JP2015139506A - ウェアラブル電極および生体電気信号測定システム - Google Patents

Abstract

【課題】必要なときに簡易に生体電気信号を測定する。【解決手段】生体電気信号測定システムは、ウェアラブル電極１１００と、生体電気信号測定装置１２００とから構成される。ウェアラブル電極１１００は、着用者の皮膚と接触する衣類１１０１の面に固定された可撓性電極１１０２と、着用者の皮膚と接触する衣類の面と反対側の面に配置され、着用者による圧力印加時にオン状態となり、圧力非印加時にオフ状態となるＳＰＳＴスイッチ１１０４とを備える。生体電気信号測定装置１２００は、ウェアラブル電極１１００と接続されたときに、ＳＰＳＴスイッチ１１０４のオンに応じて生体電気信号の測定を開始する。【選択図】 図１

Description

本発明は、日常的に生体電気信号を取得するために用いられるウェアラブル電極および生体電気信号測定システムに関するものである。

近年、日常生活における生体電気信号の取得に対する要求が高まっており、例えば不整脈の有無や虚血性心疾患の診断のため、日常生活における心電図を常時計測するホルター心電計が提案されている。しかしながら、ホルター心電計で心電図を測定できる時間が２４時間程度に限られているため、数日に一度程度の症状が現れる被験者においては、心電図を連続的に測定しても診断に必要な心電図を取得できないことが多い。そこで、動悸や息切れ等何らかの症状を感じたときに自分で心電図が測定できるように携帯することが可能な心電図測定装置が提案されている（非特許文献１）。

"携帯心電計のご紹介"，オムロン コーリン株式会社，インターネット＜http://www.omron-portable-ecg.jp/general/hcg-801/hcg-801_pag_index.php＞

しかしながら、非特許文献１に示されるような心電図測定装置は、携帯することを忘れがちである。また、何らかの症状を感じたときに心電図を測定するまでには、（１）心電図測定装置を取り出す、（２）肌を露出させる、（３）心電図測定装置を肌に接触させる、（４）心電図測定装置の測定開始ボタンを押す、といった複数の動作が必要であるため、何らかの症状を感じた時点における心電図を測定することが間に合わないという課題があった。また、心電図測定装置を肌に接触させる必要があるため、被験者が肌を露出することが物理的・精神的に困難な状況においては、測定機会を逸してしまうという課題があった。

そこで、本発明は、必要なときに簡易に生体電気信号を測定することができるウェアラブル電極および生体電気信号測定システムを提供することを目的とする。

本発明のウェアラブル電極は、着用者の皮膚と接触する衣類の面に固定された第１の可撓性電極と、着用者の皮膚と接触する前記衣類の面と反対側の面に配置され、着用者による圧力印加時にオン状態となり、圧力非印加時にオフ状態となるＳＰＳＴスイッチとを備え、着用者の生体電気信号を取得する生体電気信号測定装置と接続されたときに、前記ＳＰＳＴスイッチのオンに応じて生体電気信号の測定を開始させることが可能なことを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブル電極の１構成例において、前記ＳＰＳＴスイッチは、前記衣類を挟んで前記第１の可撓性電極と対向するように配置されることを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブル電極の１構成例は、さらに、前記ＳＰＳＴスイッチをスイッチオフの状態で被覆する可撓性絶縁体と、この可撓性絶縁体の表面に配置された手部接触用可撓性電極とを備えることを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブル電極の１構成例は、さらに、着用者の皮膚と接触する前記衣類の面に、前記第１の可撓性電極と離間して配置された第２の可撓性電極を備えることを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブル電極の１構成例において、前記第１の可撓性電極と前記第２の可撓性電極とは、着用者の掌に収まる範囲内で離間して配置される。

