JP2008212487A - 生体情報測定用電極 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な通気性を維持しつつ、電極部の短絡を防止して高精度な測定を行うこと。
【解決手段】
生体情報測定用電極１００は、一対の面を有する膜状の基材１１０と、基材１１０の一方の面との間に電極部１２０を介在させつつ、基材１１０の一方の面に設けられたゲル層１３０と、基材１１０の他方の面の電極部１２０の対向位置に設けられた、電極部１２０の導電性シールド膜と、このシールド膜を封止する非導電性レジスト膜１６０とを有する。電極部１２０の導電性シールド膜は、基材１１０の他方の面の、電極部１２０の対向位置に配置された銀膜１４０と、銀膜１４０を被覆するカーボン膜１５０とから成る。
【選択図】図２

Description

本発明は、被検者に装着して心電図などの生体情報を測定する生体情報測定用電極に関する。

不整脈や虚血性心疾患などの心電図異常を調べるための心電図検査の１つとして、ホルタ心電図検査がある（例えば、特許文献１参照）。ホルタ心電図検査では、携帯型の記録装置に接続した心電図電極（ディスポ電極）を被検者の胸部に装着し、この心電図電極により検出される被検者の心電図を、一定期間（例えば、２４時間）に亘って継続的に記録装置に記録する。記録装置に記録された心電図を解析することにより、時折しか出現しない心電図異常を捉えることができる。

従来、被検者の胸部に装着する心電図電極は、膜状の基材と、この基材の下面との間に電極部を介在させつつ基材の下面に設けられたゲル層とを有する。基材はゲル層の全体ではなくその一部を覆って、ゲル層の基材に覆われていない部分が基材の周縁部からはみ出した状態になっている。
特開２００１−２９９７１１号公報

しかしながら、上記従来の心電図電極にあっては、基材の上面に電極部の導電性シールド膜を設けると、被検者の汗などを吸収して膨張したゲル層が基材の上面側に回り込んでシールド膜に接触し、ゲル層を通じて電極部の表と裏が短絡してしまうという問題がある。一方、シールド膜を設けないと、電極部がノイズを拾い易くなり測定上好ましくない。

ゲル層の回り込みによる電極部の短絡を防止するためには、ゲル層の全体を基材で覆って回り込みの経路を絶つことが考えられる。しかしこの場合、ゲル層の通気性を十分に確保することができず、電極の装着部位にかぶれなどの皮膚障害を引き起こす虞がある。また、基材はある程度の弾性力を有するので、基材を大きくし過ぎると、基材が皮膚の伸縮に追従することができず電極の接触不良が起こり易くなってしまう。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、良好な通気性を維持しつつ、電極部の短絡を防止して高精度な測定を行うことができる生体情報測定用電極を提供することを目的とする。

本発明の生体情報測定用電極は、一対の面を有する膜状の基材と、前記基材の一方の面との間に電極部を介在させつつ、前記基材の一方の面に設けられたゲル層と、前記基材の他方の面の前記電極部の対向位置に設けられた、前記電極部の導電性シールド膜と、前記シールド膜を封止する非導電性レジスト膜とを有する構成を採る。

本発明によれば、良好な通気性を維持しつつ、電極部の短絡を防止して高精度な測定を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る生体情報測定用電極１００の構成を示す分解斜視図である。なお、本実施の形態において、「上面」とは、生体情報測定用電極１００の被検者への貼り付け面の反対の方向に向かう面を意味し、「下面」とは、生体情報測定用電極１００の被検者への貼り付け面の方向に向かう面を意味する。

図１において、生体情報測定用電極１００は、主として、基材１１０と、電極部１２０と、ゲル層１３０と、銀膜１４０と、カーボン膜１５０と、レジスト膜１６０と、不織布１７０と、セパレータ１８０とを有する。不織布１７０の下面は、粘着剤１７１が塗布された粘着面となっている。

基材１１０、電極部１２０、銀膜１４０、カーボン膜１５０、レジスト膜１６０は、それぞれ細長く延伸した延伸部分を有しており、この延伸部分は、被検者から検出された心電図信号を記録装置（図示せず）に伝送するリード線として機能する。

