WO2024058143A1 - 電極部材および生体電気信号測定電極 - Google Patents

Abstract

ワイヤ(6a)に電気的に接続されており、穴(4a)を有する金属部材(4)に連結される導電性ゴム製の電極部材(3)であって、生体(2)に接触させられる板部(3a)と、金属部材(4)の穴(4a)に嵌め込まれるヘッド部(3b)であって、基端部(3d)と、基端部(3d)の反対側にある先端部(3e)と、基端部(3d)と先端部(3e)の間に配置された周面部(3f)と、先端部(3e)と周面部(3f)に形成されるスリット(3g)と、を有し、先端部(3e)に向かうテーパー形状を有するヘッド部(3b)と、基端部(3d)が固定されるネック部(3c)であって、板部(3a)とヘッド部(3b)を接続するネック部(3c)と、を有する、生体電気信号測定電極の電極部材(3)。

Description

電極部材および生体電気信号測定電極

　本開示は、電極部材および生体電気信号測定電極に関する。

　生体電気信号を測定するために、生体に接触させられる電極が知られている。このような電極は、例えば人体のような生体の頭部、胸部、腹部などに配置される。

　特開２０２１－１５９２１６号公報（以下、特許文献１）は、生体に接触させられる導電性ゴム製の電極部材と、電極部材が嵌め込まれるスナップボタンに類似する金属部材を有する生体電気信号測定電極を開示する。導電性ゴム製の電極は、金属製電極に比べて軟らかいために、痛みを伴う圧迫がなく、生体との接触面積を大きく確保することができる。特許文献１に開示された生体電気信号測定電極では、導電性ゴム製の電極部材が金属部材に嵌め込まれると、電極部材が金属部材から外れにくい。

　金属部材と組み合わせて使用される導電性ゴム製の電極部材は、金属部材に嵌め込みやすいことが望ましい。

　そこで、本開示は、金属部材に嵌め込みやすく、一旦金属部材に嵌め込まれると外れにくい電極部材、およびこれらの金属部材と電極部材を有する生体電気信号測定電極を提供することを目的とする。

　本開示の第１の観点は、
　ワイヤに電気的に接続されており、穴を有する金属部材に連結される導電性ゴム製の電極部材であって、
　生体に接触させられる板部と、
　前記金属部材の前記穴に嵌め込まれるヘッド部であって、
　　基端部と、
　　前記基端部の反対側にある先端部と、
　　前記基端部と前記先端部の間に配置された周面部と、
　　前記先端部と前記周面部に形成されるスリットと、
　を有し、前記先端部に向かうテーパー形状を有するヘッド部と、
　前記基端部が固定されるネック部であって、前記板部と前記ヘッド部を接続するネック部と、
　を有する、生体電気信号測定電極の電極部材である。

　本開示の第２の観点は、
　穴を有する金属部材と、
　前記電極部材と、
　を有する、生体電気信号測定電極である。

　本開示によれば、金属部材に嵌め込みやすく、一旦金属部材に嵌め込まれると外れにくい電極部材、およびこれらの金属部材と電極部材を有する生体電気信号測定電極を提供できる。

第１実施形態の生体電気信号測定電極の断面図 図１の生体電気信号測定電極の電極部材の正面図 図２の電極部材のヘッド部とネック部の平面図 図２のＩＶ－ＩＶ線矢視断面図 図２の電極部材のヘッド部とネック部の斜め下方から見た斜視図 第１実施形態の変形例の電極部材のヘッド部とネック部の平面図 第１実施形態の他の変形例の電極部材のヘッド部とネック部の平面図 図１の生体電気信号測定電極の金属部材の斜視図 図８のＩＸ－ＩＸ線矢視断面図 図１の生体電気信号測定電極の組み立て段階を示す断面図 第１実施形態の他の変形例の電極部材の正面図 第１実施形態の他の変形例の電極部材の正面図 第２実施形態の生体電気信号測定電極の断面図 図１３の生体電気信号測定電極の電極部材の正面図 図１４の電極部材のヘッド部とネック部の平面図 図１４の電極部材のヘッド部とネック部の斜め下方から見た斜視図 図１３の生体電気信号測定電極の金属部材の斜視図 図１７のＸＶＩＩＩ－ＸＶＩＩＩ線矢視断面図 図１３の生体電気信号測定電極の組み立て段階を示す断面図 第２実施形態の変形例の電極部材の正面図 第２実施形態の他の変形例の電極部材の正面図

