WO2024024694A1 - 生体用粘着剤及び生体センサ - Google Patents

生体用粘着剤及び生体センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2024024694A1
WO2024024694A1 PCT/JP2023/026884 JP2023026884W WO2024024694A1 WO 2024024694 A1 WO2024024694 A1 WO 2024024694A1 JP 2023026884 W JP2023026884 W JP 2023026884W WO 2024024694 A1 WO2024024694 A1 WO 2024024694A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
adhesive
biological
biosensor
layer
skin
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/026884
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
千春 矢野
香織 赤松
Original Assignee
日東電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 日東電工株式会社 filed Critical 日東電工株式会社
Publication of WO2024024694A1 publication Critical patent/WO2024024694A1/ja

Links

Images

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/25Bioelectric electrodes therefor
    • A61B5/251Means for maintaining electrode contact with the body
    • A61B5/257Means for maintaining electrode contact with the body using adhesive means, e.g. adhesive pads or tapes
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/24Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
    • A61B5/316Modalities, i.e. specific diagnostic methods
    • A61B5/318Heart-related electrical modalities, e.g. electrocardiography [ECG]
    • A61B5/332Portable devices specially adapted therefor
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J201/00Adhesives based on unspecified macromolecular compounds
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J7/00Adhesives in the form of films or foils
    • C09J7/30Adhesives in the form of films or foils characterised by the adhesive composition
    • C09J7/38Pressure-sensitive adhesives [PSA]

