JP5888665B2

JP5888665B2 - 生体適合性ポリマー基板

Info

Publication number: JP5888665B2
Application number: JP2010293125A
Authority: JP
Inventors: 浩幸濱田; 行平樋口; 前中　一介; 一介前中
Original assignee: Japan Science and Technology Agency; University of Hyogo
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; University of Hyogo
Priority date: 2010-12-28
Filing date: 2010-12-28
Publication date: 2016-03-22
Anticipated expiration: 2030-12-28
Also published as: JP2012139306A

Description

本発明は、被貼付物に貼付することが可能な生体適合性ポリマー基板に関するものである。

従来から、下記特許文献１に開示されているように、被接触物に接触することが意図されたポリマー組成物を含む製品が公知となっている。

特開２０１０−４７７６４号公報

近年では、例えば、生体データを取得するために、皮膚などの被貼付物に貼付可能な生体適合性を有したポリマー基板が望まれる場合があるが、上記特許文献１のポリマー組成物は、生体適合性を有しているものの、被貼付物に貼付して使用することができるものではない（上記特許文献１の段落００４８、００４９参照）。

そこで、本発明の目的は、生体適合性を有していながらも、皮膚など様々な被貼付物に貼付することが可能なポリマー基板を提供することである。

（１）本発明は、生体データの検出に用いる検出部を有した基体を備えている生体適合性ポリマー基板であって、前記基体の一方側の面が、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサン（以下、ＤＳＤＴ（Dimethyl siloxane,Dimethylvinyl-terminated）と表現することがある。）とテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサン（以下、ＴＴＣ（Tetrametyhyl tetravinyl cyclotetrasiloxane）と表現することがある。）とを、１００：２〜７３：１の体積比で重合させてなるものであり、前記基体の他方側の面が、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンとテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンとを、１０：１〜９：２の体積比で重合させてなるものであり、前記一方側の面から前記他方側の面方向に硬さが段階的に傾斜変化するように、前記一方側の面と前記他方側の面との間の層は、前記ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンと前記テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンとを７３：１の値より小さく９：２の値より大きい範囲のいずれかの体積比で重合させてなるものである。なお、この傾斜変化には、前記一方側の面と前記他方側の面との間で、（i）一部だけ３層以上で段階的に傾斜変化している場合、（ii）数箇所において３層以上で段階的に傾斜変化している場合、が含まれる。

上記（１）の構成によれば、前記一方側の面は、生体適合性を有したものであるとともに粘性を有しているので、皮膚などに長時間貼り付けたまま、生体データを検出することが可能である。また、前記一方側の面から厚さ方向に途中まで適度な柔軟性があるので、皮膚などに長時間貼り付けてもストレスを最小限に抑えることができる。逆に、他方側の面は一方側の面よりも硬いが可撓性を有しているので、生体適合性ポリマー基板自体の保護部材としてだけでなく、曲部への貼付にも対応できるようになっている。また、前記検出部に接続されている電極を前記一方側の面の内側に有している場合には、皮膚などを電極が圧迫するのを防止できるので、長時間貼り付けてもストレスを最小限に抑えることができる。また、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンと、テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンとを、１００：２の体積比で含むようにして一方側の面を形成した場合には、本発明のポリマー基板は、皮膚などへの貼付と剥離とを何回も繰り返すことができる。

（２）上記（１）のポリマー基板においては、前記電極に接続されている配線が、前記一方側の面の内側に埋設されていることが好ましい。

（３）上記（１）のポリマー基板においては、前記電極に接続されている配線が、前記他方側の面の内側に埋設されていることが好ましい。

上記（２）又は（３）の構成によれば、配線を保護することができるとともに、生体適合性ポリマー基板をより小型化することができる。

本発明の第１実施形態に係る生体適合性ポリマー基板を示した概略図であって、（ａ）が側面図、（ｂ）が上視図である。本発明の第２実施形態に係る生体適合性ポリマー基板を示した側面概略図である。本発明の実施例１及び比較例９に係るポリマー組成物のスチロールへの貼り付き性の実験結果を示すグラフである。本発明の実施例１及び比較例９に係るポリマー組成物の人の皮膚への貼り付き性の実験結果を示すグラフである。

＜第１実施形態＞
以下、図１を用いて、本発明の第１実施形態に係る生体適合性ポリマー基板について説明する。

生体適合性ポリマー基板１００は、一方側の面１０と他方側の面１１とを有した基体１と、一方側の面１０表面に設けられている電極１２、１３、１４と、他方側の面１１の表面に設けられているデータ取得用モジュール（検出部）１５と、を備えているものである。

