JP6927631B2 - Electrodes for EEG measurement and their manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、脳波測定用電極及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to an electrode for measuring electroencephalogram and a method for manufacturing the same.
従来の脳波測定用電極としては、被験者の頭皮と電極との間に導電性ペーストを介在させるタイプのものが多く用いられている。導電性ペーストは、頭皮と電極との間の接触インピーダンスを低減するのに加えて、測定部位の位置を固定するという作用を有するものの、測定後の除去が必要になるので作業の煩雑さが伴う。 As the conventional electroencephalogram measurement electrode, a type in which a conductive paste is interposed between the subject's scalp and the electrode is often used. The conductive paste has the effect of fixing the position of the measurement site in addition to reducing the contact impedance between the scalp and the electrodes, but it requires removal after measurement, which complicates the work. ..
そこで、近年、導電性ペーストを使用せずに低い接触インピーダンスを確保できる電極(ドライ電極)が開発されている。ドライ電極としては、例えば、ヘアバンドに取り付けて使用するマルチピン型ドライ電極(例えば、非特許文献1)や、ヘッドキャップに取り付けて使用するマルチピン型ドライ電極(例えば、非特許文献2)が提案されている。これらのドライ電極においては、マルチピンは硬質な金属により構成されている。 Therefore, in recent years, an electrode (dry electrode) capable of ensuring a low contact impedance without using a conductive paste has been developed. As the dry electrode, for example, a multi-pin type dry electrode used by attaching to a hair band (for example, Non-Patent Document 1) and a multi-pin type dry electrode used by attaching to a head cap (for example, Non-Patent Document 2) have been proposed. ing. In these dry electrodes, the multi-pin is made of a hard metal.
また、被験者の負担を軽減するために、ゴムからなる突出部の先端に金属からなる接触部を設けた脳波測定用電極(例えば、特許文献1)や、金属ばねを用いることによって、金属製の球状先端部を伸縮、揺動、旋回可能とした脳波測定用電極が提案されている(例えば、特許文献2)。 Further, in order to reduce the burden on the subject, an electroencephalogram measurement electrode (for example, Patent Document 1) in which a contact portion made of metal is provided at the tip of a protruding portion made of rubber, or a metal spring is used to make the metal. An electroencephalogram measuring electrode having a spherical tip that can be expanded / contracted, swung, and swiveled has been proposed (for example, Patent Document 2).
しかしながら、上記非特許文献1,2の電極は、マルチピンが硬質な金属で構成されていることから、被験者が不快に感じ頭皮への負担が大きいという問題がある。
However, since the multi-pins of the electrodes of
特許文献1の電極では、ゴムからなる突出部に所望の導電性を付与するために、多量の導電性材料が配合されるので、ゴム本来の柔軟性やクッション性が低下して硬質となる。硬質な突出部は、頭皮に接触させた際に被験者の痛みに繋がり、しかも、頭皮との密着性が悪く、脳波を正確に測定することが困難になる。また、高価な導電性材料が用いられる場合には、製造コストを抑えることができない。
In the electrode of
特許文献2の電極においては、構造の複雑さ故に接触点で導通不良が発生して、脳波測定が良好に行われないことも起こり得る。また、構造が複雑であることから製造コストが高く、量産には不向きである。 In the electrode of Patent Document 2, due to the complexity of the structure, poor continuity may occur at the contact point, and the electroencephalogram measurement may not be performed well. Moreover, since the structure is complicated, the manufacturing cost is high and it is not suitable for mass production.
従来の脳波測定用電極で脳波を測定する際には、頭髪が障害となって抵抗値が上昇する。このため、頭髪部では正確な結果を得ることができない。電極の頭皮接触部と頭部の被装着領域との接触が不良な場合には、正確な測定結果を得ることが困難となる。脳波測定の精度を高めるために、頭部のいかなる領域にも確実に接触して密着できる電極が求められている。 When measuring an electroencephalogram with a conventional electrode for measuring an electroencephalogram, the hair becomes an obstacle and the resistance value rises. For this reason, accurate results cannot be obtained in the hair area. If the contact between the scalp contact portion of the electrode and the mounted area of the head is poor, it becomes difficult to obtain an accurate measurement result. In order to improve the accuracy of EEG measurement, there is a need for electrodes that can reliably contact and adhere to any region of the head.
そこで本発明は、導電性ペーストを用いずに頭皮と接触して導通を十分に確保できるとともに、被験者の負担を軽減し、高い精度で脳波を測定できる脳波測定用電極及びその製造方法を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention provides an electroencephalogram measuring electrode capable of contacting the scalp without using a conductive paste to sufficiently secure continuity, reducing the burden on the subject, and measuring the electroencephalogram with high accuracy, and a method for manufacturing the same. The purpose is.
