(57)【要約】      （修正有）【課題】被験者が独力で簡便に不快感なく脳波等の生体信号検出に使用できる、乾式電極ユニットを提供する。【解決手段】この電極ユニット１は、額部または額部と耳周辺部の所定部位の皮膚と接触するようになっている導電性繊維ファブリックと金属端子１２とを含む電極要素１０を、概ね帯形状の布帛保持部材１３に複数個設けてなる。ファブリックを構成する導電性繊維は例えばカーボンナノチューブコーティング繊維、ステンレスマイクロファイバー、金メッキ繊維、銀メッキ繊維、ポリピロール系ポリマーコーティング繊維などの非アレルギー性繊維である。金属端子１２は導電性繊維ファブリックと保持部材１３とを接合する、嵌合、縫合、螺合等の締結手段からなる。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
額部または額部および両耳周辺部の所定部位の皮膚表面に当接して互いに所定間隔を隔てて配設されるようになっている２個以上の電極要素と、前記各電極要素をその周縁部において接合手段を介して保持する、概略帯形状の非導電性繊維保持部材とからなる額部等の所定部装着式の、脳波、筋電、眼電などの生体信号を検出するためのドライ式生体信号検出用電極ユニットであって、
前記各電極要素は概略多角形状または円形状の電極本体および前記電極本体と保持部材とを締結する金属端子から構成されており、
前記電極本体は非アレルギー性導電性繊維ファブリックであり、
前記金属端子は、前記電極本体の皮膚当接側表面において、概略環状または円形状を呈する締結金具からなっていて、前記電極本体表面と実質的に同一平面上にあり、他方電極本体表面と反対側、保持部材裏面において凸状部または凹部を形成して、ケーブル線接続部をなしていることを特徴とするドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項２】
前記導電性繊維ファブリックはカーボンナノチューブを含む表面導電層を有する繊維からなることを特徴とする請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項３】
前記導電性繊維ファブリックは、ステンレスマイクロファイバー繊維、金コーティング繊維、銀コーティング繊維のいずれかからなる、請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項４】
前記導電性繊維ファブリックはポリピロール系ポリマーコーティング繊維からなる、請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項５】
前記締結金具は、つめ付きリングおよび凹部／環状溝を有する上型スナップの組合せ又はつめ付きリングおよび凸部／環状溝を有する下型スナップの組合せを含むリングスナップ対であり、前記つめ付きリングのリング部が電極本体表面側に位置するようにかつ上型スナップの凹部または下型スナップの凸部が保持部材裏面側に位置するように、前者のつめ部と後者の環状溝部との圧嵌めによる固着が行われていることを特徴とする、請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項６】
前記金属端子は前記電極本体の皮膚当接側の裏面において概略円形状を呈する締結金具および導電性縫糸からなっていて、前記締結金具は凸状スナップボタンであり、前記導電性縫糸は前記締結金具を介して電極本体と保持部材とを縫合、固着しているものであり、
前記凸状スナップボタンはその凸部面が保持部材背面側に位置するように配設されており、前記凸状スナップボタンの凸部面はケーブル線接続部を形成することを特徴とする請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項７】
前記金属端子は前記電極本体の皮膚当接側の裏面において概略円形状を呈する締結金具および導電性縫糸からなっていて、前記締結金具は凹状スナップボタンであり、前記導電性縫糸は前記締結金具を介して電極本体と保持部材とを縫合、固着しているものであり、
前記凹状スナップボタンはその凹部面が保持部材裏面側に位置するように配設されていて前記ケーブル線接続部をなしていること、