　以下、添付の図面を参照しながら本開示の様々な実施形態を説明する。図面の縮尺は必ずしも正確ではなく、一部の特徴は誇張または省略されることもある。
　図１に示すように、第１実施形態の生体電気信号測定電極１は、導電性ゴム製の電極部材３と、金属部材４と、樹脂製の保護カバー５と、ケーブル６とを有する。

　ケーブル６は、ワイヤ６ａと、絶縁材６ｂを有する。絶縁材６ｂは、ワイヤ６ａを被覆する。絶縁材６ｂから露出されたワイヤ６ａの端部は、金属部材４に電気的に接続される。
　保護カバー５は、金属部材４の上方に配置される。保護カバー５は、金属部材４の上部を覆い、ワイヤ６ａの端部を包囲する。保護カバー５は、金属部材４とケーブル６に固定される。

　金属部材４は、穴４ａを有するメス型のスナップボタン（スナップファスナー）そのもの、またはメス型のスナップボタンに類似する形状を有する部材である。

　電極部材３は、導電性ゴムから形成される。導電性ゴムは、導電体の粒子（例えば、導電性炭素粒子または銀粒子）が分散されたシリコーンゴムであってよい。電極部材３は、２種類の導電性ゴムの層（例えば、導電性炭素粒子が分散されたシリコーンゴムの層と、銀粉が分散されたシリコーンゴムの層）を有してもよい。

　導電性ゴム製の電極部材３は、金属部材４に連結される。電極部材３は、例えば、人体のような生体２に接触させられる。生体２の電気信号は、電極部材３、金属部材４を経て、ワイヤ６ａに伝達される。ケーブル６の金属部材４と反対側の端部は、電気測定装置（不図示、例えば、電流計）に接続される。電気測定装置には、複数の生体電気信号測定電極１にそれぞれ接続された複数のケーブル６が接続される。複数の生体電気信号測定電極１は、生体、例えば人体の様々な部位に配置される。

　図１から図５に示すように、電極部材３は、板部３ａと、ヘッド部３ｂと、ネック部３ｃを有する。
　板部３ａは、例えば円板形状を有するが、他の形状を有していてもよい。板部３ａの下面は、生体２に接触させられる。ヘッド部３ｂは、金属部材４の穴４ａに嵌め込まれる。ネック部３ｃは、板部３ａとヘッド部３ｂを接続する。

　ヘッド部３ｂは、基端部３ｄと、先端部３ｅと、周面部３ｆを有する。基端部３ｄは、ネック部３ｃに固定される。本実施形態の基端部３ｄは、板部３ａの上面に平行な平面である。先端部３ｅは、基端部３ｄの反対側に位置する。本実施形態の先端部３ｅは、板部３ａの上面に平行な平面である。周面部３ｆは、基端部３ｄと先端部３ｅの間に配置される。

　ヘッド部３ｂは、先端部３ｅに向かうテーパー形状を有する。図５に示すように、本実施形態の周面部３ｆは、ほぼ円柱状の下側周面部３ｆ１と、ほぼ円錐台状の上側周面部３ｆ２を有する。上側周面部３ｆ２は、下側周面部３ｆ１と同軸である。

　本実施形態のネック部３ｃは、ヘッド部３ｂと同軸の円柱形状を有する。ネック部３ｃの直径は、下側周面部３ｆ１の直径より小さい。したがって、ヘッド部３ｂの最大寸法部分は、ネック部３ｃの断面積より大きな断面積を有する。

　基端部３ｄは、ネック部３ｃに対向する面に、一対の平行な溝３ｈを有する。図２および図５に示すように、溝３ｈは、円弧状の輪郭を有する。本実施形態の溝３ｈは、下側周面部３ｆ１にも形成される。溝３ｈが形成されていなければ、下側周面部３ｆ１は円柱形であるが、溝３ｈによって、下側周面部３ｆ１の下端は、２つの円弧と２つの線分で画定された形状を有する。

　ヘッド部３ｂの先端部３ｅと周面部３ｆには、スリット３ｇが形成される。スリット３ｇは、ヘッド部３ｂの中心軸線を通る一直線上に形成される。スリット３ｇは、先端部３ｅを２つの部分に等分割し、周面部３ｆを２つの部分に等分割する。本実施形態では、周面部３ｆに形成されたスリット３ｇの底面３ｇ１は、ネック部３ｃの外周面と面一であるが、これに限定されない。

