JP2013078436A - 生体信号検出電極及び生体信号検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長時間の装着に適する生体信号検出電極及び生体信号検出装置を提供する。
【解決手段】生体信号検出電極１００は、含水性部材と、吸水性シート１０３とを具備する。含水性部材は、導電性流体が含浸され、柔軟性を有する。吸水性シートは、含水性部材を被覆し、導電性流体が透過可能である。含水性部材は、底面に動通する電極端子を備える容器１０１内に収納され、吸水性シートは、前記容器を前記含水性部材と共に被覆する。含水性部材は複数のビーズ１０２からなる。
【選択図】図１

Description

本技術は、生体表面に接触し、生体信号を検出する生体信号検出電極及び当該生体信号検出電極を備える生体信号検出装置に関する。

生体（ヒトを含む動物）の体内において生じる生体信号（脳波、筋電図等）は、生体の体表に接続される電極によって測定することができる。生体信号の精確な測定のためには、電極と体表が十分に電気的に接続されている必要がある。ここで例えば、電極と体表の接続を、導電性流体を通じて行う手法が一般的である。

特許文献１には、スポンジ等からなる弾性部材に電解液が含浸されたものが、脳波検出電極として用いられている。この電極は、頭表に接触すると弾性変形して電解液がしみ出し、頭表と電極の導通を確保するものとされている。

特開２００６−６６６６号公報（段落［００４２］、図３）

しかしながら、特許文献１に記載の電極では、時間の経過と共に弾性部材に含浸されている電解液が蒸発すると考えられる。このため、当該電極を長時間の測定に用いることは困難であると考えられる。また、長時間の測定のためには、電極の装着感（痛みがないか等）も重要である。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、長時間の装着に適する生体信号検出電極及び生体信号検出装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る生体信号検出電極は、含水性部材と、吸水性シートとを具備する。
上記含水性部材は、導電性流体が含浸され、柔軟性を有する。
上記吸水性シートは、上記含水性部材を被覆し、上記導電性流体が透過可能である。

この構成によれば、含水性部材が生体表面の形状に沿って変形又は変位するため、生体信号検出電極が生体に安定して接触することが可能であると共に、吸水性シートによって導電性流体の蒸発が遅くなり、長時間の使用によっても導電性流体の乾燥を防止することが可能である。また、測定終了後に、生体信号検出電極を生体表面から除去する際、吸水性シートによって生体表面に付着した導電性流体がある程度吸収されるため、導電性流体による生体表面の汚れを除去することが可能となる。

上記生体信号検出電極は、側面と底面からなり、上記底面に導通する電極端子を備える容器をさらに具備し、上記含水性部材は上記容器内に収容され、上記吸水性シートは、上記容器を上記含水性部材と共に被覆してもよい。

この構成によれば、容器によって含水性部材を保持することが可能となる。

上記含水性部材は、複数のビーズからなるものであってもよい。

この構成によれば、生体表面の形状に沿ってビーズが互いに移動し、生体信号検出電極が生体に安定して接触することが可能となる。

上記含水性部材は、高分子吸水材からなるものであってもよい。

この構成によれば、生体表面の形状に沿って高分子吸水材が変形し、生体信号検出電極が生体に安定して接触することが可能となる。

上記含水性部材は、上記容器の底面に配置された複数のビーズと、上記ビーズ上に配置された複数の綿棒からなるものであってもよい。

この構成によれば、生体表面の形状に沿って、綿棒がビーズを移動させながら伸縮し、生体信号検出電極が生体に安定して接触することが可能となる。

上記吸水性シートは、ポリオレフィン系フィルムからなるものであってもよい。

上記含水性部材は、アクリル酸重合体部分ナトリウム塩化物からなるものであってもよい。

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る生体信号検出装置は、生体信号検出電極と、装具とを具備する。
上記生体信号検出電極は、導電性流体が含浸された柔軟性を有する含水性部材と、上記含水性部材を被覆する上記導電性流体が透過可能な吸水性シートとを有する。
上記装具は、上記生体信号検出電極を生体に接触させる。

