(57)【要約】【課題】  体毛のある被毛部位においても簡便かつ確実に電位を測定する生体電位測定装置を提供する。【解決手段】  電位計測装置１０７と、電位計測装置１０７と電気的に接続され、電極ペーストが通過する貫通穴または切り欠き部を有する金属製電極１０１と、金属製電極１０１を少なくとも生体の体毛に接するように保持する保持部材１０３と、を備え、金属製電極１０１を少なくとも体毛に接するように配置し、電極ペーストを体毛に接する側の反対側から供給することで、電極ペーストが貫通穴または切り欠き部を通過して生体の体表に達し、体表が金属製電極１０１と電気的に接続されて、生体電位が検知される生体電位計測装置である。【選択図】図１
2019162078.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電位計測装置と、
前記電位計測装置と電気的に接続され、電極ペーストが通過する貫通穴または切り欠き部を有する金属製電極と、
前記金属製電極を少なくとも生体の体毛に接するように保持する保持部材と、
を備え、
前記金属製電極を少なくとも前記体毛に接するように配置し、前記電極ペーストを前記体毛に接する側の反対側から供給することで、前記電極ペーストが前記貫通穴または切り欠き部を通過して前記生体の体表に達し、前記体表が前記金属製電極と電気的に接続されて、生体電位が検知される、生体電位計測装置。
【請求項２】
前記保持部材は、
前記生体の胴に巻き付けて前記金属製電極を固定する、開閉可能な帯部と、
前記帯部の周囲径を可変させる着脱機構と、
を備える、請求項１に記載の生体電位計測装置。
【請求項３】
前記金属製電極は、貫通穴のあいた筒状の形状を有する、請求項１または２に記載の生体電位計測装置。
【請求項４】
前記電極ペーストは、可食材料から構成される、請求項１から３の何れか１項に記載の生体電位計測装置。
【請求項５】
前記電極ペーストは、植物性由来のデンプン材料、塩、及び水からなる、請求項１から４の何れか１項に記載の生体電位計測装置。
【請求項６】
前記金属製電極は、心電図計測用電極である、請求項１から５の何れか１項に記載の生体電位計測装置。
【請求項７】
前記電位計測装置は、
前記生体電位を増幅する、前記金属製電極と電気的に接続された増幅部と、
前記生体電位をデジタル信号に変換する、前記増幅部と電気的に接続されたＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタル信号を取得し、周辺回路を制御する、前記Ａ／Ｄ変換部と電気的に接続された制御部と、
外部の機器に前記デジタル信号を送信する、前記制御部と電気的に接続された有線または無線の通信部と、
を備える請求項１から６の何れか１項に記載の生体電位計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、牛や犬などの体毛で覆われた皮膚を通して生体電位を計測する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ヒト以外の動物、例えば牛の心電図は、血中カルシウム濃度の低下により、心電図波形に特徴的な変化が起こることを利用し、低カルシウム血症の診断に用いられている。心電図や脳波などの生体情報を得るために、生体電位を計測する必要がある。生体電位は、計測装置を繋げた電極を生体の体表に当て、電位の変化を測定することで得られる。
【０００３】
例えば、特許文献１に、多孔質ゲル体に導電性高分子を含有する導電配線が形成されているゲル配線構造体を用いてヒト以外の動物の生体電位を測定する生体電極が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１７−１８９４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、多孔質ゲル体からなる生体電極を生体表面に押圧して、生体電極の生体接触端部を生体の皮膚に接触させ、生体接触端部から電気信号を収集するため、体毛を避けて体表に接触させる必要があった。
【０００６】
動物の生体電位を計測する際、計測に適した部位が体毛で覆われ、電極を体表に装着することが困難である場合が多い。剃毛により地肌を露出させる方法は、生体の不意な動作により傷を与えるリスクがあるという問題があり、また愛玩動物では外観を損なうという問題がある。
【０００７】
さらに、動物は、測定中も能動的に動くことから、測定方法は、動物にとって、動きやすくストレスの低い方が好ましい。
【０００８】
