JP2011156215A - Electrode for biological signal and biological information measuring system - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrode for a biological signal which combines the high conductivity with the easiness of manufacturing, and to provide a biological information measuring system using the electrode. <P>SOLUTION: Each of the electrodes 3 and 5 for biological signals contains plastic, a metallic piece, and a carbon fiber. Stainless steel chip is suitable as the metallic piece, and three-dimensional curled fiber made of coal is suitable as the carbon fiber. The biological information measuring system 1 includes: the electrodes 3 and 5 for biological signals; and measuring means 9 for measuring biological information, based on the biological signals acquired by the electrodes 3 and 5 for biological signals. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、生体信号用電極及び生体情報測定システムに関する。   The present invention relates to a biological signal electrode and a biological information measurement system.

年間18175人の単独交通事故死亡者の15%が運転中の心臓発作によるものとの報告がある(US2003、出典:Bureau of Transportation Statistics)。また、日本でも検視した交通事故死者の12.3%(16人/130人)が虚血性心疾患による「運転中の突然死」との報告がある (出典:獨協大学医学部)。   It is reported that 15% of 18175 single traffic fatalities per year are caused by a heart attack while driving (US2003, Source: Bureau of Transportation Statistics). In Japan, 12.3% (16/130) of fatalities in traffic accidents examined were reported as “sudden death while driving” due to ischemic heart disease (Source: Dokkyo University School of Medicine).

日本では、運転免許保有者の平均年齢が60歳を越えるといった高齢化社会において、上記のように、「運転中の突然死」が交通事故死のかなりの部分を占めるようになってきた現状、さらには今後益々高齢者の運転が増えてその比率が増すと予測されることを考えると、運転中における乗員(運転者を含む)の体調モニタリングは、乗員を助けるだけでなく、加害事故を防止する観点からも極めて重要となってきている。特に、突然死の7割程度を占めるといわれる心血管系の異常の検知は緊急の課題である。   In Japan, in the aging society where the average age of driver's license exceeds 60 years old, as mentioned above, “sudden death while driving” has become a significant part of traffic accident death, Furthermore, considering that it is expected that the number of elderly driving will increase and the ratio will increase in the future, physical condition monitoring of passengers (including drivers) while driving will not only help passengers but also prevent harm accidents. It has become extremely important from the viewpoint of In particular, detection of abnormalities in the cardiovascular system, which is said to account for about 70% of sudden death, is an urgent task.

そのためには、走行中における乗員の生体信号を計測し、体調(健康状態)をモニタリングすることが必要であるが、モニタリング用の一般的な医療機器は、基本的には病院あるいは家庭で、安静状態において測定することを前提に作られているため、車両で使用するには適さない。例えば、一般的な医療機器で使われている粘着電極やゲル電極を乗員へ装着することは、運転への影響、又は快適性の面で好ましくない。   For this purpose, it is necessary to measure the occupant's biological signals while driving and to monitor the physical condition (health condition). However, general medical devices for monitoring are basically resting in hospitals or homes. Since it is made on the premise of measuring in a state, it is not suitable for use in a vehicle. For example, it is not preferable to attach an adhesive electrode or a gel electrode used in a general medical device to an occupant in terms of influence on driving or comfort.

そこで、乗員に意識させることなく、心電等の生体信号を計測する車載システムが種々提案されている(特許文献1参照)。この車載システムは、ステアリング等、乗員が接触する位置に電極を設ける。その電極としては、金属電極、金属メッキ電極、導電布電極がある。   Therefore, various in-vehicle systems that measure biological signals such as electrocardiograms without causing the occupant to be aware have been proposed (see Patent Document 1). In this in-vehicle system, an electrode is provided at a position such as a steering wheel where an occupant contacts. Examples of the electrode include a metal electrode, a metal plating electrode, and a conductive cloth electrode.

特開平6−22914号公報JP-A-6-22914

金属電極や金属メッキ電極は、気温が低い時又は高い時に乗員が電極に触れた瞬間の温度に関する感覚(温熱感)の点で問題がある。さらに、金属アレルギーの問題から、乗員が常時接触する場所には使えない。また、導電性布電極は、耐久性の点で問題がある。   The metal electrode and the metal plating electrode have a problem in terms of the feeling (thermal feeling) related to the temperature at the moment when the occupant touches the electrode when the temperature is low or high. Furthermore, it cannot be used in places where passengers are in constant contact due to metal allergy problems. In addition, the conductive cloth electrode has a problem in terms of durability.

そこで、金属片等を混入することで導電性を付与したプラスチックを電極として用いることが考えられる。プラスチック自体には、温熱感、金属アレルギーの問題はないからである。   Therefore, it is conceivable to use a plastic imparted with conductivity by mixing a metal piece or the like as the electrode. This is because the plastic itself has no problems of thermal sensation and metal allergy.

