JP2013188277A

JP2013188277A - 電極装置、電極装置を設けた車両用シート及び車両用内装部材

Info

Publication number: JP2013188277A
Application number: JP2012055374A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Fukuyama; 康弘福山; Goji Suda; 剛司寸田; Hiroaki Miura; 宏明三浦; Hiroshi Shimizu; 洋志清水
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-03-13
Filing date: 2012-03-13
Publication date: 2013-09-26

Abstract

【課題】電極装置のシールド体として、シールド機能を維持しつつ伸縮性や通気性を確保して電極装置の不快な使用感を抑える。
【解決手段】シールドドライブ機能付の心電図計測用の電極装置１は、電極構成部３とインピーダンス変換回路構成部５とを備え、電極構成部３は、心電図電極７、絶縁層９及びシールド層１１の三層構造としている。心電図電極７及びシールド層１１は導電性を有する素材からなり、絶縁層９は絶縁性を有する素材からなり、これら心電図電極７、絶縁層９及びシールド層１１は、平織り等に代表される織布やニット編に代表される編布の形態をとり伸縮性と通気性を有している。このうちシールド層１１は、縦リボン２３と横リボン２５とからなる帯状の導電性リボンにより織った導電性リボン織布２１である。
【選択図】図１

Description

本発明は、生体電磁信号の容量測定用のセンサシステムに使用される電極装置、この電極装置を設けた車両用シート及び車両用内装部材に関する。

生体電磁信号の容量測定用のセンサシステムに使用される電極装置として、例えば下記特許文献１に記載されたような、インピーダンス変換器の出力を電磁シールド体に接続したシールドドライブ機能を備えたものがある。この電極装置は、その電極部を電磁シールド体及び追加のシールド体と絶縁部とで覆っている。

特表２００８−５２５０６３号公報

ところで、上記した電磁シールド体や追加のシールド体は、一般的に、電極部を保護するための剛直な筐体の一部が用いられることが多い。このような筐体は、伸縮性や通気性が不充分なため、該筺体を電磁シールド体として使用した電極装置を、車両用シートの最表層やベッドのシーツ等に用いると、電極部や絶縁部を伸縮性や通気性を有するものにしたとしても、剛直な筐体のために違和感や蒸れ感など不快な使用感が発生する。

そこで、本発明は、電極装置のシールド体として、シールド機能を維持しつつ伸縮性や通気性を確保して電極装置の不快な使用感を抑えることを目的としている。

本発明は、電極本体と、この電極本体を電磁シールドするシールド体と、このシールド体と電極本体との間に介装される絶縁体とを備える電極装置であって、電極本体及びシールド体は、導電性と通気性と伸縮性とを有し、絶縁体は絶縁性と通気性と伸縮性とを有することを特徴とする。

本発明によれば、導電性を有するシールド体が、電極本体及び絶縁体と同様に伸縮性や通気性を有するので、該シールド体を使用した電極装置を車両用シートやベッドのシーツ等に用いても、シールド体のシールド機能を維持しつつ電極装置の不快な使用感を抑えることができる。

本発明の一実施形態に係わるシールドドライブ機能付の電極装置の概略構成図である。図１の電極装置に使用する第１の実施形態を示すシールド層となる導電性リボン織布の平面図である。図１の電極装置に使用する第２の実施形態を示すシールド層となる二重導電性リボン織布の平面図である。（ａ）は図１の電極装置に使用する第３の実施形態を示すシールド層となる導電性部材付リボン織布の平面図、（ｂ）は（ａ）の導電性部材付リボン織布に取り付ける導電性部材の平面図である。図１の電極装置に使用する第４の実施形態を示すシールド層となる導電性樹脂付リボン織布の平面図である。図１の電極装置の電極部を車両用シートに設置した例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。

本発明の一実施形態に係わるシールドドライブ機能付の電極装置は、図１に示す例えば心電図計測用の電極装置１として適用される。この電極装置１は、電極構成部３とインピーダンス変換回路構成部５とに大別できる。電極構成部３は、電極本体としての心電図電極７、絶縁体としての絶縁層９、シールド体としてのシールド層１１の三層構造からなり、絶縁層９を間に挟んでその一方側に心電図電極７を、他方側にシールド層１１をそれぞれ配置している。

