KR102027642B1

KR102027642B1 - 생체 전극 및 그 제조 방법

Info

Publication number: KR102027642B1
Application number: KR1020170056747A
Authority: KR
Inventors: 준 하타케야마; 모토아키 이와부치
Original assignee: 신에쓰 가가꾸 고교 가부시끼가이샤
Priority date: 2016-05-09
Filing date: 2017-05-04
Publication date: 2019-10-01
Also published as: US10950364B2; TW201804954A; TWI663957B; KR20170126406A; JP2017202023A; US20170323698A1; JP6549517B2

Abstract

본 발명의 목적은, 도전성 및 생체 적합성이 우수하고, 경량이며, 또한 저비용으로 제조할 수 있고, 게다가 수지층 표면의 발수성과 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 있는 생체 전극을 제공하는 것이다.
상기 목적은, 도전성 기재와 이 도전성 기재 상에 형성된 생체 접촉층을 갖는 생체 전극으로서, 상기 생체 접촉층은, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자와 이 입자가 분산된 수지층을 포함하며, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇은 것이고, 상기 수지층은 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하며, 상기 규소 함유 수지가 상기 수지층의 표면 측에 편재되는 것인 생체 전극에 의해 달성된다.

Description

생체 전극 및 그 제조 방법{BIO-ELECTRODE AND METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME}

본 발명은, 생체의 피부에 접촉하여, 피부로부터의 전기 신호에 의해서 심박수 등의 몸의 상태를 검지할 수 있는 생체 전극 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

최근 IoT(Internet of Things)의 보급과 함께 웨어러블 디바이스의 개발이 진행되고 있다. 인터넷에 접속할 수 있는 시계나 안경이 그 대표적인 예이다. 또한, 의료 분야나 스포츠 분야에서도, 몸의 상태를 항상 모니터링할 수 있는 웨어러블 디바이스가 필요하게 되고 있으며, 앞으로의 성장 분야이다.

의료 분야에서는, 예컨대 전기 신호에 의해서 심장의 움직임을 감지하는 심전도 측정과 같이, 미약 전류의 센싱에 의해서 몸의 장기의 상태를 모니터링하는 웨어러블 디바이스가 검토되고 있다. 심전도 측정에서는, 도전 페이스트를 칠한 전극을 몸에 장착하여 측정을 하는데, 이것은 1회뿐인 단시간의 측정이다. 이에 대하여, 상기와 같은 의료용 웨어러블 디바이스의 개발이 목표로 하는 것은, 수 주간 연속해서 항상 건강 상태를 모니터하는 디바이스의 개발이다. 즉, 의료용 웨어러블 디바이스에 사용되는 생체 전극에는, 장시간 사용한 경우에도 도전성의 변화가 없을 것이나 피부 알레르기가 없을 것이 요구된다. 또한, 이들에 더하여, 경량일 것, 저비용으로 제조할 수 있을 것도 요구되고 있다.

의료용 웨어러블 디바이스로서는, 몸에 붙이는 타입과, 의복에 내장하는 타입이 있고, 몸에 붙이는 타입으로서는, 상기한 도전 페이스트 재료인 물과 전해질을 포함하는 수용성 겔을 이용한 생체 전극이 제안되어 있다(특허문헌 1). 한편, 의복에 내장하는 타입으로서는, PEDOT-PSS(Poly-3,4-ethylenedioxythiophene-Polystyrenesulfonate)와 같은 도전성 폴리머나 은 페이스트를 섬유에 내장한 천을 전극에 사용하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 2).

그러나, 상기한 물과 전해질을 포함하는 수용성 겔을 사용한 경우에는, 건조에 의해서 물이 없어지면 도전성이 없어져 버린다고 하는 문제가 있었다. 한편, 구리 등의 이온화 경향이 높은 금속을 사용한 경우에는, 사람에 따라서는 피부 알레르기를 야기할 위험이 있다고 하는 문제가 있고, PEDOT-PSS와 같은 도전성 폴리머를 사용한 경우에도, 도전성 폴리머의 산성이 강하기 때문에 피부 알레르기를 야기할 위험이 있다고 하는 문제가 있었다.

또한, 우수한 도전성을 가지므로, 금속 나노 와이어, 카본 블랙 및 카본 나노 튜브 등을 전극 재료로서 사용하는 것도 검토되고 있다. 금속 나노 와이어는 와이어끼리의 접촉 확률이 높아지기 때문에, 적은 첨가량으로 통전할 수 있다. 그러나, 금속 나노 와이어는 선단이 뾰족한 가느다란 재료이기 때문에, 피부 알레르기 발생의 원인이 된다. 또한, 카본 나노 튜브도 같은 이유로 생체에 사용할 수 없다. 카본 블랙은 카본 나노 튜브 정도의 독성은 없지만, 피부에 대한 자극성이 있다. 이와 같이, 그 자체가 알레르기 반응을 일으키지 않더라도, 재료의 형상이나 자극성에 의해서 생체 적합성이 악화되는 경우가 있어, 도전성과 생체 적합성을 양립시키기가 어려웠다.

이러한 문제를 해결하는 수단으로서, 도전성을 갖는 금속 입자를 전극 재료로서 사용하는 것이 검토되고 있다. 금속 중에서도, 이온화 경향이 가장 낮은 금, 백금, 은 등의 귀금속은 피부 알레르기가 발생하기 어렵기 때문에, 이들 귀금속 입자를 사용함으로써, 도전성과 생체 적합성을 양립시키기가 가능하게 된다. 그러나, 이들 귀금속 입자를 수지에 혼합하는 경우에는, 절연체의 수지 내에서 입자끼리 접촉하지 않으면 전기가 흐르지 않기 때문에, 입자끼리를 접촉시키기 위해서, 체적 비율로 70% 이상의 귀금속 입자를 배합할 필요가 있다. 이와 같이, 금속 입자를 사용하는 경우에는, 고가의 귀금속 입자를 다량으로 배합해야 하기 때문에 제조비용이 매우 높아지고, 또한 중량이 증가하기 때문에 웨어러블 디바이스에 요구되는 경량화를 달성할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

또한, 피부의 신장도는 170%라고 여겨지며, 몸에 붙이는 타입의 웨어러블 디바이스로서는, 이것에 추종할 수 있는 고신장이면서 고강도의 특성이 필요하게 된다. 저가교 밀도의 우레탄은 고신장이며 고강도이므로, 신축성의 우레탄에 아크릴계 점착제를 붙인 것이 상처 테이프로서 널리 이용되고 있다. 그러나, 우레탄 베이스의 아크릴계 점착제의 테이프를 장기간 접착하면 피부가 벌겋게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 우레탄은 친수성이 높기(즉, 발수성이 낮기) 때문에 땀을 튕기는 일이 없고, 가수분해에 의해서 신장과 강도가 저하된다고 하는 결점도 갖고 있다. 한편, 실리콘은 발수성이 높고, 피부에 대하여 자극성도 거의 없기 때문에, 피부 점착제로서의 용도가 확대하고 있다. 그러나, 실리콘은 우레탄 등과 비교하면 기계적 강도가 뒤떨어져, 상기한 것과 같이 귀금속 입자를 혼합시키는 수지로서 이용한 경우에는 귀금속 입자에 대한 접착성이 뒤떨어진다고 하는 문제가 있다.

국제공개 제WO2013-039151호 팜플릿 일본 특허공개 2015-100673호 공보

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해서 이루어진 것으로, 도전성 및 생체 적합성이 우수하고, 경량이며 또한 저비용으로 제조할 수 있고, 또한 수지층 표면의 발수성과 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 있는 생체 전극 및 그 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는, 도전성 기재와 이 도전성 기재 상에 형성된 생체 접촉층을 갖는 생체 전극으로서, 상기 생체 접촉층은, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자와 이 입자가 분산된 수지층을 포함하고, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇은 것이며, 상기 수지층은 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하고, 상기 규소 함유 수지가 상기 수지층의 표면 측에 편재하는 것인 생체 전극을 제공한다.

이러한 생체 전극이라면, 도전성 및 생체 적합성이 우수하고, 경량이면서 또한 저비용으로 제조할 수 있고, 게다가 수지층 표면의 발수성 및 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 있는 생체 전극으로 된다.

또한, 상기 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하이고, 상기 수지층의 두께가 0.5 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하인 것이 바람직하다.

입자가 이러한 평균 입경이며, 수지층이 이러한 두께라면, 충분한 도전성을 확보하면서 보다 경량의 생체 전극으로 할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경 1에 대하여 0.5 이상 1.0 이하의 비율인 것이 바람직하다.

입자의 평균 입경에 대한 수지층의 두께가 이러한 비율이라면, 수지층에 의해서 충분히 입자를 유지할 수 있기 때문에, 입자의 탈리에 의한 도전성의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 상기 수지층과 상기 입자의 체적의 합에 대한 상기 입자의 체적 비율이 0.5% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다.

