TW202145951A - 衣服型生物體資訊測量裝置及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明課題為提供一種衣服型生物體資訊測量用裝置,其具有生物體接觸型電極,且洗滌耐久性優異。 解決手段為一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係具有電極的衣服型生物體資訊測量裝置,並且前述電極依序包含:含有柔軟性樹脂與導電性填料之可伸縮的導電層、可伸縮的黏接促進層、可伸縮的熱熔黏接劑層、衣服布料。
Description
本發明關於一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係使用了包含可伸縮的導電層的電極。
用來測量心電資訊等的生物體資訊的衣服型生物體資訊測量裝置正在開發當中。在這種衣服型裝置中,必須在構成衣服的布料上安裝電極或電氣佈線。電極或電氣佈線必須是可因應衣服的變形而伸縮變形的材料。這種可變形的電極及電氣佈線,已知有如使用了導電性紗線的電氣佈線或者圖案化成蛇行狀的金屬箔般,以可變形之方式自由地配置導體而能夠順從衣服布料的變形的技術。
例如專利文獻1揭示了一種針織物,其係使用了可作為裝著於人體的可穿戴式電腦等的穿著材料來使用的導電紗線。 另外,曾有人嘗試使用導電性的印墨在布料上配線的技術,例如專利文獻2揭示了一種電子布或由前述電子布所構成的電子衣料,其係具有發光元件或感測器等的電子器件與用來使前述電子器件發揮功能的配線圖案或電路等之電子布或電子衣料,其特徵為在布面上以導電印墨等並藉由列印法形成電子器件、配線圖案、電路等的任一者或全部。
曾有人提出將由彈性體與導電性填料所得到的具有伸縮性的導電組成物使用於電極或配線的技術,例如專利文獻3揭示了一種伸縮性電極薄片之製造方法,其係包含:在脫模薄片上塗佈包含伸縮性樹脂的導電性糊料並使其乾燥,製作出伸縮性導體層之步驟;在前述伸縮性導體層疊上第1熱熔薄片,得到3層薄片之步驟;將前述3層薄片的一部分衝切之步驟;在布料疊上前述衝切步驟後的前述3層薄片以讓前述第1熱熔薄片與前述布料接觸,進行熱壓之步驟。 其他還有專利文獻4揭示了一種紡織品用可伸縮導電性薄膜,其係包含具有伸縮性的可伸縮導電層與形成於前述伸縮導電層的一個表面的熱熔黏接劑層,前述伸縮導電層是由包含彈性體與填充於前述彈性體中的導電性填料的導電性組成物所構成。
這些技術可理解為用來將衣物電子化的技術。然而衣物,在以往的電子製品與使用案例之中,有各種不同的場合。特別有問題的地方是衣物附屬物的洗滌的操作。大多數電子製品是在沒有預設會被放進洗衣機中的狀況被設計製作出來。 導電紗線主要是藉由對非導電性的紗線的表面實施金屬鍍敷等的手段來製作。這種導電紗線因為洗滌時的強力摩擦,會有鍍敷的金屬剝落而導電性降低的情形。 在使用導電性的印刷印墨的情況,也同樣會有因為洗滌時的摩擦或反覆彎曲、壓縮等而發生印墨剝落等問題的情形。 由具有伸縮性的導電性組成物所得到的可伸縮導電層,如果能夠以對反覆彎曲或壓縮、摩擦耐性較強而適當的手段黏接於衣服的布料,即可期待成為高洗滌耐久性的產品。 熱熔黏接劑薄片由於是無溶劑,因此容易使用,在不具備如化學工廠般的換氣設備的成衣產業的製造廠也可使用而沒有問題,因此在衣服的製造廠,被廣泛使用在襯裡的黏接或衣服配件的黏接。所以,在將可伸縮的導電層黏接於衣服的情況,也可說是適合使用的一個手段。 [先前技術文獻]
[專利文獻] [專利文獻1]日本特開2007-191811號公報 [專利文獻2]日本特開2005-146499號公報 [專利文獻3]日本特開2018-102965號公報 [專利文獻4]日本特開2017-101124號公報
[發明所欲解決之問題]
然而,假設要黏接於衣服布料的熱熔黏接劑薄片,會有對於衣服布料以外的材料的黏接性不一定理想的情形。一般而言,可伸縮的導電性組成物是以導電性填料與柔軟的黏結劑樹脂為主成分。導電性是由導電性填料彼此直接接觸而產生,因此與一般的塗料相比,黏結劑樹脂的摻合量相當少,是以稍少於三維幾何學上將導電填料與導電填料之間完全填補的量來摻合。結果,在這種導電層表面,會存在導電填料直接露出的部分。理所當然這在將導電層作為電極來使用的情況是有益的狀態。然而,在考慮使用黏接劑來與其他材料黏接的情況,黏接劑需要有對黏結劑樹脂與導電填料兩者的黏接性。大多數的情況,導電填料為金屬粉,主要是銀粉。成衣用所使用的熱熔黏接劑薄片不一定是考慮到在這些金屬粉體的表面的黏接性所設計。 黏接性的欠缺常會於洗滌時突顯。亦即,藉由熱熔黏接劑薄片來黏接的可伸縮的導電層,在重覆洗滌時,會有導電層與熱熔黏接劑薄片的界面發生剝離的情形。導電層的機械強度與周圍的材料相比,較為不強,因此剝離的部分會由衣服脫落,常會對衣服的配線機能造成致命損傷。
亦即,將具有伸縮性的導電層使用熱熔黏接劑薄片黏接於衣服布料的技術,對於將電氣佈線附加在衣服上來說是容易利用的技術,然而在衣服特有的問題的洗滌耐久性方面仍有改善的空間。 本發明人等為了解決這些問題而鑽研該問題,結果發現,藉由在具有伸縮性的導電層與熱熔黏接劑層之間設置將兩者隔開的黏接促進層,可解決該課題,實現了具有高洗滌耐久性的衣服型生物體資訊測量裝置。 [解決問題之方式]
亦即,本發明是由以下的構成要件構成。 [1]一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係具有電極(以下亦稱為電極部)之衣服型生物體資訊測量裝置,其特徵為:前述電極依序包含含有柔軟性樹脂與導電性填料之可伸縮的導電層、可伸縮的黏接促進層、可伸縮的熱熔黏接劑層、衣服布料。 [2]如[1]之衣服型生物體資訊測量裝置,其中在前述導電層之與生物體接觸的一側具有可伸縮的表面絕緣層。 [3]如[1]或[2]之衣服型生物體資訊測量裝置,其中前述導電層為包含下列層的兩層以上的構造: 至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮的第1導電層、 至少以柔軟性樹脂與金屬系導電性填料為構成成分的可伸縮的第2導電層。 [4]一種如[1]或[2]之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法, 藉由至少包含下述步驟的程序製作出衣服布料貼附用導電性疊層薄片,並藉由將所得到的導電性疊層薄片透過前述熱熔黏接劑層貼附於衣服上,在衣服上形成電極: 在暫時支持體上形成含有柔軟性樹脂與導電性填料而且可伸縮的導電層之步驟、 在前述導電層上形成可伸縮的黏接促進層之步驟、 在前述黏接促進層上形成可伸縮的熱熔黏接劑層之步驟。 [5]如[3]之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其中 藉由至少包含下述步驟的程序製作出衣服布料貼附用導電性疊層薄片,並藉由將所得到的導電性疊層薄片透過前述熱熔黏接劑層貼附於衣服上,在衣服上形成電極: 在暫時支持體上形成至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮的第1導電層之步驟、 進一步形成至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮的第2導電層之步驟、 在前述第2導電層上形成可伸縮的黏接促進層之步驟、 在前述黏接促進層上形成可伸縮的熱熔黏接劑層之步驟。 [6]如[1]~[3]之任一者之衣服型生物體資訊測量裝置、及如[4]或[5]之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其中,前述黏接促進層含有具有交聯構造之彈性體。 [7]如[1]~[3]之任一者之衣服型生物體資訊測量裝置、及如[4]或[5]之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其中,前述黏接促進層含有具有交聯構造之胺基甲酸酯樹脂。 [8]如[1]~[3]之任一者之衣服型生物體資訊測量裝置、及如[4]或[5]之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其中,前述黏接促進層含有活性能量射線硬化型之丙烯酸樹脂組成物。
此外,本發明還以具有以下的構成要件為佳。 [9]一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係具有接觸於生物體表面的電極之衣服型生物體資訊測量裝置,其特徵為:前述電極具有依序包含下述物件之層構造: 至少以柔軟性樹脂與導電性填料為構成成分的可伸縮的導電層、 可伸縮的黏接促進層、 可伸縮的第1熱熔黏接劑層、 可伸縮的絕緣層 可伸縮的第2熱熔黏接劑層、 衣服布料。 [10]一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係具有電氣佈線之衣服型生物體資訊測量裝置,其特徵為:前述電氣佈線具有依序包含下述物件之層構造: 可伸縮的表面絕緣層、 至少以柔軟性樹脂與導電性填料為構成成分的可伸縮的導電層、 可伸縮的黏接促進層、 可伸縮的第1熱熔黏接劑層、 可伸縮的絕緣層 可伸縮的第2熱熔黏接劑層、 衣服布料。 [11]一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係具有接觸於生物體表面的電極之衣服型生物體資訊測量裝置,其特徵為:前述電極具有依序包含下述物件之層構造: 至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮的第1導電層、 至少以柔軟性樹脂與金屬系導電性填料為構成成分的可伸縮的第2導電層、 可伸縮的黏接促進層、 可伸縮的第1熱熔黏接劑層、 可伸縮的絕緣層 可伸縮的第2熱熔黏接劑層、 衣服布料。 [12]一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係具有電氣佈線之衣服型生物體資訊測量裝置,其特徵為:前述電氣佈線具有依序包含下述物件之層構造: 可伸縮的表面絕緣層、 至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮的第1導電層、 至少以柔軟性樹脂與金屬系導電性填料為構成成分的可伸縮的第2導電層、 由可伸縮的樹脂組成物所形成的黏接促進層、 可伸縮的第1熱熔黏接劑層、 可伸縮的絕緣層 可伸縮的第2熱熔黏接劑層、 衣服布料。 [發明之效果]
如本發明般,藉由將黏接促進層插入到可伸縮的導電層與熱熔黏接劑層之間,導電層與熱熔黏接劑層之間的黏接性會安定。這被認為是因為黏接促進層對於導電層的導電性填料(特別是金屬性填料)表面及熱熔黏接劑層兩者具有高黏接性的緣故。 首先,可伸縮的導電層的表面,從微觀來看的話,並非平坦的表面。如果放大觀察,則導電性填料(特別是金屬性填料)會像岩石般一塊一塊地露出,柔軟性樹脂填補其間隙,呈現如所謂的石庭院般的情景。在以熱熔黏接劑對這種有重大凹凸的表面實施黏接的情況,必須加熱至熱熔黏接劑充分軟化,然而現實中,會受限於周邊材料或黏接對象的導電層本身的耐熱性等,難以將溫度提高至充分軟化。另外,即使在使用軟化溫度低的熱熔黏接劑的情況,若與所謂溶劑型黏接劑般初始為液體狀態的黏接劑相比,對凹凸面的順從性也不高,因此難以使黏接面完全接合。另外,在降低軟化溫度到必要以上的情況,因為熨燙等的操作或洗滌後的乾燥步驟等而遭受較高溫度時,容易發生問題。 結果,在使用熱熔黏接劑的情況,相對於表觀的黏接面積來說,實際黏接的面積會變小。
在從巨觀來看的情況,成衣用途所使用的熱熔黏接劑樹脂,是設計成能以某程度可順從衣服布料的變形,有較柔軟的機械物性。另一方面,目標放在成衣用途的熱熔黏接劑不一定是意識到和金屬的黏接所作出的設計。 在這種熱熔黏接劑被使用於和導電層的黏接的情況,熱熔黏接劑只會對出現在導電層表面的樹脂部分強力黏接,對導電性填料(特別是金屬性填料)的黏接性會變弱。在變形應力施加於這種黏接界面時,首先在和導電性填料的黏接部分會剝離,應力會更加集中在熱熔黏接劑與樹脂部分的黏接界面。
在熱熔黏接劑與導電性填料的接觸面發生剝離的情況,在該處會產生微小的空隙。如果在大氣中,則該空隙內會充滿是為壓縮性流體的空氣。然而,在洗滌過程中,洗潔劑的溶液,亦即包含界面活性劑的水系流體會侵入該空隙。水系流體由於是非壓縮性,因此,被封進在該界面的微小空間的液體,會因為洗滌操作伴隨發生的伸縮、彎曲、壓縮、扭轉等的變形而受到壓力而欲往其他地方移動,而向將鄰接的熱熔黏接劑與樹脂部分的黏接面剝離的方向加壓。或者欲往原本就非均質的導電層內部的自由空間移動。洗潔劑溶液由於表面張力低、對固體表面的潤濕性優異,因此容易侵入狹窄的間隙或小的空隙,結果除了使導電層與熱熔黏接劑層的界面剝離之外,還會使導電層本身從內部開始弱化,加上洗滌造成負荷,呈現出讓導電層崩壞的作用。 這些作用的結果,在使用以往的熱熔黏接劑將導電層黏接於衣服布料的情況,重覆洗滌時,導電層會部分崩壞而發生脫落。
本發明之黏接促進層宜為以液體狀態來使用,因此在凹凸嚴重的導電層表面的樹脂部分以及導電性填料部分這兩者都能密合,而表現出高黏接性。而且,黏接促進層表面是平滑的,因此與熱熔黏接劑層也表現出良好的黏接性。 因此如先前所敘述般,不會導致應力部分集中造成微觀的剝離以及因洗潔劑溶液侵入到微觀的剝離界面造成導電層的破壞,在重覆洗滌的情況,也能夠保持良好的黏接狀態。
在本發明中,製作出依序具有至少可伸縮的導電層、黏接促進層、熱熔黏接劑層,進一步因應必要具有表面絕緣層、脫模薄膜等之衣服布料貼附用導電性疊層薄片,並將該導電性疊層薄片使用熱熔黏接劑層貼合於衣服布料,而得到衣服型生物體資訊測量裝置。 本發明之可伸縮的導電層,是指至少以柔軟性樹脂與導電性填料為構成成分的層。宜為由具有伸縮性且比電阻為1×101
