WO2021200575A1 - 生体センサ - Google Patents

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WO2021200575A1
WO2021200575A1 PCT/JP2021/012649 JP2021012649W WO2021200575A1 WO 2021200575 A1 WO2021200575 A1 WO 2021200575A1 JP 2021012649 W JP2021012649 W JP 2021012649W WO 2021200575 A1 WO2021200575 A1 WO 2021200575A1
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WO
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electrode
adhesive layer
layer
biosensor
sensor
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/012649
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English (en)
French (fr)
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良真 吉岡
聡太 近藤
千春 小田根
Original Assignee
日東電工株式会社
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Publication date
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Priority to US17/914,089 priority patent/US20230123737A1/en
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    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
    • A61B5/683—Means for maintaining contact with the body
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    • A61B2560/0406—Constructional details of apparatus specially shaped apparatus housings
    • A61B2560/0412—Low-profile patch shaped housings
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    • A61B2562/12—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements
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    • A61B2562/18—Shielding or protection of sensors from environmental influences, e.g. protection from mechanical damage

Definitions

  • the present invention relates to a biosensor.
  • a wearable biosensor that is attached to a living body to acquire biometric information such as an electrocardiogram signal is known.
  • this type of biosensor has an upper sheet, a lower sheet larger than the upper sheet, and an electrical circuit section arranged between the upper sheet and the lower sheet.
  • the upper sheet is attached to the lower sheet with the electric circuit portion sandwiched between them, and the biosensor is attached to the skin by an adhesive layer provided on the surface of the lower sheet opposite to the electric circuit portion (for example, Patent Documents). 1).
  • the biosensor when the biosensor is attached to the skin with a single lower sheet and a single adhesive layer, it is difficult to adjust the adhesive strength and change the waterproofness (moisture permeability) depending on the position on the lower sheet. .. For example, it is not possible to achieve both waterproofness in a portion facing the electric circuit portion and moisture permeability in a portion not facing the electric circuit portion.
  • the present invention has been made in view of the above points, and by making it possible to adjust the adhesive force according to the position and to achieve both waterproofness and moisture permeability, it is possible to suppress peeling from the living body and to have a feeling of wearing. It is an object of the present invention to provide a biometric sensor capable of improving the above and suppressing a failure due to the intrusion of water into the sensor body.
  • the biosensor according to the embodiment of the present invention is provided with a sensor body for acquiring biometric information, an electrode connected to the sensor body, and a first adhesive layer on one surface facing the electrode, and the sensor body. Is attached to the one surface of the first layer member and the first layer member to cover the sensor body and expose the electrodes, and the side opposite to the first layer member side. It is characterized in that it has a second layer member provided with a second adhesive layer on the surface of the surface, and a surface to be attached to a living body is formed by the first layer member and the second layer member.
  • the disclosed technology by making it possible to adjust the adhesive force according to the position and achieve both waterproofness and moisture permeability, it is possible to prevent peeling from the living body, improve the wearing feeling, and attach it to the sensor body. It is possible to provide a biosensor capable of suppressing a failure due to the intrusion of water.
  • FIG. 5 is an exploded cross-sectional view showing a cross section of the biosensor of FIG. 1 in the longitudinal direction. It is a schematic diagram which shows the cross section in the longitudinal direction of the biological sensor of FIG. It is explanatory drawing which shows the state which attached the biosensor of FIG. 1 to the chest of a living body.
  • FIG. 1 is an overall configuration diagram showing an example of a biosensor according to an embodiment.
  • the left side of FIG. 1 shows the appearance of the biosensor 100, and the right side of FIG. 1 shows a state in which each component of the biosensor 100 is disassembled in the order of stacking.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of each component of the biosensor 100 of FIG.
  • the biosensor 100 shown in FIGS. 1 and 2 has an elongated shape, and is formed by laminating a cover 10, an upper sheet 20, electrodes 30a and 30b, a sensor portion 40, a lower sheet 50, and a release paper 60.
  • the cover 10, the upper sheet 20, and the release paper 60 have an elongated shape, and the outer shapes are substantially the same.
  • the outer shape of the lower sheet 50 on both sides in the width direction W is substantially the same as the outer shape of the upper sheet 20 on both sides in the width direction W.
  • the electrodes 30a and 30b are also referred to as electrodes 30.
  • the side to be attached to the living body (subject) release paper 60 side
  • the side opposite to the attachment side cover 10 side
  • the cover 10 and the upper sheet 20 are examples of the first layer member
  • the lower sheet 50 is an example of the second layer member
  • the cover 10 is an example of a cover member
  • the upper sheet 20 is an example of an effervescent sheet.
  • the sensor unit 40 has a flexible substrate 41 (resin substrate) on which various parts for acquiring biological information are mounted.
  • the flexible substrate 41 is integrally formed with a sensor body 42, constrictions 43a and 43b, and terminal portions 44a and 44b connected to the sensor body 42 via the constrictions 43a and 43b, respectively.
  • constricted portions 43a and 43b are described without distinction, they are also referred to as constricted portions 43.
  • terminal portions 44a and 44b are also referred to as terminal portions 44.
  • the sensor main body 42 has a component mounting portion 45 and a battery mounting portion 46 on which a coin-type battery or the like is mounted.
  • the constricted portions 43a and 43b and the terminal portions 44a and 44b are examples of connecting portions.
  • CR2025 is used as the battery.
  • the cover 10 is made of a flexible material such as a silicone resin (hardness: shareA40).
  • the cover 10 may be made of fluororesin (fluororubber), urethane resin (urethane rubber), or styrene-butadiene rubber (SBR).
  • the cover 10 has a protruding portion 11 projecting outward in the height direction H in FIG. 1 at the central portion in the longitudinal direction L.
  • a storage space 12 for accommodating the sensor main body 42 is formed inside the protruding portion 11 (attachment side).
  • the sticking side of the cover 10 has a flat shape.
  • the thickness of the upper surface and the side wall of the protruding portion 11 is thicker than the thickness of the flat portions 13a and 13b provided on both end sides of the cover 10 in the longitudinal direction L. As a result, the flexibility of the protruding portion 11 can be made lower than the flexibility of the flat portions 13a and 13b, and the parts mounted on the sensor main body 42 can be protected from the external force applied to the biosensor 100.
  • the thickness of the upper surface and the side wall of the protruding portion 11 is set in the range of 1.5 to 3 mm (millimeters), and the thickness of the flat portions 13a and 13b is in the range of 0.5 to 1 mm. Is set to.
  • the thin flat portions 13a and 13b have higher flexibility than the protruding portions 11. Therefore, when the biological sensor 100 is attached to the skin of a living body (subject), the flat portions 13a and 13b can be deformed following the deformation of the body surface due to body movement (stretching, bending or twisting). .. As a result, the stress applied to the flat portions 13a and 13b when the body surface is deformed can be relaxed, and the biosensor 100 can be prevented from peeling off from the skin.
  • the flat portions 13a and 13b are described without distinction, they are also referred to as flat portions 13.
  • the outer peripheral portions of the flat portions 13a and 13b have a shape in which the thickness gradually decreases toward the ends. As a result, the flexibility of the outer peripheral portions of the flat portions 13a and 13b can be further increased, and the biosensor 100 is attached to the living body as compared with the case where the thickness of the outer peripheral portions of the flat portions 13a and 13b is not reduced. It is possible to improve the wearing feeling when the case is used.
  • the upper sheet 20 is formed by using, for example, a polyolefin-based foamed sheet having an open cell structure, and has moisture permeability.
  • Adhesive layers 21 and 22, respectively, are provided on both sides of the upper sheet 20.
  • the adhesive layers 21 and 22 may be provided by attaching a double-sided adhesive tape to the upper sheet 20, or may be provided by applying or spraying an adhesive to the upper sheet 20.
