WO2024005022A1 - 生体センサ - Google Patents

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WO2024005022A1
WO2024005022A1 PCT/JP2023/023834 JP2023023834W WO2024005022A1 WO 2024005022 A1 WO2024005022 A1 WO 2024005022A1 JP 2023023834 W JP2023023834 W JP 2023023834W WO 2024005022 A1 WO2024005022 A1 WO 2024005022A1
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WO
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biosensor
cover member
electrode
sheet portion
skin
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PCT/JP2023/023834
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English (en)
French (fr)
Inventor
敬祐 平野
Original Assignee
日東電工株式会社
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    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
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    • A61B5/28Bioelectric electrodes therefor specially adapted for particular uses for electrocardiography [ECG]
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    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/332Portable devices specially adapted therefor

Definitions

  • the present invention relates to a biological sensor.
  • a biosensor that acquires biological information such as electrocardiogram waveforms, pulse waves, brain waves, and myoelectric waves are used in medical institutions such as hospitals and clinics, nursing care facilities, and homes.
  • a biosensor is equipped with a bioelectrode that acquires biometric information about a subject by contacting a living body.When measuring biometric information, the biosensor is attached to the subject's skin and electrical signals related to the biometric information are transmitted to the subject's body. Biological information is measured by acquiring it with electrodes.
  • Such a biosensor may include, for example, a sensor body, an electrode, a cover laminated on an upper sheet, a first layer member formed to accommodate the sensor body, and a cover attached to the living body side surface of the first layer member.
  • a biosensor has been disclosed that has a sensor main body attached thereto and a second layer member formed so that electrodes are exposed (for example, see Patent Document 1).
  • a first adhesive layer is provided on the surface of the first layer member facing the living body
  • a second adhesive layer is provided on the surface of the second layer member facing the living body
  • the first adhesive layer and the second adhesive layer are provided on the surface facing the living body of the second layer member. While the adhesive layer is attached to the skin, biological information is acquired using electrodes attached to the first adhesive layer while being exposed from the second layer member.
  • biosensors such as the biosensor disclosed in Patent Document 1 are often used by being attached to a living body surface such as the skin of a subject for a long period of time. Therefore, in order to stably acquire electrical signals related to biological information over a long period of time while reducing the burden on the subject, it is necessary to make the biological sensor difficult to peel off from the biological body, suppress the deterioration of the wearing feeling, and improve the reliability of its adhesion to the biological surface. It is important to improve the quality of life. Furthermore, in order to obtain biological information with high sensitivity, it is desirable to lower the contact impedance by bringing the biological electrode into close contact with the living body.
  • One aspect of the present invention aims to provide a biosensor that can improve adhesion reliability to a biological surface and improve contact impedance.
  • a biosensor attached to a living body A sensor body that acquires biological information, an electrode connected to the sensor body; a first layer member having a storage space in which the sensor body is stored and an opening of the storage space, and a cover member having a longitudinal direction;
  • the cover member includes a first sheet portion formed in a region including the electrode outside the storage space, and a first sheet portion formed on at least both ends in the longitudinal direction of the outer periphery of the first sheet portion.
  • the bending rigidity of the first sheet portion is 0.01 N ⁇ mm 2 to 2.0 N ⁇ mm 2
  • the bending rigidity of the second sheet portion is 1.0 N ⁇ mm 2 to 20 N ⁇ mm 2 .
  • One aspect of the biosensor according to the present invention can improve adhesion reliability to a biological surface and improve contact impedance.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a biosensor according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of each component of the biosensor.
  • 2 is a longitudinal cross-sectional view of the biosensor, and is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the biosensor of FIG. 1 is attached to the chest of a living body.
  • FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of an electrocardiogram waveform without noise.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of another configuration of the cover member.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of another configuration of the cover member.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of another configuration of the cover member.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of another configuration of the cover member.
  • FIG. 3 is a diagram showing each dimension of the cover member 1-1 in a plan view.
  • FIG. 3 is a diagram showing dimensions of cover members 2-1 and 2-2 in a plan view.
  • FIG. 3 is a diagram showing each dimension of the cover member 3 in a plan view.
  • FIG. 4 is a diagram showing each dimension of the cover member 4 in a plan view.
  • 5 is a diagram showing dimensions of cover members 5-1 and 5-2 in a plan view.
  • Biosensor A biosensor according to this embodiment will be described.
  • living organisms refer to the human body (human being) and animals such as cows, horses, pigs, chickens, dogs, and cats.
  • the biosensor according to this embodiment can be suitably used for living bodies, especially for human bodies. In this embodiment, a case where the living body is a human will be described as an example.
  • the biosensor according to this embodiment is an attached biosensor that is attached to a part of a living body (for example, the skin, scalp, forehead, etc.) to measure biometric information.
  • a biosensor is attached to a person's skin and measures an electrical signal (biological signal) related to the person's biometric information.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a biosensor according to this embodiment.
  • the left side of FIG. 1 shows the appearance of the biosensor according to this embodiment, and the right side of FIG. 1 shows the state where each component of the biosensor according to this embodiment is disassembled.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of each component of the biosensor.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the biosensor, and is a sectional view taken along line II in FIG.
  • the biosensor 1 is a plate-like (sheet-like) member formed into a substantially elliptical shape when viewed from above.
  • the biosensor 1 includes a first layer member 10, an electrode 20, a sensor section 30, and a second layer member 40. 40 are stacked in this order from the first layer member 10 side to the second layer member 40 side.
  • the first layer member 10, the electrode 20, and the second layer member 40 form a surface to be attached to the skin 2, which is an example of a living body.
  • the biosensor 1 measures an electric signal (biosignal) related to the subject's biometric information by attaching the adhesive surface to the skin 2 and measuring the potential difference (polarization voltage) between the skin 2 and the electrode 20 .
  • a three-dimensional orthogonal coordinate system with three axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) is used, and the lateral direction of the biosensor is the X-axis direction, and the longitudinal direction is the Y-axis direction.
  • the height direction (thickness direction) is the Z-axis direction.
  • the direction (outside) opposite to the side on which the biosensor 1 is pasted to the living body (subject) (pasting side) is the +Z-axis direction, and the pasting side is the -Z-axis direction.
  • the +Z-axis direction may be referred to as upper side or above
  • the -Z-axis direction may be referred to as lower side or lower, but this does not represent a universal vertical relationship.
  • the inventor of the present application found that the ease with which the cover member 11 provided on the surface side of the first layer member 10 is bent and deformed is the adhesive strength of the electrode 20 to the skin 2 and the surface of the skin 2. We focused on the effect it has on adhesion.
  • the inventor of the present application increases the thickness of the region of the cover member 11 including the electrode 20 in a plan view of the biosensor 1, and increases the thickness of at least both longitudinal ends of the region including the electrode 20 on the outer peripheral side. We considered making it thinner.
  • the inventor of the present application believes that by configuring the cover member 11 in this way, the adhesion of the electrode 20 to the surface of the skin 2 can be improved, and the outer periphery of the cover member 11 can be bent and deformed more easily than the inside thereof. It has been found that the contact impedance of the electrode 20 can be increased when the biosensor 1 is used, and the adhesion of the biosensor 1 to the electrode 20 can be improved.
  • the first layer member 10 includes a cover member 11 and an upper sheet 12 laminated in this order.
  • the cover member 11 and the upper sheet 12 have substantially the same external shape in plan view.
  • the first layer member 10 has a rectangular shape having a longitudinal direction (Y-axis direction) and a transverse direction (X-axis direction) in a plan view, and has semicircular roundness at both ends in the longitudinal direction. may have.
  • the first layer member 10 may have two sets of notches 13 formed on both sides in the longitudinal direction to correspond to each other.
  • the two sets of notches 13 may be arranged symmetrically with respect to an axis passing through the center of the first layer member 10 in the lateral direction.
  • the number of notches 13 is not particularly limited, and may be any number as appropriate depending on the size, shape, etc. of the first layer member 10.
  • the cover member 11 is located at the outermost side (+Z-axis direction) of the biosensor 1, and is adhered to the upper surface of the upper sheet 12.
  • the cover member 11 has a protrusion 111 that protrudes toward the height direction (+Z-axis direction) in FIG. It has a first seat part 112 provided on the outer periphery in the hand direction (X-axis direction) and the longitudinal direction (Y-axis direction), and a second seat part 113 provided on the outer periphery of the first seat part 112.
  • the distance in the longitudinal direction and the distance in the lateral direction between the outer periphery of the first sheet part 112 and the outer periphery of the second seat part 113 may be substantially the same or may be different.
  • the cover member 11 has an opening formed inside the protruding part 111 and the first sheet part 112 (on the application side) so as to have a recess 111a formed in a concave shape on the skin 2 side.
  • the depression 111a may form at least a part of the storage space S and have a size that allows at least a part of the sensor section 30 to be stored therein.
  • a storage space S for storing the sensor section 30 is formed inside the protrusion 111 (on the pasting side) by the depression 111a on the inner surface of the protrusion 111, the electrode 20, and the second layer member 40.
  • the upper and lower surfaces of the protruding portion 111, the first sheet portion 112, and the second sheet portion 113 may be formed flat, respectively.
  • the protruding portion 111, the first seat portion 112, and the second seat portion 113 protrude in a substantially dome shape toward the height direction (+Z-axis direction) in FIG. 1 at the central portion in the longitudinal direction (Y-axis direction). It may be formed to do so.
  • the first sheet portion 112 may be formed to be inclined so that the thickness becomes thinner from the protruding portion 111 toward the second sheet portion 113 side.
  • the shape and inclination of the first sheet portion 112 in the longitudinal direction and the lateral direction may be the same or different.
  • the first sheet portion 112 may be formed above a position overlapping at least a portion of the electrode 20 in a plan view of the biosensor 1.
  • the first sheet portion 112 is preferably formed to include all of the electrodes 20 in a plan view of the biosensor 1 in order to maintain the state in which the electrodes 20 are stably stuck to the skin 2. .
  • the second sheet portion 113 is provided on the outer periphery of the first sheet portion 112, and is provided on both ends of the cover member 11 in the long side direction and the short side direction.
  • the second seat part 113 may be formed integrally with the first seat part 112.
  • the second sheet portion 113 may be formed to be inclined such that the thickness of the second sheet portion 113 becomes thinner from the first sheet portion 112 toward the long side direction or the short side direction of the cover member 11.
  • the second sheet portion 113 includes a second sheet portion 113A formed on the longitudinal direction ( ⁇ Y-axis direction) side, a second sheet portion 113B formed on the longitudinal direction (+Y-axis direction) side, and a protruding portion 111.
  • the second sheet portion 113C may be formed on the X-axis direction (short side direction) side. Note that the second sheet portion 113 may be composed of only the second sheet portion 113A and the second sheet portion 113B.
  • the cover member 11 is made of a flexible material such as a thermoplastic resin such as an acrylic resin, a polyurethane resin, a polystyrene resin, a polyolefin resin, a silicone resin, a vinyl chloride resin, or a polyester resin, a thermoplastic elastomer, or a crosslinked rubber. It may be formed using a material having properties.
  • a thermoplastic resin such as an acrylic resin, a polyurethane resin, a polystyrene resin, a polyolefin resin, a silicone resin, a vinyl chloride resin, or a polyester resin, a thermoplastic elastomer, or a crosslinked rubber. It may be formed using a material having properties.
  • thermoplastic elastomers examples include polyurethane thermoplastic elastomers, polystyrene thermoplastic elastomers, polyolefin thermoplastic elastomers, polyester thermoplastic elastomers, polyvinyl chloride thermoplastic elastomers, polyamide thermoplastic elastomers, nitrile thermoplastic elastomers, Nylon thermoplastic elastomer, fluororubber thermoplastic elastomer, polybutadiene thermoplastic elastomer, ethylene vinyl acetate thermoplastic elastomer, chlorinated polyethylene thermoplastic elastomer, styrene-butadiene block copolymer or its hydrogenated product, styrene- Examples include isoprene block copolymers and hydrogenated products thereof. These may be used alone or in combination of two or more.
  • crosslinked rubber examples include silicone rubber, fluororubber, urethane rubber, natural rubber, acrylic rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene rubber, etc.
  • examples include polymerized rubber, chlorinated polyethylene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, butyl rubber, and halogenated butyl rubber.
  • the cover member 11 may be formed by using a base resin such as polyethylene terephthalate (PET) as a support and laminating the above-mentioned flexible material on the surface of the support.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the sensor section 30 disposed in the storage space S of the cover member 11 is protected, and the impact applied to the biosensor 1 from the top side is protected. is absorbed, and the impact applied to the sensor section 30 is softened.
  • the thickness of the top surface and side wall of the protruding portion 111 may be thicker than the thickness of the first sheet portion 112 and the second sheet portion 113. Thereby, the flexibility of the protruding portion 111 can be made lower than the flexibility of the first sheet portion 112 and the second sheet portion 113, and the sensor portion 30 can be protected from external force applied to the biosensor 1.
  • the thickness of the first sheet portion 112 is thicker than the thickness of the second sheet portion 113.
  • the bending rigidity of the first sheet part 112 becomes higher than that of the second sheet part 113, and the weight of the first sheet part 112 becomes heavier than the weight of the second sheet part 113, so that the skin 2 side As the stress applied to becomes larger, its fluctuation is suppressed. Therefore, the electrode 20 is stably pressed against the skin 2 side.
  • the thickness of the protruding portion 111, the first sheet portion 112, and the second sheet portion 113 refers to the length in the direction perpendicular to the surfaces of the protruding portion 111, the first sheet portion 112, and the second sheet portion 113.
  • the thickness of the protruding portion 111, the first sheet portion 112, and the second sheet portion 113 is, for example, the thickness measured at an arbitrary location in the cross section of the protruding portion 111, the first sheet portion 112, and the second sheet portion 113. If the thickness is measured at a plurality of arbitrary locations, the average value of the thickness of these measurement locations may be used.
  • the thinner second sheet portion 113 has higher flexibility than the protruding portion 111 and the first sheet portion 112, so when the biosensor 1 is attached to the skin 2, the second sheet portion 113 has a higher flexibility than the protruding portion 111 and the first sheet portion 112. It easily deforms following the deformation of the surface of the skin 2 due to movement. Thereby, stress applied to the second sheet portion 113 when the surface of the skin 2 is deformed can be alleviated, and the biosensor 1 can be made difficult to peel off from the skin 2.
  • the thickness of the second sheet portion 113 is preferably 60% or less, more preferably 50% or less, and even more preferably 35% or less of the thickness of the first sheet portion 112. If the thickness of the second sheet part 113 is 60% or less of the thickness of the first sheet part 112, the second sheet part 113 can ensure flexibility and can be stably adhered to the skin 2.
  • the outer peripheral portion of the second sheet portion 113 may have a shape in which the thickness gradually decreases toward the end. As a result, the flexibility of the outer periphery of the second sheet part 113 can be further increased, and the biosensor 1 can be attached to the skin 2 more easily than in the case where the thickness of the outer periphery of the second sheet part 113 is not made thinner. It is possible to improve the feeling of wearing when worn. Note that, as described later, the upper sheet 12 can reduce stress applied to the second sheet portion 113 when the surface of the skin 2 is deformed.
  • the moisture permeability of the cover member 11 can be designed as appropriate, and may be, for example, 300 g/(m 2 ⁇ day) or less. If the moisture permeability of the cover member 11 is 300 g/(m 2 ⁇ day) or less, when water vapor due to sweat etc. generated from the skin 2 to which the biosensor 1 is attached reaches the cover member 11, the water vapor is covered. It can be released to the outside of the biosensor 1 via the member 11.
  • the hardness of the cover member 11 can be appropriately designed to any size, and may be set to 10 to 40, for example. If the hardness of the cover member 11 is within the above preferred range, when the skin 2 stretches due to body movement, the upper sheet 12, the electrodes 20, and the second layer member 40 will not be affected by the cover member 11, and the upper sheet 12, the electrodes 20, and the second layer member 40 will It can be easily deformed according to the movement of 2.
  • the hardness may be Shore A hardness or Shore D hardness.
  • the hardness of the cover member 11 may be appropriately selected depending on the material forming the cover member 11. For example, when the cover member is formed using a thermoplastic resin, Shore D hardness is used; When formed using an elastomer or crosslinked rubber, Shore A hardness may be used.
  • Shore A hardness and Shore D hardness refer to values measured in accordance with ISO7619-1 (JIS K 6253-3:2012).
  • Shore A hardness is the type A durometer hardness measured by a rubber hardness meter (type A durometer) using a type A (cylindrical) indenter
  • Shore D hardness is the type A durometer hardness measured using a type D (conical) indenter. This is the type D durometer hardness measured by the type D hardness meter (type D durometer) used.
  • the cover member 11 is used to obtain a predetermined size.
