JP7173979B2

JP7173979B2 - 脳波検出用生体電極

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Publication number: JP7173979B2
Application number: JP2019547951A
Authority: JP
Inventors: 優野村; 諒二嶋; 徹宇田
Original assignee: Nok Corp
Current assignee: Nok Corp
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2018-09-12
Publication date: 2022-11-17
Anticipated expiration: 2038-09-12
Also published as: EP3695780A4; US20200221967A1; WO2019073740A1; EP3695780A1; JPWO2019073740A1; CN111163691A

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。

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、複数の貫通孔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、前記基底部を前記ホルダ部との間で挟持する導電性の蓋部とを備え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、前記ホルダ部は、前記貫通孔の開放方向に凹む段部を前記少なくとも１つの電極部に対応して有しており、前記段部は、前記基底部を収容可能になっている。

本発明の一態様に係る脳波検出用生体電極において、前記ホルダ部は、前記蓋部を収容可能な凹部である蓋収容部を有している。

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。

本発明の第１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。本発明の第１の実施の形態に係る脳波検出用生体電極の図１に示すＡ－Ａ断面における断面図である。本発明の第２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。本発明の第２の実施の形態に係る脳波検出用生体電極の図３に示すＢ－Ｂ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、本発明の第１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の図１に示すＡ－Ａ断面における断面図である。図１，２に示すように、本発明の第１の実施の形態に係る脳波検出用生体電極１は、複数の貫通孔１１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、基底部２１をホルダ部１０との間で挟持する導電性の蓋部３０とを備えている。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、蓋部３０及び図示しないリード線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１，２に示すように、ホルダ部１０は、円盤状又は略円盤状の部材であり、蓋部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蓋収容部１０ａ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２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、プラスチックやゴム等の絶縁体により形成されている。なお、ホルダ部１０の材料はこれに限らず、金属等の導電体であってもよい。

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。また、ホルダ部１０は、貫通孔１１の開放方向に凹む段部１２を電極部２０に対応して有している。段部１２は、基底部２１を収容可能になっている。

具体的には、円盤部１３には、対向面１３ａから凹む段部１２が複数の貫通孔１１に夫々対応して複数設けられており、１つの貫通孔１１に１つの段部１２が設けられている。段部１２は、円筒状又は略円筒状であり、対応する貫通孔１１と同軸状又は略同軸状に形成されている。また、段部１２の直径は、貫通孔１１の直径よりも大きくなっている。一対の貫通孔１１と段部１２とは、一つの段付き貫通孔を形成しており、この段付き貫通孔は電極部２０を保持可能な電極部保持孔１５を形成している。例えば、円盤部１３の中心又は略中心に１つの電極部保持孔１５が、また、円盤部１３の中心又は略中心から同心円又は略同心円状に等角度間隔又は略等角度間隔に複数（例えば８つ）の電極部保持孔１５が設けられている。なお、円盤部１３における電極部保持孔１５の配置位置はこれに限るものでなく、円盤部１３は、電極部保持孔１５を任意の位置に有していればよい。

脳波検出用生体電極１は、１つの電極部保持孔１５に対応して１つの電極部２０を有しており、電極部２０は、基底部２１と１つの突出部２２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１つの突出部２２を有する電極部２０を複数有している。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の直径は、円盤部１３の段部１２の直径よりも外周側に僅かに大きくなっており、基底部２１は、段部１２に嵌合されて保持されるようになっている。また、基底部２１の厚さ（突出部２２の延び方向における幅）の値は、ホルダ部１０の段部１２の深さ（貫通孔１１の延び方向における幅）の値よりも僅かに大きくなっている。

電極部２０において、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の中心又は略中心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は、基底部２１と同軸又は略同軸の位置となっている。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。

