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JP7835704B2 - Flexible sheet electrodes, wearable bioelectrodes, and biosensors - Google Patents
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JP7835704B2 - Flexible sheet electrodes, wearable bioelectrodes, and biosensors - Google Patents

Flexible sheet electrodes, wearable bioelectrodes, and biosensors

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JP7835704B2 JP2023067203A JP2023067203A JP7835704B2 JP 7835704 B2 JP7835704 B2 JP 7835704B2 JP 2023067203 A JP2023067203 A JP 2023067203A JP 2023067203 A JP2023067203 A JP 2023067203A JP 7835704 B2 JP7835704 B2 JP 7835704B2
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Description

本発明は、柔軟性シート電極、ウェアラブル生体電極および生体センサに関する。 This invention relates to a flexible sheet electrode, a wearable bioelectrode, and a biosensor.

これまでシート電極について様々な開発がなされてきた。この種の技術として、例えば、特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1には、繊維構造物を構成する単繊維の表面および/または単繊維と単繊維の間隙に導電性高分子が担持されていることを特徴とする電極部材が記載されている(特許文献1の請求項1等)。同文献の実施例には、導電性高分子を繊維構造物に担持させる方法について、PEDOT/PSS等の導電性高分子およびバインダを溶媒に分散させた分散液を繊維構造物に対して、塗布量が約15g/m(約1.5mg/cm)となるようにグラビアコーティングする方法が記載されている。 Various developments have been made regarding sheet electrodes. As an example of this type of technology, the technology described in Patent Document 1 is known. Patent Document 1 describes an electrode member characterized in that a conductive polymer is supported on the surface of the single fibers constituting the fibrous structure and/or in the gaps between the single fibers (Claim 1 of Patent Document 1, etc.). In the examples of the same document, a method for supporting the conductive polymer on the fibrous structure is described, which involves gravure coating the fibrous structure with a dispersion of a conductive polymer such as PEDOT/PSS and a binder dispersed in a solvent, so that the coating amount is approximately 15 g/ (approximately 1.5 mg/ cm² ).

国際公開第2015/115440号International Publication No. 2015/115440

しかしながら、上記特許文献1の電極部材では、シート状の電極部として導電性エラストマー層を使用した構成について十分な検討がなされていない。 However, the electrode member described in Patent Document 1 does not adequately consider a configuration using a conductive elastomer layer as the sheet-like electrode portion.

本発明者が検討した結果、導電性エラストマー層を有するシート電極において、測定安定性の点で改善の余地があることが判明した。 The inventors' investigations revealed that there is room for improvement in measurement stability in sheet electrodes having a conductive elastomer layer.

本発明者はさらに検討したところ、20%伸長時の導電性エラストマー層の表面における算術平均高さや最大高さを指標とすることにより、柔軟性シート電極を用いた測定における安定性を評価できることが見出された。このような知見に基づきさらに鋭意研究したところ、20%伸長時の導電性エラストマー層の表面における算術平均高さ(Sa20)および/または最大高さ(Sz20)を所定値以下とすることにより、生体電位を測定した時のノイズが抑制される等の結果から、柔軟性シート電極における測定安定性を向上できることを見出し、本発明を完成するに至った。 Further investigation by the inventors revealed that the stability of measurements using flexible sheet electrodes can be evaluated by using the arithmetic mean height and maximum height on the surface of the conductive elastomer layer when stretched by 20% as indicators. Based on this finding, further intensive research revealed that by setting the arithmetic mean height (Sa 20 ) and/or maximum height (Sz 20 ) on the surface of the conductive elastomer layer when stretched by 20% to below a predetermined value, noise during biopotential measurement is suppressed, and the measurement stability of flexible sheet electrodes can be improved, thus completing the present invention.

本発明によれば、
柔軟性基材と、
前記柔軟性基材に設けられた導電性エラストマー層と、
を備える、柔軟性シート電極であって、
レーザー光の波長が404nmであるレーザー顕微鏡で測定される20%伸長時の前記導電性エラストマー層の表面における算術平均高さをSa20とし、最大高さをSz20としたとき、
Sa20≦21.0μm、および/またはSz20≦250μmを満たす、
柔軟性シート電極が提供される。
According to the present invention,
Flexible substrate and
A conductive elastomer layer provided on the flexible substrate,
A flexible sheet electrode comprising,
When the arithmetic mean height of the conductive elastomer layer at 20% elongation, measured with a laser microscope whose laser light wavelength is 404 nm, is defined as Sa 20 and the maximum height as Sz 20 ,
Sa 20 ≤ 21.0 μm and/or Sz 20 ≤ 250 μm,
Flexible sheet electrodes are provided.

また本発明によれば、
上記の柔軟性シート電極を備える、ウェアラブル生体電極が提供される。
Furthermore, according to the present invention,
A wearable bioelectrode is provided, which includes the flexible sheet electrode described above.

また本発明によれば、
上記のウェアラブル生体電極を備える、生体センサが提供される。
Furthermore, according to the present invention,
A biosensor equipped with the above-mentioned wearable bioelectrode is provided.

本発明によれば、測定安定性に優れた柔軟性シート電極、それを用いたウェアラブル生体電極および生体センサが提供される。 According to the present invention, a flexible sheet electrode with excellent measurement stability, a wearable bioelectrode, and a biosensor using the same are provided.

本実施形態の柔軟性シート電極の構成の一例を示す図である。This figure shows an example of the configuration of the flexible sheet electrode of this embodiment. 柔軟性シート電極の変形例の一例を示す図である。This figure shows an example of a modified flexible sheet electrode. 本実施形態のウェアラブル生体電極の構成の一例を示す図である。This figure shows an example of the configuration of a wearable bioelectrode according to this embodiment. 図3のB-B断面図である。This is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 3. 本実施形態の生体センサの構成の一例を説明するため図である。This figure illustrates an example of the configuration of the biosensor in this embodiment.

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。なお、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。また、図は概略図であり、実際の寸法比率とは一致していない。 The embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In all drawings, similar components are denoted by the same reference numerals, and their descriptions are omitted where appropriate. Furthermore, the drawings are schematic diagrams and do not necessarily correspond to actual dimensional proportions.

本実施形態の柔軟性シート電極の概要を説明する。 The following describes the outline of the flexible sheet electrode of this embodiment.

本実施形態の柔軟性シート電極は、柔軟性基材と、柔軟性基材に設けられた導電性エラストマー層と、を備え、レーザー光の波長が404nmであるレーザー顕微鏡で測定される20%伸長時の導電性エラストマー層の表面における算術平均高さをSa20とし、最大高さをSz20としたとき、Sa20≦21.0μm、および/またはSz20≦250μmを満たすように構成されるものである。 The flexible sheet electrode of this embodiment comprises a flexible substrate and a conductive elastomer layer provided on the flexible substrate, and is configured such that when the arithmetic mean height on the surface of the conductive elastomer layer at 20% elongation, measured with a laser microscope with a laser light wavelength of 404 nm, is defined as Sa 20 and the maximum height as Sz 20 , Sa 20 ≤ 21.0 μm and/or Sz 20 ≤ 250 μm.

算術平均高さSaは、二次元の表面の平均面に対して、各店の高さの差の絶対値の平均を表す。
最大高さSzは、二次元の表面におけるもっとも高い点から最も低い点までの距離を表す。
The arithmetic mean height Sa represents the average of the absolute differences in height between each store relative to the average plane of a two-dimensional surface.
The maximum height Sz represents the distance from the highest point to the lowest point on a two-dimensional surface.

本発明者の知見によれば、電極として機能する導電性エラストマー層において、20%伸長時の表面における算術平均高さ(Sa20)および/または最大高さ(Sz20)を上記上限値以下とすることにより、生体電位を測定した時のノイズを抑制でき、柔軟性シート電極における測定安定性を向上できることが判明した。
詳細なメカニズムは定かではないが、伸長状態の導電性エラストマー層の表面を適度に平滑化することにより、柔軟性シート電極を測定対象の表面に追従させて測定する実際の測定場面において、生体電位を測定した時のノイズを抑制できるものと考えられる。
According to the inventors' findings, by setting the arithmetic mean height (Sa 20 ) and/or maximum height (Sz 20 ) on the surface of a conductive elastomer layer functioning as an electrode to be below the above upper limit when stretched by 20%, noise when measuring biopotential can be suppressed, and the measurement stability of the flexible sheet electrode can be improved.
Although the detailed mechanism is not clear, it is thought that by moderately smoothing the surface of the conductive elastomer layer in its extended state, noise can be suppressed when measuring biopotential in actual measurement scenarios where a flexible sheet electrode is made to follow the surface of the object being measured.

柔軟性シート電極は、各種用途に適用できるが、その一つとして、ウェアラブル生体電極が挙げられる。本実施形態のウェアラブル生体電極は、上記の柔軟性シート電極を備えるものである。 Flexible sheet electrodes can be applied to various uses, one of which is wearable bioelectrodes. The wearable bioelectrode of this embodiment is equipped with the flexible sheet electrode described above.

本実施形態によれば、心電波形におけるノイズが抑制され、S-T部が明瞭可能となるウェアラブル生体電極を実現できる。S-T部の高さは、心臓の異常を判別するために重要な要素となる。例えば、S-T部の高さが下の方だと狭心症、上の方だと心筋梗塞の可能性がある。 According to this embodiment, a wearable bioelectrode can be realized in which noise in the electrocardiogram waveform is suppressed and the S-T region is clearly visible. The height of the S-T region is an important factor in determining cardiac abnormalities. For example, a lower S-T region may indicate angina pectoris, while a higher S-T region may indicate myocardial infarction.

