(57)【要約】【課題】装着時に生じる不快感を軽減でき、生体電極を生体に安定的に接触させることができるウエアラブル電極を提供する。【解決手段】生体電極１０と、胸部を横方向に一周するベースバンド部２１およびベースバンド部２１の左右方向一側の前胸部配置位置から斜めに延出し左右方向逆側の肩部を経由してベースバンド部２１の左右方向一側の背部配置位置に繋がる斜めバンド部２２を有して生体電極１０を保持する装具２０とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体電極と、
胸部を横方向に一周するベースバンド部および該ベースバンド部の左右方向一側の前胸部配置位置から斜めに延出し左右方向逆側の肩部を経由して前記ベースバンド部の前記左右方向一側の背部配置位置に繋がる斜めバンド部を有して前記生体電極を保持する装具と、
を備えるウエアラブル電極。
【請求項２】
前記生体電極は、親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる布状をなすことを特徴とする請求項１に記載のウエアラブル電極。
【請求項３】
前記斜めバンド部が、前記ベースバンド部の左前胸部配置位置から斜めに延出し右肩部を経由して前記ベースバンド部の左背部配置位置に繋がっており、
少なくとも一つの前記生体電極が、前記斜めバンド部の右肩部配置位置から右前胸部鎖骨下配置位置までの範囲内に設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載のウエアラブル電極。
【請求項４】
前記生体電極には、グリセロール、イオン液体および電解質溶液のうちの少なくとも一つが含浸されていることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のウエアラブル電極。
【請求項５】
前記斜めバンド部の肩部配置位置に前記生体電極と通信する本体装置が設けられていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のウエアラブル電極。
【請求項６】
前記ベースバンド部および前記斜めバンド部のうちの少なくともいずれか一方が、伸縮性を有する布帛製であってチューブ状をなしていることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のウエアラブル電極。
【請求項７】
前記装具には突出部が設けられ該突出部に前記生体電極が設けられていることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のウエアラブル電極。
【請求項８】
前記装具には、着衣および脱衣を容易にする開閉機構が設けられていることを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載のウエアラブル電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体インタフェースとして使用されるウエアラブル電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、医学診断や健康増進を目的として、日常生活をしながら長時間にわたって心拍等の生体信号を取得するために、衣服と生体電極を一体化させたウエアラブル電極の研究開発が進められている。これまでに提案されているウエアラブル電極の生体電極（電極パッド）には、電解質ペーストや電解質ゲルを用いた医療用の生体電極、または銀メッキなどの導電性の糸や布帛が用いられている（例えば、非特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】I-Jan Wang; Lun-De Liao; Yu-Te Wang; Chi-Yu Chen; Bor-Shyh Lin; Shao-Wei Lu; Chin-Teng Lin, ”A Wearable Mobile Electrocardiogram measurement device with novel dry polymer-based electrodes,” TENCON 2010 - 2010 IEEE Region 10 Conference , vol., no., pp.379,384, 21-24 Nov. 2010
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、被測定者の体形等によっては、ウエアラブル電極の装着が不快感を催したり、生体電極と生体間の接触が不安定になってしまうという課題がある。例えば、心電図や心拍を測るウエアラブル電極には、シャツ型とバンド型がある。バンド型は、生活動作や運動等によりずり下がりや、ずり上がり等の位置ズレを生じやすい。安定した生体信号を取得するためには生体電極の位置ズレを抑制する必要があり、バンドを強く締め付けてバンドを生体に固定する必要があって装着感が快適ではなくなってしまう。他方、装着感を優先すると、位置ズレを生じやすくなり、安定した生体信号を取得しにくくなってしまう。また、シャツ（アンダーシャツ）型のウエアラブル電極は、伸縮性の布帛を使用し、布帛の張力による押しつけ圧(着圧)により生体電極を皮膚に密着させるようになっている。