(57)【要約】【課題】皮膚等の生体への負担を抑えつつ生体表面に適切に接触することが可能な、皮膚等の生体に接触させても苦痛や不快感を伴うことなく、生体情報の測定を精度良く安定して行うことができる生体情報測定用電極及びその製造方法を提供する。【解決手段】ＰＡＮ系カーボン繊維からなる複数の導電線、及び、複数の導電線が埋め込まれた合成樹脂からなるベース部材を有する導電体と、導電体と電気的に接続した端子部と、を備え、複数の導電線の先端部は、ベース部材から突出しており、先端部の突出した部分の形状は、ベース部材から離れるほど細くなるテーパー形状を有している【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＡＮ系カーボン繊維からなる複数の導電線、及び、前記複数の導電線が埋め込まれた合成樹脂からなるベース部材を有する導電体と、
前記導電体と電気的に接続した端子部と、を備え、
前記複数の導電線の先端部は、前記ベース部材から突出しており、
前記先端部の突出した部分の形状は、前記ベース部材から離れるほど細くなるテーパー形状を有していることを特徴とする生体情報測定用電極。
【請求項２】
前記合成樹脂は変性エポキシ樹脂である請求項１に記載の生体情報測定用電極。
【請求項３】
前記先端部の前記ベース部材からの突出長さが５μｍ〜２０μｍである請求項１又は請求項２に記載の生体情報測定用電極。
【請求項４】
ＰＡＮ系カーボン繊維からなる複数の導電線を、合成樹脂からなるベース部材に埋め込むことによって導電束体を製造する導電束体製造工程と、
前記導電束体を所定形状に切断加工するカッティング工程と、
前記導電束体に水の電解電圧以上の電圧を印加して、前記導電束体の端部を電解酸化する第１の電解酸化工程と、
前記カッティング工程で切断加工された前記導電束体の切断面をエッチングするエッチング工程と、を備え、
前記第１の電解酸化工程において、前記複数の導電線の先端部が前記ベース部材から離れるほど細くなるテーパー形状に形成された導電体を得ることを特徴とする生体情報測定用電極の製造方法。
【請求項５】
前記第１の電解酸化工程後に、前記導電束体の前記切断面をエッチングするエッチング工程を行うことを特徴とする請求項４に記載の生体情報測定用電極の製造方法。
【請求項６】
前記第１の電解酸化工程では、カルバミン酸アンモニウム水溶液中で電解酸化することを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の生体情報測定用電極の製造方法。
【請求項７】
少なくとも前記第１の電解酸化工程を経た前記導電体をカルバミン酸アンモニウム水溶液で電解酸化する第２の電解酸化工程を備え、
前記第２の電解酸化工程における印加電圧は、前記水の電解電圧よりも低いことを特徴とする請求項４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の製造方法。
【請求項８】
前記エッチング工程では、アルカリ性のエッチング液を用いることを特徴とする請求項４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の製造方法。
【請求項９】
前記カッティング工程では、ダイサを用いることを特徴とする請求項４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の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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、及び、生体情報測定用電極の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、生体に関する様々な情報、例えば、脈波、心電、筋電、体脂肪、脳波等の生体情報の測定が行われている。このような生体情報の測定に用いられる生体情報測定用電極には、通常の電極とは異なり、生体に安定に接触可能な性質が要求され、様々なものが提案されている。生体のうち、特に、毛髪のある頭皮や体毛のある皮膚に押し当てて用いられる生体情報測定用電極には、皮膚から生えた毛を避けつつ皮膚に安定に接触する性質が求められていた。
【０００３】
このような生体情報測定用の生体電極の１つとして、例えば、特許文献１には、台板と、該台板と一体に又は固設されて成形された複数の逆Ｕ字形金属部材からなる脳波検出用電極が開示されている。また、特許文献２には、耐乾性電解液が染み込まれる耐乾性電解液染込部と、耐乾性電解液染込部が挿通された状態で耐乾性電解液染込部の先端部が被験者の頭皮に押しつけられた際に、被験者の頭皮との間で挟まれた頭皮の厚さ分だけ収縮可能な支持部とを備えた生体信号検出装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９４９７９号公報
【特許文献２】特開２０１２−５７７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載されている脳波検出用電極は、逆Ｕ字形金属部材の先端の湾曲部分を、厚さ０．８ｍｍ以下の略板状に潰した構成としている。このため、被験者の皮膚に押し当てる力が弱いと接触（抵抗値）が安定せず、安定に接触させるために強い力で押し当てると、被験者の苦痛を伴うという課題があった。また、複数の逆Ｕ字形金属部材を台座に配設するため、製造が容易ではなかった。これに加えて、逆Ｕ字形金属部材の脚部が円柱状又は角柱状であって、その先端が板状又は先薄となっているため、加工が困難であった。
