(57)【要約】【課題】信頼性の高い貼付型センサを提供する。【解決手段】貼付型センサは、電子装置と、被検体に貼り付けられる感圧接着層と、前記感圧接着層に固定され前記被検体に接触する電極と、前記電子装置と前記電極を接続する回路部と、前記電極と前記回路部とを接合する接合部とを含む。【選択図】図１
2020142005.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子装置と、
被検体に貼り付けられる感圧接着層と、
前記感圧接着層に固定され前記被検体に接触する電極と、
前記電子装置と前記電極を接続する回路部と、
前記電極と前記回路部とを接合する接合部と
を含む、貼付型センサ。
【請求項２】
前記接合部は、導電性を有する導電テープ、又は、金属テープである、請求項１記載の貼付型センサ。
【請求項３】
前記接合部は、前記電極の前記被検体に接触する面以外の部分と、前記回路部とを接合する、請求項１又は２記載の貼付型センサ。
【請求項４】
前記感圧接着層は、前記電極の前記被検体への貼付面以外の部分と前記回路部とを接続する穴部を有し、
前記穴部内に設けられ、前記回路部に接続される導体製の接続部をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の貼付型センサ。
【請求項５】
前記感圧接着層の前記貼付面とは反対側の面に貼り付けられる基材層をさらに含み、
前記基材層は、前記穴部の開口に連通する貫通孔を有し、前記接続部は、前記穴部及び前記貫通孔の内部に延在する、請求項４記載の貼付型センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、貼付型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
病院や診療所等の医療機関、介護施設又は自宅等において、例えば、心電、脈波、脳波又は筋電等の生体情報を測定する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電極を備えている。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、電極を被験者の皮膚に接触させる。生体情報に関する電気信号を電極で取得することで、生体情報が測定される。
【０００３】
このような生体センサとして、例えば、電極を一方の面に有するポリマー層を備え、ポリマー層として、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサン（ＤＳＤＴ）とテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン（ＴＴＣ）とを所定の比率で重合させてなるものを用いた生体適合性ポリマー基板が開示されている（例えば、特許文献１参照）。生体適合性ポリマー基板では、ポリマー層が人の皮膚に貼り付けられて、電極が人の皮膚から心筋由来電圧信号を検出し、データ取得用モジュールで心筋由来電圧信号を受信して記録している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
ところで、上述のような生体センサにおいて、電極として導電性ポリマー製のものを用いると、電極と配線の接続強度が不足するおそれがある。このような場合には、生体センサとしての信頼性が低下する。
【０００６】
そこで、信頼性の高い貼付型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】
【０００７】
本発明の実施の形態の貼付型センサは、電子装置と、被検体に貼り付けられる感圧接着層と、前記感圧接着層に固定され前記被検体に接触する電極と、前記電子装置と前記電極を接続する回路部と、前記電極と前記回路部とを接合する接合部とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
信頼性の高い貼付型センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】貼付型センサ１００を示す図である。
【図２】図１におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。
【図３】図２の一部を拡大して示す図である。
【図４】プローブ１４０を示す図である。
【図５】実施の形態の変形例による貼付型センサ１００Ｍの断面構造を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の貼付型センサを適用した実施の形態について説明する。
【００１１】
＜実施の形態＞
