(57)【要約】【課題】生体電極のリード線としての性能を確保しつつ、炭素繊維の量を減らすことを目的とする。【解決手段】生体電極は、電極部と、電極部と電気的に接続されたリード線と、を備える生体電極であって、リード線は、リード線の延在方向に延びる炭素繊維束と、リード線の延在方向に延び、炭素繊維束を補強する補強材と、炭素繊維束、及び補強材を覆う被覆部と、を備え、炭素繊維束は、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有し、補強材は、Ｘ線透過性を有する。【選択図】図３
2014073233.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的に接続されるリード線によって構成される生体電極用リード線であって、
前記リード線は、
前記リード線の延在方向に延びる炭素繊維束と、
前記リード線の延在方向に延び、前記炭素繊維束を補強する補強材と、
前記炭素繊維束、及び前記補強材を覆う被覆部と、を備え、
前記炭素繊維束は、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有し、
前記補強材は、Ｘ線透過性を有する、生体電極用リード線。
【請求項２】
前記炭素繊維束の前記被覆部内における合計の長さは、前記補強材より長い、請求項１に記載の生体電極用リード線。
【請求項３】
前記炭素繊維束は、前記補強材に対して螺旋状に巻かれる、請求項２に記載の生体電極用リード線。
【請求項４】
前記炭素繊維束の前記被覆部内におけるたわみ量は、前記補強材よりも大きい、請求項２に記載の生体電極用リード線。
【請求項５】
前記補強材は、前記被覆部よりも高い耐熱性を有する、請求項１〜４の何れか一項に記載の生体電極用リード線。
【請求項６】
電極部と、
前記電極部と電気的に接続されたリード線と、を備える生体電極であって、
前記リード線は、
前記リード線の延在方向に延びる炭素繊維束と、
前記リード線の延在方向に延び、前記炭素繊維束を補強する補強材と、
前記炭素繊維束、及び前記補強材を覆う被覆部と、を備え、
前記炭素繊維束は、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有し、
前記補強材は、Ｘ線透過性を有する、生体電極。
【請求項７】
前記炭素繊維束の前記被覆部内における合計の長さは、前記補強材より長い、請求項６に記載の生体電極。
【請求項８】
前記炭素繊維束は、前記補強材に対して螺旋状に巻かれる、請求項７に記載の生体電極。
【請求項９】
前記炭素繊維束の前記被覆部内におけるたわみ量は、前記補強材よりも大きい、請求項７に記載の生体電極。
【請求項１０】
前記補強材は、前記被覆部よりも高い耐熱性を有する、請求項６〜９の何れか一項に記載の生体電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の一形態は、生体電極用リード線及び生体電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、Ｘ線透過性の生体電極が知られている。例えば下記特許文献１には、電極基材の片面上に、Ａｇ／ＡｇＣｌを含む導電体層を有し、導電体層上に、導電性粘着剤及び炭素繊維リード線を有する生体電極が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４８８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ここで、上記特許文献１に記載されているような生体電極において、リード線の中の炭素繊維の量を減らすことで、生体電極のコストを低減することができる。一方で、生体電極のリード線として必要とされる性能を確保することが求められる。従って、生体電極のリード線としての性能を確保しつつ、炭素繊維の量を減らすことが要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一形態に係る生体電極用リード線は、電気的に接続されるリード線によって構成される生体電極用リード線であって、リード線は、リード線の延在方向に延びる炭素繊維束と、リード線の延在方向に延び、炭素繊維束を補強する補強材と、炭素繊維束、及び補強材を覆う被覆部と、を備え、炭素繊維束は、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有し、補強材は、Ｘ線透過性を有する、生体電極用リード線である。
【０００６】
このような形態によれば、炭素繊維束が、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有するものであるため、生体電極のリード線として必要な導電性は確保しつつも、炭素繊維の量を少なく抑えたものとすることができる。また、補強材が炭素繊維束を補強することにより、炭素繊維束の炭素繊維の量が少なく抑えられつつも、生体電極のリード線として必要な強度を確保できる。また、補強材がＸ線透過性を有するため、Ｘ線画像中に映り込むことを抑制できる。以上により、生体電極のリード線として必要とされる性能を確保しつつ、炭素繊維の量を減らすことができる。
【０００７】
別の形態に係る生体電極用リード線では、炭素繊維束の被覆部内における合計の長さは、補強材より長くてもよい。