  • the measured values of type A durometer hardness and type D durometer hardness obtained by preparing and measuring sheet samples may be used as the Shore A hardness and Shore D hardness of the cover member 11.
  • the bending rigidity of the second sheet portion 113 is 0.01N ⁇ mm 2 to 2.0N ⁇ mm 2 , preferably 0.1N ⁇ mm 2 to 2.0N ⁇ mm 2 , and 0.01N ⁇ mm 2 to 2.0N ⁇ mm 2 . More preferably, it is 2 to 2.0 N ⁇ mm 2 . If the bending rigidity of the second sheet portion 113 is less than 0.01 N ⁇ mm 2 , the amount of deformation of the second sheet portion 113 is insufficient and the flexibility is poor, so that the adhesion with the skin 2 tends to decrease. This is not desirable. If the bending rigidity of the second sheet portion 113 exceeds 2.0 N ⁇ mm 2 , the second sheet portion 113 is too soft and may reduce its adhesion to the skin 2 .
  • the tensile modulus of the cover member 11 may be, for example, 1.5 MPa or less at room temperature (23° C. ⁇ 2° C.). If the tensile modulus of the cover member 11 at normal temperature (23°C ⁇ 2°C) is 1.5 MPa or less, the cover member 11 can relieve the stress generated due to deformation of the living body surface, so it is excellent for the living body surface. It can exhibit excellent elasticity.
  • the upper sheet 12 is attached to the lower surface of the cover member 11.
  • the upper sheet 12 has a through hole 12 a at a position facing the protrusion 111 of the cover member 11 . Due to the through hole 12a, the sensor main body 32 of the sensor section 30 can be stored in the storage space S formed by the recess 111a on the inner surface of the cover member 11 and the through hole 12a without being obstructed by the upper sheet 12.
  • the upper sheet 12 includes a first base material 121 , a first adhesive layer 122 on which the electrode 20 is attached to one surface of the first base material 121 facing the electrode 20 , and a first adhesive layer 122 that faces the electrode 20 of the first base material 121 . It has an upper adhesive layer 123 provided on the opposite side of the one side.
  • the upper sheet 12 has a notch 12b that constitutes a part of the notch 13.
  • the first base material 121 is provided on the application side, which is the opening side of the cover member 11. As shown in FIG. 1, the first base material 121 is formed in a sheet shape.
  • the first base material 121 may have flexibility, waterproofness, and moisture permeability. Since the first base material 121 has flexibility, waterproofness, and moisture permeability, the first base material 121 can easily stretch while in contact with the skin 2, and can maintain the state in contact with the skin 2. Intrusion of liquid into the gap between the base material 121 and the upper adhesive layer 123 can be suppressed. Further, water vapor due to sweat or the like generated from the skin 2 can be released to the outside of the biosensor 1 via the first base material 121. Therefore, the upper sheet 12 can easily maintain adhesive durability.
  • the first base material 121 may be a non-porous material having no porous structure or a porous material having a porous structure as long as it has flexibility, waterproofness, and moisture permeability. good. It is preferable that the first base material 121 is a non-porous material because it is easy to maintain the thinness and strength of the first base material 121. If the first base material 121 is a porous material, it becomes easier to release water vapor caused by sweat or the like generated from the skin 2 to which the biosensor 1 is attached to the outside of the biosensor 1 via the first base material 121. ,preferable.
  • a sheet-shaped molded body can be used as the non-porous body.
  • the porous body may have a cell structure such as open cells, closed cells, or semi-closed cells. That is, the porous body may be a porous body manufactured by foam molding that forms open cells (a porous body having an open cell structure), or a porous body manufactured by foam molding that forms closed cells ( It may be a porous body having a closed cell structure) or a porous body manufactured by foam molding that forms semi-closed cells (a porous body having a semi-closed cell structure). Among these, a porous material having a closed cell structure is preferred from the viewpoint of achieving higher waterproofness while maintaining a thin film and strength. As the porous body, for example, a foam sheet, a nonwoven fabric sheet, etc. can be used.
  • Examples of materials forming the first base material 121 include thermoplastic resins such as polyurethane resins, polystyrene resins, polyolefin resins, silicone resins, acrylic resins, vinyl chloride resins, and polyester resins; A flexible material such as an elastomer can be used.
  • thermoplastic resins such as polyurethane resins, polystyrene resins, polyolefin resins, silicone resins, acrylic resins, vinyl chloride resins, and polyester resins
  • a flexible material such as an elastomer can be used.
  • thermoplastic elastomers examples include polyurethane thermoplastic elastomers, polystyrene thermoplastic elastomers, polyolefin thermoplastic elastomers, polyester thermoplastic elastomers, polyvinyl chloride thermoplastic elastomers, polyamide thermoplastic elastomers, nitrile thermoplastic elastomers, Nylon thermoplastic elastomer, fluororubber thermoplastic elastomer, polybutadiene thermoplastic elastomer, ethylene vinyl acetate thermoplastic elastomer, chlorinated polyethylene thermoplastic elastomer, styrene-butadiene block copolymer or its hydrogenated product, styrene- Examples include isoprene block copolymers and hydrogenated products thereof. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyurethane thermoplastic elastomers are preferred.
  • the first base material 121 is a non-porous material, specifically, a polyurethane sheet such as Esmer URS manufactured by Nippon Matai may be used.
  • the first base material 121 is a porous body, specifically, a foam sheet such as FOLEC manufactured by INOAC Corporation or a nonwoven fabric sheet such as base fabric for patch medicine EW manufactured by Nippon Vilene may be used.
  • the moisture permeability of the first base material 121 may be higher than that of the cover member 11, but the moisture permeability of the first base material 121 is 100 g/(m 2 ⁇ day) to 5000 g/(m 2 ⁇ day). It is preferable that By setting the moisture permeability of the first base material 121 to 100 g/(m 2 ⁇ day) to 5000 g/(m 2 ⁇ day), the first base material 121 allows water vapor that has entered from one side to pass through the first base material 121. 121 and can be stably released from the other side.
  • the thickness of the first base material 121 can be set as appropriate depending on the type of the first base material 121, but it is preferably thicker than the thickness of the outer peripheral part of the cover member 11. If the thickness of the first base material 121 is thicker than the thickness of the outer periphery of the cover member 11, it is possible to reduce irritation caused by the outer periphery of the cover member 11 coming into contact with the skin 2.
  • the thickness of the first base material 121 is, for example, preferably 10 ⁇ m to 1.5 mm, more preferably 0.7 mm to 1.0 mm.
  • the thickness of the first base material 121 is preferably, for example, 0.5 mm to 1.5 mm, and more preferably about 1 mm.
  • the thickness of the first base material 121 is, for example, preferably 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably about 30 ⁇ m.
  • the first base material 121 has a through hole 121a at a position facing the protrusion 111 of the cover member 11.
  • through-holes 122a and 123a are also formed in the first adhesive layer 122 and the upper adhesive layer 123.
  • a through hole 12a is formed by the through holes 121a, 122a, and 123a.
  • the bending rigidity when the thickness of the first base material 121 is 0.2 mm is preferably 0.005 N ⁇ mm 2 to 0.035 N ⁇ mm 2 , and 0.010 N ⁇ mm 2 to 0.030 N ⁇ mm 2 It is more preferably 2 , and even more preferably 0.015N ⁇ mm 2 to 0.025N ⁇ mm 2 . If the above-mentioned bending rigidity of the first base material 121 is 0.005 N ⁇ mm 2 to 0.035 N ⁇ mm 2 , the first base material 121 can have appropriate softness, so that it can be easily applied to the skin due to body movements. It becomes easier to deal with the deformation of the surface of 2.
  • the first adhesive layer 122 is attached to one surface of the first base material 121 facing the electrode 20. As shown in FIG. The first adhesive layer 122 is located on the living body side (-Z axis direction) surface of the first base material 121, and has the function of adhering the skin 2 and the first base material 121, and the function of adhering the first base material 121 and the second base material 121. It has a function of bonding the base material 41 and a function of bonding the first base material 121 and the electrode 20.
  • the first adhesive layer 122 may have moisture permeability. Thereby, as will be described later, water vapor due to sweat etc. generated from the skin 2 to which the biosensor 1 is attached is released to the first base material 121 via the first adhesive layer 122, and from the first base material 121 It can be released outside the sensor 1. As described above, when the first base material 121 has a bubble structure, water vapor can be released to the outside of the biosensor 1 via the first adhesive layer 122. Thereby, it is possible to prevent sweat or water vapor from accumulating at the interface between the skin 2 on which the biosensor 1 is attached and the first layer member 10. As a result, the moisture accumulated at the interface between the skin 2 and the first adhesive layer 122 weakens the adhesive force of the first adhesive layer 122, and it is possible to prevent the biosensor 1 from peeling off from the skin 2.
  • the moisture permeability of the first adhesive layer 122 is preferably, for example, 1 g/(m 2 ⁇ day) or more.
  • the moisture permeability of the first adhesive layer 122 may be 10,000 g/(m 2 ⁇ day) or less. If the moisture permeability of the first adhesive layer 122 is 1 g/(m 2 ⁇ day) or more, when the first adhesive layer 122 is attached to the skin 2, sweat etc. transmitted from the first adhesive layer 122 will be removed to the outside. Since it can be directed and transmitted, the load on the skin 2 can be reduced.
  • a material having pressure-sensitive adhesive properties may be used as the material forming the first adhesive layer 122.
  • a material having pressure-sensitive adhesive properties for example, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, etc. can be used, and it is preferable to use an acrylic adhesive.
  • the acrylic adhesive include acrylic polymers described in JP-A No. 2002-65841.
  • the first adhesive layer 122 may be an adhesive tape made of the above material.
  • the cover member 11 is laminated on the first adhesive layer 122 to form the biosensor 1, the waterproofness of the biosensor 1 can be improved, and the bonding strength with the cover member 11 can be improved.
  • the first adhesive layer 122 has a wavy pattern (web pattern) formed on its surface so that recesses having a thickness thinner than other parts (or having a thickness of zero) are repeatedly and alternately arranged. may be formed.
  • As the first adhesive layer 122 for example, an adhesive tape having a web pattern formed on its surface may be used.
  • the first adhesive layer 122 has a web pattern on its surface, so that the surface of the first adhesive layer 122 has both a part where the adhesive easily comes into contact with the skin 2 and a part where the adhesive does not easily come into contact with the skin 2. become. Since the surface of the first adhesive layer 122 has both parts where an adhesive is present and parts where no adhesive is present, the surface of the first adhesive layer 122 is dotted with parts that easily come into contact with the skin 2.
  • the first adhesive layer 122 has a web pattern formed on its surface and has parts where the thickness of the adhesive is thinner, thereby maintaining adhesive strength compared to a case where a web pattern is not formed. At the same time, moisture permeability can be improved.
  • the shape of the recessed portion may be linear or circular in addition to the wavy shape.
  • the width of the adhesive forming part and the non-adhesive part can be designed as appropriate; for example, the width of the adhesive forming part is preferably 500 ⁇ m to 1000 ⁇ m, and the width of the non-adhesive part is 1500 ⁇ m to 5000 ⁇ m. is preferred. If the widths of the adhesive forming portion and the non-adhesive portion are each within the above preferred ranges, the first adhesive layer 122 can exhibit excellent moisture permeability while maintaining adhesive strength.
  • the thickness of the first adhesive layer 122 can be arbitrarily set as appropriate, and may be, for example, 10 ⁇ m to 300 ⁇ m. If the thickness of the first adhesive layer 122 is 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, the biosensor 1 can be made thinner.
  • the adhesive force of the first adhesive layer 122 can be arbitrarily set as appropriate, and for example, it is preferably 3.0 N/10 mm to 20 N/10 mm, and 4.0 N/10 mm to 15 N/10 mm with respect to a Bakelite plate. More preferably, it is 5.0N/10mm to 10N/10mm. If the adhesive force of the first adhesive layer 122 is 3.0 N/10 mm to 20 N/10 mm, the first adhesive layer 122 constitutes a part of the attachment surface of the biosensor 1 to the surface of the skin 2, so the biosensor The adhesion of No. 1 to the living body can be improved.
  • the upper adhesive layer 123 is attached to the surface of the first base material 121 opposite to the one surface facing the electrode 20. As shown in FIG. The upper adhesive layer 123 is attached to the upper surface of the first base material 121 at a position corresponding to the flat surface of the cover member 11 on the application side (-Z-axis direction), and is attached to the first base material 121 and the cover. It has a function of bonding the member 11.
  • a biocompatible material is used as the material for forming the upper adhesive layer 123.
  • the biocompatible material for example, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, a silicone tape, etc. can be used, and it is preferable to use a silicone adhesive.
  • the thickness of the upper adhesive layer 123 can be set as appropriate, and may be, for example, 10 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the electrode 20 has a portion of the sensor body 32 side connected to the wirings 331A and 331B on the lower surface of the first adhesive layer 122, which is the surface to which it is applied (in the -Z axis direction). At the same time, it is stuck between the first adhesive layer 122 and the lower adhesive layer 42. The portion of the electrode 20 that is not sandwiched between the first adhesive layer 122 and the lower adhesive layer 42 comes into contact with the living body. When the biosensor 1 is attached to the skin 2, the electrodes 20 come into contact with the skin 2, so that biosignals can be detected. Note that the electrode 20 may be buried in the second base material 41 in an exposed state so that it can come into contact with the skin 2.
  • the electrode 20 may be provided so as to be located below the region including the first sheet portion 112 in a plan view of the biosensor 1.
  • the electrode 20 is composed of a pair of electrodes 20A and 20B. As shown in FIG. 3, the electrode 20A is placed on the left side of the figure, and the electrode 20B is placed on the right side of the figure.
  • the electrode 20A has one end (inside) in its longitudinal direction (Y-axis direction) in contact with the terminal part 332A, and the electrode 20B has one end (inside) in its longitudinal direction (Y-axis direction) in contact with the terminal part 332B. be done.
  • the pair of electrodes 20A and 20B have substantially the same shape.
  • one end side of the electrode 20A that contacts the terminal portion 332A of the sensor portion 30 and one end side of the electrode 20B that contacts the terminal portion 332B of the sensor portion 30 are defined as the opposing portion 20a.
  • a portion of the electrode 20A that does not come into contact with the terminal portion 332A and a portion of the electrode 20B that does not come into contact with the terminal portion 332B (the other end side (outside) in the longitudinal direction (Y-axis direction)) are defined as exposed portions 20b.
  • the electrode 20 may have any shape, such as a sheet shape.
  • the shape of the electrode 20 in plan view is not particularly limited, and may be appropriately designed to have any shape depending on the application and the like. As shown in FIG. 2, the electrode 20 may have an opposing portion 20a on one end formed in an arc shape and an exposed portion 20b on the other end formed in a rectangular shape in plan view.
  • the electrode 20 is provided on one end side (inside) in the longitudinal direction (Y-axis direction), and has an oval through hole 20c elongated in the width direction (X-axis direction) and a longitudinal It may have a circular through hole 20d provided on the other end side (outside) in the direction (Y-axis direction).
  • the electrode 20 can expose the first adhesive layer 122 to the application side from the through holes 20c and 20d while being attached to the first adhesive layer 122, so that the electrode 20 and the skin 2 are in close contact with each other. You can enhance your sexuality.
  • the number of through holes 20c and 20d is not particularly limited, and may be set as appropriate depending on the size of the opposing portion 20a of the electrode 20, etc.
  • the electrode 20 can be formed using a cured product of a conductive composition containing a conductive polymer and a binder resin, metal, alloy, or the like. Among these, from the viewpoint of biological safety, such as preventing allergic reactions from occurring when the electrode 20 is applied to living organisms, it is preferable that the electrode 20 be formed using a cured product of a conductive composition.
  • the electrode 20 may be an electrode sheet in which a cured product of a conductive composition is formed into a sheet shape.
  • Examples of conductive polymers include polythiophene-based conductive polymers, polyaniline-based conductive polymers, polyacetylene-based conductive polymers, polypyrrole-based conductive polymers, polyphenylene-based conductive polymers, and derivatives thereof.
  • a complex etc. of can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a composite in which polythiophene is doped with polyaniline as a dopant.
  • poly(3,4-ethylenedioxythiophene) also referred to as PEDOT
  • polystyrene sulfone is used as polyaniline, because they have lower contact impedance with living bodies and high conductivity. It is more preferable to use PEDOT/PSS doped with acid (poly 4-styrene sulfonate; PSS).
  • a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer can be used.
  • hydroxyl group-containing polymers such as polyvinyl alcohol (PVA) and modified PVA can be used.
  • the conductive composition may contain various general additives such as a crosslinking agent and a plasticizer in any suitable proportions.
  • a crosslinking agent include aldehyde compounds such as sodium glyoxylate.
  • the plasticizer include glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, and the like.
