JP4239275B2

JP4239275B2 - 生体装着用電極

Info

Publication number: JP4239275B2
Application number: JP04695599A
Authority: JP
Inventors: 弘政塚原; 英範鈴木
Original assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Current assignee: Omron Healthcare Co Ltd
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 1999-02-24
Publication date: 2009-03-18
Anticipated expiration: 2019-02-24
Also published as: JP2000237156A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の表皮に誘導される電気現象を検出するために、生体の表皮に装着される生体装着用電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生体の表皮に誘導される電気現象を検出するためにその生体の表皮に装着される生体装着用電極として、貼着等により生体に装着される電極子と、その電極子を着脱可能に固定する電極装着装置とを備えた生体装着用電極が知られている。生体装着用電極は、直接生体に装着されるものであるため、測定に使用されると汚れや雑菌等が付着する可能性がある。そして、電極に汚れや雑菌等が付着している場合は、以降に測定される患者が感染する恐れや、電極の接触インピーダンスが増大して正確な測定ができないといった不都合が生じる。上記電極子を備えた生体装着用電極では、安価な電極子のみを交換するだけで上記不都合が解消される利点がある。
【０００３】
上記電極子と電極装着装置との間は、電極子側に凸設された雄ホックと、電極装着装置側に設けられた雌ホックとが嵌合することにより固定されるのが一般的である。従って、電極子を電極装着装置に固定するためには、電極子の生体表面に接触させられる側を、雌ホック内のばねの反発力に抗して電極装着装置側に押しつけるか、または、電極子のみを先に生体に貼着した後に、電極子の雄ホックと電極装着装置の雌ホックとが嵌合する押圧力で、電極装着装置を生体に向けて押しつける必要がある。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
しかしながら、電極子の体表面と接触させられる側はゲル状あるいは粘着面となっているので、保護紙を剥離した後で電極子の体表面に接触させれらる側を電極装着装置側に押しつけると粘着剤等が手に付着してしまう等の問題があった。また、電極子のみを先に生体に貼着した後に、電極装着装置を生体に向けて押しつける場合、生体に苦痛を与えることとなる。また、測定後に電極子を電極装着装置から取り外す場合は、電極子の生体と接触していた面を触ることとなるため、感染のおそれがあり、また作業者の手に粘着剤が粘着してしまう場合もある。さらに、電極子の交換を繰り返していくと、電極装着装置側の雌ホック内のばねの力が弱まり、その結果として電極装着装置から電極子が外れ易くなったり、外れないまでも接触不良により計測した生体信号にノイズが混入してしまうことがある。ここで、電極子を保持する力を強くするために、ばね定数の大きいばねを使うことも考えられるが、そうすると、電極子の着脱時の不都合が顕著になってしまうという問題があった。
【０００５】
