特許 6228086 生体信号取得装置および方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6228086

(24)【登録日】2017年10月20日

(45)【発行日】2017年11月8日

(54)【発明の名称】生体信号取得装置および方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/04 20060101AFI20171030BHJP

   A61B 5/0408 20060101ALI20171030BHJP

   A61B 5/0428 20060101ALI20171030BHJP

   A61B 5/05 20060101ALI20171030BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/04ZDM

   A61B5/04 300K

   A61B5/04 310B

   A61B5/05 B

【請求項の数】4

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2014-173754(P2014-173754)

(22)【出願日】2014年8月28日

(65)【公開番号】特開2016-47194(P2016-47194A)

(43)【公開日】2016年4月7日

【審査請求日】2016年9月9日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004226

【氏名又は名称】日本電信電話株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100064621

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 政樹

(74)【代理人】

【識別番号】100098394

【弁理士】

【氏名又は名称】山川 茂樹

(74)【代理人】

【識別番号】100153006

【弁理士】

【氏名又は名称】小池 勇三

(72)【発明者】

【氏名】小野 一善

(72)【発明者】

【氏名】高河原 和彦

(72)【発明者】

【氏名】塚田 信吾

(72)【発明者】

【氏名】川野 龍介

(72)【発明者】

【氏名】石原 隆子

(72)【発明者】

【氏名】河西 奈保子

(72)【発明者】

【氏名】小泉 弘

(72)【発明者】

【氏名】住友 弘二

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 康博

【審査官】 永田 浩司

(56)【参考文献】

【文献】 登録実用新案第３１７７２４３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開昭５５−０１９６０７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０２８３０６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−０５６４１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５２３２５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２００９−５１８０５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０６６７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２３４６８９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０４ − ５／０４７２

Ａ６１Ｂ ５／０５ − ５／０５３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

絶縁性、保湿性を有する基材と、この基材の生体と接触する面に配置された導電性材料からなる電極部と、前記基材に配置され、前記電極部と接触している生体の皮膚表面を加熱するために光蓄熱機能を有する材料からなるヒーター部とを備えた生体信号取得電極から、生体信号を取得する生体信号取得装置であって、
前記電極部が検出した生体信号を取得する生体信号測定手段と、
前記電極部と生体との間の接触インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段とを備え、
前記生体信号測定手段は、前記インピーダンス測定手段が測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上の場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止し、
さらに、前記生体信号の測定を中止した回数が規定回数以上の場合に、前記生体信号の測定が行えなかったことをユーザーに通知するエラー通知手段を備えることを特徴とする生体信号取得装置。

【請求項2】

請求項１記載の生体信号取得装置において、
前記生体信号取得電極は、さらに、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の温度を測定する温度センサと、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の保湿具合を測定する水分センサとを備え、
前記生体信号測定手段は、前記インピーダンス測定手段が測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上、前記温度センサが測定した温度が所定の温度規定値以上、前記水分センサが測定した保湿具合を示す値が所定の保湿具合規定値未満の３つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止することを特徴とする生体信号取得装置。

【請求項3】

絶縁性、保湿性を有する基材と、この基材の生体と接触する面に配置された導電性材料からなる電極部と、前記基材に配置され、前記電極部と接触している生体の皮膚表面を加熱するために光蓄熱機能を有する材料からなるヒーター部とを備えた生体信号取得電極から、生体信号を取得する生体信号取得方法であって、
前記電極部が検出した生体信号を取得する生体信号測定ステップと、
前記電極部と生体との間の接触インピーダンスを測定するインピーダンス測定ステップとを含み、
前記生体信号測定ステップは、前記インピーダンス測定ステップで測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上の場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止し、
さらに、前記生体信号の測定を中止した回数が規定回数以上の場合に、前記生体信号の測定が行えなかったことをユーザーに通知するエラー通知ステップを含むことを特徴とする生体信号取得方法。

