JP2022033419A - 脳波検出用電極及び脳波測定装置 - Google Patents
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Abstract
Description
特許文献1に開示の技術では、接触部が設けられた突出部が、毛髪間に侵入することで、頭皮に接触しやすくする技術が提案されているが、毛髪の掻き分け性能については十分に考慮されておらず別の技術が求められていた。
基部と、
前記基部から突出するゴム状の弾性体の突起部と、
前記突起部に設けられた電極部と、
を有し、
前記突起部は、前記基部からの突出高さが漸次増加する稜線部を有する、
前記稜線部の一部又は全領域に前記電極部が設けられている、
脳波検出用電極が提供される。
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、検出した脳波を脳波表示装置(図示せず)に出力する。脳波表示装置は、脳波測定装置1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、複数の脳波電極ユニット10と、フレーム20と、を有する。本実施形態では、脳波電極ユニット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に脳波電極ユニット10の斜視図を示す。脳波電極ユニット10は、略円柱状の胴部11と、その一端側(図中下側)に設けられた脳波検出用電極50とを有する。
螺刻部13は、円柱形状の側面に螺刻した形状である。螺刻部13の一端(図中上側)に信号取出部12が設けられている。信号取出部12には信号出力端子が設けられるとともに、脳波電極ユニット10をフレーム20に螺着する際に作業者によって必要に応じて所定の治具を用いて操作される。螺刻部13の他端(図中下側)には、螺刻部13より小径の円柱状の電極固定部14が設けられている。電極固定部14に脳波検出用電極50が取り付けられる。
図4は脳波検出用電極50の斜視図である。図5は脳波検出用電極50の平面図である。図6は脳波検出用電極50の断面図であり、特に図5のX1-X1断面図を示す。図7は突起部60を横(周方向側)から見た図である。図8は突起部60を突起形成面52の中心59側から見た図である。図9は突起部60を上(突出方向側)から見た図であり、図5で示した突起部60の一つを拡大した図である。
稜線部64には電極部80が設けられ頭部99(頭皮)と接触する。電極部80と頭部99の接触面積の確保及び被験者の違和感回避の観点から、頭部99と接触すると想定される領域においてテーパ部65が形成され、かつ電極部80が設けられる。図示では、電極部80は稜線部64(テーパ部65)の頂部(稜線上端)72側の1/2の領域に形成されている。なお、電極部80は、テーパ部65が設けられる位置に拘わらず稜線部64全体に設けられてもよい。
まず、脳波検出用電極50の寸法及び突起部60の配置に関するパラメータについて説明する。
図5に示すように、脳波検出用電極50の外径、すなわち突起形成面52の直径D11は、例えば10mm~30mmである。突起部60の放射状の配置の外径D12は、例えば8mm~28mmである。突起形成面52の円形状の中心59から突起部60の稜線下端71までの距離P11は0.5mm~10mmである。稜線下端71の間隔P12は例えば0.3mm~3mmである。
図6や図7に示すように、突起部60の高さh11は、例えば、3mm~15mmである。突起部60の長さL11は、例えば、2mm~15mmである。突起部60の幅L12は、例えば、3mm~15mmである。稜線部64の傾斜角度θ11は、例えば30度~60度である。突起部60のブレード形状(すなわち三角錐)の底面の形状である二等辺三角形の頂点(稜線下端71)の角度θ12(図9参照)は、例えば20度~60度である。
図6や図7に示すように、突起部60の内部には、電極部80に接続する導電性の信号線69)が設けられている。信号線69は、突起部60の内部を導通する態様であれば各種の配置構造を採用し得る。例えば、信号線69の先端は、突起部60の先端あるいは先端部の傾斜面に対して、突出した構造、略同一面上となる構造、埋没した構造のいずれでもよい。電極部80との接続安定性の観点から、突出した構造を用いてもよい。信号線69の先端の突出部分は、一部または全体が電極部80で覆われている。
脳波検出用電極50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13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69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。
