有してもよい。 Examples of the (meth) acrylic pressure-sensitive adhesive include those containing an acrylic polymer and / or an acrylic monomer, and may further contain additives such as a tackifier and a cross-linking agent.

アクリル系ポリマーとしては、例えば炭素数1~24のアルキル基を有する(メタ)アクリレートモノマーを含有する単量体成分を重合して得られるアクリル系重合体を用いることができる。
炭素数1~24のアルキル基を有する(メタ)アクリレートとしては、例えば、メチル(メタ)アクリレート、エチル(メタ)アクリレート、n-プロピル(メタ)アクリレート、イソプロピル(メタ)アクリレート、n-ブチル(メタ)アクリレート、イソブチル(メタ)アクリレート、t-ブチル(メタ)アクリレート、n-ヘキシル(メタ)アクリレート、シクロヘキシル(メタ)アクリレート、n-オクチル(メタ)アクリレート、2-エチルヘキシル(メタ)アクリレート、ノニル(メタ)アクリレート、t-ブチルシクロヘキシル(メタ)アクリレート、n-デシル(メタ)アクリレート、n-ウンデシル(メタ)アクリレート、n-ドデシル(メタ)アクリレート、n-トリデシル(メタ)アクリレート、n-テトラデシル(メタ)アクリレート、n-ペンタデシル(メタ)アクリレート、n-ヘキサデシル(メタ)アクリレート、n-ヘプタデシル(メタ)アクリレート、n-オクタデシル(メタ)アクリレート、イコシル(メタ)アクリレート、ヘンイコシル(メタ)アクリレート、ドコシル(メタ)アクリレート、トリコシル(メタ)アクリレート、テトラコシル(メタ)アクリレート等を用いることができる。これら(メタ)アクリレートは1種類のみ用いてもよいし、複数種類用いてもよい。
炭素数1~24のアルキル基を有する(メタ)アクリレートのアルキル基の炭素数は、4以上であることが好ましく、6以上であることがより好ましく、14以上であることがさらに好ましく、また、22以下であることが好ましく、20以下であることがより好ましく、18以下であることがさらに好ましい。炭素数が4以上であれば高い疎水性が得られ、汗による粘着剤の溶出を防止することができ、6以上であれば高い粘着性を得ることができ、14以上であれば炭化水素系溶剤に溶けやすくなるため製造が容易になる。また、炭素数が22以下であれば十分な溶解性が得られ製造が容易になり、20以下であれば重合反応が制御しやすく製造が容易になり、18以下であれば高い粘着性を得ることができる。
炭素数1~24のアルキル基を有する(メタ)アクリレートのアルキル基の構造に限定はなく、直鎖構造及び分岐構造をとりうる。特に分岐構造のアルキル基を有する(メタ)アクリレートは、高い溶解性を有し製造が容易になるため好適に使用することができる。
アクリル系ポリマーの製造の際に使用する単量体成分全量に対する炭素数1~24のアルキル基を有する(メタ)アクリレートの含有量は、80質量%~99質量%の範囲であることが好ましく、90質量%~95質量%の範囲であることがより好ましい。
As the acrylic polymer, for example, an acrylic polymer obtained by polymerizing a monomer component containing a (meth) acrylate monomer having an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms can be used.
Examples of the (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms include methyl (meth) acrylate, ethyl (meth) acrylate, n-propyl (meth) acrylate, isopropyl (meth) acrylate, and n-butyl (meth) acrylate. ) Acrylate, isobutyl (meth) acrylate, t-butyl (meth) acrylate, n-hexyl (meth) acrylate, cyclohexyl (meth) acrylate, n-octyl (meth) acrylate, 2-ethylhexyl (meth) acrylate, nonyl (meth) ) Acrylate, t-butylcyclohexyl (meth) acrylate, n-decyl (meth) acrylate, n-undecyl (meth) acrylate, n-dodecyl (meth) acrylate, n-tridecyl (meth) acrylate, n-tetradecyl (meth) Acrylate, n-pentadecyl (meth) acrylate, n-hexadecyl (meth) acrylate, n-heptadecyl (meth) acrylate, n-octadecyl (meth) acrylate, icosyl (meth) acrylate, henicosyl (meth) acrylate, docosyl (meth) Acrylate, tricosyl (meth) acrylate, tetracosyl (meth) acrylate and the like can be used. Only one type of these (meth) acrylates may be used, or a plurality of types may be used.
The alkyl group of the (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms preferably has 4 or more carbon atoms, more preferably 6 or more carbon atoms, further preferably 14 or more carbon atoms, and further. It is preferably 22 or less, more preferably 20 or less, and even more preferably 18 or less. If the number of carbon atoms is 4 or more, high hydrophobicity can be obtained, elution of the adhesive due to sweat can be prevented, if it is 6 or more, high adhesiveness can be obtained, and if it is 14 or more, it is a hydrocarbon type. Since it is easily dissolved in a solvent, it is easy to manufacture. Further, when the number of carbon atoms is 22 or less, sufficient solubility is obtained and production is easy, when it is 20 or less, the polymerization reaction is easy to control and production is easy, and when it is 18 or less, high adhesiveness is obtained. be able to.
The structure of the alkyl group of the (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms is not limited, and may have a linear structure or a branched structure. In particular, a (meth) acrylate having an alkyl group having a branched structure can be suitably used because it has high solubility and facilitates production.
The content of the (meth) acrylate having an alkyl group having 1 to 24 carbon atoms with respect to the total amount of the monomer components used in the production of the acrylic polymer is preferably in the range of 80% by mass to 99% by mass. More preferably, it is in the range of 90% by mass to 95% by mass.

アクリル系ポリマーの製造に使用可能なモノマー成分としては、前記したもののほかに、高極性ビニルモノマーを用いてもよい。高極性ビニルモノマーを用いることで、アクリル系ポリマーの製造が容易になり、さらに粘着性を向上させることができる。
高極性ビニルモノマーとしては、カルボキシ基を有するビニルモノマー、水酸基を有するビニルモノマー、アミノ基を有するビニルモノマーを用いることができる。これらビニルモノマーは、1種類のみ用いてもよいし、複数種類用いてもよい。
アクリル系ポリマーの製造に使用する単量体成分の全量に対する高極性ビニルモノマーの含有量は、0.01質量%以上であることが好ましく、また、10質量%以下であることが好ましく、5質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましい。10質量%以下であれば汗による粘着剤の溶出を防止することができ、5質量%以下であれば粘着性を好適な範囲に調整することができ、1質量%以下であれば疎水性モノマーと十分な相溶性が得られるため製造が容易になる。
As the monomer component that can be used in the production of the acrylic polymer, a highly polar vinyl monomer may be used in addition to those described above. By using a highly polar vinyl monomer, the production of an acrylic polymer can be facilitated, and the adhesiveness can be further improved.
As the highly polar vinyl monomer, a vinyl monomer having a carboxy group, a vinyl monomer having a hydroxyl group, and a vinyl monomer having an amino group can be used. Only one type of these vinyl monomers may be used, or a plurality of types may be used.
The content of the highly polar vinyl monomer with respect to the total amount of the monomer components used in the production of the acrylic polymer is preferably 0.01% by mass or more, preferably 10% by mass or less, and 5% by mass. It is more preferably% or less, and further preferably 1% by mass or less. If it is 10% by mass or less, elution of the adhesive due to sweat can be prevented, if it is 5% by mass or less, the adhesiveness can be adjusted in a suitable range, and if it is 1% by mass or less, a hydrophobic monomer can be prevented. Since sufficient compatibility with the above can be obtained, production becomes easy.

シリコーン系粘着剤としては、分子内の少なくとも一部に以下の組成式(1)で表される構造を有する化合物を含む粘着剤が好ましい。
aSiO(4-a) (1)
Rは同一又は異種の置換基を示し、aは1~3の正数である。組成式(1)の具体的な構造としては、例えば、下記の(化1)に表される構造が挙げられる。
As the silicone-based pressure-sensitive adhesive, a pressure-sensitive adhesive containing a compound having a structure represented by the following composition formula (1) in at least a part of the molecule is preferable.
R a SiO (4-a) (1)
R represents the same or different substituents, and a is a positive number of 1 to 3. As a specific structure of the composition formula (1), for example, the structure represented by the following (Chemical formula 1) can be mentioned.

Figure 0007104120000001
(化1)
Figure 0007104120000001
(Chemical 1)

ここで、Rとしては、例えば、水素、ハロゲン、ニトロ基、アルキル基(例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ノルマルブチル基、ターシャリーブチル基、ヘキシル基、オクチル基等のアルキル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基等)、シアノ基、アリール基(例えばフェニル基、ナフチル基、チエニル基等)、ハロアリール基(例えばペンタフルオロフェニル基、3-フルオロフェニル基、3,4,5-トリフルオロフェニル基等)、アルケニル基(例えばビニル基、ブテニル基、ペンテニル基、ヘキセニル基、ヘプテニル基、オクテニル基、(メタ)アクリル基等)、アルキニル基、アミド基、アシル基、アルキルカルボニル基、カルボキシ基、アルコキシ基(例えばメトキシ基等)、アリールオキシ基(例えばフェノキシ基、ナフチル基等)、ハロアルキル基(例えばパーフルオロアルキル基等)、チオシアノ基、アルキルスルフォニル基、スルフォンアミド基、アミノ基、アルキルアミノ基(例えばメチルアミノ基等)、ジアルキルアミノ基(例えばジメチルアミノ基、ジエチルアミノ基等)、水酸基等を用いることができる。
この中でも、Rとして、メチル基、フェニル基を好適に用いることができる。特にRをフェニル基とした場合、粘着剤の耐熱性が向上するため好ましい。
Here, R is, for example, an alkyl group such as hydrogen, halogen, nitro group, alkyl group (for example, methyl group, ethyl group, propyl group, isopropyl group, normal butyl group, tertiary butyl group, hexyl group, octyl group and the like. , Cycloalkyl group such as cyclohexyl group), cyano group, aryl group (eg phenyl group, naphthyl group, thienyl group, etc.), haloaryl group (eg pentafluorophenyl group, 3-fluorophenyl group, 3,4,5- Trifluorophenyl group, etc.), alkenyl group (eg, vinyl group, butenyl group, pentenyl group, hexenyl group, heptenyl group, octenyl group, (meth) acrylic group, etc.), alkynyl group, amide group, acyl group, alkylcarbonyl group, Carboxy group, alkoxy group (eg, methoxy group, etc.), aryloxy group (eg, phenoxy group, naphthyl group, etc.), haloalkyl group (eg, perfluoroalkyl group, etc.), thiocyano group, alkylsulfonyl group, sulfonamide group, amino group, An alkylamino group (for example, a methylamino group, etc.), a dialkylamino group (for example, a dimethylamino group, a diethylamino group, etc.), a hydroxyl group, or the like can be used.
Among these, a methyl group and a phenyl group can be preferably used as R. In particular, when R is a phenyl group, the heat resistance of the pressure-sensitive adhesive is improved, which is preferable.

