JP2021029264A - 生体情報測定用電極 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性高分子を含む導電層の剥離を抑制できる生体情報測定用電極を提供する。【解決手段】本発明に係る生体情報測定用電極１は、生体と接触可能な領域１２１を表面に有する基体部１０と、基体部の少なくとも一部に設けられる導電層３０と、を備える生体情報測定用電極１であって、基体部１０は、基体部１０の表面と裏面とを貫通する貫通孔１３を有し、導電層３０は、領域１２１の表面に形成される第１の導電層３０１と、貫通孔１３に形成される第２の導電層３０２と、裏面に形成される第３の導電層３０３とを含み、第１の導電層３０１、第２の導電層３０２、及び第３の導電層３０３が連結している。【選択図】図４

Description

本発明は、生体情報測定用電極に関する。

例えば、脳波、脈波、心電、筋電、体脂肪等の生体情報の測定には、皮膚等の生体に接触させる電極脚を有する電極（生体情報測定用電極）が用いられる。生体情報測定用電極を生体に取り付ける際には、電極脚を生体に接触させて、生体情報に関する電気信号（電流）を電極脚を介して生体情報測定用電極で取得し、生体情報（例えば、脳波等）を測定する。

生体情報を測定する際には、生体情報測定用電極が生体と電気的に安定して接触していることが重要である。そのため、生体との接触の安定性を高めるため、種々の生体情報測定用電極が提案されている。

例えば、電極の表面に導電性高分子膜を形成して導電性を付与し、生体信号を検出する生体情報測定用電極がある。電極と生体との間に生じる接触抵抗（接触インピーダンス）は、電極の表面に導電性高分子で被覆している場合の方が導電性高分子を被覆していない場合よりも低くできるため、電極と生体との電気的接続はより安定して、生体の電気信号をより高感度で検出できる。

このような生体情報測定用電極として、例えば、樹脂やセラミック等の非導電材料で作製した弾丸型の電極体の表面をＰｔやＡｕ等の金属、又はＰＥＤＯＴ等の導電性高分子を含む導電性材料で覆った生体用電極が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

国際公開第２０１４／１２６１０３号

しかしながら、特許文献１の生体用電極では、電極体をＰＥＤＯＴ等の導電性高分子で被覆する場合、電極体と導電性高分子との密着性が劣るため、導電性高分子が電極体から容易に剥離してしまう可能性がある。

本発明の一態様は、導電性高分子を含む導電層の剥離を抑制できる生体情報測定用電極を提供することを目的とする。

本発明に係る生体情報測定用電極の一態様は、生体と接触可能な領域を表面に有する基体部と、前記基体部の少なくとも一部に設けられる導電層と、を備える生体情報測定用電極であって、前記基体部は、前記基体部の前記表面と裏面とを貫通する貫通孔を有し、前記導電層は、前記領域の前記表面に形成される第１の導電層と、前記貫通孔に形成される第２の導電層と、前記裏面に形成される第３の導電層とを含み、前記第１の導電層、前記第２の導電層、及び前記第３の導電層が連結している。

本発明の一態様に係る生体情報測定用電極は、導電性高分子を含む導電層の剥離を抑制できる。

一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す斜視図である。 一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す他の斜視図である。 第１の実施形態に係る生体情報測定用電極の正面図である。 図１のI−I断面図である。 図４の部分拡大断面図である。 図５のII−II断面図である。 生体情報測定用電極を備えた検査装置を用いて患者等の脳波を測定する一例を示す図である。 導電層の他の構成の一例を示す断面図である。 導電層の他の構成の一例を示す断面図である。 導電層の他の構成の一例を示す断面図である。 導電層の他の構成の一例を示す断面図である。 生体情報測定用電極の他の構成の一例を示す電極脚の部分断面図である。 生体情報測定用電極の他の構成の一例を示す断面図である。 生体情報測定用電極の他の構成の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の符号を付して、重複する説明は省略する。図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、生体情報測定用電極の中心軸Ｊに平行な方向等をＺ軸方向とし、中心軸Ｊに直交する面において、互いに直交する２つの方向のうち一方をＸ軸方向とし、他方をＹ軸方向とする。生体情報測定用電極の基体部側を＋Ｚ軸方向とし、その反対方向を−Ｚ軸方向とする。以下の説明において、＋Ｚ軸方向を上といい、−Ｚ軸方向を下という場合がある。本明細書において数値範囲を示すチルダ「〜」は、別段の断わりがない限り、その前後に記載された数値を下限値及び上限値として含むことを意味する。

