WO2021200764A1 - 生体センサ - Google Patents

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WO2021200764A1
WO2021200764A1 PCT/JP2021/013153 JP2021013153W WO2021200764A1 WO 2021200764 A1 WO2021200764 A1 WO 2021200764A1 JP 2021013153 W JP2021013153 W JP 2021013153W WO 2021200764 A1 WO2021200764 A1 WO 2021200764A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
biosensor
adhesive
skin
attached
Prior art date
Application number
PCT/JP2021/013153
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
良太 増田
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Priority to JP2022512168A priority Critical patent/JPWO2021200764A1/ja
Publication of WO2021200764A1 publication Critical patent/WO2021200764A1/ja

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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25—Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/251—Means for maintaining electrode contact with the body
    • A61B5/256—Wearable electrodes, e.g. having straps or bands

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 electrode that comes into contact with a living body, a measuring circuit that measures a biological signal generated from the living body through the electrode, a memory that records the biological signal data measured by the measuring circuit, and a measurement. It has a battery that supplies power to a circuit or the like (see, for example, Patent Document 1).
  • the biological signal is being acquired by the biological sensor attached to the living body, if the adhesive force between the biological sensor and the living body is weakened, the contact resistance between the electrode and the skin increases, and the biological signal cannot be acquired correctly. Further, when the biological sensor is detached from the living body due to the body movement of the living body or the like, the biological signal cannot be acquired.
  • the present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to prevent peeling of a biological sensor and maintain contact between an electrode and a living body to prevent measurement of a biological signal from becoming impossible. And.
  • the sensor main body for acquiring biometric information the electrodes connected to the sensor main body, the storage space for accommodating the sensor main body, and the arrangement area of the electrodes are opened.
  • a layer member provided so as to cover the storage space and provided with a first adhesive on a surface opposite to the storage space, and an electrode provided to face the opening of the layer member and the electrode of the layer member. It is characterized by including a holding portion for holding the holding portion at a position protruding from the opening, and a housing having the holding portion.
  • the disclosed technology it is possible to prevent the biological signal from being unable to be measured by maintaining the contact between the electrode and the living body while suppressing the peeling of the biological sensor.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view showing an example of a state in which each component of the biosensor of FIG. 1 is disassembled in the order of stacking, as viewed from the sticking side.
  • 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 a partial cross-sectional view which shows the example of the electrode of FIG. 5 and its surroundings.
  • 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 in which each component of the biosensor 100 of FIG. 1 is viewed from the sticking side.
  • FIG. 3 is an exploded perspective view showing an example in which each component of the biosensor 100 of FIG. 1 is disassembled in the order of stacking and viewed from the sticking side.
  • the biosensor 100 shown in FIGS. 1 to 3 has an elongated shape, and is formed by laminating a cover 10, electrodes 30a and 30b, a sensor portion 40, a waterproof sheet 50, a foam sheet 60, and a release paper 70. NS.
  • the outer shapes of the cover 10 and the waterproof sheet 50 are almost the same.
  • the outer shape of the foam sheet 60 and the release paper 70 is larger than the outer shape of the waterproof sheet 50.
  • the electrodes 30a and 30b are also referred to as electrodes 30.
  • the side to be attached to the living body (subject) release paper 70 side
  • the side opposite to the attachment side cover 10 side
  • the cover 10, the waterproof sheet 50, and the foam sheet 60 are examples of the housing.
  • the cover 10 is an example of the main body portion.
  • the waterproof sheet 50 and the foamed sheet 60 that are laminated to each other are examples of layer members.
  • the waterproof sheet 50 is an example of a waterproof layer
  • the foam sheet 60 is an example of a foam layer.
  • 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 function as connecting portions for connecting the electrode 30 to the sensor body 42.
  • CR2025 is used as the battery.
  • a plate member 45a made of stainless steel or the like is adhered to the flexible substrate 41 on a surface (pasting side) opposite to the surface (outside) on which the component of the component mounting portion 45 is mounted.
  • NS a plate member 45a made of stainless steel or the like
  • 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 in the central portion in the longitudinal direction L on the inside (pasting side) of the protruding portion 11.
  • the cover 10 is formed with inclined portions 15 (15a, 15b) from the storage space 12 toward both ends in the longitudinal direction L. The inclined portion 15 will be described with reference to FIG.
  • 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 the formation of the holding portions 14a and 14b. Except for the part, it is set in the range of 0.5 to 1 mm.
  • the surfaces of the flat portions 13a and 13b on the sticking side have cross-sectional shapes corresponding to the planar shapes of the electrodes 30a and 30b, respectively, and holding portions 14a and 14b protruding toward the sticking side are formed.
  • the sticking side of the flat portions 13a and 13b has a flat shape except for the holding portions 14a and 14b.
  • flat portions 13a and 13b are described without distinction, they are also referred to as flat portions 13.
  • the holding portions 14a and 14b are described without distinction, they are also referred to as holding portions 14.
  • peripheral portions of the flat portions 13a and 13b which are thin, 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 peripheral portions of the flat portions 13a and 13b are deformed in the thickness direction in accordance with the change in the shape of the body surface due to body movement. Can be done. As a result, the stress applied to the peripheral portions of the flat portions 13a and 13b when the shape of the body surface changes can be relaxed, and the biosensor 100 can be prevented from peeling off from the skin.
  • the outer peripheral portions of the flat portions 13a and 13b have a shape in which the thickness gradually decreases toward the ends.
  • 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 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 (microns) (for example, 20 to 25 ⁇ m).
  • a conductive polymer for example, polyethylene terephthalate is used as the resin sheet, and 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 electrodes 30a and 30b are attached to the holding portions 14a and 14b by the adhesives 20a and 20b shown in FIG. 3, respectively.
  • the pressure-sensitive adhesives 20a and 20b are described without distinction, they are also referred to as the pressure-sensitive adhesive 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 electrode 30 can be exposed to the sticking side through the through hole 30c in a state of being stuck to the pressure-sensitive adhesive 20.
  • the waterproof sheet 50 has through holes 53a and 53b having the same shape as the electrodes 30 (30a and 30b) at positions facing the holding portions 14 (14a and 14b) of the cover 10.
  • the waterproof sheet 50 is formed by using, for example, a resin sheet 54 having a thickness of about several tens of ⁇ m to 100 ⁇ m. As shown in FIG. 3, adhesives 51 and 52 having openings at positions corresponding to the through holes 53a and 53b are applied to both surfaces of the resin sheet 54, respectively.
  • the resin sheet 54 used for the waterproof sheet 50 has a waterproof property that does not allow moisture and water vapor to permeate.