また、本発明の生体電気信号測定システムは、前記ウェアラブル電極と、前記ウェアラブル電極に含まれる可撓性電極が検出した生体電気信号を取得する生体電気信号測定装置とを備え、前記生体電気信号測定装置は、前記ウェアラブル電極と接続されたときに、前記ＳＰＳＴスイッチのオンに応じて生体電気信号の測定を開始することを特徴とするものである。
また、本発明のウェアラブル電極の１構成例は、さらに、着用者の皮膚と接触する前記衣類の面と反対側の面に露出するように配置された生体電気信号測定装置接続用の端子を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の生体電気信号測定システムは、前記ウェアラブル電極と、前記ウェアラブル電極に含まれる可撓性電極が検出した生体電気信号を取得する生体電気信号測定装置とを備え、前記生体電気信号測定装置は、前記ウェアラブル電極の端子と嵌合するように配置されたウェアラブル電極接続用の端子を備え、この端子を介して前記ウェアラブル電極と接続されたときに、前記ＳＰＳＴスイッチのオンに応じて生体電気信号の測定を開始することを特徴とするものである。

本発明によれば、ウェアラブル電極が予め衣類に固定されているため、ウェアラブル電極の装着忘れを防止することができる。また、本発明では、着用者が衣類に設けられたＳＰＳＴスイッチを押下するだけで生体電気信号の測定が開始されるため、着用者が何らかの症状を感じた時点で生体電気信号測定を迅速に開始することができる。さらに、衣類の裏面に第１の可撓性電極を設けることにより、衣類を着たまま生体電気信号測定を行うことができるため、着用者が肌を露出することが物理的・精神的に困難な状況においても、測定機会を逸することがない。

また、本発明では、ＳＰＳＴスイッチを、衣類を挟んで第１の可撓性電極と対向するように配置することにより、ウェアラブル電極の着用者が異常を感じたときにＳＰＳＴスイッチを押さえる動作をするだけで、第１の可撓性電極が着用者の皮膚に押し付けられるため、安定な生体電気信号測定が可能になる。

また、本発明では、ＳＰＳＴスイッチをスイッチオフの状態で被覆する可撓性絶縁体と、可撓性絶縁体の表面に手部接触用可撓性電極とを設けることにより、ウェアラブル電極の着用者がＳＰＳＴスイッチを押下する際に手部接触用可撓性電極に触れることになる。本発明では、着用者の心臓から離れた掌と接触する手部接触用可撓性電極を不関電極として用いることができるため、品質の良い生体電気信号を取得することができる。

また、本発明では、着用者の皮膚と接触する衣類の面に、第１の可撓性電極と離間して第２の可撓性電極を配置することにより、第１の可撓性電極と第２の可撓性電極を用いた双極誘導法によって生体電気信号を取得することができるので、体動などに起因する雑音を低減した品質の良い生体電気信号を取得することができる。

また、本発明では、第１の可撓性電極と第２の可撓性電極とを、着用者の掌に収まる範囲内で離間して配置することにより、ウェアラブル電極の着用者が異常を感じたときにＳＰＳＴスイッチを押さえる動作をするだけで、第１の可撓性電極と第２の可撓性電極とが着用者の皮膚に押し付けられるため、安定して品質の良い生体電気信号を取得することができる。

また、本発明では、着用者の皮膚と接触する衣類の面と反対側の面に露出するように生体電気信号測定装置接続用の端子を設けることにより、生体電気信号測定装置とウェアラブル電極とを任意に分離可能となるため、生体電気信号測定装置に防水性がなくとも、生体電気信号測定装置を取り外すことでウェアラブル電極を洗濯することが可能となる。

本発明の第１の実施の形態に係る生体電気信号測定システムの構成を示す図である。 本発明の第１の実施の形態に係る生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態に係るＳＰＳＴスイッチの平面図および側面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る生体電気信号測定システムの構成を示す図である。 本発明の第２の実施の形態に係る生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。 本発明の第３の実施の形態に係る生体電気信号測定システムの構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。 本発明の第４の実施の形態に係る生体電気信号測定システムの構成を示す図である。 本発明の第４の実施の形態に係る生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。

