WO2022176559A1 - 生体電極 - Google Patents

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bioelectrode
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protrusions
subject
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真之 久保
諒 二嶋
隆浩 林
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Nok Corp
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    • A61B2562/125—Manufacturing methods specially adapted for producing sensors for in-vivo measurements characterised by the manufacture of electrodes

Definitions

  • the present invention relates to bioelectrodes, and to bioelectrodes capable of achieving good contact with the subject's scalp.
  • bioelectrodes are placed on the subject's body and various electrical signals are detected.
  • electroencephalograms are measured by placing electrodes on the subject's scalp.
  • an electroencephalogram measurement electrode for example, a bioelectrode having an electrode part made of conductive silicone rubber or the like has been proposed (see Patent Document 1, for example).
  • the electrode part of such a biomedical electrode include, for example, a plurality of protrusions with sharpened tips provided on the side that comes into contact with the subject, and the plurality of such protrusions forming a brush shape.
  • a bioelectrode for electroencephalogram measurement for example, further includes a pedestal for arranging the electrode portion, and the pedestal is provided with a terminal for assembly with a mating component, an insulating rubber for supporting the terminal, and the like.
  • the number of protrusions at the tip of the electrode part is set to be larger in order to increase the contact area with the subject's scalp.
  • the number of protrusions provided on the electrode portion may be referred to as the "number of protrusions" of the electrode portion.
  • the present invention provides a bioelectrode capable of achieving good contact with the subject's scalp.
  • a bioelectrode is provided that is suitable for electroencephalogram measurement and that enables good contact with the scalp even for a subject with a lot of hair.
  • the present invention provides the following bioelectrodes.
  • the electrode member has a plate-shaped electrode main body and a plurality of electrode protrusions provided to protrude from the electrode protrusion forming surface of the electrode main body, the plurality of electrode protrusions are arranged on the outer peripheral portion of the electrode protrusion forming surface of the electrode portion main body so as to avoid a central portion of the electrode protrusion forming surface;
  • a bioelectrode wherein the projection height from the proximal end to the distal end of each of the electrode projections in the direction orthogonal to the electrode projection forming surface is 6 to 15 mm.
  • Each of the plurality of electrode protrusions is arranged so as to be positioned on the circumference of one virtual circle or a plurality of virtual concentric circles on the outer peripheral portion of the electrode protrusion forming surface, the above [ 1].
  • each of the plurality of electrode protrusions has an oblique conical shape with a rounded apex.
  • the bioelectrode of the present invention has the effect of achieving good contact with the subject's scalp.
  • the bioelectrode of the present invention eliminates the need for excessive pressing of the electrode, and has the effect of reducing scalp pain during measurement.
  • a stable contact with the scalp can be achieved even for a subject with a lot of hair, a subject with long hair, a subject with a large volume of hair (in other words, a subject with thick hair), or the like.
  • FIG. 1 is a front view schematically showing a bioelectrode according to one embodiment of the present invention
  • FIG. FIG. 2 is a bottom view of the biomedical electrode shown in FIG. 1
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 2
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of using a bioelectrode for electroencephalogram measurement
  • FIG. 1 is a front view schematically showing a bioelectrode according to one embodiment of the present invention.
  • 2 is a bottom view of the bioelectrode shown in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view along line AA in FIG.
  • FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of using bioelectrodes for electroencephalogram measurement.
  • the bioelectrode 1 includes a plate-like electrode body 21 and a plurality of electrode protrusions 22 provided to protrude from an electrode protrusion forming surface 21b of the electrode body 21. and an electrode member 20 having:
  • the electrode member 20 makes it possible, for example, to detect (take out) a biological signal of the subject through the connector by bringing the distal end portions of the plurality of electrode protrusions 22 into contact with the subject's body (skin).
  • the bioelectrode 1 is used, for example, as a bioelectrode for electroencephalogram measurement.
  • the bioelectrode 1 is attached to the subject's head so that the distal end portions of the plurality of electrode projections 22 of the electrode member 20 are in contact with the subject's scalp.
  • various electrical signals such as electroencephalograms of the subject 60 can be detected by arranging a plurality of bioelectrodes 1 at desired locations on the head of the subject 60 .
  • the bioelectrode 1 contacts the subject's body with the plurality of electrode projections 22 of the electrode member 20 to sense electrical signals from the subject's body, transmit electrical stimulation to the subject, or both the sensing and transmission described above.
  • it can be suitably used for performing Specifically, for example, it can be used as a bioelectrode 1 for medical measuring instruments, wearable measuring instruments, health monitoring equipment, and the like.
  • the bioelectrode 1 can be suitably used when measuring electroencephalograms as electrical signals.
  • the biomedical electrode 1 of this embodiment further includes a support member 10 for supporting the electrode member 20 .
  • the support member 10 is made of an electrically insulating material.
  • the support member 10 can be made of silicone rubber or the like.
  • the support member 10 is formed in a disc shape.
  • the support member 10 has a support surface 10a that supports the electrode member 20 and a back surface 10b opposite to the support surface 10a.
  • a through hole 10c is formed in the center of the support member 10, penetrating through the support member 10 in the thickness direction (that is, penetrating from the support surface 10a to the back surface 10b) (see, for example, FIG. 3). .
  • the support member 10 need only have a configuration corresponding to the support surface 10a, the back surface 10b, and the through holes 10c, and does not necessarily have to be formed in a disc shape.
  • the electrode member 20 is made of, for example, conductive rubber or the like. and a plurality of electrode protrusions 22 protruding to the opposite side.
  • conductive rubber include so-called conductive silicone rubber containing silicone rubber and metal particles.
  • silicone rubbers include room temperature curing liquid silicone rubbers.
  • a metal particle a silver particle can be mentioned, for example.
