JP2008302089A

JP2008302089A - 脳波測定用電極

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Publication number: JP2008302089A
Application number: JP2007153209A
Authority: JP
Inventors: Toshimitsu Musha; 利光武者; Yoshitaka Tsutsumi; 孝高堤
Original assignee: HATARAKU JIMUKYOKU KK; NOU KINOU KENKYUSHO KK
Current assignee: HATARAKU JIMUKYOKU KK; NOU KINOU KENKYUSHO KK
Priority date: 2007-06-08
Filing date: 2007-06-08
Publication date: 2008-12-18
Anticipated expiration: 2027-06-08
Also published as: JP4216884B2

Abstract

【課題】頭皮との接触圧を最適に保つことができ、以って測定精度を向上させることができる脳波測定用電極を提供する。
【解決手段】ヘルメット2を貫通してヘルメット2に固定された支持ケース1_5と、支持ケース1_5内をスライド可能なストロークシャフト1_3と、ヘルメット2の内側から飛び出たストロークシャフト1_3の端部に遊合状態で嵌め込むことが可能な球部1_6b、及び球部1_6aを支持する面を底面とした筒状の支持部1_6bを有するコネクター部1_6と、支持部1_6bの内部に保持される導電部1_8とで構成する。導電部1_8は、電解質溶液を含浸させた状態で頭皮と接触されるフェールト1_7に接触する金属円盤1_8a、及び金属円盤1_8aを支持部1_6bを通ってその外部に接続するための導線1_8bを有する。
【選択図】図2

Description

本発明は、脳波測定用電極に関し、特にヘルメットに設けられて被験者の脳波を測定するために使用される電極に関するものである。

従来より知られている脳波測定用電極としては次のようなものが挙げられる。
(1)頭髪の存在によっても頭皮と電極との接触状態を安定させて高い精度の検査を行うため、頭髪を有する頭皮に接触配置され脳波信号を検出する脳波検出用電極装置であって、金属電極と、該金属電極の先端部表面に被覆配置される電解液を含んだ弾性部材を有するキャップとを備え、頭皮に接触するキャップ先端面の面積が、約19mm²以上314mm²以下である脳波検出用電極装置（特許文献1参照。）。
(2)検査ごとに清掃する手間を省き、衛生的に検査を行い、かつ使い勝手を向上するため、頭皮に接触配置され脳波信号を検出する脳波検出用電極装置であって、先端に電極を配置した棒状の電極装置本体と、該電極装置本体の先端に取り付けられ、電極を被覆するように密着配置される電解液を含んだ弾性部材を有するキャップをと備え、該キャップを電極装置本体に対して着脱可能に接続する接続手段が設けられている脳波検出用電極装置（特許文献2参照。）。
(3)生態信号検出装置が、先端部側が頭部の表面に当接して脳波を電気信号として検出する少なくとも一つの電極と、電極の取付用孔を有し頭部に装着されて電極の先端部側を頭部の表面に当接させるヘルメットと、頭部への電極の位置決めを個別に行うことが可能な電極位置決め手段としての、取付用孔内に形成された雌ねじ部、及び電極外側面に形成された雄ねじ部、を備えるように構成した生体信号検出装置（特許文献3参照。）。
特開2006-34429号公報特開2006-6666号公報特開2006-162号公報

上記の特許文献1〜3に開示された脳波測定用電極においては、電極がヘルメットに固定されているので、頭皮と電極とが接触する時の自由度が限定されており、痛みを伴わない安定した接触圧を保つことが困難であり、電極先端部に付ける柔軟な接触体に十分な量の電解質溶液を保持することが難しいため測定精度が低下してしまうという課題があった。

従って本発明は、頭皮との接触圧を最適に保つことができ、以って測定精度を向上させることができる脳波測定用電極を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明に係る脳波測定用電極は、ヘルメットを貫通して該ヘルメットに固定された第1の円筒部と、該第1の円筒部内をスライド可能な第2の円筒部と、該第1の円筒部内をスライドさせたときに該ヘルメットの内側から飛び出た該第2の円筒部の端部に遊合状態で嵌め込むことが可能な球部、及び該球部を支持する面を底面とした筒状の支持部を有するコネクター部と、該支持部の内部に保持される導電部であって、電解質溶液を含浸させた状態で頭皮と接触される接触体と接触する導体、及び該導体を該支持部を通ってその外部に接続するための導線を有するものと、を備えたことを特徴としている。

