JPH0715001U - 生体用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 １組の電極で生体電気現象と圧現象を同時に
測定することができ、しかも小型軽量で安価な使い捨て
可能に生体用電極を構成する。 【構成】 積層されたカーボン繊維により柱状の素子１
を構成し、素子１の外周を保持体２で囲み、保持体２の
両端面に保持され素子１の両端面に接続された１対の端
子３，４を設けてマルチセンサ２１を構成する。そして
マルチセンサ２１と電極端子１１を有する通常の電極２
２とを、切込み２３ｂが形成された可撓性基板２３で連
結する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、生体の皮膚に装着して複数種類の生体情報を検出する生体用電極に 関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来から生体の圧脈波や呼吸などの測定は種々の方法で行なわれていた。例え ば、体表面上から非観血的に得られる圧脈波を解析するためには、心電図と同時 に計測しなければならない。この場合、心電図用電極を生体に装着し、さらに圧 脈波などの生体圧現象を記録するために、圧変化を電気的信号に変換する圧電素 子や、ゲージなどの圧トランスジューサを目的とする動脈血管上に装着しなけれ ばならない。このときこの圧トランスジューサは多くの場合左右いずれかの総頸 動脈または撓骨動脈上に装着される。また総頸動脈上で圧脈波を検出する場合は 、圧トランスジューサを動脈上へ外部から押圧する装置を必要とする。

【０００３】 一方、ＩＣＵなどで生体の機能を監視する上で重要な呼吸運動を計測する場合 には、２電極法や４電極法などのインピーダンス方式や、胸郭運動に伴って伸縮 するチューブ内の電解質の抵抗変化を検出するベルト式呼吸ピックアップや、鼻 部に装着し呼吸時における空気の流れによる温度変化を検出して計測するサーミ スタ式呼吸ピックアップなどが用いられる。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

しかしながら、圧トランスジューサを動脈血管上に装着して圧脈波を測定する 場合は、被検者はベッドなどに安静に横たわった状態でいなければならない。ま た撓骨動脈上で圧脈波を検出する場合、例えば圧電素子などを使用した圧トラン スジューサを装着するときに、ベルトにより手首に巻き付け、ある一定の圧が測 定部位上にかかるように装着する必要がある。また、このようなトランスジュー サを使用する場合は、適切な装着部位を見付けださなければならず、その装着に 訓練を要する。さらに手首を動かすなどするとセンサの位置がずれ、圧脈波を検 出できなくなる。従ってこの方式においても安静にして測定を行なわなければな らず、日常の行動中に計測を行なうことは非常に困難である。さらにこのような トランスジューサは大型で高価であり、使い捨てにすることはできない。

【０００５】 一方、呼吸運動を計測するときに、インピーダンス方式のピックアップを用い る場合は、２個または４個の電極を体表面上に貼り着け、胸郭運動に伴う電極間 の生体組織の抵抗値変化を呼吸運動変化として検出するものであり、電極間の微 弱な変化をインピーダンス変化としてとらえるためには、２つの電極間の距離を 長くしなければならない。

【０００６】 またベルト方式のピックアップを用いる場合は、胸部周辺にベルトを巻きその 上にチューブ状のセンサを取り付けるため、ベルトにより体の一部が占有され締 め付けられるという拘束感がある。このため現在ではあまり用いられていない。 また、ベルトの締付け力にも適度の範囲があり、体動などですぐ位置がずれ易い ため、この方式を用いて測定を行なう場合にも安静にしていなければならない。 また高価であり使い捨てには適さない。

【０００７】 またサーミスタ式のピックアップを用いる場合は、鼻部に装着するため被検者 は不快感を感じる。また消費電力が大きいため電池駆動方式の無線式テレメータ などには適さない。

【０００８】 さらに、心電図と圧脈波、または心電図と呼吸数を同時に計測するときには、 圧脈波用または呼吸用のトランスジューサとは別に心電図用の電極を少くとも２ 個体に取り付けなければならず、その結果被検者に不快感や苦痛を与えるなどの 欠点があった。

【０００９】 本考案は、このような状況に鑑みてなされたもので、１組の電極で生体電気現 象と圧現象を同時に測定することができ、しかも小型軽量で安価な使い捨てにで きる生体用電極を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】