　本実施形態のヘッド部３ｂは、１つのスリット３ｇを有するが、これに限定されない。図６に示すように、ヘッド部３ｂは、２つのスリット３ｇを有してもよい。先端部３ｅと周面部３ｆに２つのスリット３ｇが形成される。これにより、先端部３ｅが４つの部分に等分割され、周面部３ｆが４つの部分に等分割されてもよい。図７に示すように、ヘッド部３ｂは、４つのスリット３ｇを有してもよい。先端部３ｅと周面部３ｆに４つのスリット３ｇが形成される。これにより、先端部３ｅが８つの部分に等分割され、周面部３ｆが８つの部分に等分割されてもよい。

　図８および図９に示すように、金属部材４は、内側リング４ｃと、外側リング４ｄと、一対のバネ棒部材４ｂを有する。
　内側リング４ｃは、平坦環部４ｃ１と、ドーム部４ｃ２と、外縁部４ｃ３を有する。ドーム部４ｃ２は、平坦環部４ｃ１の中央に形成される。ドーム部４ｃ２の内部の空洞は、電極部材３のヘッド部３ｂが挿入される穴４ａとなる。外縁部４ｃ３は、平坦環部４ｃ１の外縁に形成される。平坦環部４ｃ１、ドーム部４ｃ２および外縁部４ｃ３は、１つの金属板から形成される。

　内側リング４ｃには、一対のバネ棒部材４ｂが取り付けられる。各バネ棒部材４ｂの一部は、穴４ａの内部に配置される。穴４ａの内部に配置された部分の一対のバネ棒部材４ｂは、平行である。

　外側リング４ｄは、平坦環部４ｄ１と、ドーム部４ｄ２と、外縁部４ｄ３を有する。平坦環部４ｄ１は、内側リング４ｃの平坦環部４ｃ１と平行に配置される。ドーム部４ｄ２は、平坦環部４ｃ１の中央に形成される。ドーム部４ｄ２は、金属部材４のドーム部４ｃ２を包囲する。外縁部４ｄ３は、平坦環部４ｄ１の外縁に形成される。外縁部４ｄ３は、内側リング４ｃの外縁部４ｃ３を包囲する。外縁部４ｄ３と外縁部４ｃ３は、カシメによって固定される。

　金属部材４は、一対のバネ棒部材４ｂを有する。各バネ棒部材４ｂの一部は、穴４ａの内部に配置される。穴４ａの内部に配置された部分のバネ棒部材４ｂは、平行である。

　図１０は、生体電気信号測定電極１の組み立て段階を示す断面図である。但し、図１０において、電極部材３は、断面でなく正面図を示す。
　生体電気信号測定電極１の組み立てにおいては、矢印Ａで示すように、金属部材４に電極部材３を接近させ、金属部材４の穴４ａに電極部材３のヘッド部３ｂを挿入する。すなわち、金属部材４の穴４ａに電極部材３のヘッド部３ｂを嵌め込む。この時、テーパー形状のヘッド部３ｂは、徐々に穴４ａに挿入されてゆく。

　ヘッド部３ｂの先端部３ｅと周面部３ｆには、スリット３ｇが形成される。このため、ヘッド部３ｂは径方向に弾性的に縮小しやすい。穴４ａに嵌め込まれる際、ヘッド部３ｂが径方向に縮小することにより、ヘッド部３ｂを金属部材４の穴４ａに嵌め込みやすい。ヘッド部３ｂの材料の弾性が低い場合であっても、ヘッド部３ｂを穴４ａに容易に嵌め込むことができる。

　ヘッド部３ｂの基端部３ｄは、ネック部３ｃの断面積より大きな断面積を有する。そのため、図１に示すように、一旦ヘッド部３ｂが金属部材４の穴４ａに嵌め込まれると、ヘッド部３ｂは金属部材４から外れにくい。

　本実施形態の基端部３ｄは、ネック部３ｃに対向する面に、一対の平行な溝３ｈを有する。金属部材４は、一対のバネ棒部材４ｂを有する。各バネ棒部材４ｂの一部は、穴４ａの内部に配置される。穴４ａの内部に配置された部分のバネ棒部材４ｂは、平行である。ヘッド部３ｂが穴４ａに嵌め込まれると、溝３ｈにバネ棒部材４ｂが嵌め込まれる。したがって、一旦ヘッド部３ｂが金属部材４の穴４ａに嵌め込まれると、ヘッド部３ｂは金属部材４から外れにくい。また、溝３ｈにバネ棒部材４ｂがそれぞれ嵌め込まれることにより、ヘッド部３ｂは金属部材４に対して回転しない。すなわち、電極部材３の姿勢を金属部材４に対して維持できる。

