生物体电极及其制造方法与流程

本发明涉及一种生物体电极及其制造方法。

背景技术：

1、作为用于测定人体或动物的脑电波、心电图、肌电图等生物体电性信号或对生物体赋予电刺激的生物体电极，使用的是凝胶电极、橡胶电极、利用了金属薄板的电极、利用了导电性纤维原材料的电极等各个种类的生物体电极。

2、所述凝胶电极及橡胶电极具有富有柔软性、与生物体的体表面密接、能够稳定地获取生物体信号的优点，但另一方面，有通气性差、在接触处产生闷热而引起斑疹等的问题。

3、另外，利用了金属薄板的电极为疏水性且硬，有在与水分丰富且柔软的生物体的体表面接触的用途中适应性低的问题。为了与体表面密接，需要高的接触压力，或者需要使用导电性的膏(paste)(胶(jelly))。

4、作为可在不使用导电性的膏等的情况下直接贴附于生物体的体表面的电极，认为有效的是具有导电性的织物形状的电极，并提出了各种提案。织物电极的抗弯折性强，可配合体表面的凹凸而使形状变化。

5、在织物形状的电极中，为了赋予导电性，提出了涂敷有导电性高分子的电极、使用了金属纤维的电极或使用了碳材料的电极。作为使用了导电性高分子的电极，提出了在聚酯纤维基材中含浸有导电性高分子(聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐poly(3,4-ethylenedioxythiophene)-polystyrene sulfonate，pedot-pss)与烯烃粘合剂的电极(专利文献1)。作为使用了金属纤维或碳材料的电极，提出了如下电极：在使用了具有不锈钢的织线的基材上配置碳黑与硅橡胶而成的电极(专利文献2)；使碳黑含浸于基材而成的电极(专利文献3)；在基材上印刷包含碳黑的导电性油墨而成的电极(专利文献4)。

6、现有技术文献

7、专利文献

8、专利文献1：国际公开第2017/183463号

9、专利文献2：日本专利特表2006-512128号公报

10、专利文献3：日本专利特开2020-180406号公报

11、专利文献4：日本专利特表2017-512542号公报

技术实现思路

1、发明所要解决的问题

2、专利文献1中记载的生物体电极是在单纱细纤度(500nm以下)的聚酯纤维基材中含浸pedot-pss与烯烃粘合剂而成。通过使细纤度的单纤维间载持导电性高分子与粘合剂，提高电极剖面的导通性。生物体电极所包含的烯烃原材料的脱模性优异，与纤维基材的接着力弱，因此在洗涤耐久性方面有改善的余地。另外，作为导电性高分子而使用的pedot-pss价格昂贵，在通用性方面存在课题。专利文献2中记载的生物体电极具有包含不锈钢网等导电纱的基材或包含导电线的基材。另外，这些生物体电极例示了使用碳黑与硅橡胶(silicon rubber)(硅酮胶(silicone gum))。包含不锈钢网等导电纱的基材及包含导电线的基材与包含非导电性的纤维的基材相比，有柔软性差的倾向。另外，这些生物体电极包含的硅酮原材料具有脱模性优异的界面特性。因此，这些生物体电极在使用时容易与皮肤分离，由于生物体信号获取过程中的穿戴者的动作而产生生物体电极的位置偏移，在获取或输入微弱的信号的生物体电极中，有产生假影(artifact)之虞。另一方面，专利文献3中记载的生物体电极具有将廉价的碳黑与氨基甲酸酯粘合剂一起含浸于纤维基材而成的结构。由于导电树脂含浸于纤维基材中，因此在与皮肤接触的电极表面的导电性的稳定性方面存在课题，洗涤前后的电极间阻抗的差变大等而有改善的余地。专利文献4中记载的生物体电极具有在弹性材料上印刷包含碳黑与氨基甲酸酯粘合剂的导电性油墨而成的结构。由于使用了具有柔软性的导电性油墨，因此柔软性充分，但这些生物体电极的导电材料中的导电粒子量多，因此摩擦色牢度差，有发生色移的倾向。

