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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022187995
(43)【公開日】2022-12-20
(54)【発明の名称】伸張変形電極及び生体感知システム
(51)【国際特許分類】
A61B 5/1473 20060101AFI20221213BHJP
A61B 5/1486 20060101ALI20221213BHJP
【ＦＩ】
A61B5/1473
A61B5/1486
【審査請求】未請求
【請求項の数】17
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022087573
(22)【出願日】2022-05-30
(31)【優先権主張番号】202110638543.6
(32)【優先日】2021-06-08
(33)【優先権主張国・地域又は機関】CN
(71)【出願人】
【識別番号】522214015
【氏名又は名称】テン ライブズ メディカル テクノロジー
【氏名又は名称原語表記】Ｔｅｎ Ｌｉｖｅｓ Ｍｅｄｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
(74)【代理人】
【識別番号】100103894
【弁理士】
【氏名又は名称】家入 健
(72)【発明者】
【氏名】チェン クアンジュン
(72)【発明者】
【氏名】リウ ユーチェン
【テーマコード（参考）】
4C038
【Ｆターム（参考）】
4C038KK10
4C038KL01
4C038KL09
4C038KY08
4C038KY11
4C038KY13
(57)【要約】 （修正有）
【課題】着用可能な生理学的感知装置に良好かつ安定に適用できる感知電極を提供する。
【解決手段】伸張変形電極は、第１伸張範囲と第２伸張範囲とを有する伸張部を備える。伸張部は、第１伸張範囲における第１長さ変化量と第１抵抗変化量とを有し、第２伸張範囲における第２長さ変化量と第２抵抗変化量とを有する。第１抵抗変化量は、第１長さ変化量が変化する時に実質的に変化せず、第２抵抗変化量は、第２長さ変化量が変化する時に変化する。第２抵抗変化量をＲ２、第２長さ変化量をＬ２と表すと、Ｒ２＝Ａ×Ｌ２であり、Ａは０．０５～２の正数である。
【選択図】図２
【解決手段】伸張変形電極は、第１伸張範囲と第２伸張範囲とを有する伸張部を備える。伸張部は、第１伸張範囲における第１長さ変化量と第１抵抗変化量とを有し、第２伸張範囲における第２長さ変化量と第２抵抗変化量とを有する。第１抵抗変化量は、第１長さ変化量が変化する時に実質的に変化せず、第２抵抗変化量は、第２長さ変化量が変化する時に変化する。第２抵抗変化量をＲ２、第２長さ変化量をＬ２と表すと、Ｒ２＝Ａ×Ｌ２であり、Ａは０．０５～２の正数である。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１伸張範囲と第２伸張範囲とを有する伸張部を備え、
前記伸張部は、前記第１伸張範囲における第１長さ変化量と第１抵抗変化量とを有し、前記第２伸張範囲における第２長さ変化量と第２抵抗変化量とを有し、
前記第１抵抗変化量は、前記第１長さ変化量が変化する時に実質的に変化せず、
前記第２抵抗変化量は、前記第２長さ変化量が変化する時に変化し、
前記第２抵抗変化量をＲ２、前記第２長さ変化量をＬ２と表すと、Ｒ２＝Ａ×Ｌ２であり、Ａは、０．０５～２の正数である、
伸張変形電極。
前記伸張部は、前記第１伸張範囲における第１長さ変化量と第１抵抗変化量とを有し、前記第２伸張範囲における第２長さ変化量と第２抵抗変化量とを有し、
前記第１抵抗変化量は、前記第１長さ変化量が変化する時に実質的に変化せず、
前記第２抵抗変化量は、前記第２長さ変化量が変化する時に変化し、
前記第２抵抗変化量をＲ２、前記第２長さ変化量をＬ２と表すと、Ｒ２＝Ａ×Ｌ２であり、Ａは、０．０５～２の正数である、
伸張変形電極。
【請求項2】
前記伸張部の伸張抵抗回復率は、９５％～１００％であり、
前記伸張部の伸張回復回数は、１～３０００回である、
請求項１に記載の伸張変形電極。
前記伸張部の伸張回復回数は、１～３０００回である、
請求項１に記載の伸張変形電極。
【請求項3】
Ｒ２＝Ａ×Ｌ２で表される式の決定係数（Ｒ２）は、０．９５～１．００である請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
【請求項4】
前記第１長さ変化量は、０％～２５０％であり、
前記第２長さ変化量は、２５０％～４５０％である、
請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
前記第２長さ変化量は、２５０％～４５０％である、
請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
【請求項5】
前記第２長さ変化量の範囲に対する前記第１長さ変化量の範囲の比が１．２５以上である請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
【請求項6】
前記伸張部は、複数の導電性粒子構造を含み、
前記導電性粒子構造の平均粒径は、０．５ｎｍ～１００μｍである、
請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
前記導電性粒子構造の平均粒径は、０．５ｎｍ～１００μｍである、
請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
【請求項7】
前記伸張部は、複数の導電性ワイヤ構造を含み、
前記導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ直径は、０．５ｎｍ～１μｍであり、
前記導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ長さは、５０ｎｍ～１０００μｍである、
請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
前記導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ直径は、０．５ｎｍ～１μｍであり、
前記導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ長さは、５０ｎｍ～１０００μｍである、
請求項１又は２に記載の伸張変形電極。
【請求項8】
送信機と、
前記送信機と電気的に接続する受信機と、
前記送信機と電気的に接続する制御装置と、
前記制御装置と電気的に接続する補正装置と、を備え、
前記送信機は、請求項１に記載の伸張変形電極を含む作用電極層を備え、
前記受信機は、被測定物質を受信し、前記被測定物質によって生成された第１信号値を前記送信機に送信し、
前記送信機は、前記第１信号値及び第２信号値を出力し、
前記制御装置は、前記第１信号値及び前記第２信号値を受信し、前記第２信号値が前記伸張部の前記第２伸張範囲内にあるかどうかを判定し、
前記補正装置は、前記第２信号値が前記伸張部の前記第２伸張範囲内にある時は、前記第１信号値を補正し、前記被測定物質の測定対象パラメータを算出する、
生体感知システム。
前記送信機と電気的に接続する受信機と、
前記送信機と電気的に接続する制御装置と、
前記制御装置と電気的に接続する補正装置と、を備え、
前記送信機は、請求項１に記載の伸張変形電極を含む作用電極層を備え、
前記受信機は、被測定物質を受信し、前記被測定物質によって生成された第１信号値を前記送信機に送信し、
前記送信機は、前記第１信号値及び第２信号値を出力し、
前記制御装置は、前記第１信号値及び前記第２信号値を受信し、前記第２信号値が前記伸張部の前記第２伸張範囲内にあるかどうかを判定し、
前記補正装置は、前記第２信号値が前記伸張部の前記第２伸張範囲内にある時は、前記第１信号値を補正し、前記被測定物質の測定対象パラメータを算出する、
生体感知システム。
【請求項9】
前記第２信号値が前記伸張部の前記第２伸張範囲内にない時は、前記補正装置は補正機能を実行しない請求項８に記載の生体感知システム。
【請求項10】
前記第１信号値は、電流値を含み、
前記第２信号値は、抵抗値を含む、
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
前記第２信号値は、抵抗値を含む、
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
【請求項11】
前記伸張部は、第１端点から第２端点まで延在し、
前記電流値が０．０００１μＡ～１０００μＡである時は、前記伸張部の伸張長さ変化量が４５０％未満であり、
前記第１端点と前記第２端点との電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、サイクリックボルタモグラムにおける前記伸張部の面積が０．０００１５μＡ×Ｖ～１５００μＡ×Ｖである、
請求項１０に記載の生体感知システム。
前記電流値が０．０００１μＡ～１０００μＡである時は、前記伸張部の伸張長さ変化量が４５０％未満であり、
