JP2019072171A - 生体電極用シート - Google Patents

Abstract

【課題】支持体が破断する可能性を低減しながらも、装着者が動いた場合でも生体表面に装着した電極が脱落しにくく、かつ、２つの電極間の間隔を任意に調整する。【解決手段】ベース基材１０の一方の面に設けられた２つの電極２０ａ，２０ｂと、電極２０ａ，２０ｂをそれぞれ個別に覆ってベース基材１０上に積層された電解質層４０ａ，４０ｂと、ベース基材１０の他方の面に、電極２０ａ，２０ｂにそれぞれ接続されて設けられた２つの接続端子３１ａ，３１ｂとを有し、ベース基材１０は、電極２０ａ，２０ｂ間に、電極２０ａ，２０ｂが対向する方向に交差する方向に互いに並行して延びた複数の溝１１を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、生体信号を取得するための生体電極用シートに関する。

従来、生体からの電気信号を測定装置に伝達するために、生体の皮膚表面に貼着固定させる電極パッドが使用されている。心電用途等においては、支持体に設けられた電極と、この電極に電気的に接続された接続端子とを外部の測定機器に接続する方式のものが、一般的である。このような生体用の電極パッドは、支持体の一方の面に電極が設けられているとともに、電極と生体との間の電気的な接続を実現するために電極が電解質によって覆われて構成されている。

生体表面に、２つの電極を粘着材等によって装着する場合、多くの場面、２つの電極を一定間隔で生体表面に装着することになるが、装着箇所に外傷がある場合や、装着者の体格、さらにどのような電気信号を取得するか等によって、２つの電極間の間隔を調整することが望まれる。また、装着者が動いた場合でも生体表面に装着した電極が脱落しないようにする必要がある。

ここで、電極の支持体として伸縮性のあるシートを用いるとともに、電極と電気的に導通しているリード線を蛇行させることで伸縮可能な構成とし、それにより、装着者の動作によって電極が生体表面から外れることを抑制した電極パッドが考えられ、特許文献１に開示されている。

また、支持体の２つの電極間に複数本のミシン目を設け、そのミシン目を切り離すことによってミシン目間の領域を連結部とし、それにより、２つの電極間の間隔を調整可能とする電極パッドが考えられ、特許文献２が開示されている。

特許第３９２３８６１号公報 特許第６１８１３５６号公報

しかしながら、特許文献１に開示されたもののように、電極の支持体として伸縮性のあるシートを用いたものにおいては、支持体が伸びた状態において物理的にもろくなり、破断してしまう可能性があるとともに、支持体を伸ばす際にその引っ張り力に耐え切れず、破断してしまう可能性がある。また、支持体を繰り返し伸び縮みさせた場合、回復性が衰えていく可能性がある。

また、特許文献２に開示されたもののように、支持体の２つの電極間にミシン目を設け、そのミシン目を切り離すことによってミシン目間の領域を連結部とするものにおいては、連結部が細いことで物理的にもろく破断してしまう虞がある。

本発明は、上述したような従来の技術が有する問題点に鑑みてなされたものであって、支持体が破断する可能性を低減しながらも、装着者が動いた場合でも生体表面に装着した電極が脱落しにくく、かつ、２つの電極間の間隔を任意に調整することができる、生体電極用シートを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、
シート状の支持体と、
前記支持体の一方の面に設けられた２つの電極と、
前記２つの電極をそれぞれ個別に覆って前記支持体上に積層された電解質層と、
前記支持体の他方の面に、前記２つの電極にそれぞれ接続されて設けられた２つの接続端子とを有し、
前記支持体は、前記２つの電極間に、該２つの電極が対向する方向に交差する方向に互いに並行して延びた複数の溝を有する。

上記のように構成された本発明においては、支持体の２つの電極間に設けられた複数の溝を折り部として支持体を山折りおよび谷折りすることで、支持体が２つの電極が対向する方向に伸縮自在となり、それにより、装着者が動いた場合でも生体表面に装着した電極が脱落しにくく、かつ、２つの電極間の間隔を任意に調整することができる。その際、支持体を山折りおよび谷折りするだけで支持体を伸縮させることになるので、支持体にもろくなる部分が生じず、破断する可能性が低減することになる。

