(57)【要約】【課題】皮膚に接触した場合の感触が良好であり、低水分量の皮膚に適用した場合においても、生体信号の受信性が良好な生体信号計測用導電性ゴム組成物、生体信号計測用導電性部材、及び生体信号計測用被服を提供する。【解決手段】合成ゴム及びエラストマーからなる群より選択される少なくとも１種を含み、架橋構造を有するゴム成分と、導電性金属粒子と、粘着剤と、極性溶媒と、を含む生体信号計測用導電性ゴム組成物及びその応用。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成ゴム及びエラストマーからなる群より選択される少なくとも１種を含み、架橋構造を有するゴム成分と、導電性金属粒子と、粘着剤と、極性溶媒と、を含む生体信号計測用導電性ゴム組成物。
【請求項２】
前記ゴム成分の含有量が、組成物の全量に対し１０質量％〜５０質量％であり、前記導電性金属粒子の含有量が、組成物の全量に対し３５質量％〜７０質量％であり、前記粘着剤の含有量が、組成物の全量に対し１０質量％〜４０質量％であり、前記極性溶媒の含有量が、組成物の全量に対し、０．１質量％〜３質量％である請求項１に記載の生体信号計測用導電性ゴム組成物。
【請求項３】
前記導電性金属粒子は、平均粒子径が２μｍ〜１０μｍの銀粒子を含む請求項１又は請求項２に記載の生体信号計測用導電性ゴム組成物。
【請求項４】
導電性基材の面上に、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の生体信号計測用導電性ゴム組成物からなる層を有する電極と、前記導電性基材に接続され、電極で得た生体信号を伝達する配線と、を有する生体信号計測用導電性部材。
【請求項５】
被服の身体に接する側の面上に、請求項４に記載の生体信号計測用導電性部材を備える生体信号計測用被服。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、生体信号計測用導電性ゴム組成物、生体信号計測用導電性部材及び生体信号計測用被服に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、人体の心拍数、呼吸の深さなどの生体信号を検出する部材を備えたトレーニングウエアが開発され、スマートウエア（登録商標）と称される製品等が上市されている。
生体信号検出用部材を備えた被服（ウェアラブル電子デバイスと称されることがある）は、被服の内部、即ち、人体に接する箇所に導電性部材が配置され、導電性部材が検出した生体信号を発信器に伝達し、発信器から発信された生体情報の電気信号を遠隔的に検知して、着用者の心拍数の情報などを基にトレーニングの効率化を図ったり、身体の異常を検知したりすることができる。
また、得られた生体信号をスマートフォンに伝達し、スマートフォンと、近距離間無線通信に使用するブルートゥース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ：登録商標）等とを同期させることにより簡易にデータを送信する方法なども行なわれている。
【０００３】
通常、生体信号の検出及び計測を行うためには、電極を皮膚に密着させて固定する必要があるため、従来、医療用の用途などでは、ハイドロゲルなどの含水導電性ゲルを粘着層として備えた電極が用いられてきた。ところが、最近の生体信号計測機能を有するウェアラブル電子デバイスでは、導電性ゲルを用いないドライタイプの電極が求められる。
一般にトレーニングウエアは身体に密着する伸縮性の被服であり、被服の内部に電極を配置することで、生体信号を受信している。
生体電極に使用し得る材料としては、例えば、微細な繊維表面を導電性高分子であるポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）−ポリ（スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）で被覆した材料が提案されており、生体情報計測ウェアに適用されることも記載されている（例えば、非特許文献１参照）。この材料は、繊維の編成状態等によっては、ある程度の伸縮性も付与することができ、身体への密着性が良好であるとされている。さらに、ウレタン系バインダーと銀粒子とを含む伸縮性導電ペーストを、スクリーン印刷等により被服に適用して作製された伸縮性導電ペースト印刷電極が提案されている（例えば、非特許文献２参照）。
また、形状追従性を有する導電性材料として、ゴム基材と、カルボキシル基及びヒドロキシル基のいずれか一方又は双方を末端基として有する少なくとも一種の液状物と、導電性物質とが混練りされてなる導電性パテが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】桑原ら「「hitoe」生体情報計測ウェアと超小型血流センサの技術と応用展開」、エレクトロニクス実装学会誌  Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．６、ｐｐ４１７−４２１（２０１５年）
【非特許文献２】井上ら「テキスタイルに印刷した伸縮性ドライ電極による生体電気信号測定」、電気学会論文誌Ｅ  Ｖｏｌ３６、Ｎｏ．１、ｐｐ１８−２３（２０１６年）
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−１１３７２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