입자가 이러한 체적 비율이라면, 충분한 도전성을 확보하면서 보다 경량의 생체 전극으로 할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지가 각각 열경화성 수지 및 광경화성 수지 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽이며, 상기 수지층이 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지를 포함하는 수지 조성물의 경화물인 것이 바람직하다.

이러한 수지층이라면, 용이하게 형성할 수 있기 때문에, 본 발명의 생체 전극에 적합하다.

또한, 상기 규소 함유 수지가, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 우레아 결합에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것이고, 상기 규소 비함유 수지가, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 티올기에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것이 바람직하다.

규소 함유 수지가 이러한 수지라면, 수지층 표면의 발수성이 양호하게 되고, 또한 가수분해하기 어려우므로 수지층의 신장도나 강도의 저하가 일어나기 어려운, 즉, 땀의 영향을 받기 어려운 생체 전극으로 할 수 있다. 또한, 이러한 규소 함유 수지는, 피부에의 자극도 적기 때문에, 생체 적합성도 더욱 양호한 것으로 할 수 있다. 또한, 규소 비함유 수지가 이러한 수지라면, 수지층의 도전성 기재 및 입자에 대한 접착성이나 기계적 강도가 더욱 양호한 것으로 된다.

또한, 상기 도전성 기재가, 금, 은, 염화은, 백금, 알루미늄, 마그네슘, 주석, 텅스텐, 철, 구리, 니켈, 스테인리스, 크롬, 티탄 및 탄소에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것이 바람직하다.

이러한 도전성 기재라면, 본 발명의 생체 전극에 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 상기 입자가 구형(球形)의 입자인 것이 바람직하다.

이러한 입자라면, 생체로부터의 통전을 보다 균일하게 할 수 있고, 또한 장착 시의 피부에의 자극을 더욱 저감할 수 있다.

또한, 상기 입자는, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 실리콘 및 폴리우레탄에서 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하는 수지 입자, 또는 유리, 실리카 및 석영 중 어느 것을 포함하는 무기 입자의 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 것이 바람직하다.

이러한 입자라면, 입자 전체가 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것에 비해서 경량이면서 또한 저렴하기 때문에, 생체 전극을 보다 경량화할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 상기 입자는, 그 입자의 내부에, 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 텅스텐 및 주석에서 선택되는 1종 이상의 도전성 금속을 포함하는 도전성 금속층을 갖는 것이 바람직하다.

이러한 입자라면, 입자 표면의 금, 백금, 은 또는 이들의 합금을 얇게 하더라도, 입자 내부의 도전성 금속층에 의해서 도전성을 얻을 수 있기 때문에, 충분한 도전성을 확보하면서 제조비용을 더욱 저감할 수 있다.

또한, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경보다도 얇은 것이며, 상기 수지층의 표면으로부터 상기 입자가 볼록형으로 노출된 것이 바람직하다.

이와 같이 수지층의 표면으로부터 입자가 볼록형으로 노출된 것이라면, 입자와 생체의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 생체로부터의 미약 전류를 보다 효율적으로 추출할 수 있다.

또한, 상기 입자는 상기 수지층의 두께 방향에서 1 입자만 배치된 것이 바람직하다.

이와 같이 입자가 배치된 것이라면, 충분한 도전성을 확보하면서, 필요하게 되는 입자의 양을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 보다 경량의 생체 전극으로 할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 본 발명에서는, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자, 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지 및 유기 용제를 포함하고 상기 입자가 분산된 조성물을, 도전성 기재 상에 도포하고, 베이크에 의해서 상기 유기 용제를 증발시킴과 더불어 상기 규소 함유 수지를 표면 측에 편재시키고, 그 후 가압하면서 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지를 경화시켜 상기 규소 함유 수지가 표면 측에 편재되는 수지층을 형성함으로써, 상기 도전성 기재 상에, 상기 입자와 이 입자의 평균 입경과 동일한 두께나 그보다도 얇은 상기 수지층을 포함하는 생체 접촉층을 형성하는 생체 전극의 제조 방법을 제공한다.

이러한 제조 방법이라면, 도전성 및 생체 적합성이 우수하고, 경량이며, 또한 수지층 표면의 발수성 및 수지층 입자에 대한 접착성을 양립한 생체 전극을, 저비용으로 제조할 수 있다.

또한, 상기 유기 용제로서, 대기압에서의 비점이 115~200℃의 범위인 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 유기 용제라면, 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지가 경화되지 않는 온도에서 증발시킬 수 있기 때문에, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법에 적합하다.

또한, 상기 대기압에서의 비점이 115~200℃의 범위인 유기 용제로서, 2-옥타논, 2-노나논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥사논, 아세토페논, 메틸아세토페논, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산아밀, 아세트산부테닐, 아세트산이소아밀, 아세트산페닐, 포름산프로필, 포름산부틸, 포름산이소부틸, 포름산아밀, 포름산이소아밀, 발레르산메틸, 펜텐산메틸, 크로톤산메틸, 크로톤산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트에서 선택되는 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.

이들 유기 용제는, 상기와 같은 범위의 비점을 갖는 것이기 때문에, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법에 특히 적합하다.

또한, 상기 입자로서 평균 입경이 1 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하인 것을 이용하고, 상기 수지층의 두께를 0.5 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.

이러한 평균 입경의 입자를 이용하여, 수지층을 이러한 두께로 하면, 충분한 도전성을 확보하면서 보다 경량의 생체 전극을 제조할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 상기 수지층의 두께를, 상기 입자의 평균 입경 1 에 대하여 0.5 이상 1.0 이하의 비율로 하는 것이 바람직하다.

입자의 평균 입경에 대한 수지층의 두께를 이러한 비율로 하면, 수지층에 의해서 충분히 입자를 유지할 수 있기 때문에, 입자의 탈리에 의한 도전성의 저하가 효과적으로 방지된 생체 전극을 제조할 수 있다.

또한, 상기 수지층과 상기 입자의 체적의 합에 대한 상기 입자의 체적 비율을, 0.5% 이상 50% 이하로 하는 것이 바람직하다.

입자를 이러한 체적 비율로 하면, 충분한 도전성을 확보하면서 보다 경량의 생체 전극을 제조할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지로서, 각각 열경화성 수지 및 광경화성 수지 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽을 이용하여, 열 및 빛 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽에 의해서 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지를 경화시키는 것이 바람직하다.

이러한 수지를 이용하여, 이러한 방법으로 경화시키면, 수지층을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 상기 규소 함유 수지로서, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합 및 우레아 결합에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것을 이용하고, 상기 규소 비함유 수지로서, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 티올기에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 규소 함유 수지를 이용하면, 수지층 표면의 발수성이 양호하게 되고, 또한 가수분해하기 어려우므로 수지층의 신장도나 강도의 저하가 일어나기 어려운, 즉, 땀의 영향을 받기 어려운 생체 전극을 제조할 수 있다. 또한, 이러한 규소 함유 수지는, 피부에의 자극도 적기 때문에, 생체 적합성도 더욱 양호한 것으로 할 수 있다. 또한, 이러한 규소 비함유 수지를 이용하면, 수지층의 도전성 기재 및 입자에 대한 접착성이나 기계적 강도가 더욱 양호한 생체 전극을 제조할 수 있다.

또한, 상기 도전성 기재로서, 금, 은, 염화은, 백금, 알루미늄, 마그네슘, 주석, 텅스텐, 철, 구리, 니켈, 스테인리스, 크롬, 티탄 및 탄소에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 도전성 기재라면, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법에 적합하게 이용할 수 있다.

또한, 상기 입자로서 구형의 입자를 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 입자를 이용하면, 생체로부터의 통전이 보다 균일하며, 또한 장착 시의 피부에의 자극이 더욱 저감된 생체 전극을 제조할 수 있다.

또한, 상기 입자로서, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 실리콘 및 폴리우레탄에서 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하는 수지 입자, 또는 유리, 실리카 및 석영 중 어느 것을 포함하는 무기 입자의 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 입자라면, 입자 전체가 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것에 비해서 경량이면서 또한 저렴하기 때문에, 이것을 이용함으로써 보다 경량의 생체 전극을 제조할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 상기 입자로서, 그 입자의 내부에, 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 텅스텐 및 주석에서 선택되는 1종 이상의 도전성 금속을 포함하는 도전성 금속층을 갖는 것을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 입자라면, 입자 표면의 금, 백금, 은 또는 이들의 합금을 얇게 하더라도, 입자 내부의 도전성 금속층에 의해서 도전성을 얻을 수 있기 때문에, 이것을 이용함으로써 충분한 도전성을 확보하면서 제조비용을 더욱 저감할 수 있다.

또한, 상기 수지층의 두께를, 상기 입자의 평균 입경보다도 얇은 것으로 하여, 상기 수지층의 표면으로부터 상기 입자를 볼록형으로 노출시키는 것이 바람직하다.

