JPS6026527B2 - 生体用電極 - Google Patents
生体用電極Info
- Publication number
- JPS6026527B2 JPS6026527B2 JP56050577A JP5057781A JPS6026527B2 JP S6026527 B2 JPS6026527 B2 JP S6026527B2 JP 56050577 A JP56050577 A JP 56050577A JP 5057781 A JP5057781 A JP 5057781A JP S6026527 B2 JPS6026527 B2 JP S6026527B2
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- JP
- Japan
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- electrode
- impedance
- sensitive
- biological
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は心電図、脳波等の生体の電気現象を導出するた
めの生体用電極に関する。
めの生体用電極に関する。
生体で発生する電気現象は極めて微弱であり、例えば心
電図で数ｍＶ、脳波で数１０ムＶである。
電図で数ｍＶ、脳波で数１０ムＶである。
これらの生体信号は一般に生体表皮に装着された銀皿鷲
極等で電位を抽出しリード線を介して心亀計等の外部装
置にて増幅し記録される。しかるに生体表皮の電気抵抗
（以下皮膚インピーダンスＺｄ）及び電極抵抗（以下電
極インピーダンスな）を含む電極の皮膚との接触抵抗（
以下接触インピーダンスな）は数１血○〜数ＭＯとされ
ており、微弱な生体信号を忠実に検出するためには、こ
の接触インピーダンスに比べ十分大きい入力インピーダ
ンスの増幅器が必要であり理想的に無限大が望ましい。
極等で電位を抽出しリード線を介して心亀計等の外部装
置にて増幅し記録される。しかるに生体表皮の電気抵抗
（以下皮膚インピーダンスＺｄ）及び電極抵抗（以下電
極インピーダンスな）を含む電極の皮膚との接触抵抗（
以下接触インピーダンスな）は数１血○〜数ＭＯとされ
ており、微弱な生体信号を忠実に検出するためには、こ
の接触インピーダンスに比べ十分大きい入力インピーダ
ンスの増幅器が必要であり理想的に無限大が望ましい。
しかし入力インピーダンスの高い測定器では、わずかな
電極リード線の揺れや体動に伴なう電極の動きでも信号
波形が乱れたり、商用周波数の雑音が信号波形に混入し
測定の障害となる。
電極リード線の揺れや体動に伴なう電極の動きでも信号
波形が乱れたり、商用周波数の雑音が信号波形に混入し
測定の障害となる。
そのため増幅器の入力インピーダンスを高くすることに
は限界があり心電計であっては８ＭＯ程度とされている
。したがって必然的に電極の接触インピーダンスを極力
低くする必要があった。このため従来の電極には電解質
を含む電極ペーストを生体表皮との間に介在させ電位を
抽出するものがあったが、これといえども接触抵抗の低
インピーダンス化に限界があるばかりか、長時間使用す
るとべ‐ストが乾燥し逆に接触インピーダンスが増加し
て信号波形が不安定になった。
は限界があり心電計であっては８ＭＯ程度とされている
。したがって必然的に電極の接触インピーダンスを極力
低くする必要があった。このため従来の電極には電解質
を含む電極ペーストを生体表皮との間に介在させ電位を
抽出するものがあったが、これといえども接触抵抗の低
インピーダンス化に限界があるばかりか、長時間使用す
るとべ‐ストが乾燥し逆に接触インピーダンスが増加し
て信号波形が不安定になった。
又、電極ベース‐トで皮膚の炎症を起す欠点もあった。
又、他の電極例として電極リード線をシールドした電極
では、リード線の揺れに対し効果的ではあるが、シール
ド線のシールド側と芯線との間に浮遊容量Ｃｓ、漏洩抵
抗Ｒｓが存在するため、たとえ入力インピーダンス無限
大の増幅器を用いてもシールド線で入力インピーダンス
Ｚｉｎが、Ｚｉｎ＝Ｒｓ／（ｉのＣｓＲｓ＋１）に低下
する欠点がある。又、電極を二重構造とし、生体信号を
検知する第１の電極板と、これを囲むようにこの電極板
と同一平面上に設けてアースに接続した第２の電極板を
備えたものがある。しかしこれは皮膚に装着時中心の第
１の電極板が皮膚抵抗で第２の電極板と結合しアースし
たことになるため入力インピーダンスを高く維持できな
い欠点があった。又、発汗時、汗により入力側が短絡状
態となって信号波形の導出が不可能になることもあった
。又、他の電極例として電極に半導体能動素子回路を直
接組み込み、電極自体で生体信号のインピーダンス変換