前記第１端点と前記第２端点との電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、サイクリックボルタモグラムにおける前記伸張部の面積が０．０００１５μＡ×Ｖ～１５００μＡ×Ｖである、
請求項１０に記載の生体感知システム。
【請求項12】
前記伸張部は、第１端点から第２端点まで延在し、
前記電流値が０．０００１μＡ～８３５μＡである時は、前記伸張部の伸張長さ変化量が４５０％未満であり、
前記第１端点と前記第２端点との電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、矩形波ボルタモグラムにおける前記伸張部の面積が０．０００１５μＡ×Ｖ～１２４５μＡ×Ｖである、
請求項１０に記載の生体感知システム。
前記電流値が０．０００１μＡ～８３５μＡである時は、前記伸張部の伸張長さ変化量が４５０％未満であり、
前記第１端点と前記第２端点との電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、矩形波ボルタモグラムにおける前記伸張部の面積が０．０００１５μＡ×Ｖ～１２４５μＡ×Ｖである、
請求項１０に記載の生体感知システム。
【請求項13】
前記伸張部は、第１端点から第２端点まで延在し、
前記電流値が０．０００１μＡ～７９５μＡの間である時は、前記伸張部の伸張長さ変化量が４５０％未満であり、
前記第１端点と前記第２端点との間の電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、前記伸張部の微分パルスボルタモグラムにおける面積が０．０００１５μＡ×Ｖ～１１９５μＡ×Ｖである、
請求項１０に記載の生体感知システム。
前記電流値が０．０００１μＡ～７９５μＡの間である時は、前記伸張部の伸張長さ変化量が４５０％未満であり、
前記第１端点と前記第２端点との間の電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、前記伸張部の微分パルスボルタモグラムにおける面積が０．０００１５μＡ×Ｖ～１１９５μＡ×Ｖである、
請求項１０に記載の生体感知システム。
【請求項14】
前記受信機は、さらに、
前記作用電極層に接続され、前記第１信号値を前記作用電極層に伝達する信号伝達層と、
前記被測定物質を受け取る信号生成層と、
前記信号伝達層と前記信号生成層との間に挟まれた信号増強層と、を備える、
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
前記作用電極層に接続され、前記第１信号値を前記作用電極層に伝達する信号伝達層と、
前記被測定物質を受け取る信号生成層と、
前記信号伝達層と前記信号生成層との間に挟まれた信号増強層と、を備える、
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
【請求項15】
前記信号伝達層の酸化電位は、前記信号増強層の酸化電位よりも高い、請求項１４に記載の生体感知システム。
【請求項16】
前記作用電極層は、第１表面と、前記第１表面とは反対を向いている第２表面とを有し、
前記生体感知システムは、さらに、
前記第１表面上に配置される基板と、
前記第２表面上に配置される防水層と、を備え、
前記防水層は、貫通孔を有し、
前記受信機が前記貫通孔によって露出されている、
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
前記生体感知システムは、さらに、
前記第１表面上に配置される基板と、
前記第２表面上に配置される防水層と、を備え、
前記防水層は、貫通孔を有し、
前記受信機が前記貫通孔によって露出されている、
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
【請求項17】
前記作用電極層は、第１側面と、前記第１側面とは反対を向いている第２側面とを有し、
前記送信機は、さらに、
前記第１側面に配置され、伸張変形電極を含む対向電極層と、
前記第２側面に配置され、前記伸張変形電極を含む参照電極層と、を備える
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
前記送信機は、さらに、
前記第１側面に配置され、伸張変形電極を含む対向電極層と、
前記第２側面に配置され、前記伸張変形電極を含む参照電極層と、を備える
請求項８又は９に記載の生体感知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
（関連出願）
本開示は、２０２１年６月８日に出願された中国特許出願第２０２１１０６３８５４３．６号の優先権を主張するものであり、これは参照により本明細書に組み込まれる。
本開示は、２０２１年６月８日に出願された中国特許出願第２０２１１０６３８５４３．６号の優先権を主張するものであり、これは参照により本明細書に組み込まれる。
【0002】
本開示は、伸張変形電極、及び伸張変形電極を含む生体感知システムに関する。
【背景技術】
【0003】
科学技術の発展に伴い、市販されている多くの生理学的感知装置は次第に薄く、短く、着用可能な形に進化している（特許文献１、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】中国特許出願公開第１１１２９２８７８号明細書
【特許文献2】中国特許出願公開第１０６８９５９３１号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
しかしながら、着用可能な生理学的感知装置における感知電極は、しばしば、ユーザの四肢の動きによって引き起こされる大きな伸張変形に耐えることができず、使用中に局所的な亀裂又は全体的な破損を生じやすい。その結果、ノイズ及び信号の中断が発生し、生理学的感知装置が、感知電極によって測定された生体信号を正確に収集することができなくなる。したがって、着用可能な生理学的感知装置に良好かつ安定に適用できる感知電極をどのように提供するかは、この分野の研究に値する方向性である。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示のいくつかの実施形態に係る伸張変形電極は、第１伸張範囲と第２伸張範囲とを有する伸張部を備える。伸張部は、第１伸張範囲における第１長さ変化量と第１抵抗変化量とを有し、第２伸張範囲における第２長さ変化量と第２抵抗変化量とを有する。第１抵抗変化量は、第１長さ変化量が変化する時に実質的に変化せず、第２抵抗変化量は、第２長さ変化量が変化する時に変化する。第２抵抗変化量をＲ２、第２長さ変化量をＬ２と表すと、Ｒ２＝Ａ×Ｌ２であり、Ａは０．０５～２の正数である。
【0007】
本開示のいくつかの実施形態において、伸張部の伸張抵抗回復率は、９５％～１００％である。
【0008】
本開示のいくつかの実施形態において、伸張部の伸張回復回数は、１～３０００回である。
【0009】
本開示のいくつかの実施形態において、Ｒ２＝Ａ×Ｌ２で表される式の決定係数（Ｒ２）は、０．９５～１．００である。
【0010】
本開示のいくつかの実施形態において、第１長さ変化量は０％～２５０％であり、第２長さ変化量は２５０％～４５０％である。
【0011】
本開示のいくつかの実施形態において、第２長さ変化量の範囲に対する第１長さ変化量の範囲の比は、１．２５以上である。
【0012】
本開示のいくつかの実施形態において、伸張部は、複数の導電性粒子構造を含み、導電性粒子構造の平均粒径は、０．５ｎｍ～１００μｍである。
【0013】
本開示のいくつかの実施形態において、伸張部は、複数の導電性ワイヤ構造を含み、導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ直径は、０．５ｎｍ～１μｍであり、導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ長さは、５０ｎｍ～１０００μｍである。
【0014】
本開示のいくつかの他の実施形態に係る生体感知システムは、送信機、受信機、制御装置、及び補正装置を備える。送信機は、上述の伸張変形電極を含む作用電極層を備える。受信機は、送信機と電気的に接続し、被測定物質を受信し、被測定物質によって生成された第１信号値を送信機に送信し、送信機は、第１信号値及び第２信号値を出力する。制御装置は、送信機と電気的に接続し、第１信号値及び第２信号値を受信し、第２信号値が伸張部の第２伸張範囲内にあるかどうかを判定する。補正装置は、制御装置と電気的に接続し、第２信号値が伸張部の第２伸張範囲内にある時は、第１信号値を補正して被測定物質の測定対象パラメータを算出する。
【0015】
本発明の開示のいくつかの実施形態において、第２信号値が伸張部の第２伸張範囲内にない時は、補正装置は補正機能を実行しない。
【0016】
本開示のいくつかの実施形態において、第１信号値は、電流値を含み、第２信号値は、抵抗値を含む。
【0017】
本開示のいくつかの実施形態において、伸張部は、第１端点から第２端点まで延在し、電流値が０．０００１μＡ～１０００μＡである時は、伸張部の伸張長さ変化量は４５０％未満であり、第１端点と第２端点との間の電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、サイクリックボルタモグラムにおける伸張部の面積は０．０００１５μＡ×Ｖ～１５００μＡ×Ｖである。