シリコーン系粘着剤としては、例えば、付加硬化型シリコーン系粘着剤、縮合硬化型シリコーン系粘着剤、ラジカル硬化型シリコーン系粘着剤を用いることができる。特に、付加硬化型シリコーン系粘着剤及びラジカル硬化型シリコーン系粘着剤は、原料が脱離基を有さず、硬化反応によって副生成物を生じないため好ましく、付加硬化型シリコーン系粘着剤は、硬化用触媒として白金系触媒を用いることができ、この場合より生体適合性の高い粘着剤を形成することができる。
付加硬化型シリコーン系粘着剤、縮合硬化型シリコーン系粘着剤、ラジカル硬化型シリコーン系粘着剤は、単独で用いることもできるし、混合して用いることもできる。
As the silicone-based pressure-sensitive adhesive, for example, an addition-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive, a condensation-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive, and a radical-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive can be used. In particular, addition-curing silicone-based pressure-sensitive adhesives and radical-curing silicone-based pressure-sensitive adhesives are preferable because the raw materials do not have leaving groups and no by-products are generated by the curing reaction. A platinum-based catalyst can be used as the curing catalyst, and in this case, a pressure-sensitive adhesive having higher biocompatibility can be formed.
The addition-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive, the condensation-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive, and the radical-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive can be used alone or in combination.

付加硬化型シリコーン系粘着剤としては、アルケニル基を有する化合物、ヒドロシラン化合物、及び、白金系触媒を含むものが好ましく、さらに他の添加剤を含んでもよい。
他の添加剤としては、架橋剤、粘着性向上剤、粘着性低減剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、希釈剤等を用いることができる。
The addition-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive preferably contains a compound having an alkenyl group, a hydrosilane compound, and a platinum-based catalyst, and may further contain other additives.
As other additives, a cross-linking agent, an adhesiveness improver, an adhesiveness reducing agent, a curing accelerator, a curing retarder, a diluent and the like can be used.

アルケニル基を有する化合物としては、一部に組成式(1)の構造を有する化合物であって、一部のRがアルケニル基であるか、アルケニル基を含む化合物を用いることができる。
アルケニル基を有する化合物は、1分子中にアルケニル基を2つ以上有することが好ましい。アルケニル基の位置は特に限定されず、分子末端に有していてもよいし、側鎖に有していてもよい。
アルケニル基を有する化合物の具体例としては、例えば、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖メチルフェニルポリシロキサン、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端ジメチルビニルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、分子鎖両末端シラノール基封鎖メチルビニルポリシロキサン、分子鎖両末端シラノール基封鎖ジメチルシロキサン・メチルビニルシロキサン・メチルフェニルシロキサン共重合体等を挙げることができる。
アルケニル基を有する化合物は、1種を単独で用いてもよいし、分子量や分子構造の異なる複数種を混合して用いてもよい。
As the compound having an alkenyl group, a compound having a structure of the composition formula (1) in part and a part of R being an alkenyl group or a compound containing an alkenyl group can be used.
The compound having an alkenyl group preferably has two or more alkenyl groups in one molecule. The position of the alkenyl group is not particularly limited, and it may be present at the end of the molecule or at the side chain.
Specific examples of the compound having an alkenyl group include, for example, a trimethylsiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer at both ends of the molecular chain, a trimethylsiloxy group-blocked methylvinylpolysiloxane at both ends of the molecular chain, and trimethylsiloxy at both ends of the molecular chain. Group-blocked methylvinylsiloxane / diphenylsiloxane copolymer, molecular chain double-ended trimethylsiloxy Group-blocked dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane / diphenylsiloxane copolymer, molecular chain double-ended dimethylvinylsiloxy group-blocked dimethylpolysiloxane, molecular chain double-ended Dimethylvinyl siloxy group-blocked methylvinylpolysiloxane, molecular chain double-ended dimethylvinylsiloxy group-blocked methylphenylpolysiloxane, molecular chain double-ended dimethylvinylsiloxy group-blocked dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer, molecular chain double-ended dimethylvinylsiloxy Base-blocked dimethylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer, molecular chain double-ended dimethylvinylsiloxy group-blocked dimethylsiloxane / diphenylsiloxane copolymer, molecular chain double-ended silanol group-blocked dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane copolymer, molecular chain both Examples include terminal silanol group-blocking dimethylsiloxane / diphenylsiloxane copolymer, molecular chain both-terminal silanol group-blocking methylvinylpolysiloxane, and molecular chain double-terminal silanol group-blocking dimethylsiloxane / methylvinylsiloxane / methylphenylsiloxane copolymer. can.
As the compound having an alkenyl group, one type may be used alone, or a plurality of types having different molecular weights and molecular structures may be mixed and used.

ヒドロシラン化合物は、分子中に少なくとも一つのSi-H構造有する化合物であり、本実施形態においては、特に、1分子中にSi-H構造を2つ以上有することが好ましい。
ヒドロシラン化合物は、さらに、一部に組成式(1)で表される構造を有していてもよい。
ヒドロシラン化合物は、1種を単独で用いてもよいし、分子量や分子構造の異なる複数種を混合して用いてもよい。
The hydrosilane compound is a compound having at least one Si—H structure in the molecule, and in the present embodiment, it is particularly preferable to have two or more Si—H structures in one molecule.
The hydrosilane compound may further have a structure represented by the composition formula (1) in part.
One type of hydrosilane compound may be used alone, or a plurality of types having different molecular weights and molecular structures may be mixed and used.

白金系触媒としては、例えば、金属白金、白金化合物を用いることができる。具体例としては、塩化白金酸、塩化白金酸とオレフィンとの錯体、塩化白金酸とビニルシロキサンとの錯体等を挙げることができる。
白金系触媒の添加量は、アルケニル基を有する化合物とヒドロシラン化合物との合計量に対して、1~5,000ppmであることが好ましく、5~2,000ppmであることがより好ましい。添加量が1ppm未満であると架橋密度が低く凝集力が低下する場合があり、5,000ppmを超えるとタック及び粘着力が低くなると共に可使時間が短くなる場合があり、経済的にも不利になる。
As the platinum-based catalyst, for example, metallic platinum or a platinum compound can be used. Specific examples include platinum chloride acid, a complex of platinum chloride acid and an olefin, a complex of platinum chloride acid and vinyl siloxane, and the like.
The amount of the platinum-based catalyst added is preferably 1 to 5,000 ppm, more preferably 5 to 2,000 ppm, based on the total amount of the compound having an alkenyl group and the hydrosilane compound. If the addition amount is less than 1 ppm, the cross-linking density may be low and the cohesive force may be lowered, and if it exceeds 5,000 ppm, the tack and adhesive force may be lowered and the pot life may be shortened, which is economically disadvantageous. become.

ラジカル硬化型シリコーン系粘着剤としては、アルケニル基を有する化合物、ポリシロキサン化合物、及び、ラジカル発生剤を含むものが好ましく、さらに他の添加剤を含んでもよい。
他の添加剤としては、架橋剤、粘着性向上剤、粘着性低減剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、希釈剤等を用いることができる。
The radical-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive preferably contains a compound having an alkenyl group, a polysiloxane compound, and a radical generator, and may further contain other additives.
As other additives, a cross-linking agent, an adhesiveness improver, an adhesiveness reducing agent, a curing accelerator, a curing retarder, a diluent and the like can be used.

アルケニル基を有する化合物としては、付加硬化型シリコーン系粘着剤に含有されるアルケニル基を有する化合物と同様の化合物を用いることができる。
ポリシロキサン化合物としては、例えば、分子内の少なくとも一部に組成式(1)に表される構造を有する化合物であって、脂肪族不飽和結合を有する置換基を有さない化合物を用いることができる。ここで、脂肪族不飽和結合を有する置換基としては、例えば、アルケニル基、アルキニル基が例示される。
As the compound having an alkenyl group, the same compound as the compound having an alkenyl group contained in the addition-curable silicone-based pressure-sensitive adhesive can be used.
As the polysiloxane compound, for example, a compound having a structure represented by the composition formula (1) in at least a part of the molecule and having no substituent having an aliphatic unsaturated bond can be used. can. Here, examples of the substituent having an aliphatic unsaturated bond include an alkenyl group and an alkynyl group.

ラジカル発生剤としては、例えば、有機過酸化物、アゾ化合物、光ラジカル発生剤等を用いることができる。
有機過酸化物は-O-O-結合を有する化合物であり、具体例としては、過酸化ベンゾイル、過酸化クミル、過酸化t-ブチルクミル、過酸化t-ブチル、過酸化2,4-ジクロロベンゾイル、過酸化t-ブチルイソブチレート、過酸化t-ブチルベンゾエート、過酸化t-ブチル-2-エチルヘキサレート、2,2-ビス過酸化t-ブチルオクタン、1,1-ビス過酸化t-ブチルシクロヘキサン、2,5-ジメチル-2,5-ジ過酸化ベンゾイルヘキサン等を挙げることができる。
アゾ化合物としては、具体的には、2,2'-Azobis(isobutyronitrile)、2,2'-Azobis(2,4-dimethylvaleronitrile)、2,2-Azobis(2-methylbutyronitrile)、4,4'-Azobis(4-cyanovaleric Acid)、2,2'-Azobis(2-methylpropionamidine)Dihydrochloride、Dimethyl 2,2'-Azobis(2-methylpropionate)等を用いることができる。
光ラジカル発生剤としては、具体的には、アセトフェノン、p-アニシル、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(ジエチルアミノ)ベンゾフェノン、4,4'-ビス(ジメチルアミノ)ベンゾフェノン、ベンゾインメチルエーテル、ベンゾインイソプロピルエーテル、ベンゾインイソブチルエーテル、ベンゾインエチルエーテル、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、メチル2-ベンゾイルベンゾエート、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オン、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)フォスフィンオキサイド、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'-(メチルチオ)-2-モホリノプロピオフェノン、2-イソニトロソプロピオフェノン、2-フェニル-2-(p-トルエンスルフォニルオキシ)アセトフェノン、フェニルビス(2,4,6-トリメチルベンゾイル)フォスフィンオキサイド等を用いることができる。
それ以外のラジカル発生剤としては、過硫酸アンモニウム、過硫酸ナトリウム、過硫酸カリウム、塩化鉄、過マンガン酸カリウム、過酸化水素、過塩素酸銅、有機酸鉄(III)等が挙げられる。また過酸化水素と鉄(II)塩、過硫酸塩と亜硫酸水素ナトリウムなど、酸化剤と還元剤の組み合わせて用いても良い。
As the radical generator, for example, an organic peroxide, an azo compound, a photoradical generator and the like can be used.
The organic peroxide is a compound having an —O—O— bond, and specific examples thereof include benzoyl peroxide, cumyl peroxide, t-butyl cumyl peroxide, t-butyl peroxide, and 2,4-dichlorobenzoyl peroxide. , T-butylisobutyrate peroxide, t-butylbenzoate peroxide, t-butyl-2-ethylhexarate peroxide, t-butyloctane 2,2-bis peroxide, t-bis peroxide t- Butylcyclohexane, 2,5-dimethyl-2,5-diperoxide benzoylhexane and the like can be mentioned.
Specific examples of the azo compound include 2,2'-Azobis (isobutyrontile), 2,2'-Azobis (2,4-dimethylvalerontile), 2,2-Azobis (2-methylvaleronitril), 4,4'-. Azobis (4-cyanovaleric Acid), 2,2'-Azobis (2-methylpropionamide) Dihydrochloride, Dimethyl 2,2'-Azobis (2-methylpropionate) and the like can be used.
Specific examples of the photoradical generator include acetophenone, p-anisyl, benzyl, benzoin, benzophenone, 2-benzoylbenzoic acid, 4,4'-bis (diethylamino) benzophenone, and 4,4'-bis (dimethylamino). ) Benzophenone, benzoin methyl ether, benzoin isopropyl ether, benzoin isobutyl ether, benzoin ethyl ether, 4-benzoyl benzoic acid, 2,2'-bis (2-chlorophenyl) -4,4', 5,5'-tetraphenyl- 1,2'-biimidazole, methyl 2-benzoyl benzoate, 2- (1,3-benzodioxol-5-yl) -4,6-bis (trichloromethyl) -1,3,5-triazine, 2 -Benzene-2- (dimethylamino) -4'-morpholinobtyrophenone, 4,4'-dichlorobenzophenone, 2,2'-diethoxyacetophenone, 2,2'-dimethoxy-2-phenylacetophenone, 2,4 -Diethylthioxanthene-9-one, diphenyl (2,4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide, 1,4-dibenzoylbenzene, 2-ethylanthraquinone, 1-hydroxycyclohexylphenylketone, 2-hydroxy-2- Methylpropiophenone, 2-hydroxy-4'-(methylthio) -2-mophorinopropiophenone, 2-isonitrosopropiophenone, 2-phenyl-2- (p-toluenesulfonyloxy) acetphenone, phenylbis (2) , 4,6-trimethylbenzoyl) phosphine oxide and the like can be used.
Examples of other radical generators include ammonium persulfate, sodium persulfate, potassium persulfate, iron chloride, potassium permanganate, hydrogen peroxide, copper perchlorate, iron organic acid (III) and the like. Further, a combination of an oxidizing agent and a reducing agent such as hydrogen peroxide and iron (II) salt, persulfate and sodium bisulfite may be used.