本発明は以上のような事情を背景として為されたものであり、その目的とするところは、測定時には電極子を保持する力が強く、且つ電極子の着脱が容易に行える生体装着用電極を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち、上記目的を達成するための本発明の要旨とするところは、生体の表皮に誘導される電気現象を検出するために、その生体の表皮に装着される生体装着用電極であって、(a) 前記生体の表皮と接触させられる接触面と、その接触面が前記生体の表皮と接触させられた状態において前記生体の表皮とは反対側に突き出る突起部とを備えた電極子と、(b) 前記生体と対向させられる側に前記電極子の突起部が挿入される開口を備えた筐体と、(c) その筐体の内部に固定され、前記電極子の突起部と係合する固定部材と、(d) 前記筐体から突き出す凸部を備えて、その凸部がぜんき体から突き出る部分が増減する方向に移動可能に、前記筐体に収容されたスライダーと、(e) そのスライダーの凸部が前記筐体から突き出す方向にそのスライダーを付勢するばねと、(f) 前記スライダーが前記ばねにより移動させられるほど、そのスライダーの移動方向に対して垂直な方向における前記固定部材との距離が短くなる斜面を有してそのスライダーに固定され、前記ばねの付勢力によりそのスライダーが移動させられることに基づいて、前記固定部材と共に前記電極子の突起部を挟持する可動部材とを、含むことにある。
【０００７】
【発明の効果】
このようにすれば、スライダーに固定されている可動部材の斜面は、スライダーがばねにより移動させられるほど、スライダーの移動方向に対して垂直な方向における固定部材との距離が短くなるようにされているので、ばねの力に抗してスライダーの凸部を筐体内部方向に押し入れると、固定部材と可動部材との間の距離が大きくなる。この状態で、電極子の突起部を筐体の開口に挿入して、電極子の突起部と固定部材とを係合させ、次に、スライダーの凸部を筐体内部方向に押し入れている力を開放すると、ばねの力により、スライダーおよびそのスライダーに固定されている可動部材が移動させられ、可動部材の斜面と固定部材との距離が短くなり、電極子の突起部が固定部材と可動部材とにより挟持される。従って、電極子を筐体に向かって押しつけることなく電極子を筐体に固定することができるので、電極子の接触面を保護紙が覆っていない場合であっても容易に電極子を筐体に固定することができ、電極子のみを先に生体に貼着した場合であっても、生体に苦痛を与えずに電極子を筐体に固定することができる。また、このようにして筐体に固定された電極子は、斜面の原理により、ばねの力よりも大きい力で挟持されているので、測定時には確実に筐体に固定されている。そして、電極子を筐体から取り外すときには、スライダーの凸部を筐体内部方向に押し入れるだけで、可動部材および固定部材と電極子の突起部との係合が解除されて、電極子を容易に筐体から取り外すことができるので衛生的である。
【０００８】
【発明の他の態様】
ここで、好適には、前記電極子の突起部の、その電極子の接触面と平行な平面により切断した断面は円形である。このようにすれば、電極子の突起部の、可動部材の斜面および固定部材に対する向きを考慮することなく、電極子の突起部と可動部材および固定部材とを係合させることができるので、電極子を筐体に固定することが一層容易になる利点がある。
【０００９】
また、好適には、前記固定部材の前記電極子の突起部と係合する面が前記可動部材の移動方向に対して平行である場合は、その固定部材の前記電極子の突起部と係合する部分に、前記電極子の突起部が前記可動部材の移動方向へ滑ることを抑制する滑り止め部を有するものである。このようにすれば、前記固定部材と前記電極子の突起部との係合位置が確実に定まるので、電極子が固定部材と可動部材とにより確実に挟持される。
【００１０】
また、好適には、前記固定部材の前記可動部材と対向する面は、前記可動部材の斜面と平行とされる。このようにすれば、可動部材が前記ばねの付勢力により移動させられると、可動部材の斜面と固定部材との距離が、斜面の全範囲において均一に狭まるので、電極子が移動させられることなく、確実に固定部材と可動部材とにより挟持される。
【００１１】
【発明の好適な実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明する。図１、図２および図３は、本発明の生体装着用電極が、生体の四肢の表皮に装着するための四肢用電極１０に適用された図であり、図１は側面図、図２は平面図、図３は背面図を示している。なお、図１乃至図３には後述する電極子４４が取り外された状態の四肢用電極１０が示されている。