すなわち、本発明の脳波測定用電極では、ヘルメットを貫通して固定された第1の円筒部内を第2の円筒部がスライドできるようになっており、この第2の円筒部の一端にはコネクター部の球部が遊合状態で嵌め込まれて回動できるようになっている。従って、第2の円筒部が第1の円筒部内をスライドするときに、コネクター部も一緒に移動する。

従って、このような電極を装着したヘルメットを被験者が被ったとき、コネクター部の支持ケースの内側に保持される接触体は頭皮に対して痛みを伴うこと無く、最適な接触圧を保つことができ、且つコネクター部の球部が第2の円筒部に対して自由に回動できるので、被験者の頭皮に垂直に配置させることができ、以って接触電気抵抗をより低くすることが可能となる。

上記の第2の円筒部は、その端部にスリ割部と軸受部とを有し、該球部を該スリ割部を介して該軸受部に嵌め込むことでコネクター部の自在な回動を可能にしている。

本発明ではさらに、該第1の円筒部の上部の内周と該第2の円筒部の外周との間に設けられたワッシャーと、該第2の円筒部の上方から挿入され該ワッシャーを介して該第1の円筒部の上部の外周とネジ係合することにより該第1の円筒部に対して該第2の円筒部を位置決め固定させるストロークアジャスタと、をさらに備えることができる。

すなわち、この場合には、第1の円筒部と第2の円筒部との相対的な位置決めを、ストロークアジャスタがワッシャーを介して調整することが可能となる。

また、上記の第1の円筒部は、フランジ部と、該ヘルメットと係合し該フランジ部との間で該ヘルメットを固定するネジ部とを有することができる。

これにより、第1の円筒部をフランジ部とネジ部でヘルメットに固定することが可能となる。

また、上記の第1の円筒部は、該第2の円筒部の、該ヘルメットの内側から離れる方向におけるスライドを停止させるストッパーを内側に有することができる。

これにより、第1の円筒部から第2の円筒部が抜けてしまわないようにすることができる。

さらに、上記の第2の円筒部も、該ヘルメットの内側へ近づく方向における該第1の円筒部の他方の端部でのスライドを停止させるエンドストッパーを有することができる。

また、上記のヘルメットは、その内側に、該導線に電気的に接続されるフレキシブル基板を貼り付け、該フレキシブル基板のコネクターを介して外部と接続することもできる。

本発明による脳波測定用電極によれば、以下の効果が得られる。
(1)単一のモデルであらゆる頭部形状及び大きさに適応することができる。
(2)頭皮に対して電極を垂直に設定でき、且つその接触圧を、痛みを伴わずに所望の値に保つことが可能となる。
(3)短時間で多電極を指定の頭皮位置に接触させることが可能となる。
(4)接触体（フェールト）が溶液が析出して可動部を動かさなくするというようなことがなくなる。
(5)頭皮及び毛髪を汚染させないで脳波測定が可能となる。
(6)電極先端部に設ける接触体に電解質溶液を含ませることで頭皮との接触抵抗を例えば10KΩ以下に保つことが可能となる。
(7)接触体は着脱が短時間でできるので、感染予防の検知から一回の測定で使い捨てにすることができ、且つ安価に済む。

以下、本発明に係る脳波測定用電極の実施例を、図面を参照して説明する。

図1は、本発明に係る脳波測定用電極の斜視図であり、この脳波測定用電極1は、外観上、導線1_1と、エンドストッパー1_2と、ストロークシャフト1_3と、ストロークアジャスタ1_4と、フランジ部1_5aを有する支持ケース1_5と、コネクター部1_6とで構成されており、コネクター部1_6の先端には脳波測定用の電解質溶液を含浸させたフェールト1_7が交換可能に装着される。なお、導線1_1は、コネクター部1_6の内部から、U字孔1_6dを介して引き出されている。

図1に示した脳波測定用電極1をヘルメット2に装着したときの断面図が図2に示されている。

すなわち、ヘルメット2には、上記の電極1を取り付けるための貫通孔（図5に示す電極孔2_2）が設けられており、この貫通孔の内側に設けたネジ部2_1に対して第1の円筒部である支持ケース1_5の下端に設けたネジ部1_5bをネジ係合することにより、支持ケース1_5は、そのフランジ部1_5aがヘルメット2に締め付けられて行き、以ってヘルメット2に固定される。