  • the adhesive layer 22 is an example of the first adhesive layer
  • the adhesive layer 21 is an example of the fourth adhesive layer.
  • the adhesive used for the adhesive layer 22 provided on the sticking side of the upper sheet 20 has moisture permeability.
  • water vapor due to sweat or the like generated from the living body to which the biosensor 100 is attached is released to the upper sheet 20 via the adhesive layer 22 and released from the upper sheet 20 to the outside of the biosensor 100. be able to.
  • the thickness of the adhesive layer 22 may be changed depending on the position on the upper sheet 20.
  • the adhesive layer 22 may be formed by repeatedly arranging strip-shaped portions (or strip-shaped portions having a thickness of zero) thinner than other portions.
  • the pressure-sensitive adhesive layer 22 may be formed by interspersing the pressure-sensitive adhesive, or the pressure-sensitive adhesive layer 22 may be formed by interspersing the portions to which the pressure-sensitive adhesive is not applied.
  • the band-shaped portion may be linear, wavy, or circular.
  • the moisture permeability of the adhesive layer 22 increases as the adhesive is thinner. Therefore, by forming the adhesive layer 22 in which the adhesive is partially thin, it is possible to improve the moisture permeability while maintaining the adhesive strength.
  • the thickness of the upper sheet 20 is, for example, about 0.5 to 1.5 mm (preferably 1 mm).
  • FOLEC manufactured by Inoac Corporation is used as the upper sheet 20.
  • ST503 (HC) 60 thickness 55 ⁇ m (micron)
  • PANM skin adhesive
  • the upper sheet 20 has a through hole 23 at a position facing the sensor main body 42.
  • the through hole 23 allows the sensor body 42 to be stored in the storage space 12 of the cover 10 without being blocked by the upper sheet 20.
  • the electrode 30 is, for example, a dry electrode that does not require the application of a conductive gel when measuring a biological signal.
  • the electrode 30 is formed by applying a conductive polymer to a resin sheet having a thickness of about several tens of ⁇ m (for example, 20 to 25 ⁇ m).
  • a resin sheet having a thickness of about several tens of ⁇ m (for example, 20 to 25 ⁇ m).
  • polyethylene terephthalate having a thickness of 25 ⁇ m is used as the resin sheet
  • PEDOT-PSS is used as the conductive polymer.
  • the electrode 30 may use a single film of a conductive polymer without a resin sheet.
  • the electrode 30 is attached to the upper sheet 20 by the adhesive layer 22 of the upper sheet 20.
  • the electrode 30 has a plurality of through holes 30c over the entire surface.
  • one end side (inside) of the longitudinal direction L is in contact with the terminal portion 44a
  • one end side (inside) of the longitudinal direction L is in contact with the terminal portion 44b.
  • one end side of the electrode 30a in contact with the terminal portion 44a and one end side of the electrode 30b in contact with the terminal portion 44b will be referred to as a facing portion 30d.
  • an exposed portion 30e a portion of the electrode 30a that does not come into contact with the terminal portion 44a and a portion of the electrode 30b that does not come into contact with the terminal portion 44b (the other end side (outside) of the longitudinal direction L) are referred to as an exposed portion 30e.
  • the adhesive layer 22 can be exposed to the attachment side through the through hole 30c.
  • the lower sheet 50 is formed by using, for example, a resin sheet having a thickness of about several tens of ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • Adhesive layers 51 and 52 are provided on both sides of the lower sheet 50, respectively.
  • the adhesive layer 51 is an example of a third adhesive layer
  • the adhesive layer 52 is an example of a second adhesive layer.
  • the resin sheet used for the lower sheet 50 has waterproof property that does not allow moisture and water vapor to permeate.
  • the lower sheet 50 is formed so that the outer shapes of both sides in the width direction W are matched with the outer shapes of both sides of the upper sheet 20 in the width direction W.
  • the lower sheet 50 is formed using ST254WB (thickness 38 ⁇ m) manufactured by Nitoms.
  • Nitto Denko's SLY-258SL is used for the adhesive layer 51
  • Nitoms' permilol is used for the adhesive layer 52.
  • the length of the lower sheet 50 in the longitudinal direction L is formed shorter than that of the upper sheet 20. Both ends of the lower sheet 50 in the longitudinal direction L are formed at positions where the terminal portions 44a and 44b are sandwiched between the lower sheet 50 and the upper sheet 20 and at positions where the exposed portion 30e of the electrode 30 is exposed. .. Then, the lower sheet 50 and the upper sheet 20 protruding from both ends of the lower sheet 50 in the longitudinal direction L form a surface to be attached to the living body P.
  • An adhesive layer 52 is provided on the sticking surface corresponding to the lower sheet 50, and an adhesive layer 22 is provided on the sticking surface corresponding to the upper sheet 20. Thereby, the waterproof / breathable property can be made different and the adhesiveness can be made different depending on the position of the sticking surface.
  • Both ends of the adhesive layer 51 of the lower sheet 50 in the longitudinal direction L are provided at positions facing the facing portions 30d of the electrodes 30.
  • the facing portion 30d of the electrode 30 and the terminal portion 44 can be sandwiched between the upper sheet 20 and the lower sheet 50 in a pressed state, and the electrode 30 and the terminal portion 44 can be made conductive.
  • the release paper 60 is attached to the adhesive layers 22 and 52 exposed on the sticking side until the biosensor 100 is stuck to the living body in order to protect the adhesive layers 22 and 52 and the exposed portion 30e of the electrode 30.
  • adhesive layers 21, 22, 51, and 52 are provided only on the upper sheet 20 and the lower sheet 50.
  • the lower sheet 50 adheresive layer 51
  • the upper sheet 20 adheresive layer 22
  • the electrode 30 is attached.
  • This is the process of pasting.
  • the number of pasting steps that require accuracy can be minimized, and misalignment during manufacturing (assembly) can be suppressed.
  • the manufacturing efficiency can be improved, the decrease in the manufacturing yield, which is the non-defective rate of the biosensor 100, can be suppressed, and the manufacturing cost can be reduced.
  • FIG. 3 is an exploded cross-sectional view showing a cross section of the biosensor 100 of FIG. 1 in the longitudinal direction L.
  • FIG. 3 shows an outline of a cross section corresponding to the I-I'line described in the sensor unit 40 of FIG. 2, and is stretched with emphasis on the height direction (thickness).
  • the adhesive layers 21 and 22 provided on the upper sheet 20 and the adhesive layers 51 and 52 provided on the lower sheet 50 are shown by wavy lines. Since FIG. 3 shows a state in which the biological sensor 100 is attached to the skin of the living body P (subject), the release paper 60 of FIG. 1 has been removed.
  • the adhesive strength of the adhesive layers 21 and 22 is stronger than the adhesive strength of the adhesive layers 51 and 52.
  • the adhesive layers 21 and 22 having a relatively strong adhesive force are shown by thick wavy lines
  • the adhesive layers 51 and 52 having a relatively weak adhesive force are shown by thin wavy lines.
  • the thick dashed arrow shown in the vertical direction in FIG. 3 indicates that the adhesive strength of the adhesive layers 21 and 22 is relatively strong
  • the thin broken line arrow indicates that the adhesive strength of the adhesive layers 51 and 52 is relatively strong. Indicates weakness.
  • the adhesive strength of the adhesive layer 51 may be stronger than that of the adhesive layer 52, and may be about the same as the adhesive strength of the adhesive layer 22.
  • the adhesive layer 52 of the lower sheet 50 is attached to the skin of the living body P to fix the living body sensor 100 to the living body P.
  • the outside of the terminal portion 44 in the longitudinal direction L is attached to the skin by the adhesive layer 22 having a strong adhesive force
  • the inside of the biosensor 100 in the longitudinal direction L from the terminal portion 44 is attached to the skin by the adhesive layer 52 having a weak adhesive force. It is pasted on.
