JP7592382B2 - 生体電極及び生体信号測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、導電部材、生体電極及び生体信号測定装置に関する。

特許文献１には、表面が金、銀又は白金で覆われた粒子が分散した樹脂層を備える生体電極が開示されている。
特許文献２には、ＡＳ樹脂とＡＢＳ樹脂と炭素繊維と含有する生体電極が開示されている。

特開２０１８－１１９３１号公報 特開２０１８－３３７６９号公報

本発明の課題は、シリコーンゴムと導電剤とを含有しケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍ超である導電部材に比べ、体積抵抗率を低減した導電部材を提供することである。

前記課題を解決するための具体的手段には、下記の態様が含まれる。

＜１＞ シリコーンゴムと導電剤とを含有し、ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍ以下である導電部材。
＜２＞ ケイ素数が３以上１２以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５００ｐｐｍ以下である、＜１＞に記載の導電部材。
＜３＞ 前記導電剤がカーボンブラックを含む、＜１＞又は＜２＞に記載の導電部材。
＜４＞ 前記カーボンブラックが、ＤＢＰ吸油量が異なる２種以上のカーボンブラックを含む、＜３＞に記載の導電部材。
＜５＞ 前記カーボンブラックが、ＤＢＰ吸油量が２００ｃｍ^３／１００ｇ未満の第一のカーボンブラックと、ＤＢＰ吸油量が２００ｃｍ^３／１００ｇ以上の第二のカーボンブラックとを含む、＜３＞又は＜４＞に記載の導電部材。
＜６＞ 前記第一のカーボンブラックのＤＢＰ吸油量と前記第二のカーボンブラックのＤＢＰ吸油量との差の絶対値が７０ｃｍ^３／１００ｇ以上４００ｃｍ^３／１００ｇ以下である＜５＞に記載の導電部材。
＜７＞ 体積抵抗率が１×１０^５Ω・ｃｍ以下である、＜１＞～＜６＞のいずれか１項に記載の導電部材。
＜８＞ ゴム硬度が３０°以上６０°以下である、＜１＞～＜７＞のいずれか１項に記載の導電部材。
＜９＞ 生体と接触する生体接触部として、＜１＞～＜８＞のいずれか１項に記載の導電部材を備える生体電極。
＜１０＞ ＜９＞に記載の生体電極を備え、生体信号を測定する生体信号測定装置。
＜１１＞ 前記生体信号が脳波である、＜１０＞に記載の生体信号測定装置。

＜１＞又は＜３＞に係る発明によれば、ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍ超である導電部材に比べ、体積抵抗率を低減した導電部材が提供される。
＜２＞に係る発明によれば、ケイ素数が３以上１２以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５００ｐｐｍ超である導電部材に比べ、体積抵抗率を低減した導電部材が提供される。
＜４＞、＜５＞又は＜６＞に係る発明によれば、ＤＢＰ吸油量が同じである１種のカーボンブラックのみを含む導電部材に比べ、導電部材の低抵抗化と動的追随性の両方に優れる導電部材が提供される。
＜７＞に係る発明によれば、体積抵抗率が１×１０^５Ω・ｃｍ超である導電部材に比べ、生体信号の検出精度に優れる導電部材が提供される。
＜８＞に係る発明によれば、ゴム硬度が６０°超である導電部材に比べ、動的追随性に優れる導電部材が提供される。
＜９＞に係る発明によれば、ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍ超である導電部材を備える場合に比べ、生体信号の検出精度に優れる生体電極が提供される。
＜１０＞に係る発明によれば、ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍ超である導電部材を備える場合に比べ、生体信号の検出精度に優れる生体信号測定装置が提供される。
＜１１＞に係る発明によれば、ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍ超である導電部材を備える場合に比べ、脳波の検出精度に優れる生体信号測定装置が提供される。

本実施形態に係る生体電極の一例を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る生体電極の他の一例を示す概略斜視図である。 本実施形態に係る生体信号測定装置の一例を示すブロック図である。

以下に、本開示の実施形態について説明する。これらの説明及び実施例は実施形態を例示するものであり、実施形態の範囲を制限するものではない。

本開示において「～」を用いて示された数値範囲は、「～」の前後に記載される数値をそれぞれ最小値及び最大値として含む範囲を示す。

本開示中に段階的に記載されている数値範囲において、一つの数値範囲で記載された上限値又は下限値は、他の段階的な記載の数値範囲の上限値又は下限値に置き換えてもよい。また、本開示中に記載されている数値範囲において、その数値範囲の上限値又は下限値は、実施例に示されている値に置き換えてもよい。

本開示において実施形態を図面を参照して説明する場合、当該実施形態の構成は図面に示された構成に限定されない。また、各図における部材の大きさは概念的なものであり、部材間の大きさの相対的な関係はこれに限定されない。