이와 같이 수지층의 표면으로부터 입자를 볼록형으로 노출시킴으로써 입자와 생체와의 접촉 면곱을 증가시켜, 생체로부터의 미약 전류의 추출 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 입자를 상기 수지층의 두께 방향에서 1 입자만 배치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 입자가 배치된 것으로 함으로써, 충분한 도전성을 확보하면서, 필요하게 되는 입자의 양을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 보다 경량의 생체 전극을 제조할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 생체 전극이라면, 피부로부터의 전기 신호를 효율적으로 디바이스에 전할 수 있고(즉, 도전성이 우수하고), 장기간 피부에 장착하더라도 알레르기를 일으킬 우려가 없고(즉, 생체 적합성이 우수하고), 필요하게 되는 입자의 양을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 경량이며, 또한 저비용으로 제조할 수 있는 생체 전극으로 된다. 또한, 본 발명의 생체 전극은, 수지층이 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지를 포함하며, 또한 수지층의 표면 측에 발수성이 우수한 규소 함유 수지가 편재되어 있기 때문에, 수지층 표면의 발수성을 우수한 것으로 할 수 있다. 더욱이, 규소 함유 수지뿐만 아니라 규소 비함유 수지도 포함하기 때문에, 수지층의 도전성 기재 및 입자에 대한 접착성이나 기계적 강도도 양호한 것으로 할 수 있다. 즉, 본 발명의 생체 전극이라면, 수지층 표면의 발수성 및 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 있다. 또한, 수지층의 조성이나 두께를 적절하게 조절함으로써, 생체로부터의 땀에 의한 습윤이나 건조, 혹은 입자의 탈리에 의한 도전성의 저하를 방지할 수 있고, 또한 신축성이나 생체에 대한 점착성을 보다 양호한 것으로 할 수도 있다. 따라서, 이러한 본 발명의 생체 전극이라면, 의료용 웨어러블 디바이스에 이용되는 생체 전극으로서 특히 적합하다. 또한, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법이라면, 이러한 생체 전극을 저비용으로 용이하게 제조할 수 있다.

도 1은 본 발명의 생체 전극의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 생체 전극을 생체에 장착한 경우의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 3은 본 발명의 생체 전극의 제조 방법의 일례를 도시하는 설명도이다.
도 4는 규소 비함유 수지만으로 수지층을 형성한 비교예 1의 생체 전극의 개략 단면도이다.
도 5는 규소 함유 수지만으로 수지층을 형성한 비교예 2의 생체 전극의 개략 단면도이다.
도 6은 경화 시에 가압을 하지 않기 때문에 수지층의 두께가 입자의 평균 입경보다도 두껍게 된 비교예 3의 생체 전극의 개략 단면도이다.

상술한 것과 같이, 생체 전극에 금이나 백금 등의 귀금속제의 입자를 사용한 경우에는, 생체 적합성은 양호한 것으로 되지만, 충분한 도전성을 얻기 위해서는 입자끼리 접촉하도록 다량의 귀금속 입자를 배합할 필요가 있기 때문에, 고가의 귀금속 입자를 다량으로 사용함으로서 제조비용이 커지고, 또한 다량의 입자를 포함함으로써 중량이 증가해 버린다고 하는 문제가 있었다. 또한, 우레탄 등의 규소 비함유 수지 혹은 실리콘 등의 규소 함유 수지를 단독으로 수지층의 형성에 사용한 경우에는, 수지층 표면의 발수성과 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 없다고 하는 문제가 있었다.

본 발명자들은, 상기 과제에 관해서 예의 검토를 거듭한 결과, 생체 접촉층에 배합하는 도전성 입자를, 피부 알레르기가 발생하기 어려운 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 표면이 덮인 입자로 하고, 또한 수지층의 두께를 입자의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇은 것으로 함으로써, 도전성 및 생체 적합성을 양립할 수 있으며, 더구나 필요한 입자의 양을 억제할 수 있기 때문에 경량화와 제조비용의 저감도 가능하게 되는 것을 알아냈다. 또한, 본 발명자들은, 수지층을 발수성이 우수한 규소 함유 수지와 입자에 대한 접착성이 우수한 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하는 것으로 하여, 수지층의 표면 측(생체에 접촉하는 쪽)에 규소 함유 수지를 편재시킴으로써, 수지층 표면의 발수성 및 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 있다는 것을 알아내어, 본 발명을 완성시켰다.

즉, 본 발명은, 도전성 기재와 이 도전성 기재 상에 형성된 생체 접촉층을 갖는 생체 전극으로서, 상기 생체 접촉층은, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자와 이 입자가 분산된 수지층을 포함하며, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇은 것이고, 상기 수지층은 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하며, 상기 규소 함유 수지가 상기 수지층의 표면 측에 편재하는 것인 생체 전극이다.

이하 본 발명의 생체 전극에 관해서 도면을 참조하면서 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

<생체 전극>

도 1은 본 발명의 생체 전극의 일례를 도시하는 개략 단면도이다. 도 1의 생체 전극(1)은, 도전성 기재(2)와 이 도전성 기재(2) 상에 형성된 생체 접촉층(3)을 갖는 것이다. 생체 접촉층(3)은, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자(4)와 이 입자(4)가 분산된 수지층(5)을 포함하고, 수지층(5)의 두께는 입자(4)의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇다. 즉, 입자(4)는, 한쪽의 표면이 생체에 접촉하는 쪽의 표면에 나타나 있고(즉, 수지층(5)의 표면으로부터 입자(4)가 볼록형으로 노출되어 있고), 반대쪽의 표면은 도전성 기재(2)에 접하고 있다. 또한, 입자(4)는 겹쳐 쌓이는 일 없이 수지층(5)의 두께 방향에서 1 입자만 배치되어 있다. 더욱이, 수지층(5)은, 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하고 있으며, 규소 함유 수지는 수지층(5)의 표면 측에 편재하고 있다. 또, 도 1에서는, 규소 함유 수지의 분포를 수지층(5)의 색의 농담으로 모식적으로 도시하고 있으며, 색이 짙은 표면 측에 규소 함유 수지는 편재되어 있다.

이와 같은 도 1의 생체 전극(1)을 사용하는 경우에는, 도 2에 도시된 것과 같이, 생체 접촉층(3)(즉, 입자(4) 및 수지층(5))을 생체(6)와 접촉시켜, 입자(4)에 의해서 생체(6)로부터 전기 신호를 추출하고, 이것을 도전성 기재(2)를 통해, 센서 디바이스 등(도시되지 않음)까지 전도시킨다. 이와 같이, 본 발명의 생체 전극이라면, 수지층의 두께가 입자의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇기 때문에, 통전에 필요하게 되는 입자의 양을 최소한으로 억제할 수 있다. 또한, 수지층의 표면으로부터 입자가 볼록형으로 노출되어 있기 때문에, 입자와 생체와의 접촉 면적이 커, 도전성이 우수한 것으로 할 수 있다.

여기서, 수지층의 두께가 입자의 평균 입경보다도 두꺼운 생체 전극의 일례를 도 6에 도시한다. 도 6의 생체 전극(121)은, 도전성 기재(102) 상에 입자(104)와 수지층(105)을 포함하는 생체 접촉층(103)이 형성되어 있고, 수지층(105)이 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하며, 규소 함유 수지가 수지층(105)의 표면 측에 편재되어 있지만, 수지층(105)의 두께가 입자(104)의 평균 입경보다도 두껍다. 즉, 입자(104)가 도전성 기재(102)와 접하고 있지 않고, 또한 생체와 접촉하는 쪽의 표면에도 나타나 있지 않다. 또한, 입자(104)끼리도 접촉하지 않기 때문에, 생체로부터 도전성 기재(102)에 통전이 이루어지지 않는다.

이하, 본 발명의 생체 전극의 각 구성 재료에 관해서 더욱 자세히 설명한다.

[도전성 기재]

본 발명의 생체 전극은 도전성 기재를 갖는 것이다. 이 도전성 기재는 통상 센서 디바이스 등과 전기적으로 접속되어 있으며, 생체로부터 입자를 통해 추출한 전기 신호를 센서 디바이스 등까지 전도시킨다.

도전성 기재로서는, 도전성을 갖는 것이라면 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 금, 은, 염화은, 백금, 알루미늄, 마그네슘, 주석, 텅스텐, 철, 구리, 니켈, 스테인리스, 크롬, 티탄 및 탄소에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도전성 기재는, 특별히 한정되지 않고, 경질의 도전성 기판 등이라도 좋고, 플렉시블성을 갖는 도전성 필름 등이라도 좋고, 평탄하더라도 요철이 있더라도 금속선을 짠 메쉬형이라도 좋으며, 생체 전극의 용도 등에 따라서 적절하게 선택하면 된다. 구형의 입자와의 접촉 면적을 늘리기 위해서는, 도전성 기재는 평탄한 것보다도 요철이 있는 쪽이 바람직하다.

