电子功能部件及其制造方法和机体测定传感器

文档序号:1804380 发布日期:2021-11-05 浏览:24次 >En<

阅读说明:本技术 电子功能部件及其制造方法和机体测定传感器 (Electronic functional component, method for manufacturing same, and body measurement sensor ) 是由 染谷隆夫 宫本明人 王燕 李成薫 永井志步 川岛伊久卫 于 2020-03-06 设计创作,主要内容包括:本发明提供一种耐磨性优异的电子功能部件。其具备:含有水溶性树脂和难水溶性树脂而构成的纤维网;以及形成在纤维网上的导电部件。这里,水溶性树脂和难水溶性树脂例如为聚乙烯醇衍生物。根据本发明的电子功能部件的实施方式,纤维网由第1纤维网和第2纤维网层叠而成,其中,第1纤维网由含有水溶性第1树脂的纤维构成,第2纤维网由含有难水溶性第2树脂的纤维构成。另外,纤维网可以由含有水溶性第1树脂的纤维和含有难水溶性第2树脂的纤维构成。另外,纤维网也可以由含有水溶性第1树脂和难水溶性第2树脂的纤维构成。(The invention provides an electronic functional component with excellent wear resistance. It is provided with: a fiber web comprising a water-soluble resin and a sparingly water-soluble resin; and an electrically conductive member formed on the web. Here, the water-soluble resin and the water-insoluble resin are, for example, polyvinyl alcohol derivatives. According to an embodiment of the electronic functional part according to the present invention, the fiber web is formed by laminating a 1 st fiber web and a 2 nd fiber web, wherein the 1 st fiber web is formed of fibers containing a water-soluble 1 st resin, and the 2 nd fiber web is formed of fibers containing a water-insoluble 2 nd resin. The fiber web may be composed of fibers containing a water-soluble first resin 1 and fibers containing a water-insoluble second resin 2. The fiber web may be formed of fibers containing a water-soluble first resin 1 and a water-insoluble second resin 2.)

电子功能部件及其制造方法和机体测定传感器

技术领域

本发明涉及电子功能部件及其制造方法、以及使用电子功能部件构成的机体测定传感器。

背景技术

近年来,柔性电子由于材料的柔软性而具有多种应用,并引起了极大的关注。特别是随着全球社会的老龄化,对医疗保健领域越来越重视。例如作为通过安装于人体表面或体内直接从细胞或组织获取生物信息的手段而备受关注。

通常柔性电子器件是通过在柔性基板上形成电子器件而制成的,但其柔软性并不充分。因此表面追随性不充分,无法获得高精度的信息,无法充分减轻佩戴时的不适感。

为了解决该问题,提出了采用静电纺丝法形成由水溶性聚乙烯醇(PVA)构成的纳米纤维的纤维网并在其上蒸镀而形成电极层,由此制备表面追随性、横向伸展性、气体和水分的透过性、透明性足够高的电子功能部件(例如非专利文献1)。

现有技术文献

非专利文献

非专利文献1:Akihito Miyamoto et.al.,Nature Nanotechnology 12,907(2017)

发明内容

发明要解决的问题

然而,将上述现有技术的电子功能部件直接粘贴于皮肤进行使用时,存在摩擦导致电极层被破坏、沾水后容易从皮肤脱落等问题,因而耐久性仍待改善。

因此,本申请的发明人等经过深入研究,发现通过使纤维网成为含有在水中的溶解性彼此不同的两种树脂的构成,可改善耐久性。

本发明是鉴于上述观点而进行的,本发明的目的在于提供一种耐久性得到改善的电子功能部件。

用于解决问题的手段

为了实现上述目的,本发明的电子功能部件具备纤维网和导电部件,该纤维网含有树脂而成,浸水后一部分溶于水,一部分残留,该导电部件形成在纤维网上。这里,树脂例如为聚乙烯醇衍生物。

根据本发明的电子功能部件的实施方式,纤维网含有在水中的溶解性彼此不同的第1树脂和第2树脂作为树脂。在优选的实施方式中,纤维网通过层叠由含有第1树脂的纤维构成的第1纤维网和由含有第2树脂的纤维构成的第2纤维网而成。另外,在其他优选实施方式中,纤维网由含有第1树脂的纤维和含有第2树脂的纤维构成。另外,在其他优选实施方式中,纤维网由含有第1树脂和第2树脂的纤维构成。