Ωcm以下的材料所構成的層。本發明之伸縮性導電層具有伸縮性。本發明中的伸縮性,是指在保持導電性的狀態下可重覆進行10%以上的伸縮。此外本發明之伸縮性導電層,宜為導電層單獨具有40%以上的破裂伸度,較佳為50%以上的破裂伸度,更佳為80%以上的破裂伸度。此外本發明之伸縮性導電層的拉伸彈性率以0.5~300MPa為佳。將可形成具有這種伸縮性的伸縮性導電層的材料稱為伸縮性導體組成物。伸縮性導體組成物是至少包含柔軟性樹脂與導電性填料的複合體。
本發明中的柔軟性樹脂,可列舉合適的彈性率為0.1~1000MPa的熱塑性樹脂、熱硬化性樹脂、橡膠等,為了表現出膜的伸縮性,以熱塑性樹脂或橡膠為佳,胺基甲酸酯樹脂或橡膠更佳。 橡膠可列舉胺基甲酸酯橡膠、丙烯酸橡膠、聚矽氧橡膠、丁二烯橡膠、腈橡膠或氫化腈橡膠等含腈基的橡膠、異戊二烯橡膠、硫化橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、偏二氟乙烯共聚物等。其中,以含腈基的橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠為佳,含腈基的橡膠為特佳。本發明合適的彈性率的範圍為0.1~600MPa,更佳為0.2~500MPa,另外還宜為0.5~300MPa的範圍。 含腈基的橡膠只要是含腈基的橡膠或彈性體,則沒有特別限定,以腈橡膠與氫化腈橡膠為佳。腈橡膠為丁二烯與丙烯腈之共聚物,若結合丙烯腈量多,則和金屬的親和性會增加,但是有助於伸縮性的橡膠彈性反而會減少。所以,丙烯腈丁二烯共聚物橡膠中的結合丙烯腈量以18~65質量%為佳,40~60質量%為特佳。
胺基甲酸酯樹脂以聚胺基甲酸酯彈性體為佳,聚胺基甲酸酯彈性體的玻璃轉移溫度(Tg)以-60℃以上為佳,較佳為-50℃以上,上限以10℃為佳,較佳為0℃。 本發明之聚胺基甲酸酯彈性體,以藉由使由聚醚系、聚酯系、或聚碳酸酯系多元醇等所形成的軟鏈段與由二異氰酸酯等所形成的硬鏈段反應所得到的聚胺基甲酸酯彈性體為佳。此外,從分子設計的自由度看來,軟鏈段成分以聚酯多元醇為較佳。
本發明中的聚醚系多元醇,可列舉例如聚乙二醇、聚丙二醇、聚伸丙基三醇、聚伸丙基四醇、聚四亞甲基二醇、聚四亞甲基三醇、用來合成這些聚合物的環狀醚等的單體材料共聚合所得到的共聚物等的聚伸烷二醇、於其上導入了側鏈或導入了分支構造的衍生物、改性體、甚至其混合物等。這些之中,以聚四亞甲基二醇為佳。其理由是因為機械特性優異。
本發明中的聚酯系多元醇,可使用芳香族系聚酯多元醇、芳香族/脂肪族共聚合聚酯多元醇、脂肪族聚酯多元醇、脂環族聚酯多元醇。本發明中的聚酯多元醇,使用飽和型、不飽和型的任一者皆無妨。其中以脂肪族聚酯多元醇為佳。
本發明之導電性填料以由比電阻為1×10-1
Ωcm以下的物質所形成為佳。另外,以粒徑為100μm以下的粒子為佳。比電阻為1×10-1
Ωcm以下的物質,可例示金屬、合金、碳、摻雜後的半導體、導電性高分子等。在本發明適合使用的導電性填料,如銀、金、鉑、鈀、銅、鎳、鋁、鋅、鉛、錫等的金屬、黃銅、青銅、白銅、焊錫等的合金粒子、如覆銀銅粉般的複合粒子、甚至具有金屬鍍層的高分子粒子、具有金屬鍍層的玻璃粒子、被覆金屬的陶瓷粒子等。將這些稱為金屬系導電性填料。
在本發明中,金屬系導電性填料以使用片狀銀粒子或無定形凝集銀粉為佳。片狀粉體的粒徑沒有特別限定,藉由動態光散射法所測得的平均粒徑(50%D)以0.5~20μm為佳。較佳為3~12μm。若平均粒徑超過15μm,則微細配線的形成變得困難,在絲網印刷等的情況會發生阻塞。在平均粒徑未滿0.5μm的情況,低填充時,會有粒子間變得無法接觸,導電性惡化的情形。無定形凝集粉的粒徑沒有特別限定,而藉由光散射法所測得的平均粒徑(50%D)以1~20μm為佳。較佳為3~12μm。若平均粒徑超過20μm,則會有分散性降低,難以糊料化的情形。在平均粒徑未滿1μm的情況,會失去凝集粉的效果,低填充時,會有變得無法維持良好的導電性的情形。
在本發明中,可使用碳系導電性填料。本發明中的碳系導電性填料,可使用石墨粉末、活性碳粉末、鱗片狀石墨粉末、乙炔黑、科琴黑、富勒烯、單層奈米碳管、多層奈米碳管、奈米碳錐等。在本發明中,適合使用的碳系導電性填料為石墨粉末、鱗片狀石墨粉末、活性碳粉末、科琴黑。在本發明中,以進一步使用至少BET比表面積為1000m2
/g以上的碳系導電性填料為佳。
形成本發明之伸縮性導電層的伸縮性導體組成物,是由至少前述導電性填料與柔軟性樹脂(以下亦稱為黏結劑)所構成。在金屬系導電性填料的情況,金屬系導電性填料,相對於金屬系導電性填料與黏結劑的合計質量可摻合40~92質量%。本發明中的金屬系導電性填料,以相對於金屬系導電性填料與黏結劑的合計質量含有50~90質量%為佳,甚至含有58~89質量%、66~88質量%、70~87質量%。藉由將金屬系導電性填料的含量定在此範圍,可得到必要的導電性以及足夠讓導電層表現出伸縮性的延伸率。
在導電性填料使用碳系導電性填料的情況,碳系導電性填料,相對於碳系導電性填料與黏結劑的合計質量可摻合18~65質量%。本發明中的碳系導電性填料,以相對於碳系導電性填料與黏結劑的合計質量含有22.5質量%以上為佳,甚至含有25質量%以上、27.5質量%以上、30質量%以上更理想。碳系導電性填料的含量,以相對於碳系導電性填料與黏結劑的合計質量為62.5質量%以下為佳,甚至是60質量%以下較理想。藉由將碳系導電性填料的含量定在既定範圍,可得到導電層所必要的導電性以及足夠讓導電層表現出伸縮性的延伸率。
在本發明中,亦可在伸縮性導體組成物中摻合非導電性的粒子。本發明中的非導電性填料,以由有機或無機絕緣性物質所形成的粒子為佳。本發明之無機粒子,是為了改善印刷特性、改善伸縮特性、改善塗膜表面性質而添加,可利用係金屬氧化物的二氧化矽、氧化鈦、滑石、氧化鋁、玻璃珠、鹼金屬或鹼土類金屬的磷酸鹽、鈦酸鹽、碳酸鹽、硫酸鹽,例如硫酸鋇、磷酸鈉等,還有其混合物,甚至來自天然物的高嶺土等的無機粒子、樹脂材料所形成的微膠體等。
伸縮性導體組成物,可摻合柔軟性樹脂、導電性填料及其他的必要成分,並以擠出機等熔融混練來製作。另外,還可藉由添加溶劑而在泥漿狀態下混練之後,塗佈於某種基材,進一步使其乾燥而將溶劑除去來獲得。若考慮為了得到伸縮性導電層而薄層化,則以後者使用溶劑在泥漿狀態下混練的方法為佳。含有導電性填料、柔軟性樹脂、及溶劑的泥漿狀混合物,也可作為印墨或糊料而適用於印刷步驟。此情況下,可進一步添加消泡劑、整平材、搖變性賦予材等的添加材。
本發明的一個態樣,可例示以使用柔軟性樹脂與碳系導電性填料的伸縮性導電層作為可伸縮的第1導電層,以使用柔軟性樹脂與金屬系導電性填料的伸縮性導電層作為可伸縮的第2導電層來使用的組合。此情況下,可使用第1導電層作為接觸生物體的電極層。 在直接接觸生物體表面的電極表面受到環境的污染,或附著了來自生物體的汗、淚、唾液等的體液,則金屬系填料表面會氧化或硫化,接觸電阻值會增加,依照情況,會有電極表面絕緣的情形。然而,碳系導電性填料,雖然導電性方面比金屬填料還差,但是化學耐性強,因此適合使用作為形成電極表面層的導電層用的導電性填料。
