(57)【要約】【課題】神経を傷つけるおそれが小さく、従来のものより一層取り付け易く、かつ、神経と電極との接触不良が起こりにくいシート状の生体電極を提供する。【解決手段】シート状の絶縁性基板１１と、その基板の上に固定される柔軟性を有する２枚のシート状の電極１２と、その電極に連結されたリード線１３と、基板１１に連結された糸１４とを備えている生体電極１０。２枚の電極１２は平行にして並べられ、神経１５は２枚の電極１２の上に、電極１２と垂直に交差するように配置させる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体内に埋め込んで神経等を電気的に測定する生体電極であって、
シート状の絶縁性基板と、その基板の上に固定される柔軟性を有する２枚のシート状の電極と、その電極に連結したリード線とからなり、
前記２枚の電極は、前記神経を２枚の電極の上に、電極と垂直に交差するように配置させるために平行にして並べられる、シート状の生体電極。
【請求項２】
前記２枚の電極に前記神経がずれないように保持するための溝が形成されている、請求項１記載のシート状の生体電極。
【請求項３】
前記電極の上に配置させた神経の上に設けるためのシート状の絶縁性蓋体を備えた請求項１または２記載のシート状の生体電極。
【請求項４】
請求項１記載のシート状の生体電極を２枚用いて、神経を挟むようにして重ねた、生体電極。
【請求項５】
前記絶縁性基板および／または絶縁性蓋体に操作用糸が設けられている請求項１〜４いずれか記載の生体電極。
【請求項６】
前記電極の材料として、導電性シリコーンゴムを用いた請求項１記載の生体電極。
【請求項７】
前記電極の内部に薄板状の金属製導体を備えた請求項１記載の生体電極。
【請求項８】
前記基板の下に、形状記憶材料からなる形状保持部を備えた請求項１記載の生体電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シート状の生体電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開２００３−２０４９４６号公報
【０００３】
従来、生体に電極を挿入し、その生体の神経等を電気的に測定する方法が知られている。この方法は、測定する神経の周辺の組織を電極の大きさに合わせて剥離し、電極を神経に接続して生体内に埋入させ、神経の微小電位差あるいは微小電流を測定するものである。
【０００４】
このような測定方法に用いる微小電極として、特許文献１に示すようにスリットを有する円筒状の生体電極であって、円筒状の非導電体と円筒状の導電体とを交互に重ねたものが知られている。この生体電極は、電極のスリットを開けて、そのスリットから中心孔に神経を挿入し、スリットを閉じて神経を装着するものである。この生体電極は、電極材質が柔軟性のある合成樹脂、特に導電体としてシリコーンゴムを用いているため、神経を傷つけにくい。また、円筒状の中心孔に神経を装着させるため、外れにくいという利点がある。
【０００５】
しかし、この円筒状の生体電極は次のような問題が見られる。この測定方法を行う場合、測定する神経の周辺の組織を電極の大きさにあわせて剥離するため、ラットやマウス等の小さい生体の交感神経を測定するには、このような円筒状の生体電極では大きすぎるという問題がある。また、神経を円筒状の中心孔に挿入するため、神経を引っ張った状態で測定することになりやすく、神経を傷つけてしまうことがある。さらに、形状が円筒状であり、神経をスリットから挿入するため、その取り付けが困難である。そして、神経の測定部位が生体電極内であるため、神経とその導電体との接触部位が見えず、測定が不安定になりやすい。
【０００６】