本発明に係る脳波測定用電極は、可撓性を有する複数の櫛歯を含む櫛歯列を有し、前記複数の櫛歯の長手方向に沿った第1の層と、前記第1の層の一側表面に設けられた第2の層とを備える脳波測定用電極であって、前記第1の層は、前記第2の層より変形しやすく、前記第2の層は、ナノ炭素材料を含むことを特徴とする。 The electrode for electroencephalogram measurement according to the present invention has a comb tooth row including a plurality of flexible comb teeth, and has a first layer along the longitudinal direction of the plurality of comb teeth and the first layer. An electroencephalogram measuring electrode including a second layer provided on one side surface, the first layer is more easily deformed than the second layer, and the second layer is a nanocarbon material. It is characterized by including.
本発明に係る脳波測定用電極の製造方法は、可撓性を有する複数の櫛歯を含む櫛歯列を有し、前記複数の櫛歯の長手方向に沿った基材を形成する工程と、前記複数の櫛歯の先端部分を切断して第1の層を形成する工程と、前記第1の層の一側表面に、ナノ炭素材料を含み、前記第1の層より突出した突出部を前記複数の櫛歯の先端側に有する第2の層を形成する工程とを備えることを特徴とする。 The method for manufacturing an electrode for measuring brain waves according to the present invention includes a step of forming a base material along a longitudinal direction of the plurality of comb teeth having a comb tooth row including a plurality of flexible comb teeth. A step of cutting the tip portions of the plurality of comb teeth to form a first layer, and a protruding portion containing a nanocarbon material on one side surface of the first layer and protruding from the first layer. It is characterized by comprising a step of forming a second layer having on the tip side of the plurality of comb teeth.
本発明によれば、脳波測定用電極は、可撓性を有する複数の櫛歯の長手方向に沿った第1の層の一側表面に、ナノ炭素材料を含有する第2の層が設けられている。第2の層は、ナノ炭素材料に起因した導電パスを内部および表面に有する。脳波を測定する際には、こうした第2の層の表面(頭皮接触面)が被験者の頭皮に接触するので、導電性ペーストを用いなくても十分に導通を確保することができる。 According to the present invention, the electroencephalogram measurement electrode is provided with a second layer containing a nanocarbon material on one side surface of the first layer along the longitudinal direction of a plurality of flexible comb teeth. ing. The second layer has conductive paths inside and on the surface due to the nanocarbon material. When measuring the electroencephalogram, the surface of the second layer (scalp contact surface) comes into contact with the scalp of the subject, so that sufficient conduction can be ensured without using a conductive paste.
複数の櫛歯は可撓性であるため、圧力が加えられた際にも被験者に痛みなどの不快感を与えることはない。被験者の負担は軽減される。複数の櫛歯が頭髪を掻き分けることによって、頭皮接触面は頭皮に良好に接触する。しかも、第1の層は、頭皮接触面側の第2の層より変形しやすい。複数の櫛歯は、頭部のいかなる領域にも、頭皮接触面で確実に接触して密着できる。これによって、本発明の脳波測定用電極は、高い精度で脳波を測定することができる。 Since the plurality of comb teeth are flexible, they do not cause pain or other discomfort to the subject even when pressure is applied. The burden on the subject is reduced. The scalp contact surface makes good contact with the scalp as the plurality of comb teeth scrape the hair. Moreover, the first layer is more easily deformed than the second layer on the scalp contact surface side. The plurality of comb teeth can be reliably contacted and adhered to any area of the head on the scalp contact surface. As a result, the electroencephalogram measuring electrode of the present invention can measure the electroencephalogram with high accuracy.
以下、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1.全体構成
図1に示すように、脳波測定用電極10は、支持部14と、支持部14から突出した複数の櫛歯16を含む櫛歯列17とを有する。複数の櫛歯16は可撓性である。脳波測定用電極10は、複数の櫛歯16の長手方向に沿った第1の層22と、この第1の層22の一側表面に設けられた第2の層24とを備える。第1の層22は、第2の層24より変形しやすい。第2の層24は、ナノ炭素材料を含有する。本実施形態では、支持部14においても、第2の層24が第1の層22の一側面に設けられている。
1. 1. Overall Configuration As shown in FIG. 1, the
