KR20160114590A

KR20160114590A - 전극부재 및 장치

Info

Publication number: KR20160114590A
Application number: KR1020167019486A
Authority: KR
Inventors: 신고 츠카다; 나호코 카사이; 코지 스미토모; 카즈히코 타카가하라; 카즈요시 오노; 류스케 카와노; 타카코 이시하라; 히로시 코이즈미; 케이지 타케다; 노리코 나가이; 나오키 오다; 타카시 테시가와라
Original assignee: 니폰 덴신 덴와 가부시끼가이샤; 도레이 카부시키가이샤
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2015-01-27
Publication date: 2016-10-05
Also published as: TWI683402B; KR20180130017A; CA2938018A1; JPWO2015115440A1; US20160338645A1; EP3100678A4; CN105939659B; CL2016001854A1; JP6454649B2; CN105939659A; EP3100678A1; WO2015115440A1; TW201546979A

Abstract

반복 세탁후에도 높은 도전성을 유지할 수 있고, 생체전극에도 적용이 가능한 전극부재 및 장치를 제공한다. 본 발명의 전극부재는 도전성 고분자를 포함하는 직편물 등으로 구성되는 섬유 구조물에 있어서, 상기 섬유 구조물에 사용되는 멀티 필라멘트를 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 폴리티오펜계 도전성 고분자 등의 도전성 고분자가 담지되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

전극부재 및 장치{ELECTRODE MEMBER AND DEVICE}

본 발명은 섬유 구조물과 도전성 고분자로 이루어지는 전극부재, 및 상기 전극부재를 사용하는 장치에 관한 것이다. 상세하게는 본 발명은 반복 세탁후에도 높은 도전성을 유지할 수 있고, 생체전극에도 적용이 가능한 텍스타일 전극부재에 관한 것이다.

종래, 전극부재는 그 필요특성으로부터 도전성이 높은 금속으로 이루어지는 소재가 일반적으로 사용되고 있다. 용도의 다양화에 따라 전극의 형상에도 여러가지 특성이 요구되는 가운데에, 여러가지 복잡한 형상에 추종, 피트하는 플렉시블한 구조로 하기 위해서는 필름에 금속박층을 증착한 형태, 금속 자체를 섬유화시킴으로써 굴곡성을 높이는 등, 전극을 설치, 부착시키는 기재의 형상에 추종시킬 수 있는 플렉시블한 전극기재가 알려져 있다.

한편, 금속의 도전성과 유기 고분자의 플렉시블함을 겸비한 물질로서 도전성 고분자가 주목받고 있다. 도전성 고분자와 섬유 구조를 조합함으로써 금속전극 대신에 플렉시블한 전극이 제안되어 있다.

또한 최근, 생물의 생체신호를 취득하기 위한 생체전극에 있어서는 피전극 부착체에 추종하도록 플렉시블한 형태가 이용되고 있지만, 금속소재로 이루어지는 전극에서는 생체와의 적합성이 일부 낮은 점 등에서 하이드로겔을 이용한 전극이 많이 사용되고 있다. 그러나, 이러한 전극은 일반적으로 통기성이 낮아 장시간 밀착하고 있으면 생체의 팽윤, 피부염증 등이 발생하므로 쾌적한 착용성을 갖는 전극에의 요망이 높았다.

특히, 도전성을 갖는 텍스타일 형상의 전극은 유효하다고 생각되며, 여러가지의 제안이 이루어지고 있다. 예를 들면 포지전극과 수분 불침투성의 도전성 소재를 조합함으로써, 포지전극의 수분증발을 억제시킴으로써 도전성을 향상시키는 것이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).

또한 PEDOT/PSS 등의 도전성 고분자의 일부 또는 전부를 열가소성 수지로 피복한 도전성 고분자 섬유를 센싱 소재에 적용하는 제안이 이루어지고 있다(특허문헌 2 또는 3 참조).

그러나, 이들 제안에서는 텍스타일이 갖는 우위성인 단섬유의 집합체라는 특성을 충분히 살릴 수 없어 텍스타일 형상의 전극으로서는 충분한 것은 아니다.

또한 섬유소재로서는 나노 화이버가 기능성 소재로서 주목받고 있고, 그 특성을 살린 활용 제안이 이루어지고 있다. 예를 들면 나노 화이버 단섬유 간극에 기능성 약제를 담지시킴으로써 여러가지 기능성을 부여시키는 제안이 이루어지고 있다(특허문헌 4 참조).

또한, 나노 화이버를 기재의 일부에 사용한 전극에서는 소수성 셀룰로오스 나노 화이버와 도전성 폴리머(PDOT/PSS)의 관계로부터, 적은 도전성 폴리머의 함유량임에도 불구하고, 높은 도전성을 나타내는 도전성 조성물이며, 나노 화이버는 해섬되어 있고, 투명성을 발현할 수 있는 레벨까지 투명성을 향상시킬 수 있는 기술이 제안되어 있다(특허문헌 5 참조).

이들 제안에서는 나노 화이버를 활용하는 것은 기재되어 있고, 전자에서는 단섬유 간극에의 기능성 약제의 기재가 있지만, 얼로이 화이버이기 때문에 극단 섬유의 집합체이며 충분한 실용성을 얻기 위해서 문제가 있다. 또한 후자에서는 나노 화이버는 사용되고 있지만 제안의 구성에서는 단섬유 간극의 특성을 충분히 살릴 수 없어 텍스타일 전극으로서는 세탁 내구성 등 실용 내구성이 떨어지는 것이었다.

일본 특허 제4860155호 공보 일본 특허 제5135757호 공보 일본 특허공개 2007-291562호 공보 일본 특허 제4581467호 공보 일본 특허공개 2013-216766호 공보

본 발명은 상기를 감안하여 이루어진 것으로서, 텍스타일 기재를 사용한 실용적인 전극을 창출하기 위해서 반복 세탁후에도 높은 도전성을 유지할 수 있고, 생체전극에도 적용이 가능한 전극부재 및 장치를 제공하는 것에 있다.

