JP2600950Y2 - 生体用電極 - Google Patents

生体用電極

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JP2600950Y2
JP2600950Y2 JP1993046241U JP4624193U JP2600950Y2 JP 2600950 Y2 JP2600950 Y2 JP 2600950Y2 JP 1993046241 U JP1993046241 U JP 1993046241U JP 4624193 U JP4624193 U JP 4624193U JP 2600950 Y2 JP2600950 Y2 JP 2600950Y2
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本考案は、生体の皮膚に装着して
複数種類の生体情報を検出する生体用電極に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から生体の圧脈波や呼吸などの測定
は種々の方法で行なわれていた。例えば、体表面上から
非観血的に得られる圧脈波を解析するためには、心電図
と同時に計測しなければならない。この場合、心電図用
電極を生体に装着し、さらに圧脈波などの生体圧現象を
記録するために、圧変化を電気的信号に変換する圧電素
子や、ゲージなどの圧トランスジューサを目的とする動
脈血管上に装着しなければならない。このときこの圧ト
ランスジューサは多くの場合左右いずれかの総頸動脈ま
たは撓骨動脈上に装着される。また総頸動脈上で圧脈波
を検出する場合は、圧トランスジューサを動脈上へ外部
から押圧する装置を必要とする。
【0003】一方、ICUなどで生体の機能を監視する
上で重要な呼吸運動を計測する場合には、2電極法や4
電極法などのインピーダンス方式や、胸郭運動に伴って
伸縮するチューブ内の電解質の抵抗変化を検出するベル
ト式呼吸ピックアップや、鼻部に装着し呼吸時における
空気の流れによる温度変化を検出して計測するサーミス
タ式呼吸ピックアップなどが用いられる。
【0004】
【考案が解決しようとする課題】しかしながら、圧トラ
ンスジューサを動脈血管上に装着して圧脈波を測定する
場合は、被検者はベッドなどに安静に横たわった状態で
いなければならない。また撓骨動脈上で圧脈波を検出す
る場合、例えば圧電素子などを使用した圧トランスジュ
ーサを装着するときに、ベルトにより手首に巻き付け、
ある一定の圧が測定部位上にかかるように装着する必要
がある。また、このようなトランスジューサを使用する
場合は、適切な装着部位を見付けださなければならず、
その装着に訓練を要する。さらに手首を動かすなどする
とセンサの位置がずれ、圧脈波を検出できなくなる。従
ってこの方式においても安静にして測定を行なわなけれ
ばならず、日常の行動中に計測を行なうことは非常に困
難である。さらにこのようなトランスジューサは大型で
高価であり、使い捨てにすることはできない。
【0005】一方、呼吸運動を計測するときに、インピ
ーダンス方式のピックアップを用いる場合は、2個また
は4個の電極を体表面上に貼り着け、胸郭運動に伴う電
極間の生体組織の抵抗値変化を呼吸運動変化として検出
するものであり、電極間の微弱な変化をインピーダンス
変化としてとらえるためには、2つの電極間の距離を長
くしなければならない。
【0006】またベルト方式のピックアップを用いる場
合は、胸部周辺にベルトを巻きその上にチューブ状のセ
ンサを取り付けるため、ベルトにより体の一部が占有さ
れ締め付けられるという拘束感がある。このため現在で
はあまり用いられていない。また、ベルトの締付け力に
も適度の範囲があり、体動などですぐ位置がずれ易いた
め、この方式を用いて測定を行なう場合にも安静にして
いなければならない。また高価であり使い捨てには適さ
ない。
【0007】またサーミスタ式のピックアップを用いる
場合は、鼻部に装着するため被検者は不快感を感じる。
また消費電力が大きいため電池駆動方式の無線式テレメ
ータなどには適さない。
【0008】さらに、心電図と圧脈波、または心電図と
呼吸数を同時に計測するときには、圧脈波用または呼吸
用のトランスジューサとは別に心電図用の電極を少くと
も2個体に取り付けなければならず、その結果被検者に
不快感や苦痛を与えるなどの欠点があった。
【0009】本考案は、このような状況に鑑みてなされ
たもので、1組の電極で生体電気現象と圧現象を同時に
測定することができ、しかも小型軽量で安価な使い捨て