【請求項4】

請求項３記載の生体信号取得方法において、
前記生体信号取得電極は、さらに、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の温度を測定する温度センサと、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の保湿具合を測定する水分センサとを備え、
前記生体信号測定ステップは、前記インピーダンス測定ステップで測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上、前記温度センサが測定した温度が所定の温度規定値以上、前記水分センサが測定した保湿具合を示す値が所定の保湿具合規定値未満の３つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止することを特徴とする生体信号取得方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、心拍や心電などの生体信号を測定するために用いられる体表面装着型の生体信号取得電極を用いて生体信号を取得する生体信号取得装置および生体信号取得方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

脳波、事象関連電位、誘発電位、筋電図、心電図等の生体電気信号の記録のために、体表面装着型の生体電極が広く使用されている。以下、体表面装着型の生体電極を単に生体電極と呼ぶ。これらの生体電極では、電極と皮膚との接触インピーダンスを下げることが信号を検出する上で重要となる。

【0003】

従来広く使用されている生体電極は、金属製の電極板と電解質溶液を含むゲルまたはペーストとから構成される。これらの生体電極の基本構造は、金属製の電極板と皮膚表面との間にゲル又はペーストを使用（塗布）することにより、電極板と皮膚表面とを固定する基本構造を有する。すなわち、電解成分を介すことで、電極と皮膚表面との接触インピーダンスを低下させる手法が一般的にとられている（非特許文献１参照）。

【0004】

生体電気信号を記録する別の手段として、スポーツ分野などにおいて、水道水などの水分を銀糸などのテキスタイル電極に染みこませ、生体電気信号を取得する手法も広く採用されている（非特許文献２参照）。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】“ディスポ電極Ｎビトロード Ｎ−０３ＩＳ３”，日本光電工業株式会社，＜http://www.nihonkohden.co.jp/iryo/products/supplies/01_electrode/n03is3_n03js3.html＞

【非特許文献2】“Polar WearLink + transmitter with Bluetooth”，Polar社，＜http://www.polar.com/en/products/accessories/Polar_WearLink_transmitter_with_Bluetooth＞

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

医療をはじめ、ヘルスプロモーション（人々が自らの健康とその決定要因をコントロールし、改善することができるようにするプロセス）やインフォメーションテクノロジー、ウエアラブルコンピューターなどの幅広い分野から、長時間の連続使用が可能な体表面装着型の生体電極が求められている。しかしながら、上述したようなゲルの生体電極を用いた場合、生体電極の装着によって、常時皮膚の表面が密閉されるため、特に長期間の連続使用においては、発汗の蒸れによる不快感又は掻痒感が生じるという課題があった。また上述したような銀糸テキスタイル電極を用いた場合、時間の経過とともに水分が蒸発することで長時間の測定が困難であるという課題があった。また、電極と皮膚表面との接触インピーダンスが上昇していて生体信号の測定に適していない状態になっていたとしてもユーザーが認識できないという課題があった。

【0007】

本発明は、このような問題に鑑み、長時間にわたり生体信号を取得可能な生体信号取得装置および生体信号取得方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、生体信号の測定状態をユーザーに通知することができる生体信号取得装置および生体信号取得方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

また、本発明は、絶縁性、保湿性を有する基材と、この基材の生体と接触する面に配置された導電性材料からなる電極部と、前記基材に配置され、前記電極部と接触している生体の皮膚表面を加熱するために光蓄熱機能を有する材料からなるヒーター部とを備えた生体信号取得電極から、生体信号を取得する生体信号取得装置であって、前記電極部が検出した生体信号を取得する生体信号測定手段と、前記電極部と生体との間の接触インピーダンスを測定するインピーダンス測定手段とを備え、前記生体信号測定手段は、前記インピーダンス測定手段が測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上の場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止し、さらに、前記生体信号の測定を中止した回数が規定回数以上の場合に、前記生体信号の測定が行えなかったことをユーザーに通知するエラー通知手段を備えることを特徴とするものである。
また、本発明の生体信号取得装置の１構成例において、前記生体信号取得電極は、さらに、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の温度を測定する温度センサと、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の保湿具合を測定する水分センサとを備え、前記生体信号測定手段は、前記インピーダンス測定手段が測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上、前記温度センサが測定した温度が所定の温度規定値以上、前記水分センサが測定した保湿具合を示す値が所定の保湿具合規定値未満の３つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止することを特徴とするものである。