基材１１０は、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ：Polyethyleneterephtalate）などの膜状のフィルム材料から成り、上面と下面の一対の面を有する。基材１１０は、その下面に電極部１２０が設けられ、その上面に銀膜１４０、カーボン膜１５０、レジスト膜１６０が設けられており、生体情報測定用電極１００のセンサ部およびリード線としての中核を成す。

電極部１２０は、銀−塩化銀（Ａｇ−ＡｇＣｌ）などの材料から成り、基材１１０の下面とゲル層１３０との間に配置される。電極部１２０は、ゲル層１３０から伝ってきた心電図信号を検出して、記録装置（図示せず）に伝送する。

ゲル層１３０は、導電性、粘着性、吸湿膨張性を有するゲルの層である。ゲル層１３０は、その上面側ゲル部１３１と基材１１０の下面との間に電極部１２０を介在させ、かつ基材１１０の下面を覆った状態で、自身の粘着力によって基材１１０に接着される。ゲル層１３０の表面積は基材１１０の表面積よりも大きく、ゲル層１３０は、基材１１０の周縁部からはみ出した領域を有している。ゲル層１３０は、自身の粘着力によってその下面側ゲル部１３２が被検者の胸部に固定され、被検者の心臓の活動によって発生する微小な起電力である心電図信号（心臓の電気興奮）を電極部１２０に伝える。ゲル層１３０の上面側ゲル部１３１と下面側ゲル部１３２の間には、ゲル層１３０の形状を維持するために、極めて薄い網目状の不織布である中間基材１３３が設けられている。

銀膜１４０は、基材１１０の上面の電極部１２０の対向位置に、例えば印刷形成によって設けられている。銀膜１４０は、生体情報測定用電極１００の外部で発生する電磁波を遮蔽して、電磁波による電極部１２０へのノイズの影響を軽減する。銀膜１４０は極めて小さい電気抵抗値を有し、生体情報測定用電極１００における静電気（帯電）を防止する。

カーボン膜１５０は、基材１１０の上面に、銀膜１４０を被覆するように、つまり銀膜１４０の上面と側面を完全に覆うように、例えば印刷形成によって設けられている。カーボン膜１５０は、銀膜１４０よりも大幅に大きい電気抵抗値（１０００倍程度）を有しており、銀膜１４０と同様に、電磁波を遮蔽して電極部１２０へのノイズの影響を軽減する。また、カーボン膜１５０は、銀膜１４０を被覆することにより、銀膜１４０が酸素や硫黄などの他の物質と化学的に結合して劣化するのを防止する。なお、カーボン膜１５０の代わりに、アルミや銅などの導電性材料の膜を形成してもよい。

基材１１０の上面において、銀膜１４０の印刷面積はカーボン膜１５０の印刷面積よりも大幅に小さい。より具体的には、銀膜１４０は、基材１１０の上面の電極部１２０の対向位置に極めて細い細線状に印刷されており、カーボン膜１５０は、銀膜１４０を被覆して基材１１０の上面に塗りつけるように印刷されている。これにより、銀膜１４０が有する極めて高い電磁波の遮蔽能力と静電気防止能力をカーボン膜１５０に享受させることができる。つまり、カーボン膜１５０は、自身が単体で有するもの以上の電磁波の遮蔽能力と静電気防止能力を発揮することができる。このように、銀膜１４０とカーボン膜１５０は、基材１１０の上面に設けられた、電極部１２０の高性能な導電性シールド膜として機能する。

レジスト膜１６０は、銀膜１４０とカーボン膜１５０から成るシールド膜を封止する。すなわち、レジスト膜１６０は、基材１１０の上面に、銀膜１４０とカーボン膜１５０から成るシールド膜の上面と側面を完全に覆って設けられている。レジスト膜１６０は、非導電性の絶縁膜であり、基材１１０の上面の側からの銀膜１４０およびカーボン膜１５０、ひいては電極部１２０への電気的導通を遮断する。

不織布１７０は、基材１１０、電極部１２０、ゲル層１３０、銀膜１４０、カーボン膜１５０およびレジスト膜１６０の各部材を被覆してこれらを保護する。不織布１７０は、その下面に塗布された粘着剤１７１によって、生体情報測定用電極１００を被検者の胸部に貼り付ける。

