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JP7622303B1 - Substrate sheet with fiber electrodes - Google Patents

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JP7622303B1
JP7622303B1 JP2024564594A JP2024564594A JP7622303B1 JP 7622303 B1 JP7622303 B1 JP 7622303B1 JP 2024564594 A JP2024564594 A JP 2024564594A JP 2024564594 A JP2024564594 A JP 2024564594A JP 7622303 B1 JP7622303 B1 JP 7622303B1
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fiber electrode
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conductive
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亮大 櫨山
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Unitika Trading Co Ltd
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Abstract

本発明は、無意識に体から発している微弱な電気信号である生体信号を十分に取得したり、電気信号を入力して電気刺激を付与できる導電性能を有するとともに、各種の動作を行う際に安定して電気信号を導通することができ、さらに繰り返し使用しても導電性能の低下又は変化が生じにくい繊維電極付き基材シート、及び当該繊維電極付き基材シートを有する製品を提供することを目的とする。本発明の繊維電極付き基材シートは、基材シートと、導電糸を含む刺繍部分により構成される繊維電極とを含み、下記特徴(1)~(4)をすべて満足するものである。
(1)繊維電極表面における刺繍部分の大きさが0.1cm2以上である。
(2)導電糸が有機繊維と金属繊維とを含む複合糸である。
(3)刺繍部分に含まれる金属繊維の含有量が0.001~0.1g/cm2である。
(4)繊維電極表面における表面抵抗値が15Ω/cm2以下である。
The present invention aims to provide a base sheet with a fiber electrode that has a conductive performance that enables sufficient acquisition of biosignals, which are weak electrical signals unconsciously emitted from the body, and that can provide electrical stimulation by inputting electrical signals, and that can stably conduct electrical signals when performing various operations, and that is less susceptible to deterioration or change in conductive performance even with repeated use, and a product that includes the base sheet with a fiber electrode. The base sheet with a fiber electrode of the present invention includes a base sheet and a fiber electrode constituted by an embroidered portion containing conductive thread, and satisfies all of the following characteristics (1) to (4).
(1) The size of the embroidered portion on the surface of the fiber electrode is 0.1 cm2 or more.
(2) The conductive yarn is a composite yarn containing organic fibers and metal fibers.
(3) The content of metal fibers in the embroidery portion is 0.001 to 0.1 g/ cm2 .
(4) The surface resistance of the fiber electrode surface is 15 Ω/cm 2 or less.

Description

本発明は、基材シートと、導電糸を含む刺繍部分により構成される繊維電極とを含む繊維電極付き基材シートに関する。The present invention relates to a base sheet with a fiber electrode, which comprises a base sheet and a fiber electrode constituted by an embroidered portion containing conductive thread.

近年、無意識に体から発している微弱な電気信号である生体信号を収集するための電極が求められている。生体信号とは、一般に、心拍、脳波、脈拍、呼吸、発汗、運動などの生体現象によって体内から発せられる信号をいう。このような生体信号を蓄積、分析することで健康管理のみならず、効率的なスポーツトレーニング、医療分野などに活かすことができる。一方、生体信号の取得とは反対に、筋肉や神経といった生体に電気信号を入力し、電気刺激を与える電極についても種々研究されている。皮膚などに直接貼り付ける表面電極タイプは、家庭用の低周波治療器などによく用いられている。In recent years, there has been a demand for electrodes that can collect biosignals, which are weak electrical signals that are unconsciously emitted from the body. Biosignals generally refer to signals emitted from within the body due to biological phenomena such as heart rate, brain waves, pulse, breathing, sweating, and movement. Accumulating and analyzing such biosignals can be used not only for health management, but also for efficient sports training and in the medical field. Meanwhile, in contrast to acquiring biosignals, various research has been conducted on electrodes that input electrical signals to living organisms such as muscles and nerves and provide electrical stimulation. Surface electrode types that are attached directly to the skin are often used in home low-frequency therapeutic devices.

微弱な電気信号の確実な取得および/または電気信号の入力あるいは電気刺激を付与できる電極としては、電気抵抗が低いこと、安定して適度な電気刺激感を与えられること、生体や皮膚に直接触れるものであるため長期間使用しても快適であること、及び取扱いが簡単であることなどが求められている。これまでに、金属薄板を使用した電極、ゲル電極、及びゴム電極の他、織編物を構成する繊維の一部に導電糸を含有させたテキスタイル形状の電極などが提案されている。 Electrodes that can reliably obtain weak electrical signals and/or input electrical signals or impart electrical stimulation must have low electrical resistance, provide a stable and appropriate sense of electrical stimulation, be comfortable to use over long periods of time since they come into direct contact with the living body or skin, and be easy to handle. To date, electrodes that use thin metal plates, gel electrodes, and rubber electrodes, as well as textile-shaped electrodes in which conductive threads are incorporated into some of the fibers that make up the woven or knitted fabric, have been proposed.

このうち、テキスタイル形状の電極としては、編物や織物の形態が提案されている。また、使用される導電糸としては、カーボンなどの微粒子を配合した繊維、銅などの金属を繊維表面にコーティングした金属皮膜繊維、アルミニウムやタングステンなどからなる金属糸を複数本撚り合わせたもの、それらの金属糸と有機繊維を複合したものが知られている。しかしながら、編物の場合は伸縮性が大きく電気抵抗値に変動が生じやすく、また織物の場合は、電気抵抗値は安定するが製造時の導電糸のロスが多く、生産性に劣るという問題点があった。Among these, knitted and woven fabrics have been proposed as textile-shaped electrodes. Known conductive threads include fibers containing fine particles such as carbon, metal-coated fibers with a metal such as copper coated on the fiber surface, multiple twisted metal threads made of aluminum or tungsten, and composites of these metal threads with organic fibers. However, knitted fabrics are highly elastic and prone to fluctuations in electrical resistance, while woven fabrics have stable electrical resistance but suffer from a large loss of conductive thread during production, resulting in poor productivity.

そこで、編物や織物以外の形態で、導電糸を使用した繊維電極として、例えば、特許文献1では、電極を手触りが柔らかく可撓性に優れたものとするために、導電糸を刺繍することにより形成した刺繍電極が提案されている。しかしながら、特許文献1において導電性スレッドとして記載されているものは、銀メッキされたポリアミド繊維であり、表面抵抗値が十分に低いものではなかった。また、刺繍電極を有する衣服も提案されており、「歩行状態にある人間の心電計(ECG)測定を実行するのに適切である」と記載されている。しかし、銀メッキされたポリアミド繊維を使用しているため、繰り返し使用を行うと、繊維表面の銀メッキが剥がれ、長期間の使用により導電性能が低下するという欠点を有するものであった。Therefore, as a fiber electrode using conductive thread in a form other than knitted or woven fabric, for example, Patent Document 1 proposes an embroidered electrode formed by embroidering conductive thread to make the electrode soft to the touch and highly flexible. However, the conductive thread described in Patent Document 1 is a silver-plated polyamide fiber, and the surface resistance value is not sufficiently low. Also, a garment with an embroidered electrode is proposed, and it is described as being "suitable for performing electrocardiogram (ECG) measurements of humans in a walking state." However, because it uses silver-plated polyamide fiber, it has the disadvantage that the silver plating on the fiber surface peels off with repeated use, and the conductive performance deteriorates with long-term use.

特許第4787161号公報Patent No. 4787161

日常生活における利便性を考慮すると、微弱な電気信号である生体信号を取得したり、電気信号を入力し電気刺激を付与するには、刺繍電極を衣服に装着させることが好ましい。そして、健康体の人を対象に生体信号を取得および/または電気刺激するためには、あらゆる動作を行うことを想定した上で、常に安定して電気信号を導通させられることが必要となる。そして、このような衣服は当然ながら繰り返し使用するものであり、繰り返し使用しても導電性能の低下や変化が生じないことが求められる。 Considering convenience in daily life, it is preferable to attach embroidered electrodes to clothing in order to acquire biosignals, which are weak electrical signals, or to input electrical signals and apply electrical stimulation. Furthermore, in order to acquire biosignals and/or provide electrical stimulation to healthy individuals, it is necessary to be able to conduct electrical signals stably at all times, assuming all kinds of movements are performed. Furthermore, such clothing is naturally used repeatedly, and it is required that repeated use does not cause a decrease or change in its conductive performance.

上記のように、微弱な電気信号である生体信号を十分に取得したり、電気信号を入力して電気刺激を付与できる導電性能を有するとともに、各種の動作を行う際に安定して電気信号を導通することができ、さらに繰り返し使用しても導電性能の低下や変化が生じにくい繊維電極、及び当該繊維電極を有する繊維製品は未だ提案されていなかった。As described above, a fiber electrode that has the conductive performance to fully acquire biosignals, which are weak electrical signals, and to input electrical signals to provide electrical stimulation, can stably conduct electrical signals when performing various operations, and further has conductive performance that is unlikely to deteriorate or change even with repeated use, and a textile product having such a fiber electrode have not yet been proposed.

本発明は、無意識に体から発している微弱な電気信号である生体信号を十分に取得したり、電気信号を入力して電気刺激を付与できる導電性能を有するとともに、繰り返し使用しても導電性能の低下又は変化が生じにくい繊維電極付き基材シート、及び当該繊維電極付き基材シートを有する製品を提供することを目的とする。The present invention aims to provide a base sheet with a fiber electrode that has a conductive performance that enables it to fully acquire biosignals, which are weak electrical signals that are unconsciously emitted from the body, and to apply electrical stimulation by inputting electrical signals, and whose conductive performance is unlikely to deteriorate or change even with repeated use, and a product that includes the base sheet with a fiber electrode.

本発明者等は、有機繊維と金属繊維とを含む複合糸を導電糸として用い、基材シート上に、導電糸がステッチされた刺繍部分を有する繊維電極を形成し、かつ繊維電極表面における刺繍部分の大きさ、刺繍部分に含まれる金属繊維の含有量、及び繊維電極表面における表面抵抗値を特定範囲に調整することにより、前記課題を解決することができることを見出し、本発明に到達したものである。The inventors have discovered that the above-mentioned problems can be solved by using a composite yarn containing organic fibers and metal fibers as a conductive yarn, forming a fiber electrode having an embroidered portion on a base sheet where the conductive yarn is stitched, and adjusting the size of the embroidered portion on the surface of the fiber electrode, the content of metal fibers contained in the embroidered portion, and the surface resistance value on the surface of the fiber electrode within specific ranges, and thus arrived at the present invention.

すなわち、本発明は、下記に掲げる態様の発明を提供する。
<1>
基材シートと、導電糸を含む刺繍部分により構成される繊維電極とを含む繊維電極付き基材シートであって、下記特徴(1)~(4)をすべて満足する繊維電極付き基材シート。
(1)繊維電極表面における刺繍部分の大きさが0.1cm2以上である。
(2)導電糸が有機繊維と金属繊維とを含む複合糸である。
(3)刺繍部分に含まれる金属繊維の含有量が0.001~0.1g/cm2である。
(4)繊維電極表面における表面抵抗値が15Ω/cm2以下である。
<2>
導電糸に含まれる金属繊維の太さが直径2~150μmである、<1>に記載の繊維電極付き基材シート。
<3>
繊維電極表面における摩擦試験30回後の表面抵抗値の変化量の絶対値が1Ω/cm2以下である、<1>又は<2>に記載の繊維電極付き基材シート。
<4>
繊維電極は、洗濯50回後の寸法保持率が85%以上である、<1>~<3>のいずれかに記載の繊維電極付き基材シート。
<5>
下記式で算出される厚み指数Tが4.0以下である、<1>~<4>のいずれかに記載の繊維電極付き基材シート。
厚み指数T=(T2-T1)/T1
(T1:繊維電極付き基材シートの厚み、T2:繊維電極を刺繍された導電糸の刺繍方向に対して垂直方向に、かつ繊維電極が対向するように半分に折った状態での繊維電極付き基材シートの最大厚み)
<6>
刺繍部分における空隙率が18%以下である、<1>~<5>のいずれかに記載の繊維電極付き基材シート。
<7>
刺繍部分は、導電糸が交差するように配したステッチを有する、<1>~<6>のいずれかに記載の繊維電極付き基材シート。
<8>
繊維電極表面に吸水剤を有する、<1>~<7>のいずれかに記載の繊維電極付き基材シート。
<9>
<1>~<8>のいずれかに記載の繊維電極付き基材シートを少なくとも一部に有する製品。
That is, the present invention provides the following aspects.
<1>
A base sheet with a fiber electrode comprising a base sheet and a fiber electrode constituted by an embroidered portion including conductive thread, the base sheet with a fiber electrode satisfying all of the following characteristics (1) to (4).
(1) The size of the embroidered portion on the surface of the fiber electrode is 0.1 cm2 or more.
(2) The conductive yarn is a composite yarn containing organic fibers and metal fibers.
(3) The content of metal fibers in the embroidery portion is 0.001 to 0.1 g/ cm2 .
(4) The surface resistance of the fiber electrode surface is 15 Ω/cm 2 or less.
<2>
The substrate sheet with fiber electrodes according to <1>, wherein the metal fibers contained in the conductive yarn have a diameter of 2 to 150 μm.
<3>
The substrate sheet with fiber electrodes according to <1> or <2>, wherein the absolute value of the change in surface resistance of the fiber electrode surface after 30 friction tests is 1 Ω/cm 2 or less.
<4>
<4> The substrate sheet with a fiber electrode according to any one of <1> to <3>, wherein the fiber electrode has a dimensional retention rate of 85% or more after 50 washings.
<5>
The substrate sheet with fiber electrodes according to any one of <1> to <4>, wherein a thickness index T calculated by the following formula is 4.0 or less.
Thickness index T=(T2-T1)/T1
(T1: thickness of the base sheet with fiber electrodes, T2: maximum thickness of the base sheet with fiber electrodes when folded in half in a direction perpendicular to the embroidery direction of the conductive thread on which the fiber electrodes are embroidered and so that the fiber electrodes face each other)
<6>
<6> The substrate sheet with a fiber electrode according to any one of <1> to <5>, wherein the porosity in the embroidered portion is 18% or less.
<7>
The substrate sheet with a fiber electrode according to any one of <1> to <6>, wherein the embroidered portion has stitches in which conductive threads are arranged to cross each other.
<8>
The substrate sheet with a fiber electrode according to any one of <1> to <7>, wherein the fiber electrode has a water absorbing agent on a surface thereof.
<9>
<9> A product having, at least in a part thereof, the substrate sheet with a fiber electrode according to any one of <1> to <8>.

本発明の繊維電極付き基材シートは、基材シート上に形成された、導電糸がステッチされた刺繍部分が電極としての機能を有し、かつ上記特徴(1)~(4)をすべて満足するものであるため、無意識に体から発している微弱な電気信号である生体信号を十分に取得したり、電気信号を入力して電気刺激を付与するための優れた導電性能を有するとともに、皮膚と安定して接触することで、各種の動作を行う際に安定して電気信号を導通することができる。さらに、本発明の繊維電極付き基材シートは、繰り返し使用しても導電性能の低下や変化が生じにくいものである。 The base sheet with fiber electrodes of the present invention has an embroidered portion formed on the base sheet and stitched with conductive thread that functions as an electrode, and satisfies all of the above characteristics (1) to (4). Therefore, the base sheet has excellent conductive performance for fully acquiring biosignals, which are weak electrical signals unconsciously emitted from the body, and for inputting electrical signals to impart electrical stimulation, and can stably conduct electrical signals when performing various operations by making stable contact with the skin. Furthermore, the base sheet with fiber electrodes of the present invention is resistant to deterioration or change in conductive performance even with repeated use.

そのため、本発明の繊維電極付き基材シートは、生体用電極として好ましく用いられ、基盤の少なくとも一部に設けることで、生体信号の取得および/または電気信号や電気刺激を付与できる製品として使用することができる。また、本発明の繊維電極付き基材シートを衣服の一部に用いた場合には、健康管理をすることができる衣服、スポーツトレーニングを効率よく行うことができるウエアとして好適に使用することができ、また、歩行を補助するためのサポーターなどにも好適に使用できる。Therefore, the base sheet with fiber electrodes of the present invention is preferably used as a biological electrode, and by providing it on at least a part of a base, it can be used as a product that can acquire biological signals and/or impart electrical signals or electrical stimuli. Furthermore, when the base sheet with fiber electrodes of the present invention is used as part of clothing, it can be suitably used as clothing that allows health management and wear that allows efficient sports training, and can also be suitably used as a supporter to assist walking.