Definitions

  • the present invention relates to a biological adhesive and a biological sensor.
  • a biosensor that acquire biological information such as electrocardiogram waveforms, pulse waves, brain waves, and myoelectric waves are used in medical institutions such as hospitals and clinics, nursing care facilities, and homes.
  • a biosensor is equipped with a biological adhesive with adhesive properties provided on the surface of the base material that faces the living body, and a bioelectrode that comes into contact with the living body to obtain biological information of the subject.
  • a biological adhesive is applied to the subject's skin, and electrical signals related to biological information are acquired using biological electrodes.
  • a biological adhesive for such a biological sensor for example, a pressure-sensitive adhesive layer made of a mixture containing isononyl acrylate (INA), 2-methoxyethyl acrylate (2-MEA), and acrylic acid has been disclosed.
  • This pressure-sensitive adhesive layer is attached to the application side of the base material layer of the biosensor, and is directly attached to the skin when the biosensor is used (for example, see Patent Document 1).
  • the tackiness of biological adhesives such as the pressure-sensitive adhesive layer of Patent Document 1 is generally evaluated according to JIS Z 0237:2009.
  • the adhesion of the biological adhesive to the test plate is determined by a test method in which a biological adhesive is pasted on a hard test plate such as a Bakelite board or a stainless steel plate, and the biological adhesive is peeled off at 180 degrees to the test plate.
  • the optimal material for biological adhesive was selected based on the evaluation of its properties.
  • test plate is smooth, has high rigidity, and does not deform its surface shape, there are many minute irregularities on the surface of the living body, and the shape of the surface of the living body is easily deformed by body movement. Therefore, the adhesiveness of biological adhesives tends to vary depending on whether it is attached to a test plate or the surface of a living body. Even if they exhibit excellent adhesive properties, there is a problem that they may not exhibit sufficient adhesive properties on the surface of living organisms.
  • a biosensor is often used by being attached to a living body surface such as the skin of a subject for a long time (for example, 24 hours or more). Therefore, in order to stably acquire electrical signals related to biological information of a subject over a long period of time, it is important that the biological adhesive can reliably exhibit adhesiveness to the surface of the biological body.
  • One aspect of the present invention aims to provide a biological adhesive that can exhibit excellent adhesion reliability to biological surfaces.
  • a biological adhesive that is applied to a living body,
  • the biological adhesive is attached to an adherend having an Asker C hardness of 0, and the angle between the surface of the biological adhesive facing the adherend and the attachment surface of the adherend is 60°.
  • the peeling adhesive force when peeling the biological adhesive from the adherend is 5.0 N/cm or more.
  • One embodiment of the present invention can exhibit excellent adhesion reliability to biological surfaces.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a biological sensor to which a biological adhesive according to an embodiment of the present invention is applied.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of each component of the biosensor.
  • 2 is a longitudinal cross-sectional view of the biosensor, and is a cross-sectional view taken along the line II in FIG. 1.
  • FIG. FIG. 2 is an explanatory diagram showing a state in which the biosensor of FIG. 1 is attached to the chest of a living body. Measurement results of 60° peel adhesion when human skin gel sheets stored for 3 days under normal temperature and humidity conditions (22°C, 50RH%) and high temperature and high humidity conditions (60°C, 90RH%) were used as adherends.
  • FIG. It is a figure showing the relationship between the number of times of peeling of the biosensor of each Example and a comparative example, and the 60 degree peeling adhesive force of the laminate of the biological adhesive used in each Example and a comparative example.
  • the biological adhesive according to this embodiment will be explained.
  • living organisms refer to the human body (human being) and animals such as cows, horses, pigs, chickens, dogs, and cats.
  • the adhesive for living bodies according to this embodiment can be suitably used for living bodies, especially for human bodies. In this embodiment, a case where the living body is a human will be described as an example.
  • the biological adhesive according to the present embodiment is an adhesive used to be applied to a part of a living body (for example, the skin, scalp, forehead, etc.), and has a sheet-like shape.
  • the biological adhesive according to the present embodiment may be formed into any shape such as a substantially rectangular, substantially polygonal, substantially circular, or substantially elliptical shape in plan view.
  • the biological adhesive according to the present embodiment is applied to an adherend having an Asker C hardness of 0, and the biological adhesive according to the present embodiment is peeled off from the adherend at a peeling angle of 60°. It has a peel-off adhesive force of 5.0 N/cm or more when peeled from.
  • the peeling adhesive force is preferably 6.5 N/cm or more, more preferably 7.5 N/cm or more.
  • the peeling angle refers to the angle between the surface of the biological adhesive facing the adherend and the attachment surface of the adherend
  • the peeling angle refers to the angle between the surface of the biological adhesive facing the adherend and the attachment surface of the adherend, and the peeling angle when the biological adhesive is peeled off from the adherend. This refers to the angle between the surface of the initial biological adhesive facing the adherend and the application surface of the adherend.
  • the peeling adhesive force is also referred to as peeling force (peel strength).
  • peeling force peeling force when peeling off from the adherend at a peeling angle of 60° is also referred to as the 60° peeling adhesive force.
  • the temperature and humidity may be normal temperature and humidity (for example, 22° C., 50RH%).
  • the peeling speed when peeling the biological adhesive from the adherend may be set as appropriate depending on the size, type, etc. of the biological adhesive to be used, for example, 150 mm / It may be a minute.
  • the inventor of the present application has determined that when applying a living body adhesive to the surface of a living body, the peeling angle of the living body adhesive can be used to determine the pulling angle when the biological adhesive is actually applied to the skin of a subject. We focused on the fact that there are cases where the adhesive strength does not match the peel strength.
  • the inventor of the present application has determined that the peeling adhesive force (60° peeling adhesive force) of the biological adhesive on an adherend having an Asker C hardness of 0 is 5.0 N/ cm or more, the deviation from the peeling adhesive force when the biological adhesive is actually applied to the surface of the subject's skin can be suppressed, and the adhesive force required for the biological adhesive to the subject's skin can be suppressed. We have found that it is possible to reliably demonstrate this.
  • the angle at which the subject's skin deforms due to body movements is often less than approximately 60°, and if the peeling angle is 60°, the maximum angle at which the subject's skin deforms due to common movements in daily life can be calculated. may be included. Therefore, when the peeling angle is set to 60°, the peeling adhesive force of the biological adhesive according to the present embodiment to the adherend is the same as when the biological adhesive according to the present embodiment actually sticks to the subject's skin. It tends to exhibit a value close to the peel-off adhesive strength that it has when it is attached.
  • the biological adhesive according to the present embodiment has a peeling adhesive force of 5.0 N/cm or more when the peeling angle is 60°, it will be difficult to peel off when actually peeled from the surface of the subject's skin. Since it can match the required peel-off adhesive force and have a peel-off adhesive force close to that in actual use, it can exhibit excellent adhesion reliability to the skin surface.
  • the peeling adhesive force when the peeling angle of the biological adhesive for an adherend having an Asker C hardness of 0 is 60° is the peeling adhesive force when the biological adhesive according to this embodiment is attached to a human skin gel sheet.
  • the peeling angle between the human skin gel sheet side surface of each biological adhesive and the human skin gel sheet was set to 60°, and the biological adhesive according to the present embodiment was peeled off from one longitudinal end of the biological adhesive according to the present embodiment. It is determined by measuring the peeling adhesive force when the biological adhesive is peeled off from a human skin gel sheet.
  • a human skin gel sheet may be used as long as it has an Asker C hardness of 0.
  • commercially available products can be used, for example, H0-1 manufactured by Exile Corporation can be used.
  • the peeling adhesive force of the biological adhesive according to the present embodiment is determined by the peel-off adhesive force of the biological adhesive according to the present embodiment.
  • adhesive may be used.
  • a value measured when the biological adhesive according to the present embodiment is applied to an adherend and the laminate is peeled off from the adherend from one longitudinal end of the laminate may be used.
  • the support include polyethylene terephthalate (PET). If PET or the like is used as the support, the peeling adhesive strength of the biological adhesive can be determined more accurately.
  • the 60° peeling adhesive force of the biological adhesive according to the present embodiment can be adjusted mainly by the glass transition temperature Tg of the biological adhesive according to the present embodiment, as will be described later.
  • the rate, saturated water content, components contained in the biological adhesive and their contents can also be adjusted.
  • the reliability of adhesion to the skin surface can be evaluated by performing a tensile durability test, etc.
  • a high-performance artificial skin model (trade name: Bioskin Plate, manufactured by Beaulux Co., Ltd.) is used as a substitute for skin, and the biological adhesive according to this embodiment is used. Attach and fix the biosensor. Set the bioskin plate with the biosensor attached to a general surface condition tensile tester such as a small tabletop durability tester, and set the bioskin plate so that the strain becomes a predetermined value (for example, 20%). The biosensor can be evaluated by repeatedly elongating it once every 3 seconds until peeling occurs at the end of the biosensor, and checking the number of times (number of repetitions) until peeling occurs.
  • a general surface condition tensile tester such as a small tabletop durability tester
  • the glass transition temperature Tg of the biological adhesive according to the present embodiment is preferably -57°C or higher, more preferably -57°C or higher, and even more preferably -45°C or higher. If the glass transition temperature Tg of the biological adhesive according to the present embodiment is -55°C or higher, it will be easily compatible with adherends with Asker C hardness of 0, such as human skin gel sheets, and will also be compatible with the test subject's skin. It can fit and stick. Note that the upper limit of the glass transition temperature Tg of the biological adhesive according to the present embodiment is not particularly limited, but if it is -30°C or lower, it is compatible with an adherend having an Asker C hardness of 0. Since it can maintain the same amount of moisture, it also blends well with the subject's skin and is easy to maintain in its applied state.
  • the polymer molecular weight of the biological adhesive according to this embodiment can be appropriately selected depending on the type of material forming the biological adhesive, and may be, for example, from 500,000 to 1,800,000.
  • the gel fraction of the biological adhesive according to this embodiment is not particularly limited, but may be from 25% by mass to 65% by mass. If the gel fraction is 25% by mass to 65% by mass, the peeling adhesive force of the biological adhesive according to the present embodiment is suppressed from increasing over time, and the biological adhesive according to the present embodiment is not applied to the biological body. When peeling from the surface, contamination of the surface of the living body is suppressed and the peeling work becomes easier. Therefore, the biological adhesive according to this embodiment has excellent releasability and workability (handling properties).
  • the saturated water content of the biological adhesive according to the present embodiment can be selected as appropriate depending on the type of material forming the biological adhesive, and for example, at 22°C and 50% RH, the saturated water content is from 0.25% to It may be set at 0.55%, and at 40°C and RH92%, it may be set at 0.50% to 1.3%.
  • the biological adhesive according to this embodiment may have moisture permeability. Thereby, water vapor due to sweat or the like generated from the skin to which the biological adhesive according to the present embodiment is attached can escape to the outside via the biological adhesive according to the present embodiment.
  • the moisture permeability of the biological adhesive according to this embodiment may be, for example, 1 g/(m 2 ⁇ day) or more.
  • the moisture permeability of the biological adhesive according to this embodiment may be 10,000 g/(m 2 ⁇ day) or less. If the moisture permeability of the biological adhesive is 1 g/( m2 ⁇ day) or more, when the biological adhesive is applied to the skin, sweat, etc. transmitted from the biological adhesive will be transmitted to the outside. This reduces the burden on the skin.
  • a material having pressure-sensitive adhesive properties may be used.
  • the material having pressure-sensitive adhesive properties for example, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, etc. can be used, and it is preferable to use an acrylic adhesive.
  • the acrylic adhesive include acrylic polymers described in JP-A No. 2002-65841.
  • the biological adhesive according to the present embodiment contains a polymer as a main component, and may contain additives such as a tackifier, a liquid component, and a crosslinking agent as appropriate.
  • the polymer used in the biological adhesive according to this embodiment is not particularly limited, and polymers having pressure-sensitive adhesive properties that are commonly used for adhesives, such as acrylic polymers and silicone polymers, may be used.
  • polymers having pressure-sensitive adhesive properties that are commonly used for adhesives such as acrylic polymers and silicone polymers
  • an acrylic polymer is used.
  • a polymer containing an acrylic polymer as a main component and a polymer obtained by polymerizing a monomer component containing a (meth)acrylic acid ester such as isononyl acrylate or methoxyethyl acrylate as a main component can be used.
  • the content in the main monomer component is 60% by mass to 99% by mass, and the content in the optional monomer component is 1 to 40% by mass.
  • a (meth)acrylic acid ester resin described in JP-A No. 2003-42541 can be used.
  • the content of the polymer can be selected as appropriate, and may be, for example, 90 parts by mass to 120 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the biological adhesive.
  • the tackifier is not particularly limited, and a general tackifier can be used, for example, a terpene resin or the like can be used.
  • a terpene resin or the like can be used as the tackifying resin.
  • commercially available products can be used, and specifically, Haritac PCJ manufactured by Harima Kasei Co., Ltd., KE-311 manufactured by Arakawa Chemical Industry Co., Ltd., etc. can be used.
  • the content of the tackifier can be selected as appropriate, and may be, for example, 3 parts by mass to 30 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the biological adhesive.
  • the liquid component is not particularly limited, and general liquid components can be used, such as caprylic acid triglyceride.
  • general liquid components can be used, such as caprylic acid triglyceride.
  • commercially available products can be used, and specifically, Coconard RK manufactured by Kao Corporation and the like can be used.
  • the content of the liquid component can be selected as appropriate, and may be, for example, 10 parts by mass to 20 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the biological adhesive.
  • the crosslinking agent is not particularly limited, and general crosslinking agents such as isocyanate-based crosslinking agents can be used, and for example, polyfunctional isocyanate compounds can be used.
  • the polyfunctional isocyanate compound is, for example, preferably a compound having at least two or more isocyanate groups in its molecule, more preferably three or more, and is not particularly limited. Examples thereof include group polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, and the like. These can be used alone or in combination of two or more.
  • aliphatic polyisocyanates examples include 1,2-ethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate such as 1,2-tetramethylene diisocyanate, 1,3-tetramethylene diisocyanate, and 1,4-tetramethylene diisocyanate; - hexamethylene diisocyanate, such as hexamethylene diisocyanate, 1,3-hexamethylene diisocyanate, 1,4-hexamethylene diisocyanate, 1,5-hexamethylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, 2,5-hexamethylene diisocyanate, Examples include 2-methyl-1,5-pentane diisocyanate, 3-methyl-1,5-pentane diisocyanate, and lysine diisocyanate.
  • alicyclic polyisocyanates examples include isophorone diisocyanate, cyclohexyl diisocyanates such as 1,2-cyclohexyl diisocyanate, 1,3-cyclohexyl diisocyanate, and 1,4-cyclohexyl diisocyanate, 1,2-cyclopentyl diisocyanate, and 1,3-cyclohexyl diisocyanate.
  • Examples include cyclopentyl diisocyanates such as -cyclopentyl diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated tetramethylxylene diisocyanate, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate.
  • cyclopentyl diisocyanates such as -cyclopentyl diisocyanate, hydrogenated xylylene diisocyanate, hydrogenated tolylene diisocyanate, hydrogenated diphenylmethane diisocyanate, hydrogenated tetramethylxylene diisocyanate, and 4,4'-dicyclohexylmethane diisocyanate.
  • aromatic polyisocyanates examples include 2,4-tolylene diisocyanate, 2,6-tolylene diisocyanate, 4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,4'-diphenylmethane diisocyanate, 2,2'-diphenylmethane diisocyanate, 4,4'-diphenyl ether diisocyanate, 2-nitrodiphenyl-4,4'-diisocyanate, 2, 2'-diphenylpropane-4,4'-diisocyanate, 3,3'-dimethyldiphenylmethane-4,4'-diisocyanate, 4,4'-diphenylpropane diisocyanate, m-phenylene diisocyanate, p-phenylene diisocyanate, naphthylene-1,4-diisocyanate, naphthylene-1,5-diisocyanate, 3,3'-dimethoxydiphenyl-4,4
  • dimers and trimers of aliphatic polyisocyanates, alicyclic polyisocyanates, aromatic polyisocyanates, and araliphatic polyisocyanates can be used.
  • dimers and trimers of diphenylmethane diisocyanate, reaction products of trimethylolpropane and tolylene diisocyanate, reaction products of trimethylolpropane and hexamethylene diisocyanate, polymethylene polyphenylisocyanate, polyether Examples include polymers such as polyisocyanate and polyester polyisocyanate.
  • reaction product of trimethylolpropane and tolylene diisocyanate examples include a trimer adduct of trimethylolpropane and tolylene diisocyanate, a trimer adduct of trimethylolpropane and hexamethylene diisocyanate, and the like.
  • polyfunctional isocyanate compound can also be used as the polyfunctional isocyanate compound, and specifically, as a trimeric adduct of trimethylolpropane and tolylene diisocyanate, the product name "Coronate L” (manufactured by Nippon Polyurethane Kogyo Co., Ltd.), Examples of trimeric adducts of trimethylolpropane and hexamethylene diisocyanate include the trade name "Coronate HL” (manufactured by Nippon Polyurethane Industries, Ltd.).
  • the content of the crosslinking agent is not particularly limited as long as it is blended so that the biological adhesive according to the present embodiment satisfies predetermined properties such as gel fraction.
  • the amount may be 0.050 parts by mass to 0.20 parts by mass.
  • the biological adhesive according to this embodiment may be an adhesive tape made of the above material.
  • the biological adhesive according to the present embodiment has a wavy pattern formed on its surface so that recesses having a thickness thinner than other parts (or having a thickness of zero) are repeatedly and alternately arranged. (web pattern) may be formed.
  • a web pattern may be formed as the biological adhesive according to this embodiment.
  • an adhesive tape having a web pattern formed on its surface may be used as the biological adhesive according to this embodiment.
  • the biological adhesive according to this embodiment has a web pattern on its surface, so that the surface of the biological adhesive according to this embodiment has a part where the adhesive easily comes into contact with a living body and a part where it is difficult to come into contact with a living body. Therefore, the surface of the biological adhesive according to the present embodiment can be dotted with parts that are likely to come into contact with a living body.
  • the biological adhesive according to the present embodiment has a web pattern formed on its surface, and the thickness of the adhesive is partially thinner, so that the adhesive has a thinner part than a case where no web pattern is formed. Moisture permeability can be improved while maintaining adhesive strength.
  • the shape of the recessed portion may be linear or circular in addition to the wavy shape.
  • the thickness of the biological adhesive according to the present embodiment can be arbitrarily set as appropriate, and is preferably, for example, 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably 50 ⁇ m to 100 ⁇ m. If the thickness of the first adhesive layer 122 is 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, the biological adhesive according to this embodiment can be made thinner.
  • the biological adhesive according to the present embodiment has a 60° peeling adhesive force of 5.0 N/cm or more to an adherend with an Asker C hardness of 0, so that it can be applied to the skin of an actual subject. It can have an adhesion force close to that of actual use, matching the adhesion force to the surface of.
  • the biological adhesive according to the present embodiment is actually applied to the skin 2 even when the skin 2 is dry, wet with sweat, or wet with water such as a shower. Can have adhesive strength close to that used in Therefore, the biological adhesive according to this embodiment can exhibit excellent adhesion reliability to the surface of the skin 2.
  • Biosensor> A biological sensor to which the biological adhesive according to the present embodiment is applied will be described. Note that the biological adhesive according to the present embodiment described above is used for the first adhesive layer 122 of the upper sheet 12 of the biological sensor 1, which will be described later, as shown in FIG.
  • the biological adhesive according to the present embodiment is used for the first adhesive layer 122.
  • Any adhesive layer that can be provided can be used.
  • the biological adhesive according to the present embodiment may be used for the second adhesive layer 43 of the second layer member 40 of the biological sensor 1, which will be described later, or may be used for the first adhesive layer 122 of the upper sheet 12 and the second layer member. It may be used for both of the second adhesive layers 43 of 40 at the same time.
  • the biosensor to which the biological adhesive according to the present embodiment is applied is a pasted biosensor that measures biological information by pasting it on a part of a living body (for example, the skin, scalp, forehead, etc.).
  • a biosensor is attached to a person's skin and measures an electrical signal (biological signal) related to the person's biometric information.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration of a biosensor to which a biomedical adhesive according to the present embodiment is applied.
  • the left side of FIG. 1 shows the appearance of the biosensor, and the right side of FIG. 1 shows the state where each component of the biosensor is disassembled.
  • FIG. 2 is a plan view showing an example of each component of the biosensor.
  • FIG. 3 is a longitudinal sectional view of the biosensor, and is a sectional view taken along line II in FIG.
  • the biosensor 1 is a plate-like (sheet-like) member formed into a substantially elliptical shape when viewed from above.
  • the biosensor 1 includes a first layer member 10, an electrode 20, a sensor section 30, and a second layer member 40. 40 are stacked in this order from the first layer member 10 side to the second layer member 40 side.
  • the first layer member 10, the electrode 20, and the second layer member 40 form a surface to be attached to the skin 2, which is an example of a living body.
  • the biosensor 1 measures an electric signal (biosignal) related to the subject's biometric information by attaching the adhesive surface to the skin 2 and measuring the potential difference (polarization voltage) between the skin 2 and the electrode 20 .
  • a three-dimensional orthogonal coordinate system with three axes (X-axis, Y-axis, and Z-axis) is used, and the lateral direction of the biosensor is the X-axis direction, and the longitudinal direction is the Y-axis direction.
  • the height direction (thickness direction) is the Z-axis direction.
  • the direction (outside) opposite to the side on which the biosensor 1 is pasted to the living body (subject) (pasting side) is the +Z-axis direction, and the pasting side is the -Z-axis direction.
  • the +Z-axis direction may be referred to as upper side or above
  • the -Z-axis direction may be referred to as lower side or lower, but this does not represent a universal vertical relationship.
  • the biological signal is, for example, an electrical signal representing an electrocardiogram waveform, a brain wave, a pulse, etc.
  • the first layer member 10 includes a cover member 11 and an upper sheet 12 laminated in this order.
  • the cover member 11 and the upper sheet 12 have substantially the same external shape in plan view.
  • the first layer member 10 has a rectangular shape having a longitudinal direction (Y-axis direction) and a transverse direction (X-axis direction) in plan view, and has semicircular roundness at both ends in the longitudinal direction. may have.
  • the cover member 11 is located at the outermost side (+Z-axis direction) of the biosensor 1, and is adhered to the upper surface of the upper sheet 12.
  • the cover member 11 has a protrusion 111 that protrudes in a substantially dome shape toward the height direction (+Z-axis direction) in FIG. It has flat portions 112A and 112B provided on both end sides in the axial direction).
  • the upper and lower surfaces of the protruding portion 111 and the upper and lower surfaces of the flat portions 112A and 112B may be formed flat.
  • the cover member 11 has an opening formed on the inside (applying side) of the protrusion 111 so as to have a recess 111a formed in a concave shape toward the skin 2 side.
  • the depression 111a may form at least a part of the storage space S and have a size that allows at least a part of the sensor section 30 to be stored therein.
  • a storage space S for storing the sensor section 30 is formed inside the protrusion 111 (on the pasting side) by the depression 111a on the inner surface of the protrusion 111, the electrode 20, and the second layer member 40.
  • the cover member 11 may generally be formed using a flexible material such as crosslinked rubber.
  • crosslinked rubber include silicone rubber, fluororubber, urethane rubber, natural rubber, acrylic rubber, butadiene rubber, isoprene rubber, styrene-butadiene copolymer rubber, nitrile rubber, hydrogenated nitrile rubber, chloroprene rubber, ethylene-propylene rubber, etc.
  • examples include polymerized rubber, chlorinated polyethylene rubber, chlorosulfonated polyethylene rubber, butyl rubber, and halogenated butyl rubber.