ウェアラブル生体電極は、心拍、筋肉活動、神経システム活動などの生体からの電位変動を検出できる。例えば、ウェアラブル生体電極は、心電位、筋電位、および皮膚電位の少なくとも一つの生体電位を測定するために用いるように構成されてもよい。 Wearable bioelectrodes can detect electrical potential fluctuations from living organisms, such as heart rate, muscle activity, and nervous system activity. For example, a wearable bioelectrode may be configured to measure at least one of the following bioelectric potentials: electrocardiogram, electromyogram, and skin potential.

本実施形態によれば、伸長可能および/又は曲げ可能なウェアラブル生体電極を実現できる。
このようなウェアラブル生体電極は、基材の伸縮や曲げ等の変形時においても、柔軟性シート電極における断線が抑制され、安定的に生体電位の測定が可能となる。また、基材変形時においても、柔軟性シート電極の柔軟性基材からの剥離発生が抑制され、互いの密着性が維持される。
According to this embodiment, a stretchable and/or bendable wearable bioelectrode can be realized.
Such wearable bioelectrodes suppress wire breakage in the flexible sheet electrode even when the substrate is deformed, such as by stretching or bending, enabling stable measurement of biopotential. Furthermore, even when the substrate is deformed, delamination of the flexible sheet electrode from the flexible substrate is suppressed, and mutual adhesion is maintained.

ウェアラブル生体電極は、身体および衣服のいずれか一方に装着可能なウェアラブルデバイスとして使用できる。このようなウェアラブル生体電極は、その伸縮性のため、身体の表面形状や身体の動きに沿って追従することが可能である。この場合、ウェアラブル生体電極は、身体に直接装着してもよく、身体装着部材(衣服)を介して身体に装着してもよい。ウェアラブル生体電極付きの衣服は、例えば、衣服にウェアラブル生体電極が縫い付けられた構成、または衣服の一部にウェアラブル生体電極が用いられた構成を備える。 Wearable bioelectrodes can be used as wearable devices that can be attached to either the body or clothing. Due to their elasticity, such wearable bioelectrodes can conform to the surface shape and movements of the body. In this case, the wearable bioelectrode may be attached directly to the body or to the body via a body-mounting component (clothing). Clothing with wearable bioelectrodes may, for example, have the wearable bioelectrode sewn into the clothing, or have the wearable bioelectrode used as part of the clothing.

ウェアラブル生体電極はコネクタや電子部品等をさらに備えて、外部装置と接続できる生体センサを構成できる。この生体センサはウェアラブル可能である。生体センサから検出された心電位などの生体電位を解析することにより、様々な用途に応じた生体信号測定システムを構築できる。 Wearable bioelectrodes can be further equipped with connectors and electronic components to form biosensors that can connect to external devices. These biosensors are wearable. By analyzing bioelectric potentials such as electrocardiograms detected by these biosensors, biosignal measurement systems tailored to various applications can be constructed.

このようなウェアラブル生体電極やそれを用いた生体センサ、および生体信号測定システムは、身体診断、健康管理、フィットネス、リハビリ、介護ケア等の様々なシーンで使用できることが期待される。 Such wearable bioelectrodes, biosensors using them, and biosignal measurement systems are expected to be usable in a variety of settings, including physical diagnosis, health management, fitness, rehabilitation, and elderly care.

以下、本実施形態の柔軟性シート電極、およびウェアラブル生体電極の構成について詳述する。 The configuration of the flexible sheet electrode and the wearable bioelectrode of this embodiment will be described in detail below.

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

柔軟性シート電極1は、柔軟性基材10と、柔軟性基材10に設けられた導電性エラストマー層20とを備える。 The flexible sheet electrode 1 comprises a flexible substrate 10 and a conductive elastomer layer 20 provided on the flexible substrate 10.

図1(a)の導電性エラストマー層20における表面(一面22)において、未伸長時の算術平均高さをSa、および最大高さをSzとし、表面を20%伸長した状態での算術平均高さをSa20、および最大高さをSz20とする。 In the conductive elastomer layer 20 shown in Figure 1(a), the arithmetic mean height when unstretched is Sa 0 and the maximum height is Sz 0 , while the arithmetic mean height when the surface is stretched by 20% is Sa 20 and the maximum height is Sz 20 .

Sa20の上限値は、例えば、19.5μm以下、好ましくは18.5μm以下、より好ましくは12.0μm以下である。これにより、柔軟性シート電極1の測定安定性を向上できる。
一方、Sa20の下限は、特に限定されないが、0.5μm以上でよく、1μm以上でもよい。
The upper limit of Sa 20 is, for example, 19.5 μm or less, preferably 18.5 μm or less, and more preferably 12.0 μm or less. This improves the measurement stability of the flexible sheet electrode 1.
On the other hand, the lower limit of Sa 20 is not particularly limited, but may be 0.5 μm or larger, or 1 μm or larger.

Sz20の上限値は、例えば、200μm以下、好ましくは190μm以下、より好ましくは80μm以下である。これにより、柔軟性シート電極1の測定安定性を向上できる。
一方、Sz20下限は、特に限定されないが、1μm以上でよく、5μm以上でもよい。
The upper limit of Sz 20 is, for example, 200 μm or less, preferably 190 μm or less, and more preferably 80 μm or less. This improves the measurement stability of the flexible sheet electrode 1.
On the other hand, the lower limit of Sz 20 is not particularly limited, but may be 1 μm or more, or 5 μm or more.

柔軟性シート電極1は、0μm≦|Sa20-Sa|≦10μm、および/または0μm≦|Sz20-Sz|≦80μm、を満たすように構成されてもよい。 The flexible sheet electrode 1 may be configured to satisfy 0 μm ≤ |Sa 20 - Sa 0 | ≤ 10 μm and/or 0 μm ≤ |Sz 20 - Sz 0 | ≤ 80 μm.

|Sa20-Sa|の上限は、例えば、10μm以下、好ましくは8μm以下、より好ましくは5μm以下である。これにより、柔軟性シート電極1の測定安定性を向上できる。 The upper limit of |Sa 20 - Sa 0 | is, for example, 10 μm or less, preferably 8 μm or less, and more preferably 5 μm or less. This improves the measurement stability of the flexible sheet electrode 1.

|Sz20-Sz|の上限は、例えば、80μm以下、好ましくは60μm以下、より好ましくは50μm以下である。これにより、柔軟性シート電極1の測定安定性を向上できる。 The upper limit of |Sz 20 - Sz 0 | is, for example, 80 μm or less, preferably 60 μm or less, and more preferably 50 μm or less. This improves the measurement stability of the flexible sheet electrode 1.

下記の手順(1)~(4)に従って洗濯処理を繰り返し20回施した後の、レーザー光の波長が404nmであるレーザー顕微鏡で測定される未伸長時の前記導電性エラストマー層20の表面における算術平均高さをSaW0とし、最大高さをSzW0とする。
(洗濯処理の手順)
1.柔軟性シート電極を縦、横それぞれの方向に50%300回伸縮を繰り返す。
2.ビーカー中に中性洗剤と水を入れ、1の処理をした柔軟性シート電極を浸漬し、24時間撹拌する。
3.ビーカー中に水を入れ、2の処理をした柔軟性シート電極を浸漬し、10分間撹拌し、洗剤をすすぐ。
4.90℃オーブン中、30分間乾燥する。
After repeatedly performing the washing process 20 times according to the following procedures (1) to (4), the arithmetic mean height of the unstretched conductive elastomer layer 20, measured with a laser microscope with a laser light wavelength of 404 nm, is defined as Sa W0 , and the maximum height as Sz W0 .
(Laundry procedure)
1. The flexible sheet electrode is stretched and contracted 300 times in both the vertical and horizontal directions by 50%.
2. Put neutral detergent and water into a beaker, immerse the flexible sheet electrode that has been treated in step 1, and stir for 24 hours.
3. Pour water into a beaker, immerse the flexible sheet electrode that has been treated in step 2, stir for 10 minutes, and then rinse off the detergent.
4. Dry in a 90°C oven for 30 minutes.

柔軟性シート電極1は、SaW0≦16.0μm、および/またはSzW0≦250μmを満たすように構成されてもよい。 The flexible sheet electrode 1 may be configured to satisfy Sa W0 ≤ 16.0 μm and/or Sz W0 ≤ 250 μm.

Saw0の上限値は、例えば、16.0μm以下、好ましくは14.0μm以下、より好ましくは7μm以下である。これにより、柔軟性シート電極1の測定安定性を向上できる。
一方、Saw0の下限は、特に限定されないが、0.5μm以上でよく、1μm以上でもよい。
The upper limit of Sa w0 is, for example, 16.0 μm or less, preferably 14.0 μm or less, and more preferably 7 μm or less. This improves the measurement stability of the flexible sheet electrode 1.
On the other hand, the lower limit of Sa w0 is not particularly limited, but it may be 0.5 μm or larger, or 1 μm or larger.

Szw0の上限値は、例えば、250μm以下、好ましくは200μm以下、より好ましくは80μm以下である。これにより、柔軟性シート電極1の測定安定性を向上できる。
一方、Szw0下限は、特に限定されないが、1μm以上でよく、5μm以上でもよい。
The upper limit of Sz w0 is, for example, 250 μm or less, preferably 200 μm or less, and more preferably 80 μm or less. This improves the measurement stability of the flexible sheet electrode 1.
On the other hand, the lower limit of Sz w0 is not particularly limited, but it may be 1 μm or more, or 5 μm or more.