本発明の繊維電極付き基材シートの一実施態様を示す図面に代える写真である。1 is a photograph in place of a drawing showing one embodiment of a substrate sheet with a fiber electrode of the present invention. 実施例2で得られた繊維電極付き基材シートの画像解析の様子を示す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing the image analysis of the substrate sheet with a fiber electrode obtained in Example 2.

<繊維電極付き基材シート>
本発明の繊維電極付き基材シートは、基材シートと、導電糸を含む刺繍部分により構成される繊維電極とを含む。以下、本発明の繊維電極付き基材シートについて詳細に説明する。
<Substrate sheet with fiber electrodes>
The base sheet with a fiber electrode of the present invention includes a base sheet and a fiber electrode constituted by an embroidered portion including a conductive thread. The base sheet with a fiber electrode of the present invention will be described in detail below.

〔基材シート〕
本発明における基材シートは、その上に、導電糸を含む刺繍部分により構成される繊維電極を形成できるものであれば特に制限されず、例えば、織物、編物、不織布、フェルト、ゴム、樹脂シート、フィルム、及び発泡体シート等が挙げられる。基材シートとしては、その上に刺繍部分をステッチする際、あるいは繊維電極付き基材シートを有する製品の使用や洗濯をする過程において寸法安定性を維持する観点から、伸長特性が大きすぎないもの、例えば、織物が好ましい。また、基材シートは、電気信号の導通をより向上させて、繊維電極周辺の水分率を高める観点から、保水性を有する素材を用いることも好ましい。保水性を有する素材としては、例えば、ゴム、フィルム、及び発泡体シートなどの透水性の低い素材;起毛した織物、編物、及び不織布等が挙げられる。基材シートは単体であってもよく、又は1種類以上の素材を重ね合わせた積層体であってもよい。
[Base sheet]
The substrate sheet in the present invention is not particularly limited as long as it can form a fiber electrode composed of an embroidered portion containing a conductive thread thereon, and examples thereof include woven fabrics, knitted fabrics, nonwoven fabrics, felt, rubber, resin sheets, films, and foam sheets. The substrate sheet is preferably one having an excessively large elongation characteristic, for example, a woven fabric, from the viewpoint of maintaining dimensional stability when stitching an embroidered portion thereon, or during use or washing of a product having a substrate sheet with a fiber electrode. In addition, it is also preferable to use a material having water retention for the substrate sheet from the viewpoint of further improving the conduction of electrical signals and increasing the moisture content around the fiber electrode. Examples of materials having water retention include materials with low water permeability such as rubber, film, and foam sheets; brushed woven fabrics, knitted fabrics, and nonwoven fabrics. The substrate sheet may be a single sheet, or may be a laminate in which one or more materials are layered.

基材シートが織物である場合、織物の種類としては、例えば、平織、綾織、朱子織、パイル、及びこれらの変化組織等が挙げられる。基材シートが編物である場合、編物の種類としては、経編物又は緯編物のいずれであってもよい。経編物としては、例えば、デンビー編、コード編、アトラス編等が挙げられ、具体的にはトリコットハーフ、トリコットサテン等が挙げられる。また、緯編物としては、例えば、平編、ゴム編、パール編、スムース編等が挙げられ、具体的には、天竺、鹿の子、スムース等が挙げられる。 When the base sheet is a woven fabric, examples of the type of fabric include plain weave, twill weave, satin weave, pile weave, and variations of these weaves. When the base sheet is a knitted fabric, the type of knitted fabric may be either warp knit or weft knit. Examples of warp knits include denbigh knit, cord knit, and atlas knit, and specific examples include tricot half and tricot satin. Examples of weft knits include plain knit, rib knit, purl knit, and smooth knit, and specific examples include jersey, pique, and smooth.

基材シートが不織布である場合、不織布は、湿式、ケミカルボンド、サーマルボンド、ニードルパンチ、スパンレース、ステッチボンド、エアレイ、スパンボンド、及びメルトブローのいずれの方法で得られたものであってもよい。基材シートがフェルトである場合、フェルトとしては、例えば、縮絨を用いて作成したフェルトが挙げられる。When the base sheet is a nonwoven fabric, the nonwoven fabric may be obtained by any of the following methods: wet laying, chemical bonding, thermal bonding, needle punching, spunlace, stitch bonding, air laying, spun bonding, and melt blowing. When the base sheet is a felt, the felt may be, for example, a felt made by fulling.

基材シートが織物又は編物である場合に、製編織する際に使用する繊維は、フィラメントでもよく、短繊維を用いた紡績糸でもよい。フィラメント及び短繊維の種類としては、例えば、ポリエステル、ナイロン、ビニロン、ポリウレタン、ポリプロピレン等の合成繊維;綿、麻、竹等の植物繊維;ビスコースレーヨン、溶剤紡糸セルロース繊維、リヨセル等の再生繊維;羊、カシミヤ、ラクダ、アンゴラ、モヘヤ、アルパカ、ミンク、アザラシ等の獣毛繊維;モダール繊維等が挙げられる。When the base sheet is a woven or knitted fabric, the fibers used in weaving or weaving may be filaments or spun yarns using staple fibers. Examples of types of filaments and staple fibers include synthetic fibers such as polyester, nylon, vinylon, polyurethane, and polypropylene; vegetable fibers such as cotton, hemp, and bamboo; regenerated fibers such as viscose rayon, solvent-spun cellulose fibers, and lyocell; animal hair fibers such as sheep, cashmere, camel, angora, mohair, alpaca, mink, and seal; and modal fibers.

〔繊維電極〕
本発明における繊維電極は、前記基材シート上に導電糸で刺繍することにより形成される電極である。そして、刺繍により表面に現れる縫目がステッチである。本発明において、繊維電極表面とは、導電糸のステッチの大部分が存在する面である。一方、下糸の縫目が現れている面が繊維電極裏面である。本発明における繊維電極は、前記基材シート上に導電糸による刺繍部分が形成されてなる電極であり、編物及び織物等の基材シート自体が導電糸を含有する態様の電極、すなわち、基材シート自体を構成する糸の少なくとも一部に導電糸を用いた態様の電極ではない。そのため、本発明における繊維電極は、それ自体が過度に伸長されず、安定した表面抵抗値を示すものである。また、本発明における繊維電極は、裏面に比して繊維電極表面に導電糸がより密に、露出した状態で存在するため、編物及び織物等の基材シート自体を構成する糸として導電糸を用いた態様の電極に比べて、より効率よく電気信号を導通させることが可能となる。
[Fiber electrode]
The fiber electrode in the present invention is an electrode formed by embroidering the base sheet with conductive thread. The stitches that appear on the surface by embroidery are the stitches. In the present invention, the surface of the fiber electrode is the surface on which most of the stitches of the conductive thread are present. On the other hand, the surface on which the stitches of the lower thread appear is the back surface of the fiber electrode. The fiber electrode in the present invention is an electrode formed by forming an embroidered part with conductive thread on the base sheet, and is not an electrode in an embodiment in which the base sheet itself, such as a knitted fabric or woven fabric, contains conductive thread, that is, an electrode in an embodiment in which at least a part of the thread constituting the base sheet itself uses conductive thread. Therefore, the fiber electrode in the present invention does not stretch excessively itself and shows a stable surface resistance value. In addition, the fiber electrode in the present invention has conductive threads more densely and exposed on the surface of the fiber electrode compared to the back surface, so that it is possible to conduct electric signals more efficiently than an electrode in an embodiment in which conductive threads are used as threads constituting the base sheet itself, such as a knitted fabric or woven fabric.

繊維電極は、1つの基材シート上において、導電糸がステッチされた刺繍部分1つだけで構成されていてもよく、複数個の刺繍部分で構成されていてもよい。刺繍部分を複数個有する繊維電極とする場合、その数は限定されず、収集したい電気信号の種類、あるいは電気信号の取得および/または入力といった用途に応じて適宜変更可能である。また、以下に繊維電極の態様や特性値について説明するが、基材シート上に刺繍部分を複数個有する繊維電極である場合には、各刺繍部分において以下の態様及び特徴を有することが好ましい。The fiber electrode may be composed of only one embroidered part on a base sheet with a conductive thread stitched thereon, or may be composed of multiple embroidered parts. When a fiber electrode has multiple embroidered parts, the number is not limited and can be changed appropriately depending on the type of electrical signal to be collected, or the application, such as the acquisition and/or input of electrical signals. The aspects and characteristic values of the fiber electrode are described below. In the case of a fiber electrode having multiple embroidered parts on a base sheet, it is preferable that each embroidered part has the following aspects and characteristics.

刺繍部分の形状は、生体信号の取得および入力ができれば特に限定されるものではなく、丸型、楕円型、三角形、四角形、多角形、及び凹凸部を有する形など、用途に応じて適宜選択することができる。The shape of the embroidered portion is not particularly limited as long as it is possible to acquire and input biosignals, and can be appropriately selected depending on the application, such as round, oval, triangular, rectangular, polygonal, or a shape with uneven parts.

[繊維電極の特徴(1)]
本発明における繊維電極は、繊維電極表面におけるステッチが存在する部分、つまり刺繍部分の大きさ(面積)が0.1cm2以上であることを特徴としており、好ましくは0.2cm2以上である。
[Features of fiber electrodes (1)]
The fiber electrode of the present invention is characterized in that the size (area) of the part on the surface of the fiber electrode where stitches are present, i.e., the embroidered part, is 0.1 cm2 or more, and preferably 0.2 cm2 or more.

刺繍部分の大きさ(面積)が0.1cm2未満であると、生体信号を取得する能力に劣るものとなる。一方、刺繍部分の大きさの上限は特に制限されないが、通常、150cm2以下であり、好ましくは100cm2以下、より好ましくは50cm2以下、更に好ましくは25cm2以下、より更に好ましくは20cm2以下である。刺繍部分の大きさが150cm2を超えると、生体信号以外のノイズを取得しやすくなるため好ましくない。 If the size (area) of the embroidered portion is less than 0.1 cm2 , the ability to acquire biosignals will be poor. On the other hand, the upper limit of the size of the embroidered portion is not particularly limited, but is usually 150 cm2 or less, preferably 100 cm2 or less, more preferably 50 cm2 or less, even more preferably 25 cm2 or less, and even more preferably 20 cm2 or less. If the size of the embroidered portion exceeds 150 cm2 , noise other than biosignals will be easily acquired, which is not preferable.

刺繍部分の大きさ(面積)は、具合的には、好ましくは0.1~150cm2、より好ましくは0.2~100cm2、更に好ましくは0.2~50cm2、より更に好ましくは0.2~25cm2、特に好ましくは0.2~20cm2である。 Specifically, the size (area) of the embroidery portion is preferably 0.1 to 150 cm 2 , more preferably 0.2 to 100 cm 2 , even more preferably 0.2 to 50 cm 2 , still more preferably 0.2 to 25 cm 2 , and particularly preferably 0.2 to 20 cm 2 .

[繊維電極の特徴(2)]
本発明における繊維電極の形成に使用される導電糸は、有機繊維と金属繊維とを含む複合糸である。有機繊維と金属繊維とを含む複合糸を使用することにより、金属メッキ糸を使用することによって生じていた繰り返し使用に対する耐久性の問題、すなわち、繰り返し使用による繊維電極からの金属の剥離や離脱による導電性能の低下の問題を解消することができる。
[Features of fiber electrodes (2)]
The conductive yarn used to form the fiber electrode in the present invention is a composite yarn containing organic fibers and metal fibers. The use of the composite yarn containing organic fibers and metal fibers can solve the problem of durability against repeated use that occurs when using metal-plated yarn, that is, the problem of deterioration of conductive performance due to peeling or separation of metal from the fiber electrode due to repeated use.

導電糸は、有機繊維と金属繊維とを含む複合糸であり、その中でも前記両繊維を合撚した撚糸であることが好ましく、芯糸に鞘糸をカバーリングしてなる撚糸(以下、「芯鞘複合撚糸」と称することがある)であることがより好ましい。The conductive yarn is a composite yarn containing organic fibers and metal fibers, and is preferably a twisted yarn made by twisting together the above-mentioned two fibers, and more preferably a twisted yarn made by covering a core yarn with a sheath yarn (hereinafter sometimes referred to as a "core-sheath composite twisted yarn").

(有機繊維)
本発明の導電糸に用いる有機繊維としては、例えば、綿、麻、羊毛、絹等の天然繊維;ポリエステル、ナイロン、アクリル、ポリオレフィン、パラ系アラミド、メタ系アラミド、ポリアリレート、ポリベンズオキサゾール等の合成繊維;レーヨン等の再生繊維などが挙げられる。これらの中でも汎用性が高く、耐久性にも優れる観点から、ナイロン及びポリエステル等の合成繊維のマルチフィラメントを用いることが好ましい。
(Organic Fiber)
Examples of organic fibers used in the conductive yarn of the present invention include natural fibers such as cotton, hemp, wool, and silk; synthetic fibers such as polyester, nylon, acrylic, polyolefin, para-aramid, meta-aramid, polyarylate, and polybenzoxazole; and regenerated fibers such as rayon. Among these, it is preferable to use multifilaments of synthetic fibers such as nylon and polyester, from the viewpoint of high versatility and excellent durability.

また、後述するが、繊維電極表面に金属繊維がより多く露出した状態のものとするために、有機繊維としては、水溶性ビニロンなどの水溶解性繊維、及びアルカリ溶液で溶出可能なアルカリ可溶性繊維を用いることもできる。アルカリ可溶性繊維としては、例えば、ポリカプロラクトン樹脂、ポリ乳酸樹脂、ポリヒドロキシブチレート樹脂、ポリグリコール酸樹脂、ポリエチレンアジペート樹脂、特定の共重合成分を使用した共重合ポリエステル樹脂などから構成される繊維が挙げられる。これらのうち、共重合ポリエステル樹脂及び/又はポリ乳酸樹脂から構成される繊維が好ましい。As described later, in order to expose more of the metal fibers on the surface of the fiber electrode, water-soluble fibers such as water-soluble vinylon and alkali-soluble fibers that can be dissolved in an alkaline solution can be used as the organic fibers. Examples of alkali-soluble fibers include fibers made of polycaprolactone resin, polylactic acid resin, polyhydroxybutyrate resin, polyglycolic acid resin, polyethylene adipate resin, and copolymerized polyester resin using a specific copolymerization component. Of these, fibers made of copolymerized polyester resin and/or polylactic acid resin are preferred.

共重合ポリエステル樹脂としては、例えば、ポリエステルを構成する酸成分中に、金属スルホネート基を有する芳香族ジカルボン酸が共重合成分として含まれているものなどが挙げられる。金属スルホネート基を有する芳香族ジカルボン酸としては、例えば、5-ナトリウムスルホイソフタル酸、5-カリウムスルホイソフタル酸、5-リチウムスルホイソフタル酸、ナトリウムスルホナフタレンジカルボン酸、ナトリウムスルホフェニルジカルボン酸、5-ナトリウムスルホテレフタル酸などが挙げられる。前記芳香族ジカルボン酸は、共重合ポリエステル樹脂の全酸成分の合計量を100モル%とするとき、0.5~5モル%含まれていることが好ましい。 Examples of copolymerized polyester resins include those in which an aromatic dicarboxylic acid having a metal sulfonate group is included as a copolymerization component in the acid component constituting the polyester. Examples of aromatic dicarboxylic acids having a metal sulfonate group include 5-sodium sulfoisophthalic acid, 5-potassium sulfoisophthalic acid, 5-lithium sulfoisophthalic acid, sodium sulfonaphthalenedicarboxylic acid, sodium sulfophenyldicarboxylic acid, and 5-sodium sulfoterephthalic acid. When the total amount of all acid components in the copolymerized polyester resin is taken as 100 mol %, it is preferable that the aromatic dicarboxylic acid is included in an amount of 0.5 to 5 mol %.