以上のように、本技術によれば、長時間の装着に適する生体信号検出電極及び生体信号検出装置を提供することが可能となる。

本技術の第１の実施形態に係る生体信号検出電極を示す斜視図である。 当該生体信号検出電極の容器を示す斜視図である。 当該生体信号検出電極の容器に収容されたビーズを示す斜視図である。 本技術の第２の実施形態に係る生体信号検出電極を示す斜視図である。 本技術の第３の実施形態に係る生体信号検出電極を示す斜視図である。 本技術の第４の実施形態に係る生体信号検出電極を示す斜視図である。 本技術の第５の実施形態に係る生体信号検出電極を示す斜視図である。 本技術の第６の実施形態に係る生体信号検出電極を示す斜視図である。

（第１の実施形態）
本技術の第１の実施形態に係る生体信号検出電極について説明する。

図１は、本実施形態に係る生体信号検出電極１００を示す斜視図である。
同図に示すように、生体信号検出電極１００は、容器１０１、ビーズ１０２及び吸水性シート１０３を有する。

ビーズ１０２は容器１０１に収容され、吸水性シート１０３によって被覆されている。吸水性シート１０３は容器１０１に括られている。

図２は、容器１０１のみを示す斜視図である。同図に示すように容器１０１は、円筒状の側面１０１ａと当該側面１０１ａに連続する底面１０１ｂを有し、側面１０１ａと底面１０１ｂによって容器１０１が形成されている。なお、容器１０１の形状は円筒形状には限られない。

側面１０１ａは絶縁性材料、例えば合成樹脂からなるものとすることができる。底面１０ｂは金属等の導電性材料からなるものとすることができ、容器１０１の内部と外部で導通が可能に構成されている。なお、底面１０ｂには、生体信号検出電極１００を装具（ヘッドギア等）に接続するための端子１０１ｃが形成されている。容器１０１のサイズは特に限定されないが、例えば径１ｃｍ程度とすることができる。

図３は、容器１０１に収容されたビーズ１０２を示す斜視図である。同図に示すように、ビーズ１０２は、複数が上記容器１０１に収容可能な程度の大きさに形成されており、複数が容器１０１に収容されて用いられる。ビーズ１０２は、容器１０１の側面１０１ａから多少はみ出る程度の数が容器１０１に収容される。ビーズ１０２は液体を保持することが可能な保水性材料、例えばアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物からなるものとすることができる。

ビーズ１０２には、導電性流体が含浸されて用いられる。導電性流体は特に限定されないが、例えば塩化ナトリウム（０．９％）とすることができる。導電性流体は、予めビーズ１０２を導電性流体に浸漬させることによって、ビーズ１０２に含浸させることが可能である。

吸水性シート１０３は、図１に示すように、容器１０１をビーズ１０２と共に被覆し、ビーズ１０２を容器１０１内に収容させる。吸水性シート１０３は、ゴムや糸等の紐１０３ａによって側面１０１ａ等に括り付けられるものとすることができる。この際、上述のようにビーズ１０２は側面１０１ａから多少はみ出る程度の数が収容されているため、吸水性シート１０３はある程度の張力を持って容器１０１に固定される。

吸水性シート１０３は、吸水性を有する材料、例えばポリオレフィン系フィルムからなるシート状の部材とすることができる。このような部材は、例えばオムツの表面材（皮膚接触部材）として用いられているものを流用することが可能である。

生体信号検出電極１００は以上のように構成されている。生体信号検出電極１００をこのような構成とすることにより、次のような効果が得られる。

即ち、生体信号検出電極１００が生体表面に接触すると、ビーズ１０２に含浸されている導電性流体が吸水性シート１０３を透過して生体表面に付着し、生体信号検出電極１００と生体表面が電気的に接触する。この際、上記ビーズ１０２が容器１０１内で生体表面の形状に沿って個別に移動するため、吸水性シート１０３と生体表面の物理的接触を確保することが可能であると共に、生体信号検出電極１００が柔軟性を持って生体表面に接触することが可能となる。

さらに、導電性流体は複数のビーズ１０２に含浸され、かつ吸水性シート１０３によって被覆されているために蒸発が遅く、長時間の使用によっても導電性流体の乾燥を防止することが可能である。また、測定終了後に、生体信号検出電極１００を生体表面から除去する際、吸水性シート１０３によって生体表面に付着した導電性流体がある程度吸収されるため、導電性流体による生体表面の汚れを除去することが可能となる。

