JP7228903B2 - 電極体、電極体の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電極体、及び電極体の製造方法に関する。

医療における診断・治療の手法として、各種機器を用いた、心電・筋電・脳電等の生体が発する電気信号の計測、及び通電（電気刺激）による生体機能の制御が、既に一般化している。かかる手法では、機器の一部である電極体が、機器と生体とのインターフェースとなっている。また、生体組織（細胞）に電気パルスをかけて遺伝子等の物質を導入する際にも電極体を含む機器が用いられることがある。

医療分野で用いられている電極体は、一般的には、金属や炭素等の導電性を備える配線と、導電性を備えない基板材料（プラスチックやガラス等）とで構成されている。ここで、生体と直接的に接触することとなる電極体には、生体親和性が必要とされており、昨今使用されている機器には、この点において改善の余地が残されているとされてきた。

最近、生体親和性に優れるハイドロゲルを基板に用いるメリットが注目されており、電極材料とハイドロゲルとを接着する技術の開発が始まっている。
上記接着技術として、電極材料にハイドロゲルを載せた状態で、導電性高分子の電解重合を行い、電極材料近傍において、電極材料表面から導電性高分子を伸長させることによって、導電性接着層を形成させる技術が知られている（特許文献１）。また、ハイドロゲルを塗った電極が知られている（非特許文献１、２）。

国際公開第２０１４／１５７５５０号

Lee et at al., Nature communications, 2014, 5, 5898 Winter et at al., Journal of Biomedical Materials Research Part B, 2006,Volume 81B, Issue 2,May 2007, Pages551-563

しかしながら、特許文献１に記載の製造方法では、電極と多孔質体とを接着する役割を果たすポリマーの合成を電解重合により行っているため、多孔質体表層に導電性ポリマー層を設ける必要があった。また、導電性ポリマーと多孔質体の分子との強固な絡まりにより電極と多孔質体とを結合しているため、結合をより一層安定なものとするために、電極と多孔質体とをより強固に固定する技術が求められていた。

そこで、本発明は、電解重合を行うことなく、電極とゲルとが強固に固定された電極体を提供することを目的とする。

本発明の要旨は、以下の通りである。

本発明の電極体は、少なくとも一部の表面が凹凸状である電極の、上記凹凸状の上記表面の少なくとも一部がゲルで覆われており、前記ゲルが三次元網目構造を有しており、凹凸状の表面の前記少なくとも一部が前記三次元網目構造と接して前記三次元網目構造内部に埋め込まれている、ことを特徴とする。
上記電極の厚さが１～５００μｍであることが好ましい。
上記電極が、導電性基材の両表面に樹脂層が積層した積層体であることが好ましい。
上記導電性基材が繊維を編んだ織物であり、上記凹凸状の表面が上記織物の表面であることが好ましく、上記導電性基材がカーボンファブリックであることがより好ましい。
上記電極の表面の少なくとも一部に、上記導電性基材が露出した露出部を備えることが好ましい。上記露出部が前記三次元網目構造と接して前記三次元網目構造内部に埋め込まれていることが好ましい。
上記ゲルが、ハイドロゲルであることが好ましい。
上記ゲルがポリビニルアルコールを含むことが好ましい。
上記電極が少なくとも１か所で湾曲し、上記湾曲が前記三次元網目構造と接して前記三次元網目構造内部に埋め込まれていることが好ましい。
上記電極を２個以上含むことが好ましい。

本発明の電極体の製造方法は、電極を形成する電極形成工程、上記電極をゲル作製液に浸す浸漬工程、上記電極を上記ゲル作製液に浸した状態で、上記ゲル作製液をゲルにするゲル化工程を含むことを特徴とする。
上記ゲル化工程において、凍結と解凍を２回以上繰り返すことが好ましい。
上記電極の少なくとも一部の表面が凹凸状であり、上記凹凸状の上記表面の少なくとも一部がゲルで覆われており、前記ゲルが三次元網目構造を有しており、凹凸状の表面の前記少なくとも一部が、前記三次元網目構造と接して前記三次元網目構造内部に埋め込まれていることが好ましい。
上記電極の厚さが１～５００μｍであることが好ましい。
上記電極が、導電性基材の両表面に樹脂層が積層した積層体であることが好ましい。
上記導電性基材がカーボンファブリックであることが好ましい。
上記電極の表面の少なくとも一部に、上記導電性基材が露出した露出部を備えることが好ましい。
上記ゲルがハイドロゲルであることがより好ましい。
上記ゲルがポリビニルアルコールを含むことが好ましい。

本発明の電極体は、上記構成を有するため、電極とゲルとが強固に固定されている。

本実施形態の電極体の一例を示す概略図（斜視図）である。 本実施形態の電極体の一例を示す概略図（図１のＸ－Ｘ断面図）である。 本実施形態の電極体における電極の一例を示す概略図である。 ４Ａ、４Ｂは、電極の湾曲の一例を示す概略図（断面図）である。 ５Ａ～５Ｅは、電極形成工程の一例を示す概略図である。 ６Ａ～６Ｄは、電極形成工程の一例を示す概略図である。 ７Ａ～７Ｄは、浸漬工程の一例を示す概略図である ８Ａ～８Ｄは、浸漬工程の一例を示す概略図である 実施例１の浸漬工程で用いたモールドを示す概略図（平面図）である。 実施例１で用いた電極の概略図（断面図）である。 実施例１で得られた電極体の概略図である。 実施例１で得られた電極体の写真である。 １３Ａ、１３Ｂは、実施例２の浸漬工程で用いたモールドを示す概略図（平面図）である。 実施例２で得られた電極体の概略図（断面図）である。 実施例２で用いた電極の寸法を示す概略図である。上は平面図であり、下は、該平面図のＸ－Ｘ断面図である。 １６Ａ、１６Ｂは、実施例２で得られた電極体の寸法を示す概略図である。１６Ａは１６ＢのＹ－Ｙ断面図であり、１６Ｂは平面図である。 １７Ａ～１７Ｃは、実施例２で得られた電極体の写真である。１７Ａは横から撮影した写真であり、１７Ｂは裏（電極露出部）を撮影した写真であり、１７Ｃは表（配線取り出し部）を撮影した写真である。 実施例２で測定したシート抵抗の測定点である、電極の配線の先端から露出部の中心までを示す図である。 １９Ａ、１９Ｂは、ラットの首の後ろに電極体を埋め込んだ図である。１９Ａはラットに埋め込む様子の写真であり、１９Ｂは術後首の後ろから配線を取り出した写真である。 ２０Ａ、２０Ｂは、ゲルへの追従性の結果を示す写真である。２０Ａはサンプルの上から撮影した写真であり、２０Ｂは横から撮影した写真である。 電気二重層容量の結果を示す図である。 交流インピーダンススペクトルの解析図である。 ２３Ａ、２３Ｂは、ゲルと電極との一体化の評価の写真である。２３Ａは、サンプル（ＣＦ）の結果であり、２３Ｂはサンプル（プラスチック薄膜）の結果である。 ２４Ａ、２４Ｂは、機械的強度の評価方法及び結果を示す図である。２４Ａは、評価方法の説明図であり、２４Ｂは評価結果を示す図である。 実施例３で得られた電極体の概略図である。 脳波測定のために、ラットの脳に電極を固定した写真である。 脳波測定の結果を示す図である。

