CN111356403A - 生物电极及生物电极的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种生物电极，其结构不复杂，具有良好的弹性，且可减小接触阻抗。生物电极(1)包括：作为导电性部件的支撑部件(2)；及至少一个电极部件(3)，其是从支撑部件(2)突出的部件。至少电极部件(3)由包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶成型，电极部件(3)在前端(31)具有将成型表面层去除而形成的面即露出面(32)。
Description
技术领域
本发明涉及一种生物电极及生物电极的制造方法，尤其涉及检测脑波等生物信号的生物电极及生物电极的制造方法。
背景技术
一直以来，使用生物电极来检测生物信号。生物电极通过接触被检测者的身体而使用。例如，为了尽早发现阿尔茨海默氏病等，使用生物电极来检测用于解析脑功能状态的脑波信号。脑波检测用生物电极是将电极部件直接接触被检测者的头皮来检测脑波信号。现有生物电极是利用银、金等高导电性金属制成的碟状薄板。该薄板生物电极与皮肤的紧贴性差，为了降低与皮肤之间的接触阻抗，需要在皮肤与生物电极之间涂抹凝胶、乳膏、糊剂等。这些涂抹物在检测生物信号后需要去除，使用繁琐。此外，利用金属的离子化而在皮肤与电极的界面处形成双电层，产生极化电压。该极化电压的变动会导致信号的基线变动，为了稳定极化电压，需要进行老化以在银电极的电极表面形成氯化银膜。
而作为无需涂抹凝胶等的生物电极，包括使用金属制探针的生物电极(例如参考专利文献1)、使海绵等吸水性部件含浸溶解有氨基酸或有机盐的电解质溶液而形成的生物电极(例如参考专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1 JP特开2013-248306号公报
专利文献2 JP特开2013-144051号公报
发明内容
发明要解决的问题
由于金属制探针为硬质材质，紧贴在头皮时被检测者有时会出现疼痛，且设置多个金属制探针时，需要花费时间将所有探针良好地紧贴于头皮。因此，如专利文献1所示，需要在金属制探针上设置弹簧等缓冲部件，导致结构变得复杂。
此外，如专利文献2所示，在生物电极的吸水性部件使用电解质溶液情况下，有时因干燥导致性能下降、潮湿引起不适感等。此外，这种电极难以具有前端变细的形状，并且过于柔软而无法获得良好的弹性。因此，为了紧贴生物体，需要通过其它部件进行加强。
由此，针对现有的生物电极，要求一种结构不复杂、具有良好的弹性而不会引起被检测者不适，且能够减小接触阻抗的构成。
本发明鉴于上述问题研究而完成，其目的在于提供一种生物电极及生物电极的制造方法，其结构不复杂，具有良好的弹性，且能够减小接触阻抗。
用于解决问题的方案
为了实现上述目的，本发明的生物电极的特征在于，包括：作为导电性部件的支撑部件；及至少一个电极部件，其是从所述支撑部件突出的部件；至少所述电极部件利用包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶形成，且所述电极部件在前端部具有将成型表面层去除而形成的面即露出面。
在本发明的一实施方式的生物电极中，所述露出面相对于在所述支撑部件中支撑所述电极部件的支撑面倾斜地形成，且所述前端部变尖。
在本发明的一实施方式的生物电极中，所述露出面的倾斜度相对于所述支撑面分别是相同的倾斜度。
在本发明的一实施方式的生物电极中，所述露出面是切割面。
在本发明的一实施方式的生物电极中，所述露出面是研磨面。
在本发明的一实施方式的生物电极中，所述露出面是平面。
在本发明的一实施方式的生物电极中，所述硅橡胶是室温固化型液态硅橡胶。
在本发明的一实施方式的生物电极中，所述金属粒子是银粒子。
为了实现上述目的，本发明涉及一种生物电极的制造方法，其特征在于，所述生物电极包括作为导电性部件的支撑部件、及至少一个从所述支撑部件突出的部件即电极部件，该制造方法包括：电极部件成型步骤，该步骤是将包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶进行搅拌，将该导电性橡胶成型为从所述支撑部件突出的形状，从而成型所述电极部件；以及露出面形成步骤，该步骤是在通过所述电极部件成型步骤形成的电极部件的前端部，将作为表面部分的成型表面层去除，形成使成型表面层的内部露出的面即露出面。