導電性エラストマー層20の付着量の下限は、例えば、15mg/cm以上、好ましくは30mg/cm以上、より好ましくは40mg/cm以上である。これにより、導電性を高められる。
導電性エラストマー層20の付着量の上限は、例えば、300mg/cm以下、好ましくは250mg/cm以下、より好ましくは200mg/cm以下である。これにより、柔軟性シート電極の柔軟性の低下を抑制できる。
The lower limit of the amount of conductive elastomer layer 20 attached is, for example, 15 mg/ cm² or more, preferably 30 mg/ cm² or more, and more preferably 40 mg/ cm² or more. This enhances conductivity.
The upper limit of the amount of conductive elastomer layer 20 attached is, for example, 300 mg/ cm² or less, preferably 250 mg/ cm² or less, and more preferably 200 mg/ cm² or less. This suppresses a decrease in the flexibility of the flexible sheet electrode.

導電性エラストマー層20は、伸縮性を有する。 The conductive elastomer layer 20 is stretchable.

本明細書中の伸縮性とは、所定方向に伸長したときの伸長率で表す。所定方向としては、例えば、図1の上面視図において、導電性エラストマー層20、具体的には導電性エラストマー層20が最大長さとなる方向を採用してもよい。
導電性エラストマー層20の上面視形状が四角形状の場合、算術平均高さ(Sa20)および最大高さ(Sz20)の測定時には、対向する2辺を掴んで平面方向に伸長させてもよく、表面抵抗率の測定時は、対角方向に伸長させてもよい。
In this specification, elasticity is expressed as the elongation rate when stretched in a predetermined direction. As the predetermined direction, for example, in the top view of Figure 1, the direction in which the conductive elastomer layer 20, specifically the conductive elastomer layer 20, has the maximum length may be adopted.
When the top view shape of the conductive elastomer layer 20 is rectangular, when measuring the arithmetic mean height (Sa 20 ) and the maximum height (Sz 20 ), the layer may be stretched in the planar direction by grasping two opposing sides, and when measuring the surface resistivity, it may be stretched in the diagonal direction.

上記の延在方向に伸長させたとき、伸縮性を有するとは、伸長率が、例えば、10%以上、好ましくは20%以上、より好ましくは50%以上まで伸長可能であり、かつ、その伸長率時において導電性エラストマー層20が断線しない状態を意味する。 When stretched in the direction described above, "stretchable" means that the material can be stretched to, for example, 10% or more, preferably 20% or more, and more preferably 50% or more, and that the conductive elastomer layer 20 does not break at that stretched rate.

25℃、未伸長時における導電性エラストマー層20の表面抵抗値をR1とし、25℃、表面の面内方向の一つに20%伸長時における導電性エラストマー層20の表面抵抗値をR2としたとき、R1、R2が、1.0≦R2/R1≦7.0を満たすように構成される。 Let R1 be the surface resistance of the conductive elastomer layer 20 at 25°C and before stretching, and R2 be the surface resistance of the conductive elastomer layer 20 at 25°C and after stretching by 20% in one of the in-plane directions of the surface. The structure is configured such that R1 and R2 satisfy 1.0 ≤ R2/R1 ≤ 7.0.

R2/R1の上限は、例えば、7.0以下、好ましくは6.5以下、より好ましくは5.0以下である。これにより、測定安定性を高めることができる。
一方、R2/R1の下限は、特に限定されないが、1.0以上でもよく、好ましくは1.1以上でもよい。
また、R2の上限は、例えば、30Ω以下、好ましくは20Ω以下、より好ましくは15Ω以下である。一方、R2の下限は、例えば、0.5Ω以上でもよい。
The upper limit of R2/R1 is, for example, 7.0 or less, preferably 6.5 or less, and more preferably 5.0 or less. This improves measurement stability.
On the other hand, the lower limit of R2/R1 is not particularly limited, but may be 1.0 or greater, and preferably 1.1 or greater.
Furthermore, the upper limit of R2 is, for example, 30 Ω or less, preferably 20 Ω or less, and more preferably 15 Ω or less. On the other hand, the lower limit of R2 may be, for example, 0.5 Ω or more.

なお、表面抵抗率等の抵抗測定は、任意の2点間で測定してもよいが、導電性エラストマー層20の上面視形状が四角形状の場合、導電性エラストマー層20の対角上で行ってもよい。 Furthermore, while resistance measurements such as surface resistivity may be taken between any two points, if the top view shape of the conductive elastomer layer 20 is rectangular, the measurements may also be taken diagonally across the conductive elastomer layer 20.

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

柔軟性基材10は、伸長および/または曲げ変形可能な基材であれば特に限定されないが、例えば、繊維基材で構成されてもよく、エラストマー基材で構成されてもよい。 The flexible substrate 10 is not particularly limited as long as it is a substrate that can be stretched and/or bent, but for example, it may be composed of a fibrous substrate or an elastomer substrate.

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

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

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

エラストマー基材は、後述の絶縁性エラストマーで構成されてもよい。また、エラストマー基材は、多孔質エラストマー基材、あるいは表面に凹凸を有するエラストマー基材等あってもよい。 The elastomer substrate may be composed of an insulating elastomer as described later. Furthermore, the elastomer substrate may be a porous elastomer substrate, or an elastomer substrate with surface irregularities, etc.

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

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

本実施形態の柔軟性シート電極1の製造方法の一例は、柔軟性基材10に、導電性エラストマー材料を含浸する工程を含む。
導電性エラストマー材料の形態は、ペーストでも、フィルムでもよい。含浸方法は、形態に応じて、公知の手法から選択できる。
含浸方法は、スクリーン加工、ディッピング加工、コーティング加工、カレンダー加工、ラミネート加工、真空含浸加工等が挙げられる。これらの加工において、ブレード、ローラー、プレスなどを用いて、必要なら加熱して、導電性エラストマー材料を柔軟性基材10の内部に導入させることが可能である。
One example of a method for manufacturing the flexible sheet electrode 1 of this embodiment includes a step of impregnating a flexible substrate 10 with a conductive elastomer material.
The conductive elastomer material may be in the form of a paste or a film. The impregnation method can be selected from known methods depending on the form.
Impregnation methods include screen processing, dipping, coating, calendering, lamination, and vacuum impregnation. In these processes, it is possible to introduce the conductive elastomer material into the flexible substrate 10 using blades, rollers, presses, etc., and heating if necessary.

柔軟性シート電極1の製造方法の具体例として、導電性エラストマー材料として導電性ペースト、およびスキージを用いたスクリーン加工の例を説明する。
まず、作業台上に支持体を設置し、その支持体上に柔軟性基材10を置く。
続いて、柔軟性基材10上に所定の開口パターン形状を有するマスクを配置する。
続いて、柔軟性シート電極1上に、マスクを介して、導電性ペーストを、スキージを用いて塗工する。
その後、導電性ペーストに硬化処理を施す。としては、シリコーンゴム系硬化性組成物を含む導電性ペーストの場合、例えば、硬化温度を160℃~220℃、硬化時間を1時間~3時間等とすることができる。硬化処理後または硬化処理前に、マスクを取り外す。
その後、柔軟性基材10支持体を分離し、柔軟性シート電極1が得られる。
As a specific example of a manufacturing method for the flexible sheet electrode 1, we will describe an example of screen processing using a conductive paste as the conductive elastomer material and a squeegee.
First, a support is placed on the workbench, and the flexible base material 10 is placed on the support.
Next, a mask having a predetermined opening pattern shape is placed on the flexible substrate 10.
Next, a conductive paste is applied to the flexible sheet electrode 1 using a squeegee, via a mask.
Subsequently, the conductive paste is subjected to a curing treatment. For example, in the case of a conductive paste containing a silicone rubber-based curable composition, the curing temperature can be set to 160°C to 220°C and the curing time to 1 to 3 hours. The mask is removed after or before the curing treatment.
Subsequently, the flexible substrate 10 support is separated to obtain the flexible sheet electrode 1.

本実施形態では、たとえば柔軟性シート電極1の作製方法等を適切に選択することにより、上記導電性エラストマー層20のSa20、Sa、Sz20、Sz、および付着量を制御することが可能である。これらの中でも、たとえば、マスクの厚み、マスクの積層枚数、塗工回数、導電性ペーストの固形分濃度などを適切に選択すること等が、上記導電性エラストマー層20のSa20、Sa、Sz20、Sz、および付着量を所望の数値範囲とするための要素として挙げられる。 In this embodiment, for example, by appropriately selecting the method for manufacturing the flexible sheet electrode 1, it is possible to control the Sa 20 , Sa 0 , Sz 20 , Sz 0 , and adhesion amount of the conductive elastomer layer 20. Among these, for example, appropriately selecting the thickness of the mask, the number of mask layers, the number of coatings, and the solid content concentration of the conductive paste are examples of factors that can bring the Sa 20 , Sa 0 , Sz 20 , Sz 0 , and adhesion amount of the conductive elastomer layer 20 into a desired numerical range.

柔軟性シート電極1の変型例を、図2を用いて説明する。 An example of deformation of the flexible sheet electrode 1 will be explained using Figure 2.

柔軟性基材10は、厚み方向に対して、図2(a)に示すように、一部が導電性エラストマー層20の含浸層21を含むように構成されてもよく、全体が含浸層21を含むように構成されてもよい。
これにより、洗濯耐性に優れた柔軟性シート電極1を実現できる。
The flexible substrate 10 may be configured such that, in the thickness direction, a portion of it includes an impregnation layer 21 of the conductive elastomer layer 20, as shown in Figure 2(a), or the entire substrate may include an impregnation layer 21.
This makes it possible to realize a flexible sheet electrode 1 with excellent wash resistance.

