(57)【要約】  本開示は電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供するように構成される電極に関する。電極は、所望の構成に従って乾式電極として及び／又は湿式電極として機能するように構成された変換可能な電極である。乾式電極構成において、電極は、導電性部分と、受容部分と、電気的カプリングとを含む。湿式電極構成において、電極は、導電性部分と、受容部分と、ヒドロゲル材料と、電気的カプリングとを含む。導電性部分は、被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される。受容部分は、取外し可能なヒドロゲル材料を受容するように構成される。ヒドロゲル材料がないならば、電極は乾式電極として機能する。受容部分が取外し可能なヒドロゲル材料を受容するのに応答して、電極は湿式電極として機能する。
2018518227.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供するように構成された電極であって、
被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される導電性部分と、
ヒドロゲル材料がないならば、当該電極が乾式電極として機能し、受容部分が取外し可能なヒドロゲル材料を受容するのに応答して、当該電極が湿式電極として機能するよう、取外し可能なヒドロゲル材料を受容するように構成される受容部分と、
外部コンピュータシステムへの当該電極の結合を容易にする電気的カプリングとを含む、
電極。
【請求項２】
当該電極の前記受容部分によって受容されるように構成された打ち抜かれた及び／又は切断されたヒドロゲル材料を更に含む、請求項１に記載の電極。
【請求項３】
前記ヒドロゲル材料は、２つ又はそれよりも多くの層を含み、該２つ又はそれよりも多くの層は、異なる材料を含む、請求項１に記載の電極。
【請求項４】
前記ヒドロゲル材料は、被験者の皮膚の種類に基づき決定される、請求項１に記載の電極。
【請求項５】
前記導電性部分は、織物を含む、請求項１に記載の電極。
【請求項６】
電極を介して電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供する方法であって、
前記電極は、導電性部分と、受容部分と、電気的カプリングとを含み、
当該方法は、
前記電極の前記導電性部分を被験者の皮膚に取外し可能に結合するステップと、
前記電気的カプリングを介して前記電極を外部コンピュータシステムに結合するステップと、
前記電極の前記導電性部分を介して被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するステップとを含み、
ヒドロゲル材料がないならば、前記電極が乾式電極として機能し、前記受容部分が取外し可能なヒドロゲル材料を受容するのに応答して、前記電極が湿式電極として機能するよう、前記電極は、取外し可能なヒドロゲル材料を受容するように構成される前記受容部分を含む、
方法。
【請求項７】
打ち抜かれた及び／又は切断されたヒドロゲル材料を前記電極の前記受容部分に取外し可能に結合させるステップを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ヒドロゲル材料は、２つ又はそれよりも多くの層を含み、該２つ又はそれよりも多くの層は、異なる材料を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記ヒドロゲル材料は、被験者の皮膚の種類に基づき決定される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記導電性部分は、織物を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供するように構成された電極であって、
被験者の皮膚に電気信号を送信し且つ／或いは被験者の皮膚から電気信号を受信するように構成される手段と、
ヒドロゲル材料がないならば、当該電極が乾式電極として機能し、受容する手段による取外し可能なヒドロゲル材料の受容に応答して、当該電極が湿式電極として機能するよう、取外し可能なヒドロゲル材料を受容する手段と、
外部コンピュータシステムへの当該電極の結合を容易にする手段とを含む、
電極。
【請求項１２】
被験者の皮膚から受信される及び／又は被験者の皮膚に送信される電気信号のための導電性流路を提供する手段を更に含み、該提供する手段は、打ち抜かれ且つ／或いは切断され、前記受容する手段によって受容されるように構成される、請求項１１に記載の電極。
【請求項１３】
前記提供する手段は、２つ又はそれよりも多くの層を含み、該２つ又はそれよりも多くの層は、異なる材料を含む、請求項１１に記載の電極。
【請求項１４】
前記提供する手段は、被験者の皮膚の種類に基づき決定される、請求項１１に記載の電極。
【請求項１５】
前記送信し且つ／或いは受信する手段は、少なくとも部分的に織物で構成される、請求項１１に記載の電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供するように構成された電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
被験者の皮膚と医療デバイスとの間で電気信号を移動させるために電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供する電極が知られている。典型的には、電極は、乾式電極又は湿式電極のいずれかであり、変換可能（コンバーチブル）でない。湿式電極は、ヒドロゲル又はゲルのような電解質材料に依存して導電性経路を提供し、電極と被験者の皮膚との間の間隙を満たす。乾式電極は、被験者の皮膚にある自然塩及び／又は汗に依存して被験者の皮膚に送信される及び／又は被験者の皮膚から受信される電気信号のための流路を提供する。
【発明の概要】
【０００３】