在本发明的一实施方式的生物电极的制造方法中，在所述露出面形成步骤中，使所述露出面相对于在所述支撑部件中支撑所述电极部件的支撑面倾斜地形成，且使所述前端部变尖。
发明效果
根据本发明的生物电极及生物电极的制造方法，能够使结构不复杂，具有良好的弹性，且能够减小接触阻抗。
附图说明
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的生物电极的构成的立体图。
图2是示意性地表示图1所示的生物电极的构成的其它方向的立体图。
图3是本发明的第1实施方式的生物电极的电极部件的主视图。
图4是在本发明第1实施方式的生物电极的制造方法的电极部件成型步骤中成型的、电极部件的半成品的主视图。
图5是用于说明本发明第1实施方式的生物电极的接触阻抗评价试验的图。
图6是表示使用图5所说明的接触阻抗评价试验的试验结果的图。
图7是示意性地表示本发明的第2实施方式的生物电极的构成的立体图。
图8是示意性地表示图7所示的生物电极的构成的其它方向的立体图。
图9是本发明的第2实施方式的生物电极的电极部件的主视图。
图10是本发明的第2实施方式的生物电极的电极部件的侧视图。
图11是在本发明第2实施方式的生物电极的制造方法的电极部件成型步骤中成型的、电极部件的半成品的侧视图。
图12是用于说明本发明第2实施方式的生物电极的接触阻抗评价试验的图。
图13是表示使用图12所说明的接触阻抗评价试验的试验结果的图。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施方式。
图1是示意性地表示本发明的第1实施方式的生物电极1的构成的立体图。如图1所示，生物电极1包括：作为导电性部件的支撑部件2；及至少一个电极部件3，其是从支撑部件2突出的部件。至少电极部件3由包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶形成，电极部件3在前端(前端31)具有将成型表面层去除而形成的面即露出面32。生物电极1通过使电极部件3的前端31接触被检测者的身体，从而能够经由电极部件3检测被检测者的生物信号。生物电极1例如是接触被检测者的头部并检测脑波的脑波检测用生物电极。生物电极1并不限于这种脑波检测用途，也能应用于可穿戴信息设备等检测生物信号的其它装置。以下，具体说明生物电极1的构成。
支撑部件2支撑电极部件3，且由导电性材料形成，与电极部件3电连接。在本实施方式的生物电极1中，支撑部件2及电极部件3形成为一体，支撑部件2也由与电极部件3相同的导电性橡胶形成。支撑部件2的形状如后所述只要是能够以电极部件3突出的状态支撑电极部件3的形状即可，并不限定于具体的形状。例如，如图1所示，支撑部件2为圆盘状或大致圆盘状的形状。
支撑部件2上设置有端子21，其用于接收生物电极1检测到的生物信号，且与对所述接收到的生物信号进行加工、解析、显示等的测定装置(未图示)电连接。例如，如图2所示，端子21与能够使测定装置与外部设备电连接的连接线L连接。此外，端子21例如设置在用于支撑电极部件3的面(支撑面22)的相反侧的面(端子侧面23)，具有能够与连接线L连接的形状。端子21例如是从端子侧面23突出的突出部。在支撑部件2中，端子21是利用相同的导电性橡胶与其它部分一体地形成，但端子也可以利用不同材料与其它部分分开形成。在此情况下，端子21可利用适合于与连接线L电连接的材料形成。例如，端子21为金属制，利用导电性粘结剂粘结设置在支撑部件2的端子侧面23上，或者以一部分从端子侧面23突出的方式嵌入在端子侧面23的内部。
如图1所示，在生物电极1中设置有多个电极部件3，从支撑部件2的支撑面22向相同或大致相同的方向突出。此外，如图1所示，电极部件3以各前端31位于同一平面上的方式从支撑部件2延伸。例如，如图1所示，电极部件3呈刷子状从支撑部件2突出。电极部件3以各前端31在使用状态下以相同状态接触被检测者的对象部位的方式，分别从支撑部件2延伸到与对象部位对应的位置。即，电极部件3的前端31也可以不位于同一平面上。如图1所示，电极部件3的形状例如为圆柱状或大致圆柱状的形状，且具有朝向前端31越来越细的部分。电极部件3可以是整体朝向前端31越来越细的圆锥状或大致圆锥状的形状，只要是具有前端31且从支撑部件2突出的形状即可。
