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JP2024104034A - Flexible sheet electrode, biosensor and biosignal measuring device - Google Patents

Flexible sheet electrode, biosensor and biosignal measuring device Download PDF

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JP2024104034A
JP2024104034A JP2023008039A JP2023008039A JP2024104034A JP 2024104034 A JP2024104034 A JP 2024104034A JP 2023008039 A JP2023008039 A JP 2023008039A JP 2023008039 A JP2023008039 A JP 2023008039A JP 2024104034 A JP2024104034 A JP 2024104034A
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JP
Japan
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flexible sheet
sheet electrode
layer
electrode
group
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Application number
JP2023008039A
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Japanese (ja)
Inventor
潤 岡田
Jun Okada
裕美子 山野井
Yumiko Yamanoi
基 佐藤
Motoki Sato
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Bakelite Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Bakelite Co Ltd
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

Figure 2024104034000001

【課題】測定時のノイズ低減に優れた柔軟性シート電極を提供する。
【解決手段】本発明の柔軟性シート電極は、被験者の皮膚に接触させて生体信号を取得する、柔軟性シート電極であって、柔軟性基材と、柔軟性基材に設けられたエラストマー電極層と、エラストマー電極層の表面の少なくとも一部に形成されており、液状の電解質を保持する電解質保持層と、を備えるものである。
【選択図】図1

Figure 2024104034000001

A flexible sheet electrode that is excellent in reducing noise during measurement is provided.
[Solution] The flexible sheet electrode of the present invention is a flexible sheet electrode that is brought into contact with a subject's skin to acquire biosignals, and comprises a flexible substrate, an elastomeric electrode layer provided on the flexible substrate, and an electrolyte retention layer formed on at least a portion of the surface of the elastomeric electrode layer and retaining a liquid electrolyte.
[Selected Figure] Figure 1

Description

本発明は、柔軟性シート電極、生体センサおよび生体信号測定装置に関する。 The present invention relates to a flexible sheet electrode, a biosensor, and a biosignal measuring device.

これまでシート電極について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。
特許文献1には、生体電極を備えた衣服について記述されており、生体電極として、導電性繊維や導電性高分子で構成されたフィルムやシートを用いる例が記載されている(特許文献1の段落0042等)。
Various developments have been made so far regarding sheet electrodes. One such technology is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2003-233663.
Patent Document 1 describes clothing equipped with bioelectrodes, and gives examples of using films or sheets made of conductive fibers or conductive polymers as the bioelectrodes (see, for example, paragraph 0042 of Patent Document 1).

特開2021-115377号JP 2021-115377 A

しかしながら、上記特許文献1の生体電極では、生体電気信号の測定時におけるノイズ低減の点で改善の余地があることが判明した。 However, it was found that the bioelectrode in Patent Document 1 leaves room for improvement in terms of reducing noise when measuring bioelectrical signals.

本発明者はさらに検討したところ、柔軟性シート電極中のエラストマー電極層の表面を、液状の電解質を保持する電解質保持層を介して、被験者の皮膚に接触させることにより、皮膚接触時における接触抵抗を低減できるため、生体電気信号の測定時におけるノイズを低減できる柔軟性シート電極を実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。 After further investigation, the inventors discovered that by contacting the surface of the elastomer electrode layer in the flexible sheet electrode with the skin of the subject via an electrolyte retention layer that retains a liquid electrolyte, it is possible to reduce the contact resistance when in contact with the skin, thereby realizing a flexible sheet electrode that can reduce noise when measuring bioelectrical signals, and thus completing the present invention.

本発明の一態様によれは、以下の柔軟性シート電極、生体センサおよび生体信号測定装置が提供される。 According to one aspect of the present invention, the following flexible sheet electrode, biosensor, and biosignal measuring device are provided.

1. 被験者の皮膚に接触させて生体信号を取得する、柔軟性シート電極であって、
柔軟性基材と、
前記柔軟性基材に設けられたエラストマー電極層と、
前記エラストマー電極層の表面の少なくとも一部に形成されており、液状の電解質を保持する電解質保持層と、
を備える、柔軟性シート電極。
2. 1.に記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層が、内部に水分を有するハイドロゲルを含む、柔軟性シート電極。
3. 1.または2.に記載の柔軟性シート電極であって、
被験者の皮膚に前記電解質保持層を接触させた状態で、10Hzで測定したときの、当該柔軟性シート電極間における生体インピーダンスが120kΩ以下である、柔軟性シート電極。
4. 1.~3.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層が、前記エラストマー電極層の側面の少なくとも一部を覆うように構成される、柔軟性シート電極。
5. 1.~4.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層の表面におけるタックピーク値が、0.8N以上20N以下である、柔軟性シート電極。
6. 1.~5.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層の少なくとも一部が、使用前において水密性部材に覆われた状態である、柔軟性シート電極。
7. 1.~6.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記生体信号が、心電位、筋電位、及び皮膚電位のいずれかである、柔軟性シート電極。
8. 1.~7.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記エラストマー電極層の厚みをH1とし、前記電解質保持層の厚みをH2としたとき、H1およびH2が、0.01≦H2/H1≦30を満たす、柔軟性シート電極。
9. 1.~8.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記エラストマー電極層が、表面に導電性エラストマー層を含む、柔軟性シート電極。
10. 9.に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、導電性フィラーおよびシリコーンゴムを含む、柔軟性シート電極。
11. 9.または10.に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、さらに非導電性フィラーを含む、柔軟性シート電極。
12. 9.~11.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、導電性フィラーおよびシリコーンゴムを含む導電性ペーストの印刷層で構成される、柔軟性シート電極。
13. 1.~12.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
衣服に設置可能な、柔軟性シート電極。
14. 1.~13.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極を備える、生体センサ。
15. 14.に記載の生体センサを備える、生体信号測定装置。
1. A flexible sheet electrode that is brought into contact with the skin of a subject to acquire a biosignal,
A flexible substrate;
an elastomeric electrode layer provided on the flexible substrate;
an electrolyte retention layer formed on at least a portion of the surface of the elastomeric electrode layer and retaining a liquid electrolyte;
A flexible sheet electrode comprising:
2. The flexible sheet electrode according to 1.,
The flexible sheet electrode, wherein the electrolyte retention layer comprises a hydrogel having moisture therein.
3. The flexible sheet electrode according to 1. or 2.,
A flexible sheet electrode, wherein the bioimpedance between the flexible sheet electrodes is 120 kΩ or less when measured at 10 Hz with the electrolyte retention layer in contact with the skin of a subject.
4. The flexible sheet electrode according to any one of 1. to 3.,
A flexible sheet electrode, wherein the electrolyte retention layer is configured to cover at least a portion of a side of the elastomeric electrode layer.
5. The flexible sheet electrode according to any one of 1 to 4,
The flexible sheet electrode has a tack peak value on the surface of the electrolyte retention layer of 0.8 N or more and 20 N or less.
6. The flexible sheet electrode according to any one of 1. to 5.,
A flexible sheet electrode, wherein at least a portion of the electrolyte retention layer is covered with a watertight member prior to use.
7. The flexible sheet electrode according to any one of 1. to 6.,
A flexible sheet electrode, wherein the biosignal is any one of a cardiac potential, a myoelectric potential, and a skin potential.
8. The flexible sheet electrode according to any one of 1. to 7.,
A flexible sheet electrode, wherein H1 and H2 satisfy 0.01≦H2/H1≦30, where H1 is the thickness of the elastomer electrode layer and H2 is the thickness of the electrolyte retention layer.
9. The flexible sheet electrode according to any one of 1. to 8.,
A flexible sheet electrode, wherein the elastomeric electrode layer includes a conductive elastomer layer on a surface thereof.
10. The flexible sheet electrode according to 9.,
The flexible sheet electrode, wherein the conductive elastomer layer comprises a conductive filler and a silicone rubber.
11. The flexible sheet electrode according to claim 9 or 10,
The flexible sheet electrode, wherein the conductive elastomeric layer further comprises a non-conductive filler.
12. The flexible sheet electrode according to any one of 9. to 11.,
A flexible sheet electrode, wherein the conductive elastomer layer is composed of a printed layer of a conductive paste containing a conductive filler and silicone rubber.
13. The flexible sheet electrode according to any one of 1. to 12.,
A flexible sheet electrode that can be attached to clothing.
14. A biosensor comprising the flexible sheet electrode according to any one of 1. to 13.
15. A biosignal measuring device comprising the biosensor according to 14.

本発明によれば、生体電気信号の測定時におけるノイズ低減できる柔軟性シート、それを用いた生体センサおよび生体信号測定装置が提供される。 The present invention provides a flexible sheet that can reduce noise when measuring bioelectrical signals, and a biosensor and biosignal measuring device that use the same.

本実施形態の柔軟性シート電極の構成の一例を模式的に示す図である。図1(a)は、断面図、図1(b)は、上面図である。1A and 1B are diagrams illustrating an example of the configuration of a flexible sheet electrode according to an embodiment of the present invention, in which Fig. 1A is a cross-sectional view and Fig. 1B is a top view. 本実施形態の柔軟性シート電極の変形例の一例を模式的に示す断面図である。11 is a cross-sectional view showing a schematic example of a modified flexible sheet electrode of the present embodiment. FIG. 本実施形態の生体センサの構成の一例を模式的に示す上面図である。FIG. 2 is a top view illustrating an example of the configuration of the biosensor according to the present embodiment. 図3のB-B矢視における断面図である。4 is a cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3. 本実施形態の生体信号測定装置の構成の一例を説明するため模式図である。1 is a schematic diagram for explaining an example of the configuration of a biological signal measuring device of an embodiment of the present invention.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。 The following describes an embodiment of the present invention with reference to the drawings. Note that in all drawings, similar components are given similar reference symbols and descriptions are omitted where appropriate. Also, the drawings are schematic and do not correspond to the actual dimensional ratios.

本実施形態の柔軟性シート電極の概要を説明する。 An overview of the flexible sheet electrode of this embodiment is given below.

本実施形態の柔軟性シート電極は、柔軟性基材と、柔軟性基材に設けられたエラストマー電極層と、エラストマー電極層の表面の少なくとも一部に形成されており、液状の電解質を保持する電解質保持層と、を備える。柔軟性シート電極は、被験者の皮膚に接触させて生体信号を取得するために用いる。 The flexible sheet electrode of this embodiment comprises a flexible substrate, an elastomeric electrode layer provided on the flexible substrate, and an electrolyte retention layer formed on at least a portion of the surface of the elastomeric electrode layer and retaining a liquid electrolyte. The flexible sheet electrode is used to acquire biosignals by contacting the skin of a subject.

本実施形態の柔軟性シート電極によれば、生体電気信号の測定時におけるノイズを低減できる。
ノイズ低減のメカニズムの一つとしては、上記の電解質保持層を介して、エラストマー電極層の表面を被験者の皮膚に接触させることにより、皮膚接触時における接触抵抗を低減することが挙げられる。接触時抵抗が低減する理由は、皮膚にエラストマー電極層を接触させると、液状の電解質が皮膚に移動し、皮膚表面の抵抗を低減できるためと推察される。
被験者の皮膚の表面において、季節や室内設備の影響により乾燥が進むと、接触抵抗が上昇することがある。本実施形態の柔軟性シート電極は、任意の乾燥状態の皮膚についても、生体電気信号を測定する対象に含めることが可能である。
The flexible sheet electrode of the present embodiment can reduce noise when measuring bioelectrical signals.
One of the mechanisms of noise reduction is that the surface of the elastomeric electrode layer is brought into contact with the skin of the subject through the electrolyte retention layer, thereby reducing the contact resistance during skin contact. It is presumed that the reason for the reduction in contact resistance is that when the elastomeric electrode layer is brought into contact with the skin, the liquid electrolyte migrates to the skin, reducing the resistance of the skin surface.
When the surface of the subject's skin becomes dry due to the season or indoor equipment, the contact resistance may increase. The flexible sheet electrode of this embodiment can measure bioelectric signals from skin in any dry state.

また、本実施形態の柔軟性シート電極は、ゲル状の電解質保持層を備えることができる。ゲル状の電解質保持層は、被験者の皮膚に沿って変形し、皮膚表面の小さな凹凸の間隙を埋めることができると推察できるため、皮膚接触時における接触抵抗を一層低減することが可能となる。 The flexible sheet electrode of this embodiment can also include a gel electrolyte retention layer. It is believed that the gel electrolyte retention layer can deform to fit the skin of the subject and fill in small gaps between small irregularities on the skin surface, making it possible to further reduce contact resistance when in contact with the skin.

また、本実施形態において、被験者の皮膚に電解質保持層を接触させた状態で、下記の測定条件に基づいて測定される、2つの柔軟性シート電極間における生体インピーダンスは、例えば、120kΩ以下、好ましくは100kΩ以下、より好ましくは80kΩ以下である。これにより、生体電気信号におけるノイズが一層低減された柔軟性シート電極を実現できる。
(測定条件)
・測定周波数:10Hz
・測定位置:両手首(皮膚の前処理なし)
・測定装置:生体インピーダンス計(メロンテクノクス社製、MI-IC-N)
・測定環境:湿度40RH%、室温20℃
・測定時間:柔軟性シート電極の電解質保持層を両手首のそれぞれに貼り付けた後4分後に測定する。
In this embodiment, the bioimpedance between the two flexible sheet electrodes measured under the following measurement conditions with the electrolyte retention layer in contact with the skin of the subject is, for example, 120 kΩ or less, preferably 100 kΩ or less, and more preferably 80 kΩ or less, thereby realizing a flexible sheet electrode with further reduced noise in the bioelectric signal.
(Measurement condition)
・Measurement frequency: 10Hz
Measurement location: Both wrists (no skin preparation)
Measurement device: Bioimpedance meter (Melon Technox, MI-IC-N)
・Measurement environment: Humidity 40RH%, room temperature 20℃
Measurement time: The measurement is taken 4 minutes after the electrolyte retention layer of the flexible sheet electrode is attached to each of both wrists.

また、本実施形態によれば、伸長可能および/又は曲げ可能な柔軟性シート電極を実現できる。
このような柔軟性シート電極は、基材の伸縮や曲げ等の変形時においても、エラストマー電極層における断線が抑制され、安定的に生体電位の測定が可能となる。また、基材の変形時においても、柔軟性シート電極が柔軟性基材から剥離してしまうことを抑制し、両者の密着性を維持できる。
Moreover, according to this embodiment, a stretchable and/or bendable flexible sheet electrode can be realized.
Such a flexible sheet electrode can stably measure bioelectric potentials by suppressing disconnection in the elastomeric electrode layer even when the substrate is deformed by expansion, contraction, bending, etc. Furthermore, even when the substrate is deformed, the flexible sheet electrode is prevented from peeling off from the flexible substrate, and the adhesion between the two can be maintained.

柔軟性シート電極は、各種用途に適用できるが、生体センサの電極として使用できる。
生体センサは、心拍・筋肉活動・神経システム活動などの生体活動により発せられる生体信号を取得できる。生体センサの一例は、心電位、筋電位、および皮膚電位等の少なくとも一つの生体電位(生体信号)の大きさや変動を取得できる。
The flexible sheet electrode can be used for various purposes, but can also be used as an electrode for a biosensor.
A biosensor can acquire a biosignal generated by a biological activity such as a heartbeat, a muscle activity, a nervous system activity, etc. An example of a biosensor can acquire the magnitude or variation of at least one biopotential (biological signal) such as a cardiac potential, a myoelectric potential, or a skin potential.

生体センサは、各種用途に適用できるが、ウェアラブルデバイスに使用できる。ウェアラブルデバイスとは、身体および衣服のいずれか一方に装着可能なデバイスである。
生体センサの柔軟性シート電極は、その伸縮性のため、身体の表面形状や身体の動きに沿って追従することが可能である。このような柔軟性シート電極は、身体に直接装着してもよく、身体装着部材(衣服)を介して身体に装着してもよい。生体センサ付きの衣服は、一例として、衣服に生体センサが縫い付けられた構成、または衣服の一部に生体センサが用いられた構成等を採用できる。
Biosensors can be used in a variety of applications, including wearable devices, which are devices that can be attached to either the body or clothing.
The flexible sheet electrode of the biosensor is stretchable and can follow the surface shape of the body and the movement of the body. Such a flexible sheet electrode may be attached directly to the body or may be attached to the body via a body-attached member (clothing). For example, the clothing with the biosensor may have a configuration in which the biosensor is sewn into the clothing or a configuration in which the biosensor is used as part of the clothing.

生体センサは、コネクタや電子部品等をさらに備えてもよく、外部装置と有線または無線で通信できるように構成されてもよい。また、生体センサが取得した心電位などの生体信号を解析することにより、様々な用途に応じた生体信号測定システムを構築できる。 The biosensor may further include a connector, electronic components, etc., and may be configured to communicate with an external device via wired or wireless communication. In addition, by analyzing biosignals such as cardiac potentials acquired by the biosensor, biosignal measurement systems can be constructed for a variety of purposes.

本実施形態の柔軟性シート電極や生体センサやこれらを用いた生体信号測定装置・生体電気信号測定システムは、身体診断、健康管理、フィットネス、リハビリ、介護ケア等の様々なシーンで使用できることが期待される。 The flexible sheet electrode and biosensor of this embodiment, as well as the biosignal measuring device and bioelectrical signal measuring system using them, are expected to be usable in a variety of situations, including physical diagnosis, health management, fitness, rehabilitation, and nursing care.

以下、本実施形態の柔軟性シート電極の各構成について詳述する。 The following describes in detail each component of the flexible sheet electrode of this embodiment.

<柔軟性シート電極>
図1は、柔軟性シート電極1の構成の一例を示す上面図である。図1(a)は、柔軟性シート電極1の(b)のA-A断面図、(b)は柔軟性シート電極1の上面図である。
<Flexible sheet electrode>
1 is a top view showing an example of the configuration of a flexible sheet electrode 1. Fig. 1(a) is a cross-sectional view taken along line AA of Fig. 1(b) of the flexible sheet electrode 1, and Fig. 1(b) is a top view of the flexible sheet electrode 1.

柔軟性シート電極1は、図1(a)に示すように、柔軟性基材10と、柔軟性基材10の表面に形成されたエラストマー電極層2と、エラストマー電極層2の表面に形成された電解質保持層70とを備える。 As shown in FIG. 1(a), the flexible sheet electrode 1 comprises a flexible substrate 10, an elastomeric electrode layer 2 formed on the surface of the flexible substrate 10, and an electrolyte retention layer 70 formed on the surface of the elastomeric electrode layer 2.

柔軟性シート電極1を用いた生体電気信号の測定時に、電解質保持層70が被験者の皮膚に接触し、皮膚とエラストマー電極層2とを電気的に導通した状態とする。 When measuring bioelectrical signals using the flexible sheet electrode 1, the electrolyte retention layer 70 comes into contact with the subject's skin, establishing electrical continuity between the skin and the elastomeric electrode layer 2.

電解質保持層70が含む液状の電解質とは、例えば、電解質を含む水やイオン液体等が挙げられる。電解質は、生体に影響がないものを用いることが好ましく、例えば、塩分などの生体由来の電解質を用いることが好ましい。 The liquid electrolyte contained in the electrolyte retention layer 70 may be, for example, water containing an electrolyte or an ionic liquid. It is preferable to use an electrolyte that does not affect the living body, and it is preferable to use an electrolyte derived from the living body, such as salt.

液状の電解質が保持された電解質保持層70とは、ゲル状部材等の多孔質母材の内部に液状の電解質が含まれることにより構成される層や、高い粘性を有し流動が抑制された液状の電解質により構成される層等を用いることができる。ここでいう保持とは、外力や蒸発などの外部の影響を与えなければ、層の状態が維持されることを意味する。 The electrolyte retention layer 70 that retains liquid electrolyte can be a layer formed by including liquid electrolyte inside a porous base material such as a gel-like material, or a layer formed of liquid electrolyte with high viscosity and suppressed flow. Retention here means that the state of the layer is maintained unless it is subjected to external influences such as external force or evaporation.