第1,第2の層22,24は、柔軟性、クッション性を有している。これによって、複数の櫛歯16に可撓性が付与される。第1の層22は、ナノ炭素材料を含まない熱可塑性エラストマーの成形体である。第2の層24は、熱可塑性エラストマーを母材とする成形体である。本実施形態においては、熱可塑性エラストマーとしては、ポリアミド系熱可塑性エラストマーが用いられる。
The first and
複数の櫛歯16は、長さ方向の途中から、第1の層22の側に傾斜している。図2に示す櫛歯16の第2の層24側の表面は、頭皮接触面18となる。第2の層24は、ナノ炭素材料による導電パスが内部および表面に形成されるので、頭皮接触面18は導電性を有している。複数の櫛歯16は、基端16aから先端16bに向けて厚さが減少している。支持部14の厚さd3は、2.0〜3.0mm程度とすることができる。
The plurality of
第1の層22が厚いほど、櫛歯16は柔軟性が大きくなって変形しやすくなるが、この場合には、脳波測定用電極10に必要な導電性が低下する傾向となる。第1の層22の厚さが、櫛歯16の厚さの30〜80%程度であれば、柔軟性と導電性とを両立することができる。
The thicker the
複数の櫛歯16の先端側の領域Xの拡大図を、図3に示す。第2の層24は、第1の層22より先端側へ突出した突出部24aを有している。突出部24aの上には、第2の層24と同じ材料からなる補填部26が設けられている。補填部26は、第1の層22の先端と第2の層24の先端との間に形成されている。突出部24aおよび補填部26を有することで、第1の層22が第2の層24から剥離するのを抑制することができる。突出部24aの長さd7が1mm以上であれば、剥離抑制効果が十分に発揮される。
An enlarged view of the region X on the tip side of the plurality of
図4を参照して、脳波測定用電極10の大きさについて説明する。支持部14は、例えば、幅d1を10〜15mm程度、長さd2を10〜20mm程度とすることができる。櫛歯16は、例えば長さd4を15〜30mm程度、幅d5を0.5〜1.5mm程度とすることができる。この場合、隣接する櫛歯16同士の間隔d6は、例えば1.0〜2.0mm程度とすることができる。
The size of the
複数の櫛歯16の先端16bは、角部を有しない丸みを帯びた形状であることが好ましい。櫛歯16の本数は限定されず、支持部14や櫛歯16の大きさ等に応じて適宜設定すればよい。
The
本実施形態においては、第2の層24に含有されるナノ炭素材料として、カーボンナノチューブ(以下、CNTという)が用いられる。母材としての熱可塑性エラストマーの弾性を損なうことなく、第2の層24の内部および表面に導電パスを形成するために、CNTは母材の3〜30wt%の量で配合されることが好ましい。第2の層24は、体積抵抗率が100Ω・cm以下であることが好ましい。
In the present embodiment, carbon nanotubes (hereinafter referred to as CNT) are used as the nanocarbon material contained in the
上述したとおり、本実施形態の脳波測定用電極10は、第1の層22と第2の層24とから構成されている。第1の層22は、熱可塑性エラストマーの成形体である。第2の層24は、熱可塑性エラストマーを母材とする成形体であって、ナノ炭素材料が含まれている。熱可塑性エラストマーおよびナノ炭素材料は、いずれも非金属であるので、本実施形態の脳波測定用電極に金属部材は含まれていない。
As described above, the
2.製造方法
次に、脳波測定用電極10の製造方法を説明する。脳波測定用電極10は、第1の層22を作製し、インサート成形により第2の層24を成形しつつ第1の層22と一体化して製造することができる。
2. Manufacturing Method Next, a manufacturing method of the
<第1の層の作製>
第1の層は、射出成形により作製することができる。図5に示すように、所定の金型コア52と金型キャビティ54とを備えた金型50を用いる。金型キャビティ54側は、塞がれた状態である。金型コア52内に所定の熱可塑性エラストマーを流し込んで、第1の層の基材22Aを作製する。射出成形の条件は、熱可塑性エラストマーの種類等に応じて適宜選択することができる。
<Preparation of the first layer>
The first layer can be made by injection molding. As shown in FIG. 5, a
基材22Aは、図6に示すように先端部分を所定の長さ(d7)切断する。これによって、第1の層22が得られる。切断する長さd7は、1mm以上であることが好ましい。第1の層22は、熱可塑性エラストマーの成形体であるので、熱可塑性エラストマー本来の物性(例えば、硬度、曲げ弾性率等)を備えている。
As shown in FIG. 6, the
<第2の層の作製>
まず、CNTと熱可塑性エラストマーとを二軸押出機により混練して、CNT混練原料を調製する。ここで用いる熱可塑性エラストマーは、第1の層22の作製に用いたものと同じであることが好ましいが、異なっていてもよい。CNTは、一般的なアーク放電法、気相成長法、レーザ蒸発法などにより製造される。例えば、Co、Mgなどの金属を含む触媒を用い、COガスおよびH2ガスを原料とする気相成長法により製造されたCNTを用いることができる。
<Preparation of the second layer>
First, the CNT and the thermoplastic elastomer are kneaded by a twin-screw extruder to prepare a CNT kneading raw material. The thermoplastic elastomer used here is preferably the same as that used for making the
CNT混練原料の調製に先立ち、必要に応じて混酸を用いてCNTに対し前処理を施してもよい。混酸としては、例えば、硝酸と硫酸とを1:1の体積比で混合した混合溶媒を用いることができる。混合溶媒にCNTを加えて攪拌し、超音波を照射することによりCNTを単離分散させる。その後、減圧濾過によりCNTを取り出し、アンモニア水等を用いてCNT表面を中和する。中和後のCNTの表面を純水で洗浄した後、乾燥させて粉状のCNTを得る。 Prior to the preparation of the CNT kneading raw material, the CNT may be pretreated with a mixed acid, if necessary. As the mixed acid, for example, a mixed solvent in which nitric acid and sulfuric acid are mixed at a volume ratio of 1: 1 can be used. CNT is added to the mixed solvent, stirred, and CNT is isolated and dispersed by irradiating with ultrasonic waves. Then, the CNT is taken out by vacuum filtration, and the CNT surface is neutralized with aqueous ammonia or the like. The surface of the neutralized CNT is washed with pure water and then dried to obtain a powdery CNT.