本開示において各成分は該当する物質を複数種含んでいてもよい。本開示において組成物中の各成分の量について言及する場合、組成物中に各成分に該当する物質が複数種存在する場合には、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の物質の合計量を意味する。

本開示において各成分に該当する粒子は複数種含んでいてもよい。組成物中に各成分に該当する粒子が複数種存在する場合、各成分の粒子径は、特に断らない限り、組成物中に存在する当該複数種の粒子の混合物についての値を意味する。

＜導電部材＞
本実施形態に係る導電部材は、シリコーンゴムと導電剤とを含有し、ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量（質量基準）が５０００ｐｐｍ以下である。ｐｐｍは、parts per million（百万分率）の略である。

ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンは、下記の化学式で表される化学物質である。下記の化学式中のｎは、３以上２４以下の整数である。
本開示において、ケイ素数がｎである環状ジメチルポリシロキサンを「Ｄｎ環状ジメチルポリシロキサン」といい、ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンを「Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサン」という。

従来、生体電極の生体接触部を構成する導電部材として、シリコーンゴムに導電剤（例えばカーボンブラック）を配合した導電部材が知られている。シリコーンゴムは、生物学的安全性に優れているが絶縁性であるので、導電剤を配合して導電性を付与している。
本発明者が検討したところ、出来上がりの導電部材の体積抵抗率が設計値よりも高いことが分かった。さらに検討したところ、Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの含有量を低減することにより、体積抵抗率を低減できることが分かった。
これまで、分子量の小さいオルガノポリシロキサンが電気機器内で揮発して部材表面に二酸化ケイ素からなる絶縁皮膜を形成することは知られていたが、本実施形態が体積抵抗率を低減した導電部材を提供できる機序は、絶縁皮膜の形成抑制ではなく、導電部材内に含まれているＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサン量の低減自体によるものと推測される。なぜなら、導電部材の製造直後に開放空間において試験を行って（つまり、導電部材表面に絶縁皮膜が形成されにくい状態で）、導電部材の体積抵抗率とＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサン含有量とに相関があることが示されたからである。

シリコーンゴムと導電剤とを含有する導電部材において、Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍを超えると、導電部材の体積抵抗率が高過ぎ、生体信号を精度高く測定することが困難になる。導電部材の体積抵抗率を低減する観点から、導電部材に含まれるＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総含有量は５０００ｐｐｍ以下であり、４０００ｐｐｍ以下がより好ましく、３０００ｐｐｍ以下が更に好ましい。導電部材の体積抵抗率を低減する観点からは、導電部材に含まれるＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総含有量は少ないほど好ましい。

導電部材の体積抵抗率を低減する観点からは、本実施形態に係る導電部材においてＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総含有量は少ないほど好ましく、０ｐｐｍであることが最も好ましいと言える。ただし、導電部材からＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去する手段（詳しくは後述する。）によってシリコーンゴムのゴム硬度が高まり導電部材の柔軟性が低下することがあるので、Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去する手段を穏やかに実施することが好ましく、したがって、ある程度のＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサン含有量は許容される。本実施形態に係る導電部材に含まれるＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの含有量の下限は、例えば、０ｐｐｍ以上、０ｐｐｍ超、１ｐｐｍ以上、５ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、１００ｐｐｍ以上、又は５００ｐｐｍ以上である。

本実施形態においてＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総含有量（ｐｐｍ）は、｛導電部材に含まれるＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総量÷導電部材の全体量｝を百万分率に換算した値であり、質量基準である。

導電部材に含まれるＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総量は、ガスクロマトグラフ質量分析計（（株）島津製作所製、ＧＣＭＳ－ＱＰ２０２０）及び無極性カラム（Ｒｅｓｔｅｋ社製、Ｒｔｘ－１、１０１５７、膜厚１．００μｍ、長さ６０ｍ、内径０．３２ｍｍ）を用いて、ヘッドスペース法により測定する。具体的な特定方法は次のとおりである。
シリコーンゴムを溶解する溶剤（例えば、ｎ－テトラデカン（２０μｇ／ｍｌ）含有アセトン１０ｍｌ）に導電部材を浸し、シリコーンゴムを溶解させ、液体成分の一部を取り、バイアル瓶に入れる。バイアル瓶にキャップをして密封し、加熱時間３分間で１９０℃まで昇温させる。バイアルビン内の揮発成分をカラムに導入し、下記の条件でＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの検出を行う。
・キャリアガス種：ヘリウム
・キャリアガス圧：１２０ｋＰａ（圧力一定）
・オーブン温度：４０℃（５分間）→（１５℃／分）→２５０℃（６分間）（合計２５分間）
・イオン源温度：２６０℃
・インターフェース温度：２６０℃
基準物質（Ｄ４環状ジメチルポリシロキサン、即ちオクタメチルシクロテトラシロキサン）をエタノールで希釈して濃度を振った標準液を用いて検量線を作成する。試料のクロマトグラフに現れたＤ３、Ｄ４、・・・、Ｄ２３、Ｄ２４それぞれのピーク面積と、基準物質の検量線とから、Ｄ３、Ｄ４、・・・、Ｄ２３、Ｄ２４の各量を求め、Ｄ３～Ｄ２４の合計量を求める。さらに、導電部材の全体量に対するＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの総含有量（ｐｐｍ）を算出する。