  • metal and alloy common metals and alloys such as Au, Pt, Ag, Cu, and Al can be used.
  • the thickness of the electrode 20 refers to the length in the direction perpendicular to the surface of the electrode 20, similar to the protruding portion 111, the first sheet portion 112, and the second sheet portion 113.
  • the thickness of the electrode 20 may be measured in the same manner as the protruding portion 111, the first sheet portion 112, and the second sheet portion 113.
  • the area of the electrode 20 may be arbitrarily set depending on the size of the biosensor 1, and may be, for example, 2.0 cm 2 to 5.0 cm 2 . If the area of the electrode 20 is 2.0 cm 2 to 5.0 cm 2 , the electrode 20 can have sufficient conductive stability. Note that the method for measuring the area of the electrode 20 is not particularly limited, and a general measuring method such as calculating from a plan view image of the electrode can be used.
  • the sensor section 30 includes a flexible substrate 31, a sensor main body 32, and connection sections 33A and 33B connected to the sensor main body 32.
  • the flexible board 31 is a resin board on which various parts for acquiring biological information are mounted, and the sensor main body 32 and connection parts 33A and 33B are arranged on the flexible board 31.
  • the connecting parts 33A and 33B are provided at the ends of the wirings 331A and 331B, which are respectively connected to the sensor body 32 in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the sensor body 32, and are connected to the electrode 20. It has terminal parts 332A and 332B.
  • One ends of the wirings 331A and 331B are each connected to the electrode 20, as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the other end of the wiring 331A is connected to a switch SW etc. mounted on the component mounting section 321 along the outer periphery of the sensor main body 32. The other end of the wiring 331B is connected to a switch SW etc. mounted on the component mounting section 321.
  • the terminal portions 332A and 332B are arranged such that one end thereof is connected to the wirings 331A and 331B, and the upper surface of the other end is sandwiched between the first layer member 10 and the second layer member 40 while being in contact with the electrode 20. has been done.
  • the connecting portions 33A and 33B may be formed below the first sheet portion 112 in a plan view of the biosensor 1, as shown in FIG.
  • a known battery can be used as the battery 34.
  • a coin type battery such as CR2025 can be used.
  • the second layer member 40 is provided on the side of the attachment surface of the electrode 20 and the sensor section 30, and serves as a support substrate on which the sensor section 30 is installed, and also forms part of the attachment surface with the skin 2. do.
  • the outer shape of both sides of the second layer member 40 in the width direction (X-axis direction) is approximately the same as the outer shape of both sides of the first layer member 10 in the width direction (X-axis direction). It may be assumed that they are the same.
  • the length (Y-axis direction) of the second layer member 40 is shorter than the length (Y-axis direction) of the cover member 11 and the upper sheet 12 . As shown in FIG.
  • both ends of the second layer member 40 in the longitudinal direction are positions where the wirings 331A and 331B of the sensor section 30 are sandwiched between the second layer member 40 and the upper sheet 12, and the ends of the electrode 20. It is located in a position that overlaps with some parts.
  • the second layer member 40 includes a second base material 41 , a lower adhesive layer 42 provided on the upper surface of the second base material 41 , and a second adhesive layer 43 provided on the lower surface of the second base material 41 .
  • the second base material 41, the lower adhesive layer 42, and the second adhesive layer 43 may be formed in the same shape in plan view.
  • the second adhesive layer 43 of the second layer member 40 and the electrode 20 form a surface to be applied to the skin 2 .
  • the waterproofness and moisture permeability can vary depending on the position of the attachment surface, and the adhesiveness can be varied.
  • waterproofness and moisture permeability can be varied, as well as adhesiveness.
  • the second base material 41 can be formed using a flexible resin having appropriate stretchability, flexibility, and toughness.
  • materials forming the second base material 41 include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene naphthalate; Acrylic resins such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), polyethyl methacrylate, polybutyl acrylate; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polystyrene, imide-modified polystyrene , acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, imide-modified ABS resin, styrene-acrylonitrile copolymer (SAN) resin, acrylonitrile-ethylene-propylene-diene-styren
  • thermoplastic resins have waterproof properties that do not allow moisture or water vapor to pass through (low moisture permeability). Therefore, the second base material 41 is formed using these thermoplastic resins, so that when the biosensor 1 is attached to the skin 2 of the living body, sweat or water vapor generated from the skin 2 is absorbed into the second base material 41. Intrusion into the flexible substrate 31 side of the sensor section 30 through the base material 41 can be prevented.
  • the thickness of the second base material 41 can be arbitrarily selected as appropriate, and may be, for example, 1 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the second adhesive layer 43 is provided on the lower surface of the second base material 41 on the application side (-Z-axis direction), and is a layer that comes into contact with a living body.
  • the second adhesive layer 43 preferably has pressure-sensitive adhesive properties. Since the second adhesive layer 43 has pressure-sensitive adhesive properties, it can be easily attached to the skin 2 of the living body by pressing the biosensor 1 against the skin 2 of the living body.
  • the material for the second adhesive layer 43 is not particularly limited as long as it has pressure-sensitive adhesive properties, and includes biocompatible materials.
  • Examples of the material for forming the second adhesive layer 43 include acrylic pressure-sensitive adhesives, silicone pressure-sensitive adhesives, and the like. Preferably, an acrylic pressure-sensitive adhesive is used.
  • the acrylic pressure-sensitive adhesive preferably contains an acrylic polymer as a main component.
  • Acrylic polymers can function as pressure sensitive adhesive components.
  • the acrylic polymer is a monomer component that contains (meth)acrylic esters such as isononyl acrylate and methoxyethyl acrylate as a main component, and optionally contains monomers that can be copolymerized with (meth)acrylic esters such as acrylic acid.
  • a polymer obtained by polymerizing can be used.
  • the acrylic pressure-sensitive adhesive further contains a carboxylic acid ester.
  • the carboxylic acid ester functions as a pressure-sensitive adhesive strength adjusting agent that reduces the pressure-sensitive adhesive strength of the acrylic polymer and adjusts the pressure-sensitive adhesive strength of the second adhesive layer 43.
  • a carboxylic ester that is compatible with the acrylic polymer can be used.
  • trifatty acid glyceryl or the like can be used.
  • the acrylic pressure-sensitive adhesive may contain a crosslinking agent if necessary.
  • a crosslinking agent is a crosslinking component that crosslinks the acrylic polymer.
  • crosslinking agents include polyisocyanate compounds (polyfunctional isocyanate compounds), epoxy compounds, melamine compounds, peroxide compounds, urea compounds, metal alkoxide compounds, metal chelate compounds, metal salt compounds, carbodiimide compounds, oxazoline compounds, aziridine compounds, and amines. Examples include compounds. Among these, polyisocyanate compounds are preferred. These crosslinking agents may be used alone or in combination.
  • the second adhesive layer 43 preferably has excellent biocompatibility.
  • the keratin exfoliation area ratio is preferably 0% to 50%. If the exfoliated area ratio is within the range of 0% to 50%, even if the second adhesive layer 43 is attached to the skin 2, the load on the skin 2 can be suppressed.
  • the second adhesive layer 43 preferably has moisture permeability. Water vapor and the like generated from the skin 2 to which the biosensor 1 is attached can be released to the upper sheet 12 side via the second adhesive layer 43. Further, as described later, since the upper sheet 12 has a bubble structure, water vapor can be released to the outside of the biosensor 1 via the second adhesive layer 43. This can prevent sweat or water vapor from accumulating at the interface between the second adhesive layer 43 and the skin 2 on which the biosensor 1 is attached. As a result, the moisture accumulated at the interface between the skin 2 and the second adhesive layer 43 weakens the adhesive force of the second adhesive layer 43, making it possible to prevent the biosensor 1 from peeling off from the skin.
  • the second adhesive layer 43 preferably has a moisture permeability of, for example, 300 g/(m 2 ⁇ day) to 10000 g/(m 2 ⁇ day). As long as the moisture permeability of the second adhesive layer 43 is within the above-mentioned preferred range, even if the second adhesive layer 43 is attached to the skin 2, sweat generated from the skin 2 will be appropriately removed from the second adhesive layer 43. Since it can be transmitted toward the skin, the burden on the skin 2 can be reduced.
  • the thickness of the second adhesive layer 43 can be arbitrarily selected as appropriate, and is preferably 10 ⁇ m to 300 ⁇ m. If the thickness of the second adhesive layer 43 is 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, the biosensor 1 can be made thinner.
  • the surface of the electrode 20 and the second base material 41 that is attached to the living body is used to protect the electrode 20 and the second layer member 40. It is preferable to apply the release liner 50 until then. In use, the release liner 50 is peeled off from the electrode 20 and the second layer member 40, and the application surface of the biosensor 1 is applied to the skin 2. By pasting the release liner 50 on the attachment surface, the adhesive force of the electrode 20 and the second layer member 40 can be maintained even if the biosensor 1 is stored for a long period of time. Therefore, by peeling off the release liner 50 from the second layer member 40 and the electrode 20 during use, the application surface can be reliably attached to the skin 2 during use.
  • the method for manufacturing the biosensor 1 is not particularly limited, and it can be manufactured using any suitable method. An example of a method for manufacturing the biosensor 1 will be described.
  • the first layer member 10, electrode 20, sensor section 30, and second layer member 40 shown in FIGS. 1 and 2 are prepared.
  • the first layer member 10, the electrode 20, the sensor section 30, and the second layer member 40 are not particularly limited as long as they can be manufactured by any suitable manufacturing method.
  • the method for manufacturing the cover member 11 that constitutes the first layer member 10 is not particularly limited, and a general manufacturing method can be used.
  • the cover member 11 may be manufactured using, for example, a 3D printer.
  • the sensor section 30 is installed on the second layer member 40. Thereafter, the first layer member 10, electrode 20, sensor section 30, and second layer member 40 are stacked in this order from the first layer member 10 side to the second layer member 40 side. Thereby, the biosensor 1 shown in FIG. 1 is obtained.
  • FIG. 5 is an explanatory diagram showing a state in which the biosensor 1 of FIG. 1 is attached to the chest of the subject P.
  • the biosensor 1 is placed with the longitudinal direction (Y-axis direction) aligned with the sternum of the subject P, with one electrode 20 on the upper side and the other electrode 20 on the lower side. It is attached to P's skin.
  • the biosensor 1 is attached to the skin of the subject P using the second adhesive layer 43 shown in FIG. Acquire biological signals such as electrocardiogram signals.
  • the biosensor 1 stores the acquired biosignal data in a nonvolatile memory such as a flash memory mounted on the component mounting section 321.
  • the biosensor 1 includes the first layer member 10, the electrodes 20, and the sensor main body 32, and the cover member 11 constituting the first layer member 10 has the first sheet portion 112 in the plan view of the biosensor 1. and a second seat portion 113.
  • the first sheet part 112 has a bending rigidity of 0.01 N ⁇ mm 2 to 2.0 N ⁇ mm 2
  • the second sheet part 113 has a bending rigidity of 1.0 N ⁇ mm 2 to 20 N ⁇ mm 2 . Since the first sheet portion 112 is formed thicker than the second sheet portion 113, it has higher mass and bending rigidity than the second sheet portion 113.
  • the electrode 20 exerts a pressing effect on the skin 2 by the first sheet portion 112, and the electrode 20 can be stably adhered to the skin 2. Therefore, the state in which it is attached to the skin 2 can be maintained.
  • the second sheet portion 113 is thin and has appropriate flexibility, the second sheet portion 113 can be easily expanded, such as in the longitudinal direction of the biosensor 1. Therefore, the biosensor 1 can improve adhesion to the surface of the skin 2. Therefore, the biosensor 1 gradually follows the large deformation of the skin 2 due to body movement, thereby suppressing peeling from the skin 2, maintaining the reliability of adhesion to the surface of the skin 2 without reducing the wearing comfort.
  • skin contact impedance can be improved.
  • the adhesion reliability to the surface of the skin 2 can be evaluated by conducting a tensile durability test, a twisting durability test, a bending durability test, etc.
  • a high-performance artificial skin model (trade name: Bioskin Plate, Beaulux Co., Ltd.) is used as a substitute for the skin 2, and the biosensor 1 is attached and fixed.
  • a general surface condition tensile tester such as a small tabletop durability tester, set the Bioskin plate so that the strain is at a predetermined value (for example, 20%), and test once per second.
  • Evaluation can be made by repeatedly elongating the biosensor several times until peeling occurs at the end of the biosensor, and checking the number of times until peeling occurs (number of repetitions).
  • the biosensor 1 When conducting a torsional durability test, for example, the biosensor 1 is fixed to the above-mentioned bioskin plate, set in a general surface condition no-load torsion tester such as a small tabletop durability tester, and the torsional Set the tilt angle to a predetermined value (for example, 20°). Then, evaluation can be made by repeatedly twisting the bioskin plate and checking the number of times it takes to peel off (the number of repetitions).
  • a general surface condition no-load torsion tester such as a small tabletop durability tester
  • the biosensor 1 When performing a bending durability test, for example, the biosensor 1 is fixed to the above-mentioned bioskin plate, set in a general bending tester such as a small tabletop durability tester, and bent around the long axis direction of the housing. Set the angle to a predetermined value (for example, 90°). Note that when performing the bending durability test, the biosensor 1 may be tested without the sensor body 32 inside. The evaluation can then be made by repeatedly bending the bioskin plate and checking the number of times it takes to peel off (the number of repetitions).
  • a general bending tester such as a small tabletop durability tester
  • the electrode 20 provided in the biosensor 1 has a predetermined size (4 cm square).
  • the end of the copper foil tape is attached to the end of the electrode 20, and the opposite side is fixed with a cable having an alligator clip.
  • the biosensor 1 is attached to the skin 2 of the subject, and the contact impedance with the skin 2 is measured for 1 minute to perform evaluation.
  • the cover member 11 can be formed into a substantially rectangular shape in a plan view of the biosensor 1, and both ends in the longitudinal direction can be rounded. Both ends of the cover member 11 in the longitudinal direction are easily deformed due to deformation of the surface of the skin 2, so even if the surface of the skin 2 is deformed due to body movement, the biosensor 1 remains stuck to the surface of the skin 2. Since it is easy to maintain, the reliability of adhesion to the surface of the skin 2 can be further improved.
  • the biosensor 1 has roundness at both longitudinal ends of the cover member 11 to prevent the longitudinal ends of the biosensor 1 from digging into the skin 2 even if the surface of the skin 2 is deformed due to body movement. Since it can be suppressed, it is possible to reduce the pain caused to the subject.
  • the biosensor 1 can include two sets of notches 13 on the longitudinal side of the cover member 11. Thereby, the cover member 11 can be deformed flexibly in response to deformation of the surface of the skin 2 due to body movement, so that the state of being stuck to the surface of the skin 2 can be maintained more reliably.
  • the thickness of the second sheet portion 113 can be 60% or less of the thickness of the first sheet portion 112.
  • the second sheet portion 113 can reliably exhibit its flexibility, so even if the surface of the skin 2 is deformed due to body movement, the biosensor 1 can maintain a state stuck to the surface of the skin 2.
  • the reliability of adhesion to the surface of the skin 2 can be further improved.
  • the electrode 20 can be provided on the surface on the skin 2 side so that the electrode 20 is disposed within the first sheet portion 112 when the biosensor 1 is viewed from above. Since the first sheet portion 112 is formed thicker than the second sheet portion 113, the electrode 20 can contact the skin 2 while being pressed. Thereby, contact between the electrode 20 and the skin 2 can be enhanced. Further, while the biosensor 1 is attached to the skin 2 of the subject, the electrode 20 can maintain stable contact with the skin 2 even if the surface of the skin 2 is deformed due to body movement or the like. Can be done. Therefore, the biosensor 1 can improve the contact impedance of the electrode 20 more stably and can be stably attached to the subject.
  • the biosensor 1 includes a first layer member 10, a first base material 121, a first adhesive layer 122, and an upper adhesive layer 123. It can be formed to have a shape corresponding to the outermost shape of. Since the first adhesive layer 122 has adhesive properties, the electrode 20 can be brought into contact with the surface of the skin 2 while being stably attached to the first layer member 10 by the first adhesive layer 122. Therefore, the biosensor 1 can lower the contact impedance of the electrode 20 with the surface of the skin 2, suppress generation of noise, and can be more stably attached to the skin 2. Moreover, since the first base material 121 has a shape corresponding to the outermost shape of the cover member 11, it is possible to prevent only the cover member 11 from coming into contact with the skin 2. Therefore, the biosensor 1 can improve the detection accuracy of biosignals during use, and can stably maintain adhesion to the living body.
  • the biosensor 1 can have a second adhesive layer 43 on the surface of the second layer member 40 opposite to the first layer member 10 side. Thereby, the biosensor 1 can attach the second layer member 40 to the skin 2 via the second adhesive layer 43, so that the contact impedance of the electrode 20 with the surface of the skin 2 can be reduced. Therefore, the biosensor 1 can further improve the detection accuracy of biosignals during use, and can maintain more stable adhesion to the skin 2.
