(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、異なる第二面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤と、
前記伝導性粘着剤が前記生体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤を支持し、所定サイズの前記伝導性粘着剤が挿入できる寸法に裁断され、前記伝導性粘着剤が挿入された支持部材と、
前記支持部材の前記生体に接触される一面に塗布され、前記生体に接着される接着物質と、を含み、
前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記少なくとも２つの金属電極を前記伝導性粘着剤に付着させる位置が前記少なくとも２つの金属電極間の距離が異なる位置に変更可能であり、前記伝導性粘着剤が同一面上の２点間の抵抗が当該２点間の距離に応じて変化する材料で構成され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡せず、
前記支持部材と前記接着物質は、互いに異なる物質からなることを特徴とする生体信号測定用電極。
【請求項２】
第一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、異なる第二面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤と、
前記伝導性粘着剤の一面に付着される前記少なくとも２つの金属電極と、
前記伝導性粘着剤が前記生体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤を支持し、所定サイズの前記伝導性粘着剤が挿入できる寸法に裁断され、前記伝導性粘着剤が挿入された支持部材と、
前記支持部材の前記生体に接触される一面に塗布され、前記生体に接着される接着物質と、を含み、
前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記少なくとも２つの金属電極を前記伝導性粘着剤に付着させる位置が前記少なくとも２つの金属電極間の距離が異なる位置に変更可能であり、前記伝導性粘着剤が同一面上の２点間の抵抗が当該２点間の距離に応じて変化する材料で構成され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡せず、
前記支持部材と前記接着物質は、互いに異なる物質からなることを特徴とする生体信号測定用電極。
【請求項３】
前記少なくとも２つの金属電極は、
生体信号測定システムの端子と直接連結されることを特徴とする請求項２に記載の生体信号測定用電極。
【請求項４】
前記少なくとも２つの金属電極それぞれに対応し、前記少なくとも２つの金属電極を生体信号測定システムと連結する少なくとも２つのターミナルをさらに含むことを特徴とする請求項２に記載の生体信号測定用電極。
【請求項５】
前記支持部材は、
前記生体に接触される一面に、前記生体に接着される接着物質が塗布されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体信号測定用電極。
【請求項６】
前記抵抗は、
前記少なくとも２つの金属電極の広さが広いほど、抵抗値は小さくなることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体信号測定用電極。
【請求項７】
前記伝導性粘着剤上に位置し、電気的信号をフィルタリングする導電体をさらに含むことを特徴とする請求項１又は２に記載の生体信号測定用電極。
【請求項８】
生体信号測定用電極と、
前記生体信号測定用電極に付着される少なくとも２つの金属電極と、
前記少なくとも２つの金属電極の中から選択された２つの金属電極間の信号差を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された信号を信号処理するプロセッサと、を含み、
前記生体信号測定用電極は、
第一面には、前記少なくとも２つの金属電極が付着され、異なる第二面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤と、
前記伝導性粘着剤が人体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤を支持し、所定サイズの前記伝導性粘着剤が挿入できる寸法に裁断され、前記伝導性粘着剤が挿入された支持部材と、
前記支持部材の前記生体に接触される一面に塗布され、前記生体に接着される接着物質と、を含み、
前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記少なくとも２つの金属電極を前記伝導性粘着剤に付着させる位置が前記少なくとも２つの金属電極間の距離が異なる位置に変更可能であり、前記伝導性粘着剤が同一面上の２点間の抵抗が当該２点間の距離に応じて変化する材料で構成され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡せず、
前記支持部材と前記接着物質は、互いに異なる物質からなることを特徴とする生体信号測定システム。
【請求項９】
少なくとも２つの金属電極を具備する生体信号測定用電極と、
前記少なくとも２つの金属電極の中から選択された２つの金属電極間の信号差を増幅する増幅器と、
前記増幅器で増幅された信号を信号処理するプロセッサと、を含み、
前記生体信号測定用電極は、
第一面には、前記少なくとも２つの金属電極が付着され、異なる第二面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤と、
前記伝導性粘着剤の一面に付着される前記少なくとも２つの金属電極と、
前記伝導性粘着剤が人体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤を支持し、所定サイズの前記伝導性粘着剤が挿入できる寸法に裁断され、前記伝導性粘着剤が挿入された支持部材と、
