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JP5445733B2 - Ferrite composition - Google Patents
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JP5445733B2 - Ferrite composition - Google Patents

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Description

本発明は、フェライト組成物に関し、さらに詳しくは生体用電極に用いて好適なフェライト組成物に関する。   The present invention relates to a ferrite composition, and more particularly to a ferrite composition suitable for use in a biomedical electrode.

一般に、電気信号を測定するための電極としては、電気伝導性が高いことが必要であるため、金属製電極が用いられることが多い。   Generally, as an electrode for measuring an electric signal, a metal electrode is often used because it needs to have high electric conductivity.

一方、心電信号、筋電信号、脳波などの生体電気現象に伴い発生する電気信号を検出するために用いられる生体用電極等の特殊用途の電極では、人体への影響を考慮して、反応活性な金属電極は使用できない。   On the other hand, special purpose electrodes such as biomedical electrodes used to detect electrical signals generated by bioelectric phenomena such as electrocardiogram signals, myoelectric signals, and electroencephalograms react in consideration of effects on the human body. An active metal electrode cannot be used.

このような用途においては、化学的に安定であり、かつ、人体に害を及ぼさず、しかも、電気抵抗の低い材料から構成された電極が必要となる。   In such an application, an electrode made of a material that is chemically stable, does not harm the human body, and has low electrical resistance is required.

このような生体用電極として、たとえば、特許文献1には、酸化第二鉄と酸化ニッケルとが特定の組成範囲を有するフェライトからなる電極用材料が開示されている。   As such a living body electrode, for example, Patent Document 1 discloses an electrode material made of ferrite in which ferric oxide and nickel oxide have a specific composition range.

この電極材料によれば、電気抵抗が低いことが記載されている。しかしながら、実際に使用される際には、十分な機械的強度が必要とされるが、特許文献1に記載の電極では、このような要請を満足できるものであるかどうかは不明であった。
特開昭49−43876号公報
According to this electrode material, it is described that electric resistance is low. However, when it is actually used, sufficient mechanical strength is required, but it has been unclear whether or not the electrode described in Patent Document 1 can satisfy such a requirement.
JP 49-43876 A

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、人体に安全な元素から構成され、低電気抵抗であり、しかも、焼結体の欠けを抑制することができるフェライト組成物、およびこれを用いてなる生体用電極を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of such a situation, is composed of an element safe for the human body, has a low electrical resistance, and can suppress the chipping of the sintered body, and uses the same. An object of the present invention is to provide a living body electrode.

本発明者らは、上記目的を達成するために鋭意検討を行った結果、フェライト組成物のスピネル構造中においてFe2+を特定の範囲で過剰に存在させることで、電気抵抗を低くし、しかも、焼結体の欠け(チッピング)を改善できることを見出し、本発明を完成するに到った。 The present inventors have made intensive studies in order to achieve the above object, the presence in the over-over - the Fe 2+ in the spinel structure of the ferrite composition in a specific range, to lower the electrical resistance, yet The present inventors have found that chipping (chipping) of the sintered body can be improved and have completed the present invention.

すなわち、本発明のフェライト組成物は、
Fe:60〜90モル%およびMO(ただし、Mは、Ni、Mg、CuおよびZnから選ばれる少なくとも1つ):10〜40モル%、を含み、スピネル構造を有するフェライト組成物であって、
前記スピネル構造中に存在するFe2+イオンの存在割合を、FeO量として換算した場合に、下記の式を満足することを特徴とする。
b≧0.630×a−30.7 …式
ただし、式中、a:Fe(モル%)、b:FeO量(重量%)である。
That is, the ferrite composition of the present invention is
Fe 2 O 3 : 60 to 90 mol% and MO (wherein M is at least one selected from Ni, Mg, Cu and Zn): 10 to 40 mol%, and a ferrite composition having a spinel structure There,
When the ratio of Fe 2+ ions present in the spinel structure is converted as the amount of FeO, the following formula is satisfied.
b ≧ 0.630 × a-30.7 Formula where a: Fe 2 O 3 (mol%) and b: FeO amount (% by weight).

なお、上記のFeO量は、上記のフェライト組成物に存在しているFeOの含有量ではなく、フェライト組成物が有するスピネル構造中に存在するFe2+の量をFeO量として換算したものである。 The amount of FeO is not the content of FeO present in the ferrite composition, but the amount of Fe 2+ present in the spinel structure of the ferrite composition is converted as the amount of FeO.

本発明では、人体に安全な元素から構成されている上記のフェライト組成物において、上記式を満足するように、過剰な割合でFe2+をスピネル構造中に存在させることで、電気抵抗を低くすることができ、さらには、過剰焼結を抑制できるため、焼結体の欠けを効果的に抑制することができる。 In the present invention, in the above ferrite composition and a secure element in the human body, so as to satisfy the above expression, the presence in the spinel structure in Fe 2+ by excessive over - a ratio, low electrical resistance Furthermore, since excessive sintering can be suppressed, chipping of the sintered body can be effectively suppressed.

