JP6487746B2 - Fabric electrode - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、生体用センサーの電極として使用できる、皮膚への密着性に優れていて装着した皮膚から剥がれ難い布帛電極及びその製造方法に関する。 The present invention relates to, for example, a fabric electrode that can be used as an electrode of a biosensor and has excellent adhesion to the skin and hardly peels off from the attached skin, and a method for producing the same.
なお、本明細書及び特許請求の範囲において、「樹脂」の語は、樹脂のみならず、エラストマーをも含む意味で用いている。 In the present specification and claims, the term “resin” is used to include not only a resin but also an elastomer.
生体情報を取得するために生体の皮膚の表面に電極を装着して測定を行うことが行われているが、このような生体電極としては、導電性物質を板状に形成した電極体の表面に粘着層を積層した構成のものが公知である。例えば、何れかの面に粘着層が設けられたシート状の保持体と、該保持体の粘着層が設けられた面に設置された電極部分と、該電極部分を覆う、半流動性又は流動性を有する電解質層と、前記保持体を貫通して前記電極部分と電気的に接続された端子部分とからなり、保持体と電解質層との間には、布帛からなる電解質保持層が設けられてなる生体電極用パッドが知られている（特許文献１参照）。このような生体電極によれば、皮膚の表面に密着させて装着することができる。 In order to acquire biological information, measurement is performed by attaching an electrode to the surface of the skin of a living body. As such a biological electrode, the surface of an electrode body in which a conductive substance is formed in a plate shape. The thing of the structure which laminated | stacked the adhesion layer on is well-known. For example, a sheet-like holding body provided with an adhesive layer on any surface, an electrode part installed on the surface of the holding body provided with the adhesive layer, and a semi-fluid or fluid covering the electrode part And a terminal portion that is electrically connected to the electrode portion through the holding body, and an electrolyte holding layer made of a cloth is provided between the holding body and the electrolyte layer. A bioelectrode pad is known (see Patent Document 1). According to such a bioelectrode, it can be attached in close contact with the surface of the skin.
しかしながら、上記生体電極は、生体の皮膚の表面に粘着剤層を介して装着するものであり、密着性は良いものの、かゆみが生じたりする場合があるし、通気性がなく装着箇所で汗が付着しやすいという問題もあった。 However, the bioelectrode is attached to the skin surface of the living body via an adhesive layer, and although it has good adhesion, it may cause itching, and there is no breathability and sweat is applied at the attachment site. There was also a problem of easy adhesion.
本発明は、かかる技術的背景に鑑みてなされたものであって、装着時にかゆみや違和感を生じ難く、通気性も良好であると共に、生体の動きにも柔軟に追随できて装着した皮膚から剥がれ難い布帛電極及びその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a technical background, and it is difficult to cause itching or discomfort at the time of wearing, has good air permeability, and can flexibly follow the movement of a living body and peel off from the attached skin. It is an object of the present invention to provide a fabric electrode that is difficult to produce and a method for producing the same.
前記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。 In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
［１］導電性布帛層と、
前記導電性布帛層の少なくとも一方の面に積層された非導電性布帛層と、を備えることを特徴とする布帛電極。
[1] a conductive fabric layer;
And a non-conductive fabric layer laminated on at least one surface of the conductive fabric layer.
［２］前記非導電性布帛層は、繊維太さが１０ｎｍ〜１００００ｎｍの繊維で形成された不織布で構成されている前項１に記載の布帛電極。 [2] The fabric electrode according to item 1 above, wherein the non-conductive fabric layer is composed of a nonwoven fabric formed of fibers having a fiber thickness of 10 nm to 10000 nm.
［３］前記非導電性布帛層は、エレクトロスピニング法により前記導電性布帛層に積層されたものである前項２に記載の布帛電極。
[3] The fabric electrode according to
［４］エレクトロスピニング法により、樹脂及び溶媒を含有した紡糸液が前記導電性布帛層の表面に向けて噴射されることによって前記導電性布帛層の表面に前記樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層が積層された請求項２に記載の布帛電極。
[4] From a nonwoven fabric formed of fibers of the resin on the surface of the conductive fabric layer by spraying a spinning solution containing a resin and a solvent toward the surface of the conductive fabric layer by electrospinning. The fabric electrode according to
［５］前記非導電性布帛層を構成する繊維は、エラストマー繊維である前項１〜４のいずれか１項に記載の布帛電極。 [5] The fabric electrode according to any one of items 1 to 4, wherein the fibers constituting the non-conductive fabric layer are elastomer fibers.