前記支持部材の前記生体に接触される一面に塗布され、前記生体に接着される接着物質と、を含み、
前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記少なくとも２つの金属電極を前記伝導性粘着剤に付着させる位置が前記少なくとも２つの金属電極間の距離が異なる位置に変更可能であり、前記伝導性粘着剤が同一面上の２点間の抵抗が当該２点間の距離に応じて変化する材料で構成され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡せず、
前記支持部材と前記接着物質は、互いに異なる物質からなることを特徴とする生体信号測定システム。
【請求項１０】
前記伝導性粘着剤上に位置し、電気的信号をフィルタリングする導電体をさらに含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の生体信号測定システム。
【請求項１１】
複数の金属電極の中から、２つの金属電極を決定する金属電極選択部をさらに具備することを特徴とする請求項８又は９に記載の生体信号測定システム。
【請求項１２】
前記プロセッサは、
所定のプログラムを実行し、前記信号処理されたデータを加工し、前記プログラム及び加工されたデータを保存する保存部と、
前記加工されたデータを外部機器に伝送する無線送受信部と、をさらに含むことを特徴とする請求項８又は９に記載の生体信号測定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号測定に係り、特に、生体電位（ｂｉｏ−ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、以下、生体信号という）測定用電極及びその製造方法、並びに生体信号測定システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、さまざまな生体信号を日常生活で測定し、診断の正確性及び便宜性を向上させている。そして、個人の健康情報データベースを介して、健康関連サービスを提供し、医療チームの遠隔診断の一助となり、診断／処方結果を患者に伝達するスマート・ヘルスケア・システム（ｓｍａｒｔ  ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ  ｓｙｓｔｅｍ）が登場している。
【０００３】
身体は、電場が形成される一種の導体（ｖｏｌｕｍｅ  ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）であり、細胞の電気的興奮（ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ  ｅｘｃｉｔａｔｉｏｎ）によって発せられる活動電位（ａｃｔｉｏｎ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）によって、身体内にこの電場が形成される。従って、身体内における電位の微小な変化を感知するか、あるいは、身体内における電位の外部刺激に対する変化量を感知することにより、身体内部の電気的特性を測定できる。
【０００４】
一般的に、かような原理を利用して、心電図（ＥＣＧ）、筋電図（ＥＭＧ）、脳電図（ＥＥＧ）、皮膚抵抗（ＧＳＲ）、眼球運動（ＥＯＧ）、身体温度、脈拍、血圧及び身体運動（ｂｏｄｙ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ）などを測定でき、かような生体信号の変化を感知するために、生体信号測定用電極（以下、生体用電極、又は、生体電極ともいう）が使われる。
【０００５】
生体電極は、図１に示したように、ユーザの皮膚に付着される。そして、生体電極は、測定システムと皮膚とを連結する媒介体であって、測定する信号の品質及びユーザ便宜性に影響を与える。日常生活で、ユーザの体にいつも付着している状態で生体信号を測定するためには、測定の正確度、通信、電力などの技術的問題の解決が必要である。
【０００６】
日常生活において、生体信号測定システムをいつも着用するためには、皮膚と接触する面積を最小化して皮膚トラブル（刺激）を低減しなければならず、運動中にも生体信号を正確に測定するためには、動雑音（ｍｏｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔ）を低減する必要がある。図２は、上体を動かすことにより、インターフェースの変化によって発生する雑音（ｎｏｉｓｅ）を示したものであり、信号対雑音比（ＳＮＲ）の低下を示している。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明が解決しようとする課題は、簡素化された電極構造を介して、良質の生理学的信号を確保し、測定システム内の信号処理部の役割を最小化し、測定システムの構成を最小化して消費電力を低減する生体信号測定用電極を提供することである。
本発明が解決しようとする他の課題は、本発明による生体信号測定用電極を利用した生体信号測定システムを提供することである。
本発明が解決しようとするさらに他の課題は、本発明による生体信号測定用電極を製造する方法を提供することである。
【０００８】
本発明により解決される技術的課題は前記技術的課題に限定されず、以下の説明及び実施形態の実践から他の技術的課題が明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前述の課題を解決するための生体信号測定用電極は、一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤と、前記伝導性粘着剤が人体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤を支持する支持部材と、を含み、前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記金属電極間に形成される抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）は、前記伝導性粘着剤の厚みによって調節され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡（ｓｈｏｒｔ）しないことを特徴とする。
