JP2019010442A - Active electrode, active electrode control device, electro-encephalograph, active electrode control method and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、アクティブ電極、アクティブ電極制御装置、脳波計、アクティブ電極制御方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an active electrode, an active electrode control device, an electroencephalograph, an active electrode control method, and a program.
従来、ユーザから脳波、心拍数等の生体電位（生体情報）を正確に検出するための生体情報検出装置がある（例えば、特許文献１参照）。 2. Description of the Related Art Conventionally, there is a biological information detection apparatus for accurately detecting a bioelectric potential (biological information) such as an electroencephalogram and a heart rate from a user (see, for example, Patent Document 1).
特許文献１には、生体情報の被検出者である自動車の運転手（ユーザ）が握るハンドルと、ハンドルに備えられる右側電極及び左側電極と、これら電極に接続された交流差動アンプとを備える生体情報検出装置が開示されている。特許文献１に記載の生体情報検出装置は、右側電極と交流差動アンプとの間の抵抗値Ｒ１と、ハンドルを握るユーザの手と右側電極との間の電極インピーダンスｒ１及びＣ１との和が、交流差動アンプにおける入力インピーダンスＺ１の１００分の１以下となるように設定されている。
ところで、ユーザの生体情報を検出する装置においては、ユーザの生体情報として生体電位を検出する前に、当該装置が備える生体電位を増幅するためのアンプの入力インピーダンスを測定する場合がある。これは、当該アンプが実装基板等に実装された際に、実装により当該アンプの機能が変化せず、所望の機能を発揮しているか否かを測定するためである。 By the way, in the apparatus which detects a user's biometric information, before detecting a biopotential as a user's biometric information, the input impedance of the amplifier for amplifying the biopotential with which the apparatus is equipped may be measured. This is because when the amplifier is mounted on a mounting board or the like, it is measured whether the function of the amplifier does not change due to the mounting and the desired function is exhibited.
しかしながら、従来の技術では、アンプの入力インピーダンスを測定する際に、入力したテスト信号にハムノイズが重畳し、テスト信号の波形が乱れ、所望の信号品質でテスト信号の波形を得ることができない。 However, in the conventional technique, when measuring the input impedance of the amplifier, hum noise is superimposed on the input test signal, the waveform of the test signal is disturbed, and the waveform of the test signal cannot be obtained with a desired signal quality.
また、入力インピーダンス測定を行う際に、抵抗素子、配線等を追加してアンプに接続するために、当該抵抗素子、当該配線等がハムノイズの影響を受けるために、得られるテスト信号の波形が乱れ、所望の信号品質でテスト信号の波形を得ることができない。 In addition, when measuring input impedance, additional resistance elements, wiring, etc. are added and connected to the amplifier, so the resistance elements, wiring, etc. are affected by hum noise, resulting in disturbed test signal waveforms. The waveform of the test signal cannot be obtained with the desired signal quality.
本発明は、入力インピーダンスの測定を行う際に、高い入力インピーダンスを有する増幅回路（アンプ）を備えるアクティブ電極等を提供する。 The present invention provides an active electrode provided with an amplifier circuit (amplifier) having a high input impedance when measuring input impedance.
本発明の一態様にかかるアクティブ電極は、生体電位を測定するためのアクティブ電極であって、生体に接触する測定電極と、前記測定電極に接続される第１の増幅回路と、前記第１の増幅回路及び前記測定電極に接続される第１のテスト回路と、前記生体電位を測定する通常モードと、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部と、を備える。 An active electrode according to an aspect of the present invention is an active electrode for measuring a bioelectric potential, a measurement electrode in contact with a living body, a first amplifier circuit connected to the measurement electrode, and the first electrode A first test circuit connected to the amplifier circuit and the measurement electrode, a first mode for switching between the normal mode for measuring the bioelectric potential and the first test mode for measuring the input impedance of the first amplifier circuit. A switching unit.
また、本発明の一態様に係るアクティブ電極制御装置は、生体電位を測定するためのアクティブ電極を制御するアクティブ電極制御装置であって、生体に接触する測定電極と、前記測定電極に接続される第１の増幅回路と、前記第１の増幅回路及び前記測定電極に接続される第１のテスト回路と、前記生体電位を測定する通常モードと、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部と、を備える前記アクティブ電極の前記第１の切り替え部を制御する制御部を備える。 An active electrode control device according to one embodiment of the present invention is an active electrode control device that controls an active electrode for measuring a bioelectric potential, and is connected to the measurement electrode that contacts the living body and the measurement electrode. A first amplifier circuit; a first test circuit connected to the first amplifier circuit and the measurement electrode; a normal mode for measuring the bioelectric potential; and an input impedance of the first amplifier circuit. A control unit that controls the first switching unit of the active electrode. The control unit includes a first switching unit that switches between the first test mode and the first test mode.
また、本発明の一態様に係る脳波計は、上記アクティブ電極と、生体電位を測定される生体の頭部に装着される装着部と、を備え、前記測定電極は、生体の生体電位を測定する場合に、当該生体の頭部に接触するように、前記装着部に配置される。 An electroencephalograph according to an aspect of the present invention includes the active electrode and a mounting unit that is mounted on a head of a living body whose bioelectric potential is measured, and the measurement electrode measures a biopotential of the living body. When it does, it arrange | positions at the said mounting part so that the head of the said biological body may be contacted.
また、本発明の一態様に係るアクティブ電極制御方法は、生体電位を測定するためのアクティブ電極を制御するアクティブ電極制御方法であって、生体に接触される測定電極と、前記測定電極に接続される第１の増幅回路と、前記第１の増幅回路及び前記測定電極に接続される第１のテスト回路と、前記生体電位を測定する通常モードと、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部と、を備える前記アクティブ電極の前記第１の切り替え部を制御する制御ステップと、前記第１のテストモードでは、前記測定電極に入力され、前記第１の増幅回路から出力されたテスト信号を取得する取得ステップと、前記取得ステップで取得された前記テスト信号から、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを算出する算出ステップと、を含む。 An active electrode control method according to an aspect of the present invention is an active electrode control method for controlling an active electrode for measuring a bioelectric potential, the measurement electrode being in contact with a living body, and connected to the measurement electrode. A first amplifier circuit, a first test circuit connected to the first amplifier circuit and the measurement electrode, a normal mode for measuring the bioelectric potential, and an input impedance of the first amplifier circuit A first switching unit that switches between the first test mode and the control step of controlling the first switching unit of the active electrode, and in the first test mode, input to the measurement electrode, An acquisition step of acquiring the test signal output from the first amplifier circuit, and the test signal acquired in the acquisition step of the first amplifier circuit Comprising a calculation step of calculating a power impedance, the.
また、本発明の一態様は、上記アクティブ電極制御方法をコンピュータに機能させるためのプログラムとして実現することができる。或いは、当該プログラムを格納したコンピュータ読み取り可能な記録媒体として実現することもできる。 One embodiment of the present invention can be realized as a program for causing a computer to function the active electrode control method. Alternatively, it can be realized as a computer-readable recording medium storing the program.
本発明に係るアクティブ電極等によれば、入力インピーダンスの測定を行う際に、高い入力インピーダンスを有する増幅回路、及び当該増幅回路に近接して配置されるテスト回路を備えることにより、簡便に且つ入力特性の劣化を抑制して、入力インピーダンスのテストが行える。 According to the active electrode or the like according to the present invention, when measuring the input impedance, it is possible to easily and input by providing an amplifier circuit having a high input impedance and a test circuit arranged close to the amplifier circuit. The input impedance can be tested while suppressing the deterioration of characteristics.
以下、実施の形態に係るアクティブ電極等について、図面を参照しながら説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置、接続形態、ステップ及びステップの順序等は、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, active electrodes and the like according to embodiments will be described with reference to the drawings. It should be noted that each of the embodiments described below shows a comprehensive or specific example. Numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions of constituent elements, connection forms, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are merely examples, and are not intended to limit the present invention. In addition, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims indicating the highest concept are described as optional constituent elements.
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily shown strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description may be abbreviate | omitted or simplified.
また、以下の実施の形態において、略同一などの「略」を用いた表現を用いている。例えば、略同一は、完全に同一であることを意味するだけでなく、実質的に同一である、すなわち、例えば数％程度の差異を含むことも意味する。他の「略」を用いた表現が記載されている場合についても同様である。 In the following embodiments, expressions using “abbreviations” such as substantially the same are used. For example, substantially the same not only means that they are completely the same, but also means that they are substantially the same, that is, include a difference of, for example, several percent. The same applies to the case where expressions using other “abbreviations” are described.
（実施の形態１）
［生体電位測定システムの概要］
図１は、実施の形態１に係る脳波計１の利用シーンを示す図である。
(Embodiment 1)
[Outline of biopotential measurement system]
FIG. 1 is a diagram showing a usage scene of the
図１に示す生体電位測定システム１００は、脳波計１と、情報処理装置２と、表示部３とを備える。脳波計１、情報処理装置２、及び、表示部３は、それぞれ有線又は無線で通信可能に接続されており、互いに情報を出力（送信）及び／又は取得（受信）する。
A
脳波計１は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５（図９参照）を有する装置であって、ユーザ１０の生体電位の一例である脳波を測定するための装置である。図１には、ユーザ１０の脳波を測定するヘッドセット型の脳波計１を示している。脳波計１は、ユーザ１０が頭部に装着するための装着部１５０と、ユーザ１０の生体電位を測定するための複数の電極５１（例えば、図２Ａ参照）とを備える。
The
複数の電極５１は、生体電位を測定する場合に、ユーザ１０に接触されるインターフェース（端子）である。複数の電極５１は、生体電位を測定する測定電極４８（図６参照）と、測定電極４８で測定した電位との差を計算するために用いられる参照電極４９とを含む。また、脳波計１は、後述するアクティブ電極９５（図９参照）を有する脳波計である。アクティブ電極９５は、測定電極４８及び参照電極４９のそれぞれが増幅回路であるバッファ９０ａ及びバッファ９０ｂ（図９参照）と接続されたアクティブ電極９５ａ及び９５ｂを備える。具体的な構成は後述する。
The plurality of
また、脳波計１は、ユーザ１０が生体電位測定システム１００を操作するための操作情報を入力する操作入力装置１ａ（図５参照）を備え、所望の処理を実現するための操作が入力される。
The
情報処理装置２は、脳波計１からの操作入力を取得し、所定の処理を実施する。例えば、情報処理装置２は、パーソナルコンピュータ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ／ＰＣ）である。所定の処理とは、例えば、脳波計１から取得したデータを表示部３に表示させる処理である。
The
表示部３は、情報処理装置２で行われた処理結果を表示する表示装置である。表示部３は、例えば、液晶ディスプレイ、有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイである。表示部３は、例えば、情報処理装置２から取得した画像情報を表示する。なお、表示部３は、情報処理装置２から取得した音響情報を出力するスピーカを備えてもよい。
The
［脳波計の構成］
図２Ａは、実施の形態１に係る脳波計の一例を示す概略図である。図２Ｂは、実施の形態１に係る脳波計の別の一例を示す概略図である。
[Configuration of electroencephalograph]
2A is a schematic diagram showing an example of an electroencephalograph according to
例えば、ユーザ１０は頭部に脳波計１を装着する。脳波計１の概観の例は、図２Ａではヘッドフォン（ヘッドセット）型、図２Ｂではバンド型である。
For example, the
図２Ａに示す脳波計１は、ユーザ１０の頭部に沿うようにアーチ状のヘッドフォン型をしている。図２Ａに示すヘッドフォン型の脳波計１は、複数の電極５１と、外側面４４と、装着面４５と、装着部１５０と、操作面４３とを備えている。
The
装着部１５０は、図２Ａに示す脳波計１においては、アーチ状のアーム１５１と、アーム１５１の両端部に取り付けられた耳当て４６とを有する。外側面４４は、ユーザ１０が脳波計１を装着したときにユーザ１０の頭部と反対側に配置される面である。装着面４５は、ユーザ１０が脳波計１を装着したときにユーザ１０の頭部側に配置される面である。操作面４３には、操作ボタン４１と、表示装置４７とが配置されている。
In the
複数の電極５１は、脳波計１の装着面４５と、耳当て４６の端であって、脳波計１の装着面４５と同一側の面とに設けられている。
The plurality of
ユーザ１０は、脳波計１を装着する前に、操作面４３に配置されている操作ボタン４１を操作して脳波計１を起動し、脳波計１をユーザ１０の頭部に装着する。脳波計１は、例えば、図２Ａの紙面に向かって左の耳当て４６がユーザ１０の右耳、図２Ａの紙面に向かって右の耳当て４６がユーザ１０の左耳に位置するようにユーザ１０の頭部に装着される。また、耳当て４６は、ユーザ１０の左右の耳を覆うように当てられる。
Before wearing the
装着面４５に設けられている電極５１は、ユーザ１０の皮膚（頭皮）に当てられる。耳当て４６の端に設けられている電極５１は、ユーザ１０の耳の後ろに当てられる。例えば、図２Ａの紙面に向かって左の耳当て４６の端に設けられている電極５１はアース電極７３ｃ（図６参照）、図２Ａの紙面に向かって右の耳当て４６の端に設けられている電極５１は参照電極４９、その他の電極５１は測定電極４８としてもよい。アース電極７３ｃは、ユーザ１０において基準電位（ボディアース、又はアースとも呼ばれる）となる電位を印加するための電極である。
The
なお、アース電極７３ｃ及び参照電極４９の配置位置は、これに限らず、図２Ａの紙面に向かって右の耳当て４６の端に設けられている電極５１をアース電極７３ｃ、図２Ａの紙面に向かって左の耳当て４６の端に設けられている電極５１を参照電極４９としてもよい。
The arrangement positions of the
表示装置４７は、例えば液晶ディスプレイ、有機ＥＬディスプレイ等であり、ユーザ１０の操作ボタン４１の操作の状態等を表示する。
The
図２Ｂに示す脳波計１００１は、ユーザ１０の頭部の周囲に巻くことにより装着されるバンド型の形状をしている。図２Ｂに示すバンド型の脳波計１００１は、複数の電極５１と、外側面４４と、装着面４５と、装着部１５０と、操作面４３とを備えている。装着部１５０は、図２Ｂに示す脳波計１００１においては、耳当てを有さないバンド状である。電極５１、操作面４３に配置される操作ボタン４１、及び、表示装置４７の構成は、ヘッドフォン型の脳波計１と同様である。ユーザ１０は脳波計１００１を装着する前に、操作面４３に配置されている操作ボタン４１を操作して脳波計１００１を起動し、バンド型の脳波計１００１の外側面４４の半分（操作面４３の側）がユーザ１０の額に来るように装着する。
An
なお、複数の電極５１のうち、アース電極７３ｃに相当する電極５１及び参照電極４９に相当する電極５１は、装着面４５からリード線（図示せず）を延長してユーザ１０の耳の後ろに当てる構成であってもよい。
Of the plurality of
［電極形状］
図３Ａ〜図３Ｅは、ユーザ１０の皮膚と接触する電極５１の接触面の形状の例を示す図である。
[Electrode shape]
3A to 3E are diagrams illustrating examples of the shape of the contact surface of the
電極５１の材料は、導電性の物質によって構成される。電極５１の材料は、生体と接触した場合の分極が少なく、且つ、分極電圧が安定している銀−塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）、又は、銀であるとよい。
The material of the
電極５１の接触面の形状は、医療用で使われる電極と同様の、図３Ａに示す円形（例えば、直径１０ｍｍ）でもよい。また、電極５１の接触面の形状は、生体との接触面が円形の電極５１以外にも、用途によってさまざまな形状としてもよい。例えば、図３Ｂに示すような三角形、図３Ｃに示すような四角形、又は、正方形であってもよい。
The shape of the contact surface of the
また、電極５１としては、図３Ｄの（ａ）及び（ｂ）に示すように、複数の円柱（図３Ｄでは５本）で構成された電極でもよい。このような構成によれば、ユーザ１０の皮膚に電極５１を接触させるため、ユーザ１０の髪の毛を掻き分けることができる。
Moreover, as the
なお、各円柱における皮膚との接触面は、図３Ｄの（ａ）に示すように円形であってもよいし、楕円等の他の形状であってもよい。また、円柱に限らず、角柱であってもよい。円柱又は角柱の数は、図３Ｄの（ａ）及び（ｂ）に示すように５本であってもよいし、任意の本数でもよく、特に限定されない。 In addition, the contact surface with the skin in each column may be circular as shown in FIG. 3D (a), or may be another shape such as an ellipse. Moreover, not only a cylinder but a prism may be sufficient. The number of cylinders or prisms may be five as shown in (a) and (b) of FIG. 3D or any number, and is not particularly limited.
また、図３Ｄの個々の円柱の先端は、皮膚との接触面側に角が取れたものである形状でもよい。これにより、皮膚との接触面積を増加することができる。 Further, the tip of each column in FIG. 3D may have a shape with a corner on the contact surface side with the skin. Thereby, a contact area with skin can be increased.