【００１２】
把持装置として機能しているクリップ１２は、生体の四肢、たとえば手首や足首を把持するために、上クリップ１４および下クリップ１６とから構成されている。上クリップ１４は長手状であり、湾曲した把持部１８、その把持部１８と同じ方向に曲成された取手部２０とを有している。下クリップ１６は、本実施例において筐体として機能する下クリップ本体２２と、上クリップ１４の取手部２０と対向する取手部２４と、その下クリップ本体２２と取手部２４との間において幅方向両側部から上クリップ１４側へ突き出る２つの半円部２６とを有している。そして、その半円部２６が上クリップ１４の把持部１８と取手部２０との間に形成された湾曲部２８と係合する。
【００１３】
下クリップ本体２２は、上クリップ１４と対向する側が開口し、その開口は、後述する電極子４４の突起部５４が挿入される穴を有する平板３０により覆われている。また、下クリップ本体２２の先端側に位置する円柱部３２は、その側面に穴３４が設けられ、その穴３４からスライダー３６の凸部３８が突き出した状態で、スライダー３６が下クリップ本体２２内に収容されている。
【００１４】
また、上クリップ１４は、把持部１８と取手部２０との間に、図３の四肢用電極１０を取手部２０、２４側から見た背面図にも示すように、幅方向中央部において横軸４０を有し、四肢用電極１０を図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である図４に示されるように、その横軸４０が支点となるように、板ばね４２が上クリップ１４の取手部２０と下クリップ１６の取手部２４とに嵌め付けられ、板ばね４２のばね力により、横軸４０を支点として上クリップ１４の把持部１８と下クリップ本体２２とが互いに接近する方向に付勢されている。そして、生体の四肢の一部は、上クリップ１４の把持部１８と下クリップ本体２２との間に把持される。なお、図４の断面図は、電極子４４が装着された状態の四肢用電極１０の断面図である。
【００１５】
さらに、下クリップ１６には、リード線４６が備えられている。このリード線４６は、下クリップ本体２２の下面に設けられた小穴４８を通って、下クリップ本体２２の内部に挿入されている。そして、リード線４６は、ねじ５０により下クリップ本体２２に固定されたカバー５２によって、保護されるとともに下クリップ本体２２に固定されている。
【００１６】
図５は、電極子４４を示す図であり、図５(a) は平面図、図５(b) は図５(a) の電極子４４をＢ−Ｂ線で切断した断面図である。この電極子４４は従来と同様のものが用いられ、図５(b) に示すように、導電性材料、たとえばクロムメッキされた銅合金やステンレスなどの金属材料により構成された断面円形の突起部５４に、銀と塩化銀粒子を加圧成形した電極板５６が嵌め付けられ、その突起部５４と電極板５６との間には、突起部５４と電極板５６とにより比較的剛性の強い台紙５８が挟持されている。電極板５６および台紙５８の突起部５４とは反対側の面には、良く知られた導電性ゲル６０が塗布されている。この導電性ゲル６０は、台紙５８よりは一回り小さい円形状の範囲内に塗布され、その表面が生体と接触させられる接触面６２となる。また、上記突起部５４は径が一定ではなく、台紙５８側において径が最小となる断面円形の頸部６４が形成されている。
【００１７】
図６は、平板３０が取り除かれた状態の下クリップ１６の平面図である。固定枠６６は、円柱部３２の底面から突き出した状態で円柱部３２に固定され、その固定枠６６の上端部、すなわち下クリップ本体２２が開口する側の端部には、本実施例において固定部材として機能する固定板６８が固定されている。固定板６８は、後述する可動板７８に対向し且つその可動板７８の移動方向に平行な面に、円形部７０を有している。その円形部７０と電極子４４の突起部５４の頸部６４とが係合することにより、電極子４４の突起部５４が可動板７８の移動方向へ滑ることが抑制される。従って、本実施例では、円形部７０が滑り止め部として機能している。また、固定板６８は、金属板等の導電性材料で構成されており、固定板６８の一端部には、リード線４６が接続されている。