【０００６】
特許文献２に記載の生体信号検出装置においては、被験者の頭皮に押しつけられる先端部に脱脂綿からなる繊維片が巻き付けられており、この繊維片に耐乾性電解液が染み込まれている。測定の際には、耐乾性電解液染込部の先端部が頭皮に接触し、繊維片から染み出した耐乾性電解液によって、長時間に渡って乾燥することなく脳波信号を安定して電極素子に伝達することが可能となる。しかしながら、この生体信号検出装置では、測定を行っている間、耐乾性電解液が頭皮へ染み出し続けているため、被験者に不快感を与えるという問題がある。さらに、構造が複雑であるため、製造が容易ではなく、時間を要するという問題もあった。
【０００７】
そこで、本発明は、皮膚等の生体への負担を抑えつつ生体表面に適切に接触することが可能な、皮膚等の生体に接触させても苦痛や不快感を伴うことなく、生体情報の測定を精度良く安定して行うことができる生体情報測定用電極及びその製造方法の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、本発明の生体情報測定用電極は、ＰＡＮ系カーボン繊維からなる複数の導電線、及び、複数の導電線が埋め込まれた合成樹脂からなるベース部材を有する導電体と、導電体と電気的に接続した端子部と、を備え、複数の導電線の先端部は、ベース部材から突出しており、先端部の突出した部分の形状は、ベース部材から離れるほど細くなるテーパー形状を有していることを特徴としている。
【０００９】
これによれば、導電体の端部において、ＰＡＮ系のカーボン繊維からなる導電線の先端部における突出部分の形状が先細のテーパー形状となっているため、生体、例えば被験者の皮膚に導電体が押し付けられた際に、押し付け力が小さくても導電線の先端が皮膚を確実に捉えるようになる。このため、安定した接触が得られるとともに、被験者に対して痛みを緩和することができる。また、脳波測定や心電図測定などにおいて、確実に信号を捕らえることが可能となる。特に、体毛や毛髪等が存在する部分の測定に用いた場合は、皮膚から生えた毛を避けつつ皮膚に安定的に接触させることができ、より安定した測定を行うことができる。
【００１０】
本発明の生体情報測定用電極において、合成樹脂は変性エポキシ樹脂であることが好ましい。
【００１１】
これによれば、ＰＡＮ系カーボン繊維からなる導電線よりも変形しづらい変性エポキシ樹脂を用いることにより、導電体を生体に押し付けるときの取り扱いが容易となり、かつ、確実に生体の表面に導電線を接触させることができる。
【００１２】
本発明の生体情報測定用電極において、先端部のベース部材からの突出長さが５μｍ〜２０μｍであることが好ましい。
【００１３】
これによれば、先端部の突出長さを所定範囲とすることにより、容易かつ短時間に製造することが可能となり、また、メンテナンスも容易となる。
【００１４】
本発明の生体情報測定用電極の製造方法は、ＰＡＮ系カーボン繊維からなる複数の導電線を、合成樹脂からなるベース部材に埋め込むことによって導電束体を製造する導電束体製造工程と、導電束体を所定形状に切断加工するカッティング工程と、導電束体に水の電解電圧以上の電圧を印加して、導電束体の端部を電解酸化する第１の電解酸化工程と、カッティング工程で切断加工された導電束体の切断面をエッチングするエッチング工程と、を備え、第１の電解酸化工程において、複数の導電線の先端部がベース部材から離れるほど細くなるテーパー形状に形成された導電体を得ることを特徴としている。
【００１５】
第１の電解酸化工程において水の電解電圧以上の電圧を印加して電解酸化すると、陽極となるＰＡＮ系カーボン繊維からなる導電線の先端部は電界集中が生じるため、その形状を先細のテーパー形状とすることができる。また、エッチング工程において、ＰＡＮ系カーボン繊維からなる導電線よりも合成樹脂からなるベース部材の方がエッチングされやすいため、合成樹脂が優先的に除去される。このため、導電体の端部において、ＰＡＮ系カーボン繊維からなる導電線の先端部が、ベース部材から突出し、しかもベース部材から離れるほど細くなるテーパー形状に形成された構造を容易に得ることができる。
【００１６】
さらに、このような構造を有しているため、生体、例えば被験者の皮膚に導電体が押し付けられた際に、押し付け力が小さくても導電線の先端が皮膚を確実に捉えるようになる。それゆえ、安定した接触が得られるとともに、被験者に対して痛みを緩和することができる。特に、体毛や毛髪等が存在する部分の測定に用いた場合は、皮膚から生えた毛を避けつつ皮膚に安定に接触させることができ、より効果的である。
【００１７】
本発明の生体情報測定用電極の製造方法において、第１の電解酸化工程後に、導電束体の切断面をエッチングするエッチング工程を行うことが好ましい。
【００１８】