另外,本发明的电子功能部件中,纤维网中的纤维占有率优选为20%-90%,更优选为30%-70%。

另外,根据本发明的电子功能部件的制造方法,具备形成由含有水溶性的第1树脂的纤维构成的第1纤维网的工序;形成由含有第2树脂的纤维构成的第2纤维网的工序,其中,第2树脂为水溶性且在加热和压合后变为难水溶性;通过对第2纤维网进行加热和压合使第2树脂成为难水溶性的工序;以及将第1纤维网、第2纤维网和导电部件层叠的工序。

另外,根据本发明的电子功能部件的制造方法的其他实施方式,具备:形成由含有第1树脂的纤维和含有第2树脂的纤维构成的纤维网的工序,其中,第1树脂为水溶性且在加热和压合后仍为水溶性,第2树脂为水溶性且在加热和压合后变为难水溶性;将该纤维网加热和压合的工序;以及在纤维网上设置导电部件的工序。

另外,根据本发明的电子功能部件的制造方法的其他实施方式,具备:形成由含有第1树脂和第2树脂的纤维构成的纤维网的工序,其中,第1树脂为水溶性且在加热和压合后仍为水溶性,第2树脂为水溶性且在加热和压合后变为难水溶性;以及将纤维网加热和压合,进一步在纤维网上设置导电部件的工序。

发明的效果

根据本发明的电子功能部件,通过具备使纤维网浸水时溶于水的树脂和残留的树脂,与形成由聚乙烯醇(PVA)构成的纳米纤维的纤维网并在其上蒸镀金而形成电极层的现有的电子功能部件相比,耐久性得到改善。

附图说明

图1是用于说明第1电子功能部件的示意图。

图2是用于说明第1电子功能部件的制造方法的示意图。

图3是表示树脂的水溶性试验结果的图。

图4是表示加热温度引起的结晶度差异的图。

图5是用于说明第2电子功能部件的示意图。

图6是用于说明第2电子功能部件的制造方法的示意图。

图7是用于说明第3电子功能部件的示意图。

图8是用于说明第3电子功能部件的制造方法的示意图。

图9是表示密合性评价的结果的图。

图10是表示密合性评价的结果的照片。

图11是用于说明第4电子功能部件的示意图。

图12是用于说明第5电子功能部件的示意图。

图13是表示耐水性的试验结果的图。

图14是用于说明机体测定传感器的示意图。

具体实施方式

以下参照附图对本发明的实施方式进行说明,但对于各构成要素的形状、大小和配置关系,仅为可理解本发明的程度地示意性表示。另外,以下对本发明优选的构成例进行说明,但各构成要素的材质和数值条件等仅为优选例。因此,本发明并不限定于以下实施方式,在不脱离本发明构成的范围内可以进行多种变更或变形,均能够实现本发明的效果。

(第1电子功能部件的构成和制造方法)

参照图1和图2,说明本发明的第1实施方式所涉及的电子功能部件(以下称为第1电子功能部件)。图1是用于说明第1电子功能部件的示意图。图1(A)是示意平面图,图1(B)是沿图1(A)的I-I线切割而成的示意截面图,图1(C)是表示第1电子功能部件具备的纤维网10的概要的示意图。另外,图2是用于说明第1电子功能部件的制造方法的示意图。

第1电子功能部件具备含有树脂而构成的纤维网10、以及形成在纤维网10上的导电部件20。纤维网10是通过层叠含有第1树脂的第1纤维网12和含有第2树脂的第2纤维网14而成。这里,第1树脂和第2树脂在水中的溶解性彼此不同。导电部件20设置在纤维网10的第2纤维网14上。

第1纤维网12和第2纤维网14采用任意适合的现有公知方法形成,例如采用静电纺丝沉积法喷射树脂组合物形成(图2)。

静电纺丝沉积法中,一边在注射器52的针54与导电片60之间时间高电压,一边推出注射器52中的溶液56。此时,通过针54与导电片60的电位差,溶液56从注射器52被急速抽出,喷向导电片60。通过在注射器52与导电片60之间夹持支撑体58,被喷洒的溶液56在支撑体58上成为树脂组合物30,形成纤维网。溶液56是树脂组合物30溶解于溶剂而成的,该溶剂在针54与支撑体58之间几乎全部蒸发。由此分别形成第1纤维网12和第2纤维网14。支撑体58只要可发挥支撑纤维网10的功能,其材质等就没有特别限制。

