JP7404998B2 - 脳波検出用電極及び脳波測定装置 - Google Patents
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
基部と、
前記支持体から延出する複数の突起部と、
前記突起部に設けられた電極部と、
を有し
前記突起部は、先端部分に略平坦な接触面を有し、
前記接触面は、先端側に向けて線状に延びる凸部を有する、
脳波検出用電極が提供される。
また、本発明によれば、上述の脳波検出用電極を有する脳波測定装置が提供される。
<概要>
図1は人の頭部99に装着した状態の脳波測定装置1を模式的に示す図である。
脳波測定装置1は、人の頭部99に装着され、脳波を生体からの電位変動として検出し、検出した脳波を脳波表示装置(図示せず)に出力する。脳波表示装置は、脳波測定装置1が検出した脳波を取得して、モニタ表示したり、データ保存したり、周知の脳波解析処理を行う。
図1に示すように、脳波測定装置1は、フレーム20と、フレーム20に取り付けられる複数の脳波電極ユニット10と、を有する。本実施形態では、脳波電極ユニット10は、5ch分(5個)設けられている。それぞれの脳波電極ユニット10には脳波検出用電極50が取り付けられている。
図2にフレーム20の正面図を示す。フレーム20は、例えばポリアミド樹脂のような硬質部材で帯状に、かつ人間の頭部99の形状に沿うように湾曲して形成されている。
図3に脳波電極ユニット10の正面図を示す。脳波電極ユニット10は、略円柱状の胴部11と、その一端側(図中下側)に設けられた脳波検出用電極50とを有する。
螺刻部13は、円柱形状の側面に螺刻した形状である。螺刻部13の一端(図中上側)に信号取出部12が設けられている。信号取出部12には信号出力端子が設けられる。また、信号取出部12は脳波電極ユニット10をフレーム20に螺着する際に作業者によって(必要に応じて所定の治具を用いて)操作される。螺刻部13の他端(図中下側)には、螺刻部13より小径の円柱状の電極固定部14が設けられている。電極固定部14に脳波検出用電極50が取り付けられる。
図4は脳波検出用電極50の斜視図である。脳波検出用電極50は、基部51と、突起部60とを有する。基部51と突起部60とは、ゴム状の弾性体によって一体に設けられている。また、突起部60には、線状凸部70が一体に設けられている。突起部60や線状凸部70の形状・寸法・配置等は、毛髪の太さ(例えば平均的な日本人で0.05~0.10mmとされる。)応じて、所望の機能が実現できるように設定される。以下、具体的に説明する。
取付面53が、胴部11の電極固定部14に接着剤等により取り付けられる。なお、取付面53と電極固定部14の固定構造として、凹凸形状による嵌合構造が用いられてもよい。
図5は一つの突起部60を切り取って示した斜視図である。
突起部60は、円錐形状の先端側が平面(または平面に近い面)で斜めに切り取られた形状を呈している。斜めに切り取られて形成された面は電極部80が設けられ脳波計測のために頭皮に接触する平坦面61であって、楕円形状となっている。
突起部60の高さは、例えば6mmであり、2.0~10mmとなるのが好ましく、3.0mm~8.0mmの範囲となるのがより好ましい。
短手方向の長さL3(幅)は、例えば0.1~1.5mmであり、好ましくは0.15~1.25mmであり、より好ましくは0.2~1mmである。
第1凸部70aと第2凸部70bとの間隔L4は、例えば0.3~3mmであり、好ましくは0.5~2.5mmであり、より好ましくは0.6~2mmである。
線状凸部70(第1凸部70a、第2凸部70b)には全体に亘って電極部80が設けられ頭部99(頭皮)と接触する。線状凸部70の内部において、電極部80には接続する導電性の信号線が設けられる。信号線69の配索構造が煩雑になる場合には、平坦面61の全体又は線状凸部70(第1凸部70a、第2凸部70b)が形成される領域共通に電極部80を設けて、信号線を一本化してもよい。
また、電極部80が線状凸部70を含む突起部60全体(もしくは一部)に形成され、電極部80に接続する信号線が平坦面61、または突起部60側面に埋没する構成とされてもよい。
脳波検出用電極50の材料について説明する。脳波検出用電極50は、上述のようにゴム状の弾性体である。ゴム状の弾性体として、具体的にはゴムや熱可塑性エラストマー(単に「エラストマー(TPE)」ともいう)である。ゴムとしては、例えばシリコーンゴムがある。熱可塑性エラストマーとして、例えば、スチレン系TPE(TPS)、オレフィン系TPE(TPO)、塩化ビニル系TPE(TPVC)、ウレタン系TPE(TPU)、エステル系TPE(TPEE)、アミド系TPE(TPAE)などがある。
