JP6389117B2 - 生体電極 - Google Patents

Description

本発明は、日常生活の中で心拍や心電波形などの生体信号を測定するための生体電極に関するものである。

個人の心拍および心電波形の計測を、いつでも実現できるようになると、心拍数の急激な上昇や減少、あるいは無信号状態といった個人の異変を検知し、状況を通信によりサーバ側で認識できるシステムが実現でき、日常の健康管理や、緊急時の迅速対応などが実現できる。

心拍や心電波形の計測においては、人の肌に導電性素材からなる電極を取り付ける必要がある。医療用の心電波形計測用には、ゲル素材が塗布されたパッチ状のものが用いられている（特許文献１参照）。しかし、電極を一度取り付けると、着脱ができないため、長時間連続的に、かつ、日常的に計測する目的では使い難いという問題があった。そこで、長時間連続的に人体に装着できるようにするために、ベルト、絆創膏あるいは衣服に電極を取り付けることが提案されている（特許文献２，３参照）。

特開２０１１−７２５４３号公報 特許第３４１３５２１号公報 国際公開ＷＯ２０１３／０７３６７３

特許文献２，３に開示された電極の場合、衣服やそれに準じるものとしての利用が可能であるが、浴場やサウナといった入浴設備環境で、衣服を身に着けない状態での計測に適していないという問題点があった。
また、特許文献２，３に開示された電極では、人体との接触圧力を高くする必要があることから、締め付ける構造をしており、航空機や電車、バス、自家用車などによる移動中に長時間座り続けている状態での計測に適していないという問題点があった。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、入浴設備環境での使用に適した生体電極を提供することを目的とする。
また、本発明は、ユーザが着座している状態での使用に適した生体電極を提供することを目的とする。

本発明の生体電極は、外皮が柔軟性を有する導電性材料からなる曲面体状の電極部と、生体の首に掛けたときに前記電極部が前記生体と接触するように、前記電極部が取り付けられたタオルとを備え、前記電極部は、内部に細粒状の樹脂ペレットが充填され、前記タオルは、前記電極部で取得した生体信号を外部に送信する端末を装着するためのコネクタと、前記電極部と前記コネクタとを電気的に接続する配線とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の生体電極の１構成例において、前記電極部は、さらに、前記タオルが貫通する貫通孔と、この貫通孔を通るタオルを緩締自在に挟み込むことが可能な導電性材料からなる挟締部とを有し、前記貫通孔の内壁および前記挟締部で前記タオルに設けられた配線と電気的に接続されることを特徴とするものである。

また、本発明の生体電極は、外皮が柔軟性を有する導電性材料からなる曲面体状の電極部と、生体の首に掛けたときに前記電極部が前記生体と接触するように、前記電極部が取り付けられたタオルとを備え、前記電極部は、内部に細粒状の樹脂ペレットが充填され、さらに、前記生体との接触によって取得した生体信号を外部に送信する端末と、外側の前記導電性材料と前記端末とを接続する配線とを、前記電極部の内部に有することを特徴とするものである。
また、本発明の生体電極の１構成例において、前記電極部は、さらに、前記タオルが貫通する貫通孔と、この貫通孔を通るタオルを緩締自在に挟み込むことが可能な挟締部とを備えることを特徴とするものである。

また、本発明の生体電極は、外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる曲面体状のヘッドレストクッション部と、このヘッドレストクッション部に取り付けられた外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる、前記ヘッドレストクッション部よりも小さい曲面体状の電極クッション部と、この電極クッション部に取り付けられた柔軟性を有する導電性材料からなる電極部と、生体の肩に掛けたときに前記電極部が前記生体の首の後部と接触するように、前記ヘッドレストクッション部が取り付けられたタオルとを備え、前記ヘッドレストクッション部および前記電極クッション部の内部には、細粒状の樹脂ペレットが充填され、さらに、前記ヘッドレストクッション部は、前記生体と接触しない背面に設けられた、生体信号を外部に送信する端末を装着するためのコネクタと、前記電極部と前記コネクタとを電気的に接続する配線とを有することを特徴とするものである。
また、本発明の生体電極の１構成例は、前記コネクタに装着された前記端末を覆うことが可能なように、前記ヘッドレストクッション部の背面と前記タオルとの間に隙間が形成されることを特徴とするものである。
また、本発明の生体電極の１構成例は、前記コネクタに前記端末を装着できるように、前記タオルに開口部が形成されることを特徴とするものである。

