JP2004215964A - 生体電極 - Google Patents

Abstract

【課題】生体信号を取得するための生体電極を、ケーブル部分を含めて使い捨て可能な構成とすること。
【解決手段】被検者の体表面に装着し、被検者の生体信号を取得するための生体電極であって、生体信号を検出するための複数の電極部１０と、当電極部の各々に接続された複数の配線部２０とを有し、配線部に、配線部の一部が巻き取られてなる長さ調節部２１を有する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は生体信号取得用の電極（生体電極）に関し、特に、ケーブルが不要で、使い捨ての可能な生体電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、心電計を代表とする生体信号取得装置においては、被検者の皮膚表面の電位を検出するための生体電極が用いられている。このような生体電極には様々な構成のものが存在するが、大きく分けて、被検者の皮膚に取り付ける電極部分と、電極部分と生体信号取得装置との間を接続するケーブル（リードとも言う）とが一体化したもの（一体型）と、電極部分とケーブル部分を着脱可能な構成とし、電極部分を使い捨て可能にしたもの（分離型）が存在する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、いずれの構成にしてもケーブル部分は複数の被検者に対して繰り返し用いられる。ケーブルは通常十分な耐久性を持つように設計されてはいるものの、断線の可能性を無くすことはできない。また、例えばホルタ心電計等を用いた心電信号の取得のように、日常生活における長時間の取得を行う場合、ケーブルを装着した状態で日常生活を送らねばならないため、装着感を改善するために細いケーブルを使用する場合が多い。ケーブルが細い上、日常生活において被検者は様々な体位を取るため、断線の可能性は安静時の信号取得に用いられるケーブルよりも高くならざるを得ない。しかも、万一断線に気づかずに生体信号の取得を行ってしまった場合、再度取得をやり直さねばならなくなることもあり、被検者の負担が増すという問題もある。
【０００４】
さらに、従来の分離型生体電極では、電極部分をそれぞれケーブルに接続する必要があり、接続操作が煩雑であった。
また、従来の生体電極においては、被検者の体格差をカバーするため、ケーブル部分が長めになるよう設計されており、着脱時にケーブルが絡まったり、着替えを行う場合などに煩わしいという問題もあった。
【０００５】
従来の生体電極では、電極が外れるのを防止し、かつ余ったケーブルが絡まらないようにするため、例えば図１１に示すように、ケーブルの各々について数カ所ずつメディカルテープ等によって固定する必要があり、装着に手間がかかるほか、テープを剥がすときに被検者に不快感を与える虞があった。また、ケーブルの固定方法が適切でないと、ケーブルが電極を引っ張り、心電図の品質に影響を及ぼしていた。
【０００６】
また、特に一体型生体電極では、同一電極を複数の被検者に繰り返し用いるため、被検者が変わる毎にケーブルの清掃等のメンテナンスが必要であった。
本発明はこのような従来の生体電極の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、着脱が容易で、装着時の負担も小さく、かつ使い捨ての可能な生体電極を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような従来技術の問題点を解決するため、本発明の生体電極は、被検者の体表面に装着し、被検者の生体信号を取得するための生体電極であって、生体信号を検出するための複数の電極部と、当電極部の各々に接続された複数の配線部とを有し、配線部に、配線部の一部が巻き取られてなる調節部を有することを特徴とする。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明をその好適な実施形態に基づき詳細に説明する。なお、以下、ホルタ心電計に用いる生体電極に本発明を適用した場合を例に説明するが、本発明は他の心電計はもとより、心電信号以外の生体信号の取得に用いられる生体電極に対しても適用可能である。
【０００９】
■（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体電極を被検者への装着面側から見た構成例を示す平面図である。図１に示す生体電極は、１ｃｈの誘導信号を取得するための生体電極であり、中心電極部３０と、中心電極部３０から延びる２つの周辺電極部１０を有している。周辺電極部１０の配線は中心電極部３０上を通ってはいるが、各配線は互いに絶縁されている。各電極部からの配線は末端部４０に集められ、直接、あるいは他のケーブルを介して図示しない心電計のコネクタに接続される。
