JPWO2018186212A1 - 生体情報測定用電極および生体情報の測定方法 - Google Patents
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Abstract
生体情報測定用電極(1)は、複数の導電線(101)を有し、一方の端部である先端部(12)と他方の端部である後端部(13)を有する導電束体(10)と、該導電束体(10)と電気的に接続した端子部(20)と、を備え、導電束体(10)の先端部(12)が生体と接触可能であって、導電束体(10)の先端部(12)側に位置し導電束体(10)を可動可能に支持している支持部(31)と、導電束体(10)を先端部(12)側に突出させる突出機構(第1突出機構PM1など)と、を備え、突出機構が導電束体(10)を突出させる動作を行っていない状態において、支持部(31)が導電束体(10)の端子部(20)に対する相対位置を保持する。これにより、電極が汚れた場合であっても繰り返して使用することが可能となる。
Description
本発明は、脳波測定用電極、心電図測定用電極などの生体情報測定用電極、および当該生体情報測定用電極を用いた生体情報の測定方法に関する。
近年、様々な生体の情報、例えば、脈波、心電、筋電、体脂肪、脳波等を測定することが増えてきた。その際に、安定して生体と接触させるために、様々な生体情報測定用電極が提案されている。特に、脳波測定用電極など毛が生えた皮膚に対して有効な生体情報測定用電極は、皮膚(脳波測定用電極の場合には頭皮)から生えた毛(脳波測定用電極の場合には毛髪)を適切に避けつつ皮膚に接触することが必要であり、その際、皮膚の負担を抑えることも要請される。さらに、複数回の使用が可能であることが求められる場合も多い。
このような課題に応える脳波測定用電極として、特許文献1には、導電性高分子を基材繊維にコーティングしてなる導電性繊維からなる複数の接触子が起毛状態でベースから延出していることを特徴とする生体電極(生体情報測定用電極)が記載されている。
特許文献1に開示される生体電極(生体情報測定用電極)では、生体への接触の安定を図るために導電性ゲル(或いは電解液)を接触子に塗布して測定を行った場合に、生体電極(生体情報測定用電極)を再利用しようとすれば、接触子を構成する導電性繊維に付着した導電性ゲル(或いは電解液)を洗浄する必要がある。
また、導電性ゲル(或いは電解液)を用いない場合であっても、測定の際には生体(皮膚)と接触させるので、被験者の汗、血、リンパ液などの体液の他、角質等も含む汚れが生体電極(生体情報測定用電極)に付着する場合がある。このため、衛生上の観点からも、生体電極(生体情報測定用電極)を洗浄する必要がある。
しかしながら、導電性ゲルや付着物を生体電極から取り除くための、洗浄や除菌等の作業は作業負荷が大きいという課題があった。特に、特許文献1に開示される生体電極(生体情報測定用電極)では、洗浄作業が難しく、実質的には繰り返し利用は不可能であって、使い捨てとせざるを得なかった。
本発明は、電極が汚れた場合であっても繰り返し使用が可能な生体情報測定用電極を提供することを目的とする。本発明は、当該生体情報測定用電極の製造方法を提供することも目的とする。
上記課題を解決するため、本発明は、一態様として、一方の端部である先端部と他方の端部である後端部とを導通する柱状導電体と、該柱状導電体の前記接点部と電気的に接続した端子部と、を備え、前記柱状導電体の前記先端部を含む部分(接触部)が生体と接触可能な生体情報測定用電極であって、前記柱状導電体の前記先端部側に位置し前記柱状導電体を可動可能に支持している支持部と、前記柱状導電体を前記先端部側に突出させる突出機構と、を備え、前記突出機構が前記柱状導電体を突出させる動作を行っていない状態において、前記支持部が前記柱状導電体の前記端子部に対する相対位置を保持することを特徴とする生体情報測定用電極である。
かかる生体情報測定用電極は、支持部と突出機構とを有しているので、柱状導電体の先端部が突出している突出方向に、柱状導電体が可動でき、その状態で柱状導電体を固定する(保持する)ことができる。このため、柱状導電体の接触部に導電性ゲル等を塗布して測定を行った後に、柱状導電体を突出方向に押し出して、その導電性ゲルや付着物等の残渣物がある接触部を切り落とすことができる。したがって、新たな柱状導電体の接触部が形成され、接触部を洗浄しなくても、次の測定に供することができる。このことにより、使い捨てでなく、継続的に使用することができる。
上記の生体情報測定用電極において、前記突出機構は、前記支持部よりも前記後端部側に位置して前記柱状導電体を一時的に保持可能な仮保持部と、自らが変形することにより前記支持部と前記仮保持部との離間距離を変化させうる変位部と、を有し、前記仮保持部は、前記変位部の変形に基づいて前記柱状導電体が前記先端部側に移動するときに、前記支持部による支持よりも強く前記柱状導電体を保持してもよい。突出機構が柱状導電体を突出させる動作を行う際に、変位部は、支持部と仮保持部との離間距離を短くするように変形する。この支持部と保持部との近接が、支持部よりも仮保持部の方が強く柱状導電体を保持した状態で行われることにより、支持部に対して柱状導電体が摺動して、柱状導電体の先端部側への移動が生じる。このように、かかる突出機構は、簡素な構成でありながら、柱状導電体の先端部側への移動を安定的に行うことができる。
上記の生体情報測定用電極において、前記変位部は前記柱状導電体の延在方向に移動可能であってもよい。変位部が移動可能であることにより、突出機構を動作させていない状態では、生体情報測定用電極の外形を維持することができる。生体情報測定用電極の外形が変化すると生体(皮膚)の測定条件が変化してしまう場合もあるため、かかる構成を備えることは、測定安定性を高めることに資する。
上記の生体情報測定用電極において、前記変位部は弾性部材からなる部分を有していてもよい。変位部が弾性部材からなる部分を有する場合には、弾性部材の弾性変形及び弾性回復によって変位部を可逆的に変形させることができる。
上記の生体情報測定用電極において、前記変位部は、前記柱状導電体に沿って伸縮する伸縮部を有した蛇腹構造であってもよい。変位部が蛇腹構造の部分を有する場合には、蛇腹構造の部分の伸縮によって変位部を可逆的に変形させることができる。
上記の生体情報測定用電極が前記蛇腹構造を備える場合において、前記蛇腹構造では、前記伸縮部を伸ばしたときに、前記支持部が前記仮保持部よりも前記柱状導電体を強く保持可能であることが好ましい。まず、伸縮部を弾性的に伸ばして支持部と仮保持部とを離間させる。この際には、支持部を強く把持するなどにより、支持部において仮保持部よりも強く柱状導電体を保持する。その結果、伸縮部を伸ばしたときは、仮保持部に対して柱状導電体を摺動させることができる。その後、伸縮部の弾性回復により伸縮部を縮める。この際、仮保持部において支持部よりも強く柱状導電体を保持することにより、柱状導電体は支持部に対して摺動して先端部側に移動する。かかる突出機構は、特に簡素な構成でありながら、柱状導電体の先端部側への移動を安定的に行うことができる。
上記の生体情報測定用電極において、前記支持部の少なくとも一部を構成し前記柱状導電体を弾性的に支持する弾性支持部を有していてもよい。弾性支持部で柱状導電体の先端部側を支持しているので、柱状導電体の先端部が生体に接触した際には、この弾性支持部により先端部の近傍の部分(接触部を含む部分)が弾性変形して生体と接触するように許容されている。このように弾性変形することによって、生体と接触する先端部と生体との接触が適切な状態で維持される。
上記の生体情報測定用電極において、前記突出機構は、前記柱状導電体の前記後端部よりも更に前記後端部側に位置する押圧部材を有し、該押圧部材は、前記柱状導電体を前記先端部側に移動させるときに、前記柱状導電体の前記後端部を含む部分に接触可能とされることが好ましい。柱状導電体を先端部側に移動させるときに、押圧部材が柱状導電体の後端部を含む部分に接触可能なので、この押圧部材が柱状導電体を押し出すこととなる。これにより、柱状導電体は先端部側に移動する。このような突出機構は、簡素な構成でありながら、柱状導電体の先端部側への移動をより安定的に行うことができる。
上記の生体情報測定用電極は、前記柱状導電体の前記先端部側を含む部分(接触部)を挿通露出させる開口を有した筐体を備え、該開口よりも内側に前記支持部が位置しており、該筐体が前記柱状導電体の前記先端部側を含む部分(接触部)の周囲を覆う構造を有していてもよい。柱状導電体の先端部側の周囲を覆う筐体を有していることにより、測定に使用される柱状導電体の接触部以外が皮膚を含む測定対象(生体)に接することを防止することができる。したがって、かかる構成を備えることにより、衛生的観点からも良好に、生体情報測定用電極を継続的に使用することができる。
上記の生体情報測定用電極が筐体を備える場合において、前記筐体は、前記先端部側ほど外周形状が小さいテーパ形状を有することが好ましい。筐体がかかるテーパ形状を有することにより、測定対象である生体(皮膚)に先端部側が接触しやすい。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
前記筐体は前記柱状導電体の長軸方向に伸びる形状を有し、前記柱状導電体における前記筐体から前記先端部側に突出する突出部分と前記筐体とによって電極脚が構成されてもよい。かかる電極脚の構造を有することにより、測定対象である生体(皮膚)に電極が接触しやすい。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
前記筐体は導電性を有し、前記筐体も前記端子部に電気的に接続されてもよい。筐体が導電性を有して端子部に電気的に接続されることにより、柱状導電体からの信号をより安定的に端子部に伝達させることができる。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
上記の生体情報測定用電極は前記筐体を複数備え、複数の前記筐体のそれぞれについて、前記支持部に支持される前記柱状導電体が前記端子部に電気的に接続されていてもよい。かかる構成を備えることにより、生体情報測定用電極は生体(皮膚)を測定可能な柱状導電体を複数有する。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
前記複数の前記筐体のそれぞれに対応して、前記突出機構が個別に設けられていてもよい。かかる構成を備えることにより、生体情報測定用電極が有する複数の柱状導電体を個別に突出させることができる。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
前記突出機構は、前記複数の前記筐体に対応する複数の前記柱状導電体の少なくとも2つを連動させるように設けられていてもよい。かかる構成を備えることにより、生体情報測定用電極が有する複数の柱状導電体の少なくとも2つを同時に突出させることができる。したがって、かかる構成を備えることにより、測定のための準備時間が短縮される場合があり、この場合には測定効率が向上する。
上記の生体情報測定用電極において、前記柱状導電体は、複数の導電線が束ねられた導電束体からなる部分を有していてもよい。導電束体は複数の導電線を備えるため、接触部の生体への接触圧を高めることが容易である。この場合において、前記導電束体は、付着性を有する材料により前記複数の導電線が束ねられた部分を有していてもよい。導電束体が付着性を有する材料により複数の導電線が束ねられた部分を有することにより、導電束体はその断面形状を維持しやすく、使用中に導電束体が複数の導電線にほどける不具合が生じにくい。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
上記の生体情報測定用電極において、前記導電線はカーボン繊維からなるものであってもよい。この場合には、導電線が金属系材料からなる場合に比べて、導電線がカーボン繊維からなることにより、導電線に腐食などに起因する測定条件の変化が生じにくい。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
上記の生体情報測定用電極において、前記導電束体は、その外側面の少なくとも一部が、前記複数の導電線を束ねる被覆材からなるものであってもよい。導電束体が被覆材を有することにより、導電束体はその断面形状を維持しやすく、使用中に導電束体が複数の導電線にほどける不具合が生じにくい。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する場合がある。