電解質保持層70の一例は、ゲル状の電解質保持層70が好ましく、内部に水分を有するハイドロゲルを含むことがより好ましい。ゲル状の電解質保持層70は、被験者の皮膚に沿って変形し、皮膚表面の小さな凹凸の間隙を埋めることができると推察できるため、皮膚接触時における接触抵抗を一層低減することが可能となる。また、皮膚との密着性を向上できるため、計測時におけるエラストマー電極層2の位置ずれを抑制できる。 As an example of the electrolyte retention layer 70, a gel-like electrolyte retention layer 70 is preferable, and it is more preferable that it contains a hydrogel having moisture inside. The gel-like electrolyte retention layer 70 can be assumed to be able to deform along the skin of the subject and fill in the gaps between small irregularities on the skin surface, making it possible to further reduce the contact resistance when in contact with the skin. In addition, since the adhesion to the skin can be improved, it is possible to suppress the positional shift of the elastomer electrode layer 2 during measurement.

ゲル状部材として、十分な含水が可能であって、皮膚に押しつけられたときに十分な強度と柔軟性を実現できれば特に限定しないが、例えば、アクリル系ハイドロゲルやシリコーン系ハイドロゲルを用いることができる。
ゲル状部材中の水分含有率は、例えば、20~30wt%、15~25wt%等としてもよい。
ゲル状部材が塩水を含む場合、塩水含有率20~30wt%で塩分含有率4~6wt%とすることができる。なお、電解質保持層70は、塩分を含まないが水分を有するハイドロゲルを使用して、当該ハイドロゲルが接触した皮膚から塩分を取り込むことにより構成されてもよい。
There are no particular limitations on the gel-like material as long as it is capable of absorbing sufficient water and has sufficient strength and flexibility when pressed against the skin; for example, acrylic hydrogel or silicone hydrogel can be used.
The water content in the gel material may be, for example, 20 to 30 wt %, or 15 to 25 wt %, etc.
When the gel-like member contains salt water, the salt water content can be 20 to 30 wt % and the salt content can be 4 to 6 wt %. The electrolyte retention layer 70 may be formed by using a hydrogel that does not contain salt but has water, and that absorbs salt from the skin that the hydrogel comes into contact with.

電解質保持層70は、エラストマー電極層2の表面の少なくとも一部を覆うように構成されていればよく、好ましくはエラストマー電極層2の表面の80%以上、90%以上を被覆してもよく、かかる表面の全面(100%)を被覆してもよい。被覆面積が増大すると、接触抵抗をより低減できる。また、皮膚密着性を向上できる。 The electrolyte retention layer 70 may be configured to cover at least a portion of the surface of the elastomeric electrode layer 2, and may preferably cover 80% or more, 90% or more, or may cover the entire surface (100%) of the elastomeric electrode layer 2. Increasing the coverage area can further reduce contact resistance. In addition, skin adhesion can be improved.

図1(a)の柔軟性シート電極1の断面図を用いて、エラストマー電極層2の厚みをH1とし、電解質保持層70の厚みをH2と定義する。このとき、H1およびH2が、例えば、0.01≦H2/H1≦30、好ましくは0.02≦H2/H1≦20、より好ましくは0.05≦H2/H1≦15を満たすように構成されてもよい。H2/H1を上記下限値以上とすることにより、皮膚表面抵抗の低減の効果が得られる。また、H2/H1を上記上限値以下とすることにより、生体信号取得性の向上の効果が得られる。 Using the cross-sectional view of the flexible sheet electrode 1 in FIG. 1(a), the thickness of the elastomeric electrode layer 2 is defined as H1, and the thickness of the electrolyte retention layer 70 is defined as H2. In this case, H1 and H2 may be configured to satisfy, for example, 0.01≦H2/H1≦30, preferably 0.02≦H2/H1≦20, and more preferably 0.05≦H2/H1≦15. By setting H2/H1 to be equal to or greater than the lower limit, the effect of reducing the skin surface resistance can be obtained. Furthermore, by setting H2/H1 to be equal to or less than the upper limit, the effect of improving biosignal acquisition can be obtained.

電解質保持層70は、表面におけるタックピーク値の下限が、例えば、0.8N以上、好ましくは1.0N以上、より好ましくは1.5N以上となるように構成されてもよい。これにより、ユーザーの皮膚と電解質保持層70との密着性を高め、測定時に柔軟性シート電極1が剥がれ落ちることを抑制できる。また、測定時における柔軟性シート電極1の位置ずれを抑制できる。
電解質保持層70は、表面におけるタックピーク値の上限が、例えば、20N以下、好ましくは10N以下、より好ましくは5N以下となるように構成されてもよい。ユーザーの皮膚から電解質保持層70を分離しやすくなるため、柔軟性シート電極1の脱着が容易となる。また、取り外し時の痛みを低減できる。
The electrolyte retention layer 70 may be configured so that the lower limit of the tack peak value on the surface is, for example, 0.8 N or more, preferably 1.0 N or more, and more preferably 1.5 N or more. This increases the adhesion between the user's skin and the electrolyte retention layer 70, and prevents the flexible sheet electrode 1 from peeling off during measurement. Also, it prevents the flexible sheet electrode 1 from shifting out of position during measurement.
The electrolyte retention layer 70 may be configured so that the upper limit of the tack peak value on the surface is, for example, 20 N or less, preferably 10 N or less, and more preferably 5 N or less. This makes it easier to separate the electrolyte retention layer 70 from the user's skin, making it easier to attach and detach the flexible sheet electrode 1. In addition, the pain felt when removing the electrode can be reduced.

上記のタックピーク値の測定手順は、以下の通り。
面積150mmのフラット面を有するアルミ製プローブを、プローブ移動速度:2.3mm/秒、プローブ圧着強度:12N、圧着時間:6秒の条件で、当該アルミ製プローブのフラット面を測定対象の表面に接触させ、プローブ移動速度:2.3mm/秒の条件で上方に引き剥がしたときの、プローブタック試験による測定対象の表面におけるタックピーク値を5回測定し、この5回の測定値の平均値を上記のタックピーク値とする。
The procedure for measuring the above tack peak value is as follows.
An aluminum probe having a flat surface with an area of 150 mm2 is brought into contact with the surface of a test object under the following conditions: probe movement speed: 2.3 mm/sec, probe crimping strength: 12 N, and crimping time: 6 seconds. The flat surface of the aluminum probe is then peeled upward at a probe movement speed of 2.3 mm/sec. The tack peak value on the surface of the test object is measured five times in a probe tack test, and the average of the five measured values is regarded as the tack peak value.

電解質保持層70の少なくとも一部が、使用前において水密性部材に覆われた状態であってもよい。これにより、電解質保持層70中の液体の乾燥を抑制し、保管後においても接触抵抗が低減する効果を安定的に発揮させることが可能となる。 At least a portion of the electrolyte retention layer 70 may be covered with a watertight material before use. This prevents the liquid in the electrolyte retention layer 70 from drying out, and allows the effect of reducing contact resistance to be stably exerted even after storage.

電解質保持層70は、取り外し可能や交換可能とされてもよい。
取り外し可能な場合、使用する直前まで水密性部材からなる容器に収容しておき、使用時にエラストマー電極層2に取り付け、使用後に容器に収容するといった使用方法が可能である。
交換可能とした場合、大きさや形状や材料が異なる複数種類の電解質保持層70を用意し、被験者皮膚の状態や使用環境等に応じて適切な電解質保持層70を選択可能としてもよい。
The electrolyte retention layer 70 may be removable and/or replaceable.
When it is removable, it can be stored in a container made of a watertight material until immediately before use, attached to the elastomer electrode layer 2 when in use, and stored in the container after use.
If the electrolyte retention layer 70 is replaceable, multiple types of electrolyte retention layer 70 with different sizes, shapes, and materials may be prepared so that an appropriate electrolyte retention layer 70 can be selected depending on the condition of the subject's skin, the usage environment, etc.

エラストマー電極層2は、図1(a)に示すように、導電性エラストマー層20で構成されるが、これに限定されず、表面に少なくとも導電性エラストマー層20を含むように構成されてもよい。 As shown in FIG. 1(a), the elastomer electrode layer 2 is composed of a conductive elastomer layer 20, but is not limited to this and may be configured to include at least a conductive elastomer layer 20 on the surface.

図2は、柔軟性シート電極1のエラストマー電極層2の変型例の一例を示す断面図である。
エラストマー電極層2は、自身が柔軟性基材10の内部に含浸していない積層とともに、自身が柔軟性基材10の内部に含浸している含浸層を備えてもよい。これにより、エラストマー電極層2と柔軟性シート電極1との密着性を高められる。
また、エラストマー電極層2の一部には、絶縁エラストマー層が含まれていてもよい。これにより、柔軟性基材10の耐久性を向上できる。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a modified elastomeric electrode layer 2 of a flexible sheet electrode 1. As shown in FIG.
The elastomeric electrode layer 2 may include a laminate that is not impregnated into the flexible substrate 10, and an impregnated layer that is impregnated into the flexible substrate 10. This can improve the adhesion between the elastomeric electrode layer 2 and the flexible sheet electrode 1.
Furthermore, an insulating elastomer layer may be included in a portion of the elastomer electrode layer 2. This can improve the durability of the flexible substrate 10.

図2(a)のエラストマー電極層2は、積層にエラストマー電極層20および絶縁エラストマー層60aを含み、含浸層に絶縁エラストマー層60bを含む。
図2(b)のエラストマー電極層2は、積層に導電性エラストマー層20aを含み、含浸層に導電性エラストマー層20aおよび絶縁エラストマー層60を含む。
図2(c)のエラストマー電極層2は、積層に導電性エラストマー層20aを含み、含浸層に導電性エラストマー層20bを含む。
The elastomeric electrode layer 2 in FIG. 2(a) includes an elastomeric electrode layer 20 and an insulating elastomer layer 60a in the laminate, and an insulating elastomer layer 60b in the impregnated layer.
The elastomeric electrode layer 2 of FIG. 2(b) includes a conductive elastomer layer 20a in the laminate, and a conductive elastomer layer 20a and an insulating elastomer layer 60 in the impregnated layer.
The elastomeric electrode layer 2 of FIG. 2(c) includes a conductive elastomer layer 20a in the laminate and a conductive elastomer layer 20b in the impregnated layer.

エラストマー電極層2中に含まれる導電性エラストマー層20の付着量の下限は、例えば、10mg/cm以上、好ましくは15mg/cm以上、より好ましくは20mg/cm以上である。これにより、導電性を高められる。
エラストマー電極層2中に含まれる導電性エラストマー層20の付着量の上限は、例えば、100mg/cm以下、好ましくは80mg/cm以下、より好ましくは60mg/cm以下である。これにより、柔軟性シート電極の柔軟性の低下を抑制できる。
The lower limit of the deposition amount of the conductive elastomer layer 20 contained in the elastomer electrode layer 2 is, for example, 10 mg/ cm2 or more, preferably 15 mg/ cm2 or more, and more preferably 20 mg/ cm2 or more. This can increase the conductivity.
The upper limit of the adhesion amount of the conductive elastomer layer 20 contained in the elastomer electrode layer 2 is, for example, 100 mg/ cm2 or less, preferably 80 mg/ cm2 or less, and more preferably 60 mg/ cm2 or less. This makes it possible to suppress a decrease in the flexibility of the flexible sheet electrode.

また、図2(c)等に示すように、エラストマー電極層2の表面上にのみ電解質保持層70が形成されてもよいが、図2(d)に示すように、エラストマー電極層2の表面から側面の一部に亘って電解質保持層70が形成されていてもよい。言い換えると、電解質保持層70は、エラストマー電極層2の側面(積層中のエラストマー電極層2の側面)の少なくとも一部または全面を覆うように構成されてもよい。これにより、エラストマー電極層2から電解質保持層70の使用時における脱落を抑制できる。 As shown in FIG. 2(c) etc., the electrolyte retention layer 70 may be formed only on the surface of the elastomeric electrode layer 2, but as shown in FIG. 2(d), the electrolyte retention layer 70 may be formed from the surface of the elastomeric electrode layer 2 to a portion of the side surface. In other words, the electrolyte retention layer 70 may be configured to cover at least a portion or the entire surface of the side surface of the elastomeric electrode layer 2 (the side surface of the elastomeric electrode layer 2 during stacking). This can prevent the electrolyte retention layer 70 from falling off from the elastomeric electrode layer 2 during use.

エラストマー電極層2は、図1(b)に示すように、シート状に構成されており、柔軟性シート電極1の上面方向から見たとき、上面視形状として、例えば、四角形状、円形形状、楕円形状、その他の多角形形状などで構成されてもよい。
本明細書において、シート状とは、柔軟性シート電極1の表面に形成された積層部分のエラストマー電極層2の厚みをD(mm)、エラストマー電極層2の上面視における一面22の面積をS(mm)としたとき、S、Dが、例えば、50≦S/D、好ましくは200≦S/D、より好ましくは400≦S/Dである。S/Dの上限は、被験者の測定部位に応じて設定すればよく、特に限定されないが、例えば、S/D≦10でもよい。
The elastomeric electrode layer 2 is configured in a sheet shape as shown in FIG. 1(b), and when viewed from the top surface of the flexible sheet electrode 1, the top view shape may be, for example, a square shape, a circle shape, an ellipse shape, or any other polygonal shape.
In this specification, the term "sheet-like" means that, when the thickness of the elastomeric electrode layer 2 of the laminated portion formed on the surface of the flexible sheet electrode 1 is D (mm) and the area of one surface 22 of the elastomeric electrode layer 2 in a top view is S ( mm2 ), S and D are, for example, 50≦S/D, preferably 200≦S/D, and more preferably 400≦S/D. The upper limit of S/D may be set according to the measurement site of the subject and is not particularly limited, but may be, for example, S/D≦ 107 .

エラストマー電極層2は、伸縮性を有する。
本明細書中の伸縮性とは、所定方向に伸長したときの伸長率で表す。所定方向としては、例えば、図1の上面視図において、エラストマー電極層2、具体的にはエラストマー電極層2が最大長さとなる方向を採用してもよい。エラストマー電極層2の上面視形状が四角形状の場合、対角方向に伸長させてもよい。
この延在方向に伸長させたとき、伸縮性を有するとは、伸長率が、例えば、10%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは50%以上まで伸長可能であり、かつ、その伸長率時において導電性エラストマー層20が断線しない状態を意味する。
The elastomeric electrode layer 2 has elasticity.
In this specification, the term "stretchability" refers to the rate of elongation when stretched in a predetermined direction. The predetermined direction may be, for example, the direction in which the elastomeric electrode layer 2, specifically the elastomeric electrode layer 2, has the maximum length in the top view of FIG. 1. When the elastomeric electrode layer 2 has a rectangular shape in top view, it may be stretched in the diagonal direction.
Having elasticity when stretched in this extension direction means that the elongation rate can be extended to, for example, 10% or more, preferably 20% or more, and more preferably 50% or more, and that the conductive elastomer layer 20 does not break at that elongation rate.

エラストマー電極層2中の導電性エラストマー層20は、導電性エラストマーを含む導電性ペーストを用いた印刷方法で形成されてもよい。すなわち、導電性エラストマー層20の一例は、導電性ペーストの印刷層で構成される。このため、シート電極デザインの設計自由度に優れた柔軟性シート電極を提供できる。 The conductive elastomer layer 20 in the elastomer electrode layer 2 may be formed by a printing method using a conductive paste containing a conductive elastomer. That is, one example of the conductive elastomer layer 20 is composed of a printed layer of conductive paste. This makes it possible to provide a flexible sheet electrode with excellent design freedom in the sheet electrode design.

柔軟性基材10は、伸長および/または曲げ変形可能な基材であれば特に限定されないが、例えば、繊維基材で構成されてもよく、多孔質エラストマー基材、あるいはエラストマー基材等で構成されてもよい。エラストマー基材としては、後述の絶縁性エラストマーを含むものを用いてもよい。 The flexible substrate 10 is not particularly limited as long as it is a substrate that can be stretched and/or bent, but may be, for example, a fibrous substrate, a porous elastomer substrate, or an elastomer substrate. The elastomer substrate may contain an insulating elastomer, as described below.

繊維基材の繊維構造材料の一例として、植物繊維、動物繊維などの天然繊維;無機繊維、再生繊維、半合成繊維、合成繊維などの化学繊維が挙げられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。この中でも、耐久性の観点から、化学繊維を用いてもよく、アクリル、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタンなどの合成繊維を用いてもよい。 Examples of fiber structural materials for the fiber substrate include natural fibers such as plant fibers and animal fibers; and chemical fibers such as inorganic fibers, regenerated fibers, semi-synthetic fibers, and synthetic fibers. These may be used alone or in combination of two or more. Among these, from the viewpoint of durability, chemical fibers may be used, and synthetic fibers such as acrylic, polyester, nylon, and polyurethane may also be used.

繊維基材は、公知の繊維基材を用いることができるが、例えば、絶縁性材料および導電性材料のいずれか一方または両者で構成されてもよい。 The fiber substrate may be any known fiber substrate, but may be made of, for example, either an insulating material or a conductive material, or both.

繊維基材の目付の下限は、例えば、10g/m以上、好ましくは20g/m以上、より好ましくは30g/m以上である。これにより、機械的強度を高められる。
一方、繊維基材の目付の上限は、例えば、500g/m以下、好ましくは400g/m以下、より好ましくは350g/m以下である。これにより、柔軟性の低下を抑制できる。また、導電性エラストマー層の含浸度合を高められる。
The lower limit of the basis weight of the fiber base material is, for example, 10 g/m 2 or more, preferably 20 g/m 2 or more, and more preferably 30 g/m 2 or more. This can increase the mechanical strength.
On the other hand, the upper limit of the basis weight of the fiber base material is, for example, 500 g/m 2 or less, preferably 400 g/m 2 or less, and more preferably 350 g/m 2 or less. This can suppress a decrease in flexibility. Also, the degree of impregnation of the conductive elastomer layer can be increased.

繊維基材の構造は、限定されないが、柔軟性の観点から、織物または編物を用いてもよい。 The structure of the fiber substrate is not limited, but from the viewpoint of flexibility, woven or knitted fabrics may be used.

柔軟性基材10の厚みの上限は、用途に応じて設定可能であり、例えば、10mm以下、好ましくは1mm以下でもよいが、ウェアラブルデバイス用途の観点から、より好ましくは600μm以下である。600μm以下とすることで、薄膜シート状の生体センサを実現できる。
柔軟性基材10の厚みの下限は、機械的強度の観点から、例えば、10μm以上、好ましくは50μm以上、より好ましくは100μm以上である。
The upper limit of the thickness of the flexible substrate 10 can be set according to the application, and may be, for example, 10 mm or less, preferably 1 mm or less, but from the viewpoint of use as a wearable device, it is more preferably 600 μm or less. By setting the thickness to 600 μm or less, a thin film sheet-like biosensor can be realized.
From the viewpoint of mechanical strength, the lower limit of the thickness of the flexible substrate 10 is, for example, 10 μm or more, preferably 50 μm or more, and more preferably 100 μm or more.

柔軟性シート電極1の製造方法の一例について、スクリーン印刷を用いた方法を説明する。
まず、作業台上に支持体を設置し、その支持体上に柔軟性基材10を置く。
続いて、柔軟性基材10上に所定の開口パターン形状を有するマスクを配置する。
続いて、柔軟性基材10上に、マスクを介して、絶縁性ペーストおよび/または導電性ペーストを、スキージを用いて塗工する。エラストマー電極層2の積層構造に応じて、絶縁性ペーストと導電性ペーストの塗工順番を適宜変更可能である。塗工の間に、必要に応じて乾燥処理を施してもよい。
続いて、絶縁性ペーストおよび/または導電性ペーストに硬化処理を施す。絶縁性ペーストおよび/または導電性ペーストがシリコーンゴム系硬化性組成物を含む場合、例えば、硬化温度を160℃~220℃、硬化時間を1時間~3時間等とすることができる。硬化処理後または硬化処理前に、マスクを取り外す。
As an example of a method for manufacturing the flexible sheet electrode 1, a method using screen printing will be described.
First, a support is placed on a workbench, and the flexible substrate 10 is placed on the support.
Next, a mask having a predetermined opening pattern shape is placed on the flexible substrate 10 .
Next, the insulating paste and/or the conductive paste is applied onto the flexible substrate 10 using a squeegee through a mask. The order in which the insulating paste and the conductive paste are applied can be changed as appropriate depending on the laminated structure of the elastomer electrode layer 2. A drying treatment may be performed between applications as necessary.
Next, the insulating paste and/or the conductive paste is subjected to a curing treatment. When the insulating paste and/or the conductive paste contains a silicone rubber-based curable composition, the curing temperature can be, for example, 160° C. to 220° C., and the curing time can be 1 hour to 3 hours, etc. After or before the curing treatment, the mask is removed.