しかしながら、電極として使用するに足る導電性と、製造の容易さとを両立できる導電性プラスチック電極を得ることは困難であった。例えば、プラスチックへの金属片の混入率を上げることで、電極として使用するに足るレベルまで導電性を高めると、材料の流動性が極端に悪くなり、射出成型等の方法で電極を製造しにくくなってしまう。また、触感、温熱感が金属電極に近づき、悪化してしまう。逆に、金属片の混入率を、材料の流動性が悪くならない程度に抑えれば、電極として使用するには、導電性が不足してしまう。   However, it has been difficult to obtain a conductive plastic electrode that can achieve both conductivity sufficient for use as an electrode and ease of manufacture. For example, if the conductivity is increased to a level sufficient for use as an electrode by increasing the mixing ratio of metal pieces into plastic, the fluidity of the material becomes extremely poor, and it is difficult to manufacture the electrode by a method such as injection molding. turn into. In addition, the tactile sensation and thermal sensation approach the metal electrode and deteriorate. On the other hand, if the mixing rate of the metal pieces is suppressed to such an extent that the fluidity of the material does not deteriorate, the conductivity becomes insufficient for use as an electrode.

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、導電性の高さと、製造の容易さとを両立できる生体信号用電極、及びそれを用いた生体情報測定システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide a biological signal electrode that can achieve both high conductivity and ease of manufacture, and a biological information measurement system using the same.

本発明の生体信号用電極は、プラスチックと、金属片と、カーボン繊維とを含む。本発明の生体信号用電極は、電極として使用するに足る導電性と、製造の容易さとを両立できる。また、本発明の生体信号用電極は、触れたときにべとつくようなことがなく触感において優れる。さらに、本発明の生体信号用電極は、温熱感に優れる。   The biosignal electrode of the present invention includes plastic, a metal piece, and carbon fiber. The biosignal electrode of the present invention can achieve both conductivity sufficient for use as an electrode and ease of manufacture. Moreover, the biosignal electrode of the present invention is excellent in tactile sensation without being sticky when touched. Furthermore, the biosignal electrode of the present invention is excellent in thermal sensation.

前記プラスチックとしては、例えば、ポリウレタン、塩化ビニル、ポリプロピレン等が挙げられる。また、それらのうちの2種以上の混合物であってもよい。
前記金属片は特に限定されないが、例えば、ステンレスチップ等が挙げられる。ステンレスチップとしては、例えば、SUSTEC(製品名)が挙げられる。金属片の大きさは10〜100μmの範囲が好ましい。金属片の形状としては、例えば、粒状、箔状等が挙げられるが、箔状が好ましい。特に、一方向に細長い箔状が好ましい。上記SUSTEC(製品名)は、一方向に細長い箔状である。
Examples of the plastic include polyurethane, vinyl chloride, and polypropylene. Moreover, the mixture of 2 or more types of them may be sufficient.
Although the said metal piece is not specifically limited, For example, a stainless steel chip | tip etc. are mentioned. An example of the stainless steel chip is SUSECEC (product name). The size of the metal piece is preferably in the range of 10 to 100 μm. Examples of the shape of the metal piece include a granular shape and a foil shape, but a foil shape is preferable. In particular, a foil shape elongated in one direction is preferable. The SUSECEC (product name) has a foil shape elongated in one direction.

前記カーボン繊維としては、例えば、石炭から製造した3次元カール形状繊維が好ましい。この3次元カール形状繊維としては、ドナカーボン(製品名)が挙げられる。
生体信号用電極の表面には、メッシュ加工、ブラスト加工、ローレット加工、又はディンプル加工が施されていることが好ましい。こうすることにより、被験者の皮膚との接触抵抗が低下し、電気的な性能(導電性、S/N等)が一層向上する。
As the carbon fiber, for example, a three-dimensional curled fiber manufactured from coal is preferable. An example of this three-dimensional curled fiber is Donna Carbon (product name).
The surface of the biosignal electrode is preferably subjected to mesh processing, blast processing, knurling processing, or dimple processing. By doing so, the contact resistance with the skin of the subject is reduced, and the electrical performance (conductivity, S / N, etc.) is further improved.

本発明の生体信号用電極の組成比としては、生体信号用電極100重量部に対し、金属片の含有量が25〜50重量部であり、カーボン繊維の含有量が2〜10重量部であることが好ましい。この範囲内であることにより、電極として使用するに足る導電性と、製造の容易さとを高いレベルで両立できる。   The composition ratio of the biosignal electrode of the present invention is that the metal piece content is 25 to 50 parts by weight and the carbon fiber content is 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the biosignal electrode. It is preferable. By being within this range, it is possible to achieve both high conductivity sufficient for use as an electrode and ease of manufacture at a high level.

