生物体电极组成物、生物体电极、以及生物体电极的制造方法技术

本发明专利技术涉及生物体电极组成物、生物体电极、以及生物体电极的制造方法。本发明专利技术的课题为提供可形成导电性及生物相容性优异，轻量，且能以低成本制造，无论被水沾湿、予以干燥，导电性也不会大幅降低的生物体电极用的生物体接触层的生物体电极组成物、以该生物体电极组成物形成有生物体接触层的生物体电极、及其制造方法。解决该课题的手段为一种生物体电极组成物，含有(A)离子性材料及(B)钛酸锂粉，该(A)成分为含有重复单元a的高分子化合物，该重复单元a具有选自氟磺酸、氟磺酰亚胺、及N‑羰基氟磺酰胺中的任一者的铵盐、钠盐、钾盐、银盐的结构。

【技术实现步骤摘要】
生物体电极组成物、生物体电极、以及生物体电极的制造方法
本专利技术关于与生物体的皮肤接触并利用来自皮肤的电信号而能检测到心搏数等身体状态的生物体电极、及其制造方法、以及适用于生物体电极的生物体电极组成物。
技术介绍
近年，随着IoT(物联网(InternetofThings))的普及，穿戴式器件的开发也在进展。能连接到因特网的钟表、眼镜为其代表例。又，在医疗领域、运动领域方面也需要能随时监测身体状态的穿戴式器件，为今后具成长性的领域。在医疗领域方面，例如有人研究如利用电信号来感测心脏搏动的心电图测定般通过感测微弱电流来监测身体脏器的状态的穿戴式器件。心电图的测定是将涂有导电糊剂的电极装设于身体并进行测定，但此为仅1次的短时间的测定。反观如上述的医疗用的穿戴式器件的开发，是以连续数周随时监测健康状态的器件的开发为目标的。是以，对于使用于医疗用穿戴式器件的生物体电极，会要求长时间使用时也不会有导电性的变化、不会皮肤过敏。此外，也要求轻量、能以低成本制造。医疗用穿戴式器件有贴附于身体的类型、与纳入于衣服的类型，作为贴附于身体的类型，有人提案使用有为上述导电糊剂的材料的含有水与电解质的水溶性凝胶的生物体电极(专利文献1)。关于水溶性凝胶，在用以保持水的水溶性聚合物中含有钠、钾、钙作为电解质，会将来自皮肤的离子浓度的变化转换成电。另一方面，作为纳入于衣服的类型，有人提案将纤维中纳入有如PEDOT-PSS(Poly-3,4-ethylenedioxythiophene-Polystyrenesulfonate；聚-3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐)的导电性聚合物、银糊剂的布使用于电极的方法(专利文献2)。但，使用上述含有水与电解质的水溶性凝胶时，有因干燥导致水消失时导电性也会消失的问题。另一方面，使用铜等游离倾向高的金属时，有对于有些人而言存在引起皮肤过敏的风险的问题，使用如PEDOT-PSS的导电性聚合物时，也有因导电性聚合物的酸性强而存在引起皮肤过敏的风险的问题、洗涤时导电聚合物从纤维剥落的问题。又，金属纳米线、炭黑、及纳米碳管等具有优异的导电性，故也有人探讨将这些作为电极材料使用(专利文献3、4、5)。金属纳米线由于线彼此的接触机率变高，故少量的添加量即可通电。但，金属纳米线为前端尖的纤细材料，故会成为皮肤过敏发生的原因。基于同样的理由，纳米碳管也有对生物体的刺激性。炭黑虽没有像纳米碳管那样的毒性，但仍有些许对皮肤的刺激性。如上所述，即便该物本身不会引起过敏反应，有时仍会因材料的形状、刺激性导致生物相容性恶化，同时兼有导电性与生物相容性是困难的。据认为金属膜的导电性非常高故会作为优异的生物体电极而发挥功能，但未必如此。因心脏的搏动而从皮肤释出的并不只是微弱电流，也为钠离子、钾离子、钙离子。因此须将离子的浓度变化转换成电流，但就不易游离的贵金属而言，其将来自皮肤的离子转换成电流的效率不佳。故使用了贵金属的生物体电极的阻抗高，与皮肤的通电是高电阻的。就使用其它导电性材料的生物体电极而言，有人提案添加有离子性的聚合物的生物体电极(专利文献6、7、8)。在有机硅粘着剂中添加混合离子聚合物与碳粉而得的生物体电极由于具有粘着性且拨水性高，即便在淋浴或流汗的状态下长时间贴附于皮肤，仍可稳定地采集生物体信号。