以下、好適な実施の形態について図を参照して本発明を説明するが、本発明はかかる実施の形態に限定されない。

［第１の実施の形態］
上記目的を達成するため、本発明の第１の実施の形態に係る生体電気信号測定システムは、図１に示すように、ウェアラブル電極１１００と、ウェアラブル電極１１００と電気的に接続された生体電気信号測定装置１２００とから構成される。ウェアラブル電極１１００は、生体（着用者）１０００と接触するように衣類１１０１の裏面（生体１０００と接する面）に固定された可撓性電極１１０２と、圧力印加時に導電状態となり、圧力非印加時には非導電状態となるＳＰＳＴ（Single Pole Double Throw）スイッチ１１０４と、上記可撓性電極１１０２と生体電気信号測定装置１２００とを電気的に接続する配線１１０５と、上記ＳＰＳＴスイッチ１１０４と生体電気信号測定装置１２００とを電気的に接続する配線１１０６，１１０７とを少なくとも有する。生体電気信号測定システムは、少なくともＳＰＳＴスイッチ１１０４が導通した場合に、生体電気信号測定装置１２００内のラッチ回路１２０６等の既存の回路によって待機状態が解除され、生体電気信号測定を開始する。

図２は本実施の形態の生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。本実施の形態では、生体１０００に直接着用する衣類１１０１の裏面の生体１０００と接触する側に可撓性電極１１０２を固定し、衣類１１０１の表面の心臓１００１付近の左胸部にＳＰＳＴスイッチ１１０４を固定している。図１に示すように、一端が可撓性電極１１０２と接続された配線１１０５の他端には端子１１０８が接続され、一端がＳＰＳＴスイッチ１１０４と接続された配線１１０６，１１０７の他端には端子１１０９，１１１０が接続されている。そして、端子１１０８，１１０９，１１１０を、生体電気信号測定装置１２００に設けられた端子１２０１，１２０２，１２０３と嵌合させることにより、ウェアラブル電極１１００と生体電気信号測定装置１２００とを電気的に接続することができる。

なお、本実施の形態では、生体電気信号測定装置１２００が生体電気信号である心電波形を測定する場合、すなわち生体電気信号測定装置１２００が心電図測定装置である場合について述べるが、これに限定されず、生体電気信号は例えば脳波や筋電位等であってもよい。脳波を測定する場合には衣類１１０１は例えば帽子型、ヘアバンド（カチューシャ）型、リボン型、鉢巻型等の頭に装着しやすい形状であることが望ましい。

また、本実施の形態では、衣類１１０１をシャツ型形状としたが、これに限定されず、シャツ型のほかパンツ型、ブラジャー型、帽子型、サポータ型、バンド型等、肌に直接接触すれば様々な形態であってよい。
衣類１１０１は、可撓性電極１１０２が生体１０００の表面（皮膚）と接触するよう、例えばポリエステル繊維やポリウレタン繊維を含む布帛・織物等の伸縮性のある素材で構成することが望ましい。

可撓性電極１１０２は、カーボンフィラー混合樹脂、Ａｇ布、導電性高分子含浸布帛、電解液を染み込ませた布帛等の、導電性を有し可撓性のある素材を特に限定なく用いることができる。本実施の形態では、衣類１１０１の生体１０００と接触する面に可撓性電極１１０２を例えば縫い付けたり接着したりすることで、可撓性電極１１０２が生体１０００側に突出するように固定されている。

ＳＰＳＴスイッチ１１０４は、本実施の形態の設置位置に限定されず、衣類１１０１上の任意の場所に設置してよい。ただし、本実施の形態では、心電図測定の主な対象である不整脈や虚血性心疾患を持つ着用者において、発作等が生じた際に着用者が無意識に心臓１００１付近を押さえる動作をするケースが多いことを鑑み、特に訓練することなく発作等が生じた際に着用者がＳＰＳＴスイッチ１１０４を押さえ、心電図測定を開始できる位置として心臓１００１付近の左胸部にＳＰＳＴスイッチ１１０４を設置している。ＳＰＳＴスイッチ１１０４の衣類１１０１への固定方法としては、例えば粘着シール、接着または縫い付けなどの方法を採用することができる。

ＳＰＳＴスイッチ１１０４としては、市販のＳＰＳＴタクトスイッチを用いることができる。本発明のウェアラブル電極１１００のように使い捨てではなく洗濯して複数回使用することを想定する場合は、ＳＰＳＴスイッチ１１０４として防水処理されたものを用いることが望ましい。