を行ない、低インピーダンス化された信号をリード線に
より導出するタイプがあった。
又、他の電極例として電極リード線をシールドした電極
では、リード線の揺れに対し効果的ではあるが、シール
ド線のシールド側と芯線との間に浮遊容量Ｃｓ、漏洩抵
抗Ｒｓが存在するため、たとえ入力インピーダンス無限
大の増幅器を用いてもシールド線で入力インピーダンス
Ｚｉｎが、Ｚｉｎ＝Ｒｓ／（ｉのＣｓＲｓ＋１）に低下
する欠点がある。又、電極を二重構造とし、生体信号を
検知する第１の電極板と、これを囲むようにこの電極板
と同一平面上に設けてアースに接続した第２の電極板を
備えたものがある。しかしこれは皮膚に装着時中心の第
１の電極板が皮膚抵抗で第２の電極板と結合しアースし
たことになるため入力インピーダンスを高く維持できな
い欠点があった。又、発汗時、汗により入力側が短絡状
態となって信号波形の導出が不可能になることもあった
。又、他の電極例として電極に半導体能動素子回路を直
接組み込み、電極自体で生体信号のインピーダンス変換
を行ない、低インピーダンス化された信号をリード線に
より導出するタイプがあった。
しかしこれは入力インピーダンスが高い点では優れてい
るが誘導波形の基線の安全性に欠けわずかの体動でも波
形が乱れ取り扱いが難かしい欠点があった。
るが誘導波形の基線の安全性に欠けわずかの体動でも波
形が乱れ取り扱いが難かしい欠点があった。
さらにはこの種の電極に対してアーチフアクトの影響を
低減するため電極の背面をシールド材で覆ったタイプも
あるが、これは入力漏洩電流がシールドを通してアース
に流れるため入力インピーダンスが低下してしまいこの
種の電極としての価値が半減していた。本発明は上記欠
点に鑑みなされ、入力インピーダンスを極めて高く保ち
ながら常に安定した波形を抽出できるようにしたもので
、感電極を保持する電極保持体に半導体能動回路素子を
内蔵して感電極にて検出された生体信号のインピーダン
ス変換をし、この出力側を前記感電極を環状に囲むガー
ド電極へ印加して感電極と等電位とし、感電極をシール
ドしたのと同様の働きを持たせながら電極の入力インピ
ーダンスを極めて高くした生体用電極を得るにある。
低減するため電極の背面をシールド材で覆ったタイプも
あるが、これは入力漏洩電流がシールドを通してアース
に流れるため入力インピーダンスが低下してしまいこの
種の電極としての価値が半減していた。本発明は上記欠
点に鑑みなされ、入力インピーダンスを極めて高く保ち
ながら常に安定した波形を抽出できるようにしたもので
、感電極を保持する電極保持体に半導体能動回路素子を
内蔵して感電極にて検出された生体信号のインピーダン
ス変換をし、この出力側を前記感電極を環状に囲むガー
ド電極へ印加して感電極と等電位とし、感電極をシール
ドしたのと同様の働きを持たせながら電極の入力インピ
ーダンスを極めて高くした生体用電極を得るにある。
以下、図面を参照して本発明の−実施例について説明す
る。
る。
第１図は本発明の生体用電極の断面図で、第２図は第１
図の等価回路図である。
図の等価回路図である。
図において生体用電極１は、生体表皮に装着される面を
蕗出した感電極２と、この感電極２を中心とし環状に配
したガード電極３と、これらの感電極２及びガード電極
を一体に保持する絶縁性の電極保持体４と、前記電極保
持体４上に載遣されガード電極３内に収納された高電圧
保護回略５、この高鷺圧保護回路５に電気的に後贋接続
されたインピーダンス変換回路６を少くとも有している
。
蕗出した感電極２と、この感電極２を中心とし環状に配
したガード電極３と、これらの感電極２及びガード電極
を一体に保持する絶縁性の電極保持体４と、前記電極保
持体４上に載遣されガード電極３内に収納された高電圧
保護回略５、この高鷺圧保護回路５に電気的に後贋接続
されたインピーダンス変換回路６を少くとも有している
。
感電極２は例えば、銀、塩化線、ステンレス、金などの
金属、シリコンなどの半導体、酸化ケイ素、チタン酸バ
リウムなどの議導体、カーボン樹脂などの高分子材料、
又はこれらの組み合わせによる複合材料が使用される。
金属、シリコンなどの半導体、酸化ケイ素、チタン酸バ
リウムなどの議導体、カーボン樹脂などの高分子材料、
又はこれらの組み合わせによる複合材料が使用される。
ガード電極３は感電極と同材質でよく、又、本実施例に
おいては電極保持体４の感電極２と反対側の位置にカッ
プ状に配し感電極を外部から覆うようにしている。電極
保持体４はェポキシ樹脂などが使用され亀気的絶縁が保
たれる。高電圧保護回路５は除細敷器などを併用し高鷲
圧が感電極２を介してインピーダンス変換器６あるいは
心電計（図示せず）等に導かれることのないように保護
せんとしたものである。第２図において高電圧保護回路
