JP2013248306A - 脳波測定用の生体電極 - Google Patents

Abstract

【課題】脳波測定に際して用いる乾式構造の生体電極において、被験者の頭皮と電極間の電気的接触を確実にできる構造で、しかも、かかる接触によって被験者に痛みを生じさせない構造のものとする。
【解決手段】本生体電極１において、図２（Ａ）に示す、金属プローブ５に外力（外力とは、金属プローブ５が頭皮に接触したときに作用する力）が作用していないとき、スプリング４は、当該金属プローブ５を同図（Ａ）中の矢印Ａ方向に付勢させる。このとき、金属プローブ５のフランジ５ｂがケーシング６のフランジ６ａに係止して金属プローブ５の脱落を阻止する。一方、同図（Ｂ）に示すような、金属プローブ５に外力が作用しているときは、上記係止が解かれ、金属プローブ５は、例えば、当該金属プローブ５のフランジ５ｂがケーシング６の内周面６ｂに案内される態様でスプリング４の付勢力に抗してケーシング６内を同図（Ｂ）中の矢印Ｂ方向に移動する。
【選択図】図２

Description

本発明は、脳波を測定するために被験者の頭皮に配される生体電極に関するものである。

被験者の頭皮に配されて、当該頭皮に現れた信号電圧を検出することにより脳波の測定に供される生体電極、とりわけ、所謂乾式構造のものは、従来からある（特許文献１）。
この特許文献１に係る生体電極１００は、図４に示すような構造をなしている。即ち、この生体電極１００は、脳波を測定するために、図４（Ａ）に示すような頭皮１０の複数の所定位置に配される乾式構造の電極で、当該生体電極１００の電極本体１０１の表面に、導電性の両面テープによって接着される、金メッキが施された極小径で極薄な金属基板１０２と、この金属基板１０２に、半田付けによって固着される四つの極小径で極細な金属リング１０３ａ〜１０３ｄとからなる電極媒体１０３を備えるもので、脳波測定に際しては、図４（Ｂ）に示すような態様で金属リング１０３ａ〜１０３ｄを頭皮１０に接触させて行われるものである。

しかしながら、上述した従来の乾式構造の生体電極は、脳波測定に際して手間を要しない構造となっているが、信頼性ある正確な脳波波形を得るべく頭皮と電極間のインピーダンスを低くなるようにすること、換言すれば、両者間の接触を確実にすることが困難な場合があった。即ち、この従来の生体電極においては、被験者において個人差のある毛髪密度、毛髪の厚み、毛髪の硬さ、及び頭部の凹凸や変形等によって電極の浮きが生じ、非導電性の毛髪をすり抜けて確実に頭皮に接触させることが困難な場合があり、そのための手間が軽減されない場合があった。加えて、脳波測定に際して金属リングの、頭皮との接触が保持されるようにヘッドギヤを装着する場合、かかる接触が被験者に痛みを生じさせてしまいそのため被験者が長時間の拘束に耐え得ない場合があった。
特開２０１０−２７９４５２（第３〜４頁、図１）

解決しようとする問題点は、脳波測定に際して用いる乾式構造の生体電極において、被験者の頭皮と電極間の電気的接触を確実にできる構造、即ち、インピーダンスの低い接触を実現できる構造のものとし、しかも、かかる接触によって被験者に痛みを生じさせない構造のものとする点である。

本発明の請求項１に係る脳波測定用の生体電極は、脳波を測定するために被験者の頭皮における複数の所定位置に配される脳波測定用の生体電極において、脳波を測定するために被験者の頭皮の複数の所定位置に配される脳波測定用の生体電極において、この生体電極の電極本体の表面に接着される金属基板と、その一方端が前記金属基板上に適宜な配置をなして固着された複数のスプリングと、これらスプリングから前記金属基板に対し離隔する方向に適宜な付勢力を受ける一方、脳波測定に際して前記頭皮に接触したときに前記付勢力に抗して前記金属基板に近接する方向に移動するように配設された複数の金属プローブとを備えてなるもので、本生体電極のような乾式構造のものに拠れば、複数の金属プローブは被験者の頭皮にそれぞれ独立して接触し動作するので、上述した原因による電極の浮きが生じにくく、したがって、金属プローブが毛髪をすり抜けて確実に頭皮に接触することが可能になる。加えて、本生体電極に拠れば、金属プローブからの押圧力が軽減される態様で当該金属プローブを被験者の頭皮に接触させるようにしているので、被験者に痛みを生じさせない脳波測定が可能になる。
ところで、金属基板上に複数のスプリングを固着させる場合（したがって、金属基板上に複数の金属プローブを配置する場合）の適宜な配置には、例えば、本発明の実施の形態で述べるような、所定半径の円周上等間隔に三つの金属プローブが配置される形態のもの、場合により、四つや五つの金属プローブが配置された形態のもの、更には、格子状に適宜な間隔の行列をなして配置されたものなどが含まれる。

