(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有する粘着ゲル層と、
該粘着ゲル層に接触して配置された導電性を有する電極部と、
前記粘着ゲル層の前記電極部が配置された面全体を被覆する通気性を有する保護部材と、
該保護部材の表面に固着され、前記粘着ゲル層および前記保護部材の変形を抑制する強度を有し、前記保護部材の表面の一部が露出する開口部が内側に形成された補強部材と、  からなることを特徴とする生体用電極。
【請求項２】
前記保護部材は２層からなり、前記電極部に接続されたリード線が前記２層の保護部材の間から外部に導出されることを特徴とする請求項１に記載の生体用電極。
【請求項３】
前記補強部材に前記電極部を保持する保持部を設けたことを特徴とする請求項１に記載の生体用電極。
【請求項４】
前記粘着ゲル層と前記保護部材とは、水分を拡散する性質を有するまたは通気性を有する粘着剤層を介して接着されたことを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の生体用電極。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体電気現象の測定または電気刺激の負荷に用いられる生体用電極に関し、特に生体に安全かつ確実に固定することができる生体用電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体の心電図などの生体電気現象の測定には、生体の皮膚表面に装着される生体用電極（以下単に電極と称する）が用いられる。図１３乃至図１５に従来の電極の一例の構成を示す。図１３は縦断面図、図１４は平面図、図１５は分解斜視図である。これらの図において、導電性を有する粘着ゲル層１上には金属などの導電性材料で構成された電極部２が接続されており、粘着ゲル層１の電極部２が接続された面全体は保護部材３で被覆されている。電極部２が保護部材３を貫通し突出する突出端にはリード線取付部４が嵌合固定されている。
【０００３】
病棟やＩＣＵなどの医療施設で、患者の心電図などの電気現象を継続的に測定する場合、電極が長時間にわって安全かつ確実に皮膚表面に固定されていることが望ましい。導電性の粘着ゲル層１を用いた電極は、粘着テープにより皮膚に固定する電極と異なり、皮膚刺激性が少なく、貼り替えが容易であるなど、電極として優れた特徴をもっている。
【０００４】
しかし、粘着ゲル層１は、基本的成分として親水性の高分子を用いており、患者の大量発汗時などには過剰な水分吸収により皮膚粘着力が低下するため、電極の剥がれや脱落が発生しやすくなる。また、過剰な水分の吸収によりゲルが膨潤し、電極周辺部でのゲルの露出が多くなり、ゲル自体の強度も低下する。この結果ゲルが衣服へ付着したり、ゲルの付着部分から電極が剥れたりする問題が生じる。
【０００５】
上記問題の発生を防ぐためには、ゲルが吸収した水分を速やかに蒸発させることが必要である。このため保護部材３には通気性のある不織布などの基材が使用されることがある。このようにすればゲル中の過剰な水分を蒸散させ、ゲルの膨潤による皮膚に対する粘着力の低下を防止することができる。同様にゲルの膨潤による電極周辺部でのゲルの衣服への付着や、付着部分からの電極剥がれの発生などを防止できる。またゲルの水分吸収による保護部材３と粘着ゲル層１との間の粘着力低下を抑えることで、保護部材３と粘着ゲル層１との間のずれの発生を防止することができる。
【０００６】
なお、この種の電極の公知例としては、特開平６−７３１０号公報や、特開平６−１８１８９６号公報にそれぞれ記載された提案が知られている。前者は粘着ゲル層に炭素繊維からなる不織布などの電子導電性材料を埋設し、電流を分散させて、電極の腐食の発生を防止したものである。後者は粘着ゲル層に常温で蒸気圧を有する金属イオン封止剤を含有させ、電極の腐食の発生を防止したものである。これらのいずれの提案も前述した粘着ゲル層の水分による膨潤の防止については配慮されていない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら保護部材３に通気性のある不織布などの基材を用いると、合成紙や合成樹脂シートなどのある程度の強度を持った基材と比較して、電極全体が柔かくなり、変形に対する形態復元力が小さくなる場合がある。このため電極を生体に装着中に、電極に接続されたリード線が引張られるなど外力が負荷された場合、電極の変形が大きく、狭い面積へ剥離力が集中し、皮膚から剥がれやすくなる。剥がれが発生すると電極の形態復元力が小さいため、剥がれた部分のゲル同志が向い合わせに貼り付き、皮膚への再貼布ができなくなるためさらに剥がれが進み、最終的には電極が皮膚から脱落する。
【０００８】
この問題を解決するためには、電極全体を固くして形態復元力を大きくし、リード線が引っ張られても電極の変形を小さく抑えればよい。電極全体を固くするためには、図１３および図１５に示すように粘着ゲル層１内に埋設された補強材５に固い基材を用いればよい。しかしこの方法によると、電極を皮膚に装着中に電極エッジ部で皮膚に対するゲル内部の補強材５による機械的刺激が発生し、皮膚障害を発生させる恐れがある。
