JP4560751B2 - 生体活性度モニタ - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、生体の器官または組織活性度を測定する生体活性度モニタに関する。
【0002】
【従来の技術】
生体の体表面から電気的に誘導検出できる信号には、脳波、心電図、筋電図、胃電図などの生体器官電気信号があるが、それらの信号は次のような成分を含んでいる。
(1)生体器官電気信号、(2)電極系の抵抗成分による熱雑音、(3)検出増幅器の内部雑音、(4)生体の動きや外部からの振動などによる電極部摺動雑音、(5)電極部の分極電圧化に伴う雑音、(6)外部からの電気的誘導雑音、(7)測定部位周辺の電流ゆらぎに伴う1/f雑音、(8)表皮(組織)細胞からの雑音
【0003】
これらのうち(2)〜(7)の雑音については、(1)の測定に障害とならない程度までに改善する方法が既に確立されているが、(8)についてはまだ適切な方法が確立されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来より脳死の判定には脳波の測定が必要である。しかし脳波を測定しようとする場合、表皮細胞からの雑音が障害となり、正確な脳死判定は困難であった。なぜなら検出器により脳波信号を取り出すときに、脳死の場合はまだ皮膚は活性状態にあり、(2)〜(7)の雑音を除いたとしても、(8)による雑音が含まれているからである。
【0005】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、表皮細胞からの雑音を測定することによって脳死を正確に判定することであり、さらには生体の活性度を求めることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
ヒトの皮膚は、表皮、真皮、皮下組織の3層から構成されている。このうち、皮膚に装着された電極から導出する生体信号に含まれる雑音に関与するのは表皮である。表皮の主要構成成分は表皮細胞である。表皮細胞は真皮に接した位置で発生する。発生した未分化の細胞(基底細胞)は増殖し、有棘細胞から顆粒細胞へと成熟しつつ表層へと移動して角質細胞となり、一定時間の後に皮膚表面より剥離脱落していくという過程を辿る。
【0007】
この過程において、表皮細胞は角質細胞となる前のあたりで、表層に沿った方向に細長く変形してゆき、その後、崩れて細胞液が細胞膜から溢れ、細胞液成分の流出により表皮付近で電気的な変化が生じ、雑音が発生する。この雑音は組織が活発である程大きい。したがって、この表皮細胞から発生する雑音を測定すれば組織の活性度がわかる。
【0008】
本発明は、従来より除去の対象とされていたこの表皮細胞による雑音を、逆に積極的に測定し、これに基づいて組織の活性度を求め、さらに脳死の判定に利用しようとするものである。
【0009】
図15は、ヒトの皮膚に2つの電極を装着し、内部雑音が極力小さい増幅器により、2つの電極間の抵抗値Rと、その電極間の電位差を雑音レベルに換算したものとの関係を示したものである。抵抗値Rは、ある周波数の定電流を流してその電極間の電圧を測定することにより求めたものである。測定結果を白丸印でプロットしている。
【0010】
この例では、増幅器は差動増幅器であり、この出力をバンドパスフィルタを通し、2乗平均後、平滑化しその平均値から単位周波数当りの実効値νnを算出した。被験者は10名であり、ペーストを塗布した脳波用皿形電極を用いて行った。電極間の抵抗値Rは、電極間に10Hzの正弦波を印加し、見かけの抵抗と位相進み量を求めた後、その電極インピーダンスを抵抗・容量並列回路と見なして純抵抗であらわしたものである。装着部位は頭皮である。
【0011】
図15にプロットされた黒ダイヤ印は、電子部品の固定抵抗器の両端を上記と同じ装置に接続し、その装置によって測定された固定抵抗器の抵抗値とその固定抵抗器から発生する雑音レベルと増幅器の内部雑音を電力加算されている雑音を示している。この図に示すように、同じ抵抗値でも、表皮抵抗(白丸印)の方が雑音レベルが大きい。そして表皮抵抗の雑音は、抵抗値Rが小さい程、固定抵抗器の値に近付いていくが、一致するまでには至らない。生体の組織が活発であればある程、この雑音は大きいので、表皮抵抗から生じる雑音レベルを測定すれば、生体活性度が測定できることになる。
【0012】
図16は、脳波による雑音、頭皮から発する雑音のほか、耳朶、固定抵抗、ペースト、水で練った小麦粉、鶏肉から発する雑音を測定した結果を示したものである。この測定結果によれば、水で練った小麦粉のようにイオン性の抵抗であっても固定抵抗とほほ同じ値を示すことがわかる。
