JP2016163688A - Brain wave measuring electrode - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脳波測定用電極に関するものである。 The present invention relates to an electroencephalogram measurement electrode.
従来の脳波測定用電極としては、被験者の頭皮と電極との間に導電性ペーストを介在させるタイプのものが多く用いられている。導電性ペーストは、頭皮と電極との間の接触インピーダンスを低減するのに加えて、測定部位の位置を固定するという作用を有するものの、測定後の除去が必要になるので作業の煩雑さが伴う。 As a conventional electroencephalogram measurement electrode, a type in which a conductive paste is interposed between a subject's scalp and an electrode is often used. In addition to reducing the contact impedance between the scalp and the electrode, the conductive paste has the effect of fixing the position of the measurement site, but it requires work removal because it requires removal after measurement. .
近年、導電性ペーストを使用せずに低い接触インピーダンスを確保できる電極(ドライ電極)が開発されている。ドライ電極としては、例えば、ヘアバンドに取り付けて使用するマルチピン型ドライ電極(例えば、非特許文献1)や、ヘッドキャップに取り付けて使用するマルチピン型ドライ電極(例えば、非特許文献2)が提案されている。これらのドライ電極においては、マルチピンは硬質な金属により構成されている。 In recent years, an electrode (dry electrode) that can ensure low contact impedance without using a conductive paste has been developed. As the dry electrode, for example, a multi-pin type dry electrode (for example, Non-Patent Document 1) used by attaching to a hair band or a multi-pin type dry electrode (for example, Non-Patent Document 2) used by attaching to a head cap has been proposed. ing. In these dry electrodes, the multi-pin is made of a hard metal.
また、被験者の負担を軽減するために、ゴムからなる突出部の先端に金属からなる接触部を設けた脳波測定用電極(例えば、特許文献1)や、金属ばねを用いることによって、金属製の球状先端部を伸縮、揺動、旋回可能とした脳波測定用電極が提案されている(例えば、特許文献2)。 In addition, in order to reduce the burden on the subject, an electroencephalogram measurement electrode (for example, Patent Document 1) provided with a metal contact portion at the tip of a protruding portion made of rubber, or a metal spring is used. There has been proposed an electroencephalogram measurement electrode in which a spherical tip can be expanded, contracted and swiveled (for example, Patent Document 2).
上記非特許文献1,2の電極は、マルチピンが硬質な金属で構成されているため、導通は十分に確保されるものの、被験者が不快に感じ頭皮への負担が大きいという問題がある。 The electrodes of Non-Patent Documents 1 and 2 have a problem that the test subject feels uncomfortable and the burden on the scalp is large, although conduction is sufficiently ensured because the multi-pin is made of a hard metal.
特許文献1の電極では、ゴムからなる突起部に所望の導電性を付与するために、多量の導電性材料が配合される。これによって、ゴム本来の柔軟性やクッション性が低下して硬質となり、頭皮に接触させた際に被験者の痛みに繋がる。また、硬質であることから頭皮との密着性が悪く、脳波を正確に測定することが困難になる。高価な導電性材料が用いられる場合には、製造コストを抑えることができない。 In the electrode of Patent Document 1, a large amount of a conductive material is blended in order to impart desired conductivity to a protrusion made of rubber. As a result, the inherent flexibility and cushioning properties of the rubber are lowered and become hard, which leads to the pain of the subject when brought into contact with the scalp. In addition, since it is hard, it has poor adhesion to the scalp, making it difficult to accurately measure brain waves. In the case where an expensive conductive material is used, the manufacturing cost cannot be suppressed.
特許文献2の電極においては、構造の複雑さ故に接触点で導通不良が発生して、脳波測定が良好に行われないことも起こり得る。また、構造が複雑であることから製造コストが高く、量産には不向きである。 In the electrode of Patent Document 2, due to the complexity of the structure, poor continuity may occur at the contact point, and electroencephalogram measurement may not be performed well. In addition, since the structure is complicated, the manufacturing cost is high and it is not suitable for mass production.