本実施形態に係る導電部材は、体積抵抗率を低減する観点から、ケイ素数が３以上１２以下である環状ジメチルポリシロキサン（「Ｄ３～Ｄ１２環状ジメチルポリシロキサン」という。）の総含有量が５００ｐｐｍ以下であることが好ましく、４００ｐｐｍ以下であることがより好ましく、３００ｐｐｍ以下であることが更に好ましい。
本実施形態に係る導電部材に含まれるＤ３～Ｄ１２環状ジメチルポリシロキサンの含有量の下限は、例えば、０ｐｐｍ以上、０ｐｐｍ超、１ｐｐｍ以上、５ｐｐｍ以上、１０ｐｐｍ以上、５０ｐｐｍ以上、又は１００ｐｐｍ以上である。

本実施形態に係る導電部材の用途としては、例えば、生体電極の生体接触部、イヤーピース、メガネの鼻あて先セル、帽子のスベリ部などが挙げられる。

以下、本実施形態に係る導電部材の成分、組成、物性などについて詳細に説明する。

－シリコーンゴム－
シリコーンゴムのゴム原料としては、例えば、ミラブルシリコーンゴム、液状シリコーンゴム、室温硬化型シリコーンゴム、高温硬化型シリコーンゴム、縮合反応型シリコーンゴム、付加反応型シリコーンゴム、紫外線硬化型シリコーンゴム等が挙げられる。

シリコーンゴムのゴム原料としては、例えば、メチルシリコーンゴム（ＭＱ）、ビニルメチルシリコーンゴム（ＶＭＱ）、フェニルメチルシリコーンゴム（ＰＭＱ）、フェニルビニルメチルシリコーンゴム（ＰＶＭＱ）、フルオロビニルメチルシリコーンゴム（ＦＶＭＱ）等が挙げられる。

シリコーンゴムのゴム原料には、硬化反応の種類に応じて各種の添加剤を添加してもよい。添加剤としては、例えば、加硫剤、加硫促進剤、架橋のための白金触媒、付加反応制御剤（例えば、低温環境下で白金触媒の作用を抑制するクエンチャー）、架橋剤、光酸発生剤、光ラジカル発生剤等が挙げられる。

－導電剤－
導電剤は、電子伝導性導電剤、イオン伝導性導電剤、導電性ポリマー等のいずれでもよい。導電剤は、導電粒子であることが好ましく、例えば、カーボンブラック；金、銀、銅等の金属の粒子；酸化チタン、酸化亜鉛、酸化スズ等の金属酸化物の粒子；硫酸バリウム、ホウ酸アルミニウム、チタン酸カリウム等の粒子；などが挙げられる。これらの中でも、シリコーンゴムとのなじみがよい観点から、カーボンブラックが好ましい。

導電剤の平均一次粒径は、シリコーンゴムへの分散性の観点から、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下がより好ましく、２５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が更に好ましい。

導電剤の平均一次粒径は、次の方法により測定される。
導電部材をミクロトームで切断して、厚さ２００ｎｍの試料を採取し、断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察する。導電剤の一次粒子５０個の長径を測定して、その算術平均を平均一次粒径とする。

導電剤の総含有量は、シリコーンゴム１００質量部に対して、例えば４０質量部以上８０質量部以下である。

－カーボンブラック－
カーボンブラックとしては、例えば、ファーネスブラック、サーマルブラック、チャンネルブラック、ケッチェンブラック、アセチレンブラック、カラーブラック等が挙げられる。