これによれば、合成樹脂からなるベース部材よりもＰＡＮ系カーボン繊維からなる導電線の方が電解酸化されやすいので、第１の電解酸化工程において、ベース部材が周囲に残りつつ導電線の先端部がテーパー形状に形成されるようになる。このため、エッチング工程を先に行って露出した導電線の先端部を電解酸化する工程と比べ、先端部のテーパー形状が揃った形状となる。それゆえ、生体との接触をより安定させることができる。
【００１９】
本発明の生体情報測定用電極の製造方法において、第１の電解酸化工程では、カルバミン酸アンモニウム水溶液中で電解酸化することが好ましい。
【００２０】
これによれば、導電束体の端部を電解酸化する溶液として、カルバミン酸アンモニウム水溶液を用いるので、容易に電解酸化を行うことができる。
【００２１】
本発明の生体情報測定用電極の製造方法において、少なくとも第１の電解酸化工程を経た導電体をカルバミン酸アンモニウム水溶液で電解酸化する第２の電解酸化工程を備え、第２の電解酸化工程における印加電圧は、水の電解電圧よりも低いことが好ましい。
第２の電解酸化工程において、カルバミン酸アンモニウム水溶液中で水の電解電圧以下にて、導電体の先端部を電解酸化することにより、導電線の終端にアミノ基を付加することができる。このため、導電体を接触させる生体が有する塩化物イオンの電極周囲に過剰に蓄積する影響を安定的に緩和することができる。
【００２２】
本発明の生体情報測定用電極の製造方法において、エッチング工程では、アルカリ性のエッチング液を用いることが好ましい。
導電束体の切断面をエッチングするエッチング液にアルカリ性の溶液を用いるので、特殊なエッチング液を用いる場合と比較して、容易にエッチングを行うことができる。しかも、アルカリ性のＰＨを容易に調整することができるので、エッチング速度を容易にコントロールすることができ、例えば、先端部のベース部材からの突出長さを５μｍ〜２０μｍと適正にすることが可能となる。
【００２３】
本発明の生体情報測定用電極の製造方法において、カッティング工程では、ダイサを用いることが好ましい。
導電束体の切断面を形成する際に、ダイサを用いるので、導電線の先端部（切断面）を切り揃えることができる。このため、例えば、先端部のベース部材からの突出長さを５μｍ〜２０μｍと適正にすることが可能となる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、皮膚等の生体への負担を抑えつつ生体表面に適切に接触することが可能な、皮膚等の生体に接触させても苦痛や不快感を伴うことなく、生体情報の測定を精度良く安定して行うことができる生体情報測定用電極及びその製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（ａ）は本発明の実施形態に係る生体情報測定用電極の内部構成を概略的に示す図であって、側面図と底面図であり、（ｂ）は比較例１に係る生体情報測定用電極の内部構成を概略的に示す図であって側面図と底面図である。
【図２】図１（ａ）の生体情報測定用電極の先端部を拡大して示し、生体の表面に押しつけた状態を示す断面図である。
【図３】図２に対応する変形例に係る生体情報測定用電極の先端部を示す断面図である。
【図４】（ａ）は導電束体製造工程後の導電束体の内部構成を概略的に示す図、（ｂ）はカッティング工程後の導電束体の内部構成を概略的に示す図、（ｃ）は第１の電解酸化工程後の導電束体の先端部を拡大して示す断面図である。
【図５】（ａ）はエッチング工程後の導電体の先端部を拡大して示す断面図、（ｂ）はエッチング工程後の導電体の内部構成を概略的に示す図、（ｃ）は端子部接続工程後の生体情報測定用電極の内部構成を概略的に示す図である。
【図６】（ａ）は実施例１において第１の電解酸化工程後の導電束体の先端面の状態を示す写真、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す写真である。
【図７】（ａ）は実施例１においてエッチング工程後の導電体の先端面の状態を示す写真、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す写真である。
【図８】（ａ）は図７（ｂ）の一部を拡大した写真、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す写真である。
【図９】実施例１の各製造工程における、導電束体又は導電体のインピーダンスの変化を示すグラフである。
【図１０】（ａ）は実施例２においてエッチング工程後の導電体の先端面の状態を示す写真、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す写真である。
【図１１】（ａ）は実施例２において第１の電解酸化工程後の導電体の先端面の状態を示す写真、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す写真である。
【図１２】（ａ）は比較例２において、エッチング工程後の導電体の先端面の状態を示す写真、（ｂ）は（ａ）の一部を拡大して示す写真である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、本発明の実施形態に係る生体情報測定用電極について図面を参照しつつ詳しく説明する。図１（ａ）は本実施形態に係る生体情報測定用電極１０の内部構成を概略的に示す図であって、側面図と底面図であり、（ｂ）は比較例１に係る生体情報測定用電極１１０の内部構成を概略的に示す図であって、側面図と底面図である。図２は、図１（ａ）の生体情報測定用電極１０の先端部２３を拡大して示し、生体の表面Ｓ（例えば皮膚）に押しつけた状態を示す断面図（構成図）である。図３は、図２に対応する変形例に係る生体情報測定用電極の先端部を示す断面図（構成図）である。図２と図３はそれぞれ、導電線２１、２２１が延びる方向に沿った縦断面図である。