また、柔軟性基材10は、図2(b)に示すように、導電性エラストマー層20がある面とは反対側の面に、絶縁エラストマー層60を有してもよい。絶縁エラストマー層60は、一部または全体が柔軟性基材10に含浸してもよい。絶縁エラストマー層60は、後述の絶縁性エラストマーで構成されてもよい。 Furthermore, as shown in Figure 2(b), the flexible substrate 10 may have an insulating elastomer layer 60 on the side opposite to the side with the conductive elastomer layer 20. The insulating elastomer layer 60 may be partially or entirely impregnated into the flexible substrate 10. The insulating elastomer layer 60 may be composed of an insulating elastomer as described later.

<ウェアラブル生体電極>
図3は、ウェアラブル生体電極100の構成の一例を示す上面図である。図4は、図3のB-B断面図である。
ウェアラブル生体電極100は、柔軟性基材10および導電性エラストマー層20を有する柔軟性シート電極1を備える。
<Wearable Bioelectrodes>
Figure 3 is a top view showing an example of the configuration of the wearable bioelectrode 100. Figure 4 is a cross-sectional view taken along line B-B in Figure 3.
The wearable bioelectrode 100 comprises a flexible sheet electrode 1 having a flexible substrate 10 and a conductive elastomer layer 20.

ウェアラブル生体電極100は、被験者の身体に導電性エラストマー層20の一面22を追従させ、心臓、筋肉、皮膚、神経等の生体活動から発生する生体電気信号を検知することができる。このウェアラブル生体電極100は、柔軟性基材10の面内方向に複数の導電性エラストマー層20を備える場合、心電波形測定用電極として好適に用いることができる。 The wearable bioelectrode 100 can detect bioelectrical signals generated from biological activities such as the heart, muscles, skin, and nerves by allowing one surface 22 of the conductive elastomer layer 20 to conform to the subject's body. When this wearable bioelectrode 100 has multiple conductive elastomer layers 20 in the in-plane direction of the flexible substrate 10, it can be suitably used as an electrode for measuring electrocardiogram waveforms.

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

ウェアラブル生体電極100は、被験者の測定部分にジェルの塗布が必要なウエットセンサではなく、簡便で繰り返し使用が可能なドライセンサとして使用できる。 The wearable bioelectrode 100 can be used as a simple and reusable dry sensor, rather than a wet sensor that requires gel application to the subject's measurement area.

柔軟性基材10は、上面視において、導電性エラストマー層20が形成された電極形成領域を有する。この電極形成領域において、非伸縮時や伸縮時に柔軟性基材10と導電性エラストマー層20と密着し、ウェアラブル生体電極100全体の機械的強度を高められる。 The flexible substrate 10 has an electrode-forming region where a conductive elastomer layer 20 is formed, as seen from above. In this electrode-forming region, the flexible substrate 10 and the conductive elastomer layer 20 adhere closely together, both when non-stretched and when stretched, thereby increasing the overall mechanical strength of the wearable bioelectrode 100.

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

柔軟性基材10の一例は、図1に示すように、その少なくとも一部が、例えば、本体12が、身体に巻き付け可能なバンド形状を有する。このようなウェアラブル生体電極100は、手首や足首など、身体の一部に巻き付け可能なバンド装着型生体電極に好適な構造を有する。 As shown in Figure 1, an example of the flexible substrate 10 is that at least a portion of it, for example, the main body 12, has a band shape that can be wrapped around the body. Such a wearable bioelectrode 100 has a structure suitable for a band-type bioelectrode that can be wrapped around a part of the body, such as the wrist or ankle.

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

導電性エラストマー層20は、シート状に構成され、身体に直接接触する露出面を有する。
本明細書において、シート状とは、導電性エラストマー層20の厚みをD(mm)、導電性エラストマー層20の上面視における一面22の面積をS(mm)としたとき、S、Dが、例えば、50≦S/D、好ましくは200≦S/D、より好ましくは400≦S/Dである。S/Dの上限は、被験者の測定部位に応じて設定すればよく、特に限定されないが、例えば、S/D≦10でもよい。
The conductive elastomer layer 20 is configured in a sheet shape and has an exposed surface that comes into direct contact with the body.
In this specification, "sheet-like" means that when the thickness of the conductive elastomer layer 20 is D (mm) and the area of one surface 22 of the conductive elastomer layer 20 in a top view is S ( mm² ), S and D are, for example, 50 ≤ S/D, preferably 200 ≤ S/D, and more preferably 400 ≤ S/D. The upper limit of S/D can be set according to the measurement site of the subject and is not particularly limited, but for example, S/D ≤ 10⁷ may be used.

導電性エラストマー層20は、ウェアラブル生体電極100の使用時に身体に接触し、身体の表面形状や身体の変形に沿って、接触面によく追従できる。 The conductive elastomer layer 20 comes into contact with the body when the wearable bioelectrode 100 is used and can conform well to the contact surface, following the body's surface shape and deformation.

ウェアラブル生体電極100の外部とは、導電性エラストマー層20が接続されるように構成されてもよいが、導電性エラストマー層20と電気的に接続された別部材である接続部26が接続されるように構成されてもよい。この接続部26は、図3に示すように、導電性エラストマー層20と伸縮性配線24を介して電気的に接続するように構成されてもよい。 The wearable bioelectrode 100 may be configured to be connected to the outside via a conductive elastomer layer 20, or it may be configured to be connected via a connecting portion 26, which is a separate component electrically connected to the conductive elastomer layer 20. This connecting portion 26 may be configured to be electrically connected to the conductive elastomer layer 20 via a stretchable wiring 24, as shown in Figure 3.

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

導電性エラストマー層20を構成する各部は、導電性ペーストを用いた印刷方法で形成された印刷層で構成されてもよい。この場合、導電性エラストマー層20、伸縮性配線24および接続部26を含む各部は、互いにシームレスに構成されてもよい。 Each component of the conductive elastomer layer 20 may be composed of a printed layer formed by a printing method using a conductive paste. In this case, each component, including the conductive elastomer layer 20, the stretchable wiring 24, and the connecting portion 26, may be seamlessly connected to one another.

外部接続部30は、導電性エラストマー層20を通じて検知した生体電気信号を、電子部品等の外部に送ることができる。 The external connection section 30 can transmit bioelectric signals detected through the conductive elastomer layer 20 to external electronic components, etc.

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

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

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

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

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

本実施形態の生体センサについて説明する。 The biosensor of this embodiment will now be described.

生体センサは、用途に応じて、1個のウェアラブル生体電極100、又は2個以上の複数のウェアラブル生体電極100を備える。生体センサは、身体に直接設置してもよいが、衣服などの身体取り付け部材に設置されていてもよい。 The biosensor comprises one wearable bioelectrode 100, or two or more wearable bioelectrodes 100, depending on the application. The biosensor may be directly attached to the body, or it may be attached to a body-mounting component such as clothing.

生体センサは、外部接続部30を介し、ウェアラブル生体電極100に電気的に接続可能な電子部品を備える。 The biosensor includes electronic components that can be electrically connected to the wearable bioelectrode 100 via an external connection unit 30.

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

図5は、生体センサ200の構成の一例を説明する図である。
図5の生体センサ200は、ウェアラブル生体電極100、コネクタ210、ケーブル220、センサモジュール230、コンピュータ240を備える。
Figure 5 illustrates an example of the configuration of the biosensor 200.
The biosensor 200 in Figure 5 comprises a wearable bioelectrode 100, a connector 210, a cable 220, a sensor module 230, and a computer 240.

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

本実施形態の生体信号測定システムについて説明する。
本実施形態の生体信号測定システムは、生体センサを備えるものである。生体信号測定システムは、生体センサから受けたデータを、表示、解析または保存するシステム(測定装置)であり得る。
The biosignal measurement system of this embodiment will now be described.
The biosignal measurement system of this embodiment is equipped with a biosensor. The biosignal measurement system may be a system (measuring device) that displays, analyzes, or stores data received from the biosensor.

ウェアラブル生体電極100の変形例について説明する。 A modified example of the wearable bioelectrode 100 will be described.

ウェアラブル生体電極100は、図1に示すように、柔軟性基材10と外部接続部30との間に保護層50を備えてもよい。これにより、機械的強度を高め、外部接続部30に外部端子が接続するとき等に導電性エラストマー層20が破損することを抑制できる。 As shown in Figure 1, the wearable bioelectrode 100 may include a protective layer 50 between the flexible substrate 10 and the external connection portion 30. This increases mechanical strength and prevents damage to the conductive elastomer layer 20 when an external terminal is connected to the external connection portion 30.

保護層50は、他面13側から見たとき、外部接続部30よりも広く形成されてもよく、柔軟性基材10の拡張部14の形状に沿って形成されてもよい。これにより、拡張部14における機械的強度を高められる。 The protective layer 50 may be formed wider than the external connection portion 30 when viewed from the other side 13, and may also be formed to conform to the shape of the expanded portion 14 of the flexible base material 10. This increases the mechanical strength of the expanded portion 14.

保護層50は、伸縮性材料で構成されていればよく、例えば、シリコーンゴムなどの絶縁性エラストマーや柔軟性基材10と同じ材料で構成されてもよい。これにより、柔軟性基材10および保護層50の密着性を高められる。 The protective layer 50 may be made of an elastic material, such as an insulating elastomer like silicone rubber, or the same material as the flexible base material 10. This improves the adhesion between the flexible base material 10 and the protective layer 50.