상술한 과제를 해결하고, 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 전극부재는 도전성 고분자를 포함하는 섬유 구조물에 있어서, 상기 섬유 구조물을 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 도전성 고분자가 담지되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전극부재는 상기 발명에 있어서, 상기 섬유 구조물이 적어도 멀티 필라멘트사를 포함하여 이루어지며, 상기 멀티 필라멘트사를 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 도전성 물질이 담지되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전극부재는 상기 발명에 있어서, 상기 섬유 구조물을 구성하는 멀티 필라멘트사는 0.2dtex이하의 단섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전극부재는 상기 발명에 있어서, 상기 도전성 고분자는 바인더와 함께 용매에 분산되고, 상기 도전성 고분자가 분산된 분산액중을 상기 섬유 구조물에 도포함으로써, 상기 섬유 구조물을 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 상기 도전성 고분자를 담지시키는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전극부재는 상기 발명에 있어서, 상기 도전성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)과 폴리스티렌술폰산의 혼합물인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전극부재는 상기 발명에 있어서, 상기 도전성 물질을 포함하는 섬유 구조물의 편면에 수지층이 적층되어서 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전극부재는 상기 발명에 있어서, JIS L0217(2012년도판) 103법으로 20회 세탁을 반복한 후의 표면저항이 1×10⁶Ω이하인 것을 특징으로 한다.

또한 본 발명의 전극부재는 상기 발명에 있어서, 부착제와 적층하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 장치는 상기에 기재된 전극부재를 적어도 전극의 일부로서 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

(발명의 효과)

본 발명에 의하면, 텍스타일을 기재로 한 고도의 도전성을 갖는 촉감이며, 또한, 세탁 내구성이 우수한 전극부재가 얻어지므로, 종래 전극에서는 전개가 곤란했던 웨어러블한 센서링 소재의 전극으로서 특히 생체신호의 센서링을 위한 전극용도에 바람직하게 사용할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 전극부재를 사용한 생체신호 검출의료의 모식도이다.

이하에, 본 발명에 따른 전극부재에 대해서 상세하게 설명한다. 또, 이 실시형태에 의해 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 전극부재의 바람직한 형태는 도전성 고분자를 포함하는 섬유 구조물에 있어서, 섬유 구조물을 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 도전성 고분자가 담지되어 있다. 여기에서 말하는 도전성 고분자는 도전성을 갖는 수지이면 특별히 한정되지 않는다. 저도전성 수지에 카본블랙, CNT(Carbon Nanotube), 금속미립자 등이 포함된 도전성 수지 페이스트, 수지 자체가 도전성을 갖는 도전성 고분자가 바람직하게 사용된다.

도전성 고분자는 도전성을 나타내는 고분자이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면 아세틸렌계, 복소 5원환계(폴리피롤, 폴리(3-메틸피롤), 폴리(3-에틸피롤), 폴리(3-도데실피롤) 등의 폴리(3-알킬피롤); 폴리(3,4-디메틸피롤), 폴리(3-메틸-4-도데실피롤) 등의 폴리(3,4-디알킬피롤); 폴리(N-메틸피롤), 폴리(N-도데실피롤) 등의 폴리(N-알킬피롤); 폴리(N-메틸-3-메틸피롤), 폴리(N-에틸-3-도데실피롤) 등의 폴리(N-알킬-3-알킬피롤); 폴리(3-카르복시피롤) 등의 피롤계 고분자, 폴리티오펜, 폴리(3-메틸티오펜), 폴리(3-에틸티오펜), 폴리(3-도데실티오펜) 등의 폴리(3-알킬티오펜); 폴리(3,4-디메틸티오펜), 폴리(3-메틸-4-도데실티오펜) 등의 폴리(3,4-디알킬티오펜); 폴리(3-히드록시티오펜), 폴리(3-메톡시티오펜) 등의 폴리(3-알콕시티오펜); 폴리(3,4-디메틸티오펜), 폴리(3,4-디부틸티오펜) 등의 폴리(3,4-디알킬티오펜); 폴리(3-카르복시티오펜); 폴리(3-브로모티오펜), 폴리(3-클로로티오펜) 등의 폴리(3-할로겐화 티오펜); 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜) 등의 티오펜계 고분자, 이소티아나프텐계 고분자 등, 폴리아닐린, 폴리(2-메틸아닐린), 폴리(3-이소부틸아닐린) 등의 아닐린계, 폴리파라페닐렌비닐렌(PPV) 등의 페닐렌계의 각 도전성 고분자나 이들의 공중합체 등을 들 수 있다. 도전성 고분자는 도펀트와 함께 사용함으로써, 도전성이 향상된다. 도전성 고분자와 병용되는 도펀트로서는 염화물 이온, 브롬화물 이온 등의 할로겐화물 이온, 과염소산 이온, 테트라플루오로붕산 이온, 6불화 히아세트산 이온, 황산 이온, 질산 이온, 티오시안산 이온, 6불화 규산 이온, 인산 이온, 페닐인산 이온, 6불화 인산 이온 등의 인산계 이온, 트리플루오로아세트산 이온, 토실레이트 이온, 에틸벤젠술폰산 이온, 도데실벤젠술폰산 이온 등의 알킬벤젠술폰산 이온, 메틸술폰산 이온, 에틸술폰산 이온 등의 알킬술폰산 이온, 폴리아크릴산 이온, 폴리비닐술폰산 이온, 폴리스티렌술폰산 이온, 폴리(2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산) 이온 등의 고분자 이온 중 적어도 1종의 이온이 사용된다. 도펀트의 첨가량은 도전성에 효과를 부여하는 양이면 특별히 제한되는 것은 아니다.

도전성 고분자로서는 그 중에서도, 폴리피롤, 폴리3,4-에틸렌디옥시티오펜(PEDOT), 폴리아닐린, 및 폴리파라페닐렌비닐렌(PPV) 등이 수지화시키기 쉬워 도전성 수지로서 바람직하게 사용된다. 또한 티오펜계 도전성 고분자의 PEDOT에 폴리스티렌술폰산(폴리4-스티렌술포네이트;PSS)을 도프한 PEDOT/PSS가 안전성, 가공성의 관점으로부터 특히 바람직하다. 도전성의 향상, 안정화의 관점으로부터 도전성 고분자를 포함한 섬유 구조물에 글리세롤, 생리식염수 등을 부여하는 것도 바람직하게 이용할 수 있다.