その後、導電性ペーストまたは、絶縁性ペーストおよび導電性ペーストにより形成されたエラストマー電極層2の表面に電解質保持層70を形成する。
例えば、液状の電解質をエラストマー電極層2上に、塗布などの公知手段により層形成(コート)してもよいが、液状の電解質を含むゲル状部材をエラストマー電極層2上に層形成(コート)することもできる。
以上により、柔軟性シート電極1が得られる。
Thereafter, an electrolyte retention layer 70 is formed on the surface of the elastomer electrode layer 2 formed from the conductive paste or the insulating paste and the conductive paste.
For example, a liquid electrolyte may be layered (coated) on the elastomer electrode layer 2 by a known means such as coating, or a gel-like material containing a liquid electrolyte may be layered (coated) on the elastomer electrode layer 2.
In this manner, flexible sheet electrode 1 is obtained.

柔軟性シート電極1の保管方法は、湿潤環境で保管する方法や、柔軟性シート電極1中の電解質保持層70を水密性部材で覆う方法等が用いられる。水密性部材には、柔軟性シート電極1全体を収容する筐体や、電解質保持層70のみを保護するフィルムなどが用いられる。 The flexible sheet electrode 1 can be stored in a humid environment or by covering the electrolyte retention layer 70 in the flexible sheet electrode 1 with a watertight material. The watertight material can be a housing that contains the entire flexible sheet electrode 1 or a film that protects only the electrolyte retention layer 70.

また、柔軟性シート電極1の補修方法としては、エラストマー電極層2から電解質保持層70を取りはずして、新たな電解質保持層70をエラストマー電極層2に設置する方法が考えられる。電解質保持層70を取り替えることで、柔軟性シート電極1の本体を繰り返し使用することができる。 A possible method for repairing the flexible sheet electrode 1 is to remove the electrolyte retention layer 70 from the elastomeric electrode layer 2 and install a new electrolyte retention layer 70 on the elastomeric electrode layer 2. By replacing the electrolyte retention layer 70, the body of the flexible sheet electrode 1 can be reused.

ここで、エラストマー電極層2を構成する材料について説明する。 Here, we will explain the materials that make up the elastomer electrode layer 2.

エラストマー電極層2が導電性エラストマー層20、20a、20bを含む場合、それぞれ導電性エラストマーで構成されてもよい。エラストマー電極層2が絶縁エラストマー層60、60a、60bを含む場合、それぞれ、絶縁性エラストマーで構成されてもよい。
絶縁性エラストマーおよび導電性エラストマーは、互いに、同一または異なるエラストマー材料を含んでもよい。
When the elastomeric electrode layer 2 includes the conductive elastomer layers 20, 20a, and 20b, each of the layers may be made of a conductive elastomer. When the elastomeric electrode layer 2 includes the insulating elastomer layers 60, 60a, and 60b, each of the layers may be made of an insulating elastomer.
The insulating elastomer and the conductive elastomer may comprise the same or different elastomeric materials.

絶縁性エラストマーは、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いることができる。この中でも、エラストマーは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムからなる群から選択される一種以上の熱硬化性エラストマー(エラストマー材料)を含む。
絶縁性エラストマーは、エラストマー材料単独で構成されてもよく、エラストマー材料及び非導電性フィラーを含むように構成されてもよい。絶縁性エラストマーの一例は、シリコーンゴムを含み、好ましくはシリコーンゴム及び非導電性フィラーを含む。シリコーンゴムは、エラストマーの中でも、化学的に安定であり、また、機械的強度にも優れる。
この中でも、衛生面の観点から、エラストマー材料として、生体適合性が高いシリコーンゴムを用いることが好ましい。
Examples of the insulating elastomer that can be used include silicone rubber, urethane rubber, fluororubber, nitrile rubber, acrylic rubber, styrene rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, etc. Among these, the elastomer includes one or more thermosetting elastomers (elastomer materials) selected from the group consisting of silicone rubber, urethane rubber, and fluororubber.
The insulating elastomer may be composed of an elastomer material alone, or may be composed to include an elastomer material and a non-conductive filler. An example of the insulating elastomer includes silicone rubber, and preferably includes silicone rubber and a non-conductive filler. Silicone rubber is chemically stable among elastomers, and also has excellent mechanical strength.
Among these, from the viewpoint of hygiene, it is preferable to use silicone rubber, which has high biocompatibility, as the elastomer material.

導電性エラストマーは、例えば、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴム、ニトリルゴム、アクリルゴム、スチレンゴム、クロロプレンゴム、エチレンプロピレンゴム等を用いることができる。この中でも、エラストマーは、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムからなる群から選択される一種以上の熱硬化性エラストマー(エラストマー材料)と、導電性フィラーとを含む。
導電性エラストマーの好ましい一例は、シリコーンゴム及び導電性フィラーを含む。これにより、導電性エラストマーの伸縮性及び導通性を高められる。
The conductive elastomer may be, for example, silicone rubber, urethane rubber, fluororubber, nitrile rubber, acrylic rubber, styrene rubber, chloroprene rubber, ethylene propylene rubber, etc. Among these, the elastomer includes one or more thermosetting elastomers (elastomer materials) selected from the group consisting of silicone rubber, urethane rubber, and fluororubber, and a conductive filler.
A preferred example of the conductive elastomer includes silicone rubber and a conductive filler, which can enhance the elasticity and conductivity of the conductive elastomer.

絶縁性エラストマーおよび導電性エラストマーの少なくとも一方、好ましくは両方が、非導電性フィラー含んでもよい。非導電性フィラーとしては、公知の材料が使用できるが、例えば、シリカ粒子、シリコーンゴム粒子、タルク等を用いてもよい。この中でも、シリカ粒子を含んでもよい。 At least one of the insulating elastomer and the conductive elastomer, and preferably both, may contain a non-conductive filler. As the non-conductive filler, known materials may be used, such as silica particles, silicone rubber particles, talc, etc. Among these, silica particles may be included.

導電性フィラーが、例えば、粉末状または繊維状の、金属系フィラー、炭素系フィラー、金属酸化物フィラー、および金属メッキフィラーからなる群から選ばれる一または二以上を含んでもよい。この中でも、導電性フィラーとして、銀粉等の金属系フィラーを用いてもよい。 The conductive filler may include, for example, one or more selected from the group consisting of powdered or fibrous metal-based fillers, carbon-based fillers, metal oxide fillers, and metal-plated fillers. Among these, metal-based fillers such as silver powder may be used as the conductive filler.

導電性エラストマーが導電性フィラーに加え、非導電性フィラーをさらに含んでもよい。これにより、導電性エラストマーの機械的特性を高められる。 The conductive elastomer may further contain a non-conductive filler in addition to the conductive filler. This enhances the mechanical properties of the conductive elastomer.

具体的な一例は、導電性エラストマー層20が、導電性フィラーとして銀粉を含んでもよく、好ましくはリン片状の銀粉を含んでもよい。これにより導電性、さらには伸縮導電性を向上できる。
また、導電性エラストマー層20は、銀粉および非導電性フィラーとしてシリカ粒子を含んでもよい。これにより、導電性エラストマー層20の伸縮耐久性を向上できる。
As a specific example, the conductive elastomer layer 20 may contain silver powder, preferably flake-shaped silver powder, as a conductive filler, thereby improving the electrical conductivity and further the elastic conductivity.
The conductive elastomer layer 20 may also contain silver powder and silica particles as a non-conductive filler, thereby improving the stretch durability of the conductive elastomer layer 20.

導電性エラストマー層20の導電性エラストマー、及び絶縁エラストマー層60の絶縁性エラストマーの少なくとも2つ、又は全てが、同一のエラストマー材料を含むように構成されてもよい。 At least two, or all, of the conductive elastomer of the conductive elastomer layer 20 and the insulating elastomer of the insulating elastomer layer 60 may be configured to include the same elastomer material.

本明細書中、同一のエラストマー材料を含むとは、それぞれ、上記に例示される熱硬化性エラストマーの種類のうち、少なくとも一つ以上の同じ種類のエラストマー材料を含むことを意味する。
また、同一のシリコーンゴムを含む場合、このシリコーンゴムがビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されてもよい。
機械的強度などの観点から、絶縁エラストマー層60および/または導電性エラストマー層20が、シリコーンゴムを含むことが好ましい。
In this specification, containing the same elastomer material means containing at least one of the same type of elastomer material among the types of thermosetting elastomers exemplified above.
When the same silicone rubber is contained, the silicone rubber may be constituted by a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane.
From the standpoint of mechanical strength, etc., it is preferable that the insulating elastomer layer 60 and/or the conductive elastomer layer 20 contain silicone rubber.

絶縁性エラストマーは、ビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されてもよい。また導電性エラストマーは、導電性フィラーと、ビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物とで構成されてもよい。 The insulating elastomer may be composed of a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane. The conductive elastomer may be composed of a conductive filler and a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane.

以下、シリコーンゴム系硬化性組成物における成分について詳細を説明する。 The components of the silicone rubber-based curable composition are described in detail below.

本明細書中、同一のシリコーンゴムを含むとは、シリコーンゴム系硬化性組成物が、少なくとも、同種のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサンを含むことを意味し、さらに、同種の架橋剤、同種の非導電性フィラー、同種のシランカップリング剤、および同種の触媒からなる群から選ばれる一又は二以上を含んでもよい。 In this specification, containing the same silicone rubber means that the silicone rubber-based curable composition contains at least the same type of vinyl group-containing linear organopolysiloxane, and may further contain one or more selected from the group consisting of the same type of crosslinking agent, the same type of non-conductive filler, the same type of silane coupling agent, and the same type of catalyst.

同種のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサンとは、少なくとも官能基が同じビニル基を含み、直鎖状を有していればよく、分子中のビニル基量や分子量分布、あるいはその添加量が異なっていてもよい。 The same type of vinyl group-containing linear organopolysiloxane is sufficient if it contains at least the same vinyl group as the functional group and has a linear shape, but may differ in the amount of vinyl groups in the molecule, the molecular weight distribution, or the amount added.

同種の架橋剤とは、少なくとも直鎖構造や分岐構造などの共通の構造を有していればよく、分子中の分子量分布や異なる官能基が含まれていてもよく、その添加量が異なっていてもよい。 Crosslinking agents of the same type are sufficient if they have at least a common structure, such as a linear or branched structure, and may have different molecular weight distributions or functional groups in the molecule, or may have different amounts added.

同種の非導電性フィラーとは、少なくとも共通の構成材料を有していればよく、粒子径、比表面積、表面処理剤、又はその添加量が異なっていてもよい。 Non-conductive fillers of the same type are sufficient if they have at least a common constituent material, but may differ in particle size, specific surface area, surface treatment agent, or amount of added surface treatment agent.

同種のシランカップリング剤とは、少なくとも共通の官能基を有していればよく、分子中の他の官能基や添加量が異なっていてもよい。 Silane coupling agents of the same type are sufficient if they have at least a common functional group, but may differ in other functional groups in the molecule or in the amount added.

同種の触媒とは、少なくとも共通の構成材料を有していればよく、触媒中に異なる組成が含まれていてもよく、その添加量が異なっていてもよい。 Catalysts of the same type are those that have at least common constituent materials, but may contain different compositions or may be added in different amounts.

同一のシリコーンゴムを構成するシリコーンゴム系硬化性組成物には、さらに、異なる種類の、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン、架橋剤、非導電性フィラー、シランカップリング剤、および触媒からなる群から選ばれる一又は二以上を含んでもよい。 The silicone rubber-based curable composition constituting the same silicone rubber may further contain one or more different types of vinyl group-containing linear organopolysiloxanes, crosslinking agents, non-conductive fillers, silane coupling agents, and catalysts.

本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)を含むことができる。ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)は、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物の主成分となる重合物である。 The silicone rubber-based hardening composition of this embodiment may contain a vinyl group-containing organopolysiloxane (A). The vinyl group-containing organopolysiloxane (A) is a polymer that is the main component of the silicone rubber-based hardening composition of this embodiment.

上記ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)は、直鎖構造を有するビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)を含むことができる。 The vinyl group-containing organopolysiloxane (A) may include a vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) having a linear structure.

上記ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)は、直鎖構造を有し、かつ、ビニル基を含有しており、かかるビニル基が硬化時の架橋点となる。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) has a linear structure and contains vinyl groups, which become crosslinking points during curing.

ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)のビニル基の含有量は、特に限定されないが、例えば、分子内に2個以上のビニル基を有し、かつ15モル%以下であるのが好ましい。これにより、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)中におけるビニル基の量が最適化され、後述する各成分とのネットワークの形成を確実に行うことができる。 The vinyl group content of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is not particularly limited, but for example, it is preferable that the vinyl group content is 15 mol% or less and that the vinyl group content is 2 or more in the molecule. This optimizes the amount of vinyl groups in the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1), and ensures the formation of a network with each component described below.

本明細書中、「~」は、特に明示しない限り、上限値と下限値を含むことを表す。 In this specification, "~" indicates that the upper and lower limits are included unless otherwise specified.

なお、本明細書中において、ビニル基含有量とは、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)を構成する全ユニットを100モル%としたときのビニル基含有シロキサンユニットのモル%である。ただし、ビニル基含有シロキサンユニット1つに対して、ビニル基1つであると考える。 In this specification, the vinyl group content refers to the mol % of vinyl group-containing siloxane units when all units constituting the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) are taken as 100 mol %. However, it is considered that there is one vinyl group per vinyl group-containing siloxane unit.

また、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)の重合度は、特に限定されないが、例えば、好ましくは1000~10000程度、より好ましくは2000~5000程度の範囲内である。なお、重合度は、例えばクロロホルムを展開溶媒としたGPC(ゲル透過クロマトグラフィー)におけるポリスチレン換算の数平均重合度(又は数平均分子量)等として求めることができる。 The degree of polymerization of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is not particularly limited, but is preferably within the range of about 1,000 to 10,000, and more preferably about 2,000 to 5,000. The degree of polymerization can be determined, for example, as the number average degree of polymerization (or number average molecular weight) in terms of polystyrene in gel permeation chromatography (GPC) using chloroform as a developing solvent.

さらに、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)の比重は、特に限定されないが、0.9~1.1程度の範囲であるのが好ましい。 Furthermore, the specific gravity of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) is not particularly limited, but is preferably in the range of about 0.9 to 1.1.

ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)として、上記のような範囲内の重合度および比重を有するものを用いることにより、得られるシリコーンゴムの耐熱性、難燃性、化学的安定性等の向上を図ることができる。 By using a vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) having a degree of polymerization and specific gravity within the above ranges, the heat resistance, flame retardancy, chemical stability, etc. of the resulting silicone rubber can be improved.

ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)としては、特に、下記式(1)で表される構造を有するものであるが好ましい。 As the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1), it is particularly preferable that it has a structure represented by the following formula (1).

Figure 2024104034000002
Figure 2024104034000002

式(1)中、Rは炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられ、中でも、ビニル基が好ましい。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基等が挙げられる。 In formula (1), R 1 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, or a hydrocarbon group consisting of a combination thereof, each having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, with a methyl group being preferred. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group, with a vinyl group being preferred. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

また、Rは炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基が挙げられる。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 Furthermore, R2 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, or a hydrocarbon group that is a combination of these groups, each having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

また、Rは炭素数1~8の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~8のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 R3 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group consisting of a combination thereof. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group.

さらに、式(1)中のRおよびRの置換基としては、例えば、メチル基、ビニル基等が挙げられ、Rの置換基としては、例えば、メチル基等が挙げられる。 In addition, examples of the substituents of R 1 and R 2 in the formula (1) include a methyl group and a vinyl group, and examples of the substituent of R 3 include a methyl group.

なお、式(1)中、複数のRは互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。さらに、R、およびRについても同様である。 In formula (1), R 1 's are independent of each other and may be different from each other or may be the same as each other. The same applies to R 2 and R 3 .

さらに、m、nは、式(1)で表されるビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)を構成する繰り返し単位の数であり、mは0~2000の整数、nは1000~10000の整数である。mは、好ましくは0~1000であり、nは、好ましくは2000~5000である。 Furthermore, m and n are the numbers of repeating units constituting the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) represented by formula (1), where m is an integer from 0 to 2000 and n is an integer from 1000 to 10000. m is preferably 0 to 1000, and n is preferably 2000 to 5000.

また、式(1)で表されるビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)の具体的構造としては、例えば下記式(1-1)で表されるものが挙げられる。 Specific examples of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) represented by formula (1) include those represented by the following formula (1-1):

Figure 2024104034000003
Figure 2024104034000003

式(1-1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、メチル基またはビニル基であり、少なくとも一方がビニル基である。 In formula (1-1), R 1 and R 2 each independently represent a methyl group or a vinyl group, and at least one of them is a vinyl group.

ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)は、ビニル基含有量が分子内に2個以上のビニル基を有し、かつ0.4モル%以下である第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を含んでもよい。第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)のビニル基量は、0.1モル%以下でもよい。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) may contain a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) having two or more vinyl groups in the molecule and having a vinyl group content of 0.4 mol% or less. The vinyl group content of the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) may be 0.1 mol% or less.

また、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)は、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)とビニル基含有量が0.5~15モル%である第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを含有してもよい。 The vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) may also contain a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) and a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) having a vinyl group content of 0.5 to 15 mol %.

シリコーンゴムの原料である生ゴムとして、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と、ビニル基含有量が高い第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを組み合わせることで、ビニル基を偏在化させることができ、シリコーンゴムの架橋ネットワーク中に、より効果的に架橋密度の疎密を形成することができる。その結果、より効果的にシリコーンゴムの引裂強度を高めることができる。 By combining a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) with a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) with a high vinyl group content as the raw rubber, which is the raw material for silicone rubber, it is possible to unevenly distribute the vinyl groups and more effectively form a crosslinking density distribution in the crosslinked network of the silicone rubber. As a result, the tear strength of the silicone rubber can be more effectively increased.

具体的には、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)として、例えば、上記式(1-1)において、R1がビニル基である単位および/またはR2がビニル基である単位を、分子内に2個以上有し、かつ0.4モル%以下を含む第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と、R1がビニル基である単位および/またはR2がビニル基である単位を、0.5~15モル%含む第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを用いるのが好ましい。 Specifically, as the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1), it is preferable to use, for example, a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) having two or more units in which R1 is a vinyl group and/or a unit in which R2 is a vinyl group in the molecule, and containing 0.4 mol% or less of these units in the above formula (1-1), and a second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) containing 0.5 to 15 mol% of units in which R1 is a vinyl group and/or a unit in which R2 is a vinyl group.

また、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)は、ビニル基含有量が0.01~0.2モル%であるのが好ましい。また、第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)は、ビニル基含有量が、0.8~12モル%であるのが好ましい。 The first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) preferably has a vinyl group content of 0.01 to 0.2 mol %. The second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) preferably has a vinyl group content of 0.8 to 12 mol %.

さらに、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)と第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)とを組み合わせて配合する場合、(A1-1)と(A1-2)の比率は特に限定されないが、例えば、重量比で(A1-1):(A1-2)が50:50~95:5であるのが好ましく、80:20~90:10であるのがより好ましい。 When the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) and the second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) are combined and blended, the ratio of (A1-1) to (A1-2) is not particularly limited, but for example, the weight ratio of (A1-1):(A1-2) is preferably 50:50 to 95:5, and more preferably 80:20 to 90:10.

なお、第1および第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)および(A1-2)は、それぞれ1種のみを用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The first and second vinyl group-containing linear organopolysiloxanes (A1-1) and (A1-2) may each be used alone or in combination of two or more.

また、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)は、分岐構造を有するビニル基含有分岐状オルガノポリシロキサン(A2)を含んでもよい。 The vinyl group-containing organopolysiloxane (A) may also contain a vinyl group-containing branched organopolysiloxane (A2) having a branched structure.

