JPH09168518A - 生体信号検出用電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 生体信号の検出機能を高めるとともに、長期
間使用しても生体信号の検出機能が低下しない生体信号
検出用電極を提供する。 【解決手段】 導電性樹脂部材からなる電極本体と、こ
の電極本体の表面に塗布されたＡｇ（銀）および／また
はＡｇＣｌ（塩化銀）を含有する塗膜層とから少なくも
と構成し、必要に応じて、上記塗膜層の表面にトップコ
ート層を形成する。あるいは、樹脂材料内部に導電性物
質を含有させた導電性樹脂部材からなる電極本体と、こ
の電極本体の表面に塗布されたＡｇ（銀）および／また
はＡｇＣｌ（塩化銀）と上記樹脂材料とを含有する接触
部材層とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、心電計などの生体
信号検出装置に用いて好適な生体信号検出用電極に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】現在の市場で使用されている生体信号検
出用電極としては、金属のものと、ゴム電極を使用して
いるものとが存在している。金属製の電極は、金属の劣
化を伴うために、表面に例えば金をメッキ処理している
ものがほとんどである。しかし、メッキ面に使用に伴っ
て経時的に剥がれが生じ、金属の地肌が露出し、電極面
の劣化が生じ、生体信号の検出能力が低下するという問
題があった。これを改善したものとして、カーボンを含
有させたゴム電極が製品化されている。このようなゴム
電極は、柔らかく人体に優しい感触を与える等の優れた
特性を持っており、現在の主流をなしている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなゴ
ム電極においては、その成形工程で熱を加えるために、
成形時に表面層に薄いスキン層が形成されてしまい、こ
のスキン層が生体信号の検出を妨げる作用をする。この
スキン層は、製品を使用していると徐々に取れて、生体
信号の検出が可能となってくるものの、製品の初期のか
なり長い期間において、生体信号の検出が難しいという
解決すべき問題を抱えていた。また、このゴム電極に
は、経時的使用によって、その材質が加水分解に晒され
て劣化しやすく、それにより経時的に検出機能の低下が
生じる欠点もあった。本発明は上記従来の問題点に鑑み
てなされたもので、その課題は、生体信号の検出機能を
高めるとともに、長期間の使用によっても生体信号の検
出機能が低下しない生体信号検出用電極を提供すること
にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１の生体信号検出用電極は、導電性
樹脂部材からなる電極本体と、この電極本体の表面に塗
布されたＡｇ（銀）および／またはＡｇＣｌ（塩化銀）
を含有する塗膜層とを備えたことを特徴とするものであ
る。

【０００５】また、本発明の請求項２の生体信号検出用
電極は、導電性樹脂部材からなる電極本体と、この電極
本体の表面に塗布されたＡｇ（銀）および／またはＡｇ
Ｃｌ（塩化銀）を含有する塗膜層と、この塗膜層の表面
に形成されたトップコート層とを備えたことを特徴する
ものである。

【０００６】さらに、本発明の請求項３の生体信号検出
用電極は、樹脂材料内部に導電性物質を含有させた導電
性樹脂部材からなる電極本体と、この電極本体の表面に
塗布されたＡｇ（銀）および／またはＡｇＣｌ（塩化
銀）と上記樹脂材料とを含有する接触部材層とを備えた
ことを特徴とするものである。

【０００７】従来の電極では、接触面を介しての接触抵
抗値が最低でも１ＫΩ以上あったものがほとんどであっ
たが、本発明の電極では、１００Ω台と１／１０のレベ
ルに下げることができる。また、ＡｇおよびＡｇＣｌが
含有されていることによって、生体から微弱な生体信号
が劣化することなく容易に導出することが可能となっ
た。したがって、従来、製品化が困難であるといわれて
いた小型の携帯型心電計が実現できる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかる生体信号検
出用電極を心電計に適用した実施の形態を、図面を参照
して説明する。図１は、本発明にかかる生体信号検出用
電極を適用した心電計の携帯時の折り畳み状態における
外観構成を示す側面図であり、図２は、該心電計の平面
図である。また、図３は、該心電計の底面図であり、図
４は該心電計の使用時の展開状態における外観構成を示
す平面図であり、図５は該展開状態における心電計の底
面図である。図１ないし図５において、心電計は、本体
部１およびアーム部２により外形が構成される。本体部
１は、薄く扁平な直方体形状に成形されており、アーム
部２は、上記本体部１に一端部（左端部）が連結された
状態で、未使用時は本体部１の上面１ａに折り重ねられ
ている。

