JP7097196B2 - 生体センサ用積層体および生体センサ - Google Patents

Description

本発明は、生体センサ用積層体および生体センサ、詳しくは、医療用や衛生材料用を含む各種用途に用いられる生体センサ用積層体および生体センサに関する。

従来、人の皮膚などに貼付して生体信号を検出する生体センサが知られている。

そのような生体センサとして、例えば、特許文献１には、粘性を有する第１層と、その上面に配置される第２層（ポリマー層）と、第２層の下面に配置され、皮膚と接触する電極と、第１層の上面に配置されるデータ取得用モジュールと、第２層の上面に配置され、電極およびモジュールを接続する配線とを備える生体適合性ポリマー基板が記載されている。

そして、特許文献１に記載の生体適合性ポリマー基板では、第１層が人の皮膚に貼り付けられて、電極が生体信号、例えば心筋由来の電圧信号を検出し、データ取得用モジュールが心筋由来電圧信号を受信して記録する。

特開２０１２－１０９７８号公報

ところで、生体センサは、人の皮膚に貼り付けられて使用されるため、貼付場所によっては、人の皮膚の動きに応じて、生体センサが、厚み方向に折り曲げられたり、面方向に引っ張られる場合が生じる。その結果、配線が、ポリマー層表面から剥離する不具合が生じる。

また、生体センサを皮膚に貼付しやすくするために、ポリマー基板の上面全体に支持フィルム（バッキングフィルム）を使用直前まで被覆しておき、貼付後に支持フィルムを剥離する使用形態がある。この際、支持フィルムに配線が密着することによって、配線が支持フィルムに引っ張られる場合が生じる。その結果、配線がポリマー層表面から剥離する不具合が生じる。

これらの不具合は、断線などの破損の原因となる。

本発明は、配線層の剥離の発生を抑制することができる生体センサ用積層体および生体センサを提供する。

本発明［１］は、生体に貼付するための感圧接着層と、前記感圧接着層の上面に配置され、伸縮性を有する基材層と、前記基材層の上面に埋設される配線層とを備え、前記基材層は、アミン系シランカップリング剤を含有する、生体センサ用積層体を含む。

本発明［２］は、前記基材層は、ポリウレタン樹脂を含有する［１］に記載の生体センサ用積層体を含む。

本発明［３］は、前記アミン系シランカップリング剤は、前記ポリウレタン樹脂１００質量部に対して、０．１質量部以上含有する、［２］に記載の生体センサ用積層体を含む。

本発明［４］は、前記アミン系シランカップリング剤は、第１級アミンおよび第２級アミンを有する、［１］～［３］のいずれか一項に記載の生体センサ用積層体を含む。

本発明［５］は、前記配線層が、銅配線から形成される、［１］～［４］のいずれか一項に記載の生体センサ用積層体を含む。

本発明［６］は、［１］～［５］のいずれか一項に記載の生体センサ用積層体と、前記配線層に電気的に接続されるように、前記基材層に実装される電子部品とを備える、生体センサを含む。

本発明の生体センサ用積層体および生体センサは、アミン系シランカップリング剤を含有する基材層と、基材層の上面に配置される配線層とを備えるため、基材層と配線層との密着性を向上させることができる。その結果、基材層と配線層との剥離を抑制することができる。

図１は、本発明の生体センサ用積層体の一実施形態の平面図を示す。 図２Ａおよび図２Ｂは、図１に示す生体センサ用積層体の断面図であり、図２Ａが、Ａ－Ａ線に沿う断面図、図２Ｂが、Ｂ－Ｂ線に沿う断面図を示す。 図３Ａ～図３Ｄは、図２Ａに示す生体センサ用積層体の製造工程図であり、図３Ａが、基材層および配線層を準備する工程、図３Ｂが、感圧接着層および基材層を貼り合わせる工程、図３Ｃが、開口部を形成し、プローブ部材を準備する工程、図３Ｄが、プローブ部材を開口部に嵌め込む工程、および、接続部を形成する工程を示す。 図４Ａおよび図４Ｂは、本発明の生体センサ用積層体の変形例（支持フィルムを備える形態）の断面図であり、図４Ａが、図１のＡ－Ａ線に対応する断面図、図４Ｂが、図１のＢ－Ｂ線に対応する断面図を示す。

＜一実施形態＞
本発明の一実施形態である生体センサ用積層体１を、図１～図３Ｄを参照して説明する。

図１において、紙面左右方向は、生体センサ用積層体１の長手方向（第１方向）である。紙面右側は、長手方向一方側（第１方向一方側）であり、紙面左側は、長手方向他方側（第１方向他方側）である。

図１において、紙面上下方向は、生体センサ用積層体１の短手方向（長手方向に直交する方向、幅方向、第１方向に直交する第２方向）である。紙面上側は、短手方向一方側（幅方向一方側、第２方向一方側）であり、紙面下側は、短手方向他方側（幅方向他方側、第２方向他方側）である。

図１において、紙面紙厚方向は、生体センサ用積層体１の上下方向（厚み方向、第１方向および第２方向に直交する第３方向）である。紙面手前側は、上側（厚み方向一方側、第３方向一方側）であり、紙面奥側は、下側（厚み方向他方側、第３方向他方側）である。方向は、各図面に記載の方向矢印に準拠する。

