生物电极的制作方法

1.本发明涉及一种生物电极，涉及一种能够实现与受试者的头皮的良好接触的生物电极。


背景技术：

2.在医疗设施等中，为了诊断受试者的健康状态，在受试者的身体上配置生物电极，进行各种电信号的检测。例如，通过在受试者的头皮配置电极来进行脑电波的计测。
3.以往，作为脑电波测量用电极，例如提出了包括由导电性硅酮橡胶等构成的电极部的生物电极(例如，参照专利文献1)。作为这样的生物电极的电极部，例如可以举出在与受试者接触的面的一侧设有使前端尖锐的多个突起，通过这样多个突起构成为刷状的电极部。另外，脑电波测量用的生物电极例如还包括用于配设电极部的台座，在该台座设有与匹配部件的组装用端子、端子支承用的绝缘橡胶等。
4.以往，在脑电波测量用的生物电极中，为了提高与受试者的头皮的接触面积，更多地设定电极部的前端的突起的根数。以下，有时将设于电极部的突起的根数称为电极部的“突起根数”。
5.现有技术文献
6.专利文献
7.专利文献1：日本特开2017-74369号公报


技术实现要素：

8.发明所要解决的技术问题
9.但是，若增多脑电波测量用的生物电极中的电极部的突起根数，则突起相对于一个电极部被密集配置，因此在计测毛发多的受试者的脑电波的情况下，在头皮与电极部之间收纳毛发的空间变少。因此，这样的生物电极的电极部容易从头皮浮起，反而存在难以与头皮接触这样的问题。
10.另外，在对毛发多的受试者检测脑电波的情况下，为了防止因毛发引起的生物电极的浮起而使各电极部与受试者的头皮牢固地接触，需要对生物电极施加强的按压力。但是，若长时间持续上述那样的对生物电极施加强的按压力的状态的使用，则有时会发生受试者的头皮伴随疼痛的问题。
11.鉴于上述课题，根据本发明，可提供一种能够实现与受试者的头皮的良好接触的生物电极。特别是，可提供一种适于脑电波计测，且即使对于毛发多的受试者而言也能够实现与头皮的良好接触的生物电极。
12.用于解决技术问题的方案
13.为了解决上述技术问题，本发明提供以下的生物电极。
14.[1]一种生物电极，其中，
[0015]
包括与受试者的身体接触的电极构件，
[0016]
所述电极构件具有板状的电极部主体和设置为从所述电极部主体的电极突起部形成面突出的多个电极突起部，
[0017]
多个所述电极突起部以避开所述电极部主体的所述电极突起部形成面的中央部的方式配置于该电极突起部形成面的外周部，
[0018]
在相对于所述电极突起部形成面正交的方向上的、各个所述电极突起部的从基端部到前端部为止的突起高度为6～15mm。
[0019]
[2]根据[1]所述的生物电极，其中，多个所述电极突起部分别配置为位于所述电极突起部形成面的所述外周部上的一个虚拟圆或多个虚拟同心圆的圆周上。
[0020]
[3]根据[1]或[2]所述的生物电极，其中，多个所述电极突起部等间隔地配置于所述电极突起部形成面的所述外周部。
[0021]
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的生物电极，其中，多个所述电极突起部分各自具有顶点被倒圆的斜圆锥状的形状。
[0022]
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的生物电极，其中，所述生物电极用于受试者的脑电波测量。
[0023]
发明效果
[0024]
本发明的生物电极起到能够实现与受试者的头皮的良好接触的效果。另外，本发明的生物电极无需过度的按压电极，起到能够减轻测量时的头皮的疼痛的效果。特别是，即使对于毛发多的受试者、毛发长的受试者、毛发的体积大的(换言之、毛发粗的)受试者等而言，也能够实现与头皮的稳定接触。