在本發明中,在可伸縮的導電層可設置可伸縮的表面絕緣層。亦即,在導電層並不需要作為生物體接觸電極的功能,單純用來傳送訊號或電力的地方,從保護導電層、防止雜訊混入、以及生物體側的安全性的觀點看來,可讓表面絕緣。 可伸縮的表面絕緣層,可使用與導電性的黏結劑樹脂所使用的柔軟性樹脂同等的樹脂材料。較理想的情況,以使用以導電性的黏結劑樹脂為基本骨架,並適度賦予交聯構造的樹脂為佳。 亦即,可伸縮的表面絕緣層,以胺基甲酸酯橡膠、丙烯酸橡膠、聚矽氧橡膠、丁二烯橡膠、腈橡膠或氫化腈橡膠等含腈基的橡膠、異戊二烯橡膠、硫化橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、偏二氟乙烯共聚物等為佳,此外還適合使用在這些橡膠材料導入了交聯構造的橡膠材料。另外,胺基甲酸酯樹脂,可使用由聚醚系、聚酯系、或聚碳酸酯系多元醇等所形成的軟鏈段與由二異氰酸酯等所形成的硬鏈段的組合所得到的聚胺基甲酸酯彈性體。此時,藉由摻合三官能以上的多元醇,能輕易地形成交聯構造。
在本發明中,設置了可伸縮的熱熔黏接劑層。本發明之衣服布料貼附用導電性疊層薄片,可藉由該熱熔黏接劑層黏接於衣服布料等的伸縮對象物。 本發明中的熱熔黏接劑層,以由可藉由在45℃~250℃的範圍的加熱而黏接於布帛的熱塑性樹脂、或被稱為反應性熱熔黏接劑之未硬化或半硬化狀態的熱硬化性樹脂所形成的黏接劑為佳。較具體而言,可使用聚酯系、聚胺基甲酸酯系、乙烯醋酸乙烯酯系、聚醯胺系、聚烯烴系、聚石蠟系、環氧系、丙烯酸系等的熱熔型黏接性樹脂。本發明中的熱熔黏接劑層,以在宜為60℃~230℃的範圍,較佳為80℃~210℃的範圍,更佳為90℃~180℃的範圍的加熱而黏接於布帛為佳。黏接溫度可依照布帛的耐熱性適當地選擇,在一般的化纖的情況,是在150℃以下的較低溫區域,而由木棉或耐熱性纖維所織成的布帛,可藉由在150℃以上,甚至180℃以上的加熱來黏接。 熱熔黏接劑層的厚度宜為5~200μm,較佳為12~150μm,更佳為20~120μm。 在衣服型生物體資訊測量裝置之中,熱熔黏接劑層可為單層或兩層以上的多層。
在本發明中,在具有伸縮性的導電層與可伸縮的熱熔黏接劑層之間,設置了可伸縮的黏接促進層。 黏接促進層,如先前敘述般,隔在伸縮性導體組成物(伸縮性導電層)與不一定考慮到與其之黏接而被設計出來的熱熔黏接劑之間,具有大幅改善兩者的黏接性的作用。 黏接促進層所使用的樹脂的化學組成沒有特別限定,黏接促進層本身的破裂伸度以50%以上為佳。另外,需要宜具有交聯構造,且在宜為60℃以下,更佳為90℃以下,又更佳為120℃以下的溫度區域不具有流動性之樹脂。 此外,以具有交聯構造為佳。低玻璃轉移溫度且具有交聯構造之化合物,可例示被利用於黏著劑組成物、膠黏劑等的化合物。
黏接促進層所能使用的可伸縮的樹脂組成物,適合使用在胺基甲酸酯橡膠、丙烯酸橡膠、聚矽氧橡膠、丁二烯橡膠、腈橡膠或氫化腈橡膠等含腈基的橡膠、異戊二烯橡膠、硫化橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、丁基橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、乙烯丙烯橡膠、偏二氟乙烯共聚物等導入了交聯構造的橡膠材料。另外,還可使用這些彈性體與環氧樹脂等熱硬化樹脂的混合物。
另外,還可使用玻璃轉移溫度在-70℃~0℃的範圍的在聚胺基甲酸酯樹脂或聚酯樹脂導入了交聯構造的樹脂。聚胺基甲酸酯樹脂,可使用由聚醚系、聚酯系、或聚碳酸酯系多元醇等所形成的軟鏈段與由二異氰酸酯等所形成的硬鏈段的組合所得到的聚胺基甲酸酯彈性體。此時,藉由摻合三官能以上的多元醇,容易形成交聯構造。另外,還可進一步追加摻合聚異氰酸酯化合物使其反應來實行後交聯。
另外,可進一步使用紫外線硬化或電子束硬化的丙烯酸樹脂,還可使用在硬化後造成低玻璃轉移溫度的單官能及多官能(甲基)丙烯酸酯的摻合物中因應必要摻合矽烷系偶合劑、鈦酸酯系偶合劑、鋁酸酯系偶合劑等的紫外線硬化(交聯)型柔軟性樹脂。 本發明之黏接促進層所使用的柔軟性樹脂,為了得到與導電層的強力密合,以在液體狀態下塗佈於作為黏接面的導電層然後藉由化學反應或乾燥來固體化之樹脂為佳。
本發明之電極及配線具有層構造。在本發明中,電極是依序包含至少前述含有柔軟性樹脂與導電性填料之可伸縮的導電層、可伸縮的黏接促進層、可伸縮的熱熔黏接劑層、衣服布料的電極。另外,配線是指在前述電極的至少一部分疊層了絕緣層而成的配線。層構造是將塗佈或貼合、層壓適當地組合而構成,此時在程序的方便上,亦可使用暫時脫模薄膜。 本發明所使用的脫模薄膜,可使用以PET(聚對苯二甲酸乙二酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二酯)、PBT(聚對苯二甲酸丁二酯)等的聚酯系薄膜作為基材,至少對單面實施脫模處理的薄膜。 另外,本發明所使用的脫模薄膜,可使用對紙的單面或兩面實施脫模處理,所謂的脫模紙。亦即在本發明中,方便上稱為脫模薄膜,然而基材的材質並無特別限定。 本發明中的脫模處理,可例示氟樹脂塗層、聚矽氧樹脂塗層、或氟電漿處理等。 此外,在本發明中,還可使用由未處理的聚醯亞胺薄膜、氟樹脂薄膜、聚矽氧樹脂薄片、聚丙烯薄膜、聚乙烯薄膜等缺乏黏接性的材料所形成的薄膜或薄片。當然,亦可進一步對這些難黏接薄膜實施表面處理。 另外,在本發明中,可使用鉬、鎢、鉻、不銹鋼、鋁等的被稱為難黏接金屬的金屬箔作為脫模薄膜。另外,甚至可使用藉由真空蒸鍍或濺鍍等的手段使這些金屬在PET、PEN、聚醯亞胺等的高分子薄膜表面形成薄膜的表面金屬化高分子薄膜作為脫模薄膜。 本發明之脫模薄膜的厚度以15~190μm為佳,24~130μm為更佳,40~105μm為更佳。在脫模薄膜的厚度不在既定範圍的情況,會有僅對疊層的伸縮性導體薄片部分縱切的情形、縱切不足的情形、或裁切到脫模薄膜的可能性。
本發明之脫模薄膜會有以具有透明性為佳的情形。本發明之脫模薄膜的可見光平均穿透率以30%以上為佳,50%以上為更佳,70%以上又更佳。在脫模薄膜透明性不足的情況,將實施預縱切而已去除不需要的部分之後的伸縮性導體薄片轉印至布帛時,會有定位困難的情形。
本發明之脫模薄膜以具有某程度的耐熱性為佳。耐熱性能夠以玻璃轉移溫度或軟化溫度來判斷。在本發明中,玻璃轉移溫度或軟化溫度的任一者之中溫度較高者,以50℃以上為佳,65℃以上為較佳,85℃以上為更佳,甚至125℃以上,175℃以上還更佳。脫模薄膜的耐熱性,可依照使用熱熔黏接劑層將伸縮性導體薄片黏接於布帛時的溫度適當地選擇使用。在本發明中,熱熔黏接劑層與脫模薄膜的黏接強度以0.03N/cm~4.0N/cm為佳,較佳為0.1N/cm~2.0N/cm。若黏接強度低於此範圍,則會有薄片在使用中發生剝離等,操作變得困難的情形。
