JPS61154532A

JPS61154532A - 生体測定用電極

Info

Publication number: JPS61154532A
Application number: JP59276790A
Authority: JP
Inventors: 額田　文昭
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1984-12-27
Filing date: 1984-12-27
Publication date: 1986-07-14

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、生体測定用電極およびこの電極を用いた電極
装置に関するものである。

〔従来技術とその問題点〕

生体測定用の電極としては、脳波計用電極、心電計用測
定電極、筋電計用測定電極、低周波治療用電極、ツボ探
査用電極など種々のものがある。

例えば、東洋医学、特に針灸学では、全身に「経絡」と
いう系統（刺激感受系または反応系とて認知できる）が
存在し、これら経絡がある臓器組織およびそれを支配す
る自律神経と密接な関係があるということが臨床経験的
に知られており、経絡における反応点（経穴、俗にツボ
といわれる）の異常状態を見付は出し、異常状態にある
ツボに対して針、熱等による物理的な刺激を与えること
によって各臓器組織の治療が行われていることは周知で
ある。そして、数多くのツボの中から異常状態にあるツ
ボを見付は出すために、ツボに生体測定用の電極（関電
極）を設け、測定しようとするツボの近傍の部位に通電
のための電極（不関電極）を設け、これら電極間に電圧
を印加することによりツボの電気的特性を測定している
。

生体測定用の電極としては、第８図（ａ）〜（ｄ）に示
すようなものがある。第８図（ａ）は、導電性ゴムより
なる電極８０であり、測定部位との間に導電性クリーム
８１を塗布して用いられる。

第８図（ｂ）は、半球状の皿電極８２であり、第８図（
ａ）の電極と同様、測定部位との間に導電性クリーム８
１を塗布して用いられる。第８図（Ｃ）は、金属板８３
に導電性スポンジまたはゾル８４が設けられた電極であ
る。第８図（ｄ）は、先端部がとがった金属電極８５で
ある。

このような電極は、抵抗値を測定するような場合には、
次のような問題が生じる。すなわち、電極と測定部位と
の接触抵抗を均一にすることができず、したがって測定
ごとに誤差が生じたり、測定部位によって測定値にバラ
ツキを生じる。また、第８図（ａ）および（ｂ）に示す
ように導電性クリームを塗布して使用する電極では、導
電性クリームの塗布量によって、電極と測定部位との接
触抵抗が変化する。また、第８図（ｄ）に示すように先
端がとがった金属電極では、測定部位であるツボへの接
触圧が大きくなり、このためツボに指圧効果を生じるの
で、時間経過とともに測定値が変化する。また、第８図
（ａ）〜（ｃ）に示す電極において、接触面積が広い場
合には、ツボ以外の皮膚の電気抵抗をも測定してしまう
ので正確な測定値が得られない。

そこで、本願発明者は、従来の電極の以上のような欠点
を改善するため、第９図（ａ）に示すように、円筒状絶
縁体９１の凹部９２の底に電極部９３を固定した構造の
電極を考案した。この電極によれば、円筒状絶縁体９１
の凹部９２内に導電性クリーム９４を充てんし、第９図
（ｂ）に示すように凹部９２の開口部を人体のツボに押
しあて、皮膚と導電性クリーム９４が接触するようにし
ている。このような構造の電極によれば、導電性クリー
ムは凹部９２内に充てんされているため、導電性クリー
ムと皮膚との接触面積は凹部９２の開口部面積によって
決定される。したがって、導電性クリームと皮膚との間
の接触抵抗は一定となる。

しかしながら実際には、電極を皮膚に押しあてた際、第
９図（ｂ）に示すように凹部９２内の導電性クリーム９
４の一部が凹部９２内よりはみだし皮膚に付着する。そ
して、皮膚表面と凹部先端面９６との間には導電性クリ
ームの薄い層が存在する。このような場合、円筒状絶縁
体９１の凹部側壁部９５の厚みが小さいと、凹部９２内
の導電性クリームとはみ出した導電性クリームとの間で
測った、皮膚表面と凹部先端面との間の導電性クリーム
の薄層の抵抗値が小さく、したがって凹部９２内の導電
性クリームとはみ出した導電性クリームとは電気的に導
通状態にある。このため、導電性クリームと皮膚との接
触抵抗は一定にならず、測定値がバラつくことになる。