また、本発明の生体電極は、外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる曲面体状のヘッドレストクッション部と、このヘッドレストクッション部に取り付けられた外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる、前記ヘッドレストクッション部よりも小さい曲面体状の電極クッション部と、この電極クッション部に取り付けられた柔軟性を有する導電性材料からなる電極部と、生体の肩に掛けたときに前記電極部が前記生体の首の後部と接触するように、前記ヘッドレストクッション部が取り付けられたタオルとを備え、前記ヘッドレストクッション部および前記電極クッション部の内部には、細粒状の樹脂ペレットが充填され、さらに、前記ヘッドレストクッション部は、前記電極部で取得した生体信号を外部に送信する端末と、前記電極部と前記端末とを電気的に接続する配線とを内部に有することを特徴とするものである。

本発明によれば、外皮が柔軟性を有する導電性材料からなる曲面体状の電極部と、電極部が取り付けられたタオルとから生体電極を構成することにより、ユーザが衣服を身に着けない状態で入浴しているときやサウナを利用しているときに、ユーザの生体信号を測定することができ、遠隔で生体信号のモニタリングあるいはデータ蓄積が可能になる。

また、本発明では、電極部に、タオルが貫通する貫通孔と、貫通孔を通るタオルを緩締自在に挟み込むことが可能な導電性材料からなる挟締部とを設けることにより、貫通孔の内壁および挟締部で電極部とタオルに設けられた配線とを電気的に接続することができ、また電極部の位置を任意に調整することができる。

また、本発明では、電極部の内部に端末を設けることにより、端末との接続用のコネクタを不要にすることができる。

また、本発明では、外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる曲面体状のヘッドレストクッション部と、ヘッドレストクッション部に取り付けられた外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる曲面体状の電極クッション部と、電極クッション部に取り付けられた柔軟性を有する導電性材料からなる電極部と、ヘッドレストクッション部が取り付けられたタオルとから生体電極を構成することにより、ユーザが着座して首を楽にした状態で、生体信号を測定することができ、遠隔で生体信号のモニタリングあるいはデータ蓄積が可能になる。

また、本発明では、コネクタに装着された端末を覆うことが可能なように、ヘッドレストクッション部の背面とタオルとの間に隙間を形成しておくことにより、端末をタオルで覆うことができ、使用中の端末への衝撃を軽減することができる。

また、本発明では、コネクタに端末を装着できるように、タオルに開口部を形成しておくことにより、ヘッドレストクッション部への端末の着脱を容易にすることができる。

また、本発明では、ヘッドレストクッション部の内部に端末を設けることにより、端末との接続用のコネクタを不要にすることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る生体電極の外観図、および生体電極を生体に装着した様子を示す模式図である。 本発明の第１の実施の形態における電極部の構造例を示す斜視図、および電極部と配線との電気的接続を説明する斜視図である。 本発明の第１の実施の形態におけるタオルの中央部の構造例を示す平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る生体電極の生体への装着方法を説明する図である。 本発明の第１の実施の形態におけるタオルの中央部の他の構造例を示す平面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る生体電極の正面図および背面図である。 本発明の第２の実施の形態に係る生体電極および電極部の平面図である。 本発明の第２の実施の形態におけるヘッドレストクッション部と電極部の作製方法を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態におけるヘッドレストクッションのタオルへの取り付け方法を説明する図である。 本発明の第２の実施の形態に係る生体電極を生体に装着した様子を示す模式図である。

［第１の実施の形態］
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１（Ａ）は本発明の第１の実施の形態に係る生体電極の外観図、図１（Ｂ）は図１（Ａ）の生体電極を生体に装着した様子を横から見た模式図である。
本実施の形態の生体電極は、外皮が柔軟性を有する導電性材料からなる曲面体状の電極部１ａ，１ｂと、生体の首に掛けたときに電極部１ａ，１ｂが生体と接触するように、電極部１ａ，１ｂが取り付けられたタオル２とから構成される。

この生体電極を生体１００（ユーザ）に装着する際には、図１（Ｂ）に示すようにタオル２を生体１００の首の後ろに回し、タオル２の両端を体の前側に垂らすようにする。そして、電極部１ａ，１ｂが例えば生体１００の胸部と接触するように位置を調整する。後述のように、電極部１ａ，１ｂの位置は任意に調整可能である。

図２（Ａ）は電極部１ａ，１ｂの構造を示す斜視図、図２（Ｂ）は電極部１ａ，１ｂと配線との電気的接続を説明する斜視図である。
電極部１ａは、柔軟性を有する導電性布を縫い合わせて曲面体状にしたものである。導電性布としては、例えばポリ３、４−エチレンジオキシチオフェン（ＰＥＤＯＴ）にポリスチレンスルホン酸（ポリ４−スチレンサルフォネート；ＰＳＳ）をドープしたＰＥＤＯＴ／ＰＳＳなどの導電性高分子を、繊維素材に含浸させたものがある。導電性高分子で被覆される繊維素材としては、例えば綿、麻、羊毛、絹、レーヨン、ポリノジック、キュプラ、アセテート、ナイロン、ポリエステル、アクリル、ビニロン、ポリプロピレンからなる群より選ばれる一種類の繊維または二種類以上の繊維を混紡したものが挙げられる。