此外，如图1、3所示，电极部件3的前端31具有将成型表面层去除而形成的面即露出面32。露出面32是面向电极部件3的延伸方向的面，例如，如图3所示，为平面或大致平面，且与电极部件3的延伸方向正交或大致正交。露出面32可以是曲面，也可以是包括曲面与平面的面。露出面32如下所述是从利用导电性橡胶成型的电极部件3的半成品40去除前端部分41的成型表面层42而形成的面(参考图4)，其是电极部件3的半成品40的前端部分41经切割或研磨而分别形成的切割面或研磨面。
形成电极部件3的导电性橡胶如上所述包含硅橡胶与金属粒子。硅橡胶例如是室温固化型液态硅橡胶，金属粒子例如是银粒子。金属粒子只要是具有导电性的金属系材料即可，例如也可以利用炭黑或碳纳米管等碳基材料形成。
室温固化型液态硅橡胶在固化前为液态或糊剂状，通常在20℃～100℃进行固化反应而变成橡胶弹性体。固化反应包括利用空气中的湿气(水分)缓慢固化、以及通过向主材中添加固化剂而立即固化，硅橡胶可以通过任意固化反应而固化。作为室温固化型液态硅橡胶，可以仅使用一种室温固化型液态硅橡胶，也可以将多种室温固化型液态硅橡胶混合使用。
作为导电性橡胶的银粒子，可以使用包含凝聚状银粉与薄片状银粉的形态的银粒子。凝聚状银粉是指多个粒状的一次粒子凝聚成三维状，薄片状银粉是形状为鳞片状的银粉。凝聚状银粉及薄片状银粉的平均粒径并不限定为特定值，例如，凝聚状银粉的平均粒径优选为4μm～8μm的范围，薄片状银粉的平均粒径优选为5μm～15μm的范围。凝聚状银粉及薄片状银粉的总添加量可以在能够赋予导电性的范围内适当地设定，例如，相对于100重量份的液态硅橡胶，优选为50重量份～500重量份的范围，特别优选为100重量份～300重量份的范围。凝聚状银粉与薄片状银粉的含有比率优选为将凝聚状银粉与薄片状银粉设为相同比率。
另外，形成电极部件3的导电性橡胶除了包含上述成分之外，也可以在无损本发明效果的范围内进一步含有其它成分。作为其它成分，例如可适当添加增强剂、干式二氧化硅等填充材料、抗老化剂、加工助剂、可塑剂等橡胶工业中常用的添加剂。
如上所述，电极部件3是通过硅橡胶固化而形成，其具有柔软性及弹性，对被检测者身体的紧贴性良好，触感柔软，即使长时间紧贴也不易出现不适感，可以保持与被检测者身体的稳定接触。
电极部件3通过使作为添加有金属粒子的粘合剂的硅橡胶固化而成型，在成型的电极部件3的半成品40的表面，形成有金属粒子少的层即成型表面层42(参考图4)。该形成的成型表面层42的厚度推测为大约10μm～100μm。被检测者的皮肤与电极部件3之间的接触阻抗并非由表观接触面积限定，而是通过进行电接触的金属粒子与皮肤的有效接触面积限定。因此，电极部件3经由成型时的成型表面层42接触皮肤时，接触阻抗变高，混入要检测的生物信号的噪声增大，或者有时无法取得生物信号。
相对于此，如图3所示，电极部件3在接触被检测者的前端31具有将成型表面层42去除而形成的露出面32，电极部件3不经由成型表面层42接触被检测者。因此，可减小电极部件3的接触阻抗，混入要检测的生物信号的噪声不会增大，而且不会出现无法取得生物信号的情况。
接下来，说明具有上述构成的生物电极1的制造方法。生物电极1的制造方法包括电极部件成型步骤及露出面形成步骤。在电极部件成型步骤中，搅拌包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶，将该导电性橡胶成型为从支撑部件2突出的形状，从而形成电极部件3，在露出面形成步骤中，在通过电极部件成型步骤成型的半成品40即电极部件3的前端31，将表面部分即成型表面层42去除，从而形成将成型表面层42的内部露出的面即露出面32。以下，具体说明生物电极1的制造方法。
如上所述，生物电极1是利用相同的导电性橡胶一体成型，在成型模具中使导电性橡胶固化，将支撑部件2及电极部件3一体成型。即，在电极部件成型步骤中，支撑部件2与电极部件3一体成型。但是，在电极部件成型步骤中，在已成型的状态下，电极部件3并未形成露出面32，而是以电极部件3具有比前端31进一步延伸的前端部分41的半成品40的状态成型(参考图4)。如上所述，在利用导电性橡胶成型的状态下，成型品的表面形成有金属粒子少的层即成型表面层42，如图4所示，在半成品40中，成型表面层42形成于包含电极部件3的前端部分41的整个表面。
