JP2022023458A - 脳波測定用電極および脳波測定装置 - Google Patents
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
前記電極部は、
弾性部材で形成された柱状の基部と、
前記基部の一端に設けられた複数の電極用突起部と、
前記電極用突起部の少なくとも先端側表面に設けられた導電部と、
前記導電部から前記電極用突起部と前記基部とを介し前記基部の他の一端までも設けられた信号経路と、を有し、
前記ホルダは、導電性であって、有底の筒状形状を呈するとともに、前記筒状形状の外側面に計測部に接続するための接続部を備え、前記筒状形状の内部に前記電極部を保持する、脳波測定用電極を提供できる。
本発明に寄れば、上記の脳波測定用電極と、
脳波測定用電極の前記接続部に接続され、測定した脳波信号を計測する計測部と、を有する脳波測定装置を実現できる。
<概要>
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
図1は人の頭部99に装着した状態の脳波測定装置1を模式的に示す図である。
脳波測定装置1は、人の頭部99に装着され、脳波を生体からの電位変動として検出し、検出した脳波を計測部(図示せず)に出力する。計測部は、脳波測定用電極10が検出した脳波を取得して、モニタ表示したり、データ保存したり、周知の脳波解析処理を行う。
図1に示すように、脳波測定装置1は、複数の脳波測定用電極10と、フレーム20と、を有する。本実施形態では、脳波測定用電極10は、5ch分(5個)設けられている。
図2にフレーム20の斜視図を示す。フレーム20は、例えばポリアミド樹脂のような硬質部材で帯状に、かつ人間の頭部99の形状に沿うように湾曲して形成されている。
図3に脳波測定用電極10の斜視図を示す。図4に脳波測定用電極10を模式的に示した断面図を示す。図5に図4の脳波測定用電極10を分解して示した断面図を示す。なお、図5では、シリコーン接着剤70は省いて示している。
電極部30は、基部31と、突起部32と、導電性接触部33と、信号線部34とを有する。基部31と突起部32は、ゴム状の弾性部材によって一体に設けられている。弾性部材の具体的な材料については後述する。なお、基部31と突起部32とは一体に設けられる構成に限らず、別体に設けたものを接着剤や嵌合構造により組み付けた構成でもよい。
図4や図5に示すように、電極部30には、導電性接触部33に接続する信号経路として信号線部34が設けられている。信号線部34は、基部31及び突起部32を介して導通する態様であれば各種の配線構造を採用し得る。ここでは、信号線部34は、突起部32の先端の導電性接触部33から、突起部32及び基部31の内部を通り、基部31の基部上面35に露出するように設けられている。
電極部30(基部31と突起部32)の材料について説明する。脳波検出用電極50は、上述のようにゴム状の弾性体である。ゴム状の弾性体として、具体的にはゴムや熱可塑性エラストマー(単に「エラストマー(TPE)」ともいう)である。ゴムとしては、例えばシリコーンゴムがある。熱可塑性エラストマーとして、例えば、スチレン系TPE(TPS)、オレフィン系TPE(TPO)、塩化ビニル系TPE(TPVC)、ウレタン系TPE(TPU)、エステル系TPE(TPEE)、アミド系TPE(TPAE)などがある。
上記シリコーンゴムは、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成することができる。シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の硬化工程は、例えば、100~250℃で1~30分間加熱(1次硬化)した後、100~200℃で1~4時間ポストベーク(2次硬化)することによって行われる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なるビニル基含有オルガノポリシロキサンをさらに含んでもよい。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、架橋剤を含んでもよい。架橋剤は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)を含むことができる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)は、直鎖構造を有する直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐構造を有する分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)とに分類され、これらのうちのいずれか一方または双方を含むことができる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なる架橋剤をさらに含んでもよい。
(Ha(R7)3-aSiO1/2)m(SiO4/2)n
(式(c)において、R7は一価の有機基、aは1~3の範囲の整数、mはHa(R7)3-aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である)
本実施形態に係るシリコーンゴム系硬化性組成物は、非導電性フィラーを含む。非導電性フィラーは、必要に応じ、シリカ粒子(C)を含んでもよい。これにより、エラストマーの硬さや機械的強度の向上を図ることができる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なるシランカップリング剤をさらに含んでもよい。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、シランカップリング剤(D)を含むことができる。
