JP6975082B2 - 生体情報測定用電極 - Google Patents

Description

本発明は、生体情報測定用電極に関する。

例えば、脳波、脈波、心電、筋電、体脂肪など生体情報の測定には、皮膚などの生体に接触させる電極脚を有する電極（生体情報測定用電極）が用いられる。生体情報測定用電極を生体に取り付ける際には、電極脚を生体に接触させて、生体情報に関する電気信号を電極脚を介して生体情報測定用電極で取得し、生体情報（例えば、脳波など）を測定する。

生体情報の測定時に、患者や被験者（以下、「患者など」という）が動いたり、外部から衝撃が加わると、生体情報測定用電極が患者などとの接触部分からずれたり外れてしまう可能性がある。そのため、生体情報を測定する際には、患者などが動いたりすることなどにより生体情報測定用電極が患者などから容易に外れないように、生体情報測定用電極を生体に固定する必要がある。

生体情報測定用電極を生体に固定する方法として、例えば、本体部から同一方向に突出し、くしば状に配置された、複数の電極ピンを有する電極アセンブリを、平坦またはフィルム状に形成され、弾力性がある保定部品に取り付けて、電極ピンを動物または人間の皮膚表面に付着させて固定する装置が開示されている（例えば、特許文献１）。

この電極アセンブリのような、複数の電極ピンを有するタイプの生体情報測定用電極では、特に、頭髪（毛髪）などの毛がある部分に用いる場合に適しており、複数の電極ピンで頭髪を掻き分けながら、電極ピンと頭皮など皮膚表面とを接触させるようにしている。そして、この装置では、患者などが動いても、電極ピンが皮膚表面から容易に外れたり、電極ピンの位置が動かないように、電極ピンを皮膚表面に固定しながら皮膚表面からの電圧と電流を引き込んでいる。

特開２０１５−１２８５９５号公報

しかしながら、特許文献１の電極アセンブリは、電極ピンを皮膚表面に押し付けた状態で固定している。そのため、額など毛（頭髪）のない部位に電極ピンを押し付けて固定すると、患者などに痛みを与えたり、電極ピンの接触部分に接触痕が付いたりして、患者などに負担を与えやすい。

本発明の一態様は、測定時に生体情報測定用電極を生体に押し付けても、生体に加わる負担を軽減できる生体情報測定用電極を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る生体情報測定用電極は、生体と接触する複数の電極脚と、前記電極脚を支持する基体部とを有する生体情報測定用電極であって、前記生体に対して面接触が可能であり、前記電極脚よりも前記生体との接触面積が大きい、導電性を有する面状部材と、前記面状部材を前記基体部と前記生体との間で移動可能に支持する支持部材と、を有する。

本発明の一態様に係る生体情報測定用電極は、測定時に生体情報測定用電極を生体に押し付けても、生体に加わる負担を軽減できる。

一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す斜視図である。 一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す他の斜視図である。 図１のI−I断面図である。 面状部材が−Ｚ軸方向に変位した時の生体情報測定用電極の外観を示す斜視図である。 図４のII−II断面図である。 生体情報測定用電極を備えた検査装置を用いて患者などの脳波を測定する一例を示す図である。 生体情報測定用電極を設置台に寝かせた状態の一例を示す図である。 他の構成の支持部材を備えた生体情報測定用電極の一例を示す斜視図である。 図８のIII−III断面図である。 図８のIV−IV方向から見た図である。 他の構成の支持部材を備えた生体情報測定用電極の一例を示す斜視図である。 生体情報測定用電極を図１１のV−V方向から見た断面図である。 図１２に示す電極脚の構成を示す図である。 面状部材を−Ｚ軸方向に移動させた時の生体情報測定用電極の断面図である。 他の構成の支持部材を備えた生体情報測定用電極の一例を示す斜視図である。 生体情報測定用電極を図１５のVI−VI方向から見た断面図である。 他の構成の支持部材を備えた生体情報測定用電極の一例を示す斜視図である。 生体情報測定用電極を図１７のVII−VII方向から見た断面図である。 面状部材を−Ｚ軸方向に移動させた時の生体情報測定用電極の断面図である。 他の構成の支持部材を備えた生体情報測定用電極の構成を示す断面図である。 面状部材を−Ｚ軸方向に移動させた時の生体情報測定用電極の断面図である。 他の構成の支持部材を備えた生体情報測定用電極の構成を示す断面図である。 面状部材を−Ｚ軸方向に移動させた時の生体情報測定用電極の断面図である。 他の構成の面状部材を備えた生体情報測定用電極の一例を示す斜視図である。 一対の突出部が折り曲げられた時の生体情報測定用電極を示す断面図である。 他の構成の面状部材を備えた生体情報測定用電極を−Ｚ軸方向から見た底面図である。 他の構成の面状部材を備えた生体情報測定用電極を−Ｚ軸方向から見た底面図である。 他の構成の面状部材を備えた生体情報測定用電極を−Ｚ軸方向から見た底面図である。 他の構成の面状部材を備えた生体情報測定用電極を−Ｚ軸方向から見た底面図である。 生体情報測定用電極の他の構成の一例を示す斜視図である。 図３０のVIII−VIII断面図である。

以下、本発明の実施形態について、詳細に説明する。なお、理解の容易のため、図面における各部材の縮尺は実際とは異なる場合がある。本明細書では、３軸方向（Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向）の３次元直交座標系を用い、生体情報測定用電極の中心軸Ｊに平行な方向をＺ軸方向とし、中心軸Ｊに直交する面において、互いに直交する２つの方向のうち一方をＸ軸方向とし、他方をＹ軸方向とする。以下の説明において、＋Ｚ軸方向を上といい、−Ｚ軸方向を下という場合がある。