［６］前記エラストマー繊維として、トランスポリイソプレン繊維が用いられている前項５に記載の布帛電極。 [6] The fabric electrode according to item 5 above, wherein transpolyisoprene fiber is used as the elastomer fiber.
［７］前記トランスポリイソプレンが、杜仲由来のトランスポリイソプレンである前項６に記載の布帛電極。 [7] The fabric electrode according to [6], wherein the trans polyisoprene is a transpolyisoprene derived from Tochu.
［８］前記導電性布帛層は、金属メッキ繊維で編成された編地で構成されている前項１〜７のいずれか１項に記載の布帛電極。 [8] The fabric electrode according to any one of items 1 to 7, wherein the conductive fabric layer is formed of a knitted fabric knitted with metal-plated fibers.
［９］エレクトロスピニング法により、樹脂及び溶媒を含有した紡糸液と、コレクタとの間に電圧を印加することにより、紡糸口から前記紡糸液を、前記コレクタ側に配置された導電性布帛層の表面に向けて噴射せしめて、前記導電性布帛層の少なくとも一方の面に前記樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層を積層一体化することを特徴とする布帛電極の製造方法。 [9] By applying voltage between a spinning solution containing a resin and a solvent and a collector by an electrospinning method, the spinning solution is fed from a spinning port to the conductive fabric layer disposed on the collector side. A method for producing a fabric electrode, characterized in that a non-conductive fabric layer made of a nonwoven fabric formed of the resin fibers is laminated and integrated on at least one surface of the conductive fabric layer by spraying toward the surface .
［１０］エレクトロスピニング法により、樹脂及び溶媒を含有した紡糸液と、コレクタとしての導電性布帛層との間に電圧を印加することにより、紡糸口から前記紡糸液を、前記コレクタである導電性布帛層の表面に向けて噴射せしめて、前記導電性布帛層の少なくとも一方の面に前記樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層を積層一体化することを特徴とする布帛電極の製造方法。 [10] By applying a voltage between a spinning solution containing a resin and a solvent and a conductive fabric layer as a collector by an electrospinning method, the spinning solution is discharged from a spinning port into a conductive state that is the collector. A fabric electrode characterized by being sprayed toward the surface of a fabric layer and laminating and integrating a non-conductive fabric layer made of a nonwoven fabric formed of the resin fibers on at least one surface of the conductive fabric layer. Manufacturing method.
［１１］前記繊維の繊維太さが１０ｎｍ〜１００００ｎｍである前項９または１０に記載の布帛電極の製造方法。 [11] The method for producing a fabric electrode according to item 9 or 10, wherein the fiber has a fiber thickness of 10 nm to 10000 nm.
［１］の発明では、布帛電極の非導電性布帛層側の面を生体の皮膚等に装着すれば、装着時にかゆみや違和感を生じ難く、通気性も良好であると共に、生体の皮膚等に対する密着性が良好であるし、生体の皮膚等の動き（曲げ、伸び）にも柔軟に追随できて装着した皮膚等から剥がれ難い。 In the invention of [1], if the surface on the non-conductive fabric layer side of the fabric electrode is attached to the skin of a living body, itching is not likely to occur at the time of wearing, the air permeability is good, and the skin against the skin of the living body is good. It has good adhesion and can flexibly follow the movement (bending and stretching) of the living body's skin and the like, and hardly peels off from the attached skin or the like.
［２］の発明では、非導電性布帛層は、繊維太さが１０ｎｍ〜１００００ｎｍの繊維で形成された不織布で構成されているから、即ち非導電性布帛層を構成する繊維の太さが１０ｎｍ〜１００００ｎｍであると共に布帛形態が不織布であるから、生体の皮膚等に対する布帛電極の密着性を大幅に向上させることができて、装着した皮膚から布帛電極が剥がれることを十分に防止できると共に、装着している時の違和感等も低減され、また布帛電極としての通気性も向上させることができる。 In the invention of [2], the non-conductive fabric layer is composed of a non-woven fabric formed of fibers having a fiber thickness of 10 nm to 10000 nm, that is, the thickness of the fibers constituting the non-conductive fabric layer is 10 nm. Since it is 10000 nm and the fabric form is a non-woven fabric, the adhesion of the fabric electrode to the skin of a living body can be greatly improved, and the fabric electrode can be sufficiently prevented from being peeled off from the attached skin. The uncomfortable feeling at the time of carrying out can also be reduced, and the air permeability as a fabric electrode can also be improved.