  • the adhesive layer 21 of the upper sheet 20 attaches the upper sheet 20 to the flat surface on the attachment side of the cover 10.
  • the portion of the adhesive layer 22 of the upper sheet 20 facing the electrodes 30 (30a, 30b) is attached to the electrode 30.
  • the portion of the adhesive layer 22 facing the through hole 30c of the electrode 30 is exposed to the sticking side via the through hole 30c.
  • the adhesive layer 22 exposed from the through hole 30c provided in the exposed portion 30e of the electrode 30 is attached to the living body P and functions to bring the electrode 30 into close contact with the skin of the living body P.
  • the adhesive layer 22 exposed from the through hole 30c provided in the facing portion 30d of the electrode 30 is attached to the pads 47 (47a, 47b) of the terminal portions 44 (44a, 44b) to bring the electrode 30 into close contact with the pad 47.
  • the surface of the electrode 30 on the sticking side has a conductive polymer 30f, and the surface of the pad 47 is gold-plated.
  • the conductive polymer 30f may be provided on at least the surface on the sticking side of the electrode 30, but may be provided on both sides.
  • the portion that faces the lower sheet 50 is attached to the adhesive layer 51 of the lower sheet 50.
  • the conductive polymer 30f of the electrode 30 and the pad 47a of the terminal portion 44 are brought into close contact with each other in a pressed state.
  • the portion that does not face the lower sheet 50 is attached to the skin of the living body P.
  • the sensor body 42 supplies power to an integrated circuit IC such as a CPU or ASIC that processes a biological signal acquired from the biological P to generate biological signal data, and a switch SW and an integrated circuit IC that activate the biological sensor 100.
  • the battery BAT to be supplied is installed.
  • the integrated circuit IC and the switch SW are mounted on the component mounting section 45, and the battery BAT is mounted on the battery mounting section 46.
  • the switch SW is a push switch.
  • a protrusion 13c for reducing the distance from the tip of the switch SW and applying the pressing force from the protruding portion 11 side to the tip of the switch SW is provided. It is formed.
  • FIG. 4 is a schematic view showing a cross section of the biosensor 100 of FIG. 1 in the longitudinal direction L.
  • the same elements as in FIG. 3 are indicated by the same reference numerals.
  • FIG. 4 shows an outline of a cross section corresponding to the I-I'line described in the sensor unit 40 of FIG. 2, similarly to FIG. 3, and is stretched with emphasis on the height direction (thickness).
  • the adhesive layer 22 of the upper sheet 20 has moisture permeability, water vapor generated from the living body P to which the biological sensor 100 is attached can be released to the upper sheet 20 via the adhesive layer 22. Further, since the upper sheet 20 has an open cell structure, water vapor entering through the adhesive layer 22 can be released to the outside of the biosensor 100.
  • the lower sheet 50 is formed by using a waterproof resin sheet. Therefore, it is possible to prevent sweat or water vapor generated from the living body P from invading the flexible substrate 41 side through the lower sheet 50 while the living body sensor 100 is attached to the skin of the living body P. Further, the electrodes 30 (30a, 30b) and the terminal portions 44 (44a, 44b) are arranged between the upper sheet 20 and the lower sheet 50, and are brought into contact with each other in a pressed state by the adhesive layers 22 and 51. As a result, it is possible to prevent sweat or water vapor from entering the sensor body 42 from the interface between the lower sheet 50 and the terminal portion 44.
  • the interface between the end of the terminal portion 44 and the electrode 30 may be covered with the adhesive layer 51 by projecting both ends of the lower sheet 50 in the longitudinal direction L from the end of the terminal portion 44. ..
  • the adhesive layer 51 it is possible to prevent sweat or water vapor from entering the sensor body 42 from the interface between the terminal portion 44 and the electrode 30.
  • the adhesive layer 22 of the upper sheet 20 is exposed from the through hole 30c provided in the electrode 30 to the terminal portion 44 side, the pressing force on the electrode 30 can be maintained over the entire surface of the terminal portion 44. As a result, the path through which sweat or water vapor invades can be blocked from the interface between the lower sheet 50 and the terminal portion 44 and the interface between the terminal portion 44 and the electrode 30 toward the sensor main body 42.
  • the electrode 30 and the terminal portion 44 are sandwiched between the upper sheet 20 and the lower sheet 50 via the adhesive layers 22 and 51. Therefore, by utilizing the adhesive force between the adhesive layers 22 and 51, the facing portion 30d of the electrode 30 and the terminal portion 44 can be brought into contact with each other in a pressed state, and the contact resistance between the electrode 30 and the terminal portion 44 is lowered. be able to.
  • the adhesive layer 22 exposed through the through hole 30c located at the facing portion 30d of the electrode 30 allows the facing portion 30d of the electrode 30 to be brought into contact with the terminal portion 44 in a pressed state. Therefore, the contact resistance between the electrode 30 and the terminal portion 44 can be further reduced as compared with the case where the electrode without the through hole 30c is brought into contact with the terminal portion 44.
  • the adhesive layer 22 located around the exposed portion 30e allows the exposed portion 30e of the electrode 30 to be brought into contact with the skin of the living body P in a pressed state. Further, the adhesive layer 22 exposed through the through hole 30c located in the exposed portion 30e of the electrode 30 allows the exposed portion 30e of the electrode 30 to be brought into contact with the skin of the living body P in a pressed state. Therefore, it is possible to increase the pressing force not only on the peripheral portion of the exposed portion 30e but also on the skin in the central portion of the exposed portion 30e.
  • the contact resistance between the electrode 30 and the terminal portion 44 can be reduced by sandwiching the electrode 30 and the terminal portion 44 between the upper sheet 20 and the lower sheet 50 via the adhesive layers 22 and 51. can. Further, the adhesive layer 22 around the electrode 30 and the adhesive layer 22 exposed from the through hole 30c can bring the electrode 30 into contact with the skin in a pressed state, thereby reducing the contact resistance between the electrode 30 and the skin. can. As a result, the accuracy of detecting the biological signal by the biological sensor 100 can be improved.
  • the through hole 30c may not be provided in the electrode 30. ..
  • the through hole 30c may be provided in only one of the facing portion 30d and the exposed portion 30e of the electrode 30 based on the evaluation of the contact resistance value.
  • the adhesive layer 51 of the lower sheet 50 covers the constricted portion 43 arranged flat along the lower sheet 50 and is attached to the upper sheet 20, and the constricted portion 43 is sandwiched between the upper sheet 20 and the lower sheet 50. Fix it in the state. Since the upper sheet 20 has a through hole 23 through which the sensor main body 42 can be inserted, by arranging the sensor main body 42 on the sticking side of the upper sheet 20, the upper sheet does not bend the constricted portion 43 in the height direction H. It can be sandwiched between the 20 and the lower sheet 50.
  • the adhesive layer 51 of the lower sheet 50 is attached to the flat surface on the attachment side of the sensor main body 42, and the sensor main body 42 is fixed in a storage space 12 provided in the cover 10.
  • the adhesive layer 22 By increasing the adhesive force of the adhesive layers 22 located on both ends in the longitudinal direction L, the adhesive layer 22 can be formed even when the surface of the biological sensor 100 to be attached to the skin is stressed by the body movement of the biological body P. It can prevent peeling from the skin. As a result, it is possible to prevent the contact resistance between the electrode 30 and the skin from increasing, and it is possible to prevent the measurement accuracy of the biological signal from decreasing.
  • the adhesive strength of the adhesive layer 52 is weak, it is possible to reduce the pain when the biological sensor 100 is peeled off from the biological P. As a result, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy when measuring a biological signal, or to prevent the measurement from becoming impossible, while suppressing pain when the biological sensor 100 is removed from the biological P. ..