上記目的を達成するために、本考案は、生体の皮膚表面に装着して、前記生体 の複数種類の生体情報を検出する生体用電極であって、導電性繊維により偏平柱 状に形成された素子と、該素子の外周を囲み一方の端面に粘着層が設けられ、前 記素子と略等しい厚みを有する保持体と、該保持体の両端面に保持され前記素子 の両端面に接続された１対の端子とを備えるマルチセンサと、導電性部材により 形成された生体用電極とを、伸縮可能な導電性連結材で連結したことを特徴とし ている。

【００１１】

【作用】

上記のように構成された本考案の生体用電極においては、マルチセンサの素子 が積層された導電性繊維で構成されており、繊維が相互に複雑に絡みあっている ので、外部より力を加えると繊維の接触点が増加する。この結果センサに所定の 電流を流しておくと、直流抵抗値が減少し両端の電圧変化としてあらわれる。こ の電圧変化を測定することにより外部より受けた力の変化を知ることができ、圧 脈波または呼吸変動を検出することができる。

【００１２】 またマルチセンサと電極とを被検者の皮膚表面に装着したとき、マルチセンサ の１対の端子のうち例えば皮膚表面側の端子と電極とを用いて、心電図などの生 体電気信号を検出することができる。

【００１３】 一方、マルチセンサと電極とは伸縮可能な導電性連結材で連結されているので 、１組の生体用電極として使用することができ、しかも両センサの間隔を自由に 設定しても連結材が引張られて体表面から剥離することはない。

【００１４】

【実施例】

以下、本考案の生体用電極の一実施例を図面を参照して説明する。

【００１５】 図１乃至図３に本考案の一実施例の構成を示す。図１において、本実施例によ る生体用電極はマルチセンサ２１と電極２２とから構成されており、マルチセン サ２１と電極２２は導電性連結材としての可撓性基板２３で接続されている。マ ルチセンサ２１は図１及び図２に示すように構成されている。図１及び図２にお いて、カーボン繊維を粗目に積層して円柱形のフェルト状に構成された素子１の 外周には、所定の間隔を介してフォームテープなどで円筒状に形成された保持体 ２が同心上に配置されている。素子１と保持体２との軸方向の高さはほぼ等しく なっており、素子１と保持体２との両端面には、それぞれ直径上に端子３，４が 接続されている。また素子１及び保持体２の一方の端面は、端子３とともにラベ ル５で被覆されており、保持体２の他方の端面には端子４を挟んで円環状の第２ の保持体６が接着されている。端子３には、信号導出用のリード線１６ａが、ま た端子４にはリード線１６ｂが接続されており、共に信号接続線１６に配設され て、図５に示す、ブリッジ回路５１に接続される。さらに第２の保持体６の外側 の端面には粘着層７が設けられており、素子１の他方の端面には、ソリッドゲル ８が設けられている。

【００１６】 一方、電極２２は図１及び図３に示すように構成されている。図１及び図３に おいて、カーボン繊維で円柱状に構成された素子１２の外周には、所定の間隔を 介してフォームテープなどで円筒上に形成された保持体１３が同心上に配置され ている。素子１２と保持体１３との軸方向の高さはぼぼ等しくなっており、素子 １２と保持体１３との片端面には、直径上に端子１１が接続されている。また素 子１２および保持体１３の上側一方の端面は端子１１とともにラベル１４で被覆 されており、素子１２の他方の端面には、ソリッドゲル１５が、保持体１３の他 方の端面には粘着層１７が設けられている。

【００１７】 可撓性基板２３には図１に示すように矩形波状の配線パターン２３ａが形成さ れており、両端はそれぞれマルチセンサ２１のラベル５側及び電極２２のラベル １４側に接着されている。またリード線２３ａの一端は電極２２の端子１１に接 続されており、他端はマルチセンサ２１を介して、信号接続線１６にリード線１ ６ａ、１６ｂと共に配設されて、図５に示す増幅器５３に接続される。さらに可 撓性基板２３の配線パターン２３ａ間には切込み２３ｂが形成されており、基板 ２３は伸縮可能となっている。

【００１８】 次に本実施例の作用を説明する。素子１は導電性を有するカーボン繊維が相互 に粗目に複雑に絡みあってフェルト状に構成されているので、外部より力を加え ると繊維の接触点が増加する。この結果端子３，４を介して素子１に所定の電流 を流しておくと、素子１の直流抵抗値が減少し端子３，４間の電圧変化としてあ らわれる。例えば素子１を厚さ５mm、直径１０mmの大きさとした場合、外力が加 わらない状態で３００Ωの直流抵抗であったものが、外力が加わって厚さが０． ５mm減少した場合に直流抵抗は１００Ωとなる。カーボン繊維の抵抗値は焼成温 度によって異なるが、本実施例の素子１に用いるがカーボン繊維は抵抗値の高い 方が使いやすい。なお外部の圧力による変形で直流抵抗値が変化する材料として は、導電性ゴムなどがあるが、上記のような電圧変化を起こさせるためには、外 部の力として大きな力が必要になるので、圧脈波の検出や呼吸変動の検出には不 適当である。

