JP2019136055A - 生体測定電極装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体への広い接触面積を安定して確保することができ、生体に与える不快感が少なく、長時間または繰り返し使用することができる生体測定電極装置を提供する。【解決手段】生体測定電極装置は、導電体を含有するゴムで形成されたゴム電極部と、ゴム電極部からの電気信号を受けて当該電気信号を処理する信号処理回路と、ゴム電極部が一方の面側に配置され、信号処理回路が他方の面側に配置された支持部材と、ゴム電極部と支持部材とを貫通し、ゴム電極部と信号処理回路とを電気的に接続する導電性糸とを備える。【選択図】図２

Description

本発明は、生体測定電極装置に関する。

心電図測定では、複数の電極が生体の複数の部位に接触させられる。また、近年、筋電義手および筋電義足が開発されている。筋電義手の技術では、生体の上肢の複数の部位の表面筋電位を測定し、これらに基づいて、義手の動きを制御する。筋電義足の技術では、生体の下肢の複数の部位の表面筋電位を測定し、これらに基づいて、義足の動きを制御する。表面筋電位の測定では、複数の電極が生体の複数の部位に接触させられる。

一般に、電極は金属で製造されている。また、生体への接触面積を高めるとともに、生体へ電極を固定するために、電極と生体の間に導電性ゲルまたは導電性クリームを配置することが、行われている。特許文献１〜３は、このような導電性ゲルの使用を開示する。

特開２００８−２１２４８８号公報 特開２０１２−１８３３０２号公報 特開２０１５−１２３１９８号公報

しかし、金属の電極は、硬さが高く、熱伝導率が高いため、生体に不快感を与えることがある。このため、長時間、電極を生体に装着する技術には特に不適切である。また、導電性ゲルまたは導電性クリームの使用も、生体に不快感を与えることがあり、長時間、電極を生体に装着する技術には特に不適切である。また、導電性ゲルまたは導電性クリームは、経時的に性質が変化するため、長時間の使用または繰り返しの使用には不適切である。

そこで、本発明は、生体への広い接触面積を安定して確保することができ、生体に与える不快感が少なく、長時間または繰り返し使用することができる生体測定電極装置を提供する。

本発明のある態様に係る生体測定電極装置は、導電体を含有するゴムで形成されたゴム電極部と、前記ゴム電極部からの電気信号を受けて当該電気信号を処理する信号処理回路と、前記ゴム電極部が一方の面側に配置され、前記信号処理回路が他方の面側に配置された支持部材と、前記ゴム電極部と前記支持部材とを貫通し、前記ゴム電極部と前記信号処理回路とを電気的に接続する導電性糸とを備える。

本発明の態様においては、ゴム電極部を生体に向けて、生体測定電極装置を使用することができる。ゴム電極部は、ゴム弾性を有するため、生体から力を受けると生体の輪郭に順応して変形するため、ゴム電極部自体で、生体への対向面積または接触面積を安定して確保することができる。このため、導電性ゲルまたは導電性クリームを使用することが必要ではなく、生体に不快感を与えることが少ない。また、ゴム電極部は、硬さが低く、熱伝導率が低いため、生体に与える不快感が少ない。さらにゴム電極部は、導電性ゲルまたは導電性クリームに比べて、性質が安定しているため、長時間または繰り返し使用することができる。ゴム電極部と信号処理回路との電気的接続には、ゴム電極部と支持部材とを貫通する導電性糸が使用される。生体測定電極装置の製造時に、例えば縫い針を用いて、導電性糸がゴム電極部と支持部材とを貫通するように縫うことによって、容易に生体測定電極装置を製造することができる。

好ましくは、前記支持部材は、生体の部位に接触させられる布、皮革または合成皮革である。この場合、生体測定電極装置の製造時に、導電性糸が布、皮革または合成皮革である支持部材を容易に貫通することができる。

好ましくは、前記導電性糸は、前記ゴム電極部よりも高い導電率を有する。この場合、電気信号の伝達性を向上させることができる。

好ましくは、前記ゴム電極部は、薄肉部分と厚肉部分を有しており、前記薄肉部分の前記支持部材側の面と、前記厚肉部分の前記支持部材側の面は面一であり、前記導電性糸は、前記薄肉部分と前記支持部材とを貫通する。この場合、生体測定電極装置の使用時に、厚肉部分が生体に向けられ、薄肉部分を貫通する導電性糸が生体に接触するおそれが少ない。したがって、生体とは、ゴム電極の厚肉部に相当する領域のみの接触となるので、導電性糸が生体に接触することにより生じうるノイズの発生が防止されるか、ノイズの発生の頻度が低減する。

好ましくは、前記ゴム電極部は、互いに離間した複数の厚肉部分を有し、複数の厚肉部分の間に前記薄肉部分が配置されている。この場合、互いに離間した厚肉部分の間に、薄肉部分が配置されているので、薄肉部分を貫通する導電性糸が生体に接触するおそれが少ない。したがって、導電性糸が生体に接触することにより生じうるノイズの発生が防止されるか、ノイズの発生の頻度が低減する。さらに、薄肉部分を挟んで互いに離間した厚肉部分が生体に向けられるため、生体測定電極装置の接触圧が厚肉部分で均一化され、生体への接触状態が安定し、電気信号が安定する。

好ましくは、前記ゴム電極部の前記薄肉部分の前記支持部材とは反対側には、布が配置されており、前記導電性糸は、前記布と前記薄肉部分と前記支持部材とを貫通する。この場合、導電性糸は、ゴム電極部の薄肉部分を覆う布と薄肉部分を貫通する。ゴム電極部が低い強度の材料で形成されていたとしても、薄肉部分を覆う布で薄肉部分が補強されているので、生体測定電極装置の製造時に、例えば縫い針を用いて導電性糸を薄肉部分に貫通させても、薄肉部分の裂けを防止または低減することができる。