図１は、貼付型センサ１００を示す図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。図３は、図２の一部を拡大して示す図である。
【００１２】
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。
【００１３】
さらに以下では、被検体に接触する電極をプローブと称し、接合部の一例として銅テープを用いて説明する。
【００１４】
貼付型センサ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、プローブ１４０、銅テープ１５０、電子装置１６０、及び電池１７０を含む。貼付型センサ１００は、略平板状の形状を有する。
【００１５】
本実施の形態では、一例として、生体に接触させて生体情報の測定を行う貼付型センサ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、貼付型センサ１００を構成する各部材について説明する。
【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（Ｘ方向）に沿って延在し、長手方向（Ｘ方向）における中央部１１０Ａが長手方向（Ｘ方向）における両端の端部１１０Ｂよりも短手方向（Ｙ方向）において外側に突出している。
【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は貼付型センサ１００の下面であるため、貼付型センサ１００の下面を皮膚１０等の生体表面に対して貼付可能としている。
【００１８】
感圧接着層１１０は、下面１１２に設けられた溝部１１２Ａを有する。溝部１１２Ａは平面視で矩形状の領域にメッシュ状に形成されており、最も外側の枠状の溝部１１２Ａには、回路部１３０の枠部１３２、プローブ１４０、銅テープ１５０等が収納され、枠状の溝部１１２Ａよりも内側の溝部１１２Ａには、プローブ１４０が収納される。また、感圧接着層１１０の内部には、回路部１３０の配線１３１及び枠部１３２と、接続部１３３、１３４の下側とが設けられる。
【００１９】
感圧接着層１１０は、穴部１１３を有し、一つの態様として、穴部１１３は、電子装置１６０の端子１６１の真下に、配線１３１の上面にまで到達する。穴部１１３には、接続部１３３の下側が収納される。
【００２０】
別の態様として、図は省略するが、穴部１１３は、枠部１３２の一部の上面から感圧接着層１１０の上面に達する。配線１３１は枠部１３２の上面から穴部１１３を通じ、感圧接着層１１０の上面上に延在し、感圧接着層１１０の上面もしくは基材層１２０中に存在する接続部１３３と接続する。また、別の態様として、配線１３１は、感圧接着層１１０の上面上に延在する代わりに、基材層１２０上に延在してもよい。この場合、後述する基材層１２０の貫通孔１２３は、枠部１３２の一部の上面から感圧接着層１１０の上面に達する穴部１１３と同じ位置に設けられる。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
具体的には、基材層１２０で後述する基材組成物におけるカルボン酸エステルと同様のものが挙げられ、好ましくは、トリ脂肪酸グリセリルが挙げられる。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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を生体２７（図２参照）に貼着しても、生体２７（図２参照）の負荷を抑制できる。
【００３２】
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。
【００３３】
感圧接着層１１０の厚さは、溝部１１２Ａ以外の領域における上面１１１と下面１１２との間の距離が、１０μｍ〜３００μｍであることが好ましい。感圧接着層１１０の厚さが１０μｍ〜９５μｍであれば、貼付型センサ１００の薄型化、特に、貼付型センサ１００における電子装置１６０及び電池１７０以外の領域の薄型化が図れる。溝部１１２Ａ以外の領域における上面１１１と下面１１２との間の距離は、２０μｍ〜１００μｍ以下であることがより好ましく、３０μｍ〜５０μｍ以下であることがさらに好ましい。
【００３４】
基材層１２０は、感圧接着層１１０の上面に設けられ、貼付型センサ１００の上面を形成する。基材層１２０は、感圧接着層１１０を支持する支持層である。基材層１２０は、平板状に形成され、感圧接着層１１０と共に貼付型センサ１００の外形形状を形成している。基材層１２０の平面視における形状は、図１に示すように、感圧接着層１１０の平面視における形状と同一である。基材層１２０は、図２に示すように、感圧接着層１１０の上面全面に設けられる。
【００３５】