  • the room-temperature-curing liquid silicone rubber is a silicone rubber that is liquid or pasty before curing, and that undergoes a curing reaction at 20° C. to 100° C. to become a rubber elastic body.
  • the silver particles may include aggregated particles (aggregates) in which a plurality of silver particles (primary particles) are aggregated and flaky silver particles.
  • the conductive rubber forming the electrode member 20 can contain other conductive metal particles or carbon-based material particles (carbon black, carbon nanotubes, etc.) instead of silver particles. Fillers and various additives can be included as appropriate.
  • the electrode portion body 21 of the electrode member 20 preferably has the same shape as the support member 10 . That is, in the biomedical electrode 1 of this embodiment, the electrode portion main body 21 is formed in a disc shape.
  • the electrode portion main body 21 has a supported surface 21a supported by the support surface 10a of the support member 10, and an electrode protrusion forming surface 21b opposite to the supported surface 21a.
  • a plurality of electrode protrusions 22 are formed to protrude from the electrode protrusion forming surface 21 b of the electrode body 21 .
  • the plurality of electrode protrusions 22 are arranged on the outer peripheral portion 29 of the electrode protrusion forming surface 21b of the electrode portion main body 21 so as to avoid the central portion 28 of the electrode protrusion forming surface 21b.
  • the biomedical electrode 1 of the present embodiment has a particularly important configuration regarding the protrusion height h of each electrode protrusion 22 arranged on the outer peripheral portion 29 of the electrode protrusion forming surface 21b as described above. That is, in the bioelectrode 1 of the present embodiment, the protrusion height h from the proximal end to the distal end of each electrode protrusion 22 in the direction orthogonal to the electrode protrusion forming surface 21b is 6 to 15 mm. is.
  • the protrusion height h from the base end to the tip of each electrode protrusion 22 in the direction orthogonal to the electrode protrusion forming surface 21b is simply referred to as "the protrusion height h of the electrode protrusion 22".
  • the electrode protrusions 22 having a protrusion height h of 6 to 15 mm are arranged only on the outer peripheral portion 29 of the electrode protrusion forming surface 21b.
  • a central portion 28 of the portion-forming surface 21b serves as a space for storing the subject's hair.
  • the space in the central portion 28 has a spatial height corresponding to the projection height h of the electrode projection portion 22, and the subject's hair can be well accommodated in the space. Therefore, the bioelectrode 1 can achieve good contact with the subject's scalp, and it is not necessary to press the bioelectrode 1 excessively against the subject, which can reduce scalp pain during measurement. can.
  • subjects with a lot of hair, subjects with long hair (e.g., women with long hair), subjects with a large volume of hair (in other words, thick hair), etc. stable contact with the scalp can be realized.
  • the protrusion height h of the electrode protrusions 22 is less than 6 mm, the spatial height of the central portion 28 of the electrode protrusion forming surface 21b is too low, and the space of the central portion 28 can sufficiently accommodate the subject's hair.
  • the average hair thickness is generally 0.085 mm, and the number of hairs growing per unit area of the subject's scalp is about 208/cm 2 .
  • the number of hairs growing per unit area may be referred to as "hair density (hairs/cm 2 )".
  • a point x in FIG. 4 is a range where the hair is assumed to be overlapped and affected during measurement at the measurement point Oz, and the length from the measurement point Oz to the point x is 5 mm.
  • the length of the range where the hair is overlapped and affected is defined as 5 mm
  • the average hair thickness (mm) and the hair density (hairs/cm 2 ) of the above-described general test subjects indicate that the hair per unit length
  • the number of hairs is 14/cm
  • the number of hairs in the linear range up to the range (5 mm) is 72
  • the hair volume when all the hairs in the linear range up to the range (5 mm) overlap is 6 mm. Therefore, by setting the protrusion height h of the electrode protrusions 22 to 6 mm or more, the subject's hair can be favorably accommodated in the space of the central portion 28 surrounded by the electrode protrusions 22 .
  • the average hair thickness was about 0.150 mm, and the hair density was about 300/cm 2 . Then, from the average hair thickness (mm) and hair density (hair/cm 2 ) of such subjects, the number of hairs per unit length was 17/cm, and the linear hair length within the above range (5 mm) was obtained. The number of hairs is 87, and the hair volume is 13 mm when all the linear hairs up to the above range (5 mm) are overlapped.
  • the protrusion height h of the electrode protrusions 22 is secured to 15 mm, even in the case of a subject with thick hair and a high density of hair, the space in the central part 28 surrounded by the electrode protrusions 22 can be used. , the hair can be well accommodated.
  • the projection height h of the electrode projections 22 exceeds 15 mm, the projection height h of the electrode projections 22 becomes excessive, and the mold release from the mold when forming the electrode projections 22 is deteriorated. I have something to do. Also, from the viewpoint of space saving of the bioelectrode 1, it is not preferable that the projection height h of the electrode projection portion 22 is excessive.
  • each of the plurality of electrode protrusions 22 is preferably arranged so as to be positioned on the circumference of the virtual circle 25 on the outer peripheral portion 29 of the electrode protrusion forming surface 21b.
  • the virtual circle may be one virtual circle, or may be a plurality of virtual concentric circles.
  • the arrangement of the electrode projections 22 is not limited to the one described above.
  • the shape drawn by connecting the points where the plurality of electrode projections 22 are arranged may be a triangle, a square, or the like.
  • the plurality of electrode protrusions 22 be arranged at regular intervals on the outer peripheral portion 29 of the electrode protrusion forming surface 21b. It should be noted that the mutual interval between the two adjacent electrode protrusions 22 does not need to be strictly equal, but may be approximately equal. In addition, the arrangement of the electrode projections 22 is not limited to the above-described mode. Instead, for example, it may have a certain arrangement pattern with two or more types of mutual intervals. Further, for example, a plurality of electrode protrusions 22 may be randomly arranged on the outer peripheral portion 29 of the electrode protrusion forming surface 21b.