セパレータ１８０は、水分を通さない樹脂製のフィルムから成り、使用前におけるゲル層１３０の下面と不織布１７０の下面を被覆して、乾燥による粘着力の低下を防止する。使用時には、セパレータ１８０を引き剥がすことにより、ゲル層１３０の下面および不織布１７０の下面を露出させ、これらの粘着力によって生体情報測定用電極１００が被検者の胸部に貼り付けられて装着される。

次に、基材１１０、電極部１２０、ゲル層１３０、銀膜１４０、カーボン膜１５０、およびレジスト膜１６０の構造について、図２を用いて説明する。

図２は、生体情報測定用電極１００のシールド構造を示す概略断面図である。

図２において、基材１１０の下面には、基材１１０よりも大きい表面積を有するゲル層１３０が、基材１１０の周縁部からはみ出した領域Ｘを有しつつ接着されている。接着された基材１１０とゲル層１３０の間には、電極部１２０が挟み込まれた状態で介在している。ここでは、電極部１２０の表面積は基材１１０の表面積よりも小さく、電極部１２０は基材１１０の下面の一部に配置されている。

基材１１０の上面の電極部１２０の対向位置には、銀膜１４０が極めて細い細線状に印刷形成されている。また、基材１１０の上面には、銀膜１４０を被覆するカーボン膜１５０が塗りつけるように印刷形成されている。カーボン膜１５０は、銀膜１４０の上面および側面を完全に覆っているので、銀膜１４０が酸化などの化学反応によって劣化するのを防止する。

さらに、基材１１０の上面には、非導電性の絶縁膜であるレジスト膜１６０が、銀膜１４０とカーボン膜１５０を封止するように形成されている。レジスト膜１６０の封止により、基材１１０の上面の側から銀膜１４０およびカーボン膜１５０、ひいては電極部１２０への電気的導通が遮断される。

例えば、レジスト膜１６０は、ゲル層１３０が被検者の汗などを吸収することにより膨張して、ゲル層１３０の基材１１０からはみ出した領域Ｘが基材１１０の上面の側に回り込んだ場合であっても、ゲル層１３０を介して伝えられる電気信号（心電図信号）が銀膜１４０およびカーボン膜１５０、ひいては電極部１２０に導通するのを防止する。

図３（Ａ）、（Ｂ）は、使用時における生体情報測定用電極１００の状態の一例を示す図である。

測定担当者は、生体情報測定用電極１００からセパレータ１８０を引き剥がし、露出したゲル層１３０と粘着剤１７１の粘着力によって、生体情報測定用電極１００を、被検者の、予め規定された電極装着位置に貼り付ける。また、測定担当者は、基材１１０、電極部１２０、銀膜１４０、カーボン膜１５０、レジスト膜１６０の延伸部分によって形成されるリード線を、携帯型の記録装置（図示せず）に接続する。このようにして、生体情報測定用電極１００の装着が完了し、被検者はこの状態で普段と同じように生活する。

この間、生体情報測定用電極１００は、被検者の心臓の活動によって発生する微小な起電力である心電図信号を、一定期間（例えば、２４時間）に亘って継続的に検出して、記録装置に伝送する。

より具体的には、被検者の胸部に固定された電解質であるゲル層１３０が被検者の心電図信号を電極部１２０に伝え、電極部１２０は、ゲル層１３０を通じて伝えられた心電図信号を記録装置に伝送する。このとき、基材１１０の上面に印刷形成された銀膜１４０とカーボン膜１５０は、生体情報測定用電極１００の外部で発生する電磁波を遮蔽して電磁波による電極部１２０へのノイズの影響を軽減するとともに、生体情報測定用電極１００における静電気（帯電）を防止する。これにより、ノイズや静電気の影響が低減された高精度な心電図測定を実現することができる。

記録装置に伝送された心電図信号は増幅やアナログディジタル変換などの処理を施すことにより心電図波形に変換され、この心電図波形は、被検者の心電図異常、例えば不整脈や虚血性心疾患などを調べるための手がかりとなる。

ところで、ホルタ心電図検査では、被検者の胸部の一定箇所に生体情報測定用電極１００を装着し続けるので、被検者は、電極の装着部位から発汗することがある。装着部位に直接接触するゲル層１３０は、水分を吸収し易く水分を吸収すると膨張するという性質（吸湿膨張性）を持っており、汗を吸収して膨張したゲル層１３０は、基材１１０の上面の側に回り込んで電極部１２０の上面と下面を電気的に短絡させてしまうという深刻な問題を引き起こす。この場合、正常な心電図測定はもはや実現できない。