導電部材の低抵抗化を実現するためには、ＤＢＰ吸油量が低いカーボンブラックよりも、ＤＢＰ吸油量が高いカーボンブラックが有効である。
一方で、ＤＢＰ吸油量が高いカーボンブラックは、ＤＢＰ吸油量が低いカーボンブラックに比べてゴム材料の補強作用が高いので、ＤＢＰ吸油量が高いカーボンブラックを配合すると導電部材のゴム硬度が高くなる傾向がある。したがって、導電部材の動的追随性をよくするためには、ＤＢＰ吸油量が高いカーボンブラックよりも、ＤＢＰ吸油量が低いカーボンブラックが有効である。また、導電部材からＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去する手段（詳しくは後述する。）によってシリコーンゴムのゴム硬度が高まり導電部材の柔軟性が低下することがあるので、これを考慮して、ＤＢＰ吸油量が低いカーボンブラックを使用することが望ましい。
したがって、本実施形態に係る導電部材は、導電部材の低抵抗化と動的追随性とを両立する観点から、ＤＢＰ吸油量が比較的低いカーボンブラックと、ＤＢＰ吸油量が比較的高いカーボンブラックとを両方含むことが好ましく、具体的には、ＤＢＰ吸油量が２００ｃｍ^３／１００ｇ未満（好ましくは５０ｃｍ^３／１００ｇ以上２００ｃｍ^３／１００ｇ未満）の第一のカーボンブラックと、ＤＢＰ吸油量が２００ｃｍ^３／１００ｇ以上（好ましくは２００ｃｍ^３／１００ｇ以上５００ｃｍ^３／１００ｇ未満）の第二のカーボンブラックとを含むことが好ましい。

カーボンブラックのＤＢＰ吸油量は、カーボンブラック１００ｇに吸収されるジブチルフタレート（ＤＢＰ）の量（ｃｍ^３）であり、ＡＳＴＭ Ｄ２４１４－６ＴＴに定義される値である。

第一のカーボンブラックと第二のカーボンブラックとは、導電部材の低抵抗化と動的追随性とを両立する観点から、両者のＤＢＰ吸油量の差の絶対値が、
７０ｃｍ^３／１００ｇ以上４００ｃｍ^３／１００ｇ以下であることが好ましく、
１００ｃｍ^３／１００ｇ以上３５０ｃｍ^３／１００ｇ以下であることがより好ましく、
１２０ｃｍ^３／１００ｇ以上３００ｃｍ^３／１００ｇ以下であることが更に好ましく、
１５０ｃｍ^３／１００ｇ以上２５０ｃｍ^３／１００ｇ以下であることが更に好ましい。
第一のカーボンブラックを２種以上併用する場合、第一のカーボンブラックのＤＢＰ吸油量とは、第一のカーボンブラックに当たる各カーボンブラックのＤＢＰ吸油量を各カーボンブラックの含有量比（質量基準）で重みづけした加重平均である。第二のカーボンブラックを２種以上併用する場合、第二のカーボンブラックのＤＢＰ吸油量とは、第二のカーボンブラックに当たる各カーボンブラックのＤＢＰ吸油量を各カーボンブラックの含有量比（質量基準）で重みづけした加重平均である。

導電部材に含まれるカーボンブラック全体のＤＢＰ吸油量（各カーボンブラックのＤＢＰ吸油量を各カーボンブラックの含有量比（質量基準）で重みづけした加重平均を意味する。）は、
８０ｃｍ^３／１００ｇ以上４５０ｃｍ^３／１００ｇ以下が好ましく、
９０ｃｍ^３／１００ｇ以上４００ｃｍ^３／１００ｇ以下がより好ましく、
１００ｃｍ^３／１００ｇ以上３５０ｃｍ^３／１００ｇ以下が更に好ましく、
１２０ｃｍ^３／１００ｇ以上３００ｃｍ^３／１００ｇ以下が更に好ましい。

第一のカーボンブラックとしては、例えば、下記のカーボンブラックが挙げられる。
・アサヒサーマル、旭カーボン（株）製、ＤＢＰ吸油量２８ｃｍ^３／１００ｇ
・旭＃５０Ｕ、旭カーボン（株）製、ＤＢＰ吸油量６３ｃｍ^３／１００ｇ
・旭＃７０Ｌ、旭カーボン（株）製、ＤＢＰ吸油量７５ｃｍ^３／１００ｇ
・＃３０３０Ｂ、三菱ケミカル（株）製、ＤＢＰ吸油量１３０ｃｍ^３／１００ｇ
・＃３０５０Ｂ、三菱ケミカル（株）製、ＤＢＰ吸油量１７５ｃｍ^３／１００ｇ

第二のカーボンブラックとしては、例えば、下記のカーボンブラックが挙げられる。
・旭Ｆ－２００ＳＨＳ、旭カーボン（株）製、ＤＢＰ吸油量２２０ｃｍ^３／１００ｇ
・ＥＣＰ２００Ｌ、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、ＤＢＰ吸油量３００ｃｍ^３／１００ｇ
・ＥＣ３００Ｊ、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、ＤＢＰ吸油量３６５ｃｍ^３／１００ｇ
・ＥＣＰ６００ＪＤ、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、ＤＢＰ吸油量４９５ｃｍ^３／１００ｇ

カーボンブラックとしては、酸化処理によりその表面に酸素含有官能基（カルボキシル基、キノン基、ラクトン基、水酸基等）が形成された酸化処理カーボンブラックであることが好ましい。酸化処理カーボンブラックは、カーボンブラックを高温雰囲気下で空気と接触させ反応させる空気酸化法、常温下で窒素酸化物やオゾン等と反応させる酸化法、高温下での空気酸化後、低温下でオゾン酸化する酸化法等により得られる。