通常、トレーニングウエアは身体に密着しており、運動を行う場合には、発汗に起因して皮膚上の水分量が多いため、生体信号受信部と皮膚との間には水分が十分に存在し、生体信号の受信が良好となる。非特許文献１及び非特許文献２に記載の生体情報計測ウェアについても、運動時の皮膚が発汗により高水分量の状態での測定を前提としており、運動時における生体信号の受信には有効であるが、皮膚表面が乾燥状態の場合、例えば、静止時及び日常生活での緩やかな動作においては、信号の受信性が低下したり、信号にノイズが発生したりして、例えば、心電波形の取得が困難となる傾向が見られた。特に皮膚の水分量が少ない高齢者等を測定対象とした場合、或いは、皮膚が乾燥した状態である安静時においては、非特許文献１及び非特許文献２に記載の生体情報計測ウェアでは、生体信号の有効な受信が困難であることが判明した。
【０００７】
また、特許文献１に記載の導電性パテは、液状物を含むため、既述の含水導電性ゲルと同様、皮膚に接触した場合の感触には改良の余地があった。
【０００８】
本発明の一実施形態の課題は、皮膚に接触した場合の感触が良好であり、乾燥時などの低水分量の皮膚に適用した場合においても、生体信号の受信性が良好な生体信号計測用導電性ゴム組成物を提供することである。
本発明の別の実施形態の課題は、生体信号計測用導電性ゴム組成物を用いた、被服に取り付けて使用し得る生体信号計測用導電性部材及び生体信号計測用導電性部材を備えた生体信号計測用被服を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するための手段は、以下の実施形態を含む。
＜１＞  合成ゴム及びエラストマーからなる群より選択される少なくとも１種を含み、架橋構造を有するゴム成分と、導電性金属粒子と、粘着剤と、極性溶媒と、を含む生体信号計測用導電性ゴム組成物。
＜２＞  前記ゴム成分の含有量が、組成物の全量に対し１０質量％〜５０質量％であり、前記導電性金属粒子の含有量が、組成物の全量に対し３５質量％〜７０質量％であり、前記粘着剤の含有量が、組成物の全量に対し１０質量％〜４０質量％であり、前記極性溶媒の含有量が、組成物の全量に対し、０．１質量％〜３質量％である＜１＞に記載の生体信号計測用導電性ゴム組成物。
＜３＞  前記導電性金属粒子は、平均粒子径が２μｍ〜１０μｍの銀粒子を含む＜１＞又は＜２＞に記載の生体信号計測用導電性ゴム組成物。
【００１０】
＜４＞  導電性基材上に＜１＞〜＜３＞のいずれか１つに記載の生体信号計測用導電性ゴム組成物からなる層を有する電極と、前記導電性基材に接続され、電極で得た生体信号を伝達する配線と、を有する生体信号計測用導電性部材。
＜５＞  被服の身体に接する側の面上に、＜４＞に記載の生体信号計測用導電性部材を備える生体信号計測用被服。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の一実施形態によれば、皮膚に接触した場合の感触が良好であり、乾燥時などの低水分量の皮膚に適用した場合においても、生体信号の受信性が良好な生体信号計測用導電性ゴム組成物を提供することができる。
本発明の別の実施形態によれば、生体信号計測用導電性ゴム組成物を用いた、被服に取り付けて使用し得る生体信号計測用導電性部材及び生体信号計測用導電性部材を備えた生体信号計測用被服を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態である生体信号計測用導電性部材における電極部分の概略断面図である。
【図２】図１に記載の生体信号計測用導電性部材の概略平面図である。
【図３】角質水分量２６．６％における、実施例１の生体信号計測用導電性ゴム組成物からなる層を有する生体信号計測用導電性部材を備えた被服により取得した静止時の被験者の心電波形を示すグラフである。
【図４】角質水分量２６．６％における、対照例である印刷電極を備えた生体信号計測用被服により取得した静止時の被験者の心電波形を示すグラフである。
【図５】角質水分量２６．６％における、実施例１の生体信号計測用導電性ゴム組成物からなる層を有する生体信号計測用導電性部材を備えた被服において、図３で示した例とは別の測定箇所により取得した静止時の被験者の心電波形を示すグラフである。
【図６】角質水分量２６．６％における、実施例１の生体信号計測用導電性ゴム組成物からなる層を有する生体信号計測用導電性部材を備えた被服により取得した歩行時の被験者の心電波形を示すグラフである。
【図７】角質水分量２６．６％における、対照例である印刷電極を備えた生体信号計測用被服により取得した歩行時の被験者の心電波形を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本願発明の実施形態を詳細に説明する。
なお、本明細書において「〜」を用いて示された数値範囲は、「〜」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。
本明細書において組成物中の各成分の量は、組成物中に各成分に該当する物質が複数存在する場合、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数の物質の合計量を意味する。
本明細書において、常温とは、特に断らない限り２５℃を表す。
本明細書における形状追従性とは、ゴム組成物を固体表面に押しつけたとき、固体表面の形状に追従して変形し、かつ、ゴム組成物が固体表面に接している限り、表面の形状に追従した変形が維持される性質を示す。なお、固体表面とは、金属プレート、木材等の硬質表面、及びヒトの皮膚、皮革等の軟質表面を含む。
【００１４】
〔生体信号計測用導電性ゴム組成物〕
本実施形態の生体信号計測用導電性ゴム組成物は、ゴム及びエラストマーからなる群より選択される少なくとも１種を含み、架橋構造を有するゴム成分（以下、「ゴム成分」と称する場合がある）と、導電性金属粒子（以下、「金属粒子」と称する場合がある）と、粘着剤と、極性溶媒と、を含む生体信号計測用導電性ゴム組成物（以下、「ゴム組成物」と称する場合がある）である。