そこで本発明では、上記の課題を解決し、体毛のある被毛部位においても簡便かつ確実に電位を測定できる生体電位計測装置を提供する。また、動物にとって、安全でストレスの低い生体電位計測装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明に係る生体電位計測装置は次のように構成したことを特徴とする。
【００１０】
まず、本発明の生体電位計測装置は、
電位計測装置と、
前記電位計測装置と電気的に接続され、電極ペーストが通過する貫通穴または切り欠き部を有する金属製電極と、
前記金属製電極を少なくとも生体の体毛に接するように保持する保持部材と、
を備え、
前記金属製電極を少なくとも前記体毛に接するように配置し、前記電極ペーストを前記体毛に接する側の反対側から供給することで、前記電極ペーストが前記貫通穴または切り欠き部を通過して前記生体の体表に達し、前記体表が前記金属製電極と電気的に接続されて、生体電位が検知される、ことを特徴としている。
【００１１】
上記構成により、電極を通して電極ペーストを体毛のある被毛部位に流し込むことで、被毛部位においても電極ペーストを体表である皮膚に接触させることができ、生体電位を測定することができる。電極ペーストを用いることで、インピーダンスを低減し、ノイズを抑制することができる。また、電極ペーストを用いることで、電極の接触状態が安定し体動によるアーチファクトも低減できるため正確に測定でき、また生体を傷つけることがない。さらに、電極ペーストを局所的に流し込むため、体表に到達させることが容易であり、多くの量を必要としない。
【００１２】
また、本発明は、
前記保持部材は、
前記生体の胴に巻き付けて前記金属製電極を固定する、開閉可能な帯部と、
前記帯部の周囲径を可変させる着脱機構と、
備えることを特徴としている。
【００１３】
上記構成により、生体の比較的動きの少ない胴部に電極を保持することができる。このようにすると、動物にかけるストレスを少なくすることができる。また、大きさの異なる個体を、１つの生体電位計測装置で計測できる。
【００１４】
また、本発明は、前記金属製電極は、貫通穴のあいた筒状の形状を有することを特徴としている。
【００１５】
上記構成により、保持部材と生体の体毛との距離を画定することができ、金属電極と生体との安定した接触が得られ、生体電位の測定が安定する。
【００１６】
また、本発明は、前記電極ペーストは、可食材料から構成されることを特徴としている。また、本発明は、前記電極ペーストは、植物性由来のデンプン材料、塩、及び水からなることを特徴としている。
【００１７】
生体を複数飼育している環境では、好奇心から他の生体を舐めるなどの行為により電極ペーストが体内に取り込まれる可能性がある。可食材料から構成される電極ペーストを使用することで、経口で体内に取り込まれた場合にも生体の安全を確保できる。植物性由来のデンプン材料、塩、及び水からなる電極ペーストは、可食材料であり、かつ、導電性であるため好適である。
【００１８】
また、本発明は、前記金属製電極は、心電図計測用電極であることを特徴としている。
【００１９】
動物の心電図を測定することにより、病気の診断ができる。
【００２０】
また、本発明は、
前記電位計測装置は、
前記生体電位を増幅する、前記金属製電極と電気的に接続された増幅部と、
前記生体電位をデジタル信号に変換する、前記増幅部と電気的に接続されたＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタル信号を取得し、周辺回路を制御する、前記Ａ／Ｄ変換部と電気的に接続された制御部と、
外部の機器に前記デジタル信号を送信する、前記制御部と電気的に接続された有線または無線の通信部と、
を備えることを特徴としている。
【００２１】
上記構成の電位測定装置により、生体電位を計測することができる。本明細書では、生体電位測定装置の金属製電極を除く、電気回路部を電位計測装置とする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の１つの実施形態に係る生体電位計測装置の概略図である。
【図２】本発明の実施形態１に係る金属製電極の（ａ）概略図、（ｂ）側面図、（ｃ）上面図、（ｄ）図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図を示す図である。
【図３】本発明の実施形態２に係る金属製電極の（ａ）概略図、（ｂ）側面図、（ｃ）上面図、（ｄ）図３（ｃ）のＢ−Ｂ断面図断面図を示す図である。