【0013】
そこで、請求項1の発明は、生体の表皮に装着される1対の電極と、前記1対の電極間の抵抗を求める抵抗測定手段と、前記1対の電極間の電位差を検出し、これを雑音レベルに換算する雑音測定手段と、前記抵抗測定手段が測定した抵抗値と、前記雑音測定手段が測定した雑音レベルを対応させてそれらを記憶する測定データ記憶手段と備えた構成とした。
【0014】
このような構成によれば、電極の装着部位における表皮抵抗の抵抗値とその表皮抵抗から生じる雑音が測定される。
【0015】
また、請求項2の発明は、前記測定データ記憶手段が記憶した内容に基づくデータを表示する表示手段を備えたことを特徴とする。これにより、操作者は測定結果を見ることができる。
【0016】
請求項3の発明は、生体の表皮に装着される1対の電極と、前記1対の電極間の抵抗を求める抵抗測定手段と、前記1対の電極間の電位差を検出し、これを雑音レベルに換算する雑音測定手段と、前記抵抗測定手段が測定した抵抗値と、前記雑音測定手段が測定した雑音を対応させてそれらを記憶する測定データ記憶手段と、生体の皮膚表面の所定面積当りの表皮抵抗の抵抗値と、その表皮抵抗から生じる雑音レベルとの関係を示す基準データを記憶する基準データ記憶手段と、前記測定データ記憶手段が記憶した内容と、前記基準データ記憶手段が記憶した内容に基づくデータを表示する表示手段と、を備えた構成とした。これによれば、測定した雑音レベルを基準データを参照して見ることができる。
【0017】
請求項4の発明は、生体の表皮に装着される1対の電極と、前記1対の電極間の抵抗を求める抵抗測定手段と、前記1対の電極間の電位差を検出し、これを雑音レベルに換算する雑音測定手段と、前記抵抗測定手段が測定した抵抗値と、前記雑音測定手段が測定した雑音レベルを対応させてそれらを記憶する測定データ記憶手段と、生体の皮膚表面の所定面積当りの表皮抵抗の抵抗値と、その表皮抵抗から生じる雑音と関係を示す基準データを記憶する基準データ記憶手段と、前記雑音測定手段が測定した雑音レベルと、前記基準データ記憶手段が記憶した基準データを参照して、所定の報知を行うことを特徴とする報知手段とを備えた構成とした。これによれば、基準データに対して測定雑音レベルがある状態となったときにその旨が報知される。
【0018】
請求項5の発明は、前記報知手段は、前記1対の電極の装着部位を拭く必要があることを報知する手段であることを特徴とする。これによれば、操作者は装着部位の表皮抵抗の増加を知り、装着部位を拭く必要があることを知ることができる。
【0019】
請求項6の発明は、前記報知手段は、脳死レベルであることを報知する手段であることを特徴とする。これにより操作者は被験者が脳死状態にあることを知ることができる。
【0020】
請求項7の発明は、前記報知手段は、前記雑音測定手段が測定したある抵抗値における雑音レベルが、その抵抗値における前記基準データの雑音レベルに対し所定範囲内にあるときは脳死レベルであることを報知し、所定範囲外にあるときは前記1対の電極の装着部位を拭く必要があることを報知することを特徴とする。これによれば、操作者は、電極装着部位を十分に拭いた後で、被験者が脳死状態にあることを知ることができる。
【0021】
請求項8の発明は、前記報知手段は、表皮の活性度を報知する手段であることを特徴とする。これによれば、被験者の皮膚の状態を知ることができる。
【0022】
請求項9の発明は、基準データは健常者のデータであることを特徴とする。これによれば、健常者を基準にして報知や測定データの表示が行われる。
【0023】
請求項10の発明は、生体の表皮に装着される少なくとも3つの電極と、前記電極それぞれが装着されている各部位の厚さ方向の表皮抵抗値を求める抵抗測定手段と、それぞれの前記表皮抵抗値の変化を検出する抵抗値変化検出手段とを備えた構成となっている。これによれば、各部位における電位を正確に導出することができる。
【0024】
【発明の実施の形態】
図1に本発明の第1の実施の形態である生体活性度モニタを示す。この装置は、一般的健常者の皮膚の表皮活性度のデータ、すなわち基準データを得るための装置であり、電極部1と、生体信号検出部2と、データ処理・制御部3とから成っている。
【0025】
電極部1は、図2に示すようにリング状の電極1aと、その電極1aの中に配置される円盤状の電極1bと、これらを保持するシート状の保持部1cと、それぞれの電位を導出するためのリード線1d,1eから成っている。電極1aと電極1bの装着面の面積は同じである。