　本実施形態のネック部３ｃは、円柱形状を有するが、図１１に示すように、ネック部３ｃは、円錐台形状を有してもよい。
　本実施形態では、ヘッド部３ｂにスリット３ｇが形成されているが、図１２に示すように、スリット３ｇはネック部３ｃまで延びていてもよい。

　図１３に示すように、第２実施形態の生体電気信号測定電極１１は、導電性ゴム製の電極部材１３と、金属部材１４と、樹脂製の保護カバー１５と、ケーブル１６を有する。
　ケーブル１６は、ワイヤ１６ａと、絶縁材１６ｂを有する。絶縁材１６ｂは、ワイヤ１６ａを被覆する。絶縁材１６ｂから露出されたワイヤ１６ａの端部は、金属部材１４に電気的に接続される。

　保護カバー１５は、金属部材１４の上方に配置される。保護カバー１５は、金属部材１４の上部を覆い、ワイヤ１６ａの端部を包囲する。保護カバー１５は、金属部材１４とケーブル１６に固定される。

　金属部材１４は、穴１４ａを有するメス型のスナップボタン（スナップファスナー）そのもの、またはメス型のスナップボタンに類似する形状を有する部材である。
　本実施形態の電極部材１３は、第１実施形態の電極部材３と同じく、導電性ゴムから形成される。

　導電性ゴム製の電極部材１３は、金属部材１４に連結される。電極部材１３は、例えば、人体のような生体２に接触させられる。生体２の電気信号は、電極部材１３、金属部材１４を経て、ワイヤ１６ａに伝達される。ケーブル１６の金属部材１４と反対側の端部は、電気測定装置（不図示、例えば、電流計）に接続される。電気測定装置には、複数の生体電気信号測定電極１１にそれぞれ接続された複数のケーブル１６が接続される。複数の生体電気信号測定電極１１は、生体、例えば人体の様々な部位に配置される。

　図１３から図１６に示すように、電極部材１３は、板部１３ａと、ヘッド部１３ｂと、ネック部１３ｃを有する。
　板部１３ａは、例えば円板形状を有するが、他の形状を有していてもよい。板部１３ａの下面は、生体２に接触させられる。ヘッド部１３ｂは、金属部材１４の穴１４ａに嵌め込まれる。ネック部１３ｃは、板部１３ａとヘッド部１３ｂを接続する。

　ヘッド部１３ｂは、基端部１３ｄと、先端部１３ｅと、周面部１３ｆを有する。基端部１３ｄは、ネック部１３ｃに固定される。本実施形態の基端部１３ｄは、板部１３ａの上面に平行な平面である。先端部１３ｅは、基端部１３ｄの反対側に位置する。本実施形態の先端部１３ｅは、板部１３ａの上面に平行な平面である。周面部１３ｆは、基端部１３ｄと先端部１３ｅの間に配置される。

　ヘッド部１３ｂは、先端部１３ｅに向かうテーパー形状を有する。図１６に示すように、本実施形態のヘッド部１３ｂは、ほぼ円錐台形状を有する。

　本実施形態のネック部１３ｃは、ヘッド部１３ｂと同軸の円柱形状を有する。ネック部１３ｃの直径は、ヘッド部１３ｂの最大直径より小さい。したがって、ヘッド部１３ｂの最大寸法部分は、ネック部１３ｃの断面積より大きな断面積を有する。

　ヘッド部１３ｂの先端部１３ｅと周面部１３ｆには、スリット１３ｇが形成される。スリット１３ｇは、ヘッド部１３ｂの中心軸線を通る一直線上に形成される。スリット１３ｇは、先端部１３ｅを２つの部分に等分割し、周面部１３ｆを２つの部分に等分割する。本実施形態では、周面部１３ｆに形成されたスリット１３ｇの底面１３ｇ１は、ネック部１３ｃの外周面と面一であるが、これに限定されない。

　本実施形態のヘッド部１３ｂは、１つのスリット１３ｇを有するが、第１実施形態に関して図６および図７を参照して上述したように、スリット１３ｇの数は実施形態に限定されない。

　図１７および図１８に示すように、金属部材１４は、円筒部１４ｂと、外縁部１４ｃと、連結湾曲部１４ｄを有する。円筒部１４ｂは、金属部材１４の中央に配置される。円筒部１４ｂの内部の空洞は、電極部材１３のヘッド部１３ｂが挿入される穴１４ａとなる。外縁部１４ｃは、円筒部１４ｂと同軸に金属部材１４の外縁に配置される。連結湾曲部１４ｄは、円筒部１４ｂと外縁部１４ｃを連結する。円筒部１４ｂ、外縁部１４ｃおよび連結湾曲部１４ｄは、１つの金属板から形成される。

