JP5306886B2 - Bioelectric signal measuring sensor and manufacturing method thereof - Google Patents

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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

この発明は、脳波測定時等に好適に用いることができる生体電気信号測定用センサに関するものである。   The present invention relates to a bioelectric signal measuring sensor that can be suitably used for measuring an electroencephalogram or the like.

脳外科手術においては、手術の安全性及び適切な手術計画の遂行のために、脳の形態的な情報と機能的な情報とを常にモニターしながら手術を行うことが望ましい。脳の形態的な情報は、X線CTやMRI等により撮像された画像により得ることができ、脳の機能的な情報は、脳波用電極を用いて、脳の神経細胞の活動に伴って発生する電気変動(脳波)を測定することにより得ることができる。   In brain surgery, it is desirable to perform the operation while constantly monitoring the morphological information and functional information of the brain for the safety of the operation and the execution of an appropriate operation plan. Brain morphological information can be obtained from images taken by X-ray CT, MRI, etc., and brain functional information is generated with brain nerve cell activity using electroencephalogram electrodes. It can be obtained by measuring electrical fluctuations (electroencephalogram).

従来、脳波用電極としては銀皿電極が使用されているが、銀はX線や磁気を乱す性質を有するので、銀皿電極を使用した脳波測定と並行してX線CTやMRIによる撮像を行うと、CT画像やMRI画像にアーチファクト(偽像)が写りこんでしまう。例えば、X線CTによる撮像の場合、銀皿電極を装着した周囲はX線透過率が低下し、図7に示すように、銀皿電極の影になった部分が放射状に白く写り、観察が不可能となる(特許文献1)。このため、従来の銀皿電極はX線CT装置やMRI装置との併用が禁止されている。   Conventionally, a silver dish electrode is used as an electroencephalogram electrode, but since silver has the property of disturbing X-rays and magnetism, imaging by X-ray CT or MRI is performed in parallel with the electroencephalogram measurement using the silver dish electrode. If this is done, artifacts (false images) will appear in the CT image and MRI image. For example, in the case of imaging by X-ray CT, the X-ray transmittance is lowered around the silver plate electrode, and the shadowed portion of the silver plate electrode appears radially white as shown in FIG. It becomes impossible (Patent Document 1). For this reason, the conventional silver plate electrode is prohibited from being used together with an X-ray CT apparatus or an MRI apparatus.

また、銀皿電極は固いため、長時間頭部に装着すると頭皮が物理的刺激を受けて炎症が起こることがある。   In addition, since the silver plate electrode is hard, if it is worn on the head for a long time, the scalp may be physically stimulated to cause inflammation.

更に、脳外科手術では銀皿電極が多数使用されるが、これらは高価なため、1回の使用で廃棄されず複数の患者に使い回されることもあり、感染症の危険が懸念されている。   In addition, many silver pan electrodes are used in brain surgery, but these are expensive, so they may not be discarded in a single use and may be used by multiple patients, and there is concern about the risk of infection. .

特開2002−51999JP 2002-51999 A

そこで本発明は、脳波測定と並行してX線CTやMRIによる撮像を行っても、アーチファクトが写りこまない鮮明な画像を得ることができ、かつ、安価で使い捨てが可能で、更に、被験者への肉体的負担が少ない生体電気信号測定用センサを提供すべく図ったものである。   Therefore, the present invention can obtain a clear image in which artifacts do not appear even if imaging by X-ray CT or MRI is performed in parallel with the electroencephalogram measurement, and can be disposable at low cost. The present invention is intended to provide a bioelectric signal measuring sensor with less physical burden.

すなわち本発明に係る生体電気信号測定用センサは、生体から発した電気信号を検出する電極素子を備えているセンサであって、前記電極素子が、カーボンナノチューブがマトリックス樹脂中に分散されてなる樹脂組成物からなることを特徴とする。   That is, the bioelectric signal measurement sensor according to the present invention is a sensor including an electrode element for detecting an electric signal emitted from a living body, and the electrode element is a resin in which carbon nanotubes are dispersed in a matrix resin. It consists of a composition.