基材層１２０は、図２に示すように、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。
【００３６】
基材層１２０は、平面視で感圧接着層１１０の穴部１１３と同じ位置に、開口サイズの等しい貫通孔１２３を有する。貫通孔１２３は、基材層１２０を厚さ方向（Ｚ方向）に貫通しており、接続部１３３の上側が挿通されている。また、基材層１２０は、平面視で配線１３１の端子１３１Ｂと重なる位置に、接続部１３３と同様の接続部１３４を有する。接続部１３４は、電池１７０の端子と端子１３１Ｂとを接続する。
【００３７】
基材層１２０の破断伸度の下限値は、１００％以上が好ましく、２００％以上がより好ましく、３００％以上がさらに好ましい。破断伸度が１００％以上であれば、基材層１２０の材料が優れた伸縮性を有することができる。なお、基材層１２０の破断伸度の上限値は、基材層１２０の厚さ等に応じて適宜設計可能であり、２０００％以下であればよい。なお、破断伸度は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７（１９９９年）に従い、引張速度５ｍｍ／分、試験片タイプ２で測定される。
【００３８】
基材層１２０の２０℃における引張強度（チャック間１００ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／ｍｉｎ、破断時の強度）の下限値は、０．１Ｎ／２０ｍｍ以上であることが好ましく、１Ｎ／２０ｍｍ以上であることがより好ましい。基材層１２０の２０℃における引張強度の上限値は、基材層１２０の材料や厚さ等に応じて適宜設計可能であり、２０Ｎ／２０ｍｍ以下であればよい。なお、引張強度は、ＪＩＳ  Ｋ  ７１２７（１９９９年）に基づいて、測定される。
【００３９】
基材層１２０の２０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ'の上限値は、２，０００ＭＰａ以下であることが好ましく、１，０００ＭＰａ以下であることがより好ましく、１００ＭＰａ以下であることがさらに好ましく、５０ＭＰａ以下であることが特に好ましく、２０ＭＰａ以下であることが最も好ましい。基材層１２０の引張貯蔵弾性率Ｅ'の上限値が２，０００ＭＰａ以下であれば、基材層１２０は優れた伸縮性を有することができる。引張貯蔵弾性率Ｅ'の下限値は、基材層１２０の材料や厚さ等に応じて適宜設計可能であり、０．１ＭＰａ以上であればよい。なお、基材層１２０の２０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ'は、周波数１Ｈｚ及び昇温速度１０℃／分の条件で基材層１２０を動的粘弾性を測定することにより求められる。
【００４０】
破断伸度が１００％以上、引張強度が２０Ｎ／２０ｍｍ以下、及び引張貯蔵弾性率Ｅ'が２，０００ＭＰａ以下であることの少なくともいずれか１つの要件を満たせば、基材層１２０が伸縮性を有する。基材層１２０が伸縮性をより発揮する点から、上記要件のうち、２つ以上の要件を満たしていることが好ましくは、３つの要件を満たすことがさらに好ましい。
【００４１】
基材層１２０の銅箔に対する剥離強度（ピール強度）は、例えば、０．５Ｎ／ｃｍ以上が好ましく、１．０Ｎ／ｃｍ以上がより好ましく、２．０Ｎ／ｃｍ以上がさらに好ましく、２．５Ｎ／ｃｍ以上が最も好ましい。剥離強度が上記の下限値以上であれば、基材層１２０と配線１３１との剥離をより確実に抑制することができる。なお、剥離強度は、例えば、幅１ｃｍのサンプル（基材層１２０及び銅箔の積層体）に対して、引張試験機を用いて、剥離角度１８０度、剥離速度３０ｍｍ／分の条件で基材層１２０を銅箔から剥離することにより測定される。
【００４２】
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。
【００４３】
基材層１２０は、基材組成物から形成されている。基材組成物は、基材樹脂を主成分として含む。
【００４４】
基材樹脂は、例えば、基材層１２０に適度な伸縮性、可撓性及び靱性を付与できる可撓性樹脂が用いられる。基材樹脂としては、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が挙げられる。基材層１２０がより優れた伸縮性を確保する観点から、ポリウレタン系樹脂を用いることが好ましい。
【００４５】
ポリウレタン系樹脂は、ウレタン結合を有する化合物であり、イソシアネートとポリオールとの付加反応により生成されるポリマーである。
【００４６】
イソシアネートとしては、ジフェニルメタンジイソシアネート、トリレンジイソシアネート、ヘキサメチレンジイソシアネート、キシリレンジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、ナフタレンジイソシアネート、又はノルボルネンジイソシアネート等のジイソシアネート等を用いることができる。好ましくは、ジフェニルメタンジイソシアネートが挙げられる。