曲面体状の電極部１ａには、貫通孔１０が設けられている。貫通孔１０の内壁は、曲面体の外壁と繋がる導電性布で構成されている。そして、電極部１ａの内部の空間１１にはＰＶＣペレットが充填されている。貫通孔１０には、導電性材料からなる円筒１２が挿入されている。円筒１２の上部には、緩締自在にタオル２を挟み込むことが可能な挟締部１３が設けられ、円筒１２の下部には、貫通孔１０の内径よりも大きな直径を持つ円形部材１４が設けられている。

円筒１２の外径は、貫通孔１０に円筒１２を挿入したときに、円筒１２の外壁と貫通孔１０の内壁とが密着するサイズに設定されている。電極部１ａの貫通孔１０に円筒１２を挿入するときには、電極部１ａの下部から挿入するようにする。上記のとおり円筒１２の上部には円筒１２から突出する挟締部１３が設けられているが、電極部１ａに柔軟性があるため、挟締部１３と円筒１２とを貫通孔１０に押し込むことが可能である。円形部材１４が電極部１ａの下部と接した時点で貫通孔１０への円筒１２の挿入が完了し、このとき挟締部１３が電極部１ａの外側に露出するようになっている。貫通孔１０に円筒１２を挿入すると、電極部１ａと円筒１２とが電気的に接続されることになる。

円筒１２を構成する導電性材料としては、金属メッキされたプラスチック、金属あるいはカーボンなどがある。挟締部１３は円筒１２と電気的に接続されている必要があるため、挟締部１３も同様の導電性材料で構成されていることが望ましい。
なお、図２（Ａ）、図２（Ｂ）では、電極部１ａの構成について説明しているが、電極部１ｂの構成も電極部１ａと同じである。

図３はタオル２の中央部を示す平面図である。タオル２は周知のとおり布製の織物であるが、このタオル２には、電極部１ａと端末３とを接続するための導電性糸からなる配線４ａと、電極部１ｂと端末３とを接続するための導電性糸からなる配線４ｂとがステッチ状、あるいはジグザグ状に設けられている。なお、配線は電極部１ｂと端末３とが電気的につながるように配置できればよく、前記の２つの形状に限るものではないが、本明細においては、以降ステッチとして記載する。図３に示すように、タオル２の中央部から一方の側（電極部１ａが設けられる側）には配線４ａのみが設けられ、タオル２の中央部から他方の側（電極部１ｂが設けられる側）には配線４ｂのみが設けられる。

タオル２の中央部には、ステッチの集約部が２箇所設けられている。具体的には、配線４ａと電気的に接続される金属製のスナップボタン（メス）からなるコネクタ５ａと、配線４ｂと電気的に接続される金属製のスナップボタン（メス）からなるコネクタ５ｂとが設けられている。コネクタ５ａ，５ｂのタオル２への取り付けは、導電性糸による縫製によって行われる。同時に、この縫製によって配線４ａとコネクタ５ａとの間、および配線４ｂとコネクタ５ｂとの間が電気的に接続される。コネクタ５ａと５ｂとの間は絶縁性のタオル２の布地によって隔てられており、電気的に絶縁されている。

一方、端末３の絶縁性材料からなる筐体の表面には、金属製のスナップボタン（オス）からなるコネクタ６ａ，６ｂが設けられている。コネクタ６ａ，６ｂは、端末３内部の電気回路（不図示）と電気的に接続されている。コネクタ６ａと６ｂの距離は、コネクタ５ａと５ｂの距離と同じである。端末３のコネクタ６ａ，６ｂがタオル２側のコネクタ５ａ，５ｂと嵌合するように端末３を装着すれば、端末３がタオル２に機械的に固定され、かつ配線４ａ，４ｂと端末３とが電気的に接続される。こうして、機械的固定と電気接続の両方を実現することができる。

図１（Ｂ）で説明したように、タオル２を生体１００の首の後ろに回し、タオル２の両端を生体１００の前側に垂らすようにすると、電極部１ａ，１ｂが例えば生体１００の胸部と接触する。生体電極を装着しようとするユーザが電極部１ａ，１ｂのそれぞれの挟締部１３を緩めるように操作すると、タオル２が電極部１ａ，１ｂを貫通している状態で電極部１ａ，１ｂを上下させるようにして電極部１ａ，１ｂを図４（Ａ）に示すような位置にしたり、図４（Ｂ）に示すような位置にしたりすることができる。

