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公開番号2025022957
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-14
出願番号2024204773,2022125608
出願日2024-11-25,2012-11-16
発明の名称導電性繊維
出願人日本電信電話株式会社
代理人弁理士法人志賀国際特許事務所
主分類A61B 5/27 20210101AFI20250206BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】導電性、乾燥状態及び湿潤状態における強度、並びに柔軟性に優れた導電性高分子繊維と、それを備えた生体電極を提供する。
【解決手段】基材繊維41に、導電性高分子を含む導電体42が含浸及び/又は付着されてなる導電性高分子繊維40であって、複数の前記基材繊維の間に、前記導電体が前記基材繊維に密着して配されていることを特徴とする導電性高分子繊維40。
【選択図】図6
特許請求の範囲【請求項１】
基材繊維の周囲にカーボンが被覆されていることを特徴とする導電性繊維。
続きを表示（約 120 文字）【請求項２】
前記カーボンはカーボンブラックであることを特徴とする請求項１に記載の導電性繊維。
【請求項３】
前記基材繊維は、まっすぐまたは撚られた繊維であることを特徴とする請求項１または２に記載の導電性繊維。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電性高分子繊維、導電性高分子繊維の製造方法及び製造装置、生体電極、生体信号測定装置、体内埋め込み型電極、および生体信号測定装置に関する。
本願は、２０１１年１１月１７日に日本に出願された特願２０１１－２５１５２４号、２０１２年８月２４日に日本に出願された特願２０１２－１８５３４３号、２０１２年８月２９日に日本に出願された特願２０１２－１８９１０２号、及び、２０１２年９月２６日に日本に出願された特願２０１２－２１２９９８号、に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、導電性繊維として、銅などの金属を繊維表面にコーティングしたものや、カーボンや金属細線を織り込んだ繊維、及び導電性高分子を紐状に成形した導電性繊維などが知られている。これらの導電性繊維は、生体電極、バイオインターフェース、静電気防止衣料などに幅広く利用されている。しかし、従来の金属やカーボンなどの導電性素材は疎水性で硬い。このため、水分が豊富で柔軟である生体の体表面や体内組織と接触する用途には適合性が低いという問題があった。例えば、体表面に生体電極を設置する場合、硬くて疎水的な材料からなる生体電極であると、体表面に対して密着させて直接導通することが困難である。このため、生体電極と体表面とを電気的に繋ぐ導電性のペースト（ゼリー）を別途準備して、使用する必要がある。
近年では、生体への適合性が良い材料として、導電性及び親水性が特に優れた導電性高分子であるＰＥＤＯＴ-ＰＳＳ｛ポリ(3,4-エチレンジオキシチオフェン)-ポリ(スチレンスルホン酸)｝の水溶液を、アセトンの凝固浴槽へ、ノズルから押し出すことによって糸状に成形した導電性繊維の開発が進められている。そして、その実用化も検討されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら、上述のＰＥＤＯＴ-ＰＳＳからなる導電性繊維は、高湿度の環境で使用すると、ＰＥＤＯＴ-ＰＳＳが水分を吸収して、強度（特に引張強度）が低下するという問題があった。また、ＰＥＤＯＴ-ＰＳＳからなる導電性繊維は、水分を吸収すると膨張し、逆に、乾燥すると収縮する。このため、前記繊維の内部に亀裂が発生したり、あるいは前記繊維が破断したりする結果、前記繊維の導電性が低下又は喪失し易いという問題があった。
衣料品は使用時に雨や汗による水濡れが発生する可能性がある。生体電極やバイオインターフェースは、その使用環境が、本来、高湿度である。従って、これらの幅広い用途に導電性及び親水性に優れたＰＥＤＯＴ-ＰＳＳを活用するために、上記問題の解決が求められていた。
【０００４】
また、ＰＥＤＯＴ-ＰＳＳからなる導電性繊維は水分含有時の強度が著しく低くなるという上記問題に加えて、以下のような問題があった。すなわち、前記非特許文献１に記載されるWet-Spinning法で製造される前記繊維は、その直径が１０ミクロン前後という細い繊維であった。このため、扱いづらく、乾燥時においても強度が不充分であるという問題があった。さらに、前記繊維は剛直性が高く、ごわごわした感触であった。このため、衣料品等の用途に求められる柔軟性の付与が不足する点も課題となっていた。
【０００５】
一方、脳波、事象関連電位、誘発電位、筋電図、心電図等の生体電気信号の記録、及び生体に対する電気刺激のために、体表面装着型の生体電極が広く使用されている。（以下、体表面装着型の生体電極を単に生体電極と呼ぶことがある。）
【０００６】
従来広く使用されている生体電極は、金属製の電極板と電解質溶液を含むゲルまたはペーストとから構成される。これらの生体電極の基本構造は、金属製の電極板と皮膚表面との間にゲル又はペーストを使用（塗布）することにより、電極板と皮膚表面とを固定する基本構造を有する。生体電極の装着によって、常時皮膚の表面の所定の位置が密閉される。このため、特に長期間の連続使用においては、発汗の蒸れによる不快感又は掻痒感が生じるとともに、さらに接触性皮膚炎又は細菌の感染等が生じる場合もある。従来技術におけるこのような問題の解決が求められている。
【０００７】
また高齢化が進む各国では、医療機関又は在宅において、心電図等の生体信号のモニタリングを長期間行うケースが増えている。高齢者は皮膚の種々の機能が低下しているため、従来型の粘着テープ等を用いた粘着性の高い貼り付け電極は、皮膚炎の発生や掻痒感等の違和感を生じやすい。さらに認知症や夜間譫妄等を呈する装着者自身が、生体電極を外すトラブルも多く発生しており、このような問題の解決策が求められている。
【０００８】
上記のような問題が発生しやすい従来の生体電極では、皮膚と金属製の電極板との間に電解質溶液を含むゲルまたはペーストを使用している。ゲル又はペーストを介して生体電極を皮膚表面に設置する場合、電極の接触面積を増大させる必要が生じる。なぜならば、ゲル又はペーストの導電性は高くないため、皮膚との接触面積を拡大することによって、電極抵抗を低下させる必要があるからである。しかし、電極の接触面積の拡大は、上記の問題を生じさせる主因ともなっている。
このように、電解質ゲル又はペーストに頼った既存の生体電極の構成は、装着感が不良であり、電極のさらなる小型化や高密度化を困難にしている。
【０００９】
一方、生体内の電気信号を、外部装置で正確に効率良く受信し、また逆に外部装置から生体内へ電気信号を送信するためには、体内埋め込み型の生体電極が必要である。特に神経細胞の活動電位やシナプス電位などの信号は微弱である。よって、細胞のごく近傍に電極を設置しなければ、その測定や入力が困難な信号が少なくない。神経系以外においても、心臓ペースメーカーや人工内耳などに体内埋め込み型の生体電極が広く使用されている。また将来のヒューマンインターフェースとして、ブレインマシンインターフェースなどの埋め込み型の生体電極の開発が進められている。
【００１０】
生体は、水と電解質に富み、柔軟な組織である。これに対して、従来の体内埋め込み用の生体電極は、金属またはカーボン等の硬く疎水性の導電性材料を用いて製作されている。このため、従来の生体電極と生体組織との間での、機械的および電気化学的な適合性に問題があることがあった。
特に生体電極と生体組織の境界部に生じる機械的なストレスによって炎症が生じ、組織が障害（侵襲）されることが問題となっている。
（【００１１】以降は省略されています）

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