【００２７】
図１（ａ）又は図２に示すように、本実施形態の生体情報測定用電極１０は、複数の導電線２１及びベース部材２２を有する導電体２０と、導電体２０と電気的に接続された端子部３０と、を備えて構成されている。また、導電体２０は、複数の導電線２１がベース部材２２に埋め込まれて形成されている。そして、生体情報測定用電極１０は、複数の導電線２１の先端部２３が生体と接触可能であり、生体と接触させることにより、生体情報、例えば、脈波、心電、脳波等の測定を行う電極として用いることができる。
【００２８】
一方、図１（ｂ）に示した比較例１に係る生体情報測定用電極１１０は、同様に、複数の導電線１２１及びベース部材１２２を有する導電体１２０と、導電体１２０と電気的に接続された端子部１３０と、を備えて構成されている。
【００２９】
本実施形態の生体情報測定用電極１０と比較例の生体情報測定用電極１１０との違いは、図２に示すように、生体情報測定用電極１０の複数の導電線２１の先端部２３は、ベース部材２２の先端面２４から外部へ突出し、かつ、先端部２３の突出した部分の形状は、ベース部材２２から離れるほど細くなる先細のテーパー形状となっていることである。言い換えると、先端部２３の突出した部分の形状は、ベース部材２２の先端面２４と平行な断面の面積がベース部材２２から離れるほど徐々に小さくなる形状となっていることである。
【００３０】
このような構成の生体情報測定用電極１０においては、導電体２０の端部（先端面２４）を生体の表面Ｓ（例えば皮膚で、特に頭の場合は頭皮）に近接させると、先端面２４からテーパー形状で突出している、複数の導電線２１の先端部２３が生体の表面Ｓに接触する。そして、被験者の皮膚に導電体２０を押し付けた際に、押し付け力が小さくても導電線２１の先端部２３が皮膚を確実に捉えるようになる。このため、安定した接触が得られるとともに、被験者に与える痛みを緩和することができる。また、脳波測定や心電図測定などにおいて、確実に信号を捕らえることが可能となる。特に、体毛や毛髪等が存在する部分の測定に用いた場合は、皮膚（頭皮等）から生えた毛を避けつつ皮膚に安定的に接触させることができ、より安定した測定を行うことができる。
【００３１】
導電体２０の複数の導電線２１は、カーボン繊維からなる複数の導電線である。このカーボン繊維としては、例えばＰＡＮ系カーボン繊維を用いる。ＰＡＮ系カーボン繊維は、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維を原料とする炭素繊維である。複数の導電線２１に用いるカーボン繊維の直径、本数、及び、配置密度は、生体情報測定用電極１０の仕様に応じて任意に設定できる。
【００３２】
導電体２０のベース部材２２は、複数の導電線２１が埋め込まれた合成樹脂材料からなり、前述したように、複数の導電線２１が埋め込まれている。このベース部材２２は、複数の導電線２１を束ねる結着剤となっている。この合成樹脂としては変性エポキシ樹脂を用いると良く、例えば、アクリル変性エポキシ樹脂が好適である。アクリル変性エポキシ樹脂としては、低い架橋密度のタイプを用いるのがより好適である。なお、本実施形態では、アクリル変性のエポキシ樹脂を好適に用いたが、これに限らず、例えば、ゴム変性、脂肪族変性、ダイマー酸変性、ＥＯ変性等、他の変性エポキシ樹脂を用いることができる。また、エポキシ樹脂に限らず、ポリエステル樹脂やウレタン樹脂等の比較的軟らかい合成樹脂であっても良く、ゴム等の弾性を有した合成樹脂であっても良い。
【００３３】
また、図１（ａ）に示すように、複数の導電線２１は、それぞれが延びる方向（延伸方向）が互いに略平行となるように、ベース部材２２内に埋め込まれ、これによって複数の導電線２１を束ねた導電束体が形成される。この導電束体はエッチング加工を施されることによって、先端面２４から複数の導電線２１が突出した導電体２０となる。また、導電束体の端部を電解酸化することによって、導電線２１の先端部２３を先細のテーパー形状としている。この電解酸化の工程（第１の電解酸化工程）では、水の電解電圧以上の電圧を印加（印加電圧が水の電解電圧以上）して、電解酸化を行う。
【００３４】
ここで、導電線２１の先端部２３のテーパー形状は、生体情報測定用電極１０の仕様等に応じて、上記電解酸化を施す範囲を調整することによって任意に設定することができる。図２に示すように、ベース部材２２の先端面２４の近傍では電解酸化を行わずに、先端面２４から離れた位置から導電線２１の直径の変化が始まるような形状でもよいが、図３に示す変形例のように、ベース部材２２２の先端面２２４の位置から、複数の導電線２２１の先端部２２３の直径の変化が始まるようなテーパー形状としてもよい。さらに、テーパー形状がベース部材２２２内から始まり、その途中から導電線２２１が外部へ突出する構成でもよい。
【００３５】