（第２の実施形態）
本技術の第２の実施形態に係る生体信号検出電極について説明する。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態に係る生体信号検出電極１００と同様の構成については説明を省略する。

図４は、本実施形態に係る生体信号検出電極２００を示す斜視図である。なお、生体信号検出電極２００は、第１の実施形態に係る生体信号検出電極１００と同様に吸水性シート１０３によって被覆されるものであるが、図４において吸水性シート１０３の図示は省略する。

図４に示すように、生体信号検出電極２００は、第１の実施形態に係る生体信号検出電極１００に係るビーズ１０２に替わり、高分子吸水材２０１を有する。

高分子吸水材２０１は、容器１０１に収容可能な程度の大きさ、形状に加工されており、容器１０１に収容されて用いられる。高分子吸水材２０１は、容器１０１の側面１０１ａから多少はみ出る程度の大きさが好適である。高分子吸水材２０１は、例えばアクリル酸重合体部分ナトリウム塩架橋物からなるものとすることができ、例えばオムツに用いられている高分子吸水材を流用することが可能である。

高分子吸水材２０１には、導電性流体が含浸されて用いられる。導電性流体は特に限定されないが、例えば塩化ナトリウム（０．９％）や電極用ゼリー（シグナゲル等）とすることができる。導電性流体は、予め高分子吸水材２０１に練り込むことによって高分子吸水材２０１に含浸させることが可能である。

吸水性シート１０３（図示省略）は、第１の実施形態と同様に、吸水性を有する材料、例えばポリオレフィン系フィルムからなるシート状の部材とすることができ、容器１０１を高分子吸水材２０１と共に被覆し、高分子吸水材２０１を容器１０１内に収容させる。この際、上述のように高分子吸水材２０１は側面１０１ａから多少はみ出る程度の大きさに形成されているため、吸水性シート１０３はある程度の張力を持って容器１０１に固定される。

生体信号検出電極２００は以上のように構成されている。生体信号検出電極２００をこのような構成とすることにより、次のような効果が得られる。

即ち、生体信号検出電極２００が生体表面に接触すると、高分子吸水材２０１に含浸されている導電性流体が吸水性シート１０３を透過して生体表面に付着し、生体信号検出電極２００と生体表面が電気的に接触する。この際、高分子吸水材２０１が容器１０１内で生体表面の形状に沿って変形するため、吸水性シート１０３と生体表面の物理的接触を確保することが可能であると共に、生体信号検出電極２００が柔軟性を持って生体表面に接触することが可能となる。

さらに、導電性流体は複数の高分子吸水材２０１に含浸され、かつ吸水性シート１０３によって被覆されているために蒸発が遅く、長時間の使用によっても導電性流体の乾燥を防止することが可能である。また、測定終了後に、生体信号検出電極２００を生体表面から除去する際、吸水性シート１０３によって生体表面に付着した導電性流体がある程度吸収されるため、導電性流体による生体表面の汚れを除去することが可能となる。

（第３の実施形態）
本技術の第３の実施形態に係る生体信号検出電極について説明する。なお、本実施形態において、上記第１の実施形態に係る生体信号検出電極１００と同様の構成については説明を省略する。

図５は、本実施形態に係る生体信号検出電極３００を示す斜視図である。なお、生体信号検出電極３００は、第１の実施形態に係る生体信号検出電極１００と同様に吸水性シート１０３によって被覆されるものであるが、図５において吸水性シート１０３の図示は省略する。

図５に示すように、生体信号検出電極３００は、第１の実施形態に係る生体信号検出電極１００に係るビーズ１０２に替わり、ビーズ３０１及び綿棒３０２を有する。

ビーズ３０１は、第１の実施系形態に係るビーズ１０２と同様に保水性材料からなるものであり、大きさも同様であるが、第１の実施形態とは異なり、容器１０１の底面に互いに重ならないように敷き詰められる程度の数が収容される。

