JP6968719B2 - 脳波検出用生体電極 - Google Patents

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Description

本発明は、脳波検出用生体電極に関し、特に、被験者の頭皮に接触させて脳波を検出する脳波検出用生体電極に関する。
従来から、脳波検出用生体電極は、例えば、アルツハイマー病の早期発見等を目的とした脳機能状態の解析のための脳波信号の検出に用いられている。脳波検出用生体電極は、脳波信号の検出のために、電極部が被験者の頭皮に直接接触させられて用いられている。従来の脳波検出用生体電極の電極部には、電解液を含んだ弾性部材によって金属電極部材を被覆しているものや、尖った先端部を有する金属電極部材を弾性部材で覆っているものがある(例えば、特許文献1参照。)。
特開2006−34429号公報
このような従来の脳波検出用生体電極においては電極部材が金属製であり、頭皮への密着性が低かった。このため、従来の脳波検出用生体電極に対しては、密着性を向上させることができる構造が求められていた。また、従来の脳波検出用生体電極において、検出された脳波は電気信号として信号解析装置に伝達されるが、従来から、この伝達される電気信号にノイズが発生しない構成が求められていた。
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、密着性を向上させることができると共に、検出した脳波として伝達される電気信号のノイズの発生を防止することができる脳波検出用生体電極を提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明に係る脳波検出用生体電極は、接続対象部材を収容する一方の側から凹む収容凹部と、該収容凹部から他方の側に貫通する複数の貫通孔とを有するホルダ部と、前記貫通孔の周面よりも外周側に広がる基底部と該基底部から突出した前記貫通孔を貫通可能な少なくとも1つの突出部とを有する少なくとも1つの導電性弾性体から形成された電極部とを備え、前記電極部は、前記突出部の各々の内部に向かって凹む接触凹部を有しており、前記接触凹部は、前記接続対象部材の有する表面が金属材から形成された突出する部分である接触突出部が圧入可能に形成されており、前記電極部の前記突出部が前記ホルダ部の前記貫通孔を貫通している状態において、前記接触凹部は、前記接続対象部材の前記接触突出部を夫々収容可能に配置されていることを特徴とする。
本発明の一態様に係る脳波検出用生体電極において、前記ホルダ部は、弾性体から形成された環状の部材である保持部材を有しており、該保持部材は、前記収容凹部において該収容凹部の内面と前記接続対象部材の外面との間で圧縮されるように、前記保持部材の内周側の部分は前記収容凹部内に位置するようになっている。
本発明の一態様に係る脳波検出用生体電極において、前記保持部材は、Oリングである。
本発明の一態様に係る脳波検出用生体電極において、前記収容凹部の内面には、前記接続対象部材の収容方向を規定するガイド部が形成されている。
本発明の一態様に係る脳波検出用生体電極において、前記電極部を1つ有しており、前記電極部は、前記複数の貫通孔毎に設けられた複数の前記突出部を有している。
本発明の一態様に係る脳波検出用生体電極において、前記電極部は、前記複数の貫通孔毎に夫々設けられており、前記電極部の各々は、前記突出部を1つ有している。
本発明に係る脳波検出用生体電極によれば、密着性を向上させることができると共に、検出した脳波として伝達される電気信号のノイズの発生を防止することができる。
本発明の実施の形態に係る脳波検出用生体電極の構成を概略的に示す正面図である。 本発明の実施の形態に係る脳波検出用生体電極の構成を概略的に示す側面図である。 本発明の実施の形態に係る脳波検出用生体電極の図2に示すA−A断面における断面図である。 本発明の実施の形態に係る脳波検出用生体電極の変形例の図2に示すA−A断面における断面図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