前記ケーブル線接続部が接続されることになるケーブル線は先端に、前記凹状スナップボタンとの嵌合のための凸状スナップボタンを備えていることを特徴とする請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項８】
前記締結金具は雄ネジ部材と雌ネジ部材とを含むネジ金具対であり、電極本体と保持部材とは前者の皮膚当接側表面上からの雄ネジ部材と保持部材背面上の雌ネジ部材との螺着により固着されていることを特徴とする請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項９】
前記保持部材は頭部に巻回可能なオープンエンドまたはエンドレスの概略帯形状を有するバンド、もしくは額部に貼着可能な短い帯形状のパッドであり、前記電極要素は額部Ｆｐに位置に配置されている、請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項１０】
前記バンドはさらに両耳部に対応する位置に耳掛け紐を備えており、前記電極要素は額部に対応する位置に加えて、耳掛け紐の耳後部マストイド対応位置にも配置されている、請求項９に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項１１】
前記保持部材は耳掛け紐形式の、眼球および小鼻とその周辺が包囲可能なメガネ様形状を呈しており、前記電極要素は額部Ｆｐと耳後部マストイドとに対応する位置に配置されている、請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【請求項１２】
前記保持部材は前記複数個の電極要素の皮膚当接側表面において、その上方と下方位置に滑り止めを備えている、請求項１に記載のドライ式生体信号検出用電極ユニット。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この考案は生体電気信号、特に脳波を額部周辺あるいは、額部および耳部の周辺等より採取する脳波電極を所定位置に定着させるための脳波電極に関する。特にシングルチャンネル脳波測定に適した生体信号検出用のドライ式電極ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
既存の脳波測定システムは多チャンネル脳波測定システムであって、測定時多数の電極を頭部に装着する必要があり、装着には他人の手助けが必要であった。電極素材としてもゼリー状の電解質を用いる場合があり、被験者に不快感ないし違和感を与えていた。またそのような湿式電極は剥がれやすく、同時に粘着性テープ等を併用しなければならず、生体皮膚にとってやさしいものではなかった。
【０００３】
前記のような湿式電極の問題点を改善するために、様々な乾式電極が提案されている。例えば、機械的手段により電極と皮膚とを接触させようとするもの（たとえば、特許文献１）は、電極部分に接触する皮膚に局所的な過剰な力が加わる可能性があり、生体皮膚にとってやさしいものではなかった。
このような、皮膚への機械的な負担を減らすために、フレキシブル素材を利用する試みがなされており、例えばゴム等を使用するもの（特許文献２）、導電性繊維布を使用するもの（たとえば特許文献３）が知られているが、これら素材はいずれも心電図計測用の電極を目的としており、本考案が対象とする脳波のような低い電圧を測定するのに適していない。
その外、導電性のフレキシブル素材として、ある特定範囲の電気抵抗値を有する導電性繊維が開示されている（たとえば特許文献４）が、その用途は例えばブラシローラー等であり、静電気防止や電磁波遮蔽など、異なる目的に関わるものである。
要するに、現時点では材料の機械的な強度や布への加工性などの点から、脳波測定に必要かつ十分な電気抵抗値を有する繊維からなる、実用化可能な電極は未だ開発されておらず、課題となっている。
【０００４】
従来の多チャンネル脳波測定システムは、また上記のように、被験者に不快感ないし違和感を与えるのみならず、精度よく脳波計測を行おうとすれば、脳波計測の専門家の手助けが必要であるなど、多大の手間とコストを要するので、専ら大病院など限られた医療機関にしか設置されず、従って脳波測定の機会は限られていたといえる。