電極部80の導電部材は、例えば、良導性金属を含むペーストである。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、電極部80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。
本実施形態の脳波検出用電極50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51および突起部60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60の内部に、縫い針を用いて、信号線69を通す。その後得られた成形体の突起部60の稜線部64のテーパ部65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60の稜線部64のテーパ部65に電極部80を形成できる。
以上により、脳波検出用電極50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69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。
図10及び図11を参照して、本実施形態の脳波電極ユニット10と特徴について、特に脳波検出用電極50を頭部99に接触させたときの状態に着目して説明する。図10はある突起部60の頂部72(稜線上端)が頭部99に丁度接触したときの状態を示した図であり、図10(a)が横(周方向)からみた図であり、図10(b)が中心59側から見た図である。図11はある突起部60が頭部99に押しつけられた状態を示した図であり、図11(a)が横(周方向)からみた図であり、図11(b)が中心59側から見た図である。
基部51と、
基部51から突出するゴム状の弾性体の突起部60と、
突起部60に設けられた電極部80と、
を有し、
突起部60は、基部51からの突出高さが漸次増加する稜線部64を有し、
稜線部64の一部又は全領域に電極部80が設けられている。
稜線部64が設けられていることで、脳波測定装置1を頭部99に装着する際に、脳波電極ユニット10の脳波検出用電極50が毛髪を掻き分ける際の効率が向上する。例えば、脳波検出用電極50に設けられ突起部60が毛髪を乗り越え移動するような場合であっても、突起部60は円滑に移動できる。
また、突起部60はゴム状の弾性体であるため、被験者の頭部99に押し当てられた際に、接触圧を適正に保つことができ、また、押し当てる圧力が強すぎて被験者に不快を与えることを抑制できる。
具体的には、図10に示すように、頭部99に丁度接触した状態では、突起部60の頂部72が「点」で接触する。すなわち、電極部80の頭部99(頭皮)との接触領域はわずかである。この状態から脳波電極ユニット10をねじ込み、図11に示す状態にすると、突起部60に形成された電極部80は、頂部72から稜線下端71に向けて縦に稜線部64(電極部80)を接触させながら所定長の接触領域Sで頭部99(頭皮)と接触する。ことのき、突起部60は稜線部64を接触させながら弾性変形していることで、頭部99とは適度な圧力で接触している。すなわち、脳波検出用電極50を頭部99に押しつける圧力が小さい。このような場合でも、安定した脳波検出が可能であって、かつ、被験者に痛み等の不快な感覚を生じることを抑制できる。なお、図6や図7で突起部60の寸法として好適な範囲を示したが、その範囲を外れると、上述のような縦の弾性変形だけでなく、横方向に倒れるような弾性変形を起こしてします。その結果、稜線部64、すなわち電極部80が、頭部99(頭皮)から離れてしまい、脳波検出が不安定になってしまう。例えば、高さh11が高くなり幅L12が狭くなる等によって突起部60の形状が細くなることで、上記の寸法の範囲を外れると、横方向に倒れる傾向が強くなる。
また、稜線部64が形成されているので、突起部60を頭部99に押しつけた場合に、頭部99の毛髪を掻き分けて、すなわち、稜線部64に沿って頂部72側から稜線下端71側へ毛髪を移動させることができるので、電極部80と頭皮との間に入り込む毛髪を排除し適切な接触状態を実現できる。
図4や図5等に示したように、複数の突起部60が放射状に配置されていることから、脳波電極ユニット10の脳波検出用電極50をねじ込み取り付けた際の向きによって、電極部80の電極位置が大きく変わることがない。また、放射状に形成された突起部60を有する脳波検出用電極50を回転させながら位置調整をするため、毛髪の掻き分けを効率的に行うことができる。
