JP7261466B2 - 電位計測装置 - Google Patents

Description

本発明は、電位計測装置に関する。

特許文献１には、制御用ＩＣ等、小電流を流す素子を接地しているシグナル系グランドと、ソレノイド駆動素子等、大電流を流す素子を接地しているパワー系グランドと、少なくとも前記２種類のグランドを兼ね備えたマルチグランド構成の電子制御装置において、前記マルチグランド間に電位差が発生した場合、前記マルチグランド間を一定電圧以内に抑える手段を有するグランド変動防止装置が記載されている。

特許文献２には、ユーザの外耳道への容量性結合を通してユーザのＥＥＧ（脳波）を連続的にモニタリングするためのＥＥＧモニタであって、上記ＥＥＧモニタが人の外耳道内に配置される耳挿入体と、上記耳挿入体に設けられ、信号を記録するように構成される少なくとも２つの容量性電極とを備え、上記電極（複数）が上記電極の電気的絶縁のための誘電体によって覆われており、かつ増幅器に接続されており、上記電極と上記増幅器との間の接続が信号線およびシールドを備え、上記シールドの電位が上記信号線の電位の近くに保持されているＥＥＧモニタが記載されている。

特開２００１－１５７３６０号公報 特許第５８０２３３４号公報

計測対象から取得する計測したい信号の電位レベルが、計測対象に刺激として与える信号の電位レベルに比べて小さい場合、刺激として与える信号の基準となる参照信号の電位変動が、計測したい信号におけるノイズとなって計測をしにくくすることがある。そこで、与える信号とその参照信号とをシールドすると、装置が大きくなってしまう。

本発明の目的は、送信する信号と参照信号とをシールドする場合に比べて、装置を大きくすることなく参照信号の電位変動を抑制した電位計測装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、第１の電位レベルの信号を受信して計測する計測手段と、前記第１の電位レベルより大きい第２の電位レベルの信号を送信する送信線と、当該第２の電位レベルの信号の基準となる参照電位を供給する参照線とを有する信号送信手段と、前記参照線を前記参照線に接続された信号増幅部の基準電位に接続する、又は、前記参照線の電位を前記基準電位に設定する制御手段と、を備える電位計測装置である。
請求項２に記載の発明は、前記制御手段は、前記参照線の電位を、前記信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定することを特徴とする請求項１に記載の電位計測装置である。
請求項３に記載の発明は、前記制御手段は、前記参照線を前記信号送信手段の基準電位に接続することを特徴とする請求項２に記載の電位計測装置である。
請求項４に記載の発明は、前記制御手段は、前記参照線をダイオードを介して前記信号送信手段の基準電位に接続することを特徴とする請求項２に記載の電位計測装置である。
請求項５に記載の発明は、前記制御手段は、前記参照線の電位を切り替えるスイッチであることを特徴とする請求項１ に記載の電位計測装置である。
請求項６に記載の発明は、前記スイッチは、前記参照線を、前記信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定するように接続するオン状態と、当該信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定しないオフ状態とを備え、前記計測手段を用いる場合は、前記スイッチがオン状態に設定され、当該計測手段を用いない場合は、当該スイッチがオフ状態に設定されることを特徴とする請求項５に記載の電位計測装置である。
請求項７に記載の発明は、前記スイッチは、前記参照線を、前記信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定するように接続するオン状態と、当該信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定しないオフ状態とを備え、前記送信線の電位が予め定められた値を超えた場合に、前記スイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられることを特徴とする請求項５に記載の電位計測装置である。
請求項８に記載の発明は、前記第１の電位レベルの信号は、生体から得られる信号であって、前記第２の電位レベルの信号は、当該生体に対して刺激を与える信号であることを特徴とする請求項１に記載の電位計測装置である。
請求項９に記載の発明は、前記生体から得られる信号は、脳波に関する信号であって、当該生体に対して刺激を与える信号は、音を発生させるための信号であることを特徴とする請求項８に記載の電位計測装置である。
請求項１０に記載の発明は、前記脳波に関する信号は、耳の耳甲介腔に装着される電極から取得され、前記音を発生させるための信号は、当該耳の外耳道に挿入された音発生手段に送信されることを特徴とする請求項９に記載の電位計測装置である。
請求項１１に記載の発明は、前記計測手段の基準電位と前記信号送信手段の基準電位とは、共通化されていることを特徴とする請求項１に記載の電位計測装置である。