【００１５】
生体信号の取得には、皮膚と密着し易く、かつ、剥離する際には、皮膚を傷めず、容易に皮膚から剥離し得る電極材料が必要とされている。
本発明の一実施形態である生体信号計測用導電性ゴム組成物の作用は明確ではないが、以下のように考えている。
本開示におけるゴム組成物は、基材として形状追従性が良好なゴム成分を用いており、基材としてのゴム成分に金属粒子と粘着剤と極性溶媒とを含む。よって、ゴム組成物は皮膚に接触させると基材であるゴム成分の機能により皮膚の表面の形状に従ってゴム組成物が変形し、皮膚に密着する。このため、電極としてのゴム組成物の皮膚への接触面積が増加する。また、ゴム組成物は粘着剤を含み、表面の自己粘着性に起因して皮膚に安定に付着する。これらにより、生体インピーダンスが低下してより正確な生体信号の受信が可能となったと考えられる。また、ゴム組成物は架橋構造を有し、組成物自体の保形性が良好であること、及び、金属粒子を含み、ゴム組成物の表面に金属粒子に起因する微細な凹凸があること等により、ゴム組成物が皮膚表面の凹凸に従って微細な隙間にまで浸入して密着することが抑制され、形状追従性及び自己粘着性により皮膚に安定に付着しながらも、粘着力が適度に調整されていることから、感触が従来品に比較してより良好であり、容易に剥離することができ、剥離時に痛みが生じることが抑制されると考えられる。
また、ゴム組成物は、導電性に優れた金属粒子に加え、極性溶媒を含む。極性溶媒は金属粒子表面との親和性に優れるためか、金属粒子のみを導電性材料として含む組成物に比較し、極性溶媒をさらに含むことでゴム組成物全体の導電性がより良好になることを見出した。
なお、本開示は、上記推定機構には何ら制限されない。
【００１６】
以下、本開示におけるゴム組成物に用いられる成分について順次説明する。
【００１７】
〔ゴム及びエラストマーからなる群より選択される少なくとも１種を含み、架橋構造を有するゴム成分：ゴム成分〕
本開示におけるゴム組成物は、ゴム成分を含む。
ゴム成分としては、架橋構造を有し、身体に密着させた場合、身体に添った形状追従性を有する材料であれば特に制限なく使用することができる。
ゴム成分の主剤となるゴム及びエラストマーとしては、例えば、天然ゴム；ブタジエンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、イソプレンゴム、イソブチレン−イソプレンゴム、アクリロニトリル−ブタジエンゴム、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴムなどの合成ゴム；チクルなどの天然樹脂等が挙げられる。
なかでも、ゴム成分としては、ブチルゴム、シリコーンゴム、ウレタンゴム等を含むことが好ましい。
ゴム組成物は、ゴム成分を１種のみを含んでもよく、２種以上を併用してもよい。
【００１８】
既述のゴム成分が適度な架橋構造を有することで、ゴム組成物の形状追従性と保形性が両立する。ゴム成分における架橋構造は、例えば、加硫により形成されてもよく、架橋剤を添加することで形成されてもよい。架橋の程度は目的に応じて選択され、公知の方法により適宜調整することができる。
ゴム組成物に含まれるゴム成分の含有量は、成形性と導電性が良好であるという観点から、組成物の全量に対し、１０質量％〜５０質量％の範囲が好ましく、１５質量％〜４０質量％の範囲がより好ましく、１５質量％〜３０質量％の範囲がさらに好ましい。
【００１９】
ゴム成分には、柔軟性を付与するための軟化剤、可塑剤等を併用してもよい。軟化剤、可塑剤としては、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステルなどの脂肪酸エステル類、パラフィンなどの炭化水素油が挙げられる。
また、ゴム成分には、べたつきを防止するための充填材を併用してもよい。充填材としては、炭酸カルシウム粉末、シリカ粒子などの無機充填材が挙げられる。
【００２０】
ゴム成分としては、市販品を使用することもできる。市販品としては、例えば、練りゴム（Ａｒｔｉｓｔｓ’Ｅｒａｓｅｒ：商品名、クサカベ（株）、加硫ブチルゴムを主剤とし、パラフィン、オレイン酸エステル、及び無機充填材として炭酸カルシウムを含む混合物）、Ｎｏｕｖｅｌ  Ｅｒａｓｅｒ：商品名、ターレスジャパン（株）、加硫ブチルゴム及びシリコーンゴムを主剤とし、パラフィン、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル、無機充填材としての炭酸カルシウム及びシリカ粒子を含む混合物）、Ｆａｂｅｒ−Ｃａｓｔｅｌｌ  Ｋｅｎｔｇｕｍｍｉ  Ａｒｔ  Ｅｒａｓｅｒ  １２７０２０：商品名、ファーバーカステル（株）、加硫ブチルゴムを主剤とし、パラフィン、オレイン酸エステル、パルミチン酸エステル及び無機充填材として炭酸カルシウムを含む混合物）等が挙げられる。
【００２１】
〔導電性金属粒子：金属粒子〕
本開示におけるゴム組成物は導電性材料として導電性金属粒子を含有する。
金属粒子には特に制限はないが、生体に密着して使用することから、生体適合性が良好な金属粒子が好ましく、そのような観点からは、銀粒子、白金粒子、金粒子、銀／塩化銀粒子等が好ましく、銀粒子がより好ましい。
【００２２】
ゴム組成物は、皮膚に密着させて使用されることから、金属粒子の平均粒子径は、経皮吸収が懸念される平均粒子径がナノサイズである粒子よりも、平均粒子径が０．１μｍ以上の粒子であることが好ましく、２μｍ〜１０μｍであることがより好ましく、２μｍ〜７μｍであることがさらに好ましい。
金属粒子の平均粒子径は、粒度分布を、日機装（株）、マイクロトラックＭＴ３３００を用いて測定し、測定した粒度分布の粒度範囲を基にして累積分布を描き、累積５０％となる粒子径（体積平均粒子径）として求めることができる。