カーボンブラックのｐＨは、２以上１０以下が好ましく、５以上９以下がより好ましい。カーボンブラックのｐＨは、２０℃の水１０００ｍｌにカーボンブラック５０ｇを加えて攪拌して調製した分散液のｐＨであり、ＪＩＳ Ｚ８８０２：２０１１規定のｐＨ測定方法によって測定される値である。

カーボンブラックの平均一次粒径は、シリコーンゴムへの分散性の観点から、１０ｎｍ以上１００ｎｍ以下が好ましく、２０ｎｍ以上８０ｎｍ以下がより好ましく、２５ｎｍ以上５０ｎｍ以下が更に好ましい。

カーボンブラックの平均一次粒径は、次の方法により測定される。
導電部材をミクロトームで切断して、厚さ２００ｎｍの試料を採取し、断面をＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で観察する。カーボンブラックの一次粒子５０個の長径を測定して、その算術平均を平均一次粒径とする。

カーボンブラックの総含有量は、導電部材の低抵抗化と動的追随性とを両立する観点から、シリコーンゴム１００質量部に対して、４０質量部以上８０質量部以下が好ましく、５０質量部以上７０質量部以下がより好ましい。
第二のカーボンブラックの含有量は、導電部材の低抵抗化と動的追随性とを両立する観点から、シリコーンゴム１００質量部に対して、１０質量部以上３０質量部以下が好ましく、１５質量部以上２５質量部以下がより好ましい。
第二のカーボンブラックの含有量は、第一のカーボンブラック及び第二のカーボンブラックの合計に対して、例えば、１０質量％以上８０質量％以下、１５質量％以上７５質量％以下、２０質量％以上７０質量％以下、２５質量％以上６５質量％以下である。

－その他添加剤－
その他添加剤としては、例えば、発泡剤、難燃剤、酸化防止剤、紫外線吸収剤、整泡剤、充填剤（例えば、シリカ、炭酸カルシウム）、カップリング剤（例えば、カーボンブラックの分散性を向上させる目的で添加する。）、着色剤等が挙げられる。

－導電部材の製造方法－
本実施形態に係る導電部材の製造方法は、特に制限されない。本実施形態に係る導電部材は、例えば、シリコーンゴム原料、導電剤及びその他添加剤を含むゴムコンパウンドを金型に入れ加熱して製造する。

シリコーンゴムに含まれるＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンは、シリコーンゴムを加熱することで揮発させて除去することができる。したがって、本実施形態に係る導電部材の製造方法は、シリコーンゴム原料を硬化させるための加硫工程と、硬化後のシリコーンゴムからＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去するための加熱工程と、を含むことが好ましい。

加硫工程は、例えば、金型に入れたゴムコンパウンドを加熱する工程である。加硫工程における加熱温度及び加熱時間は、シリコーンゴム原料の硬化反応の種類及びシリコーンゴム原料の組成に応じて選択する。

硬化後のシリコーンゴムからＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去するための加熱工程は、シリコーンゴムの厚さに応じて加熱条件を設定することが望ましい。Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去するためには、シリコーンゴムが厚いほど加熱温度を高く又は加熱時間を長くすることが望ましい。一方で、加熱温度が高いほど又は加熱時間が長いほどシリコーンゴムが硬くなる傾向があるので、シリコーンゴムの動的追随性を損なわない加熱条件に設定することが望ましい。加熱温度の例として、１００℃～３００℃、１５０℃～２５０℃が挙げられる。加熱温度は、一定でもよく変動してもよい。加熱時間の例として、１時間～１４時間、３時間～１２時間が挙げられる。
加熱工程は、Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンの揮発を促進するために、減圧下で実施してもよい。揮発したＤ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンが導電部材の表面に付着することを抑制するために、加熱炉内の気体を真空ポンプで引きながら加熱処理を行うことも好ましい。

加熱処理終了後の導電部材の表面に、ショットブラスト、サンドブラスト、液体ブラスト等のブラスト処理を施してもよい。

－導電部材の物性値－
本実施形態に係る導電部材は、生体表面に設置した電極によって生体内部の微弱な電位を測定する生体電極の生体接触部に好適である。本実施形態に係る導電部材を生体電極の生体接触部に適用した場合の望ましい物性値は次のとおりである。

導電部材の体積抵抗率は、低抵抗化の観点から、１×１０^５Ω・ｃｍ以下が好ましく、１×１０^４Ω・ｃｍ以下がより好ましく、１×１０^３Ω・ｃｍ以下が更に好ましい。
導電部材の体積抵抗率は、次の方法により測定される値である。