  • the biological sensor 1 can have a bending rigidity of 0.005 N ⁇ mm 2 to 0.035 N ⁇ mm 2 when the thickness of the first base material 121 is 0.2 mm. Since the first base material 121 can exhibit flexibility and have appropriate bending rigidity, it deforms flexibly in response to deformation of the surface of the skin 2 due to body movement, and allows the electrode 20 to be attached to the skin 2. The state can be maintained by pressing. Therefore, the biosensor 1 can reliably maintain a state of sticking to the surface of the skin 2, maintain adhesion reliability to the surface of the skin 2, and reduce the contact impedance of the electrode 20 with the surface of the skin 2. Can be maintained at a low level.
  • the biosensor 1 can stably measure biometric information from the skin 2 during use for a long period of time, so it can be effectively used as a pasted biosensor that is attached to a person's skin 2, etc. Can be used.
  • the biosensor 1 can be suitably used, for example, in a wearable device for healthcare, which is attached to the skin of a living body, has high electrocardiogram detection sensitivity, and is required to have a high suppression effect on noise generated in the electrocardiogram.
  • the structure of the cover member 11 is not limited to the structure shown in FIG. 1 etc. as long as it has the first sheet part 112 and the second sheet part 113.
  • An example of another configuration of the cover member 11 is shown below.
  • the cover member 11 does not need to have the notch 13 on the side surface in the longitudinal direction.
  • the cover member 11 does not have a notch 13 on its longitudinal side surface and has a rectangular shape with rounded corners of the first sheet part 112 and the second sheet part 113. may be formed.
  • the cover member 11 has a rectangular shape in which the first sheet portion 112 and the second sheet portion 113 have semicircular ends in the longitudinal direction, and the second sheet portion 113 has a rectangular shape in plan view.
  • the seat portions 113 may be provided only at both ends of the cover member 11 in the longitudinal direction.
  • Example 1 (Preparation of cover member) A cover member having a shape as shown in FIG. 4 was designed using three-dimensional CAD design software (Solid Works). Cover member 1-1 was produced using a 3D printer (Object260, STRATASYS. Ltd.). The cover member 1-1 was formed into a substantially rectangular shape with a rounded tip in plan view using a 3D printer. The cover member 1-1 has a protrusion that protrudes in the height direction in the central portion in the longitudinal direction, a first seat part that is one step lower than the protrusion, and a first seat part that is one step lower than the first seat part around the protrusion. The second sheet portion was formed to have a thinner second sheet portion.
  • the accommodating portion includes a protrusion protruding in the height direction in the central portion in the longitudinal direction, and a second seat portion formed to be inclined from the protrusion toward the second seat portion located on both tip end sides. It was formed to have one sheet portion.
  • the width was 40 mm and the total length was 124 mm.
  • the hardness of the cover member was made to have a Shore D hardness of 40 m.
  • the thickness of the first sheet portion was 2 mm, and the width was 30 mm.
  • the thickness of the second sheet portion was 1 mm, and the width was 5 mm. Note that the width of the first sheet portion was defined as the maximum distance in the lateral direction of the cover member 1-1.
  • the width of the second sheet portion was defined as the maximum distance between the outer shape of the first sheet portion and the outer shape of the second sheet portion.
  • FIG. 9 shows dimensions of the cover member 1-1 in a plan view.
  • the Young's modulus of the acrylic resin used for producing the cover member was measured.
  • a film having a size of 10 cm long x 10 cm wide x 1 mm thick was produced using a 3D printer (Object 260, STRATASYS.Ltd) using acrylic resin as a raw material.
  • the film was cut into 5 cm length x 1 cm width to prepare samples for measuring Young's modulus.
  • the sample was placed in a tensile testing machine, and both ends of the sample in the longitudinal direction were fixed with chucks so that the distance between the chucks was 2 cm. Thereafter, one chuck was pulled in the longitudinal direction of the sample at a pulling speed of 300 mm/min, and the Young's modulus was measured by an elongation test.
  • Double-sided adhesive tape (KE311, manufactured by Nitto Denko Corporation, thickness: 60 ⁇ m) was attached as the first adhesive layer.
  • the double-sided adhesive tape is a double-sided adhesive tape with an adhesive (acrylic resin) formed on its surface.
  • a silicone tape ST503 (HC) 60, manufactured by Nitto Denko Corporation, thickness: 60 ⁇ m was attached as an upper adhesive layer to the upper surface of the porous base material to prepare an upper sheet.
  • the contents of the conductive polymer, binder resin, and plasticizer with respect to 100.0 parts by mass of the conductive composition were 10.8 parts by mass, 72.5 parts by mass, and 16.7 parts by mass, respectively.
  • the prepared conductive composition aqueous solution A was applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film (PET-50-SCA1, manufactured by Fujiko Co., Ltd., thickness 50 ⁇ m) whose surface had been treated with a silicone release agent. Coated. Thereafter, the PET film coated with the conductive composition aqueous solution A is transferred to a drying oven (SPHH-201, manufactured by ESPEC), and the conductive composition aqueous solution A is heated and dried at 135°C for 3 minutes to make it conductive. A cured product of the composition was prepared. The cured product was punched and molded into a desired shape (pressing) into a sheet to produce an electrode that is an electrode sheet (bioelectrode) with a thickness of 20 ⁇ m.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the contents of the conductive polymer, binder resin, and plasticizer contained in the electrode sheet are the same as those of the conductive composition, and are 11.2 parts by mass, 29.6 parts by mass, and 59.2 parts by mass, respectively. It was a department.
  • a sensor unit including a battery and a control unit was installed in the center of the upper surface of the second laminated sheet. Thereafter, a pair of electrodes was attached to the attachment surface side of the first adhesive layer while being sandwiched between the first adhesive layer of the first laminated sheet and the second laminated sheet, and the electrodes were connected to the wiring of the sensor section. . Thereafter, the sensor part is placed in the accommodation space formed by the first laminated sheet and the cover member, and the first sheet is placed so that the connecting part is located approximately within the first sheet part of the cover member in a plan view of the biosensor. A biosensor was produced by laminating a cover member on the laminated sheet.
  • Example 2 In Example 1, the biosensor was fabricated in the same manner as in Example 1, except that the structure of cover member 1-1 was changed to the contents shown in Table 1 to produce cover members 1-2 and 1-3. Created.
  • Example 4 In Example 1, instead of cover member 1-1, cover members 2-1 and 2-2 were fabricated by molding into a predetermined shape as shown in FIG. 6 and having the contents shown in Table 1. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 10 shows the dimensions of the cover members 2-1 and 2-2 in plan view.
  • Example 6 In Example 1, in place of the cover member 1-1, a cover member 3 was manufactured by molding it into a predetermined shape as shown in FIG. 7 and having the contents shown in Table 1. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 11 shows dimensions of the cover member 3 in a plan view.
  • Example 7 In Example 1, in place of the cover member 1-1, a cover member 4 was produced which was molded into a predetermined shape as shown in FIG. 8 and had the contents shown in Table 1. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 12 shows dimensions of the cover member 4 in a plan view.
  • Example 8 In Example 1, instead of the cover member 1-1, a plurality of molded bodies made of styrene elastomer (Hybler 5127, Kuraray Co., Ltd.) were stacked together, heated to 120°C, and then pressure was applied from above. Cover member 1-4 having the contents shown in Table 1 was produced by melt-bonding. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • a biosensor was produced in the same manner as in Example 1, except that the structure of cover member 1-1 was changed to the contents shown in Table 1 to produce cover member 1-5.
  • Example 2 In Example 1, in place of the cover member 1-1, a cover member 2-3 was fabricated by molding into a predetermined shape as shown in FIG. 6 and having the contents shown in Table 1. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 1 instead of cover member 1-1, cover members 5-1 and 5-2 were fabricated by molding into a predetermined shape as shown in FIG. 9 and having the contents shown in Table 1. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • FIG. 13 shows the dimensions of the cover members 5-1 and 5-2 in plan view.
  • Example 5 In Example 1, a cover member 1-6 having the contents shown in Table 1 was produced by molding a styrene resin instead of the cover member 1-1. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • Example 6 In Example 1, instead of the cover member 1-1, silicone resin (KE-1950-40A/B, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.) was poured into a mold made with a 3D printer to form a predetermined shape as shown in FIG. A cover member 5-3 having the contents shown in Table 1 was produced. Other than that, a biosensor was produced in the same manner as in Example 1.
  • silicone resin KE-1950-40A/B, Shin-Etsu Silicone Co., Ltd.
  • Example 7 A biosensor was produced in the same manner as in Example 1, except that the styrene resin was replaced with a urethane resin as the material of the first base material.
  • a biosensor was produced in the same manner as in Example 1, except that the styrene resin was replaced with a silicone resin as the material of the first base material.
  • Adhesion reliability and contact impedance were measured and evaluated using the biosensors of each of the above Examples and Comparative Examples. Adhesion reliability was evaluated by performing a tensile durability test, a twisting durability test, and a bending durability test. Table 2 shows the measurement results for each characteristic.
  • Bioskin Plate A high-performance artificial skin model (Beaulux Co., Ltd., trade name: Bioskin Plate, hereinafter referred to as Bioskin Plate) was used as a substitute for skin, and a biosensor was attached and fixed.
  • the Bioskin plate was set in a small tabletop durability testing machine (Yuasa System Equipment Co., Ltd., surface condition tensile testing machine), the Bioskin plate was set so that the strain was 20%, and it was repeatedly stretched once per second. The test was repeated until peeling occurred at the end of the biosensor, and the number of times until peeling occurred was examined and evaluated based on the following evaluation criteria.
  • the upper limit of the number of repetitions of elongation of the bioskin plate was 500 times. If the number of times until peeling occurs is 300 times or more, it was evaluated that it would not peel off while being attached to a living body and biological signals could be acquired almost stably (Table 2, A , B, C). (Evaluation criteria) A: The number of times until peeling occurs is over 400 times. B: The number of times until peeling occurs is more than 300 times and less than 400 times. C: The number of times until peeling occurs is more than 200 times and less than 300 times. D: The number of times until peeling occurs is more than 100 times and less than 200 times. E: The number of times until peeling occurs is 100 times or less.
  • B The number of times until peeling occurs is more than 150 times and less than 250 times.
  • C The number of times until peeling occurs is more than 50 times and less than 150 times.
  • D The number of times until peeling occurs is more than 10 times and less than 50 times.
  • E The number of times until peeling occurs is 10 times or less.
  • Bending durability test Fix the biosensor without the sensor body inserted into the bioskin plate, set it on a small tabletop durability tester (bending tester), and bend it at a 90 degree angle around the long axis of the casing. It was set and repeatedly bent, and the number of times it took until peeling occurred was measured and evaluated based on the following evaluation criteria. The upper limit of the number of repetitions of bending the bioskin plate was 100 times. (Evaluation criteria) A: The number of times until peeling occurs is over 90 times. B: The number of times until peeling occurs is more than 70 times and less than 90 times. C: The number of times until peeling occurs is more than 40 times and less than 70 times. D: The number of times until peeling occurs is more than 20 times and less than 40 times. E: The number of times until peeling occurs is 20 times or less.
  • a biosensor was created using electrodes cut to an area of 4 cm 2 . An end of a copper foil tape cut to a width of 5 mm and a length of 10 cm was attached to the electrode end, and the opposite side was fixed with a cable having an alligator clip. After connecting the opposite clip to an impedance analyzer (IM3570, manufactured by Hioki Electric Co., Ltd.), the biosensor was attached to the subject's inner arm, and the contact impedance with the skin was measured for 1 minute, and evaluated based on the following evaluation criteria. (Evaluation criteria) A: Contact impedance is 20 k ⁇ or less. B: Contact impedance is more than 20 k ⁇ and less than 30 ⁇ . C: Contact impedance is more than 30 k ⁇ and less than 40 ⁇ . D: Contact impedance is more than 40 k ⁇ and less than 50 ⁇ . E: Contact impedance exceeds 50 k ⁇ .
  • C Of all the evaluation items, two are rated A, and the rest are rated C or D.
  • D Of all the evaluation items, there is one B, and two or more of the remaining evaluation items are D.
  • E Of all the evaluation items, two or more are E, and the rest are B, C, or D.
  • the biosensor of each of the above embodiments has a structure in which the structure of the first sheet part and the second sheet part of the cover member is set to a predetermined value or less. It was possible to improve the adhesion reliability and the contact impedance. Therefore, it can be said that the biosensor according to this embodiment can be effectively used to continuously measure an electrocardiogram for a long time even if it is attached to the skin of a subject for a long time (for example, 24 hours).
  • a biosensor attached to a living body A sensor body that acquires biological information, an electrode connected to the sensor body; a first layer member having a storage space in which the sensor body is stored and an opening of the storage space, and a cover member having a longitudinal direction;
  • the cover member includes a first sheet portion formed in a region including the electrode outside the storage space, and a first sheet portion formed on at least both ends in the longitudinal direction of the outer periphery of the first sheet portion.
  • a second sheet portion formed therein and having a thickness thinner than the first sheet portion;
  • the bending rigidity of the first sheet portion is 0.01 N ⁇ mm 2 to 2.0 N ⁇ mm 2
  • the cover member is formed in a rectangular shape when viewed from above, and has rounded ends or corners in the longitudinal direction.
  • the cover member has one or more notches on a longitudinal side surface.
  • ⁇ 4> The biosensor according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, wherein the thickness of the second sheet portion is 60% or less of the thickness of the first sheet portion.
  • ⁇ 5> The biosensor according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the electrode is provided on the living body side surface of the first sheet portion in plan view of the biosensor.
  • the first layer member is a first base material provided on the opening side of the cover member and having a through hole at a position corresponding to the storage space; a first adhesive layer provided on the living body side surface of the first base material and to which the electrode is attached; an upper adhesive layer for pasting the cover member and the first base material; Equipped with The biosensor according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 5>, wherein the first base material has a shape corresponding to the outermost shape of the cover member in a plan view of the biosensor.
