TW201546979A

TW201546979A - 電極構件及裝置

Info

Publication number: TW201546979A
Application number: TW104102826A
Authority: TW
Inventors: Shingo Tsukada; Nahoko Kasai; Koji Sumitomo; Kazuhiko Takagahara; Kazuyoshi Ono; Ryusuke Kawano; Takako Ishihara; Hiroshi Koizumi; Keiji Takeda; Noriko Nagai; Naoki Oda; Takashi Teshigawara
Original assignee: Nippon Telegraph & Telephone; Toray Industries
Priority date: 2014-01-28
Filing date: 2015-01-28
Publication date: 2015-12-16
Also published as: CL2016001854A1; JP6454649B2; CN105939659B; KR20180130017A; TWI683402B; US20160338645A1; JPWO2015115440A1; KR20160114590A; EP3100678A1; WO2015115440A1; EP3100678A4; CN105939659A; CA2938018A1

Abstract

本發明係提供經重複洗滌後仍可保持高導電性、亦可適用為活體電極的電極構件及裝置。本發明的電極構件係由含有導電性高分子的織編織物等構成之纖維構造物，其特徵在於：在構成上述纖維構造物所使用複絲的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著聚噻吩系導電性高分子等導電性高分子。

Description

電極構件及裝置

本發明係關於由纖維構造物與導電性高分子構成的電極構件、及使用該電極構件的裝置。詳言之，本發明係關於即便經重複洗滌後仍可保持高導電性，亦能適用為活體電極的織品電極(textile electrode)構件。

習知電極構件就從其必要特性而言，一般係使用由高導電性金屬構成的素材。隨用途的多樣化，電極形狀亦要求各種特性，為形成追蹤、貼合各種複雜形狀的可撓構造，已知有在薄膜蒸鍍金屬薄層的形態，藉由使該金屬本身纖維化而提高曲折性等，而可使電極追蹤所設置、黏貼基材之形狀的可撓電極基材。

另一方面，兼具金屬導電性與有機高分子可撓度的物質，有就導電性高分子備受矚目。有提案藉由導電性高分子與纖維構造的組合，成為取代金屬電極的可撓性電極。

再者，近年供取得生物活體信號用的活體電極，係利用能追蹤電極黏貼體的可撓形態，由金屬素材構成的電極因為與活體間之合適性會有一部分較差等情形，因而大多使用利用水凝膠的電極。然而，此種電極一般的透氣性偏低，若長時間密接便會導致活體出現膨潤、疹塊等，因而提高對具有舒適穿戴性電極的期待。

特別係具導電性的織品形狀電極被認為屬有效，且已有各種提案。例如有提案藉由布料電極與水分不滲透性導電性素材的組合，而抑制布料電極的水分蒸發，俾提升導電性(參照專利文獻1)。

再者，有提案將利用熱可塑性樹脂被覆著PEDOT/PSS等導電性高分子其中一部分或全部的導電性高分子纖維，使用為感測素材(參照專利文獻2或3)。

然而，該等提案並無法充分活用織品所具有優越性之單纖維集合體特性，尚無法充分作為織品形狀的電極。

再者，就纖維素材而言，奈米纖維係屬受矚目之功能性素材，且有活用其特性的應用提案。例如有藉由使在奈米纖維單纖維間隙中載持著功能性藥劑，而賦予各種功能性的提案(參照專利文獻4)。

再者，有提案將奈米纖維使用為基材其中一部分的電極，因為疏水性纖維素奈米纖維與導電性高分子(PDOT/PSS)間之關係，儘管導電性高分子含有量為少量，仍可呈現高導電性的導電性組成物，奈米纖維會被解編織(de-weaving)，透明性會被提高至能呈顯現出透明性程度的技術(參照專利文獻5)。

該等提案係記載活用奈米纖維，前者係記載在單纖維間隙中載持功能性藥劑，但因為屬於合金纖維(alloy fiber)，因而屬於極短纖維的集合體，在獲得充分實用性方面會有問題出現。又，後者係使用奈米纖維的提案構成，並未充分活用單纖維間隙的特性，當作為織品電極時屬於耐洗性等實用耐久性差者。

[先前技術文獻] [專利文獻]

專利文獻1：日本專利第4860155號公報

專利文獻2：日本專利第5135757號公報

專利文獻3：日本專利特開2007-291562號公報

專利文獻4：日本專利第4581467號公報

專利文獻5：日本專利特開2013-216766號公報

本發明係有鑑於上述而完成，為構思使用織品基材的實用電極，而提供經重複洗滌後仍可保持高導電性、亦可適用為活體電極的電極構件及裝置。

為解決上述問題而達成目的，本發明的電極構件係含有導電性高分子的纖維構造物，其特徵在於：在構成上述纖維構造物的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著導電性高分子。

再者，本發明的電極構件係就上述發明中，上述纖維構造物係至少含有複絲紗；在構成上述複絲紗的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著導電性物質。