好ましくは、前記布は、前記ゴム電極部よりも高い導電率を有する導電性布であり、前記ゴム電極部の厚肉部分に導通している。仮に、薄肉部分を覆う布が絶縁性である場合には、生体測定電極装置の使用時に、電気信号の大部分は、ゴム電極部の厚肉部分から導電性糸を経て、信号処理回路に伝達されるが、薄肉部分を貫通する導電性糸と薄肉部分の接触状態によっては、電気信号が信号処理回路に安定的に伝達されないおそれや、電気信号にノイズが混入するおそれがある。しかし、薄肉部分を覆う布がゴム電極部よりも高い導電率を有する導電性布であり、ゴム電極部の厚肉部分に導通している場合には、生体測定電極装置の使用時に、電気信号の大部分は、ゴム電極部の厚肉部分から導電性布を経て、導電性糸を通り、信号処理回路に安定的に伝達される。

好ましくは、導電性布は、導電性接着剤によって、ゴム電極部の薄肉部分に接合されている。この場合、導電性接着剤によって、導電性布と薄肉部分の伝導状態が安定するので、電気信号が信号処理回路に安定的に伝達される。

好ましくは、前記導電性糸の端部と前記導電性布とを覆う絶縁性コーティングが配置されている。この場合、生体測定電極装置の使用時に、絶縁性コーティングによって導電性糸と導電性布が生体に接触するおそれが排除され、導電性糸と導電性布が生体に接触することにより生じうるノイズの発生が防止される。

好ましくは、前記絶縁性コーティングは、前記厚肉部分の前記支持部材とは反対側の面よりも、前記支持部材の近くに配置されている。この場合、生体測定電極装置の使用時に、絶縁性コーティングは、生体から離間することになり、厚肉部分の生体への接触を阻害しない。したがって、厚肉部分の生体への広い対向面積を安定的に確保することができる。

好ましくは、前記ゴム電極部と前記支持部材との間には、絶縁性布が配置されており、前記導電性糸は、前記ゴム電極部と前記絶縁性布と前記支持部材とを貫通する。この場合、導電性糸は、ゴム電極部と絶縁性布を貫通する。ゴム電極部が低い強度の材料で形成されていたとしても、絶縁性布でゴム電極部が補強されているので、生体測定電極装置の製造時に、例えば縫い針を用いて導電性糸をゴム電極部に貫通させても、ゴム電極部の裂けを防止または低減することができる。また、導電性糸がゴム電極部と絶縁性布を貫通した後、導電性糸が支持部材を貫通する前に、導電性糸に横方向の力が与えられたとしても、導電性糸が貫通する絶縁性布で導電性糸の横移動が抑制されるため、ゴム電極部の裂けを防止または低減することができる。絶縁性布は絶縁性であるから、生体測定電極装置の使用時に、絶縁性布は、導電性糸を通って伝達される電気信号にノイズを与えない。

好ましくは、絶縁性布は、ゴム電極部に接合されている。この場合、絶縁性布とゴム電極部を有する電極ユニットを、支持部材に取り付ける前に、１つのブロックとして、取り扱うことができ、管理および運搬が容易である。また、生体測定電極装置の製造時に、導電性糸がゴム電極部と絶縁性布を貫通した後、導電性糸が支持部材を貫通する前に、絶縁性布がゴム電極部および導電性糸から脱落することが防止される。

好ましくは、前記絶縁性布は、前記支持部材に縫製糸で固定されている。この場合、生体測定電極装置の製造時に、絶縁性布を支持部材に縫製糸で縫製することにより、容易に固定することができる。

好ましくは、前記ゴム電極部の前記支持部材とは反対側の面には、導電性ゴムコーティングが接触しており、前記導電性ゴムコーティングは、導電体を含有するゴムで形成され、前記ゴム電極部よりも低い面抵抗率を有する。

この場合には、面抵抗率が低い導電性ゴムコーティングを生体に接触させることによって、生体からゴム電極への伝導性が向上し、生体からゴム電極への伝導状態が安定するので、電気信号が信号処理回路に安定的に伝達される。導電性ゴムコーティングは、ゴム弾性を有するため、生体から力を受けると生体の輪郭に順応して変形するため、導電性ゴムコーティング自体で、生体への広い接触面積を安定して確保することができる。このため、導電性ゲルまたは導電性クリームを使用することが必要ではなく、生体に不快感を与えることが少ない。また、導電性ゴムコーティングは、硬さが低く、熱伝導率が低いため、生体に与える不快感が少ない。さらに導電性ゴムコーティングは、導電性ゲルまたは導電性クリームに比べて、性質が安定しているため、長時間または繰り返し使用することができる。

本発明の第１実施形態に係る生体測定電極装置を示す斜視図である。 図１のII-II線矢視断面図である。 図２の一部を拡大した断面図である。 生体測定電極装置の電極ユニットを示す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る生体測定電極装置を示す断面図である。 図５の一部を拡大した断面図である。 本発明の第３実施形態に係る生体測定電極装置を示す断面図である。 本発明の第４実施形態に係る生体測定電極装置を示す斜視図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る複数の実施形態を説明する。図面において縮尺は、必ずしも実施形態の製品を正確に表してはおらず、一部の寸法を誇張して表現している場合もある。

下記の実施形態に係る生体測定電極装置は、例示として、人間の被験者の腕の複数の部位の表面筋電位を測定するために使用される。測定された表面筋電位は、例えば、筋電義手の動きの制御に使用されうる。