そして、ユーザが電極部１ａ，１ｂの挟締部１３を締めるように操作すると、挟締部１３がタオル２を挟み込むので、電極部１ａ，１ｂの上下方向の位置が固定される。このとき、電極部１ａは、電極部１ａ内部の円筒１２と配線４ａとの接触、および電極部１ａの挟締部１３と配線４ａとの接触によって、コネクタ５ａと電気的に接続される。同様に、電極部１ｂは、電極部１ｂ内部の円筒１２と配線４ｂとの接触、および電極部１ｂの挟締部１３と配線４ｂとの接触によって、コネクタ５ｂと電気的に接続される。したがって、上記のように端末３をタオル２に装着すれば、電極部１ａ，１ｂと端末３とが電気的に接続されることになる。

電極部１ａ，１ｂは、柔軟性を有する導電性布からなるので、図１（Ｂ）に示したように生体１００と接触したときに体型に応じて変形し、生体１００の皮膚との密着性が向上するようになっている。ユーザが電極部１ａ，１ｂに上から圧力をかけるようにすれば、電極部１ａ，１ｂはより大きく変形し、皮膚との密着性が更に向上する。

端末３は、電極部１ａ，１ｂが検出した各種の生体信号を受信して電気信号に変換し、最終的には、外部のサーバ装置（不図示）へ無線伝送する。電極部１ａ，１ｂによって取得される生体信号としては、例えば、心電図、ＨＶＲ（ＣＶＲＲ，ＲＲ５０）、心拍、脈拍、呼吸回数、筋電位、皮膚電位等がある。

端末３は、電極部１ａ，１ｂから入力されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、必要に応じて各種の信号処理を行い、図示しないアンテナを介してサーバ装置に送信する。端末３内部の電気回路は、例えば、Ａ／Ｄ（Analog-to-digital）変換回路、信号処理回路、ＭＣＵ（Micro Controller Unit）等のプログラム処理装置、およびＲＦ（Radio Frequency）回路等を含んで構成される。

端末３のＭＣＵは、生体信号の信号強度または信号形状に応じて、信号品質を判定するようにしてもよい。例えばＭＣＵは、生体信号の信号強度が所定の閾値以上であれば、信号品質が良いと判定し、信号強度が閾値未満であれば、信号品質が悪いと判定する。また、心拍波形は、心房や心室の活動を反映したＰ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波等の成分からなっている。端末３のＭＣＵは、心拍波形を測定する際に、Ｐ波、Ｑ波、Ｒ波、Ｓ波、Ｔ波等の信号成分が正しく得られた場合、信号品質が良いと判定し、これらの信号成分が得られなかった場合、信号品質が悪いと判定する。

端末３は、信号品質の良否の判定結果をユーザに通知する。通知方法としては、音声出力、振動、あるいはサーバ装置を介した通知などがある。サーバ装置を介した通知を行う場合には、例えば外部のディスプレイ装置に信号品質の良否の判定結果を表示させることになる。信号品質の良否の判定結果をユーザに通知することにより、信号品質が悪い場合に、ユーザが電極部１ａ，１ｂの位置を直すといった対策をとることができる。

また、図５に示すように、タオル２の中央部（生体１００の首と当たる部分）の生体１００と接触する面に導電性布からなる電極部７を設けるようにしてもよい。電極部７のタオル２への固定方法としては、電極部７を縫い付ける方法、接着で固定する方法などがある。タオル２の生体１００と接触しない面に、タオル２を挟んで電極部７と対向するように金属製のスナップボタン（メス）からなるコネクタ５ｃを配置し、銀線などでタオル２を貫通するようにしてコネクタ５ｃを電極部７に縫い付ける。これにより、電極部７とコネクタ５ｃとが電気的に接続される。

電極部７とコネクタ５ｃを設ける場合、端末３の筐体表面には、コネクタ５ｃと嵌合する位置に金属製のスナップボタン（オス）からなるコネクタ６ｃが設けられる。コネクタ６ｃは、端末３内部の電気回路（不図示）のグラウンドと電気的に接続されている。
端末３のタオル２への装着は、上記と同様に端末３のコネクタ６ａ，６ｂ，６ｃがタオル２側のコネクタ５ａ，５ｂ，５ｃと嵌合するように装着すればよい。

図１（Ｂ）で説明したように、タオル２を生体１００の首の後ろに回し、タオル２の両端を生体１００の前側に垂らすようにすると、タオル２の中央部に設けられた電極部７が首の皮膚と接触する。これにより、電極部７をグラウンド電極として機能させることができる。グラウンド電極を設けると、生体信号取得の際のノイズ低減効果があるため、心拍などのデータの欠損率を下げることができる。

