JP2020110417A - 生体データ取得シート、及び、生体データ取得装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単に廃棄できる生体データ取得シート、及び、生体データ取得装置を提供する。【解決手段】生体データ取得シート１００は、第１面に設けられる粘着剤１１１を有し、前記第１面が生体に貼り付けられるシートと、前記シートの前記第１面の一部に設けられる一対の電極１２０と、前記シートの第２面側に設けられ、前記シートの開口部１１０Ａ、１１１Ａを介して前記一対の電極にそれぞれ接続される一対の導電性面ファスナとを含む。【選択図】図１

Description

本発明は、生体データ取得シート、及び、生体データ取得装置に関する。

従来より、導電性部材と、当該導電性部材を保持する保持部材と、粘着面を有し、前記保持部材を介して前記導電性部材を生体表面に貼付するシート状の貼付部材とを備え、前記貼付部材は、前記保持部材の略全ての部分を覆う大きさに形成され、前記生体表面と前記保持部材との間に形成される内部空間に滞留する汗を排出する通液孔を有していることを特徴とする生体用電極がある（例えば、特許文献１参照）。

前記保持部材は生体表面側で導電性部材を保持するとともに、反生体表面側に当該導電性部材と電気的に接続する接続端子が設けられており、前記貼付部材は前記接続端子を突出させる貫通孔を有し、前記保持部材から剥離可能であることを特徴とする。接続端子としては金属製のバネホックが用いられている。

特許第６２２１１９５号

ところで、従来の生体用電極は金属製のバネホックを含むため、使用後に廃棄する際には少なくともバネホックを取り外す必要がある。バネホックの取り外しは容易ではないため、廃棄に手間が掛かる。

そこで、簡単に廃棄できる生体データ取得シート、及び、生体データ取得装置を提供することを目的とする。

本発明の実施の形態の生体データ取得シートは、第１面に設けられる粘着剤を有し、前記第１面が生体に貼り付けられるシートと、前記シートの前記第１面の一部に設けられる一対の電極と、前記シートの第２面側に設けられ、前記シートの開口部を介して前記一対の電極にそれぞれ接続される一対の導電性面ファスナとを含む。

簡単に廃棄できる生体データ取得シート、及び、生体データ取得装置を提供することができる。

実施の形態の生体データ取得シート１００を示す図である。 図１におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。 生体データ取得シート１００を分解した状態を示す図である。 実施の形態の生体データ取得装置３００を示す図である。 図４のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。 実施の形態の第１変形例の生体データ取得シート１００Ａを示す図である。 実施の形態の第２変形例の生体データ取得装置３００Ｂを示す図である。 実施の形態の第３変形例の生体データ取得シート１００Ｃを示す図である。

以下、本発明の生体データ取得シート、及び、生体データ取得装置を適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、実施の形態の生体データ取得シート１００を示す図である。図２は、図１におけるＡ−Ａ矢視断面を示す図である。図３は、生体データ取得シート１００を分解した状態を示す図である。以下では、ＸＹＺ座標系を用いて説明する。また、平面視とはＸＹ面視をいう。また、以下では生体とは、一例として人体である。また、生体信号とは一例として心電波形を表す信号（典型的には電圧信号）であり、生体データとは、一例として生体信号を表すデータである。

生体データ取得シート１００は、シート１１０、一対の電極１２０、及び、一対の導電性面ファスナ１３０を含む。

シート１１０は、一例として樹脂製で伸縮性を有するフィルムタイプのシートであり、−Ｚ方向側の表面に粘着剤層１１１を有する。−Ｚ方向側の表面は、第１面の一例である。シート１１０は、一例として生体の胸部に貼り付けられるため、肌の凹凸に応じて伸縮可能なシート状の部材であることが好ましく、例えば、ポリウレタンエラストマーや非塩化ビニール系のポリオレフィン等を用いることができる。また、粘着剤層１１１は、例えばアクリル系粘着剤を用いることができる。シート１１０の厚さは、一例として０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍである。