導電体２０においては、図２に示すように、複数の導電線２１の延伸方向における先端部２３が、ベース部材２２の先端面２４から外部へ突出している。この突出長さは、生体情報測定用電極１０の仕様等に応じて任意に設定できるが、例えば５μｍ〜２０μｍとするとよい。先端部２３の突出長さを所定範囲とすることにより、容易かつ短時間に製造することが可能となり、また、メンテナンスも容易となる。ベース部材２２として非導電性の合成樹脂を用い、複数の導電線２１がその延伸方向の両端面以外の外周面から露出しないようにすると、外周面に手などが触れたことによる影響を抑えることができ、導電体２０の取り扱いが容易になる。
【００３６】
端子部３０は、金属材料等の導電性を有する材料により形成されており、図１（ａ）に示すように、円板形状の基部と基部の中央部から突出した凸部とを有して構成されている。また、端子部３０は、導電体２０の先端部２３とは反対側の端部に接続されており、導電体２０と電気的に接続されている。一方、端子部３０は、図示はしていないが、凸部にリード線が接続されてリード線を介してターミナル（いずれも不図示）に接続されている。そして、ターミナルと外部の測定装置（不図示）とが接続されることにより、複数の導電線２１を通じて得られた生体からの電気信号を測定装置に伝えることができる。端子部３０は、非導電性の合成樹脂内に導線などを引き回すことによって導通ラインが形成され、その一端が上記リード線に接続され、他端が複数の導電線２１に接続される。これによって、使用者が容易かつ安全に生体情報測定用電極１０を扱うことができ、かつ、複数の導電線２１からの信号を確実に測定装置に出力することができる。
【００３７】
次に、生体情報測定用電極１０の製造方法について説明する。図４（ａ）は導電束体製造工程後の導電束体の内部構成を概略的に示す図、（ｂ）はカッティング工程後の導電束体の内部構成を概略的に示す図、（ｃ）は第１の電解酸化工程後の導電束体の先端部を拡大して示す断面図である。図５（ａ）はエッチング工程後の導電体２０の先端部を拡大して示す断面図、（ｂ）はエッチング工程後の導電体２０の内部構成を概略的に示す図、（ｃ）は端子部接続工程後の生体情報測定用電極１０の内部構成を概略的に示す図である。図４（ｃ）と図５（ａ）はそれぞれ、導電線２１が延びる方向に沿った縦断面図である。
【００３８】
生体情報測定用電極１０を以下の（１）〜（５）の工程によって製造する。
（１）ベースとなる合成樹脂材と硬化剤が混合された粘性体を、束ねられた複数のカーボン繊維に含浸させた後、熱硬化させる。これにより、カーボン繊維からなる複数の導電線２１を、合成樹脂からなるベース部材２２に埋め込まれた導電束体（図４（ａ）を参照）を製造する（導電束体製造工程）。この工程により、複数の導電線２１のそれぞれが延びる方向が互いに略平行となるように束ねられる。なお、熱硬化性樹脂ではない、例えば熱可塑性樹脂を用いることができ、その場合は、ベースとなる合成樹脂材と溶剤が混合された粘性体を用いて、加熱／乾燥させて導電束体を製造する。
【００３９】
（２）上記（１）の導電束体製造工程で製造した導電束体を所定形状に切断加工する（カッティング工程）。カッティング工程は、ダイサを用いて行われ、複数の導電線２１のそれぞれが延びる方向の一方の端部が、その方向に直交する面方向に沿って切断される（図４（ｂ）を参照）。つまり、ダイサを用いることで、複数の導電線２１の切断面（先端部２３）を切り揃えることができる。このため、例えば、先端面２４のベース部材２２からの突出長さを５μｍ〜２０μｍと適正にすることが可能となる。なお、複数の導電線２１の延伸方向の他方の端部についても、延伸方向に直交する面の方向に沿って切断すると、導電束体に対する固定面の形状が整えられるため好ましい。
【００４０】
（３）上記（２）のカッティング工程で切断加工された導電束体の先端部を、水の電解電圧以上の電圧を印加して電解酸化する（第１の電解酸化工程）。第１の電解酸化は、カルバミン酸アンモニウム水溶液中で行うことが好ましい。この電解酸化においては、カーボン繊維からなる複数の導電線２１が陽極となり、その先端部に電界集中が生じる。カーボン繊維からなる複数の導電線２１の方が合成樹脂からなるベース部材２２よりも電解酸化されやすいため、複数の導電線２１の先端部２３のうち電解酸化された部分が、ベース部材２２から離れるほど細くなるテーパー形状となる（図４（ｃ）を参照）。
【００４１】
（４）上記（２）のカッティング工程で切断加工された導電束体の切断面、又は、上記（３）の第１の電解酸化工程で電解酸化された導電束体の先端面をエッチングする（エッチング工程）。エッチングは、アルカリ性のエッチング液に所定温度で所定時間浸漬することによって行うことが好ましく、エッチング液としては例えばＮａＯＨの水溶液やＫＯＨの水溶液を用いる。このエッチング工程においては、カーボン繊維からなる複数の導電線２１よりも合成樹脂からなるベース部材２２の方がエッチングされやすいため、複数の導電線２１の周囲のベース部材２２が優先的に除去され、これによって、複数の導電線２１の先端部２３がベース部材２２の先端面２４から突出した導電体２０が得られる（図５（ａ）及び図５（ｂ）を参照）。なお、ベース部材２２として、アクリル変性エポキシ樹脂等のエポキシ樹脂を変性させたもので、その架橋密度が低いタイプを用いると、よりエッチングされやすいので、エッチング時間をより短くすることができる。