再者，本發明的電極構件係就上述發明中，構成上述纖維構造物的複絲紗係含有0.2dtex以下的單纖維。

再者，本發明的電極構件係就上述發明中，上述導電性高分子係與黏結劑一起分散於溶劑中，再藉由將上述導電性高分子所分散的分散液塗佈於上述纖維構造物，而使構成上述纖維構造物的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著上述導電性高分子。

再者，本發明的電極構件係就上述發明中，上述導電性高分子係聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)與聚苯乙烯磺酸的混合物。

再者，本發明的電極構件係就上述發明中，在含有上述導電性物質的纖維構造物單面上積層著樹脂層。

再者，本發明的電極構件係就上述發明中，根據JIS L0217(2012年度版)103法，重複洗滌20次後的表面電阻係在1×10⁶Ω以下。

再者，本發明的電極構件係就上述發明中，其與黏貼劑呈積層。

本發明的裝置係將上述所記載電極構件使用為至少電極其中一部分構成。

根據本發明，因為能獲得具有以織品為基材之高度導電性的手感、且耐洗性優異的電極構件，因而頗適用為習知較難發展為電極的穿戴式感測環素材電極，特別係供活體信號感測環用的電極用途。

100‧‧‧活體信號檢測衣料

101(101a、101b、101c)‧‧‧電極構件

102‧‧‧測定裝置

103(103a、103b、103c)‧‧‧佈線

104‧‧‧衣料本體部

圖1係使用本發明實施形態之電極構件的活體信號檢測衣料示意圖。

以下，針對本發明的電極構件進行詳細說明。另外，本發明並不僅侷限於該實施形態。

本發明電極構件的較佳態樣係含有導電性高分子的纖維構造物中，在構成纖維構造物的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著導電性高分子。此處所謂「導電性高分子」只要具有導電性的樹脂，其餘並無特別的限定。低導電性樹脂較佳係使用含有碳黑、CNT(Carbon Nanotube，碳奈米管)、金屬微粒子等的導電性樹脂糊膏、或樹脂本身具有導電性的導電性高分子。

導電性高分子只要呈導電性之高分子，其餘並無特別的限制，可例如：乙炔系、雜五元環系(聚吡咯、聚(3-甲基吡咯)、聚(3-乙基吡咯)、聚(3-十二烷基吡咯)等聚(3-烷基吡咯)；聚(3,4-二甲基吡咯)、聚(3-甲基-4-十二烷基吡咯)等聚(3,4-二烷基吡咯)；聚(N-甲基吡咯)、聚(N-十二烷基吡咯)等聚(N-烷基吡咯)；聚(N-甲基-3-甲基吡咯)、聚(N-乙基-3-十二烷基吡咯)等聚(N-烷基-3-烷基吡咯)；聚(3-羧基吡咯)等吡咯系高分子；聚噻吩、聚(3-甲基噻吩)、聚(3-乙基噻吩)、聚(3-十二烷基噻吩)等聚(3-烷基噻吩)；聚(3,4-二甲基噻吩)、聚(3-甲基-4-十二烷基噻吩)等聚(3,4-二烷基噻吩)；聚(3-羥基噻吩)、聚(3-甲氧基噻吩)等聚(3-烷氧基噻吩)；聚(3,4-二甲基噻吩)、聚(3,4-二丁基噻吩)等聚(3,4-二烷基噻吩)；聚(3-羧基噻吩)；聚(3-溴噻吩)、聚(3-氯噻吩)等聚(3-鹵化噻吩)；聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)等噻吩系高分子；異硫萘系高分子等)；聚苯胺、聚(2-甲基苯胺)、聚(3-異丁基苯胺)等苯胺系；聚對伸苯基乙烯(PPV)等伸苯基系之各導電性高分子，以及該等的共聚合體等。導電性高分子係藉由與摻質一起使用，而可提升導電性。與導電性高分子併用的摻質係可使用例如：氯化物離子、溴化物離子等鹵化物離子；過氯酸離子、四氟硝酸離子、六氟砷酸離子、硫酸離子、硝酸離子、硫氰酸離子、六氟矽酸離子、磷酸離子、苯基磷酸離子、六氟磷酸離子等磷酸系離子；三氟醋酸離子、甲苯磺酸酯離子、乙基苯磺酸離子、十二烷基苯磺酸離子等烷基苯磺酸離子；甲磺酸離子、乙磺酸離子等烷磺酸離子；聚丙烯酸離子、聚乙烯磺酸離子、聚苯乙烯磺酸離子、聚(2-丙烯醯胺-2-甲基丙磺酸)離子等高分子離子中之至少一種離子。摻質的添加量只要能賦予導電性效果之量，其餘並無特別的限制。

導電性高分子之中，聚吡咯、聚3,4-伸乙二氧基噻吩(PEDOT)、聚苯胺、及聚對伸苯基乙烯(PPV)等較容易樹脂化，故最好使用為導電性樹脂。又，就從安全性、加工性的觀點，更佳係在噻吩系導電性高分子的PEDOT中，摻雜入聚苯乙烯磺酸(聚4-苯乙烯磺酸酯；PSS)的PEDOT/PSS。就從導電性提升、安定化的觀點，亦頗適用在含導電性高分子的纖維構造物中，賦予丙三醇、生理食鹽水等。