【００２３】
金属粒子の形状には特に制限がない。粒子の形状としては、例えば、球状、平板状、鱗片状（フレーク状とも称する）、樹枝状、棒状、不定形状が挙げられる。なお、球状以外の粒子形状を有する金属粒子における個々の粒子の粒子径は、粒子投影図の最短粒子径とする。
球状粒子は、必ずしも真球である必要はなく、表面に凹凸を有する球状であってもよく、最長径が最短径の１倍を超え、１．２倍程度の、投影図が楕円形の粒子であってもよい。
【００２４】
金属粒子の好ましい例である銀粒子について説明する。
銀粒子は、主成分が銀で構成されているものであれば、表面の少なくとも一部が酸化した銀粒子、銀含有合金粒子であってもよい。
ここで、主成分が銀で構成されているとは、銀粒子の８０質量％以上が銀で構成されていることをいう。
なかでも、白金や金と比べると低コストであり、入手が容易で、導電性が良好であるという観点からは、フレーク状の銀粒子が好ましい。
フレーク状の銀粒子としては、導電性の観点から、粒子投影図の最大粒子径が２μｍ〜１０μｍであることが好ましく、３μｍ〜７μｍであることがより好ましい。フレーク状の銀粒子のアスペクト比は、１〜１０であることが好ましく、２〜５であることがより好ましい。
【００２５】
金属粒子は、製造したものを用いてもよく、市販品を用いてもよい。
球状の銀粒子の市販品としては、例えば、Ａｇ−ＨＷＱ（商品名、福田金属箔粉工業（株）：平均粒子径  ５μｍ）、Ａｇ−ＨＷＱ（商品名、福田金属箔粉工業（株）：平均粒子径  ２．５μｍ）、Ａｇ−ＨＷＱ（商品名、福田金属箔粉工業（株）：平均粒子径  １．５μｍ）などが挙げられる。
平板状の銀ミクロ粒子の市販品としては、例えば、Ａｇフレーク  ＡｇＣ−Ａ（商品名、福田金属箔粉工業（株）：平均粒子径３μｍ〜１０μｍ：、Ａｇ−ＸＦ３０１（商品名、福田金属箔粉工業（株））、ＡｇＣ−２２４（商品名、福田金属箔粉工業（株））などが挙げられる。
【００２６】
不定形状の銀粒子の市販品としては、例えば、ＡｇＣ−１５６Ｉ（商品名、福田金属箔粉工業（株））、ＡｇＣ−１３２（商品名、福田金属箔粉工業（株））、ＡｇＣ−１４３（福田金属箔粉工業（株））などが挙げられる。
【００２７】
銀粒子は、分散性向上等を目的として表面処理を行なった粒子を用いてもよい。
表面処理剤としては、ヘキサン酸、オレイン酸などのモノカルボン酸、アジピン酸、マロン酸などのジカルボン酸等が挙げられる。
【００２８】
ゴム組成物には、金属粒子を１種のみ含んでもよく、２種以上を含んでもよい。
金属粒子を２種以上含む場合、金属種の異なる粒子を併用してもよく、形状が異なる粒子を併用してもよく、互いに平均粒子径の異なる粒子を併用してもよい。
形状の異なる粒子の併用例としては、例えば、球状の銀粒子と、平板状の銀粒子との組み合わせ、平板状の銀粒子と不定形状の銀粒子との組み合わせなどが挙げられる。
【００２９】
ゴム組成物の全量に対する金属粒子の含有量は、３５質量％〜７０質量％の範囲が好ましく、４０質量％〜７０質量％の範囲がより好ましく、５０質量％〜６５質量％の範囲が好ましい。
ゴム組成物の全量に対する金属粒子の含有量が３５質量％以上であることで、ゴム組成物の導電性が良好となり、７０質量％以下であることで、均一であり、形状追従性が良好な組成物が得られ、得られたゴム組成物は皮膚への密着性が良好となる。
【００３０】
〔粘着剤〕
本開示におけるゴム組成物は粘着剤を含有する。
ゴム組成物が粘着剤を含有することで、ゴム組成物を生体に適用した場合に、皮膚への密着性が良好となる。
粘着剤としては、特に制限はなく、ウレタン系粘着剤、アクリル系粘着剤として公知の粘着剤を適宜選択して使用することができる。
なかでも、生体適合性の観点からは、医療用の貼付剤などに使用されるウレタン系粘着剤が好ましい。
【００３１】
ウレタン系粘着剤としては、例えば、ポリエステルポリウレタン粘着剤、ポリカーボネートポリウレタン粘着剤などが挙げられる。
具体的には、例えば、アジピン酸とポリプロピレングリコールとを、硬化剤としてトリレン−２，４−ジイソシアネート（ＴＤＩ）を用いて反応させた反応生成物であるポリエステルポリウレタン粘着剤などが挙げられる。
【００３２】
粘着剤としては、市販品を使用してもよい。
市販品としては、例えば、ポリボンド（登録商標）ＡＹ−６５１Ａ（商品名：三洋化成工業（株））、ポリメディカ（登録商標）Ａ−８０１（商品名：三洋化成工業（株））等が挙げられる。
【００３３】
ゴム組成物には、粘着剤を１種のみ含んでもよく、２種以上を含んでもよい。
ゴム組成物の全量に対する粘着剤の含有量は、１０質量％〜４０質量％の範囲が好ましく、１０質量％〜３５質量％の範囲がより好ましく、１０質量％〜３０質量％の範囲がさらに好ましく、１５質量％〜３０質量％の範囲が最も好ましい。
ゴム組成物の全量に対する粘着剤の含有量が１０質量％以上であることで、ゴム組成物の皮膚への密着性が良好となり、４０質量％以下であることで、皮膚刺激が抑制され、剥離性がより良好となる。
【００３４】
〔極性溶媒〕
本開示におけるゴム組成物は極性溶媒を含有する。
ゴム組成物が極性溶媒を含有することで、ゴム組成物の導電性が良好となる。
【００３５】
極性溶媒としては、水、多価アルコールなどが挙げられる。
水としては、不純物が少ないという観点から、イオン交換水、蒸留水、純水、超純水などが好ましい。
多価アルコールとしては、例えば、グリセリン、ポリエチレングリコール、プロピレングリコール、及び１，３-ブチレングリコールからなる群より選ばれる少なくとも１種を含むことが好ましく、なかでも、グリセリン、ポリエチレングリコール等が好ましい。
【００３６】
ゴム組成物には、極性溶媒を１種のみ含んでもよく、２種以上を含んでもよい。