[생체 접촉층]

본 발명의 생체 전극은, 도전성 기재 상에 형성된 생체 접촉층을 갖는 것이다. 이 생체 접촉층은, 생체 전극을 사용할 때에 실제로 생체와 접촉하는 부분이다. 생체 접촉층은, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자와 그 입자가 분산된 수지층을 포함한다.

(입자)

본 발명의 생체 전극에 있어서, 생체 접촉층을 구성하는 입자는, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 도전성의 입자이며, 생체로부터 미약한 전기 신호를 추출하여, 이것을 상기한 도전성 기재에 전도시키기 위한 것이다.

입자로서는, 예컨대, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 실리콘 및 폴리우레탄에서 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하는 수지 입자, 또는 유리, 실리카 및 석영 중 어느 것을 포함하는 무기 입자의 표면이, 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 것이 바람직하다. 이러한 입자라면, 입자 전체가 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것에 비해서 경량이면서 또한 저렴하기 때문에, 생체 전극을 보다 경량화할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

입자의 가장 표면은 피부에 접촉하기 때문에 피부 알레르기가 없는 귀금속인 금, 백금, 은 또는 이들의 합금일 필요가 있지만, 입자의 내부에는, 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 텅스텐 및 주석 등에서 선택되는 1종 이상의 도전성 금속을 포함하는 도전성 금속층을 갖고 있어도 좋다. 금이나 백금은 고가이기 때문에, 이 층의 두께를 되도록이면 얇게 하는 것은 저비용화에 유효하다. 그러나, 금이나 백금 등의 층을 지나치게 얇게 하면 도전성이 저하하기 때문에, 입자의 내부에 저렴한 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 텅스텐, 주석 등의 도전성 금속층을 형성함으로써 필요한 도전성을 확보하는 것이 효과적이다. 또, 입자 표면의 금, 백금, 은 또는 이들의 합금의 층 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 상기한 것과 같이 이 층을 얇게 함으로써 제조비용을 저감시킬 수 있으므로, 수 nm 정도로 하는 것이 바람직하다.

표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자의 평균 입경은, 바람직하게는 1 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하이고, 보다 바람직하게는 2 ㎛ 이상 800 ㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 3 ㎛ 이상 600 ㎛ 이하이다. 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상이라면, 입자의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇게 형성할 필요가 있는 수지층의 형성이 곤란하게 될 우려가 없고, 입자의 평균 입경이 1,000 ㎛ 이하라면, 입자가 지나치게 커 입자를 유지하기 어렵게 되거나, 생체 전극으로서의 중량이 지나치게 늘어나거나 할 우려가 없다.

또, 입경의 편차는 작을수록 바람직하다. 보다 구체적으로는, 예컨대, 입자를 10개 측정했을 때의 입경의 표준편차가, 평균 입경의 10% 이하인 것이 바람직하고, 평균 입경의 5% 이하인 것이 보다 바람직하다. 입경의 편차가 작을수록 수지층 표면으로부터 노출되는 입자의 노출 정도(즉, 입자와 생체와의 접촉 면적)가 균일하게 되기 때문에, 생체로부터의 통전이 보다 균일하게 된다.

또한, 입자는 구형의 입자인 것이 바람직하다. 구형의 입자라면, 생체로부터의 통전을 보다 균일하게 할 수 있다. 또한, 장착 시의 피부에의 자극을 더욱 저감할 수 있다. 또, 입자의 형상은 구형이 가장 바람직하지만, 타원형이나 사각형, 원추형, 기타 부정형의 형상이라도 좋다.

또, 수지 입자의 표면을 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 구형의 입자로서는, 종래, 도전성 접착제나 LCD(Liquid Crystal Display)와 그 구동 회로 사이의 도통을 위한 스페이서로서 사용되고 있는 것을 사용할 수도 있다. 이러한 입자로서, 구체적으로는 일본 특허공개 평11-209714호 공보, 일본 특허공개 2006-156068호 공보, 일본 특허공개 2011-204530호 공보, 일본 특허공개 2015-109268호 공보 등에 기재된 것을 예로 들 수 있다.

(수지층)

본 발명의 생체 전극에 있어서 생체 접촉층을 구성하는 수지층은, 상기한 입자가 분산된 것으로, 이 입자의 생체 접촉층으로부터의 탈리를 막아, 입자를 유지하기 위한 층이다. 또, 본 발명에 있어서, 수지층은 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하며, 규소 함유 수지가 수지층의 표면 측에 편재되는 것이다.

이러한 수지층이라면, 도전성 기재나 입자에 대한 접착성이 양호하고, 또한 발수성이 높고, 가수분해하기 어렵기 때문에, 생체 전극을 땀의 영향을 받기 어려운 것으로 할 수 있다. 즉, 발수성과 접착성을 양립시킬 수 있다.

규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지는, 각각 열경화성 수지 및 광경화성 수지 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽이며, 수지층은 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지를 포함하는 수지 조성물의 경화물인 것이 바람직하다.

경화시킴으로써, 입자와 도전성 기재 양쪽에 대한 수지층의 접착성이 양호한 것으로 된다. 또, 경화 수단으로서는, 특별히 한정되지 않고, 일반적인 수단을 이용할 수 있으며, 예컨대, 열 및 빛 중 어느 한쪽 또는 그 양쪽, 혹은 산 또는 염기 촉매에 의한 가교 반응 등을 이용할 수 있다. 가교 반응에 관해서는, 예컨대, 가교반응 핸드북 나카야마 야스하루(中山雍晴) 마루젠슛판(2013년)에 기재된 것을 적절하게 선택하여 행할 수 있다.

또한, 후술하는 것과 같이, 본 발명의 생체 전극을 제조할 때는, 입자, 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지 및 유기 용제를 포함하는 조성물을 도전성 기재 상에 도포하고, 베이크에 의해서 유기 용제를 증발시킴과 더불어 규소 함유 수지를 표면 측에 편재시킨 후에, 예컨대 형(型)을 이용하여 압착 연신한다. 이 때문에, 경화 전의 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지는 저점도인 것으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 경화 안정성의 관점에서, 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지, 혹은 후술하는 가교제로서, 증기압이 낮은 재료를 선택하는 것이 바람직하다.

또한, 수지층으로부터 입자가 탈리함으로 인한 도전성의 저하를 방지하기 위해서, 본 발명의 생체 전극에 있어서, 수지층은 상술한 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자와의 접착성이 높은 것이 바람직하다. 또한, 도전성 기재로부터의 생체 접촉층의 박리를 방지하기 위해서, 본 발명의 생체 전극에 있어서, 수지층은 도전성 기재에 대한 접착성이 높은 것이 바람직하다. 수지층을, 도전성 기재나 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자와의 접착성이 높은 것으로 하기 위해서는, 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지(특히 규소 비함유 수지)로서 극성이 높은 수지를 이용하는 것이 효과적이다. 이러한 수지로서는, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 티올기에서 선택되는 하나 이상을 갖는 수지, 혹은 폴리아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지 및 폴리티오우레탄 수지 등을 들 수 있다. 따라서, 본 발명의 생체 전극에 있어서, 수지층을 구성하는 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지로서는, 상기와 같은 구조를 갖는 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이하, 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지에 관해서 더욱 자세히 설명한다.

- 규소 함유 수지 -

본 발명의 생체 전극의 수지층에 있어서, 규소 함유 수지는, 수지층의 표면 측에 편재하여, 수지층 표면의 발수성을 높여, 수지층을 가수분해하기 어려운 것으로 하는 성분이다. 규소 함유 수지는, 실리콘 수지라도 좋고, 규소 원자를 함유하는 폴리아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리우레탄 수지 및 폴리티오우레탄 수지 등이라도 좋다.

규소 원자를 함유하는 폴리아크릴 수지로서는, 실리콘을 주쇄에 갖는 폴리머와 규소 원자를 측쇄에 갖는 폴리머가 있는데, 어느 쪽이나 적합하게 이용할 수 있다. 실리콘을 주쇄에 갖는 폴리머로서는, (메트)아크릴프로필기를 갖는 실록산 혹은 실세스퀴옥산 등을 이용할 수 있다. 이 경우는, 광 라디칼 발생제를 첨가함으로써 (메트)아크릴 부분을 중합시켜 경화시킬 수 있다.

또한, 실리콘의 측쇄에 비닐기, 알릴기 등의 이중 결합이 존재하고 있으면, 티올계의 가교제를 첨가하여 광가교시킬 수도 있다. 또, 티올은 금과 배위(配位)하기 때문에, 표면이 금으로 덮인 입자를 사용한 경우에는, 이것을 첨가함으로써, 입자와 수지층의 밀착성을 향상시키는 효과도 얻어진다. 이 경우는, 실리콘에 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합 및 티오우레탄 결합은 반드시 필요하지는 않다.

