(57)【要約】      （修正有）【課題】良好な耐衝撃性を有する貼付型生体センサを提供する。【解決手段】貼付型生体センサ１００は、被検体に貼り付けられる貼付面を有する感圧接着層１１０と、伸縮性を有する電極と、前記感圧接着層の貼付面の反対面に重ねて設けられる基材層１２０と、前記基材層上に設けられ、前記電極を介して取得する生体信号を処理する電子装置１５０と、前記基材層上に設けられ、前記電極及び前記電子装置を接続する回路部１３０と、前記電極の平面視における外端部に沿って前記電極と前記回路部とを接合する接合部とを含み、前記接合部は、前記外端部に沿う方向において分断された分断部を有する。【選択図】図１
2020146237.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検体に貼り付けられる貼付面を有する感圧接着層と、
伸縮性を有する電極と、
前記感圧接着層の貼付面の反対面に重ねて設けられる基材層と、
前記基材層上に設けられ、前記電極を介して取得する生体信号を処理する電子装置と、
前記基材層上に設けられ、前記電極及び前記電子装置を接続する回路部と、
前記電極の平面視における外端部に沿って前記電極と前記回路部とを接合する接合部と
を含み、
前記接合部は、前記外端部に沿う方向において分断された分断部を有する、貼付型生体センサ。
【請求項２】
前記電極、前記電子装置、前記回路部、及び前記接合部を覆うカバーをさらに含み、
前記カバーの弾性率をＸ(MPa)とすると、前記カバーの厚さをＹ(mm)は、次式（１）で表される請求項１記載の貼付型生体センサ。
Ｙ≦０．２３ｌｎ（Ｘ）＋０．７２      （１）
【請求項３】
前記カバーの厚さをＹ(mm)は、次式（２）で表される請求項２記載の貼付型生体センサ。
Ｙ≦０．１９ｌｎ（Ｘ）＋０．６０      （２）
【請求項４】
前記電極は前記感圧接着層の前記貼付面の少なくとも一部と一体化されている、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の貼付型生体センサ。
【請求項５】
前記電極は、所定のパターン形状を有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の貼付型生体センサ。
【請求項６】
前記回路部が形成され、前記基材層上に設けられる基板をさらに含む、請求項１乃至５のいずれか一項記載の貼付型生体センサ。
【請求項７】
前記基板には、前記電子装置が実装される、請求項６記載の貼付型生体センサ。
【請求項８】
前記電子装置が実装され、前記基材層上に設けられる第２基板をさらに含む、請求項１乃至７のいずれか一項記載の貼付型生体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貼付型生体センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、板状の第１ポリマー層と、板状の第２ポリマー層と、電極と、データ取得用モジュールとを備える生体適合性ポリマー基板を用いた生体センサがある（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−０１０９７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
生体センサは、医療機器として用いる場合には例えば医療機器に関する規格等によって耐衝撃性を有することが求められる場合がある。特に、伸縮性が大きく異なる部材の接合部等では、剪断応力等によって破損が生じるおそれがある。
【０００５】
そこで、良好な耐衝撃性を有する貼付型生体センサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の実施の形態の貼付型生体センサは、被検体に貼り付けられる貼付面を有する感圧接着層と、伸縮性を有する電極と、前記感圧接着層の貼付面の反対面に重ねて設けられる基材層と、前記基材層上に設けられ、前記電極を介して取得する生体信号を処理する電子装置と、前記基材層上に設けられ、前記電極及び前記電子装置を接続する回路部と、前記電極の平面視における外端部に沿って前記電極と前記回路部とを接合する接合部とを含み、前記接合部は、前記外端部に沿う方向において分断された分断部を有する。
【発明の効果】
【０００７】
良好な耐衝撃性を有する貼付型生体センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態の貼付型生体センサ１００を示す分解図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面に対応する完成状態の断面を示す図である。
【図３】貼付型生体センサ１００の回路構成を示す図である。
【図４】プローブ１４０及び固定テープ１４５を示す図である。
【図５】固定テープ１４５及び比較用の固定テープ４５の耐衝撃試験の結果を示す図である。
【図６】厚さや弾性率等の異なるカバー１７０を用いた場合の破壊試験の結果を示す図である。
【図７】カバー１７０の弾性率と厚さの関係を表す図である。
【図８】変形例の固定テープ１４５Ｍ１〜１４５Ｍ３を示す図である。
【図９】変形例の貼付型生体センサ１００Ｍ４を示す分解図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の貼付型生体センサを適用した実施の形態について説明する。
【００１０】
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の貼付型生体センサ１００を示す分解図である。図２は、図１のＡ−Ａ矢視断面に対応する完成状態の断面を示す図である。貼付型生体センサ１００は、主な構成要素として、感圧接着層１１０、基材層１２０、回路部１３０、基板１３５、プローブ１４０、固定テープ１４５、電子装置１５０、電池１６０、及びカバー１７０を含む。