【００４７】
ポリオールとしては、ポリエーテルグリコール、ポリエーテルポリオール、ポリエステルポリオール、又はポリマーポリオール等を用いることができる。好ましくは、ポリエーテルグリコールを用いることができる。
【００４８】
ポリエーテルグリコールとしては、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、又はテトラハイドロフランとネオペンチルグリコールとの共重合体等を用いることができる。好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールを用いることができる。
【００４９】
イソシアネートとポリオールとのモル比は、例えば、イソシアネート：ポリオール＝１：９９〜５０：５０が好ましい。前記モル比は、２：９８〜３０：７０がより好ましく、３：９７〜９：９１がさらに好ましい。
【００５０】
基材層１２０における基材樹脂の含有量は、７０質量％〜９９質量％であることが好ましく、８０質量％〜９５質量％以下がより好ましい。
【００５１】
基材組成物は、好ましくは、カルボン酸エステルをさらに含有できる。カルボン酸エステルは、貼付型センサ１００に柔軟性を付与するための弾性調整剤として機能する。
【００５２】
カルボン酸エステルは、カルボン酸と、アルコール等のヒドロキシル基を含む化合物との縮合反応により生成されるエステルである。
【００５３】
カルボン酸としては、分子中にカルボキシル基を１個含有する脂肪酸が挙げられる。脂肪酸としては、モノカルボン酸等が用いられる。モノカルボン酸としては、吉草酸、カプロン酸、エタント酸、カプリル酸、ペラルゴン酸、カプリン酸、ウンデカン酸、ラウリン酸、ミリスチン酸、パルミチン酸、ステアリン酸、ベヘン酸等の直鎖状の飽和脂肪酸；２−エチルヘキサン酸、ジメチルオクタン酸、イソステアリン酸等の分岐状の飽和脂肪酸；オレイン酸、リノール酸、リノレン酸等の不飽和脂肪酸等が挙げられる。
【００５４】
また、カルボン酸としては、分子中にカルボキシル基を２個以上含有する多価カルボン酸、又はヒドロキシカルボン酸等も用いることができる。分子中にカルボキシル基を２個以上含有する多価カルボン酸としては、フマル酸、フタル酸等のジカルボン酸等が挙げられる。ヒドロキシカルボン酸としては、乳酸等が挙げられる。
【００５５】
カルボン酸としては、分子中にカルボキシル基を１個含有する脂肪酸が好ましく、直鎖状の飽和脂肪酸がより好ましく、炭素数６以上１８以下の直鎖状の飽和脂肪酸がさらに好ましく、特にカプリル酸（炭素数８）が好ましい。
【００５６】
アルコールとしては、１価アルコール、又は多価アルコール等が挙げられる。
【００５７】
１価アルコールとしては、メタノール、エタノール、プロパノール、イソプロパノール、ブタノール、ヘキサノール、オクタノール、デカノール、セチルアルコール、イソセチルアルコール、ミリスチルアルコール、又はステアリルアルコール等が挙げられる。
【００５８】
多価アルコールとしては、エチレングリコール、プロピレングリコール等の２価アルコール；グリセリン、トリメチロールプロパン等の３価アルコール；ペンタエリスリトール、ジグリセリン等の４価アルコール等が挙げられる。
【００５９】
アルコールとしては、多価アルコールが好ましく、３価アルコールがより好ましく、グリセリンがさらに好ましい。
【００６０】
カルボン酸エステルとしては、具体的には、カルボン酸（脂肪酸）と１価アルコールとのエステル、カルボン酸と２価アルコールとのエステル、カルボン酸と３価アルコールとのエステル、乳酸セチル、又は乳酸ミリスチル等を用いることができる。
【００６１】
カルボン酸と１価アルコールとのエステルとしては、ミリスチン酸エチル、ミリスチン酸イソプロピル、パルミチン酸イソプロピル、ステアリン酸ブチル、イソステアリン酸イソプロピル、ラウリン酸ヘキシル、フタル酸ジエチル、フタル酸ジオクチル、ミリスチン酸ステアリル、オレイン酸ステアリル、ジメチルオクタン酸セチル、２−エチルヘキサン酸セチル、２−エチルヘキサン酸イソセチル、２−エチルヘキサン酸ステアリル、コハク酸ジオクチル等が挙げられる。
【００６２】
カルボン酸と２価アルコールとのエステルとしては、ジカプリル酸プロピレングリコール、ジカプリン酸プロピレングリコール、ジイソステアリン酸プロピレングリコール等が挙げられる。
【００６３】
カルボン酸と３価アルコールとのエステルとしては、トリカプリル酸グリセリル、モノカプリル酸グリセリル、トリ−２−エチルヘキサン酸グリセリル、トリカプリン酸グリセリル、トリラウリン酸グリセリル、トリイソステアリン酸グリセリル、トリオレイン酸グリセリル、トリ−２−エチルヘキサン酸トリメチロールプロパン等を用いることができる。