  • a second layer member is provided on a surface of the first base material opposite to the cover member, the second layer member being attached to expose the electrode and covering the sensor body;

Abstract

本発明に係る生体センサは、生体に貼付される生体センサであって、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、前記センサ本体が収納される収納空間と前記収納空間の開口部とを有し、長手方向を有するカバー部材を有する第1層部材を備え、前記カバー部材は、前記生体センサの平面視において、前記収納空間の外側の前記電極を含む領域に形成された第1シート部と、前記第1シート部の外周のうち少なくとも長手方向の両端側に形成され、前記第1シート部よりも厚さが薄い第2シート部とを有し、前記第1シート部の曲げ剛性が0.01N・mm~2.0N・mmであり、前記第2シート部の曲げ剛性が1.0N・mm~20N・mmである。

Description

生体センサ
 本発明は、生体センサに関する。
 病院、診療所等の医療機関、介護施設、自宅等において、例えば、心電図波形、脈波、脳波、筋電等の生体情報を取得するウェアラブルな生体センサが用いられる。生体センサは、生体と接触して被験者の生体情報を取得する生体電極を備えており、生体情報を測定する際には、生体センサを被験者の皮膚に貼り付けて、生体情報に関する電気信号を生体電極で取得することで、生体情報が測定される。
 このような生体センサとして、例えば、センサ本体と、電極と、上部シートにカバーを積層し、センサ本体が収納可能に形成された第1層部材と、第1層部材の生体側の面に貼り付けられ、センサ本体が設置されると共に電極が露出するように形成された第2層部材とを有する生体センサが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
 この生体センサでは、第1層部材の生体と対向する面に第1粘着層が設けられ、第2層部材の生体と対向する面に第2粘着層が設けられ、第1粘着層及び第2粘着層を皮膚に貼り付けながら、第2層部材から露出させた状態で第1粘着層に貼り付けられている電極で生体情報を取得している。
日本国特許第6947955号
 ここで、特許文献1の生体センサ等のような生体センサは、被験者の皮膚等の生体表面に長時間貼り付けて使用されることが多い。そのため、被験者への負担を軽減しながら生体情報に関する電気信号を長時間安定して取得するためには、生体センサが生体からの剥がれ難くすると共に装着感の低下を抑えて生体表面への接着信頼性を高めることが重要である。また、生体情報を感度良く取得するためには、生体電極を生体に密着させて接触インピーダンスを低下させることが望ましい。
 本発明の一態様は、生体表面に対する接着信頼性を向上させると共に、接触インピーダンスを向上させることができる生体センサを提供することを目的とする。
 本発明に係る生体センサの一態様は、
 生体に貼付される生体センサであって、
 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、
 前記センサ本体が収納される収納空間と前記収納空間の開口部とを有し、長手方向を有するカバー部材を有する第1層部材を備え、
 前記カバー部材は、前記生体センサの平面視において、前記収納空間の外側の前記電極を含む領域に形成された第1シート部と、前記第1シート部の外周のうち少なくとも長手方向の両端側に形成され、前記第1シート部よりも厚さが薄い第2シート部とを有し、
 前記第1シート部の曲げ剛性が0.01N・mm~2.0N・mmであり、
 前記第2シート部の曲げ剛性が1.0N・mm~20N・mmである。
 本発明に係る生体センサの一態様は、生体表面に対する接着信頼性を向上させると共に、接触インピーダンスを向上させることができる。
本発明の実施形態に係る生体センサを示す全体構成を示す斜視図である。 生体センサの各部品の例を示す平面図である。 生体センサの長手方向の断面図であり、図1のI-I断面図である。 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。 ノイズのない心電図波形の一例を示す説明図である。 カバー部材の他の構成の一例を示す平面図である。 カバー部材の他の構成の一例を示す平面図である。 カバー部材の他の構成の一例を示す平面図である。 カバー部材1-1の平面視における各寸法を示す図である。 カバー部材2-1及び2-2の平面視における各寸法を示す図である。 カバー部材3の平面視における各寸法を示す図である。 カバー部材4の平面視における各寸法を示す図である。 カバー部材5-1及び5-2の平面視における各寸法を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書において数値範囲を示す「~」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
<生体センサ>
 本実施形態に係る生体センサについて説明する。なお、生体とは、人体(人)、並びに牛、馬、豚、鶏、犬及び猫等の動物等をいう。本実施形態に係る生体センサは、生体用、中でも人体用として好適に用いることができる。本実施形態では、一例として、生体が人である場合について説明する。
 本実施形態に係る生体センサは、生体の一部(例えば、皮膚、頭皮又は額等)に貼付して生体情報の測定を行う貼付型生体センサである。本実施形態では、生体センサが人の皮膚に貼付して、人の生体情報に関する電気信号(生体信号)を測定する場合について説明する。
 図1は、本実施形態に係る生体センサを示す全体構成を示す斜視図である。図1の左側は、本実施形態に係る生体センサの外観を示し、図1の右側は、本実施形態に係る生体センサの各部品を分解した状態を示す。図2は、生体センサの各部品の例を示す平面図である。図3は、生体センサの長手方向の断面図であり、図1のI-I断面図である。
 図1及び図2に示すように、生体センサ1は、平面視において略楕円状に形成された板状(シート状)部材である。図2及び図3に示すように、生体センサ1は、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40を有し、第1層部材10、電極20及び第2層部材40を第1層部材10側から第2層部材40側に向かってこの順に積層することで形成される。生体センサ1では、第1層部材10、電極20及び第2層部材40が生体の一例である皮膚2への貼付面を形成する。生体センサ1は、貼付面を皮膚2に貼付して、皮膚2と電極20との間の電位差(分極電圧)を測定することで、被験者の生体情報に関する電気信号(生体信号)を測定する。
 図1~図3では、3軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の3次元直交座標系を用い、生体センサの短手方向をX軸方向、長手方向をY軸方向とし、高さ方向(厚さ方向)をZ軸方向とする。生体センサ1が生体(被検体)に貼り付けられる側(貼付側)の反対方向(外側)を+Z軸方向とし、貼付側を-Z軸方向とする。以下の説明において、説明の便宜上、+Z軸方向を上側又は上、-Z軸方向を下側又は下という場合があるが、普遍的な上下関係を表すものではない。
 なお、生体信号は、例えば、心電図波形、脳波、脈拍等を表す電気信号である。
 本願発明者は、生体センサ1を使用するに当たり、第1層部材10の表面側に設けられるカバー部材11の曲げ変形のし易さが、電極20の皮膚2に対する接着力と、皮膚2の表面に対する貼付性に与える影響に着目した。そして、本願発明者は、生体センサ1の平面視において、カバー部材11の、電極20を含む領域の厚さを厚くし、電極20を含む領域の外周側のうち少なくとも長手方向の両端の厚さを薄くすることを検討した。本願発明者は、カバー部材11をこのように構成すれば、電極20の皮膚2の表面に対する密着性を高めると共に、カバー部材11の外周をその内側よりも曲げ変形し易くすることができるため、生体センサ1の使用時に電極20の接触インピーダンスを高めると共に、生体センサ1の電極20への貼付性が高められることを見出した。
[第1層部材]
 図1及び図2に示すように、第1層部材10は、カバー部材11及び上部シート12をこの順に積層して備える。カバー部材11及び上部シート12は、平面視において略同一の外形形状を有する。
 第1層部材10は、平面視において、長手方向(Y軸方向)と短手方向(X軸方向)を有する矩形状の形状を有し、長手方向の両端に半円状に形成された丸みを有してよい。
 また、第1層部材10は、長手方向の両方の面にそれぞれ対応するように形成された2組の切欠き部13を有してよい。2組の切欠き部13は、第1層部材10の短手方向の中心を通る軸に対して対称となるように配置されてよい。なお、切欠き部13の数は、特に限定されず、第1層部材10の大きさ、形状等に応じて適宜任意の数としてよい。
(カバー部材)
 図3に示すように、カバー部材11は、生体センサ1の最も外側(+Z軸方向)に位置しており、上部シート12の上面に接着されている。カバー部材11は、カバー部材11の平面視において、長手方向(Y軸方向)の中央部分に図1の高さ方向(+Z軸方向)に向けて突出した突出部111と、突出部111の短手方向(X軸方向)及び長手方向(Y軸方向)の外周に設けられる第1シート部112と、第1シート部112の外周に設けられる第2シート部113を有する。なお、平面視において、第1シート部112の外周と第2シート部113の外周との長手方向の距離と短手方向の距離とは、略同一でもよいし、異なってもよい。
 カバー部材11は、切欠き部13の一部を構成する切欠き部11aを有する。
 カバー部材11は、突出部111及び第1シート部112の内側(貼付側)に、皮膚2側に凹状に形成された窪み111aを有するように形成された開口部を有する。窪み111aは、少なくとも一部の収納空間Sを形成し、センサ部30の少なくとも一部が収納可能な大きさを有すればよい。突出部111の内側(貼付側)には、突出部111の内面の窪み111a、電極20及び第2層部材40により、センサ部30を収納する収納空間Sが形成される。
 突出部111、第1シート部112及び第2シート部113の上面及び下面は、それぞれ、平坦に形成されてよい。
 なお、突出部111、第1シート部112及び第2シート部113は、長手方向(Y軸方向)の中央部分に、図1の高さ方向(+Z軸方向)に向けて略ドーム状に突出するように形成されてよい。
 第1シート部112は、突出部111から第2シート部113側に向かって厚みが薄くなるように傾斜して形成されてよい。第1シート部112の長手方向と短手方向の形状や傾斜は、同じでもよいし、異なっていてもよい。
 第1シート部112は、図4に示すように、生体センサ1の平面視において、電極20の少なくとも一部と重複する位置の上方に形成されてよい。第1シート部112は、電極20が皮膚2に対して安定して張り付いた状態を維持する点から、生体センサ1の平面視において、電極20を全て含むように形成されていることが好ましい。
 図1に示すように、第2シート部113は、第1シート部112の外周に設けられ、カバー部材11の長辺方向及び短辺方向の両端側に設けられている。第2シート部113は、第1シート部112と一体に形成されてよい。第2シート部113は、第1シート部112からカバー部材11の長辺方向又は短辺方向に向かって第2シート部113の厚みが薄くなるように傾斜して形成されてよい。
 第2シート部113は、長手方向(-Y軸方向)側に形成される第2シート部113Aと、長手方向(+Y軸方向)側に形成される第2シート部113Bと、突出部111のX軸方向(短手方向)側に形成される第2シート部113Cとで構成されてよい。なお、第2シート部113は、第2シート部113A及び第2シート部113Bのみで構成されてもよい。
 カバー部材11は、例えば、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、架橋ゴム等の柔軟性を有する材料を用いて形成されてよい。
 熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ニトリル系熱可塑性エラストマー、ナイロン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー、スチレン-ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン-イソプレンブロック共重合体又はその水添化物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。
 架橋ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン-ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム及びハロゲン化ブチルゴムが挙げられる。また、カバー部材11は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のベース樹脂を支持体として支持体の表面に上記の柔軟性を有する材料を積層することにより形成してもよい。カバー部材11を上記の柔軟性を有する材料等を用いて形成することで、カバー部材11の収納空間Sに配置されるセンサ部30が保護されると共に、生体センサ1に上面側から加えられる衝撃が吸収されてセンサ部30に加わる衝撃が和らげられる。
 突出部111の上面及び側壁の厚さは、第1シート部112及び第2シート部113の厚さよりも厚くてよい。これにより、突出部111の柔軟性を第1シート部112及び第2シート部113の柔軟性に比べて低くすることができ、生体センサ1に加わる外力からセンサ部30を保護することができる。
 第1シート部112の厚さは、第2シート部113の厚さよりも厚い。これにより、第1シート部112の曲げ剛性は第2シート部113の曲げ剛性よりも高くなり、第1シート部112の重さは第2シート部113の重さよりも重くなるので、皮膚2側に加わる応力は大きくなると共にその変動が抑えられる。そのため、電極20は皮膚2側に安定して押圧される。
 突出部111及び第1シート部112の上面及び側壁の厚さは、適宜設計可能であり、例えば、1.5mm~3mmとしてよい。第2シート部113の厚さも、適宜設計可能であり、例えば、0.5mm~1mmとしてよい。
 なお、突出部111、第1シート部112及び第2シート部113の厚さとは、突出部111、第1シート部112及び第2シート部113の表面に垂直な方向の長さをいう。突出部111、第1シート部112及び第2シート部113の厚さは、例えば、突出部111、第1シート部112及び第2シート部113の断面において、任意の場所を測定した時の厚さであり、任意の場所で複数箇所測定した場合には、これらの測定箇所の厚さの平均値としてもよい。
 厚さが薄い第2シート部113は、突出部111及び第1シート部112に比べて柔軟性が高いため、生体センサ1を皮膚2に貼り付けた場合に、伸張、屈曲及び捻れ等の体動による皮膚2の表面の変形に追従して変形し易い。これにより、皮膚2の表面が変形した場合に第2シート部113に加わる応力を緩和することができ、生体センサ1が皮膚2から剥がれ難くすることができる。
 第2シート部113の厚さは、第1シート部112の厚さの60%以下であることが好ましく、50%以下であることがより好ましく、35%以下であることがさらに好ましい。第2シート部113の厚さが第1シート部112の厚さの60%以下であれば、第2シート部113は柔軟性を確保でき、皮膚2に対して安定して接着できる。
 第2シート部113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してよい。これにより、第2シート部113の外周部の柔軟性をさらに高くすることができ、第2シート部113の外周部の厚さを薄くしない場合に比べて、生体センサ1が皮膚2に貼り付けられた場合の装着感を向上させることができる。なお、後述するように、上部シート12は、皮膚2の表面が変形した場合に第2シート部113に加わる応力を減らすことができる。
 カバー部材11の透湿度は、適宜設計可能であり、例えば、300g/(m・day)以下としてよい。カバー部材11の透湿度が300g/(m・day)以下であれば、生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する汗等による水蒸気がカバー部材11に到達した際に、水蒸気をカバー部材11を介して生体センサ1の外部に放出することができる。
 カバー部材11の硬度は、適宜任意の大きさに設計でき、例えば、10~40としてよい。カバー部材11の硬度が上記の好ましい範囲内であれば、体動により皮膚2が伸長した際に、カバー部材11の影響を受けることなく、上部シート12、電極20及び第2層部材40が皮膚2の動きに合わせて変形し易くすることができる。なお、硬度(硬さ)は、ショアA硬度でもよいし、ショアD硬度でもよい。カバー部材11の硬度は、カバー部材11を形成する材質に応じて適宜選択してよく、例えば、カバー部材が熱可塑性樹脂を用いて形成される場合、ショアD硬度を用い、カバー部材が熱可塑性エラストマー又は架橋ゴムを用いて形成される場合、ショアA硬度を用いてよい。
 本明細書において、ショアA硬度及びショアD硬度は、ISO7619-1(JIS K 6253-3:2012)に準拠して測定された値をいう。ショアA硬度は、タイプA(円柱状)の圧子を用いたゴム硬度計(タイプAデュロメータ)により測定されるタイプAデュロメータ硬さであり、ショアD硬度は、タイプD(円錐状)の圧子を用いた硬度計Dタイプ(タイプDデュロメータ)により測定されるタイプDデュロメータ硬さである。JIS K 6253-3:2012の「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-硬さの求め方-第3部:デュロメータ硬さ」に記載されている通り、カバー部材11を用いて所定の大きさを有するシートサンプルを作製して測定したタイプAデュロメータ硬さ及びタイプDデュロメータ硬さの測定値を、カバー部材11のショアA硬度及びショアD硬度としてもよい。
 第1シート部112の曲げ剛性は、1.0N・mm~20N・mmであり、1.0N・mm~20N・mmであることが好ましく、1.0N・mm~20N・mmであることがより好ましい。第1シート部112の曲げ剛性が1.0N・mm未満であると、第1シート部112が硬すぎ、柔軟性に劣り、好ましくない。第1シート部112の曲げ剛性が20N・mmを超えると、第1シート部112が柔らかすぎ、接着性を低下させ、電極の接触インピーダンスを高める可能性がある。
 第2シート部113の曲げ剛性は、0.01N・mm~2.0N・mmであり、0.1N・mm~2.0N・mmであることが好ましく、0.01N・mm~2.0N・mmであることがより好ましい。第2シート部113の曲げ剛性が0.01N・mm未満であると、第2シート部113の変形量が不十分であり、柔軟性に劣るため、皮膚2との密着性が低下し易くなり、好ましくない。第2シート部113の曲げ剛性が2.0N・mmを超えると、第2シート部113が柔らかすぎ、皮膚2との接着性を低下させる可能性がある。
 カバー部材11の引張弾性率は、例えば、常温(23℃±2℃)において、1.5MPa以下としてよい。カバー部材11の常温(23℃±2℃)における引張弾性率が1.5MPa以下であれば、カバー部材11は、生体表面の変形に伴い発生する応力を緩和できるので、生体表面に対して優れた伸縮性を発揮することができる。
(上部シート)
