(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の体表面に装着される生体電極の電極部を被覆する被覆材と、
前記電極部から絶縁されて前記被覆材に設けられ、前記電極部に近接する帯電体との静電誘導により電荷を帯電する帯電部と、
前記帯電部と前記体表面とを電気的に接続させる接続部を介して前記帯電部の帯電電荷を前記生体に放電させる放電部と、
前記被覆材が前記電極部を被覆するときに、前記帯電部と前記電極部との間で且つ前記放電部と前記電極部との間に介在する絶縁体と、
を有し、
前記放電部は、前記生体電極において前記電極部に接続するケーブルの延在方向で前記電極部と離間するように、前記帯電部に付着して配置され、
前記絶縁体は、前記帯電部において前記放電部が配置されていない残余の領域に付着して配置され、その略全面で前記電極部の全面を覆うとともに、前記放電部と前記電極部とを離間する離間部分まで延在して前記放電部に隣接する、
生体電極用カバー。
【請求項２】
前記帯電部は、導電膜である、
請求項１に記載の生体電極用カバー。
【請求項３】
前記導電膜は、前記被覆材上に形成された導電インキである、
請求項２に記載の生体電極用カバー。
【請求項４】
前記放電部は、前記帯電部と前記体表面との双方に接触して前記接続部を形成する導電性ゲルである、
請求項１から３のいずれか１項に記載の生体電極用カバー。
【請求項５】
前記放電部は、前記ケーブルを介して前記帯電部と前記体表面との双方に接触する導電性ゲルを含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載の生体電極カバー。
【請求項６】
前記被覆材を前記生体電極に付着させる粘着部をさらに有する、
請求項１から５のいずれか１項に記載の生体電極用カバー。
【請求項７】
生体信号内の静電誘導ノイズを抑制する静電誘導ノイズ抑制方法であって、
生体の体表面に装着される生体電極の電極部に帯電体が近接するときに、前記電極部を略全面で覆う絶縁体を介して前記電極部から絶縁されて配置された帯電部に電荷を帯電させるステップと、
前記絶縁体が前記電極部に接続されるケーブルの延在方向で隣接するとともに、前記絶縁体により前記電極部から離間部分を空けて離間して配置され、且つ、前記帯電部と前記体表面とを電気的に接続させる接続部を介して、前記帯電部の帯電電荷を前記生体に放電させるステップと、
を有する静電誘導ノイズ抑制方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体電極用カバー及び静電誘導ノイズ抑制方法に関し、特に、生体の体表面に装着される生体電極により検知される生体信号内の静電誘導ノイズを抑制する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
心電図等の生体信号を計測するための生体電極として、計測時に被検者の体表面に装着され、体表面上の電極部により生体信号を取得し、ケーブル等の信号伝送部を介してこの生体信号を各種医療用器械に伝送するものが、広く用いられている。生体電極の構成は多種多様であり、通常は使用状況等に応じて使い分けられている。例えば、電極部とケーブルとが連結されている一体型の生体電極や、計測時にケーブルを電極部に接続する生体電極等がある。
【０００３】
生体電極を用いて生体信号を計測する際に、静電気を帯びた物体（例えば衣類。以下「帯電体」という）が電極部に近接すると、帯電体と電極部表面との間に静電誘導が起こり、電界が発生してノイズ源となる電圧が発生することがある。このとき、電極部からケーブルを介して器械に伝送される生体信号に静電誘導ノイズが混入する。
【０００４】
ここで、一般的な静電気除去技術としては、例えば特許文献１〜５に記載されたものが知られている。
【０００５】
特許文献１記載の方法では、帯電体の表面に対して揮発性の液体を霧状にして噴き付け、揮発性の液体を揮発させることによって、帯電体の表面から静電気を除去する。
【０００６】
特許文献２記載の方法では、コロナ放電によりイオン化エアを発生させ、そのイオン化エアを帯電体に当てることによって、静電気を除去する。