本発明の生体信号用電極における表面上の10mm離れた2点間の抵抗値は、200kΩ以下であることが好ましい。こうすることにより、電極としての性能が高くなる。
本発明の生体信号用電極は、プラスチック、金属片、及びカーボン繊維の他にも、各種添加剤を適宜含有することができる。
The resistance value between two points 10 mm apart on the surface of the biosignal electrode of the present invention is preferably 200 kΩ or less. By doing so, the performance as an electrode is enhanced.
The biosignal electrode of the present invention can appropriately contain various additives in addition to plastics, metal pieces, and carbon fibers.

本発明の生体情報測定システムは、上述した生体信号用電極と、その生体信号用電極により取得した生体信号に基づき、生体情報を測定する測定手段とを備える。本発明における生体信号用電極は、十分に導電性が高く、また、製造が容易である。そのことにより、本発明の生体情報測定システムの性能は高く、且つ製造が容易である。   The living body information measuring system of the present invention includes the living body signal electrode described above and measuring means for measuring living body information based on the living body signal acquired by the living body signal electrode. The biosignal electrode in the present invention has sufficiently high conductivity and is easy to manufacture. As a result, the biological information measuring system of the present invention has high performance and is easy to manufacture.

本発明の生体情報測定システムとしては、例えば、車両に搭載され、生体信号用電極は、車両のステアリング、シート、シートベルト、ヘッドレスト、変速ノブ、取手、及び操作スイッチから成る群から選ばれる1種以上に設けられているものが挙げられる。本発明の生体情報測定システムは、生体信号用電極により取得した生体信号に基づき、各種生体情報(例えば心電)を計測することができる。   The biological information measuring system of the present invention is mounted on a vehicle, for example, and the biological signal electrode is one type selected from the group consisting of a vehicle steering, a seat, a seat belt, a headrest, a shift knob, a handle, and an operation switch. The thing provided above is mentioned. The living body information measuring system of the present invention can measure various kinds of living body information (for example, electrocardiogram) based on the living body signal acquired by the living body signal electrode.

生体情報測定システム1の構成を表すブロック図である。1 is a block diagram illustrating a configuration of a biological information measurement system 1. FIG. 抵抗値の計測法を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the measuring method of resistance value. 心電の計測法を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the measuring method of an electrocardiogram. 実施例及び比較例における抵抗値及びS/Nの計測結果を表すグラフである。It is a graph showing the measured value of resistance value and S / N in an Example and a comparative example. 実施例W3における心電の計測結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the electrocardiogram in Example W3. 実施例W4における心電の計測結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the electrocardiogram in Example W4. 比較例R3における心電の計測結果を表すグラフである。It is a graph showing the measurement result of the electrocardiogram in Comparative Example R3. 生体信号用電極の配置場所を表す説明図である。It is explanatory drawing showing the arrangement | positioning location of the electrode for biological signals. ステアリング101における生体信号用電極の配置を表す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing the arrangement of biological signal electrodes in a steering wheel.

本発明の実施形態を説明する。
1.生体情報測定システム1の構成及び作用
生体情報測定システム1の構成を図1に基づいて説明する。図1は、生体情報測定システム1の構成を表すブロック図である。
An embodiment of the present invention will be described.
1. Configuration and Action of Biological Information Measurement System 1 The configuration of the biological information measurement system 1 will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the biological information measurement system 1.

生体情報測定システム1は、車両に搭載される車載システムであって、右側電極部(生体信号用電極)3、左側電極部(生体信号用電極)5、差動アンプ7、及び演算回路(測定手段)9から構成される。   The biological information measurement system 1 is an in-vehicle system mounted on a vehicle, and includes a right electrode part (biological signal electrode) 3, a left electrode part (biological signal electrode) 5, a differential amplifier 7, and an arithmetic circuit (measurement). Means) 9.

上記右側電極部3は、車両のステアリング101のうち、右手で握る部分に取り付けられている。右側電極部3は、第1電極3Aと第2電極3Bとから構成される。第1電極3Aは、ステアリング101の正面側に位置し、第2電極3Bはステアリング101の外周側に位置する。   The right electrode portion 3 is attached to a portion of the vehicle steering 101 that is gripped with the right hand. The right electrode part 3 includes a first electrode 3A and a second electrode 3B. The first electrode 3 </ b> A is located on the front side of the steering 101, and the second electrode 3 </ b> B is located on the outer peripheral side of the steering 101.