  • the upper sheet 20 By forming the upper sheet 20 with a foam sheet, a part of the stress applied to the surface of the biological sensor 100 attached to the skin due to the deformation of the skin due to the body movement of the living body P can be absorbed by the upper sheet 20. By relaxing the stress applied to the surface to be attached to the skin, it is possible to reduce the feeling of tension felt by the living body P when the skin is deformed, and it is possible to improve the feeling of wearing the living body sensor 100 when it is worn.
  • the improvement of the wearing feeling when the biosensor 100 is worn can be obtained by forming the upper sheet 20 with a flexible foam material, but the thickness of the peripheral edge of the cover 10 (particularly, both sides in the longitudinal direction L). It can also be obtained by reducing the thickness of). By forming the upper sheet 20 with a foam material and reducing the thickness of the peripheral edge of the cover 10, it is possible to enhance the effect of improving the wearing feeling when the biosensor 100 is worn.
  • FIG. 5 is an explanatory view showing a state in which the biosensor 100 of FIG. 1 is attached to the chest of the living body P.
  • the biosensor 100 is attached to the living body P with the longitudinal direction L aligned with the sternum of the living body P, the electrode 30b on the upper side, and the electrode 30a on the lower side.
  • the biological sensor 100 is attached to the living body P by the adhesive layers 22 and 52 of FIG. 4, and the living body such as an electrocardiogram signal from the living body P is in a state where the electrodes 30a and 30b are in contact with the body surface of the living body P in a pressed state. Get the signal.
  • the biological sensor 100 stores the acquired biological signal data in a non-volatile memory such as a flash memory mounted on the component mounting unit 45.
  • the biosensor 100 has an upper sheet 20 and a lower sheet 50 having different adhesive strength and moisture permeability (waterproofness). Therefore, the adhesive strength and the permeability of water to the living body P can be changed, for example, between the formed portion of the electrode 30 and the mounting portion of the component, and the adhesive strength and the permeability (waterproofing) can be changed according to the position of the biological sensor. Gender) and can be used properly. As a result, it is possible to provide the biosensor 100 that has both the release of water generated from the living body P and the suppression of the invasion of water into the sensor body 42.
  • the manufacturing efficiency in the assembly process of the biosensor 100 can be improved. As a result, it is possible to suppress a decrease in the manufacturing yield, which is a non-defective rate of the biosensor 100, and it is possible to reduce the manufacturing cost.
  • the constricted portion 43 can be combined with the upper sheet 20 without bending in the height direction H. It can be sandwiched between the lower sheet 50 and the lower sheet 50. As a result, it is possible to prevent mechanical stress from being applied while the constricted portion 43 is bent, and it is possible to prevent disconnection of the constricted portion 43.
  • the upper sheet 20 Since the upper sheet 20 is a flexible foam sheet, the upper sheet 20 absorbs a part of the stress applied to the surface of the biological sensor 100 to be attached to the skin due to the body movement (stretching, bending or twisting) of the biological body P. can do. Therefore, it is possible to improve the wearing feeling when the biosensor 100 is worn. Further, the upper sheet 20 which is a foamed sheet having an open cell structure can efficiently release the water generated from the living body P, prevent the water from accumulating at the interface between the adhesive layer 22 and the skin, and prevent the water from accumulating at the interface between the adhesive layer 22 and the skin. Can be prevented from peeling off the skin. As a result, it is possible to prevent the biological sensor 100 attached to the biological P from being unable to measure the biological signal from the biological P.