또한 PEDOT/PSS 등의 도전성 고분자는 용매중에 바인더와 함께 분산시킨 분산액을 섬유 구조물에 도포함으로써, 섬유 구조물에 함침시키는 것이 바람직하다. 바인더를 사용함으로써, 섬유 구조물에의 도전성 고분자의 담지가 용이하게 됨과 아울러, 전극부재의 반복 세탁후의 표면저항의 상승도 억제할 수 있다.

사용하는 바인더로서는 열경화성 수지이어도 좋고, 열가소성 수지이어도 좋다. 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등의 폴리에스테르; 폴리이미드; 폴리아미드이미드; 폴리아미드 6, 폴리아미드 6,6, 폴리아미드 12, 폴리아미드 11 등의 폴리아미드; 폴리불화 비닐리덴, 폴리불화 비닐, 폴리테트라플루오로에틸렌, 에틸렌테트라플루오로에틸렌코폴리머, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 등의 불소수지; 폴리비닐알콜, 폴리비닐에테르, 폴리비닐부티랄, 폴리아세트산비닐, 폴리염화비닐 등의 비닐 수지; 에폭시 수지; 크실렌 수지; 아라미드 수지; 폴리이미드실리콘; 폴리우레탄; 폴리우레아; 멜라민 수지; 페놀 수지; 폴리에테르; 아크릴 수지 및 이들의 공중합체 등을 들 수 있다. 이들 바인더는 유기용제에 용해되어 있어도 좋고, 술폰산기나 카르복실산기 등의 관능기가 부여되어서 수용액화되어 있어도 좋고, 유화 등 물에 분산되어 있어도 좋다.

바인더 수지 중에서도 용이하게 혼합할 수 있는 점에서 폴리우레탄, 폴리에스테르, 아크릴 수지, 폴리아미드, 폴리이미드, 에폭시 수지, 폴리이미드실리콘 중 어느 1종이상이 바람직하다.

사용하는 용매는 도전성 고분자, 및 바인더가 안정되게 분산하는 것이면 제한되는 것은 아니지만, 물, 또는 물과 알콜의 혼합 용액을 바람직하게 사용할 수 있다. PEDOT/PSS 등의 폴리티오펜계 도전성 고분자를 사용할 경우, 물과 에탄올의 혼합 용매로 하는 것이 바람직하다.

전극부재의 도전성의 향상, 안정화의 관점으로부터 도전성 고분자를 포함한 섬유 구조물에 글리세롤, 생리식염수 등을 더 부여한 것을 바람직하게 이용할 수 있지만, 이들에 한정되는 것은 아니다. 이들 예시한 도전성 고분자의 전구체, 도전성 고분자의 용액, 유화물, 분산물 등을 섬유 구조물에 침지법, 코팅법, 스프레이법 등 기지의 방법을 사용함으로써 섬유 구조물을 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 도전성 고분자를 담지할 수 있다.

본 발명의 전극부재에 있어서의 섬유 구조물을 구성하는 섬유의 형태는 모노 필라멘트사, 멀티 필라멘트사 중 어느 것이라도 상관없고, 섬유의 단면형상에 대해서는 환 단면, 삼각 단면, 기타, 이형도가 높은 이형 단면의 형상이어도 특별히 한정되는 것은 아니다.

섬유 구조물을 구성하는 섬유의 재료인 폴리머는 기지의 방법으로 섬유화할 수 있는 폴리머이면 특별히 한정되지 않고, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등을 주성분으로 하는 폴리올레핀계 섬유, 레이온, 아세테이트 등의 화학 섬유용 섬유소 및 폴리에스테르, 나일론 등의 합성 섬유용 폴리머를 말하지만 이들에 한정되는 것은 아니다.

본 발명의 전극부재에서는 섬유 구조물을 구성하는 섬유의 섬도가 균일하며 세섬도인 방법이 바람직하고, 용융 방사에서는 복합 방사가 가능한 열가소성 폴리머, 그 중에서도 폴리에스테르로 이루어지는 섬유가 특히 바람직하게 예시된다.

여기에서 말하는 폴리에스테르란 테레프탈산을 주된 산성분으로 하고, 탄소원자수 2∼6의 알킬렌글리콜, 즉 에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 테트라메틸렌글리콜, 펜타메틸렌글리콜, 헥사메틸렌글리콜로부터, 바람직하게는 에틸렌글리콜 및 테트라메틸렌글리콜에서 선택된 적어도 1종의 글리콜을, 특히 바람직하게는 에틸렌글리콜을 주된 글리콜 성분으로 하는 폴리에스테르가 예시된다.

또한 산성분이 테레프탈산과 다른 2관능성 카르복실산의 혼합물인 폴리에스테르이어도 좋고, 글리콜 성분이 상기 글리콜과 다른 디올 성분의 혼합물인 폴리에스테르이어도 좋다. 또한, 산성분이 테레프탈산과 다른 2관능성 카르복실산의 혼합물이며, 글리콜 성분이 상기 글리콜과 다른 디올 성분의 혼합물인 폴리에스테르이어도 좋다.

여기에서 사용되는 테레프탈산 이외의 다른 2관능성 카르복실산으로서는 예를 들면 이소프탈산, 나프탈렌디카르복실산, 디페닐디카르복실산, 디페녹시에탄디카르복실산, 아디프산, 세바신산, 1,4-시클로헥산디카르복실산과 같은 방향족, 지방족, 지환족의 2관능성 카르복실산을 들 수 있다. 또한 상기 글리콜 이외의 디올 화합물로서는 예를 들면 시클로헥산-1,4-디메탄올, 네오펜틸글리콜, 비스페놀A, 비스페놀S와 같은 방향족, 지방족, 지환족의 디올 화합물을 들 수 있다.

섬유 구조물을 구성하는 섬유로서 사용하는 폴리에스테르는 임의의 방법에 의해 합성한 것이어도 좋다. 예를 들면 폴리에틸렌테레프탈레이트의 경우, 통상, 테레프탈산과 에틸렌글리콜을 직접 에스테르화 반응시키거나, 테레프탈산 디메틸 등의 테레프탈산의 저급 알킬에스테르와 에틸렌글리콜을 에스테르 교환 반응시키거나, 또는 테레프탈산과 에틸렌옥사이드를 반응키거나 해서 테레프탈산의 글리콜에스테르 및/또는 그 저중합체를 생성시키는 제1단계의 반응과, 상기 제1단계의 반응 생성물을 감압하에 가열해서 소망의 중합도가 될 때까지 중축합 반응시키는 제2단계의 반응에 의해 제조할 수 있다.

