(57)【要約】【課題】皮膚インピーダンスの空間的分散に対する補償を行なうような電極を提供する。
【解決手段】皮膚表面から電気刺激を行なうための電極において、該電極は複数の微小電極から形成された複合電極であり、該それぞれの微小電極を電流制御するように構成したものであり、前記微小電極を定電流源としたことを特徴とする。前記微小電極の寸法は、汗腺の存在密度によって決定される。

(2)1【特許請求の範囲】【請求項１】皮膚表面から電気刺激を行なうための電極において、該電極は複数の微小電極から形成された複合電極であり、該それぞれの微小電極を電流制御するように構成したことを特徴とする電気刺激に用いる複合電極。
【請求項２】請求項１において、前記微小電極を定電流源としたことを特徴とする複合電極。
【請求項３】請求項１，２いずれかにおいて、前記微小電極の寸法は、汗腺の存在密度によって決定されることを特徴とする電極。
【発明の詳細な説明】【０００１】【発明の属する技術分野】本発明は、電気刺激に用いる電極に係り、詳しくは、皮膚表面からの電気刺激全般に用いることができる電極であり、例えば、電気的に触覚を再現する場合、機能的電気刺激（リハビリ等に使用する）、経皮薬品投与（若干の電圧をかける場合がある）等に使用され得る。
【０００２】【従来の技術】ある目的をもって人間の皮膚を電気的に刺激することは、長年の間、様々な分野で行なわれているが、皮膚表面から通電する場合には、以下のような不具合がある。皮膚表面の接触部分は角質（Stratum Corneum）中に汗腺(Sweat Duct)が分布しているため、汗腺中に汗が存在するか否かで電流の経路は大きく変化する。特に汗が存在する場合、汗腺は導通状態となり（図１（ａ））、そのため電流は汗腺に集中し、発生したジュール熱により痛覚を生じる。
【０００３】これに対して導電性ゲル層(Gel)を間に挟むことによってこの状況を和らげる手法が知られている（図１（ｂ））。この場合、ゲルは抵抗層として働くことにより、汗腺等による微細部分のコンダクタンス変化を和らげる働きをする。ゲル層は高抵抗かつ薄くなければならない。高抵抗であることにより、前記コンダクタンス変化に対応し、薄いことにより異方導電性が保証されるからである。
【０００４】しかしながら、これには、（１）高抵抗層を挟むため、必要とされる電圧が上昇すること、（２）一様な薄膜作成の困難さ、（３）アレイ電極を用いた場合に電極間を「ゲルのみを通して」通電してしまうという不具合がある。したがって、理想的なゲル(Smart Gel)というべきものに要請される能力が演繹される（図１（ｃ））。すなわち、皮膚の微細かつ局所的なインピーダンス変化を補償するように、能動的にゲルの局所的インピーダンスを変化させるものが必要である。
【０００５】【発明が解決しようとする課題】本発明は、皮膚インピーダンスの空間的分散に対する補償を行なうような電極を提供することを課題とするものである。