【0018】
本開示のいくつかの実施形態において、伸張部は、第１端点から第２端点まで延在し、電流値が０．０００１μＡ～８３５μＡである時は、伸張部の伸張長さ変化量は４５０％未満であり、第１端点と第２端点との間の電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、矩形波ボルタモグラムにおける伸張部の面積は０．０００１５μＡ×Ｖ～１２４５μＡ×Ｖである。
【0019】
本開示のいくつかの実施形態において、伸張部は、第１端点から第２端点まで延在し、電流値が０．０００１μＡ～７９５μＡである時は、伸張部の伸張長さ変化量は４５０％未満であり、第１端点と第２端点との間の電位差が－１Ｖ～１Ｖである時は、微分パルスボルタモグラムにおける伸張部の面積は０．０００１５μＡ×Ｖ～１１９５μＡ×Ｖである。
【0020】
本開示のいくつかの実施形態において、受信機は、信号伝達層、信号生成層、及び信号増強層を含む。信号伝達層は、作用電極層に接続され、第１信号値を作用電極層に伝達する。信号生成層は、被測定物質を受け取る。信号増強層は、信号伝達層と信号生成層との間に挟まれている。
【0021】
本開示のいくつかの実施形態において、信号伝達層の酸化電位は、信号増強層の酸化電位よりも高い。
【0022】
本開示のいくつかの実施形態において、作用電極層は、第１表面と、第１表面とは反対を向いている第２表面とを有し、生体感知システムは、基板及び防水層をさらに含む。基板は、作用電極層の第１表面上に配置される。防水層は、貫通孔を有する作用電極層の第２表面上に配置され、受信機は、貫通孔によって露出される。
【0023】
本開示のいくつかの実施形態において、作用電極層は、第１側面と、第１側面とは反対を向いている第２側面とを有し、送信機は、対向電極層及び参照電極層をさらに含む。対向電極層は、作用電極層の第１側面に配置され、上述の伸張変形電極を含む。参照電極層は、作用電極層の第２側面に配置され、上述の伸張変形電極を含む。
【0024】
本開示の上述の実施形態に係る伸張変形電極は、大きな伸張変形に耐える能力を有し、したがって、伸張変形電極は、ユーザの四肢の動きに起因する局所的な亀裂又は全体的な破損を生じることなく、着用可能な生体感知システムによく適用することができる。また、伸張変形電極の伸張変形量（例えば、長さ変化量）がある値を超えると、伸張変形電極の抵抗が変化し始め、出力信号値が減少する。この場合は、生体感知システムは、さらに、生体感知システム内の補正装置を介して補正機能を実行し、実際の信号値（例えば、第１信号値）を算出した後、ユーザの身体内の被測定物質の測定対象パラメータを算出することができる。換言すれば、伸張変形電極と補正装置との組み合わせによって、本開示の生体感知システムは、従来の生理学的感知装置よりも広く適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【0025】
本開示は、以下の添付図面を参照して実施形態の以下の詳細な説明を読むことによって、より完全に理解することができる。
【0026】
【図1】本開示のいくつかの実施形態に係る生体感知システムのブロック図である。
【図6】本開示のいくつかの実施形態に係る生体感知システムの感度と伸張部の伸張長さ変化量との間の関係を示す図である。
【図7】本開示のいくつかの実施形態に係る生体感知システムの第１信号値と、被測定物質の測定対象パラメータとの間の関係を示す図である。
【図8】本開示のいくつかの実施形態に係る生体感知システムにおける伸張変形電極の伸張部のサイクリックボルタモグラムを示す図である。
【図9A】本開示のいくつかの実施形態に係る生体感知システムにおける伸張変形電極の伸張部の矩形波ボルタモグラムを示す図である。
【図10A】本開示のいくつかの実施形態に係る生体感知システムにおける伸張変形電極の伸張部の微分パルスボルタモグラムを示す図である。
【図11A】本開示のいくつかの実施形態に係る生体感知システムにおける伸張変形電極の伸張部のクロノアンペロメトリックグラフを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0027】
以下、図面を用いて、本開示の複数の実施形態を開示する。明確な説明のために、多くの実用的な詳細が以下の記載では一緒に説明される。しかしながら、実用的な詳細は、本開示を制限するために使用されるべきではないことを理解されたい。換言すれば、本開示のいくつかの実施形態において、実用的な詳細は必須ではなく、したがって、本開示を制限するために使用されるべきではない。さらに、図面の簡略化のために、いくつかの周知かつ従来の構造及び要素が、図面において単純かつ概略的に示されている。また、図面内の各要素のサイズは、読者の便宜のために、実際の尺度に応じて描画されていない。
【0028】
本明細書では、図面に示すように、「下」又は「底」及び「上」又は「頂上」などの相対的な用語は、１つの要素と別の要素との関係を記載するために使用され得ることを理解されたい。相対的な用語は、図面に示された向きに加えて、装置の異なる向きを包含することを意図していることを理解されたい。例として、図面中の装置がひっくり返される場合は、他の要素の「下」側にあると記載された要素は、その後、他の要素の「上」側に方向付けられる。したがって、例示的な用語「下側」は、図面の特定の向きに応じて、「下側」及び「上側」の両方の向きを含むことができる。同様に、図面の１つの装置がひっくり返される場合は、他の要素の「下側」又は「下方」として記載される要素は、他の要素の「上」に方向付けられる。したがって、例示的な用語「下側」又は「下方」は、「上」及び「下」の配向を包含し得る。また、本開示の記載において、範囲を示す「Ａ～Ｂ」は、特に言及しない限りは両端を含み、即ち、「Ａ以上Ｂ以下」と同義である。
【0029】
本開示は、伸張変形電極、及び伸張変形電極を含む生体感知システムを提供する。本開示の伸張変形電極は、大きな伸張変形に耐える能力を有し、したがって、伸張変形電極は、ユーザの四肢の動きに起因する局所的な亀裂又は全体的な破壊を伴わずに、着用可能な生体感知システムによく適用することができる。一方、伸張変形電極の伸張変形量（例えば、長さ変化量）がある値を超えると、伸張変形電極の抵抗が変化し始め、出力信号値が減少する。この場合は、生体感知システムは、さらに、生体感知システム内の補正装置を介して補正機能を実行し、実際の信号値を算出した後、ユーザの体内の被測定物質（例えば、グルコース）の測定対象パラメータ（例えば、濃度）を算出することができる。換言すれば、伸張変形電極と補正装置との組み合わせによって、本開示の生体感知システムは、従来の生理学的感知装置よりも広く適用することができる。
【0030】
図１は、本開示のいくつかの実施形態による生体感知システム１００のブロック図である。本開示の生体感知システム１００は、着用可能な生体感知システム１００とすることができ、これは、例えば、ユーザの身体上に配置することができる生体感知パッチとすることができる。生体感知システム１００は、受信機１１０、送信機１２０、制御装置１３０、及び補正装置１４０を含む。いくつかの実施形態において、制御装置１３０及び／又は補正装置１４０は、プロセッサと、プロセッサが実行する時に以下に説明されるような動作を行う命令を格納するメモリによって実装されることができる。送信機１２０は、受信機１１０に電気的に接続される。制御装置１３０は、送信機１２０に電気的に接続される。補正装置１４０は、制御装置１３０に電気的に接続される。受信機１１０は、ユーザの身体に接触して、ユーザの身体内の被測定物質を受信し、被測定物質によって生成された信号値を送信機１２０に送信するように構成されている。送信機１２０は、受信機１１０から制御装置１３０に信号値を送信するように構成される。制御装置１３０は、信号値を補正する必要があるかどうかをさらに判定する。信号値を補正する必要がないと判定された場合は、制御装置１３０は、信号値から被測定物質の測定対象パラメータを算出することができる。信号値を補正する必要があると判定された場合は、補正装置１４０は、信号値を補正するように構成される。その後、制御装置１３０は、補正された信号値を介して被測定物質の測定対象パラメータを算出する。生体感知システム１００の動作に関する具体的な詳細は、以下にさらに説明される。
【0031】
図２は、図１の送信機１２０の作用電極層１２２Ａの概略斜視図である。本開示の送信機１２０は、作用電極層１２２Ａを含むことができる。作用電極層１２２Ａは、伸張変形電極１２２を含むことができる。伸張変形電極１２２は、着用可能な生体感知システム１００に安定して適用されるように、大きな伸張変形に耐える能力を有してもよい。いくつかの実施形態において、伸張変形電極１２２は、第１端点Ｐ１から第２端点Ｐ２まで延在する伸張部１２２Ｓを有し、伸張部１２２Ｓは、外部応力（例えば、ユーザの動きによって発生する外力）に応答して伸張変形をすることができる。以下の説明では、図２の伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓについて、図３及び図４の説明を通じて詳細に説明する。