再者，PEDOT/PSS等導電性高分子較佳係與黏結劑一起分散於溶劑中而成為分散液，再藉由將該分散液塗佈於纖維構造物，而使含潤於纖維構造物中。藉由使用黏結劑，可使導電性高分子對纖維構造物的載持較為容易，且亦能抑制電極構件經重複洗滌後的表面電阻上升。

所使用的黏結劑係可為熱硬化性樹脂、亦可為熱可塑性樹脂。例如：聚對苯二甲酸乙二酯、聚對苯二甲酸丁二酯、聚萘二甲酸乙二酯等聚酯；聚醯亞胺；聚醯胺醯亞胺；聚醯胺6、聚醯胺6,6、聚醯胺12、聚醯胺11等聚醯胺；聚偏氟乙烯、聚氟乙烯、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、聚氯三氟乙烯等氟樹脂；聚乙烯醇、聚乙烯醚、聚乙烯丁醛、聚醋酸乙烯酯、聚氯乙烯等乙烯樹脂；環氧樹脂；二甲苯樹脂；芳醯胺樹脂；聚醯亞胺聚矽氧；聚胺甲酸乙酯；聚脲；三聚氰胺樹脂；酚樹脂；聚醚；丙烯酸樹脂及該等的共聚合體等。該等黏結劑係可溶解於有機溶劑中，亦可賦予磺酸基、羧酸基等官能基後再水溶液化，亦可利用乳化等而分散於水中。

黏結劑樹脂中，就從容易混合的觀點，較佳係聚胺甲酸乙酯、聚酯、丙烯酸樹脂、聚醯胺、聚醯亞胺、環氧樹脂、聚醯亞胺聚矽氧中之任1種以上。

所使用的溶劑只要導電性高分子及黏結劑能安定分散，其餘並無限制，較佳係可使用水、或水與醇的混合溶液。當使用PEDOT/PSS等聚噻吩系導電性高分子的情況，最好使用水與乙醇的混合溶劑。

就從電極構件的導電性提升、安定化觀點，最好使用在含導電性高分子的纖維構造物中，更進一步賦予丙三醇、生理食鹽水等者，惟並不侷限於該等。將該等所例示導電性高分子的先質、導電性高分子的溶液、乳化物、分散物等，藉由使用浸漬法、塗佈法、噴塗法等已知方法塗佈於纖維構造物，而可在構成纖維構造物的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著導電性高分子。

本發明電極構件中，構成纖維構造物的纖維形態係可任意為單絲紗或複絲紗，相關纖維的截面形狀係可為圓截面、三角截面、以及其他的高不規則度之不規則截面形狀，並無特別的限定。

構成纖維構造物的纖維材料之聚合物，只要是依照已知方法可纖維化之聚合物，其餘並無特別的限定，例如：以聚乙烯、聚丙烯等為主成分的聚烯烴系纖維；縲縈、醋酸酯等化學纖維用纖維素及聚酯、尼龍等合成纖維用聚合物，惟並不侷限於該等。

本發明的電極構件，最好係構成纖維構造物的纖維纖度呈均勻細纖度，較佳係可例示如在熔融紡紗時能複合紡紗的熱可塑性高分子(尤其聚酯)構成的纖維。

此處所謂「聚酯」係指由以對苯二甲酸為主的酸成分，與碳原子數2~6之伸烷基二醇(即，從乙二醇、伸丙二醇、伸丁二醇、五亞甲二醇、六亞甲二醇之中，較佳係從乙二醇及伸丁二醇之中選擇至少一種的二醇，特佳係乙二醇為主的二醇成分)所形成的聚酯。

再者，亦可為酸成分係對苯二甲酸與其他二官能性羧酸之混合物的聚酯，亦可為二醇成分係上述二醇與其他二醇成分之混合物的聚酯。又，亦可為酸成分係對苯二甲酸與其他二官能性羧酸的混合物，而二醇成分係上述二醇與其他二醇成分的混合物之聚酯。

此處所使用之對苯二甲酸以外的其他二官能性羧酸，係可例如：異酞酸、萘二羧酸、二苯基二羧酸、二苯氧基乙烷二羧酸、己二酸、癸二酸、1,4-環己烷二羧酸等芳香族、脂肪族、脂環族二官能性羧酸。又，上述二醇以外的二醇化合物係可例如：環己烷-1,4-二甲醇、新戊二醇、雙酚A、雙酚S等芳香族、脂肪族、脂環族二醇化合物。

使用為構成纖維構造物之纖維的聚酯，係可依照任意方法合成。例如聚對苯二甲酸乙二酯的情況，通常可利用包括有下述第1階段反應與第2階段反應的2階段反應而製造。該2階段的第1階段反應係使對苯二甲酸與乙二醇直接進行酯化反應，或使對苯二甲酸二甲酯等對苯二甲酸的低級烷基酯與乙二醇進行酯交換反應，或使對苯二甲酸與環氧乙烷進行反應，而生成對苯二甲酸之二醇酯及/或其低聚物；而第2階段反應係將該第1階段的反應生成物在減壓下施行加熱，使其進行縮聚反應直到成為所需聚合度為止。

