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伸縮性起毛電極及びその製造方法 新技術説明会

国内特許コード P200017082
整理番号 2017003032
掲載日 2020年8月4日
出願番号 特願2018-564598
出願日 平成30年1月24日(2018.1.24)
国際出願番号 JP2018002107
国際公開番号 WO2018139483
国際出願日 平成30年1月24日(2018.1.24)
国際公開日 平成30年8月2日(2018.8.2)
優先権データ
  • 特願2017-011461 (2017.1.25) JP
発明者
  • 吉田 学
  • 延島 大樹
  • 栗原 一徳
  • 小林 健
  • 竹下 俊弘
出願人
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 伸縮性起毛電極及びその製造方法 新技術説明会
発明の概要 身体に押し当てられて生体信号を収集するための生体電極などに使用され得て伸縮性を有する伸縮性起毛電極及びその製造方法の提供。
伸縮性を有するシート体の表面を起毛させた起毛電極である。シート体(1)の表面に沿って追従して伸縮可能に与えられた樹脂層(2)と、樹脂層(2)にその一端部を挿入された挿入部を有する複数の導電性繊維(3)と、を含み、隣接する導電性繊維(3)同士が樹脂層(2)への非挿入部において電気的に接触し、且つ、導電性繊維(3)の与えられたシート体(1)の電極領域の導電率が面内等方となるような密度で前記樹脂層(2)に導電性繊維(3)が与えられている。かかる起毛電極は、静電スプレー法によって与えられ得る。
従来技術、競合技術の概要

凹凸のある物体の表面に押し当てて該物体との間で電流を流すことのできる可撓性を有するフレキシブル電極が知られている。かかるフレキシブル電極の1つとして、身体に押し当てられて生体信号を収集する計測電極としての生体電極がある。例えば、人体の胴体部に導電性シートからなる生体電極をその間に導電性ジェルを与えて押し当て、心電図などの生体信号が収集される。ここで導電性ジェルは胴体部と生体電極との間を電気的に埋めて微弱な電流を確実に計測できるようにするために用いられる。

ところで、過敏な皮膚のような場合、導電性ジェルを直接、該皮膚に接触させることは好まれず、また、ウエアラブル電極のような長時間に亘る使用用途の場合にあっても導電性ジェルを用いたくないとの要望がある。そこで、導電性ジェルを用いなくとも凹凸のある物体の表面に追従し生体の微弱電流を収集できるように、弾力性や伸縮性を有する電極基材を用い、又は、電極基材の表面に導電性繊維を植毛、起毛させることなどが提案されている。

例えば、特許文献1では、スポンジなどの弾力と厚みを有する保持部の周囲に導電性繊維からなる布などの導電性と柔軟性を有する検出部を与えた生体電極が開示されている。かかる生体電極は衣服の内側に設置され変形することで生体への密着性を高め得るが、伸縮性は有しない。一方、特許文献2では、伸縮性を有する布部材に対して導電性繊維からなる帯状電極を連続して不織布加工、織り加工、又は、編み加工により一体化させた生体電極が開示されている。かかる生体電極は、基材としての布部材は伸縮するが、帯状電極部分は伸縮しない。そこで、帯状電極に、例えば、特許文献3に開示されるような、導電性伸縮フィルムを用いることも考慮できる。

また、特許文献4では、シート体からなる電極ではないが脳波を収集するための生体電極として、導電性繊維からなる複数の接触子を起毛状態でベースから延出させた起毛電極を開示している。かかる電極は、ベースは伸縮しないが、接触子が柔軟に移動することで実質的に電極が伸縮することになる。

産業上の利用分野

本発明は、シート体の表面に導電性繊維を起毛させた起毛電極及びその製造方法に関し、特に、身体に押し当てられて生体信号を収集するための生体電極などに使用され得て伸縮性を有する伸縮性起毛電極及びその製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
伸縮性を有するシート体の表面を起毛させた起毛電極であって、
前記シート体の表面に沿って追従して伸縮可能に与えられた樹脂層と、前記樹脂層にその一端部を挿入された挿入部を有する複数の導電性繊維と、を含み、
隣接する前記導電性繊維同士が前記樹脂層への非挿入部において電気的に接触し、且つ、前記導電性繊維の与えられた前記シート体の電極領域の導電率が面内等方となるような密度で前記樹脂層に前記導電性繊維が与えられていることを特徴とする起毛電極。

【請求項2】
隣接し接点を有する前記導電性繊維同士は前記シート体の伸縮で前記接点を維持するよう前記シート体に対して傾斜することを特徴とする請求項1記載の起毛電極。

【請求項3】
前記導電性繊維は、前記非挿入部に対して前記挿入部の長さを小とすることを特徴とする請求項2記載の起毛電極。

【請求項4】
前記導電性繊維の前記非挿入部は、前記挿入部の2倍以上の長さであることを特徴とする請求項3記載の起毛電極。

【請求項5】
前記導電性繊維の長さが1mm以下であることを特徴とする請求項3記載の起毛電極。

【請求項6】
前記導電性繊維は繊維の表面に導電性のメッキを与えられた針状体であることを特徴とする請求項3記載の起毛電極。

【請求項7】
前記樹脂層は絶縁体であることを特徴とする請求項1記載の起毛電極。

【請求項8】
伸縮性を有するシート体の表面を起毛させた起毛電極の製造方法であって、
前記シート体の表面に沿って追従して伸縮可能に与えられた樹脂層と、前記樹脂層にその一端部を挿入された挿入部を有する複数の導電性繊維と、を含み、
前記シート体の前記表面に接着層を与える工程と、前記表面に向けて前記導電性繊維を飛翔させ前記接着層に一端部を挿入させて起毛させる起毛工程と、前記接着層を硬化させて前記樹脂層を与える硬化工程と、を含み、
隣接する前記導電性繊維同士が前記樹脂層への非挿入部において電気的に接触し、且つ、前記導電性繊維の与えられた前記シート体の電極領域の導電率が面内等方となるような密度に前記導電性繊維を与えることを特徴とする起毛電極の製造方法。

【請求項9】
前記起毛工程は、前記シート体をアースした電極に載置して静電スプレーガンとの間に電圧を印加した状態で、前記静電スプレーガンから帯電した導電性繊維を前記シート体に向けて噴霧する噴霧工程を含むことを特徴とする請求項8記載の起毛電極の製造方法。

【請求項10】
前記噴霧工程は、前記電圧を調整し、前記導電性繊維の前記非挿入部に対して前記挿入部の長さを小とすることを特徴とする請求項9記載の起毛電極の製造方法。

【請求項11】
前記噴霧工程は、前記導電性繊維の前記非挿入部を前記挿入部の2倍以上の長さであることを特徴とする請求項10記載の起毛電極の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 4C127LL02
  • 4C127LL22
  • 4C127LL30
画像

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JP2018564598thum.jpg
出願権利状態 公開


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