本発明の請求項２に係る脳波測定用の生体電極は、前記スプリングの他方端側が前記金属プローブの凹溝に、当該他方端が当該凹溝の溝底に係止される態様で挿入される一方、前記金属プローブが当該金属プローブの前記凹溝の開口側に対向して配置されたケーシングにおける内周面に案内されて移動するように配設されてなるもので、本生体電極に拠れば、特に、金属プローブが頭皮に当接したときに抗力を受けてもブレ無く直線的な移動が確保されるので、正確な脳波測定が行える。

本発明の脳波測定用の生体電極は、この生体電極を構成する複数の金属プローブが被験者の頭皮にそれぞれ独立して接触し動作するので、被験者において個人差のある毛髪密度、毛髪の厚み、毛髪の硬さ、及び頭部の凹凸や変形等の原因による電極の浮きが生じにくく、したがって、金属プローブが毛髪をすり抜けて確実に頭皮に接触することが可能になり、更に、金属プローブの押圧力が軽減される態様で当該金属プローブを被験者の頭皮に接触させるようにしているので、被験者に痛みを生じさせない脳波測定が可能になり、従来の乾式構造のものに比して種々の改良が加えられている。

本発明の実施の形態に係る脳波測定用の生体電極を図１〜３を参照して説明する。
本脳波測定用の生体電極１は、脳波を測定するために、図１に示すような用い方で、被験者の頭皮１０の複数の所定位置に配される（この電極の配置は、国際標準方式の１０−２０法として規定されている。）乾式構造の生体電極である。
本生体電極１の構造を図１，２を参照して説明する。
本生体電極１は、当該電極本体２の表面に、導電性の両面テープによって接着される、本実施の形態では金メッキが施された極小径で極薄な金属基板３と、その一方端が金属基板３上に、本実施の形態では、所定半径の円周上等間隔（適宜な配置）をなして半田付け（固着）された三つ（複数）のスプリング４と、これらスプリング４から金属基板３に対し離隔する方向（図２（Ａ）中の矢印Ａ方向）に適宜な付勢力を受ける一方、脳波測定に際して頭皮１０に接触したときに上記付勢力に抗して金属基板３に近接する方向（図２（Ｂ）中の矢印Ｂ方向）に移動するように配設された三つ（複数）の金属プローブ５とを備えてなるものである。
本生体電極１による脳波測定に際しては、図１に示すような態様で金属プローブ５を頭皮６に接触させて行われる。尚、金属プローブ５には、本実施の形態では、金メッキが施されている。

ところで、本実施の形態の場合、上記スプリング４及び金属プローブ５に加えて、金属プローブ５の移動に際しての案内機能を有するケーシング６の具体的構成について図１，２を参照して説明する。但し、図２では、スプリング４、金属プローブ５及びケーシング６を一組として、金属基板３上に円周上等間隔に配置される三つのうちの二つが図示されている。
金属プローブ５は、図２に示すように、外観上略円筒状をなす部材で、外方に開口する凹溝５ａが当該部材の円筒部５ａ１の略中央付近まで凹設され、この凹溝５ａの開口端の周端には外方に突出するフランジ５ｂが突設されているものであり、この開口端とは反対側の端部は半球状に加工されており、これにより頭皮に接触し易く、且つ、ソフトに接触するのを助長する。また、ケーシング６は、同図に示すように、中空の略円筒状をなす部材で、当該円筒状部材の一方端の周端には内方に突出するフランジ６ｂが突設されているものである。

そして、上述のようにその一方端が金属基板３上に半田付けされたスプリング４は、当該スプリング４の他方端側、詳細には、図２（Ａ）のように当該スプリング４に外力（この場合、外力とは金属プローブ５が頭皮１０に接触したときに作用する力）が作用していないときの当該スプリング４の中央部から他方端寄りの部位と他方端の部位との間のところが金属プローブ５の凹溝５ａ２に、当該他方端を当該凹溝５ａ２の溝底に係止する態様で挿入される。また、ケーシング６は、その他方端が金属基板３上に固着される一方、上記フランジ６ｂが突設された一方端が金属プローブ５の凹溝５ａ２の開口側に対向して配置され、その中空部が当該凹溝５ａ２に連通する態様をなしており、図２（Ａ）のようにスプリング４に外力が作用していないときの当該スプリング４の、金属プローブ５の凹溝５ａ２に挿入されない部位の外周に、当該スプリング４を包囲する態様で配置される。このようにして金属プローブ５及びケーシング６に内装されたスプリング４は、図２（Ａ）に示すような、金属プローブ５に外力が作用していないときは、当該金属プローブ５を図２（Ａ）中の矢印Ａ方向に付勢させる。このとき、金属プローブ５のフランジ５ｂがケーシング６のフランジ６ｂに係止して、金属プローブ５はこの位置で静止し、且つ、その脱落が阻止される。一方、図２（Ｂ）に示すような、金属プローブ５に外力が作用しているときは、上記係止が解かれ、金属プローブ５は、当該金属プローブ５のフランジ５ｂがケーシング６の内周面６ａに案内される態様で、且つ、当該金属プローブ５の円筒部５ａ１がケーシング６のフランジ６ｂの内周面に案内される態様でスプリング４の付勢力に抗してケーシング６内を図２（Ｂ）中の矢印Ｂ方向に維持されつつ移動する、換言すれば、ブレ無く矢印Ｂ方向に直線的に移動する。