【０００８】
別の形態に係る生体電極用リード線では、炭素繊維束は、補強材に対して螺旋状に巻かれてよい。
【０００９】
別の形態に係る生体電極用リード線では、炭素繊維束の被覆部内におけるたわみ量は、補強材よりも大きくてよい。
【００１０】
別の形態に係る生体電極用リード線では、補強材は、被覆部よりも高い耐熱性を有してよい。
【００１１】
本発明の一形態に係る生体電極は、電極部と、電極部と電気的に接続されたリード線と、を備える生体電極であって、リード線は、リード線の延在方向に延びる炭素繊維束と、リード線の延在方向に延び、炭素繊維束を補強する補強材と、炭素繊維束、及び補強材を覆う被覆部と、を備え、炭素繊維束は、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有し、補強材は、Ｘ線透過性を有する、生体電極である。
【００１２】
このような形態によれば、炭素繊維束が、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有するものであるため、生体電極のリード線として必要な導電性は確保しつつも、炭素繊維の量を少なく抑えたものとすることができる。また、補強材が炭素繊維束を補強することにより、炭素繊維束の炭素繊維の量が少なく抑えられつつも、生体電極のリード線として必要な強度を確保できる。また、補強材がＸ線透過性を有するため、Ｘ線画像中に映り込むことを抑制できる。以上により、生体電極のリード線として必要とされる性能を確保しつつ、炭素繊維の量を減らすことができる。
【００１３】
別の形態に係る生体電極では、炭素繊維束の被覆部内における合計の長さは、補強材より長くてもよい。
【００１４】
別の形態に係る生体電極では、炭素繊維束は、補強材に対して螺旋状に巻かれてよい。
【００１５】
別の形態に係る生体電極では、炭素繊維束の被覆部内におけるたわみ量は、補強材よりも大きくてよい。
【００１６】
別の形態に係る生体電極では、補強材は、被覆部よりも高い耐熱性を有してよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の一側面によれば、生体電極のリード線としての性能を確保しつつ、炭素繊維の量を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】図１は、実施形態に係る生体電極の平面図である。
【図２】図２は、図１に示すＩＩ−ＩＩ線に沿った展開断面図である。
【図３】図３は、リード線の被覆部内の補強材と炭素繊維束の様子を示す概念図である。
【図４】図４は、リード線の横断面視における被覆部内の補強材と炭素繊維束の様子を示す概念図である。
【図５】図５は、リード線の横断面視における被覆部内の補強材と炭素繊維束の様子を示す概念図である。
【図６】図６は、実施例の評価結果を示す表である。
【図７】図７は、実施例の評価結果を示す表である。
【図８】図８は、実施例の評価結果を示す表である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。
【００２０】
図１及び図２を用いて、本実施形態に係る生体電極１の構成について説明する。生体電極１は、生体に貼りつけたままでＸ線撮影を行っても、画像中に影となって映り込むことを抑制できる構成を有している。生体電極１は、例えば、心電図検査、筋電図検査、脳波測定などに用いられる電極である。
【００２１】
図１に示すように、生体電極１は、生体に貼り付けて電気信号を検出する電極部２と、電極部２と電気的に接続されたリード線３と、電子機器（不図示）と接続されるコネクタ４と、を備えている。本実施形態に係る生体電極用リード線は、当該リード線３によって構成される。電極部２は、リード線３の一端部３ａに電気的に接続されている。リード線３の一端部３ａでは、被覆部２３が除去されることで炭素繊維束２１が露出する露出部２６が形成され（図３参照）、当該露出部２６に係る炭素繊維束２１が電極部２と接続される。コネクタ４は、リード線３の他端部３ｂに電気的に接続される。リード線３の他端部３ｂでは、被覆部２３が除去されることで炭素繊維束２１が露出する露出部２７が形成され（図３参照）、当該露出部２７に係る炭素繊維束２１がコネクタ４と接続される。電極部２にて検出された電気信号は、リード線３及びコネクタ４を介して電気機器へ送信される。なお、コネクタ４の形状や大きさは特に限定されず、接続される電気機器に応じて適宜変更されてよい。
【００２２】
図２に示す例では、電極部２は、リード線３と電気的に接続される導体部１１と、リード線３及び導体部１１を支持する第１の支持部材１２と、リード線３を支持する第２の支持部材１３と、生体に貼り付けられる導電性粘着部材１４と、導電性粘着部材１４を覆う剥離部材１６と、剥離部材１６を剥離するためのタブ１７と、を備えている。なお、ここでは図２に示す生体電極１の姿勢に基づいて「上」「下」の語を用いて説明している。リード線３の炭素繊維束２１が露出している露出部２６は、導体部１１と第１の支持部材１２とに挟まれるように配置されている。リード線３の露出部２６は、導体部１１の上面１１ａ上において、第１の支持部材１２の下面１２ａと挟み込まれるように取り付けられている。なお、被覆部２３の端部２３ａは、導体部１１の上面１１ａに超音波ボンディングによって取り付けられている。また、リード線３は、導体部１１と接続されていない部分において、第２の支持部材１３で支持されて、当該第２の支持部材１３を介して第１の支持部材１２の下面１２ａで支持されている。導体部１１の下面１１ｂ及び第２の支持部材１３の下端１３ｂには、導電性粘着部材１４の上面１４ａが接合されている。当該導電性粘着部材１４における下面１４ｂは、剥離部材１６で覆われている。なお、第１の支持部材１２の下面１２ａの縁部には、剥離部材１６の上面１６ａと対向するようにタブ１７が取り付けられている。生体電極１の使用時は、タブ１７に対応する位置を摘まんで、剥離部材１６を導電性粘着部材１４から剥離する。