好ましくは、前記MO全体に対するNiOの比率が、モル換算で、50%以上である。このようにすることで、上述の効果に加え、焼結体表面に発生するヒビを効果的に抑制することができる。その結果、良好な外観を有する焼結体を得ることができると共に、焼結体の表面抵抗を安定にすることができるため、品質が改善される。   Preferably, the ratio of NiO to the entire MO is 50% or more in terms of mole. By doing in this way, the crack which generate | occur | produces on the sintered compact surface can be effectively suppressed in addition to the above-mentioned effect. As a result, a sintered body having a good appearance can be obtained, and the surface resistance of the sintered body can be stabilized, so that the quality is improved.

本発明によれば、上記のいずれかのフェライト組成物を電極として有する生体用電極が提供される。   According to the present invention, a biological electrode having any one of the above ferrite compositions as an electrode is provided.

本発明のフェライト組成物において、Fe2+量をFeO量に換算して上記の範囲としている。このようなフェライト組成物は、スピネル構造中に過剰なFe2+が存在している。そして、スピネル構造において、Fe2+とFe3+とが混在していることにより、これらのイオン間で伝導電子のやりとりを行うことで、伝導電子の移動が容易となり、電気抵抗を低くすることができる。さらには、Fe2+の存在割合が多いほど、過剰焼結による焼結体の硬化を抑制することができる。その結果、焼結体の欠け(チッピング)が少なくなり、焼結体を所望の形状に加工することが容易となる。 In the ferrite composition of the present invention, the amount of Fe 2+ is converted to the amount of FeO and is in the above range. Such ferrite compositions, excessive over - such Fe 2+ is present in the spinel structure. In addition, since Fe 2+ and Fe 3+ are mixed in the spinel structure, the conduction electrons can be easily transferred and the electrical resistance can be reduced by exchanging the conduction electrons between these ions. . Furthermore, the larger the proportion of Fe 2+, the more the hardening of the sintered body due to oversintering can be suppressed. As a result, chipping (chipping) of the sintered body is reduced, and it becomes easy to process the sintered body into a desired shape.

さらには、MO全体に対するNiOの比率を上記の範囲とすることで、焼結体表面に発生するヒビを抑制することができる。その結果、外観が良好な焼結体が得られると共に、焼結体の表面抵抗を安定させることができ、品質改善につながる。   Furthermore, the crack which generate | occur | produces on the sintered compact surface can be suppressed by making the ratio of NiO with respect to the whole MO into said range. As a result, a sintered body having a good appearance can be obtained, and the surface resistance of the sintered body can be stabilized, leading to quality improvement.

本発明のフェライト組成物は、人体に安全な元素から構成され、低電気抵抗と耐チッピング性とを両立しているため、心電信号や筋電信号などの生体電気信号を検出するための電極に好適に用いることができる。また、焼結体の表面抵抗が安定しているため、品質が改善される。本発明の生体用電極によれば、焼結体の欠けた破片の人体への付着や、欠けた面による人体への損傷を防ぐことができる。   The ferrite composition of the present invention is composed of elements that are safe for the human body, and has both low electrical resistance and chipping resistance. Therefore, it is an electrode for detecting bioelectric signals such as electrocardiogram signals and myoelectric signals. Can be suitably used. Moreover, since the surface resistance of the sintered body is stable, the quality is improved. According to the biomedical electrode of the present invention, it is possible to prevent debris lacking the sintered body from adhering to the human body and damage to the human body due to the chipped surface.

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図1は、本発明の実施例および比較例において、Fe量と、測定されたFeO量と、の関係を示すグラフ、
図2は、本発明の実施例および比較例において、Fe量と、電気抵抗と、の関係を示すグラフ、
図3は、本発明の実施例および比較例において、Fe量と、欠け重量変化率と、の関係を示すグラフ、
図4は、本発明の実施例についてのX線回折チャートである。
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments shown in the drawings.
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of Fe 2 O 3 and the measured amount of FeO in Examples and Comparative Examples of the present invention,
FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of Fe 2 O 3 and the electrical resistance in Examples and Comparative Examples of the present invention,
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of Fe 2 O 3 and the rate of change in chipping weight in Examples and Comparative Examples of the present invention,
FIG. 4 is an X-ray diffraction chart for an embodiment of the present invention.

フェライト組成物
本発明のフェライト組成物は、Feと、MO(ただし、Mは、Ni、Mg、CuおよびZnから選ばれる少なくとも1つ)と、を含み、スピネル構造を有している。
Ferrite composition The ferrite composition of the present invention includes Fe 2 O 3 and MO (wherein M is at least one selected from Ni, Mg, Cu and Zn) and has a spinel structure. .

Feは、60〜90モル%、好ましくは70〜80モル%の割合で含有されている。本発明では、Fe量をa(モル%)とする。すなわち、60≦a≦90である。 Fe 2 O 3 is 60 to 90 mol%, preferably is contained in a proportion of 70 to 80 mol%. In the present invention, the amount of Fe 2 O 3 is a (mol%). That is, 60 ≦ a ≦ 90.