上記の生体情報測定用電極の導電束体が被覆材を備える場合において、前記突出機構が前記導電束体を突出させる動作において行われる前記支持部と前記導電束体との摺動によって剥離する程度に、前記被覆材は前記複数の導電線に付着してもよい。導電束体の先端部側で支持部から突出した部分(接触部)では、被覆材の少なくとも一部が剥離した状態となる。したがって、かかる構成を備えることにより、被覆材が絶縁性の材料からなる場合であっても測定安定性が向上する場合がある。
上記の生体情報測定用電極において、前記柱状導電体は、ベース材料が合成樹脂からなる導電性樹脂体を有し、前記導電性樹脂体の一部を切断することにより前記先端部を新たに形成可能であってもよい。この場合には、柱状導電体の構成を簡素化することができる。また、導電性樹脂体の切断面が先端部の面の少なくとも一部となるため、接触面積を比較的(例えば上記の柱状導電体が導電束体からなる部分を有する場合に比べて)大きくすることが可能である。なお、導電性樹脂体は、導電性を有する物質が絶縁性の合成樹脂内に分散していてもよいし、ベース材料として用いられる合成樹脂が導電性を有していてもよい。
前記導電樹脂体は、導電性カーボン材料と該導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含んでいてもよい。カーボン粉、カーボン繊維、ナノカーボン材料などのカーボン材料はバインダ樹脂とのなじみ性に優れるため、かかる導電樹脂体の取り扱い性が良好である。
前記導電樹脂体は、その前記先端部側の少なくとも先端を覆うように設けられた導電性被膜を有していてもよい。この場合には、導電樹脂体は全体が導電性を有することが必須とならないため、一般的な樹脂の成形加工で導電樹脂体を形成できるなど、導電樹脂体の形状創成が容易となる。この場合において、前記導電性被膜は、前記導電樹脂体全体を覆うように設けられていてもよい。
前記柱状導電体は外周側面に切欠きを有し、前記切欠きにおいて、前記柱状導電体の前記先端部側を切断除去したときに、前記切欠きを構成する面の一部が新たに形成された前記先端部の面の一部を構成してもよい。切欠きを有することにより、柱状導電体の切断が容易になり、作業性が向上する。また、生体情報測定用電極の他の構成を簡素化できる場合もある。
前記柱状導電体が側面に切り欠きを有する場合において、前記柱状導電体は、ベース材料が合成樹脂からなる柱状の柱状導電樹脂体を有し、前記切り欠きは前記柱状導電性樹脂体の前記外周側面に設けられていてもよい。かかる構成を有する場合には、切り欠きにおいて柱状導電性樹脂体の先端部側を切断除去したときに、切り欠きを構成する面および柱状の柱状基材の切断面のいずれもが導電性を有するため、新たに形成された先端部の面の導電性を高めることができる。
前記柱状導電性樹脂体は導電性カーボン材料と該導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含んでいてもよい。カーボン粉、カーボン繊維、ナノカーボン材料などのカーボン材料はバインダ樹脂とのなじみ性に優れるため、かかる柱状導電性樹脂体は取り扱い性が良好である。
前記柱状導電体が側面に切り欠きを有する場合において、柱状の柱状基材と前記柱状基材を覆う導電性被膜と、を有する被覆構造部を有し、前記切欠きが前記被覆構造部の前記外周側面に設けられていてもよい。切り欠きにおいて柱状導電体の先端部側を切断除去したときに、切り欠きを構成する面の一部にも導電性被覆が位置することになるため、新たに形成された先端部の面の導電性を高めて生体との接触インピーダンスを低くすることができる。
前記柱状導電体は、複数の個別接触部材が前記柱状導電体の長軸方向に分離可能に連結してなる連結体を有していてもよい。この場合において、前記柱状導電体の前記先端部側を構成しており、前記連結体の前記先端部の前記個別接触部材が、前記端子部に導通していることにより、連結体の先端部の個別接触部材の先端部側の端部は、柱状導電体の先端部として適切に機能する。このように柱状導電体が複数の個別接触部材から構成される連結体を備えることにより、柱状導電体の先端側に位置する個別接触部材を分離することにより、新たな先端部を有する柱状導電体を簡単に用意することができる。
上記の柱状導電体が複数の個別接触部材から構成される前記連結体を備える場合において、前記連結体の前記先端部の前記個別接触部材は嵌め合い構造を有していてもよい。このとき、前記柱状導電体の長軸方向に隣り合う前記個別接触部材は前記嵌め合い構造により互いに分離可能に連結されていてもよい。この構成により、柱状導電体の連結体の先端部に位置する個別接触部材を、この個別接触部材に連結している個別接触部材から取り外すことにより、新たな先端部を有する柱状導電体を特に簡単に用意することができる。
上記の柱状導電体が複数の個別接触部材から構成される前記連結体を備える場合において、前記連結体は、前記柱状導電体の長軸方向に伸びる芯材を有していてもよい。このとき、前記芯材が前記個別接触部材を複数挿通するように配置すれば、柱状導電体の先端側に位置する個別接触部材を取り外すことにより、新たな先端部を有する柱状導電体を特に簡単に用意することができる。この場合において、個別接触部材を取り外す際に、柱状導電体の先端側に位置する芯材を部分的に切断することが、先端部の清浄性を保つ観点から好ましい。
上記の芯材を用いる場合において、前記芯材は導電性を有することが好ましい。個別接触部材の柱状導電体の先端部側の面のみならず、芯材における柱状導電体の先端部側の面(断面)においても生体情報を収集することができる。
前記個別接触部材のベースとなる個別基材は、ベース材料が合成樹脂からなる導電樹脂体であってもよい。この場合には、連結される個別接触部材同士の間での導通がより安定的に確保されうる。
前記導電樹脂体は、導電性カーボン材料と該導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含んでいてもよい。カーボン粉、カーボン繊維、ナノカーボン材料などのカーボン材料はバインダ樹脂とのなじみ性に優れるため、かかる導電樹脂材の取り扱い性が良好である。
前記個別接触部材は、前記導電性樹脂体の前記先端部側の少なくとも先端を覆うように設けられた導電性被膜を有していてもよい。この場合において、前記導電性被膜は、前記導電性樹脂体の全体を覆うように設けられていてもよい。このような構成を備えていれば、連結される個別接触部材同士の間での導通がより安定的に確保されうる。
前記個別接触部材のベースとなる個別基材は絶縁性であり、該絶縁体の全体を覆うように導電性被膜が設けられてもよい。この場合には、一般的な樹脂の成形加工で個別基材を形成できるから、個別基材の形状創成が容易となる。アクリル系樹脂、ポリオレフィン、ポリエステルなど、絶縁性であるが射出成形など形状創成を容易にかつ高精度に行うことができる製造方法に適用可能な材料を、個別基材の構成材料として用いることができる。
前記導電性被膜は、PEDOTなど導電性高分子を含むことが、柱状導電体の先端部と生体との電気的接触の安定性を高める観点から好ましい。
前記柱状導電体は弾性変形可能であってもよい。柱状導電体が弾性変形可能な場合には、柱状導電体の長軸方向となる方向に引張力を加えて、柱状導電体を延伸させた状態で表面に導電性被膜を形成することにより、上記引張力を解除して延伸前の形状に戻したときに、柱状導電体の先端側の端部に導電性被膜が形成されやすくなる。
本発明は他の一態様として、上記の生体情報測定用電極を用いた生体情報の測定方法を提供する。かかる製造方法は、前記突出機構を動作させて、前記柱状導電体の一部を追加突出部分として前記先端部側に突出させる突出工程と、前記突出工程により突出させた前記追加突出部分の少なくとも一部が切断残部として前記生体情報測定用電極の構成要素となるように、前記柱状導電体の一部を切断除去する除去工程と、前記除去工程後に前記先端部側に突出する前記柱状導電体の部分を前記生体に接触させて生体情報を測定する測定工程と、を有する。突出工程により柱状導電体を突出させ、除去工程で適切に柱状導電体を切断することにより、測定工程では、柱状導電体における先の測定工程では使用されていない部分を用いて生体(皮膚)の測定を行うことができる。したがって、かかる構成を備えることにより、測定安定性が向上する、清潔な測定が実現されるといった効果が得られる。
本発明に係る生体情報測定用電極は、支持部と突出機構とを有しているので、柱状導電体の先端部に導電性ゲル等を塗布して測定を行った後に、その導電性ゲルや付着物等の残渣物がある接触部を切り落とし、新たな柱状導電体の接触部を形成することができる。したがって、本発明によれば、電極が汚れた場合であっても繰り返し使用が可能な生体情報測定用電極が提供される。また、本発明により、当該生体情報測定用電極の製造方法が提供される。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、同一の部材には同一の符号を付し、一度説明した部材については適宜その説明を省略する。
[第1実施形態]
図1は本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の構造を概念的に示す断面図である。
図1は本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の構造を概念的に示す断面図である。
本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1は、図1に表されるように、一方の端部(Z1−Z2方向Z1側の端部)である先端部12と他方の端部(Z1−Z2方向Z2側の端部)である後端部13を導通する柱状導電体と、柱状導電体と電気的に接続した端子部20と、を備え、柱状導電体と端子部20との間には、これらと電気的に接続される配線50が設けられている。そして、本発明の第1実施形態では、柱状導電体として、複数の導電線101を有して延在する導電束体10を用いている。
これにより、導電束体10の先端部12を生体に押し当てて生体情報を測定する際に、先端部12における接触部121の生体への接触圧を高めることが容易であり、測定安定性が向上する場合がある。しかも、導電束体10の個々の導電線101が0.3mm以下である場合、皮膚表面の角質層や、剥がれた角質を含む皮膚に付着した汚れを貫く効果が期待できる。このため、生体接触インピーダンスの低減などによる測定安定性の向上が更に期待できる。なお、図1では、導電束体10が延在する方向(延在方向)をZ1−Z2方向として示している。
生体情報測定用電極1の導電束体10の導電線101は、導電性カーボン材料からなる繊維(カーボン繊維)からなる。生体情報測定用電極1において、導電束体10の先端部12側の部分が生体と接触可能な接触部121であり、接触部121が生体に接触して、生体から生体情報を電気信号として収集する。導電線101の構成材料は導電性を有していれば特に限定されないが、カーボン繊維は導電性を有するとともに生体親和性に優れるため、生体情報測定用電極1の構成材料として好適である。また、金属からなる導電線101に比べて、腐食などに起因する測定条件の変化が生じにくい。したがって、導電線101がカーボン繊維からなることにより、生体情報測定用電極1の測定安定性が向上する場合がある。
生体情報測定用電極1は、導電束体10の先端部12側(Z1−Z2方向Z1側)に位置して、導電束体10を可動可能に支持している支持部31を有する。生体情報測定用電極1において、支持部31は全体が弾性体からなり、導電束体10を弾性的に支持する弾性支持部である。図1において符号EF1により示される支持部31による弾性的な支持力を第1支持力と呼称する。以下、第1支持力EF1と記述する。
支持部31は、全体形状がZ1−Z2方向Z1側に外径が細くなる略円錐台形状を有し弾性材料からなる第1弾性部材30のZ1−Z2方向Z1側に位置する。第1弾性部材30はZ1−Z2方向に貫通する中空部を有し、この中空部内に導電束体10の一部が位置し、導電束体10の接触部121は、導電束体10における、第1弾性部材30のZ1−Z2方向Z1側の貫通孔を貫いて外側に突出した部分である。
このように、支持部31は、第1弾性部材30におけるZ1−Z2方向Z1側の貫通孔の周縁に位置する部分である。支持部31が弾性材料からなることは、後述するリフレッシュプロセスにおいて、支持部31を支持する第1支持力EF1の強さを容易に変更することができる。また、導電束体10の接触部121が生体に接触した際には、この弾性材料からなる支持部31により導電束体10の先端部12の近傍の部分(接触部121を含む部分)が弾性変形して生体と接触することが可能である。このように弾性変形することによって、生体と接触する接触部121と生体との接触が適切な状態で維持される。