【０００９】
この問題を解決する手段としては、特開平９−２１５６６８号公報に記載された提案のように、粘着ゲル層内に埋設された補強材の外形寸法を粘着ゲル層の外形寸法より小さくし、電極エッジ部から露出しないようにする方法がある。しかしながらこの構造によると製造上手間がかかりコスト高になるなどの欠点があった。この電極エッジ部での皮膚障害の問題は、保護部材として通気性のある合成紙などの固い基材を用いた場合にも発生する。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたもので、長時間にわたって安全かつ確実に生体の皮膚表面に固定することのできる電極を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の電極は、導電性を有する粘着ゲル層と、該粘着ゲル層に接触して配置された導電性を有する電極部と、前記粘着ゲル層の前記電極部が配置された面全体を被覆する通気性を有する保護部材と、該保護部材の表面に固着され、前記粘着ゲル層および前記保護部材の変形を抑制する強度を有し、前記保護部材の表面の一部が露出する開口部が内側に形成された補強部材とからなることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の電極は、前記保護部材は２層からなり、前記電極部に接続されたリード線が前記２層の保護部材の間から外部に導出されることを特徴とする。
【００１３】
請求項３に記載の電極は、前記補強部材に前記電極部を保持する保持部を設けたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の電極は、前記粘着ゲル層と前記保護部材とは、水分を拡散する性質を有するまたは通気性を有する粘着剤層を介して接着されたことを特徴とする。
【００１５】
請求項１に記載の本発明においては、補強部材により電極に一定の固さを与え、電極の変形を抑制し、剥離力の集中を防ぐことができる。また粘着ゲル層の過剰な水分は、通気性のある保護部材および補強部材に形成された開口部を通して蒸散させることができる。
【００１６】
請求項２に記載の本発明においては、電極部はあらかじめリード線が取り付けられた状態で粘着ゲル層に配置され、リード線は２層の保護部材間に挾持されるので、リード線に加えられる外力が電極部のみに集中することはない。
【００１７】
請求項３に記載の本発明においては、電極部が補強部材に設けられた保持部に保持されるので、電極部に加えられる外力は補強部材に吸収され電極が変形することはない。
【００１８】
請求項４に記載の本発明においては、粘着ゲル層と保護部材とを粘着剤層を介して接着しても、粘着剤層は水分を拡散する性質を有するまたは通気性を有するので、粘着ゲル層の過剰な水分を蒸散させることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電極の実施の形態を図面を参照して説明する。図１乃至図３は本発明の第１の実施の形態、図５乃至図７は本発明の第２の実施の形態、図８乃至図１０は本発明の第３の実施の形態、図１１および図１２は本発明の第４の実施の形態のそれぞれの構成例を示す。なお、図１、図５、図８、図１１、図１２はそれぞれ縦断面図、図２、図６、図９はそれぞれ平面図、図３、図７、図１０はそれぞれ分解斜視図である。これらの図において、図１３乃至図１５に示す従来例の部分と対応する部分には同一の符号を付してあり、その説明は適宜省略する。
【００２０】
図１乃至図３に示す第１の実施の形態の構成例では、不織布などの通気性のある保護部材３の上面に円環状の補強部材６を固定した。補強部材６の中心には円形の開口部６ａが形成されており、開口部６ａから電極部２およびリード線取付部４が突出している。また電極部２とリード線取付部４とは嵌合により一体となっており、それぞれに形成された鍔部２ａ、４ａが保護部材３を強固に挾持している。さらに補強部材６は電極全体の変形を抑制できる強度を有する合成樹脂、ゴム、合成紙、紙、などの材料で構成されている。
【００２１】
本実施の形態によれば、補強部材６により電極周辺部に一定の固さを与えることができ、電極の変形を抑制し剥離力の集中を防ぐことができる。この結果電極部２にリード線などから外力が負荷されても、電極全体が生体の皮膚表面から剥離しにくくなる。また補強部材６に形成された開口部６ａから粘着ゲル層１中の過剰な水分を、通気性のある保護部材３を通して蒸散させることができる。この結果、水分吸収が原因で発生する保護部材３と粘着ゲル層１との間のずれの発生や、ゲルの衣服などへの付着を抑制することができる。
【００２２】
さらに補強部材６の外径寸法を電極全体の外径寸法より小さくすることにより、電極エッジ部における補強部材６の皮膚との接触を避けることができる。この結果、電極エッジ部における機械的な刺激による皮膚障害の発生を防止できる。以上により生体用電極を長時間にわたって安全かつ確実に固定することが可能となる。
【００２３】