そこで本発明は、導電性ペーストを用いずに頭皮と接触して導通を十分に確保でき、しかも、被験者の負担を軽減できる脳波測定用電極を提供することを目的とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide an electroencephalogram measurement electrode that can sufficiently ensure electrical conduction by contacting the scalp without using a conductive paste and that can reduce the burden on the subject.
本発明に係る脳波測定用電極は、弾性体からなる母材と、前記母材の表面に形成された構造体とを備える脳波測定用電極であって、前記母材は、頭皮に接触する接触面を有する突出部を備え、前記構造体は、複数のナノ炭素材料を含み、前記複数のナノ炭素材料が、互いに接続されたネットワーク構造を形成していると共に、前記母材の表面に固定されていることを特徴とする。 An electroencephalogram measurement electrode according to the present invention is an electroencephalogram measurement electrode comprising a base material made of an elastic body and a structure formed on a surface of the base material, wherein the base material contacts the scalp. The structure includes a plurality of nanocarbon materials, and the plurality of nanocarbon materials form a network structure connected to each other and are fixed to the surface of the base material. It is characterized by.
本発明によれば、脳波測定用電極は、弾性体からなる母材を含み、この母材における突出部の一部(接触面)が被験者の頭皮に接する。構造体においては、ナノ炭素材料同士が接続されてネットワーク構造を形成している。こうした構造体は、母材に付着、固定している。これにより、導電性ペーストを用いずに頭皮と接触して、導通を十分に確保することができる。弾性体は、柔軟性、クッション性を有しているので、圧力が加えられた際にも被験者に痛みなどの不快感を与えるとはなく、負担を軽減することができる。 According to the present invention, the electroencephalogram measurement electrode includes a base material made of an elastic body, and a part of the protrusion (contact surface) of the base material contacts the scalp of the subject. In the structure, nano-carbon materials are connected to form a network structure. Such a structure is attached and fixed to the base material. Thereby, it can contact with a scalp without using an electrically conductive paste, and can fully ensure conduction | electrical_connection. Since the elastic body has flexibility and cushioning properties, even when pressure is applied, it does not give the subject discomfort such as pain, and the burden can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1.全体構成
図1に示すように、脳波測定用電極10は、円板状の支持部12aと、この支持部12aの一表面に形成された突出部12bとを有する母材12を備える。母材12の表面には、図示しない構造体が形成されている。この構造体は導電性を有するものであり、この構造体によって母材12の表面に導電パスが形成される。
1. Overall Configuration As shown in FIG. 1, the
本実施形態の場合、母材12は、柔軟性、クッション性を有する弾性体で形成されており、例えば熱可塑性エラストマーで形成される。より具体的には、熱可塑性エラストマーとしては、ウレタン系熱可塑性エラストマー等が挙げられる。母材12のショアA硬度が大きすぎる場合には、突出部12bを頭皮に接触させた際に被験者が痛みを感じる。一方、母材12のショアA硬度が小さすぎる場合には、頭皮に押し付けられた突出部12bが過度に湾曲して、頭皮と突出部12bとの接触が不安定なる。母材12のショアA硬度は、68〜75A程度であることが好ましい。ウレタン系熱可塑性エラストマーで形成された母材12のショアA硬度は、例えば75A程度である。
In the case of this embodiment, the
母材12における突出部12bの数は限定されないが、突出部12bは複数設けられている方が望ましい。本実施形態では、突出部12bは円柱形状であり、支持部12aと同じ材料によって一体的に形成されている。こうした突出部12bの先端は、頭皮に接触する接触面12cを有する。実際上、頭皮は接触面12c上に形成された構造体と接する。