  • the resin sheet 54 is formed using ST254WB (thickness 38 ⁇ m) manufactured by Nitoms. SLY-258SL (thickness 50 ⁇ m) manufactured by Nitto Denko Co., Ltd. is used as the adhesives 51 and 52.
  • a double-sided adhesive tape having a waterproof function may be used.
  • the foam sheet 60 has through holes 63a and 63b having the same shape as the through holes 53 at positions corresponding to the through holes 53a and 53b of the waterproof sheet 50.
  • the foamed sheet 60 is formed by using, for example, a plate-shaped foamed member 61 having a polyolefin-based open cell structure and has moisture permeability.
  • the thickness of the foamed sheet 60 is, for example, about 0.5 to 1.5 mm (preferably 1 mm).
  • FOLEC manufactured by Inoac Corporation is used as the foam sheet 60.
  • the through holes 53a and 53b are described without distinction, they are also referred to as through holes 53.
  • the through holes 63a and 63b are also referred to as through holes 63.
  • the outer shape of the foam sheet 60 is formed larger than the outer shape of the waterproof sheet 50 and the cover 10.
  • the surface of the foam sheet 60 on the sticking side is coated with an adhesive 62 having an opening at the same position as the through holes 63a and 63b.
  • the pressure-sensitive adhesive 62 may be provided by sticking a double-sided adhesive tape on the surface of the foam sheet 60 on the sticking side, or may be provided by applying or spraying the pressure-sensitive adhesive on the surface of the foam sheet 60 on the sticking side. ..
  • permilol (thickness 50 ⁇ m) manufactured by Nitoms is used as the pressure-sensitive adhesive 62 applied to the foam sheet 60.
  • the pressure-sensitive adhesive 62 is provided so as to open the arrangement area of the electrode 30 and cover the storage space 12.
  • the adhesive force around the opening that exposes the electrode 30 may be stronger than the adhesive force of the central portion in the longitudinal direction L.
  • the foamed sheet 60 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 P. It can reduce the possibility of 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 62 by making the adhesive force of the central portion in the longitudinal direction L weaker than the adhesive force on both ends of the longitudinal direction L, the pain when the biological sensor 100 is peeled off from the biological body P can be reduced. can. 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 adhesive 62 applied to the foam sheet 60 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 foamed sheet 60 via the adhesive 62 and released from the foamed sheet 60 to the outside of the biosensor 100. be able to.
  • the thickness of the adhesive 62 may be changed depending on the position on the foam sheet 60.
  • the pressure-sensitive adhesive 62 may be formed by repeatedly arranging strip-shaped portions (or strip-shaped portions having a thickness of zero) thinner than other portions.
  • the layer of the pressure-sensitive adhesive 62 may be formed by interspersing the material of the pressure-sensitive adhesive 62, or the layer of the pressure-sensitive adhesive 62 may be formed by interspersing the portions where the material of the pressure-sensitive adhesive 62 is not attached. good.
  • the band-shaped portion may be linear, wavy, or circular.
  • the moisture permeability of the layer by the pressure-sensitive adhesive 62 increases as the pressure-sensitive adhesive 62 becomes thinner. Therefore, by partially thinning the adhesive, it is possible to improve the moisture permeability while maintaining the adhesive strength.
  • the release paper 70 is attached on the adhesive 62 exposed on the attachment side until the biosensor 100 is attached to the living body in order to protect the adhesive 62 and the electrode 30 exposed from the opening of the adhesive 62. ..
  • the adhesives 51, 52, and 62 are applied only to the waterproof sheet 50 and the foam sheet 60.
  • the waterproof sheet 50 is stuck on the electrode 30 and the flexible substrate 41 fixed to the cover 10 via the adhesive 51. This is the process of attaching.
  • the number of pasting steps that require accuracy can be minimized, and misalignment during manufacturing (during 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.
  • the foam sheet 60 is attached to the waterproof sheet 50 via the adhesive 52 on the waterproof sheet 50 attached to the cover 10. Since the outer shape of the foam sheet 60 is larger than the outer shape of the waterproof sheet 50, the sticking accuracy is not required when the foam sheet 60 is attached to the waterproof sheet 50. When the outer shape of the foam sheet 60 is the same as the outer shape of the waterproof sheet 50, the waterproof sheet 50 to which the foam sheet 60 is attached may be attached to the cover 10.
  • the shaded area S shown in the cover 10 shown in FIG. 2 has a sealing function for suppressing the intrusion of moisture into the storage space 12 by attaching the waterproof sheet 50 to the cover 10 and the constricted portion 43 via the adhesive 51. Shows the part.
  • FIG. 4 is an exploded cross-sectional view showing a cross section of the biosensor 100 of FIG. 1 in the longitudinal direction L.
  • FIG. 4 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). Since FIG. 4 shows a state in which the biological sensor 100 is attached to the skin of the living body P (subject), the release paper 70 shown in FIGS. 1 to 3 has been removed.
  • the dashed arrow shown in the vertical direction in FIG. 4 indicates that the pressure-sensitive adhesive 20 and the pressure-sensitive adhesive 62 are attached to the skin of the living body P.
  • inclined portions 15a and 15b that are inclined from the tip of the protruding portion toward the storage space 12 are provided.
  • the inclined portion 15 can prevent the terminal portion 44 and the constricted portion 43 that connect the electrode 30 and the sensor main body 42 from being bent. The positional relationship between the inclined portion 15, the terminal portion 44, and the constricted portion 43 is shown in FIG.
  • the waterproof sheet 50 is attached to the back surface (attachment side surface) of the sensor body 42, the constricted portions 43a and 43b, and the terminal portions 44a and 44b via the adhesive 51. Further, the waterproof sheet 50 is provided with the flat portions 13a and 13b of the cover 10 excluding the holding portions 14a and 14b and the outer flat surface of the storage space 12 in the width direction (depth direction in FIG. 4) via the adhesive 51. It is pasted on.
  • the constricted portions 43a and 43b and the terminal portions 44a and 44b can be fixed in a state of being sandwiched between the waterproof sheet 50 and the cover 10. Further, the sensor body 42 can be fixed to the cover 10 in a state of being stored in the storage space 12. As a result, even when the biosensor 100 vibrates due to the body movement of the living body P to which the biosensor 100 is attached, the sensor body 42 and the constricted portion 43 can be vibrated integrally, and the constricted portion 43 is stressed. Can be prevented from concentrating. As a result, it is possible to prevent disconnection due to deformation of the wiring of the constricted portion 43.