一方、パラフィルムと、金属線電極とを用いて生体電極とすることも知られている。この生体電極は、組織を剥離した神経の下にパラフィルムを敷き、その神経とパラフィルムとの間に金属線電極を滑り込ませて神経と電極を接触させる。つまり、この電極は、構造が単純であり、小型にすることができるため、急性の実験等の測定も確実にでき、その使用箇所、使用状況によらず用いることができ、そして、取り付けが容易であるという利点がある。さらに、電極として嵩張らないため、神経を引っ張るおそれが小さく、神経を傷つけるおそれも小さい。また、電極と神経との接触部位が目視できるため、その装着が確実にできる。
【０００７】
しかし、このような生体電極であっても、金属線を直接神経に接触させるため、神経を傷つけてしまう可能性がある。また、電極として金属線を生体内に挿入するだけであるため、神経と電極とが測定中に外れやすい、あるいは、接触不良を起こしやすいという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は従来のパラフィルムを用いる生体電極の問題点を鑑みて創作されたものであり、従来の生体電極の利点を維持し、神経を傷つけるおそれが小さく、一層取り付け易く、かつ、神経と電極との接触不良が起こりにくいシート状の生体電極を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明のシート状の生体電極は、生体内に埋め込んで神経等を電気的に測定する生体電極であって、シート状の絶縁性基板と、その基板の上に固定される柔軟性を有する２枚のシート状の電極と、その電極に連結したリード線とからなり、前記２枚の電極は、前記神経は２枚の電極の上に、電極と垂直に交差するように配置させる平行にして並べられることを特徴としている。
【００１０】
このような生体電極であって、前記２枚の電極に神経がずれないように保持するための溝が形成されているものが好ましい。また、前記電極の上に配置させた神経の上に設けるためのシート状の絶縁性蓋体を備えたものが好ましい。
一方、本発明のシート状の生体電極を２枚用いて、神経を挟むようにして重ねて用いても良い。
そして、本発明のいずれの生体電極において、絶縁性基板および／または絶縁性蓋体に操作用糸が設けられているものが好ましい。そして、電極の材料として、導電性シリコーンゴムを用いたものが好ましい。
また、前記電極の内部に薄板状の金属製導体を備えていてもよい。さらに、前記基板の下に、形状記憶材料からなる形状保持部を備えてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のシート状の生体電極は、シート状の絶縁性基板と、その基板の上に固定される柔軟性を有する２枚のシート状の電極と、その電極に連結したリード線とからなるため、その構造は単純であり、取り付けが非常に簡単である。つまり、神経の下に敷いた基板の角度を、平行にして並べた２枚の電極と交差するように変えるだけで、その取付作業を行うことができる。そのため、非常に小さな電極であっても、その取付作業の難易度はあまり変わらない。また、電極が基板に固定されているため、電極に神経を装着した後の電極のずれによる接触不良あるいは神経が外れるおそれが小さい。さらに、電極は柔軟性を有する材料を用いているため、神経を傷つけるおそれが小さい。そして、生体電極全体として嵩張らないため、神経を引っ張ることなく装着することができる。神経と電極との接触部位を目視することができるため、神経を確実に装着することができる。
【００１２】
このような生体電極において、２枚の電極に神経がずれないように保持するための溝が形成されている場合、神経を一層確実に装着することができ、また、装着後のずれあるいは外れを防止することができる。また、シート状の絶縁性蓋体を、前記電極の上に配置させた神経の上に配置させる場合、神経の電極への接触を目視した後、蓋体でもってその状態を固定することができるため、装着後の電極のずれ、あるいは、外れによる接触不良を防止することができる。
【００１３】
また、本発明のシート状の生体電極を２枚用いて、神経を挟むようにして重ねる場合も、蓋体を配置させるときと同様に、神経を装着後の電極のずれ、あるいは外れを防止することができる。
【００１４】