シャツ型は、強く締め付けなくても良いものの、生体との接触面積が大きいため、被測定者に不快感を生じさせる可能性がある。特に肥満体や痩せた体型などの規格外の体形の場合、標準仕立てのシャツでは身体に適合せず、着圧が不足して電極の接触が不安定になる場合や、強い張力や着圧により息苦しさなどの不快感を生じる場合がある。特に肥満体型の被験者においては、膨隆した腹部の押し上げ力によりバンドやシャツのずれや生体電極の皮膚からの浮き上がりが生じやすく、電極の定位置への固定が容易ではない場合が少なくない。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的は、装着時に生じる不快感を軽減でき、生体電極を生体に安定的に接触させることができるウエアラブル電極を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、本発明に係るウエアラブル電極は、生体電極と、胸部を横方向に一周するベースバンド部および該ベースバンド部の左右方向一側の前胸部配置位置から斜めに延出し左右方向逆側の肩部を経由して前記ベースバンド部の前記左右方向一側の背部配置位置に繋がる斜めバンド部を有して前記生体電極を保持する装具と、を備えている。
【０００７】
このように、胸部を横方向に一周するベースバンド部およびベースバンド部の左右方向一側の前胸部配置位置から斜めに延出し左右方向逆側の肩部を経由してベースバンド部の左右方向一側の背部配置位置に繋がる斜めバンド部を有する装具を用い、両バンドの張力の均衡により胸郭に安定して固定されるため、強く締め付けなくても生体電極の位置ズレを生じにくくなり、安定した生体信号を取得可能となる。また、このようなベースバンド部および斜めバンド部を有する装具に生体電極を設けるため、衣服に生体電極を設ける場合と比べて、生体との接触面積が減少して被測定者に不快感を生じさせにくくなる。
【０００８】
前記生体電極が、親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる布状をなしていても良い。
【０００９】
親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる布状の生体電極は、通気性と柔軟性を有しているため、被測定者に不快感を生じさせにくくなる。また、親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる生体電極は、より安定した生体信号の取得が可能となる。加えて、親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる生体電極は、皮膚角質の保湿機能により、角質が乾燥した状態や発汗が停止した状態を含めて安定した生体信号を長時間測定できる。
【００１０】
前記斜めバンド部が、前記ベースバンド部の左前胸部配置位置から斜めに延出し右肩部を経由して前記ベースバンド部の左背部配置位置に繋がっており、少なくとも一つの前記生体電極が、前記斜めバンド部の右肩部配置位置から右前胸部鎖骨下配置位置までの範囲内に設けられていても良い。これにより前記斜めバンド部は右肩と頸部の谷部に懸かり、さらに前胸部において両側の大胸筋（または乳房）間および背部においては肩甲骨間の谷部に収まるため、バンドは胸郭に安定した状態で固定される。また前記ベースバンド部はウエストの両側から水平方向の張力、前記斜めバンド部は右肩から右上方向への張力が生じ、それら張力の均衡により、バンドは安定して胸部に固定される。
【００１１】
前記の電極構成により、心電図の胸部誘導に相当する生体信号を取得可能となる。
【００１２】
前記生体電極に、グリセロール、イオン液体および電解質溶液のうちの少なくとも一つが含浸されていても良い。
【００１３】
このように、グリセロール、イオン液体および電解質溶液のうちの少なくとも一つが含浸されている生体電極は、これらの添加剤が生体電極から皮膚に浸透して、皮膚抵抗、皮膚と電極の合成抵抗を下げることになる。よって、より安定した生体信号を測定することができる。
【００１４】
前記斜めバンド部の肩部配置位置に前記生体電極と通信する本体装置が設けられていても良い。
【００１５】
これにより、体動時にも安定して本体装置を身体に固定することができる。また睡眠中に体位を仰臥位、腹臥位、側臥位いずれに変換しても本体装置がベッドと干渉しにくく、安定して生体電極と通信できる。また本体装置を無線端末とした場合、肩部は体幹と比較し高い位置となり身体の陰になりにくいため、無線の遮蔽が生じにくく、より安定した無線の送受信が可能になる。さらに重量のある本体装置と生体電極との距離を離すことができるため、体動により本体装置が振動した際に、振動が装具から生体電極に伝わって雑音が生じることを抑制できる。
【００１６】
前記ベースバンド部および前記斜めバンド部のうちの少なくともいずれか一方が、伸縮性を有する布帛製であってチューブ状をなしていても良い。
【００１７】
これにより、ベースバンド部および斜めバンド部のうちの少なくともいずれか一方が、伸縮性を有する布帛製であるため、通気性が良好となり、被測定者に不快感を生じさせにくくなる。また、チューブ状をなすベースバンド部および斜めバンド部のうちの少なくともいずれか一方については、内側に配線を通すことができるため、配線が邪魔にならずに済む。