綿棒３０２は、一般的な綿棒を適当な長さにカットしたものとすることができる。綿棒３０２は複数本が、上記のように配置されたビーズ３０１の上層に、容器１０１の底面１０１ｂに対して垂直となるように立てられている。即ち、綿棒３０２は、容器１０１の容積を満たす程度の数が用いられる。綿棒３０２は、側面１０１ａから多少はみ出る程度の長さとされている。

上記ビーズ３０１及び綿棒３０２には、第１の実施形態と同様に導電性流体が含浸されている。又は導電性流体は、ビーズ３０１のみに含浸されていてもよく、その場合でも導電性流体はビーズ３０１から綿棒３０２に供給される。

吸水性シート１０３（図示省略）は、第１の実施形態と同様に、吸水性を有する材料、例えばポリオレフィン系フィルムからなるシート状の部材とすることができ、容器１０１を綿棒３０２と共に被覆し、ビーズ３０１及び綿棒３０２を容器１０１内に収容させる。この際、上述のように綿棒３０２は側面１０１ａから多少はみ出る程度の長さとされているため、吸水性シート１０３はある程度の張力を持って容器１０１に固定される。

生体信号検出電極３００は以上のように構成されている。生体信号検出電極３００をこのような構成とすることにより、次のような効果が得られる。

即ち、生体信号検出電極３００が生体表面に接触すると、ビーズ３０１及び綿棒３０２に含浸されている導電性流体が、吸水性シート１０３を透過して生体表面に付着し、生体信号検出電極３００と生体表面が電気的に接触する。この際、綿棒３０２がビーズ３０１上を回転させながら生体表面の形状に沿って伸縮するため、吸水性シート１０３と生体表面の物理的接触を確保することが可能であると共に、生体信号検出電極２００が柔軟性を持って生体表面に接触することが可能となる。

さらに、導電性流体は複数のビーズ３０１及び綿棒３０２に含浸され、かつ吸水性シート１０３によって被覆されているために蒸発が遅く、長時間の使用によっても導電性流体の乾燥を防止することが可能である。また、測定終了後に、生体信号検出電極３００を生体表面から除去する際、吸水性シート１０３によって生体表面に付着した導電性流体がある程度吸収されるため、導電性流体による生体表面の汚れを除去することが可能となる。

（第４の実施形態）
本技術の第４の実施形態に係る生体信号検出電極について説明する。

図６は、本実施形態に係る生体信号検出電極４００を示す斜視図である。同図に示すように、生体信号検出電極４００は、ディスポ電極４０１、導電性ゲル４０２及び吸水性シート４０３を有する。ディスポ電極４０１に導電性ゲル４０２が載置され、その上から吸水性シート４０３が被覆している。

ディスポ電極４０１は、通常単独でヒトの皮膚等に粘着させて用いられる電極であり、導電性粘着ゲルが塗布された皮膚粘着面を有する。図６は、ディスポ電極４０１の皮膚粘着面側を示すものである。皮膚粘着面の裏側には、生体信号検出電極４００を装具（ヘッドギア等）に接続するための端子４０１ａが設けられている。本実施形態に係る生体信号検出電極４００は、このディスポ電極４０１を用いて作成されるものである。

導電性ゲル４０２は、例えばシグナゲル等を用いることができ、皮膚粘着面の中央部に載置される。導電性ゲル４０２の量は任意であるが、皮膚粘着面の中央部に凸部を形成する程度の量が好適である。

吸水性シート４０３は、第１の実施形態と同様に、吸水性を有する材料、例えばポリオレフィン系フィルムからなるシート状の部材とすることができ、皮膚粘着面を導電性ゲル４０２と共に被覆する。吸水性シート４０３は、導電性ゲル４０２が透過可能なものを用いることができる。吸水性シート４０３は、図示しない糸等によってディスポ電極４０１に固定されるものとすることができる。

生体信号検出電極４００は以上のように構成されている。生体信号検出電極４００をこのような構成とすることにより、次のような効果が得られる。

即ち、生体信号検出電極４００が生体表面に接触すると、導電性ゲル４０２が吸水性シート４０３を透過して生体表面に付着し、生体信号検出電極４００と生体表面が電気的に接触する。この際、導電性ゲル４０２が生体表面の形状に沿って変形するため、吸水性シート４０３と生体表面の物理的接触を確保することが可能であると共に、生体信号検出電極４００が柔軟性を持って生体表面に接触することが可能となる。