シート状の導電部材に対し、ＪＩＳ Ｋ６９１１：１９９５に従って、測定治具（Ｒ１２７０２Ａ／Ｂレジスティビティ・チェンバ、アドバンテスト社製）と高抵抗測定器（Ｒ８３４０Ａデジタル超高抵抗／微小電流計、アドバンテスト社製）とを用い、電場（印加電圧／試料厚）が１０００Ｖ／ｃｍになるよう調節した電圧を３０秒間印加した後、電流値を読み取り、下記式を用いて算出する。
体積抵抗率（Ω・ｃｍ）＝１９．６３ｃｍ^２×印加電圧（Ｖ）／（電流値（Ａ）×試料厚（ｃｍ））

導電部材のゴム硬度は、動的追随性の観点から、２０°以上８０°以下が好ましく、３０°以上６０°以下がより好ましく、３５°以上５５°以下が更に好ましい。
ここでゴム硬度は、ショアＡ硬度である。ショアＡ硬度は、ＪＩＳ Ｋ６２５３－３：２０１２に準拠し、タイプＡデュロメータを用い測定時間１５秒の数値を読み取る。

導電部材における生体接触面の表面粗さは、生体表面への密着性の観点から、５μｍ以上５０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。
ここで表面粗さは、ＪＩＳ Ｂ０６０１：１９９４が規定する十点平均粗さＲｚである。十点平均粗さＲｚは、表面粗さ測定機（東京精密社製サーフコム１４００Ａ）を用い、カットオフ０．８ｍｍ、測定長４．０ｍｍ、トラバーススピード０．３ｍｍ／ｓｅｃの条件で測定する。３カ所の十点平均粗さＲｚを算術平均して、生体接触面の表面粗さとする。

＜生体電極＞
本実施形態に係る生体電極は、生体と接触する生体接触部として、本実施形態に係る導電部材を備える。本実施形態に係る生体電極は、少なくとも生体と接触する生体接触部が本実施形態に係る導電部材であればよく、電極全体が本実施形態に係る導電部材であってもよい。

本実施形態に係る生体電極は、例えば、脳波、心拍、脈拍等の生体信号を測定する生体測定装置の電極として適用される。具体的には、生体電極は、例えば、１）外耳道に挿入される脳波測定用の生体電極、２）耳介に掛けられる脳波測定用の生体電極、３）額又は頭部全体に設置される脳波測定用の生体電極、４）腕、足、胸部又は腹部に設置される脈拍測定用又は心拍測定用の生体電極などに適用される。

本実施形態に係る生体電極は、例えば、シート状の形状を有する。シート状の生体電極は、例えば、本実施形態に係る導電部材のみからなる構造体（つまり、全体が本実施形態に係る導電部材である構造体、図１）、又は、基材と基材上に配置された本実施形態に係る導電部材とを有する構造体（つまり、本実施形態に係る導電部材とそれ以外の部材とを有する構造体）である。図１中、１０は生体電極、１２は導電部材を示す。

本実施形態に係る生体電極の形状は、シート状に制限されるものではない。本実施形態に係る生体電極の形状は、用途に応じて選択される。本実施形態に係る生体電極の形状は、基材と、基材上に配置された複数の突起状の導電部材とで構成された構造体（図２）であってもよい。図２中、１０は生体電極、１２は導電部材、１４は基材を示す。

＜生体信号測定装置＞
本実施形態に係る生体信号測定装置は、生体信号を測定する装置であって、本実施形態に係る生体電極を備える。

本実施形態に係る生体信号測定装置は、生体電極が低抵抗であることによって測定精度に優れることから、脳波を測定する脳波測定装置に適している。

本実施形態に係る生体信号測定装置は、例えば、１）外耳道に挿入される生体電極を備える脳波測定装置、２）耳介に掛けられる生体電極を備える脳波測定装置、３）額又は頭部全体に設置される生体電極を備える脳波測定装置、４）腕、足、胸部又は腹部に設置される生体電極を備える脈拍測定装置又は心拍測定装置などである。

本実施形態に係る生体信号測定装置は、例えば、図３に示す構成を有する。生体信号測定装置１０１は、生体電極１０と、生体電極１０を保持する保持部材２０と、生体電極１０で得た生体信号（例えば、脳波、脈拍、心拍等の信号）を処理するための生体信号処理部２２と、生体信号に関する情報を含む各種情報を表示する表示部２４と、生体信号測定装置１０１に操作情報等を入力するための入力部２６と、処理された信号を外部装置に送信する通信インターフェース２８と、生体信号測定装置１０１の各部を制御する制御部３０と、を備えている。

保持部材２０は、例えば、外耳道に挿入される脳波測定用、耳介に掛けられる脳波測定用、額又は頭部全体に設置される脳波測定用、及び、腕、足、胸部又は腹部に設置される脈拍測定用又は心拍測定用などの用途に応じた形状の部材である。