纤维网10中的纤维若为有机硅、聚氨酯这种柔软的材料,则容易伸展容易切割。另外,若为聚碳酸酯这种坚硬的材料,则对皮肤的追随性变差。因此,纤维网中的纤维优选为杨氏模量为500MPa-8000MPa的范围内的纤维,更优选为1000MPa-5000MPa的范围内的纤维。

作为构成纤维网10中的纤维的树脂,例如可使用杨氏模量为2000-4000MPa左右的聚乙烯醇(PVA)衍生物。

第1纤维网12由浸水时溶解于水的第1树脂32构成。第1树脂32例如是具有下式(1)表示的基本结构的水溶性树脂。第1纤维网12由含有第1树脂32的纤维构成。

【化1】

这里,第1树脂32中,皂化度为75以上(mol%),粘度选自5.0-65.0(mm2/s)中即可,优选使用皂化度为86.5-89.0(mol%),粘度为15.3-55.7(mm2/s)的PVA衍生物。另外,皂化度由{m/(m+n)}×100(mol%)求得。应予说明,粘度是在4%水溶液、20℃的条件下根据医药品添加物规格(JPE)测得。

作为具有上述性质的PVA衍生物,可获得三菱化学工业株式会社的GOHSENOL EG系列的EG-18P、22P、30P、40P和48P。

第2纤维网14含有浸水时不溶于水而残留的难水溶性的第2树脂34而成。难水溶性的第2树脂34可通过对水溶性的第1树脂32进行加热和压合来获得。例如对具有上式(1)所示的基本结构且皂化度为86.5-89.0(mol%)、粘度为15.3-34.5(mm2/s)的PVA衍生物进行加热压合来获得。作为该PVA衍生物,可使用上述EG-18P、22P和30P。加热压合的条件可适当设定,例如可以将条件设定成90-180℃的范围内的温度下加压1-5分钟。

对PVA衍生物的树脂实施加热压合时,通过改变加热温度或加热时间可改变在水中的溶解性。例如由在180℃加热压合3分钟的树脂构成的纤维与在120℃加热压合1分钟而成的纤维相比难溶于水。这里,关于水溶性的树脂变为难水溶性,在非专利文献2(PolymerVol.39,No.18pp.4295-4302,1998)中有记载。

应予说明,这里使用加热压合装置得到难水溶性的树脂,但进行加热的方法并不限定于此,可以使用各种装置和方法。另外,也可以不同时进行加热压合,而将加热和压合分别进行。

通过层叠第1纤维网12和第2纤维网14并采用任意适当的手段进行贴合可得到纤维网10。

纤维网10含有在水中的溶解性彼此不同的第1树脂和第2树脂作为树脂。第1树脂32在浸水时溶于水。另一方面,第2树脂34在浸水时不会立即溶解。

图3表示研究将树脂浸水时的水溶性的结果。这里,将第1树脂EG-48P和第2树脂EG-22P均在180℃加热压合1分钟。根据图3可知,第1树脂完全溶于水,而第2树脂有部分残留。由此可知第1树脂和第2树脂在加热压合之后溶解度不同。

因此,将第1电子功能部件浸水一定时间后,构成第1纤维网12的第1树脂32立即几乎完全溶于水,而第2树脂34残留有一定量。本申请的发明人等发现,如下文所述,利用该作用可提高耐磨性。

另外,第1纤维网12和未经加热压合的第2纤维网14为无定形状态,但对第2纤维网14进行加热压合后,第2纤维网14发生结晶化。因此,通过X射线衍射进行结构分析可知,根据结晶度的不同,例如X射线衍射角和半宽度、强度等发生变化。由此,根据X射线衍射得到的衍射形貌也能够区别水溶性树脂和难水溶性树脂。