［３］の発明では、非導電性布帛層は、エレクトロスピニング法により導電性布帛層に積層されたものであるから、導電性布帛層と非導電性布帛層との積層一体化強度を十分に向上させることができる。 In the invention of [3], since the non-conductive fabric layer is laminated on the conductive fabric layer by electrospinning, the laminated integrated strength of the conductive fabric layer and the non-conductive fabric layer is sufficient. Can be improved.
［４］の発明では、エレクトロスピニング法により、導電性布帛層の表面に、樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層が積層されたものであるから、装着している時の違和感が低減されると共に、導電性布帛層と非導電性布帛層との積層一体化強度が格段に向上し、層間剥離を生じ難い耐久性に優れた布帛電極が提供される。 In the invention of [4], a non-conductive fabric layer made of a nonwoven fabric formed of resin fibers is laminated on the surface of the conductive fabric layer by an electrospinning method. There is provided a fabric electrode that is reduced in discomfort, has a significantly improved laminated integrated strength between the conductive fabric layer and the non-conductive fabric layer, and has excellent durability that hardly causes delamination.
［５］の発明では、繊維は、エラストマー繊維であるから、布帛電極は、伸縮性に優れたものとなり、装着している皮膚等の動きに対する追従性を向上させることができる。 In the invention of [5], since the fiber is an elastomer fiber, the fabric electrode is excellent in stretchability, and the followability to the movement of the attached skin or the like can be improved.
［６］の発明では、エラストマー繊維として、トランスポリイソプレン繊維が用いられているから、布帛電極は、伸縮性により優れたものとなり、装着している皮膚等の動きに対する追従性をより向上させることができる。 In the invention of [6], since the transpolyisoprene fiber is used as the elastomer fiber, the fabric electrode is more excellent in stretchability and further improves the followability to the movement of the attached skin or the like. Can do.
［７］の発明では、「杜仲由来」のトランスポリイソプレンが用いられているから、布帛電極の生体皮膚刺激性を低減することができる。 In the invention of [7], trans-polyisoprene derived from “Tsutaka” is used, so that the skin irritation of the fabric electrode can be reduced.
［８］の発明では、導電性布帛層は、金属メッキ繊維で編成された編地で構成されているので、布帛電極は、伸縮性により一層優れたものとなり、装着している皮膚等の動きに対する追従性をさらに一層向上させることができる。 In the invention of [8], since the conductive fabric layer is composed of a knitted fabric knitted with metal-plated fibers, the fabric electrode is more excellent in stretchability, and the movement of the attached skin and the like Can be further improved.
［９］〜［１１］の発明では、本発明の布帛電極として、非導電性布帛層が、繊維で形成された不織布で構成されたものを効率良く製造することができる。また、エレクトロスピニング法により非導電性布帛を導電性布帛に積層するので、得られた布帛電極は、導電性布帛層と非導電性布帛層との積層一体化強度に優れており、層間剥離を生じ難く耐久性に優れている。 In the inventions [9] to [11], as the fabric electrode of the present invention, a non-conductive fabric layer composed of a nonwoven fabric formed of fibers can be efficiently produced. In addition, since the non-conductive fabric is laminated on the conductive fabric by the electrospinning method, the obtained fabric electrode has excellent laminated integrated strength between the conductive fabric layer and the non-conductive fabric layer, and delamination occurs. It is difficult to occur and has excellent durability.