【0010】

また、本発明は、絶縁性、保湿性を有する基材と、この基材の生体と接触する面に配置された導電性材料からなる電極部と、前記基材に配置され、前記電極部と接触している生体の皮膚表面を加熱するために光蓄熱機能を有する材料からなるヒーター部とを備えた生体信号取得電極から、生体信号を取得する生体信号取得方法であって、前記電極部が検出した生体信号を取得する生体信号測定ステップと、前記電極部と生体との間の接触インピーダンスを測定するインピーダンス測定ステップとを含み、前記生体信号測定ステップは、前記インピーダンス測定ステップで測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上の場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止し、さらに、前記生体信号の測定を中止した回数が規定回数以上の場合に、前記生体信号の測定が行えなかったことをユーザーに通知するエラー通知ステップを含むことを特徴とするものである。
また、本発明の生体信号取得方法の１構成例において、前記生体信号取得電極は、さらに、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の温度を測定する温度センサと、前記基材の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の保湿具合を測定する水分センサとを備え、前記生体信号測定ステップは、前記インピーダンス測定ステップで測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上、前記温度センサが測定した温度が所定の温度規定値以上、前記水分センサが測定した保湿具合を示す値が所定の保湿具合規定値未満の３つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、前記生体信号の測定を規定時間中止することを特徴とするものである。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、生体信号取得電極のヒーター部によって生体の皮膚表面の加熱が可能である。ヒーター部が発熱すると、生体の皮膚表面が温められ、発汗が生じる。この汗により電極部に含浸されている保湿成分を補給することができ、電解質が基材と皮膚との間で適度な湿気を保持する役割を果たす。本発明では、電極部の乾燥を防止することが可能となり、電極部に保湿剤や導電性液体を補充することなく、長期間にわたり生体信号の取得が可能となる。

【0012】

また、本発明では、さらに、生体の皮膚表面の温度を測定する温度センサと、生体の皮膚表面の保湿具合を測定する水分センサとを生体信号取得電極に設けることにより、生体の皮膚表面の温度と保湿具合をモニタリングすることが可能になる。

【0013】

また、本発明では、生体信号取得装置に生体信号測定手段とインピーダンス測定手段とを設け、電極部と生体との間の接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上の場合に、生体信号の測定を規定時間中止し、生体信号の測定を中止した回数が規定回数以上の場合に、生体信号の測定が行えなかったことをユーザーに通知することにより、接触インピーダンスをモニタリングしつつ長期間にわたって生体信号の取得が可能となり、また生体信号の測定状態をユーザーに伝えることができる。

【0014】

また、本発明では、インピーダンス測定手段が測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上、温度センサが測定した温度が所定の温度規定値以上、水分センサが測定した保湿具合を示す値が所定の保湿具合規定値未満の３つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、生体信号の測定を規定時間中止し、生体信号の測定を中止した回数が規定回数以上の場合に、生体信号の測定が行えなかったことをユーザーに通知することにより、接触インピーダンスだけでなく、生体の皮膚表面の温度と保湿具合とをモニタリングしつつ長期間にわたって生体信号の取得が可能となり、また生体信号の測定状態をユーザーに伝えることができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】本発明の実施の形態に係る生体信号取得装置の構成を示す模式図である。

【図2】本発明の実施の形態に係る生体信号取得装置を人体に装着した様子を示す模式図である。

【図3】本発明の実施の形態に係る生体信号取得装置の制御部の構成例を示すブロック図である。

【図4】本発明の実施の形態に係る生体信号取得装置の動作を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、好適な実施の形態に基づき、図面を参照して本発明を説明するが、本発明はかかる実施の形態に限定されない。以下、本発明の具体例を実施の形態として説明する。

【0017】

［実施の形態］
図１は、本発明の実施の形態に係る生体信号取得装置の構成を示す模式図である。生体信号取得装置は、生体信号取得電極１と、生体信号取得電極１が検出した生体信号を取得する制御部２と、生体信号取得電極１と制御部２とを接続する配線３（３−１〜３−３）とから構成される。