有機繊維の形態としては、紡績糸、フィラメント糸、複合糸、及びそれらを組み合わせた合糸などのいずれであってもよいが、これらの中でも上記のようにマルチフィラメントを用いることが好ましい。また、有機繊維は、仮撚加工が施されていない原糸であってもよく、仮撚加工糸であってもよい。また、有機繊維は、原糸又は仮撚加工糸を撚糸したものであってもよい。The organic fiber may be in the form of any of spun yarn, filament yarn, composite yarn, and a combination of these yarns, but among these, it is preferable to use a multifilament as described above. The organic fiber may be raw yarn that has not been false-twisted, or may be false-twisted yarn. The organic fiber may be a twisted yarn made from raw yarn or false-twisted yarn.

有機繊維の横断面形状については特に限定されず、円形断面、異形断面、中空断面などのいずれであってもよい。有機繊維には、付与すべき特性等に応じて、二酸化チタン、二酸化ケイ素、顔料等が含まれていてもよい。The cross-sectional shape of the organic fiber is not particularly limited, and may be any of a circular cross section, an irregular cross section, a hollow cross section, etc. The organic fiber may contain titanium dioxide, silicon dioxide, pigments, etc., depending on the properties to be imparted.

有機繊維は、紡績糸又はマルチフィラメントであることが好ましい。紡績糸である場合は、太さが10~100番手であることが好ましく、15~80番手がより好ましく、20~70番手がさらに好ましい。マルチフィラメントである場合は、単繊維繊度が0.3~10dtex、単繊維数が5~150本、総繊度が8~330dtexであることが好ましい。総繊度は、10~170dtexであることがより好ましく、20~100dtexであることが更に好ましい。The organic fiber is preferably a spun yarn or a multifilament. If it is a spun yarn, the thickness is preferably 10 to 100, more preferably 15 to 80, and even more preferably 20 to 70. If it is a multifilament, the single fiber fineness is preferably 0.3 to 10 dtex, the number of single fibers is preferably 5 to 150, and the total fineness is preferably 8 to 330 dtex. The total fineness is more preferably 10 to 170 dtex, and even more preferably 20 to 100 dtex.

(金属繊維)
本発明の導電糸に用いる金属繊維としては、例えば、銅、ニッケル、銀などの金属を繊維表面にコーティング、メッキ、金属蒸着、又はスパッタリングすることによって得られる金属皮膜繊維;アルミニウム及びタングステンなどの金属(単体)からなる金属繊維;カーボン、導電性セラミック、金属などの微粒子を配合した繊維などの導電性を有する繊維が挙げられる。本発明においては、これらのうち、導電性を高くする観点から、金属単体からなる金属繊維を用いることが好ましく、金属単体からなる金属繊維であって、連続した金属線である金属ヤーンを用いることがより好ましい。
(Metal Fiber)
Examples of metal fibers used in the conductive thread of the present invention include metal-coated fibers obtained by coating, plating, metal deposition, or sputtering a fiber surface with a metal such as copper, nickel, or silver; metal fibers made of metals (simple elements) such as aluminum and tungsten; and conductive fibers such as fibers containing fine particles of carbon, conductive ceramic, or metal. In the present invention, of these, from the viewpoint of increasing conductivity, it is preferable to use metal fibers made of simple metals, and it is more preferable to use metal yarns, which are metal fibers made of simple metals and are continuous metal wires.

金属単体からなる金属繊維の材質としては、例えば、金、銀、銅、黄銅、白金、鉄、鋼、亜鉛、錫、ニッケル、ステンレス、アルミニウム、タングステン、及びモリブデンなどが挙げられる。これらのうち、耐食性及び強度に優れることから、タングステン、モリブデン、及びステンレスから選ばれる少なくとも1つのフィラメントであることが好ましく、タングステンを用いることがより好ましく、タングステンの金属ヤーンが更に好ましい。これらの金属は、単独または2種以上組み合わせて使用してもよい。また、金属繊維の材質は、2種類以上の金属からなる合金であってもよい。 Examples of materials for metal fibers made of a single metal include gold, silver, copper, brass, platinum, iron, steel, zinc, tin, nickel, stainless steel, aluminum, tungsten, and molybdenum. Of these, at least one filament selected from tungsten, molybdenum, and stainless steel is preferable because of its excellent corrosion resistance and strength, and tungsten is more preferable, with tungsten metal yarn being even more preferable. These metals may be used alone or in combination of two or more kinds. The material for the metal fiber may also be an alloy made of two or more kinds of metals.

また、本発明の導電糸に用いる金属繊維としては、前述の金属繊維のモノフィラメント糸(例えば、金属単体からなる金属繊維のモノフィラメント糸(金属糸)や金属皮膜繊維のモノフィラメント糸など)を用いてもよく、金属繊維を複数種類、複数本撚り又は引き揃えたマルチフィラメント糸を用いてもよい。In addition, the metal fibers used in the conductive yarn of the present invention may be monofilament yarns of the aforementioned metal fibers (for example, monofilament yarns (metal yarns) of metal fibers made of a single metal or monofilament yarns of metal-coated fibers, etc.), or multifilament yarns in which multiple types of metal fibers are twisted or aligned may be used.

金属繊維のモノフィラメント糸1本を用いる場合は、モノフィラメント糸に撚り(片撚り)がかかっていないことが好ましい。金属繊維を複数種類、複数本組み合わせて用いる場合は、金属繊維を複数種類、複数本撚り合わせた(片撚りが施された)マルチフィラメント糸であることが好ましい。When using a single monofilament thread of metal fiber, it is preferable that the monofilament thread is not twisted (single twist). When using a combination of multiple types of metal fibers, it is preferable that the multifilament thread is made of multiple types of metal fibers twisted together (single twisted).

金属繊維の太さは特に制限されないが、金属繊維の直径は、2~150μmであることが好ましく、2~100μmであることがより好ましく、5~50μmであることが更に好ましく、10~20μmであることがより更に好ましい。直径が2μm未満であると、複合糸は導電性や強度に劣るものとなる。また、直径が150μmを超えると、複合糸を用いて刺繍部分を形成するときに不良が生じやすくなり、また、得られた繊維電極の表面における金属繊維による外観上の目立ちが多くなって、柔軟性や風合いに劣るものとなる。 There are no particular restrictions on the thickness of the metal fibers, but the diameter of the metal fibers is preferably 2 to 150 μm, more preferably 2 to 100 μm, even more preferably 5 to 50 μm, and even more preferably 10 to 20 μm. If the diameter is less than 2 μm, the composite thread will have poor conductivity and strength. If the diameter exceeds 150 μm, defects are likely to occur when forming the embroidery part using the composite thread, and the metal fibers on the surface of the obtained fiber electrode will be more noticeable in appearance, resulting in poor flexibility and texture.

金属繊維(金属糸)の電気抵抗値は、1×10-4~1×1010Ω/mであることが好ましく、1×10-4~1×105Ω/mがより好ましく、1×10-4~1×103Ω/mであることがさらに好ましい。本発明において、金属繊維(金属糸)の電気抵抗値は、1mの金属繊維をサンプルとして、23℃の環境下で電気抵抗値を測定し、5本のサンプルの電気抵抗値の平均値を採用する。 The electrical resistance of the metal fiber (metal thread) is preferably 1×10 -4 to 1×10 10 Ω/m, more preferably 1×10 -4 to 1×10 5 Ω/m, and even more preferably 1×10 -4 to 1×10 3 Ω/m. In the present invention, the electrical resistance of the metal fiber (metal thread) is measured in an environment of 23° C. using a 1 m sample of the metal fiber, and the average electrical resistance of five samples is used.

(芯鞘複合撚糸)
本発明における導電糸は、前記のように、芯糸に鞘糸をカバーリングしてなる芯鞘複合撚糸であることが好ましい。芯鞘複合撚糸は、芯糸と、芯糸の外周を巻回し、カバーリングする鞘糸とからなる撚糸であり、芯糸と鞘糸ともに有機繊維を含む撚糸であることが好ましい。
(Sheath-core composite twisted yarn)
The conductive yarn in the present invention is preferably a core-sheath composite twisted yarn formed by covering a core yarn with a sheath yarn, as described above. The core-sheath composite twisted yarn is a twisted yarn made of a core yarn and a sheath yarn that is wound around the outer periphery of the core yarn and covers it, and it is preferable that both the core yarn and the sheath yarn are twisted yarns containing organic fibers.

より具体的な芯鞘複合撚糸の形態としては、以下の形態1又は形態2のものが好ましい。
形態1;有機繊維Aからなる芯糸の外周に、金属繊維と有機繊維Bの2種類の鞘糸がS又はZ撚方向に巻回しているもの。
形態2;有機繊維維Aと金属繊維からなる芯糸の外周に、有機繊維Bの鞘糸がS又はZ撚方向に巻回しているもの。
As a more specific form of the core-sheath composite twisted yarn, the following form 1 or form 2 is preferable.
Form 1: Two types of sheath yarns, a metal fiber and an organic fiber B, are wound around a core yarn made of an organic fiber A in the S or Z twist direction.
Form 2: A sheath yarn of organic fiber B is wound around a core yarn made of organic fiber A and metal fiber in the S or Z twist direction.

本発明において、導電糸を形態1又は形態2のような芯鞘複合撚糸とすることによって、繊維電極が各種の動作の動きに追随しやすくなり、皮膚と安定して接触することで、安定して生体信号を取得したり、電気信号を入力して電気刺激を付与することができる。また、繰り返し使用に対する耐久性、洗濯後の形態安定性、及び刺繍時の操業性も優れたものとなる。In the present invention, by using a core-sheath composite twisted yarn as in form 1 or form 2 as the conductive yarn, the fiber electrode can easily follow the movements of various actions and can stably contact the skin, stably acquiring biosignals and inputting electrical signals to provide electrical stimulation. In addition, durability against repeated use, shape stability after washing, and operability during embroidery are also excellent.

芯鞘複合撚糸とする際には、芯糸に用いる有機繊維Aと、鞘糸に用いる有機繊維Bは同じ種類のものであっても良いし、異なる種類のものであっても良い。また、導電糸は、形態1又は形態2の芯鞘複合撚糸(撚糸M)を2本以上撚糸した撚糸Nであることが好ましい。導電糸として撚糸Nを用いることで、撚糸N中で各撚糸Mに含有する金属繊維同士が接触するため、より導電性能に優れた撚糸となる。そのため、撚糸Nを用いることで、繊維電極における金属繊維同士の接触箇所が増加し、より導電性能に優れた繊維電極を得ることができる。撚糸する本数としては2~9本が好ましく、4~8本がより好ましい。撚糸する本数が前記範囲であれば、金属繊維同士の接触箇所を増やすことができ、また、撚糸Nが太くなりすぎないため、繊維電極に用いた際に繊維電極表面が分厚くなったり、硬くならず、繊維電極が各種の動作の動きに追随しやすいものとなる。When the core-sheath composite twisted yarn is used, the organic fiber A used for the core yarn and the organic fiber B used for the sheath yarn may be of the same type or different types. In addition, the conductive yarn is preferably a twisted yarn N obtained by twisting two or more core-sheath composite twisted yarns (twisted yarns M) of form 1 or form 2. By using the twisted yarn N as the conductive yarn, the metal fibers contained in each twisted yarn M come into contact with each other in the twisted yarn N, resulting in a twisted yarn with better conductive performance. Therefore, by using the twisted yarn N, the number of contact points between the metal fibers in the fiber electrode increases, and a fiber electrode with better conductive performance can be obtained. The number of twisted yarns is preferably 2 to 9, and more preferably 4 to 8. If the number of twisted yarns is within the above range, the number of contact points between the metal fibers can be increased, and since the twisted yarn N does not become too thick, the surface of the fiber electrode does not become thick or hard when used in the fiber electrode, and the fiber electrode can easily follow the movements of various operations.

また、電気信号を授受する対象物、すなわち、電気信号を発し、または電気信号が入力される生体表面に繊維電極が接触する際、導電糸中のより多くの金属繊維が生体表面と接触できるように、導電糸表面に金属繊維がより多く露出する態様とすること、及び繊維電極表面に金属繊維がより多く露出する態様とすることが好ましい。導電糸表面に金属繊維がより多く露出する態様とする方法としては、例えば、芯鞘複合撚糸の鞘糸に金属繊維を配置したり(上記形態1)、金属繊維が糸表面に現れるような撚糸加工を行うことが挙げられる。繊維電極表面に金属繊維がより多く露出する態様とする方法としては、例えば、芯鞘複合撚糸中の有機繊維の少なくとも一部に水溶性ビニロンなどの水溶解性繊維、又はアルカリ溶液で溶出可能なアルカリ可溶性繊維を用い、基材シート上に当該芯鞘複合撚糸を刺繍した後、熱水又はアルカリ溶液を用いて、水溶解性繊維又はアルカリ可溶性繊維を溶出する方法が挙げられる。この場合、水溶解性繊維又はアルカリ可溶性繊維は、芯鞘複合撚糸の鞘糸の有機繊維として用いることが好ましい。具体的には、芯鞘複合撚糸を刺繍した後に、鞘糸の水溶解性繊維又はアルカリ可溶性繊維が全て溶出されることで、得られる繊維電極表面に芯糸の有機繊維と鞘糸の金属繊維のみが残存する態様とすることがより好ましい。In addition, when the fiber electrode comes into contact with the object to which the electric signal is to be transmitted or received, that is, the surface of a living body that emits or receives an electric signal, it is preferable to have more metal fibers exposed on the surface of the conductive yarn, and more metal fibers exposed on the surface of the fiber electrode, so that more metal fibers in the conductive yarn can come into contact with the surface of the living body. Examples of methods for exposing more metal fibers on the surface of the conductive yarn include arranging metal fibers in the sheath yarn of the core-sheath composite twisted yarn (the above-mentioned form 1), or performing twisting processing so that the metal fibers appear on the yarn surface. Examples of methods for exposing more metal fibers on the surface of the fiber electrode include using water-soluble fibers such as water-soluble vinylon or alkali-soluble fibers that can be dissolved in an alkaline solution as at least a part of the organic fibers in the core-sheath composite twisted yarn, embroidering the core-sheath composite twisted yarn on a base sheet, and then dissolving the water-soluble fibers or alkali-soluble fibers using hot water or an alkaline solution. In this case, it is preferable to use water-soluble fibers or alkali-soluble fibers as the organic fibers of the sheath yarn of the core-sheath composite twisted yarn. Specifically, it is more preferable that after embroidering the core-sheath composite twisted yarn, all of the water-soluble fibers or alkali-soluble fibers of the sheath yarn are dissolved, so that only the organic fibers of the core yarn and the metallic fibers of the sheath yarn remain on the surface of the obtained fiber electrode.

[繊維電極の特徴(3)]
本発明における繊維電極は、微弱な電気信号である生体信号を十分に取得できる、および/または電気刺激を付与できる導電性能を有するものとするために、導電糸がステッチされた刺繍部分において、導電糸がある程度密に存在しており、金属繊維を特定量含有している必要がある。つまり、本発明における繊維電極は、刺繍部分に含まれる金属繊維の含有量が0.001~0.1g/cm2であることが必要であり、0.003~0.08g/cm2であることが好ましい。金属繊維の含有量が0.001g/cm2未満の場合には、金属繊維の含有量が少な過ぎて生体信号を十分に取得できず、一方、0.1g/cm2を超えると、金属繊維の含有量が多くなりすぎて刺繍電極表面が硬くなり、各種の動作の動きに追随しにくくなったり、皮膚と接触した際の風合いに劣るものとなる。金属繊維として最も好ましいタングステンを使用する場合には、刺繍部分に含まれる金属繊維の含有量は、0.003~0.05g/cm2であることが好ましく、0.003~0.03g/cm2であることがより好ましく、0.004~0.02g/cm2であることが更に好ましく、0.004~0.01g/cm2であることが特に好ましい。
[Features of fiber electrodes (3)]
In order to obtain a fiber electrode according to the present invention with a conductive performance capable of sufficiently acquiring a biosignal, which is a weak electrical signal, and/or imparting an electrical stimulus, the embroidered portion in which the conductive thread is stitched must have a certain density of conductive threads and a specific amount of metal fibers. That is, the fiber electrode according to the present invention must have a metal fiber content of 0.001 to 0.1 g/cm 2 in the embroidered portion, and preferably 0.003 to 0.08 g/cm 2. If the metal fiber content is less than 0.001 g/cm 2 , the metal fiber content is too low to sufficiently acquire a biosignal, while if it exceeds 0.1 g/cm 2 , the metal fiber content is too high, making the surface of the embroidered electrode hard, making it difficult to follow the movements of various actions, and causing a poor texture when in contact with the skin. When using tungsten, which is the most preferred metal fiber, the content of the metal fibers in the embroidery portion is preferably 0.003 to 0.05 g/ cm2 , more preferably 0.003 to 0.03 g/ cm2 , even more preferably 0.004 to 0.02 g/ cm2 , and particularly preferably 0.004 to 0.01 g/ cm2 .