＜生体情報測定用電極＞
一実施形態に係る生体情報測定用電極について説明する。本実施形態では、一例として、生体の一部である頭皮または額に生体情報測定用電極を接触させて生体情報の測定を行う場合について説明する。本実施形態に係る生体情報測定用電極は、生体の一部に接触させて生体情報の測定を行うものであればよく、例えば、頭皮や額以外の皮膚などの一部に接触させて生体情報の測定を行うものでもよい。

図１は、一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す斜視図であり、図２は、一実施形態に係る生体情報測定用電極の外観を示す他の斜視図であり、図３は、図１のI−I断面図である。なお、図１〜図３中の一点鎖線は、生体情報測定用電極の中心軸Ｊを示す。中心軸Ｊとは、生体情報測定用電極を生体に設置した際の中心となる軸である。図１〜図３に示すように、生体情報測定用電極１０は、基体部２０と、複数（図１〜図３では、８個）の電極脚３０と、面状部材４０Ａと、支持部材５０とを備えて構成されている。

［基体部］
基体部２０は、平面視（＋Ｚ軸方向から見たとき）において、図１に示すように、略円形に形成されている。

基体部２０を形成する材料としては、導電性エラストマー、絶縁材料、カーボン材料、金属、または導電性セラミックスなどを用いることができる。なお、絶縁材料とは、導電性がないか導電性が極めて小さい材料をいう。本実施形態では、基体部２０は、導電性エラストマーで形成されている。

基体部２０を形成する材料として用いられる導電性エラストマーは、その種類は特に限定されるものではない。導電性エラストマーは、例えば、導電性フィラーをゴム弾性を有する非導電性エラストマーに一定の配合割合で均一に混合することで得られる。基体部２０は、ゴム弾性を有する非導電性エラストマーを含んで成形されることで、低い弾性率を有する。そのため、生体情報測定用電極１０の使用時に、基体部２０は頭皮や額など生体の凹凸形状に追従して変形し易いので、生体への接触を確実にできると共に、生体への押圧力を緩和できる。

上述の導電性フィラーとしては、導電性を有していれば、その種類は特に限定されるものではない。例えば、導電性フィラーとしては、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンまたはカーボンファイバー（炭素繊維）などのカーボン材料；アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、またはニッケルなどの金属；いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型複合酸化物などの導電性セラミックスなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。これらの導電性フィラーは１種単独で用いられてもよいし、２種以上併用してもよい。耐久性の点から、カーボン材料を用いることが好ましい。

上述の非導電性エラストマーとしては、例えば、シリコーンゴム、エチレンプロピレンゴム、エチレンプロピレンジエンゴム、イソプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、ニトリルゴム、クロロプレンゴム、アクリルニトリルブタジエンゴム、ブチルゴム、ウレタンゴム、またはフッ素ゴムなどが挙げられる。これらは、１種単独で用いてもよいし、２種以上を組み合わせて用いてもよい。これらの中では、耐久性などの点から、シリコーンゴムを用いることが好ましい。

また、導電性エラストマーではない絶縁材料としては、上記の非導電性エラストマー、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリアミド（ＰＡ）、または液晶ポリマー（ＬＣＰ）などを用いることができる。

基体部２０を形成する材料として用いられるカーボン材料としては、グラファイト、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノホーンまたはカーボンファイバー（炭素繊維）などを用いることができる。

基体部２０を形成する材料として用いられる金属としては、アルミニウム、金、銀、銅、鉄、白金、クロム、スズ、インジウム、アンチモン、チタン、またはニッケルなどを用いることができる。

基体部２０を形成する材料として用いられる導電性セラミックスとしては、いわゆるＡＢＯ_３型のペロブスカイト型複合酸化物などを用いることができる。

基体部２０は、平面視（＋Ｚ軸方向から見た時）において基体部２０の略中央部（中心軸Ｊが通る位置）に、図３に示すように、Ｚ軸方向に貫通した挿入孔２１を有する。挿入孔２１の内周面には支持部材５０と螺合するねじ溝が形成されている。

［電極脚］
図１および図２に示すように、電極脚３０は、基体部２０の裏面に環状に８本（図１および図２参照）設けられている。電極脚３０は、基体部２０の裏面に対して直角となるように、−Ｚ軸方向に向けて支持されている。電極脚３０は基体部２０と一体に成形されている。電極脚３０の数は、基体部２０の大きさなどに基づいて設計される。

電極脚３０は、円柱状に形成されており、その先端に生体と接触可能な先端部３０１を有する。先端部３０１は、先端に丸みがある曲面形状に形成されており、本実施形態では、ドーム形状に形成されている。なお、先端部３０１は、ドーム形状に形成されている部分であり、生体と接触する先端と、生体と接触する可能性のある、先端の周辺領域のことを含む。先端部３０１の形状は、他の曲面形状として、丸みがある円錐形状でもよいし、生体に接触できる端面を有する平坦形状であってもよい。

電極脚３０は、導電性を有する材料で形成され、上記の、基体部２０を形成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。電極脚３０は、基体部２０と同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。

（導電層）
電極脚３０は、その先端部３０１の表面に導電層を有する。本実施形態では、基体部２０が導電性エラストマーを用いてされているので、基体部２０および支持部材５０との導通は確保されている。そのため、本実施形態では、導電層は、先端部３０１の表面にのみ形成する。

導電層は、導電性高分子を含有することが好ましい。導電性高分子としては、例えば、ポリ３、４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（ポリ４−スチレンサルフォネート；ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、またはポリピロールなどを用いることができる。中でも、生体との接触インピーダンスがより低く、高い導電性を有する点から、ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳを用いることが好ましい。