在本發明中,可在製造衣服布料貼附用導電性疊層薄片的過程中使用暫時支持體。本發明中的暫時支持體,是指形成具有伸縮性的導電層等時的基礎,在最後會被除去。 暫時支持體可使用與脫模薄膜相同範疇的物體。但是,足以支持製造過程中的疊層薄片的強度是必要的,因此可使用例如厚度為100μm左右這種較厚的PET薄膜、PEN薄膜、PP薄膜、PI薄膜等。為了在後續的步驟將暫時支持體除去,適合使用對這些高分子薄膜實施了脫模處理的薄膜。另外,還可使用同樣地因應必要實施脫模處理的金屬板、金屬箔、玻璃板等。此外,在考慮生產性的情況,以在程序途中纏繞成輥狀為佳,因此推薦使用長條的脫模薄膜。
在本發明中,可形成可伸縮的表面絕緣層以作為保護前述導電層表面的層。表面絕緣層可使導電層的表面絕緣。表面絕緣層可使用非熱塑性薄膜。此外,在本發明中,衣服布料貼附用導電性疊層薄片的一部分可使用非熱塑性薄膜。可為了藉由將非熱塑性薄膜插入到導電層之熱熔黏接劑層側的中間層來改善黏接於衣服等的一面的電絕緣性或機械強度、或者操作性等目的來使用。 原則上,可將在導電層上已形成覆蓋絕緣層的部分作為配線部來使用。但是,在認為沒有特別需要表面絕緣的情況則不在此限。 本發明之非熱塑性薄膜,與導電層、熱熔黏接劑層同樣地,以由可伸縮的樹脂組成物構成為佳,可使用胺基甲酸酯樹脂、具有交聯構造的彈性體、聚矽氧橡膠薄片等。此處,非熱塑性意指在一般的衣服布料的使用環境下,以及在製造衣服型生物體資訊測量裝置時所使用的加工溫度下不會液化,只要在常溫下可伸縮,亦可使用高熔點者(嚴格的意義中被分類為熱塑性樹脂)。非熱塑性樹脂薄膜,理想的情況可藉由熱熔黏接劑來貼附於疊層薄片。
使用圖7來說明本發明之衣服型生物體資訊測量裝置的電極部分及電氣佈線部分的製造步驟。此外,圖7中的各步驟圖的上下與最終步驟的上下相符合,因此在現實的操作之中,圖7的步驟1至步驟8是上下相反。 步驟1:首先,此處是使用了脫模PET薄膜作為暫時支持體30的例子。暫時支持體還可使用脫模薄膜,然而暫時支持體不屬於本發明之脫模薄膜。 步驟2、步驟3:在脫模PET薄膜上依序形成可伸縮的第1導電層11、可伸縮的第2導電層。各導電層,可藉由以常法來塗佈所調製出的含溶劑的糊料並使其乾燥來形成。塗佈及乾燥可分別對第1、第2導電層逐步進行,或將兩種糊料塗佈成雙層然後同時乾燥,以所謂的「wet-on-wet」法來形成。此處是記載將可伸縮的導電層設計成兩層構造的情況。在將導電層設計為單層的情況,也同樣地,只要藉由塗佈、乾燥來形成導電層即可。 步驟4:在以這樣的方式已形成於脫模PET薄膜上的導電層的表面,進一步形成黏接促進層50。關於黏接促進層的形成手段,只要因應所使用的黏接促進層的材料來進行塗佈或層合即可。關於塗佈手段,可使用因應材料來塗佈液狀材料並使其乾燥固化的手段,或藉由加熱、紫外線照射等使其反應而固體化的手段,或熔融擠出塗佈等的手段。關於塗佈方法,可因應塗佈液的黏度使用噴霧塗佈、簾式塗佈、模具塗佈、棒式塗佈、絲網印刷等的手段。
步驟5:在黏接促進層上黏接第1熱熔黏接劑層。 在本步驟中,在使用熱層合的情況,為了防止熱熔黏接劑黏接於層壓機的熱輥或壓延熱板,可將第1脫模薄膜疊在熱熔黏接劑層之與黏接促進層相反側的一面來使用。 在此階段,亦可將當作暫時支持體的脫模PET薄膜除去。 在此階段將第1脫模薄膜剝離之後,藉由將第1熱熔黏接劑層貼合在衣服布料上,進行熱壓接,可得到滿足本發明之構成的電極,成為本發明之衣服布料貼附用導電性疊層薄片的最小構成。此外,在將暫時支持體除去之後,藉由對第1導電層實施具有伸縮性的絕緣塗佈,可作為電氣佈線來利用。 為了適用於實際情況的衣服型生物體資訊測量裝置,在下一個步驟後,舉一個例子,以實施使導電層及表面絕緣層成為既定形狀的操作為佳。
步驟6:將前步驟所得到的導電性疊層薄片切割成既定形狀。切割手段只要使用雷射切割、利用湯姆森刀的切割、衝壓切割等周知的方法即可。本發明之導電性疊層薄片由於柔軟性高(用通俗的詞來說是軟軟的),因此若尺寸超過某程度,則會有操作變困難的情形。因此可使用讓暫時支持體留下,僅切割導電性疊層薄片的部分,所謂的半切割(half-cut-off)的手段。特別是在既定圖案為包含細線的複雜形狀的情況,半切割會是有用的手段。圖7中例示了進行半切割的情況。 此外,在沒有妨礙運作的情況下,亦可在此階段將暫時支持體剝離除去。在既定形狀為較簡單的形狀,第1脫模薄膜使用了有彈性的材料的情況,可在較早的階段將暫時支持體除去。
步驟7:將切割所產生的不需要的部分除去。 步驟8:將第1脫模薄膜剝離。另外,第1脫模薄膜亦可在步驟5剛完成後或步驟6的切割剛完成後剝離。 步驟9:將第1非熱塑性薄膜、第2熱熔黏接劑層、第2脫模薄膜黏接於第1熱熔黏接劑層。在此步驟中,在黏接第1非熱塑性薄膜之後,可將第2熱熔黏接劑層與第2脫模薄膜一起貼附。或者,還可將預先疊層了第1非熱塑性薄膜、第2熱熔黏接劑層、第2脫模薄膜的薄片統合起來黏接於第1熱熔黏接劑層。
步驟10:此處,將暫時支持體剝離。另外,如先前敘述般,暫時支持體亦可在此步驟之前剝離。 步驟11:在導電層側的全部或一部分黏接第2非熱塑性薄膜。在此例中,使用第3熱熔黏接劑來黏接第2非熱塑性薄膜,但在非熱塑性薄膜本身具有黏接機能的情況,不需要第3熱熔黏接劑。例如可在將液狀或半硬化狀態的樹脂塗佈或層合之後,藉由加熱或紫外線照射等使其硬化來形成,或者以溶液狀態來塗佈,並使其乾燥固化的方法等來形成。藉此得到被絕緣保護的電氣佈線與生物體接觸用電極組合而成的衣服布料貼附用導電性疊層薄片。 在本發明之導電層單純作為配線使用的情況,以相當於絕緣覆蓋塗層的第2非熱塑性薄膜來覆蓋為佳。關於以本發明之導電層作為接觸生物體表面的接觸電極的部分、或利用於與接頭等其他零件的電連接的部分,並未被第2非熱塑性薄膜覆蓋。另外,雖然在此圖中省略了,在第2非熱塑性薄膜上(與黏接面相反的一面)亦可具有脫模薄膜。此外,該脫模薄膜並非僅覆蓋第2非熱塑性薄膜,也能夠設置成將並未被第2非熱塑性薄膜覆蓋的部分,亦即生物體接觸電極的部分或與其他零件電連接的部分包括在內而全部覆蓋。這是因為在將這樣的導電性疊層薄片使用壓延機等黏接於衣服布料的情況可保護電極表面等的緣故。 關於將脫模薄膜剝離的時機,基本上只要在正要對貼附脫模薄膜的一面進行某種加工之前剝離即可,然而在操作的方便上,或切割等的加工方便上如果有必要,只要因應必要隨時剝離即可。另外,一旦剝離之後,也可再度覆蓋脫模薄膜或保護薄膜等。
步驟12:將第2脫模薄膜剝離。 步驟13:以第2熱熔黏接劑層接觸衣服布料的方向來重疊,並而進行熱壓接,而得到具有電極及電氣佈線的衣服。 [實施例]
以下列舉實施例更具體地說明本發明,然而本發明當然不受下述實施例限制,當然也可在符合前、後述旨趣的範圍適當地加上變更來實施,這些情況任一者皆被包括在本發明之技術的範圍。 以下的實施例所使用的導電性銀糊料、導電性碳糊料、黏接促進層形成用樹脂是如以下的方式來調製。