この点、本実施の形態では、ゲル層１３０は、基材１１０よりも表面積が大きく、基材１１０の周縁部からはみ出した領域を有しており、この領域から、患者の発汗によって吸収した水分を蒸散させることができる（図３（Ａ）参照）。これにより、水分を吸収することによるゲル層１３０の膨張、および水分の停滞によるむれやかぶれなどの皮膚障害を防止することができる（水分の逃げ場の確保）。

仮に、ゲル層１３０が蒸散しきれないほどの水分を吸収して膨張し、基材１１０の周縁部からはみ出した領域を通って基材１１０の上面の側に回り込んだ場合であっても、基材１１０の上面には、非導電性の絶縁膜であるレジスト膜１６０が、銀膜１４０とカーボン膜１５０を封止するように形成されているので、ゲル層１３０を介して伝えられる電気信号（心電図信号）が、銀膜１４０およびカーボン膜１５０、ひいては電極部１２０に導通することはない（図３（Ｂ）参照）。すなわち、レジスト膜１６０によって、電極部１２０の上面と下面が電気的に短絡するのを防止することができる。

このように、基材１１０、ならびに基材１１０の上面に形成する銀膜１４０、カーボン膜１５０およびレジスト膜１６０をゲル層１３０より小さくして、ゲル層１３０が吸収した水分を蒸散させ易くするとともに、ゲル層１３０が基材１１０の上面の側に回り込んできた場合であっても、電極部１２０の上面と下面の電気的な短絡を防止することができる。これにより、ゲル層１３０の通気性の確保と、銀膜１４０およびカーボン膜１５０から成るシールド膜の最適形成とを同時に達成することができる。

従来、ゲル層１３０の基材１１０の周縁部からはみ出した領域は、ゲル１３０が吸収した水分の蒸散経路であるとともに、膨張したゲル１３０の基材１１０の上面の側への回り込み経路となるので、基材１１０とゲル１３０の寸法や位置などの設計において、通気対策とシールド対策は相反する関係になっていた。本発明は、これら双方の対策を同時に達成できるという点において極めて有用である。

このように、本実施の形態によれば、一対の面を有する膜状の基材１１０と、基材１１０の一方の面との間に電極部１２０を介在させつつ、基材１１０の一方の面に設けられたゲル層１３０と、基材１１０の他方の面に設けられた、電極部１２０の導電性シールド膜と、このシールド膜を封止する非導電性レジスト膜１６０とを有する。これにより、良好な通気性を維持しつつ、電極部の短絡を防止して高精度な測定を行うことができる。

なお、本実施の形態では、電極部の導電性シールド膜として、銀膜とカーボン膜の２層構造を採る場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、シールド膜は、銀膜のみで形成してもよいし、他の様々なシールド膜を組み合わせて形成してもよい。

なお、本実施の形態では、生体情報測定用電極をホルタ心電図検査において使用する場合を例にとって説明したが、本発明はこれに限定されない。本発明の生体情報測定用電極は、１２誘導心電図検査などの他の生体情報測定検査においても使用することができる。

本発明の一実施の形態に係る生体情報測定用電極の構成を示す分解斜視図 本発明の一実施の形態に係る生体情報測定用電極のシールド構造を示す概略断面図 （Ａ）使用時における生体情報測定用電極の状態の一例を示す図、（Ｂ）使用時における生体情報測定用電極の状態の他の例を示す図

符号の説明

１００ 生体情報測定用電極
１１０ 基材
１２０ 電極部
１３０ ゲル層
１４０ 銀膜
１５０ カーボン膜
１６０ レジスト膜

Claims (2)

1. 一対の面を有する膜状の基材と、
   前記基材の一方の面との間に電極部を介在させつつ、前記基材の一方の面に設けられたゲル層と、
   前記基材の他方の面の前記電極部の対向位置に設けられた、前記電極部の導電性シールド膜と、
   前記シールド膜を封止する非導電性レジスト膜と、
   を有することを特徴とする生体情報測定用電極。
2. 前記シールド膜は、前記基材の他方の面の、前記電極部の対向位置に配置された銀膜と、前記銀膜を被覆するカーボン膜とから成る、
   ことを特徴とする請求項１記載の生体情報測定用電極。

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