＜生体情報測定用電極＞
一実施形態に係る生体情報測定用電極について説明する。生体とは、人体（人）、並びに牛、馬、豚、猿、鳥、犬及び猫等の動物等をいう。一実施形態に係る生体情報測定用電極は、生体用、中でも人体用として好適に用いることができる。本実施形態では、一例として、生体の一部である頭皮又は額（頭皮等）に生体情報測定用電極を接触させて生体情報の測定を行う場合について説明する。本実施形態に係る生体情報測定用電極は、生体の一部に接触させて生体情報の測定を行うものであればよく、例えば、頭皮等以外の皮膚の一部に接触させて生体情報の測定を行うものでもよい。

図１は、一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す斜視図であり、図２は、一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す他の斜視図であり、図３は、本実施形態に係る生体情報測定用電極の正面図であり、図４は、図１のI−I断面図である。なお、図１〜図４中の一点鎖線は、生体情報測定用電極の中心軸Ｊを示す。中心軸Ｊとは、生体情報測定用電極を生体に設置した際の中心となる軸である。図１〜図４に示すように、生体情報測定用電極１は、基体部１０と、端子部２０と、導電層３０とを備える。

基体部１０及び端子部２０を形成する材料（基材）としては、導電性又は絶縁性のエラストマー、ゴム、並びにエポキシ樹脂及びウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂等の樹脂材料；銅等の金属材料；アルミナ等のセラミックス等を用いることができる。なお、絶縁性のエラストマーとは、導電性がないか導電性が極めて小さいエラストマーをいう。また、基体部１０と端子部２０とは、同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。本実施形態では、基体部１０及び端子部２０は、同一の導電性エラストマーで一体に形成されているので、基体部１０を構成する電極脚１２の先端部１２１（後述する）側から端子部２０まで導通している。基体部１０及び端子部２０を形成する材料として絶縁材料を用いる場合は、生体と接触可能な領域に形成された導電層３０と生体情報を取り出すための端子部１０とを電気的に接続する必要がある。この場合には、例えば、導電性の被膜を基体部１０及び端子部２０の表面に施すことで達成できる。

導電性エラストマーは、その種類は特に限定されるものではない。基体部１０及び端子部２０が導電性エラストマーを用いて形成される場合、導電性エラストマーは、例えば、導電性フィラーをゴム弾性を有する非導電性エラストマーに一定の配合割合で均一に混合することで得られる。基体部１０と端子部２０は、ゴム弾性を有する非導電性エラストマーを含んで成形されることで、低い弾性率を有することができる。そのため、生体情報測定用電極１の使用時に、基体部１０と端子部２０は頭皮等の生体の凹凸形状に追従して変形し易くなるので、頭皮等への接触を確実にできると共に、頭皮等への押圧力を緩和できる。

上述の導電性フィラーとしては、導電性を有していれば、その種類は特に限定されるものではない。例えば、導電性フィラーとしては、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーン又はカーボンファイバー（炭素繊維）等のカーボン材料；アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、又はニッケル等の金属；いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型複合酸化物等の導電性セラミックス等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。これらの中でも、カーボン材料を用いることが好ましい。カーボン材料は、腐食し難く高い耐食性を有すると共に、低コストで高い伝導性を有することができるので優れた経済性を有する。また、カーボン材料は非磁性であるため、例えば生体情報測定用電極１を生体情報の測定とＭＲＩ測定等とを同時に行える。さらに、カーボン材料は、被験者に対して金属材料のようにアレルギー（金属アレルギー）等を誘発するのを防げる。

上述の非導電性エラストマーとしては、例えば、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、アクリルニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、又はフッ素ゴム等が挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、シリコーンゴムを用いることが好ましい。シリコーンゴムは、溶剤に対して腐食し難く、繰り返し使用しても変形し難くため、高い耐久性を有する。また、シリコーンゴムは、皮膚に対して無害であり、優れた生体適合性を有する。さらに、シリコーンゴムは、ゴム弾性を有する共に、低硬度で高い導電性を有する。

また、導電性エラストマーではない絶縁材料としては、上記の非導電性エラストマー、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）又は液晶ポリマー（ＬＣＰ）等を用いることができる。

［基体部］
基体部１０は、図１〜図４に示すように、基部１１と、複数（図２では、８個）の電極脚１２とを備える。基体部１０は、図４に示すように、中空構造であり、内部に空間を有する。

基部１１は、平面視（＋Ｚ軸方向から見たとき）において、略円形に形成されている。基部１１は、基部１１の裏面（−Ｚ軸方向側）に突設部１１１を有する。突設部１１１は、基部１１の裏面に環状に複数（図１及び図２では、８本）設けられている。突設部１１１の端部に電極脚１２が一体に成形されている。突設部１１１の数は、電極脚１２の数に合うように設定される。なお、基部１１は突設部１１１を備えず、電極脚１２が円板部分の基部１１に連続して形成された構成でもよい。