第１実施形態
図１に示すように、本発明の第１実施形態に係る生体測定電極装置１は、支持部材２を有する。支持部材２は、被験者の腕に巻かれて、腕に接触させられる布、皮革または合成皮革である。布は、織布でも、不織布でも、網でもよい。支持部材２は、ブレイス、サポーター、ベルトまたはバンドと呼ぶこともできる。図示の実施形態では、支持部材２には、例えば面ファスナーのようなファスナー４，６が設けられており、ファスナー４，６を用いて、支持部材２を腕の周りで固定することができる。但し、支持部材２は、伸縮性を有する布材料から形成されたエンドレスベルトまたはエンドレスバンドでもよい。本実施形態では、支持部材２は、被験者の腕に巻かれて、後述する電極ユニット８を被験者に押圧する力を電極ユニット８に与えるが、支持部材２は、被験者の腕に巻かれずに、電極ユニット８を被験者に押圧する荷重を電極ユニット８に与えてもよい。

生体測定電極装置１は、支持部材２の一方の面側に配置された複数の電極ユニット８と、支持部材２の他方の面側に配置された複数の信号処理回路１０とを有する。図１においては、２つの電極ユニット８と２つの信号処理回路１０が示されているが、電極ユニット８の数と信号処理回路１０の数は３以上でもよい。これらの電極ユニット８と信号処理回路１０は、一対一の関係で、それぞれ対応する。各信号処理回路１０からはリード線１２が延びている。

図２および図４に示すように、電極ユニット８は、ゴム電極部１４、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂ、導電性布２２、および絶縁性布２８を備える。

ゴム電極部１４は、導電体を含有するゴムで形成されている。導電体としては、例えば炭素粒子であってもよいし、金属粒子であってもよいし、その他の導電体粒子であってもよい。ゴムとしては、例えばシリコーンゴムであってよい。

ゴム電極部１４は、互いに離間した一対の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂと、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの間に配置された薄肉部分１５Ｃとを有する。薄肉部分１５Ｃの支持部材２側の面と、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの支持部材２側の面は面一である。図２に示すように、生体測定電極装置１の使用時において、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの支持部材２とは反対側の面が、被験者（生体）の腕Ｈに向けられ、薄肉部分１５Ｃは、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂよりも腕Ｈから遠くに位置することになる。

図１、図２および図４から理解されるように、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂと薄肉部分１５Ｃの各々は、矩形の板である。厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの各矩形の一辺の長さは５〜２０ｍｍであり、他辺の長さも５〜２０ｍｍである。厚肉部分１５Ａ，１５Ｂ同士の間隔（電極ユニット８の長手方向における薄肉部分１５Ｃの長さ）は、被験者の腕Ｈの損傷の程度、腕Ｈの太さ、またはその他の要因によって変わりうる。厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの厚さは、約１ｍｍであり、薄肉部分１５Ｃの厚さは、約０．５ｍｍである。但し、各部分の形状は、矩形には限定されず、寸法も限定されない。

このようなゴム電極部１４は、例えば、ゴム電極部１４全体の形状に対応する内部空間を有する型を用いて、プレス成形または射出成形によって、形成してもよい。あるいは、１つの広い部品１４Ｃに一対の部品１４Ａ，１４Ｂを重ねて、ゴム電極部１４を形成してもよい。図２において、符号Ｂで特定される仮想線は、部品１４Ｃの一面、すなわち部品１４Ａ，１４Ｂに対する境界面を示す。

導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂが、それぞれ厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに重ねられている。すなわち、ゴム電極部１４の支持部材２とは反対側の面には、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂが接触している。図２に示すように、生体測定電極装置１の使用時において、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂが、腕Ｈに接触させられる。実施形態において、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂの形状、電極ユニット８の長手方向における長さ、および電極ユニット８の幅方向における長さは、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂと同じである。導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂの厚さは、０．０３〜０．１ｍｍである。但し、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂの形状は、矩形には限定されず、寸法も限定されない。

導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂは、導電体を含有するゴムで形成され、ゴム電極よりも低い面抵抗率を有する。導電体としては、例えば銀粒子、塩化銀粒子、金粒子、銅粒子、またはこれらのいずれかの組合せであってよい。ゴムとしては、例えばシリコーンゴムであってよい。ゴム電極部１４および導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂの材料の好ましい例としては、国際公開第２０１８／００８６８８号に記載されている材料を使用してよい。

図２および図４に示すように、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃの支持部材２とは反対側には、導電性布２２が配置されている。導電性布２２は、導電性接着剤２４によって、薄肉部分１５Ｃの支持部材２とは反対側の面に接合されている。また、導電性布２２の両端部は、それぞれゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに接触し、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに導通している。導電性布２２の厚さは、限定されないが、例えば、０．１ｍｍである。

導電性布２２は、ゴム電極部１４よりも高い導電率を有する。例えば、導電性布２２の基材は、綿または合成繊維から形成されている。基材は、織布でも、不織布でも、網でもよい。導電性布２２は、例えば、銀粒子、金粒子などの金属粒子または金属化合物粒子を含有する導電性シリコーンゴムを基材に含浸させ硬化させることにより、形成することができる。導電性接着剤２４は、例えば、銀粒子、金粒子などの金属粒子または金属化合物粒子を含有するエポキシ樹脂である。