なお、タオル２の生体１００と接触する面に電極部７を設ける場合には、コネクタ５ａ，５ｂ，５ｃをタオル２の生体１００と接触しない面に設けて、この面に端末３を装着する必要があるが、電極部７を設けない場合には、コネクタ５ａ，５ｂを生体１００と接触する面に設けてもよい。この場合は、端末３を装着すれば、コネクタ５ａ，５ｂが露出しなくなるので、コネクタ５ａ，５ｂが生体１００と接触することはない。

以上のように、本実施の形態では、電極部１ａ，１ｂに形状そのものが変化する柔軟性の機能を付与することで、電極部１ａ，１ｂとユーザの皮膚とが密着するようになり、従来は測定し難かった状況での生体信号の取得が可能になる。

従来、入浴中の心・脳疾患の発作による人の死亡が増えており、例えば、一人暮らしの高齢者が、突然、入浴中の事故で亡くなるケースや、高齢者に限らず、サウナ施設における死亡事故も起きている。入浴時やサウナ利用時の事故は、湯や室内、脱衣場などの温度環境の変化に、さらに、個人の年齢や疾患状況、あるいは、酒を含む飲食直後かどうかなど個人レベルの状態の違いが原因で起こっていると考えられている。

本実施の形態では、衣服を身に着けない状態でユーザが首からタオル２をぶら下げ、適切な位置に電極部１ａ，１ｂを設置することで、心拍や心電波形などの生体信号を測定することが可能になる。電極部１ａ，１ｂの内部には細粒状のＰＶＣペレットが充填されており、ＰＶＣの密度は水よりも大きいので、ユーザが湯の張られた浴槽などにつかると、電極部１ａ，１ｂが湯の中に沈んでユーザの皮膚との接触を維持する重りの役目を果たす。

上記のとおり、端末３は、測定した生体信号をサーバ装置に無線で送信する。サーバ装置が端末３から送信された生体信号を蓄積、解析することで、ユーザの状態を把握することができる。そして、サーバ装置は、ユーザの状態に異常が発生したと判断した際に、早期に施設管理者や見守り者、近親者に対してアラームを発することができる。また、利用者に異常が発生する直前の状況を、サーバ装置から救急搬送担当や医療者へ通知すれば、異常発生後の早期の処置対応に寄与することができる。また、蓄積したデータの解析を実施することで、利用者の入浴時に起き易いと予測される異常状態などをユーザに伝えて、ユーザ本人に自覚を促すことも可能である。

以上のように、本実施の形態では、ユーザが衣服を身に着けない状態で入浴しているときやサウナを利用しているときに、ユーザの生体信号を測定することができ、遠隔で生体信号のモニタリングあるいはデータ蓄積が可能になる。

なお、本実施の形態において、端末３を電極部１ａ，１ｂの内部に設けるようにしてもよい。この場合には、タオル２に設ける配線４ａ，４ｂとコネクタ５ａ，５ｂとが不要になり、電極部１ａ，１ｂを構成する導電性布と端末３とを内部の配線で電気的に接続すればよい。

［第２の実施の形態］
次に、本発明の第２の実施の形態について説明する。図６（Ａ）は本発明の第２の実施の形態に係る生体電極の正面図、図６（Ｂ）は図６（Ａ）の生体電極の背面図である。
本実施の形態の生体電極は、外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる曲面体状のヘッドレストクッション部２０と、ヘッドレストクッション部２０に取り付けられた柔軟性を有する導電性材料からなる電極部２１ａ，２１ｂと、生体の肩に掛けたときに電極部２１ａ，２１ｂが生体の首の後部と接触するように、ヘッドレストクッション部２０が取り付けられたタオル（不図示）とから構成される。

図７（Ａ）は本実施の形態の生体電極を上から見た平面図、図７（Ｂ）は電極部２１ａを上から見た平面図である。
ヘッドレストクッション部２０は、柔軟性、防水性および絶縁性を有する布を縫い合わせて楕円体状（曲面体状）にしたものである。ヘッドレストクッション部２０の内部の空間には、細粒状のＰＶＣペレット等の樹脂ペレットが充填されている。なお、本実施の形態では、ヘッドレストクッション部２０に弾力性、柔軟性の機能を持たせればよいので、樹脂ペレットの素材がＰＶＣである必要はない。防水性および絶縁性を有する布としては、例えば、ポリエステル・ポリウレタン混紡素材に、裏打ちとして例えば東レ社製のエントラント（Ｒ）素材を用いたものがあげられる。