【００６４】
これらのカルボン酸エステルは、一種単独で使用してもよいし、二種以上を併用してもよい。
【００６５】
中でも、カルボン酸エステルとしては、カルボン酸と３価アルコールとのエステルが好ましく、相溶性の観点から、脂肪酸とグリセリンとのエステルがより好ましく、直鎖状の飽和脂肪酸とグリセリンとのエステルがさらに好ましく、トリカプリル酸グリセリルが特に好ましい。
【００６６】
カルボン酸エステルの含有量は、基材樹脂１００質量部に対して、１０質量部〜８０質量部が好ましく、３０質量部〜７０質量部がより好ましい。
【００６７】
基材層１２０におけるカルボン酸エステルの含有量は、１０質量％〜４５質量％が好ましく、２５質量％〜３５質量％がより好ましい。
【００６８】
回路部１３０は、配線１３１、枠部１３２、及び接続部１３３、１３４を有する。
【００６９】
配線１３１は、図２及び図３に示すように、感圧接着層１１０の内部に設けられている。配線１３１は、感圧接着層１１０の厚さ方向（Ｚ方向）の中間部に配置され、感圧接着層１１０に覆われている。なお、配線１３１は、後述する枠部１３２の粘着剤層１３２Ａ及びシート１３２Ｂと同様の粘着剤層及びシートの上に設けられているが、図１及び図２では省略する。
【００７０】
また、上記では、配線１３１が感圧接着層１１０の内部に設けられている態様説明したが、別の態様としては、配線１３１は、基材層１２０の感圧接着層１１０が設けられている面と反対側に設けられる。
【００７１】
配線１３１は、図１に示すように、平面視でＴ字型にパターニングされており、＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側とに１つずつ設けられている。配線１３１は、電子装置１６０の端子１６１に接続部１３３を介して接続される端子１３１Ａと、電池１７０に接続部１３４を介して接続される端子１３１Ｂとを有し、残りの１つの端部（＋Ｘ方向側と−Ｘ方向側の端部）は、枠部１３２に接続されている。
【００７２】
配線１３１を形成する材料としては、銅、ニッケル、金、又はこれらの合金等を用いることができる。配線１３１の材料としては、銅が好ましい。
【００７３】
配線１３１の厚さは、基材層１２０の厚さより薄く設計されることが好ましい。配線１３１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。
【００７４】
枠部１３２は、図３に示すように、粘着剤層１３２Ａ及びシート１３２Ｂを介してプローブ１４０の上側に設けられている。粘着剤層１３２Ａ及びシート１３２Ｂは、平面視で枠部１３２と同一の形状を有する。
【００７５】
枠部１３２は、配線１３１と一体的に形成されており、平面視で矩形環状の形状を有する。枠部１３２は、シート１３２Ｂの上面に設けられており、シート１３２Ｂの下面には粘着剤層１３２Ａが設けられている。枠部１３２は、配線１３１と同様に、銅、ニッケル、金、又はこれらの合金等によって作製される。枠部１３２の材料としては、銅が好ましい。
【００７６】
このため、プローブ１４０は、シート１３２Ｂの下面の粘着剤層１３２Ａによって、枠部１３２に取り付けられている。また、この状態で、枠部１３２とプローブ１４０とは、図３に示すように銅テープ１５０によって接合されている。
【００７７】
平面視において、枠部１３２の内側にはプローブ１４０が設けられている。メッシュ状のプローブ１４０のうち、平面視で最も外側に位置する部分は、平面視で枠部１３２と一部が重複している。枠部１３２は、配線１３１と同じ高さの位置に設けられており、感圧接着層１１０に覆われている。
【００７８】
粘着剤層１３２Ａは、スポーツ分野及び医療分野等の皮膚貼付材において使用される一般的な粘着剤層を適用することができる。具体的には、天然ゴム系、合成ゴム系、アクリル系、シリコーン系等の粘着剤で作製される粘着剤層を用いることができる。
【００７９】
シート１３２Ｂは、一例としてウレタン製のシートであるが、折り曲げ可能なシート状部材であればよく、ポリイミド製のシート等であってもよい。
【００８０】
接続部１３３は、感圧接着層１１０の穴部１１３と基材層１２０の貫通孔１２３との内部に設けられており、電子装置１６０と端子１６１と配線１３１とを接続する。
【００８１】
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、生体からの電気信号、温度、振動、汗、又は代謝物等をセンシングする。ここでは、図１乃至図３に加えて、図４を用いて説明する。図４は、プローブ１４０を示す図である。
【００８２】