上記シリコーンゴムは、シリコーンゴム系硬化性組成物の硬化物で構成することができる。シリコーンゴム系硬化性樹脂組成物の硬化工程は、例えば、100~250℃で1~30分間加熱(1次硬化)した後、100~200℃で1~4時間ポストベーク(2次硬化)することによって行われる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なるビニル基含有オルガノポリシロキサンをさらに含んでもよい。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、架橋剤を含んでもよい。架橋剤は、オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)を含むことができる。
オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B)は、直鎖構造を有する直鎖状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B1)と分岐構造を有する分岐状オルガノハイドロジェンポリシロキサン(B2)とに分類され、これらのうちのいずれか一方または双方を含むことができる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なる架橋剤をさらに含んでもよい。
(Ha(R7)3-aSiO1/2)m(SiO4/2)n
(式(c)において、R7は一価の有機基、aは1~3の範囲の整数、mはHa(R7)3-aSiO1/2単位の数、nはSiO4/2単位の数である)
本実施形態に係るシリコーンゴム系硬化性組成物は、非導電性フィラーを含む。非導電性フィラーは、必要に応じ、シリカ粒子(C)を含んでもよい。これにより、エラストマーの硬さや機械的強度の向上を図ることができる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なるシランカップリング剤をさらに含んでもよい。
本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、シランカップリング剤(D)を含むことができる。
シランカップリング剤(D)は、加水分解性基を有することができる。加水分解基が水により加水分解されて水酸基になり、この水酸基がシリカ粒子(C)表面の水酸基と脱水縮合反応することで、シリカ粒子(C)の表面改質を行うことができる。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なるシランカップリング剤をさらに含んでもよい。
上記式(4)中、nは1~3の整数を表わす。Yは、疎水性基、親水性基またはビニル基を有するもののうちのいずれかの官能基を表わし、nが1の時は疎水性基であり、nが2または3の時はその少なくとも1つが疎水性基である。Xは、加水分解性基を表わす。
上記官能基として疎水性基を有するものとして、例えば、メチルトリメトキシシラン、ジメチルジメトキシシラン、フェニルトリメトキシシラン、メチルトリエトキシシラン、ジメチルジエトキシシラン、フェニルトリエトキシシラン、n-プロピルトリメトキシシラン、n-プロピルトリエトキシシラン、ヘキシルトリメトキシシラン、ヘキシルトリエトキシシラン、デシルトリメトキシシランのようなアルコキシシラン;メチルトリクロロシラン、ジメチルジクロロシラン、トリメチルクロロシラン、フェニルトリクロロシランのようなクロロシラン;ヘキサメチルジシラザンが挙げられる。この中でも、ヘキサメチルジシラザン、トリメチルクロロシラン、トリメチルメトキシシラン、及びトリメチルエトキシシランからなる群から選択される一種以上を含むトリメチルシリル基を有するシランカップリング剤が好ましい。
シランカップリング剤(D)の含有量を上記下限値以上とすることにより、エラストマーを含む柱状部と導電性樹脂層との密着性を高めることができる。また、シリコーンゴムの機械的強度の向上に資することができる。また、シランカップリング剤(D)の含有量を上記上限値以下とすることにより、シリコーンゴムが適度な機械特性を持つことができる。
本実施形態に係るシリコーンゴム系硬化性組成物は、触媒を含んでもよい。触媒は、白金または白金化合物(E)を含むことができる。白金または白金化合物(E)は、硬化の際の触媒として作用する触媒成分である。白金または白金化合物(E)の添加量は触媒量である。
なお、絶縁性シリコーンゴム系硬化性組成物および導電性シリコーンゴム系硬化性組成物は、互いに異なる触媒をさらに含んでもよい。
白金または白金化合物(E)の含有量を上記下限値以上とすることにより、シリコーンゴム系硬化性組成物が適切な速度で硬化することが可能となる。また、白金または白金化合物(E)の含有量を上記上限値以下とすることにより、製造コストの削減に資することができる。
また、本実施形態に係るシリコーンゴム系硬化性組成物には、上記成分(A)~(E)以外に、水(F)が含まれていてもよい。