生体信号処理部２２は、例えば、信号増幅回路等の各種処理回路で構成される。
表示部２４は、例えば、液晶ディスプレイ等で構成される。表示部２４は、タッチパネル方式を採用して、入力部２６として機能してもよい。
入力部２６は、ポインティングデバイス（マウス等）、キーボード、ボタン等の各種入力機器で構成される。
通信インターフェース２８は、外部装置（生体信号測定用のパーソナルコンピュータ、携帯端末）と通信するためのインターフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）等の規格が用いられる。

制御部３０は、図示しないが、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ストレージ、及び入出力インターフェース（Ｉ／Ｏ）を備え、各構成がバスを介して相互に通信可能に接続されている。
ＣＰＵは、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵは、ＲＯＭ又はストレージからプログラムを読み出し、ＲＡＭを作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵは、ＲＯＭ又はストレージに記録されているプログラムにしたがって、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。ＲＯＭは、各種プログラム及び各種データを格納する。ＲＡＭは、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。ストレージは、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）又はフラッシュメモリにより構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム及び各種データを格納する。

本実施形態に係る生体信号測定装置は、その構成に制限はなく、測定する対象の生体信号に応じた構成が採用される。生体信号測定装置は、測定した生体信号に関する情報を表示せず、測定した生体信号を外部装置にのみ送信する端末装置であってもよい。

以下、実施例により発明の実施形態を詳細に説明するが、発明の実施形態は、これら実施例に何ら限定されるものではない。

＜実施例１＞
下記の材料を加圧ニーダーで混合し、ベースコンパウンドを作製した。
・シリコーンゴム原料（ジメチルシロキサン単位９９．８２５ｍｏｌ％、メチルビニルシロキサン単位０．１５ｍｏｌ％及びジメチルビニルシロキサン単位０．０２５ｍｏｌ％からなり平均重合度が約５０００であるゴム状オルガノポリシロキサン） １００質量部
・ＤＢＰ吸油量１３０ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラック（三菱ケミカル（株）製、＃３０３０Ｂ） ４０質量部
・ＤＢＰ吸油量３６５ｃｍ^３／１００ｇのカーボンブラック（ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、ＥＣ３００Ｊ） ２０質量部
・ヒュームドシリカ（ＥＶＯＮＩＫ社製、ＡＥＲＯＳＩＬ Ｒ２０２） ２質量部
・シランカップリング剤（信越化学工業社製、ＫＢＭ－１００３） ０．５質量部

ベースコンパウンドに硬化剤Ｃ－８Ａ（信越化学工業社製）１．５質量部を添加してゴムコンパウンドを得た。ゴムコンパウンドを厚さ２ｍｍの金型に入れ、１６５℃で１５分間加熱し（加硫工程）、次いで、２００℃で８時間加熱し（Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去するための加熱工程）、ゴムシートを得た。ゴムシートを５０ｍｍ四方に裁断し生体電極とした。

＜実施例２～１４、比較例１～２＞
表１に記載のとおり、Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサンを除去するための加熱工程の温度及び時間（表１に記載の「追加加熱温度」及び「追加加熱時間」）を変更した以外、又は、カーボンブラックの種類及び量（質量部）を変更した以外は、実施例１と同様にしてゴムシートを得て生体電極とした。

＜性能評価＞
－物性値の測定－
各実施例及び比較例のゴムシートについて、Ｄ３～Ｄ２４環状ジメチルポリシロキサン含有量（ｐｐｍ）、体積抵抗率（Ω・ｃｍ）、ゴム硬度（ショアＡ硬度、°）を既述の測定方法で測定した。

－電圧波形の測定－
脳波の測定を模擬した実験を次のとおり行った。
ファンクションジェネレーター（ヒューレットパッカード社製３３１２０Ａ、１５ＭＨｚファンクション／任意波形発生器）と周波数測定装置とを用意した。
まず、リファレンスとなる電圧波形を得る目的で、生体電極を介さず、ファンクションジェネレーターの出力側と周波数測定装置の入力側とを接続した。この接続には、全長１０ｃｍのワニ口クリップケーブル２本をつなげて用いた。ファンクションジェネレーターから１０μＶ／１０Ｈｚの交流電圧信号を発信し、周波数測定装置で電圧波形を測定し、電圧波形データをパーソナルコンピュータ（ＰＣ）に出力した。１サイクルのピークピーク値を５０サイクル分平均した平均値を求めた（この平均値を「Ｒｐｐ」という。）。
次に、２本のワニ口クリップケーブルの間に生体電極（ゴムシート）を入れ、生体電極を介してファンクションジェネレーターと周波数測定装置とを接続した（つまり、ファンクションジェネレーター－ワニ口クリップケーブル－生体電極－ワニ口クリップケーブル－周波数測定装置の接続順とした。）。ファンクションジェネレーターから１０μＶ／１０Ｈｚの交流電圧信号を発信し、周波数測定装置で電圧波形を測定し、電圧波形データをＰＣに出力した。１サイクルのピークピーク値を５０サイクル分平均した平均値を求めた（この平均値を「Ｓｐｐ」という。）
そして、下記の式により差分の割合を求め、Ａ～Ｄに分類した。
式・・・｜Ｒｐｐ－Ｓｐｐ｜÷Ｒｐｐ×１００（％）