本發明的纖維構造物形態係可例如：篩網、抄紙、針織物、編織物、不織布、帶、繩等，只要配合使用目的之形態即可，並無特別的限定。

當將本發明電極構件使用為活體電極的情況，就從對皮膚表面的密接性/追蹤性觀點，以及可撓性且柔軟手感、為抑制皮膚表面因汗而造成的悶熱、斑疹而要求高透氣性的觀點，纖維構造物的形態最好係針織物、編織物、不織布的形狀。

該等纖維構造物只要不致損及作為電極時的性能，不限制實施利用已知方法、手段進行的染色、功能加工等。電極構件的表面起毛、軋延、壓花、噴水衝頭加工等表面物理加工，亦只要不致損及作為電極時的性能均不限制其實施。

再者，本發明較佳態樣係纖維構造物至少含有複絲紗，且在構成該複絲紗的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著導電性物質。

就從導電性高分子對纖維構造物的載持、以及電極構件的高導電性觀點，較佳係纖維構造物含有由複數單纖維構成的複絲紗。複絲紗的纖度並無特別的限定，就從活用成為纖維構造物時的特性觀點，較佳係30dtex至400dtex。纖維構造物中的複絲紗混率，係在不致影響性能之範圍內，並無特別的限定，混率越高則越容易載持導電性樹脂，就從提高實用耐久性的觀點係屬較佳。又，所使用的複絲紗亦可利用已知方法施行撚紗、複合紗、捲縮加工。

更佳態樣，纖維構造物中所含的複絲係含有0.2dtex以下的單纖維。就從導電性高分子對纖維構造物的載持、以及高導電性觀點，最好係單纖維之纖維徑較小的纖維構造物，較佳係含有0.2dtex以下的單纖維。若例示密度1.38g/cm³的聚對苯二甲酸乙二酯，纖度0.2dtex會成為纖維徑約5μm的超細纖維。若能形成纖維的高分子化合物密度、且0.2dtex以下的超細纖維，則屬於充分細纖度的纖維，且能由單纖維形成多數間隙。

構成複絲的單纖維支數越多，則由複數單纖維構成的空隙(即導電性高分子所載持部位)會被再分化，而提高導電性高分子對纖維構造物的載持性。又，藉由單纖維的纖維徑變細，即便載持導電性高分子的部位被再分化，因為仍保持導電性高分子的連續性，因而亦可同時顯現出高導電性。

例如單纖維支數較多的超細纖維係準備由不同溶解性的2種聚合物構成之海島型複合纖維紗，利用溶劑除去海島型複合纖維之一成份，再施行極細纖維化。島成分的各自粗度與分佈並沒有固定，藉由增加島成分的構成支數而可形成由超細纖維構成的複絲。

能依照上述方法製造的複絲中，超細纖維的島成分構成支數在與單纖維纖度、或有無對單纖維進行撚紗等之間亦具有關係，可設定為5支以上、較佳係24支以上、更佳係50支以上。又，混合丹尼(denier mixed)亦涵蓋於本發明中。又，多成分系纖維全體的截面形態並不限定於圓孔，亦涵蓋三葉形、四葉形、T形、中空形等所有公知的纖維截面。

本發明纖維構造物的較佳形態之一係將由使用海島型複合纖維織造的針織物，利用化學剝離、物理剝離、溶解除去等方法施行處理，再製作構成纖維經極細纖維化的織編織物，然後利用噴水衝頭加工等使纖維彼此間相纏結。

前述纖維構造物的較佳形態，為能保持纖維的纏結構造，利用含潤聚胺甲酸乙酯等高分子彈性體物質等手段而可賦予。藉此，具有提升纖維構造部物的染色性、尺寸安定性、品質安定性等效果。又，將片狀纖維構造物的表面施行起毛，而使表面形成由極細纖維束構成之起毛等，可獲得配合目的之各種形式片狀物。

纖維構造物係除纖維纏結、起毛之外，尚可在各步驟的任意時機適當組合實施例如：收縮處理、定型處理、壓縮處理、染整處理、增油處理、熱固定處理、溶劑除去、定型劑除去、精梳處理、壓光處理、平面(輥)加壓處理、高性能短纖碎褶處理(起毛切斷)等多種處理，只要不致損及作為電極時之性能，均不限定其實施。

再者，本發明的纖維構造物中，構成複絲的單纖維更佳係纖維徑0.01dtex~0.0001dtex的奈米纖維，最好可使用含有例如：將由「NANOALLOY(註冊商標)」纖維所製作的奈米纖維短纖紗集合體、或者依電紡絲方式等所製作的單絲紗集合體等，依照已知方法所製作之奈米纖維構成的複絲紗之纖維構造物。

由奈米纖維構成的複絲紗係利用已知的複合紡紗方式等而可製作。就一例而言，可有效利用例如日本專利第5472479、特開2013-185283號公報(纖維研VESTA特許)所例示，使用複合噴絲嘴形成的複合纖維施行脫海，而成為纖維徑變動小的奈米纖維複絲紗，惟並不侷限於此。