また、ＳＰＳＴスイッチ１１０４として、図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す簡易ＳＰＳＴスイッチを用いることができる。図３（Ａ）はＳＰＳＴスイッチ１１０４の平面図、図３（Ｂ）はＳＰＳＴスイッチ１１０４のオフ状態の側面図、図３（Ｃ）はＳＰＳＴスイッチ１１０４のオン状態の側面図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示すＳＰＳＴスイッチ１１０４は、衣類１１０１の上に配置された下側可撓性電極２２０１と、上側可撓性電極２２０２と、下側可撓性電極２２０１と上側可撓性電極２２０２との間に間隙を形成するためのスペーサ２２０３とから構成される。

上側可撓性電極２２０２に圧力が印加されていない状態では、図３（Ｂ）に示すように下側可撓性電極２２０１と上側可撓性電極２２０２とが離れているので、スイッチオフとなる。上側可撓性電極２２０２に圧力が印加されると、図３（Ｃ）に示すように上側可撓性電極２２０２が撓み、下側可撓性電極２２０１と接触して、スイッチオンとなる。

簡易ＳＰＳＴスイッチは図３（Ａ）〜図３（Ｃ）に示す形状の他にも、円形など様々な形状で設置することができる。スペーサ２２０３の素材は特に限定されないが、スイッチを押し付ける動作時に着用者に負担を与えないよう、スポンジ等の軟らかい弾性体であることが望ましい。

配線１１０５〜１１０７としては、公知の配線素材を制限なく用いることができるが、人の動きによって変形する衣類１１０１上に設置されるため、配線素材自体に伸縮性があるもの（例えば、導電性ゴム）や、バネのように伸縮性のある構造・レイアウトをしているものがより望ましい。また、電極設置部位以外の人体等からの信号を取得しないよう、配線１１０５〜１１０７は絶縁体で被覆されていることが望ましい。

本実施の形態では、ウェアラブル電極１１００と生体電気信号測定装置１２００とを端子１１０８〜１１１０，１２０１〜１２０３で接続し、生体電気信号測定装置１２００の取り外しが可能なようにしているが、これに限定されず、ウェアラブル電極１１００と生体電気信号測定装置１２００とを端子を介さずに配線で直接接続してもよい。この場合、生体電気信号測定装置１２００を衣類１１０１に常時固定しておくことになるので、本発明のウェアラブル電極１１００のように使い捨てではなく洗濯して複数回使用することを想定する場合は、生体電気信号測定装置１２００に例えばゴムパッキンを備える等の防水処理を施すことが望ましい。

本実施の形態のように端子１１０８〜１１１０，１２０１〜１２０３を用いる場合、端子１１０８〜１１１０，１２０１〜１２０３としては、公知の端子素材を制限なく用いることができるが、着用者が扱いやすいよう、スナップやボタン、ファスナー等の、通常衣服に用いられている接合部材を用いることが望ましい。これらの接合部材からなる端子１１０８〜１１１０を、衣類１１０１の生体１０００と接触する面と反対側の面に露出するように配置しておく。生体電気信号測定装置１２００の筐体表面には、それぞれ端子１１０８〜１１１０と嵌合する位置に端子１２０１〜１２０３を配置する。

そして、生体電気信号測定装置１２００の端子１２０１〜１２０３が衣類１１０１側の端子１１０８〜１１１０と嵌合するように生体電気信号測定装置１２００を装着すれば、生体電気信号測定装置１２００が機械的に固定され、かつウェアラブル電極１１００と生体電気信号測定装置１２００とが電気的に接続される。こうして、機械的固定と電気接続の両方を実現することができる。なお、本実施の形態では、生体電気信号測定装置１２００の設置位置を人体の肩付近の位置としているが、これに限定されず、任意の場所に設置してよい。

生体電気信号測定装置１２００は、ＳＰＳＴスイッチ１１０４と接続され、ＳＰＳＴスイッチ１１０４がオン状態になった時に心電波形測定を開始する。測定時間は特に限定されず、ＳＰＳＴスイッチ１１０４がオン状態になっている間だけ心電波形を測定してもよいし、ＳＰＳＴスイッチ１１０４がオン状態になってから数秒〜数分間測定を継続してもよいし、ＳＰＳＴスイッチ１１０４がオン状態になってからオフ状態（待機状態）に遷移し、再度オン状態になるまで測定を継続してもよい。これらの動作制御は、生体電気信号測定装置１２００内のラッチ回路１２０６等、既存の電子回路により実現される。