【００４２】
ここで、本実施形態では、上記（２）のカッティング工程の後に、上記（３）の第１の電解酸化工程、上記（４）のエッチング工程の順に工程を行ったが、上記（２）のカッティング工程の後に、上記（４）のエッチング工程、上記（３）の第１の電解酸化工程の順に工程を行っても良い。その際に、エッチング工程において、上記（２）のカッティング工程で切断加工された導電束体の切断面が先にエッチングされるので、ベース部材２２の先端面２４から導電線２１の先端部２３が突出するようになる。そして、先端部２３の所望の範囲に対して上記（３）の第１の電解酸化工程の電解酸化を行うこととなる。
【００４３】
上述したように、上記（３）の第１の電解酸化工程と上記（４）のエッチング工程はどちらを先に行うこともできるが、第１の電解酸化工程後にエッチング工程を行うと、先端部のテーパー形状が揃った状態となり、生体の表面との接触をより安定させることができる。これは、合成樹脂からなるベース部材２２よりもＰＡＮ系カーボン繊維からなる複数の導電線２１の方が電解酸化されやすいため、第１の電解酸化工程において、ベース部材２２が周囲に残りつつ導電線２１の先端部２３がテーパー形状に形成されやすいためである。
【００４４】
（５）上記（３）、（４）の工程を経た導電体２０を端子部３０に固定し（図５（ｃ）を参照）、導電体２０と端子部３０を互いに電気的に接続させる（端子部接続工程）。導電体２０と端子部３０は、例えば導電性の接着剤を用いて互いに固定する。これによって、導電体２０の複数の導電線２１と、端子部内の導通ラインとが電気的に接続され、この導通ラインを通じて複数の導電線２１からの信号が外部の測定装置へ出力される。なお、（５）の端子部接続工程は、上記（１）の導電束体製造工程の後であればいずれの工程の後でも良いが、上記（２）のカッティング工程の後に行うのが好ましい。
【００４５】
ここで、上記（２）のカッティング工程で切断された導電束体に対して、上記（３）のエッチング工程及び上記（４）の第１の電解酸化工程のいずれも施さずに、上記（５）と同様に端子部３０に固定したものが、図１（ｂ）に示す比較例１に係る生体情報測定用電極１１０である。この生体情報測定用電極１１０では、図１（ａ）に示す複数の導電線２１と同じ材料の複数の導電線１２１を、図１（ａ）に示すベース部材２２と同じ材料のベース部材１２２内に埋め込んで導電体１２０としている。しかし、上記（３）のエッチング工程を経ていないため、複数の導電線１２１は導電体１２０の先端面１２４から外部へ突出しておらず、上記（４）の第１の電解酸化工程を経ていないため、先細のテーパー形状となっていない。
【００４６】
さらに、上記（１）〜（５）の工程に加えて、第１の電解酸化工程を経た導電体２０を水の電解電圧よりも低い電圧を印加（印加電圧が水の電解電圧以下）して、電解酸化する工程（（６）第２の電解酸化工程）を行うことがより好ましい。具体的には、第２の電解酸化工程は、第１の電解酸化工程を経た導電束体（導電体２０）、又は、第１の電解酸化工程及びエッチング工程の両方を経た導電体２０に対して実行される。この工程は、カルバミン酸アンモニウム水溶液中で行うことが好ましく、水の電解電圧よりも低い電圧を印加して、電解酸化する。第２の電解酸化工程において、カルバミン酸アンモニウム水溶液中で水の電解電圧以下にて電解酸化することにより、複数の導電線２１の先端にアミノ基を付加することができるため、導電体２０を接触させる生体の表面が有する過剰な塩化物イオンの影響を安定的に緩和することができる。なお、（６）の第２の電解酸化工程は、上記（３）の第１の電解酸化工程の後であればいずれの工程の後でも良いが、上記（４）のエッチング工程を経た後に行うのがより好ましい。これにより、エッチング工程におけるエッチング液による影響を避けることができる。
【００４７】
最後に、上述した構成を有した生体情報測定用電極１０を上述した製造方法を用いて作製した実施例について、その一例を挙げて説明する。
【００４８】
（実施例１）
図６（ａ）は実施例１において第１の電解酸化工程後の導電束体の先端面の状態を示す写真、図６（ｂ）は図６（ａ）の一部を拡大して示す写真である。図７（ａ）は、実施例１において第１の電解酸化工程後のエッチング工程終了後の導電体２０の先端面２４の状態を示す写真、図７（ｂ）は図７（ａ）の一部を拡大して示す写真である。図８（ａ）は図７（ｂ）の一部を拡大した写真、図８（ｂ）は図８（ａ）の一部を拡大して示す写真である。図９は、実施例１の各製造工程における、導電束体又は導電体２０のインピーダンスの変化を示すグラフである。図６〜図８は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真（加速電圧０．８ｋＶ）であって、観察倍率は次の通りである。
図６（ａ）：５００倍、図６（ｂ）：２０００倍、図７（ａ）：１００倍、図６（ｂ）：５００倍、図８（ａ）：２０００倍、図８（ｂ）：５０００倍
【００４９】
実施例１における導電体２０の製造条件は次の通りである。
（１）導電束体製造工程
複数の導電線２１として用いたカーボン繊維：ＰＡＮ系炭素繊維（東邦テナックス株式会社製ＵＴＳ５０（商品名））