柔軟性基材10は、単層で構成されても、複数層が積層して構成されてもよい。
ウェアラブル生体電極100は、柔軟性基材10および導電性エラストマー層20が交互に積層した多層配線構造を有してもよい。
The flexible base material 10 may be composed of a single layer or multiple layers laminated together.
The wearable bioelectrode 100 may have a multilayer wiring structure in which a flexible substrate 10 and a conductive elastomer layer 20 are alternately laminated.

柔軟性基材10の上面視における形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜変形可能である。 The shape of the flexible substrate 10 in a top view is not particularly limited and can be appropriately deformed depending on the application.

柔軟性基材10は、同じ一面11の上に、1個の導電性エラストマー層20を有してもよいが、2個又は3個以上の複数の導電性エラストマー層20を独立に有してもよい。 The flexible substrate 10 may have one conductive elastomer layer 20 on the same surface 11, or it may have two or three or more conductive elastomer layers 20 independently.

導電性エラストマー層20又は導電性エラストマー層20の上面視における形状は、特に限定されず、用途に応じて適宜変形可能であるが、例えば、四角形状、円形形状、楕円形状、その他の多角形形状などが挙げられる。これにより、ある程度の身体との接触面積を確保し、測定安定性を高められる。 The conductive elastomer layer 20, or the shape of the conductive elastomer layer 20 as viewed from above, is not particularly limited and can be appropriately deformed depending on the application. Examples include a square shape, a circular shape, an elliptical shape, and other polygonal shapes. This ensures a certain contact area with the body and improves measurement stability.

導電性エラストマー層20又は導電性エラストマー層20の上面視における角部は、アールを有してもよい。これにより、使用時において角部に局所応力が生じ、導電性エラストマー層20が破損することを抑制できる。 The conductive elastomer layer 20, or the corners of the conductive elastomer layer 20 in a top view, may have a rounded edge. This helps to prevent localized stress from occurring at the corners during use, thus suppressing damage to the conductive elastomer layer 20.

外部接続部30は、一つの部材で構成されてもよいが、複数の部材を組み立てて構成されてもよい。
外部接続部30は、機械的手法にて柔軟性基材10に設置されるが、接着剤などを用いて化学的手法にて設置されてもよい。
The external connection section 30 may be composed of a single component, or it may be composed of multiple components assembled together.
The external connection part 30 is installed on the flexible substrate 10 by mechanical means, but it may also be installed by chemical means using an adhesive or the like.

外部接続部30に使用されるスナップボタンとしては、雄型スナップボタン、雌型スナップボタンのいずれでもよい。外部接続部30は、柔軟性基材10に固定されるが、取り外し自在に取り付けられていてもよい。 The snap button used in the external connection part 30 may be either a male or female snap button. The external connection part 30 is fixed to the flexible base material 10, but it may also be attached in a detachable manner.

以下、導電性エラストマー層20の材料について説明する。 The following describes the material of the conductive elastomer layer 20.

本実施形態の柔軟性シート電極1の一例において、導電性エラストマー層20が導電性エラストマーで構成される。また、絶縁エラストマー層60が絶縁性エラストマーで構成される。
この絶縁性エラストマーおよび導電性エラストマーが、同一のエラストマー材料を含むように構成されてもよい。
In one example of the flexible sheet electrode 1 of this embodiment, the conductive elastomer layer 20 is made of conductive elastomer. In addition, the insulating elastomer layer 60 is made of insulating elastomer.
The insulating elastomer and the conductive elastomer may be configured to contain the same elastomer material.

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

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

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

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

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

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

導電性エラストマー層20の導電性エラストマー、柔軟性基材10の絶縁性エラストマー、及び保護層50や絶縁保護層52の絶縁性エラストマーの少なくとも2つ、又は全てが、同一のエラストマー材料を含むように構成されてもよい。 The conductive elastomer of the conductive elastomer layer 20, the insulating elastomer of the flexible substrate 10, and at least two or all of the insulating elastomers of the protective layer 50 and the insulating protective layer 52 may be configured to contain the same elastomer material.

本明細書中、同一のエラストマー材料を含むとは、それぞれ、上記に例示される熱硬化性エラストマーの種類のうち、少なくとも一つ以上の同じ種類のエラストマー材料を含むことを意味する。
また、同一のシリコーンゴムを含む場合、このシリコーンゴムがビニル基含有オルガノポリシロキサンを含むシリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成されてもよい。
In this specification, "containing the same elastomer material" means that each contains at least one of the same type of elastomer material from among the types of thermosetting elastomers exemplified above.
Furthermore, if the same silicone rubber is included, this silicone rubber may be composed of a cured product of a silicone rubber-based curable composition containing a vinyl group-containing organopolysiloxane.

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

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

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

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

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

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

同種のシランカップリング剤とは、少なくとも共通の官能基を有していればよく、分子中の他の官能基や添加量が異なっていてもよい。 Similar silane coupling agents only need to share at least one common functional group; other functional groups in the molecule and the amount added may differ.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

式(1)中、Rは炭素数1~10の置換または非置換のアルキル基、アルケニル基、アリール基、またはこれらを組み合わせた炭化水素基である。炭素数1~10のアルキル基としては、例えば、メチル基、エチル基、プロピル基等が挙げられ、中でも、メチル基が好ましい。炭素数1~10のアルケニル基としては、例えば、ビニル基、アリル基、ブテニル基等が挙げられ、中でも、ビニル基が好ましい。炭素数1~10のアリール基としては、例えば、フェニル基等が挙げられる。 In formula (1), R1 is a substituted or unsubstituted alkyl group, alkenyl group, aryl group, or a hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms. Examples of alkyl groups having 1 to 10 carbon atoms include methyl, ethyl, and propyl groups, with methyl being preferred. Examples of alkenyl groups having 1 to 10 carbon atoms include vinyl, allyl, and butenyl groups, with vinyl being preferred. Examples of aryl groups having 1 to 10 carbon atoms include phenyl.

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

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

さらに、式(1)中のRおよびRの置換基としては、例えば、メチル基、ビニル基等が挙げられ、Rの置換基としては、例えば、メチル基等が挙げられる。 Furthermore, examples of substituents for R1 and R2 in formula (1) include methyl groups and vinyl groups, and examples of substituents for R3 include methyl groups.

なお、式(1)中、複数のRは互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。さらに、R、およびRについても同様である。 In equation (1), the multiple R1s are independent of each other and may be different from each other or the same. The same applies to R2 and R3 .

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

また、式(1)で表されるビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1)の具体的構造としては、例えば下記式(1-1)で表されるものが挙げられる。 Furthermore, a specific structure of the vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1) represented by formula (1) can be found, for example, in the structure represented by formula (1-1) below.

式(1-1)中、RおよびRは、それぞれ独立して、メチル基またはビニル基であり、少なくとも一方がビニル基である。 In formula (1-1), R1 and R2 are each independently a methyl group or a vinyl group, and at least one of them is a vinyl group.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

なお、式(2)中のR,R,Rの置換基としては、例えば、メチル基、ビニル基等が挙げられ、分子内の架橋反応を防止する観点から、メチル基が好ましい。 In formula (2), examples of substituents R4 , R5 , and R6 include methyl groups and vinyl groups, and methyl groups are preferred from the viewpoint of preventing intramolecular crosslinking reactions.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

なお、式(3)中、複数のRは互いに独立したものであり、互いに異なっていてもよいし、同じであってもよい。 In equation (3), the multiple R7s are independent of each other and may be different from each other or the same.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

また、親水性基は、例えば、水酸基、スルホン酸基、カルボキシル基またはカルボニル基等が挙げられ、中でも、特に、水酸基が好ましい。なお、親水性基は、官能基として含まれていてもよいが、シランカップリング剤(D)に疎水性を付与するという観点からは含まれていないのが好ましい。 Furthermore, hydrophilic groups include, for example, hydroxyl groups, sulfonic acid groups, carboxyl groups, or carbonyl groups, with hydroxyl groups being particularly preferred. While hydrophilic groups may be included as functional groups, their absence is preferable from the viewpoint of imparting hydrophobicity to the silane coupling agent (D).

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

また、金属粉(G)の粒径も制限されないが、たとえば平均粒径D50で0.001μm以上であることが好ましく、より好ましくは0.01μm以上であり、さらに好ましくは0.1μm以上である。金属粉(G)の粒径は、たとえば平均粒径D50で1,000μm以下であることが好ましく、より好ましくは100μm以下であり、さらに好ましくは20μm以下である。
平均粒径D50をこのような範囲に設定することで、シリコーンゴムとして適度な導電性を発揮することができる。
なお、金属粉(G)の粒径は、たとえば、導電性ペースト、あるいは導電性ペーストを用いて成形したシリコーンゴムについて透過型電子顕微鏡等で観察の上、画像解析を行い、任意に選んだ金属粉200個の平均値として定義することができる。
Furthermore, the particle size of the metal powder (G) is not limited, but it is preferably 0.001 μm or larger, more preferably 0.01 μm or larger, and even more preferably 0.1 μm or larger, with an average particle size D 50 of 0.00 μm or larger. The particle size of the metal powder (G) is preferably 1,000 μm or smaller, more preferably 100 μm or smaller, and even more preferably 20 μm or smaller, with an average particle size D 50 of 1,000 μm or smaller.
By setting the average particle size D 50 within this range, the silicone rubber can exhibit appropriate conductivity.
The particle size of the metal powder (G) can be defined, for example, by observing conductive paste or silicone rubber molded using conductive paste with a transmission electron microscope, performing image analysis, and taking the average value of 200 arbitrarily selected metal powders.