第1弾性部材30のZ1−Z2方向Z2側端面には、Z1−Z2方向の貫通孔を有するリング状の形状を有し剛体からなる基体60が第1弾性部材30に分離不能に設けられている。基体60の貫通孔の内部には、第1弾性部材30側から連続する導電束体10の一部が位置する。
リング状の基体60のZ1−Z2方向Z2側端面には、Z1−Z2方向の両側に貫通する中空部を有してZ1−Z2方向に伸びる筒状の形状を有し、弾性部材からなる第2弾性部材40が基体60と分離不能に設けられている。第2弾性部材40の中空部には、基体60側から連続する導電束体10の一部が位置する。導電束体10のZ1−Z2方向Z2側端部は第2弾性部材40の中空部内に位置する。すなわち、第2弾性部材40のZ1−Z2方向Z2側の端部と導電束体10のZ1−Z2方向Z2側端部とはZ1−Z2方向に離間している。
第2弾性部材40は、支持部31よりもZ1−Z2方向Z2側に位置して導電束体10を一時的に保持可能な仮保持部41と、弾性部材からなり自らが変形することにより支持部31と仮保持部41との離間距離を変化させうる変位部42とを有する。図1では、支持部31と同様に、仮保持部41も導電束体10に接している。しかしながら、その支持力(図1では符号EF2の矢印で示し、以下、第2支持力と呼称する)は、支持部31における第1支持力EF1よりも低くなっている。
第2弾性部材40のZ1−Z2方向Z2側の端部には、Z1−Z2方向Z2側に突出する端子部20が設けられている。端子部20は導電性材料からなり、Z1−Z2方向Z2側に位置する本体部22と、本体部22からZ1−Z2方向Z1側に連設されてX−Y面内方向に突出するフランジ部21とから構成される。端子部20は、フランジ部21において第2弾性部材40と分離不能に接している。端子部20を構成する材料は導電性を有する限り任意である。生体親和性に優れる観点から、導電性カーボン材料や、銅などの金属系材料に金めっきが施されたものが用いられることが好ましい。
以上の構造を有する生体情報測定用電極1では、通常の使用状態(後述する突出機構を動作させない状態であり、以下、通常状態と呼称する)では、導電束体10の端子部20に対する相対位置は、支持部31の第1支持力EF1によって保持されている。仮保持部41においても、弾性回復力によって導電束体10に接しているが、その支持力(第2支持力EF2)は第1支持力EF1よりも弱い。
以下、生体情報測定用電極1を用いて行われる生体情報の測定方法について説明する。
前述のように、生体情報測定用電極1では、生体からの生体情報をより安定的に収集する観点から、生体に導電性ゲル等を塗布して、生体情報測定用電極1の導電束体10の接触部121と生体との間に導電性ゲル等が存在する状態で生体情報の測定が行われる場合がある。このような測定を行うと、接触部121に位置する導電束体10を構成する複数の導電線101には導電性ゲル等が付着する。このように生体に塗布された導電性ゲル等の一部が接触部121の複数の導電線101に付着した生体情報測定用電極1をそのまま新たな測定に使用することは、衛生的観点からも好ましくない。このため、生体情報測定用電極1を再利用するためには、接触部121の複数の導電線101に付着した導電性ゲル等を除去する必要がある。これまでの生体電極では、測定によって付着した導電性ゲル等を洗浄して除菌すること等が一般的であったが、この作業は手間が多く、しかも洗浄液が廃棄物となるため、作業者負担が大きくコストも高いのが実情であった。
これに対し、生体情報測定用電極1を用いて行われる生体の測定方法では、導電束体10の先端部12側に突出する部分(接触部121)を生体に接触させて生体情報を測定する測定工程に先立って、次に説明するように、突出工程と除去工程とからなるリフレッシュプロセスを実施する。リフレッシュプロセスによれば、導電性ゲル等が付着した接触部121を構成する複数の導電線101を簡便な方法で除去して、新しい接触部121を用意することができる。
以下、リフレッシュプロセスの一例について、図2から図4を用いて説明する。図2は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の突出機構を第1の方法で動作させて突出工程を行っている状態を概念的に示す断面図である。図3は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の突出機構を動作させたことにより導電束体10が突出した状態を概念的に示す断面図である。図4は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の突出機構を動作させることを含む導電束体10のリフレッシュプロセスが完了した状態を概念的に示す断面図である。
本リフレッシュプロセスは、次に説明する突出工程と除去工程とを備える。
まず、突出工程では、図2に示されるように、まず、生体情報測定用電極1における導電束体10全体をZ1−Z2方向Z1側に移動させ、支持部31からZ1−Z2方向Z1側に追加的に突出する追加突出部分122を設ける。具体的には、第2弾性部材40の外周側から押圧力を付与し、仮保持部41において導電束体10に付与される第2支持力EF2を支持部31において導電束体10に付与される第1支持力EF1よりも強くする。図2では、第2支持力EF2を示す矢印を黒塗りとして、第2支持力EF2が強められた状態にあることを示している。
この状態で、Z1−Z2方向Z1側に第2弾性部材40を圧縮する向きの外力を付与する。図2では、この外力は第1外力PF1として示されている。第2弾性部材40は、その全体が弾性体から構成される変位部42であるため、第1外力PF1によって第2弾性部材40の全体(変位部42)が変形して、支持部31と仮保持部41との離間距離を縮めることができる。
ここで、第2支持力EF2の方が第1支持力EF1よりも強くなっているため、仮保持部41における導電束体10の摩擦抵抗は、支持部31における導電束体10の摩擦抵抗よりも高い。それゆえ、支持部31と仮保持部41との離間距離が縮まると、第1外力PF1は仮保持部41から導電束体10に伝達される。その結果、導電束体10は支持部31に対して摺動して、導電束体10がZ1−Z2方向Z1側に突出するように移動する。図1では、導電束体10の一部が追加突出部分122として支持部31よりもZ1−Z2方向Z1側に位置している状態が示されている。また、第1外力PF1の付与によって端子部20もZ1−Z2方向Z1側に移動するため、図2では、移動前の端子部20の位置を二点鎖線で示してある。
このようにして、導電束体10をZ1−Z2方向Z1側に移動させたら、仮保持部41における導電束体10への外力(第2弾性部材40を圧縮する外力および第1外力PF1)の付与を終了させる。すると、図3に示されるように、第2支持力EF2の強さは通常状態の場合の強さに戻り、仮保持部41における導電束体10の摩擦抵抗よりも、支持部31における導電束体10の摩擦抵抗の方が高くなる。この際、導電束体10は、支持部31において支持された状態で仮保持部41に対して摺動するため、導電束体10の先端部12のZ1−Z2方向Z1側への突出の程度は維持される。また、第1外力PF1が付与されていないため、第2弾性部材40にはZ1−Z2方向Z2側に伸びる弾性回復が生じて、第2弾性部材40の外形は通常状態の形状に戻り、端子部20も通常状態の位置に戻る。
以上の突出工程では、第2弾性部材40が支持部31と連携して導電束体10をZ1−Z2方向Z1側に突出させる。したがって、この突出工程において行われた第1の方法では、第2弾性部材40が突出機構(第1突出機構PM1)となる。
続いて、突出工程により突出させた追加突出部分122の少なくとも一部が切断残部として生体情報測定用電極1の構成要素となるように、導電束体10の一部を切断除去する除去工程を行う。具体的には、図3に示されるように、切断装置CDによって、導電束体10のZ1−Z2方向Z1側端部からZ1側に長さD1の部分を切断する。その結果、図4に示されるように、新たな接触部121が支持部31から突出する生体情報測定用電極1が得られる。
ここで、切断装置CDによって切断される部分が追加突出部分122を一部含むようにすれば、切断残部に新たに設定される導電束体10の接触部121は、前回測定に使用した部分を含むことがない。このため、新たな接触部121が導電性ゲル等に付着している可能性が排除され、好ましい。以上の除去工程によって、先の測定の際に導電性ゲル等が付着した導電束体10のZ1−Z2方向Z1側の端部に位置する複数の導電線101は生体情報測定用電極1から除去される。図4には、導電束体10の除去された部分RPが表されている。なお、除去方法は、機械的な切断でもよいし、レーザ光を照射することによって切断してもよい。
以上のリフレッシュプロセスの結果、図4に示されるように、外観としては図1に示される通常状態と同様に導電束体10の接触部121が所定の長さで第1弾性部材30から突出する生体情報測定用電極1が得られる。図1に示される生体情報測定用電極1との相違点は、導電束体10のZ1−Z2方向(延在方向)の長さのみであるが、外観上は図1に示される生体情報測定用電極1と相違がない。このように、変位部42は弾性材料からなるため弾性変形および弾性回復により変位部42を可逆的に変形させることができる。つまり、変位部42は、導電束体10の延在方向(Z1−Z2方向)に対して移動可能(伸び縮み可能)であり、変形前の状態に戻ることができる。それゆえ、生体情報測定用電極1は突出機構(第1突出機構PM1)を動作させている間のみ、その外形が変化するが、通常状態では、生体情報測定用電極1の外形を維持することができる。生体情報測定用電極1の外形が変化すると生体(皮膚)の測定条件が変化してしまう場合もあるため、かかる構成を備えることは、測定安定性を高めることに資する。
リフレッシュプロセス後の導電束体10の接触部121を構成する複数の導電線101は、リフレッシュプロセス前には第1弾性部材30の内部に位置していたため、導電性ゲル等は付着していない。したがって、図4に示される生体情報測定用電極1は、リフレッシュプロセスの除去工程後に先端部12側に突出する導電束体10の部分(新たな接触部121)を生体に接触させて生体情報を測定する測定工程をすぐに実施することができる。すなわち、リフレッシュプロセスを行うことにより、生体情報測定用電極1を繰り返し使用することが可能である。
生体情報測定用電極1を用いて、異なる方法によってもリフレッシュプロセスが可能である。図5は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の突出機構を第2の方法で動作させている状態を概念的に示す断面図である。
図2に示される第1の方法では、第1突出機構PM1は第2弾性部材40からなり、第2弾性部材40に付与された第1外力PF1は、仮保持部41を介して導電束体10に伝達されているが、図5に示される第2の方法では、導電束体10の後端部13(Z1−Z2方向Z2側の端部)に端子部20のフランジ部21を接触させ、導電束体10に対して直接的にZ1−Z2方向Z1側に向いた外力(第2外力PF2)を付与している。図5では、第2外力PF2によって端子部20がZ1−Z2方向Z1側に移動したことが理解しやすくなるように、移動前の端子部20を二点鎖線で示してある。
この第2外力PF2の付与により、導電束体10は、支持部31および仮保持部41と摺動して、導電束体10のZ1−Z2方向Z1側の突出が行われる。このように、第2の方法では、仮保持部41を介することなく、端子部20のフランジ部21が押圧部材となって直接的に導電束体10が押されるため、この方法における突出機構(第2突出機構PM2)は、端子部20のフランジ部21を含む。このような第2突出機構PM2は、簡素な構成でありながら、導電束体10の先端部12側への移動をより安定的に行うことができる。
第2突出機構PM2を動作させることによる導電束体10の突出が完了したら、第2外力PF2の付与を終了させる。すると、支持部31での第1支持力EF1は仮保持部41での第2支持力EF2よりも強いため、導電束体10は支持部31において支持され、導電束体10は仮保持部41に対して摺動し、図3に示される状態に至る。以降の動作は第1の方法を含むリフレッシュプロセスと共通であり、導電束体10の先端部12からZ1−Z2方向Z2側に長さD1の部分を切除することにより、図4に示されるように、新たな導電束体10の接触部121を有する生体情報測定用電極1が得られる。