以下、図面を参照して、本発明の電極体、及び電極体の製造方法の実施形態について詳細に例示説明する。

［電極体］
図１は、本実施形態の一例の電極体の斜視図であり、図２は図１のＸ－Ｘ断面図である。
図１、２に示すように、本実施形態の電極体１は、電極２の少なくとも一部の表面が凹凸状であり、上記凹凸状の表面２１の少なくとも一部がゲル３で覆われている。電極２は、凹凸状の表面２１が露出部２４となっており、凹凸状の表面２１を除く部分が、樹脂層２３で覆われている。電極２の露出部２４及び樹脂層２３が、ゲル３で覆われている。
また、ゲル３は三次元網目構造を有しており、露出部２４は、凹凸状表面が三次元網目構造と接しており、且つ三次元網目構造内部に埋め込まれている。また、樹脂層２３もゲル３の三次元網目構造を接して三次元網目構造内部に埋め込まれている。露出部２４は凹凸状の表面を有しているため、凹凸の溝にゲルの三次元網目構造が入り込むことにより、アンカー効果で、電極とゲルとを強固に固定できる。
また、電極が厚さ方向に貫通する貫通孔を複数有する場合、該貫通孔にゲルの三次元網目構造が入り込み、該三次元網目構造の網目が電極の内部を通って、電極の厚さ方向に貫通していてもよい。この場合、ゲルの三次元網目構造によって、電極が厚さ方向に固定されるため、電極とゲルとが一層強固に固定できる。
さらに、織物等の表面及び内部に網目構造を有する電極である場合、導電性基材の網目構造とゲルの三次元網目構造とが絡まり合って、電極が厚さ方向、幅方向等のあらゆる方向に対して固定されるため、電極とゲルとをさらに一層強固に固定できる。
電極２は、一方の端がゲル３で覆われ、他方の端がゲル３で覆われていなくてもよい。ゲル３に覆われる電極２の一方の端としては、例えば、表面が凹凸状の露出部２４を含んでいてもよい。また、ゲルに覆われていない電極２の他方の端は、リード接続部２７であってもよいし（図１、２）、接続部２６を通して配線２５と電気的に接続されていてもよい（図３）。

本実施形態の電極体１は、電極２の凹凸状の表面２１がゲル３で覆われ、凹凸状表面２１がゲルの三次元網目構造と接して埋め込まれていることにより、ゲル３内で電極２がずれたり剥がれたりしにくくなり、固定性に優れる。特に、電極表面から始端し、ゲル（多孔質体）内に伸びる高分子重合体がゲルの分子と強固に絡まることで、電極とゲルとを接着させた場合と比べ、使用時に電極とゲルとがずれにくく、より長期にわたって固定を維持することができる。
また、高分子重合体の重合による接着工程が不要なため、製造が容易である。
また、電極表面に高分子重合体が結合することによる、界面電気特性の劣化が起こらなくなる。

特に、凹凸状の表面２１が、織物の表面であると、ゲル３（特にゲル３の三次元網目構造）が上記織物の中まで浸透し、ゲル３と織物とが複雑に絡み合うことで一層強固に固定できる。また、電極２が少なくとも１か所で湾曲し、上記湾曲２８がゲル３で覆われていると（図１４参照）、電極２とゲル３とが一層強固に固定される。湾曲２８は、上記三次元網目構造と接して、三次元網目構造内部に埋め込まれていることが好ましい。

なお、上記例では、露出部２４が凹凸状である場合を説明したが、樹脂層２３が凹凸部であってもよいし、樹脂層２３としてゲルが滲み込みやすい繊維等を用いてもよい。

（電極）
上記電極としては、例えば、カーボン電極、金属電極、伸縮性電極、又はこれらの複合材料電極等の導電性基材が挙げられる。上記複合材料電極としては、金属電極及びカーボン電極の組み合わせ、金属電極及び伸縮性電極の組み合わせ、又はカーボン電極及び伸縮性電極の組み合わせを挙げることができる。例えば、伸縮性電極の表面にカーボン電極であるカーボン微粒子を埋め込んだ複合材料電極を用いることができる。中でも、柔軟性及び電極の抵抗値の長期安定性の観点から、カーボン電極が好ましい。

上記電極２は、上記導電性基材２２の単層体であってもよいし、上記導電性基材２２と絶縁性樹脂層等の樹脂層２３等とを含む積層体であってもよい。例えば、導電性基材２２の両表面に樹脂層２３が積層された積層体（図２、３）であってもよいし、導電性基材２２の一方の表面に樹脂層２３が積層した積層体であってもよい。中でも、導電性基材を絶縁性樹脂層で覆い、導電性基材の一部表面だけを露出させることによって、局所的に電気を流すことができる観点から、電極２の表面の少なくとも一部に導電性基材２２が露出した露出部２４を備えること好ましい（図２、３）。

上記電極２は、外部電源等とつなげる接続構造として、配線２５、及び該配線２５を導電性基材２２と電気的に接続するための接続部２６を備えていてもよい（図３）し、導電性基材２のリード接続部２７を介して直接外部電源等とつなげてもよい（図２）。接続部２６は、導電性基材２２の露出部２４と同じ側の表面に設けられていることが好ましい。また、上記接続部２６及び／又はリード接続部２７は、電極の湾曲２１を挟んで、露出部２４と反対側に設けられていることが好ましい。
具体的には、図２に示すように、導電性基材２２（例えば、カーボンファブリック）の両表面上に樹脂層２３（例えば、ＰＤＭＳ等の絶縁性樹脂層）が設けられた積層体であって、一方の端近傍に導電性基材２２の一方の表面が露出した露出部２４が設けられ、他方の端近傍に両方の表面が露出したリード接続部２７が設けられた電極２、図３に示すように、導電性基材２２（例えば、カーボンファブリック）の両表面上に樹脂層２３（例えば、ＰＤＭＳ等の絶縁性樹脂層）が設けられた積層体であって、一方の端近傍に導電性基材２２の一方の表面が露出した露出部２４が設けられ、他方の端近傍に接続部２６を介して配線２５が設けられた電極２、等が挙げられる。

－カーボン電極－
上記カーボン電極としては、電極として用いることのできるものである限りにおいて、特に限定されるものではない。具体的には、グラフェンシート、カーボンナノチューブの凝集体、カーボン微粒子の凝集体、又はカーボンファブリック等のカーボン布等を挙げることができる。カーボンファブリックとしては、例えば、カーボンナノチューブをしみこませた繊維で編んだ織物等が挙げられる。中でも、柔軟性と、電極の抵抗値の長期安定性とに特に優れる観点から、カーボンファブリックが好ましい。
なお、導電性高分子、金属粒子等の導電性材料をしみこませた織物を用いてもよいが、生体親和性の観点から、カーボンファブリックが好ましい。