心電図計測の際には、心電図電極７を使用者の皮膚表面に直接接触させて使用するか、あるいは、心電図電極７を使用者の着衣に接触させて着衣を介しての形態で使用する。

心電図電極７はインピーダンス変換回路入力配線１３の一端に電気的に接続し、シールド層１１はインピーダンス変換回路出力配線１５の一端に電気的に接続している。

インピーダンス変換回路構成部５は、インピーダンス変換回路１７を備えており、インピーダンス変換回路１７は例えばオペアンプを用いたボルテージフォロア回路である。このインピーダンス変換回路１７の入力側に、インピーダンス変換回路入力配線１３の他端を電気的に接続している。また、インピーダンス変換回路１７の出力側には、インピーダンス変換回路出力配線１５の他端を電気的に接続するとともに、外部の心電図計測用電子回路１９に電気的に接続する。

なお、図示していないが、インピーダンス変換回路１７の入力側にインピーダンス変換回路１７の静電破壊防止のための静電破壊保護回路を設けてもよい。

次に、電極構成部３の心電図電極７、絶縁層９及びシールド層１１について説明する。心電図電極７及びシールド層１１は導電性を有する素材からなり、絶縁層９は絶縁性を有する素材からなり、これら心電図電極７、絶縁層９及びシールド層１１は、平織り等に代表される織布やニット編に代表される編布の形態をとり伸縮性と通気性を有している。

シールド層１１の面寸法は心電図電極７の面寸法と同等以上であり、絶縁層９の面寸法は心電図電極７とシールド層１１が電気的に短絡しない範囲での面寸法を持っている。例えば、図１では、心電図電極７、絶縁層９及びシールド層１１は、いずれも長方形であって、絶縁層９及びシールド層１１は互いにほぼ同等の大きさの長方形、心電図電極７は、絶縁層９及びシールド層１１によりも縦横寸法が小さい長方形としている。

このような心電図電極７、絶縁層９及びシールド層１１は、伸縮性を損なわない程度に絶縁糸で互いに縫い合わせるか、接着剤で互いに固定する。

ここで心電図電極７及びシールド層１１を構成する導電性の素材とは、金、銀、銅やニクロム等の「金属」、カーボン、グラファイト等の「炭素系材料」、金属、金属酸化物などの「半導体からなる粒子」、アセチレン系、複素５員環系、フェニレン系、アニリン系などの「導電性高分子」などのことである。また、絶縁性の素材とは、ナイロン６，ナイロン６６等のポリアミド、ポリエチレンテレフタレート、共重合成分を含むポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアクリロニトリルなどの汎用樹脂のことである。

インピーダンス変換回路入力配線１３及びインピーダンス変換回路出力配線１５は金属線である。このインピーダンス変換回路入力配線１３と心電図電極７との接続、及びインピーダンス変換回路出力配線１５とシールド層１１との接続は、金属線や導電糸による縫いつけや織り込み、あるいはリベットやホチキス等による機械的な固定、銀ペースト剤や導電性接着剤による接着等、電気的接続が保てる手法を用いる。

心電図電極７、絶縁層９及びシールド層１１は、通気性や伸縮性の観点から考えれば、目の粗い織布やニットなどの編布が適している。しかしながら、目の粗い布であると、特にシールド層１１のシールド性能が低下してしまうし、シールド性能の低下を抑えるべく密度の高い布を用いると通気性と伸縮性が低下してしまう。

［第１の実施形態］
そこで、第１の実施形態のシールド層１１として、図２に示すような構成を有する導電性リボン織布２１を用いた。導電性リボン織布２１に用いる導電性の帯状部材としての導電性リボンは、導電性を有する緻密な不織布、織布、編布及び、表面を導電性処理されたフィルム、金属箔のいずれか一つ以上から構成している。