電極脚１２は、基部１１の裏面に対して略直角となるように、基部１１の突設部１１１から−Ｚ軸方向に向けて延設されている。電極脚１２は、円筒状に形成されており、その先端に頭皮と接触可能な表面である先端部１２１を有する。先端部１２１は、先端に丸みがある曲面形状に形成されており、本実施形態では、ドーム形状に形成されている。

先端部１２１とは、ドーム形状に形成されている部分であり、生体である頭皮等と接触する先端と、生体情報測定用電極１を傾斜させた時等に生体と接触する可能性のある、先端の周辺領域を含むことを意味する。本実施形態では、先端部１２１を、「生体と接触可能な領域Ａ（以下、「領域Ａ」という）」とする。

電極脚１２は、図１〜図４に示すように、先端部１２１に複数の貫通孔１３を有する。貫通孔１３は、電極脚１２の軸方向及び軸回りに複数形成されている。貫通孔１３は、図５及び図６に示すように、電極脚１２の外表面（表面）１２ａと内表面（裏面）１２ｂとを貫通している。複数の貫通孔１３は、先端部１２１に規則的に又は不規則に配列されていてもよい。

貫通孔１３の開口形状は、略円形である。なお、貫通孔１３の開口形状は、略楕円形、及び四角形等の多角形でもよい。

貫通孔１３の孔径は、電極脚１２の大きさ等により適宜設定できるが、例えば、０．１ｍｍ〜０．７ｍｍが好ましく、０．２ｍｍ〜０．５ｍｍが好ましい。貫通孔１３の孔径とは、貫通孔１３の中心を通り、長さ方向に垂直な断面で貫通孔１３を仮想的に切断したときの断面の孔を、仮想円とした時の直径をいう。また、貫通孔１３の孔径は、表面１２ａ側の貫通孔１３の孔径が裏面１２ｂ側の貫通孔１３の孔径よりも大きく、裏面１２ｂから表面１２ａにかけて大きくなるように形成されている場合、貫通孔１３の孔径は、表面１２ａを通る断面で貫通孔１３を仮想的に切断したときの断面の孔を仮想円とした時の直径としてもよい。貫通孔１３の孔径は、貫通孔１３が楕円形や四角形等の多角形の場合には、貫通孔１３を楕円形や多角形と等しい面積を有する円と仮定した時の直径とする。

貫通孔１３の孔径は、電極脚１２の表面１２ａ及び裏面１２ｂと、貫通孔１３の内面１３ａとで同じでもよいが、同じである必要はない。

複数の貫通孔１３の開口形状や孔径は、異なっていてもよい。

［端子部］
端子部２０は、図１〜図４に示すように、基部１１の上側（＋Ｚ軸方向）に設けられる。端子部２０は、基体部１０の基部１１の上面であって、平面視において基部１１の略中央部（中心軸Ｊが通る位置）から＋Ｚ軸方向に突出して設けられている。端子部２０の中央部分には、金属層２１が設けられている。金属層２１としては、金、銀、又は銅等の金属が好適に用いられる。これにより、端子部２０は、電極脚１２が一体に形成されている基体部１０と電気的に接続される。よって、端子部２０は、電極脚１２の領域Ａである先端部１２１と電気的に接続されることになる。なお、金属層２１は、端子部２０の上面に設けてもよい。また、端子部２０の中央部分の外周には、金属層２１以外に、導電性を有する材料により形成された層を設けてもよい。

端子部２０は、測定部５３（図７参照）と接続されている。具体的には、端子部２０は、配線５２（図７参照）等に接続され、この配線５２（図７参照）と測定部５３（図７参照）とが接続されている。端子部２０は、電極脚１２の先端部１２１から得られた生体（頭皮等）からの生体情報（電気信号）を基体部１０を介して測定部５３（図７参照）に伝え、生体情報（脳波）として測定される。

［導電層］
導電層３０は、図１〜図４に示すように、電極脚１２の先端部１２１に設けられている。導電層３０は、図５及び図６に示すように、第１の導電層３０１、第２の導電層３０２、及び第３の導電層３０３を有する。導電層３０は、第１の導電層３０１、第２の導電層３０２、及び第３の導電層３０３が連結して一体に構成されている。

第１の導電層３０１は、図５及び図６に示すように、先端部１２１の表面１２ａに形成される。

第２の導電層３０２は、図５及び図６に示すように、貫通孔１３の内面（表面）１３ａに形成され、貫通孔１３を閉塞している。

第３の導電層３０３は、図５及び図６に示すように、先端部１２１の裏面１２ｂに形成される。

導電層３０は、第１の導電層３０１、第２の導電層３０２、及び第３の導電層３０３により、先端部１２１の表面１２ａ及び１２ｂと、貫通孔１３とに形成され、電極脚１２の先端部１２１に強固に固定されている。