従って、本開示の１つ又はそれよりも多く（１以上）の態様は、電気的コンタクトが被験者の皮膚を備えるように構成された電極に関する。１つの実施形態において、電極は、導電性部分と、受容部分と、電極カプリングとを含む。導電性部分は、被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される。受容部分は、取外し可能なヒドロゲル材料を受容するように構成される。ヒドロゲル材料がないならば、電極は乾式電極として機能する。受容部分が取外し可能なヒドロゲル材料を受容するのに応答して、電極は湿式電極として機能する。電気的カプリングは、外部コンピュータシステムへの電極の結合を容易にする。
【０００４】
本開示の更なる他の態様は、電極を介して電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供する方法に関する。方法は、電極の導電性部分を被験者の皮膚に取外し可能に結合させること、外部コンピュータシステムに電極を結合させるのを容易にすること、及び電気信号を受信し且つ／或いは送信することを含む。電極の導電性部分は、被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される。電極は、ヒドロゲル材料がないならば、電極が乾式電極として機能するように、取外し可能なヒドロゲル材料を受容するように構成された受容部分を含む。受容部分が取外し可能なヒドロゲル材料を受容するのに応答して、電極は湿式電極として機能する。
【０００５】
本開示の更に他の態様は、電気的コンタクトが被験者の皮膚を備えるように構成された電極に関する。電極は、電気信号を送信し且つ／或いは受信する手段と、取外し可能なヒドロゲル材料を受容する手段と、外部コンピュータシステムへの電極の結合を容易にする手段とを含む。電気信号を送信し且つ／或いは受信する手段は、被験者の皮膚に電気信号を送信し且つ／或いは被験者の皮膚から電気信号を受信する手段を含む。取外し可能なヒドロゲル材料を受容する手段は、ヒドロゲル材料がないならば、電極が乾式電極として機能するように構成される。受容する手段による取外し可能なヒドロゲル材料の受容に応答して、電極は湿式電極として機能する。
【０００６】
本開示のこれらの及び他の目的、構成及び特性、並びに動作の方法、構造の関連要素及び部品の組み合わせの動作及び機能及び製造の経済は、添付の図面を参照して以下の記述及び添付の請求項の考察からより明らかになり、それらの全ては本明細書の部分を構成し、同等の参照番号は様々な図における対応する部分を指し示している。しかしながら、図面は例示及び記述の目的のためだけにあり、開示の限界の定義として意図されていないことが、明白に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】ある実施態様に従った電極を例示している。
【０００８】
【図２】他の実施態様に従った電極を例示している。
【０００９】
【図３Ａ】ある実施態様に従ったヒドロゲル材料の構成を例示している。
【００１０】
【図３Ｂ】ある実施態様に従ったヒドロゲル材料の他の構成を例示している。
【００１１】
【図３Ｃ】ある実施態様に従ったヒドロゲル材料の他の構成を例示している。
【００１２】
【図３Ｄ】ある実施態様に従ったヒドロゲル材料の他の構成を例示している。
【００１３】
【図４】他の実施態様に従った電極を例示している。
【００１４】
【図５Ａ】ある実施態様に従った導電性部分を例示している。
【００１５】
【図５Ｂ】図５Ａに例示する導電性部分の断面図を例示している。
【００１６】
【図６】ある実施態様に従った電極を介して被験者の皮膚に電的コンタクトを提供する方法を例示している。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
本明細書で用いるとき、文脈が他のことを明確に示さない限り、単数形の表現は、複数の参照を含む。本明細書で用いるとき、２以上（２つ又はそれよりも多く）の部品又はコンポーネント（構成部品）が「結合され」る(“coupled”)という記述は、リンクが生じる限り、部品が直接的に又は間接的に、即ち、１以上（１つ又はそれよりも多く）の中間部品又はコンポーネントを介して、接合される或いは協働することを意味する。本明細書で用いるとき、「直接的に結合され」る(“directly  coupled”)とは、２つの要素が互いに直接的に接触することを意味する。本明細書で用いるとき、「固定的に結合され」る(“fixedly  coupled”)又は「固定され」る(“fixed”)とは、２つのコンポーネントが互いに一定の向きを維持しながら１つのものとして移動するように結合されることを意味する。
【００１８】
本明細書で用いるとき、「一体的」な(“unitary”)という用語は、コンポーネントが一体成形品又はユニットとして生成されることを意味する。即ち、別々に創られ、次にユニットとして結合される部品(piece)を含むコンポーネントは、「一体的」(“unitary”)なコンポーネント又は本体でない。本明細書で利用するとき、２以上の部品又はコンポーネントが互いに「係合する」(“engage”)という記述は、これらの部品が直接的に又は１以上の中間部品若しくはコンポーネントを通じて互いに力を加え合うことを意味する。本明細書で利用するとき、「数」(“number”)という用語は、１又は１よりも大きい整数（即ち、複数）を意味する。
【００１９】
図１は、電気的コンタクト(electrical  contact)に被験者の皮膚を提供するように構成された電極１００を例示している。電極１００は、（例えば、ヒドロゲル材料がない）乾式電極及び／又は（例えば、ヒドロゲル材料がある）湿式電極として用い得る電極を提供する。湿式電極は、典型的に、ヒドロゲル又はゲルが乾燥することの故に、より短い時間期間に亘って用いられる。湿式電極は、ゲル材料の故に、皮膚に刺激を引き起こし得る。乾式電極は乾燥しないので、乾式電極をより長い時間期間に亘って用い得るが、乾式電極はしばしば有用性の問題がある。例えば、乾式電極は、間隙がないならば被験者の皮膚に結合されるのが困難なことがあり、被験者が動くならば、上手く所定の場所に留まらないことがある。乾式電極は、被験者の皮膚の種類に基づき幾らかの被験者にとってより有益である場合があるが、他の被験者は、湿式電極とより上手くいくことがある。電流電極は、乾式又は湿式のいずれかとして構成され、様々な用途及び／又は皮膚の種類に順応し得ない。湿式／乾式で変換可能な電極は、これらの欠点を克服する。
【００２０】
電極１００は、所望の構成に従って乾式電極及び／又は湿式電極として機能するように構成される変換可能な電極である。乾式電極構成において、電極１００は、導電性部分１０２(conductive  portion)と、受容部分１０４(receiving  portion)と、電気的カプリング１１０(electrical  coupling)とを含む。湿式電極構成において、電極１００は、導電性部分１０２と、受容部分１０４と、ヒドロゲル材料１１２(hydrogel  material)と、電気的カプリング１１０とを含む。導電性部分１１０は、被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される。受容部分１０４は、取外し可能な(detachable)ヒドロゲル材料１１２を受容するように構成される。ヒドロゲル材料１１２がないならば、電極１００は、乾式電極として機能する。受容部分１０４が取外し可能なヒドロゲル材料１１２を受容するのに応答して、電極１００は、湿式電極として機能する。電極１００は、電極を外部コンピュータシステム１１４に結合するのを容易にする電気的カプリングを含む。幾つかの実施形態において、ヒドロゲル材料１１２は、打ち抜かれた及び／又は切断されたヒドロゲル材料を含む。ヒドロゲル材料１１２は、２以上の層を含むように且つ／或いは被験者の皮膚の種類に基づくように使用者構成可能であってよい。幾つかの実施形態において、電極１００は、導電性部分１０２と受容部分１０４とを含む織物部分(fabric  portion)を備える織物電極(fabric  electrode)である。
【００２１】
湿式及び／又は乾式電極として機能し得る変換可能な電極として、電極１００は、様々な用途及び／又は被験者の皮膚の種類に対応し得る。使用者（例えば、ヘルスケア補助者又は提供者）は、ヒドロゲル材料によって刺激される敏感な皮膚を備える被験者及びヒドロゲル材料を必要とする乾燥皮膚を備える被験者のために同じ電極を用い得る。また、電極１００は、任意の時点に、任意の回数、乾式電極から湿式電極に及び／又は湿式電極から乾式電極に変換されて良い。治療又は処置が機能していない或いは可能でないならば、使用者が電極１００を変換して被験者の皮膚との電気的接触(electrical  contact)を改良し得る。更に、電極１００の使用者設定可能性は、ヒドロゲル材料１１２が被験者の皮膚の種類に基づきカスタマイズ可能である(customizable)ことを可能にする。よって、乾式電極として用いられようが、湿式電極として用いられようが、電極１００は、有用性を犠牲にすることなく、電極の適用性(applicability)及びカスタマイズ(customization)を増大させる。
【００２２】
図１に示すように、電極１００は、導電性部分１０２を含む。導電性部分１０２は、被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される。導電性部分１０２は、被験者に電気刺激を送るために、被験者の生理学的パラメータをモニタリングするために、又は両方の目的のために、被験者の皮膚と外部コンピュータシステム１１４との間の電気的接続を確立するよう、被験者の皮膚に取り外し可能に結合する。導電性部分１０２は、接着剤、ゲル、テープ、又は他の材料のうちの１以上を介して、被験者の皮膚に取り外し可能に結合される。幾つかの実施形態において、導電性部分１０２は、スリーブ、衣服、ヘッドバンド、帽子、剛性装置、及び／又は他の構造のような、より大きな構造の部分として、被験者の皮膚に取り外し可能に結合する。
【００２３】
導電性部分１０２は、電極の上で電流を広めるように構成された電流スプレッダ(current  spreader)であってよい。被験者の皮膚に結合されるとき、導電性部分１０２の表面は、被験者の皮膚に面する。電気信号は、導電性部分１０２の表面及び／又は導電性部分１０２を介して、被験者の皮膚から受信され且つ／或いは被験者の皮膚に送信される。電極１００が織物電極である幾つかの実施形態において、導電性部分１０２は、織物部分、導電性表面、金属コーティング、転移層(transfer  layer)、及び／又は１以上の実施形態に従った本明細書に記載の他のコンポーネントを含む。
【００２４】
受容部分１０４は、取り外し可能なヒドロゲル材料１１２を受容するように構成される。ヒドロゲル材料１１２がないならば、電極１００は、乾式電極として機能する。ヒドロゲル材料１１２がないならば、被験者の皮膚上の天然塩及び／又は汗は、被験者の皮膚に送信される且つ／或いは被験者の皮膚から受信される電気信号の流路を提供する。受容部分１０４が取外し可能なヒドロゲル材料１１２を受容するのに応答して、電極１００は、湿式電極として機能する。ヒドロゲル材料１１２は、被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するための導電性流路を提供する。よって、電極１００は、変換可能な電極である。
【００２５】
幾つかの実施形態において、受容部分１０４は、被験者に結合される電極１００に応答する、被験者の皮膚に面する導電性部分１０２の表面である。他の実施形態において、受容部分１０４は、被験者の皮膚に結合される電極１００に応答する、被験者の皮膚と導電性部分１０２との間に配置された空洞を含む。空洞は、導電性部分１０２及び／又は電極１００の他の部分の一方又は両方で構成される。例えば、空洞は、導電性部分１０２の表面の周囲の周りの隆起部(ridge)によって形成されてよい。隆起部は、導電性部分１０２の部分であってよく或いは導電性部分１０２と別個に結合されてよい。幾つかの実施形態において、空洞は、１以上の幾何学的形状及び／又は１以上の深さを含む。
【００２６】
湿式電極として構成されるならば、電極１００は、ヒドロゲル材料１１２を含む。ヒドロゲル材料１１２は、電気信号の伝送のための導電性流路を提供するヒドロゲル及び／又は電解質材料を含む。ヒドロゲル及び／又は電解質材料は、グリセリン、水、ポリアクリレート、及び／又は他の成分のうちの１以上を含む。ヒドロゲル材料１１２は、被験者の皮膚から受信される且つ／或いは被験者の皮膚に送信される電気信号のための導電性流路を提供する。被験者に取り外し可能に結合される電極１００に応答して、ヒドロゲル材料１１２は、受容部分１０４及び被験者の皮膚の上に配置される。幾つかの実施形態において、ヒドロゲル材料１１２は、電極１００、導電性部分１０２、及び／又は受容部分１０４を被験者の皮膚に結合するように構成される、接着剤として作用する。他の実施形態において、ヒドロゲル材料１１２は、ヒドロゲル及び／又は電解質材料と別個の接着剤を含んでよい。
【００２７】
幾つかの実施形態において、ヒドロゲル材料１１２は、それがカバーに嵌入する、カバーと調和する、且つ／或いはさもなければ受容部分１０４と結合するよう、予め打ち抜かれ且つ／或いは予め切断される。他の実施形態において、ヒドロゲル材料１１２は、使用者又は操作者が所望の形状に切断し且つ／或いは打ち抜かなければならないヒドロゲル材料のシートを含む。ヒドロゲル材料１１２は、使用者及び／又は操作者によって受容部分１０４に結合される。１つの実施形態において、使用者及び／又は操作者は、受容部分１０４を受容部分５０４に対して配置することによって、ヒドロゲル材料１１２の打ち抜かれた且つ／或いは切断された部分を受容部分に結合する。
【００２８】
ヒドロゲル材料１１２は、１以上の層に配置された１以上のヒドロゲル材料を含んでよい。例えば、ヒドロゲル材料は、生理食塩水を含んでよい。幾つかの実施形態において、様々なヒドロゲル材料は、様々な特性を含んでよい。ヒドロゲル材料１１２は、使用者が１以上のヒドロゲル材料及び／又はヒドロゲル材料の１以上の層を選択して電極１００と結合し得るよう、使用者構成可能であってよい。幾つかの実施形態において、使用者及び／又は操作者は、ヒドロゲル材料１１２の１以上の層をカスタマイズしてよい。例えば、使用者は、ヒドロゲル材料１１２の１以上の層を所望に受容部分１０４に結合し得る。ヒドロゲル材料１１２の１以上の層は、被験者の皮膚の種類に基づき決定されてよい。よって、使用者は、親水性又は疎水性のヒドロゲル材料１１２を選択して、被験者の皮膚の種類に基づき受容部分１０４に結合してよい。例示として、油性肌を有する被験者のために用いられるヒドロゲルは、乾燥肌を有する被験者のために用いられるヒドロゲルと異なってよい。ヒドロゲルは、様々な導電性レベル及び／又は接着特性を有してよい。
【００２９】
乾式電極として構成されるならば、電極１００はヒドロゲル材料１１２を含まない。ヒドロゲル材料がないならば、電極１００は乾式電極として作動し、被験者の皮膚上の汗及び／又は塩を用いて被験者の皮膚から受信する且つ／或いは被験者の皮膚に送信する電気信号のための導電性経路を提供することがある。電極１００がヒドロゲル材料１１２を含むか否かは、使用者が電極１００を（例えば、ヒドロゲル材料１１２がない）乾式電極から（例えば、ヒドロゲル材料１１２がある）湿式電極に変換してよいように、使用者によって決定されてよい。
【００３０】
電極１００は、電気的カプリング１１０を含む。電気的カプリング１１０は、外部コンピュータシステム１１４への電極１００の結合を容易にする。外部コンピュータシステム１１４は、電気刺激を被験者に送り且つ／或いは生理学的パラメータ又は被験者の生理学的パラメータをモニタリングするように構成されるシステムである。幾つかの実施形態において、外部コンピュータシステム１１４は、処理デバイス（例えば、デジタルプロセッサ、アナログプロセッサ、情報を処理するように設計されたデジタル回路、情報を処理するように設計されたアナログ回路、状態機械、及び／又は情報を電気的に処理するための他の機構）、１以上のセンサ、１以上のインターフェースデバイス（例えば、キーパッド、ボタン、スイッチ、キーボード、ノブ、レバー、ディスプレイスクリーン、タッチスクリーン、スピーカ、マイクロフォン、表示灯、可聴アラーム、プリンタ、触覚フィードバックデバイス、及び／又は他のインターフェースデバイス）、及び／又は他のコンポーネントのうちの１以上を含む。
【００３１】
例えば、外部システム１１４は、心電図検査（ＥＣＧ）、脳波検査（ＥＥＧ）、筋電図検査（ＥＭＧ）、眼電図検査（ＥＯＧ）、及び／又は他のバイオ検知用途のために用いられる、バイオ検知システムを含んでよい。他の例として、外部システム１１４は、経皮電気神経刺激（ＴＥＮＳ）、電気筋肉刺激（ＥＭＳ）、神経筋電気刺激（ＮＭＥＳ）、機能的電気刺激（ＦＥＳ）、及び／又は端おバイオ刺激用途のために用いられる、バイオ刺激システムを含んでよい。
【００３２】
電気的カプリング１１０は、電気信号が被験者の皮膚から受信され且つ／或いは被験者の皮膚に送信されるのを可能にするよう、導電性部分１０２及び／又は受容部分１０４に電気的に結合される。幾つかの実施形態では、追加的なコンポーネント及び／又は材料の層が、電気的カプリング１１０、導電性部分１０２、及び／又は受容部分１０４の間に配置される。他の実施態様において、電気的カプリング１１０は、導電性部分１０２に直接的に結合される。電気的カプリング１１０は、スナップアセンブリ、磁気アセンブリ、ボタンアセンブリ、クリップ及び／又はクランプアセンブリ、ワイヤアセンブリ、及び／又は他のアセンブリのうちの１以上を含んで、電極１００を外部コンピュータシステム１１４に接続するのを容易にする。例えば、電気的カプリング１１０は、１以上のワイヤを外部コンピュータシステム１１４から電極１００に接続するために、スナップアセンブリの部分を含む。
【００３３】
図２は、ある実施形態に従った被験者の皮膚に電気的コンタクトを提供するように構成された電極２００を例示している。電極２００は、導電性部分２０２、受容部分２０４、電気的カプリング２１０、ヒドロゲル２１２、及び／又は他のコンポーネントを含む。幾つかの実施形態において、電極２００は、本明細書で議論したコンポーネントの部分のみ及び／又は本明細書で議論しない追加的なコンポーネントを含んでよい。
【００３４】
幾つかの実施形態において、導電性部分２０２は、織物を含む。幾つかの実施形態において、織物は、表面改良織物を含んでよい。織物は、多数の層の織物を含んでよい。幾つかの実施形態において、導電性部分２０２は、被験者の皮膚への電気信号の送信及び／又は被験者の皮膚からの電気信号の受信を妨害しない１以上の代替的な材料層（例えば、発泡体層）の周りに折り畳まれる織物を含む。導電性部分２０２は、被験者の皮膚から電気信号を受け取り且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される。導電性部分２０２は、電気信号が導電性部分２０２の表面を介して受信される且つ／或いは送信されるよう、被験者の皮膚に向かって面するように構成された表面を含む。
【００３５】
例示的な実施形態によれば、受容部分２０４は、被験者の皮膚に向かって面するように構成された導電性部分２０２の表面を含み且つ／或いはそのような導電性部分２０２と同じである。他の実施形態において、受容部分２０４は、被験者の皮膚に向かって面するように構成された導電性部分２０２の表面と同じでなくてよい。例えば、受容部分は、空洞であってよい。受容部分２０４は、ヒドロゲル材料２１２に結合する表面を提供することによって、取外し可能なヒドロゲル材料２１２を受容するように構成される。
【００３６】
本明細書で議論するように、ヒドロゲル材料２１２は、被験者の皮膚から受信する且つ／或いは被験者の皮膚に送信する電気信号のための導電性流路を提供する。ヒドロゲル材料２１２は、受容部分２０４に従って予め切断され且つ／或いは予め打ち抜かれる。ヒドロゲル材料２１２は、接着剤として作用し、それ自体を受容部分２０４に結合してよい。ヒドロゲル材料２１２が接着特性を有さない場合、他の接着剤及び／又は構造は、受容部分２０４へのヒドロゲル材料２１２の結合を容易にすることがある。図２に例示するように、ヒドロゲル材料２１２は、受容部分２０４に結合されるときに受容部分２０４を覆うように構成される。
【００３７】
電極２００は、１以上の対応するワイヤ結合を介して外部コンピュータシステムへの電極２００の結合を容易にする電気的カプリング２１０を含む。図２の実施形態に例示するように、電気的カプリング２１０は、スナップの雄部分であり、スナップの対応する雌部分は、電極２００を外部コンピュータシステムに結合するように構成された１以上のワイヤに結合されてよい。
【００３８】
図３Ａは、ある実施形態によるヒドロゲル材料３００の構成を例示している。ヒドロゲル材料３００は、それが電極の受容部分によって受容されてよいように切断される。ヒドロゲル３００の切断部分は、電極の受容部分に対応する形状を有する。例えば、ヒドロゲル３００は、長方形の形状の受容部分のための長方形部分として切断される。ヒドロゲル材料３００は、シート３０２上にあり、使用者によってシート３０２から除去されるように構成される。シート３０２は、ヒドロゲル材料３００と同じ大きさであってよく、ヒドロゲル材料３００よりも小さくてよく、或いはヒドロゲル材料３００よりも大きくてよい。幾つかの実施形態において、ヒドロゲル材料３００の各切断部分は、別個のシート上にあってよい。シート３０３と同じ又は類似の追加的なシートが、ヒドロゲル材料３００の上面を覆ってよい。
【００３９】
図３Ｂは、ある実施形態に従ったヒドロゲル材料３００の構成を例示している。ヒドロゲル材料３００は、使用者がそれを所望に切断してよいように、ヒドロゲル材料のシートである。使用者は、電極の受容部分に従ってヒドロゲル３００の部分を切断してよい。ヒドロゲル材料３００は、シート３０２上にあり、使用者によってシート３０２から除去されるように構成される。シート３０２は、ヒドロゲル材料３００と同じ大きさであってよく、ヒドロゲル材料３００よりも小さくてよく、或いはヒドロゲル材料３００よりも大きくてよい。幾つかの実施形態では、シート３０２と同じ又は類似の追加的なシートが、ヒドロゲル材料３００の上面を覆ってよい。
【００４０】
図３Ｃは、ある実施形態に従ったヒドロゲル材料３００の構成を例示している。ヒドロゲル材料３００は、第１のヒドロゲル層３０４と、第２のヒドロゲル層３０６とを含む。第１のヒドロゲル層３０４及び第２のヒドロゲル層３０６は、異なるヒドロゲル、成分、組成物、及び／又は電解質材料を含んでよい。第１のヒドロゲル層３０４は、第２のヒドロゲル層３０６と異なる特性を有してよい。ヒドロゲル３００は、それが電極の受容部分によって受容されるように切断されてよい。幾つかの実施形態において、第１のヒドロゲル層３０４及び／又は第２のヒドロゲル層３０６の一方又は両方は、ヒドロゲル材料３００が可逆的であるように、電極の受容部分に取外し可能に結合するように構成される。ヒドロゲル材料３００は、シート３０２上にあり、使用者によってシート３０２から除去されるように構成される。シート３０２は、ヒドロゲル材料３００と同じ大きさあってよく、ヒドロゲル材料３００よりも小さくてよく、或いはヒドロゲル材料３００よりも大きくてよい。幾つかの実施形態では、シート３０２と同じ又は類似の追加的なシートが、ヒドロゲル材料３００の上面を覆ってよい。
【００４１】
図３Ｄは、ある実施形態に従ったヒドロゲル材料３００の構成を例示している。ヒドロゲル材料３００は、打ち抜かれたヒドロゲル部分３０８を含む。ヒドロゲル材料３００は、それが電極の受容部分によって受容されるように打ち抜かれる。打ち抜かれたヒドロゲル部分３０８は、電極の受容部分に対応する形状を有する。例えば、打ち抜かれた部分3３０８は、円形の形状の受容部分のために円形の形状に打ち抜かれる。ヒドロゲル材料３００は、シート３０２上にあり、使用者によってシート３０２から除去されるように構成されている。シート３０２は、ヒドロゲル材料３００と同じ大きさであってよく、ヒドロゲル材料３００よりも小さくてよく、或いはヒドロゲル材料３００よりも大きくてよい。幾つかの実施形態では、シート302と同じ又は類似の追加的なシートが、ヒドロゲル材料３００の上面を覆ってよい。
【００４２】
図４は、他の実施形態に従った電極を例示している。電極４００は、導電性部分４０２、受容部分４１６、電気的カプリング４１０、及び／又は他のコンポーネントを含む。例示の実施形態において、導電性部分４０２は、織物で構成される。幾つかの実施形態において、織物は、表面改良織物を含む。導電性部分４０２は、導電性表面４０４、金属コーティング４０６、転移層４０８、及び／又は他のコンポーネントのうちの１以上を含む。
【００４３】
導電性部分４０２は、１以上の材料を含む織布を含む。導電性部分４０２は、綿、ポリエステル、ナイロン、及び／又は他の材料のうちの１以上を部分的に含む。幾つかの実施形態において、導電性部分４０２は、切断され、引き裂かれ、且つ／或いは折り畳まれる。導電性部分４０２は、接着され、テープ止めされ、層化され、引き裂かれ、結ばれ、溶融され、ピン止めされ、縫い付けられ、且つ／或いは電極４００の他の部分と及び／又はそれ自体に結合するようにも構成される。導電性部分４０２は、被験者の皮膚に取り外し可能に結合するように構成される。幾つかの実施形態において、導電性部分は可撓であり、被験者の形状に適合する。導電性部分４０２は、電気刺激を被験者に送るために、被験者の生理学的パラメータをモニタリング監視するために、又はその両方のために、被験者の皮膚、電極、及び／又は外部コンピュータシステム４１４の間の電気的接続を構築するよう、被験者の皮膚に取外し可能に結合する。導電性部分４０２は、接着剤、ゲル、テープ、又は他の材料のうちの１以上を介して被験者の皮膚に取り外し可能に結合される。幾つかの実施形態において、導電性部分４０２は、スリーブ、衣服、ヘッドバンド、帽子、及び／又は他の構造のような、より大きな構造の部分として、被験者の皮膚に取り外し可能に結合する。
【００４４】
導電性部分４０２は、導電性表面４０４を含む。導電性表面４０４は、被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚から電気信号を送信する。電極が被験者の皮膚と結合されるのに応答して、導電性表面４０４は被験者の皮膚に向かって面する。導電性表面４０４は、電極上に電流を広めるように構成された電流スプレッダであってよい。導電性表面４０４は、導電性部分４０２の表面の少なくとも部分を含む。幾つかの実施形態において、導電性表面４０４は、導電性部分４０２の表面の全てを覆う。
【００４５】
導電性表面４０４は、金属被膜４０６を含む。幾つかの実施形態において、導電性部分４０２及び導電性表面４０４は、金属被膜４０６を含む。金属被膜４０６は、１以上の金属の層で構成される。例えば、金属被膜４０６は、銀、スズ、金、白金、ステンレス鋼、又は他の金属の層を含んでよい。幾つかの実施形態において、金属被膜４０６は、金属を含まなくてもよいが、織物の上にコーティングし得る材料以外の材料を含む。金属被膜４０６は、導電性表面４０４及び導電性部分４０２の少なくとも部分を覆う。電極４００が被験者に結合されるのに応答して、金属被膜４０６は被験者の皮膚に向かって面する。
【００４６】
幾つかの実施形態において、金属被膜４０６は、導電性部分４０２の片側に、両側に、及び／又は全体に亘ってある。よって、導電性部分４０２及び金属被膜４０６は、金属被覆された（例えば、金属化された）織物を含む。例示的な実施形態において、導電性部分４０２の金属化された織物は、以下の特性、即ち、１オーム未満の表面抵抗、８０〜９０％の間のイオン放出率、最初の１０分内の９９％の細菌殺傷率、及び／又は他の特性のうちの１以上を含む。
【００４７】
金属被膜４０６は、転移層４０８を含む。転移層４０８は、電極４００と被験者の皮膚との間のイオン移動を容易にするように構成された金属被膜４０６の部分を含む。幾つかの実施形態において、転移層４０４は、金属被膜４０６上の薄い被膜である。幾つかの実施形態において、転移層４０４は、金属被膜４０６の部分を含んでよい。転移層４０４は、イオン移動及び電極としての使用を可能にする特性を含む。例えば、金属被膜４０６が銀被膜を含むとき、転移層４０８は、塩化銀を含んでよい。導電性部分４０２の部分として導電性表面４０４の部分に塩化銀構造を付与することは、織物を電極として使用することを可能にする。
【００４８】
幾つかの実施形態において、転移層４０８の厚さは、金属被膜４０６の厚さよりも小さくてよい。よって、転移層４０８は、金属被膜４０６の表面の薄い部分を含む。幾つかの実施形態において、転移層４０８は、均一な厚さを有さず、且つ／或いは、転移層は、金属被膜４０６の表面を部分的に覆うに過ぎない。他の実施形態において、転移層４０８は、金属被膜４０６のより厚い部分を含む。金属被膜４０６が導電性部分４０２の両側に及び／又は導電性部分４０２の全体に亘ってある場合、転移層４０８は導電性部分４０２の両側に及び／又は導電性部分４０２の全体に亘ってある。
【００４９】
受容部分４１６は、取り外し可能なヒドロゲル材料４１２を受容するように構成される。ヒドロゲル材料４１２がないならば、電極４００は、乾式電極として機能する。幾つかの実施態様において、（金属被膜４０６及び転移層４０８を含む）導電性表面４０４は、受容部分４１６である。受容部分４１６は、ヒドロゲル材料４１２に結合する表面（例えば、導電性表面４０４）を提供することによって、取り外し可能なヒドロゲル材料４１２を受容するように構成される。他の実施形態において、受容部分４１６は、被験者の皮膚に結合される電極４００に応答して、被験者の皮膚と導電性表面４０４及び／又は導電性部分４０２との間に配置される空洞を含む。
【００５０】
層の形態において図４に例示されているが、導電性部分４０２、導電性表面４０４、金属被膜４０６、転移層４０８、及び／又はヒドロゲル材料４１２は、描写されるような層状構成に限定されることを意図しない。例えば、金属被膜４０６転移層４０８は、導電性部分４０２の多数の表面を覆ってよい。
【００５１】
電極４００は、電気的カプリング４１０を含む。電気的カプリング４１０は、外部コンピュータシステム４１４への電極４００の結合を容易にする。本明細書で議論するように、外部コンピュータシステム４１４は、被験者に電気刺激を送り且つ／或いは生理学的パラメータ又は被験者の生理学的パラメータのモニタリングを行うように構成されたシステムである。電気的カプリング４１０は、電気信号が被験者の皮膚から受信され且つ／或いは被験者の皮膚に送信されるのを可能にするよう、導電性部分４０２及び／又は導電性表面４０４に電気的に結合される。幾つかの実施形態において、追加的なコンポーネント及び／又は材料の層が、電気的カプリング４１０、導電性部分４０２、及び／又は導電性表面４０４の間に配置される。他の実施態様において、電気的カプリング４１０は、導電性部分４０２及び／又は導電性表面４０４に直接的に結合される。電気的カプリング４１０は、電極４００を外部コンピュータシステム４１４に結合するのを容易にするために、スナップアセンブリ、磁気アセンブリ、ボタンアセンブリ、クリップ及び／又はクランプアセンブリ、ワイヤアセンブリ、及び／又は他のアセンブリのうちの１以上を含む。例えば、電気的カプリング４１０は、１以上のワイヤを外部コンピュータシステム４１４から電極４００に接続するためにスナップアセンブリの部分を含む。
【００５２】
湿式電極として構成されるならば、電極４００は、ヒドロゲル材料４１２を含む。ヒドロゲル材料４１２は、被験者の皮膚から受信され且つ／或いは被験者の皮膚に送信される電気信号のための導電性流路を提供する。乾式電極として構成されるならば、電極４００は、ヒドロゲル材料４１２を含まない。電極４００がヒドロゲル材料４１２を含むか否かは、使用者が電極４００を（例えば、ヒドロゲル材料４１２がない）乾式電極から（例えば、ヒドロゲル材料４１２がある）湿式電極に変換するように、使用者によって決定されてよい。
【００５３】
図５Ａは、織物で構成される導電性部分５０２を例示している。導電性部分５０２は、ある実施形態によれば、被験者の皮膚に電気的コンタクトを提供するように構成された導電性表面５０４を含む。例示の実施形態によれば、導電性表面５０４は、金属被膜５０６と転移層５０８とを有する１以上のスレッド５１０(threads)を含む。導電性部分５０２は、１以上のスレッド５１０の表面に塗布される金属被膜５０６を含む。金属被膜５０６を含む１以上のスレッド５１０は、導電性部分５０２を含む織物の少なくとも部分を含む。幾つかの実施形態において、金属被膜５０６を含む１以上のスレッド５１０を相補的な材料と共に織って、導電性部分５０２を形成する。よって、金属被膜５０６は、導電性部分５０２の両側に及び導電性部分５０２の全体に亘ってある。
【００５４】
図５Ａに例示する実施形態において、１以上のスレッド５１０を覆う金属被膜５０６は、転移層５０８を含んでよい。転移層５０８は、電極５００と被験者の皮膚との間のイオン移動を容易にするように構成された金属被膜５０６の部分を含む。幾つかの実施形態において、転移層５０８は、電極としての使用を容易にする特性を含む。例えば、金属被膜５０６が銀被膜を含むとき、転移層５０８は塩化銀を含んでよい。幾つかの実施形態では、塩化銀構造を銀被膜の表面に付与して転移層５０８を形成してよい。導電性部分５０２の部分として導電性表面５０４の部分に塩化銀構造を付与することは、織物を電極として用いることを可能にする。幾つかの実施形態において、転移層５０８は、金属被膜５０６の周面の薄い部分を含む。
【００５５】
線分５１２での導電性部分５０２の断面が、図５に例示されている。１以上のスレッド５１０の断面図は、１以上のスレッド５１０の円周表面領域を覆う金属被覆５０６を例示している。転移層５０８は、金属被覆５０６の円周表面領域の少なくとも部分を含む。１以上のスレッド５１０を他の材料と共に織って、転移層５０８を含む導電性部分５０２を創る。
【００５６】
図６は、電極を介して被験者の皮膚に電気的コンタクトを提供する方法６００を例示している。電極は、導電性部分、受容部分、電気的カプリング、及び／又は他のコンポーネントのうちの１以上を含む。幾つかの実施形態では、２以上の電極が用いられる。本明細書で提示する方法６００の動作は、例示的であることを意図している。幾つかの実施形態において、方法６００は、記載されていない１以上の追加的な動作を用いて及び／又は議論されている動作のうちの１以上を用いずに達成されてよい。加えて、方法６００の動作を図６に例示し且つ本明細書で記載する順序は、限定的であることを意図していない。
【００５７】
動作６０２で、電極の導電性部分を被験者の皮膚と結合させる。動作６０２は、（図１に示され且つ本明細書に記載される）導電性部分１０２と同一又は類似の導電性部分によって実行される。
【００５８】
動作６０４で、電極のカプリングを外部コンピュータシステムに結合させる。幾つかの実施形態において、外部コンピュータシステムへの電極の結合は、（図１に示され且つ本明細書に記載される）電気的カプリング１１０と同一又は類似の電気的カプリングを介して容易にされる。
【００５９】
動作６０６で、電極の導電性部分を介して被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信する。電極は、取外し可能なヒドロゲル材料を受容するように構成された受容部分を含む。ヒドロゲル材料がないならば、電極は乾式電極として機能する。受容部分が取外し可能な着脱可能なヒドロゲル材料を受容するのに応答して、電極は湿式電極として機能する。幾つかの実施形態において、動作６０６は、（図１に示され且つ本明細書に記載される）導電性部分１０２と同一又は類似の導電性部分及び電極１００と同一又は類似の電極によって実行される。
【００６０】
幾つかの実施形態では、動作６０２の一部として、打ち抜かれた又は切断されたヒドロゲル材料を電極の受容部分に取り外し可能に結合させる。幾つかの実施形態では、動作６０２のこの部分は、（図１に示され且つ本明細書に記載される）ヒドロゲル材料１１２と同一又は類似のヒドロゲル材料によって実行される。
【００６１】
例えば、非限定的に、頂(top)、底(bottom)、左(left)、右(right)、上方(upper)、下方(lower)、前方(front)、後方(back)、及びそれらの派生形のような、本明細書で用いる方向の成句は、図面に示す要素の向きに関連し、請求項中に明示的に引用されない限り、請求項を限定しない。
【００６２】
請求項において、括弧内に置かれた参照符号は、請求項を限定するものとして解釈されてならない。「含む」(comprising)又は「含む」(including)という単語は、請求項に列挙される要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を排除しない。幾つかの手段を列挙するデバイスの請求項において、これらの手段のうちの幾つかは、１つの及び同じハードウェア品目によって具現されてよい。要素に先行する不定冠詞は、そのような要素が複数存在することを排除しない。幾つかの手段を列挙するあらゆるデバイスの請求項において、これらの手段のうちの幾つかは、１つの及び同じハードウェア品目によって具現されてよい。特定の要素が相互に異なる従属項に列挙されているという単なる事実は、これらの要素を組み合わせにおいて用い得ないことを示さない。
【００６３】
本明細書で提供される記載は、例示の目的のために最も実用的であり好適な実施形態であると現在考えられるものに基づく詳細を提供するが、そのような詳細は専らその目的のためであり、本開示は明示的に開示される実施形態に限定されず、逆に請求項の精神及び範囲内にある修正及び均等物を含むことが意図されている。例えば、本開示は、可能な限り、任意の実施形態の１以上の構成を任意の他の実施形態の１以上の構成と組み合わせ得ることを想定することが理解されるべきである。