【0026】
図1に示すように生体信号検出部2は、発信器4と、この発信器4が示す周波数の定電流を発生する抵抗測定回路5と、この抵抗測定回路5からの電流を電極部1に流すか否かを切替える切替器6と、プリアンプ8と、このプリアンプ8へ切替器6からの信号を入力するか、その入力端子を短絡するかの切替えを行う入力短絡器7とから成っている。発信器4の周波数は10Hzとされている。
【0027】
データ処理・制御部3は、生体信号検出部2からの信号をデジタル信号に変換するA/D変換部9、データを記憶する記憶部10、記憶部10に格納されたプログラムに基づいて演算を行う演算部11、演算部11の演算結果を表示する表示部12、本装置に対する指示や必要なデータを入力するための操作部13、抵抗値を温度補正して熱雑音レベルに換算するために必要なテーブルを有するデータテーブル14および上記各部を制御する制御部15を備えている。データ処理・制御部3は、デジタルコンピュータにより構成される。図3に、データ処理・制御部3が行う処理のフローチャートを示す。
【0028】
次に、このように構成された装置の動作を図3を参照して説明する。ここでは、被験者の頭皮の表皮抵抗と雑音レベルについて測定する。
【0029】
まず、操作者は、電極部1を被験者の頭皮に装着する。この状態で装置をオンにする。このとき制御部15は、入力短絡器7を短絡し、プリアンプ8の内部抵抗による出力電圧を測定し、これを後述するステップ121〜123と同じ処理をして雑音レベルに換算し、これを記憶部10に収納する(ステップ101)。
【0030】
次に、制御部15は、切替器6および入力短絡器7を抵抗測定モードに切替え、発信器4を作動させる。これにより、抵抗測定回路5は、10Hzの定電流を電極部1の電極1a,1b間に流す。電極1a,1b間の電圧は、切替器6および入力短絡器7を経てプリアンプ8に至り、ここで増幅されてA/D変換部9でデジタル信号に変換され演算部11に至る。そして演算部11は、この電極間の電圧に基づいて、この電極間の表皮抵抗値を求め、この抵抗値から熱雑音を換算して求める(ステップ102)。
【0031】
上記のステップ102の処理を詳細に示すと図4のようになる。すなわち、与えられた電圧信号から演算部11は10Hzの電圧を取り出すためにバンドパスフィルタ処理を行い(ステップ111)、取り出した電圧を発信器4からの信号を使用し、同期検波を行い、その出力から抵抗値を計算し(ステップ112)、求めた抵抗値を、図示せぬ温度センサより得られる温度データと、データテーブル14の内容を参照して、温度補正をし、更に熱雑音レベルに換算し(ステップ113)、それら抵抗値と熱雑音レベルを対応させて記憶部10に収納する(ステップ114)。
【0032】
次に、制御部15は、発信器4および抵抗測定回路5をオフとし、切替器6および入力短絡器7を雑音測定モードに切替える。これにより、電極1a,1b間の電圧は検出され、切替器6および入力短絡器7を経てプリアンプ8に至り、ここで増幅されてA/D変換部9でデジタル信号に変換され演算部11に至る。そして演算部11は、この電極間の電圧に基づいて、この電極間の雑音レベルを測定する(ステップ103)。
【0033】
上記のステップ103の処理を詳細に示すと図5のようになる。すなわち、演算部11は所定の帯域の電圧を取り出すためにバンドパスフィルタ処理を行い(ステップ121)、取り出した電圧信号を単位周波数当りの実効値に変換し(ステップ122)、さらに平均化(ステップ123)して雑音レベルに換算した。こうして測定した雑音レベルから前記ステップ101で求めたプリアンプ8のみの雑音レベルを電力(V2 )演算により差し引く。すなわち、ここで、
V=(Vx2 −Vs2 )1/2 、 Vx;測定値、Vs;短絡値
を計算する。その結果を上記のステップ102で求めた抵抗値と対応づけて記憶部10に収納する(ステップ124)。このように、プリアンプ8のみの雑音レベルを差し引くのは図16に示すようにアンプのノイズが無視できなくなる場合があるためである(特に100[kΩ]以下の領域)。
【0034】
次に、演算部11は、上記ステップ102で求めた熱雑音レベルと上記ステップ103で測定した雑音レベルとの比率をとり、これを上記ステップ102で求めた抵抗値と対応付けて記憶部10に収納する(ステップ104)。
【0035】