蓋部３０は、円盤状または略円盤状の固定部３１と、固定部３１と同軸又は略同軸に立設された円柱状又は略円柱状の出力部３２とを備えている。出力部３２は、固定部３１の一方の面である対向面３１ａに背向する面である外側面３１ｂから延びている。蓋部３０において、固定部３１と出力部３２とは一体に形成されている。蓋部３０は、例えば、金属や導電性弾性体等の導電体により形成されている。固定部３１の直径は、ホルダ部１０の円筒部１４の内面１４ａの直径よりも外周側に僅かに大きくなっており、固定部３１は、円筒部１４に嵌合されて保持されるようになっている。つまり、固定部３１は、蓋収容部１０ａに収容されて固定されるようになっている。蓋部３０において、出力部３２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。

ホルダ部１０、電極部２０、及び蓋部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が夫々対応する電極部保持孔１５に嵌め込まれ、蓋部３０がホルダ部１０の蓋収容部１０ａに嵌め込まれている。具体的には、各電極部２０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が段部１２に嵌着されている。これにより、各電極部２０はホルダ部１０に保持されている。また、蓋部３０の固定部３１はホルダ部１０の蓋収容部１０ａに嵌着されてホルダ部１０に固定されており、また、固定部３１は電極部２０の基底部２１を段部１２との間で圧縮して挟持している。これにより、各電極部２０はホルダ部１０と蓋部３０との間に保持されている。このように、脳波検出用生体電極１において、電極部２０の基底部２１は、蓋部３０とホルダ部１０との間において、また、段部１２において保持されており、強固に保持されている。

このように、脳波検出用生体電極１によれば、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いる。一方、基底部２１も変形し易くなっているが、蓋部３０とホルダ部１０との間及び段部１２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、ホルダ部１０及び電極部２０にねじ止め等の構造を設ける必要がなく、また、ホルダ部１０と電極部２０との間に接着剤等のプライマー塗布を用いる必要がないため、構造を簡素化することができ、小型化を図ることができる。特に、また、脳波検出用生体電極１をその延び方向（図１において紙面に直交する方向）において小型化することができる。また、蓋部３０と電極部２０との間の密着性が向上するため、脳波信号の伝達が阻害されることを有効に防止することができる。

また、電極部２０は、複数の貫通孔１１毎に夫々設けられており、電極部２０の各々は、突出部２２を１つ有していることで、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。

また、上述のように、電極部２０が導電性弾性体により形成されていることで、柔軟性と弾力性により被験者の頭皮への密着性が良好となっているため、柔らかい肌触りで被験者の頭皮に長時間密着させたとしても被験者が不快を生じにくくなっている。

このように、本発明の第１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。

次に、本発明の第２の実施の形態に係る脳波検出用生体電極４０の構成を説明する。図３は、脳波検出用生体電極４０の構成を概略的に示す正面図であり、図４は、脳波検出用生体電極４０の図３に示すＢ－Ｂ断面における断面図である。以下、上述の第１の実施の形態に係る脳波検出用生体電極１と同一のまたは類似する構成に対しては同一の符号を付してその説明を省略し、異なる構成についてのみ説明する。第２の実施の形態に係る脳波検出用生体電極４０は、第１の実施の形態に係る脳波検出用生体電極１に対してホルダ部及び電極部の構成が異なり、具体的には、ホルダ部１０の段部１２及び電極部２０の基底部２１に代えて、ホルダ部５０には段部５１が設けられており、電極部６０には基底部６１が設けられている。

脳波検出用生体電極４０は、図３，４に示すように、電極部６０を１つ有しており、電極部６０は、複数の貫通孔１１毎に設けられた複数の突出部２２を有している。また、ホルダ部５０において段部５１は、複数の貫通孔１１に対して１つのみ設けられている。具体的には、円盤部１３には、対向面１３ａから凹む段部５１が１つ設けられている。段部５１は、円盤状又は略円盤状であり、円盤部１３と同軸状又は略同軸状に形成されている。また、段部５１の直径は、円筒部１４の内面１４ａの直径よりも小さくなっている。貫通孔１１は、段部５１の広がりの中に入るように位置している。

電極部６０の基底部６１は、段部５１に対応しており、円盤状又は略円盤状に形成されている。基底部６１の直径は、ホルダ部５０の段部５１の直径よりも外周側に僅かに大きくなっており、基底部６１は、段部５１に嵌合されて保持されるようになっている。また、基底部６１の厚さ（突出部２２の延び方向における幅）の値は、ホルダ部５０の段部５１の深さ（貫通孔１１の延び方向における幅）の値よりも僅かに大きくなっている。