また、刺繍部分に含まれる有機繊維の含有量は、有機繊維の種類にもよるが、マルチフィラメント(例えば、ポリエステルマルチフィラメント)を用いた場合は、0.001~0.5g/cm2であることが好ましく、0.003~0.1g/cm2であることがより好ましく、0.003~0.05g/cm2であることが更に好ましい。 The content of the organic fibers in the embroidered portion will vary depending on the type of organic fiber, but when multifilaments (e.g., polyester multifilaments) are used, the content is preferably 0.001 to 0.5 g/ cm2 , more preferably 0.003 to 0.1 g/ cm2 , and even more preferably 0.003 to 0.05 g/ cm2 .

さらに、繊維電極表面における電気抵抗を低いものとし、後述する表面抵抗値を示す繊維電極とするためには、導電糸がステッチされた刺繍部分において、導電糸がある程度密に存在していることが必要であり、このため、刺繍部分に含まれる導電糸中の金属繊維の長さ(総長)は、100~900cm/cm2であることが好ましく、120~500cm/cm2であることがより好ましく、150~400cm/cm2であることがさらに好ましい。 Furthermore, in order to reduce the electrical resistance on the surface of the fiber electrode and to produce a fiber electrode that exhibits the surface resistance value described below, it is necessary for the conductive thread to be present at a certain density in the embroidered portion where the conductive thread is stitched. For this reason, the length (total length) of the metal fibers in the conductive thread contained in the embroidered portion is preferably 100 to 900 cm/ cm2 , more preferably 120 to 500 cm/ cm2 , and even more preferably 150 to 400 cm/ cm2 .

[繊維電極の特徴(4)]
本発明における繊維電極は、繊維電極表面における表面抵抗値が15Ω/cm2以下であることが必要であり、13Ω/cm2以下であることが好ましく、10Ω/cm2以下であることがより好ましく、5Ω/cm2以下であることが更に好ましく、3Ω/cm2以下であることがより更に好ましく、2Ω/cm2以下であることが特に好ましい。繊維電極表面における表面抵抗値は、繊維電極の導電性能を示す指標となる。繊維電極表面における表面抵抗値が15Ω/cm2を超える場合、微弱な電気信号である生体信号を十分に取得したり、生体へ電気信号を入力し電気刺激を付与することが困難となる。
[Features of fiber electrodes (4)]
The fiber electrode of the present invention must have a surface resistance of 15 Ω/cm2 or less on the fiber electrode surface, preferably 13 Ω/cm2 or less , more preferably 10 Ω/cm2 or less , even more preferably 5 Ω/cm2 or less , even more preferably 3 Ω/cm2 or less , and particularly preferably 2 Ω/ cm2 or less. The surface resistance of the fiber electrode surface is an index showing the conductive performance of the fiber electrode. If the surface resistance of the fiber electrode surface exceeds 15 Ω/ cm2 , it becomes difficult to sufficiently acquire a biosignal, which is a weak electrical signal, or to input an electrical signal to a living body and apply an electrical stimulus.

本発明において、繊維電極表面における表面抵抗値は、以下の測定方法で得られる値である。
表面抵抗値の測定方法;繊維電極表面を任意の2点で結んだときに最長距離となる2点においてデジタルテスターを用いて表面抵抗値を測定し、得られた測定値を電極サイズ(面積)から単位面積あたりに換算し、1cm2あたりの表面抵抗値とする。表面抵抗値の測定は、繊維電極8枚について1枚につき6回測定し、合計48回の測定値の平均値を表面抵抗値とする。なお、測定する環境は、温度20℃、湿度65%とする。
In the present invention, the surface resistance value on the surface of the fiber electrode is a value obtained by the following measurement method.
Method for measuring surface resistance: The surface resistance was measured using a digital tester at the two longest points between any two points on the surface of the fiber electrode, and the measured value was converted from the electrode size (area) to a unit area value, which was taken as the surface resistance per cm2 . The surface resistance was measured six times for each of eight fiber electrodes, and the average of the 48 measurements was taken as the surface resistance. The measurement was performed in an environment with a temperature of 20°C and a humidity of 65%.

[繊維電極の特徴(5)]
本発明における繊維電極は、後述するように、基盤となる織物、編物、不織布、フェルト、ゴム、樹脂シート、フィルム等に備え付けられた製品として使用されることが多く、このような製品は生体に着用して使用することが多く、繰り返し使用することが多いものである。そのため、本発明における繊維電極は、繊維電極表面における摩擦試験30回後の表面抵抗値の変化量の絶対値が1Ω/cm2以下であることが好ましく、0.5Ω/cm2以下であることがより好ましく、0.3Ω/cm2以下であることが更に好ましい。この数値を満足することで、繰り返し使用を行っても導電性能を維持することが可能である(導電性能の耐久性に優れている)。
[Features of fiber electrodes (5)]
As described below, the fiber electrode of the present invention is often used as a product attached to a base material such as a woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric, felt, rubber, resin sheet, film, etc., and such products are often worn on a living body and are often used repeatedly. Therefore, the fiber electrode of the present invention has an absolute value of the change in surface resistance after 30 friction tests on the fiber electrode surface of preferably 1 Ω/cm2 or less, more preferably 0.5 Ω/cm2 or less , and even more preferably 0.3 Ω/ cm2 or less. By satisfying this value, it is possible to maintain the conductive performance even after repeated use (excellent durability of conductive performance).

本発明において、繊維電極表面における摩擦試験30回後の表面抵抗値の変化量は、以下の測定方法で得られる値である。In the present invention, the change in surface resistance on the fiber electrode surface after 30 friction tests is a value obtained by the following measurement method.

表面抵抗値の変化量の測定方法:まず、摩擦試験前の繊維電極の表面抵抗値を前記方法で測定する。次に、JIS L 0849:2013(摩擦に対する染色堅ろう度試験方法)の摩擦試験機II形(学振形)法において、摩擦試験機II形の摩擦子側に繊維電極を取り付け、試験片台側に摩擦用白綿布を取り付けた以外は、摩擦試験機II形(学振形)法の乾燥試験の場合に基づいて、具体的には、2Nの荷重、毎分30回往復の速度、100mm間の往復距離の条件にて、繊維電極を摩擦用白綿布に30回往復摩擦する。摩擦試験後の摩擦子から繊維電極を取り外し、繊維電極の表面抵抗値を前記方法で測定する。そして、摩擦試験前と摩擦試験後の繊維電極の表面抵抗値の差の絶対値を変化量とする。 Measurement method of change in surface resistance: First, the surface resistance of the fiber electrode before the friction test is measured by the above method. Next, in the friction tester type II (Gakushin type) method of JIS L 0849: 2013 (test method for color fastness to friction), the fiber electrode is attached to the friction element side of the friction tester type II (Gakushin type) method, and the white cotton cloth for friction is attached to the test piece table side, except that the fiber electrode is rubbed back and forth against the white cotton cloth for friction 30 times based on the case of the dry test of the friction tester type II (Gakushin type) method, specifically, under the conditions of a load of 2N, a speed of 30 reciprocations per minute, and a reciprocation distance of 100 mm. After the friction test, the fiber electrode is removed from the friction element, and the surface resistance of the fiber electrode is measured by the above method. Then, the absolute value of the difference in the surface resistance of the fiber electrode before and after the friction test is taken as the change.

[繊維電極の特徴(6)]
本発明における繊維電極は、前述したように洗濯の頻度も高くなる。そのため、本発明における繊維電極は、洗濯50回後の寸法保持率が85%以上であることが好ましく、90%以上であることがより好ましい。洗濯50回後の寸法保持率が85%未満であると、洗濯を繰り返すことによる寸法変化により導電性能の低下や変化が生じやすいものとなる。
[Features of fiber electrodes (6)]
As described above, the fiber electrode of the present invention is washed frequently. Therefore, the fiber electrode of the present invention preferably has a dimensional retention of 85% or more, more preferably 90% or more, after 50 washes. If the dimensional retention is less than 85% after 50 washes, the conductive performance is likely to be reduced or changed due to dimensional changes caused by repeated washing.

本発明において、洗濯50回後の寸法保持率は、以下の測定方法及び算出式で得られる値である。
洗濯50回後の寸法保持率:まず、洗濯試験前の繊維電極の表面積を測定する。次に、JIS L 1930:2014(繊維製品の家庭洗濯試験方法)のC4M法に基づいて、洗濯試験を50回実施する。乾燥方法はA法(吊干し乾燥)を採用する。そして、洗濯試験後の繊維電極の表面積を測定する。そして、下記式により寸法保持率(%)を算出する。
洗濯50回後の寸法保持率(%)=〔(洗濯試験後の繊維電極の表面積)/(洗濯試験前の繊維電極の表面積)〕×100
In the present invention, the dimensional retention after 50 washes is a value obtained by the following measurement method and calculation formula.
Dimensional retention after 50 washes: First, measure the surface area of the fiber electrode before the washing test. Next, perform 50 wash tests based on the C4M method of JIS L 1930:2014 (home washing test method for textile products). Use the A method (hanging dry) as the drying method. Then, measure the surface area of the fiber electrode after the washing test. Then, calculate the dimensional retention (%) by the following formula.
Dimensional retention rate (%) after 50 washings = [(surface area of fiber electrode after washing test) / (surface area of fiber electrode before washing test)] x 100

[繊維電極の特徴(7)]
本発明における繊維電極は、導電糸を基材シートに刺繍することにより形成されるものであるため柔軟性を有する。繊維電極付き基材シートの柔軟性の評価は、下記式により算出される厚み指数Tを用いて行う。厚み指数Tの値が1に近いほど繊維電極が形成された電極部を折り曲げやすく、柔軟性が高いものであると言え、厚み指数Tの値が大きいほど繊維電極が形成された電極部を折り曲げにくく、柔軟性が低いものであると言える。例えば、基材シートとしてプラスチック板のような硬い材料を使用した場合には、繊維電極付き基材シートを半分に折り曲げることができず、T2の測定が不可能であり、柔軟性を有さないと言える。なお、厚み(mm)は、JIS L 1096:2010(織物及び編物の生地試験方法)の「8.4 厚さ」のA法(JIS法)に従って測定する。
厚み指数T=(T2-T1)/T1
(T1:繊維電極付き基材シートの厚み、T2:繊維電極を刺繍された導電糸の刺繍方向に対して垂直方向に、かつ繊維電極が対向するように半分に折った状態での繊維電極付き基材シートの最大厚み)
[Features of fiber electrodes (7)]
The fiber electrode in the present invention is formed by embroidering conductive threads on a base sheet, and therefore has flexibility. The flexibility of the base sheet with fiber electrodes is evaluated using a thickness index T calculated by the following formula. The closer the value of the thickness index T is to 1, the easier it is to bend the electrode part on which the fiber electrodes are formed, and the higher the flexibility, and the larger the value of the thickness index T is, the harder it is to bend the electrode part on which the fiber electrodes are formed, and the lower the flexibility. For example, when a hard material such as a plastic plate is used as the base sheet, the base sheet with fiber electrodes cannot be folded in half, T2 cannot be measured, and it can be said that it has no flexibility. The thickness (mm) is measured according to the A method (JIS method) of "8.4 Thickness" of JIS L 1096:2010 (Fabric test method for woven and knitted fabrics).
Thickness index T=(T2-T1)/T1
(T1: thickness of the base sheet with fiber electrodes, T2: maximum thickness of the base sheet with fiber electrodes when folded in half in a direction perpendicular to the embroidery direction of the conductive thread on which the fiber electrodes are embroidered and so that the fiber electrodes face each other)

本発明の繊維電極付き基材シートにおいて、厚み指数Tは、好ましくは4.0以下、より好ましくは3.0以下、更に好ましくは2.8以下である。厚み指数Tが4.0以下であれば、繊維電極が形成された電極部が十分な柔軟性を有するため、当該電極部が安定的に皮膚に接触することができ、各種の動作を行う際に電気信号を安定的に導通しやすくなる。通常、糸で刺繍された面はある程度の硬さを有するものとなり、糸の太さや本数、刺繍部分の密度などによって硬さが変わる。そのため、厚み指数Tの下限値は特に限定されないが、通常、1.0以上であり、1.2以上であってもよい。In the substrate sheet with fiber electrodes of the present invention, the thickness index T is preferably 4.0 or less, more preferably 3.0 or less, and even more preferably 2.8 or less. If the thickness index T is 4.0 or less, the electrode part on which the fiber electrodes are formed has sufficient flexibility, so that the electrode part can stably contact the skin and easily conduct electrical signals stably when performing various operations. Usually, the surface embroidered with thread has a certain degree of hardness, and the hardness varies depending on the thickness and number of threads, the density of the embroidered part, etc. Therefore, the lower limit of the thickness index T is not particularly limited, but is usually 1.0 or more, and may be 1.2 or more.

本発明の繊維電極付き基材シートにおいて、厚み指数Tは、具合的には、好ましくは1.0~4.0、より好ましくは1.0~3.0、更に好ましくは1.0~2.8である。また、本発明の繊維電極付き基材シートにおいて、厚み指数Tは、具合的には、1.2~4.0、1.2~3.0、又は1.2~2.8であってもよい。In the substrate sheet with fiber electrodes of the present invention, the thickness index T is preferably 1.0 to 4.0, more preferably 1.0 to 3.0, and even more preferably 1.0 to 2.8. In the substrate sheet with fiber electrodes of the present invention, the thickness index T may be preferably 1.2 to 4.0, 1.2 to 3.0, or 1.2 to 2.8.

[繊維電極の特徴(8)]
本発明における繊維電極は、導電糸がステッチされた刺繍部分において、導電糸がある程度密に存在するものであるが、導電糸の太さや刺繍の条件によって、前記刺繍部分において導電糸がステッチされていない、すなわち、導電糸が存在していない空隙部分が存在する場合がある。本発明の繊維電極付き基材シートは、繊維電極の刺繍部分における前記空隙部分の割合(空隙率)が18%以下であることが好ましく、14%以下がより好ましく、10%以下が更に好ましく、8%以下がより更に好ましく、6%以下が特に好ましい。空隙率が18%以下である場合には、刺繍部分において導電糸が密に存在するため、金属繊維同士の接触箇所が増加することによって、より導電性能に優れた繊維電極を得ることができる。空隙率の下限値については、上記の導電性能や柔軟性の効果が損なわれない限り特に限定されない。
[Features of fiber electrodes (8)]
In the fiber electrode of the present invention, the conductive thread is present at a certain density in the embroidered portion where the conductive thread is stitched, but depending on the thickness of the conductive thread and the embroidery conditions, there may be a void portion where the conductive thread is not stitched in the embroidered portion, i.e., where the conductive thread does not exist. In the base sheet with fiber electrode of the present invention, the ratio of the void portion in the embroidered portion of the fiber electrode (porosity) is preferably 18% or less, more preferably 14% or less, even more preferably 10% or less, even more preferably 8% or less, and particularly preferably 6% or less. When the porosity is 18% or less, the conductive thread is present at a high density in the embroidered portion, and the number of contact points between the metal fibers increases, thereby obtaining a fiber electrode with better conductive performance. The lower limit of the porosity is not particularly limited as long as the effects of the above-mentioned conductive performance and flexibility are not impaired.