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１４０として用いられる。
【００８３】
プローブ１４０は、図４に示すように、平面視において、碁盤目状（メッシュ状）に形成されており、マトリクス状に配置される孔部１４０Ａを有する。一例として孔部１４０Ａは、５行×５列で２５個設けられている。孔部１４０Ａには、感圧接着層１１０が充填される。
【００８４】
２５個の孔部１４０Ａを囲む最も外側の部分は、枠部１４１である。枠部１４１は、孔部１４０Ａが設けられたメッシュ部１４２を保持している。
【００８５】
プローブ１４０は、図２及び図３に示すように、感圧接着層１１０の下面１１２に配置されており、感圧接着層１１０の下面１１２から露出するように、感圧接着層１１０に埋め込まれている。プローブ１４０は、感圧接着層１１０の溝部１１２Ａに埋め込まれており、溝部１１２Ａを形成する下面１１２に配置されている。
【００８６】
プローブ１４０のうち、枠部１４１は、枠部１３２、粘着剤層１３２Ａ、シート１３２Ｂ、及び銅テープ１５０とともに溝部１１２Ａに収納されており、メッシュ部１４２は、単独で溝部１１２Ａに収納されている。このため、枠部１４１が収納される溝部１１２Ａは、メッシュ部１４２が収納される溝部１１２Ａよりも深い。
【００８７】
プローブ１４０の下面は、感圧接着層１１０の下面１１２と面一である。すなわち、枠部１４１及びメッシュ部１４２の下面は面一であり、枠部１４１及びメッシュ部１４２の下面は、感圧接着層１１０の下面１１２と面一である。
【００８８】
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以下であることがより好ましい。
【００８９】
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。
【００９０】
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。
【００９１】
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〜１５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〜６．０質量部であることがより好ましい。
【００９２】
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。
【００９３】
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。
【００９４】
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。
【００９５】
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、２５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、５０質量部〜１００質量部であることがより好ましい。
【００９６】
架橋剤及び可塑剤は、導電性組成物の成形体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。
【００９７】
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。
【００９８】
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。
【００９９】
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。
【０１００】
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。
【０１０１】
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、２質量部〜４０質量部であることがより好ましい。
【０１０２】
可塑剤は、導電性組成物の成形体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。
【０１０３】
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、０．６質量部〜９０質量部であることがより好ましい。
【０１０４】
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。
【０１０５】
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。
【０１０６】
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。