接下来，在露出面形成步骤中，将半成品40的电极部件3的前端部分41去除，从而在电极部件3形成前端31，并在前端31形成露出面32(参考图3)。由此，在前端31，成型表面层42被去除，露出成型表面层42内部的含较多金属粒子的导电性橡胶的部分。由此，形成电极部件3，从而完成生物电极1。半成品40的前端部41的成型表面层42可利用各种方法来去除，例如可通过切割或研磨等去除。关于切割，包括利用刀具等切割器具进行切割，关于研磨，包括表面研磨等。在已完成的生物电极1的电极部件3中，前端部31具有露出面32，露出面32使成型表面层42被去除后的成型表面层42内部的导电性橡胶的部分露出，露出面32露出的金属粒子比成型表面层42多。因此，可增大电极部件3的前端31的、接触对象与金属粒子之间的接触面积即有效接触面积，电极部件3的前端31可减小接触阻抗。露出面32优选为露出较多的金属粒子，在露出面形成步骤中，相比从露出面32去除金属粒子的成型表面层42的去除方法，优选为不从露出面32去除金属粒子的成型表面层42的去除方法。因此，作为露出面形成步骤中的成型表面层42的去除方法，优选为例如以锋利刀具进行切割。
如上所述，在生物电极1中，电极部件3由导电性橡胶形成，具有良好的弹性而不会让被检测者感到不适，并且可一致地紧贴于被检测者的对象部位。因此，无需用于对电极部件3赋予弹性的芯材等增强部件。此外，可仅利用导电性橡胶形成电极部件3，电极部件3的结构不复杂，可容易地制造。此外，电极部件3具有将成型表面层42去除而形成的露出面32，无需使用导电性凝胶、电解质溶液等，使用简便，且不会让被检测者感到不适。此外，利用露出面32可减小接触阻抗。
由此，本发明第1实施方式的生物电极1的结构不复杂，具有良好的弹性，且可减小接触阻抗。
接下来，说明本发明的第1实施方式的生物电极1的接触阻抗的评价试验。本发明人制作了上述本发明的第1实施方式的生物电极1(实施例1、2)，并对生物电极1进行接触阻抗评价试验。此外，本发明人制作了作为比较例的生物电极(比较例1)，并对比较例1进行同样的接触阻抗评价试验。在比较例1的生物电极中，将图4所示的半成品40的电极部件作为生物电极1的电极部件3(图3)，具有前端部分41，未形成露出面32，前端部分41具有成型表面层42。
如图5所示，接触阻抗评价试验是使用LCR计分别测定实施例1、2及比较例1的接触阻抗。具体而言，将LCR计的参考电极通过脑波用糊剂而固定在被检测者的右耳根部，以充分减小接触阻抗的状态连接，将作为感应电极的实施例1、2及比较例1分别以按压载荷2N压在被检测者的头皮上，分别测定实施例1、2及比较例1的接触阻抗。接触阻抗的测定值采用的是实施例1、2及比较例1分别与头皮接触并经过1分钟后的值。另外，作为LCR计使用下述LCR计，作为参考电极使用的脑波用糊剂，使用下述脑波糊剂。
·LCR计：株式会社NF电路设计模块制造、ZM2371
·脑波用糊剂：WEAVER and COMPANY公司制造、Ten20
此外，在实施例1、2、及比较例1中，将下述表1所示的添加成分的导电性橡胶离心搅拌，然后注入到成型模具，在表2所示的交联条件下进行交联，以表3所示的盐水处理条件下在高压釜内对其进行盐水处理，分别制作实施例1、2的半成品40及比较例1。然后，针对实施例1、2的半成品40，利用下述表4所示的成型表面层去除处理方法，将半成品40的电极部件3的前端部分41的成型表面层42去除，从而在电极部件3形成具有露出面32的前端31，分别制作实施例1、2。实施例1、2的半成品40的电极部件3的成型表面层42是通过各成型表面层去除处理方法，将前端部分41以大致1mm的宽度去除。
[表1]
[表2]
[表3]
[表4]
| 实施例1 | 实施例2 | 比较例1 | |
| 成型表面层去除处理 | 抛光研磨 | 刀具切割 | 无 |