【０００７】
特許文献３記載の方法では、導電性の静電気除去ブラシを帯電体に接触させることによって、静電気を除去する。
【０００８】
特許文献４記載の方法では、帯電体に静電気中和剤を噴射することによって、静電気を除去する。
【０００９】
特許文献５記載の方法では、リストストラップにより静電気を作業机を通じてグランドへ逃がす。
【００１０】
上記方法はいずれも、帯電体自体から静電気を除去するものである。
【００１１】
一方、帯電体との静電誘導によるノイズを生体電極側で抑制する静電誘導ノイズ抑制方法としては、ケーブルの電極接続部をシールドで覆い、シールド表面の電荷をケーブルで器械側グランドへ放電して、ノイズ源となる電圧を抑制することが、従来周知である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開２００８−４７３３６号公報
【特許文献２】特開昭５５−６２５０３号公報
【特許文献３】実開昭５５−９９１００号公報
【特許文献４】実開昭５７−１４００９９号公報
【特許文献５】特開２００４−３１０７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
上記従来の静電誘導ノイズ除去方法においては、シールド付きのケーブルが用いられるが、生体電極の使用状況によっては、シールド付きのケーブルを使用しないことが望ましい場合もある。例えば、生体電極を体表面に装着してその電極部にシールド付きケーブルを接続した状態で、Ｘ線画像を撮影しながら手術を行うと、Ｘ線がシールドに遮断されて、シールドの像がＸ線画像に映る可能性がある。また、手術中に生体電極を体表面に装着してその電極部にシールド付きケーブルを接続した状態で除細動を行うと、シールドと除細動電極との位置関係によってはこれらが短絡する可能性がある。
【００１４】
上記の理由により、生体電極の電極部に接続するケーブルがシールド付きか否かにかかわらず生体信号の静電誘導ノイズを生体電極側で抑制することが、求められている。
【００１５】
本発明の目的は、生体電極の電極部に接続するケーブルにおけるシールドの有無にかかわらず、生体信号の静電誘導ノイズを生体電極側で抑制することができる、生体電極用カバー及び静電誘導ノイズ抑制方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の生体電極用カバーは、
生体の体表面に装着される生体電極の電極部を被覆する被覆材と、
前記電極部から絶縁されて前記被覆材に設けられ、前記電極部に近接する帯電体との静電誘導により電荷を帯電する帯電部と、
前記帯電部と前記体表面とを電気的に接続させる接続部を介して前記帯電部の帯電電荷を前記生体に放電させる放電部と、
前記被覆材が前記電極部を被覆するときに、前記帯電部と前記電極部との間で且つ前記放電部と前記電極部との間に介在する絶縁体と、
を有し、
前記放電部は、前記生体電極において前記電極部に接続するケーブルの延在方向で前記電極部と離間するように、前記帯電部に付着して配置され、
前記絶縁体は、前記帯電部において前記放電部が配置されていない残余の領域に付着して配置され、その略全面で前記電極部の全面を覆うとともに、前記放電部と前記電極部とを離間する離間部分まで延在して前記放電部に隣接する。
【００１９】
本発明の静電誘導ノイズ抑制方法は、生体信号内の静電誘導ノイズを抑制する静電誘導ノイズ抑制方法であって、
生体の体表面に装着される生体電極の電極部に帯電体が近接するときに、前記電極部を略全面で覆う絶縁体を介して前記電極部から絶縁されて配置された帯電部に電荷を帯電させるステップと、
前記絶縁体が前記電極部に接続されるケーブルの延在方向で隣接するとともに、前記絶縁体により前記電極部から離間部分を空けて離間して配置され、且つ、前記帯電部と前記体表面とを電気的に接続させる接続部を介して、前記帯電部の帯電電荷を前記生体に放電させるステップと、