ヘッドレストクッション部２０の生体と接触する面（図６（Ａ）に示す正面）には、電極クッション部２５ａ，２５ｂが取り付けられ、電極クッション部２５ａ，２５ｂと反対側の面（図６（Ｂ）に示す背面）には、金属製のスナップボタン（メス）からなるコネクタ２３ａ，２３ｂが取り付けられている。また、ヘッドレストクッション部２０の側面には、後述するタオルとの連結用の突起部２４ａ，２４ｂが取り付けられている。

電極クッション部２５ａ，２５ｂは、柔軟性、防水性および絶縁性を有する布を縫い合わせて扁平楕円体状（曲面体状）にしたものである。電極クッション部２５ａ，２５ｂの内部の空間には、ヘッドレストクッション部２０と同様に樹脂ペレットが充填されている。電極クッション部２５ａ，２５ｂの大きさは、長軸の長さが望ましくは３〜４ｃｍ程度である。

電極クッション部２５ａ，２５ｂの生体と接触する面には、導電性布からなる電極部２１ａ，２１ｂが取り付けられている。導電性布については第１の実施の形態で説明したとおりである。電極部２１ａ，２１ｂの電極クッション部２５ａ，２５ｂへの固定方法としては、電極部２１ａ，２１ｂを縫い付ける方法、接着で固定する方法などがある。

また、電極クッション部２５ａ，２５ｂの側面には、電極部２１ａ，２１ｂと電気的に接続される導電性布からなる突起部２６ａ，２６ｂが取り付けられている。電極部２１ａ，２１ｂと突起部２６ａ，２６ｂとの間の電気的接続は、例えば電極部２１ａ，２１ｂと突起部２６ａ，２６ｂとを銀糸で縫い合わせる等の方法で実現することができる。突起部２６ａ，２６ｂとコネクタ２３ａ，２３ｂとの間は、ヘッドレストクッション部２０の内部に設けられる配線２２ａ，２２ｂによって電気的に接続されている。この配線２２ａ，２２ｂにより、電極部２１ａ，２１ｂはコネクタ２３ａ，２３ｂと電気的に接続される。

図８（Ａ）〜図８（Ｄ）はヘッドレストクッション部２０と電極部２１ａ，２１ｂの作製方法を説明する図である。
まず、ヘッドレストクッション部２０の基となる防水性の布２００の裏地に銀糸からなる配線２２ａ，２２ｂを縫い付ける（図８（Ａ））。配線２２ａ，２２ｂは、上糸が銀糸、下糸は普通糸でも構わない。

続いて、布２００を表に返し、布２００の表地に防水性を有する布からなる突起部２４ａ，２４ｂを取り付ける（図８（Ｂ））。突起部２４ａ，２４ｂの布２００への固定方法としては、突起部２４ａ，２４ｂを縫い付ける方法、接着で固定する方法などがある。

次に、布２００の表地に金属製のスナップボタン（メス）からなるコネクタ２３ａ，２３ｂを取り付ける（図８（Ｃ））。このとき、銀糸で布２００を貫通するようにして配線２２ａ，２２ｂの先端部とコネクタ２３ａ，２３ｂとを縫い合わせることにより、配線２２ａ，２２ｂとコネクタ２３ａ，２３ｂとの電気的接続と、コネクタ２３ａ，２３ｂの固定を同時に実現する。

さらに、布２００のコネクタ２３ａ，２３ｂと反対側の面に電極クッション部２５ａ，２５ｂを取り付ける（図８（Ｄ））。上記のとおり、電極クッション部２５ａ，２５ｂには、電極部２１ａ，２１ｂと突起部２６ａ，２６ｂとが既に取り付けられている。電極クッション部２５ａ，２５ｂの布２００への固定方法としては、電極クッション部２５ａ，２５ｂを縫い付ける方法、接着で固定する方法などがある。電極クッション部２５ａと２５ｂの間隔（電極部２１ａと２１ｂの間隔）は、数ｃｍ、望ましくは２ｃｍから６ｃｍ程度である。

そして、銀糸で布２００を貫通するようにして、配線２２ａ，２２ｂのコネクタ２３ａ，２３ｂと反対側の先端部と突起部２６ａ，２６ｂとを縫い合わせることにより、配線２２ａ，２２ｂと突起部２６ａ，２６ｂとを電気的に接続する。こうして、電極部２１ａ，２１ｂとコネクタ２３ａ，２３ｂとの間を、突起部２６ａ，２６ｂと配線２２ａ，２２ｂとを介して電気的に接続することができる。

