JP2021159216A - 生体電気信号測定電極 - Google Patents

Abstract

【課題】導電性ゴム製の電極部材と金属部材が互いに離脱しにくく、金属部材に起因する痛みを生体に与えず、測定の精度を向上することができる生体電気信号測定電極を提供する。【解決手段】生体電気信号測定電極は、金属製のスナップ部材と導電性ゴム製の電極部材を備える。スナップ部材は、金属板部と、金属板部から突出しケーブル端子に形成された穴に挿入される金属突起と、金属突起に設けられた空洞と、金属板部に設けられ空洞と連通する穴部を有する。電極部材は、生体に接触させられるゴム板部と、ゴム板部から突出しスナップ部材の空洞と穴部に収容されたゴム突起を有する。ゴム突起はゴム板部と一体的に形成されている。電極部材のゴム突起は、スナップ部材の空洞に収容された頭部と、スナップ部材の穴部に収容された首部を有する。頭部と首部の境界部は、頭部のうちこの境界部に隣接する部分より小さい断面積を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、生体電気信号測定電極に関する。

生体電気信号を測定するために、生体に接触させられる電極が知られている。このような電極は、例えば人体のような生体の頭部、胸部、腹部などに配置される。特許文献１は、導電性炭素粒子が分散された導電性シリコーンゴムで形成された生体電極を開示する。導電性ゴム製の電極は、金属製電極に比べて軟らかいために、痛みを伴う圧迫がなく、生体との接触面積を大きく確保することができる。

一方、電極とケーブルの接合を容易にするため、スナップボタンに類似する形状を有する電極が知られている（特許文献２）。

国際公開第２０１８／００８６８８号 実開昭６３−１１４６０５号公報

発明者は、生体に接触させられる導電性ゴム製の電極部材と、スナップボタンに類似する金属部材を有する生体電気信号測定電極を提案する。このような電極は、導電性ゴム製の電極部材の利点と、電極とケーブルの接合が容易であるという利点を併せ持つであろう。

このような電極については、導電性ゴム製の電極部材と金属部材が互いに離脱しにくいことが望ましい。また、生体に痛みを伴う圧迫感をできるだけ与えないことが望ましい。さらに測定の精度の向上の需要がある。

そこで、本発明は、導電性ゴム製の電極部材と金属部材が互いに離脱しにくく、金属部材に起因する痛みを生体に与えず、測定の精度を向上することができる生体電気信号測定電極を提供する。

本発明のある態様に係る生体電気信号測定電極は、金属板部と、前記金属板部から突出しケーブル端子に形成された穴に挿入される金属突起と、前記金属突起に設けられた空洞と、前記金属板部に設けられ前記空洞と連通する穴部を有する、金属製のスナップ部材と、生体に接触させられるゴム板部と、前記ゴム板部から突出し前記スナップ部材の前記空洞と前記穴部に収容されたゴム突起を有し、前記ゴム突起が前記ゴム板部と一体的に形成された、導電性ゴム製の電極部材を備える。前記電極部材の前記ゴム突起は、前記スナップ部材の前記空洞に収容された頭部と、前記スナップ部材の前記穴部に収容された首部を有する。前記頭部と前記首部の境界部は、前記頭部のうちこの境界部に隣接する部分より小さい断面積を有する。

この態様においては、導電性ゴム製の電極部材のゴム突起が金属製のスナップ部材の空洞と穴部に収容されて、導電性ゴム製の電極部材が金属製のスナップ部材に一体的に結合される。スナップ部材の空洞にはゴム突起の頭部が収容され、穴部にはゴム突起の首部が収容され、電極部材のゴム突起の頭部と首部の境界部は小さい断面積を有するので、電極部材はスナップ部材から外れにくい。このように電極部材のゴム突起をスナップ部材の空洞と穴部に収容されることで、導電性ゴム製の電極部材が金属製のスナップ部材に一体的に結合されるので、生体に接触する他の金属部材で電極部材をスナップ部材で固定する必要がない。このため、他の金属部材で生体に痛みを与えることがなく、電極部材のゴム板部を広い面積にわたって生体に直接接触させることができ、測定の精度を向上することができる。