本実施形態では、基体部１０及び端子部２０が導電性エラストマーを用いて一体に形成されているので、基体部１０と端子部２０との導通は確保されている。そのため、導電層３０は、先端部１２１にのみ形成されている。なお、基体部１０及び端子部２０が絶縁材料で形成されている場合には、導電層３０は、基体部１０と端子部２０との導通を確保するため、基体部１０及び端子部２０の全面に設けられる。

導電層３０は、導電性高分子を含有することが好ましい。導電性高分子としては、例えば、ポリ３、４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（ポリ４−スチレンサルフォネート；ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、又はポリピロール等を用いることができる。これらは、一種単独で用いてもよいし、二種以上を併用してもよい。中でも、生体との接触インピーダンスがより低く、高い導電性を有する点から、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いることが好ましい。

導電層３０を構成する第１の導電層３０１及び第３の導電層３０３の厚さは、１〜５μｍであることが好ましい。この範囲内であれば、導電性を有することができ、生体から伝達される電気信号を安定して通電させることができる。なお、導電層３０の厚さとは、導電層３０の厚さの平均値をいう。例えば、導電層３０の断面を走査型顕微鏡等で任意の場所で複数カ所測定した時、これらの測定箇所の厚さの平均値をいう。なお、複数カ所とは、例えば、１か所〜３０か所程度をいう。また、本実施形態において、厚さとは、導電層３０の接触面に対して垂直方向の層の長さをいう。

生体情報測定用電極１では、基体部１０、端子部２０、及び導電層３０は、いずれも、導電性を有する。そのため、電極脚１２の先端部１２１から端子部２０の金属層２１にかけて電気的に接続されることになる。

生体情報測定用電極１の製造方法の一例について説明する。基体部１０及び端子部２０は、それぞれ、これらを形成する材料（樹脂や金属等）を用いて成形することで得られる。基体部１０及び端子部２０は、射出成形（インジェクション成形）、圧縮成形（コンプレッション成形）、又は押出成形（トランスファー成形）等公知の成形方法で、所望の形状にそれぞれ成形できる。これらの成形法を用いる際、基体部１０、及び端子部２０の形状に対応した金型が用いられる。基体部１０の電極脚１２の先端部１２１に、例えばレーザ等を照射することで、貫通孔１３が形成される。また、基体部１０、及び端子部２０を、それぞれ、３Ｄプリンタを用いて作製することもできる。

射出成形法等を用いる場合、射出成形後、基体部１０及び端子部２０を成形する原料（樹脂や金属等）が供給される原料供給管（例えば、スプール、ランナー等）が基体部１０及び端子部２０にそれぞれ連結されている。例えば、原料供給管が基体部１０及び端子部２０にそれぞれ連結されている場合、原料供給管の少なくとも一部は、基体部１０及び端子部２０の成形後も、基体部１０及び端子部２０に連結しておくことが好ましい。原料供給管は、基体部１０及び端子部２０にそれぞれ連結されていれば、基体部１０及び端子部２０の掴み手として用いることができる。例えば、導電層３０の形成時に、基体部１０の電極脚１２の先端部１２１を、導電性高分子を含む溶液に浸漬する際に、原料供給管は、基体部１０の掴み手として用いることができる。なお、原料供給管は、好適な成形を行うために製品のどの位置にするか適宜決定できる。

次に、基体部１０及び端子部２０を成形した後、基体部１０と端子部２０とを、例えば、不図示の導電性接着剤や導電性ペースト等により接合する。

次に、エキシマによる真空紫外光（エキシマＵＶ光）を照射する方法、又はＡｒ及び酸素を含む混合ガス中でプラズマ処理する方法を用いて、先端部１２１の表面を活性化処理する。先端部１２１の表面を活性化処理することで、導電層３０の形成時に、先端部１２１と導電層３０との密着性を向上させることができる。これにより、先端部１２１の洗浄や拭き取り等により物理的な力が加わった際に、導電層３０が基体部１０の先端部１２１から容易に剥がれることを防止できる。