ゴム電極部１４の支持部材２側には、絶縁性布２８が配置されている。したがって、図２に示すように、電極ユニット８を支持部材２に取り付けると、絶縁性布２８は、ゴム電極部１４と支持部材２との間に配置される。絶縁性布２８は、ゴム電極部１４よりも大きな面積を有しており、ゴム電極部１４の支持部材２側の面全体を覆う。絶縁性布２８は、絶縁性接着剤３０によって、ゴム電極部１４に接合されている。絶縁性布２８は、綿または合成繊維から形成されている。絶縁性布２８は、織布でも、不織布でも、網でもよい。絶縁性接着剤３０は、例えば、エポキシ樹脂を含有する接着剤である。

図２に示すように、上記構成の電極ユニット８は、縫製糸３５，３６によって、支持部材２に固定されている。具体的には、電極ユニット８の絶縁性布２８が、縫製糸３５，３６を用いた縫製によって、支持部材２に固定されている。縫製糸３５，３６の各縫い目は、絶縁性布２８と支持部材２を貫通する。

電極ユニット８と、電極ユニット８に対応する信号処理回路１０との電気的接続は、１本の導電性糸３２によって達成されている。導電性糸３２は、導電性布２２、導電性接着剤２４、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃ、絶縁性接着剤３０、絶縁性布２８、および支持部材２を貫通し、ゴム電極部１４と信号処理回路１０とを電気的に接続する。生体測定電極装置１の製造時に、例えば、縫い針（図示せず）を用いて、導電性糸３２が上記の所要の要素を貫通するように縫うことによって、容易に生体測定電極装置１を製造することができる。

導電性糸３２の一端部には、結び目（糸コブ、ノット）３４が形成されている。結び目３４は導電性布２２の表面に接触させられる。導電性糸３２の他端部は、例えば、導電性接着剤または半田で信号処理回路１０に固定されている。したがって、電極ユニット８と支持部材２に対する導電性糸３２の相対的な移動が抑制されている。結び目３４を接着剤で導電性布２２に固定してもよい。

電極ユニット８の２箇所、すなわち２つの導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂが腕Ｈに接触させられるが、電極ユニット８には１本の導電性糸３２だけが設けられている。したがって、生体測定電極装置１の使用時において、信号処理回路１０には、２つの導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂに由来する電気信号が合成されて、合成された電気信号が導電性糸３２を通じて供給される。

信号処理回路１０は、合成された電気信号を受けて当該電気信号を処理する。具体的には、信号処理回路１０は、例えば、電気信号のノイズキャンセル処理と増幅処理を実行する。

ノイズキャンセル処理と増幅処理が施された電気信号は、リード線１２を通じて、図示しない測定ユニットに供給される。測定ユニットは、複数の信号処理回路１０から供給された電気信号の電位、すなわち腕の複数の表面筋電位を測定する。

導電性糸３２は、ゴム電極部１４よりも高い導電率を有する。導電性糸３２は、例えば、銅またはステンレス鋼により形成されている。したがって、電気信号の伝達性を向上させることができる。導電性糸３２は、撚糸でもよいが、好ましくは単糸であり、より好ましくは長手方向における異なる断面が一様な形状（例えば円形）と一様な断面積を有する。

導電性糸３２だけでなく導電性布２２も、ゴム電極部１４よりも高い導電率を有する。したがって、図２および図３に点線で例示する電気信号の主経路Ｐが得られる。主経路Ｐは、２つの導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂから出発し、ゴム電極部１４の２つの厚肉部分１５Ａ，１５Ｂを経て、導電性布２２で合流し、導電性糸３２を経て、信号処理回路１０に至る。ゴム電極部１４の全体と導電性接着剤２４も導電性を有するので、当然ながら、主経路Ｐ以外にも多くの電気信号の経路があるが、主経路Ｐは最も電流が流れやすい経路である。

ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃの上には、導電性糸３２の端部の結び目３４と導電性布２２とを覆う絶縁性コーティング２６が配置されている。絶縁性コーティング２６は、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの支持部材２とは反対側の面よりも、支持部材２の近くに配置されている。絶縁性コーティング２６は、接着剤で導電性布２２に固定してもよい。

絶縁性コーティング２６は、例えばシリコーン樹脂から形成されている。絶縁性コーティング２６の厚さは、限定されないが、例えば、０．１ｍｍである。

この生体測定電極装置１の製造においては、まずゴム電極部１４を上記の通り作成する。そして、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂを積層させる。例えば、国際公開第２０１８／００８６８８号に記載されているように、導電体粒子を含有するシリコーンゴムペーストを塗布し、次いで、シリコーンゴムペーストを硬化させてよい。

さらに、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃに、導電性接着剤２４によって導電性布２２を接合する。そして、ゴム電極部１４の他面に、絶縁性接着剤３０によって絶縁性布２８を接合する。このようにして、図４に示す電極ユニット８が完成する。

次に、図２に示すように、電極ユニット８を支持部材２に載せる。そして、例えば、縫い針を用いて、導電性糸３２を導電性布２２、導電性接着剤２４、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃ、絶縁性接着剤３０、絶縁性布２８、および支持部材２に貫通させる。さらに、導電性糸３２の端部に、導電性糸３２の抜け止めとして結び目３４を形成する。結び目３４を接着剤で導電性布２２に固定してもよい。あるいは、結び目３４を形成せずに、導電性糸３２の端部を接着剤で導電性布２２に固定してもよい。このようにして、電極ユニット８と信号処理回路１０が、電気的にも機械的にも接続される。

次に、導電性糸３２の他端部を、例えば、導電性接着剤または半田で信号処理回路１０に固定する。さらに、縫製糸３５，３６を用いた縫製によって、電極ユニット８の絶縁性布２８を支持部材２に固定する。このようにして、支持部材２に電極ユニット８が固定される。必要な数の電極ユニット８と信号処理回路１０を支持部材２に取り付けることにより、生体測定電極装置１が完成する。