【図４】本発明の１つの実施形態に係る生体電位計測装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を実施するための実施形態を説明する。各図面中、同一の機能を有する対応する部材には、同一符号を付している。各図面中、同一の機能を有する対応する部材については、説明を省略することがある。要点の説明または理解の容易性を考慮して、便宜上実施形態を分けて示すが、異なる実施形態で示した構成の部分的な置換または組み合わせは可能である。実施形態２では、実施形態１と共通の事柄についての記述を省略し、異なる点についてのみ説明する。特に、同様の構成による同様の作用効果については、実施形態ごとに逐次言及しないものとする。
【００２４】
（生体電位計測装置）
図１は、本発明の１つの実施形態に係る生体電位計測装置の概略図である。図１に示されるように、本発明の生体電位計測装置は、金属製電極１０１と、保持部材１０３と、電位計測装置１０７と、電位計測装置１０７と金属製電極１０１を電気的に接続する配線材１０６を備えている。
【００２５】
本発明の生体電位計測装置は、保持部材１０３を牛や犬などの４足歩行の動物（生体、被検体）の胴部に固定して使用するものである。保持部材１０３は、生体電位計測装置の各部材の動物に対する位置を決め、測定時に各部材を保持する役割を果たす。
【００２６】
電位計測装置１０７は、保持部材１０３の外側、生体の体に当たらないように設置される。また金属製電極１０１は、保持部材１０３の内側、生体の体に当たるように設置される。配線材１０６は、金属製電極１０１と電位計測装置１０７の間を、保持部材１０３に沿って設置される。
【００２７】
金属製電極１０１は、保持部材１０３に３箇所設けられ、それぞれ、アース電極、参照電極、計測電極である。金属製電極１０１は、保持部材１０３の前、真ん中、後ろのように、生体の背骨に当たる比較的動きの少ない部位にある程度の間隔を空けて設けられる。金属製電極１０１の配置は、これに限定されるものではなく、精度の高い測定を得られるように適宜、変更してもよい。ノイズ環境により、アース電極を除く２電極，または好適部位の切り替えや複数チャネルでの計測を目的として４電極以上あってもよい。
【００２８】
電位計測装置１０７は、保持部材１０３のいずれかに取り付けられればよい。金属製電極１０１で検知した電位は、配線材１０６を介して電位計測装置１０７に送られる。電位計測装置１０７は、計測した電位のデータを外部の装置に無線または有線で送信する。無線で送信するのであれば、測定中、生体電位計測装置を独立したものとすることができる。
【００２９】
（金属製電極の実施形態１）
図２は、本発明の実施形態１に係る金属製電極の（ａ）概略図、（ｂ）側面図、（ｃ）上面図、（ｄ）図２（ｃ）のＡ−Ａ断面図を示す図である。図２を参照して、実施形態１に係る金属製電極を説明する。
【００３０】
図２（ａ）、（ｂ）に示すように、保持部材１０３に、金属製電極１０１が取り付けられる。金属製電極１０１は、保持部材１０３の内側に取り付けられ、使用においては、金属製電極１０１の頂上部が、生体の体毛に接触する。
【００３１】
図２（ｃ）、（ｄ）に示すように、金属製電極１０１は、円形で頂上部の面がとれて、生体を傷つけないようになっている。金属製電極１０１は、中心に貫通穴１０２が設けられる。保持部材１０３にも注入口１０４が設けられており、貫通穴１０２と連通している。
【００３２】
使用においては、金属製電極１０１の体毛が接する側の反対側である保持部材１０３の注入口１０４からシリンジなど注入器を用いて、電極ペーストが供給される。供給された電極ペーストは、金属製電極１０１の貫通穴１０２を通過して、生体の体毛に到達する。貫通穴１０２から出た電極ペーストは、生体の体毛に入り込み、体表に達する。
【００３３】
電極ペーストが、体表と金属製電極１０１の間を仲介することで、体表が金属製電極１０１と電気的に接続される。このようにすることで生体電位が、電位計測装置１０７によって検知される。
【００３４】
本発明は、保持部材に注入口がある形態に限られたものではなく、金属製電極の側面に貫通穴１０２に通ずる開口が設けられ、そこから電極ペーストが注入されてもよい。
【００３５】
実施形態１によれば、金属製電極１０１が生体の体表に接触しない、またはほとんど接触しなくても、電極ペーストを介して電気が流れるので、生体の生体電位を測定することができる。また、電極ペーストは、流動性のある固体なので、生体が動いても接触面積を一定にすることができ、正確に生体電位を測定でき、また生体を傷つけることがない。さらに、電極ペーストは電極から注入されるため塗布される場合と比べて量を少なくすることができる。