【００２３】
導体部１１として、例えば、Ａｇ／ＡｇＣｌを含有する導電体層がプリントされた基板（ＡＢＳディスクなど）を用いてよい。その他、導体部１１として、熱可塑性フィルムにＡｇ／ＡｇＣｌを含むインクを塗布したものなどを用いてよい。導電性粘着部材１４として、例えば、アクリル共重合体及び電解質を含むハイドロジェルを用いてよい。支持部材１２，１３として、例えば、医療用のプラスチックバッキングやフォームバッキングなどのバッキングテープを用いてよい。その他、支持部材１２、１３として、紙、不織布などを用いてよい。剥離部材１６として、例えば、ペーパーバッキングや、シリコンＬＡＢ（Low Adhesion Backsize）でコーティングされたフィルムバッキングなどのライナーを用いてよい。その他、剥離部材１６として、フッ素系剥離剤をコーティングしたバッキングフィルムなどを用いてよい。ただし、各構成要素は、生体電極１の電極部２として商業上利用されている全てのものを適用可能である。
【００２４】
なお、図２に示す電極部２の構成は一例に過ぎず、各構成要素の大きさや形状や位置関係は、適宜変更してよい。また、電極部２は、少なくとも導体部１１及び導電性粘着部材１４を有していればよく、他の構成要素は適宜省略してもよく、図２に示す構成要素以外の構成要素を追加してもよい。
【００２５】
図３〜図５に示すように、リード線３は、当該リード線３の延在方向に延びる炭素繊維束２１と、リード線３の延在方向に延び、炭素繊維束２１を補強する補強材２２と、炭素繊維束２１及び補強材２２を覆う被覆部２３と、を備えている。リード線３は、Ｘ線透過性を有する構成要素のみによって構成されている。すなわち、リード線３は、金属材料などのＸ線透過性の低い材料を含んでいない。なお、図３では、炭素繊維束２１及び補強材２２の構成の一例として、リード線３が一本の炭素繊維束２１と一本の補強材２２を備えている場合の概略構成を示している。ただし、後に詳細に説明するように炭素繊維束２１と補強材２２の本数や位置関係などは、図３に示すものに限定されない。リード線３の長さは、特に限定されないが、例えば、約５ｃｍ〜約２００ｃｍに設定されてよい。リード線３の長さが当該範囲より短い場合、電極部２を生体に貼り付ける際、生体に貼り付けるための長さが不十分となる場合や、当該電極部２の位置合わせを行い難くなる場合がある。リード線３の長さが当該範囲より長い場合、生体電極１を用いる際に、リード線３に必要以上の長さの余りが発生する。
【００２６】
リード線３は、例えば、後述する補強材２２の材料や大きさの選択や、炭素繊維束２１の選択や、補強材２２と炭素繊維束２１との長さ関係の調整などによって、生体電極１のリード線として必要とされる強度、曲げ易さが確保される。例えば、リード線３の引張強度の下限値は、約８０Ｎ〜約１００Ｎに設定されてよい。リード線３の引張強度を当該下限値以上とすることにより、生体電極１の使用中の断線を防止し、生体電極１のリード線３として必要とされる十分な強度を確保することができる。リード線３の引張強度の上限値は、約１５０Ｎ〜約２００Ｎに設定されていてよい。リード線３の引張強度を当該上限値より大きくした場合、生体電極１用のリード線３としては過剰な強度となり、当該過剰な強度を確保するためにコストが上昇する場合や、リード線３が曲げ難くなる場合がある。なお、ここでの「リード線３の引張強度」とは、リード線３を引っ張ったときに、当該リード線３中に含まれる炭素繊維束２１の炭素繊維が全て切断されるときの力の大きさである。
【００２７】
被覆部２３は、リード線３の延在方向に延びて炭素繊維束２１及び補強材２２の外周を覆うチューブ状の部材である。被覆部２３は、可撓性を有する材料からなる。被覆部２３の材料としては、例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリウレタン、ポリエチレンなどが挙げられる。当該材料には、添加物が含まれていてよい。被覆部２３の形成方法は、特に限定されないが、例えば押出機で成形してもよく、熱収縮チューブに熱を付与して形成してもよい。特に限定されないが、被覆部２３の外径は、約０．５ｍｍ〜約３ｍｍに設定されてよい。被覆部２３の管壁の厚さは、約０．２ｍｍ〜約１ｍｍに設定されてよい。被覆部２３の管壁の厚さが当該範囲より薄い場合は、内部の炭素繊維束２１を十分に保護できない場合がある。被覆部２３の管壁の厚さが当該範囲より厚い場合は、リード線３が曲がり難くなり、生体電極１のリード線として使い難くなる。
【００２８】