【０００９】上記本体部１の長尺側の両側面には、第１
の測定電極３、３が配設されているとともに、アーム部
２が折り重ねられている上面１ａと反対側の下面１ｂ側
には、測定した心電データや時刻、電話番号などの記憶
データを表示する表示部４が配設されている。上記第１
の測定電極３が、後述するように、本発明にかかる生体
信号検出用電極を好適に適用する電極である。上記本体
部１に対するアーム部２の取り付けは、本体部１の一端
部を半分に切り欠いて円弧状のヒンジ片１ｃを形成する
とともに、対応するアーム部２の一端部を同様に半分に
切り欠いてヒンジ片２ｃを形成し、これらのヒンジ片１
ｃ、２ｃを隣接させた状態で、スプリングピン５を挿通
させることにより行われる（図１、図２、図３参照）。
これにより、アーム部２は、本体部１に対して、スプリ
ングピン５を中心に回動して、折り畳む状態から展開状
態となり、展開状態で心電の測定が行われる。

【００１０】上記アーム部２には、展開状態図である図
４に示すように、心電の測定を行うための第２の測定電
極６が配設されている。該第２の測定電極６は、アーム
部２の先端部側に配置されており、該測定電極６を胸部
に押し当てることにより心電の測定が行われる。第２の
測定電極６は、アーム部２から所定の高さを有して突出
しており、胸部により良く接触するようになっている。
この第２の測定電極６の電極部材としては、皮膚への接
触感を緩和するために、カラヤゴムなどの弾性を有する
導電性ゴムが使用されている。また、上記第２の測定電
極６に対向した本体部１の上面１ａには、図４に示すよ
うに、凹部７が形成されており、アーム部２を折り畳ん
だ際には、第２の測定電極６は上記凹部７に収納され
る。これにより、不使用時には、第２の測定電極６は、
外部に露出することがなく、埃が付着しないため、正確
な測定ができるとともに、他の部材と干渉することがな
いため、破損することもない。

【００１１】上記第２の測定電極６が配設されているア
ーム部２の先端は、図４および図５に示すように、測定
時にアーム部２を衣服に差し込む場合にも、円滑な差し
込みを可能にするために、円弧状に成形されている。ま
た、表示部４は、測定時に表示データを見ることができ
るように、第２の測定電極６が配設された面と反対側に
位置するように、本体部１の下面１ｂに配置されている
（図３および図５を参照）。上記第２の測定電極６と反
対側には、図２および図５に示すように、測定中あるい
は測定終了を音で告知するスピーカ報音孔８が配設され
ている。該スピーカ報音孔８は、上記目的以外に、電話
機の送話器に当てて使用すれば、その前に測定しておい
た心電信号（心電波形データ）を電話回線を介して、音
響信号として、病院に配置されている診療装置などに送
信するために用いることができる。また、スピーカ報音
孔８の近傍に設けられている通信部９は、ホトトランジ
スタおよび発光ダイオードを備えたフォトカプラなどが
使用されており、病院に配置されている診療装置などに
心電計を装着して、測定済みの心電信号を同装置に直接
送出する。このように、病院では、電話回線もしくは直
接受信した心電信号（心電波形データ）により、患者の
状態を把握することができるようになっている。

【００１２】また、図１ないし図５に示すように、本体
部１の他端側の側面には、第１のスイッチ１１が配置さ
れており、このスイッチ１１によって心電測定のＯＮ、
ＯＦＦおよび通信部９による通信のＯＮ、ＯＦＦを切り
換える。また、第２のスイッチ１２および第３のスイッ
チ１３は、本体部１の下面に配置されており、時刻修
正、格納されている電話番号表示あるいは通信モードへ
の切り換え等を行ったり、測定部位の設定を行う。な
お、第１のスイッチ１１との隣接位置には、発光により
測定中であることを表示する不図示の発光ダイオードが
配置されている。また、本体部１の長尺側の一側面に
は、充電のため、商用電源に接続される電極ジャック１
５が配置されており、本体部１の上面１ａには、電池を
出し入れするための電池蓋１６が配置されている。さら
に、本体部１の下面には、本体部１の内部に設けた内部
スイッチ（図示略）を保護するスイッチ蓋１７が配置さ
れている。

【００１３】図６は、上記構成の心電計の第１の測定電
極３に適用した本発明の生体信号検出用電極の好適な構
成例を示すものである。図中、３０は、上記第１の測定
電極３の本体を示すものである。この電極本体３０はカ
ーボンを含有する部材で形成されており、一般にゴム電
極と呼称されている部材である。この電極本体３０の成
形時には、前述のように、その表面にスキン層２０が形
成されてしまう。このスキン層２０は、ゴムとカーボン
中の不純物が遊離して形成した２０μｍ以下の不純物層
であり、生体信号の導出を妨げる作用を持っている。