このようなものであれば、本発明に係る生体電気信号測定用センサを用いて脳波検出を行いながら、X線CTやMRIによる撮像を行っても、X線や磁気が乱れないので、アーチファクトが写りこまない鮮明なCT画像やMRI画像を得ることができる。このため、例えば、脳外科手術中に、本発明に係る生体電気信号測定用センサを用いて脳の機能的な情報を取得しつつ、並行して、X線CTやMRIにより脳の形態的な情報を取得して、安全性の高い手術を実施することができる。   If this is the case, the X-rays and magnetism will not be disturbed even if the X-ray CT or MRI is performed while detecting the electroencephalogram using the bioelectric signal measurement sensor according to the present invention, so that artifacts will not occur. A clear CT image or MRI image that does not appear can be obtained. For this reason, for example, during brain surgery, while acquiring functional information of the brain using the bioelectric signal measurement sensor according to the present invention, in parallel, morphological information of the brain by X-ray CT or MRI And can perform highly safe surgery.

また、本発明に係る生体電気信号測定用センサは、その原材料が安価であるので、低価格で使い捨て可能なものとすることができる。このため、使い回しによる感染症の危険性を低減することができる。   Further, the bioelectric signal measuring sensor according to the present invention can be made inexpensive and disposable because the raw material is inexpensive. For this reason, the risk of the infectious disease by reuse can be reduced.

更に、本発明に係る生体電気信号測定用センサの電極素子は、柔軟な樹脂組成物から形成されているので、皮膚の表面形状に追従しやすく、密着させやすい。このため、本発明に係る生体電気信号測定用センサは、皮膚への物理的刺激が少なく、長時間装着しても炎症が起こりにくいので、被験者への肉体的負担を軽減することができる。   Furthermore, since the electrode element of the bioelectric signal measurement sensor according to the present invention is formed from a flexible resin composition, it is easy to follow the surface shape of the skin and easily adhere to it. For this reason, the bioelectric signal measuring sensor according to the present invention has less physical irritation to the skin and is less prone to irritation even when worn for a long time, so that the physical burden on the subject can be reduced.

前記カーボンナノチューブは、多層カーボンナノチューブであることが好ましい。多層カーボンナノチューブは、半導体単層カーボンナノチューブに比べて、より高い強度並びに耐熱性及び耐薬品性を兼ね備え、更に導電性にも優れているので、生体電気信号の検出感度を向上させることができる。   The carbon nanotube is preferably a multi-walled carbon nanotube. Multi-walled carbon nanotubes have higher strength, heat resistance, and chemical resistance than semiconductor single-walled carbon nanotubes, and are superior in electrical conductivity, so that the detection sensitivity of bioelectric signals can be improved.

前記カーボンナノチューブは、カーボンナノチューブ粒子が複数積層した積層体を形成しているものであることが好ましい。前記マトリックス樹脂中にカーボンナノチューブ粒子の積層体が多数形成されていると、前記樹脂組成物の導電性が向上するので、これに伴い生体電気信号の検出感度をより一層向上させることができる。   The carbon nanotubes preferably form a laminate in which a plurality of carbon nanotube particles are laminated. When a large number of carbon nanotube particle laminates are formed in the matrix resin, the conductivity of the resin composition is improved. Accordingly, the detection sensitivity of bioelectric signals can be further improved.

前記樹脂組成物は、シート状に成形されていることが好ましい。前記樹脂組成物をシート状にすることにより、前記電極素子をより皮膚に密着させやすくなるので、皮膚への物理的刺激をより軽減することができる。   The resin composition is preferably formed into a sheet shape. By making the resin composition into a sheet shape, the electrode element can be more easily adhered to the skin, so that physical irritation to the skin can be further reduced.

本発明に係る生体電気信号測定用センサは、更に、炭素繊維からなり、前記電極素子に電気的に接続しているリード線を備えていることが好ましい。前記電極素子に接続しているリード線が炭素繊維からなるものであれば、前記樹脂組成物から形成された電極素子の柔軟性が損なわれない。炭素繊維をリード線とせずに、電極素子を引き延ばしてリード線としてもよい。   The bioelectric signal measuring sensor according to the present invention preferably further comprises a lead wire made of carbon fiber and electrically connected to the electrode element. If the lead wire connected to the electrode element is made of carbon fiber, the flexibility of the electrode element formed from the resin composition is not impaired. Instead of using carbon fiber as a lead wire, the electrode element may be extended to form a lead wire.