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６１に配設されており、本実施の形態においては、円盤部１３の中心又は略中心の１つの貫通孔１１に対応して基底部６１の中心又は略中心に１つ、円盤部１３の中心又は略中心から同心円又は略同心円状に配設された複数（例えば８つ）の貫通孔１１に対応して、基底部６１の中心又は略中心から同心円又は略同心円状に複数（例えば８つ）設けられている。なお、基底部６１における突出部２２の配設位置はこれに限るものでなく、突出部２２は、貫通孔１１に合わせた任意の位置及び数だけ基底部６１に設けられていればよい。

上述の構成を有する脳波検出用生体電極４０は、密着性を向上させることができ、また、上述の脳波検出用生体電極１と同様の効果を奏することができる。また、脳波検出用生体電極４０においては、１つの電極部６０が、複数の貫通孔１１毎に設けられた複数の突出部２２を有しているので、ホルダ部５０及び蓋部３０の間で各突出部２２がより強固に保持され、被験者の頭皮への密着性をより良好にすることができる。また、電極部６０を一度にホルダ部５０に取り付けることができるため、脳波検出用生体電極４０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。

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、脳波検出用生体電極１，４０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として段部１２，５１が円筒状又は略円筒状に、若しくは円盤状又は略円盤状に形成されており、基底部２１，６１が円盤状又は略円盤状に形成されている形態を一例に本発明の実施の形態について説明したが、段部１２，５１が四角筒状であり、基底部２１，６１が段部１２，５１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として円筒部１４の内面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、蓋部３０の固定部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の内面１４ａが四角筒面状であり、固定部３１が円筒部１４の内面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、上述の各実施の形態に係る脳波検出用生体電極１，４０においては、ホルダ部１０，５０の円盤部１３に、電極部２０，６０の基底部２１，６１が嵌着される段部１２，５１が形成されるとしたが、円盤部１３には段部１２，５１が形成されていなくてもよい。この場合も、円盤部１３の対向面１３ａと蓋部３０の固定部３１の対向面３１ａとの間で電極部２０，６０の基底部２１，６１が挟持されて、電極部２０，６０をホルダ部１０，５０と蓋部３０との間に固定することができるからである。

また、上述の各実施の形態に係る脳波検出用生体電極１，４０においては、ホルダ部１０，５０の蓋収容部１０ａに蓋部３０の固定部３１が嵌着されて蓋部３０がホルダ部１０，５０に固定されるものとしたが、蓋部３０のホルダ部１０，５０への固定構成はこの嵌着に限られるものではない。蓋部３０はホルダ部１０，５０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１０，５０において、蓋収容部１０ａを省略してもよい。

１，４０…脳波検出用生体電極、１０，５０…ホルダ部、１０ａ…蓋収容部、１１…貫通孔、１２，５１…段部、１３…円盤部、１３ａ…対向面、１３ｂ…外側面、１４…円筒部、１４ａ…内面、１５…電極部保持孔、２０，６０…電極部、２１，６１…基底部、２１ａ…対向面、２２…突出部、２３…突出部本体部、２４…ブラシ部、３０…蓋部、３１…固定部、３１ａ…対向面、３１ｂ…外側面、３２…出力部

Claims

複数の貫通孔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、
前記基底部を前記ホルダ部との間で挟持する導電性の蓋部とを備え、
前記導電性弾性体は、導電性粉末材料が混合されたポリマー材料であり、
前記ホルダ部は、前記貫通孔の開放方向に凹む段部を前記少なくとも１つの電極部に対応して有しており、前記段部は、前記基底部を収容可能になっていて、
前記基底部の直径は、前記段部の直径よりも外周側に大きくなっており、
前記基底部は、前記段部に嵌合されて保持されることを特徴とする脳波検出用生体電極。
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記載の脳波検出用生体電極。
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記載の脳波検出用生体電極。
前記ホルダ部は、前記蓋部を収容可能な凹部である蓋収容部を有し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。