－金属電極－
上記金属電極としては、電極として用いることのできるものである限りにおいて、特に限定されるものではない。具体的には、金、白金、チタン、アルミニウム、又はタングステン等を挙げることができる。中でも、安定で生体安全性に優れる観点から、金又は白金が好ましい。

－伸縮性電極－
上記伸縮性電極としては、電極として用いることのできるエラストマーである限りにおいて、特に限定されるものではない。すなわち、エストラマーにイオン電導性又は導電性が付与されているものを用いることができる。具体的には、ポリウレタン、シリコーンゴム、フッ素ゴムを挙げることができるが、好ましくは、ポリウレタンである。

－樹脂層－
上記樹脂層２３は、上記導電性基材２２と接するように積層されていてもよいし、他の層を介して積層されていてもよい。中でも、軽量化の観点から、導電性基材２２と接していることが好ましい。
上記樹脂層２３を構成する材料としては、ポリジメチルシロキサン、ポリウレタン、ポリプロピレン、ポリ乳酸、ポリ（ラクチド－ｃｏ－グリコリド）共重合体、ポリジオキサノン、アクリロニトリルブタジエンスチレン共重合体、アクリル酸エステル、アクリロニトリルエチレンプロピレンゴムスチレン共重合体、アクリロニトリルスチレン共重合体、アクリロニトリルスチレンアクリレート、ポリブタジエン、ビスマレイミドトリアジン、セルロースアセテート、セルロースアセテートブチレート、セルロースアセテートプロピオネート、サイクリックブチルテレフタレート、クレゾールホルムアルデヒド、カルボキシメチルセルロース、ニトロセルロース、ヒドリンゴム、セルロースプロピオネート、塩素化塩化ビニル、クロロプレンゴム、カゼイン、セルローストリアセテート、ジアリルフタレート、エチレンクロロトリフルオロエチレン共重合体、エチレンジアミン四酢酸、エチレンエチルアクリレート、エチレンメチルアクリレート、エチレンメタクリル酸、エポキシ樹脂、エチレンプロピレンジエン三元共重合体、エチレンテトラフルオロエチレン共重合体、エチレン酢酸ビニル共重合体、エチルビニルエーテル、パーフルオロゴム、ポリエチレン、ポリスチレン、ブチルゴム、イソプレンゴム、ジフェニルメタンイソシアネート、メラミンホルムアルデヒド、ニトリルゴム、ポリメチルメタクリレート、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート、ポリエーテルエーテルケトン、ポリイソブチレン、ポリメタクリル酸メチル、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニル、ナイロン、ポリフッ化ビニリデン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、スチレンブタジエン、シリコーン、ポリエステル、テフロン（登録商標）、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。中でも、絶縁性樹脂が好ましく、導電性基材との固定性の観点から、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）がより好ましい。
上記樹脂層を設けることにより、柔軟性の高い導電性基材を用いた場合でも、導電性基材の湾曲構造を保持しやすくなる。

－露出部－
上記露出部２４は、電極表面に１か所設けられていてもよいし、複数か所設けられていてもよい。上記露出部２４は、少なくとも一部に上記凹凸状の表面が設けられていることが好ましく、全体が凹凸状の表面であることがより好ましい。
上記露出部２４は、電極の両表面に設けられていてもよいし、一方の表面に設けられていてもよい。中でも、局所的に電気を流すことができる観点から、一方の表面に設けられることが好ましい。なお、樹脂層で覆われていない導電性基材を電極として用いる場合、電極の全表面が露出部となる。

－配線－
上記配線２５としては、一般的な配線を用いることができる。

－接続部－
上記接続部２６としては、導電効率の観点から、導電性基材を構成する材料と同じ材料であることが好ましい。例えば、導電性基材２２としてカーボンファブリックを用いる場合、上記接続部２６は、カーボンナノチューブの分散液を乾燥させて形成することが好ましい。

－リード接続部－
上記リード接続部２７としては、例えば、ゲル３に覆われていない導電性基材２２の一方の端（例えば、露出部と反対側の端）（図２）等が挙げられる。

－湾曲－
上記電極２は、電極とゲルとを一層強固に固定できる観点から、少なくとも１か所の湾曲２８を有することが好ましい。
上記湾曲２８としては、湾曲に曲がった形状（図４Ａ）、折れ形状（図４Ｂ）、ねじれ形状等を含む。中でも、製造が容易である観点から、湾曲に曲がった形状（図４Ａ）が好ましい。

上記電極２において湾曲２８の数は、少なくとも１か所であることが好ましく、複数か所であってもよい。湾曲２８が複数ある場合、各湾曲は連続して設けられていてもよいし、間隔をあけて設けられていてもよい。

上記湾曲２８の曲率半径としては、電極とゲルとの固定性の観点から、０ｍｍ超であることが好ましい。例えば、露出部２４が設けられている場合、湾曲の曲率中心は露出部２４側としてもよい。
また、湾曲２８が複数設けられている場合、各湾曲の曲率中心は同じ側であってもよいし、異なる側であってもよい。また、各湾曲の曲率半径は同じであってもよいし異なっていてもよい。
なお、湾曲の曲率半径とは、電極の厚さ方向断面における、湾曲内の任意の１点の曲率半径としてよい。ここで、電極の厚さ方向断面とは、導電性基材、樹脂層の積層方向に切断した断面であって、湾曲を含む断面をいう。

上記電極２の厚さは、電極体の柔軟性の観点から、１～５００μｍであることが好ましく、より好ましくは１～３００μｍである。

上記電極２の湾曲前の平面視形状としては、特に限定されない。例えば、長方形等の略多角形状、略円状、オタマジャクシ状（図１０）、であってもよいし、長さ方向の一方の端が狭く他方の端が広い、Ｔ字状（図１５）、三角形状等であってもよい。上記湾曲は、狭い端と広い端との間に設けられることが好ましい。
上記電極２の湾曲後の形状としては、特に限定されない。例えば、電極表面上の任意の略直線上に湾曲が設けられた形状であってよい。また、露出部は、適用する動物、臓器等の形状に適合するように変形させてよい。

上記電極２は、少なくとも一部の表面が凹凸状である。
上記凹凸としては、電極の厚さ方向断面において鋸歯状の凹凸、電極の厚さ方向に貫通する貫通孔を複数有する凹凸、繊維を編んだ織物が形成する表面凹凸等が挙げられる。中でも、電極とゲルとを一層強固に固定できる観点から、貫通孔を複数有する凹凸、織物が形成する表面凹凸が好ましく、ゲルへの追従性、及び柔軟性にも優れる観点から、織物が形成する表面凹凸がより好ましい。
上記表面凹凸を形成する織物としては、上記カーボンファブリック等のカーボン布、導電性材料を含浸させた織物等が挙げられ、生体親和性の観点から、カーボンファブリックが好ましい。