請求項１に記載の発明によれば、送信する信号と参照信号とをシールドする場合に比べて、装置を大きくすることなく参照信号の電位変動を抑制できる。
請求項２に記載の発明によれば、参照線の電位を基準電位に対して予め定められた電位に設定しない場合に比べ、参照線の電位の変動が抑制される。
請求項３に記載の発明によれば、参照線の電位を基準電位に設定しない場合に比べ、参照線の電位が容易に設定できる。
請求項４に記載の発明によれば、ダイオードを介して基準電位に接続しない場合に比べ、基準電位の変動の影響を受けにくくできる。
請求項５ないし７に記載の発明によれば、スイッチでない場合に比べ、用途や状態に応じて設定する電位が選択できる。
請求項８に記載の発明によれば、生体における微弱な電位レベルの信号が生体に刺激を与えつつ計測できる。
請求項９に記載の発明によれば、音を聴かせながら脳波の計測ができる。
請求項１０に記載の発明によれば、音を聴かせながら脳波を計測する装置が小型になる。
請求項１１に記載の発明によれば、基準電位が異なる場合に比べ、計測がより安定に行える。

第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置の概念図である。 ヒアラブル脳波計測装置を耳に装着する状態を説明する図である。（ａ）は、脳波計測電極の装着状態、（ｂ）は、音発生部の装着状態である。 ヒアラブル脳波計測装置における電気信号について説明する図である。（ａ）は、第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置、（ｂ）は、比較例として示すヒアラブル脳波計測装置である。 第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置の回路図である。 脳波信号に対する音信号からのクロストークを説明する図である。 第２の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置の回路図である。 第３の実施の形態が適用される電位計測装置の一例としてのヒアラブル脳波計測装置の回路図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
［第１の実施の形態］
第１の実施の形態が適用される電位計測装置として、脳波を計測するヒアラブルデバイス（以下では、ヒアラブル脳波計測装置と表記する。）を一例として説明する。ヒアラブル脳波計測装置とは、計測対象である人に対して音楽などの音を刺激として与えつつ、計測対象である人の脳波を計測する装置である。ここで、脳波に関する電気信号が計測したい信号、音楽などの音を発生させるための音に関する電気信号が刺激として計測対象である人に与えられる信号である。ここでは、計測対象が人であるので、計測対象を計測対象者と表記する。

音楽などの音を刺激として与えることにより、計測対象者が心地よいと感じている状態における脳波や、そうでないと感じている状態における脳波が計測される。脳波を取得することによって、計測対象者の気持ちとか情緒とかが可視化される。これにより、音楽などの音を刺激として与えることで、計測対象者の状態をよりよい状態にもっていける。なお、音の刺激は、計測対象者が設定してもよく、脳波を計測する計測者が設定してもよい。

計測したい信号である脳波に関する信号の電位レベルは数１０μＶであり、刺激として与える信号である音に関する信号の電位レベルは数Ｖであって、脳波に関する信号は、音に関する信号の電位レベルに比べ、１／１０００００以下と小さい。つまり、人など生体に刺激として与える音に関する信号の電位レベルは、計測したい脳波の信号の電位レベルの１０^４倍以上である。計測したい信号が第１の電位レベルの信号の一例であり、刺激として与える信号が第２の電位レベルの信号の一例である。
なお、脳波には、α波（８～１３Ｈｚ）、β波（１４～３０Ｈｚ）などがある。これらの周波数は、可聴周波数２０Ｈｚ～２０ｋＨｚと一部が重なる。

図１は、第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置１の概念図である。
ヒアラブル脳波計測装置１は、装置本体１０と、脳波計測電極２０と、音発生部３０と、イヤーハンガー４０とを備える。脳波計測電極２０は、脳波に関する電気信号を取得する電極である。音発生部３０は、音の刺激を与えるために、人の頭部に接触させる電極である。音発生部３０は、可聴周波数内の音を発生する部材である。ここでは、音発生部３０は、一例として、いわゆるイヤフォンの形状をなしている。そして、後述する図２に示すように、外耳道に挿入され、外耳道に密着するように構成されている。なお、音発生部３０は、イヤフォンでなくてもよい。音発生部３０は、音発生手段の一例である。