  • the terminal portion 44 and the facing portion 30d of the electrode 30 are sandwiched between the waterproof sheet 50 and the cover 10 and are brought into contact with each other in a pressed state. Therefore, the contact resistance between the electrode 30 and the terminal portion 44 can be reduced. Further, the adhesive 20 exposed to the sticking side through the through hole 30c of the electrode 30 contacts the facing portion 30d of the electrode 30 with the adhesive 20 exposed from the through hole 30c in a pressed state with the pad 47 of the terminal portion 44. Can be made to. 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 30 is simply brought into contact with the terminal portion 44. For example, the surface of the pad 47 is gold-plated.
  • the foam sheet 60 is attached to the waterproof sheet 50 via the adhesive 52. Therefore, when the biological sensor 100 vibrates due to the body movement of the biological sensor P to which the biological sensor 100 is attached, the elastic force of the foam sheet 60 relaxes the transmission of the vibration of the biological sensor 100 to the flexible substrate 41. be able to. As a result, the possibility that the electrical connection of various parts mounted on the sensor body 42 is interrupted by vibration can be reduced, and the deterioration of the reliability of the biosensor 100 can be suppressed.
  • the foam sheet 60 by arranging the foam sheet 60 on the sticking surface of the living body P, the stress applied to the biosensor 100 due to the stretching of the skin due to the body movement of the living body P can be absorbed by the foam sheet 60. .. Since the stress of the surface to be attached to the skin can be relaxed, the feeling of tension felt by the living body P when the skin is stretched can be reduced, and the feeling of wearing the living body sensor 100 when worn can be improved.
  • the improvement of the wearing feeling when the biosensor 100 is mounted can be obtained by arranging the foam sheet 60 on the sticking surface of the living body P, 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). By arranging the foam sheet 60 on the surface to which the living body P is attached and reducing the thickness around the cover 10, it is possible to enhance the effect of improving the wearing feeling when the living body sensor 100 is attached.
  • the electrode 30 held on the holding portion 14 is attached to the adhesive through the through holes 53 and 63. It can be exposed to the opening portion of 62. Then, as described with reference to FIG. 7, the electrode 30 can be adhered to the skin of the living body P in a pressed state.
  • 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. 5 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. 4 are indicated by the same reference numerals.
  • FIG. 5 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. 4, and is stretched with emphasis on the height direction (thickness).
  • the thickness of the biosensor 100 is emphasized, so that the electrode 30 is located above (outside) the through hole 53.
  • the surface of the electrode 30 is exposed from the sticking side of the through hole 63a of the foam sheet 60.
  • the total of the protruding height of the holding portion 14, the thickness of the adhesive 20, and the thickness of the electrode 30 is the thickness of the waterproof sheet 50 and the foam sheet 60. Is set to be greater than the sum of. The relationship between the thickness of the holding portion 14, the adhesive 20 and the electrode 30, and the thickness of the waterproof sheet 50 and the foamed sheet 60 will be described with reference to FIG.
  • the adhesive 62 applied to the foam sheet 60 has moisture permeability, the water vapor generated from the living body P to which the biosensor 100 is attached is released to the foam sheet 60 via the adhesive 62. be able to. Further, since the foamed sheet 60 has an open cell structure, water vapor entering through the pressure-sensitive adhesive 62 can be released to the outside of the biosensor 100.
  • the waterproof sheet 50 is formed by using a resin sheet having waterproof properties. Therefore, with the biosensor 100 attached to the skin of the living body P, sweat or water vapor generated from the living body P and invading the foam sheet 60 enters the flexible substrate 41 side through the waterproof sheet 50. It can be deterred. Further, the electrode 30 and the terminal portion 44 are sandwiched between the foam sheet 60 and the waterproof sheet 50, and are brought into contact with each other in a pressed state by the waterproof sheet 50 attached to the cover 10 via the adhesive 51. As a result, it is possible to prevent sweat or water vapor from entering from the interface between the waterproof sheet 50 and the terminal portion 44 toward the sensor main body 42.
  • the end of the through hole 53 on the sensor body 42 side is positioned outside the terminal portion 44 in the longitudinal direction L, so that the end of the terminal portion 44 and the electrode 30 are located.
  • the pressing force on the electrode 30 can be maintained over the entire surface of the terminal portion 44.
  • the path through which sweat or water vapor invades can be blocked from the interface between the waterproof sheet 50 and the terminal portion 44 and the interface between the terminal portion 44 and the electrode 30 toward the sensor body 42.
  • the exposed portion 30e of the electrode 30 can be brought into contact with the skin of the living body P to which the biological sensor 100 is attached in a pressed state by the adhesive 20 exposed from the through hole 30c. Therefore, the pressing force of the electrode 30 itself on the skin can be increased not only by the adhesive 62 located in the peripheral portion of the exposed portion 30e but also by the adhesive 20.
  • the adhesive 51 coated on the waterproof sheet 50 is attached to the cover 10, and the electrode 30 and the terminal portion 44 are sandwiched between the waterproof sheet 50 and the cover 10, so that the electrode 30 and the terminal portion are sandwiched between the electrode 30 and the terminal portion.
  • the contact resistance with 44 can be reduced.
  • the contact resistance between the electrode 30 and the skin can be reduced by bringing the electrode 30 into contact with the skin in a pressed state by the adhesive 62 around the electrode 30 and the adhesive 20 exposed from the through hole 30c. ..
  • 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.
  • FIG. 6 is a partial cross-sectional view showing an example of the electrode 30a of FIG. 5 and its surroundings.
  • the example of the electrode 30b and its surroundings is the same as that in FIG.
  • the description of the adhesives 51 and 52 provided on both sides of the waterproof sheet 50 and the adhesive 62 provided on the sticking side of the foam sheet 60 is omitted.
  • the exposed portion 30e of the electrode 30a is exposed from the through holes 53a and 63b of the waterproof sheet 50 and the foam sheet 60 toward the end side in the longitudinal direction L.
  • the cover 10 since the cover 10 is shown in a flat shape, the storage space 12 side of the waterproof sheet 50 and the foam sheet 60 protrudes toward the sticking side.
  • the waterproof sheet 50 and the foamed sheet 60 also have a substantially flat shape.
  • the terminal portion 44a and the constricted portion 43a are arranged along the inclined portion 15a of the cover 10 from the electrode 30a side toward the storage space 12. As a result, it is possible to prevent the terminal portion 44 and the constricted portion 43 from being bent, and it is possible to prevent the biosensor 100 from becoming inoperable due to disconnection of wiring or the like.
  • FIG. 7 is an explanatory diagram showing a state in which the electrode 30 of the biosensor 100 of FIG. 1 is attached to the living body P.
  • the inclined portion 15 (FIG. 4) provided in the holding portion 14 is omitted in order to make the explanation easy to understand.
  • the symbol ha shown in FIG. 7 indicates the height from the surface on the sticking side of the flat portion 13 of the cover 10 to the surface on the sticking side of the electrode 30.