本発明に係る布帛電極１は、導電性布帛層２と、該導電性布帛層２の少なくとも一方の面に積層された非導電性布帛層３と、を備える（図１参照）。
The fabric electrode 1 according to the present invention includes a
前記非導電性布帛層３は、エレクトロスピニング法により前記導電性布帛層２に積層されたものであるのが好ましい。即ち、前記非導電性布帛層３は、樹脂及び溶媒を含有した紡糸液と、コレクタ２１との間に高電圧を印加することにより、紡糸口２４から前記紡糸液が、前記コレクタ（陰極又はアース）２１側に配置された導電性布帛層２の表面に向けて噴射されるエレクトロスピニング法（図２参照）により、前記導電性布帛層２の表面に前記樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層３が積層されてなる構成であるのが好ましい。
The non-conductive fabric layer 3 is preferably laminated on the
或いは、前記非導電性布帛層３は、樹脂及び溶媒を含有した紡糸液と、コレクタ（陰極）２１としての前記導電性布帛層２との間に高電圧を印加することにより、紡糸口２４から前記紡糸液が前記導電性布帛層２の表面に向けて噴射されるエレクトロスピニング法（図３参照）により、前記導電性布帛層２の表面に前記樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層３が積層されてなる構成であるのが好ましい。
Alternatively, the non-conductive fabric layer 3 can be removed from the
上記のようなエレクトロスピニング法により非導電性布帛層３を形成することによって、前記非導電性布帛層３は、前記樹脂の繊維で形成された不織布で構成されたものとなる。 By forming the non-conductive fabric layer 3 by the electrospinning method as described above, the non-conductive fabric layer 3 is composed of a non-woven fabric formed of the resin fibers.
前記非導電性布帛層３を構成する繊維の繊維太さ（直径）は１０ｎｍ〜１００００ｎｍ（１０μｍ）であるのが好ましい。１０ｎｍ以上であることで安定した連続繊維作製が可能になるし、１００００ｎｍ（１０μｍ）以下であることで、表面積効果、分子配列効果が得られる上に、装着している時の違和感等も低減できて装着感を向上できる。中でも、前記非導電性布帛層３を構成する繊維の繊維太さは５００ｎｍ〜５０００ｎｍであるのがより好ましく、さらに５００ｎｍ〜１５００ｎｍであるのが最も好ましい。 The fiber thickness (diameter) of the fibers constituting the non-conductive fabric layer 3 is preferably 10 nm to 10000 nm (10 μm). When it is 10 nm or more, it becomes possible to produce a stable continuous fiber, and when it is 10000 nm (10 μm) or less, a surface area effect and a molecular arrangement effect can be obtained, and a sense of incongruity when worn can be reduced. To improve the fit. Among these, the fiber thickness of the fibers constituting the non-conductive fabric layer 3 is more preferably 500 nm to 5000 nm, and most preferably 500 nm to 1500 nm.
前記非導電性布帛層３を構成する繊維の繊維太さは、走査型電子顕微鏡、透過型電子顕微鏡、原子間力顕微鏡、走査型トンネル顕微鏡のいずれかの顕微鏡を用いて繊維をナノスケールで撮影した画像（写真を含む）を形態観察することによって測定されるものである。 The fiber thickness of the fibers constituting the non-conductive fabric layer 3 was measured on a nanoscale using a scanning electron microscope, a transmission electron microscope, an atomic force microscope, or a scanning tunneling microscope. It is measured by morphologically observing images (including photographs).
前記非導電性布帛層３の付着量（乾燥状態）は、０．５ｇ／ｍ2〜５ｇ／ｍ2に設定されるのが好ましい。０．５ｇ／ｍ2以上とすることで生体の皮膚等に対する密着性を十分に確保できると共に、５ｇ／ｍ2以下とすることで布帛電極１として軽量性を確保できる。 The adhesion amount of the non-conductive fabric layer 3 (dry) is preferably set to 0.5g / m 2 ~5g / m 2 . By setting it as 0.5 g / m < 2 > or more, the adhesiveness with respect to the skin etc. of a biological body can fully be ensured, and the weight as the fabric electrode 1 can be ensured by setting it as 5 g / m < 2 > or less.
前記非導電性布帛層３の形態としては、エレクトロスピニング法により形成した場合には不織布になるが、特にこのような形態に限定されるものではなく、例えば、繊維で形成された織布、繊維で形成された編布等が挙げられる。 The form of the non-conductive fabric layer 3 is a non-woven fabric when formed by an electrospinning method, but is not particularly limited to such a form. For example, a woven fabric or a fiber formed of fibers. And the knitted fabric formed in (1).
また、前記非導電性布帛層３の形成方法としては、前記エレクトロスピニング法に限定されるものではなく、例えば、特殊なノズルから溶融樹脂を押出し、断面において海・島構造の繊維を得て、その繊維を分割して得た繊維で形成された布帛を使用することもできる。 In addition, the method for forming the non-conductive fabric layer 3 is not limited to the electrospinning method. For example, a molten resin is extruded from a special nozzle to obtain a fiber having a sea / island structure in a cross section, A fabric formed of fibers obtained by dividing the fibers can also be used.