图6表示该接触阻抗评价试验的试验结果。在该评价试验中，针对各实施例1、2及比较例1，如上所述测定3次接触阻抗。试验结果是3次测定值的平均值。如图6所示，实施例1的接触阻抗的测定结果为279kΩ，实施例2的接触阻抗的测定结果为181kΩ，比较例1的接触阻抗的测定结果为326kΩ。由此可知，利用将电极部件的前端部分的成型表面层去除而形成的露出面32接触被检测者头皮的实施例1、2的接触阻抗小于以电极部件的前端部分的成型表面层接触被检测者头皮的比较例1的接触阻抗。此外，实施例2的接触阻抗小于实施例1，可知半成品40的电极部件3的前端部分41的成型表面层42的去除方法不同，接触阻抗也不同。可知在利用抛光研磨将成型表面层42去除的实施例1中，银粒子有可能部分从露出面32去除，在实施例2中，利用刀具将成型表面层42切割去除，银粒子从露出面32去除的可能性小或者不可能去除，，从而相比实施例1可减小接触阻抗。
以下，参考附图来说明本发明的第2实施方式。
图7是示意性地表示本发明的第2实施方式的生物电极5的构成的立体图，图8是示意性地表示图7所示的生物电极的构成的其它方向的立体图。如图7所示，生物电极5包括作为导电性部件的支撑部件6、及至少一个电极部件7，其是从支撑部件6突出的部件。至少电极部件7由包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶成型，电极部件7在前端部71具有将成型表面层去除而形成的面即露出面72。露出面72相对于支撑部件6中支撑电极部件7的支撑面62而倾斜形成，且电极部件7的前端部71变尖。
在生物电极5中，电极部件7的前端部71接触被检测者的身体，可经由电极部件7检测被检测者的生物信号。生物电极5例如是接触被检测者的头部而检测脑波的脑波检测用生物电极。生物电极5并不限于这种脑波检测用途，也能应用于可穿戴信息设备等检测生物信号的其它装置。以下，具体说明生物电极5的构成。
支撑部件6支撑电极部件7，且由导电性材料形成，与电极部件7电连接。本实施方式的生物电极5中，支撑部件6及电极部件7一体成型，支撑部件6也由与电极部件7相同的导电性橡胶形成。支撑部件6的形状如后所述只要是能够以电极部件7突出的状态支撑电极部件7的形状即可，并不限定于具体形状。例如，如图7所示，支撑部件6为圆盘状或大致圆盘状的形状。
支撑部件6设置有端子61，用于接收生物电极5检测到的生物信号，并且电连接用于对接收到的生物信号进行加工、解析、显示等的测定装置(未图示)。例如，如图8所示，端子61连接于能够将测定装置电连接外部设备的连接线L。此外，端子61例如设置在支撑电极部件7的面(支撑面62)的相反侧的面(端子侧面63)，形成为可与连接线L连接的形状。端子61例如是从端子侧面63突出的突出部。
在支撑部件6中，端子61是利用相同的导电性橡胶与其它部分一体形成，但端子也可以利用其它材料与其它部分分开形成。在此情况下，端子61可利用适合于与连接线L电连接的材料形成。例如，端子61为金属制，可利用导电性粘结剂粘结在支撑部件6的端子侧面63，或者以一部分从端子侧面63突出的方式嵌入端子侧面63的内部。
如图7所示，在生物电极5中设置有多个电极部件7，从支撑部件6的支撑面62向相同或大致相同的方向突出。例如，如图7所示，电极部件7呈刷子状从支撑部件6突出。如图7所示，例如，电极部件7的形状为圆锥状或大致圆锥状的形状，具有朝向前端部71越来越细的部分。电极部件7可以为整体朝向前端部71越来越细的形状，只要是具有前端部71且从支撑部件6突出的形状即可。
图9是本发明的第2实施方式的生物电极5的电极部件7的主视图，图10是生物电极5的电极部件7的侧视图。电极部件7的前端部71的前端部分变尖。即，电极部件7的前端部71的前端形状是从支撑部件6的支撑面62朝向电极部件7的前端侧而电极部件7变尖的尖细形状。电极部件7的前端部71的尖细形状可以是以曲线状或大致曲线状变尖的形状，也可为直线状变尖的形状。
通过这种尖细形状，生物电极5容易利用电极部件7的尖细的前端部71的前端分开被检测者的头发而接触头皮，因此可减小头皮与电极部件7的接触阻抗。此外，电极部件7由柔软的导电性橡胶成型，因此前端部71的前端虽然是尖细形状但接触头皮时不会带来疼痛，从而不易产生不适感。
此外，电极部件7的前端部71具有将成型表面层去除而形成的面即露出面72，露出面72相对于支撑部件6中支撑电极部件7的支撑面62而倾斜地形成。露出面72是倾斜地朝向电极部件7的延伸方向的面，为平面或大致平面，且与电极部件7的延伸方向倾斜交叉。