生体情報測定用電極1を用いて、さらに異なる方法によってもリフレッシュプロセスが可能である。図6は本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の突出機構を第3の方法で動作させている途中の状態を概念的に示す断面図である。図7は、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定用電極1の突出機構を第3の方法で動作させたことにより導電束体10が突出した状態を概念的に示す断面図である。
第3の方法では、第1弾性部材30を弾性変形させることも含んで導電束体10を突出させる。図6に示されるように、まず、第1弾性部材30のZ1−Z2方向Z1側端部を含んで位置する支持部31で導電束体10に付与される第1支持力EF1の強さを高めて、支持部31における導電束体10の摩擦抵抗を高め、この状態で、支持部31をZ1−Z2方向Z1側に移動させる向きの外力(第3外力PF3)を付与する。図6では、第1支持力EF1の強さが高められたことを、矢印を黒塗りにすることによって示している。
第3外力PF3を付与することにより、第1弾性部材30は弾性変形してZ1−Z2方向Z1側に伸びる。この弾性変形の理解を容易にするために、図6では、第3外力PF3が付与される前の状態(通常状態)における第1弾性部材30を二点鎖線により示している。この第1弾性部材30の弾性変形に伴い、導電束体10も全体がZ1−Z2方向Z1側に移動する。この移動の際に、第2弾性部材40の仮保持部41では導電束体10の摺動が生じる。
次に、第2弾性部材40の仮保持部41から導電束体10に付与される第2支持力EF2の強さを高める。図7では、第2支持力EF2の強さが高められたことを、矢印を黒塗りにすることによって示している。そして、支持部31で導電束体10に付与される第1支持力EF1の強さを通常状態に戻し、第3外力PF3の付与も解除する。図7では、第1支持力EF1の強さが通常状態に戻されたことを、矢印を白抜きにすることによって示している。
その結果、第1弾性部材30は、通常状態の形状に弾性回復する。この弾性回復の理解を容易にするために、図7では、第3外力PF3が付与される前の状態(通常状態)における第1弾性部材30を二点鎖線により示している。この第1弾性部材30の弾性回復に伴い、支持部31はZ1−Z2方向Z2側に移動する。前述のように第2支持力EF2の強さは高められているが、第1支持力EF1は通常状態の強さにあるため、導電束体10との摩擦力は、仮保持部41の方が支持部31よりも強い。それゆえ、導電束体10は支持部31に対して摺動し、結果的に、図7に示されるように、通常状態の位置に戻った支持部31からみてZ1−Z2方向Z1側に導電束体10が突出した状態となる。最後に第2支持力EF2を通常状態の強さに戻せば、図3に示される状態に至る。以降の作業は、第1の方法を含むリフレッシュプロセスと共通するため、説明を省略する。
このように、第3の方法では、第1弾性部材30の弾性変形および弾性回復を用いて、導電束体10の先端部12を含む部分をZ1−Z2方向Z1側に突出させる。したがって、本リフレッシュプロセスに含まれる第3の方法では、第1弾性部材30から第2弾性部材40に至る部分が突出機構(第3突出機構PM3)となる。第3突出機構PM3は、特に簡素な構成でありながら、導電束体10の先端部12側(Z1−Z2方向Z1側)への移動を安定的に行うことができる。
[第2実施形態]
図8は、本発明の第2実施形態に係る生体情報測定用電極1Aの構造を概念的に示す断面図である。図8に示される本発明の第2実施形態に係る生体情報測定用電極1Aは、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1との対比では、端子部20と第2弾性部材40とが連設されておらず、導電束体10(柱状導電体)の後端部13が第2弾性部材40のZ1−Z2方向Z2側に突出している点が相違するが、他は共通である。よって、本発明の第2実施形態については、相違する部分を中心に説明する。
図8は、本発明の第2実施形態に係る生体情報測定用電極1Aの構造を概念的に示す断面図である。図8に示される本発明の第2実施形態に係る生体情報測定用電極1Aは、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1との対比では、端子部20と第2弾性部材40とが連設されておらず、導電束体10(柱状導電体)の後端部13が第2弾性部材40のZ1−Z2方向Z2側に突出している点が相違するが、他は共通である。よって、本発明の第2実施形態については、相違する部分を中心に説明する。
本発明の第2実施形態に係る生体情報測定用電極1Aでは、図示しない枠体により、基体60と端子部20との相対位置が固定されているため、通常状態では、支持部31が導電束体10を支持することにより、導電束体10は、端子部20に対する相対位置が固定されている。
生体情報測定用電極1Aでは、生体情報測定用電極1のリフレッシュプロセスにおいて説明した第1の方法および第3の方法により、導電束体10の接触部121をZ1−Z2方向Z1側(先端部12側)に突出させることができる。したがって、生体情報測定用電極1Aは、第1突出機構PM1および第3突出機構PM3を備える。
[第3実施形態]
図9は、本発明の第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bの構造を概念的に示す断面図である。図9に示される本発明の第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bは、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1を備え、さらに、生体情報測定用電極1Bの多くの部分を収容する導電性の筐体70を備えている。よって、本発明の第3実施形態については、相違する筐体70を中心に説明する。
図9は、本発明の第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bの構造を概念的に示す断面図である。図9に示される本発明の第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bは、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1を備え、さらに、生体情報測定用電極1Bの多くの部分を収容する導電性の筐体70を備えている。よって、本発明の第3実施形態については、相違する筐体70を中心に説明する。
生体情報測定用電極1Bの筐体70は、導電性材料からなり、具体例として銅等の金属系材料、導電性カーボン材料などが挙げられる。筐体70は、Z1−Z2方向Z1側からZ1−Z2方向Z2側にかけて連設される、電極側筐体部71、中央筐体部72および端子側筐体部73を有する。
筐体70の電極側筐体部71は、略円錐台形状の外形を有し、図9に示されるように、Z1−Z2方向に貫通する中空部に第1弾性部材30を内包し、Z1−Z2方向Z1側に中空部へとつながる開口71Aを有する。そして、電極側筐体部71(筐体70)は、導電束体10(柱状導電体)の先端部12側の周囲を覆い、導電束体10を可動可能に支持している支持部31を開口71Aの内側に位置するようにして、配設されている。また、電極側筐体部71は、導電束体10に沿って伸びる(Z1−Z2方向に伸びる)形状を有する。なお、導電束体10は、電極側筐体部71の開口71Aから先端部12を挿通露出させており、この先端部12側(Z1−Z2方向Z1側)に突出する突出部分123を有する。この突出部分123は、導電束体10の接触部121のZ1−Z2方向Z1側(先端部12側)の一部である。
このように、導電束体10の接触部121の周囲を覆う筐体70(具体的には電極側筐体部71)を有していることにより、測定に使用される導電束体10の接触部121以外が皮膚を含む測定対象(生体)に接することを防止することができる。したがって、かかる構成を備えることにより、衛生的観点からも良好に、生体情報測定用電極1Bを継続的に使用することができる。
また、生体情報測定用電極1Bでは、電極側筐体部71と、電極側筐体部71からZ1−Z2方向Z1側に突出する突出部分123とによって、電極脚G1が構成される。電極脚G1の構造を有することにより、測定対象である生体(皮膚)に生体情報測定用電極1Bが接触しやすい。したがって、かかる構成を備える生体情報測定用電極1Bは測定安定性が向上しやすい。
また、電極側筐体部71は、先端部12側(Z1−Z2方向Z1側)ほど外周形状が小さいテーパ形状を有する。このようなテーパ形状を有することにより、測定対象である生体(皮膚)に先端部12側(Z1−Z2方向Z1側)が接触しやすい。したがって、かかる構成を備える生体情報測定用電極1Bは測定安定性がより安定的に向上しやすい。
筐体70の中央筐体部72は、円盤状であって、図9に示されるように、Z1−Z2方向に貫通する中空部に基体60を内包する。
筐体70の端子側筐体部73は、略円錐台形状の外形を有し、図9に示されるように、Z1−Z2方向に貫通する中空部に第2弾性部材40を内包し、Z1−Z2方向Z2側に開口73Aを有し、この開口73Aから端子部20の本体部22が突出している。端子側筐体部73の内壁における開口73Aの周縁部を構成する部分に、端子部20のフランジ部21が、第2弾性部材40の弾性回復力に基づいてZ1−Z2方向Z2側に付勢された状態で接している。したがって、通常状態の端子部20の位置は、第2弾性部材40と端子側筐体部73とによって固定されており、リフレッシュプロセスにおいて、端子部20の本体部22をZ1−Z2方向Z1側に押し込むことによって、第2の方法が行われて、導電束体10の接触部121をZ1−Z2方向Z1側に突出させることができる。それゆえ、生体情報測定用電極1Bは第2突出機構PM2を備え、第2突出機構PM2は端子部20全体を含む。
また、筐体70が導電性を有し、筐体70も端子部20に電気的に接続されていることにより、導電束体10からの信号をより安定的に端子部20に伝達させることができる。したがって、かかる構成を備える生体情報測定用電極1Bは測定安定性が向上しやすい。特に、第1弾性部材30が導電性を有している場合には、導電束体10と電極側筐体部71との電気的接続が安定的に行われる。
生体情報測定用電極1Bは生体情報測定用電極1の多くの部分を覆うように設けられた筐体70を備えるため、生体情報測定用電極1の構成要素、具体的には、第1弾性部材30、基体60、第2弾性部材40および端子部20は、分離不能に連設されていなくてもよい。第1弾性部材30および第2弾性部材40のZ1−Z2方向の弾性回復力により、第1弾性部材30および端子部20が筐体70の内壁にZ1−Z2方向に付勢した状態であれば、導電束体10と端子部20との相対位置を保持することができる。
なお、生体情報測定用電極1Bが備える筐体70は電極側筐体部71、中央筐体部72および端子側筐体部73を有しているが、これに限定されない。中央筐体部72を有していなくてもよく、電極側筐体部71のみを有していてもよい。
[第4実施形態]
図10(a)は本発明の第4実施形態に係る生体情報測定用電極1Cの構造を概念的に示す外観図である。図10(b)は、図10(a)のV1−V1線断面図である。本発明の第4実施形態に係る生体情報測定用電極1Cは、次に説明するように、第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bを複数備えることから、電極ユニット1Uと呼称する。
図10(a)は本発明の第4実施形態に係る生体情報測定用電極1Cの構造を概念的に示す外観図である。図10(b)は、図10(a)のV1−V1線断面図である。本発明の第4実施形態に係る生体情報測定用電極1Cは、次に説明するように、第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bを複数備えることから、電極ユニット1Uと呼称する。
本発明の第4実施形態に係る電極ユニット1U(生体情報測定用電極1C)は、図10(a)および図10(b)に示されるように、5個の生体情報測定用電極1Bが共通するX−Y平面内に並ぶように配置されている。これらの生体情報測定用電極1Bは、それぞれの筐体70の中央筐体部72を覆うよう設けられた樹脂部材75によって一体化され、樹脂部材75によって複数の生体情報測定用電極1Bの相対位置が固定されている。したがって、電極ユニット1Uが備える生体情報測定用電極1Bのそれぞれは、支持部31に支持される導電束体10(柱状導電体)が端子部20に電気的に接続される。