<<オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)を含むことができる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)は、直鎖構造を有する直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐構造を有する分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)とに分類され、これらのうちのいずれか一方または双方を含むことができる。
<<Organohydrogenpolysiloxane (B)>>
The silicone rubber-based hardenable composition of this embodiment can contain an organohydrogenpolysiloxane (B).
The organohydrogenpolysiloxane (B) is classified into a linear organohydrogenpolysiloxane (B1) having a linear structure and a branched organohydrogenpolysiloxane (B2) having a branched structure, and may contain either one or both of these.

直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、直鎖構造を有し、かつ、Siに水素が直接結合した構造(≡Si-H)を有し、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)のビニル基の他、シリコーンゴム系硬化性組成物に配合される成分が有するビニル基とヒドロシリル化反応し、これらの成分を架橋する重合体である。 The linear organohydrogenpolysiloxane (B1) has a linear structure and a structure in which hydrogen is directly bonded to Si (≡Si-H), and undergoes a hydrosilylation reaction with the vinyl groups of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and with the vinyl groups of the components blended into the silicone rubber-based curable composition, forming a polymer that crosslinks these components.

直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)の分子量は特に限定されないが、例えば、重量平均分子量が20000以下であるのが好ましく、1000以上、10000以下であることがより好ましい。 The molecular weight of the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) is not particularly limited, but for example, the weight average molecular weight is preferably 20,000 or less, and more preferably 1,000 or more and 10,000 or less.

なお、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)の重量平均分子量は、例えばクロロホルムを展開溶媒としたGPC(ゲル透過クロマトグラフィー)におけるポリスチレン換算により測定することができる。 The weight average molecular weight of the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) can be measured, for example, by polystyrene conversion using GPC (gel permeation chromatography) with chloroform as the developing solvent.

また、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、通常、ビニル基を有しないものであるのが好ましい。これにより、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)の分子内において架橋反応が進行するのを的確に防止することができる。 In addition, it is generally preferred that the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) does not have a vinyl group. This effectively prevents the crosslinking reaction from proceeding within the molecule of the linear organohydrogenpolysiloxane (B1).

以上のような直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)としては、例えば、下記式(2)で表される構造を有するものが好ましく用いられる。 As the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) described above, for example, one having a structure represented by the following formula (2) is preferably used.

Figure 2024104034000004
Figure 2024104034000004

式(2)中、Rは炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、これらを組み合わせた炭化水素基、またはヒドリド基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられる。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 In formula (2), R4 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, a hydrocarbon group combining these groups, or a hydride group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

また、Rは炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、これらを組み合わせた炭化水素基、またはヒドリド基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられる。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 Furthermore, R5 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, a hydrocarbon group combining these groups, or a hydride group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the alkenyl group having 1 to 10 carbon atoms include a vinyl group, an allyl group, and a butenyl group. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

なお、式(2)中、複数のRは互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。Rについても同様である。ただし、複数のRおよびRのうち、少なくとも2つ以上がヒドリド基である。 In addition, in formula (2), the multiple R4s are independent of each other and may be different from each other or may be the same. The same applies to R5 . However, among the multiple R4s and R5s , at least two or more are hydrido groups.

また、Rは炭素数1~8の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~8のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。複数のRは互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。 Furthermore, R6 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group that is a combination of these. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group. The multiple R6s are independent of each other and may be different from each other or the same.

なお、式(2)中のR,R,Rの置換基としては、例えば、メチル基、ビニル基等が挙げられ、分子内の架橋反応を防止する観点から、メチル基が好ましい。 In addition, examples of the substituents R 4 , R 5 and R 6 in the formula (2) include a methyl group and a vinyl group, and from the viewpoint of preventing an intramolecular crosslinking reaction, a methyl group is preferable.

さらに、m、nは、式(2)で表される直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)を構成する繰り返し単位の数であり、mは2~150整数、nは2~150の整数である。好ましくは、mは2~100の整数、nは2~100の整数である。 Furthermore, m and n are the numbers of repeating units constituting the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) represented by formula (2), where m is an integer from 2 to 150 and n is an integer from 2 to 150. Preferably, m is an integer from 2 to 100 and n is an integer from 2 to 100.

なお、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The linear organohydrogenpolysiloxane (B1) may be used alone or in combination of two or more.

分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、分岐構造を有するため、架橋密度が高い領域を形成し、シリコーンゴムの系中の架橋密度の疎密構造形成に大きく寄与する成分である。また、上記直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)同様、Siに水素が直接結合した構造(≡Si-H)を有し、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)のビニル基の他、シリコーンゴム系硬化性組成物に配合される成分のビニル基とヒドロシリル化反応し、これら成分を架橋する重合体である。 The branched organohydrogenpolysiloxane (B2) has a branched structure, and therefore forms regions with high crosslink density, making it a component that contributes greatly to the formation of a sparsely-dense crosslink structure in the silicone rubber system. In addition, like the linear organohydrogenpolysiloxane (B1), it has a structure in which hydrogen is directly bonded to silicon (≡Si-H), and undergoes a hydrosilylation reaction with the vinyl groups of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and with the vinyl groups of the components blended into the silicone rubber-based curable composition, forming a polymer that crosslinks these components.

また、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の比重は、0.9~0.95の範囲である。 The specific gravity of the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) is in the range of 0.9 to 0.95.

さらに、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、通常、ビニル基を有しないものであるのが好ましい。これにより、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の分子内において架橋反応が進行するのを的確に防止することができる。 Furthermore, it is generally preferred that the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) does not have a vinyl group. This effectively prevents the crosslinking reaction from proceeding within the molecule of the branched organohydrogenpolysiloxane (B2).

また、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)としては、下記平均組成式(c)で示されるものが好ましい。 In addition, the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) is preferably one represented by the following average composition formula (c):

平均組成式(c)
(H(R3-aSiO1/2(SiO4/2
(式(c)において、Rは一価の有機基、aは1~3の範囲の整数、mはH(R3-aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である)
Average composition formula (c)
(H a (R 7 ) 3-a SiO 1/2 ) m (SiO 4/2 ) n
(In formula (c), R7 is a monovalent organic group, a is an integer ranging from 1 to 3, m is the number of H a ( R7 ) 3-a SiO 1/2 units, and n is the number of SiO 4/2 units.)

式(c)において、Rは一価の有機基であり、好ましくは、炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。 In formula (c), R7 is a monovalent organic group, preferably a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group consisting of a combination thereof. Examples of the alkyl group having 1 to 10 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and among these, a methyl group is preferred. Examples of the aryl group having 1 to 10 carbon atoms include a phenyl group.

式(c)において、aは、ヒドリド基(Siに直接結合する水素原子)の数であり、1~3の範囲の整数、好ましくは1である。 In formula (c), a is the number of hydride groups (hydrogen atoms directly bonded to Si) and is an integer ranging from 1 to 3, preferably 1.

また、式(c)において、mはH(R3-aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である。 In addition, in formula (c), m is the number of H a (R 7 ) 3-a SiO 1/2 units, and n is the number of SiO 4/2 units.

分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は分岐状構造を有する。直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、その構造が直鎖状か分岐状かという点で異なり、Siの数を1とした時のSiに結合するアルキル基Rの数(R/Si)が、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)では1.8~2.1、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)では0.8~1.7の範囲となる。 Branched organohydrogenpolysiloxane (B2) has a branched structure. Linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and branched organohydrogenpolysiloxane (B2) differ in that their structures are linear or branched, and the number of alkyl groups R bonded to Si (R/Si), where the number of Si is 1, is in the range of 1.8 to 2.1 for linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and 0.8 to 1.7 for branched organohydrogenpolysiloxane (B2).

なお、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、分岐構造を有しているため、例えば、窒素雰囲気下、1000℃まで昇温速度10℃/分で加熱した際の残渣量が5%以上となる。これに対して、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)は、直鎖状であるため、上記条件で加熱した後の残渣量はほぼゼロとなる。 In addition, because the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) has a branched structure, for example, when heated in a nitrogen atmosphere to 1000°C at a heating rate of 10°C/min, the amount of residue is 5% or more. In contrast, because the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) is linear, the amount of residue after heating under the above conditions is almost zero.

また、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の具体例としては、下記式(3)で表される構造を有するものが挙げられる。 Specific examples of branched organohydrogenpolysiloxane (B2) include those having a structure represented by the following formula (3):

Figure 2024104034000005
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式(3)中、Rは炭素数1~8の置換または非置換のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基、もしくは水素原子である。炭素数1~8のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~8のアリール基としては、例えば、フェニル基が挙げられる。Rの置換基としては、例えば、メチル基等が挙げられる。 In formula (3), R7 is a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 8 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group consisting of a combination thereof, or a hydrogen atom. Examples of the alkyl group having 1 to 8 carbon atoms include a methyl group, an ethyl group, and a propyl group, and among these, a methyl group is preferable. Examples of the aryl group having 1 to 8 carbon atoms include a phenyl group. Examples of the substituent of R7 include a methyl group.

なお、式(3)中、複数のRは互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。 In addition, in formula (3), multiple R 7s are independent of each other and may be different from each other or may be the same.

また、式(3)中、「-O-Si≡」は、Siが三次元に広がる分岐構造を有することを表している。 In addition, in formula (3), "-O-Si≡" indicates that Si has a branched structure that extends three-dimensionally.

なお、分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The branched organohydrogenpolysiloxane (B2) may be used alone or in combination of two or more.

また、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)において、Siに直接結合する水素原子(ヒドリド基)の量は、それぞれ、特に限定されない。ただし、シリコーンゴム系硬化性組成物において、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)中のビニル基1モルに対し、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)の合計のヒドリド基量が、0.5~5モルとなる量が好ましく、1~3.5モルとなる量がより好ましい。これにより、直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)および分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)と、ビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)との間で、架橋ネットワークを確実に形成させることができる。 In addition, the amount of hydrogen atoms (hydride groups) directly bonded to Si in the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) is not particularly limited. However, in the silicone rubber-based curable composition, the total amount of hydride groups in the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) is preferably 0.5 to 5 moles, more preferably 1 to 3.5 moles, per mole of vinyl groups in the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1). This ensures that a crosslinked network is formed between the linear organohydrogenpolysiloxane (B1) and the branched organohydrogenpolysiloxane (B2) and the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1).

<<シリカ粒子(C)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、必要に応じ、非導電性フィラーとして、シリカ粒子(C)を含むことができる。
<<Silica Particles (C)>>
The silicone rubber-based hardenable composition of this embodiment may contain silica particles (C) as a non-conductive filler, if necessary.

シリカ粒子(C)としては、特に限定されないが、例えば、ヒュームドシリカ、焼成シリカ、沈降シリカ等が用いられる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The silica particles (C) are not particularly limited, but for example, fumed silica, calcined silica, precipitated silica, etc. may be used. These may be used alone or in combination of two or more types.

シリカ粒子(C)は、例えば、BET法による比表面積が例えば50~400m/gであるのが好ましく、100~400m/gであるのがより好ましい。また、シリカ粒子(C)の平均一次粒径は、例えば1~100nmであるのが好ましく、5~20nm程度であるのがより好ましい。 The silica particles (C) preferably have a specific surface area, as measured by the BET method, of, for example, 50 to 400 m 2 /g, and more preferably 100 to 400 m 2 /g, and the average primary particle size of the silica particles (C) is preferably, for example, 1 to 100 nm, and more preferably about 5 to 20 nm.

シリカ粒子(C)として、かかる比表面積および平均粒径の範囲内であるものを用いることにより、形成されるシリコーンゴムの硬さや機械的強度の向上、特に引張強度の向上をさせることができる。 By using silica particles (C) that have a specific surface area and average particle size within this range, the hardness and mechanical strength of the silicone rubber formed can be improved, particularly the tensile strength.

<<シランカップリング剤(D)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、シランカップリング剤(D)を含むことができる。
シランカップリング剤(D)は、加水分解性基を有することができる。加水分解基が水により加水分解されて水酸基になり、この水酸基がシリカ粒子(C)表面の水酸基と脱水縮合反応することで、シリカ粒子(C)の表面改質を行うことができる。
<<Silane coupling agent (D)>>
The silicone rubber-based hardenable composition of this embodiment may contain a silane coupling agent (D).
The silane coupling agent (D) may have a hydrolyzable group. The hydrolyzable group is hydrolyzed by water to become a hydroxyl group, and the hydroxyl group undergoes a dehydration condensation reaction with the hydroxyl group on the surface of the silica particles (C), thereby modifying the surface of the silica particles (C).

また、このシランカップリング剤(D)は、疎水性基を有するシランカップリング剤を含むことができる。これにより、シリカ粒子(C)の表面にこの疎水性基が付与されるため、シリコーンゴム系硬化性組成物中ひいてはシリコーンゴム中において、シリカ粒子(C)の凝集力が低下(シラノール基による水素結合による凝集が少なくなる)し、その結果、シリコーンゴム系硬化性組成物中のシリカ粒子の分散性が向上すると推測される。これにより、シリカ粒子とゴムマトリックスとの界面が増加し、シリカ粒子の補強効果が増大する。さらに、ゴムのマトリックス変形の際、マトリックス内でのシリカ粒子の滑り性が向上すると推測される。そして、シリカ粒子(C)の分散性の向上および滑り性の向上によって、シリカ粒子(C)によるシリコーンゴムの機械的強度(例えば、引張強度や引裂強度など)が向上する。 The silane coupling agent (D) may contain a silane coupling agent having a hydrophobic group. This provides the surface of the silica particles (C) with this hydrophobic group, which reduces the cohesive force of the silica particles (C) in the silicone rubber-based curable composition and, in turn, in the silicone rubber (reducing the cohesion caused by hydrogen bonds due to silanol groups). As a result, it is presumed that the dispersibility of the silica particles in the silicone rubber-based curable composition is improved. This increases the interface between the silica particles and the rubber matrix, enhancing the reinforcing effect of the silica particles. Furthermore, it is presumed that the slipperiness of the silica particles in the matrix is improved during deformation of the rubber matrix. And, due to the improved dispersibility and slipperiness of the silica particles (C), the mechanical strength (e.g., tensile strength, tear strength, etc.) of the silicone rubber due to the silica particles (C) is improved.

さらに、シランカップリング剤(D)は、ビニル基を有するシランカップリング剤を含むことができる。これにより、シリカ粒子(C)の表面にビニル基が導入される。そのため、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化の際、すなわち、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)が有するビニル基と、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)が有するヒドリド基とがヒドロシリル化反応して、これらによるネットワーク(架橋構造)が形成される際に、シリカ粒子(C)が有するビニル基も、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)が有するヒドリド基とのヒドロシリル化反応に関与するため、ネットワーク中にシリカ粒子(C)も取り込まれるようになる。これにより、形成されるシリコーンゴムの低硬度化および高モジュラス化を図ることができる。 Furthermore, the silane coupling agent (D) may contain a silane coupling agent having a vinyl group. This introduces a vinyl group onto the surface of the silica particles (C). Therefore, when the silicone rubber-based curable composition is cured, that is, when the vinyl group of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the hydride group of the organohydrogenpolysiloxane (B) undergo a hydrosilylation reaction to form a network (crosslinked structure), the vinyl group of the silica particles (C) also participates in the hydrosilylation reaction with the hydride group of the organohydrogenpolysiloxane (B), and the silica particles (C) are also incorporated into the network. This allows the formed silicone rubber to have a low hardness and a high modulus.

シランカップリング剤(D)としては、疎水性基を有するシランカップリング剤およびビニル基を有するシランカップリング剤を併用することができる。 As the silane coupling agent (D), a silane coupling agent having a hydrophobic group and a silane coupling agent having a vinyl group can be used in combination.

シランカップリング剤(D)としては、例えば、下記式(4)で表わされるものが挙げられる。 Examples of the silane coupling agent (D) include those represented by the following formula (4):

-Si-(X)4-n・・・(4)
上記式(4)中、nは1~3の整数を表わす。Yは、疎水性基、親水性基またはビニル基を有するもののうちのいずれかの官能基を表わし、nが1の時は疎水性基であり、nが2または3の時はその少なくとも1つが疎水性基である。Xは、加水分解性基を表わす。
Y n -Si-(X) 4-n ...(4)
In the above formula (4), n represents an integer of 1 to 3. Y represents a functional group having a hydrophobic group, a hydrophilic group, or a vinyl group. When n is 1, it is a hydrophobic group. When n is 2 or 3, at least one of them is a hydrophobic group. X represents a hydrolyzable group.

疎水性基は、炭素数1~6のアルキル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基であり、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基、フェニル基等が挙げられ、中でも、特に、メチル基が好ましい。 The hydrophobic group is an alkyl group having 1 to 6 carbon atoms, an aryl group, or a hydrocarbon group that is a combination of these. Examples include a methyl group, an ethyl group, a propyl group, and a phenyl group, and among these, a methyl group is particularly preferred.

また、親水性基は、例えば、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基またはカルボニル基等が挙げられ、中でも、特に、水酸基が好ましい。なお、親水性基は、官能基として含まれていてもよいが、シランカップリング剤(D)に疎水性を付与するという観点からは含まれていないのが好ましい。 Examples of hydrophilic groups include hydroxyl groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, and carbonyl groups, and among these, hydroxyl groups are particularly preferred. Note that hydrophilic groups may be included as functional groups, but it is preferable that they are not included from the viewpoint of imparting hydrophobicity to the silane coupling agent (D).

さらに、加水分解性基は、メトキシ基、エトキシ基のようなアルコキシ基、クロロ基またはシラザン基等が挙げられ、中でも、シリカ粒子(C)との反応性が高いことから、シラザン基が好ましい。なお、加水分解性基としてシラザン基を有するものは、その構造上の特性から、上記式(4)中の(Y-Si-)の構造を2つ有するものとなる。 Further, examples of the hydrolyzable group include alkoxy groups such as methoxy and ethoxy groups, chloro groups, and silazane groups, among which silazane groups are preferred due to their high reactivity with silica particles (C). Note that those having silazane groups as hydrolyzable groups have two (Y n -Si-) structures in the above formula (4) due to their structural characteristics.

上記式(4)で表されるシランカップリング剤(D)の具体例は、例えば、官能基として疎水性基を有するものとして、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランのようなアルコキシシラン;メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシランのようなクロロシラン;ヘキサメチルジシラザンが挙げられ、官能基としてビニル基を有するものとして、メタクリロキシプロピルトリエトキシシラン、メタクリロキシプロピルトリメトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジエトキシシラン、メタクリロキシプロピルメチルジメトキシシラン、ビニルトリエトキシシラン、ビニルトリメトキシシラン、ビニルメチルジメトキシシランのようなアルコキシシラン;ビニルトリクロロシラン、ビニルメチルジクロロシランのようなクロロシラン;ジビニルテトラメチルジシラザンが挙げられるが、中でも、上記記載を考慮すると、特に、疎水性基を有するものとしてはヘキサメチルジシラザン、ビニル基を有するものとしてはジビニルテトラメチルジシラザンであるのが好ましい。 Specific examples of the silane coupling agent (D) represented by the above formula (4) include, for example, alkoxysilanes such as methyltrimethoxysilane, dimethyldimethoxysilane, phenyltrimethoxysilane, methyltriethoxysilane, dimethyldiethoxysilane, phenyltriethoxysilane, n-propyltrimethoxysilane, n-propyltriethoxysilane, hexyltrimethoxysilane, hexyltriethoxysilane, and decyltrimethoxysilane; chlorosilanes such as methyltrichlorosilane, dimethyldichlorosilane, trimethylchlorosilane, and phenyltrichlorosilane; and hexamethyldisilazane, which have a hydrophobic group as a functional group. Examples of the silane having a vinyl group include alkoxysilanes such as methacryloxypropyltriethoxysilane, methacryloxypropyltrimethoxysilane, methacryloxypropylmethyldiethoxysilane, methacryloxypropylmethyldimethoxysilane, vinyltriethoxysilane, vinyltrimethoxysilane, and vinylmethyldimethoxysilane; chlorosilanes such as vinyltrichlorosilane and vinylmethyldichlorosilane; and divinyltetramethyldisilazane. Among these, taking into consideration the above description, it is particularly preferable that the silane having a hydrophobic group is hexamethyldisilazane, and the silane having a vinyl group is divinyltetramethyldisilazane.