また、エキシマＵＶ光を照射する方法を用いる場合、先端部１２１の表面にエキシマＵＶ光を照射する。エキシマＵＶ光は、大気中で波長が２４０ｎｍ以下のＵＶ光であり、放電性ガスの種類により、所定の波長（中心波長）を有する。放電性ガスとして、Ａｒ_２（波長１２６ｎｍ）、Ｋｒ_２（波長１４６ｎｍ）、ＡｒＢｒ（波長１６５ｎｍ）、Ｘｅ_２（波長１７２ｎｍ）、ＫｒＩ（波長１９１ｎｍ）、又はＫｒＣｌ（波長２２２ｎｍ）等を用いることができる。エキシマＵＶ光を放射する照射ランプが、例えば、Ｘｅガスを封入した誘電体バリヤ放電ランプであるとする。この場合、誘電体バリヤ放電ランプは、Ｘｅ原子が励起されたエキシマ状態（Ｘｅ_２ ^＊）となり、このエキシマ状態から再びＸｅ原子に解離するときに波長約１７２ｎｍの光を発生する。この波長１７２ｎｍの光を酸素に照射することで、高濃度のオゾンが発生する。このオゾンの作用により、基体部１０及び端子部２０のうちエキシマＵＶ光が照射される箇所の表面が改質され、親水性の高い基（例えば、水酸基（ＯＨ基）、アルデヒド基（ＣＨＯ基）、カルボキシル基（ＣＯＯＨ基）が形成される。これにより、基体部１０の先端部１２１の表面を活性化処理することができ、先端部１２１の表面を親水性に変化させることができる。この結果、先端部１２１の表面の液体に対する濡れ性を高めることができる。そのため、エキシマＵＶ光を照射する方法は、先端部１２１のみを簡易に活性化処理することができるので、基体部１０及び端子部２０が導電性材料で形成されている場合に有効に用いることができる。なお、少なくとも先端部１２１の表面を活性化処理できればよく、基体部１０の先端部１２１以外の部分や、基体部１０及び端子部２０の全体にエキシマＵＶ光を照射してもよい。

また、Ａｒ及び酸素を含む混合ガス中でプラズマ処理する方法を用いる場合、基体部１０及び端子部２０の全体の表面がプラズマで活性化処理される。これにより、先端部１２１の表面以外に、基体部１０及び端子部２０の全体の表面を親水性に変化させることができる。この結果、先端部１２１含め、基体部１０及び端子部２０の全体の表面の液体に対する濡れ性を高めることができる。そのため、基体部１０及び端子部２０が導電性材料又は絶縁材料のいずれで形成されている場合でも有効に用いることができる。

次に、先端部１２１の表面１２ａ及び裏面１２ｂと、貫通孔１３とに導電性高分子を含有する導電層３０を形成する。まず、少なくとも先端部１２１に、導電性高分子を含む溶液を塗布して塗布層を形成する。導電性高分子を含む溶液を少なくとも先端部１２１の表面１２ａ及び裏面１２ｂと、貫通孔１３とに塗布する方法としては、導電性高分子を含む溶液に少なくとも先端部１２１を浸漬する浸漬法等を用いることができる。

浸漬法を用いる場合、例えば、先端部１２１を導電性高分子を含む溶液中に浸漬して、先端部１２１の貫通孔１３を通して、貫通孔１３と先端部１２１の内部空間とを導電性高分子を含む溶液で満たした後、基体部１０と共に先端部１２１を導電性高分子を含む溶液から引き上げる。導電性高分子を含む溶液が先端部１２１の表面１２ａ及び裏面１２ｂと、貫通孔１３とに付着している状態で先端部１２１に形成された塗布層を乾燥して塗布層を硬化させる。なお、導電層３０の厚さは、先端部１２１の溶液への浸漬及び乾燥・硬化を複数回行い、適宜任意の厚さに設定してもよい。このようにして、塗布層を硬化させることで、電極脚１２の先端部１２１の表面１２ａには第１の導電層３０１が形成され、貫通孔１３には貫通孔１３を閉塞するように第２の導電層３０２が形成され、裏面１２ｂには第３の導電層３０３が形成される。これにより、電極脚１２の先端部１２１に導電層３０が形成される。なお、本実施形態では、基体部１０及び端子部２０が導電性エラストマーで形成されているため、導電層３０は先端部１２１の表面に形成すれば足りる。

電極脚１２の先端部１２１に導電層３０が形成されることにより、生体情報測定用電極１が得られる。

次に、一実施形態に係る生体情報測定用電極１を備えた検査装置を用いて被験者の生体情報として脳波を測定する場合の一例について説明する。図７は、生体情報測定用電極１を備えた検査装置を用いて被験者の脳波を測定する一例を示す図である。