【００１１】
以下では、ＸＹＺ座標系を定義して説明する。また、以下では、説明の便宜上、Ｚ軸負方向側を下側又は下、Ｚ軸正方向側を上側又は上と称すが、普遍的な上下関係を表すものではない。
【００１２】
本実施の形態では、一例として、被検体としての生体に接触させて生体情報の測定を行う貼付型生体センサ１００について説明する。生体とは、人体及び人体以外の生物等をいい、これらの皮膚、頭皮又は額等に貼付される。以下、貼付型生体センサ１００を構成する各部材について説明する。
【００１３】
以下では、被検体としての生体に接触する電極をプローブ１４０と称し、接合部の一例として固定テープ１４５を用いて説明する。
【００１４】
貼付型生体センサ１００は、平面視で略楕円状の形状を有するシート状の部材である。貼付型生体センサ１００は、生体の皮膚１０に貼り付ける下面（−Ｚ方向側の面）と反対の上面側は、カバー１７０によって覆われている。貼付型生体センサ１００の下面は貼付面である。
【００１５】
回路部１３０と基板１３５は、基材層１２０の上面に実装されている。また、プローブ１４０は、感圧接着層１１０の下面１１２から表出するように感圧接着層１１０に埋め込まれる形で設けられている。下面１１２は、貼付型生体センサ１００の貼付面である。
【００１６】
感圧接着層１１０は、平板状の接着層である。感圧接着層１１０は、長手方向がＸ軸方向であり、短手方向はＹ軸方向である。感圧接着層１１０は、基材層１２０によって支持されており、基材層１２０の下面１２１に貼り付けられている。
【００１７】
感圧接着層１１０は、図２に示すように、上面１１１と、下面１１２とを有する。上面１１１及び下面１１２は平坦面である。感圧接着層１１０は、貼付型生体センサ１００が生体と接触する層である。下面１１２は、感圧接着性を有するため、生体の皮膚１０に貼り付けることができる。下面１１２は貼付型生体センサ１００の下面であり、皮膚１０等の生体表面に貼り付けることができる。
【００１８】
また、感圧接着層１１０は、貫通孔１１３を有する。貫通孔１１３は、基材層１２０の貫通孔１２３と平面視でのサイズ及び位置が等しく、貫通孔１２３と連通している。
【００１９】
感圧接着層１１０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。感圧接着層１１０の材料として、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。
【００２０】
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。
【００２１】
アクリルポリマーは、感圧接着成分である。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。主成分のモノマー成分における含有量は、７０質量％〜９９質量％とし、任意成分のモノマー成分における含有量は、１質量％〜３０質量％とする。アクリルポリマーとしては、例えば、特開２００３−３４２５４１号公報に記載の（メタ）アクリル酸エステル系ポリマー等を用いることができる。
【００２２】
アクリル系感圧接着剤は、好ましくは、カルボン酸エステルをさらに含有する。
【００２３】
アクリル系感圧接着剤に含まれる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、感圧接着層１１０の感圧接着力を調整する感圧接着力調整剤である。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である。
【００２４】
具体的には、カルボン酸エステルは、一例としてトリ脂肪酸グリセリルである。
【００２５】
カルボン酸エステルの含有割合は、アクリルポリマー１００質量部に対して、３０質量部〜１００質量部であることが好ましく、５０質量部〜７０質量部以下であることがより好ましい。
【００２６】
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、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、又はアミン化合物等が挙げられる。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。架橋剤としては、好ましくは、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）が挙げられる。
【００２７】
架橋剤の含有量は、アクリルポリマー１００質量部に対して、例えば、０．００１質量部〜１０質量部が好ましく、０．０１質量部〜１質量部がより好ましい。
【００２８】
感圧接着層１１０は、優れた生体適合性を有することが好ましい。例えば、感圧接着層１１０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く、１％〜１５％であることがより好ましい。角質剥離面積率が０％〜５０％の範囲内であれば、感圧接着層１１０を皮膚１０（図２参照）に貼着しても、皮膚１０（図２参照）の負荷を抑制できる。なお、角質剥離試験は、特開２００４−８３４２５号公報に記載の方法によって、測定される。
【００２９】
感圧接着層１１０の透湿度は、３００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることが好ましく、６００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることがより好ましく、１０００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることがさらに好ましい。感圧接着層１１０の透湿度が３００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であれば、感圧接着層１１０を皮膚１０（図２参照）に貼着しても、皮膚１０（図２参照）の負荷を抑制できる。