これらの方向の定義により、生体センサ用積層体１および貼付型心電計３０（後述）の製造時および使用時の向きを限定する意図はない。

図１～図２Ｂに示すように、生体センサ用積層体１は、長手方向に延びる略平板形状を有する。生体センサ用積層体１は、感圧接着層２と、感圧接着層２の上面に配置される基材層３と、基材層３に埋設される配線層４と、感圧接着層２に埋設されるプローブ５と、配線層４およびプローブ５を電気的に接続する接続部６とを備える。

（感圧接着層）
感圧接着層２は、生体センサ用積層体１の下面を形成する。感圧接着層２は、生体センサ用積層体１の下面を生体表面（皮膚３３など）に対して貼付するために、生体センサ用積層体１の下面に感圧接着性を付与する層である。感圧接着層２は、生体センサ用積層体１の外形形状を形成している。感圧接着層２は、長手方向に延びる平板形状（シート形状）を有する。具体的には、例えば、感圧接着層２は、長手方向に延びる帯状を有し、長手方向中央部が短手方向両外側に向かって膨らむ形状を有する。また、感圧接着層２において、長手方向中央部の短手方向両端縁は、長手方向中央部以外の短手方向両端縁に対して、短手方向両外側に位置する。

感圧接着層２は、その長手方向両端部のそれぞれに接着開口部１１を有する。２つの接着開口部１１のそれぞれは、平面視略リング形状を有し、感圧接着層２の厚み方向を貫通する。接着開口部１１には、接続部６（後述）が充填される。また、接着開口部１１の内側における下面は、プローブ５（後述）に対応する接着溝１０を有する。

感圧接着層２の材料は、感圧接着性を有する材料であり、好ましくは、生体適合性をさらに有する材料が挙げられる。そのような材料としては、例えば、アクリル系感圧接着剤、シリコーン系感圧接着剤などが挙げられ、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（アクリル系感圧接着組成物）は、アクリルポリマーを含有する。

アクリルポリマーは、アクリル系感圧接着剤における主成分であって、感圧接着成分である。

アクリルポリマーとしては、例えば、（メタ）アクリル酸エステル（具体的には、アクリル酸イソノニル、アクリル酸メトキシエチルなど）を主成分（モノマー成分における含有割合が７０質量％以上、９９質量％以下）とし、（メタ）アクリル酸エステルと共重合可能なモノマー（具体的には、アクリル酸など）を任意成分（モノマー成分における含有割合が３０質量％以下、１質量％以上）として含有するモノマー成分を重合したポリマーである。アクリルポリマーとしては、例えば、特開２００３－３４２５４１号公報に記載のアクリルポリマーなどが挙げられる。

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。

アクリル系感圧接着剤におけ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２の感圧接着力を調整する感圧接着力調整剤である。また、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。

具体的には、基材層３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。

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、例えば、３０質量部以上、好ましくは、５０質量部以上であり、また、例えば、１００質量部以下、好ましくは、７０質量部以下である。

また、アクリル系感圧接着剤は、必要により、架橋剤を含有することもできる。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、例えば、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、アミン化合物などが挙げられる。これらの架橋剤は、単独使用または併用することができる。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。

架橋剤の含有割合は、アクリルポリマー１００質量部に対して、例えば、０．００１質量部以上、好ましくは、０．０１質量部以上であり、また、例えば、１０質量部以下、好ましくは、１質量部以下である。

感圧接着層２の厚み（ただし、接着溝１０の領域を除く）は、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、２０μｍ以上であり、また、例えば、３００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下、より好ましくは、５０μｍ以下である。

（基材層）
基材層３は、図１に示すように、生体センサ用積層体１の上面を形成する。基材層３は、感圧接着層２とともに生体センサ用積層体１の外形形状を形成している。基材層３の平面視形状は、感圧接着層２の平面視形状と同一である。基材層３は、感圧接着層２の上面全面に配置されている。基材層３は、感圧接着層２を支持する支持層である。基材層３は、長手方向に延びるシート形状を有する。

基材層３の上面には、図２Ａ～Ｂに示すように、配線層４に対応する基材溝１４が形成されている。基材溝１４は、平面視において、配線層４と同一のパターン形状を有する。基材溝１４は、上側に向かって開放される。

また、基材層３は、接着開口部１１に対応する基材開口部１５を有する。基材開口部１５は、接着開口部１１に厚み方向に連通する。基材開口部１５は、接着開口部１１と同一形状および同一寸法の平面視略リング形状を有する。

基材層３の破断伸度は、例えば、１００％以上、好ましくは、２００％以上、より好ましくは、３００％以上であり、また、例えば、２０００％以下である。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。

また、基材層３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）は、例えば、０．１Ｎ／２０ｍｍ以上、好ましくは、１Ｎ／２０ｍｍ以上であり、また、例えば、２０Ｎ／２０ｍｍ以下である。引張強度は、ＪＩＳ Ｋ ７１２７（１９９９年）に基づいて、測定される。