得られたCNTを、熱可塑性エラストマーと二軸押出機で溶融混練して、CNT混練原料を得る。溶融混練の条件は、熱可塑性エラストマーの種類等に応じて適宜選択することができる。CNTの濃度は、熱可塑性エラストマーの3〜30wt%程度とすることが好ましい。CNTの濃度は、熱可塑性エラストマーの10wt%以上がより好ましく、20wt%以上が最も好ましい。 The obtained CNT is melt-kneaded with a thermoplastic elastomer by a twin-screw extruder to obtain a CNT-kneaded raw material. The conditions for melt-kneading can be appropriately selected depending on the type of thermoplastic elastomer and the like. The concentration of CNT is preferably about 3 to 30 wt% of the thermoplastic elastomer. The concentration of CNT is more preferably 10 wt% or more, and most preferably 20 wt% or more of the thermoplastic elastomer.
第2の層24の作製には、図7に示すような金型キャビティ56を用いる。金型コア52側に第1の層22を配置し、CNT混練原料を流し込んで、第1の層22と一体化した第2の層24を作製する。CNTを含んでいることにより、第2の層24は導電性を有する。こうして、第1の層22の一側表面に導電性の第2の層24が設けられた脳波測定用電極10が得られる。
A
第1,第2の層22,24は、いずれも熱可塑性エラストマーが用いられていることによって、柔軟性およびクッション性を有している。ただし、第2の層24は、CNTを含有しているので、第1の層22より硬度が大きい。第1の層22は、熱可塑性エラストマー本来の物性を有しているので、CNTを含有する第2の層24より柔軟性が大きく変形しやすい。
The first and
脳波測定用電極10の先端側の領域Xには、図3に示したように、第2の層24が1mm以上の長さd7で第1の層22から突出した突出部24aが存在する。突出部24aの上には、補填部26が設けられている。補填部26は、第2の層24と同様に、CNTを含有する熱可塑性エラストマーの成形体である。
As shown in FIG. 3, in the region X on the distal end side of the
本実施形態の脳波測定用電極10は、頭皮接触面18(図2参照)が頭皮に接するように、例えばヘッドバンドまたはヘッドキャップに複数個を取り付けて、ヘッドセットとして用いることができる。ヘッドセットに含まれる複数の脳波測定用電極10は、必ずしも全てが均一な形状、大きさである必要はなく、必要に応じて形状や大きさを任意に変更することも可能である。
A plurality of the
3.作用および効果
上記のように構成された脳波測定用電極10は、支持部14から複数の櫛歯16が一列に突出して、櫛歯列17が形成されている。脳波測定用電極10を使用する際には、頭皮接触面18を頭皮に沿わせて、複数の櫛歯16の先端16bから櫛歯列17を頭髪に差し込む。複数の櫛歯16が頭髪を掻き分けることによって、頭皮接触面18は頭髪を避けて頭皮に接触することができる。
3. 3. Action and effect In the
脳波測定用電極10の頭皮接触面18は、ナノ炭素材料を含有する第2の層24の表面であり、導電パスが形成されている。本実施形態の脳波測定用電極10を使用する際、頭皮は導電パスに接する。導電パスは、第2の層24の内部にも形成されているので、導電性ペーストを用いなくても、脳波測定用電極10と被験者の頭部との間の導通が確保される。接触インピーダンスを極めて低いレベルまで下げることが可能となり、脳波測定用電極10は頭部からの微弱な電気信号を正確に検出することができる。
The
しかも、脳波測定用電極10を構成している第1,第2の層22,24は、柔軟性、クッション性を有し、複数の櫛歯16は可撓性である。脳波を測定する際、櫛歯列17に沿った複数の櫛歯16が被験者の頭部に接触して圧力が加えられても、被験者が不快に感じることはない。本実施形態の脳波測定用電極10は、被験者の負担を軽減することができる。
Moreover, the first and
本実施形態の場合、頭皮接触面18の反対側は、ナノ炭素材料を含まない第1の層22である。第1の層22は、ナノ炭素材料を含む第2の層24より変形しやすい。頭皮接触面18が頭皮に接触した際、接触状態に応じて複数の櫛歯16が容易に変形できる。複数の櫛歯16が変形することによって、脳波測定用電極10は、頭部のいかなる領域にも頭皮接触面18で確実に接触して密着できるので、高い精度で脳波を測定することが可能である。
In the case of this embodiment, the opposite side of the
ナノ炭素材料としてのCNTは、頭皮接触面18とは反対側の第1の層22には含まれていない。これによって、上述したような第1の層22の変形しやすさが確保される。しかも、CNTの使用量を最小限とすることができるので、製造コストの削減にも繋がる。
CNTs as nanocarbon materials are not contained in the
本実施形態に係る脳波測定用電極10に含まれているのは、熱可塑性エラストマーの成形体からなる第1の層22と、CNTを含む熱可塑性エラストマーの成形体からなる第2の層24であり、金属部材は含まれていない。金属部材を含まないことによって、種々の利点が得られる。
The
例えば、本実施形態に係る脳波測定用電極10を頭部に装着したままX線コンピュータ断層撮影(CT:Computed Tomography)や核磁気共鳴画像法(MRI:Magnetic Resonance Imaging)により画像情報を取得しても、金属部材に起因したアーチファクトが発生することはない。本実施形態の脳波測定用電極10を用いることによって、X線CTやMRI等による画像情報と、脳波電極による脳波とを同時に取得することが可能となる。
For example, image information is acquired by X-ray computed tomography (CT) or magnetic resonance imaging (MRI) while the
また、金属部材が含まれていないことから、脳波測定用電極10は、金属アレルギーをもつ被験者に使用することもできる。本実施形態に係る脳波測定用電極10は、使い捨ても可能であり、衛生面でも優れている。
Further, since the metal member is not included, the
4.実施例
以下、脳波測定用電極の実施例を説明するが、本発明は以下の実施例のみに限定されるものではない。
4. Examples Hereinafter, examples of electrodes for measuring brain waves will be described, but the present invention is not limited to the following examples.