多チャンネル脳波測定に代わって、より簡易なシングルチャンネル脳波測定システムも提案されるに至っている（例えば特許文献５）が、電極についての構造、材料など詳細は一切不明である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２００７−５１７５７７
【特許文献２】特表２００５−５２１４５８
【特許文献３】ＷＯ２００５／０３２３６７
【特許文献４】特開２００７−０９２２３４
【特許文献５】特表２００１−５０３６６
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
従って本考案の目的は、ゼリー状の電解質を用いることなく、脳波などの生体信号を精度良く検出可能なドライ式生体用電極ユニットを提供することにある。すなわち本考案の課題は、その電極ユニットが次の条件を満たすこと、すなわち、１）生体に接触した場合にも、被験者に不快感、違和感を与えないこと、２）電極を構成する素材の電気抵抗値が小さいこと、３）被験者自身による簡便な装着が可能であり、自宅でも使用可能な脳波測定システムに適合していることである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を達成するための本考案は、額部または額部および両耳周辺部の所定部位の皮膚表面に当接して互いに所定間隔を隔てて配置されるようになっている２個以上の電極要素と、前記各電極要素をその周縁部において接合手段を介して保持する、概略帯形状の非導電性繊維保持部材とからなる額部等の所定部装着式の、脳波、筋電、眼電などの生体信号を検出するためのドライ式生体信号検出用電極ユニットであって、前記各電極要素は概略多角形状または円形状の電極本体および前記電極本体と保持部材とを締結する金属端子から構成されており、前記電極本体は非アレルギー性導電性繊維ファブリックであり、前記金属端子は、前記電極本体の皮膚当接側表面において、概略環状または円形状を呈する締結金具からなっていて、前記電極本体表面と実質的に同一平面上にあり、他方電極本体表面と反対側、保持部材裏面において凸状部または凹部を形成して、ケーブル線接続部をなしていることを特徴とするドライ式生体信号検出用電極ユニットである。
【考案の効果】
【０００８】
本考案のドライ式電極ユニットによれば、脳波等の生体信号を測定する部位の皮膚と接触する電極要素が、導電性繊維糸から構成された繊維ファブリックの電極本体と、記録デヴァイスのケーブル線（リード線）と電気的に接続されるようになっている金属端子とから成っているので、それら導電体を通じて脳波等の生体信号を測定することができる。また、脳波等の生体信号の採取可能な顔の各部位に繊維素材の電極要素を適宜配置、固定することができるので、それに応じて同じく繊維素材の保持部材の形状をバンド形状、めがね様形状など所望の各種形状に形成することが可能である。そして被験者が独力で簡便に（ワンタッチで）装着が可能であり、従来の湿式電極のような不快感を与えることがない。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は電極ユニットの１例を表面（皮膚と接触する面）から示す概略平面図である。
【図２】図２は図１の電極ユニットを裏面（皮膚と接触しない面）から示す概略背面図である。
【図３】図３は図１、２に示した電極ユニットを構成する金属端子の各実施例の詳細を示す、図２の垂直方向、III−III線に沿った模式的拡大断面図である。
【図４】図４は図１、２の電極ユニットの装着状態を示す斜視図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案の好適な実施態様を添付の図面に基づいて説明する。
【００１１】
図１は生体に電極要素が皮膚（肌）に接触する面（表側）からみた電極ユニット1の１例を図示した概略平面図である。電極ユニット１は所定の間隔を隔てて並列に配置された２個以上（図では３個）の電極要素１０と、前記複数個の電極要素１０をその上に保持する非導電性の布製電極保持部材１３とからなっていて、各電極要素１０はその周縁部において、保持部材１３と、縫糸１５、接着剤、留め金具等の接合手段によって適宜接合されている。各電極要素１０は導電性繊維ファブリック（編製、織製、その他諸々の慣用方法で構成された繊維構造物）からなる、例えば概略四角形状の電極本体１１と電極本体１１のほぼ中心部に位置する締結金具からなる金属端子１２とから構成されている。保持部材１３上に配設された電極本体１１には、皮膚と接触することで脳波電位が収集され、その脳波電位は電極本体１１上の金属端子１２に集約される。金属端子１２は皮膚への圧迫感を最小にするように保持部材１３と実質的に同じ平面になるように（面一に）取り付けられる。