シランカップリング剤(D)は、加水分解性基を有することができる。加水分解基が水により加水分解されて水酸基になり、この水酸基がシリカ粒子(C)表面の水酸基と脱水縮合反応することで、シリカ粒子(C)の表面改質を行うことができる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なるシランカップリング剤をさらに含んでもよい。
上記式(4)中、nは1~3の整数を表わす。Yは、疎水性基、親水性基またはビニル基を有するもののうちのいずれかの官能基を表わし、nが1の時は疎水性基であり、nが2または3の時はその少なくとも1つが疎水性基である。Xは、加水分解性基を表わす。
上記官能基として疎水性基を有するものとして、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランのようなアルコキシシラン;メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシランのようなクロロシラン;ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。この中でも、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、及びトリメチルエトキシシランからなる群から選択される一種以上を含むトリメチルシリル基を有するシランカップリング剤が好ましい。
シランカップリング剤(D)の含有量を上記下限値以上とすることにより、エラストマーを含む柱状部と導電性樹脂層との密着性を高めることができる。また、シリコーンゴムの機械的強度の向上に資することができる。また、シランカップリング剤(D)の含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムが適度な機械特性を持つことができる。
本実施形態に係るシリコーンゴム系硬化性組成物は、触媒を含んでもよい。触媒は、白金または白金化合物(E)を含むことができる。白金または白金化合物(E)は、硬化の際の触媒として作用する触媒成分である。白金または白金化合物(E)の添加量は触媒量である。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なる触媒をさらに含んでもよい。
白金または白金化合物(E)の含有量を上記下限値以上とすることにより、シリコーンゴム系硬化性組成物が適切な速度で硬化することが可能となる。また、白金または白金化合物(E)の含有量を上記上限値以下とすることにより、製造コストの削減に資することができる。
また、本実施形態に係るシリコーンゴム系硬化性組成物には、上記成分(A)~(E)以外に、水(F)が含まれていてもよい。
さらに、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、上記(A)~(F)成分以外に、他の成分をさらに含むことができる。この他の成分としては、例えば、珪藻土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、ガラスウール、マイカ等のシリカ粒子(C)以外の無機充填材、反応阻害剤、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等の添加剤が挙げられる。
導電性シリコーンゴムは、シリコーンオイルを含まない構成であってもよい。これにより、電極部30の表面にシリコーンオイルがブリードアウトすることで導通性が低下することを抑制できる。
信号線部34は、公知のものを使用することができるが、例えば、導電繊維で構成され得る。導電繊維としては、金属繊維、金属被覆繊維、炭素繊維、導電性ポリマー繊維、導電性ポリマー被覆繊維、および導電ペースト被覆繊維からなる群から選択される一種以上を用いることができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
導電性接触部33の導電部材は、例えば、良導性金属を含むペースト(いわゆる導電性ペースト)である。良導性金属は、銅、銀、金、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、或いはこれらの合金からなる群から選択される一種以上を含む。特に、入手性や導電性の観点から、銀や塩化銀、銅が好適である。
導電性シリコーンゴムは、シリコーンオイルを含まない構成であってもよい。これにより、導電性接触部33の表面にシリコーンオイルがブリードアウトすることで導通性が低下することを抑制できる。
本実施形態の電極部30の製造方法の一例は次の工程を含むことができる。
まず、金型を用いて、上記シリコーンゴム系硬化性組成物を加熱加圧成形し、基部31基および突起部32からなる成形体を得る。続いて、得られた成形体の各突起部32の内部に、縫い針を用いて、信号線部34を通す。その後得られた成形体の突起部32の先端部分に、ペースト状の導電性溶液をディップ塗布し、加熱乾燥後、ポストキュアを行う。これにより、突起部32に導電性接触部33を形成できる。以上により、電極部30を製造することができる。なお、上記成形工程時において、信号線部34を配置した成形空間内に、上記シリコーンゴム系硬化性組成物を導入し、加圧加熱成形するインサート成形を用いてもよい。
キャップ一体型スナップボタン50は、例えば、良導体の金属からなり、有底筒状形状を呈し、有底部分の外面に外部の計測部に接続するための接続手段(スナップボタン53)を有する。良導体の金属として、例えばステンレス、銅合金、アルミニウム合金、真鍮などを用いることができる。