本発明によれば、支持体の２つの電極間に設けられた複数の溝を折り部として支持体を山折りおよび谷折りすることで、支持体が２つの電極が対向する方向に伸縮自在となるため、支持体が破断する可能性を低減しながらも、装着者が動いた場合でも生体表面に装着した電極が脱落しにくく、かつ、２つの電極間の間隔を任意に調整することができる。

本発明の生体電極用シートの第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図、（ｄ）は（ｂ）に示したＢ部拡大図である。 図１に示した生体電極用シートの製造方法を説明するための図である。 図１に示した生体電極用シートの作用を説明するための図である。 図１に示した生体電極用シートを、溝を折り部として折り曲げた状態における溝近傍の拡大図である。 本発明の生体電極用シートの第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。 図５に示した生体電極用シートの使用方法を説明するための図である。 本発明の生体電極用シートの第３の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。 本発明の生体電極用シートの第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。 本発明の生体電極用シートに設けられる溝の他の実施の形態を示す図である。

以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
図１は、本発明の生体電極用シートの第１の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図、（ｄ）は（ｂ）に示したＢ部拡大図である。

本形態は図１に示すように、ベース基材１０と、２つの電極２０ａ，２０ｂと、接続端子３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂと、電解質層４０ａ，４０ｂとを有する生体電極用シート１である。

ベース基材１０は、本願発明における支持体となるものである。ベース基材１０は、長手方向を有するトラック形状のポリエチレンナフタレートやポリエチレンテレフタレート、ポリアミド等の樹脂材料からなるシートである。ベース基材１０としては、簡易に切断しない程度の引っ張り強度を有している絶縁体材料であれば、上述した材料に限らない。ベース基材１０の厚みは、特に限定はしないが、１ｍｍ以下であれば好ましく、０．５ｍｍ以下であればより好ましく、０．２ｍｍ以下であればさらに好ましい。

電極２０ａ，２０ｂは、ＡｇやＡｇＣｌ等からなり、生体の皮膚表面に接触した状態で固定されることで生体からの電気信号を取得するためのものであり、ベース基材１０の一方の面の長手方向に端部近傍に、互いに長手方向に対向するように設けられている。

接続端子３２ａ，３２ｂは、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂが設けられた面において、ベース基材１０の長手方向の中央近傍に、電極２０ａ，２０ｂにそれぞれ対応して設けられている。接続端子３２ａ，３２ｂはそれぞれ、ベース基材１０に形成された配線３４ａ，３４ｂを介して電極２０ａ，２０ｂと電気的に接続されている。

接続端子３１ａ，３１ｂは、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂとは反対側の面において、それぞれ接続端子３２ａ，３２ｂに対向して設けられている。接続端子３２ａ，３２ｂはそれぞれ、ベース基材１０に形成されたスルーホール３３ａ，３３ｂを介して接続端子３１ａ，３１ｂと電気的に接続されている。

ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂが設けられた面には、接続端子３２ａ，３２ｂおよび配線３４ａ，３４ｂを覆って、例えば絶縁テープが貼付されることで絶縁層５０が積層されている。また、電極２０ａ，２０ｂを個別に覆って、電解質ゲルからなる電解質層４０ａ，４０ｂが積層されている。また、電解質層４０ａ，４０ｂと重ならず、かつ、後述する溝１１に対向しない領域に、粘着剤が塗布されることにより粘着層６０が積層されている。

ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂとは反対側の面には、電極２０ａ，２０ｂ間にその断面が台形からなる複数の溝１１が形成されている。複数の溝１１は、電極２０ａと接続端子３１ａ，３２ａとの間と、電極２０ｂと接続端子３１ｂ，３２ｂとの間のそれぞれの領域に、電極２０ａ，２０ｂが対向する方向に交差する方向にベース基材１０の端辺からそれに対向する端辺まで互いに並行して延びている。複数の溝１１は、互いに並行して延びているが、互いのなす角度は平行であってもよいし、互いに若干の傾きを有していてもよい。なお、図１（ａ）においては、溝１１を破線で示しているが、溝１１は、ベース基材１０の端辺からそれに対向する端辺まで連続して形成されていてもよいし、断続的に形成されていてもよい。また、溝１１の厚みは、ベース基材１０の厚みにもよるが、０．５ｍｍ以上あれば好ましく、０．３ｍｍ以上あればより好ましく、０．１ｍｍ以下であればさらに好ましい。溝１１の幅は、ベース基材１０の厚みにもよるが、ベース基材１０の厚みを上述したように０．２ｍｍとした場合は、１〜２ｍｍであれば好ましい。なお、溝１１は、ベース基材１０の端辺からそれに対向する端辺まで延びていなくても、ベース基材１０の端辺の近傍からそれに対向する端辺の近傍まで延びて、それにより、ベース基材１０の端辺の近傍の領域に溝１１が形成されていない構成としてもよい。