【００１８】
前記装具には突出部が設けられ該突出部に前記生体電極が設けられていても良い。
【００１９】
これにより、生体電極と生体との間に隙間が生じにくくなる。特に、胸部の陥凹部（鳩尾や背部棘突起両側、漏斗胸の胸骨周囲など）の生体電極が浮き上がりやすい場所でも、皮膚に生体電極を安定して接触させることができる。よって、より安定した生体信号を測定することができる。
【００２０】
前記装具には、着衣および脱衣を容易にする開閉機構が設けられていても良い。
【００２１】
これにより、開閉機構を開いた状態とすることにより、装着者の着衣および脱衣が容易となる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係るウエアラブル電極によれば、装着時に生じる不快感を軽減でき、生体電極を生体に安定的に接触させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の第１実施形態に係るウエアラブル電極を示す正面図である。
【図２】本発明の第１実施形態に係るウエアラブル電極の人体への適用状態を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下方から見た図である。
【図３】本発明の第１実施形態に係るウエアラブル電極の人体への適用状態を示すもので、（ａ）は平面図、（ｂ）は背面図である。
【図４】図１のＸ−Ｘ断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係るウエアラブル電極の人体への適用状態を示すもので、（ａ）は正面図、（ｂ）は下方から見た図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係るウエアラブル電極の人体への適用状態を示す背面図である。
【図７】本発明の第１，第２実施形態に係るウエアラブル電極の変形例を示す部分断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
「第１実施形態」
本発明の第１実施形態に係るウエアラブル電極を図１〜図４を参照して説明する。
【００２５】
第１実施形態に係るウエアラブル電極１は、親水性の布状の生体電極１０と、この生体電極１０を保持する装具２０とを有している。ウエアラブル電極１は、生体との間で信号の送受信を行う生体インタフェースとして用いられるものである。
【００２６】
生体電極１０は、いわゆる電極パッドであり、親水性の基材繊維と親水性の導電性高分子とを複合して形成されている。基材繊維と導電性高分子との複合の形態は特に制限されず、例えば、導電性高分子が基材繊維の表面に被覆された形態であっても良く、導電性高分子が基材繊維に含浸された形態であっても良く、基材繊維と導電性高分子繊維とを撚り合わせた若しくは紡いだ形態であっても良い。また、基材繊維に導電性高分子を塗布あるいは含浸した複合繊維から布帛を形成して生体電極１０としても良く、基材繊維から布帛を形成した後に導電性高分子を塗布、含浸あるいは貼着して生体電極１０としても良い。
【００２７】
生体電極１０を構成する基材繊維は、その材料、直径や長さは特に限定されず、親水性の合成繊維および天然繊維一般を広く用いることができる。親水性の基材繊維として、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、シルク、レーヨン、木綿等の繊維を幅広く用いることができる。
【００２８】
基材繊維と複合される導電性高分子は、導電性および親水性に優れるものであり、例えば、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ、ＰＥＤＯＴ−Ｓ、ポリアニリンスルフォン酸やポリピロール等が用いられる。特に、ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳが好ましい。
【００２９】
ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳは、モノマーである３，４−エチレンジオキシチオフェンが、ポリ（４−スチレンスルホン酸）の存在下で重合して得られる導電性ポリマーである。ＰＳＳはＰＥＤＯＴに負電荷を付与するドーパントとして機能する。市販のＰＥＤＯＴ−ＰＳＳとしては、例えばＣｌｅｖｉｏｓＰ（ドイツ国ヘレウス社製）が挙げられる。導電性を高める観点から、導電性高分子にはドーパントが含有されていることが好ましい。
【００３０】
また、生体電極１０は、さらに液体を含有している。生体電極１０が吸収し保持する液体としては、導電性高分子に含浸可能であり、導電性繊維に拡散し、導電性繊維と皮膚の表面の間を潤すことが可能な液体であれば特に制限されない。前記液体としては、例えば、塩化ナトリウム電解質溶液等の電解質溶液、グリセロール、イオン液体のうちの一つあるいは複数の組み合わせが挙げられる。つまり、生体電極１０には、グリセロール、イオン液体および電解質溶液のうちの少なくとも一つが含浸されている。これらのなかでも、保湿性をより高める観点から、グリセロールまたはイオン液体が好ましい。
【００３１】