また、凹部側壁部９５の厚みが小さいと、凹部先端面９
６の皮膚への接触圧が大きく、このためツボに加わる力
が大きくなり、指圧効果が働いて、測定初期と後とでは
測定値に差が出てくるという問題もあった。

また、このような生体測定用の電極はリード線を経て測
定装置に接続されるが、リード線への電磁ノイズおよび
静電ノイズを遮へいするため、および測定用電極を複数
個用いた場合に各測定用電極のリード線間の線間容量に
よるクロストークを防止するために、第１０図に示すよ
うに、リード線にシールド線１０１を用いた場合には、
シールド線の中心導体１０２とシールド導体１０３との
間の静電容量のために高速応答性が悪くなるという問題
が生じてくる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上述のような問題点を改善した生体測
定用電極を提供することにある。

本発明の他の目的は、本発明の生体測定用電極を用い、
かつ高速応答性の問題を解決した電極装置を提供するこ
とにある。

〔発明の構成〕

本発明の生体測定用電極は、生体表面に押しあてられる
生体測定用電極であって、導電性の粘性流動体を充てん
し得る凹部およびこの凹部に連続し生体表面に接触する
部分が形成された絶縁体と、前記凹部の内面に設けられ
た電極部とを備え、前記接触部分の面積を、電極を生体
表面に押しあてたときに生体表面への接触圧が小さく、
かつ生体表面と前記接触部分との間に存在する前記粘性
流動体の、前記凹部内にある粘性流動体と前記凹部より
はみ出した粘性流動体との間で測った抵抗値が十分高く
なるように広くすることを特徴とするものである。

また、本発明の電極装置は、上記生体測定用電極と、生
体測定用電極の電極部に接続された増幅器とを具備する
ことを特徴とするものである。

〔実施例〕

第１図（ａ）は、本発明生体測定用電極の一実施例を示
す断面図である。図中、ｌは円筒状絶縁体、２は円筒状
絶縁体に形成されている凹部、３は凹部側壁部、４は凹
部の底に設けられている電極部である。

この電極は、第９図に示す電極を改良したものであり、
凹部側壁部３の厚みを大きくしても）る。

側壁部３の厚みは第１図（ｂ）に示すように電極をツボ
に押しあてた際、凹部２内に充てんされている導電性の
粘性流動体、例えば導電性クリーム５がはみ出して皮膚
表面６と凹部先端面７との間に形成される導電性クリー
ムの薄層が十分な抵抗値を持ち、かつ凹部先端面７の皮
膚への接触圧が小さく、ツボに指圧効果が働かないよう
に決定される。−例として、凹部２の直径が５ｍｍであ
る場合に、凹部側壁部３の厚みは２〜３ｍｍとするのが
好適であった。

本実施例の電極によれば、凹部側壁部３の厚みを大きく
しているため、電極をツボに押しあてた際に、皮膚表面
６と凹部先端面７との間に形成される導電性クリームの
薄層の、凹部２内の導電性クリームと凹部２よりはみ出
した導電性クリームとの間で測った抵抗値が大きくなり
、したがって凹部２内の導電性クリームとはみ出した導
電性クリームとは電気的に絶縁される。このため、測定
には凹部２内の導電性クリームが寄与することになるの
で、導電性クリームと皮膚との接触抵抗は一定になり、
安定した測定値を得ることができる。

また、凹部側壁部３の厚みを大きくしているため、凹部
先端面７の面積は大きく、このため電極をツボに押しあ
てた際に、凹部先端面７より皮膚に加えられる力が分散
される結果、ツボに加えられる力は小さくなる。したが
って、電極による指圧効果は十分小さいので、指圧効果
による測定値のバラつきを防止することができる。

以上のように本実施例の電極によれば、凹部よりはみ出
した導電性クリームの影響を受けることなく、かつ指圧
効果による影響を受けることがないので安定した測定が
可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限られるものではなく
、本発明の範囲内で種々の変形、変更が可能なことは勿
論である。例えば凹部を有する絶縁体の形状は円筒状に
限られず、凹部を有し、かつ凹部の側壁部の厚みが大き
ければ、いかなる形状であってもよい。また、電極部は
凹部の底部のみならず凹部内側壁に設けるようにしても
よい。