上記凹凸状の表面２１は、電極２のいずれの部位に設けられていてもよいが、測定部位がずれにくくなる観点から、露出部２４に設けられていることが好ましい。

（ゲル）
上記ゲル３としては、柔軟性及び生体親和性に優れたものが好ましく、より好ましくはハイドロゲルである。上記ゲル３は、イオン電導体であることが好ましい。ゲルは、三次元網目構造を有することが好ましい。ここで、三次元網目構造（ゲルネットワーク）としては、線状部と該線状部を結合する結合部とを有する構造が挙げられる。
ハイドロゲルは、三次元網目構造中に溶媒として水を保持したゲルであり、非常に優れた吸水性を示す。天然又は合成を問わずゲルは、水を包含するハイドロゲルであることが多い。また、角膜、水晶体、硝子体、筋肉、血管、神経軸索、又は軟骨など、生体を構成する軟組織のほとんどは生体高分子の網目構造に６０～８０％の水分を含む典型的なハイドロゲルである。更に、骨や歯などの硬組織に関しても、それ自体はハイドロゲルではないが、無機物であるハイドロキシアパタイトの隙間にコラーゲンなどのゲル状物質が充填された構造をとっていることが多い。従って、ハイドロゲルには生体由来のものや生体適合性に優れたものが数多く存在する。
具体的には、ハイドロゲルとしては、アガロースゲル、コラーゲンゲル、グルコマンナンゲル、ポリアクリルアミドゲル、ポリアクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸ゲル、フィブリンゲル、ポリビニルアルコールゲル、ポリヒドロキシエチルメタクリレートゲル、シリコーンハイドロゲル、ポリビニルピロリドンゲル、ポリエチレングリコールゲル、ポリ２－アクリルアミド－２－メチルプロパンスルホン酸ゲル、アルギン酸ゲル、カラギーナンゲル、キトサンゲル、ポリＮイソプロピルアクリルアミドゲル、アクリル酸ゲル、ポリスチレンスルホン酸ゲル又はこれらの２つ以上の混合物（複合ゲル）を挙げることができる。中でも、生体への安全性が高く、生分解性を持たない観点から、ポリビニルアルコールを含むハイドロゲルが好ましく、ポリビニルアルコールのみからなるハイドロゲルがより好ましい。
ゲルは、本発明の効果が得られる限りにおいて、ゲルを構成する材料以外の材料を含むことができる。具体的には、細胞、タンパク質（抗体、抗原、酵素、細胞成長因子など）、ＤＮＡやＲＮＡなどの核酸、ペプチド分子、マイクロ・ナノ粒子、蛍光・りん光分子、酸化還元剤、等が挙げられる。
ゲルの含水率は、特に限定されるものではないが、６０～９９．５質量％が好ましく、より好ましくは７０～９９質量％であり、更に好ましくは８０～９９質量％である。

本実施形態の電極体は、電極全体（例えば、配線２５及びリード接続部２７等の接続構造を除く電極全体）がゲルで覆われていてもよいし（図２、３）、凹凸状の表面２１、湾曲２８等の一部がゲルで覆われていてもよい。
本実施形態の電極体において、上記電極は、凹凸状の表面２１の少なくとも一部がゲルで覆われている。凹凸状の表面２１の全面がゲルで覆われていてもよいし、一部がゲルで覆われていてもよい。凹凸状の表面２１が複数か所ある場合、少なくとも１か所の凹凸状の表面２１がゲルで覆われていることが好ましく、全ての凹凸状の表面２１がゲルで覆われていてもよい。
さらに、上記電極は、上記露出部２４及び／又は湾曲２８がゲルで覆われていることが好ましい。露出部２４及び／又は湾曲２８が複数か所ある場合、少なくとも１か所の露出部２４及び／又は湾曲２８がゲルで覆われていることが好ましく、全ての露出部２４及び／又は湾曲２８がゲルで覆われていてもよい。
電極２は、ゲル３と接して覆われていてもよいし、他の層を介して覆われていてもよい。中でも、一層強固に固定される観点から、電極２はゲル３と接していることが好ましい。
なお、「覆う」とは、電極２の対象領域の全表面がゲル３で覆われていることをいう。
上記「覆う」は、対象領域の全表面がゲルの三次元網目構造と接して三次元網目構造内部に埋め込まれていることが好ましい。

本実施形態の電極体１において、電極２の数は、１個であってもよいし、２個以上（例えば、２～６４個等）であってもよい。例えば、デバイスを用いて筋肉に対して電気刺激を行う用途に用いる場合は電極が２個であってよく、電気刺激のみならず脳波のセンシングの用途に用いる場合はより細かく多くの情報を得る観点から２～６４個であってもよい。

本実施形態の電極体において、電極２とゲル３との組み合わせとしては、例えば、電極の抵抗値の長期間の安定性、電極とゲルとの剥がれにくさ、生体内での安全性の観点から、カーボンファブリックとＰＤＭＳとの積層体である電極と、ポリビニルアルコールからなるハイドロゲルとの組み合わせが好ましい。

本実施形態の電極体は、例えば、生体の臓器に貼付、皮下に埋め込む、等により、生体内に埋め込むゲル電極として用いることができる。具体的には、例えば、臓器に貼付して用いる計測刺激電極、喉の筋肉の刺激用の電極、脳表面に貼る電極、脳の隙間に差し込む電極等として用いることができる。
本実施形態の電極体は、ゲルで覆われた部分を体内に埋め込み、ゲルで覆われていない部分が体外に出るように埋め込まれてもよい。

［電極体の製造方法］
本実施形態の電極体を製造する方法としては、例えば、電極を形成する電極形成工程、電極をゲル作製液に浸す浸漬工程、上記電極を上記ゲル作製液に浸した状態で上記ゲル作製液をゲルにするゲル化工程、を含む方法等が挙げられる。

（電極形成工程）
図５は、電極形成工程の一例を示す概略図である。
上記電極形成工程は、電極形成用基板２９上に樹脂層２３を形成する（図５Ａ）。形成した樹脂層２３上に、さらに樹脂層を構成する材料を塗布し、樹脂層２３よりも大きい導電性基材２２をのせ、硬化する（図５Ｂ）。その後、導電性基材２２と樹脂層２３との積層体を、電極形成用基板２９から剥がし（図５Ｃ）、所定形状に切りだす（図５Ｄ（Ｄ－１））。例えば、導電性基材２２がカーボンファブリックである場合、樹脂層２３が積層していない部分は、繊維がほつれるため（図５Ｄ（Ｄ－２））、一本分の繊維を残して他の繊維を除去してもよい（図５Ｄ（Ｄ－３））。一方の端側の露出部２４、他方の端側のリード接続部２７を除き、樹脂層を構成する材料で覆い、硬化して（図５Ｅ）、一方の端側に露出部２４、他方の端側にリード接続部２７が設けられた、導電性基材２２の両表面に樹脂層２３が積層された電極２を得る。