규소 원자를 함유하는 폴리아미드 수지로서는, 예컨대, 일본 특허공개 2011-79946호 공보, 미국 특허 5981680호 공보에 기재된 폴리아미드실리콘 수지 등을 적합하게 이용할 수 있다. 이러한 폴리아미드실리콘 수지는, 예컨대, 양 말단에 아미노기를 갖는 실리콘 또는 양 말단에 아미노기를 갖는 비실리콘 화합물과, 양 말단에 카르복실기를 갖는 비실리콘 또는 양 말단에 카르복실기를 갖는 실리콘을 조합하여 합성할 수 있다. 또한, 실리콘의 측쇄에 (메트)아크릴프로필기를 갖고 있으면, 광 라디칼 가교에 의해서 경화시킬 수 있고, 실리콘의 측쇄에 비닐기와 SiH 기(규소 원자 결합 수소 원자)를 갖고 있으면, 백금 촉매에 의해서 부가 반응에 의한 가교를 행할 수 있다.

또한, 카르복실산무수물과 아민을 반응시켜 얻어지는, 고리화하기 전의 폴리아미드산을 이용하여도 좋다. 폴리아미드산의 카르복실기의 가교에는, 에폭시계나 옥세탄계의 가교제를 이용하여도 좋고, 카르복실기와 히드록시에틸(메트)아크릴레이트와의 에스테르화 반응을 행하여, (메트)아크릴레이트 부분의 광 라디칼 가교를 행하여도 좋다.

규소 원자를 함유하는 폴리이미드 수지로서는, 예컨대, 일본 특허공개 2002-332305호 공보에 기재된 폴리이미드실리콘 수지 등을 적합하게 이용할 수 있다. 폴리이미드 수지는 점성이 매우 높지만, (메트)아크릴계 모노머를 용제 또한 가교제로서 배합함으로써 저점성으로 할 수 있다.

규소 원자를 함유하는 폴리우레탄 수지로서는, 폴리우레탄실리콘 수지를 예로 들 수 있으며, 이러한 폴리우레탄실리콘 수지에서는, 양 말단에 이소시아네이트기를 갖는 화합물과 말단에 히드록시기를 갖는 화합물을 블렌드하여 가열함으로써 우레탄 결합에 의한 가교를 행할 수 있다. 또, 이 경우, 양 말단에 이소시아네이트기를 갖는 화합물이나 말단에 히드록시기를 갖는 화합물 중 어느 한쪽 혹은 양쪽에 규소 원자(실록산 결합)를 함유할 필요가 있다. 혹은, 일본 특허공개 2005-320418호 공보에 기재된 것과 같이, 폴리실록산에 우레탄(메트)아크릴레이트 모노머를 블렌드하여 광가교시킬 수도 있다. 또한, 실록산 결합과 우레탄 결합 양쪽을 가지고, 말단에 (메트)아크릴레이트기를 갖는 폴리머를 광가교시킬 수도 있다.

규소 원자를 함유하는 폴리티오우레탄 수지는, 티올기를 갖는 화합물과 이소시아네이트기를 갖는 화합물의 반응에 의해서 얻을 수 있으며, 이들 중 어느 것이 규소 원자를 함유하고 있으면 된다. 또한, 말단에 (메트)아크릴레이트기를 갖고 있으면, 광경화시키는 것도 가능하다.

이들 규소 함유 수지 중에서도 특히 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 우레아 결합에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것이 바람직하다.

규소 함유 수지가 이러한 수지라면, 수지층 표면의 발수성이 양호하게 되고, 또한 가수 분해하기 어려우므로 신장도나 강도의 저하가 일어나기 어려운, 즉, 땀의 영향을 받기 어려운 생체 전극으로 할 수 있다. 또한, 이들 규소 함유 수지는 피부에의 자극도 적기 때문에, 생체 적합성도 더욱 양호한 것으로 할 수 있다.

- 규소 비함유 수지 -

본 발명의 생체 전극의 수지층에 있어서, 규소 비함유 수지는, 수지층 입자나 도전성 기재에 대한 접착성을 양호한 것으로 하고, 또한 수지층 자체를 기계적 강도가 우수한 것으로 하기 위한 성분이다.

규소 비함유 수지는, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 티올기에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것이 바람직하다.

이러한 수지로서는, 예컨대, 폴리에스테르(메트)아크릴레이트, 폴리아미드(메트)아크릴레이트, 폴리이미드(메트)아크릴레이트, 폴리우레탄(메트)아크릴레이트, 폴리티오우레탄(메트)아크릴레이트 및 폴리티올(메트)아크릴레이트 등 및 이들의 공중합 폴리머를 들 수 있고, 그 중에서도 폴리우레탄(메트)아크릴레이트가 특히 바람직하다.

규소 비함유 수지가 이러한 수지라면, 수지층의 도전성 기재 및 입자에 대한 접착성이나 기계적 강도가 특히 양호한 것으로 된다.

광경화를 행하기 위해서는, 말단이 (메트)아크릴레이트기로 되어 있는 수지를 이용하거나, 말단이 (메트)아크릴레이트기나 티올기로 되어 있는 가교제를 첨가함과 더불어, 빛에 의해서 라디칼을 발생시키는 광 라디칼 발생제를 첨가하는 것이 바람직하다.

광 라디칼 발생제로서는, 아세토페논, 4,4'-디메톡시벤질, 벤질, 벤조인, 벤조페논, 2-벤조일안식향산, 4,4'-비스(디메틸아미노)벤조페논, 4,4'-비스(디에틸아미노)벤조페논, 벤조인메틸에테르, 벤조인에틸에테르, 벤조인이소프로필에테르, 벤조인부틸에테르, 벤조인이소부틸에테르, 4-벤조일안식향산, 2,2'-비스(2-클로로페닐)-4,4',5,5'-테트라페닐-1,2'-비이미다졸, 2-벤조일안식향산메틸, 2-(1,3-벤조디옥솔-5-일)-4,6-비스(트리클로로메틸)-1,3,5-트리아진, 2-벤질-2-(디메틸아미노)-4'-모르폴리노부티로페논, 4,4'-디클로로벤조페논, 2,2-디에톡시아세토페논, 2,2-디메톡시-2-페닐아세토페논, 2,4-디에틸티오크산텐-9-온, 디페닐(2,4,6-트리메틸벤조일)포스핀옥사이드, 1,4-디벤조일벤젠, 2-에틸안트라퀴논, 1-히드록시시클로헥실페닐케톤, 2-히드록시-2-메틸프로피오페논, 2-히드록시-4'-(2-히드록시에톡시)-2-메틸프로피오페논, 2-이소니트로소프로피오페논, 2-페닐-2-(p-톨루엔술포닐옥시)아세토페논(BAPO)을 들 수 있다. 또, 광 라디칼 발생제의 첨가량은 수지 100 질량부에 대하여 0.1~50 질량부의 범위로 하는 것이 바람직하다.

또한, 수지층의 형성 재료에는, 수지층과 입자의 접착성을 향상시키기 위해서 접착성향상제를 첨가하여도 좋다. 이러한 접착성향상제로서는, 예컨대, 티올기, 히드록시기, 카르복실기, 아미드기, 우레탄기 등을 갖는 실란커플링제를 들 수 있다.

또한, 본 발명의 생체 전극은 생체(예컨대, 피부)에 접착하여 사용하기 때문에, 수지층의 형성 재료에는, 생체에 대한 점착성을 부여하기 위해서 점착성부여제를 첨가하여도 좋다. 이러한 점착성부여제로서는, 예컨대, 상기한 규소 함유 수지 이외의 실리콘 레진이나 비가교성의 실록산 등을 들 수 있다.

또, 수지층의 두께는, 0.5 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 1 ㎛ 이상 800 ㎛ 이하이고, 더욱 바람직하게는 2 ㎛ 이상 600 ㎛ 이하이다.

또한, 수지층의 두께는, 상술한 입자의 평균 입경 1에 대하여, 0.5 이상 1.0 이하의 비율인 것이 바람직하다. 이러한 비율이라면, 수지층에 의해서 충분히 입자를 유지할 수 있기 때문에, 입자의 탈리에 의한 도전성의 저하를 효과적으로 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체 전극은, 수지층의 두께가 입자의 평균 입경보다도 얇은 것이며, 수지층의 표면으로부터 입자가 볼록형으로 노출된 것이 바람직하다. 이와 같이 수지층의 표면으로부터 입자가 볼록형으로 노출된 것이라면, 입자와 생체의 접촉 면적이 증가하기 때문에, 생체로부터의 미약 전류를 보다 효율적으로 추출할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체 전극은, 수지층과 입자의 체적의 합(즉, 생체 접촉층의 체적)에 대한 입자의 체적 비율이 0.5% 이상 50% 이하인 것이 바람직하다. 입자가 이러한 체적 비율이라면, 충분한 도전성을 확보하면서 보다 경량의 생체 전극으로 할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체 전극은, 입자가 수지층의 두께 방향에서 1 입자만 배치된 것이 바람직하다. 이와 같이 입자가 배치된 것이라면, 충분한 도전성을 확보하면서, 필요하게 되는 입자의 양을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 보다 경량의 생체 전극으로 할 수 있고, 제조비용도 저감할 수 있다.