  • the cover member 11 may be formed by using a base resin such as polyethylene terephthalate (PET) as a support and laminating the above-mentioned flexible material on the surface of the support.
  • PET polyethylene terephthalate
  • the cover member 11 By forming the cover member 11 using the above-mentioned flexible material, etc., the sensor section 30 disposed in the storage space S of the cover member 11 is protected, and the impact applied to the biosensor 1 from the top side is protected. is absorbed, and the impact applied to the sensor section 30 is softened.
  • the thickness of the top surface and side walls of the protruding portion 111 may be thicker than the thickness of the flat portions 112A and 112B. Thereby, the flexibility of the protrusion 111 can be made lower than the flexibility of the flat parts 112A and 112B, and the sensor part 30 can be protected from external forces applied to the biosensor 1.
  • the thickness of the top surface and side walls of the protrusion 111 can be designed as appropriate, and may be, for example, 1.5 mm to 3 mm.
  • the thickness of the flat portions 112A and 112B can also be designed as appropriate, and may be, for example, 0.5 mm to 1 mm.
  • the thin flat parts 112A and 112B have higher flexibility than the protrusion part 111, when the biosensor 1 is attached to the skin 2, the surface of the skin 2 due to body movements such as stretching, bending, and twisting. It is easy to deform following the deformation of. Thereby, the stress applied to the flat parts 112A and 112B when the surface of the skin 2 is deformed can be alleviated, and the biosensor 1 can be made difficult to peel off from the skin 2.
  • the outer peripheral portions of the flat portions 112A and 112B may have a shape in which the thickness gradually decreases toward the ends. As a result, the flexibility of the outer periphery of the flat parts 112A and 112B can be further increased, and the biosensor 1 can be attached to the skin 2 more easily than when the thickness of the outer periphery of the flat parts 112A and 112B is not made thinner. It is possible to improve the feeling of wearing when worn.
  • the hardness (strength) of the cover member 11 can be appropriately designed to any size, for example, 40 to 70. If the hardness of the cover member 11 is within the above preferred range, when the skin 2 stretches due to body movement, the upper sheet 12, the electrodes 20, and the second layer member 40 will not be affected by the cover member 11, and the upper sheet 12, the electrodes 20, and the second layer member 40 will It can be easily deformed according to the movement of 2. Note that hardness refers to Shore A hardness. In this specification, Shore A hardness refers to a value measured in accordance with ISO7619-1 (JIS K 6253-3:2012).
  • Shore A hardness is Type A durometer hardness measured by a rubber hardness meter (Type A durometer) using a Type A (cylindrical) indenter. As described in "Vulcanized rubber and thermoplastic rubber - How to determine hardness - Part 3: Durometer hardness" of JIS K 6253-3:2012, the cover member 11 is used to obtain a predetermined size. The Shore A hardness of the cover member 11 may be determined by the type A durometer hardness measured by preparing a sheet sample.
  • the upper sheet 12 is attached to the lower surface of the cover member 11.
  • the upper sheet 12 contains the biological adhesive according to the present embodiment described above.
  • the upper sheet 12 has a through hole 12 a at a position facing the protrusion 111 of the cover member 11 .
  • the sensor main body 32 of the sensor section 30 can be stored in the storage space S formed by the recess 111a on the inner surface of the cover member 11 and the through hole 12a without being obstructed by the upper sheet 12.
  • the upper sheet 12 includes a first base material 121 , a first adhesive layer 122 on which the electrode 20 is attached to one surface of the first base material 121 facing the electrode 20 , and a first adhesive layer 122 that faces the electrode 20 of the first base material 121 . It has an upper adhesive layer 123 provided on the opposite side of the one side.
  • the first base material 121 is provided on the application side, which is the opening side of the cover member 11. As shown in FIG. 1, the first base material 121 is formed in a sheet shape.
  • the first base material 121 may have flexibility, waterproofness, and moisture permeability. Since the first base material 121 has flexibility, waterproofness, and moisture permeability, the first base material 121 can easily stretch while in contact with the skin 2, and can maintain the state in contact with the skin 2. Intrusion of liquid into the gap between the base material 121 and the upper adhesive layer 123 can be suppressed. Further, water vapor generated by sweat or the like generated from the skin 2 can be released to the outside of the biosensor 1 via the first base material 121. Therefore, the upper sheet 12 can easily maintain adhesive durability.
  • the first base material 121 may be a non-porous material having no porous structure or a porous material having a porous structure as long as it has flexibility, waterproofness, and moisture permeability. good. It is preferable that the first base material 121 is a non-porous material because it is easy to maintain the thinness and strength of the first base material 121. If the first base material 121 is a porous material, it becomes easier to release water vapor caused by sweat or the like generated from the skin 2 to which the biosensor 1 is attached to the outside of the biosensor 1 via the first base material 121. ,preferable.
  • a sheet-shaped molded body can be used as the non-porous body.
  • the porous body may have a cell structure such as open cells, closed cells, or semi-closed cells. That is, the porous body may be a porous body manufactured by foam molding that forms open cells (a porous body having an open cell structure), or a porous body manufactured by foam molding that forms closed cells ( It may be a porous body having a closed cell structure) or a porous body manufactured by foam molding that forms semi-closed cells (a porous body having a semi-closed cell structure). Among these, a porous material having a closed cell structure is preferred from the viewpoint of achieving higher waterproofness while maintaining a thin film and strength. As the porous body, for example, a foam sheet, a nonwoven fabric sheet, etc. can be used.
  • Examples of materials forming the first base material 121 include thermoplastic resins such as polyurethane resins, polystyrene resins, polyolefin resins, silicone resins, acrylic resins, vinyl chloride resins, and polyester resins; A flexible material such as an elastomer can be used.
  • thermoplastic resins such as polyurethane resins, polystyrene resins, polyolefin resins, silicone resins, acrylic resins, vinyl chloride resins, and polyester resins
  • a flexible material such as an elastomer can be used.
  • thermoplastic elastomers examples include polyurethane thermoplastic elastomers, polystyrene thermoplastic elastomers, polyolefin thermoplastic elastomers, polyester thermoplastic elastomers, polyvinyl chloride thermoplastic elastomers, polyamide thermoplastic elastomers, nitrile thermoplastic elastomers, Nylon thermoplastic elastomer, fluororubber thermoplastic elastomer, polybutadiene thermoplastic elastomer, ethylene vinyl acetate thermoplastic elastomer, chlorinated polyethylene thermoplastic elastomer, styrene-butadiene block copolymer or its hydrogenated product, styrene- Examples include isoprene block copolymers and hydrogenated products thereof. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, polyurethane thermoplastic elastomers are preferred.
  • the first base material 121 is a non-porous material, specifically, a polyurethane sheet such as Esmer URS manufactured by Nippon Matai may be used.
  • the first base material 121 is a porous body, specifically, a foam sheet such as FOLEC manufactured by INOAC Corporation or a nonwoven fabric sheet such as base fabric for patch medicine EW manufactured by Nippon Vilene may be used.
  • the moisture permeability of the first base material 121 may be higher than that of the cover member 11, but the moisture permeability of the first base material 121 is 100 g/(m 2 ⁇ day) to 5000 g/(m 2 ⁇ day). may be used as If the moisture permeability of the first base material 121 is 100 g/(m 2 ⁇ day) to 5000 g/(m 2 ⁇ day), the first base material 121 allows water vapor that enters from one surface side to pass through the first base material 121. It can be passed through the inside and stably released from the other side.
  • the thickness of the first base material 121 can be set as appropriate depending on the type of the first base material 121, etc., but it is preferably thicker than the thickness of the flat parts 112A and 112B of the cover member 11. If the thickness of the first base material 121 is thicker than the thickness of the flat parts 112A and 112B of the cover member 11, it is possible to reduce irritation caused by the flat parts 112A and 112B of the cover member 11 coming into contact with the skin 2.
  • the thickness of the first base material 121 may be, for example, 10 ⁇ m to 1.5 mm.
  • the thickness of the first base material 121 is preferably, for example, 0.5 mm to 1.5 mm, and more preferably about 1 mm.
  • the thickness of the first base material 121 is, for example, preferably 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably about 30 ⁇ m.
  • the first base material 121 has a through hole 121a at a position facing the protrusion 111 of the cover member 11.
  • through-holes 122a and 123a are also formed in the first adhesive layer 122 and the upper adhesive layer 123.
  • a through hole 12a is formed by the through holes 121a, 122a, and 123a.
  • the first adhesive layer 122 is attached to one surface of the first base material 121 facing the electrode 20.
  • the first adhesive layer 122 uses the biological adhesive according to the present embodiment described above.
  • the first adhesive layer 122 is located on the living body side (-Z axis direction) surface of the first base material 121, and has the function of adhering the skin 2 and the first base material 121, and the function of adhering the first base material 121 and the second base material 121. It has a function of bonding the base material 41 and a function of bonding the first base material 121 and the electrode 20.
  • the first adhesive layer 122 is attached to an adherend having an Asker C hardness of 0, and the first adhesive layer 122 is peeled off from the adherend at a peeling angle of 60° at a rate of 5.0 N. It has a peeling adhesive strength of /cm or more.
  • the peeling adhesive force is preferably 6.5 N/cm or more, more preferably 7.5 N/cm or more.
  • the peeling adhesive force of the first adhesive layer 122 to the adherend when the peeling angle is 60° is close to the peeling adhesive force that the first adhesive layer 122 has when it is actually attached to the skin 2.
  • the first adhesive layer 122 has a peeling adhesive force of 5.0 N/cm or more when the peeling angle is 60°, the peeling force required for actually peeling it off from the surface of the subject's skin 2 can be reduced. Since it can have peeling adhesive strength close to adhesive strength, it can exhibit excellent adhesion reliability to the surface of the skin 2.
  • the peeling adhesive force when the peeling angle of the first adhesive layer 122 to an adherend with Asker C hardness of 0 is 60 degrees is, as described above, when the first adhesive layer 122 is attached to a human skin gel sheet. After that, the first adhesive layer 122 is peeled off from the human skin gel sheet at a peeling angle of 60° between the surface of the first adhesive layer 122 on the human skin gel sheet side and the human skin gel sheet, and the peeling adhesive force is measured. This is what is required.
  • the human skin gel sheet commercially available products may be used as described above.
  • the adhesion reliability to the surface of the skin 2 can be evaluated by performing a tensile durability test or the like.
  • PET or the like may be used as the support.
  • the glass transition temperature Tg of the first adhesive layer 122 is preferably -57°C or higher, more preferably -57°C or higher, and even more preferably -45°C or higher. If the glass transition temperature Tg of the first adhesive layer 122 is -57° C. or higher, as described above, it will easily adapt to an adherend having an Asker C hardness of 0, and will also adapt to the test subject's skin 2. can maintain the same state. Note that the upper limit of the glass transition temperature Tg of the first adhesive layer 122 is not particularly limited, but may be ⁇ 30° C. or lower. If the glass transition temperature Tg of the first adhesive layer 122 is ⁇ 30° C. or lower, as described above, the first adhesive layer 122 can maintain a state that is compatible with the adherend whose Asker C hardness is 0. It can be applied to the subject's skin as well.
  • the polymer molecular weight of the first adhesive layer 122 can be appropriately selected depending on the type of material forming the first adhesive layer 122, and may be, for example, from 500,000 to 1,800,000.
  • the gel fraction of the first adhesive layer 122 is not particularly limited, but as described above, it may be from 25% by mass to 65% by mass. If the gel fraction is 25% by mass to 65% by mass, the first adhesive layer 122 can exhibit excellent releasability and workability.
  • the saturated water content of the first adhesive layer 122 can be selected as appropriate depending on the type of material forming the first adhesive layer 122, and for example, at 22° C. and 50% RH, the saturated water content is 0.25% to 0.55%. %, and may be 0.50% to 1.3% at 40° C. and RH 92%.
  • the first adhesive layer 122 may have moisture permeability as described above. Thereby, as will be described later, water vapor due to sweat etc. generated from the skin 2 to which the biosensor 1 is attached is released to the first base material 121 via the first adhesive layer 122, and from the first base material 121 It can be released outside the sensor 1. As described above, when the first base material 121 has a bubble structure, water vapor can be released to the outside of the biosensor 1 via the first adhesive layer 122. Thereby, it is possible to prevent sweat or water vapor from accumulating at the interface between the skin 2 on which the biosensor 1 is attached and the first layer member 10. As a result, the moisture accumulated at the interface between the skin 2 and the first adhesive layer 122 weakens the adhesive force of the first adhesive layer 122, and it is possible to prevent the biosensor 1 from peeling off from the skin 2.
  • the moisture permeability of the first adhesive layer 122 is preferably, for example, 1 g/(m 2 ⁇ day) or more.
  • the moisture permeability of the first adhesive layer 122 may be 10,000 g/(m 2 ⁇ day) or less. If the moisture permeability of the first adhesive layer 122 is 1 g/(m 2 ⁇ day) or more, when the first adhesive layer 122 is attached to the skin 2, sweat etc. transmitted from the first adhesive layer 122 will be removed to the outside. Since it can be directed and transmitted, the load on the skin 2 can be reduced.
  • the material forming the first adhesive layer 122 may be a material having pressure-sensitive adhesive properties, containing a polymer as a main component, and adding a tackifier, a liquid component, a crosslinking agent, etc. It may contain an agent as appropriate. Since the material forming the first adhesive layer 122 is the material forming the biological adhesive according to the present embodiment described above, the details will be omitted.
  • the first adhesive layer 122 may be an adhesive tape made of the above material.
  • the first adhesive layer 122 has a wavy pattern formed on its surface so that recesses having a thickness thinner than other parts (or having a thickness of zero) are repeatedly and alternately arranged. (web pattern) may be formed.
  • the first adhesive layer 122 for example, an adhesive tape having a web pattern formed on its surface may be used. Since the first adhesive layer 122 has a web pattern on its surface, there are both parts on the surface of the first adhesive layer 122 where the adhesive easily comes into contact with a living body and parts where it is difficult to come into contact with a living body. Therefore, the surface of the first adhesive layer 122 can be dotted with parts that are likely to come into contact with a living body.
  • the thickness of the first adhesive layer 122 can be arbitrarily set as appropriate, and is preferably, for example, 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, more preferably 50 ⁇ m to 100 ⁇ m. If the thickness of the first adhesive layer 122 is 10 ⁇ m to 300 ⁇ m, the biosensor 1 can be made thinner.
  • the upper adhesive layer 123 is attached to the surface of the first base material 121 opposite to the one surface facing the electrode 20. As shown in FIG. The upper adhesive layer 123 is attached to the upper surface of the first base material 121 at a position corresponding to the flat surface of the cover member 11 on the application side (-Z-axis direction), and is attached to the first base material 121 and the cover. It has a function of bonding the member 11.
  • a biocompatible material is used as the material for forming the upper adhesive layer 123.
  • the biocompatible material for example, an acrylic adhesive, a silicone adhesive, a silicone tape, etc. can be used, and it is preferable to use a silicone adhesive.
  • the thickness of the upper adhesive layer 123 can be set as appropriate, and may be, for example, 10 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the electrode 20 has a portion of the sensor body 32 side connected to the wirings 331A and 331B on the lower surface of the first adhesive layer 122, which is the surface to which it is applied (in the -Z axis direction). At the same time, it is stuck between the first adhesive layer 122 and the lower adhesive layer 42. The portion of the electrode 20 that is not sandwiched between the first adhesive layer 122 and the lower adhesive layer 42 comes into contact with the living body. When the biosensor 1 is attached to the skin 2, the electrodes 20 come into contact with the skin 2, so that biosignals can be detected. Note that the electrode 20 may be buried in the second base material 41 in an exposed state so that it can come into contact with the skin 2.
  • the electrode 20 may be provided so as to be located below the region including the flat portions 112A and 112B in a plan view of the biosensor 1.
  • the electrode 20 is composed of a pair of electrodes 20A and 20B. As shown in FIG. 3, the electrode 20A is placed on the left side of the figure, and the electrode 20B is placed on the right side of the figure.
  • the electrode 20A has one end (inside) in its longitudinal direction (Y-axis direction) in contact with the terminal part 332A, and the electrode 20B has one end (inside) in its longitudinal direction (Y-axis direction) in contact with the terminal part 332B. be done.
  • the pair of electrodes 20A and 20B have substantially the same shape.
  • one end side of the electrode 20A that comes into contact with the terminal section 332A of the sensor section 30 is defined as the opposing portion 201A
  • one end side of the electrode 20B that comes into contact with the terminal section 332B of the sensor section 30 is defined as the opposing section 201B.
  • the part of the electrode 20A that does not come into contact with the terminal part 332A is defined as the exposed part 202A
  • the part of the electrode 20B that does not come into contact with the terminal part 332B is the exposed portion 202B.
  • the electrode 20 may have any shape, such as a sheet shape.
  • the shape of the electrode 20 in plan view is not particularly limited, and may be appropriately designed to have any shape depending on the application and the like.
  • opposing portions 201A and 201B on one end side are formed in a rectangular shape, and exposed portions 202A and 202B on the other end side are formed in an arc shape. It's fine.
  • the electrodes 20A and 20B are provided on one end side (inside) in the longitudinal direction (Y-axis direction), and have an elongated oblong through-hole 203A and 203B, and circular through holes 204A and 204B provided on the other end side (outside) in the longitudinal direction (Y-axis direction).
  • the electrode 20 can expose the first adhesive layer 122 to the attachment side from the through holes 203A and 203B and the through holes 204A and 204B while being attached to the first adhesive layer 122. Adhesion between the electrode 20 and the skin 2 can be improved.
  • the numbers of through holes 203A and 203B and through holes 204A and 204B are not particularly limited, and may be set as appropriate depending on the size of opposing portions 201A and 201B of electrode 20, etc.
  • the electrode 20 can be formed using a cured product of a conductive composition containing a conductive polymer and a binder resin, metal, alloy, or the like. Among these, from the viewpoint of biological safety, such as preventing allergic reactions from occurring when the electrode 20 is applied to living organisms, it is preferable that the electrode 20 be formed using a cured product of a conductive composition.
  • the electrode 20 may be an electrode sheet in which a cured product of a conductive composition is formed into a sheet shape.
  • Examples of conductive polymers include polythiophene-based conductive polymers, polyaniline-based conductive polymers, polyacetylene-based conductive polymers, polypyrrole-based conductive polymers, polyphenylene-based conductive polymers, and derivatives thereof.
  • a complex etc. of can be used. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, it is preferable to use a composite in which polythiophene is doped with polyaniline as a dopant.
  • poly(3,4-ethylenedioxythiophene) also referred to as PEDOT
  • polystyrene sulfone is used as polyaniline, because they have lower contact impedance with living bodies and high conductivity. It is more preferable to use PEDOT/PSS doped with acid (poly 4-styrene sulfonate; PSS).
  • a water-soluble polymer or a water-insoluble polymer can be used.
  • hydroxyl group-containing polymers such as polyvinyl alcohol (PVA) and modified PVA can be used.
  • the conductive composition may contain various general additives such as a crosslinking agent and a plasticizer in any suitable proportions.
  • a crosslinking agent include aldehyde compounds such as sodium glyoxylate.
  • the plasticizer include glycerin, ethylene glycol, propylene glycol, and the like.
  • metal and alloy common metals and alloys such as Au, Pt, Ag, Cu, and Al can be used.
  • the thickness of the electrode 20 may be set to any desired height, for example, from 10 ⁇ m to 100 ⁇ m. When the thickness of the electrode 20 is within the above-mentioned preferred range, the electrode 20 can have sufficient strength and flexibility, and conductive stability during deformation.
  • the thickness of the electrode 20 refers to the length in the direction perpendicular to the surface of the electrode 20.
  • the thickness of the electrode 20 may be measured in the same manner as the protrusion 111.
  • the area of the electrode 20 may be arbitrarily set depending on the size of the biosensor 1, and may be, for example, 2.0 cm 2 to 5.0 cm 2 . If the area of the electrode 20 is 2.0 cm 2 to 5.0 cm 2 , the electrode 20 can have sufficient conductive stability. Note that the method for measuring the area of the electrode 20 is not particularly limited, and a general measuring method such as calculating from a plan view image of the electrode can be used.
  • the sensor section 30 includes a flexible substrate 31, a sensor main body 32, and connection parts 33A and 33B connected to the sensor main body 32.
  • the flexible board 31 is a resin board on which various parts for acquiring biological information are mounted, and the sensor main body 32 and connection parts 33A and 33B are arranged on the flexible board 31.
  • the sensor main body 32 includes a component mounting section 321, which is a control section, and a battery mounting section 322, and acquires biological information.
  • the component mounting section 321 includes a flexible substrate such as a CPU and an integrated circuit that process biosignals acquired from a living body to generate biosignal data, a switch SW that starts the biosensor 1, a flash memory that stores biosignals, a light emitting element, etc. It has various parts mounted on 31 and acquires biological information. Note that examples of circuits using various parts will be omitted.
  • the component mounting section 321 operates using electric power supplied from the battery 34 mounted on the battery mounting section 322 .
  • the component mounting unit 321 transmits the information by wire or wirelessly to an external device such as an operation confirmation device that confirms the initial operation or a reading device that reads the biometric information from the biosensor 1.
  • the battery mounting section 322 is arranged between the connection section 33A and the component mounting section 321, and supplies power to the integrated circuit etc. mounted on the component mounting section 321. As shown in FIG. 2, the battery 34 is attached to the battery attachment part 322.
  • the connecting parts 33A and 33B are provided at the ends of the wirings 331A and 331B, which are respectively connected to the sensor body 32 in the longitudinal direction (Y-axis direction) of the sensor body 32, and are connected to the electrode 20. It has terminal parts 332A and 332B.
  • One ends of the wirings 331A and 331B are each connected to the electrode 20, as shown in FIG. As shown in FIG. 3, the other end of the wiring 331A is connected to a switch SW etc. mounted on the component mounting section 321 along the outer periphery of the sensor main body 32. The other end of the wiring 331B is connected to a switch SW etc. mounted on the component mounting section 321.
  • the terminal portions 332A and 332B are arranged such that one end thereof is connected to the wirings 331A and 331B, and the upper surface of the other end is in contact with the electrode 20 and sandwiched between the first layer member 10 and the second layer member 40. has been done.
  • the connecting portions 33A and 33B may be formed below the flat portions 112A and 112B in a plan view of the biosensor 1, as shown in FIG.
  • a known battery can be used as the battery 34.
  • a coin type battery such as CR2025 can be used.
  • the second layer member 40 is provided on the side of the attachment surface of the electrode 20 and the sensor section 30, and serves as a support substrate on which the sensor section 30 is installed, and also forms part of the attachment surface with the skin 2. do.
  • the outer shape of both sides of the second layer member 40 in the width direction (X-axis direction) is approximately the same as the outer shape of both sides of the first layer member 10 in the width direction (X-axis direction). It may be assumed that they are the same.
  • the length (Y-axis direction) of the second layer member 40 is shorter than the length (Y-axis direction) of the cover member 11 and the upper sheet 12 . As shown in FIG.
  • both ends of the second layer member 40 in the longitudinal direction are positions where the wirings 331A and 331B of the sensor section 30 are sandwiched between the second layer member 40 and the upper sheet 12, and the ends of the electrode 20. It is located in a position that overlaps with some parts.
  • the second layer member 40 includes a second base material 41 , a lower adhesive layer 42 provided on the upper surface of the second base material 41 , and a second adhesive layer 43 provided on the lower surface of the second base material 41 .
  • the second base material 41, the lower adhesive layer 42, and the second adhesive layer 43 may be formed in the same shape in plan view.
  • the second adhesive layer 43 of the second layer member 40 and the electrode 20 form a surface to be applied to the skin 2 .
  • the waterproofness and moisture permeability can vary depending on the position of the attachment surface, and the adhesiveness can be varied.
  • waterproofness and moisture permeability can be varied, as well as adhesiveness.
  • the second base material 41 can be formed using a flexible resin having appropriate stretchability, flexibility, and toughness.
  • materials forming the second base material 41 include polyester resins such as polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and polybutylene naphthalate; Acrylic resins such as polyacrylic acid, polymethacrylic acid, polymethyl acrylate, polymethyl methacrylate (PMMA), polyethyl methacrylate, polybutyl acrylate; polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polystyrene, imide-modified polystyrene , acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resin, imide-modified ABS resin, styrene-acrylonitrile copolymer (SAN) resin, acrylonitrile-ethylene-propylene-diene-styren