図７に示すように、検査装置５０は、生体情報測定用電極１と、被験者の頭部にかぶせるキャップ５１と、配線５２と、測定部５３と、表示部５４とを有する。

キャップ５１は、被験者の頭部及び額を覆うように帽子又はヘルメットの形状を有し、合成樹脂や布等で形成される。生体情報測定用電極１が、キャップ５１に所定間隔で複数カ所（例えば、２１か所）に設けられ、被験者の頭皮や額等（頭皮等）５５の任意の場所に取り付けられる。配線５２は、例えば、リード線等であり、一端が端子部２０の表面に設けた金属層２１に接続され、他端が測定部５３に接続される。測定部５３は、電源部５３１、及び頭皮等５５からの生体情報信号（電気信号）を解析して、生体情報として脳波を測定する信号解析部５３２を有する。表示部５４は、モニターであり、信号解析部５３２で解析された脳波５４１を表示する。脳波５４１は、その周波数により、例えば、α波（８Ｈｚ〜１３Ｈｚ）、β波（１４Ｈｚ〜３０Ｈｚ）、θ波（４Ｈｚ〜７Ｈｚ）、δ波（０．５Ｈｚ〜３Ｈｚ）に分類される。

生体情報測定用電極１をキャップ５１に固定して、電極脚１２の先端部１２１を導電層３０を介して頭皮等５５に接触させる。生体情報測定用電極１を頭皮のように頭髪がある部分に用いる場合には、複数の電極脚１２で頭髪を掻き分けながら、電極脚１２と皮膚（頭皮）表面とを接触させる。生体情報測定用電極１を額のように頭髪がない部分に用いる場合には、複数の電極脚１２の先端部１２１と額表面とを接触させる。

電源部５３１を入れて、測定を開始すると、頭皮等５５からの電流が電気信号として頭皮等５５から導電層３０を介して電極脚１２（図１等参照）の先端部１２１（図１等参照）に伝えられる。伝達された電気信号は、先端部１２１（図１等参照）から基体部１０（図１等参照）を介して、端子部２０（図１等参照）、金属層２１、配線５２、及び測定部５３の順に伝えられる。信号解析部５３２は、伝えられた電気信号を解析して、表示部５４に脳波（例えば、α波、β波、θ波等）５４１を表示する。

以上のように構成された、生体情報測定用電極１は、生体と接触可能な領域Ａである先端部１２１を表面に備える電極脚１２を有する基体部１０と、先端部１２１に設けられる導電層３０とを備える。基体部１０は、電極脚１２の表面１２ａと裏面１２ｂとを貫通する貫通孔１３を有する。導電層３０は、先端部１２１の表面１１ａに形成される第１の導電層３０１、貫通孔１３を閉塞する第２の導電層３０２、及び裏面１２ｂに形成される第３の導電層３０３を有する。そして、第１の導電層３０１、第２の導電層３０２及び第３の導電層３０３は連結して一体化して構成されている。導電層３０が第１の導電層３０１と第３の導電層３０３とにより電極脚１２の先端部１２１の表面１２ａと裏面１２ｂとを挟み込むことで、導電層３０は、電極脚１２の表面１２ａと裏面１２ｂとに固定することができるので、導電層３０と電極脚１２の先端部１２１との密着性を向上させることができる。よって、生体情報測定用電極１の使用時に第１の導電層３０１が生体と接触しても、電極脚１２の先端部１２１の表面１１ａから導電層３０が剥離するのを抑制できる。この結果、導電層３０の耐久性を向上させることができる。

また、先端部１２１の表面に形成される第１の導電層３０１は、使用時に頭皮等と接触したり、振動が生じても先端部１２１からの剥離を抑制できるので、導電層３０と頭皮等との導通を安定して維持することができる。よって、生体情報測定用電極１は、頭皮等と電極脚１２との導通を導電層３０を介して確保し、電極脚１２の先端部１２１と頭皮等との電気的接続を維持できるので、頭皮等からの電気信号を電極脚１２を介して安定して得ることができ、生体情報（脳波）を安定して測定することができる。

さらに、先端部１２１を頭皮等の生体表面に接触させた際、電極脚１２の先端部１２１に形成した複数の貫通孔１３が凹みとなるため、先端部１２１の表面ではいわゆるエッジ効果が発揮される。このエッジ効果により、先端部１２１と生体との点接触の数を増大させたり、先端部１２１の表面の生体との検出点（接触面）の接触圧力を増加させて、先端部１２１が生体と接触する表面に頭皮等からの電気信号が集中して流れ易くすることができる。また、貫通孔１３の縁が端部となり、端部では、頭皮等からの電気信号の導電層３０への伝達効率を高めることができる。そのため、先端部１２１では、先端部１２１に多数の端部が形成されることで、頭皮等からの電気信号を導電層３０に高効率で伝達させることができる。よって、生体情報測定用電極１は、先端部１２１において頭皮等からの電気信号が集中して流れ易い点を増やすことができるので、生体からの電気信号の検出性能をより向上させることができる。