【００１４】従来の生体信号検出用電極は、このように
スキン層２０が形成された電極本体３０に金属端子２１
を挿入状態に接続してなるものであった。したがって、
このような構成の電極を、例えば、心電計に用いた場合
に、心電図が測定できない、心電図の基線が動揺する、
などの測定精度に影響する問題が生じ、これら問題はス
キン層２０が経時使用により磨耗して除去されるまで解
消されなかった。

【００１５】そこで、本発明では、まず、外部に生体信
号を導出するための金属端子２１を電極本体３０を成形
するときに同時にインサートして成形し、その後、上記
スキン層２０上にシルク印刷の製法を用いて、Ａｇおよ
び／またはＡｇＣｌを含有する塗料を２０μｍ以下の厚
みに塗布して塗膜層２２を形成する。なお、上記金属端
子２１は通常ＳＵＳ材に金属メッキしたものを用いる。

【００１６】上記塗膜層２２に含有されるＡｇおよび／
またはＡｇＣｌにより電極本体３０と生体との相性がよ
くなり、電極本体３０への生体信号の導出が容易にな
る。しかし、この塗膜層２２を構成する塗料として、Ａ
ｇおよび／またはＡｇＣｌを含有する通常の塗料では、
基体である電極本体３０との親和性がなく、塗膜形成後
に、剥離が発生してしまい、塗膜層２２の耐久性を極め
て乏しいものとしてしまう。したがって、本願発明で
は、この塗膜層２２を構成する塗料には、電極本体３０
との親和性を出すために該電極本体３０を構成する原料
材料を添加し、攪拌して、均一に混入させる。なお、上
記原料材料としては、電極本体３０と性質の似通ったカ
ーボンを含有する物質、例えば、ウレタン樹脂やポリカ
ーボネートなどの物質であれば、問題はない。

【００１７】そして、さらに電極３の経年変化の耐久性
を向上させるために、上記塗膜層２２の上にトップコー
ト層２３を形成する。これによって、電極３が完成とな
る。上記トップコート層２３の厚みは、２０μｍ以下で
あれば、生体からのイオン電動の導出には支障を来すこ
とがない。このトップコート層２３の形成によって、電
極の洗浄を容易に行うことができるようになる。

【００１８】図７は、上記塗膜層２２の形成パターンを
示すもので、（ａ）は電極本体３０の外周縁を残して表
面全体に塗膜層２２を形成した例である。しかし、この
塗料はＡｇを含有するので、安価なものでなく、そのた
め、性能の低下をもたらすことなく、できるだけ塗布量
を少なくすることが望まれる。そのために考えられた塗
膜パターンを（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示した。（ｂ）の塗
膜パターンは、格子パターンであり、図の黒い線が塗料
部分である。（ｃ）の塗膜パターンは、編み目のパター
ンであり、この場合は白い線が塗料部分である。（ｄ）
の塗膜パターンは、島状パターンであり、白い部分が塗
膜部分である。

【００１９】図８は電極本体３０の表面に複数の凹部２
４を設けた実施の形態を示すものである。電極端子２１
と電極本体３０を成形金型内にインサートして成形し
て、電極本体３０の表面、換言すればスキン層２０の表
面に複数の凹部２４を形成する。つづいて、図９に示す
次の工程で上記塗料をシルク印刷などの塗布方法により
塗布して塗膜層２２を形成する。そして、図１０に示す
最終工程でトップコート層２３を上記塗膜層２２上の形
成して、電極３の完成となる。

【００２０】上記構成では、電極本体３０の表面に複数
の凹部２４を形成したが、図１３、図１４、図１５に示
すようなパターンで凹凸を形成しても良い。これは、成
形金型に彫り込みやシボを作製することで可能である
が、電極本体３０の成形後に、ブラストなどの後加工に
より形成しても良い。

【００２１】このように、電極本体３０の表面を荒らす
ことにより、塗膜層２２の電極本体３０への食いつき性
を増大させ、塗膜層２２の強度をさらに向上させること
ができる。図９では、凹部２４にのみ塗料を埋め込んだ
が、図１１の構成では、塗料を凹部２４に埋め込むと同
時に表面全体に塗料を塗布し、さらに、図１２に示すよ
うに、表面全体にトップコート層２３を塗布して強度を
上げた。

【００２２】図１６は、本発明のさらに他の実施の形態
を示すもので、この実施の形態の電極３は、カーボンを
含有した電極本体３０上に、Ａｇおよび／またはＡｇＣ
ｌとカーボンとを含有した接触部材層２５を２色成形技
術により一体に成形したものである。この構成では、後
工程でのＡｇおよび／またはＡｇＣｌを含有した塗料を
印刷塗布する工程を省略することができる。電極本体３
０の主成分と接触部材層２５の主成分は、互いに類似し
た特性と性質を有するものであれば、問題はないし、同
一成分であっても問題ない。したがって、プラスチック
の性質を有する電極本体３０に同様なプラスチックの性
質を有する接触部材層２５で生体信号検出用電極が製造
可能となる。