本実施形態において、シランカップリング剤(D)の含有量の下限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合計量100重量部に対して、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。また、シランカップリング剤(D)の含有量上限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合計量100重量部に対して、100質量%以下であることが好ましく、80質量%以下であることがより好ましく、40質量%以下であることがさらに好ましい。
シランカップリング剤(D)の含有量を上記下限値以上とすることにより、シリカ粒子(C)を用いる場合、シリコーンゴム全体としての機械的強度の向上に資することができる。また、シランカップリング剤(D)の含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムが適度な機械特性を持つことができる。
In this embodiment, the lower limit of the content of the silane coupling agent (D) is preferably 1 mass% or more, more preferably 3 mass% or more, and even more preferably 5 mass% or more, based on 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A).The upper limit of the content of the silane coupling agent (D) is preferably 100 mass% or less, more preferably 80 mass% or less, and even more preferably 40 mass% or less, based on 100 parts by weight of the total amount of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A).
By making the content of silane coupling agent (D) above the lower limit, when using silica particles (C), it can contribute to improving the mechanical strength of the silicone rubber as a whole.In addition, by making the content of silane coupling agent (D) below the upper limit, the silicone rubber can have appropriate mechanical properties.

<<白金または白金化合物(E)>>
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、白金または白金化合物(E)を含むことができる。
白金または白金化合物(E)は、硬化の際の触媒として作用する触媒成分である。白金または白金化合物(E)の添加量は触媒量である。
<<Platinum or platinum compound (E)>>
The silicone rubber-based hardenable composition of this embodiment may contain platinum or a platinum compound (E).
The platinum or platinum compound (E) is a catalytic component that acts as a catalyst during curing. The amount of platinum or platinum compound (E) added is a catalytic amount.

白金または白金化合物(E)としては、公知のものを使用することができ、例えば、白金黒、白金をシリカやカーボンブラック等に担持させたもの、塩化白金酸または塩化白金酸のアルコール溶液、塩化白金酸とオレフィンの錯塩、塩化白金酸とビニルシロキサンとの錯塩等が挙げられる。 As the platinum or platinum compound (E), known substances can be used, such as platinum black, platinum supported on silica or carbon black, chloroplatinic acid or an alcohol solution of chloroplatinic acid, a complex salt of chloroplatinic acid and an olefin, and a complex salt of chloroplatinic acid and a vinyl siloxane.

なお、白金または白金化合物(E)は、1種のみを単独で用いてもよいし、2種以上を組み合わせて用いてもよい。 The platinum or platinum compound (E) may be used alone or in combination of two or more.

<<水(F)>>
また、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物には、上記成分(A)~(E)以外に、水(F)が含まれていてもよい。
<<Water (F)>>
Furthermore, the silicone rubber-based hardening composition of this embodiment may contain water (F) in addition to the above components (A) to (E).

水(F)は、シリコーンゴム系硬化性組成物に含まれる各成分を分散させる分散媒として機能するとともに、シリカ粒子(C)とシランカップリング剤(D)との反応に寄与する成分である。そのため、シリコーンゴム中において、シリカ粒子(C)とシランカップリング剤(D)とを、より確実に互いに連結したものとすることができ、全体として均一な特性を発揮することができる。 Water (F) functions as a dispersion medium to disperse each component contained in the silicone rubber-based curable composition, and is also a component that contributes to the reaction between the silica particles (C) and the silane coupling agent (D). Therefore, the silica particles (C) and the silane coupling agent (D) can be more reliably linked to each other in the silicone rubber, and uniform properties can be exhibited overall.

さらに、水(F)を含有する場合、その含有量は、適宜設定することができるが、具体的には、シランカップリング剤(D)100重量部に対して、例えば、10~100重量部の範囲であるのが好ましく、30~70重量部の範囲であるのがより好ましい。これにより、シランカップリング剤(D)とシリカ粒子(C)との反応をより確実に進行させることができる。 Furthermore, when water (F) is contained, its content can be set appropriately, but specifically, for example, it is preferably in the range of 10 to 100 parts by weight, and more preferably in the range of 30 to 70 parts by weight, per 100 parts by weight of the silane coupling agent (D). This allows the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C) to proceed more reliably.

(その他の成分)
さらに、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、上記(A)~(F)成分以外に、他の成分をさらに含むことができる。この他の成分としては、例えば、珪藻土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、ガラスウール、マイカ等のシリカ粒子(C)以外の無機充填材、反応阻害剤、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等の添加剤が挙げられる。
(Other ingredients)
Furthermore, the silicone rubber-based hardening composition of the present embodiment may further contain other components in addition to the above components (A) to (F), such as inorganic fillers other than the silica particles (C), such as diatomaceous earth, iron oxide, zinc oxide, titanium oxide, barium oxide, magnesium oxide, cerium oxide, calcium carbonate, magnesium carbonate, zinc carbonate, glass wool, and mica, as well as additives such as reaction inhibitors, dispersants, pigments, dyes, antistatic agents, antioxidants, flame retardants, and thermal conductivity improvers.

なお、シリコーンゴム系硬化性組成物において、各成分の含有割合は特に限定されないが、例えば、以下のように設定される。 In addition, the content ratio of each component in the silicone rubber-based hardening composition is not particularly limited, but is set, for example, as follows.

本実施形態において、シリカ粒子(C)の含有量の上限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合計量100重量部に対し、例えば、60重量部以下でもよく、好ましくは50重量部以下でもよく、さらに好ましくは40重量部以下でもよい。これにより、硬さや引張強等の機械的強度のバランスを図ることができる。また、シリカ粒子(C)の含有量の下限値は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合計量100重量部に対し、特に限定されないが、例えば、10重量部以上でもよい。 In this embodiment, the upper limit of the content of silica particles (C) may be, for example, 60 parts by weight or less, preferably 50 parts by weight or less, and more preferably 40 parts by weight or less, relative to 100 parts by weight of the total amount of vinyl group-containing organopolysiloxane (A). This allows for a balance between mechanical strength such as hardness and tensile strength. The lower limit of the content of silica particles (C) is not particularly limited, and may be, for example, 10 parts by weight or more, relative to 100 parts by weight of the total amount of vinyl group-containing organopolysiloxane (A).

シランカップリング剤(D)は、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)100重量部に対し、例えば、シランカップリング剤(D)が5重量部以上100重量部以下の割合で含有するのが好ましく、5重量部以上40重量部以下の割合で含有するのがより好ましい。これにより、シリカ粒子(C)のシリコーンゴム系硬化性組成物中における分散性を確実に向上させることができる。 The silane coupling agent (D) is preferably contained in an amount of 5 parts by weight or more and 100 parts by weight or less, and more preferably 5 parts by weight or more and 40 parts by weight or less, per 100 parts by weight of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A). This can reliably improve the dispersibility of the silica particles (C) in the silicone rubber-based curable composition.

オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)の含有量は、具体的にビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)およびシリカ粒子(C)およびシランカップリング剤(D)の合計量100重量部に対して、例えば、0.5重量部以上20重量部以下の割合で含有することが好ましく、0.8重量部以上15重量部以下の割合で含有するのがより好ましい。(B)の含有量が前記範囲内であることで、より効果的な硬化反応ができる可能性がある。 The content of organohydrogenpolysiloxane (B) is preferably, for example, 0.5 parts by weight or more and 20 parts by weight or less, and more preferably 0.8 parts by weight or more and 15 parts by weight or less, per 100 parts by weight of the total amount of vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silica particles (C), and silane coupling agent (D). By keeping the content of (B) within the above range, a more effective curing reaction may be achieved.

白金または白金化合物(E)の含有量は、触媒量を意味し、適宜設定することができるが、具体的にビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シリカ粒子(C)、シランカップリング剤(D)の合計量に対して、本成分中の白金族金属が重量単位で0.01~1000ppmとなる量であり、好ましくは、0.1~500ppmとなる量である。白金または白金化合物(E)の含有量を上記下限値以上とすることにより、得られるシリコーンゴム組成物を十分硬化させることができる。白金または白金化合物(E)の含有量を上記上限値以下とすることにより、得られるシリコーンゴム組成物の硬化速度を向上させることができる。 The content of platinum or platinum compound (E) means a catalytic amount and can be set appropriately, but specifically, it is an amount such that the platinum group metal in this component is 0.01 to 1000 ppm by weight, preferably 0.1 to 500 ppm, relative to the total amount of vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silica particles (C), and silane coupling agent (D). By making the content of platinum or platinum compound (E) equal to or greater than the above lower limit, the obtained silicone rubber composition can be sufficiently cured. By making the content of platinum or platinum compound (E) equal to or less than the above upper limit, the curing speed of the obtained silicone rubber composition can be improved.

さらに、水(F)を含有する場合、その含有量は、適宜設定することができるが、具体的には、シランカップリング剤(D)100重量部に対して、例えば、10~100重量部の範囲であるのが好ましく、30~70重量部の範囲であるのがより好ましい。これにより、シランカップリング剤(D)とシリカ粒子(C)との反応をより確実に進行させることができる。 Furthermore, when water (F) is contained, its content can be set appropriately, but specifically, for example, it is preferably in the range of 10 to 100 parts by weight, and more preferably in the range of 30 to 70 parts by weight, per 100 parts by weight of the silane coupling agent (D). This allows the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C) to proceed more reliably.

本実施形態では、たとえばシリコーンゴム系硬化性組成物中に含まれる各成分の種類や配合量、シリコーンゴム系硬化性組成物の調製方法等を適切に選択することにより、上記硬度、引張強度、破断伸び、および引裂強度を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、シリコーンゴムを構成する樹脂の種類や配合比率、樹脂の架橋密度や架橋構造等を適切に制御すること、無機充填材の配合比率や無機充填材のゴムとの結合を向上させること、ビニル基量が0.4モル%以下の第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を使用すること、ビニル基を有するシランカップリング剤を使用すること、シリカ粒子(C)の含有量やシランカップリング剤の含有量を適当に調整すること等が、上記硬度、引張強度、破断伸び、および引裂強度を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。 In this embodiment, the hardness, tensile strength, breaking elongation, and tear strength can be controlled by appropriately selecting, for example, the type and amount of each component contained in the silicone rubber-based hardening composition, the preparation method of the silicone rubber-based hardening composition, and the like. Among these, for example, appropriately controlling the type and blending ratio of the resin constituting the silicone rubber, the crosslinking density and crosslinking structure of the resin, improving the blending ratio of the inorganic filler and the bond of the inorganic filler with the rubber, using a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) having a vinyl group content of 0.4 mol% or less, using a silane coupling agent having a vinyl group, and appropriately adjusting the content of the silica particles (C) and the content of the silane coupling agent can be cited as elements for setting the hardness, tensile strength, breaking elongation, and tear strength to the desired numerical range.

<シリコーンゴムの製造方法>
次に、本実施形態のシリコーンゴムの製造方法について説明する。
本実施形態のシリコーンゴムの製造方法としては、シリコーンゴム系硬化性組成物を調製し、このシリコーンゴム系硬化性組成物を硬化させることによりシリコーンゴムを得ることができる。
以下、詳述する。
<Method of manufacturing silicone rubber>
Next, a method for producing the silicone rubber of this embodiment will be described.
In the method for producing the silicone rubber of this embodiment, a silicone rubber-based hardening composition is prepared, and the silicone rubber can be obtained by hardening the silicone rubber-based hardening composition.
Details are provided below.

まず、シリコーンゴム系硬化性組成物の各成分を、任意の混練装置により、均一に混合してシリコーンゴム系硬化性組成物を調製する。 First, the components of the silicone rubber-based hardening composition are mixed uniformly using any kneading device to prepare the silicone rubber-based hardening composition.

[1]たとえば、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)と、シリカ粒子(C)と、シランカップリング剤(D)とを所定量秤量し、その後、任意の混練装置により、混練することで、これら各成分(A)、(C)、(D)を含有する混練物を得る。 [1] For example, a predetermined amount of vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silica particles (C), and silane coupling agent (D) are weighed out, and then kneaded using any kneading device to obtain a kneaded product containing these components (A), (C), and (D).

なお、この混練物は、予めビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とシランカップリング剤(D)とを混練し、その後、シリカ粒子(C)を混練(混合)して得るのが好ましい。これにより、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)中におけるシリカ粒子(C)の分散性がより向上する。 It is preferable to prepare this mixture by first kneading the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) with the silane coupling agent (D) and then kneading (mixing) the silica particles (C). This further improves the dispersibility of the silica particles (C) in the vinyl group-containing organopolysiloxane (A).

また、この混練物を得る際には、水(F)を必要に応じて、各成分(A)、(C)、および(D)の混練物に添加するようにしてもよい。これにより、シランカップリング剤(D)とシリカ粒子(C)との反応をより確実に進行させることができる。 When obtaining this kneaded mixture, water (F) may be added to the kneaded mixture of components (A), (C), and (D) as necessary. This allows the reaction between the silane coupling agent (D) and the silica particles (C) to proceed more reliably.

さらに、各成分(A)、(C)、(D)の混練は、第1温度で加熱する第1ステップと、第2温度で加熱する第2ステップとを経るようにするのが好ましい。これにより、第1ステップにおいて、シリカ粒子(C)の表面をカップリング剤(D)で表面処理することができるとともに、第2ステップにおいて、シリカ粒子(C)とカップリング剤(D)との反応で生成した副生成物を混練物中から確実に除去することができる。その後、必要に応じて、得られた混練物に対して、成分(A)を添加し、更に混練してもよい。これにより、混練物の成分のなじみを向上させることができる。 Furthermore, it is preferable that the kneading of each of the components (A), (C), and (D) is carried out through a first step of heating at a first temperature and a second step of heating at a second temperature. This allows the surface of the silica particles (C) to be surface-treated with the coupling agent (D) in the first step, and allows the by-products generated by the reaction between the silica particles (C) and the coupling agent (D) to be reliably removed from the kneaded mixture in the second step. Thereafter, component (A) may be added to the obtained kneaded mixture as necessary, and further kneaded. This allows the compatibility of the components in the kneaded mixture to be improved.

第1温度は、例えば、40~120℃程度であるのが好ましく、例えば、60~90℃程度であるのがより好ましい。第2温度は、例えば、130~210℃程度であるのが好ましく、例えば、160~180℃程度であるのがより好ましい。 The first temperature is preferably, for example, about 40 to 120°C, and more preferably, for example, about 60 to 90°C. The second temperature is preferably, for example, about 130 to 210°C, and more preferably, for example, about 160 to 180°C.

また、第1ステップにおける雰囲気は、窒素雰囲気下のような不活性雰囲気下であるのが好ましく、第2ステップにおける雰囲気は、減圧雰囲気下であるのが好ましい。 The atmosphere in the first step is preferably an inert atmosphere such as a nitrogen atmosphere, and the atmosphere in the second step is preferably a reduced pressure atmosphere.

さらに、第1ステップの時間は、例えば、0.3~1.5時間程度であるのが好ましく、0.5~1.2時間程度であるのがより好ましい。第2ステップの時間は、例えば、0.7~3.0時間程度であるのが好ましく、1.0~2.0時間程度であるのがより好ましい。 Furthermore, the time for the first step is, for example, preferably about 0.3 to 1.5 hours, and more preferably about 0.5 to 1.2 hours. The time for the second step is, for example, preferably about 0.7 to 3.0 hours, and more preferably about 1.0 to 2.0 hours.

第1ステップおよび第2ステップを、上記のような条件とすることで、前記効果をより顕著に得ることができる。 By setting the above conditions for the first and second steps, the above effects can be obtained more significantly.

[2]次に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)と、白金または白金化合物(E)とを所定量秤量し、その後、任意の混練装置を用いて、上記工程[1]で調製した混練物に、各成分(B)、(E)を混練することで、シリコーンゴム系硬化性組成物を得る。得られたシリコーンゴム系硬化性組成物は溶剤を含むペーストであってもよい。 [2] Next, predetermined amounts of organohydrogenpolysiloxane (B) and platinum or platinum compound (E) are weighed out, and then, using any kneading device, the components (B) and (E) are kneaded into the mixture prepared in the above step [1] to obtain a silicone rubber-based curable composition. The obtained silicone rubber-based curable composition may be a paste containing a solvent.

なお、この各成分(B)、(E)の混練の際には、予め上記工程[1]で調製した混練物とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)とを、上記工程[1]で調製した混練物と白金または白金化合物(E)とを混練し、その後、それぞれの混練物を混練するのが好ましい。これにより、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)との反応を進行させることなく、各成分(A)~(E)をシリコーンゴム系硬化性組成物中に確実に分散させることができる。 When mixing the components (B) and (E), it is preferable to first mix the mixture prepared in step [1] above with the organohydrogenpolysiloxane (B), and then mix the mixture prepared in step [1] above with platinum or a platinum compound (E), and then mix the mixtures together. This allows the components (A) to (E) to be reliably dispersed in the silicone rubber-based curable composition without allowing the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B) to proceed.

各成分(B)、(E)を混練する際の温度は、ロール設定温度として、例えば、10~70℃程度であるのが好ましく、25~30℃程度であるのがより好ましい。 The temperature at which components (B) and (E) are kneaded is, for example, preferably about 10 to 70°C, and more preferably about 25 to 30°C, as the roll setting temperature.

さらに、混練する時間は、例えば、5分~1時間程度であるのが好ましく、10~40分程度であるのがより好ましい。 Furthermore, the kneading time is preferably, for example, about 5 minutes to 1 hour, and more preferably about 10 to 40 minutes.

上記工程[1]および上記工程[2]において、温度を上記範囲内とすることにより、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)との反応の進行をより的確に防止または抑制することができる。また、上記工程[1]および上記工程[2]において、混練時間を上記範囲内とすることにより、各成分(A)~(E)をシリコーンゴム系硬化性組成物中により確実に分散させることができる。 In the above steps [1] and [2], by setting the temperature within the above range, the progress of the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B) can be more accurately prevented or suppressed. In addition, in the above steps [1] and [2], by setting the kneading time within the above range, each of the components (A) to (E) can be more reliably dispersed in the silicone rubber-based curable composition.

なお、各工程[1]、[2]において使用される混練装置としては、特に限定されないが、例えば、ニーダー、2本ロール、バンバリーミキサー(連続ニーダー)、加圧ニーダー等を用いることができる。 The kneading device used in each step [1] and [2] is not particularly limited, but may be, for example, a kneader, a two-roll mill, a Banbury mixer (continuous kneader), a pressure kneader, etc.

また、本工程[2]において、混練物中に1-エチニルシクロヘキサノールのような反応抑制剤を添加するようにしてもよい。これにより、混練物の温度が比較的高い温度に設定されたとしても、ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)とオルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)との反応の進行をより的確に防止または抑制することができる。 In addition, in this step [2], a reaction inhibitor such as 1-ethynylcyclohexanol may be added to the kneaded mixture. This makes it possible to more accurately prevent or inhibit the progress of the reaction between the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) and the organohydrogenpolysiloxane (B) even if the temperature of the kneaded mixture is set to a relatively high temperature.

[3]次に、シリコーンゴム系硬化性組成物を硬化させることによりシリコーンゴムを形成する。 [3] Next, the silicone rubber-based curable composition is cured to form silicone rubber.

本実施形態において、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の硬化工程は、例えば、100~250℃で1~30分間加熱(1次硬化)した後、200℃で1~4時間ポストベーク(2次硬化)することによって行われる。 In this embodiment, the curing process of the silicone rubber-based curable resin composition is carried out, for example, by heating at 100 to 250°C for 1 to 30 minutes (first curing) and then post-baking at 200°C for 1 to 4 hours (secondary curing).

以上のような工程を経ることで、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の硬化物からなるシリコーンゴムが得られる。 Through the above steps, a silicone rubber consisting of a cured product of the silicone rubber-based curable resin composition is obtained.

なお、[3]次に、工程[2]で得られたシリコーンゴム系硬化性組成物を、溶剤に溶解させることにより、絶縁性ペーストを得ることができる。
また、[3]次に、工程[2]で得られたシリコーンゴム系硬化性組成物を、溶剤に溶解させ、導電性フィラーを加えることで導電性ペーストを得ることができる。
[3] Next, the silicone rubber-based hardening composition obtained in step [2] is dissolved in a solvent to obtain an insulating paste.
[3] Next, the silicone rubber-based hardening composition obtained in step [2] is dissolved in a solvent, and a conductive filler is added to obtain a conductive paste.