さらに、基材層３の２０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’は、例えば、２，０００ＭＰａ以下、好ましくは、１，０００ＭＰａ以下、より好ましくは、１００ＭＰａ以下、さらに好ましくは、５０ＭＰａ以下、とりわけ好ましくは、２０ＭＰａ以下であり、また、例えば、０．１ＭＰａ以上である。２０℃における引張貯蔵弾性率Ｅ’は、周波数１Ｈｚおよび昇温速度１０℃／分の条件で基材層３を動的粘弾性測定することにより求められる。

そして、（１）破断伸度が１００％以上、（２）引張強度が２０Ｎ／２０ｍｍ以下、（３）引張貯蔵弾性率Ｅ’が２，０００ＭＰａ以下の少なくともいずれか１つの要件、好ましくは、２つ以上の要件、より好ましくは、３つすべての要件を満たせば、基材層３の材料が、伸縮性を有する。

基材層３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、好ましくは、１．０Ｎ／ｃｍ以上、より好ましくは、２．０Ｎ／ｃｍ以上、さらに好ましくは、２．５Ｎ／ｃｍ以上である。剥離強度が上記下限以上であれば、基材層３と配線層４との剥離をより確実に抑制することができる。剥離強度は、例えば、幅１ｃｍのサンプル（基材層３および銅箔の積層体）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３を銅箔から剥離することにより測定される。

基材層３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、および、アミン系シランカップリング剤を含有する。

基材樹脂は、基材組成物における主成分であって、例えば、基材層３に適度な伸縮性、可撓性、靱性を付与できる可撓性樹脂である。

基材樹脂としては、例えば、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ポリスチレン樹脂、塩化ビニル樹脂、ポリエステル樹脂などの熱可塑性樹脂が挙げられる。好ましくは、ポリウレタン樹脂が挙げられる。これにより、基材層３が、より優れた伸縮性を確保することができる。また、アミン系カップリング剤との相互作用ないし相溶性によって、配線層４との密着性を確実に向上させることができる。

ポリウレタン樹脂は、例えば、イソシアネートと、ポリオールとのポリマーである。

イソシアネートとしては、例えば、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、ノルボルネンジイソシアネートなどのジイソシアネートが挙げられる。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。

ポリオールとしては、例えば、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、ポリマーポリオールなどが挙げられる。好ましくは、ポリエーテルグリコールが挙げられる。

ポリエーテルグリコールとしては、例えば、ポリテトラメチレンエーテルグリコール、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などが挙げられる。好ましくは、ポリテトラメチレンエーテルグリコールが挙げられる。

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、好ましくは、２：９８～３０：７０、より好ましくは、３：９７～９：９１である。モル比が上記範囲であれば、配線層４と基材層３との密着性をより一層向上させることができる。

基材組成物（基材層３）における基材樹脂の含有割合は、例えば、７０質量％以上、好ましくは、８０質量％以上であり、また、例えば、９９質量％以下、好ましくは、９５質量％以下である。

アミン系シランカップリング剤は、アミンおよび加水分解性シリル基を併有する化合物である。

アミンとしては、例えば、第１級アミン（アミノ基（－ＮＨ_２））、第２級アミン（－ＮＨ－）、第３級アミン（－Ｎ＝）のいずれであってもよい。好ましくは、第１級アミンが挙げられ、より好ましくは、第１級アミンおよび第２級アミンの組合せが挙げられる。

加水分解性シリル基としては、例えば、トリメトキシシリル基、トリエトキシシリル基などのトリアルコキシシリル基、例えば、メチルジメトキシシリル基、メチルジエトキシシリル基などのジアルコキシシリル基などが挙げられる。好ましくは、反応性の観点から、トリアルコキシシリル基が挙げられ、より好ましくは、トリメトキシシリル基が挙げられる。

具体的には、アミン系シランカップリング剤としては、例えば、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリメトキシシラン、３－アミノプロピルトリエトキシシラン、３－トリエトキシシリル－Ｎ－（１，３－ジメチル－ブチリデン）プロピルアミン、Ｎ－フェニル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、Ｎ－（ビニルベンジル）－２－アミノエチル－３－アミノプロピルトリメトキシシラン塩酸塩などが挙げられる。これらのアミン系シランカップリング剤は、単独使用または併用することができる。

好ましくは、第１級アミンおよび第２級アミンを併有するアミノ系シランカップリング剤が挙げられ、具体的には、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルメチルジメトキシシラン、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシランが挙げられる。このアミノ系シランカップリング剤を用いることにより、基材層３と配線層４との密着性をより一層向上させることができる。

基材樹脂１００質量部に対するアミン系カップリング剤の含有割合は、例えば、０．１質量部以上、好ましくは、０．２質量部以上、より好ましくは、０．５質量部以上であり、また、例えば、１５質量部以下、好ましくは、１０質量部以下、より好ましくは、８．０質量部以下である。基材組成物（基材層３）におけるアミン系カップリング剤の含有割合は、例えば、０．３質量％以上、好ましくは、０．５質量％以上、より好ましくは、１．０質量％以上であり、また、例えば、３０質量％以下、好ましくは、２５質量％以下、より好ましくは、１５質量％以下である。アミン系カップリング剤の含有割合が上記範囲内であれば、基材層３と配線層４との密着性をより一層向上させることができる。