【００１０】
各周辺電極部１０は中心電極部３０と配線部２０によって接続されている。なお、図１において、配線部２０の導電パターン２３は、実際にはベースの裏側（非装着面側）に貼りつけられているため、ベースを透して見えるものである。配線部２０は途中に配線部２０の長さを調節するための長さ調節部２１が設けられている。長さ調節部２１の具体的な構成については別途詳述する。
【００１１】
図２は図１における周辺電極部１０と配線部２０の詳細な構成例を示す平面図、図３は図２のＡ−Ａ断面図である。図２は、図１とは反対に、被検者の非装着面側から見た平面図となっている。
【００１２】
本実施形態において、周辺電極部１０と配線部２０は、共通のベース１１に設けられている。ベース１１は薄く、弾力性を有し、かつ肌に触れた場合刺激が少ない柔らかな素材であることが好ましく、例えばＰＥＴ、レーヨン、ウレタン等を用いた不織布を用いることが可能である。ベース１１には導電パターン２３が印刷された保護フィルム１２が接着剤（図示せず）により貼り付けられている。導電パターン２３は例えば銀と塩化銀の合金により構成され、また保護フィルムは可撓性を有するフィルムから構成され、例えば厚さ１００μｍ程度の樹脂フィルム、例えばＰＥＴフィルムを用いることができる。
【００１３】
導電パターン２３の先端は電極１３を形成し、電極１３は周辺電極部１０の略中央に位置するように構成されている。ベース１１の、電極１３とその近傍に対応する領域は略円形に切り抜かれており、電極１３が露出するようになっている。また、電極１３上には導電性のゲル１４が設けられている。従って、電極の装着時にはゲル１４が被検者の皮膚に密着し、装着部位の生体信号はゲル１４を介して電極１３へ伝導し、さらに導電パターン２３を通じて伝達される。ベース１１の装着面側、ゲル１４の周囲には、装着をより確実にするための粘着剤１５が塗布されている。粘着剤１５は例えばシリコン系粘着剤である。
【００１４】
配線部２０の略中央部分には、長さ調節部２１が設けられている。長さ調節部２１は、図４に示すように、配線部２０の一部が巻き取られた構成を有する。長さ調節部２１は、例えば図５（ａ）〜（ｄ）に示すように、配線部２０を略中央部分で長さ方向に略垂直方向に折り曲げ、折り曲げた部分を内側に巻き込むようにして形成することができる。また、配線部２０を折り曲げる代わりに、図５（ｅ）に示すように、配線部を２つの部品を接合することによって構成し、接合部を内側に巻き込むようにしてもよい。
【００１５】
なお、巻き込みを行う際には、例えば加熱しながら処理することにより、巻き込み部分が巻き込まれた状態を維持するように構成する。このように構成することで、長さ調節部２１は常に巻き込まれた状態に戻ろうとするようになり、両側から引っ張られた分だけが解けていくとともに、体動により配線部２０がたるむような場合には、能動的に巻き込まれた状態に復帰するようになる。従って、配線部２０に過度な張力が加わることも、たるんで絡まることもなく、良好な装着感と信号取得を両立することができる。長さ調節部２１の径を小さくするほど、また保護フィルム１２の剛性が高いほど、長さ調節部２１が巻き込まれた状態に戻ろうとする力（復帰力）は大きくなるため、復帰力によって配線部２０に加わる張力と、たるみをなくすために必要な復帰力とが両立できるように巻き取り時の径及び／又は保護フィルム１２の材料を設定する。
【００１６】
次に、中央電極部３０及び末端部４０の構成を、図６を参照して説明する。図６（ａ）は中央電極部３０の装着面側から見た拡大平面図、図６（ｂ）は中央電極部３０から末端部４０へ至る部分の断面図である。
【００１７】
中央電極部３０の構成は基本的に図３を用いて説明した周辺電極部１０と同一であるが、保護フィルム１２に印刷される配線パターンが中央電極部３０の電極１３だけでなく、周辺電極部１０へ延びる導電パターン２３を含んでいる点が大きく異なる。周辺電極部１０へ延びる導電パターン２３は、電極１３を露出させるために中央電極部３０の中央に設けられた、ベース１１の開口部周囲に沿って末端部４０へ引き回される。導電パターン２３が印刷される保護フィルム１２は絶縁体であるため、保護フィルム１２上に印刷される末端部から各電極部へ延びる３本の導電パターンは互いに絶縁されている。
【００１８】