図６は、電極形成工程の他の一例を示す概略図である。
上記電極形成工程は、電極形成用基板２９上に樹脂層２３を形成する（図６Ａ）。形成した樹脂層２３上に、さらに樹脂層を構成する材料を塗布し、導電性基材２２をのせ、硬化する（図６Ｂ）。その後、導電性基材２２と樹脂層２３との積層体を、電極形成用基板２９から剥がし（図６Ｃ）、導電性基材２２の一方の端側に配線２５との接続部２６を設け、露出部２４を除き、樹脂層を構成する材料で覆い、硬化して（図６Ｄ）、一方の端に配線２５が接続した接続部２６、他方の端に露出部２４が設けられた、導電性基材２２の両表面に樹脂層２３が積層された電極２を得る。

上記電極形成用基板２９としては、例えば、ガラス、プラスチック、布、又は木材等の板等を挙げることができる。中でも、平坦であり電極との密着性が低いという点でガラス板が好ましい。

電極形成用基板２９上に、樹脂層を構成する材料を塗布する方法としては、例えば、スピンコート、スプレーコート等が挙げられる。
塗布の条件は、塗布する材料の粘度、形成する層の厚さ等に応じて、適宜決定することができる。例えば、スライドガラス上に、ＰＤＭＳをスピンコートする条件としては、回転数１０００～２０００ｒｐｍ、時間２０～６０秒が挙げられる。

樹脂層を構成する材料を硬化する方法としては、用いる材料に応じて適宜決定することができ、例えば、温度１２０℃以上のホットプレートに電極形成用基板をのせて加熱する方法であってもよい。

樹脂層上に、樹脂層を構成する材料を塗布する方法としては、例えば、スピンコート、スプレーコート等が挙げられる。例えば、ＰＤＭＳ層上に、ＰＤＭＳを塗布する方法としては、回転数５００～６００ｒｐｍ、時間２０～３０秒が挙げられ、樹脂が均一に且つ隙間なく塗れ、樹脂層が適度な厚さとなって電極と樹脂層とをより強固に接着させることができる観点から、電極形成用基板上に樹脂層を設ける時よりも回転数が低いことが好ましい。

接続部２６を設ける方法としては、例えば、導電性基材２２上に配線２５をのせ、カーボンナノチューブの分散液等を数滴たらし、乾燥させる方法等が挙げられる。

露出部２４を設ける方法としては、導電性基材２２上の露出させる領域以外を、樹脂層を構成する材料で覆い、加熱等をして硬化させる方法等が挙げられる。

（浸漬工程）
図７は、浸漬工程の一例を示す概略図である。
電極体形成用基板５上に、中央部に貫通孔が設けられた電極体モールド４をのせ（図７Ａ、図９）、電極体モールド４の該貫通孔内にゲル作製液３１を流し込み（図７Ｂ）、凍結、解凍をして、ゲル作製液をゲル化する。リード接続部２７が電極体モールド４の枠上に配置されるように、同一形状の電極体モールド４を重ね（図７Ｃ）、ゲル作製液３１を流し込み、上から電極体形成用基板５で押さえる（図７Ｄ）。

図８は、浸漬工程の他の一例を示す概略図である。
電極体形成用基板５上に、中央部に貫通孔が設けられた電極体モールド４をのせ（図８Ａ、図１３Ａ）、電極体モールド４の該貫通孔内にゲル作製液３１を流し込む（図８Ｂ）。電極が差し込める大きさの貫通孔が設けられた他の電極体モールド４に上記電極２を差し込み（図８Ｃ、図１３Ｂ）、電極を差し込んだ他の電極体モールド４を、ゲル作製液３１で満たされた電極体モールド４の上から押さえつける（図８Ｄ）。

上記電極体モールド４としては、シリコーンゴム、ＰＤＭＳ等からなるモールドが挙げられる。
モールドの形状としては、目的形状の電極体が形成できる形状であれば特に限定されず、また、使用するモールドの数は、１個であってもよいし、複数個を組み合わせてもよい。２個のモールドの一例としては、例えば、平面視形状において、中央部に長方形状の貫通孔が設けられた長方形状の２個のモールド（図９）；中央部に長方形状の貫通孔が設けられた長方形状のモールド（図１３Ａ）と、中央部に電極を差し込める大きさの貫通孔が２個設けられた上記長方形状の貫通孔よりも大きいモールド（図１３Ｂ）との組み合わせ等が挙げられる。

上記ゲル作製液３１としては、上記ゲルを構成する成分を含む溶液が挙げられる。上記溶液は、水溶液、有機溶媒液（例えば、ＤＭＳＯと水との混合液）等であってもよい。

ゲル作製液３１として、粘性が高い溶液を用いることで、電極中の穴にゲル作製液が滲み込みやすくなる。特に、導電性基材が繊維を編んだ織物である場合、電極とゲルとがより強固に固定され、剥がれにくくなる観点から、導電性基材中にゲルが滲み込んでいることが好ましい。

（ゲル化工程）
電極をゲル作製液に浸した状態で、ゲル作製液をゲルにする方法としては、例えば、凍結と解凍を繰り返す方法、ゲル作製液の溶媒を蒸発させる方法、紫外線を照射する方法等が挙げられる。

凍結と解凍を繰り返す方法としては、電極とゲルとがより強固に固定され、基板としてのゲルの強度が向上する観点から、凍結と解凍の繰り返しを少なくとも２回繰り返すことが好ましい。
上記凍結としては、例えば、温度－３０～－１５℃、時間１２０～１８０分の条件が挙げられる。
上記解凍としては、温度０～２５℃、時間２０～６０分の条件が挙げられる。

（滅菌）
本実施形態の電極体は、滅菌して用いることもできる。
滅菌方法としては、特に限定されるものではないが、高温高圧の飽和水蒸気滅菌（オートクレーブ滅菌）、ガス滅菌、煮沸滅菌、又は薬剤（例えば、アルコール、又は次亜塩素酸）による滅菌等をあげるこことができる。これらの滅菌方法は、電極体の用途に応じて、適宜使い分けることができる。

以下に、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

本実施例において、以下の材料を用いた。
・ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）：Sigma-Aldrich
・ジメチルスホキシド（ＤＭＳＯ）：和光純薬株式会社
・ＰＤＭＳ：東レ・ダウコーニング株式会社
・ＣＮＴ分散液
・カーボンファブリック：東邦テナックス
・シリコーンゴム：アズワン
・配線