【００３６】
金属製電極１０１が貫通穴のあいた筒状の形状を有する場合は、保持部材１０３と生体の体毛の間を画定する。筒状の形状は、生体の体が、保持部材１０３と密着していなくても金属製電極１０１を生体の体毛に接触させることができる。
【００３７】
筒状の形状の代わりに筒状の構造体を用いることもできる。筒状の構造体の上に金属製電極１０１が設置される。筒状の構造体は、形状が定まる材料に限らず、弾性体のように、変形することで保持部材１０３と金属製電極１０１の間隔を変えるものであってもよい。生体への接触面のみ金属とし、その他の部位は樹脂など複数の材料を組み合わせた構造としてもよい。また空洞の半径が等しい筒状に限られず、内部が空洞であれば、半径が狭まっていく円錐径の空洞を有する構造体や、四角の空洞の角筒のような構造体であってもよい。構造体は、あまり細長いと、金属製電極１０１が突出してしまい、体表に刺さるため好ましくない。
【００３８】
本実施形態において、金属製電極１０１は、円形としたが、これに限定されるものではなく、楕円形、６角形、８角形、その他の多角形など、いかなる形状でもよい。金属製電極１０１は、生体の体に接するので、生体の体を傷つけないように面が取れていることが好ましい。
【００３９】
本実施形態において、貫通穴１０２は、金属製電極１０１の中心を通る円形であるが、これに限定されるものではなく、金属製電極１０１の中心を通らなくてもよく、また、楕円形、４角形、６角形、その他の多角形など、いかなる形状でもよい。本実施形態において、貫通穴１０２は、周縁部に架からず、電極ペーストが通過すればよい。
【００４０】
（金属製電極の実施形態２）
図３は、本発明の実施形態２に係る金属製電極の（ａ）概略図、（ｂ）側面図、（ｃ）上面図、（ｄ）図３（ｃ）のＢ−Ｂ断面図断面図を示す図である。図２を参照して、実施形態２に係る金属製電極を説明する。
【００４１】
実施形態２に係る金属製電極１１０１は、金属製電極１０１の代わりに保持部材１０３に取り付けられるものである。図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）に示すように、金属製電極１１０１は、内部が空洞になった円形の電極である。金属製電極１１０１の頂上部は、面がとれて、生体を傷つけないようになっている。実施形態１の金属製電極１０１と異なる点は、貫通穴１０２の代わりに切り欠き部１０５が設けられる点である。
【００４２】
使用においては、実施形態１の金属製電極１０１と同じように、金属製電極１１０１が、体毛と接する。保持部材１０３の注入口１０４からシリンジなど注入器を用いて、電極ペーストが注入される。注入された電極ペーストは、金属製電極１１０１の内部を通過し、金属製電極１１０１の切り欠き部を通過して、生体の体毛に到達する。切り欠き部１０５から出た電極ペーストは、生体の体毛に入り込み、生体の体表に達する。
【００４３】
実施形態１と同じ効果がある他、切り欠き部１０５が体毛とからんで生体が動いても測定場所を固定する効果がある。金属製電極１１０１の形状は、実施形態１と同じように様々な形状を取り得る。
【００４４】
本実施形態では、切り欠き部１０５は円を１／４切り取った形状であるが、これに限定されるものではなく、馬蹄形、楕円形、円形、多角形で円を切り取った形状であってもよい。周縁部と貫通部を繋ぐものであれば切り欠き部１０５の切り取る形状は、どのような形状であってもよい。
【００４５】
（保持部材）
図１を参照して、保持部材１０３を説明する。保持部材１０３は、４足歩行の生体の胴部に巻き付けて金属製電極１０１を固定する、開閉可能な帯部１０８を備える。また、保持部材１０３は、ベルトのように帯部の周囲径を可変させることができる着脱機構１０９を備える。
【００４６】
保持部材１０３の帯部１０８が、生体の胴部に巻き付けられることは、例えば、牛の胴部は、えさの咀嚼で動く首部に比べて、動きが少ないので、好ましい。周囲径を可変させることができる着脱機構１０９を備えることにより、保持部材１０３は、大きさが異なる別の個体にも取り付けることができる。
【００４７】
（電位計測装置）
図４は、本発明の１つの実施形態に係る生体電位計測装置の構成図である。図４を参照して、電位計測装置１０７の電気回路の構成を説明する。
【００４８】