【００１０】
前述の他の課題を解決するための生体信号測定システムは、生体信号測定用電極と、前記生体信号測定用電極に付着される少なくとも２つの金属電極と、前記少なくとも２つの金属電極の中から選択された２つの金属電極間の信号差を増幅する増幅器と、前記増幅器で増幅された信号を処理するプロセッサと、を含み、前記生体信号測定用電極は、一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤と、前記伝導性粘着剤が人体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤を支持する支持部材と、を含み、前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記金属電極間に形成される抵抗は、前記伝導性粘着剤の厚みによって調節され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡しないことを特徴とする。
【００１１】
前述の他の課題を解決するための生体信号測定システムは、少なくとも２つの金属電極を具備する生体信号測定用電極と、前記生体信号測定用電極の前記少なくとも２つの金属電極の中から選択された２つの金属電極間の信号差を増幅する増幅器と、前記増幅器で増幅された信号を信号処理するプロセッサと、を含み、前記生体信号測定用電極は、一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤と、前記伝導性粘着剤の一面に付着される少なくとも２つの金属電極と、前記伝導性粘着剤が人体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤を支持する支持部材と、を含み、前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記金属電極間に形成される抵抗は、前記伝導性粘着剤の厚みによって調節され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡しないことを特徴とする。
【００１２】
前述のさらに他の課題を解決するための生体信号測定用電極製造方法は、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤を支持する支持部材を、所定サイズの前記伝導性粘着剤が挿入されるように裁断する段階と、前記支持部材が生体に接触する面に、生体接着剤を塗布するか、又は付着する段階と、前記支持部材に前記伝導性粘着剤を挿入する段階と、を含み、前記伝導性粘着剤は、一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は、生体に付着され、前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記金属電極間に形成される抵抗は、前記伝導性粘着剤の厚みによって調節され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡しないことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、皮膚と生体電極との間に安定した結合力を提供することにより、インターフェースの動的変化によって発せられる雑音または信号歪曲を低減することができる。
そして、動雑音に強靭な電極構造を介して、良質の生体信号を確保し、測定システム内の信号処理部の役割を最小化させ、測定システムの構成を最小化させて消費電力及びシステムコストを低減することができる。
また、生体信号測定用電極の構造が簡単であるので、着脱使用便利性が向上し、測定システム厚を薄くすることができ、量産性が向上し、製造コストを節減することができ、簡単な製造方法で製作可能であり、一回使用電極にも適する。
また、生体電気信号以外の他の物理量を測定する外部の追加的なセンサや信号源なしに、動雑音を低減することができ、信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】ユーザの皮膚に付着される生体電極とポータブル測定システムを示した図面である。
【図２】上体を動かすことによって発生する雑音を示した図面である。
【図３】生体信号測定経路上のインターフェース定義を示した図面である。
【図４】一般的な生体信号測定用電極（生体電極）に係わる一例を示した図面である。
【図５】動雑音（ｍｏｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔ）発生による診断パラメータ（ＲＲ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）の誤謬を示した図面である。
【図６】本発明によるマルチチャネル（ｍｕｌｔｉ  ｃｈａｎｎｅｌ）生体信号測定用電極に係わる一実施形態の平面図を示した図面である。
【図７】本発明によるマルチチャネル生体信号測定用電極に係わる一実施形態の断面図である。
【図８】本発明によるマルチチャネル生体信号測定用電極に係わる他の実施形態の平面図である。
【図９】本発明によるマルチチャネル生体信号測定用電極に係わる他の実施形態の断面図である。
【図１０】本発明による生体信号測定用電極に係わる一例を利用して、異なる２つの位置で差動信号を測定する簡単な例を示した図面である。
【図１１】Ｎ個の金属パッドを有するマルチチャネル電極で、任意の２つの位置の複数対で電位差を測定するための電極に係わる一例を示した図面である。
【図１２】生体電極を介した信号伝達経路の回路モデルを示す図であり、  （Ａ）の左側の図は、単一電極と生体の皮膚との間のインターフェース回路モデルを示し、  （Ａ）の右側の図及び（Ｂ）は、生体の皮膚に前記単一電極の対を付着してなる差動信号伝達経路の回路モデルを示す図である。