第２図は、第１図に示した生体測定用電極を用い、かつ
測定電流を増幅する増幅器と測定用電圧を発生する電圧
発生器とを内蔵した電極装置の一実施例を示す図である
。図中、２１は測定用電極、２２はこの電極が先端部に
固定されたスイッチ作動棒、２３はこのスイッチ作動棒
に固定されたストッパ、２４はスイッチ作動棒２２を摺
動可能に支持すると共に電気回路を収容するケース、２
５はストッパ２３とスイッチ作動棒を支持するケースの
部分との間に設けられたバネ、２６は電極２１により測
定された電流を増幅するための増幅器、２７は電極２１
がケース２４に押し込まれた時に閉じるスイッチ、２日
はこのスイッチが閉じたときに電圧を発生する電圧発生
器である。

第３図は、このような電極装置３１の使用状態を説明す
るための図であり、例えば手指にあるツボである弁穴の
電気的特性を測定する場合には、手首に不関電極３２を
装着し、電極装置３１の電圧発生器２８に接続する。電
極装置３１の増幅器２６を、測定器３３に接続し、増幅
器２６および電圧発生器２８を電源３４に接続する。

電極２１を弁穴に押しつけると、バネ２５の弾発力に抗
してスイッチ作動棒２２がケース２４の中に押し込まれ
てスイッチ２７が閉じ、電圧発生器２８が電圧を発生す
る。この電圧は、手首に装着された不関電極に供給され
る。これにより生体中に電流が流れ、この電流は弁穴に
押しつけられている電極２１によりとらえられ、増幅器
２６に送られ増幅された後に測定器３３に送られて電気
的特性が測定される。

第２図に示した電極装置は、−例を示したものであり、
押しボタン式スイッチ２７の外に手動のスイッチをケー
ス２４の外部に設けて、この手動のスイッチにより電圧
発生器２８を作動させることもできるようにしてもよい
。また、押しボタン式スイ・７チ２７は、一定圧力でス
イッチがオンするような構造とすることもできる。

次に、測定用電圧の一例として単一の方形波パルスを発
生する電圧発生器の具体的構成を説明する。

第４図は、このような電極装置の電圧発生器を示す回路
図である。この電圧発生器は、３ボルトの単一の方形波
パルスを発生するものである。図中、４０１は第２図の
スイッチ２７に相当するスイッチ、４０２はチャフタリ
ング防止回路、４０３はモノステーブル・マルチバイブ
レーク、４０４はマルチバイブレークの出力に基づいて
測定用の３ボルトの単一の方形波パルスを発生する回路
である。

スイッチ４０１が閉じると、チャツタリング防止回路４
０２を経てマルチバイブレーク４０３のコンデンサ４０
５が充電され、所定電圧に達するとアナログスイッチ４
０６がオンし、マルチバイブレークの出力端子４０７の
電圧が立上る。これにより、アナログスイッチ４０８が
オンする結果、コンデンサ４０５が放電する。コンデン
サ４Ｑ５の電圧が所定電圧まで下がるとアナログスイッ
チ４０６がオフし、出力端子４０７の電圧が立下る。

以上の動作により、モノステープル・マルチバイブレー
ク４０３の出力端子４０７には単一の方形波パルスが出
力される。

このパルスがアナログスイッチ４０９に供給されると、
このスイッチはパルスの持続時間の間オンする。これに
より、抵抗４１０とツェナーダイオード４１１よりなる
基準電圧発生回路に電流が流れ、接続点４１２に基準電
圧が発生され、バッファアンプ４１３を経て３ボルトの
単一の方形波パルスとして取り出される。この方形波パ
ルスは、第３図に示す不関電極３２に印加される。この
電圧により弁穴に流れる電流を関電極２１によって検出
する。

第５図（ａ）および（ｂ）には、不関電極３２に加えら
れる測定用電圧と、関電極２１に流れる電流の波形をそ
れぞれ示す。関電極２１に流れる電流は、パルスが立上
ると同時に急峻に立上り、徐々に減衰する波形となる。