繊維電極の刺繍部分における空隙率は、画像解析により求めることができ、例えば、画像解析ソフトとして「ImageJ」(Wayne Rasband,National Institutes of Health)を用いて求めることができる。画像解析方法としては、繊維電極付き基材シートの撮影画像について、刺繍部分における空隙部分と導電糸が存在する部分との明度境界に閾値を設定し、明度を二値化処理する。一般的に、白色と黒色とで二値化した場合、導電糸が存在する部分は白色となり、空隙部分は黒色となるため、白色部分を導電糸が存在する部分として、黒色部分を空隙部分として識別することができる。刺繍部分の合計面積に対する、空隙として識別された空隙部分の総面積の比率を算出することにより空隙率を得る。The porosity of the embroidered portion of the fiber electrode can be determined by image analysis, for example, using "ImageJ" (Wayne Rasband, National Institutes of Health) as image analysis software. As an image analysis method, a threshold value is set at the brightness boundary between the void portion in the embroidered portion and the portion where the conductive thread is present for the captured image of the base sheet with the fiber electrode, and the brightness is binarized. Generally, when binarized into white and black, the portion where the conductive thread is present becomes white and the void portion becomes black, so that the white portion can be identified as the portion where the conductive thread is present and the black portion as the void portion. The porosity is obtained by calculating the ratio of the total area of the void portions identified as voids to the total area of the embroidered portion.

[繊維電極の特徴(9)]
本発明における繊維電極は、生体表面における電気信号の取得及び入力がしやすいものであることを示す指標として、インピーダンスが特定値以下であることが好ましい。本発明ではインピーダンスの評価として、ANSI/AAMI EC12:2000に準じて試験を行う。本発明における繊維電極のACインピーダンスは、好ましくは2kΩ(2000Ω)以下、より好ましくは1000Ω以下、更に好ましくは100Ω以下、より更に好ましくは50Ω以下、一層好ましくは30Ω以下、特に好ましくは10Ω以下である。なお、上記規格では、生体用電極としては、10Hz、100μAp-p(Ap-p:交流で測定した最大電流値と最小電流値との差)を超えない印加でのインピーダンスが、2kΩ以下である必要があるとされている。本発明における繊維電極は、ACインピーダンスが2kΩ以下であれば、生体表面と繊維電極との間のインピーダンスが小さいため、電気信号の取得や入力がしやすくなるため好ましい。
[Features of fiber electrodes (9)]
The fiber electrode of the present invention preferably has an impedance of a specific value or less as an index showing that an electrical signal can be easily acquired and input on the surface of a living body. In the present invention, the impedance is evaluated by a test in accordance with ANSI/AAMI EC12:2000. The AC impedance of the fiber electrode of the present invention is preferably 2 kΩ (2000Ω) or less, more preferably 1000Ω or less, even more preferably 100Ω or less, even more preferably 50Ω or less, even more preferably 30Ω or less, and particularly preferably 10Ω or less. In addition, the above standard requires that the impedance of a biological electrode at 10 Hz and not exceeding 100 μA p-p (A p-p: difference between the maximum current value and the minimum current value measured with an alternating current) must be 2 kΩ or less. If the fiber electrode of the present invention has an AC impedance of 2 kΩ or less, the impedance between the surface of a living body and the fiber electrode is small, making it easier to acquire and input electrical signals.

本発明において、繊維電極のACインピーダンスは、以下の測定方法で得られる値である。In the present invention, the AC impedance of the fiber electrode is a value obtained by the following measurement method.

繊維電極のACインピーダンスの測定方法:ANSI/AAMI EC12:2000に準拠して測定を行う。具体的には以下のとおりである。2枚の繊維電極付き基材シートを刺繍部分が接合するように重ねて1対のサンプルを得る。そして、サンプルの上から100gの分銅を置いて圧力をかけた状態で、23℃及び湿度40%の条件下で、10HzにおけるACインピーダンスを測定する。5つのサンプルについてACインピーダンスを測定し、その平均値を採用する。 Method for measuring AC impedance of fiber electrodes: Measurements are performed in accordance with ANSI/AAMI EC12:2000. Specifically, the procedure is as follows. Two substrate sheets with fiber electrodes are stacked so that the embroidered portions are joined to obtain a pair of samples. Then, a 100g weight is placed on top of the samples to apply pressure, and the AC impedance at 10 Hz is measured under conditions of 23°C and 40% humidity. The AC impedance is measured for five samples, and the average value is used.

本発明における繊維電極は、長時間大気中に晒された場合にもインピーダンス特性への影響が小さいものである。すなわち、従来用いられているゲル電極は、長時間大気中に晒されるとゲルが蒸発することによって、インピーダンスが大きくなり、インピーダンス特性が劣る傾向にある。一方、本発明の繊維電極は、前記構成を採用することにより、長時間大気中に晒された場合にもインピーダンスが大きく変化しないため、インピーダンス特性への影響が小さいものである。そのため、本発明における繊維電極は、23℃×55%RHで24時間放置後に、前記と同様の方法で測定したACインピーダンスが、好ましくは2kΩ(2000Ω)以下、より好ましくは1000Ω以下、更に好ましくは100Ω以下、より更に好ましくは50Ω以下、一層好ましくは30Ω以下、特に好ましくは10Ω以下である。The fiber electrode of the present invention has a small effect on impedance characteristics even when exposed to the atmosphere for a long time. That is, when a conventional gel electrode is exposed to the atmosphere for a long time, the gel evaporates, and the impedance tends to increase and the impedance characteristics tend to be poor. On the other hand, the fiber electrode of the present invention has a small effect on impedance characteristics because the impedance does not change significantly even when exposed to the atmosphere for a long time by adopting the above-mentioned configuration. Therefore, the fiber electrode of the present invention has an AC impedance of preferably 2 kΩ (2000Ω) or less, more preferably 1000Ω or less, even more preferably 100Ω or less, even more preferably 50Ω or less, even more preferably 30Ω or less, and particularly preferably 10Ω or less after being left at 23°C x 55% RH for 24 hours.

本発明において、23℃×55%RHで24時間放置後の繊維電極のACインピーダンスは、以下の測定方法で得られる値である。繊維電極付き基材シートを23℃×55%RHの環境下で24時間放置し、その後、前記と同様の方法でACインピーダンスを測定する。4つのサンプルについてACインピーダンスを測定し、その平均値を採用する。In the present invention, the AC impedance of the fiber electrode after being left at 23°C x 55% RH for 24 hours is a value obtained by the following measurement method. The base sheet with the fiber electrode is left in an environment of 23°C x 55% RH for 24 hours, and then the AC impedance is measured by the same method as above. The AC impedance is measured for four samples, and the average value is used.

本発明の繊維電極付き基材シートは、基盤の一部に備え付けた製品として生体に着用して使用されることが多く、このような用途で使用される場合には、洗濯の頻度も高くなる。そのため、洗濯を繰り返した後でもインピーダンス特性への影響が小さく、安定して電気信号の取得や入力ができるものとするために、本発明における繊維電極は、洗濯50回後、前記と同様の方法で測定したACインピーダンスが、好ましくは2kΩ(2000Ω)以下、より好ましくは1000Ω以下、更に好ましくは100Ω以下、より更に好ましくは50Ω以下、一層好ましくは40Ω以下、特に好ましくは10Ω以下である。The base sheet with fiber electrode of the present invention is often used by being attached to a living body as a product attached to a part of a substrate, and when used for such purposes, the frequency of washing is also high. Therefore, in order to minimize the effect on impedance characteristics even after repeated washing and to stably acquire and input electrical signals, the fiber electrode of the present invention has an AC impedance of preferably 2 kΩ (2000Ω) or less, more preferably 1000Ω or less, even more preferably 100Ω or less, even more preferably 50Ω or less, even more preferably 40Ω or less, and particularly preferably 10Ω or less after 50 washes.

本発明において、洗濯50回後の繊維電極のACインピーダンスは、以下の測定方法で得られる値である。繊維電極付き基材シートをJIS L 1930:2014(繊維製品の家庭洗濯試験方法)のC4M法に基づいて50回洗濯する。乾燥方法はA法(つり干し乾燥)を採用する。その後、前記と同様の方法でACインピーダンスを測定する。4つのサンプルについてACインピーダンスを測定し、その平均値を採用する。In the present invention, the AC impedance of the fiber electrode after 50 washes is a value obtained by the following measurement method. The base sheet with the fiber electrode is washed 50 times based on the C4M method of JIS L 1930:2014 (Home Laundry Test Method for Textile Products). The drying method used is Method A (hang-dry). The AC impedance is then measured in the same manner as above. The AC impedance is measured for four samples, and the average value is used.

[繊維電極の特徴(10)]
本発明における繊維電極は、吸水加工により吸水性を有していてもよい。吸水加工方法としては特に限定されないが、例えば、繊維電極表面に親水基を有する化合物(吸水剤)を塗布、吸着、又は吸尽させることで付着させる方法が挙げられる。具体的には、パディング法、吸尽法、スプレー法、キスロールコータ法、スリットコータ法等のいずれかを採用し、繊維電極表面に吸水剤を含む水溶液を付与処理すればよく、常温常圧条件下での処理であってもよく、105~190℃で30~150秒間乾熱処理を行ってもよい。その他、吸水性を有する導電糸を繊維電極の形成に用いてもよい。吸水加工は、少なくとも繊維電極表面に施されていればよく、繊維電極の表面と裏面の両面に施されていてもよい。
[Features of fiber electrodes (10)]
The fiber electrode in the present invention may have water absorption properties due to water absorption processing. The water absorption processing method is not particularly limited, but examples include a method of attaching a compound (water absorbent) having a hydrophilic group to the surface of the fiber electrode by coating, adsorption, or exhaustion. Specifically, any of padding method, exhaustion method, spray method, kiss roll coater method, slit coater method, etc. may be adopted to apply an aqueous solution containing a water absorbent to the surface of the fiber electrode, and the treatment may be performed under normal temperature and normal pressure conditions, or a dry heat treatment may be performed at 105 to 190 ° C for 30 to 150 seconds. In addition, a conductive thread having water absorption properties may be used to form the fiber electrode. The water absorption processing may be performed on at least the surface of the fiber electrode, and may be performed on both the front and back sides of the fiber electrode.

本発明において、繊維電極表面に吸水性を付与することにより、導電性能をより向上させる効果や、インピーダンスを低下させる効果が得られる。また、本発明の繊維製品を人体に着用して使用した際に、汗によって繊維電極表面が着用者の肌から離れやすくなることを抑制したり、汗が繊維電極に吸水されずに肌面に残留することにより生じる不快感を低減させることができる。In the present invention, by imparting water absorbency to the surface of the fiber electrode, the effect of further improving the conductive performance and the effect of lowering the impedance can be obtained. In addition, when the fiber product of the present invention is worn on the human body, it is possible to suppress the fiber electrode surface from easily separating from the wearer's skin due to sweat, and to reduce the discomfort caused by sweat remaining on the skin surface without being absorbed by the fiber electrode.

<繊維電極付き基材シートの製造方法>
本発明の繊維電極付き基材シートの製造方法は特に制限されず、例えば、前記基材シート上に前記導電糸で刺繍して、刺繍部分により構成される繊維電極を形成する方法が挙げられる。前記特徴を有する繊維電極を形成する方法としては、刺繍部分に前記導電糸を使用したり、ミシン刺繍によって刺繍部分を形成したり、下記に示す種類のステッチ(刺繍により表面に現れる縫目)にしたり、あるいは下記に示すステッチ長、列間隔、オフセット値にする方法が挙げられる。
<Method of manufacturing base sheet with fiber electrode>
The method for producing the base sheet with the fiber electrode of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include a method of forming a fiber electrode composed of an embroidered portion by embroidering the base sheet with the conductive thread. Methods for forming a fiber electrode having the above characteristics include using the conductive thread in the embroidered portion, forming the embroidered portion by machine embroidery, forming the types of stitches (stitches that appear on the surface by embroidery) shown below, or forming the stitch lengths, row intervals, and offset values shown below.

ステッチの種類としては、ランニングステッチ、クロスステッチ、タタミステッチ、及びチェーンステッチ等が挙げられる。これらのうち、ランニングステッチ、及びタタミステッチが好ましい。 Types of stitches include running stitch, cross stitch, tatami stitch, and chain stitch. Of these, running stitch and tatami stitch are preferred.

ステッチ長は、1~10mmとすることが好ましく、2~8mmとすることがより好ましい。列間隔は、0.1~1.5mmとすることが好ましく、0.3~1.3mmがより好ましい。なお、列間隔とは、ステッチを形成する際に、ステッチライン間の間隔をいうが、タタミステッチのように、バックステッチラインを有する場合は、ステッチライン1、バックステッチライン、ステッチライン2が順に形成されるにあたって、ステッチライン1とステッチライン2との間隔をいう。The stitch length is preferably 1 to 10 mm, and more preferably 2 to 8 mm. The row spacing is preferably 0.1 to 1.5 mm, and more preferably 0.3 to 1.3 mm. Note that row spacing refers to the spacing between stitch lines when forming stitches, but in the case of a backstitch line such as tatami stitch, it refers to the spacing between stitch line 1 and stitch line 2 when stitch line 1, backstitch line, and stitch line 2 are formed in that order.

オフセット値は、隣り合うステッチラインにおける針落ち箇所のずれの長さの絶対値をいうが、上記したようにバックステッチラインを有する場合は、ステッチラインとその隣に位置するバックステッチラインにおける針落ち箇所のずれの長さの絶対値をいう。オフセット値は、0.5~1.0mmとすることが好ましく、0.6~0.9mmとすることがより好ましい。The offset value refers to the absolute value of the length of the shift between the needle drop points of adjacent stitch lines, but in the case of a backstitch line as described above, it refers to the absolute value of the length of the shift between the needle drop points of a stitch line and the backstitch line adjacent to it. The offset value is preferably 0.5 to 1.0 mm, and more preferably 0.6 to 0.9 mm.

基材シート上に導電糸がステッチされた刺繍部分は、導電糸が異なる2方向に交差するように配したステッチを有していることが好ましい。例えば、ランニングステッチにおいて、緯方向に下縫いでランニングステッチを行い、次に経方向に本縫いでランニングステッチを行う方法が挙げられる。このような下縫い部分を有することによって、刺繍部分における金属繊維同士の接触箇所が増加し、導電性能がさらに向上する。It is preferable that the embroidered portion where the conductive thread is stitched onto the base sheet has stitches arranged so that the conductive thread crosses in two different directions. For example, a running stitch may be performed with understitching in the weft direction, and then with a lockstitch in the warp direction. By having such understitching, the number of contact points between the metal fibers in the embroidered portion increases, further improving the conductive performance.

異なる2方向とは、経方向と緯方向に交差する場合は、両糸が90度で交差しているが、両糸が交差する角度は、20~160度であることが好ましく、30~150度であることがより好ましい。When the two different directions are the warp and weft directions, the two threads cross at 90 degrees, but the angle at which the two threads cross is preferably 20 to 160 degrees, and more preferably 30 to 150 degrees.

なお、下縫いのステッチの種類、ステッチ長、列間隔、オフセット値は上記した本縫いと同等のものでよいが、下縫いの列間隔は、本縫いの列間隔の2~6倍とすることが好ましい。The stitch type, stitch length, row spacing, and offset value of the understitching may be the same as those of the main stitching described above, but it is preferable that the row spacing of the understitching be 2 to 6 times that of the main stitching.