上記左側電極部5は、ステアリング101のうち、左手で握る部分に取り付けられている。左側電極部5は、第1電極5Aと第2電極5Bとから構成される。第1電極5Aは、ステアリング101の正面側に位置し、第2電極5Bはステアリング101の外周側に位置する。   The left electrode portion 5 is attached to a portion of the steering 101 that is gripped with the left hand. The left electrode part 5 includes a first electrode 5A and a second electrode 5B. The first electrode 5A is located on the front side of the steering 101, and the second electrode 5B is located on the outer peripheral side of the steering 101.

上記差動アンプ7のマイナス側端子11に、右側電極部3の第1電極3Aが接続し、プラス側端子13に、左側電極部5の第1電極5Aが接続している。また、差動アンプ7のグランド電極(中間電極)Gに、右側電極部3の第2電極3Bと、左側電極部5の第2電極5Bとがそれぞれ接続している。   The first electrode 3A of the right electrode portion 3 is connected to the minus side terminal 11 of the differential amplifier 7, and the first electrode 5A of the left electrode portion 5 is connected to the plus side terminal 13. Further, the second electrode 3B of the right electrode part 3 and the second electrode 5B of the left electrode part 5 are connected to the ground electrode (intermediate electrode) G of the differential amplifier 7, respectively.

上記演算回路9は、差動アンプ7の出力端子15と接続している。演算回路9は、差動アンプ7から出力された信号をA/D変換するA/D変換機17と、後述する計測処理を実行するためのCPU19とを備えている。また、演算回路9は、表示、警報、車両制御の信号を出力することができる。   The arithmetic circuit 9 is connected to the output terminal 15 of the differential amplifier 7. The arithmetic circuit 9 includes an A / D converter 17 that performs A / D conversion on the signal output from the differential amplifier 7 and a CPU 19 that executes a measurement process described later. The arithmetic circuit 9 can output display, alarm, and vehicle control signals.

生体情報測定システム1による生体情報の測定は以下のように行う。右側電極部3、及び左側電極部5は、運転者の心電波形を取得する。取得された心電波形は、差動アンプ7で増幅され、演算回路9に送られる。演算回路9は、心電波形をA/D変換器17によりA/D変換した後、CPU19にて演算処理して表示器(図示略)に送る。その表示機は心電波形を表示する。また、演算回路9は、心電波形から心電のピーク間隔を算出し、そのピーク間隔を基準値と対比して心電波形が異常であるか否かを判断する。ピーク間隔が異常であると判断した場合は、警告信号を出力する。車両のナビ画面、メータ、CAN等(いずれも図示略)は、その警告信号に応じて警告表示(警報)を行い、運転者に注意を喚起する。また、車両の車両制御部(図示略)は、その警告信号に応じて、車両の制御(例えば速度を低下させる等)を行う。さらに、演算回路9は、心電波形が異常であると判断した場合は、通信手段(図示略)により、外部の機関(例えばヘルプネット)へ連絡する。   Measurement of biological information by the biological information measuring system 1 is performed as follows. The right electrode unit 3 and the left electrode unit 5 acquire the driver's electrocardiographic waveform. The acquired electrocardiogram waveform is amplified by the differential amplifier 7 and sent to the arithmetic circuit 9. The arithmetic circuit 9 performs A / D conversion on the electrocardiographic waveform by the A / D converter 17, performs arithmetic processing by the CPU 19, and sends it to a display (not shown). The display device displays an electrocardiogram waveform. The arithmetic circuit 9 calculates the ECG peak interval from the ECG waveform, and compares the peak interval with a reference value to determine whether the ECG waveform is abnormal. If it is determined that the peak interval is abnormal, a warning signal is output. The vehicle navigation screen, meter, CAN, etc. (all not shown) display warnings (alarms) in response to the warning signals to alert the driver. A vehicle control unit (not shown) of the vehicle controls the vehicle (for example, reduces the speed) according to the warning signal. Further, when the arithmetic circuit 9 determines that the electrocardiographic waveform is abnormal, the arithmetic circuit 9 communicates with an external engine (for example, a help net) by communication means (not shown).

2.右側電極部3、左側電極部5の製造方法
右側電極部3、及び左側電極部5を、以下のようにして製造した。すなわち、プラスチック(ポリウレタン)、ステンレスチップ(微小片チップ)、及びカーボン繊維(微小断片繊維素材)をミキサーにて混ぜ合わせ、射出成型機の型に流し込み、射出成型の方法により製造した。
2. Manufacturing method of the right electrode part 3 and the left electrode part 5 The right electrode part 3 and the left electrode part 5 were manufactured as follows. That is, plastic (polyurethane), stainless steel chips (micro-chip chips), and carbon fibers (micro-fragment fiber materials) were mixed with a mixer, poured into a mold of an injection molding machine, and manufactured by an injection molding method.