【0032】
図３は、図２の伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの抵抗変化量と伸張長さ変化量との関係を示す図である。具体的には、図３に、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓを外力で伸張変形させた時の抵抗変化量と伸張長さ変化量との関係を示す。図２及び図３を参照する。伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓは、抵抗変化量と伸張長さ変化量との関係を示す図において、第１伸張範囲Ａ１と第２伸張範囲Ａ２とを有する。第１伸張範囲Ａ１において、伸張部１２２Ｓは、第１長さ変化量Ｌ１（即ち、第１伸張範囲Ａ１内の曲線上の任意の点の水平軸座標位置）と、第１抵抗変化量Ｒ１（即ち、第１伸張範囲Ａ１内の曲線上の任意の点の垂直軸座標位置）とを有する。第２伸張範囲Ａ２において、伸張部１２２Ｓは、第２長さ変化量Ｌ２（即ち、第２伸張範囲Ａ２内の曲線上の任意の点の水平軸座標位置）と第２抵抗変化量Ｒ２（即ち、第２伸張範囲Ａ２内の曲線上の任意の点の垂直軸座標位置）とを有する。特に留意すべきは、ここでいう「長さ変化量」とは、「伸張前の長さＬｉ（即ち、元の長さＬｉ）に対する、伸張後の伸張部１２２Ｓの長さＬｆの比（％で表す）」であり、「抵抗変化量」とは、「伸張前の抵抗Ｒｉに対する、伸張後の抵抗Ｒｆから伸張前の伸張部１２２Ｓの抵抗Ｒｉを差し引いた値ΔＲの比（％で表す）」である。
【0033】
いくつかの実施形態において、第１抵抗変化量Ｒ１は実質的に変化せず（即ち、第１長さ変化量Ｌ１に対する第１抵抗変化量Ｒ１の変化が小さいので、測定偏差範囲が許容できることを意味し、したがって、補正は不要である。）、第２抵抗変化量Ｒ２は第２長さ変化量Ｌ２とともに変化する。本明細書で使用される「実質的に」とは、所定の値又は範囲の５％以内、好ましくは３％以内を意味することに特に留意されたい。即ち、上述した「第１抵抗変化量Ｒ１が実質的に変化しない」とは、「第１抵抗変化量Ｒ１が５％以内である」ことをいう。具体的には、第１伸張範囲Ａ１では、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量（即ち、第１抵抗変化量Ｒ１）が伸張長さ変化量（即ち、第１長さ変化量Ｌ１）に伴って実質的に変化しないため、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が第１伸張範囲Ａ１に収まると、伸張変形電極１２２が出力する信号値がそれに応じて実質的に減少しないため、さらなる補正を必要としない信号値から、被測定物質の測定対象パラメータを正確に算出することができる。これに対して、第２伸張範囲Ａ２では、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量（即ち、第２抵抗変化量Ｒ２）が伸張長さ変化量（即ち、第２長さ変化量Ｌ２）に伴って変化するため、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が第２伸張範囲Ａ２内に収まると、それに応じて伸張変形電極１２２から出力される信号値が減少するため、さらに信号値を補正する必要があり、補正後の信号値によって被測定物質の測定対象パラメータを正確に算出することができる。以上のことから、第１伸張範囲Ａ１を「非補正領域Ａ１」とも称し、第２伸張範囲Ａ２を「補正領域Ａ２」とも称する。生体感知システム１００によって実行される補正に関する具体的な詳細は、以下でさらに説明される。
【0034】
いくつかの実施形態において、補正領域Ａ２について、第２抵抗変化量Ｒ２と第２長さ変化量Ｌ２との関係は、式（１）によって表すことができる。
式（１）Ｒ２＝Ａ×Ｌ２
ここで、Ａは０．０５～２の正数である。換言すれば、図３の補正領域Ａ２において、補正領域Ａ２に対応するＲ２値及びＬ２値は、いずれも式（１）の関係に従うことが分かる。以上のことから、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓは、伸張部１２２Ｓが外力を受けて伸張変形する時の抵抗変化量が適切であるため、補正を行うことができる生体感知システム１００への適用を容易にし、これにより、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量が瞬間的に過剰となって補正が困難とならないようにすることができる。具体的には、式（１）においてＡが０．０５未満であれば、非補正領域Ａ１と補正領域Ａ２との間に差が生じない。即ち、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓには補正領域Ａ２がないため、伸張変形電極１２２を、補正可能な生体感知システム１００に適用することができなくなる。また、式（１）においてＡが２より大きいと、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓが外力によって変形する時に、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量が瞬間的に増加し、補正が困難になる、又は補正ができなくなるなどの問題が生じる。いくつかの好ましい実施形態において、Ａは式（１）において０．０５～０．５０の正数であり、上述の効果がより良く得られる。一方、式（１）で表される式の決定係数（Ｒ２）は、補正領域Ａ２において、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量と伸張長さ変化量とが実質的に線形の関係に近付くように、０．９５～１．００としてもよく、これにより補正の精度及び利便性を向上させる。いくつかの好ましい実施形態において、式（１）によって表される式の決定係数（Ｒ２）は、さらに０．９９～１．００であってもよい。
式（１）Ｒ２＝Ａ×Ｌ２
ここで、Ａは０．０５～２の正数である。換言すれば、図３の補正領域Ａ２において、補正領域Ａ２に対応するＲ２値及びＬ２値は、いずれも式（１）の関係に従うことが分かる。以上のことから、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓは、伸張部１２２Ｓが外力を受けて伸張変形する時の抵抗変化量が適切であるため、補正を行うことができる生体感知システム１００への適用を容易にし、これにより、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量が瞬間的に過剰となって補正が困難とならないようにすることができる。具体的には、式（１）においてＡが０．０５未満であれば、非補正領域Ａ１と補正領域Ａ２との間に差が生じない。即ち、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓには補正領域Ａ２がないため、伸張変形電極１２２を、補正可能な生体感知システム１００に適用することができなくなる。また、式（１）においてＡが２より大きいと、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓが外力によって変形する時に、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量が瞬間的に増加し、補正が困難になる、又は補正ができなくなるなどの問題が生じる。いくつかの好ましい実施形態において、Ａは式（１）において０．０５～０．５０の正数であり、上述の効果がより良く得られる。一方、式（１）で表される式の決定係数（Ｒ２）は、補正領域Ａ２において、伸張部１２２Ｓの抵抗変化量と伸張長さ変化量とが実質的に線形の関係に近付くように、０．９５～１．００としてもよく、これにより補正の精度及び利便性を向上させる。いくつかの好ましい実施形態において、式（１）によって表される式の決定係数（Ｒ２）は、さらに０．９９～１．００であってもよい。
【0035】
いくつかの実施形態において、非補正領域Ａ１における伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量（即ち、第１長さ変化量Ｌ１）の範囲Ｚ１と、補正領域Ａ２における伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量（即ち、第２長さ変化量Ｌ２）の範囲Ｚ２との比は、１．２５以上でもよい。換言すれば、非補正領域Ａ１における伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量の範囲Ｚ１は比較的大きく、伸張変形電極１２２は、追加の補正を行うことなく、ある伸張長さ変化量の下で動作することができる。いくつかの実施形態において、非補正領域Ａ１における伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量（即ち、第１長さ変化量Ｌ１）の範囲Ｚ１は、０％～２５０％であってよく、補正領域Ａ２における伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量（即ち、第２長さ変化量Ｌ２）の範囲Ｚ２は、２５０％～４５０％であってよい。換言すれば、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が２５０％未満であれば、生体感知システム１００は、伸張変形電極１２２が出力する信号値から被測定物質の測定対象パラメータを直接算出することができる。伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が２５０％を超えると、生体感知システム１００は、伸張変形電極１２２から出力される信号値をさらに補正し、補正後の信号値から被測定物質の測定対象パラメータを算出することができる。