  • Reference numeral hb indicates the height from the surface on the sticking side of the flat portion 13 to the surface on the sticking side of the pressure-sensitive adhesive 62.
  • the height difference "ha-hb" is set to any of the range of 0.3 to 0.8 mm, and in this embodiment, 0.5 mm is preferable.
  • the electrode 30 projects from the surface of the adhesive 62 to the attachment side by a height difference of "ha-hb".
  • the release paper 70 FIG. 1
  • the biosensor 100 is brought into contact with the living body P in a pressed state.
  • the adhesive 62 and the adhesive 20 exposed from the through hole 30c of the electrode 30 are adhered to the skin in close contact with each other.
  • the biosensor 100 is moved in the direction away from the living body P by the restoring force that the dented skin tries to return to the original state due to the pressing of the holding portion 14.
  • the foam sheet 60 is attached to the skin by the adhesive 62.
  • the elastic modulus Eb of the foamed sheet 60 is sufficiently smaller than the elastic modulus Ea of the cover 10. Therefore, the foamed sheet 60 extends in the vertical direction of FIG. 7 due to the movement of the biological sensor 100 in the direction away from the living body P.
  • the elastic modulus of the layer member obtained by laminating the waterproof sheet 50 and the foamed sheet 60 is also sufficiently smaller than the elastic modulus Ea of the cover 10.
  • the biosensor 100 is pressed toward the living body P side by the contraction force that the foamed sheet 60 tries to return to its original shape.
  • the holding portion 14 is pressed toward the skin, and the electrode 30 is brought into close contact with the skin in a pressed state.
  • 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 improved.
  • the electrode 30 can be brought into close contact with the skin in a pressed state.
  • the adhesive 20 exposed from the through hole 30c of the electrode 30 can enhance the adhesion of the electrode 30 to the skin, so that the contact resistance between the electrode 30 and the skin can be further reduced. Further, due to the restoring force of the foamed sheet 60 to return to its original shape, for example, even when a part of the outer peripheral edge of the foamed sheet 60 is about to peel off from the skin, the contact resistance between the electrode 30 and the skin increases. Can be deterred.
  • the elastic moduli Ea and Eb can be easily adjusted by separately providing the cover 10 having the holding portion 14 and the layer member including the waterproof sheet 50 and the foamed sheet 60.
  • the adhesion of the electrode 30 to the skin can be appropriately set, and the wearing feeling of the biosensor 100 can be improved.
  • the holding portion 14 is projected from the flat surface of the cover 10 to secure the height ha.
  • the height of the holding portion 14 is set lower than that in FIG. 7.
  • the holding portion 14 is provided on the flat surface of the cover 10 without protruding.
  • the holding portion 14 may be formed separately from the cover 10 and attached to the cover 10.
  • FIG. 8 is an explanatory view showing an example of the flexibility of the outer peripheral portion of the foam sheet 60 of the biosensor 100 of FIG.
  • FIG. 8 shows a state in which the biosensor 100 with the cover 10 removed is viewed from the waterproof sheet 50 side in order to make the explanation easy to understand.
  • the outer shape of the foam sheet 60 is formed larger than the outer shape of the waterproof sheet 50 and the cover 10. Although not particularly limited, for example, the outer circumference of the foam sheet 60 is increased by 5 mm with respect to the outer circumference of the waterproof sheet 50.
  • the elastic force of the foam sheet 60 is higher than the elastic force of the waterproof sheet 50.
  • the deformation of the skin is absorbed by the elastic deformation of the foam sheet 60. Therefore, it is possible to improve the wearing feeling when the biosensor 100 is worn and to prevent the biosensor 100 from peeling off from the skin.
  • the outer peripheral edge of the waterproof sheet 50 directly hits the skin when the skin is deformed. It can be deterred. Therefore, it is possible to improve the wearing feeling when the biosensor 100 is worn.
  • FIG. 9 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 biological body P via the adhesive 62 and the adhesive 20 in FIG. 5, so that the biological sensors 30a and 30b are in contact with the body surface of the biological P in a pressed state from the biological P.
  • Acquire biological signals such as electrocardiogram signals.
  • 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 following effects can be obtained in the embodiments shown in FIGS. 1 to 9.
  • the electrode 30 and the living body P are suppressed while suppressing the peeling of the biosensor 100 stuck to the living body P.
  • Contact can be maintained. That is, when the biosensor 100 is attached to the living body P via the adhesive 62, the electrode 30a can be brought into close contact with the living body P in a pressed state, and the contact resistance between the electrode 30 and the skin can be reduced. can. As a result, it is possible to prevent the biological signal from being unable to be measured.
  • the pressing force of the electrode 30 on the skin can be further increased.
  • the elastic modulus can be easily adjusted.
  • the adhesion of the electrode 30 to the skin can be appropriately set, and the wearing feeling of the biosensor 100 can be improved.
  • the elastic modulus Eb of the foam sheet 60 is sufficiently smaller than the elastic modulus Ea of the cover 10. Therefore, when the biological sensor 100 is attached to the biological body P, the electrode 30 can be brought into close contact with the skin in a pressed state due to the contraction force of the stretched foam sheet 60 to return to its original shape. 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 improved.
  • the waterproof sheet 50 By arranging the waterproof sheet 50 so as to cover the opening portion of the storage space 12, it is possible to prevent sweat or water vapor generated from the living body P from entering the flexible substrate 41 side through the waterproof sheet 50. Further, the electrode 30 and the terminal portion 44 are arranged between the foam sheet 60 and the waterproof sheet 50, and are brought into contact with each other in a pressed state by the waterproof sheet 50 attached to the cover 10 via the adhesive 51. As a result, it is possible to prevent sweat or water vapor from entering from the interface between the waterproof sheet 50 and the terminal portion 44 toward the sensor main body 42.
  • the foam sheet 60 By arranging the foam sheet 60 on the sticking side of the biosensor 100, the stress applied to the biosensor 100 due to the stretching of the skin due to the body movement of the body P can be absorbed by the foam sheet 60. Since the stress of the surface to be attached to the skin can be relaxed, the feeling of tension felt by the living body P when the skin is stretched can be reduced, and the feeling of wearing the living body sensor 100 when worn can be improved.
  • the foamed sheet 60 having an open cell structure can release water (water vapor) such as sweat generated from the living body P to the outside of the living body sensor 100.
  • water water vapor
  • the outer shape of the foam sheet 60 is larger than the outer shape of the waterproof sheet 50 and the cover 10. Therefore, the outer peripheral edge of the biological sensor 100 attached to the living body P can be deformed following the deformation of the skin accompanying the body movement of the living body P while maintaining the state of adhesion to the skin. Further, since the deformation of the skin is absorbed by the elastic deformation of the foam sheet 60, it is possible to improve the wearing feeling when the biosensor 100 is worn, and it is possible to prevent the biosensor 100 from peeling off from the skin.