【0018】

生体信号取得電極１は、絶縁性、保湿性を有する繊維または布からなるシート状の基材１０と、基材１０の生体と接触する面に配置された導電性材料からなる電極部１１と、基材１０の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の温度を測定する温度センサ１２と、基材１０の生体と接触する面に配置され、生体の皮膚表面の保湿具合を測定する水分センサ１３と、基材１０の生体と接触する面と反対側の面に配置され、電極部１１と接触している生体の皮膚表面を加熱するために光蓄熱機能を有する材料からなるシート状のヒーター部１４とから構成される。

【0019】

生体信号取得電極１は、人やその他動物などの生体から得られる電気信号（以下、生体信号）を測定するための電極であるが、以下の説明では人の心拍や心電を測定するための構成について説明する。生体信号を取得する例として、生体信号取得電極１を人体の脇下に相当する位置に取り付けた場合について説明するが、脇下以外の部位や人以外の動物に用いる場合でも、以下の説明と同様にすることで実現可能である。

【0020】

図２に示す例では、生体信号取得電極１と制御部２と配線３とを例えばシャツ等の衣類４に縫い付けたり接着したりすることで、生体信号取得装置が衣類４に固定されている。生体信号取得電極１は、衣類４の人体と接触する側に、例えば人体の脇下の皮膚表面と電極部１１とが接触するように設けられている。ヒーター部１４は、電極部１１と温度センサ１２と水分センサ１３とに同様な加熱を実施するため、これら３つをすべて包含するような形態で配置される。

【0021】

電極部１１およびセンサ１２，１３と、ヒーター部１４とを電気的に絶縁するため、電極部１１およびセンサ１２，１３と、ヒーター部１４との間に絶縁性を有する基材１０を設けてある。また、基材１０は、ヒーター部１４による加熱によって発汗した皮膚表面の湿気を電極部１１およびセンサ１２，１３に対して均一に保つ役割も担う。

【0022】

電極部１１は、高い保水性を有し、皮膚炎や掻痒感等の違和感を生じる可能性が少ない導電性材料からなることが好ましい。具体的には、電極部１１の材料として、国際公開ＷＯ２０１３／０７３６７３に開示された（３，４−エチレンジオキシチオフェン）／ポリ（４−スチレンスルホン酸）等の導電性高分子材料が使用される。

【0023】

本実施の形態の電極部１１は、例えば接着性材料であるバインダー樹脂およびバインダー樹脂を構成する重合性化合物（モノマー）の少なくとも一方と、導電フィラーである導電性高分子とを混合した樹脂組成物、またはこれらに必要に応じて溶剤を添加した樹脂組成物を、基材１０に塗布、印刷、浸漬、噴霧、滴下等することにより付着させ、更に、乾燥、加温、加熱、光照射等により樹脂組成物を固化または重合させたものである。バインダー樹脂の種類は特に制限されず、導電性高分子の導電性を失活させることなく、基材１０に導電性高分子を接着（結着）させることが可能なバインダー樹脂であれば、従来公知のバインダー樹脂が適用可能である。

【0024】

電極部１１の寸法は、生体信号を検出することができる寸法であればよく、任意に設定可能である。電極部１１の材料として導電性高分子材料を用い、電極部１１に生体親和性の高いグリセロールや化粧水などの保湿成分を塗布または浸漬させると、この保湿成分と人の皮膚から滲み出る汗に含まれる電解質成分とにより、電極部１１と皮膚との接触インピーダンスを低下させることができ、生体信号を安定に（低ノイズに）取得することが可能となる。

【0025】

電極部１１は、配線３−１を介して制御部２と電気的に接続されている。電極部１１で受信した生体信号は、配線３−１を介して制御部２に送信される。電極部１１と配線３−１との接続は、電極部１１の端子（不図示）を介して行われる。端子は、少なくとも一部が電極部１１と電気的に接続されていればよく、端子の電極部１１への固定方法としては例えば接着などの方法、あるいは金属製スナップからなる端子を電極部１１に装着するなどの方法を採用することができる。