  • thermoplastic resins have waterproof properties that do not allow moisture or water vapor to pass through (low moisture permeability). Therefore, the second base material 41 is formed using these thermoplastic resins, so that when the biosensor 1 is attached to the skin 2 of the living body, sweat or water vapor generated from the skin 2 is absorbed into the second base material 41. Intrusion into the flexible substrate 31 side of the sensor section 30 through the base material 41 can be prevented.
  • the second base material 41 is preferably formed into a flat plate shape since the sensor section 30 is installed on the upper surface thereof via the lower adhesive layer 42.
  • the thickness of the second base material 41 can be arbitrarily selected as appropriate, and may be, for example, 1 ⁇ m to 300 ⁇ m.
  • the lower adhesive layer 42 is provided on the upper surface of the second base material 41 on the cover member 11 side (+Z-axis direction), and the sensor section 30 is adhered thereto. Both ends of the lower adhesive layer 42 of the second layer member 40 in the longitudinal direction are provided at positions facing the opposing portions 201A and 201B of the electrode 20. Thereby, the opposing portions 201A and 201B of the electrode 20 and the terminal portions 332A and 332B can be sandwiched between the upper sheet 12 and the second layer member 40 in a pressed state, and the electrode 20 and the terminal portions 332A and 332B can be sandwiched between the upper sheet 12 and the second layer member 40. can be made conductive. Since the lower adhesive layer 42 can be made of the same material as the second adhesive layer 43 described later, the details will be omitted. Note that the lower adhesive layer 42 does not necessarily need to be provided, and may not be provided.
  • the second adhesive layer 43 is provided on the lower surface of the second base material 41 on the application side (-Z-axis direction), and is a layer that comes into contact with a living body.
  • the second adhesive layer 43 preferably has pressure-sensitive adhesive properties. Since the second adhesive layer 43 has pressure-sensitive adhesive properties, it can be easily attached to the skin 2 of the living body by pressing the biosensor 1 against the skin 2 of the living body.
  • the material for the second adhesive layer 43 is not particularly limited as long as it has pressure-sensitive adhesive properties, and includes biocompatible materials.
  • Examples of the material for forming the second adhesive layer 43 include acrylic pressure-sensitive adhesives, silicone pressure-sensitive adhesives, and the like. Preferably, an acrylic pressure-sensitive adhesive is used.
  • the acrylic pressure-sensitive adhesive preferably contains an acrylic polymer as a main component.
  • Acrylic polymers can function as pressure sensitive adhesive components.
  • the acrylic polymer is a monomer component that contains (meth)acrylic esters such as isononyl acrylate and methoxyethyl acrylate as a main component, and optionally contains monomers that can be copolymerized with (meth)acrylic esters such as acrylic acid.
  • a polymer obtained by polymerizing can be used.
  • the acrylic pressure-sensitive adhesive further contains a carboxylic acid ester.
  • the carboxylic acid ester functions as a pressure-sensitive adhesive strength adjusting agent that reduces the pressure-sensitive adhesive strength of the acrylic polymer and adjusts the pressure-sensitive adhesive strength of the second adhesive layer 43.
  • a carboxylic ester that is compatible with the acrylic polymer can be used.
  • trifatty acid glyceryl or the like can be used.
  • the acrylic pressure-sensitive adhesive may contain a crosslinking agent if necessary.
  • a crosslinking agent is a crosslinking component that crosslinks the acrylic polymer.
  • crosslinking agents include polyisocyanate compounds (polyfunctional isocyanate compounds), epoxy compounds, melamine compounds, peroxide compounds, urea compounds, metal alkoxide compounds, metal chelate compounds, metal salt compounds, carbodiimide compounds, oxazoline compounds, aziridine compounds, and amines. Examples include compounds. Among these, polyisocyanate compounds are preferred. These crosslinking agents may be used alone or in combination.
  • the second adhesive layer 43 preferably has excellent biocompatibility.
  • the keratin exfoliation area ratio is 0% to 50%. If the exfoliated area ratio is within the range of 0% to 50%, even if the second adhesive layer 43 is attached to the skin 2, the load on the skin 2 can be suppressed.
  • the second adhesive layer 43 preferably has moisture permeability. Water vapor and the like generated from the skin 2 to which the biosensor 1 is attached can be released to the upper sheet 12 side via the second adhesive layer 43. Further, as described later, since the upper sheet 12 has a bubble structure, water vapor can be released to the outside of the biosensor 1 via the second adhesive layer 43. This can prevent sweat or water vapor from accumulating at the interface between the second adhesive layer 43 and the skin 2 on which the biosensor 1 is attached. As a result, the moisture accumulated at the interface between the skin 2 and the second adhesive layer 43 weakens the adhesive force of the second adhesive layer 43, making it possible to prevent the biosensor 1 from peeling off from the skin.
  • the moisture permeability of the second adhesive layer 43 may be, for example, 300 g/(m 2 ⁇ day) to 10000 g/(m 2 ⁇ day). As long as the moisture permeability of the second adhesive layer 43 is within the above range, even if the second adhesive layer 43 is attached to the skin 2, sweat generated from the skin 2 will be appropriately transferred from the second adhesive layer 43 to the outside. Since it can be directed and transmitted, the burden on the skin 2 can be reduced.
  • the thickness of the second adhesive layer 43 can be arbitrarily selected as appropriate, and may be 10 ⁇ m to 300 ⁇ m. If the thickness of the second adhesive layer 43 is within the above range, the biosensor 1 can be made thinner.
  • the surface of the electrode 20 and the second base material 41 that is attached to the living body is used to protect the electrode 20 and the second layer member 40. It is preferable to apply the release liner 50 until then.
  • the release liner 50 is peeled off from the electrode 20 and the second layer member 40, and the application surface of the biosensor 1 is applied to the skin 2.
  • the adhesive force of the electrode 20 and the second layer member 40 can be maintained even if the biosensor 1 is stored for a long period of time. Therefore, by peeling off the release liner 50 from the second layer member 40 and the electrode 20 during use, the application surface can be reliably attached to the skin 2 during use.
  • the method for manufacturing the biosensor 1 is not particularly limited, and it can be manufactured using any suitable method. An example of a method for manufacturing the biosensor 1 will be described.
  • the first layer member 10, electrode 20, sensor section 30, and second layer member 40 shown in FIGS. 1 and 2 are prepared.
  • the first layer member 10, the electrode 20, the sensor section 30, and the second layer member 40 are not particularly limited as long as they can be manufactured by any suitable manufacturing method.
  • the sensor section 30 is installed on the second layer member 40. Thereafter, the first layer member 10, electrode 20, sensor section 30, and second layer member 40 are stacked in this order from the first layer member 10 side to the second layer member 40 side. Thereby, the biosensor 1 shown in FIG. 1 is obtained.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing a state in which the biosensor 1 of FIG. 1 is attached to the chest of the subject P.
  • the biosensor 1 is placed with the longitudinal direction (Y-axis direction) aligned with the sternum of the subject P, with one electrode 20 on the upper side and the other electrode 20 on the lower side. It is attached to P's skin.
  • the biosensor 1 is attached to the skin of the subject P using the second adhesive layer 43 shown in FIG. Acquire biological signals such as electrocardiogram signals.
  • the biosensor 1 stores the acquired biosignal data in a nonvolatile memory such as a flash memory mounted on the component mounting section 321.
  • the biosensor 1 includes the first layer member 10, the electrode 20, and the sensor body 32, and the first layer member 10 can have the upper sheet 12.
  • the upper sheet 12 includes the biological adhesive according to the present embodiment and has an adhesive force close to that in actual use, so that it can exhibit excellent adhesion reliability to the surface of the skin 2.
  • the upper sheet 12 can be stably attached to the skin 2, and the electrodes 20 can be brought into contact with the surface of the skin 2 while being attached to the first layer member 10. Therefore, the biosensor 1 can be more stably attached to the skin 2, and the contact impedance of the electrode 20 with the surface of the skin 2 can be reduced. Therefore, during use, the biosensor 1 can stably maintain adhesion to the skin 2, reduce noise contamination of biosignals, and improve measurement accuracy.
  • the upper sheet 12 constituting the first layer member 10 has a first base material 121 and a first adhesive layer 122, and the first adhesive layer 122 is made of the biological adhesive according to the present embodiment. It is formed using a chemical agent. Therefore, the biosensor 1 can stably attach the first adhesive layer 122 to the skin 2, and the electrode 20 can be attached to the skin 2 with the electrode 20 attached to the first layer member 10 by the first adhesive layer 122. can be brought into contact with the surface of Therefore, the biosensor 1 can be more stably attached to the skin 2, and the contact impedance of the electrode 20 with the surface of the skin 2 can be reduced.
  • the biosensor 1 includes the first layer member 10, the cover member 11, and the upper adhesive layer 123, and the first base material 121 of the upper sheet 12 can have a through hole 121a. Since the first adhesive layer 122 has adhesive properties, the electrode 20 can be brought into contact with the surface of the skin 2 while being stably attached to the first layer member 10 by the first adhesive layer 122. As a result, the biosensor 1 can maintain the state in which the electrode 20 is stably attached to the skin 2 and suppress positional displacement even when the body moves, so that the contact between the electrode 20 and the surface of the skin 2 can be suppressed. It is possible to reduce impedance, suppress generation of noise, and more stably adhere to the skin 2.
  • the biosensor 1 can improve the detection accuracy of biosignals during use, maintain adhesion to the skin 2, and reduce discomfort caused to the subject due to contact with the outer periphery of the cover member 11. .
  • the biosensor 1 includes a second layer member 40, and can have a second adhesive layer 43 on the surface of the second layer member 40 opposite to the first layer member 10 side. Thereby, the biosensor 1 can attach the second layer member 40 to the skin 2 via the second adhesive layer 43, so that the contact impedance of the electrode 20 with the surface of the skin 2 can be reduced. Therefore, the biosensor 1 can further improve the detection accuracy of biosignals during use, and can maintain more stable adhesion to the skin 2.
  • the biosensor 1 can form a surface to be attached to the skin 2 by the first layer member 10, the electrode 20, and the second layer member 40. Thereby, the thickness of the biosensor 1 can be reduced. Therefore, the biosensor 1 is smaller and can reduce contact impedance with the surface of the skin 2.
  • the second adhesive layer 43 of the second layer member 40 can be formed using the biological adhesive according to the present embodiment described above. Like the first adhesive layer 122, the second adhesive layer 43 forms a surface to be attached to the skin 2, so the biosensor 1 can stably attach the second adhesive layer 43 to the skin 2.
  • the first adhesive layer 122 and the second adhesive layer 43 can be formed using the biological adhesive according to the present embodiment described above.
  • the first adhesive layer 122 and the second adhesive layer 43 form the entire surface of the biosensor 1 that is attached to the skin 2. Therefore, since the entire surface of the biosensor 1 to be applied to the skin 2 can be formed using the biological adhesive according to the present embodiment, the adhesion to the skin 2 is improved and the biosensor 1 can be more stably applied to the skin 2. be able to.
  • the biosensor 1 can stably measure biometric information from the skin 2 during use for a long period of time, so it can be effectively used as a pasted biosensor that is attached to a person's skin 2, etc. Can be used.
  • the biosensor 1 can be suitably used, for example, in a wearable device for healthcare, which is attached to the skin of a living body, has high electrocardiogram measurement sensitivity, and is required to have a high suppression effect on noise generated in the electrocardiogram.
  • polymer component B 2-ethylhexyl acrylate, 1-vinyl-2-pyrrolidone, acrylic acid, and 4-hydroxybutyl acrylate, 89.5 parts by mass: 6.0 parts by mass: 4.0 parts by mass: 0.5 parts by mass
  • polymer component C A polymer containing isononyl acrylate, 2-methoxyethyl acrylate, and acrylic acid in a ratio of 65 parts by mass: 30.0 parts by mass: 5 parts by mass (hereinafter referred to as "polymer component C”. High molecular weight of component A) type) was produced as an acrylic polymer.
  • polymer component D A polymer containing 2-ethylhexyl acrylate and acrylic acid in a ratio of 95 parts by mass: 5 parts by mass (hereinafter referred to as "polymer component D") was produced as an acrylic polymer.
  • ⁇ Preparation of biological adhesive> 100 parts by mass of polymer component A as a polymer, 20 parts by mass of Tacky Fire (KE-311, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.) as a tackifier, and 0.075 parts by mass of a crosslinking agent (Coronate HL, manufactured by Nippon Polyurethane Industries, Ltd.). were mixed to prepare an adhesive composition.
  • a pressure-sensitive adhesive composition was applied to produce a biological pressure-sensitive adhesive 1 (length: 200 mm, width: 100 mm, thickness: 60 ⁇ m).
  • the biological adhesive 1 has a polymer molecular weight of 700,000 to 800,000, a gel fraction of 41.8%, a glass transition temperature Tg of -40.4°C, and a saturated water content of 22°CRH50. % and 1.11% at 40°C and RH92%.
  • a pressure-sensitive adhesive composition was prepared by mixing 100 parts by mass of polymer component B as a polymer and 0.1 part by mass of a crosslinking agent (Coronate L, manufactured by Nippon Polyurethane Industries, Ltd.).
  • a biological adhesive 2 (length: 200 mm, width: 100 mm, thickness: 30 ⁇ m) was prepared by applying the adhesive composition.
  • the biological adhesive 2 has a polymer molecular weight of 800,000 to 900,000, a gel fraction of 29.8%, a glass transition temperature Tg of -44.7°C, and a saturated water content of 22°CRH50. % and 0.72% at 40°C and RH92%.
  • 100 parts by mass of polymer component A 10 parts by mass of Tacky Fire (Haritac PCJ, manufactured by Harima Kasei Co., Ltd.), 15 parts by mass of a liquid component (Coconard RK, manufactured by Kao Corporation), and a crosslinking agent (Coronate HL, manufactured by Nippon Polyurethane Industries, Ltd.) 0.075 parts by mass) was mixed to prepare an adhesive composition.
  • the adhesive composition was applied to produce a biological adhesive 3 (length: 200 mm, width: 100 mm, thickness: 60 ⁇ m).
  • the biological adhesive 3 has a polymer molecular weight of 700,000 to 800,000, a gel fraction of 37.5%, a glass transition temperature Tg of -54.5°C, and a saturated water content of 22°CRH50. % and 1.08% at 40°C and RH92%.
  • 100 parts by mass of polymer component C 100 parts by mass of polymer component C, 10 parts by mass of Tacky Fire (Haritac PCJ, manufactured by Harima Kasei Co., Ltd.), 15 parts by mass of a liquid component (Coconard RK, manufactured by Kao Corporation), and a crosslinking agent (Coronate HL, manufactured by Nippon Polyurethane Industries, Ltd.) 0.075 parts by mass) was mixed to prepare an adhesive composition.
  • the adhesive composition was applied to produce a biological adhesive 4 (length: 200 mm, width: 100 mm, thickness: 60 ⁇ m).
  • the biological adhesive 4 has a polymer molecular weight of about 1.8 million, a gel fraction of 60.6%, a glass transition temperature Tg of -35.6°C, and a saturated water content of 22°C and RH50%. It was 0.51%, and 0.98% at 40°C and RH92%.
  • a pressure-sensitive adhesive composition was prepared by mixing 100 parts by mass of polymer component D as a polymer with 5 parts by mass of Tacky Fire (KE-311, manufactured by Arakawa Chemical Industries, Ltd.). The adhesive composition was applied to produce a biological adhesive 5 (length: 200 mm, width: 100 mm, thickness: 40 ⁇ m).
  • the biological adhesive 5 has a polymer molecular weight of 1.1 million to 1.3 million, a gel fraction of 6.5%, a glass transition temperature Tg of -56.2°C, and a saturated water content of 22°CRH50. % and 0.55% at 40°C and RH92%.
  • a pressure-sensitive adhesive composition containing 100 parts by mass of polymer component D as a polymer was prepared.
  • a biological adhesive 6 was prepared by applying the adhesive composition (length: 200 mm, width: 100 mm, thickness: 40 ⁇ m).
  • the biological adhesive 6 has a polymer molecular weight of 1.1 million to 1.3 million, a gel fraction of 3.9%, a glass transition temperature Tg of -59.0°C, and a saturated water content of 22°C and RH50%. It was 0.22% at 40° C. and 0.45% at RH 92%.
  • the above living body adhesives 1 to 6 were laminated on one main surface of a rectangular support (PET, thickness: 25 ⁇ m) to prepare a laminate (living body adhesive).
  • a laminate living body adhesive
  • Each of the above-prepared laminates was attached to a human skin gel sheet (H0-1, manufactured by Exile Corporation). Thereafter, under normal temperature and humidity conditions (22°C, 50RH%), the laminate was peeled off at a peeling angle of 60° between the surface of each laminate on the human skin gel sheet side and the human skin gel sheet, and at a peeling speed of 150 mm/min.
  • the adhesive force (60° peeling adhesive force) when the laminate was peeled off from the human skin gel sheet from one longitudinal end of the sheet was measured.
  • the human skin gel sheet was stored for 3 days under normal temperature and normal humidity conditions (22° C., 50 RH%) in order to stabilize its internal moisture content.
  • the moisture content of the human skin gel sheet when stored for 3 days under normal temperature and normal humidity conditions was approximately 0.65%.
  • the human skin gel sheet was stored under high temperature and high humidity conditions for 3 days, and then each biological adhesive was applied to the human skin gel sheet under high temperature and high humidity conditions (60°C, 90RH%) and left for 10 to 30 minutes. . Thereafter, the 60° peeling adhesive strength was measured in the same manner as above.
  • the thickness, composition, polymer molecular weight, gel fraction, glass transition temperature Tg, and saturated water content of each biological adhesive, and the 60° peeling adhesive strength and 180° peeling adhesiveness of the laminate of each biological adhesive are shown in Table 1.
  • 60° peel adhesion is measured when the adherend is human skin gel sheet and stored for 3 days under normal temperature and humidity conditions (22°C, 50RH%) and high temperature and high humidity conditions (60°C, 90RH%). Show the results.
  • the 60° peeling adhesive strength of the laminate when human skin gel sheets stored under normal temperature and humidity conditions (22°C, 50RH%) and high temperature and high humidity conditions (60°C, 90RH%) were used as adherends.
  • the measurement results are shown in Figure 5.
  • a cover member was produced by forming a coat layer made of silicone rubber and having a shore hardness of A40 on a support formed using PET as a base resin, and molding the coated layer into a predetermined shape.
  • the biological adhesive 1 is pasted on the lower surface of a rectangular first base material (polyolefin foam sheet (FOLEC (registered trademark), manufactured by INOAC Corporation, thickness: 1 mm), and a first adhesive layer is formed. Thereafter, a silicone tape (thickness: 60 ⁇ m) was attached to the upper surface of the adhesive layer to form an upper adhesive layer, thereby producing a first laminated sheet.
  • FOLEC polyolefin foam sheet
  • a silicone tape thickness: 60 ⁇ m
  • Preparation of electrode 1. Preparation of conductive composition An aqueous solution (modified polyvinyl Alcohol concentration: 10%, 10.00 parts by mass of Gosenex Z-410 (manufactured by Nippon Gosei Kagaku Co., Ltd.), 2.00 parts by mass of glycerin (manufactured by Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) as a plasticizer, and 1.0 parts by mass of 2-propanpere as a solvent. 60 parts by weight and 6.50 parts by weight of water were added to the ultrasonic bath. Then, an aqueous solution containing these components was mixed in an ultrasonic bath for 30 minutes to prepare a uniform aqueous conductive composition solution A.
  • aqueous solution modified polyvinyl Alcohol concentration: 10%, 10.00 parts by mass of Gosenex Z-410 (manufactured by Nippon Gosei Kagaku Co., Ltd.), 2.00 parts by mass of glycerin (manufactured by Wako Pure Chemical
  • the concentration of modified PVA in the aqueous solution containing modified PVA is about 10%
  • the content of modified PVA in the conductive composition aqueous solution A is 1.00 parts by mass. Note that the remainder is the solvent in the conductive composition aqueous solution A.
  • the contents of the conductive polymer, binder resin, and plasticizer with respect to 100.0 parts by mass of the conductive composition were 11.2 parts by mass, 29.6 parts by mass, and 59.2 parts by mass, respectively.
  • Electrode Sheet The prepared conductive composition aqueous solution A was applied onto a polyethylene terephthalate (PET) film using an applicator. Thereafter, the PET film coated with the conductive composition aqueous solution A is transferred to a drying oven (SPHH-201, manufactured by ESPEC), and the conductive composition aqueous solution A is heated and dried at 135°C for 3 minutes to make it conductive. A cured product of the composition was prepared. The cured product was punched and molded into a desired shape (pressing) into a sheet to produce an electrode that is an electrode sheet (bioelectrode) with a thickness of 20 ⁇ m.
  • SPHH-201 drying oven
  • the contents of the conductive polymer, binder resin, and plasticizer contained in the electrode sheet are the same as those of the conductive composition, and are 11.2 parts by mass, 29.6 parts by mass, and 59.2 parts by mass, respectively. It was a department.
  • a second base material (PET (PET-50-SCA1 (white), manufactured by Mitsui Bussan Plastics Co., Ltd., thickness: 38 ⁇ m) formed in a rectangular shape was coated with an adhesive (Permyroll, manufactured by Nitto Denko Corporation) and transparent on both sides. Humidity: 21 g/(m 2 ⁇ day)) was attached to form a lower adhesive layer and a second adhesive layer, thereby producing a second laminated sheet.
  • PET PET-50-SCA1 (white), manufactured by Mitsui Bussan Plastics Co., Ltd., thickness: 38 ⁇ m
  • an adhesive Permyroll, manufactured by Nitto Denko Corporation
  • a sensor unit including a battery and a control unit was installed in the center of the upper surface of the second laminated sheet. Thereafter, a pair of electrodes was attached to the attachment surface side of the first adhesive layer while being sandwiched between the first adhesive layer of the first laminated sheet and the second laminated sheet, and the electrodes were connected to the wiring of the sensor section. . Thereafter, the sensor part is placed in the accommodation space formed by the first laminated sheet and the cover member, and the first sheet is placed so that the connecting part is located approximately within the first sheet part of the cover member in a plan view of the biosensor. A biosensor was produced by laminating a cover member on the laminated sheet.
  • Examples 2 to 5 Comparative Example 1
  • a biological sensor was produced in the same manner as in Example 1, except that the first adhesive layer was formed using biological adhesives 2 to 6 instead of biological adhesive 1.
  • Adhesion reliability was measured using the biosensors of each of the above Examples and Comparative Examples. Adhesion reliability was evaluated by performing a tensile durability test. The measurement results are shown in Table 2.
  • Bioskin Plate A high-performance artificial skin model (product name: Bioskin Plate, manufactured by Beaulux Co., Ltd., hereinafter referred to as Bioskin Plate) was used as a substitute for skin, and the biosensor was attached and fixed to the Bioskin Plate. .
  • the bioskin plate was stored for 3 days at 22° C. and 50% RH in order to stabilize its internal moisture content.
  • the bioskin plate with the biosensor attached was set in a small tabletop durability tester (Surface state tensile tester, Yuasa System Equipment Co., Ltd.), and the bioskin plate was set so that the strain was 20%.
  • FIG. 6 shows the relationship between the number of times the biosensor of each Example and Comparative Example was peeled and the 60° peeling adhesive strength of each laminate of Biomedical Adhesives 1 to 6 used in each Example and Comparative Example. show.
  • the biological adhesives of each of the above Examples exhibited high adhesion reliability to the skin surface by setting the 60° peeling adhesive strength to a predetermined value or more. Therefore, if the biological adhesive according to the present embodiment is used as the first adhesive layer provided on the surface of the upper sheet of the biological sensor that is attached to the living body, the biological sensor will remain on the subject's skin for a long time (for example, 24 hours). It can be said that it can be effectively used to continuously measure electrocardiograms even after pasting (time).
  • aspects of the embodiment of the present invention are, for example, as follows.
  • a living body adhesive that is applied to a living body A biological adhesive that is applied to a living body, The biological adhesive is attached to an adherend having an Asker C hardness of 0, and the angle between the surface of the biological adhesive facing the adherend and the attachment surface of the adherend is 60°.
  • the biological adhesive according to ⁇ 1> which has a glass transition temperature of -57°C or higher.
  • the peeling adhesive strength is a value measured by attaching the biological adhesive to polyethylene terephthalate on a surface different from the adherend, and pasting the biological adhesive to the adherend.
  • a biosensor that is attached to a living body to obtain biosignals A sensor body that acquires biological information, an electrode connected to the sensor body; a first layer member having a storage space on the lower surface of which the electrode is attached and in which the sensor main body is stored; Equipped with A biological sensor ⁇ 5> in which the first layer member includes the biological adhesive according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>; base material and a first adhesive layer provided on the surface of the base material facing the living body, The biological sensor according to ⁇ 4>, wherein the first adhesive layer includes the biological adhesive.
  • the first layer member is a cover member having a storage space in which the sensor body is stored and an opening of the storage space; an upper adhesive layer for pasting the cover member and the biological adhesive; Equipped with The biological sensor according to ⁇ 4> or ⁇ 5>, wherein the biological adhesive is provided on the opening side of the cover member and has a through hole at a position corresponding to the storage space.
  • a second layer member that is attached to the lower surface of the first layer member so as to expose the electrode and cover the sensor body; The biosensor according to any one of ⁇ 4> to ⁇ 6>, wherein the second layer member has a second adhesive layer on a surface opposite to the first layer member.
  • the second adhesive layer is the biological adhesive according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 3>, The biosensor according to ⁇ 7>, wherein the first layer member, the electrode, and the second layer member form a surface to be attached to a living body.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Adhesives Or Adhesive Processes (AREA)