また、図３Ｅの（ａ）に示すように、電極５１の形状は、ユーザ１０の皮膚との接触面が同心円状であってもよい。このような形状の電極５１は、例えば図２Ａに示すヘッドフォン型の脳波計１の耳当て４６に設けられる電極、又は、図２Ｂに示すバンド型の脳波計１００１に設けられる電極に用いられ、ユーザ１０の額、耳の後ろ等、髪の毛の無い箇所に接触される。こうすることで、図３Ｅの（ａ）及び（ｂ）に示す形状の電極５１は、図３Ｄの（ａ）及び（ｂ）に示す形状の電極５１に比べて皮膚への圧力が緩和される。そのため、当該形状を有する電極５１が設けられる脳波計１及び１００１によれば、ユーザ１０が受ける負担を緩和させることができる。
Moreover, as shown to (a) of FIG. 3E, as for the shape of the
［生体電位測定システムの構成］
次に、生体電位測定システム１００の構成について説明する。図４は、実施の形態１に係る脳波計を含むシステムの全体構成を示すブロック図である。
[Configuration of biopotential measurement system]
Next, the configuration of the
生体電位測定システム１００は、脳波計１と、情報処理装置２と、表示部３とを備えている。脳波計１は、操作入力装置１ａと、生体電位測定装置１ｂとを備えている。
The
脳波計１は、操作入力装置１ａでユーザ１０に操作入力された情報を取得し、生体電位測定装置１ｂでユーザ１０の生体電位を測定する。脳波計１で測定された生体電位は、情報処理装置２に出力（送信）される。
The
情報処理装置２は、操作入力装置１ａ及び／又は生体電位測定装置１ｂからの入力を受けて、所定の処理を実施し、表示部３に処理結果を出力する。
The
図５は、脳波計１及び情報処理装置２の詳細な構成を示すブロック図である。ここでは、脳波計１と情報処理装置２とが無線で接続される場合を例として説明する。
FIG. 5 is a block diagram showing detailed configurations of the
脳波計１が有する操作入力装置１ａは、操作入力部１１と、操作信号出力部１２とを備えている。
The operation input device 1 a included in the
操作入力部１１は、操作ボタン４１（図２Ａ及び図２Ｂ参照）で入力された操作入力情報を取得し、操作の内容を判定する処理部である。操作信号出力部１２は、操作入力部１１で取得された操作入力情報を情報処理装置２に出力するための通信インターフェースである。操作入力部１１で取得された操作入力情報は、操作信号出力部１２から情報処理装置２に向けて出力される。
The
脳波計１が有する生体電位測定装置１ｂは、電極部１３と、生体電位増幅部１４と、生体電位出力部１５とを備えている。
The bioelectric
電極部１３は、複数の電極５１で構成されている。複数の電極５１は、上述したように、測定電極４８と参照電極４９とアース電極７３ｃとで構成されている。複数の電極５１は、例えば、脳波計１におけるユーザ１０の皮膚に接触する位置に配置されている。
The
生体電位増幅部１４は、複数の電極５１の間の電位差に相当する生体電位を増幅するアンプである。具体的には、生体電位増幅部１４は、測定電極４８と参照電極４９との間の電位差を測定し、測定した電位差を増幅（例えば、１２００倍）する。また、生体アンプ７４の同相弁別比（Ｃｏｍｍｏｎ−Ｍｏｄｅ Ｒｅｊｅｃｔｉｏｎ Ｒａｔｉｏ／ＣＭＲＲ）は、例えば１００ｄＢあることが望ましい。増幅された電位差は、例えば、生体電位増幅部１４に設けられているＡ／Ｄコンバータ（Ａｎａｌｏｇ−ｔｏ−Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）７５（図６参照）によりデジタル信号に変換される。
The
なお、生体電位増幅部１４は、所定以上の大きさの生体電位を測定できる場合には、生体電位を増幅する必要は無く、複数の電極５１の電位を測定するだけでもよい。
The
生体電位出力部１５は、生体電位増幅部１４で増幅された電位差を情報処理装置２に出力するための通信インターフェースである。生体電位増幅部１４においてデジタル値に変換された生体電位の電位差は、生体電位出力部１５より情報処理装置２に出力される。
The
情報処理装置２は、操作信号取得部２１と、生体電位取得部２２と、生体電位処理部２３と、アプリケーション処理部（アプリ処理部）２６と、表示情報出力部２７と、音響情報出力部２８とを備えている。
The
情報処理装置２は、脳波計１から出力される操作入力情報を操作信号取得部２１において取得（受信）し、生体電位を生体電位取得部２２において取得することで、脳波計１からの情報を取得する。
The
生体電位は、記録されただけの原信号では情報として使用できないことが多い。そのため、生体電位処理部２３では、取得した原信号から意味のある情報を抽出する処理が行われる。例えば、脳波測定の場合には、特定の周波数（例えば１０Ｈｚ）を含む帯域（周波数０．５Ｈｚ〜１００Ｈｚ）の信号に制限し、高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ／ＦＦＴ）を行い、当該周波数での信号のパワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ Ｓｐｅｃｔｒａｌ Ｄｅｎｓｉｔｙ）を算出する。
In many cases, the bioelectric potential cannot be used as information with a recorded original signal. Therefore, the bioelectric
なお、生体電位処理部２３は、情報処理装置２ではなく脳波計１に配置されてもよい。
The
アプリケーション処理部２６では、情報処理装置２の中心的なアプリケーション処理（アプリ処理）が行われる。アプリケーション処理は、脳波計１から信号の入力を受けて所定の処理を行うことで実現される。
In the
アプリケーション処理部２６で処理された結果は、アプリケーション処理部２６から表示情報出力部２７及び／又は音響情報出力部２８に出力される。
The result processed by the
表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８は、アプリケーション処理部２６で処理された結果をユーザ１０にフィードバックするために、視覚的及び／又は聴覚的な情報となる信号を表示部３に出力するためのインターフェースである。
The display
［ハードウェア構成］
図６は、実施の形態１に係る脳波計１を含むシステムのハードウェア構成を示すブロック図である。具体的には、図６は、脳波計１のハードウェア構成を示すブロック図である。
[Hardware configuration]
FIG. 6 is a block diagram illustrating a hardware configuration of a system including the
脳波計１は、操作ボタン群７１と、制御信号変換回路７２と、測定電極４８と、参照電極４９と、アース電極７３ｃと、生体アンプ７４と、Ａ／Ｄコンバータ７５と、送信回路７９と、信号処理ユニット７８と、アンテナ６８と、バッテリ８１とを備えている。なお、脳波計１が備える各構成要素は、互いにバス１０５で接続され、相互にデータの送受信が可能となっている。
The
操作ボタン群７１と制御信号変換回路７２とは、図５に示す操作入力部１１に対応する。また、操作ボタン群７１における各ボタンは、操作ボタン４１に対応する。また、測定電極４８と、参照電極４９と、アース電極７３ｃとは、図２Ａ及び図２Ｂに示す電極５１、及び、図５に示す電極部１３に対応する。また、生体アンプ７４及びＡ／Ｄコンバータ７５は、図５に示す生体電位増幅部１４に対応する。また、送信回路７９とアンテナ６８とは、図５に示す生体電位出力部１５及び／又は操作信号出力部１２として機能する。
The
バッテリ８１は、脳波計１に電力を供給するための電池である。
The
信号処理ユニット７８は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１０１と、脳波計１が備える各構成要素が実行する制御プログラムであるプログラム１０３が格納されたＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１０２と、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１０４とを有している。プログラム１０３には、脳波計１における信号の処理手順が記述されている。脳波計１は、ＣＰＵ１０１によりプログラム１０３に従って操作信号及び生体電位をデジタル信号に変換し、送信回路７９を経由してアンテナ６８より情報処理装置２へ出力する。
The
操作ボタン群７１における各ボタンの押下情報は、制御信号変換回路７２において脳波計１の動作を制御する制御信号に変換され、バス１０５を経由してＣＰＵ１０１に出力される。
Information on pressing of each button in the
生体アンプ７４には、測定電極４８と参照電極４９とアース電極７３ｃとが接続されている。これらの電極は、脳波計１の所定の場所に設置されている。測定電極４８と参照電極４９との間の電位差は、生体アンプ７４で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ７５でアナログの生体電位からデジタルの生体信号に変換される。デジタルの生体信号に変換された電位差は、処理や出力が可能な生体信号としてバス１０５を経由してＣＰＵ１０１に出力される。
A
なお、プログラム１０３は、ＲＯＭ１０４に格納されていてもよい。また、信号処理ユニット７８と制御信号変換回路７２と送信回路７９と生体アンプ７４とＡ／Ｄコンバータ７５とは、１つの半導体集積回路にコンピュータプログラムを組み込んだＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のハードウェアとして実現されてもよい。１つの半導体集積回路に実装することで、実装面積が削減され、消費電力が低減され得る。また、生体アンプ７４とＡ／Ｄコンバータ７５とを１つの半導体集積回路に集積し、信号処理ユニット７８と制御信号変換回路７２と送信回路７９とを別の半導体集積回路に集積し、２つの半導体集積回路同士を１つのパッケージ内で接続してＳｉＰ（システム・イン・パッケージ）として統合し、コンピュータプログラムを組み込んだＤＳＰ等のハードウェアとして実現されてもよい。上記２つの半導体集積回路を別々の製造プロセスで実現することで、１つの半導体集積回路に実装したものに比べコストが低減される効果も得られる。
Note that the
図７は、実施の形態１に係る情報処理装置２のハードウェア構成を示すブロック図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating a hardware configuration of the
情報処理装置２は、アンテナ８０と、受信回路８２と、信号処理ユニット１０８と、画像制御回路８４と、表示情報出力回路８５と、音響制御回路８６と、音響情報出力回路８７と、電源８８とを備えている。アンテナ８０と受信回路８２とは、図５に示す生体電位取得部２２及び／又は操作信号取得部２１に対応する。
The
信号処理ユニット１０８は、ＣＰＵ１１１と、ＲＡＭ１１２と、ＣＰＵ１１１が実行するプログラム１１３と、ＲＯＭ１１４とを有している。信号処理ユニット１０８は、図５に示す生体電位処理部２３及び／又はアプリケーション処理部２６に対応する。また、画像制御回路８４及び表示情報出力回路８５は、図５に示す表示情報出力部２７に対応する。また、音響制御回路８６及び音響情報出力回路８７は、図５に示す音響情報出力部２８に対応する。また、これらの各構成要素は、互いにバス１１５で接続され、相互にデータの送受信が可能である。また、各構成要素には、電源８８から電力が供給されている。
The
脳波計１から出力される操作情報及び生体電位は、アンテナ８０を経由して受信回路８２で取得され、バス１１５を経由してＣＰＵ１１１に送られる。
The operation information and bioelectric potential output from the
ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１２に格納されているプログラム１１３を実行する処理部である。プログラム１１３には、情報処理装置２における信号の処理手順が記述されている。情報処理装置２は、プログラム１１３に従って操作信号と生体信号とを変換し、所定のアプリケーションを実行するための処理を行い、ユーザ１０に画像及び／又は音響によってフィードバックを行うための信号を生成する。なお、プログラム１１３は、ＲＯＭ１１４に格納されてもよい。
The
信号処理ユニット１０８で生成された画像のフィードバック信号は、画像制御回路８４を経由して表示情報出力回路８５から表示部３に出力される。同様に、信号処理ユニット１０８で生成された音響のフィードバック信号は、音響制御回路８６を経由して音響情報出力回路８７から出力される。
The image feedback signal generated by the
なお、信号処理ユニット１０８と受信回路８２と画像制御回路８４と音響制御回路８６とは、１つの半導体集積回路にプログラムを組み込んだＤＳＰ等のハードウェアとして実現されてもよい。１つの半導体集積回路にすると、消費電力が低減される効果が得られる。
The
［生体電位測定システムの処理手順の概要］
図８は、実施の形態１に係る脳波計１及び情報処理装置２の基本的な処理手順を示すフローチャートである。なお、ステップＳ１１からステップＳ１４までは脳波計１における処理（ステップＳ１０）、ステップＳ２１からステップＳ２５までは情報処理装置２における処理（ステップＳ２０）を示している。
[Outline of processing procedure of biopotential measurement system]
FIG. 8 is a flowchart showing a basic processing procedure of
操作入力部１１は、ユーザ１０により行われた操作入力を受け付ける（ステップＳ１１）。具体的には、操作入力部１１は、受け付けのタイミングでどの操作ボタン４１が押されているかを検出する。受け付けのタイミングの例は、操作ボタン４１が押下された時である。操作ボタン４１が押下されたか否かの検出は、例えば、操作ボタン４１が押下されたときの機械的なボタン位置の変化、又は、電気信号の変化を検出することにより行われる。また、操作入力部１１は、押下された操作ボタン４１の種類により、操作入力部１１が受け付けた操作入力の種類を検出し、操作信号出力部１２へ出力する。
The
次に、操作信号出力部１２は、操作入力部１１が受け付けた操作入力に対応する操作信号を情報処理装置２に出力する（ステップＳ１２）。
Next, the operation
次に、生体電位増幅部１４は、電極部１３における複数の電極５１の間の電位差に相当する生体電位を測定し、増幅する（ステップＳ１３）。例えば、電極部１３における複数の電極５１のうち、右側頭部（国際１０−２０法のＣ４の電極位置）に配置された測定電極４８と、参照電極４９との間の電位差を測定する。また、生体電位増幅部１４は、測定した生体電位を、生体電位増幅部１４の生体アンプ７４で増幅する。生体アンプ７４で増幅された生体電位は、生体電位増幅部１４のＡ／Ｄコンバータ７５においてデジタル信号に変換される。当該デジタル信号は、生体電位増幅部１４から生体電位出力部１５へ出力される。
Next, the bioelectric
次に、生体電位出力部１５は、取得した生体電位を情報処理装置２へ出力する（ステップＳ１４）。
Next, the bioelectric
なお、脳波計１による処理ステップＳ１０において、ステップＳ１１及びステップＳ１２と、ステップＳ１３及びステップＳ１４とは、それぞれ並列な処理として行ってもよく、ステップＳ１１からステップＳ１４の処理を、全て上述した順序どおりに行う必要はない。
Note that, in the processing step S10 by the
続いて、情報処理装置２における処理ステップＳ２０について説明する。
Subsequently, processing step S20 in the
操作信号取得部２１は、ステップＳ１２で操作信号出力部１２から出力された操作信号を取得する（ステップＳ２１）。また、操作信号取得部２１は、取得した操作信号をアプリケーション処理部２６に出力する。
The operation
次に、生体電位取得部２２は、ステップＳ１４で生体電位出力部１５から出力された生体信号を取得する（ステップＳ２２）。また、生体電位取得部２２は、取得した生体信号を、生体電位処理部２３に出力する。
Next, the bioelectric
次に、生体電位取得部２２にて取得した生体信号を、生体電位処理部２３にて分析処理して、意味のある情報を抽出する（ステップＳ２３）。例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を行い、所定の周波数成分の生体信号を抽出する。所定の周波数成分とは、例えば脳波の測定の場合にはα波帯（８〜１３Ｈｚ）を代表する周波数１０Ｈｚの成分である。
Next, the bioelectric signal acquired by the
次に、アプリケーション処理部２６は、操作信号取得部２１からの操作信号と生体電位処理部２３からの生体信号を受けて、現在のアプリを実行するための所定の処理を行う（ステップＳ２４）。
Next, the
次に、アプリケーション処理部２６の処理結果をユーザ１０にフィードバックするために、表示情報出力部２７は画像情報を表示部３に出力し、音響情報出力部２８は音響情報を表示部３に出力する（ステップＳ２５）。これにより、表示部３は、処理結果に対応する画像及び音を出力する。
Next, in order to feed back the processing result of the
なお、情報処理装置２における処理ステップＳ２０において、ステップＳ２２及びステップＳ２３と、ステップＳ２４との処理は、それぞれ並列な処理として行ってもよい。また、アプリケーション処理部２６は、操作信号取得部２１から出力された操作信号と生体電位処理部２３から出力された生体信号との両方の信号を用いて処理を行う必要はなく、生体信号のみを用いて処理を行ってもよい。その場合には、操作信号を取得するステップＳ２１を省略してもよい。
In the processing step S20 in the
［アクティブ電極の構成及び動作］
続いて、実施の形態１に係るアクティブ電極の詳細について説明する。なお、以下では、測定電極４８、又は、測定電極４８が接続されるアクティブ電極（第１のアクティブ電極）９５ａをＣｈ１、参照電極４９、又は、参照電極４９が接続されるアクティブ電極（第２のアクティブ電極）９５ｂをＲｅｆと示すこともある。
[Configuration and operation of active electrode]
Next, details of the active electrode according to
図９は、実施の形態１に係るアクティブ電極の生体電位測定（通常モード）時のスイッチ状態を示すブロック図である。 FIG. 9 is a block diagram illustrating a switch state during biopotential measurement (normal mode) of the active electrode according to the first embodiment.
図９には、図２Ａに示す脳波計１を頭部に装着した時の電気的接続の一例を示している。
FIG. 9 shows an example of electrical connection when the
図９に示す入力端子３００ａ、３００ｂは、ユーザ１０の生体電位を検出するための電極５１が接続される端子である。具体的には、入力端子３００ａには、測定電極４８が接続され、入力端子３００ｂには、参照電極４９が接続される。測定電極４８は、複数の電極５１のうちの１つのチャンネル（Ｃｈ１）に対応している。例えば、測定電極４８は、ユーザの皮膚（例えば、国際１０−２０法のＣ４の電極位置）と接触する。参照電極４９は、例えばユーザ１０の左耳の後ろの皮膚に接触する。
The
図９に示す実施の形態１に係るアクティブ電極９５は、生体電位を測定するためのアクティブ電極装置であって、測定電極４８と接続されるアクティブ電極９５ａと、参照電極４９と接続されるアクティブ電極９５ｂとを備える。アクティブ電極９５ａ及び９５ｂの電源電圧は、例えば、１．８Ｖに設定される。
The
アクティブ電極９５ａは、基板に実装された複数の部品を有するテスト回路（第１のテスト回路）９２ａと、スイッチＳＷ１ｂと、交流電流源９３ａと、バッファ（第１の増幅回路）９０ａと、切り替え部（第１の切り替え部）５００ａとを備える。
The
バッファ９０ａは、測定電極４８と電気的に接続され、測定電極４８に入力される電位を１倍に増幅する回路である。アクティブ電極９５ａは、バッファ９０ａを備えるために、測定電極４８の接触インピーダンスが高い場合（１０Ｈｚで３０ｋΩ）においても、バッファ９０ａの出力で信号線インピーダンスを低い値（例えば、１ｋΩ）に変換することができる。バッファ９０ａは、測定電極４８又はテスト回路９２ａから送られる電圧をバッファリングして出力する。バッファ９０ａは、例えば、開ループ利得が１００倍（４０ｄＢ）以上のオペアンプを用いた電圧フォロアで構成される。
The
テスト回路９２ａは、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定するための回路である。テスト回路９２ａには、バッファ９０ａと、測定電極４８とが電気的に接続される。テスト回路９２ａは、入力端子３００ａと、スイッチＳＷ１及びＳＷ１ａと、抵抗値がＲｓの抵抗素子（第１の抵抗素子）Ｒ１と、抵抗値がＲｂの抵抗素子（第２の抵抗素子）Ｒ２とを備える。
The
切り替え部５００ａは、入力端子３００ａとバッファ９０ａとの電気的な接続経路を切り替えるための切り替え部となるスイッチである。切り替え部５００ａは、具体的には、生体電位を測定する通常モードと、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える。切り替え部５００ａは、スイッチＳＷ１及びＳＷ１ａとから構成される。スイッチＳＷ１及びＳＷ１ａは、アクティブ電極制御装置３４０から出力される制御信号Ｓ１及びＳ１ａによって、オン状態（閉：接続状態）とオフ状態（開：非接続状態）とが切り替えられる。
The
抵抗素子Ｒ１は、一端がバッファ９０ａの入力に接続され、他端がスイッチＳＷ１ａと接続されている、抵抗値がＲｓの抵抗素子である。抵抗素子Ｒ１は、スイッチＳＷ１ａがオン状態の場合には、他端が入力端子３００ａ（具体的には、入力端子３００ａに接続される測定電極４８）と接続される。実施の形態１においては、抵抗素子Ｒ１として、抵抗値Ｒｓが例えば５ＭΩの抵抗素子が採用される。抵抗素子Ｒ１の抵抗値Ｒｓの許容差は、±１％以下であることが望ましい。
The resistance element R1 is a resistance element having a resistance value Rs, one end connected to the input of the
抵抗素子Ｒ２は、一端が抵抗素子Ｒ１に接続され、他端がアースに接続（交流的に接地）されている、抵抗値がＲｂの抵抗素子である。実施の形態１においては、抵抗素子Ｒ２として、抵抗値Ｒｂが例えば１ＧΩの抵抗素子が採用される。抵抗素子Ｒ２の抵抗値Ｒｂの許容差は、±５％以下であることが望ましい。 The resistance element R2 is a resistance element having one end connected to the resistance element R1 and the other end connected to the ground (AC grounded) and having a resistance value Rb. In the first embodiment, a resistance element having a resistance value Rb of, for example, 1 GΩ is employed as the resistance element R2. The tolerance of the resistance value Rb of the resistance element R2 is desirably ± 5% or less.