【００１８】
前記スライダー３６は、下クリップ本体２２の円柱部３２の内部において、一対の平行な壁７２、７４に接する状態で円柱部３２に収容されている。これにより、スライダー３６は、上記壁７２、７４に平行な方向に移動可能とされている。
【００１９】
スライダー３６の凸部３８とは反対側には、スライダー３６と円柱部３２の内側面との間にば巻きばね７６が設けられ、その巻きばね７６のばね力によりスライダー３６は、凸部３８が円柱部３２から突き出す方向に付勢されている。
【００２０】
本実施例において可動部材として機能する可動板７８は、硬質プラスチック等の硬質材料により構成され、スライダー３６が巻きばね７６からのばね力を受ける位置において、電極子４４の突起部５４に対して固定板６８とは反対側で、スライダー３６の枠に固定されている。この可動板７８は略台形であり、スライダー３６の移動方向に対して垂直な方向における固定板６８との距離が短くなる斜面８０を有している。
【００２１】
上記電極子４４を下クリップ１６に取り付ける場合、スライダー３６の凸部３８を下クリップ本体２２内部に押し入れることにより、固定板６８と可動板７８との間の距離、すなわち開口を広げる。その状態で、電極子４４の突起部５４を平板３０の図示しない穴に挿入して、電極子４４の頸部６４の側面と固定板６８の円形部７０とを係合させる。これにより、電極子４４の突起部５４がスライダー３６の移動方向へ滑ることが抑止される。電極子４４の頸部６４を固定板６８の円形部７０と係合させた後、スライダー３６の凸部３８を押している力を開放すると、巻きばね７６のばね力により、可動板７８が移動して、可動板７８の斜面８０と電極子４４の頸部６４の側面とが係合し、電極子４４の突起部５４が、固定板６８と可動板７８とにより挟持される。これにより、電極子４４が下クリップ本体２２に固定されるとともに、電極子４４が固定板６８を介してリード線４６と電気的に接続される。
【００２２】
次に、上記下クリップ本体２２が電極子４４を保持する力、すなわち固定板６８と可動板７８とにより電極子４４が挟持される力について説明する。図７は、固定板６８と可動板７８とにより電極子４４の頸部６４が挟持されている状態を示している。図７において、Ｆ₁は巻きばね７６のばね力であり、角度θは可動板７８の移動方向に対する斜面８０の角度である。ばね力Ｆ₁が可動板７８に加わると、斜面８０が頸部６４と係合する点Ａには、ばね力Ｆ₁および頸部６４から斜面８０に垂直な方向への抗力Ｆ₂が加わる。この抗力Ｆ₂の可動板７８の移動方向の成分であるＦ₃がばね力Ｆ₁と釣り合うのであるから、数式１が成り立つ。
【００２３】
【数１】
Ｆ₁＝Ｆ₃＝Ｆ₂ｓｉｎθ
【００２４】
そして、斜面８０と電極子４４の突起部５４とが係合する点Ａにおいて、その係合点Ａから突起部５４の中心方向すなわち法線方向への力Ｆ₄は、上記抗力Ｆ₂に等しいことから、その力Ｆ₄は数式２で表すことができる。斜面８０の角度θは９０度より小さい、すなわち、ｓｉｎθは１より小さいので、可動板７８から突起部５４に加えられる力Ｆ₄は、斜面の原理により、ばね力Ｆ₁よりも大きいことになる。一方、突起部５４と固定板６８とは、突起部５４の円周の略半周の範囲にわたり係合し、前記係合点Ａの突起部５４の中心Ｏに関する対称点である点Ａ’において、力Ｆ₄を打ち消すように、力Ｆ₄と大きさが同じで逆向きの力Ｆ₅が加えられる。従って、巻きばね７６のばね力Ｆ₁が経時的に減少しても、電極子４４が外れ易くなるほどに下クリップ本体２２が電極子４４を保持する力が減少することが少なくなる。また、上記角度θが小さいほど、突起部５４は、固定板６８と可動板７８とにより強く挟持されることになる。
【００２５】
【数２】
Ｆ₄＝Ｆ₂＝Ｆ₁／ｓｉｎθ
【００２６】