また、残部は、実質的に、MO(ただし、Mは、Ni、Mg、CuおよびZnから選ばれる少なくとも1つ)から構成され、好ましくはMO全体に対するNiOの比率が、モル換算で、50%以上であり、より好ましくは70%以上、特に好ましくは75%以上である。たとえば、MOがフェライト組成物中に40モル%含有されている場合には、NiOがフェライト組成物中に20モル%以上含有されていることが好ましい。   The balance is substantially composed of MO (where M is at least one selected from Ni, Mg, Cu and Zn), and preferably the ratio of NiO to the entire MO is 50% in terms of mole. Or more, more preferably 70% or more, and particularly preferably 75% or more. For example, when MO is contained in the ferrite composition at 40 mol%, it is preferable that NiO is contained in the ferrite composition at 20 mol% or more.

Feの含有量が少なすぎる(MOの含有量が多すぎる)と、後述するFe2+の生成が少なくなるため電気抵抗が高くなってしまうと共に、過剰焼結により硬化しやすいため焼結体の欠けが多くなってしまい加工性に乏しい傾向にある。 When the content of Fe 2 O 3 is too small (the content of MO is too large), the generation of Fe 2+ described later is reduced, resulting in an increase in electrical resistance and sintering due to excessive sintering. There is a tendency that the chip of the body increases and the processability is poor.

一方、Feの含有量が多すぎる(MOの含有量が少なすぎる)と、スピネル構造が不安定となり、高抵抗の不純物相が生成してしまうため電気抵抗が高くなると共に、不純物相が欠けの原因となるため加工性に乏しい傾向にある。 On the other hand, if the Fe 2 O 3 content is too high (the MO content is too low), the spinel structure becomes unstable, and a high-resistance impurity phase is generated. Tends to cause chipping, so that the workability tends to be poor.

また、MO全体に対するNiOの比率が上記の範囲を満足することで、焼結体表面に発生するヒビを効果的に抑制することができる。その結果、焼結体の表面抵抗を安定にすることができ、品質が改善される。   Moreover, the crack which generate | occur | produces on the sintered compact surface can be effectively suppressed because the ratio of NiO with respect to the whole MO satisfies said range. As a result, the surface resistance of the sintered body can be stabilized, and the quality is improved.

これは、MO中のMとして選ばれる金属元素の中で、Niイオンのイオン半径が、Feイオンのイオン半径に最も近いためであると考えられる。すなわち、本発明のフェライト組成物にNiOが含まれた場合、スピネル構造における熱膨張の度合いが最も緩やかであると考えられ、結晶の微細構造の乱れに対しても強い。そのため、焼成時において、熱膨張の差に起因するヒビを抑制することができると考えられる。   This is considered to be because the ion radius of Ni ions is the closest to the ion radius of Fe ions among the metal elements selected as M in MO. That is, when NiO is contained in the ferrite composition of the present invention, the degree of thermal expansion in the spinel structure is considered to be the slowest, and it is strong against disturbance of the fine structure of the crystal. Therefore, it is considered that cracks due to the difference in thermal expansion can be suppressed during firing.

なお、本発明のフェライト組成物は、上記の成分の他に、不可避的不純物元素が含まれていても良い。具体的には、MnO、SiO、CaOなどが挙げられる。 The ferrite composition of the present invention may contain inevitable impurity elements in addition to the above components. Specifically, MnO, etc. SiO 2, CaO and the like.

本発明では、上記のフェライト組成物の焼結体においてFe2+を特定量存在させることに特徴がある。すなわち、Fe量をa(モル%)、Fe2+をFeOとして換算した量をb(重量%)とした場合に、下記式を満足する。
b≧0.630×a−30.7 …式
The present invention is characterized in that a specific amount of Fe 2+ is present in the sintered body of the above ferrite composition. That is, when the amount of Fe 2 O 3 converted to a (mol%) and Fe 2+ converted to FeO is b (wt%), the following formula is satisfied.
b ≧ 0.630 × a-30.7 Formula

なお、上記式は、FeO量とFe量との関係式となっているが、これは測定上の便宜のため、Fe2+の存在量をFeO量として定量化しているだけであり、本発明のフェライト組成物中にFeOが存在していることを意味するのではない。むしろ、本発明のフェライト組成物においては、FeOは存在せず、Fe2+は、スピネル構造中に存在していることが本発明者らにより確認されている。 Incidentally, the above formula, although a relationship between the FeO content and the amount of Fe 2 O 3, which for convenience of measurement, only quantifies the abundance of Fe 2+ as FeO amount, It does not mean that FeO is present in the ferrite composition of the present invention. Rather, it has been confirmed by the present inventors that FeO is not present in the ferrite composition of the present invention, and Fe 2+ is present in the spinel structure.

本発明のフェライト組成物は、Fe3+ ・M2+O(M=Ni2+,Mg2+,Cu2+,Zn2+)と表され、スピネル構造を有しているが、FeとMOとが1:1の組成ではなく、Feリッチの組成となっている。そのため、Fe3+の一部が還元され、Fe2+として存在することとなる。 The ferrite composition of the present invention is expressed as Fe 3+ 2 O 3 .M 2+ O (M = Ni 2+ , Mg 2+ , Cu 2+ , Zn 2+ ) and has a spinel structure, but Fe 2 O 3 and The MO is not a 1: 1 composition but an Fe-rich composition. Therefore, a part of Fe 3+ is reduced and exists as Fe 2+ .