炭素繊維束２１は、リード線３中の導電部材として機能する部材であり、単一の炭素繊維が束となって構成されたものである。炭素繊維束２１は、Ｘ線透過性を有している。炭素繊維束２１は、リード線３中に一本の束として存在していてもよく（例えば、図４（ａ），（ｃ）に示す構成）、リード線３中に複数本の束として存在していてもよい（例えば、図４（ｂ），（ｄ）に示す構成）。炭素繊維束２１として、ポリアクリロニトリル繊維を炭素化したＰＡＮ系炭素繊維（炭素繊維一本当たりの径は５μｍ〜７μｍ程度）を適用してもよく、ピッチ繊維を炭素化したＰＩＴＣＨ系炭素繊維（炭素繊維一本当たりの径は７μｍ〜１０μｍ程度）を適用してもよい。ＰＡＮ系炭素繊維を適用した場合、ＰＩＴＣＨ系炭素繊維を適用した場合に比して、炭素繊維束２１の引張強度及び曲げ強度を高くできる。
【００２９】
炭素繊維束２１の炭素繊維一本の直径は、製造方法等によって変更されるが、例えば、約１μｍ〜約２０μｍである。リード線３中の炭素繊維束２１の炭素繊維の合計本数は、炭素繊維一本の直径やリード線３の長さによって変更してよいが、下限値は、約１０００本〜約１５００本に設定されてよい。リード線３中の炭素繊維束２１の炭素繊維の合計本数を当該下限値以上とすることで、炭素繊維の量を少なくすることでコストを抑えつつも、生体電極１のリード線３として必要とされる導電性を確保することができる。リード線３中の炭素繊維束２１の炭素繊維の合計本数の上限値は、約２１００本〜約３０００本に設定されてよい。リード線３中の炭素繊維束２１の炭素繊維の合計本数を当該上限値より多くした場合、生体電極１のリード線３として必要とされる導電性を十分に確保できているにも関わらず、炭素繊維の量が多くなり、コスト低減の効果が十分に得られない場合がある。なお、ここでのリード線３中の炭素繊維束２１の炭素繊維の合計本数とは、リード線３が一本の炭素繊維束２１を有している場合、一本の炭素繊維束２１の炭素繊維の本数であり、リード線３が複数本の炭素繊維束２１を有している場合、リード線３中の全ての炭素繊維束２１の合計の炭素繊維の本数である。
【００３０】
リード線３中の炭素繊維束２１の１ｃｍ当たりの電気抵抗の下限値は、１Ω以下に設定してもよく、２Ω以下に設定してもよく、３Ω以下に設定してもよい。リード線３中の炭素繊維束２１の１ｃｍ当たりの電気抵抗を当該下限値より小さくした場合、生体電極１のリード線３として必要とされる導電性を十分に確保できているにも関わらず、炭素繊維の量が多くなり、コスト低減の効果が十分に得られない場合がある。リード線３中の炭素繊維束２１の１ｃｍ当たりの電気抵抗の上限値は、３Ωに設定されてよい。リード線３中の炭素繊維束２１の１ｃｍ当たりの電気抵抗を当該上限値以下とすることで、炭素繊維の量を少なくすることでコストを抑えつつも、生体電極１のリード線３として必要とされる導電性を確保することができる。なお、「炭素繊維束２１の１ｃｍ当たりの電気抵抗」とは、リード線３が一本の炭素繊維束２１を有している場合、一本の炭素繊維束２１の１ｃｍ当たりの電気抵抗であり、リード線３が複数本の炭素繊維束２１を有している場合、リード線３の全ての炭素繊維束２１を組み合わせた状態での１ｃｍ当たりの電気抵抗である。
【００３１】
リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度の下限値は、約１０Ｎ〜約２０Ｎに設定されてよい。リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度を当該下限値以上とすることで、炭素繊維の量を少なくすることでコストを抑えつつも、生体電極１のリード線３として必要とされる導電性を確保することができる。リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度の上限値は、約８０Ｎ〜約１００Ｎに設定されてよい。リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度を当該上限値より大きくした場合、生体電極１のリード線３として必要とされる導電性を十分に確保できているにも関わらず、炭素繊維の量が多くなり、コスト低減の効果が十分に得られない場合がある。なお、ここでの「リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度」とは、リード線３中に含まれる炭素繊維束２１を、補強材２２及び被覆部２３が無い状態で引っ張ったときに、炭素繊維束２１の全ての炭素繊維が切断されるときの力の大きさである。また、「リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度」とは、リード線３が一本の炭素繊維束２１を有している場合、一本の炭素繊維束２１を引っ張ったときの強度であり、リード線３が複数本の炭素繊維束２１を有している場合、リード線３の全ての炭素繊維束２１を組み合わせた状態で引っ張ったときの強度である。
【００３２】
補強材２２は、炭素繊維束２１と共にリード線３中に混在することによって、炭素繊維束２１を引張方向及び曲げ方向に補強する部材である。補強材２２は、リード線３中に一本の線状部材として存在していてもよく（例えば、図４（ａ），（ｂ）に示す構成）、リード線３中に複数本の線状部材として存在していてもよい（例えば、図４（ｃ），（ｄ）に示す構成）。また、補強材２２を構成する１本当たりの線状部材は、単線（モノフィラメント）であってもよく、複数本の繊維を組み合わせたもの（繊維の撚糸であってもよく、単に繊維を束ねたものであってもよい）であってもよい。