本実施の形態では、不関電極と可撓性電極１１０２との電位差を測定する単極誘導法による心電波形測定を想定している。生体電気信号測定装置１２００を生体１０００に密着して配置すれば、生体電気信号測定装置１２００の回路ＧＮＤを用いた単極誘導法により心電波形を測定することが可能である。つまり、この場合には、可撓性電極１１０２が関電極となり、生体電気信号測定装置１２００の回路ＧＮＤが不関電極となる。

また、可撓性電極１１０２を２つ配置してもよい。互いに同程度に心起電力の影響を受ける生体１０００の２点の部位に可撓性電極１１０２を１つずつ配置すれば、一方の可撓性電極１１０２と他方の可撓性電極１１０２間の電位差を測定する双極誘導法により心電波形を測定することが可能である。また、一方の可撓性電極１１０２を図２に示したように心起電力の影響を強く受けるような心臓１００１の近くに配置し、他方の可撓性電極１１０２を生体１０００の電位変化のない部位に配置すれば、この可撓性電極１１０２を不関電極とし、心臓１００１の近くに配置した可撓性電極１１０２を関電極とする単極誘導法により心電波形を測定することが可能である。
なお、単極誘導法や双極誘導法による心電波形の具体的な測定方法は周知の技術であるので、詳細な説明は省略する。

以上のように、本実施の形態では、生体電気信号測定装置１２００が予め衣類１１０１に装着されるため、生体電気信号測定装置１２００の携帯忘れを防止することができる。また、着用者が衣類１１０１に設けられたＳＰＳＴスイッチ１１０４を押下するだけで測定が開始されるため、着用者が何らかの症状を感じた時点で生体電気信号測定を迅速に開始することができる。さらに、衣類１１０１の裏面に可撓性電極１１０２を設けることにより、衣類１１０１を着たまま生体電気信号測定を行うことができるため、着用者が肌を露出することが物理的・精神的に困難な状況においても、測定機会を逸することがない。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図４は本発明の第２の実施の形態に係る生体電気信号測定システムの構成を示す図であり、図１と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のウェアラブル電極１１００は、図４に示すように、第１の実施の形態のウェアラブル電極において、衣類１１０１の裏面（生体１０００と接触する面）に配置された可撓性電極１１０２と衣類１１０１を挟んで対向するように、衣類１１０１の表面にＳＰＳＴスイッチ１１０４を配置したものである。つまり、ＳＰＳＴスイッチ１１０４は、衣類１１０１の可撓性電極１１０２が配置された領域１１０３に設けられる。

図５は本実施の形態の生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。本実施の形態では、生体１０００に直接着用する衣類１１０１の裏面の心臓１００１付近の左胸部に可撓性電極１１０２を固定し、可撓性電極１１０２が設置された領域の衣類１１０１の表側にＳＰＳＴスイッチ１１０４を固定している。図４に示すように、一端が可撓性電極１１０２と接続された配線１１０５の他端には端子１１０８が接続され、一端がＳＰＳＴスイッチ１１０４と接続された配線１１０６，１１０７の他端には端子１１０９，１１１０が接続されている。第１の実施の形態で説明したとおり、生体電気信号測定装置１２００に設けられた端子１２０１，１２０２，１２０３を、端子１１０８，１１０９，１１１０と嵌合させることにより、ウェアラブル電極１１００と生体電気信号測定装置１２００とを電気的に接続することができる。

本実施の形態では、ウェアラブル電極１１００の着用者が異常を感じたときにＳＰＳＴスイッチ１１０４を押さえる動作をするだけで、可撓性電極１１０２が着用者の皮膚に押し付けられるため、安定な生体電気信号測定が可能になる。本実施の形態では、衣類１１０１は特に伸縮性のある素材で構成する必要はなく、着用者のウェアラブル電極着用時の負担を軽減することができる。

［第３の実施の形態］
次に、本発明の第３の実施の形態について説明する。図６は本発明の第３の実施の形態に係る生体電気信号測定システムの構成を示す図であり、図１、図４と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のウェアラブル電極１１００は、図６に示すように、第１、第２の実施の形態のウェアラブル電極において、ＳＰＳＴスイッチ１１０４をスイッチオフの状態で被覆する可撓性絶縁体１１１１と、この可撓性絶縁体１１１１の表面に配置された手部接触用可撓性電極１１１２と、手部接触用可撓性電極１１１２と生体電気信号測定装置１２００とを電気的に接続する配線１１１３とをさらに備えるものである。