  • the electrode 30 By providing the electrode 30 with a through hole 30c in which the adhesive 20 can be exposed, the adhesion of the electrode 30 to the skin can be improved, and the contact resistance between the electrode 30 and the skin can be further reduced.

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た電極と、筐体とを有する。筐体は、センサ本体を収納する収納空間と、電極の配置領域が開口されるとともに収納空間を覆って設けられ、収納空間と反対側の面に第１粘着剤が設けられた層部材と、層部材の開口部に対向して設けられ、電極を層部材の開口部より突出する位置に保持する保持部とを有する。これにより、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、生体信号が計測できなくなることを抑止できる。

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、生体に接触される電極と、生体から発生する生体信号を、電極を介して測定する測定回路と、測定回路が測定した生体信号データを記録するメモリと、測定回路等に電力を供給するバッテリとを有する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１７－１４８５７７号公報
　生体に装着された生体センサにより生体信号を取得中、生体センサと生体との接着力が弱まると、電極と皮膚との間の接触抵抗が増加し、生体信号を正しく取得できなくなる。また、生体の体動等により、生体センサが生体から剥がれた場合、生体信号を取得できなくなる。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、生体センサの剥がれを抑止しつつ、電極と生体との接触を維持することで、生体信号の計測ができなくなることを抑止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た電極と、前記センサ本体を収納する収納空間と、前記電極の配置領域が開口されるとともに前記収納空間を覆って設けられ、前記収納空間と反対側の面に第１粘着剤が設けられた層部材と、前記層部材の開口部に対向して設けられ、前記電極を前記層部材の開口部より突出する位置に保持する保持部と、を有する筐体と、を備えることを特徴とする。
　開示の技術によれば、生体センサの剥がれを抑止しつつ、電極と生体との接触を維持することで、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。
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を貼付側から見た例を示す平面図である。 図１の生体センサの各部品を積層順に分解した状態を、貼付側から見た例を示す分解斜視図である。 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５の電極とその周囲の例を示す部分断面図である。 図１の生体センサの電極を生体に貼り付ける状態を示す説明図である。 図１の生体センサの発泡シートの外周部の柔軟性の例を示す説明図である。 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の各部品を貼付側から見た例を示す平面図である。図３は、図１の生体センサ１００の各部品を積層順に分解した状態を、貼付側から見た例を示す分解斜視図である。
　図１から図３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、電極３０ａ、３０ｂ、センサ部４０、防水シート５０、発泡シート６０および剥離紙７０を積層することで形成される。カバー１０および防水シート５０の外形形状はほぼ同一である。発泡シート６０および剥離紙７０の外形形状は、防水シート５０の外形形状より大きい。
　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７０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、防水シート５０および発泡シート６０は、筐体の一例である。カバー１０は、本体部の一例である。互いに積層される防水シート５０および発泡シート６０は、層部材の一例である。防水シート５０は、防水層の一例であり、発泡シート６０は、発泡層の一例である。
　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、電極３０をセンサ本体４２に接続する接続部として機能する。例えば、バッテリとして、ＣＲ２０２５が使用される。図２および図３に示すように、フレキシブル基板４１には、部品搭載部４５の部品が搭載される面（外側）と反対側の面（貼付側）に、ステンレス等の板部材４５ａが接着される。
　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、長手方向Ｌの中央部分にセンサ本体４２を収納する収納空間１２が形成される。カバー１０には、収納空間１２から長手方向Ｌの両端に向けて傾斜部１５（１５ａ、１５ｂ）が形成される。傾斜部１５については、図４で説明する。
　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、保持部１４ａ、１４ｂの形成部分を除き、０．５～１ｍｍの範囲に設定される。
　また、平坦部１３ａ、１３ｂの貼付側の面には、電極３０ａ、３０ｂの平面形状にそれぞれ対応する横断面形状を有し、貼付側に向けて突出する保持部１４ａ、１４ｂが形成される。平坦部１３ａ、１３ｂの貼付側は、保持部１４ａ、１４ｂを除き、平坦な形状を有する。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。また、保持部１４ａ、１４ｂを区別なく説明する場合、保持部１４とも称する。
　厚みが薄い平坦部１３ａ、１３ｂの周辺部は、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、体動による体表の形状の変化に追従して平坦部１３ａ、１３ｂの周辺部を厚さ方向に変形させることができる。これにより、体表の形状が変化した場合に平坦部１３ａ、１３ｂの周辺部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。
　また、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。
　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（ミクロン）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、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３０ａ、３０ｂは、図３に示す粘着剤２０ａ、２０ｂにより、それぞれ保持部１４ａ、１４ｂに貼り付けられる。以下では、粘着剤２０ａ、２０ｂを区別なく説明する場合、粘着剤２０とも称する。
　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、粘着剤２０に貼り付けられた状態で、貫通穴３０ｃから粘着剤２０を貼付側に露出可能である。
　防水シート５０は、カバー１０の保持部１４（１４ａ、１４ｂ）に対向する位置に、電極３０（３０ａ、３０ｂ）と同様の形状を有する貫通穴５３ａ、５３ｂを有する。防水シート５０は、例えば、数十μｍから１００μｍ程度の厚さの樹脂シート５４を使用して形成される。図３に示すように、樹脂シート５４の両面には、貫通穴５３ａ、５３ｂに対応する位置に開口部を有する粘着剤５１、５２がそれぞれ塗工される。防水シート５０に使用される樹脂シート５４は、水分および水蒸気を透過しない防水性を有する。例えば、樹脂シート５４は、ニトムズ製のＳＴ２５４ＷＢ（厚さ３８μｍ）を使用して形成される。粘着剤５１、５２には、日東電工製のＳＬＹ－２５８Ｓ－Ｌ（厚さ５０μｍ）が使用される。なお、防水シート５０として、防水機能を有する両面粘着テープが使用されてもよい。