導電性リボン織布２１は、縦部材としての縦リボン２３と横部材としての横リボン２５とからなる２本の帯状の導電性リボンにより織った織布であり、縦リボン２３と横リボン２５との互いの重なり合った部分の隙間などによって、伸縮性と通気性を得ることができる。リボン間寸法Ｂはリボン幅寸法Ａより小さくしている。このような導電性リボン織布２１の外周縁部は、まつり縫いなどで固定している。

このように、本実施形態によれば、導電性を有するシールド層１１が、心電図電極７及び絶縁層９と同様に伸縮性や通気性を有するので、このシールド層１１を使用した電極装置１を車両用シートやベッドのシーツ等に用いても、シールド機能を維持しつつ違和感や蒸れ感などの不快な使用感を抑えることができる。

ここで、本実施形態では、心電図電極７を、導電性を有する織布と導電性を有する編布との少なくともいずれか一方で構成し、絶縁層９を、絶縁性を有する織布と絶縁性を有する編布との少なくともいずれか一方で構成している。これにより、心電図電極７や絶縁層９を織布や編布とすることで容易に伸縮性や通気性を持たせることができる。また、シールド層１１を、導電性の帯状部材である導電性リボンで織られた織布で構成している。これにより、シールド層１１を、シールド機能を確保しつつ、容易に伸縮性や通気性を持たせることができる。

また、本実施形態では、シールド層１１を構成する導電性リボンを、導電性を有する緻密な不織布、織布、編布及び、表面を導電性処理されたフィルム、金属箔のいずれか一つ以上から構成している。これにより、シールド層１１を、シールド機能を保持しつつ伸縮性や通気性を持たせることが容易に達成できる。

［第２の実施形態］
第２の実施形態のシールド層１１は、図３に示すように、図２の導電性リボン織布２１を２枚使用した二重導電性リボン織布２１Ａとしている。図２の１枚の導電性リボン織布２１は、目開き２７（導電性リボン織布１１の表裏を貫通してつなぐ穴）が形成されており、目開き２７を閉塞するようにもう１枚の導電性リボン織布２１を重ね合わせている。重ね合わせた二枚の導電性リボン織布２１の外周縁部は、まつり縫いなどで固定している。

すなわち、二枚の導電性リボン織布２１のうち一方の導電性リボン織布２１における導電性リボン相互間に形成される隙間（目開き２７）を他方で閉塞するようにして互いに重ね合わせて構成している。換言すれば、図３に示す二重導電性リボン織布２１Ａは、２枚の導電性リボン織布２１を縦リボン２３方向と横リボン２５方向に半目ずつずらして積み重ねて構成している。

このような二重導電性リボン織布２１Ａをシールド層１１として用いることにより、第１の実施形態と同様に、電極装置１を車両用シートやベッドのシーツ等に用いても、シールド機能を維持しつつ違和感や蒸れ感などの不快な使用感を抑えることができる。また、目開き２７を有する第１の実施形態の１枚の導電性リボン織布２１を使用したシールド層１１に比較して、シールド性能をより高めることができる。

［第３の実施形態］
第３の実施形態のシールド層１１は、図４（ａ）に示すように、図２の導電性リボン織布２１の目開き２７を、導電性を有する緻密な不織布、織布、編布、表面を導電性処理されたフィルム、金属箔のいずれか一つ以上からなる導電性閉塞部材２９で塞いで構成した導電性閉塞部材付リボン織布２１Ｂとしている。

導電性閉塞部材２９は、図４（ｂ）に示すように、大略正方形状をなし、中央部に位置して前記した目開き２７を塞ぐ閉塞部２９ａと、閉塞部２９ａの外周縁部からは、上記大略正方形の４つの角部にて各辺と平行に突出する帯状の固定部となる４つの固定片２９ｂとを備えている。この４つの固定片２９ｂは、閉塞部２９ａとの間に切り込み２９ｃを形成している。