  • the number of electrode protrusions 22 arranged on the outer peripheral portion 29 of the electrode protrusion forming surface 21b is not particularly limited, and can be appropriately determined according to the size of the electrode protrusion forming surface 21b.
  • each electrode protrusion forming surface 21b is not particularly limited, and the protrusion is formed so as to protrude from the electrode protrusion forming surface 21b of the electrode main body 21 so that the protrusion height h is 6 to 15 mm. It is good if there is Here, an example of the shape of the electrode protrusion forming surface 21b will be described using the electrode protrusion forming surface 21b of the bioelectrode 1 shown in FIGS. 1 to 3 as an example.
  • each of the plurality of electrode protrusions 22 extends from the base end (base) toward the tip, in other words, the electrode protrusion forming surface 21b. It is preferable that the cross-sectional area be formed so as to gradually decrease as it moves away from the edge.
  • each of the plurality of electrode protrusions 22 has a circular cross-section, and gradually decreases in diameter from the proximal end to the distal end. Further, it is preferable that the center C1 of the cross section of the proximal end portion of each of the plurality of electrode protrusions 22 is positioned on the circumference of the virtual circle 25 on the outer peripheral portion 29 as described above. .
  • the center C1 of the cross section of the base end of each of the plurality of electrode protrusions 22 does not have to be positioned strictly on the circumference of the virtual circle 25, but is positioned roughly on the circumference. It is good if there is
  • each of the plurality of electrode protrusions 22 is preferably formed in a hemispherical shape.
  • the center of the tip portion (also referred to as the center of the cross section of the tip portion) C2 is the cross section of the base end portion. It is preferably formed so as to be positioned radially outward of the center C1.
  • such an electrode protrusion 22 has an oblique conical shape with a rounded apex at the tip.
  • the connector 30 is formed as a snap button type connector. More specifically, the connector 30 is formed as a male side connector in a snap button type connector.
  • the connector 30 includes, for example, a first conductive member 40 and a second conductive member 50 that are fitted together, as shown in FIG.
  • the first conductive member 40 and the second conductive member 50 are made of stainless steel, for example.
  • One end of the first conductive member 40 is embedded in the electrode portion main body 21 of the electrode member 20 and extends through the support member 10 , and the other end protrudes from the back surface 10 b of the support member 10 .
  • the second conductive member 50 is arranged on the rear surface 10b of the support member 10 while being fitted to the other end side of the first conductive member 40 .
  • a female connector not shown
  • the connector 30 is partly embedded in the electrode portion main body 21 of the electrode member 20 and extends through the support member 10 so that the connecting portion with the outside is positioned on the rear surface 10b of the support member 10. is configured to
  • the electrode member 20 of the bioelectrode 1 is electrically connected to the measuring device by attaching (fitting) the female connector attached to the tip of the lead wire of the measuring device to the second conductive member 50 .
  • the measuring device is a device for inputting biomedical signals detected by the plurality of electrode projections 22 of the electrode member 20 of the biomedical electrode 1 and processing, displaying, and analyzing the input biomedical signals.
  • electroencephalogram measurement devices, wearable information devices, and health monitoring devices are applicable.
  • the first conductive member 40 and the second conductive member 50 will be specifically described with reference to FIG.
  • the first conductive member 40 and the second conductive member 50 are formed in a bottomed cylindrical shape with a flange.
  • the first conductive member 40 includes a first bottomed cylindrical portion 41 having an open end 41a at one end and a closed end 41b at the other end, and extending radially outward from the open end 41a of the first bottomed cylindrical portion 41. and a first flange portion 42 to.
  • the outer diameter of the first bottomed cylindrical portion 41 is set to be substantially the same as the diameter of the through hole 10c of the support member 10 .
  • a fitting portion 43 recessed in the radial direction is formed at a portion near the closed end 41b on the outer peripheral surface of the first bottomed cylindrical portion 41 .
  • the first flange portion 42 is slightly inclined so that the outer side in the radial direction is positioned closer to the closed end 41b of the first bottomed cylindrical portion 41 than the inner side in the radial direction.
  • the surface of the first conductive member 40 opposite to the first bottomed cylindrical portion 41 side of the first flange portion 42 is mainly embedded in the electrode portion main body 21 of the electrode member 20, and the first bottomed cylindrical portion 41 is It is inserted through the through hole 10c of the support member 10 (that is, it extends through the support member 10), and the portion (including the fitting portion 43) on the closed end 41b side of the first bottomed cylindrical portion 41 is It protrudes from the rear surface 10b of the support member 10.
  • the surface of the first flange portion 42 opposite to the first bottomed cylindrical portion 41 side is referred to as a "buried surface".
  • the second conductive member 50 includes a second bottomed cylindrical portion 51 having an open end 51a at one end and a closed end 51b at the other end, and extending radially outward from the open end 51a of the second bottomed cylindrical portion 51. and a second flange portion 52 to be used.
  • the second bottomed cylindrical portion 51 is formed such that the inner diameter increases from the open end 51a toward the closed end 51b.
  • the inner diameter of the open end 51a of the second bottomed cylindrical portion 51 is set to be substantially the same as the outer diameter of the fitting portion 43 formed on the outer peripheral surface of the first bottomed cylindrical portion 41 of the first conductive member 40. .
  • the side surface and the bottom surface of the second bottomed cylindrical portion 51 are connected by a smooth curved surface.
  • the second flange portion 52 has an inclined portion that is inclined so that the outer side in the radial direction is more distant from the closed end 51b of the second bottomed cylindrical portion 51 than the inner side.