前記非導電性布帛層３を構成する樹脂としては、特に限定されるものではないが、例えば、ポリエステル樹脂、ポリ乳酸、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリカプロラクトン、セルロース、ポリエチレンオキシド、ポリウレタン、ポリメタクリレート、ポリエチレングリコール、エラストマー等が挙げられる。 The resin constituting the non-conductive fabric layer 3 is not particularly limited. For example, polyester resin, polylactic acid, nylon, polyvinyl alcohol, polycaprolactone, cellulose, polyethylene oxide, polyurethane, polymethacrylate, polyethylene Examples include glycols and elastomers.
中でも、前記非導電性布帛層３を構成する繊維としては、エラストマー繊維が用いられるのが好ましい。前記エラストマー繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、トランスポリイソプレン繊維、シスポリイソプレン繊維、ポリウレタン繊維等が挙げられる。これらの中でも、トランスポリイソプレン繊維を用いるのが好ましく、この場合には、布帛電極１は、伸縮性により優れたものとなり、装着している皮膚等の動きに対する追従性をより向上させることができる。 Among them, it is preferable that an elastomer fiber is used as the fiber constituting the non-conductive fabric layer 3. The elastomer fiber is not particularly limited, and examples thereof include trans polyisoprene fiber, cis polyisoprene fiber, and polyurethane fiber. Among these, it is preferable to use transpolyisoprene fiber. In this case, the fabric electrode 1 is more excellent in stretchability and can further improve the followability to the movement of the attached skin or the like. .
更に、前記トランスポリイソプレン繊維としては、特に限定されるものではないが、杜仲（トチュウ）由来のトランスポリイソプレン繊維を用いるのが特に好ましい。杜仲由来のトランスポリイソプレン繊維を用いることにより、布帛電極１の生体皮膚刺激性を低減することができる。前記杜仲由来のトランスポリイソプレンとしては、例えば、杜仲種子の果実を精製して得られた天然物由来のトランスポリイソプレン等が挙げられる。前記杜仲由来のトランスポリイソプレンは、例えば、特開２００９−２２１３０６号公報に記載の製造方法により得ることができる。一例を挙げると、杜仲を生物学的に腐朽させて杜仲分解産物を得た後、該杜仲分解産物を洗浄することにより得ることができる。 Further, the trans polyisoprene fiber is not particularly limited, but it is particularly preferable to use a trans polyisoprene fiber derived from Tochu. By using transpolyisoprene fibers derived from Tochu, the skin irritation of the fabric electrode 1 can be reduced. Examples of the trans-polyisoprene derived from Tonaka include natural products-derived trans-polyisoprene obtained by purifying Tonaka seed fruits. The trans polyisoprene derived from Tochu can be obtained, for example, by the production method described in JP-A-2009-221306. As an example, it can be obtained by biologically decaying the enamel and obtaining the enamel degradation product and then washing the enamel degradation product.
一方、前記導電性布帛層２としては、特に限定されるものではないが、例えば、金属メッキ繊維で構成された布帛、導電性高分子が含浸された又は表面に付着されてなる繊維で構成された布帛、金属糸で構成された布帛、炭素繊維で構成された布帛などが挙げられる。中でも、前記導電性布帛層２は、金属メッキ繊維で編成された編地で構成されているのが好ましい。なお、前記導電性布帛層２の形態としては、前記編地の他、織地、不織布等が挙げられる。
On the other hand, the
前記金属メッキ繊維を構成する金属（メッキ材）としては、特に限定されるものではないが、例えば、銀、金、銅、ニッケル、アルミニウム等が挙げられる。また、前記金属メッキ繊維を構成する繊維（メッキされる芯繊維）としては、特に限定されるものではないが、例えば、ナイロン繊維、ポリエステル繊維、アクリル繊維、炭素繊維等が挙げられる。 Although it does not specifically limit as a metal (plating material) which comprises the said metal plating fiber, For example, silver, gold | metal | money, copper, nickel, aluminum etc. are mentioned. Further, the fiber constituting the metal-plated fiber (core fiber to be plated) is not particularly limited, and examples thereof include nylon fiber, polyester fiber, acrylic fiber, and carbon fiber.
前記金属メッキ繊維としては、特に限定されるものではないが、例えば、表面が銀メッキされたナイロン繊維、表面が銀メッキされたポリエステル繊維、表面が銅メッキされたナイロン繊維等が挙げられる。 The metal-plated fiber is not particularly limited, and examples thereof include a nylon fiber whose surface is silver-plated, a polyester fiber whose surface is silver-plated, and a nylon fiber whose surface is copper-plated.
