JPWO2019039512A1

JPWO2019039512A1 - 伸縮性電極、伸縮性電極の製造方法、生体情報計測用衣服および生体情報計測方法

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Publication number: JPWO2019039512A1
Application number: JP2019537657A
Authority: JP
Inventors: 春彦成澤; 達彦入江; 近藤　孝司; 孝司近藤
Original assignee: Toyobo Co Ltd
Current assignee: Toyobo Co Ltd
Priority date: 2017-08-24
Filing date: 2018-08-22
Publication date: 2020-07-30
Anticipated expiration: 2038-08-22
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Abstract

過剰な長時間・高温乾燥による樹脂の劣化による電極特性の低下やコストの増大を招くことがなく、洗濯耐久性に優れ、皮膚に対して安全で、低分子量有機化合物が原因となる皮膚かぶれ、皮膚炎症を発症しない伸縮性電極を提供する。生体信号を測定するために皮膚に接触させる伸縮性電極として、面積が１〜５００平方ｃｍ、厚さが１０〜８００μｍであり、伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量が１〜５，０００ｐｐｍであることを特徴とする伸縮性電極を用いる。電極中の低分子量有機成分の残留濃度を制限することにより洗濯耐久性が向上すること、また、皮膚かぶれ、皮膚炎症の発症は電極中の低分子量有機成分の残留濃度そのものではなく、電極から徐々に放出される低分子量有機成分が原因であり、低分子量有機化合物の放出速度から求められる衣服内濃度を管理する。

Description

本発明は、生体の皮膚表面に接触させて生体内部の微弱な電気信号を計測することができる皮膚刺激性が低く生体情報計測用衣服に有用な伸縮可能な電極に関するものである。

従来、脳波、心電図、筋電図等の生体内部の微弱な生体電気信号を測定するために、導電性を有する柔らかい導電性粘着ゲルなどからなる粘着パッド電極（特許文献１）等が用いられている。この様な粘着パッド電極は被験者の皮膚に直接貼り付けられることから、電極が皮膚に刺激を与えて皮膚かぶれ、皮膚炎症を発症し易いことが懸念されていた。この皮膚かぶれ・皮膚炎症の原因として粘着パッド中の低分子量の未反応モノマーや残留溶剤があることから、未反応のモノマーや残留溶剤等を含まないプレポリマーを用いた粘着電極が提案されている（特許文献２）。

また、未反応モノマーや残留溶剤等の低分子量成分は、粘着パッド電極と同様に皮膚に貼り付けられる絆創膏においても問題視され、貼付剤中の低分子量成分を極力少なくする乾燥条件を選ぶこと（特許文献３）、皮膚刺激を与える分子量２，０００以下の低分子量の成分を含まないオリゴマーを用いること（特許文献４）などの努力がなされている。

従来の粘着パッド電極は、独立した電極を貼り付けて被験者が安静にした状態で測定を可能にするが、一方、日常生活の長期間に渡り生体電気信号を測定する要求に伴い電極を取り付けた衣服が注目され、衣服に取り付けることが可能でかつ人体に密着して適合できる伸長可能な電極が提案されている（特許文献５）。特許文献５では、樹脂と導電性金属粉、有機溶剤を含む導電性ペーストを乾燥して電極を形成するが、高沸点溶剤を用いており、樹脂の劣化を抑えるために加熱温度と時間に上限を設けており、低分子量成分である溶剤が残留し、長時間皮膚に接触していると皮膚かぶれ、皮膚炎症を発症する恐れがある。また、電極を取り付けた衣服は繰返し使用されることから、洗濯したときに電極特性が劣化する懸念があった。

特開平０９-２１５６６８号公報特開昭６２−２７０１３４号公報特開平０６−２７１４６１号公報特開２００３−０４９１４２号公報国際公開ＷＯ２０１６／１１４２７８

樹脂と導電性金属粉から構成される伸長可能な電極はシート化する際に、有機溶剤ないしモノマーを含んだ前駆体となる液状物を、塗布または印刷した後に乾燥ないし硬化することによってシート状とする。このときに乾燥や硬化が不十分であるとシート内に皮膚かぶれ・皮膚炎症の原因となる有機溶剤や未反応モノマーといった低分子量の有機化合物が多量に残留するため、より高温下で長時間処理する必要がある。ところが過剰に高温、長時間の処理を行うと樹脂の劣化や脆化を招き、伸縮性が低下して伸長時のシート抵抗や荷重が増加し、繰返し洗濯すると電極特性が劣化する。そのため伸縮性や洗濯耐久性を維持しながら有機溶剤や未反応モノマーの残留量を低減するには限界があった。