또한, 본 발명의 생체 전극에서는, 종래의 생체 전극(예컨대, 일본 특허공개 2004-33468호 공보에 기재된 생체 전극)과 마찬가지로, 사용 시에 생체로부터 생체 전극이 벗겨지는 것을 방지하기 위해서, 생체 접촉층 위나 그 주위에 별도 점착막을 마련하여도 좋다. 점착막을 설치하는 경우에는, 아크릴형, 우레탄형, 실리콘형 등의 점착제를 이용하여 점착막을 형성하면 되며, 특히 실리콘형은 산소 투과성이 높고 이것을 접착한 채로 피부 호흡이 가능하고, 발수성도 높고 땀에 의한 점착성의 저하가 적고, 피부에의 자극성이 낮기 때문에 적합하다. 또, 본 발명의 생체 전극에서는, 상기한 것과 같이, 수지층의 표면 측에 규소 함유 수지가 편재되어 있고, 또한, 수지층의 형성 재료에 점착성부여제를 첨가하거나 생체에의 점착성이 양호한 수지를 이용하거나 함으로써, 생체로부터 벗겨지는 것을 방지할 수 있으므로, 상기한 점착막은 반드시 설치할 필요는 없다.

본 발명의 생체 전극을 웨어러블 디바이스로서 사용할 때의, 생체 전극과 센서 디바이스의 배선이나 그 밖의 부재에 관해서는, 특별히 한정되는 것은 아니며, 예컨대, 일본 특허공개 2004-33468호 공보에 기재된 것을 적용할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명의 생체 전극이라면, 피부로부터의 전기 신호를 효율적으로 디바이스에 전할 수 있고(즉, 도전성이 우수하고), 장기간 피부에 장착하더라도 알레르기를 일으킬 우려가 없고(즉, 생체 적합성이 우수하고), 필요하게 되는 입자의 양을 최소한으로 억제할 수 있기 때문에, 경량이며, 또한 저비용으로 제조할 수 있는 생체 전극으로 된다. 또한, 본 발명의 생체 전극은, 수지층이 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지를 포함하며 또한 수지층의 표면 측에 발수성이 우수한 규소 함유 수지가 편재되어 있기 때문에, 수지층 표면의 발수성을 우수한 것으로 할 수 있다. 더욱이, 규소 함유 수지뿐만 아니라 규소 비함유 수지도 포함하기 때문에, 수지층의 도전성 기재 및 입자에 대한 접착성이나 기계적 강도도 양호한 것으로 할 수 있다. 즉, 본 발명의 생체 전극이라면, 수지층 표면의 발수성 및 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 있다. 또한, 수지층의 조성이나 두께를 적절하게 조절함으로써, 생체로부터의 땀에 의한 습윤이나 건조, 혹은 입자의 탈리에 의한 도전성의 저하를 방지할 수 있고, 또한 신축성이나 생체에 대한 점착성을 보다 양호한 것으로 할 수도 있다. 따라서, 이러한 본 발명의 생체 전극이라면, 의료용 웨어러블 디바이스에 이용되는 생체 전극으로서 특히 적합하다.

<생체 전극의 제조 방법>

또한, 본 발명에서는, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자, 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지 및 유기 용제를 포함하고 상기 입자가 분산된 조성물을, 도전성 기재 상에 도포하고, 베이크에 의해서 상기 유기 용제를 증발시킴과 더불어 상기 규소 함유 수지를 표면 측에 편재시키고, 그 후 가압하면서 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지를 경화시켜 상기 규소 함유 수지가 표면 측에 편재하는 수지층을 형성함으로써, 상기 도전성 기재 상에, 상기 입자와 이 입자의 평균 입경과 동일한 두께나 그보다도 얇은 상기 수지층을 포함하는 생체 접촉층을 형성하는 생체 전극의 제조 방법을 제공한다.

이하, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법에 관해서 도면을 참조하면서 상세히 설명하지만, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.

도 3은 본 발명의 생체 전극의 제조 방법의 일례를 도시하는 설명도이다. 도 3의 제조 방법에서는, 우선, 도 3(A)에 도시된 것과 같이, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자(4), 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지 및 유기 용제를 포함하고 입자(4)가 분산된 조성물(수지층 재료(5'))을 도전성 기재(2) 상에 도포한다. 이어서, 도 3(B)에 도시된 것과 같이, 베이크에 의해서 유기 용제를 증발시킴과 더불어 규소 함유 수지를 표면 측에 편재시킨다. 이어서, 도 3(C)에 도시된 것과 같이, 형(7)으로 가압하면서 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지를 가교 경화시켜, 규소 함유 수지가 표면 측에 편재하는 수지층(5)을 형성한다. 이 때, 가압함으로써 입자(4)는 변형되지만, 경화 후에 형(7)을 떼어냄으로써, 도 3(D)에 도시된 것과 같이, 입자(4)의 형상이 원래로 돌아가, 경화 후의 수지층(5)의 두께를 입자(4)의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇게 할 수 있다. 이와 같이 하여, 도 3(D)에 도시된 것과 같은, 도전성 기재(2) 상에 입자(4)와 이 입자(4)가 분산된 수지층(5)을 포함하는 생체 접촉층(3)이 형성된 생체 전극을 제조할 수 있다.

또, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법에 사용되는 도전성 기재, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자, 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지, 제조되는 생체 전극에 있어서의 수지층의 두께나 입자의 체적 비율 등은 상술한 것과 같아도 좋다.

조성물에 이용하는 유기 용제로서는, 대기압에서의 비점이 115~200℃의 범위인 것이 바람직하고, 보다 구체적으로는 2-옥타논, 2-노나논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥사논, 아세토페논, 메틸아세토페논, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산아밀, 아세트산부테닐, 아세트산이소아밀, 아세트산페닐, 포름산프로필, 포름산부틸, 포름산이소부틸, 포름산아밀, 포름산이소아밀, 발레르산메틸, 펜텐산메틸, 크로톤산메틸, 크로톤산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트에서 선택되는 1종 이상을 이용하는 것이 바람직하다.

이러한 유기 용제라면, 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지가 경화하지 않는 온도에서 증발시킬 수 있기 때문에, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법에 적합하다.

도전성 기재 상에 조성물을 도포하는 방법은 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 딥 코트, 스프레이 코트, 스핀 코트, 롤 코트, 플로우 코트 및 닥터 코트 등의 방법이 적합하다.

조성물 도포 후의 베이크는, 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지가 경화하지 않으며 또한 조성물 중의 유기 용제를 증발시킬 수 있는 온도에서 행하는 것이 바람직하고, 조성물에 사용하는 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지 및 유기 용제의 종류에 따라 적절하게 선택하면 되는데, 예컨대 115~200℃ 정도로 하는 것이 바람직하다.

수지의 경화 방법은, 특별히 한정되지 않고, 수지층에 사용하는 수지의 종류에 따라 적절하게 선택하면 되는데, 예컨대, 열 및 빛 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽으로 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 상기한 조성물에 산이나 염기를 발생시키는 촉매를 첨가해 두고, 이로써 가교 반응을 발생시켜 경화시키는 것도 가능하다.

또, 가열하는 경우의 온도는, 특별히 한정되지 않고, 수지층에 사용하는 수지의 종류에 따라 적절하게 선택하면 되는데, 예컨대 50~250℃ 정도가 바람직하다.

또한, 광중합 반응(예컨대, 라디칼에 의한 광가교)에 의한 경화를 행하는 경우, 가압에 사용하는 형은 광투과성이 높은 투명 소재(예컨대 투명 기판)를 이용하는 것이 바람직하다. 이 때, 빛에 의해서 경화시키는 경우에는 가열은 반드시 필요하지는 않다.

또한, 가열과 광 조사를 조합시키는 경우는, 가열과 광 조사를 동시에 행하여도 좋고, 광 조사 후에 가열을 하여도 좋고, 가열 후에 광 조사를 하여도 좋다.

또한, 수지를 경화시킬 때는, 가압하면서 경화(압착 경화)시킬 필요가 있다. 압착 경화 시의 압력은, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대 0.01~100 kg/㎠가 바람직하고, 상술한 입자의 변형 정도에 따라 수지층의 두께나 볼록형으로 노출된 입자의 높이 등을 조정할 수 있다. 또한, 수지층의 두께는 가압 시의 형(7)과 도전성 기재(2)와의 거리에 따라서도 조정 가능하다. 가압 시의 수지의 유동성을 향상시켜 가교 반응을 촉진시키기 위해서, 가압하면서 가열하더라도 좋다.