單纖維的截面形狀亦無特別的限定，可為圓、三角、扁平、中空等公知截面形狀。最好使用日本專利特開2013-185283號公報所例示之使用複合噴絲嘴的多樣纖維截面形態，特別係高不規則度截面(本發明所謂「不規則度」係指異徑截面紗的外接圓與內切圓之比(外接圓/內切圓)越較大，具有越高的不規則度)的複絲紗。

再者，本發明電極構件所使用纖維構造物的厚度，較佳係0.2mm以上且2.0mm以下。若厚度未滿0.2mm，則因為布料過薄，因而會導致實質面密度變小，導致導電性高分子的含潤量變少；反之，若厚度超過2.0mm，則會因過厚而成為穿戴感差的肇因。更佳係0.3mm以上且1.5mm以下。又，電極構件的大小只要能檢測信號，其餘並無特別的規定，最好縱、橫分別為2cm以上且20cm以下。若在2cm以下，則因為電極構件的面積過小，導致動作或運動時容易造成電極偏移，導致容易拾取到雜訊。若達20cm以上，則大至實質信號檢測不必要的大小，且會因電極構件的面積過大，導致成為穿戴感差的肇因。更佳係縱、橫分別為2.5cm以上且18cm以下。

本發明的電極構件，較佳係在含有導電性高分子的纖維構造物單面積層著樹脂層。

特別係若考慮電極構件對活體電極的適應，最好樹脂層係形成於電極構件接觸到人體皮膚表面之一面的背面。藉由電極構件設有樹脂層，可控制電極構件部分的濕度，俾能顯現安定的導電性。又，藉由電極構件的單面被樹脂層覆蓋，可大幅抑制電極構件的耐久性降低，特別係因洗滌致使導電性高分子脫落而造成的導電性降低。構成樹脂層的聚合物種類及形狀，只要能控制濕度，其餘並無限定，就從電極構件的要求特性而言，較佳係具有絕緣性的防水透濕層。

氣體汗水排出的觀點，防水透濕層係可例如利用塗佈、層壓方式，而積層著例如PTFE(聚四氟乙烯)多孔膜；由親水性聚酯樹脂、聚胺甲酸乙酯樹脂等親水性彈性體構成的無孔膜；聚胺甲酸乙酯樹脂微多孔膜等已知的膜、薄膜、積層物、樹脂等等形態，惟並不侷限於該等。防水透濕層就從對屬於基材的纖維構造物之追蹤性觀點，最好利用層壓而積層接著具伸縮性的聚胺甲酸乙酯樹脂微多孔膜。

再者，本發明的電極構件最好根據JIS L-0217(2012)103法，重複洗滌20次後的表面電阻在1×10⁶Ω以下。本發明的電極構件係由纖維構造物與導電性高分子構成，可進行家庭式洗滌。構成纖維構造物的單纖維支數越多，藉由複數單纖維構成的空隙(即導電性高分子所載持的部位)被再分化，導電性高分子對纖維構造物的載持性越高，判斷能賦予高度耐洗性。

本發明電極構件的較佳使用態樣，係可例如：藉由與活用織品電極特性之黏貼劑的組合而形成的黏貼型電極，以及至少電極其中一部分使用本發明電極構件的裝置等。

使用本發明電極構件的裝置一例，首先可例如各種感測機器，可例示如設置式、攜帶式、穿戴式等。感測用途係從活體的電氣信號所獲得之感測用途，可適用於心跳次數、心電波形、呼吸次數、血壓、腦誘發電位、肌電位等的測定，且能例示日常的健康管理、以及休閒/運動時的健康管理、心臟疾病、高血壓、睡眠呼吸中止症候群等遠距管理等，惟並不侷限於此。又，除感測用途之外，就對身體傳送電氣的裝置尚可例如低頻按摩器、肌肉電刺激增強肌力裝置等。

圖1所示係使用本發明電極構件的活體信號檢測衣料100之示意圖。本發明的電極構件101(101a、101b、101c)係在當衣料本體部104穿戴時接近左右側胸部或側腹部附近的部分處配置2個，且在衣料本體部104鄰接左右側胸部或側腹部附近配置的電極構件下方位置之遠離處配置剩餘的1個。各電極構件101係測定活體信號，並將由電極構件101所測定的活體信號經由佈線103(103a、103b、103c)傳送給測定裝置102，傳送給測定裝置102的活體信號經信號處理後，再傳送給行動終端或個人電腦。本發明的電極構件101係當使用為圖1所示活體信號檢測衣料100等穿戴式電極時，可安定地檢測活體信號。

[實施例]

其次，利用實施例針對本發明的電極構件進行詳細說明。本發明的電極構件並不侷限於該等實施例。實施例及比較例的測定值係依下述方法獲得。

(1)纖度

海島型複合纖維係藉由將布帛浸漬於氫氧化鈉3質量%水溶液(75℃、浴比1：30)中，經溶解除去99%以上的易溶解成分後，將紗予以分解，並抽出由極細纖維構成的複絲，測定其1m的質量，藉由乘上10000倍而計算出纖度。重複此動作10次，將該單純平均值四捨五入至小數點第2位的值設為纖度。