にできる生体用電極を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本考案は、生体の皮膚表面に装着して、前記生体の
複数種類の生体情報を検出する生体用電極であって、導
電性繊維により偏平柱状に形成された素子と、該素子の
外周を囲み一方の端面に粘着層が設けられ、前記素子と
略等しい厚みを有する保持体と、該保持体の両端面に保
持され前記素子の両端面に接続された1対の端子とを備
えるマルチセンサと、導電性部材により形成された生体
用電極とを、伸縮可能な導電性連結材で連結したことを
特徴としている。
【0011】
【作用】上記のように構成された本考案の生体用電極に
おいては、マルチセンサの素子が積層された導電性繊維
で構成されており、繊維が相互に複雑に絡みあっている
ので、外部より力を加えると繊維の接触点が増加する。
この結果センサに所定の電流を流しておくと、直流抵抗
値が減少し両端の電圧変化としてあらわれる。この電圧
変化を測定することにより外部より受けた力の変化を知
ることができ、圧脈波または呼吸変動を検出することが
できる。
【0012】またマルチセンサと電極とを被検者の皮膚
表面に装着したとき、マルチセンサの1対の端子のうち
例えば皮膚表面側の端子と電極とを用いて、心電図など
の生体電気信号を検出することができる。
【0013】一方、マルチセンサと電極とは伸縮可能な
導電性連結材で連結されているので、1組の生体用電極
として使用することができ、しかも両センサの間隔を自
由に設定しても連結材が引張られて体表面から剥離する
ことはない。
【0014】
【実施例】以下、本考案の生体用電極の一実施例を図面
を参照して説明する。
【0015】図1乃至図3に本考案の一実施例の構成を
示す。図1において、本実施例による生体用電極はマル
チセンサ21と電極22とから構成されており、マルチ
センサ21と電極22は導電性連結材としての可撓性基
板23で接続されている。マルチセンサ21は図1及び
図2に示すように構成されている。図1及び図2におい
て、カーボン繊維を粗目に積層して円柱形のフェルト状
に構成された素子1の外周には、所定の間隔を介してフ
ォームテープなどで円筒状に形成された保持体2が同心
上に配置されている。素子1と保持体2との軸方向の高
さはほぼ等しくなっており、素子1と保持体2との両端
面には、それぞれ直径上に端子3,4が接続されてい
る。また素子1及び保持体2の一方の端面は、端子3と
ともにラベル5で被覆されており、保持体2の他方の端
面には端子4を挟んで円環状の第2の保持体6が接着さ
れている。端子3には、信号導出用のリード線16a
が、また端子4にはリード線16bが接続されており、
共に信号接続線16に配設されて、図5に示す、ブリッ
ジ回路51に接続される。さらに第2の保持体6の外側
の端面には粘着層7が設けられており、素子1の他方の
端面には、ソリッドゲル8が設けられている。
【0016】一方、電極22は図1及び図3に示すよう
に構成されている。図1及び図3において、カーボン繊
維で円柱状に構成された素子12の外周には、所定の間
隔を介してフォームテープなどで円筒上に形成された保
持体13が同心上に配置されている。素子12と保持体
13との軸方向の高さはぼぼ等しくなっており、素子1
2と保持体13との片端面には、直径上に端子11が接
続されている。また素子12および保持体13の上側一
方の端面は端子11とともにラベル14で被覆されてお
り、素子12の他方の端面には、ソリッドゲル15が、
保持体13の他方の端面には粘着層17が設けられてい
る。
【0017】可撓性基板23には図1に示すように矩形
波状の配線パターン23aが形成されており、両端はそ
れぞれマルチセンサ21のラベル5側及び電極22のラ
ベル14側に接着されている。またリード線23aの一
端は電極22の端子11に接続されており、他端はマル
チセンサ21を介して、信号接続線16にリード線16
a、16bと共に配設されて、図5に示す増幅器53に
接続される。さらに可撓性基板23の配線パターン23
a間には切込み23bが形成されており、基板23は伸
縮可能となっている。
【0018】次に本実施例の作用を説明する。素子1は
導電性を有するカーボン繊維が相互に粗目に複雑に絡み
あってフェルト状に構成されているので、外部より力を
加えると繊維の接触点が増加する。この結果端子3,4
を介して素子1に所定の電流を流しておくと、素子1の
直流抵抗値が減少し端子3,4間の電圧変化としてあら
われる。例えば素子1を厚さ5mm、直径10mmの大きさ
とした場合、外力が加わらない状態で300Ωの直流抵