シリコーン系粘着剤としては、市販品を用いることができる。例えば、東レダウコーニング社製のSD4580PSA、SD4584PSA、SD4587PSA、SD4587LPSA、SD4560PSA、SD4570PSA、SD4600FCPSA、SD4593PSA、DC7651ADHESIVE、DC7652ADHESIVE、SH4280PSA、信越化学工業社製のKR-100、KR-101-10、KR130、KR-3700、KR-3701、X-40-3237-1、X-40-3240、X-40-3291-1、KR-3704、X-40-3323、X-40-3270-1、X-40-3306、MOMENTIVE社製のPSA610-SM、YR3286、YR3340等を用いることができる。
これら市販品には2液硬化型のものも含まれるが、添加する触媒には各社指定の材料を混合してもよいし、上記白金系触媒、ラジカル発生剤を使用してもよい。
As the silicone-based adhesive, a commercially available product can be used. For example, SD4580PSA, SD4584PSA, SD4587PSA, SD4587LPSA, SD4560PSA, SD4570PSA, SD4600FCPSA, SD4593PSA, DC7651ADHESIVE, DC7652ADHESIVE, SH4280PSA, Shin-Etsu Chemical KR-100, KR-100 3700, KR-3701, X-40-3237-1, X-40-3240, X-40-3291-1, KR-3704, X-40-3323, X-40-3270-1, X-40- 3306, PSA610-SM, YR3286, YR3340 and the like manufactured by MOMENTIVE can be used.
These commercially available products include two-component curable ones, but the catalyst to be added may be a mixture of materials specified by each company, or the platinum-based catalyst and radical generator may be used.

導電性粘着剤に含まれる導電性微粒子としては、例えば、金、銀、銅、ニッケル、アルミニウム、チタン、バナジウム、クロム、マンガン、鉄、コバルト、亜鉛、ニオブ、モリブデン、パラジウム、カドミウム、インジウム、錫、アンチモン、ランタン、タンタル、タングステン、プラチナ、鉛等の金属及びこれら金属の酸化物、窒化物、塩からなる微粒子;カーボン、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素材料からなる微粒子;及び、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン、ポリフェニレンビニレン等のπ共役分子及びPEDOT/PSS等のπ共役分子とドーパントからなる紛体等を用いることができる。特に金属微粒子は、導電性が高いため好ましく、銅、銀、金は特に導電性が高く、有機物と混合したときも高い導電性を発現するためより好ましい。
金属微粒子としては、1元素からなる金属を用いることもできるし、複数種の金属からなる合金を用いることもできるし、コアとシェルで構成する金属が異なるコア/シェル構造を有する微粒子を用いることもできる。コア/シェル構造としては、具体的には、コアに銅、アルミニウム、ニッケル、酸化アルミニウム、ガラス、中空ガラス等の安価な材料を好適に用いることができ、シェルに銀、金等の高導電率材料を用いた構造を好適に使用することができる。
導電性微粒子は中実粒子でもよいし、中空粒子でもよい。
Examples of the conductive fine particles contained in the conductive pressure-sensitive adhesive include gold, silver, copper, nickel, aluminum, titanium, vanadium, chromium, manganese, iron, cobalt, zinc, niobium, molybdenum, palladium, cadmium, indium, and tin. , Antimony, lantern, tantalum, tungsten, platinum, lead and other metals and fine particles of oxides, nitrides and salts of these metals; fine particles of carbon materials such as carbon, graphite, fullerene, carbon nanotubes and graphene; A powder composed of a π-conjugated molecule such as polythiophene, polyaniline, polypyrrole, polyacetylene, polyphenylene vinylene, a π-conjugated molecule such as PEDOT / PSS, and a dopant can be used. In particular, metal fine particles are preferable because they have high conductivity, and copper, silver, and gold are particularly preferable because they exhibit high conductivity even when mixed with an organic substance.
As the metal fine particles, a metal composed of one element may be used, an alloy composed of a plurality of types of metals may be used, or fine particles having different core / shell structures in the metal composed of the core and the shell may be used. You can also. As the core / shell structure, specifically, inexpensive materials such as copper, aluminum, nickel, aluminum oxide, glass, and hollow glass can be preferably used for the core, and high conductivity such as silver and gold can be used for the shell. A structure using a material can be preferably used.
The conductive fine particles may be solid particles or hollow particles.

本実施形態において、導電性微粒子の平均二次粒子径は、50μm以上であることが好ましく、100μm以上であることがより好ましく、200μm以上であることがさらに好ましく、また、1mm以下であることが好ましい。本発明者の研究によれば、導電性微粒子の平均二次粒子径が50μm以上であると、粘着性電極層が高い平面方向導電性を有するものとなり、さらに、100μm以上であれば高い垂直方向導電性を有するものとなることが判明した。特に、200μm以上であれと、粘着性電極層中の導電性微粒子の含有量が高くなくても高い導電性を有するものとなる。もっとも、1mm以上であると導電性粒子による凸凹によって、粘着性電極層を生体に装着した時に不快感が発生するので、その点からは1mm以下とすることが好ましい。
導電性微粒子の形状としては、特に制限はないが、例えば、球形、多面体、ファイバー、角、フレーク、ニードル等が挙げられる。
ここで、平均二次粒子径とは、一次粒子が複数個集まって形成される凝集体(二次粒子)の平均粒子径のことである。微粒子の平均二次粒子径は、例えば、走査型電子顕微鏡、光学顕微鏡によって測定できる。ここで粒子径とは、球状の材料については直径のことをいい、ファイバー状の材料については繊維の長さのことを言い、これら以外の材料については、その断面の中に引くことができる最も長い直線の長さのことを言う。
In the present embodiment, the average secondary particle diameter of the conductive fine particles is preferably 50 μm or more, more preferably 100 μm or more, further preferably 200 μm or more, and further preferably 1 mm or less. preferable. According to the research of the present inventor, when the average secondary particle diameter of the conductive fine particles is 50 μm or more, the adhesive electrode layer has high planar conductivity, and when it is 100 μm or more, the high vertical direction is obtained. It turned out to be conductive. In particular, if the thickness is 200 μm or more, the adhesive electrode layer has high conductivity even if the content of the conductive fine particles is not high. However, if it is 1 mm or more, discomfort occurs when the adhesive electrode layer is attached to the living body due to the unevenness due to the conductive particles, and from that point, it is preferably 1 mm or less.
The shape of the conductive fine particles is not particularly limited, and examples thereof include a sphere, a polyhedron, a fiber, a corner, flakes, and a needle.
Here, the average secondary particle diameter is the average particle diameter of agglomerates (secondary particles) formed by aggregating a plurality of primary particles. The average secondary particle size of the fine particles can be measured by, for example, a scanning electron microscope or an optical microscope. Here, the particle size means the diameter for a spherical material, the length of a fiber for a fibrous material, and the most that can be drawn in the cross section for other materials. It refers to the length of a long straight line.

導電性粘着剤は、上記疎水性粘着性バインダーと導電性微粒子の他に、各種特性を調整するためにさらに添加剤を含んでいてもよい。添加剤としては、分散剤、界面活性剤、pH調整剤、溶媒等が例示される。
導電性粘着剤中の導電性微粒子の含有量は、疎水性粘着性バインダーの固形分100質量部に対して、10質量部以上であることが好ましく、100質量部以上であることがより好ましく、150質量部以上であることがさらに好ましく、650質量部以下であることが好ましく、350質量部以下であることがより好ましく、280質量部以下であることがさらに好ましい。10質量部以上であれば粘着剤が電極として使用するのに十分な導電性を発現し得、100質量部以上であれば粘着剤の抵抗値が皮膚の抵抗値よりも低くなりノイズのより少ない測定が可能となり、150質量部以上であれば皮膚の抵抗値に対して粘着性電極の抵抗値が無視できるほど小さくなる。また、650質量部以下であれば測定対象が静止状態である場合の測定が可能となる程度の粘着性を得ることができ、350質量部以下であれば粘着性が長時間維持され、280質量部以下であれば測定対象が運動中でも測定が可能となる粘着性を得ることができる。
In addition to the above-mentioned hydrophobic adhesive binder and conductive fine particles, the conductive pressure-sensitive adhesive may further contain additives for adjusting various properties. Examples of the additive include a dispersant, a surfactant, a pH adjuster, a solvent and the like.
The content of the conductive fine particles in the conductive pressure-sensitive adhesive is preferably 10 parts by mass or more, more preferably 100 parts by mass or more, based on 100 parts by mass of the solid content of the hydrophobic pressure-sensitive adhesive binder. It is more preferably 150 parts by mass or more, preferably 650 parts by mass or less, more preferably 350 parts by mass or less, and further preferably 280 parts by mass or less. If it is 10 parts by mass or more, the pressure-sensitive adhesive can exhibit sufficient conductivity for use as an electrode, and if it is 100 parts by mass or more, the resistance value of the pressure-sensitive adhesive is lower than the resistance value of the skin and there is less noise. The measurement becomes possible, and if it is 150 parts by mass or more, the resistance value of the adhesive electrode becomes negligibly small with respect to the resistance value of the skin. Further, if it is 650 parts by mass or less, it is possible to obtain an adhesiveness that enables measurement when the measurement target is in a stationary state, and if it is 350 parts by mass or less, the adhesiveness is maintained for a long time and 280 mass. If it is less than or equal to a part, it is possible to obtain adhesiveness that enables measurement even when the measurement target is exercising.