交流電流源９３ａは、測定電極４８が接続される入力端子３００ａとユーザ１０との接触インピーダンスを測定するためのものである。交流電流源９３ａの一端は、スイッチＳＷ１ｂと接続されている。交流電流源９３ａの出力インピーダンスは、１０Ｈｚにおいて１０ＧΩ以上有することが望ましい。
The alternating
スイッチＳＷ１ｂは、一端が交流電流源９３ａと接続され、他端がテスト回路９２ａ及びバッファ９０ａを接続するノードと接続されている。つまり、スイッチＳＷ１ｂは、交流電流源９３ａと、当該ノードとの電気的な接続状態を切り替えるためのスイッチである。スイッチＳＷ１ｂは、アクティブ電極制御装置３４０から出力される制御信号Ｓ１ｂによって、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。
The switch SW1b has one end connected to the alternating
アクティブ電極９５ｂは、アクティブ電極９５ａと同様の構成であり、基板に実装された複数の部品を有するテスト回路（第２のテスト回路）９２ｂと、スイッチＳＷ２ｂと、交流電流源９３ｂと、バッファ（第２の増幅回路）９０ｂと、切り替え部（第２の切り替え部）５００ｂとを備える。
The
バッファ９０ｂは、参照電極４９と電気的に接続し、参照電極４９に入力される電位を１倍に増幅（バッファリング）する回路である。バッファ９０ｂは、参照電極４９又はテスト回路９２ｂから送られる電圧をバッファリングして出力する。バッファ９０ｂは、例えば、開ループ利得が１００倍（４０ｄＢ）以上のオペアンプを用いた電圧フォロアで構成される。
The
テスト回路９２ｂは、バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定するための回路である。テスト回路９２ｂには、バッファ９０ｂと、参照電極４９とが電気的に接続される。テスト回路９２ｂは、入力端子３００ｂと、スイッチＳＷ２及びＳＷ２ａと、抵抗値がＲｓの抵抗素子（第３の抵抗素子）Ｒ３と、抵抗値がＲｂの抵抗素子（第４の抵抗素子）Ｒ４とを備える。
The
入力端子３００ｂは、参照電極４９と接続するための端子である。入力端子３００ｂは、スイッチＳＷ２及びＳＷ２ａの一端が接続されている。
The
切り替え部５００ｂは、入力端子３００ｂとバッファ９０ｂとの電気的な接続経路を切り替えるためのスイッチである。切り替え部５００ｂは、具体的には、生体電位を測定する通常モードと、バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定する第２のテストモードとを切り替える。切り替え部５００ｂは、スイッチＳＷ２及びＳＷ２ａとから構成される。スイッチＳＷ２及びＳＷ２ａは、アクティブ電極制御装置３４０から出力される制御信号Ｓ２及びＳ２ａによって、オン状態（閉：接続状態）とオフ状態（開：非接続状態）とが切り替えられる。
The
抵抗素子Ｒ３は、一端がバッファ９０ｂの入力に接続され、他端がスイッチＳＷ２ａと接続されている、抵抗値がＲｓの抵抗素子である。つまり、実施の形態１において、抵抗素子Ｒ１とＲ３との抵抗値は、略同一である。抵抗素子Ｒ３は、スイッチＳＷ２ａがオン状態の場合には、他端が入力端子３００ｂ（具体的には、入力端子３００ｂに接続される参照電極４９）と接続される。
The resistance element R3 is a resistance element having a resistance value Rs, one end connected to the input of the
抵抗素子Ｒ４は、一端が抵抗素子Ｒ３に接続され、他端がアースに接続されている、抵抗値がＲｂの抵抗素子である。つまり、実施の形態１において、抵抗素子Ｒ２とＲ４との抵抗値は、略同一である。 The resistance element R4 is a resistance element having a resistance value Rb, one end connected to the resistance element R3 and the other end connected to the ground. That is, in the first embodiment, the resistance values of the resistance elements R2 and R4 are substantially the same.
交流電流源９３ｂは、参照電極４９が接続される入力端子３００ｂとユーザ１０との接触インピーダンスを測定するためのものである。交流電流源９３ｂの一端は、スイッチＳＷ２ｂと接続されている。交流電流源９３ｂの出力インピーダンスは、１０Ｈｚにおいて１０ＧΩ以上有することが望ましい。
The alternating
スイッチＳＷ２ｂは、一端が交流電流源９３ｂと接続され、他端がテスト回路９２ｂ及びバッファ９０ｂを接続するノードと接続されている。つまり、スイッチＳＷ２ｂは、交流電流源９３ｂと、当該ノードとの電気的な接続状態を切り替えるためのスイッチである。スイッチＳＷ２ｂは、アクティブ電極制御装置３４０から出力される制御信号Ｓ２ｂによって、オン状態とオフ状態とが切り替えられる。
The switch SW2b has one end connected to the AC
アクティブ電極９５ａ及び９５ｂから出力される電圧は、生体電位増幅部１４で増幅されて、生体電位出力部１５に出力される。生体電位増幅部１４の電源電圧は、例えば、１．８Ｖに設定される。ユーザ１０の生体電位（例えば、脳波）を測定する場合、生体電位増幅部１４の利得Ａは、例えば１２００倍となるように設定される。
The voltages output from the
アクティブ電極制御装置３４０は、生体電位を測定するためのアクティブ電極９５を制御する制御装置である。アクティブ電極制御装置３４０は、切り替え部５００ａ及び５００ｂが備える各スイッチのオン状態とオフ状態とを切り替える制御をする制御部３４１を備える。
The active
制御部３４１は、スイッチＳＷ１、ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂのオン状態とオフ状態とを切り替えるための制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを出力する処理部である。制御部３４１は、ＣＰＵ１２１と、制御部３４１が実行する制御プログラムであるプログラム１２３が格納されたＲＡＭ１２２と、ＲＯＭ１２４とを有している。プログラム１２３には、制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの出力条件を決定するための処理手順が記述されている。制御部３４１は、ＣＰＵ１２１によりプログラム１２３に従って制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを出力する。
The
＜通常測定時のスイッチ制御＞
続いて、実施の形態１に係るアクティブ電極９５を用いたユーザ１０の生体電位の算出方法について説明する。
<Switch control during normal measurement>
Next, a method for calculating the bioelectric potential of the
なお、以下では、アクティブ電極９５ａとユーザ１０との接触インピーダンスをＲｃ１とし、アクティブ電極９５ｂとユーザ１０との接触インピーダンスをＲｃ２とし、バッファ９０ａの入力インピーダンスをＲｉ１とし、バッファ９０ｂの入力インピーダンスをＲｉ２として説明する。なお、入力端子３００ａには測定電極４８が接続され、入力端子３００ｂには参照電極４９が接続されているものとして説明する。ユーザ１０の生体電位を測定する際には、測定電極４８及び参照電極４９がユーザ１０と接触する。
In the following description, the contact impedance between the
アクティブ電極９５ａ及び９５ｂのそれぞれに入力される生体電位、又は、バッファ９０ａ及び９０ｂの入力インピーダンス或いはアクティブ電極９５ａ及び９５ｂの接触インピーダンスのテスト信号等の入力信号を測定する方法の一例について説明する。
An example of a method for measuring an input signal such as a biopotential input to each of the
アクティブ電極９５ａ及び９５ｂに入力される生体電位、又は、生体電位を模擬したテスト信号等の入力信号は、差動信号である。具体的には、入力信号は、基準電位（アース電極７３ｃ）を中心とした、生体電位増幅部１４（具体的には、図６に示す生体アンプ７４）の＋側入力の電位（アクティブ電極９５ａ）と−側入力の電位（アクティブ電極９５ｂ）との間の信号である。
An input signal such as a biopotential input to the
図９を参照して、実施の形態に係るアクティブ電極９５を用いたユーザ１０の生体電位の測定（通常モード）の具体例について説明する。
With reference to FIG. 9, the specific example of the measurement (normal mode) of the bioelectric potential of the
ユーザ１０の生体電位を測定する際には、スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオン状態であり、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂはオフ状態である。具体的には、制御部３４１は、ユーザ１０の生体電位を測定する際には、制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂを各スイッチに出力して各スイッチを所望の状態に制御する。なお、実施の形態１に係る制御部３４１が出力する制御信号と、各スイッチの状態との関係については、後述する。
When measuring the bioelectric potential of the
下記の式（１）、式（２）に示すように、アクティブ電極９５ａから出力される電位Ｖ１ａ及び電位の振幅ν１ａは、ユーザ１０の基準電位Ｖ０と、Ｒｉ１と、Ｒｃ１とから算出される。
As shown in the following equations (1) and (2), the potential V1a output from the
なお、νｉｎ＿Ｄｉｆｆは、ユーザ１０の生体電位の振幅である。例えば、測定する生体電位が脳波の場合では、周波数帯域０．５Ｈｚ〜１００Ｈｚであり、振幅νｉｎ＿Ｄｉｆｆ＝１０μＶｐｐ〜５０μＶｐｐである。基準電位Ｖ０の値としては、例えば、０．９Ｖと設定される。
Note that νin_Diff is the amplitude of the bioelectric potential of the
同様に、下記の式（３）、式（４）に示すように、アクティブ電極９５ｂから出力される電位Ｖ２ａ及び電位の振幅ν２ａは、ユーザ１０の基準電位Ｖ０と、Ｒｉ２と、Ｒｃ２とから算出される。
Similarly, as shown in the following formulas (3) and (4), the potential V2a output from the
なお、式（４）に示されるように、アクティブ電極９５ｂはユーザ１０の基準電位と直接接続されるために、生体電位による振幅ν２ａは０Ｖｐｐとなる。
Note that, as shown in Expression (4), the
以上の式（１）〜式（４）から算出された電位の振幅ν１ａ及びν２ａから、式（５）、式（６）を用いて、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ａ及び電位の振幅ν３ａが算出される。
From the potential amplitudes ν1a and ν2a calculated from the above equations (1) to (4), using the equations (5) and (6), the potential V3a output from the
なお、式（５）、式（６）に示すＡは、生体電位増幅部１４の利得であり、例えばＡ＝１２００と設定される。
In addition, A shown in Expressions (5) and (6) is the gain of the
このように、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ａ及び電位の振幅ν３ａは、生体電位増幅部１４の利得Ａと、Ｒｉ１及びＲｃ１と、生体電位とから算出される。言い換えると、生体電位増幅部１４の利得Ａと、Ｒｉ１／（Ｒｃ１＋Ｒｉ１）で与えられる振幅補正係数とが分かれば、上記式（１）〜式（６）を用いて、電位Ｖ３ａ及び電位の振幅ν３ａから精度良く生体電位を算出することができる。つまり、生体電位増幅部１４の利得は任意に設定することが可能であるため、Ｒｉ１及びＲｃ１が分かれば、電位Ｖ３ａ及び電位の振幅ν３ａから精度良く生体電位を測定することができる。
Thus, the potential V3a and the potential amplitude ν3a output from the
＜Ｃｈ１の入力インピーダンス測定時のスイッチ制御＞
図１０は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５ａの入力インピーダンス測定時（第１のテストモード）のスイッチ状態を示すブロック図である。
<Switch control during Ch1 input impedance measurement>
FIG. 10 is a block diagram showing a switch state at the time of measuring the input impedance of the
アクティブ電極９５ａ（具体的には、バッファ９０ａ）の入力インピーダンスを測定する際には、スイッチＳＷ１ａ及びＳＷ２はオン状態であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂはオフ状態である。具体的には、抵抗素子Ｒ１は、第１のテストモードにおいて、一端が測定電極４８（具体的には、測定電極４８が接続される入力端子３００ａ）と接続され、バッファ９０ａの入力端子と接続される。また、抵抗素子Ｒ２は、第１のテストモードにおいて、一端が抵抗素子Ｒ１の一端と接続され、他端がアースに接続される。
When measuring the input impedance of the
下記の式（７）、式（８）に示すように、アクティブ電極９５ａから出力される電位Ｖ１ｉ及び電位の振幅ν１ｉは、テスト信号の基準電位Ｖ０と、Ｒｉ１と、抵抗素子Ｒ１の抵抗値Ｒｓとから算出される。
As shown in the following formulas (7) and (8), the potential V1i output from the
なお、νｉｎ＿Ｄｉｆｆは、入力インピーダンスを測定するためのテスト信号である。テスト信号は、例えば、正弦波、周波数１０Ｈｚ、振幅１００μＶｐｐと設定される。基準電位Ｖ０の値としては、例えば、０．９Ｖと設定される。当該テスト信号の出力インピーダンスは、１００Ω以下であることが望ましい。 Note that νin_Diff is a test signal for measuring the input impedance. The test signal is set, for example, as a sine wave, a frequency of 10 Hz, and an amplitude of 100 μVpp. The value of the reference potential V0 is set to 0.9 V, for example. The output impedance of the test signal is preferably 100Ω or less.
同様に、下記の式（９）、式（１０）に示すように、アクティブ電極９５ｂから出力される電位Ｖ２ｉ及び電位の振幅ν２ｉは、テスト信号の基準電位Ｖ０と、Ｒｉ２と、抵抗素子Ｒ３の抵抗値Ｒｓとから算出される。
Similarly, as shown in the following equations (9) and (10), the potential V2i and the potential amplitude ν2i output from the
なお、式（１０）に示されるように、アクティブ電極９５ｂはテスト信号の基準電位となる点と直接接続されるために、生体電位による振幅ν２ｉは０Ｖｐｐとなる。
As shown in equation (10), the
以上の式（７）〜式（１０）から算出された電位の振幅ν１ｉ及びν２ｉから、式（１１）、式（１２）を用いて、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｉ及び電位の振幅ν３ｉが算出される。
From the potential amplitudes ν1i and ν2i calculated from the above formulas (7) to (10), the potential V3i and the potential output from the
なお、式（１１）、式（１２）に示すＡは、生体電位増幅部１４の利得であり、例えばＡ＝１２００と設定される。
In addition, A shown in Expression (11) and Expression (12) is the gain of the bioelectric
このように、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｉ及び電位の振幅ν３ｉは、生体電位増幅部１４の利得Ａと、Ｒｉ１及びＲｓと、テスト信号の基準電位とから算出される。
As described above, the potential V3i and the potential amplitude ν3i output from the
次に、式（１２）から、下記の式（１３）を算出する。 Next, the following equation (13) is calculated from the equation (12).
式（１３）に示すように、生体電位増幅部１４から出力される振幅ν３ｉとテスト信号νｉｎ＿Ｄｉｆｆと、Ｒｓと、生体電位増幅部１４の利得Ａとから、バッファ９０ａの入力インピーダンスであるＲｉ１を算出することができる。
As shown in Expression (13), Ri1 that is the input impedance of the
なお、Ｒｉ２はＲｉ１と等しいものと仮定して、式（１４）を設定してもよい。 Note that Equation (14) may be set assuming that Ri2 is equal to Ri1.
こうすることで、生体電位増幅部１４から出力される振幅ν３ｉとテスト信号νｉｎ＿Ｄｉｆｆと、Ｒｓと、生体電位増幅部１４の利得Ａとから、アクティブ電極９５ａと同様に、アクティブ電極９５ｂのバッファ９０ｂの入力インピーダンスであるＲｉ２を算出することができる。
In this way, the amplitude ν3i output from the
このように、切り替え部５００ａは、通常モード（生体電位測定）では、測定電極４８とバッファ９０ａとを接続して、テスト回路９２ａを介さない、測定電極４８とバッファ９０ａとの経路を形成し、第１のテストモード（バッファ９０ａの入力インピーダンス測定）では、測定電極４８とテスト回路９２ａとを接続して、測定電極４８とバッファ９０ａとの短絡経路を切り離した、測定電極４８とバッファ９０ａとの経路を形成する。
Thus, in the normal mode (biopotential measurement), the
また、切り替え部５００ｂは、通常モード及び第１のテストモードでは、参照電極４９とバッファ９０ｂとを接続して、テスト回路９２ｂを介さない、参照電極４９とバッファ９０ｂとの短絡経路を形成する。
In the normal mode and the first test mode, the
＜Ｒｅｆの入力インピーダンス測定時のスイッチ制御＞
図１１は、実施の形態１に係るバッファ９０ｂの入力インピーダンス測定時（第２のテストモード）のスイッチ状態を示すブロック図である。
<Switch control when measuring Ref input impedance>
FIG. 11 is a block diagram illustrating a switch state at the time of measuring the input impedance of the
バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定する際には、スイッチＳＷ１及びＳＷ２ａはオン状態であり、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２及びＳＷ２ｂはオフ状態である。具体的には、テスト回路９２ｂは、第２のテストモードにおいて、一端が参照電極４９と接続され、他端がバッファ９０ｂの入力端子と接続される抵抗素子Ｒ３と、一端が抵抗素子Ｒ３の一端と接続され、他端がアースに接続される抵抗素子Ｒ４とを備える。
When measuring the input impedance of the
また、第２のテストモードでは、切り替え部５００ａは、測定電極４８とバッファ９０ａとを接続して、テスト回路９２ａを介さない、測定電極４８とバッファ９０ａとの短絡経路を形成する。
In the second test mode, the
また、切り替え部５００ｂは、参照電極４９とテスト回路９２ｂとを接続して、測定電極４８とバッファ９０ｂとの経路を切り離した、参照電極４９とバッファ９０ｂとの経路を形成する。
In addition, the
また、入力端子３００ｂにはテスト信号が入力され、入力端子３００ａにはテスト信号の基準電位が接続される。テスト信号としては、例えば、正弦波、周波数１０Ｈｚ、振幅１００μＶｐｐである。当該テスト信号の出力インピーダンスは、１００Ω以下であることが望ましい。
A test signal is input to the
アクティブ電極９５をこのような状態にすることで、上述した式（７）〜式（１４）に示す算出方法と同様の手順で、バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定することができる。
By setting the
アクティブ電極９５ａ及び９５ｂの接触インピーダンスを測定する方法の一例について説明する。アクティブ電極９５ａ及び９５ｂに入力される接触インピーダンスは、例えば３端子法で測定される。具体的には、３端子とは、生体電位増幅部１４（具体的には、図６に示す生体アンプ７４）の＋側入力の電位（アクティブ電極９５ａ）と−側入力の電位（アクティブ電極９５ｂ）、及び基準電位（アース電極７３ｃ）の３つである。
An example of a method for measuring the contact impedance of the
つまり、アクティブ電極９５ａへの入力信号は、原理的には、矩形波電流を出力しながら、生体アンプ７４の＋側入力の電位（アクティブ電極９５ａ）と、−側入力の電位（アクティブ電極９５ｂ）との差を測定し、測定した電圧を生体アンプの入力電圧に換算し、さらに矩形波電流で除算することにより得られる。より具体的には、交流電流源９３ａ及び９３ｂにおいて、例えば、周波数１０Ｈｚ、振幅５０ｎＡｐｐの矩形波電流を出力しながら、バッファ９０ａ及び９０ｂは、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂのそれぞれにおける電圧をバッファする。そして、バッファされた電圧の差分値を生体アンプ７４において所定の利得で増幅する。さらに、増幅された電圧と出力の基準電圧（シグナルグランド：例えば、生体アンプ７４の電源電圧が１．８Ｖの時、シグナルグランドは中間電圧である０．９Ｖ）との差分を取り、生体アンプ７４の利得で除算して入力電圧に換算し、さらに矩形波電流の値で除算する。これにより、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂの接触インピーダンスを取得することができる。
That is, in principle, the input signal to the
なお、＋側入力の電位と−側入力の電位とは、入れ替わっていてもよい。つまり、＋側入力の電位をアクティブ電極９５ｂの電位、−側入力の電位をアクティブ電極９５ａの電位としてもよい。
Note that the potential on the + side input and the potential on the − side input may be interchanged. That is, the potential on the positive side may be the potential of the
＜Ｃｈ１の接触インピーダンス測定時のスイッチ制御＞
図１２は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５ａの接触インピーダンス測定時のスイッチ状態を示すブロック図である。
<Switch control during Ch1 contact impedance measurement>
FIG. 12 is a block diagram illustrating a switch state when measuring the contact impedance of the
アクティブ電極９５ａの接触インピーダンスを測定する際には、スイッチＳＷ１、ＳＷ１ｂ及びＳＷ２はオン状態であり、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂはオフ状態である。
When measuring the contact impedance of the
下記の式（１５）、式（１６）に示すように、アクティブ電極９５ａから出力される電位Ｖ１ｚ及び電位の振幅ν１ｚは、テスト信号の基準電位Ｖ０と、Ｒｉ１と、Ｒｃ１と、交流電流源９３ａから出力される電流の電流値Ｉｃとから算出される。
As shown in the following formulas (15) and (16), the potential V1z and potential amplitude ν1z output from the
基準電位Ｖ０の値としては、例えば、０．９Ｖと設定される。 The value of the reference potential V0 is set to 0.9 V, for example.