（実施例１）
以下の方法で、電極Ａを作製した。
作製方法－電極Ａ
１）スライドガラスにＰＤＭＳ（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０：１）をスピンコートし（１０００ｒｐｍ、３０秒）、１２０℃のホットプレート上で加熱してＰＤＭＳを硬化させる（図５Ａ参照）。
２）硬化したＰＤＭＳの上に、さらにＰＤＭＳ（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０：１）をスピンコートする（５００ｒｐｍ、３０秒）。
３）２回目にスピンコートしたＰＤＭＳを硬化させる前に、カーボンファブリックをＰＤＭＳ上にのせ、その後１２０℃で硬化させた（図５Ｂ参照）。カーボンファブリックは、ＰＤＭＳの層よりも大きいものを用いた。
４）カーボンファブリックとＰＤＭＳをスライドガラスから剥がした（図５Ｃ参照）。
５）カーボンファブリックとＰＤＭＳとの積層体を、オタマジャクシ状に切り取った（図５Ｄ（Ｄ－１）参照）。
６）ＰＤＭＳを積層していないカーボンファブリックのみの部分は、繊維がほつれるため（図５Ｄ（Ｄ－２））、１本の繊維を残して、他の繊維を除去した（図５Ｄ（Ｄ－３）参照）。
７）一方の端側の露出部２４、他方の端側のリード接続部２７を除き、他の部分をＰＤＭＳで覆い、１２０℃で硬化した（図５Ｅ参照）。得られた電極Ａの寸法を、図１０に示す。なお、リードの長さａが３０ｍｍ、２５ｍｍ、２０ｍｍ、１５ｍｍの４種の電極Ａを作製した。
導電性基材のシート抵抗は、５．２Ω／ｓｑであった。上記シート抵抗は、ＫＥＮＷＯＯＤ社 ＤＬ－９２を用いて、２端子法により測定される値である。

続いて、上記電極Ａを、ゲルに埋め込んだ。
作製方法－ゲルへの埋め込み
１）シリコーンゴムでモールドを２個作製した。作製したモールドの平面視形状は図９に示す。
２）一方のモールドをスライドガラスに貼り（図７Ａ）、中央部の長方形状の貫通孔に、２０ｗｔ％ ＰＶＡ液（溶媒：ＤＭＳＯと水とを体積比４：１で混合したもの）を流し込んだ（図７Ｂ）。
３）上からスライドガラスでおさえ込み、－３０℃の冷凍庫に１時間入れて凍結させ、その後、常温で２０分の条件で解凍し、ＰＶＡ液をゲル化した。
４）上側のスライドガラスを剥がし、リード接続部がモールドの枠上に配置されるように、同一形状の他方のモールドを重ね（図７Ｃ）、上記と同じ２０ｗｔ％ ＰＶＡ液を流し込み、上からスライドガラスでおさえつけた（図７Ｄ）。
５）－３０℃の冷凍庫に１時間入れて凍結させ、その後、常温で２０分の条件で解凍するというサイクルを２回繰り返し、ＰＶＡ液をゲル化した。その後、モールドから電極体を取り出した。
得られた電極体の寸法を図１１に、その写真を図１２に示す。

（比較例１）
導電性基材として、プラスチック薄膜（商品名「サランラップ」、旭化成株式会社製）の表面に金を蒸着させた、厚さ１２０μｍの導電性基材を用いたこと以外、実施例１と同様にして電極体を得た。用いた導電性基材のシート抵抗は、３．７Ω／ｓｑであった。

（実施例２）
以下の方法で、電極Ｂを作製した。
作製方法－電極Ｂ
１）スライドガラスにＰＤＭＳ（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０：１）をスピンコートし（１０００ｒｐｍ、３０秒）、１２０℃のホットプレート上で加熱してＰＤＭＳを硬化させた（図６Ａ参照）。
２）硬化したＰＤＭＳの上に、さらにＰＤＭＳ（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０：１）をスピンコートした（５００ｒｐｍ、３０秒）。
３）２回目にスピンコートしたＰＤＭＳを硬化させる前に、カーボンファブリックをＰＤＭＳ上にのせ、その後１２０℃で硬化させた（図６Ｂ参照）。
４）カーボンファブリックとＰＤＭＳをスライドガラスから剥がした（図６Ｃ参照）。
５）カーボンファブリックと配線の接触部にＣＮＴ分散液を数滴たらし、乾燥させた（図６Ｄ参照）。
６）電気刺激用に露出さるカーボンファブリック以外をＰＤＭＳで覆い、１２０℃で硬化させた（図６Ｄ参照）。得られた電極の寸法を、図１５に示す。

続いて、上記で作製した電極を、ゲルに埋め込んだ。
作製方法－ゲルへの埋め込み
１）シリコーンゴムで２種類のモールドを作製した。作製したモールドの平面視形状は図１３Ａ、図１３Ｂに示す。以下、図１３Ａのモールドをモールド（ａ）、図１３Ｂのモールドをモールド（ｂ）とする。
２）モールド（ａ）をスライドガラスに貼り（図８Ａ）、中央部の長方形状の貫通孔に、２０ｗｔ％ ＰＶＡ水溶液１を流し込んだ（図８Ｂ）。
３）モールド（ｂ）に上記で作製した電極を差し込み（図８Ｃ）、そのままモールド（ａ）の上から押さえつけた（図８Ｄ）。
４）－３０℃の冷凍庫に１時間入れて凍結させ、その後、常温で２０分の条件で解凍するというサイクルを３回繰り返し、ＰＶＡ水溶液をゲル化した。その後、モールド（ａ）（ｂ）から電極体を取り出した。
得られた電極体の模式図を図１４に、その写真を図１７に示す。図１７Ａは横から撮影した写真であり、図１７Ｂは裏（電極露出部）を撮影した写真であり、図１７Ｃは表（配線取り出し部）を撮影した写真である。また、電極体の寸法を図１６Ａ、図１６Ｂに示す。なお、本実施例は、実験動物としてラットを用いる場合のサイズである。
用いたカーボンファブリックのシート抵抗は、５．２Ω／ｓｑであった。
また、作製した電極の配線の先端からカーボンファブリック露出部の中心まで（図１８参照）の抵抗を、ＫＥＮＷＯＯＤ社ＤＬ－９２を用いた２端子法により測定したところ、３０～６０Ωであった。
実施例１で作製した電極体を、ラットの首の後ろに埋め込んだ。図１９Ａはラットに埋め込む様子の写真であり、図１９Ｂは手術後首の後ろから配線を取り出した写真である。