본 발명에 따른 섬유 구조물의 형태는 메시, 초지, 직물, 편물, 부직포, 리본, 끈 등을 들 수 있지만 사용 목적에 따른 형태이면 좋고, 특별히 한정되지 않는다.

본 발명의 전극부재를 생체전극으로서 이용할 경우, 피부면에의 밀착성·추종성의 관점이나, 플렉시블하며 소프트 촉감, 피부면의 땀에 의한 물러짐, 피부염증의 억제를 위해서는 높은 통기성이 요구되는 점에서 섬유 구조물의 형태는 직물, 편물, 부직포의 형상이 바람직하다.

이들 섬유 구조물은 전극으로서의 성능을 손상시키지 않는 한, 기지의 방법, 수단에 의한 염색, 기능 가공 등의 실시를 제한하는 것은 아니다. 전극부재의 표면의 기모, 캘린더, 엠보싱, 워터젯 펀치 가공 등 표면 물리 가공에 있어서도 전극으로서의 성능을 손상시키지 않는 한, 그 실시를 제한하는 것은 아니다.

또한 본 발명은 섬유 구조물이 적어도 멀티 필라멘트사를 포함하여 이루어지고, 그 멀티 필라멘트사를 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 도전성 물질이 담지되어 있는 것이 바람직한 형태이다.

도전성 고분자의 섬유 구조물에의 담지 및 전극부재의 고도전성의 관점으로부터 섬유 구조물이 복수의 단섬유로 구성되는 멀티 필라멘트사를 포함하고 있는 것이 바람직하다. 멀티 필라멘트사의 섬도는 특별히 한정되지 않지만, 섬유 구조물로서의 특성을 살리는 관점으로부터 30dtex로부터 400dtex인 것이 바람직하다. 섬유 구조물중의 멀티 필라멘트사의 혼율은 성능에 영향이 없는 범위에서 특별히 한정되지 않지만, 혼율은 높은 쪽이 도전성 수지를 담지시키기 쉽고, 실용 내구성을 높이는 관점으로부터 바람직하다. 또한 사용하는 멀티 필라멘트사는 기지의 방법으로 연사, 합사, 권축 가공을 행하는 것도 가능하다.

섬유 구조물에 포함되는 멀티 필라멘트는 0.2dtex이하의 단섬유를 포함하는 것이 더욱 바람직한 형태이다. 도전성 고분자의 섬유 구조물에의 담지 및 고도전성의 관점으로부터 단섬유의 섬유지름이 작은 섬유 구조물인 것이 바람직하고 0.2dtex이하의 단섬유를 포함하는 것이 바람직하다. 밀도 1.38g/㎤의 폴리에틸렌테레프탈레이트를 예시하면, 섬도 0.2dtex에서는 섬유지름이 약 5㎛인 마이크로 화이버가 된다. 섬유를 형성할 수 있는 고분자 화합물의 밀도에서 0.2dtex이하의 마이크로 화이버이면, 충분히 가는 섬도의 섬유임과 아울러 단섬유로부터 많은 간극을 형성할 수 있다.

멀티 필라멘트를 구성하는 단섬유의 개수가 많을수록 복수의 단섬유로 구성되는 공극, 즉 도전성 고분자가 담지되는 부위가 재분화되고, 도전성 고분자의 섬유 구조물에의 담지성이 높아진다. 또한 단섬유의 섬유지름이 가늘어짐으로써 도전성 고분자를 담지할 수 있는 부위가 재분화되어도 도전성 고분자의 연속성은 유지되므로 고도전성도 동시에 발현할 수 있게 된다.

예를 들면 단섬유 개수가 많은 마이크로 화이버로서 용해성이 다른 2종의 폴리머로 이루어지는 해도형 복합 섬유사를 준비하고, 해도형 복합 섬유의 1성분을 용매로 제거하고, 극세 섬유화한다. 도성분의 각각의 굵기나 분포는 고정되지 않지만, 도성분의 구성개수를 늘림으로써 마이크로 화이버로 이루어지는 멀티 필라멘트를 형성할 수 있다.

상기 방법으로 제조할 수 있는 멀티 필라멘트에 있어서, 마이크로 화이버의 도성분의 구성개수로서는 단섬유 섬도 또 단섬유에의 연사의 유무 등과의 관계도 있지만, 5개이상, 바람직하게는 24개이상, 더욱 바람직하게는 50개이상이다. 또한, 데닐 믹스도 본 발명에 포함된다. 또 다성분계 섬유 전체의 단면 형태도 둥근 구멍에 한정되지 않고, 트라이 로벌형, 테트라 로벌형, T형, 중공형 등 모든 공지의 섬유의 단면의 것이 포함된다.

본 발명에 따른 섬유 구조물의 바람직한 형태로서는 해도형 복합 섬유를 이용하여 직제한 직물을 화학적 박리, 물리적 박리, 용해 제거 등의 방법으로 처리하여 구성섬유를 극세 섬유화한 직편물을 제작하고, 섬유끼리를 워터젯 펀치 가공 등으로 얽히게 한 것은 바람직한 형태의 하나이다.

상술의 섬유 구조물의 바람직한 형태에 있어서, 섬유의 얽힘 구조를 유지시키기 위해서는 폴리우레탄 등의 고분자 탄성체 물질을 함침 등의 수단에 의해 부여한다. 이에 따라 섬유 구조부물의 염색성, 치수 안정성, 품질 안정성 등이 향상된다는 효과가 있다. 또한 시트상의 섬유 구조물의 표면을 기모해서 표면에 극세섬유의 다발로 이루어지는 입모를 형성시키는 등 해서 목적에 따른 여러가지 타입의 시트상물로 할 수 있다.

섬유 구조물은 섬유의 얽힘, 기모 외에 수축 처리, 형태 고정 처리, 압축 처리, 염색 마무리 처리, 유분 부여 처리, 열고정 처리, 용제 제거, 형태고정제 제거, 코밍 처리, 광택 처리, 평면(롤) 브레스 처리나 고성능 숏컷 셔링 처리(입모의 컷) 등 많은 처리가 각 공정의 각각의 곳에서 적당하게 조합해서 실시되지만, 전극으로서의 성능을 손상시키지 않는 한, 실시가 한정되는 것은 아니다.