導電層の厚さは、１〜５μｍであることが好ましい。この範囲内であれば、導電性を有することができ、生体から伝達される電気信号を安定して通電させることができる。なお、導電層の厚さとは、導電層の厚さの平均値をいう。例えば、導電層の断面において、任意の場所で数カ所（例えば、６か所程度）測定した時、これらの測定箇所の厚さの平均値をいう。また、本実施形態において、厚さとは、導電層の接触面に対して垂直方向の層の長さをいう。

［面状部材］
図１および図２に示すように、面状部材４０Ａは、円盤状に形成されており、面状部材４０Ａの生体である額と向き合う主面４０１（図２を参照）は、額の皮膚に対して面接触が可能である。主面４０１の皮膚との接触面積は、８個の電極脚３０の皮膚との接触面積の和よりも大きいのが好ましい。

面状部材４０Ａは、−Ｚ軸方向から見た時に（図２を参照）、基体部２０の裏面に環状に配置された、複数の電極脚３０により形成される外側包絡円よりも、外側に大きい外形状を有するように形成されている。

面状部材４０Ａは、導電性を有する。面状部材４０Ａは、導電性を有する材料で形成され、上記の、基体部２０を形成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。面状部材４０Ａは、基体部２０と同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。

面状部材４０Ａは、主面４０１に８個（図２参照）の貫通孔４１を有する。貫通孔４１は、−Ｚ軸方向から見たときに、基体部２０の裏面に配置された電極脚３０の位置と同じ位置に、面状部材４０Ａに環状に配設されている。貫通孔４１は、電極脚３０が貫通可能な大きさを有している。貫通孔４１の数は、電極脚３０の数に合うように設計される。

面状部材４０Ａは、基体部２０と向き合う主面４０２の略中央部（中心軸Ｊが通る位置）に、図３に示すように、Ｚ軸方向に形成された溝部４０２ａを有し、溝部４０２ａの周囲に、係合用溝部４０２ｂを有する。係合用溝部４０２ｂには、支持部材５０の先端部の窪みに、支持部材５０に対して回転自在に嵌め込まれるワッシャー４３が収容される。ワッシャー４３は、支持軸体５１Ａの先端部に形成された窪みに嵌め込まれた後、係合用溝部４０２ｂに溶接や接着剤などの接合剤を用いて固着されている。溝部４０２ａには、支持部材５０の先端部が収容される。これにより、溝部４０２ａには、支持部材５０の先端部が回転自在に、かつ溝部４０２ａから抜け出さないように、支持部材５０が保持されている。よって、面状部材４０Ａは、支持部材５０と回転自在に連結される。

［支持部材］
図３および図４に示すように、支持部材５０は、面状部材４０Ａを基体部２０と生体との間で上下方向に移動可能に支持している。支持部材５０は、面状部材４０Ａに係合された支持軸体５１Ａで構成されている。支持軸体５１Ａはネジ軸となっており、支持軸体５１Ａは、基体部２０の挿入孔２１のネジ溝に螺合して係合している。支持部材５０は、その先端部にワッシャー４３が嵌め込まれる窪みを有する。ワッシャー４３は支持軸体５１Ａの先端部の窪みに嵌め込まれた後、係合用溝部４０２ｂに溶接や接着剤などの接合剤を用いて接合される。これにより、支持部材５０は、面状部材４０Ａと係合する。基体部２０の挿入孔２１をガイドとして支持軸体５１ＡをＺ軸方向に動かし、基体部２０が上下方向に移動することで、基体部２０と生体との間を面状部材４０Ａは相対的に移動する。

支持部材５０は、導電性を有する。支持部材５０は、導電性を有する材料で形成され、上記の、基体部２０を形成する材料と同様の材料を用いて形成することができる。支持部材５０は、基体部２０と同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。

図４および図５に示すように、支持部材５０の先端部が−Ｚ軸方向に移動することで、面状部材４０Ａは、電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向に移動できる。

図１〜図３に示すように、支持部材５０は、支持軸体５１Ａの上方（＋Ｚ軸方向）に保持部５１１を有する。保持部５１１の外周には、金属層５２が形成されている。金属層５２としては、金、銀、または銅などの金属が好適に用いられる。なお、金属層５２は、支持軸体５１Ａの上面に設けてもよい。また、保持部５１１の外周には、金属層５２以外に、導電性を有する材料により形成された層を設けてもよい。

生体情報測定用電極１０では、基体部２０、電極脚３０、面状部材４０Ａ、および支持部材５０は、いずれも、導電性を有する。電極脚３０は基体部２０を介して支持部材５０と電気的に接続されると共に、面状部材４０Ａは支持部材５０と電気的に接続されている。そのため、電極脚３０の先端部３０１から支持部材５０の保持部５１１にかけて電気的に接続されると共に、面状部材４０Ａの主面４０１から支持部材５０の保持部５１１にかけて電気的に接続されることになる。

生体情報測定用電極１０の製造方法の一例について説明する。基体部２０の挿入孔２１に支持部材５０を挿入した後、支持部材５０の先端部の窪みにワッシャー４３を回転自在に嵌め込む。その後、支持部材５０の先端部を面状部材４０Ａの主面４０２の溝部４０２ａに収容し、ワッシャー４３を係合用溝部４０２ｂに固着することで、支持部材５０の先端部が面状部材４０Ａの主面４０２の溝部４０２ａに回転自在に固定される。これにより、生体情報測定用電極１０が得られる。

基体部２０、電極脚３０、面状部材４０Ａ、および支持部材５０は、それぞれ、これらを形成する材料（樹脂や金属など）を用いて成形することで得られる。基体部２０、電極脚３０、面状部材４０Ａ、および支持部材５０は、圧縮成形（コンプレッション成形）、射出成形（インジェクション成形）、または押出成形（トランスファー成形）など公知の成形方法で、所望の形状を有する基体部２０、電極脚３０、面状部材４０Ａ、および支持部材５０をそれぞれ成形することができる。これらの成形法を用いる際、基体部２０、電極脚３０、面状部材４０Ａ、および支持部材５０の形状に対応した金型が用いられる。