脳波計測電極２０は、半リング状に構成され、イヤフォンの形状をした音発生部３０の周辺部に設けられている。

装置本体１０は、後述する脳波信号処理部１１と音信号増幅部１２と電位制御部１３とを収納する筐体１４を備える。筐体１４は、脳波計測電極２０と音発生部３０とイヤーハンガー４０とを保持する。ただし、後述するように、ヒアラブル脳波計測装置１は、人の一方の耳に装着されるので、装置本体１０と脳波計測電極２０と音発生部３０とイヤーハンガー４０とは、違和感なく耳に適合するように、相対的な位置が調整可能に固定されている。脳波信号処理部１１が計測手段の一例であり、電位制御部１３が制御手段の一例である。なお、装置本体１０が有線または無線の通信手段を有し、他の装置と通信して脳波測定に関するデータや音に関するデータなどを送受信してもよい。

なお、脳波信号処理部１１は、脳波計測電極２０により取得した脳波に関する電気信号を処理する。音信号増幅部１２は、取得した音に関するデータに基づいて音発生部３０に供給する音に対する電気信号に増幅する。

イヤーハンガー４０は、一端部が装置本体１０の筐体１４に固定され、他端部が耳の頭部との境界部を上側から後ろ側に向かって曲げられた部材である。他端部は、固定されていない。そして、イヤーハンガー４０は、イヤーハンガー４０を耳にかけることで、ヒアラブル脳波計測装置１の装置本体１０、脳波計測電極２０、音発生部３０が、予め定められた位置で耳に密着するよう設定されている。
なお、図１では、右耳用が記載されているが、左耳用であってもよく、右耳用と左耳用とを同時に設けた、いわゆるヘッドフォンの形状に構成されてもよい。

図２は、ヒアラブル脳波計測装置１を耳に装着する状態を説明する図である。図２（ａ）は、脳波計測電極２０の装着状態、図２（ｂ）は、音発生部３０の装着状態である。ここでは、右耳で説明する。左耳であっても同様である。
図２（ａ）に示すように、脳波計測電極２０は、耳５０の外耳道口５１の周囲にある、くぼみ状の平坦部である耳甲介腔５３に内接させ接触面積および密着させる圧力を確保するように装着される。
一方、図２（ｂ）に示すように、音発生部３０は、音信号が供給される音電極３１と音電極３１に対する参照電位に関する信号が供給される参照電極３２とを備える。そして、音電極３１は、音電極３１を覆うイヤーピースとともに、外耳道５２に挿入され、外耳道５２に内接するように装着される。なお、参照電極３２は、音電極３１に対向するように、外耳道口５１側に設けられる。音電極３１と参照電極３２との間に電圧を印加することにより、音を発生させる。そして、装置本体１０は、耳の外側に設けられる。

ヒアラブル脳波計測装置１は、脳波を計測する機能と刺激として音を発生する機能とを一つの装置として実現している。そして、ヒアラブル脳波計測装置１は、装置本体１０と脳波計測電極２０と音発生部３０とが、一方の耳の周辺において近接して配置される構成を有している。そして、ヒアラブル脳波計測装置１は、音発生部３０を一方の耳の外耳道５２に挿入すると、その耳の耳甲介腔５３に脳波計測電極２０が密着するようになっている。このようにすることで、ヒアラブル脳波計測装置１が小型になるとともに、脳波計測電極２０の装着が容易になる。このため、ヒアラブル脳波計測装置１は、小型であることが求められる。

図３は、ヒアラブル脳波計測装置１における電気信号について説明する図である。図３（ａ）は、第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置１、図３（ｂ）は、比較例として示すヒアラブル脳波計測装置１′である。図３（ａ）、（ｂ）では、左耳を例として示している。ここでは、装置本体１０において、脳波信号処理部１１と音信号増幅部１２とを示すとともに、音信号増幅部１２の基準電位を示す。ここで、基準電位は、例えば接地電位など予め定められた基準となる電位である。なお、基準電位は、システムグランドと呼ばれることがある。以下では、システムＧＮＤと表記し、図においては、ＧＮＤと表記する。ここでは、脳波信号処理部１１も同じシステムＧＮＤに設定されているとする。つまり、脳波信号処理部１１と音信号増幅部１２とは、基準電位がシステムＧＮＤに共通化されている。なお、脳波信号処理部１１の基準電位は、音信号増幅部１２のシステムＧＮＤと異なってもよい。なお、脳波信号処理部１１および音信号増幅部１２は、ＬＳＩやＡＳＩＣで構成されていてもよい。