附图说明
[0025]
图1是示意性地示出本发明的一实施方式的生物电极的主视图。
[0026]
图2是图1所示的生物电极的仰视图。
[0027]
图3是图2中的a-a剖视图。
[0028]
图4是示出将生物电极用于脑电波计测用的一例的说明图。
具体实施方式
[0029]
以下，一边参照附图一边对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，本发明不限定于以下的实施方式，应理解为，在不脱离本发明的主旨的范围内，基于本领域技术人员的通常知识，可适当施加设计的改变、改进等。
[0030]
图1是示意性地示出本发明的一实施方式的生物电极的主视图。图2是图1所示的生物电极的仰视图。图3是图2中的a-a剖视图。图4是示出将生物电极用于脑电波计测用的一例的说明图。
[0031]
如图1～图3所示，生物电极1包括电极构件20，该电极构件20具有：板状的电极部主体21；和多个电极突起部22，设置为从该电极部主体21的电极突起部形成面21b突出。电极构件20例如能够通过使多个电极突起部22的前端侧部分与受试者的身体(皮肤)接触从而经由连接器检测(取出)该受试者的生物信号。生物电极1例如用作脑电波测量用的生物电极。在该情况下，生物电极1以电极构件20中的多个电极突起部22的前端侧部分与受试者的头皮接触的方式安装于受试者的头部。例如，如图4所示，通过相对于受试者60的头部的
所期望部位配置多个生物电极1，从而能够检测该受试者60的脑电波等各种电信号。
[0032]
生物电极1可适合地用于使电极构件20的多个电极突起部22与受试者的身体接触，来感知来自受试者的身体的电信号、传递向受试者的电刺激、或者进行上述感知和传递两者。具体而言，例如，可以将生物电极1用作医疗用计测器、可穿戴计测器、健康监测设备等。特别是，生物电极1可以优选在计测脑电波作为电信号时来使用。
[0033]
本实施方式的生物电极1还包括用于支承电极构件20的支承构件10。支承构件10由电绝缘性的材料构成。例如，支承构件10可以由硅酮橡胶等形成。在本实施方式的生物电极1中，支承构件10形成为圆板状。支承构件10具有支承电极构件20的支承面10a和与支承面10a相反一侧的背面10b。另外，在支承构件10的中心部形成有沿厚度方向贯通支承构件10(即，从支承构件10贯通到背面10b)的贯通孔10c(例如，参照图3)。
[0034]
需要说明的是，支承构件10只要具有与支承面10a、背面10b和贯通孔10c相应的结构即可，无需必须形成为圆板状。
[0035]
在生物电极1中，如上所述，电极构件20例如由导电性橡胶等构成，并具有被支承于支承构件10的电极部主体21和从电极部主体21向与支承构件10相反的一侧突出的多个电极突起部22。作为导电性橡胶，例如可以举出包含硅酮橡胶和金属颗粒的所谓的导电性硅酮橡胶。作为硅酮橡胶，例如可以举出室温固化型的液态硅酮橡胶。另外，作为金属颗粒，例如可以举出银颗粒。室温固化型的液态硅酮橡胶是指在固化前呈液态或糊状，在20℃～100℃下进展固化反应而成为橡胶弹性体的硅酮橡胶。银颗粒可以包含多个银颗粒(一次颗粒)聚集凝集而成的凝聚颗粒(凝集体)、鳞片状的银颗粒。
[0036]
形成电极构件20的导电性橡胶可以包含具有导电性的其他金属颗粒、碳类材料颗粒(炭黑、碳纳米管等)等来代替银颗粒，另外，可适当包含加强材料、填充剂和各种添加剂等。
[0037]
电极构件20的电极部主体21优选具有与支承构件10相同的形状。即，在本实施方式的生物电极1中，电极部主体21形成为圆板状。电极部主体21具有被支承于支承构件10的支承面10a的被支承面21a和与被支承面21a相反的一侧的电极突起部形成面21b。