 図3に示すように、上部シート12は、カバー部材11の下面に接着して設けられている。上部シート12は、カバー部材11の突出部111に対向する位置に貫通孔12aを有する。貫通孔12aにより、センサ部30のセンサ本体32は、上部シート12に遮られることなく、カバー部材11の内面の窪み111aと貫通孔12aとにより形成される収納空間Sに収納できる。
 上部シート12は、第1基材121と、第1基材121の電極20と対向する一方の面に電極20が貼り付けられる第1粘着層122と、第1基材121の電極20と対向する一方の面とは反対側の面に設けられる上部用粘着層123を有する。
 上部シート12は、切欠き部13の一部を構成する切欠き部12bを有する。
((第1基材))
 図3に示すように、第1基材121は、カバー部材11の開口部側である貼付側に設けられる。図1に示すように、第1基材121は、シート状に形成される。第1基材121は、可撓性、防水性及び透湿性を有してよい。第1基材121が可撓性、防水性及び透湿性を有することで、第1基材121は皮膚2に接触した状態で延び易くなり、皮膚2に接触した状態を維持できると共に、第1基材121と上部用粘着層123との隙間への液体の侵入を抑制できる。また、皮膚2から発生する汗等による水蒸気は、第1基材121を介して生体センサ1の外部に放出できる。このため、上部シート12は接着耐久性を維持し易くなる。
 第1基材121は、可撓性、防水性及び透湿性を有すれば、多孔質構造を有しない非多孔質体であってもよいし、多孔質構造を有する多孔質体であってもよい。第1基材121が非多孔質体であれば、第1基材121の薄膜化と強度を維持し易く、好ましい。第1基材121が多孔質体であれば、生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する汗等による水蒸気を、第1基材121を介して生体センサ1の外部に放出させ易くなり、好ましい。
 非多孔質体としては、シート状に形成された成形体を用いることができる。
 多孔質体としては、連続気泡、独立気泡、半独立気泡等の気泡構造を有してよい。即ち、多孔質体は、連通気泡を形成する発泡成形により製造された多孔質体(連通気泡構造を有する多孔質体)でもよいし、独立気泡を形成する発泡成形により製造された多孔質体(独立気泡構造を有する多孔質体)でもよいし、半独立気泡を形成する発泡成形により製造された多孔質体(半独立気泡構造を有する多孔質体)でもよい。これらの中でも、より高い防水性を発揮しつつ、薄膜化と強度の維持を図る点から、独立気泡構造を有する多孔質体が好ましい。多孔質体としては、例えば、発泡シート、不織布シート等を用いることができる。
 第1基材121を形成する材料としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等の柔軟性を有する材料を用いることができる。
 熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ニトリル系熱可塑性エラストマー、ナイロン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー、スチレン-ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン-イソプレンブロック共重合体又はその水添化物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーが好ましい。
 第1基材121が非多孔質体である場合、具体的には、日本マタイ製のエスマーURS等のポリウレタンシートを用いてよい。
 第1基材121が多孔質体である場合、具体的には、イノアックコーポレーション製のFOLEC等の発泡シート、日本バイリーン製の貼付薬用基布EW等の不織布シートを用いてよい。
 第1基材121の透湿度は、カバー部材11の透湿度よりも高くてよいが、第1基材121の透湿度は、100g/(m・day)~5000g/(m・day)であることが好ましい。第1基材121の透湿度を100g/(m・day)~5000g/(m・day)とすることで、第1基材121は一方の面側から侵入した水蒸気を第1基材121内を通過させて、他方の面側から安定して放出することができる。
 第1基材121の厚さは、第1基材121の種類等に応じて適宜設定可能であるが、カバー部材11の外周部の厚さより厚いことが好ましい。第1基材121の厚さがカバー部材11の外周部の厚さより厚ければ、カバー部材11の外周部が皮膚2に接触して刺激を与えることを軽減することができる。第1基材121の厚さとしては、例えば、10μm~1.5mmが好ましく、0.7mm~1.0mmがより好ましい。
 第1基材121が発泡シート又は不織布シート等の多孔質体で形成される場合、第1基材121の厚さは、例えば、0.5mm~1.5mmが好ましく、1mm程度がより好ましい。
 第1基材121がポリウレタンシート等の非多孔質体で形成される場合、第1基材121の厚さは、例えば、10μm~300μmが好ましく、30μm程度がより好ましい。
 第1基材121は、カバー部材11の突出部111に対向する位置に貫通孔121aを有する。第1基材121の貫通孔121a以外の表面に第1粘着層122及び上部用粘着層123が設けられることで、第1粘着層122及び上部用粘着層123にも貫通孔122a及び123aを形成できる。貫通孔121a、122a及び123aにより、貫通孔12aが形成される。
 第1基材121の厚さが0.2mmの時の曲げ剛性は、0.005N・mm~0.035N・mmであることが好ましく、0.010N・mm~0.030N・mmであることがより好ましく、0.015N・mm~0.025N・mmであることがさらに好ましい。第1基材121の上記の曲げ剛性が0.005N・mm~0.035N・mmであれば、第1基材121は、適度な柔らかさを有することができるため、体動による皮膚2の表面の変形に対応し易くなる。
((第1粘着層))
 図3に示すように、第1粘着層122は、第1基材121の電極20と対向する一方の面に貼り付けられた状態で設けられている。第1粘着層122は、第1基材121の生体側(-Z軸方向)の面に位置し、皮膚2と第1基材121とを接着する機能と、第1基材121と第2基材41とを接着する機能と、第1基材121と電極20とを接着する機能を有する。
 第1粘着層122は、透湿性を有してよい。これにより、後述するように、生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する汗等による水蒸気を、第1粘着層122を介して第1基材121に逃がし、第1基材121から生体センサ1の外部に放出することができる。第1基材121が、上述の通り、気泡構造を有する場合には、第1粘着層122を介して水蒸気を生体センサ1の外部に放出できる。これにより、生体センサ1を装着した皮膚2と第1層部材10との界面に、汗又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2と第1粘着層122との界面に溜まった水分により第1粘着層122の粘着力が弱まり、生体センサ1が皮膚2から剥がれることを抑止できる。
 第1粘着層122の透湿度は、例えば、1g/(m・day)以上であることが好ましい。第1粘着層122の透湿度は、10000g/(m・day)以下としてよい。第1粘着層122の透湿度が1g/(m・day)以上であれば、第1粘着層122を皮膚2に貼着した際、第1粘着層122から伝わってくる汗等を外部に向けて透過させることができるので、皮膚2の負荷を低減できる。
 第1粘着層122を形成する材料としては、感圧接着性を有する材料を用いてよい。感圧接着性を有する材料としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコーン系粘着剤等を用いることができ、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。アクリル系粘着剤としては、例えば、特開2002-65841号公報に記載のアクリルポリマー等が挙げられる。
 第1粘着層122は、上記材料で形成した粘着テープでもよい。第1粘着層122の上に、カバー部材11を積層して生体センサ1を形成する際、生体センサ1の防水性を向上させると共に、カバー部材11との接合強度を向上させることができる。
 第1粘着層122は、その表面に、厚さが他の部分より薄い(又は厚さがゼロである)凹部が繰り返し交互に配置されるように形成された、波形状の模様(ウェブ模様)が形成されていてもよい。第1粘着層122としては、例えば、その表面にウェブ模様が形成された粘着テープを用いてもよい。第1粘着層122は、その表面にウェブ模様を有することで、第1粘着層122の表面に粘着剤が皮膚2と接触し易い部分と皮膚2と接触し難い部分との両方が存在することになる。第1粘着層122の表面に粘着剤が存在する部分と粘着剤が存在しない部分との両方が存在することになるため、第1粘着層122の表面に皮膚2と接触し易い部分を点在させることができる。第1粘着層122の透湿性は、粘着剤が薄いほど高くなり易い。そのため、第1粘着層122は、その表面にウェブ模様が形成して、粘着剤の厚みが部分的に薄い部分を有することで、ウェブ模様が形成されていない場合に比べて、粘着力を維持しながら、透湿性を向上させることができる。なお、凹部の形状は、波形状の他に、直線状にしてもよいし、円形状にしてもよい。
 粘着剤形成部分及び非粘着部分との幅は、適宜設計可能であり、粘着剤形成部分の幅は、例えば、500μm~1000μmであることが好ましく、非粘着部分の幅は1500μm~5000μmであることが好ましい。粘着剤形成部分及び非粘着部分の幅が、それぞれ、上記の好ましい範囲内であれば、第1粘着層122は、粘着力を維持しつつ優れた透湿性を発揮することができる。
 第1粘着層122の厚さは、適宜任意に設定可能であり、例えば、10μm~300μmとしてよい。第1粘着層122の厚さが10μm~300μmであれば、生体センサ1の薄型化が図れる。
 第1粘着層122の粘着力は、適宜任意に設定可能であり、例えば、ベークライト板に対して、3.0N/10mm~20N/10mmであることが好ましく、4.0N/10mm~15N/10mmであることがより好ましく、5.0N/10mm~10N/10mmであることがさらに好ましい。第1粘着層122の粘着力が3.0N/10mm~20N/10mmであれば、第1粘着層122は、生体センサ1の皮膚2の表面に対する貼付面の一部を構成するため、生体センサ1の生体に対する貼付性の向上が図れる。
((上部用粘着層))
 図3に示すように、上部用粘着層123は、第1基材121の電極20と対向する一方の面とは反対側の面に貼り付けられた状態で設けられている。上部用粘着層123は、第1基材121の上面のうち、カバー部材11の貼付側(-Z軸方向)の平坦面に対応する位置に貼り付けられており、第1基材121とカバー部材11とを接着する機能を有する。
 上部用粘着層123を形成する材料としては、生体適合性を有する材料が用いられる。生体適合性を有する材料としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、シリコーンテープ等を用いることができ、シリコーン系粘着剤を用いることが好ましい。
 上部用粘着層123の厚さは、適宜設定可能であり、例えば、10μm~300μmとしてよい。
[電極]
 図3に示すように、電極20は、第1粘着層122の貼付側(-Z軸方向)の面である下面に、電極20のセンサ本体32側の一部が配線331A及び331Bに接続されつつ、第1粘着層122と下部用粘着層42とに挟み込まされた状態で貼り付けられている。電極20は、第1粘着層122と下部用粘着層42とに挟み込まされていない部分が生体と接触する。生体センサ1が皮膚2に貼付される際に、電極20が皮膚2に接触することで、生体信号を検出できる。なお、電極20は、第2基材41に皮膚2と接触可能に露出した状態で埋没させてもよい。
 電極20は、生体センサ1の平面視において、第1シート部112を含む領域の下方に位置するように設けられてよい。
 電極20は、一対の電極20A及び20Bで構成される。図3に示すように、電極20Aは、図中、左側に配置され、電極20Bは、図中、右側に配置されている。電極20Aは、その長手方向(Y軸方向)の一端側(内側)が端子部332Aに接触され、電極20Bは、その長手方向(Y軸方向)の一端側(内側)が端子部332Bに接触される。一対の電極20A及び20Bは略同じ形状を有している。
 なお、センサ部30の端子部332Aに接触される電極20Aの一端側及びセンサ部30の端子部332Bに接触される電極20Bの一端側を対向部分20aとする。電極20Aにおいて端子部332Aと接触しない部分及び電極20Bにおいて端子部332Bと接触しない部分(長手方向(Y軸方向)の他端側(外側))を、露出部分20bとする。
 電極20は、シート状等、任意の形状を有してよい。
 電極20の平面視における形状は、特に限定されず、用途等に応じて適宜任意の形状に設計されてよい。電極20は、図2に示すように、平面視において、一端側である対向部分20aが円弧状に形成され、他端側である露出部分20bが矩形に形成されてよい。
 電極20は、図2及び図3に示すように、長手方向(Y軸方向)の一端側(内側)に設けられ、幅方向(X軸方向)に細長い長円形状の貫通孔20cと、長手方向(Y軸方向)の他端側(外側)に設けられる円形状の貫通孔20dとを有してよい。これにより、電極20は、第1粘着層122に貼り付けられた状態で、貫通孔20c及び20dから第1粘着層122を貼付側に露出させることができるため、電極20と皮膚2との密着性を高められる。なお、貫通孔20c及び20dの数は特に限定されず、電極20の対向部分20aの大きさ等に応じて適宜設定してよい。
 電極20は、導電性高分子とバインダー樹脂を含む導電性組成物の硬化物、金属、合金等を用いて形成できる。中でも、電極20を生体用に適用した際にアレルギー反応等が生じないようにする等、生体の安全性の観点から、電極20は導電性組成物の硬化物を用いて形成することが好ましい。電極20は、導電性組成物の硬化物がシート状に形成された電極シートを用いてもよい。
 導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリピロール系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子及びこれらの誘導体、並びにこれらの複合体等を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上併用してもよい。これらの中でも、ポリチオフェンにドーパントとしてポリアニリンをドープした複合体を用いることが好ましい。ポリチオフェンとポリアニリンとの複合体の中でも、生体との接触インピーダンスがより低く、高い導電性を有する点から、ポリチオフェンとしてポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOTともいう)にポリアニリンとしてポリスチレンスルホン酸(ポリ4-スチレンサルフォネート;PSS)をドープしたPEDOT/PSSを用いることがより好ましい。
 バインダー樹脂は、水溶性高分子又は水不溶性高分子等を用いることができる。水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール(PVA)及び変性PVA等のヒドロキシル基含有高分子等を用いることができる。
 導電性組成物は、架橋剤及び可塑剤等の一般的な各種添加剤を適宜任意の割合で含んでもよい。架橋剤としては、グリオキシル酸ナトリウム等のアルデヒド化合物等が挙げられる。可塑剤としては、グリセリン、エチレングリコール、プロピレングリコール等が挙げられる。
 金属及び合金としては、Au、Pt、Ag、Cu、Al等の一般的な金属及び合金を用いることができる。
 電極20の厚さは、適宜任意の高さとしてよく、例えば10μm~100μmとしてよい。電極20の厚さが上記の好ましい範囲内であると、電極20は十分な強度及び柔軟性と、変形時の導電安定性を有することができる。
 なお、電極20の厚さとは、突出部111、第1シート部112及び第2シート部113と同様、電極20の表面に垂直な方向の長さをいう。電極20の厚さは、突出部111、第1シート部112及び第2シート部113と同様に測定してよい。
 電極20の面積は、生体センサ1の大きさ等に応じて、適宜任意の大きさとしてよく、例えば2.0cm~5.0cmとしてよい。電極20の面積が2.0cm~5.0cmであれば、電極20に十分な導電安定性を有することができる。なお、電極20の面積の測定方法は、特に限定されず、電極の平面視の画像から算出する等、一般的な測定方法を用いることができる。
(センサ部)
 図3に示すように、センサ部30は、フレキシブル基板31と、センサ本体32と、センサ本体32と接続された接続部33A及び33Bを有する。
 フレキシブル基板31は、生体情報を取得する各種部品が搭載された樹脂基板であり、フレキシブル基板31には、センサ本体32と、接続部33A及び33Bとが配置されている。
 図2に示すように、センサ本体32は、制御部である部品搭載部321と、バッテリ装着部322とを有し、生体情報を取得する。
 部品搭載部321は、生体から取得した生体信号を処理して生体信号データを生成するCPU及び集積回路、生体センサ1を起動するスイッチSW、生体信号を記憶するフラッシュメモリ、発光素子等、フレキシブル基板31に搭載される各種部品を有し、生体情報を取得する。なお、各種部品による回路例は省略する。部品搭載部321は、バッテリ装着部322に装着されるバッテリ34から供給される電力により動作する。
 部品搭載部321は、初期動作を確認する動作確認機器、生体センサ1からの生体情報を読み取る読み取り機器等の外部装置に有線又は無線で送信する。
 バッテリ装着部322は、接続部33Aと部品搭載部321との間に配置され、部品搭載部321に搭載される集積回路等に電力を供給するものである。バッテリ装着部322には、図2に示すように、バッテリ34が装着される。
 接続部33A及び33Bは、センサ本体32の長手方向(Y軸方向)にセンサ本体32とそれぞれ接続された配線331A及び331Bと、配線331A及び331Bの先端側に設けられ、電極20と接続される端子部332A及び332Bを有する。
 配線331A及び331Bの一端は、図3に示すように、それぞれ、電極20に連結されている。図3に示すように、配線331Aの他端は、センサ本体32の外周に沿って部品搭載部321に搭載されるスイッチSW等に接続されている。配線331Bの他端は、部品搭載部321に搭載されるスイッチSW等に接続されている。
 端子部332A及び332Bは、その一端が配線331A及び331Bに連結され、他端の上面が電極20と接触しながら第1層部材10と第2層部材40との間に挟み込まれた状態で配置されている。
 接続部33A及び33Bは、図4に示すように、生体センサ1の平面視において、第1シート部112の下方に形成されてよい。
 バッテリ34は、公知の電池を用いることができる。バッテリ34としては、例えば、CR2025等のコイン型電池を使用することができる。
[第2層部材]
 図3に示すように、第2層部材40は、電極20及びセンサ部30の貼付面側に設けられ、センサ部30を設置する支持基板であると共に皮膚2との貼付面の一部を形成する。図1及び図2に示すように、第2層部材40の幅方向(X軸方向)の両側の外形形状は、第1層部材10の幅方向(X軸方向)の両側の外形形状と略同一としてよい。第2層部材40の長さ(Y軸方向)は、カバー部材11及び上部シート12の長さ(Y軸方向)よりも短く形成されている。図3に示すように、第2層部材40の長手方向の両端は、センサ部30の配線331A及び331Bを第2層部材40と上部シート12との間に挟み込む位置であって、電極20の一部と重なる位置にある。