表1に、実施例W1〜W4におけるプラスチック、ステンレスチップ、及びカーボン繊維の配合比を示す。右側電極部3、及び左側電極部5は、この実施例W1〜W4のそれぞれの条件で製造した。表1におけるステンレスチップは、SUSTEC(製品名)である。また、表1におけるカーボン繊維は、ドナカーボン(製品名)である。   Table 1 shows the compounding ratio of plastic, stainless steel chip, and carbon fiber in Examples W1 to W4. The right electrode portion 3 and the left electrode portion 5 were manufactured under the conditions of Examples W1 to W4. The stainless steel chip in Table 1 is SUSECEC (product name). Moreover, the carbon fiber in Table 1 is Donna carbon (product name).

また、実施例W2、W3では、電極の表面にブラスト加工を施した。また、実施例W4では、電極の表面にメッシュ加工を施した。 In Examples W2 and W3, the surface of the electrode was blasted. In Example W4, mesh processing was performed on the surface of the electrode.

3.電極の抵抗値及びS/Nの計測
右側電極部3、左側電極部5の性能を評価するために、実施例W1〜W4のそれぞれと同様の方法で製造され、同様の形状を有する評価用電極を用意した。この評価用電極について、抵抗値と、心電(ECG)とを計測した。また、比較例として、上記表1の比較例R1〜R4の配合比で製造され、同様の形状を有する評価用電極を製造し、この評価用電極についても、同様に計測を行った。
3. Measurement of electrode resistance value and S / N In order to evaluate the performance of the right electrode part 3 and the left electrode part 5, the evaluation electrode manufactured in the same manner as each of Examples W1 to W4 and having the same shape Prepared. For this evaluation electrode, the resistance value and the electrocardiogram (ECG) were measured. In addition, as a comparative example, an evaluation electrode having the same shape as that of the comparative examples R1 to R4 in Table 1 described above was manufactured, and this evaluation electrode was similarly measured.

抵抗値の計測方法は次のとおりである。図2に示すように、評価用電極21の表面に、2本の金属円柱103、105をそれぞれ押し当てる。金属円柱103、105の直径はそれぞれ2mmであり、それらの間隔は10mmである。評価用電極21はステアリング101の表面形状に合わせて加工され、その表面は曲面であるから、評価用電極21と金属円柱103、105との接触は、それぞれ、点接触となる。この状態で、金属円柱103、105間の抵抗値を計測する。   The resistance value is measured as follows. As shown in FIG. 2, the two metal cylinders 103 and 105 are pressed against the surface of the evaluation electrode 21, respectively. The diameters of the metal cylinders 103 and 105 are 2 mm, respectively, and the distance between them is 10 mm. Since the evaluation electrode 21 is processed in accordance with the surface shape of the steering 101 and the surface thereof is a curved surface, the contact between the evaluation electrode 21 and the metal cylinders 103 and 105 is a point contact. In this state, the resistance value between the metal cylinders 103 and 105 is measured.

また、心電(ECG)の計測方法は次のとおりである。同条件で製造された評価用電極を3個用意する。心電の計測対象者(全実験を通して同一人物)は、右手で2個の評価用電極を持ち、左手で1個の評価用電極を持つ。図3に示すように、右手で持っている2個の評価用電極のうちの一方の信号を生体信号用増幅器107のマイナス端子に入力し、他方の信号を中間端子に入力する。また、左手で持っている評価用電極の信号を生体信号用増幅器107のプラス端子に入力する。このとき、生体信号用増幅器107には、計測対象者の心電波形が入力される。生体信号用増幅器107は、心電波形を1000倍に増幅する。そして、その増幅された心電波形をA/D変換し、PCに記録する。このとき、0.5〜30Hzのバンドパスフィルターを掛ける。そして、得られた心電波形のS/Nを計測する。   In addition, an electrocardiogram (ECG) measurement method is as follows. Three evaluation electrodes manufactured under the same conditions are prepared. An electrocardiogram measurement subject (the same person throughout the entire experiment) has two evaluation electrodes with the right hand and one evaluation electrode with the left hand. As shown in FIG. 3, one of the two evaluation electrodes held by the right hand is input to the minus terminal of the biological signal amplifier 107, and the other signal is input to the intermediate terminal. Further, the signal of the evaluation electrode held by the left hand is input to the plus terminal of the biological signal amplifier 107. At this time, the electrocardiographic waveform of the measurement subject is input to the biological signal amplifier 107. The biological signal amplifier 107 amplifies the electrocardiographic waveform 1000 times. Then, the amplified electrocardiogram waveform is A / D converted and recorded on the PC. At this time, a band pass filter of 0.5 to 30 Hz is applied. Then, the S / N of the obtained electrocardiogram waveform is measured.