本発明のいずれかの生体電極において、絶縁性基板および／または絶縁性蓋体に操作用糸が設けられている場合、生体電極を生体内に取り付けるときの操作、たとえば、基板を神経の下に挿入する、あるいは、蓋の開閉などを容易にすることができる。この糸は生体電極を取り付けた後は、切り離してもよい。
電極の材料として、シリコーンゴムを用いた場合、電極に柔軟性を持たせることができ、神経を傷つけにくい。
前記電極の内部に薄板状の金属製導体を備えた場合、導体がシート型電極のリブとして働き、生体内に埋入後、変形しにくい。また、前記基板の下に、形状記憶材料からなる形状保持部を備えた場合、熱等のエネルギーを与えることによって所望の形状にし、維持することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
次に本発明の生体電極を図面を用いて説明する。図１ａ、ｂ、ｃは、本発明の生体電極の一実施形態を示す斜視図、正面図、側面図、図２ａ、ｂは本発明の生体電極の他の実施形態を示す正面図、一部側面図であり、図３ａ、ｂ、ｃはそれぞれ本発明の生体電極のさらに他の実施形態を示す側面図、図４ａ、ｂはそれぞれ本発明の生体電極のさらに他の実施形態を示す斜視図、側面図、図４ｃは図４ｂを折り曲げて使用したときの側面図、図５ａ、ｂはそれぞれ本発明の生体電極のさらに他の実施形態を示す斜視図、側面図、図５ｃは図５ｂを折り曲げて使用したときの側面図である。
【００１６】
図１ａ〜ｃに示す生体電極１０は、シート状の絶縁性基板１１と、その基板の上に固定される柔軟性を有する２枚のシート状の電極１２と、その電極に連結された２本のリード線１３と、基板１１に連結された糸１４とを備えている。
【００１７】
絶縁性基板１１は、厚さが０．０５〜０．３ｍｍ、特に０．０５〜０．１５ｍｍのものであり、その大きさは測定対象によって任意に決定される。厚さが０．３ｍｍより大きい場合、生体電極全体として嵩張り神経を傷つけるおそれがある。このような基板１１の材料としては、非導電性シリコーンゴム等のゴム、あるいは、フッ素系樹脂、ポリウレタン、ナイロンエラストマー等の合成樹脂材料が挙げられ、特に非導電性シリコーンゴムは、柔軟で生体適合性が良いため、好ましく用いられる。
【００１８】
電極１２は、厚さが０．１〜０．５ｍｍ、特に０．２〜０．４ｍｍのものである。厚さが０．５ｍｍより大きい場合、生体電極全体として嵩張る。
この電極１２は、互いに平行となるように基板上１１に固定されている。この電極１２は、接着剤等によって基板１１に固定されている。
電極１２には、導電ゴムなどのゴム状の弾力性を有する導電性高分子材料が用いられる。特に、導電性シリコーンゴムは生体適合性がよく好ましい。
【００１９】
リード線１３は、電極１２の一方の端部（図面での上端部）に連結されている。このリード線１３をシート状の電極内に埋め込んで連結することにより、電極全体を薄くすることができ、電極内抵抗を抑えることができる。これは、リード線と電極の接続点から神経（測定対象）までの距離を短くすることができるためであり、この距離を短くすることにより、導電性樹脂からなるシート状の電極（特に、シリコーンゴム）による抵抗を小さくすることができる。しかし、接着剤、はんだ、圧着等によって電極に貼り付けてもよい。このようなリード線１３としては、白金、金、銀、銅、ステンレス等の金属が用いられる。
【００２０】
糸１４は、基板１１の下（電極の設けられていない面）の一部に接着剤等によって貼り付けられている。このように電極の設けられていない面に貼り付けることにより、糸１４を操作することにより電極１２を剥離させたりするおそれがない。また、糸１４はリード線１３と反対側に延びている。それにより、糸１４とリード線１３を引っ張りながら基板１１の向きを操作できる。
【００２１】
このように構成された生体電極１０は、厚さが０．２〜１．０ｍｍ、特に０．２〜０．５ｍｍであることが好ましい。そして、生体電極１０は次のようにして生体内に埋入される。初めに測定対象の神経の周辺の組織を電極の大きさに合わせて剥離する。次に、神経の下に、生体電極１０を挿入する。このとき、図１ａに示すように神経１５（想像線）を２枚の電極１２と垂直に交差するように基板１１を調整しながら配置させる。最後に、電極周辺にシリコーンジェルを流し込み、周囲から電極を絶縁すると共に、電極と神経１５とを固定する。ここで基板１１の糸１４は、シリコーンジェルを流し込む前、あるいは、その後に切り取っても良い。
【００２２】
この生体電極１０は、電極が基板に固定されているため、生体内に取り付けるとき、基板１１を操作するだけで神経１５の装着を完了させることができ、取り付けが非常に簡単である。また、電極１２に神経１５を装着した後の電極１２のずれによる接触不良あるいは神経が外れるおそれが小さい。さらに、電極１２として柔軟性のあるシート状のものを用いているため、神経１５を傷つけにくい。そして、神経１５と電極１２との接触部位を目視することができるため、電極１２と神経１５とを確実に装着させることができ、安定した測定を図れる。
【００２３】
図２ａ〜図２ｂに示す生体電極２０は、電極２１が装着された神経をずれないように保持するための溝２２を備えている。他の構成は図１に示す生体電極１０と実質的に同じである。
このように構成されているため、生体電極２０を生体内に挿入するとき、神経１５が電極２１の溝に挿入されるように基板１１を操作する。これにより、神経１５のずれを防止することができ、一層安定した測定を行うことができる。
【００２４】
図３ａに示す生体電極３０ａは、図１の生体電極１０に糸３２を備えた絶縁性蓋体３１を設けたものである。蓋体３１は、厚さが０．０５〜０．３ｍｍであり、特に０．０５〜０．１５ｍｍである。また、生体電極３０ａは全体としての厚さが０．３〜１．３ｍｍ、特に０．３〜０．６ｍｍである。
絶縁性蓋体３１の大きさおよび材料は、基板１１と実質的に同じである。これにより、電極１１を基板１１と蓋体３１とで覆うことができる。また、蓋体３１と基板１１とは端部において接着剤等により連結されている。図３ａでは、図における上部で蓋体３１と基板１１とは連結されている。この連結部は、基板１１における電極１２とリード線１３との連結部位に該当し、この部位で蓋体３１と基板１１とを連結させることにより、電極１２とリード線１３との連結を補強することができる。また、生体神経の測定される部位の接触圧力を一定に近い状態にすることができ、測定誤差が少ない。つまり、一層安定した測定が期待できる。ただし、蓋体３１は基板１１から分離させてもよい。蓋体に透明または半透明の材料を用いた場合、蓋体の上から神経と電極との接触状態を目視確認することができる。
【００２５】
このように構成されているため、生体電極３０ａの蓋体３１と基板１１とを図３ａの想像線に示すように、糸１４および糸３２を用いて開き、基板１１が神経の下にくるように配置する。そして、基板１１を調整し、神経が電極１２に対して垂直となるように生体電極３０ａを配置後、蓋体３１を神経および電極１２を覆うように基板１１に被せる。その後、シリコーンジェルを流し込んで、生体電極３０ａを固定する。ここでも、糸１４および糸３２は、切り取っても構わない。
【００２６】
図３ｂに示す生体電極３０ｂは、図２の生体電極２０に糸３２を備えた絶縁性蓋体３１を設けたものである。さらに、図３ｃに示す生体電極３０ｃは、図１の生体電極１０を２枚互いの電極１２が向き合うように連結させたものである。これらも図３ａの生体電極３０ａと同様に生体内に埋入し、神経に装着後、電極および神経の接触部位を蓋体と基板あるいは基板同士で覆うことができるため、測定誤差を小さくし、一層安定して測定を行うことができる。
【００２７】