次に制御部15は、次の抵抗測定の開始の指示か、あるいは測定終了の指示を待つ(ステップ105、106)。ここで操作者が被験者から電極部1を外し、その装着部位をアルコール綿などで擦過して装着部位の表皮抵抗値Rを変え、再度その電極装着部位に電極部1を装着し、操作部13により測定開始の指示をすると、制御部15および演算部11はステップ102〜104の処理を再度行う。以後同様に処理が行われ、ステップ106で終了の入力がなされると、この基準データ測定は終了する。
【0036】
この測定結果を、図15と同じ対数グラフで示すと図6のようになる。ただしこの場合は図15と異なり、同じ抵抗値において熱雑音レベルと実際の測定値の比率(グラフ上では縦軸方向の長さ)が表示される。このような測定を多数の健常者について行い、その平均を図6に示すように直線で近似する。この直線データを基準データとする。
【0037】
本実施の形態において、電極部1は図2に示したような構成となっているので、脳波信号は避けて表皮抵抗による雑音を取り出すことができる。
【0038】
次に、第2の実施の形態の生体活性度モニタを説明する。この装置の全体構成を図7に示す。この図に示すように、この装置は、電極部100と、第1の実施の形態と同様の生体信号検出部2と、脳波を測定する脳波測定装置20と、データ処理・制御装置30とから構成されている。
【0039】
電極部100は、通常の脳波の測定用の電極部100Aと、1対の脳死判定用の電極部100Bから成る。脳波測定用の電極部100Aは、電極a,b,…が11個有り、頭皮に9個、左右の耳朶に1つずつ装着されている。脳波測定用の電極部100Bは、図2に示したものと同様の構成なので、同じ要素に同じ番号を付し、それらの説明は省略する。各電極には、基準データを得るために用いられた電極と同じ装着面積の電極を用いる。また、生体信号検出部2は第1の実施の形態と同じ構成なので、同じ要素に同じ番号を付し、それらの説明は省略する。ただし、電極の数が第1の実施の形態と異なるので、本実施の形態の切替器6の構造は、それらの電極に対応したものとなっている。
【0040】
データ処理・制御部30は、生体信号検出部2からの信号をデジタル信号に変換するA/D変換部27、データを記憶する記憶部26、記憶部26に格納されたプログラムに基づいて演算を行う演算部21、演算部21の演算結果を表示する表示部22、本装置に対する指示や必要なデータを入力するための操作部23、抵抗値を温度補正して熱雑音レベルに換算するために必要なテーブルを有するデータテーブル24および上記各部を制御する制御部25を備えている。データ処理・制御部30は、デジタルコンピュータにより構成される。図8に、データ処理・制御部30が行う処理のフローチャートを示す。
【0041】
この装置は、通常の脳波を測定するモードと、脳死レベルを判定するモードの2つのモードで動作する機能を備えている。そして、脳波測定モードのときに、各電極が装着されている部位の表皮抵抗を連続して測定し、それぞれの表皮抵抗の変化をモニタするものである。上記2つのモードの切替えは、操作者が操作部23を操作して行う。
【0042】
次に、このように構成された装置の動作の概略を図8を参照して説明する。まず電源がオンにされ、動作開始となると、制御部25は、入力短絡器7を短絡し、プリアンプ8の内部抵抗による出力電圧を測定し、これを前述のステップ121〜123と同様にして雑音レベルに変換し、これを記憶部26に収納する(ステップ201)。
【0043】
次に、制御部25は、操作部23から脳波測定の指示があるか(ステップ202)、脳死レベル判定の指示があるか(ステップ203)を待ち、脳波測定の指示があれば脳波測定モードの処理を行い(ステップ204)、脳死レベル判定の指示があれば脳死レベル判定の処理を行い(ステップ205)、全測定終了の指示があるか否かを判断し(ステップ206)、その指示が無ければステップ202に戻り、その指示があれば全測定を終了する。通常、操作者は、まず脳波の測定を行い、次に、脳波が衰えたときに脳死レベルの判定を行う。以下、それぞれのモードのときの動作を詳細に説明する。
まず脳波測定モードのときの動作説明であるが、脳波測定装置20が行う通常の脳波測定は従来と同じであるのでその説明は省略し、この脳波測定モードのときに、各電極が装着されている部位の表皮抵抗(以下電極抵抗と称する)の変化をモニタする処理について、図9を参照して説明する。
【0044】