導電性粘着剤は、疎水性粘着性バインダー、導電性微粒子及び必要に応じて添加される添加剤を混合することによって製造することができる。混合方法としては、例えば、超音波法、ミキサー法、自転・公転ミキサー法、3本ロール法、2本ロール法等を挙げることができ、アトライター、バンバリーミキサー、ペイントシェイカー、ニーダー、ホモジナイザー、ボールミル、ビーズミル、サンドミル、ジェットミル等の適宜の装置を用いて行うことができる。 The conductive pressure-sensitive adhesive can be produced by mixing a hydrophobic pressure-sensitive adhesive, conductive fine particles, and an additive added as needed. Examples of the mixing method include an ultrasonic method, a mixer method, a rotation / revolution mixer method, a three-roll method, a two-roll method, and the like, and include an attritor, a Banbury mixer, a paint shaker, a kneader, a homogenizer, and a ball mill. , A bead mill, a sand mill, a jet mill, or the like.

粘着性電極層は、例えば、導電性粘着剤を塗布、成形、乾燥、熱硬化、光硬化、湿式処理等の工程を施すことによって形成することができる。
粘着性電極の構造に限定はなく、例えば、図1に例示するように、粘着性電極層のみからなっていてもよいし((a))、基材と基材上に形成された粘着性電極層とからなっていてもよいし((b))、さらに、粘着性電極層と基材の間に導体部を有するものであってもよい((c))。
基材を有する粘着性電極はハンドリングが容易であるため好ましく、導電性を有する基材を有する粘着性電極や、基材と粘着性電極層との間に導体部を有する粘着性電極はノイズの少ない測定が可能であるため特に好ましい。
基材は、粘着性電極層を支持できるものであれば特に限定されず、導電性を有していても有していなくてもよく、有機材料、無機材料、有機無機複合材料を用いることができる。基材が可撓性であると、電位測定デバイスの装着感が高まるため好ましい。
有機材料として具体的には、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、シクロオレフィンポリマー(COP)、ポリイミド(PI)、シリコーン、紙フェノール、紙エポキシ、テフロン(登録商標)、等を用いることができる。特にPET及びPENは低コストで入手可能であり、事業の観点から有意であり好ましい。無機材料としては、アルミナ、セラミックス、コンポジット、ガラス、薄膜ガラス、金属箔等を用いることができる。有機無機複合材料として例えば、ガラスエポキシ、ガラスコンポジット、無機フィラーを分散した有機材料、表面に無機層コーティングした有機材料等を用いることができる。無機層のコーティング方法としては、ゾルゲル法、蒸着法、スパッタ法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、ALD(Atomic Layer Deposition)法等が挙げられる。基材としては、装着感の観点からフレキシブルである(可撓性がある)ことが好ましく、具体的には、PET、PEN、PC、COP、PI、シリコーン、テフロン(登録商標)、薄膜ガラス、金属箔、無機フィラーを分散した有機材料、表面に無機層をコーティングした有機材料を用いることが好ましい。特にPETとPENは安価に入手できるため好ましく、PIははんだ付けが可能となるため好ましい。
基材の厚みに特に制限はないが、1μm以上であることが好ましく、10μm以上であることがより好ましく、5mm以下であることが好ましく、1mm以下であることがより好ましく、200μm以下であることがさらに好ましい。1μm以上であれば自立膜として利用可能となり、10μm以上であれば高強度な膜が得られハンドリングが容易となる。5mmより厚いとデバイス重量が大きくなり装着感が悪くなってしまうため5mm以下とすることが好ましい。1mm以下であれば柔軟性が得られるため好ましく、200μm以下であれば体表面電位測定デバイス上に衣服を着ても違和感のない厚みとなる。
The adhesive electrode layer can be formed, for example, by applying a conductive adhesive, performing steps such as coating, molding, drying, thermosetting, photocuring, and wet treatment.
The structure of the adhesive electrode is not limited, and for example, as illustrated in FIG. 1, it may consist of only the adhesive electrode layer ((a)), or the substrate and the adhesive formed on the substrate. It may be composed of an electrode layer ((b)), or may have a conductor portion between the adhesive electrode layer and the base material ((c)).
An adhesive electrode having a base material is preferable because it is easy to handle, and an adhesive electrode having a conductive base material and an adhesive electrode having a conductor portion between the base material and the adhesive electrode layer are noise-free. It is particularly preferable because it allows a small amount of measurement.
The base material is not particularly limited as long as it can support the adhesive electrode layer, and may or may not have conductivity, and an organic material, an inorganic material, or an organic-inorganic composite material may be used. can. It is preferable that the base material is flexible because the wearing feeling of the potential measuring device is enhanced.
Specific examples of organic materials include polyethylene terephthalate (PET), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate (PC), cycloolefin polymer (COP), polyimide (PI), silicone, paper phenol, paper epoxy, and Teflon (registered trademark). ), Etc. can be used. In particular, PET and PEN are available at low cost and are significant and preferable from a business point of view. As the inorganic material, alumina, ceramics, composite, glass, thin film glass, metal foil and the like can be used. As the organic-inorganic composite material, for example, glass epoxy, glass composite, an organic material in which an inorganic filler is dispersed, an organic material having an inorganic layer coated on the surface, or the like can be used. Examples of the method for coating the inorganic layer include a sol-gel method, a vapor deposition method, a sputtering method, a CVD (Chemical Vapor Deposition) method, and an ALD (Atomic Layer Deposition) method. The base material is preferably flexible (flexible) from the viewpoint of wearing comfort, and specifically, PET, PEN, PC, COP, PI, silicone, Teflon (registered trademark), thin film glass, and the like. It is preferable to use a metal foil, an organic material in which an inorganic filler is dispersed, or an organic material in which an inorganic layer is coated on the surface. In particular, PET and PEN are preferable because they can be obtained at low cost, and PI is preferable because they can be soldered.
The thickness of the base material is not particularly limited, but is preferably 1 μm or more, more preferably 10 μm or more, preferably 5 mm or less, more preferably 1 mm or less, and 200 μm or less. Is even more preferable. If it is 1 μm or more, it can be used as a self-supporting film, and if it is 10 μm or more, a high-strength film can be obtained and handling becomes easy. If it is thicker than 5 mm, the weight of the device becomes heavier and the wearing feeling becomes worse. Therefore, it is preferably 5 mm or less. If it is 1 mm or less, flexibility can be obtained, and if it is 200 μm or less, the thickness will be comfortable even if clothes are worn on the body surface potential measuring device.

粘着性電極層の形状に限定はないが、例えば、円形、楕円形、曲線で構成される形状であると、測定表面からはがれにくくなるため好ましい。
また、粘着性電極層の厚みは、生体表面への固定等の観点から、100μm以上であることが好ましく、120μm以上であることがより好ましく、200μm以上であることがさらに好ましく、さらに300μmより厚くすることも好ましい。粘着性電極層の厚みは、1mm以下であることが好ましく、800μm以下であることがより好ましく、500μm以下であることがさらに好ましい。
本発明者の研究によれば、粘着性電極層の厚みを厚くすると、測定対象への固定力が高まることが分かった。具体的には粘着性電極層の厚みが100μm以上であれば十分なクッション性が得られ良好な装着感を得ることができると共に生体表面への十分な密着を確保することができ、120μm以上であれば粘着性電極が生体表面(皮膚)の凹凸に追従するため粘着性電極と生体表面との間により良好な密着が得られノイズの小さい測定が可能となり、200μm以上であれば強い粘着性が得られるため測定対象が動作状態であっても測定が可能となる。とりわけ、粘着性電極層のみを単体で電極として使用する場合(図1(a))や可撓性基材上に粘着性電極層を設ける構成の場合(図1(b)、(c)で基材として可撓性のものを使用する場合には、粘着性電極層の厚みが上記の範囲にあると、生体表面への非常に強固な固定が可能となる。この実施形態においては粘着層自体を、それ自体が電極となるほど低抵抗にするため、粘着層が電極とは別に設けられている従来の生体電極よりも粘着層の厚みを厚くすることが可能である。
粘着性電極層の厚みは1mm以下であれば電極として使用するのに十分な高い導電性が得られ、800μm以下であれば生体表面から電極を剥した後の導電性粘着剤の糊残りの心配がなくなり、500μm以下であれば粘着性電極を装着した上に衣服を着ても違和感のない厚みとなる。
The shape of the adhesive electrode layer is not limited, but for example, a shape having a circular shape, an elliptical shape, or a curved shape is preferable because it is difficult to peel off from the measurement surface.
The thickness of the adhesive electrode layer is preferably 100 μm or more, more preferably 120 μm or more, further preferably 200 μm or more, and further thicker than 300 μm from the viewpoint of fixation on the surface of the living body. It is also preferable to do so. The thickness of the adhesive electrode layer is preferably 1 mm or less, more preferably 800 μm or less, and further preferably 500 μm or less.
According to the research of the present inventor, it has been found that increasing the thickness of the adhesive electrode layer increases the fixing force to the measurement target. Specifically, if the thickness of the adhesive electrode layer is 100 μm or more, sufficient cushioning property can be obtained and a good wearing feeling can be obtained, and sufficient adhesion to the biological surface can be ensured. If there is, the adhesive electrode follows the unevenness of the biological surface (skin), so that better adhesion can be obtained between the adhesive electrode and the biological surface, and measurement with less noise becomes possible. If it is 200 μm or more, strong adhesiveness is obtained. Since it is obtained, measurement is possible even when the measurement target is in an operating state. In particular, when the adhesive electrode layer is used alone as an electrode (FIG. 1 (a)) or when the adhesive electrode layer is provided on the flexible substrate (FIGS. 1 (b) and 1 (c)). When a flexible base material is used, if the thickness of the adhesive electrode layer is within the above range, very strong fixation to the surface of the living body is possible. In this embodiment, the adhesive layer can be fixed. Since the resistance of the adhesive layer is so low that it becomes an electrode itself, the thickness of the adhesive layer can be made thicker than that of a conventional bioelectrode in which the adhesive layer is provided separately from the electrode.
If the thickness of the adhesive electrode layer is 1 mm or less, high conductivity sufficient for use as an electrode can be obtained, and if it is 800 μm or less, there is concern about adhesive residue of the conductive adhesive after peeling the electrode from the biological surface. If it is 500 μm or less, the thickness will be comfortable even if the adhesive electrode is attached and clothes are attached.