また、導電層３０が、導電性高分子の中でもＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いて形成されている場合、導電層３０が頭皮等の表面に接触して、導電層３０と頭皮等の表面とを導通させることで、頭皮等と導電層３０との間の接触インピーダンスを下げることができるので、頭皮等から電気信号が取得し易くなる。よって、生体情報測定用電極１は、頭皮等と電気的に接続を維持できるため、生体情報（脳波）を容易に安定して測定することができる。

生体情報測定用電極１は、電極脚１２の先端部１２１に貫通孔１３は複数設け、それぞれの貫通孔１３に第２の導電層３０２を形成できる。貫通孔１３が複数設けられる場合、それぞれの貫通孔１３に第２の導電層３０２が形成されることで、先端部１２１で第１の導電層３０１と第３の導電層３０３との連結箇所を増やすことができるので、導電層３０は、第１の導電層３０１と第３の導電層３０３とによって電極脚１２の先端部１２１の表面１２ａと裏面１２ｂとにより強固に固定できる。よって、導電層３０と電極脚１２との密着性をより向上させることができる。

生体情報測定用電極１は、貫通孔１３を第２の導電層３０２によって閉塞することができる。貫通孔１３を第２の導電層３０２で閉塞することで、第２の導電層３０２は貫通孔１３内に固定できるので、第２の導電層３０２が貫通孔１３の内面１３ａから剥離するのを抑制できる。よって、生体情報測定用電極１は、第２の導電層３０２が貫通孔１３から剥離するのを抑制することで、第１の導電層３０１及び第３の導電層３０３が先端部１２１の表面１１ａ及び裏面１１ｂに固定した状態を安定させることができるので、導電層３０を基体部１０により強固に固定できる。

生体情報測定用電極１は、基体部１０が複数の電極脚１２を有すると共に中空構造を有し、貫通孔１３を電極脚１２の先端部１２１に形成し、領域Ａを電極脚１２の先端部１２１とすることができる。これにより、生体情報測定用電極１は、中空構造を有する電極脚１２の先端部１２１に貫通孔１３を設け、先端部１２１を領域Ａとすることで、貫通孔１３を介して、第１の導電層３０１、第２の導電層３０２、及び第３の導電層３０３を連結して一体化させることができる。そのため、生体情報測定用電極１は、導電層３０を頭皮等と接触する部分である電極脚１２の先端部１２１に安定して固定できる。

生体情報測定用電極１は、基体部１０が、電極脚１２の先端部１２１に電気的に接続された端子部２０を含むことができる。これにより、生体情報測定用電極１は、頭皮等から伝わる電気信号を先端部１２１を通して基体部１０から端子部２０に伝えることができるので、端子部２０から外部に電気信号を伝えることができる。

生体情報測定用電極１は、基体部１０が導電性を有することができる。基体部１０が、導電性を有することで、頭皮等から先端部１２１を通して伝えられる電気信号を流すことができるので、電気信号をより安定して流すことができる。

このように、生体情報測定用電極１は、生体である頭皮等との電気的接続を維持し、頭皮等から得られる生体情報（脳波）を安定して測定することができる。そのため、生体情報測定用電極１は、脳波以外に、例えば、脈波、心電、筋電、体脂肪等様々な生体の情報を皮膚に接触させて測定する生体情報測定用電極として好適に用いることができる。また、生体とは、人体、又は人体以外の生物等を含むが、生体情報測定用電極１は、人体用として特に好適に用いることができる。

［変形例］
生体情報測定用電極１の一例を示したが、これに限定されない。以下に、生体情報測定用電極１の変形例について説明する。

導電層３０の変形例について説明する。

本実施形態では、導電層３０は、図８に示すように、貫通孔１３を閉塞するように形成されてもよい。

本実施形態では、導電層３０は、図９に示すように、第３の導電層３０３が電極脚１２の内部空間の一部を閉塞するように形成されていてもよい。

本実施形態では、導電層３０は、第１の導電層３０１と第３の導電層３０３とが同じ高さとなるように形成される必要はなく異なっていてもよい。例えば、図１０に示すように、第３の導電層３０３は、第１の導電層３０１よりも裏面１２ｂに基部１１側に高く形成されていてもよい。

本実施形態では、導電層３０は、少なくとも電極脚１２の先端部１２１に形成されていればよく、先端部１２１の表面１１ａ以外に、電極脚１２の他の部分に形成されていてもよいし、基体部１０の全面に形成されていてもよい。例えば、基体部１０が絶縁材料で形成されている場合には、基体部１０の導通を確保するため、導電層３０は、基体部１０の全面に設けられる。