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する。基材組成物におけるカルボン酸エステルは、生体センサ用積層体１に柔軟性を付与するための弾性調整剤である。

カルボン酸エステルは、例えば、カルボン酸と、アルコールとのエステルである。

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、例えば、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、ベヘン酸などの直鎖状の飽和脂肪酸、例えば、２－エチルヘキサン酸、ジメチルオクタン酸、イソステアリン酸などの分岐状の飽和脂肪酸、例えば、オレイン酸、リノール酸、リノレン酸などの不飽和脂肪酸などのモノカルボン酸が挙げられる。

また、カルボン酸としては、例えば、フマル酸、フタル酸などのジカルボン酸などの、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も挙げられる。さらに、カルボン酸としては、例えば、乳酸などのヒドロキシカルボン酸なども挙げられる。

カルボン酸としては、好ましくは、分子中にカルボキシル基を１個含有する脂肪酸、より好ましくは、直鎖状の飽和脂肪酸、さらに好ましくは、炭素数６以上１８以下の直鎖状の飽和脂肪酸が挙げられ、とりわけ好ましくは、カプリル酸（炭素数８）が挙げられる。

アルコールとしては、例えば、１価アルコール、多価アルコールなどが挙げられる。

１価アルコールとしては、例えば、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、ステアリルアルコールなどが挙げられる。

多価アルコールとしては、例えば、エチレングリコール、プロピレングリコールなどの２価アルコール、例えば、グリセリン、トリメチロールプロパンなどの３価アルコール、例えば、ペンタエリスリトール、ジグリセリンなどの４価アルコールなどが挙げられる。

アルコールとしては、好ましくは、多価アルコール、より好ましくは、３価アルコール、さらに好ましくは、グリセリンが挙げられる。

具体的には、カルボン酸エステルとしては、例えば、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などの、カルボン酸（脂肪酸）と３価アルコールとのエステルが挙げられる。また、カルボン酸エステルとしては、例えば、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などの、カルボン酸と２価アルコールとのエステルが挙げられる。また、カルボン酸エステルとしては、例えば、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などの、カルボン酸と１価アルコールとのエステルが挙げられる。さらに、カルボン酸エステルとしては、乳酸セチル、乳酸ミリスチルなどが挙げられる。これらのカルボン酸エステルは、単独使用または併用することができる。

カルボン酸エステルとしては、好ましくは、脂肪酸と３価アルコールとのエステルが挙げられ、より好ましくは、相溶性の観点から、脂肪酸とグリセリンとのエステルが挙げられ、さらに好ましくは、直鎖状の飽和脂肪酸とグリセリンとのエステル、とりわけ好ましくは、トリカプリル酸グリセリルが挙げられる。

基材樹脂１００質量部に対するカルボン酸エステルの含有割合は、例えば、１０質量部以上、好ましくは、３０質量部以上であり、また、例えば、８０質量部以下、好ましくは、７０質量部以下である。基材組成物（基材層３）におけるカルボン酸エステルの含有割合は、例えば、１０質量％以上、好ましくは、２５質量％以上であり、また、例えば、４５質量％以下、好ましくは、３５質量％以下である。

基材層３の厚み（ただし、基材溝１４の領域を除く）は、例えば、１μｍ以上、好ましくは、５μｍ以上であり、また、例えば、３００μｍ以下、好ましくは、１００μｍ以下、好ましくは、５０μｍ以下である。基材層３の厚みが上記下限以上であれば、基材層３を確実に保形することができるため、生体センサ用積層体１の取扱い性に優れる。基材層３の厚みが上記上限以下であれば、基材層３を生体に確実に貼付することができる。

（配線層）
配線層４は、図２Ａ～Ｂに示すように、基材層３の基材溝１４に埋設されている。詳しくは、配線層４は、基材層３の上面から露出するように、基材層３の上端部に埋め込まれている。配線層４の下面の全部および側面の全部は、基材層３に接触している。配線層４の上面は、基材層３の上面から露出している。配線層４の上面は、基材層３の上面とともに、生体センサ用積層体１の上面を形成しており、配線層４の上面は、基材層３の上面と面一である。

配線層４は、図１に示すように、接続部６と、電子部品３１（後述）および電池３２（後述）とを接続する配線パターンを有する。具体的には、配線層４は、第１配線パターン４１と、第２配線パターン４２とを独立して備える。

第１配線パターン４１は、基材層３における長手方向一方側に配置される。第１配線パターン４１は、第１配線１６Ａと、それに連続する第１端子１７Ａおよび第２端子１７Ｂとを備える。

第１配線パターン４１は、平面視略Ｔ字形状を有する。詳しくは、第１配線パターン４１は、基材層３の長手方向一端部から長手方向他方側に向かって延び、基材層３の長手方向中央部で分岐して、短手方向両外側に向かって延びる。

第１端子１７Ａおよび第２端子１７Ｂのそれぞれは、基材層３の長手方向中央部における短手方向両端部のそれぞれに配置されている。第１端子１７Ａおよび第２端子１７Ｂのそれぞれは、平面視略矩形状（ランド形状）を有する。第１端子１７Ａおよび第２端子１７Ｂのそれぞれは、基材層３の長手方向中央部において短手方向両外側に延びる第１配線１６Ａの両端部のそれぞれに連続する。