【図１３】本発明による生体信号測定用電極を使用するときの回路モデルを示した図面である。
【図１４】電気的経路上で、連結抵抗の大きさに依存する、測定生体信号の減少現象を示した図面である。
【図１５】生体電極を用いた場合の回路シミュレーションによる最終出力端信号を示した図面である。
【図１６】本発明による生体信号測定システムに係わる一実施形態を示した図面である。
【図１７】本発明による生体信号測定システムに係わる他の実施形態を示した図面である。
【図１８】任意の電極対による差動信号が増幅器によって増幅された後、マルチチャネル生体信号に出力されることに係わる一例を示した図面である。
【図１９】本発明による生体信号測定システムの具現例を示した図面である。
【図２０】本発明による生体信号測定用電極を製造する方法に係わる一例のフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施形態について詳細に説明する。
生体信号測定装置は、人体に付着される生体用電極及び生体用電極に付着されるセンシングプラットホーム（ｓｅｎｓｉｎｇ  ｐｌａｔｆｏｒｍ）を含む。一般的に生体用電極は、伝導性粘着剤、皮膚と付着する接着シート、金属電極などから構成される。金属電極に設けた突起は、測定装置と生体用電極を電気的及び機械的に連結する。以下、生体（用）電極、即ち、生体信号（生体電位）測定用電極を単に、電極という。
【００１６】
図３は、生体信号測定経路上のインターフェースを示したものであり、生体信号測定時に発せられる雑音（ｎｏｉｚｅ）の原因を各インターフェースにおいて見れば、次の通りである。
【００１７】
生体信号測定経路上のインターフェースは３つの部分からなっており、即ち、信号を測定しようとする人体（例、心臓３００）と皮膚３１０との第１インターフェース３５０、皮膚３１０と電極３２０の第２インターフェース３６０、及び電極３２０と測定システム３３０との第３インターフェース３７０からなる。
【００１８】
第１インターフェース３５０では、呼吸及び身体の動きによる皮膚内部での筋電図（ＥＭＧ）、及び軸索活動電位（ａｘｏｎ  ａｃｔｉｏｎ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の変化によって雑音が発生する。
第２インターフェース３６０では、金属電極並びに電解質、電解質並びに皮膚３１０の間のインターフェース変化により、電荷分布の撹乱によって動雑音（ｍｏｔｉｏｎ  ａｒｔｉｆａｃｔ）が発生しうる。
測定システム３３０と電極３２０との第３インターフェース３７０を介して、システム荷重（ｓｙｓｔｅｍ＿ｌｏａｄ）が第２インターフェース３６０に伝達される。
【００１９】
図３に示した構造で、測定システム３３０の金属露出面と、電極３２０の伝導性ゲルとが一対一で結合される場合、外部運動（ｅｘｔｅｒｎａｌ  ｍｏｖｅｍｅｎｔ）によって、第３インターフェース３７０を構成する測定システム３３０と電極３２０との間に相対的な変位が発生し、皮膚自体が拡張され、変位が電極に伝達されれば、追加的なインターフェースの変化によって、動雑音が生じることになる。
【００２０】
例えば、一般的に心疾患診断に活用される電気的生体信号である心電図（ＥＣＧ）は、測定信号の周期におけるＲＲ間隔（ＲＲ  ｉｎｔｅｒｖａｌ）の変化を用いることによって、心疾患（不整脈）診断に活用される。このとき、図３に示したように、動的環境変化によって動雑音が発生し、生体信号が歪曲されると、正常に信号を分析できなくなり、結局、誤診の危険性が生じる。
図５は、診断パラメータであるＲＲ間隔の、動雑音発生に起因する誤謬を示したものであり、一方の電極を押して動雑音が発せられる場合、ＲＲ間隔の変化を示している。
【００２１】
従来、生体信号測定において動的環境変化によって生じる雑音を取り除くためには、人体の動きによる電気的特性変化を直接に測定し、その測定結果に基づいて動雑音を取り除いていた。
【００２２】
本発明は、生体信号測定で、動雑音を別途に測定して取り除くものではなく、生体信号測定用電極の構成を、動雑音に強靭な構造で具現し、発生する動雑音を最小化する。
従来技術における、複数の金属電極と複数の伝導性粘着剤との１：１結合によって構成されるマルチチャネル電極とは異なり、本発明に係わる（生体信号測定用）電極は、複数の金属電極と、１つの伝導性粘着剤とから構成され、皮膚との堅固な結合力を提供し、インターフェースの変化を最小化する。１つの伝導性粘着剤は、後述の図１３におけるａ，ｂ両端子間を連結する電気的経路上に抵抗を呈する効果を有し、連結抵抗の大きさによって測定信号の大きさが決まる。
【００２３】
図６は、本発明による生体信号測定用マルチチャネル電極に係わる一実施形態の平面図を示したものであり、少なくとも、伝導性粘着剤６２０及び支持部材６００を含んでなる。伝導性粘着剤６２０が、粘度によって高い粘着力があるとき、前記マルチチャネル電極は、支持部材６００なしに具現可能である。参照番号６３０，６３２，６３４及び６３６は、伝導性粘着剤６２０に付着される金属電極の付着し得る位置を示したものである。金属電極の個数はこれに限定されず、金属電極の位置も、伝導性粘着剤６２０上で、必要によって変更可能である。
【００２４】
図７は、本発明による生体信号測定用マルチチャネル電極に係わる一実施形態の断面図を示したものであり、伝導性粘着剤７６０及び支持部材７４０を含み、支持部材７４０が生体に付着されるとき、付着力を確保するために、接着物質７２０を支持部材７４０に塗布する。そして、伝導性粘着剤７６０と支持部材７４０とを保護するために、保護フィルム７００，７８０をさらに具備できる。伝導性粘着剤７６０の粘着力及び粘度によっては、支持部材７４０と接着物質７２０が省略できる。
【００２５】
本発明による生体信号測定用マルチチャネル電極の一実施形態は、伝導性粘着剤６２０（７６０）及び支持部材６００（７４０）を含んでなる。
伝導性粘着剤６２０（７６０）は、一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は、生体に付着され、所定の面積及び厚みを持って一体に形成されている。