[0038]
多个电极突起部22突出形成于电极部主体21的电极突起部形成面21b。多个电极突起部22以避开电极部主体21的电极突起部形成面21b的中央部28的方式配置于电极突起部形成面21b的外周部29。
[0039]
在本实施方式的生物电极1中，关于上述那样的配置于电极突起部形成面21b的外周部29的各电极突起部22的突起高度h，具有特别主要的结构。即，在本实施方式的生物电极1中，在相对于电极突起部形成面21b正交的方向上的、各个电极突起部22的从基端部到前端部为止的突起高度h为6～15mm。以下，有时将在相对于电极突起部形成面21b正交的方向上的、各个电极突起部22的从基端部到前端部为止的突起高度h简称为“电极突起部22的突起高度h”。
[0040]
生物电极1的突起高度h为6～15mm的电极突起部22仅配置于电极突起部形成面21b的外周部29，因此被这样的电极突起部22包围的电极突起部形成面21b的中央部28成为收纳受试者的毛发的空间。该中央部28中的空间具有与电极突起部22的突起高度h相应的空间高度，在该空间内能够良好地收纳受试者的毛发。因此，生物电极1能够实现与受试者的头皮的良好接触，另外，不需要生物电极1向受试者的过度按压，也能够减轻测量时的头
皮的疼痛。特别是，即使对于毛发多的受试者、毛发长的受试者(例如，留长发的女性)、毛发的体积大的(换言之、毛发粗的)受试者而言，也能够实现与头皮的稳定的接触。
[0041]
当电极突起部22的突起高度h小于6mm时，电极突起部形成面21b的中央部28的空间高度过低，有时无法利用中央部28的空间来充分收纳受试者的毛发。例如，一般来说，平均毛发粗细为0.085mm，受试者的头皮的每单位面积生长的毛发的根数为208根/cm2左右。以下，有时将每单位面积生长的毛发的根数称为“毛发的密度(根/cm2)”。
[0042]
此处，如图4所示那样，在将多个生物电极1配置于受试者60的头部并检测脑电波等的电信号的情况下，测量部位oz所示的受试者60的后头部受到来自上部等的毛发的影响，可以说是生物电极1容易浮起的部位。并且，图4中的部位x是假设在测量部位oz的测量时毛发重叠而受到影响的范围，从测量部位oz到部位x的长度为5mm。因此，当将毛发重叠而受到影响的范围的长度规定为5mm时，从上述的与普通的受试者有关的平均毛发粗细(mm)和毛发的密度(根/cm2)来看，每单位长度的毛发的根数为14根/cm，到该范围(5mm)上为止的直线范围的毛发的根数为72根，到该范围(5mm)上为止的直线范围的毛发全部重叠时的毛发体积(换言之、重叠的毛发的高度)为6mm。因此，通过将电极突起部22的突起高度h设为6mm以上，能够利用被电极突起部22包围的中央部28的空间来良好地收纳受试者的毛发。
[0043]
另外，在为毛发粗且毛发的密度高的受试者的情况下，平均毛发粗细为0.150mm左右，毛发的密度为300根/cm2左右。并且，从与这样的受试者有关的平均毛发粗细(mm)和毛发的密度(根/cm2)来看，每单位长度的毛发的根数为17根/cm，上述范围(5mm)的直线状的毛发的根数为87根，到上述范围(5mm)上为止的直线状的毛发全部重叠时的毛发体积为13mm。因此，如果将电极突起部22的突起高度h确保为15mm，即使在为毛发粗且毛发的密度高的受试者的情况下，也能够利用被电极突起部22包围的中央部28的空间来良好地收纳其毛发。并且，当电极突起部22的突起高度h超过15mm时，电极突起部22的突起高度h过量，有时在成型形成电极突起部22时从模具的脱模性会恶化。另外，从生物电极1的小空间化的观点来看，电极突起部22的突起高度h过量也是不理想的。