<繊維電極付き基材シートの用途>
本発明の繊維電極付き基材シートは、生体用電極として用いることができる。生体用電極に用いられる繊維電極付き基材シートの好ましい使用態様としては、生体と直接接触し生体信号の取得および/または電気信号や電気刺激を付与できる態様が挙げられ、例えば、心電位、筋電位、脳波などの生体信号を取得する電極;生体への電気刺激を付与する低周波、高周波、EMSなどの電極が挙げられる。
<Applications of the base sheet with fiber electrodes>
The base sheet with fiber electrodes of the present invention can be used as a biological electrode. Preferred usage modes of the base sheet with fiber electrodes used for a biological electrode include a mode in which the base sheet can directly contact a living body to obtain a biological signal and/or provide an electric signal or electric stimulation, such as an electrode for obtaining a biological signal such as a cardiac potential, a myoelectric potential, or an electroencephalogram, and an electrode for providing an electric stimulation to a living body, such as a low-frequency, high-frequency, or EMS electrode.

本発明の繊維電極付き基材シートを用いた生体用電極は、後述するが、基盤の少なくとも一部に備え付けることで、生体信号の取得および/または電気信号や電気刺激を付与できる製品として使用することができる。As described below, a biological electrode using the base sheet with fiber electrode of the present invention can be attached to at least a part of a base and used as a product that can acquire biological signals and/or impart electrical signals or electrical stimuli.

<繊維電極付き基材シートを有する製品>
本発明の製品は、繊維電極付き基材シートを有するものである。繊維電極付き基材シートを有する製品としては、例えば、基盤(織物、編物、不織布、フェルト、ゴム、樹脂シート、及びフィルム等)上の少なくとも一部に繊維電極が直接形成されているもの、及び前記基盤に繊維電極付き基材シートが固定されているものが挙げられる。なお、繊維電極付き基材シートは、基盤に対して着脱できる態様であってもよい。
<Products Having Substrate Sheets with Fiber Electrodes>
The product of the present invention has a base sheet with a fiber electrode. Examples of the product having a base sheet with a fiber electrode include a product having a base (woven fabric, knitted fabric, nonwoven fabric, felt, rubber, resin sheet, film, etc.) on which a fiber electrode is directly formed at least partially, and a product having a base sheet with a fiber electrode fixed to the base. The base sheet with a fiber electrode may be detachable from the base.

基盤上に繊維電極が直接形成されているものとは、例えば、基盤上に直接導電糸をステッチすることで、基盤自体に刺繍部分が形成されているものが挙げられる。この場合、基盤が繊維電極付き基材シートの基材シートに該当する。An example of a substrate having fiber electrodes formed directly on it is one in which embroidery is formed on the substrate itself by stitching conductive thread directly onto the substrate. In this case, the substrate corresponds to the substrate sheet of the substrate sheet with fiber electrodes.

基盤に繊維電極付き基材シートを固定する方法は特に限定されないが、例えば、接着、導電糸を使用した縫い付け、はんだ付けなどの方法が挙げられる。また、着脱できる態様とする方法も特に限定されないが、例えば、基盤と繊維電極付き基材シートに磁石、ボタン、ホック、スナップボタン、面ファスナーを設ける方法などが挙げられる。繊維電極付き基材シートを着脱できる製品は、例えば、所望の部位で電気信号を取得または入力できるように繊維電極付き基材シートを設置できたり、繊維電極付き基材シートを別の基盤に設置して使用することができるなどのメリットがある。また、本発明の繊維電極付き基材シートは、洗濯可能なものであるが、洗濯時に繊維電極付き基材シートを取り外した状態で基盤のみを洗濯することで、繊維電極付き基材シートへの負荷を低減し、繊維電極付き基材シートの耐久性を向上させることができる。The method of fixing the substrate sheet with fiber electrodes to the substrate is not particularly limited, but examples thereof include adhesion, sewing using conductive thread, and soldering. The method of making the substrate sheet detachable is also not particularly limited, but examples thereof include providing magnets, buttons, hooks, snap buttons, and hook-and-loop fasteners on the substrate and the substrate sheet with fiber electrodes. Products that allow the substrate sheet with fiber electrodes to be detached have the advantage that the substrate sheet with fiber electrodes can be installed so that an electrical signal can be acquired or input at a desired location, or the substrate sheet with fiber electrodes can be installed and used on another substrate. The substrate sheet with fiber electrodes of the present invention is washable, but by washing only the substrate with the substrate sheet with fiber electrodes removed during washing, the load on the substrate sheet with fiber electrodes can be reduced and the durability of the substrate sheet with fiber electrodes can be improved.

繊維電極付き基材シートは、基盤に対して全面が固定されていてもよいし、少なくとも一部分が固定されていてもよい。基盤に対して繊維電極付き基材シートの一部のみが固定されている場合、製品の伸縮時、すなわち、製品を生体に装着し、体の動きなどにより製品が伸長・収縮した場合にも繊維電極付き基材シート部によって伸縮が阻害されることも少なく、また繊維電極付き基材シートが体の動きに柔軟に追随できるため、繊維電極の生体表面への高いフィット性を実現することができる。The base sheet with fiber electrodes may be fixed entirely to the substrate, or at least partially. When only a portion of the base sheet with fiber electrodes is fixed to the substrate, expansion and contraction of the product is less likely to be hindered by the base sheet with fiber electrodes, that is, when the product is attached to a living body and expands and contracts due to bodily movements, and the base sheet with fiber electrodes can flexibly follow the movements of the body, achieving a high fit of the fiber electrodes to the surface of the living body.

繊維電極付き基材シートを有する製品としては特に限定されないが、例えば、繊維製品が挙げられる。繊維製品が衣服である場合、衣服は、上衣又は下衣のいずれでもよく、具体的には、インナーウエア、スポーツウエア、病衣、寝間着、各種ユニフォーム等が挙げられる。また、繊維電極付き基材シートは、衣服以外にも生体の一部に接する各種衣料にも備え付けることができ、例えば、リストバンド、手袋、靴下、サポーター、コルセット、はらまき、帽子等の他、ベルト及びバンドといった帯状物にも用いることができる。帯状物の場合、例えば、2つの繊維電極を1つの帯状物上に備え付けて、2つの繊維電極が一体化された製品とし、生体信号の取得又は電気信号の入力をしたい部位に装着することで簡単にセッティングできる製品とすることができる。具体的には、胸部用ベルト、腹部用ベルト、脚部用ベルト等が挙げられる。また、繊維電極付き基材シートは、前記繊維製品以外にも生体の一部に接する製品に利用でき、例えば、時計、椅子、ベッド、カーペット、ハンドル、各種カバー等の製品にも用いることができる。このような繊維電極を有する製品は、上記のように繊維電極を生体用電極として用いることで、生体信号の取得および/または電気信号や電気刺激を付与できる製品として使用することができる。 Products having a base sheet with fiber electrodes are not particularly limited, but examples thereof include textile products. When the textile product is clothing, the clothing may be either upper or lower clothing, and specific examples include innerwear, sportswear, hospital clothing, nightwear, various uniforms, etc. In addition to clothing, the base sheet with fiber electrodes can also be attached to various types of clothing that come into contact with a part of the living body, and can be used for, for example, wristbands, gloves, socks, supporters, corsets, belly wraps, hats, and belt-like items such as belts and bands. In the case of a belt-like item, for example, two fiber electrodes can be attached to one belt-like item to form a product in which the two fiber electrodes are integrated, and the product can be easily set by wearing it on the part where the biosignal is to be acquired or the electrical signal is to be input. Specific examples include chest belts, abdominal belts, and leg belts. In addition to the above-mentioned textile products, the base sheet with fiber electrodes can also be used for products that come into contact with a part of the living body, and can also be used for products such as watches, chairs, beds, carpets, handlebars, and various covers. A product having such a fiber electrode can be used as a product capable of acquiring biosignals and/or imparting electrical signals or electrical stimuli by using the fiber electrode as a biological electrode as described above.

繊維電極付き基材シートを有する製品は、導通が取れるように、必要に応じて配線、コネクター、生体信号の検出装置や電気刺激装置等の電子制御ユニット、コネクターを介して着脱可能な電子制御ユニットなどを備えていてもよい。 Products having a base sheet with fiber electrodes may be equipped with wiring, connectors, electronic control units such as biosignal detection devices and electrical stimulation devices, and electronic control units that can be attached and detached via connectors, as necessary, to ensure electrical continuity.

本発明の繊維電極付き基材シートの繊維電極に取付けるコネクターの種類は特に限定されないが、上記のような衣服、サポーター、カバー等の製品に用いる場合には、体に接触することで使用者に不快感を与えることを抑えるため小型で軽量のものが好ましく、例えば、スナップボタン、及び導電性を有するシール形状のものが挙げられ、その他、はんだ付け、導電ペーストを介在させる接着、導電糸での縫い付け、磁石、フック等が挙げられる。なお、本発明における繊維電極を通じて電気信号の取得又は入力をする際にノイズが発生することを抑えるために、これらのコネクターは、絶縁処理が施されていることが好ましく、例えば、洗濯耐久性に優れるものとする観点から、ステンレス素材からなる絶縁処理が施されたボタンなどが好ましく使用できる。 The type of connector attached to the fiber electrode of the base sheet with fiber electrode of the present invention is not particularly limited, but when used in products such as the above-mentioned clothing, supporters, covers, etc., small and lightweight connectors are preferred to prevent discomfort to the user due to contact with the body, and examples of such connectors include snap buttons and conductive seal-shaped connectors, as well as soldering, adhesion with conductive paste, sewing with conductive thread, magnets, hooks, etc. In order to prevent noise from being generated when acquiring or inputting an electrical signal through the fiber electrode of the present invention, it is preferable that these connectors are insulated. For example, insulated buttons made of stainless steel are preferably used from the viewpoint of excellent washing durability.

繊維電極付き基材シートを有する製品において、基盤に備え付けられる繊維電極の数は、複数個あってもよく、収集したい生体信号の種類、あるいは生体信号の取得および/または電気信号の入力による電気刺激といった用途に応じて適宜変更可能であるが、1~50個であることが好ましく、1~25個であることがより好ましい。In products having a base sheet with fiber electrodes, the number of fiber electrodes attached to the base may be multiple and can be changed as appropriate depending on the type of biosignal to be collected, or the application, such as obtaining a biosignal and/or electrical stimulation by inputting an electrical signal, but it is preferable for the number to be 1 to 50, and more preferably 1 to 25.

また、本発明における繊維電極を生体用電極として用いる場合、例えば、2つ以上の繊維電極を製品の肌側面に設けることにより、心電位、筋電位等を測定することができる。また、製品の肌側面や表面に繊維電極を設けて、身体のインピーダンス変化を測定することにより脈拍、呼吸、運動状態などを計測することも可能である。Furthermore, when the fiber electrode of the present invention is used as a biological electrode, for example, by providing two or more fiber electrodes on the skin side of the product, it is possible to measure cardiac potential, muscle potential, etc. It is also possible to measure pulse, respiration, movement state, etc. by providing fiber electrodes on the skin side or surface of the product and measuring changes in body impedance.

繊維電極を設ける位置は、収集したい生体信号の種類、あるいは生体信号の取得および/または電気信号の入力による電気刺激といった用途に応じて適宜変更可能である。例えば、心電を測定する場合には、左胸付近に設けることが好ましく、筋電又は脳波を測定する場合には、測定したい筋肉又は脳の付近に設けることが好ましい。The location of the fiber electrode can be changed as appropriate depending on the type of biosignal to be collected, or the purpose of obtaining the biosignal and/or electrical stimulation by inputting an electrical signal. For example, when measuring electrocardiogram, it is preferable to place the electrode near the left chest, and when measuring electromyogram or electroencephalogram, it is preferable to place the electrode near the muscle or brain to be measured.

本発明における繊維電極で収集した生体信号は、目的に応じて各種デバイスを用いて長期間計測され、各種のデータとして分析され、健康管理やスポーツトレーニング、医療分野などに利用される。また、本発明における繊維電極よって筋肉又は神経に電気信号を入力することにより、電気刺激を付与する装置として医療分野及びトレーニング用途、ゲーム及び玩具用途などに利用したり、生体のインピーダンスを測定するための電極等としても用いることができる。The biosignals collected by the fiber electrode of the present invention are measured over a long period of time using various devices depending on the purpose, analyzed as various data, and used in health management, sports training, the medical field, etc. In addition, by inputting an electrical signal to a muscle or nerve using the fiber electrode of the present invention, it can be used as a device that applies electrical stimulation in the medical field and training applications, games and toys, etc., or as an electrode for measuring the impedance of a living body.

以下、実施例によって本発明をさらに具体的に説明する。なお、実施例中の各種の特性値等の測定、評価方法は次の通りである。The present invention will be described in more detail below with reference to examples. The measurement and evaluation methods for various characteristic values in the examples are as follows:

(a)刺繍部分に含まれる金属繊維と有機繊維の含有量及び金属繊維の長さ(総長)
繊維電極を有機繊維と金属繊維に分解し、それぞれの重量及び金属繊維の長さ(総長)を測定した。そして、刺繍部分の面積と金属繊維または有機繊維の重量から、刺繍部分に含まれる金属繊維または有機繊維の含有量(g/cm2)を算出した。また、刺繍部分の面積と金属繊維の長さ(総長)から、刺繍部分に含まれる金属繊維の長さ(総長)(cm/cm2)を算出した。
(a) The amount of metallic fibers and organic fibers contained in the embroidery part and the length (total length) of the metallic fibers
The fiber electrode was separated into organic fibers and metal fibers, and the weight of each and the length (total length) of the metal fibers were measured. The content (g/ cm2) of the metal fibers or organic fibers in the embroidered part was calculated from the area of the embroidered part and the weight of the metal fibers or organic fibers. The length (total length) (cm/cm2 ) of the metal fibers in the embroidered part was also calculated from the area of the embroidered part and the length (total length) of the metal fibers.

(b)金属繊維の電気抵抗値
実施例及び比較例で使用した導電糸を構成する芯鞘複合撚糸中の金属繊維1本について、1mをサンプルとして、デジタルテスター(株式会社オーム電機製、OHMデジタルマルチテスターTDB-401)を用いて23℃の環境下で電気抵抗値を測定した。5本のサンプルの電気抵抗値の平均値を金属繊維の電気抵抗値とした。
(b) Electrical Resistance Value of Metal Fibers For one metal fiber in the core-sheath composite twisted yarn constituting the conductive yarn used in the Examples and Comparative Examples, a 1 m sample was used to measure the electrical resistance value in an environment of 23° C. using a digital tester (OHM Digital Multi Tester TDB-401, manufactured by Ohm Electric Co., Ltd.). The average electrical resistance value of the five samples was taken as the electrical resistance value of the metal fiber.

(c)繊維電極表面における表面抵抗値
繊維電極表面を任意の2点で結んだときに最長距離となる2点においてデジタルテスター(株式会社オーム電機製、OHMデジタルマルチテスターTDB-401)を用いて表面抵抗値を測定し、得られた測定値を電極サイズ(面積)から単位面積あたりに換算し、1cm2あたりの表面抵抗値とした。表面抵抗値の測定は、繊維電極8枚について1枚につき6回測定し、合計48回の測定値の平均値を表面抵抗値とした。なお、測定する環境は、20℃、湿度65%とした。
(c) Surface resistance value on fiber electrode surface The surface resistance value was measured at the two points with the longest distance when any two points were connected on the fiber electrode surface using a digital tester (OHM Digital Multi Tester TDB-401, manufactured by Ohm Electric Co., Ltd.), and the measured value was converted from the electrode size (area) to a unit area, which was defined as the surface resistance value per cm2 . The surface resistance value was measured six times for each of eight fiber electrodes, and the average value of a total of 48 measured values was defined as the surface resistance value. The measurement was performed in an environment of 20°C and humidity of 65%.