[実施例]
実施例においては、ポリアミド系熱可塑性エラストマーからなる第1の層を形成し、次いで、CNT混練原料を用いたインサート成形により第2の層を形成して、脳波測定用電極を作製する。
[Example]
In the example, a first layer made of a polyamide-based thermoplastic elastomer is formed, and then a second layer is formed by insert molding using a CNT kneading raw material to prepare an electrode for electroencephalogram measurement.
<第1の層の作製>
ポリアミド系熱可塑性エラストマー(ペバックス7033、アルケマ(株)製)を用いて、図5を参照して説明したような方法により第1の層の基材を作製した。得られた基材の先端部分を1mm切断して、第1の層とした。第1の層は、ショアA硬度が75程度であり、曲げ弾性率が12MPa程度である。
<Preparation of the first layer>
A polyamide-based thermoplastic elastomer (Pevax 7033, manufactured by Arkema Co., Ltd.) was used to prepare a base material for the first layer by a method as described with reference to FIG. The tip portion of the obtained base material was cut by 1 mm to obtain a first layer. The first layer has a shore A hardness of about 75 and a flexural modulus of about 12 MPa.
<第2の層の作製>
まず、触媒として鉄を用いた一般的な熱CVD法により、CNTを作製した。得られたCNTは、ポリアミド系熱可塑性エラストマー(ペバックス7033、アルケマ(株)製)とともに二軸押出機で溶融混練した。こうしてCNT混練原料を調製した。CNTの濃度は、12wt%とした。
<Preparation of the second layer>
First, CNTs were produced by a general thermal CVD method using iron as a catalyst. The obtained CNT was melt-kneaded with a polyamide-based thermoplastic elastomer (Pevax 7033, manufactured by Arkema Co., Ltd.) in a twin-screw extruder. In this way, the CNT kneading raw material was prepared. The CNT concentration was 12 wt%.
図7を参照して説明したような金型コアと金型キャビティとを用意し、先に作製した第1の層を金型コア内に配置した。CNT混練原料を金型キャビティ内に流し込んで、第1の層と一体化した第2の層を作製した。こうして、図1に示したような第1の層22の一側表面に、導電性の第2の層24が設けられた脳波測定用電極10を得た。脳波測定用電極10においては、支持部14から複数の櫛歯16が突出している。
A mold core and a mold cavity as described with reference to FIG. 7 were prepared, and the first layer prepared above was arranged in the mold core. The CNT kneading raw material was poured into the mold cavity to prepare a second layer integrated with the first layer. In this way, an
第1の層22は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーの成形体であり、第2の層24は、ポリアミド系熱可塑性エラストマーを母材とする成形体である。これによって、第1,第2の層22,24は、柔軟性およびクッション性を有し、複数の櫛歯16には可撓性が付与されている。第2の層24は、CNTに起因した導電性を備えている。一方、第1の層22は、CNTを含まないことで第2の層24より変形しやすい。
The
実施例の脳波測定用電極10は、支持部14の幅d1、長さd2、および厚さd3が、それぞれ11mm、13.8mm、および2.5mm、櫛歯16の長さd4、幅d5、および間隔d6が、それぞれ17.3mm、0.7mm、および1.2mmであった(図2,4参照)。第1の層22の厚さは、支持部14の基端14aにおいて1.25mmであり、櫛歯16の先端側では0.25mmであった。
In the
<電極接触抵抗の測定>
実施例の脳波測定用電極10を用いて測定用の電極部品を作製し、額部および頭髪部について電極接触抵抗を測定した。測定に当たっては、ミユキ技研製のワイヤレス生体電気信号測定装置(ポリメイトミニ)、およびアクティブ電極(皿電極)を用いた。
<Measurement of electrode contact resistance>