（評価）
（ゲルへの追従性）
実施例１と同様のカーボンファブリックを、長さ１０ｍｍ、幅５０ｍｍ、厚さ３００μｍに切りだし、２０ｗｔ％ ＰＶＡ液（溶媒：ＤＭＳＯと水とを体積比４：１で混合したもの）で覆い、長さ３０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１０００μｍのサンプル（ＣＦ３００μｍ）を用意した。ＰＶＡのゲル化条件は、実施例２と同様とした。
カーボンファブリックを２枚重ねたこと以外、サンプル（ＣＦ３００μｍ）と同様にして得られたサンプル（ＣＦ６００μｍ）、カーボンファブリックを３枚重ねたこと以外サンプル（ＣＦ３００μｍ）と同様にして得られたサンプル（ＣＦ９００μｍ）を用いて、柔軟性の評価を行った。
細いガラス棒上に上記３種類のサンプルをのせ、温度２５℃で１分放置した。
結果を図２０に示す。図２０Ａは、試験後のサンプルを上から撮影した図、図２０Ｂは横から撮影した図である。サンプル（ＣＦ３００μｍ）は、ＰＶＡゲルの柔軟な動きに追従し、ＰＶＡゲルの変形はほとんど見られず、ゲルへの追従性に優れていた。一方、サンプル（ＣＦ６００μｍ）、サンプル（ＣＦ９００μｍ）は、ＰＶＡが大変形し、ゲルへの追従性が悪かった。

（電気二重層容量）
電気化学測定システム（品番：Ｍｏｄｅｌ７６０Ｃ、ＣＨ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ，Ｉｎｃ．社製）を用いて、実施例１、比較例１で作製した電極体のサイクリックボルタンメトリ測定及びインピーダンス測定を行った。参照電極にＡｇ／ＡｇＣｌ電極を用い、露出部の電極を作用極とした。
サイクリックボルタンメトリ測定では、掃引電位０～０．５Ｖ、掃引速度０．０５ｍＶ／ｓの条件とした。
インピーダンス測定では、２端子法を用いて、電極に周波数１～１０００００Ｈｚ、振幅０．０５Ｖの交流電圧を印加して測定した。
電気二重層容量は、金が１．７×１０^-4Ｆ／ｃｍ²、カーボンファブリックが８．５×１０^-4Ｆ／ｃｍ²であった（図２１）。実施例１の電極体は、比較例１の電極体に比べ、電気二重層容量が大きく、約５倍であった。実施例１の電極体は、電気二重層容量が大きく、電気分解が起こりにくいと推測される。
また、比較例１に比べて実施例１は低インピーダンスであった（図２２）。

（ゲルと電極との一体化）
実施例１と同様のカーボンファブリックを、長さ１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ３００μｍに切りだし、２０ｗｔ％ ＰＶＡ液（溶媒：ＤＭＳＯと水とを体積比４：１で混合したもの）で覆い、長さ３０ｍｍ、幅３０ｍｍ、厚さ１０００μｍのサンプル（ＣＦ）を用意した。ＰＶＡのゲル化条件は、実施例２と同様とした。
表面平滑のプラスチック薄膜（商品名「サランラップ」、旭化成株式会社製）の表面に金を蒸着させた電極を、２０ｗｔ％ ＰＶＡ液（溶媒：ＤＭＳＯと水とを体積比４：１で混合したもの）で覆い、長さ１０ｍｍ、幅１０ｍｍ、厚さ１２０μｍのサンプル（プラスチック薄膜）を用意した。ＰＶＡのゲル化条件は、実施例２と同様とした。
上記サンプルを、幅方向（図２３の横方向）に１分間引っ張り続けたところ、サンプル（ＣＦ）はＰＶＡゲル内で動かず、強固に固定されていた（図２３Ａ）。一方、サンプル（プラスチック薄膜）は、ＰＶＡゲル内で大きく動き、固定性に劣っていた（図２３Ｂ）。

（機械的強度）
実施例１と同様のカーボンファブリックを、長さ５ｃｍ、幅１ｃｍ、厚さ３００μｍに切りだし、長さ方向の一方の端から１ｃｍまでの部分を２０ｗｔ％ ＰＶＡ液（溶媒：ＤＭＳＯと水とを体積比４：１で混合したもの）で覆い、試験片（ＣＦ）を用意した（図２４Ａ）。ＰＶＡのゲル化条件は、実施例２と同様とした。
比較例１と同様のプラスチック薄膜に金を蒸着した導電性基材を、長さ５ｃｍ、幅１ｃｍ、厚さ１２０μｍに切りだし、長さ方向の一方の端から１ｃｍまでの部分を２０ｗｔ％ ＰＶＡ液（溶媒：ＤＭＳＯと水とを体積比４：１で混合したもの）で覆い、試験片（プラスチック金蒸着膜）を用意した（図２４Ａ）。ＰＶＡのゲル化条件は、実施例２と同様とした。
試験片の、ＰＶＡゲルで覆われていない他方の端を、図２４Ａの上方向に引っ張り上げた。
結果を、図２４Ｂに示す。
力を徐々に加えたところ、試験片（ＣＦ）（ｃａｒｂｏｎ ｆａｂｒｉｃ）は、カーボンファブリックが徐々に伸び、４．９Ｎの力を加えた時にカーボンファブリックがちぎれた。試験中、カーボンファブリックとＰＶＡゲルとは、強固に固定したままであった。
一方、試験片（プラスチック金蒸着膜）（Ａｕ＋ｐｌａｓｔｉｃ ｆｉｌｍ）は、０．１Ｎの力を加えた時点で、プラスチック金蒸着膜がＰＶＡゲルから抜けた。