 第2層部材40は、第2基材41、第2基材41の上面に設けられる下部用粘着層42及び第2基材41の下面に設けられる第2粘着層43を有している。第2基材41、下部用粘着層42及び第2粘着層43は、平面視において、同一形状に形成されてよい。第2層部材40の第2粘着層43と電極20とにより、皮膚2への貼付面が形成されている。電極20及び第2粘着層43の面積に応じて、貼付面の位置に応じて、防水性及び透湿性が相違し、粘着性を相違させることができるので、第2粘着層43の貼付面の面積に応じて、防水性及び透湿性を相違させると共に、粘着性を相違させることができる。
(第2基材)
 第2基材41は、適度な伸縮性、可撓性及び靱性を有する可撓性樹脂を用いて形成することができる。第2基材41を形成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレ-ト、ポリエチレンナフタレ-ト、ポリブチレンナフタレ-ト等のポリエステル系樹脂;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、イミド変性ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂、イミド変性ABS樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合(SAN)樹脂、アクリロニトリル・エチレン-プロピレン-ジエン・スチレン(AES)樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリウレタン系樹脂;シリコーン系樹脂;ポリ塩化ビニル、化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂等のポリ塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂及びPETが好適に用いられる。これらの熱可塑性樹脂は、水分及び水蒸気を透過しない防水性を有する(水分透過性が低い)。そのため、第2基材41は、これらの熱可塑性樹脂を用いて形成されることで、生体センサ1が生体の皮膚2に貼り付けられた状態で、皮膚2から発生する汗又は水蒸気が第2基材41を通って、センサ部30のフレキシブル基板31側に侵入することを抑止できる。
 第2基材41は、その上面側に下部用粘着層42を介してセンサ部30が設置されるため、平板状に形成されていることが好ましい。
 第2基材41の厚さは、適宜任意に選択可能であり、例えば、1μm~300μmとしてよい。
(下部用粘着層)
 図3に示すように、下部用粘着層42は、第2基材41のカバー部材11側(+Z軸方向)の上面に設けられており、センサ部30が接着される。第2層部材40の下部用粘着層42の長手方向の両端側は、電極20の対向部分20aと対向する位置に設けられる。これにより、上部シート12と第2層部材40との間に電極20の対向部分20aと端子部332A及び332Bとを押圧した状態で挟み込むことができ、電極20と端子部332A及び332Bとを導通させることができる。下部用粘着層42は、後述する第2粘着層43と同様の材料を用いることができるため、詳細は省略する。なお、下部用粘着層42は、必ずしも設ける必要はなく、設けなくてもよい。
(第2粘着層)
 図3に示すように、第2粘着層43は、第2基材41の貼付側(-Z軸方向)の下面に設けられており、生体と接触する層である。
 第2粘着層43は、感圧接着性を有することが好ましい。第2粘着層43は、感圧接着性を有することで、生体センサ1を生体の皮膚2に押し付けることで皮膚2に容易に貼り付けることができる。
 第2粘着層43の材料としては、感圧接着性を有する材料であれば特に限定されず、生体適合性を有する材料等が挙げられる。第2粘着層43を形成する材料としては、アクリル系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤等が挙げられる。好ましくは、アクリル系感圧接着剤が挙げられる。
 アクリル系感圧接着剤は、アクリルポリマーを主成分として含有することが好ましい。アクリルポリマーは、感圧接着成分として機能することができる。アクリルポリマーとしては、アクリル酸イソノニル、アクリル酸メトキシエチル等の(メタ)アクリル酸エステルを主成分として含み、アクリル酸等の(メタ)アクリル酸エステルと共重合可能なモノマーを任意成分として含むモノマー成分を重合したポリマーを用いることができる。
 アクリル系感圧接着剤は、カルボン酸エステルをさらに含有することが好ましい。カルボン酸エステルは、アクリルポリマーの感圧接着力を低減して、第2粘着層43の感圧接着力を調整する感圧接着力調整剤として機能する。カルボン酸エステルは、アクリルポリマーと相溶可能なカルボン酸エステルを用いることができる。カルボン酸エステルとしては、トリ脂肪酸グリセリル等を用いることができる。
 アクリル系感圧接着剤は、必要により、架橋剤を含有してもよい。架橋剤は、アクリルポリマーを架橋する架橋成分である。架橋剤としては、ポリイソシアネート化合物(多官能イソシアネート化合物)、エポキシ化合物、メラミン化合物、過酸化化合物、尿素化合物、金属アルコキシド化合物、金属キレート化合物、金属塩化合物、カルボジイミド化合物、オキサゾリン化合物、アジリジン化合物、アミン化合物等が挙げられる。これらの中でも、ポリイソシアネート化合物が好ましい。これらの架橋剤は、単独で使用してもよいし、併用してもよい。
 第2粘着層43は、優れた生体適合性を有することが好ましい。例えば、第2粘着層43を角質剥離試験した時に、角質剥離面積率は、0%~50%であることが好ましい。角質剥離面積率が0%~50%の範囲内であれば、第2粘着層43を皮膚2に貼着しても、皮膚2の負荷を抑制できる。
 第2粘着層43は、透湿性を有することが好ましい。生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する水蒸気等を第2粘着層43を介して上部シート12側に逃がすことができる。また、上部シート12は、後述する通り、気泡構造を有するため、第2粘着層43を介して水蒸気を生体センサ1の外部に放出することができる。これにより、生体センサ1を装着した皮膚2と第2粘着層43との界面に、汗又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2と第2粘着層43との界面に溜まった水分により第2粘着層43の粘着力が弱まり、生体センサ1が皮膚から剥がれることを抑制することができる。
 第2粘着層43の透湿度は、例えば、300g/(m・day)~10000g/(m・day)であることが好ましい。第2粘着層43の透湿度が上記の好ましい範囲内であれば、第2粘着層43を皮膚2に貼着しても、皮膚2から発生した汗等を適度に第2粘着層43から外部に向けて透過させることができるので、皮膚2の負担を低減できる。
 第2粘着層43の厚さは、適宜任意に選択可能であり、10μm~300μmであることが好ましい。第2粘着層43の厚さが10μm~300μmであれば、生体センサ1の薄型化が図れる。
 図1及び図2に示すように、生体センサ1は、未使用時には、電極20及び第2基材41の生体との貼付面に、電極20及び第2層部材40を保護するため、使用するまで、剥離ライナー50を貼り付けておくことが好ましい。使用時に、剥離ライナー50を電極20及び第2層部材40から剥がして、生体センサ1の貼付面を皮膚2に貼り付けれる。剥離ライナー50を貼付面に貼り付けておくことで、生体センサ1を長期間保存等しておいても、電極20及び第2層部材40の粘着力を維持できる。そのため、使用時に剥離ライナー50を第2層部材40及び電極20から剥がすことで、貼付面を皮膚2に確実に貼り付けて使用できる。
 生体センサ1の製造方法は、特に限定されず、適宜任意の方法を用いて製造できる。生体センサ1の製造方法の一例について説明する。
 図1及び図2に示す、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40を準備する。第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40は、それぞれ、これらを製造できる方法であれば特に限定されず、適宜任意の製造方法を用いて製造できる。
 第1層部材10を構成するカバー部材11の製造方法は、特に限定されず、一般的な製造方法を用いることができる。カバー部材11は、例えば、3Dプリンター等を用いて製造してよい。
 図1に示す生体センサ1を構成する、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40を準備した後、センサ部30を第2層部材40の上に設置する。その後、第1層部材10側から第2層部材40側に向かって、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40の順に積層する。これにより、図1に示す生体センサ1が得られる。
 図5は、図1の生体センサ1を被検者Pの胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。図5に示すように、例えば、生体センサ1は、長手方向(Y軸方向)を被検者Pの胸骨に揃え、一方の電極20を上側、他方の電極20を下側にして被検者Pの皮膚に貼り付けられる。生体センサ1は、図2の第2粘着層43による被検者Pの皮膚への貼り付けにより、被検者Pの皮膚に電極20が圧着された状態で、被検者Pから電極20により心電図信号等の生体信号を取得する。生体センサ1は、取得した生体信号データを部品搭載部321に搭載されるフラッシュメモリ等の不揮発メモリに記憶する。
 このように、生体センサ1は、第1層部材10、電極20及びセンサ本体32を備え、第1層部材10を構成するカバー部材11は、生体センサ1の平面視において、第1シート部112と第2シート部113とを有している。第1シート部112は0.01N・mm~2.0N・mmの曲げ剛性を有し、第2シート部113は曲げ剛性を1.0N・mm~20N・mmとしている。第1シート部112は、第2シート部113よりも厚く形成されているため、第2シート部113よりも高い質量と曲げ剛性を有している。このため、生体センサ1は、被験者の皮膚2に貼り付けている間、電極20は第1シート部112により皮膚2への押さえ効果が働き、電極20は皮膚2に対して安定して接着できるため、皮膚2に貼付した状態を維持することができる。また、第2シート部113は、その厚さが薄く、適度な柔軟性を有するため、生体センサ1の長手方向の伸長等、伸び易くすることができる。このため、生体センサ1は、皮膚2の表面に対する貼付性を高めることができる。よって、生体センサ1は、体動による皮膚2の大変形に段階的に追従することで、皮膚2からの剥がれを抑制しつつ、装着感を低下させることなく、皮膚2の表面に対する接着信頼性を向上させることができると共に、電極20をより肌に密着させることで皮膚接触インピーダンスを向上させることができる。
 なお、皮膚2の表面に対する接着信頼性は、引張耐久試験、捻れ耐久試験及び曲げ耐久試験等を行うことで評価できる。
 引張耐久試験を行う際には、例えば、皮膚2の代替として高性能人工皮膚模型(商品名:バイオスキンプレート、株式会社ビューラックス)を用い、生体センサ1を貼付して固定する。バイオスキンプレートを小型卓上型耐久試験機等の一般的な面状態引張試験機にセットし、バイオスキンプレートを歪が所定値(例えば、20%)になるようにセットして、1秒間に一回繰り返し伸長させ、生体センサの端部に剥がれが生じるまで繰り返し、剥がれが生じるまでの回数(繰り返し回数)を調べることで評価できる。
 捻じれ耐久試験を行う際には、例えば、生体センサ1を上記のバイオスキンプレートに固定して、小型卓上型耐久試験機等の一般的な面状態無負荷捻回試験機にセットし、捻じれ角が所定値(例えば、20°)になるようにセットする。そして、バイオスキンプレートを繰り返し捻じれさせ、剥がれが生じるまでの回数(繰り返し回数)を調べることで評価できる。
 曲げ耐久試験を行う際には、例えば、生体センサ1を上記のバイオスキンプレートに固定して、小型卓上耐久試験機等の一般的な屈曲試験機にセットし、筐体長軸方向を中心に曲げ角が所定値(例えば、90°)になるようにセットする。なお、曲げ耐久試験を行う際には、生体センサ1は内部にセンサ本体32は有していない状態で行ってよい。そして、バイオスキンプレートを繰り返し曲げさせ、剥がれが生じるまでの回数(繰り返し回数)を調べることで評価できる。
 接触インピーダンスの測定を行う際には、例えば、生体センサ1に備える電極20は、所定の大きさ(4cm四方)とする。電極20の端部に銅箔テープの端部を電極20に貼り合わせ、その反対面をワニ口クリップを有するケーブルで固定する。反対側のクリップをインピーダンスアナライザーに接続した後、生体センサ1を被験者の皮膚2に貼付し、1分間、皮膚2との接触インピーダンスを測定することで評価できる。
 生体センサ1は、カバー部材11を、生体センサ1の平面視において、略矩形状に形成し、長手方向の両端に丸みを有することができる。カバー部材11の長手方向の両端は皮膚2の表面の変形に対して変形し易いため、体動により皮膚2の表面が変形しても、生体センサ1は、皮膚2の表面に貼り付いた状態を維持し易いため、皮膚2の表面に対する接着信頼性をより高めることができる。また、生体センサ1は、カバー部材11の長手方向の両端に丸みを有することで、体動により皮膚2の表面が変形しても、生体センサ1の長手方向の両端が皮膚2に食い込むことを抑えることができるため、被験者に痛みを与えることを軽減することができる。
 生体センサ1は、カバー部材11を、その長手方向の側面に、2組の切欠き部13を2つ有することができる。これにより、カバー部材11は、体動による皮膚2の表面の変形に対して柔軟に対応して変形できるため、皮膚2の表面に張り付いた状態をより確実に維持することができる。
 生体センサ1は、第2シート部113の厚さを第1シート部112の厚さの60%以下とすることができる。これにより、第2シート部113は柔軟性を確実に発揮できるため、体動による皮膚2の表面が変形しても、生体センサ1は、皮膚2の表面に貼り付いた状態を維持できるため、皮膚2の表面に対する接着信頼性をより高めることができる。
 生体センサ1は、電極20を、生体センサ1の平面視において、第1シート部112内に配置されるように、皮膚2側の面に設けることができる。第1シート部112は、第2シート部113よりも厚く形成されているため、電極20は皮膚2を押圧した状態で接触することができる。これにより、電極20と皮膚2との接触を高めることができる。また、生体センサ1が被験者の皮膚2に貼り付けられている間、体動等により皮膚2の表面が変形しても、電極20は皮膚2に対して安定して接触した状態を維持することができる。よって、生体センサ1は、電極20の接触インピーダンスをより安定して向上させることができると共に、被験者に安定して貼付けることができる。
 生体センサ1は、第1層部材10に、第1基材121、第1粘着層122及び上部用粘着層123を備え、第1基材121は、生体センサ1の平面視において、カバー部材11の最外形に対応した形状を有するように形成することができる。第1粘着層122は粘着性を有するので、電極20は第1粘着層122により第1層部材10に対して安定して貼り付けられた状態で、皮膚2の表面に接触させることができる。このため、生体センサ1は、電極20の皮膚2の表面との接触インピーダンスを低下させ、ノイズの発生を抑えると共に、皮膚2に対してより安定して貼り付けることができる。また、第1基材121がカバー部材11の最外形に対応した形状を有するため、カバー部材11のみが皮膚2に接触することを防ぐことができる。よって、生体センサ1は、使用時に生体信号の検知精度を高めると共に、生体に対する貼付性を安定して維持することができる。
 生体センサ1は、第2層部材40の第1層部材10側と反対側の面に第2粘着層43を有することができる。これにより、生体センサ1は、第2層部材40を第2粘着層43を介して皮膚2に貼り付けることができるため、電極20の皮膚2の表面との接触インピーダンスを低下させることができる。よって、生体センサ1は、使用時に生体信号の検知精度を更に高めると共に、皮膚2対する貼付性を更に安定して維持することができる。
 生体センサ1は、第1層部材10、電極20及び第2層部材40により皮膚2への貼付面を形成できる。これにより、生体センサ1の厚さを薄くすることができる。よって、生体センサ1は、より小型で皮膚2の表面との接触インピーダンスを低減することができる。
 生体センサ1は、第1基材121の厚さが0.2mmの時の曲げ剛性を0.005N・mm~0.035N・mmとすることができる。第1基材121は、柔軟性を発揮すると共に適度な曲げ剛性を備えることができるため、体動による皮膚2の表面の変形に対して柔軟に対応して変形しつつ、電極20を皮膚2に押圧し状態を維持できる。よって、生体センサ1は、皮膚2の表面に張り付いた状態を確実に維持することができ、皮膚2の表面に対する接着信頼性を維持すると共に、電極20の皮膚2の表面との接触インピーダンスを低い状態で維持できる。
 このように、生体センサ1は、上記の通り、使用中、皮膚2から生体情報を長時間安定して測定できることから、人の皮膚2等に貼り付け使用される貼付型の生体センサとして有効に用いることができる。生体センサ1は、例えば、生体の皮膚等に貼付され、心電図の検出感度が高く、心電図に発生するノイズの高い抑制効果が要求されるヘルスケア用ウェアラブルデバイス等に好適に用いることができる。
 なお、本実施形態においては、カバー部材11は、第1シート部112及び第2シート部113を有すれば、その構成は図1等に示す構成に限定されない。カバー部材11の他の構成の一例を以下に示す。
 例えば、図6に示すように、カバー部材11は、その長手方向の側面に切欠き部13を有さなくてもよい。
 図7に示すように、カバー部材11は、平面視において、その長手方向の側面に切欠き部13を有さず、第1シート部112及び第2シート部113の四隅に丸みを有する矩形に形成されてよい。
 図8に示すように、カバー部材11は、平面視において、第1シート部112及び第2シート部113が長手方向の両端が半円状に形成された矩形状の形状を有し、第2シート部113をカバー部材11の長手方向の両端にのみ形成されるように設けてもよい。
 以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
 以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
<生体センサの作製>
[実施例1]
(カバー部材の作製)
 3次元CAD設計ソフト(ソリッドワークス)を用いて、図4に示すような形状を有するカバー部材を設計した。3Dプリンター(Object260、STRATASYS. Ltd)を用いて、カバー部材1-1を作製した。カバー部材1-1は、3Dプリンタを用いて、平面視において、先端に丸みを有する略矩形に形成した。カバー部材1-1は、長手方向の中央部分に、高さ方向に向けて突出した突出部と、その突出部の回りに突出部よりも一段低い第1シート部と、第1シート部よりも厚さが薄い第2シート部とを有するように形成した。収容部は、長手方向の中央部分に、高さ方向に向けて突出した突出部と、その突出部から両先端部側に位置する第2シート部側に向かって傾斜するように形成された第1シート部を有するように形成した。幅は40mm、全長は124mmとした。カバー部材の硬度はショアD硬度が40mとなるように作製した。第1シート部の厚さは2mmとし、幅は30mmとした。第2シート部の厚さは1mmとし、幅は5mmとした。なお、第1シート部の幅とは、カバー部材1-1の短手方向の最大距離とした。第2シート部の幅とは、第1シート部の外形第2シート部の外形との最大距離とした。カバー部材1-1の平面視における各寸法を図9に示す。