露出面72分别为椭圆状或大致椭圆状，具有相同或大致相同的形状。相对支撑部件6的中心或大致中心呈同心圆或大致同心圆状且以等角度间隔或大致等角度间隔而隔开设置的电极部件7的露出面72，分别以相同或大致相同的角度相对于支撑面62倾斜，且沿着圆周方向朝相同或大致相同的方向形成。另外，关于露出面72的倾斜度，只要前端部71的前端能够分开被检测者的头发而使前端部71接触头皮即可，并无特别限定。
露出面72可为曲面，也可为包括曲面与平面的面。露出面72如后所述是从利用导电性橡胶成型的电极部件7的半成品80中去除前端部分81的成型表面层82而形成的面(参考图11)，其是电极部件7的半成品80的前端部分81经切割或研磨而分别形成的切割面或研磨面。
形成电极部件7的导电性橡胶如上所述包含硅橡胶与金属粒子。硅橡胶例如是室温固化型液态硅橡胶，金属粒子例如是银粒子。金属粒子只要是具有导电性的金属系材料即可，例如可为炭黑、纳米碳管等碳基材料。
作为导电性橡胶的银粒子，形态可为包含凝聚状银粉与薄片状银粉。凝聚状银粉及薄片状银粉的平均粒径并不限定于特定值，例如，凝聚状银粉的平均粒径优选为4μm～8μm的范围，薄片状银粉的平均粒径优选为5μm～15μm的范围。凝聚状银粉及薄片状银粉的总添加量可在能够赋予导电性的范围内适当地设定，例如，相对于100重量份的液态硅橡胶，优选为50重量份～500重量份的范围，特别优选为100重量份～300重量份的范围。凝聚状银粉与薄片状银粉的含有比率优选为将凝聚状银粉与薄片状银粉设为相同比率。
另外，形成电极部件7的导电性橡胶除了包含上述成分之外，还可以在无损本发明效果的范围内进一步含有其它成分。作为其它成分，例如可适当添加增强剂、干式二氧化硅等填充材料、抗老化剂、加工助剂、可塑剂等橡胶工业常用的添加剂。
如上所述，电极部件7是硅橡胶固化而形成的，具有柔软性及弹性，对被检测者身体的紧贴性良好，触感柔软，即使长时间紧贴也不易出现不适感，从而可保持与被检测者身体的稳定接触。
图11是本发明的第2实施方式的生物电极5的制造方法的电极部件成型步骤中成型的、半成品80的电极部件7的侧视图。电极部件7通过使作为添加有金属粒子的粘合剂的硅橡胶固化而成型，在成型的电极部件7的半成品80的表面，形成有金属粒子少的层即成型表面层82。被检测者的皮肤与电极部件7之间的接触阻抗并非由表观接触面积决定，而是由进行电接触的金属粒子与皮肤的有效接触面积决定。因此，电极部件7经由成型时的成型表面层82而接触皮肤时，接触阻抗会变高，混入要检测的生物信号的噪声增大，或者有时无法取得生物信号。
相对于此，如图9、10所示，电极部件7在接触被检测者的前端部71，具有将成型表面层82去除而形成的露出面72，电极部件7不会经由成型表面层82而接触被检测者。因此，可减小电极部件7的接触阻抗，混入要检测的生物信号的噪声不会增大，且不会出现无法取得生物信号的情况。
接下来，说明具有上述构成的生物电极5的制造方法。生物电极5的制造方法包括电极部件成型步骤、及露出面形成步骤。在电极部件成型步骤中，搅拌包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶，将该导电性橡胶成型为从支撑部件6突出的形状，从而形成电极部件7，在露出面形成步骤中，在通过电极部件成型步骤成型的半成品80的电极部件7的前端部71，将表面部分即成型表面层82去除，从而形成使成型表面层82内部露出的面即露出面72。在露出面形成步骤中，使露出面72相对于支撑部件6中支撑电极部件7的支撑面62而倾斜形成，使前端部71变尖。以下，具体说明生物电极5的制造方法。
如上所述，生物电极5利用相同的导电性橡胶而一体成型，在成型模具中使导电性橡胶固化，支撑部件6及电极部件7一体成型。即，在电极部件成型步骤中，支撑部件6与电极部件7一体成型。但是，在电极部件成型步骤中成型的状态下，电极部件7并未形成露出面72，因此，成型为电极部件7具有比露出面72进一步延伸的前端部分81的半成品80的形态(参考图11)。如上所述，在利用导电性橡胶成型的状态下，成型品的表面形成有金属粒子少的层即成型表面层82，如图11所示，在半成品80中，成型表面层82形成于包含电极部件7的前端部分81的整个表面。
接下来，在露出面形成步骤中，半成品80的电极部件7的前端部分81相对于支撑面62倾斜地被去除，在前端部71形成露出面72(参考图9、10)。由此，在前端部71，成型表面层82被去除，露出成型表面层82内部的含有较多金属粒子的导电性橡胶的部分。由此，形成电极部件7，从而完成生物电极5。