[可伸縮的導電性銀糊料(第2伸縮性導體組成物)的調製] 使作為柔軟性樹脂(黏結劑)的腈橡膠(NBR)[日本Zeon公司製的Nipol(註冊商標)「DN003」]20質量份溶解於異佛酮80質量份,製作出NBR溶解液。在所得到的NBR溶液100質量份中摻合銀粉(DOWA ELECTRONICS製的凝集銀粉「G-35」、平均粒徑5.9μm)110質量份,以三輥磨機混練,製作出導電性銀糊料AG。 所得到的導電性銀糊料的基礎評估,是將糊料以絲網印刷,並且讓厚度成為25μm,在100℃下乾燥20分鐘,所得到的伸縮性導電層(伸縮性銀導體薄片)初始的比電阻為250μΩ・cm,重覆20%伸張100次之後仍具有維持導電性的伸縮性,確認為可伸縮。
[可伸縮的導電性碳糊料(第1伸縮性導體組成物)的調製] 將作為柔軟性樹脂黏結劑的腈橡膠[日本Zeon公司製的Nipol(註冊商標)「DN003」]、Lion Specialty Chemicals股份有限公司製的科琴黑(註冊商標)EC300J 20質量份、作為溶劑的乙二醇單乙醚醋酸酯50質量份預備攪拌,然後以三輥磨機使其分散化,而得到導電性碳糊料CB。 所得到的導電性碳糊料的基礎評估,是將糊料以絲網印刷,並且讓厚度成為25μm,在100℃下乾燥20分鐘,所得到的伸縮性導電層(伸縮性碳導體薄片)初始的比電阻為0.14Ω・cm,重覆20%伸張100次之後仍具有維持導電性的伸縮性,確認為可伸縮。
[可伸縮的黏接促進層形成用樹脂AD1] 使腈橡膠(NBR)[日本Zeon公司製的Nipol(註冊商標)「DN003」]18質量份、三菱化學股份有限公司製的雙酚A型環氧樹脂(jER(註冊商標)1001)1.4質量份溶解於異佛酮80質量份,而得到NBR及環氧樹脂的混合溶液。在所得到的NBR及環氧樹脂的混合溶液中,進一步加入三菱化學股份有限公司製環氧硬化劑(YN100)0.6質量份,並且攪拌混合,而得到黏接促進層形成用塗液AD1。
[可伸縮的黏接促進層形成用樹脂AD2] 在以CEMEDINE股份有限公司製的丙烯酸共聚物為主成分的單液UV硬化型彈性黏接劑「SX-UV220」 96質量份中加入信越化學工業股份有限公司製的3-甲基丙烯醯氧基丙基甲基二甲氧基矽烷「KBM-502」2質量份、味之素Fine-Techno股份有限公司製的鈦酸酯系偶合劑「PLENACT(註冊商標)238S」2質量份,並且攪拌混合,而得到UV硬化型黏接促進層形成用塗液AD2。
[可伸縮的黏接促進層形成用樹脂AD3] 使東洋紡股份有限公司製的聚酯樹脂「VYLON(註冊商標)550」(Tg=-15℃、羥基價:4mg/KOH)20質量份、東洋紡股份有限公司製的聚酯胺基甲酸酯樹脂「VYLON UR8700」(Tg=-22℃、羥基價:4mg/KOH)70質量份、日本Polyurethane股份有限公司製的芳香族聚異氰酸酯硬化劑「CORONATE(註冊商標)L」10質量份溶解於混合溶劑(甲基乙基酮/甲苯/環己酮=1/1/1質量比)200質量份,而得到黏接促進層形成用塗液AD3。
(實施例1) 使用藉由聚矽氧系脫模劑作表面處理的脫模PET薄膜作為暫時支持體,依照圖7所示之步驟,在脫模PET薄膜的脫模層側,以棒式塗佈機以讓乾燥厚度成為15μm的方式來塗佈可伸縮的導電性碳糊料CB,並使其乾燥,而得到第1導電層。 接下來,在第1導電層上,以棒式塗佈機以讓乾燥厚度成為35μm之方式來塗佈可伸縮的導電性銀糊料AG,並使其乾燥,而得到第2導電層。 接下來,在第2導電層上,以棒式塗佈機以讓乾燥膜厚成為5μm之方式來塗佈黏接促進層形成用樹脂AD1,在100℃下加熱30分鐘使其乾燥,同時使環氧化合物反應,而形成黏接促進層。 接下來,在黏接促進層,以熱熔薄片側接觸黏接促進層的方向來覆蓋作為第1熱熔黏接劑層/第1脫模薄膜的日清紡股份有限公司製的熱熔胺基甲酸酯薄片Mobilon(註冊商標)MOB100(聚胺基甲酸酯熱熔薄片/脫模紙),以熱壓機在壓力0.5kg/cm2
、溫度130℃、壓延時間20秒鐘的條件下加壓、加熱,使其黏接,然後再將暫時支持體剝離,而得到衣服布料貼附用導電性疊層薄片(S1)。 將所得到的衣服布料貼附用導電性疊層薄片使用湯姆森刀衝切成圖8(a)的形狀。接下來,將脫模紙剝離後,讓第一熱熔黏接劑層接觸聚酯70與棉30的混紡雙面經編布料製的M尺寸T恤的胸部部分內側(通常穿著時成為T恤的內側,接觸人體的一側)而重疊,以熱壓機在壓力0.5kg/cm2
、溫度130℃、壓延時間20秒鐘的條件下加壓、加熱,使其貼附。 接下來,將Mobilon(註冊商標)MF-10F3(非熱塑性的聚胺基甲酸酯薄片/聚胺基甲酸酯熱熔薄片/脫模紙)以湯姆森刀衝切成圖8(c)的形狀,將脫模紙剝離,以熱熔黏接劑層接觸導電層的方向,且如圖8(d)般覆蓋導電層的邊緣,電極部及接頭的連接部是以導電層露出的方式重疊,並以熱壓機,在壓力0.5kg/cm2
、溫度130℃、壓延時間20秒鐘的條件下加壓、加熱,使其貼附。 接下來,如圖8(e)所示般,以凸部朝向肌膚的相反側的方式來安裝作為接頭的不銹鋼製按扣的公扣。按扣是藉由利用貫通導電性疊層薄片與T恤布料所開的孔來鉚合以確保導電層的導電。依照以上方式,將UNION TOOL股份有限公司製的心跳感測器「WHS-3」連接至接頭,製作出可測定心電波形的T恤,亦即衣服型生物體資訊測定裝置(WT1)。
(實施例2) 到第2導電層為止與前述S1同樣地操作。接下來,在第2導電層上,以棒式塗佈機以讓硬化膜厚成為10μm之方式來塗佈黏接促進層形成用樹脂AD2,並以高壓水銀燈使累計光量成為1000mJ/cm2
來進行紫外線照射,形成黏接促進層。然後與S1同樣地將熱熔黏接劑薄片/脫模薄膜黏接,而得到衣服布料貼附用導電性疊層薄片(S2)。此外同樣地進一步加工,而得到衣服型生物體資訊測定裝置(WT2)。
(實施例3) 到第2導電層為止與前述S1同樣地操作。接下來,在第2導電層上,以棒式塗佈機以讓乾燥膜厚成為3μm之方式來塗佈黏接促進層形成用樹脂AD3,在100℃下乾燥30分鐘,同時進行交聯反應,形成黏接促進層。之後與S1同樣地將熱熔黏接劑薄片/脫模薄膜黏接,而得到衣服布料貼附用導電性疊層薄片(S3)。此外同樣地進一步加工,而得到衣服型生物體資訊測定裝置(WT3)。
(實施例4) 到第1導電層為止與前述S1同樣地操作。接下來,在第1導電層上,以棒式塗佈機以讓乾燥膜厚成為12μm之方式來塗佈黏接促進層形成用樹脂AD1,在100℃下乾燥30分鐘,同時進行交聯反應,形成黏接促進層。然後與S1同樣地將熱熔黏接劑薄片/脫模薄膜黏接,而得到衣服布料貼附用導電性疊層薄片(S4)。此外,同樣地進一步加工,而得到衣服型生物體資訊測定裝置(WT4)。
(比較例1) 到第2導電層為止與前述S1同樣地操作。此外,不進行黏接促進層的形成步驟,以後,與S1同樣地將熱熔黏接劑薄片/脫模薄膜黏接,而得到衣服布料貼附用導電性疊層薄片(S0)。此外同樣地進一步加工,而得到衣服型生物體資訊測定裝置(WT0)。