第２配線パターン４２は、第１配線パターン４１の長手方向他方側に間隔を隔てて設けられる。第２配線パターン４２は、第２配線１６Ｂと、それに連続する第３端子１７Ｃおよび第４端子１７Ｄとを備える。

第２配線パターン４２は、平面視略Ｔ字形状を有する。詳しくは、第２配線パターン４２は、基材層３の長手方向他端部から長手方向一方側に向かって延び、基材層３の長手方向中央部で分岐して、短手方向両外側に向かって延びる。

第３端子１７Ｃおよび第４端子１７Ｄのそれぞれは、基材層３の長手方向中央部における短手方向両端部のそれぞれに配置されている。第３端子１７Ｃおよび第４端子１７Ｄのそれぞれは、平面視略矩形状（ランド形状）を有する。第３端子１７Ｃおよび第４端子１７Ｄのそれぞれは、基材層３の長手方向中央部において短手方向両外側に延びる第２配線１６Ｂの両端部のそれぞれに連続する。

配線層４の材料としては、例えば、銅、ニッケル、金、それらの合金などの導体が挙げられる。配線層４は、好ましくは、銅から形成される銅配線が挙げられる。

配線層４の厚みは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上であり、また、例えば、１００μｍ未満、好ましくは、５０μｍ以下、より好ましくは、５μｍ以下である。

（プローブ）
プローブ５は、感圧接着層２が生体表面に貼付されたときに、生体表面に接触して、生体からの電気信号や温度、振動、汗、代謝物などをセンシングする電極である。

プローブ５は、図２Ａ～Ｂに示すように、感圧接着層２の接着溝１０に埋設されている。詳しくは、プローブ５は、接着開口部１１の内側において、感圧接着層２の下端部に埋め込まれている。プローブ５は、平面視略碁盤目形状（あるいは略メッシュ形状）を有する。プローブ５の下面は、感圧接着層２の下面から露出している。

プローブ５の材料としては、配線層４で例示した材料（具体的には、導体）が挙げられる。

プローブ５の厚みは、例えば、０．１μｍ以上、好ましくは、１μｍ以上であり、また、例えば、１００μｍ未満、好ましくは、５０μｍ以下、より好ましくは、１０μｍ以下である。

（接続部）
接続部６は、図２Ａ～Ｂに示すように、基材開口部１５および接着開口部１１に対応して設けられており、それらと同一形状を有する。接続部６は、基材層３および感圧接着層２を厚み方向（上下方向）に貫通（通過）しており、基材開口部１５および接着開口部１１に充填されている。接続部６は、軸線が厚み方向に延びる略円筒形状を有する。

接続部６の内側面は、プローブ５、接着開口部１０内側の感圧接着剤層２、および、基材開口部１５内側の基材層３に接触している。接続部６の外側面は、配線層４（第１配線１６Ａ、第２配線１６Ｂ）、接着開口部１０外側の感圧接着剤層２、および、基材開口部１５外側の基材層３に接触している。これにより、接続部６は、配線層４とプローブ５とを電気的に接続する。

接続部６の材料としては、例えば、金属、導電性樹脂（導電性高分子を含む）などが挙げられ、好ましくは、導電性樹脂などが挙げられる。

（製造方法）
次に、生体センサ用積層体１の製造方法の一実施形態を説明する。

図３Ａに示すように、この方法では、まず、基材層３および配線層４を準備する。

例えば、特開２０１７－２２２３６号公報、特開２０１７－２２２３７号公報に記載される方法に準拠して、配線層４が基材溝１４に埋設されるように、基材層３および配線層４を準備する。なお、基材層３の準備には、上記した基材樹脂およびアミンカップリング剤を含有する基材組成物を用いる。

図３Ｂに示すように、次いで、感圧接着層２を基材層３の下面に配置する。

感圧接着層２を配置するには、例えば、まず、感圧接着層２の材料（例えば、上記したアクリル系感圧接着剤）を含有する塗布液を調製し、続いて、塗布液を剥離シート１９の上面に塗布し、その後、加熱により乾燥させる。これによって、感圧接着層２を剥離シート１９の上面に配置する。剥離シート１９は、例えば、長手方向に延びるシート形状を有する。剥離シート１９の材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの樹脂が挙げられる。

次いで、感圧接着層２および基材層３を、例えば、ラミネータなどにより、貼り合わせる。具体的には、感圧接着層２の上面と、基材層３の下面とを接触させる。

なお、この時点では、感圧接着層２および基材層３のそれぞれは、接着開口部１１および基材開口部１５のそれぞれを有しない。

図３Ｃに示すように、次いで、積層開口部２０を、感圧接着層２および基材層３に形成する。

積層開口部２０は、感圧接着層２および基材層３の積層体を貫通する。積層開口部２０は、接着開口部１１を区画する外周面と、基材開口部１５を区画する外周面とによって区画される平面視略円形状の穴（貫通穴）である。積層開口部２０は、上側に向かって開口される。一方、積層開口部２０の下端は、剥離シート１９によって閉塞されている。