ゴム組成物の全量に対する極性溶媒の含有量は、０．１質量％〜３質量％の範囲が好ましく、０．５質量％〜２質量％の範囲がより好ましく、１質量％〜１．５質量％の範囲が好ましい。
ゴム組成物の全量に対する極性溶媒の含有量が０．１質量％以上であることで、ゴム組成物の導電性が良好となり、３質量％以下であることで、ゴム組成物の形状追従性、保形性が良好なレベルに維持され、液状成分の含有に起因する感触の低下が抑制される。
【００３７】
（導電性ペーストの調製）
本実施形態のゴム組成物は常法により調製することができる。
例えば、少量のゴム組成物を調製する場合、ゴム組成物に含まれる成分を混合する際の基材としてシリコーンゴムシートを用い、前記シリコーンゴムシートの面上に、粘着剤を予め定められた量で塗布し、加熱して粘着剤に含まれる溶剤の少なくとも一部を除去する。加熱は、例えば、６０℃〜９０℃にて、１０分間〜６０分間行うことができる。
その後、溶剤の少なくとも一部が除去された粘着剤を塗布したシリコーンゴムシート上に、ゴム成分、金属粒子、及び極性溶媒を加え、粘着剤と、添加した各成分とを練り混ぜる。練り混ぜは、混合物を目視で観察した場合に、ゴム組成物に含まれる金属粒子による金属光沢が確認されなくなるまで十分に行う。練り混ぜにおいて、粘着剤に対して添加するゴム成分、金属粒子、及び極性溶媒の添加順は任意である。
練り混ぜ後のゴム組成物において、目視にて金属光沢が観察されなくなることで、十分に練り混ぜが行われ、金属粒子がゴム成分を含む基材中に均一に分散されたことを確認することの一つの目安とすることができる。
【００３８】
より多量のゴム組成物を調製する場合には、加熱処理により予め溶剤の含有量を減少させた粘着剤、ゴム成分、金属粒子、及び極性溶媒を混合装置に投入し、剪断力を付与して、投入した各成分を練り混ぜる手段をとることができる。
混合装置としては、公知の装置を使用することができる。混合装置としては、例えば、ロールミル、加圧式ニーダー、１軸又は２軸スクリュー押出し機等の如き高剪断力を付加する混合装置が挙げられる。なかでも、均一に混合し得るという観点から、３本ロールミル混合装置が好ましい。
混合は、加熱して行ってもよいが、常温（２５℃）で行うのが好ましい。
原料となるゴム成分として、予め架橋構造を有するゴム成分を用いる場合には、常温で混合を行ってもよい。
金属粒子に起因する金属光沢が目視にて確認されなくなったところで混合を終了し、本実施形態における導電性ゴム組成物を得ることができる。
【００３９】
得られたゴム組成物は、水、水溶性溶媒等の液状成分の含有量が低いため、皮膚に接触した場合の感触が良好である。しかし、皮膚への密着性が良好であるため、低水分量の皮膚に適用した場合においても、生体信号の受信性が良好であり、生体信号計測用の各種部材に好適に使用される。
【００４０】
〔生体信号計測用導電性部材〕
本開示における生体信号計測用導電性部材は、導電性基材の面上に、既述の本開示における生体信号計測用導電性ゴム組成物からなる層を有する電極と、前記導電性基材に接続され、電極で得た生体信号を伝達する配線と、を有する。
【００４１】
本開示における生体信号計測用導電性部材（以下、部材と称することがある）について図を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態である生体信号計測用導電性部材１０の電極１２部分を示す概略断面図である。図１に示すように、生体信号計測用導電性部材１０は、導電性基材１４上に、既述のゴム組成物からなる電極１２を備える。
図１に示す部材１０においては、導電性基材１４としてニッケル製の金属プレートを用いている。
また、図１に示す部材１０は、電極１２を有する導電性基材１４と、被服２０の身体と接する面に備えられた印刷電極１８との間に、一対の導電性面接着テープ１６Ａ及び１６Ｂを備える。導電性面接着テープの一方１６Ａが導電性基材１４に固定され、導電性面接着テープの他方１６Ｂが、被服２０上に備えられた印刷電極１８に固定されることで、一対の導電性面接着テープ１６Ａ及び１６Ｂを介して、電極１２と導電性基材１４との積層体を、被服２０の身体に接する側の面に予め備えられた印刷電極１８と着脱自在に固定することができる。
【００４２】
部材１０を備えた被服２０を着用することで、被服２０の生体に接する面に備えられた電極１２が皮膚に密着される。電極１２は、既述の本開示における生体信号計測用導電性ゴム組成物からなり、形状追従性及び自己粘着性を有するため、皮膚の表面形状に添って密着され、生体信号を効率よく受信することができる。
【００４３】
図２は、図１に示す生体信号計測用導電性部材１０の概略平面図である。部材１０は、さらに、導電性基材１４の面上に備えられた電極１２から受信した生体信号を伝達する配線２２を備える。
配線２２の皮膚に接する側の面は、短絡を防止するため、絶縁フィルム２４により被覆されている。
なお、生体信号計測用導電性部材には、例えば、前記配線の末端に位置し、生体信号を受信する計測端末と配線との接続を可能とするコネクタを備えることができる。
【００４４】
部材に使用される導電性基材としては、電極を安定に保持することができ、電極が、検知した生体信号を配線に伝達し得る導電性を有すれば特に制限はない。
例えば、ニッケルプレート、銀プレート、ステンレスプレートの如き金属プレート、導電性樹脂フィルム、導電性樹脂プレートなどを挙げることができる。導電性樹脂としては、公知のものを任意に使用することができる。
金属プレート及び導電性樹脂プレートは、硬質材料により形成されたプレートであり、電極を安定に保持することができる。なかでも、導電性と生体適合性の観点からはステンレスプレート又は銀プレートが好ましい。
金属プレート及び導電性樹脂プレートの場合、厚みを０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることで電極を安定に保持し得る。