導電性粘着剤中の親水性材料含有量は、5質量%以下であることが好ましく、3質量%以下であることがより好ましく、1質量%以下であることがさらに好ましく、0%であることが最も好ましい。5質量%以下であれば発汗による親水性成分の溶出によって生じる不快感を低減することができる。ここで親水性とは、25℃における水への溶解度が10g/100mlより大きい分子のことを言う。ここで、親水性材料としては、親水性モノマー、親水性ポリマー、有機塩、無機塩等が例示できる。 The content of the hydrophilic material in the conductive pressure-sensitive adhesive is preferably 5% by mass or less, more preferably 3% by mass or less, further preferably 1% by mass or less, and 0%. Is the most preferable. If it is 5% by mass or less, the discomfort caused by the elution of hydrophilic components due to sweating can be reduced. Here, hydrophilicity refers to a molecule having a solubility in water at 25 ° C. of greater than 10 g / 100 ml. Here, examples of the hydrophilic material include hydrophilic monomers, hydrophilic polymers, organic salts, and inorganic salts.

粘着性電極の形状に特に制限はないが、平板状であることが好ましく、例えば、円形、楕円形、多角形、曲線で構成される形状、曲線と直線によって構成される形状等の面形状を有する平板形状とすることができる。
また、基材、導体部、粘着性電極層それぞれの形状に特に制限はなく、これらは同一でもよいし、異なる形状でもよい。
The shape of the adhesive electrode is not particularly limited, but is preferably flat, and for example, a surface shape such as a circular shape, an elliptical shape, a polygonal shape, a shape composed of a curved line, or a shape composed of a curved line and a straight line can be used. It can have a flat plate shape.
Further, the shapes of the base material, the conductor portion, and the adhesive electrode layer are not particularly limited, and these may be the same or different shapes.

粘着性電極は、より高い粘着性を得るために、非導電性粘着剤部を有していてもよい。非導電性粘着剤部は、例えば、疎水性粘着性バインダーによって形成することができる。
非導電性粘着剤部の配置に特に限定はないが、例えば、図2(a)に示すように粘着性電極層の周囲を非導電性粘着剤部で囲うような構造にしてもよいし、図2(b)に示すように粘着性電極層と非導電性粘着剤部とからなる市松模様構造にしてもよいし、図2(c)に示すように粘着性電極層と非導電性粘着剤部からなるストライプ構造にしてもよい。
なお、図2の例はいずれも基材を有しているが、基材はなくてもよい。
The adhesive electrode may have a non-conductive adhesive portion in order to obtain higher adhesiveness. The non-conductive pressure-sensitive adhesive portion can be formed by, for example, a hydrophobic pressure-sensitive adhesive binder.
The arrangement of the non-conductive pressure-sensitive adhesive portion is not particularly limited, and for example, as shown in FIG. 2A, the structure may be such that the adhesive electrode layer is surrounded by the non-conductive pressure-sensitive adhesive portion. As shown in FIG. 2 (b), a checkered pattern structure including an adhesive electrode layer and a non-conductive adhesive portion may be used, or as shown in FIG. 2 (c), the adhesive electrode layer and the non-conductive adhesive portion may be used. A striped structure composed of a drug portion may be used.
In addition, although all the examples of FIG. 2 have a base material, the base material may not be provided.

[配線]
本実施形態の電位測定デバイスにおいては、測定用電極と電子回路との間に電気的な接続を得るための配線を有してもよい。この配線は、測定用電極として粘着性電極を用いる場合、粘着性電極層自体と接続されてもよいし、粘着性電極が導体部を有する場合は導体部と接続されてもよいし、さらに、粘着性電極が導電性を有する基材を有する場合は基材と接続されてもよい。
図10に示すように、本実施形態において、の測定用電極は、電位測定デバイスの電子回路と一体化されてもよい。測定用電極と電子回路は基材上で横並びに形成されてもよいし、積層して形成されてもよい。積層する場合は、電子回路と電極の間に保護層を設けることが電子回路保護の観点から好ましい。保護層としては、基材を保護層として用いることもできるし、絶縁性材料を用いて保護層を形成することもできる。
[wiring]
The potential measuring device of the present embodiment may have wiring for obtaining an electrical connection between the measuring electrode and the electronic circuit. When an adhesive electrode is used as the measurement electrode, this wiring may be connected to the adhesive electrode layer itself, or when the adhesive electrode has a conductor portion, it may be connected to the conductor portion, and further. If the adhesive electrode has a conductive base material, it may be connected to the base material.
As shown in FIG. 10, in the present embodiment, the measuring electrode may be integrated with the electronic circuit of the potential measuring device. The measurement electrode and the electronic circuit may be formed side by side on the substrate, or may be formed by being laminated. In the case of stacking, it is preferable to provide a protective layer between the electronic circuit and the electrode from the viewpoint of protecting the electronic circuit. As the protective layer, a base material can be used as the protective layer, or an insulating material can be used to form the protective layer.

次に、本実施形態の電位測定デバイスの各種用途について個別に説明する。
[心電計]
心電計とは、心電位を測定するための体表面電位測定デバイスのことである。
心電計は、少なくとも2つの測定用電極のうち、一方の測定用電極を心臓の近くに装着し、もう一方の測定用電極を心臓から遠い位置に装着し、これら電極間の電位差を測定することで、心電位を測定することができる。心電計は、測定用電極を3つ以上有していてもよく、任意の2つの測定用電極の組み合わせそれぞれに対応した心電位を取得することができる。一般的に10個の測定用電極を用いて、12誘導心電図と呼ばれる心電図が測定されている。測定用電極間の距離は、近すぎると電位差が生じないため心電位を測定できない。測定用電極間距離は、10mm以上であることが好ましく、15mm以上であることがより好ましく、50mm以上であることがさらに好ましい。10mm以上であればR波を測定しやすくなり、20mm以上であればP波及びT波を測定しやすくなり、50mm以上あればQ波及びS波を測定しやすくなる。測定用電極のインピーダンスは10kΩ以下であることが好ましく、100Ω以下であることが好ましく、10Ω以下であることがさらに好ましい。通常、皮膚の抵抗は数kΩであるため、測定用電極のインピーダンスが10kΩ以下であれば心電図を測定することができ、100Ω以下であれば減衰なく測定することができる。また、濡れた皮膚の抵抗は数100Ωであるため、測定用電極のインピーダンスが10Ω以下であれば減衰なく心電図を測定することができる。
心電計は、測定用電極とは別にグランド電極を有してもよい。ここでグランド電極とは、体表面の電位を一定に保つために装着する電極を言う。グランド電極には、体表面電位測定デバイスのグランド電位から見て一定の電圧が常に出力されており、グランド電極を皮膚に装着することで、体表面の電位が体表面電位測定デバイスのグランド電位から見て一定電圧に保たれるよう体表面電位測定デバイスから電力が供給される。
測定用電極の装着位置は、特に限定されないが、心臓の中心部と同程度の高さの胸部に装着することが好ましい。例えば、第4肋骨胸骨右縁(V1)、第4肋骨胸骨左縁(V2)、鎖骨中線と第5肋間を横切る水平線との交点(V4)、V2とV4の中央(V3)、V4の高さの水平線と前腋窩線との交点(V5)、V4の高さの水平線と中腋窩線との交点(V6)、V1~V6から離れた位置(例えば腹部)に装着することが好ましい。
本実施形態においては、測定用電極だけでなくグランド電極にも、粘着性電極を用いることができる。粘着性電極を用いれば、測定対象が動作した場合にも測定位置がずれることがなく必要な情報を取得することができる。粘着性電極は、1つの基材上にV1~V6に貼りつけるべく配置された粘着性電極層を有していてもよい。
図13に心電計の構成例を示す。例示する心電計は電極とアナログフロントエンドから構成されている。心電計から出力されたアナログ信号は、外部の測定機で測定することができる。アナログフロントエンドのゲインは、10~1,000であることが好ましく、周波数特性は0.1Hz以上10kHz以下の周波数の信号を通過させる特性を有することが好ましい。
アナログフロントエンドには、バッファ回路、増幅回路、フィルタ回路を有していることが好ましい。バッファ回路には、例えば、高入力インピーダンスの増幅回路(ボルテージフォロワ含む)を用いることができる。バッファ回路の入力インピーダンスとしては、100kΩ以上であることが好ましく、1MΩ以上であることがより好ましく100MΩ以上であることがさらに好ましい。増幅回路には差動増幅回路を用いることが好ましい。差動増幅回路を用いることで2つの測定用電極にのる同相ノイズを除去することができる。フィルタ回路は、周波数0.1Hz以上、10kHz以下の信号を通過させるバンドパスフィルタを用いることが好ましい。バンドパスフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタを直列に接続した構成を用いてもよい。
Next, various uses of the potential measuring device of this embodiment will be described individually.
[Electrocardiograph]
An electrocardiograph is a body surface potential measuring device for measuring an electrocardiogram.
The electrocardiograph mounts one of the two measurement electrodes near the heart and the other measurement electrode far from the heart, and measures the potential difference between these electrodes. Therefore, the electrocardiogram can be measured. The electrocardiograph may have three or more measurement electrodes, and can acquire the electrocardiographic potential corresponding to each combination of any two measurement electrodes. Generally, an electrocardiogram called a 12-lead electrocardiogram is measured using 10 measurement electrodes. If the distance between the measurement electrodes is too close, no potential difference will occur and the electrocardiogram cannot be measured. The distance between the measurement electrodes is preferably 10 mm or more, more preferably 15 mm or more, and further preferably 50 mm or more. If it is 10 mm or more, it becomes easy to measure R wave, if it is 20 mm or more, it becomes easy to measure P wave and T wave, and if it is 50 mm or more, it becomes easy to measure Q wave and S wave. The impedance of the measurement electrode is preferably 10 kΩ or less, preferably 100 Ω or less, and more preferably 10 Ω or less. Since the resistance of the skin is usually several kΩ, the electrocardiogram can be measured when the impedance of the measurement electrode is 10 kΩ or less, and can be measured without attenuation when the impedance is 100 Ω or less. Moreover, since the resistance of wet skin is several hundred Ω, the electrocardiogram can be measured without attenuation if the impedance of the measurement electrode is 10 Ω or less.
The electrocardiograph may have a ground electrode in addition to the measurement electrode. Here, the ground electrode refers to an electrode worn to keep the potential on the body surface constant. A constant voltage is always output to the ground electrode when viewed from the ground potential of the body surface potential measuring device, and by attaching the ground electrode to the skin, the potential of the body surface is derived from the ground potential of the body surface potential measuring device. Power is supplied from the body surface potential measuring device so that the voltage is maintained at a constant voltage.
The mounting position of the measurement electrode is not particularly limited, but it is preferably mounted on the chest at the same height as the central part of the heart. For example, the right edge of the 4th rib sternum (V1), the left edge of the 4th rib sternum (V2), the intersection of the midclavicle and the horizontal line across the 5th intercostal space (V4), the center of V2 and V4 (V3), V4. It is preferable to wear it at the intersection of the height horizon and the anterior axillary line (V5), the intersection of the V4 height horizon and the middle axillary line (V6), and a position away from V1 to V6 (for example, the abdomen).
In the present embodiment, the adhesive electrode can be used not only for the measurement electrode but also for the ground electrode. If the adhesive electrode is used, the necessary information can be obtained without shifting the measurement position even when the measurement target moves. The adhesive electrode may have an adhesive electrode layer arranged on one substrate so as to be attached to V1 to V6.
FIG. 13 shows a configuration example of the electrocardiograph. The illustrated electrocardiograph consists of electrodes and an analog front end. The analog signal output from the electrocardiograph can be measured by an external measuring device. The gain of the analog front end is preferably 10 to 1,000, and the frequency characteristic is preferably a characteristic of passing a signal having a frequency of 0.1 Hz or more and 10 kHz or less.
The analog front end preferably has a buffer circuit, an amplifier circuit, and a filter circuit. For the buffer circuit, for example, an amplifier circuit having a high input impedance (including a voltage follower) can be used. The input impedance of the buffer circuit is preferably 100 kΩ or more, more preferably 1 MΩ or more, and further preferably 100 MΩ or more. It is preferable to use a differential amplifier circuit as the amplifier circuit. By using a differential amplifier circuit, it is possible to remove in-phase noise on the two measurement electrodes. As the filter circuit, it is preferable to use a bandpass filter that passes a signal having a frequency of 0.1 Hz or more and 10 kHz or less. As the bandpass filter, a configuration in which a lowpass filter and a highpass filter are connected in series may be used.