Abstract

本発明に係る生体用粘着剤は、生体に貼付される生体用粘着剤であって、前記生体用粘着剤をアスカーC硬度が0である被着体に貼り付けて、前記生体用粘着剤が前記被着体と向き合う面と前記被着体の貼付面との間の角度を60°として前記生体用粘着剤を前記被着体から剥離する際の引きはがし粘着力が、5.0N/cm以上である。

Description

生体用粘着剤及び生体センサ
 本発明は、生体用粘着剤及び生体センサに関する。
 病院、診療所等の医療機関、介護施設、自宅等において、例えば、心電図波形、脈波、脳波、筋電等の生体情報を取得するウェアラブルな生体センサが用いられる。生体センサは、基材の生体と向き合う面に設けた粘着性を有する生体用粘着剤と、生体と接触して被験者の生体情報を取得する生体電極を備え、生体情報を測定する際には、生体用粘着剤を被験者の皮膚に貼り付けて、生体情報に関する電気信号を生体電極で取得する。
 このような生体センサ用の生体用粘着剤として、例えば、イソノニルアクリレート(INA)と2-メトキシエチルアクリレート(2-MEA)とアクリル酸を含む混合物からなる感圧接着層が開示されている。この感圧接着層は、生体センサの基材層の貼付側に貼り付けられ、生体センサの使用時に皮膚に直接貼り付けられる(例えば、特許文献1参照)。
日本国特開2020-163120号公報
 ここで、特許文献1の感圧接着層等のような生体用粘着剤の粘着性は、一般に、JIS Z 0237:2009に準じて評価されている。例えば、生体用粘着剤をベークライト板、ステンレス板等の硬い試験板に貼り付けて、生体用粘着剤を試験板に対して180°に引き剥がす試験方法によって、生体用粘着剤の試験板に対する粘着性を評価し、生体用粘着剤として最適な材料が選択されていた。
 しかしながら、試験板は、平滑で、剛性が高く、表面の形状は変形しないが、生体の表面には微少な凹凸が多数存在し、体動によって生体の表面の形状も変形し易い。そのため、生体用粘着剤の粘着性は、生体用粘着剤を試験板に貼り付けた場合と生体の表面に貼り付けた場合とでズレを生じ易いため、生体用粘着剤は、試験板に対して優れた粘着性を発揮しても、生体の表面では十分な粘着性を発揮しない可能性がある、という問題があった。
 生体センサは、被験者の皮膚等の生体表面に長時間(例えば、24時間以上)貼り付けて使用されることが多い。そのため、被験者の生体情報に関する電気信号を長時間にわたって安定して取得するためには、生体用粘着剤が生体の表面に対して粘着性を確実に発揮できることが重要である。
 本発明の一態様は、生体表面に対して優れた接着信頼性を発揮することができる生体用粘着剤を提供することを目的とする。
 本発明の一態様は、
 生体に貼付される生体用粘着剤であって、
 前記生体用粘着剤をアスカーC硬度が0である被着体に貼り付けて、前記生体用粘着剤が前記被着体と向き合う面と前記被着体の貼付面との間の角度を60°として前記生体用粘着剤を前記被着体から剥離する際の引きはがし粘着力が、5.0N/cm以上である。
 本発明の一態様は、生体表面に対して優れた接着信頼性を発揮することができる。
本発明の実施形態に係る生体用粘着剤が適用される生体センサを示す全体構成を示す斜視図である。 生体センサの各部品の例を示す平面図である。 生体センサの長手方向の断面図であり、図1のI-I断面図である。 図1の生体センサを生体の胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。 常温常湿条件(22℃、50RH%)及び高温高湿条件(60℃、90RH%)下で3日間保管した人肌ゲルシートを被着体に用いた時の60°引きはがし粘着力の測定結果を示す図である。 各実施例及び比較例の生体センサの剥離回数と、各実施例及び比較例で用いた生体用粘着剤の積層体の60°引きはがし粘着力との関係を示す図である。
 以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。また、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書において数値範囲を示す「~」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。
<生体用粘着剤>
 本実施形態に係る生体用粘着剤について説明する。なお、生体とは、人体(人)、並びに牛、馬、豚、鶏、犬及び猫等の動物等をいう。本実施形態に係る生体用粘着剤は、生体用、中でも人体用として好適に用いることができる。本実施形態では、一例として、生体が人である場合について説明する。
 本実施形態に係る生体用粘着剤は、生体の一部(例えば、皮膚、頭皮又は額等)に貼付するために使用される粘着剤であり、シート状の形状を有する。本実施形態に係る生体用粘着剤は、平面視において、略矩形、略多角形、略円形又は略楕円形等の任意の形状に形成されてよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤は、アスカーC硬度が0である被着体に貼り付けて、本実施形態に係る生体用粘着剤を被着体に対する引き剥がし角度を60°として被着体から剥離する際に5.0N/cm以上の引きはがし粘着力を有する。引きはがし粘着力は、6.5N/cm以上が好ましく、7.5N/cm以上がより好ましい。
 なお、本実施形態において、引き剥がし角度とは、生体用粘着剤が被着体と向き合う面と被着体の貼付面との間の角度をいい、生体用粘着剤を被着体から引き剥がす前の初期の生体用粘着剤の被着体と向き合う面と被着体の貼付面との間の角度をいう。
 本実施形態において、引きはがし粘着力は、剥離力(剥離強度)ともいう。引き剥がし角度を60°として被着体から剥離する際の引きはがし粘着力を、60°引きはがし粘着力ともいう。引きはがし粘着力を測定する際、温度及び湿度は、常温常湿(例えば、22℃、50RH%)としてもよい。
 引きはがし粘着力を測定する際、生体用粘着剤を被着体から剥離する際の剥離速度は、用いる生体用粘着剤の大きさ、種類等に応じて適宜設定してよく、例えば、150mm/分としてもよい。
 本願発明者は、生体用粘着剤を生体の表面に貼り付けて使用するに当たり、生体用粘着剤の引き剥がし角度によって、実際に生体用粘着剤を被験者の皮膚に貼り付けて使用する際の引きはがし粘着力と整合しない傾向を示す場合があることに着目した。そして、本願発明者は、アスカーC硬度が0である被着体に対する生体用粘着剤の引き剥がし角度を60°とした時の引きはがし粘着力(60°引きはがし粘着力)が5.0N/cm以上であれば、実際に被験者の皮膚の表面に生体用粘着剤を貼り付けた時の引きはがし粘着力とのズレが抑えられ、生体用粘着剤が被験者の皮膚に対して要求する接着力を確実に発揮できることを見出した。
 体動により被験者の皮膚が変形する角度は、約60°以下である場合が多く、引き剥がし角度が60°であれば、被験者が生活の中で一般的な動作によって皮膚が変形する最大角度を含み得る。このため、引き剥がし角度を60°とした時の本実施形態に係る生体用粘着剤の被着体に対する引きはがし粘着力は、本実施形態に係る生体用粘着剤が実際に被験者の皮膚に貼り付けられた時に有する引きはがし粘着力に近い値を示す傾向にある。よって、本実施形態に係る生体用粘着剤は、引き剥がし角度を60°とした時に5.0N/cm以上の引きはがし粘着力を有すれば、実際に被験者の皮膚の表面から剥離する際に要する引きはがし粘着力に整合し、実際の使用に近い引きはがし粘着力を有することができるため、皮膚の表面に対して優れた接着信頼性を発揮することができる。
 なお、アスカーC硬度が0である被着体に対する生体用粘着剤の引き剥がし角度を60°とした時の引きはがし粘着力は、本実施形態に係る生体用粘着剤を人肌ゲルシートに貼付した後、各生体用粘着剤の人肌ゲルシート側の面と人肌ゲルシートとの引き剥がし角度を60°として、本実施形態に係る生体用粘着剤の一方の長手方向の端部より本実施形態に係る生体用粘着剤を人肌ゲルシートから引き剥がした時の引きはがし粘着力を測定することで求められる。なお、人肌ゲルシートは、アスカーC硬度が0であれば用いてよい。人肌ゲルシートとしては、市販品を用いることができ、例えば、エクシールコーポレーション社製のH0-1を用いることができる。
 本実施形態に係る生体用粘着剤の引きはがし粘着力は、本実施形態に係る生体用粘着剤の被着体とは異なる面に板状の支持体を貼り付けて積層した積層体(生体用粘着剤)を用いてよい。本実施形態に係る生体用粘着剤を被着体に貼り付けて、積層体の一方の長手方向の端部より積層体を被着体から引き剥がした時の測定値を用いてよい。支持体には、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)等が挙げられる。支持体にPET等を用いれば、生体用粘着剤の引きはがし粘着力をより正確に求められる。
 本実施形態に係る生体用粘着剤の60°引きはがし粘着力は、後述するように、本実施形態に係る生体用粘着剤のガラス転移温度Tgによって主に調整でき、さらに、ポリマー分子量、ゲル分率、飽和含水量、生体用粘着剤に含まれる成分及びその含有量等をも含めて調整できる。
 皮膚の表面に対する接着信頼性は、引張耐久試験等を行うことで評価できる。
 引張耐久試験を行う際には、例えば、皮膚の代替として高性能人工皮膚模型(商品名:バイオスキンプレート、株式会社ビューラックス製)を用い、本実施形態に係る生体用粘着剤を用いて形成した生体センサを貼付して固定する。生体センサを貼り付けたバイオスキンプレートを小型卓上型耐久試験機等の一般的な面状態引張試験機にセットし、バイオスキンプレートを歪が所定値(例えば、20%)になるようにセットして、3秒間に一回繰り返し伸長させ、生体センサの端部に剥がれが生じるまで繰り返し、剥がれが生じるまでの回数(繰り返し回数)を調べることで評価できる。
 本実施形態に係る生体用粘着剤のガラス転移温度Tgは、-57℃以上であることが好ましく、-57℃以上であることがより好ましく、-45℃以上であることがさらに好ましい。本実施形態に係る生体用粘着剤のガラス転移温度Tgが-55℃以上であれば、人肌ゲルシート等のアスカーC硬度が0である被着体に対して馴染みやすく、被験者の皮膚にも同様に馴染んで貼り付くことができる。なお、本実施形態に係る生体用粘着剤のガラス転移温度Tgの上限値は、特に限定されないが、-30℃以下であれば、アスカーC硬度が0である被着体に対して馴染んだ状態を維持できるため、被験者の皮膚にも同様に馴染み、貼付した状態を維持し易い。
 本実施形態に係る生体用粘着剤のポリマー分子量は、生体用粘着剤を形成する材料の種類等に応じて適宜選択可能であり、例えば、50万~180万であればよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤のゲル分率は、特に限定されないが、25質量%~65質量%であればよい。ゲル分率が25質量%~65質量%であれば、本実施形態に係る生体用粘着剤の引きはがし粘着力の経時での上昇が抑制され、本実施形態に係る生体用粘着剤を生体の表面から剥離する際に生体の表面の汚染が抑えられ、剥離作業も容易となる。このため、本実施形態に係る生体用粘着剤は剥離性及び作業性(ハンドリング性)に優れる。
 本実施形態に係る生体用粘着剤の飽和含水量は、生体用粘着剤を形成する材料の種類等に応じて適宜選択可能であり、例えば、22℃、RH50%の時、0.25%~0.55%としてよく、40℃、RH92%の時、0.50%~1.3%としてよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤は、透湿性を有してよい。これにより、本実施形態に係る生体用粘着剤が貼り付けられた皮膚から発生する汗等による水蒸気を本実施形態に係る生体用粘着剤を介して外部に逃がすことができる。
 本実施形態に係る生体用粘着剤の透湿度は、例えば、1g/(m・day)以上としてよい。本実施形態に係る生体用粘着剤の透湿度は、10000g/(m・day)以下としてよい。生体用粘着剤の透湿度が1g/(m・day)以上であれば、生体用粘着剤を皮膚に貼着した際、生体用粘着剤から伝わってくる汗等を外部に向けて透過させることができるので、皮膚の負荷を低減できる。
 本実施形態に係る生体用粘着剤を形成する材料としては、感圧接着性を有する材料を用いてよい。感圧接着性を有する材料としては、例えば、アクリル系接着剤、シリコーン系粘着剤等を用いることができ、アクリル系粘着剤を用いることが好ましい。アクリル系粘着剤としては、例えば、特開2002-65841号公報に記載のアクリルポリマー等が挙げられる。
 本実施形態に係る生体用粘着剤は、ポリマーを主成分として含み、粘着付与剤(タッキファイヤー)、液状成分及び架橋剤等の添加剤を適宜含んでよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤に用いられるポリマーは、特に限定されず、アクリル系ポリマー、シリコーン系ポリマー等、粘着剤用として一般的に用いられる感圧接着性を有するポリマーを用いてよく、アクリル系ポリマーを用いることが好ましい。
 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し、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、60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、1~40質量%とする。アクリルポリマーとしては、例えば、特開2003-42541号公報に記載の(メタ)アクリル酸エステル系樹脂等を用いることができる。
 ポリマーの含有量は、適宜選択でき、例えば、生体用粘着剤100質量部に対して、90質量部~120質量部としてよい。
 粘着付与剤は、特に限定されず、一般的な粘着付与剤を用いることができ、例えば、テルペン樹脂等を用いることができる。粘着付与樹脂として、市販品を使用することもでき、具体的には、ハリマ化成社製のハリタックPCJ、荒川化学工業社製のKE-311等を用いることができる。
 粘着付与剤の含有量は、適宜選択でき、例えば、生体用粘着剤100質量部に対して、3質量部~30質量部としてよい。
 液状成分は、特に限定されず、一般的な液状成分を用いることができ、例えば、カプリル酸トリグリセリド等を用いることができる。液状成分として、市販品を使用することもでき、具体的には、花王社製のココナードRK等を用いることができる。
 液状成分の含有量は、適宜選択でき、例えば、生体用粘着剤100質量部に対して、10質量部~20質量部としてよい。
 架橋剤は、特に限定されず、イソシアネート系架橋剤等の一般的な架橋剤を用いることができ、例えば、多官能性イソシアネート化合物等を用いることができる。
 多官能性イソシアネート化合物としては、例えば、分子中に少なくとも2個以上のイソシアネート基を有する化合物であることが好ましく、より好ましくは3個以上であれば、特に制限されず、具体的には、脂肪族ポリイソシアネート類、脂環族ポリイソシアネート類、芳香族ポリイソシアネート類等を挙げることができる。これらは、1種または2種以上を組み合わせて使用できる。
 脂肪族ポリイソシアネート類としては、例えば、1,2-エチレンジイソシアネートや、1,2-テトラメチレンジイソシアネート、1,3-テトラメチレンジイソシアネート、1,4-テトラメチレンジイソシアネート等のテトラメチレンジイソシアネート、1,2-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,3-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,4-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,5-ヘキサメチレンジイソシアネート、1,6-ヘキサメチレンジイソシアネート、2,5-ヘキサメチレンジイソシアネート等のヘキサメチレンジイソシアネート、2-メチル-1,5-ペンタンジイソシアネート、3-メチル-1,5-ペンタンジイソシアネート、リジンジイソシアネート等が挙げられる。
 脂環族ポリイソシアネート類としては、例えば、イソホロンジイソシアネートや、1,2-シクロヘキシルジイソシアネート、1,3-シクロヘキシルジイソシアネート、1,4-シクロヘキシルジイソシアネート等のシクロヘキシルジイソシアネート、1,2-シクロペンチルジイソシアネート、1,3-シクロペンチルジイソシアネート等のシクロペンチルジイソシアネート、水素添加キシリレンジイソシアネート、水素添加トリレンジイソシアネート、水素添加ジフェニルメタンジイソシアネート、水素添加テトラメチルキシレンジイソシアネート、4,4'-ジシクヘキシルメタンジイソシアネート等が挙げられる。
 芳香族ポリイソシアネート類としては、例えば、2,4-トリレンジイソシアネート、2,6-トリレンジイソシアネート、4,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,4'-ジフェニルメタンジイソシアネート、2,2'-ジフェニルメタンジイソシアネート、4,4'-ジフェニルエーテルジイソシアネート、2-ニトロジフェニル-4,4'-ジイソシアネート、2, 2'-ジフェニルプロパン-4,4'-ジイソシアネート、3,3'-ジメチルジフェニルメタン-4,4'-ジイソシアネート、4,4'-ジフェニルプロパンジイソシアネート、m-フェニレンジイソシアネート、p-フェニレンジイソシアネート、ナフチレン-1,4-ジイソシアネート、ナフチレン-1,5-ジイソシアネート、3,3'-ジメトキシジフェニル-4,4'-ジイソシアネート、キシリレン-1,4-ジイソシアネート、キシリレン-1,3-ジイソシアネート等が挙げられる。
 また、多官能性イソシアネート化合物として、脂肪族ポリイソシアネート類、脂環族ポリイソシアネート類、芳香族ポリイソシアネート類、芳香脂肪族ポリイソシアネート類による二量体や三量体を用いることができる。具体的には、ジフェニルメタンジイソシアネートの二量体や三量体、トリメチロールプロパンとトリレンジイソシアネートとの反応生成物、トリメチロールプロパンとヘキサメチレンジイソシアネートとの反応生成物、ポリメチレンポリフェニルイソシアネート、ポリエーテルポリイソシアネート、ポリエステルポリイソシアネート等の重合物等が挙げられる。
 トリメチロールプロパンとトリレンジイソシアネートとの反応生成物としては、例えば、トリメチロールプロパンとトリレンジイソシアネートの三量体付加物、トリメチロールプロパンとヘキサメチレンジイソシアネートの三量体付加物等が挙げられる。
 多官能性イソシアネート化合物として、市販品を使用することもでき、具体的には、トリメチロールプロパンとトリレンジイソシアネートの三量体付加物として、商品名「コロネートL」(日本ポリウレタン工業社製)、トリメチロールプロパンとヘキサメチレンジイソシアネートの三量体付加物として、商品名「コロネートHL」(日本ポリウレタン工業社製)等が挙げられる。
 架橋剤の含有量は、本実施形態に係る生体用粘着剤がゲル分率等の所定の特性を満足するように配合すれば、特に制限されず、例えば、生体用粘着剤100質量部に対して、0.050質量部~0.20質量部としてよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤は、上記材料で形成した粘着テープでもよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤は、その表面に、厚さが他の部分より薄い(又は厚さがゼロである)凹部が繰り返し交互に配置されるように形成された、波形状の模様(ウェブ模様)が形成されていてもよい。本実施形態に係る生体用粘着剤としては、例えば、その表面にウェブ模様が形成された粘着テープを用いてもよい。本実施形態に係る生体用粘着剤は、その表面にウェブ模様を有することで、本実施形態に係る生体用粘着剤の表面に粘着剤が生体と接触し易い部分と生体と接触し難い部分との両方が存在することになるため、本実施形態に係る生体用粘着剤の表面に生体と接触し易い部分を点在させることができる。本実施形態に係る生体用粘着剤の透湿性は、粘着剤が薄いほど高くなり易い。そのため、本実施形態に係る生体用粘着剤は、その表面にウェブ模様を形成して、粘着剤の厚みが部分的に薄い部分を有することで、ウェブ模様が形成されていない場合に比べて、粘着力を維持しながら、透湿性を向上させることができる。なお、凹部の形状は、波形状の他に、直線状にしてもよいし、円形状にしてもよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤の厚さは、適宜任意に設定可能であり、例えば、10μm~300μmが好ましく、50μm~100μmがより好ましい。第1粘着層122の厚さが10μm~300μmであれば、本実施形態に係る生体用粘着剤の薄型化が図れる。
 このように、本実施形態に係る生体用粘着剤は、アスカーC硬度が0である被着体に対する60°引きはがし粘着力を5.0N/cm以上とすることで、実際の被験者の皮膚2の表面に対する粘着力に整合して、実際の使用に近い粘着力を有することができる。また、本実施形態に係る生体用粘着剤は、皮膚2が乾燥している状態、汗で湿っている状態又はシャワー等の水で濡れている状態等であっても、皮膚2に対して実際の使用に近い粘着力を有することができる。よって、本実施形態に係る生体用粘着剤は、皮膚2の表面に対して優れた接着信頼性を発揮することができる。
<生体センサ>
 本実施形態に係る生体用粘着剤が適用される生体センサについて説明する。なお、上記の本実施形態に係る生体用粘着剤は、図1に示すように、後述する生体センサ1の上部シート12の第1粘着層122に用いられる。
 本実施形態では、本実施形態に係る生体用粘着剤が第1粘着層122に用いられる場合について説明するが、本実施形態に係る生体用粘着剤は、生体センサ1の生体と接触する位置に設けられる粘着層であれば用いることができる。本実施形態に係る生体用粘着剤は、後述する生体センサ1の第2層部材40の第2粘着層43に用いてもよいし、上部シート12の第1粘着層122と、第2層部材40の第2粘着層43の両方に同時に用いてもよい。
 本実施形態に係る生体用粘着剤が適用される生体センサは、生体の一部(例えば、皮膚、頭皮又は額等)に貼付して生体情報の測定を行う貼付型生体センサである。本実施形態では、生体センサが人の皮膚に貼付して、人の生体情報に関する電気信号(生体信号)を測定する場合について説明する。
 図1は、本実施形態に係る生体用粘着剤が適用される生体センサを示す全体構成を示す斜視図である。図1の左側は、生体センサの外観を示し、図1の右側は、生体センサの各部品を分解した状態を示す。図2は、生体センサの各部品の例を示す平面図である。図3は、生体センサの長手方向の断面図であり、図1のI-I断面図である。
 図1及び図2に示すように、生体センサ1は、平面視において略楕円状に形成された板状(シート状)部材である。図2及び図3に示すように、生体センサ1は、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40を有し、第1層部材10、電極20及び第2層部材40を第1層部材10側から第2層部材40側に向かってこの順に積層することで形成される。生体センサ1では、第1層部材10、電極20及び第2層部材40が生体の一例である皮膚2への貼付面を形成する。生体センサ1は、貼付面を皮膚2に貼付して、皮膚2と電極20との間の電位差(分極電圧)を測定することで、被験者の生体情報に関する電気信号(生体信号)を測定する。
 図1~図3では、3軸方向(X軸方向、Y軸方向、Z軸方向)の3次元直交座標系を用い、生体センサの短手方向をX軸方向、長手方向をY軸方向とし、高さ方向(厚さ方向)をZ軸方向とする。生体センサ1が生体(被検体)に貼り付けられる側(貼付側)の反対方向(外側)を+Z軸方向とし、貼付側を-Z軸方向とする。以下の説明において、説明の便宜上、+Z軸方向を上側又は上、-Z軸方向を下側又は下という場合があるが、普遍的な上下関係を表すものではない。
 なお、生体信号は、例えば、心電図波形、脳波、脈拍等を表す電気信号である。
[第1層部材]
 図1及び図2に示すように、第1層部材10は、カバー部材11及び上部シート12をこの順に積層して備える。カバー部材11及び上部シート12は、平面視において略同一の外形形状を有する。
 第1層部材10は、平面視において、長手方向(Y軸方向)と短手方向(X軸方向)を有する矩形状の形状を有し、長手方向の両端に半円状に形成された丸みを有してよい。
(カバー部材)
 図3に示すように、カバー部材11は、生体センサ1の最も外側(+Z軸方向)に位置しており、上部シート12の上面に接着されている。カバー部材11は、長手方向(Y軸方向)の中央部分に、図1の高さ方向(+Z軸方向)に向けて略ドーム状に突出した突出部111と、カバー部材11の長手方向(Y軸方向)の両端側に設けられる平坦部112A及び112Bとを有する。突出部111の上面及び下面と、平坦部112A及び112Bの上面及び下面は、平坦に形成されてよい。
 カバー部材11は、突出部111の内側(貼付側)に、皮膚2側に凹状に形成された窪み111aを有するように形成された開口部を有する。窪み111aは、少なくとも一部の収納空間Sを形成し、センサ部30の少なくとも一部が収納可能な大きさを有すればよい。突出部111の内側(貼付側)には、突出部111の内面の窪み111a、電極20及び第2層部材40により、センサ部30を収納する収納空間Sが形成される。
 カバー部材11は、一般に、架橋ゴム等の柔軟性を有する材料を用いて形成されてよい。架橋ゴムとしては、例えば、シリコーンゴム、フッ素ゴム、ウレタンゴム、天然ゴム、アクリルゴム、ブタジエンゴム、イソプレンゴム、スチレン-ブタジエン共重合ゴム、ニトリルゴム、水添ニトリルゴム、クロロプレンゴム、エチレン-プロピレン共重合ゴム、塩素化ポリエチレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、ブチルゴム及びハロゲン化ブチルゴムが挙げられる。また、カバー部材11は、ポリエチレンテレフタレート(PET)等のベース樹脂を支持体として支持体の表面に上記の柔軟性を有する材料を積層することにより形成してもよい。カバー部材11を上記の柔軟性を有する材料等を用いて形成することで、カバー部材11の収納空間Sに配置されるセンサ部30が保護されると共に、生体センサ1に上面側から加えられる衝撃が吸収されてセンサ部30に加わる衝撃が和らげられる。
 突出部111の上面及び側壁の厚さは、平坦部112A及び112Bの厚さよりも厚くてよい。これにより、突出部111の柔軟性を平坦部112A及び112Bの柔軟性に比べて低くすることができ、生体センサ1に加わる外力からセンサ部30を保護することができる。
 突出部111の上面及び側壁の厚さは、適宜設計可能であり、例えば、1.5mm~3mmとしてよい。平坦部112A及び112Bの厚さも、適宜設計可能であり、例えば、0.5mm~1mmとしてよい。