Although the number of
本実施形態においては、脳波測定用電極10は、弾性体からなる母材12と、母材12表面の構造体とから構成されており、金属部材は含まれていない。
In the present embodiment, the
弾性体からなる母材12においては、例えば、支持部12aの直径は、5〜20mm程度、厚さは1〜10mm程度とすることができる。突出部12bについては、例えば、直径は1〜10mm程度、高さは5〜20mm程度とすることができる。
In the
母材12の表面の図示しない構造体は、複数のナノ炭素材料を含む。本実施形態においては、ナノ炭素材料としてはカーボンナノチューブ(以下、CNTという)を用いる。複数のCNTは、互いに接続されており、ネットワーク構造を有する構造体を形成している。ここでいう接続とは、物理的な接続(単なる接触)を含む。CNTは、それ自体導電性が高いことから、複数のCNTによるネットワーク構造を有する構造体となった後も高い導電性を維持でき、脳波測定用電極10として好適に用いられる。
A structure (not shown) on the surface of the
CNTのネットワーク構造を有する構造体は、一般的な接着剤等をCNTに混合して形成し母材12表面へ固定してもいいし、接着剤等を使わずにCNTの持つファンデルワールス力を使って形成し母材12表面へ直接付着させ固定してもよい。
A structure having a network structure of CNT may be formed by mixing a general adhesive or the like with CNT and fixed to the surface of the
接着剤等を使わない場合は、CNTの繊維自体の表面を接着剤等が覆わないことで、CNT同士を介在物がない状態で直接接続して、ネットワーク構造を有する構造体を形成できるので、CNTの持つ高い導電性がそのまま脳波測定用電極10に使用できるという利点を持つ。
When not using an adhesive or the like, since the surface of the CNT fiber itself is not covered with an adhesive or the like, the CNTs can be directly connected without inclusions, and a structure having a network structure can be formed. The high conductivity of CNT has the advantage that it can be used for the
CNTは、一般的なアーク放電法、気相成長法、レーザ蒸発法などによって製造される。例えば、Co、Mgなどの金属を含む触媒を用い、CO(一酸化炭素)、H2を含むガスを原料とする気相成長法により製造されたCNTを用いることができる。また、CNTは、チューブ状のものだけでなく、加熱等により、形状が変化したものも用いることができる。 CNT is manufactured by a general arc discharge method, a vapor phase growth method, a laser evaporation method, or the like. For example, a CNT produced by a vapor phase growth method using a catalyst containing a metal such as Co and Mg and using a gas containing CO (carbon monoxide) and H 2 as a raw material can be used. Further, CNTs can be used not only in a tube shape but also those whose shape has been changed by heating or the like.
2.製造方法
次に、脳波測定用電極10の製造方法を説明する。脳波測定用電極10は、CNTを含む分散液を作製し、当該分散液を用いて母材12表面に構造体を形成することにより製造することができる。
2. Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the
分散液の作製に先立ち、混酸を用いてCNTに対し前処理を行う。混酸は、例えば、硝酸と硫酸の1:1混合溶媒を用いることができる。混合溶媒にCNTを投入後、攪拌し、次いで、超音波を照射することにより、CNTを単離分散させる。その後、減圧濾過してCNTを取り出し、アンモニア水等を用いてCNT表面を中和する。そして純水で表面を洗浄した後、乾燥して粉状のCNTを得る。 Prior to preparation of the dispersion, CNTs are pretreated with a mixed acid. As the mixed acid, for example, a 1: 1 mixed solvent of nitric acid and sulfuric acid can be used. After the CNTs are added to the mixed solvent, the CNTs are stirred and then irradiated with ultrasonic waves to isolate and disperse the CNTs. Thereafter, the CNT is taken out by filtration under reduced pressure, and the CNT surface is neutralized using ammonia water or the like. And after washing | cleaning the surface with a pure water, it dries and obtains powdery CNT.