또한, 본 발명에 따른 섬유 구조물에 있어서, 멀티 필라멘트를 구성하는 단섬유는 섬유지름이 0.01dtex∼0.0001dtex인 나노 화이버인 것이 더욱 바람직하고, "나노얼로이(등록상표)" 섬유로 제작되는 나노 화이버 스탬플사 집합체, 일렉트로 스피닝 방식 등에 의해 제작되는 모노 필라멘트사의 집합체 등 기지의 방법으로 제작된 나노 화이버로 구성되는 멀티 필라멘트사를 포함하는 섬유 구조물을 바람직하게 사용할 수 있다.

나노 화이버로 구성되는 멀티 필라멘트사는 기지의 복합 방사 방식 등에 의해 제작할 수 있다. 일례로서는 일본 특허 제5472479이나 일본 특허공개 2013-185283호 공보(섬유연 VESTA 특허)에 예시된 복합 구금을 사용한 복합 섬유를 탈해 한 섬유지름의 편차가 작은 나노 화이버 멀티 필라멘트사를 유효하게 이용할 수 있지만 이것에 한정되는 것은 아니다.

단섬유의 단면형상도 특별히 한정되지 않고, 환형, 삼각, 편평, 중공 등 공지의 단면형상이어도 좋다. 일본 특허공개 2013-185283호 공보에 예시된 복합 구금을 사용한 다양한 섬유 단면 형태, 특히, 이형도가 높은 단면(본 발명에서 말하는 이형도란 이경 단면사의 외접원과 내접원의 비(외접원/내접원)가 큰 쪽이 높은 이형도를 갖는다)의 멀티 필라멘트사를 바람직하게 사용할 수 있다.

또한 본 발명의 전극부재에 사용하는 섬유 구조물의 두께는 0.2mm이상 2.0mm이하인 것이 바람직하다. 두께가 0.2mm미만에서는 생지가 지나치게 얇기 때문에 실질 단위질량이 작아지고, 도전성 고분자의 함침량이 적어지고, 두께가 2.0mm를 초과하면 지나치게 두꺼워서 착용감이 떨어지는 원인이 된다. 보다 바람직하게는 0.3mm이상 1.5mm이하이다. 또한 전극부재의 크기는 신호를 검출할 수 있으면 특별히 규정되지 않지만, 세로·가로가 각각 2cm이상, 20cm이하인 것이 바람직하다. 2cm이하이면 전극부재의 면적이 지나치게 작기 때문에 동작이나 운동시에 전극이 어긋나기 쉽고, 노이즈가 생기기 쉬워진다. 20cm이상이면 실질 신호 검출에 필요가 없는 크기임과 아울러, 전극부재의 면적이 지나치게 커서 착용감이 떨어지는 원인이 된다. 보다 바람직하게는 세로·가로 각각 2.5cm이상, 18cm이하인 것이 바람직하다.

본 발명의 전극부재에서는 도전성 고분자를 포함하는 섬유 구조물의 편면에 수지층이 적층되어 이루어지는 것이 바람직하다.

특히 전극부재의 생체전극에의 적응을 고려하면, 수지층은 전극부재의 인체 피부면에 접하는 면의 이면에 형성되는 것이 바람직하다. 전극부재가 수지층을 가짐으로써 전극부재부분의 습도를 컨트롤하는 것이 가능해지고, 안정된 도전성의 발현이 가능해진다. 또한 전극부재의 편면이 수지층으로 덮여짐으로써, 전극부재의 내구성, 특히 세탁에 의한 도전성 고분자의 탈락에 의한 도전성 저하를 대폭 억제할 수 있게 된다. 수지층을 구성하는 폴리머의 종류, 및 형상은 습도 컨트롤이 가능하면 한정되지 않지만, 전극부재로서의 요구 특성상, 절연성을 갖는 방수 투습층인 것이 바람직하다.

방수 투습층으로서는 기체땀의 배출의 관점으로부터 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌) 다공막, 친수성의 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지 등 친수성 엘라스토머로 이루어지는 무공막, 폴리우레탄 수지 미다공막 등, 기지의 막, 필름, 적층물, 수지 등을 코팅, 라미네이트 방식으로 적층한 형태를 들 수 있지만 이들에 제한되는 것은 아니다. 방수 투습층은 기재인 섬유 구조물에의 추종성의 관점으로부터 신축성을 갖는 폴리우레탄 수지 미다공막을 라미네이트에 의해 적층 접착한 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 전극부재는 JIS L-0217(2012) 103법으로 세탁을 20회 반복한 후의 표면저항이 1×10⁶Ω이하인 것이 바람직하다. 본 발명의 전극부재는 섬유 구조물과 도전성 고분자로 이루어지지만, 가정세탁이 가능하다. 섬유 구조물을 구성하는 단섬유의 개수가 많을수록 복수의 단섬유로 구성되는 공극, 즉 도전성 고분자가 담지되는 부위가 재분화됨으로써 도전성 고분자의 섬유 구조물에의 담지성이 높아지고, 고도의 세탁 내구성을 부여할 수 있다고 생각하고 있다.

본 발명의 전극부재의 바람직한 사용 형태로서는 텍스타일 전극의 특성을 살린 부착제와의 조합에 의한 부착형 전극이나, 본 발명의 전극부재를 적어도 전극의 일부로서 사용하여 이루어지는 장치 등을 들 수 있다.

본 발명의 전극부재를 사용하는 장치의 일례로서는 우선 여러가지 센싱 기기를 들 수 있고, 설치형, 휴대형, 웨어러블형 등이 예시된다. 센싱 용도로서는 생체의 전기신호로부터 얻어지는 센싱 용도인 심박수, 심전파형, 호흡수, 혈압, 뇌전위, 근전위 등의 측정에 적용할 수 있고, 일상의 건강관리, 레저, 운동시의 건강관리, 심장질환, 고혈압, 수면중 무호흡 증후군 등의 원격관리 등이 예시되지만 이들에 한정되는 것은 아니다. 또한 센싱 용도 이외에도, 전기를 신체에 보내는 장치로서 저주파 맛사지기나 근육자극 근력증강 장치 등을 들 수 있다.