【００３０】
感圧接着層１１０は、角質剥離試験の角質剥離面積率が５０％以下であることと、透湿度が３００（ｇ／ｍ２／ｄａｙ）以上であることとの少なくともいずれかの要件を満たすことで、感圧接着層１１０は生体適合性を有する。感圧接着層１１０の材料は、上記要件の両方の要件を満たすことがより好ましい。これにより、感圧接着層１１０はより安定して高い生体適合性を有する。
【００３１】
感圧接着層１１０の上面１１１と下面１１２との間の厚さは、１０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。感圧接着層１１０の厚さが１０μｍ〜３００μｍであれば、貼付型生体センサ１００の薄型化、特に、貼付型生体センサ１００における電子装置１５０以外の領域の薄型化が図れる。
【００３２】
基材層１２０は、感圧接着層１１０を支持する支持層であり、感圧接着層１１０は基材層１２０の下面１２１に接着されている。基材層１２０の上面側には回路部１３０と基板１３５が配置されている。
【００３３】
基材層１２０は、絶縁体製の平板状（シート状）の部材である。基材層１２０の平面視における形状は、感圧接着層１１０の平面視における形状と同一であり、平面視において位置を合わせて重ねられている。
【００３４】
基材層１２０は、下面１２１と上面１２２とを有する。下面１２１及び上面１２２は、平坦面である。下面１２１は、感圧接着層１１０の上面１１１に接触（感圧接着）している。基材層１２０は、適度な伸縮性、可撓性及び靱性を有する可撓性樹脂製であればよく、例えば、ポリウレタン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、塩化ビニル系樹脂、及びポリエステル樹脂系等の熱可塑性樹脂で作製すればよい。基材層１２０の厚さは、１μｍ〜３００μｍであることが好ましく、５μｍ〜１００μｍであることがより好ましく、１０μｍ〜５０μｍであることがさらに好ましい。
【００３５】
回路部１３０は、配線１３１、フレーム１３２、及び基板１３３を有する。回路部１３０は、詳しくは、フレーム１３２を介して電極と接続し、配線１３１を介して電子装置１５０と接続する。貼付型生体センサ１００は、このような回路部１３０を２つ含む。配線１３１及びフレーム１３２は、基板１３３の上面に設けられており、一体的に形成されている。配線１３１は、フレーム１３２と電子装置１５０及び電池１６０とを接続する。
【００３６】
配線１３１及びフレーム１３２は、銅、ニッケル、金、又はこれらの合金等で作製することができる。配線１３１及びフレーム１３２の厚さは、０．１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、１μｍ〜５０μｍであることがより好ましく、５μｍ〜３０μｍであることがさらに好ましい。
【００３７】
２つの回路部１３０は、それぞれ、感圧接着層１１０及び基材層１２０の２つの貫通孔１１３及び１２３に対応して設けられている。配線１３１は、基板１３５の配線を介して、電子装置１５０と、電池１６０用の端子１３５Ａとに接続されている。フレーム１３２は、基材層１２０の貫通孔１２３の開口よりも大きな矩形環状の導電部材である。
【００３８】
基板１３３は、平面視で配線１３１及びフレーム１３２と同様の形状を有する。基板１３３のうちフレーム１３２が設けられている部分は、基材層１２０の貫通孔１２３の開口よりも大きな矩形環状の形状を有する。フレーム１３２と、基板１３３のうちフレーム１３２が設けられている矩形環状の部分とは、基材層１２０の上面で貫通孔１２３を囲むように設けられている。基板１３３は、絶縁体製であればよく、例えばポリイミド製の基板又はフィルムを用いることができる。基材層１２０は、粘着性（タック）を有するため、基板１３３は基材層１２０の上面に固定される。
【００３９】
基板１３５は、電子装置１５０及び電池１６０を実装する絶縁体製の基板であり、基材層１２０の上面１２２に設けられる。基板１３５は基材層のタック（粘着性）によって固定される。基板１３５としては、一例としてポリイミド製の基板又はフィルムを用いることができる。基板１３５の上面には、配線と電池１６０用の端子１３５Ａとが設けられている。基板１３５の配線は、電子装置１５０及び端子１３５Ａに接続されるとともに、回路部１３０の配線１３１に接続される。
【００４０】
プローブ１４０は、被検体に接触する電極であり、具体的には、感圧接着層１１０が皮膚１０に貼付されたときに、皮膚１０に接触して、生体信号を検出する電極である。生体信号は、例えば、心電波形、脳波、脈拍等を表す電気信号である。
【００４１】
プローブ１４０として用いられる電極は、後述するように少なくとも導電性高分子およびバインダー樹脂を含む導電性組成物を用いて作製される。また、電極は、導電性組成物を用いて得られたシート状部材を金型等でパンチングすることによって作製され、プローブとして用いられる。
【００４２】
プローブ１４０は、平面視で矩形状で感圧接着層１１０及び基材層１２０の貫通孔１１３及び１２３よりも大きく、マトリクス状に配置される孔部１４０Ａを有する。プローブ１４０のＸ方向及びＹ方向における端（四方の端の部分）では、プローブ１４０の梯子状の辺が突出していてもよい。プローブ１４０として用いる電極は、所定のパターン形状を有していてもよい。所定の電極パターン形状として、メッシュ状、ストライプ状、貼付面から電極が複数個所表出する形状等が挙げられる。
【００４３】
固定テープ１４５は、本実施の形態の接合部の一例である。固定テープ１４５は、一例として銅テープであり、４つの直線状の銅テープを有する。固定テープ１４５は、下面に粘着剤が塗布されている。固定テープ１４５は、平面視で貫通孔１１３及び１２３の開口の外側で、プローブ１４０の四方を囲むようにフレーム１３２の上に設けられ、プローブ１４０をフレーム１３２に固定する。固定テープ１４５は、銅以外の金属テープであってもよい。