この実施形態では、ゴム電極部１４と導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂを生体に向けて、生体測定電極装置１を使用することができる。ゴム電極部１４と導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂは、ゴム弾性を有するため、生体から力を受けると生体の輪郭に順応して変形するため、ゴム電極部１４自体で、生体への広い対向面積を安定して確保することができ、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂ自体で、生体への広い接触面積を安定して確保することができる。このため、導電性ゲルまたは導電性クリームを使用することが必要ではなく、生体に不快感を与えることが少ない。また、ゴム電極部１４と導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂは、硬さが低く、熱伝導率が低いため、生体に与える不快感が少ない。さらにゴム電極部１４と導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂは、導電性ゲルまたは導電性クリームに比べて、性質が安定しているため、長時間または繰り返し使用することができる。

ゴム電極部１４と信号処理回路１０との電気的接続には、ゴム電極部１４と支持部材２とを貫通する導電性糸３２が使用される。生体測定電極装置１の製造時に、例えば縫い針を用いて、導電性糸３２がゴム電極部１４と支持部材２とを貫通するように縫うことによって、容易に生体測定電極装置１を製造することができる。

支持部材２は、生体の部位に接触させられる布、皮革または合成皮革である。したがって、生体測定電極装置１の製造時に、導電性糸３２が布、皮革または合成皮革である支持部材２を容易に貫通することができる。

導電性糸３２は、ゴム電極部１４よりも高い導電率を有する。したがって、電気信号の伝達性を向上させることができる。

ゴム電極部１４は、薄肉部分１５Ｃと厚肉部分１５Ａ，１５Ｂを有しており、薄肉部分１５Ｃの支持部材２側の面と、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの支持部材２側の面は面一である。生体測定電極装置１の使用時に、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂが生体に向けられ、薄肉部分１５Ｃを貫通する導電性糸３２が生体に接触するおそれが少ない。したがって、導電性糸３２が生体に接触することにより生じうるノイズの発生が防止されるか、ノイズの発生の頻度が低減する。

また、互いに離間した厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの間に、薄肉部分１５Ｃが配置されているので、薄肉部分１５Ｃを貫通する導電性糸３２が生体に接触するおそれが少ない。したがって、導電性糸３２が生体に接触することにより生じうるノイズの発生が防止されるか、ノイズの発生の頻度が低減する。さらに、薄肉部分１５Ｃを挟んで互いに離間した厚肉部分１５Ａ，１５Ｂが生体に向けられるため、生体測定電極装置１の接触圧が厚肉部分１５Ａ，１５Ｂでバランスよく均一化され、生体への接触状態が安定し、電気信号が安定する。

ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃの支持部材２とは反対側には、布（この実施形態では導電性布２２）が配置されており、導電性糸３２は、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃを覆う布と薄肉部分１５Ｃを貫通する。ゴム電極部１４が低い強度の材料で形成されていたとしても、薄肉部分１５Ｃを覆う布で薄肉部分１５Ｃが補強されているので、生体測定電極装置１の製造時に、例えば縫い針を用いて導電性糸３２を薄肉部分１５Ｃに貫通させても、薄肉部分１５Ｃの裂けを防止または低減することができる。

この実施形態では、その布は、ゴム電極部１４よりも高い導電率を有する導電性布２２であり、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに導通している。したがって、主経路Ｐの説明として上記した通り、生体測定電極装置１の使用時に、電気信号の大部分は、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂから導電性布２２を経て、導電性糸３２を通り、信号処理回路１０に安定的に伝達される。第１実施形態のこの効果については、第２実施形態に関連して、詳しく後述する。

導電性布２２は、導電性接着剤２４によって、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃに接合されている。導電性接着剤２４によって、導電性布２２と薄肉部分１５Ｃの導電状態が安定するので、電気信号が信号処理回路１０に安定的に伝達される。

この実施形態では、導電性糸３２の端部と導電性布２２とを覆う絶縁性コーティング２６が配置されている。したがって、生体測定電極装置１の使用時に、絶縁性コーティング２６によって導電性糸３２と導電性布２２が生体に接触するおそれが排除され、導電性糸３２と導電性布２２が生体に接触することにより生じうるノイズの発生が防止される。

絶縁性コーティング２６は、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの支持部材２とは反対側の面よりも、支持部材２の近くに配置されている。すなわち、生体測定電極装置１の使用時に、絶縁性コーティング２６は、生体から離間することになり、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの生体への接触を阻害しない。したがって、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの生体への広い対向面積を安定的に確保することができる。

ゴム電極部１４と支持部材２との間には、絶縁性布２８が配置されており、導電性糸３２は、ゴム電極部１４と絶縁性布２８と支持部材２とを貫通する。ゴム電極部１４が低い強度の材料で形成されていたとしても、絶縁性布２８でゴム電極部１４が補強されているので、生体測定電極装置１の製造時に、例えば縫い針を用いて導電性糸３２をゴム電極部１４に貫通させても、ゴム電極部１４の裂けを防止または低減することができる。また、導電性糸３２がゴム電極部１４と絶縁性布２８を貫通した後、導電性糸３２が支持部材２を貫通する前に、導電性糸３２に横方向の力が与えられたとしても、導電性糸３２が貫通する絶縁性布２８で導電性糸３２の横移動が抑制されるため、ゴム電極部１４の裂けを防止または低減することができる。絶縁性布２８は絶縁性であるから、生体測定電極装置１の使用時に、絶縁性布２８は、導電性糸３２を通って伝達される電気信号にノイズを与えない。