[筋電計]
筋電計とは、表面筋電位を測定するための体表面電位測定デバイスのことである。
筋電計は、筋肉に沿って少なくとも2つの測定用電極を装着し、これら電極間の電位差を測定することで、筋電位を測定することができる。筋電計は、測定用電極を3つ以上有していてもよく、任意の2つの測定用電極の組み合わせそれぞれに対応した筋電位を取得することができる。測定用電極間の距離は、近すぎると電位差が生じないため心電位を測定できない。測定用電極間距離は、クロストークを防止するため5mm以上であることが好ましい。筋電計には、アレイ電極を用いることができる。筋繊維に沿って1次元アレイ電極を装着することで、容易に筋電位を大振幅の信号として取得することができる。2次元アレイ電極を用いることで、複数の筋肉の情報を同時に取得することができ、また、2次元アレイ電極の適切な電極の組を選択することで必要な筋電位を取得できるため筋電計装着に専門知識や訓練が不要となり簡便な測定が可能となる。2次元アレイ電極の測定用電極数としては、4個以上であることが好ましく、16個以上であることが好ましく、30個以上であることがさらに好ましい。4個以上あれば1つの筋肉から発生する筋電位を高感度に取得することができ、16個以上あれば上肢の動作を詳細に分類することができ、30個以上あれば内側の筋肉の筋電位を推定することができる。上肢動作の分類器としては、例えば、Pattern Classification of Combined Motions Based on Muscle Synergy Theory、日本ロボット学会誌、Vol.28、No 5,pp606,2010を参考にすることができる。
測定用電極のインピーダンスの好ましい範囲は心電計と同様である。
筋電計は、測定用電極とは別にグランド電極を有してもよい。ここでグランド電極とは、心電計のグランド電極と同様のものである。
本実施形態においては、測定用電極だけでなくグランド電極にも、粘着性電極を用いることができる。粘着性電極を用いれば、測定対象が動作した場合にも測定位置がずれることがなく必要な情報を取得することができる。
筋電計の構成例としては、図13に示した心電計の構成例と同様の構成を例示することができる。例示する筋電計は電極とアナログフロントエンドから構成されている。筋電計から出力されたアナログ信号は、外部の測定機で測定することができる。アナログフロントエンドのゲインは、100~100,000であることが好ましく、周波数特性は0.1Hz以上10kHz以下の周波数の信号を通過させる特性を有することが好ましい。
アナログフロントエンドには、バッファ回路、増幅回路、フィルタ回路を有していることが好ましい。バッファ回路には、例えば、高入力インピーダンスの増幅回路(ボルテージフォロワ含む)を用いることができる。バッファ回路の入力インピーダンスとしては、100kΩ以上であることが好ましく、1MΩ以上であることがより好ましく100MΩ以上であることがさらに好ましい。増幅回路には差動増幅回路を用いることが好ましい。差動増幅回路を用いることで2つの測定用電極にのる同相ノイズを除去することができる。フィルタ回路は、周波数0.1Hz以上、10kHz以下の信号を通過させるバンドパスフィルタを用いることが好ましい。バンドパスフィルタは、ローパスフィルタとハイパスフィルタを直列に接続した構成を用いてもよい。
[Electromyography]
An electromyogram is a body surface potential measuring device for measuring a surface myoelectric potential.
The electromyogram can measure the myoelectric potential by attaching at least two measuring electrodes along the muscle and measuring the potential difference between these electrodes. The electromyogram may have three or more measurement electrodes, and can acquire the myoelectric potential corresponding to each combination of any two measurement electrodes. If the distance between the measurement electrodes is too close, no potential difference will occur and the electrocardiogram cannot be measured. The distance between the measurement electrodes is preferably 5 mm or more in order to prevent crosstalk. An array electrode can be used for the electromyogram. By mounting the one-dimensional array electrode along the muscle fiber, the myoelectric potential can be easily acquired as a signal having a large amplitude. By using a two-dimensional array electrode, information on multiple muscles can be acquired at the same time, and by selecting an appropriate set of electrodes for the two-dimensional array electrode, the required myoelectric potential can be acquired. No specialized knowledge or training is required for mounting, and simple measurement is possible. The number of measurement electrodes of the two-dimensional array electrode is preferably 4 or more, preferably 16 or more, and further preferably 30 or more. If there are 4 or more, the myoelectric potential generated from one muscle can be acquired with high sensitivity, if 16 or more, the movement of the upper limbs can be classified in detail, and if 30 or more, the muscles of the inner muscle can be obtained. The potential can be estimated. Examples of the upper limb movement classifier include the Pattern Classification of Combined Movements Based on Muscle Synergy Theory, Journal of the Robotics Society of Japan, Vol. 28, No. 5, pp606, 2010 can be referred to.
The preferred range of impedance of the measuring electrode is the same as that of the electrocardiograph.
The electromyogram may have a ground electrode in addition to the measurement electrode. Here, the ground electrode is the same as the ground electrode of the electrocardiograph.
In the present embodiment, the adhesive electrode can be used not only for the measurement electrode but also for the ground electrode. If the adhesive electrode is used, the necessary information can be obtained without shifting the measurement position even when the measurement target moves.
As a configuration example of the electromyogram, the same configuration as the configuration example of the electrocardiograph shown in FIG. 13 can be exemplified. The illustrated electromyogram consists of electrodes and an analog front end. The analog signal output from the electromyogram can be measured by an external measuring device. The gain of the analog front end is preferably 100 to 100,000, and the frequency characteristic is preferably a characteristic of passing a signal having a frequency of 0.1 Hz or more and 10 kHz or less.
The analog front end preferably has a buffer circuit, an amplifier circuit, and a filter circuit. For the buffer circuit, for example, an amplifier circuit having a high input impedance (including a voltage follower) can be used. The input impedance of the buffer circuit is preferably 100 kΩ or more, more preferably 1 MΩ or more, and further preferably 100 MΩ or more. It is preferable to use a differential amplifier circuit as the amplifier circuit. By using a differential amplifier circuit, it is possible to remove in-phase noise on the two measurement electrodes. As the filter circuit, it is preferable to use a bandpass filter that passes a signal having a frequency of 0.1 Hz or more and 10 kHz or less. As the bandpass filter, a configuration in which a lowpass filter and a highpass filter are connected in series may be used.