上記のようにして前処理が終わった粉状のCNTを、例えば0.01〜10wt%の濃度となるように、超音波処理又は高圧分散処理にて分散液を得る。分散液中におけるCNTの濃度は0.1〜5wt%程度がより好ましく、0.5〜2wt%程度が最も好ましい。溶媒は、N,N−ジメチルホルムアミド(DMF)や各種のアルコール等を用いることができる。なおこの分散液に、分散剤、界面活性剤、接着剤などの適当な添加剤等を添加して使用してもよい。ただし、このような添加剤を分散液に加えると、これらの添加剤がCNTの繊維表面をコーティングしてしまい、CNT本来の導電性を阻害するおそれがある。これらのことから上記のような添加剤を加えない分散液で、CNTのネットワーク構造を有する構造体を形成し、母材12へ固定させた方が導電性向上の観点からみても好ましいといえる。
A dispersion is obtained by ultrasonic treatment or high-pressure dispersion treatment so that the powdery CNTs subjected to the pretreatment as described above have a concentration of, for example, 0.01 to 10 wt%. The concentration of CNT in the dispersion is more preferably about 0.1 to 5 wt%, and most preferably about 0.5 to 2 wt%. As the solvent, N, N-dimethylformamide (DMF), various alcohols, and the like can be used. In addition, you may use for this dispersion liquid adding suitable additives, such as a dispersing agent, surfactant, and an adhesive agent. However, when such additives are added to the dispersion, these additives may coat the fiber surface of the CNT, which may impair the original conductivity of the CNT. From these facts, it can be said that it is preferable from the viewpoint of improving conductivity to form a structure having a network structure of CNTs with a dispersion without adding the above additives and fix the structure to the
次いで、母材12である弾性体を上記分散液に浸漬する。分散液に上記の添加剤を加えない場合は、CNTは、母材12表面との間に作用するファンデルワールス力により、CNTのネットワーク構造を有する構造体を形成し、さらに母材12における突出部12bおよび支持部12aおよび接触面12cの表面に直接付着する。また、分散液に接着剤等を加えた場合は、上記のファンデルワールス力に加えて、接着剤等の力も加味され、強力に母材12へ付着することになる。
Next, the elastic body as the
その後、母材12を分散液から引き出し、乾燥させることにより、母材12表面にCNTが付着、固定される。このようにして、CNTが互いに接続されたネットワーク構造を有する構造体が母材12表面に形成される。なお、浸漬及び乾燥の工程を繰り返すことにより、所定厚さの構造体を得ることができる。
Thereafter, the
上記のように母材12を分散液に浸漬すると、CNTは母材12における突出部12bおよび支持部12aおよび接触面12cの表面に付着する。したがって、母材12の表面にCNTが付着した脳波測定用電極10を容易に形成することができる。
When the
3.作用及び効果
上記のように構成された脳波測定用電極10においては、突出部12bを有する母材12の表面に構造体が形成されており、構造体によって導電パスが母材12の表面に形成される。こうした脳波測定用電極10を用いて脳波を測定する際には、突出部12bは頭髪の間に入り込んで接触面で頭皮に接触する。導電性ペーストを用いなくても、脳波測定用電極10と被験者の頭部との間の導通を確保して、接触インピーダンスを極めて低いレベルまで下げることが可能となる。その結果、脳波測定用電極10は頭部からの微弱な電気信号を正確に検出することができる。
3. Action and Effect In the
しかも、突出部12bを含む母材12は弾性体からなり、柔軟性、クッション性を有している。こうした突出部12bが被験者の頭部に接触することで、圧力が加えられた際にも被験者が不快に感じることはなく、負担は軽減されることとなる。
In addition, the
本実施形態の場合、構造体は、複数のCNTが互いに接続されたネットワーク構造を形成しているので、CNT由来の機能である電気導電性を発揮することができる。特に複数のCNTが互いに何も介在しない状態で直接接続されネットワーク構造を有する構造体を形成している場合は、特にその電気導電性は高く、脳波測定用電極10としては好適となる。