シート１１０は、肌の凹凸形状等への追従性、保形性（形状を保持する性質）の高さ、肌触りの良い触感、及び、粘着剤層１１１の付き易さを有していればよい。粘着剤層１１１を有するシート１１０としては、例えば、積水化学工業株式会社の4891HT（ポリエチレンフィルム基材）、日東電工株式会社のベタ４アイ（ポリプロピレン製の不織布基材）、スリーエム（３Ｍ）社の1533L（レーヨン不織布基材）を用いることができる。

シート１１０は、一例として平面視で矩形状であり、Ｘ方向に配列される２つの開口部１１０Ａを有する。また、粘着剤層１１１は、２つの開口部１１０Ａと同一サイズで同一の位置に設けられる２つの開口部１１１Ａを有する。

シート１１０の２つの開口部１１０Ａは、シート１１０のＸ軸方向における中心の両側に設けられており、粘着剤層１１１の２つの開口部１１１Ａは、粘着剤層１１１のＸ軸方向における中心の両側に設けられている。開口部１１０Ａ、１１１Ａには導電性面ファスナ１３０が１つずつ設けられている。

電極１２０は、一例として銀繊維製である。銀繊維とは、フィラメント糸に銀メッキを施したものや、不織布又は織布等の布地の全体に銀メッキを施したものである。電極１２０は、平面視で矩形状であり、シート１１０及び粘着剤層１１１の開口部１１０Ａ及び１１１Ａよりも大きい。なお、電極１２０は、銀繊維にゲル等を塗布したウェット型の電極であってもよい。また、電極１２０は、銀メッキを施した銀繊維製に限らず、金等の銀以外の金属メッキを施した繊維製であってもよい。また、電極１２０は、繊維製のものに限らず、その他の形態の電極であってもよい。

電極１２０は、２つ（一対）設けられており、シート１１０の−Ｚ方向側の粘着剤層１１１に、平面視でそれぞれ２つの開口部１１０Ａ及び１１１Ａと重なるように貼り付けられている。このため、導電性面ファスナ１３０を取り付けていない状態では、電極１２０は、＋Ｚ方向側から見ると開口部１１０Ａ及び１１１Ａから表出する。電極１２０の厚さは、一例として０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。

導電性面ファスナ１３０は、導電性を有するマジックテープ（登録商標）であり、２つの電極１２０に対応して２つ（一対）設けられている。導電性面ファスナ１３０は、基部１３１と起毛部１３２を有し、電極１２０の銀繊維と同様に、フィラメント糸に銀メッキを施した繊維や布帛に銀メッキを施したもので構成される。導電性面ファスナ１３０は、第１導電性面ファスナの一例である。

基部１３１は、平面視でシート１１０の開口部１１０Ａより少し小さなサイズを有する矩形状のナイロンやポリエステル等の化学繊維製の布地であり、銀メッキが全体に施されている。基部１３１は、平面視で開口部１１０Ａ及び１１１Ａの内部に配置される。基部１３１の＋Ｚ方向側の面には起毛部１３２が設けられている。導電性面ファスナ１３０は、一例としてメス型である。導電性面ファスナ１３０としてメス型を用いるのは、一般的に面ファスナはオス型よりメス型の方が柔らかいため、生体に貼り付けられる生体データ取得シート１００に、より適しているからである。

基部１３１は、平面視でシート１１０及び粘着剤層１１１の開口部１１０Ａ及び１１１Ａと中心が合うように位置合わせをした状態で矩形環状の両面テープ１３５によって電極１２０に接合されている。すなわち、導電性面ファスナ１３０は、平面視で両面テープ１３５の中央にある開口部１３５Ａの内部では電極１２０に直接的に接続されている。なお、基部１３１の厚さは、一例として０．１ｍｍ〜１ｍｍである。

両面テープ１３５は、平面視で基部１３１より少し小さい矩形状であり、中央に矩形状の開口部１３５Ａを有する。すなわち、両面テープ１３５は、平面視で矩形環状である。両面テープ１３５は、導電性を有していなくてよい。両面テープ１３５が開口部１３５Ａを有するのは、電極１２０と導電性面ファスナ１３０の基部１３１とを直接的に接続して電気的な接続を確保するためである。

両面テープ１３５は、開口部１１０Ａ及び１１１Ａの内部で電極１２０及び基部１３１が重なり合う部分のうちの一部を貼り付けている。両面テープ１３５が貼り付けていない部分は、電極１２０と基部１３１とが直接接触するからである。