前記金属メッキ繊維の太さは、特に限定されるものではないが、５ｄｔｅｘ〜３００ｄｔｅｘに設定されるのが好ましい。 Although the thickness of the said metal plating fiber is not specifically limited, It is preferable to set to 5 dtex-300 dtex.
前記導電性布帛層２としては、体積固有抵抗が１０2Ω・ｃｍ以下であるものを用いるのが好ましく、中でも、体積固有抵抗が１０-3Ω・ｃｍ〜１０2Ω・ｃｍであるものを用いるのがより好ましい。
As the
次に、布帛電極１の製造方法の一例について図２を参照しつつ説明する。この製造方法は、エレクトロスピニング法を利用した製造方法である。図２において、２２はシリンジ、２３は、シリンジ先端部の金属製針、２４は、針の先端の紡糸口である。図２に示すように、シリンジ２２内に、樹脂及び溶媒を含有した紡糸液（樹脂溶液）を収容し、該紡糸液を一定の速度で紡糸口２４から押し出す。この時、前記紡糸液が吐出される金属製針（陽極）２３と、金属板等からなるコレクタ（陰極又はアース）２１との間に高電圧を印加することにより、紡糸口２４から前記紡糸液を、前記コレクタ２１の表面（上面）に重ねて配置された導電性布帛層２の表面に向けて噴射せしめて、前記導電性布帛層２の一方の面に前記樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層３を積層一体化して、図１に示す布帛電極１を得る。
Next, an example of a method for manufacturing the fabric electrode 1 will be described with reference to FIG. This manufacturing method is a manufacturing method using an electrospinning method. In FIG. 2, 22 is a syringe, 23 is a metal needle at the tip of the syringe, and 24 is a spinneret at the tip of the needle. As shown in FIG. 2, a spinning solution (resin solution) containing a resin and a solvent is accommodated in a
次に、布帛電極１の製造方法の他の例について図３を参照しつつ説明する。本製造方法も、エレクトロスピニング法を利用した製造方法である。同様に、図３において、２２はシリンジ、２３は、シリンジ先端部の金属製針、２４は、針の先端の紡糸口である。図３に示すように、シリンジ２２内に、樹脂及び溶媒を含有した紡糸液（樹脂溶液）を収容し、該紡糸液を一定の速度で紡糸口２４から押し出す。この時、前記紡糸液が吐出される金属製針（陽極）２３と、コレクタ（陰極又はアース）２１としての導電性布帛層２との間に高電圧を印加することにより、紡糸口２４から前記紡糸液を、コレクタ２１である導電性布帛層２の表面に向けて噴射せしめて、前記導電性布帛層２の一方の面に前記樹脂の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層３を積層一体化して、図１に示す布帛電極１を得る。本製造方法では、導電性布帛層２をコレクタ２１としているので、図２に示す製造方法と比べて、導電性布帛層２と非導電性布帛層３との積層一体化強度をより向上させることができる。
Next, another example of the method for manufacturing the fabric electrode 1 will be described with reference to FIG. This manufacturing method is also a manufacturing method using an electrospinning method. Similarly, in FIG. 3, 22 is a syringe, 23 is a metal needle at the tip of the syringe, and 24 is a spinneret at the tip of the needle. As shown in FIG. 3, a spinning solution (resin solution) containing a resin and a solvent is accommodated in a
上記エレクトロスピニング法では、紡糸口において電気引力が紡糸液（樹脂溶液）の表面張力を超えた時、紡糸液のジェット（噴霧物）がコレクタ２１に向けて噴射されると考えられている。噴射された後、コレクタ２１に到達するまでの間に、紡糸液中の溶媒は揮発していき、これに伴い、樹脂の繊維が形成されて導電性布帛層２の表面に積層される。
In the electrospinning method, it is considered that when the electric attractive force exceeds the surface tension of the spinning solution (resin solution) at the spinning port, the spinning solution jet (sprayed material) is jetted toward the
前記印加電圧は、特に限定されるものではないが、１０ｋＶ〜４０ｋＶに設定するのが好ましい。前記紡糸口２４の内径（開口径）は、４００μｍ〜１２００μｍに設定するのが好ましい。また、前記紡糸口２４と前記コレクタ２１との距離（間隔）は、１０ｃｍ〜５０ｃｍに設定するのが好ましい。
The applied voltage is not particularly limited, but is preferably set to 10 kV to 40 kV. The inner diameter (opening diameter) of the
前記紡糸液を構成する溶媒としては、特に限定されるものではないが、例えば、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、トルエン、クロロホルム、ヘキサン等が挙げられる。前記紡糸液における樹脂の濃度は、２質量％〜７質量％に設定されるのが好ましい。前記紡糸液の押出量（吐出量）は、０．０１ｍＬ／分〜０．５ｍＬ／分に設定するのが好ましい。 The solvent constituting the spinning solution is not particularly limited, and examples thereof include tetrahydrofuran (THF), toluene, chloroform, hexane and the like. The concentration of the resin in the spinning solution is preferably set to 2% by mass to 7% by mass. It is preferable to set the extrusion amount (discharge amount) of the spinning solution to 0.01 mL / min to 0.5 mL / min.