(d)繊維電極表面における摩擦試験30回後の表面抵抗値の変化量
まず、摩擦試験前の繊維電極の表面抵抗値を前記(c)に記載の方法で測定した。次に、JIS L 0849:2013(摩擦に対する染色堅ろう度試験方法)の摩擦試験機II形(学振形)法において、摩擦試験機II形の摩擦子側に繊維電極を取り付け、試験片台側に摩擦用白綿布を取り付けた以外は、摩擦試験機II形(学振形)法の乾燥試験の場合に基づいて、具体的には、2Nの荷重、毎分30回往復の速度、100mm間の往復距離の条件にて、繊維電極を摩擦用白綿布に30回往復摩擦した。摩擦試験後の摩擦子から繊維電極を取り外し、繊維電極の表面抵抗値を前記方法で測定した。そして、摩擦試験前と摩擦試験後の繊維電極の表面抵抗値の差の絶対値を変化量とした。
(d) Change in surface resistance after 30 friction tests on the surface of the fiber electrode First, the surface resistance of the fiber electrode before the friction test was measured by the method described in (c). Next, in the friction tester II type (Gakushin type) method of JIS L 0849: 2013 (test method for color fastness to friction), except that the fiber electrode was attached to the friction element side of the friction tester II type and the white cotton cloth for friction was attached to the test piece table side, the fiber electrode was rubbed back and forth against the white cotton cloth for friction 30 times based on the case of the dry test of the friction tester II type (Gakushin type) method, specifically, under the conditions of a load of 2N, a speed of 30 reciprocations per minute, and a reciprocation distance of 100 mm. The fiber electrode was removed from the friction element after the friction test, and the surface resistance of the fiber electrode was measured by the method described above. Then, the absolute value of the difference between the surface resistance of the fiber electrode before and after the friction test was taken as the change.

(e)洗濯50回後の寸法保持率
まず、洗濯試験前の繊維電極の表面積を測定した。次に、JIS L 1930:2014(繊維製品の家庭洗濯試験方法)のC4M法に基づいて、洗濯試験を50回実施した。乾燥方法はA法(吊干し乾燥)を採用した。そして、洗濯試験後の繊維電極の表面積を測定した。そして、下記式により寸法保持率(%)を算出した。
洗濯50回後の寸法保持率(%)=〔(洗濯試験後の繊維電極の表面積)/(洗濯試験前の繊維電極の表面積)〕×100
(e) Dimensional retention rate after 50 washes First, the surface area of the fiber electrode before the washing test was measured. Next, a washing test was performed 50 times based on the C4M method of JIS L 1930:2014 (home washing test method for textile products). The drying method used was Method A (hanging and drying). Then, the surface area of the fiber electrode after the washing test was measured. Then, the dimensional retention rate (%) was calculated by the following formula.
Dimensional retention rate (%) after 50 washings = [(surface area of fiber electrode after washing test) / (surface area of fiber electrode before washing test)] x 100

(f)柔軟性
JIS L 1096:2010(織物及び編物の生地試験方法)の「8.4 厚さ」のA法(JIS法)に従って、厚み測定機(尾崎製作所社製、ピーコック型式H)を用いて、作製した繊維電極付き基材シートの厚みT1(mm)を測定した。次いで、繊維電極を刺繍された導電糸の刺繍方向に対して垂直方向に、かつ繊維電極が対向するように半分に折り、その状態での繊維電極付き基材シートの最大厚みT2(mm)を前記と同様の方法で測定した。測定したT1及びT2の値を用いて、下記式により厚み指数Tを算出して柔軟性の評価を行った。
厚み指数T=(T2-T1)/T1
(T1:繊維電極付き基材シートの厚み、T2:繊維電極を刺繍された導電糸の刺繍方向に対して垂直方向に、かつ繊維電極が対向するように半分に折った状態での繊維電極付き基材シートの最大厚み)
(f) Flexibility According to JIS L 1096:2010 (Testing methods for woven and knitted fabrics), "8.4 Thickness", Method A (JIS method), the thickness T1 (mm) of the fabric sheet with fiber electrodes was measured using a thickness measuring instrument (Ozaki Manufacturing Co., Ltd., Peacock Model H). Next, the fiber electrodes were folded in half in a direction perpendicular to the embroidery direction of the embroidered conductive thread and so that the fiber electrodes faced each other, and the maximum thickness T2 (mm) of the fabric sheet with fiber electrodes in this state was measured in the same manner as above. Using the measured values of T1 and T2, the thickness index T was calculated according to the following formula to evaluate the flexibility.
Thickness index T=(T2-T1)/T1
(T1: thickness of the base sheet with fiber electrodes, T2: maximum thickness of the base sheet with fiber electrodes when folded in half in a direction perpendicular to the embroidery direction of the conductive thread on which the fiber electrodes are embroidered and so that the fiber electrodes face each other)

(g)繊維電極の刺繍部分における空隙率
作製した繊維電極付き基材シートについて、刺繍部分の任意の2cm×2cmの領域(合計面積4cm2)あたりの導電糸が存在していない空隙部分の総面積の比率を算出することにより空隙率(%)を得た。具体的には、空隙率(%)は、繊維電極付き基材シートの刺繍部分の中央を真上から撮影した画像について、画像解析ソフト「ImageJ」(Wayne Rasband,National Institutes of Health)を用いて、刺繍部分における空隙部分と導電糸が存在する部分との明度境界の閾値を80に設定して、明度を二値化処理することで算出した。また、空隙率の算出において、空隙ではない部分が空隙部分として算出されて空隙率に大きく影響している場合には、手動で画像を編集し、空隙ではない部分を導電糸が存在する部分として算出した。図2は、実施例2で得られた繊維電極付き基材シートの画像解析の様子を示す説明図である。図2(a)は、繊維電極付き基材シートの刺繍部分の中央を真上から撮影した写真を8-bitに変換した後の画像であり、図2(b)は、画像解析によって空隙率を算出するために、空隙部分を抽出した結果を示す画像であり、導電糸が存在する部分4が白色、空隙部分3が黒色で示されている。
(g) Porosity in the embroidered part of the fiber electrode For the fabricated base sheet with fiber electrodes, the ratio of the total area of the void parts where no conductive thread exists per any 2 cm x 2 cm area (total area 4 cm 2 ) of the embroidered part was calculated to obtain the void ratio (%). Specifically, the void ratio (%) was calculated by binarizing the brightness of an image taken from directly above the center of the embroidered part of the base sheet with fiber electrodes using the image analysis software "ImageJ" (Wayne Rasband, National Institutes of Health), setting the threshold value of the brightness boundary between the void parts in the embroidered part and the part where the conductive thread exists to 80. In addition, in the calculation of the void ratio, if the part that is not a void is calculated as a void part and greatly affects the void ratio, the image was manually edited and the part that is not a void was calculated as the part where the conductive thread exists. FIG. 2 is an explanatory diagram showing the image analysis of the base sheet with fiber electrodes obtained in Example 2. FIG. 2(a) is an image obtained by converting a photograph taken from directly above the center of the embroidered portion of a base sheet with a fiber electrode into an 8-bit image, and FIG. 2(b) is an image showing the result of extracting void portions in order to calculate the porosity by image analysis, in which the portions 4 where the conductive threads exist are shown in white and the void portions 3 are shown in black.

(h)初期状態のインピーダンス
繊維電極の初期状態のインピーダンスは、ANSI/AAMI EC12:2000に準拠して測定を行った。具体的には以下の方法で測定を行った。実施例、比較例、及び参考例で作製した繊維電極付き基材シートをそれぞれ2枚用意した。1cm×1cmの正方形の刺繍部分(図1に示す凸型電極の上部の小さい正方形部分)に直径10mmのステンレス製の片面カシメ(端子)を取り付けた。その際、繊維電極表面側の金具は絶縁材で保護した。そして、2枚の繊維電極付き基材シートを刺繍部分が接合するように重ねて1対のサンプルを得た。そして、サンプルの上から100gの分銅を置いて圧力をかけた状態で、各繊維電極のカシメにワニ口クリップ型の測定用プローブ端子を接続し、23℃及び湿度40%の条件下で、10HzにおけるACインピーダンスを測定した。ACインピーダンスの測定には、インピーダンスアナライザ(日置電機製、IM3570)を用いた。5つのサンプルについてACインピーダンスを測定し、その平均値を繊維電極の初期状態のインピーダンスとした。
(h) Impedance in the initial state The impedance of the fiber electrode in the initial state was measured in accordance with ANSI/AAMI EC12:2000. Specifically, the measurement was performed by the following method. Two sheets of base material sheets with fiber electrodes prepared in the examples, comparative examples, and reference examples were prepared. A stainless steel one-sided rivet (terminal) with a diameter of 10 mm was attached to the embroidered part of a square of 1 cm x 1 cm (the small square part at the top of the convex electrode shown in Figure 1). At that time, the metal fittings on the surface side of the fiber electrode were protected with an insulating material. Then, two base material sheets with fiber electrodes were stacked so that the embroidered parts were joined to obtain a pair of samples. Then, a crocodile clip-type measurement probe terminal was connected to the rivet of each fiber electrode under pressure with a 100 g weight placed on top of the sample, and the AC impedance at 10 Hz was measured under conditions of 23 ° C. and 40% humidity. An impedance analyzer (HIOKI ELECTRIC CO., LTD., IM3570) was used to measure the AC impedance. The AC impedance was measured for the five samples, and the average value was taken as the impedance of the fiber electrode in its initial state.

(i)大気中に晒した後のインピーダンス
実施例、比較例、及び参考例で作製した繊維電極付き基材シートを23℃×55%RHの環境下で24時間放置した。その後、得られたサンプルを用いて前記(h)に記載の方法により、10HzにおけるACインピーダンスを測定した。4つのサンプルについてACインピーダンスを測定し、その平均値を繊維電極の大気中に晒した後のインピーダンスとした。
(i) Impedance after exposure to air The base sheet with fiber electrodes prepared in the Examples, Comparative Examples, and Reference Examples was left in an environment of 23°C x 55% RH for 24 hours. Thereafter, the AC impedance at 10 Hz was measured using the obtained samples by the method described in (h) above. The AC impedance was measured for four samples, and the average value was taken as the impedance of the fiber electrodes after exposure to air.

(j)洗濯50回後のインピーダンス
JIS L 1930:2014(繊維製品の家庭洗濯試験方法)のC4M法に基づいて、作製した繊維電極付き基材シートを50回洗濯してサンプルを得た。なお、乾燥方法はA法(つり干し乾燥)を採用した。得られたサンプルを用いて前記(h)に記載の方法により、10HzにおけるACインピーダンスを測定した。4つのサンプルについてACインピーダンスを測定し、その平均値を繊維電極の洗濯50回後のインピーダンスとした。
(j) Impedance after 50 washes Based on the C4M method of JIS L 1930:2014 (Home washing test method for textile products), the fabricated substrate sheet with fiber electrodes was washed 50 times to obtain a sample. The drying method was Method A (hang-dry). Using the obtained sample, the AC impedance at 10 Hz was measured by the method described in (h). The AC impedance was measured for four samples, and the average value was taken as the impedance of the fiber electrode after 50 washes.

<実施例1>
導電糸として、下記の芯糸と鞘糸を用意し、カバーリング撚糸機を用い、300回/m(S撚り)の条件で撚糸を行い、芯糸(1本)に鞘糸(2本)がカバーリングされた芯鞘複合撚糸を得た。次いで、得られた芯鞘複合撚糸を7本合撚して導電糸を得た。
Example 1
The following core yarn and sheath yarn were prepared as conductive yarns, and twisted at 300 turns/m (S twist) using a covering twisting machine to obtain a core-sheath composite twisted yarn in which one core yarn was covered with two sheath yarns. Seven of the obtained core-sheath composite twisted yarns were then twisted together to obtain a conductive yarn.

(芯鞘複合撚糸の構成)
芯糸:有機繊維Aとして、ポリエステルマルチフィラメント(55dtex/144f)1本
鞘糸:金属繊維として、タングステンの金属ヤーン(直径13μm)1本
鞘糸:有機繊維Bとして、ナイロン6マルチフィラメント(13dtex/7f)1本
(Configuration of core-sheath composite twisted yarn)
Core yarn: Organic fiber A, polyester multifilament (55 dtex/144 f) x 1 Sheath yarn: Metal fiber, tungsten metal yarn (diameter 13 μm) x 1 Sheath yarn: Organic fiber B, nylon 6 multifilament (13 dtex/7 f) x 1

(基材シート)
ポリエステル短繊維のニードルパンチ不織布(厚み1.19mm、目付240g/m2
(Base sheet)
Needle-punched nonwoven fabric made of polyester staple fibers (thickness 1.19 mm, basis weight 240 g/ m2 )

次に、本縫い部分及び下縫い部分に前記導電糸を用い、また、下糸(繊維電極の裏面に現れる糸)に前記芯糸に用いたポリエステルマルチフィラメント(有機繊維A)を用い、単頭刺繍機(タジマ工業社製、TMEZ-SC)を用いて、基材シートに下記の構成で刺繍を行い、図1に示す繊維電極(2cm×2cmの正方形と1cm×1cmの正方形からなる刺繍部分を有するもの)を形成して、繊維電極付き基材シートを作製した。
本縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=3mm、列間隔=1.2mm、オフセット値=0.77mm
下縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=2mm、列間隔=6mm、オフセットなし
下縫いと本縫いにおいて、導電糸は経方向と緯方向で直交(交差する角度90度)する。
Next, the conductive thread was used for the main stitching and understitching, and the polyester multifilament (organic fiber A) used for the core thread was used for the lower thread (the thread appearing on the back surface of the fiber electrode). A single-head embroidery machine (TMEZ-SC, manufactured by Tajima Industries Co., Ltd.) was used to embroider the base sheet in the following configuration to form the fiber electrode shown in Figure 1 (having an embroidered portion consisting of a 2 cm x 2 cm square and a 1 cm x 1 cm square), thereby producing a base sheet with a fiber electrode.
Main stitch: Stitch type = Tatami stitch, stitch length = 3 mm, row spacing = 1.2 mm, offset value = 0.77 mm
Understitch: Stitch type = tatami stitch, stitch length = 2 mm, row spacing = 6 mm, no offset. In the understitch and lockstitch, the conductive threads cross at right angles (90 degree intersecting angle) in the warp and weft directions.

<実施例2>
導電糸として、下記の芯糸と鞘糸を用意し、実施例1と同様にして芯鞘複合撚糸を得た。次いで、得られた芯鞘複合撚糸を5本合撚して導電糸を得た。
Example 2
The following core yarn and sheath yarn were prepared as conductive yarns, and a core-sheath composite twisted yarn was obtained in the same manner as in Example 1. Next, five of the obtained core-sheath composite twisted yarns were plyed together to obtain a conductive yarn.

(芯鞘複合撚糸の構成)
芯糸:有機繊維Aとして、ポリエステルマルチフィラメント(55dtex/144f)1本
鞘糸:金属繊維として、タングステンの金属ヤーン(直径13μm)1本
鞘糸:有機繊維Bとして、ナイロン6マルチフィラメント(13dtex/7f)1本
(Configuration of core-sheath composite twisted yarn)
Core yarn: Organic fiber A, polyester multifilament (55 dtex/144 f) x 1 Sheath yarn: Metal fiber, tungsten metal yarn (diameter 13 μm) x 1 Sheath yarn: Organic fiber B, nylon 6 multifilament (13 dtex/7 f) x 1

(基材シート)
ポリエステル短繊維のニードルパンチ不織布(厚み1.19mm、目付240g/m2
(Base sheet)
Needle-punched nonwoven fabric made of polyester staple fibers (thickness 1.19 mm, basis weight 240 g/ m2 )

次に、本縫い部分及び下縫い部分に前記導電糸を用いて、基材シートに下記の構成で刺繍を行ったこと以外は実施例1と同様にして、繊維電極付き基材シートを作製した。
本縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=3mm、列間隔=0.77mm、オフセット値=0.77mm
下縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=2mm、列間隔=6mm、オフセットなし
下縫いと本縫いにおいて、導電糸は経方向と緯方向で直交(交差する角度90度)する。
Next, a base sheet with a fiber electrode was produced in the same manner as in Example 1, except that the base sheet was embroidered in the following manner using the conductive thread in the main stitching and understitching.
Main stitch: Stitch type = Tatami stitch, stitch length = 3 mm, row spacing = 0.77 mm, offset value = 0.77 mm
Understitch: Stitch type = tatami stitch, stitch length = 2 mm, row spacing = 6 mm, no offset. In the understitch and lockstitch, the conductive threads cross at right angles (90 degree intersecting angle) in the warp and weft directions.