また、本発明の第4実施形態では、複数の筐体70のそれぞれに対応して、突出機構(第2突出機構PM2)が個別に設けられており、それぞれの第2突出機構PM2も独立で機能するようになっている。故に、電極ユニット1Uが備える生体情報測定用電極1Bは、互いに独立に機能することができる。このような構成では、等しい機能を有する複数の生体情報測定用電極1Bが互いに独立に存在しているため、電極ユニット1Uが備える複数の生体情報測定用電極1Bのいずれかが動作不良を生じても、残りの生体情報測定用電極1Bによって生体情報の測定を継続することができる。したがって、電極ユニット1Uは測定安定性に優れる。
[第5実施形態]
図11(a)は、本発明の第5実施形態に係る生体情報測定用電極1Dの構造を概念的に示す外観図である。図11(b)は、図11(a)のV2−V2線断面図である。本発明の第5実施形態に係る生体情報測定用電極1Dは、次に説明するように、第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bを複数備えることから、第4実施形態の電極ユニット1Uと同様に、電極ユニット1UAと呼称する。
図11(a)は、本発明の第5実施形態に係る生体情報測定用電極1Dの構造を概念的に示す外観図である。図11(b)は、図11(a)のV2−V2線断面図である。本発明の第5実施形態に係る生体情報測定用電極1Dは、次に説明するように、第3実施形態に係る生体情報測定用電極1Bを複数備えることから、第4実施形態の電極ユニット1Uと同様に、電極ユニット1UAと呼称する。
本発明の第5実施形態に係る電極ユニット1UA(生体情報測定用電極1D)は、第4実施形態に係る電極ユニット1Uと同様に、5個の生体情報測定用電極1Bが樹脂部材75によって固定された構造を有する。電極ユニット1UAは、電極ユニット1Uとの対比で、樹脂部材75が中空部を有して、中央筐体部72のみならず端子側筐体部73も内包する構造を有していること、および複数の生体情報測定用電極1Bのそれぞれの端子部20と電気的に接続される総合端子25が設けられていることが相違する。
先ず、電極ユニット1UAは、図11(a)に示されるように、樹脂部材75から、5つの電極脚G1がZ1−Z2方向Z1側に突出して設けられており、総合端子25がZ1−Z2方向Z2側に突出して設けられている。そして、総合端子25は、図11(b)に示されるように、Z1−Z2方向Z2側に外部に電気信号を伝える突出部251を有し、Z1−Z2方向Z1側にX−Y面内方向に突出するフランジ部252を有する。更に、フランジ部252のZ1−Z2方向Z1側端面には、生体情報測定用電極1Bの端子部20がそれぞれ接触することにより、端子部20と総合端子25との電気的接続が確保されている。また、フランジ部252は周縁部のZ1−Z2方向Z2側の面が、樹脂部材75の中空部を形成する内壁の面に接触している。このように構成された電極ユニット1UAでは、生体情報測定用電極1Bの第2弾性部材40(図9を参照)のZ1−Z2方向Z2側への弾性回復力が、端子部20とフランジ部252との接触圧力およびフランジ部252と樹脂部材75との接触圧力をもたらしている。
したがって、電極ユニット1UAが備える複数の生体情報測定用電極1Bのそれぞれの導電束体10(柱状導電体)を突出させる場合には、総合端子25をZ1−Z2方向Z1側に押圧することにより、電極ユニット1UAが備える複数の生体情報測定用電極1Bのそれぞれの端子部20が連動してZ1−Z2方向Z1側に移動する。すなわち、電極ユニット1UAの突出機構は、生体情報測定用電極1Bの突出機構である第2突出機構PM2であり、第2突出機構PM2の構成要素は、総合端子25をも含む。かかる構成を備えることにより、電極ユニット1UAが有する複数の導電束体10の少なくとも2つを連動させ同時に突出させることができる。したがって、かかる構成を備えることにより、測定のための準備時間、具体的にはリフレッシュプロセスの作業時間が短縮され、測定効率が向上する。
[第6実施形態]
図12は、本発明の第6実施形態に係る生体情報測定用電極1Eの構造を概念的に示す断面図である。本発明の第6実施形態に係る生体情報測定用電極1Eは、図12に示されるように、基本的な構造は、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1と共通するが、第2弾性部材40が、金属の折り曲げ加工によって得られる蛇腹構造を有し、蛇腹構造の内壁の中心側に突出する部分が仮保持部41を構成し、蛇腹構造の本体が変位部42を構成している。生体情報測定用電極1Eは生体情報測定用電極1と同様にリフレッシュプロセスを行うことが可能であって、その際、第1の方法、第2の方法および第3の方法のいずれも実施可能である。
図12は、本発明の第6実施形態に係る生体情報測定用電極1Eの構造を概念的に示す断面図である。本発明の第6実施形態に係る生体情報測定用電極1Eは、図12に示されるように、基本的な構造は、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1と共通するが、第2弾性部材40が、金属の折り曲げ加工によって得られる蛇腹構造を有し、蛇腹構造の内壁の中心側に突出する部分が仮保持部41を構成し、蛇腹構造の本体が変位部42を構成している。生体情報測定用電極1Eは生体情報測定用電極1と同様にリフレッシュプロセスを行うことが可能であって、その際、第1の方法、第2の方法および第3の方法のいずれも実施可能である。
[第7実施形態]
図13は、本発明の第7実施形態に係る生体情報測定用電極1Fの構造を概念的に示す断面図である。本発明の第7実施形態に係る生体情報測定用電極1Fは、図13に示されるように、生体情報測定用電極1における第1弾性部材30に代えて、第3弾性部材90を備える。第3弾性部材90は、ゴムなどの弾性材料からなり第1支持力EF1によって導電束体10(柱状導電体)を支持する支持部31を構成する弾性部91と、金属の折り曲げ加工によって得られた蛇腹構造を有し、導電束体10に沿って伸縮する、すなわち、Z1−Z2方向の弾性的な変位が可逆的に可能な伸縮部92とを有する。
図13は、本発明の第7実施形態に係る生体情報測定用電極1Fの構造を概念的に示す断面図である。本発明の第7実施形態に係る生体情報測定用電極1Fは、図13に示されるように、生体情報測定用電極1における第1弾性部材30に代えて、第3弾性部材90を備える。第3弾性部材90は、ゴムなどの弾性材料からなり第1支持力EF1によって導電束体10(柱状導電体)を支持する支持部31を構成する弾性部91と、金属の折り曲げ加工によって得られた蛇腹構造を有し、導電束体10に沿って伸縮する、すなわち、Z1−Z2方向の弾性的な変位が可逆的に可能な伸縮部92とを有する。
また、生体情報測定用電極1Fは、生体情報測定用電極1における第2弾性部材40に代えて、第4弾性部材95を備える。第4弾性部材95は、Z1−Z2方向に貫通する中空部を有する筒状の形状を有し、弾性材料からなる本体部96の内壁から中心軸側に突出する複数の突起を備え、この突起が仮保持部97を構成する。第4弾性部材95も仮保持部97において、第1支持力EF1よりも低い第2支持力EF2により導電束体10を支持している。第4弾性部材95のZ1−Z2方向Z2側端面には端子部20のフランジ部21が連設されている。
また、生体情報測定用電極1Fは、生体情報測定用電極1と同様にリフレッシュプロセスを行うことが可能であって、その際、第1の方法、第2の方法および第3の方法のいずれも実施可能である。以下、第3の方法によりリフレッシュプロセスを行う場合を具体例として説明する。したがって、図13には、第3弾性部材90から第4弾性部材95に至る部分が第3突出機構PM3を構成していることが示されている。
図14は、本発明の第7実施形態に係る生体情報測定用電極1Fの突出機構(第3突出機構PM3)を動作させている途中の状態を概念的に示す断面図である。図15は、本発明の第7実施形態に係る生体情報測定用電極1Fの突出機構(第3突出機構PM3)を動作させたことにより導電束体が突出した状態を概念的に示す断面図である。
生体情報測定用電極1Fの第3弾性部材90では、伸縮部92を伸ばしたときに、弾性部91によって構成される支持部31が第4弾性部材95の仮保持部97よりも導電束体10を強く保持可能である。図14では、弾性部91によって構成される支持部31における第1支持力EF1を示す矢印が黒く塗りつぶされて、第4弾性部材95の仮保持部97における第2支持力EF2よりも高くなっていることが示されている。そして、弾性部91によって構成される支持部31にZ1−Z2方向Z1側に向いた第2外力PF2を付与する。その結果、弾性部91に連設される伸縮部92がZ1−Z2方向に伸びる。また、第1支持力EF1によって支持される導電束体10もZ1−Z2方向Z1側に移動し、その際、第4弾性部材95の仮保持部97に対して導電束体10は摺動する。
その後、図15に示されるように、弾性部91によって構成される支持部31よりも強く仮保持部97において導電束体10を保持する。図15では、第4弾性部材95の仮保持部97における第2支持力EF2を示す矢印が黒く塗りつぶされて、支持部31(弾性部91)における第1支持力EF1よりも高くなっていることが示されている。この状態で、第2外力PF2の付与を終了して伸縮部92の弾性回復により伸縮部92を縮める。その結果、導電束体10は支持部31(弾性部91)に対して摺動するため、支持部31(弾性部91)からみて導電束体10は先端部12側(Z1−Z2方向Z1側)に移動する。こうして、導電束体10の接触部121を支持部31(弾性部91)から先端部12側(Z1−Z2方向Z1側)に突出させることができる。以下、図3に示される方法と同様に、導電束体10の先端部12を含む部分を切断除去することにより、新たな導電束体10の接触部121を形成することができ、リフレッシュプロセスが終了する。
最後に、本発明の一実施形態に係る生体情報測定用電極(1、1A、1B、1C、1D、1E、1F)が有してもよい導電束体10の第1変形例について説明する。図16(a)は、導電束体10の第1変形例であって、被覆導電束体80の一例を概念的に示す断面図である。図16(b)は、被覆導電束体80の第2変形例である被覆導電束体80Aの構造を概念的に示す断面図である。図17(a)は、被覆導電束体80の第3変形例である被覆導電束体80Bの構造を概念的に示す外観図である。図17(b)は、被覆導電束体80B(第3変形例)の概念的な断面図である。図18(a)は、被覆導電束体80の第4変形例である被覆導電束体80C構造を概念的に示す外観図である。図18(b)は、被覆導電束体80C(第4変形例)の概念的な断面図である。
<第1変形例>
図16(a)に示される被覆導電束体80は、複数の導電線801の束81の外側面を覆うように、付着性を有する材料からなる被覆材83が導電線801を束ねるようにして配置されている。この被覆材83によって、複数の導電線801が束状の形態を維持可能とされている。被覆材83を構成する材料は限定されない。後述するように絶縁性材料から構成されていてもよいため、ポリエチレンなどの合成樹脂が例示される。
図16(a)に示される被覆導電束体80は、複数の導電線801の束81の外側面を覆うように、付着性を有する材料からなる被覆材83が導電線801を束ねるようにして配置されている。この被覆材83によって、複数の導電線801が束状の形態を維持可能とされている。被覆材83を構成する材料は限定されない。後述するように絶縁性材料から構成されていてもよいため、ポリエチレンなどの合成樹脂が例示される。
このような構造を有する被覆導電束体80を、生体情報測定用電極1,1A,1B,1E,1Fや電極ユニット1U(生体情報測定用電極1C),1UA(生体情報測定用電極1D)において用いられている導電束体10に代えて用いてもよい。被覆導電束体80はその断面形状を維持しやすく、使用中に被覆導電束体80が複数の導電線801にほどける不具合が生じにくい。したがって、被覆導電束体80を有する生体情報測定用電極1,1A,1B,1C,1Dや電極ユニット1U(生体情報測定用電極1E),1UA(生体情報測定用電極1F)は、測定安定性に優れる。
被覆導電束体80を有する場合には、リフレッシュプロセスにおいて、第1支持力EF1により被覆導電束体80を支持する支持部31に対して被覆導電束体80が摺動することにより被覆材83が剥離除去される。したがって、被覆導電束体80において、支持部31との摺動を経て、Z1−Z2方向Z1側に突出した部分、すなわち接触部121は、複数の導電線801の束81からなる。したがって、被覆材83が合成樹脂などの絶縁性材料から構成されていても、被覆導電束体80における接触部121に位置する部分は導電性を有することができる。
<第2変形例>