絶縁性布２８は、ゴム電極部１４に接合されている。したがって、絶縁性布２８とゴム電極部１４を有する電極ユニット８を、支持部材２に取り付ける前に、１つのブロックとして、取り扱うことができ、管理および運搬が容易である。また、生体測定電極装置１の製造時に、導電性糸３２がゴム電極部１４と絶縁性布２８を貫通した後、導電性糸３２が支持部材２を貫通する前に、絶縁性布２８がゴム電極部１４および導電性糸３２から脱落することが防止される。この実施形態では、絶縁性接着剤３０によって、絶縁性布２８がゴム電極部１４に接合されているが、他の取付け手段、例えばネジまたはステープルで、絶縁性布２８がゴム電極部１４に接合されてもよい。

絶縁性布２８は、支持部材２に縫製糸３５，３６で固定されている。したがって、生体測定電極装置１の製造時に、絶縁性布２８を支持部材２に縫製糸３５，３６で縫製することにより、容易に固定することができる。但し、他の取付け手段、例えばネジまたはステープルで、絶縁性布２８が支持部材２に固定されてもよい。

ゴム電極部１４の支持部材２とは反対側の面には、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂが接触しており、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂは、導電体を含有するゴムで形成され、ゴム電極部１４よりも低い面抵抗率を有する。面抵抗率が低い導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂを生体に接触させることによって、生体からゴム電極への導電性が向上し、生体からゴム電極への導電状態が安定するので、電気信号が信号処理回路１０に安定的に伝達される。

第２実施形態
図５は、本発明の第２実施形態に係る生体測定電極装置１を示す。図５は、図２と同様に、図１のII-II線矢視断面図である。図５以降の図面において、すでに説明した構成要素を示すため、同一の符号が使用され、それらの構成要素については詳細には説明しない。

この実施形態では、電極ユニット８の代わりに電極ユニット４０が設けられている。電極ユニット４０においては、第１実施形態の導電性布２２の代わりに絶縁性布４２が設けられ、導電性接着剤２４の代わりに絶縁性接着剤４４が設けられている。具体的には、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃの支持部材２とは反対側には、絶縁性布４２が配置されている。絶縁性布４２は、絶縁性接着剤４４によって、薄肉部分１５Ｃの支持部材２とは反対側の面に接合されている。また、絶縁性布４２の両端部は、それぞれゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに接触していてもよいし、接触していなくてもよい。絶縁性布４２の厚さは、限定されないが、例えば、０．１ｍｍである。

第２実施形態に係る生体測定電極装置１の製造においては、第１実施形態と同じく、まずゴム電極部１４を上記の通り作成し、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂを積層させる。

さらに、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃに、絶縁性接着剤４４によって絶縁性布４２を接合する。そして、ゴム電極部１４の他面に、絶縁性接着剤３０によって絶縁性布２８を接合する。このようにして、電極ユニット４０が完成する。

次に、図電極ユニット４０を支持部材２に載せる。そして、例えば、縫い針を用いて、導電性糸３２を絶縁性布４２、絶縁性接着剤４４、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃ、絶縁性接着剤３０、絶縁性布２８、および支持部材２に貫通させる。さらに、導電性糸３２の端部に、導電性糸３２の抜け止めとして結び目３４を形成する。結び目３４を接着剤で絶縁性布４２に固定してもよい。あるいは、結び目３４を形成せずに、導電性糸３２の端部を接着剤で絶縁性布４２に固定してもよい。このようにして、電極ユニット４０と信号処理回路１０が、電気的にも機械的にも接続される。

次に、導電性糸３２の他端部を、例えば、導電性接着剤または半田で信号処理回路１０に固定する。さらに、縫製糸３５，３６を用いた縫製によって、電極ユニット４０の絶縁性布２８を支持部材２に固定する。このようにして、支持部材２に電極ユニット４０が固定される。必要な数の電極ユニット４０と信号処理回路１０を支持部材２に取り付けることにより、生体測定電極装置１が完成する。

導電性糸３２の端部の結び目３４は、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの支持部材２とは反対側の面よりも、支持部材２の近くに配置されている。すなわち、生体測定電極装置１の使用時に、導電性糸３２は、生体（ここでは被験者の腕Ｈ）から離間することになり、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの生体への接触を阻害しない。したがって、厚肉部分１５Ａ，１５Ｂの生体への広い対向面積を安定的に確保することができる。また、導電性糸３２は、生体から離間することになるため、導電性糸３２が生体に接触することにより生じうるノイズの発生が防止されるか、ノイズの発生の頻度が低減する。

この実施形態では、第１実施形態の導電性布２２の代わりに絶縁性布４２が使用されているので、第１実施形態の絶縁性コーティング２６は設けられていない。但し、導電性糸３２が生体に接触するのを確実に防止するため、絶縁性コーティング２６または絶縁性接着剤などの絶縁体で導電性糸３２の端部を覆ってもよい。

この実施形態によれば、上記の第１実施形態の効果と同じ様々な効果を達成することができる。但し、信号処理回路１０に供給される電気信号の安定性に関しては、第１実施形態が第２実施形態より優れている。この点に関して、次に詳述する。

この実施形態では、薄肉部分１５Ｃに重ねられた布４２および接着剤４４が絶縁性である。したがって、図５および図６に点線で例示する電気信号の主経路Ｐが得られる。主経路Ｐは、２つの導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂから出発し、ゴム電極部１４の２つの厚肉部分１５Ａ，１５Ｂを経て、導電性糸３２で合流し、導電性糸３２を経て、信号処理回路１０に至る。ゴム電極部１４の全体が導電性を有するので、当然ながら、主経路Ｐ以外にも多くの電気信号の経路があるが、主経路Ｐは最も電流が流れやすい経路である。