도 1은 본 발명의 전극부재를 사용한 생체신호 검출의료(100)의 모식도이다. 본 발명에 따른 전극부재(101(101a, 10lb, 101c))는 의료 본체부(104)의 착용시에 좌우의 측흉부 또는 측복부 근방에 접하는 부분에 2개 배치되는 동시에, 의료 본체부(104)의 좌우의 측흉부 혹은 측복부 근방에 배치된 전극부재로부터 이간한 하방위치에 나머지 1개가 배치되어 있다. 각 전극부재(101)는 생체신호를 측정하고, 전극부재(101)가 측정한 생체신호는 배선(103(103a, 103b, 103c))을 통해 측정 장치(102)에 송신되고, 측정 장치(102)에 송신된 생체신호는 신호처리된 후, 모바일 단말이나 pc에 송신된다. 본 발명의 전극부재(101)는 도 1에 나타내는 생체신호 검출의료(100) 등의 웨러블 전극으로서 사용될 경우, 안정적으로 생체신호를 검출할 수 있다.

실시예

다음에 실시예에 의해 본 발명의 전극부재에 대해서 상세하게 설명한다. 본 발명의 전극부재는 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다. 실시예 및 비교예에 있어서의 측정값은 다음 방법으로 얻은 것이다.

(1)섬도

해도형 복합 섬유는 포백을 수산화나트륨 3질량% 수용액(75℃, 욕비 1:30)에 침지함으로써 이용해 성분을 99%이상 용해 제거한 후, 실을 분해하고, 극세섬유로 이루어지는 멀티 필라멘트를 뽑아 내고, 이 1m의 질량을 측정하고, 10000배함으로써 섬도를 산출했다. 이것을 10회 반복하고, 그 단순 평균값의 소수점 제2자리를 사사오입한 값을 섬도로 했다.

그 밖의 섬유에 대해서는 실을 분해하고, 멀티 필라멘트를 뽑아 내고, 이 1m의 중량을 측정하고, 10000배함으로써 섬도를 산출했다. 이것을 10회 반복하고, 그 단순 평균값의 소수점 제2위치를 사사오입한 값을 섬도로 했다.

(2)섬유지름

얻어진 멀티 필라멘트를 에폭시 수지로 포매하고, Reichert사제 FC·4E형 클라이오 섹셔닝 시스템으로 동결하고, 다이아몬드 나이프를 구비한 Reichert-Nissei ultracut N(울트라 마이크로톰)으로 절삭한 후, 그 절삭면을 (주)기엔스제 VE-7800형 주사형 전자현미경(SEM)으로 나노 화이버는 5000배, 마이크로 화이버는 1000배,기타는 500배로 촬영했다. 얻어진 사진으로부터 무작위로 선정한 150개의 극세섬유를 추출하고, 사진에 대해서 화상처리 소프트(WINROOF)를 이용하여 모든 외접원지름(섬유지름)을 측정했다.

(3)멀티 필라멘트의 섬유지름 및 섬유지름 편차(CV%(A))

상술한 섬유지름의 평균 섬유지름 및 섬유지름 표준편차를 구하고, 하기 식을 기초로 섬유지름 CV%(변동계수:Coefficient of Variation)를 산출했다. 이상의 값은 모두 3개소의 각 사진에 대해서 측정을 행하고, 3개소의 평균값으로 하고, nm단위로 소수점 1자리수째까지 측정하고, 소수점이하를 사사오입하는 것이다.

섬유지름 편차(CV%(A))=(섬유지름 표준편차/평균 섬유지름)×100

(4)이형도 및 이형도 편차(CV%(B))

상술한 섬유지름과 동일한 방법으로 멀티 필라멘트의 단면을 촬영하고, 그 화상으로부터 절단면에 외접하는 진원의 지름을 외접원지름(섬유지름)으로 하고, 또한 내접하는 진원의 지름을 내접원지름으로 해서 이형도=외접원지름÷내접원지름으로부터 소수점 3자리수째까지를 구하고, 소수점 3자리수째이하를 사사 오입한 것을 이형도로서 구했다. 이 이형도를 동일 화상내에서 무작위로 추출한 150개의 극세섬유에 대해서 측정하고, 그 평균값 및 표준편차로부터 하기 식에 의거하여 이형도 편차(CV%(B)(변동계수:Coefficient of Variation))를 산출했다. 이 이형도 편차에 대해서는 소수점 2자리수째이하는 사사 오입한다.

이형도 편차(CV%(B))=(이형도의 표준편차/이형도의 평균값)×100(%)

(5)수지 부착량

표준상태(20℃×65%RH)에서의 도전성 고분자 분산액 도포 전후의 시험포인 섬유 구조체의 질량변화에 의해 수지 부착량을 측정했다. 계산식은 하기와 같다.

수지 부착량(g/㎡)(가공후의 시험포 질량(g)-가공전의 시험질 중량(g))/시험포의 분산액을 도포한 면적(㎡)

(6)표면저항

10cm×10cm의 전극을 시험편으로 하고, 고질 발포 스티롤 위에 올리고, 표면저항값(Ω)을 저항계(미츠비시 아나리테크 4탐침 저항계 Loresta-AX MCP-T370)를 이용하여 20℃, 40%RH 환경하에서 측정했다.

(7)세탁 내구성

10cm×10cm의 전극을 시험편으로 하고, JIS L0217(2012) 103법에 준거한 방법으로 20회 반복법에 의한 세탁후의 표면저항값을 측정했다. 세탁기는 전자동 세탁기(National NA-F50Z8)를 사용했다.

(8)통기도

전극의 통기성은 JIS L 1096(직물 및 편물의 생지 시험 방법)(1999) 통기성A법(후라질형법)에 준해서 측정했다.

(9)강연도

전극의 강연도는 JIS L 1096(직물 및 편물의 생지 시험 방법)(1999) 강연도A법(45°캔틸레버법)에 준해서 측정했다.

본 발명에 따른 전극부재의 실시예에 대해서 설명한다.