最後に、布２００を縫い合わせて楕円体状に成形し、ヘッドレストクッション部２０を作製する。上記のとおり、ヘッドレストクッション部２０の内部には、細粒状の樹脂ペレットを充填する。

以上で、ヘッドレストクッション部２０と電極部２１ａ，２１ｂの作製が完了する。作製完了後、図９（Ａ）に示すように、ヘッドレストクッション部２０の突起部２４ａ，２４ｂとタオル２７とを縫い合わせることで、タオル２７にヘッドレストクッション部２０を取り付ける。このとき、端末２８が取り付けができるよう、ヘッドレストクッション部２０の背面とタオル２７との間に隙間を設けておく。

端末２８の絶縁性材料からなる筐体の表面には、金属製のスナップボタン（オス）からなるコネクタ２９ａ，２９ｂが設けられている。コネクタ２９ａ，２９ｂは、端末２８内部の電気回路（不図示）と電気的に接続されている。コネクタ２９ａと２９ｂの距離は、コネクタ２３ａと２３ｂの距離と同じである。端末２８のコネクタ２９ａ，２９ｂがヘッドレストクッション部２０側のコネクタ２３ａ，２３ｂと嵌合するように端末２８を装着すれば、端末２８がヘッドレストクッション部２０に機械的に固定され、かつ電極部２１ａ，２１ｂと端末２９とが電気的に接続される。こうして、機械的固定と電気接続の両方を実現することができる。端末２８内部の電気回路の構成は、端末３と同様である。図９（Ａ）の例では、端末２８をタオル２７が覆う構造となるので、使用中の端末２８への衝撃を軽減することができる。

また、図９（Ｂ）に示すように、予め端末２８と同等の面積の開口部３０をタオル２７に設けておくようにしてもよい。これにより、ヘッドレストクッション部２０への端末２８の着脱を容易にすることができる。図９（Ｂ）の場合にも、端末２８の周囲をタオル２７で囲む構造となるので、使用中の端末２８への衝撃を軽減することができる。

図１０は本実施の形態の生体電極を生体に装着した様子を示す模式図である。本実施の形態の生体電極を生体１００（ユーザ）に装着する際には、図１０に示すようにヘッドレストクッション部２０を生体１００の首の後ろに置き、タオル２７の両端を体の前側に垂らすようにする。

以上のように、本実施の形態では、ユーザの首の後ろに弾力性、柔軟性を有するヘッドレストクッション部２０を配置する。このような配置により、電極部２１ａ，２１がユーザの首の後ろの皮膚と接触するので、生体信号を取得することができる。端末２８の動作は、第１の実施の形態で説明した端末３と同じであり、測定した生体信号をサーバ装置に無線で送信する。ヘッドレストクッション部２０と電極クッション部２５ａ，２５ｂと電極部２１ａ，２１ｂとが弾力性、柔軟性を有しており、これらがユーザの首の後ろの部分に沿って変形するので、電極部２１ａ，２１ｂとユーザの皮膚との密着性が向上するようになっている。

また、タオル２７の両端に重りを付けて、電極部２１ａ，２１ｂとユーザの皮膚との密着性を更に向上させるようにしてもよい。ただし、本実施の形態では、上記のとおりヘッドレストクッション部２０と電極クッション部２５ａ，２５ｂと電極部２１ａ，２１ｂとが変形することで、電極部２１ａ，２１ｂとユーザの皮膚との密着性が得られるので、重りは無くても構わない。ユーザが座席の背もたれに首を押し付けても、ヘッドレストクッション部２０と電極クッション部２５ａ，２５ｂの弾力性、柔軟性により、ユーザが首を痛めることはなく、また端末２８へ衝撃が伝わることはない。

従来、航空機や電車、バス、自家用車などによる移動中においては、長時間同じ態勢でいる場合、エコノミークラス症候群といわれる血栓症を引き起こし、様々な原因により体調変化を起こす場合がある。また、オフィスワークなど通常の生活習慣においても長時間、椅子に座り同じ態勢を取っていることも多い。

本実施の形態のような生体電極を使うことで、多くの人が周囲の目を気にせず、簡単に生体電極を装着することができ、椅子に座って首を楽にした状態で、心拍や心電波形などの生体信号を測定することが可能になり、遠隔で生体信号のモニタリングあるいはデータ蓄積が可能になる。
なお、本実施の形態では、ユーザが着座中に生体電極を使用することを想定しているが、入浴中に使用することも可能である。

また、本実施の形態において、端末２８をヘッドレストクッション部２０の内部に設けるようにしてもよい。この場合には、ヘッドレストクッション部２０に設けるコネクタ２３ａ，２３ｂが不要になり、電極部２１ａ，２１ｂと端末２８とを配線２２ａ，２２ｂで電気的に接続すればよい。

