JP5434356B2

JP5434356B2 - 生体用電極

Info

Publication number: JP5434356B2
Application number: JP2009188222A
Authority: JP
Inventors: 要祐坂尾; 真理子加藤
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2009-08-17
Filing date: 2009-08-17
Publication date: 2014-03-05
Anticipated expiration: 2029-08-17
Also published as: JP2011036524A

Description

本発明は、生体情報を計測するための生体用電極に関する。

筋電位や皮膚表面電気抵抗などの電気活動や生体情報を計測するために、皮膚表面に接触させる生体用電極が知られている。例えば、特許文献１では、衣服や肌着に取り付けられた生体用電極により、生体情報を計測する方法が開示されている。

特開２００２−０３５１４１号公報

しかしながら、特許文献１に開示されている構成では、生体情報を計測する部位によっては、生体用電極を皮膚などの生体に密着させることが困難な場合があった。従って、測定する部位によらず、生体用電極を生体に密着させるために好適な新たな方法が求められている。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、測定する部位によらずに生体に密着する生体用電極を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る生体用電極は、
生体に接触し、当該生体の電位を検出し、柔軟性を有し、非粘着性の検出部と、
導電性を有する素材から形成され、前記生体に接触するように前記検出部を押圧して、当該生体と当該検出部との接触を保持し、当該生体に直接接触しない保持部と、を備え、
前記検出部は、前記保持部を覆い、
前記保持部は、前記検出部が所定以上の厚さとなるように、覆われた内側から前記検出部を押圧することを特徴とする。

本発明によれば、生体情報を測定することができる。

本発明の実施形態に係る生体用電極の構成を示す斜視図である。生体用電極を生体接触面側から見た斜視図である。生体用電極の配線状態を示す図である。生体用電極を衣服に取り付ける取付例を示す図である。生体用電極を衣服に固定する例を示す図である。

以下、本発明の実施形態に係る生体用電極について説明する。図１及び図２は、本発明の実施の形態に係る生体用電極１００の構成例を示す図である。図１及び図２に示すように、生体用電極１００は、検出部１０と、保持部２０と、接続部３０等と、から構成される。

検出部１０は、生体の電位を検出して、筋肉の筋電位等の生体情報を測定する。検出部１０は、生体と接触する接触面１２と導線等が接続される接続面１１とを備える。接続面１１側には、導線等が接続される接続部３０があり、当該接続部３０を通じて、検出部１０に電力が供給され、また、検出部１０が検出した生体情報が後述する測定装置４０に渡される。

検出部１０は、生体の電位を検出するために、接触面１２側の一部又は全部に電極を備える。検出部１０は、例えば、腕の筋肉の筋電位を検出することができるが、腕に限定されず、任意の部位の電位や生体情報を検出・測定することができる。生体用電極１００で検出される電位変化は数１０μＶ〜数ｍＶであり、筋電位の周波数帯は２ｋＨｚ〜１０ｋＨｚである。

検出部１０は、生体への密着性をよくするために、可撓性、もしくは、柔軟性を有する素材で形成される。また、接触面１２は、導電性を有する素材で形成される。このため、検出部１０は、例えば、導電性繊維の布から形成される。

検出部１０は、図１及び図２に示すように、後述する保持部２０の周囲を覆うように、例えば、筒状や球状に形成される。検出部１０は、内包された保持部２０から押圧されるため、一定以上の弾性と厚さとを備える。このため、検出部１０と生体との密着が保持される。

なお、検出部１０の数、検出部１０と生体との接触方法、及び、接触部位は任意である。

保持部２０は、検出部１０に内包されるように構成される。保持部２０は、例えば、スポンジ、綿、ゴム、バネ、ウレタン、ゲル、液体もしくは気体を内包する物質、また、パウダービーズなどの粉末等の、所定以上の弾性を備える素材で形成される。

保持部２０は、押圧する検出部１０が所定以上の厚さになるように一定以上の厚みを備える。検出部１０及び保持部２０は柔軟性及び弾性を備えるため、検出部１０と生体との密着性が保持される。

保持部２０は、導電性スポンジや導電性ゲルなどの導電性素材で形成されてもよい。検出部１０の接触面１２の導電性が弱いために、生体の電気活動を接続部３０に充分に送れない場合であっても、保持部２０が導電性の素材であれば導電性を補うことができる。

なお、保持部２０は、複数の素材を組み合わせた素材で形成することもできる。

接続部３０は後述する導線５０が接続され、接続部３０及び導線５０を通じて、データの送受信や電力の供給が行われる。導線５０が引っ張られるなどして接続部３０に外力が負荷される場合であっても、接続部３０と導線５０との接続が維持されるように、接続部３０は、所定以上の強度を有する。

図３は、生体用電極１００の配線状態を示す図である。同図に示すように、生体用電極１００と測定装置４０とは導線５０により接続され、生体用電極１００が備える検出部１０が検出した電位を示す情報が、導線５０を通じて、測定装置４０に送られる。また、測定装置４０から生体用電極１００に電力が供給される。