同様に、下記の式（１７）、式（１８）に示すように、アクティブ電極９５ｂから出力される電位Ｖ２ｚ及び電位の振幅ν２ｚは、基準電位Ｖ０と、Ｒｉ２と、Ｒｃ２とから算出される。
Similarly, as shown in the following formulas (17) and (18), the potential V2z and potential amplitude ν2z output from the
なお、アクティブ電極９５ｂには、交流電流源９３ｂから電流を出力しないため、式（１５）及び式（１６）における電流値Ｉｃに対応する値は０である。
Since no current is output from the alternating
以上の式（１４）〜式（１８）から算出された電位の振幅ν１ｚ及びν２ｚから、式（１９）、式（２０）を用いて、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｚ及び電位の振幅ν３ｚが算出される。
From the potential amplitudes ν1z and ν2z calculated from the above equations (14) to (18), the potential V3z and the potential output from the
なお、Ａｃは、生体電位増幅部１４の利得であり、例えば、Ａｃ＝１００として設定される。
Ac is the gain of the
このように、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｚ及び電位の振幅ν３ｚは、生体電位増幅部１４の利得Ａｃと、Ｒｉ１及びＲｃ１と、交流電流源９３ａから入力される電流値とから算出される。
In this way, the potential V3z and potential amplitude ν3z output from the
次に、式（２０）から、下記の式（２１）を算出する。 Next, the following equation (21) is calculated from the equation (20).
こうすることで、生体電位増幅部１４から出力される振幅ν３ｚと、バッファ９０ａの入力インピーダンスＲｉ１と、生体電位増幅部１４の利得Ａｃと、交流電流源９３ａから入力される電流の電流値Ｉｃとから、アクティブ電極９５ａの接触インピーダンスであるＲｃ１を算出することができる。
By doing so, the amplitude ν3z output from the
＜Ｒｅｆの接触インピーダンス測定時のスイッチ制御＞
図１３は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５ｂの接触インピーダンス測定時のスイッチ状態を示すブロック図である。
<Switch control when measuring Ref contact impedance>
FIG. 13 is a block diagram illustrating a switch state when measuring the contact impedance of the
アクティブ電極９５ｂの接触インピーダンスを測定する際には、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ２ｂはオン状態であり、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ及びＳＷ２ａはオフ状態である。
When measuring the contact impedance of the
下記の式（２２）、式（２３）に示すように、アクティブ電極９５ａから出力される電位Ｖ１ｚ’及び電位の振幅ν１ｚ’は、基準電位Ｖ０と、Ｒｉ１と、Ｒｃ１とから算出される。
As shown in the following formulas (22) and (23), the potential V1z ′ and the potential amplitude ν1z ′ output from the
式（２２）、式（２３）では、式（１７）、式（１８）における算出方法と同様に、アクティブ電極９５ａには、交流電流源９３ａから電流を出力しないため、式（１５）、式（１６）における電流値Ｉｃに対応する値は０である。
In the equations (22) and (23), as in the calculation methods in the equations (17) and (18), no current is output from the alternating
同様に、下記の式（２４）、式（２５）に示すように、アクティブ電極９５ｂから出力される電位Ｖ２ｚ’及び電位の振幅ν２ｚ’は、基準電位Ｖ０と、Ｒｉ２と、Ｒｃ２と、交流電流源９３ｂから出力される電流の電流値Ｉｃとから算出される。
Similarly, as shown in the following equations (24) and (25), the potential V2z ′ and the potential amplitude ν2z ′ output from the
以上の式（２２）〜式（２５）から算出された電位の振幅ν１ｚ’及びν２ｚ’から、式（２６）、式（２７）を用いて、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｚ’及び電位の振幅ν３ｚ’が算出される。
From the potential amplitudes ν1z ′ and ν2z ′ calculated from the above formulas (22) to (25), the potential V3z ′ output from the
なお、Ａｃは、生体電位増幅部１４の利得であり、例えば、Ａｃ＝１００として設定される。また、アクティブ電極９５ｂの出力は生体電位増幅部１４のマイナス側に、アクティブ電極９５ａの出力は生体電位増幅部１４のプラス側に入力されるために、電位の振幅ν３ｚ’とν１ｚ’及びν２ｚ’の差分とは、絶対値を算出する。
Ac is the gain of the
このように、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｚ’及び電位の振幅ν３ｚ’は、生体電位増幅部１４の利得Ａｃと、Ｒｉ２及びＲｃ２と、交流電流源９３ｂから入力される電流値とから算出される。
As described above, the potential V3z ′ and the potential amplitude ν3z ′ output from the
次に、式（２７）から、下記の式（２８）を算出する。 Next, the following equation (28) is calculated from the equation (27).
こうすることで、生体電位増幅部１４から出力される振幅ν３ｚ’の絶対値と、バッファ９０ｂの入力インピーダンスＲｉ２と、生体電位増幅部１４の利得Ａｃと、交流電流源９３ｂから入力される電流の電流値Ｉｃとから、アクティブ電極９５ｂの接触インピーダンスであるＲｃ２を算出することができる。
By doing so, the absolute value of the amplitude ν3z ′ output from the
なお、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂは、個別に交流電流源９３ａ及び９３ｂを備えず、１つの交流電流源を共通して使用する構成であってもよい。
Note that the
また、バッファ９０ａ及び９０ｂは、利得の絶対値が１以上のオペアンプ回路に置き換えてもよい。この場合には、生体電位増幅部１４における生体電位の増幅は、オペアンプ回路に続いて、２段目の増幅となるため、バッファ９０ａ及び９０ｂの場合よりも入力換算ノイズの要件が緩和されるため、低消費電力のアンプを用いることができる。
The
また、実施の形態１に係るアクティブ電極９５においては、テスト回路９２ａをテスト回路９２ｂと兼用し、スイッチ（図示せず）を用いて、例えば、テスト回路９２ｂと測定電極４８又は参照電極４９との接続を切り替えて、入力インピーダンスＲｉ１及びＲｉ２を測定してもよい。
In the
［アクティブ電極及びテスト回路制御部］
図１４は、本実施の形態における生体電位測定装置１ｂの詳細な構成を示すブロック図である。なお、図１４においては、図９〜図１３に示す入力端子３００ａと測定電極４８とが接続され、入力端子３００ｂと参照電極４９とが接続されている状態を示す。
[Active electrode and test circuit controller]
FIG. 14 is a block diagram showing a detailed configuration of the
図１４に示すように、測定電極４８には、切り替え部５００ａを介して、テスト回路９２ａと、交流電流源９３ａと、バッファ９０ａとが接続されている。同様に、参照電極４９には、切り替え部５００ｂを介して、テスト回路９２ｂと、交流電流源９３ｂと、バッファ９０ｂとが接続されている。
As shown in FIG. 14, a
測定電極４８及び参照電極４９で検出した電位は、図１４に示すように、それぞれ、バッファ９０ａ及び９０ｂで電圧をバッファリングし、生体電位増幅部１４に送られる。また、バッファ９０ａ及び９０ｂの入力インピーダンスを測定する場合は、測定電極４８及び参照電極４９の対応する位置で検出した電位は、それぞれ、テスト回路９２ａ及び９２ｂを経由し、バッファ９０ａ及び９０ｂで電圧をバッファリングし、それぞれの高域通過フィルタ（図示せず）でフィルタリングされ、生体電位増幅部１４に送られる。
As shown in FIG. 14, the potentials detected by the
テスト回路９２ａ及び９２ｂにおいて取得された入力インピーダンスの値は、脳波計１の生体電位増幅部１４及び生体電位出力部１５を経て、情報処理装置２の生体電位取得部２２に出力される。さらに、入力インピーダンスＲｉ１、Ｒｉ２の値は、生体電位取得部２２から生体電位処理部２３に出力される。
The value of the input impedance acquired in the
生体電位増幅部１４は、測定電極４８の電位と参照電極４９の電位の差をとり、電位差（電圧）を増幅（差動増幅）する。増幅された電圧は、低域通過フィルタ（図示せず）でフィルタリングされ、Ａ／Ｄコンバータ７５（図６参照）により所定の解像度（例えば、１２ビット）及びサンプリング周波数（例えば、１ｋＨｚ）でデジタル信号に変換される。デジタル信号に変換されたデータ（デジタルデータ）は、生体電位出力部１５へ出力される。生体電位出力部１５へ出力されたデジタルデータは、Ｃｈ１で得られた生体電位、Ｃｈ１又はＲｅｆの入力インピーダンス、Ｃｈ１又はＲｅｆの接触インピーダンスに対応するデジタルデータである。
The bioelectric
［スイッチ制御］
図１５は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５の動作状態とスイッチの状態との関係の一例を説明するための図である。具体的には、図１５は、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂが備える各スイッチのオンとオフとを切り替える制御をする制御部３４１の制御内容を説明するための表である。なお、図１５に示す状態とは、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂの状態を示す。具体的には、通常時とは、図９に示す通常モードにおけるアクティブ電極９５ａ及び９５ｂの状態を示す。また、Ｃｈ１入力インピーダンスの測定時とは、図１０に示す第１のテストモードにおけるアクティブ電極９５ａ及び９５ｂの状態を示す。また、Ｒｅｆ入力インピーダンスの測定時とは、図１１に示す第２のテストモードにおけるアクティブ電極９５ａ及び９５ｂの状態を示す。また、Ｃｈ１接触インピーダンスの測定時とは、図１２に示すＣｈ１の接触インピーダンスの測定時におけるアクティブ電極９５ａ及び９５ｂの状態を示す。また、Ｒｅｆ接触インピーダンスの測定時とは、図１３に示すＲｅｆの接触インピーダンスの測定時におけるアクティブ電極９５ａ及び９５ｂの状態を示す。
[Switch control]
FIG. 15 is a diagram for explaining an example of the relationship between the operation state of the
また、図１５に示す制御部３４１が出力する制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの内容を示す「Ｈ（Ｈｉｇｈ）」は、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂが備える各スイッチのオン状態（閉：接続状態）にすることを示し、制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの内容を示す「Ｌ（Ｌｏｗ）」は、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂが備える各スイッチのオフ状態（開：非接続状態）にすることを示す。
In addition, “H (High)” indicating the contents of the control signals S1, S1a, S1b, S2, S2a, and S2b output by the
図１５に示すように、制御部３４１は、通常モードにおいては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＨ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＬ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＬ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＨ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＬ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＬとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスはＲｃ１となり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスはＲｃ２となる。
As shown in FIG. 15, in the normal mode, the
また、制御部３４１は、第１のテストモードにおいては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＬ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＨ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＬ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＨ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＬ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＬとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスは５ＭΩとなり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスは十分低くなる。なお、図１５には、入力の信号源インピーダンスが十分低くなる場合には、０Ωと表記している。
Further, in the first test mode, the
また、制御部３４１は、第２のテストモードにおいては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＨ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＬ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＬ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＬ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＨ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＬとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスは十分低くなり（０Ωと表記）、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスは５ＭΩとなる。
In the second test mode, the
また、制御部３４１は、Ｃｈ１接触インピーダンス測定時においては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＨ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＬ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＨ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＨ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＬ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＬとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスはＲｃ１（電流値Ｉｃの電流が流れる）となり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスはＲｃ２（電流は流れない）となる。
Further, when measuring the Ch1 contact impedance, the
また、制御部３４１は、Ｒｅｆ接触インピーダンス測定時においては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＨ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＬ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＬ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＨ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＬ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＨとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスはＲｃ１（電流は流れない）となり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスはＲｃ２（電流値Ｉｃの電流が流れる）となる。
In addition, when the Ref contact impedance is measured, the
このように、制御部３４１は、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂが備える切り替え部５００ａ及び５００ｂが有する各スイッチを切り替えることにより、生体電位を測定する（通常モードとする）のか、入力インピーダンスを測定する（第１又は第２のテストモードとする）のか、接触インピーダンスの測定をするのかを切り替える。
As described above, the
［電極とテスト回路及びアンプとの位置関係］
図１６は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５の構成要素の配置関係を示すブロック図である。なお、図１６には、アクティブ電極９５ａについて記載している。アクティブ電極９５ｂに関しても、図１６に示す第１のアクティブ電極９５ａと同様の配置であればよいため、詳細な説明を省略する。また、図１６においては、切り替え部５００ａはテスト回路９２ａに含まれているものとして、切り替え部５００ａの記載を省略している。
[Positional relationship between electrode, test circuit and amplifier]
FIG. 16 is a block diagram showing an arrangement relationship of components of the
図１６では、測定電極４８においてユーザ１０の皮膚と接触する接触面は、円形をなしていると想定する。このときに接触面側から測定電極４８を平面視したときの測定電極４８の直径をＤ（ｍｍ）と定義する。なお、測定電極４８が図３Ｄ又は図３Ｅに示す形状の場合、接触面側から測定電極４８を平面視したときの測定電極４８を直径Ｄ（ｍｍ）の外接円で囲むことで、測定電極４８の寸法を外接円の直径Ｄ（ｍｍ）で定義する。また、測定電極４８をリード線に接続するために測定電極４８とリード線との間に設けられた接続端子９１ａの直径をＰ（ｍｍ）、テスト回路９２ａの紙面左右方向の長さをＴ（ｍｍ）、交流電流源９３ａの紙面左右方向の長さをＳ（ｍｍ）、バッファ９０ａの紙面左右方向の長さをＡ（ｍｍ）と定義する。例えば、測定電極４８の直径Ｄを１０ｍｍとした場合、Ｐ＝１ｍｍ、Ｔ＝２．５ｍｍ、Ｓ＝２ｍｍ、Ａ＝２．５ｍｍのように設定される。
In FIG. 16, it is assumed that the contact surface that contacts the skin of the
測定電極４８の大きさは、皮膚との実際の接触範囲を基に、図１６に示す測定電極４８の形状と相似形となる大きさであることが望ましい。
The size of the
切り替え部５００ａ、テスト回路９２ａ及び／又は、交流電流源９３ａ及びバッファ９０ａは、半導体集積回路に集積して実現することができる。切り替え部５００ａ、テスト回路９２ａ、及び／又は、交流電流源９３ａ及びバッファ９０ａを半導体集積回路に集積することで、実装面積を小面積化することができる。これにより、余分なハムノイズを受けることが無いので、高い信号品質で生体電位の取得ができる。
The
また、テスト回路９２ａと、バッファ９０ａとの距離Ｌは、５ｍｍ以下であるとよい。これにより、バッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスが５ＭΩであっても、テスト回路９２ａとバッファ９０ａとの間の配線がノイズの影響を受けにくくすることができるので、高い信号品質で生体電位の取得ができる。
Further, the distance L between the
また、以上説明した測定電極４８、テスト回路９２ａ、交流電流源９３ａ及びバッファ９０ａの位置関係は、アクティブ電極９５ｂにおける参照電極４９、テスト回路９２ｂ、交流電流源９３ｂ及びバッファ９０ｂの位置関係についても同様である。そのため、アクティブ電極９５ｂに関する詳細な説明は省略する。
The positional relationship between the
［生体電位処理部］
図１７は、実施の形態１に係る生体電位処理部２３の構成を示すブロック図である。
[Bioelectric potential processing unit]
FIG. 17 is a block diagram illustrating a configuration of the
生体電位処理部２３は、入力インピーダンス評価部２３ａと、接触インピーダンス評価部２３ｂと、生体電位波形補正部２３ｃと、生体信号解析部２３ｄとを備えている。
The bioelectric
入力インピーダンス評価部２３ａは、生体電位取得部２２で取得されたアクティブ電極９５ａ及び９５ｂの位置に対応する入力インピーダンスＣｈ１ｉ、Ｒｅｆｉの値を基に、それぞれが備えるバッファ９０ａ及び９０ｂの入力インピーダンスを上述した方法で算出する。
Based on the values of the input impedances Ch1i and Refi corresponding to the positions of the
また、入力インピーダンス評価部２３ａは、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂそれぞれが備えるバッファ９０ａ及び９０ｂの入力インピーダンスの算出結果をアプリケーション処理部２６に伝達する。なお、アプリケーション処理部２６は、入力インピーダンス評価部２３ａでの算出結果を、表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８を介してユーザ１０に報知する。
Further, the input
接触インピーダンス評価部２３ｂは、生体電位取得部２２で取得されたアクティブ電極９５ａ及び９５ｂに対する接触インピーダンスＣｈ１ｚ、Ｒｅｆｚの値を基に、アクティブ電極９５ａとアクティブ電極９５ｂとのユーザ１０との接触状態を解析する。つまり、接触インピーダンス評価部２３ｂは、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂが備える測定電極４８及び参照電極４９がユーザ１０の皮膚に接触しているかどうかを判定する。詳細には、接触インピーダンス評価部２３ｂは、生体電位取得部２２の出力結果に基づき、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂの接触インピーダンスが所定の値以下かどうかを判定する。所定の値とは、例えばアクティブ電極９５ａ及び９５ｂから出力されるテスト信号の周波数が１０Ｈｚの場合は、５ＭΩである（１ｋＨｚの場合は５００ｋΩである）。接触インピーダンス評価部２３ｂは、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂのそれぞれについて、接触インピーダンスの値が所定の値以下のときには（例えば、１０Ｈｚにおいて３０ｋΩ以上であっても）、アクティブ電極９５ａ及び／又は９５ｂがユーザ１０の皮膚に接触していると判定する。また、接触インピーダンスの値が所定の値より大きいときには、電極がユーザ１０の皮膚から完全に離れていると判定する。
The contact
また、接触インピーダンス評価部２３ｂは、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂがユーザ１０の皮膚に接触しているかどうかの判定結果をアプリケーション処理部２６に伝達する。なお、アプリケーション処理部２６は、接触インピーダンス評価部２３ｂでの判定結果に基づいて、表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８を介して測定電極４８及び参照電極４９の接触状態をユーザ１０に報知する。
Further, the contact
さらに、接触インピーダンス評価部２３ｂは、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂがそれぞれユーザ１０の皮膚に接触していると判定した場合は、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂそれぞれの接触インピーダンスの値として、生体電位取得部２２で取得された接触インピーダンスＲｃ１及びＲｃ２の値をそれぞれ採用する。
Further, when the contact
生体電位波形補正部２３ｃは、生体電位取得部２２から取得したＣｈ１の生体電位波形と、入力インピーダンス評価部２３ａで評価した入力インピーダンスＲｉ１と、接触インピーダンス評価部２３ｂで評価した接触インピーダンスＲｃ１とに基づいて、生体電位の振幅補正係数Ｒｉ１／（Ｒｃ１＋Ｒｉ１）を決定する。生体電位波形補正部２３ｃは、決定した生体電位の振幅補正係数を用いて、アクティブ電極９５ａで取得されたＣｈ１の生体電位波形の振幅を補正する。
The bioelectric potential
生体信号解析部２３ｄは、設定可能なカットオフ周波数を有する高域通過フィルタ、低域通過フィルタ等を備えている。なお、生体信号解析部２３ｄは、ハムノイズの周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）のみを遮断するノッチフィルタを備えていてもよい。生体信号解析部２３ｄは、これらのフィルタ等を用いて信号処理を行い、表示情報出力部２７を経由して表示部３で表示する生体電位波形を生成する。
The biological
図１８は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５における入力インピーダンスの測定結果を示す図である。なお、図１８に示す横軸は、テスト信号の周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は、算出された入力インピーダンスである。なお、アクティブ電極９５に用いられる実装前のＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ／特定用途向け集積回路）は、図１６の交流電流源９３ａ及びバッファ９０ａが搭載されており、当該ＡＳＩＣ単体では、テスト信号の周波数が１０Ｈｚのときに、約１．２ＧΩの入力インピーダンスが得られている。
FIG. 18 is a diagram illustrating a measurement result of input impedance in the
図１８に示すように、上述したＡＳＩＣを基板に実装したものを採用したアクティブ電極９５ａでは、テスト信号の周波数が１０Ｈｚのときに、５００ＭΩ〜６００ＭΩの入力インピーダンスが得られた。これは、ＪＩＳ Ｔ １２０３：１９９８に定義されている脳波計の入力回路に採用される入力インピーダンス５ＭΩ以上という要件を満たす。但し、ＪＩＳ Ｔ １２０３：１９９８の脳波計試験は、別途、脳波計のシステム全体で実施する必要がある。
As shown in FIG. 18, in the
また、脳波として検出される周波数は、通常０．５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲であり、図１８に示すように、実施の形態１に係るアクティブ電極９５では、入力インピーダンス５ＭΩ以上という要件を満たすことが確認される。
Further, the frequency detected as an electroencephalogram is usually in the range of 0.5 Hz to 100 Hz, and as shown in FIG. 18, it is confirmed that the
［入力インピーダンス及び接触インピーダンスを測定するタイミング］
図１９は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５ａ及び９５ｂにおける間欠テスト時の時間に応じた動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。つまり、図１９は、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂの入力インピーダンス及び接触インピーダンスを間欠に測定する場合を示す。
[Timing for measuring input impedance and contact impedance]
FIG. 19 is a timing chart for explaining an example of the operation according to the time at the intermittent test in the
脳波計１を装着したユーザ１０は、時刻ｔ＝ｔ０に脳波計１を起動する。なお、脳波計１を装着した時間を基準としてもよい。
The
次に、時刻ｔ＝ｔ１に、バッファ９０ｂの入力インピーダンスの測定が開始され、Ｒｅｆの入力インピーダンスＲｉ２が取得される。
Next, at time t = t1, measurement of the input impedance of the
次に、時刻ｔ＝ｔ２に、バッファ９０ａの入力インピーダンスの測定が開始され、Ｃｈ１の入力インピーダンスＲｉ１が取得される。
Next, at time t = t2, measurement of the input impedance of the
次に、時刻ｔ＝ｔ１１に、アクティブ電極９５ｂの接触インピーダンスの測定が開始され、Ｒｅｆの接触インピーダンスＲｃ２が取得される。
Next, at time t = t11, the measurement of the contact impedance of the
次に、時刻ｔ＝ｔ１２に、アクティブ電極９５ａの接触インピーダンスの測定が開始され、Ｃｈ１の接触インピーダンスＲｃ１が取得される。
Next, at time t = t12, measurement of the contact impedance of the
次に、時刻ｔ＝ｔ１３に、接触インピーダンスＲｃ１及びＲｃ２の値を基に生体電位波形の振幅補正が行われる。 Next, at time t = t13, the amplitude of the biopotential waveform is corrected based on the values of the contact impedances Rc1 and Rc2.