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

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

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

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

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

以上、本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することができる。また、本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれる。
以下、参考形態の例を付記する。
1. 柔軟性基材と、
前記柔軟性基材に設けられた導電性エラストマー層と、
を備える、柔軟性シート電極であって、
レーザー光の波長が404nmであるレーザー顕微鏡で測定される20%伸長時の前記導電性エラストマー層の表面における算術平均高さをSa 20 とし、最大高さをSz 20 としたとき、
Sa 20 ≦19.5μm、および/またはSz 20 ≦200μmを満たす、
柔軟性シート電極。
2. 1.に記載の柔軟性シート電極であって、
レーザー光の波長が404nmであるレーザー顕微鏡で測定される未伸長時の前記導電性エラストマー層の表面における算術平均高さをSa とし、最大高さをSz としたとき、
0μm≦|Sa 20 -Sa |≦10μm、および/または0μm≦|Sz 20 -Sz |≦80μm、を満たす、柔軟性シート電極。
3. 1.または2.に記載の柔軟性シート電極であって、
下記の手順(1)~(4)に従って洗濯処理を繰り返し20回施した後の、レーザー光の波長が
404nmであるレーザー顕微鏡で測定される未伸長時の前記導電性エラストマー層の表面における算術平均高さをSa W0 とし、最大高さをSz W0 としたとき、
Sa W0 ≦16.0μm、および/またはSz W0 ≦250μmを満たす、柔軟性シート電極。
(手順)
1.柔軟性シート電極を縦、横それぞれの方向に50%300回伸縮を繰り返す。
2.ビーカー中に中性洗剤と水を入れ、1の処理をした柔軟性シート電極を浸漬し、24時間撹拌する。
3.ビーカー中に水を入れ、2の処理をした柔軟性シート電極を浸漬し、10分間撹拌し、洗剤をすすぐ。
4.90℃オーブン中、30分間乾燥する。
4. 1.~3.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、導電性フィラーおよび非導電性フィラーを含む、柔軟性シート電極。
5. 4.に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性フィラーが、金属系フィラー、炭素系フィラー、金属酸化物フィラー、および金属メッキフィラーからなる群から選ばれる一または二以上を含む、柔軟性シート電極。
6. 4.または5.に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性フィラーが、リン片状の銀粉を含む、柔軟性シート電極。
7. 4.~6.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記非導電性フィラーが、シリカ粒子を含む、柔軟性シート電極。
8. 4.~7.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性フィラーの含有量が、前記導電性エラストマー層中、50質量%以上90質量%以下である、柔軟性シート電極。
9. 1.~8.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムからなる群から選択される一種以上のエラストマー材料を含む、柔軟性シート電極。
10. 1.~9.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層において、未伸長時における表面抵抗値をR1、表面の面内方向の一つに20%伸長したときの表面抵抗値をR2としたとき、R1、R2が、1.0≦R2/R1≦7.0を満たすように構成される、柔軟性シート電極。
11. 1.~10.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極であって、
前記柔軟性基材が繊維基材で構成される、柔軟性シート電極。
12. 11.に記載の柔軟性シート電極であって、
前記繊維基材が、織物または編物である、柔軟性シート電極。
13. 1.~12.のいずれか一つに記載の柔軟性シート電極を備える、ウェアラブル生体電極。
14. 13.に記載のウェアラブル生体電極を備える、生体センサ。
Although embodiments of the present invention have been described above, these are merely examples, and various other configurations can be adopted. Furthermore, the present invention is not limited to the embodiments described above, and modifications, improvements, etc., within the scope that can achieve the objectives of the present invention are included in the present invention.
Examples of reference formats are provided below.
1. Flexible base material and
A conductive elastomer layer provided on the flexible substrate,
A flexible sheet electrode comprising,
When the arithmetic mean height of the conductive elastomer layer at 20% elongation, measured with a laser microscope whose laser light wavelength is 404 nm, is defined as Sa 20 and the maximum height as Sz 20 ,
Sa 20 ≤ 19.5 μm and/or Sz 20 ≤ 200 μm,
Flexible sheet electrode.
2. The flexible sheet electrode described in 1.
When the arithmetic mean height of the unextended conductive elastomer layer on its surface, measured with a laser microscope whose laser light wavelength is 404 nm, is defined as Sa 0 and the maximum height as Sz 0 ,
A flexible sheet electrode satisfying 0 μm ≤ |Sa 20 - Sa 0 | ≤ 10 μm and/or 0 μm ≤ |Sz 20 - Sz 0 | ≤ 80 μm.
3. A flexible sheet electrode as described in 1. or 2.,
After repeating the washing process 20 times according to the following steps (1) to (4), the wavelength of the laser light is
When the arithmetic mean height of the unextended conductive elastomer layer on its surface, measured with a 404 nm laser microscope, is denoted as Sa W0 , and the maximum height as Sz W0 ,
A flexible sheet electrode satisfying Sa W0 ≤ 16.0 μm and/or Sz W0 ≤ 250 μm.
(procedure)
1. The flexible sheet electrode is stretched and contracted 300 times by 50% in both the vertical and horizontal directions.
2. Put neutral detergent and water into a beaker, immerse the flexible sheet electrode that has been treated in step 1, and stir for 24 hours.
3. Pour water into a beaker, immerse the flexible sheet electrode that has been treated in step 2, stir for 10 minutes, and then rinse off the detergent.
4. Dry in a 90°C oven for 30 minutes.
4. A flexible sheet electrode as described in any one of 1 to 3,
A flexible sheet electrode wherein the conductive elastomer layer includes a conductive filler and a non-conductive filler.
5. The flexible sheet electrode described in 4.
A flexible sheet electrode wherein the conductive filler comprises one or more selected from the group consisting of metal-based fillers, carbon-based fillers, metal oxide fillers, and metal-plated fillers.
6. A flexible sheet electrode as described in 4. or 5.
A flexible sheet electrode in which the conductive filler contains flake-shaped silver powder.
7. A flexible sheet electrode as described in any one of 4. to 6.
A flexible sheet electrode in which the nonconductive filler contains silica particles.
8. A flexible sheet electrode as described in any one of 4. to 7.
A flexible sheet electrode wherein the content of the conductive filler in the conductive elastomer layer is 50% by mass or more and 90% by mass or less.
9. A flexible sheet electrode as described in any one of 1 to 8,
A flexible sheet electrode wherein the conductive elastomer layer comprises one or more elastomer materials selected from the group consisting of silicone rubber, urethane rubber, and fluororubber.
A flexible sheet electrode as described in any one of 10.1 to 9.
A flexible sheet electrode in which, in the conductive elastomer layer, when the surface resistance value when unstretched is R1 and the surface resistance value when stretched by 20% in one of the in-plane directions of the surface is R2, R1 and R2 are configured to satisfy 1.0 ≤ R2/R1 ≤ 7.0.
A flexible sheet electrode as described in any one of 11.1 to 10.
A flexible sheet electrode, wherein the flexible substrate is composed of a fibrous substrate.
12. The flexible sheet electrode described in 11.
A flexible sheet electrode wherein the fibrous base material is a woven or knitted fabric.
13. A wearable bioelectrode comprising a flexible sheet electrode as described in any one of items 1 to 12.
14. A biosensor equipped with the wearable bioelectrode described in 13.

以下、本発明について実施例を参照して詳細に説明するが、本発明は、これらの実施例の記載に何ら限定されるものではない。
表1に示す原料成分を以下に示す。
(A1-1):第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:下記の合成スキーム1により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(上記式(1-1)で表わされる構造)
(A1-2):第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン:下記の合成スキーム2により合成したビニル基含有ジメチルポリシロキサン(上記式(1-1)で表わされる構造でRおよびRがビニル基である構造)
The present invention will be described in detail below with reference to examples, but the present invention is not limited in any way to the descriptions of these examples.
The raw material components shown in Table 1 are listed below.
(A1-1): First vinyl group-containing linear organopolysiloxane: Vinyl group-containing dimethylpolysiloxane synthesized by the following synthesis scheme 1 (structure represented by formula (1-1) above)
(A1-2): Second vinyl group-containing linear organopolysiloxane: Vinyl group-containing dimethylpolysiloxane synthesized by the following synthesis scheme 2 (structure represented by formula (1-1) above, in which R1 and R2 are vinyl groups)

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

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

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

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

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

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

(ビニル基含有オルガノポリシロキサン(A)の合成)
[合成スキーム1:第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)の合成]
下記式(5)にしたがって、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を合成した。
すなわち、Arガス置換した、冷却管および攪拌翼を有する300mLセパラブルフラスコに、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)、カリウムシリコネート0.1gを入れ、昇温し、120℃で30分間攪拌した。なお、この際、粘度の上昇が確認できた。
その後、155℃まで昇温し、3時間攪拌を続けた。そして、3時間後、1,3-ジビニルテトラメチルジシロキサン0.1g(0.6mmol)を添加し、さらに、155℃で4時間攪拌した。
さらに、4時間後、トルエン250mLで希釈した後、水で3回洗浄した。洗浄後の有機層をメタノール1.5Lで数回洗浄することで、再沈精製し、オリゴマーとポリマーを分離した。得られたポリマーを60℃で一晩減圧乾燥し、第1のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-1)を得た(Mn=2.2×10、Mw=4.8×10)。また、H-NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.04モル%であった。
(Synthesis of vinyl group-containing organopolysiloxane (A))
[Synthesis Scheme 1: Synthesis of the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1)]
A first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) was synthesized according to the following formula (5).
Specifically, 74.7 g (252 mmol) of octamethylcyclotetrasiloxane and 0.1 g of potassium silicate were placed in a 300 mL separable flask equipped with a condenser and stirring blades, which had been purged with Ar gas. The mixture was then heated and stirred at 120°C for 30 minutes. An increase in viscosity was observed during this process.
The temperature was then raised to 155°C, and stirring was continued for 3 hours. After 3 hours, 0.1 g (0.6 mmol) of 1,3-divinyltetramethyldisiloxane was added, and the mixture was stirred again at 155°C for 4 hours.
Furthermore, after 4 hours, the mixture was diluted with 250 mL of toluene and washed three times with water. The organic layer after washing was reprecipitated and purified by washing several times with 1.5 L of methanol to separate the oligomer and polymer. The obtained polymer was dried under reduced pressure at 60°C overnight to obtain the first vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-1) (Mn = 2.2 × 10⁵ , Mw = 4.8 × 10⁵ ). The vinyl group content, calculated by 1H-NMR spectroscopy, was 0.04 mol%.