[0044]
关于在电极突起部形成面21b的外周部29处的、多个电极突起部22的配置，根据平衡的观点，优选相对于电极突起部形成面21b的外周部29呈圆形状配置。例如，优选多个电极突起部22各自配置为位于电极突起部形成面21b的外周部29上的虚拟圆25的圆周上。需要说明的是，虚拟圆既可以是一个虚拟圆，也可以是多个虚拟同心圆。但是，电极突起部22的配置不限定于上述内容，例如，将配置有多个电极突起部22的点连结而描绘的形状也可以为三边形、四边形等的形状。
[0045]
优选多个电极突起部22等间隔地配置于电极突起部形成面21b的外周部29。需要说明的是，相邻的两个电极突起部22的相互间隔无需严格地等间隔，只要是大致等间隔即可。另外，电极突起部22的配置不限定于上述形态，例如也可以是在电极突起部形成面21b的外周部29处，相邻的两个电极突起部22的相互间隔全部不相同，例如具有有两种以上的相互间隔那样的恒定的排列图案的配置。进一步，例如，也可以是多个电极突起部22随意(随机)配置在电极突起部形成面21b的外周部29。
[0046]
关于配置于电极突起部形成面21b的外周部29的电极突起部22的根数没有特别限制，可以根据电极突起部形成面21b的大小等进行适当决定。
[0047]
另外，关于各自的电极突起部形成面21b的形状没有特别限制，只要是以突起高度
h为6～15mm的方式且以从电极部主体21的电极突起部形成面21b突出的方式形成即可。此处，对于电极突起部形成面21b的形状的一例，以图1～图3所示的生物电极1中的电极突起部形成面21b为例来说明。
[0048]
如图1～图3所示的生物电极1那样，例如，优选多个电极突起部22各自形成为从基端部(根部)朝向前端部、换言之随着远离电极突起部形成面21b而横截面积逐渐变小。例如，多个电极突起部22各自具有圆形的横截面，从基端部朝向前端部逐渐缩径。并且，多个电极突起部22各自的基端部的横截面的中心c1配置为位于上述那样的外周部29上的虚拟圆25的圆周上。在这样的结构中，多个电极突起部22各自的基端部的横截面的中心c1无需严格地位于虚拟圆25的圆周上，只要大概位于该圆周上即可。
[0049]
优选多个电极突起部22各自的前端部形成为半球状。另外，从多个电极突起部22的配置中心o观察，优选多个电极突起部22各自形成为前端部的中心(也称为前端部的横截面的中心)c2位于比基端部的横截面的中心c1靠径向外侧的位置。例如，这样的电极突起部22具有前端部的顶点被倒圆的斜圆锥状的形状。通过这样构成，能够确保被电极突起部22包围的电极突起部形成面21b的中央部28的空间更宽。
[0050]
在生物电极1中，连接器30形成为按扣型连接器。更具体地说，连接器30形成为按扣型连接器中的阳侧连接器。如图3所示，连接器30例如包含相互嵌合的第一导电构件40和第二导电构件50。
[0051]
第一导电构件40和第二导电构件50例如由不锈钢形成。第一导电构件40的一端侧埋没于电极构件20的电极部主体21并且贯通支承构件10延伸，另一端侧从支承构件10的背面10b突出。第二导电构件50以嵌合于第一导电构件40的另一端侧的状态配置于支承构件10的背面10b上。并且，通过按扣型连接器中的省略了图示的阴侧连接器装配(嵌合)于第二导电构件50，从而使得生物电极1的电极构件20与外部电连接。即，连接器30构成为，一部分埋没于电极构件20的电极部主体21并且贯通支承构件10延伸且与外部的连接部位于支承构件10的背面10b上。
[0052]