このFe2+量は、FeとMOの含有量から化学量論的に求められる本発明においては、上記の式を満足することにより、多くのFe2+がスピネル構造中に存在している。 The amount of Fe 2+ is determined stoichiometrically from the contents of Fe 2 O 3 and MO . In the present invention, by satisfying the above formula, many Fe 2+ is present in the spinel structure.

そのため、スピネル構造において、混在しているFe2+とFe3+との間で、伝導電子のやりとりが起こりやすくなり、伝導電子の移動が容易となる。その結果、電気抵抗を低くすることができる。 Therefore, in the spinel structure, conduction electrons are easily exchanged between the mixed Fe 2+ and Fe 3+, and the conduction electrons are easily moved. As a result, the electrical resistance can be lowered.

具体的には、本実施形態のフェライト組成物によれば、電気抵抗を好ましくは1.0×10−1Ω・cm以下、より好ましくは1.0×10−2Ω・cm以下とすることができる。 Specifically, according to the ferrite composition of the present embodiment, the electric resistance is preferably 1.0 × 10 −1 Ω · cm or less, more preferably 1.0 × 10 −2 Ω · cm or less. Can do.

また、Fe2+がスピネル構造中に存在することで、過剰焼結により焼結体が硬くなりすぎてもろくなってしまうことを抑制することができる。 Further, the presence of Fe 2+ in the spinel structure can suppress brittleness even if the sintered body becomes too hard due to excessive sintering.

なお、過剰なFe2+が存在することにより、フェライト組成物における価数の不均衡が生じるが、これはスピネル構造内の酸素イオンの欠陥、過剰な陽イオンの配置により補償されていると考えられる。 The presence of excess Fe 2+ causes a valence imbalance in the ferrite composition, which is considered to be compensated for by defects in oxygen ions in the spinel structure and the arrangement of excess cations. .

以上より、Fe2+量が上記式を満足するように存在することで、本発明のフェライト組成物の電気抵抗を低くすることができ、しかも、耐欠け性に優れたフェライト組成物が得られる。さらに、MO全体におけるNiOの比率を上記の範囲にすることで、焼成時に発生する焼結体のヒビを抑制することができる。このようなフェライト組成物は、特に生体用電極として好適に用いることができる。 From the above, when the Fe 2+ content satisfies the above formula, the electrical resistance of the ferrite composition of the present invention can be lowered, and a ferrite composition having excellent chipping resistance can be obtained. Furthermore, the crack of the sintered compact which generate | occur | produces at the time of baking can be suppressed by making the ratio of NiO in the whole MO into said range. Such a ferrite composition can be particularly suitably used as a biological electrode.

なお、Fe2+量は後述するように焼成条件により制御することができ、本発明では、Fe2+量は価数分析によりFeO量に換算されて測定される。具体的には、重クロム酸カリウム酸化還元滴定法により測定することができる。 In addition, the amount of Fe 2+ can be controlled by firing conditions as will be described later, and in the present invention, the amount of Fe 2+ is measured by being converted to the amount of FeO by valence analysis. Specifically, it can be measured by a potassium dichromate redox titration method.

フェライト組成物の製造方法
以下、本実施形態のフェライト組成物の製造方法について具体的に説明する。
Method for Producing Ferrite Composition Hereinafter, the method for producing the ferrite composition of the present embodiment will be specifically described.

まず、出発原料として、Fe、NiO、MgO、CuO、ZnOあるいは、焼成後にこれらの酸化物となる原料を準備する。次に、準備した原料を、焼成後に上記の組成範囲となるように秤量して混合し、原料混合物を得る。混合法としては、たとえば、ボールミルを用いる湿式混合が挙げられる。なお、平均粒径が0.1〜3μmの出発原料を用いることが好ましい。 First, as a starting material, Fe 2 O 3 , NiO, MgO, CuO, ZnO, or a material that becomes these oxides after firing is prepared. Next, the prepared raw materials are weighed and mixed so as to be in the above composition range after firing to obtain a raw material mixture. Examples of the mixing method include wet mixing using a ball mill. It is preferable to use a starting material having an average particle size of 0.1 to 3 μm.

なお、このときに、不可避的不純物が含まれてもよいが、フェライト組成物100質量%に対して、3質量%以下であることが好ましい。   At this time, inevitable impurities may be contained, but it is preferably 3% by mass or less with respect to 100% by mass of the ferrite composition.

次に、原料混合物の仮焼きを行い、仮焼き材料を得る。仮焼きは、原料の熱分解、成分の均質化、フェライトの生成、焼結による超微粉の消失と適度の粒子サイズへの粒成長を起こさせ、原料混合物を後工程に適した形態に変換するために行われる。こうした仮焼きは、好ましくは800〜1100℃の温度で、通常1〜3時間程度行う。仮焼きは、大気(空気)中で行ってもよく、大気中よりも酸素分圧が高い雰囲気で行っても良い。   Next, the raw material mixture is calcined to obtain a calcined material. Calcining causes thermal decomposition of raw materials, homogenization of ingredients, formation of ferrite, disappearance of ultrafine powder due to sintering and grain growth to an appropriate particle size, and converts the raw material mixture into a form suitable for the subsequent process. Done for. Such calcination is preferably performed at a temperature of 800 to 1100 ° C. for about 1 to 3 hours. The calcination may be performed in the atmosphere (air) or may be performed in an atmosphere having a higher oxygen partial pressure than in the atmosphere.