將所得到的衣服型生物體資訊測定裝置裝著於年齡20多歲、30多歲、40多歲的三名健康男性,並觀察安靜時及正在運動時,亦即進行廣播體操第一套、廣播體操第二套時的心電波形。任一者皆可順利測量心電波形而沒有問題。 (洗滌耐久性的評估) 測定所得到的衣服型生物體資訊裝置的電極部分與接頭連接部之間的初始電阻值。將結果揭示於表1。另外,關於電阻值,在電阻值為100Ω以下的情況,是使用Agilent Technology公司製的Milliohmmeter 4338B並以開爾文接法作測定。在電阻值超過100Ω的情況,是使用數位電錶作測定。 接下來,將洗滌耐久性評估用試樣,根據JIS L 1096織物及針織物的布料測試方法中的103法的5倍加速測試(5個循環連續洗滌後,1次陰乾),以家庭用洗衣機(SANYO公司製 ASW-50F5(HS))及洗滌測試自動控制裝置(辻井染機工業股份有限公司 SAD-135型),並使用洗衣網來洗滌,累計進行100個循環。 水流為「強」、浴比1:30、洗滌水的溫度40℃、洗滌時間5分鐘、沖洗水溫度25℃、沖洗時間2分鐘,洗潔劑是使用一匙靈(Attack)粉末型。此外,此處1個洗滌循環(一次),是以在洗衣槽中以及洗潔劑水溶液中的攪拌、脫水、洗淨、脫水、洗淨、脫水為1個循環。為了滿足浴比,使用了必要量的空白T恤來充數。電阻值是每5個洗滌循環在陰乾之後進行測定。 將洗滌100個循環後的電阻值揭示於表1。此外,中途斷線,電阻測定變得無法進行的情況,記錄此情況。 在洗滌100次後,與初始同樣地讓3名男性穿著,進行運作測試。在實施例1~4中,可順利測定心電而沒有問題,然而在發生斷線的比較例1,當然地無法進行心電測定。
(實施例5) 與實施例1同樣地進行到剝離暫時支持體前為止的操作,而得到附有暫時支持體的導電性疊層薄片S1。如圖7之步驟6所示般,由脫模薄膜側以湯姆森刀進行半切割,如步驟7般,將不需要的部分去除,而得到如圖8(a)所表示的既定電極+配線圖案。此外,如步驟8般,將第1脫模薄膜剝離。 將日清紡股份有限公司製的熱熔胺基甲酸酯薄片Mobilon(註冊商標)MF-10F3(非熱塑性的聚胺基甲酸酯薄片/聚胺基甲酸酯熱熔薄片/脫模紙),切割成圖8(b)所示的既定基底絕緣層圖案,在將導電性疊層薄片的第1脫模薄膜剝離後的一面,以接觸非熱塑性的聚胺基甲酸酯薄片(相當於第1非熱塑性薄膜)的方向重疊,以熱壓機在壓力0.5kg/cm2
、溫度130℃、壓延時間20秒鐘的條件下加壓、加熱,使其黏接(步驟9)。 接下來,將暫時支持體剝離(步驟10),將切割成圖8(c)所示的既定覆蓋絕緣層圖案的Mobilon(註冊商標)MF-10F3的熱熔黏接劑層側以與第1導電層接觸的方式重疊,同樣地壓接,然後將MF-10F3附帶的脫模紙剝離(步驟11),而得到具備基底絕緣層與覆蓋絕緣層的導電性疊層薄片S10(圖8(d))。此處,從覆蓋絕緣層圖案上的大窗口部露出的導電層為電極部,從小窗口部露出的導電層為安裝接頭的連接部,兩者之間被覆蓋絕緣層覆蓋的部分相當於配線部。
(實施例6~8、比較例2) 與實施例5同樣地,對於實施例2~4所得到的附有暫時支持體的導電性疊層薄片S2、S3、S3進行同樣的進一步加工,分別得到導電性疊層薄片S20、S30、S40。對於比較例1也同樣地進行進一步加工,而得到比較例2的導電性疊層薄片S00。 以熱壓機在壓力0.5kg/cm2
、溫度130℃、壓延時間40秒鐘的條件下加壓、加熱,使所得到的各導電性疊層薄片黏接於胸罩的底圍部的肌膚側。接下來,如圖8(e)所示般,以凸部朝向肌膚的相反側的方式來安裝作為接頭的不銹鋼製按扣的公扣。按扣是藉由利用貫通導電性疊層薄片與胸罩的底圍布料所開的孔來鉚合以確保導電層的導電。將UNION TOOL股份有限公司製的心跳感測器「WHS-3」連接至接頭,製作出可測定心電波形的胸罩,亦即衣服型生物體資訊測定裝置。 將所得到的衣服型生物體資訊測定裝置裝著於年齡20多歲、30多歲、40多歲的三名健康女性,並觀察安靜時及正在運動時,亦即進行廣播體操第一套、廣播體操第二套時的心電波形。任一者可皆順利測量心電波形而沒有問題。接下來,實施例與1同樣的條件進行100循環的洗滌測試,同樣地裝著,進行心電波形測量。將結果揭示於表2。使用實施例5~8的導電性疊層薄片的情況,與初始同樣地可測量心電波形,但是在比較例2之中,雖然可進行穿著者安靜時的心電波形觀察,然而在運動時,波形中混入了雜訊,無法觀察到清楚的波形。在運作檢查後,檢查貼附於胸罩的導電性疊層薄片的按扣部與電極部之間的導電性,結果,實施例、比較例皆可確保導電,然而在比較例2之中,在電極部的一部分觀察到導電層的剝落。
[表1]
比較例1 | 實施例1 | 實施例2 | 實施例3 | 實施例4 | ||
衣服型生物體 資訊測量裝置 | WT0 | WT1 | WT2 | WT3 | WT4 | |
電性疊層薄片 | S0 | S1 | S2 | S3 | S4 | |
第1導電層 | CB(15μm) | CB(15μm) | CB(15μm) | CB(15μm) | CB(50μm) | |
第2導電層 | AG(35μm) | AG(35μm) | AG(35μm) | AG(35μm) | 無 | |
黏接促進層 | 無 | AD1(5μm) | AD2(10μm) | AD3(3μm) | AD1(12μm) | |
第1熱熔黏接劑層 | MOB100 | MOB100 | MOB100 | MOB100 | MOB100 | |
第一脫模薄膜 | ||||||
初始運作檢查 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
洗滌測試後的 運作檢查 | 不良 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
初始配線電阻 | [Ω] | 60 | 57 | 63 | 54 | 25k |
洗滌測試後的配線電阻 | [Ω] | 洗滌第50次時斷線 | 240 | 260 | 19k | 48k |
[表2]
[產業上的可利用性]
比較例2 | 實施例5 | 實施例6 | 實施例7 | 實施例8 | ||
導電性疊層薄片 | S00 | S10 | S20 | S30 | S40 | |
第1導電層 | CB(15μm) | CB(15μm) | CB(15μm) | CB(15μm) | CB(50μm) | |
第2導電層 | AG(35μm) | AG(35μm) | AG(35μm) | AG(35μm) | 無 | |
黏接促進層 | 無 | AD1(5μm) | AD2(10μm) | AD3(3μm) | AD1(12μm) | |