支持ケース1_5の内部には第2の円筒部であるストロークシャフト1_3がスライド可能に挿入されている。ストロークシャフト1_3は、シャフト部1_3aと1_3bとで構成され、シャフト部1_3aにはネジ孔1_3cが設けられており、このネジ孔1_3cの内側に設けたネジ部1_3dと、T字型のエンドストッパー1_2に設けたネジ部1_2aとが係合している。また、シャフト部1_3aと1_3bの直径が異なることにより、ストロークシャフト1_3は肩部1_3eを有し、この肩部1_3eがストッパー1_5dに当接することにより上方向への移動を制限している。ストロークシャフト1_3のシャフト部1_3bの下方部にはスリ割部1_3fが設けられており、且つスリ割部1_3fの下方部にはユニバーサル軸受部1_3gが設けられている。

また、支持ケース1_5に対してストロークシャフト1_3を位置決め固定するため、ストロークアジャスタ1_4が設けられている。これは、その内周に設けたネジ部1_4aが、支持ケース1_5の上端部外周に設けたネジ部1_5cとネジ係合し、且つこのストロークアジャスタ1_4を締め付ける方向（下方）に回すことにより、このストロークアジャスタ1_4と支持ケース1_5とそのストッパー1_5dとストロークシャフト1_3との間の空間に三段重ねで置いたワッシャー1_4b、1_4c、1_4dが偏平し、以ってこれらのワッシャー1_4b、1_4c、1_4dが支持ケース1_5とストロークシャフト1_3の両方に当たってストロークシャフト1_3を締め付け固定する。このストロークアジャスタ1_4上部にはエンドストッパー1_2が当接してストロークシャフト1_3の下方（頭皮方向）への移動を制限している。

コネクター部1_6は、ユニバーサル球部1_6aと、このユニバーサル球部1_6aを支持する面を底面とした筒状の支持部1_6bとで構成され、ユニバーサル球部1_6aは、ストロークシャフト1_3のシャフト1_3bのスリ割部1_3fの下部から挿入してユニバーサル軸受部1_3gに嵌め込まれて自在に回動可能になっている。なお、コネクター部1_6の支持部1_6bの内周にはネジ部1_6cが設けてある。

また、コネクター部1_6の内部においては、導電部1_8が、コネクター部1_6のネジ部1_6cとネジ係合するホルダー1_9によって保持されている。この導電部1_8は、金属円盤1_8aと、この金属円盤1_8aに電気的に接続されて、コネクター部1_6のU字孔1_6d（図１参照。）から引き出される導線1_8bとを含むように成形されている。導線1_8bは導線被覆1_8cで被覆されている。

図3には、図1及び図2に示した電極1の分解図が概略的に示されており、組立手順としては、まず、コネクター部1_6の支持部1_6b内に導電部1_8を挿入した状態でホルダー1_9をネジ込むことにより導電部1_8を固定支持し、このときにU字孔1_6dから導線1_8bを引き出す。このとき、フェールト1_7を支持部1_6bの下方から金属円盤1_8aに接触するように装着する（或いは最後に装着してもよい）。

次にコネクター部1_6のユニバーサル球部1_6aをストロークシャフト1_3のシャフト部1_3bのスリ割部1_3fから挿入してユニバーサル軸受部1_3gに嵌め込む。

このとき、又はこの前に、ネジ部1_5bをヘルメット2のネジ部2_1と係合させてフランジ部1_5aをヘルメット2に着座させる。

この状態で、ストロークシャフト1_3をヘルメット2の内側から支持部1_5の内側を通し、ワッシャー1_4b〜1_4dを嵌めてからストロークアジャスタ1_4をネジ部1_5c及び1_4aで係合させて締め付けて位置決めする。

最後に、エンドストッパー1_2のネジ部1_2aをシャフト1_3aのネジ部1_3dに係合する。

このようにして、図4に示す如く、ヘルメット2の表面に所望数の電極1を設置することができる。

図5には、ヘルメット2を内側から見た状態が示されており、フレキシブル基板3が、ヘルメット2の裏側に貼り付けられており、電極孔2_2から突き出ているコネクター部1_6からの導線1_8b（共に図示せず。）をフレキシブル基板3にハンダ付けすることにより、脳波信号をコネクター4から取り出すことができる。

図4には、電極1からの脳波の測定状態が示されており、図示のように、本実施例ではヘルメット2に例えば21個の電極1を設置し、各導線1_8bをコネクター4に接続すると共に、グランド側の電極5を被験者の耳に装着することにより、コネクター4からの脳波信号6をアンプ及び測定器（図示せず）に送るようにしている。

なお、電極1を頭皮に装着する場合の手順としては、ストロークシャフト1_3を、エンドストッパー1_2により引っ張り上げストロークシャフト1_3の肩部1_3eが支持ケース1_5のストッパー1_5dにぶつかった状態（最も上方に引っ張り上げた状態）に設定する。

