(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
２つの独立した、導電性粘着剤層、電極素子層、前記２層を支持する非導電性の基材シートおよび電極端子部とを有する生体用二極型電極において、前記電極端子部が互いに電気的に独立しかつ前記非導電性シートを介して一体化されており、前記２本の電極端子間の略中間部に打ち抜き部を有することを特徴とする生体用二極型電極。
【請求項２】
前記打ち抜き部が左右対称形であることを特徴とする請求項１記載の生体用二極型電極。
【請求項３】
前記打ち抜き部が２本の電極の極性を指示できる形状であることを特徴とする請求項１記載の生体用二極型電極。
【請求項４】
前記電極端子部がスナップ端子で構成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の生体用二極型電極。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の生体用二極型電極に電気信号を送るための接続構造体であって、前記電極側接続端子に接続される２本の導子側接続端子が、前記２本の電極側接続端子と同一間隔を保ちつつ、一体化されており、かつ当該導子接続構造体と前記生体用二極型電極とを、前記打ち抜き部を連通して前記導子接続構造体に形成された凹部に装着可能な凸部を有する抑え板で嵌合されていることを特徴とする前記二極型電極用の導子接続構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、生体用二極型電極およびその導子接続構造体に関する。さらに詳しくは、人体に貼付され、低周波および中周波発振器のパルス電流を供給するために用いる治療器用あるいは痩身用生体電極とそれに電気信号を送るために接続する構造体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
生体用電極には、導電性ゴムパッドや導電性高分子ゲルが一般的に使用されていた。最近では、導電性ゴムパッドを用いる方法はほとんど見られなくなり、粘着性の導電性高分子ゲルからなる電極を一対で皮膚あるいは皮膚患部に直接貼付して使用する方法が採られている。
例えば、実開平５−７０５５２号公報には、図９に示す構成を有する複数の電極を有する生体医学用電極に関する考案が開示されている。すなわち、導電性粘着剤１００、電子導電性の層２００、非導電性のシート状物３００、外部の接続手段４００より構成され、図中、スナップはテープ５００により貼付け、固定されている。このように構成することにより、各々の電極が外部への接続手段としてシート状物の上に突出した端子を有し、一体化されているので皮膚への密着性や追随性がよいとされている。
【０００３】
しかし、このような構成であっても、複数の端子間の距離が近いときには、導電性粘着剤層の距離も近くなり、押し圧などで軟質な導電性粘着剤層が互いにくっ付いてしまい、端子間が短絡する恐れがでてくる。また、上記構成の電極端子に、金属バネキャップ端子を二極同時に構成されたスナップメス型端子を装着する場合、電極の長辺の中央が短辺と平行方向を基線に湾曲するようにするのが自然であるが、皮膚上においても湾曲しやすい上記部位で曲がってしまうため、二極の端子間も湾曲し、スナップメス型端子がきっちり噛み合わないことになり、接点が外れるか、もしくは導電性粘着剤層が皮膚から剥がれやすくなるという問題がある。
【０００４】
また、特開平４−５４９７２号公報には、導電性粘着剤層が端子部を一体化したケース内に同時に組み込まれた構造で導子によって機器と接続される方法が示されている。すなわち、導電シートおよび絶縁シートが、ケースの筒体内で圧入ぎみに挿入される電極棒と基板の接点部とを電気的に接続するため両者の間に介在されたスプリングがあり、本体ケースを患部に貼付するための粘着パッドがスプリングと筒体を介して押し圧で接続される構成であり、筒体部を介して接続されているだけなので、人体の曲面部にもよく馴染んで適合すると説明されている。
【０００５】
しかしながら、曲面に対しては適合しやすいものの、スプリングにより常に押し付けられた状態になるので、当然軟質である導電性粘着剤層部分の肉厚が薄くなり接触インピーダンスが低下して部分的に電流の流れ易い箇所ができる。このために、電気刺激の程度が異なり不快感が生じやすくなるという問題を有する。従来、本体機器（低周波、中周波等の発振機器）と複数の生体用電極との連結は、それぞれ遊離された複数のコードによって行なわれており、このために使用時に複数のリード線が絡み合いを生じて、端子への接続に手間取ることが多い。とりわけ、プラス電極とマイナス電極を有する二極型電極に、それぞれ連結する必要がある場合、簡便さに欠けるが、それを解決するための工夫は未だ見当たっていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来は、複数の電極を一体化して配置させた生体用電極が提案されているものの、使用実態において未だ不都合な点が残されている。その一つが、本体機器への接続手段として、電極端子部にスナップを用いる場合、導子スナップ型端子（スナップメス型端子）が、貼付する人体部位によっては、きっちり噛み合わないことになり、接点が外れるか、もしくは導電性粘着剤層が皮膚から剥がれやすくなるという問題がある。