図16(b)に示される被覆導電束体80Aは、厚さが不均一な領域を有する被覆材84を備える。被覆材84は、図16(a)に示される被覆導電束体80が備える被覆材83と同様に複数の導電線801の束81の外側面全体を覆うように形成されているが、厚さが厚い肉厚部84Bおよび厚さが薄い肉薄部84Dが被覆導電束体80Aの長軸方向(Z1−Z2方向)に沿って交互に配置されている。このように被覆材84の厚さが異なることにより、リフレッシュプロセスにおいて被覆導電束体80Aが支持部31に対して摺動する際に、被覆材84は複数の導電線801の束81の外側面から剥離しやすくなる。
図16(b)に示される被覆導電束体80Aは、厚さが不均一な領域を有する被覆材84を備える。被覆材84は、図16(a)に示される被覆導電束体80が備える被覆材83と同様に複数の導電線801の束81の外側面全体を覆うように形成されているが、厚さが厚い肉厚部84Bおよび厚さが薄い肉薄部84Dが被覆導電束体80Aの長軸方向(Z1−Z2方向)に沿って交互に配置されている。このように被覆材84の厚さが異なることにより、リフレッシュプロセスにおいて被覆導電束体80Aが支持部31に対して摺動する際に、被覆材84は複数の導電線801の束81の外側面から剥離しやすくなる。
<第3変形例>
図17(a)および図17(b)に示される被覆導電束体80Bが備える被覆材85は、厚さが不均一な領域を有し、その領域では、被覆材85を構成する材料が複数の導電線801の束81の外側面上に設けられていない部分、すなわち、導電線801の束81の外側面が露出した部分81Eを有する。このような構成を有する場合には、被覆材85を構成する部材は束81の外側面に島状に配置される。このため、リフレッシュプロセスにおいて被覆導電束体80Bが支持部31に対して摺動する際に、被覆材85は複数の導電線801の束81の外側面から剥離しやすくなる。
図17(a)および図17(b)に示される被覆導電束体80Bが備える被覆材85は、厚さが不均一な領域を有し、その領域では、被覆材85を構成する材料が複数の導電線801の束81の外側面上に設けられていない部分、すなわち、導電線801の束81の外側面が露出した部分81Eを有する。このような構成を有する場合には、被覆材85を構成する部材は束81の外側面に島状に配置される。このため、リフレッシュプロセスにおいて被覆導電束体80Bが支持部31に対して摺動する際に、被覆材85は複数の導電線801の束81の外側面から剥離しやすくなる。
<第4変形例>
図18(a)および図18(b)に示される被覆導電束体80Cが備える被覆材86は、厚さ方向に切込みが入ったスリット加工部86Sを有する。このような構成を有する場合には、被覆材86を構成する部材は互いに近接しているものの束81の外側面に独立に配置された状態となる。このため、リフレッシュプロセスにおいて被覆導電束体80Cが支持部31に対して摺動する際に、被覆材86は複数の導電線801の束81の外側面から剥離しやすくなる。
図18(a)および図18(b)に示される被覆導電束体80Cが備える被覆材86は、厚さ方向に切込みが入ったスリット加工部86Sを有する。このような構成を有する場合には、被覆材86を構成する部材は互いに近接しているものの束81の外側面に独立に配置された状態となる。このため、リフレッシュプロセスにおいて被覆導電束体80Cが支持部31に対して摺動する際に、被覆材86は複数の導電線801の束81の外側面から剥離しやすくなる。
[第8実施形態]
図19は本発明の第8実施形態に係る生体情報測定用電極1Gの構造を概念的に示す断面図である。同図に示される生体情報測定用電極1Gは、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1との対比では、柱状導電体として、導電束体10の代わりに導電性樹脂体11を有している点において相違するが、他は共通である。生体情報測定用電極1Gは、生体情報測定用電極1同様にリフレッシュプロセスを行うことが可能であって、その際、第1の方法、第2の方法および第3の方法のいずれも実施可能である(図1から図7,図13から15参照)。また、上述した生体情報測定用電極1Aから1F(図8から図13参照)において、導電束体10の代わりに導電性樹脂体11を用いることも可能である。
図19は本発明の第8実施形態に係る生体情報測定用電極1Gの構造を概念的に示す断面図である。同図に示される生体情報測定用電極1Gは、第1実施形態に係る生体情報測定用電極1との対比では、柱状導電体として、導電束体10の代わりに導電性樹脂体11を有している点において相違するが、他は共通である。生体情報測定用電極1Gは、生体情報測定用電極1同様にリフレッシュプロセスを行うことが可能であって、その際、第1の方法、第2の方法および第3の方法のいずれも実施可能である(図1から図7,図13から15参照)。また、上述した生体情報測定用電極1Aから1F(図8から図13参照)において、導電束体10の代わりに導電性樹脂体11を用いることも可能である。
導電性樹脂体11は、その形状がベース材料(母材、マトリックス樹脂)により規定されており、当該ベース材料は合成樹脂からなるものである。合成樹脂は、導電性カーボン材料と該導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含んでおり、導電性カーボン材料によって導電性が付与されている。生体情報測定用電極1は、先端部12側の接触部121が導電性樹脂体11全体を介して後端部13と導通している。このため、接触部121を生体に接触させることにより、生体情報を電気信号として収集することができる。
カーボン材料を結着するバインダ樹脂としては、熱可塑性樹脂が好適に用いられる。熱可塑性樹脂としては、特に限定はなく、例えば、ポリアミド(例えば、ナイロン6、ナイロン66)、ポリカーボネート、ポリオキシメチレン、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンエーテル、ポリエステル(例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート)、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ポリメチルメタクリレート、AS樹脂およびABS樹脂などが挙げられる。これらは1種単独で用いてもよいし、2種類以上を混合して用いてもよい。熱可塑性樹脂としては、耐候性、成形性、強度、およびコストなどの観点から、ポリアミド、ポリカーボネート、ポリフェニレンスルフィド、ポリエステル、またはポリプロピレンを用いることが好ましい。なお、バインダ樹脂として熱可塑性樹脂が好適ではあるが、シリコーン樹脂やウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂を用いても良い。
導電性樹脂体11は、弾性変形可能に構成されていてもよい。弾性変形可能な導電性樹脂体11を用いることにより、頭皮や額の凹凸形状に対応して変形して、頭皮や額への接触を確実にできるとともに、頭皮や額への押圧力を緩和することができる。
導電性樹脂体11は、その先端部12側に導電性被膜が設けらていてもよい。導電性被膜は、導電性樹脂体11の少なくとも先端を覆うように設けられていればよいが、導電性樹脂体11の全体を覆うように設けられることが好ましい。
一体に形成された合成樹脂からなる導電性樹脂体11を用いることにより、患者に痛みや接触痕が生じたり、導電性樹脂体11の一部に力が集中して破損したりすることを抑制または緩和できることが期待できる。
第8実施形態として説明した生体情報測定用電極1Gが有する導電性樹脂体11の変形例について、以下に説明する。
<第5変形例>
図20は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Aを説明する正面図である。同図はリフレッシュプロセスの前後における導電性樹脂体11Aを模式的に示しており、向かって左側がリフレッシュプロセスの前、向かって右側がリフレッシュプロセスの後である。
<第5変形例>
図20は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Aを説明する正面図である。同図はリフレッシュプロセスの前後における導電性樹脂体11Aを模式的に示しており、向かって左側がリフレッシュプロセスの前、向かって右側がリフレッシュプロセスの後である。
導電性樹脂体11Aは、ベース材料が合成樹脂からなる柱状の成形体(柱状導電性樹脂体)であり、導電性樹脂体11同様、導電性カーボン材料と導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含む導電性の合成樹脂により構成されている。先端部12を含む接触部121は、導電性樹脂体11Aを介して、後端部13と導通されている。
導電性樹脂体11Aは外周側面に切欠き14を有しているから、所定の長さで容易に切断することができる。導電性樹脂体11Aの先端部12側を切断除去する際に、導電性樹脂体11Aの切欠き14を切断することにより、新たに形成される先端部12の面の一部が、切断された切欠き14を構成する面の一部によって構成される。
<第6変形例>
図21は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Bの構造を模式的に示す断面図である。同図は、導電性樹脂体11Bの中心軸を含む平面で切断した断面の構造を示している。導電性樹脂体11Bは、柱状の柱状基材11BKと、柱状基材11BKを覆う導電性被膜15とからなる被覆構造部を有している。
図21は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Bの構造を模式的に示す断面図である。同図は、導電性樹脂体11Bの中心軸を含む平面で切断した断面の構造を示している。導電性樹脂体11Bは、柱状の柱状基材11BKと、柱状基材11BKを覆う導電性被膜15とからなる被覆構造部を有している。
上述した第5変形例の導電性樹脂体11Aは、その先端部12と後端部13とが導電性樹脂体11A全体を形成する導電性の合成樹脂によって導通されている(図20参照)。これに対して、本変形例の導電性樹脂体11Bは、その先端部12と後端部13とが、柱状基材11BKを覆う導電性被膜15によって導通されている。導電性樹脂体11Bと生体との接触インピーダンスを低くして、電気信号として生体情報を収集する感度を良くする観点から、導電性被膜15が先端部12の少なくとも一部を覆っていることが好ましい。
導電性樹脂体11Bは、導電性被膜15によって導通されているから、熱可塑性樹脂以外の非導電性の樹脂材料を用いて柱状の柱状基材11BKを形成することができる。この場合、絶縁性の一般的な樹脂の成形加工で柱状基材11BKを形成できるから、形状創成が容易となる。例えば、アクリル系樹脂、ポリオレフィン、ポリエステルなど、絶縁性であるが射出成形など形状創成を容易にかつ高精度に行うことができる製造方法に適用可能な材料を、柱状基材11BKの構成材料として用いることができる。
導電性樹脂体11Bでは、導電性被膜15が切欠き14の表面にも設けられている。このため、リフレッシュプロセスにおいて切欠き14を切断することで、当該切断面および導電性被膜15に覆われた切欠き14の面の一部により新たな先端部12の面を形成することができる。したがって、新たに形成された先端部12は、少なくとも一部が導電性被膜15により覆われた構成となる。先端部12を凸部のない滑らかな面とする観点から、取り除かれる先端部12とは反対側の切欠き14の端を切断することが好ましい。
上述したように、導電性樹脂体11Bでは、少なくとも一部が導電性被膜15で覆われた先端部12がリフレッシュプロセスにより形成される。先端部12の周囲に加えて先端部12の面にも導電性被膜15が形成されているから、接触部121と生体との接触インピーダンスを低くすることができる。
導電性樹脂体11Bは、柱状基材11BKの表面を導電性被膜15で覆う構成により、導電性高分子の使用量を低減しつつ高い導電性を実現している。これにより、導電性樹脂体全体に導電性高分子を配合する場合と比較して、高い導電性の実現のために必要な導電性高分子の使用量を低く抑えることができるから、経済的である。
導電性被膜15は,導電性高分子を含有する。導電性高分子としては、例えば、ポリ3、4−エチレンジオキシチオフェン(PEDOT)にポリスチレンスルホン酸(ポリ4−スチレンサルフォネート;PSS)をドープしたPEDOT/PSS、ポリアセチレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリフェニレンビニレン、またはポリピロールなどを用いることができる。中でも、生体との接触インピーダンスがより低く、高い導電性を有する点から、PEDOT/PSSを用いることが好ましい。