この状態でヘルメット2を被験者の頭部に被せ、ストロークシャフト1_3を、徐々にフェールト1_7が頭皮に接触し、さらに被験者が頭皮に痛みを感じない範囲まで下げて行き、ストロークアジャスタ1_4でストロークシャフト1_3を支持ケース1_5に位置決めする。このときの位置決めは仮留めにしておく。

このようにして、全ての電極1を仮留めした後、各電極1の脳波信号6の波形をアンプを通して測定器で観測し、波形が悪い電極は更に波形が良くなるまでストロークシャフト1_3を下げて位置固定する。これにより、各電極1において最も好ましい接触圧が被験者の頭部に与えられることとなる。

なお、上記の実施例では、接触体としてフェールトを使用したが、電解質溶液を含浸し、且つ保水性を有するものであればどのようなものでも構わない。

なお、本発明は、上記実施例によって限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載に基づき、当業者によって種々の変更が可能なことは明らかである。

本発明に係る脳波測定用電極の斜視図である。本発明に係る脳波測定用電極をヘルメットに装着したときの断面図である。本発明に係る脳波測定用電極の分解図である。本発明に係る脳波測定用電極を複数個ヘルメットに装着して脳波測定を行う状態を示した図である。本発明に係る脳波測定用電極を装着するヘルメットを内側から見た平面図である。

符号の説明

1 脳波測定用電極
1_2 エンドストッパー
1_2a,1_3d,1_4a,1_5b,1_5c,1_6c,1_7d,1_9a,2_1 ネジ部
1_3 ストロークシャフト
1_3a,1_3b シャフト部
1_3e 肩部
1_3f スリ割部
1_3g ユニバーサル軸受部
1_4 ストロークアジャスタ
1_4b,1_4c,1_4d ワッシャー
1_5 支持ケース
1_5a フランジ部
1_5d ストッパー
1_6 コネクター部
1_6a ユニバーサル球部
1_6b 支持部
1_7 フェールト
1_8 導電部
1_8a 金属円盤
1_8b 導線
1_9 ホルダー
2 ヘルメット
2_2 電極孔
3 フレキシブル基板
4 コネクター
5 電極
6 脳波信号
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

Claims

ヘルメットを貫通して該ヘルメットに固定された第1の円筒部と、
該第1の円筒部内をスライド可能な第2の円筒部と、
該第1の円筒部内をスライドさせたときに該ヘルメットの内側から飛び出た該第2の円筒部の端部に遊合状態で嵌め込むことが可能な球部、及び該球部を支持する面を底面とした筒状の支持部を有するコネクター部と、
該支持部の内部に保持される導電部であって、電解質溶液を含浸させた状態で頭皮と接触される接触体と接触する導体、及び該導体を該支持部を通ってその外部に接続するための導線を有するものと、
を備えたことを特徴とする脳波測定用電極。
請求項１において、
該第2の円筒部が、該端部に、スリ割部と、該スリ割部を介して該球部を受け入れるための軸受部とを有することを特徴とした脳波測定用電極。
請求項１又は２において、
該第1の円筒部の上部の内周と該第2の円筒部の外周との間に設けられたワッシャーと、該第2の円筒部の上方から挿入され該ワッシャーを介して該第1の円筒部の上部の外周とネジ係合することにより該第1の円筒部に対して該第2の円筒部を位置決め固定させるストロークアジャスタと、をさらに備えたことを特徴とする脳波測定用電極。
請求項１から３のいずれか１つにおいて、
該第1の円筒部が、フランジ部と、該ヘルメットと係合し該フランジ部との間で該ヘルメットを固定するネジ部とを有することを特徴とした脳波測定用電極。
請求項１から４のいずれか１つにおいて、
該第1の円筒部が、該第2の円筒部の、該ヘルメットから離れる方向におけるスライドを停止させるストッパーを内側に有していることを特徴とした脳波測定用電極。
請求項１から５のいずれか１つにおいて、
該第2の円筒部が、該ヘルメットへ近づく方向における該第1の円筒部の他方の端部でのスライドを停止させるエンドストッパーを有していることを特徴とした脳波測定用電極。
請求項１から６のいずれか１つにおいて、
該ヘルメットの内側に、該導線に電気的に接続されるフレキシブル基板を貼り付け、該フレキシブル基板のコネクターを介して外部と接続するようにしたことを特徴とした脳波測定用電極。