且离子聚合物不会通过皮肤，故没有对皮肤的刺激性，生物相容性高，因此亦为可长时间装设的生物体电极。有机硅(silicone)本为绝缘体，但通过和离子性聚合物及碳粉组合，离子导电性会改善，会发挥作为生物体电极的功能。但，仍需要进一步改善离子导电性以提升性能。现有技术文献专利文献[专利文献1]国际公开第WO2013/039151号[专利文献2]日本特开2015-100673号公报[专利文献3]日本特开平5-095924号公报[专利文献4]日本特开2003-225217号公报[专利文献5]日本特开2015-019806号公报[专利文献6]日本特开2018-99504号公报[专利文献7]日本特开2018-126496号公报[专利文献8]日本特开2018-130533号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题本专利技术是为了解决上述问题而成的，目的为提供可形成导电性及生物相容性优异，轻量，且能以低成本制造，无论被水沾湿、予以干燥，导电性也不会大幅降低的生物体电极用的生物体接触层的生物体电极组成物、以该生物体电极组成物形成有生物体接触层的生物体电极、及其制造方法。用于解决问题的方案为了解决上述课题，本专利技术提供一种生物体电极组成物，含有(A)离子性材料及(B)钛酸锂粉，该(A)成分为含有重复单元a的高分子化合物，该重复单元a具有选自氟磺酸、氟磺酰亚胺、及N-羰基氟磺酰胺中的任一者的铵盐、钠盐、钾盐、银盐的结构。若为如此的生物体电极组成物，则为可形成导电性及生物相容性优异，轻量，且能以低成本制造，无论被水沾湿、予以干燥，导电性也不会大幅降低的生物体电极用的生物体接触层的生物体电极组成物。又，该重复单元a宜具有下列通式(1)-1至(1)-4表示的结构中的任意1个以上较佳。[化1]式中，Rf1、Rf2为氢原子、氟原子、氧原子、甲基、或三氟甲基，Rf1为氧原子时，Rf2亦为氧原子，并与所键结的碳原子一起形成羰基，Rf3、Rf4为氢原子、氟原子、或三氟甲基，且Rf1～Rf4中的一者以上为氟原子或三氟甲基。Rf5、Rf6、Rf7为氟原子、碳数1～4的直链状、分支状的烷基，并具有至少1个以上的氟原子。m为1～4的整数。M+为选自铵离子、钠离子、钾离子、银离子的离子。若重复单元a具有如此的结构，则成为可形成导电性及生物相容性更优异，轻量，且能以低成本制造，无论被水沾湿、予以干燥，导电性也不会大幅降低的生物体电极用的生物体接触层的生物体电极组成物。又，该重复单元a宜为选自下列通式(2)表示的重复单元a1～a7中的1种以上。[化2]式中，R1、R3、R5、R8、R10、R11及R13各自独立地为氢原子或甲基，R2、R4、R6、R9、及R12各自独立地为单键、酯基、或者也可具有醚基、酯基中的任一者或它们两者的碳数1～13的直链状、分支状、环状的烃基中的任一者。R7为碳数1～4的直链状、分支状的亚烷基，R7中的氢原子中，也可有1个或2个被取代为氟原子。X1、X2、X3、X4及X6各自独立地为单键、亚苯基、亚萘基、醚基、酯基、酰胺基中的任一者，X5为单键、醚基、酯基中的任一者，X7为单键、碳数6～12的亚芳基、-C(＝O)-O-R18-基、及-C(＝O)-NH-R18-基中的任一者。R18为单键、碳数1～12的直链状、分支状、或环状的亚烷基、或碳数6～10的2价的芳香族烃基，该芳香族烃基的一部分也可经氢化，X7中也可含有选自醚基、羰基、酯基、及酰胺基中的1种以上。Y为氧原子、-NR19-基，R19为氢原子、碳数1～4的直链状、分支状的烷基，Y与R4也可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生物体电极组成物，/n含有(A)离子性材料及(B)钛酸锂粉，/n该(A)成分为含有重复单元a的高分子化合物，该重复单元a具有选自氟磺酸、氟磺酰亚胺、及N-羰基氟磺酰胺中的任一者的铵盐、钠盐、钾盐、银盐的结构。/n