本発明に係る生体電気信号測定用センサの用途としては特に限定されないが、例えば、被験者の頭部に装着し、脳波測定用センサとして好適に使用することができる。   The use of the bioelectric signal measurement sensor according to the present invention is not particularly limited. For example, the bioelectric signal measurement sensor can be suitably used as an electroencephalogram measurement sensor by wearing it on the subject's head.

本発明に係る生体電気信号測定用センサは、例えば、前記マトリックス樹脂に前記カーボンナノチューブを添加し、超音波振動を加えて前記マトリックス樹脂中にカーボンナノチューブを分散させる工程を有する方法を用いて製造することができる。このような製造方法もまた、本発明の1つである。   The bioelectric signal measuring sensor according to the present invention is manufactured using, for example, a method including the steps of adding the carbon nanotubes to the matrix resin and applying ultrasonic vibration to disperse the carbon nanotubes in the matrix resin. be able to. Such a manufacturing method is also one aspect of the present invention.

このように本発明によれば、微弱な生体電気信号を高感度で検出することができる上、X線や磁気が乱されないので、例えば、脳波測定時には、並行してX線CTやMRIによる撮像を行っても、アーチファクトが写りこまない鮮明な画像を得ることができる。また、本発明に係る生体電気信号測定用センサは、原材料が安価であるので、低価格で使い捨てが可能なものとすることができる。更に、本発明に係る生体電気信号測定用センサは、その電極素子が柔軟な樹脂組成物から形成されているので、これを装着する被験者への肉体的負担が少ない。   As described above, according to the present invention, a weak bioelectric signal can be detected with high sensitivity, and X-rays and magnetism are not disturbed. Even if it performs, it is possible to obtain a clear image without artifacts. The bioelectric signal measurement sensor according to the present invention can be disposable at low cost because the raw material is inexpensive. Furthermore, since the electrode element of the bioelectric signal measurement sensor according to the present invention is formed of a flexible resin composition, the physical burden on the subject wearing the electrode element is small.

本発明の一実施形態に係る脳波測定用センサの外観図である。It is an external view of the sensor for electroencephalogram measurement concerning one embodiment of the present invention. 同実施形態に係る脳波測定用センサの縦断面図である。It is a longitudinal cross-sectional view of the electroencephalogram measurement sensor according to the same embodiment. カーボンナノチューブの分散度合いが樹脂組成物の導電性に及ぼす影響を示すグラフである。It is a graph which shows the influence which the dispersion degree of a carbon nanotube has on the electroconductivity of a resin composition. 同実施形態に係る脳波測定用センサを使用して撮像された脳のX線CT画像である。It is the X-ray CT image of the brain imaged using the electroencephalogram measurement sensor according to the embodiment. 同実施形態に係る脳波測定用センサを使用して撮像された脳のMRI画像である。It is the MRI image of the brain imaged using the sensor for electroencephalogram measurement concerning the embodiment. 同実施形態に係る脳波測定用センサ又は銀皿電極を使用して測定された脳波チャートである。It is the electroencephalogram chart measured using the sensor for electroencephalogram measurement or silver plate electrode concerning the embodiment. 従来の銀皿電極を使用して撮像された脳のX線CT画像である。It is the X-ray CT image of the brain imaged using the conventional silver plate electrode.

以下に本発明の一実施形態について図面を参照して説明する。   An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態に係る脳波測定用センサ1は、被験者の頭部に装着して、脳波を検出するためのものであり、図1及び図2に示すように、電極部2と、リード線部3と、を備えている。   An electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment is for mounting on the head of a subject to detect an electroencephalogram, and as shown in FIGS. 1 and 2, an electrode portion 2 and a lead wire portion 3. And.

以下に各部を詳述する。   Each part is described in detail below.

電極部2は、直径約1cm、厚さ約0.9mmの薄い円盤状のものであり、頭皮接触面211側から、電極素子である電極層21、接着剤層22及びカバー層23が積層してなるものである。一方、リード線部3は、電極部2に接続された炭素繊維部31と、炭素繊維部31から延伸されたビニール線部32とからなる。電極層21とカバー層23とは、その間に炭素繊維部31の自由端を挟むようにして、接着剤層22により貼り合わされている。   The electrode portion 2 is a thin disk having a diameter of about 1 cm and a thickness of about 0.9 mm. From the scalp contact surface 211 side, an electrode layer 21, an adhesive layer 22, and a cover layer 23, which are electrode elements, are laminated. It will be. On the other hand, the lead wire part 3 includes a carbon fiber part 31 connected to the electrode part 2 and a vinyl wire part 32 extended from the carbon fiber part 31. The electrode layer 21 and the cover layer 23 are bonded to each other with the adhesive layer 22 so that the free end of the carbon fiber portion 31 is sandwiched therebetween.