５は抵抗５１，５２と、この抵抗の接続点とアース端子
７の間にッェナーダイオード５３，５４を互いに逆接続
してなる。
おいては電極保持体４の感電極２と反対側の位置にカッ
プ状に配し感電極を外部から覆うようにしている。電極
保持体４はェポキシ樹脂などが使用され亀気的絶縁が保
たれる。高電圧保護回路５は除細敷器などを併用し高鷲
圧が感電極２を介してインピーダンス変換器６あるいは
心電計（図示せず）等に導かれることのないように保護
せんとしたものである。第２図において高電圧保護回路
５は抵抗５１，５２と、この抵抗の接続点とアース端子
７の間にッェナーダイオード５３，５４を互いに逆接続
してなる。
抵抗５１，５２は１ぴ○〜１ぴＱに選ばれるが感電極２
に１０‐１〜１ぴ○肌程度の抵抗率の比較的高い材料を
使用すれば抵抗５１を省略できる。
に１０‐１〜１ぴ○肌程度の抵抗率の比較的高い材料を
使用すれば抵抗５１を省略できる。
又、ッヱナーダィオード５３，５４は微弱な生体信号が
導入される場合は高抵抗を示す。しかしッェナー電圧（
一般に数Ｖ）以上の電圧が導入される場合は急激にその
抵抗が低下し、このときの電流は抵抗５１、ッェナーダ
ィオード５３，５４を経てアース端子７に導かれる。こ
のためインピーダンス変換回路６は破損が防止される。
インピーダンス変換回路６は演算増幅器６１から成りこ
の演算増幅器の一方の入力側は前記高電圧保護回路５の
抵抗５２に接続され、他方の入力側にはこの演算増幅器
６１の出力がフィードバックされている。
導入される場合は高抵抗を示す。しかしッェナー電圧（
一般に数Ｖ）以上の電圧が導入される場合は急激にその
抵抗が低下し、このときの電流は抵抗５１、ッェナーダ
ィオード５３，５４を経てアース端子７に導かれる。こ
のためインピーダンス変換回路６は破損が防止される。
インピーダンス変換回路６は演算増幅器６１から成りこ
の演算増幅器の一方の入力側は前記高電圧保護回路５の
抵抗５２に接続され、他方の入力側にはこの演算増幅器
６１の出力がフィードバックされている。
８は演算増幅器６１を駆動する電源の端子である。
又、この演算増幅器６１の出力側はリード線９を介して
外部装置（図示せず）に導かれるほか、ガード電極３に
接続されている。尚、高電圧保護回磯５は必ずしも必要
でなく、必要な場合、その製造はＩＣ技術などによりイ
ンピーダンス変換回路６と一体化し一個の素子としても
よい。さらに感電極２をシリコンなどの半導体で形成し
、その片面又は両面に前記インピーダンス変換回路６及
び高電圧保護回賂５を一体化して形成してもよい。次に
本発明の上記実施例につきその動作を説明する。
外部装置（図示せず）に導かれるほか、ガード電極３に
接続されている。尚、高電圧保護回磯５は必ずしも必要
でなく、必要な場合、その製造はＩＣ技術などによりイ
ンピーダンス変換回路６と一体化し一個の素子としても
よい。さらに感電極２をシリコンなどの半導体で形成し
、その片面又は両面に前記インピーダンス変換回路６及
び高電圧保護回賂５を一体化して形成してもよい。次に
本発明の上記実施例につきその動作を説明する。
生体表皮に装着された生体用電極１は感蟹極２を介して
微弱な生体信号を抽出する。
微弱な生体信号を抽出する。
この生体信号はこの感電極２に後直接銃された高電圧保
護回路５に導かれるが、入力電圧がツェナーダィオード
５３，５４のッェナー鰭圧以下である場合は抵抗５１，
５２を介してインピーダンス変換器６の演算増幅器６１
の一方の入力とされる。
護回路５に導かれるが、入力電圧がツェナーダィオード
５３，５４のッェナー鰭圧以下である場合は抵抗５１，
５２を介してインピーダンス変換器６の演算増幅器６１
の一方の入力とされる。
これに伴いこの演算増幅器は端子８に接続される電源で
駆動されその出力側６２に生体電位がインピーダンス変
換されて導出される。このときこの出力側６２は同時に
ガード電極３に接続されているため、感電極２とガード
電極３との間に浮遊容量Ｃｓと漏洩抵抗Ｒｓによる漏れ
インピーダンスＺｓが存在してもガード電極３は入力電
圧と等電位に保たれる。このため入力漏洩電流が生ぜず
見かけ上極めて高い入力インピーダンスを保つことにな
る。次に除細動器を併用し生体に高電圧を印加した場合
は「前述の如くッェナーダィオード５３，５４が動作し
アースに導かれるためインピーダンス変換器６は損壊を
防止される。
駆動されその出力側６２に生体電位がインピーダンス変
換されて導出される。このときこの出力側６２は同時に
ガード電極３に接続されているため、感電極２とガード
電極３との間に浮遊容量Ｃｓと漏洩抵抗Ｒｓによる漏れ
インピーダンスＺｓが存在してもガード電極３は入力電
圧と等電位に保たれる。このため入力漏洩電流が生ぜず
見かけ上極めて高い入力インピーダンスを保つことにな