　発泡シート６０は、防水シート５０の貫通穴５３ａ、５３ｂに対応する位置に、貫通穴５３と同様の形状を有する貫通穴６３ａ、６３ｂを有する。発泡シート６０は、例えば、ポリオレフィン系の連続気泡構造の板状の発泡部材６１を使用して形成され、透湿性を有する。特に限定されないが、発泡シート６０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、発泡シート６０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。以下では、貫通穴５３ａ、５３ｂを区別なく説明する場合、貫通穴５３とも称する。また、貫通穴６３ａ、６３ｂを区別なく説明する場合、貫通穴６３とも称する。
　発泡シート６０の外形形状は、防水シート５０およびカバー１０の外形形状に比べて大きく形成される。これにより、生体センサ１００が生体Ｐに貼り付けられたときに、生体センサ１００の外周端が皮膚に食い込むことを抑止することができ、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。
　発泡シート６０の貼付側の面には、貫通穴６３ａ、６３ｂと同じ位置に開口部を有する粘着剤６２が塗工される。粘着剤６２は、発泡シート６０の貼付側の面に両面粘着テープを貼ることで設けられてもよく、発泡シート６０の貼付側の面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。例えば、発泡シート６０に塗工される粘着剤６２には、ニトムズ製のパーミロール（厚さ５０μｍ）が使用される。粘着剤６２は、電極３０の配置領域が開口されるとともに収納空間１２を覆って設けられる。
　なお、粘着剤６２において、電極３０を露出する開口部の周囲（長手方向Ｌの両端側）の粘着力を、長手方向Ｌの中央部分の粘着力より強くしてもよい。長手方向Ｌの両端側に位置する粘着剤６２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、発泡シート６０が皮膚から剥がれる可能性を下げることができる。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、粘着剤６２において、長手方向Ｌの中央部分の粘着力を長手方向Ｌの両端側の粘着力に比べて弱くすることで、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。
　例えば、発泡シート６０に塗工される粘着剤６２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、粘着剤６２を介して発泡シート６０に逃がし、発泡シート６０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、粘着剤６２の厚さは、発泡シート６０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剤６２を形成してもよい。また、粘着剤６２の材料を点在させることで粘着剤６２の層を形成してもよく、粘着剤６２の材料を付けない部分を点在させることで粘着剤６２の層を形成してもよい。
　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。粘着剤６２による層の透湿性は、粘着剤６２が薄い程高くなる。このため、粘着剤を部分的に薄くすることで、粘着力を維持しながら、透湿性を向上することができる。
　剥離紙７０は、粘着剤６２と、粘着剤６２の開口から露出する電極３０とを保護するために、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剤６２上に貼り付けられる。
　この実施形態の生体センサ１００は、防水シート５０と発泡シート６０のみに粘着剤５１、５２、６２が塗工される。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、カバー１０に固定された電極３０およびフレキシブル基板４１に、粘着剤５１を介して防水シート５０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。
　発泡シート６０は、カバー１０に貼り付けられた防水シート５０上の粘着剤５２を介して防水シート５０に貼り付けられる。発泡シート６０の外形形状は、防水シート５０の外形形状より大きいため、発泡シート６０を防水シート５０に貼り付ける場合に、貼り付けの精度は不要である。なお、発泡シート６０の外形形状を防水シート５０の外形形状と同じにする場合、発泡シート６０が貼り付けられた防水シート５０がカバー１０に貼り付けられてもよい。
　図２に示すカバー１０に示す網掛けの領域Ｓは、粘着剤５１を介して防水シート５０をカバー１０およびくびれ部４３に貼り付けることにより、収納空間１２への水分の侵入を抑止するシール機能部を示している。
　図４は、図１の生体センサ１００の長手方向Ｌの断面を示す分解断面図である。図４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。なお、図４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から図３に示した剥離紙７０は取り除かれている。図４に縦方向に示す破線の矢印は、粘着剤２０および粘着剤６２が生体Ｐの皮膚に貼り付けられることを示す。
　保持部１４ａ、１４ｂの収納空間１２側には、突出部分の先端から収納空間１２に向けて傾斜する傾斜部１５ａ、１５ｂが設けられる。以下では、傾斜部１５ａ、１５ｂを区別なく説明する場合、傾斜部１５とも称する。傾斜部１５により、電極３０とセンサ本体４２とを接続する端子部４４およびくびれ部４３が折れ曲がることを抑制することができる。傾斜部１５と端子部４４およびくびれ部４３との位置関係は、図６に示す。
　この実施形態では、防水シート５０は、粘着剤５１を介して、センサ本体４２の裏面（貼付側の面）とくびれ部４３ａ、４３ｂと端子部４４ａ、４４ｂとに貼り付けられる。また、防水シート５０は、粘着剤５１を介して、カバー１０における保持部１４ａ、１４ｂを除く平坦部１３ａ、１３ｂと、収納空間１２の幅方向（図４の奥行方向）の外側の平坦面とに貼り付けられる。
　これにより、くびれ部４３ａ、４３ｂおよび端子部４４ａ、４４ｂを、防水シート５０とカバー１０との間に挟み込んだ状態で固定することができる。また、センサ本体４２を収納空間１２に収納した状態で、カバー１０に固定することができる。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。
　また、端子部４４と電極３０における対向部分３０ｄとは、防水シート５０とカバー１０との間に挟み込まれ、押圧状態で接触される。このため、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の貫通穴３０ｃを介して貼付側に露出する粘着剤２０により、電極３０の対向部分３０ｄを、貫通穴３０ｃから露出する粘着剤２０により押圧状態で端子部４４のパッド４７に接触させることができる。したがって、電極３０を端子部４４に単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。例えば、パッド４７の表面は、金メッキされている。
　発泡シート６０は、粘着剤５２を介して防水シート５０に貼り付けられる。このため、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、発泡シート６０の弾性力により、生体センサ１００の振動のフレキシブル基板４１への伝達を緩和することができる。この結果、センサ本体４２に搭載される各種部品の電気的接続が、振動により遮断される可能性を低減でき、生体センサ１００の信頼性の低下を抑止することができる。
　また、生体センサ１００において、生体Ｐの貼り付け面に発泡シート６０を配置することにより、生体Ｐの体動による皮膚の伸張により生体センサ１００に掛かる応力を、発泡シート６０により吸収することができる。皮膚への貼り付け面の応力を緩和できるため、皮膚が伸張した場合に生体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、生体Ｐの貼り付け面に発泡シート６０を配置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。生体Ｐの貼り付け面への発泡シート６０の配置と、カバー１０の周囲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。
　また、貫通穴５３を有する防水シート５０と貫通穴６３を有する発泡シート６０をカバー１０に貼り付けることで、保持部１４上に保持された電極３０を、貫通穴５３、６３を介して粘着剤６２の開口部分に露出させることができる。そして、図７で説明するように、電極３０を押圧状態で生体Ｐの皮膚に接着することができる。