図４に本実施の形態による電極の粘着性能の実験結果を示す。サンプル数は１０個であり、垂直方向に配置されたシリコン塗布シートに装着して５０ｇの荷重を垂直方向に負荷して脱落時間を測定した。図から明らかなように、本実施の形態による電極では従来品に比べて脱落時間が平均値で約２．４倍となった。
【００２４】
図５乃至図７に示す第２の実施の形態では保護部材３をそれぞれ半円状の２部分３ａ、３ｂに分割し、その間にあらかじめリード線７が取り付けられた電極部２を配置し、リード線７を保護部材３ａ、３ｂ間で挾持固定した。このように構成することにより、リード線７に加えられる外力が電極部２のみに集中することを防ぐことができる。
【００２５】
図８乃至図１０に示す第３の実施の形態では、補強部材６の中心に電極２を保持する保持部６ｂを設け、保持部６ｂを補強部材６の直径上に設けられた連結部材６ｃにより連結した。このように構成することにより電極部２は保持部６ｂを介して補強部材６に強固に保持されるので図１乃至図３に示すように電極部２とリード線取り付け部４で強固に保護部材３に固定する必要がなくなり、リード線取り付け部４を省略して直接リード線を電極部２に接続することができる。
【００２６】
図１１および図１２に示す第４の実施の形態は、粘着ゲル層１と保護部材３とをそれぞれ粘着剤層８、９を介して接着したものである。この場合図１１に示すように粘着剤層８を水分を拡散する性質の材料で構成するか、図１２に示すように粘着剤層９を多数の孔１０を持つ多孔質の通気性を有する材料で構成すれば、粘着ゲル層１の過剰な水分を蒸散させることができる。
【００２７】
なお、上記各実施の形態では補強部材６が円環状である場合について説明したが、開口部６ａの形状は１つの円形に限定されず、例えば多数の孔であってもよい。また、電極全体の形状も円形である場合について説明したが、円形に限定されず例えば四角形、楕円形などであってもよい。
【００２８】
また、本発明では、電極全体の強度を保つためにはゲル内部の補強材は必要としないことを明示したが、これは、補強材の使用を否定するものではなく、導電性粘着ゲルの原液をシート状の補強材に含浸させた後にゲル化するなど、製造工程上の要請などにより、ゲル中に補強材が必要な場合には、その使用を制限するものではない。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電極によれば、電極の粘着ゲル層を保護する保護部材の表面に、粘着ゲル層および保護部材の変形を抑制する強度を有し、開口部が形成された補強部材を固着したことで、電極の変形を抑制して剥離力の集中を防ぐことができ、しかも粘着ゲル層中の過剰な水分を蒸散させることができ、生体への長時間にわたる安全かつ確実な固定が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極の第１の実施の形態の構成例を示す縦断面図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の分解斜視図である。
【図４】本発明の電極の粘着性能を測定した実験結果を示す線図である。
【図５】本発明の第２の実施の形態の構成例を示す縦断面図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】図５の分解斜視図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の構成例を示す縦断面図である。
【図９】図８の平面図である。
【図１０】図８の分解斜視図である。
【図１１】本発明の第４の実施の形態の第１の構成例を示す要部縦断面図である。
【図１２】本発明の第４の実施の形態の第２の構成例を示す要部縦断面図である。
【図１３】従来の電極の一例の構成を示す縦断面図である。
【図１４】図１３の平面図である。
【図１５】図１３の分解斜視図である。
【符号の説明】
１    粘着ゲル層
２    電極部
３    保護部材
６    補強部材
６ａ  開口部
６ｂ  保持部
７    リード線
８、９  粘着剤層
１０  孔
【図１】
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【図２】
0003574943.tif 000003
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003574943.tif 000008
【図８】
0003574943.tif 000009
【図９】
0003574943.tif 000010
【図１０】
0003574943.tif 000011
【図１１】
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【図１２】
0003574943.tif 000013
【図１３】
0003574943.tif 000014
【図１４】
0003574943.tif 000015
【図１５】
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