以下に、上記のように構成された生体電極用シート１の製造方法について説明する。

図２は、図１に示した生体電極用シート１の製造方法を説明するための図である。

図１に示した生体電極用シート１を製造する場合は、まず、ベース基材１０の一方の面に、複数の溝１１を形成する（図２（ａ））。溝１１の形成は、レーザや刃を用いた切削加工によってもよいし、押しつけによるデボス加工によってもよい。

次に、ベース基材１０の溝１１とは反対側の面に、導電性インクを用いた印刷によって配線３４ａ，３４ｂを形成する（図２（ｂ））。この配線３４ａ，３４ｂは、ベース基材１０に設けられる電極２０ａ，２０ｂと接続端子３２ａ，３２ｂとをそれぞれ接続するためのものであるため、電極２０ａと接続端子３１ａ，３２ａとの間と、電極２０ｂと接続端子３１ｂ，３２ｂとの間のそれぞれの領域に形成された溝１１に対向するようになる。

次に、ベース基材１０の配線３４ａ，３４ｂが形成された面に、配線３４ａ，３４ｂの端部のうち、ベース基材１０の長手方向両端側の端部にそれぞれ接続されるように電極２０ａ，２０ｂを取り付ける（図２（ｃ））。

次に、ベース基材１０の配線３４ａ，３４ｂが形成された面に、配線３４ａ，３４ｂの端部のうち、電極２０ａ，２０ｂとは反対側の端部に接続端子３２ａ，３２ｂを形成するとともに、接続端子３２ａ，３２ｂに対向してスルーホール３３ａ，３３ｂを形成し、さらに、ベース基材１０の溝１１が形成された面に、接続端子３２ａ，３２ｂに対向して接続端子３１ａ，３１ｂを形成する（図２（ｄ））。これにより、ベース基材１０の一方の面に設けられた電極２０ａ，２０ｂと、ベース基材１０の他方の面に設けられた接続端子３１ａ，３１ｂとがそれぞれ、配線３４ａ，３４ｂ、接続端子３２ａ，３２ｂおよびスルーホール３３ａ，３３ｂを介して電気的に接続された状態となる。

次に、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂが設けられた面に、接続端子３２ａ，３２ｂおよび配線３４ａ，３４ｂを覆って、例えば絶縁テープを貼付することで絶縁層５０を積層する（図２（ｅ））。

その後、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂが設けられた面に、電極２０ａ，２０ｂを個別に覆って電解質層４０ａ，４０ｂを積層するとともに、電解質層４０ａ，４０ｂと重ならず、かつ、溝１１に対向しない領域に粘着剤を塗布することで粘着層６０を積層し、図１に示した生体電極用シート１が完成する（図２（ｆ））。

上記のように製造された生体電極用シート１は、電極２０ａ，２０ｂが設けられた面を装着面として粘着層６０によって生体に装着されるとともに、接続端子３１ａ，３１ｂに測定装置が接続されることで、生体からの電気信号が電極２０ａ，２０ｂによって取得され、取得された電気信号が接続端子３１ａ，３１ｂから測定装置に伝達されることになる。その際、電極２０ａ，２０ｂが設けられた面には、電極２０ａ，２０ｂに接続された配線３４ａ，３４ｂおよび接続端子３２ａ，３２ｂが形成されているが、これら配線３４ａ，３４ｂおよび接続端子３２ａ，３２ｂは、絶縁層５０によって覆われているため、生体に接触することが回避される。なお、電解質層４０ａ，４０ｂが粘着層の役割を担う場合は、粘着層６０を設ける必要はない。