　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５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４と同じ要素については、同じ符号で示す。図５は、図４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。
　図５では、生体センサ１００の構造を分かりやすくするために、生体センサ１００の厚みを強調しているため、電極３０が貫通穴５３の上側（外側）に位置している。しかしながら、実際には、電極３０の表面は、発泡シート６０の貫通穴６３ａの貼付側から露出する。電極３０を貫通穴６３ａの貼付側から露出させるために、保持部１４の突出高さと、粘着剤２０の厚さと、電極３０の厚さとの合計が、防水シート５０と発泡シート６０との厚さの合計より大きくなるように設定される。保持部１４、粘着剤２０および電極３０の厚さと、防水シート５０および発泡シート６０の厚さとの関係は、図７で説明する。
　この実施形態では、発泡シート６０に塗工される粘着剤６２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、粘着剤６２を介して発泡シート６０に逃がすことができる。さらに、発泡シート６０は、連続気泡構造を有するため、粘着剤６２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の皮膚と粘着剤６２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、皮膚と粘着剤６２との界面に溜まった水分により粘着剤６２の粘着力が弱まることを抑止することができ、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。
　一方、防水シート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から発生し、発泡シート６０に侵入した汗または水蒸気が防水シート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と端子部４４とは、発泡シート６０と防水シート５０との間に挟み込まれ、粘着剤５１を介してカバー１０に貼り付けられる防水シート５０により押圧状態で互いに接触される。これにより、防水シート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５に示すように、防水シート５０において、貫通穴５３のセンサ本体４２側の端を端子部４４の端より長手方向Ｌの外側に位置させることで、端子部４４の端と電極３０との界面を粘着剤５１および防水シート５０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、粘着剤２０を、電極３０に設けられる貫通穴３０ｃから端子部４４側に露出することで、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、防水シート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。
　また、電極３０の露出部分３０ｅを、貫通穴３０ｃから露出する粘着剤２０により、生体センサ１００が貼り付けられる生体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、電極３０自体の皮膚への押圧力を、露出部分３０ｅの周辺部に位置する粘着剤６２だけでなく、粘着剤２０により高めることができる。
　以上のように、防水シート５０に塗工される粘着剤５１をカバー１０に貼り付けて、電極３０および端子部４４を防水シート５０とカバー１０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の周囲の粘着剤６２と、貫通穴３０ｃから露出する粘着剤２０とにより、電極３０を押圧状態で皮膚に接触させることで、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の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。
　図６は、図５の電極３０ａとその周囲の例を示す部分断面図である。電極３０ｂとその周囲の例も、図６と同様である。図６では、防水シート５０の両面に設けられる粘着剤５１、５２と、発泡シート６０の貼付側に設けられる粘着剤６２との記載は、省略する。
　電極３０ａの露出部分３０ｅは、長手方向Ｌの端側ほど防水シート５０および発泡シート６０の貫通穴５３ａ、６３ｂから露出している。図６では、カバー１０を平坦形状で示しているため、防水シート５０および発泡シート６０の収納空間１２側が、貼付側に突出している。しかしながら、実際には、防水シート５０および発泡シート６０もほぼ平坦形状になっている。
　端子部４４ａおよびくびれ部４３ａは、カバー１０の傾斜部１５ａに沿って、電極３０ａ側から収納空間１２に向けて配置される。これにより、端子部４４およびくびれ部４３が折れ曲がることを抑制することができ、配線の断線等により、生体センサ１００が動作しなくなることを回避することができる。
　図７は、図１の生体センサ１００の電極３０を生体Ｐに貼り付ける状態を示す説明図である。図７では、説明を分かりやすくするために、保持部１４に設けられる傾斜部１５（図４）を省略している。
　図７に示す符号ｈａは、カバー１０の平坦部１３の貼付側の面から電極３０の貼付側の面までの高さを示す。符号ｈｂは、平坦部１３の貼付側の面から粘着剤６２の貼付側の面までの高さを示す。特に限定されないが、例えば、高さの差"ｈａ－ｈｂ"は、０．３～０．８ｍｍの範囲のいずれかに設定され、この実施形態では、０．５ｍｍが好ましい。
　生体センサ１００が生体Ｐの皮膚に貼り付けられる前、図７の左側に示すように、電極３０は、粘着剤６２の表面から高さの差"ｈａ－ｈｂ"だけ貼付側に突出している。生体センサ１００が生体Ｐの皮膚に貼り付けられる場合、剥離紙７０（図１）が剥がされ、生体センサ１００が、生体Ｐに押圧状態で接触される。これにより、粘着剤６２と電極３０の貫通穴３０ｃから露出する粘着剤２０とが、皮膚に密着して貼り付けられる。
　このとき、図７の右側に示すように、保持部１４の押圧により凹んだ皮膚が元に戻ろうとする復元力により、生体センサ１００が生体Ｐから離れる方向に移動される。発泡シート６０は、粘着剤６２により皮膚に貼り付けられている。ここで、発泡シート６０の弾性率Ｅｂは、カバー１０の弾性率Ｅａに比べて十分に小さい。このため、生体センサ１００の生体Ｐから離れる方向への移動により、発泡シート６０は、図７の上下方向に伸張する。なお、防水シート５０と発泡シート６０とを貼り合わせた層部材の弾性率も、カバー１０の弾性率Ｅａに比べて十分に小さい。
　そして、発泡シート６０が元の形状に戻ろうとする収縮力により、生体センサ１００は、生体Ｐ側に押圧される。保持部１４は、皮膚側に押圧され、電極３０は、皮膚に押圧状態で密着される。これにより、上述したように、電極３０と皮膚との間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向上することができる。このように、保持部１４の周囲に設けられる材料に、電極３０の突出方向（貼付側に向けた方向）に弾性をもたせることで、電極３０を皮膚に押圧状態で密着させることができる。
　この際、電極３０の貫通穴３０ｃから露出する粘着剤２０により、電極３０の皮膚への密着性を高めることができるため、電極３０と皮膚との接触抵抗をさらに下げることができる。また、発泡シート６０が元の形状に戻ろうとする復元力により、例えば、発泡シート６０の外周端の一部が皮膚から剥がれかけた場合にも、電極３０と皮膚との接触抵抗が増加することを抑止することができる。
　ここで、保持部１４を有するカバー１０と、防水シート５０および発泡シート６０とを含む層部材とを、別々に設けることで、弾性率Ｅａ、Ｅｂの調整を容易に行うことができる。これにより、電極３０の皮膚への密着性を適切に設定することができ、生体センサ１００の装着感を向上することができる。
　なお、例えば、生体センサ１００と生体Ｐの皮膚との接着力Ｐｓｋｉｎが式（１）の条件を満たすとき、生体センサ１００が生体Ｐから剥がれることなく、電極３０の皮膚への押圧状態での接触を維持させることができる。
Ｐｓｋｉｎ＞Ｅｂ（ｈａ－ｈｂ）　‥（１）
　この実施形態では、樹脂シートに導電性ポリマーを塗布した電極３０を使用するため、保持部１４をカバー１０の平坦面から突出させて、高さｈａを確保している。しかしながら、厚みのある電極を使用する場合、保持部１４の高さは図７よりも低く設定される。例えば、厚さｈａの電極を使用する場合、保持部１４は、突出せずにカバー１０の平坦面に設けられる。なお、保持部１４をカバー１０の平坦面から突出させる場合、保持部１４は、カバー１０とは別に形成され、カバー１０に貼り付けられてもよい。