前記イオン液体としては、例えば、イミダゾリウム（Imidazolium）、ピロリジニウム（Pyrrolidinium）、ピペリジニウム（Piperidinium）、ピリジニウムアンモニウム（Pyridinium Ammonium）、ホスホニウム（Phosphonium）を有する化合物が挙げられる。
【００３２】
より具体的には、
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド
（1‐Butyl‐3‐methylimidazolium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide）、
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム ジシアナミド
（1‐Butyl‐3‐methylimidazolium dicyanamide）、
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム テトラフルオロボラート
（1‐Butyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate）、
１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホナート
（1‐Butyl‐3‐methylimidazolium trifluoromethanesulfonate）、
１−ブチル−１−メチルピペリジニウム テトラフルオロボラート
（1‐Butyl‐1‐methylpiperidinium tetrafluoroborate）、
１−ブチル−１−メチルピロリジニウム テトラフルオロボラート
（1‐Butyl‐1‐methylpyrrolidinium tetrafluoroborate）、
１−ブチルピリジニウム テトラフルオロボラート
（1‐Butylpyridinium tetrafluoroborate (1=N)）、
コリン・ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド
（Choline bis(trifluoromethylsulfonyl)imide）、
コリン・二水素ホスファート
（Choline dihydrogen phosphate）、
Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム ビス（トリフルオロメタンスルホナート）
（N,N‐Diethyl‐N‐methyl‐N‐(2‐methoxyethyl)ammonium  bis(trifluoromethanesulfonate）、
Ｎ，Ｎ−ジエチル−Ｎ−メチル−Ｎ−（２−メトキシエチル）アンモニウム テトラフルオロボラート
（N,N‐Diethyl‐N‐methyl‐N‐(2‐methoxyethyl)ammonium tetrafluoroborate）、
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム テトラフルオロボラート
（1‐Ethyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate）、
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム アセテート
（1‐Ethyl‐3‐methylimidazolium acetate）、
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ビス（トリフルオロメチルスルホニル）イミド
（1‐Ethyl‐3‐methylimidazolium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide）、
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム ジシアナミド
（1‐Ethyl‐3‐methylimidazolium dicyanamide）、
１−エチル−１−メチルピロリジニウム テトラフルオロボラート
（1‐Ethyl‐1‐methylpyrrolidinium tetrafluoroborate）、
１−ヘキシル−３−メチルイミダゾリウム テトラフルオロボラート
（1‐Hexyl‐3‐methylimidazolium tetrafluoroborate）、
１−ブチル−１−メチルピロリジニウム テトラシアノボラート
（1-Butyl-1-methyl-pyrrolidinium tetracyanoborate）、
１−エチル−３−メチル−イミダゾリウム テトラシアノボラート
（1-Ethyl-3-methyl-imidazolium tetracyanoborate）、
１−ブチル−３−メチル−イミダゾリウム トリシアノメチド
（1-Butyl-3-methyl-imidazolium tricyanomethide）、
Ｎ−ブチル−３−メチル−イミダゾリウム ジシアナミド
（N-Butyl-3-methyl-imidazolium dicyanamide）、
１−エチル−３−メチルイミダゾリウム  アミノ酸塩
（1‐Ethyl‐3‐methylimidazolium amino acids）、
等の化合物が挙げられる。