実施例W1〜W4及び比較例R1〜R3に対応する評価用電極についての、抵抗値の計測結果、及び心電のS/Nの計測結果を図4に示す。また、図4には、クロムメッキ電極の計測結果も併せて示す。実施例W1〜W4に対応する評価用電極は、いずれも、抵抗値が低く(導電性が高く)、心電波形におけるS/Nが高かった。図5に、実施例W3に対応する評価用電極での心電波形を示す。この図5から、ノイズ(N)がシグナル(S)に比べて十分小さいことが分かる。また、図6に、実施例W4に対応する評価用電極での心電波形を示す。図6には、医療用ウエット電極を用いて計測した心電波形も併せて示す。この図6から、実施例W4に対応する評価用電極は、R波検出が難しい被験者(第一誘導においてR波が低くT波と高さが同じレベル)においても医療用ウエット電極に近い信号が得られることが分かる。   FIG. 4 shows the measurement result of the resistance value and the measurement result of the electrocardiogram S / N for the electrodes for evaluation corresponding to Examples W1 to W4 and Comparative Examples R1 to R3. FIG. 4 also shows the measurement result of the chromium plating electrode. The evaluation electrodes corresponding to Examples W1 to W4 all had low resistance values (high conductivity) and high S / N in the electrocardiographic waveform. FIG. 5 shows an electrocardiographic waveform at the evaluation electrode corresponding to Example W3. From FIG. 5, it can be seen that the noise (N) is sufficiently smaller than the signal (S). FIG. 6 shows an electrocardiographic waveform at the evaluation electrode corresponding to Example W4. FIG. 6 also shows an electrocardiographic waveform measured using a medical wet electrode. From FIG. 6, the evaluation electrode corresponding to Example W4 has a signal close to the medical wet electrode even in a subject who is difficult to detect the R wave (the R wave is low in the first induction and the same level as the T wave). You can see that

それに対し、図4に示すように、比較例R2、R3に対応する評価用電極は、いずれも、抵抗値が高く、心電波形におけるS/Nが低かった。図7に、比較例R3に対応する評価用電極の心電波形を示す。図7から明らかなように、シグナル(S)に比べて、ノイズ(N)が非常に大きかった。   On the other hand, as shown in FIG. 4, the evaluation electrodes corresponding to Comparative Examples R2 and R3 both had high resistance values and low S / N in the electrocardiographic waveform. FIG. 7 shows an electrocardiographic waveform of the evaluation electrode corresponding to Comparative Example R3. As is clear from FIG. 7, the noise (N) was very large compared to the signal (S).

また、比較例R4に対応する評価用電極の抵抗値は、10MΩであり、非常に高かった。なお、比較例R4のように、ステンレスチップを含まず、カーボン繊維のみを含む電極において、抵抗値を十分に下げるには、カーボン繊維の配合量を50重量%以上にする必要があり、その場合は、析出したカーボンが手や衣服に付着する等の問題が生じる。   The resistance value of the electrode for evaluation corresponding to Comparative Example R4 was 10 MΩ, which was very high. In addition, as in Comparative Example R4, in an electrode that does not include a stainless steel tip and includes only carbon fibers, in order to sufficiently reduce the resistance value, the amount of carbon fibers needs to be 50% by weight or more. Causes problems such as depositing carbon on hands and clothes.

4.電極の触感、温熱感及び製造容易性の評価
実施例W1〜W4及び比較例R1〜R4に対応する評価用電極について、触感、温熱感、及び射出成型の容易性を評価した。触感、温熱感の評価は、評価用電極の表面に手で触れたときの感覚により行った。
4). Evaluation of tactile sensation, thermal sensation, and ease of production of electrodes The evaluation electrodes corresponding to Examples W1 to W4 and Comparative Examples R1 to R4 were evaluated for tactile sensation, thermal sensation, and ease of injection molding. The tactile sensation and the thermal sensation were evaluated based on the feeling when the surface of the evaluation electrode was touched by hand.

実施例W1〜W4に対応する評価用電極は、触れたときにべたつくようなことがなく、触感が良好であった。また、実施例W1〜W4に対応する評価用電極は、ステンレスチップの含有量が比較的少ないので、温熱感が良好であった。さらに、製造時において、材料の流動性が高いので、射出成型の方法で容易に製造することができた。   The electrodes for evaluation corresponding to Examples W1 to W4 were not sticky when touched, and the tactile sensation was good. In addition, the evaluation electrodes corresponding to Examples W1 to W4 had a good thermal feeling because the content of the stainless steel tip was relatively small. Furthermore, since the fluidity of the material is high at the time of manufacture, it can be easily manufactured by an injection molding method.