上述のように構成された四肢用電極１０によれば、スライダー３６に固定されている可動板７８の斜面８０は、スライダー３６が巻きばね７６により移動させられるほど、スライダー３６の移動方向に対して垂直な方向における固定板６８との距離が短くなるようにされているので、巻きばね７６の力に抗して、スライダー３６の凸部３８を下クリップ本体２２内部方向に押し入れると、固定板６８と可動板７８との間の距離が大きくなる。この状態で、電極子４４の突起部５４を下クリップ本体２２の開口に挿入して、電極子４４の突起部５４と固定板６８とを係合させ、次に、スライダー３６の凸部３８を下クリップ本体２２内部方向に押し入れている力を開放すると、巻きばね７６の力により、スライダー３６およびそのスライダー３６に固定されている可動板７８が移動させられ、固定板６８と可動板７８との距離が短くなり、電極子４４の突起部５４が固定板６８と可動板７８とにより挟持される。従って、電極子４４を下クリップ本体２２に向かって押しつけることなく電極子４４を下クリップ本体２２に固定することができるので、電極子４４の接触面６２を保護紙が覆っていない場合であっても容易に電極子４４を下クリップ本体２２に固定することができ、電極子４４のみを先に生体に貼着した場合であっても、生体に苦痛を与えずに電極子４４を下クリップ本体２２に固定することができる。また、このようにして下クリップ本体２２に固定された電極子４４は、斜面の原理により、巻きばね７６の力Ｆ₁よりも大きい力Ｆ₄で挟持されているので、測定時には確実に下クリップ本体２２に固定されている。そして、電極子４４を下クリップ本体２２から取り外すときには、スライダー３６の凸部３８を下クリップ本体２２内部方向に押し入れるだけで、可動板７８および固定板６８と電極子４４の突起部５４との係合が解除されて、電極子４４を容易に下クリップ本体２２から取り外すことができるので衛生的である。
【００２７】
また、本実施例の四肢用電極１０は、電極子４４の突起部５４の、電極子４４の接触面６２と平行な平面により切断した断面は円形であることから、電極子４４の突起部５４の、可動板７８の斜面８０および固定板６８に対する向きを考慮することなく、電極子４４の突起部５４と可動板７８および固定板６８とを係合させることができるので、電極子４４を下クリップ本体２２に固定することが一層容易になる利点がある。
【００２８】
また、本実施例によれば、固定板６８の可動板７８と対向する面には、固定板６８の電極子４４の突起部５４と係合する部分に、電極子４４の突起部５４が可動板７８の移動方向へ滑ることを抑制する円形部７０を有するものであることから、固定板６８と電極子４４の突起部５４との係合位置が確実に定まるので、電極子４４が固定板６８と可動板７８とにより確実に挟持される。
【００２９】
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明したが、本発明はその他の態様においても適用される。
【００３０】
たとえば、前述の実施例では、電極子４４の突起部５４は、接触面６２と平行な平面により切断した断面の大きさが一定ではなかったが、断面の大きさは一定とされていてもよい。図８は、そのように構成された電極子８２を示す図であり、図８（ａ）は、突起部８４側から見た平面図であり、図８（ｂ）は、Ｃ−Ｃ線で切断した断面図である。
【００３１】
また、前述の実施例の四肢用電極１０では、固定板６８と電極子４４の頸部６４は、頸部６４の円周の略半周の範囲にわたり係合していたが、前記係合点Ａと頸部６４の中心Ｏに関して対称な点Ａ’のみで係合していてもよい。また、２点以上の所定点において係合していてもよい。たとえば、図９に示すように、２点で係合していてもよい。図９では、電極子４４の突起部５４と、固定板８６の凹部８８とが嵌合することにより、電極子４４の突起部５４が可動板７８の移動方向へ滑ることが抑制されるので、凹部８８が滑り止め部として機能している。
【００３２】
また、前述の実施例では、固定板６８の可動板７８と対向する面は、可動板７８の移動方向に対して平行であったが、図１０に示すように、固定板９０の可動板７８と対向する面が、可動板７８の斜面８０と平行とされていてもよい。この場合は、可動板７８が巻きばね７６の付勢力により移動させられると、可動板７８の斜面８０と固定板９０との距離が、斜面８０の全範囲において均一に狭まるので、電極子４４が移動させられることなく、確実に固定板９０と可動板７８とにより挟持される。
【００３３】