したがって、電極部80と頭皮の間に毛髪が入り込んでも、接触領域Sが増加するので、毛髪の影響を低減できる。また、突起部60が弾性変形するので、被験者に不快な思いをさせることも抑制できる。
すなわち、稜線部64が毛髪を押し分ける際に、稜線部64を構成する二つの斜面(第1面61及び第2面62)が毛髪を突起部60の底面(基部51側)に押しやることできる。特に、毛髪量が多い場合、毛髪を突起部60で留めることなく、稜線部64を構成する二つの斜面(第1面61及び第2面62)に移動させ、電極部80と頭皮との確実な接触を実現できる。
ブレード形状として、本実施形態で示すような三角錐の他に板状の形状がある。また、そのような形状において、稜線部64は、直線状に形成されてもよいし、円弧状に形成されてもよい。特に、突起部60が三角錐の形状である場合、先端部分(頂部72)の領域が毛髪の細かな移動に寄与し、根元部分(突起形成面52に近い領域)の領域は比較的量の多い毛髪の移動に寄与する。
脳波検出用電極50を取り付け、被測定者の頭部99に装着されるフレーム20と、
を有する。
例えば、複数の脳波検出用電極50がフレーム20にねじ込み嵌合される構成の場合、被験者に適した脳波検出用電極50を選択できる。また、脳波検出用電極50のそれぞれについて、固定状態(すなわち押し当てる力、位置など)を調整できる。
脳波検出用電極の基部は、複数の前記脳波検出用電極に対して共通に一つ設けられている。
上記の実施形態では、脳波電極ユニット10(脳波検出用電極50)とフレーム20とが分離する構成であったが、例えば脳波検出用電極とフレームとが一体に構成されてもよい。このときフレームの材料は、脳波検出用電極と同じゴム状の弾性体とされる。このような場合でも、上述のようにブレード形状(三角錐)の突起部60に電極部80を形成した構成と同様にすることで、脳波検出用電極を毛髪に進入させて押し当てる際に、稜線部やそれを形成する第1側面、第2側面が進入に邪魔になる毛髪を邪魔にならない位置に移動させることができる。
突起部60の放射状の配置の外径D12(12mm)と、突起部60の幅L12(3.2mm)を共通に、突起部60の長さL11、高さh11を変え、実施例1のブレード(1)が高さ方向に細長く、実施例4のブレード(4)が水平方向に細長い形状である。比較例の従来型電極は実施例1よりも更に細長くかつ高い形状である。
10 脳波電極ユニット
11 ボディ部
12 信号取出部
13 螺刻部
14 電極固定部
20 フレーム
21 電極ユニット取付部
50 脳波検出用電極
51 基部
52 突起形成面
53 取付面
59 放射中心
60 突起部
61 第1面
62 第2面
63 第3面
64 稜線部
65 テーパ部
69 信号線
71 稜線下端
72 頂部
80 電極部
S 接触領域
Claims (8)
- 基部と、
前記基部から突出するゴム状の弾性体の突起部と、
前記突起部に設けられた電極部と、
を有し、
前記突起部は、前記基部からの突出高さが漸次増加する稜線部を有し、
前記稜線部の一部又は全領域に前記電極部が設けられている、
脳波検出用電極。 - 複数の前記突起部が、前記稜線部が放射状になるように前記基部に設けられている、
請求項1に記載の脳波検出用電極。 - 前記稜線部は、前記電極部が形成されている領域において面取り又は丸め処理がなされている、請求項2に記載の脳波検出用電極。
- 頭部に装着された際に、前記突起部は、頭皮との接触圧力が増加するに伴い前記稜線部との接触領域が増加するように変形する、請求項3に記載の脳波検出用電極。
- 頭部に装着された際に、前記稜線部は、毛髪を前記稜線部を成す一対の斜面へ案内する、請求項1から4までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。
- 前記突起部はブレード形状である、
請求項1から5までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。 - 請求項1~6までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極と、
前記脳波検出用電極を取り付け、被測定者の頭部に装着されるフレームと、
を有する脳波測定装置。 - 請求項1~6までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極を複数備え、
前記脳波検出用電極の前記基部は、複数の前記脳波検出用電極に対して共通に一つ設けられている、脳波測定装置。
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2020
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