次に、仮焼き材料の粉砕を行い、粉砕材料を得る。粉砕は、仮焼き材料の凝集をくずして適度の焼結性を有する粉体を製造するために行われる。本実施形態では、ボールミルを用いて湿式粉砕を行う。湿式粉砕は、仮焼き材料の平均粒径が、好ましくは0.5〜2μm程度となるまで行う。   Next, the calcined material is pulverized to obtain a pulverized material. The pulverization is performed in order to produce a powder having appropriate sinterability by destroying the aggregation of the calcined material. In this embodiment, wet pulverization is performed using a ball mill. The wet pulverization is performed until the average particle size of the calcined material is preferably about 0.5 to 2 μm.

次に、粉砕材料の造粒(顆粒)を行い、造粒物を得る。造粒は、粉砕材料を適度な大きさの凝集粒子とし、成形に適した形態に変換するために行われる。こうした造粒法としては、たとえば、加圧造粒法やスプレードライ法などが挙げられる。スプレードライ法は、粉砕材料に、ポリビニルアルコールなどの通常用いられる結合剤を加えた後、スプレードライヤー中で霧化し、乾燥する方法である。   Next, the pulverized material is granulated (granular) to obtain a granulated product. The granulation is performed in order to convert the pulverized material into aggregated particles having an appropriate size and convert it into a form suitable for molding. Examples of such a granulation method include a pressure granulation method and a spray drying method. The spray drying method is a method in which a commonly used binder such as polyvinyl alcohol is added to the pulverized material, and then atomized in a spray dryer and dried.

次に、造粒物を所定形状に成形し、成形体を得る。造粒物の成形としては、たとえば、乾式成形、湿式成形、押出成形などが挙げられる。乾式成形法は、造粒物を、金型に充填して圧縮加圧(プレス)することにより行う成形法である。成形体の形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜決定すればよい。   Next, the granulated product is molded into a predetermined shape to obtain a molded body. Examples of the molding of the granulated product include dry molding, wet molding, and extrusion molding. The dry molding method is a molding method in which a granulated product is filled in a mold and compressed and pressed (pressed). The shape of the molded body is not particularly limited, and may be appropriately determined according to the application.

次に、成形体の本焼成を行い、焼結体(本実施形態のフェライト組成物)を得る。本焼成は、多くの空隙を含んでいる成形体の粉体粒子間に、融点以下の温度で粉体が凝着する焼結を起こさせ、緻密な焼結体を得るために行われる。   Next, the compact is fired to obtain a sintered body (the ferrite composition of the present embodiment). This firing is performed in order to obtain a dense sintered body by causing sintering in which the powder adheres at a temperature below the melting point between the powder particles of the molded body containing many voids.

本実施形態では、本焼成は、好ましくは1350℃以上、より好ましくは1400℃以上の温度で、かつ、酸素濃度を好ましくは1ppm以下、より好ましくは0.1ppm以下とする雰囲気下で行うことが好ましい。すなわち、焼成温度および酸素濃度の両方が上記の範囲内にあることで、上述の式を満足するFe2+を焼結体のスピネル構造中に生成させることが容易となる。なお、焼成温度の上限は1500℃である。 In the present embodiment, the main calcination is preferably performed at a temperature of 1350 ° C. or higher, more preferably 1400 ° C. or higher, and in an atmosphere with an oxygen concentration of preferably 1 ppm or less, more preferably 0.1 ppm or less. preferable. That is, it becomes easy to produce | generate Fe2 + which satisfies the above-mentioned formula in the spinel structure of a sintered compact by having both a calcination temperature and oxygen concentration in said range. The upper limit of the firing temperature is 1500 ° C.

その他の焼成条件としては、焼成温度における保持時間は、通常2〜5時間程度行う。また、昇温速度を好ましくは100〜200℃/時間、冷却速度を好ましくは100〜300℃/時間とする。   As other firing conditions, the holding time at the firing temperature is usually about 2 to 5 hours. Further, the rate of temperature rise is preferably 100 to 200 ° C./hour, and the cooling rate is preferably 100 to 300 ° C./hour.

このようにして得られたフェライト組成物は、用途に応じて、所定形状に加工され、好ましくは生体電極用電極素子とされる。その後、リード端子や保護カバーなどを取り付け、好ましくは生体用電極に使用される。   The ferrite composition thus obtained is processed into a predetermined shape according to the use, and is preferably used as a bioelectrode electrode element. Then, a lead terminal, a protective cover, etc. are attached, Preferably it uses for a biomedical electrode.

以上、本発明の実施形態について説明してきたが、本発明は、上述した実施形態に何等限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々に改変することができる。   As mentioned above, although embodiment of this invention has been described, this invention is not limited to the embodiment mentioned above at all, and can be variously modified within the range which does not deviate from the summary of this invention.

上述した実施形態では、本発明に係るフェライト組成物を生体用電極に好適に用いられることを述べたが、本発明に係るフェライト組成物は、生体用電極に限定されず、たとえば、めっき用電極などに適用することができる。   In the above-described embodiment, it has been described that the ferrite composition according to the present invention is suitably used for a biomedical electrode. However, the ferrite composition according to the present invention is not limited to a biomedical electrode, for example, a plating electrode. Etc.