ベース部材２２：アクリル変性エポキシ樹脂（日油株式会社製）をトルエンで濃度２０％に希釈した。
治具を用いて、複数の導電線２１が埋め込まれたベース部材２２の外形形状を円柱に整形し、その加熱硬化後に、周囲の炭素繊維の脱離を防ぐために表面にエポキシ樹脂をさらにコートして厚みを増し、加熱硬化を２回繰り返した。以上の工程により、円柱状のベース部材２２に複数の導電線２１が埋め込まれた導電束体が製造され、その中心軸方向は複数の導電線２１の延伸方向に略一致している。
【００５０】
（２）カッティング工程
ベース部材２２の中心軸方向（複数の導電線２１の延伸方向）の両端をダイサ−でカットし、上記中心軸方向の長さを１０ｍｍとした。
【００５１】
（３）第１の電解酸化工程
上記（２）のカッティング工程で得られた導電束体の先端部の所定範囲を、０．１ｍｏｌ／Ｌのカルバミン酸アンモニウム水溶液に浸漬し、１．６Ｖの電圧で２時間電解酸化を行った。これによって、図６（ａ）、（ｂ）に示す導電束体が得られた。ここで、１．６Ｖは水の電解電圧以上の電圧である。
【００５２】
（４）エッチング工程
上記（３）の第１の電解酸化工程に付された導電束体について以下の条件でエッチングを行った。
エッチング液：ＮａＯＨ、５ｗｔ％水溶液
エッチング液の温度：６０°Ｃ
エッチング時間：４５分
エッチング後に、熱湯に数回浸漬することによって洗浄を行った。これにより、図７（ａ）、（ｂ）と図８（ａ）、（ｂ）に示す導電体２０が得られた。
【００５３】
（５）第２の電解酸化工程
上記（４）のエッチング工程で得られた導電体２０の先端部２３の所定範囲を、０．１ｍｏｌ／Ｌのカルバミン酸アンモニウム水溶液に浸漬し、１．２Ｖの電圧で２時間電解酸化を行った。ここで、１．２Ｖは水の電解電圧よりも低い電圧である。
なお、第２の電解酸化工程を行わずに、上記（４）のエッチング工程の終了によって導電体２０の製造を完了としてもよい。
【００５４】
図６（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の電解酸化工程においてカルバミン酸アンモニウム水溶液に浸漬された範囲では、複数の導電線２１の先端部２３の周囲のベース部材２２が除去されており、かつ、複数の導電線２１は、ベース部材２２から突出していないものの、先端部２３が先細のテーパー形状となっている。第１の電解酸化工程は１．６Ｖの電圧で行ったが、水の電気分解は１．２３Ｖ以上の電圧で起き、１．５Ｖ以上の電圧とすると水素と酸素の気泡が観察された。１．６Ｖの電圧では、電解酸化によって酸素イオンが電極に引き寄せられて酸素分子になるときに炭素繊維の酸素分解が起き、これによって、複数の導電線２１の先端部２３の形状変化と、先端部２３の周囲のベース部材２２の除去が起きていると考えられる。
【００５５】
図７（ａ）、（ｂ）と図８（ａ）、（ｂ）に示すように、エッチング工程の実行後には、複数の導電線２１は、全体にほぼ均一に尖頭化（テーパー形状化）されていることが分かる。さらに導電体２０の先端面２４から表面に突出している長さが１０μｍ以上あり、第１の電解酸化工程なしでエッチングする場合の倍近くに大きくなっている。また、電解酸化時に複数の導電線２１の周囲のベース部材２２も掘られているため、より多くエッチングされたような形状となっている。このような形状によれば、押し付け力が小さくても導電線の先端が頭皮を確実に捉えるようになり、生体の表面Ｓに容易かつ確実に接触させることができる。一方、図１（ｂ）に示す比較例１に係る導電体１２０では、複数の導電線１２１が突出していないため、生体の表面Ｓに確実に接触させることは難しい。
なお、図７（ａ）に見えるの数個の穴は、導電束体製造工程においてベース部材２２に入った空隙である。
【００５６】
図８（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の導電線２１の尖頭化した先端は、滑らかな表面をしている。一般にＰＡＮ系カーボン繊維は、湾曲したグラファイトシートが重なったような構造をしているが、図８（ａ）、（ｂ）を見ると、グラファイトシートのエッジが見えないくらい滑らかに電解酸化されていることがわかる。さらに、図６（ａ）、（ｂ）と比較すると、第１の電解酸化工程のみを与えたものに対して、複数の導電線２１の先端の方がより尖頭化が進んでいることが分かる。
【００５７】
図９に示すように、１２０００本のＰＡＮ系カーボン繊維で作製した導電束（直径１ｍｍ強）が各製造工程（カッティング工程→第１の電解酸化工程→エッチング工程→第２の電解酸化工程）を経るごとに導電束体又は導電体２０のインピーダンスが低下していることが分かる。インピーダンス測定は、１ｍｏｌ／Ｌの塩化ナトリウム中に導電体２０又は導電束体を入れて行った。図９の横軸に示す各工程におけるインピーダンス（単位オーム）は次の通りである。
（ａ）カッティング工程後第１の電解酸化工程前の導電束体（図９の「カッティング工程後」）のインピーダンス：８．０４×１０５
このときの導電束体は、図１（ｂ）に示す比較例１に係る導電体１２０に対応する。
（ｂ）第１の電解酸化工程後の導電束体（図９の「第１の電解酸化工程後」）のインピーダンス：６．６５×１０４
（ｃ）エッチング工程後の導電体２０（図９の「エッチング工程後」）のインピーダンス：２．７９×１０４