  • the adhesive layer 22 By increasing the adhesive force of the adhesive layer 22 located outside the longitudinal direction L, the adhesive layer 22 can be applied to the skin even when the surface of the biological sensor 100 to be attached to the skin is stressed by the body movement of the biological body P. It can be prevented from peeling off from. As a result, it is possible to prevent the contact resistance between the electrode 30 and the skin from increasing, and it is possible to prevent the measurement accuracy of the biological signal from decreasing.
  • the adhesive strength of the adhesive layer 52 is weak, it is possible to reduce the pain when the biological sensor 100 is peeled off from the biological P. As a result, it is possible to suppress a decrease in measurement accuracy when measuring a biological signal, or to prevent the measurement from becoming impossible, while suppressing pain when the biological sensor 100 is removed from the biological P. ..
  • the flat portions 13a and 13b By making the thickness of the flat portions 13a and 13b thinner than the thickness of the protruding portion 11, the flat portions 13a and 13b follow the deformation of the body surface due to the body movement of the living body P to which the biological sensor 100 is attached. Can be transformed. As a result, the stress applied to the flat portions 13a and 13b due to body movement can be relaxed, and the biosensor 100 can be prevented from peeling off from the skin.
  • the exposed portion 30e of the electrode 30 can be brought into contact with the skin of the living body P in a pressed state. Therefore, it is possible to increase the pressing force not only on the peripheral portion of the exposed portion 30e but also on the skin in the central portion of the exposed portion 30e. As a result, the contact resistance between the electrode 30 and the skin can be reduced, and the accuracy of detecting the biological signal by the biological sensor 100 can be further improved.
  • the facing portion 30d of the electrode 30 can be brought into contact with the terminal portion 44 in a pressed state by the adhesive layer 22 exposed from the through hole 30c. can.
  • the contact resistance between the electrode 30 and the terminal portion 44 can be further reduced as compared with the case where the electrode without the through hole 30c is brought into contact with the terminal portion 44, and the detection accuracy of the biological signal by the biological sensor 100 is further improved. can do.

Abstract

生体センサは、生体情報を取得するセンサ本体と、センサ本体に接続される電極と、電極と対向する一方の面に第１粘着層が設けられ、センサ本体が収納される第１層部材と、第１層部材の一方の面に貼り付けられ、センサ本体を覆うとともに電極を露出する形状を有し、第１層部材側と反対側の面に第２粘着層が設けられる第２層部材と、を有し、第１層部材と第２層部材とにより生体への貼付面が形成される。これにより、生体センサの生体からの剥がれを抑止でき、生体センサの装着感を向上でき、センサ本体への水分の侵入による故障を抑止できる。

Description

生体センサ
　本発明は、生体センサに関する。
　生体に装着して心電図信号等の生体情報を取得するウェアラブルな生体センサが知られている。例えば、この種の生体センサは、上シートと、上シートより大きい下シートと、上シートと下シートとの間に配置される電気回路部とを有する。上シートは、電気回路部を挟み込んだ状態で下シートに貼着され、下シートの電気回路部と反対側の面に設けられた粘着層により生体センサが皮膚に貼り付けられる（例えば、特許文献１参照）。
特許第６５３７６１８号公報
　しかしながら、単一の下シートと単一の粘着層により生体センサを皮膚に貼り付ける場合、粘着力の調整と防水性（透湿性）とのそれぞれを下シート上の位置により変えることは困難である。例えば、電気回路部と対向する部分での防水性と、電気回路部と対向しない部分での透湿性とを両立することができない。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、位置に応じた粘着力の調整と、防水性／透湿性の両立とを可能にすることで、生体からの剥がれを抑止でき、装着感を向上でき、センサ本体への水分の侵入による故障を抑止できる生体センサを提供することを目的とする。
　本発明の実施の形態の生体センサは、生体情報を取得するセンサ本体と、前記センサ本体に接続される電極と、前記電極と対向する一方の面に第１粘着層が設けられ、前記センサ本体が収納される第１層部材と、前記第１層部材の前記一方の面に貼り付けられ、前記センサ本体を覆うとともに前記電極を露出する形状を有し、前記第１層部材側と反対側の面に第２粘着層が設けられる第２層部材と、を有し、前記第１層部材と前記第２層部材とにより生体への貼付面が形成されていることを特徴とする。
　開示の技術によれば、位置に応じた粘着力の調整と、防水性／透湿性の両立とを可能にすることで、生体からの剥がれを抑止でき、装着感を向上でき、センサ本体への水分の侵入による故障を抑止できる生体センサを提供することができる。
一実施形態に係る生体センサの例を示す全体構成図である。 図１の生体センサの各部品の例を示す平面図である。 図１の生体センサの長手方向の断面を示す分解断面図である。 図１の生体センサの長手方向の断面を示す概要図である。 図１の生体センサを生体の胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。
　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　図１は、一実施形態に係る生体センサの例を示す全体構成図である。図１の左側は、生体センサ１００の外観を示し、図１の右側は、生体センサ１００の各部品を積層順に分解した状態を示す。図２は、図１の生体センサ１００の各部品の例を示す平面図である。
　図１および図２に示す生体センサ１００は、細長い形状を有しており、カバー１０、上部シート２０、電極３０ａ、３０ｂ、センサ部４０、下部シート５０および剥離紙６０を積層することで形成される。図１および図２から分かるように、カバー１０、上部シート２０および剥離紙６０は、細長い形状を有し、外形形状はほぼ同一である。また、下部シート５０の幅方向Ｗの両側の外形形状は、上部シート２０の幅方向Ｗの両側の外形形状と、ほぼ同一である。