 厚さが薄い平坦部112A及び112Bは、突出部111に比べて柔軟性が高いため、生体センサ1を皮膚2に貼り付けた場合に、伸張、屈曲及び捻れ等の体動による皮膚2の表面の変形に追従して変形し易い。これにより、皮膚2の表面が変形した場合に平坦部112A及び112Bに加わる応力を緩和することができ、生体センサ1が皮膚2から剥がれ難くすることができる。
 平坦部112A及び112Bの外周部は、端に向けて厚さが徐々に小さくなる形状を有してよい。これにより、平坦部112A及び112Bの外周部の柔軟性をさらに高くすることができ、平坦部112A及び112Bの外周部の厚さを薄くしない場合に比べて、生体センサ1が皮膚2に貼り付けられた場合の装着感を向上させることができる。
 カバー部材11の硬度(強度)は、適宜任意の大きさに設計でき、例えば、40~70としてよい。カバー部材11の硬度が上記の好ましい範囲内であれば、体動により皮膚2が伸長した際に、カバー部材11の影響を受けることなく、上部シート12、電極20及び第2層部材40が皮膚2の動きに合わせて変形し易くすることができる。なお、硬度(硬さ)は、ショアA硬度をいう。本明細書において、ショアA硬度は、ISO7619-1(JIS K 6253-3:2012)に準拠して測定された値をいう。ショアA硬度は、タイプA(円柱状)の圧子を用いたゴム硬度計(タイプAデュロメータ)により測定されるタイプAデュロメータ硬さである。JIS K 6253-3:2012の「加硫ゴム及び熱可塑性ゴム-硬さの求め方-第3部:デュロメータ硬さ」に記載されている通り、カバー部材11を用いて所定の大きさを有するシートサンプルを作製して測定したタイプAデュロメータ硬さの測定値を、カバー部材11のショアA硬度としてもよい。
(上部シート)
 図3に示すように、上部シート12は、カバー部材11の下面に接着して設けられている。上部シート12は、上記の本実施形態に係る生体用粘着剤を含んでいる。上部シート12は、カバー部材11の突出部111に対向する位置に貫通孔12aを有する。センサ部30のセンサ本体32は、上部シート12に遮られることなく、カバー部材11の内面の窪み111aと貫通孔12aとにより形成される収納空間Sに収納できる。
 上部シート12は、第1基材121と、第1基材121の電極20と対向する一方の面に電極20が貼り付けられる第1粘着層122と、第1基材121の電極20と対向する一方の面とは反対側の面に設けられる上部用粘着層123を有する。
((第1基材))
 図3に示すように、第1基材121は、カバー部材11の開口部側である貼付側に設けられる。図1に示すように、第1基材121は、シート状に形成される。第1基材121は、可撓性、防水性及び透湿性を有してよい。第1基材121が可撓性、防水性及び透湿性を有することで、第1基材121は皮膚2に接触した状態で延び易くなり、皮膚2に接触した状態を維持できると共に、第1基材121と上部用粘着層123との隙間への液体の侵入を抑制できる。また、皮膚2から発生する汗等によって生じる水蒸気は、第1基材121を介して生体センサ1の外部に放出できる。このため、上部シート12は接着耐久性を維持し易くなる。
 第1基材121は、可撓性、防水性及び透湿性を有すれば、多孔質構造を有しない非多孔質体であってもよいし、多孔質構造を有する多孔質体であってもよい。第1基材121が非多孔質体であれば、第1基材121の薄膜化と強度を維持し易く、好ましい。第1基材121が多孔質体であれば、生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する汗等による水蒸気を、第1基材121を介して生体センサ1の外部に放出させ易くなり、好ましい。
 非多孔質体としては、シート状に形成された成形体を用いることができる。
 多孔質体としては、連続気泡、独立気泡、半独立気泡等の気泡構造を有してよい。即ち、多孔質体は、連通気泡を形成する発泡成形により製造された多孔質体(連通気泡構造を有する多孔質体)でもよいし、独立気泡を形成する発泡成形により製造された多孔質体(独立気泡構造を有する多孔質体)でもよいし、半独立気泡を形成する発泡成形により製造された多孔質体(半独立気泡構造を有する多孔質体)でもよい。これらの中でも、より高い防水性を発揮しつつ、薄膜化と強度の維持を図る点から、独立気泡構造を有する多孔質体が好ましい。多孔質体としては、例えば、発泡シート、不織布シート等を用いることができる。
 第1基材121を形成する材料としては、例えば、ポリウレタン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、シリコーン系樹脂、アクリル系樹脂、塩化ビニル系樹脂、ポリエステル系樹脂等の熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー等の柔軟性を有する材料を用いることができる。
 熱可塑性エラストマーとしては、ポリウレタン系熱可塑性エラストマー、ポリスチレン系熱可塑性エラストマー、ポリオレフィン系熱可塑性エラストマー、ポリエステル系熱可塑性エラストマー、ポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー、ポリアミド系熱可塑性エラストマー、ニトリル系熱可塑性エラストマー、ナイロン系熱可塑性エラストマー、フッ素ゴム系熱可塑性エラストマー、ポリブタジエン系熱可塑性エラストマー、エチレン酢酸ビニル系熱可塑性エラストマー、塩素化ポリエチレン系熱可塑性エラストマー、スチレン-ブタジエンブロック共重合体又はその水添化物、スチレン-イソプレンブロック共重合体又はその水添化物等が挙げられる。これらは、1種単独で用いてもよいし、2種以上を併用してもよい。これらの中でも、ポリウレタン系熱可塑性エラストマーが好ましい。
 第1基材121が非多孔質体である場合、具体的には、日本マタイ製のエスマーURS等のポリウレタンシートを用いてよい。
 第1基材121が多孔質体である場合、具体的には、イノアックコーポレーション製のFOLEC等の発泡シート、日本バイリーン製の貼付薬用基布EW等の不織布シートを用いてよい。
 第1基材121の透湿度は、カバー部材11の透湿度よりも高くてよいが、第1基材121の透湿度は、100g/(m・day)~5000g/(m・day)としてよい。第1基材121の透湿度が100g/(m・day)~5000g/(m・day)であれば、第1基材121は一方の面側から侵入した水蒸気を第1基材121内を通過させて、他方の面側から安定して放出することができる。
 第1基材121の厚さは、第1基材121の種類等に応じて適宜設定可能であるが、カバー部材11の平坦部112A及び112Bの厚さより厚いことが好ましい。第1基材121の厚さがカバー部材11の平坦部112A及び112Bの厚さより厚ければ、カバー部材11の平坦部112A及び112Bが皮膚2に接触して刺激を与えることを軽減できる。第1基材121の厚さとしては、例えば、10μm~1.5mmとしてよい。
 第1基材121が発泡シート又は不織布シート等の多孔質体で形成される場合、第1基材121の厚さは、例えば、0.5mm~1.5mmが好ましく、1mm程度がより好ましい。
 第1基材121がポリウレタンシート等の非多孔質体で形成される場合、第1基材121の厚さは、例えば、10μm~300μmが好ましく、30μm程度がより好ましい。
 第1基材121は、カバー部材11の突出部111に対向する位置に貫通孔121aを有する。第1基材121の貫通孔121a以外の表面に第1粘着層122及び上部用粘着層123が設けられることで、第1粘着層122及び上部用粘着層123にも貫通孔122a及び123aを形成できる。貫通孔121a、122a及び123aにより、貫通孔12aが形成される。
((第1粘着層))
 図3に示すように、第1粘着層122は、第1基材121の電極20と対向する一方の面に貼り付けられた状態で設けられている。第1粘着層122は、上記の本実施形態に係る生体用粘着剤が用いられる。第1粘着層122は、第1基材121の生体側(-Z軸方向)の面に位置し、皮膚2と第1基材121とを接着する機能と、第1基材121と第2基材41とを接着する機能と、第1基材121と電極20とを接着する機能を有する。
 第1粘着層122は、アスカーC硬度が0である被着体に貼り付けて、第1粘着層122を被着体に対する引き剥がし角度を60°として被着体から剥離する際に5.0N/cm以上の引きはがし粘着力を有する。引きはがし粘着力は、6.5N/cm以上が好ましく、7.5N/cm以上がより好ましい。引き剥がし角度を60°とした時の第1粘着層122の被着体に対する引きはがし粘着力は、第1粘着層122が実際に皮膚2に貼り付けられた時に有する引きはがし粘着力に近い値を示す傾向にある。よって、第1粘着層122は、引き剥がし角度を60°とした時に5.0N/cm以上の引きはがし粘着力を有すれば、実際に被験者の皮膚2の表面から剥離する際に要する引きはがし粘着力に近い引きはがし粘着力を有することができるため、皮膚2の表面に対して優れた接着信頼性を発揮することができる。
 なお、アスカーC硬度が0である被着体に対する第1粘着層122の引き剥がし角度を60°とした時の引きはがし粘着力は、上述の通り、第1粘着層122を人肌ゲルシートに貼付した後、第1粘着層122の人肌ゲルシート側の面と人肌ゲルシートとの引き剥がし角度を60°として第1粘着層122を人肌ゲルシートから引き剥がした時の引きはがし粘着力を測定することで求められる。なお、人肌ゲルシートとしては、上述の通り、市販品等を用いてよい。
 皮膚2の表面に対する接着信頼性は、上述の通り、引張耐久試験等を行うことで評価できる。
 支持体には、上述の通り、PET等を用いてよい。
 第1粘着層122のガラス転移温度Tgは、上述の通り、-57℃以上であることが好ましく、-57℃以上であることがより好ましく、-45℃以上であることがさらに好ましい。第1粘着層122のガラス転移温度Tgが-57℃以上であれば、上述の通り、アスカーC硬度が0である被着体に対して馴染みやすく、被験者の皮膚2にも同様に馴染んで貼付した状態を維持できる。なお、第1粘着層122のガラス転移温度Tgの上限値は、特に限定されないが、-30℃以下であればよい。第1粘着層122のガラス転移温度Tgが-30℃以下であれば、上述の通り、第1粘着層122はアスカーC硬度が0である被着体に対して馴染んだ状態を維持できるため、被験者の皮膚にも同様に馴染んで貼付できる。
 第1粘着層122のポリマー分子量は、上述の通り、第1粘着層122を形成する材料の種類等に応じて適宜選択可能であり、例えば、50万~180万であればよい。
 第1粘着層122のゲル分率は、特に限定されないが、上述の通り、25質量%~65質量%であればよい。ゲル分率が25質量%~65質量%であれば、第1粘着層122は、優れた剥離性及び作業性を発揮できる。
 第1粘着層122の飽和含水量は、第1粘着層122を形成する材料の種類等に応じて適宜選択可能であり、例えば、22℃、RH50%の時、0.25%~0.55%としてよく、40℃、RH92%の時、0.50%~1.3%としてよい。
 第1粘着層122は、上述の通り、透湿性を有してよい。これにより、後述するように、生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する汗等による水蒸気を、第1粘着層122を介して第1基材121に逃がし、第1基材121から生体センサ1の外部に放出することができる。第1基材121が、上述の通り、気泡構造を有する場合には、第1粘着層122を介して水蒸気を生体センサ1の外部に放出できる。これにより、生体センサ1を装着した皮膚2と第1層部材10との界面に、汗又は水蒸気が溜まることを抑止することができる。この結果、皮膚2と第1粘着層122との界面に溜まった水分により第1粘着層122の粘着力が弱まり、生体センサ1が皮膚2から剥がれることを抑止できる。
 第1粘着層122の透湿度は、例えば、1g/(m・day)以上であることが好ましい。第1粘着層122の透湿度は、10000g/(m・day)以下としてよい。第1粘着層122の透湿度が1g/(m・day)以上であれば、第1粘着層122を皮膚2に貼着した際、第1粘着層122から伝わってくる汗等を外部に向けて透過させることができるので、皮膚2の負荷を低減できる。
 第1粘着層122を形成する材料は、上述の通り、感圧接着性を有する材料を用いてよく、ポリマーを主成分として含み、粘着付与剤(タッキファイヤー)、液状成分及び架橋剤等の添加剤を適宜含んでよい。第1粘着層122を形成する材料は、上述の本実施形態に係る生体用粘着剤を形成する材料を用いるため、詳細は省略する。
 第1粘着層122は、上述の通り、上記材料で形成した粘着テープでもよい。
 第1粘着層122は、上述の通り、その表面に、厚さが他の部分より薄い(又は厚さがゼロである)凹部が繰り返し交互に配置されるように形成された、波形状の模様(ウェブ模様)が形成されていてもよい。第1粘着層122としては、例えば、その表面にウェブ模様が形成された粘着テープを用いてもよい。第1粘着層122は、その表面にウェブ模様を有することで、第1粘着層122の表面に粘着剤が生体と接触し易い部分と生体と接触し難い部分との両方が存在することになるため、第1粘着層122の表面に生体と接触し易い部分を点在させることができる。第1粘着層122の透湿性は、第1粘着層122が薄いほど高くなり易い。そのため、第1粘着層122は、その表面にウェブ模様を形成して、第1粘着層122の厚みが部分的に薄い部分を有することで、ウェブ模様が形成されていない場合に比べて、粘着力を維持しながら、透湿性を向上させることができる。
 第1粘着層122の厚さは、適宜任意に設定可能であり、例えば、10μm~300μmが好ましく、50μm~100μmがより好ましい。第1粘着層122の厚さが10μm~300μmであれば、生体センサ1の薄型化が図れる。
((上部用粘着層))
 図3に示すように、上部用粘着層123は、第1基材121の電極20と対向する一方の面とは反対側の面に貼り付けられた状態で設けられている。上部用粘着層123は、第1基材121の上面のうち、カバー部材11の貼付側(-Z軸方向)の平坦面に対応する位置に貼り付けられており、第1基材121とカバー部材11とを接着する機能を有する。
 上部用粘着層123を形成する材料としては、生体適合性を有する材料が用いられる。生体適合性を有する材料としては、例えば、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤、シリコーンテープ等を用いることができ、シリコーン系粘着剤を用いることが好ましい。
 上部用粘着層123の厚さは、適宜設定可能であり、例えば、10μm~300μmとしてよい。
[電極]
 図3に示すように、電極20は、第1粘着層122の貼付側(-Z軸方向)の面である下面に、電極20のセンサ本体32側の一部が配線331A及び331Bに接続されつつ、第1粘着層122と下部用粘着層42とに挟み込まされた状態で貼り付けられている。電極20は、第1粘着層122と下部用粘着層42とに挟み込まされていない部分が生体と接触する。生体センサ1が皮膚2に貼付される際に、電極20が皮膚2に接触することで、生体信号を検出できる。なお、電極20は、第2基材41に皮膚2と接触可能に露出した状態で埋没させてもよい。
 電極20は、生体センサ1の平面視において、平坦部112A及び112Bを含む領域の下方に位置するように設けられてよい。
 電極20は、一対の電極20A及び20Bで構成される。図3に示すように、電極20Aは、図中、左側に配置され、電極20Bは、図中、右側に配置されている。電極20Aは、その長手方向(Y軸方向)の一端側(内側)が端子部332Aに接触され、電極20Bは、その長手方向(Y軸方向)の一端側(内側)が端子部332Bに接触される。一対の電極20A及び20Bは略同じ形状を有している。
 なお、センサ部30の端子部332Aに接触される電極20Aの一端側を対向部分201Aとし、センサ部30の端子部332Bに接触される電極20Bの一端側を対向部分201Bとする。電極20Aにおいて端子部332Aと接触しない部分(長手方向(Y軸方向)の他端側(外側))を、露出部分202Aとし、電極20Bにおいて端子部332Bと接触しない部分(長手方向(Y軸方向)の他端側(外側))を、露出部分202Bとする。
 電極20は、シート状等、任意の形状を有してよい。
 電極20の平面視における形状は、特に限定されず、用途等に応じて適宜任意の形状に設計されてよい。電極20A及び20Bは、それぞれ、図2に示すように、平面視において、一端側である対向部分201A及び201Bが矩形に形成され、他端側である露出部分202A及び202Bが円弧状に形成されてよい。
 電極20A及び20Bは、図2及び図3に示すように、長手方向(Y軸方向)の一端側(内側)に設けられ、幅方向(X軸方向)に細長い長円形状の貫通孔203A及び203Bと、長手方向(Y軸方向)の他端側(外側)に設けられる円形状の貫通孔204A及び204Bとを有してよい。これにより、電極20は、第1粘着層122に貼り付けられた状態で、貫通孔203A及び203Bと、貫通孔204A及び204Bとから第1粘着層122を貼付側に露出させることができるため、電極20と皮膚2との密着性を高められる。なお、貫通孔203A及び203Bと、貫通孔204A及び204Bの数は特に限定されず、電極20の対向部分201A及び201Bの大きさ等に応じて適宜設定してよい。
 電極20は、導電性高分子とバインダー樹脂を含む導電性組成物の硬化物、金属、合金等を用いて形成できる。中でも、電極20を生体用に適用した際にアレルギー反応等が生じないようにする等、生体の安全性の観点から、電極20は導電性組成物の硬化物を用いて形成することが好ましい。電極20は、導電性組成物の硬化物がシート状に形成された電極シートを用いてもよい。
 導電性高分子としては、例えば、ポリチオフェン系導電性高分子、ポリアニリン系導電性高分子、ポリアセチレン系導電性高分子、ポリピロール系導電性高分子、ポリフェニレン系導電性高分子及びこれらの誘導体、並びにこれらの複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、ポリチオフェンにドーパントとしてポリアニリンをドープした複合体を用いることが好ましい。ポリチオフェンとポリアニリンとの複合体の中でも、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、ポリチオフェンとしてポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)(PEDOTともいう)にポリアニリンとして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。
 バインダー樹脂は、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。水溶性高分子としては、ポリビニルアルコール(PVA)及び変性PVA等のヒドロキシル基含有高分子等を用いることができる。
 導電性組成物は、架橋剤及び可塑剤等の一般的な各種添加剤を適宜任意の割合で含んでもよい。架橋剤としては、グリオキシル酸ナトリウム等のアルデヒド化合物等が挙げられる。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等が挙げられる。
 金属及び合金としては、Au、Pt、Ag、Cu、Al等の一般的な金属及び合金を用いることができる。
 電極20の厚さは、適宜任意の高さとしてよく、例えば10μm~100μmとしてよい。電極20の厚さが上記の好ましい範囲内であると、電極20は十分な強度及び柔軟性と、変形時の導電安定性を有することができる。
 なお、電極20の厚さとは、突出部111と同様、電極20の表面に垂直な方向の長さをいう。電極20の厚さは、突出部111と同様に測定してよい。
 電極20の面積は、生体センサ1の大きさ等に応じて、適宜任意の大きさとしてよく、例えば2.0cm~5.0cmとしてよい。電極20の面積が2.0cm~5.0cmであれば、電極20に十分な導電安定性を有することができる。なお、電極20の面積の測定方法は、特に限定されず、電極の平面視の画像から算出する等、一般的な測定方法を用いることができる。
(センサ部)
 図2に示すように、センサ部30は、フレキシブル基板31と、センサ本体32と、センサ本体32と接続された接続部33A及び33Bを有する。
 フレキシブル基板31は、生体情報を取得する各種部品が搭載された樹脂基板であり、フレキシブル基板31には、センサ本体32と、接続部33A及び33Bとが配置されている。
 図2に示すように、センサ本体32は、制御部である部品搭載部321と、バッテリ装着部322とを有し、生体情報を取得する。
 部品搭載部321は、生体から取得した生体信号を処理して生体信号データを生成するCPU及び集積回路、生体センサ1を起動するスイッチSW、生体信号を記憶するフラッシュメモリ、発光素子等、フレキシブル基板31に搭載される各種部品を有し、生体情報を取得する。なお、各種部品による回路例は省略する。部品搭載部321は、バッテリ装着部322に装着されるバッテリ34から供給される電力により動作する。
 部品搭載部321は、初期動作を確認する動作確認機器、生体センサ1からの生体情報を読み取る読み取り機器等の外部装置に有線又は無線で送信する。
 バッテリ装着部322は、接続部33Aと部品搭載部321との間に配置され、部品搭載部321に搭載される集積回路等に電力を供給するものである。バッテリ装着部322には、図2に示すように、バッテリ34が装着される。
 接続部33A及び33Bは、センサ本体32の長手方向(Y軸方向)にセンサ本体32とそれぞれ接続された配線331A及び331Bと、配線331A及び331Bの先端側に設けられ、電極20と接続される端子部332A及び332Bを有する。
 配線331A及び331Bの一端は、図3に示すように、それぞれ、電極20に連結されている。図3に示すように、配線331Aの他端は、センサ本体32の外周に沿って部品搭載部321に搭載されるスイッチSW等に接続されている。配線331Bの他端は、部品搭載部321に搭載されるスイッチSW等に接続されている。
 端子部332A及び332Bは、その一端が配線331A及び331Bに連結され、他端の上面が電極20と接触しながら第1層部材10と第2層部材40との間に挟み込まれた状態で配置されている。
 接続部33A及び33Bは、図4に示すように、生体センサ1の平面視において、平坦部112A及び112Bの下方に形成されてよい。
 バッテリ34は、公知の電池を用いることができる。バッテリ34としては、例えば、CR2025等のコイン型電池を使用することができる。
[第2層部材]
 図3に示すように、第2層部材40は、電極20及びセンサ部30の貼付面側に設けられ、センサ部30を設置する支持基板であると共に皮膚2との貼付面の一部を形成する。図1及び図2に示すように、第2層部材40の幅方向(X軸方向)の両側の外形形状は、第1層部材10の幅方向(X軸方向)の両側の外形形状と略同一としてよい。第2層部材40の長さ(Y軸方向)は、カバー部材11及び上部シート12の長さ(Y軸方向)よりも短く形成されている。図3に示すように、第2層部材40の長手方向の両端は、センサ部30の配線331A及び331Bを第2層部材40と上部シート12との間に挟み込む位置であって、電極20の一部と重なる位置にある。
 第2層部材40は、第2基材41、第2基材41の上面に設けられる下部用粘着層42及び第2基材41の下面に設けられる第2粘着層43を有している。第2基材41、下部用粘着層42及び第2粘着層43は、平面視において、同一形状に形成されてよい。第2層部材40の第2粘着層43と電極20とにより、皮膚2への貼付面が形成されている。電極20及び第2粘着層43の面積に応じて、貼付面の位置に応じて、防水性及び透湿性が相違し、粘着性を相違させることができるので、第2粘着層43の貼付面の面積に応じて、防水性及び透湿性を相違させると共に、粘着性を相違させることができる。
(第2基材)
 第2基材41は、適度な伸縮性、可撓性及び靱性を有する可撓性樹脂を用いて形成することができる。第2基材41を形成する材料としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレ-ト、ポリエチレンナフタレ-ト、ポリブチレンナフタレ-ト等のポリエステル系樹脂;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリル酸メチル、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリメタクリル酸エチル、ポリアクリル酸ブチル等のアクリル系樹脂;ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂;ポリスチレン、イミド変性ポリスチレン、アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン(ABS)樹脂、イミド変性ABS樹脂、スチレン・アクリロニトリル共重合(SAN)樹脂、アクリロニトリル・エチレン-プロピレン-ジエン・スチレン(AES)樹脂等のポリスチレン系樹脂;ポリイミド系樹脂;ポリウレタン系樹脂;シリコーン系樹脂;ポリ塩化ビニル、化ビニル-酢酸ビニル共重合樹脂等のポリ塩化ビニル系樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂及びPETが好適に用いられる。これらの熱可塑性樹脂は、水分及び水蒸気を透過しない防水性を有する(水分透過性が低い)。そのため、第2基材41は、これらの熱可塑性樹脂を用いて形成されることで、生体センサ1が生体の皮膚2に貼り付けられた状態で、皮膚2から発生する汗又は水蒸気が第2基材41を通って、センサ部30のフレキシブル基板31側に侵入することを抑止できる。
 第2基材41は、その上面側に下部用粘着層42を介してセンサ部30が設置されるため、平板状に形成されていることが好ましい。
 第2基材41の厚さは、適宜任意に選択可能であり、例えば、1μm~300μmとしてよい。
(下部用粘着層)
 図3に示すように、下部用粘着層42は、第2基材41のカバー部材11側(+Z軸方向)の上面に設けられており、センサ部30が接着される。第2層部材40の下部用粘着層42の長手方向の両端側は、電極20の対向部分201A及び201Bと対向する位置に設けられる。これにより、上部シート12と第2層部材40との間に電極20の対向部分201A及び201Bと端子部332A及び332Bとを押圧した状態で挟み込むことができ、電極20と端子部332A及び332Bとを導通させることができる。下部用粘着層42は、後述する第2粘着層43と同様の材料を用いることができるため、詳細は省略する。なお、下部用粘着層42は、必ずしも設ける必要はなく、設けなくてもよい。