積層開口部２０を形成するには、感圧接着層２および基材層３を、例えば、パンチング、または、ハーフエッチングする。

次いで、プローブ部材１８を準備し、これを積層開口部２０内に嵌め込む。

プローブ部材１８は、平面視略円形状を有する。プローブ部材１８は、プローブ５と、プローブ５を埋設する感圧接着層２と、感圧接着層２の上面に配置される基材層３とを備える。

プローブ部材１８を準備するには、プローブ含有シートを準備し、プローブ含有シートをパンチングなどによって外形加工する。プローブ含有シートは、例えば、特開２０１７－２２２３６号公報、特開２０１７－２２２３７号公報に記載される方法に準拠して、感圧接着剤層２とその下面に埋設されるプローブ１とを作製し、続いて、感圧接着剤層２の上面に基材層３を積層することにより、準備される。

その後、図３Ｃの矢印で示すように、プローブ部材１８を、積層開口部２０内に嵌め込む。

この際、プローブ部材１８の感圧接着層２、基材層３およびプローブ５と、積層開口部２０の周囲の感圧接着層２および基材層３との間に、間隔を隔てる。つまり、基材開口部１５および接着開口部１１が形成されるように、プローブ部材１８を積層開口部２０内に嵌め込む。

その後、図３Ｄに示すように、接続部６を、基材開口部１５および接着開口部１１内に設ける。

接続部６の材料が導電性樹脂組成物である場合には、導電性樹脂組成物を基材開口部１５および接着開口部１１に注入する。その後、必要により、導電性樹脂組成物を加熱する。

これにより、生体センサ用積層体１を得る。

このようにして得られる生体センサ用積層体１は、感圧接着層２と、基材層３と、配線層４と、プローブ５と、接続部６と、剥離シート１９とを備える。なお、生体センサ用積層体１は、図２Ａおよび図２Ｂに示すように、剥離シート１９を備えず、感圧接着層２と、基材層３と、配線層４と、プローブ５と、接続部６とのみからなっていてもよい。

そして、この生体センサ用積層体１は、アミン系シランカップリング剤を含有する基材層３と、基材層３の上面に配置される配線層４とを備える。このため、基材層３と配線層４との密着性が向上している。よって、生体センサ用積層体１を生体の皮膚３３に貼付した際に、厚み方向に折り曲げられたり、面方向に引っ張られた場合においても、基材層３と配線層４との剥離を抑制することができる。

また、配線層４が基材層３の上面に埋設されている。このため、基材層３と配線層４との接触面積が増大しており、基材層３と配線層４との密着性がさらに向上している。また、面方向からの外部からの衝撃に対して、基材層３が配線層４を保護することができる。

したがって、この生体センサ用積層体１は、生体の皮膚３３に貼付した場合において、断線の発生を抑制することができる。

特に、基材樹脂がポリウレタン樹脂である場合、アミノ系カップリング剤との相互作用ないし相溶性の観点から、配線層４（特に、銅配線）との密着性をより確実に向上させることができる。

生体センサ用積層体１は、単独で流通し、産業上利用可能なデバイスである。具体的には、生体センサ用積層体１は、次に説明する電子部品３１および電池３２（図１の仮想線参照）とは別に、単独で流通することができる。つまり、生体センサ用積層体１は、電子部品３１および電池３２を実装しておらず、貼付型心電計３０などの生体センサを製造するための部品である。

（生体センサ）
次に、生体センサの一例として、生体センサ用積層体１を備える貼付型心電計３０を説明する。

図１および図２Ａ～Ｂに示すように、貼付型心電計３０を製造するには、例えば、まず、生体センサ用積層体１、電子部品３１および電池３２のそれぞれを用意する。

電子部品３１としては、例えば、プローブ５で取得した生体からの電気信号を処理して記憶するためのアナログフロントエンド、マイコン、メモリ、さらには、電気信号を電波に変換し、これを外部の受信機に無線送信するための通信ＩＣ、送信機などが挙げられる。電子部品３１は、これらのうち一部あるいは全てを有していてもよい。電子部品３１は、その下面に設けられる２つあるいは３つ以上の端子（図示せず）を有する。

電池３２は、その下面に設けられる２つの端子（図示せず）を有する。

次いで、電子部品３１の２つの端子を、第１端子１７Ａおよび第３端子１７Ｃと電気的に接続する。また、電池３２の２つの端子を、第２端子１７Ｂおよび第４端子１７Ｄと電気的に接続する。

これにより、生体センサ用積層体１と、それに実装される電子部品３１および電池３２とを備える貼付型心電計３０を得る。

貼付型心電計３０を使用するには、まず、剥離シート１９（図３Ｄの矢印および仮想線が参照）を、感圧接着層２およびプローブ５から剥離する。

図２Ａの仮想線で示すように、次いで、感圧接着層２の下面を、例えば、人体の皮膚３３に接触させる。具体的には、感圧接着層２を皮膚３３の表面に感圧接着（貼付）させる。これにより、プローブ５の下面も、皮膚３３の表面に接触する。