【００３３】
補強材２２は、Ｘ線透過性を有している。Ｘ線透過性を有する補強材２２の材料として、非金属の材料が適用される。補強材２２は、Ｘ線透過性を有する材料のみによって構成される。例えば、補強材２２の材料として、樹脂製の繊維（例えば、ポリエステル、ナイロン、ポリエチレンなど）、熱弾性繊維（例えば、デュポン社製ケブラー(登録商標)など）、天然繊維（例えば、綿、麻あるいは絹）、セラミック繊維（例えば、ガラス繊維）などが適用される。
【００３４】
リード線３中の補強材２２の引張強度は、リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度以上に設定されていてよい。これにより、補強材２２は、より確実に炭素繊維束２１を補強することができる。ただし、生体電極１のリード線３として必要とされる強度が確保される限り、リード線３中の補強材２２の引張強度は、リード線３中の炭素繊維束２１の引張強度より低くてもよい。ここでの「リード線３中の補強材２２の引張強度」とは、リード線３中に含まれる補強材２２を、炭素繊維束２１及び被覆部２３が無い状態で引っ張ったときに、全ての補強材２２が切断されるときの力の大きさである。また、「リード線３中の補強材２２の引張強度」とは、リード線３が一本の線状部材である補強材２２を有している場合、一本の補強材２２を引っ張ったときの強度であり、リード線３が複数本の線状部材である補強材２２を有している場合、リード線３の全ての補強材２２を組み合わせた状態で引っ張ったときの強度である。
【００３５】
補強材２２の引張強度は、補強材２２の材料の選択、及びリード線３中における断面積の大きさによって調整することができる。補強材２２の材料を選択した後、所望の引張強度が得られるように、補強材２２の断面積の大きさを設定してよい。例えば、リード線３中の補強材２２の引張強度の下限値は、約８０Ｎ〜約１００Ｎに設定されてよい。補強材２２の引張強度を当該下限値以上とすることで、リード線３内で十分に炭素繊維束２１を支持することができる。補強材２２の引張強度の上限値は、約１５０Ｎ〜約２００Ｎに設定されてよい。補強材２２の引張強度を当該上限値より大きくすると、当該引張強度を確保するために補強材２２の断面が必要以上に大きくなる場合や、補強材２２が曲げ難くなることでリード線３全体が曲げ難くなる場合がある。なお、生体電極１のリード線３としての使い易さを損なわない程度の曲げ易さを確保するため、補強材２２の弾性率を被覆部２３の曲げ弾性率の同等以下と設定してよい。
【００３６】
上述の引張強度を確保するために、リード線３中の補強材２２の外径の下限値は約０．０５ｍｍに設定されてよく、上限値は約２ｍｍ〜約３ｍｍに設定されてよい。なお、補強材２２の材料としてポリエステルを用いる場合、補強材２２の外径の下限値は、例えば約０．５ｍｍとしてよく、上限値は約２ｍｍ〜約３ｍｍとしてよい。補強材２２の材料として綿糸を用いる場合、補強材２２の外径の下限値は、例えば約０．５ｍｍとしてよく、上限値は約２ｍｍ〜約３ｍｍとしてよい。補強材２２の材料としてナイロンを用いる場合、補強材２２の外径の下限値は、例えば約０．０５ｍｍとしてよく、上限値は約１ｍｍ〜約３ｍｍとしてよい。これによって、上述で説明したような、補強材２２として十分な強度を確保できる。なお、「補強材２２の外径」とは、補強材２２の断面形状が円形でなかった場合、当該断面形状を円形に相当するものと換算したときにおける、外径である。また、リード線３が複数本の線状部材である補強材２２を有している場合、「補強材２２の外径」とは、リード線３中の全ての補強材２２の断面形状を円形に相当するものと換算したときにおける、外径である。
【００３７】
補強材２２は、被覆部２３よりも高い耐熱性を有してよい。これにより、炭素繊維束２１及び補強材２２を被覆部２３で覆うために当該被覆部２３を加熱した場合であっても、補強材２２が熱変形することを抑制できる。例えば、被覆部２３としてポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）やポリウレタンを用い押出機で成形する場合、成形温度は１５０〜１６０℃以下である。この場合、被覆部２３より高い耐熱性を有する補強材２２の材料として、ポリエステル、綿糸、ナイロンの単繊維、または撚り糸を適用してよい。
【００３８】
補強材２２の材料として、テンションが作用することによる弾性変形や塑性変形を起こし難い材料を用いてよい。例えば、補強材２２の材料として、被覆部２３の材料よりも、弾性変形や塑性変形を起こし難い材料を用いてよい。後述の図３（ａ）や図３（ｂ）のような長さ関係とする場合、リード線３全体が引っ張られて被覆部２３が変形して伸びている状態でも、補強材２２が変形して伸びることなく荷重を受け持つ状態となってよい。または、補強材２２が変形する場合でも、炭素繊維束２１にテンションが作用しない程度の変形量に留められてよい。
【００３９】