【００２６】
支持部材６００（７４０）は、伝導性粘着剤６２０（７６０）が生体に付着されたとき、伝導性粘着剤６２０（７６０）が上下左右で揺れないように支持する。前記支持部材６００（７４０）は、生体に接触される一面に、生体に接着される接着物質７２０が塗布されていることが望ましい。伝導性粘着剤の粘着力及び粘度によっては、支持部材６００（７４０）、接着物質７２０が省略できる。
【００２７】
ここで、前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤６２０（７６０）に付着されるとき、前記金属電極間に形成される抵抗（ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）は、前記伝導性粘着剤６２０（７６０）の厚みによって調節され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡（ｓｈｏｒｔ）しない。前記抵抗の抵抗値は、伝導性粘着剤６２０の厚みが厚くなれば、小さくなり、厚みが薄くなるほど抵抗値は大きくなる。
【００２８】
前記抵抗は、前記伝導性粘着剤６２０（７６０）上で、前記少なくとも２つの金属電極が位置する地点間の距離によって調節され、距離が大きいほど抵抗値は大きくなる。
また前記抵抗は、前記少なくとも２つの金属電極の広さ（幅）によっても調節され、金属電極の広さが広いほど、抵抗値は小さくなる。
【００２９】
そして導電体（図示せず）を、伝導性粘着剤６２０（７６０）上に付着するか、又は伝導性粘着剤６２０（７６０）内に挿入することにより、伝導性粘着剤６２０及び導電体を含む電極がフィルタの役割を行うこともできる。
そして、伝導性粘着剤６２０（７６０）及び支持部材６００（７４０）の一面と他面とに保護フィルムが付着され、保護フィルムは、伝導性粘着剤６２０（７６０）及び支持部材６００（７４０）の接着面を保護する。
【００３０】
図８は、本発明による生体信号測定用マルチチャネル電極に係わる他の実施形態の平面図を示したものである。図８に示す生体信号測定用電極は、伝導性粘着剤８２０、支持部材８００、及び少なくとも２つの金属電極（図では、４つの金属電極）８３０，８３２，８３４，８３６を含み、少なくとも２つのターミナル（図では、４つのターミナル）８５０，８５２，８５４，８５６をさらに含み得る。前記金属電極８３０，８３２，８３４，８３６の個数はこれに限定されず、金属電極の位置も、伝導性粘着剤８２０上で、必要によって変更可能である。伝導性粘着剤の粘着力及び粘度によっては、支持部材８００、接着物質９２０が省略できる。
【００３１】
図９は、本発明による、動雑音に対して強靭な生体信号測定用電極に係わる他の実施形態の断面図を示したものであり、伝導性粘着剤９６０及び支持部材９４０を含み、支持部材９４０が生体に付着されるとき、付着力を確保するために、接着物質９２０を支持部材９４０に塗布する。そして、伝導性粘着剤９６０と支持部材９４０とを保護するために、保護フィルム９００，９８０をさらに具備できる。伝導性粘着剤の粘着力及び粘度によっては、支持部材９４０、接着物質９２０が省略できる。
【００３２】
伝導性粘着剤８２０（９６０）の一面には、少なくとも２つの金属電極（図８では４つの金属電極８３０，  ８３２，  ８３４，  ８３６）が付着され、伝導性粘着剤８２０（９６０）の他面は生体に付着され、伝導性粘着剤８２０（９６０）は所定の面積及び厚みを有し、一体に形成されている。
【００３３】
支持部材８００（９４０）は、伝導性粘着剤８２０（９６０）が生体に付着されたとき、伝導性粘着剤８２０（９６０）が上下左右にずれないように支持する。前記支持部材８００（９４０）は、生体に接触する一面に、生体に接着される接着物質９２０が塗布されていることが望ましい。伝導性粘着剤の粘着力及び粘度によって、固定支持力及び粘着力が十分であるとき、支持部材８００（９４０）及び接着物質９２０が省略できる。
【００３４】
少なくとも２つの金属電極（図８では４つの金属電極８３０，８３２，８３４，８３６）は伝導性粘着剤８２０に付着しされており、前記伝導性粘着剤８２０に付着される際に前記金属電極間に形成される抵抗は、前記伝導性粘着剤８２０の厚みによって調節され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡しない。前記抵抗の抵抗値は、伝導性粘着剤８２０（９６０）の厚みが厚くなれば、小さくなり、厚みが薄いほど、前記抵抗の抵抗値は大きくなる。
【００３５】
前記抵抗は、前記伝導性粘着剤８２０（９６０）上で、前記少なくとも２つの金属電極が位置する地点間の距離によって調節され、距離が長いほど、抵抗値は大きくなる。また前記抵抗は、前記少なくとも２つの金属電極の広さ（幅）によっても調節され、金属電極の広さが広いほど、抵抗値は小さくなる。そして、伝導性粘着剤８２０（９６０）上に、導電体（図示せず）を付着するか、又は、伝導性粘着剤８２０（９６０）内に導電体（図示せず）挿入し、伝導性粘着剤８２０（９６０）及び導電体を含む電極がフィルタの役割を果たすこともできる。
【００３６】
そして、伝導性粘着剤８２０（９６０）及び支持部材８００（９４０）の一面及び他面に、保護フィルム９００，９８０が付着され、保護フィルム９００，９８０は、伝導性粘着剤８２０及び支持部材８００を保護する。
【００３７】
また、前記少なくとも２つの金属電極（図８では４つの金属電極８３０，８３２，８３４，８３６、図９では２つの金属電極９７５、９７７）は、生体信号測定システムの入力チャネル端子と直接連結されるか、又は、少なくとも２つのターミナル（図８では４つのターミナル８５０，８５２，８５４，８５６、図９では１つのターミナル９７０のみが描かれている）を介して連結される。
【００３８】
前記少なくとも２つのターミナル（図８では４つのターミナル８５０，８５２，８５４，８５６）は、前記少なくとも２つの金属電極（図８では４つの金属電極８３０，８３２，８３４，８３６）にそれぞれ対応し、前記少なくとも２つの金属電極（図８では４つの金属電極８３０，８３２，８３４，８３６）を、生体信号測定システムに連結する。