さらに、導電性ゲル４０２は吸水性シート４０３によって被覆されているために乾燥が防止される。また、測定終了後に、生体信号検出電極４００を生体表面から除去する際、吸水性シート４０３によって生体表面に付着した導電性ゲル４０２がある程度吸収されるため、導電性ゲル４０２による生体表面の汚れを除去することが可能となる。

（第５の実施形態）
本技術の第５の実施形態に係る生体信号検出電極について説明する。

図７は、本実施形態に係る生体信号検出電極５００を示す斜視図である。同図に示すように、生体信号検出電極５００は、導電性ゲル５０１及び吸水性シート５０２を有し、導電性ゲル５０１が吸水性シート５０２によって被覆されて構成されている。

導電性ゲル５０１は、例えばシグナゲル等を用いることができ、その量は任意である。

吸水性シート５０２は、第１の実施形態と同様に、吸水性を有する材料、例えばポリオレフィン系フィルムからなるシート状の部材とすることができ、導電性ゲル５０１を被覆する。吸水性シート５０２は、導電性ゲル５０１が透過可能なものを用いることができる。吸水性シート５０２は、紐５０２ａによって袋状に縛られているものとすることができる。

吸水性シート５０２には、生体信号検出電極５００を装具（ヘッドギア等）に接続するための端子５０２ｂが設けられている。端子５０２ｂは、吸水性シート５０２に挿通され、導電性ゲルに接触しているものとすることができる。

生体信号検出電極５００は以上のように構成されている。生体信号検出電極５００をこのような構成とすることにより、次のような効果が得られる。

即ち、生体信号検出電極５００が生体表面に接触すると、導電性ゲル５０１が吸水性シート５０２を透過して生体表面に付着し、生体信号検出電極５００と生体表面が電気的に接触する。この際、導電性ゲル５０１が生体表面の形状に沿って変形するため、吸水性シート５０２と生体表面の物理的接触を確保することが可能であると共に、生体信号検出電極５００が柔軟性を持って生体表面に接触することが可能となる。

さらに、導電性ゲル５０１は吸水性シート５０２によって被覆されているために乾燥が防止される。また、測定終了後に、生体信号検出電極５００を生体表面から除去する際、吸水性シート５０２によって生体表面に付着した導電性ゲル５０１がある程度吸収されるため、導電性ゲル５０１による生体表面の汚れを除去することが可能となる。

（第６の実施形態）
本技術の第６の実施形態に係る生体信号検出電極について説明する。

図８は、本実施形態に係る生体信号検出電極６００を示す斜視図である。同図に示すように、生体信号検出電極６００は、スポンジ６０１によって構成されている。

スポンジ６０１は、一般的な家庭用のスポンジを用いることが可能であり、そのサイズは適宜選択することができる。なお、スポンジ６０１には、複数の切り込み６０１ａが入れられている。切り込み６０１ａは、例えば格子状に、スポンジ６０１の中ほどまで形成されたものとすることができる。また、スポンジ６０１には、生体信号検出電極６００を装具（ヘッドギア等）に接続するための端子６０１ｂが設けられている。

スポンジ６０１には、塩化ナトリウム（０．９％）等の導電性流体やシグナゲル等の導電性ゲルが含浸されている。なお、スポンジ６０１は、導電性流体の乾燥を防止するため、目の細かいものが好適である。

生体信号検出電極６００は以上のように構成されている。生体信号検出電極６００をこのような構成とすることにより、次のような効果が得られる。

即ち、生体信号検出電極６００が生体表面に接触すると、スポンジ６０１に含浸された導電性流体が生体表面に付着し、生体信号検出電極６００と生体表面が電気的に接触する。この際、スポンジ６０１には切り込み６０１ａが形成されているため、生体表面との物理的接触を確保することが可能であると共に、生体信号検出電極６００が柔軟性を持って生体表面に接触することが可能となる。