筋電計は、例えば、筋電アクチュエータの筋電位取得方法として利用できる。筋電アクチュエータとは、筋電位によって動力制御を行うデバイスのことである。
図14に筋電アクチュエータの動作フローの一例を示す。筋電アクチュエータは、筋電位取得、信号前処理、特徴量抽出、分類、動作の選択、動力制御、の工程を経て動作する。筋電位取得は、筋電計を用いて利用者の筋電位を計測する工程である。信号前処理は、取得した筋電位に増幅、フィルタリング、アナログ/デジタル変換等の信号処理を加え、特徴量抽出しやすい形に調整する工程である。特徴量抽出は、前処理した信号から分類器へ入力する特徴量を抽出する工程である。分類は、分類器に特徴量を入力し、クラスを特定する工程である。動作の選択は、分類されたクラスに対応するアクチュエータの動作を選択する工程である。動力制御は、選択された動作をアクチュエータにさせるため、各駆動部の制御信号を生成し、動力へ伝達する工程である。
筋電アクチュエータは、体表面電位測定デバイスとアクチュエータから構成される。必要に応じて中継機器を用いてもよい。これらの構成で図14に示す動作フローを遂行するが、それぞれが有する機能に限定はない。筋電アクチュエータの構成としては、例えば、図15(a)に示すように筋電位取得、信号前処理、特徴量抽出、分類、動作の選択までの機能を有する体表面電位測定デバイスと動力制御機能を有するアクチュエータとからなる構成や、図15(b)に示すように利用者の筋電位取得、信号前処理、無線データ送信機能を有する体表面電位測定デバイスと、無線データ送受信、特徴量抽出、分類、動作の選択機能を有する中継機器と、無線データ受信と動力制御機能を有するアクチュエータとからなる構成が例示される。図15(a)の構成の筋電アクチュエータは、中継機器を要さないため高速のデータ解析が可能であり、リアルタイム性の高い動作が可能である。図15(b)の構成の筋電アクチュエータは、体表面電位測定デバイスとアクチュエータとを中継機器を介して無線接続しており、体表面電位測定デバイスとアクチュエータを別体とすることができるためデバイス形状の設計自由度が向上する。また、機能を中継機器に持たせることで体表面電位測定デバイス及びアクチュエータの小型化、省電力化が可能となる。 筋電アクチュエータとして、具体的には、筋電義手や、筋電義足、筋電パワードスーツ等が例示される。パワードスーツとは、動作の力学的なアシストを目的としたデバイスである。
上記具体例のうち、筋電義手は、上肢の筋電位から上肢の動作を識別し、上肢の形状をしたアクチュエータを動作させるデバイスである。筋電義手も図14に示すようなフローで動作する。
利用者の筋電位取得工程では、上肢筋の筋電位を取得することが好ましい。上肢筋の筋電位としては、例えば、尺側手根伸筋、尺側手根屈筋、長橈側手根伸筋、短橈側手根伸筋、橈側手根屈筋、長掌筋、浅指屈筋、長母指外転筋、母子球筋群、短掌筋、肘筋、指伸筋、短母指伸筋、長母指伸筋、小指伸筋、総指伸筋、円回内筋、腕橈骨筋、上腕三頭筋、上腕二頭筋、上腕筋、烏口腕筋等が例示される。特に、尺側手根伸筋、尺側手根屈筋、長橈側手根伸筋、短橈側手根伸筋、橈側手根屈筋、上腕三頭筋、上腕二頭筋を測定することで、指の曲げ、手首の曲げ、手首のひねりを識別することができる。筋電計は、これらの筋電位を取得可能な位置に測定用電極を有することが好ましい。
The electromyogram can be used, for example, as a method for acquiring the myoelectric potential of the myoelectric actuator. An electromyographic actuator is a device that controls power by myoelectric potential.
FIG. 14 shows an example of the operation flow of the myoelectric actuator. The myoelectric actuator operates through the steps of myoelectric potential acquisition, signal preprocessing, feature extraction, classification, motion selection, and power control. Myoelectric potential acquisition is a step of measuring a user's myoelectric potential using an electromyogram. The signal preprocessing is a step of adding signal processing such as amplification, filtering, and analog / digital conversion to the acquired myoelectric potential to adjust the acquired myoelectric potential so that the feature amount can be easily extracted. The feature amount extraction is a step of extracting the feature amount to be input to the classifier from the preprocessed signal. Classification is the process of inputting features into a classifier and identifying the class. Motion selection is the process of selecting the actuator motion corresponding to the classified class. The power control is a step of generating a control signal of each drive unit and transmitting it to the power in order to cause the actuator to perform the selected operation.
The myoelectric actuator is composed of a body surface potential measuring device and an actuator. A relay device may be used if necessary. The operation flow shown in FIG. 14 is performed with these configurations, but the functions of each are not limited. As a configuration of the myoelectric actuator, for example, as shown in FIG. 15A, a body surface potential measuring device having functions such as myoelectric potential acquisition, signal preprocessing, feature amount extraction, classification, and motion selection, and a power control function. As shown in FIG. 15B, a body surface potential measuring device having a user's myoelectric potential acquisition, signal preprocessing, and wireless data transmission functions, and wireless data transmission / reception and feature amount extraction, An example is a configuration including a relay device having a classification and operation selection function and an actuator having a wireless data reception and power control function. Since the myoelectric actuator having the configuration shown in FIG. 15A does not require a relay device, high-speed data analysis is possible, and operation with high real-time performance is possible. In the myoelectric actuator having the configuration shown in FIG. 15B, the body surface potential measuring device and the actuator are wirelessly connected via a relay device, and the body surface potential measuring device and the actuator can be separated from each other. The degree of freedom in shape design is improved. Further, by providing the relay device with the function, it is possible to reduce the size and power consumption of the body surface potential measuring device and the actuator. Specific examples of the myoelectric actuator include a myoelectric prosthetic hand, a myoelectric prosthetic foot, and a myoelectric powered suit. A powered suit is a device intended to assist the dynamics of movement.
Among the above specific examples, the myoelectric prosthetic hand is a device that identifies the movement of the upper limb from the myoelectric potential of the upper limb and operates an actuator in the shape of the upper limb. The myoelectric prosthetic hand also operates in the flow as shown in FIG.
In the user's myoelectric potential acquisition step, it is preferable to acquire the myoelectric potential of the upper limb muscle. The myoelectric potential of the upper limb muscles includes, for example, the ulnar carpal extensor muscle, the ulnar carpal flexor muscle, the long radial carpal extensor muscle, the short radial carpal extensor muscle, the radial carpal flexor muscle, the long palm muscle, and the superficial finger flexor muscle. Long mother finger abductor muscle, maternal and child ball muscle group, short palm muscle, elbow muscle, finger extensor muscle, short mother finger extensor muscle, long mother finger extensor muscle, small finger extensor muscle, total finger extensor muscle, circular inward muscle, arm radius Examples thereof include muscles, triceps muscles, biceps muscles, humer muscles, and crow mouth muscles. In particular, by measuring the extensor carpi radialis, extensor carpi radialis, extensor carpi radialis, extensor carpi radialis, flexor carpi radialis, triceps brachii, and biceps brachii, fingers Bends, wrist bends, and wrist twists can be identified. The electromyogram preferably has a measuring electrode at a position where these myoelectric potentials can be acquired.

以下、本発明を実施例により具体的に説明する。しかしながら、本発明はかかる実施例に限定されない。
導電性微粒子の平均2次粒子径、並びに、粘着性電極層の厚み、粘着性電極の導電性、粘着性及び装着感の測定/評価は、以下のようにして行った。なお、以下、特に断りのない場合は、25℃、湿度45%の条件で測定/評価を行った。
(1)平均2次粒子径
平均2次粒子径は、走査型電子顕微鏡を用いて測定した。具体的な操作を説明する。
サンプル(粘着性電極層)を適当なサイズに切り分け、日立ハイテクノロジーズ社製、イオンミリング装置E-3500を用いてBIB加工し、粘着性電極層の断面を作製した。この際、必要に応じてサンプルを冷却しながらBIB加工を行った。加工したサンプルに導電処理を施し、粘着性電極層の断面を日立製作所社製、走査型電子顕微鏡S-4800にて観察した。10個以上の粒子(2次粒子)が存在する任意の一視野を選択し、その画像内のすべての粒子径を測定し、その平均値を、平均2次粒子径とした。
(2)粘着性電極層の厚み
ミツトヨ社製、高精密タイプのシックネスゲージを用いて測定した。
(3)導電性の評価
粘着性電極の導電性の評価は、粘着性電極層の銅箔基材と対向する面に5mm角の銅箔を貼りつけ、銅箔基材とは5mm角の銅箔との間の抵抗値を測定し、10Ω未満であれば◎判定、10Ω以上100Ω未満であれば○判定、100Ω以上10kΩ未満であれば△判定、10kΩ以上1MΩ未満であれば×判定、1MΩ以上であれば××とした。
(4)粘着性の評価
粘着性電極の粘着性の評価は、粘着性電極をアルコールで拭いた上腕に貼りつけ、腕を下におろした状態で、10秒以内に落下した場合×判定、1分以内に落下した場合△判定
、1分よりも長く貼りついていた場合○判定とした。さらに、粘着性電極をアルコールで拭いた上腕に貼りつけ、1分間ランニングをした後も貼りついていた場合◎判定とした。
(5)装着感の評価
粘着性電極の装着感の評価は、粘着性電極をアルコールで拭いた上腕に貼りつけ、静止時の不快感、運動時(発汗時)の不快感、取り外し後の糊残りの有無を目視で判断し、すべてに該当する場合を×、いずれか2つに該当する場合を△、いずれか1つに該当する場
合を○、いずれにも該当しない場合を◎とした。
Hereinafter, the present invention will be specifically described with reference to Examples. However, the present invention is not limited to such examples.
The average secondary particle diameter of the conductive fine particles, the thickness of the adhesive electrode layer, the conductivity of the adhesive electrode, the adhesiveness, and the wearing feeling were measured / evaluated as follows. Hereinafter, unless otherwise specified, measurements / evaluations were carried out under the conditions of 25 ° C. and 45% humidity.
(1) Average Secondary Particle Diameter The average secondary particle diameter was measured using a scanning electron microscope. A specific operation will be described.
A sample (adhesive electrode layer) was cut into an appropriate size and subjected to BIB processing using an ion milling device E-3500 manufactured by Hitachi High-Technologies Corporation to prepare a cross section of the adhesive electrode layer. At this time, BIB processing was performed while cooling the sample as needed. The processed sample was subjected to conductive treatment, and the cross section of the adhesive electrode layer was observed with a scanning electron microscope S-4800 manufactured by Hitachi, Ltd. Any one field in which 10 or more particles (secondary particles) exist was selected, all the particle diameters in the image were measured, and the average value was taken as the average secondary particle diameter.
(2) Thickness of adhesive electrode layer Measured using a high-precision type thickness gauge manufactured by Mitutoyo.
(3) Evaluation of conductivity To evaluate the conductivity of the adhesive electrode, a 5 mm square copper foil is attached to the surface of the adhesive electrode layer facing the copper foil base material, and the copper foil base material is 5 mm square copper. The resistance value between the foil and the foil is measured, and if it is less than 10Ω, it is judged as ◎, if it is 10Ω or more and less than 100Ω, it is judged as ○, if it is 100Ω or more and less than 10kΩ, it is judged as △, and if it is 10kΩ or more and less than 1MΩ, it is judged as ×, 1MΩ. If it is above, it is set as XX.
(4) Evaluation of adhesiveness The adhesiveness of the adhesive electrode is evaluated by attaching the adhesive electrode to the upper arm wiped with alcohol and dropping it within 10 seconds with the arm down. If it fell within minutes, it was judged as Δ, and if it stuck for longer than 1 minute, it was judged as ○. Furthermore, if the adhesive electrode was attached to the upper arm wiped with alcohol and was attached even after running for 1 minute, it was judged as ◎.
(5) Evaluation of wearing feeling To evaluate the wearing feeling of the adhesive electrode, attach the adhesive electrode to the upper arm wiped with alcohol, discomfort at rest, discomfort during exercise (when sweating), glue after removal. The presence or absence of the remaining amount was visually judged, and the case corresponding to all was marked with ×, the case corresponding to any two was marked with Δ, the case corresponding to any one was marked with ○, and the case not applicable to any of them was marked with ⊚.

[実施例1]
20gのシリコーン粘着剤(信越化学社、KR-3701)と、0.1gのシリコーン粘着剤用白金系触媒(信越化学社、CAT-PL-50T)とを、自転公転ミキサーによって撹拌混合し、疎水性粘着性バインダーを得た。この疎水性粘着性バインダー0.5gに、平均粒子径250μmの銀粉0.5gとクロロホルム0.5gを加え、かき混ぜ棒で撹拌混合し、導電性粘着剤を得た。
30mm×60mmの銅箔基材上に、得られた導電性粘着剤を、孔版を用いてステンシル印刷した後、室温で5分間乾燥し、さらに120℃に加熱したホットプレート上で5分間加熱することで粘着性電極層を形成した。得られた粘着性電極は1.3cm角の粘着性電極層を有し、粘着性電極層の厚みは100μmであった。
得られた粘着性電極の導電性及び粘着性の評価を表1に記載した。
[Example 1]
20 g of silicone pressure-sensitive adhesive (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., KR-3701) and 0.1 g of platinum-based catalyst for silicone pressure-sensitive adhesive (Shin-Etsu Chemical Co., Ltd., CAT-PL-50T) are stirred and mixed by a rotation / revolution mixer, and hydrophobic. A sticky binder was obtained. To 0.5 g of this hydrophobic adhesive binder, 0.5 g of silver powder having an average particle diameter of 250 μm and 0.5 g of chloroform were added, and the mixture was stirred and mixed with a stirring rod to obtain a conductive adhesive.
The obtained conductive adhesive is stencil-printed on a 30 mm × 60 mm copper foil substrate using a stencil, dried at room temperature for 5 minutes, and further heated on a hot plate heated to 120 ° C. for 5 minutes. As a result, an adhesive electrode layer was formed. The obtained adhesive electrode had a 1.3 cm square adhesive electrode layer, and the thickness of the adhesive electrode layer was 100 μm.
The evaluation of the conductivity and the adhesiveness of the obtained adhesive electrode is shown in Table 1.