【００３３】
上記化合物の中でも、水溶性の１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム ジシアナミド、１−ブチル−３−メチルイミダゾリウム トリフルオロメタンスルホナートが好ましい。
【００３４】
図２，図３に示すように、装具２０は、生体電極１０を装着者Ｂに固定する固定具であり、ベースバンド部２１と斜めバンド部２２とを有している。これらベースバンド部２１および斜めバンド部２２は、いずれも伸縮性（ストレッチ性）を有する布帛製であり、このような布帛からチューブ状に形成されている。ベースバンド部２１および斜めバンド部２２は、いずれも通気性を有している。
【００３５】
ベースバンド部２１は、環状（ループ状）をなしており、図２，図３に示すように起立姿勢の装着者Ｂの胸部を横方向に一周することによりこの胸部に装着される。この状態でベースバンド部２１は水平方向に配置される。ベースバンド部２１は、より具体的には、前部が、心臓Ｈの心室筋に相当する高さの第４、第５肋間付近に装着され、後部は肩甲骨下に装着される。
【００３６】
斜めバンド部２２は、両端部がベースバンド部２１に例えば縫製により接合されている。起立姿勢の装着者Ｂを基準とすると、斜めバンド部２２は、ベースバンド部２１の左右方向一側の前胸部配置位置から斜めに延出し装着者Ｂの左右方向逆側の肩部を経由してベースバンド部２１の左右方向一側の背部配置位置に繋がっている。より具体的に、斜めバンド部２２は、ベースバンド部２１における装着者Ｂの左側胸部に配置される左前胸部配置位置の結合部２３に結合され、この左前胸部配置位置から斜めに延出し装着者Ｂの胸部中央を通り、装着者Ｂの右肩部の頸部Ｎ側に掛けられる。そして、右肩部を経由して、装着者Ｂの肩甲骨の間を通り、ベースバンド部２１における装着者Ｂの左背部に配置される左背部配置位置の結合部２４に結合されている。よって、斜めバンド部２２は、たすき状をなしている。
【００３７】
そして、装具２０は、その装着者Ｂ側となる内面の所定位置に上記した生体電極１０を複数個、それぞれ装着者Ｂの皮膚に接するように保持している。生体電極１０は布状をなしていて例えば縫製により装具２０に装着されている。
【００３８】
第１実施形態に係るウエアラブル電極１は、心電図測定用の生体信号を検出するものであり、一つの生体電極１０が、斜めバンド部２２の内面における装着者Ｂの右肩部に配置される右肩部配置位置から、右前胸部鎖骨下に配置される右前胸部鎖骨下配置位置までの範囲内に接合されている。また、他の一つの生体電極１０が、ベースバンド部２１の内面における装着者Ｂの左側胸部から左前胸部にかけて配置される左側前胸部配置位置に接合されている。また、他の一つの生体電極１０が、ベースバンド部２１の内面における装着者Ｂの右側胸部から右前胸部にかけて配置される右側前胸部配置位置に接合されている。
【００３９】
第１実施形態に係るウエアラブル電極１は、三つの生体電極１０，１０，１０と通信し、これらから生体信号を個別に受信して記憶する生体信号記録装置３０（本体装置）を有している。生体信号記録装置３０は、装具２０に設けられており、具体的には、斜めバンド部２２の肩部配置位置の外面に装着され、より具体的には、斜めバンド部２２における装着者Ｂの右肩頂部から右鎖骨部にかけて配置される部分に装着されている。生体信号記録装置３０は、生体電極１０からの生体信号を増幅する生体信号増幅装置と、増幅後の生体信号を記憶する記憶装置とを有している。ここで、例えば、装具２０に収容部を設けて、この収容部に生体信号記録装置３０を抜き差しすること等により、生体信号記録装置３０を装具２０に対して着脱可能にしても良い。なお、ベースバンド部２１の前部の中央付近または後部の中央付近に生体信号記録装置３０を設けても良い。
【００４０】
ここで、斜めバンド部２２に配置された生体電極１０と生体信号記録装置３０とを結ぶ電気ケーブル４０は、中間部分が図４に示すようにチューブ状の斜めバンド部２２内に通されており、一端部が斜めバンド部２２内から生体電極１０側に引き出されてこれに接続され、他端部が斜めバンド部２２内から生体信号記録装置３０側に引き出されてこれに接続されている。ベースバンド部２１に配置された生体電極１０と生体信号記録装置３０とを結ぶ電気ケーブル４０も同様にして中間部分がチューブ状のベースバンド部２１内および斜めバンド部２２内に通されている。なお、生体電極１０からの生体信号を生体信号記録装置３０に無線で送信しても良い。この場合、電気ケーブルが設けられることはなく、生体電極１０および生体信号記録装置３０のそれぞれに無線送受信部が設けられる。
【００４１】
装具２０には、上記した生体電極１０と重ならない位置に、ウエアラブル電極１の着衣および脱衣を容易にする開閉機構５０が設けられている。装具２０の着脱のためのこの開閉機構５０は、例えば、ベースバンド部２１に設けられており、ベースバンド部２１を、環状（ループ状）をなす閉状態と、開閉機構５０の位置で切り離して非環状をなす開状態とに切り替える。開閉機構５０は、例えばコネクタ、フック、面ファスナ等である。開閉機構５０として面ファスナを用いる場合、図２（ｂ），図３（ａ）に示すように、ベースバンド部２１の長さ方向の一端部の内面に面ファスナの一方の面部材５１を縫製により接合し、長さ方向の他端部の外面に面ファスナの他方の面部材５２を縫製により接合する。そして、これらの面部材５１，５２が接合されることによりベースバンド部２１は環状をなし、これら面部材５１，５２が切り離されることによりベースバンド部２１は非環状をなす。開閉機構５０は、ベースバンド部２１における斜めバンド部２２の両端接続位置である結合部２３，２４よりも左側の範囲に配置されており、これにより、開閉機構５０を開いた状態で、装着者Ｂは頭を斜めバンド部２２に通すことなく装具２０を装着できるようになっている。電気ケーブル４０はこの開閉機構５０を避けて配線されている。