<実施例3>
吸水剤としてポリエステル系SR剤である「パラソルブPET2」(大原パラヂウム株式会社製)を水に添加(100ml当たり5g)して得られた水溶液中に、実施例2で作製した繊維電極付き基材シートを含浸させて、繊維電極の表面及び裏面に吸水剤を付着させた。次いで、100℃の乾燥機中で20分間乾燥させて、吸水加工が施された繊維電極付き基材シートを作製した。
Example 3
The base sheet with the fiber electrode prepared in Example 2 was impregnated in an aqueous solution obtained by adding a polyester-based SR agent "Parasorb PET2" (manufactured by Ohara Palladium Co., Ltd.) as a water absorbing agent to water (5 g per 100 ml), and the water absorbing agent was adhered to the front and back surfaces of the fiber electrode. Then, the base sheet with the fiber electrode that had been subjected to water absorption processing was prepared by drying for 20 minutes in a dryer at 100°C.

<実施例4>
導電糸として、下記の芯糸と鞘糸を用意し、カバーリング撚糸機を用い、300回/m(S撚り)の条件で撚糸を行い、芯糸(1本)に鞘糸(2本)がカバーリングされた芯鞘複合撚糸を得た。次いで、得られた芯鞘複合撚糸を5本合撚して導電糸を得た。
Example 4
The following core yarn and sheath yarn were prepared as conductive yarns, and twisted at 300 turns/m (S twist) using a covering twisting machine to obtain a core-sheath composite twisted yarn in which one core yarn was covered with two sheath yarns. Five of the obtained core-sheath composite twisted yarns were then twisted together to obtain a conductive yarn.

(芯鞘複合撚糸の構成)
芯糸:有機繊維Aとして、ポリエステルマルチフィラメント(55dtex/144f)1本
鞘糸:金属繊維として、タングステンの金属ヤーン(直径13μm)1本
鞘糸:有機繊維Bとして、ポリ乳酸フィラメント(33dtex/18f)1本
(Configuration of core-sheath composite twisted yarn)
Core yarn: Organic fiber A, polyester multifilament (55 dtex/144 f) x 1 Sheath yarn: Metal fiber, tungsten metal yarn (diameter 13 μm) x 1 Sheath yarn: Organic fiber B, polylactic acid filament (33 dtex/18 f) x 1

(基材シート)
ポリエステル短繊維のニードルパンチ不織布(厚み1.19mm、目付240g/m2
(Base sheet)
Needle-punched nonwoven fabric made of polyester staple fibers (thickness 1.19 mm, basis weight 240 g/ m2 )

次に、本縫い部分及び下縫い部分に前記導電糸を用い、また、下糸(繊維電極の裏面に現れる糸)に前記芯糸に用いたポリエステルマルチフィラメント(有機繊維A)を用い、単頭刺繍機(タジマ工業社製、TMEZ-SC)を用いて、基材シートに下記の構成で刺繍を行った。その後、公知の装置を用いて、導電糸中のポリ乳酸フィラメントをアルカリ溶出し、図1に示す繊維電極(2cm×2cmの正方形と1cm×1cmの正方形からなる刺繍部分を有するもの)を形成して、繊維電極付き基材シートを作製した。得られた繊維電極付き基材シートの繊維電極表面は、ポリ乳酸フィラメントが溶出されたことで、金属繊維の露出が多いものであった。
本縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=3mm、列間隔=0.8mm、オフセット値=0.77mm
下縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=2mm、列間隔=6mm、オフセットなし
下縫いと本縫いにおいて、導電糸は経方向と緯方向で直交(交差する角度90度)する。
Next, the conductive thread was used for the main stitching and understitching, and the polyester multifilament (organic fiber A) used for the core thread was used for the lower thread (thread appearing on the back surface of the fiber electrode), and embroidery was performed on the base sheet using a single-head embroidery machine (TMEZ-SC, manufactured by Tajima Industries Co., Ltd.) in the following configuration. Thereafter, the polylactic acid filaments in the conductive thread were alkaline-eluted using a known device, and the fiber electrode shown in FIG. 1 (having an embroidered portion consisting of a 2 cm x 2 cm square and a 1 cm x 1 cm square) was formed, thereby producing a base sheet with a fiber electrode. The surface of the fiber electrode of the obtained base sheet with a fiber electrode had a large amount of exposed metal fibers due to the elution of the polylactic acid filaments.
Main stitch: Stitch type = Tatami stitch, stitch length = 3 mm, row spacing = 0.8 mm, offset value = 0.77 mm
Understitch: Stitch type = tatami stitch, stitch length = 2 mm, row spacing = 6 mm, no offset. In the understitch and lockstitch, the conductive threads cross at right angles (90 degree intersecting angle) in the warp and weft directions.

<実施例5>
基材シートとして、下記の構成を有する積層体を用いたこと以外は実施例4と同様にして繊維電極付き基材シートを作製した。
(基材シート)
積層体:表面用編物、フィルム、裏面用編物がこの順番で積層された積層体(厚み0.755mm、目付284g/m2
表面用編物:ポリエチレンテレフタレート糸(75dtex72fil)からなる経編物
フィルム:ポリカーボネート系ポリウレタン樹脂からなるフィルム
裏面用編物:ポリエチレンテレフタレート糸(56dtex36fil)からなる経編物
Example 5
A base sheet with a fiber electrode was produced in the same manner as in Example 4, except that a laminate having the following configuration was used as the base sheet.
(Base sheet)
Laminate: A laminate in which a surface knitted fabric, a film, and a back knitted fabric are laminated in this order (thickness: 0.755 mm, basis weight: 284 g/ m2 )
Surface knit: Warp knit made of polyethylene terephthalate yarn (75 dtex 72 fil) Film: Film made of polycarbonate-based polyurethane resin Back knit: Warp knit made of polyethylene terephthalate yarn (56 dtex 36 fil)

<比較例1>
下記の金属メッキ糸を導電糸として用いた。
(金属メッキ糸)
Agメッキ糸(大阪電気工業社製、ODEX、78dtex/24f)
<Comparative Example 1>
The following metal-plated threads were used as conductive threads:
(Metal-plated thread)
Ag-plated thread (Osaka Electric Industry Co., Ltd., ODEX, 78dtex/24f)

次に、本縫い部分及び下縫い部分に前記導電糸を用いた以外は実施例2と同様にして、基材シートに下記の構成で刺繍を行い、繊維電極付き基材シートを作製した。
本縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=3mm、列間隔=0.77mm、オフセット値=0.77mm
下縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=2mm、列間隔=6mm、オフセットなし
下縫いと本縫いにおいて、導電糸は経方向と緯方向で直交(交差する角度90度)する。
Next, embroidery was performed on the base sheet in the following manner in the same manner as in Example 2, except that the conductive thread was used in the main stitching and understitching, to produce a base sheet with a fiber electrode.
Main stitch: Stitch type = Tatami stitch, stitch length = 3 mm, row spacing = 0.77 mm, offset value = 0.77 mm
Understitch: Stitch type = tatami stitch, stitch length = 2 mm, row spacing = 6 mm, no offset. In the understitch and lockstitch, the conductive threads cross at right angles (90 degree intersecting angle) in the warp and weft directions.

<参考例1>
導電糸に代えて、ポリエステルマルチフィラメント(55dtex/144f)を5本合撚した合撚糸を用意した。そして、本縫い部分及び下縫い部分に前記合撚糸を用い、また、基材シートとして実施例5で使用した積層体を用いた以外は実施例2と同様にして、基材シートに下記の構成で刺繍を行い、繊維電極付き基材シートを作製した。
本縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=3mm、列間隔=0.77mm、オフセット値=0.77mm
下縫い部分:ステッチの種類=タタミステッチ、ステッチ長=2mm、列間隔=6mm、オフセットなし
下縫いと本縫いにおいて、導電糸は経方向と緯方向で直交(交差する角度90度)する。
<Reference Example 1>
Instead of the conductive yarn, a ply-twisted yarn made by plying five polyester multifilaments (55 dtex/144f) was prepared. Then, the ply-twisted yarn was used in the main stitching and understitching, and the laminate used in Example 5 was used as the base sheet. In the same manner as in Example 2, except that, embroidery was performed on the base sheet with the following configuration, to produce a base sheet with a fiber electrode.
Main stitch: Stitch type = Tatami stitch, stitch length = 3 mm, row spacing = 0.77 mm, offset value = 0.77 mm
Understitch: Stitch type = tatami stitch, stitch length = 2 mm, row spacing = 6 mm, no offset. In the understitch and lockstitch, the conductive threads cross at right angles (90 degree intersecting angle) in the warp and weft directions.

<参考例2>
メッツ社製の心電図用電極「ブルーセンサー」(型番:SP-00-S)を使用した。
<Reference Example 2>
The electrocardiogram electrode "Blue Sensor" (model number: SP-00-S) manufactured by Metz was used.

実施例1~5、比較例1、及び参考例1で作製した繊維電極付き基材シートの構成及び物性を表1に示す。The structure and physical properties of the substrate sheets with fiber electrodes prepared in Examples 1 to 5, Comparative Example 1, and Reference Example 1 are shown in Table 1.

Figure 0007622303000001
Figure 0007622303000001

表1から明らかなように、実施例1~5で得られた繊維電極付き基材シートは、前記特徴(1)~(4)をすべて満足するものであるため、微弱な電気信号である生体信号を取得し得る優れた導電性能を有するとともに、さらに繰り返し使用しても導電性能の低下や変化が生じにくいものであった。また、実施例1~5で得られた繊維電極付き基材シートは、初期状態のインピーダンスに優れ、大気中に長時間晒された後、及び洗濯を繰り返した後においてもインピーダンス特性への影響が少ないものであった。また、導電糸を含まず、導電性を有さない参考例1との比較からも明らかなように、実施例1~5で得られた繊維電極付き基材シートの繊維電極は、優れた電気特性を有しており、生体用電極として実用可能なものであることがわかった。実施例1~5で得られた繊維電極付き基材シートは、厚さ指数Tについても、金属繊維を含有しない糸で刺繍部分を形成した参考例1と比較して大きな差はなく、また参考例2のゲル電極よりも小さく、柔軟性に優れるものであった。さらに、実施例1~5で得られた繊維電極付き基材シートの繊維電極は、空隙率が小さく、導電糸による刺繍部分が密に形成されていることがわかった。As is clear from Table 1, the base sheet with fiber electrode obtained in Examples 1 to 5 satisfies all of the above characteristics (1) to (4), and therefore has excellent conductive performance capable of acquiring biosignals, which are weak electrical signals, and is also unlikely to deteriorate or change in conductive performance even when used repeatedly. In addition, the base sheet with fiber electrode obtained in Examples 1 to 5 has excellent initial impedance, and has little effect on impedance characteristics even after long exposure to the atmosphere and repeated washing. In addition, as is clear from the comparison with Reference Example 1, which does not contain conductive thread and has no conductivity, the fiber electrodes of the base sheet with fiber electrode obtained in Examples 1 to 5 have excellent electrical properties and are practically usable as bioelectrodes. The base sheet with fiber electrode obtained in Examples 1 to 5 also had a thickness index T that was not significantly different from that of Reference Example 1, in which the embroidery part was formed with thread that did not contain metal fibers, and was smaller than the gel electrode of Reference Example 2, and had excellent flexibility. In addition, it was found that the fiber electrodes of the base sheet with fiber electrode obtained in Examples 1 to 5 had a small porosity and the embroidery part with conductive thread was densely formed.

一方、比較例1で得られた繊維電極付き基材シートは、繊維電極表面における表面抵抗値が大きく、導電性能が劣るものであり、インピーダンスについても、実施例1~5で得られた繊維電極付き基材シートと比較すると劣るものであった。また、比較例1で得られた繊維電極付き基材シートは、繰り返し使用した際に、金属メッキ糸表面の表面抵抗値が大きく、導電性能が劣るものであり、金属が一部剥離したことによって導電性能の低下が生じ、耐久性に劣るものであった。On the other hand, the substrate sheet with fiber electrodes obtained in Comparative Example 1 had a high surface resistance value on the surface of the fiber electrodes, poor electrical conductivity, and also had poor impedance compared to the substrate sheets with fiber electrodes obtained in Examples 1 to 5. Furthermore, when the substrate sheet with fiber electrodes obtained in Comparative Example 1 was used repeatedly, the surface resistance value of the metal-plated yarn surface was high, the electrical conductivity was poor, and the electrical conductivity was reduced due to partial peeling of the metal, resulting in poor durability.

1:基材シート
2:繊維電極(刺繍部分)
3:空隙部分(黒色)
4:導電糸が存在する部分(白色)
1: Base sheet 2: Fiber electrode (embroidery part)
3: Void area (black)
4: Part where conductive thread is present (white)

Claims (8)

基材シートと、導電糸を含む刺繍部分により構成される繊維電極とを含む繊維電極付き基材シートであって、下記特徴(1)~()をすべて満足する繊維電極付き基材シート。
(1)繊維電極表面における刺繍部分の大きさが0.1cm2以上である。
(2)導電糸が有機繊維と金属繊維とを含む複合糸である。
(3)刺繍部分に含まれる金属繊維の含有量が0.001~0.1g/cm2である。
(4)繊維電極表面における表面抵抗値が15Ω/cm2以下である。
(5)下記式で算出される厚み指数Tが4.0以下である。
厚み指数T=(T2-T1)/T1
(T1:繊維電極付き基材シートの厚み、T2:繊維電極を刺繍された導電糸の刺繍方向に対して垂直方向に、かつ繊維電極が対向するように半分に折った状態での繊維電極付き基材シートの最大厚み)
A base sheet with a fiber electrode comprising a base sheet and a fiber electrode constituted by an embroidered portion including a conductive thread, the base sheet with a fiber electrode satisfying all of the following characteristics (1) to ( 5 ):
(1) The size of the embroidered portion on the surface of the fiber electrode is 0.1 cm2 or more.
(2) The conductive yarn is a composite yarn containing organic fibers and metal fibers.
(3) The content of metal fibers in the embroidery portion is 0.001 to 0.1 g/ cm2 .
(4) The surface resistance of the fiber electrode surface is 15 Ω/cm 2 or less.
(5) The thickness index T calculated by the following formula is 4.0 or less.
Thickness index T=(T2-T1)/T1
(T1: thickness of the base sheet with fiber electrodes, T2: maximum thickness of the base sheet with fiber electrodes when folded in half in a direction perpendicular to the embroidery direction of the conductive thread on which the fiber electrodes are embroidered and so that the fiber electrodes face each other)
導電糸に含まれる金属繊維の太さが直径2~150μmである、請求項1に記載の繊維電極付き基材シート。 The substrate sheet with fiber electrodes according to claim 1, in which the metal fibers contained in the conductive yarn have a diameter of 2 to 150 μm. 繊維電極表面における摩擦試験30回後の表面抵抗値の変化量の絶対値が1Ω/cm2以下である、請求項1に記載の繊維電極付き基材シート。 2. The substrate sheet with fiber electrodes according to claim 1, wherein the absolute value of the change in surface resistance of the fiber electrode surface after 30 friction tests is 1 Ω/cm 2 or less. 繊維電極は、洗濯50回後の寸法保持率が85%以上である、請求項1に記載の繊維電極付き基材シート。 The substrate sheet with fiber electrodes according to claim 1, wherein the fiber electrodes have a dimensional retention rate of 85% or more after 50 washes. 刺繍部分における空隙率が18%以下である、請求項1に記載の繊維電極付き基材シート。 The substrate sheet with fiber electrodes according to claim 1, in which the porosity in the embroidered portion is 18% or less. 刺繍部分は、導電糸が交差するように配したステッチを有する、請求項1に記載の繊維電極付き基材シート。 The substrate sheet with fiber electrodes according to claim 1, wherein the embroidered portion has stitches in which conductive threads are arranged to cross each other. 繊維電極表面に吸水剤を有する、請求項1に記載の繊維電極付き基材シート。 The substrate sheet with fiber electrodes according to claim 1, which has a water absorbent on the surface of the fiber electrodes. 請求項1~のいずれかに記載の繊維電極付き基材シートを少なくとも一部に有する製品。
A product having at least a part thereof the substrate sheet with a fiber electrode according to any one of claims 1 to 7 .
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