なお、時間が経過し、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂとユーザ１０との接触状態が変動した場合、再び入力インピーダンスの測定が開始されてもよい。この場合、上述した動作と同様に、時刻ｔ＝ｔ１にＲｅｆの入力インピーダンスＲｉ２が取得され、時刻ｔ＝ｔ２にＣｈ１の入力インピーダンスＲｉ１が取得される。さらに、時刻ｔ＝ｔ１１にＲｅｆの接触インピーダンスＲｃ２が取得され、時刻ｔ＝ｔ１２にＣｈ１の接触インピーダンスＲｃ１が取得され、時刻ｔ＝ｔ１３に生体電位が取得される。
In addition, when time passes and the contact state of the
図２０は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５ａ及び９５ｂにおける連続テスト時の時間に応じた動作の一例を説明するためのタイミングチャートである。つまり、図１９は、アクティブ電極９５ａ及び９５ｂの入力インピーダンス及び接触インピーダンスを連続で測定する場合を示す。
FIG. 20 is a timing chart for explaining an example of the operation according to the time during the continuous test in the
図１９に示すタイミングチャート（間欠測定）と異なる点は、時刻ｔ＝ｔ１２にアクティブ電極９５ａ（Ｃｈ１）の接触インピーダンスＲｃ１の測定が行われると同時に、生体電位波形の振幅補正が行われて生体電位が取得される点である。
19 is different from the timing chart (intermittent measurement) shown in FIG. 19 in that the contact impedance Rc1 of the
例えば図１４に示す構成では、接触インピーダンスと生体電位との同時測定は行わないため、交流電流源の周波数は、生体電位の周波数帯域０．５Ｈｚ〜１００Ｈｚと異なる周波数帯域であれば、例えば１０Ｈｚであっても１ｋＨｚであっても構わない。そのために、時刻ｔ＝ｔ１２から次にＣｈ１の接触インピーダンスを測定するまでの間は、Ｃｈ１の接触インピーダンスＲｃ１が変化した時、生体電位波形の振幅補正係数を逐次更新し、生体電位の測定を行うことができる。 For example, in the configuration shown in FIG. 14, since the contact impedance and the bioelectric potential are not measured simultaneously, the frequency of the alternating current source is, for example, 10 Hz if the frequency band is different from the bioelectric potential frequency band of 0.5 Hz to 100 Hz. Or 1 kHz. Therefore, from the time t = t12 to the time when the contact impedance of Ch1 is measured next, when the contact impedance Rc1 of Ch1 changes, the amplitude correction coefficient of the biopotential waveform is sequentially updated to measure the biopotential. be able to.
図２０で示すように、時刻ｔ＝ｔ１２においてＣｈ１の接触インピーダンスＲｃ１と生体電位とを連続して取得することで、例えば、周囲の環境の変化によるＣｈ１の接触インピーダンスＲｃ１の小さな変動に追従した、より精度の高い生体電位の測定を行うことができる。 As shown in FIG. 20, by continuously acquiring the contact impedance Rc1 of Ch1 and the bioelectric potential at time t = t12, for example, following a small change in the contact impedance Rc1 of Ch1 due to a change in the surrounding environment, More accurate bioelectric potential can be measured.
［入力インピーダンス測定の処理手順］
図２１は、実施の形態１に係る入力インピーダンス測定の手順を示すフローチャートである。
[Input impedance measurement processing procedure]
FIG. 21 is a flowchart showing a procedure of input impedance measurement according to the first embodiment.
まず、脳波計１は、入力インピーダンスのテスト（測定）を行うかどうかを判断する（ステップＳ１０１）。例えば、脳波計１は、操作ボタン４１のユーザ１０の操作に基づき、入力インピーダンスのテストを行うかどうかを判断する。
First, the
アプリケーション処理部２６は、脳波計１が入力インピーダンスのテストをしないと判定した場合（ステップＳ１０１でＮＯ）、表示情報出力部２７を介して、例えば、図２４に示す測定情報表示部３ａに「生体電位測定中」というメッセージを表示させる（ステップＳ１０２）。表示部３の測定情報表示部３ａには、「生体電位測定中」と表示される。脳波計１は、入力インピーダンスの測定をせずに、ユーザ１０の生体電位の測定を開始する。
When it is determined that the
一方、アプリケーション処理部２６は、脳波計１が入力インピーダンスのテストをすると判定した場合（ステップＳ１０１でＹＥＳ）、表示情報出力部２７を介して、例えば、図２４に示す測定情報表示部３ａに「入力インピーダンス測定中」というメッセージを表示させる（ステップＳ１０３）。表示部３の測定情報表示部３ａには、「入力インピーダンス測定中」と表示される。
On the other hand, when it is determined that the
次に、脳波計１は、Ｒｅｆ（アクティブ電極９５ｂ）の入力インピーダンスのテストを行うか否かを判定する（ステップＳ１０４）。例えば、脳波計１は、操作ボタン４１のユーザ１０の操作に基づき、Ｒｅｆの入力インピーダンスのテストを行うかどうかを判断する。
Next, the
脳波計１がＲｅｆの入力インピーダンスのテストを行うと判定した場合（ステップＳ１０４でＹＥＳ）、制御部３４１は、図１１に示すＲｅｆの入力インピーダンスを測定するためのテスト用の接続に切り替える（ステップＳ１０５）。
When it is determined that the
次に、アクティブ電極９５にテスト用の信号（入力信号）を入力する（ステップＳ１０６）。 Next, a test signal (input signal) is input to the active electrode 95 (step S106).
次に、生体電位処理部２３は、アクティブ電極９５から出力される出力信号を測定する（ステップＳ１０７）。
Next, the bioelectric
次に、アプリケーション処理部２６は、表示情報出力部２７を介して、生体電位処理部２３が測定した出力信号の波形を、例えば図２５に示す生体電位波形表示部３ｂに表示させる（ステップＳ１０８）。表示部３の生体電位波形表示部３ｂには、当該出力波形が表示される。
Next, the
次に、生体電位処理部２３は、アクティブ電極９５から出力される出力信号からＲｅｆの入力インピーダンスを算出する（ステップＳ１０９）。
Next, the bioelectric
次に、アプリケーション処理部２６は、表示情報出力部２７を介して、生体電位処理部２３が算出したＲｅｆの入力インピーダンスを、例えば図２５に示す入力インピーダンス表示部３ｄに表示させる（ステップＳ１１０）。表示部３の入力インピーダンス表示部３ｄには、Ｒｅｆの入力インピーダンスが表示される。
Next, the
ステップＳ１０４において脳波計１がＲｅｆの入力インピーダンスのテストを行わないと判定した場合（ステップＳ１０４でＮＯ）、又は、ステップＳ１１０の次に、脳波計１は、Ｃｈ１（アクティブ電極９５ａ）の入力インピーダンスのテストを行うか否かを判定する（ステップＳ１１１）。例えば、脳波計１は、操作ボタン４１のユーザ１０の操作に基づき、Ｃｈ１の入力インピーダンスのテストを行うかどうかを判定する。
When it is determined in step S104 that the
脳波計１は、Ｃｈ１の入力インピーダンスのテストをしないと判定した場合（ステップＳ１１１でＮＯ）、Ｃｈ１の入力インピーダンスの測定をせずに、ユーザ１０の生体電位の測定を開始する。
If the
一方、脳波計１がＣｈ１の入力インピーダンスのテストを行うと判定した場合（ステップＳ１１１でＹＥＳ）、制御部３４１は、図１０に示すＣｈ１の入力インピーダンスを測定するためのテスト用の接続に切り替える（ステップＳ１１２）。
On the other hand, when it is determined that the
次に、アクティブ電極９５にテスト用の信号（入力信号）を入力する（ステップＳ１１３）。 Next, a test signal (input signal) is input to the active electrode 95 (step S113).
次に、生体電位処理部２３は、アクティブ電極９５から出力される出力信号を測定する（ステップＳ１１４）。
Next, the bioelectric
次に、アプリケーション処理部２６は、表示情報出力部２７を介して、生体電位処理部２３が測定した出力信号の波形を、例えば図２５に示す生体電位波形表示部３ｂに表示させる（ステップＳ１１５）。表示部３の生体電位波形表示部３ｂには、当該出力波形が表示される。
Next, the
次に、生体電位処理部２３は、アクティブ電極９５から出力される出力信号からＣｈ１の入力インピーダンスを算出する（ステップＳ１１６）。
Next, the bioelectric
次に、アプリケーション処理部２６は、表示情報出力部２７を介して、生体電位処理部２３が算出したＣｈ１の入力インピーダンスを、例えば図２５に示す入力インピーダンス表示部３ｄに表示させる（ステップＳ１１６）。表示部３の入力インピーダンス表示部３ｄには、Ｃｈ１の入力インピーダンスが表示される。
Next, the
［振幅補正の処理手順］
図２２は、実施の形態１に係る生体電位の振幅補正の手順を示すフローチャートである。
[Amplitude correction processing procedure]
FIG. 22 is a flowchart showing a procedure of bioelectric potential amplitude correction according to the first embodiment.