金属プレート及び導電性樹脂プレートの場合、サイズには特に制限はないが、ハンドリング性の観点からは、例えば、平面視による面積が１ｃｍ２〜１０ｃｍ２の正方形、直径１ｃｍ〜３ｃｍの円形等とすることが好ましい。
【００４５】
また、導電性基材として、導電性フィルム、フレキシブル配線板等を用いることができる。導電性フィルム又はフレキシブル配線板を基材として用いる場合には、導電性基材が可撓性を有するため、より広い面積の電極を形成し、皮膚のより広い面積に電極を密着させることができる。
導電性フィルム上に形成される電極の厚みは、皮膚への密着性の観点から０．１ｍｍ〜１ｍｍとすることができ、０．１ｍｍ〜０．５ｍｍとすることが好ましい。
また、可撓性の導電性フィルムを導電性基材として用いる場合、電極の平面視による面積は、１ｃｍ２〜２０ｃｍ２の範囲とすることができる。平面視による形状は正方形、長方形などとすることができる。
【００４６】
電極は、導電性基材上に、既述の本開示におけるゴム組成物を配置して形成することができる。ゴム組成物は、予めシート状に成形し、所定の形状に切断して導電性基材上に配置して電極を形成してもよく、導電性基材上に、ゴム組成物を付与して任意の形状に成形することで電極を形成してもよい。
【００４７】
導電性基材の電極を形成した面とは反対側の面には、電極を被服に固定するための導電性面接着テープを固定化することができる。
導電性面接着テープとしては市販品を用いることができる。市販品としては、例えば、導電マジックテープ（登録商標）ＳＷＩＴＣＨＳＣＩＥＮＣＥ  ＡＤＡ−１３２４：商品名、などが挙げられる。
なお、電極の被服への固定化方法は図１に示す態様には限定されず、例えば、被服の身体に接する側の面上に備えられた印刷電極上に、電極を備えた導電性基材を固定化してもよい。なお、部材１０の耐洗濯性等を考慮すれば、図１に示すように、電極１２等を備える部材１０は、被服２０に着脱自在に取り付けられることが好ましい。
【００４８】
被服上に印刷電極を形成する方法には特に制限はなく、公知の方法を適用することができる。
例えば、被服の身体に接する側の面上に、導電性インクを塗布して導電性インク層を形成し、導電性インク層を乾燥することで印刷電極を形成することができる。
導電性インクの塗布方法には特に制限はなく、公知の塗布方法を適用することができる。被服の面上の所定の領域に目的に応じたパターンに従って導電性インクを塗布する場合には、スクリーン印刷法、凸版印刷法、オフセット印刷法等の印刷法を適用することができる。ある程度の厚みがある印刷電極を形成し得るという観点からは、印刷法としては、スクリーン印刷法が好ましい。
導電性インクにより形成される印刷電極の厚みは、例えば、１０μｍ〜５０μｍの範囲とすることができ、使用態様に応じて適宜選択される。
導電性インクとして、例えば、ウレタン系エラストマーを含む導電性インクを用いることで、形成された印刷電極に伸縮性を付与することができる。
【００４９】
電極及び導電性基材に取り付けられる配線及び絶縁フィルムには特に制限はなく。公知の材料を適宜使用することができる。
配線の末端には、生体信号を受信する計測端末と配線とを接続するコネクタを備えることで、生体信号を任意の計測端末と簡易に接続することができる。コネクタは、生体信号計測用導電性部材と接続する生体信号を受信する装置に適した態様のものを適宜備えることができる。例えば、コネクタは、有線にて生体信号の受信装置に連結し得る態様であってもよく、例えば、被服に取り付けられ、生体信号の受信装置に無線にてデータを送信する携帯型アンプ等に連結し得る態様であってもよい。
【００５０】
本開示における生体信号計測用導電性部材は、既述の本開示におけるゴム組成物からなる電極を備える。このため、電極が皮膚の形状に追従して変形され、かつ、自己粘着性を有することから、電極と皮膚との密着性が良好であり、皮膚の水分量が少ない場合においても生体信号を効率よく受診することができる。また、密着性が良好であるため、例えば、歩行などによる身体の動きがあっても、電極が皮膚から脱離し難いため、継続的に良好な生体信号の受信が可能である。
【００５１】
〔生体信号計測用被服〕
本開示における生体信号計測用被服は、被服の身体に接する側の面上に、既述の本開示における生体信号計測用導電性部材を備える。
生体信号計測用導電性部材を備える被服を着用することにより、被服に固定化された既述の本開示におけるゴム組成物からなる電極が皮膚に密着され、生体信号を効率よく受信することができる。
被服おける生体信号計測用導電性部材の取り付け位置は測定対象により適宜選択される。通常は、心電測定を行うことが多いため、心臓の周辺の所定位置に、生体信号計測用導電性部材を３箇所から６箇所取り付けられることにより、効率的な生体信号の計測が可能となる。
【実施例】
【００５２】
以下、具体例を挙げて本実施形態を詳細に説明するが、本実施形態は以下の実施例に制限されない。
なお、以下の実施例では、特に断らない限り、「％」は「質量％」を表す。
【００５３】
[実施例１]
（導電性ゴム組成物１の作製）
−導電性ゴム組成物１の組成−
・練りゴム（Ａｒｔｉｓｔｓ’Ｅｒａｓｅｒ：商品名、クサカベ（株）、
加硫ブチルゴム含有：ゴム成分）                                  ２８．８９％
・銀粒子（Ａｇフレーク  ＡｇＣ−Ａ、福田金属箔粉工業（株）：
平均粒子径３μｍ〜１０μｍ：平板状金属粒子）                    ３５．１８％
・粘着剤（ポリボンド（登録商標）ＡＹ−６５１Ａ（三洋化成工業（株）
固形分濃度６０％）                                              ３４．８９％