次に、炭素繊維束２１と補強材２２との長さの関係について説明する。炭素繊維束２１の被覆部２３内における合計長さは、補強材２２より長くてよい。被覆部２３内における合計長さとは、炭素繊維束２１及び補強材２２のうち、被覆部２３から露出している露出部２６，２７を除いた部分の長さであり、被覆部２３で覆われる領域２８における長さである。炭素繊維束２１及び補強材２２は、リード線３全体を引っ張った場合、炭素繊維束２１にテンションが作用するよりも先に、補強材２２にテンションが作用するような長さ関係にある。例えば、１００ｃｍ当たりの被覆部２３に対し、「（炭素繊維束２１の合計長さ）―（補強材２２の合計長さ）」の下限値は、補強材２２の合計長さの１％以上に設定されてよく、上限値は、補強材２２の合計長さの１０％以上に設定されてよい。当該下限値以上とすることで、リード線３の長手方向においてテンションが作用する位置によらず、補強材２２が確実に炭素繊維束２１を支持できる。また、当該上限値より炭素繊維束２１が長いと、コスト低減の効果が十分に得られない場合や、被覆部２３内での炭素繊維束２１の長さが長すぎることで製造し難くなる場合がある。なお、生体電極１のリード線３として必要とされる強度が確保される限り、炭素繊維束２１の被覆部２３内における合計長さは、補強材２２と同じであってもよい。なお、リード線３が複数本の炭素繊維束２１を有している場合、各炭素繊維束２１の長さは同じであってもよく、異なっていてもよい。リード線３が複数本の補強材２２を有している場合、各補強材２２の長さは同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００４０】
図３（ａ）に示すように、炭素繊維束２１は、補強材２２に対して螺旋状に巻かれてよい。これによって、炭素繊維束２１の被覆部２３内における合計長さは、補強材２２よりも長くなる。なお、製造時においては、固定された補強材２２に対して炭素繊維束２１を旋回させて巻きつけてよい。あるいは、補強材２２と炭素繊維束２１を互いに旋回させて巻きつけてよい。ただし、この場合、炭素繊維束２１が補強材２２よりも大きな螺旋を描くように巻きつける。
【００４１】
図３（ｂ）に示すように、被覆部２３内では、炭素繊維束２１のたわみ量は、補強材２２のたわみ量よりも大きくてよい。これによって、炭素繊維束２１の被覆部２３内における合計長さは、補強材２２よりも長くなる。炭素繊維束２１がたわんでいる状態とは、図３（ａ）のように螺旋状に巻かれている状態ではなく、炭素繊維束２１が補強材２２の周りを緩やかに蛇行するなどにより、補強材２２よりも緩くなった状態である。たわみ量とは、炭素繊維束２１が被覆部２３内で緩んでいる程度を示している。なお、たわみ量が大きいことにより、炭素繊維束２１は一部で補強材２２に螺旋状に巻きつくようになっていてもよい。なお、図３は概念図であるため、被覆部２３内の隙間や螺旋や蛇行の程度が強調して示されている。
【００４２】
次に、図４及び図５を参照して、被覆部２３内における炭素繊維束２１及び補強材２２の構成の一例について説明する。図４及び図５は、リード線３の横断面の概念図であり、寸法関係や配置関係などは図に示すものに限定されない。また、炭素繊維束２１及び補強材２２の大きさや数も図に示すものに限定されない。また、図４中に示す一本当たりの補強材２２（一つの円で示される補強材２２）は、単線で構成されていてもよく、複数の繊維を束ねたものであってもよい。また、図５中に示す一本当たりの管状の補強材（一つの管で示される補強材２２）は、一本の管で構成されていてもよく、複数の繊維を管状に束ねたものであってもよい。
【００４３】
図４（ａ）に示すように、リード線３は、被覆部２３内に、一本の炭素繊維束２１及び一本の補強材２２を備えていてよい。このような構成とする場合、炭素繊維束２１と補強材２２の本数が少ないため、製造を容易に行うことができる。図４（ｂ）に示すように、リード線３は、被覆部２３内に、複数本の炭素繊維束２１及び一本の補強材２２を備えていてよい。複数本の炭素繊維束２１を用いることにより、リード線３中の炭素繊維の合計の本数を調整し易くなる。なお、一本の補強材２２に対して、全ての炭素繊維束２１を螺旋状に巻き付けてもよく、一部の炭素繊維束２１を螺旋状に巻き付けてもよい。図４（ｃ）に示すように、リード線３は、被覆部２３内に、一本の炭素繊維束２１及び複数本の補強材２２を備えていてよい。複数本の補強材２２を用いることにより、補強材２２による支持強度を調整し易くなる。なお、一本の補強材２２に対して炭素繊維束２１を巻き付けてもよく、複数本の補強材２２をまとめて、炭素繊維束２１を巻き付けてもよい。図４（ｄ）に示すように、リード線３は、被覆部２３内に、複数本の炭素繊維束２１及び複数本の補強材２２を備えていてよい。複数本の炭素繊維束２１及び複数本の補強材２２を備えることにより、リード線３中の炭素繊維の合計の本数、及び補強材２２による支持強度を調整し易くなる。なお、一本の補強材２２に対して一本の炭素繊維束２１が巻き付けられていてよく、一本の補強材２２に対して複数本の炭素繊維束２１が巻き付けられていてよく、複数本の補強材２２に対して一本の炭素繊維束２１が巻き付けられていてよく、複数本の補強材２２に対して複数本の炭素繊維束２１が巻き付けられていてよい。
【００４４】
図５（ａ）に示すように、リード線３は、被覆部２３内に、炭素繊維束２１を管状の補強材２２で取り囲んだものを一本備えていてよい。図５（ｂ）に示すように、リード線３は、被覆部２３内に、炭素繊維束２１を管状の補強材２２で取り囲んだものを複数本備えていてよい。なお、リード線３の曲げ易さを確保するため、補強材２２の材料として、被覆部２３の材料より曲げ易い材料を適用する。
【００４５】
次に、生体電極１、及びリード線（生体電極用リード線）３の作用・効果について説明する。