生体情報測定用電極１０は、支持部材５０を基体部２０の挿入孔２１で任意の位置で支持することで、面状部材４０Ａを任意の位置に保持できる。これにより、面状部材４０Ａの位置は、電極脚３０の先端部３０１よりも＋Ｚ軸側か−Ｚ軸側に調整できる。

次に、生体情報測定用電極１０の操作方法の一例について説明する。

生体情報測定用電極１０は、支持部材５０を回転して、面状部材４０Ａを＋Ｚ軸方向に、電極脚３０の軸方向に沿って電極脚３０の先端部３０１側から基体部２０の裏面に向かって移動させる。これにより、図３に示すように、面状部材４０Ａを、電極脚３０の先端部３０１よりも＋Ｚ軸方向に位置するように調整できる。一方、支持部材５０を回転して、面状部材４０Ａを−Ｚ軸方向に、電極脚３０の軸方向に沿って基体部２０の裏面側から電極脚３０の先端部３０１側に移動させる。これにより、図４および図５に示すように、面状部材４０Ａは、電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向に位置するように調整できる。

これにより、頭髪などの毛がある部分に用いる場合には、複数の電極脚３０を面状部材４０Ａよりも患者側に出して（図３の状態）、電極脚３０で毛を掻き分けながら、電極脚３０と皮膚（頭皮）表面とを接触させて測定する。額など毛（頭髪）のない部分に用いる場合には、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも患者側に出して（図５の状態）、面状部材４０Ａと皮膚表面とを接触させて測定することができる。

次に、生体情報測定用電極１０を備えた検査装置を用いて患者などの脳波を測定する場合の一例について説明する。図６は、生体情報測定用電極１０を備えた検査装置を用いて患者などの脳波を測定する一例を示す図である。

図６に示すように、検査装置６０は、生体情報測定用電極１０と、患者などの頭部にかぶせるキャップ６１と、導線６２と、測定部６３と、表示部６４とを有する。

キャップ６１は、患者などの頭部および額６５を覆うように帽子またはヘルメットの形状を有し、合成樹脂や布などで形成される。生体情報測定用電極１０が、キャップ６１に所定間隔で複数カ所（例えば、２１か所）に設けられ、患者などの頭皮６６や額６５の任意の場所に取り付けられる。このとき、頭皮６６の場所に取り付けられる生体情報測定用電極１０は、電極脚３０（図１〜図３参照）の先端部３０１を面状部材４０Ａ（図１〜図３参照）より頭皮６６側に移動させて（図３の状態）、電極脚３０を患者などの頭皮６６に接触させる。一方、額６５の場所に取り付けられる生体情報測定用電極１０は、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも額６５側に移動させて（図５の状態）、面状部材４０Ａを患者などの額６５に接触させる。

また、導線６２は、例えば、リード線などであり、一端が保持部５１１の表面に設けた金属層５２に接続され、他端が測定部６３に接続される。測定部６３は、電源部６３１、および額６５からの生体情報信号（電気信号）を解析して、生体情報として脳波を測定する信号解析部６３２を有する。表示部６４は、モニターであり、信号解析部６３２で解析された脳波６４１を表示する。脳波６４１は、その周波数により、例えば、α波（８〜１３Ｈｚ）、β波（１４〜３０Ｈｚ）、θ波（４〜７Ｈｚ）、δ波（０．５〜３Ｈｚ）に分類される。

そして、電源部６３１を入れて、測定を開始すると、頭皮６６からの電気信号が電極脚３０（図１〜図３参照）の先端部３０１（図１〜図３参照）に伝えられる。伝達された電気信号は、先端部３０１（図１〜図３参照）から、電極脚３０（図１〜図３参照）、基体部２０（図１〜図３参照）、および支持部材５０（図１〜図３参照）を介して、保持部５１１（図３参照）に伝えられる。保持部５１１（図３参照）に伝えられた電気信号は、金属層５２、導線６２、および測定部６３の順に伝えられる。信号解析部６３２は、伝えられた電気信号を解析して、表示部６４に脳波（例えば、α波、β波、θ波など）６４１を表示する。

同様にして、額６５からの電気信号が額６５から面状部材４０Ａ（図１〜図３参照）に伝えられる。伝達された電気信号は、面状部材４０Ａ（図１〜図３参照）から、支持部材５０（図１〜図３参照）を介して、保持部５１１（図３参照）に伝えられる。保持部５１１（図３参照）に伝えられた電気信号は、保持部５１１（図３参照）から、金属層５２、導線６２、および測定部６３の順に伝えられる。信号解析部６３２は、伝えられた電気信号を解析して、表示部６４に脳波（例えば、α波、β波、θ波など）６４１を表示する。

以上のように構成された、生体情報測定用電極１０は、基体部２０と、８個（図２参照）の電極脚３０と、面状部材４０Ａと、支持部材５０とを有している。面状部材４０Ａは、生体に対して面接触が可能であり、電極脚３０よりも生体との接触面積が大きい、導電性を有する部材である。支持部材５０は、面状部材４０Ａを基体部２０と生体との間で移動可能に支持している。そのため、支持部材５０により、面状部材４０Ａを基体部２０側に移動させ、面状部材４０Ａが電極脚３０の先端部３０１よりも基体部２０側の位置で支持部材５０に支持されている時は、電極脚３０が生体と接触する。一方、支持部材５０により、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１側に移動させ、面状部材４０Ａが電極脚３０の先端部３０１よりも生体側（−Ｚ軸方向）の位置で支持される時は、面状部材４０Ａが生体と接触して、面電極として機能する。