  • the opening end 51a of the second cylindrical portion 51 of the second conductive member 50 is fitted and fixed to the fitting portion 43 of the first cylindrical portion 41 of the first conductive member 40 by caulking or the like.
  • a connector 30 for the bioelectrode 1 is formed.
  • the method for manufacturing the bioelectrode 1 is not limited to the following method.
  • the connector 30 is attached to the support member 10 in advance. Specifically, the first bottomed cylindrical portion 41 of the first conductive member 40 is inserted through the through hole 10c of the support member 10 from the closed end 41b side, and the first conductive member 40 protruding from the back surface 10b of the support member 10
  • the opening end 51a of the second bottomed cylindrical portion 51 of the second conductive member 50 is fitted into the fitting portion 43 of the first bottomed cylindrical portion 41, thereby forming an assembly of the support member 10 and the connector 30. shall be preformed. Therefore, in the following manufacturing method, the connector 30 is treated as a member provided on the support member 10 side.
  • liquid or paste conductive rubber containing silicone rubber and metal particles is stirred, and the stirred conductive rubber is placed in a mold (cavity) having the shape of the electrode member 20. inject into As a result, the conductive rubber is formed into the shape of the electrode member 20 within the mold.
  • the support member 10 to which the connector 30 is attached that is, the assembly of the support member 10 and the connector 30 is placed on the conductive rubber in the mold with the support surface 10a of the support member 10 facing downward.
  • the supporting surface 10 a of the supporting member 10 is placed on a portion corresponding to the supported surface 21 a of the conductive rubber electrode portion body 21 formed in the shape of the electrode member 20 .
  • the embedding surface of the first flange portion 42 of the first conductive member 40 is embedded in a portion corresponding to the electrode portion main body 21 of conductive rubber formed in the shape of the electrode member 20 .
  • the conductive rubber molded into the shape of the electrode member 20 is crosslinked while the assembly of the support member 10 and the connector 30 is placed.
  • the conductive rubber formed in the shape of the electrode member 20 is cured, and the first conductive member 40 and the electrode member 20 are integrated. That is, the connector 30 and the electrode member 20 having a plurality of electrode portion bodies 21 are integrally molded.
  • the support member 10, the electrode member 20 and the connector 30 are integrated.
  • the support member 10, the electrode member 20, and the connector 30 integrated together are taken out from the molding die, and subjected to post-treatment as necessary, whereby the bioelectrode 1 can be manufactured.