-曲げ剛性の測定-
 まず、カバー部材の作製に用いるアクリル系樹脂のヤング率を測定した。アクリル系樹脂を原料に3Dプリンター(Object260、STRATASYS.Ltd)を用いて、長さ10cm×幅10cm×厚さ1mmのサイズを有するフィルムを作製した。次いで、フィルムを長さ5cm×幅1cmに切断して、ヤング率を測定するためのサンプルを作製した。サンプルを引張試験機に設置して、チャック間距離が2cmになるようにサンプルの長軸方向の両端をチャックで固定した。その後、一方のチャックをサンプルの長軸方向に引張速度300mm/minで引張り、伸長試験よりヤング率を測定した。
 次に、算出したヤング率を用いて、下記の計算式(1)に基づいて、カバー部材の作製に用いるアクリル系樹脂の曲げ剛性を計算した。
曲げ剛性=ヤング率×断面2次モーメント:長さ10mm ・・・(1)
(第1積層シートの作製)
 両端に丸みを有するように矩形状に形成された第1基材であるポリウレタンシート(エスマーURS、日本マタイ社製、厚さ:30μm)の下面に両面粘着テープ(KE311、日東電工社製、厚さ:60μm)を第1粘着層として貼り付けた。なお、両面粘着テープは、その表面に粘着剤(アクリル樹脂)が形成された両面粘着テープである。その後、多孔基材の上面にシリコーンテープ(ST503(HC)60、日東電工社製、厚さ:60μm)を上部用粘着層として貼り付けて、上部シートを作製した。
(電極の作製)
1.導電性組成物の作製
 導電性高分子としてPEDOT/PSSのペレット(Orgacon DRY、日本アグフアマテリアルズ社製)1.0gと水23gをカップに加え、攪拌混合機(あわとり練太郎、シンキー株式会社)を用いて回転速度2000rpmで10分間攪拌した。次いで、バインダー樹脂としてエマルジョン系粘着剤(2EHA/MMA/AA/=90/10/4、固形分濃度52%)12.0gとグリセリン2.0gを加え、再度、攪拌混合機を用いて2200rpm、10分間、攪拌混合脱泡を行い、固形分濃度24%の均一な導電性組成物水溶液Aを調整した。
 導電性組成物100.0質量部に対する、導電性高分子、バインダー樹脂及び可塑剤の含有量は、それぞれ、10.8質量部、72.5質量部及び16.7質量部であった。
2.電極シートの作製
 調整した導電性組成物水溶液Aをシリコーン系剥離剤で表面処理されたポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム(PET-50-SCA1、フジコー社製、厚さ50μm)上にアプリケータを用いて塗工した。その後、導電性組成物水溶液Aが塗布されたPETフィルムを乾燥オーブン(SPHH-201、ESPEC社製)に搬送して、導電性組成物水溶液Aを135℃、3分間加熱乾燥することで、導電性組成物の硬化物を作製した。硬化物を所望の形状に打ち抜き成形(プレス)してシート状に成形し、厚さが20μmである電極シート(生体電極)である電極を作製した。
 なお、電極シートに含まれる、導電性高分子、バインダー樹脂及び可塑剤の含有量は、導電性組成物と同様であり、それぞれ、11.2質量部、29.6質量部及び59.2質量部であった。
(第2積層シートの作製)
 矩形状に形成された第2基材(PET(PET-50-SCA1(白)、フジコー社製)、厚さ:50μm)の両面に、粘着剤(パーミロール、日東電工社製、透湿度:21g/(m・day))を張り付けて下部用粘着層及び第2粘着層を形成し、第2積層シートを作製した。
(生体センサの作製)
 第2積層シートの上面の中央部分にバッテリ及び制御部を備えたセンサ部を設置した。その後、第1積層シートの第1粘着層と第2積層シートとの間に挟み込んだ状態で第1粘着層の貼付面側に一対の電極を貼り付け、電極とセンサ部の配線とを接続した。その後、センサ部が第1積層シート及びカバー部材で形成される収容空間内に配置され、接続部が生体センサの平面視において略カバー部材の第1シート部内に収まる位置となるように、第1積層シートの上にカバー部材を積層して、生体センサを作製した。
[実施例2、3]
 実施例1において、カバー部材1-1の構成を表1に示す内容に変更してカバー部材1-2及び1-3を作製したこと以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
[実施例4、5]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、図6に示すような所定の形状に成形し、表1に示す内容を有するカバー部材2-1及び2-2を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。カバー部材2-1及び2-2の平面視における各寸法を図10に示す。
[実施例6]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、図7に示すような所定の形状に成形し、表1に示す内容を有するカバー部材3を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。カバー部材3の平面視における各寸法を図11に示す。
[実施例7]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、図8に示すような所定の形状に成形し、表1に示す内容を有するカバー部材4を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。カバー部材4の平面視における各寸法を図12に示す。
[実施例8]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、スチレン系エラストマー(ハイブラー5127、クラレ株式会社)を用いて成形した成形体を複数枚重ね合わせ、120℃に加温した後、上から圧力をかけて融着することで、表1に示す内容を有するカバー部材1-4を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
[比較例1]
 実施例1において、カバー部材1-1の構成を表1に示す内容に変更してカバー部材1-5を作製したこと以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
[比較例2]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、図6に示すような所定の形状に成形し、表1に示す内容を有するカバー部材2-3を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
[比較例3、4]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、図9に示すような所定の形状に成形し、表1に示す内容を有するカバー部材5-1及び5-2を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。カバー部材5-1及び5-2の平面視における各寸法を図13に示す。
[比較例5]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、スチレン系樹脂を用いて成形し、表1に示す内容を有するカバー部材1-6を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
[比較例6]
 実施例1において、カバー部材1-1に代えて、シリコーン系樹脂(KE-1950-40A/B、信越シリコーン株式会社)を3Dプリンターで作成した金型に流し込んで、図9に示すような所定の形状に成形し、表1に示す内容を有するカバー部材5-3を作製した。それ以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
[比較例7]
 実施例1において、第1基材の材質としてスチレン系樹脂をウレタン系樹脂に代えたこと以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
[比較例8]
 実施例1において、第1基材の材質としてスチレン系樹脂をシリコーン系樹脂に代えたこと以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
 上記各実施例及び比較例の生体センサのカバー部材の種類、材質、第1シート部及び第2シート部のサイズ及び曲げ強度と、第1基材の材質及び曲げ強度の測定結果を表1に示す。
<生体センサの特性の評価>
 上記各実施例及び比較例の生体センサを用いて、接着信頼性と、接触インピーダンスを測定して評価した。接着信頼性は、引張耐久試験、捻れ耐久試験及び曲げ耐久試験を行って評価した。各特性の測定結果を表2に示す。
[接着信頼性]
1.引張耐久試験
 皮膚の代替として高性能人工皮膚模型(株式会社ビューラックス、商品名:バイオスキンプレート、以下バイオスキンプレートと記載する)を用い、生体センサを貼付して固定した。バイオスキンプレートを小型卓上型耐久試験機(ユアサシステム機器株式会社、面状態引張試験機)にセットし、バイオスキンプレートを歪が20%になるようにセットして、1秒間に一回繰り返し伸長させ、生体センサの端部に剥がれが生じるまで繰り返し、剥がれが生じるまでの回数を調べ、下記評価基準に基づいて評価した。なお、バイオスキンプレートの伸長の繰り返し回数は、500回を上限とした。剥がれが生じるまでの回数が、300回以上である場合には、生体に貼付して使用している間は略剥がれず、生体信号を略安定して取得できると評価した(表2では、A、B、Cと表記)。
(評価基準)
A:剥がれが生じるまでの回数が、400回超える。
B:剥がれが生じるまでの回数が、300回超え400回以下である。
C:剥がれが生じるまでの回数が、200回超え300回以下である。
D:剥がれが生じるまでの回数が、100回超え200回以下である。
E:剥がれが生じるまでの回数が、100回以下である。
2.捻じれ耐久試験
 バイオスキンプレートに生体センサを固定して、小型卓上耐久試験機(面状態無負荷捻回試験機)にセットし、捻じれ角が20°になるようにセットし、繰り返し捻じれさせ、剥がれが生じるまでの回数を調べ、下記評価基準に基づいて評価した。なお、バイオスキンプレートの捻じれの繰り返し回数は、300回を上限とした。剥がれが生じるまでの回数が、50回以上である場合には、生体に貼付して使用している間は略剥がれず、生体信号を略安定して取得できると評価した(表2では、A、B、Cと表記)。
(評価基準)
A:剥がれが生じるまでの回数が、250回超える。
B:剥がれが生じるまでの回数が、150回超え250回以下である。
C:剥がれが生じるまでの回数が、50回超え150回以下である。
D:剥がれが生じるまでの回数が、10回超え50回以下である。
E:剥がれが生じるまでの回数が、10回以下である。
3.曲げ耐久試験
 バイオスキンプレートにセンサ本体は入れない状態の生体センサを固定して、小型卓上耐久試験機(屈曲試験機)にセットし、筐体長軸方向を中心に曲げ角90度になるようにセットし、繰り返し曲げさせ、剥がれが生じるまでの回数を調べ、下記評価基準に基づいて評価した。なお、バイオスキンプレートの曲げの繰り返し回数は、100回を上限とした。
(評価基準)
A:剥がれが生じるまでの回数が、90回超えるである。
B:剥がれが生じるまでの回数が、70回超え90回以下である。
C:剥がれが生じるまでの回数が、40回超え70回以下である。
D:剥がれが生じるまでの回数が、20回超え40回以下である。
E:剥がれが生じるまでの回数が、20回以下である。
[接触インピーダンスの測定]
 面積4cmにカットした電極を用い、生体センサを作成した。電極端部に幅5mm、長さ10cmにカットした銅箔テープの端部を電極端部に貼り合わせ、その反対面をワニ口クリップを有するケーブルで固定した。反対側のクリップをインピーダンスアナライザー(IM3570、日置電機社製)に接続後、生体センサを被験者の内腕に貼付し、1分間皮膚との接触インピーダンスを測定し、下記評価基準に基づいて評価した。
(評価基準)
A:接触インピーダンスが、20kΩ以下である。
B:接触インピーダンスが、20kΩ超え30Ω以下である。
C:接触インピーダンスが、30kΩ超え40Ω以下である。
D:接触インピーダンスが、40kΩ超え50Ω以下である。
E:接触インピーダンスが、50kΩ超える。
[総合評価]
 総合評価は、下記評価基準により評価した。総合評価がAであるものは生体センサとして非常に優れていると判定し、総合評価がBであるものは生体センサとして優れていると判定し、総合評価がCであるものは生体センサとして従来より若干優れていると判定し、総合評価がDであるものは生体センサとして実用するのには不十分であると判定し、総合評価がEであるものは生体センサとして実用に耐えないと判定した。
(評価基準)
A:全ての評価項目でAが3つ以上あり、残りがBである。
B:全ての評価項目のうち、Aが2つあり、残りがBである。
C:全ての評価項目のうち、Aが2つあり、残りがC又はDを含む。
D:全ての評価項目のうち、Bが1つあり、残りのうちDが2つ以上である。
E:全ての評価項目のうち、Eが2つ以上あり、残りがB、C又はDである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表2より、各実施例では、引張耐久性、捻れ耐久性、曲げ耐久性及び疑似皮膚との接触インピーダンスがいずれも評価条件を満たした。一方、各比較例では、引張耐久性、捻れ耐久性、曲げ耐久性及び疑似皮膚との接触インピーダンスの少なくとも1つ以上が評価条件を満たさなかった。
 よって、表1及び表2より、上記各実施例の生体センサは、カバー部材の第1シート部及び第2シート部の構成をそれぞれ所定の値以下となるようにすることで、皮膚の表面に対する接着信頼性を向上させると共に、接触インピーダンスを向上させることができた。よって、本実施形態に係る生体センサは、被験者の肌に長時間(例えば、24時間)貼り付けても、長時間継続して心電図を測定するのに有効に用いることができるといえる。
 なお、本発明の実施形態の態様は、例えば、以下の通りである。
<1> 生体に貼付される生体センサであって、
 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、
 前記センサ本体が収納される収納空間と前記収納空間の開口部とを有し、長手方向を有するカバー部材を有する第1層部材を備え、
 前記カバー部材は、前記生体センサの平面視において、前記収納空間の外側の前記電極を含む領域に形成された第1シート部と、前記第1シート部の外周のうち少なくとも長手方向の両端側に形成され、前記第1シート部よりも厚さが薄い第2シート部とを有し、
 前記第1シート部の曲げ剛性が0.01N・mm~2.0N・mmであり、
 前記第2シート部の曲げ剛性が1.0N・mm~20N・mmである生体センサ。
<2> 前記カバー部材は、平面視において、矩形状に形成され、長手方向の両端又は角に丸みを有する<1>に記載の生体センサ。
<3> 前記カバー部材は、長手方向の側面に、1つ以上の切欠き部を有する<1>又は<2>に記載の生体センサ。
<4> 前記第2シート部の厚さが、前記第1シート部の厚さの60%以下である<1>~<3>の何れか一つに記載の生体センサ。
<5> 前記電極が、前記生体センサの平面視において、前記第1シート部の生体側の面に設けられる<1>~<4>の何れか一つに記載の生体センサ。
<6> 前記第1層部材は、
 前記カバー部材の前記開口部側に設けられ、前記収納空間に対応する位置に貫通穴を有する第1基材と、
 前記第1基材の前記生体側の面に設けられ、前記電極が貼り付けられる第1粘着層と、
 前記カバー部材と前記第1基材とを貼り付ける上部用粘着層と、
を備え、
 前記第1基材は、前記生体センサの平面視において、前記カバー部材の最外形に対応した形状を有する<1>~<5>の何れか一つに記載の生体センサ。
<7> 前記第1基材の前記カバー部材と反対側の面に前記電極を露出させると共に前記センサ本体を覆うように貼り付けられる第2層部材を有し、
 前記第2層部材が、前記第1基材と反対側の面に第2粘着層を有する<6>に記載の生体センサ。
<8> 前記電極、前記第1基材及び前記第2層部材により、生体への貼付面が形成されている<7>に記載の生体センサ。
 本出願は、2022年6月30日に日本国特許庁に出願した特願2022-106474号に基づいて優先権を主張し、前記出願に記載された全ての内容を援用する。
 1 生体センサ
 2 皮膚
 10 第1層部材
 11 カバー部材
 12 上部シート
 12a、121a、122a 貫通孔
 20、20A、20B 電極
 20a 対向部分
 20b 露出部分
 30 センサ部
 31 フレキシブル基板
 32 センサ本体
 33A 接続部
 33A、33B 接続部
 34 バッテリ
 40 第2層部材
 41 第2基材
 42 下部用粘着層
 43 第2粘着層
 111 突出部
 111a 窪み
 112 第1シート部
 113、113A、113B、113C 第2シート部
 121 第1基材
 122 第1粘着層
 123 上部用粘着層
 321 部品搭載部
 322 バッテリ装着部
 331A、331B 配線
 332A、332B 端子部

Claims (8)

  1.  生体に貼付される生体センサであって、
     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、
     前記センサ本体が収納される収納空間と前記収納空間の開口部とを有し、長手方向を有するカバー部材を有する第1層部材を備え、
     前記カバー部材は、前記生体センサの平面視において、前記収納空間の外側の前記電極を含む領域に形成された第1シート部と、前記第1シート部の外周のうち少なくとも長手方向の両端側に形成され、前記第1シート部よりも厚さが薄い第2シート部とを有し、
     前記第1シート部の曲げ剛性が0.01N・mm~2.0N・mmであり、
     前記第2シート部の曲げ剛性が1.0N・mm~20N・mmである生体センサ。
  2.  前記カバー部材は、平面視において、矩形状に形成され、長手方向の両端又は角に丸みを有する請求項1に記載の生体センサ。
  3.  前記カバー部材は、長手方向の側面に、1つ以上の切欠き部を有する請求項2に記載の生体センサ。
  4.  前記第2シート部の厚さが、前記第1シート部の厚さの60%以下である請求項1に記載の生体センサ。
  5.  前記電極が、前記生体センサの平面視において、前記第1シート部の生体側の面に設けられる請求項1に記載の生体センサ。
  6.  前記第1層部材は、
     前記カバー部材の前記開口部側に設けられ、前記収納空間に対応する位置に貫通穴を有する第1基材と、
     前記第1基材の前記生体側の面に設けられ、前記電極が貼り付けられる第1粘着層と、
     前記カバー部材と前記第1基材とを貼り付ける上部用粘着層と、
    を備え、
     前記第1基材は、前記生体センサの平面視において、前記カバー部材の最外形に対応した形状を有する請求項1に記載の生体センサ。
  7.  前記第1基材の前記カバー部材と反対側の面に前記電極を露出させると共に前記センサ本体を覆うように貼り付けられる第2層部材を有し、
     前記第2層部材が、前記第1基材と反対側の面に第2粘着層を有する請求項6に記載の生体センサ。
  8.  前記電極、前記第1基材及び前記第2層部材により、生体への貼付面が形成されている請求項7に記載の生体センサ。
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