そのため、生体情報測定用電極１０は、頭皮や額など生体の表面の状態に応じて、電極脚３０または面状部材４０Ａを生体に接触させることができる。例えば、生体が頭髪などのある頭皮の場合には、支持部材５０により面状部材４０Ａを基体部２０の裏面側まで移動させて支持し、電極脚３０を頭髪の間を通して（頭髪を掻き分けて）電極脚３０の先端部３０１を頭皮に接触させる。生体が頭髪などのない額や外皮の場合には、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも生体側で支持して、面状部材４０Ａを額や外皮に接触させる。

よって、生体情報測定用電極１０によれば、生体の表面状態に応じて、生体に接触させる電極として電極脚３０または面状部材４０Ａを使い分けられる。通常、生体情報測定用電極１０を生体に取り付ける際、生体と電極脚３０との導通を確保するため、生体情報測定用電極１０は生体に押し付けられた状態で取り付けられる。生体情報測定用電極１０を生体として頭皮に取り付ける際、電極脚３０が頭髪などを掻き分けて頭皮に接触させるため、生体情報測定用電極１０が頭皮に押圧された状態で取り付けられても、頭髪が緩衝材として機能するため、電極脚３０が頭皮を押圧する押圧力は軽減される。そのため、患者などに痛みを与えたり、頭皮に接触痕などは付き難く、頭皮と電極脚３０との導通を確保して頭皮から電極脚３０を介して生体情報を安定して測定できる。

一方、生体情報測定用電極１０を生体として額などに取り付ける際、生体情報測定用電極１０を額に押圧した状態で取り付けると、額には頭髪などが存在しないため、電極脚３０が頭皮を押圧する押圧力は軽減されない。そのため、生体情報測定用電極１０が額に押圧された状態で取り付けられると、患者などに痛みを与えたり、額に接触痕などが付きやすい。本実施形態では、生体情報測定用電極１０は、生体の表面状態に応じて、生体に接触させる電極として電極脚３０または面状部材４０Ａを用いることができる。

そのため、測定時に生体情報測定用電極１０を額など生体の一部に押し付けても、患者などに痛みを与えたり、額に接触痕などが付くのを軽減できるので、生体に加わる負担を軽減できる。これにより、生体情報測定用電極１０は、患者などに安心して使用できる。

また、生体情報測定用電極１０は、生体が頭髪などのない額や外皮の場合に、面状部材４０Ａを面電極として用いれば、電極脚３０を用いる場合に比べて、生体との接触面積が大きくなる。この結果、生体との導通を安定させることができるので、測定の精度を向上できる。

さらに、生体情報測定用電極１０は、生体の表面状態によって、電極脚３０または面状部材４０Ａを用いることで、頭皮用、または額や外皮用の電極として使い分けることができる。そのため、頭皮用の電極と、額や外皮用の電極とをそれぞれ個別に用意する必要がない。

また、生体情報測定用電極１０は、生体情報測定用電極１０の保管時や電極脚３０を生体に接触させて測定しない時には、図５に示すように、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向の位置で固定してもよい。面状部材４０Ａの主面４０１は平面であるため、面状部材４０Ａの主面４０１が机上などの設置台などに接するように置くことで、生体情報測定用電極１０を設置台などに立て掛けた状態で保管できる。電極脚３０の先端部３０１の表面に形成されている導電層は、設置台に接触して擦れたりすると容易に剥離する可能性がある。また、電極脚３０の先端部３０１が汚れた際に、先端部３０１を洗浄するために布などで擦ると、導電層が剥離してしまう可能性がある。そのため、電極脚３０はできる限り設置台などに接触させず、汚れないように保管することが好ましい。面状部材４０Ａの主面４０１が設置台などに接するように生体情報測定用電極１０を設置台などに置くことで、電極脚３０の先端部３０１の表面に形成されている導電層が設置台に触れるのを防ぐことができるので、導電層の汚染または剥離を抑えることができる。

また、生体情報測定用電極１０では、面状部材４０Ａは、平面視（＋Ｚ軸方向から見た時）において、環状に配置された複数の電極脚３０により形成される外側包絡円よりも外側に形成されている。これにより、面状部材４０Ａが生体と接触する面積を広げることができる。また、図７に示すように、生体情報測定用電極１０を設置台に横向きに設置しても、電極脚３０および面状部材４０Ａの主面４０１が設置台に接触するのを抑えることができるので、電極脚３０および面状部材４０Ａの主面４０１が汚染されるのを軽減できる。

支持部材５０は、支持軸体５１Ａを有し、基体部２０は、支持軸体５１Ａが挿脱可能に形成された挿入孔２１を有している。挿入孔２１をガイドとして支持軸体５１Ａを上下方向に動かすことで、基体部２０と生体との間で面状部材４０Ａを移動させることができるので、生体情報測定用電極１０は、支持部材５０を簡素な構成としながら、面状部材４０Ａを移動させることができる。

このように、生体情報測定用電極１０は、生体の表面状態に応じて、生体に接触させる電極として電極脚３０または面状部材４０Ａを用いることで生体の負担を軽減できる。そのため、生体情報測定用電極１０は、脳波以外に、例えば、脈波、心電、筋電、体脂肪など様々な生体の情報を皮膚に接触させて測定する生体情報測定用電極として好適に用いることができる。

［変形例］
生体情報測定用電極１０の一例を示したが、これに限定されない。以下に、生体情報測定用電極１０の変形例のいくつかについて、図８〜図３１を参照して説明する。