本発明の実施形態に係る使用時の生体電気信号測定電極とケーブルユニットの断面図である。 取り外された生体電気信号測定電極とケーブルユニットの断面図である。 生体電気信号測定電極の斜視図である。 比較例の生体電気信号測定電極とケーブルユニットの断面図である。 他の比較例の生体電気信号測定電極とケーブルユニットの断面図である。 本発明の他の実施形態に係る使用時の生体電気信号測定電極とケーブルユニットの断面図である。 本発明の他の実施形態に係る使用時の生体電気信号測定電極とケーブルユニットの断面図である。 本発明の他の実施形態に係る使用時の生体電気信号測定電極とケーブルユニットの断面図である。

以下、添付の図面を参照しながら本発明に係る実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。

図１および図２に示すように、本発明の実施形態に係る生体電気信号測定電極（以下、「生体電極」と呼ぶ）１０は、ケーブルユニット２と組み合わせられて使用される。生体電極１０とケーブルユニット２の組み合わせを、以下、生体電極ユニット１と呼ぶ。

ケーブルユニット２は、絶縁材で被覆されたケーブル３と、ケーブル３の端部に設けられた樹脂製のケーブル端子４を有する。ケーブル端子４には、導電材料製の電極保持部５が埋設されており、電極保持部５はケーブル３に接続されている。電極保持部５は、生体電極１０を保持する穴６と、穴６の内部に配置された複数のフック７を有する。

ケーブル３のケーブル端子４と反対側の端部は、図示しない電気測定装置（例えば、電流計）に接続されている。電気測定装置には、複数の生体電極１０にそれぞれ接続された複数のケーブル３が接続されている。複数の生体電極１０は、生体、例えば人体の様々な部位に配置されている。

生体電極１０は、金属（例えばバネ鋼）製のスナップ部材２０と、導電性ゴム製の電極部材３０を有する。

図２および図３に示すように、スナップ部材２０は、金属板部２１と、金属板部２１から突出する金属突起２２を有し、金属突起２２は金属板部２１と一体的に形成されている。金属板部２１は平坦な板である。金属突起２２は、ほぼ逆円錐台の形状を有する。

金属突起２２はケーブル端子４に着脱自在である。図１に示すように、金属突起２２は、ケーブル端子４に形成された穴６に挿入され、複数のフック７によって保持され、導電材料製の電極保持部５に接触する。

金属突起２２には空洞２３が形成されており、金属板部２１には、空洞２３と連通する穴部２４が形成されている。空洞２３は、ほぼ逆円錐台の形状を有し、穴部２４は、ほぼ円錐台の形状を有する。

電極部材３０は、ゴム板部３１と、ゴム板部３１から突出するゴム突起３２を有し、ゴム突起３２はゴム板部３１と一体的に形成されている。ゴム板部３１は平坦な板である。ゴム板部３１は、生体４０に面接触させられる。ゴム突起３２は、スナップ部材２０の空洞２３と穴部２４に収容されている。

電極部材３０は、導電性ゴムから形成されている。導電性ゴムは、導電体の粒子（例えば、導電性炭素粒子または銀粒子）が分散されたシリコーンゴムであってよい。電極部材３０は、２種類の導電性ゴムの層（例えば、導電性炭素粒子が分散されたシリコーンゴムの層と、銀粉が分散されたシリコーンゴムの層）を有してもよい。

以上の構成の下、生体電極１０を生体４０の適切な位置に配置し、生体電極１０のスナップ部材２０の金属突起２２にケーブル端子４を連結する。生体４０の電気信号は、生体４０に接触する電極部材３０、電極部材３０に接触するスナップ部材２０、スナップ部材２０に接触する電極保持部５を経て、ケーブル３に伝達される。

電極部材３０のゴム突起３２は、頭部３３と首部３４を有する。頭部３３はスナップ部材２０の空洞２３に収容され、首部３４はスナップ部材２０の穴部２４に収容されている。したがって、導電性ゴム材料が空洞２３と穴部２４に隙間なく充填されている場合には、頭部３３は空洞２３と同形同大であり、首部３４は穴部２４と同形同大である。導電性ゴム材料と空洞２３の間、および導電性ゴム材料と穴部２４に隙間があったとしても、頭部３３は空洞２３と類似したほぼ逆円錐台の形状を有し、首部３４は穴部２４と類似したほぼ円錐台の形状を有する。