图4表示对加热温度引起的EG-22P和EG-48P的结晶度的差异进行研究的结果。图4中横轴表示温度(℃),纵轴表示结晶度(%)。结晶度通过X射线衍射进行结构分析而获得。EG-22P和EG-48P两者若均以90℃以上的温度加热,则结晶度均变高。特别是在90℃和180℃左右的温度下,EG-22P和EG-48P的结晶度不同,无论在什么温度下都是EG-22P的结晶度更高。因此,例如使用EG-48P作为第1树脂32,使用EG-22P作为第2树脂34时,通过在180℃下的加热,由结晶度低的EG-48P构成的第1树脂32显示出水溶性,由结晶度高的EG-22P构成的第2树脂34显示出难水溶性。

另外,对于将水溶性的树脂或难水溶性的树脂浸渍于水时溶解的树脂成分,也能够采用分析高分子材料的一般方法,例如凝胶渗透色谱(GPC)法容易地测定树脂的分子量,因此能够对各种纤维进行区別。

导电部件20例如可采用蒸镀法、溅射法、化学气相蒸镀法、喷墨法、丝网印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法等形成。图1(A)中,作为导电部件20构成的电极示出了2根带状的构成例,但可以根据用途形成为适合的形状。

导电部件20所构成的电极的形状可通过进行图案化而任意变更。作为图案化的方法,介由掩模进行成膜最为方便,因而优选。

构成导电部件20的材料只要具有导电性即可。例如可使用铜、金、铝、银、锌等金属。从导电性的观点考虑,其中优选铜、银。另外用于机体时,为了抑制不必要的反应,优选使用稳定的金。

这里,将导电部件所构成的电极的长度设为L、宽度设为w、厚度设为d、比电阻设为ρ、电阻值设为R、纤维网中纤维占有率设为C时,由下式(2)定义的网格率α优选为0.05以上,更优选为0.1以上。

α=πρL/2wdRC (2)

网格率α小时,上下交叉的纤维彼此融合的部位变少。结果导致若发生摩擦等在与电极的厚度方向正交的方向上施加力,则上下交叉的纤维发生偏移而容易断线。应予说明,网格率可通过上式(2)求出。另外,可通过扫描探针显微镜来确认上下交叉的纤维上的导电部件是否导通。

纤维网10中的纤维占有率C优选为20%-90%,进一步优选为30%-70%。纤维网10具有形成有纳米纤维的部分和由空隙构成的部分。因此,“纤维网中的纤维占有率C”是指俯视时形成有纳米纤维的部分的比例。该占有率可通过如下方式求出:对纤维网的表面以1mm×1mm的大小任意拍摄10个点后,求出各照片中形成有纳米纤维的部分的面积,求出它们的平均值作为占有率。若纤维网10中的纤维占有率C过高,则气体和水分的透过性降低。另一方面,由于导电部件20的占有率与纤维网10中的纤维占有率C正相关,所以若纤维网10中的纤维占有率C过低,则导电部件20变得稀疏,难以区别充分的导电性。

构成纤维网10的纤维的直径优选为100nm-10μm。其中,粘贴于皮肤来使用等时,优选200nm-2μm的所谓的纳米纤维。若为该范围,则可得到具有足够的强度且气体和水分的透过性高的电子功能部件。纳米纤维的直径例如可通过使用扫描型电子显微镜测定任意10点的树脂组合物的截面,作为他们的直径的平均值求出。

这里,有时也将构成纤维网的纤维为纳米纤维的纤维网称为纳米网格,将纤维网为纳米网格的电子功能部件称为纳米网格电极。

(第1电子功能部件的使用方法和特性)

将电子功能部件以第1纤维网12接触的方式载置于皮肤等粘贴对象物上并赋予水。由此主要是第1纤维网12溶解,其结果,电子功能部件粘贴于皮肤。

作为粘贴对象物,在粘贴于人造皮肤的状态下,从表面侧反复摩擦电子功能部件的导电部件20,测定直到断线为止的次数。对该测定方法进行说明。

首先,将EVA(Ethylene-Vinyl Acetate)海绵片用双面胶固定于1mm厚的载玻片上。在EVA海绵片上粘贴100μm厚的人造皮肤(Beaulax公司制),准备基体。其后在基体上用水粘贴4mm×30mm的纳米网格电极,制作评价用样品。这里,纳米网格电极以2.5mm间隔形成有3根。

接着使用摩擦磨损试验机(株式会社RHESCA制的FPR2200)进行摩擦磨损试验。摩擦磨损试验是以一定的载荷按压测定用压头使其滑动的试验方法。这里,测定用压头使用的聚氨酯球,将载荷设为50g。评价用样品固定于摩擦磨损试验机的直线往返滑动单元,以20mm/秒使其滑动,计测直到纳米网格电极断线为止的次数。

关于是否断线的判定,使用市售的测试仪测定纳米网格电极的长度方向的电阻,将电阻值为1000Ω以上的情况判断为断线。

将测定结果示于下表。表中示出了第1电子功能部件的实施例和现有电子功能部件的比较例。这里,作为构成纤维网的树脂,示出了使用具有上式(1)所示的基本结构、皂化度为86.5-89.0(mol%)、粘度不同的PVA衍生物的例子。另外通过粘度(mm2/s)来区分构成各纤维网的树脂。

【表1】

实施例中第2纤维网的加热压合在180℃、1-5分钟的条件下实施,比较例中有加热压合有的情况下,在180℃加压5分钟。

各实施例中,直到断线为止的次数为1000次以上。应予说明,这里,即使在不断线的情况下,也以1000次结束,因此1000次是指1000次以上。与此相对,现有构成的比较例中为50-300次。

这里,比较例1-5是纤维网仅由水溶性树脂构成的情况,比较例6-7是纤维网仅由难水溶性树脂构成的情况。

由此可知,纤维网含有水溶性树脂和难水溶性树脂两者的情况与仅由水溶性树脂构成的情况以及仅由难水溶性树脂构成的情况中的任一情况相比,耐磨性均得到提高。

另外,将本发明的纤维网用水粘贴于皮肤时电极也不易损坏,因而能够佩戴。与现有产品(例如比较例1-5)相比对水的耐性也得到了改善。

(第2电子功能部件)

参照图5对本发明第2实施方式所涉及的电子功能部件(以下称为第2电子功能部件)进行说明。图5(A)是用于说明第2电子功能部件的示意图,图5(B)是表示第2电子功能部件所具备的纤维网的概要的示意图。图5(A)是沿着与图1(A)的I-I线相同的线切割而成的示意截面图。

第2电子功能部件中,纤维网110含有为水溶性且在加热压合后在水中的溶解性不同的第1树脂和第2树脂而构成。第1树脂32例如为EG-40P或EG-48P,第2树脂34为EG-18P-30P。

将含有由第1树脂32构成的纤维和由第2树脂34构成的纤维的纤维网110加热压合后,第2树脂34在水中的溶解性发生变化,第2树脂34变得比第1树脂32更难溶于水。

例如使用EG-48P作为第1树脂32、使用EG-22P作为第2树脂34时,通过加热压合,第1树脂32显示水溶性,而第2树脂34显示难水溶性。

参照图6对第2电子功能部件的制造方法进行说明。第2电子功能部件采用静电纺丝沉积法使用2个喷嘴进行制造。

第1注射器152中的第1溶液156从第1针154喷到支撑体58上。另一方面,第2注射器153中的第2溶液157从第2针155喷到支撑体58上。第1溶液156是第1树脂32溶解于溶剂而成的。另外,第2溶液157是第2树脂34溶解于溶剂而成的。从第1针154形成由第1树脂32构成的纤维,从第2针155形成由第2树脂34构成的纤维。

向2个注射器中分别填充不同树脂溶解而成的溶液,同时从2个针喷出溶液,除此之外,与第1电子功能部件的制造方法相同,因此省略说明。

其结果是,通过将由含有为水溶性且在加热和压合后仍为水溶性的第1树脂32的纤维和含有为水溶性且在加热压合后变为难水溶性的第2树脂34的纤维构成的纤维网110加热以及压合,可得到纤维网110含有在水中的溶解性彼此不同的第1树脂32和第2树脂34的第2电子功能部件。

由第1树脂32构成的纤维与由第2树脂34构成的纤维混合而构成了纤维网110的第2电子功能部件能够抑制粘贴于皮肤时电极容易被水损坏的缺陷。此外,粘贴于人造皮肤后即使在水中浸渍5分钟也不会剥离,因而水耐性得到大幅改善,并且在耐磨性试验中500次之内不会断线。