さらに、本実施形態のシリコーンゴム系硬化性組成物は、上記(A)~(F)成分以外に、他の成分をさらに含むことができる。この他の成分としては、例えば、珪藻土、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化チタン、酸化バリウム、酸化マグネシウム、酸化セリウム、炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、炭酸亜鉛、ガラスウール、マイカ等のシリカ粒子(C)以外の無機充填材、反応阻害剤、分散剤、顔料、染料、帯電防止剤、酸化防止剤、難燃剤、熱伝導性向上剤等の添加剤が挙げられる。
導電性シリコーンゴムは、シリコーンオイルを含まない構成であってもよい。これにより、突起部60の表面にシリコーンオイルがブリードアウトすることで導通性が低下することを抑制できる。
信号線は、公知のものを使用することができるが、例えば、導電繊維で構成され得る。導電繊維としては、金属繊維、金属被覆繊維、炭素繊維、導電性ポリマー繊維、導電性ポリマー被覆繊維、および導電ペースト被覆繊維からなる群から選択される一種以上を用いることができる。これらを単独で用いても2種以上を組み合わせて用いてもよい。
電極部80の導電部材は、例えば、良導性金属を含むペーストである。良導性金属は、銅、銀、金、ニッケル、錫、鉛、亜鉛、ビスマス、アンチモン、或いはこれらの合金からなる群から選択される一種以上を含む。特に、入手性や導電性の観点から、銀や塩化銀、銅が好適である。
導電性シリコーンゴムは、シリコーンオイルを含まない構成であってもよい。これにより、電極部80の表面にシリコーンオイルがブリードアウトすることで導通性が低下することを抑制できる。
本実施形態の脳波検出用電極50の製造方法の一例は次の工程を含むことができる。
まず、金型を用いて、上記シリコーンゴム系硬化性組成物を加熱加圧成形し、基部51、突起部60及び線状凸部70からなる成形体を得る。続いて、得られた成形体の各突起部60の内部に、縫い針を用いて、信号線を通す。その後得られた成形体の突起部60の平坦面61(線状凸部70を含む)に、ペースト状の導電性溶液をディップ塗布し、加熱乾燥後、ポストキュアを行う。これにより、平坦面61(線状凸部70を含む)全体に亘って電極部80を形成できる。
以上により、脳波検出用電極50を製造することができる。
なお、上記成形工程時において、信号線を配置した成形空間内に、上記シリコーンゴム系硬化性組成物を導入し、加圧加熱成形するインサート成形を用いてもよい。
本実施形態の脳波測定装置1の脳波電極ユニット10の特徴・機能について、特に脳波検出用電極50を頭部99に接触させたときの状態に着目して纏めて説明する。
基部51(支持体)と、
基部51から延出する複数の突起部60と、
突起部60に設けられた電極部80と、
を有し、
突起部60は、先端部分に略平坦な接触面(すなわち平坦面61)を有し、
接触面(平坦面61)は、先端側に向けて線状に延びる凸部(すなわち線状凸部70)を有する。
突起部60に、線状凸部70のような凸構造を設けることで、電極部80と頭部99(頭皮)との間に毛髪が挟まることを抑制でき、脳波検出精度が向上する。より具体的には、突起部60が頭皮に押し当てられたときに、先端側に線状に延びる線状凸部70が毛髪を掻き分け、線状凸部70に形成されている電極部80と頭部99(頭皮)との間に毛髪が挟まることを抑制する。
断面をこのような形状とすることで、一定の接触面積を確保でき、頭皮との接触が安定し、その結果、脳波測定の精度が向上する。
このように第1凸部70a及び第2凸部70bが平行に設けられることで、その間に毛髪を収容でき、線状凸部70と頭皮との間に毛髪が介在してしまうことを防止できる。
線状に形成された線状凸部70に電極部80が形成されているので、突起部60が頭皮に押し当てられた際に、線状凸部70が頭皮と安定して接触し、精度の良い脳波測定が可能になる。
このような幅にすることで、頭皮との接触が安定する。すなわち、安定した脳波測定ができる。
このような長さとすることで、突起部60が押しつけられて撓む場合でも、十分な接触領域を確保できる。
以上が第1の実施形態の説明である。
以下、第2~第6の実施形態について、突起部に設けられる線状凸部に着目して説明する。
図9は、本実施形態の一つの突起部260を軸線側から見た図である。
平坦面261には線状凸部270として、左右対称に配置された第1凸部270aと第2凸部270bとが設けられている。第1の実施形態と異なる点は、第1凸部270aと第2凸部270bとが平行ではなく、先端265側ほど間隔が狭く、下端266側が広くなった、「ハ」字状になっている点にある。
本実施形態によると、第1の実施形態と同様の効果を奏する。
≪第3の実施形態≫
図10は、本実施形態の一つの突起部360を軸線側から見た図である。
平坦面361には線状凸部370として、左右対称に配置された第1凸部370aと第2凸部370bとが設けられている。第2の実施形態と異なり、第1凸部370aと第2凸部370bの間隔が、先端365側ほど広く、下端366側が狭くなった、「逆ハ」字状になっている。