【００３９】
図４は、一般的な生体信号測定用電極に係わる一例を示したものである。
一般的な電極を利用して、Ｎ個（Ｎは２以上の自然数）の測定点で電位を測定するためには、分離されているＮ個の金属電極パッド（Ａｇ−ＡｇＣｌ、Ａｕ、Ｐｔ、ステンレススチールなど）と、金属電極パッドの前面に位置するＮ個の伝導性粘着剤（ヒドロゲル）パッドとが必要である。
図４を参照すれば、金属電極４３０ごとに、伝導性粘着剤４２０が別途に存在し、伝導性粘着剤を支持するための支持部材４１０が必要である。図４は、Ｎ＝３個の金属電極４３０，４３２，４３４に、３個の伝導性粘着剤４２０，４２２，４２４が存在する場合を示す。金属電極から受信される生体信号は、増幅器４４０を介して増幅され、生体信号測定装置４５０に伝達される。
【００４０】
一方、本発明による生体信号測定用電極は、Ｎ個の金属パッドと、１個の伝導性粘着剤パッドとから構成され、動雑音に強靭な信号測定環境を提供する。
図１０は、互いに異なる２つの位置における電位差による差動信号を測定する簡単な例であり、電極（＋）と電極（−）とで得られる生体電位差を測定するための電極の対が差動増幅器１０３０と連結され、１チャネルを構成する。
【００４１】
図１０を参照すれば、金属電極ごとに伝導性粘着剤が別途に存在するのではなく、３個の金属電極１０２０，１０２２，１０２４に対して、１つだけの伝導性粘着剤１０１０がある。そして、伝導性粘着剤１０１０を支持するための支持部材１０００が必要である。選択された金属電極の対（図では、金属電極１０２０と１０２４）から受信される生体信号は、増幅器１０３０を介して増幅され、生体信号測定装置１０４０に伝達される。
【００４２】
本発明による生体信号測定用電極においては、１つの伝導性粘着剤上に、Ｎ＝３以上の複数の金属電極が位置することが可能である。図１１は、Ｎ個の金属パッドを有するマルチチャネル電極であり、任意の２つの位置の電位差を測定するための電極に係わる一例を示したものであり、伝導性粘着剤１１２０上に、７個の電極が付着し得る位置１１４０，１１４１，１１４２，１１４３，１１４４，１１４５，１１４６を示している。伝導性粘着剤１１２０は、左右上下に動かないように、支持部材１１００が支持している。
【００４３】
図１２（Ａ）及び（Ｂ）は、生体電極を介した信号伝達経路の回路モデルを示したものである。
図１２（Ａ）の左側の図は、単一電極と生体の皮膚との間のインターフェース回路モデルを示し、特に皮膚表面に生体信号測定用電極が付着されるときの、皮膚と電極との間のインターフェースモデルを示す。皮膚と電極を構成する複数の層は各々、抵抗成分とキャパシタ成分とから構成され、互いに異なる物質が接する結果できる二重層では、ハーフセル電位（ｈａｌｆ  ｃｅｌｌ  ｐｏｔｅｎｔｉａｌ、Ｅ２３）が生じる。
【００４４】
図１２（Ｂ）は図１２（Ａ）の右側の図の拡大図であって、生体の皮膚に前記単一電極の対を付着してなる差動信号伝達経路の回路モデルを示し、２つの電極を介して、互いに異なる地点の電位差を測定するときの、信号源（この場合、心臓を例示）から差動増幅器ＩＡまでの閉ループを示している。信号源両端の電位差測定に際して、動的変化によって誘発される信号伝逹経路上の電気的特性（例：インピーダンス）の変化が測定信号の歪曲を惹起し、信号対雑音比（ＳＮＲ）が低下する。
【００４５】
図１３は、本発明による単一伝導性粘着剤を有する生体信号測定用電極を使用するときの、生体電極と皮膚との間のインターフェース回路モデルを示している。
図１３の回路モデルにおいては、信号伝逹経路上の２つの端子ａ、ｂの間に、抵抗成分が連結される効果として、連結抵抗の抵抗値が十分に小さいとき、２個の閉ループが形成され、差動増幅器の入力端では、近方の閉ループ上の電位差が測定されるので、信号源の電位差は除去されてしまう。
しかし、連結抵抗の抵抗値を適切に増大するならば、入力端から遠方の閉ループ上の電位差、即ち、信号源の電位差を維持しながら、皮膚と電極との間の安定した固定力を提供してインターフェースの変化を最小化し、かくして信号伝達経路上の電気的特性の変化を最小化することが可能である。
【００４６】
図１４は、電気的経路上で、連結抵抗の抵抗値の大きさに依存する、測定信号の減少現象を示す。図１４で、２つのソース（ｓｏｕｒｃｅ）が増幅器に連結される構造の中間に位置した抵抗（丸印を付した抵抗Ｒ１７）は、抵抗Ｒ１７の両端の電位差を低減する役割を行う。このとき、抵抗の大きさによって電位差が減衰される比率が変わり、その差は、右側のグラフのように示される。
該グラフにおいて、太い実線、細い実線、破線は各々、抵抗値が１００オーム、１ｋオーム、１０ｋオームの場合を示す。即ち、前記連結抵抗Ｒ１７の抵抗値の大きさを制御することにより、最終出力端での心電図信号成分のサイズを調節できる。
例えば、１ｋオームの場合、動雑音は実質的に解消される一方、信号は減衰するけれどもクリアに残り、極めて良好なＳＮＲが得られる。
【００４７】
図１５は、生体電極を用いた場合の回路シミュレーションを行なった結果として図１４の回路の最終出力端信号を示す。最終出力端では、丸印の右側に位置したソース（外部刺激によるハーフセル電位変化、及び、動雑音源）の信号が、心電図信号と合わさり、該グラフのように示される。
単一化された伝導性粘着パッドは、既存の方法とは異なり、生体電気信号以外の他の物理量を測定する外部の追加的なセンサや信号源を用いることもなく、インターフェースの変化を最小化して動雑音を低減し、信号対雑音比（ＳＮＲ）を向上できる。
該グラフにおいて、太い実線、細い実線、破線は各々、抵抗値が１００オーム、１ｋオーム、１０ｋオームの場合を示す。
例えば、１ｋｏｈｍの場合、動雑音は実質的に解消される一方、信号は減衰するけれどもクリアに残り、極めて良好なＳＮＲが得られる。
【００４８】
図１６は、本発明による生体信号測定システムに係わる一実施形態を示したものであり、生体信号測定用電極１６００、少なくとも２つの金属電極（図では、５つの金属電極１６１０，１６１２，１６１４，１６１６，１６１８）、増幅器１６３０、プロセッサ１６４０を含んでなり、保存部１６５０及び無線送受信部１６６０をさらに含み得る。