[合成スキーム2:第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)の合成]
上記(A1-1)の合成工程において、オクタメチルシクロテトラシロキサン74.7g(252mmol)に加えて2,4,6,8-テトラメチル2,4,6,8-テトラビニルシクロテトラシロキサン0.86g(2.5mmol)を用いたこと以外は、(A1-1)の合成工程と同様にすることで、下記式(6)のように、第2のビニル基含有直鎖状オルガノポリシロキサン(A1-2)を合成した(Mn=2.3×10、Mw=5.0×10)。また、H-NMRスペクトル測定により算出したビニル基含有量は0.93モル%であった。
[Synthesis Scheme 2: Synthesis of the second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2)]
In the synthesis step of (A1-1) described above, 0.86 g (2.5 mmol) of 2,4,6,8-tetramethyl2,4,6,8-tetravinylcyclotetrasiloxane was added in addition to 74.7 g (252 mmol) of octamethylcyclotetrasiloxane. Except for this difference, the second vinyl group-containing linear organopolysiloxane (A1-2) was synthesized in the same manner as the synthesis step of (A1-1), as shown in formula (6) below (Mn = 2.3 × 10⁵ , Mw = 5.0 × 10⁵ ). Furthermore, the vinyl group content, calculated by 1H-NMR spectroscopy, was 0.93 mol%.

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

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

(柔軟性シート電極の作製)
SUS製基板の平面に、7cm×7cm×0.4mmtの柔軟性基材(ポリエステル編物、目付130g/m)を置き、続いて、5cm×5cmの開口を1個有し、厚みが125μmのマスク(ポリエチレンテレフタレート製)を柔軟性基材の表面に置いた。
続いて、上記の導電性ペーストをマスクの開口に塗布し、繊維の目と直交する垂直塗りとなる印刷方向にて、ガラス板を用いて、表2に示す印刷条件に基づいてスキージ印刷を行った。
続いて、マスクを取り外し、印刷された導電性ペースト1を、140℃20分で乾燥し、180℃2時間で硬化し、柔軟性基材に設けられた導電性エラストマー層を備える柔軟性シート電極を作製した。
(Fabrication of flexible sheet electrodes)
A flexible substrate (polyester knitted fabric, basis weight 130 g/ ) measuring 7 cm x 7 cm x 0.4 mm thick was placed on the flat surface of a SUS substrate, and then a mask (made of polyethylene terephthalate) with one 5 cm x 5 cm opening and a thickness of 125 μm was placed on the surface of the flexible substrate.
Next, the conductive paste described above was applied to the opening of the mask, and squeegee printing was performed using a glass plate in a printing direction perpendicular to the grain of the fibers, based on the printing conditions shown in Table 2.
Next, the mask was removed, and the printed conductive paste 1 was dried at 140°C for 20 minutes and cured at 180°C for 2 hours to produce a flexible sheet electrode having a conductive elastomer layer provided on a flexible substrate.

表2中、算術平均高さ(Sa)、および最大高さ(Sz)は、レーザー光の波長が404nmにて、形状解析レーザー顕微鏡(キーエンス社製、製品番号:VK-X1000)を用いて、平面方向に未伸長状態である導電性エラストマー層の表面における3つの領域(1mm×1mm)について測定し、3つの値の平均値とした。
ただし、20%伸長時の算術平均高さ(Sa20)および最大高さ(Sz20)は、四角形状の電極(導電性エラストマー層)を、対向する2辺を掴んで平面方向に20%伸長させた状態で、その伸長領域を対象として測定した。
参考として、導電性ペーストを塗布する面となる上記の柔軟性基材の表面における、Saは3705.9μm、Szは4.57であった。
また、表2中の導電性エラストマー層の付着量は、柔軟性シート電極の重量から、予め測定した柔軟性基材の重量を差し引くことよって算出した。
In Table 2, the arithmetic mean height (Sa 0 ) and maximum height (Sz 0 ) were measured using a shape analysis laser microscope (Keyence Corporation, product number: VK-X1000) at a laser wavelength of 404 nm over three regions (1 mm × 1 mm) on the surface of the conductive elastomer layer in an unextended state in the planar direction, and the average of the three values was used.
However, the arithmetic mean height (Sa 20 ) and maximum height (Sz 20 ) at 20% elongation were measured within the elongated region of a rectangular electrode (conductive elastomer layer) that was stretched 20% in the planar direction by grasping two opposing sides.
For reference, the Sa 0 on the surface of the flexible substrate to which the conductive paste was applied was 3705.9 μm, and the Sz 0 was 4.57.
Furthermore, the amount of conductive elastomer layer attached in Table 2 was calculated by subtracting the weight of the flexible substrate, which was measured in advance, from the weight of the flexible sheet electrode.

得られた柔軟性シート電極について、以下の項目を評価した。結果を表2に示す。
なお、表2中、「-」は未実施を意味する。
The following items were evaluated for the obtained flexible sheet electrodes. The results are shown in Table 2.
In Table 2, "-" indicates that the action was not taken.

(表面抵抗値)
得られた柔軟性シート電極の印刷部を5cm×5cmに切り出してサンプルを作製し、そのサンプルを用いて、25℃環境下、未伸長時の状態、又は、四角形状の電極の対角方向に20%伸長させた状態で、四角形状の柔軟性シート電極の対角上における表面抵抗値(Ω)を測定した。
(Surface resistance value)
A 5 cm x 5 cm printed section of the obtained flexible sheet electrode was cut to prepare a sample. Using this sample, the surface resistance (Ω) of the square-shaped flexible sheet electrode was measured at 25°C, either in its unstretched state or when stretched 20% diagonally.

(洗濯耐性)
得られた柔軟性シート電極について、下記の手順(1)~(4)の洗濯処理を20回繰り返し行う洗濯耐性試験を行った。
(1) 柔軟性シート電極を縦、横それぞれの方向に50%300回伸縮を繰り返した。
(2) ビーカー中に中性洗剤と水を入れ、(1)の処理をした柔軟性シート電極を浸漬し、24時間撹拌した。
(3) ビーカー中に水を入れ、(2)の処理をした柔軟性シート電極を浸漬し、10分間撹拌し、洗剤をすすいだ。
(4) (3)の柔軟性シート電極を、90℃オーブン中、30分間乾燥した。
(Wash resistance)
The obtained flexible sheet electrodes were subjected to a washing tolerance test by repeating the following washing procedure (1) to (4) 20 times.
(1) The flexible sheet electrode was stretched and contracted 300 times by 50% in both the vertical and horizontal directions.
(2) Put neutral detergent and water into a beaker, immerse the flexible sheet electrode that has been treated in (1), and stir for 24 hours.
(3) Water was placed in a beaker, the flexible sheet electrode treated in (2) was immersed in the water, stirred for 10 minutes, and the detergent was rinsed off.
(4) The flexible sheet electrodes from (3) were dried in a 90°C oven for 30 minutes.

各実施例において、導電性エラストマー層にクラックが生じたり、柔軟性基材との間に剥離が起こることはなく初期状態を維持していることが確認された。一方、比較例1において、導電性エラストマー層のクラックや柔軟性基材との間の剥離が確認された。
また、上記の洗濯耐性試験後に、未伸長状態である導電性エラストマー層の表面における、算術平均高さ(Saw0)、および最大高さ(Szw0)を、上記の方法と同様にして測定した。結果を表2に示す。
In each example, it was confirmed that the conductive elastomer layer did not crack or delamination occurred between it and the flexible substrate, maintaining its initial state. On the other hand, in Comparative Example 1, cracks in the conductive elastomer layer and delamination between it and the flexible substrate were observed.
Furthermore, after the washing resistance test described above, the arithmetic mean height (Sa w0 ) and maximum height (Sz w0 ) on the surface of the unstretched conductive elastomer layer were measured using the same method as described above. The results are shown in Table 2.

(生体電位測定)
得られた柔軟性シート電極において、導電性エラストマー層が形成された面とは反対側の柔軟性基材の他面上に外部接続部(金属製のオス型スナップボタン)を装着し、外部接続部と導電性エラストマー層とを電気的に接続して、ウェアラブル生体電極を得た。
ウェアラブル生体電極を3個準備し、3個のウェアラブル生体電極の外部接続部のそれぞれを、コネクタ(メス型スナップボタン)付きの電極ケーブルおよびECGセンサ(Plux社製)を介して、BITalino(Plux社製)に接続し、心電測定装置(生体センサ)を作製した。
3個のウェアラブル生体電極の一面に設けられた柔軟性シート電極を、被験者の肌に直接装着し、3点誘導方式(測定点・リファレンス・ボディーアース)にて被験者の心電位を測定した。
(Bioelectric potential measurement)
In the resulting flexible sheet electrode, an external connector (a metal male snap button) was attached to the other side of the flexible substrate opposite to the side where the conductive elastomer layer was formed, and the external connector and the conductive elastomer layer were electrically connected to obtain a wearable bioelectrode.
Three wearable bioelectrodes were prepared, and the external connection points of each of the three wearable bioelectrodes were connected to a BITalino (manufactured by Plux) via electrode cables with connectors (female snap buttons) and ECG sensors (manufactured by Plux), thereby creating an electrocardiogram measurement device (biosensor).
Flexible sheet electrodes, each attached to one side of three wearable bioelectrodes, were placed directly on the subject's skin, and the subject's electrocardiogram was measured using a three-lead system (measurement point, reference, and body ground).