本実施形態では、例えば、図１１に示すように、基体部１０の全面に、導電層３０と電気的に接続された下地導電層６０を形成してもよい。これにより、例えば、基体部１０が絶縁材料で形成されている場合でも、先端部１２１と端子部２０との間の導通を確保することができる。導電性高分子は、導電層３０と同様の導電性高分子が使用されるため、導電性高分子の説明は書略する。下地導電層６０の厚さは、導通が取れればよく、例えば、０．２〜２μｍ程度であればよい。

次に、生体情報測定用電極１を構成する部材の他の変形例について説明する。

本実施形態では、基部１１は、図１２に示すように、中空構造を有していなくてもよい。また、端子部２０は、図１３に示すように、基体部１０と同様に、中空構造を有していてもよい。

本実施形態では、生体情報測定用電極１は、電極脚１２を複数有するが、電極脚１２は１つでもよい。

本実施形態では、電極脚１２は、先端がドーム状に形成された円筒状に形成されているが、板状に形成されていてもよい。

本実施形態では、先端部１２１の形状は、丸みがある円錐形状でもよいし、頭皮に接触できる端面を有する平坦形状であってもよい。

本実施形態では、電極脚１２は、基部１１の突設部１１１の端部に一体に成形されているが、基部１１と分離可能としてもよい。この場合、電極脚１２は、突設部１１１の端部に、例えば、不図示の導電性接着剤や導電性ペースト等により固定して接続できる。これにより、電極脚１２は、基部１１と電気的に接続される。また、電極脚１２が基部１１から分離可能とすることで、導電層３０を有する電極脚１２を容易に交換することができる。これにより、電極脚１２の先端部１２１の導電層３０が磨耗等により測定が不安定になっても、正常に生体情報の測定を取得できる電極脚１２に交換することができる。

本実施形態では、基体部１０は、基部１１と電極脚１２とを同一材料で形成しているが、基部１１と電極脚１２とを別々の材料で構成してもよい。このとき、基部１１と電極脚１２とは、合成樹脂からなる結着部材により結着する。なお、結着部材は、エポキシ樹脂、又はウレタン樹脂等の合成樹脂が硬化したものである。また、結着部材として、前記合成樹脂の他に、ゴム等の弾性を有した合成樹脂でもよい。

本実施形態では、基体部１０と端子部２０とは同一材料で形成されているが、基体部１０と端子部２０とは別々の材料で構成されていてもよい。例えば、図１４に示すように、端子部２０は、金属材料等の導電性を有する材料により形成できる。端子部２０は、円板形状の基部２０１と、基部２０１の中央部から突出した凸部２０２とを有することができる。端子部２０は、基体部１０の基部１１が電極脚１２と連続している端部１１ａと、例えば、不図示の導電性接着剤や導電性ペースト等により固定して接続できる。これにより、端子部２０は、電極脚１２と一体で形成されている基体部１０と電気的に接続できる。よって、電極脚１２の先端部１２１は、基体部１０の基部１１を介して、端子部２０と電気的に接続される。

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更等を行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１ 生体情報測定用電極
１０ 基体部
１１ 基部
１２ 電極脚
１２１ 先端部
１２ａ 外表面（表面）
１２ｂ 内表面（裏面）
１３ 貫通孔
１３ａ 内面（表面）
２０ 端子部
３０ 導電層
３０１ 第１の導電層
３０２ 第２の導電層
３０３ 第３の導電層
Ａ 領域

Claims (6)

1. 生体と接触可能な領域を表面に有する基体部と、前記基体部の少なくとも一部に設けられる導電層と、を備える生体情報測定用電極であって、
   前記基体部は、前記基体部の前記表面と裏面とを貫通する貫通孔を有し、
   前記導電層は、前記領域の前記表面に形成される第１の導電層と、前記貫通孔に形成される第２の導電層と、前記裏面に形成される第３の導電層とを含み、前記第１の導電層、前記第２の導電層、及び前記第３の導電層が連結していることを特徴とする生体情報測定用電極。
2. 前記貫通孔は複数設けられ、それぞれの前記貫通孔に前記第２の導電層が形成されることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定用電極。
3. 前記貫通孔が前記第２の導電層によって閉塞していることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体情報測定用電極。
4. 前記基体部は、複数の電極脚を有すると共に、少なくとも前記電極脚に中空構造を有し、
   前記貫通孔は、前記電極脚の先端部に形成され、
   前記領域が、前記電極脚の先端部であることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の生体情報測定用電極。
5. 前記基体部が、前記領域に電気的に接続された端子部を含むことを特徴とする請求項１〜４の何れか一項に記載の生体情報測定用電極。
6. 前記基体部が、導電性を有することを特徴とする請求項１〜５の何れか一項に記載の生体情報測定用電極。

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