【０００７】
また、二極型電極の場合、プラス極とマイナス極を区別して使用とするときに、導子端子と接続するためには、いずれの極であるかを簡単に判別し、迅速に接続できるようにすることも要望されている。
さらに、二極型電極の製造においては、２本の端子を同時にかしめるために、基材シートに穴あけ加工を行うが、その加工時に位置ずれを生ずると、導子端子との噛み合いに支障をきたすことになる。この穴あけ加工は、通常の方法では±１ｍｍ程度の誤差を伴うことが多く、そのバラツキを抑えるために加工精度を上げることが必要になってくる。しかし、それによって生産効率の低下、ひいては製品コスト高をまねくことになることから、前記のようなバラツキを許容して電極端子と導子端子を簡便に接続する工夫が要望されている。
【０００８】
本発明の目的はこれらの諸課題を解決することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明者らは、上記の課題を解決すべく、多方面から鋭意検討した結果、本発明を完成したものである。
すなわち、本願発明は、以下の発明を包含するものである。
１）２つの独立した、導電性粘着剤層、電極素子層、前記２層を支持する非導電性の基材シートおよび電極端子部とを有する生体用二極型電極において、前記電極端子部が互いに電気的に独立しかつ前記非導電性シートを介して一体化されており、前記２本の電極端子間の略中間部に打ち抜き部を有することを特徴とする生体用二極型電極。
【００１０】
２）前記打ち抜き部が左右対称形であることを特徴とする上記１）項記載の生体用二極型電極。
３）前記打ち抜き部が２本の電極の極性を指示できる形状であることを特徴とする上記１）項記載の生体用二極型電極。
４）前記電極端子部がスナップ端子で構成されていることを特徴とする上記１）〜３）項記載の生体用二極型電極。
【００１１】
５）上記１）〜４）のいずれかに記載の生体用二極型電極に電気信号を送るための接続構造体であって、前記電極側接続端子に接続される２本の導子側接続端子が、前記２本の電極側接続端子と同一間隔を保ちつつ、一体化されており、かつ当該導子接続構造体と前記生体用二極型電極とを、前記打ち抜き部を連通して前記導子接続構造体に形成された凹部に装着可能な凸部を有する抑え板で嵌合されていることを特徴とする前記二極型電極用の導子接続構造体。
【００１２】
本発明の生体用二極型電極は、上記のように、２本の電極端子部の略中間位置に打ち抜き部を形成していることを特徴とする。この打ち抜き部が二極分の端子の穴開け加工が例えば±１ｍｍ程度の位置ずれを生じていても、補正部位として機能するために、２本の導子端子との接続操作を容易にし得る。また、従来のように、穴あけ加工に高い精度を要しないことから、不良品の発生が少なくなり、生産効率の向上と製品コストの低下に貢献できる。
【００１３】
さらに、本体機器からの電気信号（刺激）入力の際、プラス極、マイナス極の極性がある場合は、上記打ち抜き部を、いずれかの極性を特定するための目印となる形状にすることにより、定められた接続を間違えずに簡単に行うことができる。
本発明の導子接続構造体は、本体機器からの２本の導子端子を一体化して接続構造体とし、２本の生体用電極端子に二極同時に接続するように構成したことに特徴を有する。このように構成したことにより、使用時の接続が容易になり、貼付する人体部位の形状によって２本の電極端子が導子端子からはずれるようなことが起らない。従来のように、複数のリード線が絡み合って使い勝手が悪くなるということも防止できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明の生体用二極型電極の具体例を、図面を参照しつつ説明する。
図１は、本発明の生体用二極型電極１の一例を示す平面図であり、一定間隔で配置された２本の電極端子３、３’の略中間部において、楕円形の打ち抜き部２を設けた例を示す。図２はその正面図を、図３は底面図を、図４はＢ−Ｂ断面図を、図５はＣ−Ｃ断面図をそれぞれ示す。また、図６は、図２においてその電極端子を中心とする部位の断面図を示す。
【００１５】