図３（ａ）に示すように、脳波信号処理部１１と脳波計測電極２０とは、脳波に関する電気信号が伝搬される配線で接続される。なお、取得法に依存するが、脳波の計測には、複数の電極が用いられる。脳波の計測において、電極はチャネルと呼ばれる。例えば、脳波リファレンス信号を取得するチャネル、脳波信号を取得するチャネル、脳波のグランドを取得するチャネルなどが併用される。これらの脳波に関する電気信号の電位レベルは、数１０μＶである。ここでは、脳波計測電極２０は、一例として脳波リファレンス信号を取得するチャネルであるとして説明し、脳波に関する電気信号を脳波リファレンス信号と呼び、脳波信号処理部１１と脳波計測電極２０とを接続する配線を脳波リファレンス信号線１１１と表記する。なお、脳波リファレンス信号、脳波信号、脳波のグラウンドなど脳波に関する電気信号を、脳波信号と呼ぶことがある。

一方、音信号増幅部１２と音発生部３０とは、音に関する電気信号である音信号（オーディオ信号と表記することがある。）が送信される音信号線１２２と、参照電位に関する信号が送信される参照電位信号線１２１とで接続される。音信号線１２２は、音発生部３０の音電極３１に接続される。参照電位信号線１２１は、参照電極３２に接続される。図および以下において、参照電位をＳＧＮＤと表記する。よって、参照電極３２をＳＧＮＤ電極３２、参照電位信号をＳＧＮＤ信号、参照電位信号線１２１をＳＧＮＤ信号線１２１と表記する。なお、音信号の電位レベルは、数Ｖである。例えば３Ｖ程度である。音信号増幅部１２と参照電位信号線１２１と音信号線１２２とが、信号送信手段の一例である。そして、参照電位信号線１２１が参照線の一例であり、音信号線１２２が送信線の一例である。

そして、第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置１では、音信号増幅部１２のＳＧＮＤ信号が供給されるＳＧＮＤ信号線１２１とシステムＧＮＤとは、電位制御部１３において、短絡線１３１により接続されている。なお、短絡線１３１は、ショートバーと呼ばれる別部材であってもよく、ＳＧＮＤ信号線１２１とシステムＧＮＤとを直接接続する線材であってもよい。つまり、ＳＧＮＤ信号線１２１とシステムＧＮＤとが直接接続されている。これにより、音信号線１２２と脳波リファレンス信号線１１１とのクロストークを抑制し、脳波リファレンス信号にノイズが誘起されることを抑制している。

図３（ｂ）に示す比較例のヒアラブル脳波計測装置１′は、電位制御部１３を備えず、音信号増幅部１２のＳＧＮＤ信号線１２１とシステムＧＮＤとは接続されていない。一般に、音信号増幅部１２のＳＧＮＤ信号は音発生部３０のＳＧＮＤ電極３２に接続され、システムＧＮＤに接続されない。これは、音発生部３０で発生する電位変動が、システムＧＮＤの電位変動を生じさせることを抑制するためである。音は音信号とＳＧＮＤ信号との差電圧によって発生するので、ＳＧＮＤ信号の電位が変動しても音に大きな影響を生じにくい。

上述したように、脳波リファレンス信号のような脳波に関する電気信号は、音信号に比べて電位レベルが低いために、同時に用いる場合には、音信号が脳波リファレンス信号などの脳波に関する電気信号にクロストークしやすい。

クロストークを抑制するための方法としては、図３（ｂ）に破線で示すように、ＳＧＮＤ信号が供給されるＳＧＮＤ信号線１２１と音信号が供給される音信号線１２２とをシールド層１２３で囲むことが考えられる。つまり、音信号とＳＧＮＤ信号とをシールドする。しかし、このためには、ＳＧＮＤ信号線１２１と音信号線１２２とを包み込んでシールドするシールド層１２３を設けると、装置本体１０における筐体１４が大きくなったり、配線が太くなったりしてしまう。このため、耳にヒアラブル脳波計測装置１′を搭載しづらくなってしまう。なお、シールド層１２３とは、例えば、同軸ケーブルの外部導体のように、導線が網状に編まれて構成されたものである。