電極層21は、マトリックス樹脂中にカーボンナノチューブを分散して得られた樹脂組成物が、シート状に成形されたものからなり、厚さ約0.4mmのものである。   The electrode layer 21 is made of a resin composition obtained by dispersing carbon nanotubes in a matrix resin and formed into a sheet shape, and has a thickness of about 0.4 mm.

前記カーボンナノチューブの製法としては特に限定されず、例えば、アーク放電法、レーザーアブレーション法、HiPCO法等の化学気相成長法(CVD法)等が挙げられ、これらの種々の方法を用いて製造されたカーボンナノチューブを使用することができる。   The carbon nanotube production method is not particularly limited, and examples thereof include chemical vapor deposition methods (CVD methods) such as an arc discharge method, a laser ablation method, a HiPCO method, and the like, and are produced using these various methods. Carbon nanotubes can be used.

前記カーボンナノチューブとしては、例えば、直径1〜140nm、長さ7μmのものが用いられる。   As the carbon nanotube, for example, one having a diameter of 1 to 140 nm and a length of 7 μm is used.

前記カーボンナノチューブは、単層構造のものであっても多層構造のものであってもよいが、多層カーボンナノチューブが好適に用いられる。多層カーボンナノチューブは、半導体単層カーボンナノチューブに比べて、より高い強度並びに耐熱性及び耐薬品性を兼ね備え、更に導電性にも優れているので、脳波検出感度の向上を図ることができる。なお、前記カーボンナノチューブには、金属単層カーボンナノチューブや、通常カーボンナノホーンと称される一方に向けてその直径が拡開するものも含まれる。   The carbon nanotube may have a single-layer structure or a multi-layer structure, but a multi-wall carbon nanotube is preferably used. Multi-walled carbon nanotubes have higher strength, heat resistance, and chemical resistance than semiconductor single-walled carbon nanotubes, and are excellent in electrical conductivity. Therefore, it is possible to improve brain wave detection sensitivity. The carbon nanotubes include metal single-walled carbon nanotubes and those whose diameters expand toward one side, usually called carbon nanohorns.

前記カーボンナノチューブを分散させるマトリックス樹脂としては、生体への刺激性や、カーボンナノチューブの分散性、成形性等を勘案して選択され、例えば、ポリメタクリル酸メチル等のアクリル樹脂や、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリビニルカルバゾール、ポリカーボネイト等が用いられる。なかでも、人工臓器材料であるポリウレタンが生体適合性に優れており好ましい。   The matrix resin for dispersing the carbon nanotubes is selected in consideration of irritation to the living body, dispersibility of the carbon nanotubes, moldability, etc., for example, an acrylic resin such as polymethyl methacrylate, polyurethane, polypropylene, Polyethylene, polyvinyl carbazole, polycarbonate and the like are used. Of these, polyurethane, which is an artificial organ material, is preferable because of its excellent biocompatibility.

前記カーボンナノチューブの前記マトリックス樹脂への添加量としては、前記樹脂組成物中20〜64重量%であることが好ましい。20重量%未満であると、充分な導電性が得られず、このため脳波検出感度が不充分となり、64重量%を超えると、シート状に成形することが困難になる。   The addition amount of the carbon nanotubes to the matrix resin is preferably 20 to 64% by weight in the resin composition. If the amount is less than 20% by weight, sufficient conductivity cannot be obtained, and thus the electroencephalogram detection sensitivity becomes insufficient. If the amount exceeds 64% by weight, it becomes difficult to form a sheet.

前記マトリックス樹脂中に前記カーボンナノチューブを分散させて前記樹脂組成物を調製するには、前記マトリックス樹脂中に前記カーボンナノチューブを直接混練してもよいが、前記マトリックス樹脂を溶媒中に溶解してから、そこに前記カーボンナノチューブを添加し、液体状の樹脂組成物を調製することが好ましい。このように液体状の樹脂組成物を調製することにより、前記カーボンナノチューブの分散状態が調整しやすくなり、前記樹脂組成物をシート状に成形することも容易になる。   In order to prepare the resin composition by dispersing the carbon nanotubes in the matrix resin, the carbon nanotubes may be directly kneaded in the matrix resin, but after dissolving the matrix resin in a solvent. It is preferable to add the carbon nanotubes thereto to prepare a liquid resin composition. By preparing a liquid resin composition in this manner, the dispersion state of the carbon nanotubes can be easily adjusted, and the resin composition can be easily formed into a sheet.