支持部材５０の変形例について説明する。

本実施形態では、支持部材５０は、基体部２０の挿入孔２１において、他の構成により面状部材４０Ａの位置を調整するようにしてもよい。例えば、図８〜図１０に示すように、支持部材５０は、円柱状に形成された支持軸体５１Ｂと、その側面５１ａに突出して設けられた一対の爪部５３とを有するものでもよい。一対の爪部５３は、支持軸体５１Ｂの軸方向に所定間隔で設けられた、一対の爪部５３Ａと一対の爪部５３Ｂとで構成されている。一対の爪部５３Ａは、支持軸体５１Ｂの上方（＋Ｚ軸方向）の保持部５１１の近傍に設けられ、一対の爪部５３Ｂは、支持軸体５１Ｂの下方（−Ｚ軸方向）の先端の近傍に設けられる。この場合、基体部２０は、挿入孔２１の上面に一対の爪部５３に係合する爪用係合部２３を有する。爪用係合部２３は、Ｚ軸方向視において、挿入孔２１および一対の爪部５３に対応した孔２３１を有する。

支持軸体５１Ｂを径方向に回転させることで、一対の爪部５３Ｂを爪用係合部２３上に係止させることができるので、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも＋Ｚ軸方向側で固定できる。一方、一対の爪部５３Ｂを孔２３１を通過させて一対の爪部５３Ａを爪用係合部２３上に係止させることで、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向で固定できる。

よって、一対の爪部５３Ａまたは一対の爪部５３Ｂを爪用係合部２３に係止させることで、支持軸体５１Ｂが自重により−Ｚ軸方向に移動するのを止めることができる。このため、面状部材４０Ａを基体部２０の裏面側に引き上げた状態か、電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向に固定した状態を保持できる。

また、図８〜図１０では、支持部材５０は支持軸体５１Ｂの一対の爪部５３を爪用係合部２３に係合させているが、挿入孔２１にプッシュプル機構を設け、支持軸体５１Ｂをプッシュプル機構で係合させるようにしてもよい。

また、本実施形態では、支持部材５０は、基体部２０を電極脚３０に係合させてもよい。例えば、図１１および図１２に示すように、支持部材５０は、円柱状に形成された支持軸体５１Ｂと、面状部材４０Ａと係合した支持基体５４Ａとを有するものでもよい。

支持基体５４Ａは、面状部材４０Ａと係合した支持基体本体５４１Ａと、電極脚３０側に突出するように設けた突起部５４２とで構成されている。また、図１２に示すように、面状部材４０Ａの基体部２０側に設けられた溝部４０２ｃと支持基体本体５４１Ａの面状部材４０Ａ側に設けられた凸部５４１ａとは、平面視においてほぼ同じ位置にあり、溝部４０２ｃおよび凸部５４１ａにはネジ溝が形成されている。溝部４０２ｃに凸部５４１ａを螺合させることで、支持基体本体５４１Ａは面状部材４０Ａと係合する。

また、支持基体本体５４１Ａの基体部２０側の主面には凹部５４１ｂが形成され、平面視において、凸部５４１ａとほぼ同じ位置にある。凹部５４１ｂと、支持軸体５１Ｂの先端部とには、ネジ溝が形成されている。凹部５４１ｂに支持軸体５１Ｂの先端部を螺合させることで、支持基体本体５４１Ａは支持軸体５１Ｂと係合する。支持軸体５１Ｂが回転すると、支持基体本体５４１Ａおよび面状部材４０Ａも回転するため、支持基体５４Ａは、回転可能に面状部材４０Ａを支持している。この場合、図１３に示すように、電極脚３０は、側面に、支持基体５４Ａを移動可能に支持するガイド部３４を有する。ガイド部３４は、電極脚３０の軸方向に沿って突起部５４２が移動可能に形成された突起用移動部３４１と、突起部５４２が係合する突起用係合部３４２Ａおよび３４２Ｂとを備える。突起用係合部３４２Ａは、基体部２０の裏面近くに設けられ、突起用係合部３４２Ｂは、電極脚３０の先端部３０１の近くに設けられている。

支持部材５０を用いれば、突起部５４２を突起用移動部３４１に沿って移動させた後、支持基体５４Ａを径方向に回転させて、突起部５４２を突起用係合部３４２Ａまたは３４２Ｂに嵌める。これにより、支持基体５４Ａを基体部２０の裏面側に引き上げた状態か、電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向で固定した状態で止めることができる。よって、支持基体５４Ａをその自重により電極脚３０の先端部３０１側に移動するのを防げるので、面状部材４０Ａを基体部２０の裏面側に引き上げた状態か、電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向で固定した状態で保持できる。例えば、図１２に示すように、突起部５４２を突起用係合部３４２Ａに嵌めて支持基体５４Ａを基体部２０に近い位置で固定することで、面状部材４０Ａを基体部２０側に位置させることができる。一方、図１４に示すように、突起部５４２を突起用係合部３４２Ｂに嵌めて支持基体５４Ａを電極脚３０の先端部３０１に近い位置で固定することで、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも外側に位置させることができる。

また、ガイド部３４を案内部として支持基体５４Ａを動かすことで、基体部２０と生体との間で面状部材４０Ａを移動させることができるので、支持部材５０は、簡単な機構で構成することができる。

なお、図１１および図１２では、突起部５４２は、電極脚３０の側面３０ａのうち内側の面で係合しているが、図１５および図１６に示すように、突起部５４２は、電極脚３０の側面３０ａのうち外側から電極脚３０の側面３０ａの外側の面に係合するように構成してもよい。

また、本実施形態では、支持部材５０は、支持軸体５１Ａを備えずに、面状部材４０Ａを基体部２０と電極脚３０の少なくとも何れかで支持させるようにしてもよい。この場合、支持部材５０は、基体部２０と電極脚３０の少なくとも何れかで支持され、支持部材５０を基体部２０と電極脚３０の少なくとも何れかで支持およびその解除が可能なロック機構を有するように構成する。