ところが有機溶剤や未反応モノマーの残留量と皮膚刺激試験の結果を比較すると、シート中に多少残留していた場合でも皮膚刺激に影響を与えないことが分かり、さらに検討を進めたところ、残留量がある閾値を超えたときにシートから放出した有機溶剤や未反応モノマーが皮膚刺激に影響を与えることが分かった。
一方、有機溶剤や未反応モノマーの多量な残留量は洗濯耐久性に影響を与え、多量に残留していた場合には、洗濯耐久性が低下することが分かった。
本発明は、かかる従来技術の課題を背景になされたものであり、過剰な長時間・高温乾燥による樹脂の劣化や電極特性の低下、コストの増大を招くことがなく皮膚に対して安全で、低分子量成分が原因となる皮膚かぶれ、皮膚炎症を発症しない、洗濯耐久性に優れた伸縮性電極を提供することにある。

本発明者は、かかる目的を達成するために鋭意検討した結果、以下の手段により上記課題を解決できることを見出し、本発明に到達した。
すなわち、本発明は以下の［１］〜［８］の構成からなる。
［１］生体信号を測定するために皮膚に接触させる伸縮性電極であって、面積が１〜５００平方ｃｍ、厚さが１０〜８００μｍであり、伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量が１〜５，０００ｐｐｍで、かつ、その有機化合物の衣服内濃度が、その有機化合物が健康に影響を与える許容濃度よりも低いことを特徴とする伸縮性電極。
［２］伸縮性電極の未伸長時におけるシート抵抗が３００Ω_□以下であり、かつ、伸縮性電極の伸長率１０％におけるシート抵抗増加比が１０未満であることを特徴とする［１］に記載の伸縮性電極。
［３］伸縮性電極の引張弾性率が５００ＭＰａ以下で、かつ、伸縮性電極の伸長率１０％における伸長時の荷重が１００Ｎ以下であることを特徴とする［１］または［２］に記載の伸縮性電極。
［４］伸縮性電極の洗濯５０回後のシート抵抗増加比が４．０未満であることを特徴とする［１］〜［３］のいずれかに記載の伸縮性電極。
［５］伸縮性電極が導電性微粒子とバインダー樹脂から構成される導電シートからなることを特徴とする［１］〜［４］のいずれかに記載の伸縮性電極。
［６］バインダー樹脂の弾性率が１ＧＰａ以下で、かつ、破断伸度が２００％以上であることを特徴とする［１］〜［５］のいずれかに記載の伸縮性電極。
［７］導電性ペーストを塗布または印刷により作製されることを特徴とする［１］〜［６］のいずれかに記載の伸縮性電極の製造方法。
［８］［１］〜［６］のいずれかに記載の伸縮性電極を生体に接触する側に備えることを特徴とする生体情報計測用衣服。
［９］［１］〜［６］のいずれかに記載の伸縮性電極を備えた生体情報計測用衣服を用い、分子量２，０００以下の有機化合物の衣服内濃度が、２０ｐｐｍ以下となるように保った状態にて生体情報計測を行う事を特徴とする生体情報計測方法。

さらに本発明は以下の構成を含む事が好ましい。
［１０］［１］〜［６］のいずれかに記載の伸縮性電極を備えた生体情報計測用衣服を用い、分子量２，０００以下の有機化合物の衣服内濃度が、当該有機化合物が健康に影響を与える許容濃度よりも低いレベルに保った状態にて生体情報計測を行う事を特徴とする生体情報計測方法。