　以下では、電極３０ａ、３０ｂを区別なく説明する場合、電極３０とも称する。また、以下では、生体センサ１００において、生体（被検体）に貼り付けられる側（剥離紙６０側）を貼付側と称し、貼付側の反対側（カバー１０側）を外側と称する。カバー１０および上部シート２０は、第１層部材の一例であり、下部シート５０は、第２層部材の一例である。カバー１０は、カバー部材の一例であり、上部シート２０は、発泡シートの一例である。
　センサ部４０は、生体情報を取得する各種部品が搭載されたフレキシブル基板４１（樹脂基板）を有する。フレキシブル基板４１には、センサ本体４２と、くびれ部４３ａ、４３ｂと、くびれ部４３ａ、４３ｂを介してセンサ本体４２にそれぞれ接続される端子部４４ａ、４４ｂとが一体形成されている。以下では、くびれ部４３ａ、４３ｂを区別なく説明する場合、くびれ部４３とも称する。また、端子部４４ａ、４４ｂを区別なく説明する場合、端子部４４とも称する。
　センサ本体４２は、部品搭載部４５と、コイン型等のバッテリが装着されるバッテリ装着部４６とを有する。くびれ部４３ａ、４３ｂおよび端子部４４ａ、４４ｂは、接続部の一例である。例えば、バッテリとして、ＣＲ２０２５が使用される。
　カバー１０は、例えば、シリコーン樹脂（硬度：ｓｈｏｒｅＡ４０）等の柔軟性を有する素材で形成される。カバー１０は、フッ素樹脂（フッ素ゴム）、ウレタン樹脂（ウレタンゴム）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）で形成されてもよい。カバー１０は、長手方向Ｌの中央部分に、図１の高さ方向Ｈに向けて外側に突出する突出部１１を有する。突出部１１の内側（貼付側）には、センサ本体４２を収納する収納空間１２が形成される。カバー１０の貼付側は平坦な形状を有する。
　突出部１１の上面および側壁の厚さは、カバー１０の長手方向Ｌの両端側に設けられる平坦部１３ａ、１３ｂの厚さに比べて厚い。これにより、突出部１１の柔軟性を平坦部１３ａ、１３ｂの柔軟性に比べて低くすることができ、生体センサ１００に加わる外力からセンサ本体４２に搭載される部品を保護することができる。特に限定されないが、例えば、突出部１１の上面および側壁の厚さは、１．５～３ｍｍ（ミリメートル）の範囲に設定され、平坦部１３ａ、１３ｂの厚さは、０．５～１ｍｍの範囲に設定される。
　一方、厚みが薄い平坦部１３ａ、１３ｂは、突出部１１に比べて柔軟性が高い。このため、生体センサ１００を生体（被検体）の皮膚に貼り付けた場合に、体動（伸張、屈曲またはねじれ）による体表の変形に追従して平坦部１３ａ、１３ｂを変形させることができる。これにより、体表が変形した場合に平坦部１３ａ、１３ｂに掛かる応力を緩和することができ、生体センサ１００が皮膚から剥がれにくくすることができる。以下では、平坦部１３ａ、１３ｂを区別なく説明する場合、平坦部１３とも称する。
　平坦部１３ａ、１３ｂの外周部は、端に向けて厚さが徐々に小さくなる形状を有する。これにより、平坦部１３ａ、１３ｂの外周部の柔軟性をさらに高くすることができ、平坦部１３ａ、１３ｂの外周部の厚さを薄くしない場合に比べて、生体センサ１００が生体に貼り付けられた場合の装着感を向上することができる。
　上部シート２０は、例えば、ポリオレフィン系の連続気泡構造の発泡シートを使用して形成され、透湿性を有する。上部シート２０の両面には、粘着層２１、２２がそれぞれ設けられる。粘着層２１、２２は、上部シート２０に両面粘着テープを貼ることで設けられてもよく、上部シート２０に粘着剤を塗布またはスプレーすることで設けられてもよい。粘着層２２は、第１粘着層の一例であり、粘着層２１は、第４粘着層の一例である。
　例えば、上部シート２０の貼付側に設けられる粘着層２２に使用される粘着剤は、透湿性を有する。これにより、後述するように、生体センサ１００が貼り付けられた生体から発生する汗等による水蒸気を、粘着層２２を介して上部シート２０に逃がし、上部シート２０から生体センサ１００の外部に放出することができる。
　ここで、粘着層２２の厚さは、上部シート２０上の位置により変化させてもよい。例えば、厚みが他の部分より薄い帯状部（または厚さゼロの帯状部）を繰り返し配置することで粘着層２２を形成してもよい。また、粘着剤を点在させることで粘着層２２を形成してもよく、粘着剤を付けない部分を点在させることで粘着層２２を形成してもよい。帯状部は、直線状にしてもよく、波形状にしてもよく、円形状にしてもよい。粘着層２２の透湿性は、粘着剤が薄い程高くなる。このため、粘着剤が部分的に薄い粘着層２２を形成することで、粘着力を維持しながら、透湿性を向上することができる。
　特に限定されないが、上部シート２０の厚さは、例えば、０．５～１．５ｍｍ程度（好ましくは、１ｍｍ）である。例えば、上部シート２０として、イノアックコーポレーション製のＦＯＬＥＣが使用される。粘着層２１として、日東電工製のＳＴ５０３（ＨＣ）６０（厚さ５５μｍ（ミクロン））が使用され、粘着層２２として、日東電工製の肌用粘着剤ＰＡＮＭ（厚さ７０μｍ）が使用される。
　上部シート２０は、センサ本体４２に対向する位置に貫通穴２３を有する。貫通穴２３により、センサ本体４２を、上部シート２０に遮られることなく、カバー１０の収納空間１２に収納させることができる。
　電極３０は、例えば、生体信号の計測時に導電性ジェルの塗布が不要なドライ電極である。電極３０は、数十μｍ程度（例えば、２０～２５μｍ）の厚さを有する樹脂シートに導電性ポリマーを塗布することで形成される。例えば、樹脂シートとして、厚さ２５μｍのポリエチレンテレフタレートが使用され、導電性ポリマーとしてＰＥＤＯＴ－ＰＳＳが使用される。電極３０は樹脂シートがない導電性ポリマーの単一膜を使用してもよい。電極３０は、上部シート２０の粘着層２２により、上部シート２０に貼り付けられる。
　電極３０は、全面にわたって複数の貫通穴３０ｃを有する。電極３０ａにおいて長手方向Ｌの一端側（内側）は、端子部４４ａに接触され、電極３０ｂにおいて長手方向Ｌの一端側（内側）は、端子部４４ｂに接触される。以下では、端子部４４ａに接触される電極３０ａの一端側および端子部４４ｂに接触される電極３０ｂの一端側を対向部分３０ｄと称する。また、電極３０ａにおいて端子部４４ａと接触しない部分および電極３０ｂにおいて端子部４４ｂと接触しない部分（長手方向Ｌの他端側（外側））を、露出部分３０ｅと称する。電極３０は、粘着層２２に貼り付けられた状態で、貫通穴３０ｃから粘着層２２を貼付側に露出可能である。
　下部シート５０は、例えば、数十μｍから１００μｍ程度の厚さの樹脂シートを使用して形成される。下部シート５０の両面には、粘着層５１、５２がそれぞれ設けられる。粘着層５１は、第３粘着層の一例であり、粘着層５２は、第２粘着層の一例である。下部シート５０に使用される樹脂シートは、水分および水蒸気を透過しない防水性を有する。下部シート５０は、幅方向Ｗの両側の外形形状を、上部シート２０の幅方向Ｗの両側の外形形状に合わせて形成される。例えば、下部シート５０は、ニトムズ製のＳＴ２５４ＷＢ（厚さ３８μｍ）を使用して形成される。例えば、粘着層５１には、日東電工製のＳＬＹ－２５８Ｓ－Ｌ（厚さ５０μｍ）が使用され、粘着層５２には、ニトムズ製のパーミロール（厚さ５０μｍ）が使用される。
　下部シート５０の長手方向Ｌの長さは、上部シート２０に比べて短く形成される。そして、下部シート５０の長手方向Ｌの両端は、端子部４４ａ、４４ｂを下部シート５０と上部シート２０との間に挟み込む位置であって、電極３０の露出部分３０ｅを露出する位置に形成される。そして、下部シート５０と、下部シート５０の長手方向Ｌの両端からはみ出した上部シート２０とにより、生体Ｐへの貼付面が形成されている。下部シート５０に対応する貼付面には粘着層５２が設けられ、上部シート２０に対応する貼付面には粘着層２２が設けられる。これにより、貼付面の位置に応じて、防水性／透湿性を相違させることができ、粘着性を相違させることができる。
　なお、下部シート５０の粘着層５１の長手方向Ｌの両端側は、電極３０の対向部分３０ｄに対向する位置に設けられる。これにより、上部シート２０と下部シート５０との間に電極３０の対向部分３０ｄと端子部４４とを押圧状態で挟み込むことができ、電極３０と端子部４４とを導通させることができる。
　剥離紙６０は、粘着層２２、５２および電極３０の露出部分３０ｅを保護するために、生体センサ１００を生体に貼り付けるまで、貼付側に露出する粘着層２２、５２に貼り付けられる。
　図１および図２に示す生体センサ１００は、上部シート２０と下部シート５０のみに粘着層２１、２２、５１、５２が設けられる。例えば、センサ本体４２への水分の侵入を抑止するために貼り付けの精度が必要な工程は、電極３０が貼り付けられた上部シート２０（粘着層２２）に下部シート５０（粘着層５１）を貼り付ける工程である。この実施形態の生体センサ１００では、精度が必要な貼り付け工程の数を最小限にでき、製造時（組み立て時）の位置ずれを抑制することができる。これにより、製造効率を向上することができ、生体センサ１００の良品率である製造歩留まりの低下を抑制することができ、製造コストを低減することができる。
　図３は、図１の生体センサ１００の長手方向Ｌの断面を示す分解断面図である。図３は、図２のセンサ部４０に記載したＩ－Ｉ'線に対応する断面の概要を示し、高さ方向（厚み）を強調して引き延ばしている。上部シート２０に設けられる粘着層２１、２２と、下部シート５０に設けられる粘着層５１、５２とは波線で示す。なお、図３は、生体センサ１００を生体Ｐ（被検体）の皮膚に貼り付ける状態を示しているため、図１の剥離紙６０は取り除かれている。