図２に示すように、スナップ部材２０の空洞２３と穴部２４の境界部２５は、空洞２３のうち境界部２５に隣接する部分より小さい断面積を有し、電極部材３０の頭部３３と首部３４の境界部３５は、頭部３３のうち境界部３５に隣接する部分より小さい断面積を有する。例えば、境界部２５の内径Ｄは、空洞２３のうち境界部２５に隣接する部分の内径より小さい。導電性ゴム材料が空洞２３と穴部２４に隙間なく充填されている場合には、境界部３５の外径は、境界部２５の内径Ｄと同じであり、頭部３３のうち境界部３５に隣接する部分の外径より小さい。

この実施形態においては、導電性ゴム製の電極部材３０のゴム突起３２が金属製のスナップ部材２０の空洞２３と穴部２４に収容されて、導電性ゴム製の電極部材３０が金属製のスナップ部材２０に一体的に結合される。スナップ部材２０の空洞２３にはゴム突起３２の頭部３３が収容され、穴部２４にはゴム突起３２の首部３４が収容され、電極部材３０のゴム突起３２の頭部３３と首部３４の境界部３５は小さい断面積を有するので、電極部材３０はスナップ部材２０から外れにくい。

このように電極部材３０のゴム突起３２をスナップ部材２０の空洞２３と穴部２４に収容されることで、導電性ゴム製の電極部材３０が金属製のスナップ部材２０に一体的に結合されるので、生体４０に接触する他の金属部材で電極部材３０をスナップ部材２０で固定する必要がない。このため、他の金属部材で生体４０に痛みを伴う強い圧迫感を与えることがなく、電極部材３０のゴム板部３１を広い面積にわたって生体４０に直接接触させることができ、測定の精度を向上することができる。

図４は、比較例の生体電極ユニット１を示す。この比較例では、生体電極１０は、金属（例えばバネ鋼）製のゲンコ（snap stud）部材５０と、金属（例えばバネ鋼）製のホソ（snap post）部材６０と、導電性ゴム製の電極部材７０を有する。

ゲンコ部材５０は、金属板部５１と、金属板部５１から突出する金属突起５２を有し、金属突起５２は金属板部５１と一体的に形成されている。金属突起５２は円柱形状を有する。金属突起５２は、ケーブル端子４に形成された穴６に挿入され、複数のフック７によって保持される。

金属突起５２には円筒形の空洞５３が形成されており、金属板部５１には、空洞５３と連通する穴部５４が形成されている。

ホソ部材６０は、金属板部６１と、金属板部６１から突出する金属突起６２を有し、金属突起６２は金属板部６１と一体的に形成されている。金属突起６２は円柱形状を有する。

電極部材７０は、平板であって、中央に貫通孔７２が形成されている。電極部材７０は、電極部材３０と同様に、導電性ゴムから形成されている。電極部材７０は、生体４０に面接触させられる。ホソ部材６０の金属板部６１は電極部材７０に接触させられる。ホソ部材６０の金属突起６２は、電極部材７０の貫通孔７２に挿入され、さらにゲンコ部材５０の穴部５４と空洞５３に嵌め入れられている。

図４の比較例では、ホソ部材６０の金属突起６２がゲンコ部材５０の穴部５４と空洞５３に嵌め入れられることで、ホソ部材６０がゲンコ部材５０に固定され、ホソ部材６０の金属板部６１とゲンコ部材５０の金属板部５１との間に電極部材７０が挟まれて、電極部材７０が固定されている。

しかし、ホソ部材６０の金属板部６１が電極部材７０と生体４０の間に介在させられる。このため、金属板部６１が生体４０に痛みを伴う強い圧迫感を与えるおそれがある。また、電極部材７０の狭い面積しか生体４０に接触させることができず、測定の精度が低下するおそれがある。