前記カーボンナノチューブを前記マトリックス樹脂中に分散させるには、例えば、前記カーボンナノチューブを添加した前記マトリックス樹脂に超音波振動を加える方法や、二酸化炭素等の超臨界流体を用いて前記カーボンナノチューブを前記マトリックス樹脂中に分散させる方法等を用いることができるが、なかでも、超音波振動を用いて分散させることが好ましい。前記カーボンナノチューブを添加した前記マトリックス樹脂に高振幅な超音波振動を加えると、前記カーボンナノチューブが切断されてカーボンナノチューブ粒子が形成され、当該カーボンナノチューブ粒子が複数積層した積層体が多数形成された前記樹脂組成物が得られる。このように前記マトリックス樹脂中にカーボンナノチューブ粒子の積層体が多数形成されていると、前記樹脂組成物の導電性が向上し、これに伴い脳波検出感度も向上する。前記カーボンナノチューブ粒子の平均粒径は、536〜584nmであることが好ましい。   In order to disperse the carbon nanotubes in the matrix resin, for example, a method of applying ultrasonic vibration to the matrix resin to which the carbon nanotubes are added, or using a supercritical fluid such as carbon dioxide, the carbon nanotubes are dispersed in the matrix resin. Although the method etc. to disperse | distribute in resin can be used, It is preferable to disperse | distribute using ultrasonic vibration especially. When high-amplitude ultrasonic vibration is applied to the matrix resin to which the carbon nanotubes are added, the carbon nanotubes are cut to form carbon nanotube particles, and a plurality of laminates in which a plurality of the carbon nanotube particles are stacked are formed. A resin composition is obtained. Thus, when many laminated bodies of carbon nanotube particles are formed in the matrix resin, the conductivity of the resin composition is improved, and accordingly, the electroencephalogram detection sensitivity is also improved. The average particle diameter of the carbon nanotube particles is preferably 536 to 584 nm.

得られた樹脂組成物は、例えば、液体状の樹脂組成物をガラス板上に塗布し、乾燥固化させる方法等によりシート状に成形することができる。   The obtained resin composition can be formed into a sheet by, for example, a method in which a liquid resin composition is applied on a glass plate and dried and solidified.

なお、超音波処理による効果を検証するために、ポリメタクリル酸メチルをメチルエチルケトンに溶解してから、そこに多層カーボンナノチューブを添加して得られた分散液に、600Wのホモジナイザを用いて超音波処理(0〜60分)を施した後、メチルエチルケトンを揮発させて薄膜(乾燥空気中で測定、試料寸法:幅0.9mm、厚さ0.1mm、長さ0.9mm)を形成し、当該薄膜の電流・電圧特性を測定した。得られた結果を図3のグラフに示す。図3に示すように、超音波振動による処理時間が長いほど、樹脂組成物の導電性が向上することが確認された。   In order to verify the effect of ultrasonic treatment, polymethyl methacrylate was dissolved in methyl ethyl ketone, and then a multi-walled carbon nanotube was added thereto, and then the ultrasonic treatment was performed using a 600 W homogenizer. (0 to 60 minutes), then the methyl ethyl ketone is volatilized to form a thin film (measured in dry air, sample dimensions: width 0.9 mm, thickness 0.1 mm, length 0.9 mm). The current / voltage characteristics were measured. The obtained results are shown in the graph of FIG. As shown in FIG. 3, it was confirmed that the conductivity of the resin composition was improved as the treatment time by ultrasonic vibration was longer.

接着剤層22は、電極層21とカバー層23とを貼り合わせるためのものである。接着剤層22の材料としては接着性及び導電性を兼ね備えたものであれば特に限定されず、例えば、カーボンナノチューブが合成樹脂系接着剤に分散されてなる導電性接着剤、又は、それ自体が導電性を有する導電性樹脂からなる接着剤等を、電極層21又はカバー層23に塗布することにより、接着剤層22を形成することができる。   The adhesive layer 22 is for bonding the electrode layer 21 and the cover layer 23 together. The material of the adhesive layer 22 is not particularly limited as long as it has both adhesiveness and conductivity. For example, a conductive adhesive in which carbon nanotubes are dispersed in a synthetic resin adhesive, or itself The adhesive layer 22 can be formed by applying an adhesive made of a conductive resin having conductivity to the electrode layer 21 or the cover layer 23.