【００４４】
固定テープ１４５は、銅テープ等の金属層を有するテープ以外にも、非導電性の樹脂基材と粘着剤で構成される樹脂テープ等の非導電性テープとしてもよい。金属テープ等の導電性テープは、回路部１３０のフレーム１３２にプローブ１４０を接合（固定）するとともに、電気的に接続することができるため、好ましい。
【００４５】
プローブ１４０は、四方の端の部分がフレーム１３２の上に配置された状態で、四方の端の部分の上に被せられる固定テープ１４５によってフレーム１３２に固定される。固定テープ１４５は、プローブ１４０の孔部１４０Ａ等の隙間を通じてフレーム１３２に接着される。
【００４６】
このように固定テープ１４５でプローブ１４０の四方の端の部分をフレーム１３２に固定した状態で、固定テープ１４５及びプローブ１４０の上に感圧接着層１１０Ａ及び基材層１２０Ａを重ね、感圧接着層１１０Ａ及び基材層１２０Ａを下方向に押圧すると、プローブ１４０は貫通孔１１３及び１２３の内壁に沿って押し込まれ、感圧接着層１１０Ａがプローブ１４０の孔部１４０Ａの内部にまで押し込まれる。
【００４７】
プローブ１４０は、四方の端の部分が固定テープ１４５によってフレーム１３２に固定された状態で、中央部が感圧接着層１１０の下面１１２と略面一になる位置まで押し下げられる。このため、プローブ１４０を生体の皮膚１０（図２参照）に当てれば、感圧接着層１１０Ａが皮膚１０に接着され、プローブ１４０を皮膚１０に密着させることができる。
【００４８】
プローブ１４０の厚さは、感圧接着層１１０の厚さより薄いことが好ましい。プローブ１４０の厚さは、０．１μｍ〜１００μｍであることが好ましく、１μｍ〜５０μｍであることがより好ましい。
【００４９】
また、感圧接着層１１０Ａの平面視で中央部を囲む周囲の部分（矩形環状の部分）は、固定テープ１４５の上に位置する。図２では感圧接着層１１０Ａの上面は略平坦であるが、中央部が周囲の部分よりも下方に凹んでいてもよい。基材層１２０Ａは、感圧接着層１１０Ａの略平坦な上面の上に重ねられる。
【００５０】
このような感圧接着層１１０Ａ及び基材層１２０Ａは、それぞれ、感圧接着層１１０及び基材層１２０と同じ材質で作製されていてもよい。また、感圧接着層１１０Ａは、感圧接着層１１０とは異なる材質で作製されていてもよい。また、基材層１２０Ａは、基材層１２０とは異なる材質で作製されていてもよい。
【００５１】
なお、図２では各部の厚さを誇張しているが、実際には、感圧接着層１１０及び１１０Ａの厚さは１０μｍ〜３００μｍであり、基材層１２０及び１２０Ａの厚さは１μｍ〜３００μｍである。また、配線１３１の厚さは０．１μｍ〜１００μｍであり、基板１３３の厚さは数１００μｍ程度であり、固定テープ１４５の厚さは１０μｍ〜３００μｍである。
【００５２】
また、図２に示すようにプローブ１４０とフレーム１３２が直接接触して電気的な接続が確保されている場合には、固定テープ１４５は、導電性を有しない樹脂製等のテープであってもよい。
【００５３】
また、図２では、固定テープ１４５は、プローブ１４０に加えてフレーム１３２及び基板１３３の側面を覆い、基材層１２０の上面にまで到達している。しかしながら、固定テープ１４５はプローブ１４０とフレーム１３２を接合できればよいため、基材層１２０の上面にまで到達していなくてもよく、基板１３３の側面を覆っていなくてもよく、フレーム１３２の側面を覆っていなくてもよい。
【００５４】
また、基板１３３と２つの基板１３５は一体化された１つの基板であってもよい。この場合は、１つの基板の表面に、配線１３１、２つのフレーム１３２、及び端子１３５Ａが設けられ、電子装置１５０と電池１６０が実装される。
【００５５】
プローブ１４０として用いられる電極は、次のような導電性組成物を熱硬化して成形し作製することが好ましい。導電性組成物は、導電性高分子と、バインダー樹脂と、架橋剤及び可塑剤のうちの少なくとも何れか一方とを含む。
【００５６】
導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン、ポリアセチレン、ポリピロール、ポリアニリン、又はポリフェニレンビニレン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、ポリチオフェン化合物を用いることが好ましい。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３、４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）に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。
【００５７】
導電性高分子の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、０．２０質量部〜２０質量部であることが好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた導電性、強靱性及び柔軟性を付与できる。導電性高分子の含有量は、導電性組成物に対して、２．５質量部〜１５質量部であることがより好ましく、３．０質量部〜１２質量部であることがさらに好ましい。
【００５８】
バインダー樹脂としては、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。バインダー樹脂としては、導電性組成物に含まれる他の成分との相溶性の観点から、水溶性高分子を用いることが好ましい。なお、水溶性高分子は、水には完全に溶けず、親水性を有する高分子（親水性高分子）を含む。
【００５９】