本発明の伸縮性電極によれば、衣服内側の一部に取り付けて、生体信号を測定するために皮膚に接触させる伸縮性電極の面積が１〜５００平方ｃｍ、厚さを１０〜８００μｍとすることにより、体積あたりの表面積を制限し、伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量を１〜５，０００ｐｐｍに制限することにより、低分子量有機化合物が残留していた場合でも、低い衣服内濃度となり、人体に密着しても皮膚に対して安全で低分子量有機化合物が原因となる皮膚かぶれ、皮膚炎症の恐れがない。具体的には衣服内空間における当該有機化合物濃度を２０ｐｐｍに抑えた状態にて生体情報計測が可能となる。
さらに、伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量を１〜５，０００ｐｐｍに制限することにより洗濯耐久性にも優れ、洗濯５０回後のシート抵抗増加比が４．０未満となる。

さらに、伸縮性電極の未伸長時におけるシート抵抗が３００Ω_□以下であり、かつ、伸縮性電極の伸長率１０％におけるシート抵抗増加比が１０未満であることから、測定に必要な電気信号を得て、着用時に姿勢変化したときに変形する生地に伴って電極が引き伸ばされても安定な電気信号が確保される。また、伸縮性電極の引張弾性率が１ＧＰａ以下で、かつ、伸縮性電極の伸長率１０％における伸長時の荷重が１００Ｎ以下であるために、着用時に姿勢変化したときに変形する生地に電極が追随し違和感を損なわない。さらに、柔軟で伸縮可能なため衣服に取り付けて使用しても着用感を損なうことがない。
このような伸縮性電極の構成は、導電性微粒子とバインダー樹脂からなり、導電性微粒子を用いることで電気信号を確保し、バインダー樹脂で微粒子を固定し電極としての形状を保持する。このとき弾性率が１ＧＰａ以下で、かつ、破断伸度が２００％以上であるバインダー樹脂を用いることで、伸縮性に優れた電極を得て、生地に電極が追随し違和感を損なわず、生地に伴って電極が引き伸ばされても安定な電気信号が確保される。

以下、本発明の実施形態の伸縮性電極について説明する。
本発明の伸縮性電極の形状は、面積が１〜５００平方ｃｍ、厚さが１０〜８００μｍのシート状で、衣服内側の一部に取り付けられる。面積が１平方ｃｍ未満の場合には、電極がずれた場合に安定な電気信号を確保できない。また面積が５００平方ｃｍを越える場合には、衣服内の換気が妨げられて、湿度による蒸れや、放出した低分子量有機化合物が皮膚の一部に滞留し、皮膚かぶれ、皮膚炎症が懸念される。厚みが１０μｍ未満の場合には、シート抵抗が高くなり伸長時に変形した時に電極が破断する恐れがある。厚み８００μｍを超える場合には、伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量が５，０００ｐｐｍを超える恐れがあり、伸長時の荷重が高くなり生地が伸長したときに電極が追随せず着用感が損なわれる。

本発明の伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量は１〜５，０００ｐｐｍで、かつ、その有機化合物の衣服内濃度は、その有機化合物が健康に影響を与える許容濃度よりも低く、それによって低分子量有機化合物に起因する皮膚かぶれ、皮膚炎症の発症が低減される。有機化合物の放散速度はＪＩＳＡ１９０１（建築材料の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物放散測定方法−小形チャンバー法）による方法、ＪＩＳＣ９９１３（電子機器からの揮発性有機化合物（ＶＯＣ）及びカルボニル化合物放散測定方法−チャンバー法）による方法等によって測定され、各方法によって放散速度を測定し、特定条件下における有機化合物の衣服内濃度を計算する。また、有機化合物が健康に影響を与える許容濃度は、日本産業衛生学会が勧告する化学物質の許容濃度、米国産業衛生専門家会議（ＡＣＧＩＨ）が勧告する作業環境許容濃度、米国労働安全衛生庁（ＯＳＨＡ）の許容濃度等を利用でき、いずれかの数字が異なる場合には最も低い数字を利用するのが好ましい。伸縮性電極は前記の構成を有する限り、導電性を持つ層を一層または二層以上の層構造を有してもよく、導電層の片面およびまたは両面に絶縁層を有してもよい。