ところで、本生体電極１の電極本体２自体は、例えば図１に示すように、電極ホルダー７内に収容され、被覆された電極リード線（図示せず）に接続された皿状の小電極である。したがって、本生体電極１は、このような電極本体２に金属基板３を介して取り付けられる上述のスプリング４や金属プローブ５などにより構成されることになる。

次に、本生体電極１を用いた脳波測定のしかたを説明する。
本生体電極１を用いた脳波測定に際しては、前準備は特に要せず、本生体電極１の金属プローブ５を、上述の１０−２０法に従って頭皮１０の所定位置のところに順次接触させるセットを行ってから、例えばヘッドギヤなどを装着して上記接触が保持されるようにすればよい。ところで、かかる接触に際しては、本生体電極１に備えられた三つの金属プローブ５がそれぞれ独立して接触し動作するので、被験者において個人差のある毛髪密度、毛髪の厚み、毛髪の硬さ、及び頭部の凹凸や変形等の原因による電極の浮きが生じにくく、したがって、金属プローブ５が毛髪をすり抜けて確実に頭皮に接触することが可能になる（図３（Ａ），（Ｂ）参照）。また、金属プローブ５からの押圧力が当該金属プローブ５の、図２（Ｂ）中の矢印Ｂ方向への移動によって軽減されるようにして当該金属プローブ５を頭皮に接触させるので、ヘッドギヤなどを装着していても被験者に痛みを生じさせないで済む。
そして、頭皮１０の所定位置のところにセットされた本生体電極１によって微弱な信号電圧が検出され、かかる信号電圧が、差動増幅器（図示せず）を介してコンピュータ（図示せず）に取り込まれることにより、かかるコンピュータ内で適宜なソフトウェア処理がなされ、モニター（図示せず）に脳波が直接、或いは何らかの加工（例えば、スペクトル解析など）が施されて出力表示される。

ところで、図３（Ａ）は、本生体電極１の金属プローブ５が頭皮１０の傾斜や凹凸、変形等に応じて進退するところを示す状態図であり、また、同図（Ｂ）は、本生体電極１の金属プローブ５が毛髪の厚みをすり抜けて頭皮１０に接触するところを示す状態図である。

本発明の脳波測定用の生体電極は、被験者の頭皮と電極間の電気的接触を確実にできる構造で、しかも、かかる接触によって被験者に痛みを生じさせない構造であり、従来の乾式構造に比して有用価値が高いと言える。

本発明の実施の形態に係る脳波測定用の生体電極の使用状態図である。 図１の生体電極の動作説明図である。 図１の生体電極の使用状態を示す具体例図である。 従来の生体電極の使用状態図である。

１ 生体電極
２ 電極本体
３ 金属基板
４ スプリング
５ 金属プローブ
５ａ２ 凹溝
６ ケーシング
６ａ 内周面
１０ 頭皮

Claims (2)

1. 脳波を測定するために被験者の頭皮における複数の所定位置に配される脳波測定用の生体電極において、
   この生体電極の電極本体の表面に接着される金属基板と、その一方端が前記金属基板上に適宜な配置をなして固着された複数のスプリングと、これらスプリングから前記金属基板に対し離隔する方向に適宜な付勢力を受ける一方、脳波測定に際して前記頭皮に接触したときに前記付勢力に抗して前記金属基板に近接する方向に移動するように配設された複数の金属プローブとを備えてなることを特徴とする脳波測定用の生体電極。
2. 前記スプリングの他方端側が前記金属プローブの凹溝に、当該他方端が当該凹溝の溝底に係止される態様で挿入される一方、前記金属プローブが当該金属プローブの前記凹溝の開口側に対向して配置されたケーシングにおける内周面に案内されて移動するように配設されてなることを特徴とする請求項１に記載の脳波測定用の生体電極。