続いて、プローブ５が心臓の活動電位を電気信号としてセンシングし、プローブ５でセンシングした電気信号が、接続部６および配線層４を介して、電子部品３１に入力される。電子部品３１は、電池３２から供給される電力に基づいて、電気信号を処理して情報として記憶する。さらには、必要により、電気信号を電波に変換し、これを外部の受信機に無線送信する。

この貼付型心電計３０は、生体センサ用積層体１を備えるため、基材層３と配線層４との密着性が向上している。したがって、生体の皮膚３３に貼付して、長時間使用した場合においても、配線層４の断線を抑制することができ、耐久性に優れる。

＜変形例＞
以下の各変形例において、上記した一実施形態と同様の部材および工程については、同一の参照符号を付し、その詳細な説明を省略する。また、各変形例を適宜組み合わせることができる。さらに、各変形例は、特記する以外、一実施形態と同様の作用効果を奏することができる。

（第１変形例）
上記した貼付型心電計３０は、基材層３の上面が露出されているが、例えば、図４に示すように、貼付型心電計３０は、基材層３の上面に配置される支持フィルム４０を備えることができる。

支持フィルム４０は、貼付型心電計３０の貼付前には、電子部品３１および電池３２を保護し、貼付時には、貼付型心電計３０に適度な機械的強度を付与して、貼付型心電計３０を皮膚３３に貼付し易くし、貼付型心電計３０の使用時には、貼付型心電計３０から剥離される。

支持フィルム４０は、基材層３、配線層４、電子部品３１および電池３２の上面に配置されている。具体的には、支持フィルム４０は、基材層３の上面、配線層４の上面、電子部品３１の上面および側面および電池３２の上面および側面を被覆するように、これらの上面に配置されている。支持フィルム４０は、長手方向に延びるシート形状を有する。

支持フィルム４０としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）フィルム、ポリ塩化ビニルフィルム、ポリエチレンフィルムなどの樹脂フィルムなどが挙げられる。

支持フィルム４０の下面は、好ましくは、粘着性を有する。

支持フィルム４０の基材層３に対する粘着力（剥離強度）は、例えば、０．０１Ｎ／２０ｍｍ以上、好ましくは、０．１Ｎ／２０ｍｍ以上であり、また、例えば、６．０Ｎ／２０ｍｍ以下、好ましくは、３．０Ｎ／２０ｍｍ以下である。粘着力の測定は、例えば、幅２０ｍｍのサンプル（基材層３および支持フィルム４０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３００ｍｍ／分の条件で支持フィルム４０を剥離することにより測定される。

支持フィルム４０の厚みは、例えば、１０μｍ以上、好ましくは、５０μｍ以上であり、また、例えば、１０００μｍ以下、好ましくは、５００μｍ以下である。

この貼付型心電計３０では、基材層３および配線層４の密着性が優れている。そのため、貼付型心電計３０の使用時に支持フィルム４０を基材層３および配線層４から剥離した場合であっても、配線層４が基材層３から剥離しにくい。よって、配線層４の断線を抑制することができる。

（第２変形例）
上記一実施形態では、図２Ａ～Ｂに示すように、配線層４の側面の全部は、基材層３に接触しているが、例えば、図示しないが、配線層４の側面の下部が、基材層３に接触し、配線層４の側面の上部が、基材層３の上面から露出することができる。つまり、配線層４の上部が基材層３の上面から突出し、配線層４の下部が基材層３に埋め込まれている。

好ましくは、基材層３および配線層４の密着性の観点から、図２Ａ～Ｂに示す一実施形態が挙げられる。

（第３変形例）
図１および図２Ａ～Ｂに示す一実施形態では、本発明の生体センサの一例として貼付型心電計３０を挙げたが、例えば、図示しないが、生体信号をセンシングして生体の健康状態をモニタできる装置などが挙げられ、具体的には、貼付型脳波計、貼付型血圧計、貼付型脈拍計、貼付型筋電計、貼付型温度計などが挙げられる。

なお、生体は、人体および人体以外の動物を含むが、好ましくは、人体である。

以下に、実施例および比較例を示し、本発明をさらに具体的に説明する。なお、本発明は、何ら実施例および比較例に限定されない。また、以下の記載において用いられる配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなどの具体的数値は、上記の「発明を実施するための形態」において記載されている、それらに対応する配合割合（含有割合）、物性値、パラメータなど該当記載の上限（「以下」、「未満」として定義されている数値）または下限（「以上」、「超過」として定義されている数値）に代替することができる。
する。

＜基材組成物の調製＞
（実施例１）
ポリウレタン含有溶液（後述するポリウレタンＡ：２０質量％、メチルエチルケトン（溶媒）：４０質量％、ジメチルホルムアミド（溶媒）：４０質量％を含有）と、トリカプリル酸グリセリル（商品名「ココナード」、花王社製）と、シランカップリング剤（Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、商品名「ＫＢＭ－６０３」、信越化学社製）とを、ポリウレタン：トリカプリル酸グリセリル：シランカップリング剤の質量比（固形分）が１００：１０：０．１となるように、混合撹拌して、基材組成物溶液を調製した。

（実施例２～１０）
ポリウレタンおよびシランカップリング剤の種類および処方を表１の種類および処方に変更した以外は、実施例１と同様にして、基材組成物溶液を調製した。