(第2粘着層)
 図3に示すように、第2粘着層43は、第2基材41の貼付側(-Z軸方向)の下面に設けられており、生体と接触する層である。
 第2粘着層43は、感圧接着性を有することが好ましい。第2粘着層43は、感圧接着性を有することで、生体センサ1を生体の皮膚2に押し付けることで皮膚2に容易に貼り付けることができる。
 第2粘着層43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。第2粘着層43を形成する材料としては、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。
 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ことが好ましい。アクリルポリマーは、感圧接着成分として機能することができる。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。
 アクリル系感圧接着剤は、カルボン酸エステルをさらに含有することが好ましい。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、第2粘着層43の感圧接着力を調整する感圧接着力調整剤として機能する。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を用いることができる。カルボン酸エステルとしては、トリ脂肪酸グリセリル等を用いることができる。
 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(多官能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、アミン化合物等が挙げられる。これらの中でも、ポリイソシアネート化合物が好ましい。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。
 第2粘着層43は、優れた生体適合性を有することが好ましい。例えば、第2粘着層43を角質剥離試験した時に、角質剥離面積率が0%~50%であることが好ましい。角質剥離面積率が0%~50%の範囲内であれば、第2粘着層43を皮膚2に貼着しても、皮膚2の負荷を抑制できる。
 第2粘着層43は、透湿性を有することが好ましい。生体センサ1が貼り付けられた皮膚2から発生する水蒸気等を第2粘着層43を介して上部シート12側に逃がすことができる。また、上部シート12は、後述する通り、気泡構造を有するため、第2粘着層43を介して水蒸気を生体センサ1の外部に放出することができる。これにより、生体センサ1を装着した皮膚2と第2粘着層43との界面に、汗又は水蒸気が溜まることを抑止することができる。この結果、皮膚2と第2粘着層43との界面に溜まった水分により第2粘着層43の粘着力が弱まり、生体センサ1が皮膚から剥がれることを抑制することができる。
 第2粘着層43の透湿度は、例えば、300g/(m・day)~10000g/(m・day)としてよい。第2粘着層43の透湿度が上記の範囲内であれば、第2粘着層43を皮膚2に貼着しても、皮膚2から発生した汗等を適度に第2粘着層43から外部に向けて透過させることができるので、皮膚2の負担を低減できる。
 第2粘着層43の厚さは、適宜任意に選択可能であり、10μm~300μmとしてよい。第2粘着層43の厚さが上記の範囲内であれば、生体センサ1の薄型化が図れる。
 図1及び図2に示すように、生体センサ1は、未使用時には、電極20及び第2基材41の生体との貼付面に、電極20及び第2層部材40を保護するため、使用するまで、剥離ライナー50を貼り付けておくことが好ましい。使用時に、剥離ライナー50を電極20及び第2層部材40から剥がして、生体センサ1の貼付面を皮膚2に貼り付けられる。剥離ライナー50を貼付面に貼り付けておくことで、生体センサ1を長期間保存等しておいても、電極20及び第2層部材40の粘着力を維持できる。そのため、使用時に剥離ライナー50を第2層部材40及び電極20から剥がすことで、貼付面を皮膚2に確実に貼り付けて使用できる。
 生体センサ1の製造方法は、特に限定されず、適宜任意の方法を用いて製造できる。生体センサ1の製造方法の一例について説明する。
 図1及び図2に示す、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40を準備する。第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40は、それぞれ、これらを製造できる方法であれば特に限定されず、適宜任意の製造方法を用いて製造できる。
 図1に示す生体センサ1を構成する、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40を準備した後、センサ部30を第2層部材40の上に設置する。その後、第1層部材10側から第2層部材40側に向かって、第1層部材10、電極20、センサ部30及び第2層部材40の順に積層する。これにより、図1に示す生体センサ1が得られる。
 図4は、図1の生体センサ1を被検者Pの胸部に貼り付けた状態を示す説明図である。図4に示すように、例えば、生体センサ1は、長手方向(Y軸方向)を被検者Pの胸骨に揃え、一方の電極20を上側、他方の電極20を下側にして被検者Pの皮膚に貼り付けられる。生体センサ1は、図2の第2粘着層43による被検者Pの皮膚への貼り付けにより、被検者Pの皮膚に電極20が圧着された状態で、被検者Pから電極20により心電図信号等の生体信号を取得する。生体センサ1は、取得した生体信号データを部品搭載部321に搭載されるフラッシュメモリ等の不揮発メモリに記憶する。
 このように、生体センサ1は、第1層部材10、電極20及びセンサ本体32を備え、第1層部材10は、上部シート12を有することができる。上部シート12は、本実施形態に係る生体用粘着剤を有し、実際の使用に近い粘着力を有するため、皮膚2の表面に対して優れた接着信頼性を発揮することができる。生体センサ1は、上部シート12を皮膚2に安定して貼り付けることができると共に、電極20は第1層部材10に貼り付けられた状態で皮膚2の表面に接触させることができる。このため、生体センサ1は、皮膚2に対してより安定して貼り付けることができると共に、電極20の皮膚2の表面との接触インピーダンスを低下させることができる。よって、生体センサ1は、使用時に、皮膚2に対する貼付性を安定して維持すると共に、生体信号のノイズ混入を低減でき計測精度を高めることができる。
 生体センサ1は、第1層部材10を構成する上部シート12が、第1基材121と第1粘着層122を有し、第1粘着層122は、上記の本実施形態に係る生体用粘着剤を用いて形成されている。このため、生体センサ1は、第1粘着層122を皮膚2に安定して貼り付けることができると共に、電極20を第1粘着層122により第1層部材10に貼り付けられた状態で皮膚2の表面に接触させることができる。よって、生体センサ1は、皮膚2に対してより安定して貼り付けることができると共に、電極20の皮膚2の表面との接触インピーダンスを低下させることができる。
 生体センサ1は、第1層部材10に、カバー部材11及び上部用粘着層123を備え、上部シート12の第1基材121は、貫通孔121aを有することができる。第1粘着層122は粘着性を有するので、電極20は第1粘着層122により第1層部材10に対して安定して貼り付けられた状態で、皮膚2の表面に接触させることができる。これにより、生体センサ1は、電極20を皮膚2に安定して貼り付いた状態を維持し、体動が生じても位置ズレを抑えることができるため、電極20の皮膚2の表面との接触インピーダンスを低下させ、ノイズの発生を抑えると共に、皮膚2に対してより安定して貼り付けることができる。また、第1基材121はカバー部材11の最外形に対応した形状を有するため、カバー部材11のみが皮膚2に接触することを防ぐことができる。よって、生体センサ1は、使用時に生体信号の検知精度の向上と、皮膚2に対する貼付性の維持を図ると共に、被験者にカバー部材11の外周の接触に伴って生じる不快感を低減することができる。
 生体センサ1は、第2層部材40を備え、第2層部材40の第1層部材10側と反対側の面に第2粘着層43を有することができる。これにより、生体センサ1は、第2層部材40を第2粘着層43を介して皮膚2に貼り付けることができるため、電極20の皮膚2の表面との接触インピーダンスを低下させることができる。よって、生体センサ1は、使用時に生体信号の検知精度を更に高めると共に、皮膚2対する貼付性を更に安定して維持することができる。
 生体センサ1は、第1層部材10、電極20及び第2層部材40により皮膚2への貼付面を形成できる。これにより、生体センサ1の厚さを薄くすることができる。よって、生体センサ1は、より小型で皮膚2の表面との接触インピーダンスを低減することができる。
 生体センサ1は、第2層部材40の第2粘着層43を、上記の本実施形態に係る生体用粘着剤を用いて形成できる。第2粘着層43は、第1粘着層122と同様、皮膚2への貼付面を形成するため、生体センサ1は、第2粘着層43を皮膚2に安定して貼り付けることができる。
 生体センサ1は、第1粘着層122及び第2粘着層43を、上記の本実施形態に係る生体用粘着剤を用いて形成できる。第1粘着層122及び第2粘着層43は、生体センサ1の皮膚2への貼付面全体を形成する。よって、生体センサ1は、皮膚2への貼付面全体を上記の本実施形態に係る生体用粘着剤を用いて形成できるため、皮膚2に対する貼付性を高め、さらに安定して皮膚2に貼り付けることができる。
 このように、生体センサ1は、上記の通り、使用中、皮膚2から生体情報を長時間安定して測定できることから、人の皮膚2等に貼り付け使用される貼付型の生体センサとして有効に用いることができる。生体センサ1は、例えば、生体の皮膚等に貼付され、心電図の計測感度が高く、心電図に発生するノイズの高い抑制効果が要求されるヘルスケア用ウェアラブルデバイス等に好適に用いることができる。
 以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
 以下、実施例及び比較例を示して実施形態を更に具体的に説明するが、実施形態はこれらの実施例及び比較例により限定されるものではない。
<アクリル系ポリマーの作製>
[アクリル系ポリマー(ポリマー成分A)の作製]
 イソノニルアクリレートと、2-メトキシエチルアクリレートと、アクリル酸とを、65質量部:30質量部:5質量部の割合で含むポリマー(以下、「ポリマー成分A」という)を、アクリル系ポリマーとして作製した。
[アクリル系ポリマー(ポリマー成分B)の作製]
 アクリル酸-2エチルヘキシルと、1-ビニル-2-ピロリドンと、アクリル酸と、4-ヒドロキシブチルアクリレートとを、89.5質量部:6.0質量部:4.0質量部:0.5質量部の割合で含むポリマー(以下、「ポリマー成分B」という)を、アクリル系ポリマーとして作製した。
[アクリル系ポリマー(ポリマー成分C)の作製]
 イソノニルアクリレートと、2-メトキシエチルアクリレートと、アクリル酸とを、65質量部:30.0質量部:5質量部の割合で含むポリマー(以下、「ポリマー成分C」という。成分Aの高分子量タイプ)を、アクリル系ポリマーとして作製した。
[アクリル系ポリマー(ポリマー成分D)の作製]
 2-エチルヘキシルアクリレートと、アクリル酸とを、95質量部:5質量部の割合で含むポリマー(以下、「ポリマー成分D」という。)を、アクリル系ポリマーとして作製した。
<生体用粘着剤の作製>
[生体用粘着剤1の作製]
 ポリマーとしてポリマー成分A100質量部と、粘着付与剤であるタッキーファイヤー(KE-311、荒川化学工業社製)20質量部と、架橋剤(コロネートHL、日本ポリウレタン工業社製)0.075質量部とを混合し、粘着剤組成物を作製した。粘着剤組成物を塗布して生体用粘着剤1(長さ:200mm、幅:100mm、厚さ:60μm)を作製した。生体用粘着剤1の、ポリマー分子量は70万~80万であり、ゲル分率は41.8%であり、ガラス転移温度Tgは-40.4℃であり、飽和含水率は、22℃RH50%で0.50%であり、40℃RH92%で1.11%であった。
[生体用粘着剤2の作製]
 ポリマーとしてポリマー成分B100質量部と、架橋剤(コロネートL、日本ポリウレタン工業社製)0.1質量部とを混合し、粘着剤組成物を作製した。粘着剤組成物を塗布して生体用粘着剤2(長さ:200mm、幅:100mm、厚さ:30μm)を作製した。生体用粘着剤2の、ポリマー分子量は80万~90万であり、ゲル分率は29.8%であり、ガラス転移温度Tgは-44.7℃であり、飽和含水率は、22℃RH50%で0.33%であり、40℃RH92%で0.72%であった。
[生体用粘着剤3の作製]
 ポリマーとしてポリマー成分A100質量部と、タッキーファイヤー(ハリタックPCJ、ハリマ化成社製)10質量部と、液状成分(ココナードRK、花王社製)15質量部と、架橋剤(コロネートHL、日本ポリウレタン工業社製)0.075質量部とを混合し、粘着剤組成物を作製した。粘着剤組成物を塗布して生体用粘着剤3を作製した(長さ:200mm、幅:100mm、厚さ:60μm)。生体用粘着剤3の、ポリマー分子量は70万~80万であり、ゲル分率は37.5%であり、ガラス転移温度Tgは-54.5℃であり、飽和含水率は、22℃RH50%で0.52%であり、40℃RH92%で1.08%であった。
[生体用粘着剤4の作製]
 ポリマーとしてポリマー成分C100質量部と、タッキーファイヤー(ハリタックPCJ、ハリマ化成社製)10質量部と、液状成分(ココナードRK、花王社製)15質量部と、架橋剤(コロネートHL、日本ポリウレタン工業社製)0.075質量部とを混合し、粘着剤組成物を作製した。粘着剤組成物を塗布して生体用粘着剤4を作製した(長さ:200mm、幅:100mm、厚さ:60μm)。生体用粘着剤4の、ポリマー分子量は約180万であり、ゲル分率は60.6%であり、ガラス転移温度Tgは-35.6℃であり、飽和含水率は、22℃RH50%で0.51%であり、40℃RH92%で0.98%であった。
[生体用粘着剤5の作製]
 ポリマーとしてポリマー成分D100質量部と、タッキーファイヤー(KE-311、荒川化学工業社製)5質量部とを混合し、粘着剤組成物を作製した。粘着剤組成物を塗布して生体用粘着剤5を作製した(長さ:200mm、幅:100mm、厚さ:40μm)。生体用粘着剤5の、ポリマー分子量は110万~130万であり、ゲル分率は6.5%であり、ガラス転移温度Tgは-56.2℃であり、飽和含水率は、22℃RH50%で0.27%であり、40℃RH92%で0.55%であった。
[生体用粘着剤6の作製]
 ポリマーとしてポリマー成分D100質量部からなる粘着剤組成物を作製した。粘着剤組成物を塗布して生体用粘着剤6を作製した(長さ:200mm、幅:100mm、厚さ:40μm)。生体用粘着剤6の、ポリマー分子量は110万~130万であり、ゲル分率は3.9%であり、ガラス転移温度Tgは-59.0℃であり、飽和含水率は22℃RH50%で0.22%であり、40℃RH92%で0.45%であった。
<60°引きはがし粘着力の測定>
 矩形状に形成された支持体(PET、厚さ:25μm)の一方の主面に上記の生体用粘着剤1~6をそれぞれ積層して積層体(生体用粘着材)を作製した。作製した上記の各積層体を人肌ゲルシート(H0-1、エクシールコーポレーション社製)に貼付した。その後、常温常湿条件(22℃、50RH%)下において、各積層体の人肌ゲルシート側の面と人肌ゲルシートとの引き剥がし角度を60°として、剥離速度を150mm/分として、積層体の一方の長手方向の端部より積層体を人肌ゲルシートから引き剥がした時の粘着力(60°引きはがし粘着力)を測定した。なお、人肌ゲルシートは、その内部の含水率を安定化させるため、常温常湿条件(22℃、50RH%)下で3日間保管した。常温常湿条件下で3日間保管した時の人肌ゲルシートの含水率は、約0.65%であった。
(高温高湿条件下に保管した人肌ゲルシートを用いた時の60°引きはがし粘着力の測定)
 常温常湿条件(22℃、50RH%)下で3日間保管した人肌ゲルシートに代えて、高温高湿条件(60℃、90RH%)下で3日間保管した人肌ゲルシートを用いた。高温高湿条件下で3日間保管した時の人肌ゲルシートの含水率は、約1.89%であった。人肌ゲルシートを高温高湿条件下に保管して含水率を上げることで、汗で湿った皮膚又は水で濡れた皮膚に近い状態を擬似的に作成し、60°引きはがし粘着力を測定した。人肌ゲルシートは、高温高湿条件下で3日間保管した後、高温高湿条件(60℃、90RH%)下で各生体用粘着剤を人肌ゲルシートに貼付し、10分~30分放置した。その後、上記と同様に、60°引きはがし粘着力を測定した。
<180°引きはがし粘着力の測定>
 作製した上記の生体用粘着剤1~6の各積層体をベークライト板(フェノール積層板、スタンダードテストピース社製)に貼付した後、各積層体のベークライト板側の面とベークライト板との引き剥がし角度を180°として、積層体の一方の長手方向の端部から積層体をベークライト板から引き剥がした時の粘着力(180°引きはがし粘着力)を測定した。
 各生体用粘着剤の、厚さ、組成、ポリマー分子量、ゲル分率、ガラス転移温度Tg及び飽和含水率と、各生体用粘着剤の積層体の60°引きはがし粘着力及び180°引きはがし粘着力の測定結果を表1に示す。60°引きはがし粘着力は、被着体が人肌ゲルシートである場合、常温常湿条件(22℃、50RH%)及び高温高湿条件(60℃、90RH%)に3日間保管した時の測定結果を示す。また、常温常湿条件(22℃、50RH%)及び高温高湿条件(60℃、90RH%)下で保管した人肌ゲルシートを被着体に用いた時の積層体の60°引きはがし粘着力の測定結果を図5に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
<生体センサの作製>
[実施例1]
(カバー部材の作製)
 ベース樹脂としてPETを用いて形成した支持体にシリコーンゴムで形成されたショア硬度A40のコート層を形成して、所定の形状に成形することで、カバー部材を作製した。
(第1積層シートの作製)
 矩形状に形成された第1基材(ポリオレフィン発泡シート(FOLEC(登録商標)、株式会社イノアックコーポレーション社製、厚さ:1mm)の下面に生体用粘着剤1を貼り付けて、第1粘着層を形成した。その後、貼付層の上面にシリコーンテープ(厚さ:60μm)を貼り付けて上部用粘着層を形成し、第1積層シートを作製した。
(電極の作製)
1.導電性組成物の作製
 導電性高分子としてPEDOT/PSSのペレット(Orgacon DRY、日本アグフアマテリアルズ社製)0.38質量部と、バインダー樹脂として変性ポリビニルアルコール(変性PVA)を含む水溶液(変性ポリビニルアルコール濃度:10%、ゴーセネックスZ-410、日本合成化学社製)10.00質量部と、可塑剤としてグリセリン(和光純薬社製)2.00質量部と、溶媒として2-プロパンペール1.60質量部及び水6.50質量部を超音波浴に添加した。そして、これらの成分を含む水溶液を超音波浴で30分間混合し、均一な導電性組成物水溶液Aを調整した。
 変性PVAを含む水溶液中の変性PVAの濃度は約10%であるため、導電性組成物水溶液A中の変性PVAの含有量は1.00質量部となる。なお、残部は、導電性組成物水溶液A中の溶媒である。
 導電性組成物100.0質量部に対する、導電性高分子、バインダー樹脂及び可塑剤の含有量は、それぞれ、11.2質量部、29.6質量部及び59.2質量部であった。
2.電極シートの作製
 調整した導電性組成物水溶液Aをポリエチレンテレフタレート(PET)フィルム上にアプリケータを用いて塗工した。その後、導電性組成物水溶液Aが塗布されたPETフィルムを乾燥オーブン(SPHH-201、ESPEC社製)に搬送して、導電性組成物水溶液Aを135℃、3分間加熱乾燥することで、導電性組成物の硬化物を作製した。硬化物を所望の形状に打ち抜き成形(プレス)してシート状に成形し、厚さが20μmである電極シート(生体電極)である電極を作製した。
 なお、電極シートに含まれる、導電性高分子、バインダー樹脂及び可塑剤の含有量は、導電性組成物と同様であり、それぞれ、11.2質量部、29.6質量部及び59.2質量部であった。
(第2積層シートの作製)
 矩形状に形成された第2基材(PET(PET-50-SCA1(白)、三井物産プラスチック社製)、厚さ:38μm)の両面に、粘着剤(パーミロール、日東電工社製)、透湿度:21g/(m・day))を貼り付けて下部用粘着層及び第2粘着層を形成し、第2積層シートを作製した。
(生体センサの作製)
 第2積層シートの上面の中央部分にバッテリ及び制御部を備えたセンサ部を設置した。その後、第1積層シートの第1粘着層と第2積層シートとの間に挟み込んだ状態で第1粘着層の貼付面側に一対の電極を貼り付け、電極とセンサ部の配線とを接続した。その後、センサ部が第1積層シート及びカバー部材で形成される収容空間内に配置され、接続部が生体センサの平面視において略カバー部材の第1シート部内に収まる位置となるように、第1積層シートの上にカバー部材を積層して、生体センサを作製した。
[実施例2~5、比較例1]
 実施例1において、生体用粘着剤1に代えて生体用粘着剤2~6を用いて第1粘着層を形成したこと以外は、実施例1と同様にして行い、生体センサを作製した。
<生体センサの特性の評価>
 上記各実施例及び比較例の生体センサを用いて、接着信頼性を測定した。接着信頼性は、引張耐久試験を行って評価した。測定結果を表2に示す。
[接着信頼性]
1.引張耐久試験
 皮膚の代替として高性能人工皮膚模型(商品名:バイオスキンプレート、株式会社ビューラックス製、以下、バイオスキンプレートと記載する)を用い、生体センサをバイオスキンプレートに貼り付けて固定した。なお、バイオスキンプレートは、その内部の含水率を安定化させるため、22℃、50RH%の条件下で3日間保管しておいた。生体センサを貼り付けたバイオスキンプレートを小型卓上型耐久試験機(面状態引張試験機、ユアサシステム機器株式会社、)にセットし、バイオスキンプレートを歪が20%になるようにセットして、3秒間に一回繰り返し伸長させ、生体センサの端部に剥がれが生じるまで繰り返し、剥がれが生じるまでの回数を調べた。バイオスキンプレートの伸長の繰り返し回数が36回以上である場合には、生体センサを生体に24時間貼付して使用している間、体動により生体の表面に変形等が生じても、生体センサは生体の表面から略剥がれず、生体信号を略安定して取得できる(24時間貼付境界)と評価した。また、各実施例及び比較例の生体センサの剥離回数と、各実施例及び比較例で用いた生体用粘着剤1~6の各積層体の60°引きはがし粘着力との関係を図6に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 表1及び表2より、各実施例では、引張耐久性が37回以上であったが、比較例1では、引張耐久性が35回であった。また、図6より、各実施例及び比較例で用いた積層体の60°引きはがし粘着力が大きいほど、各実施例及び比較例の生体センサの剥離回数は多くなった。
 よって、上記各実施例の生体用粘着剤は、60°引きはがし粘着力を所定の値以上とすることで、皮膚の表面に対して高い接着信頼性を発揮することが確認された。よって、本実施形態に係る生体用粘着剤は、生体センサの上部シートの生体との貼付面側に設けられる第1粘着層として用いれば、生体センサは、被験者の肌に長時間(例えば、24時間)貼り付けても、継続して心電図を測定するのに有効に用いることができるといえる。
 なお、本発明の実施形態の態様は、例えば、以下の通りである。
<1> 生体に貼付される生体用粘着剤であって、
 生体に貼付される生体用粘着剤であって、
 前記生体用粘着剤をアスカーC硬度が0である被着体に貼り付けて、前記生体用粘着剤が前記被着体と向き合う面と前記被着体の貼付面との間の角度を60°として前記生体用粘着剤を前記被着体から剥離する際の引きはがし粘着力が、5.0N/cm以上である生体用粘着剤。
<2> ガラス転移温度が、-57℃以上である<1>に記載の生体用粘着剤。
<3> 前記引きはがし粘着力は、前記生体用粘着剤を前記被着体とは異なる面にポリエチレンテレフタレートに貼り付けて、前記生体用粘着剤を前記被着体に貼り付けて測定した値である<1>又は<2>に記載の生体用粘着剤。
<4> 生体に貼付して生体信号を取得する生体センサであって、
 生体情報を取得するセンサ本体と、
 前記センサ本体に接続される電極と、
 下面に前記電極が貼り付けられ、前記センサ本体が収納される収納空間を有する第1層部材と、
を備え、
 前記第1層部材が、<1>~<3>の何れか1つに記載の生体用粘着剤を有する生体センサ
<5> 前記第1層部材が、
 基材と、
 前記基材の生体と対向する面に設けられた第1粘着層とを備え、
 前記第1粘着層が、前記生体用粘着剤を含む<4>に記載の生体センサ。
<6> 前記第1層部材は、
 前記センサ本体が収納される収納空間と前記収納空間の開口部とを有するカバー部材と、
 前記カバー部材と前記生体用粘着剤とを貼り付ける上部用粘着層と、
を備え、
 前記生体用粘着剤は、前記カバー部材の前記開口部側に設けられ、前記収納空間に対応する位置に貫通孔を有する<4>又は<5>に記載の生体センサ。
<7> 前記第1層部材の前記下面に前記電極を露出させると共に前記センサ本体を覆うように貼り付けられる第2層部材と、
 前記第2層部材が、前記第1層部材と反対側の面に第2粘着層を有する<4>~<6>の何れか1つに記載の生体センサ。
<8> 前記第1層部材、前記電極及び前記第2層部材により、生体への貼付面が形成されている<7>に記載の生体センサ。
<9> 前記第2粘着層が、<1>~<3>の何れか1つに記載の生体用粘着剤であり、
 前記第1層部材、前記電極及び前記第2層部材により、生体への貼付面が形成されている<7>に記載の生体センサ。
 本出願は、2022年7月26日に日本国特許庁に出願した特願2022-118682号及び2023年3月16日に日本国特許庁に出願した特願2023-42213号に基づいて優先権を主張し、これらの前記出願に記載された全ての内容を援用する。
 1 生体センサ
 2 皮膚
 10 第1層部材
 11 カバー部材
 12 上部シート
 12a、121a、122a 貫通孔
 20、20A、20B 電極
 20a 対向部分
 20b 露出部分
 30 センサ部
 31 フレキシブル基板
 32 センサ本体
 33A 接続部
 33A、33B 接続部
 34 バッテリ
 40 第2層部材
 41 第2基材
 42 下部用粘着層
 43 第2粘着層
 111 突出部
 111a 窪み
 121 第1基材
 122 第1粘着層
 123 上部用粘着層
 321 部品搭載部
 322 バッテリ装着部
 331A、331B 配線
 332A、332B 端子部