【0026】

なお、本実施の形態では、電極部１１を基材１０に直接付着させる作製方法の例で説明しているが、これに限るものではなく、例えば基材１０と同様の絶縁性を有する繊維または布に電極部１１を付着させた上で、この繊維または布の電極部１１が形成されていない面を基材１０に固定するようにしてもよい。繊維または布の基材１０への固定方法としては粘着シールまたは接着などの方法を採用することができる。

【0027】

温度センサ１２は、生体（人体）の皮膚表面の温度を測定することが可能な素子であり、例えば温度センサ１２として、文献「“シートカップル ＣＯ６０”，株式会社チノー，＜http://www.chino.co.jp/products/sensors/c060.html＞」に記載されたような熱電対を利用することができる。温度センサ１２の基材１０への固定方法としては粘着シールまたは接着などの方法を採用することができる。温度センサ１２は、配線３−２を介して制御部２と電気的に接続されている。温度センサ１２が測定した温度を示す信号（熱電対の場合は起電力）は、配線３−２を介して制御部２に送信される。

【0028】

水分センサ１３は、生体の皮膚表面の保湿具合を測定することが可能な素子であり、例えば水分センサ１３として、文献「“モイスチャーチェッカー ＭＹ８０８Ｓ”，Ｓｃａｌａｒ社，＜http://www.ureruzo.com/pdf/my-808s.pdf＞」に記載されたような機器を利用することができる。皮膚表面の保湿具合を示す値としては、例えば水分率、水分量、湿度などがある。水分センサ１３の基材１０への固定方法としては粘着シールまたは接着などの方法を採用することができる。水分センサ１３は、配線３−３を介して制御部２と電気的に接続されている。水分センサ１３が測定した保湿具合を示す信号は、配線３−３を介して制御部２に送信される。

【0029】

ヒーター部１４は、生体信号取得電極１と接触している部分の皮膚表面を加熱することが可能な素子であり、蓄積された光を熱に変換する素子（繊維）であって、例えば特開２００７−５６４１１号公報に記載されたようなヒーター繊維をヒーター部１４とすることができる。
基材１０としては、市販の透湿性防水繊維を用いることができる。例えば、東レ株式会社製のエントラントなどが好適である。

【0030】

本実施の形態の生体信号取得電極１は、以上のような構成により、ヒーター部１４によって生体の皮膚表面の加熱が可能となっている。太陽光やオフィス光などの光によりヒーター部１４が発熱すると、基材１０と電極部１１とセンサ１２，１３に熱が伝わり、これらと接触する生体の皮膚表面が温められ、発汗が生じる。汗はナトリウムなどの電解質を多く含むことから、汗自身が導電性液体となる。この汗により電極部１１に含浸されている保湿成分を補給することができ、電解質が基材１０と皮膚との間で適度な湿気を保持する役割を果たす。こうして、本実施の形態では、電極部１１の乾燥を防止することが可能となり、長期間に渡り生体信号の取得が可能となる。

【0031】

図３は制御部２の構成例を示すブロック図である。制御部２は、電極部１１が検出した生体信号を取得する生体信号測定部２０と、電極部１１と生体との間の接触インピーダンスを測定するインピーダンス測定部２１と、生体信号の測定を中止した回数が規定回数以上の場合に、生体信号の測定が行えなかったことをユーザーに通知するエラー通知部２２と、バッテリー等の電源２３とを備えている。

【0032】

制御部２は、配線３を介して生体信号取得電極１と接続されている。電極部１１で受信した生体信号は、配線３を介して制御部２の生体信号測定部２０に送信される。生体信号測定部２０は、生体信号を測定したり、生体信号を外部の装置に無線送信したりする。生体信号の測定の種類としては、例えば心電測定、心拍測定などがある。