本発明の伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量は１〜５，０００ｐｐｍであり、さらに伸縮性電極の伸長率１０％におけるシート抵抗増加比が１０未満であることから、洗濯５０回後のシート抵抗増加比が４．０未満となり、洗濯耐久性に優れた伸縮性電極となる。低分子量の有機化合物の含有量が１ｐｐｍ未満の場合には、含有量を下げるために要する乾燥・硬化の過程で、バインダー樹脂の劣化や脆化を招き、また、潤滑効果として働く低分子量の有機化合物が不足し、洗濯時に伸縮性電極に加わる応力により、伸長と収縮の過程で可逆的に変化する導電性微粒子の通電構造が破壊されて、シート抵抗が増加する。一方、低分子量の有機化合物の含有量が５，０００ｐｐｍを越える場合には、バインダー樹脂が多量の低分子量の有機化合物によって可塑化されて物性が低下し、洗濯時に伸縮性電極に加わる応力により、伸長と収縮の過程で可逆的に変化する導電性微粒子の通電構造を保持するバインダー樹脂が破断されて、シート抵抗が増加する。
本発明の伸縮性電極は、衣服内側の一部に取り付けて皮膚に接触させて生体信号を測定するが、衣服に取り付ける方法としては、液状の導電性材料を衣服内側の生地に塗布した後に硬化や乾燥することで伸縮性電極を形成する方法、予め伸縮性電極を形成した後に、糸を用いて縫い合わせる方法、液状接着剤やホットメルト接着シートを用いて接着する方法が挙げられる。本発明の伸縮性電極の電気特性は未伸長時におけるシート抵抗が３００Ω _□以下で微弱な生体信号を測定するのに足りる低いシート抵抗を有するとともに、伸長率１０％におけるシート抵抗増加比が１０未満で着用時に生地に伴って電極が伸長しても安定した電気信号を取得する。未伸長時におけるシート抵抗が３００Ω_□を超え、伸長率１０％におけるシート抵抗増加比が１０以上の場合には、安定な電気信号が得られない。本発明の伸縮性電極の伸長物性は、引張弾性率が１ＧＰａ以下で、かつ、伸縮性電極の伸長率１０％における伸長時の荷重が１００Ｎ以下であり、衣服に取り付けて使用する際に、生地が伸長しても電極が追随して伸長し、着用感が損なわれることがない。本発明の伸縮性電極は、導電性微粒子とバインダー樹脂および有機溶剤からなる導電性ペーストを塗布または印刷などの手段によって作製される。
なお、シート抵抗とは皮膜抵抗と同義であり、導電性シートを正方形とした際に任意の一辺から対向する一辺までの面方向の電気抵抗値として定義される。

導電性微粒子は金属系微粒子およびまたは炭素系微粒子であり、金属系微粒子としては、銀、金、白金、パラジウム、銅、ニッケル、アルミニウム、亜鉛、鉛、錫などの金属粒子、黄銅、青銅、白銅、半田などの合金粒子、銀被覆銅のようなハイブリッド粒子、さらには金属メッキした高分子粒子、金属メッキしたガラス粒子、金属被覆したセラミック粒子などを用いることができる。炭素系微粒子としては、グラファイト粉末、活性炭粉末、鱗片状黒鉛粉末、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、フラーレン、カーボンナノチューブなどを用いることができる。導電性微粒子は１種のみであってもよいし２種以上であってもよい。バインダー樹脂は弾性率が１ＧＰａ以下で、かつ、破断伸度が２００％以上である樹脂を用いることが好ましく、熱可塑性樹脂、熱・光硬化性樹脂、ゴム・エラストマーなどが挙げられる。熱可塑性樹脂としては低密度ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリ塩化ビニリデン、共重合ポリエステルなどを用いることができる。熱・光硬化性樹脂としてはアクリル樹脂、シリコン樹脂、ポリウレタン樹脂などを用いることができる。ゴム・エラストマーとしてはウレタンゴム、アクリルゴム、シリコーンゴム、ブタジエンゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブチルゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、フッ化ビニリデンコポリマーなどが挙げられる。バインダー樹脂は１種のみであってもよいし２種以上であってもよい。導電性微粒子の配合量はシート抵抗と伸縮性を考慮して決定され、バインダー樹脂に対する体積％が大きいとシート抵抗は低くなり電気信号の劣化が抑えられるが、伸縮性が下がり、ひきつれ感、フィット感が悪化する。一方、体積％が小さいと伸縮性が上がりひきつれ感、フィット感が向上するが、シート抵抗が高くなり電気信号が劣化する。両者の特性のバランスを取る上で導電性微粒子のバインダー樹脂に対する配合量は２０〜６０体積％が好ましい。