る。次に除細動器を併用し生体に高電圧を印加した場合
は「前述の如くッェナーダィオード５３，５４が動作し
アースに導かれるためインピーダンス変換器６は損壊を
防止される。
第３図は本発明の他の実施例を示したものでガード電極
３は、電極保持体４の背面を被覆するように一体に結合
され、感電極２の環状に外側からシールドするようにし
たものである。
３は、電極保持体４の背面を被覆するように一体に結合
され、感電極２の環状に外側からシールドするようにし
たものである。
第４図はさらに他の実施例で、電極保持体４内にガード
電極３をはめ込み、感電極２を中心にして環状に配した
ものである。
電極３をはめ込み、感電極２を中心にして環状に配した
ものである。
第５図はこのときの底面図である。第６図は本発明のさ
らに他の実施例で電極保持体４の感電極２とガード電極
３との間の溝１０の任意の箇所に穴１１を貫通して設け
てある。
らに他の実施例で電極保持体４の感電極２とガード電極
３との間の溝１０の任意の箇所に穴１１を貫通して設け
てある。
これによって感電極２及びガード電極３に付着した汗が
、穴１１を介して電極外に発散され感電圧２とガード軍
極３との間の電気的接続を避けるようにしたもので所期
の目的である出力信号の低インピーダンス化より促進さ
せるものである。尚、本発明においては高電圧保護回路
５を設けず、且つシールド線のシールド側をアースせず
にインピーダンス変換器６の出力と直接接続したもので
も、出力インピーダンスが極めて低いために各種のアー
チフアクトに対してはシールド線のシールド側をアース
に接続したのと同様の効果が得られることは当然である
。
、穴１１を介して電極外に発散され感電圧２とガード軍
極３との間の電気的接続を避けるようにしたもので所期
の目的である出力信号の低インピーダンス化より促進さ
せるものである。尚、本発明においては高電圧保護回路
５を設けず、且つシールド線のシールド側をアースせず
にインピーダンス変換器６の出力と直接接続したもので
も、出力インピーダンスが極めて低いために各種のアー
チフアクトに対してはシールド線のシールド側をアース
に接続したのと同様の効果が得られることは当然である
。
このように本発明を用いれば、インピーダンス変換によ
り出力が低インピーダンスとされているため、電極ペー
ストを用いて接触インピーダンスを下げるようなことを
しなくてもよい。
り出力が低インピーダンスとされているため、電極ペー
ストを用いて接触インピーダンスを下げるようなことを
しなくてもよい。
しかもこのガード電極は極めて低い出力インピーダンス
のインピーダンス変換器で駆動されるため、各種のアー
チフアクトに対し強力なシールド作用を示しハムの混入
は皆無である。又、本発明の生体用電極は、ガード電極
によって感電極をシールドしたと同機の効果が得られる
こと、さらには体動によるアーチフアクトに対しても影
響がないことが期待できる。
のインピーダンス変換器で駆動されるため、各種のアー
チフアクトに対し強力なシールド作用を示しハムの混入
は皆無である。又、本発明の生体用電極は、ガード電極
によって感電極をシールドしたと同機の効果が得られる
こと、さらには体動によるアーチフアクトに対しても影
響がないことが期待できる。
又、ガード電極は感電極と同電位に保たれるため、漏洩
電流のガード電極への流入がなく電極の入力インピーダ
ンスを極めて高くすることが可能となった。
電流のガード電極への流入がなく電極の入力インピーダ
ンスを極めて高くすることが可能となった。
又、感電極とガード電極間に溝を設けこの溝の任意箇所
に穴を穿けてなるため、これらの電極間が汗により電気
的に接触されることが無いため極めて長時間に亘り安定
した使用が可能である。
に穴を穿けてなるため、これらの電極間が汗により電気
的に接触されることが無いため極めて長時間に亘り安定
した使用が可能である。
第１図は本発明の生体用電極の断面図。
第２図は第１図の等価回路図。第３図、第４図、第６図
は本発明の他の実施例を示す断面図である。第５図は第
４図生体用電極の底面図。第７図は第６図の生体用電極
の底面図を示す。２・・・・・・感電極、３・・・・・
・ガード電極、４・・・・・・電極保持体、６・…・・
インピーダンス変換器、１０・・・・・・溝。 第１図 第２図 第３図 第５図 第４図 第６図 第７図
は本発明の他の実施例を示す断面図である。第５図は第
４図生体用電極の底面図。第７図は第６図の生体用電極
の底面図を示す。２・・・・・・感電極、３・・・・・
・ガード電極、４・・・・・・電極保持体、６・…・・
インピーダンス変換器、１０・・・・・・溝。 第１図 第２図 第３図 第５図 第４図 第６図 第７図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 生体に装着され電位を抽出する感電極と、該感電極