上記エレクトロスピニング法を利用した製造方法において、前記非導電性布帛層３を構成する繊維の繊維太さは、例えば、紡糸液中の樹脂濃度、印加電圧、紡糸口２４とコレクタ２１との距離等の各条件を調整することにより制御することができる。
In the manufacturing method using the electrospinning method, the fiber thickness of the fibers constituting the non-conductive fabric layer 3 is, for example, the resin concentration in the spinning solution, the applied voltage, the distance between the spinning
次に、本発明の具体的実施例について説明するが、本発明はこれら実施例のものに特に限定されるものではない。 Next, specific examples of the present invention will be described, but the present invention is not particularly limited to these examples.
＜実施例１＞
日立造船株式会社製の杜仲由来のエラストマー（杜仲種子の果実を精製して得られた天然物由来のトランスポリイソプレン）５質量部およびテトラヒドロフラン（ＴＨＦ）９５質量部を混合し、この混合液を約１８時間常温（２５℃）で撹拌した後、４０℃で１時間加熱撹拌することによって、エラストマーをＴＨＦに溶解せしめて、エラストマーの濃度が５質量％の紡糸液（樹脂溶液）を得た。
<Example 1>
Mixing 5 parts by mass of an elastomer derived from Hitachi Zosen Co., Ltd. (transpolyisoprene derived from a natural product obtained by refining the fruit of Tonaka seed) and 95 parts by mass of tetrahydrofuran (THF) After stirring at room temperature (25 ° C.) for 18 hours, the elastomer was dissolved in THF by heating and stirring at 40 ° C. for 1 hour to obtain a spinning solution (resin solution) having an elastomer concentration of 5 mass%.
次に、図３に示すように、温度２５℃、湿度６０％の室内において、前記紡糸液をシリンジ２２内に収容した後、紡糸液を０．０７ｍＬ／分の押出速度（吐出速度）でシリンジ２２の金属製針２３の先端の内径（開口径）０．４０ｍｍの紡糸口２４から押出しつつ、金属製針２３（紡糸液）と、該金属製針２３の下方に略水平状態に配置されたコレクタ（陰極）２１としての導電性布帛層２との間に２３ｋＶの電圧を印加することにより、金属製針２３の先端の紡糸口２４から紡糸液を、コレクタ２１である導電性布帛層２の表面（上面）に向けて噴射せしめて（電解紡糸せしめて）、導電性布帛層２の一方の面に杜仲由来のエラストマー（トランスポリイソプレン）の繊維で形成された不織布からなる非導電性布帛層３を積層一体化して、図１に示す布帛電極１を得た。
Next, as shown in FIG. 3, after the spinning solution is accommodated in the
なお、紡糸口２４とコレクタ２１との距離（間隔）は３０ｃｍに設定した。また、前記導電性布帛層２として、表面が銀メッキされたナイロン繊維（金属メッキ繊維）で編成された厚さ２ｍｍ、縦３ｃｍ、横３ｃｍの平面視矩形状の編地（天竺編み）を用いた。得られた布帛電極１において、非導電性布帛層３の付着量（乾燥状態）は、１．７ｇ／ｍ2であり、非導電性布帛層３を構成する繊維の繊維太さ（直径）は、８００ｎｍ〜２０００ｎｍの範囲であった。
The distance (interval) between the
＜実施例２＞
エラストマーに代えてナイロンを用いた以外は、実施例１と同様にして図１に示す布帛電極１を得た。得られた布帛電極１において、非導電性布帛層３の付着量（乾燥状態）は２ｇ／ｍ2であり、非導電性布帛層３を構成する繊維の繊維太さ（直径）は、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲であった。
<Example 2>
A fabric electrode 1 shown in FIG. 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that nylon was used in place of the elastomer. In the obtained fabric electrode 1, the adhesion amount (dry state) of the non-conductive fabric layer 3 is 2 g / m 2 , and the fiber thickness (diameter) of the fibers constituting the non-conductive fabric layer 3 is 500 nm to The range was 5000 nm.