導電性被膜15の平均厚さは、1〜5μmであることが好ましい。この範囲内であれば、頭皮等の生体表面から伝達される電気信号を安定して通電させるに必要な導電性が得られるとともに、耐久性、材料コストや製造コストなどとの両立も図ることができる。なお、導電性被膜15の平均厚さとは、導電性被膜15の厚さの平均値をいう。例えば、導電性被膜15の断面において、任意の場所で数カ所(例えば、6か所程度)測定した時、これらの測定箇所の厚さの平均値をいう。また、本実施形態において、厚さとは、導電性被膜15の接触面に対して垂直方向の層の長さをいう。
導電性被膜15は、柱状基材11BKの表面に導電性高分子を含む溶液を塗布して塗布層を形成し、当該塗布層を乾燥して硬化させることにより形成できる。導電性高分子を含む溶液を柱状基材11BKの表面に塗布する方法としては、導電性高分子を含む溶液に柱状基材11BKを浸漬する浸漬法、導電性高分子を含む溶液を柱状基材11BKの表面に吹き付けるスプレー法などを用いることができる。
柱状基材11BKは弾性変形可能であってもよい。例えば、柱状基材11BKの切欠き14の幅が狭い場合でも、柱状基材11BKの長軸方向となる方向に引張力を加えることにより、切欠き14の幅を広くすることができる。したがって、延伸させた状態で柱状基材11BK上に導電性被膜15を形成することにより、上記引張力を解除して延伸前の形状に戻したときに、柱状基材11BKにおける切欠き14に導電性被膜15が形成されやすくなる。
<第7変形例>
図22は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Cを説明する正面図である。同図はリフレッシュプロセスにおける導電性樹脂体11Cを模式的に示しており、向かって左側がリフレッシュプロセスの前、真中がリフレッシュプロセスの途中、向かって右側がリフレッシュプロセスの後である。
図22は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Cを説明する正面図である。同図はリフレッシュプロセスにおける導電性樹脂体11Cを模式的に示しており、向かって左側がリフレッシュプロセスの前、真中がリフレッシュプロセスの途中、向かって右側がリフレッシュプロセスの後である。
図22に示すように、導電性樹脂体11Cは、複数の個別接触部材16と個別接触部材17とが導電性樹脂体Cの長軸方向に分離可能に連結してなる連結体18により構成されている。導電性樹脂体11Cの先端部12側の個別接触部材16は、導電性樹脂体11Cを介して、端子部20(図19参照)と接続される後端部13と導通されている。
導電性樹脂体11Cは、複数の個別接触部材16および17が分離可能に連結してなる連結体18を備えている。先端部12を構成する個別接触部材16を取り外すリフレッシュプロセスにより、別の個別接触部材16または17を露出させて新たな先端部12を形成することができる。導電性樹脂体11Cは、切断装置CD(図3、図21参照)を用いないで、個別接触部材16の分離によって新たな先端部12を形成することができる。したがって、導電性樹脂体11Cを切断する必要がないから、不要な突起(いわゆる「バリ」)がない先端部12を容易に形成することができる。
個別接触部材16は嵌め合い構造を有しており、導電性樹脂体11Cの長軸方向に隣り合う個別接触部材16同士の嵌合により互いに分離可能に連結され、後端部13を有する個別接触部材17に連結されている。
図23は、図22において一点鎖線で囲んだ部分のV4−V4線断面図であり、連結体18を構成する複数の個別接触部材16のうち、先端部12の個別接触部材16および隣接する個別接触部材16を示している。同図に示すように、個別接触部材16は、一端に凹部16R、他端に凹部16Rと嵌合可能な凸部16Cがそれぞれ設けられている。複数の個別接触部材16は、個別接触部材16の凹部16Rと隣接する他の個別接触部材16の凸部16Cとの嵌合(嵌め合い構造)により、互いに分離可能に連結されている。
図22に示すように、個別接触部材17は、後端部13の反対側の端部に凹部17Rを備えている。凹部17Rは、個別接触部材16の凸部16Cと嵌合可能に構成されている。互いに分離可能に連結された複数の個別接触部材16は、凸部16Cと凹部17Rとの嵌合によって、導電性を有する個別接触部材17に連結されている。
また、図23に示すように、個別接触部材16は、ベースとなる個別基材16Kの表面全体が導電性被膜15により覆われている。このため、個別接触部材16の先端部12は、隣接する個別接触部材16の導電性被膜15の接触面を介して、導電性を備えた個別接触部材17と導通されている。
切欠き14は、連結体18において、隣接する個別接触部材16の導電性被膜15同士、または隣接する個別接触部材16の導電性被膜15と個別接触部材17とが接触する部分をいう。切欠き14は、リフレッシュプロセスの前においては導電性被膜15の接触面であって、リフレッシュプロセスの後において新たな先端部12を形成し得る部分である。
個別接触部材16は、上述した導電性被膜15を備えているから、個別基材16Kに導電性を付与する必要は無く、個別基材16Kは絶縁性の絶縁体から構成されていてもよい。しかし、個別接触部材16の導電性を向上させる観点から、個別基材16Kが導電性樹脂体であることが好ましい。導電性樹脂体はベース材料が合成樹脂からなる導電性を備えた樹脂で構成された部材である。たとえば、導電性カーボン材料と導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含んだ部材は導電性樹脂体である。
個別接触部材16の個別基材16Kを導電性樹脂体で構成する場合、個別接触部材16の先端部12と後端部13とが、連結した個別基材16Kを介して導通される。このため、個別基材16Kを導電性被膜15で覆わなくてもよい。ただし、個別接触部材16の先端部12と生体との接触インピーダンスを低くして、生体情報測定用電極1G(図19参照)の感度を良好にする観点から、個別接触部材16の先端部12側の少なくとも先端を覆うように、導電性被膜15が設けられることが好ましい。
連結体18は、先端部12の個別接触部材16が取り外し可能に連結された構成であればよい。このため、図22に示した、複数の同一形状の個別接触部材16と、個別接触部材16とは形状が異なる一つの個別接触部材17と、が連結された構成に限られない。当該構成以外の例として、一つの個別接触部材16と一つの個別接触部材17とが連結されてなる構成や、複数の個別接触部材16が連結されてなる構成等が挙げられる。
<第8変形例>
図24は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Dを説明する正面図である。同図はリフレッシュプロセスにおける導電性樹脂体11Dを模式的に示しており、向かって左側がリフレッシュプロセスの前、真ん中がリフレッシュプロセスの途中、向かって右側がリフレッシュプロセスの後である。
図24は、導電性樹脂体11の変形例である導電性樹脂体11Dを説明する正面図である。同図はリフレッシュプロセスにおける導電性樹脂体11Dを模式的に示しており、向かって左側がリフレッシュプロセスの前、真ん中がリフレッシュプロセスの途中、向かって右側がリフレッシュプロセスの後である。
図24に示すように、導電性樹脂体11Dは、複数の個別接触部材26と個別接触部材27とが、導電性樹脂体11Dの長軸方向に分離可能に連結してなる連結体28を有している。連結体28は、芯材28Sを有しており、芯材28Sにより接続された複数の個別接触部材26が、個別接触部材27に取り付けられている。導電性樹脂体11Dの先端部12は、導電性樹脂体11Dを介して、端子部20(図19参照)と接続される後端部13と導通している。
個別接触部材26は柱状体であり、柱状体の長軸方向に伸びる芯材28Sを挿通可能な挿通孔26Hを備えている。複数の個別接触部材26は、挿通孔26Hが芯材28Sが挿入された状態で、各個別接触部材26の挿通孔26Hの接着部29において芯材28Sを接着することによって、隣接する個別接触部材26が接触した状態で接続されている。
芯材28Sは、導電性樹脂体11Dの長軸方向に伸縮する性質を備えた弾性体である。このため、リフレッシュプロセスにおいて、図24の真ん中に示すように、導電性樹脂体11Dの先端部12の個別接触部材26と隣の個別接触部材26との間の芯材28Sを導電性樹脂体11Dの長軸方向に伸ばした状態で切断することができる。これにより、先端部12の個別接触部材26を取り除いて、新たな先端部12が形成される。
芯材28Sは、導電性樹脂体11Dの長軸方向に伸縮可能であるから、リフレッシュプロセスにおいて切断された後、縮んで個別接触部材26の挿通孔26Hの内側に収納される。このため、リフレッシュプロセスにより形成された先端部12の面は、芯材28Sが突出しない滑らかなものとなる。
図25は、図24において一点鎖線で囲んだ部分のV5−V5線断面図であり、連結体28を構成する複数の個別接触部材26のうち、先端部12の個別接触部材26および先端部12に隣接する個別接触部材26を示している。同図に示すように、個別接触部材26はベースとなる個別基材26Kの表面が導電性被膜15により覆われているから、個別接触部材26の先端部12と個別接触部材27の後端部13とを導電性被膜15を介して導通することができる。
切欠き14は、隣接する個別接触部材26の導電性被膜15同士が接触している部分をいい、リフレッシュプロセスの前では導電性被膜15の接触面であり、リフレッシュプロセスの後では新たな先端部12となり得る部分である。
個別接触部材26は導電性被膜15を備えているから、個別基材26Kに導電性を付与する必要は無い。しかし、個別接触部材26の導電性を向上させる観点から、個別基材26Kが導電性樹脂体であることが好ましい。個別接触部材26の個別基材26Kを導電性樹脂体で構成する場合、先端部12と生体との接触インピーダンスを低くして、生体情報測定用電極1G(図19参照)の感度を良好にする観点から、個別接触部材26の先端部12側の少なくとも先端を覆うように、導電性被膜15が設けられることが好ましい。
以上、本実施形態を説明したが、本発明はこれらの例に限定されるものではない。前述の各実施形態に対して、当業者が適宜、構成要素の追加、削除、設計変更を行ったものや、各実施形態に示した例の特徴を適宜組み合わせたものなども、本発明の要旨を備えている限り、本発明の範囲に包含される。
例えば、生体情報測定用電極1,1A,1B,1C,1D,1E(電極ユニット1U),1F(電極ユニット1UA),1Gは、第1弾性部材30など絶縁性材料から構成される部分を有しているが、全ての部分が導電性を有していてもよい。弾性材料は、弾性変形する材料がゴムのように絶縁性であっても、導電性カーボン材料など導電性材料を分散含有することにより、導電性を有することができる。あるいは、弾性材料の表面に導電性材料の層が形成されていてもよい。使用状態において、第2弾性部材40の仮保持部41は導電束体10に接触しておらず、第1の方法や第3の方法を実施する際に導電束体10に接触するようにしてもよい。
1,1A,1B,1C,1D,1E,1F,1G :生体情報測定用電極
1U,1UA :電極ユニット(生体情報測定用電極)
G1 :電極脚
10 :導電束体(柱状導電体)
11,11A,11B,11C,11D:導電性樹脂体(柱状導電体、柱状導電性樹脂体)
11BK:柱状基材(被覆構造部)
12 :先端部
13 :後端部
14 :切欠き
15 :導電性被膜(被覆構造部)
16,17,26,27 :個別接触部材
16K,26K :個別基材
16R,17R :凹部
16C :凸部
18,28 :連結体
20 :端子部
21 :端子部のフランジ部(押圧部材)
22 :端子部の本体部
25 :総合端子
28S :芯材
26H :挿通孔
29 :接着部
30 :第1弾性部材
31 :支持部(弾性支持部)
40 :第2弾性部材
41 :第2弾性部材の仮保持部
42 :変位部
50 :配線
60 :基体
70 :筐体
71 :電極側筐体部
71A :電極側筐体部の開口
72 :中央筐体部
73 :端子側筐体部
73A :端子側筐体部の開口
75 :樹脂部材
80 :被覆導電束体
80A :被覆導電束体
80B :被覆導電束体
80C :被覆導電束体
81 :導電線の束
81E :導電線の束の外側面が露出した部分
83,84,85,86 :被覆材
84B :肉厚部
84D :肉薄部
86S :スリット加工部
90 :第3弾性部材
91 :弾性部
92 :伸縮部
95 :第4弾性部材
96 :第4弾性部材の本体部
97 :第4弾性部材の仮保持部