実施形態では、電極部材３０のゴム板部３１を広い面積にわたって生体４０に直接接触させることができるので、このような不具合を解決することができる。

図５は、他の比較例の生体電極ユニット１を示す。この比較例では、生体電極１０は、ゲンコ部材５０と、導電性ゴム製の電極部材８０を有する。ゲンコ部材５０は、図４のゲンコ部材５０と同じである。

電極部材８０は、ゴム板部８１と、ゴム板部８１から突出する円柱状のゴム突起８２を有し、ゴム突起８２はゴム板部８１と一体的に形成されている。ゴム板部８１は、生体４０に面接触させられる。ゴム突起８２は、ゲンコ部材５０の空洞５３と穴部５４に収容されている。電極部材８０は、電極部材３０と同様に、導電性ゴムから形成されている。

図５の比較例では、ホソ部材６０が排除されているので、ホソ部材６０で生体４０に圧迫感を与えることがなく、電極部材８０のゴム板部８１を広い面積にわたって生体４０に直接接触させることができ、測定の精度を向上することができる。しかし、導電性ゴム製の電極部材８０を金属製のゲンコ部材５０に固定することが困難であり、電極部材８０がゲンコ部材５０から離脱しやすい。電極部材８０とゲンコ部材５０を接着剤で固定することが可能であるが、一般的な接着剤は、電気的に絶縁性であるため、測定の精度を低下させるおそれがある。導電性接着剤を使用する場合には、製造コストが上昇する。

実施形態では、導電性ゴム製の電極部材３０のゴム突起３２が金属製のスナップ部材２０の空洞２３と穴部２４に収容されて、導電性ゴム製の電極部材３０が金属製のスナップ部材２０に一体的に結合されるので、このような不具合を解決することができる。

図６は、本発明の他の実施形態に係る生体電極ユニット１を示す。この実施形態では、スナップ部材２０の金属板部２１が、電極部材３０のゴム板部３１に埋設されている。具体的には、スナップ部材２０の金属板部２１の周縁部が、下方ほど広がる傾斜面２１ａを有しており、傾斜面２１ａにゴム板部３１の上部が重なっている。この実施形態によれば、電極部材３０は、スナップ部材２０からさらに外れにくい。

図７は、本発明の他の実施形態に係る生体電極ユニット１を示す。図７の実施形態の詳細は、図６の実施形態と異なる。図７の実施形態では、スナップ部材２０の金属突起２２が球状であり、金属突起２２に設けられた空洞２３と、空洞２３に配置された電極部材３０のゴム突起３２の頭部３３も球状である。また、図７の実施形態では、穴部２４は円柱状であり、穴部２４に配置された電極部材３０のゴム突起３２の首部３４も円柱状である。さらに、図７の実施形態では、スナップ部材２０の金属板部２１は、緩やかに傾斜し、径方向外側ほど下方に位置している。

図７の実施形態でも、スナップ部材２０の金属板部２１が、電極部材３０のゴム板部３１に埋設されている。この実施形態によれば、電極部材３０は、スナップ部材２０から外れにくい。

図８は、本発明の他の実施形態に係る生体電極ユニット１を示す。図８の円Ａに、この実施形態におけるスナップ部材２０の一部を拡大して示す。

この実施形態では、スナップ部材２０の金属突起２２に、空洞２３に連通する貫通孔２６が形成されている。貫通孔２６の位置は、好ましくは金属突起２２の頂部であるが、必ずしも金属突起２２の頂部でなくてもよい。

この実施形態は、導電性ゴム材料から電極部材３０を製造しながら、電極部材３０をスナップ部材２０に結合する工程を行う場合、便利である。つまり、スナップ部材２０の空洞２３と穴部２４に導電性ゴム材料を充填しながら、電極部材３０を圧縮成形または射出成形によって製造すると想定する。この製造工程では、電極部材３０の製造と同時に、電極部材３０がスナップ部材２０に結合される。圧縮成形加工または射出成形において、金属突起２２に設けられた空洞２３に導電性ゴム材料が流入する時、空洞２３から貫通孔２６を経て空気が抜け出る。したがって、空洞２３内の多くの部分に導電性ゴム材料が行き渡り、ゴム突起３２の頭部３３を大きくすることができ、このため、電極部材３０はスナップ部材２０からさらに外れにくい。