　この実施形態では、粘着層２１、２２の粘着力は、粘着層５１、５２の粘着力より強い。図３では、粘着力が相対的に強い粘着層２１、２２は、太い波線で示し、粘着力が相対的に弱い粘着層５１、５２は、細い波線で示している。又、図３に縦方向に示す太い破線の矢印は、粘着層２１、２２の粘着力が相対的に強いことを示し、細い破線の矢印は、粘着層５１、５２の粘着力が相対的に弱いことを示す。なお、粘着層５１の粘着力を粘着層５２の粘着力より強くし、粘着層２２の粘着力と同程度にしてもよい。
　下部シート５０の粘着層５２は、生体Ｐの皮膚に貼り付けられることで、生体センサ１００を生体Ｐに固定する。生体センサ１００において、端子部４４より長手方向Ｌの外側は、粘着力の強い粘着層２２により皮膚に貼り付けられ、端子部４４より長手方向Ｌの内側は、粘着力の弱い粘着層５２により皮膚に貼り付けられる。
　上部シート２０の粘着層２１は、上部シート２０をカバー１０の貼付側の平坦面に貼り付ける。上部シート２０の粘着層２２において電極３０（３０ａ、３０ｂ）と対向する部分は、電極３０に貼り付けられる。ここで、粘着層２２において電極３０の貫通穴３０ｃに対向する部分は、貫通穴３０ｃを介して貼付側に露出する。
　電極３０の露出部分３０ｅに設けられる貫通穴３０ｃから露出する粘着層２２は、生体Ｐに貼り付けられ、電極３０を生体Ｐの皮膚に密着させるために機能する。電極３０の対向部分３０ｄに設けられる貫通穴３０ｃから露出する粘着層２２は、端子部４４（４４ａ、４４ｂ）のパッド４７（４７ａ、４７ｂ）に貼り付けられ、電極３０をパッド４７に密着させるために機能する。
　例えば、電極３０の貼付側の面は、導電性ポリマー３０ｆを有し、パッド４７の表面は、金メッキされている。導電性ポリマー３０ｆは、電極３０において少なくとも貼付側の面に設けられればよいが、両面に設けられてもよい。
　フレキシブル基板４１および電極３０のいずれにも対向しない粘着層２２のうち、下部シート５０に対向する部分は、下部シート５０の粘着層５１に貼り付けられる。粘着層２２、５１が相互に接着されることにより、電極３０の導電性ポリマー３０ｆと端子部４４のパッド４７ａとが押圧状態で密着される。一方、フレキシブル基板４１および電極３０のいずれにも対向しない粘着層２２のうち、下部シート５０に対向しない部分は、生体Ｐの皮膚に貼り付けられる。
　例えば、センサ本体４２には、生体Ｐから取得する生体信号を処理して生体信号データを生成するＣＰＵまたはＡＳＩＣ等の集積回路ＩＣと、生体センサ１００を起動するスイッチＳＷと集積回路ＩＣに電力を供給するバッテリＢＡＴとが搭載される。集積回路ＩＣおよびスイッチＳＷは、部品搭載部４５に搭載され、バッテリＢＡＴは、バッテリ装着部４６に装着される。例えば、スイッチＳＷは、押下スイッチである。収納空間１２において、スイッチＳＷに対向する位置には、スイッチＳＷの先端との距離を小さくするとともに、突出部１１側からの押圧力を分散させることなくスイッチＳＷの先端に掛けるための突起１３ｃが形成されている。
　図４は、図１の生体センサ１００の長手方向Ｌの断面を示す概要図である。図３と同じ要素については、同じ符号で示す。図４は、図３と同様に、図２のセンサ部４０に記載したＩ－Ｉ'線に対応する断面の概要を示し、高さ方向（厚み）を強調して引き延ばしている。
　この実施形態では、上部シート２０の粘着層２２が透湿性を有するため、生体センサ１００が貼り付けられた生体Ｐから発生する水蒸気を、粘着層２２を介して上部シート２０に逃がすことができる。さらに、上部シート２０は、連続気泡構造を有するため、粘着層２２を介して侵入する水蒸気を生体センサ１００の外部に放出することができる。
　これにより、生体センサ１００を装着した生体Ｐの皮膚と粘着層２２との界面に、汗または水蒸気が溜まることを抑止することができる。この結果、皮膚と粘着層２２との界面に溜まった水分により粘着層２２の粘着力が弱まり、生体センサ１００が皮膚から剥がれることを抑止することができる。
　一方、下部シート５０は、防水性を有する樹脂シートを使用して形成される。このため、生体センサ１００が生体Ｐの皮膚に貼り付けられた状態で、生体Ｐから発生する汗または水蒸気が下部シート５０を通ってフレキシブル基板４１側に侵入することを抑止することができる。また、電極３０（３０ａ、３０ｂ）と端子部４４（４４ａ、４４ｂ）とは、上部シート２０と下部シート５０との間に配置され、粘着層２２、５１により押圧状態で互いに接触される。これにより、下部シート５０と端子部４４との界面からセンサ本体４２に向けて汗または水蒸気が侵入することを抑止することができる。
　なお、図４に示すように、下部シート５０の長手方向Ｌの両端を端子部４４の端より突出させることで、端子部４４の端と電極３０との界面を粘着層５１により覆ってもよい。これにより、端子部４４と電極３０との界面からセンサ本体４２に向けて汗または水蒸気が侵入することを抑止することができる。
　さらに、上部シート２０の粘着層２２が、電極３０に設けられる貫通穴３０ｃから端子部４４側に露出するため、端子部４４の全面にわたり、電極３０に対する押圧力を維持することができる。これにより、下部シート５０と端子部４４との界面、および端子部４４と電極３０との界面からセンサ本体４２に向けて、汗または水蒸気が侵入する経路を遮断することができる。
　以上に示した構造により、部品搭載部４５に搭載される集積回路ＩＣ等の部品、バッテリ装着部４６に装着されるバッテリＢＡＴ、または配線等が、腐食等により故障または断線することを抑止することができる。この結果、生体センサ１００が正常に動作しなくなることを抑止することができ、生体信号の計測ができなくなることを抑止することができる。
　電極３０と端子部４４とは、粘着層２２、５１を介して上部シート２０と下部シート５０との間に挟み込まれる。このため、粘着層２２、５１同士の粘着力を利用して、電極３０の対向部分３０ｄと端子部４４とを押圧状態で接触させることができ、電極３０と端子部４４との接触抵抗を下げることができる。
　また、電極３０の対向部分３０ｄに位置する貫通穴３０ｃを介して露出する粘着層２２により、電極３０の対向部分３０ｄを端子部４４に押圧状態で接触させることができる。したがって、貫通穴３０ｃのない電極を端子部４４に接触させる場合に比べて、電極３０と端子部４４との接触抵抗をさらに下げることができる。
　また、露出部分３０ｅの周囲に位置する粘着層２２により、電極３０の露出部分３０ｅを生体Ｐの皮膚に押圧状態で接触させることができる。さらに、電極３０の露出部分３０ｅに位置する貫通穴３０ｃを介して露出する粘着層２２により、電極３０の露出部分３０ｅを生体Ｐの皮膚に押圧状態で接触させることができる。このため、露出部分３０ｅの周辺部だけでなく、露出部分３０ｅの中央部の皮膚への押圧力を高めることができる。
　以上のように、電極３０と端子部４４とを粘着層２２、５１を介して上部シート２０と下部シート５０との間に挟み込むことで、電極３０と端子部４４との接触抵抗を下げることができる。また、電極３０の周囲の粘着層２２と、貫通穴３０ｃから露出する粘着層２２とにより、電極３０を押圧状態で皮膚に接触させることができ、電極３０と皮膚との接触抵抗を下げることができる。この結果、生体センサ１００による生体信号の検出精度を向上することができる。
　なお、電極３０と端子部４４との間の接触抵抗および電極と生体Ｐに皮膚との間の接触抵抗が、それぞれ所定値以下に抑えられる場合、電極３０に貫通穴３０ｃを設けなくてもよい。あるいは、貫通穴３０ｃは、接触抵抗値の評価に基づいて、電極３０の対向部分３０ｄと露出部分３０ｅのいずれか一方のみに設けられてもよい。
　下部シート５０の粘着層５１は、下部シート５０に沿って平坦に配置されるくびれ部４３を覆って上部シート２０に貼り付けられ、くびれ部４３を上部シート２０と下部シート５０との間に挟み込んだ状態で固定する。上部シート２０は、センサ本体４２を挿通可能な貫通穴２３を有するため、センサ本体４２を上部シート２０の貼付側に配置することで、くびれ部４３を高さ方向Ｈに屈曲させることなく上部シート２０と下部シート５０との間に挟み込むことができる。
　さらに、下部シート５０の粘着層５１は、センサ本体４２における貼付側の平坦面に貼り付けられ、センサ本体４２をカバー１０に設けられる収納空間１２に収納した状態で固定する。これにより、生体センサ１００が貼り付けられた生体Ｐの体動により、生体センサ１００が振動する場合にも、センサ本体４２とくびれ部４３とを一体で振動させることができ、くびれ部４３に応力が集中することを抑止することができる。この結果、くびれ部４３の配線の変形による断線を抑止することができる。
　長手方向Ｌの両端側に位置する粘着層２２の粘着力を強くすることで、生体Ｐの体動により生体センサ１００の皮膚への貼り付け面に応力が掛かった場合にも、粘着層２２が皮膚から剥がれることを抑止することができる。これにより、電極３０と皮膚との接触抵抗が高くなることを抑止することができ、生体信号の計測精度が低下することを抑止することができる。
　一方、粘着層５２の粘着力は弱いため、生体センサ１００を生体Ｐから剥がす場合の痛みを軽減することができる。この結果、生体センサ１００を生体Ｐから取り外すときの痛みを抑えつつ、生体信号の計測時に、計測精度が低下することを抑止することができ、または、計測ができなくなることを抑止することができる。
　上部シート２０を発泡シートにより形成することで、生体Ｐの体動による皮膚の変形により生体センサ１００の皮膚への貼り付け面に掛かる応力の一部を、上部シート２０により吸収することができる。皮膚への貼り付け面に掛かる応力を緩和することで、皮膚が変形した場合に生体Ｐが感じるつっぱり感を軽減することができ、生体センサ１００の装着時の装着感を向上することができる。
　なお、生体センサ１００の装着時の装着感の向上は、上部シート２０を、柔軟性を有する発泡素材で形成することで得られるが、カバー１０の周縁の厚さ（特に、長手方向Ｌの両側の厚さ）を薄くすることでも得られる。上部シート２０を発泡素材で形成し、かつ、カバー１０の周縁の厚さを薄くすることで、生体センサ１００の装着時の装着感の向上効果を高くすることができる。