【００１９】 上記のような素子１を有するマルチセンサ２１により圧脈波を検出する場合に は、センサを被検者の手くびや首などの動脈の位置における皮膚に保持体２の粘 着層６を介して装着して、素子１の電圧変動として検出する。また呼吸変動を検 出する場合は図５に示すようにセンサ２１を同様に胸廓に装着して検出する。

【００２０】 一方、心電図などの生体電気信号を検出する場合には、マルチセンサ２１と電 極２２とを被検者の皮膚表面の所定の位置に装着し、端子１１と端子４を用いて その信号を検出する。このとき可撓性基板２３には切込み２３ｂが形成されてい るので伸縮自在であり、可撓性基板２３が引張られてセンサ２１，電極２２が体 表面から剥がされることはない。なお、呼吸変動を検出する場合は、端子３，４ をブリッジ回路５１を介して増幅器５２に接続し、増幅器５２の出力により呼吸 波形を検出する。また心電図を検出するときは、端子４及び端子１１を増幅器５ ３に接続して心電図波形を検出する。図６に測定結果の一例を示す。

【００２１】 本実施例によれば、１対のセンサ２１及び電極２２により生体電気信号と圧信 号とを同時に検出することができ、生体用電極を小型軽量かつ安価で使い捨て可 能とすることができる。しかもセンサ２１及び電極２２を接続する可撓性基板２ ３に切込み２３ｂが形成されており伸縮自在であるので、センサ２１及び電極２ ２間の距離を長くして皮膚表面に装着した場合でも、体動により可撓性基板２３ が引っぱられてもセンサ２１及び電極２２が体表面から引き剥されることはない 。

【００２２】 上記実施例ではマルチセンサ２１と電極２２とを連結する連結材が伸縮可能な 可撓性基板２３である場合について説明したが、連結材は可撓性基板２３に限定 されるものではなく、例えば図４に示すようにスパイラル状のリード線３１であ ってもよい。また電極２２は他の一般的な生体用電極であってもよい。さらに素 子１を構成する導電性繊維はステンレス鋼繊維などの他の導電性繊維であっても よい。また図２に示す第２の保持体６及びソリッドゲル８は省略してもよい。

【００２３】

【考案の効果】

以上説明したように、本考案の生体用電極は、積層された導電性繊維により柱 状に形成された素子を有するマルチセンサと、通常の電極を有するセンサとを伸 縮可能な導電性連結材で連結した構成としたので、１組の電極で生体電気現象と 圧現象とを同時に測定することができ、生体用電極を小型軽量で安価な使い捨て 可能な構成とすることができる。また連結材が伸縮可能であるため、両センサの 間隔を広くしても連結材が引張られて各センサが体表面から剥離することはない 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の生体用電極の一実施例の構成を示す図
２のＡ矢視図。

【図２】図１のマルチセンサの縦断面図。

【図３】図１の電極の縦断面図。

【図４】本考案の他の実施例の構成を示す図２のＡ矢視
図。

【図５】本考案の信号検出のための配線図。

【図６】図５による測定結果の一例を示す線図。

【符号の説明】

１ 素子 ２ 保持体 ３，４ 端子 ７ 粘着層 ９ シート １０ 粘着層 １１ 電極端子 ２１ マルチセンサ ２２ 電極 ２３ 可撓性基板（導
電性連結材） ３１ スパイラル状リード線（導電性連結材）

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 生体の皮膚表面に装着して、前記生体の
   複数種類の生体情報を検出する生体用電極であって、導
   電性繊維により偏平柱状に形成された素子と、該素子の
   外周を囲み一方の端面に粘着層が設けられ、前記素子と
   略等しい厚みを有する保持体と、該保持体の両端面に保
   持され前記素子の両端面に接続された１対の端子とを備
   えるマルチセンサと、導電性部材により形成された生体
   用電極とを、伸縮可能な導電性連結材で連結したことを
   特徴とする生体用電極。