An electrode component for measurement was prepared using the
具体的には、図8に示すように、導線32が接続されたアクティブ電極34を、端子押さえ36を用いて脳波測定用電極10の頭皮接触面18側に取り付けて、測定用の電極部品30を作製した。頭皮接触面18を額部または頭髪部に接触させて、電極接触抵抗を測定した。額部については、測定前に研磨ジェルを塗布することで接触抵抗を下げて測定した。額部での電極接触抵抗は20kΩ、頭髪部での電極接触抵抗は50kΩ〜150kΩであった。
Specifically, as shown in FIG. 8, the
比較のために、アクティブ電極34のみを用いて、同様の手法により額部および頭髪部で電極接触抵抗を測定した(比較例)。額部については、20kΩと実施例の場合と同程度の結果が得られた。しかしながら、頭髪部については、300kΩ以上と大きな値であった。比較例はアクティブ電極34のみであるので、頭髪を避けることができない。アクティブ電極34は、頭髪が障害となって電極接触抵抗が高くなってしまい、頭髪部については脳波を正確に測定することができないことがわかった。
For comparison, electrode contact resistance was measured at the forehead and hair by the same method using only the active electrode 34 (comparative example). For the forehead, 20 kΩ, which was similar to that in the example, was obtained. However, for the hair part, it was a large value of 300 kΩ or more. Since the comparative example is only the
実施例の脳波測定用電極10は、複数の櫛歯16が頭髪部の頭髪を掻き分けながら頭皮に達し、頭皮接触面18は頭髪を避けて頭皮に接触する。頭皮接触面18は、導電性を有する第2の層24の表面であるので、導電性ペーストなしで十分な導電性を確保することができる。実施例の脳波測定用電極10を用いることで、頭髪部においても低い抵抗値を得ることができる。
In the
脳波測定用電極10は、熱可塑性エラストマーの成形体(第1の層22)と、熱可塑性エラストマーを母材とする成形体(第2の層24)とからなるので、実施例の脳波測定用電極10は、柔軟性およびクッション性を備えている。複数の櫛歯16が可撓性を有することによって、被験者の負担を軽減するという効果が得られる。
Since the
しかも、実施例の脳波測定用電極10は、頭皮接触面18の反対側の第1の層22が、第2の層24より変形しやすい。頭皮接触面18が頭皮に接触した際、その接触状態に応じて複数の櫛歯16が容易に変形できるので、脳波測定用電極10は、頭部のいかなる領域にも、頭皮接触面18で確実に接触して密着できる。脳波測定用電極10は、高い精度で脳波を測定することが可能である。
Moreover, in the
5.変形例
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨の範囲内で適宜変更することが可能である。
5. Modifications The present invention is not limited to the above embodiment, and can be appropriately modified within the scope of the gist of the present invention.
第1,第2の層22,24は、柔軟性、クッション性を有していればよく、ポリアミド系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマー、樹脂、ゴム等の弾性体を原料として用いることができる。任意の弾性体を原料として用いて、上述したような手法により、第1の層22、および第2の層24を作製することができる。
The first and
ポリアミド系熱可塑性エラストマー以外の熱可塑性エラストマーとしては、例えば、ウレタン系熱可塑性エラストマー(TPU)、オレフィン系熱可塑性エラストマー(TPO)、スチレン系熱可塑性エラストマー(TPS)、エステル系熱可塑性エラストマー(TPC)、ポリアミド系熱可塑性エラストマー(TPAE)、およびポリ塩化ビニル系熱可塑性エラストマー(TPVC)等が挙げられる。 Examples of thermoplastic elastomers other than polyamide-based thermoplastic elastomers include urethane-based thermoplastic elastomers (TPU), olefin-based thermoplastic elastomers (TPO), styrene-based thermoplastic elastomers (TPS), and ester-based thermoplastic elastomers (TPC). , Polyamide-based thermoplastic elastomer (TPAE), polyvinyl chloride-based thermoplastic elastomer (TPVC) and the like.