【００４２】
以上に述べた第１実施形態に係るウエアラブル電極１は、胸部を横方向に一周するベースバンド部２１およびベースバンド部２１の左右方向一側の前胸部配置位置から斜めに延出し左右方向逆側の肩部を経由してベースバンド部２１の左右方向一側の背部配置位置に繋がる斜めバンド部２２を有する装具２０を用いる。これにより斜めバンド部は右肩と頸部の谷部に懸かり、さらに前胸部においては大胸筋（または乳房）の間、胸背部においては肩甲骨の間の谷部に収まるため、バンドは安定した状態で胸部に固定される。またストレッチ性を有する布帛により構成された２つのバンドは胸部への装着により引張力を生じるが、ベースバンド部は両側ウエストから水平及び下方向の張力と、斜めバンド部の右肩に向かう右上方向の張力は、両バンドの結合部において均衡することにより、胸部に安定して固定される。そのため強くバンドを締め付けなくても生体電極１０の位置ズレを生じにくくなり、安定した生体信号を取得可能となる。また２本のバンドによって構成される本実施形態はバンド上の２カ所のみで結合しており、他の補強バンドや結合点を有しないため、張力の均衡を安定して保つことができる。すなわち胸部の前後屈や回旋動作時におけるバンドの張力変化に対しては、バンドの伸縮ならびにバンドの結合角の変化により張力とその均衡が保たれるため、電極パッドの浮き上がりによる生体信号の喪失を防止することが出来る。これに対し、非特許文献１に見られるような、補強バンドの追加による結合点の増加は胸部の変形時におけるバンドの張力変化の際に張力の均衡を保つことが困難であり、結果として電極パッドの浮き上がりによる生体信号の喪失を生じやすい。また、このようなベースバンド部２１および斜めバンド部２２を有する装具２０に生体電極１０を設けるため、衣服に生体電極を設ける場合と比べて、生体との接触面積が減少して被測定者に不快感を生じさせにくくなる。したがって、装着時に生じる不快感を軽減でき、生体電極１０を生体に安定的に接触させることができる。
【００４３】
また、水平方向に沿うベースバンド部２１とベースバンド部２１から斜めに延出する斜めバンド部２２との２本の伸縮性の布帛のバンドからなる装具２０は、伸縮性と柔軟性を兼備しているため、体動に伴う体幹（胸郭）の変形に追従し、ズレの発生を抑え、安定した信号を測定することができる。例えば、胸郭の前後の屈曲伸展動作や、運動に伴う振動によって、ベースバンド部２１のズレ（ずり下がり）が生じやすいが、斜めバンド部２２を右肩に掛け、ベースバンド部２１を吊り上げることによりこのズレを防止できる。さらに、斜めバンド部２２とベースバンド部２１とを共に伸縮性の布帛により作成し、両者の結合部２３，２４を独立した２か所とすることにより、斜めバンド部２２とベースバンド部２１は独立して胸郭の動きに追従することができる。すなわち胸郭の前後、左右の屈曲、伸展、捻りなどの動きに対し、２つの伸縮性のベルトからなる斜めバンド部２２とベースバンド部２１とがそれぞれ胸郭とフィットした状態を保つため、生体電極１０のズレや浮き上がりによる測定信号の喪失や歪みの発生を抑えることができる。特に肥満体型の被験者においては、膨隆した上腹部によってシャツやバンドのずり上がりが生じやすいことが問題となる。この場合、ベースバンド部２１を乳房下線と上腹部の間に設置し、斜めバンド部２２を乳房間に設置し、斜めバンド部２２とベースバンド部２１との張力の調整によりズレを防止することが可能となる。
【００４４】
ここで、医療用の電解質ペーストや電解質ゲルを用いた生体電極は、特に長時間の連続使用の際に皮膚の密閉による蒸れや不快感を生じやすく、さらに粘着性のあるゲルやペーストを使用するため電極を服に装着した状態で服の着脱が難しいなど、使用手順が煩雑であることが解決すべき課題である。
【００４５】
また、銀メッキの糸や布帛を用いるドライ電極は、皮膚の角質の状態や発汗の状況によって測定される生体信号の品質に大きな影響を受けることが課題であった。すなわち、ドライ電極は電解質ペーストを用いる生体電極のような皮膚を湿潤する機能を持たないため、皮膚の過角化や角質の乾燥、発汗の停止した状態において、皮膚の抵抗が著しく上昇し、測定される生体信号の減衰や雑音が増大して測定信号の品質が低下するという問題があった。例えば高温な環境や運動時などの発汗状態においては、角質の湿潤により皮膚の抵抗が低下するためドライ電極でも比較的安定した生体信号の測定が可能である。しかし、病院などの医学検査や在宅治療中の患者の場合、生体信号の測定中は安静状態にあり発汗量は概して少ないため、皮膚の保湿機能を持たないドライ電極では皮膚の抵抗の上昇により生体信号の測定が困難になる場合も多い。さらにドライ電極は皮膚の抵抗が上昇する場合があるため、経皮的筋刺激や神経刺激は困難である場合が多く、特に心臓のペーシングや除細動は皮膚を障害する可能性から使用されない。そのためドライ電極で安定した生体信号を記録するには水に濡らした電極をゴムバンド等により皮膚に強く押しつけて装着し、電極を密封して濡れた状態を維持する、もしくは運動等により発汗した状態を維持する必要があって装着時に不快感を生じてしまう。ドライ電極は上記の課題が解決されていないため、研究やホビー、スポーツの用途に普及しているものの、医療や健康分野には広く普及するには至っていない。