Claims (9)

  1.  生体に貼付される生体用粘着剤であって、
     前記生体用粘着剤をアスカーC硬度が0である被着体に貼り付けて、前記生体用粘着剤が前記被着体と向き合う面と前記被着体の貼付面との間の角度を60°として前記生体用粘着剤を前記被着体から剥離する際の引きはがし粘着力が、5.0N/cm以上である生体用粘着剤。
  2.  ガラス転移温度が、-57℃以上である請求項1に記載の生体用粘着剤。
  3.  前記引きはがし粘着力は、前記生体用粘着剤の前記被着体とは異なる面にポリエチレンテレフタレートに貼り付けて、前記生体用粘着剤を前記被着体に貼り付けて測定した値である請求項1に記載の生体用粘着剤。
  4.  生体に貼付して生体信号を取得する生体センサであって、
     生体情報を取得するセンサ本体と、
     前記センサ本体に接続される電極と、
     下面に前記電極が貼り付けられ、前記センサ本体が収納される収納空間を有する第1層部材と、
    を備え、
     前記第1層部材が、請求項1に記載の生体用粘着剤を有する生体センサ。
  5.  前記第1層部材が、
     基材と、
     前記基材の生体と対向する面に設けられた第1粘着層とを備え、
     前記第1粘着層が、前記生体用粘着剤である請求項4に記載の生体センサ。
  6.  前記第1層部材は、
     前記センサ本体が収納される収納空間と前記収納空間の開口部とを有するカバー部材と、
     前記カバー部材と前記生体用粘着剤とを貼り付ける上部用粘着層と、
    を備え、
     前記生体用粘着剤は、前記カバー部材の前記開口部側に設けられ、前記収納空間に対応する位置に貫通孔を有する請求項5に記載の生体センサ。
  7.  前記第1層部材の前記下面に前記電極を露出させると共に前記センサ本体を覆うように貼り付けられる第2層部材と、
     前記第2層部材が、前記第1層部材と反対側の面に第2粘着層を有する請求項4に記載の生体センサ。
  8.  前記第1層部材、前記電極及び前記第2層部材により、生体への貼付面が形成されている請求項7に記載の生体センサ。
  9.  前記第2粘着層が、請求項1に記載の生体用粘着剤であり、
     前記第1層部材、前記電極及び前記第2層部材により、生体への貼付面が形成されている請求項7に記載の生体センサ。
PCT/JP2023/026884 2022-07-26 2023-07-21 生体用粘着剤及び生体センサ WO2024024694A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022118682 2022-07-26
JP2022-118682 2022-07-26
JP2023042213 2023-03-16
JP2023-042213 2023-03-16

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024024694A1 true WO2024024694A1 (ja) 2024-02-01

Family

ID=89706582

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/026884 WO2024024694A1 (ja) 2022-07-26 2023-07-21 生体用粘着剤及び生体センサ

Country Status (1)

Country Link
WO (1) WO2024024694A1 (ja)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015160882A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 日東電工株式会社 粘着シート
JP2020019842A (ja) * 2018-07-30 2020-02-06 積水化成品工業株式会社 ハイドロゲル
JP2020146452A (ja) * 2019-03-08 2020-09-17 日東電工株式会社 生体センサ
JP2020163120A (ja) * 2019-03-26 2020-10-08 日東電工株式会社 貼付型生体センサ
WO2021200575A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 日東電工株式会社 生体センサ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015160882A (ja) * 2014-02-27 2015-09-07 日東電工株式会社 粘着シート
JP2020019842A (ja) * 2018-07-30 2020-02-06 積水化成品工業株式会社 ハイドロゲル
JP2020146452A (ja) * 2019-03-08 2020-09-17 日東電工株式会社 生体センサ
JP2020163120A (ja) * 2019-03-26 2020-10-08 日東電工株式会社 貼付型生体センサ
WO2021200575A1 (ja) * 2020-03-30 2021-10-07 日東電工株式会社 生体センサ

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11864916B2 (en) Three-dimensional adhesive device having a microelectronic system embedded therein
JP2018187359A (ja) 生体センサ
WO2024024694A1 (ja) 生体用粘着剤及び生体センサ
WO2018198457A1 (ja) 生体センサ用積層体および生体センサ
WO2021200805A1 (ja) 生体センサ
CN113597284A (zh) 生物传感器
AU2020249923B2 (en) Stick-on biosensor
WO2023234329A1 (ja) 生体センサ
CN115334971A (zh) 生物传感器
WO2024004943A1 (ja) 生体センサ
WO2024005022A1 (ja) 生体センサ
WO2023248979A1 (ja) 生体センサ
WO2023120326A1 (ja) 生体センサ
WO2023234332A1 (ja) 生体センサ
CN113631371A (zh) 电极接合构造以及生物传感器
JP5532569B2 (ja) 心筋活動電位測定装置の装着方法および隔離シート
CN113543707A (zh) 电极以及生物传感器
WO2018198569A1 (ja) 生体センサ
US11678828B2 (en) Stick-on biosensor
JP7285665B2 (ja) 貼付型生体センサ
WO2023054267A1 (ja) 電極パッド及び生体センサ
CN115297776A (zh) 生物传感器
JP2019075500A (ja) 伸縮性配線基板、伸縮性配線基板の製造方法及び電子部品付伸縮性配線基板

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23846424

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1