それに対し、比較例R1に対応する評価用電極は、温熱感が金属に近く、不良であった。また、比較例R1に対応する評価用電極は、ステンレスチップの含有量が多いことにより、製造時における流動性が悪く、射出成型が非常に困難であった。上記表1に、各評価結果の概略を示す。また、表1には、従来のクロムメッキ電極の評価結果も併せて示す。   On the other hand, the evaluation electrode corresponding to Comparative Example R1 was defective because it had a thermal feeling close to that of a metal. Moreover, the electrode for evaluation corresponding to Comparative Example R1 has a poor fluidity at the time of production due to a large content of the stainless steel tip, and injection molding is very difficult. Table 1 shows an outline of each evaluation result. Table 1 also shows the evaluation results of the conventional chromium plating electrode.

尚、本発明は前記実施の形態になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、右側電極部3、左側電極部5の製造に用いるプラスチックが、塩化ビニル、又はポリプロピレンであっても略同様の効果を得ることができる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from this invention.
For example, substantially the same effect can be obtained even if the plastic used for manufacturing the right electrode portion 3 and the left electrode portion 5 is vinyl chloride or polypropylene.

また、右側電極部3、左側電極部5の表面に施される加工が、ローレット加工、又はディンプル加工であっても、略同様の効果を得ることができる。
また、生体信号用電極は、図8に示すように、車両のシート109において運転者と接触する位置109A、109B、109Cのうちのいずれか、又は全てに取り付けてもよい。また、生体用電極は、シートベルト111において運転者と接触する位置111Aに取り付けてもよい。さらに、生体用信号電極は、その他、車両において運転者が接触し得る部分(例えば、ヘッドレスト、変速ノブ、取手、又は操作スイッチ)に設けてもよい。
Moreover, even if the processing applied to the surfaces of the right electrode portion 3 and the left electrode portion 5 is knurling processing or dimple processing, substantially the same effect can be obtained.
Further, as shown in FIG. 8, the biosignal electrodes may be attached to any or all of the positions 109A, 109B, 109C in contact with the driver in the vehicle seat 109. In addition, the biomedical electrode may be attached to the position 111A of the seat belt 111 that contacts the driver. Furthermore, the biological signal electrode may be provided on a portion (for example, a headrest, a shift knob, a handle, or an operation switch) that the driver can contact in the vehicle.

また、上記右側電極部3は、図9に示すものであってもよい。なお、図9(a)はステアリング101の左側面図であり、図9(b)は、ステアリング101の正面図であり、図9(c)はステアリング101の右側面図である。   Further, the right electrode part 3 may be as shown in FIG. 9A is a left side view of the steering 101, FIG. 9B is a front view of the steering 101, and FIG. 9C is a right side view of the steering 101.

図9において、右側電極部3は、第1電極3A、第2電極3B、第3電極3C、及び第4電極3Dから構成されている。第1電極3A及び第3電極3Cは、ステアリング101の正面側に位置し、差動アンプ7のマイナス側端子11に接続する(図1参照)。また、第2電極3B及び第4電極3Dはステアリング101の外周側に位置し、差動アンプ7のグランド電極Gに接続する。第2電極3B及び第4電極3Dは不関電極である。   In FIG. 9, the right electrode part 3 is composed of a first electrode 3A, a second electrode 3B, a third electrode 3C, and a fourth electrode 3D. The first electrode 3A and the third electrode 3C are located on the front side of the steering 101 and are connected to the negative terminal 11 of the differential amplifier 7 (see FIG. 1). The second electrode 3 </ b> B and the fourth electrode 3 </ b> D are located on the outer peripheral side of the steering 101 and are connected to the ground electrode G of the differential amplifier 7. The second electrode 3B and the fourth electrode 3D are indifferent electrodes.

また、左側電極部5は、第1電極5A、第2電極5B、第3電極5C、及び第4電極5Dから構成されている。第1電極5A及び第3電極5Cは、ステアリング101の正面側に位置し、差動アンプ7のマイナス側端子11に接続する。また、第2電極5B及び第4電極5Dはステアリング101の外周側に位置し、差動アンプ7のグランド電極Gに接続する。第2電極5B及び第4電極5Dは不関電極である。   The left electrode portion 5 is composed of a first electrode 5A, a second electrode 5B, a third electrode 5C, and a fourth electrode 5D. The first electrode 5 </ b> A and the third electrode 5 </ b> C are located on the front side of the steering 101 and are connected to the negative terminal 11 of the differential amplifier 7. The second electrode 5B and the fourth electrode 5D are located on the outer peripheral side of the steering 101 and are connected to the ground electrode G of the differential amplifier 7. The second electrode 5B and the fourth electrode 5D are indifferent electrodes.