上記結果、各実施例の柔軟性シート電極を備えるウェアラブル生体電極を用いることで、心電波形をモニタリングできることが確認された。
また、実施例1~3の柔軟性シート電極を備えるウェアラブル生体電極は、比較例1の場合と比較して、心電波形におけるノイズが抑制され、S-T部が明瞭に判断できた。
このため、実施例1~3の柔軟性シート電極の生体電位安定性を良好(○)、比較例1のものを不良(×)と評価した。結果を表2に示す。
The results above confirm that electrocardiogram waveforms can be monitored by using wearable bioelectrodes equipped with flexible sheet electrodes as described in each embodiment.
Furthermore, the wearable bioelectrodes equipped with flexible sheet electrodes in Examples 1 to 3 showed suppressed noise in the electrocardiogram waveform and clear identification of the S-T region compared to Comparative Example 1.
Therefore, the biopotential stability of the flexible sheet electrodes in Examples 1 to 3 was evaluated as good (○), while that of Comparative Example 1 was evaluated as poor (×). The results are shown in Table 2.

各実施例の柔軟性シート電極は、比較例1と比べて、心電波形等の生体電位測定における測定安定性に優れる結果を示した。
このような柔軟性シート電極は、ウェアラブル生体電極に好適に用いることが可能である。
The flexible sheet electrodes in each embodiment showed superior measurement stability in biopotential measurements such as electrocardiogram waveforms compared to Comparative Example 1.
Such flexible sheet electrodes can be suitably used in wearable bioelectrodes.

1 柔軟性シート電極
10 柔軟性基材
11 一面
12 本体
13 他面
14 拡張部
20 導電性エラストマー層
21 含浸層
22 一面
24 伸縮性配線
26 接続部
30 外部接続部
32 取付板
34 取付ピン
50 保護層
52 絶縁保護層
60 絶縁エラストマー層
100 ウェアラブル生体電極
200 生体センサ
210 コネクタ
220 ケーブル
230 センサモジュール
240 コンピュータ
1 Flexible sheet electrode 10 Flexible base material 11 One side 12 Main body 13 Other side 14 Expansion part 20 Conductive elastomer layer 21 Impregnation layer 22 One side 24 Stretchable wiring 26 Connection part 30 External connection part 32 Mounting plate 34 Mounting pin 50 Protective layer 52 Insulating protective layer 60 Insulating elastomer layer 100 Wearable bioelectrode 200 Biosensor 210 Connector 220 Cable 230 Sensor module 240 Computer

Claims (14)

生体電位を測定するために用いられる、柔軟性シート電極であって、
絶縁性を有する柔軟性基材と、
前記柔軟性基材に設けられた、シート状の導電性エラストマー層と、
を備える、柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、導電性フィラーおよび非導電性フィラーを含み、
前記柔軟性基材と前記導電性エラストマー層とが密着しており、
レーザー光の波長が404nmであるレーザー顕微鏡で測定される20%伸長時の前記導電性エラストマー層の表面における算術平均高さをSa20とし、最大高さをSz20としたとき、
Sa20≦19.5μm、およびSz20≦250μmを満たす、
柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode used to measure bioelectric potential,
A flexible substrate having insulating properties,
A sheet-like conductive elastomer layer is provided on the flexible substrate,
A flexible sheet electrode comprising,
The conductive elastomer layer comprises a conductive filler and a non-conductive filler,
The flexible substrate and the conductive elastomer layer are in close contact,
When the arithmetic mean height of the conductive elastomer layer at 20% elongation, measured with a laser microscope whose laser light wavelength is 404 nm, is defined as Sa 20 and the maximum height as Sz 20 ,
Sa 20 ≤ 19.5 μm and Sz 20 ≤ 250 μm satisfying,
Flexible sheet electrode.
請求項1に記載の柔軟性シート電極であって、
レーザー光の波長が404nmであるレーザー顕微鏡で測定される未伸長時の前記導電性エラストマー層の表面における算術平均高さをSaとし、最大高さをSzとしたとき、
0μm≦|Sa20-Sa|≦10μm、および/または0μm≦|Sz20-Sz|≦80μm、を満たす、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to claim 1,
When the arithmetic mean height of the unextended conductive elastomer layer on its surface, measured with a laser microscope whose laser light wavelength is 404 nm, is defined as Sa 0 and the maximum height as Sz 0 ,
A flexible sheet electrode satisfying 0 μm ≤ |Sa 20 - Sa 0 | ≤ 10 μm and/or 0 μm ≤ |Sz 20 - Sz 0 | ≤ 80 μm.
請求項1または2に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性フィラーが、金属系フィラー、炭素系フィラー、金属酸化物フィラー、および金属メッキフィラーからなる群から選ばれる一または二以上を含む、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to claim 1 or 2,
A flexible sheet electrode wherein the conductive filler comprises one or more selected from the group consisting of metal-based fillers, carbon-based fillers, metal oxide fillers, and metal-plated fillers.
請求項1~3のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性フィラーが、リン片状の銀粉を含む、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 3,
A flexible sheet electrode in which the conductive filler contains flake-shaped silver powder.
請求項1~4のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
前記非導電性フィラーが、シリカ粒子を含む、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 4,
A flexible sheet electrode in which the nonconductive filler contains silica particles.
請求項1~5のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性フィラーの含有量が、前記導電性エラストマー層中、50質量%以上90質量%以下である、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 5,
A flexible sheet electrode wherein the content of the conductive filler in the conductive elastomer layer is 50% by mass or more and 90% by mass or less.
請求項1~6のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層が、シリコーンゴム、ウレタンゴム、フッ素ゴムからなる群から選択される一種以上のエラストマー材料を含む、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 6,
A flexible sheet electrode wherein the conductive elastomer layer comprises one or more elastomer materials selected from the group consisting of silicone rubber, urethane rubber, and fluororubber.
請求項1~7のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
前記導電性エラストマー層において、未伸長時における表面抵抗値をR1、表面の面内方向の一つに20%伸長したときの表面抵抗値をR2としたとき、R1、R2が、1.0≦R2/R1≦7.0を満たすように構成される、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 7,
A flexible sheet electrode in which, in the conductive elastomer layer, when the surface resistance value when unstretched is R1 and the surface resistance value when stretched by 20% in one of the in-plane directions of the surface is R2, R1 and R2 are configured to satisfy 1.0 ≤ R2/R1 ≤ 7.0.
請求項1~8のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
前記柔軟性基材が繊維基材で構成される、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 8,
A flexible sheet electrode, wherein the flexible substrate is composed of a fibrous substrate.
請求項9に記載の柔軟性シート電極であって、
前記繊維基材が、織物または編物である、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to claim 9,
A flexible sheet electrode wherein the fibrous base material is a woven or knitted fabric.
請求項1~10のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
前記生体電位が心電位、筋電位、および皮膚電位の少なくとも一つのである、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 10,
A flexible sheet electrode wherein the bioelectric potential is at least one of the electrocardiogram, electromyogram, and electrocutaneous potential.
請求項1~11のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極であって、
シート状の前記導電性エラストマー層の厚みをD(mm)、前記導電性エラストマー層の上面視における一面の面積をS(mm)としたとき、S、Dが、50≦S/D10を満たすものである、柔軟性シート電極。
A flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 11,
A flexible sheet electrode in which, when the thickness of the sheet-like conductive elastomer layer is D (mm) and the area of one surface of the conductive elastomer layer when viewed from above is S ( mm² ), S and D satisfy 50 ≤ S/D 10⁷ .
請求項1~12のいずれか一項に記載の柔軟性シート電極を備える、ウェアラブル生体電極。 A wearable bioelectrode comprising a flexible sheet electrode according to any one of claims 1 to 12. 請求項13に記載のウェアラブル生体電極を備える、生体センサ。 A biosensor comprising a wearable bioelectrode as described in claim 13.
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014151018A (en) 2013-02-08 2014-08-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for manufacturing conductive cloth, conductive cloth, biological signal measuring method, and biological signal measuring device
WO2016114339A1 (en) 2015-01-14 2016-07-21 東洋紡株式会社 Conductive fabric
JP2020130910A (en) 2019-02-26 2020-08-31 東洋紡株式会社 clothing

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6185638B1 (en) * 2016-09-14 2017-08-23 グンゼ株式会社 Biological electrode
JP7592382B2 (en) * 2019-09-06 2024-12-02 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 Bioelectrode and biosignal measuring device
JP2020192391A (en) 2020-08-26 2020-12-03 東洋紡株式会社 Electrocardiogram measurement method

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2014151018A (en) 2013-02-08 2014-08-25 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Method for manufacturing conductive cloth, conductive cloth, biological signal measuring method, and biological signal measuring device
WO2016114339A1 (en) 2015-01-14 2016-07-21 東洋紡株式会社 Conductive fabric
JP2020130910A (en) 2019-02-26 2020-08-31 東洋紡株式会社 clothing

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