[실시예 1]

도성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 해성분이 폴리에스테르의 산성분으로서 테레프탈산과 5-나트륨술포이소프탈산의 공중합체로 이루어지는 알칼리 열수 가용형 폴리에스테르의 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)의 나노 화이버와 22T-24F의 고수축사를 혼섬한 100T-136F의 폴리에스테르 나노 화이버 혼섬사를 이용하여 스무스 조직으로 환편물을 제편했다. 이어서, 포백을 수산화나트륨 3질량% 수용액(75℃, 욕비 1:30)에 침지함으로써 이용해 성분을 제거하고, 나노 화이버와 고수축사의 혼섬사 사용 편물을 얻었다. 얻어진 섬유 구조물로서의 편물에 물과 에탄올의 혼합 용매(물 44wt%, 에탄올 50wt%)에 도전성 고분자로서 PEDOT/PSS를 1.0wt%, 바인더로서 아크릴계 열경화성 수지를 5.0wt% 분산한 분산액을 기지의 그라비어 코팅법으로 약제 도포량이 15g/㎡가 되도록 도포해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 2]

고수축사를 22T-24F로부터 33T-6F로 변경하고, 나노 화이버를 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)와 혼선한 110T-118F의 폴리에스테르 나노 화이버 혼섬사로 한 것 외에는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 3]

포백구조를 편물로부터 평직물로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 4]

22T-24F의 고수축사를 사용하지 않고, 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 5]

22T-24F의 고수축사를 사용하지 않고, 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)를 100T-30F(해도비율 30%:70%, 도수 2048도/F)의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 6]

22T-24F의 고수축사를 사용하지 않고, 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)를 120T-60F(해도비율 50%:50%, 도수 2048도/F)의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 7]

22T-24F의 고수축사를 사용하지 않고, 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)의 삼각 단면의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 8]

22T-24F의 고수축사를 사용하지 않고, 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)를 66T-9F(해도비율 20%:80%, 도수 70도/F)의 마이크로 화이버의 직물로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 9]

4.2dtex, 51mm 도성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 해성분이 폴리스티렌으로 이루어지는 고분자 배열체 섬유(해도비율 57%:43%, 도수 16도)를 이용하여 형성한 니들 펀치 부직포에 폴리우레탄을 함침 부여하고, 습식 응고를 실시했다. 폴리우레탄의 함유율은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 질량에 대하여 49%였다. 이것을 트리클로로에틸렌에 침지하고, 맹글로 교축하여 폴리스티렌 성분을 제거하고, 단사섬도 0.15dtex의 극세섬유를 얻었다. 버핑 m/c로 입모 처리, 염색 가공을 실시한 부직포를 얻었다. 이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 얻어진 섬유 구조물로서의 부직포에 물과 에탄올의 혼합 용매에 도전성 고분자로서 PEDOT/PSS, 바인더로서 아크릴계열경화성 수지를 분산한 분산액을 기지의 그라비어 코팅법으로 약제 도포량이 15g/㎡가 되도록 도포해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 10]

22T-24F의 고수축사를 사용하지 않고, 75T-112F(해도비율, 도수 127도/F)를 84T-36F(염색 시험용 폴리에스테르 섬유포 (주)시키센샤 제품)의 폴리에스테르 화이버 직물로 변경한 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 제조했다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 11]

56T-24F의 폴리에스테르 화이버와 폴리우레탄사를 혼섬한 혼섬사를 이용하여 환편물을 제편했다. 이어서, 포백을 수산화나트륨 0.06질량%와 계면활성제 0.05질량%의 혼합 수용액(80℃, 욕비 1:30)에 침지함으로써 원사유제나 오염을 제거했다. 얻어진 섬유 구조물로서의 편물에 실시예 1과 마찬가지로 해서 도전성 고분자의 분산액을 도포해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 12]

78T-24F의 나일론 화이버 단독사를 이용하여, 환편물을 제편했다. 이어서, 포백을 수산화나트륨 0.06질량%와 계면활성제 0.05질량%의 혼합 수용액(80℃, 욕비 1:30)에 침지함으로써 원사유제나 오염을 제거했다. 얻어진 섬유 구조물로서의 편물에 실시예 1과 마찬가지로 해서 도전성 고분자의 분산액을 도포해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 13]

75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)의 나노 화이버와 22T-24F의 고수축사를 혼섬한 100T-136F의 폴리에스테르 나노 화이버 혼섬사를 이용하여 환편물을 제편했다. 이어서, 포백을 수산화나트륨 3질량% 수용액(75℃, 욕비 1:30)에 침지함으로써 이용해 성분을 제거하고, 나노 화이버와 고수축사의 혼섬사 사용 편물을 얻었다. 얻어진 편물의 이면에 기지의 방법으로 폴리우레탄 수지 미다공막을 라미네이트 가공하고, 표면에 물과 에탄올의 혼합 용매에 도전성 고분자로서 PEDOT/PSS, 바인더로서 아크릴계 열경화성 수지를 분산한 분산액을 기지의 그라비어 코팅법으로 약제 도포량이 15g/㎡가 되도록 도포해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 14]

고수축사를 22T-24F로부터 33T-6F로 변경하고, 75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)의 폴리에스테르 나노 화이버 혼섬사로 한 것 이외는 실시예 13과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 15]

포백구조를 편물로부터 평직물로 변경한 것 이외는 실시예 13과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 16]

75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 것 이외는 실시예 13과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 17]

100T-30F(해도비율 30%:70%, 도수 2048도/F)의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 것 이외는 실시예 13과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 18]

120T-60F(해도비율 50%:50%, 도수 2048도/F)의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 것 이외는 실시예 13과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 19]

75T-112F(해도비율 30%:70%, 도수 127도/F)의 삼각 단면의 폴리에스테르 나노 화이버 단독사로 변경한 이외는 실시예 13과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 20]

22T-24F의 고수축사를 사용하지 않고, 66T-9F(해도비율 20%:80%, 도수 70도/F)의 마이크로 화이버를 이용하여 얻어진 환편물로 변경한 이외는 실시예 13과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 21]