　図８は、図１の生体センサ１００の発泡シート６０の外周部の柔軟性の例を示す説明図である。図８では、説明を分かりやすくするため、カバー１０を剥がした生体センサ１００を防水シート５０側から見た様子を示している。
　発泡シート６０の外形形状は、防水シート５０およびカバー１０の外形形状に比べて大きく形成される。特に限定されないが、例えば、発泡シート６０の外周は、防水シート５０の外周に対して５ｍｍ大きくされる。発泡シート６０の弾性力は、防水シート５０の弾性力よりも高い。これにより、生体Ｐに貼り付けられた生体センサ１００の外周端を、粘着剤６２と皮膚との接着状態を維持したまま、生体Ｐの体動に伴う皮膚の変形に追従して変形することができる。
　皮膚の変形は、発泡シート６０の弾性変形により吸収される。したがって、生体センサ１００の装着時の装着感を向上できるとともに、生体センサ１００の皮膚からの剥がれを抑止することができる。
　また、例えば、生体センサ１００の折り曲げ強度を確保するために、防水シート５０の樹脂シート５４の厚さを増加させる場合にも、皮膚の変形時に防水シート５０の外周端が皮膚に直接当たることを抑止することができる。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。
　図９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５の粘着剤６２および粘着剤２０を介して生体Ｐに貼り付けられることにより、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９に示した実施形態では、以下の効果を得ることができる。電極３０ａの露出部分３０ｅを生体センサ１００の貼付側に位置する粘着剤６２の開口部から突出させることで、生体Ｐに貼り付けた生体センサ１００の剥がれを抑止しつつ、電極３０と生体Ｐとの接触を維持することができる。すなわち、生体センサ１００を粘着剤６２を介して生体Ｐに貼り付けた場合に、電極３０ａを生体Ｐに押圧状態で密着させることができ、電極３０と皮膚との間の接触抵抗を下げることができる。この結果、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。
　保持部１４の周囲に設けられる材料（例えば、発泡シート６０）に、電極３０の突出方向に弾性をもたせることで、電極３０の皮膚への押圧力をさらに高くすることができる。
　保持部１４を有するカバー１０と、防水シート５０および発泡シート６０とを含む層部材とを、別々に設けることで、弾性率の調整を容易に行うことができる。これにより、電極３０の皮膚への密着性を適切に設定することができ、生体センサ１００の装着感を向上することができる。
　発泡シート６０の弾性率Ｅｂがカバー１０の弾性率Ｅａに比べて十分に小さい。このため、生体センサ１００を生体Ｐに貼り付けた場合に、伸張された発泡シート６０が元の形状に戻ろうとする収縮力により、電極３０を、皮膚に押圧状態で密着させることができる。これにより、電極３０と皮膚との間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向上することができる。
　収納空間１２の開口部分を覆って防水シート５０を配置することにより、生体Ｐから発生する汗または水蒸気が防水シート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と端子部４４とは、発泡シート６０と防水シート５０との間に配置され、粘着剤５１を介してカバー１０に貼り付けられる防水シート５０により押圧状態で互いに接触される。これにより、防水シート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。
　生体センサ１００の貼付側に発泡シート６０を配置することにより、生体Ｐの体動による皮膚の伸張により生体センサ１００に掛かる応力を、発泡シート６０により吸収することができる。皮膚への貼り付け面の応力を緩和できるため、皮膚が伸張した場合に生体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。
　連続気泡構造を有する発泡シート６０により、生体Ｐから発生する汗等の水分（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Ｐの皮膚と粘着剤６２との界面に水分が溜まることを抑止することができる。この結果、界面に溜まった水分により粘着剤６２の粘着力が弱まることを抑止することができ、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。
　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。
　発泡シート６０の外形形状は、防水シート５０およびカバー１０の外形形状に比べて大きい。このため、生体Ｐに貼り付けられた生体センサ１００の外周端を、皮膚との接着状態を維持したまま、生体Ｐの体動に伴う皮膚の変形に追従して変形することができる。また、皮膚の変形は、発泡シート６０の弾性変形により吸収されるため、生体センサ１００の装着時の装着感を向上することができ、生体センサ１００の皮膚からの剥がれを抑止することができる。
　電極３０に粘着剤２０を露出可能な貫通穴３０ｃを設けることにより、電極３０の皮膚への密着性を高めることができ、電極３０と皮膚との接触抵抗をさらに下げることができる。
　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２０２０－０５９６５１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
　２０（２０ａ、２０ｂ）　粘着剤
　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
　４５ａ　板部材
　４６　バッテリ装着部
　４７（４７ａ、４７ｂ）　パッド
　５０　防水シート
　５１、５２　粘着剤
　５３（５３ａ、５３ｂ）　貫通穴
　５４　樹脂シート
　６０　発泡シート
　６１　発泡部材
　６２　粘着剤
　６３（６３ａ、６３ｂ）　貫通穴
　７０　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 (9)

  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た電極と、
    　前記センサ本体を収納する収納空間と、前記電極の配置領域が開口されるとともに前記収納空間を覆って設けられ、前記収納空間と反対側の面に第１粘着剤が設けられた層部材と、前記層部材の開口部に対向して設けられ、前記電極を前記層部材の開口部より突出する位置に保持する保持部と、を有する筐体と、を備えることを特徴とする生体センサ。
  2. 　前記筐体における前記保持部の周囲は、前記電極の突出方向に弾性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. 　前記筐体は、前記収納空間と前記保持部とが設けられる本体部を備え、
    　前記層部材は、前記本体部に貼り付けられ、前記開口部に対応する位置に貫通穴を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体センサ。
  4. 　前記層部材の弾性率は、前記本体部の弾性率より小さいことを特徴とする請求項３に記載の生体センサ。
  5. 　前記層部材は、防水層を有することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の生体センサ。
  6. 　前記層部材は、発泡層を有することを特徴とする請求項３ないし請求項５のいずれか１項に記載の生体センサ。
  7. 　前記発泡層は、連続気泡構造を有することを特徴とする請求項６に記載の生体センサ。
  8. 　前記発泡層の外形形状は、前記本体部の外形形状より大きいことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の生体センサ。
  9. 　前記電極は、第２粘着剤により前記保持部に貼り付けられ、
    　前記電極は、前記第２粘着剤を前記保持部と反対側に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８のいずれか１項に記載の生体センサ。
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