In the case of this embodiment, since the structure forms a network structure in which a plurality of CNTs are connected to each other, the structure can exhibit electrical conductivity that is a function derived from CNTs. In particular, when a structure having a network structure is formed by directly connecting a plurality of CNTs with nothing intervening, the electrical conductivity thereof is particularly high, and the
また、導電パスが母材12の表面に形成されることから、母材12の内部に導電パスが存在する場合と比較して、測定された脳波を効率的に伝達することができる。
In addition, since the conductive path is formed on the surface of the
また構造体が接着剤等を用いずに、CNT同士を直接接続してネットワークを形成し、当該母材12に固定している場合、つまり接着剤等を用いずに構造体が形成され、当該構造体が母材12に固定しているので、導電性の良さに加えて母材12の柔軟性、クッション性を保持することができる。したがって脳波測定用電極10は、全体として柔軟性、クッション性を有することにより、被験者の負担を軽減することができる。構造体が母材12の表面に存在しているので、CNTの使用量は最小限とすることができ、製造コストの削減にも繋がる。
In addition, when the structure is directly connected to CNTs without using an adhesive or the like to form a network and is fixed to the
なお、本実施形態に係る脳波測定用電極10は、弾性体からなる母材12と、母材12表面の構造体とから構成されている。金属部材が含まれていないため、本実施形態に係る脳波測定用電極10を頭部に装着したままX線コンピュータ断層撮影(CT:Computed Tomography)や核磁気共鳴画像法(MRI:Magnetic Resonance Imaging)により画像情報を取得しても、アーチファクトの発生を防止することができる。したがって脳波測定用電極10は、X線CTやMRI等による画像情報と、脳波電極による脳波を同時に取得することができる。
The
金属部材が含まれていないことから、脳波測定用電極10は、金属アレルギーをもつ被験者に使用することもできる。本実施形態に係る脳波測定用電極10は、使い捨ても可能であり、衛生面でも優れている。弾性体からなる母材12は、支持部12aと突出部12bとを一体成型することができる。こうした脳波測定用電極10は、量産性に優れ、製造コストを削減することも可能となる。
Since the metal member is not included, the
4.変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
4). The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately changed within the scope of the gist of the present invention.
上記実施形態においては、構造体を形成するナノ炭素材料としてCNTを用いたが、CNTに限定されずグラフェンを用いることもできる。グラフェンは、CNTと同様に高い導電性を有するナノ炭素材料である。CNTをグラフェンに変更する以外は上述と同様の手法により、母材12における突出部12b、支持部12a、および接触面12cの表面にグラフェンを付着させて、脳波測定用電極10を得ることができる。
In the above embodiment, CNT is used as the nanocarbon material forming the structure. However, the present invention is not limited to CNT, and graphene can also be used. Graphene is a nanocarbon material having high conductivity like CNT. The
グラフェンは、溶媒に分散させて、例えば0.01〜10wt%の濃度の分散液として用いることができる。分散液中におけるグラフェンの濃度は、0.1〜5wt%程度がより好ましく、0.5〜2wt%程度が最も好ましい。 Graphene can be dispersed in a solvent and used as a dispersion having a concentration of 0.01 to 10 wt%, for example. The concentration of graphene in the dispersion is more preferably about 0.1 to 5 wt%, and most preferably about 0.5 to 2 wt%.