最初に、制御部25は、電極部100Aのそれぞれの電極a,b,c,…それぞれについての電極抵抗を測定する(ステップ301)。この測定は次のようにする。まず制御部25は、切替器6を制御して、電極部100Aのうち、いずれか2つの電極a,電極bを選択し、これらと抵抗測定回路5とを接続し、入力短絡器7の短絡を解除し、発信器4を作動させる。これにより、図10(a)に示すように、選択された2つの電極a,b間に定電流iが流れ、これらの電極a,b間の電圧Vabは、切替器6、入力短絡器7、プリアンプ8およびA/D変換部27を経て演算部21に至る。演算部21は、この電圧信号Vabを抵抗値に換算し(Vab/i=Rab)、これを記憶部26に収納する。ここで求めた抵抗値Rabは各電極抵抗Ra ,Rb の和、すなわちRa +Rb である。
【0045】
次に、制御部25は、切替器6を制御して、先程選択した2つの電極a,bとは異なる電極cと、先程選択した2つの電極a,bのうち一方を選択し(例えば電極bとする)、これらの電極b,cと抵抗測定回路5と接続し、発信器4を作動させる。以下、電極a,b間の場合と同様にして2つの電極b,c間の抵抗値を求め、これを記憶部26に収納する。ここで求めた抵抗値Rbcは各電極抵抗Rb ,Rc の和、すなわちRb +Rc である(図10(b)参照)。
【0046】
次に、制御部15は、切替器6を制御して、先に組み合わせた2つの電極とは異なる組み合わせの2つの電極、例えば電極a,cを選択し、これらの電極a,cと抵抗測定回路5と接続し、発信器4を作動させる。以下、電極a,b間の場合と同様にして2つの電極a,c間の抵抗値を求め、これを記憶部10に収納する。ここで求めた抵抗値Racは各電極抵抗Ra ,Rc の和、すなわちRa +Rc である(図10(c)参照)。
【0047】
次に演算部11は、次の3つの関係(Rab、Rbc、Racは測定済み)から、Ra ,Rb ,Rc それぞれを求める。
Rab=Ra +Rb
Rbc=Rb +Rc
Rac=Ra +Rc
【0048】
次に演算部21は、3つの電極a,b,cの電極抵抗が求まると、それ以外の電極抵抗を次のようにして求める。図10(d)に示すように、測定対象の電極dと、抵抗値が既知の電極、例えば電極cを選択し、両者の間に定電流iを流し、その電極c,d間の電圧Vcdを検出する。このときVcd/i=Rc +Rd の関係があり、Rc は既知であるから電極dの電極抵抗Rd を求めることができる。以下同様にして、すべての電極の電極抵抗を求める。記憶部10はこれらのデータを記憶する。以後の処理において、このステップ301で測定した各電極抵抗を基準とする。
【0049】
次に、制御部15および演算部11は、ステップ301の抵抗測定処理から所定時間経過したかを判断し(ステップ302)、所定時間経過していれば、上記と同じようにして再度、各電極抵抗を測定する(ステップ303)。次に、演算部11は、各電極抵抗について、最初に測定した値と今回測定した値の差を取り、その差が所定の閾値より大か否かを判断することによって、電極抵抗が異常に増加している電極があるか、およびその電極はいずれの電極かを判断し(ステップ304)、そのような電極があればその旨を表示部22に指示し、そのような電極が無いならばステップ302に戻る。表示部22は、演算部21からその指示を受けるとそれに応じて、電極抵抗が異常に増加している電極を特定する記号、例えば番号と異常である旨を表示する(ステップ305)。
【0050】
この表示により操作者は、該当する電極を外して、その測定部位を拭き、再度その部位に電極を装着し、操作部23を操作して、電極抵抗測定開始の指示を入力する。このとき、制御部25は、その開始指示があるか否か(ステップ306)および測定終了の指示があるか否か(ステップ307)を待っており、開始指示があればステップ302に戻り、以後同様の処理を行い、測定終了の指示があれば、本測定を終了する。
【0051】
この脳波測定モードにおける処理によれば、所定時間毎に電極部100Aの全ての電極抵抗が測定され、それらの変化の異常が検出され表示される。このため脳波測定のときに、例えば表皮の脂肪によりいずれかの電極抵抗があがれば、その電極がどの電極であるかが表示される。したがって、操作者は、電極抵抗が異常となった電極を容易に特定でき、その電極の装着部位を拭くなどの処理をすれば、脳波測定を迅速にかつ精度良く行うことができる。
【0052】
次に、図8で示したステップ205の脳死判定モードにおける動作を図11に示すフローチャートを参照して、説明する。このモードでは、第1の実施の形態で求めた基準データを用いて、脳死判定を行うものである。この基準データは記憶部26に予め格納されている。
【0053】