  • the bioelectrode of the present invention is used as a bioelectrode for sensing electrical signals from the subject's body, transmitting electrical stimulation to the subject, or performing both sensing and transmission by contacting the subject's body. be able to.
  • Bioelectrode 10 Supporting member 10a: Supporting surface 10b: Back surface 10c: Through hole 20: Electrode member 21: Electrode main body 21a: Supported surface 21b: Electrode protrusion forming surface 22: Electrode protrusion 25: Virtual circle 28 : Central portion 29 : Peripheral portion 30 : Connector 40 : First conductive member 41 : First bottomed cylindrical portion 41 a : Open end 41 b : Closed end 42 : First flange portion 43 : Fitting portion 50 : Second conductive member 51 : Second bottomed cylindrical portion 51a: Open end 51b: Closed end 52: Second flange portion 60: Subject C1: Cross-sectional center C2 of the base end of the electrode projection: Center h of the tip of the electrode projection: Projection height O: Arrangement center of a plurality of electrode projections Oz: Measurement location x: Location

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Abstract

被験者の頭皮との良好な接触を実現することが可能な生体電極を提供する。被験者の身体に接触する電極部材２０を備え、電極部材２０は、板状の電極部本体２１と、電極部本体２１の電極突起部形成面２１ｂから突出するように設けられた複数の電極突起部２２と、を有し、複数の電極突起部２２は、電極部本体２１の電極突起部形成面２１ｂの中央部２８を避けるように、電極突起部形成面２１ｂの外周部２９に配置され、電極突起部形成面２１ｂに対して直交する方向における、それぞれの電極突起部２２の基端部から先端部までの突起高さｈが、６～１５ｍｍである。

Description

生体電極
　本発明は、生体電極に関し、被験者の頭皮との良好な接触を実現することが可能な生体電極に関する。
　医療施設等において被験者の健康状態を診断するために、被験者の身体に生体電極を配し、各種の電気信号を検出することが行われている。例えば、被験者の頭皮に電極を配することによって脳波の計測が行われる。
　従来、脳波測定用電極として、例えば、導電性シリコーンゴム等からなる電極部を備えた生体電極が提案されている（例えば、特許文献１参照）。このような生体電極の電極部としては、例えば、被験者と接触する面側に先端を鋭くした複数の突起が設けられ、このような複数の突起によってブラシ状に構成されたものを挙げることができる。また、脳波測定用の生体電極は、例えば、電極部を配設するための台座を更に備え、その台座に、相手部品との組み付け用端子や端子支持用の絶縁ゴム等が設けられている。
　従来、脳波測定用の生体電極において、被験者の頭皮との接触面積を向上させるために、電極部の先端の突起の本数は、より多く設定されている。以下、電極部に設けられた突起の本数を、電極部の「突起本数」ということがある。
特開２０１７－７４３６９号公報
　しかしながら、脳波測定用の生体電極における電極部の突起本数を多くすると、１つの電極部に対して突起が密集して配置されることとなるため、毛髪の多い被験者の脳波を計測する場合に、頭皮と電極部との間に毛髪を収納する空間が少なくなってしまう。このため、このような生体電極は、電極部が頭皮から浮き易くなってしまい、逆に、頭皮に接触し難くなってしまうという問題があった。
　また、毛髪の多い被験者の脳波を検出する場合、毛髪による生体電極の浮き上がりを防止して各電極部と被験者の頭皮とをしっかりと接触させるため、生体電極に強い押し付け力を加える必要が生じる。ただし、上述したような生体電極に強い押し付け力を加えた状態の使用が長時間続くと、被験者の頭皮に痛みを伴うという問題が発生してしまうことがある。
　上記の課題に鑑み、本発明によれば、被験者の頭皮との良好な接触を実現することが可能な生体電極が提供される。特に、脳波計測に適し、毛髪の多い被験者であっても頭皮との良好な接触を実現することが可能な生体電極が提供される。
　上述の課題を解決するため、本発明は、以下の生体電極を提供する。
［１］　被験者の身体に接触する電極部材を備え、
　前記電極部材は、板状の電極部本体と、前記電極部本体の電極突起部形成面から突出するように設けられた複数の電極突起部と、を有し、
　複数の前記電極突起部は、前記電極部本体の前記電極突起部形成面の中央部を避けるように、当該電極突起部形成面の外周部に配置され、
　前記電極突起部形成面に対して直交する方向における、それぞれの前記電極突起部の基端部から先端部までの突起高さが、６～１５ｍｍである、生体電極。
［２］　複数の前記電極突起部のそれぞれは、前記電極突起部形成面の前記外周部上の一つの仮想円又は複数の仮想同心円の円周上に位置するように配置されている、前記［１］に記載の生体電極。
［３］　複数の前記電極突起部は、前記電極突起部形成面の前記外周部に等間隔に配置されている、前記［１］又は［２］の生体電極。
［４］　複数の前記電極突起部のそれぞれは、頂点が丸められた斜円錐状の形状を有する、前記［１］～［３］のいずれかに記載の生体電極。
［５］　被験者の脳波測定に用いられる、前記［１］～［４］のいずれかに記載の生体電極。