なお、両面テープ１３５は矩形環状に限らず円環状であってもよいし、環状ではなく、開口部１１０Ａ及び１１１Ａの内部で電極１２０及び基部１３１が重なり合う部分のうちの一部を貼り付ける矩形状やストライプ状等の形状であってもよい。

また、両面テープ１３５として導電性を有する両面テープを用いる場合には、開口部１３５Ａを有していなくてもよい。

また、ここでは両面テープ１３５を用いる形態について説明するが、基部１３１は、平面視でシート１１０及び粘着剤層１１１の開口部１１０Ａ及び１１１Ａと中心が合うように位置合わせをした状態で、導電性を有する接着剤を使って電極１２０と接合されてもよい。

なお、両面テープ１３５を用いる場合は、導電性面ファスナ１３０と電極１２０とを接着剤で接合する場合に比べて、製造を簡略化できる。接着剤を使う場合は、接着剤が不要な場所に入り込まないように、注入量や注入位置を制御する必要がある。これに対し、両面テープ１３５を用いる場合は、接着剤に比べて簡単に製造できる。

起毛部１３２は、ナイロンやポリエステル等の化学繊維製であり、銀メッキが全体に施されている。起毛部１３２は、基部１３１が上述のように電極１２０に固定されることにより、開口部１１０Ａ及び１１１Ａから＋Ｚ方向に表出（露出）している。起毛部１３２は、シート１１０の＋Ｚ方向側の表面よりも＋Ｚ方向側に延在している。シート１１０の＋Ｚ方向側の表面は、第２面の一例である。なお、起毛部１３２の高さ（Ｚ軸方向の長さ）は、一例として、０．１ｍｍ〜１０ｍｍである。

図４は、実施の形態の生体データ取得装置３００を示す図である。図５は、図４のＢ−Ｂ矢視断面を示す図である。図４及び図５では、図１及び図２と同一のＸＹＺ座標系を用いて説明する。

生体データ取得装置３００は、生体データ取得シート１００及びトランスミッタ２００を含む。トランスミッタ２００は、データ送信装置の一例であり、送信機２１０と、導電性面ファスナ２２０とを有する。

送信機２１０は、筐体２１１、端子２１２、送信部２１３、及びバッテリ２１４を有する。筐体２１１は、直方体状のケースであり、−Ｚ方向側の表面に端子２１２が設けられるとともに、内部に送信部２１３が配置される。端子２１２は、送信部２１３に接続されており、生体データ取得シート１００から生体信号が入力される入力端子である。端子２１２には、導電性面ファスナ２２０が接続される。

送信部２１３は、一例としてBluetooth（登録商標）規格の送信機器である。送信部２１３は、バッテリ２１４から供給される電力で駆動され、端子２１２を介して生体データ取得シート１００から取得する生体信号（生体データ）をデジタル変換して、生体データ取得シート１００及び／又は送信機２１０の識別子とともに送信する。

送信機２１０は、生体データ取得シート１００によって取得される生体信号（生体データ）を導電性面ファスナ２２０を介して取得し、図示しないスマートフォン端末機、タブレットコンピュータ、又はＰＣ(Personal Computer)等の情報処理装置に無線で送信する。

なお、送信機２１０は、無線通信で情報処理装置に生体信号（生体データ）を送信できる装置であればよく、一例としてBluetooth（登録商標）規格以外の無線通信の規格に対応したものであってもよい。例えば、３Ｇ(Third Generation)、ＬＴＥ(Long Term Evolution)、４Ｇ(Fourth Generation)、又は５Ｇ(Fifth Generation)等の公衆回線やＷＬＡＮ(Wireless Local Area Network)等であってもよい。

導電性面ファスナ２２０は、導電性を有するマジックテープ（登録商標）であり、２つの導電性面ファスナ１３０に対応して２つ（一対）設けられている。導電性面ファスナ２２０は、基部２２１と起毛部２２２を有し、導電性面ファスナ１３０と同様に全体に銀メッキが施されている。導電性面ファスナ２２０は、一例としてオス型の面ファスナであり、第２導電性面ファスナの一例である。