水溶性高分子としては、ヒドロキシル基含有高分子等を用いることができる。ヒドロキシル基含有高分子としては、アガロース等の糖類、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、変性ポリビニルアルコール、又はアクリル酸とアクリル酸ナトリウムとの共重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、ポリビニルアルコール、又は変性ポリビニルアルコールが好ましく、変性ポリビニルアルコールがより好ましい。
【００６０】
変性ポリビニルアルコールとしては、アセトアセチル基含有ポリビニルアルコール、ジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール等が挙げられる。なお、ジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコールとしては、例えば、特開２０１６−１６６４３６号公報に記載されているジアセトンアクリルアミド変性ポリビニルアルコール系樹脂（ＤＡ化ＰＶＡ系樹脂）を用いることができる。
【００６１】
バインダー樹脂の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、５質量部〜１４０質量部であることが好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた導電性、強靱性及び柔軟性を付与できる。バインダー樹脂の含有量は、導電性組成物に対して、１０質量部〜１００質量部であることがより好ましく、２０質量部〜７０質量部であることがさらに好ましい。
【００６２】
架橋剤及び可塑剤は、導電性組成物に強靱性及び柔軟性を付与する機能を有する。導電性組成物の成形体に柔軟性を付与することにより、伸縮性を有する電極が得られた。これにより、伸縮性を有するプローブ１４０を作製することができる。
【００６３】
なお、強靱性は、優れた強度及び伸度を両立する性質である。強靱性は、強度及び伸度のうち、一方が顕著に優れるが、他方が顕著に低い性質を含まず、強度及び伸度の両方のバランスに優れた性質を含む。
【００６４】
柔軟性は、導電性組成物の成形体（電極シート）を屈曲した後、屈曲部分に破断等の損傷の発生を抑制できる性質である。
【００６５】
架橋剤は、バインダー樹脂を架橋させる。架橋剤がバインダー樹脂に含まれることで、導電性組成物の強靱性を向上させることができる。架橋剤は、ヒドロキシル基との反応性を有することが好ましい。架橋剤がヒドロキシル基との反応性を有すれば、バインダー樹脂がヒドロキシル基含有ポリマーである場合、架橋剤はヒドロキシル基含有ポリマーのヒドロキシル基と反応できる。
【００６６】
架橋剤としては、ジルコニウム塩等のジルコニウム化合物；チタン塩等のチタン化合物；ホウ酸等のホウ化物；ブロックイソシアネート等のイソシアネート化合物；グリオキサール等のジアルデヒド等のアルデヒド化合物；アルコキシル基含有化合物、メチロール基含有化合物等が挙げられる。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。中でも、反応性及び安全性の点から、ジルコニウム化合物、イソシアネート化合物又はアルデヒド化合物が好ましい。
【００６７】
架橋剤の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、０．２質量部〜８０質量部であることが好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた強靱性及び柔軟性を付与できる。架橋剤の含有量は、１質量部〜４０質量部であることがより好ましく、３．０質量部〜２０質量部であることがより好ましい。
【００６８】
可塑剤は、導電性組成物の引張伸度及び柔軟性を向上させる。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、ソルビトール、これらの重合体等のポリオール化合物Ｎ−メチルピロリドン（ＮＭＰ）、ジメチルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、Ｎ−Ｎ'−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡｃ）、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）等の非プロトン性化合物等が挙げられる。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、他の成分との相溶性の観点から、グリセリンが好ましい。
【００６９】
可塑剤の含有量は、導電性組成物１００質量部に対して、０．２質量部〜１５０質量部が好ましい。前記含有量が上記範囲内であれば、導電性組成物に優れた強靱性及び柔軟性を付与できる。可塑剤の含有量は、導電性高分子１００質量部に対して、１．０質量部〜９０質量部であることがより好ましく、１０質量部〜７０質量部であることがさらに好ましい。
【００７０】
架橋剤及び可塑剤は、これらのうちの少なくとも一方が導電性組成物に含まれていればよい。架橋剤及び可塑剤の少なくとも一方が導電性組成物に含まれることで、導電性組成物の成形体は、強靱性及び柔軟性を向上させることができる。
【００７１】
導電性組成物に架橋剤は含まれるが可塑剤は含まない場合、導電性組成物の成形体は、強靱性、すなわち、引張強度及び引張伸度の両方をより向上させることができると共に、柔軟性を向上させることができる。
【００７２】
導電性組成物に可塑剤は含まれるが架橋剤は含まれない場合、導電性組成物の成形体の引張伸度を向上させることができるため、全体として導電性組成物の成形体は強靱性を向上させることができる。また、導電性組成物の成形体の柔軟性を向上させることができる。
【００７３】
架橋剤及び可塑剤の両方が導電性組成物に含まれていることが好ましい。架橋剤及び可塑剤の両方が導電性組成物に含まれることで、導電性組成物の成形体にはより一層優れた強靱性が付与される。