を有する。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、生体電極の電極部に接続するケーブルにおけるシールドの有無にかかわらず、生体信号の静電誘導ノイズを生体電極側で抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】（ａ）本発明の実施の形態１に係る電極カバーの上面図、（ｂ）同電極カバーの底面図、（ｃ）同電極カバーの積層構成を示す概略図
【図２】（ａ）従来の生体電極の構成例を示す図、（ｂ）同生体電極の要部である電極本体を示す図
【図３】（ａ）本発明の実施の形態１に係る電極カバーの使用法を説明するための図、（ｂ）使用時の同電極カバーと図２（ｂ）の電極本体との位置関係を示す図
【図４】（ａ）本発明の実施の形態１に係る電極カバー使用時に計測される四肢誘導波形の例を示す図、（ｂ）同電極カバー不使用時に計測される四肢誘導波形の例を示す図
【図５】（ａ）本発明の実施の形態１に係る電極カバーの変形例の上面図、（ｂ）同変形例の底面図、（ｃ）同変形例の積層構成を示す概略図
【図６】（ａ）本発明の実施の形態２に係る生体電極の上面図、（ｂ）同生体電極の底面図、（ｃ）同生体電極の積層構成を示す概略図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。
【００２３】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る生体電極用カバー（以下、単に「電極カバー」という）の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のI−I線矢視図であって、電極カバーの積層構成を概略的に示す図である。
【００２４】
図１に示す電極カバー１００は、その底面部（装着面）１００Ａを生体電極の電極部（例えば図２）に向けてその電極部に被せると共に被検者の体表面に装着させて使用するものである。すなわち、本実施の形態の電極カバー１００は、静電誘導ノイズ抑制装置を、生体電極に被せて使用可能な別ピースの部材（カバー）に適用したものである。
【００２５】
図１に示すように、電極カバー１００は、基材１０２、導電膜１０４、発泡絶縁体１０６及び導電粘着ゲル１０８を有する。
【００２６】
被覆材としての基材１０２は、例えばＰＥＴ（Polyethylene terephthalate）等の可撓性を有するフィルム材（例えば、厚さ７５μｍ）であり、電極カバー１００の上面部１００Ｂを成している。基材１０２は、生体電極の電極部１個を被覆するに適したサイズ（例えば、長さ７５ｍｍ、幅３０ｍｍ）を有する。
【００２７】
帯電部としての導電膜１０４は、基材１０２の全域にわたって形成された導電材から成る薄膜（例えば、厚さ１０〜１５μｍ）である。導電膜１０４は、外部の帯電体（図示せず）が電極本体１５２に近接したときにその帯電体との静電誘導により電荷を帯電する。
【００２８】
導電膜１０４は、例えばカーボンインキ等の導電インキ印刷を基材１０２の底面部１００Ａ側に対して施すことにより、低コストで形成可能である。また、導電インキを基材１０２の底面部１００Ａ側に印刷することにより、導電インキを露出させないようにすることができる。また、フィルム状の被覆材（基材１０２）上に積層する帯電部又は導電材を導電膜１０４のように薄膜とすることで、電極カバー１００を薄く形成することができる。
【００２９】
放電部としての導電粘着ゲル１０８は、基材１０２の長さ方向端部領域（長さ方向両端部から中央部側へ１０ｍｍ程度）において導電膜１０４の底面部１００Ａ側に配置されており、自己の粘着性により導電膜１０４に付着している。導電膜１０４に接着する面と反対の面は、自己の粘着性により体表面に付着可能である。よって、導電粘着ゲル１０８は、導電膜１０４と体表面との双方への接触状態を保持可能であり、これにより導電膜１０４と体表面とを電気的に接続する接続部を形成し、この接続部を介して導電膜１０４の帯電電荷を体内に放電する。体表面に接触する接続部が、水分を含む導電粘着ゲル１０８で形成されているため、電極カバー１００を長時間継続使用した場合でも被検者の皮膚障害を軽減することができる。
【００３０】