Ａ（◎）：差分の割合が０．５％以下。
Ｂ（○）：差分の割合が０．５％超、１．０％以下。
Ｃ（△）：差分の割合が１．０％超、１．５％以下。
Ｄ（×）：差分の割合が１．５％超。
表１に記載したカッコ内の数字は、（Ｒｐｐ－Ｓｐｐ）の値である。

上記の結果から、本実施形態の生体電極は、比較例の生体電極に比べて、電圧波形の測定精度に優れていることがわかる。

表１に記載されたカーボンブラックの詳細は、次のとおりである。
・アサヒサーマル：カーボンブラック、旭カーボン（株）製、ＤＢＰ吸油量２８ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径８０ｎｍ。
・旭＃５０Ｕ：カーボンブラック、旭カーボン（株）製、ＤＢＰ吸油量６３ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径７０ｎｍ。
・＃３０３０Ｂ：カーボンブラック、三菱ケミカル（株）製、ＤＢＰ吸油量１３０ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径５５ｎｍ。
・ＦＸ３５：カーボンブラック、デンカ（株）製、ＤＢＰ吸油量２２０ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径２６ｎｍ。
・ＥＣＰ２００Ｌ：ケッチェンブラック、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、ＤＢＰ吸油量３００ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径３５ｎｍ。
・ＥＣ３００Ｊ：ケッチェンブラック、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、ＤＢＰ吸油量３６５ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径３９．５ｎｍ。
・ライオナイトＣＢ：カーボンブラック、ライオン・スペシャリティ・ケミカルズ（株）製、ＤＢＰ吸油量３７８ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径２８ｎｍ。
・ＨＳ５００：カーボンブラック、旭カーボン（株）製、ＤＢＰ吸油量５００ｃｍ^３／１００ｇ、平均一次粒径３８ｎｍ。

１０ 生体電極
１２ 導電部材
１４ 基材
２０ 保持部材
２２ 生体信号処理部
２４ 表示部
２６ 入力部
２８ 通信インターフェース
３０ 制御部
１０１ 生体信号測定装置

Claims (9)

1. 生体と接触する生体接触部として下記の導電部材を備える、
   生体電極；
   シリコーンゴムと導電剤とを含有し、
   前記導電剤が、ＤＢＰ吸油量が２００ｃｍ^３／１００ｇ未満の第一のカーボンブラックと、ＤＢＰ吸油量が２００ｃｍ^３／１００ｇ以上の第二のカーボンブラックとを含み、
   ケイ素数が３以上２４以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５０００ｐｐｍ以下であり、
   体積抵抗率が１×１０ ^５ Ω・ｃｍ以下であり、
   ゴム硬度が３０°以上６０°以下である、
   導電部材。
2. ケイ素数が３以上１２以下である環状ジメチルポリシロキサンの総含有量が５００ｐｐｍ以下である前記導電部材を備える、請求項１に記載の生体電極。
3. 前記第一のカーボンブラックが、ＤＢＰ吸油量が１３０ｃｍ^３／１００ｇ以上２００ｃｍ^３／１００ｇ未満のカーボンブラックである前記導電部材を備える、請求項１又は請求項２に記載の生体電極。
4. 前記第二のカーボンブラックの含有量が、シリコーンゴム１００質量部に対して、１５質量部以上２５質量部以下である前記導電部材を備える、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の生体電極。
5. 前記導電部材に含まれるカーボンブラック全体のＤＢＰ吸油量が、１２０ｃｍ^３／１００ｇ以上３００ｃｍ^３／１００ｇ以下である前記導電部材を備える、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の生体電極。
6. 前記第一のカーボンブラックのＤＢＰ吸油量と前記第二のカーボンブラックのＤＢＰ吸油量との差の絶対値が７０ｃｍ^３／１００ｇ以上４００ｃｍ^３／１００ｇ以下である前記導電部材を備える、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の生体電極。
7. 体積抵抗率が１×１０ ^４ Ω・ｃｍ以下である前記導電部材を備える、請求項１～請求項６のいずれか１項に記載の生体電極。
8. 請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の生体電極を備え、生体信号を測定する生体信号測定装置。
9. 前記生体信号が脳波である、請求項８に記載の生体信号測定装置。