【００７４】
導電性組成物は、上記成分の他に、必要に応じて、界面活性剤、軟化剤、安定剤、レベリング剤、酸化防止剤、加水分解防止剤、膨張剤、増粘剤、着色剤、又は充てん剤等の公知の各種添加剤を適宜任意の割合で含むことができる。界面活性剤としては、シリコーン系界面活性剤等が挙げられる。
【００７５】
導電性組成物は、上記した各成分を上記割合で混合することにより調製される。
【００７６】
導電性組成物は、必要に応じて、溶媒を適宜任意の割合で含むことができる。これにより、導電性組成物の水溶液（導電性組成物水溶液）が調製される。
【００７７】
溶媒としては、有機溶媒、又は水系溶媒を用いることができる。有機溶媒としては、例えば、アセトン、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）等のケトン類；酢酸エチル等のエステル類；プロピレングリコールモノメチルエーテル等のエーテル類；Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド等のアミド類が挙げられる。水系溶媒としては、例えば、水；メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール用のアルコール等が挙げられる。これらの中でも、水系溶媒を用いることが好ましい。
【００７８】
導電性高分子、バインダー樹脂、及び架橋剤の何れか一つ以上は、溶媒に溶解した水溶液として用いてもよい。この場合、溶媒としては、上記の水系溶媒が好ましい。
【００７９】
電子装置１５０は、基材層１２０の上面１２２に設置されており、配線１３１と電気的に接続されている。電子装置１５０は、プローブ１４０として用いられる電極を介して取得する生体信号を処理する。電子装置１５０は、断面視において矩形状である。電子装置１５０の下面（−Ｚ方向）には、端子が設けられる。電子装置１５０の端子の材料としては、はんだ、導電性ペースト等が挙げられる。
【００８０】
電子装置１５０は、図１に示すように、一例としてＡＳＩＣ(application specific integrated circuit、特定用途向け集積回路)１５０Ａ、ＭＰＵ(Micro Processing Unit)１５０Ｂ、メモリ１５０Ｃ、及び無線通信部１５０Ｄを含み、回路部１３０を介してプローブ１４０及び電池１６０に接続されている。
【００８１】
ＡＳＩＣ１５０ＡはＡ/Ｄ(Analog to digital)変換器を含む。電子装置１５０は、電池１６０から供給される電力によって駆動され、プローブ１４０によって測定される生体信号を取得する。電子装置１５０は、生体信号にフィルタ処理やデジタル変換等の処理を行い、複数回にわたって取得された生体信号の加算平均値をＭＰＵ１５０Ｂが求めてメモリ１５０Ｃに格納する。電子装置１５０は、一例として２４時間以上にわたって連続的に生体信号を取得することができる。電子装置１５０は、長時間にわたって生体信号を測定する場合があるため、消費電力を低減するための工夫が施されている。
【００８２】
無線通信部１５０Ｄは、評価試験においてメモリ１５０Ｃに格納された生体信号を評価試験の試験装置が無線通信で読み出す際に用いられるトランシーバであり、一例として２．４ＧＨｚで通信を行う。評価試験は、一例としてJIS 60601-2-47の規格の試験である。評価試験は、医療機器として生体信号を検出する生体センサの完成後に行われる動作確認を行う試験である。評価試験は、生体センサに入力される生体信号に対する、生体センサから取り出される生体信号の減衰率が５％未満であることを要求している。この評価試験は、すべての完成品に対して行うものである。
【００８３】
電池１６０は、図２に示すように、基材層１２０の上面１２２に設けられている。電池１６０としては、鉛蓄電池又はリチウムイオン二次電池等を用いることができる。電池１６０は、ボタン電池型であってもよい。電池１６０は、バッテリの一例である。電池１６０は、その下面に設けられる端子を有する。電池１６０の２つの端子は、回路部１３０を介してプローブ１４０と電子装置１５０に接続される。電池１６０の容量は、一例として電子装置１５０が２４時間以上にわたって生体信号の測定を行えるように設定されている。
【００８４】
カバー１７０は、基材層１２０、回路部１３０、基板１３５、プローブ１４０、固定テープ１４５、電子装置１５０、及び電池１６０の上を覆っている。カバー１７０は、基部１７０Ａと、基部１７０Ａの中央から＋Ｚ方向に突出した突出部１７０Ｂとを有する。基部１７０Ａは、カバー１７０の平面視で周囲に位置する部分であり、突出部１７０Ｂよりも低い部分である。突出部１７０Ｂの下側には凹部１７０Ｃが設けられている。カバー１７０は、基部１７０Ａの下面が基材層１２０の上面１２２に接着される。凹部１７０Ｃ内には、基板１３５、電子装置１５０、電池１６０が収納される。カバー１７０は、電子装置１５０及び電池１６０等を凹部１７０Ｃに収納した状態で、基材層１２０の上面１２２に接着されている。
【００８５】
カバー１７０は、基材層１２０上の回路部１３０、電子装置１５０、及び電池１６０を保護するカバーとしての役割の他に、貼付型生体センサ１００に上面側から加えられる衝撃から内部の構成要素を保護する衝撃吸収層としての役割を有する。カバー１７０としては、例えば、シリコーンゴム、軟質樹脂、ウレタン等を用いることができる。
【００８６】
図３は、貼付型生体センサ１００の回路構成を示す図である。各プローブ１４０は、配線１３１及び基板１３５の配線１３５Ｂを介して電子装置１５０及び電池１６０に接続されている。２つのプローブ１４０は、電子装置１５０及び電池１６０に対して並列に接続されている。
【００８７】
次に、固定テープ１４５の詳細について説明する。図４は、プローブ１４０及び固定テープ１４５を示す図である。図４（Ａ）にはプローブ１４０及び固定テープ１４５を示し、図４（Ｂ）にはプローブ１４０及び比較用の固定テープ４５を示す。比較用の固定テープ４５は、平面視で矩形環状の銅テープである点が、４分割されている固定テープ１４５と異なる。