　本発明の生体電極は、被験者の頭皮との良好な接触を実現することができるという効果を奏する。また、本発明の生体電極は、電極の過剰な押し付けが不要となり、測定時の頭皮の痛みを軽減することができるという効果を奏する。特に、毛髪の多い被験者、毛髪の長い被験者、毛髪の体積が大きい（別言すれば、毛髪が太い）被験者等であっても、安定した頭皮との接触を実現することができる。
本発明の一の実施形態の生体電極を模式的に示す正面図である。 図１に示す生体電極の底面図である。 図２におけるＡ－Ａ断面図である。 生体電極を脳波計測用に使用した一例を示す説明図である。
　以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、当業者の通常の知識に基づいて、適宜設計の変更、改良等が加えられることが理解されるべきである。
　図１は、本発明の一の実施形態の生体電極を模式的に示す正面図である。図２は、図１に示す生体電極の底面図である。図３は、図２におけるＡ－Ａ断面図である。図４は、生体電極を脳波計測用に使用した一例を示す説明図である。
　図１～図３に示すように、生体電極１は、板状の電極部本体２１と、この電極部本体２１の電極突起部形成面２１ｂから突出するように設けられた複数の電極突起部２２と、を有する電極部材２０を備えたものである。電極部材２０は、例えば、複数の電極突起部２２の先端側部分を被験者の身体（皮膚）に接触させることによってコネクタを介して当該被験者の生体信号を検出する（取り出す）ことを可能にする。生体電極１は、例えば、脳波測定用の生体電極として用いられる。この場合、生体電極１は、電極部材２０における複数の電極突起部２２の先端側部分が被験者の頭皮に接触するように被験者の頭部に取り付けられる。例えば、図４に示すように、被験者６０の頭部の所望箇所に対して生体電極１を複数個配することにより、その被験者６０の脳波等の各種の電気信号を検出することができる。
　生体電極１は、電極部材２０の複数の電極突起部２２を被験者の身体と接触させて、被験者の身体からの電気信号の感知、被験者への電気刺激の伝達、又は上記した感知と伝達の双方を行うために好適に用いることができる。具体的には、例えば、医療用計測器、ウェアラブル計測器、健康モニタリング機器等の生体電極１として用いることができる。特に、生体電極１は、電気信号として脳波を計測する際に好適に用いることができる。
　本実施形態の生体電極１は、電極部材２０を支持するための支持部材１０を更に備えている。支持部材１０は、電気絶縁性の材料から構成されている。例えば、支持部材１０は、シリコーンゴム等により形成することができる。本実施形態の生体電極１においては、支持部材１０は、円板状に形成されている。支持部材１０は、電極部材２０を支持する支持面１０ａと、支持面１０ａとは反対側の背面１０ｂと、を有する。また、支持部材１０の中心部には、支持部材１０を厚さ方向に貫通する（すなわち、支持面１０ａから背面１０ｂまでを貫通する）貫通孔１０ｃが形成されている（例えば、図３参照）。
　なお、支持部材１０は、支持面１０ａ、背面１０ｂ及び貫通孔１０ｃに相当する構成を有していればよく、必ずしも円板状に形成される必要はない。
　生体電極１において、電極部材２０は、例えば、導電性ゴム等により構成されており、上述のように、支持部材１０に支持される電極部本体２１と、電極部本体２１から支持部材１０とは反対側に突出する複数の電極突起部２２と、を有する。導電性ゴムとしては、例えば、シリコーンゴムと金属粒子とを含むいわゆる導電性シリコーンゴムを挙げることができる。シリコーンゴムとしては、例えば、室温硬化型の液状シリコーンゴムを挙げることができる。また、金属粒子としては、例えば、銀粒子を挙げることができる。室温硬化型の液状シリコーンゴムとは、硬化前には液状又はペースト状であり、２０℃～１００℃で硬化反応が進行してゴム弾性体となるシリコーンゴムのことである。銀粒子は、複数の銀粒子（一次粒子）が集まって凝集した凝集粒子（凝集体）やフレーク状の銀粒子を含みうる。
　電極部材２０を形成する導電性ゴムは、銀粒子に代えて、導電性を有する他の金属粒子や炭素系材料粒子（カーボンブラックやカーボンナノチューブ等）などを含むことができ、また、補強材、充填剤及び種々の添加剤などを適宜含むことができる。
　電極部材２０の電極部本体２１は、支持部材１０と同様の形状を有していることが好ましい。即ち、本実施形態の生体電極１において、電極部本体２１は、円板状に形成されている。電極部本体２１は、支持部材１０の支持面１０ａに支持される被支持面２１ａと、被支持面２１ａとは反対側の電極突起部形成面２１ｂと、を有する。
　複数の電極突起部２２は、電極部本体２１の電極突起部形成面２１ｂに突出形成されている。複数の電極突起部２２は、電極部本体２１の電極突起部形成面２１ｂの中央部２８を避けるように、電極突起部形成面２１ｂの外周部２９に配置されている。
　本実施形態の生体電極１においては、上述したような電極突起部形成面２１ｂの外周部２９に配置された各電極突起部２２の突起高さｈに関して特に主要な構成を有している。即ち、本実施形態の生体電極１においては、電極突起部形成面２１ｂに対して直交する方向における、それぞれの電極突起部２２の基端部から先端部までの突起高さｈが、６～１５ｍｍである。以下、電極突起部形成面２１ｂに対して直交する方向における、それぞれの電極突起部２２の基端部から先端部までの突起高さｈを、単に「電極突起部２２の突起高さｈ」ということがある。
　生体電極１は、突起高さｈが６～１５ｍｍの電極突起部２２が電極突起部形成面２１ｂの外周部２９のみに配置されているため、このような電極突起部２２によって囲われた電極突起部形成面２１ｂの中央部２８が、被験者の毛髪を収納する空間となる。この中央部２８における空間は、電極突起部２２の突起高さｈに相当する空間高さを有しており、当該空間内にて、被験者の毛髪を良好に収納することができる。このため、生体電極１は、被験者の頭皮との良好な接触を実現することができ、また、被験者への生体電極１の過剰な押し付けが不要となり、測定時の頭皮の痛みを軽減することもできる。特に、毛髪の多い被験者、毛髪の長い被験者（例えば、毛髪を伸ばしている女性）、毛髪の体積が大きい（別言すれば、毛髪が太い）被験者等であっても、安定した頭皮との接触を実現することができる。
　電極突起部２２の突起高さｈが６ｍｍ未満であると、電極突起部形成面２１ｂの中央部２８の空間高さが低すぎて、中央部２８の空間にて被験者の毛髪を十分に収納することができないことがある。例えば、一般的に、平均毛髪太さは０．０８５ｍｍであり、被験者の頭皮の単位面積当たりに生えている毛髪の本数は２０８本／ｃｍ２程度である。以下、単位面積当たりに生えている毛髪の本数を「毛髪の密度（本／ｃｍ２）」ということがある。