本実施形態によると、第1及び第2の実施形態と同様の効果を奏する。
図11は、本実施形態の一つの突起部460を軸線側から見た図である。
平坦面461には線状凸部470として、左右対称かつ平行に配置された第1凸部470aと第2凸部470bとが設けられている。第1の実施形態と異なり、第1凸部470aと第2凸部470bが半円柱形状、すなわち幅方向の断面が矩形ではなく半円状(円弧形状)となっている。このような構成とすることで、線状凸部470(第1凸部470a、第2凸部470b)自体の長手方向に対して垂直方向(すなわち幅方向)への弾性変形を防ぐことができている。なお、線状凸部470の断面で先端側が円弧形状で、下側(平坦面61側)が直線なっているような形状も同様の効果を奏する。
≪第5の実施形態≫
図12は、本実施形態の一つの突起部560を軸線側から見た図である。
平坦面561には線状凸部570として、左右対称に配置された半円柱形状の第1凸部570aと第2凸部570bとが設けられている。第4の実施形態と異なる点は、第1凸部570aと第2凸部570bとが平行ではなく、第2の実施形態のように先端565側ほど間隔が狭く、下端566側が広くなった、「ハ」字状になっている点にある。
本実施形態によると、第4の実施形態と同様の効果を奏する。
≪第6の実施形態≫
図13は、本実施形態の一つの突起部660を軸線側から見た図である。
平坦面661には線状凸部670として、左右対称に配置された半円柱形状の第1凸部670aと第2凸部670bとが設けられている。第5の実施形態と異なり、第1凸部670aと第2凸部670bの間隔が、先端665側ほど広く、下端666側が狭くなった、「逆ハ」字状になっている。
本実施形態によると、第5及び第6の実施形態と同様の効果を奏する。
10 脳波電極ユニット
11 ボディ部
12 信号取出部
13 螺刻部
14 電極固定部
20 フレーム
21 電極ユニット取付部
50 脳波検出用電極
51 基部
52 突起形成面
53 取付面
59 中心
60、260、360、460、560、660 突起部
61、261、361、461、561、661 平坦面
70、270、370、470、570、670 線状凸部
70a、270a、370a、470a、570a、670a 第1凸部
70b、270b、370b、470b、570b、670b 第2凸部
80 電極部
Claims (13)
- 基部と、
前記基部から延出する複数の突起部と、
前記突起部に設けられた電極部と、
を有し、
前記突起部は、先端部分に略平坦な接触面を有し、
前記接触面は、先端側に向けて線状に延びる凸部を有する、
脳波検出用電極。 - 前記凸部の断面は矩形である、請求項1に記載の脳波検出用電極。
- 前記凸部の断面は円弧形状を有する、請求項1に記載の脳波検出用電極。
- 前記凸部は、先端側の高さが漸次低くなる傾斜部を有する、請求項1から3までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。
- 前記凸部は、第1の凸部及び第2の凸部を有し、
前記第1の凸部及び前記第2の凸部は、平行に配置されている、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。 - 前記凸部は、第1の凸部及び第2の凸部を有し、
前記第1の凸部及び前記第2の凸部は、先端側ほど間隔が狭くなっている、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。 - 前記凸部は、第1の凸部及び第2の凸部を有し、
前記第1の凸部及び前記第2の凸部は、先端側ほど間隔が広くなっている、
請求項1から4までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。 - 前記凸部は、前記突起部の延出方向に対して対称に設けられている、請求項1から7までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。
- 前記凸部は、前記電極部を有する、
請求項1から8までのいずれかに1項に記載の脳波検出用電極。 - 前記凸部の高さは、0.05mm以上0.5mm以下である
請求項1から9までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。 - 前記凸部の幅は、0.2mm以上1mm以下である
請求項1から10までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。 - 前記凸部の長さは、2.0mm以上3.5mm以下である、請求項1から11までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極。
- 請求項1から12までのいずれか1項に記載の脳波検出用電極を備える脳波測定装置。
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