また、上記実施形態では、母材12を熱可塑性エラストマーで形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、任意の弾性体を用いて母材12を形成することができる。例えば、樹脂、ゴム等で母材12を形成することとしてもよい。熱可塑性エラストマーとしては、例えばオレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、スチレン系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー(TPC)、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、ポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPAE)、塩ビ系熱可塑性エラストマー(TPVC)等が挙げられ、樹脂としては、例えばAS樹脂、ABS樹脂、エポキシ樹脂、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ヘキサフルオロプロピレン・エチレン共重合体(EFEP)、ポリビニリデンフルオロライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメリレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメリレンドデカミド(ナイロン612)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリキシリレンアジパミド(ナイロンXD6)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリウンデカンメチレンテレフタルアミド(ナイロン11T)、ポリデカメチレンデカンアミド(ナイロン1010)、ポリデカメチレンドデカンアミド(ナイロン1012)アミド系エラストマー(TPA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリエチレンナフタレート(PEN)ポリカーボネート(PC)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、架橋ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ブテンジオール・ビニルアルコール共重合体(BVOH)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリブテン(PB)、ウレタン系エラストマー(TPU)、エステル系エラストマー(TPC)、オレフィン系エラストマー(TPO)、スチレン系エラストマー(TPS)、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)、液晶ポリマー(LCP)、シクロオレフィンコポリマ(COC)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリアリレート(PAR)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、フェノール樹脂(PF)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリアセタール(POM)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリスチレン(PS)、ポリサルホン(PSU)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリ塩化ビニル(PVC)等が挙げられる。
Moreover, although the said embodiment demonstrated the case where the
ゴムとしては、例えば天然ゴム(NR)、エチレン・プロピレンゴム(EPM、EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ポリウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(VMQ、FVMQ)、アクリルゴム(ACM)、エピクロルヒドリンゴム(ECO)、フッ素系ゴム(FKM、FEPM,FFKM)、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、塩素化ポリエチレン(CPE)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、ブタジエンゴム(BR)、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。 Examples of rubber include natural rubber (NR), ethylene / propylene rubber (EPM, EPDM), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), polyurethane rubber (U), silicone rubber (VMQ, FVMQ), and acrylic rubber (ACM). ), Epichlorohydrin rubber (ECO), fluorine-based rubber (FKM, FEPM, FFKM), nitrile rubber (NBR), hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), chlorinated polyethylene (CPE), chlorosulfonated polyethylene (CSM), Examples thereof include butadiene rubber (BR) and styrene / butadiene rubber (SBR).
オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)で形成された母材12のショアA硬度は、例えば73程度である。エステル系熱可塑性エラストマー(TPC)で形成された母材12のショアA硬度は、例えば68程度である。ポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPAE)で形成された母材12のショアA硬度は、例えば75A程度である。
The Shore A hardness of the
母材12における支持部12aおよび突出部12bは、柔軟性、クッション性が損なわれない範囲で、必要に応じて、多色成形やインサート成形などにより、異なる材料を用いてもよい。
The
さらに母材12は、発泡ウレタンなどのクッション性のある発泡材料や木材、コルクなどの多孔質材料、各種繊維を拠って糸状にした材料や、繊維を織ったり編んだりしたものを固めて形成した材料、不織材料で形成してもよい。要は弾性を示す材料であれば、上記材料に限定することなく好適に使用可能である。
Further, the
特に母材12に繊維材料や多孔質材料、発泡材料などを使った場合は、その表面の凹凸にCNTの繊維が絡みつきやすいことから、接着剤を使わなくても母材12の表面に各CNTの繊維が複数絡みあいながらCNTのネットワーク構造を有する構造体を形成でき、同時に母材12へも直接固定できる。これにより上記したようにより導電性が向上した脳波測定用電極10を得ることができる。