・グリセリン（和光純薬工業（株）製：極性溶媒）                        １．０９％
【００５４】
エタノールにて洗浄したシリコーンゴムシート上に粘着剤を塗布し。８０℃１０分間加熱し、溶剤の少なくとも一部を除去した。
その後、シリコーンゴムシート上に、練りゴム、Ａｇフレーク、及びグリセリンを加え、粘着剤と、添加した各成分とを練り混ぜた。練り混ぜは、目視で観察した場合に、ゴム組成物に含まれる金属粒子による金属光沢が確認されなくなるまで十分に行い。導電性ゴム組成物１を得た。
得られたゴム組成物におけるＡｇフレークの含有量は約４０％である。
【００５５】
（ゴム組成物の評価）
１．抵抗値の測定
直方体の穴（深さ５ｍｍ、幅５ｍｍ、長さ１２ｍｍ）を形成した型取り用シリコーンゴム（信越化学工業株式会社  ＫＥ−１２）を使用して抵抗値の測定用治具を作製した。穴の両端には電極としてニッケルプレートを設置した。
得られたゴム組成物１を作製したシリコーンゴム製の治具の開口部に充填し、ニッケルプレートに抵抗計を接続した。抵抗計としてデジタルマルチメータ７４６１Ａ（製品名、（株）ＡＤＣ製）を用い、ニッケルプレートに接続して４端子法にて抵抗値を測定した。抵抗値は、ゴム組成物を充填した後、９０秒経過後の値を記録した。
【００５６】
２．電気抵抗率の算出
冶具の開口部からゴム組成物を取りだし、ゴム組成物の寸法及び断面積をノギス（（株）ミツトヨ製、ＤＩＧＩＭＡＴＩＣ  ＣＡＬＩＰＥＲ）にて測定した。寸法は、ニッケルプレートごと測定し、測定値からニッケルプレートの厚みを除いた値を採用した。断面積は３箇所で測定し平均値を採用した。
既述のように測定した抵抗値と、ゴム組成物のサイズより、ゴム組成物の電気抵抗率を算出した。
測定を終えたゴム組成物を練り直し、同様の手順で抵抗率を３回測定し、３回の平均値を電気抵抗率とした。
ゴム組成物１の電気抵抗率は０．０２２０Ωｃｍであり、実施例１のゴム組成物１は導電性を有することが確認された。
【００５７】
[実施例２〜実施例５]
実施例１において用いた練りゴム、Ａｇフレーク、粘着剤、及びグリセリンの含有量を、それぞれ下記表１に示す量に変更した以外は、実施例１と同様にしてゴム組成物を作製した。
得られたゴム組成物について、実施例１と同様にして抵抗率を測定した。結果を下記表１に示す。
【００５８】
【表１】
2018061778.tif 000002
【００５９】
表１より、実施例のゴム組成物は、いずれも導電性を示した。なお、生体信号計測に好ましい電気抵抗率は１Ωｃｍ以下であり、上記実施例はいずれも生体信号計測に好ましい電気抵抗率であった。
また、実施例２〜実施例５の対比より、金属粒子であるＡｇフレークの含有量が多くなるに従い、電気抵抗率が下がり、導電性がより良好となることがわかる。
【００６０】
[実施例６〜実施例８、比較例１]
実施例１において用いた各成分に加え、下記表２に記載の組成物に従い、実施例１と同様にして実施例６〜実施例８及び比較例１のゴム組成物を調製した。
得られたゴム組成物について、実施例１と同様にして電気抵抗率を測定した。結果を下記表２に示す。
なお、比較例１のゴム組成物の電気抵抗率の値は、実施例１等の評価で用いたデジタルマルチメータの測定範囲を超えたため、印加電圧１Ｖの条件にて、デジタルマルチメータに代えて、エレクトロメータ３４０Ａ：商品名、（株）エーディーシー製）を使用して電流を測定し、その結果より算出した。
なお、実施例１に記載の成分は既述の通りである。その他の成分の詳細は以下に記載するとおりである。
【００６１】
（金属粒子）
・Ａｇ不定形粒子（ＡｇＣ−１５６Ｉ：商品名、福田金属箔粉工業（株）製、平均粒径２μｍ〜３μｍ）
（極性溶媒）
・ポリエチレングリコール  ６００（和光純薬工業（株）製）
・蒸留水
【００６２】
【表２】
2018061778.tif 000003
【００６３】
表２の結果より、フレーク状の銀粒子に代えて、不定形の銀粒子を用いた場合でも、得られたゴム組成物は導電性が良好であった。
また、極性溶媒として、グリセリンに代えて、ポリエチレングリコール、又は蒸留水を用いた場合でも、得られたゴム組成物は導電性を有することがわかる。
一方、極性溶媒を含有しない比較例１のゴム組成物は、生体信号の計測に適した良好な導電性を有しないことがわかる。
【００６４】
[実施例９]
（生体信号計測用被服の作製）
１．印刷電極の形成
心電測定に用いる被服基材として、コンプレッションシャツ（Ｕｎｄｅｒ  Ａｒｍｏｕｒ社）を用いた。
被服の身体に接する側に形成する印刷用導電性インクの組成は、以下の通りである。
−導電性インクの組成−
・ウレタン系エラストマ（（株）松井色素工業所：インク用バインダ）    ３５．０％
・銀粒子（Ａｇフレーク  ＡｇＣ−Ａ、福田金属箔粉工業（株）：
平均粒子径３μｍ〜１０μｍ）                                    ６５．０％
【００６５】
前記インク用バインダと銀粒子とを混合してペースト状の導電性インクを得た。
得られた導電性インクをコンプレッションシャツにスクリーン印刷して印刷電極を形成した。
印刷電極の形成位置は、標準１２誘導心電図で用いられるウィルソンの単極胸部誘電の位置に相当する６箇所とした（山本  尚武ら「生体電気計測」ｐｐ．８６−８７、コロナ社  ２０１１年刊、参照）。
即ち、第４肋間の胸骨右縁（第１測定箇所）、第４肋間の胸骨左縁（第２測定箇所）、第３測定箇所は、前記第２測定箇所と後述の第４測定箇所との中点、第５肋間の左鎖骨中線との交点（第４測定箇所）、第４測定箇所の高さで左前腋窩線との交点（第５測定箇所）、第４測定箇所の高さで左中腋窩線との交点（第６測定箇所）の６箇所に印刷電極を設けた。