本発明の生体用二極型電極は、非電導性基材シート４上に、２つの独立した、電極素子層５および導電性粘着剤層６を積層させ、電極端子部３を取り付けて、一体に構成されたものであり、２本の電極端子の略中間部に打ち抜き部を有する。図６はその各電極端子部を中心とした部分断面図であって、本体機器から発振される低周波、中周波などの電気信号は、２本の電極端子部３、３’を通して電導される。
【００１６】
電極端子部３は、スナップ端子９と金属固定具１０で挟み込むようにかしめて接続された端子部と、端子部金属固定具の鍔側を一側端から他側端まで横断するように一定の幅で貼り付けた絶縁層８が取り付けられる。絶縁層８は、金属固定具を、直接、皮膚に接触しないようにするとともに、外気に接触して酸化や硫化を起こさないよう保護するという機能を有する。
なお、この図６の例では、導電性粘着剤層６の上に剥離可能な保護フィルム８が積層されているが、この保護フィルムは人体へ貼付する際には剥離される。
【００１７】
本発明における２本の電極は、電気的に独立しており、それぞれが２個の分離された導電性層（電極素子層、導電性粘着剤層）に配される。このことを、図３の底面図および図５のＣ−Ｃ断面図で説明する。このＣ−Ｃ断面図、すなわち電導性ペースト層面からみた断面図に示されるように、基材シートの中央部にＳ字型の電気絶縁部１１を介して、電極素子層５，５’が独立して存在し、それぞれに電極端子３、３’が取り付けられており、かつ３と３’の間には打ち抜き部２が設けられている。電気絶縁部１１は、導電性ペーストを非導電性基材シートに印刷して電極素子層を形成するときの非印刷部分として残されるものであり、中央部に位置する２本の電極を独立させてしかもなるべく電導面積を広くするには、図５のようにＳ字型とするのが有利である。電極素子層５、５’のそれぞれの端部側から電極素子部よりも小さい面積の導電性粘着剤層６，６’が積層される（図３の底面図参照）。２つの独立した導電性粘着剤層６、６’は、前記電極端子３、３’の位置する部分までは及ばないように積層され、絶縁層１１により分離されている。
【００１８】
前記打ち抜き部２は、２本の電極端子３、３’の略中間部に位置するものであり、その大きさは電極端子間の距離にもよるが、通常は０．０５〜５．０ｃｍ2の範囲に、好ましくは０．１０〜３．５０ｃｍ2の範囲に設定する。この範囲よりも小さい場合は、二極の端子の穴開け加工の位置ずれを補償するという機能を果たすには充分ではなく、またこの範囲よりも大きくすると電極素子層の面積の減少をもたらすため電気刺激程度の制御範囲を低下させることになる。打ち抜き部の形状は、上記の機能を果たし得る限り、原則的に任意である。例えばパッドの形状が長方形であれば、それに調和する方向で、楕円形、長方形などの左右対称形に打ち抜き部を形成させることによって、意匠的にも好ましい外観となる。また、２本の電極端子が異なった極性を有する場合には、この打ち抜き部に方向性を持たせることにより、プラス極あるいはマイナス極を示す目印となり得る。
【００１９】
例えば、二等辺三角形の形状に打ち抜くことにより、その頂部が特定の極性を有する電極端子を示すように構成すると、容易に極性を識別でき、また極性をわざわざ印刷表示するためのコストを削減することもできる。
上記のように、本発明の生体用二極型電極の好ましい実施態様としては、非導電性の基材シートと、その中央部に絶縁部を含む二分割された電極素子層と、その中央部の導電性ペーストの非印刷部を隔てて一定の間隔で対をなすように設けられ、スナップ端子と金属固定具で挟み込むようにかしめて接続された２本の電極端子部と、端子部金属固定具の鍔側を一側端から他側端まで横断するように一定の幅で貼り付けた絶縁層と、その両側に電極素子層より小さい面積の導電性粘着剤層とを備え、導電性粘着剤層が一部絶縁層上を被覆して、前記２本の電極端子部が導電性粘着剤層から外れた箇所に二極が一体化して形成されていて、かつ前記２本の電極端子間の略中央部に打ち抜き部を設けた構成よりなる、ことが挙げられる。
【００２０】
生体用二極型電極は、人体に貼付するにあたって、その２本の電極側スナップ端子には、本体機器から導かれる２本の導子側スナップをそれぞれ接続することになるが、本発明はその導子接続構造体も提供する。