まず、制御部25は、電極部100Bの電極1a,1b間の抵抗を測定すると共に、その抵抗を熱雑音に換算する(ステップ401)。電極1a,1b間の抵抗の測定や熱雑音の換算については第1の実施の形態で説明したので省略する。
【0054】
次に、制御部25および演算部21は、電極1a,1b間の電位差から雑音測定処理を行う(ステップ402)。この処理は次のようにする。まず、制御部25は、発信器4および抵抗測定回路5をオフとし、切替器6を切替えて、電極1a,1b間の電圧を導出するようにする。
【0055】
電極1a,1b間の電圧は、切替器6および入力短絡器7を経てプリアンプ8に至り、ここで増幅されてA/D変換部27でデジタル信号に変換され演算部21に至る。
【0056】
そして演算部21は、その電圧の平均実効値(雑音レベル)を求め、この雑音レベルからステップ201で求めたプリアンプ8のみによる雑音レベルを電力(V2 )演算により差し引く。そしてその結果の雑音レベルからステップ401で求めた熱雑音との比率を求め、これを表示部22の画面に表示する(この比率は対数グラフでは縦方向の長さで示される)とともに記憶部26に収納する(ステップ403)。
【0057】
また、演算部21は、ステップ403で求めた比率と記憶部26に収納されている基準データとを比較し、同じ抵抗値におけるその比率が基準データから所定以上離れているか否か判断し(ステップ404)、離れている場合には、表示部22にその電極部1の装着部位を拭くように指示する表示を行わせる(ステップ405)。
【0058】
次に制御部25は、次の雑音測定の指示、あるいは測定終了の指示を待つ(ステップ406、407)。ここで操作者が、被験者から電極部100Bを外し、その電極装着部位をアルコール綿などで擦過して電極抵抗の抵抗値を変え、再度その電極装着部位に電極を装着し、操作部23により測定開始の指示をすると、制御部25および演算部21はステップ401の処理に戻る。
【0059】
一方、演算部21は、ステップ404において、上記比率が基準データから所定以上離れていない(近接している)と判断したときは、脳死レベルと判定し、その旨を表示部23に表示させる(ステップ408)。
【0060】
以上の処理において、図12に示すように、表示部23の画面に、装着部位が拭かれる毎に測定される雑音レベルの軌跡を表示するようにしても良い。一般に、脳死状態に近付くにつれ、電極1a,1b間の電位差から得られる信号のうち脳波信号(生体器官信号)が弱くなり、この脳波信号を換算した雑音成分が少なくなっていく。しかし、脳死の場合、表皮は活性状態にある。このため測定された雑音レベルは表皮抵抗から生じる雑音だけのもの(基準データ)に近くなっていく。ここで、電極装着部位を良く拭いて表皮抵抗を下げて測定するならば、より一層正確に生体器官信号の有無を判断することができる。
したがって、図12に示すような表示が行われるならば、操作者は、被験者の脳死の判定を正確に行うことができる。
【0061】
次に、第3の実施の形態の生体活性度モニタを説明する。この装置は、皮膚の活性度を測定する装置である。装置の構成は、図13に示すように、電極部101と、第1の実施の形態と同様の生体信号検出部2と、データ処理・制御装置40とから構成されている。
【0062】
電極部101は、1対の電極部101a,101bから成る。各電極には、基準データを得るために用いられた電極と同じ装着面積の電極を用いる。また、生体信号検出部2は第1の実施の形態と同じ構成なので、同じ要素に同じ番号を付し、それらの説明は省略する。
【0063】
データ処理・制御部40は、生体信号検出部2からの信号をデジタル信号に変換するA/D変換部47、データを記憶する記憶部46、記憶部46に格納されたプログラムに基づいて演算を行う演算部41、演算部41の演算結果を表示する表示部42、本装置に対する指示や必要なデータを入力するための操作部43、抵抗値を温度補正して熱雑音レベルに換算するために必要なテーブルを有するデータテーブル44および上記各部を制御する制御部45を備えている。データ処理・制御部40は、デジタルコンピュータにより構成される。図14に、データ処理・制御部40が行う処理のフローチャートを示す。記憶部46には基準データが格納され、さらに、図14に示すようなプログラムが格納されている。ここで用いられる2つの電極1a,1bは、基準データを得るために用いられた電極と同じ装着面積の電極を用いる。
【0064】
図14を参照して、本装置の動作を説明する。まず、操作者は、本装置の電源をオンにする。このとき制御部45は、入力短絡器7を短絡し、プリアンプ8の内部抵抗による出力信号を測定し、これを前述のステップ121〜123と同様にして雑音レベルに変換し、これを記憶部46に収納する(ステップ501)。