【０１０７】
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。
【０１０８】
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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
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。
【０１１２】
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。
【０１１３】
銅テープ１５０は、本発明の接合部の一例であり、被検体に接触する電極と回路部１３０とを接続する。銅テープ１５０は、図３に示すように、枠部１３２の上面、枠部１３２の平面視における内側の側面、シート１３２Ｂ及び粘着剤層１３２Ａの側面、及び、枠部１４１の平面視における内側の側面に貼り付けられている。
【０１１４】
銅テープ１５０は、銅製のテープに粘着剤を設けたものであり、導電線及び接着性を有する。銅テープ１５０は、回路部１３０の枠部１３２にプローブ１４０の枠部１４１を接合（固定）する。本発明において、接合部は、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の枠部１３２にプローブ１４０の枠部１４１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。銅テープ１５０は、枠部１３２に枠部１４１を接合する接合テープであり、接合部の一例である。
【０１１５】
銅テープ１５０は、平面視において枠部１３２及び枠部１４１の内側の側面を枠部１３２及び枠部１４１の矩形形状に沿って貼り合わせている。銅テープ１５０で枠部１４１を枠部１３２に接続することにより、プローブ１４０は、枠部１３２、配線１３１、及び接続部１３３を介して電子装置１６０に接続される。これにより、電子装置１６０は、プローブ１４０で検出された生体の電気信号（生体データ）を入手可能になる。
【０１１６】
貼付型センサ１００を作製する段階では、粘着剤層１３２Ａが下面に設けられるとともに、枠部１３２が上面に設けられたシート１３２Ｂを用意し、プローブ１４０の枠部１４１を粘着剤層１３２Ａでシート１３２Ｂに貼り付けた状態で、感圧接着層１１０で配線１３１及び枠部１３２とプローブ１４０を感圧接着層１１０で覆う。
【０１１７】
枠部１３２と枠部１４１は、感圧接着層１１０で覆われた状態では、覆われていない状態よりも固定されるが、粘着剤層１３２Ａが枠部１４１を固定する粘着力が不十分である場合には、枠部１４１がシート１３２Ｂから脱落するおそれがある。また、枠部１３２と枠部１４１との電気的な接続を確保する必要もある。
【０１１８】
このような観点から、銅テープ１５０で枠部１３２と枠部１４１とを接続している。銅テープ１５０は、枠部１３２と枠部１４１の電気的な接続と、十分な接合力（固定力）を有するものであればよい。
【０１１９】
電子装置１６０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１６０は、例えば、プローブ１４０で取得した生体からの電気信号をデジタルデータに変換するアナログフロントエンド、デジタルデータを記憶するメモリ、マイコン等のデジタル信号処理デバイス、及び電気信号を電波に変換し、変換した電波を外部の受信機に無線送信する通信用ＩＣ等を備える。
【０１２０】
貼付型センサ１００が貼付型心電計である場合、電子装置１６０は、プローブ１４０で取得した心臓の活動電位に関する電気信号をアナログフロントエンドでデジタルデータに変換し、この電気信号をメモリに記憶する。メモリには、電気信号が記憶される。なお、メモリに記憶される容量を小さくするため、デジタル信号処理デバイスでデータの分解能やデータレートを下げてもよい。メモリに記録されたデータは、計測が完了して、皮膚１０から貼付型センサ１００が取り外された後、メモリから読み出される。また、通信用ＩＣが外部の受信機と常時通信を行う場合には、貼付型センサ１００による生体２７からのデータ取得が正常に行われているか否かを確認できる。
【０１２１】
電子装置１６０は、感圧接着層１１０の上面１２２に配置されている。電子装置１６０は、断面視において略矩形状に形成されている。電子装置１６０の下面（−Ｚ方向）には、２つの端子１６１が設けられる。端子１６１の材料としては、はんだ、導電性ペースト等が挙げられる。電子装置１６０の２つの端子１６１は、図１に示すように、それぞれ、２つの端子１３１Ａと電気的に接続される。
【０１２２】