[実施例2~21、29~30及び参考例1~7
実施例1と同様において、導電性粘着剤組成及び粘着性電極層の厚みを表1のように変更し、実施例2~21、29~30及び参考例1~7の粘着性電極を作製した。
なお、参考例6、7で使用した導電性微粒子CNTとは、円筒状(直径60nm、長さ1μm)のカーボンナノチューブのことである。
[Examples 2 to 21 , 29 to 30 and Reference Examples 1 to 7 ]
In the same manner as in Example 1, the composition of the conductive adhesive and the thickness of the adhesive electrode layer were changed as shown in Table 1, and the adhesive electrodes of Examples 2 to 21 , 29 to 30 and Reference Examples 1 to 7 were prepared. ..
The conductive fine particle CNTs used in Reference Examples 6 and 7 are cylindrical (diameter 60 nm, length 1 μm) carbon nanotubes.

実施例1~21、29、30及び参考例2~5の粘着性電極は、静止時も運動時もべたつくことがなく、また取り外した際も糊残りが生じず良好な装着感を示したため装着感◎判定とした。参考例6及び7の粘着性電極は、不快感はないものの、糊残りが多少あったため装着感○判定とした。参考例1の粘着性電極は、銀粒子が大きく、静止時、運動時ともにごつごつとした装着時の不快感があったものの、糊残りはなかったため装着感△判定とした。 The adhesive electrodes of Examples 1 to 21 , 29, 30 and Reference Examples 2 to 5 were not sticky when stationary or exercising, and did not leave adhesive residue when removed, and thus showed a good wearing feeling. Feeling ◎ Judgment was made. The adhesive electrodes of Reference Examples 6 and 7 did not cause any discomfort, but there was some adhesive residue, so the wearing feeling was judged to be ○. The adhesive electrode of Reference Example 1 had large silver particles and had a rugged discomfort during both stationary and exercising, but there was no adhesive residue, so the wearing feeling was judged to be Δ.

[比較例1]
比較例1の粘着性電極として、スポーツセンシング社製ディスポ電極SS-SUP00Sをそのまま使用した。この電極は、銀及び塩化銀からなる電極の上に導電性ゲルからなる粘着剤層を積層した構成を有する。この導電性ゲルの厚みは500μmであった。なお、この導電性ゲルは導電性粒子を含まず、イオン電導によって低い抵抗を得ている。
比較例1の粘着性電極は、装着時のべたつき感が強く、運動時には粘着剤が溶けだす等の不快感があり、脱着時の糊残りも多かったため装着感×判定とした。
[Comparative Example 1]
As the adhesive electrode of Comparative Example 1, the disposable electrode SS-SUP00S manufactured by Sports Sensing Co., Ltd. was used as it was. This electrode has a structure in which an adhesive layer made of a conductive gel is laminated on an electrode made of silver and silver chloride. The thickness of this conductive gel was 500 μm. This conductive gel does not contain conductive particles and obtains low resistance by ionic conduction.
The adhesive electrode of Comparative Example 1 had a strong sticky feeling at the time of wearing, had discomfort such as the adhesive melting out during exercise, and had a large amount of adhesive residue at the time of attachment / detachment.

Figure 0007104120000002
Figure 0007104120000002

[実施例31]
実施例12の粘着性電極を2つの測定用電極と1つのグランド電極として有する心電計を作製した。
この心電計は、可撓性のある基材上に、上述の2つの測定用電極、1つのグランド電極、及び、電子回路を有する構成を有している。基材には東洋紡社製PETフィルムA4300を用いた。配線は藤倉化成社製ドータイトFA-353Nを所定の形状にスクリーン印刷し、100℃で30分間加熱焼成することで形成した。この配線に含まれる絶縁性材料は約50体積%であり、焼成後、基材に密着していることが確認できた。電子部品には市販のICチップを用い、電子部品の実装には、藤倉化成社製ドータイトXA-910を所定の形状にステンシル印刷し、印刷したXA-910上にICチップを配置し、100℃で1時間加熱焼成することで配線上にICチップを固定した。
本実施例の心電計は、アナログフロントエンドに差動計装アンプと、ハイパスフィルタと、ローパスフィルタとアクティブグランドを有している。差動計装アンプのゲインは1000に設定した。ハイパスフィルタとローパスフィルタの遮断周波数はそれぞれ0.3Hz、1kHzに設計した。アクティブグランドは0Vを出力するアンプである。
2つの測定用電極は差動計装アンプに差動入力に接続し、グランド電極はアクティブグランドの出力端子に接続した。
一方の測定用電極を左胸部、他方の測定用電極左腹部、グランド電極を左腹部に装着し、心電計からの出力端子を、LeCroy社製オシロスコープ9304Aに接続し、波形を観察した。得られた波形を図16に示す。この心電計は、曲率半径約50mmで屈曲させた状態でも図16と同様の波形を得ることができた。
[Example 31]
An electrocardiograph having the adhesive electrodes of Example 12 as two measurement electrodes and one ground electrode was produced.
This electrocardiograph has a configuration having the above-mentioned two measurement electrodes, one ground electrode, and an electronic circuit on a flexible base material. A PET film A4300 manufactured by Toyobo Co., Ltd. was used as a base material. The wiring was formed by screen-printing Dotite FA-353N manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. in a predetermined shape and heating and firing at 100 ° C. for 30 minutes. The insulating material contained in this wiring was about 50% by volume, and it was confirmed that it was in close contact with the base material after firing. A commercially available IC chip is used for the electronic component, and for mounting the electronic component, Dotite XA-910 manufactured by Fujikura Kasei Co., Ltd. is stencil-printed in a predetermined shape, and the IC chip is placed on the printed XA-910 at 100 ° C. The IC chip was fixed on the wiring by heating and firing for 1 hour.
The electrocardiograph of this embodiment has a differential instrumentation amplifier, a high-pass filter, a low-pass filter, and an active ground at the analog front end. The gain of the differential instrumentation amplifier was set to 1000. The cutoff frequencies of the high-pass filter and the low-pass filter were designed to be 0.3 Hz and 1 kHz, respectively. The active ground is an amplifier that outputs 0V.
The two measurement electrodes were connected to the differential input to the differential instrumentation amplifier, and the ground electrode was connected to the output terminal of the active ground.
One measurement electrode was attached to the left chest, the other measurement electrode was attached to the left abdomen, and the ground electrode was attached to the left abdomen. The output terminal from the electrocardiograph was connected to the LeCroy oscilloscope 9304A, and the waveform was observed. The obtained waveform is shown in FIG. This electrocardiograph was able to obtain the same waveform as in FIG. 16 even when it was bent with a radius of curvature of about 50 mm.

本発明に係る電位測定デバイスによれば、長時間装着時の不快感を解消し、正確な電位信号を取得することが可能となるので、各種表面電位の測定に利用でき、特に、心電計や筋電計等の体表面電位測定デバイスに好適に利用することができる。
さらに、該体表面電位測定デバイスを用いた病理、健康状態診断システム、生体マシンインターフェースに好適に利用することができる。
According to the potential measuring device according to the present invention, it is possible to eliminate discomfort when worn for a long time and acquire an accurate potential signal, so that it can be used for measuring various surface potentials, and in particular, an electromyogram. It can be suitably used for a body surface potential measuring device such as an electromyogram or an electromyogram.
Further, it can be suitably used for a pathology, a health condition diagnosis system, and a biological machine interface using the body surface potential measuring device.

Claims (13)

可撓性のある基材と、
該基材の上に形成された電子回路と、
2つ以上の測定用電極と
を有し、
前記測定用電極が、可撓性のある基材の上に形成され、
前記測定用電極が、粘着性バインダー、並びに平均二次粒子径が50μm以上1mm以下の導電性微粒子を含む粘着性電極である、
電位測定デバイス。
With a flexible substrate,
An electronic circuit formed on the substrate and
It has two or more measurement electrodes and
The measurement electrode is formed on a flexible substrate and
The measurement electrode is an adhesive electrode containing an adhesive binder and conductive fine particles having an average secondary particle diameter of 50 μm or more and 1 mm or less.
Potential measuring device.
前記粘着性バインダーが疎水性である、
請求項1に記載の電位測定デバイス。
The adhesive binder is hydrophobic,
The potential measuring device according to claim 1.
配線が絶縁性の材料を含む、
請求項1又は2に記載の電位測定デバイス。
Wiring contains insulating material,
The potential measuring device according to claim 1 or 2.
配線と電子部品との接続が、金属と有機物の複合材料によって形成されている、
請求項1からのいずれか1項に記載の電位測定デバイス。
The connection between the wiring and the electronic components is made of a composite material of metal and organic matter,
The potential measuring device according to any one of claims 1 to 3 .
前記有機物がエポキシ系樹脂である、
請求項に記載の電位測定デバイス。
The organic substance is an epoxy resin.
The potential measuring device according to claim 4 .
電子回路が薄膜トランジスタを含む、
請求項1からのいずれか1項に記載の電位測定デバイス。
Electronic circuits include thin film transistors,
The potential measuring device according to any one of claims 1 to 5 .
電子回路がバッファ回路を有しており、前記バッファ回路が薄膜トランジスタを含む、
請求項に記載の電位測定デバイス。
The electronic circuit has a buffer circuit, and the buffer circuit includes a thin film transistor.
The potential measuring device according to claim 6 .
表面の一部がゴム状材料によって封止されている、
請求項1からのいずれか1項に記載の電位測定デバイス。
Part of the surface is sealed with a rubbery material,
The potential measuring device according to any one of claims 1 to 7 .
前記ゴム状材料がシリコーン樹脂である、
請求項に記載の電位測定デバイス。
The rubber-like material is a silicone resin.
The potential measuring device according to claim 8 .
請求項1からのいずれか1項に記載の電位測定デバイスを含む、
筋電アクチュエータ。
The potential measuring device according to any one of claims 1 to 9 is included.
Myoelectric actuator.
導電性ペーストを印刷することで配線を形成する工程を含む、
請求項1からのいずれか1項に記載の電位測定デバイスの製造方法。
Including the step of forming wiring by printing a conductive paste,
The method for manufacturing a potential measuring device according to any one of claims 1 to 9 .
導電性接着剤又は/及び異方導電性接着剤を用いて電子部品を配線上へ実装する工程を含む、
請求項1からのいずれか1項に記載の電位測定デバイスの製造方法。
Including the step of mounting an electronic component on a wiring using a conductive adhesive and / and an anisotropic conductive adhesive.
The method for manufacturing a potential measuring device according to any one of claims 1 to 9 .
請求項1からのいずれか1項に記載の電位測定デバイスを用いて電位を測定する方法。 A method for measuring an electric potential using the electric potential measuring device according to any one of claims 1 to 9 .
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