発泡絶縁体１０６は、発泡性材料から成る絶縁体であり、導電膜１０４の底面部１００Ａ側において導電粘着ゲル１０８が配置されていない残余の領域に配置されており、接着剤（図示せず）により導電膜１０４に付着している。
【００３１】
上記構成を有する電極カバー１００は、不使用時には装着面全体が保護フィルム（図示せず）で被覆された状態で保管されており、使用時に保護フィルムを剥離することで使用可能となる。保護フィルムは例えばＰＥＴフィルムであるが、紙製であっても良い。
【００３２】
電極カバー１００は、例えば図２に示す従来の生体電極に対して使用可能である。図２は、従来の生体電極の構成例を示す図であり、（ａ）は全体構成を示す図であり、（ｂ）は要部構成を概略的に示すII−II線矢視図である。
【００３３】
図２（ａ）に示すように、生体電極１５０は、６個の電極本体１５２がそれぞれケーブル１５４と連結されている一体型タイプの構成を有する。ケーブル１５４の端部には、生体情報記録装置等の器械へ接続可能なコネクタ１５６が設けられている。電極本体１５２は、不使用時には電極本体１５２の底面部（装着面）１５２Ａ全体が保護フィルム１５８で被覆された状態で保管されており、使用時には保護フィルム１５８を剥離することで使用可能となる。
【００３４】
図２（ｂ）に示すように、生体電極１５０の要部である電極本体１５２は、上面部１５２Ｂを成す発泡絶縁体である基材１６０を有しており、基材１６０の底面部１５２Ａ側には、例えば銀／塩化銀から成る電極素子１６２が貼付されている。さらに、電極本体１５２は、電極素子１６２にケーブル１５４の導線を成すカーボン糸１５４ａを接触させた状態で基材１６０の底面部１５２Ａ側全体に導電粘着ゲル１６４を付着させた構成を有する。電極本体１５２において、電極素子１６２と導電粘着ゲル１６４との組合せは、生体電極１５０の電極部１５２Ｃを構成する。
【００３５】
なお、図２（ｂ）では、電極本体１５２の積層構成を分かりやすくするために各部材間を離して表示している。
【００３６】
図３（ａ）は、電極カバー１００の使用法を説明するための図であり、（ｂ）は使用時の電極カバー１００と電極本体１５２との位置関係を示すIII−III線矢視図である。
【００３７】
図３（ａ）に示すように、電極カバー１００を使用する際には、電極カバー１００の底面部１００Ａを、底面部１５２Ａを体表面（図示せず）に向けた電極本体１５２の上面部１５２Ｂに向けた状態で、電極カバー１００を電極本体１５２に被せる。このように電極カバー１００を電極本体１５２に被せることによって、電極カバー１００の導電膜１０４と電極本体１５２の電極部１５２Ｃとの間に発泡絶縁体１０６を介在させることができる。そのため、電極カバー１００の導電膜１０４を、電極本体１５２の電極部１５２Ｃから確実に絶縁させることができる。
【００３８】
電極カバー１００を電極本体１５２に被せる際には、両端部に位置する導電粘着ゲル１０８が両方とも体表面に接触して確実に帯電電荷の体内放電を行えるように、両方の導電粘着ゲル１０８が電極本体１５２に重ならないようにすることが好ましい。
【００３９】
また、電極カバー１００を電極本体１５２に被せたときに導電粘着ゲル１０８と電極部１５２Ｃ（特に電極部１５２Ｃの端面）とが確実に離間するよう、その離間部分Ｇまで発泡絶縁体１０６が延在することが好ましい。このようにして、電極カバー１００を電極本体１５２に被せたときには、電極カバー１００の導電粘着ゲル１０８と電極本体１５２の電極部１５２Ｃとの間に発泡絶縁体１０６を介在させることができる。これにより、電極部１５２Ｃ内への帯電電荷の放電を確実に回避することができる。
【００４０】
上記のように電極カバー１００を使用すると、外部の帯電体が電極部１５２Ｃに近接したときに、その帯電体と導電膜１０４との間に静電誘導を生じさせて導電膜１０４に電荷を帯電させることができる。そして、その帯電電荷を、導電粘着ゲル１０８を介して被検者の体内に放電させることができる。その結果、静電誘導ノイズが抑制されている心電図波形を得ることができる。この効果は、電極カバー１００使用時の心電図計測結果（四肢誘導波形）の例（図４（ａ））を、電極カバー１００不使用時のもの（図４（ｂ））と比較して見ると、明らかである。
【００４１】