図1は、本発明の実施の形態に係る脳波検出用生体電極1の構成を概略的に示す正面図であり、図2は、脳波検出用生体電極1の構成を概略的に示す側面図である。また、図3は、脳波検出用生体電極1の図2に示すA−A断面における断面図である。図1〜3に示すように、本発明の実施の形態に係る脳波検出用生体電極1は、接続対象部材30を収容する一方の側から凹む収容凹部12と、この収容凹部12から他方の側に貫通する複数の貫通孔11とを有するホルダ部10と、貫通孔11の周面よりも外周側に広がる基底部21とこの基底部21から突出した貫通孔11を貫通可能な少なくとも1つの突出部22とを有する少なくとも1つの導電性弾性体から形成された電極部20とを備え、電極部20は、突出部22の各々の内部に向かって凹む接触凹部25を有しており、接触凹部25は、接続対象部材30の有する表面が金属材から形成された突出する部分である接触突出部34が圧入可能に形成されており、電極部20の突出部22がホルダ部10の貫通孔11を貫通している状態において、接触凹部25は、接続対象部材30の接触突出部34を夫々収容可能に配置されている。以下、脳波検出用生体電極1の構成について具体的に説明する。
脳波検出用生体電極1は、信号解析装置に接続されて用いられ、電極部20の突出部22が被験者の頭皮に接触して脳波を検出する。検出された脳波は、電気信号として電極部20、接続対象部材30を介して信号解析装置に伝達される。これにより、信号解析装置において被験者の脳波が解析される。
図1〜3に示すように、ホルダ部10は、有底円筒状又は有底略円筒状の部材であり、接続対象部材30を収容可能に形成された所定の深さを有する凹部である収容凹部12が形成されている。具体的には、ホルダ部10は、円盤状又は略円盤状の円盤部13と、円盤部13の一方の面である対向面13aから立設された円筒状又は略円筒状の円筒部14とを備えている。円筒部14は、例えば、図3に示すように、円盤部13の外縁に形成されている。なお、ホルダ部10における円筒部14の配設位置はこれに限らず、円筒部14はホルダ部10において円盤部13の外縁よりも内周側に形成されていてもよい。ホルダ部10において、円盤部13と円筒部14とは一体に形成されている。ホルダ部10は、例えば、硬質の樹脂やゴム等の弾性体の絶縁体により形成されている。
図1〜3に示すように、ホルダ部10において、円盤部13には、対向面13aとこれと背向する面である外側面13bとの間で円盤部13を貫通した複数の貫通孔11が設けられている。複数の貫通孔11は、各々円筒状又は略円筒状に形成されている。例えば、円盤部13の中心又は略中心から同一又は略同一の半径上に等角度間隔又は略等角度間隔に複数(例えば3つ)の貫通孔11が設けられている。なお、円盤部13における貫通孔11の数及び配置位置はこれに限るものではなく、円盤部13は、貫通孔11を任意の数及び位置に有していればよい。
また、ホルダ部10は、弾性体から形成された環状の部材である保持部材16を有しており、この保持部材16は、収容凹部12においてこの収容凹部12の内面と接続対象部材30の外面との間で圧縮されるように、保持部材16の内周側の部分は収容凹部12内に位置するようになっている。保持部材16は、例えば、ゴムや樹脂等の弾性部材から形成されており、また、断面円状又は断面略円状であり、円環状又は略円環状のOリングである。保持部材16は、収容凹部12内で接続対象部材30を押し付けて、収容凹部12内に接続対象部材30を嵌着可能となるように設けられていればよく、例えば、後述するホルダ部10の環状溝15に取り付けられている。
ホルダ部10において、円筒部14の内周面14aには、環状溝15が形成されている。具体的には、環状溝15は円筒部14の内周面14aから外周面14c側に向かって所定の深さを有する円環状又は略円環状の溝である。また、環状溝15の幅(円筒部14の延び方向における寸法)は、保持部材16の厚さ(その軸線方向における寸法)よりも大きくなっている。環状溝15は、例えば、円筒部14の先端部分である円環状又は略円環状の端面14b側に形成されている。また、環状溝15の深さ(円筒部14の径方向における寸法)は、保持部材16の幅(その径方向における寸法)よりも小さくなっている。このため、保持部材16は、外周側の一部が環状溝15に収容されるようになっており、内周側の一部が環状溝15から円筒部14の中心側に向かって突出するようになっている。