【0065】
次に、操作者は電極101a,101bを被験者の腕、顔などの皮膚に装着し、操作部43を操作して抵抗測定開始を指示する。これにより制御部45は、切替器6および入力短絡器7を抵抗測定モードに切替え、発信器4を作動させる。ここで抵抗測定回路5は、10Hzの定電流を電極部101の電極101a,101b間に流す。電極101a,101b間の電圧は、切替器6および入力短絡器7を経てプリアンプ8に至り、ここで増幅されてA/D変換部9でデジタル信号に変換され演算部41に至る。そして演算部41は、その電圧を抵抗値に換算し、求めた抵抗値を熱雑音レベルに換算し、その抵抗値と熱雑音を対応させて記憶部10に収納する(ステップ502)。
【0066】
次に、制御部45は、発信器4および抵抗測定回路5をオフとし、切替器6および入力短絡器7を雑音測定モードに切替える。これにより、電極101a,101b間の電圧は、切替器6および入力短絡器7を経てプリアンプ8に至り、ここで増幅されてA/D変換部9でデジタル信号に変換され演算部41に至る。そして演算部41は、その電圧の平均実効値(雑音)を求め、この雑音レベルからステップ501で求めたプリアンプ8のみによる雑音レベルを電力(V2 )演算により差し引く。そしてその結果の雑音レベルからステップ502で求めた熱雑音との比率を求め、これを表示部42の画面に表示する(この比率は対数グラフでは縦方向の長さで示される)とともに記憶部46に収納する(ステップ503)。
【0067】
次に、演算部41は、ステップ502で求めた熱雑音レベルとステップ503で求めた雑音レベルとの比率をとり、これをステップ502で求めた抵抗値における基準データと比較し、皮膚活性度を判定しこれを表示する(ステップ504)。例えば、上記比率が基準データより大きければ、表皮活性度良い、そうでないときは表皮活性度悪いと表示する。これは2つの場合に分けた例であるが、測定データに応じて何段階に分けて表示しても良い。また、本装置において、生体信号検出部2とデータ処理・制御部40とを、手に持てる程度の1つのケース内に収容し、電極部101をそのケースの外面に固定するならば、使用の際にはその電極部101を被験者に押しつけるだけで測定できるので、操作が容易となるとともに、携帯、保管に便利である。本実施の形態によれば、皮膚の炎症、例えばアトピー性の炎症を起こした皮膚の状態も十分モニタすることができる。
【0068】
以上の実施の形態は、第3の実施の形態を除き、いずれも電極を頭皮に装着し、頭皮の表皮活性度を測定するようにしたが、測定部位は耳朶や、腕、足などでも同様にして測定すれば、それぞれの部位の表皮活性度を得ることができる。
【0069】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、表皮抵抗の活性度がわかるので器官や組織の活性度がわかり、さらに生体の活性度がわかる。
【0070】
請求項2の発明によれば、生体の活性度を目視により知ることができる。
【0071】
請求項3の発明によれば、測定した雑音レベルを基準データを参照して見ることができる。
【0072】
請求項4の発明によれば、基準データに対して測定雑音レベルがある状態となったときにその旨が報知されるので、操作者は測定雑音レベルの状態を知ることができる。
【0073】
請求項5の発明によれば、操作者は電極装着部位の表皮抵抗の増加を知り、その装着部位を拭く必要があることを知ることができる。
【0074】
請求項6の発明によれば、操作者は被験者が脳死状態にあるかどうかを正確に知ることができる。
【0075】
請求項7の発明によれば、電極装着部位を十分に拭いた後で、脳死レベルが判断されるので、その判断結果は正確なものとなる。
【0076】
請求項8の発明によれば、被験者の皮膚の状態を容易に知ることができる。
【0077】
請求項9の発明によれば、健常者を基準にして報知や測定データの表示が行われる。
【0078】
請求項10の発明は、各電極装着部位における電位を正確に導出することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】第1の実施の形態の生体活性度モニタ装置の構成を示す図。
【図2】図1に示した装置で用いる電極部1の外観を示す斜視図。
【図3】図1に示した装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図4】図3に示したフローチャートの一部を詳細に示した図。