(溶剤)
導電性ペーストや絶縁性ペーストは、溶剤を含む。
溶剤としては、公知の各種溶剤を用いることができるが、例えば、高沸点溶剤を含むことができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
(solvent)
The conductive paste and the insulating paste contain a solvent.
As the solvent, various known solvents can be used, including, for example, high boiling point solvents. These may be used alone or in combination of two or more kinds.

上記高沸点溶剤の沸点の下限値は、例えば、100℃以上であり、好ましくは130℃以上であり、より好ましくは150℃以上である。これにより、スクリーン印刷などの印刷安定性を向上させることができる。一方で、上記高沸点溶剤の沸点の上限値は、特に限定されないが、例えば、300℃以下でもよく、290℃以下でもよく、280℃以下でもよい。これにより、配線形成時においての過度の熱履歴を抑制できるので、下地へのダメージや、導電性ペーストで形成された配線の形状を良好に維持することができる。 The lower limit of the boiling point of the high boiling point solvent is, for example, 100°C or higher, preferably 130°C or higher, and more preferably 150°C or higher. This can improve the printing stability of screen printing and the like. On the other hand, the upper limit of the boiling point of the high boiling point solvent is not particularly limited, but may be, for example, 300°C or lower, 290°C or lower, or 280°C or lower. This can suppress excessive thermal history during wiring formation, thereby preventing damage to the base and maintaining the shape of the wiring formed from the conductive paste in a good condition.

また、溶剤としては、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の溶解性や沸点の観点から適切に選択できるが、例えば、炭素数5以上20以下の脂肪族炭化水素、好ましくは炭素数8以上18以下の脂肪族炭化水素、より好ましくは炭素数10以上15以下の脂肪族炭化水素を含むことができる。 The solvent can be appropriately selected from the viewpoint of the solubility and boiling point of the silicone rubber-based curable resin composition, but can include, for example, aliphatic hydrocarbons having 5 to 20 carbon atoms, preferably aliphatic hydrocarbons having 8 to 18 carbon atoms, and more preferably aliphatic hydrocarbons having 10 to 15 carbon atoms.

また、溶剤の一例としては、例えば、ペンタン、ヘキサン、シクロヘキサン、ヘプタン、メチルシクロヘキサン、エチルシクロヘキサン、オクタン、デカン、ドデカン、テトラデカンなどの脂肪族炭化水素類;ベンゼン、トルエン、エチルベンゼン、キシレン、メシチレン、トリフルオロメチルベンゼン、ベンゾトリフルオリドなどの芳香族炭化水素類;ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、ジブチルエーテル、シクロペンチルメチルエーテル、シクロペンチルエチルエーテル、エチレングリコールジメチルエーテル、エチレングリコールジエチルエーテル、ジエチレングリコールジメチルエーテル、ジエチレングリコールモノブチルエーテル、ジプロピレングリコールジメチルエーテル、ジプロピレングリコールメチル-n-プロピルエーテル、1,4-ジオキサン、1,3-ジオキサン、テトラヒドロフランなどのエーテル類;ジクロロメタン、クロロホルム、1,1-ジクロロエタン、1,2-ジクロロエタン、1,1,1-トリクロロエタン、1,1,2-トリクロロエタンなどのハロアルカン類;N,N-ジメチルホルムアミド、N,N-ジメチルアセトアミドなどのカルボン酸アミド類;ジメチルスルホキシド、ジエチルスルホキシドなどのスルホキシド類、ジエチルカーボネートなどのエステル類などを例示することができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
ここで用いられる溶媒は、上記の導電性ペースト中の組成成分を均一に溶解ないし分散させることのできる溶媒の中から適宜選択すればよい。
Examples of the solvent include aliphatic hydrocarbons such as pentane, hexane, cyclohexane, heptane, methylcyclohexane, ethylcyclohexane, octane, decane, dodecane, and tetradecane; aromatic hydrocarbons such as benzene, toluene, ethylbenzene, xylene, mesitylene, trifluoromethylbenzene, and benzotrifluoride; diethyl ether, diisopropyl ether, dibutyl ether, cyclopentyl methyl ether, cyclopentyl ethyl ether, ethylene glycol dimethyl ether, ethylene glycol diethyl ether, diethylene glycol dimethyl ether, and diethylene glycol dimethyl ether. Examples of such an ether include ethers such as ethanol monobutyl ether, dipropylene glycol dimethyl ether, dipropylene glycol methyl-n-propyl ether, 1,4-dioxane, 1,3-dioxane, and tetrahydrofuran; haloalkanes such as dichloromethane, chloroform, 1,1-dichloroethane, 1,2-dichloroethane, 1,1,1-trichloroethane, and 1,1,2-trichloroethane; carboxylic acid amides such as N,N-dimethylformamide and N,N-dimethylacetamide; sulfoxides such as dimethyl sulfoxide and diethyl sulfoxide; and esters such as diethyl carbonate. These may be used alone or in combination of two or more.
The solvent used here may be appropriately selected from among solvents capable of uniformly dissolving or dispersing the components in the conductive paste.

上記溶剤が、ハンセン溶解度パラメータの極性項(δ)の上限値が、例えば、10MPa1/2以下であり、好ましくは7MPa1/2以下であり、より好ましくは5.5MPa1/2以下である第1溶剤を含むことができる。これにより、ペースト中においてシリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の分散性や溶解性を良好なものとすることができる。この第1溶剤の上記極性項(δ)の下限値は、特に限定されないが、例えば、0Pa1/2以上でもよい。 The solvent may include a first solvent having an upper limit of the polar term (δ p ) of the Hansen solubility parameter of, for example, 10 MPa 1/2 or less, preferably 7 MPa 1/2 or less, and more preferably 5.5 MPa 1/2 or less. This allows the silicone rubber-based curable resin composition to have good dispersibility and solubility in the paste. The lower limit of the polar term (δ p ) of the first solvent is not particularly limited, but may be, for example, 0 Pa 1/2 or more.

上記第1溶剤におけるハンセン溶解度パラメータの水素結合項(δ)の上限値が、例えば、20MPa1/2以下であり、好ましくは10MPa1/2以下であり、より好ましくは7MPa1/2以下である。これにより、ペースト中において、シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の分散性や溶解性を良好なものとすることができる。この第1溶剤の上記水素結合項(δ)の下限値は、特に限定されないが、例えば、0Pa1/2以上でもよい。 The upper limit of the hydrogen bond term (δ h ) of the Hansen solubility parameter in the first solvent is, for example, 20 MPa 1/2 or less, preferably 10 MPa 1/2 or less, and more preferably 7 MPa 1/2 or less. This allows the silicone rubber-based curable resin composition to have good dispersibility and solubility in the paste. The lower limit of the hydrogen bond term (δ h ) of the first solvent is not particularly limited, but may be, for example, 0 Pa 1/2 or more.

ハンセンの溶解度パラメータ(HSP)は、ある物質が他のある物質にどのくらい溶けるのかという溶解性を表す指標である。HSPは、溶解性を3次元のベクトルで表す。この3次元ベクトルは、代表的には、分散項(δ)、極性項(δ)、水素結合項(δ)で表すことができる。そしてベクトルが似ているもの同士は、溶解性が高いと判断できる。ベクトルの類似度をハンセン溶解度パラメータの距離(HSP距離)で判断することが可能である。 Hansen solubility parameter (HSP) is an index that indicates the solubility of a substance, i.e., how much a substance dissolves in another substance. HSP expresses solubility as a three-dimensional vector. This three-dimensional vector can be typically expressed by a dispersion term (δ d ), a polar term (δ p ), and a hydrogen bond term (δ h ). Vectors that are similar to each other can be judged to have high solubility. The similarity of vectors can be judged by the distance of the Hansen solubility parameter (HSP distance).

本明細書で用いている、ハンセン溶解度パラメーター(HSP値)は、HSPiP(Hansen Solubility Parameters in Practice)というソフトを用いて算出することができる。ここで、ハンセンとアボットが開発したコンピューターソフトウエアHSPiPには、HSP距離を計算する機能と様々な樹脂と溶剤もしくは非溶剤のハンセンパラメーターを記載したデータベースが含まれている。
各樹脂の純溶剤および良溶剤と貧溶剤の混合溶剤に対する溶解性を調べ、HSPiPソフトにその結果を入力し、D:分散項、P:極性項、H:水素結合項、R0:溶解球半径を算出する。
As used herein, the Hansen Solubility Parameter (HSP value) can be calculated using software called HSPiP (Hansen Solubility Parameters in Practice), where the computer software HSPiP developed by Hansen and Abbott includes a function for calculating HSP distances and a database of Hansen parameters for various resins and solvents or non-solvents.
The solubility of each resin in pure solvents and mixed solvents of good and poor solvents is investigated, and the results are entered into the HSPiP software to calculate D: dispersion term, P: polarity term, H: hydrogen bond term, and R0: radius of the solubility sphere.

本実施形態の溶剤としては、例えば、エラストマーやエラストマーを構成する構成単位と溶剤との、HSP距離、極性項や水素結合項の差分が小さいもの選択することができる。 The solvent of this embodiment may be selected, for example, from elastomers or structural units constituting the elastomers, with small differences in HSP distance, polarity term, or hydrogen bond term between the solvent and the elastomer.

室温25℃においてせん断速度20〔1/s〕で測定した時の導電性ペーストおよび/又は絶縁性ペーストの粘度の下限値は、例えば、1Pa・s以上であり、好ましくは5Pa・s以上であり、より好ましくは10Pa・s以上である。これにより、成膜性を向上させることができる。また、厚膜形成時においても形状保持性を高めることができる。一方で、室温25℃における導電性ペーストおよび/又は絶縁性ペーストの粘度の上限値は、例えば、100Pa・s以下であり、好ましくは90Pa・s以下であり、より好ましくは80Pa・s以下である。これにより、ペーストにおける印刷性を向上させることができる。 The lower limit of the viscosity of the conductive paste and/or insulating paste when measured at a shear rate of 20 [1/s] at room temperature of 25°C is, for example, 1 Pa·s or more, preferably 5 Pa·s or more, and more preferably 10 Pa·s or more. This can improve film-forming properties. Also, shape retention can be improved even when forming a thick film. On the other hand, the upper limit of the viscosity of the conductive paste and/or insulating paste at room temperature of 25°C is, for example, 100 Pa·s or less, preferably 90 Pa·s or less, and more preferably 80 Pa·s or less. This can improve the printability of the paste.

室温25℃において、せん断速度1〔1/s〕で測定した時の粘度をη1とし、せん断速度5〔1/s〕で測定した時の粘度をη5とし、チキソ指数を粘度比(η1/η5)とする。
このとき、導電性ペーストおよび/又は絶縁性ペーストのチキソ指数の下限値は、例えば、1.0以上であり、好ましくは1.1以上であり、より好ましくは1.2以上である。これにより、印刷法で得られた配線の形状を安定的に保持することができる。一方で、導電性ペーストおよび/又は絶縁性ペーストのチキソ指数の上限値は、例えば、3.0以下であり、好ましくは2.5以下であり、より好ましくは2.0以下である。これにより、ペーストの印刷容易性を向上させることができる。
The viscosity measured at room temperature of 25°C at a shear rate of 1 [1/s] is defined as η1, the viscosity measured at a shear rate of 5 [1/s] is defined as η5, and the thixotropic index is defined as the viscosity ratio (η1/η5).
In this case, the lower limit of the thixotropic index of the conductive paste and/or the insulating paste is, for example, 1.0 or more, preferably 1.1 or more, and more preferably 1.2 or more. This allows the shape of the wiring obtained by the printing method to be stably maintained. On the other hand, the upper limit of the thixotropic index of the conductive paste and/or the insulating paste is, for example, 3.0 or less, preferably 2.5 or less, and more preferably 2.0 or less. This allows the paste to be easily printed.

絶縁性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、絶縁性ペースト100質量%中、10質量%以上であることが好ましく、15質量%以上であることがより好ましく、20質量%以上であることがさらに好ましい。また、絶縁性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、絶縁性ペースト100質量%中、50質量%以下であることが好ましく、40質量%以下であることがより好ましく、35質量%以下であることがさらに好ましい。 The content of the silicone rubber-based curable composition in the insulating paste is preferably 10% by mass or more, more preferably 15% by mass or more, and even more preferably 20% by mass or more, based on 100% by mass of the insulating paste. The content of the silicone rubber-based curable composition in the insulating paste is preferably 50% by mass or less, more preferably 40% by mass or less, and even more preferably 35% by mass or less, based on 100% by mass of the insulating paste.

(導電性フィラー)
導電性フィラーとしては、公知の導電材料を用いてもよいが、金属粉(G)を用いてもよい。
金属粉(G)を構成する金属は特に限定はされないが、例えば、銅、銀、金、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、或いはこれらを合金化した金属粉のうち少なくとも一種類、あるいは、これらのうちの二種以上を含むことができる。
これらのうち、金属粉(G)としては、導電性の高さや入手容易性の高さから、銀または銅を含むこと、すなわち、銀粉または銅粉を含むことが好ましい。
なお、これらの金属粉(G)は他種金属でコートしたものも使用できる。
(Conductive filler)
As the conductive filler, a known conductive material may be used, but metal powder (G) may also be used.
The metal constituting the metal powder (G) is not particularly limited, but may include, for example, at least one of copper, silver, gold, nickel, tin, lead, zinc, bismuth, antimony, or metal powder alloyed with these, or two or more of these.
Of these, the metal powder (G) preferably contains silver or copper, that is, silver powder or copper powder, because of their high electrical conductivity and ready availability.
These metal powders (G) may also be coated with other metals.

本実施形態において、金属粉(G)の形状には制限がないが、樹枝状、球状、リン片状等の従来から用いられているものが使用できる。この中でも、リン片状の金属粉(G)を用いてもよい。 In this embodiment, there is no restriction on the shape of the metal powder (G), but conventional shapes such as dendritic, spherical, and scale-shaped shapes can be used. Among these, scale-shaped metal powder (G) may be used.

また、金属粉(G)の粒径も制限されないが、たとえば平均粒径D50で0.001μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.01μm以上であり、さらに好ましくは0.1μm以上である。金属粉(G)の粒径は、たとえば平均粒径D50で1,000μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは20μm以下である。
平均粒径D50をこのような範囲に設定することで、シリコーンゴムとして適度な導電性を発揮することができる。
なお、金属粉(G)の粒径は、たとえば、導電性ペースト、あるいは導電性ペーストを用いて成形したシリコーンゴムについて透過型電子顕微鏡等で観察の上、画像解析を行い、任意に選んだ金属粉200個の平均値として定義することができる。
The particle size of the metal powder (G) is not limited, but is preferably 0.001 μm or more, more preferably 0.01 μm or more, and even more preferably 0.1 μm or more, in terms of average particle size D 50. The particle size of the metal powder (G) is preferably 1,000 μm or less, more preferably 100 μm or less, and even more preferably 20 μm or less, in terms of average particle size D 50 .
By setting the average particle size D50 in this range, the silicone rubber can exhibit appropriate electrical conductivity.
The particle size of the metal powder (G) can be defined as the average particle size of 200 arbitrarily selected metal powder particles, for example, by observing the conductive paste or silicone rubber molded using the conductive paste with a transmission electron microscope or the like and performing image analysis.

導電性ペースト中における導電性フィラーの含有量は、導電性ペーストの全体に対して、20質量%以上であることが好ましく、30質量%以上であることがより好ましく、40質量%以上であることがさらに好ましい。また、導電性ペースト中における導電性フィラーの含有量は、導電性ペーストの全体に対して、85質量%以下であることが好ましく、75質量%以下であることがより好ましく、65質量%以下であることがさらに好ましい。
導電性フィラーの含有量を上記下限値以上とすることにより、シリコーンゴムが適度な導電特性を持つことができる。また、導電性フィラーの含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムが適度な柔軟性を持つことができる。
The content of the conductive filler in the conductive paste is preferably 20% by mass or more, more preferably 30% by mass or more, and even more preferably 40% by mass or more, based on the total amount of the conductive paste. The content of the conductive filler in the conductive paste is preferably 85% by mass or less, more preferably 75% by mass or less, and even more preferably 65% by mass or less, based on the total amount of the conductive paste.
By setting the content of the conductive filler to be equal to or greater than the above lower limit, the silicone rubber can have appropriate conductive properties, while by setting the content of the conductive filler to be equal to or less than the above upper limit, the silicone rubber can have appropriate flexibility.

導電性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、導電性ペースト100質量%中、1質量%以上であることが好ましく、3質量%以上であることがより好ましく、5質量%以上であることがさらに好ましい。また、導電性ペースト中におけるシリコーンゴム系硬化性組成物の含有量は、導電性ペースト100質量%中、25質量%以下であることが好ましく、20質量%以下であることがより好ましく、15質量%以下であることがさらに好ましい。
シリコーンゴム系硬化性組成物の含有量を上記下限値以上とすることにより、シリコーンゴムが適度な柔軟性を持つことができる。また、シリコーンゴム系硬化性組成物の含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムの機械的強度の向上を図ることができる。
The content of the silicone rubber-based hardening composition in the conductive paste is preferably 1% by mass or more, more preferably 3% by mass or more, and even more preferably 5% by mass or more, based on 100% by mass of the conductive paste. The content of the silicone rubber-based hardening composition in the conductive paste is preferably 25% by mass or less, more preferably 20% by mass or less, and even more preferably 15% by mass or less, based on 100% by mass of the conductive paste.
By making the content of the silicone rubber-based hardening composition equal to or greater than the above lower limit, the silicone rubber can have an appropriate flexibility, while by making the content of the silicone rubber-based hardening composition equal to or less than the above upper limit, the mechanical strength of the silicone rubber can be improved.

導電性ペースト中におけるシリカ粒子(C)の含有量の下限値は、シリカ粒子(C)および導電性フィラーの合計量100質量%に対して、例えば、1質量%以上であり、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは4質量%以上とすることができる。これにより、シリコーンゴムの機械的強度を向上させることができる。一方で、上記導電性ペースト中における上記シリカ粒子(C)の含有量の上限値は、シリカ粒子(C)および導電性フィラーの合計量100質量%に対して、例えば、20質量%以下であり、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下である。これにより、シリコーンゴムにおける伸縮電気特性と機械的強度のバランスを図ることができる。 The lower limit of the content of silica particles (C) in the conductive paste can be, for example, 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, and more preferably 4% by mass or more, based on 100% by mass of the total amount of silica particles (C) and conductive filler. This can improve the mechanical strength of the silicone rubber. On the other hand, the upper limit of the content of the silica particles (C) in the conductive paste can be, for example, 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less, based on 100% by mass of the total amount of silica particles (C) and conductive filler. This can balance the elastic electrical properties and mechanical strength of the silicone rubber.

導電性エラストマー層20を構成する導電性ペーストを硬化させた導電硬化物中の導電性フィラーの含有量の下限は、導電硬化物の100質量%中、例えば、50質量%以上、好ましくは60質量%以上、より好ましくは70質量%以上である。これにより、伸縮電気特性を高められる。一方、導電硬化物中の導電性フィラーの含有量の上限は、導電性エラストマー層20の100質量%中、例えば、90質量%以下、好ましくは88質量%以下、より好ましくは85質量%以下である。これにより、伸縮性などのゴム特性の低下を抑制できる。 The lower limit of the conductive filler content in the conductive cured product obtained by curing the conductive paste that constitutes the conductive elastomer layer 20 is, for example, 50% by mass or more, preferably 60% by mass or more, and more preferably 70% by mass or more, based on 100% by mass of the conductive cured product. This improves the elastic electrical properties. On the other hand, the upper limit of the conductive filler content in the conductive cured product is, for example, 90% by mass or less, preferably 88% by mass or less, and more preferably 85% by mass or less, based on 100% by mass of the conductive elastomer layer 20. This prevents deterioration of rubber properties such as elasticity.