カバー層23は、炭素繊維部31を保護し、かつ、電極層21を補強するためのものであり、約250μmの厚さを有する。カバー層23は、電極層21と同様に、カーボンナノチューブ等の導電性物質がマトリックス樹脂中に分散されてなる樹脂組成物をシート状に成形したものから作成されたものであってもよいが、カーボンナノチューブを含有しない樹脂シートから作成されたものであってもよい。   The cover layer 23 is for protecting the carbon fiber portion 31 and reinforcing the electrode layer 21, and has a thickness of about 250 μm. Like the electrode layer 21, the cover layer 23 may be formed from a resin composition formed by dispersing a conductive material such as carbon nanotubes in a matrix resin into a sheet shape. What was created from the resin sheet which does not contain a carbon nanotube may be used.

炭素繊維部31は、炭素繊維束からなるものであり、電極層21とカバー層23との間に固定され、電極層21に電気的に接続されている。   The carbon fiber portion 31 is made of a carbon fiber bundle, is fixed between the electrode layer 21 and the cover layer 23, and is electrically connected to the electrode layer 21.

ビニール線部32は、樹脂により被覆された銅線等からなるものであり、相互に着脱可能な1組のコネクタ322を介して炭素繊維部31に接続されており、そこから延伸して、末端に設けられたコネクタ321を介して図示しない脳波計に接続されるように構成してある。   The vinyl wire portion 32 is made of a copper wire or the like coated with a resin, and is connected to the carbon fiber portion 31 via a pair of connectors 322 that can be attached to and detached from each other. It is configured to be connected to an electroencephalograph (not shown) via a connector 321 provided in the above.

本実施形態に係る脳波測定用センサ1を用いて被験者の脳波を測定するには、被験者の頭皮に電極層21の頭皮接触面211が密着するように、脳波測定用センサ1を装着する。そして、脳波測定用センサ1が検出した脳波を、当該脳波測定用センサ1に接続された脳波計により記録する。   In order to measure a subject's brain waves using the brain wave measuring sensor 1 according to the present embodiment, the brain wave measuring sensor 1 is mounted so that the scalp contact surface 211 of the electrode layer 21 is in close contact with the scalp of the subject. Then, the electroencephalogram detected by the electroencephalogram measurement sensor 1 is recorded by an electroencephalograph connected to the electroencephalogram measurement sensor 1.

本実施形態に係る脳波測定用センサ1を使用して撮像された脳のX線CT画像を図4に、MRI画像を図5に示す。なお、図4及び図5に記載の矢印は、脳波測定用センサ1の装着箇所を示すものである。また、本実施形態に係る脳波測定用センサ1を使用して検出した脳波の1例を、従来の銀皿電極を使用して検出した脳波と比較した脳波チャートを、図6に示す。   An X-ray CT image of the brain imaged using the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment is shown in FIG. 4, and an MRI image is shown in FIG. The arrows shown in FIGS. 4 and 5 indicate where the electroencephalogram measurement sensor 1 is attached. FIG. 6 shows an electroencephalogram chart comparing an example of an electroencephalogram detected using the electroencephalogram measurement sensor 1 according to this embodiment with an electroencephalogram detected using a conventional silver plate electrode.

図4及び図5に示すように、本実施形態に係る脳波測定用センサ1を用いた脳波測定と並行してX線CT撮像やMRI撮像を行っても、得られた画像にはアーチファクトは全く認められなかった。また、図6に示すように、本実施形態に係る脳波測定用センサ1を使用して検出した脳波は、従来の銀皿電極を使用して検出した脳波に比べて、ピークが明瞭であり、感度良く検出されることが確認された。   As shown in FIGS. 4 and 5, even if X-ray CT imaging or MRI imaging is performed in parallel with the electroencephalogram measurement using the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment, the obtained image has no artifact. I was not able to admit. In addition, as shown in FIG. 6, the brain wave detected using the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment has a clear peak compared to the electroencephalogram detected using a conventional silver plate electrode, It was confirmed that it was detected with high sensitivity.