また、収容凹部12の内面には、接続対象部材30の収容方向を規定するガイド部17が形成されている。具体的には、ガイド部17は、円環状又は略円環状の部材であり、外周側の縁部が環状溝15の底部15aに接触するようになっており、また、内周側の縁部内に接続対象部材30が挿入可能になっている。また、ガイド部17には、その内周縁から中心方向に向かって突出するガイド突出部17aが設けられている。ガイド部17は、脳波検出用生体電極1の使用状態において、接続対象部材30の後述するガイド溝32に係合するようになっている。ガイド部17は、環状溝15内に収容されて、保持部材16によって環状溝15における円筒部14の端面14b側の面に押し付けられて環状溝15内に固定されている。なお、ホルダ部10は、ガイド部17を有していなくてもよく、ガイド突出部17aが収容凹部12の内面に設けられていてもよい。また、ガイド突出部17aは、複数設けられていてもよい。
脳波検出用生体電極1は、電極部20を1つ有しており、電極部20は、基底部21と、複数の貫通孔11毎に設けられた複数の突出部22と、突出部22の各々の内部に向かって凹む接触凹部25とを有している。つまり、脳波検出用生体電極1は、1つの基底部21及び複数の突出部22を有する電極部20を1つ有している。電極部20において、基底部21と突出部22とは一体に形成されている。
電極部20は、例えば、導電性弾性体により形成されている。導電性弾性体は、例えば、導電性粉体材料が混入された弾性体から形成されている。弾性体は、例えば、シリコーン樹脂等の高分子材料である。また、導電性粉体材料には、例えば、グラファイト、カーボンナノチューブ、銀微粒子等の金属粒子、AgCl粒子等が用いられている。なお、電極部20の材料は、これに限るものでなく、導電性弾性体は、例えば、有機導電性ポリマーやイオン性液体を含侵させた高分子材料により形成されていてもよい。
電極部20において、基底部21は、円盤状又は略円盤状に形成されている。基底部21は、円筒部14内に収容されるようになっており、基底部21の直径は、例えば、円筒部14の内周面14aの直径と同一又は略同一の直径となっている。また、基底部21の厚さ(突出部22の延び方向における寸法)の値は、ホルダ部10の円筒部14の深さ(貫通孔11の延び方向における寸法)の値よりも小さくなっている。
電極部20において、突出部22は、円盤部13における貫通孔11の相対位置関係と同様の相対位置関係となるように基底部21に配設されている。突出部22は、その延び方向における長さが、円盤部13の貫通孔11の延び方向における長さよりも長くなっており、円盤部13の貫通孔11を貫通して円盤部13の対向面13aに背向する外側面13bから突出するようになっている。突出部22は、基底部21の一方の面である対向面21aと背向する面である背向面21bから延びる円柱状又は略円柱状の部分である突出部本体部23と、円錐状又は略円錐状の部分であるブラシ部24とを有している。突出部本体部23の直径は、円盤部13の貫通孔11の直径と同一又は略同一の直径となっており、突出部本体部23は貫通孔11を貫通可能になっている。突出部本体部23の延び方向における長さは、円盤部13の貫通孔11の延び方向における長さよりも長くなっていることが好ましい。ブラシ部24は、突出部本体部23の先端に接続しており、その先端部へ向かって直径が次第に小さくなる先細形状を有している。ブラシ部24は、主として被験者の頭皮と接触する接触部分である。ブラシ部24は、先端部分が丸みを有しているものが好ましい。
電極部20において、接触凹部25は、夫々基底部21の対向面21aから突出部22の延び方向に向かって内部に凹む円筒状又は略円筒状の空間を形成する所定の深さを有する凹状の部分である。接触凹部25の延び方向における深さは、例えば、基底部21を貫通して突出部22の突出部本体部23には達しているが、突出部22のブラシ部24までは達していない。また、接触凹部25は、その底面が突出部22側へ向かって直径が次第に小さくなる先細形状を有している。また、接触凹部25は、突出部22の突出部本体部23と同軸又は略同軸の位置となっており、接触凹部25の直径は、突出部22の突出部本体部23よりも小さくなっており、さらに後述する接続対象部材30の接触突出部34の直径よりも小さくなっており、接触突出部34が圧入されるようになっている。