導電性ペーストに用いられる有機溶剤は、室温２０℃における蒸気圧が０．１〜１０，０００Ｐａであることが好ましく、より好ましくは０．２〜５，０００Ｐａである。有機溶剤の蒸気圧が低い場合は、高濃度の残留濃度でも衣服内濃度は低くなるが、導電性微粒子の体積分率が下がりシート抵抗が上昇し、樹脂の体積分率が下がり、伸長時に破断しやすくなる。また、塗布、印刷後の乾燥時に、必要な特性を得るのに、高温、長時間を要し物性の低下やコストの増大を招く。一方、有機溶剤の蒸気圧が高い場合には、低濃度の残留濃度でも衣服内濃度が高くなることがあり、また、ペースト製造工程や塗布、印刷の際に、溶剤が揮発し作業性が悪くなる。
このような蒸気圧を有する有機溶剤としては、トルエン（２，９００Ｐａ）、エチルベンゼン（９３０Ｐａ）、ベンジルアルコール（１３Ｐａ）、イソホロン（４０Ｐａ）、γ−ブチロラクトン（１５０Ｐａ）、メチルイソブチルケトン（２，１００Ｐａ）、シクロヘキサノン（５００Ｐａ）、ｎ−プロピルアセテート（３，３００Ｐａ）、ｎ−ブチルアセテート（１，２００Ｐａ）、ｎ−ペンチルアセテート（６５０Ｐａ）、ｎ−ドデカノール（２．４Ｐａ）、エチレングリコール（７Ｐａ）、エチレングリコールモノブチルエーテル（８０Ｐａ）、エチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（２７０Ｐａ）、ジエチレングリコール（２．７Ｐａ）、ジエチレングリコールモノエチルエーテル（１３Ｐａ）、ジエチレングリコールモノブチルエーテル（３．０Ｐａ）、ジエチレングリコールジメチルエーテル（３３０Ｐａ）、ジエチレングリコールモノエチルエーテルアセテート（５．６Ｐａ）、ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート（５．３Ｐａ）、プロピレングリコールモノメチルエーテルアセテート（２２７Ｐａ）、ソルベッソ１５０（７８Ｐａ、エクソンモービル化学社製）などが挙げられ、必要に応じてそれら２種以上が含まれてもよい。このような有機溶剤は、導電性ペーストが塗布、印刷などに適した粘度となるように適宜使用される。

本発明の伸縮性電極には、機械的特性、耐熱性、耐久性を得るために、伸縮可能な導電性膜に必要な特性を損なわない範囲で、絶縁性微粒子を含んでいてもよい。絶縁系微粒子は有機系ないし無機系の絶縁性物質からなる微粒子であり、有機系微粒子としは、アクリル樹脂微粒子、スチレン樹脂系微粒子、メラミン樹脂系微粒子などの樹脂系微粒子を用いることができる。無機系微粒子としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア、タルク、炭化ケイ素、マグネシア、窒化ホウ素などのセラミックス系微粒子や、リン酸カルシウム、リン酸マグネシウム、硫酸バリウム、硫酸カルシウムなどの水に難溶な塩の微粒子を用いることができる。絶縁系微粒子は１種のみであってもよいし２種以上であってもよい。また、本発明の伸縮性電極を作製するために用いられる導電ペーストには、塗布印刷特性を得るために、伸縮可能な導電性膜に必要な特性を損なわない範囲で、チキソ性付与剤、レベリング剤、可塑剤、消泡剤などを配合することができる。導電性ペースト中の有機溶剤の含有量は、導電性微粒子の分散方法や、導電性膜形成方法に適合する導電性ペーストの粘度や乾燥方法などによって決められる。本発明の導電性膜を形成するための導電性ペーストは、微粒子を液体に分散させる従来公知の方法を用いることによって樹脂中に導電性微粒子を均一に分散することができる。例えば、微粒子の分散液、樹脂溶液を混合した後、超音波法、ミキサー法、３本ロールミル法、ボールミル法などで均一に分散することができる。これらの手段は、複数を組み合わせて使用することも可能である。