【0036】
図４は、図２の伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張回復期間における抵抗変化量と回数の関係を示す図であり、図４に示される２７５％、３００％、３７５％、４５０％は、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量を示している。図４に示されるように、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓは、伸張部１２２Ｓの元の長さ（即ち、伸張長さ変化量は、２７５％、３００％、３７５％、及び４５０％である。）の２７５％、３００％、３７５％、及び４５０％に伸張された時に、依然として、伸張部１２２Ｓの元の抵抗に良好に戻ることができる。具体的には、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓは、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が徐々に増加する一方で、６００秒間連続的に複数回伸張した後も、十分に伸張部１２２Ｓの抵抗に復帰することができる。一方、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張抵抗回復率は、９５％～１００％である。伸張抵抗回復率とは、「今回の伸張回復後の伸張部１２２Ｓの抵抗と前回の伸張回復後の伸張部１２２Ｓの抵抗との比」と定義される。換言すれば、伸張部１２２Ｓは、伸張された後に回復すると、伸張前の伸張部１２２Ｓの抵抗にほぼ完全に復帰することができる。また、一部の実施形態において、伸張部１２２Ｓの伸張抵抗回復率が上記範囲内であることを前提として、伸張部１２２Ｓの伸張回復回数を１～３０００回とすることができ、好ましくは、伸張回復回数を５００～１５００回とすることができる。上記に基づいて、本開示の伸張変形電極１２２は、生体感知システム１００により良く適用されるように、良好な伸張抵抗回復を有することができ、これにより、生体感知システム１００の再利用性を確保し、生体感知システム１００の耐用年数を長くする。
【0037】
再び図２を参照する。いくつかの実施形態において、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓは、複数の導電性構造を含んでもよく、導電性構造は、例えば、導電性粒子構造及び／又は導電性ワイヤ構造であってもよい。いくつかの実施形態において、導電性粒子構造の平均粒径は、０．５ｎｍ～１００μｍである。いくつかの実施形態において、導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ直径は、０．５ｎｍ～１μｍであり、導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ長さは、５０ｎｍ～１０００μｍである。導電性構造体のサイズ（例えば、平均粒径、平均ワイヤ直径、及び平均ワイヤ長さ）構成によって、導電性構造体は、伸張部１２２Ｓ内に密に分布し、互いに接触して連続的な電流経路を提供することができ、これにより、導電性ネットワークを形成することができ、伸張部１２２Ｓが外力の下で伸張及び変形された時に、伸張部１２２Ｓが局所的な亀裂又は全体の破壊から防止されるように、導電性構造体の間に緩衝ギャップが依然として存在する。いくつかの実施形態において、導電構造の材料は、単一金属元素（Ｍ１）、二元金属（Ｍ１－Ｍ２）、三元金属（Ｍ１－Ｍ２－Ｍ３）、単一金属酸化物（Ｍ１Ｏｘ）、二元金属酸化物（Ｍ１Ｏｘ－Ｍ２Ｏｘ）及び金属酸化物（Ｍ１－Ｍ１Ｏｘ）錯体からなる群より選択される少なくとも１つであり、ここで、０＜ｘ＜３であり、Ｍ１、Ｍ２及びＭ３は、白金、金、パラジウム、銀、イリジウム、ビスマス、リチウム、鉄、コバルト、ニッケル、銅、アルミニウム、クロム、チタン、マンガン、アンチモン、亜鉛、ジルコニウム、ガリウム、モリブデン、ルテニウム、ローレンシウム、スズ、インジウム、オスミウム、タンタル、タングステン、セリウム及びイットリウムからなる群より選択される少なくとも１つである。上述した導電構造の材料選択によって、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓは、良好な導電性及び伸張抵抗回復を備え、したがって、上述の図３及び図４に記載されたすべての特性を有することができる。
【0038】
図５は、図１の生体感知システム１００の概略分解図であり、制御装置１３０及び補正装置１４０は省略されている。より詳細には、図５は、生体感知パッチの形態における本開示の生体感知システム１００を示す。図１及び図５を参照する。一般に、生体感知システム１００は、受信機１１０、送信機１２０、制御装置１３０、及び補正装置１４０を介してユーザの身体の生体感知を完了する。以下の説明では、受信機１１０、送信機１２０、制御装置１３０、及び補正装置１４０の構造構成、ならびに生体感知期間中の受信機１１０、送信機１２０、制御装置１３０、及び補正装置１４０の動作モードについて、図１及び図５の生体感知システム１００を参照して順次詳細に説明する。
【0039】
いくつかの実施形態において、受信機１１０は、信号伝達層１１２、信号増強層１１４、及び信号生成層１１６を順次積層して含む。換言すれば、信号増強層１１４は、信号伝達層１１２と信号生成層１１６との間に挟まれている。信号生成層１１６は、ユーザの身体に接触して、ユーザの身体内の被測定物質を受け取ることによって信号値を生成するように構成されている。いくつかの実施形態において、信号生成層１１６は、被測定物質の酸化反応に必要な活性化エネルギーを低減するためのオキシダーゼ（又は酵素）を含み、これにより、信号生成層１１６において被測定物質が急速に酸化されて信号値が生成される。即ち、信号値は、例えば、酸化反応等の化学反応により発生した信号値であってもよい。いくつかの実施形態において、信号値は電流値であってもよい。例えば、被測定物質がグルコースの場合は、信号生成層１１６のオキシダーゼはグルコースオキシダーゼであってもよく、グルコースが酸化されて過酸化水素（Ｈ２Ｏ２）が生成され、生成された過酸化水素は、その後の解釈のための電流値をさらに生成することができる。
【0040】
いくつかの実施形態において、信号生成層１１６におけるオキシダーゼは、以下からなる群より選択される少なくとも一つである。グルコースオキシダーゼ、リンゴ酸オキシダーゼ、ヘキソースオキシダーゼ、コレステロールオキシダーゼ、アリールアルコールオキシダーゼ、Ｌ－グロノラクトンオキシダーゼ、ガラクトースオキシダーゼ、ピラノースオキシダーゼ、Ｌ－ソルボースオキシダーゼ、ピリドキシン４－オキシダーゼ、メタノールオキシダーゼ、エクジソンオキシダーゼ、（Ｓ）－２－ヒドロキシ酸オキシダーゼ、コリンオキシダーゼ、第２級アルコールオキシダーゼ、４－ヒドロキシマンデル酸オキシダーゼ、長鎖アルコールオキシダーゼ、グリセロール－３－リン酸オキシダーゼ、ビタミンＢ１オキシダーゼ、亜鉛ヒドロキシステンナートオキシダーゼ、Ｎ－アシルヘキソサミンオキシダーゼ、ポリビニルアルコールオキシダーゼ、ラクトンオキシダーゼ、バニリルアルコールオキシダーゼ、Ｄ－マンニトールオキシダーゼ、ヌクレオシドオキシダーゼ、キシリトールオキシダーゼ、ギ酸デヒドロゲナーゼ、セロビオース脱水素酵素、アセトアルデヒドオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ、シュウ酸オキシダーゼ、グリオキシレートオキシダーゼ、アリールアルデヒドオキシダーゼ、ピルビン酸オキシダーゼ（ＣｏＡアセチル化）、レチナールオキシダーゼ、ケトグルタル酸デヒドロゲナーゼ（コハク酸変換）、ＡＢＡアルデヒドオキシダーゼ、コプロポルフィリノーゲンオキシダーゼ、ジヒドロオロト酸オキシダーゼ、アリールＣｏＡオキシダーゼ、ジヒドロウラシルオキシダーゼ、テトラヒドロベルベリンオキシダーゼ、トリプトファンα、β－オキシダーゼ、ＰＱＱシンターゼ、アリールＣｏＡデヒドロゲナーゼ、ジヒドロオロト酸デヒドロゲナーゼ、Ｄ－アスパラギン酸オキシダーゼ、Ｌ－ガラクトノラクトンオキシダーゼ、Ｌ－アミノ酸オキシダーゼ、Ｄ－アミノ酸オキシダーゼ、アミノオキシダーゼ（フラボノイド含有）、ピリドキサール５－リン酸シンターゼ、アミンオキシダーゼ（銅含有）、Ｄ－グルタミン酸オキシダーゼ、エタノールアミンオキシダーゼ、プトレシンオキシダーゼ、Ｌ－グルタミン酸オキシダーゼ、シクロヘキシルアミンオキシダーゼ、Ｄ－グルタミン酸（Ｄ－アスパラギン酸）オキシダーゼ、タンパク質－リジン６－オキシダーゼ、Ｌ－リジンオキシダーゼ、Ｌ－アスパラギン酸オキシダーゼ、グリシンオキシダーゼ、Ｌ－リジン６－オキシダーゼ、アミン脱水素酵素、ＦＭＮレダクターゼ、サルコシンオキシダーゼ、Ｎ－メチル－Ｌ－アミノ酸オキシダーゼ、Ｎ６－メチル－リジンオキシダーゼ、（Ｓ）－６－ヒドロキシニコチンオキシダーゼ、（Ｒ）－６－ヒドロキシニコチンオキシダーゼ、Ｌ－メチルピペリジン、ジメチルグリシンオキシダーゼ、ポリアミンオキシダーゼ、ＤＨＢＰオキシダーゼ、トリメチルアミンデヒドロゲナーゼ、Ｌ－ピペコリン酸デヒドロゲナーゼ、サイトカイニンデヒドロゲナーゼ、亜硝酸レダクターゼ、ＮＡＤ（Ｐ）Ｈオキシダーゼ、ＮＡＤ（Ｐ）Ｈデヒドロゲナーゼ（テレフタロトリオン）、ニトロアルカンオキシダーゼ、尿酸オキシダーゼ、３－ニトロプロピオン酸メチルエステルオキシダーゼ、ジヒドロリポ酸デヒドロゲナーゼ、亜硫酸オキシダーゼ、チオールオキシダーゼ、グルタチオンオキシダーゼ、メチルチオールオキシダーゼ、アルケニルシステインオキシダーゼ、ラパマイシン－Ｂオキシダーゼ、３－ヒドロキシアントラニル酸オキシダーゼ、ＮＡＤＨペルオキシダーゼ、２－ニトロプロパンジオキシゲナーゼ、乳酸塩２－モノオキシゲナーゼ、リジン２－モノオキシゲナーゼ、ルシフェリン４－モノオキシゲナーゼ（ＡＴＰ加水分解）、フェニルアラニン２－モノオキシゲナーゼ、クラブミン酸シンターゼ、アントラニル酸ナトリウム３－モノオキシゲナーゼ、キサンチンデヒドロゲナーゼ、フェニルアラニン４－モノオキシゲナーゼ、ナフサ１、２－ジオキシゲナーゼ、アルカナールモノオキシゲナーゼ、安息香酸４－エチルアミン１－モノオキシゲナーゼ、モノフェノールモノオキシゲナーゼ、７－コレステンオキシダーゼ、スーパーオキシドジスムターゼ、スーパーオキシドレダクターゼ、キサンチンオキシダーゼ、６－ヒドロキシニコチンデヒドロゲナーゼ、ライチ酵素、及びリブロース二リン酸カルボキシラーゼ。これにより、信号生成層１１６内のオキシダーゼは、被測定物質に応じて選択することができる。
【0041】
いくつかの実施形態において、信号増強層１１４は、信号生成層１１６に接続され、信号増強層１１４は、信号生成層１１６によって生成された信号値を受信し、信号値を増幅して強調された信号値（第１信号値とも呼ばれる）を生成するように構成される。換言すれば、第１信号値も電流値である。いくつかの実施形態において、信号増強層１１４は、複数の導電性構造を含むことができ、導電性構造は、例えば、導電性粒子構造及び／又は導電性ワイヤ構造とすることができる。いくつかの実施形態において、導電性粒子構造の平均粒径は、０．５ｎｍ～１００μｍである。いくつかの実施形態において、導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ直径は、０．５ｎｍ～１μｍであり、導電性ワイヤ構造の平均ワイヤ長さは、５０ｎｍ～１０００μｍである。なお、導電性構造体の材料については、伸張部１２２Ｓに含まれる導電性構造体の材料を参照してもよいが、詳細は後述する。上述した構成及び導電構造の材料選択によって、信号増強層１１４は、強化された第１信号値をより良好に生成することができる。
【0042】
いくつかの実施形態において、信号伝達層１１２は、信号増強層１１４及び作用電極層１２２Ａに接続され、信号伝達層１１２は、信号増強層１１４から第１信号値を受信し、第１信号値を作用電極層１２２Ａに送信するために、信号増強層１１４及び作用電極層１２２Ａの間に挟まれる。いくつかの実施形態において、信号伝達層１１２が酸化反応などの電気化学反応を受けないように、信号伝達層１１２の酸化電位は、信号増強層１１４の酸化電位よりも高く（即ち、信号伝達層１１２は比較的酸化されにくい）、これにより、信号伝達層１１２が不要な信号値を生成し、生体感知の不正確さを引き起こすことを防止する。いくつかの実施形態において、信号伝達層１１２は、複数の導電性構造を含むことができ、導電性構造の材料は、白金、金、ビスマス、パラジウム、銀、イリジウム、鉄、カーボンナノチューブ、導電性カーボンブラック、黒鉛、ガラス状炭素、ニッケル、コバルト、銅、オスミウム、タンタル及びタングステンからなる群より選択される少なくとも一つである。以上のような導電構造の材料選択により、不要な信号値の発生による生体感知の不正確さを招くことなく、良好な導電性を有する信号伝達層１１２を確保することができる。
【0043】
いくつかの実施形態において、送信機１２０は、作用電極層１２２Ａ、対向電極層（補助電極層とも呼ばれる）１２２Ｂ、及び参照電極層１２２Ｃを含むことができる。いくつかの実施形態において、作用電極層１２２Ａは、第１側面１２３Ａと、第１側面１２３Ａとは反対を向いている第２側面１２５Ａとを有し、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃは、作用電極層１２２Ａの第１側面１２３Ａ及び第２側面１２５Ａにそれぞれ配置される。以上より、作用電極層１２２Ａ、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃは、送信機１２０の三電極系を構成している。上述したように、作用電極層１２２Ａは、上述した伸張変形電極１２２を含むことができる。いくつかの実施形態において、作用電極層１２２Ａは、信号伝達層１１２から第１信号値を受信し、第２信号値を生成し、第１信号値及び第２信号値を制御装置１３０に送信するように構成される。いくつかの実施形態において、第２信号値は、電流変形状態における伸張変形電極１２２の抵抗値であってもよい。いくつかの実施形態において、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃは、上述の伸張変形電極１２２も含むことができ、作用電極層１２２Ａ、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃのそれぞれの伸張変形電極１２２は、同じ方向に延在する（即ち、作用電極層１２２Ａ、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃの伸張変形電極１２２の長軸は、それぞれ同一方向に延在する）ことができ、測定の精度を向上させ、これにより、生体感知の不正確さを回避する。いくつかの実施形態において、参照電極層１２２Ｃの伸張変形電極１２２に含まれる導電性構造体の材料は、銀、塩化銀、酸化イリジウム、酸化ルテニウム、酸化白金、酸化パラジウム、酸化スズ、酸化タンタル、酸化ロジウム、水銀、塩化第２水銀、酸化オスミウム、酸化チタン、酸化水銀及び酸化アンチモンからなる群より選択される少なくとも１つである。
【0044】
図１、図３、図５を参照する。いくつかの実施形態において、制御装置１３０は、送信機１２０の作用電極層１２２Ａ、対向電極層１２２Ｂ、及び参照電極層１２２Ｃに電気的に接続され、制御装置１３０は、作用電極層１２２Ａから第１信号値及び第２信号値を受信し、受信した第２信号値を介して、第１信号値を補正する必要があるかどうかを決定するように構成される。具体的には、制御装置１３０は、第１信号値を電流値、第２信号値を抵抗値として、受信した抵抗値から伸張部１２２Ｓの電流抵抗変化量を算出し、抵抗変化量が伸張部１２２Ｓの第２伸張範囲Ａ２内にあるか否かを判定し、さらに、受信した電流値を補正する必要があるか否かを判定することができる。具体的には、制御装置１３０は、抵抗変化量が伸張部１２２Ｓの第２伸張範囲Ａ２内にあると判定した場合は、電流値を補正する必要があると判定する。制御装置１３０は、抵抗変化量が伸張部１２２Ｓの第２伸張範囲Ａ２内にないと判定した場合は、電流値を補正する必要がないと判定する。
【0045】
いくつかの実施形態において、補正装置１４０は、制御装置１３０に電気的に接続され、補正装置１４０は、制御装置１３０から、補正機能を実行するか否かの命令を受け取るように構成される。具体的には、制御装置１３０が電流値を補正する必要があると判断した場合は、補正装置１４０は、電流値を補正して補正電流値を制御装置１３０に送信し、制御装置１３０が、補正電流値を介して被測定物質の測定対象パラメータを算出するように構成される。制御装置１３０が電流値を補正する必要がないと判断した場合は、補正装置１４０は補正機能を実行せず、制御装置１３０は、作用電極層１２２Ａから受けた電流値を介して被測定物質の測定対象パラメータを直接算出する。
【0046】
具体的な補正の詳細について、図３、図５、図６、及び図７を参照する。図６は、本開示のいくつかの実施形態による、生体感知システム１００の感度と伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量との間の関係を示す図であり、図７は、本開示のいくつかの実施形態による、生体感知システム１００の第１信号値（強調された信号値）と、被測定物質の測定対象パラメータとの間の関係を示す図である。制御装置１３０が電流値を補正する必要があると判断した場合は、補正装置１４０は、まず、図３に示す関係にしたがって、制御装置１３０が受ける伸張部１２２Ｓの抵抗変化量を、抵抗変化量が発生した瞬間の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量に対応付けることができる。次に、補正装置１４０は、得られた伸張長さ変化量と、伸張部１２２Ｓが伸張長さ変化量を有する時の伸張部１２２Ｓの感度とを、図６に示す関係式（式：第１信号値／（被測定物質の測定対象パラメータ×伸張部１２２Ｓの面積））により対応付けることができる。即ち、感度は図７の曲線の傾きに正比例する。その後、補正装置１４０は、図７に示す関係により、得られた感度を被測定物質（注：被測定物質が発生する第１信号値は、被測定物質が実際に発生する信号値を信号増強層１１４で強調した後の信号値である）が発生する第１信号値に対応付けることができる。以上の補正工程により、補正装置１４０は、被測定物質が実際に発生した信号値を取得し、さらに、ユーザの体内における被測定物質の測定対象パラメータを算出することができる。