(第3电子功能部件)

参照图7对本发明的第3实施方式所涉及的电子功能部件(以下称为第3电子功能部件)进行说明。图7(A)是用于说明第3电子功能部件的示意图,图7(B)是表示第3电子功能部件所具备的纤维网的概要的示意图。图7(A)是沿着与图1(A)的I-I线相同的线切割而成的示意截面图。

第3电子功能部件与第2电子功能部件同样地具备纤维网210和形成在纤维网210上的导电部件20而成。纤维网210含有水溶性且在加热压合后在水中的溶解性不同的第1树脂32和第2树脂34而成。第3电子功能部件具备含有作为水溶性不同的树脂的第1树脂32和第2树脂34两者的纤维而成。作为第1树脂32和第2树脂34,例如可使用与上述第2电子功能部件相同的树脂。

第3电子功能部件与第2电子功能部件同样地,能够改善在粘贴于皮肤时电极容易被水损坏的缺陷,例如即使在粘贴于人造皮肤后在水中浸渍5分钟也不会损坏,水耐性得到大幅改善。另外,在耐磨性试验中至少1000次也不会断线,耐久性得到大幅改善。

参照图8对第3电子功能部件的制造方法进行说明。第3电子功能部件中,作为溶液,使用第1树脂32和第2树脂34两者溶解于溶剂而成的溶液256。其结果,从针54形成含有第1树脂32和第2树脂34两者的纤维。使用溶解有两种不同的树脂的溶液,除此之外,与第1电子功能部件的制造方法相同,因此省略说明。

如上所述,第2电子功能部件和第3电子功能部件中,作为纤维网的构成,例示了使用两种不同的树脂,对其中一种树脂加热和压合使其变为难水溶性的例子,但并不限定于此。只要能够实现本发明的目的,也可以含有两种树脂以外的其他树脂。

另外,可以使用一种树脂构成纤维网。使用一种水溶性树脂构成纤维网的情况下,有时分子间通过化学或物理结合力或凝聚也会部分成为难水溶性。此时,结果也是成为一部分溶于水,一部分残留的纤维网。

将使用1种树脂时的耐磨性示于下表2。测定采用与上述第1电子功能部件的摩擦损耗试验相同的方法进行。

【表2】

表2中,作为构成纤维网的树脂,示出了使用粘度不同的PVA衍生物的例子。实施例10-12分别表示使用平均粘度为50mPa·s的PVA衍生物A、平均粘度为20mPa·s的PVA衍生物B、和平均粘度为15mPa·s的PVA衍生物C的情况。应予说明,表1中,作为粘度,用所谓的运动粘度进行区分,表2中,作为粘度,用粘性率进行区分。应予说明,这里的粘度也是在4%水溶液、20℃的条件下按照医药品添加物规格(JPE)进行测定。

PVA衍生物A是粘度高且难水溶性的树脂。此时耐磨性差。

PVA衍生物C是粘度低且水溶性的树脂。此时根据粘贴于人造皮肤时的情况,耐磨性有好有坏。

PVA衍生物B的粘度在PVA衍生物A与PVA衍生物C之间,显示水溶性的性质同时比PVA衍生物C难溶于水。因此浸水时一部分溶解一部分残留。其结果是耐磨性优异。

应予说明,PVA衍生物A的初始电阻值为110Ω以上,由上述式(2)得到的网格率α低于0.05,PVA衍生物B的初始电阻值为34-45Ω,网格率为0.1以上。

参照图9和图10对第3电子功能部件的密合性评价进行说明。图9(A)和(B)是表示密合性评价结果的图。

图9(A)中,横轴表示静电纺丝装置的纺丝时间(分钟),纵轴表示标准化剥离试验中残留的面积。图9(A)中,将未加热的EG-22P的单层品用空心方框表示,将在130℃加热后的EG-22P的单层品用空心三角表示,将未加热的EG-22P和EG-48P的混合品用实心方框表示,将在180℃加热后的EG-22P和EG-48P的混合品用实心圆表示。应予说明,纵轴以纺丝时间为20分钟时在180℃加热后的EG-22P和EG-48P的混合品在剥离后的面积进行标准化。