本発明の伸縮性電極を形成するために導電性ペーストを基材上に塗布または印刷して塗膜を形成し、次いで塗膜に含まれる有機溶剤を揮散させ乾燥させることにより、導電性膜または導電性パターンを形成することができる。導電性ペーストが塗布される基材は特に限定されないが、伸縮性電極の伸縮性を生かすために、可とう性または伸縮性のある基材が好ましい。可とう性基材の例として、紙、布、ポリエチレンテレフタレート、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリイミドなどが挙げられる。伸縮性の基材としては、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）、ニトリルゴム、ブタジエンゴム、ＳＢＳエラストマー、ＳＥＢＳエラストマー、スパンデックス布、ニット布などが挙げられる。これらの基材は、面方向に伸縮可能であることが好ましい。その点でゴムやエラストマーからなる基材が好ましい。導電性ペーストを基材上に塗布する工程は、特に限定されないが、例えば、コーティング法、印刷法などによって行うことができる。印刷法としては、スクリーン印刷法、平版オフセット印刷法、インクジェット法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、グラビアオフセット印刷法、スタンピング法、ディスペンス法、スキージ印刷などが挙げられる。導電性ペーストを塗布された基材を加熱する工程は、大気下、真空雰囲気下、不活性ガス雰囲気下、還元性ガス雰囲気下などで行うことができ、低分子量成分が揮散され、場合により加熱下で硬化反応が進行し、乾燥後の電極のシート抵抗や伸縮性が良好となる。使用する乾燥装置によって大気下における乾燥条件は異なるが、例えば強制対流方式の庫内容量１５１Ｌの送風定温乾燥器においては、加熱温度は８０〜２００℃の範囲、加熱時間は３０〜９０分の範囲で行い、電極のシート抵抗や伸縮性、低分子量成分の衣服内濃度、バインダー樹脂の耐熱性、有機溶剤の蒸気圧などを考慮して低温長時間ないし高温短時間の組合せから選択される。８０℃未満ないし３０分未満では塗膜中の低分子量成分が５，０００ｐｐｍを超えて残留し、所望のシート抵抗や伸縮性、洗濯耐久性が得られず、低分子量成分の衣服内濃度が高くなる。２００℃を超える、ないし９０分を超える場合には、塗膜中の低分子量成分が１ｐｐｍ未満となり、バインダー樹脂と基材の劣化や架橋により所望の伸縮性や洗濯耐久性が得られず、また、コストの増加を招く。

本発明の生体情報計測用衣服は、上記本発明の伸縮性電極が衣服内側の一部に取り付けられた構成を有するものである。本発明の生体情報計測用衣服の基材は、ベルト、ブラジャーのような帯状の物、および／または、編織物、不織布からなる被服であれば特に制限されるものではないが、生体情報の測定のために着用時の身体へのフィット性や運動時・動作時の追従性などの観点から、伸縮性を有するものが好ましい。このような生体情報計測用衣服は、着用者の生体情報を計測する手段となり、通常の着用法と着用感を有し、着用するだけで簡便に各種生体情報を測定することができる。

次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。
［導電性ペーストの作製］
表１に示す材料を用いて、表２に示す重量配合比により樹脂を各溶剤に溶解し、得られた溶液に銀粒子を配合し、３本ロールミルにて混合し、導電性ペーストを得た。

［伸縮性電極の作製］
離型処理ＰＥＴフィルム上に上記の導電ペーストを使い、アプリケータを用いて乾燥膜厚が約１００μｍになるように塗布し、表３に示す温度および時間で、送風定温乾燥機で乾燥した後、離型処理ＰＥＴフィルムを剥離して、シート状の伸縮性電極を得た。このシートを用いて後述する方法で、厚さ、未伸長時シート抵抗、伸長時シート抵抗増加比、伸長時荷重を測定した。実施例の測定結果を表３に示す。

［電極を備えた衣服の作製］
上記で作製した離型処理ＰＥＴフィルム付き伸縮性電極に表１に示すホットメルトシートと離型紙を重ね合わせ、ゴムロール温度を１２０℃に調整したロールラミネート機にて接着し、接着性のある伸縮性電極シートを得た。この伸縮性電極シートを配線巾１０ｍｍ配線長１４０ｍｍに切り抜いた。切り抜いた配線付き電極から離型紙を剥がしシャツ（ポリエステル１００％）の裏面側の所定の位置に配置してアイロンで熱圧着し、さらに離型処理ＰＥＴフィルムを剥がして、裏側に電極を備えたシャツを作製した。