半成品80的前端部分81的成型表面层82可通过各种方法去除，例如可通过切割、研磨等进行。切割有利用刀具等切割器具进行切割，研磨有表面研磨等。在完成的生物电极5的电极部件7，前端部71具有露出面72，露出面72使将成型表面层82去除而形成的成型表面层82内部的导电性橡胶的部分露出，露出面72露出的金属粒子比成型表面层82多。因此，可增大电极部件7的前端部71的、接触对象与金属粒子之间的接触面积即有效接触面积，电极部件7的前端部71可减小接触阻抗。
露出面72优选露出较多的金属粒子，在露出面形成步骤中，相比从露出面72去除金属粒子的成型表面层82的去除方法，优选为不从露出面72去除金属粒子的成型表面层82的去除方法。因此，作为露出面形成步骤中的成型表面层82的去除方法，优选为例如利用锋利刀具进行切割。
如上所述，生物电极5中，电极部件7利用导电性橡胶形成，具有良好的弹性而不会使被检测者感觉不适，且能够一致地紧贴于被检测者的对象部位。因此，无需用于对电极部件7赋予弹性的芯材等增强部件。此外，可仅利用导电性橡胶形成电极部件7，电极部件7的结构不复杂，可容易地制造。
此外，电极部件7具有将成型表面层82去除而成的露出面72，无需使用导电性凝胶、电解质溶液等，使用简便，且不会使被检测者感觉不适。此外，通过露出面72可减小接触阻抗。进而，由于电极部件7的前端部71的前端部分变尖，因此电极部件7的变尖的前端部71的前端容易分开被检测者的头发而接触头皮，从而可减小头皮与电极部件7的接触阻抗。此外，电极部件7由柔软的导电性橡胶成型，因此，即使前端部71的前端是尖细形状，在接触头皮时也不会产生疼痛，从而不易产生不适感。
由此，本发明的第2实施方式的生物电极5的结构不复杂，具有良好的弹性，可减小接触阻抗。
接下来，说明本发明的第2实施方式的生物电极5的接触阻抗的评价试验。本发明人制作了上述本发明的第2实施方式的生物电极5(实施例3)，对生物电极5进行接触阻抗评价试验。此外，本发明人制作了作为比较例的生物电极(比较例2)，并对比较例2进行同样的接触阻抗评价试验。
比较例2是针对生物电极5将图11所示的半成品80的电极部件作为电极部件7(图9、10)的生物电极，具有前端部分81，并未形成露出面72，在前端部71具有成型表面层82。
如图12所示，接触阻抗评价试验中，使用LCR计分别测定实施例3及比较例2的接触阻抗。具体而言，将LCR计的参考电极通过脑波用糊剂而固定在被检测者的右耳根部，以充分减小接触阻抗的状态进行连接，将作为感应电极的实施例3及比较例2分别以按压载荷2N按压在被检测者的头皮上，分别测定实施例3及比较例2的接触阻抗。
作为接触阻抗的测定值，采用实施例3及比较例2分别接触头皮且经过1分钟后的值。另外，作为LCR计使用下述LCR计，且作为参考电极使用的脑波用糊剂使用下述脑波糊剂。
·LCR计：株式会社NF电路设计模块制造、ZM2371
·脑波用糊剂：WEAVER and COMPANY公司制造、Ten20
此外，针对实施例3及比较例2，将含有下述表5所示的添加成分的导电性橡胶离心搅拌，然后注入到成型模具，以表6所示的交联条件进行交联，并以表7所示的盐水处理条件在高压釜内对其进行盐水处理，分别制作实施例3的半成品80及比较例2。
然后，针对实施例3的半成品80，利用下述表8所示的成型表面层去除处理方法，将半成品80的电极部件7的前端部分81的成型表面层82相对于支撑面62倾斜地去除，在电极部件7形成具有露出面72的前端部71，从而制作实施例3。
[表5]
[表6]
[表7]
[表8]
| 实施例3 | 比较例2 | |
| 成型表面层去除处理 | 利用刀具倾斜切割 | 无 |
图13表示该接触阻抗评价试验的试验结果。在该评价试验中，分别对实施例3及比较例2如上所述测定3次接触阻抗。试验结果是3次测定值的平均值。如图13所示，实施例3的接触阻抗的测定结果为264kΩ，比较例2的接触阻抗的测定结果为5300kΩ。