関電極２１により検出された電流は、電極装置３１に内
蔵されている増幅器２６により測定器３３に送られ、例
えば電流のピーク値が測定される。

第６図は、増幅器２６の一例を示す回路図である。入力
端子６１に供給された電流は、入力抵抗６２に流れ電圧
降下を生じさせる。抵抗６２の電圧は、差動増幅器６３
の十入力端子に供給され、抵抗６４と６５とにより分圧
された出力の一部が一入力端子に供給される。差動増幅
１６３の十入力端子と一入力端子との間の電圧差が増幅
されて、出力端子６６に出力される。増幅された電圧は
、測定器３３に供給される。測定器３３に゛おいて、測
定値をＬＣＤ　（液晶表示装置）により数値表示させる
ようにすれば、測定値を直接に読み取ることができる。

以上の実施例によれば、増幅器２６を電極装置３１に内
蔵するようにしているので、従来のように電極と増幅器
との間にシールド線を用いる必要がない。したがって、
従来のように高速応答性が悪くなるという問題が生じる
おそれはなくなる。

以上説明した電極装置は、増幅器と電圧発生器とを内蔵
するもあったが、さらに例えばピーク値検出回路をも内
蔵させ、ピーク値を表示し得るＬＣＤを電極装置に設け
るようにすることもできる。

第７図は、ＬＣＤを用いた数字表示器を備えるピーク値
検出回路の一例を示す。第２図の増幅器の出力は、ピー
ク値検出回路の入力端子７０１に入力され、プリアンプ
７０２を経て伸張器７０３に送られる。伸張器では、パ
ルス幅の狭い入力についても以後のＤ／Ａ変換比較を可
能にするため入力信号の幅を引き伸ばす。伸張器７０３
の出力は、アナログコンパレータ７０４に入す、コンパ
レータの出力をＯ（コンパレータの２人力信号が異なる
値の時の出力レベルを示す）とする。そのとき、クロッ
ク発生器７０５からのクロックパルスはゲート７０６を
通り、バイナリカウンタ７０７をトリガする。一方、コ
ンパレータ７０４の出力が１　（コンパレータの２人力
信号が同じ値の時の出力レベル）になれば、クロック発
生器７０５のクロックパルスはゲート７０６を通らなく
なる。

その状態は、クロックパルスが加わって２進で計数する
バイナリカウンタ７０７の各出力に接続されたＤ／Ａコ
ンバータ７０８の出力電圧が、伸張器７０３からのコン
パレータの一方の入力値と等しくなるまで上昇したとき
に実現される。このようにして、Ｄ／Ａコンバータ７０
８の出力電圧は、伸張器７０３の出力電圧、即ち入力信
号のピーク値に同じになるまで上昇し停止する。バイナ
リカウンタ７０７とパラレルに動作するデイケイドカウ
ンタ７０９の出力を、ＬＣＤを有する数字表示器に導き
数字表示を行う。

以上説明した電極装置は、測定用電圧として単一の方形
波パルスを加え、流れる電流のピーク値を測定するもの
であったが、電気的特性の測定はこれに限られるもので
はなく、目的に応じて種ηの電気的特性を測定するよう
に構成することができる。例えば定常電流値、抵抗値、
イミソタンス等を測定するようにしてもよい。

また、応用例として、電極装置内に治療用の電源装置を
内蔵させて、電気的特性測定終了後に、電極２１より電
圧または電流をツボに加えるようにすれば、測定のみな
らず治療をも可能な電極装置を得ることが可能となる。

また、電極装置の表面に関電極を設けて、電極装置を手
でつかむときにこの関電極に手のひらが接触するような
構造とすることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の生体測定用電極によれば
、導電性クリームと皮膚との接触抵抗が常に一定となる
ので正確な電気的特性の測定が可能となる。また、測定
時にツボへの押圧力を軽減することができるので、指圧
効果によるツボの電気的特性の変動が極力防止され、よ
って測定初期あるいは一定時間経過後の測定値のバラつ
きが小さくなる。