【００１２】
図1および図４では、保持部材１３は装着者の頭部に巻回可能なヘッドバンド形状で描かれているが、一般的に、帯状保持部材１３の両端部はオープンエンドであっても或いはエンドレスの環状であってもよい。前者の場合、両端部には例えばワンタッチで着脱可能な面ファスナーを設けることができる。他方後者の場合、電極要素を含む保持部材の主要部両端を伸縮性部分、たとえばゴム糸縫製部分などによって環状につなぐことができる。
【００１３】
保持部材１３のとりうる形状は、概して電極要素１０の配置部位に依存する。前記２個以上の電極要素１０が配置される保持部材１３上の位置は、好ましくは、国際電極配置法（１０−２０法）による額部のＦｐ部位である。この場合、保持部材の形状は前記のような頭部に巻回可能なヘッドバンドの他に、額部に貼着可能な短い帯形状ないし短冊状のパッドであってもよい。そして保持部材の裏面側に、医療用の低皮膚刺激性両面粘着テープを貼着することによって額部皮膚に固定することができる。
別の好ましい電極要素１０の配置部位は、額部と耳後部とである。この場合、保持部材１３の形状は、図１の帯形状の両耳部に対応する位置にさらに耳掛け紐を備えてなる帯形状であるかまたは眼球および小鼻とその周辺が包囲可能な、耳掛け紐形式のめがね様形状が適している（いずれも不図示）。そして前記電極要素は額部Ｆｐ位置と耳後部マストイドに対応する位置に、好ましくは互いに対角線状に配置することができる。
保持部材１３は如何なる種類の、天然、合成、半合成繊維などの繊維ファブリックからなっていてもよいが、好ましい繊維構造は伸縮性を有する繊維編物である。
保持部材１３には加えて、電極要素１０と皮膚との密着性を増すための滑り止め１７をたとえば電極要素１０の上下の位置に設けることもできる。
【００１４】
本考案の要部をなす電極本体１１は、非アレルギー性の導電性繊維ファブリックからなっているが、繊維構造としては編物、織物、不織布、その他あらゆる組織からなる、慣用方法によって構成されたものが含まれる。伸縮性、端子金属の取り付け易さの観点からは、編物が最も好ましい。
電極本体１１のファブリックを構成する導電性繊維としては、例えばポリエステル、ナイロン、アクリル繊維等の合成繊維、木綿、麻などの天然繊維、レーヨン等の半合成繊維などのベース繊維の表面上にコーティングの形であれ、複合繊維の形であれ導電性成分を含みかつアレルギーを起こさないものであればよく、例えばカーボンナノチューブを含む繊維、ポリピロール系ポリマーコーティング繊維、ステンレスマイクロファイバー繊維、銀めっき繊維、金めっき繊維などが挙げられる。
【００１５】
図２は図１の裏面から見た電極ユニット１を図示したものであり、ケーブル線２０と金属端子１２との接続の状態を表わしている。各金属端子１２は保持部材１３を貫通してその裏面に露出して、ケーブル線２０への接続部をなしている。保持部材１３の裏面側において装着者の耳部近傍に該当する部分には、ケーブル線を束ねて絡まり合うのを防止するケーブルホルダー１４が取り付けられている。金属端子１２とケーブル線２０とは、例えばクリップなどの着脱自在の機械的接続手段により接続することができる。場合によっては、はんだなどの永久的固着手段によって接合することもできる。端子１２のケーブル線２０との接続によって、図４に図示されるように、記録デヴァイス（記録部）３０へ脳波信号が回収される。
【００１６】
図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は図２における電極要素１０の垂直方向（厚さ方向）に沿った拡大断面図であり、様々な金属端子１２の取り付け態様を分かりやすく模式的に示したものである。図３（Ａ）〜図３（Ｄ）は各種締結金具１６ａ〜１６ｄを介して電極本体１１と保持部材１３とが接合される態様を夫々例示する。電極本体１１は通常１層の布帛からなるが、導電性を高めるために複数枚を重合した多層布帛から構成してもよい。
【００１７】