基体１は、一方側の面１０から他方側の面１１方向に硬さが段階的に傾斜変化しているものである。

一方側の面１０は、ＤＳＤＴとＴＴＣとを６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下において、１００：２〜７３：１の範囲のうちいずれかの値の体積比で重合させてなるＰＤＭＳによって形成されている。このＰＤＭＳは、生体適合性を有しているものでもある。また、他方側の面１１は、ＤＳＤＴとＴＴＣとを６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下において、１０：１〜９：２の範囲のうちいずれかの値の体積比で重合させてなるＰＤＭＳからなるものである。なお、他方側の面１１は一方側の面１０よりも硬いものである。

電極１２、１３、１４は、被対象物からデータを取得するための部位であり、順に、配線１６、１７、１８を介して、データ取得用モジュール１５に接続されている。なお、配線１６、１８の一部及び配線１７は、基体１に埋設されており、保護されている。

データ取得用モジュール１５は、電極１２、１３、１４及び配線１６、１７、１８を介して得た生体データなどを記憶する記憶部と、外部と前記記憶部における生体データなどを送受信可能に接続することができる送受信部（図示せず）とを有した基板である。

次に、生体適合性ポリマー基板１００の製造方法の一例について説明する。まず、生体適合性ポリマー基板１００の底部及び側部の形状を内部に有した鋳型（図示せず）の底部の所定箇所に、配線１６、１７、１８のそれぞれを介してデータ取得用モジュール１５に接続されている電極１２、１３、１４を載置する。次に、一方側の面１０を形成するために、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：２の体積比で混合した第１の液体（重合前のもの）を、鋳型の途中の高さまで流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におく。続いて、第１の液体の重合が終了してＰＤＭＳが形成されてしまう前に、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：５の体積比で混合した第２の液体（重合前のもの）を、鋳型の途中の高さまで流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におく。続いて、第２の液体の重合が終了してＰＤＭＳが形成されてしまう前に、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：８の体積比で混合した第３の液体（重合前のもの）を、鋳型の途中の高さまで流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におく。続いて、他方側の面１１を形成するために、第３の液体の重合が終了してＰＤＭＳが形成されてしまう前に、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：１０の体積比で混合した第４の液体（重合前のもの）を、データ取得用モジュール１５の下方面の高さまで流し込むとともに、配線１７が完全に埋没するように、且つ、配線１６、１８が図１に示した状態となるように位置を調整し、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下において、第４の液体を重合させ、ＰＤＭＳを形成する。これらの一連の工程により、生体適合性ポリマー基板１００が完成する。

次に、電極１２、１３、１４側を人の皮膚に貼り付けた際の生体適合性ポリマー基板１００の動作について説明する。まず、電極１２、１３、１４において、人の皮膚から心筋由来電圧信号を検出し、順に、配線１６、１７、１８を介して、データ取得用モジュール１５に送信する。心筋由来電圧信号を受信したデータ取得用モジュール１５は、記憶部において、心筋由来電圧信号を記憶する。記憶された生体データは、前記送受信部から外部のデータ蓄積部（図示せず）に送信され、該生体データが蓄積される。

本実施形態によれば、一方側の面１０は生体適合性を有したものであるとともに粘性を有しているので、皮膚などに長時間貼り付けたまま、生体データを検出することが可能である。また、一方側の面１０は柔軟性があるので、皮膚などに長時間貼り付けてもストレスを最小限に抑えることができる。また、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：２の体積比で混合して一方側の面１０を形成した場合には、生体適合性ポリマー基板１００は、皮膚などへの貼付と剥離とを何回も繰り返すことができる。

また、一方側の面１０よりも硬い他方側の面１１により、データ取得用モジュール１５を生体適合性ポリマー基板１００に固定しやすくなっている。また、他方側の面１１は一方側の面１０よりも硬いが可撓性を有しているので、生体適合性ポリマー基板１００自体の保護部材としてだけでなく、曲部への貼付にも対応できるようになっている。このように、生体適合性ポリマー基板１００は、柔軟な面から比較的硬いが可撓性を有した面までを厚さ方向に傾斜的に併せ持つものである。

＜第２実施形態＞
次に、図２を用いて、本発明の第２実施形態に係る生体適合性ポリマー基板について説明する。なお、本実施形態における符号２２〜２８の部位は、順に、第１実施形態における符号１２〜１８の部位と同様のものであるので、説明を省略することがある。