以下に、上述した生体電極用シート１の作用について説明する。

図３は、図１に示した生体電極用シート１の作用を説明するための図であり、生体電極用シート１の断面を示す。なお、生体電極用シート１の作用をわかりやすくするために配線３４ａ，３４、絶縁層５０および粘着層６０の図示は省略してある。図４は、図１に示した生体電極用シート１を、溝１１を折り部として折り曲げた状態における溝１１近傍の拡大図である。

上述したように、図１に示した生体電極用シート１においては、ベース基材１０の一方の面において、２つの電極２０ａ，２０ｂ間にこれら電極２０ａ，２０ｂが対向する方向に交差する方向に互いに並行して延びた複数の溝１１が形成されている。そのため、図３（ｂ）に示すように、溝１１を折り部としてベース基材１０を山折り１２と谷折り１３とを交互にすることで、図３（ａ）に示すようにベース基材１０が伸長した状態に対して、電極２０ａ，２０ｂ間の間隔を狭めることができる。その際、折り部となる溝１１が、その断面が台形であることで一定の幅を有するものであるため、図４（ａ）に示すように、溝１１を折り部として溝１１が形成された面が外側となるような山折り１３のみならず、図４（ｂ）に示すように、溝１１を折り部として溝１１が形成された面が内側となるような谷折り１２をすることができる。

このように、図１に示した生体電極用シート１においては、ベース基材１０の２つの電極２０ａ，２０ｂ間に設けられた複数の溝１１を折り部としてベース基材１０を山折りおよび谷折りすることで、ベース基材１０が２つの電極２０ａ，２０ｂが対向する方向に伸縮自在となり、それにより、生体電極用シート１を装着した装着者が動いた場合でもベース基材１０に負荷がかかりにくくなって生体表面に装着した電極２０ａ，２０ｂが脱落しにくく、かつ、２つの電極２０ａ，２０ｂ間の間隔を任意に調整することができる。その際、ベース基材１０を山折りおよび谷折りするだけでベース基材１０を伸縮させることになるので、ベース基材１０にもろくなる部分が生じず、破断する可能性が低減することになる。また、外部測定装置の接続するための接続端子３１ａ，３１ｂが、電極２０ａ，２０ｂと同一のベース基材１０上に形成されていることによっても、脆弱な部分が存在しないため、使用時にベース基材１０等が破断してしまうことが回避される。

なお、本形態の生体電極用シート１においては、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂとは反対側の面に溝１１が形成されている。これは、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂが設けられた面には、電極２０ａ，２０ｂと接続端子３２ａ，３２ｂとを接続するために配線３４ａ，３４ｂが形成されているため、電極２０ａ，２０ｂと接続端子３２ａ，３２ｂとの間に溝１１を形成した場合、配線３４ａ，３４ｂを印刷等によって形成しにくくなってしまうためである。

（第２の実施の形態）
図５は、本発明の生体電極用シートの第２の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。

本形態は図５に示すように、図１に示したものに対して、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂとは反対側の面において、２つの接続端子３１ａ，３１ｂ間に溝１１が形成されている点と、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂとは反対側の面に粘着層６０が積層されていない点が異なる生体電極用シート１０１である。

図６は、図５に示した生体電極用シート１０１の使用方法を説明するための図である。

本形態における生体電極用シート１０１は、上述したように図１に示した生体電極用シート１のような粘着層６０が存在しない。そのため、図６に示すように、シートの裏面に粘着層が積層されてなるカバーシール２によって生体電極用シート１０１の一部を覆うようにして生体に装着することになる。なお、上述したように、なお、電解質層４０ａ，４０ｂが粘着層の役割を担う場合は、カバーシール２は不要となる。このようにして生体に装着される生体電極用シート１０１においても、図１に示したものと同様に、溝部１１を折り部としてベース基材１０を山折りおよび谷折りすることで、２つの電極２０ａ，２０ｂの間隔を任意に調整することができる。

（第３の実施の形態）
図７は、本発明の生体電極用シートの第３の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。

本形態は図７に示すように、図５に示したものに対して、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂが設けられた面に溝１１が形成されている点が異なる生体電極用シート２０１である。