このような実施形態に係る脳波測定用センサ1であれば、脳波測定用センサ1を用いて脳波検出を行いながら、X線CTやMRIによる撮像を行っても、X線や磁気が乱されないので、アーチファクトが写りこまない鮮明なCT画像やMRI画像を得ることができる。このため、例えば、脳外科手術中に、本実施形態に係る脳波測定用センサ1を用いて脳の機能的な情報を取得しつつ、並行して、X線CTやMRIにより脳の形態的な情報を取得して、安全性の高い手術を実施することができる。   In the case of the electroencephalogram measurement sensor 1 according to such an embodiment, X-rays and magnetism are not disturbed even when imaging by X-ray CT or MRI is performed while detecting the electroencephalogram using the electroencephalogram measurement sensor 1. It is possible to obtain a clear CT image or MRI image in which artifacts are not captured. Therefore, for example, during brain surgery, while acquiring functional information of the brain using the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment, in parallel, morphological information of the brain by X-ray CT or MRI. And can perform highly safe surgery.

また、本実施形態に係る脳波測定用センサ1は原材料費が安いので、低価格で使い捨て可能なものとすることができる。このため、使い回しによる感染症の危険性をゼロにすることができる。   Moreover, since the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment has a low raw material cost, it can be made inexpensive and disposable. For this reason, the risk of infectious diseases caused by reuse can be reduced to zero.

更に、本実施形態に係る脳波測定用センサ1の電極層21(電極素子)は、柔軟な樹脂シートからなるので、頭皮の表面形状に追従して密着しやすい。このため、本実施形態に係る脳波測定用センサ1は、頭皮への物理的刺激が少なく、長時間装着しても炎症が起こりにくいので、被験者への肉体的負担を軽減することができる。   Furthermore, since the electrode layer 21 (electrode element) of the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment is made of a flexible resin sheet, it is easy to adhere to the surface shape of the scalp. For this reason, the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment has less physical stimulation to the scalp and is less prone to inflammation even when worn for a long time, so that the physical burden on the subject can be reduced.

また、炭素繊維部31とビニール線部32とは相互に着脱可能な1組のコネクタ322を介して接続されているので、脳波測定用センサ1の使用後は、電極部2及び炭素繊維部31のみを廃棄して、ビニール線部32を再利用することができる。   Further, since the carbon fiber portion 31 and the vinyl wire portion 32 are connected via a pair of connectors 322 that can be attached to and detached from each other, the electrode portion 2 and the carbon fiber portion 31 are used after the use of the electroencephalogram measurement sensor 1. Only the vinyl wire portion 32 can be reused.

なお、本発明は前記実施形態に限られるものではない。   The present invention is not limited to the above embodiment.

例えば、電極層21(電極素子)に別途、炭素繊維部31を設けずに、電極素子と同じ樹脂組成物からなるリード線が一体として設けてあってもよい。このようなリード線付き電極素子は、例えば、シート状に成形した樹脂組成物から電極素子を切り出す際に、電極素子にリード線が付帯した形状に切り出すことにより得ることができる。なお、電極素子に同じ樹脂組成物からなるリード線が一体として設けてある場合は、カバー層23や接着剤層22はなくともよい。   For example, a lead wire made of the same resin composition as that of the electrode element may be provided integrally with the electrode layer 21 (electrode element) without providing the carbon fiber portion 31 separately. Such an electrode element with a lead wire can be obtained, for example, by cutting out an electrode element from a resin composition molded into a sheet shape into a shape with a lead wire attached to the electrode element. In addition, when the lead wire which consists of the same resin composition is integrally provided in the electrode element, the cover layer 23 and the adhesive bond layer 22 do not need to be provided.

ビニール線部32と、炭素繊維部31や上述の電極素子と同じ樹脂組成物からなるリード線とは、相互に着脱可能な1組のコネクタ322を介さず、超音波半田等により接続されていてもよい。   The vinyl wire portion 32 and the lead wire made of the same resin composition as the carbon fiber portion 31 and the electrode element described above are connected by ultrasonic soldering or the like without using a pair of connectors 322 detachable from each other. Also good.