導電性エラストマー層20を構成する導電性ペーストを硬化させた導電硬化物中のシリカ粒子(C)の含有量の下限値は、シリカ粒子(C)および導電性フィラーの合計量100質量%に対して、例えば、1質量%以上であり、好ましくは3質量%以上であり、より好ましくは4質量%以上とすることができる。これにより、シリコーンゴムの機械的強度を向上させることができる。一方で、上記導電硬化物中のシリカ粒子(C)の含有量の上限値は、シリカ粒子(C)および導電性フィラーの合計量100質量%に対して、例えば、20質量%以下であり、好ましくは15質量%以下であり、より好ましくは10質量%以下である。これにより、シリコーンゴムにおける伸縮電気特性と機械的強度のバランスを図ることができる。 The lower limit of the content of silica particles (C) in the conductive cured product obtained by curing the conductive paste constituting the conductive elastomer layer 20 can be, for example, 1% by mass or more, preferably 3% by mass or more, and more preferably 4% by mass or more, based on 100% by mass of the total amount of silica particles (C) and conductive filler. This can improve the mechanical strength of the silicone rubber. On the other hand, the upper limit of the content of silica particles (C) in the conductive cured product can be, for example, 20% by mass or less, preferably 15% by mass or less, and more preferably 10% by mass or less, based on 100% by mass of the total amount of silica particles (C) and conductive filler. This can balance the elastic electrical properties and mechanical strength of the silicone rubber.

<生体センサ>
生体センサは、上記の柔軟性シート電極1を備えるものであれば、とくに限定されない。
図3は、生体センサ100の構成の一例を示す上面図である。図4は、図3のB-B断面図である。
生体センサ100は、柔軟性基材10と、導電性エラストマー層20を含むエラストマー電極層2と、を有する柔軟性シート電極1を備える。
なお、図3~5では、不図示の電解質保持層70がエラストマー電極層2の表面の全面に形成されているものとする。
<Biosensor>
The biosensor is not particularly limited as long as it includes the flexible sheet electrode 1 described above.
Fig. 3 is a top view showing an example of the configuration of the biosensor 100. Fig. 4 is a cross-sectional view taken along line BB of Fig. 3.
The biosensor 100 comprises a flexible sheet electrode 1 having a flexible substrate 10 and an elastomeric electrode layer 2 that includes a conductive elastomer layer 20 .
3 to 5, an electrolyte retention layer 70 (not shown) is formed on the entire surface of the elastomer electrode layer 2.

生体センサ100は、被験者の身体に導電性エラストマー層20の一面22を追従させ、心臓、筋肉、皮膚、神経等の生体活動から発生する生体電気信号を検知できる。この生体センサ100は、柔軟性基材10の面内方向に複数のエラストマー電極層2を備える柔軟性シート電極1を用いる場合、別部材として設けられた複数の柔軟性シート電極1を用いる場合、心電波形測定用センサとして好適に用いることができる。 The biosensor 100 can detect bioelectrical signals generated by biological activity of the heart, muscles, skin, nerves, etc. by making one surface 22 of the conductive elastomer layer 20 conform to the body of the subject. This biosensor 100 can be suitably used as a sensor for measuring electrocardiogram waveforms when using a flexible sheet electrode 1 having multiple elastomer electrode layers 2 in the in-plane direction of the flexible substrate 10, or when using multiple flexible sheet electrodes 1 provided as separate members.

被験者としては、ヒト、ヒト以外の動物等が挙げられる。 Subjects may include humans and non-human animals.

生体センサ100は、簡便で繰り返し使用が可能なドライセンサとして使用できる。
本実施形態の生体センサ100や柔軟性シート電極1は、前処理を施さない皮膚に対しても適用できるが、必要なら、被験者の測定部分の皮膚に前処理を施してから使用してよい。
前処理としては、例えば、ジェルなどの接着剤を塗布すること、水やクレームなどの保湿剤を塗布すること、アルコールなどで汚れを落とすこと、皮膚研磨すること等が挙げられる。
The biosensor 100 can be used as a dry sensor that is convenient and can be used repeatedly.
The biosensor 100 and flexible sheet electrode 1 of this embodiment can be applied to skin that has not been pretreated, but if necessary, the skin of the subject at the measurement site may be pretreated before use.
Examples of pretreatment include applying an adhesive such as gel, applying a moisturizer such as water or cream, removing dirt with alcohol or the like, and polishing the skin.

柔軟性基材10は、上面視において、エラストマー電極層2(導電性エラストマー層20)が形成された電極形成領域を有する。この電極形成領域において、非伸縮時や伸縮時に柔軟性基材10と導電性エラストマー層20と密着し、生体センサ100全体の機械的強度を高められる。 When viewed from above, the flexible substrate 10 has an electrode formation region in which an elastomer electrode layer 2 (conductive elastomer layer 20) is formed. In this electrode formation region, the flexible substrate 10 and the conductive elastomer layer 20 are in close contact with each other when the substrate is not stretched or stretched, thereby increasing the mechanical strength of the entire biosensor 100.

また、柔軟性基材10は、電気形成領域の周囲に、導電性エラストマー層20が形成されない電極非形成領域を有してもよい。この電極非形成領域に、衣服などに設置するための、縫付け糸やスナップボタン等の装着部を取付可能である。あるいは、生体センサ100を手首や足首などの身体に巻き付けたとき、柔軟性基材10の電極非形成領域の部分を厚み方向に重ねて、身体に固定させてもよい。 The flexible substrate 10 may also have a non-electrode region around the electrically conductive region where the conductive elastomer layer 20 is not formed. This non-electrode region can be fitted with a sewing thread, snap button, or other attachment for installation on clothing, etc. Alternatively, when the biosensor 100 is wrapped around the body, such as the wrist or ankle, the non-electrode region of the flexible substrate 10 may be overlapped in the thickness direction to secure it to the body.

柔軟性基材10の一例は、図3に示すように、その少なくとも一部が、例えば、本体12が、身体に巻き付け可能なバンド形状を有する。このような生体センサ100は、手首や足首など、身体の一部に巻き付け可能なバンド装着型生体電極に好適な構造を有する。 As shown in FIG. 3, an example of the flexible substrate 10 has at least a portion, for example the main body 12, in the shape of a band that can be wrapped around the body. Such a biosensor 100 has a structure suitable for a band-mounted bioelectrode that can be wrapped around a part of the body, such as the wrist or ankle.

また、図3のバンド型の柔軟性基材10は、本体12と本体12の面内方向に突出した拡張部14とを有してもよい。本体12をリング構造等に変形したときでも、拡張部14の変形が抑制される。このため、拡張部14に取り付けられた外部接続部30において接続不良が生じることを抑制できる。 The band-shaped flexible substrate 10 in FIG. 3 may have a main body 12 and an extension portion 14 that protrudes in the in-plane direction of the main body 12. Even when the main body 12 is deformed into a ring structure or the like, deformation of the extension portion 14 is suppressed. This makes it possible to suppress connection failures in the external connection portion 30 attached to the extension portion 14.

エラストマー電極層2は、生体センサ100の使用時に身体に接触し、身体の表面形状や身体の変形に沿って、接触面によく追従できる。 The elastomeric electrode layer 2 comes into contact with the body when the biosensor 100 is in use, and can conform closely to the contact surface, conforming to the surface shape and deformations of the body.

生体センサ100の外部とは、導電性エラストマー層20が接続されるように構成されてもよいが、導電性エラストマー層20と電気的に接続された別部材である接続部26が接続されるように構成されてもよい。この接続部26は、図3に示すように、導電性エラストマー層20と伸縮性配線24を介して電気的に接続するように構成されてもよい。
また、エラストマー電極層2の表面の少なくとも一部、具体的には、導電性エラストマー層20、伸縮性配線24、および接続部26の少なくとも一つの表面において、皮膚との接触を防止するための絶縁性カバー層が形成されていてもよい。この絶縁性カバー層は、絶縁性エラストマー、好ましくは絶縁性シリコーンゴムで構成されていてもよい。
The biosensor 100 may be configured to be connected to the outside through the conductive elastomer layer 20, or may be configured to be connected through a connection portion 26 that is a separate member electrically connected to the conductive elastomer layer 20. The connection portion 26 may be configured to be electrically connected to the conductive elastomer layer 20 via an elastic wiring 24, as shown in FIG.
An insulating cover layer for preventing contact with the skin may be formed on at least a portion of the surface of the elastomer electrode layer 2, specifically, on at least one surface of the conductive elastomer layer 20, the elastic wiring 24, and the connection portion 26. This insulating cover layer may be made of an insulating elastomer, preferably insulating silicone rubber.

導電性エラストマー層20、伸縮性配線24および接続部26は、同一/又は異なる導電性エラストマーで構成されていて、好ましくは同一の導電性エラストマーで構成される。 The conductive elastomer layer 20, the elastic wiring 24 and the connection portion 26 are made of the same/different conductive elastomers, and are preferably made of the same conductive elastomer.

導電性エラストマー層20を構成する各部は、導電性ペースト、より具体的には、導電性フィラーおよびシリコーンゴムを含む導電性ペーストを用いた印刷方法で形成された印刷層で構成されてもよい。この場合、導電性エラストマー層20、伸縮性配線24および接続部26を含む各部は、互いにシームレスに構成されてもよい。 Each part constituting the conductive elastomer layer 20 may be composed of a printed layer formed by a printing method using a conductive paste, more specifically, a conductive paste containing a conductive filler and silicone rubber. In this case, each part including the conductive elastomer layer 20, the elastic wiring 24, and the connection part 26 may be configured seamlessly with each other.

外部接続部30は、導電性エラストマー層20を通じて検知した生体電気信号を、電子部品等の外部装置に送ることができる。 The external connection section 30 can transmit the bioelectrical signal detected through the conductive elastomer layer 20 to an external device such as an electronic component.

図3の生体センサ100は、外部接続部30を備える。
外部接続部30は、導電性エラストマー層20と反対側の柔軟性基材10に設けられている。例えば、図2の外部接続部30は、柔軟性基材10の他面13上に形成される。これにより生体センサ100の使用時に外部接続部30が、導電性エラストマー層20とともに身体に接触することを防止し、生体電気信号の検出の妨げになることを抑制できる。
The biosensor 100 in FIG.
The external connection part 30 is provided on the flexible substrate 10 on the side opposite to the conductive elastomer layer 20. For example, the external connection part 30 in Fig. 2 is formed on the other surface 13 of the flexible substrate 10. This prevents the external connection part 30 from coming into contact with the body together with the conductive elastomer layer 20 when the biosensor 100 is in use, and can suppress interference with detection of bioelectrical signals.

外部接続部30は、導電性エラストマー層20と電気的に接続されるように構成されれば、とくに限定されないが、金属材料や導電性エラストマー等の導電性材料で構成される。 The external connection portion 30 is not particularly limited as long as it is configured to be electrically connected to the conductive elastomer layer 20, but is made of a conductive material such as a metal material or a conductive elastomer.

外部接続部30の形状は、特に限定されないが、電子部品と接続可能なコネクタや、配線の取り付けが容易な構造を有してもよい。 The shape of the external connection part 30 is not particularly limited, but may be a connector that can be connected to an electronic component, or may have a structure that allows easy installation of wiring.

外部接続部30の一例は、金属製のスナップボタンで構成されてもよい。
図4の外部接続部30は、オス型スナップボタンであり、金属製の取付具である取付板32および取付ピン34を用いて柔軟性基材10に固定される。外部接続部30と取付板32とで柔軟性基材10を挟み込む固定方法によって、外部接続部30の固定位置の位置ずれを抑制できる。
取付ピン34は、導電性エラストマー層20の一部、例えば、接続部26に接触し、導電性エラストマー層20と外部接続部30との導通を図ることができる。
An example of the external connection portion 30 may be a metallic snap button.
4 is a male snap button, and is fixed to the flexible substrate 10 using a mounting plate 32 and a mounting pin 34, which are metal mounting fixtures. The fixing method of sandwiching the flexible substrate 10 between the external connection part 30 and the mounting plate 32 can suppress misalignment of the fixed position of the external connection part 30.
The mounting pin 34 comes into contact with a portion of the conductive elastomer layer 20 , for example, the connection portion 26 , and can establish electrical continuity between the conductive elastomer layer 20 and the external connection portion 30 .

また、図4の取付板32の一部の面または全面は、絶縁保護層52で覆われている。絶縁保護層52によって、取付板32と身体との接触を予防できる。絶縁保護層52は、絶縁性材料で構成されていればよく、例えば、シリコーンゴム等の絶縁性エラストマーで構成されてもよい。 In addition, a portion or the entire surface of the mounting plate 32 in FIG. 4 is covered with an insulating protective layer 52. The insulating protective layer 52 can prevent contact between the mounting plate 32 and the body. The insulating protective layer 52 may be made of any insulating material, and may be made of, for example, an insulating elastomer such as silicone rubber.

<生体信号測定装置>
本実施形態の生体信号測定装置について説明する。
図5は、生体信号測定装置200の構成の一例を説明する図である。
<Biological signal measuring device>
The biological signal measuring device of this embodiment will be described.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of the configuration of the biological signal measuring device 200. As shown in FIG.

生体信号測定装置は、上記の生体センサを備えるものであれば、とくに限定されない。
生体信号測定装置は、1個の生体センサ100を含むが、用途に応じて、2個以上の複数の独立した生体センサ100を含んでもよい。各生体センサは、身体に直接設置してもよいが、衣服などの身体取り付け部材に設置されていてもよい。
The biosignal measuring device is not particularly limited as long as it includes the above-mentioned biosensor.
The biosignal measuring device includes one biosensor 100, but depending on the application, may include two or more independent biosensors 100. Each biosensor may be directly attached to the body, or may be attached to a body attachment member such as clothing.

生体信号測定装置は、生体センサ100に電気的に接続可能な電子部品を備える。 The biosignal measuring device includes electronic components that can be electrically connected to the biosensor 100.

電子部品としては、各種用途に応じて公知の部品を使用できるが、例えば、増幅器(アンプ)、AD変換器、CPU、メモリ、通信回路、無線通信ユニット、アナログフィルター、コンデンサー、抵抗器、バッテリー等が挙げられる。これらの1個または2個以上が、回路基板上にモジュール化されていてもよい。これにより、生体信号測定装置をウェアラブルデバイスとして活用できる。
また、電子部品として、加速センサ、温度センサ、圧力センサなどの他のセンサを併用してもよい。
The electronic components may be any known component depending on the application, such as an amplifier, an AD converter, a CPU, a memory, a communication circuit, a wireless communication unit, an analog filter, a capacitor, a resistor, a battery, etc. One or more of these may be modularized on a circuit board, allowing the biosignal measuring device to be used as a wearable device.
Further, other sensors such as an acceleration sensor, a temperature sensor, and a pressure sensor may be used in combination as the electronic components.

図5の生体信号測定装置200は、生体センサ100、コネクタ210、ケーブル220、センサモジュール230、コンピュータ240を備える。 The biosignal measuring device 200 in FIG. 5 includes a biosensor 100, a connector 210, a cable 220, a sensor module 230, and a computer 240.

コネクタ210は、生体センサ100の外部接続部30と電気的結合可能な構造を有していて、例えば、メス型スナップボタンを有してもよい。
ケーブル220は、コネクタ210と、電子部品であるセンサモジュール230およびコンピュータ240とを電気的に接続する。
センサモジュール230は、心電波形測定の場合、ECGセンサモジュールを使用できる。センサモジュール230は、外部のRF源、ライン周波数、電気ノイズからの干渉を抑制する電気回路を有し、生体電気信号の測定時におけるノイズを抑制できる。
コンピュータ240は、生体電気信号を取得し、表面筋電・心電・皮膚電位・脳波等の生体電位の波形を生成・出力できる。コンピュータ240は、CPU、周辺部品、入出力インタフェース、コネクタなどを備えるプリント基板で構成されたシングルボードコンピュータを使用してもよい。
The connector 210 has a structure that allows it to be electrically connected to the external connection portion 30 of the biosensor 100, and may have, for example, a female snap button.
The cable 220 electrically connects the connector 210 to a sensor module 230 and a computer 240 which are electronic components.
The sensor module 230 may be an ECG sensor module for measuring electrocardiogram waveforms. The sensor module 230 may include electrical circuitry to suppress interference from external RF sources, line frequencies, and electrical noise, thereby suppressing noise when measuring bioelectrical signals.
The computer 240 can acquire bioelectric signals and generate and output waveforms of bioelectric potentials such as surface electromyograms, electrocardiograms, skin potentials, and electroencephalograms. The computer 240 may be a single-board computer configured with a printed circuit board including a CPU, peripheral components, an input/output interface, a connector, and the like.

本実施形態の生体信号測定システムについて説明する。
生体信号測定システムは、生体センサから受けたデータ(生体信号)を、表示、解析および/または保存するシステムであり得る。
The biological signal measuring system of this embodiment will be described.
A biosignal measurement system may be a system that displays, analyzes and/or stores data (biosignals) received from a biosensor.

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。 The above describes the embodiments of the present invention, but these are merely examples of the present invention, and various configurations other than those described above can be adopted. Furthermore, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications and improvements within the scope of the present invention are included in the present invention.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。 The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited to the description of these examples.

表1に示す原料成分を以下に示す。
(A1-1):第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:下記の合成スキーム1により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(上記式(1-1)で表わされる構造)
(A1-2):第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:下記の合成スキーム2により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(上記式(1-1)で表わされる構造でRおよびRがビニル基である構造)
The raw material components shown in Table 1 are as follows.
(A1-1): First vinyl group-containing linear organopolysiloxane: a vinyl group-containing dimethylpolysiloxane (having a structure represented by the above formula (1-1)) synthesized according to the following synthesis scheme 1.
(A1-2): Second vinyl group-containing linear organopolysiloxane: a vinyl group-containing dimethylpolysiloxane synthesized according to the following synthesis scheme 2 (a structure represented by the above formula (1-1) in which R 1 and R 2 are vinyl groups).

(オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B))
(B-1):オルガノハイドロジェンポリシロキサン:モメンティブ社製、「TC-25D」
(Organohydrogenpolysiloxane (B))
(B-1): Organohydrogenpolysiloxane: "TC-25D" manufactured by Momentive Corporation

(シリカ粒子(C))
(C-1):シリカ微粒子(粒径7nm、比表面積300m/g)、日本アエロジル社製、「AEROSIL300」
(Silica Particles (C))
(C-1): Silica fine particles (particle size 7 nm, specific surface area 300 m 2 /g), manufactured by Nippon Aerosil Co., Ltd., "AEROSIL300"

(シランカップリング剤(D))
(D-1):ヘキサメチルジシラザン(HMDZ)、Gelest社製、「HEXAMETHYLDISILAZANE(SIH6110.1)」
(D-2)ジビニルテトラメチルジシラザン、Gelest社製、「1,3-DIVINYLTETRAMETHYLDISILAZANE(SID4612.0)」
(Silane Coupling Agent (D))
(D-1): Hexamethyldisilazane (HMDZ), manufactured by Gelest, "HEXAMETHYLDISILAZANE (SIH6110.1)"
(D-2) Divinyltetramethyldisilazane, manufactured by Gelest, "1,3-DIVINYLTETRAMETHYLDISILAZANE (SID4612.0)"

(白金または白金化合物(E))
(E-1):白金化合物 (モメンティブ社製、商品名「TC―25A」)
(Platinum or platinum compound (E))
(E-1): Platinum compound (manufactured by Momentive, product name "TC-25A")

(水(F))
(F):純水
(Water (F))
(F): Pure water

(金属粉(G))
(G1):銀粉、徳力化学研究所社製、商品名「TC-101」、メジアン径d50:8.0μm、アスペクト比16.4、平均長径4.6μm
(Metal Powder (G))
(G1): Silver powder, manufactured by Tokuriki Chemical Laboratory Co., Ltd., product name "TC-101", median diameter d 50 : 8.0 μm, aspect ratio 16.4, average major axis 4.6 μm

(ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合成)
[合成スキーム1:第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)の合成]
下記式(5)にしたがって、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を合成した。
すなわち、Arガス置換した、冷却管および攪拌翼を有する300mLセパラブルフラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)、カリウムシリコネート0.1gを入れ、昇温し、120℃で30分間攪拌した。なお、この際、粘度の上昇が確認できた。
その後、155℃まで昇温し、3時間攪拌を続けた。そして、3時間後、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン0.1g(0.6mmol)を添加し、さらに、155℃で4時間攪拌した。
さらに、4時間後、トルエン250mLで希釈した後、水で3回洗浄した。洗浄後の有機層をメタノール1.5Lで数回洗浄することで、再沈精製し、オリゴマーとポリマーを分離した。得られたポリマーを60℃で一晩減圧乾燥し、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を得た(Mn=2.2×10、Mw=4.8×10)。また、H-NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.04モル%であった。
(Synthesis of vinyl group-containing organopolysiloxane (A))
[Synthesis Scheme 1: Synthesis of First Vinyl Group-Containing Linear Organopolysiloxane (A1-1)]
A first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) was synthesized according to the following formula (5).
That is, 74.7 g (252 mmol) of octamethylcyclotetrasiloxane and 0.1 g of potassium siliconate were placed in a 300 mL separable flask equipped with a cooling tube and stirring blade and substituted with Ar gas, and the temperature was raised and the mixture was stirred for 30 minutes at 120° C. During this time, an increase in viscosity was confirmed.
The temperature was then raised to 155° C. and stirring was continued for 3 hours. After 3 hours, 0.1 g (0.6 mmol) of 1,3-divinyltetramethyldisiloxane was added and the mixture was further stirred at 155° C. for 4 hours.
After 4 hours, the mixture was diluted with 250 mL of toluene and washed three times with water. The washed organic layer was washed several times with 1.5 L of methanol for reprecipitation purification, and the oligomer and polymer were separated. The resulting polymer was dried overnight at 60° C. under reduced pressure to obtain a first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) (Mn=2.2×10 5 , Mw=4.8×10 5 ). The vinyl group content calculated by H-NMR spectrum measurement was 0.04 mol%.