なお、心電測定の際には、上記６点の電極から，心臓を挟むように＋点，−点の２点を決め、他の１点をグランドとする計３点を用いて測定を行う。
【００６６】
２．生体信号計測用導電性部材の作製
導電性基材としてニッケルプレートを用い、ニッケルプレート上に、実施例１で得た導電性ゴム組成物を配置して、厚さ３ｍｍ、直径１５ｍｍの円形の電極を形成した。ニッケルプレートは、電極を保持時、着脱を容易にする目的で用いている。ニッケルプレートに配線を接続し、配線の身体と接する側を絶縁フィルムである樹脂シートで被覆して図２に示す如き生体信号計測用導電性部材を得た。
既述のようにして被服に形成した各印刷電極に、炭素繊維を織り込んだ導電性面接着テープ（導電マジックテープ（登録商標）  ＡＤＡ−１３２４：商品名、ＳＷＩＴＣＨＳＣＩＥＮＣＥ（株）製）を介して、得られた生体信号計測用導電性部材を取り付けた。
【００６７】
（生体信号計測用導電性被服の評価）
１．皮膚水分量の測定
安静時の心電測定を行う目的で、安静時の皮膚の水分量を測定した。
その際、角質水分量を皮膚水分計（スカラ(株)、ＭＹ−８０８Ｓ）により計測した。その結果、安静時の角質水分量は２６．５％〜２６．８％であり、運動時の３０％を超える角質水分量よりも低いことが確認された。
【００６８】
２．心電測定（静止時）
心電測定は、既述の被服に取り付けた６点の電極から，心臓を挟むように＋点，−点の２点を決め、他の１点をグランドとする計３点を用いて測定を行った。本評価では、第１測定箇所、第２測定箇所及び第５測定箇所の３点を用いて測定を行った。
測定は、生体信号計測用導電性部材のコネクタを被服に取り付けられた携帯型アンプ（バイオシグナル（株））に接続し、携帯型アンプから無線送信した情報をパーソナルコンピュータ側で受信して心電測定のデータを得た。
実施例９の被服を着用して測定した心電図を図３に示す。図３に明らかなように、実施例１で得たゴム組成物からなる電極を取り付けた実施例９の被服を着用して測定した心電図は、殆どノイズの混入がなく心電測定できることが確認された。
心電測定は、２０℃〜２５℃、４０％〜６０％ＲＨの環境下で行った。
【００６９】
３．対照例との対比（静止時）
対照例として、実施例９の生体信号計測用被服において、生体信号計測用導電性部材を取り付けず、被服の内部に形成された印刷電極のみを用いて、上記と同様の心電測定を行った。結果を図４に示す。
印刷電極のみを有する対照例の被服の皮膚への接触圧力は２．５ｋＰａ〜３．０ｋＰａ程度であった。
得られた心電波形はノイズが多く混入し波形が乱れていることから、実用的な測定が困難であることがわかる。
印刷電極と皮膚との接触性を向上させるため、例えば、ゴムバンドなどで測定部を身体に押しつけて圧力を５．０ｋＰａ〜６．０ｋＰａとして測定を行ったところ、実施例９におけるのと同様の心電波形が得られた。しかし、加圧することは、被験者への負担が大きく現実的ではない。
以上のことから、実施例９の生体信号計測用被服を用いると、皮膚水分量が低い場合の安静時にも、正確な心電測定が可能であることが確認された。
【００７０】
４．心電測定（歩行時）
次に、実施例９の被服を用い、歩行時の心電測定を行った。心電測定は、既述の被服に取り付けた６点の電極から，心臓を挟むように＋点，−点の２点を決め、他の１点をグランドとする計３点を用いて測定を行った。本評価では、第３測定箇所、第４測定箇所及び第６測定箇所の３点を用いて測定を行った。
まず、この条件で静止時の心電測定を行った。結果を図５に示す。図５のグラフより、図３と同様に、実施例１で得たゴム組成物からなる電極を取り付けた実施例９の被服を着用して測定した心電図は、殆どノイズの混入がなく心電測定できることが確認された。
次に、同じ条件にて、被験者に、２０℃〜２５℃、４０％〜６０％ＲＨの環境下にて、歩行運動（約４ｋｍ／ｈｒ）を行ってもらい、静止時と同様にして心電測定を行った。結果を図６のグラフに示す。図６に示す歩行時のグラフは、図５に示す静止時のグラフと比較し、若干のノイズ増加は認められるものの、ほぼ正確な心電測定が可能であることがわかる。
【００７１】
５．対照例との対比（歩行時）
対照例として、実施例９の生体信号計測用被服において、生体信号計測用導電性部材を取り付けず、被服の内部に形成された印刷電極のみを用いて、上記と同様の心電測定を行った。結果を図７に示す。
図７に明らかなように、得られた心電波形はノイズが著しく、波形が乱れていることから、実用的な測定が困難であることがわかる。また。図５との対比において、静止時よりも歩行時には、皮膚との密着性がより低い印刷電極による心電測定はより困難であることがわかる。
他方、本開示の生体信号計測用導電性部材を取り付けた生体信号計測用被服によれば、被験者への負担が少ないにも係わらず、従来と比較してより正確な心電測定が可能であることがわかる。
従って、本開示における生体信号計測用導電性部材及び生体信号計測用被服は、日常生活における生体信号の計測、運動性が低い高齢者、要介護者又は病人などに対する生体信号の計測にも有用であり、多くの環境における生体信号計測への応用が期待できる。
【符号の説明】
【００７２】
１０  生体信号計測用導電性部材（部材）
１２  電極（生体信号計測用導電性ゴム組成物からなる電極）
１４  導電性基材（導電性プレート）
１６Ａ、１６Ｂ  導電性面接着テープ
１８  印刷電極
２０  被服
２２  配線
２４  絶縁フィルム
【図１】
2018061778.tif 000004
【図２】
2018061778.tif 000005
【図３】
2018061778.tif 000006
【図４】
2018061778.tif 000007
【図５】
2018061778.tif 000008
【図６】
2018061778.tif 000009
【図７】
2018061778.tif 000010