相關其他纖維係將紗予以分解並抽出複絲，測定其1m的質量，藉由乘上10000倍而計算出纖度。重複此動作10次，將該單純平均值四捨五入至小數點第2位的值設為纖度。

(2)纖維徑

利用環氧樹脂包藏所獲得複絲，並利用Reichert公司製FC．4E型冷凍切片機系統進行冷凍，再利用具備有鑽石刀片的Reichert-Nissei ultracut N(超薄切片機，Ultramicrotome)切削後，針對其切削面利用KEYENCE(股)製VE-7800型掃描式電子顯微鏡(SEM)，奈米纖維依5000倍拍攝，超細纖維依1000倍拍攝，其餘則依500倍拍攝。從所獲得照片中隨機選定抽出150支極細纖維，針對照片使用影像處理軟體(WINROOF)測定全部的外接圓徑(纖維徑)。

(3)複絲的纖維徑及纖維徑變動(CV%(A))

求取前述纖維徑的平均纖維徑及纖維徑標準偏差，並根據下式計算出纖維徑CV%(變動係數：Coefficient of Variation)。以上的值全部均針對3個地方的各照片施行測定，再取3個地方的平均值，依nm單位表示，且測定至小數點第1位，小數點以下四捨五入。

纖維徑變動(CV%(A))=(纖維徑標準偏差/平均纖維徑)×100

(4)不規則度及不規則度變動(CV%(B))

依照與前述纖維徑同樣的方法拍攝複絲的截面，再從其影像將外接於切割面的正圓直徑設為外接圓徑(纖維徑)，更將內切的正圓直徑設為內切圓徑，從不規則度=外接圓徑÷內切圓徑求取至小數點第3位，小數點第3位以下四捨五入，設為不規則度。針對從同一影像內隨機抽出的150支極細纖維測定該不規則度，並從該平均值及標準偏差，根據下式計算出不規則度變動(CV%(B)(變動係數：Coefficient of Variation))。相關該不規則度變動的小數點第2位以下係四捨五入。

不規則度變動(CV%(B))=(不規則度的標準偏差/不規則度的平均值)×100(%)

(5)樹脂附著量

從標準狀態(20℃×65%RH)下，屬於試驗布的纖維構造體於導電性高分子分散液塗佈前後的質量變化，測定樹脂附著量。計算式係如下式：樹脂附著量(g/m²)(加工後的試驗布質量(g)-加工前的試驗質重量(g))/試驗布塗佈有分散液的面積(m²)

(6)表面電阻

將10cm×10cm電極當作試驗片，放置於高質發泡苯乙烯上，使用電阻計(Mitsubishi Chemical Analytech四探針電阻測試儀Loresta-AX MCP-T370)，於20℃、40%RH環境下測定表面電阻值(Ω)。

(7)耐洗性

將10cm×10cm電極當作試驗片，依照根據JIS L0217(2012)103法的方法，測定經依重複20次的方法施行洗滌後之表面電阻值。洗衣機係使用全自動洗滌機(National NA-F50Z8)。

(8)透氣度

電極的透氣性係根據JIS L 1096(針織物及編織物的布料試驗方法)(1999)透氣性A法(FRAZIER式法)測定。

(9)剛柔度

電極的剛柔度係根據JIS L 1096(針織物及編織物的布料試驗方法)(1999)剛柔度A法(45°懸臂法，45°cantilever法)測定。

針對本發明電極構件的實施例進行說明。

[實施例1]

使用由：島成分係聚對苯二甲酸乙二酯、且海成分係聚酯，酸成分為對苯二甲酸與5-間苯二甲酸磺酸鈉共聚物所構成鹼熱水可溶型聚酯的75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)奈米纖維，以及22T-24F高收縮紗進行混纖的100T-136F下聚酯奈米纖維混纖紗，依平滑組織編織圓編織品。接著，藉由將布帛浸漬於氫氧化鈉3質量%水溶液(75℃、浴比1：30)中，除去易溶解成分，而獲得使用奈米纖維與高收縮紗之混纖紗的編織物。將在水與乙醇混合溶劑(水44wt%、乙醇50wt%)中，分散導電性高分子的PEDOT/PSS： 1.0wt%、黏結劑的丙烯酸系熱硬化性樹脂5.0wt%之分散液，利用已知凹版塗佈法，於所獲得纖維構造物的編織物塗佈成藥劑塗佈量15g/m²狀態，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例2]

除將高收縮紗由22T-24F變更為33T-6F，並將奈米纖維設為與75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)混纖的110T-118F聚酯奈米纖維混纖紗之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例3]

除將布帛構造由編織物變更為平針織物之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例4]

除未使用22T-24F高收縮紗，且變更為75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例5]

除未使用22T-24F高收縮紗，並將75T-112F(海島比率30%： 70%、島數127島/F)變更為100T-30F(海島比率30%：70%、島數2048島/F)聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例6]

除未使用22T-24F高收縮紗，並將75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)變更為120T-60F(海島比率50%：50%、島數2048島/F)聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例7]