このように、本実施の形態によれば、生体電極１５０の電極部１５２Ｃから絶縁されて配置された導電膜１０４に、電極部１５２Ｃに近接する帯電体との静電誘導により電荷を帯電させる。そして、その帯電電荷を、導電膜１０４と被検者の体表面とを電気的に接続させる導電粘着ゲル１０８を介して被検者の体内に放電させる。この構成により、電極部１５２Ｃに接続するケーブル１５４がシールド付きでなくても、生体信号の静電誘導ノイズを、生体電極１５０側で抑制することができる。なお、ケーブル１５４がシールド付きの場合にも、本実施の形態の構成によりノイズ抑制効果を増大できることは、言うまでもない。
【００４２】
また、本実施の形態によれば、生体電極１５０とは別ピースの電極カバー１００に上記構成を適用し、電極カバー１００を生体電極１５０に被せるだけで上記効果を実現している。よって、既存の如何なるタイプの生体電極においても静電誘導ノイズの抑制効果を容易に得ることができる。
【００４３】
なお、電極カバー１００を電極本体１５２に貼付可能な構成としても良い。図５は、電極カバー１００の構成の変形例を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のV−V線矢視図であって、電極カバー１００の積層構成を概略的に示す図である。なお、記述のものと同一の構成要素には同一の参照番号を付している。
【００４４】
図５に示す電極カバー１００では、発泡絶縁体１０６の底面部１００Ａ側中央部に、生体の体表面に粘着可能な粘着剤から成る粘着部１１０が設けられている。この構成により、電極カバー１００の底面部１００Ａを電極本体１５２の上面部１５２Ｂに貼付することができるため、元々別体である電極カバー１００と電極本体１５２とを容易に一体化させることができる。この場合、生体信号計測後、電極カバー１００及び電極本体１５２を被検者から取り外す際に、電極カバー１００を体表面から剥がすだけで電極本体１５２も同時に体表面から剥がすことが可能となる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、電極部１５２Ｃのサイズが電極本体１５２の面（つまり基材１６０のサイズ）に等しいため、電極カバー１００は電極本体１５２全体を覆っている。しかしながら、電極部１５２Ｃが電極本体１５２の面の一部のみを占めている場合は、電極カバー１００は、電極部１５２Ｃを覆い、かつ体表面に導通できる大きさであれば良い。
【００４６】
（実施の形態２）
図６は、本発明の実施の形態２に係る生体電極の構成を示す図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は底面図、（ｃ）は（ａ）のVI−VI線断面図であって、生体電極の積層構成を概略的に示す図である。
【００４７】
図６に示す生体電極２００は、その底面部（装着面）２００Ａを被検者の体表面に装着させて使用するものである。すなわち、本実施の形態の生体電極２００は、静電誘導ノイズ抑制装置を生体電極そのものに適用したものである。
【００４８】
図６に示すように、生体電極２００は、基材２０２、電極素子２０４、導電粘着ゲル２０６、２０８及び導電膜２１０を有する。
【００４９】
基材２０２は、例えば不織布等のシート材であり、円形部分（例えば、径４０ｍｍ）とつまみ部を成す延在部分とを有するよう形成されている。基材２０２の中央部には、底面部２００Ａ側から基材２０２を貫通して上面部２００Ｂ側へ突出するように電極素子２０４が配置されている。
【００５０】
電極素子２０４は、例えばカーボン含有樹脂をキノコ形状に成形してそのキノコ形の頭部に例えば銀／塩化銀の薄膜を貼付してなる部材である。このような部材の胴体部を基材２０２の中央部に底面部２００Ａ側から差し込んで上面部２００Ｂ側に突出させることにより、電極素子２０４をホック式の電極素子とすることができる。
【００５１】
導電粘着ゲル２０６は、基材２０２の底面部２００Ａ側に位置する電極素子２０４の頭部を覆うように円形状に配置されており、自己の粘着性により基材２０２及び電極素子２０４に付着している。基材２０２及び電極素子２０４に接着する面と反対の面は、自己の粘着性により体表面に付着可能である。電極素子２０４と導電粘着ゲル２０６との組合せは、生体電極２００の電極部２００Ｃを構成する。