図８の実施形態は、図６の実施形態の修正である。しかし、図１の実施形態、図７の実施形態においても、スナップ部材２０の金属突起２２に貫通孔２６を形成してもよい。

以上、本発明の好ましい実施形態を参照しながら本発明を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本発明の範囲に包含されるはずである。

例えば、スナップ部材２０および電極部材３０の形状および寸法比率は、用途に応じて様々に変更することができる。

上記の通り、圧縮成形加工または射出成形によって、電極部材３０の製造と同時に、電極部材３０をスナップ部材２０に結合してもよいが、電極部材３０とスナップ部材２０を個別に製造しておいて、電極部材３０のゴム突起３２をスナップ部材２０の空洞２３と穴部２４に嵌め入れてもよい。

本発明の態様は、下記の番号付けされた条項にも記載される。

条項１． 金属板部と、前記金属板部から突出しケーブル端子に形成された穴に挿入される金属突起と、前記金属突起に設けられた空洞と、前記金属板部に設けられ前記空洞と連通する穴部を有する、金属製のスナップ部材と、
生体に接触させられるゴム板部と、前記ゴム板部から突出し前記スナップ部材の前記空洞と前記穴部に収容されたゴム突起を有し、前記ゴム突起が前記ゴム板部と一体的に形成された、導電性ゴム製の電極部材を備え、
前記電極部材の前記ゴム突起は、前記スナップ部材の前記空洞に収容された頭部と、前記スナップ部材の前記穴部に収容された首部を有し、前記頭部と前記首部の境界部は、前記頭部のうちこの境界部に隣接する部分より小さい断面積を有する
ことを特徴とする生体電気信号測定電極。

条項２． 前記スナップ部材の前記金属板部が、前記電極部材の前記ゴム板部に埋設されている
ことを特徴とする条項１に記載の生体電気信号測定電極。

この条項によれば、電極部材はスナップ部材からさらに外れにくい。

条項３． 前記スナップ部材の前記金属突起には、前記空洞に連通する貫通孔が形成されている
ことを特徴とする条項１または２に記載の生体電気信号測定電極。

この条項によれば、導電性ゴム材料から電極部材を製造しながら、電極部材をスナップ部材に結合する工程を行う場合、金属突起に設けられた空洞に導電性ゴム材料が流入する時、空洞から貫通孔を経て空気が抜け出る。したがって、空洞内の多くの部分に導電性ゴム材料が行き渡り、ゴム突起の頭部を大きくすることができ、このため、電極部材はスナップ部材からさらに外れにくい。

１ 生体電極ユニット
１０ 生体電極（生体電気信号測定電極）
２ ケーブルユニット
４ ケーブル端子
６ 穴
２０ スナップ部材
２１ 金属板部
２２ 金属突起
２３ 空洞
２４ 穴部
２５ 境界部
２６ 貫通孔
３０ 電極部材
３１ ゴム板部
３２ ゴム突起
３３ 頭部
３４ 首部
３５ 境界部
４０ 生体

Claims (3)

1. 金属板部と、前記金属板部から突出しケーブル端子に形成された穴に挿入される金属突起と、前記金属突起に設けられた空洞と、前記金属板部に設けられ前記空洞と連通する穴部を有する、金属製のスナップ部材と、
   生体に接触させられるゴム板部と、前記ゴム板部から突出し前記スナップ部材の前記空洞と前記穴部に収容されたゴム突起を有し、前記ゴム突起が前記ゴム板部と一体的に形成された、導電性ゴム製の電極部材を備え、
   前記電極部材の前記ゴム突起は、前記スナップ部材の前記空洞に収容された頭部と、前記スナップ部材の前記穴部に収容された首部を有し、前記頭部と前記首部の境界部は、前記頭部のうちこの境界部に隣接する部分より小さい断面積を有する
   ことを特徴とする生体電気信号測定電極。
2. 前記スナップ部材の前記金属板部が、前記電極部材の前記ゴム板部に埋設されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の生体電気信号測定電極。
3. 前記スナップ部材の前記金属突起には、前記空洞に連通する貫通孔が形成されている
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の生体電気信号測定電極。

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