このような導電性閉塞部材２９は、図４（ａ）に示すように、大略正方形の四辺を縦リボン２３及び横リボン２５の長さ方向に対してほぼ４５度傾けた状態で、固定片２９ｂの先端を、縦リボン２３と横リボン２５との重ね合わせ部相互間の隙間に挿入して固定する。この際、切り込み２９ｃを形成することによって、固定片２９ｂの先端を縦リボン２３と横リボン２５との重ね合わせ部相互間の隙間に、より確実に挿入することができ、固定状態をより安定させることができる。

このようにして、導電性閉塞部材２９を導電性リボン織布２１に取り付けることによって、前記した図２の織布の目開き２７を塞ぐことができる。

したがって、本導電性リボン織布２１Ｂをシールド層１１として用いることにより、第２の実施形態と同様に、第１の実施形態の導電性リボン織布２１のように目開き２７を有するシールド層１１に比較して、シールド性能をより高めることができる。また、このような導電性リボン織布２１Ｂをシールド層１１として用いることにより、第１の実施形態と同様に、電極装置１を車両用シートやベッドのシーツ等に用いても、シールド機能を維持しつつ不快な使用感を抑えることができる。

また、本実施形態は、導電性閉塞部材２９が、目開き２７を閉塞する閉塞部２９ａと、導電性リボンの互いに交差する方向に延びる縦リボン２３と横リボン２５との重ね合わせ部相互間に挿入されて固定される固定片２９ｂとを備えている。このため、閉塞部２９ａによって目開き２７をより確実に閉塞できるとともに、固定片２９ｂによって導電性閉塞部材２９を導電性リボン織布２１により確実に固定することができる。

［第４の実施形態］
第４の実施形態のシールド層１１は、図５に示すように、図２の導電性リボン織布２１の目開き２７を導電性樹脂３１で塞いで構成した導電性樹脂付リボン織布２１Ｃとしている。導電性樹脂３１は、目開き２７を塞ぐとともに、目開き２７の周囲の縦リボン２３及び横リボン２５の表面に塗布することで、導電性リボン織布２１に固定する。

導電性樹脂３１は、シリコーンやエポキシ、ウレタンなどの伸縮性のある樹脂を基材として導電材を添加したものである。導電材として用いる粒子の例としては、カーボンブラック、ケッチェンブラックなどの炭素系粉末、炭素系繊維、鉄、アルミニウムなどの金属微粒子があり、さらに半導電性微粒子として酸化錫（ＳｎＯ_２）や酸化亜鉛（ＺｎＯ）などが挙げられる。

したがって、本導電性リボン織布２１Ｃをシールド層１１として用いることにより、第２，３の実施形態と同様に、第１の実施形態の導電性リボン織布２１のように目開き２７を有するシールド層１１に比較して、シールド性能をより高めることができる。また、このような導電性リボン織布２１Ｃをシールド層１１として用いることにより、第１の実施形態と同様に、電極装置１を車両用シートやベッドのシーツ等に用いても、シールド機能を維持しつつ不快な使用感を抑えることができる。

以上説明した各実施形態においては、シールド層１１に導電性リボン織布２１を基本構成として用いた例を示したが、シールド層１１は、その本来のシールド性を備えることはもちろん、シールド性に加えて通気性と伸縮性を有するものであればよい。例えば、多孔質体の構造を持つ所謂導電性スポンジの類を適用してもよく、このような多孔質体をシールド層１１に用いることで、より簡易に通気性と伸縮性をもたせることができる。また、上述の導電性リボン織布２１を基本構成として用いた各実施形態及び多孔質体を適宜組み合わせて用いてもよい。

図６は、図１の本発明のシールドドライブ機能付心電図計測用の電極装置１における電極部３を、車両用シート３３のシートクッション３３ａ及びシートバック３３ｂにそれぞれ複数設置した例を示している。この際、人体と心電図回路との基準電位を等しくするための心電図回路用ＧＮＤ電極３５を、ステアリング３７の表面に設置している。電極部３の心電図電極７が、シートクッション３３ａ及びシートバック３３ｂの表面に露出している。なお、心電図回路用ＧＮＤ電極３５は、車両用シート３３の表面に設けてもよい。このような心電図回路用ＧＮＤ電極３５は、図１に示したインピーダンス変換回路構成部５や心電図計測用電子回路１９のＧＮＤ電極と等電位となるよう接続する。