本実施形態において、中央電極部３０から末端部４０に至る部分にはベース１１を設けていないため、導電パターン２３の露出を防止するために絶縁層３２が例えばコーティングにより設けられている。絶縁層３２は末端部４０の、心電計又は心電計接続用のコネクタ変換ケーブルと電気的に接続されるコネクタ部分には設けられない。また、コネクタ部分を補強するため、裏面には補強部材４１が貼り付けられる。挿入面マーク４２は、絶縁層３２表面に印刷されるマークであり、心電計又は心電計接続用コネクタ変換ケーブルへの挿入方向を明示している。
【００１９】
このような生体電極は、例えば次のような工程で製造することが可能である。まず、保護フィルム１２に生体電極全体の導電パターンを印刷し、型抜きする。一方、各電極部とこれらを接続する配線部２０に対応する形状のベース１１を作成する。電極用の開口部も設けておく。そして、保護フィルム１２の導電パターン２３形成面に接着剤を塗布し、ベース１１と接着する。次いで、配線部２０の所定位置から折り曲げ（あるいは２つの配線部部品を接合し）、図５に示したように長さ調節部２１を形成する。ゲル１４や粘着剤１５、絶縁層３２、補強部材４１は適切なタイミングで設ければよい。そして、最後に、ゲル１４と粘着剤１５を覆う剥離フィルムを取り付ける。
【００２０】
あるいは、周辺電極部１０及び配線部２０の途中までを１つの周辺電極部品、それ以外の部分（末端部４０から中央電極部３０を介して配線部２０の一部まで）を１つの中央電極部品として作成し、例えば図１に示すＬ字形の生体電極とする場合には、中央電極部品に２つの周辺電極部品を取り付け、その後長さ調節部２１を形成することによっても製造が可能である。中央電極部品と周辺電極部品とは、導電パターンが導通するように保護フィルム相互を融着することにより接着することが可能である。この場合、中央電極部品と周辺電極部品との接合部から折り曲げ、図５に示したようにして長さ調節部２１を形成する。
【００２１】
なお、長さ調節部２１を形成する際に折り曲げられる部分（又は接合部）の破断を防止するため、折り曲げ部分（又は接合部）に補強を施しても良い。補強の方法は任意であるが、折り曲げ部分（又は接合部）とその近傍について補強テープを貼り付けたり、コーティング材を塗布する等の方法を例示することができる。
ただし、本発明に係る生体電極は繰り返し使用を前提としたものではないため、折り曲げ部分（又は接合部）についての破断についてはさほど考慮する必要がなく、従って補強を行う場合であっても簡単なもので十分である。
【００２２】
次に、本実施形態に係る生体電極の使用方法について図７を用いて説明する。本実施形態に係る生体電極は、例えば図７（ａ）に示すように、中央電極部３０から横方向に延びる周辺電極部１０を中央電極部３０上に折り畳んだ状態で提供される。
【００２３】
まず、上部に位置する周辺電極部１０の剥離フィルムを剥がし、胸骨上端部に貼り付ける。そして、貼り付けた周辺電極部１０を押さえながら中央電極部３０を引き下ろし、中央電極部３０が胸部中央の所定位置に配置するように配線部２０の長さを調節して貼り付ける（図７（ｂ））。次に、もう一方の周辺電極部１０の剥離フィルムを剥がし、同様に長さを調節して左胸側面に貼り付ける（図７（ｃ））。この場合、中央電極部３０は不関電極として機能する。
【００２４】
このように生体電極を装着した後、末端部４０を心電計のコネクタ又は、心電計のコネクタに一端を接続されたコネクタ変換ケーブルの他端に挿入する。コネクタ変換ケーブルは、本実施形態に係る生体電極のコネクタ部形状を、任意形状及びピン配置のコネクタに変換するケーブルであり、この変換ケーブルを用いることにより、従来の生体電極に適合した心電計に本実施形態に係る生体電極を使用することが可能になる。
長さ調節部２１は、装着時のケーブル長を調節する機能のみならず、装着後は被検者の体動に応じて解け、あるいは巻き取られた状態に復帰するため、周辺電極部１０及び中央電極部３０に加わる力を緩衝する機能を果たし、安定した心電図記録に寄与する。
【００２５】
このように、本実施形態に係る生体電極は、簡便な構成で使い捨てすることが可能である。そのため、従来の一体型生体電極のようなケーブル清掃等のメンテナンスが不要であり、手間が掛からない上、衛生面においても改善される。また、電極部分とケーブル部分が一体となっているため、分離型生体電極のように電極とケーブルを個々に接続する手間が不要となる。
【００２６】