【0033】

インピーダンス測定部２１は、電極部１１と生体との間の接触インピーダンスを定期的に測定する。電極部１１と生体との間の接触インピーダンスを測定するためには、例えば１対の電極部１１の間に電圧を印加して、１対の電極部１１の間に流れる電流を測定し、印加した電圧と測定した電流値とに基づいて接触インピーダンスを算出すればよい。なお、ここでは、制御部２の構成および処理を簡略化するため、簡単な方法で接触インピーダンスを求めている。ここで求めるインピーダンスは、厳密には接触インピーダンス単独ではなく、生体の皮膚インピーダンスと電極部１１のインピーダンスとを含むものであるが、本実施の形態では接触インピーダンスとして説明する。接触インピーダンスは、特定の周波数において測定すればよい。

【0034】

エラー通知部２２は、インピーダンス測定部２１が測定した接触インピーダンスが所定のインピーダンス規定値以上となった場合、すなわち電極部１１と生体の皮膚表面との電気的接触が十分でなくなった場合には、電気的接触が十分でないことを示すエラー情報を出力してユーザーへの通知を行う。この通知に応じて、生体信号取得装置を装着しているユーザーは、電極部１１に導電性液体や保湿剤を追加することになる。

【0035】

また、エラー通知部２２は、水分センサ１３が測定した生体の皮膚表面の保湿具合をモニタリングし、保湿具合を示す値（水分率、水分量、湿度など）が所定の保湿具合規定値未満となった場合、すなわち生体の皮膚表面の保湿が十分でなくなった場合には、保湿が十分でないことを示すエラー情報を出力してユーザーへの通知を行う。この通知に応じて、ユーザーは、電極部１１に導電性液体や保湿剤を追加することになる。

【0036】

さらに、エラー通知部２２は、温度センサ１２が測定した生体の皮膚表面の温度をモニタリングし、皮膚表面の温度が規定の温度（例えば、４５℃）以上となった場合、温度が高過ぎることを示すエラー情報を出力してユーザーへの通知を行う。この通知に応じて、ユーザーが生体信号取得電極１を取り外すことで低温火傷などの創傷を防止することができる。
制御部２は、以上のような制御部自体の動作のために電源２３を備えている。

【0037】

なお、図２から明らかなとおり、生体信号取得電極１は、必要に応じて複数個設けられてもよい。例えば接触インピーダンスを測定する場合には、複数個の電極間でインピーダンスを測定する必要があるので、電極が複数個必要である。制御部２は、各電極１に対して、個別に生体信号の受信や制御を実行するものとすることも可能である。また、１つの基材１０に複数個の電極部１１を設けるようにしてもよい。

【0038】

次に、本実施の形態の生体信号取得装置の動作について説明する。図４は生体信号取得装置の動作を示すフローチャートである。
本実施の形態では、生体信号測定開始前に、制御部２のインピーダンス測定部２１が、電極部１１と生体との間の接触インピーダンスを測定する（図４ステップＳ１）。

【0039】

制御部２の生体信号測定部２０は、接触インピーダンスがインピーダンス規定値未満の場合（図４ステップＳ２においてＮｏ）、電極部１１が乾燥していないと判断し、生体信号測定を行なう（図４ステップＳ３）。こうして、接触インピーダンスがインピーダンス規定値未満の場合は、生体信号の測定が定期的に行なわれる。

【0040】

次に、接触インピーダンスがインピーダンス規定値以上となった場合（図４ステップＳ２においてＹｅｓ）、生体信号測定部２０は、温度センサ１２から温度を示す信号を取得する（図４ステップＳ４）。生体信号測定部２０は、温度センサ１２が測定した温度が温度規定値以上となった場合（図４ステップＳ５においてＹｅｓ）、温度が高過ぎると判断し、生体信号の測定を規定時間中止する（図４ステップＳ６）。そして、ステップＳ６の測定中止時点から規定時間が経過した後にステップＳ１に戻り、インピーダンス測定部２１は、接触インピーダンスを再度測定する。

【0041】

また、生体信号測定部２０は、温度センサ１２が測定した温度が温度規定値未満の場合（図４ステップＳ５においてＮｏ）、水分センサ１３から保湿具合を示す信号を取得する（図４ステップＳ７）。生体信号測定部２０は、水分センサ１３が測定した保湿具合を示す値が保湿具合規定値未満の場合（図４ステップＳ８においてＮｏ）、保湿が不十分と判断し、生体信号の測定を規定時間中止する（図４ステップＳ６）。このステップＳ６の測定中止時点から規定時間が経過した後にステップＳ１に戻り、インピーダンス測定部２１は、接触インピーダンスを再度測定する。また、インピーダンス測定部２１は、水分センサ１３が測定した保湿具合を示す値が保湿具合規定値以上の場合（ステップＳ８においてＹｅｓ）、規定時間待機することなくステップＳ１に戻り、接触インピーダンスを再度測定する。

【0042】

制御部２のエラー通知部２２は、測定を中止した回数が規定回数以上の場合（図４ステップＳ９においてＹｅｓ）、生体信号の測定が行えなかったことを示すエラー情報を出力してユーザーへの通知を行い（図４ステップＳ１０）、図４の一連の動作を終了する。規定回数は１以上の整数である。エラー情報の出力形態としては、例えば音声出力、ＬＥＤの点灯、エラー信号の外部への出力等がある。

【0043】

本実施の形態では、ヒーター部１４による加熱により生体信号取得電極１が接触する皮膚表面が温められて発汗が生じ、電極部１１の水分および電解質が補給される。したがって、本実施の形態に係る生体信号取得装置においては、生体の発汗を利用して電極部１１の乾燥を防止することが可能となるため、電極部１１に保湿剤や導電性液体を都度補充することなく、長時間にわたって生体信号の測定を実行することが可能となる。

【0044】

なお、本実施の形態では、インピーダンス測定部２１が測定した接触インピーダンスがインピーダンス規定値以上で、温度センサ１２が測定した温度が温度規定値以上の場合、または接触インピーダンスがインピーダンス規定値以上で、温度が温度規定値未満で、水分センサ１３が測定した保湿具合を示す値が保湿具合規定値以上の場合のみ測定を中止しているが、これに限るものではなく、接触インピーダンスがインピーダンス規定値以上、温度が温度規定値以上、保湿具合を示す値が保湿具合規定値未満の３つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、測定を規定時間中止するようにしてもよい。

【0045】

また、本実施の形態では、生体信号取得電極１に基材１０と電極部１１と温度センサ１２と水分センサ１３とヒーター部１４とを設けているが、基材１０と電極部１１とヒーター部１４のみを設けるようにしてもよい。この場合は、接触インピーダンスがインピーダンス規定値以上の場合に、測定を規定時間中止することになる。

【0046】

また、生体信号取得電極１に基材１０と電極部１１と温度センサ１２とヒーター部１４のみを設けるようにしてもよい。この場合は、接触インピーダンスがインピーダンス規定値以上、温度が温度規定値以上の２つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、測定を規定時間中止することになる。また、基材１０と電極部１１と水分センサ１３とヒーター部１４のみを設けるようにしてもよい。この場合は、接触インピーダンスがインピーダンス規定値以上、保湿具合を示す値が保湿具合規定値未満の２つの条件のうち少なくとも１つが成立する場合に、測定を規定時間中止することになる。

【0047】

また、本実施の形態では、生体信号取得電極１と制御部２とが離間して配置され、生体信号取得電極１と制御部２との間が配線３を介して接続され、これら生体信号取得電極１と制御部２と配線３とがシャツ等の衣類４に固定されるものとして説明しているが、これに限定されない。例えば、生体信号取得電極１と制御部２とを一体的なユニットとして人の腕などに装着されるものにすることも可能である。

【0048】

本実施の形態で説明した制御部２は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。ＣＰＵは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。

【産業上の利用可能性】

【0049】

本発明に係る生体信号取得電極は、医療をはじめ、ヘルスプロモーションやインフォメーションテクノロジー、ウエアラブルコンピューターなどの幅広い分野において、長時間の連続使用が可能な体表面装着型の生体電極として広く利用可能である。

【符号の説明】

【0050】

１…生体信号取得電極、２…制御部、３…配線、４…衣類、１０…基材、１１…電極部、１２…温度センサ、１３…水分センサ、１４…ヒーター部、２０…生体信号測定部、２１…インピーダンス測定部、２２…エラー通知部、２３…電源。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】