【0047】
再び図５を参照する。いくつかの実施形態において、生体感知システム１００は、受信機１１０及び送信機１２０を把持するように構成された基板１５０をさらに含むことができる。基板１５０は、例えば絶縁基板であってよく、基板１５０の材料は、ポリウレタン、ポリジメチルシロキサン、ポリイミド、ポリスチレンスルホン酸、スチレン－ブタジエン－スチレンブロック共重合体、ポリ－３，４－エチレンジオキシチオフェン、ポリブチレンアジペートテレフタレートからなる群より選択される少なくとも一つである。基板１５０の上述の材料選択は、基板１５０が、ウェアラブル生体感知システム１００に十分に適用されるように、良好な伸張回復を有することを保証することができる。
【0048】
いくつかの実施形態において、生体感知システム１００は、防水層１６０をさらに含むことができ、防水層１６０は、基板１５０とは反対を向いている送信機１２０の表面上に配置される。換言すれば、送信機１２０における作用電極層１２２Ａ、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃは、共に、第１面と、第１面とは反対側を向く第２面とを有し、基板１５０及び防水層１６０は、それぞれ、第１面及び第２面上に配置され、送信機１２０は、基板１５０と防水層１６０との間に挟まれている。これにより、基板１５０と防水層１６０とが一体となって送信機１２０を保護することで、外部要因（例えば水分）による送信機１２０の損傷を回避し、生体感知の精度を確保することができる。いくつかの実施形態において、防水層１６０は、貫通孔Ｈを有し、受信機１１０は、被測定物質を受け取るためにユーザの身体に接触するように、貫通孔Ｈによって露出される。
【0049】
いくつかの実施形態において、生体感知システム１００は、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃにそれぞれ対応する２つの保護層１７０をさらに含むことができる。いくつかの実施形態において、防水層１６０は、絶縁材料を含むことができ、二つの保護層１７０は、適切な保護を提供するために、それぞれ、対向電極層１２２Ｂ及び参照電極層１２２Ｃを覆うことができる。いくつかの実施形態において、二つの保護層１７０は、防水層１６０の貫通孔Ｈによって露出されてもよいが、これらは、本開示を制限することを意図するものではない。
【0050】
本開示の生体感知システム１００の特性は、種々の電気的試験方法によってさらに定義することができる。具体的には、電気的試験方法は、サイクリックボルタンメトリー、矩形波ボルタンメトリー、微分パルスボルタンメトリー、及びクロノアンペロメトリーを含むことができる。以下の説明では、図２の作用電極層１２２Ａ内の伸張変形電極１２２と組み合わせて、上述の電気的試験方法の試験下での生体感知システム１００の特性を、図８から図１１Ｂの説明を通して順次説明する。
【0051】
図８は、本開示のいくつかの実施形態による、生体感知システム１００における伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓのサイクリックボルタモグラムを示す。図８に示されるパーセンテージ、０％、２５０％、３２５％、４００％、及び４２５％は、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量を示す。いくつかの実施形態において、被測定物質がグルコースであり、被測定物質の測定対象パラメータがグルコースの濃度であり、グルコースの濃度が０．００５ｍＭ～１ｍＭ（即ち、０．０９ｍｇ／ｄＬと１８ｍｇ／ｄＬの間）である場合は、生体感知システム１００は、第１信号値（例えば、電流値）を生成し、第１信号値が作用電極層１２２Ａの伸張変形電極１２２を通過する時、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓのサイクリックボルタモグラムを、サイクリックボルタンメトリーによって得ることができる。具体的には、第１信号値が０．０００１μＡ～１０００μＡ（好ましくは０．０００１μＡ～１０μＡ、より好ましくは０．０００１μＡ～８μＡ）である場合は、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が４５０％未満であり、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの両端（即ち、第１端点Ｐ１及び第２端点Ｐ２）の電位差が－１Ｖ～１Ｖ（好ましくは－０．８Ｖ～０．８Ｖ、より好ましくは－０．６Ｖ～０．６Ｖ）であり、サイクリックボルタモグラムにおける伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの面積が０．０００１５μＡ×Ｖ～１５００μＡ×Ｖである。具体的には、上記面積が０．０００１５μＡ×Ｖ未満であれば、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が補正可能な範囲を超え、過度に低い電流による信号歪みが生じることを示す。上記面積が１５００μＡ×Ｖを超えると、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が補正可能な範囲を超えているだけでなく、過度の伸張長さ変化量による電極構造のクラックが生じ、瞬間的な過電流による信号の歪みが生じることを示している。一方、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が徐々に増加すると、サイクリックボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの面積は徐々に減少する。図３を参照すると、より詳細には、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が非補正領域Ａ１（即ち、伸張部１２２Ｓが第１長さ変化量Ｌ１を有する場合）にある場合は、サイクリックボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの領域は、３５０μＡ×Ｖ～１５００μＡ×Ｖである。伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が補正領域Ａ２（即ち、伸張部１２２Ｓが第２長さ変化量Ｌ２を有する場合）にある場合は、サイクリックボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの領域は、０．０００１５μＡ×Ｖ～３４９μＡ×Ｖである。なお、図８のサイクリックボルタモグラムは、グルコースの濃度が０．５ｍＭの時に測定された結果を示す例示的な例にすぎないことに特に留意されたい。
【0052】
図９Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、生体感知システム１００における伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの矩形波ボルタモグラムを示す。図９Ａに示される濃度、０ｍＭ、０．０５ｍＭ、０．１ｍＭ、０．２ｍＭ、０．３ｍＭ、０．５ｍＭ、及び１ｍＭは、それぞれ、被測定物質の測定対象パラメータを指し、本実施形態において、グルコースの濃度を指す。いくつかの実施形態において、被測定物質がグルコースであり、被測定物質の測定対象パラメータがグルコースの濃度であり、グルコースの濃度が０．００５ｍＭ～１ｍＭ（即ち、０．０９ｍｇ／ｄＬと１８ｍｇ／ｄＬの間）である場合は、生体感知システム１００は、第１信号値（例えば、電流値）を生成し、第１信号値が作用電極層１２２Ａの伸張変形電極１２２を通過する時、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの矩形波ボルタモグラムが、矩形波ボルタンメトリーによって得られる。具体的には、第１信号値が０．０００１５μＡ～８３５μＡ（好ましくは０．０００１５μＡ～６μＡ、より好ましくは０．０００１５μＡ～５μＡ）である場合は、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量は４５０％未満であり、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの両端（即ち、第１端点Ｐ１及び第２端点Ｐ２）の電位差は－１Ｖ～１Ｖ（好ましくは－０．０５Ｖ～０．５０Ｖ、より好ましくは－０．