以下、本発明を、さらに詳細な実施例に基づき説明するが、本発明は、これら実施例に限定されない。   Hereinafter, although this invention is demonstrated based on a more detailed Example, this invention is not limited to these Examples.

実施例1
まず、出発原料として、Fe 、NiOを用意した。次に、用意された各出発原料の粉末を、表1に示す組成となるように秤量した後、ボールミルで5時間湿式混合して原料混合物を得た。次に、得られた原料混合物を、空気中において900℃で2時間仮焼して仮焼き材料とした後、ボールミルで20時間湿式粉砕して粉砕材料を得た。次に、この粉砕材料を乾燥した後、該粉砕材料100重量%に、バインダーとしてのポリビニルアルコールを1.0重量%添加して造粒して造粒物とし、これを、100kPaの圧力で加圧成形して成形体を得た。次に、これら各成形体を、表1に示す温度および雰囲気で2時間焼成して、焼結体を得た。なお、表1の窒素雰囲気とは、窒素が99.999%(酸素濃度1ppm以下)の雰囲気を示している。
Example 1
First, Fe 2 O 3 and NiO were prepared as starting materials. Next, each prepared starting material powder was weighed so as to have the composition shown in Table 1, and then wet mixed by a ball mill for 5 hours to obtain a raw material mixture. Next, the obtained raw material mixture was calcined in air at 900 ° C. for 2 hours to obtain a calcined material, and then wet pulverized with a ball mill for 20 hours to obtain a pulverized material. Next, after drying the pulverized material, 1.0% by weight of polyvinyl alcohol as a binder was added to 100% by weight of the pulverized material, and granulated to obtain a granulated product, which was added at a pressure of 100 kPa. A compact was obtained by pressure molding. Next, each of these molded bodies was fired at the temperature and atmosphere shown in Table 1 for 2 hours to obtain a sintered body. In addition, the nitrogen atmosphere in Table 1 indicates an atmosphere in which nitrogen is 99.999% (oxygen concentration is 1 ppm or less).

次いで、得られた焼結体について、FeO量(Fe2+量)を以下に示す価数分析法により測定した。 Subsequently, about the obtained sintered compact, the amount of FeO (Fe2 + amount) was measured by the valence analysis method shown below.

試料各0.1gを窒素ガス気流中でシュウ酸およびリン酸で加熱分解し、冷却後にジフェニルアミンスルホン酸ナトリウムを指示薬として加え、重クロム酸カリウム標準溶液で酸化還元滴定を行うことにより、FeO量の定量分析を行った。結果を表1および図1に示す。   Each sample of 0.1 g was thermally decomposed with oxalic acid and phosphoric acid in a nitrogen gas stream, and after cooling, sodium diphenylaminesulfonate was added as an indicator, and oxidation-reduction titration was performed with a potassium dichromate standard solution. Quantitative analysis was performed. The results are shown in Table 1 and FIG.

Figure 0005445733
Figure 0005445733

表1および図1より、焼成温度が高くなるほど、あるいは、焼成雰囲気の還元性が高くなるほど、FeO量、すなわちFe2+量が増えていることが確認できる。図1において、試料番号1〜5は、本発明の式よりも上に位置しており、本発明の範囲内となっている。したがって、窒素雰囲気中(N:99.999%)で焼成することにより、測定されるFeO量が多くなり、本願発明の範囲を満足することが分かる。 From Table 1 and FIG. 1, it can be confirmed that the amount of FeO, that is, the amount of Fe 2+ increases as the firing temperature increases or the reducibility of the firing atmosphere increases. In FIG. 1, sample numbers 1-5 are located above the formula of the present invention and are within the scope of the present invention. Therefore, it can be seen that by firing in a nitrogen atmosphere (N 2 : 99.999%), the amount of FeO to be measured is increased and the range of the present invention is satisfied.

一方、試料番号6〜13は、本発明の式よりも下に位置しており、本発明の範囲外となっていることが確認できる。なお、図1において、白い四角で示した点は、特許文献1に記載された焼成条件(1350℃−2%O)で焼成した試料(試料番号6〜8)である。 On the other hand, sample numbers 6 to 13 are located below the formula of the present invention, and it can be confirmed that they are outside the scope of the present invention. In FIG. 1, indicated points in a white square, a sample was calcined at described in Patent Document 1 a firing condition (1350 ℃ -2% O 2) ( Sample No. 6-8).

また、得られた焼結体について電気抵抗および欠け重量変化率の特性評価を行った。電気抵抗については、焼結体の両面にIn−Gaを塗布し、電気抵抗測定計を用いた二端子法により測定した。電気抵抗は1.0×10−1Ω・cm以下を良好とした。結果を表2および図2に示す。 Further, the obtained sintered body was evaluated for the characteristics of electric resistance and chipping weight change rate. About electrical resistance, In-Ga was apply | coated to both surfaces of the sintered compact, and it measured by the two-terminal method using the electrical resistance meter. The electric resistance was set to 1.0 × 10 −1 Ω · cm or less. The results are shown in Table 2 and FIG.