電位計測装置１０７は、複数の電気回路から構成される。本実施形態では、増幅部２０１、Ａ／Ｄ変換部２０３、制御部２０５、通信部２０７を備える。本発明は、これに限定されるものではなく、機能の増減に応じて回路を増減してもよい。
【００４９】
金属製電極１０１で検知された生体電位は、増幅部２０１で増幅される。増幅されたアナログ信号である生体電位は、Ａ／Ｄ変換部２０３でデジタル信号に変換される。Ａ／Ｄ変換部２０３、通信部２０７等周辺回路を制御する制御部２０５は、デジタル信号を受け取り、通信部２０７へ伝送する。
【００５０】
通信部２０７は、Ｗｉ−Ｆｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＥｎＯｃｅａｎなどの無線または有線で、外部の機器へ、生体電位のデジタル信号を送信する。このようにして、外部の機器を操作する計測者は、生体電位を取得することができる。
【実施例１】
【００５１】
本発明に用いられる電極ペーストを作製した。他の生体が食してもいいように可食材料から構成されることが好ましい。ここでは、電極ペーストは、植物性由来のデンプン材料、塩、水から作製される。本実施例では、コーンスターチ１５ｇ、水２００ｇ、塩１．６ｇを混ぜ、５００Ｗの電子レンジで３分間温めた。できた物を撹拌後、再び同じ電子レンジで３分間温め、冷却したものを使用した。
【００５２】
電極ペーストは、他の生体が食した場合に備えて、雑菌の繁殖を抑えるため、防腐剤が添加されてもよい。
【００５３】
本発明の金属製電極は、心電図計測用電極として用いることができる。本発明により、体毛のある被毛部位においても簡便かつ確実に電位を測定でき、動物にとって、安全でストレスの低い生体電位計測装置を提供することができる。本発明の生体電位計測装置を用いることにより、家畜の病気、特に牛の低カルシウム血症の診断を容易に行うことができる。
【符号の説明】
【００５４】
１０１    金属製電極
１１０１  金属製電極
１０２    貫通穴
１０３    保持部材
１０４    注入口
１０５    切り欠き部
１０６    配線材
１０７    電位計測装置
１０８    帯部
１０９    着脱機構
２０１    増幅部
２０３    Ａ／Ｄ変換部
２０５    制御部
２０７    通信部
【図１】
2019162078.tif 000003
【図２】
2019162078.tif 000004
【図３】
2019162078.tif 000005
【図４】
2019162078.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成30年11月13日(2018.11.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電位計測装置と、
前記電位計測装置と電気的に接続され、電極ペーストが通過する貫通穴または切り欠き部を有する金属製電極と、
前記金属製電極を少なくとも生体の体毛に接するように保持する保持部材と、
を備え、
前記金属製電極を少なくとも前記体毛に接するように配置し、前記電極ペーストを前記体毛に接する側の反対側から供給することで、前記電極ペーストが前記貫通穴または切り欠き部を通過して前記生体の体表に達し、前記体表が前記金属製電極と電気的に接続されて、生体電位が検知され、
前記保持部材は、
前記生体の胴に巻き付けて前記金属製電極を固定する、開閉可能な帯部と、
前記帯部の周囲径を可変させる着脱機構と、
を備え、
前記金属電極は、前記生体の背骨に沿った部位に間隔を空けて設けられる、生体電位計測装置。
【請求項２】
前記金属製電極は、貫通穴のあいた筒状の形状を有する、請求項１に記載の生体電位計測装置。
【請求項３】
前記金属製電極は、心電図計測用電極である、請求項１または２に記載の生体電位計測装置。
【請求項４】
前記電位計測装置は、
前記生体電位を増幅する、前記金属製電極と電気的に接続された増幅部と、
前記生体電位をデジタル信号に変換する、前記増幅部と電気的に接続されたＡ／Ｄ変換部と、
前記デジタル信号を取得し、周辺回路を制御する、前記Ａ／Ｄ変換部と電気的に接続された制御部と、
外部の機器に前記デジタル信号を送信する、前記制御部と電気的に接続された有線または無線の通信部と、
を備える請求項１から３の何れか１項に記載の生体電位計測装置。
【請求項５】
請求項１から４の何れか１項に記載の生体電位計測装置と、
前記電極ペーストと、を備え、
前記電極ペーストは、可食材料から構成される、生体電位計測キット。
【請求項６】
前記電極ペーストは、植物性由来のデンプン材料、塩、及び水からなる、請求項５に記載の生体電位計測キット。