【００４６】
比較例に係る生体電極は、低い電気抵抗とするのに十分な本数の炭素繊維からなる炭素繊維束をＰＶＣで覆ったリード線を有する。ここで生体電極中、炭素繊維は価格が高い部材であるため、炭素繊維の量を減らすことによってコストを低減することが望まれる。しかしながら、炭素繊維の量を減らした場合、引張や曲げによって断線し易くなると共に、導電性も低下する。一方、金属導線などを用いた場合は、当該導線がＸ線画像中に映り込んでしまう。また、炭素繊維の量を減らした分、被覆部を厚くして強度を確保した場合、リード線が曲げ難くなり生体電極としての使用し易さが低下する。
【００４７】
それに対し、本実施形態に係る生体電極１では、炭素繊維束２１が、１ｃｍ当たり３Ω以下の電気抵抗を有するものとし、生体電極１のリード線３として必要な導電性は確保しつつも、炭素繊維の量を少なく抑えることができるようになっている。また、補強材２２が炭素繊維束２１を補強することにより、炭素繊維束２１の炭素繊維の量が少なく抑えられつつも、生体電極１のリード線３として必要な強度を確保できる。また、補強材２２がＸ線透過性を有するため、Ｘ線画像中に映り込むことを抑制できる。また、リード線３としての曲げ易さも確保できる。以上により、生体電極１のリード線３として必要とされる性能を確保しつつ、炭素繊維の量を減らすことができる。
【００４８】
以上、本発明をその実施形態に基づいて詳細に説明した。しかし、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。本発明は、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変形が可能である。
【００４９】
［実施例］
以下、実施例に基づいて本発明の一形態に係る生体電極を具体的に説明するが、生体電極の構成は下記の実施例に限定されるものではない。
【００５０】
（炭素繊維の本数設定）
まず、生体電極のリード線の炭素繊維束の炭素繊維の本数の設定について説明する。ＰＡＮ系炭素繊維からなる炭素繊維束を生体電極のリード線として用いる場合、炭素繊維数が約３０００本の炭素繊維束は、心電図モニター用電極のリード線（長さは５ｃｍ〜１５０ｃｍ）として、十分な性能を確保できる。炭素繊維束の炭素繊維数を約３０００本とすれば、リード線は、ＡＡＭＩ（Association for the Advancement of Medical Instrumentation）規格を満たすのに十分な導電性を確保することができる。また、リード線は、心電図モニター用電極のリード線として十分な引張強度及び曲げ強度を確保することができる。
【００５１】
ここで、ＡＡＭＩ規格を満たすという点のみを考慮すると、炭素繊維数を３０００本とする必要はない。炭素繊維を減らしてコスト低減を図る場合、例えば、１００ｃｍ〜１５０ｃｍのリード線に対して、炭素繊維数を約１０００本〜約３０００本、約１２００本〜約２５００本、または約１５００本〜約２１００本に設定してもよい。リード線の長さが１００ｃｍの場合、１０Ｈｚでの交流インピーダンスが１０００Ω以下という条件を満たすために、炭素繊維束の炭素繊維数として１５００本を設定する。このときのリード線としての電気抵抗は、３Ω／ｃｍ以下とする必要がある。また、リード線の長さが１５０ｃｍの場合、ＡＡＭＩ規格を満たすためには、炭素繊維束の炭素繊維数として２０１０本を設定する。このときのリード線としての電気抵抗は、３Ω／ｃｍ以下とする必要がある。
【００５２】
ここで、リード線の炭素繊維数を減らした場合は、引張強度を確保することが課題となる。従って、リード線の長さが１００ｃｍで炭素繊維数を１５００本とした場合、及びリード線の長さが１５０ｃｍで炭素繊維数を２０１０本とした場合であっても、心電図モニター用の生体電極のリード線としての性能を確保できる構造についての評価を行った。ここでは、以下に示すような実施例１、実施例２、比較例１及び比較例２に係る生体電極を準備し、評価を行った。
【００５３】
（比較例１に係る生体電極）
比較例１として、既存の生体電極を準備した。比較例１に係る生体電極として、３Ｍヘルスケア社の「２２６９ＨＡ−１５」の心電図モニター用生体電極を用いた。当該比較例１に係る生体電極は、３０００本のＰＡＮ系炭素繊維からなる炭素繊維束を有する１５０ｃｍのリード線を備えていた。この炭素繊維一本当たりの径は、５μｍ〜７μｍ程度である。
【００５４】
（実施例１に係る生体電極）
比較例１に係る生体電極を利用して、実施例１に係る生体電極を製造した。まず、比較例１に係る生体電極から、リード線が接続されたＡｇ／ＡｇＣｌの導体部が取り外された。また、当該Ａｇ／ＡｇＣｌの導体部からリード線が取り外された。リード線からＰＶＣの被覆部が除去され、半分の炭素繊維を除くことで１５００本の炭素繊維からなる炭素繊維束を準備した。次に、プラスチックの撚糸（与板利器工業社製）を補強材として準備した。この補強材は、ポリエステルの繊維を撚ることで形成された。補強材の径は、０．７ｍｍであった。炭素繊維束を補強材に螺旋状に巻きつけたものに、熱収縮性のＰＶＣチューブ（「ＵＧＥＢ３０５０  ＨＩＳＨ−Ｔｕｂｅ」三菱化学社製）を被せ、ヒートガンで熱収縮させることで被覆部が構成された。リード線の長さは１００ｃｍとした。なお、補強材の長さは１００ｃｍであり、炭素繊維束の長さは１００ｃｍ〜１１０ｃｍであり、炭素繊維束を補強材より長くした。このように形成されたリード線がＡｇ／ＡｇＣｌの導体部に再び接続されて、電極部に接続された。