欠け重量変化率については、焼結体をボールミルに投入し、3分間回転させた後の焼結体の重量の減少分を測定することで求めた。欠け重量変化率は0.3%以下を良好とした。結果を表2および図3に示す。欠け重量変化率が小さいほど、焼結体の欠けを少なくすることができる。   The chip weight change rate was determined by measuring the decrease in the weight of the sintered body after the sintered body was put into a ball mill and rotated for 3 minutes. The chip weight change rate was 0.3% or less. The results are shown in Table 2 and FIG. As the chip weight change rate is smaller, the chip of the sintered body can be reduced.

さらに、得られた焼結体に対して、X線回折を行った。X線回折は、X線源にCu−Kα線を用い、その測定条件は、電圧50kV、電流30mAで、2θ=20°〜80°の範囲を、ステップ幅0.02°、計数時間0.5secであった。   Furthermore, X-ray diffraction was performed on the obtained sintered body. X-ray diffraction uses Cu-Kα rays as an X-ray source. The measurement conditions are a voltage of 50 kV and a current of 30 mA, a range of 2θ = 20 ° to 80 °, a step width of 0.02 °, and a counting time of 0. It was 5 seconds.

Figure 0005445733
Figure 0005445733

表2および図2より、Fe含有量が本願発明の範囲であり、かつ、窒素雰囲気中1350℃以上で焼成した試料は、電気抵抗率を低くできることが確認できる。これは、表1および図1より、焼結体中に生成したFe2+量が本発明の範囲内となっており、Fe2+が電気伝導に寄与しているためであると考えられる。 From Table 2 and FIG. 2, it can be confirmed that the Fe 2 O 3 content is within the range of the present invention and the sample fired at 1350 ° C. or higher in a nitrogen atmosphere can have a low electrical resistivity. From Table 1 and FIG. 1, this is considered to be because the amount of Fe 2+ generated in the sintered body is within the scope of the present invention, and Fe 2+ contributes to electrical conduction.

一方、1350℃−2%Oの条件で焼成した試料については、Fe2+量が本発明の範囲内となっていないため、電気抵抗率を小さくできないこと、すなわち、特許文献1に記載の試料では本願発明の効果が得られないことが確認できる。 On the other hand, for the sample fired under the condition of 1350 ° C.−2% O 2 , the Fe 2+ amount is not within the scope of the present invention, so that the electrical resistivity cannot be reduced, that is, the sample described in Patent Document 1 Then, it can confirm that the effect of this invention is not acquired.

また、表2および図3より、Fe含有量が本願発明の範囲であり、かつ、窒素雰囲気中1350℃以上で焼成した試料は、Fe2+量が本発明の範囲内となっているため、欠け重量変化率についても低くできることが確認できる。
一方、1350℃−2%Oの条件で焼成した試料については、Fe2+量が本発明の範囲内となっていないため、欠け重量変化率を小さくできないこと、すなわち、特許文献1に記載の試料では本願発明の効果が得られないことが確認できる。
Moreover, from Table 2 and FIG. 3, the Fe 2 O 3 content is within the range of the present invention, and the sample that is fired at 1350 ° C. or higher in the nitrogen atmosphere has the Fe 2+ content within the range of the present invention. Therefore, it can be confirmed that the chipping weight change rate can be lowered.
On the other hand, for the sample fired under the condition of 1350 ° C.-2% O 2 , the amount of Fe 2+ is not within the scope of the present invention. It can be confirmed that the effect of the present invention cannot be obtained with the sample.

図4に、試料5のX線回折チャートを示す。得られたX線ピークの同定を行った結果、スピネル構造を有する(Ni,Fe)FeのX線ピークのみが観察されていることが確認できる。また、得られたX線ピークは、FeOのX線ピークと一致しないことが分かる。すなわち、Fe2+が、FeOとして存在していないことが確認できる。なお、FeO相は高抵抗相であるため、FeO相が存在している場合には、本発明の効果を奏することはできない。 FIG. 4 shows an X-ray diffraction chart of Sample 5. As a result of identifying the obtained X-ray peak, it can be confirmed that only the X-ray peak of (Ni, Fe) Fe 2 O 4 having a spinel structure is observed. Moreover, it turns out that the obtained X-ray peak does not correspond with the X-ray peak of FeO. That is, it can be confirmed that Fe 2+ does not exist as FeO. Since the FeO phase is a high resistance phase, the effect of the present invention cannot be achieved when the FeO phase is present.

実施例2
実施例1のフェライト組成物のNiOを、MgO、CuO、ZnOに変更した以外は実施例1と同様にして、焼結体を作製し、実施例1と同様の特性評価に加え、焼結体表面のヒビの有無について評価を行った。結果を表3に示す。
Example 2
A sintered body was produced in the same manner as in Example 1 except that NiO of the ferrite composition of Example 1 was changed to MgO, CuO, and ZnO. In addition to the same characteristic evaluation as in Example 1, the sintered body was The presence or absence of surface cracks was evaluated. The results are shown in Table 3.