また、生体情報測定システム1は、車両以外の移動体(例えば、鉄道車両、航空機、船舶等)に搭載され、その移動体の運転者の生体情報を測定するものであってもよい。   In addition, the biological information measurement system 1 may be mounted on a moving body other than a vehicle (for example, a railway vehicle, an aircraft, a ship, etc.) and measure the biological information of the driver of the moving body.

1・・・生体情報測定システム、3・・・右側電極部、3A・・・第1電極、
3B・・・第2電極、
3C・・・第3電極、3D・・・第4電極、5・・・左側電極部、5A・・・第1電極、
5B・・・第2電極、5C・・・第3電極、5D・・・第4電極、7・・・差動アンプ、
9・・・演算回路、11・・・マイナス側端子、13・・・プラス側端子、
15・・・出力端子、
17・・・A/D変換機、19・・・CPU、21・・・評価用電極、
101・・・ステアリング、
103、105・・・金属円柱、107・・・生体信号用増幅器、109・・・シート、
111・・・シートベルト、G・・・グランド電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Biological information measurement system, 3 ... Right electrode part, 3A ... 1st electrode,
3B ... second electrode,
3C ... 3rd electrode, 3D ... 4th electrode, 5 ... Left electrode part, 5A ... 1st electrode,
5B ... 2nd electrode, 5C ... 3rd electrode, 5D ... 4th electrode, 7 ... Differential amplifier,
9 ... arithmetic circuit, 11 ... minus side terminal, 13 ... plus side terminal,
15 ... Output terminal,
17 ... A / D converter, 19 ... CPU, 21 ... Evaluation electrode,
101 ... steering,
103, 105 ... Metal cylinder, 107 ... Amplifier for biological signal, 109 ... Sheet,
111 ... seat belt, G ... ground electrode

Claims (8)

プラスチックと、金属片と、カーボン繊維とを含むことを特徴とする生体信号用電極。   An electrode for biosignal, comprising plastic, a metal piece, and carbon fiber. 前記プラスチックは、ポリウレタン、塩化ビニル、及びポリプロピレンから成る群から選ばれる1種以上であることを特徴とする請求項1記載の生体信号用電極。   2. The biosignal electrode according to claim 1, wherein the plastic is at least one selected from the group consisting of polyurethane, vinyl chloride, and polypropylene. 前記金属片は、ステンレスチップであることを特徴とする請求項1又は2に記載の生体信号用電極。   The biological signal electrode according to claim 1, wherein the metal piece is a stainless steel tip. 表面に、メッシュ加工、ブラスト加工、ローレット加工、又はディンプル加工が施されていることを特徴とする請求項1〜3の何れか1項に記載の生体信号用電極。   The biosignal electrode according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface is subjected to mesh processing, blast processing, knurling processing, or dimple processing. 前記生体信号用電極100重量部に対し、前記金属片の含有量が25〜50重量部であり、前記カーボン繊維の含有量が2〜10重量部であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の生体信号用電極。   The content of the metal piece is 25 to 50 parts by weight and the content of the carbon fiber is 2 to 10 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the biosignal electrode. The biological signal electrode according to any one of the above. 表面上の10mm離れた2点間の抵抗値が200kΩ以下であることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の生体信号用電極。   The electrode for biosignal according to any one of claims 1 to 5, wherein a resistance value between two points 10 mm apart on the surface is 200 kΩ or less. 請求項1〜6のいずれか1項に記載の生体信号用電極と、
前記生体信号用電極により取得した生体信号に基づき、生体情報を測定する測定手段と、
を備えた生体情報測定システム。
The biological signal electrode according to any one of claims 1 to 6,
Measurement means for measuring biological information based on the biological signal acquired by the biological signal electrode;
A biological information measurement system comprising:
車両に搭載され、
前記生体信号用電極は、前記車両のステアリング、シート、シートベルト、ヘッドレスト、変速ノブ、取手、及び操作スイッチから成る群から選ばれる1種以上に設けられることを特徴とする請求項7記載の生体情報測定システム。
Mounted on the vehicle,
8. The biological signal according to claim 7, wherein the biological signal electrode is provided on at least one selected from the group consisting of a steering wheel, a seat, a seat belt, a headrest, a shift knob, a handle, and an operation switch of the vehicle. Information measurement system.
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