さらに、従来のケーブルに相当する配線部に長さ調節部２１が設けられているため、未使用状態での配線部２０が非常に短くなり、パッケージを小型化できるため、被検者が電極を携帯する場合でもじゃまにならない。また、長さ調節部２１を有するため、様々な体型の被検者に適用可能であり、さらに長さ調節部２１は必要な長さだけを引き出すことが可能であるので、体の小さな被検者が用いた場合でも配線部２０が余って絡んだりすることが無く、装着感が良い。また、電極相互の位置が予め大まかに決められているため、従来の生体電極に比べて電極の取り付け位置の目安がつけやすく、被検者の装着が容易である。
【００２７】
■（第２の実施形態）
図８は本発明の第２の実施形態に係る生体電極の構成例を示す平面図である。本実施形態に係る生体電極は、周辺電極部１０（及び対応する伸縮配線部２０）が３つに増えている点以外は第１の実施形態に係る生体電極と同一の構成を有する。
【００２８】
すなわち、本発明に係る生体電極は、取得する生体信号の種類やチャネル数に応じて、周辺電極部１０の数と取り付け位置を任意に設定可能である。図８に示す例では、２ｃｈの心電信号を取得することが可能である。図９に、他の構成例を電極の配置として示す。図９（ｄ）の電極配置を用いた場合の具体例を図１０に示す。
【００２９】
【他の実施形態】
上述の実施形態においては、配線部２０の途中で折り曲げ（又は配線部２０を構成する２つの部品の接合部を）、巻き取った構成を有する長さ調節部２１のみを説明したが、装着時の長さ調節が容易で、解けずに長さを維持可能な構成であれば、他の任意の構成を採用しうる。
例えば、配線部の一部を折り畳んで長さ調節部を形成しても良い。ただし、この場合、実施形態で説明したような、保護フィルムの剛性を利用した解け防止構成を利用できないので、別途クリップ等で長さ調節部を挟み込んで調節した長さを保持するようにする。
【００３０】
また、上述の実施形態においては、中央電極部３０に各周辺電極部１０が接続される構成を示したが、中央電極部３０には必ずしも電極を設ける必要はない。すなわち、各周辺電極部１０を接続する機能と、各周辺電極部１０からの導電パターン２３を末端部４０へ集める機能のみを有していても良い。
【００３１】
さらに、各電極部の外形は円形に限定されるものではなく、任意の形状を採用することが可能である。
【００３２】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、電極部分とケーブル部分（配線部）を簡便な構成で一体化したことにより、従来必要であったケーブルを不要とし、ケーブル部分を含めて使い捨てすることが可能になり、繰り返し使用による断線を解消することができる。また、ケーブル部分に長さ調節部を設けることにより、様々な体型の被検者に対応でき、かつ装着感を向上することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る生体電極の全体構成例を示す平面図である。
【図２】図１における周辺電極部１０と伸縮配線部２０の構成例を示す平面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面図である。
【図４】配線部２０に設ける長さ調節部２１の構成例を示す図である。
【図５】長さ調節部２１の形成手順例を示す図である。
【図６】図１における中央電極部３０と末端部４０の構成例を示す図である。
【図７】図１に示す生体電極の取り付け手順を説明する図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る生体電極の全体構成例を示す平面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る生体電極の他の電極配置例を示す平面図である。
【図１０】図９（ｄ）に示す電極配置を有する生体電極の構成例を示す平面図である。
【図１１】従来の生体電極の取り付け状態を説明する図である。

Claims (3)

1. 被検者の体表面に装着し、前記被検者の生体信号を取得するための生体電極であって、
   前記生体信号を検出するための複数の電極部と、
   当該電極部の各々に接続された複数の配線部とを有し、
   前記配線部に、前記配線部の一部が巻き取られてなる調節部を有することを特徴とする生体電極。
2. 前記電極部が、複数の周辺電極部と１つの中央電極部とからなり、前記配線部が、前記複数の周辺電極部と前記中央電極部を接続することを特徴とする請求項１記載の生体電極。
3. 前記配線部が、導電パターンが設けられた可撓性フィルムから構成され、前記調節部が、前記可撓性フィルムの所定箇所を内側に巻き込んで形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体電極。

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