除未使用22T-24F高收縮紗，並變更為75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)之三角截面聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例8]

除未使用22T-24F高收縮紗，並將75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)變更為66T-9F(海島比率20%：80%、島數70島/F)超細纖維的針織物之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例9]

在4.2dtex、51mm之使用由島成分為聚對苯二甲酸乙二酯、海成分為聚苯乙烯構成的高分子排列纖維(海島比率57%：43%、島數16島)，所形成針刺不織布中，使含潤賦予聚胺甲酸乙酯，並實施濕式凝固。聚胺甲酸乙酯含有率相對於聚對苯二甲酸乙二酯的質量係49%。將其浸漬於三氯乙烯中，利用壓輥施行擠壓而除去聚苯乙烯成分，獲得單紗纖度0.15dtex的極細纖維。利用拋光m/c實施起毛處理、染色加工而獲得不織布。接著，與實施例1同樣地在所獲得纖維構造物的不織布，利用已知凹版塗佈法，將在水與乙醇的混合溶劑中，分散著導電性高分子之PEDOT/PSS、以及黏結劑之丙烯酸系熱硬化性樹脂的分散液，塗佈成藥劑塗佈量15g/m²狀態，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例10]

除未使用22T-24F高收縮紗，並將75T-112F(海島比率、島數127島/F)變更為84T-36F(染色試驗用聚酯纖維布、色染社(股)製)聚酯纖維針織物之外，其餘均施行與實施例1相同處理而製造電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例11]

使用由56T-24F聚酯纖維與聚胺甲酸乙酯紗進行混纖的混纖紗，編織成圓編織品。接著，藉由將布帛浸漬於氫氧化鈉0.06質量%與界面活性劑0.05質量%的混合水溶液(80℃、浴比1：30)中，而除去原紗油劑與髒污。在所獲得纖維構造物的編織物，依與實施例1同樣地塗佈導電性高分子的分散液而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例12]

使用78T-24F尼龍纖維單紗編織成圓編織品。接著，藉由將布帛浸漬於氫氧化鈉0.06質量%與界面活性劑0.05質量%的混合水溶液(80℃、浴比1：30)中，而除去原紗油劑與髒污。在所獲得纖維構造物的編織物，依與實施例1同樣地塗佈導電性高分子的分散液而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例13]

使用由75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)奈米纖維、與22T-24F高收縮紗進行混纖的100T-136F聚酯奈米纖維混纖紗，編織成圓編織品。接著，藉由將布帛浸漬於氫氧化鈉3質量%水溶液(75℃、浴比1：30)中，而除去易溶解成分，獲得使用奈米纖維與高收縮紗之混纖紗的編織物。在所獲得編織物的背面，利用已知方法施行層壓加工聚胺甲酸乙酯樹脂微多孔膜，並在表面，利用已知凹版塗佈法，將在水與乙醇的混合溶劑中，分散著導電性高分子之PEDOT/PSS、黏結劑之丙烯酸系熱硬化性樹脂的分散液，塗佈成藥劑塗佈量15g/m²狀態，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例14]

除將高收縮紗由22T-24F變更為33T-6F，並形成與75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)的聚酯奈米纖維混纖紗之外，其餘均施行與實施例13相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例15]

除將布帛構造由編織物變更為平針織物之外，其餘均施行與實施例13相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例16]

除變更為75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)的聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例13相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例17]

除變更為100T-30F(海島比率30%：70%、島數2048島/F)的聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例13相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例18]

除變更為120T-60F(海島比率50%：50%、島數2048島/F)的聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例13相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例19]

除變更為75T-112F(海島比率30%：70%、島數127島/F)的三角截面聚酯奈米纖維單紗之外，其餘均施行與實施例13相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例20]

除未使用22T-24F高收縮紗，並變更為使用66T-9F(海島比率20%：80%、島數70島/F)超細纖維獲得的圓編織品之外，其餘均施行與實施例13相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例21]

在4.2dtex、長度51mm之使用由島成分為聚對苯二甲酸乙二酯、海成分為聚苯乙烯構成的高分子排列纖維(海島比率57%：43%、島數16島)，所形成針刺不織布中，使含潤賦予聚胺甲酸乙酯，並實施濕式凝固。相對於聚對苯二甲酸乙二酯的質量，聚胺甲酸乙酯含有率係49%。將其浸漬於三氯乙烯中，利用壓輥施行擠壓而除去聚苯乙烯成分，獲得單紗纖度0.15dtex的極細纖維。利用拋光m/c實施起毛處理、染色加工而獲得不織布。然後，與實施例13同樣地在所獲得不織布的背面，層壓加工聚胺甲酸乙酯樹脂微多孔膜，並在表面塗佈導電性高分子分散液，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例22]

使用84T-36F(染色試驗用聚酯纖維布、色染社(股)製)的聚酯纖維針織物，並與實施例13同樣地在所獲得不織布的背面上，層壓加工聚胺甲酸乙酯樹脂微多孔膜，並在表面塗佈導電性高分子分散液，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例23]