図７は本実施の形態の生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。本実施の形態では、生体１０００に直接着用する衣類１１０１の裏面の心臓１００１付近の左胸部に可撓性電極１１０２を固定し、可撓性電極１１０２が設置された領域の衣類１１０１の表側にＳＰＳＴスイッチ１１０４を固定し、ＳＰＳＴスイッチ１１０４をスイッチオフの状態で可撓性絶縁体１１１１により被覆し、さらに可撓性絶縁体１１１１の表側に手部接触用可撓性電極１１１２を固定している。可撓性絶縁体１１１１の衣類１１０１への固定方法としては、例えば粘着シール、接着または縫い付けなどの方法を採用することができる。同様に、手部接触用可撓性電極１１１２の可撓性絶縁体１１１１への固定方法としても、粘着シール、接着または縫い付けなどの方法を採用することができる。

図６に示すように、一端が可撓性電極１１０２と接続された配線１１０５の他端には端子１１０８が接続され、一端がＳＰＳＴスイッチ１１０４と接続された配線１１０６，１１０７の他端には端子１１０９，１１１０が接続され、一端が手部接触用可撓性電極１１１２と接続された配線１１１３の他端には端子１１１４が接続されている。生体電気信号測定装置１２００の筐体表面には、それぞれ端子１１０８〜１１１０，１１１４と嵌合する位置に端子１２０１〜１２０４が配置されている。

端子１１０８〜１１１０，１１１４，１２０１〜１２０４としては、公知の端子素材を制限なく用いることができるが、着用者が扱いやすいよう、スナップやボタン、ファスナー等の、通常衣服に用いられている接合部材を用いることが望ましい。これらの接合部材からなる端子１１０８〜１１１０，１１１４を、衣類１１０１の生体１０００と接触する面と反対側の面に露出するように配置しておく。そして、生体電気信号測定装置１２００の端子１２０１〜１２０４が衣類１１０１側の端子１１０８〜１１１０，１１１４と嵌合するように生体電気信号測定装置１２００を装着すれば、生体電気信号測定装置１２００が機械的に固定され、かつウェアラブル電極１１００と生体電気信号測定装置１２００とが電気的に接続される。

ＳＰＳＴスイッチ１１０４と可撓性絶縁体１１１１と手部接触用可撓性電極１１１２とは、本実施の形態の設置位置に限定されず、衣類１１０１上の任意の場所に設置してよい。本実施の形態では、第１、第２の実施の形態と同様に、ウェアラブル電極１１００の着用者が衣類１１０１に設けられたＳＰＳＴスイッチ１１０４を押下するだけで測定が開始されるため、着用者が何らかの症状を感じた時点で生体電気信号測定を迅速に開始することができる。さらに、ＳＰＳＴスイッチ１１０４を被覆する可撓性絶縁体１１１１の上に手部接触用可撓性電極１１１２を設けているので、着用者がＳＰＳＴスイッチ１１０４を押下する際に手部接触用可撓性電極１１１２に触れることになり、手部接触用可撓性電極１１１２を不関電極として用いることができる。すなわち、手部接触用可撓性電極１１１２を不関電極とし、心臓１００１の近くに配置した可撓性電極１１０２を関電極とする単極誘導法により心電波形を測定することが可能である。本実施の形態では、着用者の心臓から離れた掌と接触する手部接触用可撓性電極１１１２を不関電極として用いることができるため、品質の良い心電波形を取得することができる。

また、図６、図７に示すように、心臓１００１の近くに可撓性電極１１０２を配置し、この可撓性電極１１０２と衣類１１０１を挟んで対向するように、衣類１１０１の表面にＳＰＳＴスイッチ１１０４を配置し、ＳＰＳＴスイッチ１１０４を被覆する可撓性絶縁体１１１１の上に手部接触用可撓性電極１１１２を設けてもよい。この場合、ウェアラブル電極１１００の着用者が異常を感じたときにＳＰＳＴスイッチ１１０４を押さえる動作をするだけで、可撓性電極１１０２が着用者の皮膚に押し付けられ、また手部接触用可撓性電極１１１２が着用者の手に密着するので、安定して品質の良い心電波形を取得することができる。また、衣類１１０１は特に伸縮性のある素材で構成する必要はなく、着用者のウェアラブル電極着用時の負担を軽減することができる。