基部２２１は、平面視で導電性面ファスナ１３０の基部１３１と等しいサイズを有する矩形状のナイロンやポリエステル等の化学繊維製の布地であり、銀メッキが全体に施されている。基部２２１には、−Ｚ方向側の面に起毛部２２２が設けられている。基部２２１は、送信機２１０の筐体２１１の−Ｚ方向側の表面で端子２１２に接続された状態で、接着剤等によって筐体２１１の−Ｚ方向側の表面に貼り付けられている。２つの導電性面ファスナ２２０のＸ方向の間隔は、２つの導電性面ファスナ１３０のＸ方向の間隔と等しい。

起毛部２２２は、ナイロンやポリエステル等の化学繊維製であり、銀メッキが全体に施されている。起毛部２２２は、基部２２１が筐体２１１の−Ｚ方向側の表面に固定されることにより、筐体２１１の−Ｚ方向側に延在している。

このような導電性面ファスナ２２０を有するトランスミッタ２００は、導電性面ファスナ２２０の起毛部２２２を導電性面ファスナ１３０の起毛部１３２に係合させることによって、生体データ取得シート１００に取り付けられる。

生体データ取得シート１００を生体の胸部の肌に貼り付けると、電極１２０が胸部の肌に密着する。電極１２０は、導電性面ファスナ１３０、２２０を介してトランスミッタ２００の送信機２１０の端子２１２に接続されているため、送信機２１０は、電極１２０で取得される生体データを入手することができる。

以上のように、生体データ取得シート１００では、シート１１０は、ポリウレタンエラストマーや非塩化ビニール系のポリオレフィン等であり、粘着剤層１１１はアクリル系粘着剤等である。また、電極１２０は、銀繊維製であり、導電性面ファスナ１３０は、銀メッキが全体に施されたナイロンやポリエステル等の化学繊維製である。

各部の材質として上述のような材質を用いているのは、生体データ取得シート１００を使い捨て型にするためである。生体データ取得シート１００は、分解して分別することなく、廃棄可能である。また、シート１１０、粘着剤層１１１、電極１２０、導電性面ファスナ１３０を可燃ゴミとして廃棄可能である場合には、生体データ取得シート１００をそのまま可燃ゴミとして廃棄可能である。

したがって、簡単に廃棄できる生体データ取得シート１００を提供することができる。また、このように簡単に廃棄できる生体データ取得シート１００を含む生体データ取得装置３００を提供することができる。生体データ取得シート１００を使い捨て型にして、トランスミッタ２００は、例えばバッテリ２１４を交換又は充電して繰り返し利用すればよい。

また、生体データ取得シート１００は、シート１１０が生体の肌に直接的に貼り付けられるため、生体が激しい運動をしても、生体データ取得シート１００がずれることを抑制でき、電極１２０を一定の位置に貼り付けた状態を保持することができる。

このため、位置ずれ等によるノイズが生体信号に含まれることを抑制でき、状態の良好な生体信号（生体データ）を取得（検出）することができる。

また、電極１２０が配線等を介すことなく導電性面ファスナ１３０に直接的に接続されているため、生体が激しい運動をしてもノイズが生体信号に含まれることを抑制でき、状態の良好な生体信号（生体データ）を取得（検出）することができる。例えば、電極１２０が配線を介して導電性面ファスナ１３０に接続されていると、配線が静電容量を有するため、生体が運動等を行って動くと、静電容量が変動して生体信号にノイズが含まれるおそれがある。

生体データ取得シート１００は、このような静電容量が変動によるノイズが生体信号に含まれることを抑制でき、状態の良好な生体信号（生体データ）を取得（検出）することができる。

また、電極１２０の厚さを厚くすると、生体データ取得シート１００を生体に貼り付けたときに、電極１２０の厚さが薄い場合よりも電極１２０が肌に密着する力が強くなる。電極１２０が厚い分だけ、粘着剤層１１１によって生体の肌に貼り付けられるシート１１０によって生体の肌の方向に押圧される力が強くなるからである。このため、電極１２０の厚さは、粘着剤層１１１の粘着力を考慮して、最適な押圧力が得られるように設定してもよい。このように厚い電極１２０としては、例えば、３次元的に編み込んだ立体的な編み物や、３次元的に織り上げた立体的な織物に銀メッキを施した銀繊維を用いればよい。