【技术特征摘要】
20190403 JP 2019-0712881.一种生物体电极组成物，
含有(A)离子性材料及(B)钛酸锂粉，
该(A)成分为含有重复单元a的高分子化合物，该重复单元a具有选自氟磺酸、氟磺酰亚胺、及N-羰基氟磺酰胺中的任一者的铵盐、钠盐、钾盐、银盐的结构。


2.根据权利要求1所述的生物体电极组成物，其中，该重复单元a具有下列通式(1)-1至(1)-4表示的结构中的任意1个以上；



式中，Rf1、Rf2为氢原子、氟原子、氧原子、甲基、或三氟甲基，Rf1为氧原子时，Rf2亦为氧原子，并与所键结的碳原子一起形成羰基，Rf3、Rf4为氢原子、氟原子、或三氟甲基，且Rf1～Rf4中的一者以上为氟原子或三氟甲基；Rf5、Rf6、Rf7为氟原子、碳数1～4的直链状、分支状的烷基，并具有至少1个以上的氟原子；m为1～4的整数；M+为选自铵离子、钠离子、钾离子、银离子的离子。


3.根据权利要求1或2所述的生物体电极组成物，其中，该重复单元a为选自下列通式(2)表示的重复单元a1～a7中的1种以上；



式中，R1、R3、R5、R8、R10、R11及R13各自独立地为氢原子或甲基，R2、R4、R6、R9、及R12各自独立地为单键、酯基、或者也可具有醚基、酯基中的任一者或它们两者的碳数1～13的直链状、分支状、环状的烃基中的任一者；R7为碳数1～4的直链状、分支状的亚烷基，R7中的氢原子中，也可有1个或2个被取代为氟原子；X1、X2、X3、X4及X6各自独立地为单键、亚苯基、亚萘基、醚基、酯基、酰胺基中的任一者，X5为单键、醚基、酯基中的任一者，X7为单键、碳数6～12的亚芳基、-C(＝O)-O-R18-基、及-C(＝O)-NH-R18-基中的任一者；R18为单键、碳数1～12的直链状、分支状、或环状的亚烷基、或碳数6～10的2价的芳香族烃基，该芳香族烃基的一部分也可经氢化，X7中也可含有选自醚基、羰基、酯基、及酰胺基中的1种以上；Y为氧原子、-NR19-基，R19为氢原子、碳数1～4的直链状、分支状的烷基，Y与R4也可键结并形成环；m为1～4的整数，a1、a2、a3、a4、a5、a6及a7是满足0≤a1≤1.0、0≤a2≤1.0、0≤a3≤1.0、0≤a4≤1.0、0≤a5≤1.0、0≤a6≤1.0、0≤a7≤1.0、及0<a1+a2+a3+a4+a5+a6+a7≤1.0的数；M+为选自铵离子、钠离子、钾离子、银离子的离子。


4.根据权利要求1或2所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：畠山润，岩渊元亮，
申请(专利权)人：信越化学工业株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP