(57)【要約】      （修正有）【課題】非金属であって、柔軟性を有する信号計測用電極を提供する。【解決手段】信号計測用電極１０は、繊維素材で形成された母材１５と、母材１５表面に形成された構造体１６とを備え、構造体１６は、複数のカーボンナノチューブを含み、複数のカーボンナノチューブが、互いに直接接続されたネットワーク構造を形成していると共に、母材１５表面に直接固定されていることを特徴とする。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維素材で形成された母材と、
前記母材表面に形成された構造体と
を備える信号計測用電極であって、
前記構造体は、
複数のカーボンナノチューブを含み、
前記複数のカーボンナノチューブが、互いに直接接続されたネットワーク構造を形成していると共に、前記母材表面に直接固定されている
ことを特徴とする信号計測用電極。
【請求項２】
前記母材は、紙で形成されていることを特徴とする請求項１記載の信号計測用電極。
【請求項３】
前記母材は、不織布で形成されていることを特徴とする請求項１記載の信号計測用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号計測用電極に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
信号計測用電極としては、例えば脳波の計測に用いられる脳波計測用電極が知られている。医療の高度化に伴い、脳外科手術においては、神経を傷つけずに腫瘍だけを取り除くため、Ｘ線コンピュータ断層撮影（ＣＴ：Computed Tomography）や核磁気共鳴画像法（ＭＲＩ：Magnetic Resonance Imaging）等による画像情報と、脳波電極による脳波を同時に取得する場合がある。この場合、脳外科手術は、脳波を常にモニタリングしながら、画像情報に基づき、行われる。
【０００３】
従来、脳波計測用電極としては、金属で形成された銀皿電極が知られており、頭部に複数個所（例えば１０ケ所程度）装着して用いられる。ところが、銀皿電極を頭部に装着したままＸ線ＣＴやＭＲＩ測定をすると、アーチファクトと呼ばれる偽像が、取得した画像に映り込み、診断の弊害となることが知られている。銀皿電極は、金属がＸ線や磁気を乱す性質を有することから、Ｘ線や磁気の透過率が低下することが原因といわれている。
【０００４】
したがって、脳外科手術においては、ＭＲＩやＸ線ＣＴの撮影時には一旦頭部に装着した銀皿電極を取り外す必要があるので、画像情報と、脳波電極による脳波を同時に取得することができない。しかもＸ線ＣＴやＭＲＩの撮影後には、再度、銀皿電極を頭部に装着する必要があり、作業に時間と手間を要する、という問題があった。
【０００５】
これに対し、カーボンファイバーで形成された電極を用いた脳波計測装置が開示されている（例えば、特許文献１）。特許文献１では、電極が非金属であるカーボンファイバーで形成されているので、ＭＲＩで画像情報を取得しながら脳波を計測することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−５１９９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら上記特許文献１の電極は、カーボンファイバーで電極を形成するには、エポキシ樹脂等の接着剤でプリプレグ処理されたシートを用いる必要があるので、硬く柔軟性がないことにより、使いづらい、という問題がある。
【０００８】
そこで本発明は、非金属であって、柔軟性を有する信号計測用電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係る信号計測用電極は、繊維素材で形成された母材と、前記母材表面に形成された構造体とを備える信号計測用電極であって、前記構造体は、複数のカーボンナノチューブを含み、前記複数のカーボンナノチューブが、互いに直接接続されたネットワーク構造を形成していると共に、前記母材表面に直接固定されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、非金属の材料で形成されており、また構造体が、接着剤等を用いずに、ＣＮＴ同士を直接接続して形成されていると共に、母材に直接付着しているので、柔軟性を保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本実施形態に係る信号計測用電極の使用状態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態に係る信号計測用電極の構成を示す斜視図である。
【図３】本実施形態に係る信号計測用電極のＳＥＭ画像であり、図３Ａは５０倍、図３Ｂは１００００倍の画像である。
【図４】本実施形態に係る信号計測用電極を用いて脳波を測定したときの、電極の装着位置を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係る信号計測用電極を用いて脳波を測定した結果を示すグラフである。
【図６】比較例に係る信号計測用電極を用いて脳波を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１に示すように信号計測用電極１０は、リード線１２の一端に接続され、当該リード線１２の他端に接続されたコネクタ１４を介して図示しない測定装置に接続されている。本実施形態の場合、信号計測用電極１０は、被験者の頭部に装着され、リード線１２及びコネクタ１４を介して接続された測定装置において、脳波を測定し得るように形成されている。
【００１４】
図２に示すように信号計測用電極１０は、母材１５と、母材１５の一表面に形成された構造体１６とを備え、構造体１６によって、母材１５の一表面に導電パスが形成される。本実施形態の場合、母材１５は、非金属からなる繊維素材で形成されており、例えば紙で形成される。紙は、植物繊維を膠着させて製造される。植物繊維は、セルロース、ヘミセルロースから構成される。セルロースは、多数有する水酸基同士が水素結合により結合する性質を有しており、これにより紙を構成する植物繊維同士がくっつき合う。また、繊維としては、合成樹脂等を繊維状にしたものを用いることができる。
【００１５】
本図に示す母材１５は、紙を所定形状に切断して形成され、接触部１７と、接触部１７とリード線１２とを接続する接続部１９とを有する。接触部１７は、略円形状に形成されている。接続部１９は、略矩形状であって、接触部１７に一体に形成されている。接触部１７及び接続部１９の一表面に構造体１６が形成されている。
【００１６】
構造体１６は、複数のカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴという）を含む。複数のＣＮＴは、互いに直接接続されており、ネットワーク構造を形成している。すなわちＣＮＴは、分散剤などで覆われておらず、互いに絡み合った状態で直接接続されている。ここでいう接続とは、物理的な接続（単なる接触）を含む。
【００１７】
また複数のＣＮＴは、母材１５の表面との境界に介在物が無い状態で当該表面に直接付着することにより固定されている。ここでいう付着とは、ファンデルワールス力による結合をいう。
【００１８】
ＣＮＴは、一般的なアーク放電法、気相成長法、レーザ蒸発法などによって製造される。例えば、Ｃｏ、Ｍｇなどの金属を含む触媒を用い、ＣＯ（一酸化炭素）、Ｈ２を含むガスを原料とする気相成長法により製造されたＣＮＴを用いることができる。また、ＣＮＴは、チューブ状のものだけでなく、加熱等により、形状が変化したものも用いることができる。
【００１９】
次に、信号計測用電極１０の製造方法を説明する。信号計測用電極１０は、ＣＮＴを含む分散液を作製し、当該分散液を用いて母材１５表面に構造体１６を形成することにより製造することができる。
【００２０】
分散液の作製に先立ち、混酸を用いてＣＮＴに対し前処理を行う。混酸は、例えば、硝酸と硫酸の１：１混合溶媒を用いることができる。混合溶媒にＣＮＴを投入後、攪拌し、その後、超音波を照射することにより、ＣＮＴを単離分散させる。その後、減圧濾過してＣＮＴを取り出し、アンモニア水等を用いてＣＮＴ表面を中和する。そして純水で表面を洗浄した後、乾燥して粉状のＣＮＴを得る。
【００２１】
上記のようにして前処理が終わった粉状のＣＮＴを、例えば０．０１ｗｔ％の濃度となるように溶媒に投入し、超音波を照射してＣＮＴを分散させ、分散液を得る。溶媒は、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド(ＤＭＦ)や各種のアルコール等を用いることができる。なおこの分散液は、分散剤、界面活性剤、接着剤、添加剤等を含有しない。
【００２２】
次いで、母材１５である紙を上記分散液に浸漬する。ＣＮＴは、母材１５表面との間に作用するファンデルワールス力により、母材１５表面に付着する。その後、母材１５を分散液から引き出し、乾燥させることにより、母材１５表面にＣＮＴが直接付着する。このようにして、ＣＮＴが互いに直接接続されたネットワーク構造を有する構造体１６が母材１５表面に形成される。なお、浸漬及び乾燥の工程を繰り返すことにより、所定厚さの構造体１６を得ることができる。
【００２３】
最後に構造体１６が形成された紙を所定形状に切断することにより、信号計測用電極１０を得ることができる。
【００２４】
上記のように母材１５を分散液に浸漬すると、ＣＮＴは母材１５の一表面だけでなく、母材１５の両面に付着する。したがって、母材１５の両面にＣＮＴが付着した信号計測用電極１０を容易に形成することができる。
【００２５】
また、たとえば母材１５として、繊維密度の低い半紙や和紙、唐紙、編布、織布、不織布などを使用した場合、母材１５内部まで分散液が含浸するので、ＣＮＴは母材１５表面だけでなく、母材１５内部にも付着する。これによりＣＮＴ同士がより絡まって互いに結合するので、母材１５表面にだけＣＮＴが付着している場合に比べて、ＣＮＴを母材１５表面により強固に固定することができる。
【００２６】
本実施形態の場合、母材１５は、特に半紙や和紙を用いることが、薄くて強度もあり柔軟性も高いこので、より好適である。
【００２７】
上記のように構成された信号計測用電極１０は、非金属の材料で形成されているので、頭部に装着したままＸ線ＣＴやＭＲＩ測定しても、アーチファクトの発生を防止することができる。したがって信号計測用電極１０は、Ｘ線ＣＴやＭＲＩ等による画像情報と、脳波電極による脳波を同時に取得することができる。
【００２８】
本実施形態の場合、構造体１６は、複数のＣＮＴが互いに直接接続されたネットワーク構造を形成しているので、ＣＮＴ由来の機能である電気導電性を発揮することができる。
【００２９】
また構造体１６は、接着剤等を用いずに、ＣＮＴ同士を接続して形成されていると共に、当該母材１５に付着している。すなわち信号計測用電極１０は、接着剤等を用いずに、構造体１６が形成され、当該構造体１６が母材１５に付着しているので、母材１５の柔軟性を保持することができる。したがって信号計測用電極１０は、全体として柔軟性を有することにより、被験者の負担を軽減することができる。
【００３０】
上述した製造方法に示す手順にしたがって、信号計測用電極１０を作製した。母材１５には和紙を用いた。ＣＮＴは、長さ１〜１０μｍ、直径５〜３０ｎｍの多層ＣＮＴを用いた。
【００３１】
このようにして構造体１６が形成された和紙表面の走査電子顕微鏡（ＳＥＭ：Scanning Electron Microscope）画像を図３に示す。図３Ａから、和紙を構成する繊維が互いに絡み合っているのが確認できる。図３Ｂでは、和紙を構成する繊維表面に微細なＣＮＴが付着しているのが確認できる。
【００３２】
構造体１６が形成された和紙を、接触部１７の直径１．０ｃｍ、接続部１９の幅０．３ｃｍ、長さ２．０ｃｍに切断して信号計測用電極１０を形成した。接続部１９の構造体１６が形成された表面とリード線１２をＭＷＮＴ分散PMMA(ポリメチルメタクリレイト)により接着して接続した。このようにして得られた信号計測用電極１０を、図４に示す被験者の頭部１８におけるＡ１、Ａ２、Ｃｚの３か所に装着し、被験者の脳波を測定した。その結果を図５に示す。因みに、信号計測用電極１０の接触抵抗は、５ｋΩ以下であった。
【００３３】
比較として従来の銀皿電極を、同じ被験者の頭部１８における同じ位置に装着し、被験者の脳波を測定した。その結果を図６に示す。因みに、銀皿電極の接触抵抗は、２〜３ｋΩであった。
【００３４】
図５及び図６の縦軸は電位を表し、１マイクロＶ／ｄｉｖ、横軸は時間を表し、１ｍｓｅｃ／ｄｉｖを示す。図５及び図６の結果から、信号計測用電極１０は、銀皿電極と、同レベルの波形を測定できることが確認できた。以上より、本実施形態に係る信号計測用電極１０は、銀皿電極と同様に、脳波測定に用いることができる。
【００３５】
（変形例）
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
【００３６】
上記実施形態では、母材１５を紙で形成する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、不織布で形成することとしてもよい。
【００３７】
構造体１６は、母材１５の一表面に形成されている場合について説明したが、本発明はこれに限らず、母材１５の両表面に形成されていてもよい。
【００３８】
上記実施形態では、脳波を測定する場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば、心電図や、筋電図の測定に適用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１０    信号計測用電極
１５    母材
１６    構造体
【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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