　円筒部１４ｂには、等角間隔に複数のスリット１４ｅが形成される。各スリット１４ｅは、金属部材１４の軸線方向に沿って延びる。

　図１３に示すように、保護カバー１５には、金属部材１４の穴１４ａに連通する穴１５ａが形成される。穴１５ａには、電極部材１３のヘッド部１３ｂの一部が配置される。

　図１９は、生体電気信号測定電極１１の組み立て段階を示す断面図である。但し、図１９において、電極部材１３は、断面でなく正面図を示す。
　生体電気信号測定電極１１の組み立てにおいては、矢印Ａで示すように、金属部材１４に電極部材１３を接近させ、金属部材１４の穴１４ａに電極部材１３のヘッド部１３ｂを挿入する。すなわち、金属部材１４の穴１４ａに電極部材１３のヘッド部１３ｂを嵌め込む。この時、テーパー形状のヘッド部１３ｂは、徐々に穴１４ａに挿入されてゆく。

　ヘッド部１３ｂの先端部１３ｅと周面部１３ｆには、スリット１３ｇが形成される。このため、ヘッド部１３ｂは径方向に弾性的に縮小しやすい。穴１４ａに嵌め込まれる際、ヘッド部１３ｂが径方向に縮小することにより、ヘッド部１３ｂを金属部材１４の穴１４ａに嵌め込みやすい。ヘッド部１３ｂの材料の弾性が低い場合であっても、ヘッド部１３ｂを穴１４ａに容易に嵌め込むことができる。

　ヘッド部１３ｂの基端部１３ｄは、ネック部１３ｃの断面積より大きな断面積を有する。そのため、図１３に示すように、一旦ヘッド部１３ｂが金属部材１４の穴１４ａに嵌め込まれると、ヘッド部１３ｂは金属部材１４から外れにくい。

　本実施形態のネック部１３ｃは円柱形状を有するが、図２０に示すように、ネック部１３ｃは円錐台形状を有してもよい。
　本実施形態では、ヘッド部１３ｂにスリット１３ｇが形成されているが、図２１に示すように、スリット１３ｇはネック部１３ｃまで延びていてもよい。

　以上、本開示の好ましい実施形態を参照しながら本開示を図示して説明したが、当業者にとって特許請求の範囲に記載された発明の範囲から逸脱することなく、形式および詳細の変更が可能であることが理解されるであろう。このような変更、改変および修正は本開示の範囲に包含される。

１，１１　生体電気信号測定電極
２　生体
３，１３　電極部材
３ａ，１３ａ　板部
３ｂ，１３ｂ　ヘッド部
３ｃ，１３ｃ　ネック部
３ｄ，１３ｄ　基端部
３ｅ，１３ｅ　先端部
３ｆ，１３ｆ　周面部
３ｇ，１３ｇ　スリット
３ｈ　溝
４，１４　金属部材
４ａ，１４ａ　穴
４ｂ　バネ棒部材
６ａ，１６ａ　ワイヤ

Claims (4)

1. 　ワイヤに電気的に接続されており、穴を有する金属部材に連結される導電性ゴム製の電極部材であって、
   　生体に接触させられる板部と、
   　前記金属部材の前記穴に嵌め込まれるヘッド部であって、
   　　基端部と、
   　　前記基端部の反対側にある先端部と、
   　　前記基端部と前記先端部の間に配置された周面部と、
   　　前記先端部と前記周面部に形成されるスリットと、
   　を有し、前記先端部に向かうテーパー形状を有するヘッド部と、
   　前記基端部が固定されるネック部であって、前記板部と前記ヘッド部を接続するネック部と、
   　を有する、生体電気信号測定電極の電極部材。
2. 　前記基端部は、前記ネック部に対向する面に、一対の平行な溝を有する、
   　請求項１に記載の電極部材。
3. 　前記穴を有する前記金属部材と、
   　請求項１又は２に記載の前記電極部材と、
   　を有する、生体電気信号測定電極。
4. 　前記金属部材は、一対のバネ棒部材を有し、
   　前記バネ棒部材のそれぞれの一部は、前記穴の内部に配置され、
   　前記穴の内部に配置された部分の前記バネ棒部材は、平行であり、
   　前記溝に前記バネ棒部材がそれぞれ嵌め込まれている、
   　請求項３に記載の生体電気信号測定電極。
    
    

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