図５に示した生体電極用シート１０１においては、上述したように溝１１が２つの接続端子３１ａ，３１ｂ間に形成されているため、電極２０ａ，２０ｂと接続端子３２ａ，３２ｂとをそれぞれ接続するための配線３４ａ，３４ｂに対向する領域には溝１１は形成されていない。そのため、配線３４ａ，３４ｂを形成する際に溝１１が影響することがなく、図７に示すように、ベース基材１０の電極２０ａ，２０ｂが設けられた面に溝１１を形成することができる。

上記のように構成された生体電極用シート２０１においても、図５に示したものと同様に、カバーシール２を用いたり、電解質層４０ａ，４０ｂによって生体に装着されることになり、その際、溝部１１を折り部としてベース基材１０を山折りおよび谷折りすることで、２つの電極２０ａ，２０ｂの間隔を任意に調整することができる。

（第４の実施の形態）
図８は、本発明の生体電極用シートの第４の実施の形態を示す図であり、（ａ）は表面図、（ｂ）は（ａ）に示したＡ−Ａ’断面図、（ｃ）は裏面図である。

本形態は図８に示すように、図５に示したものに対して、電極２０ａ，２０ｂと接続端子３１ａ，３１ｂとがベース基材１０を介して対向して設けられ、これら電極２０ａ，２０ｂと接続端子３１ａ，３１ｂとが、ベース基材１０に形成されたスルーホール３３ａ，３３ｂを介して直接接続されている点が異なる生体電極用シート２０１である。そして、電極２０ａ，２０ｂと接続端子３２ａ，３２ｂとをそれぞれ接続するための配線３４ａ，３４ｂが形成されていないことで、溝１１が、２つの電極２０ａ，２０ｂ間にてベース基材１０の表裏にそれぞれ形成されている。

上記のように構成された生体電極用シート２０１においても、図５に示したものと同様に、カバーシール２を用いたり、電解質層４０ａ，４０ｂによって生体に装着されることになり、その際、溝部１１を折り部としてベース基材１０を山折りおよび谷折りすることで、２つの電極２０ａ，２０ｂの間隔を任意に調整することができる。

なお、ベース基材１０に形成される溝１１の位置は、２つの電極間２０ａ，２０ｂであれば、配線３４ａ，３４ｂの形成に支障がない限り、上記実施の形態にて示したものを組み合わせてもよい。

（他の実施の形態）
図９は、本発明の生体電極用シートに設けられる溝の他の実施の形態を示す図であり、図１（ｄ）に示した断面図にて示した領域に対応する領域の断面を示す。

本発明の生体電極用シートに設けられる溝としては、図１に示したように、その断面が台形からなるものに限らず、図９（ａ）に示すようにその断面が三角形となる溝４１１や、図９（ｂ）に示すようにその断面が長方形となる溝５１１であってもよい。また、ベース基材１０の一方の面からスリットを形成することで溝を構成することも考えられる。その場合、スリットからなる溝は、配線の形成に影響を及ぼすことが少ないため、配線が形成される領域に拘らずベース基材１０のいずれの面においても形成することができるものの、ベース基材１０の材質によっては溝が形成された面が内側となるように折り曲げにくくなる場合もある。そのような場合には、スリットからなる溝をベース基材１０の両面に互い違いに形成する必要がある。

１，１０１，２０１，３０１ 生体電極用シート
２ カバーシール
１０ ベース基材
１１，４１１，５１１ 溝
１２ 谷折り
１３ 山折り
２０ａ，２０ｂ 電極
３１ａ，３１ｂ，３２ａ，３２ｂ 接続端子
３３ａ，３３ｂ スルーホール
３４ａ，３４ｂ 配線
４０ａ，４０ｂ 電解質層
５０ 絶縁層
６０ 粘着層

Claims (1)

1. シート状の支持体と、
   前記支持体の一方の面に設けられた２つの電極と、
   前記２つの電極をそれぞれ個別に覆って前記支持体上に積層された電解質層と、
   前記支持体の他方の面に、前記２つの電極にそれぞれ接続されて設けられた２つの接続端子とを有し、
   前記支持体は、前記２つの電極間に、該２つの電極が対向する方向に交差する方向に互いに並行して延びた複数の溝を有する、生体電極用シート。

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