樹脂としては、例えばアクリロニトリルスチレン(AS)樹脂、アクリロニトリルブタジエン(ABS)樹脂、エポキシ樹脂、テトラフルオロエチレン・エチレン共重合体(ETFE)、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体(FEP)、ヘキサフルオロプロピレン・エチレン共重合体(EFEP)、ポリビニリデンフルオロライド(PVDF)、ポリクロロトリフルオロエチレン(PCTFE)、クロロトリフルオロエチレン・エチレン共重合体(ECTFE)、ポリカプロアミド(ナイロン6)、ポリヘキサメチレンアジパミド(ナイロン66)、ポリテトラメチレンアジパミド(ナイロン46)、ポリヘキサメリレンセバカミド(ナイロン610)、ポリヘキサメリレンドデカミド(ナイロン612)、ポリドデカンアミド(ナイロン12)、ポリウンデカンアミド(ナイロン11)、ポリヘキサメチレンテレフタルアミド(ナイロン6T)、ポリキシリレンアジパミド(ナイロンXD6)、ポリノナメチレンテレフタルアミド(ナイロン9T)、ポリウンデカンメチレンテレフタルアミド(ナイロン11T)、ポリデカメチレンデカンアミド(ナイロン1010)、ポリデカメチレンドデカンアミド(ナイロン1012)アミド系エラストマー(TPA)、ポリブチレンテレフタレート(PBT)、ポリブチレンナフタレート(PBN)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリカーボネート(PC)、直鎖状低密度ポリエチレン(LLDPE)、超低密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン(LDPE)、中密度ポリエチレン(MDPE)、高密度ポリエチレン(HDPE)、架橋ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体(EVA)、エチレン・ビニルアルコール共重合体(EVOH)、ブテンジオール・ビニルアルコール共重合体(BVOH)、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリブテン(PB)、変性ポリフェニレンエーテル(変性PPE)、液晶ポリマー(LCP)、シクロオレフィンコポリマ(COC)、ポリエーテルケトン(PEK)、ポリグリコール酸(PGA)、ポリアリレート(PAR)、ポリメチルペンテン(PMP)、ポリエーテルエーテルケトン(PEEK)、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、フェノール樹脂(PF)、テトラフルオロエチレン・パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリイミド(PI)、ポリエーテルイミド(PEI)、アクリル樹脂(PMMA)、ポリアセタール(POM)、ポリプロピレン(PP)、ポリフェニレンサルファイド(PPS)、ポリスチレン(PS)、ポリサルホン(PSU)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、およびポリ塩化ビニル(PVC)等が挙げられる。 Examples of the resin include acrylonitrile styrene (AS) resin, acrylonitrile butadiene (ABS) resin, epoxy resin, tetrafluoroethylene / ethylene copolymer (ETFE), tetrafluoroethylene / hexafluoropropylene copolymer (FEP), and hexafluoro. Propropylene / ethylene copolymer (EFEP), polyvinylidenefluorolide (PVDF), polychlorotrifluoroethylene (PCTFE), chlorotrifluoroethylene / ethylene copolymer (ECTFE), polycaproamide (nylon 6), polyhexa Methylene adipamide (nylon 66), polytetramethylene adipamide (nylon 46), polyhexamerylene sebacamide (nylon 610), polyhexamelylene dedecamide (nylon 612), polydodecaneamide (nylon 12) , Polyundecaneamide (Nylon 11), Polyhexamethylene terephthalamide (Nylon 6T), Polyxylylene adipamide (Nylon XD6), Polynonamethylene terephthalamide (Nylon 9T), Polyundecane methylene terephthalamide (Nylon 11T), Polydecamethylene decaneamide (nylon 1010), polydecamethylene dodecaneamide (nylon 1012) amide-based elastomer (TPA), polybutylene terephthalate (PBT), polybutylene naphthalate (PBN), polyethylene naphthalate (PEN), polycarbonate ( PC), linear low density polyethylene (LLDPE), ultra low density polyethylene, low density polyethylene (LDPE), medium density polyethylene (MDPE), high density polyethylene (HDPE), crosslinked polyethylene, ethylene / vinyl acetate copolymer (PC) EVA), ethylene / vinyl alcohol copolymer (EVOH), butenediol / vinyl alcohol copolymer (BVOH), polyvinyl alcohol (PVA), polybutene (PB), modified polyphenylene ether (modified PPE), liquid crystal polymer (LCP) , Cycloolefin Copolymer (COC), Polyether Ketone (PEK), Polyglycolic Acid (PGA), Polyallylate (PAR), Polymethylpentene (PMP), Polyether Ether Ketone (PEEK), Polyether Salfone (PES) , Polyethylene terephthalate (PET), phenolic resin (PF), tetrafluoroethylene / perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA) ), Polyethylene (PI), Polyetherimide (PEI), Acrylic resin (PMMA), Polyacetal (POM), Polypropylene (PP), Polyphenylene sulfide (PPS), Polystyrene (PS), Polysulfone (PSU), Polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyl chloride (PVC) and the like.
ゴムとしては、例えば天然ゴム(NR)、エチレン・プロピレンゴム(EPM、EPDM)、クロロプレンゴム(CR)、ブチルゴム(IIR)、ポリウレタンゴム(U)、シリコーンゴム(VMQ、FVMQ)、アクリルゴム(ACM)、エピクロルヒドリンゴム(ECO)、フッ素系ゴム(FKM、FEPM,FFKM)、ニトリルゴム(NBR)、水素化ニトリルゴム(H−NBR)、塩素化ポリエチレン(CPE)、クロロスルホン化ポリエチレン(CSM)、ブタジエンゴム(BR)、およびスチレン・ブタジエンゴム(SBR)等が挙げられる。 Examples of rubber include natural rubber (NR), ethylene / propylene rubber (EPM, EPDM), chloroprene rubber (CR), butyl rubber (IIR), polyurethane rubber (U), silicone rubber (VMQ, FVMQ), and acrylic rubber (ACM). ), Epichlorohydrin rubber (ECO), Fluorine rubber (FKM, FEPM, FFKM), Nitrile rubber (NBR), Hydrogenated nitrile rubber (H-NBR), Chlorinated polyethylene (CPE), Chlorosulfonated polyethylene (CSM), Examples thereof include butadiene rubber (BR) and styrene / butadiene rubber (SBR).