［伸長試験およびシート抵抗の測定］
上記で作製した伸縮性電極シートを幅１０ｍｍ、長さ１４０ｍｍにカットして試験片を作製した。幅２．５ｃｍのチャックを２個備えた伸長試験機（手回し延伸機）を用いて、チャック間距離５．０ｃｍになるようにカットした試験片を挟み、長手方向に伸長率１０％まで伸長（変位量０．５ｃｍ）した。試験前後のシート抵抗はデジタルマルチメータ（横河メータ＆インスツルメンツ社製「ＹＯＫＯＧＡＷＡＴＹ５３０」）を用い、対向する２個のチャックの外側（測定距離１０ｃｍ）にて伸長前後の抵抗値（Ω）を測定し、シート抵抗（Ω_□）を得た。抵抗値の測定は伸長直後（３秒以内）に実施した。

［伸長時荷重の測定］
引張試験機（ＯＲＩＥＮＴＥＣＣＯＲＰＯＲＡＴＩＯＮ社製「ＲＴ平方Ｍ５０」）を用い、幅３０ｍｍ，試験長さ５０ｍｍの伸縮性導電性材料シートを伸長率１０％にしたときにかかる荷重（Ｎ）を測定し、シート長１ｃｍ当りの単位荷重（Ｎ／ｃｍ）を得た。

［洗濯耐久性］
洗濯の条件は、ＪＩＳＬ０８４４に準拠して行った。具体的には、機械洗濯器、洗濯ネット、洗剤（花王株式会社製アタック）を用い、上記で作製した電極を備えたシャツを５回連続洗濯後、１回陰干を１サイクルとして１０回繰り返した。洗濯後の伸縮性導体シートのシート抵抗を測定し、初期シート抵抗との変化（洗濯後のシート抵抗／初期シート抵抗）を求めた。

［伸縮性電極シート中の残留溶剤濃度の測定］
作製した伸縮性電極シートから約１ｍｇを採取精秤し、加熱脱着−ＧＣＭＳにて、２２０℃×２０分の試料加熱を２回行い、２回の定量値の合計を求め、残留量とした。実施例及び比較例の測定結果を表３に示す。

［皮膚一次刺激性試験］
ＳＥＫ４８時間閉塞ヒトパッチ試験に準拠して、次に述べる皮膚一次刺激性試験を行った。日本人男子および女性の計２３名の被験者を対象とし、伸縮性電極を０．８ｃｍ四方にカットし被験者の背部にあて、その上よりパッチテスト用絆創膏にて貼布した。貼布４８時間後に絆創膏を取り除いた３０〜６０分後、および貼布７２時間後に絆創膏を取り除いた約２４時間後に、皮膚の症状を目視にて確認し、評価した。評価の基準は、反応なし０．０点、わすかな紅斑０．５点、明らかな紅斑１．０点、紅斑および浮腫または丘疹２．０点、紅斑および浮腫・丘疹および小水疱３．０点、大水疱４．０点であり、各被験者の評点を求め、下記式（１）により皮膚刺激指数を求めた。

皮膚刺激指数＝評点総和／被験者数 × １００（１）

さらに求めた皮膚刺激指数から、香粧品の皮膚刺激指数１９９５年度の分類（安全品５．０以下、許容品５．０〜１５．０、要改良品１５．０〜３０．０、危険品３０．０以上）により安全性を判定した。実施例及び比較例の結果を表３に示す。

［低分子量有機化合物の放散速度の測定］
低分子量有機化合物の放散試験は、ＪＩＳＡ１９０１（建築材料の揮発性有機化合物（ＶＯＣ）、ホルムアルデヒド及び他のカルボニル化合物放散測定方法−小形チャンバー法）に準拠して次のように行った。作製した伸縮性電極を１５ｃｍ×１５ｃｍ四方で２枚を切り出し、容量２０Ｌのステンレス製小型チャンバー内に設置し、温度２８℃、相対湿度５０％、換気回数０．５回／ｈとし、一日後に捕集管に捕集し、加熱脱着−ＧＣＭＳで捕集管中の有機溶剤濃度を測定し、下記（２）式により放散速度を求めた。