　ここで、図４に示すようにして生体電極１を被験者６０の頭部に複数個配して脳波等の電気信号を検出する場合、測定箇所Ｏｚで示される被験者６０の後頭部が、上部などからの毛髪の影響を受け、生体電極１がより浮き易い箇所といえる。そして、図４における箇所ｘは、測定箇所Ｏｚでの測定時に毛髪が重なり影響を受けると想定される範囲であり、測定箇所Ｏｚから箇所ｘまでの長さは５ｍｍである。このため、毛髪が重なり影響を受ける範囲の長さを５ｍｍと規定すると、上述した一般的な被験者に関する平均毛髪太さ（ｍｍ）及び毛髪の密度（本／ｃｍ２）から、単位長さ当たりの毛髪の本数は１４本／ｃｍとなり、当該範囲（５ｍｍ）上までの直線範囲の毛髪の本数は７２本となり、当該範囲（５ｍｍ）上までの直線範囲の毛髪が全て重なった場合の毛髪嵩（別言すれば、重なった毛髪の高さ）は６ｍｍとなる。このため、電極突起部２２の突起高さｈが６ｍｍ以上とすることで、電極突起部２２によって囲われた中央部２８の空間にて、被験者の毛髪を良好に収納することができる。
　また、毛髪が太く、毛髪の密度が高い被験者の場合は、平均毛髪太さは０．１５０ｍｍ程度であり、毛髪の密度は３００本／ｃｍ２程度である。そして、このような被験者に関する平均毛髪太さ（ｍｍ）及び毛髪の密度（本／ｃｍ２）から、単位長さ当たりの毛髪の本数は１７本／ｃｍとなり、上記範囲（５ｍｍ）の直線状の毛髪の本数は８７本となり、上記範囲（５ｍｍ）上までの直線状の毛髪が全て重なった場合の毛髪嵩は１３ｍｍとなる。このため、電極突起部２２の突起高さｈを１５ｍｍ確保すれば、毛髪が太く、毛髪の密度が高い被験者の場合であっても、電極突起部２２によって囲われた中央部２８の空間にて、その毛髪を良好に収納することができる。そして、電極突起部２２の突起高さｈが１５ｍｍを超えると、電極突起部２２の突起高さｈが過剰となり、電極突起部２２を成形して形成する際の型からの脱型性が悪化することがある。また、生体電極１の小スペース化の観点においても、電極突起部２２の突起高さｈが過剰となることは好ましくない。
　電極突起部形成面２１ｂの外周部２９における、複数の電極突起部２２の配置については、バランスの観点より、電極突起部形成面２１ｂの外周部２９に対して、円形状の配置が好ましい。例えば、複数の電極突起部２２のそれぞれは、電極突起部形成面２１ｂの外周部２９上における仮想円２５の円周上に位置するように配置されていることが好ましい。なお、仮想円は、一つの仮想円であってもよいし、複数の仮想同心円であってもよい。但し、電極突起部２２の配置は、上記したものに限定されることはなく、例えば、複数の電極突起部２２が配置された点を結んで描かれる形状が、三角形や四角形等の形状であってもよい。
　複数の電極突起部２２は、電極突起部形成面２１ｂの外周部２９に等間隔に配置されていることが好ましい。なお、隣接する２つの電極突起部２２の相互間隔は、厳密に等間隔である必要はなく、概ね等間隔であればよい。また、電極突起部２２の配置は、上記した態様に限定されることはなく、例えば、電極突起部形成面２１ｂの外周部２９において、隣接する２つの電極突起部２２の相互間隔の全てが同一でなく、例えば、２種類以上の相互間隔を有するような一定の配列パターンを有するものであってもよい。更に、例えば、複数の電極突起部２２が電極突起部形成面２１ｂの外周部２９に無作為（ランダム）に配置されていてもよい。
　電極突起部形成面２１ｂの外周部２９に配置される電極突起部２２の本数については特に制限はなく、電極突起部形成面２１ｂの大きさ等に応じて適宜決定することができる。
　また、それぞれの電極突起部形成面２１ｂの形状についても特に制限はなく、突起高さｈが６～１５ｍｍとなるように、電極部本体２１の電極突起部形成面２１ｂから突出するように形成されていればよい。ここで、電極突起部形成面２１ｂの形状の一例について、図１～図３に示す生体電極１における電極突起部形成面２１ｂを例として説明する。
　図１～図３に示す生体電極１のように、例えば、複数の電極突起部２２のそれぞれは、基端部（根元部）から先端部に向かって、換言すれば、電極突起部形成面２１ｂから離れるにしたがって横断面積が徐々に小さくなるように形成されていることが好ましい。例えば、複数の電極突起部２２のそれぞれは、円形の横断面を有しており、基端部から先端部に向かって徐々に縮径している。そして、複数の電極突起部２２のそれぞれの基端部の横断面の中心Ｃ１が、上述したような外周部２９上における仮想円２５の円周上に位置するように配置されていることが好ましい。このような構成において、複数の電極突起部２２のそれぞれの基端部の横断面の中心Ｃ１が、厳密に仮想円２５の円周上に位置する必要はなく、概ねその円周上に位置していればよい。
　複数の電極突起部２２のそれぞれの先端部は、半球状に形成されていることが好ましい。また、複数の電極突起部２２のそれぞれは、複数の電極突起部２２の配置中心Ｏから見て、先端部の中心（先端部の横断面の中心ともいう）Ｃ２が基端部の横断面の中心Ｃ１よりも径方向外側に位置するように形成されていることが好ましい。例えば、このような電極突起部２２は、先端部の頂点が丸められた斜円錐状の形状を有する。このように構成することによって、電極突起部２２によって囲われた電極突起部形成面２１ｂの中央部２８の空間をより広く確保することができる。
　生体電極１において、コネクタ３０は、スナップボタン型コネクタとして形成されている。より具体的には、コネクタ３０は、スナップボタン型コネクタにおけるオス側コネクタとして形成されている。コネクタ３０は、例えば、図３に示すように、互いに嵌合された第１導電部材４０と第２導電部材５０とを含む。
　第１導電部材４０及び第２導電部材５０は、例えば、ステンレス鋼で形成されている。第１導電部材４０は、一端側が電極部材２０の電極部本体２１に埋設されるとともに支持部材１０を貫通して延びて他端側が支持部材１０の背面１０ｂから突出している。第２導電部材５０は、第１導電部材４０の他端側に嵌合された状態で、支持部材１０の背面１０ｂ上に配置されている。そして、スナップボタン型コネクタにおける図示省略のメス側コネクタが第２導電部材５０に装着（嵌合）されることにより、生体電極１の電極部材２０が外部と電気的に接続されるようになっている。即ち、コネクタ３０は、一部が電極部材２０の電極部本体２１に埋設されているととともに支持部材１０を貫通して延びて支持部材１０の背面１０ｂ上に外部との接続部が位置するように構成されている。
　例えば、測定装置のリード線の先端に取り付けられているメス側コネクタが第２導電部材５０に装着（嵌合）されることにより、生体電極１の電極部材２０が測定装置に電気的に接続される。測定装置は、生体電極１の電極部材２０の複数の電極突起部２２によって検出される生体信号を入力し、入力された生体信号の加工、表示、解析などを行うための装置であり、特に制限されないが、例えば、脳波測定装置、ウェアラブル情報機器及び健康モニタリング機器が該当する。