＜実施例３＞
エラストマーに代えてポリ乳酸を用いた以外は、実施例１と同様にして図１に示す布帛電極１を得た。得られた布帛電極１において、非導電性布帛層３の付着量（乾燥状態）は２ｇ／ｍ2であり、非導電性布帛層３を構成する繊維の繊維太さ（直径）は、５００ｎｍ〜５０００ｎｍの範囲であった。
<Example 3>
A fabric electrode 1 shown in FIG. 1 was obtained in the same manner as in Example 1 except that polylactic acid was used in place of the elastomer. In the obtained fabric electrode 1, the adhesion amount (dry state) of the non-conductive fabric layer 3 is 2 g / m 2 , and the fiber thickness (diameter) of the fibers constituting the non-conductive fabric layer 3 is 500 nm to The range was 5000 nm.
なお、実施例１〜３における前記繊維の繊維太さ（直径）は、得られた布帛電極１における非導電性布帛層３側の表面を走査型電子顕微鏡を用いてナノスケールで撮影した写真を観察することによって求めた。 In addition, the fiber thickness (diameter) of the fiber in Examples 1 to 3 is a photograph obtained by photographing the surface of the obtained fabric electrode 1 on the non-conductive fabric layer 3 side on a nanoscale using a scanning electron microscope. Determined by observation.
上記のようにして得られた実施例１〜３の各布帛電極の非導電性布帛層３側の面を人の皮膚（二の腕の内側面および腹の側面）に接触させて装着したところ、かゆみ、違和感を生じなかったし、装着部位の皮膚を曲げたり、伸ばしたりしても、布帛電極は柔軟に追随できて装着した皮膚から剥がれなかった。 When the non-conductive fabric layer 3 side surface of each of the fabric electrodes of Examples 1 to 3 obtained as described above was put in contact with human skin (the inner side surface and the side surface of the abdomen), itching was observed. Even if the skin at the wearing site was bent or stretched, the fabric electrode could follow flexibly and did not peel off from the worn skin.
中でも、実施例１の布帛電極は、実施例２、３のものと比較して、皮膚の動き（曲げ、伸び）に対する追従性により優れていた。 Among them, the fabric electrode of Example 1 was more excellent in followability to skin movement (bending and elongation) than those of Examples 2 and 3.
本発明に係る布帛電極は、人の皮膚への密着性に優れていて装着した皮膚から剥がれ難いので、例えば、心電図測定、体圧分布測定等のための生体用センサーの電極として使用できる他、面状発熱体としても使用できる。 Since the fabric electrode according to the present invention has excellent adhesion to human skin and is difficult to peel off from the attached skin, for example, it can be used as an electrode of a biological sensor for electrocardiogram measurement, body pressure distribution measurement, etc. It can also be used as a planar heating element.
１…布帛電極
２…導電性布帛層
３…非導電性布帛層
２１…コレクタ（陰極またはアース）
２４…紡糸口
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
24 ... Spinneret
Claims (8)
前記導電性布帛層の少なくとも一方の面に積層された非導電性布帛層と、を備える布帛電極であって、
前記非導電性布帛層の付着量（乾燥状態）は、０．５ｇ／ｍ 2 〜５ｇ／ｍ 2 であり、
前記布帛電極の非導電性布帛層側の面が生体の皮膚に装着されて生体用センサーの電極として用いられるものであることを特徴とする布帛電極。 A conductive fabric layer;
A non-conductive fabric layer laminated on at least one surface of the conductive fabric layer, and a fabric electrode comprising:
The adhesion amount of the non-conductive fabric layer (dry) is 0.5g / m 2 ~5g / m 2 ,
A fabric electrode, wherein the surface of the fabric electrode on the non-conductive fabric layer side is attached to the skin of a living body and used as an electrode of a biosensor .
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