1020304050

特開２００２−６５８６６2【０００６】【課題を解決するための手段】本発明は、かかる課題を解決するために創案されたものであって、皮膚表面から電気刺激を行なうための電極において、該電極は複数の微小電極を束ねることで形成されており、該それぞれの微小電極を電流制御するように構成したことを特徴とするものであり、好ましくは、前記微小電極を定電流源としたものである。
【０００７】本発明は、微細部分のコンダクタンス変化を補償するような働きを備えた電極に係り、微細電極を用い、それぞれに対して電流制御を行なうことで等価的にインピーダンス制御を行なうシステムを提供するものである（図１（ｄ））。すなわち、複数の微細電極を束ねて単一の複合電極として使用するものである。
【０００８】微小電極に要求されるサイズは汗腺の存在密度から決定される。一つの望ましい態様（これには限定されないが）では、一つの微小電極下に高々一つの汗腺しか存在しない状態が良い。例えば、汗腺は指先皮膚２において１ｍｍ に３〜５個存在する。よって径０．３ｍｍの微細電極を用いれば、各電極上にはせいぜい１つの汗腺しか存在しない。機能的電気刺激のように電極全体が数ｃｍに及ぶ場合には、これを３〜２０程度に分割することも考えられる。微小電極の形状については、一つの好ましい態様では、平面視円形状であるが、微小電極の形状はこれには限定されず、例えば、微細線状であってもよい。
【０００９】【発明の実施の形態】図４は電気触覚ディスプレイ装置
であり、１チャネル高速パルス信号（１ＭＨｚ）と８チ
ャネル低速重み付け信号をアナログ乗算し、完全に同期させた８チャネル刺激信号を得る。これをＶ−Ｉコンバータで電流に変換し、被験者に通電する。被験者は指を電極アレイに載せ、接地された指輪をはめる。電極アレイの重み付けを変化させることで皮膚下の感覚神経を選択的に刺激し、これにより各種感覚を生成することができる。これについては、特願平１１−３３２１７７号に詳述されている。
【００１０】このような電気触覚ディスプレイにおいては、皮膚インピーダンスの局所的な分散という問題点がある。特に、電極下に汗腺が存在する場合、汗腺に電流が集中することによりジュール熱が発生し、急激な痛みを生じることがある。本発明では、電極自体を微細な電極の集合で構成し、それぞれを電流制御することにより電流の局所的集中を防ぐようにしている。
【００１１】図２は、本発明に係る複合電極の一つの実施例を示している。径０．３ｍｍの微小電極１を７つ束ねて、径１ｍｍの複合電極２を構成している。より詳し
くは、一つの微小電極を中心として、６つの微小電極を放射状に配設することで複合電極を構成している。微小電極１は平面視円形状のステンレス３から形成されてお(3)特開２００２−６５８６６34り、その回りには絶縁体４が被覆されている。したがっ＊ 一の電流を出力すれば良いので、簡単な回路を付加するて、一つの電極２を構成する複数の微小電極１は、互いことで本発明に係る電極を実現することができる。に絶縁体４を介して隣接しており、さらに各微小電極１【００１５】図３は、本発明に係る電極の回路の一例での隙間には詰め物５が充填されている。それぞれの微小ある。電流制御を同時に電極個数分行なうため、カレン電極１を電流制御することで単一の電極２として用い、トミラー回路を用いている。図３から明らかなように、皮膚インピーダンスの空間的分散に対応するようになっ従来の単一電極に比べてトランジスタ数が２×Ｎ（Ｎはている。複数の微小電極の配設は、図２のものに限定さ微細電極個数）増えるだけであり、コスト的な問題は少れるものではなく、例えば、微小電極を列状に配設するない。本発明に係る電極を構成する回路は図３のものにことで一つの電極を構成してもよい。
限定されるものではなく、また、電極基板上にトランジ【００１２】実施例のものでは、複数の微小電極１から 10 スタを作り込むものであってもよい。
なる電極２をさらにアレイ状に配設することでアレイ電【００１６】
極６を構成している。これは、アレイ電極６の重み付け【発明の効果】本発明によれば、電極自体を微細な電極の変化によって、神経軸索の延びる方向に対応して選択の集合で構成し、各微細電極を電流制御することによっ的に神経軸索を刺激すると共に、刺激深度を変化させてて電流の局所的集中を防ぐことができ、皮膚インピーダ皮膚表面に対して深度の異なる神経軸索を選択的に刺激ンスの空間的分散に対する補償を行なうことができ、もするためであり、アレイ電極６の重み付けの選択は、アって、汗腺等による微細部分のコンダクタンス変化を補レイ電極６を構成する各電極２の陰陽の選択及び各電極償することができる。
２の配設の選択によって行なう。神経軸索を選択的に刺【図面の簡単な説明】
激する触覚ディスプレイについては、前述したように特【図１】経皮電気刺激における、（ａ）は電極、皮膚願平１１−３３２１７７号に開示されている。
20 （角質、汗腺）のモデル化、（ｂ）は導電性ゲルのイン【００１３】前述したように、汗腺は指先皮膚においピーダンス安定化の働き、（ｃ）は演繹されるより高性２て、１ｍｍ に３〜５個存在する。よって径０．３ｍｍ
能なゲル、（ｄ）は微小電流源アレイ（複合電極）によの微細電極を用いれば各電極上にはせいぜい１つの汗腺る実装をそれぞれ示している。
しか存在しない。したがって、各微細電極を電流制御す【図２】本発明に係る複合電極の一つの実施の形態を示ることによって電流の局所集中を防ぐことができる。
す図である。
【００１４】微細電極を大量に作成することにより、膨【図３】本発明に係る複合電極の一つの回路構成を示す大な制御回路が必要となる可能性が問題となる。しかし図である。
ながら、一つの電極を構成する個々の微細電極は全て同＊【図４】電気刺激のシステム構成図である。
【図２】

(4)

【図１】

【図３】

特開２００２−６５８６６

(5)特開２００２−６５８６６【図４】─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き(71)出願人 500409297
梶本 裕之
神奈川県横浜市戸塚区下倉田町828−362(72)発明者 舘 ▲すすむ▼
茨城県つくば市梅園２丁目31番14号(72)発明者 前田 太郎
東京都台東区谷中 １丁目２番19号(72)発明者 川上 直樹
鳥取県鳥取市大工町頭九番地(72)発明者 梶本 裕之
横浜市戸塚区下倉田町828−362
Ｆターム(参考） 4C053 BB02 JJ13 JJ24 JJ32