図４ａ、ｂに示す生体電極４０は、基材４１と、その基材の上に固定される電極４２と、一部が基板から突出するように電極４２内部に固定される導体４３と、その導体の突出部４３ａに連結されたリード線４４と、基板４１に連結された糸４５とを備えている。導体４３は、銀メッキ銅などの導電性の高い金属から形成されており、その厚さは０．１〜０．５ｍｍであり、特に、０．２〜０．４ｍｍである。また、生体電極４０の厚さは０．２〜１．０ｍｍ、特に０．２〜０．５ｍｍである。このような厚さであるため、嵩張ることがない。生体電極４０は、図１の生体電極の１０のリード線１３を、電極内部に埋入される薄板状の導体４３と、測定器具等に接続されるリード線４４とに分けたものであり、他の構成は図１の生体電極と実質的に同じである。
【００２８】
この生体電極４０は、生体電極４０の上に生体神経を配置し、図４ｃのように折り曲げることにより、導体４２の金属の形状保持力が折り曲げた状態の形状を保持する。このように神経を挟むようにして生体電極４０を使用することにより、生体電極４０に挟まれている神経の部位全体にかかる圧力が一定にすることができ、また、装着後の電極のずれを防止することができる。
【００２９】
また、図５ａ、ｂに示す生体電極４０ａのように、図１の生体電極１０あるいは図４ａの生体電極４０の基材１１の下に形状記憶材料からなる形状保持部４６を設けてもよい。この形状保持部４６に熱、電流などのエネルギーを与えると形状保持部４６があらかじめコの字に変形するように設計することにより、生体電極４０ａにエネルギーを与えると、生体電極４０ａは神経を包み込むような形状（図５ｃ）に変化し、その形状を維持する。この場合も、生体電極４０と同様に神経の測定部位全体にかかる圧力を一定にすることができ、また、取付作業が容易である。
【実施例】
【００３０】
大きさが２×２ｍｍ、厚さが０．１ｍｍの基材４１と、大きさが４×０．５ｍｍ、厚さが０．０７ｍｍの導体４２と、大きさが２×０．６ｍｍ、厚さが０．３８ｍｍの電極４３とからなり、リード線と糸とを省略した生体電極４０を用意し、これを実施例１とする。
【００３１】
この実施例１の導体４２にテスター５０を繋げ、また、電極４３の上に径が０．２ｍｍの銀メッキ銅線５１を配置し、その上に生体電極４３上にある銀メッキ銅線５１全体を覆うようにして、錘５２を配置する。この錘の重さと両導体にかかる抵抗を測定した。その関係を表１に示す
【００３２】
【表１】
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【００３３】
この実験により、神経との接触圧力に電極抵抗が変わってくることがわかる。そのため、両電極と神経との接触圧力が同じとなるようにするのが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１ａ、ｂ、ｃは、本発明の生体電極の一実施形態を示す斜視図、正面図、側面図である。
【図２】図２ａ、ｂは本発明の生体電極の他の実施形態を示す正面図、一部側面図である。
【図３】図３ａ、ｂ、ｃはそれぞれ本発明の生体電極のさらに他の実施形態を示す側面図である。
【図４】図４ａ、ｂはそれぞれ本発明の生体電極のさらに他の実施形態を示す斜視図、側面図、図４ｃは図４ｂを折り曲げて使用したときの側面図である。
【図５】図５ａ、ｂはそれぞれ本発明の生体電極のさらに他の実施形態を示す斜視図、側面図、図５ｃは図５ｂを折り曲げて使用したときの側面図である。
【図６】図６ａ、ｂは、図４ａの生体電極の抵抗を測定する実験の概略図である。
【符号の説明】
【００３５】
１０  生体電極
１１  絶縁性基板
１２  電極
１３  リード線
１４  糸
１５  神経
２０  生体電極
２１  電極
２２  溝
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  生体電極
３１  絶縁性蓋体
３２  糸
４０、４０ａ  生体電極
４１  基材
４２  電極
４２  導体
４３ａ  導体の突出部
４４  リード線
４５  糸
４６  形状保持部
５０  テスター
５１  銀メッキ銅線
５２  錘
【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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