この実施形態では、薄肉部分１５Ｃを覆う布４２が絶縁性であるので、生体測定電極装置１の使用時に、電気信号の大部分は、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂから導電性糸３２を経て、信号処理回路１０に伝達されるが、薄肉部分１５Ｃを貫通する導電性糸３２と薄肉部分１５Ｃの接触状態によっては、電気信号が信号処理回路１０に安定的に伝達されないおそれや、電気信号にノイズが混入するおそれがある。図６に拡大して示すように、薄肉部分１５Ｃには、導電性糸３２を貫通させるために形成された貫通孔４６が形成され、貫通孔４６の内径は、導電性糸３２の外径よりもわずかに大きい。したがって、導電性糸３２の長手方向において、導電性糸３２と薄肉部分１５Ｃに接触する位置が、人体の動きなどの外力に起因するゴム電極部１４の動きまたは変形によって、容易に変わりうる。例えば、図６に例示する右側の信号の主経路Ｐは、常に一定位置にあるとは限らず、左側の信号の主経路Ｐも、常に一定位置にあるとは限らない。この接触状態の不安定性が電気信号の不安定性またはノイズの原因となりうる。

一方、第１実施形態では、図２および図３に示すように、薄肉部分１５Ｃを覆う布がゴム電極部１４よりも高い導電率を有する導電性布２２であり、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂに導通している。このため、生体測定電極装置１の使用時に、電気信号の大部分は、図２および図３で信号の主経路Ｐとして示すように、ゴム電極部１４の厚肉部分１５Ａ，１５Ｂから導電性布２２を経て、導電性糸３２を通り、信号処理回路１０に安定的に伝達される。図３に拡大して示すように、薄肉部分１５Ｃには、導電性糸３２を貫通させるために形成された貫通孔４６が形成され、貫通孔４６の内径は、導電性糸３２の外径よりもわずかに大きい。しかし、導電性布２２は、繊維から形成されているので、導電性糸３２の全周にわたって、さらには導電性糸３２の長手方向において、均一に接触する。このため、ゴム電極部１４の動きまたは変形があっても、図３に例示する右側の信号の主経路Ｐは、常にほぼ一定の位置にあり、左側の信号の主経路Ｐも、常にほぼ一定の位置にある。この信号の主経路の不変性のため、電気信号は安定的に伝達される。

第３実施形態
図７は、本発明の第３実施形態に係る生体測定電極装置１を示す。図７は、図２と同様に、図１のII-II線矢視断面図である。

この実施形態では、電極ユニット８の代わりに電極ユニット５０が設けられている。電極ユニット５０は、ゴム電極部１４のみから構成されている。また、ゴム電極部１４には、１つの厚肉部分１５Ａのみが形成されている。導電性糸３２は、ゴム電極部１４の薄肉部分１５Ｃと支持部材２を貫通して、ゴム電極部１４と信号処理回路１０を電気的および機械的に接続する。

この実施形態では、ゴム電極部１４を生体に接触させて、生体測定電極装置１を使用することができる。ゴム電極部１４は、ゴム弾性を有するため、生体から力を受けると生体の輪郭に順応して変形するため、ゴム電極部１４自体で、生体への広い接触面積を安定して確保することができる。このため、導電性ゲルまたは導電性クリームを使用することが必要ではなく、生体に不快感を与えることが少ない。また、ゴム電極部１４は、硬さが低く、熱伝導率が低いため、生体に与える不快感が少ない。さらにゴム電極部１４は、導電性ゲルまたは導電性クリームに比べて、性質が安定しているため、長時間または繰り返し使用することができる。

ゴム電極部１４と信号処理回路１０との電気的接続には、ゴム電極部１４と支持部材２とを貫通する導電性糸３２が使用される。生体測定電極装置１の製造時に、例えば縫い針を用いて、導電性糸３２がゴム電極部１４と支持部材２とを貫通するように縫うことによって、容易に生体測定電極装置１を製造することができる。

第４実施形態
図８は、本発明の第４実施形態に係る生体測定電極装置１を示す。図８は、図１と同様に、生体測定電極装置１の斜視図である。図８の点線の矩形内の図は、図８のVIII-VIII線矢視断面図である。

第４実施形態においては、ゴム電極部１４の代わりにゴム電極部６４が設けられ、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂの代わりに、導電性ゴムコーティング６６が設けられている。ゴム電極部６４は、円環形または楕円環形の厚肉部分６５Ａと、円形または楕円形の薄肉部分６５Ｂを有する。円環形または楕円環形の導電性ゴムコーティング６６が厚肉部分６５Ａに重ねられている。

ゴム電極部６４の材料は、ゴム電極部１４と同じでよい。導電性ゴムコーティング６６の材料は、導電性ゴムコーティング２０Ａ，２０Ｂと同じでよい。

ゴム電極部６４は、例えば、ゴム電極部６４全体の形状に対応する内部空間を有する型を用いて、プレス成形または射出成形によって、形成してもよい。あるいは、１つの円板または楕円板に１つの円環形または楕円環形の部品を重ねて、ゴム電極部６４を形成してもよい。

生体測定電極装置１の使用時においては、円環形または楕円環形の導電性ゴムコーティング６６が、腕Ｈに接触させられる。薄肉部分６５Ｂ、ならびにその上の導電性布２２、導電性接着剤２４、および絶縁性コーティング２６は、腕Ｈに接触しない。