ナノ炭素材料としてのCNTは、チューブ状のものに限定されない。加熱などにより形状が変化したCNTを用いてもよい。CNT以外のナノ炭素材料、例えばグラフェンを用いることもできる。グラフェンは、CNTと同様に高い導電性を有するナノ炭素材料である。CNTをグラフェンに変更する以外は上述と同様の手法により、グラフェン混練原料を調製し、これを用いて第2の層24を成形することができる。CNTとグラフェンとを組み合わせて用いることも可能である。
CNTs as nanocarbon materials are not limited to tubular ones. A CNT whose shape has changed due to heating or the like may be used. Nanocarbon materials other than CNTs, such as graphene, can also be used. Graphene is a nanocarbon material having high conductivity similar to CNT. A graphene kneading raw material can be prepared by the same method as described above except that the CNT is changed to graphene, and the
第1の層22は、目的形状の金型コアを用いて射出成形してもよい。先端が所定の長さ(d7)だけ短い金型コアを用いることによって、予め成形した第1の層の基材22Aの先端部分を切断する工程を省略することができる。
The
第1の層22と第2の層24との間に十分な接着性が得られていれば、第2の層24と第1の層22との先端が一致していてもよい。こうした構造の脳波測定用電極は、例えば、射出成形された第1の層の基材22Aをそのまま用いて、インサート成形することで作製することができる。
As long as sufficient adhesiveness is obtained between the
場合によっては、第2の層24の突出部24aの上の補填部26を省略した構成とすることもできる。こうした形状の脳波測定用電極は、先端部分を切断した第1の層22を金型コアに配置してインサート成形する際、適切な形状の金型キャビティを用いることで作製することができる。
In some cases, the filling
脳波測定用電極10においては、支持部14から一列に突設する複数の櫛歯16が、必ずしも長さ方向の途中から第1の層22側に傾斜している必要はない。図2に示した形状とは異なって、支持部14の基端14aから櫛歯16の先端16bまでが一直線上にあってもよい。複数の櫛歯16は、基端16aから先端16bまで均一の厚さとすることもできる。
In the
脳波測定用電極10は、脳波測定のために適切な任意の大きさとすることができる。櫛歯16の長さd4、幅d5、間隔d6は、使用する弾性体の種類、支持部14の幅d1や長さd2等に応じて適宜設定すればよい。
The
脳波測定用電極10における支持部14は、必ずしも幅d1と長さd2とで画定される矩形状である必要はない。熱可塑性エラストマー本来の弾性を維持できるとともに頭皮接触面18が頭皮へ接触するのを妨げない限り、支持部14および複数の櫛歯16は、任意の形状とすることが可能である。
The
支持部14は、必ずしも全体を第1の層22と第2の層24との2層構成とする必要はなく、基端14a側を第2の層24のみとしてもよい。支持部14全体を、第2の層24で構成することもできる。
The
アーチファクトについての配慮が要求されない場合には、脳波測定用電極10の柔軟性、クッション性が損なわれない範囲で、脳波測定用電極10の一部に金属板等の金属部材が含まれていてもよい。例えば、第2の層24側の支持部14の表面に金属板を配置してもよい。金属板を設けることによって電気信号が伝達し易くなり、測定の精度をより高めることができる。
If consideration for artifacts is not required, even if a part of the
上記実施形態においては、第1の層22はナノ炭素材料としてのCNTを含まないものとしたが、これに限定されない。第2の層24より柔軟で変形しやすいという特性を維持できる範囲であれば、第1の層22は、ナノ炭素材料を含有していてもよい。
In the above embodiment, the
10 脳波測定用電極
16 櫛歯
17 櫛歯列
22 第1の層
24 第2の層
10 Electrodes for
Claims (9)
前記第2の層の表面が頭皮接触面であり、
前記第1の層は、前記第2の層より変形しやすく、
前記第2の層は、ナノ炭素材料を含み、
前記第2の層は、前記第1の層より先端側へ突出した突出部を、前記複数の櫛歯の先端側に有すること
を特徴とする脳波測定用電極。 It has a comb dentition including a plurality of flexible comb teeth, and a first layer along the longitudinal direction of the plurality of comb teeth and a second layer provided on one side surface of the first layer. Electroencephalogram measurement electrode with a layer of
The surface of the second layer is the scalp contact surface,
The first layer is more easily deformed than the second layer,
The second layer, viewed contains nano carbon material,
The second layer is an electrode for electroencephalogram measurement, which has a protrusion protruding toward the tip side from the first layer on the tip side of the plurality of comb teeth.
前記複数の櫛歯の先端部分を切断して第1の層を形成する工程と、
前記第1の層の一側表面に、ナノ炭素材料を含み、前記第1の層より突出した突出部を前記複数の櫛歯の先端側に有し、その表面が頭皮接触面である第2の層を形成する工程と
を備えることを特徴とする脳波測定用電極の製造方法。 A step of forming a base material along a longitudinal direction of the plurality of comb teeth having a comb dentition including a plurality of flexible comb teeth.
A step of cutting the tip portions of the plurality of comb teeth to form a first layer, and
On one side surface of the first layer includes a nano-carbon material, have a protruding portion protruding from the first layer on the distal end side of the plurality of comb teeth, the second surface thereof is scalp contact surface A method for manufacturing an electrode for electroencephalogram measurement, which comprises a step of forming a layer of the above.
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