Figure 2024104034000006
Figure 2024104034000006

[合成スキーム2:第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)の合成]
上記(A1-1)の合成工程において、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)に加えて2,4,6,8-テトラメチル2,4,6,8-テトラビニルシクロテトラシロキサン0.86g(2.5mmol)を用いたこと以外は、(A1-1)の合成工程と同様にすることで、下記式(6)のように、第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)を合成した(Mn=2.3×10、Mw=5.0×10)。また、H-NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.93モル%であった。
[Synthesis Scheme 2: Synthesis of second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2)]
A second vinyl-containing linear organopolysiloxane (A1-2) was synthesized as shown in the following formula (6) (Mn=2.3×10 5 , Mw=5.0×10 5 ). The vinyl group content calculated by H-NMR spectrum measurement was 0.93 mol %.

Figure 2024104034000007
Figure 2024104034000007

(シリコーンゴム系硬化性組成物の調製)
以下の手順に従って、サンプル1、2のシリコーンゴム系硬化性組成物を調整した。
まず、下記の表1に示す割合で、90%のビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)、シランカップリング剤(D)および水(F)の混合物を予め混練し、その後、混合物にシリカ粒子(C)を加えてさらに混練し、混練物(シリコーンゴムコンパウンド)を得た。
ここで、シリカ粒子(C)添加後の混練は、カップリング反応のために窒素雰囲気下、60~90℃の条件下で1時間混練する第1ステップと、副生成物(アンモニア)の除去のために減圧雰囲気下、160~180℃の条件下で2時間混練する第2ステップとを経ることで行い、その後、冷却し、残り10%のビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)を2回に分けて添加し、20分間混練した。
続いて、下記の表2に示す割合で、得られた混練物(シリコーンゴムコンパウンド)100重量部に、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)、白金または白金化合物(E)を加えて、ロールで混練し、シリコーンゴム系硬化性組成物を得た。
(Preparation of Silicone Rubber-Based Curable Composition)
Silicone rubber-based curable compositions Samples 1 and 2 were prepared according to the following procedure.
First, a mixture of 90% vinyl group-containing organopolysiloxane (A), silane coupling agent (D), and water (F) was pre-kneaded in the proportions shown in Table 1 below, and then silica particles (C) were added to the mixture and further kneaded to obtain a kneaded product (silicone rubber compound).
Here, the kneading after the addition of the silica particles (C) was carried out through a first step of kneading for 1 hour under conditions of 60 to 90°C in a nitrogen atmosphere for the coupling reaction, and a second step of kneading for 2 hours under conditions of 160 to 180°C in a reduced pressure atmosphere for the removal of the by-product (ammonia), followed by cooling, and then adding the remaining 10% of the vinyl group-containing organopolysiloxane (A) in two portions and kneading for 20 minutes.
Next, organohydrogenpolysiloxane (B) and platinum or a platinum compound (E) were added to 100 parts by weight of the resulting kneaded product (silicone rubber compound) in the proportions shown in Table 2 below, and the mixture was kneaded with a roll to obtain a silicone rubber-based curable composition.

(導電性ペーストの調製)
得られた15.3重量部のサンプル1のシリコーンゴム系硬化性組成物を、34.8重量部のデカン(溶剤)に浸漬し、続いて自転・公転ミキサーで撹拌し、65.2重量部の金属粉(G1)を加えた後にさらに自転・公転ミキサーで混練することで、シリコーンゴム系硬化性組成物と金属粉(G1)の合計の含有量が69.8重量%の導電性ペースト1を得た。
(Preparation of Conductive Paste)
The obtained silicone rubber-based hardening composition of Sample 1 (15.3 parts by weight) was immersed in 34.8 parts by weight of decane (solvent), then stirred with a centrifugal mixer, 65.2 parts by weight of metal powder (G1) was added, and the mixture was further kneaded with a centrifugal mixer to obtain a conductive paste 1 having a total content of silicone rubber-based hardening composition and metal powder (G1) of 69.8% by weight.

Figure 2024104034000008
Figure 2024104034000008

(柔軟性シート電極の作製)
<実施例1~3>
サンプル2のシリコーンゴム系硬化性組成物を用いて、170℃、10MPaで10分間プレスし、シート状に成形すると共に、一次硬化した。続いて、200℃、4時間で二次硬化して、縦×横×厚み:30cm×20cm×0.6mmを有する柔軟性基材10(シート状のシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物)を得た。
得られた導電性ペースト1を用いて、所定パターンを有するマスクを介して、表2に示す条件でスキージ印刷を行い、180℃、時間で硬化し、柔軟性基材10の表面上に、エラストマー電極層2(導電性エラストマー層20)に対応する塗膜を形成した。
その後、水分含有量25%、塩分含有量5wt%のハイドロゲルをエラストマー電極層2の表面に塗布し、UV照射を行い、表2に示す厚み比がH2/H1となる電解質保持層70を形成した。
以上により、図1に示す柔軟性シート電極1を作製した。
(Preparation of flexible sheet electrodes)
<Examples 1 to 3>
The silicone rubber-based hardening composition of Sample 2 was pressed at 170° C. and 10 MPa for 10 minutes to form a sheet, and was then primarily hardened. Subsequently, the sheet was secondary hardened at 200° C. for 4 hours to obtain a flexible substrate 10 (a sheet-shaped cured product of the silicone rubber-based hardening composition) having dimensions of 30 cm long x 20 cm wide x 0.6 mm thick.
Using the obtained conductive paste 1, squeegee printing was performed through a mask having a predetermined pattern under the conditions shown in Table 2, and curing was performed at 180°C for a certain time to form a coating film corresponding to the elastomer electrode layer 2 (conductive elastomer layer 20) on the surface of the flexible substrate 10.
Thereafter, a hydrogel having a water content of 25% and a salt content of 5 wt % was applied to the surface of the elastomer electrode layer 2 and irradiated with UV light to form an electrolyte retention layer 70 having a thickness ratio of H2/H1 as shown in Table 2.
In this manner, the flexible sheet electrode 1 shown in FIG. 1 was produced.

<比較例1>
電解質保持層を形成しない以外は、実施例1と同様にして、柔軟性シート電極を作製した。
<Comparative Example 1>
A flexible sheet electrode was prepared in the same manner as in Example 1, except that the electrolyte retention layer was not formed.

Figure 2024104034000009
Figure 2024104034000009

得られた柔軟性シート電極について、以下の項目を評価した。結果を表2に示す。 The following items were evaluated for the obtained flexible sheet electrodes. The results are shown in Table 2.

(インピーダンス測定)
被験者の左手首と右手首の皮膚のそれぞれに、電解質保持層70を接触させた状態で柔軟性シート電極1を固定し、2つの柔軟性シート電極1を介して、下記の測定条件に基づいて、生体インピーダンスを測定した。
なお、比較例1では、電解質保持層70を介さずに、エラストマー電極層2の表面を測定位置に接触させた状態で、テープを使用して柔軟性シート電極1を固定した。
(測定条件)
・測定周波数:10Hz
・測定位置:両手首(皮膚の前処理なし)
・測定装置:生体インピーダンス計(メロンテクノクス社製、MI-IC-N)
・測定環境:湿度40RH%、室温20℃
・測定時間:柔軟性シート電極1の電解質保持層70を両手首のそれぞれに貼り付けた後、4分後に測定した。
(Impedance measurement)
A flexible sheet electrode 1 was fixed to the skin of the subject's left wrist and right wrist with the electrolyte retention layer 70 in contact with each other, and bioimpedance was measured via the two flexible sheet electrodes 1 based on the measurement conditions below.
In Comparative Example 1, the flexible sheet electrode 1 was fixed using tape with the surface of the elastomer electrode layer 2 in contact with the measurement position without the electrolyte retention layer 70 interposed therebetween.
(Measurement condition)
・Measurement frequency: 10Hz
Measurement location: Both wrists (no skin preparation)
Measurement device: Bioimpedance meter (Melon Technox, MI-IC-N)
・Measurement environment: Humidity 40RH%, room temperature 20℃
Measurement time: Measurement was performed 4 minutes after electrolyte retention layer 70 of flexible sheet electrode 1 was attached to each of both wrists.

(タックピーク値の測定)
面積150mmのフラット面を有するアルミ製プローブを、プローブ移動速度:2.3mm/秒、プローブ圧着強度:12N、圧着時間:6秒の条件で、当該アルミ製プローブのフラット面を測定対象の表面に接触させ、プローブ移動速度:2.3mm/秒の条件で上方に引き剥がしたときの、プローブタック試験による測定対象の表面におけるタックピーク値を5回測定し、この5回の測定値の平均値を上記のタックピーク値とした。
なお、測定対象は、実施例1~3では、柔軟性シート電極1の電解質保持層70の表面、比較例1では、柔軟性シート電極1のエラストマー電極層2の表面とした。
(Measurement of tack peak value)
An aluminum probe having a flat surface with an area of 150 mm2 was brought into contact with the surface of the object to be measured under the conditions of a probe moving speed of 2.3 mm/sec, a probe crimping strength of 12 N, and a crimping time of 6 seconds, and the flat surface of the aluminum probe was then peeled upward at a probe moving speed of 2.3 mm/sec. The tack peak value on the surface of the object to be measured by the probe tack test was measured five times, and the average of the five measured values was taken as the above-mentioned tack peak value.
The object of measurement was the surface of electrolyte retention layer 70 of flexible sheet electrode 1 in Examples 1 to 3, and the surface of elastomer electrode layer 2 of flexible sheet electrode 1 in Comparative Example 1.

実施例1~3の柔軟性シート電極では、密閉系容器に保管した状態で1ヵ月保持した後でも、保管前のタックピーク値から変動がほとんどないことが確認された。 It was confirmed that the flexible sheet electrodes of Examples 1 to 3 showed almost no change from the tack peak value before storage even after being stored in a sealed container for one month.

(装着性の評価)
実施例1~3の柔軟性シート電極1において、電解質保持層70の表面を被験者の片手首の皮膚に密着させた後、肘を90度に折り曲げて、水平状態の手首を垂直状態とした後、垂直状態を保持した。
このような腕運動時において、柔軟性シート電極1が皮膚に貼り付いた状態のままの場合を、装着性が良好と判断し、腕運動の途中で柔軟性シート電極1が皮膚から剥がれる場合を、装着性が不可と判断した。
なお、比較例1の柔軟性シート電極1では、テープで固定しないで、エラストマー電極層2の表面を被験者の片手首の皮膚に密着させた。
(Wearability evaluation)
In the flexible sheet electrodes 1 of Examples 1 to 3, the surface of the electrolyte retention layer 70 was adhered to the skin of one of the subject's wrist, and then the subject's elbow was bent 90 degrees to bring the wrist from a horizontal position into a vertical position, and the vertical position was then maintained.
During such arm movements, if the flexible sheet electrode 1 remained attached to the skin, the fit was judged to be good, and if the flexible sheet electrode 1 peeled off from the skin during arm movements, the fit was judged to be poor.
In addition, in the flexible sheet electrode 1 of Comparative Example 1, the surface of the elastomeric electrode layer 2 was brought into close contact with the skin of one wrist of the subject without being fixed with tape.

(ノイズ低減の評価)
得られた実施例1~3、比較例1の柔軟性シート電極において、エラストマー電極層2が形成された面とは反対側の柔軟性基材の他面上に外部接続部(金属製のオス型スナップボタン)を装着し、外部接続部とエラストマー電極層2とを電気的に接続して、生体センサを得た。
生体センサを3個準備し、3個の生体センサの外部接続部のそれぞれを、コネクタ(メス型スナップボタン)付きの電極ケーブルおよびECGセンサ(Plux社製)を介して、BITalino(Plux社製)に接続し、心電測定装置(生体センサ)を作製した。
3個の生体センサの一面に設けられた柔軟性シート電極を、被験者の肌に直接装着し、3点誘導方式(測定点・リファレンス・ボディーアース)にて被験者の心電位を測定した(測定環境:湿度40RH%、室温20℃)。
上記結果、各実施例の柔軟性シート電極を備える生体センサを用いることで、心電波形をモニタリングできることが確認された。
モニタリング直後における心電波形において、R波および/またはS-T部が明瞭に判断できる場合を、心電波形におけるノイズが抑制されてされた(良好)と評価し、R波およびS-T部が明瞭に判断できない場合を、ノイズ抑制が実用的な程度ではないと(不可)と評価した。
(Noise reduction evaluation)
In the obtained flexible sheet electrodes of Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, an external connection part (a male metal snap button) was attached to the other side of the flexible substrate opposite to the side on which the elastomeric electrode layer 2 was formed, and the external connection part and the elastomeric electrode layer 2 were electrically connected to obtain a biosensor.
Three biosensors were prepared, and each of the external connection parts of the three biosensors was connected to BITalino (manufactured by Plux Corporation) via an electrode cable with a connector (female snap button) and an ECG sensor (manufactured by Plux Corporation) to create an electrocardiogram measuring device (biosensor).
The flexible sheet electrodes on one side of the three biosensors were attached directly to the subject's skin, and the subject's cardiac potential was measured using a three-point lead method (measurement point, reference, body earth) (measurement environment: humidity 40 RH%, room temperature 20°C).
As a result of the above, it was confirmed that electrocardiogram waveforms can be monitored by using a biosensor equipped with the flexible sheet electrodes of each embodiment.
In the electrocardiogram waveform immediately after monitoring, if the R wave and/or ST segment could be clearly identified, it was evaluated as noise in the electrocardiogram waveform being suppressed (good), and if the R wave and ST segment could not be clearly identified, it was evaluated as noise suppression being insufficient to a practical extent (unacceptable).

実施例1~3の柔軟性シート電極は、比較例1と比べて、生体電位測定時におけるノイズが低減されているため、生体信号測定安定性に優れる結果を示した。また、実施例1~3の柔軟性シート電極は、装着性に優れる結果も示した。このような各実施例の柔軟性シート電極は、生体センサに好適である。 The flexible sheet electrodes of Examples 1 to 3 showed excellent stability in measuring biosignals compared to Comparative Example 1, due to reduced noise during bioelectric potential measurement. The flexible sheet electrodes of Examples 1 to 3 also showed excellent wearability. Such flexible sheet electrodes of each Example are suitable for biosensors.

1 柔軟性シート電極
2 エラストマー電極層
10 柔軟性基材
11 一面
12 本体
13 他面
14 拡張部
20 導電性エラストマー層
20a 導電性エラストマー層
20b 導電性エラストマー層
22 一面
24 伸縮性配線
26 接続部
30 外部接続部
32 取付板
34 取付ピン
50 保護層
52 絶縁保護層
60 絶縁エラストマー層
60a 絶縁エラストマー層
60b 絶縁エラストマー層
70 電解質保持層
100 生体センサ
200 生体信号測定装置
210 コネクタ
220 ケーブル
230 センサモジュール
240 コンピュータ
1 Flexible sheet electrode 2 Elastomer electrode layer 10 Flexible substrate 11 One side 12 Main body 13 Other side 14 Extension section 20 Conductive elastomer layer 20a Conductive elastomer layer 20b Conductive elastomer layer 22 One side 24 Elastic wiring 26 Connection section 30 External connection section 32 Mounting plate 34 Mounting pin 50 Protective layer 52 Insulating protective layer 60 Insulating elastomer layer 60a Insulating elastomer layer 60b Insulating elastomer layer 70 Electrolyte retention layer 100 Biosensor 200 Biosignal measuring device 210 Connector 220 Cable 230 Sensor module 240 Computer

Claims (15)

被験者の皮膚に接触させて生体信号を取得する、柔軟性シート電極であって、
柔軟性基材と、
前記柔軟性基材に設けられたエラストマー電極層と、
前記エラストマー電極層の表面の少なくとも一部に形成されており、液状の電解質を保持する電解質保持層と、
を備える、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode that is brought into contact with the skin of a subject to acquire a biosignal,
A flexible substrate;
an elastomeric electrode layer provided on the flexible substrate;
an electrolyte retention layer formed on at least a portion of the surface of the elastomeric electrode layer and retaining a liquid electrolyte;
A flexible sheet electrode comprising:
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層が、内部に水分を有するハイドロゲルを含む、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
The flexible sheet electrode, wherein the electrolyte retention layer comprises a hydrogel having moisture therein.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
被験者の皮膚に前記電解質保持層を接触させた状態で、10Hzで測定したときの、当該柔軟性シート電極間における生体インピーダンスが120kΩ以下である、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
A flexible sheet electrode, wherein the bioimpedance between the flexible sheet electrodes is 120 kΩ or less when measured at 10 Hz with the electrolyte retention layer in contact with the skin of a subject.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層が、前記エラストマー電極層の側面の少なくとも一部を覆うように構成される、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
A flexible sheet electrode, wherein the electrolyte retention layer is configured to cover at least a portion of a side of the elastomeric electrode layer.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層の表面におけるタックピーク値が、0.8N以上20N以下である、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
The flexible sheet electrode has a tack peak value on the surface of the electrolyte retention layer of 0.8 N or more and 20 N or less.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
前記電解質保持層の少なくとも一部が、使用前において水密性部材に覆われた状態である、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
A flexible sheet electrode, wherein at least a portion of the electrolyte retention layer is covered with a watertight member prior to use.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
前記生体信号が、心電位、筋電位、及び皮膚電位のいずれかである、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
A flexible sheet electrode, wherein the biosignal is any one of a cardiac potential, a myoelectric potential, and a skin potential.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
前記エラストマー電極層の厚みをH1とし、前記電解質保持層の厚みをH2としたとき、H1およびH2が、0.01≦H2/H1≦30を満たす、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
A flexible sheet electrode, wherein H1 and H2 satisfy 0.01≦H2/H1≦30, where H1 is the thickness of the elastomer electrode layer and H2 is the thickness of the electrolyte retention layer.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
前記エラストマー電極層が、表面に導電性エラストマー層を含む、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
A flexible sheet electrode, wherein the elastomeric electrode layer includes a conductive elastomer layer on a surface thereof.
請求項9に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、導電性フィラーおよびシリコーンゴムを含む、柔軟性シート電極。
10. The flexible sheet electrode of claim 9,
The flexible sheet electrode, wherein the conductive elastomer layer comprises a conductive filler and a silicone rubber.
請求項9に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、さらに非導電性フィラーを含む、柔軟性シート電極。
10. The flexible sheet electrode of claim 9,
The flexible sheet electrode, wherein the conductive elastomeric layer further comprises a non-conductive filler.
請求項9に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、導電性フィラーおよびシリコーンゴムを含む導電性ペーストの印刷層で構成される、柔軟性シート電極。
10. The flexible sheet electrode of claim 9,
A flexible sheet electrode, wherein the conductive elastomer layer is composed of a printed layer of a conductive paste containing a conductive filler and silicone rubber.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
衣服に設置可能な、柔軟性シート電極。
2. The flexible sheet electrode of claim 1,
A flexible sheet electrode that can be attached to clothing.
請求項1~13のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極を備える、生体センサ。 A biosensor comprising a flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 13. 請求項14に記載の生体センサを備える、生体信号測定装置。 A biosignal measuring device comprising the biosensor according to claim 14.
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