電池１７０は、図１に示すように、感圧接着層１１０の上面１２２に設けられている。電池１７０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１７０は、その下面に設けられる２つの端子（図示せず）を有する。電池１７０の２つの端子は、それぞれ、２つの端子１３１Ｂに電気的に接続される。
【０１２３】
以上のように、回路部１３０の枠部１３２と、プローブ１４０の枠部１４１とを銅テープ１５０で接続することにより、粘着剤層１３２Ａで固定される枠部１３２と枠部１４１を補強するとともに、電気的に接続した。
【０１２４】
このため、枠部１３２と枠部１４１とは強固に固定され、電気的な接続が失われるような自体が発生することを抑制することができる。
【０１２５】
したがって、信頼性の高い貼付型センサ１００を提供することができる。
【０１２６】
なお、以上では銅テープ１５０を用いる形態について説明したが、銅以外の種類の金属製の金属テープを用いてもよい。また、次のような断面形状にしてもよい。
【０１２７】
図５は、実施の形態の変形例による貼付型センサ１００Ｍの断面構造を示す図である。図５には、図３に対応する断面を示す。貼付型センサ１００Ｍは、貼付型センサ１００の感圧接着層１１０、回路部１３０、プローブ１４０、銅テープ１５０の代わりに、感圧接着層１１０Ｍ、回路部１３０Ｍ、プローブ１４０Ｍ、銅テープ１５０Ｍを含む。感圧接着層１１０Ｍ、回路部１３０Ｍ、プローブ１４０Ｍ、銅テープ１５０Ｍは、図３に示す感圧接着層１１０、回路部１３０、プローブ１４０、銅テープ１５０とは断面構造が異なるが、材質等は同一である。
【０１２８】
プローブ１４０Ｍは、枠部１４１Ｍとメッシュ部１４２を有する。プローブ１４０Ｍは、枠部１４１Ｍの高さ（厚さ）がメッシュ部１４２よりも高く（厚く）、枠部１３２Ｍよりも高い。枠部１４１Ｍは、平面視における外側に位置する側面が粘着剤層１３２ＭＡ、シート１３２ＭＢ、枠部１３２Ｍに当接している。枠部１４１Ｍは、枠部１３２Ｍに当接している。枠部１４１Ｍは、上端から枠部１３２Ｍの上に延在する係合部１４１Ｍ１を有する。
【０１２９】
＋Ｘ方向側でＹ方向に延在する枠部１４１Ｍの係合部１４１Ｍ１は、＋Ｘ方向側に延在して枠部１３２Ｍの上に位置する。−Ｘ方向側でＹ方向に延在する枠部１４１Ｍの係合部１４１Ｍ１は、−Ｘ方向側に延在して枠部１３２Ｍの上に位置する。＋Ｙ方向側でＸ方向に延在する枠部１４１Ｍの係合部１４１Ｍ１は、＋Ｙ方向側に延在して枠部１３２Ｍの上に位置する。−Ｙ方向側でＸ方向に延在する枠部１４１Ｍの係合部１４１Ｍ１は、−Ｙ方向側に延在して枠部１３２Ｍの上に位置する。
【０１３０】
銅テープ１５０Ｍは、係合部１４１Ｍ１と枠部１３２Ｍの上に設けられており、係合部１４１Ｍ１と枠部１３２Ｍを接合するとともに、係合部１４１Ｍ１と枠部１３２Ｍを電気的に接続している。図５に示すように、枠部１４１Ｍと枠部１３２Ｍが当接している場合には、図３に示す構造に比べて銅テープ１５０Ｍが少なくて済むとともに、枠部１４１Ｍと枠部１３２Ｍとのより信頼性の高い電気的接続を確保することができる。
【０１３１】
なお、枠部１４１Ｍのうちの係合部１４１Ｍ１以外の部分とメッシュ部１４２とは、粘着剤層１３２ＭＡ、シート１３２ＭＢ、枠部１３２Ｍの積層体に設けられる開口部の内側に嵌め込まれている。このときに、枠部１４１Ｍと枠部１３２Ｍの間に隙間が生じないように、枠部１４１Ｍが枠部１３２Ｍに圧入されている。すなわち、枠部１４１Ｍは枠部１３２Ｍによって内側に押された状態で枠部１３２Ｍの開口部に嵌め込まれている。このため、枠部１４１Ｍの枠部１３２Ｍと当接する側面は、枠部１４１Ｍの粘着剤層１３２ＭＡ及びシート１３２ＭＢと当接する側面とは面一ではない場合がある。
【０１３２】
なお、図５では銅テープ１５０Ｍを用いる形態について説明したが、図５に示すように枠部１３２Ｍと枠部１４１Ｍが接触していて電気的接続が確保されている場合には、銅テープ１５０Ｍの代わりに、導電性を有しないテープ（非導電テープ）を用いて、非導電テープを用いて枠部１３２Ｍと枠部１４１Ｍを接合してもよい。
【０１３３】
以上、本発明の例示的な実施の形態の貼付型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】
【０１３４】
１００  貼付型センサ
１１０  感圧接着層
１１３  穴部
１２０  基材層
１２３  貫通孔
１３０  回路部
１３１  配線
１３２  枠部
１３３  接続部
１４０  プローブ
１４１  枠部
１５０  銅テープ
１６０  電子装置
【図１】
2020142005.tif 000003
【図２】
2020142005.tif 000004
【図３】
2020142005.tif 000005
【図４】
2020142005.tif 000006
【図５】
2020142005.tif 000007