【００５２】
ここで、基材２０２の底面部２００Ａ側において電極部２００Ｃが配置されていない部分（外周部）には、例えばアクリル系の非導電性粘着剤が塗布されており、この部分は、体表面に粘着可能な粘着面となっている。
【００５３】
また、基材２０２の外周部には、例えば径４ｍｍの穴部２０２ａが形成されており、この穴部２０２ａを覆うように導電膜２１０が配置されている。
【００５４】
帯電部としての導電膜２１０は、基材２０２の上面部２００Ｂ側に導電インキ印刷等の方法により形成された導電材から成る薄膜（例えば、厚さ１０〜１５μｍ）である。導電膜２１０は、電極素子２０４を中心に環状に配置されていると共に、電極部２００Ｃから電気的に絶縁されるように電極素子２０４から離間して配置されている。導電膜２１０は、外部の帯電体（図示せず）が電極部２００Ｃに近接したときにその帯電体との静電誘導により電荷を帯電する。
【００５５】
なお、導電膜２１０と電極部２００Ｃとを確実に絶縁するために、絶縁性のフィルム材で導電膜２１０を覆って、電極部２００Ｃや、電極部２００Ｃに接続するケーブル（図示せず）のコネクタに、導電膜２１０が接触しないようにすることが、好ましい。
【００５６】
放電部としての導電粘着ゲル２０８は、基材２０２の外周部に形成された穴部２０２ａに充填されており、自己の粘着性により導電膜２１０に付着している。導電膜２１０に接着する面と反対の面は、自己の粘着性により体表面に付着可能である。よって、導電粘着ゲル２０８は、導電膜２１０と体表面との双方への接触状態を保持可能であり、これにより導電膜２１０と体表面とを電気的に接続する接続部を形成し、この接続部を介して導電膜２１０の帯電電荷を体内に放電する。
【００５７】
なお、穴部２０２ａに導電粘着ゲル２０８を充填せずに、導電膜２１０の一部領域を穴部２０２ａに挿通して体表面に直接接触させることで導電膜２１０と体表面とを電気的に接続するようにしても良い。この場合も、導電膜２１０と体表面とを電気的に接続させる接続部を、基材２０２の外周部に形成することができる。よって、導電膜２１０の帯電電荷を基材２０２外周部の接続部を介して体内に放電させることができる。
【００５８】
上記構成の生体電極２００を使用すると、外部の帯電体が電極部２００Ｃに近接したときに、その帯電体と導電膜２１０との間に静電誘導を生じさせて導電膜２１０に電荷を帯電させることができる。そして、その帯電電荷を、導電膜２１０と体表面との接続部を介して被検者の体内に放電させることができる。
【００５９】
したがって、本実施の形態によれば、電極部２００Ｃに接続するケーブルのシールド有無にかかわらず、生体信号の静電誘導ノイズ抑制効果を、生体電極２００単体で実現することができる。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されるものではない。よって、上記実施の形態、特に生体電極の各部材の形状や材質、サイズなどは、種々変更して実施することができる。
【符号の説明】
【００６１】
１００  電極カバー
１００Ａ、１５２Ａ、２００Ａ  底面部
１００Ｂ、１５２Ｂ、２００Ｂ  上面部
１０２、１６０、２０２  基材
１０４、２１０  導電膜
１０６  発泡絶縁体
１０８、１６４、２０６、２０８  導電粘着ゲル
１１０  粘着部
１５０、２００  生体電極
１５２  電極本体
１５２Ｃ、２００Ｃ  電極部
１５４  ケーブル
１５４ａ  カーボン糸
１５６  コネクタ
１５８  保護フィルム
１６２、２０４  電極素子
２０２ａ  穴部 
【図１】
0005907677.tif 000002
【図２】
0005907677.tif 000003
【図３】
0005907677.tif 000004
【図４】
0005907677.tif 000005
【図５】
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【図６】
0005907677.tif 000007