In particular, when a fiber material, a porous material, a foam material, or the like is used for the
母材12における突出部12bは、円柱形状に限らず、多角柱形状、多角錐などの形状であってもよい。さらには、追って説明するような軸部と接触部とからなる形状で、突出部12bを形成することもできる。
The protruding
アーチファクトについての配慮が要求されない場合には、突出部12bの柔軟性、クッション性が損なわれない範囲で、脳波測定用電極10の一部に金属板等の金属部材が含まれていてもよい。例えば、母材12における支持部12aの底面に金属板を配置することができる。金属板を設けることで、電気信号を伝達し易くすることができる。この場合、突出部12bとの導通を確保するための導線が設けられていれば、必ずしも支持部12aの表面に構造体が形成されている必要はない。
When consideration about the artifact is not required, a metal member such as a metal plate may be included in a part of the
母材12における支持部12aの形状、突出部12bの配置は、適宜変更することができる。例えば図2に示すように、矩形板状の支持部22aの一表面に、長辺および短辺に沿って突出部22bを配置して母材22としてもよい。図2に示す脳波測定用電極20においては、突出部22bは、直径の細い軸部22b1と、この軸部22b1の先端に設けられた接触部22b2とから構成されている。この場合には、接触部22b2の端面が接触面22cとなる。
The shape of the
脳波の微弱電位の変化を捉えることができれば、突出部の形状や数、接触面の形状や面積などは特に限定されず、適宜変更することができる。突出部を有し弾性体からなる母材12の表面に、上述したような構造体が形成された脳波測定用電極20は、同様の効果を得ることができる。
As long as a change in the weak potential of the electroencephalogram can be captured, the shape and number of the protruding portions, the shape and area of the contact surface, and the like are not particularly limited and can be changed as appropriate. The
<脳波測定用電極の作製>
熱可塑性エラストマーとしてポリアミド系熱可塑性エラストマーを用いて母材12を射出成形し、図3に示すような脳波測定用電極10を作製した。用いたポリアミド系熱可塑性エラストマーは、具体的にはアルケマ(株)製ペバックス2533SA01である。母材12は、円板状の支持部12aと3本の突出部12bとを備えている。支持部12aの一表面には、円筒部12eが支持部12aと同心円状に設けられている。3本の突出部12bは、円筒部12eから延びるように、均等に配置されている。支持部12aの外径d1は10mmである。円筒部12eは、肉厚中心径d2が5.0mmである(図4A参照)。
<Preparation of electroencephalogram measurement electrode>
The
母材12は、支持部12aの端面12dから接触面12cまでの距離h1が10mm、支持部12aの厚さt1が2mm、円筒部12eの高さh2は、2.5mmである(図4B参照)。円筒部12eは、基端の肉厚t2が1mm、先端の肉厚t3が0.8mmである。3本の突出部12bは、先細りの円柱状を有している。突出部12bは、基端の直径d4が2mmであり、先端の直径d5が1mmである。母材12のショアA硬度は、75であった。
In the
0.6wt%の濃度のCNT分散液を用い、上述した方法により母材12にCNTコーティングを施して、実施例1の脳波測定用電極10を作製した。また、1wt%の濃度のグラフェン分散液を用いる以外は同様の手法により母材12にグラフェンコーティングを施して、実施例2の脳波測定用電極10を作製した。
Using the CNT dispersion liquid having a concentration of 0.6 wt%, the
<インピーダンスの測定>
LCRメータ(日置電機(株)製IM3590)を用いて、実施例1の脳波測定用電極10のインピーダンスを測定した。インピーダンスの測定は、母材12の所定の2か所をクリップで挟んで行なった。周波数は10Hzとした。支持部12aにおける外周の2か所(直径上)をクリップで挟んで測定したインピーダンスは、600Ωであった。また、支持部12aの外周の1点と、この点から直近にある突出部12bの先端とをクリップで挟んで測定したインピーダンスは、6kΩであった。インピーダンスが30KΩ以下程度であれば、脳波測定用電極として好適に用いることができる。
<Measurement of impedance>
The impedance of the
母材12を構成しているポリアミド系熱可塑性エラストマー単体のインピーダンスは、1×1012Ω以上である。このような母材12にCNTコーティングを施したことによって、インピーダンスを大幅に低下させることができた。同様の母材12にグラフェンコーティングを施した場合も、インピーダンスは同様に低下する。
The impedance of the polyamide-based thermoplastic elastomer alone constituting the
<電極接触抵抗の測定>
実施例の脳波測定用電極10をアクティブ電極(皿電極)と組み合わせて、額および頭髪部について電極接触抵抗を測定した。測定に当たっては、ミユキ技研製のワイヤレス生体電気信号測定装置(ポリメイトミニ)を用いた。
<Measurement of electrode contact resistance>
The
図5に示すように、アクティブ電極30は、一面に皿表面30aを有し、その皿表面30aに脳波測定用電極10を取り付けるための端子押さえ34を他面に備え、導線32が接続されている。脳波測定用電極10は、母材12における支持部12aの端面12d(図4B参照)がアクティブ電極30の皿表面30aに接するように取り付けられる。
As shown in FIG. 5, the
リファレンス及びアース電極は、右耳に接続した。この際、リファレンスの接触抵抗を下げるために、右耳に研磨ジェルを使用し、電極には導電ペーストを塗布した。これによって、リファレンスの電極接触抵抗は10KΩとなった。 The reference and ground electrodes were connected to the right ear. At this time, in order to reduce the contact resistance of the reference, a polishing gel was used for the right ear and a conductive paste was applied to the electrode. As a result, the reference electrode contact resistance was 10 KΩ.