生体適合性ポリマー基板２００は、一方側の面２０と他方側の面２１とを有した基体２を備えており、一方側の面２０の内側に電極２２、２３、２４及び配線２６、２８が埋設されている点、他方側の面２１の内側にデータ取得用モジュール２５が埋設されている点で、第１実施形態における生体適合性ポリマー基板１００と異なっている。

次に、生体適合性ポリマー基板２００の製造方法の一例について説明する。まず、一方側の面１０を形成するために、生体適合性ポリマー基板２００の底部及び側部の形状を内部に有した鋳型（図示せず）の底部に、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：２の体積比で混合した第１の液体（重合前のもの）を、鋳型の途中の高さまで流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におく。次に、第１の液体の重合が終了してＰＤＭＳが形成されてしまう前に、配線１６、１７、１８のそれぞれを介してデータ取得用モジュール１５に接続されている電極１２、１３、１４を載置し、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：５の体積比で混合した第２の液体（重合前のもの）を、鋳型の途中の高さまで流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におく。続いて、第２の液体の重合が終了してＰＤＭＳが形成されてしまう前に、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：６の体積比で混合した第３の液体（重合前のもの）を、鋳型の途中の高さまで流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におく。続いて、第３の液体の重合が終了してＰＤＭＳが形成されてしまう前に、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：８の体積比で混合した第４の液体（重合前のもの）を、配線２６、２７、２８が完全に埋没するように、データ取得用モジュール２５の上方面の高さまで流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におく。続いて、第４の液体の重合が終了してＰＤＭＳが形成されてしまう前に、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：１０の体積比で混合した第５の液体（重合前のもの）を鋳型に流し込み、６０℃程度〜８０℃程度の範囲の温度環境下におき、ＰＤＭＳからなる他方側の面２１を形成する。これらの一連の工程により、生体適合性ポリマー基板２００が完成する。

本実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。また、基体２内にデータ取得用モジュール２５及び配線２６、２８を埋設することで、データ取得用モジュール２５及び配線２６、２８を保護することができる。また、基体２内に配線２６、２８を埋設しない場合（例えば、幅方向に配線が飛び出ているような場合）に比べて、生体適合性ポリマー基板２００を小型化することができる。

また、人の皮膚などに貼り付けた場合の電極２２、２３、２４による接触的なストレスをなくすことができる。すなわち、皮膚などを電極２２、２３、２４が圧迫するのを防止できるので、長時間貼り付けてもストレスを最小限に抑えることができる。また、電極２２、２３、２４分の貼り付け面積を減少させることも可能であるため、電極２２、２３、２４を基体２に埋設しない場合に比べて、生体適合性ポリマー基板２００をより小型化することが可能である。

次に、実施例を用いて、上記第１実施形態に係る一方側の面１０を構成するポリマー組成物について説明する。

下記表１の実施例１〜４及び比較例１〜８に示した体積比で、ＤＳＤＴとＴＴＣとを混合した後、８０℃の環境下で放置し、ポリマー組成物を生成することを試みた。その結果、比較例６〜８についてはポリマー組成物を生成することができなかったが、実施例１〜４及び比較例１〜４については、ポリマー組成物を生成することができた。なお、実施例１〜４及び比較例１〜４の条件で生成されたポリマー組成物を、各条件につき数個ずつ作成し、該ポリマー組成物それぞれについて人の皮膚への貼り付き耐久性を調査した。該調査の結果を表１に示す。

表１から、生体適合性を有した実施例１〜４に係るポリマー組成物は、直接、人の皮膚などに長期間貼り付けることが可能であることがわかった。実施例２〜４に係るポリマー組成物に関しては、実施例１に係るポリマー組成物よりも粘着性は強いが、柔らかいために貼り付けた場所から移動してしまうことがあった。

また、実施例１に係るポリマー組成物と比較例９に係る市販商品（ジョンソン・エンド・ジョンソン（株）製のＢＡＮＤ−ＡＩＤ（登録商標））とについて、スチロールの表面と人の皮膚とに貼ったり剥がしたりすることを繰り返して、貼り付き性の変化を調査した。スチロールの表面について行った調査の結果を図３のグラフに示し、人の皮膚について行った調査の結果を図４のグラフに示す。なお、実施例１に係るポリマー組成物又は比較例９に係る市販商品を被対象物に貼って剥がしてという２つの作業を１サイクルと定義し、図３及び図４のｘ軸にサイクル数を示す。また、図３及び図４のｙ軸は、実施例１に係るポリマー組成物と比較例９に係る市販商品を剥がす際に必要な張力の値を示すものである。