【００２３】なお、上記実施の形態では、トップコート
層を形成して電極を完成としたが、本発明の電極は、特
にトップコートを設けなくても実用可能である。

【００２４】

【発明の効果】従来の電極では、接触面を介しての接触
抵抗値が最低でも１ＫΩ以上あったものがほとんどであ
ったが、本発明の電極では、１００Ω台と１／１０のレ
ベルに下げることができている。また、Ａｇおよび／ま
たはＡｇＣｌが含有されていることによって、生体から
微弱な生体信号が劣化することなく容易に導出すること
が可能となった。したがって、従来、製品化が困難であ
るといわれていた小型の携帯型心電計が可能となった。

【００２５】これは従来の携帯型心電計では、心電図で
読みとれる心疾患の症状としてせいぜい不整脈程度であ
ったが、本発明の電極を用いることによって、心電波形
のＰ波、ＱＲＳ波、Ｔ波はもちろん、ＳＴの上下変動
や、デルタ波や結節等の現象が忠実に導出することが可
能となる。従来の携帯型心電計では不可能であった診断
が本発明により１２誘導心電計に匹敵する小型の携帯型
心電計が可能となり、在宅での心疾患患者が日常生活で
の心電図を計測して、医師に送信することで、医師は患
者の正確な心電図を得ることができ、これにより医師は
患者の心疾患状態を把握して、患者の日常生活を指導可
能となる。したがって、通院という患者の肉体的な負担
を軽減することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる生体信号検出用電極を適用した
心電計の携帯時の折り畳み状態における外観構成を示す
側面図である。

【図２】図１に示した心電計の平面図である。

【図３】図１に示した心電計の底面図である。

【図４】図１に示した心電計の使用時の展開状態におけ
る外観構成を示す平面図である。

【図５】図４の展開状態における心電計の底面図であ
る。

【図６】図１に示した心電計に適用して好適な本発明に
係る生体信号検出用電極の１実施形態の側断面構成図で
ある。

【図７】図６に示した電極の塗膜層の塗布パターンを示
す平面図であり、（ａ）は全面塗布パターンであり、
（ｂ）は格子状塗布パターンであり、（ｃ）は編み目状
塗布パターンであり、（ｄ）は島状塗布パターンであ
る。

【図８】図６に示した電極の製造工程を示す電極の断面
図である。

【図９】図６に示した電極の製造工程を示す電極の断面
図である。

【図１０】図６に示した電極の製造工程を示す電極の断
面図である。

【図１１】図１に示した心電計に適用して好適な本発明
に係る生体信号検出用電極の他の実施形態の側断面構成
図である。

【図１２】図１１に示した電極の製造工程を示す電極の
断面図である。

【図１３】図１１の電極の電極本体表面の凹部形成パタ
ーンを示す平面図である。

【図１４】図１１の電極の電極本体表面の凹部形成パタ
ーンを示す平面図である。

【図１５】図１１の電極の電極本体表面の凹部形成パタ
ーンを示す平面図である。

【図１６】図１に示した心電計に適用して好適な本発明
に係る生体信号検出用電極のさらに他の実施形態の側断
面構成図である。

【符号の説明】

３ 心電計の第１の測定電極（生体信号検出用電極） ２０ 電極本体表面のスキン層 ２１ 金属端子 ２２ 塗膜層 ２３ トップコート層 ２４ 凹部 ２５ 接触部材層 ３０ 電極本体

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性樹脂部材からなる電極本体と、こ
   の電極本体の表面に塗布されたＡｇ（銀）および／また
   はＡｇＣｌ（塩化銀）を含有する塗膜層とを備えてなる
   ことを特徴とする生体信号検出用電極。
2. 【請求項２】 導電性樹脂部材からなる電極本体と、こ
   の電極本体の表面に塗布されたＡｇ（銀）および／また
   はＡｇＣｌ（塩化銀）を含有する塗膜層と、この塗膜層
   の表面に形成されたトップコート層とを備えてなること
   を特徴とする生体信号検出用電極。
3. 【請求項３】 樹脂材料内部に導電性物質を含有させた
   導電性樹脂部材からなる電極本体と、この電極本体の表
   面に塗布されたＡｇ（銀）および／またはＡｇＣｌ（塩
   化銀）と上記樹脂材料とを含有する接触部材層とを備え
   てなることを特徴とする生体信号検出用電極。