脳波測定用電極10の接触面12cを額部または頭髪部に接触させて、リファレンスに対する電極接触抵抗を測定した。額部については、測定前に研磨ジェルを使用することで接触抵抗を下げて測定した。実施例1の脳波測定用電極10では、額部での電極接触抵抗は25kΩ、頭髪部での電極接触抵抗は30kΩであった。実施例2の脳波測定用電極10では、額部での電極接触抵抗は40kΩ、頭髪部での電極接触抵抗は80kΩであった。実施例の脳波測定用電極10は、頭髪部においても低い電極接触抵抗となることが確認された。
The
比較のために、アクティブ電極30のみを用いて同様にして、額部および頭髪部について電極接触抵抗を測定した。額部での電気接触抵抗は実施例の脳波測定用電極10と同程度であったものの、頭髪部については300kΩ以上と大きな値であった。アクティブ電極30は、頭髪を避けて頭皮に接触することができない。アクティブ電極30のみでは、頭髪が障害となって、頭髪部についての電極接触抵抗が高くなってしまうため、脳波を正確に測定することができない。
For comparison, the electrode contact resistance was measured for the forehead portion and the hair portion in the same manner using only the
実施例の脳波測定用電極10では、弾性体からなる突出部12bが頭髪部の頭髪を掻き分けながら頭皮に達し、突出部12bの接触面12cは頭髪に妨害されることなく頭皮に接触する。接触面12cには、複数のCNTが互いに接続されたネットワーク構造からなる構造体が存在していることによって、導電性ペーストなしで十分な導電性を確保することができる。実施例の脳波測定用電極10を用いた場合には、頭髪部においても低い抵抗値を得ることができ、高い精度で脳波を測定することが可能となった。しかも、脳波測定用電極10は、弾性体からなる突出部12bを備えているので、被験者の負担を軽減できる。
In the
10,20 脳波測定用電極
12,22 母材
12a,22a 支持部
12b,22b 突出部
12c,22c 接触面
12d 12aの端面
12e 円筒部
22b1 軸部
22b2 接触部
30 アクティブ電極
30a 皿表面
34 端子押さえ
10, 20
Claims (5)
前記母材は、頭皮に接触する接触面を有する突出部を備え、
前記構造体は、複数のナノ炭素材料を含み、前記複数のナノ炭素材料が、互いに接続されたネットワーク構造を形成していると共に、前記母材の表面に固定されている
ことを特徴とする脳波測定用電極。 An electroencephalogram measurement electrode comprising a base material made of an elastic body and a structure formed on the surface of the base material,
The base material includes a protrusion having a contact surface that contacts the scalp,
The structure includes a plurality of nanocarbon materials, and the plurality of nanocarbon materials form a network structure connected to each other and are fixed to the surface of the base material. Measuring electrode.
The electrode for electroencephalogram measurement according to any one of claims 1 to 4, wherein a metal member is not included.
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