第1熱熔黏接劑層 | MOB100 的HM層 | MOB100 的HM層 | MOB100 的HM層 | MOB100 的HM層 | MOB100 的HM層 | |
第1非熱塑性薄膜 | MF-10F3 | MF-10F3 | MF-10F3 | MF-10F3 | MF-10F3 | |
第2熱熔黏接劑層 | ||||||
第2非熱塑性薄膜 | MF-10F3 | MF-10F3 | MF-10F3 | MF-10F3 | MF-10F3 | |
第3熱熔黏接劑層 | ||||||
初始運作測試 | 安靜時 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
運動時 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | |
洗滌測試後的運作測試 | 安靜時 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
運動時 | 雜訊混入 | 良好 | 良好 | 良好 | 良好 |
如以上所述般,本發明之生物體資訊測量裝置,藉由在具有伸縮性的導電層與熱熔黏接劑層之間設置黏接促進層,可實現貼附於衣服布料且洗滌耐久性優異的生物體資訊測量用的電極及配線。 在實施例中,以T恤及女性用胸罩為例子針對心電測定作了說明,然而無論男性用、女性用、上半身用、下半身用,可在廣範圍適用於附電極的生物體資訊測量用衣物,可適於用各種運動、格闘技、工作場所、警衛等時所使用的防護用衣物。另外,本發明還可適用作為在穿著者睡眠時由看護或醫療從業人員來穿脫衣物的情形很多的醫院用衣物、照護用衣物。理所當然,不僅是心電測定,還可適用於肌電位測定、腦波測定。另外,還可單純作為電氣佈線適用於各種感測器、電源、天線、線圈等的零件或元件,甚至可使用於肌電刺激或溫熱按摩、電磁治療裝置等的電極部或配線部。
1:可伸縮的導電層
2:熱熔黏接劑層
4:覆蓋絕緣層
5:黏接促進層
11:可伸縮的第1導電層
12:可伸縮的第2導電層
21:第1熱熔黏接劑層
22:第2熱熔黏接劑層
23:第3熱熔黏接劑層
30:暫時支持體
31:第1脫模薄膜
32:第2脫模薄膜
41:第1非熱塑性薄膜
42:第2非熱塑性薄膜
50:黏接促進層
60:衣服布料
90:按扣(接頭)
100:附有基底絕緣、覆蓋絕緣的導電性疊層薄片
101:電極部
102:連接部
200:附有接頭、基底絕緣、覆蓋絕緣的導電性疊層薄片
圖1為表示習知的衣服型生物體資訊測量裝置的電極部剖面構造的示意圖。 圖2為表示在習知的衣服型生物體資訊測量裝置的電極部,相當於覆蓋絕緣層的非熱塑性薄膜覆蓋了導電層的一部分的狀態的剖面構造的示意圖。 圖3為表示本發明之衣服型生物體資訊測量裝置的電極部的剖面構造的示意圖。 圖4為表示在本發明之衣服型生物體資訊測量裝置的電極部,相當於覆蓋絕緣層的非熱塑性薄膜覆蓋了導電層的一部分的狀態的剖面構造的示意圖。具有被覆蓋絕緣層覆蓋的構造的部分可視為被絕緣保護的電氣佈線部(配線)。在以下的例子也同樣。 圖5為表示在本發明之衣服型生物體資訊測量裝置的電極部,可伸縮的導電層為第1導電層與第2導電層的兩層構造的情況的剖面構造的示意圖。 圖6為表示在本發明之衣服型生物體資訊測量裝置的電極部,可伸縮的導電層為第1導電層與第2導電層的兩層構造的情況,進一步以相當於覆蓋絕緣層的非熱塑性薄膜覆蓋了導電層的一部分的狀態的剖面構造的示意圖。 圖7為表示實際製作本發明之衣服型生物體資訊測量裝置的電極部及電氣佈線部時的程序的一個例子的程序示意圖。 圖8(a)~(e)為用來進行心電測定的電極與配線,進一步具有接頭的連接部的圖案的例子。
11:可伸縮的第1導電層
12:可伸縮的第2導電層
21:第1熱熔黏接劑層
22:第2熱熔黏接劑層
23:第3熱熔黏接劑層
30:暫時支持體
31:第1脫模薄膜
32:第2脫模薄膜
41:第1非熱塑性薄膜
42:第2非熱塑性薄膜
50:黏接促進層
60:衣服布料
Claims (11)
- 一種衣服型生物體資訊測量裝置,其係具有電極之衣服型生物體資訊測量裝置,其特徵為: 該電極依序包含: 含有柔軟性樹脂與導電性填料之可伸縮的導電層、 可伸縮的黏接促進層、 可伸縮的熱熔黏接劑層、 衣服布料。
- 如請求項1之衣服型生物體資訊測量裝置,其中,在該導電層之與生物體接觸的一側具有可伸縮的表面絕緣層。
- 如請求項1或2之衣服型生物體資訊測量裝置,其中,該導電層為包含下列層之兩層以上的構造: 至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮之第1導電層、 至少以柔軟性樹脂與金屬系導電性填料為構成成分的可伸縮之第2導電層。
- 一種如請求項1或2之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其特徵為藉由至少包含下述步驟的程序製作出衣服布料貼附用導電性疊層薄片,並藉由將所得到的衣服布料貼附用導電性疊層薄片透過該熱熔黏接劑層貼附於衣服上以在衣服上形成電極: 在暫時支持體上形成含有柔軟性樹脂與導電性填料之可伸縮的導電層、 在該導電層上形成可伸縮的黏接促進層、 在該黏接促進層上形成可伸縮的熱熔黏接劑層。
- 如請求項3之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,係藉由至少包含下述步驟的程序製作出衣服布料貼附用導電性疊層薄片,並藉由將所得到的衣服布料貼附用導電性疊層薄片透過該熱熔黏接劑層貼附於衣服上以在衣服上形成電極: 在暫時支持體上形成至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮的第1導電層、 進一步形成至少以柔軟性樹脂與碳系導電性填料為構成成分的可伸縮的第2導電層、 在該第2導電層上形成可伸縮的黏接促進層、 在該黏接促進層上形成可伸縮的熱熔黏接劑層。
- 如請求項1或2衣服型生物體資訊測量裝置,其中,該黏接促進層含有具有交聯構造之彈性體。
- 如請求項1或2之衣服型生物體資訊測量裝置,其中,該黏接促進層含有具有交聯構造之胺基甲酸酯樹脂。
- 如請求項1或2衣服型生物體資訊測量裝置,其中,該黏接促進層含有活性能量射線硬化型之丙烯酸樹脂組成物。
- 如請求項4或5之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其中,該黏接促進層含有具有交聯構造之彈性體。
- 如請求項4或5之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其中,該黏接促進層含有具有交聯構造之胺基甲酸酯樹脂。
- 如請求項4或5之衣服型生物體資訊測量裝置之製造方法,其中,該黏接促進層含有活性能量射線硬化型之丙烯酸樹脂組成物。
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