3、鉴于以上所述，本发明的课题在于提供一种生物体电极及其制造方法，所述生物体电极为织物形状，柔软而通用性高，色牢度优异，且抑制了由洗涤引起的导电性降低。

4、解决问题的技术手段

5、用于解决所述课题而实现目的的发明的结构为以下的任一者。

6、(1)一种生物体电极，具有包含非导电性纤维的纤维基材与导电体的层叠结构，所述导电体含有碳黑及氨基甲酸酯树脂，所述碳黑的含量相对于所述导电体而为15质量％～35质量％，所述碳黑至少在所述导电体的表面以粒子状分散，在所述导电体的表面，所述碳黑的粒子与相邻的所述碳黑的粒子的最长距离相对于最短距离的比(最长距离/最短距离)为1～20，且所述导电体的表面的湿摩擦色牢度为4级以上。

7、(2)根据所述(1)所述的生物体电极，其中，所述导电体的表面中利用扫描扩展电阻显微镜(scanning spreading resistance microscope，ssrm)测定的面内电阻值为4logω～6logω的面积比率为8％～18％。

8、(3)根据所述(1)或(2)所述的生物体电极，其中，基于日本工业标准(japaneseindustrial standards，jis)l0217(1995)的103法进行的20次洗涤前后的电极间阻抗的差为0.2kω以下。

9、(4)一种生物体电极的制造方法，通过下述工序来制造根据所述(1)至(3)中任一项所述的生物体电极：对包含利用均质混合机进行了搅拌的碳黑与氨基甲酸酯树脂的溶液，利用行星球磨机进行混合、脱泡，获得涂敷液；将所述涂敷液涂布于包含非导电性的复丝纤维的纤维基材的单面并使其干燥。

10、发明的效果

11、本发明可获得一种生物体电极，所述生物体电极为织物形状，柔软而通用性高，色牢度优异，且抑制了由洗涤引起的导电性降低。

技术特征：

1.一种生物体电极，具有包含非导电性纤维的纤维基材与导电体的层叠结构，所述导电体含有碳黑及氨基甲酸酯树脂，所述碳黑的含量相对于所述导电体而为15质量％～35质量％，所述碳黑至少在所述导电体的表面以粒子状分散，在所述导电体的表面，所述碳黑的粒子与相邻的所述碳黑的粒子的最长距离相对于最短距离的比(最长距离/最短距离)为1～20，且所述导电体的表面的湿摩擦色牢度为4级以上。

2.根据权利要求1所述的生物体电极，其中，所述导电体的表面中利用扫描扩展电阻显微镜测定的面内电阻值为4logω～6logω的面积比率为8％～18％。

3.根据权利要求1或2所述的生物体电极，其中，基于日本工业标准l0217(1995)的103法进行的20次洗涤前后的电极间阻抗的差为0.2kω以下。

4.一种生物体电极的制造方法，通过下述工序来制造如权利要求1至3中任一项所述的生物体电极：对包含利用均质混合机进行了搅拌的碳黑与氨基甲酸酯树脂的溶液，利用行星球磨机进行混合、脱泡，获得涂敷液；

技术总结
本发明的课题在于提供一种生物体电极及其制造方法，所述生物体电极为织物形状，柔软而通用性高，色牢度优异，且抑制了由洗涤引起的导电性降低，本发明的主旨在于一种生物体电极及其制造方法，所述生物体电极具有包含非导电性纤维的纤维基材与导电体的层叠结构，所述导电体含有碳黑及氨基甲酸酯树脂，所述碳黑的含量相对于所述导电体而为15质量％～35质量％，所述碳黑至少在所述导电体的表面以粒子状分散，在所述导电体的表面，所述碳黑的粒子与相邻的所述碳黑的粒子的最长距离相对于最短距离的比(最长距离/最短距离)为1～20，且所述导电体的表面的湿摩擦色牢度为4级以上。

技术研发人员：主森敬一,亀本千草
受保护的技术使用者：东丽株式会社
技术研发日：
技术公布日：2024/9/29