［第４の実施の形態］
次に、本発明の第４の実施の形態について説明する。図８は本発明の第４の実施の形態に係る生体電気信号測定システムの構成を示す図であり、図１、図４、図６と同様の構成には同一の符号を付してある。本実施の形態のウェアラブル電極１１００は、図８に示すように、第３の実施の形態のウェアラブル電極において、可撓性電極１１０２と離間した位置で生体１０００と接触するように衣類１１０１の裏面に固定された追加可撓性電極１１１５と、追加可撓性電極１１１５と生体電気信号測定装置１２００とを電気的に接続する配線１１１６とをさらに備えるものである。

図９は本実施の形態の生体電気信号測定システムを人体に装着した様子を示す模式図である。本実施の形態では、第３の実施の形態の生体電気信号測定システムにおいて、さらに着用者の掌に収まる範囲内で可撓性電極１１０２から離間した位置の衣類１１０１の裏面に追加可撓性電極１１１５を固定している。追加可撓性電極１１１５の衣類１１０１への固定方法としては、例えば粘着シール、接着または縫い付けなどの方法を採用することができる。

図８に示すように、一端が追加可撓性電極１１１５と接続された配線１１１６の他端には端子１１１７が接続されている。生体電気信号測定装置１２００の筐体表面には、それぞれ端子１１０８〜１１１０，１１１４，１１１７と嵌合する位置に端子１２０１〜１２０５が配置されている。

端子１１０８〜１１１０，１１１４，１１１７，１２０１〜１２０５としては、公知の端子素材を制限なく用いることができるが、着用者が扱いやすいよう、スナップやボタン、ファスナー等の、通常衣服に用いられている接合部材を用いることが望ましい。これらの接合部材からなる端子１１０８〜１１１０，１１１４，１１１７を、衣類１１０１の生体１０００と接触する面と反対側の面に露出するように配置しておく。そして、生体電気信号測定装置１２００の端子１２０１〜１２０５が衣類１１０１側の端子１１０８〜１１１０，１１１４，１１１７と嵌合するように生体電気信号測定装置１２００を装着すれば、生体電気信号測定装置１２００が機械的に固定され、かつウェアラブル電極１１００と生体電気信号測定装置１２００とが電気的に接続される。

ＳＰＳＴスイッチ１１０４と可撓性絶縁体１１１１と手部接触用可撓性電極１１１２と追加可撓性電極１１１５とは、本実施の形態の設置位置に限定されず、衣類１１０１上の任意の場所に設置してよい。本実施の形態では、手部接触用可撓性電極１１１２を不関電極とし、心臓１００１の近くに配置した可撓性電極１１０２を関電極とする単極誘導法により心電波形を測定することが可能である。本実施の形態では、着用者の心臓から離れた掌と接触する手部接触用可撓性電極１１１２を不関電極として用いることができるため、品質の良い心電波形を取得することができる。また、手部接触用可撓性電極１１１２を不関電極とし、可撓性電極１１０２、追加可撓性電極１１１５をそれぞれ正電極、負電極とする双極誘導により、ノイズを低減した質の高い心電波形測定を行うことができる。

また、図８、図９に示すように、心臓１００１の近くに可撓性電極１１０２を配置し、この可撓性電極１１０２と衣類１１０１を挟んで対向するように、衣類１１０１の表面にＳＰＳＴスイッチ１１０４を配置し、ＳＰＳＴスイッチ１１０４を被覆する可撓性絶縁体１１１１の上に手部接触用可撓性電極１１１２を設け、可撓性電極１１０２と追加可撓性電極１１１５とを着用者の掌に収まる範囲内で離間して配置してもよい。この場合、ウェアラブル電極１１００の着用者が異常を感じたときにＳＰＳＴスイッチ１１０４を押さえる動作をするだけで、可撓性電極１１０２と追加可撓性電極１１１５とが着用者の皮膚に押し付けられ、また手部接触用可撓性電極１１１２が着用者の手に密着するので、安定して品質の良い心電波形を取得することができる。また、衣類１１０１は特に伸縮性のある素材で構成する必要はなく、着用者のウェアラブル電極着用時の負担を軽減することができる。