图9(B)中,横轴表示静电纺丝装置的纺丝时间(分钟),纵轴表示纳米网格层的厚度(μm)。应予说明,图9(B)中,对于纳米网格层的厚度,将用激光显微镜测定厚度得到的结果用实心圆表示,将根据纳米网格层的截面计测得到的厚度用空心三角表示。

图10是表示密合性评价结果的照片。图10(A)-(D)分别表示未加热的单层品、未加热的混合品、经加热的单层品、经加热的混合品。另外,图中(1)和(6)、(2)和(7)、(3)和(8)、(4)和(9)以及(5)和(10)分别与20分钟、30分钟、40分钟、50分钟和60分钟的纺丝时间对应。

这里,将四种纳米网格用水粘贴于人造皮肤后,使用JIS规格的胶带进行剥离试验。

密合性评价结果如下:未加热的单层品在纺丝时间为20分钟时密合性高,另外,未加热的混合品、经加热的单层品和经加热的混合品在纺丝时间为20分钟至30分钟时密合性高。即说明纳米网格层的厚度薄者密合性高。

另外,四种纳米网格中,经加热的混合品的密合性高,但特别是纺丝时间为20分钟的经加热的混合品中,密合性最高。

(第4电子功能部件)

参照图11对本发明的第4实施方式所涉及的电子功能部件(以下称为第4电子功能部件)进行说明。图11是用于说明第4电子功能部件的图。图11(A)是示意平面图,图11(B)是沿着图11(A)的I-I线切割而成的示意截面图,图11(C)是表示第4电子功能部件所具备的纤维网的示意图。

第4电子功能部件具有纤维网410和形成在纤维网410上的导电部件420而成。纤维网410通过层叠第1纤维网412和第2纤维网414而成。导电部件420设置在纤维网410的第2纤维网414上。

第1纤维网412和第2纤维网414采用任意适宜的现有公知方法形成,例如与第1电子功能部件同样地采用静电纺丝沉积法喷射树脂组合物来形成。

第1纤维网412由浸水时溶于水的第1树脂432构成。第1树脂432例如为具有上述式(1)表示的基本结构的水溶性树脂。作为第1树脂432,可购得三菱化学株式会社的GOHSENOLEG系列的EG-22P。

第2纤维网414含有浸水时不溶于水而残留的非水溶性第2树脂434构成。作为非水溶性的第2树脂434,例如可使用聚氨酯。

通过将第1纤维网412和第2纤维网414层叠并采用任意适宜的手段粘贴可得到纤维网410。另外,作为其他例子,可通过在采用静电纺丝法形成第1纤维网412之后再采用静电纺丝法形成第2纤维网414来得到纤维网410。

构成第2纤维网414的第2树脂434即使浸渍在水中也不溶解。浸水一定时间后构成第1纤维网412的第1树脂432全部或部分溶于水,而第2树脂434几乎全部残留。

导电部件420例如可使用蒸镀法、溅射法、化学气相蒸镀法、喷墨法、丝网印刷法、凹版印刷法、柔版印刷法等形成。图11(A)中,作为导电部件20所构成的电极示出了2根带状的构成例,但根据用途也可以形成为其他适宜的形状。

导电部件420所构成的电极的形状可通过图案化任意变更。作为图案化的方法,介由掩模进行成膜最简单因而优选。

构成导电部件420的材料只要具有导电性即可。例如可使用铜、金、铝、银、锌等金属。从导电性的观点考虑,其中优选铜和银。另外,用于机体等时,为了抑制不必要的反应,优选使用稳定的金。

(第5电子功能部件)

参照图12对本发明的第5实施方式所涉及的电子功能部件(以下称为第5电子功能部件)进行说明。图12是用于说明第5电子功能部件的示意图。图12(A)是示意平面图,图12(B)和(C)是表示第5电子功能部件所具备的纤维的截面的示意图。

第5电子功能部件具备纤维网510和形成在纤维网510上的导电部件520而成。纤维网510由水溶性的第1树脂532和非水溶性的第2树脂534构成。与第4电子功能部件同样地,第1树脂532例如为具有上述式(1)表示的基本结构的水溶性树脂。另外,作为第2树脂534,例如可使用聚对二甲苯。