　図５は、図１の生体センサ１００を生体Ｐの胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。例えば、生体センサ１００は、長手方向Ｌを生体Ｐの胸骨に揃え、電極３０ｂを上側、電極３０ａを下側にして生体Ｐに貼り付けられる。生体センサ１００は、図４の粘着層２２、５２による生体Ｐへの貼り付けにより、生体Ｐの体表に電極３０ａ、３０ｂが押圧状態で接触された状態で、生体Ｐから心電図信号等の生体信号を取得する。例えば、生体センサ１００は、部品搭載部４５に搭載されるフラッシュメモリ等の不揮発メモリに、取得した生体信号データを記憶する。
　以上、図１から図５に示した実施形態では、生体センサ１００は、粘着力および水分の浸透性（防水性）が異なる上部シート２０および下部シート５０を有する。このため、生体Ｐへの粘着力や水分の浸透性を、例えば、電極３０の形成部分と部品の搭載部分とで変えることができ、生体センサの位置に応じて、粘着力と浸透性（防水性）とを使い分けることができる。この結果、生体Ｐから発生する水分の放出と、センサ本体４２への水分の侵入の抑止とを両立した生体センサ１００を提供することができる。
　この結果、生体センサ１００が生体Ｐから剥がれることを抑止することができるとともに、センサ本体４２への水分の侵入による生体センサ１００の故障を抑止することができる。すなわち、生体センサが装着された生体から発生する汗または水蒸気により、生体信号の計測ができなくなることを抑止することができる。
　センサ本体４２への水分の侵入を抑止するために、貼り付けの精度が必要な工程の数を最小限にできるため、生体センサ１００の組み立て工程での製造効率を向上することができる。これにより、生体センサ１００の良品率である製造歩留まりの低下を抑制することができ、製造コストを低減することができる。
　センサ本体４２を挿通可能な貫通穴２３を上部シート２０に設け、センサ本体４２を上部シート２０の貼付側に配置することで、くびれ部４３を高さ方向Ｈに屈曲させることなく上部シート２０と下部シート５０との間に挟み込むことができる。これにより、くびれ部４３が屈曲した状態で機械的なストレスが加わることを抑止することができ、くびれ部４３の断線を抑止することができる。
　電極３０と端子部４４とを粘着層２２、５１により押圧状態で挟み込むことで、電極３０と端子部４４との界面からセンサ本体４２に汗または水蒸気が侵入することを抑止することができる。この結果、センサ本体４２に搭載される部品の故障を抑止することができ、生体センサ１００が正常に動作しなくなることを抑止することができる。
　上部シート２０が柔軟性を有する発泡シートであるため、生体Ｐの体動（伸張、屈曲またはねじれ）により生体センサ１００の皮膚への貼り付け面に掛かる応力の一部を、上部シート２０により吸収することができる。このため、生体センサ１００の装着時の装着感を向上することができる。また、連続気泡構造の発泡シートである上部シート２０により、生体Ｐから発生する水分を効率的に逃がすことができ、粘着層２２と皮膚との界面に水分が溜まることを抑止し、生体センサ１００が皮膚から剥がれることを抑止することができる。この結果、生体Ｐに装着された生体センサ１００により生体Ｐからの生体信号が計測できなくなることを抑止することできる。
　長手方向Ｌの外側に位置する粘着層２２の粘着力を強くすることで、生体Ｐの体動により生体センサ１００の皮膚への貼り付け面に応力が掛かった場合にも、粘着層２２が皮膚から剥がれることを抑止することができる。これにより、電極３０と皮膚との接触抵抗が高くなることを抑止することができ、生体信号の計測精度が低下することを抑止することができる。
　一方、粘着層５２の粘着力は弱いため、生体センサ１００を生体Ｐから剥がす場合の痛みを軽減することができる。この結果、生体センサ１００を生体Ｐから取り外すときの痛みを抑えつつ、生体信号の計測時に、計測精度が低下することを抑止することができ、または、計測ができなくなることを抑止することができる。
　平坦部１３ａ、１３ｂの厚さを突出部１１の厚さに比べて薄くすることで、生体センサ１００が貼り付けられた生体Ｐの体動による体表の変形に追従して平坦部１３ａ、１３ｂを変形させることができる。これにより、体動により平坦部１３ａ、１３ｂに掛かる応力を緩和することができ、生体センサ１００が皮膚から剥がれることを抑止することができる。
　粘着層２２を電極３０の貫通穴３０ｃから貼付側に露出させることにより、電極３０の露出部分３０ｅを生体Ｐの皮膚に押圧状態で接触させることができる。このため、露出部分３０ｅの周辺部だけでなく、露出部分３０ｅの中央部の皮膚への押圧力を高めることができる。この結果、電極３０と皮膚との接触抵抗を下げることができ、生体センサ１００による生体信号の検出精度をさらに向上することができる。
　また、粘着層２２を電極３０の貫通穴３０ｃから貼付側に露出させることにより、電極３０の対向部分３０ｄを、貫通穴３０ｃから露出する粘着層２２により押圧状態で端子部４４に接触させることができる。この結果、貫通穴３０ｃのない電極を端子部４４に接触させる場合に比べて、電極３０と端子部４４との接触抵抗をさらに下げることができ、生体センサ１００による生体信号の検出精度をさらに向上することができる。
　以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができる。
　本出願は、２０２０年３月３０日に日本国特許庁に出願した特願２０２０－０５９６４９号に基づく優先権を主張し、前記出願に記載された全ての記載内容を援用するものである。
　１０　カバー
　１１　突出部
　１２　収納空間
　１３（１３ａ、１３ｂ）　平坦部
　１３ｃ　突起
　２０　上部シート
　２１、２２　粘着層
　２３　貫通穴
　３０（３０ａ、３０ｂ）　電極
　３０ｃ　貫通穴
　３０ｄ　対向部分
　３０ｅ　露出部分
　３０ｆ　導電性ポリマー
　４０　センサ部
　４１　フレキシブル基板
　４２　センサ本体
　４３（４３ａ、４３ｂ）　くびれ部
　４４（４４ａ、４４ｂ）　端子部
　４５　部品搭載部
　４６　バッテリ装着部
　４７（４７ａ、４７ｂ）　パッド
　５０　下部シート
　５１、５２　粘着層
　６０　剥離紙
　１００　生体センサ
　ＢＡＴ　バッテリ
　ＩＣ　集積回路
　Ｐ　生体
　ＳＷ　スイッチ

Claims (11)

  1. 　生体情報を取得するセンサ本体と、
    　前記センサ本体に接続される電極と、
    　前記電極と対向する一方の面に第１粘着層が設けられ、前記センサ本体が収納される第１層部材と、
    　前記第１層部材の前記一方の面に貼り付けられ、前記センサ本体を覆うとともに前記電極を露出する形状を有し、前記第１層部材側と反対側の面に第２粘着層が設けられる第２層部材と、を有し、
    　前記第１層部材と前記第２層部材とにより生体への貼付面が形成されていることを特徴とする生体センサ。
  2. 　前記第１層部材と前記第２層部材との間に配置され、前記電極の一部と重なり、前記電極を前記センサ本体に接続する接続部を有することを特徴とする請求項１に記載の生体センサ。
  3. 　前記第２層部材において、少なくとも前記接続部と前記電極との重なり部分に対向する位置に設けられた第３粘着層を有することを特徴とする請求項２に記載の生体センサ。
  4. 　前記接続部は、前記電極と前記第２層部材との間に配置され、前記電極と接触する端子部を有し、
    　前記電極は、前記第１粘着層に貼り付けられた状態で、前記第１粘着層を前記接続部に露出可能な貫通穴を有することを特徴とする請求項２または請求項３に記載の生体センサ。
  5. 　前記第１層部材は、
    　前記センサ本体が収納される収納空間を有するカバー部材と、
    　前記収納空間に対応する位置に貫通穴を有する発泡シートと、
    　前記カバー部材と前記発泡シートとを互いに貼り付ける第４粘着層と、を有し、
    　前記第１粘着層は、前記発泡シートの前記第２層部材側に設けられることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の生体センサ。
  6. 　前記発泡シートは、連続気泡構造を有することを特徴とする請求項５に記載の生体センサ。
  7. 　前記カバー部材および前記第１層部材は、細長い形状を有し、
    　前記電極は、長手方向の両端側にそれぞれ配置され、
    　前記センサ本体は、長手方向の中央部分に配置され、
    　前記カバー部材において、長手方向の両端側の厚さは、長手方向の中央部分の厚さに比べて薄いことを特徴とする請求項５または請求項６に記載の生体センサ。
  8. 　前記電極は、前記第１粘着層に貼り付けられた状態で、前記第１粘着層を露出可能な貫通穴を有することを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の生体センサ。
  9. 　前記第１粘着層の厚さが、前記第１層部材上の位置により変化することを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の生体センサ。
  10. 　前記第１粘着層の粘着力は、前記第２粘着層の粘着力より強いことを特徴とする請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の生体センサ。
  11. 　前記第２層部材は、防水性を有することを特徴とする請求項１ないし請求項１０のいずれか１項に記載の生体センサ。
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