이상과 같이, 본 발명의 생체 전극의 제조 방법이라면, 도전성 및 생체 적합성이 우수하고, 경량이며, 또한 수지층 표면의 발수성과 수지층 입자에 대한 접착성을 양립한 본 발명의 생체 전극을, 저비용으로 용이하게 제조할 수 있다.

[실시예]

이하, 실시예 및 비교예를 이용하여 본 발명을 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다. 여기서, 중량 평균 분자량(Mw)은 GPC에 의한 폴리스티렌 환산의 중량 평균 분자량을 나타낸다.

표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자로서는, 표면이 금으로 덮인 구형의 입자인 Micropearl AU(세키스이카가쿠고교사 제조)의 평균 입경 40 ㎛인 것(표에서는 「금-40」이라고 기재), Micropearl AU의 평균 입경 100 ㎛인 것(표에서는 「금-100」이라고 기재) 및 표면이 은으로 덮인 구형의 입자인 은 코트 가루(미스비시마테리알사 제조)의 평균 입경 30 ㎛인 것(표에서는 「은-30」이라고 기재)을 사용했다.

생체 접촉층 형성용 조성물에 규소 함유 수지로서 배합한 실리콘(메트)아크릴레이트 1~16을 이하에 나타낸다.

(식에서 반복수는 평균치를 나타낸다.)

(식에서 반복수는 평균치를 나타낸다.)

(식에서 반복수는 평균치를 나타낸다.)

실리콘(메트)아크릴레이트 1: 분자량(Mw)=1,940, 분산도(Mw/Mn)=1.8

실리콘(메트)아크릴레이트 2: 분자량(Mw)=1,980, 분산도(Mw/Mn)=1.6

실리콘(메트)아크릴레이트 3: 분자량(Mw)=1,970, 분산도(Mw/Mn)=1.6

실리콘(메트)아크릴레이트 4: 분자량(Mw)=1,840, 분산도(Mw/Mn)=1.9

실리콘(메트)아크릴레이트 5: 분자량(Mw)=1,760, 분산도(Mw/Mn)=1.6

실리콘(메트)아크릴레이트 6: 분자량(Mw)=2,010, 분산도(Mw/Mn)=1.5

실리콘(메트)아크릴레이트 7: 분자량(Mw)=1,950, 분산도(Mw/Mn)=1.8

실리콘(메트)아크릴레이트 8: 분자량(Mw)=940, 분산도(Mw/Mn)=1.6

실리콘(메트)아크릴레이트 9: 분자량(식량)=422

실리콘(메트)아크릴레이트 10: 분자량(식량)=408

실리콘(메트)아크릴레이트 11: 분자량(Mw)=1,350, 분산도(Mw/Mn)=1.5

실리콘(메트)아크릴레이트 12: 분자량(Mw)=1,400, 분산도(Mw/Mn)=1.4

실리콘(메트)아크릴레이트 13: 분자량(식량)=860

실리콘(메트)아크릴레이트 14: 분자량(Mw)=1,800, 분산도(Mw/Mn)=1.5

실리콘(메트)아크릴레이트 15: 분자량(Mw)=1,600, 분산도(Mw/Mn)=1.6

실리콘(메트)아크릴레이트 16: 분자량(Mw)=1,600, 분산도(Mw/Mn)=1.6

생체 접촉층 형성용 조성물에 규소 비함유 수지로서 배합한 폴리우레탄아크릴레이트 1~7, 폴리이미드아크릴레이트 1 및 폴리아미드아크릴레이트 1을 이하에 나타낸다. 또, 폴리이미드아크릴레이트 1 및 폴리아미드아크릴레이트 1은 평균 조성식을 나타낸다.

(식에서 반복수는 평균치를 나타낸다.)

(식에서 수치는 각 반복 단위의 몰분률을 나타낸다.)

폴리우레탄아크릴레이트 1: 분자량(Mw)=2,600, 분산도(Mw/Mn)=1.8

폴리우레탄아크릴레이트 2: 분자량(Mw)=3,800, 분산도(Mw/Mn)=1.7

폴리우레탄아크릴레이트 3: 분자량(Mw)=5,400, 분산도(Mw/Mn)=1.9

폴리우레탄아크릴레이트 4: 분자량(Mw)=3,100, 분산도(Mw/Mn)=2.2

폴리우레탄아크릴레이트 5: 분자량(Mw)=1,450, 분산도(Mw/Mn)=1.9

폴리우레탄아크릴레이트 6: 분자량(Mw)=1,980, 분산도(Mw/Mn)=1.9

폴리우레탄아크릴레이트 7: 분자량(Mw)=1,480, 분산도(Mw/Mn)=1.8

폴리이미드아크릴레이트 1: 분자량(Mw)=2,380, 분산도(Mw/Mn)=2.6

폴리아미드아크릴레이트 1: 분자량(Mw)=3,310, 분산도(Mw/Mn)=2.8

생체 접촉층 형성용 조성물에 첨가제로서 배합한 가교제 1~4를 이하에 나타낸다.

생체 접촉층 형성용 조성물에 첨가제로서 배합한 라디칼 발생제 1을 이하에 나타낸다.

라디칼 발생제 1: 디메톡시페닐아세토페논

생체 접촉층 형성용 조성물에 배합한 유기 용제를 이하에 나타낸다.

PGMEA: 프로필렌글리콜-1-모노메틸에테르-2-아세테이트

PGME: 프로필렌글리콜-1-모노메틸에테르

[실시예 1~18, 비교예 1~3]

표 1에 기재한 조성으로 입자, 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지, 유기 용제 및 첨가제(가교제, 라디칼 발생제)를 블렌드하여, 생체 접촉층 형성용 조성물 용액(Sol 1~18, 비교 Sol 1, 2)을 조제했다. 핫플레이트 상에 도전성 기재로서 니켈 도금의 두께 0.1 mm의 구리판을 놓고, 이 위에 생체 접촉층 형성용 조성물 용액을 디스펜스하고, 110℃에서 10분간 베이크하여 유기 용제를 증발시켰다. 이어서 생체 접촉층 형성용 조성물 용액 측에 박리용의 테트라플루오로에틸렌의 박막 시트를 사이에 끼워 석영 기판을 사용하여 표 2에 기재한 압력으로 가압하고(비교예 3은 가압하지 않고), 동시에 할로겐 램프를 2 J/㎠의 노광량으로 조사하고, 경우에 따라서는 기판을 가열하여(온도는 표 2에 기재) 규소 함유 수지 및 규소 비함유 수지를 가교 경화시켜 생체 전극을 제작했다.

또, 실시예 1~18에서 제작한 생체 전극은, 도 1에 도시한 것과 같은, 도전성 기재(2) 상에 입자(4)와 수지층(5)으로 이루어지는 생체 접촉층(3)이 형성되고, 수지층(5)의 표면으로부터 입자(4)가 볼록형으로 노출된 생체 전극(1)이었다. 또한, 수지층(5)은, 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하고, 규소 함유 수지가 수지층의 표면 측에 편재된 것이었다.

한편, 비교예 1에서 제작한 생체 전극은, 도 4에 도시된 것과 같은, 도전성 기재(102) 상에 입자(104)와 규소 비함유 수지층(108)으로 이루어지는 생체 접촉층(103)이 형성되고, 규소 비함유 수지층(108)의 표면으로부터 입자(104)가 볼록형으로 노출된 생체 전극(101)이었다. 또한, 비교예 2에서 제작한 생체 전극은, 도 5에 도시된 것과 같은, 도전성 기재(102) 상에 입자(104)와 규소 함유 수지층(109)으로 이루어지는 생체 접촉층(103)이 형성되고, 규소 함유 수지층(109)의 표면으로부터 입자(104)가 볼록형으로 노출된 생체 전극(111)이었다. 또한, 비교예 3에서 제작한 생체 전극은, 도 6에 도시된 것과 같은, 도전성 기재(102) 상에 입자(104)와 수지층(105)으로 이루어지는 생체 접촉층(103)이 형성되고, 입자(104)는 수지층(105)의 표면으로부터 노출되지 않는 생체 전극(121)이었다. 또한, 수지층(105)은, 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하고, 규소 함유 수지가 수지층의 표면 측에 편재된 것이었다.