この導子接続構造体、前記のように、２本の導子端子が一体化されており、きわめて接続容易である。導子接続構造体Ｓは、２つのスナップメス型端子を有するものであり、その実施態様を図７および図８に示す。図７は２つの端子を完全に固定して二極一体型にしたものであり、この図において（ａ）は平面図を、（ｂ）は側部断面図を示す。本体機器からの電気信号は、二極に分離して送られるが、それぞれの導子線を短絡しないように被覆して合体させた導子線１４とし、接続構造体Ｓに接続する。接続構造体Ｓは、２本の導子側端子（メス型スナップ）１２、１２’が前記電極側スナップ３、３’と同一間隔を保って、一体成形されたものであって、２本の導子線がそれぞれメス型スナップ１２、１２’にそれぞれ接続されている。本生体用電極の使用に際しては、前記電極側端子３、３’とメス型スナップ１２、１２’とを嵌合させる。このように、本体機器からのリード線は分岐がなく、輻輳することなく整理された状態で、電極端子にきわめて簡単に接続することができる。極性がある場合、２つの端子のケース上での模様形状や色を変えて対応することができる。一体型になった方向が端子配列方向で、電極の湾曲しにくい短辺方向であるため、端子の噛み合いや接点外れ、導電性粘着剤層の皮膚剥がれなど心配がない。
【００２１】
図８（ａ）（ｂ）は、別の実施態様であって、２極の電極がプラス極、マイナス極に分かれているときに有利に使用できる。すなわち、この接続構造の二極間には、二等辺三角形の凹部が形成されており、その頂部は二極のうちの特定電極を示す目印とするものである。一方、前記電極側端子間に形成する打ち抜き部も、この接続構造体の凹部に一致する形状で打ち抜かれる。接続に際しては、電極側スナップと極性を合わせ、電極パッド側から、図８（ｂ）に示すように、同形の凸部を形成した押さえ板１３で押さえて接続する。すなわち、押さえ板の凸部が電極パッド（図示せず）の打ち抜き部を連通し、接続構造の凹部に嵌合することにより、固くしっかりと接続することができる。押さえ板１３は、非導電性基材、たとえばポリプロピレン樹脂を用いて作製される。この構造によれば、引っ張り等で受ける応力が、端子部のみでなく、貫通孔を挟み込んだ部分にもかかるので、実質の応力緩和に有効で、より確実な接続構造を提供できる。
【００２２】
以下、本発明の各構成についてさらに説明する。
前記非導電性の基材シートは、通常、樹脂フィルムからなり、その材質は特に限定されるものではないが、人体皮膚への貼付時に２つの端子間の間隔を一定に保つことができるように、伸縮性が大きくなくかつ比較的腰強度の高いフィルムが好ましい。このような樹脂フィルムとしては、例えばポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレンなどの厚さが１０〜５００μｍのフィルムを用いるのが好ましい。特に、腰強度が高く印刷が容易なＰＥＴフィルムや、柔軟さが求められる場合ＰＥＴフィルムにポリエチレンをラミネート加工したフィルムを使用するのが好ましい。
【００２３】
前記電極素子部は、適宜の導電性物質を用いて形成される。このような導電性物質としては、例えば、銀、銀−塩化銀の混合物、ニッケル、モリブデン、亜鉛、アルミニウムなどの金属、あるいはカーボンブラック、グラファイト等を単独であるいは二種以上を混合して溶剤やバインダーとともに調整された導電性ペーストが挙げられる。電極素子層として１００Ω／ｃｍ2以下の抵抗材料を膜厚調節してパターン印刷にて使用される。これらは、金属種や粒度差の違いによって広く抵抗調整できる。
【００２４】
前記導電性粘着剤層としては、導電性を有し、かつ皮膚に対して刺激性が少なく粘着力を有するものであれば、いずれも使用可能であり、特に限定されるものではないが、例えばポリアクリルアミド、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル酸エステル等のポリアクリル酸誘導体、ポリビニルピロリドン、ポリ−Ｎ−ビニルアセトアミド等のポリ−Ｎ−ビニルアミド誘導体、ポリウレタン等をマトリックスとし、これに水、電解質塩等を含有させた導電性粘着ゲルが好適に使用可能である。
【００２５】
前記絶縁層としては、絶縁性合成樹脂フィルムや不織布、織布、あるいは表面の極性を付与した親水処理、非透水処理などが挙げられる。非透水性で導電性粘着剤層との粘着性が必要であり、吸水性および含水性がないことが好ましい。本発明の目的に用いる絶縁層として、前記合成樹脂フィルムを用いる場合は極性を有することが必要である。また、導電性粘着剤層との接着強度を上げる方法としては、親水化処理やフィラー等を添加して表面を粗くする方法が挙げられる。この場合は、非極性フィルムであっても使用することができる。すなわち、基材の柔軟性を高めるために不織布は透水性があるので、非透水処理を行ったものが好適で、接着力と柔軟性で最もよい組み合わせが選択される。本発明においては、極性を有しないが表面積や非透水性の点で不織布加工されたポリエチレン不織布（商品名：タイベック）が好適であった。また、上記フィルムに限定せず、前記電極素子部の表面に柔軟な絶縁性樹脂の塗布膜をコーティングすることによって形成してもよい。
【００２６】