使用由56T-24F聚酯纖維與聚胺甲酸乙酯紗進行混纖的混纖紗，編織成圓編織品。接著，藉由將布帛浸漬於氫氧化鈉0.06質量%與界面活性劑0.05質量%的混合水溶液(80℃、浴比1：30)中，而除去原紗油劑與髒污。然後，與實施例13同樣地在所獲得編織物的背面上，層壓加工聚胺甲酸乙酯樹脂微多孔膜，並在表面塗佈導電性高分子分散液，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例24]

使用78T-24F尼龍纖維單紗，編織成圓編織品。接著，藉由將布帛浸漬於氫氧化鈉0.06質量%與界面活性劑0.05質量%的混合水溶液(80℃、浴比1：30)中，而除去原紗油劑與髒污。在所獲得編織物的背面，層壓加工聚胺甲酸乙酯樹脂微多孔膜，並在表面塗佈導電性高分子分散液，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例25]

除導電性高分子係變更為聚苯胺5%水溶液(Aldrich製)之外，其餘均施行與實施例1相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例26]

除導電性高分子係變更為聚吡咯5%水溶液(Aldrich製)之外，其餘均施行與實施例1相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例27]

除將實施例4的聚酯奈米纖維變更為尼龍奈米纖維之外，其餘均施行與實施例1相同處理而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[實施例28]

使用本發明電極構件的機器一例，係將Mitsufuji Textile(股)製鍍銀紗「AGposs」的110T-34F通入聚氯乙烯絕緣系管中，再從該管的單端拉出，將從單端拉出的該鍍銀紗縫入連接於經裁剪為3cm四方的實施例1之電極中。在鍍銀紗所位處的一面，由上方黏貼3M Health Care公司製防水透濕外科貼片(surgical sheet)「Tegaderm^TM光滑膜捲」，而製成心電圖用電極。

[實施例29]

使用本發明電極的機器一例，在市售拉伸系運動內衣褲 (undergarment)內側的左側胸部與右側胸部，利用縫線縫合當作關電極(different electrode)用之經裁剪為縱7cm橫5cm的實施例1所記載的電極，更距左側胸部電極的5cm下側，利用縫線縫合當作參照電極(活體基準電位電極)用之同樣裁剪為縱7cm橫5cm的實施例1之電極。進而，將Mitsufuji Textile(股)製鍍銀紗「AGposs」的110T-34F使用為佈線，從該3個電極部分依分別不會相互接觸的方式利用縫針縫合於內襯直到左鎖骨部，並在該鍍銀紗的佈線部表背黏貼TORAY COATEX(股)製防水貼條「α E-110」，而絕緣被覆佈線部。將拉出至該左鎖骨部的鍍銀紗連接於信號檢測裝置並安裝，而製成當穿戴時能測定心電圖的穿戴式電極內襯。

[比較例1]

在PET薄膜，將導電性高分子PEDOT/PSS(Established Polymer公司、SEP LYGIDA(註冊商標))與丙烯酸樹脂，依照與實施例1同樣地，利用已知凹版塗佈法塗佈成藥劑塗佈量15g/m²狀態，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

[比較例2]

在PET薄膜，將導電性高分子黏著性水凝膠依照與實施例1同樣地，利用已知凹版塗佈法塗佈成藥劑塗佈量15g/m²狀態，而獲得電極。所使用材料及所獲得電極的特性係如表1及表2所示。

100‧‧‧活體信號檢測衣料

101a‧‧‧電極構件

101b‧‧‧電極構件

101c‧‧‧電極構件

102‧‧‧測定裝置

103a‧‧‧佈線

103b‧‧‧佈線

103c‧‧‧佈線

104‧‧‧衣料本體部

Claims

一種電極構件，係含有導電性高分子的纖維構造物，其特徵在於：在構成上述纖維構造物的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著導電性高分子。
如申請專利範圍第1項之電極構件，其中，上述纖維構造物係至少含有複絲紗；在構成上述複絲紗的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著導電性物質。
如申請專利範圍第1或2項之電極構件，其中，構成上述纖維構造物的複絲紗係含有0.2dtex以下的單纖維。
如申請專利範圍第1至3項中任一項之電極構件，其中，上述導電性高分子係與黏結劑一起分散於溶劑中，再藉由將上述導電性高分子呈分散的分散液塗佈於上述纖維構造物，使構成上述纖維構造物的單纖維表面及/或在單纖維與單纖維的間隙中，載持著上述導電性高分子。
如申請專利範圍第1至4項中任一項之電極構件，其中，上述導電性高分子係聚(3,4-伸乙二氧基噻吩)與聚苯乙烯磺酸的混合物。
如申請專利範圍第1至5項中任一項之電極構件，其中，在含有上述導電性物質的纖維構造物單面積層著樹脂層。
如申請專利範圍第1至6項中任一項之電極構件，其中，根據JIS L0217(2012年度版)103法，重複洗滌20次後的表面電阻係在1×10⁶Ω以下。
如申請專利範圍第1至7項中任一項之電極構件，其中，其與黏貼劑呈積層。
一種裝置，係將申請專利範圍第1至8項中任一項之電極構件，作為至少電極其中一部分使用而構成。