(발수성 평가)

제작한 생체 전극의 수지층에 있어서의 물과의 접촉각을 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(수지층의 두께 측정)

제작한 생체 전극을 커터로 컷트하고, 단면을 전자현미경으로 관찰하여 수지층의 두께를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(도전성 평가)

에이디씨사 제조의 전압/전류 발생기 6241A를 이용하여, JIS K 6271에 준거한 방법으로 저항치를 측정하여, 제작한 생체 전극의 도전성을 평가했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

(접착성 평가)

제작한 생체 전극을 각도 90도로 10회 절곡하고, 그 후에 입자가 생체 전극으로부터 박리되었는지 여부를 관찰했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

표 2에 나타낸 것과 같이, 수지 경화 시에 가압함으로써 수지층의 두께를 입자의 평균 입경보다도 얇게 한 실시예 1~18에서는, 다량의 입자를 배합하지 않더라도 양호한 도전성을 얻을 수 있고, 입자의 배합량이 적기 때문에 경량이며, 저비용으로 제조할 수 있었다. 또한, 실시예 1~18에서는, 물과의 접촉각이 크기 때문에 발수성이 높다는 점, 절곡 후의 입자의 박리가 생기지 않는다는 점에서 수지층과 입자의 접착성이 높다는 것이 드러났다.

한편, 수지층을 규소 비함유 수지(폴리우레탄아크릴레이트)만으로 형성한 비교예 1에서는, 실시예 1~18에 비해서 발수성이 뒤떨어졌다. 또한, 수지층을 규소 함유 수지(실리콘(메트)아크릴레이트)만으로 형성한 비교예 2에서는, 발수성은 높지만, 수지층과 입자의 접착성이 낮고, 절곡 후에 입자의 박리가 생겼다. 또한, 수지 경화 시에 가압하지 않고, 수지층의 두께를 입자의 평균 입경보다 두껍게 한 비교예 3에서는, 입자가 수지층의 표면에 노출되지 않기 때문에 저항이 높고, 도전성이 매우 낮았다.

이상의 점에서, 본 발명의 생체 전극이라면, 도전성 및 생체 적합성이 우수하고, 경량이며, 또한 저비용으로 제조할 수 있고, 게다가 수지층 표면의 발수성 및 수지층 입자에 대한 접착성을 양립할 수 있다는 것이 분명하게 되었다.

한편, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시형태는 예시이며, 본 발명의 특허청구의 범위에 기재된 기술적 사상과 실질적으로 동일한 구성을 가지고 동일한 작용 효과를 발휘하는 것은 어떠한 것이라도 본 발명의 기술적범 위에 포함된다.

1: 생체 전극, 2: 도전성 기재, 3: 생체 접촉층, 4: 입자, 5: 수지층, 5': 수지층 재료, 6: 생체, 7: 형.

Claims

도전성 기재와 이 도전성 기재 상에 형성된 생체 접촉층을 갖는 생체 전극으로서,
상기 생체 접촉층은, 표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자와 이 입자가 분산된 수지층을 포함하며, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경과 동일하거나 그보다도 얇은 것이고, 상기 수지층은 규소 함유 수지와 규소 비함유 수지 양쪽을 포함하며, 상기 규소 함유 수지가 상기 수지층의 표면 측에 편재되는 것이고,
상기 규소 함유 수지가 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 티오우레탄 결합 및 우레아 결합에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것이고, 상기 규소 비함유 수지가 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 티올기에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것임을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 입자의 평균 입경이 1 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하이고, 상기 수지층의 두께가 0.5 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경 1에 대하여 0.5 이상 1.0 이하의 비율인 것을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 수지층과 상기 입자의 체적의 합에 대한 상기 입자의 체적 비율이 0.5% 이상 50% 이하인 것을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지가 각각 열경화성 수지 및 광경화성 수지 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽이고, 상기 수지층이 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지를 포함하는 수지 조성물의 경화물인 것을 특징으로 하는 생체 전극.
삭제
제1항에 있어서, 상기 도전성 기재가 금, 은, 염화은, 백금, 알루미늄, 마그네슘, 주석, 텅스텐, 철, 구리, 니켈, 스테인리스, 크롬, 티탄 및 탄소에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것임을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 입자가 구형의 입자인 것을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 입자는, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 실리콘 및 폴리우레탄에서 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하는 수지 입자, 또는 유리, 실리카 및 석영 중 어느 것을 포함하는 무기 입자의 표면이, 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 것임을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 입자는, 상기 입자의 내부에, 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 텅스텐 및 주석에서 선택되는 1종 이상의 도전성 금속을 포함하는 도전성 금속층을 갖는 것임을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항에 있어서, 상기 수지층의 두께가 상기 입자의 평균 입경보다도 얇은 것이고, 상기 수지층의 표면으로부터 상기 입자가 볼록형으로 노출된 것임을 특징으로 하는 생체 전극.
제1항 내지 제5항 및 제7항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자는 상기 수지층의 두께 방향에서 1 입자만 배치된 것임을 특징으로 하는 생체 전극.
표면이 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 입자, 규소 함유 수지, 규소 비함유 수지 및 유기 용제를 포함하고 상기 입자가 분산된 조성물을, 도전성 기재 상에 도포하고, 베이크에 의해서 상기 유기 용제를 증발시킴과 더불어 상기 규소 함유 수지를 표면 측에 편재시키고, 그 후 가압하면서 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지를 경화시켜 상기 규소 함유 수지가 표면 측에 편재되는 수지층을 형성함으로써, 상기 도전성 기재 상에, 상기 입자와 이 입자의 평균 입경과 동일한 두께이거나 그보다도 얇은 상기 수지층을 포함하는 생체 접촉층을 형성하고,
상기 규소 함유 수지로서, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 및 우레아 결합에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것을 이용하고, 상기 규소 비함유 수지로서, 에스테르 결합, 아미드 결합, 이미드 결합, 우레탄 결합, 티오우레탄 결합 및 티올기에서 선택되는 하나 이상과 (메트)아크릴레이트기를 갖는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 유기 용제로서, 대기압에서의 비점이 115~200℃의 범위인 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제14항에 있어서, 상기 대기압에서의 비점이 115~200℃의 범위인 유기 용제로서, 2-옥타논, 2-노나논, 2-헵타논, 3-헵타논, 4-헵타논, 2-헥사논, 3-헥사논, 디이소부틸케톤, 메틸시클로헥사논, 아세토페논, 메틸아세토페논, 아세트산프로필, 아세트산부틸, 아세트산이소부틸, 아세트산아밀, 아세트산부테닐, 아세트산이소아밀, 아세트산페닐, 포름산프로필, 포름산부틸, 포름산이소부틸, 포름산아밀, 포름산이소아밀, 발레르산메틸, 펜텐산메틸, 크로톤산메틸, 크로톤산에틸, 프로필렌글리콜모노메틸에테르, 에틸렌글리콜모노메틸에테르, 프로필렌글리콜모노에틸에테르, 에틸렌글리콜모노에틸에테르, 프로필렌글리콜디메틸에테르, 디에틸렌글리콜디메틸에테르, 프로필렌글리콜모노메틸에테르아세테이트, 프로필렌글리콜모노에틸에테르아세테이트에서 선택되는 1종 이상을 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 입자로서, 평균 입경이 1 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하인 것을 이용하고, 상기 수지층의 두께를 0.5 ㎛ 이상 1,000 ㎛ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 수지층의 두께를, 상기 입자의 평균 입경 1에 대하여, 0.5 이상 1.0 이하의 비율로 하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 수지층과 상기 입자의 체적의 합에 대한 상기 입자의 체적 비율을, 0.5% 이상 50% 이하로 하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지로서, 각각 열경화성 수지 및 광경화성 수지 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽을 이용하여, 열 및 빛 중 어느 한쪽 또는 이들 양쪽에 의해서 상기 규소 함유 수지 및 상기 규소 비함유 수지를 경화시키는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
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제13항에 있어서, 상기 도전성 기재로서, 금, 은, 염화은, 백금, 알루미늄, 마그네슘, 주석, 텅스텐, 철, 구리, 니켈, 스테인리스, 크롬, 티탄 및 탄소에서 선택되는 1종 이상을 포함하는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 입자로서 구형의 입자를 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 입자로서, 폴리아크릴레이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 실리콘 및 폴리우레탄에서 선택되는 1종 이상의 수지를 포함하는 수지 입자, 또는 유리, 실리카 및 석영 중 어느 것을 포함하는 무기 입자의 표면이, 금, 백금, 은 또는 이들의 합금으로 덮인 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 입자로서, 그 입자의 내부에, 은, 알루미늄, 구리, 니켈, 텅스텐 및 주석에서 선택되는 1종 이상의 도전성 금속을 포함하는 도전성 금속층을 갖는 것을 이용하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항에 있어서, 상기 수지층의 두께를, 상기 입자의 평균 입경보다도 얇은 것으로 하고, 상기 수지층의 표면으로부터 상기 입자를 볼록형으로 노출시키는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.
제13항 내지 제19항 및 제21항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 입자를, 상기 수지층의 두께 방향에서 1 입자만 배치하는 것을 특징으로 하는 생체 전극의 제조 방법.