生体信号測定用電極１６００は、図１６には示していないが、図６に示したように、伝導性粘着剤６２０及び支持部材６００を含んでなる。
【００４９】
伝導性粘着剤６２０は、一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は生体に付着され、所定の面積及び厚みを有して一体に形成される。支持部材６００は、伝導性粘着剤６２０が生体に付着されたとき、前記伝導性粘着剤が上下左右に動かないように支持する。伝導性粘着剤の粘着力及び粘度によっては、支持部材６００は省略できる。
【００５０】
少なくとも２つの金属電極（図では５つの金属電極１６１０，１６１２，１６１４，１６１６，１６１８）は、前記生体信号測定用電極１６００の伝導性粘着剤６２０に付着される。
増幅器１６３０は、前記少なくとも２つの金属電極中から選択された２つの金属電極間の信号差を増幅する。
プロセッサ１６４０は、増幅器１６３０で増幅された信号を信号処理する。
【００５１】
ここで、前記少なくとも２つの金属電極が前記伝導性粘着剤６２０に付着されるとき、前記金属電極間に形成される抵抗の抵抗値は、前記伝導性粘着剤６２０の厚みによって調節され、前記抵抗によって前記少なくとも２つの金属電極間は短絡しない。
そして、前記伝導性粘着剤６２０上に位置し、信号をフィルタリングする導電体をさらに含み得る。
【００５２】
また、本発明による生体信号測定システムは、２以上の増幅器を含み得る。その場合各増幅器は、２つ以上の金属電極のうち選択された任意の２つの金属電極間の信号差を増幅し、前記２以上の増幅器を介して得られるマルチチャネルの信号は、プロセッサ１６４０に伝達される。このとき、本伝達経路上でマルチプレクサ（ＭＵＸ）を使用して信号選択を行うこともできる。一例として、金属電極１６１０，１６１２，１６１４，１６１６，１６１８のうち、２つの金属電極１６１０，１６１２を介した電気的信号は、連結された増幅器（増幅器１、図示せず）に入力され、他の２つの金属電極１６１２，１６１４を介した電気的信号は、連結された増幅器（増幅器２、図示せず）に入力され、さらに他の任意の２つの金属電極１６１６，１６１８を介した電気的信号は、連結された増幅器（増幅器３、図示せず）に入力される。このように、複数個の増幅器（増幅器１、増幅器２、増幅器３）を介して得られるマルチチャネルの信号は、プロセッサ１６４０に伝達される。このとき、マルチチャネルの信号がプロセッサ１６４０に伝達される伝達経路上に、マルチプレクサを置くことにより、信号選択を行わせることも可能である。
【００５３】
プロセッサ１６４０は、所定のプログラムを実行し、前記信号処理されたデータを加工し、保存部１６５０は、前記プログラム及び加工されたデータを保存する。
無線送受信部１６６０は、前記加工されたデータを外部機器に伝送し、外部機器から無線で信号を受け入れる。
【００５４】
図１７は、本発明による生体信号測定システムに係わる他の実施形態を示したものであり、生体信号測定用電極１７００、増幅器１７３０、プロセッサ１７４０を含んでなり、保存部１７５０及び無線送受信部１７６０をさらに含んでもよい。
【００５５】
生体信号測定用電極１７００は、図８に示したように、伝導性粘着剤８２０、支持部材８００、及び少なくとも２つの金属電極（図８では、４つの金属電極８３０，８３２，８３４，８３６）を含んでなる。前記少なくとも２つの金属電極は、図１７では５つの金属電極１７１０，１７１２，１７１４，１７１６，１７１８として示されている。
【００５６】
伝導性粘着剤８２０は、一面には少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は生体に付着され、所定の面積及び厚みを有して一体に形成されている。
支持部材８００は、伝導性粘着剤８２０が生体に付着されたとき、伝導性粘着剤８００が上下左右に揺れないように支持する。前記支持部材８００は、生体に接触される一面に、生体に接着される接着物質９２０が塗布されていることが望ましい。伝導性粘着剤の粘着力及び粘度によっては、支持部材８００と接着物質９２０は省略できる。
【００５７】
前記少なくとも２つの金属電極は、伝導性粘着剤８２０に付着される。また、前記少なくとも２つの金属電極は、生体信号測定システムの入力チャネル端子と直接連結されるか、又は、少なくとも２つのターミナル（図では、４つのターミナル１７７０，１７７２，１７７４，１７７６）を介して連結される。
【００５８】
前記少なくとも２つのターミナルは、前記少なくとも２つの金属電極の何れかにそれぞれ対応し、前記少なくとも２つの金属電極を生体信号測定システムに連結する。
【００５９】
増幅器１７３０は、前記少なくとも２つの金属電極の中から選択された２つの金属電極間の信号差を増幅する。
プロセッサ１７４０は、増幅器１７３０で増幅された信号を信号処理する。
【００６０】
そして生体信号測定用電極１７００は、前記伝導性粘着剤８２０上に位置し、生体信号をフィルタリングする導電体をさらに含み得る。
また本発明による生体信号測定システムは、複数個の増幅器を含み、図１６を参照して説明したように、各増幅器は、任意の２つの金属電極を介して入力された信号の差を増幅し、プロセッサ１７４０に伝達できる。
【００６１】
プロセッサ１７４０は、所定のプログラムを実行し、前記信号処理されたデータを加工し、保存部１７５０は、前記プログラム及び加工されたデータを保存する。
無線送受信部１７６０は、前記加工されたデータを外部機器に伝送し、外部機器から無線で信号を受け入れることができる。
【００６２】
図１８は、本発明の一実施形態によるマルチチャネル生体信号を出力する生体信号測定システムを説明するための図面である。
図１８を参照すれば、金属電極１８０２，１８０３，１８０４，１８０５，１８０６，１８０７のうち、任意の、例えば、４つの金属電極の対、１８０２と１８０３，１８０３と１８０５，１８０４と１８０７，及び、１８０６と１８０３を介した電気的信号は、それぞれ連結された増幅器に入力される。各増幅器の出力は、電極選択部１８２０を介して選択され、プロセッサ１８４０で順次に処理され、マルチチャネル生体電位信号として出力される。