放散速度（μｇ／平方ｍ／ｈ）＝分析濃度（μｇ／立法ｍ）×換気回数（／ｈ）×チャンバー容積（立法ｍ）／試料表面積（平方ｍ）（２）

［着用時の衣服内濃度の計算］
着用時の衣服内濃度は、得られた放散速度から、着用時間を皮膚一次刺激性試験の貼布４８時間、皮膚と電極間の空隙を皮膚と電極の凹凸を考慮し１００μｍとして、下記式（３）でｍｇ／立法ｍ濃度を求め、さらに２５℃、１気圧下におけるｐｐｍ濃度を下記式（４）により求めた。

衣服内濃度（ｍｇ／立法ｍ）＝電極面積（平方ｍ）／皮膚と電極間の空間体積（立法ｍ）×放散速度（ｍｇ／平方ｍ／ｈ）×着用時間（ｈ）（３）

衣服内濃度（ｐｐｍ）＝２４．４６ × 衣服内濃度（ｍｇ／立法ｍ）／有機溶剤の分子量（４）

実施例１、２、３においては適切な加熱温度と処理時間で乾燥することにより、シート特性を満足しつつ、シート中の残留溶剤量と衣服内濃度が抑えられて、洗濯耐久性に優れ、かつ、低い皮膚刺激性を持つ伸縮性電極が得られる。比較例１、３では乾燥条件が不足し、シート中に高濃度の残留溶剤が残り、かつ、放散速度が高くなり、衣服内濃度も高濃度となる。比較例２では過度の乾燥条件により、バインダー樹脂が硬化して満足する伸縮性、洗濯耐久性が得られない。

上述の通り、本発明の伸縮性電極は低分子量有機化合物の含有量を制限し、かつ、その有機化合物の衣服内濃度を許容濃度以下に抑えることにより、人体に密着しても皮膚に対して安全での恐れがなく、洗濯耐久性に優れ、伸長時の荷重が低いために着心地や着用感を損なわず、伸長時においてもシート抵抗の増加が抑えられるため電気ノイズが少ない生体電気信号を得ることができる。

本発明では、低分子量有機化合物が原因となる皮膚かぶれ、皮膚炎症の発症を抑えて、洗濯耐久性、着心地や着用感に優れ、良好な電気信号測定を可能とする生体情報計測用の伸縮性電極および衣服を提供するものであり、日常生活の健康管理、ジョギング、マラソン等屋外スポーツ時の生体情報の把握、建設現場などの屋外作業での労務管理に適用することができる。

Claims

生体信号を測定するために皮膚に接触させる伸縮性電極であって、面積が１〜５００平方ｃｍ、厚さが１０〜８００μｍであり、伸縮性電極中に含まれる分子量２，０００以下の有機化合物の含有量が１〜５，０００ｐｐｍであることを特徴とする伸縮性電極。
前記伸縮性電極の未伸長時におけるシート抵抗が３００Ω_□以下であり、かつ、伸縮性電極の伸長率１０％におけるシート抵抗増加比が１０未満であることを特徴とする請求項１に記載の伸縮性電極。
前記伸縮性電極の引張弾性率が５００ＭＰａ以下で、かつ、伸縮性電極の伸長率１０％における伸長時の荷重が１００Ｎ以下であることを特徴とする請求項１または２に記載の伸縮性電極。
前記伸縮性電極の洗濯５０回後のシート抵抗増加比が４．０未満であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の伸縮性電極。
前記伸縮性電極が導電性微粒子とバインダー樹脂から構成される導電性シートからなることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の伸縮性電極。
前記バインダー樹脂の弾性率が１ＧＰａ以下で、かつ、破断伸度が２００％以上であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の伸縮性電極。
塗布または印刷により作製されることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮性電極の製造方法。
前記請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮性電極を備えたことを特徴とする生体情報計測用衣服。
請求項１〜６のいずれかに記載の伸縮性電極を備えた生体情報計測用衣服を用い、分子量２，０００以下の有機化合物の衣服内濃度が、２０ｐｐｍ以下となるように保った状態にて生体情報計測を行う事を特徴とする生体情報計測方法。