図３（Ａ）はリングスナップまたはアメリカンスナップ対１６ａ１と１６ａ２からなる締結金具を図示している。図では、電極本体１１表面から、つめ付きリング１６ａ１が保持部材１３を刺し通して、保持部材裏面側の環状溝をもつ下型１６ａ２に圧嵌めされて締結している。前記下型１６ａ２の保持部材裏面側は突状部になっていて、ケーブル線２０との接続部を提供している。
【００１８】
図３（Ｂ）と図３（Ｄ）では、金属端子１２は金属製スナップボタンからなっており、スナップボタンは凹部または凸部のいずれであってもよい。図３（Ｂ）は凸部スナップ１６ｂの例示であり、図３（Ｄ）は凹部スナップ１６ｄ１の例示である。そして保持部材１３の裏面側に突出して設置されている凸部スナップ１６ｂ（図３（Ｂ））もしくは保持部材１３の裏面側に凹状に設置されている凹部スナップ１６ｄ１（図３（Ｄ））の夫々の孔を通して、導電性糸１５ｂが保持部材１３と電極本体１１の導電性ファブリックとを縫合している。図３（Ｂ）では、凸部スナップ１６ｂの突状部がケーブル線２０との接続部を提供している。他方図３（Ｄ）では、保持部材１３の裏面に位置する金属端子１２が表面凹状であるので、ケーブル線２０の方が、その先端に端子１２との凸状接続部１６ｄ２を備えている。より具体的には、前記ケーブル線２０の先端に、例えば銅製つめ金具で接合した凸部スナップ１６ｄ２を備えていて、凹部スナップ１６ｄ１との嵌合により接続されるようになっている。前記導電性縫糸１５ｂは、前記導電性繊維ファブリックを構成する導電性繊維の糸と同種のものであり、例えばカーボンナノチューブコーティング繊維、ステンレスマイクロファイバー繊維、銀めっき繊維などが挙げられる。
【００１９】
図３（Ｃ）の金属端子１２は雄ネジ部材と雌ネジ部材とのネジ部材対からなっている。図３（Ｃ）の例では、雄ネジ部材がボルト様金具１６ｃ１として、雌ネジ部材がナット様金具１６ｃ２として描かれているが、図示の形状に限定されるものではなく、通常のボルトとナットとの対からなっていてもよい。図３（Ｃ）では、ボルト様金具１６ｃ１のヘッドが電極本体１１側、ナット様金具１６ｃ２が保持部材１３側に位置するように螺着されている。そしてナット様金具１６ｃ２は裏面側に突部を有しているので、ケーブル線２０との接続部とすることができる。ボルト・ナット対の場合は、ボルトのネジ先端部がナットからの突出部を形成するので、ケーブル線との接続部とすることができる。
【００２０】
金属端子１２を構成する締結金具１６ａ〜１６ｄは上記のような図３（Ａ）〜（Ｄ）に例示したものに限定されるものではなく、他にも様々なバリエーションが可能である。
電極本体１１で収集された電位は導電性の締結金具（リングスナップ、アメリカンスナップ、スナップボタン、螺子、鈎等）や導電性糸１５ｂによって金属端子１２に運ばれ、ケーブル線２０を経由して記録デヴァイス３０へと搬送される。
【００２１】
図４は図１、２に図示したようなドライ式生体信号検出用電極ユニット１を額部に巻回して装着した状態を示す斜視図である。本考案の電極ユニット１はケーブル線２０を経て記録デヴァイス３０に接続されている。図は保持部材１３の裏面側において、ケーブル線が露出した状態を図示したものであるが、使用時は通常、布でカバーされている。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
以上のように本発明は、額部周辺および耳部の周辺等より採取される脳波等の生体信号測定のための簡便な手段を提供するものである。この発明により、被験者は不快感や、違和感を感じることなく、また脳波等の生体信号計測の専門家の手助けがなくても、精度よく生体信号を測定することが可能となり有用である。そして脳波等の生体信号の簡易計測装置用電極として利用することができる。
【符号の説明】
【００２３】
１      電極ユニット
１０    電極要素
１１    電極本体
１２    金属端子
１３    保持部材
１４    ケーブルホルダー
１５    縫糸
１５ｂ    導電性縫糸
１６ａ、１６ｂ、１６ｃ、１６ｄ    締結金具
１７    滑り止め
２０    ケーブル線
３０    記録デヴァイス
【図１】
0003153409.tif 000003
【図２】
0003153409.tif 000004
【図３】
0003153409.tif 000005
【図４】
0003153409.tif 000006