例えば、図１７および図１８に示すように、支持部材５０は、支持基体５４Ｂのみで構成することができる。支持基体５４Ｂは、支持基体本体５４１Ｂと、支持基体本体５４１Ｂの側面に設けられた、一対の突起部５４２とを有する。支持基体本体５４１Ｂは、平面視（＋Ｚ軸方向から見た時）において、環状に配置された、複数の電極脚３０により形成される内側包絡円の内側の領域に形成される。一対の突起部５４２は、支持基体本体５４１Ｂの側面の周方向に二組設けられている。図１８に示すように、支持部材５０は、突起部５４２を突起用係合部３４２Ａに嵌めて支持基体５４Ａを基体部２０に近い位置で固定することで、面状部材４０Ａを基体部２０側に位置させることができる。一方、図１９に示すように、突起部５４２を突起用係合部３４２Ｂに嵌めて支持部材５０を電極脚３０の先端部３０１に近い位置で固定することで、面状部材４０Ａを電極脚３０の先端部３０１よりも外側に位置させることができる。

よって、支持部材５０は、突起部５４２を突起用係合部３４２Ａおよび３４２Ｂの何れかで支持およびその解除ができる。これにより、面状部材４０Ａを基体部２０の裏面側に引き上げた状態か、電極脚３０の先端部３０１よりも−Ｚ軸方向で固定した状態で保持することができる。このため、支持部材５０は、生体の表面の状態に応じて、電極脚３０または面状部材４０Ａのいずれかを使い分けることを容易にできる。

なお、図１７および図１８では、支持部材５０は、一対の突起部５４２を二組有しているが、電極脚３０で位置が固定できる数であればよい。

また、図１７および図１８では、突起部５４２を電極脚３０の突起用係合部３４２Ａおよび３４２Ｂで支持させているが、基体部２０で支持させてもよい。

さらに、図１７および図１８では、突起部５４２は、電極脚３０の内側の面で支持させているが、図１５および図１６に示す突起部５４２と同様、電極脚３０の外側の面で支持させてもよい。

また、本実施形態では、図２０に示すように、支持部材５０は、基体部２０と面状部材４０Ａとの間に、面状部材４０Ａを生体側に付勢する弾性部材７０を有していてもよい。基体部２０と面状部材４０Ａとの間に弾性部材７０が設けられることで、図２１に示すように、面状部材４０Ａを−Ｚ軸方向に移動させて面状部材４０Ａを生体に接触させた際、面状部材４０Ａの基体部２０側の主面４０２が弾性部材７０により押圧されるので、面状部材４０Ａは生体に押しつけられる。これにより、面状部材４０Ａの係合用溝部４０２ｂにおいて、係合用溝部４０２ｂとワッシャー４３との間に隙間（ガタつき）があっても、ワッシャー４３が−Ｚ軸方向に押圧されて動きが固定されるので、支持軸体５１Ａの移動が抑えられる。この結果、面状部材４０Ａを生体に対して安定して接触させることができるので、面状部材４０Ａと生体との導通を安定させることができる。よって、生体情報測定用電極１０は、面状部材４０Ａを用いた時の測定の精度を向上できる。

また、弾性部材７０は、導電性を有することが好ましい。面状部材４０Ａを−Ｚ軸方向に移動させて電極脚３０の先端部３０１よりも外側に位置する時、弾性部材７０が伸びて面状部材４０Ａと基体部２０とが弾性部材７０を介して連結される。そのため、面状部材４０Ａから弾性部材７０を通して基体部２０に導通することができるため、面状部材４０Ａとの電気的接続を容易に確保できる。

なお、図２２に示すように、支持部材５０に代えて、図１８に示す支持部材５０を用いることもできる。この場合、電極脚３０には、図１８に示す突起部５４２が嵌め込まれる突起用係合部３４２Ａおよび３４２Ｂを設ける。これにより、図２３に示すように、面状部材４０Ａを−Ｚ軸方向に移動させた場合でも、弾性部材７０は、導電性を有するため、弾性部材７０が伸びて面状部材４０Ａと基体部２０とが弾性部材７０を介して連結される。これにより、面状部材４０Ａから弾性部材７０を通して基体部２０に導通することができる。

なお、図２２では、一対の突起部５４２は、電極脚３０の側面３０ａのうち内側の面で支持させているが、図１５および図１６に示す突起部５４２と同様、電極脚３０の側面３０ａのうち外側の面で支持させてもよい。

次に、生体情報測定用電極１０を構成する部材の他の変形例について説明する。

本実施形態では、生体情報測定用電極１０は、電極脚３０を複数有するが、電極脚３０は１つでもよい。

本実施形態では、導電層は、少なくとも電極脚３０の先端部３０１に形成されていればよく、先端部３０１の表面以外に、電極脚３０の他の部分に形成されていてもよいし、基体部２０および電極脚３０の全面に形成されていてもよい。例えば、基体部２０が絶縁材料で形成されている場合には、基体部２０の導通を確保するため、導電層は、基体部２０の全面に設けられる。また、本実施形態では、導電層が先端部３０１に形成されているが、基体部２０が導電性エラストマーを用いて形成されており、基体部２０と電極脚３０との導通は確保されているため、導電層はなくてもよい。

本実施形態では、図２４に示すように、基体部２０の裏面側を−Ｚ軸方向から見た時に、電極脚３０の外側に突出した、一対の突出部４２を設けた面状部材４０Ｂを用いてもよい。これにより、生体情報測定用電極１０を机上など設置台に横向き（基体部２０の端面を下向き）にして置いた場合などに、電極脚３０が設置台に触れるのを防ぐことができる。これにより、電極脚３０の汚染を防ぐことができる。

また、一対の突出部４２は、面状部材４０Ａに対して折り曲げ可能に構成されてもよい。図２５に示すように、一対の突出部４２が、面状部材４０Ｂに対して垂直に折り曲げられることで、生体情報測定用電極１０を机上など設置台に置いた際に、面状部材４０Ａの主面が汚れるのを低減できる。