【００５５】
（実施例２に係る生体電極）
炭素繊維束が２０１０本の炭素繊維からなり、リード線の長さが１５０ｃｍであること以外は、実施例１と同様な方法で製造された実施例２に係る生体電極を製造した。
【００５６】
（比較例２に係る生体電極）
炭素繊維束が１５００本の炭素繊維からなり、補強材を有していないこと以外は、実施例１と同様な方法で製造された比較例２に係る生体電極を製造した。
【００５７】
（引張強度）
比較例１に係る生体電極のリード線（炭素繊維数：３０００本）、比較例２に係る生体電極のリード線（炭素繊維数：１５００本）、及び実施例１に係る生体電極のリード線（炭素繊維数：１５００本、補強材：ポリエステルの撚糸）について、引張強度の評価を行った。当該試験は、リード線を引張試験機（テンシロンＲＴＣ−１２５０、株式会社エー・アンド・ディー製）、を用いて引っ張り、リード線中の全ての炭素繊維が切れるまでの力（Ｎ）を測定した。結果を図６に示す。図６に示すように、補強材を有さず炭素繊維数１５００本の比較例２のリード線の引張強度は、炭素繊維数３０００本の比較例１の約半分であった。一方、補強材で補強された炭素繊維数１５００本の実施例１のリード線の引張強度は、炭素繊維数３０００本の比較例１とほぼ同等となった。
【００５８】
（ＡＡＭＩ規格特性の評価）
実施例１に係る生体電極の電極対と、実施例２に係る生体電極の電極対について、ＡＡＭＩ規格特性に関して評価した。ＡＡＭＩ規格特性として、以下の項目について評価を行った。ＡＡＭＩ規格特性とは、ＡＡＭＩが、以下の基準及び試験方法を採用して、生体電極に関して確定している適正な性能である。最小基準に関する試験方法と規格は以下の４項目である。
（１）ＤＣオフセット電位（ＤＣＯ）：  ＜１００ｍＶ
（２）１０ＨｚでのＡＣインピーダンス（ＡＣＺ）：  ＜２０００Ω
（３）除細動後５秒後のオフセット電位（ＳＤＲ）：  ＜１００ｍＶ
（４）除細動後５秒後の回復速度（ＳＬＯＰＥ）：  ＜１ｍＶ／ｓ（絶対値）
（４回の充放電後５秒後の残留分極ポテンシャルの変化率）
【００５９】
実施例１に係る生体電極の電極対についての評価結果を図７（ａ）に示す。図７（ａ）に示すように、炭素繊維数が１５００本の１ｍのリード線付きの生体電極は、ＡＡＭＩ規格の全ての項目について条件を満たしていた。電極対インピーダンスは、６５６Ωであり、心電図モニター用生体電極として十分に低い値であった。生体電極としての電気抵抗は２６９Ωであり、心電図モニター用生体電極として十分に低い値であった。生体電極のリード線単体の電気抵抗は２６９Ωであり、リード線内の炭素繊維束の電気抵抗は、１ｃｍあたり３Ωより十分に低い値であった。
【００６０】
実施例２に係る生体電極の電極対についての評価結果を図７（ｂ）に示す。実施例２については、２対の電極対について評価を行った。図７（ｂ）に示すように、炭素繊維数が２０１０本の１．５ｍのリード線付きの生体電極は、ＡＡＭＩ規格の全ての項目について条件を満たしていた。電極対インピーダンスは、７５９，７８１Ωであり、心電図モニター用生体電極として十分に低い値であった。生体電極のリード線単体の電気抵抗は３２５Ωまたは３１２Ωであり、リード線内の炭素繊維束の電気抵抗は、１ｃｍあたり３Ωより十分に低い値であった。
【００６１】
（波形の評価）
比較例１及び実施例２について、心電図をモニターしたときの波形の評価を行った。なお、波形の評価は、被験者が止まっている状態（static condition）と動いている状態（stressed condition）について行った。評価は、「スコア５：ノイズやドリフトが無い（Excellent Quality）」、「スコア４：ドリフトや小さいノイズが無い、Ｐ波及びＴ波が検出される（Good Quality）」、「スコア３：ドリフトは無い、小さなノイズがある、Ｐ波及びＴ波が検出されない（Fair Quality）」、「スコア２：ノイズとドリフトがある、ＱＲＳが検出される（PoorQuality）」、「スコア１：ＱＲＳが検出されない（Very poor Quality）」という５段階の基準で行った。評価結果を図８に示す。図８に示すように、実施例２に係る生体電極を用いることにより、被験者が止まっている状態では、質の高い波形が得られた。動いている状態ではベースラインノイズが発生したが、使用時は被験者は止まっているため、心電図モニター用生体電極として、十分に高い質の波形が得られていることが理解された。
【符号の説明】
【００６２】
１…生体電極、２…電極部、３…リード線（生体電極用リード線）、４…コネクタ、１２，１３…支持部材、１４…導電性粘着部材、１６…剥離部材、１７…タブ、２１…炭素繊維束、２２…補強材、２３…被覆部。
【図１】
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【図２】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図３】
2014073233.tif 000008
【図４】
2014073233.tif 000009
【図５】
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