【図１】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年11月9日(2017.11.9)
【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】
電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供するように構成された、電極と取付け可能な／取外し可能なヒドロゲル材料とを含む、電極アセンブリであって、
被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するように構成される導電性部分を有する電極と、
該電極に結合させられるよう、シートから取外し可能であるように構成される、打ち抜かれた及び／又は切断されたヒドロゲル材料と、
ヒドロゲル材料がないならば、当該電極が乾式電極として機能し、受容部分がヒドロゲル材料を受容するのに応答して、当該電極が湿式電極として機能するよう、前記ヒドロゲル材料を取外し可能に受容するように構成される、前記電極の受容部分と、
外部コンピュータシステムへの当該電極の結合を容易にする電気的カプリングとを含む、
電極アセンブリ。
【請求項２】
前記受容部分は、前記導電性部分の導電性表面の周囲の周りの隆起部によって形成される空洞を含む、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項３】
前記ヒドロゲル材料は、２つ又はそれよりも多くの層を含み、該２つ又はそれよりも多くの層は、異なる材料を含む、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項４】
前記電極は、前記導電性部分と前記受容部分とを含む織物部分を含む、織物電極であり、前記導電性部分の導電性表面と接触する前記織物部分の各スレッドが、金属で円周的に被覆され、該金属は、転移層で円周的に被覆される、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項５】
前記導電性部分は、織物を含む、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項６】
電極を介して電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供する方法であって、
前記電極は、導電性部分と、受容部分と、電気的カプリングとを含み、
当該方法は、
前記電極の前記導電性部分を被験者の皮膚に取外し可能に結合するステップと、
前記電気的カプリングを介して前記電極を外部コンピュータシステムに結合するステップと、
前記電極の前記導電性部分を介して被験者の皮膚から電気信号を受信し且つ／或いは被験者の皮膚に電気信号を送信するステップとを含み、
ヒドロゲル材料がないならば、前記電極が乾式電極として機能し、前記受容部分が取外し可能なヒドロゲル材料を受容するのに応答して、前記電極が湿式電極として機能するよう、前記電極は、１つ又はそれよりも多くの層を含む取外し可能なヒドロゲル材料を受容するように構成される前記受容部分を含み、
ａ）前記ヒドロゲル材料が用いられるか否かは、被験者の皮膚の種類に基づき決定され、ｂ）前記ヒドロゲル材料が用いられるならば、ヒドロゲルの種類及び／又は前記ヒドロゲル材料の層の数が、被験者の皮膚の種類に基づき選択される、
方法。
【請求項７】
打ち抜かれた及び／又は切断されたヒドロゲル材料を前記電極の前記受容部分に取外し可能に結合させるステップを更に含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ヒドロゲル材料は、２つ又はそれよりも多くの層を含み、該２つ又はそれよりも多くの層は、異なる材料を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記電極は、前記導電性部分と前記受容部分とを含む織物部分を含む、織物電極であり、前記導電性部分の導電性表面と接触する前記織物部分の各スレッドが、金属で円周的に被覆され、該金属は、転移層で円周的に被覆される、請求項６に記載の方法。
【請求項１０】
前記導電性部分は、織物を含む、請求項６に記載の方法。
【請求項１１】
電気的コンタクトに被験者の皮膚を提供するように構成された、電極と取付け可能な／取外し可能なヒドロゲル材料とを含む、電極アセンブリであって、
被験者の皮膚に電気信号を送信し且つ／或いは被験者の皮膚から電気信号を受信するように構成される手段を有する電極と、
被験者の皮膚から受信される及び／又は被験者の皮膚に送信される電気信号のための導電性流路を提供する手段であって、打ち抜かれ且つ／或いは切断される、及び前記電極に結合させられるようシートから取外し可能であるように構成される、ヒドロゲル材料を含む、提供する手段と、
ヒドロゲル材料がないならば、当該電極が乾式電極として機能し、受容する手段によるヒドロゲル材料の受容に応答して、当該電極が湿式電極として機能するよう、前記ヒドロゲル材料を取外し可能に受容する、前記電極の手段と、
外部コンピュータシステムへの当該電極の結合を容易にする手段とを含む、
電極アセンブリ。
【請求項１２】
前記ヒドロゲル材料を取外し可能に受容する前記手段は、前記送信する手段の導電性表面の周囲の周りの隆起部によって形成される空洞を含む、請求項１１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１３】
前記提供する手段は、２つ又はそれよりも多くの層を含み、該２つ又はそれよりも多くの層は、異なる材料を含む、請求項１１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１４】
前記電極は、前記送信し且つ／或いは受信する手段と前記ヒドロゲル材料を受容する手段とを含む織物部分を含む、織物電極であり、前記送信し且つ／或いは受信する手段の導電性表面と接触する前記織物部分の各スレッドが、金属で円周的に被覆され、該金属は、転移層で円周的に被覆される、請求項１１に記載の電極アセンブリ。
【請求項１５】
前記送信し且つ／或いは受信する手段は、少なくとも部分的に織物で構成される、請求項１１に記載の電極アセンブリ。
【国際調査報告】
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