【図5】図3に示したフローチャートの他の一部を詳細に示した図。
【図6】図1に示した装置によって得られたデータを示す図。
【図7】第2の実施の形態の生体活性度モニタ装置の構成を示す図。
【図8】図7に示した装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図9】図7に示した装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図10】図7に示した装置の動作を説明するための図。
【図11】図7に示した装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図12】図7に示した装置の動作を説明するための図。
【図13】第3の実施の形態の生体活性度モニタ装置の構成を示す図。
【図14】図13に示した装置の動作を説明するためのフローチャート。
【図15】表皮抵抗、固定抵抗それぞれ生じる雑音を測定した結果を示す図。
【図16】表皮抵抗、固定抵抗の他、耳朶、ペースト、水で練った小麦粉、鶏肉から発する雑音を測定した結果それぞれ生じる雑音を測定した結果を示す図。
【符号の説明】
1、100、101 電極部
2 生体信号検出部
3、30、40 データ処理・制御部
Claims (10)
- 生体の表皮に装着される1対の電極と、
前記1対の電極間の抵抗を求める抵抗測定手段と、
前記1対の電極間の電位差を検出し、これを雑音レベルに換算する雑音測定手段と、
前記抵抗測定手段が測定した抵抗値と、前記雑音測定手段が測定した雑音レベルを対応させてそれらを記憶する測定データ記憶手段と、
を備えた生体活性度モニタ。 - 前記測定データ記憶手段が記憶した内容に基づくデータを表示する表示手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載の生体活性度モニタ。
- 生体の表皮に装着される1対の電極と、
前記1対の電極間の抵抗を求める抵抗測定手段と、
前記1対の電極間の電位差を検出し、これを雑音レベルに換算する雑音測定手段と、
前記抵抗測定手段が測定した抵抗値と、前記雑音測定手段が測定した雑音を対応させてそれらを記憶する測定データ記憶手段と、
生体の皮膚表面の所定面積当りの表皮抵抗の抵抗値と、その表皮抵抗から生じる雑音レベルとの関係を示す基準データを記憶する基準データ記憶手段と、
前記測定データ記憶手段が記憶した内容と、前記基準データ記憶手段が記憶した内容に基づくデータを表示する表示手段と、
を備えた生体活性度モニタ。 - 生体の表皮に装着される1対の電極と、
前記1対の電極間の抵抗を求める抵抗測定手段と、
前記1対の電極間の電位差を検出し、これを雑音レベルに換算する雑音測定手段と、
前記抵抗測定手段が測定した抵抗値と、前記雑音測定手段が測定した雑音レベルを対応させてそれらを記憶する測定データ記憶手段と、
生体の皮膚表面の所定面積当りの表皮抵抗の抵抗値と、その表皮抵抗から生じる雑音との関係を示す基準データを記憶する基準データ記憶手段と、
前記雑音測定手段が測定した雑音レベルと、前記基準データ記憶手段が記憶した基準データを参照して、所定の報知を行うことを特徴とする報知手段と、
を備えたことを特徴とする生体活性度モニタ。 - 前記報知手段は、前記1対の電極の装着部位を拭く必要があることを報知する手段であることを特徴とする請求項4に記載の生体活性度モニタ。
- 前記報知手段は、脳死レベルであることを報知する手段であることを特徴とする請求項4に記載の生体活性度モニタ。
- 前記報知手段は、前記雑音測定手段が測定したある抵抗値における雑音レベルが、その抵抗値における前記基準データの雑音レベルに対し所定範囲内にあるときは脳死レベルであることを報知し、所定範囲外にあるときは前記1対の電極の装着部位を拭く必要があることを報知することを特徴とする請求項4に記載の生体活性度モニタ。
- 前記報知手段は、表皮の活性度を報知する手段であることを特徴とする請求項4に記載の生体活性度モニタ。
- 基準データは健常者のデータであることを特徴とする請求項3乃至8に記載の生体活性度モニタ。
- 生体の表皮に装着される少なくとも3つの電極と、
前記電極それぞれが装着されている各部位の厚さ方向の表皮抵抗値を求める抵抗測定手段と、
それぞれの前記表皮抵抗値の変化を検出する抵抗値変化検出手段と、
を備えた生体活性度モニタ。
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