接続対象部材30は、円柱状又は略円柱状の本体部31と、本体部31の一方の側の面である対向面31aに背向する外側面31bから対向面31aに向かって延びるガイド溝32と、電極部20の接触凹部25毎に設けられた複数の接続対象部材側接触凹部33と、円柱状又は略円柱状の接触突出部34とを有している。
接続対象部材30において、本体部31の直径は、ホルダ部10の円筒部14における内周面14aの直径及び電極部20の基底部21の直径と同一又は略同一の直径になっている。また、本体部31は、その延び方向における長さが、ホルダ部10の円筒部14における内周面14aの延び方向における長さよりも長くなっている。このため、本体部31は、一部が円筒部14に収容されるようになっており、一部が円筒部14からその延び方向に向かって突出するようになっている。本体部31の外側面31bには、図示しない信号解析装置に接続するリード線が取り付けられている。
接続対象部材30において、ガイド溝32は、ホルダ部10のガイド部17のガイド突出部17aを収容可能な形状に形成されており、ガイド突出部17aと対応する断面形状に形成されている。ガイド溝32は、対向面31aに達しており、接続対象部材30が収容凹部12に収容される深さと同じ又はそれ以上延びている。ガイド溝32の延び方向における長さは、例えば本体部31の延び方向における長さと同一又は略同一の長さとなっている。また、ガイド溝32の接続対象部材30の周方向における幅は、ガイド部17のガイド突出部17aの周方向における幅と同一又は略同一の幅になっている。また、接続対象部材30において、ガイド溝32は、ガイド溝32にガイド突出部17aが収容されて接続対象部材30が収容凹部12に挿入された場合に、電極部20の複数の突出部22が貫通孔11を貫通するような位置に、または、接触突出部34が電極部20の接触凹部25に挿入されるような位置に設けられている。ガイド部17のガイド突出部17aが複数設けられている場合は、ガイド溝32は、ガイド部17のガイド突出部17aに対応した数及び位置に形成されている。
接続対象部材30において、接続対象部材側接触凹部33は、電極部20における接触凹部25の相対位置関係と同様の相対位置関係となるように本体部31の対向面31aに配設されている。接続対象部材側接触凹部33は、夫々接続対象部材30の対向面31aから本体部31の延び方向に向かって内部に凹む円筒状又は略円筒状の空間を形成する所定の深さを有する凹状の部分である。
接続対象部材30において、接触突出部34は、その延び方向における長さが、接続対象部材側接触凹部33の深さよりも長くなっており、一部が接続対象部材側接触凹部33に収容されるようになっており、一部が接続対象部材側接触凹部33からその延び方向に向かって外部に突出するようになっている。また、接触突出部34の直径は、接続対象部材側接触凹部33の直径よりも外周側に僅かに大きくなっており、接触突出部34は、接続対象部材側接触凹部33に圧入されて保持されるようになっている。また、接触突出部34の延び方向における突出部分の長さは、電極部20の接触凹部25の深さ以下であり、例えば、電極部20の接触凹部25の深さと同一又は略同一の長さになっている。また、接触突出部34の直径は、電極部20の接触凹部25の直径よりも大きくなっており、接触突出部34は、夫々電極部20の接触凹部25に圧入されて収容されるようになっている。また、接触突出部34は、その先端が、電極部20の接触凹部25の先細形状に合わせた円錐状又は略円錐状に形成されている。接触突出部34の表面は、金属等の導電体から形成されている。接触突出部34は、全体が金属材で形成されていてもよい。上述の信号解析装置に接続するリード線は、接続対象部材30において接触突出部34に接続されている。
ホルダ部10、電極部20、及び接続対象部材30は夫々上述のような構成を有しており、脳波検出用生体電極1においては、電極部20がホルダ部10の収容凹部12に収容されており、接続対象部材30がホルダ部10の収容凹部12に保持されている。具体的には、電極部20の複数の突出部22が貫通孔11を貫通してホルダ部10の円盤部13の外側面13bから飛び出しており、基底部21がホルダ部10の円盤部13の対向面13aに当接されている。また、接続対象部材30の接触突出部34が電極部20の接触凹部25に圧入されている。これにより、電極部20は接続対象部材30の対向面31aに当接されて固定されている。また、接続対象部材30の本体部31は、保持部材16の突出部分が円筒部14の内周面14aにおける環状溝15と接続対象部材30の本体部31の外周面31cとの間で圧縮されることで保持部材16内に挟持されてホルダ部10の収容凹部12内に保持されている。また、接続対象部材30の本体部31は、電極部20の基底部21をホルダ部10の円盤部13との間で圧縮して挟持している。これにより、電極部20の基底部21は、接続対象部材30とホルダ部10との間において保持されている。