由此，可知，将电极部件的前端部分的成型表面层去除而形成露出面72并接触被检测者头皮的实施例3，相比以电极部件的前端部分的成型表面层接触被检测者头皮的比较例2，可减小接触阻抗。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限定于上述本发明的实施方式，而是包含本发明的构思及权利要求所含的所有形态。此外，也可以适当地选择各构成进行组合以实现上述课题及效果的至少一部分。例如，可根据本发明的具体使用形态，适当地变更上述实施方式中的各构成要素的形状、材料、配置、尺寸等。
例如，支撑部件2、6并不限定于上述形状，也可以是其它形状。同样，电极部件3、7并不限定于上述形状，也可以是其它形状。
此外，支撑部件2、6与电极部件3、7可以彼此分开，也可以在利用上述电极部件成型步骤及露出面形成步骤形成电极部件3、7后，将其安装并固定到分开形成的支撑部件2、6，从而形成生物电极1、5。电极部件3、7与支撑部件2、6的固定可以利用导电性粘结剂进行，也可以利用嵌合等卡合来进行。例如，可以在电极部件3、7的底部形成凹部或凸部，在支撑部件2、6形成对应的凸部或凹部，通过凹部及凸部彼此卡合，而将电极部件3、7固定到支撑部件2、6。电极部件3、7也可以可拆卸地固定到支撑部件2、6。
此外，当支撑部件2、6与电极部件3、7分体时，支撑部件2、6及电极部件3、7这两者可利用上述导电性橡胶以相同材料形成，也可以用不同材料形成。当利用不同于电极部件3、7的材料形成支撑部件2、6时，支撑部件2、6可利用具有与导电性橡胶不同的导电性的材料形成。作为形成支撑部件2、6的导电性材料，优选为适合于支撑电极部件3、7的导电性材料，具有能够稳定支撑电极部件3、7的强度，例如可使用不锈钢、钢、铝等金属。支撑部件2、6的材料并不限定于此，可使用具有导电性的其它材料。
符号的说明
1、5：生物电极；2、6：支撑部件；21、61：端子；22、62：支撑面；23、63：端子侧面；3、7：电极部件；31、71：前端；32、72：露出面；40、80：半成品；41、81：前端部分；42、82：成型表面层；L：连接线。
Claims (10)
1.一种生物电极，其特征在于，包括：
作为导电性部件的支撑部件；及
至少一个电极部件，其是从所述支撑部件突出的部件，
至少所述电极部件由包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶成型，
所述电极部件在前端部具有将成型表面层去除而形成的面即露出面。
2.根据权利要求1所述的生物电极，其特征在于，
所述露出面以相对于在所述支撑部件中支撑所述电极部件的支撑面倾斜的方式形成，
所述前端部变尖。
3.根据权利要求2所述的生物电极，其特征在于，
所述露出面的倾斜度相对于所述支撑面分别是相同的倾斜度。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的生物电极，其特征在于，
所述露出面是切割面。
5.根据权利要求1～3中任一项所述的生物电极，其特征在于，
所述露出面是研磨面。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的生物电极，其特征在于，
所述露出面是平面。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的生物电极，其特征在于，
所述硅橡胶是室温固化型液态硅橡胶。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的生物电极，其特征在于，
所述金属粒子是银粒子。
9.一种生物电极的制造方法，该生物电极包括作为导电性部件的支撑部件、及至少一个生物部件，其是从所述支撑部件突出的部件，该制造方法的特征在于，包括：
电极部件成型步骤，在该步骤中，搅拌包含硅橡胶与金属粒子的导电性橡胶，将该导电性橡胶成型为从所述支撑部件突出的形状，从而成型所述电极部件；及
露出面形成步骤，该步骤为在通过所述电极部件成型步骤而成型的电极部件的前端部，将作为表面部分的成型表面层去除，形成使成型表面层内部露出的面即露出面。
10.根据权利要求9所述的生物电极的制造方法，其特征在于，
在所述露出面形成步骤中，使所述露出面以相对于在所述支撑部件中支撑所述电极部件的支撑面倾斜的方式形成，并使所述前端部变尖。
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