例如，通过将安装于测量装置的导线的前端的阴侧连接器装配(嵌合)于第二导电构件50，从而生物电极1的电极构件20与测量装置电连接。测量装置是输入由生物电极1的电极构件20的多个电极突起部22检测的生物信号，并用于对输入了的生物信号进行加工、显示、分析等的装置，对测量装置没有特别限制，例如，对应于脑电波测量装置、可穿戴信息设备和健康监测设备。
[0053]
参照图3对第一导电构件40和第二导电构件50进行说明。第一导电构件40和第二导电构件50形成为带凸缘的有底圆筒状。
[0054]
第一导电构件40具有：第一有底圆筒部41，在一端具有开口端41a并且在另一端具有闭塞端41b；和第一凸缘部42，从第一有底圆筒部41的开口端41a向径向外侧延展。第一有底圆筒部41的外径设定为与支承构件10的贯通孔10c的直径大致相同。在第一有底圆筒部41的外周面的闭塞端41b的附近的部位形成有向径向凹陷的嵌合部43。第一凸缘部42以径向的外侧比内侧位于第一有底圆筒部41的闭塞端41b侧的方式稍微倾斜。
[0055]
关于第一导电构件40，主要是第一凸缘部42的与第一有底圆筒部41侧相反一侧的面埋没于电极构件20的电极部主体21，第一有底圆筒部41插通支承构件10的贯通孔10c(即、贯通支承构件10地延伸)，第一有底圆筒部41的闭塞端41b侧的部位(包含嵌合部43在
内)从支承构件10的背面10b突出。需要说明的是，以下将第一凸缘部42的与第一有底圆筒部41侧相反一侧的面称为“埋没面”。
[0056]
第二导电构件50具有：第二有底圆筒部51，在一端具有开口端51a并且在另一端具有闭塞端51b；和第二凸缘部52，从第二有底圆筒部51的开口端51a向径向外侧延展。第二有底圆筒部51形成为越从开口端51a朝向闭塞端51b内径越大。第二有底圆筒部51的开口端51a的内径设定为与在第一导电构件40的第一有底圆筒部41的外周面形成的嵌合部43的外径大致相同。需要说明的是，第二有底圆筒部51的侧面与底面用平滑的曲面连接。第二凸缘部52具有以径向的外侧比内侧远离第二有底圆筒部51的闭塞端51b的方式倾斜的倾斜部。
[0057]
第二导电构件50利用铆接等使得第二有底圆筒部51的开口端51a嵌合固定于第一导电构件40的第一有底圆筒部41的嵌合部43，由此形成生物电极1的连接器30。
[0058]
接下来，对生物电极1的制造方法的一例进行说明。但是，关于生物电极1的制造方法不限定于以下的方法。另外，在以下的说明中，连接器30预先安装在支承构件10。具体而言，第一导电构件40的第一有底圆筒部41从闭塞端41b侧插通支承构件10的贯通孔10c，第二导电构件50的第二有底圆筒部51的开口端51a嵌合于从支承构件10的背面10b突出的第一导电构件40的第一有底圆筒部41的嵌合部43，由此，事先形成支承构件10与连接器30的组装体。因此，在以下的制造方法中，连接器30被视为设于支承构件10侧的构件。
[0059]
在生物电极1的制造中，首先，对包含硅酮橡胶和金属颗粒的液态或糊状的导电性橡胶进行搅拌，将经搅拌的导电性橡胶注入具有电极构件20的形状的成型模具(型腔)。由此，在成型模具内，导电性橡胶形成为电极构件20的形状。
[0060]
接下来，使支承构件10的支承面10a朝下地将安装有连接器30的支承构件10、即支承构件10与连接器30的组装体放置于成型模具内的导电性橡胶上。由此，支承构件10的支承面10a放置于与形成为电极构件20的形状的导电性橡胶的电极部主体21的被支承面21a相应的部位。另外，第一导电构件40的第一凸缘部42的埋没面埋没于与形成为电极构件20的形状的导电性橡胶的电极部主体21相应的部位。
[0061]