まず、生体電位処理部２３は、生体電位取得部２２の出力結果に基づき、アクティブ電極９５ｂの接触インピーダンスＲｃ２の値を取得し、Ｒｃ２の値が所定の値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２１）。具体的には、接触インピーダンスＲｃ２の測定は、接触インピーダンス評価部２３ｂで行われる。所定の値とは、例えば交流電流源の周波数が１０Ｈｚの場合は５ＭΩである（１ｋＨｚの場合は５００ｋΩである）。接触インピーダンス評価部２３ｂは、接触インピーダンスＲｃ２の値が所定の値以下のときには、アクティブ電極９５ｂがユーザ１０の皮膚に接触していると判定する。また、接触インピーダンスＲｃ２の値が所定の値より大きいときには、アクティブ電極９５ｂがユーザ１０の皮膚から完全に離れていると判定する。
First, the bioelectric
次に、接触インピーダンス評価部２３ｂは、Ｒｃ２の値が所定の値以下であると判定した場合（ステップＳ１２１でＹＥＳ）、Ｒｅｆの接触インピーダンスとして接触インピーダンスＲｃ２の値を採用する（ステップＳ１２２）。
Next, when the contact
一方、アプリケーション処理部２６は、接触インピーダンス評価部２３ｂがＲｃ２の値を所定の値以下ではないと判定した場合（ステップＳ１２１でＮＯ）、表示情報出力部２７を介して、例えば図２４に示す測定情報表示部３ａに「Ｒｅｆが接触していません」というメッセージを表示させる（ステップＳ１２３）。表示部３の測定情報表示部３ａには、「Ｒｅｆが接触していません」と表示される。
On the other hand, when the contact
ステップＳ１２２の次に、生体電位処理部２３は、生体電位取得部２２の出力結果に基づき、アクティブ電極９５ａの接触インピーダンスＲｃ１の値を取得し、Ｒｃ１の値が所定の値以下であるか否かを判定する（ステップＳ１２４）。具体的には、接触インピーダンスＲｃ１の測定は、接触インピーダンス評価部２３ｂで行われる。所定の値とは、例えば交流電流源の周波数が１０Ｈｚの場合は５ＭΩである（１ｋＨｚの場合は５００ｋΩである）。
Following step S122, the bioelectric
次に、接触インピーダンス評価部２３ｂは、Ｒｃ１の値が所定の値以下であると判定した場合（ステップＳ１２４でＹＥＳ）、Ｃｈ１の接触インピーダンスとして接触インピーダンスＲｃ１の値を採用する（ステップＳ１２５）。
Next, when the contact
一方、アプリケーション処理部２６は、接触インピーダンス評価部２３ｂがＲｃ１の値が所定の値以下ではないと判定した場合（ステップＳ１２４でＮＯ）、表示情報出力部２７を介して、例えば図２４に示す測定情報表示部３ａに「Ｃｈ１が接触していません」というメッセージを表示させる（ステップＳ１２６）。表示部３の測定情報表示部３ａには、「Ｃｈ１が接触していません」と表示される。
On the other hand, when the contact
ステップＳ１２５の次に、生体電位処理部２３は、生体電位波形補正部２３ｃにおいて、Ｃｈ１の入力インピーダンスＲｉ１及びＣｈ１の接触インピーダンスＲｃ１の値を用いて、生体電位波形補正部２３ｃで生体電位の振幅補正を行う（ステップＳ１２７）。
After step S125, the
次に、生体信号解析部２３ｄは、生体信号解析部２３ｄで処理された生体電位波形を出力する。アプリケーション処理部２６は、取得した振幅補正後の生体電位波形を、表示情報出力部２７を介して、例えば図２６に示す生体電位波形表示部３ｂに表示させる（ステップＳ１２８）。表示部３の生体電位波形表示部３ｂには、振幅補正後の生体電位波形が表示される。
Next, the biological
［アプリケーション処理］
続いて、生体電位測定システム１００を用いて生体電位の測定を行う際のアプリケーション処理について説明する。
[Application processing]
Next, application processing when performing biopotential measurement using the
図２３は、実施の形態１に係るアプリケーション処理部２６が実行する表示部３への出力手順を示すフローチャートである。
FIG. 23 is a flowchart illustrating an output procedure to the
図２３に示すように、アプリケーション処理部２６は、ステップＳ１３１からステップＳ１４１までの処理を行う。ステップＳ１３１からステップＳ１４１までの各ステップについては後に詳述する。アプリケーション処理部２６により処理された情報は、図５に示すように、表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８を介して、図２４、図２５及び図２６に示すように表示部３に表示される。
As illustrated in FIG. 23, the
図２４〜図２６は、実施の形態１に係る脳波計１の動作状態に応じて表示部が表示する画像の一例を示す図である。
24-26 is a figure which shows an example of the image which a display part displays according to the operation state of the
図２４〜図２６の画面表示は、表示部３に表示される。表示部３に表示される画像には、測定情報表示部３ａと、生体電位波形表示部３ｂと、電極位置表示部３ｃと、入力インピーダンス表示部３ｄと、接触インピーダンス表示部３ｅと、補正情報表示部３ｈとが含まれる。
The screen displays of FIGS. 24 to 26 are displayed on the
測定情報表示部３ａには、アクティブ電極９５ａ（Ｃｈ１）における現在の測定状態が表示される。例えば、アクティブ電極９５ｂ（Ｒｅｆ）がユーザ１０の皮膚から完全に離れており生体電位の測定が行われていない場合には、表示部３には、図２４に示すように、「生体電位未測定」「電極Ｒｅｆが接触していません」と表示される。これにより、ユーザ１０の皮膚にアクティブ電極９５ｂが接触していないことをユーザ１０へ報知し、ユーザ１０に脳波計１を正常に装着するように促すことができる。
The measurement
生体電位波形表示部３ｂには、測定した生体電位が時系列に沿って表示される。これにより、ユーザ１０は、生体電位の変化を視覚的に認識することができる。なお、生体電位波形表示部３ｂは、ユーザ１０が生体電位波形表示部３ｂに表示されるグラフにおける電圧を示す縦軸、及び／又は、時間を示す横軸のスケールを変更できるものであっても良い。
The bioelectric potential
また、電極位置表示部３ｃには、アクティブ電極９５ａが備える測定電極４８（Ｃｈ１）の接触状態、及び、アクティブ電極９５ｂが備える参照電極４９（Ｒｅｆ）の接触状態が表示される。電極位置表示部３ｃは、脳波計１をユーザ１０の頭頂部を見た図である。電極位置表示部３ｃには、測定電極４８及び参照電極４９の接触状態がユーザ１０の体に対する測定電極４８及び４９の位置とともに表示される。これにより、ユーザ１０は、どの位置の電極がずれたか（又は、浮いたか）を視覚的に認識することができ、ユーザ１０が表示部３を見たまま、脳波計１を正常な位置に装着することができる。
The electrode
なお、図２６に示すように、現在測定されている生体電位波形が生体電位波形表示部３ｂにて表示されることに加えて、生体電位を測定中の場合は、表示部３に表示される画像の対応する測定電極４８及び参照電極４９に色を付けて表示されるとしてもよい。生体電位を測定していない場合は、例えば図２４に示すように、電極位置表示部３ｃにおいて参照電極４９は白抜き表示のままとしてもよい。なお、本明細書においては、白抜き表示ではなく色を付けて表示したり点滅表示させたりすることで、他と区別することができる表示のことを「ハイライト表示」ということとする。
As shown in FIG. 26, in addition to the currently measured biopotential waveform being displayed on the biopotential
入力インピーダンス表示部３ｄには、Ｃｈ１及びＲｅｆのそれぞれの入力インピーダンスが表示される。
The input
接触インピーダンス表示部３ｅには、Ｃｈ１及びＲｅｆのそれぞれの接触インピーダンスが表示される。
The contact
補正情報表示部３ｈには、テスト入力及び振幅補正の有無が表示される。例えば、図２５に示すように、テスト入力がある場合には「テスト入力：有」と表示され、図２６に示すように、テスト入力がない場合には「テスト入力：無」と表示される。また、例えば、図２５に示すように、振幅補正が行われない場合には「振幅補正：無」と表示され、図２６に示すように、振幅補正が行われる場合には「振幅補正：有」と表示される。これにより、ユーザ１０は視覚的にテスト入力の有無、振幅補正の有無を認識することができる。補正情報表示部３ｈは、ユーザ１０が手入力で振幅補正する場合に特に有用である。
The correction
以下、アプリケーション処理部２６で行われるアプリケーション処理の各ステップについて、図２３と、図２４〜図２６に示す表示部３に表示される画像を参照しながら説明する。
Hereinafter, each step of the application processing performed by the
まず、アプリケーション処理部２６は、生体電位処理部２３の出力結果に基づいて、生体電位を測定している状態かどうかを判断する（ステップＳ１３１）。例えば、接触インピーダンス評価部２３ｂから出力される、アクティブ電極９５ａが備える測定電極４８又はアクティブ電極９５ｂが備える参照電極４９とユーザ１０の皮膚との間の接触インピーダンスに基づき、電極部１３が生体電位を測定している状態かどうかを判定する。
First, the
アプリケーション処理部２６は、アクティブ電極９５が生体電位を測定していない状態であると判定した場合（ステップＳ１３１でＮＯ）、表示情報出力部２７を介して、表示部３の測定情報表示部３ａに「生体電位未測定」というメッセージを表示させる（ステップＳ１３２）。例えば、図２４に示すように、ユーザ１０の皮膚に参照電極４９が接触していない場合には、「電極Ｒｅｆが接触していません」と測定情報表示部３ａに表示させ、処理が終了する。
If the
一方、アプリケーション処理部２６は、電極部１３が生体電位を測定している状態であると判定した場合（ステップＳ１３１でＹＥＳ）、表示情報出力部２７を介して「生体電位測定中」というメッセージを表示部３に表示させる（ステップＳ１３３）。例えば、図２６に示すように、表示部３の測定情報表示部３ａには、「生体電位測定中」と表示される。
On the other hand, if the
次に、表示情報出力部２７は、測定に使用されている測定電極４８（Ｃｈ１）及び参照電極４９（Ｒｅｆ）を電極位置表示部３ｃにハイライト表示させる（ステップＳ１３４）。例えば、表示情報出力部２７は、測定電極４８及び参照電極４９を電極位置表示部３ｃに電極の絵で表示させる。
Next, the display
次に、表示情報出力部２７は、入力インピーダンス表示部３ｄにおいて、Ｃｈ１及びＲｅｆのそれぞれの入力インピーダンスＲｉ１及びＲｉ２の値に対応するゲージで入力インピーダンスの絵をハイライト表示させる（ステップＳ１３５）。例えば、図１８に示す状態においては、例えば周波数１０Ｈｚにおいて、Ｒｅｆの入力インピーダンスが約５００ＭΩ、Ｃｈ１の入力インピーダンスが約５００ＭΩであるので、それぞれの入力インピーダンスの絵が図２５の入力インピーダンス表示部３ｄ（Ｒｉ１、Ｒｉ２）に表示される。
Next, the display
次に、表示情報出力部２７は、接触インピーダンス表示部３ｅにおいて、Ｃｈ１及びＲｅｆのそれぞれの接触インピーダンスＲｃ１及びＲｃ２の値に対応するゲージで接触インピーダンスを表す絵をハイライト表示させる（ステップＳ１３６）。例えば、Ｒｅｆの接触インピーダンスが１０ｋΩ、Ｃｈ１の接触インピーダンスが１０ｋΩである場合、それぞれの接触インピーダンスの絵が図２６に示す接触インピーダンス表示部３ｅに表示される。
Next, the display
次に、アプリケーション処理部２６は、生体電位処理部２３において生体電位波形の振幅補正が行われているかどうかを判定する（ステップＳ１３７）。
Next, the
表示情報出力部２７は、アプリケーション処理部２６が生体電位処理部２３において生体電位波形の振幅補正が行われていないと判定した場合（ステップＳ１３７でＮＯ）、補正情報表示部３ｈに、「振幅補正：無」と表示させる（ステップＳ１３８）。
When the
次に、表示情報出力部２７は、生体電位波形表示部３ｂに、振幅補正無しのＣｈ１の生体信号波形を表示させる（ステップＳ１３９）。
Next, the display
一方、表示情報出力部２７は、アプリケーション処理部２６が生体電位処理部２３において生体電位波形の振幅補正が行われていると判定した場合（ステップＳ１３７でＹＥＳ）、補正情報表示部３ｈに、「振幅補正：有」と表示させる（ステップＳ１４０）。
On the other hand, when the
次に、表示情報出力部２７は、生体電位波形表示部３ｂに、振幅補正後のＣｈ１の生体信号波形を表示させる（ステップＳ１４１）。
Next, the display
［効果等］
以上のように、実施の形態１に係るアクティブ電極９５は、生体電位を測定するためのアクティブ電極である。アクティブ電極９５（具滝的には、アクティブ電極９５ａ）は、生体に接触する測定電極４８と、測定電極４８に接続されるバッファ（第１の増幅回路）９０ａと、バッファ９０ａ及び測定電極４８に接続される第１のテスト回路９２ａとを備える。また、アクティブ電極９５は、さらに、生体電位を測定する通常モードと、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部５００ａを備える。
[Effects]
As described above, the
このような構成によれば、テスト回路９２ａによって、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定するための状態とを切り替えることができる。また、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定する場合に、ユーザが直接触れる機会を減らすことができるために、テスト信号が入力される入力端子３００ａに接続される測定電極４８等が汚れにくくなり、入力特性の劣化を抑制することができる。また、テスト回路９２ａが例えば抵抗素子を備えることにより、入力インピーダンスの測定を行う際に、バッファ９０ａは、高い入力インピーダンスを有することとなる。さらに、バッファ９０ａは、テスト回路９２ａの近傍に配置される。そのため、アクティブ電極９５によれば、簡便に且つ入力特性の劣化を抑制して、バッファ９０ａの入力インピーダンスの測定が行える。
According to such a configuration, the
例えば、第１の切り替え部５００ａは、通常モードでは、測定電極４８とバッファ９０ａとを接続して経路を形成してもよい。また、第１の切り替え部５００ａは、第１のテストモードでは、測定電極４８と第１のテスト回路９２ａとを接続して、測定電極４８とバッファ９０ａとの短絡経路を切り離した、測定電極４８とバッファ９０ａとの経路を形成してもよい。
For example, in the normal mode, the
このような構成によれば、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定するため状態とを切り替えることが可能な構成が簡便に実現できる。
According to such a configuration, a configuration capable of switching between a state for measuring the bioelectric potential of the
また、第１のテスト回路９２ａは、第１のテストモードにおいて、一端が測定電極４８と接続され、他端がバッファ９０ａの入力端子と接続される第１の抵抗素子Ｒ１と、一端が第１の抵抗素子Ｒ１の一端と接続され、他端が交流的に接地される第２の抵抗素子Ｒ２とを備えてもよい。
Further, in the first test mode, the
このような構成によれば、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定する場合に、テスト信号は、ハムノイズの影響が受けにくくなる。これにより、アクティブ電極９５によれば、さらに簡便に且つ入力特性の劣化を抑制して、バッファ９０ａの入力インピーダンスの測定が行える。
According to such a configuration, when measuring the input impedance of the
また、アクティブ電極９５は、さらに、生体に接触する参照電極４９と、参照電極４９に接続されるバッファ（第２の増幅回路）９０ｂと、バッファ９０ｂ及び参照電極４９に接続される第２のテスト回路９２ｂとを備えてもよい。また、アクティブ電極９５は、さらに、生体電位を測定する通常モードと、バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定する第２のテストモードとを切り替える第２の切り替え部５００ｂを備えてもよい。
The
つまり、アクティブ電極９５は、測定電極４８が接続されるアクティブ電極９５ａと、参照電極４９が接続されるアクティブ電極９５ｂとを備えてもよい。このような構成によれば、アクティブ電極９５ｂによって、精度良くユーザ１０の生体電位を測定することができる。また、テスト回路９２ｂによって、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定するため状態とを切り替えることができる。また、バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定する場合に、ユーザが直接触れる機会を減らすことができるために、テスト信号が入力される入力端子３００ｂに接続される参照電極４９等が汚れにくくなり、入力特性の劣化を抑制することができる。そのため、アクティブ電極９５によれば、簡便に且つ入力特性の劣化を抑制して、バッファ９０ｂの入力インピーダンスの測定が行える。
That is, the
また、第２のテスト回路５００ｂは、第２のテストモードにおいて、一端が参照電極４９と接続され、他端がバッファ９０ｂの入力端子と接続される第３の抵抗素子Ｒ３と、一端が第３の抵抗素子Ｒ３の一端と接続され、他端が交流的に接地される第４の抵抗素子Ｒ４とを備えてもよい。
Further, in the second test mode, the
このような構成によれば、バッファ９０ｂの入力インピーダンスを測定する場合に、テスト信号は、ハムノイズの影響が受けにくくなる。これにより、アクティブ電極９５によれば、簡便に且つ入力特性の劣化を抑制して、バッファ９０ｂの入力インピーダンスの測定が行える。
According to such a configuration, when measuring the input impedance of the
例えば、第２の切り替え部５００ｂは、通常モード及び第１のテストモードでは、参照電極４９とバッファ９０ｂとを接続して、第２のテスト回路９２ｂを介さない、参照電極４９とバッファ９０ｂとの短絡経路を形成してもよい。
For example, in the normal mode and the first test mode, the
また、第２のテストモードでは、第１の切り替え部５００ａは、測定電極４８とバッファ９０ａとを接続して、第１のテスト回路９２ａを介さない、測定電極４８とバッファ９０ａとの短絡経路を形成してもよい。また、第２のテストモードでは、第２の切り替え部５００ｂは、参照電極４９と第２のテスト回路９２ｂとを接続して、測定電極４８とバッファ９０ｂとの短絡経路を切り離した、参照電極４９とバッファ９０ｂとの経路を形成してもよい。
Further, in the second test mode, the
これらのような構成によれば、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ａ及び９０ｂの入力インピーダンスを測定するため状態とを切り替えることが可能な構成が簡便に実現できる。
According to such a configuration, a configuration capable of switching between a state for measuring the bioelectric potential of the
また、第１のテスト回路９２ａとバッファ９０ａとの距離は、５ｍｍ以下でもよい。
Further, the distance between the
このような構成によれば、テスト回路９２ａと、バッファ９０ａとは、互いが発するノイズの影響を互いに受けにくくすることができるので、高い信号品質で生体電位の取得ができる。
According to such a configuration, the
また、本実施の形態に係るアクティブ電極制御装置３４０は、生体電位を測定するためのアクティブ電極９５を制御するアクティブ電極制御装置である。アクティブ電極制御装置３４０は、アクティブ電極９５の第１の切り替え部５００ａを制御する制御部３４１を備える。
In addition, the active
このような構成によれば、制御部３４１は、アクティブ電極９５ａが備える切り替え部５００ａを制御することにより、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定するため状態とを切り替えることができる。また、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定する場合に、ユーザが直接触れる機会を減らすことができるために、テスト信号が入力される入力端子３００ａに接続される測定電極４８が汚れにくくなり、入力特性の劣化を抑制することができる。そのため、アクティブ電極制御装置３４０によれば、簡便に且つ入力特性の劣化を抑制して、バッファ９０ａの入力インピーダンスのテストが行える。
According to such a configuration, the
また、本実施の形態に係る脳波計１は、アクティブ電極９５と、生体電位を測定される生体の頭部に装着される装着部１５０と、を備える。アクティブ電極９５が備える測定電極４８は、生体の生体電位を測定する場合に、当該生体の頭部に接触するように、装着部１５０に配置される。
Moreover, the
このような構成によれば、テスト回路９２ａによって、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定するため状態とを切り替えることができる脳波計１が実現される。
According to such a configuration, the
また、本実施の形態に係るアクティブ電極制御方法は、生体電位を測定するためのアクティブ電極９５を制御するアクティブ電極制御方法である。本実施の形態に係るアクティブ電極制御方法は、第１の切り替え部５００ａを制御する制御ステップと、第１のテストモードでは、測定電極４８に入力され、バッファ９０ａから出力されたテスト信号を取得する取得ステップと、当該取得ステップで取得されたテスト信号から、バッファ９０ａの入力インピーダンスを算出する算出ステップと、を含む。
Further, the active electrode control method according to the present embodiment is an active electrode control method for controlling the
このような方法によれば、テスト回路９２ａによって、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定するため状態とを切り替えることができる。また、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定する場合に、ユーザが直接触れる機会を減らすことができるために、テスト信号が入力される入力端子３００ａに接続される測定電極４８が汚れにくくなり、入力特性の劣化を抑制することができる。そのため、本実施の形態に係るアクティブ電極制御方法によれば、簡便に且つ入力特性の劣化を抑制して、バッファ９０ａの入力インピーダンスのテストが行える。
According to such a method, the
また、本実施の形態に係るアクティブ電極制御方法に含まれるステップをコンピュータに実行させるプログラムとして実現されてもよい。また、そのプログラムを記録したコンピュータによって読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記録媒体として実現されてもよい。また、そのプログラムを示す情報、データ又は信号として実現されてもよい。そして、それらプログラム、情報、データ及び信号は、インターネット等の通信ネットワークを介して配信されてもよい。 Moreover, you may implement | achieve as a program which makes a computer perform the step contained in the active electrode control method which concerns on this Embodiment. Further, it may be realized as a non-volatile recording medium such as a CD-ROM (Compact Disc-Read Only Memory) readable by a computer recording the program. Moreover, you may implement | achieve as information, data, or a signal which shows the program. These programs, information, data, and signals may be distributed via a communication network such as the Internet.
これにより、本実施の形態に係るアクティブ電極制御方法は、コンピュータにより簡便に実行され得る。 Thereby, the active electrode control method according to the present embodiment can be easily executed by a computer.
（実施の形態２）
続いて、実施の形態２に係るアクティブ電極について説明する。なお、実施の形態２に係る生体電位測定システムについては、実施の形態１に係る生体電位測定システム１００とアクティブ電極の構成及び動作が異なる。つまり、実施の形態２に係る生体電位測定システムの全体の基本的な構成は、図６、図７及び図８に示す構成と同じである。そのため、以下では、実施の形態１とは異なる構成であるアクティブ電極の詳細について説明する。なお、実施の形態２の説明においては、実施の形態１と同様の構成については同一の符号を付し、説明を一部省略する場合がある。
(Embodiment 2)
Next, the active electrode according to
［アクティブ電極の構成及び動作］
図２７は、実施の形態２に係るアクティブ電極９６の通常測定（通常モード）時のスイッチ状態を示すブロック図である。
[Configuration and operation of active electrode]
FIG. 27 is a block diagram illustrating a switch state during normal measurement (normal mode) of the
図２７に示すように、実施の形態２に係るアクティブ電極９６は、実施の形態１に係るアクティブ電極９５とは、抵抗素子Ｒ１１及びＲ３１の抵抗値が異なる。
As shown in FIG. 27, the
抵抗素子Ｒ１１は、一端がバッファ９０ａの入力に接続され、他端がスイッチＳＷ１ａと接続されている、抵抗値がＲｓ１の抵抗素子である。抵抗素子Ｒ１１は、スイッチＳＷ１ａがオン状態の場合には、他端が入力端子３００ａ（具体的には、入力端子３００ａに接続される測定電極４８）と接続される。実施の形態２においては、抵抗素子Ｒ１１として、Ｒｓ１が例えば１ｋΩの抵抗素子が採用される。抵抗素子Ｒ１１の抵抗値Ｒｓ１の許容差は、±１％以下であることが望ましい。
The resistance element R11 is a resistance element having one end connected to the input of the
抵抗素子Ｒ３１は、一端がバッファ９０ｂの入力に接続され、他端がスイッチＳＷ２ａと接続されている、抵抗値がＲｓ２の抵抗素子である。抵抗素子Ｒ３１は、スイッチＳＷ２ａがオン状態の場合には、他端が入力端子３００ｂ（具体的には、入力端子３００ｂに接続される参照電極４９）と接続される。実施の形態２においては、抵抗素子Ｒ３１として、Ｒｓ２が例えば１ＭΩの抵抗素子が採用される。抵抗素子Ｒ３１の抵抗値Ｒｓ２の許容差は、±１％以下であることが望ましい。
The resistance element R31 is a resistance element having a resistance value Rs2, one end connected to the input of the
このように、アクティブ電極９６ａとアクティブ電極９６ｂとでは、テスト回路９２ａａ及び９２ｂｂに実装される部品の接続関係は同様であるが、用いられる抵抗素子Ｒ１１と抵抗素子Ｒ３１との抵抗値が異なる。
Thus, the
なお、例えば、抵抗素子Ｒ２及び抵抗素子Ｒ４の抵抗値には、実施の形態１と同様の値が採用される。 For example, the resistance values of the resistance element R2 and the resistance element R4 are the same as those in the first embodiment.