このように、脳波検出用生体電極1によれば、接続対象部材30の接触突出部34が電極部20の接触凹部25に圧入されており、電極部20の接触凹部25と接続対象部材30の接触突出部34とが均一な面圧で夫々接触している。このため、接触突出部34の接触凹部25内に挿入された部分の側面全体が均一な力で接触凹部25に押し付けられており、接触凹部25と接触突出部34との間の接触を均一な状態に保持することができ、検出した脳波として伝達される電気信号のノイズの発生を防止することができる。また、接続対象部材30の接触突出部34による接触は、接続対象部材30と電極部20との間の接触よりも接触面積が小さくなっているため、均一な接触状態の維持を容易にすることができる。
また、脳波検出用生体電極1においては、電極部20の突出部22がホルダ部10の貫通孔11を貫通しており、接続対象部材30の接触突出部34が電極部20の接触凹部25に圧入されているため、ホルダ部10と接続対象部材30とが相対回転不能であり、ホルダ部10と接続対象部材30との間をねじにより固定することができない。しかしながら、ホルダ部10が弾性体から形成された環状の部材である保持部材16を有しているので、接続対象部材30を収容凹部12に挿入することにより、保持部材16により接続対象部材30を保持し、収容凹部12内に接続対象部材30を固定することができる。
また、収容凹部12の内面には、接続対象部材30の収容方向を規定するガイド部17が形成されていることで、ガイド部17を接続対象部材30のガイド溝32に係合させるだけで電極部20の突出部22をホルダ部10の貫通孔11に貫通させることができ、または、接続対象部材30の接触突出部34を電極部20の接触凹部25に圧入させることができるため、脳波検出用生体電極1の組立を容易にすることができる。
また、脳波検出用生体電極1によれば、電極部20が導電性弾性体により形成されており、電極部20が変形し易くなっており、使用時に被験者の頭皮に電極部20全体が接触し易くなっており、密着性が向上されている。一方、基底部21も変形し易くなっているが、基底部21は接続対象部材30とホルダ部10との間において強固に保持されており、被験者の頭皮に電極部20が押しつけられたり、この状態で脳波検出用生体電極1が動かされて電極部20が押しつけられる角度が変わった場合であっても、電極部20がホルダ部10から抜け出ることを防止できる。また、電極部20を1つ有しており、電極部20は、基底部21と、複数の貫通孔11毎に設けられた複数の突出部22とを有していることで、電極部20を一度にホルダ部10に取り付けることができるため、脳波検出用生体電極1の構造を簡潔にすることができ、製造を容易にすることができる。
このように、本発明の実施の形態に係る脳波検出用生体電極1によれば、密着性を向上させることができると共に、検出した脳波として伝達される電気信号のノイズの発生を防止することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上記本発明の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の概念及び特許請求の範囲に含まれるあらゆる態様を含む。また、上述した課題及び効果の少なくとも一部を奏するように、各構成を適宜選択的に組み合わせてもよい。例えば、上記実施の形態における、各構成要素の形状、材料、配置、サイズ等は、本発明の具体的使用態様によって適宜変更され得る。