接下来，在放置有支承构件10与连接器30的组装体的状态下，对成型为电极构件20的形状的导电性橡胶进行交联。由此，形成为电极构件20的形状的导电性橡胶固化，从而使得第一导电构件40与电极构件20一体化。即，具有连接器30和多个电极部主体21的电极构件20成型为一体。这样，支承构件10、电极构件20与连接器30一体化。之后，一体化了的支承构件10、电极构件20和连接器30从成型模具取出，并根据需要实施后续处理，由此能够制造生物电极1。
[0062]
工业上的可利用性
[0063]
本发明的生物电极作为用于与受试者的身体接触来感知来自受试者的身体的电信号、传递向受试者的电刺激、或者进行上述的感知和传递两者的生物电极来利用。
[0064]
附图标记说明
[0065]
1：生物电极
[0066]
10：支承构件
[0067]
10a：支承面
[0068]
10b：背面
[0069]
10c：贯通孔
[0070]
20：电极构件
[0071]
21：电极部主体
[0072]
21a：被支承面
[0073]
21b：电极突起部形成面
[0074]
22：电极突起部
[0075]
25：虚拟圆
[0076]
28：中央部
[0077]
29：外周部
[0078]
30：连接器
[0079]
40：第一导电构件
[0080]
41：第一有底圆筒部
[0081]
41a：开口端
[0082]
41b：闭塞端
[0083]
42：第一凸缘部
[0084]
43：嵌合部
[0085]
50：第二导电构件
[0086]
51：第二有底圆筒部
[0087]
51a：开口端
[0088]
51b：闭塞端
[0089]
52：第二凸缘部
[0090]
60：受试者
[0091]
c1：电极突起部的基端部的横截面的中心
[0092]
c2：电极突起部的前端部的中心
[0093]
h：突起高度
[0094]
o：多个电极突起部的配置中心
[0095]
oz：测量部位
[0096]
x：部位

技术特征：
1.一种生物电极，其中，包括与受试者的身体接触的电极构件，所述电极构件具有板状的电极部主体和设置为从所述电极部主体的电极突起部形成面突出的多个电极突起部，多个所述电极突起部以避开所述电极部主体的所述电极突起部形成面的中央部的方式配置于该电极突起部形成面的外周部，在相对于所述电极突起部形成面正交的方向上的、各个所述电极突起部的从基端部到前端部为止的突起高度为6～15mm。2.根据权利要求1所述的生物电极，其中，多个所述电极突起部分别配置为位于所述电极突起部形成面的所述外周部上的一个虚拟圆或多个虚拟同心圆的圆周上。3.根据权利要求1或2所述的生物电极，其中，多个所述电极突起部等间隔地配置于所述电极突起部形成面的所述外周部。4.根据权利要求1～3中任一项所述的生物电极，其中，多个所述电极突起部分别具有顶点被倒圆的斜圆锥状的形状。5.根据权利要求1～4中任一项所述的生物电极，其中，所述生物电极用于受试者的脑电波测量。

技术总结
本发明提供一种能够实现与受试者的头皮的良好接触的生物电极。包括与受试者的身体接触的电极构件(20)，电极构件(20)具有板状的电极部主体(21)和设置为从电极部主体(21)的电极突起部形成面(21b)突出的多个电极突起部(22)，多个电极突起部(22)以避开电极部主体(21)的电极突起部形成面(21b)的中央部(28)的方式配置于电极突起部形成面(21b)的外周部(29)，在相对于电极突起部形成面(21b)正交的方向上的、各个电极突起部(22)的从基端部到前端部为止的突起高度h为6～15mm。端部为止的突起高度h为6～15mm。端部为止的突起高度h为6～15mm。


技术研发人员：久保真之 二嶋谅 林隆浩
受保护的技术使用者：NOK株式会社
技术研发日：2022.01.27
技术公布日：2023/10/15