本実施形態に係る脳波測定用センサ1は、脳波以外の種々の生体が発する電気信号を検出することもできるので、例えば、心電図や筋電図等を記録する際にも活用することができる。   Since the electroencephalogram measurement sensor 1 according to the present embodiment can also detect electrical signals generated by various living bodies other than the electroencephalogram, it can be used, for example, when recording an electrocardiogram or an electromyogram.

本発明に係る生体電気信号測定用センサの大きさや形状は前記実施形態に限定されず、用途や目的に合わせて適宜選択することができる。   The size and shape of the bioelectric signal measurement sensor according to the present invention are not limited to the above-described embodiment, and can be appropriately selected according to the application and purpose.

その他、本発明は上記の各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない限り、前述した種々の構成の一部又は全部を適宜組み合わせて構成してもよい。   In addition, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and may be configured by appropriately combining some or all of the various configurations described above without departing from the spirit of the present invention.

本発明は、脳外科分野を始めとする種々の医療分野で有用である。   The present invention is useful in various medical fields including the field of brain surgery.

1・・・脳波測定用センサ(生体電気信号測定用センサ)
21・・・電極層(電極素子)
1 ... Electroencephalogram measurement sensor (Bioelectric signal measurement sensor)
21 ... Electrode layer (electrode element)

Claims (8)

脳外科手術時に被験者の頭部に装着して脳波を測定するためのセンサであって、
カーボンナノチューブがマトリックス樹脂中に分散されてなる樹脂組成物からなり、脳波を検出するための電極素子を備えており、
前記カーボンナノチューブは、超音波振動によって切断されることにより粒子状になったものであり、
前記マトリックス樹脂は、アクリル樹脂又はポリビニルカルバゾールであることを特徴とする生体電気信号測定用センサ。
A sensor that is attached to the head of a subject during brain surgery to measure brain waves,
It consists of a resin composition in which carbon nanotubes are dispersed in a matrix resin, and includes an electrode element for detecting brain waves.
The carbon nanotubes are particles by being cut by ultrasonic vibration ,
The bioelectric signal measurement sensor, wherein the matrix resin is an acrylic resin or polyvinyl carbazole.
前記カーボンナノチューブが、多層カーボンナノチューブである請求項1記載の生体電気信号測定用センサ。   The bioelectric signal measuring sensor according to claim 1, wherein the carbon nanotube is a multi-walled carbon nanotube. 前記粒子状のカーボンナノチューブは、複数積層した積層体を形成している請求項1又は2記載の生体電気信号測定用センサ。 The particulate carbon nanotubes, Motomeko 1 or 2 bioelectrical signal measuring sensor according that form a laminate formed by stacking a plurality. 前記アクリル樹脂は、ポリメタクリル酸メチルである請求項1、2又は3記載の生体電気信号測定用センサ。4. The bioelectric signal measuring sensor according to claim 1, wherein the acrylic resin is polymethyl methacrylate. 前記粒子状のカーボンナノチューブの平均粒径は、536〜584nmである請求項1、2、3又は4記載の生体電気信号測定用センサ。The bioelectric signal measurement sensor according to claim 1, 2, 3, or 4, wherein the average particle diameter of the particulate carbon nanotube is 536 to 584 nm. 前記樹脂組成物が、シート状に成形されている請求項1、2、3、4又は5記載の生体電気信号測定用センサ。 It said resin composition, bioelectrical signal measuring sensor according to claim 1, 2, 3, 4 or 5, wherein it has been formed into a sheet shape. 前記樹脂組成物からなり、前記電極素子に電気的に接続しているリード線を備えている請求項1、2、3、4、5又は6記載の生体電気信号測定用センサ。 Wherein a resin composition, bioelectrical signal measuring sensor according to claim 2, 3, 4, 5 or 6 wherein and a lead wire which is electrically connected to the electrode element. 請求項1、2、3、4、5、6又は7記載の生体電気信号測定用センサを製造する方法であって、
前記マトリックス樹脂にカーボンナノチューブを添加し、超音波振動を加えて前記カーボンナノチューブを粒子状に切断する工程を有することを特徴とする生体電気信号測定用センサの製造方法。
A method for producing a bioelectric signal measuring sensor according to claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, or 7.
The addition of Ca over carbon nanotubes in a matrix resin, bioelectrical signal production method of the measurement sensor, characterized in that the addition of ultrasonic vibrations having a step of cutting the carbon nanotube in the form of particles.
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