例えば、図4に示すように、電極部20が複数の貫通孔11毎に夫々設けられており、電極部20の各々が突出部22を1つ有していてもよい。これにより、突出部22の径や形状が異なる電極部20を使用したい場合や突出部22が破損した場合にも、電極部20を電極部20毎に容易に交換することができるため、メンテナンス性や使い勝手を向上させることができる。この場合、貫通孔11の周りに電極部20の基底部21を収容する対向面13aから凹む段部11aが形成されていてもよい。
また、脳波検出用生体電極1として突出部22が突出部本体部23とブラシ部24とを有する場合を一例に本発明の実施の形態について説明したが、突出部22が全体として円錐状又は略円錐状に形成されていてもよく、また、円柱状や角柱状等の他の形状であってもよい。
また、脳波検出用生体電極1として円筒部14の内周面14aが円筒面状又は略円筒面状、若しくは円盤状又は略円盤状に形成されており、接続対象部材30の本体部31が円盤状又は略円盤状に形成されている場合を一例に本発明の実施の形態について説明したが、円筒部14の内周面14aが四角筒面状であり、本体部31が円筒部14の内周面14aに対応する四角柱状であってもよく、形状は限定されない。
また、脳波検出用生体電極1としてホルダ部10の収容凹部12に接続対象部材30の本体部31が保持されて接続対象部材30がホルダ部10に固定されるものとしたが、接続対象部材30のホルダ部10への固定構成はこれに限られるものではない。接続対象部材30はホルダ部10にボルト及びネジ孔又はナットによって固定されてもよく、他の固定部材によって固定されてもよい。この場合、ホルダ部10において、収容凹部12を省略してもよい。
1…脳波検出用生体電極、10…ホルダ部、11…貫通孔、11a…段部、12…収容凹部、13…円盤部、13a…対向面、13b…外側面、14…円筒部、14a…内周面、14b…端面、14c…外周面、15…環状溝、15a…底部、16…保持部材、17…ガイド部、17a…ガイド突出部、20…電極部、21…基底部、21a…対向面、21b…背向面、22…突出部、23…突出部本体部、24…ブラシ部、25…接触凹部、30…接続対象部材、31…本体部、31a…対向面、31b…外側面、31c…外周面、32…ガイド溝、33…接続対象部材側接触凹部、34…接触突出部

Claims (6)

  1. 接続対象部材を収容する一方の側から凹む収容凹部と、該収容凹部から他方の側に貫通する複数の貫通孔とを有するホルダ部と、
    前記貫通孔の周面よりも外周側に広がる基底部と該基底部から突出した前記貫通孔を貫通可能な少なくとも1つの突出部とを有する少なくとも1つの導電性弾性体から形成された電極部とを備え、
    前記電極部は、前記突出部の各々の内部に向かって凹む接触凹部を有しており、
    前記接触凹部は、前記接続対象部材の有する表面が金属材から形成された突出する部分である接触突出部が圧入可能に形成されており、前記電極部の前記突出部が前記ホルダ部の前記貫通孔を貫通している状態において、前記接触凹部は、前記接続対象部材の前記接触突出部を夫々収容可能に配置されていることを特徴とする脳波検出用生体電極。
  2. 前記ホルダ部は、弾性体から形成された環状の部材である保持部材を有しており、該保持部材は、前記収容凹部において該収容凹部の内面と前記接続対象部材の外面との間で圧縮されるように、前記保持部材の内周側の部分は前記収容凹部内に位置するようになっていることを特徴とする請求項1記載の脳波検出用生体電極。
  3. 前記保持部材は、Oリングであることを特徴とする請求項2記載の脳波検出用生体電極。
  4. 前記収容凹部の内面には、前記接続対象部材の収容方向を規定するガイド部が形成されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項記載の脳波検出用生体電極。
  5. 前記電極部を1つ有しており、前記電極部は、前記複数の貫通孔毎に設けられた複数の前記突出部を有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の脳波検出用生体電極。
  6. 前記電極部は、前記複数の貫通孔毎に夫々設けられており、前記電極部の各々は、前記突出部を1つ有していることを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項記載の脳波検出用生体電極。
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