また、図１乃至図３に示すように両面テープ１３５で導電性面ファスナ１３０の基部１３１と電極１２０とを貼り合わせる代わりに糸で縫い合わせることも可能である。しかしながら、糸で縫い合わせる形態よりも、両面テープ１３５で貼り合わせる方が製造工程を少なくできる。糸で縫い合わせる工程は、導電性面ファスナ１３０と電極１２０を重ね合わせる工程とは別の工程になるためである。

したがって、両面テープ１３５を用いる場合には、製造工程を少なくでき、容易に製造することができる。

なお、生体データ取得シート１００を生体に貼り付ける前の状態では、シート１１０の粘着剤層１１１に保護フィルム等を貼り付けておけばよい。保護フィルムは、生体に貼り付ける際に容易に剥がせる構成であればよい。また、シート１１０の＋Ｚ方向側にも保護フィルム等を設けてもよい。

また、以上では、シート１１０が矩形状である形態について説明したが、シート１１０の平面視での形状は、楕円、菱形、平行四辺形等の様々な形状であってよい。

また、以上では、生体データとして心電データを取得する形態について説明したが、脳波やその他の生体データであってもよい。

また、電極１２０として多孔質型のフィルム等を用い、生体の肌に貼り付けられる側の表面に撥水処理加工を施し、さらにアクリル系又はウレタン系樹脂をコーティング又はプリントしてもよい。このようにすれば、電極１２０と肌との密着性を向上させることができるとともに、肌の蒸れを抑制することができる。このような多孔質型のフィルムとしては、例えば、株式会社共和のポリウレタンフィルムを用いることができる。

また、肌の蒸れを抑制するために、電極１２０として多孔質型のフィルムを用いる代わりに、透湿シートを用いてもよい。このような透湿シートとしては、例えば、湿気を通し、水は通さない微多孔質ポリオレフィン系フィルムを用いることができる。

また、図６に示す生体データ取得シート１００Ａのように電極１２０間の距離を長く取ってもよい。図６は、実施の形態の第１変形例の生体データ取得シート１００Ａを示す図である。生体データ取得シート１００Ａは、電極１２０間の距離を長く取ったこと以外は、図１乃至図５に示す生体データ取得シート１００と同様である。図６では、一例として電極１２０間の距離を図１の３倍程度にしてある。電極１２０間の距離は、検出される生体の心電波形の大きさが所定レベル以上となる距離である。所定レベルは、検出される心電波形の信号レベルが所定レベル以上になると、心電波形を検出する精度が高まるレベルである。電極１２０間の距離は、生体の胸部に貼り付ける位置や体格の大きさ等に応じて設定してもよい。

また、図７に示す生体データ取得装置３００Ｂの生体データ取得シート１００Ｂのように、シート１１０Ｂに凸部１１２を設けてもよい。図７は、実施の形態の第２変形例の生体データ取得装置３００Ｂを示す図である。生体データ取得装置３００Ｂは、生体データ取得シート１００Ｂ及びトランスミッタ２００を含む。

生体データ取得シート１００Ｂは、シート１１０Ｂ、一対の電極１２０、及び、一対の導電性面ファスナ１３０を有する。生体データ取得シート１００Ｂは、図１乃至図５に示すシート１１０の代わりにシート１１０Ｂを含む。

シート１１０Ｂは、図１乃至図５に示すシート１１０に対して、２つの開口部１１０Ａの中央に＋Ｚ方向側の表面から突出する凸部１１２を追加した構成を有する。このような凸部１１２は、導電性面ファスナ１３０と導電性面ファスナ２２０との位置ずれによる短絡を抑制するために設けられている。例えば、片方の導電性面ファスナ２２０が２つの導電性面ファスナ１３０を跨るように接続されると、２つの導電性面ファスナ１３０が短絡するおそれがある。このような短絡を抑制するために、凸部１１２を設けることにより、相対的な位置ずれによって片方の導電性面ファスナ２２０が２つの導電性面ファスナ１３０を跨ることが生じないようにしている。