また、前述の実施例では、電極子４４の突起部５４の断面形状は円形であったが、多角形等の円形以外の形状であってもよい。たとえば、図１０に示すように、断面形状が四角形とされた突起部９２を備えた電極子であってもよい。
【００３４】
また、前述の実施例では、可動部材として可動板７８が用いられ、固定部材として固定板６８が用いられていた。すなわち板状の薄い部材が用いられていたが、可動部材および固定部材は厚くてもよい。
【００３５】
また、前述の実施例では、固定板６８が導電性材料で構成され、その固定板６８にリード線４６が接続されて、電極子４４が固定板６８を介してリード線４６と電気的に接続されていたが、可動板７８が導電性材料で構成され、その可動板７８にリード線４６が接続されてもよい。または、電極子４４が下クリップ本体２２に固定された状態で、固定板６８および可動板７８以外に電極子４４の凸部７０と係合する導電性部材が別に設けられ、その導電性部材にリード線４６が接続されてもよい。
【００３６】
また、前述の実施例の四肢用電極１０は、電極子４４を１つ固定できる形式の電極であったが、電極子４４を２つ固定できる形式の四肢用電極であってもよい。図１１は、電極子４４が２つ固定できる四肢用電極９４の平面図であって、前述の実施例の図２に相当する図である。なお、四肢用電極９４において、電極子４４を固定する構造は、前述の四肢用電極１０と同様である。また、電極子４４の表面の粘着力により生体の表皮に貼着される形式の生体用電極に適用されてもよい。
【００３７】
その他、本発明はその主旨を逸脱しない範囲において種々変更が加えられ得るものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用された四肢用電極を示す側面図である。
【図２】図１の四肢用電極の平面図である。
【図３】図１の四肢用電極の背面図である。
【図４】図１の四肢用電極を図２のＡ−Ａ線で切断した断面図である。
【図５】図１の実施例の電極子４４を示す図であって、(a) は平面図、(b) は(a) の電極子をＢ−Ｂ線断面で切断した断面図である。
【図６】平板が取り除かれた状態の下クリップの平面図である。
【図７】可動板と固定板とにより電極子の頸部が挟持されている状態を示す図である。
【図８】本発明の他の実施例における電極子を示す図であって、(a) は凸部側から見た平面図、(b) は(a) の電極子をＣ−Ｃ線断面で切断した断面図である。
【図９】図１および図８とは別の本発明の実施例であって、電極子が可動板および固定板とにより挟持されている状態を説明する図である。
【図１０】図１、８および図９とは別の本発明の実施例であって、電極子が可動板および固定板とにより挟持されている状態を説明する図である。
【図１１】本発明が適用された、電極子を２つ固定できる四肢用電極９０を示す平面図である。
【符号の説明】
１０：四肢用電極（生体装着用電極）
２２：下クリップ本体（筐体）
３６：スライダー
３８：凸部
４４：電極子
５４：突起部
６２：接触面
６８：固定板（固定部材）
７６：巻きばね
７８：可動板（可動部材）
８０：斜面

Claims

生体の表皮に誘導される電気現象を検出するために、該生体の表皮に装着される生体装着用電極であって、
前記生体の表皮と接触させられる接触面と、該接触面が前記生体の表皮と接触させられた状態において前記生体の表皮とは反対側に突き出る突起部とを備えた電極子と、
前記生体と対向させられる側に前記電極子の突起部が挿入される開口を備えた筐体と、
該筐体の内部に固定され、前記電極子の突起部と係合する固定部材と、
前記筐体から突き出す凸部を備えて、該凸部が前記筐体から突き出る部分が増減する方向に移動可能に、前記筐体に収容されたスライダーと、
該スライダーの凸部が前記筐体から突き出す方向に該スライダーを付勢するばねと、
前記スライダーが前記ばねにより移動させられるほど、該スライダーの移動方向に対して垂直な方向における前記固定部材との距離が短くなる斜面を有して該スライダーに固定され、前記ばねの付勢力により該スライダーが移動させられることに基づいて、前記固定部材と共に前記電極子の突起部を挟持する可動部材と
を、含むことを特徴とする生体装着用電極。