０５Ｖ～０．４５Ｖ）であり、矩形波ボルタモグラムにおける伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの面積は０．０００１５μＡ×Ｖ～１２４５μＡ×Ｖである。具体的には、上記面積が０．０００１５μＡ×Ｖ未満であれば、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が補正可能な範囲を超え、過度に低い電流による信号歪みが生じることを示す。上記面積が１２４５μＡ×Ｖよりも大きい場合は、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が補正可能な範囲を超えているだけでなく、過度の伸張長さ変化量による電極構造のクラックが発生し、瞬間的な過電流による信号歪みが生じることを示している。一方、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が徐々に増加すると、矩形波ボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの面積は徐々に減少する。図３を参照すると、より詳細には、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が非補正領域Ａ１（即ち、伸張部１２２Ｓが第１長さ変化量Ｌ１を有する場合）にある場合は、矩形波ボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの領域は、２５０μＡ×Ｖ～１２４５μＡ×Ｖである。そして、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が補正領域Ａ２（即ち、伸張部１２２Ｓが第２長さ変化量Ｌ２を有する場合）にある場合は、矩形波ボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの面積は、０．０００１５μＡ×Ｖ～２４９μＡ×Ｖである。なお、図９Ａの矩形波ボルタモグラムは一例であり、伸張部１２２Ｓの伸張抵抗変化量が５％の場合の測定結果を示している。さらに、明確にするために、図９Ｂは、図９Ａの矩形波ボルタモグラムに示される、伸張部１２２Ｓの面積と被測定物質の測定対象パラメータ（即ち、グルコースの濃度）との関係の試験結果を具体的に示したものである。
【0053】
図１０Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、生体感知システム１００における伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの微分パルスボルタモグラムを示す。図１０Ａに示される濃度０ｍＭ、０．０５ｍＭ、０．１ｍＭ、０．２ｍＭ、０．３ｍＭ、０．５ｍＭ、及び１ｍＭは、それぞれ、被測定物質の測定対象パラメータを指し、本実施形態において、グルコースの濃度を指す。いくつかの実施形態において、被測定物質がグルコースであり、被測定物質の測定対象パラメータがグルコースの濃度であり、グルコースの濃度が０．００５ｍＭ～１ｍＭ（即ち、０．０９ｍｇ／ｄＬと１８ｍｇ／ｄＬの間）である場合は、生体感知システム１００は、第１信号値（例えば、電流値）を生成し、第１信号値が作用電極層１２２Ａの伸張変形電極１２２を通過する時、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの微分パルスボルタモグラムは、微分パルスボルタンメトリーによって得ることができる。具体的には、第１信号値が０．０００１５μＡ～７９５μＡ（好ましくは０．０００１５μＡ～６μＡ、より好ましくは０．０００１５μＡ～５μＡ）である場合は、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量は４５０％未満であり、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの両端（即ち、第１端点Ｐ１及び第２端点Ｐ２）の電位差は－１Ｖ～１Ｖ（好ましくは－０．０５Ｖ～０．５０Ｖ、より好ましくは－０．０５Ｖ～０．４５Ｖ）であり、矩形波ボルタモグラムにおける伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓの面積は０．０００１５μＡ×Ｖ～１１９５μＡ×Ｖである。上記の領域の上限及び下限の重要性の説明については、前段落を参照することができ、以下では詳細は繰り返さない。一方、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が徐々に増加すると、微分パルスボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの面積は徐々に減少する。図３を参照すると、より詳細には、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が非補正領域Ａ１にある（即ち、伸張部１２２Ｓが第１長さ変化量Ｌ１を有する）場合は、微分パルスボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの領域は、２１５μＡ×Ｖ～１１９５μＡ×Ｖであり、伸張部１２２Ｓの伸張長さ変化量が補正領域Ａ２にある（即ち、伸張部１２２Ｓが第２長さ変化量Ｌ２を有する）場合は、微分パルスボルタモグラムにおける伸張部１２２Ｓの領域は、０．０００１５μＡ×Ｖ～２１４μＡ×Ｖである。なお、図１０Ａの微分パルスボルタモグラムは一例であり、伸張部１２２Ｓの伸張抵抗変化量が５％の場合の測定結果を示している。さらに、明確にするために、図１０Ｂは、図１０Ａの微分パルスボルタモグラムに示される、伸張部１２２Ｓの面積と被測定物質の測定対象パラメータ（即ち、グルコースの濃度）との関係の試験結果を具体的に示したものである。
【0054】
図１１Ａは、本開示のいくつかの実施形態による、生体感知システム１００における伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓのクロノアンペロメトリックグラフを示す。図１１Ａに示される濃度０．０５ｍＭ～０．１ｍＭ、３ｍＭ、５ｍＭ、１０ｍＭ、２０ｍＭ及び５０ｍＭは、それぞれ、被測定物質の測定対象パラメータを指し、本実施形態において、グルコースの濃度を指す。いくつかの実施形態において、被測定物質がグルコースであり、被測定物質の測定対象パラメータがグルコースの濃度であり、グルコースの濃度が０．００５ｍＭ～５０ｍＭ（即ち、０．０９ｍｇ／ｄＬと９００ｍｇ／ｄＬの間）である場合は、生体感知システム１００は、第１信号値（例えば、電流値）を生成し、第１信号値が作用電極層１２２Ａの伸張変形電極１２２を通過する時、伸張変形電極１２２の伸張部１２２Ｓのクロノアンペロメトリックグラフをクロノアンペロメトリーによって得ることができる。なお、図１１Ａのクロノアンペロメトリックグラフは、伸張部１２２Ｓの伸張抵抗変化量が５％の場合の測定結果を示す一例に過ぎないことに特に留意されたい。図１１Ａの点線で示されるように、生体感知システム１００に駆動電圧が５０秒印加されると、測定された電流値は０．０００１μＡ～３５μＡである。さらに、明確にするため、図１１Ｂは、図１１Ａのクロノアンペロメトリックグラフの５０秒時点における、伸張部１２２Ｓの第１信号値（即ち、電流値）と被測定物質の測定対象パラメータ（即ち、グルコースの濃度）との関係の試験結果を具体的に示している。
【0055】
上述の本開示の実施形態によれば、本開示の伸張変形電極は、大きな伸張変形に耐える能力を有し、したがって、ユーザの四肢の動きに起因する局所的な亀裂又は全体的な破損を生じることなく、着用可能な生体感知システムに良好に適用することができる。また、伸張変形電極の伸張変形量（例えば、長さ変化量）がある値を超えると、伸張変形電極の抵抗が変化し始め、出力信号値が減少する。この場合は、生体感知システムは、さらに、生体感知システム内の補正装置を介して補正機能を実行し、実際の信号値（例えば、第１信号値）を算出した後、ユーザの身体内の被測定物質の測定対象パラメータを算出することができる。換言すれば、伸張変形電極と補正装置との組み合わせによって、本開示の生体感知システムは、従来の生理学的感知装置よりも広く適用することができる。一方、本開示の生体感知システムは、種々の電気的試験方法の試験下で種々の電気的試験図において特定の特性を示すことができ、したがって生体感知の機能を十分に達成することができる。
【0056】
本開示は、その特定の実施形態を参照してかなり詳細に説明したが、他の実施形態も可能である。したがって、添付の特許請求の範囲の精神及び範囲は、本明細書に含まれる実施形態の記載に限定されるべきではない。
【0057】
当業者には、本開示の範囲又は精神から逸脱することなく、本開示の構造に様々な修正及び変更を加えることができることが明らかであろう。上記を鑑みて、本開示は、以下の特許請求の範囲の範囲内にあることを条件として、本開示の修正及び変更を含むことが意図される。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9A】
【図9B】
【図10A】
【図10B】
【図11A】
【図11B】