构成纤维网510的纤维具备第1树脂532和第2树脂534而成。第2树脂534覆盖由第1树脂532构成的纤维的表面的全部或一部分。位于纤维网510最下层的纤维在其下部露出有第1树脂532(参照图12(C))。纤维网510中位于最下层以外的纤维中,第2树脂534覆盖第1树脂532的整面(参照图12(B))。

导电部件520可与第4电子功能部件同样地构成,因此省略重复说明。

(耐水性试验)

参照图13对第4电子功能部件和第5电子功能部件的耐水性试验进行说明。图13是表示第4电子功能部件和第5电子功能部件的耐水性试验结果的照片。

将作为第4电子功能部件和第5电子功能部件的纳米网格电极暴露在水蒸气中粘贴于人前臂内侧皮肤上。另外,作为比较例,将不使用非水溶性树脂仅由水溶性树脂形成纤维网并在其上形成导电部件而得到的电子功能部件也暴露在水蒸气中粘贴于人前臂内侧皮肤上。

图13(A)和图13(B)中,由左表示比较例的第4电子功能部件和第5电子功能部件。第4功能部件在EG-22P的第1纤维网上设有聚氨酯(PU)的第2纤维网,在第2纤维网上具备金(Au)的导电层。另外,第5电子功能部件在EG-22P的纤维表面设有聚对二甲苯(PARYLENE),在聚对二甲苯的表面具备金(Au)的导电层。另一方面,比较例中,在EG-22P的纤维网上具备金(Au)的导电层。

图13(A)表示粘贴5小时后,图13(B)表示粘贴54小时后。直到粘贴5小时后为止未入浴,其后直到粘贴54小时后入浴3次。

比较例中,入浴3次且粘贴54小时后几乎没有残留。另一方面,确认到第4电子功能部件和第5电子功能部件在入浴3次且粘贴54小时后仍牢固地粘贴于皮肤。

由此说明,第4电子功能部件和第5电子功能部件与比较例所示的现有构成相比耐水性得到提高。

(使用例)

由纳米纤维的纤维网(也称为纳米网格)构成的第1至第5电子功能部件(以下也称为纳米网格电极)的气体和水分的透过性优异。因此,能够将纳米网格电极长时间安装于机体表面。

这里,进行心电和皮肤电阻等机体信号的测定时,测定模块也安装于机体表面。此时,测定模块本身大多缺乏通气性,有时产生不出气体或水分透过性优异的纳米网格电极的特征。

这里,本申请人等经过深入研究,想到了即使在测定模块本身缺乏通气性的情况下整体通气性也优异的机体测定传感器。

参照图14对机体测定传感器进行说明。图14是用于说明机体测定传感器的构成例的示意图。

机体测定传感器具备一个或多个纳米网格电极910、测定模块920、设置在测定模块920与各纳米网格电极910之间具有通气性的电极912、以及通气部件930。纳米网格电极910、具有通气性的电极912和通气部件930相对于测定模块920设置在同侧。

作为具有通气性的电极912,例如,具有导电性且具有多孔性结构和弹性的海绵电极、编织导电丝使其具有通气性和弹性结构的电极等。另外,作为通气部件930,可使用由非导电性的树脂材料构成且具有多孔性结构和弹性的海绵等。

纳米网格电极910和通气部件930以接触的方式安装于作为测定对象物的机体950。另外,在测定模块920与机体950之间配置纳米网格电极910和具有通气性的电极912或者通气部件930。这样由于在测定模块920与机体950之间配置有具有通气性的部件,所以即使在测定模块920本身缺乏通气性的情况下,作为机体测定传感器整体的通气性也优异。因此,即使长时间安装于机体表面,能够减小引起伴随皮肤表面通气性受损的皮肤炎症的可能性,能够减轻被安装的测定对象者的瘙痒和皮疹。

标号说明

10、110、210、410、510 纤维网

12、412 第1纤维网

14、414 第2纤维网

20、420、520 导电部件

30 树脂组合物

32、432、532 第1树脂

34、434、534 第2树脂

52、152、153 注射器

54、154、155 针

56、156、157、256 溶液

58 支撑体

60 导电片。

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