にて抽出された生体信号を低インピーダンス出力に変換
するインピーダンス変換器と、該インピーダンス変換器
の出力側に接続され前記感電極と離間させ環状に配した
ガード電極と、前記感電極の生体装着面を露出させイン
ピーダンス変換器及びガード電極を絶縁体で一体に保持
した電極保持体とからなる生体用電極。 ２ 生体に装着され電位を抽出する感電極と、該感電極
にて抽出された生体信号を低インピーダンス出力に変換
するインピーダンス変換器と、該インピーダンス変換器
の出力側に接続され前記感電極と離間させ環状に配した
ガード電極と、前記感電極の生体装着面を露出させイン
ピーダンス変換器及びガード電極を絶縁体で一体に保持
した電極保持体と、該電極保持体上の感電極とこれに環
状に配されたガード電極との間に溝を設けこの溝の任意
の箇所に生体で発生した汗を外部に発散させる穴を穿け
た生体用電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56050577A JPS6026527B2 (ja) | 1981-04-06 | 1981-04-06 | 生体用電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56050577A JPS6026527B2 (ja) | 1981-04-06 | 1981-04-06 | 生体用電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57166142A JPS57166142A (en) | 1982-10-13 |
| JPS6026527B2 true JPS6026527B2 (ja) | 1985-06-24 |
Family
ID=12862834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56050577A Expired JPS6026527B2 (ja) | 1981-04-06 | 1981-04-06 | 生体用電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6026527B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0395435U (ja) * | 1990-01-22 | 1991-09-30 | ||
| JPH0636136Y2 (ja) * | 1990-04-26 | 1994-09-21 | ナショナル住宅産業株式会社 | バルコニーの排水構造 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5971738A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-23 | インタ−・ノバ株式会社 | 生体内插入アンプ包含体 |
| JPS6031731A (ja) * | 1983-07-29 | 1985-02-18 | 日本光電工業株式会社 | 生体用電極 |
| JPS6031732A (ja) * | 1983-07-31 | 1985-02-18 | 日本光電工業株式会社 | 生体用電極 |
| JPH03228738A (ja) * | 1990-02-01 | 1991-10-09 | Tsukuhide Harada | 生体電位計測電極 |
| JP2633809B2 (ja) * | 1994-07-21 | 1997-07-23 | ソニー株式会社 | ディスクオートチェンジャー |
| JP6209958B2 (ja) * | 2013-12-03 | 2017-10-11 | Tdk株式会社 | 生体センサ |
-
1981
- 1981-04-06 JP JP56050577A patent/JPS6026527B2/ja not_active Expired
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0395435U (ja) * | 1990-01-22 | 1991-09-30 | ||
| JPH0636136Y2 (ja) * | 1990-04-26 | 1994-09-21 | ナショナル住宅産業株式会社 | バルコニーの排水構造 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57166142A (en) | 1982-10-13 |
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