（実施例３）
以下の方法で、電極Ｃを作製した。
１）スライドガラスにＰＤＭＳ（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０：１）をスピンコートし（１０００ｒｐｍ、３０秒）、１２０℃のホットプレート上で加熱してＰＤＭＳを硬化させた（図６Ａ参照）。
２）硬化したＰＤＭＳの上に、さらにＰＤＭＳ（ＰＤＭＳ：硬化剤＝１０：１）をスピンコートした（５００ｒｐｍ、３０秒）。
３）２回目にスピンコートしたＰＤＭＳを硬化させる前に、カーボンファブリックをＰＤＭＳ上にのせ、その後１２０℃で硬化させた（図６Ｂ参照）。
４）カーボンファブリックとＰＤＭＳをスライドガラスから剥がした（図６Ｃ参照）。
５）カーボンファブリックとＰＤＭＳとの積層体をオタマジャクシ類似形状に切り取った（図２５参照）。なお、一方の端に、ＰＤＭＳを積層していないカーボンファブリックのみの部分（φ０．１ｍｍ、リード接続部）が残るようにした（図２５参照）。
６）カーボンファブリックとＰＤＭＳとの積層体と、リード接続部との境界の周囲を熱収縮チューブで覆い、熱によって圧着した。
７）カーボンファブリックとＰＤＭＳとが積層された部分であって電気刺激用に露出されるカーボンファブリック以外の部分を、ＰＤＭＳで覆い、１２０℃で硬化させた（図２５参照）。
８）電気刺激用に露出さるカーボンファブリック部分に、カーボンファブリックの凹凸状表面に比べると極微小なポリ（３，４－エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）を、粒子状となるように、凹凸状表面が露出した状態が残るように電解重合し、洗浄後、乾燥させた。
作製方法－ゲルへの埋め込み
続いて、上記で作製した電極を、ゲルに埋め込んだ。
１）シリコーンゴムで、平面視形状が図１３Ａであるモールド（ｃ）を作製した。
２）モールド（ｃ）をスライドガラスに貼り（図８Ａ）、中央部の長方形状の貫通孔の中央に２個の電極を配置した後、２０ｗｔ％ ＰＶＡ水溶液１を流し込んだ（図８Ｂ）。電極は、２０ｗｔ％ ＰＶＡ水溶液に少し沈めた。
３）－３０℃の冷凍庫に１０分間入れて凍結させ、その後、冷蔵庫で１０分解凍するというサイクルを３回繰り返し、ＰＶＡ水溶液をゲル化した。その後、モールド（ｃ）から電極体を取り出し、ハイドロゲル有機電極を得た（図２５参照）。
得られたハイドロゲル有機電極の形状、寸法を、図２５に示す。
（脳波測定）
すべての動物実験は、東北大学医学系研究科動物衛生試験委員会の承認を受けて行った。
成体ラットを、開頭術および神経記録の期間中に継続して麻酔した。麻酔したラットの頭部を固定装置に固定し、頭蓋切開術で両半球の皮質領域１２×１２ｍｍを露出させた。ラットおよび固定装置を金属ワイヤ製のベースのファラデーケージの内部に配置してノイズを低減した。
従来の硬膜下電極（Ｕｎｉｑｕｅ Ｍｅｄｉｃａｌ社製、頭蓋内電極、平坦金属を樹脂で覆った電極であり本願請求項１の要件を満たしていない従来品）および上記で作製したハイドロゲル有機電極（電極体）を、ラットの露出した皮質上に置き、ピンセットで固定した（図２６）。すべての記録は、ラットの体に取り付けられた電極を参照して行った。神経データは、増幅器（ＦＥ１３５ Ｄｕａｌ Ｂｉｏ Ａｍｐ、ＡＤＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）およびデータ収集システム（ＰｏｗｅｒＬａｂ ８／３５、ＡＤＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）によって取得した。神経記録データは、ＬａｂＣｈａｒｔ ｖ８ソフトウェア（ＡＤＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ）を用いてオフラインで分析した。記録されたデータのパワースペクトルは、高速フーリエ変換によって解析した。Ｓ／Ｎ［ｄＢ］＝１０ｌｏｇ₁₀（μ²／σ²）としてデータから信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）を計算した。ここでμ：平均、およびσ：分散である。
電位の波形は、従来の硬膜下電極およびハイドロゲル有機電極によって首尾よく計測された（図２７右上）。記録されたデータの波形および振幅は、他の文献で測定されたラットの脳波と同様であり、ハイドロゲル有機電極および従来の硬膜下電極によって脳波がうまく得られたことを示唆している。神経データのパワースペクトルはまた、従来のハイドロゲル電極とハイドロゲル有機電極の両方によって０～１５Ｈｚの脳波が記録されたことを示している（図２７左下）。脳波上に畳み込まれた高周波ノイズは、ハイドロゲル有機電極と比較して、従来の硬膜下電極によって測定された波形でより頻繁に見られた。記録されたデータの信号対雑音比（Ｓ／Ｎ比）は、ハイドロゲル有機電極が従来の硬膜下電極より優れたＳ／Ｎ特性を有することを示唆している（図２７右下）。高いＳ／Ｎ比は、おそらく、ハイドロゲル有機電極の低い電気インピーダンスと、その柔軟性のためのハイドロゲルのラット脳への高い接着とに起因していると考えられる。

本発明の電極体は、電極とゲルとが強固に固定されている。そのため、生体内に埋め込むゲル電極等として用いることができる。

１ 電極体
２ 電極
２１ 凹凸状の表面
２２ 導電性基材
２３ 樹脂層
２４ 露出部
２５ 配線
２６ 接続部
２７ リード接続部
２８ 湾曲
２９ 電極形成用基板
３ ゲル
３１ ゲル作製液
４ 電極体モールド
５ 電極体形成用基板

Claims (18)

1. 少なくとも一部の表面が凹凸状である電極の、前記凹凸状の前記表面の少なくとも一部がゲルで覆われており、
   前記ゲルが三次元網目構造を有しており、
   凹凸状の表面の前記少なくとも一部が前記三次元網目構造と接して前記三次元網目構造内部に埋め込まれており、
   前記電極が表面及び内部に網目構造を有する導電性基材を含み、前記網目構造にゲルの前記三次元網目構造が入り込み、導電性基材内部で前記網目構造と前記三次元網目構造とが絡まり合っており、前記三次元網目構造が前記導電性基材内部を通って導電性基材の厚さ方向に貫通しており、
   前記電極が、前記導電性基材の両表面の一部に絶縁性樹脂層が積層した積層体である、
   ことを特徴とする、電極体。
2. 前記電極の厚さが１～５００μｍである、請求項１に記載の電極体。
3. 前記導電性基材が繊維を編んだ織物であり、前記凹凸状の表面が前記織物の表面である、請求項１又は２に記載の電極体。
4. 前記導電性基材がカーボンファブリックである、請求項３に記載の電極体。
5. 前記電極の表面の少なくとも一部に、前記導電性基材が露出した露出部を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載の電極体。
6. 前記露出部が前記三次元網目構造と接して前記三次元網目構造内部に埋め込まれている、請求項５に記載の電極体。
7. 前記ゲルがハイドロゲルである、請求項１～６のいずれか一項に記載の電極体。
8. 前記ゲルがポリビニルアルコールを含む、請求項１～７のいずれか一項に記載の電極体。
9. 前記電極が少なくとも１か所に湾曲を有し、前記湾曲が前記三次元網目構造と接して前記三次元網目構造内部に埋め込まれている、請求項１～８のいずれか一項に記載の電極体。
10. 前記電極を２個以上含む、請求項１～９のいずれか一項に記載の電極体。
11. 請求項１～１０のいずれか一項に記載の電極体の製造方法であって、電極を形成する電極形成工程、
    前記電極をゲル作製液に浸す浸漬工程、
    前記電極を前記ゲル作製液に浸した状態で、前記ゲル作製液をゲルにするゲル化工程、
    を含むことを特徴とする、電極体の製造方法。
12. 前記ゲル化工程において、凍結と解凍を２回以上繰り返す、請求項１１に記載の電極体の製造方法。
13. 前記電極の厚さが１～５００μｍである、請求項１１又は１２に記載の電極体の製造方法。
14. 前記導電性基材がカーボンファブリックである、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の電極体の製造方法。
15. 前記電極の表面の少なくとも一部に、前記導電性基材が露出した露出部を備える、請求項１１～１４のいずれか一項に記載の電極体の製造方法。
16. 前記ゲルがハイドロゲルである、請求項１１～１５のいずれか一項に記載の電極体の製造方法。
17. 前記ゲルがポリビニルアルコールを含む、請求項１１～１６のいずれか一項に記載の電極体の製造方法。
18. 前記ゲルを生体に直接的に接触させて用いる、請求項１～１０のいずれか一項に記載の電極体。
    

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