焼結体表面のヒビの評価方法については、特に制限されないが、光学顕微鏡などを用いた目視による検査、外観判断装置を用いた自動検査などが挙げられる。本実施例においては、光学顕微鏡を用いて、サンプル1000個を検査し、焼結体の表面に長さ数mm程度のヒビが発生しているか否かを調べた。なお、表3では、サンプル1000個中にヒビが観察された個数を示している。   The method for evaluating cracks on the surface of the sintered body is not particularly limited, and examples include visual inspection using an optical microscope and automatic inspection using an appearance determination device. In this example, 1000 samples were inspected using an optical microscope, and it was examined whether or not cracks having a length of about several mm were generated on the surface of the sintered body. Table 3 shows the number of cracks observed in 1000 samples.

Figure 0005445733
Figure 0005445733

表3より、NiOを、MgO、CuO、ZnOに変更した場合であっても、Fe2+量が本発明の範囲内となっており、その結果、良好な特性を示していることが確認できる。また、MOがNiOである場合には、焼結体表面にヒビが観察された試料はないことが確認できる。 From Table 3, it can be confirmed that even when NiO is changed to MgO, CuO, ZnO, the amount of Fe 2+ is within the range of the present invention, and as a result, good characteristics are exhibited. Moreover, when MO is NiO, it can be confirmed that there is no sample in which cracks are observed on the surface of the sintered body.

実施例3
フェライト組成物におけるFeの含有量を60モル%、MOの含有量を40モル%とし、MOを構成する各酸化物が表4に示す組成となるようにした以外は、実施例1と同様にして焼結体を作製し、実施例2と同様の特性評価を行った。結果を表4に示す。
Example 3
Example 1 except that the content of Fe 2 O 3 in the ferrite composition was 60 mol%, the content of MO was 40 mol%, and each oxide constituting the MO had the composition shown in Table 4. A sintered body was produced in the same manner as described above, and the same characteristic evaluation as in Example 2 was performed. The results are shown in Table 4.

Figure 0005445733
Figure 0005445733

表4より、MO全体に対するNiOの比率が高くなるほど、焼結体表面にヒビが発生した試料が少ない傾向にあることが分かる。特に、NiOの比率が75%以上の場合には、焼結体表面にヒビが観察された試料がないことが確認できる。   From Table 4, it can be seen that the higher the ratio of NiO with respect to the entire MO, the fewer samples with cracks on the sintered body surface. In particular, when the NiO ratio is 75% or more, it can be confirmed that there is no sample in which cracks are observed on the surface of the sintered body.

実施例4
フェライト組成物におけるFeの含有量を90モル%、MOの含有量を10モル%とし、MOを構成する各酸化物が表5に示す組成となるようにした以外は、実施例1と同様にして焼結体を作製し、実施例2と同様の特性評価を行った。結果を表5に示す。
Example 4
Example 1 except that the content of Fe 2 O 3 in the ferrite composition was 90 mol%, the content of MO was 10 mol%, and each oxide constituting the MO had the composition shown in Table 5. A sintered body was produced in the same manner as described above, and the same characteristic evaluation as in Example 2 was performed. The results are shown in Table 5.

Figure 0005445733
Figure 0005445733

表5より、フェライト組成物におけるMOの含有量が少ない場合であっても、実施例3と同様の傾向にあることが確認できる。   From Table 5, it can be confirmed that even when the MO content in the ferrite composition is small, the same tendency as in Example 3 is observed.

図1は本発明の実施例および比較例において、Fe量と、測定されたFeO量と、の関係を示すグラフである。FIG. 1 is a graph showing the relationship between the amount of Fe 2 O 3 and the measured amount of FeO in Examples and Comparative Examples of the present invention. 図2は本発明の実施例および比較例において、Fe量と、電気抵抗と、の関係を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the relationship between the amount of Fe 2 O 3 and the electrical resistance in Examples and Comparative Examples of the present invention. 図3は本発明の実施例および比較例において、Fe量と、欠け重量変化率と、の関係を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the amount of Fe 2 O 3 and the chipping weight change rate in the examples and comparative examples of the present invention. 図4は本発明の実施例についてのX線回折チャートである。FIG. 4 is an X-ray diffraction chart for an embodiment of the present invention.

Claims (3)

Fe:60〜90モル%およびMO(ただし、Mは、Ni、Mg、CuおよびZnから選ばれる少なくとも1つ):10〜40モル%、を含み、スピネル構造を有するフェライト組成物であって、
前記スピネル構造中に存在するFe2+の存在割合を、FeO量として換算した場合に、下記の式を満足することを特徴とするフェライト組成物。
b≧0.630×a−30.7 …式
ただし、式中、a:Fe(モル%)、b:FeO量(重量%)である。
Fe 2 O 3 : 60 to 90 mol% and MO (wherein M is at least one selected from Ni, Mg, Cu and Zn): 10 to 40 mol%, and a ferrite composition having a spinel structure There,
A ferrite composition characterized by satisfying the following formula when the proportion of Fe 2+ present in the spinel structure is converted as the amount of FeO.
b ≧ 0.630 × a-30.7 Formula where a: Fe 2 O 3 (mol%) and b: FeO amount (% by weight).
前記MO全体に対するNiOの比率が、モル換算で、50%以上である請求項1に記載のフェライト組成物。   The ferrite composition according to claim 1, wherein the ratio of NiO to the entire MO is 50% or more in terms of mole. 請求項1または2に記載のフェライト組成物を電極として有する生体用電極。   A biological electrode having the ferrite composition according to claim 1 as an electrode.
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