導電ペースト層60は、電極部30をキャップ一体型スナップボタン50に収容する際に、キャップ一体型スナップボタン50のキャップ天板51の内面54と基部31の基部上面35との間に設けられ、それらの間の導電を良好に維持する。導電ペースト層60の導電部材として、突起部32に設けられた導電性接触部33と同様の導電部材を用いることができ、例えば、良導性金属を含むペースト(いわゆる導電性ペースト)がある。良導性金属は、銅、銀、金、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、或いはこれらの合金からなる群から選択される一種以上を含む。特に、入手性や導電性の観点から、銀や塩化銀、銅が好適である。
キャップ一体型スナップボタン50に電極部30等を収容した構造について、図3~図5を参照して脳波測定用電極10の製造方法とともに説明する。
本実施形態の脳波測定用電極10の特徴・機能について、以下にまとめて説明する。
(1)脳波測定用電極10は、電極部30と、電極部30を保持するキャップ一体型スナップボタン50とを有する。
電極部30は、弾性部材で形成された柱状の基部31と、基部31の一端(ここでは基部下面36)に設けられた複数の突起部32と、突起部32の少なくとも先端側表面に設けられた導電性接触部33と、導電性接触部33から突起部32と基部31とを介し基部31の他の一端(ここでは基部上面35)まで設けられた信号線部34と、を有する。
キャップ一体型スナップボタン50は導電性であって、有底の筒状形状を呈するとともに、筒状形状の外側面に計測部に接続するためのスナップボタン53を備え、かつ筒状形状の内部に電極部30を保持する。
キャップ一体型スナップボタン50が、電極部30の保持する為の機能と、外部の計測部との信号線との接続機能(スナップボタン53)とを一体に有することから、部品点数の削減を実現でき、コスト削減や信頼性向上を実現できる。
また、キャップ一体型スナップボタン50のキャップ天板51には、貫通孔がないので、キャップ一体型スナップボタン50の内部に注入されたシリコーン接着剤70が外部に漏れてスナップボタン53を汚染することがない。
(2)脳波測定用電極10において、基部31の他の一端に露出する信号線部34とキャップ一体型スナップボタン50の内部壁面(内面54や内周面55)と電気的に接続する導電ペースト層60が設けられている。
これによって電極部30とキャップ一体型スナップボタン50との導通を良好に実現できる。
(3)脳波測定用電極10において、キャップ一体型スナップボタン50と電極部30との間の空間に充填剤(例えばシリコーン接着剤70)が充填されている。シリコーン接着剤70により、電極部30を確実にキャップ一体型スナップボタン50に保持することができる。また、上述のように、シリコーン接着剤70が漏れてスナップボタン53を汚染することがないので、漏れにくい特性の充填剤を採用するといった設計上の制約もなく、幅広い材質の充填剤から選択できる。
(4)脳波測定用電極10において、信号線部34は、突起部32と基部31の内部に設けられた導電繊維からなる。
(5)脳波測定装置1は、上記の脳波測定用電極10と、脳波測定用電極10のスナップボタン53に接続され測定した脳波信号を計測する計測部(図示せず)と、を有する。
図6を参照して、本実施形態の脳波測定用電極10Aを説明する。以下では、第1の実施形態と異なる点について説明し、同様の構成・機能については適宜説明を省略する。
図7を参照して、本実施形態の脳波測定用電極10Bを説明する。以下では、第1及び第2の実施形態と異なる点について説明し、同様の構成・機能については適宜説明を省略する。
図8を参照して、本実施形態の脳波測定用電極10Cを説明する。以下では、第1~第3の実施形態と異なる点について説明し、同様の構成・機能については適宜説明を省略する。
10、10A、10B、10C 脳波測定用電極
20 フレーム
21 電極ユニット取付部
30 電極部
31 基部
32 突起部
33 導電性接触部
34 信号線部
50 キャップ一体型スナップボタン
51 キャップ天板
52 キャップ胴部
53 スナップボタン
57 係止爪
60 導電ペースト層
70 モールド樹脂
80 導電性クッション部材
Claims (9)
- 電極部と、前記電極部を保持するホルダとを有する脳波測定用電極であって、
前記電極部は、
弾性部材で形成された柱状の基部と、
前記基部の一端に設けられた複数の電極用突起部と、
前記電極用突起部の少なくとも先端側表面に設けられた導電部と、
前記導電部から前記電極用突起部と前記基部とを介し前記基部の他の一端までも設けられた信号経路と、
を有し、
前記ホルダは、導電性であって、有底の筒状形状を呈するとともに、前記筒状形状の外側面に計測部に接続するための接続部を備え、前記筒状形状の内部に前記電極部を保持する、脳波測定用電極。 - 前記基部の他の一端に露出する前記信号経路と前記ホルダの内部壁面と電気的に接続する導電性ペーストが設けられている、請求項1に記載の脳波測定用電極。
- 前記基部の他の一端に露出する前記信号経路と前記ホルダの内部壁面と電気的に接続する導電性を有し弾性変形する連結部材が設けられている、請求項1または2に記載の脳波測定用電極。
- 前記ホルダと前記電極部との間の空間に充填剤が充填されている、請求項1から3までのいずれか1項に記載の脳波測定用電極。
- 前記ホルダの内周面と前記基部の外周面が密着している、請求項1から4までのいずれか1項に記載の脳波測定用電極。
- 前記電極部が前記ホルダから離脱する方向への移動を規制する規制部を更に有する、請求項1から5までのいずれか1項に記載の脳波測定用電極。
- 前記ホルダの接続部は、前記筒状形状の底面の外表面から延出する嵌合突起である、請求項1から6までのいずれか1項に記載の脳波測定用電極。
- 前記信号経路は、前記電極用突起部と前記基部の内部に設けられた導電繊維からなる、請求項1から7までのいずれか1項に記載の脳波測定用電極。
- 請求項1から8までのいずれか1項の脳波測定用電極と、
前記接続部に接続され、測定した脳波信号を計測する計測部と、を有する脳波測定装置。
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