（比較例１～６）
ポリウレタンおよびシランカップリング剤の種類および処方を表１の種類および処方に変更した以外は、実施例１と同様にして、基材組成物溶液を調製した。

＜感圧接着組成物の調製＞
アクリル酸イソノニル６５質量部、アクリル酸メトキシエチル３０質量部およびアクリル酸５質量部を共重合させてアクリルポリマーを調製した。続いて、アクリルポリマー１００質量部と、トリカプリル酸グリセリル６０質量部と、多官能イソシアネート化合物０．０１質量部とを撹拌混合して、アクリル系感圧接着組成物を調製した。

＜評価＞
（剥離強度の測定）
各実施例および各比較例の基材組成物溶液を、銅箔（幅５ｃｍ、長さ１０ｃｍ）に塗布し、１３０℃で５分間、乾燥して、銅箔の上面に厚み３０μｍの伸縮性を有する基材層を形成した。これにより、剥離強度測定用のサンプルを得た。

引張試験機（島津製作所製、「オートグラフＡＧＳ５０ＮＸ」、卓上形精密万能試験機）を用いて、銅箔を支持台に固定し、サンプルを幅１ｃｍとなるようにカットし、剥離角度１８０度、剥離速度３０ｍｍ／分の条件で基材層を長さ方向に引っ張ることにより、銅箔から剥離した。このときの剥離強度の測定結果を表１に示す。

（配線の剥離性）
各実施例および各比較例の基材組成物溶液を用いて基材層（厚み８μｍ）を形成し、上記のアクリル系感圧接着組成物を用いて感圧接着層（厚み２５μｍ）を形成することにより、図１～図２Ｂに示す生体センサ用積層体を製造した。なお、配線として、銅配線（厚み４μｍ、幅（短手方向長さ）３００μｍ）を用いた。また、銅配線は、基材層の基材溝に埋設されており、銅配線の上面は、基材層の上面と面一であった。

各実施例および各比較例の生体センサ用積層体を、人体の関節部（手首）に貼付し、関節を繰り返し折り曲げた。

このとき、基材層上面の基材溝に埋設された銅配線が、基材溝から完全に飛び出している箇所が観察された場合を×と評価し、銅配線が基材溝から飛び出しているが、完全には飛び出していない箇所が観察された場合を△と評価し、銅配線の上部のみがわずかに基材溝から飛び出している箇所が観察された場合を〇と評価し、銅配線に変化が観察されなかった場合を◎と評価した。結果を表１に示す。

表に記載の成分などの詳細を下記に示す。

ポリウレタンＡ：商品名「エスストランＥＴ－３７０」、ＢＡＳＦ社製、ジフェニルメタンジイソシアネート（８モル％）とポリテトラメチレンエーテルグリコール（９２モル％）との共重合体
ポリウレタンＢ：商品名「ＰＡＮＤＥＸ Ｔ－８１８０Ｎ」、ＤＩＣコベストロポリマー社製、ジフェニルメタンジイソシアネート（１０モル％）とポリテトラメチレンエーテルグリコール（９０モル％）との共重合体
ＫＢＭ６０３：商品名、信越化学社製、アミン系シランカップリング剤、第１級アミンおよび第２級アミン併有型、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン
ＫＢＭ９０３：商品名、信越化学社製、アミノ系シランカップリング剤、第１級アミン型、３－アミノプロピルトリメトキシシラン
ＫＢＭ４０３：商品名、信越化学社製、エポキシ系シランカップリング剤、３－グリシドキシプロピルトリメトキシシラン
ＫＢＭ５０３：商品名、信越化学社製、メタクリル系シランカップリング剤、３－メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン
ＫＢＭ５１０３：商品名、信越化学社製、アクリル系シランカップリング剤、３－アクリロキシプロピルトリメトキシシラン
ＫＢＥ９００７：商品名、信越化学社製、イソシアネート系シランカップリング剤、３－イソシアネートプロピルトリエトキシシラン

１ 生体センサ用積層体
２ 感圧接着層
３ 基材層
４ 配線層
３０ 貼付型心電計
３１ 電子部品

Claims (4)

1. 生体に貼付するための感圧接着層と、
   前記感圧接着層の上面に配置され、伸縮性を有する基材層と、
   前記基材層の上面に埋設される銅配線層と
   を備え、
   前記基材層は、ポリウレタン樹脂およびアミン系シランカップリング剤を含有し、前記ポリウレタン樹脂１００質量部に対する前記アミン系シランカップリング剤の含有量が０.１～１０.０質量部であることを特徴とする、生体センサ用積層体。
2. 前記アミン系シランカップリング剤は、第１級アミンおよび第２級アミンを有することを特徴とする、請求項１に記載の生体センサ用積層体。
3. 前記アミン系シランカップリング剤は、Ｎ－２－（アミノエチル）－３－アミノプロピルトリメトキシシラン、および／または、３－アミノプロピルトリメトキシシランである、請求項１または２に記載の生体センサ用積層体。
4. 請求項１～３のいずれか一項に記載の生体センサ用積層体と、
   前記銅配線層に電気的に接続されるように、前記基材層に実装される電子部品と
   を備えることを特徴とする、生体センサ。

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