【００８８】
貼付型生体センサ１００は、固定テープ１４５の構造を工夫することによって高い耐衝撃性を実現している。耐衝撃性とは、外部から衝撃が加えられた場合に、破損せずに外観及び機能を保持する性質であり、衝撃とは、瞬間的に加えられる大きな力である。
【００８９】
固定テープ１４５は銅テープであり、伸縮性は非常に小さい。一方、プローブ１４０は、上述したように、伸縮性が非常に大きい。固定テープ１４５は、プローブ１４０に直接的に接触し、フレーム１３２にプローブ１４０を固定している。
【００９０】
貼付型生体センサ１００の上方から大きな衝撃が加えられると、プローブ１４０及び固定テープ１４５には剪断方向（ＸＹ平面平面方向）に力が加わる。プローブ１４０及び固定テープ１４５が押し潰されるからである。
【００９１】
このような剪断方向の力が加わると、伸縮性が非常に大きいプローブ１４０は剪断方向に大きく変形するが、伸縮性は非常に小さい固定テープ１４５は剪断方向に殆ど変形しない。
【００９２】
ここで、四辺の辺毎に分割されている固定テープ１４５の代わりに、図４（Ｂ）に示す矩形環状の固定テープ４５を用いると、上方からの衝撃が加えられた際に固定テープ４５は殆ど変位しないため、プローブ１４０と固定テープ４５との境界において、プローブ１４０及び／又は固定テープ４５が断線する等の破損が生じるおそれがある。
【００９３】
これに対して、固定テープ１４５は、上方から大きな衝撃が加えられて剪断方向の力が加わった際に、４つの固定テープ１４５が互いに引っ張り合うことなく、別個独立的に剪断方向に変位可能であるとともに、剪断方向に変形可能である。
【００９４】
このため、プローブ１４０と固定テープ１４５との境界において、プローブ１４０及び固定テープ１４５の断線等の破損を抑制することができる。これにより、貼付型生体センサ１００の高い耐衝撃性を実現することができる。
【００９５】
次に、図５を用いて、固定テープ１４５及び比較用の固定テープ４５の耐衝撃試験の結果について説明する。図５は、固定テープ１４５及び比較用の固定テープ４５の耐衝撃試験の結果を示す図である。
【００９６】
ここでは、耐衝撃試験として、JIS T0601-1 15頁に規定される耐衝撃試験を行った結果について説明する。この耐衝撃試験では、床に感圧紙を置き、下面１１２を感圧紙に向けて感圧紙の上に配置した貼付型生体センサ１００に対して、５００ｇの金属球を高さ１３０ｃｍから一度だけ落下させ、合格するかどうかを調べた。
【００９７】
なお、感圧紙で測定できる圧力は、５０ＭＰａから１３０ＭＰａまでであり、この範囲内であれば、回路部１３０、プローブ１４０、電子装置１５０、及び電池１６０は破損されず、生体信号を取得可能である。感圧紙は５０ＭＰａ未満の圧力が掛かった場合には変色が無く、５０ＭＰａ以上で１３０ＭＰａ以下の圧力が掛かった場合には色見本と識別可能な色に変色し、１３０ＭＰａより大きな圧力が掛かると色見本には無い色（色見本よりも濃い色）に変色する。このため、感圧紙を用いれば、掛かった圧力が５０ＭＰａ未満、５０ＭＰａ以上で１３０ＭＰａ以下、１３０ＭＰａより大きい圧力のいずれであるかを判別することができる。
【００９８】
ここでは、耐衝撃試験の結果を○（破損なし、耐衝撃試験に合格）、×（破損あり、耐衝撃試験に不合格）の２段階で示す。破損なしとは、金属球を落下させた後に外観に破損やひび割れ等の異常が生じていない場合である。破損ありとは、金属球を落下させた後に外観に破損やひび割れ等の異常が生じた場合である。
【００９９】
また、固定テープ１４５及び比較用の固定テープ４５の剛性は、次式（１）、（２）を用いて計算した。ここで、aは幅(mm)、bは厚さ(mm)、Eは弾性率(Mpa)、Iは断面二次モーメント（m4）、kBは剛性(N・mm2)である。固定テープ１４５の幅aは短手方向の幅であり、比較用の固定テープ４５の幅aは矩形環状の銅テープの幅である。弾性率Eはカバー１７０の値である。なお、幅aを10mm、厚さbを0.060mmに設定した。
l=ab3/12      （１）
kB=EL/a=Eb3/12      （２）
【０１００】
カバー１７０の厚さを０ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍ、１ｍｍに設定して耐衝撃試験を行った。カバー１７０の厚さが０ｍｍであることは、カバー１７０を装着していないことを表す。
【０１０１】
比較用の固定テープ４５は、すべての厚さのカバー１７０において不合格となった。これに対して、固定テープ１４５は、カバー１７０の厚さを０ｍｍ、０．３ｍｍ、０．５ｍｍの場合に合格になり、１ｍｍの場合に不合格になった。１ｍｍの場合に不合格になったのは、カバー１７０が厚いため、上方からの衝撃によってカバー１７０が剪断方向に変位する量が大きく、プローブ１４０と固定テープ１４５の境界に掛かる応力が大きくなったためと考えられる。
【０１０２】
図６は、カバー１７０の厚さ、材質（樹脂の種類）、弾性率(MPa)、樹脂の破断伸び、剛性、感圧紙で測定した圧力、破損の有無、及び装着性を示す図である。固定テープ１４５は図４（Ａ）に示すように４分割されているものを用いて、様々なカバー１７０を用いた場合の破損と装着感を評価した。
【０１０３】
カバー１７０は、厚さ０．００８ｍｍから３．０ｍｍの範囲内で図６に示す値に設定し、材質は、ウレタンゴム、シリコーンゴム（硬度１５又は３０）、天然ゴム（硬度９０）を用いた。これらの場合に、弾性率は０．０２５ＭＰａから８．００ＭＰａの範囲内で図６に示す値になり、樹脂の破断伸びは、１６００から５７０の範囲内で図６に示す値になり、剛性は１．１×１０−９から１８．０の範囲内で図６に示す値になり、感圧紙で測定した圧力は、４５ＭＰａから１１０の範囲内で図６に示す値になった。