4.2dtex, 길이 51mm, 도성분이 폴리에틸렌테레프탈레이트, 해성분이 폴리스티렌으로 이루어지는 고분자 배열체 섬유(해도비율 57%:43%, 도수 16섬)를 이용하여 형성한 니들 펀치 부직포에 폴리우레탄을 함침 부여하고, 습식 응고를 실시했다. 폴리우레탄의 함유율은 폴리에틸렌테레프탈레이트의 질량에 대하여 49%였다. 이것을 트리클로로에틸렌에 침지하고, 맹글로 교축하여 폴리스티렌 성분을 제거하고, 단사섬도 0.15dtex의 극세섬유를 얻었다. 버핑 m/c로 입모 처리, 염색 가공을 실시한 부직포를 얻었다. 실시예 13과 마찬가지로, 얻어진 부직포의 이면에 폴리우레탄 수지 미다공막을 라미네이트 가공하고, 표면에 도전성 고분자 분산액을 도포하고, 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 22]

84T-36F(염색 시험용 폴리에스테르 섬유포 (주)시키센샤 제품)의 폴리에스테르 화이버 직물을 이용하고, 실시예 13과 마찬가지로 포백의 이면에 폴리우레탄 수지 미다공막을 라미네이트 가공하고, 표면에 도전성 고분자 분산액을 도포하고, 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 23]

56T-24F의 폴리에스테르 화이버와 폴리우레탄사를 혼섬한 혼섬사를 이용하여 환편물을 제편했다. 이어서, 포백을 수산화나트륨 0.06질량%와 계면활성제 0.05질량%의 혼합 수용액(80℃, 욕비 1:30)에 침지함으로써 원사유제나 오염을 제거했다. 실시예 13과 마찬가지로, 얻어진 편물의 이면에 폴리우레탄 수지 미다공막을 라미네이트 가공하고, 표면에 도전성 고분자 분산액을 도포하고, 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 24]

78T-24F의 나일론 화이버 단독사를 이용하여 환편물을 제편했다. 이어서, 포백을 수산화나트륨 0.06질량%와 계면활성제 0.05질량%의 혼합 수용액(80℃, 욕비 1:30)에 침지함으로써 원사유제나 오염을 제거했다. 얻어진 편물의 이면에 폴리우레탄 수지 미다공막을 라미네이트 가공하고, 표면에 도전성 고분자 분산액을 도포하고, 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 25]

도전성 고분자로서 폴리아닐린 5% 수용액(알드리치 제품)으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 26]

도전성 고분자로서 폴리피롤 5% 수용액(알드리치 제품)으로 변경한 것 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 27]

실시예 4의 폴리에스테르 나노 화이버를 나일론 나노 화이버로 변경한 이외는 실시예 1과 같은 처리를 행해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[실시예 28]

본 발명에 따른 전극부재를 사용한 기기의 일례로서 미츠후지 센이고교(주)제 은도금사 「AGposs」의 110T-34F를 비닐 절연계 튜브 중에 통과시키고, 상기 튜브의 한쪽끝으로부터 꺼내고, 한쪽끝으로부터 나온 상기 은도금사를 3cm×3cm로 자른 실시예 1의 전극에 꿰매넣어 접속했다. 은도금사가 위치하는 면에 쓰리엠 헬스 케어사제의 방수 투습 서지컬 시트 「데가덤 스무스 필름롤」을 위에서 붙이고, 심전도용의 전극을 작성했다.

[실시예 29]

본 발명에 따른 전극을 사용한 기기의 일례로서 시판의 스트레치계 스포츠 이너의 내측의 좌측의 흉부와 우측의 흉부에 관전극으로서 세로 7cm 가로 5cm로 자른 실시예 1 기재의 전극을 재봉실로 꿰매 붙이고, 또한 좌측의 흉부의 전극의 5cm 하측에 부관전극(생체기준 전위전극)으로서 마찬가지로 세로 7cm 가로 5cm로 자른 실시예 1의 전극을 재봉실로 꿰매 붙였다. 또한 미츠후지 센이고교(주)제 은도금사 「AGposs」의 110T-34F를 배선으로 해서 상기 3개의 전극부분으로부터 각각 좌측 쇄골부까지 서로 접촉하지 않도록 재봉바늘로 이너에 꿰매 붙이고, 상기 은도금사의 배선부의 표리에 도레이 코텍스(주)제의 방수 심테이프 「αE-110」를 붙임으로써 배선부를 절연 피복했다. 상기 좌측 쇄골부까지 당긴 은도금사에 신호 검출 장치를 접속해서 부착함으로써 착용시에 심전도를 측정할 수 있는 웨어블 전극 이너를 작성했다.

[비교예 1]

PET 필름에 도전성 고분자 PEDOT/PSS(신에츠 폴리머사, SEP LYGIDA(등록상표))와 아크릴 수지를 실시예 1과 마찬가지로, 기지의 그라비어 코팅법으로 약제 도포량이 15g/㎡가 되도록 도포해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

[비교예 2]

PET 필름에 도전성 고분자 점착성 하이드로겔을 실시예 1과 마찬가지로 기지의 그라비어 코팅법으로 수지 도포량이 15g/㎡가 되도록 도포해서 전극을 얻었다. 사용한 재료 및 얻어진 전극의 특성을 표 1 및 표 2에 나타낸다.

100: 생체신호 검출의료
101: 전극부재
102: 측정 장치
103: 배선
104: 의료 본체부

Claims

도전성 고분자를 포함하는 섬유 구조물에 있어서, 상기 섬유 구조물을 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 도전성 고분자가 담지되어 있는 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항에 있어서,
상기 섬유 구조물이 적어도 멀티 필라멘트사를 포함하여 이루어지고, 상기 멀티 필라멘트사를 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 도전성 물질이 담지되어 있는 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
상기 섬유 구조물을 구성하는 멀티 필라멘트사는 0.2dtex이하의 단섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 고분자는 바인더와 함께 용매에 분산되고, 상기 도전성 고분자가 분산된 분산액중을 상기 섬유 구조물에 도포함으로써 상기 섬유 구조물을 구성하는 단섬유의 표면 및/또는 단섬유와 단섬유의 간극에 상기 도전성 고분자를 담지시키는 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 고분자는 폴리(3,4-에틸렌디옥시티오펜)과 폴리스티렌술폰산의 혼합물인 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 도전성 물질을 포함하는 섬유 구조물의 편면에 수지층이 적층되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
JIS L0217(2012년도판) 103법으로 20회 세탁을 반복한 후의 표면저항이 1×10⁶Ω이하인 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
부착제와 적층하는 것을 특징으로 하는 전극부재.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 기재된 전극부재를 적어도 전극의 일부로서 사용하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 장치.