前記スナップ端子と金属固定具は、本発明の構成では直接導電性粘着剤層に接触することがないので、導電性でかつ耐久性があり、難腐食性のものであればよい。ただし、金属固定具の鍔部の直径は、導電性ペーストの印刷精度を生かすために４〜１８ｍｍが好ましい。
全体の導電性ペーストの印刷面積と、それに重なって存在する導電性粘着剤層の面積比は１．０９〜２．０５の範囲に設定するのが好ましい。すなわち、前記面積比が１．０９未満の場合、非導電部の間隔が極めて小さくなり、印刷精度の限界であると同時に、導電性粘着剤層同士が押し圧等でくっ付いて短絡する箇所が存在することがあるので好ましくない。また、前記面積比が２．０５を超える場合、導電性粘着剤層の占める面積が小さくなり、皮膚に対する電流値が小さい面積に集中することから不快な電気刺激を伴うようになるので好ましくない。
【００２７】
前記基材シートには、導電性ペーストが端子を配置する方向に一側端から他側端まで、電極の中央部を互い違いになるようにＳ字型の非印刷部が形成される。さらに、電極素子部に所定間隔を開けてスナップ端子と金属固定具で上下より挟み込んでかしめられ、端子部が構成される。スナップ端子および金属固定具の直径は４〜１８ｍｍで、端子部を配置した方向に一側端から他側端まで絶縁テープで被覆し、絶縁テープの端部を０．５ｍｍ以上、好ましくは０．５〜１０ｍｍの幅で導電性粘着剤層と重ねて接着される。この幅が０．５ｍｍ未満では実質的に貼付け精度がなく、電極素子層露出し易くなり、湾曲などにより導電性粘着剤層と絶縁テープとの剥離が起こりやすくなってしまうので好ましくない。また、１０ｍｍを超えると導電性の面積が増加し、湾曲による電極中央部への応力集中による寸法変動を吸収しにくくなり返って反発するようになるので、湾曲した部分の密着性が悪くなって好ましくない。導電性粘着剤層は、上記間隔の部分以外の電極部分全体に貼付けられる。
【００２８】
端子部を配置した方向に被覆される絶縁テープの幅は、端子部の金属固定具を被覆する幅で貼付けできればよいが、前記導電性粘着剤層との接着幅も含めて６〜２５ｍｍ程度に設定される。端子間距離は５〜５０ｍｍで設定され、５ｍｍ未満では導電性ペーストによる非印刷部の形成精度の限界となり、５０ｍｍを超えては導子のコードが絡み合いやすくなるので好ましくない。好ましくは、２０〜３０ｍｍで生産効率と使用感が良好になる。
【００２９】
各電極素子部は、パターン印刷によって一体に形成される。パターン印刷には、例えばスクリーン印刷やグラビア印刷などが好適に採用されるが、特に限定されるものではない。印刷によって形成される電極素子部は、印刷後の乾燥状態で厚さが２〜３０μｍ、好ましくは５〜１５μｍであるのがよい。導電性粘着剤層は、厚さが０．１〜２．５ｍｍ、好ましくは０．２〜１．５ｍｍの範囲が使用される。導電性粘着剤層は絶縁テープで被覆された部分を除いて、電極素子部の表面全体を被覆して電極素子部と皮膚との密着性を高めている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の生体用二極型電極の一例を示す平面図である。
【図２】本発明の生体用二極型電極の一例を示す正面図である。
【図３】本発明の生体用二極型電極の一例を示す底面図である。
【図４】図２におけるＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図２におけるＣ−Ｃ断面図である。
【図６】電極端子を中心とする一部断面図である。
【図７】生体用二極型電極の接続構造体の一例を示す、平面図（ａ）と側部断面図（ｂ）である。
【図８】生体用二極型電極の接続構造体の一例を示す、平面図（ａ）と側部断面図（ｂ）である。
【図９】従来の生体用医学電極例を示す。
【符号の説明】
１  生体用二極型電極
２  打ち抜き部
３，３’電極側端子（スナップ）
４  基材シート
５、５’電極素子層
６、６’導電性粘着剤層
７  保護フィルム
８  絶縁層
９  スナップ
１０  スナップ固定用金具
１１  電気絶縁部
１２、１２’導子側スナップ（メス型スナップ）
１３  押さえ板
１４  導子線
Ｓ  導子接続構造体
【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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【図７】
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【図８】
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【図９】
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