【００６３】
図１９は、本発明による生体信号測定システムの具現例を示したものである。
これについて簡略に説明すれば、生体信号測定用電極に付着された金属電極１９００，１９０２，１９０４，１９０６，１９０８を介した信号が差動増幅器１９１０に入力されて増幅され、これがプロセッサ１９２０に入力され、ユーザが所望する応用プログラムを利用して信号処理加工された後、無線送信部１９３０に伝達され、アンテナ１９５０を介して外部に伝送される。加工されたデータは、保存部１９４０に保存される。電源１９６０は、電源電圧を生体信号測定システム全体に供給する。
【００６４】
図２０は、本発明による生体信号測定用電極を製造する方法に係わる一例のフローチャートである。
図２０を参照すれば、所定の面積及び厚みを有する１つの伝導性粘着剤を支持する支持部材を、所定サイズの前記伝導性粘着剤が挿入できる寸法に裁断する（Ｓ２０００段階）。生体に接触する前記支持部材の一面に、生体接着剤を塗布、又は付着する（Ｓ２０２０段階）。前記支持部材に前記伝導性粘着剤を挿入する（Ｓ２０４０段階）。その後、前記伝導性粘着剤と支持部材との両面に、保護フィルムを付着する（Ｓ２０６０段階）。
【００６５】
ここで、前記伝導性粘着剤は、一面には、少なくとも２つの金属電極が付着され、他面は生体に付着され、前記少なくとも２つの金属電極が、前記伝導性粘着剤に付着されるとき、前記金属電極間に形成される抵抗は、前記伝導性粘着剤の厚みによって調節され、前記抵抗によって、前記少なくとも２つの金属電極間は、短絡しない。
【００６６】
一方、本発明による生体信号測定用電極を製造する方法は、前記少なくとも２つの金属電極それぞれに対応し、前記少なくとも２つの金属電極を生体信号測定システムと連結する少なくとも２つのターミナルを前記伝導性粘着剤に付着する。
【００６７】
以上、本発明についてその望ましい実施形態を中心に説明した。本発明が属する技術分野の当業者であるならば、本発明が本発明の本質的な特性から外れない範囲で変形された形態で具現可能であることが理解できるであろう。従って、開示された実施形態は、限定的な観点ではなく、説明的な観点から考慮されなければならない。本発明の範囲は、上述の説明ではなく、特許請求の範囲に示されており、それと同等な範囲内に存在する全ての差異点は、本発明に含まれたものであると解釈されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明の生体信号測定用電極及びその製造方法、並びに生体信号測定システムは、例えば、医療診断関連の技術分野に効果的に適用可能である。
【符号の説明】
【００６９】
３００        人体（心臓）
３１０        皮膚
３２０，１０２０，１０２２，１０２４        電極
３３０        生体信号測定システム
３５０        第１インターフェース
３６０        第２インターフェース
３７０        第３インターフェース
４１０，６００，７４０，８００，９４０，１０００，１１００        支持部材
４２０，  ４２２，  ４２４，  ６２０，  ７６０，  ８２０，  ９６０，  １０１０，  １１２０        伝導性粘着剤
４３０，  ４３２，  ４３４，  ８３０，  ８３２，  ８３４，  ８３６，  ９７５，  ９７７，  １６１０，  １６１２，  １６１４，  １６１６，  １６１８，  １７１０，  １７１２，  １７１４，  １７１６，  １７１８，  １８０２，  １８０３，  １８０４，  １８０５，  １８０６，  １８０７，  １９００，  １９０２，  １９０４，  １９０６，  １９０８，  １９０９        金属電極
４４０，１０３０，１６３０，１７３０，１９１０        増幅器
４５０，１０４０        生体信号測定装置
６３０，  ６３２，  ６３４，  ６３６，  １１４０，  １１４１，  １１４２，  １１４３，  １１４４，  １１４５，  １１４６        金属電極付着位置
７００，７８０，９００，９８０        保護フィルム
７２０，９２０        接着物質
８５０，  ８５２，  ８５４，  ８５６，  ９７０，  １７７０，  １７７２，  １７７４，  １７７６        ターミナル
１６００，１７００        生体信号測定用電極
１６４０，１７４０，１８４０，１９２０        プロセッサ
１６５０，１７５０，１９４０        保存部
１６６０，１７６０        無線送受信部
１８２０        ＭＵＸ
１９３０        無線送信部
１９５０        アンテナ
【図１】
0006466051.tif 000002
【図２】
0006466051.tif 000003
【図３】
0006466051.tif 000004
【図４】
0006466051.tif 000005
【図５】
0006466051.tif 000006
【図６】
0006466051.tif 000007
【図７】
0006466051.tif 000008
【図８】
0006466051.tif 000009
【図９】
0006466051.tif 000010
【図１０】
0006466051.tif 000011
【図１１】
0006466051.tif 000012
【図１２】
0006466051.tif 000013
【図１３】
0006466051.tif 000014
【図１４】
0006466051.tif 000015
【図１５】
0006466051.tif 000016
【図１６】
0006466051.tif 000017
【図１７】
0006466051.tif 000018
【図１８】
0006466051.tif 000019
【図１９】
0006466051.tif 000020
【図２０】
0006466051.tif 000021