【０１０４】
耐衝撃試験の結果を○（破損なし、耐衝撃試験に合格）、×（破損あり、耐衝撃試験に不合格）の２段階で示す。また、装着感は主観的な判断であるが、非常に良好なものを◎、良好なものを○、悪くないが合格とはいいにくいものを△で表す。
【０１０５】
破損が生じなかったのは、厚さ０．００８ｍｍのウレタンゴム、厚さ０．３ｍｍのシリコーンゴム（硬度１５）、厚さ０．３ｍｍのシリコーンゴム（硬度３０）、厚さ０．５ｍｍのシリコーンゴム（硬度３０）、厚さ０．３ｍｍの天然ゴム（硬度９０）、厚さ０．５ｍｍの天然ゴム（硬度９０）、厚さ１．０ｍｍの天延ゴム（硬度９０）であった。
【０１０６】
これらのうち、装着感が非常に良好だったのは、厚さ０．００８ｍｍのウレタンゴムと厚さ０．３ｍｍのシリコーンゴム（硬度１５）であり、良好だったのは厚さ０．３ｍｍのシリコーンゴム（硬度３０）と厚さ０．５ｍｍのシリコーンゴム（硬度３０）であり、天然ゴムは装着感が△であった。
【０１０７】
図７は、カバー１７０の弾性率と厚さの関係を表す図である。耐衝撃試験の結果が○だったものを丸いマーカで示し、×だったものを四角いマーカで示す。
【０１０８】
カバー１７０の弾性率をＸ(MPa)、厚さをＹ(mm)とすると、耐衝撃試験の結果が合格（○）だったものは、不合格（×）だったものに比べて、厚さＹ(mm)と弾性率Ｘ(MPa)が以下の式（３）で表される関係を満たすことが分かった。
Ｙ≦０．１９ｌｎ（Ｘ）＋０．６０      （３）
また、カバー１７０の厚さのばらつきが±２０％あったため、厚さが＋２０％のものまで耐衝撃試験に合格したと考えられると、式（３）の条件は２０％緩和され、次式（４）が得られる。
Ｙ≦０．２３ｌｎ（Ｘ）＋０．７２      （４）
したがって、カバー１７０の厚さＹ(mm)と弾性率Ｘ(MPa)が式（３）又は式（４）の関係を満たせば、耐衝撃試験に合格する貼付型生体センサ１００が得られる。
【０１０９】
以上、実施の形態の貼付型生体センサ１００は、衝撃が加わった際にプローブ１４０と固定テープ１４５との境界の破損を抑制するために、プローブ１４０の周囲において固定テープ１４５が分断される構成にした。このため、プローブ１４０と固定テープ１４５の境界に掛かる応力を低減でき、プローブ１４０と固定テープ１４５の境界の破損を抑制することができる。
【０１１０】
したがって、良好な耐衝撃性を有する貼付型生体センサ１００を提供することができる。
【０１１１】
なお、以上では、固定テープ１４５がプローブ１４０の周囲において４つに分断されている構成について説明した。しかしながら、固定テープ１４５はこのような構成に限られず、図８に示すような構成であってもよい。図８は、変形例の固定テープ１４５Ｍ１〜１４５Ｍ３を示す図である。
【０１１２】
図８（Ａ）に示す固定テープ１４５Ｍ１のように、プローブ１４０の周囲において、１箇所だけ分断されている構成であってもよい。固定テープ１４５Ｍ１は、分断部１４５ＭＡ１において分断されている。
【０１１３】
また、図８（Ｂ）に示す固定テープ１４５Ｍ２のように、プローブ１４０の周囲の四方のうちの三方に設けられるコの字型の構成であってもよい。固定テープ１４５Ｍ２は、分断部１４５ＭＡ２において分断されている。
【０１１４】
また、図８（Ｃ）に示すようにプローブ１４０Ｍ３が円形領域に配置されている場合に、固定テープ１４５Ｍ３のように、プローブ１４０の周囲に円弧状に設けられ、１箇所だけ分断されている構成であってもよい。固定テープ１４５Ｍ３は、分断部１４５ＭＡ３において分断されている。
【０１１５】
図８（Ａ）〜（Ｃ）に示す固定テープ１４５Ｍ１〜１４５Ｍ３のように、分断部１４５ＭＡ１〜１４５ＭＡ３を有する構成であればよい。
【０１１６】
また、以上では、電子装置１５０が無線通信部１５０Ｄを有する形態について説明したが、図９に示すような構成であってもよい。図９は、変形例の貼付型生体センサ１００Ｍ４を示す分解図である。
【０１１７】
貼付型生体センサ１００Ｍ４は、図１に示す電子装置１５０及びカバー１７０の代わりに電子装置１５０Ｍ４及びカバー１７０Ｍ４を含む。
【０１１８】
電子装置１５０Ｍ４は、ＡＳＩＣ１５０Ａ、ＭＰＵ１５０Ｂ、メモリ１５０Ｃ、及びコネクタ１５０ＭＤ４を含む。電子装置１５０Ｍ４は、図１に示す電子装置１５０の無線通信部１５０Ｄの代わりにコネクタ１５０ＭＤ４を有する。
【０１１９】
また、カバー１７０Ｍ４は、コネクタ１５０ＭＤ４の真上に設けられる貫通孔１７０ＭＤ４を有する。貫通孔１７０ＭＤ４には、突出部１７０ＭＢに設けられ、評価試験の試験装置のコネクタが挿入され、コネクタ１５０ＭＤ４に接続される。
【０１２０】
貼付型生体センサ１００Ｍ４では、評価試験において、メモリ１５０Ｃに格納された生体信号は、コネクタ１５０ＭＤ４を介して試験装置によって読み出される。なお、カバー１７０Ｍ４の貫通孔１７０ＭＤ４は、評価試験の終了後にカバー１７０Ｍ４と同一の材料で埋めておけばよい。
【０１２１】
以上、本発明の例示的な実施の形態の貼付型生体センサについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。
【符号の説明】
【０１２２】
１００  貼付型生体センサ
１１０  感圧接着層
１２０  基材層
１３０  回路部
１４０  プローブ
１５０  電子装置
１６０  電池
１７０  カバー
【図１】
2020146237.tif 000003
【図２】
2020146237.tif 000004
【図３】
2020146237.tif 000005
【図４】
2020146237.tif 000006
【図５】
2020146237.tif 000007
【図６】
2020146237.tif 000008
【図７】
2020146237.tif 000009
【図８】
2020146237.tif 000010
【図９】
2020146237.tif 000011