上記第１乃至第６の実施形態において説明した各生体信号検出電極は、各生体信号検出電極を生体表面に接触させる装具、例えばヘッドギア等に装着され、生体信号検出装置として用いることが可能である。

本技術は上記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。

（１）
導電性流体が含浸された、柔軟性を有する含水性部材と、
上記含水性部材を被覆する、上記導電性流体が透過可能な吸水性シートと
を具備する生体信号検出電極。

（２）上記（１）に記載の生体信号検出電極であって、
請求項１記載の生体信号検出電極であって、
側面と底面からなり、上記底面に導通する電極端子を備える容器をさらに具備し、
上記含水性部材は上記容器内に収容され、
上記吸水性シートは、上記容器を上記含水性部材と共に被覆する
生体信号検出電極。

（３）上記（１）又は（２）に記載の生体信号検出電極であって、
上記含水性部材は、複数のビーズからなる
生体信号検出電極。

（４）上記（１）から（３）のうちいずれか一つに記載の生体信号検出電極であって、
上記含水性部材は、高分子吸水材からなる
生体信号検出電極。

（５）上記（１）から（４）のうちいずれか一つに記載の生体信号検出電極であって、
上記含水性部材は、上記容器の底面に配置された複数のビーズと、上記ビーズ上に配置された複数の綿棒からなる
生体信号検出電極。

（６）上記（１）から（５）のうちいずれか一つに記載の生体信号検出電極であって、
上記吸水性シートは、ポリオレフィン系フィルムからなる
生体信号検出電極。

（７）上記（１）から（６）のうちいずれか一つに記載の生体信号検出電極であって、
上記含水性部材は、アクリル酸重合体部分ナトリウム塩化物からなる
生体信号検出電極。

（８）上記（１）から（７）のうちいずれか一つに記載の生体信号検出電極であって、
導電性流体が含浸された柔軟性を有する含水性部材と、上記含水性部材を被覆する上記導電性流体が透過可能な吸水性シートとを有する生体信号検出電極と、
上記生体信号検出電極を生体に接触させる装具と
を具備する生体信号検出装置。

１００…生体信号検出電極
１０１…容器
１０２…ビーズ
１０３…吸水性シート
２００…生体信号検出電極
２０１…高分子吸水材
３００…生体信号検出電極
３０１…ビーズ
３０２…綿棒
４００…生体信号検出電極
４０１…ディスポ電極
４０２…導電性ゲル
４０３…吸水性シート
５００…生体信号検出電極
５０１…導電性ゲル
５０２…吸水性シート
６００…生体信号検出電極
６０１…スポンジ

Claims (8)

1. 導電性流体が含浸された、柔軟性を有する含水性部材と、
   前記含水性部材を被覆する、前記導電性流体が透過可能な吸水性シートと
   を具備する生体信号検出電極。
2. 請求項１記載の生体信号検出電極であって、
   側面と底面からなり、前記底面に導通する電極端子を備える容器をさらに具備し、
   前記含水性部材は前記容器内に収容され、
   前記吸水性シートは、前記容器を前記含水性部材と共に被覆する
   生体信号検出電極。
3. 請求項２記載の生体信号検出電極であって、
   前記含水性部材は、複数のビーズからなる
   生体信号検出電極。
4. 請求項２記載の生体信号検出電極であって、
   前記含水性部材は、高分子吸水材からなる
   生体信号検出電極。
5. 請求項２記載の生体信号検出電極であって、
   前記含水性部材は、前記容器の底面に配置された複数のビーズと、前記ビーズ上に配置された複数の綿棒からなる
   生体信号検出電極。
6. 請求項１に記載の生体信号検出電極であって、
   前記吸水性シートは、ポリオレフィン系フィルムからなる
   生体信号検出電極。
7. 請求項１に記載の生体信号検出電極であって、
   前記含水性部材は、アクリル酸重合体部分ナトリウム塩化物からなる
   生体信号検出電極。
8. 導電性流体が含浸された柔軟性を有する含水性部材と、前記含水性部材を被覆する前記導電性流体が透過可能な吸水性シートとを有する生体信号検出電極と、
   前記生体信号検出電極を生体に接触させる装具と
   を具備する生体信号検出装置。

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