＜通常測定時のスイッチ制御＞
続いて、図２７を参照して、実施の形態２に係るアクティブ電極９６を用いたユーザ１０の生体電位の算出方法について説明する。
<Switch control during normal measurement>
Next, a method for calculating the bioelectric potential of the
ユーザ１０の生体電位を測定する際には、スイッチＳＷ１及びＳＷ２はオン状態であり、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａ及びＳＷ２ｂはオフ状態である。なお、実施の形態２に係るアクティブ電極制御装置３４０が有する制御部３４１ａが出力する制御信号と、各スイッチの状態との関係については、後述する。
When measuring the bioelectric potential of the
実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、式（１）〜式（６）を用いることで、生体電位を算出することができる。 In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the bioelectric potential can be calculated by using the equations (1) to (6).
＜Ｃｈ１及びＲｅｆの入力インピーダンス測定時のスイッチ制御＞
図２８は、実施の形態２に係るアクティブ電極９６ａ及び９６ｂが備えるバッファ９０ａ及びバッファ９０ｂの入力インピーダンス測定時のスイッチ状態を示すブロック図である。
<Switch control when measuring input impedance of Ch1 and Ref>
FIG. 28 is a block diagram illustrating a switch state when measuring the input impedance of the
アクティブ電極９６ａ及び９６ｂが備えるバッファ９０ａ及び９０ｂの入力インピーダンスを測定する際には、スイッチＳＷ１ａ及びＳＷ２ａはオン状態であり、スイッチＳＷ１、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２及びＳＷ２ｂはオフ状態である。
When measuring the input impedance of the
このように、実施の形態２では、バッファ９０ａを測定する第１のテストモード及びバッファ９０ｂを測定する第２のテストモードにおける、スイッチＳＷ１、ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂのオン／オフ状態が同じである。具体的には、実施の形態２では、第１のテストモード及び第２のテストモードにおいて、切り替え部５００ａは、測定電極４８とテスト回路９２ａａとを接続して、測定電極４８とバッファ９０ａとの短絡経路を切り離した、測定電極４８とバッファ９０ａとの経路を形成する。また、切り替え部５００ｂは、参照電極４９とテスト回路９２ｂｂとを接続して、参照電極４９とバッファ９０ｂとの短絡経路を切り離した、参照電極４９とバッファ９０ｂとの経路を形成する。
As described above, in the second embodiment, the on / off states of the switches SW1, SW1a, SW1b, SW2, SW2a, and SW2b in the first test mode for measuring the
また、実施の形態２に係るアクティブ電極９６ａ及び９６ｂが備えるバッファ９０ａ及び９０ｂの入力インピーダンス測定では、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂそれぞれにアースの電圧に対し同じテスト信号が入力される。例えば、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂに共通にテスト信号として、正弦波、周波数１０Ｈｚ、振幅１００ｍＶｐｐの同相信号が入力される。
In the input impedance measurement of the
下記の式（２９）、式（３０）に示すように、アクティブ電極９６ａから出力される電位Ｖ１ｉ’’及び電位の振幅ν１ｉ’’は、テスト信号の基準電位Ｖ０と、Ｒｉ１と、Ｒｓ１とから算出される。
As shown in the following equations (29) and (30), the potential V1i ″ and the potential amplitude ν1i ″ output from the
なお、νｉｎ＿ＣＭ’’は、入力インピーダンスを測定するためのテスト信号である。基準電位Ｖ０の値としては、例えば、０．９Ｖと設定される。 Note that νin_CM ″ is a test signal for measuring input impedance. The value of the reference potential V0 is set to 0.9 V, for example.
同様に、下記の式（３１）、式（３２）に示すように、アクティブ電極９６ｂから出力される電位Ｖ２ｉ’’及び電位の振幅ν２ｉ’’は、テスト信号の基準電位Ｖ０と、Ｒｉ２と、Ｒｓ２とから算出される。
Similarly, as shown in the following equations (31) and (32), the potential V2i ″ and the potential amplitude ν2i ″ output from the
以上の式（２９）〜式（３２）から算出された電位の振幅ν１ｉ’’及びν２ｉ’’から、下記の式（３３）、式（３４）を用いて、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｉ’’及び電位の振幅ν３ｉ’’が算出される。
From the potential amplitudes ν1i ″ and ν2i ″ calculated from the above equations (29) to (32), they are output from the
なお、式（３３）、式（３４）に示すＡは、生体電位増幅部１４の利得であり、例えばＡ＝１２００と設定される。
In addition, A shown in Expression (33) and Expression (34) is a gain of the bioelectric
このように、生体電位増幅部１４から出力される電位Ｖ３ｉ及び電位の振幅ν３ｉは、生体電位増幅部１４の利得Ａと、Ｒｉ１、Ｒｉ２、Ｒｓ１、及び、Ｒｓ２と、テスト信号の基準電位とから算出される。
As described above, the potential V3i and the potential amplitude ν3i output from the
次に、Ｒｉ２はＲｉ１と等しいものと仮定して、下記の式（３５）を設定する。 Next, assuming that Ri2 is equal to Ri1, the following equation (35) is set.
次に、式（３４）、式（３５）から、下記の式（３６）を算出する。 Next, the following equation (36) is calculated from the equations (34) and (35).
次に、式（３６）から、下記の式（３７）を算出する。 Next, the following formula (37) is calculated from the formula (36).
こうすることで、生体電位増幅部１４から出力される振幅ν３ｉ’’とテスト信号νｉｎ＿ＣＭ’’と、抵抗素子Ｒ１１の抵抗値Ｒｓ１と、抵抗素子Ｒ３１の抵抗値Ｒｓ２と、生体電位増幅部１４の利得Ａとから、式（３７）のＲｉ１の二次方程式を解き、Ｒｉ１が正の値の解を採用することにより、アクティブ電極９６ａが備えるバッファ９０ａの入力インピーダンスであるＲｉ１を算出することができる。また、式（３５）、式（３７）から、アクティブ電極９６ｂが備えるバッファ９０ｂの入力インピーダンスであるＲｉ２を算出することができる。
By doing so, the amplitude ν3i ″ and the test signal νin_CM ″ output from the
このように、実施の形態２では、第１のテストモード及び第２のテストモードにおける、スイッチＳＷ１、ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂのオン／オフ状態が同じである。 Thus, in the second embodiment, the on / off states of the switches SW1, SW1a, SW1b, SW2, SW2a, and SW2b are the same in the first test mode and the second test mode.
＜Ｃｈ１の接触インピーダンス測定時のスイッチ制御＞
図２９は、実施の形態２に係るアクティブ電極９６ａの接触インピーダンス測定時のスイッチ状態を示すブロック図である。
<Switch control during Ch1 contact impedance measurement>
FIG. 29 is a block diagram showing a switch state when measuring the contact impedance of the
アクティブ電極９６ａの接触インピーダンスを測定する際には、スイッチＳＷ１、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２はオン状態であり、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂはオフ状態である。
When measuring the contact impedance of the
実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、式（１５）〜式（２１）を用いることで、アクティブ電極９６ａの接触インピーダンスを算出することができる。
In the second embodiment, as in the first embodiment, the contact impedance of the
＜Ｒｅｆの接触インピーダンス測定時のスイッチ制御＞
図３０は、実施の形態２に係るアクティブ電極９６ｂの接触インピーダンス測定時のスイッチ状態を示すブロック図である。
<Switch control when measuring Ref contact impedance>
FIG. 30 is a block diagram illustrating a switch state when measuring the contact impedance of the
アクティブ電極９６ｂの接触インピーダンスを測定する際には、スイッチＳＷ１、ＳＷ２、ＳＷ２ｂはオン状態であり、スイッチＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ａはオフ状態である。
When measuring the contact impedance of the
実施の形態２においても、実施の形態１と同様に、式（２２）〜式（２８）を用いることで、アクティブ電極９６ｂの接触インピーダンスＲｃ２を算出することができる。
In the second embodiment, similarly to the first embodiment, the contact impedance Rc2 of the
図３１は、実施の形態２に係るアクティブ電極９６における入力インピーダンスの測定結果を示す図である。なお、図３１に示す横軸は、テスト信号の周波数（Ｈｚ）であり、縦軸は、算出された入力インピーダンスである。なお、アクティブ電極９６に用いられる実装前のＡＳＩＣ単体（図２７の交流電流源９３ａ及びバッファ９０ａが搭載）では、テスト信号の周波数が１０Ｈｚのときに、約１．２ＧΩの入力インピーダンスが得られている。
FIG. 31 is a diagram showing a measurement result of input impedance in the
図３１に示すように、上述したＡＳＩＣを基板に実装したものを採用したアクティブ電極９６ａでは、テスト信号の周波数が１０Ｈｚのときに、５００ＭΩ〜６００ＭΩの入力インピーダンスが得られた。これは、ＪＩＳ Ｔ １２０３：１９９８に定義されている脳波計の入力回路の測定に採用される入力インピーダンス５ＭΩ以上という要件を満たす。但し、ＪＩＳ Ｔ １２０３：１９９８の脳波計試験は、別途、脳波計のシステム全体で実施する必要がある。
As shown in FIG. 31, in the
また、脳波として検出される周波数は、通常０．５Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲であり、図３１に示すように、実施の形態１に係るアクティブ電極９６では、入力インピーダンス５ＭΩ以上という要件を満たすことが確認される。
Further, the frequency detected as an electroencephalogram is usually in the range of 0.5 Hz to 100 Hz, and as shown in FIG. 31, it is confirmed that the
［スイッチ制御］
図３２は、実施の形態２に係るアクティブ電極９６の動作状態とスイッチの状態との関係の一例を説明するための図である。具体的には、図３２は、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂが備えるスイッチＳＷ１、ＳＷ１ａ、ＳＷ１ｂ、ＳＷ２、ＳＷ２ａ、ＳＷ２ｂのオンとオフとを切り替えるアクティブ電極制御装置３４０ａが有する制御部３４１ａが実行する制御内容を説明するための表である。なお、図３２に示す状態とは、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂの状態を示す。つまり、通常時とは、図２７に示す通常モードにおけるアクティブ電極９６ａ及び９６ｂの状態を示す。また、Ｃｈ１及びＲｅｆ入力インピーダンスの測定時とは、図２８に示す第１及び第２のテストモードにおけるアクティブ電極９６ａ及び９６ｂの状態を示す。また、Ｃｈ１接触インピーダンスの測定時とは、図２９に示すＣｈ１の接触インピーダンスの測定時におけるアクティブ電極９６ａ及び９６ｂの状態を示す。また、Ｒｅｆ接触インピーダンスの測定時とは、図３０に示すＲｅｆの接触インピーダンスの測定時におけるアクティブ電極９６ａ及び９６ｂの状態を示す。また、図３２に示す制御部３４１ａが出力する制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの内容を示す「Ｈ（Ｈｉｇｈ）」は、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂが備える各スイッチのオン状態（閉：接続状態）にすることを示し、制御信号Ｓ１、Ｓ１ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２、Ｓ２ａ、Ｓ２ｂの内容を示す「Ｌ（Ｌｏｗ）」は、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂが備える各スイッチのオフ状態（開：非接続状態）にすることを示す。
[Switch control]
FIG. 32 is a diagram for explaining an example of the relationship between the operation state of the
図３２に示すように、制御部３４１ａは、通常モードにおいては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＨ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＬ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＬ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＨ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＬ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＬとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスはＲｃ１となり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスはＲｃ２となる。
As shown in FIG. 32, in the normal mode, the
また、制御部３４１ａは、Ｃｈ１及びＲｅｆの入力インピーダンス測定（第１のテストモード及び第２のテストモード測定）時においては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＬ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＨ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＬ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＬ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＨ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＬとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスは１ｋΩとなり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスは１ＭΩとなる。
The
また、制御部３４１ａは、Ｃｈ１接触インピーダンス測定時においては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＨ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＬ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＨ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＨ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＬ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＬとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスはＲｃ１（電流値Ｉｃの電流が流れる）となり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスはＲｃ２（電流は流れない）となる。
Further, the
また、制御部３４１ａは、Ｒｅｆ接触インピーダンス測定時においては、スイッチＳＷ１を制御する制御信号Ｓ１をＨ、スイッチＳＷ１ａを制御する制御信号Ｓ１ａをＬ、スイッチＳＷ１ｂを制御する制御信号Ｓ１ｂをＬ、スイッチＳＷ２を制御する制御信号Ｓ２をＨ、スイッチＳＷ２ａを制御する制御信号Ｓ２ａをＬ、スイッチＳＷ２ｂを制御する制御信号Ｓ２ｂをＨとして制御信号を出力し、各スイッチを制御する。この場合、測定電極４８（Ｃｈ１）側のバッファ９０ａの入力の信号源インピーダンスはＲｃ１（電流は流れない）となり、参照電極４９（Ｒｅｆ）側のバッファ９０ｂの入力の信号源インピーダンスはＲｃ２（電流値Ｉｃの電流が流れる）となる。
In addition, when measuring the Ref contact impedance, the
このように、実施の形態２においても実施の形態１と同様に、アクティブ電極制御装置３４０ａが備える制御部３４１ａは、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂが備えるスイッチＳＷ１、ＳＷ１ａ、ＳＷ２、ＳＷ２ａと、交流電流源９３ａ及び９３ｂが備えるスイッチＳＷ１ｂ及びＳＷ２ｂとを切り替えることにより、生体電位を測定する（通常モードとする）のか、入力インピーダンスを測定する（第１のテストモード及び第２のテストモードとする）のか、接触インピーダンスの測定をするのかを切り替える制御をする。
Thus, also in the second embodiment, as in the first embodiment, the
［入力インピーダンス測定の処理手順］
図３３は、実施の形態２に係るアクティブ電極９６の入力インピーダンス測定の手順を示すフローチャートである。
[Input impedance measurement processing procedure]
FIG. 33 is a flowchart showing the procedure for measuring the input impedance of the
まず、脳波計１は、入力インピーダンスのテストを行うかどうかを判断する（ステップＳ１５１）。例えば、脳波計１は、操作ボタン４１のユーザ１０の操作に基づき、入力インピーダンスのテストを行うかどうかを判断する。
First, the
アプリケーション処理部２６は、脳波計１が入力インピーダンスのテストをしないと判定した場合（ステップＳ１５１でＮＯ）、表示情報出力部２７を介して、例えば、図３４に示す測定情報表示部３ａに「生体電位測定中」というメッセージを表示させる（ステップＳ１５２）。表示部３の測定情報表示部３ａには、「生体電位測定中」と表示される。脳波計１は、Ｃｈ１及びＲｅｆの入力インピーダンスの測定をせずに、ユーザ１０の生体電位の測定を開始する。
If the
一方、アプリケーション処理部２６は、脳波計１が入力インピーダンスのテストをすると判定した場合（ステップＳ１５１でＹＥＳ）、表示情報出力部２７を介して、例えば、図３４に示す測定情報表示部３ａに「入力インピーダンス測定中」というメッセージを表示させる（ステップＳ１５３）。表示部３の測定情報表示部３ａには、「入力インピーダンス測定中」と表示される。
On the other hand, when it is determined that the
次に、制御部３４１ａは、図２８に示す入力インピーダンスを測定するためのテスト用の接続に切り替える（ステップＳ１５４）。
Next, the
次に、アクティブ電極９６にテスト用の信号（入力信号）を入力する（ステップＳ１５５）。 Next, a test signal (input signal) is input to the active electrode 96 (step S155).
次に、生体電位処理部２３は、アクティブ電極９６から出力される出力信号を測定する（ステップＳ１５６）。
Next, the bioelectric
次に、アプリケーション処理部２６は、表示情報出力部２７を介して、生体電位処理部２３が測定した出力信号の波形を、例えば図３４に示す生体電位波形表示部３ｂに表示させる（ステップＳ１５７）。表示部３の生体電位波形表示部３ｂには、当該出力波形が表示される。
Next, the
次に、生体電位処理部２３は、アクティブ電極９６から出力される出力信号からアクティブ電極９６のＣｈ１及びＲｅｆの入力インピーダンスを算出する（ステップＳ１５８）。
Next, the bioelectric
次に、アプリケーション処理部２６は、表示情報出力部２７を介して、生体電位処理部２３が算出したアクティブ電極９６のＣｈ１及びＲｅｆの入力インピーダンスを、例えば図３４に示す入力インピーダンス表示部３ｄに表示させる（ステップＳ１５９）。表示部３の生体電位波形表示部３ｂには、アクティブ電極９６ａ及び９６ｂの入力インピーダンスに対応する出力信号の波形が表示される。
Next, the
［アプリケーション処理］
図３４は、実施の形態２に係る脳波計１の動作状態に応じて表示部が表示する画像の一例を示す図である。
[Application processing]
FIG. 34 is a diagram illustrating an example of an image displayed on the display unit in accordance with the operation state of the
図３４に示すように、実施の形態２に係る生体電位測定システム１００においても実施の形態１と同様に、表示部３には、脳波計１の動作状態に応じて、脳波計１の動作状態が表示される測定情報表示部３ａと、脳波計１で測定されたユーザ１０の生体電位を表示する生体電位波形表示部３ｂと、ユーザ１０の脳波を測定するための電極の位置関係及び接触状態が表示される電極位置表示部３ｃと、アクティブ電極９６の入力インピーダンスが表示される入力インピーダンス表示部３ｄと、テスト信号が入力の有無及び測定された生体電位の振幅補正の有無が表示される補正情報表示部３ｈとを含む画像が表示される。なお、図３４には図示しないが、実施の形態１と同様に、アクティブ電極９６の接触インピーダンスが測定された場合には、例えば図２６と同様に、接触インピーダンス表示部３ｅに測定されたアクティブ電極９６の接触インピーダンスが表示されてもよい。
As shown in FIG. 34, also in the
［効果等］
以上、実施の形態２に係るアクティブ電極９６において、第１のテストモード及び第２のテストモードでは、第１の切り替え部５００ａは、測定電極４８と第１のテスト回路９２ａａとを接続して、測定電極４８とバッファ９０ａとの短絡経路を切り離した、測定電極４８とバッファ９０ａとの経路を形成する。また、第２の切り替え部５００ｂは、参照電極４９と第２のテスト回路９２ｂｂとを接続して、参照電極４９とバッファ９０ｂとの短絡経路を切り離した、参照電極４９とバッファ９０ｂとの経路を形成する。
[Effects]
As described above, in the
このような構成によっても、テスト回路９２ａａによって、ユーザ１０の生体電位の測定するための状態と、バッファ９０ａの入力インピーダンスを測定するため状態とを簡便に切り替えることができ、実施の形態１に係るアクティブ電極９６と同様の効果を得ることができる。また、アクティブ電極９６の構成によれば、バッファ９０ａ及びバッファ９０ｂ双方の入力インピーダンスを同時に測定することができる。
Even with such a configuration, the test circuit 92aa can easily switch between the state for measuring the bioelectric potential of the
（その他の実施の形態）
以上、本発明の実施の形態に係るアクティブ電極、アクティブ電極制御装置、脳波計、アクティブ電極制御方法及びプログラムについて説明したが、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではない。
(Other embodiments)
The active electrode, the active electrode control device, the electroencephalograph, the active electrode control method, and the program according to the embodiment of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to the above-described embodiment.