【００４６】
第１実施形態に係るウエアラブル電極１は、上記生体電極１０が布状であるため通気性と柔軟性を有しており、従来型の粘着性ゲルやペーストを用いた医療用の電極と比較して装着感は著しく改善され、長期間の連続装用も可能になる。例えば従来のホルター心電図の検査は主として電極装着上の制限により２４時間に止まっていたが、より長時間の検査が可能になる。また、ウエアラブル電極１は、親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる布状の生体電極１０を有しており、このような生体電極１０は、通気性がより良好となるため、被測定者に不快感を生じさせにくくなる。また、親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる生体電極１０は、より安定した生体信号の取得が可能となる。加えて、親水性の導電性高分子と基材繊維とを複合してなる生体電極１０は、皮膚角質の保湿機能により、角質が乾燥した状態や発汗が停止した状態を含めて安定した生体信号を長時間測定できる。つまり、生体電極１０が皮膚の保湿機能と通気性とを両立しているため、装着時の快適性を保ちつつ心電図などの生体信号の長期安定記録が可能になる。加えて、生体電極１０の着脱も容易であり、使用手順が煩雑になることもない。
【００４７】
また、斜めバンド部２２が、ベースバンド部２１の左前胸部配置位置の結合部２３から斜めに延出し装着者Ｂの右肩部を経由してベースバンド部２１の左背部配置位置の結合部２４に繋がっており、一つの生体電極１０が、斜めバンド部２２の右肩部配置位置から右前胸部鎖骨下配置位置までの範囲内に設けられているため、心電図の胸部誘導に相当する生体信号を取得可能となる。つまり、斜めバンド部２２は心臓に近い位置に設置されるため、斜めバンド部２２上の右肩から右鎖骨下への生体電極１０の配置により、心電図の胸部誘導（Ｃ１，Ｃ３，Ｃ４）に相当する心電図を記録できる。斜めバンド部２２はベースバンド部２１と結合し常に張力が維持されており、右肩から鎖骨下部は凸部であるため、装具２０を強く引き締めなくとも生体電極１０を安定して設置できる。さらにベースバンド部２１への生体電極１０の配置により、心電図の胸部誘導Ｃ５，Ｃ６に相当する心電図を記録できる。
【００４８】
また、グリセロール、イオン液体および電解質溶液のうちの少なくとも一つが含浸されている生体電極１０は、これらの添加剤が生体電極１０から皮膚に浸透して、皮膚抵抗、皮膚と電極の合成抵抗を下げることになる。よって、より安定した生体信号を測定することができる。心電図等の生体信号の長期記録においては、特にグリセロールを導電性高分子の複合繊維からなる生体電極１０に含浸させることが望ましい。親水性の導電性高分子の複合繊維からなる生体電極１０はグリセロールを吸収し安定保持することができる。またグリセロールは揮発（蒸発）しないため長時間安定して複合繊維の生体電極１０内に保持されることになる。導電性高分子の複合繊維からなる生体電極１０に含浸されたグリセロールが接触する皮膚の角質に浸透することによって、発汗の状態や角質の状態に影響されることなく、安定した生体信号を記録することができる。さらにグリセロールは低い粘性を有する液体であり、これを含浸させた生体電極１０は、皮膚を濡らすことにより適度な粘着性を発揮する。この粘着性はウエアラブル電極においてしばしば問題となる、生体電極１０のずれに伴う雑音の発生を防ぎ、ノイズの少ない生体信号測定を可能にする。上述のようにグリセロールを含浸させた親水性の導電性高分子の複合繊維からなる生体電極１０は、適度な粘着性を有するために、軽い着圧で皮膚上に設置するだけで安定した生体信号の測定が可能である。したがって、従来のバンド型やアンダーシャツ型のウエアラブル電極のように、ベルトや布帛の強い引き締めによる強い着圧を与える必要はなく、軽度の着圧を与えつつ、体動時のズレ（装具２０と皮膚との間のズレ（ノイズの主因となる））の少ない装具２０を用意することによって、装着感と安定した信号測定を両立させた生体インタフェースを構成することができる。
【００４９】
また、斜めバンド部２２の肩部配置位置に生体電極１０からの生体信号を記憶する生体信号記録装置３０が設けられているため、体動時にも安定して生体信号記録装置３０を身体に固定することができる。また睡眠中に体位を仰臥位、腹臥位、側臥位いずれに変換しても生体信号記録装置３０がベッドと干渉しにくく、安定して生体信号を測定できる。また生体信号記録装置３０を無線端末とした場合、肩部は体幹と比較し高い位置となり身体の陰になりにくいため、無線の遮蔽が生じにくく、より安定した無線の送受信が可能になる。さらに重量のある生体信号記録装置３０と生体電極１０との距離を離すことができるため、体動により生体信号記録装置３０が振動した際に、振動が装具２０から生体電極１０に伝わって雑音が生じることを抑制できる。