また、本発明の生体測定用電極を用いた電極装置によれ
ば、電極に近接して増幅器を設けるようにしているので
、従来のようにシールド線を用いる必要がなく、このた
めシールド線による静電容量のため高速応答性が悪くな
るというような問題を発生することはない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の生体測定用電極の一実施例を示す断
面図、第２図は、本発明の電極装置の一実施例を示す図、第３図は、第２図の電極装置の使用状態を説明するため
の図、第４図は、電極装置の電圧発生器の一例を示す図、第５図は、測定用電圧と流れる電流の波形を示す図、第６図は、電極装置の増幅器の一例を示す図、第７図は
、ピーク値検出回路の一例を示す図、第８図は、従来の
生体測定用電極を示す図、第９図は、生体測定用電極の
一例を示す図、第１０図は、生体用測定電極と測定装置
の増幅器との間のシールド線を用いた従来の接続方法を
示す図である。ｌ・・・円筒状絶縁体、２・・・凹部、３・・・凹部側
壁部、４・・・電極部、５・・・導電性クリーム、２１
・・・測定用電極、２２・・・スイッチ作動棒、２３・
・・ストッパ、２４・・・ケース、２５・・・バネ、２
６・・・増幅器、２７・・・スイッチ、２８・・・電圧
発生器、３１・・・電極装置、３２・・・不関電極、３
３・・・測定器、３４・・・電源、４０１・・・スイッ
チ、４０２・・・チャツタリング防止回路、４０３・・
・モノステーブル・マルチバイブレータ、４０４・・・
パルス発生回路、４０５・・・コンデンサ、４０６・・
・アナログスイッチ、４０７・・・出力端子、４０Ｂ・
・・アナログスイッチ、４０９・・・アナログスイッチ
、４１０抵抗、４１１・・・ツェナーダイオード、４１
２・・・接続点、４１３・・・バッファアンプ、６１・
・・入力端子、６２・・・入力抵抗、６４・・・差動増
幅器、６４・・・抵抗、６５・・・抵抗、６６・・・出
力端子、７０１・・・入力端子、７０２・・・プリアン
プ、７０３・・・伸張器、７０４・・・アナログコンパ
レータ、７０５・・・クロック発生器、７０６・・・ゲ
ート、７０７・・・バイナリカウンタ、７０８・・・Ｄ
／Ａコンバータ、７０９・・・ディケイ、ドカウンタ、
８０・・・電極、８１・・・導電性クリーム、８２・・
・皿電極、８３・・・金属板、８４・・・導電性スポン
ジまたはゾル、８５・・・金属電極、９１・・・円筒状
絶縁体、９２・・・凹部、９３・・・電極部、９４・・
・導電性クリーム、９５・・・凹部側壁部、９６・・・
四部先端面、１０１・・・シールド線、１０２・・・中
心導体、１０３・・・シールド導体。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）生体表面に押しあてられる生体測定用電極であっ
て、導電性の粘性流動体を充てんし得る凹部およびこの
凹部に連続し生体表面に接触する部分が形成された絶縁
体と、前記凹部の内面に設けられた電極部とを備え、前
記接触部分の面積を、電極を生体表面に押しあてたとき
に生体表面への接触圧が小さく、かつ生体表面と前記接
触部分との間に存在する前記粘性流動体の、前記凹部内
にある粘性流動体と前記凹部よりはみ出した粘性流動体
との間で測った抵抗値が十分高くなるように広くするこ
とを特徴とする生体測定用電極。
（２）生体表面に押しあてられる生体測定用電極であっ
て、導電性の粘性流動体を充てんし得る凹部およびこの
凹部に連続し生体表面に接触する部分が形成された絶縁
体と、前記凹部の内面に設けられた電極部とを備え、前
記接触部分の面積を、電極を生体表面に押しあてたとき
に生体表面への接触圧が小さく、かつ生体表面と前記接
触部分との間に存在する前記粘性流動体の、前記凹部内
にある粘性流動体と前記凹部よりはみ出した粘性流動体
との間で測った抵抗値が十分高くなるように広くした生
体測定用電極と、前記電極部に接続された増幅器と、を具備することを特徴とする電極装置。