例えば、上記実施の形態では、本発明の一態様として、アクティブ電極、アクティブ電極制御装置及びアクティブ電極制御方法について説明したが、本発明は、上述した方法をコンピュータに実行させるためのプログラムであるとしてもよい。また、本発明は、上記コンピュータのプログラムからなるデジタル信号であるとしてもよい。 For example, in the above embodiment, the active electrode, the active electrode control device, and the active electrode control method have been described as one aspect of the present invention. However, the present invention is a program for causing a computer to execute the above-described method. Also good. Further, the present invention may be a digital signal comprising the computer program.
さらに、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号をコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体、例えば、フレキシブルディスク、ハードディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＭＯ、ＤＶＤ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＢＤ（Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標） Ｄｉｓｃ）、半導体メモリなどに記録したものとしてもよい。また、これらの非一時的な記録媒体に記録されている上記デジタル信号であるとしてもよい。 Furthermore, the present invention relates to a non-transitory recording medium that can read the computer program or the digital signal, such as a flexible disk, a hard disk, a CD-ROM, an MO, a DVD, a DVD-ROM, a DVD-RAM, a BD ( It may be recorded on a Blu-ray (registered trademark) Disc), a semiconductor memory, or the like. Further, the digital signal may be recorded on these non-temporary recording media.
また、本発明は、上記コンピュータプログラム又は上記デジタル信号を、電気通信回線、無線又は有線通信回線、インターネットを代表とする通信ネットワーク、データ放送等を経由して伝送するものとしてもよい。 In the present invention, the computer program or the digital signal may be transmitted via an electric communication line, a wireless or wired communication line, a communication network represented by the Internet, data broadcasting, or the like.
また、本発明は、マイクロプロセッサとメモリとを備えたコンピュータシステムであって、上記メモリは、上記コンピュータプログラムを記憶しており、上記マイクロプロセッサは、上記コンピュータプログラムに従って動作するとしてもよい。 The present invention may also be a computer system including a microprocessor and a memory, wherein the memory stores the computer program, and the microprocessor operates according to the computer program.
また、上記プログラム又は上記デジタル信号を上記非一時的な記録媒体に記録して移送することにより、又は上記プログラム、又は上記デジタル信号を上記通信ネットワーク等を経由して移送することにより、独立した他のコンピュータシステムにより実施するとしてもよい。 In addition, the program or the digital signal is recorded on the non-temporary recording medium and transferred, or the program or the digital signal is transferred via the communication network, etc. The computer system may be used.
また、例えば、上述した実施の形態では、測定する生体電位として、脳波を想定しているが、測定する生体電位は、脳波に限らず、心電、筋電、眼電であってもよいし、他の生体情報であってもよい。この場合、生体電位を測定する装置の形状は、上述したように、ヘッドフォン型及びバンド型に限らず、装着する位置に合わせて他の形状であってもよい。 Further, for example, in the above-described embodiment, an electroencephalogram is assumed as the bioelectric potential to be measured. However, the bioelectric potential to be measured is not limited to the electroencephalogram, but may be electrocardiogram, myoelectric, or electrooculogram. Other biological information may be used. In this case, the shape of the device for measuring the bioelectric potential is not limited to the headphone type and the band type as described above, but may be other shapes according to the mounting position.
また、電極は、アンプを備えたアクティブ電極であってもよいし、さらに、生体信号をデジタル値に変換することができるＡ／Ｄコンバータを備えたデジタルアクティブ電極であってもよい。 The electrode may be an active electrode provided with an amplifier, or may be a digital active electrode provided with an A / D converter capable of converting a biological signal into a digital value.
また、測定電極及び参照電極は、少なくとも１つあればよく、複数であってもよい。 In addition, there may be at least one measurement electrode and at least one reference electrode, and there may be a plurality.
また、脳波計と情報処理装置とは有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。また、情報処理装置と表示部とは有線で接続されていてもよいし、無線で接続されていてもよい。 Further, the electroencephalograph and the information processing apparatus may be connected by wire or may be connected wirelessly. Further, the information processing apparatus and the display unit may be connected by wire or may be connected wirelessly.
また、上述した実施の形態におけるステップは、変更又は省略してもよい。また、ステップの順序は入れ替えてもよい。また、複数のステップの処理が平行して実行されてもよい。 In addition, the steps in the above-described embodiments may be changed or omitted. Further, the order of the steps may be changed. Moreover, the process of several steps may be performed in parallel.
その他、各実施の形態に対して当業者が思いつく各種変形を施して得られる形態、又は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各実施の形態における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本発明に含まれる。 In addition, the present invention can be realized by various combinations conceived by those skilled in the art for each embodiment, or by arbitrarily combining the components and functions in each embodiment without departing from the spirit of the present invention. This form is also included in the present invention.
１、１００１ 脳波計
１ａ 操作入力装置
１ｂ 生体電位測定装置
２ 情報処理装置
３ 表示部
３ａ 測定情報表示部
３ｂ 生体電位波形表示部
３ｃ 電極位置表示部
３ｄ 入力インピーダンス表示部
３ｅ 接触インピーダンス表示部
３ｈ 補正情報表示部
１０ ユーザ
１１ 操作入力部
１２ 操作信号出力部
１３ 電極部
１４ 生体電位増幅部
１５ 生体電位出力部
２１ 操作信号取得部
２２ 生体電位取得部
２３ 生体電位処理部
２３ａ 入力インピーダンス評価部
２３ｂ 接触インピーダンス評価部
２３ｃ 生体電位波形補正部
２３ｄ 生体信号解析部
２６ アプリケーション処理部（アプリ処理部）
２７ 表示情報出力部
２８ 音響情報出力部
４１ 操作ボタン
４３ 操作面
４４ 外側面
４５ 装着面
４６ 耳当て
４７ 表示装置
４８ 測定電極
４９ 参照電極
５１ 電極
６８、８０ アンテナ
７１ 操作ボタン群
７２ 制御信号変換回路
７３ｃ アース電極
７４ 生体アンプ
７５ Ａ／Ｄコンバータ
７８、１０８ 信号処理ユニット
７９ 送信回路
８１ バッテリ
８２ 受信回路
８４ 画像制御回路
８５ 表示情報出力回路
８６ 音響制御回路
８７ 音響情報出力回路
８８ 電源
９０ａ バッファ（第１の増幅回路）
９０ｂ バッファ（第２の増幅回路）
９１ａ 接続端子
９２ａ、９２ａａ テスト回路（第１のテスト回路）
９２ｂ、９２ｂｂ テスト回路（第２のテスト回路）
９３ａ、９３ｂ 交流電流源
９５、９６ アクティブ電極
９５ａ、９６ａ アクティブ電極（第１のアクティブ電極）
９５ｂ、９６ｂ アクティブ電極（第２のアクティブ電極）
１００ 生体電位測定システム
１０１、１１１、１２１ ＣＰＵ
１０２、１１２、１２２ ＲＡＭ
１０３、１１３、１２３ プログラム
１０４、１１４、１２４ ＲＯＭ
１０５、１１５ バス
１５０ 装着部
１５１ アーム
３００ａ、３００ｂ 入力端子
３４０、３４０ａ アクティブ電極制御装置
３４１、３４１ａ 制御部
５００ａ 切り替え部（第１の切り替え部）
５００ｂ 切り替え部（第２の切り替え部）
ＳＷ１、ＳＷ１ａ スイッチ
ＳＷ２、ＳＷ２ａ スイッチ
ＳＷ１ｂ、ＳＷ２ｂ スイッチ
Ｒ１、Ｒ１１ 抵抗素子（第１の抵抗素子）
Ｒ２ 抵抗素子（第２の抵抗素子）
Ｒ３、Ｒ３１ 抵抗素子（第３の抵抗素子）
Ｒ４ 抵抗素子（第４の抵抗素子）
DESCRIPTION OF
27 Display
90b buffer (second amplifier circuit)
92b, 92bb test circuit (second test circuit)
93a, 93b AC
95b, 96b Active electrode (second active electrode)
100 Bioelectric
102, 112, 122 RAM
103, 113, 123
105, 115
500b switching unit (second switching unit)
SW1, SW1a switch SW2, SW2a switch SW1b, SW2b switch R1, R11 Resistance element (first resistance element)
R2 resistance element (second resistance element)
R3, R31 resistive element (third resistive element)
R4 resistance element (fourth resistance element)
Claims (13)
生体に接触する測定電極と、
前記測定電極に接続される第１の増幅回路と、
前記第１の増幅回路及び前記測定電極に接続される第１のテスト回路と、
前記生体電位を測定する通常モードと、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部と、を備える
アクティブ電極。 An active electrode for measuring biopotentials,
A measurement electrode in contact with the living body;
A first amplifier circuit connected to the measurement electrode;
A first test circuit connected to the first amplifier circuit and the measurement electrode;
An active electrode comprising: a first switching unit that switches between a normal mode for measuring the bioelectric potential and a first test mode for measuring an input impedance of the first amplifier circuit.
前記通常モードでは、前記測定電極と前記第１の増幅回路とを接続して経路を形成し、
前記第１のテストモードでは、前記測定電極と前記第１のテスト回路とを接続して、前記測定電極と前記第１の増幅回路との短絡経路を切り離した、前記測定電極と前記第１の増幅回路との経路を形成する
請求項１に記載のアクティブ電極。 The first switching unit includes:
In the normal mode, a path is formed by connecting the measurement electrode and the first amplifier circuit,
In the first test mode, the measurement electrode and the first test circuit are connected to each other and the short-circuit path between the measurement electrode and the first amplifier circuit is disconnected. The active electrode according to claim 1, wherein a path with an amplifier circuit is formed.
前記第１のテストモードにおいて、一端が前記測定電極と接続され、他端が前記第１の増幅回路の入力端子と接続される第１の抵抗素子と、
一端が前記第１の抵抗素子の一端と接続され、他端が交流的に接地される第２の抵抗素子と、を備える
請求項１又は２に記載のアクティブ電極。 The first test circuit includes:
In the first test mode, a first resistance element having one end connected to the measurement electrode and the other end connected to the input terminal of the first amplifier circuit;
The active electrode according to claim 1, further comprising: a second resistance element having one end connected to one end of the first resistance element and the other end grounded in an alternating manner.
前記生体に接触する参照電極と、
前記参照電極に接続される第２の増幅回路と、
前記第２の増幅回路及び前記参照電極に接続される第２のテスト回路と、
前記生体電位を測定する通常モードと、前記第２の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第２のテストモードとを切り替える第２の切り替え部と、を備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載のアクティブ電極。 further,
A reference electrode in contact with the living body;
A second amplifier circuit connected to the reference electrode;
A second test circuit connected to the second amplifier circuit and the reference electrode;
The second switching unit that switches between a normal mode for measuring the bioelectric potential and a second test mode for measuring an input impedance of the second amplifier circuit. The active electrode as described.
前記第２のテストモードにおいて、一端が前記参照電極と接続され、他端が前記第２の増幅回路の入力端子と接続される第３の抵抗素子と、
一端が前記第３の抵抗素子の一端と接続され、他端が交流的に接地される第４の抵抗素子と、を備える
請求項４に記載のアクティブ電極。 The second test circuit includes:
A third resistance element having one end connected to the reference electrode and the other end connected to the input terminal of the second amplifier circuit in the second test mode;
The active electrode according to claim 4, comprising: a fourth resistance element having one end connected to one end of the third resistance element and the other end grounded in an alternating manner.
前記通常モード及び前記第１のテストモードでは、前記参照電極と前記第２の増幅回路とを接続して、前記第２のテスト回路を介さない、前記参照電極と前記第２の増幅回路との短絡経路を形成する
請求項４又は５に記載のアクティブ電極。 The second switching unit is
In the normal mode and the first test mode, the reference electrode and the second amplifier circuit are connected to each other and the reference electrode and the second amplifier circuit are not passed through the second test circuit. The active electrode according to claim 4, wherein a short-circuit path is formed.
前記第１の切り替え部は、前記測定電極と前記第１の増幅回路とを接続して、前記第１のテスト回路を介さない、前記測定電極と前記第１の増幅回路との短絡経路を形成し、
前記第２の切り替え部は、前記参照電極と前記第２のテスト回路とを接続して、前記測定電極と前記第２の増幅回路との短絡経路を切り離した、前記参照電極と前記第２の増幅回路との経路を形成する
請求項６に記載のアクティブ電極。 In the second test mode,
The first switching unit connects the measurement electrode and the first amplifier circuit to form a short circuit path between the measurement electrode and the first amplifier circuit without passing through the first test circuit. And
The second switching unit connects the reference electrode and the second test circuit, and disconnects the short-circuit path between the measurement electrode and the second amplifier circuit. The active electrode according to claim 6, wherein a path with an amplifier circuit is formed.
前記第１の切り替え部は、前記測定電極と前記第１のテスト回路とを接続して、前記測定電極と前記第１の増幅回路との短絡経路を切り離した、前記測定電極と前記第１の増幅回路との経路を形成し、
前記第２の切り替え部は、前記参照電極と前記第２のテスト回路とを接続して、前記参照電極と前記第２の増幅回路との短絡経路を切り離した、前記参照電極と前記第２の増幅回路との経路を形成する
請求項５〜７のいずれか１項に記載のアクティブ電極。 In the first test mode and the second test mode,
The first switching unit connects the measurement electrode and the first test circuit, and disconnects the short-circuit path between the measurement electrode and the first amplifier circuit. Form a path with the amplifier circuit,
The second switching unit connects the reference electrode and the second test circuit, and disconnects a short circuit path between the reference electrode and the second amplifier circuit. The active electrode according to claim 5, wherein a path with the amplifier circuit is formed.
請求項１〜８のいずれか１項に記載のアクティブ電極。 The active electrode according to claim 1, wherein a distance between the first test circuit and the first amplifier circuit is 5 mm or less.
生体に接触する測定電極と、
前記測定電極に接続される第１の増幅回路と、
前記第１の増幅回路及び前記測定電極に接続される第１のテスト回路と、
前記生体電位を測定する通常モードと、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部と、を備える前記アクティブ電極の前記第１の切り替え部を制御する制御部を備える
アクティブ電極制御装置。 An active electrode control device for controlling an active electrode for measuring a biopotential,
A measurement electrode in contact with the living body;
A first amplifier circuit connected to the measurement electrode;
A first test circuit connected to the first amplifier circuit and the measurement electrode;
A first switching unit that switches between a normal mode for measuring the bioelectric potential and a first test mode for measuring an input impedance of the first amplifier circuit; An active electrode control device comprising a control unit for controlling.
前記生体電位を測定される前記生体の頭部に装着される装着部と、を備え、
前記測定電極は、前記生体の前記生体電位を測定する場合に、当該生体の頭部に接触するように、前記装着部に配置される
脳波計。 The active electrode according to any one of claims 1 to 9,
A mounting portion mounted on the head of the living body to be measured for the bioelectric potential,
When measuring the bioelectric potential of the living body, the measurement electrode is disposed on the mounting portion so as to come into contact with the head of the living body.
生体に接触される測定電極と、
前記測定電極に接続される第１の増幅回路と、
前記第１の増幅回路及び前記測定電極に接続される第１のテスト回路と、
前記生体電位を測定する通常モードと、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部と、を備える前記アクティブ電極の前記第１の切り替え部を制御する制御ステップと、
前記第１のテストモードでは、前記測定電極に入力され、前記第１の増幅回路から出力されたテスト信号を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記テスト信号から、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを算出する算出ステップと、を含む
アクティブ電極制御方法。 An active electrode control method for controlling an active electrode for measuring a biopotential,
A measurement electrode in contact with a living body;
A first amplifier circuit connected to the measurement electrode;
A first test circuit connected to the first amplifier circuit and the measurement electrode;
A first switching unit that switches between a normal mode for measuring the bioelectric potential and a first test mode for measuring an input impedance of the first amplifier circuit; Control steps to control;
In the first test mode, an acquisition step of acquiring a test signal input to the measurement electrode and output from the first amplifier circuit;
An active electrode control method comprising: a calculating step of calculating an input impedance of the first amplifier circuit from the test signal acquired in the acquiring step.
生体に接触される測定電極と、
前記測定電極に接続される第１の増幅回路と、
前記第１の増幅回路及び前記測定電極に接続される第１のテスト回路と、
前記生体電位を測定する通常モードと、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを測定する第１のテストモードとを切り替える第１の切り替え部と、を備える前記アクティブ電極の前記第１の切り替え部を制御する制御ステップと、
前記第１のテストモードでは、前記測定電極に入力され、前記第１の増幅回路から出力されたテスト信号を取得する取得ステップと、
前記取得ステップで取得された前記テスト信号から、前記第１の増幅回路の入力インピーダンスを算出する算出ステップと、を含むアクティブ電極制御方法をコンピュータに実行させるための
プログラム。 A program for causing a computer to execute an active electrode control method for controlling an active electrode for measuring a biopotential,
A measurement electrode in contact with a living body;
A first amplifier circuit connected to the measurement electrode;
A first test circuit connected to the first amplifier circuit and the measurement electrode;
A first switching unit that switches between a normal mode for measuring the bioelectric potential and a first test mode for measuring an input impedance of the first amplifier circuit; Control steps to control;
In the first test mode, an acquisition step of acquiring a test signal input to the measurement electrode and output from the first amplifier circuit;
A program for causing a computer to execute an active electrode control method including: a calculation step of calculating an input impedance of the first amplifier circuit from the test signal acquired in the acquisition step.
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