図３及び図４のグラフから、実施例１に係るポリマー組成物の貼り付き性は、スチロールの表面について行った調査では、８０回未満では異なるものの８０回以上で比較例９に係る市販商品と同様のものとなった。また、実施例１に係るポリマー組成物の貼り付き性は、人の皮膚について行った調査では、４０回未満では異なるものの４０回以上で比較例９に係る市販商品と同様のものとなった。なお、実施例１に係るポリマー組成物の貼り付き性は、最初から２００回まで上記サイクルを繰り返しても変化せず、安定したものであることがわかった。したがって、実施例１のポリマー組成物は、被貼付物への貼付と剥離とを何回も繰り返すことができることがわかった。すなわち、実施例１のポリマー組成物を何回も使用することができることから、実施例１のポリマー組成物は、被貼付物への貼付と剥離とが１回でできなくなってしまうものに比べて経済的である。

なお、実施例２〜４に係るポリマー組成物については、スチロールの表面又は人の皮膚に貼り付くものの、剥がすと、該ポリマー組成物がスチロールの表面又は人の皮膚にいくらか残留するという状況になった。

＜変形例＞
なお、本発明は上記実施形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。例えば、上記第１実施形態においては、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：２〜７３：１のいずれかの体積比で混合した４種類の重合前の液体を用いて作成した、硬さが傾斜的に変化しているＰＤＭＳからなる基体を有した生体適合性ポリマー基板を一例として示したが、これに限られない。例えば、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：２〜７３：１のいずれかの体積比で混合した２種類、３種類、又は、５種類以上の重合前の液体を用いて作成した、硬さが一部だけ又は段階的に傾斜変化しているＰＤＭＳからなる基体を有した生体適合性ポリマー基板としてもよい。若しくは、ＤＳＤＴとＴＴＣとの混合体積比を経時的に徐々に変化させながら、連続的に積層形成したＰＤＭＳからなる基体を有している生体適合性ポリマー基板としてもよい。

また、上記第２実施形態においては、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：２〜７３：１のいずれかの体積比で混合した５種類の重合前の液体を用いて作成した、硬さが傾斜的に変化しているＰＤＭＳからなる基体を有した生体適合性ポリマー基板を一例として示したが、これに限られない。例えば、ＤＳＤＴとＴＴＣとを１００：２〜７３：１のいずれかの体積比で混合した２種類、３種類、４種類、又は、６種類以上の重合前の液体を用いて作成した、硬さが一部だけ又は段階的に傾斜変化しているＰＤＭＳからなる基体を有した生体適合性ポリマー基板としてもよい。若しくは、ＤＳＤＴとＴＴＣとの混合体積比を経時的に徐々に変化させながら、連続的に積層形成したＰＤＭＳからなる基体を有している生体適合性ポリマー基板としてもよい。

また、上記第２実施形態においては、データ取得用モジュール２５及び配線２６、２８を基体２内に埋設したが、データ取得用モジュール２５及び配線２６、２８のうちいずれか１つ以上を埋設するだけでもよい。

また、上記第２実施形態においては、電極２２、２３、２４を基体２内に埋設したが、第１実施形態における電極と同様に、埋設していないものであってもよい。

１、２基体
１０、２０一方側の面
１１、２１他方側の面
１２、１３、１４、２２、２３、２４電極
１５、２５データ取得用モジュール
１６、１７、１８、２６、２７、２８配線
１００、２００生体適合性ポリマー基板

Claims

生体データの検出に用いる検出部を有した基体を備えている生体適合性ポリマー基板であって、
前記基体の一方側の面が、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンとテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンとを、１００：２〜７３：１の体積比で重合させてなるものであり、
前記基体の他方側の面が、ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンとテトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンとを、１０：１〜９：２の体積比で重合させてなるものであり、
前記検出部に接続されている電極を前記一方側の面又は前記一方側の面の内側に有しており、
前記一方側の面から前記他方側の面方向に硬さが３層以上で段階的に傾斜変化するように、前記一方側の面と前記他方側の面との間の層は、前記ジメチルビニル末端ジメチルシロキサンと前記テトラメチルテトラビニルシクロテトラシロキサンとを７３：１の値より小さく９：２の値より大きい範囲のいずれかの体積比で重合させてなるものであることを特徴とする生体適合性ポリマー基板。
前記電極に接続されている配線が、前記一方側の面の内側に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の生体適合性ポリマー基板。
前記電極に接続されている配線が、前記他方側の面の内側に埋設されていることを特徴とする請求項１に記載の生体適合性ポリマー基板。