抗であったものが、外力が加わって厚さが0.5mm減少
した場合に直流抵抗は100Ωとなる。カーボン繊維の
抵抗値は焼成温度によって異なるが、本実施例の素子1
に用いるがカーボン繊維は抵抗値の高い方が使いやす
い。なお外部の圧力による変形で直流抵抗値が変化する
材料としては、導電性ゴムなどがあるが、上記のような
電圧変化を起こさせるためには、外部の力として大きな
力が必要になるので、圧脈波の検出や呼吸変動の検出に
は不適当である。
【0019】上記のような素子1を有するマルチセンサ
21により圧脈波を検出する場合には、センサを被検者
の手くびや首などの動脈の位置における皮膚に保持体2
の粘着層6を介して装着して、素子1の電圧変動として
検出する。また呼吸変動を検出する場合は図5に示すよ
うにセンサ21を同様に胸廓に装着して検出する。
【0020】一方、心電図などの生体電気信号を検出す
る場合には、マルチセンサ21と電極22とを被検者の
皮膚表面の所定の位置に装着し、端子11と端子4を用
いてその信号を検出する。このとき可撓性基板23には
切込み23bが形成されているので伸縮自在であり、可
撓性基板23が引張られてセンサ21,電極22が体表
面から剥がされることはない。なお、呼吸変動を検出す
る場合は、端子3,4をブリッジ回路51を介して増幅
器52に接続し、増幅器52の出力により呼吸波形を検
出する。また心電図を検出するときは、端子4及び端子
11を増幅器53に接続して心電図波形を検出する。図
6に測定結果の一例を示す。
【0021】本実施例によれば、1対のセンサ21及び
電極22により生体電気信号と圧信号とを同時に検出す
ることができ、生体用電極を小型軽量かつ安価で使い捨
て可能とすることができる。しかもセンサ21及び電極
22を接続する可撓性基板23に切込み23bが形成さ
れており伸縮自在であるので、センサ21及び電極22
間の距離を長くして皮膚表面に装着した場合でも、体動
により可撓性基板23が引っぱられてもセンサ21及び
電極22が体表面から引き剥されることはない。
【0022】上記実施例ではマルチセンサ21と電極2
2とを連結する連結材が伸縮可能な可撓性基板23であ
る場合について説明したが、連結材は可撓性基板23に
限定されるものではなく、例えば図4に示すようにスパ
イラル状のリード線31であってもよい。また電極22
は他の一般的な生体用電極であってもよい。さらに素子
1を構成する導電性繊維はステンレス鋼繊維などの他の
導電性繊維であってもよい。また図2に示す第2の保持
体6及びソリッドゲル8は省略してもよい。
【0023】
【考案の効果】以上説明したように、本考案の生体用電
極は、積層された導電性繊維により柱状に形成された素
子を有するマルチセンサと、通常の電極を有するセンサ
とを伸縮可能な導電性連結材で連結した構成としたの
で、1組の電極で生体電気現象と圧現象とを同時に測定
することができ、生体用電極を小型軽量で安価な使い捨
て可能な構成とすることができる。また連結材が伸縮可
能であるため、両センサの間隔を広くしても連結材が引
張られて各センサが体表面から剥離することはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本考案の生体用電極の一実施例の構成を示す図
2のA矢視図。
【図2】図1のマルチセンサの縦断面図。
【図3】図1の電極の縦断面図。
【図4】本考案の他の実施例の構成を示す図2のA矢視
図。
【図5】本考案の信号検出のための配線図。
【図6】図5による測定結果の一例を示す線図。
【符号の説明】
1 素子 2 保持体 3,4 端子 7 粘着層 9 シート 10 粘着層 11 電極端子 21 マルチセンサ 22 電極 23 可撓性基板(導
電性連結材) 31 スパイラル状リード線(導電性連結材)

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】 生体の皮膚表面に装着して、前記生体の
    複数種類の生体情報を検出する生体用電極であって、導
    電性繊維により偏平柱状に形成された素子と、該素子の
    外周を囲み一方の端面に粘着層が設けられ、前記素子と
    略等しい厚みを有する保持体と、該保持体の両端面に保
    持され前記素子の両端面に接続された1対の端子とを備
    えるマルチセンサと、導電性部材により形成された生体
    用電極とを、伸縮可能な導電性連結材で連結したことを
    特徴とする生体用電極。
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