（ｄ）第２の電解酸化工程後の導電体２０（図９の「第２の電解酸化工程後」）のインピーダンス：９．１２×１０３
【００５８】
図９に示す結果から、第１の電解酸化工程を経ることによってインピーダンスは約１／１０になり、さらに、エッチング工程によって約１／２のインピーダンスになっており、エッチングで表面積が増えた分だけインピーダンスが低下したものと推定される。さらに、第２の電解酸化工程によって、インピーダンスは１／３に低下しており、第１の電解酸化工程の前のもの（比較例１に対応するもの）に対して約１／１００のインピーダンスになっている。
【００５９】
（実施例２）
図１０（ａ）は実施例２においてエッチング工程後の導電体２０の先端面２４の状態を示す写真、図１０（ｂ）は図１０（ａ）の一部を拡大して示す写真である。図１１（ａ）は実施例２においてエッチング工程後の第１の電解酸化工程後の導電体２０の先端面２４の状態を示す写真、図１１（ｂ）は図１１（ａ）の一部を拡大して示す写真である。図１０〜図１１は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真（加速電圧０．８ｋＶ）であって、観察倍率は次の通りである。
図１０（ａ）・図１１（ａ）：５００倍、図１０（ｂ）・図１１（ｂ）：２０００倍
【００６０】
実施例２においては以下の工程によって導電体２０を製造した。
（１）導電束体製造工程
（２）カッティング工程
（３’）エッチング工程
（４’）第１の電解酸化工程
（５）第２の電解酸化工程
ここで、上記の（１）導電束体製造工程、（２）カッティング工程、及び、（５）第２の電解酸化工程は、実施例１と同様である。上記の（３’）エッチング工程と（４’）第１の電解酸化工程は、実施例１の（３）第１の電解酸化工程と（４）エッチング工程の順序を入れ替えたものである。なお、上記の（５）第２の電解酸化工程を行わずに、第１の電解酸化工程の終了によって導電体２０の製造を完了としてもよい。
【００６１】
図１０（ａ）、（ｂ）に示すように、エッチング工程によって、それぞれ円柱状の複数の導電線２１が導電体２０の先端面２４から突出していることが分かる。また、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、複数の導電線２１の突出した部分の形状が先細のテーパー形状になっていることが分かる。この形状により、押し付け力が小さくても導電線の先端が頭皮を確実に捉えることができ、生体の表面Ｓに容易かつ確実に接触させることができる。また、このようにして得られた導電体２０についてインピーダンスを測定したところ、実施例１の場合と同様に、比較例１に係る導電体１２０に対して、インピーダンスが低くなっており、生体情報測定用電極１０に好適であることが分かった。
【００６２】
（比較例２）
図１２（ａ）は比較例２において、エッチング工程後の導電体の先端面の状態を示す写真、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の一部を拡大して示す写真である。比較例２においては、複数の導電線２１として、ピッチ系炭素繊維（三菱レイヨン株式会社製Ｋ１３３１２（商品名））を用い、実施例１と同じ工程で導電体を製造した。
ここで、図１２（ａ）、（ｂ）は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）による写真（加速電圧０．８ｋＶ）であって、観察倍率は、図１２（ａ）は５００倍、図１２（ｂ）は５０００倍である。
【００６３】
図１２（ａ）、（ｂ）に示すように、比較例２の導電体においては、複数の導電線はベース部材から突出し、その周囲のベース部材が除去されているものの、その先端部はテーパー形状にはなっておらず、略シート状の繊維が同心円状に巻かれたような形態となっている。インピーダンスについても、実施例１のような大きな低下は見られなかった。
本発明について上記実施形態を参照しつつ説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、改良の目的又は本発明の思想の範囲内において改良又は変更が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上のように、本発明に係る生体情報測定用電極及びその製造方法は、皮膚等の生体への負担を抑えつつ生体表面に適切に接触することが可能な、皮膚等の生体に接触させても苦痛や不快感を伴うことなく、生体情報の測定を精度良く安定して行うことができる点で有用である。
【符号の説明】
【００６５】
１０    生体情報測定用電極
２０    導電体
２１，２２１    導電線
２２，２２２    ベース部材
２３，２２３    先端部
２４，２２４    先端面
３０    端子部
１１０  生体情報測定用電極
１２０  導電体
１２１  導電線
１２２  ベース部材
１２４  先端面
１３０  端子部
Ｓ      生体の表面
【図１】
2019088417.tif 000003
【図２】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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