心電図電極７、絶縁層９、シールド層１１を有する図６の電極部３は、車両用シート３３の表皮材に縫い付けてもよいし、心電図電極７、絶縁層９、シールド層１１のいずれかがシート表皮材の一部を成していてもよい。

図６は、車両用シート３３に電極部３を設置した例であるが、他の図示しない車両用内装部材となる、例えばコンソールボックスの蓋の表面やインストルメントパネルの表面などの車両内装表皮材に電極部３を設置してもよい。

このようにして電極装置１を車両に適用する場合には、運転中や車両停止中のドライバの心電図を測定し、心拍数等を算出してその結果を例えばナビゲーション装置のディスプレイに表示する。これによりドライバは自身の心身状態や体調を的確に把握して、その後の運転操作の参考とすることができる。

なお、上記した電極装置１は、心電図計測用としてだけでなく脳波計測用としても適用できる。

１電極装置
７心電図電極（電極本体）
９絶縁層（絶縁体）
１１シールド層（シールド体）
２３縦リボン（導電性リボン、導電性の帯状部材）
２５横リボン（導電性リボン、導電性の帯状部材）
２１導電性リボン織布（導電性の帯状部材で織られた織布）
２７導電性リボン織布の目開き（帯状部材相互間に形成される隙間）
２９導電性閉塞部材
２９ａ導電性閉塞部材の閉塞部
２９ｂ導電性閉塞部材の固定片（固定部）
３１導電性樹脂
３３車両用シート

Claims

生体電磁信号の容量測定用のセンサシステムに使用され、電極本体と、この電極本体を電磁シールドするシールド体と、このシールド体と前記電極本体との間に介装される絶縁体とを備える電極装置であって、前記電極本体及び前記シールド体は、導電性と通気性と伸縮性とを有し、前記絶縁体は絶縁性と通気性と伸縮性とを有することを特徴とする電極装置。
前記電極本体を、導電性を有する織布と導電性を有する編布との少なくともいずれか一方で構成し、前記絶縁体を、絶縁性を有する織布と絶縁性を有する編布との少なくともいずれか一方で構成し、前記シールド体を、導電性の帯状部材で織られた織布で構成したことを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
前記導電性の帯状部材を、不織布、織布、編布、フィルム、金属箔のうち、少なくともいずれか１つで構成したことを特徴とする請求項２に記載の電極装置。
前記シールド体は、前記導電性の帯状部材で織られた織布二枚を、該二枚の織布のうち一方の帯状部材相互間に形成される隙間を他方で閉塞するようにして互いに重ね合わせて構成したことを特徴とする請求項２または３に記載の電極装置。
前記シールド体は、前記導電性の帯状部材で織られた織布の帯状部材相互間に形成される隙間を導電性閉塞部材で閉塞した状態で該導電性閉塞部材を前記織布に取り付けたことを特徴とする請求項２または３に記載の電極装置。
前記導電性閉塞部材は、前記隙間を閉塞する閉塞部と、前記帯状部材の互いに交差する方向に延びる縦部材と横部材との重ね合わせ部相互間に挿入されて固定される固定部とを備えることを特徴とする請求項５に記載の電極装置。
前記シールド体は、前記導電性の帯状部材で織られた織布の帯状部材相互間に形成される隙間を、その周囲の帯状部材に導電性樹脂を塗布することで閉塞して構成したことを特徴とする請求項２または３に記載の電極装置。
前記電極本体を、導電性を有する織布と導電性を有する編布との少なくともいずれか一方で構成し、前記絶縁体を、絶縁性を有する織布と絶縁性を有する編布との少なくともいずれか一方で構成し、前記シールド体を、導電性の多孔質体で構成したことを特徴とする請求項１に記載の電極装置。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電極装置を設けた車両用シート。
請求項１ないし８のいずれか１項に記載の電極装置を設けた車両用内装部材。