測定装置４０は、ＣＰＵ（図示せず）、メモリ（図示せず）等を備え、検出部１０が検出した電位を測定する。ＣＰＵは、メモリ等に記憶されるプログラムやデータに基づいて、指示やデータの転送等を行い、生体用電極１００及び測定装置４０を制御する。また、ＣＰＵは、生体用電極１００により連続的に測定される電位（検出結果）に基づいて筋肉の活動状態（生体活動に関する指標データ）を算出し、算出結果を測定装置４０に送信する処理を実行する。

また、図３に示すように、一対の生体用電極１００と測定装置４０とが接続されて、測定装置４０において、各生体用電極１００で検出された電位から電位差が測定される。一般に、生体のインピーダンスは非常に高いため、検出された電位差はインピーダンスに変換される。そして、増幅器等により、電圧が増幅されて、筋電波形が処理される。また、増幅された波形には様々な雑音（ノイズ）が重畳されているため、所定のフィルタにより範囲外の周波数成分が除去される。

なお、ＣＰＵにおいて、算出される生体活動に関する指標データとしては、例えば、整流化平均値（ＡＲＶ：Averaged Rectified Value）、ＲＭＳ（Root Mean Square Value）、積分値、平均周波数（ＭＰＦ：Mean Power Frequency）、メジアン周波数（Median Frequency）等が挙げられるが、算出される生体活動に関する指標データはここに例示したものに限定されない。

導線５０は、生体用電極１００が備える接続部３０と測定装置４０とを接続する。導線５０を通じて、測定装置４０から生体用電極１００に電力が供給され、また、生体用電極１００が備える検出部１０が検出した電位を示す情報が測定装置４０に供給される。導線５０の長さ及び太さは任意であり、例えば銅から形成される。導線５０は、例えば、同軸構造、ツイストペア構造からなる。また、導線５０は、接続が維持されるように、所定以上の強度を有する。

なお、生体用電極１００と測定装置４０とを無線接続して、データの送受信や電力の供給を行うこともできる。

次に、生体用電極１００を衣服等に取り付けて、電位を測定する方法について説明する。

図４は、生体用電極１００を衣服６０に取り付ける取付例を示す図である。生体用電極１００は、生体と接触するように、衣服６０の内側に取り付けられて、固定される。

生体用電極１００は、スポンジなどの弾力と厚みを有する保持部２０の周囲を、導電性繊維による布などの導電性と柔軟性を有する検出部１０で覆う構成からなる。また、生体用電極１００は、充分な圧力を獲得できる厚さと弾力性を備える。さらに、生体用電極１００は、生体に密着することが可能である表面の柔軟性を備える。

つまり、生体用電極１００は柔軟性及び弾性を備えるため、生体用電極１００が衣服６０の内側に設置されると、生体用電極１００と生体との密着性が保持される。例えば、生体が動く、もしくは、衣服６０がずれる場合であっても、生体用電極１００は適度な弾性等を備えるため、密着性が保持される。密着性が保持されるため、測定装置４０からの制御により、生体用電極１００は、生体の電位を容易に検出することができる。

なお、生体用電極１００を衣服６０に固定する方法に任意である。例えば、図５に示すように、生体用電極１００に凸ホック７０を、衣服６０に凹ホック７１を、それぞれ取り付けて、凸ホック７０と凹ホック７１とを接続することにより、生体用電極１００を衣服６０に固定することもできる。また、接着剤、マジックテープ（登録商標）、ボタン等により、生体用電極１００を衣服６０に固定することもできる。

また、生体用電極１００を取り付ける位置は、衣服６０の腕部に限定されず、任意である。

以上説明したように、本実施形態に係る生体用電極１００によれば、測定する生体の部位によらず、生体用電極１００を生体に密着させることができる。このため、正確な生体情報を測定することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。

検出部１０及び保持部２０のサイズ、厚さ、及び、形状は、任意である。

また、検出部１０及び保持部２０を、通気性を有する素材で形成することもできる。

また、生体用電極１００及び測定装置４０のサイズ、厚さ、及び、形状は、任意である。

また、検出部１０の接続面１２に粘着性を持たせることもできる。

本発明は、筋電位や皮膚表面電気抵抗などの電気活動や生体情報を計測するための様々な生体用電極に適用することができる。

１００生体用電極
１０検出部
１１接続面
１２接触面
２０保持部
３０接続部
４０測定装置
５０導線
６０衣服
７０凸ホック
７１凹ホック

Claims

生体に接触し、当該生体の電位を検出し、柔軟性を有し、非粘着性の検出部と、
導電性を有する素材から形成され、前記生体に接触するように前記検出部を押圧して、当該生体と当該検出部との接触を保持し、当該生体に直接接触しない保持部と、を備え、
前記検出部は、前記保持部を覆い、
前記保持部は、前記検出部が所定以上の厚さとなるように、覆われた内側から前記検出部を押圧する、
ことを特徴とする生体用電極。
前記保持部は、所定以上の弾性と厚さとを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載の生体用電極。