　図３を参照して第１導電部材４０及び第２導電部材５０について具体的に説明する。第１導電部材４０及び第２導電部材５０は、フランジ付き有底円筒状に形成されている。
　第１導電部材４０は、一端に開口端４１ａを有するとともに他端に閉塞端４１ｂを有する第１有底円筒部４１と、第１有底円筒部４１の開口端４１ａから径方向外側に延在する第１フランジ部４２と、を有する。第１有底円筒部４１の外径は、支持部材１０の貫通孔１０ｃの径とほぼ同じ設定されている。第１有底円筒部４１の外周面における閉塞端４１ｂの近傍の部位には、径方向に凹んだ嵌合部４３が形成されている。第１フランジ部４２は、径方向の内側よりも外側の方が第１有底円筒部４１の閉塞端４１ｂ側に位置するように僅かに傾斜している。
　第１導電部材４０は、主に第１フランジ部４２の第１有底円筒部４１側とは反対側の面が電極部材２０の電極部本体２１に埋設され、第１有底円筒部４１が支持部材１０の貫通孔１０ｃに挿通されており（すなわち、支持部材１０を貫通して延びており）、第１有底円筒部４１の閉塞端４１ｂ側の部位（嵌合部４３を含む）が支持部材１０の背面１０ｂから突出している。なお、以下では、第１フランジ部４２の第１有底円筒部４１側とは反対側の面を「埋設面」という。
　第２導電部材５０は、一端に開口端５１ａを有するとともに他端に閉塞端５１ｂを有する第２有底円筒部５１と、第２有底円筒部５１の開口端５１ａから径方向外側に延在する第２フランジ部５２と、を有する。第２有底円筒部５１は、開口端５１ａから閉塞端５１ｂに向かうほど内径が大きくなるように形成されている。第２有底円筒部５１の開口端５１ａの内径は、第１導電部材４０の第１有底円筒部４１の外周面に形成された嵌合部４３の外径とほぼ同じに設定されている。なお、第２有底円筒部５１の側面と底面とは滑らかな曲面で接続されている。第２フランジ部５２は、径方向の内側よりも外側の方が第２有底円筒部５１の閉塞端５１ｂから離れるように傾斜した傾斜部を有している。
　第２導電部材５０は、カシメなどにより、第２有底円筒部５１の開口端５１ａが第１導電部材４０の第１有底円筒部４１の嵌合部４３に嵌合固定されており、これにより、生体電極１のコネクタ３０が形成されている。
　次に、生体電極１の製造方法の一例について説明する。但し、生体電極１の製造方法については以下の方法に限定されることはない。また、以下の説明において、コネクタ３０は予め支持部材１０に取り付けられているものとする。具体的には、第１導電部材４０の第１有底円筒部４１が閉塞端４１ｂ側から支持部材１０の貫通孔１０ｃに挿通され、支持部材１０の背面１０ｂから突出する第１導電部材４０の第１有底円筒部４１の嵌合部４３に第２導電部材５０の第２有底円筒部５１の開口端５１ａが嵌合されており、これによって、支持部材１０とコネクタ３０との組立体が事前に形成されているものとする。したがって、以下の製造方法においては、コネクタ３０は、支持部材１０側に設けられた部材として扱われている。
　生体電極１の製造においては、まず、シリコーンゴムと金属粒子とを含む液状又はペースト状の導電性ゴムを撹拌し、撹拌された導電性ゴムを電極部材２０の形状を有した成形型（キャビティ）に注入する。これにより、成形型内で導電性ゴムが電極部材２０の形状に形成される。
　次に、コネクタ３０が取り付けられた支持部材１０、即ち、支持部材１０とコネクタ３０との組立体を支持部材１０の支持面１０ａを下向きにして成形型内の導電性ゴム上に載置する。これにより、支持部材１０の支持面１０ａが、電極部材２０の形状に形成された導電性ゴムの電極部本体２１の被支持面２１ａに相当する部位に載置される。また、第１導電部材４０の第１フランジ部４２の埋設面が、電極部材２０の形状に形成された導電性ゴムの電極部本体２１に相当する部位に埋設される。
　次に、支持部材１０とコネクタ３０との組立体が載置された状態で電極部材２０の形状に成形された導電性ゴムを架橋する。これにより、電極部材２０の形状に形成された導電性ゴムが硬化して、第１導電部材４０と電極部材２０とが一体化される。即ち、コネクタ３０と複数の電極部本体２１を有する電極部材２０とが一体に成型される。このようにして、支持部材１０、電極部材２０及びコネクタ３０が一体化される。その後、一体化された支持部材１０、電極部材２０及びコネクタ３０を、成形型から取り出し、必要に応じて後処理を施すことにより、生体電極１を製造することができる。
　本発明の生体電極は、被験者の身体と接触させて、被験者の身体からの電気信号の感知、被験者への電気刺激の伝達、又は上記した感知と伝達の双方を行うための生体電極として利用することができる。
１：生体電極
１０：支持部材
１０ａ：支持面
１０ｂ：背面
１０ｃ：貫通孔
２０：電極部材
２１：電極部本体
２１ａ：被支持面
２１ｂ：電極突起部形成面
２２：電極突起部
２５：仮想円
２８：中央部
２９：外周部
３０：コネクタ
４０：第１導電部材
４１：第１有底円筒部
４１ａ：開口端
４１ｂ：閉塞端
４２：第１フランジ部
４３：嵌合部
５０：第２導電部材
５１：第２有底円筒部
５１ａ：開口端
５１ｂ：閉塞端
５２：第２フランジ部
６０：被験者
Ｃ１：電極突起部の基端部の横断面の中心
Ｃ２：電極突起部の先端部の中心
ｈ：突起高さ
Ｏ：複数の電極突起部の配置中心
Ｏｚ：測定箇所
ｘ：箇所

Claims (5)

  1. 　被験者の身体に接触する電極部材を備え、
    　前記電極部材は、板状の電極部本体と、前記電極部本体の電極突起部形成面から突出するように設けられた複数の電極突起部と、を有し、
    　複数の前記電極突起部は、前記電極部本体の前記電極突起部形成面の中央部を避けるように、当該電極突起部形成面の外周部に配置され、
    　前記電極突起部形成面に対して直交する方向における、それぞれの前記電極突起部の基端部から先端部までの突起高さが、６～１５ｍｍである、生体電極。
  2. 　複数の前記電極突起部のそれぞれは、前記電極突起部形成面の前記外周部上の一つの仮想円又は複数の仮想同心円の円周上に位置するように配置されている、請求項１に記載の生体電極。
  3. 　複数の前記電極突起部は、前記電極突起部形成面の前記外周部に等間隔に配置されている、請求項１又は２の生体電極。
  4. 　複数の前記電極突起部のそれぞれは、頂点が丸められた斜円錐状の形状を有する、請求項１～３のいずれか一項に記載の生体電極。
  5. 　被験者の脳波測定に用いられる、請求項１～４のいずれか一項に記載の生体電極。
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