なお、第２〜第４の実施の形態において、可撓性電極１１０２と衣類１１０１を挟んで対向するようにＳＰＳＴスイッチ１１０４を配置する場合、可撓性電極１１０２とＳＰＳＴスイッチ１１０４との絶縁性を確保するため、衣類１１０１を絶縁性材料で構成する必要があることは言うまでもない。絶縁性の確保が難しい場合には、衣類１１０１と可撓性電極１１０２との間、衣類１１０１とＳＰＳＴスイッチ１１０４との間のうち少なくとも一方に絶縁性材料を挟むようにしてもよい。

本発明は、日常生活において生体電気信号を取得する技術に適用することができる。

１０００…生体、１００１…心臓、１１００…ウェアラブル電極、１１０１…衣類、１１０２…可撓性電極、１１０４…ＳＰＳＴスイッチ、１１０５〜１１０７，１１１３，１１１６…配線、１１０８〜１１１０，１１１４，１１１７，１２０１〜１２０５…端子、１１１１…可撓性絶縁体、１１１２…手部接触用可撓性電極、１１１５…追加可撓性電極、１２００…生体電気信号測定装置、１２０６…ラッチ回路、２２０１…下側可撓性電極、２２０２…上側可撓性電極、２２０３…スペーサ。

Claims (8)

1. 着用者の皮膚と接触する衣類の面に固定された第１の可撓性電極と、
   着用者の皮膚と接触する前記衣類の面と反対側の面に配置され、着用者による圧力印加時にオン状態となり、圧力非印加時にオフ状態となるＳＰＳＴスイッチとを備え、
   着用者の生体電気信号を取得する生体電気信号測定装置と接続されたときに、前記ＳＰＳＴスイッチのオンに応じて生体電気信号の測定を開始させることが可能なことを特徴とするウェアラブル電極。
2. 請求項１記載のウェアラブル電極において、
   前記ＳＰＳＴスイッチは、前記衣類を挟んで前記第１の可撓性電極と対向するように配置されることを特徴とするウェアラブル電極。
3. 請求項１または２記載のウェアラブル電極において、
   さらに、前記ＳＰＳＴスイッチをスイッチオフの状態で被覆する可撓性絶縁体と、
   この可撓性絶縁体の表面に配置された手部接触用可撓性電極とを備えることを特徴とするウェアラブル電極。
4. 請求項１乃至３のいずれか１項に記載のウェアラブル電極において、
   さらに、着用者の皮膚と接触する前記衣類の面に、前記第１の可撓性電極と離間して配置された第２の可撓性電極を備えることを特徴とするウェアラブル電極。
5. 請求項４項に記載のウェアラブル電極において、
   前記第１の可撓性電極と前記第２の可撓性電極とは、着用者の掌に収まる範囲内で離間して配置されることを特徴とするウェアラブル電極。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウェアラブル電極と、
   前記ウェアラブル電極に含まれる可撓性電極が検出した生体電気信号を取得する生体電気信号測定装置とを備え、
   前記生体電気信号測定装置は、前記ウェアラブル電極と接続されたときに、前記ＳＰＳＴスイッチのオンに応じて生体電気信号の測定を開始することを特徴とする生体電気信号測定システム。
7. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のウェアラブル電極において、
   さらに、着用者の皮膚と接触する前記衣類の面と反対側の面に露出するように配置された生体電気信号測定装置接続用の端子を備えることを特徴とするウェアラブル電極。
8. 請求項７記載のウェアラブル電極と、
   前記ウェアラブル電極に含まれる可撓性電極が検出した生体電気信号を取得する生体電気信号測定装置とを備え、
   前記生体電気信号測定装置は、前記ウェアラブル電極の端子と嵌合するように配置されたウェアラブル電極接続用の端子を備え、この端子を介して前記ウェアラブル電極と接続されたときに、前記ＳＰＳＴスイッチのオンに応じて生体電気信号の測定を開始することを特徴とする生体電気信号測定システム。

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