101,801 :導電線
121 :接触部
122 :追加突出部分
123 :突出部分
251 :総合端子の突出部
252 :総合端子のフランジ部
CD :切断装置
EF1 :第1支持力
EF2 :第2支持力
PF1 :第1外力
PF2 :第2外力
PF3 :第3外力
PM1 :第1突出機構
PM2 :第2突出機構
PM3 :第3突出機構
RP :導電束体の除去された部分
1U,1UA :電極ユニット(生体情報測定用電極)
G1 :電極脚
10 :導電束体(柱状導電体)
11,11A,11B,11C,11D:導電性樹脂体(柱状導電体、柱状導電性樹脂体)
11BK:柱状基材(被覆構造部)
12 :先端部
13 :後端部
14 :切欠き
15 :導電性被膜(被覆構造部)
16,17,26,27 :個別接触部材
16K,26K :個別基材
16R,17R :凹部
16C :凸部
18,28 :連結体
20 :端子部
21 :端子部のフランジ部(押圧部材)
22 :端子部の本体部
25 :総合端子
28S :芯材
26H :挿通孔
29 :接着部
30 :第1弾性部材
31 :支持部(弾性支持部)
40 :第2弾性部材
41 :第2弾性部材の仮保持部
42 :変位部
50 :配線
60 :基体
70 :筐体
71 :電極側筐体部
71A :電極側筐体部の開口
72 :中央筐体部
73 :端子側筐体部
73A :端子側筐体部の開口
75 :樹脂部材
80 :被覆導電束体
80A :被覆導電束体
80B :被覆導電束体
80C :被覆導電束体
81 :導電線の束
81E :導電線の束の外側面が露出した部分
83,84,85,86 :被覆材
84B :肉厚部
84D :肉薄部
86S :スリット加工部
90 :第3弾性部材
91 :弾性部
92 :伸縮部
95 :第4弾性部材
96 :第4弾性部材の本体部
97 :第4弾性部材の仮保持部
101,801 :導電線
121 :接触部
122 :追加突出部分
123 :突出部分
251 :総合端子の突出部
252 :総合端子のフランジ部
CD :切断装置
EF1 :第1支持力
EF2 :第2支持力
PF1 :第1外力
PF2 :第2外力
PF3 :第3外力
PM1 :第1突出機構
PM2 :第2突出機構
PM3 :第3突出機構
RP :導電束体の除去された部分
Claims (40)
- 一方の端部である先端部と他方の端部である後端部とを有する柱状導電体と、
該柱状導電体と電気的に接続した端子部と、を備え、
前記柱状導電体の前記先端部を含む部分が生体と接触可能な生体情報測定用電極であって、
前記柱状導電体の前記先端部側に位置し前記柱状導電体を可動可能に支持している支持部と、
前記柱状導電体を前記先端部側に突出させる突出機構と、を備え、
前記突出機構が前記柱状導電体を突出させる動作を行っていない状態において、前記支持部が前記柱状導電体の前記端子部に対する相対位置を保持することを特徴とする生体情報測定用電極。 - 前記突出機構は、
前記支持部よりも前記後端部側に位置して前記柱状導電体を一時的に保持可能な仮保持部と、
自らが変形することにより前記支持部と前記仮保持部との離間距離を変化させうる変位部と、を有し、
前記仮保持部は、前記変位部の変形に基づいて前記柱状導電体が前記先端部側に移動するときに、前記支持部による支持よりも強く前記柱状導電体を保持することを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定用電極。 - 前記変位部は前記柱状導電体の延在方向に移動可能であることを特徴とする請求項2に記載の生体情報測定用電極。
- 前記変位部は弾性部材からなる部分を有することを特徴とする請求項2または請求項3に記載の生体情報測定用電極。
- 前記変位部は、前記柱状導電体に沿って伸縮する伸縮部を有した蛇腹構造であることを特徴とする請求項2ないし請求項4のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記蛇腹構造では、前記伸縮部を伸ばしたときに、前記支持部が前記仮保持部よりも前記柱状導電体を強く保持可能であることを特徴とする請求項5に記載の生体情報測定用電極。
- 前記支持部の少なくとも一部を構成し前記柱状導電体を弾性的に支持する弾性支持部を有することを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記突出機構は、前記柱状導電体の前記後端部よりも更に前記後端部側に位置する押圧部材を有し、
該押圧部材は、前記柱状導電体を前記先端部側に移動させるときに、前記柱状導電体の前記後端部を含む部分に接触可能とされることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれかに記載の生体情報測定用電極。 - 前記柱状導電体の前記先端部を含む部分を挿通露出させる開口を有した筐体を備え、
該開口よりも内側に前記支持部が位置しており、
該筐体が前記柱状導電体の前記先端部側を含む部分の周囲を覆う
ことを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれかに記載の生体情報測定用電極。 - 前記筐体は、前記先端部側ほど外周形状が小さいテーパ形状を有することを特徴とする請求項9に記載の生体情報測定用電極。
- 前記筐体は前記柱状導電体の長軸方向に伸びる形状を有し、前記柱状導電体における前記筐体から前記先端部側に突出する突出部分と前記筐体とによって電極脚が構成されることを特徴とする請求項9または請求項10に記載の生体情報測定用電極。
- 前記筐体は導電性を有し、前記筐体も前記端子部に電気的に接続されることを特徴とする請求項9ないし請求項11のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記筐体を複数備え、複数の前記筐体のそれぞれについて、前記支持部に支持される前記柱状導電体が前記端子部に電気的に接続されることを特徴とする請求項9ないし請求項12のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 複数の前記筐体のそれぞれに対応して、前記突出機構が個別に設けられていることを特徴とする請求項13に記載の生体情報測定用電極。
- 前記突出機構は、複数の前記筐体に対応する複数の前記柱状導電体の少なくとも2つを連動させるように設けられることを特徴とする請求項13に記載の生体情報測定用電極。
- 前記柱状導電体は、複数の導電線が束ねられた導電束体からなる部分を有することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電束体は、付着性を有する材料により前記複数の導電線が束ねられた部分を有することを特徴とする請求項16に記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電線はカーボン繊維からなることを特徴とする請求項16または請求項17に記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電束体は、その外側面の少なくとも一部が、前記複数の導電線を束ねる被覆材からなることを特徴とする請求項16ないし請求項18のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記突出機構が前記導電束体を突出させる動作において行われる前記支持部と前記導電束体との摺動によって剥離する程度に、前記被覆材は前記複数の導電線に付着していることを特徴とする請求項19に記載の生体情報測定用電極。
- 前記柱状導電体は、ベース材料が合成樹脂からなる導電性樹脂体を有し、前記導電性樹脂体の一部を切断することにより前記先端部を新たに形成可能であることを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電性樹脂体は、導電性カーボン材料と該導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含むことを特徴とする請求項21に記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電性樹脂体は、その先端部側の少なくとも先端を覆うように設けられた導電性被膜を有することを特徴とする請求項21または請求項22に記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電性被膜は、前記導電性樹脂体の全体を覆うように設けられたことを特徴とする請求項23に記載の生体情報測定用電極。
- 前記柱状導電体は外周側面に切欠きを有し、
前記切欠きにおいて、前記柱状導電体の前記先端部側を切断除去したときに、前記切欠きを構成する面の一部が新たに形成された前記先端部の面の一部を構成することを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の生体情報測定用電極。 - 前記柱状導電体は、ベース材料が合成樹脂からなる柱状の柱状導電性樹脂体を有し、
前記切欠きは前記柱状導電性樹脂体の前記外周側面に設けられることを特徴とする請求項25に記載の生体情報測定用電極。 - 前記柱状導電性樹脂体は、導電性カーボン材料と該導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含むことを特徴とする請求項26に記載の生体情報測定用電極。
- 前記柱状導電体は、柱状の柱状基材と前記柱状基材を覆う導電性被膜と、を有する被覆構造部を有し、
前記切欠きは前記被覆構造部の前記外周側面に設けられることを特徴とする請求項25ないし請求項27のいずれかに記載の生体情報測定用電極。 - 前記柱状導電体は、複数の個別接触部材が前記柱状導電体の長軸方向に分離可能に連結してなる連結体を有し、
前記連結体は前記柱状導電体の前記先端部側を構成しており、前記連結体の前記先端部の前記個別接触部材は、前記端子部に導通していることを特徴とする請求項1ないし請求項15のいずれかに記載の生体情報測定用電極。 - 前記連結体の前記個別接触部材は嵌め合い構造を有し、前記柱状導電体の長軸方向に隣り合う前記個別接触部材は前記嵌め合い構造により互いに分離可能に連結されることを特徴とする請求項29に記載の生体情報測定用電極。
- 前記連結体は、前記柱状導電体の長軸方向に伸びる芯材を有し、
前記芯材は前記個別接触部材を複数挿通することを特徴とする請求項30に記載の生体情報測定用電極。 - 前記芯材は導電性を有することを特徴とする請求項31に記載の生体情報測定用電極。
- 前記個別接触部材のベースとなる個別基材は、ベース材料が合成樹脂からなる導電性樹脂体であることを特徴とする請求項29ないし請求項32のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電性樹脂体は、導電性カーボン材料と該導電性カーボン材料を結着するバインダ樹脂とを含むことを特徴とする請求項33に記載の生体情報測定用電極。
- 前記個別接触部材は、前記導電性樹脂体の前記先端部側の少なくとも先端を覆うように設けられた導電性被膜を有することを特徴とする請求項33または請求項34に記載の生体情報測定用電極。
- 前記導電性被膜は、前記導電性樹脂体の全体を覆うように設けられたことを特徴とする請求項35に記載の生体情報測定用電極。
- 前記個別接触部材のベースとなる個別基材は、絶縁性の絶縁体であり、
該絶縁体の全体を覆うように導電性被膜が設けられたことを特徴とする請求項29ないし請求項32のいずれかに記載の生体情報測定用電極。 - 前記導電性被膜は導電性高分子を含むことを特徴とする請求項23、請求項24、請求項28、請求項35、請求項36のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 前記柱状導電体は弾性変形可能であることを特徴とする請求項1ないし請求項38のいずれかに記載の生体情報測定用電極。
- 請求項1ないし請求項39のいずれかに記載される生体情報測定用電極を用いた生体情報の測定方法であって、
前記突出機構を動作させて、前記柱状導電体の一部を追加突出部分として前記先端部側に突出させる突出工程と、
前記突出工程により突出させた前記追加突出部分の少なくとも一部が切断残部として前記生体情報測定用電極の構成要素となるように、前記柱状導電体の一部を切断除去する除去工程と、
前記除去工程後に前記先端部側に突出する前記柱状導電体の部分を前記生体に接触させて生体情報を測定する測定工程と、
を有することを特徴とする生体情報の測定方法。
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