この実施形態では、ゴム電極部６４と導電性ゴムコーティング６６を生体に向けて、生体測定電極装置１を使用することができる。ゴム電極部６４と導電性ゴムコーティング６６は、ゴム弾性を有するため、生体から力を受けると生体の輪郭に順応して変形するため、ゴム電極部６４自体で、生体への広い対向面積を安定して確保することができ、導電性ゴムコーティング６６自体で、生体への広い接触面積を安定して確保することができる。このため、導電性ゲルまたは導電性クリームを使用することが必要ではなく、生体に不快感を与えることが少ない。また、ゴム電極部６４と導電性ゴムコーティング６６は、硬さが低く、熱伝導率が低いため、生体に与える不快感が少ない。さらにゴム電極部６４と導電性ゴムコーティング６６は、導電性ゲルまたは導電性クリームに比べて、性質が安定しているため、長時間または繰り返し使用することができる。

ゴム電極部６４と信号処理回路１０との電気的接続には、ゴム電極部６４の薄肉部分６５Ｂと支持部材２とを貫通する導電性糸３２が使用される。生体測定電極装置１の製造時に、例えば縫い針を用いて、導電性糸３２がゴム電極部６４と支持部材２とを貫通するように縫うことによって、容易に生体測定電極装置１を製造することができる。

他の変形例
以上、本発明の実施形態を説明したが、上記の説明は本発明を限定するものではなく、本発明の技術的範囲において、構成要素の削除、追加、置換を含む様々な変形例が考えられる。

実施形態に係る生体測定電極装置は、例示として、人間の被験者の腕の複数の部位の表面筋電位を測定するために使用される。しかし、本発明に係る生体測定電極装置は、人間以外の生体にも使用可能である。

また、本発明に係る生体測定電極装置は、生体の下肢の複数の部位の表面筋電位を測定するために使用してもよい。測定された下肢の表面筋電位は、例えば、筋電義足の動きの制御に使用されうる。

また、本発明に係る生体測定電極装置は、生体の頭部または頸部の表面電位を測定するために使用してもよい。測定された頭部の表面電位は、例えば、脳波の変化の推定に使用されうる。

また、本発明に係る生体測定電極装置は、生体の胴部または腹部の表面電位を測定するために使用してもよい。測定された各種の部位の表面電位は、例えば、心電図波形、肺活量、または体脂肪率の推定に使用されうる。

１ 生体測定電極装置
２ 支持部材
４，６ ファスナー
８，４０，５０，６０ 電極ユニット
１０ 信号処理回路
１２ リード線
１４，６４ ゴム電極部
１５Ａ，１５Ｂ，６５Ａ 厚肉部分
１５Ｃ，６５Ｂ 薄肉部分
２０Ａ，２０Ｂ，６６ 導電性ゴムコーティング
２２ 導電性布
２４ 導電性接着剤
２６ 絶縁性コーティング
２８ 絶縁性布
３０ 絶縁性接着剤
３２ 導電性糸
３４ 結び目
３５，３６ 縫製糸
４２ 絶縁性布
４４ 絶縁性接着剤
４６ 貫通孔
Ｈ 被験者（生体）の腕
Ｐ 信号の主経路

Claims (11)

1. 導電体を含有するゴムで形成されたゴム電極部と、
   前記ゴム電極部からの電気信号を受けて当該電気信号を処理する信号処理回路と、
   前記ゴム電極部が一方の面側に配置され、前記信号処理回路が他方の面側に配置された支持部材と、
   前記ゴム電極部と前記支持部材とを貫通し、前記ゴム電極部と前記信号処理回路とを電気的に接続する導電性糸と
   を備えることを特徴とする生体測定電極装置。
2. 前記支持部材は、生体の部位に接触させられる布、皮革または合成皮革である
   ことを特徴とする請求項１に記載の生体測定電極装置。
3. 前記導電性糸は、前記ゴム電極部よりも高い導電率を有する
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の生体測定電極装置。
4. 前記ゴム電極部は、薄肉部分と厚肉部分を有しており、
   前記薄肉部分の前記支持部材側の面と、前記厚肉部分の前記支持部材側の面は面一であり、
   前記導電性糸は、前記薄肉部分と前記支持部材とを貫通する
   ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の生体測定電極装置。
5. 前記ゴム電極部の前記薄肉部分の前記支持部材とは反対側には、布が配置されており、
   前記導電性糸は、前記布と前記薄肉部分と前記支持部材とを貫通する
   ことを特徴とする請求項４に記載の生体測定電極装置。
6. 前記布は、前記ゴム電極部よりも高い導電率を有する導電性布であり、前記ゴム電極部の厚肉部分に導通している
   ことを特徴とする請求項５に記載の生体測定電極装置。
7. 前記導電性糸の端部と前記導電性布とを覆う絶縁性コーティングが配置されている
   ことを特徴とする請求項６に記載の生体測定電極装置。
8. 前記絶縁性コーティングは、前記厚肉部分の前記支持部材とは反対側の面よりも、前記支持部材の近くに配置されている
   ことを特徴とする請求項７に記載の生体測定電極装置。
9. 前記ゴム電極部と前記支持部材との間には、絶縁性布が配置されており、
   前記導電性糸は、前記ゴム電極部と前記絶縁性布と前記支持部材とを貫通する
   ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の生体測定電極装置。
10. 前記絶縁性布は、前記支持部材に縫製糸で固定されている
    ことを特徴とする請求項９に記載の生体測定電極装置。
11. 前記ゴム電極部の前記支持部材とは反対側の面には、導電性ゴムコーティングが接触しており、
    前記導電性ゴムコーティングは、導電体を含有するゴムで形成され、前記ゴム電極部よりも低い面抵抗率を有する
    ことを特徴とする請求項１から１０のいずれか１項に記載の生体測定電極装置。

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