また、第１、第２の実施の形態では、生体信号をサーバ装置に送信しているが、これに限るものではなく、スマートフォン等の情報端末に送信するようにしてもよい。

本発明は、日常生活の中で心拍や心電波形を計測し、データを健康管理や緊急事対応に活用する技術に適用することができる。

１ａ，１ｂ，７，２１ａ，２１ｂ…電極部、２，２７…タオル、３，２８…端末、４ａ，４ｂ，２２ａ，２２ｂ…配線、５ａ，５ｂ，５ｃ，６ａ，６ｂ，６ｃ，２３ａ，２３ｂ，２９ａ，２９ｂ…コネクタ、１０…貫通孔、１２…円筒、１３…挟締部、１４…円形部材、１００…生体、２０…ヘッドレストクッション部、２４ａ，２４ｂ，２６ａ，２６ｂ…突起部、２５ａ，２５ｂ…電極クッション部、３０…開口部。

Claims (8)

1. 外皮が柔軟性を有する導電性材料からなる曲面体状の電極部と、
   生体の首に掛けたときに前記電極部が前記生体と接触するように、前記電極部が取り付けられたタオルとを備え、
   前記電極部は、内部に細粒状の樹脂ペレットが充填され、
   前記タオルは、
   前記電極部で取得した生体信号を外部に送信する端末を装着するためのコネクタと、
   前記電極部と前記コネクタとを電気的に接続する配線とを有することを特徴とする生体電極。
2. 請求項１記載の生体電極において、
   前記電極部は、
   さらに、前記タオルが貫通する貫通孔と、
   この貫通孔を通るタオルを緩締自在に挟み込むことが可能な導電性材料からなる挟締部とを有し、
   前記貫通孔の内壁および前記挟締部で前記タオルに設けられた配線と電気的に接続されることを特徴とする生体電極。
3. 外皮が柔軟性を有する導電性材料からなる曲面体状の電極部と、
   生体の首に掛けたときに前記電極部が前記生体と接触するように、前記電極部が取り付けられたタオルとを備え、
   前記電極部は、内部に細粒状の樹脂ペレットが充填され、
   さらに、前記生体との接触によって取得した生体信号を外部に送信する端末と、
   外側の前記導電性材料と前記端末とを接続する配線とを、前記電極部の内部に有することを特徴とする生体電極。
4. 請求項３記載の生体電極において、
   前記電極部は、
   さらに、前記タオルが貫通する貫通孔と、
   この貫通孔を通るタオルを緩締自在に挟み込むことが可能な挟締部とを備えることを特徴とする生体電極。
5. 外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる曲面体状のヘッドレストクッション部と、
   このヘッドレストクッション部に取り付けられた外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる、前記ヘッドレストクッション部よりも小さい曲面体状の電極クッション部と、
   この電極クッション部に取り付けられた柔軟性を有する導電性材料からなる電極部と、
   生体の肩に掛けたときに前記電極部が前記生体の首の後部と接触するように、前記ヘッドレストクッション部が取り付けられたタオルとを備え、
   前記ヘッドレストクッション部および前記電極クッション部の内部には、細粒状の樹脂ペレットが充填され、
   さらに、前記ヘッドレストクッション部は、
   前記生体と接触しない背面に設けられた、生体信号を外部に送信する端末を装着するためのコネクタと、
   前記電極部と前記コネクタとを電気的に接続する配線とを有することを特徴とする生体電極。
6. 請求項５記載の生体電極において、
   前記コネクタに装着された前記端末を覆うことが可能なように、前記ヘッドレストクッション部の背面と前記タオルとの間に隙間が形成されることを特徴とする生体電極。
7. 請求項５記載の生体電極において、
   前記コネクタに前記端末を装着できるように、前記タオルに開口部が形成されることを特徴とする生体電極。
8. 外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる曲面体状のヘッドレストクッション部と、
   このヘッドレストクッション部に取り付けられた外皮が柔軟性を有する絶縁性材料からなる、前記ヘッドレストクッション部よりも小さい曲面体状の電極クッション部と、
   この電極クッション部に取り付けられた柔軟性を有する導電性材料からなる電極部と、
   生体の肩に掛けたときに前記電極部が前記生体の首の後部と接触するように、前記ヘッドレストクッション部が取り付けられたタオルとを備え、
   前記ヘッドレストクッション部および前記電極クッション部の内部には、細粒状の樹脂ペレットが充填され、
   さらに、前記ヘッドレストクッション部は、
   前記電極部で取得した生体信号を外部に送信する端末と、
   前記電極部と前記端末とを電気的に接続する配線とを内部に有することを特徴とする生体電極。

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