なお、突出部４２の数は、一対に限定されず、図２６に示すように、一対の突出部４２を三組設けてもよい。

本実施形態では、例えば、図２７に示すように、−Ｚ軸方向から見た時に、複数の電極脚３０により形成される内側包絡円の内側の領域に形成された面状部材４０Ｃを用いてもよい。面状部材４０Ｃは、内側包絡円の内側の領域にあれば、面状部材４０Ｃの製造時に高い寸法精度は必要ない。そのため、面状部材４０Ｃの製造コストを低減できる。

また、この場合、図２８に示すように、面状部材４０Ｃは、電極脚３０同士の間に配置されるように、一対の突出部４２を３組設けてもよい。なお、一対の突出部４２の数は、３組に限定されず、面状部材４０Ｃの大きさなどに基づいて設計可能である。

本実施形態では、例えば、図２９に示すように、面状部材４０Ｄは、−Ｚ軸方向から見た時に、六角形に形成されるなど多角形状に形成され、面状部材４０Ｄの外周が電極脚３０により形成される外側包絡円の外側に位置するように形成された面状部材４０Ｄを用いてもよい。これにより、生体情報測定用電極１０を机上などに横向きにして置いた際に、生体情報測定用電極１０が転がるのを防げる。この結果、生体情報測定用電極１０が机上などから落下するのを防ぐことができ、電極脚３０の汚染を防ぐことができる。

本実施形態では、図３０および図３１に示すように、基体部２０の上側（＋Ｚ軸方向）に端子部８０を備えてもよい。この場合、端子部８０は、基体部２０の挿入孔２１と同じ位置に同様の大きさの挿入孔８１を備える。

端子部８０を形成する材料としては、基体部２０と同様の材料を用いることができる。基体部２０と端子部８０とは、同一の材料で形成されていてもよいし、異なる材料で形成されていてもよい。図３０および図３１では、基体部２０および端子部８０は、同一の導電性エラストマーで一体に形成されている。そのため、電極脚３０の先端部３０１側から基体部２０を介して端子部８０まで導通する。

以上の通り、実施形態を説明したが、上記実施形態は、例として提示したものであり、上記実施形態により本発明が限定されるものではない。上記実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の組み合わせ、省略、置き換え、変更などを行うことが可能である。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると共に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。

１０ 生体情報測定用電極
２０ 基体部
２１、８１ 挿入孔
２３ 爪用係合部
３０ 電極脚
３０１ 先端部
３４ ガイド部
３４２Ａ、３４２Ｂ 突起用係合部
４０Ａ、４０Ｂ、４０Ｃ 面状部材
４１ 貫通孔
４２ 突出部
５０ 支持部材
５１Ａ、５１Ｂ 支持軸体
５３Ａ、５３Ｂ 爪部
５４Ａ、５４Ｂ、５６ 支持基体
５４２ 突起部
７０ 弾性部材

Claims (12)

1. 生体と接触する複数の電極脚と、前記電極脚を支持する基体部とを有する生体情報測定用電極であって、
   前記生体に対して面接触が可能であり、前記電極脚よりも前記生体との接触面積が大きい、導電性を有する面状部材と、
   前記面状部材を前記基体部と前記生体との間で移動可能に支持する支持部材と、
   を有することを特徴とする生体情報測定用電極。
2. 前記支持部材は、前記面状部材と係合した支持軸体を有し、
   前記基体部は、前記支持軸体が挿脱可能に形成された挿入孔を有し、
   前記支持軸体は、前記挿入孔で支持されることを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定用電極。
3. 前記支持軸体は、前記挿入孔に回転可能に支持され、かつ側面に１つ以上の突出した爪部を有し、
   前記基体部は、前記挿入孔に前記爪部に係合する爪用係合部を有することを特徴とする請求項２に記載の生体情報測定用電極。
4. 前記支持部材は、前記面状部材と係合した支持基体を有し、
   前記電極脚は、前記支持基体を移動可能に支持するガイド部を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の生体情報測定用電極。
5. 前記支持基体は、回転可能に前記面状部材を支持し、かつ前記電極脚側に突出するように設けた突起部を有し、
   前記電極脚は、その側面に前記突起部が係合する突起用係合部を有することを特徴とする請求項４に記載の生体情報測定用電極。
6. 前記支持部材は、前記基体部と前記電極脚の少なくとも何れかで支持され、
   前記支持部材を前記基体部と前記電極脚の少なくとも何れかで支持およびその解除が可能なロック機構を有することを特徴とする請求項１に記載の生体情報測定用電極。
7. 前記基体部と前記面状部材との間に配設され、前記面状部材を前記生体側に付勢する弾性部材を有することを特徴とする請求項１ないし請求項６に何れかに記載の生体情報測定用電極。
8. 前記弾性部材および前記基体部が、導電性を有することを特徴とする請求項７に記載の生体情報測定用電極。
9. 前記面状部材または前記支持部材には、平面視において、前記電極脚の外側に突出した突出部が設けられていることを特徴とする請求項１〜８の何れか一項に記載の生体情報測定用電極。
10. 前記電極脚は、前記基体部に環状に複数配置され、
    前記面状部材は、平面視において、複数の前記電極脚により形成される内側包絡円の内側の領域にあることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の生体情報測定用電極。
11. 前記電極脚は、前記基体部に環状に複数配置され、
    前記面状部材は、平面視において、複数の前記電極脚により形成される外側包絡円よりも外側まで形成されていることを特徴とする請求項１〜９の何れか一項に記載の生体情報測定用電極。
12. 前記面状部材は、平面視において、多角形状に形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の生体情報測定用電極。

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