【００５０】
また、ベースバンド部２１および斜めバンド部２２が、伸縮性を有する布帛製であるため、通気性が良好となり、被測定者に不快感を生じさせにくくなる。また、チューブ状をなすベースバンド部２１および斜めバンド部２２の内側に電気ケーブル４０を通すことができるため、配線が邪魔にならずに済む。
【００５１】
また、装具２０には、ウエアラブル電極１の着衣および脱衣を容易にする開閉機構５０が設けられているため、開閉機構５０を開いた状態とすることにより、装着者Ｂによるウエアラブル電極１の着衣および脱衣が容易となる。
【００５２】
「第２実施形態」
次に、本発明の第２実施形態に係るウエアラブル電極を主に図５，図６を参照して第１実施形態との相違部分を中心に説明する。
【００５３】
第２実施形態に係るウエアラブル電極１は、生体電極１０を介して心臓Ｈにペーシングや除細動等の電気刺激パルスを付与する電気刺激付与装置（本体装置）６０を有している。装具２０の斜めバンド部２２の鎖骨から前胸部の領域に配置される位置に一方の生体電極１０が設置されており、ベースバンド部２１上の左胸側部配置位置、もしくは背部側のベースバンド部２１と斜めバンド部２２とが交差する結合部２４の位置に他方の生体電極１０が設置されている。
【００５４】
また、生体電極１０と通信する電気刺激付与装置６０は、装具２０に設けられており、具体的には、斜めバンド部２２の肩部配置位置の外面に装着され、より具体的には、斜めバンド部２２における装着者Ｂの右肩頂部から右鎖骨部にかけて配置される部分に装着されている。ここで、例えば、装具２０に収容部を設けて、この収容部に電気刺激付与装置６０を抜き差しすること等により、電気刺激付与装置６０を装具２０に対して着脱可能にしても良い。なお、ベースバンド部２１の前部の中央付近または後部の中央付近に電気刺激付与装置６０を設けても良い。そして、生体電極１０と電気刺激付与装置６０とを繋ぐ電気ケーブルは第１実施形態と同様に、チューブ状のベースバンド部２１および斜めバンド部２２の少なくともいずれか一方の内部に開閉機構５０を避けて配線されている。
【００５５】
左胸側部配置位置に他方の生体電極１０を設置すれば、これと装具２０の斜めバンド部２２の鎖骨から前胸部の領域に配置される位置に配置された一方の生体電極１０とによって心臓電気軸（上から下）に沿って効率良く電気刺激を与えることができる。また、結合部２４の位置に他方の生体電極１０を設置しても、これと一方の生体電極１０とによって心臓電気軸（右上から左下）に沿って効率良く電気刺激を与えることができる。つまり、経皮的心臓ペーシングや経皮的除細動を行うことができる。
【００５６】
心臓疾患の高度な除脈や心停止などの突発的な事象に迅速に対応する目的で、除細動器やペースメーカーを常に設置した状態にすることが望まれる場合がある。そのような場合、これまでは一般的に体内埋め込み型の除細動器やペースメーカーが用いられてきた。しかし埋込手術前や埋込手術非適応の症例への対処が必要である。体外装着型の除細動器やペースメーカーの場合、刺激用の電極が大型、大面積化する必要があり、従来型の医療用電極では皮膚を大きく密閉してしまうため長期連続装用は困難であった。体外式の除細動器やペースメーカー用の電極を皮膚に安定密着し、かつ装着感に優れた生体電極が求められている。
【００５７】
これに対して、第２実施形態に係るウエアラブル電極１によれば、体内に埋め込まなくても良く小型で小面積の生体電極１０によって、ペースメーカーや除細動器等の電気刺激付与装置６０の常時装着が可能になる。除細動やペーシングなどの電気パルス刺激においては、生体電極１０と皮膚の導電性を高め、電気的熱傷の発生を防止する目的で、生体電極１０にグリセロールもしくはグリセロールとイオン液体を使用することが望ましい。
【００５８】
なお、第１，第２実施形態に係るウエアラブル電極１において、胸部の陥凹部（鳩尾や背部棘突起両側、漏斗胸の胸骨周囲など）の場所は生体電極１０が浮き上がりやすく、安定した測定が困難である場合が少なくない。このような場合に、皮膚に生体電極１０を安定して設置するために、図７に示すように装具２０の内面にパッドやスポンジ等の突出部７０を設け、その上に生体電極１０を設置する。これにより、生体電極１０と装着者Ｂとの間に隙間が生じにくくなる。よって、上記のように胸部の陥凹部の生体電極１０が浮き上がりやすい場所でも、皮膚に生体電極１０を安定して接触させることができる。よって、生体電極１０の安定接続を得ることができ。より安定した生体信号を測定することができる。
【符号の説明】
【００５９】
１  ウエアラブル電極
１０  生体電極
２０  装具
２１  ベースバンド部
２２  斜めバンド部
３０  生体信号記録装置（本体装置）
４０  電気ケーブル
５０  開閉機構
６０  電気刺激付与装置（本体装置）
７０  突出部
【図１】
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【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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