また、凸部１１２の代わりに、トランスミッタ２００の筐体２１１の−Ｚ方向側の表面に凸部を設けてもよい。また、生体データ取得シート１００とトランスミッタ２００に位置合わせ用の目印を設けてもよいし、トランスミッタ２００の筐体２１１の−Ｚ方向側の表面に、凸部１１２を挿入する凹部を設けてもよい。

また、２つの導電性面ファスナ１３０同士のＸ方向の間隔と、２つの導電性面ファスナ２２０同士のＸ方向の間隔を導電性面ファスナ１３０、２２０のＸ方向の幅よりも大きくすることによって、短絡が生じないような構成にしてもよい。

図８は、実施の形態の第３変形例の生体データ取得シート１００Ｃを示す図である。生体データ取得シート１００Ｃは、図１に示す生体データ取得シート１００における両面テープ１３５の代わりに、糸１３５Ｃを用いて基部１３１と電極１２０を縫い合わせた構成を有する。

糸１３５Ｃの縫い目は、開口部１１０Ａ及び１１１Ａの開口のすぐ内側で開口に沿って矩形状に設けられている。このため、糸１３５Ｃによって縫い合わされる領域を大きく取ることができ、導電性面ファスナ１３０の基部１３１と電極１２０の接合強度を高めることができる。

なお、糸１３５Ｃは銀メッキが施されていても、施されていなくてもどちらでもよいが、銀メッキが施されている場合には、導電性面ファスナ１３０と電極１２０の電気的な接続をより信頼性が高い状態で実現することができる。上述のように、糸１３５Ｃで電極１２０と基部１３１を縫い合わせる形態よりも両面テープ１３５（図１乃至図３参照）で貼り合わせる方が製造が容易であるが、糸１３５Ｃで縫い合わせてもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態の生体データ取得シート、及び、生体データ取得装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１００、１００Ａ、１００Ｃ 生体データ取得シート
１１０ シート
１１０Ａ 開口部
１１１ 粘着剤層
１１１Ａ 開口部
１２０ 電極
１３０ 導電性面ファスナ
２００ トランスミッタ
２１０ 送信機
２２０ 導電性面ファスナ
３００、３００Ｂ 生体データ取得装置

Claims (8)

1. 第１面に設けられる粘着剤を有し、前記第１面が生体に貼り付けられるシートと、
   前記シートの前記第１面の一部に設けられる一対の電極と、
   前記シートの第２面側に設けられ、前記シートの開口部を介して前記一対の電極にそれぞれ接続される一対の導電性面ファスナと
   を含む、生体データ取得シート。
2. 前記一対の電極と前記一対の導電性面ファスナとは、それぞれ、前記開口部の内部で重なり合う部分のうちの一部が両面テープで貼り付けられている、請求項１記載の生体データ取得シート。
3. 前記一対の電極と前記一対の導電性面ファスナとは、それぞれ、糸で縫い合わされている、請求項１又は２記載の生体データ取得シート。
4. 前記一対の導電性面ファスナの間に設けられ、前記シートの前記第２面から突出する凸部をさらに含む、請求項１乃至３のいずれか一項記載の生体データ取得シート。
5. 前記シートは透湿性を有する、請求項１乃至４のいずれか一項記載の生体データ取得シート。
6. 前記一対の電極間の距離は、検出される前記生体の心電波形の大きさが所定レベル以上になる距離である、請求項１乃至５のいずれか一項記載の生体データ取得シート。
7. 第１面に設けられる粘着剤を有し、前記第１面が生体に貼り付けられるシートと、
   前記シートの前記第１面の一部に設けられる一対の電極と、
   前記シートの第２面側に設けられ、前記シートの開口部を介して前記一対の電極にそれぞれ接続される一対の第１導電性面ファスナと、
   前記一対の第１導電性面ファスナとそれぞれ係合される一対の第２導電性面ファスナと、
   前記一対の第２導電性面ファスナに接続され、前記一対の電極を介して取得される生体データを無線で送信する送信機と
   を含む、生体データ取得装置。
8. 前記送信機は、前記一対の第２導電性面ファスナの間から突出する凸部を有する、請求項７記載の生体データ取得装置。

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