そこで、本実施の形態が適用されるヒアラブル脳波計測装置１では、ＳＧＮＤ信号線１２１をシステムＧＮＤに接続し、ＳＧＮＤ信号線１２１にシールド効果を持たせるようにし、ヒアラブル脳波計測装置１の装置が大きくなることを抑制している。

図４は、第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置１の回路図である。ここでは、音信号増幅部１２を中心に示す。そして、音信号増幅部１２は、音はステレオ出力とする。このため、右耳に対して音を発生する音発生部３０Ｒと、左耳に対して音を発生する音発生部３０Ｌと分けて記載するが、構造は同じである。よって、音電極３１、ＳＧＮＤ電極３２は同じ表記を用いる。なお、右耳に対して音信号を供給する音信号線１２２Ｒと左耳に対して音信号を供給する音信号線１２２Ｌとを分けて表記している。なお、音信号増幅部１２は、ＬＳＩとして構成されているとする。

音信号増幅部１２は、ＧＮＤで示すシステムＧＮＤと、ＶＤＤとして示す電源電位とによって駆動される。そして、入力端子として、右耳に供給される音信号に関するデータを受信する端子ＩＮＲ＋、ＩＮＲ－と、左耳に供給される音信号に関するデータを受信する端子ＩＮＬ＋、ＩＮＬ－とを備える。そして、出力端子として、右耳の音発生部３０Ｒに右耳音信号を出力する端子ＯＵＴＲと、左耳の音発生部３０Ｌに左耳音信号を出力する端子ＯＵＴＬと、ＳＧＮＤ信号を出力する端子ＳＧＮＤとを備える。そして、端子ＳＧＮＤは、音信号増幅部１２のシステムＧＮＤに接続されている。なお、図４においては、入力端子および出力端子において、「端子」の表示を省略している。他の実施の形態においても同様である。

端子ＩＮＲ＋、ＩＮＲ－および端子ＩＮＬ＋、ＩＮＬ－は、外部に設けられたＣＯＤＥＣなどから音に関するデータを取得する。そして、端子ＯＵＴＲと端子ＳＧＮＤは、音発生部３０Ｒの音電極３１とＳＧＮＤ電極３２とに接続される。同様に、端子ＯＵＴＬと端子ＳＧＮＤは、音発生部３０Ｌの音電極３１とＳＧＮＤ電極３２に接続される。

このようにして、ヒアラブル脳波計測装置１が実現される。ここでは、ＳＧＮＤ信号線１２１を音信号増幅部１２のシステムＧＮＤに接続したが、端子ＳＧＮＤの部分でシステムＧＮＤに接続してもよい。

図５は、脳波リファレンス信号に対する音信号からのクロストークを説明する図である。横軸は、音圧の設定値、縦軸は脳波リファレンス信号におけるノイズ振幅（μＶ）である。音信号の周波数は、２０Ｈｚである。実線が第１の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置１である。図では、実施例と表記する。破線が比較例のヒアラブル脳波計測装置１′である。図では、比較例と表記する。なお、音圧とは、音の圧力であり、単位はパスカル（Ｐａ）で表される。ここでは、一例として音圧が１６段階（１～１６）で設定されるようになっている。この１６段階を音圧の設定値と表記する。

図５に示すように、実施例のヒアラブル脳波計測装置１では、音圧の設定値を上げても、ノイズ振幅は、１０μＶ以下に抑制されている。脳波リファレンス信号の電位レベルは数１０μＶである。よって、ヒアラブル脳波計測装置１では、計測対象者に音を聴かせながら、脳波が計測される。
一方、比較例のヒアラブル脳波計測装置１′では、音圧の設定値が３未満であれば、ノイズ振幅が１０μＶ未満であるが、音圧の設定値が３以上になると、ノイズ振幅が急激に上昇する。そして、音圧の設定値が５以上になると、ノイズ振幅が１００μＶを超えるようになる。よって、比較例のヒアラブル脳波計測装置１′では、音圧の設定値が３を超えるようになると、脳波リファレンス信号がノイズ振幅に埋もれてしまい、音を聴かせながらの脳波の計測がしづらい。

以上説明したように、第１の実施の形態が適用される電位測定装置の一例としてのヒアラブル脳波計測装置１では、ＳＧＮＤ信号線１２１をシステムＧＮＤに接続して、ＳＧＮＤ信号線１２１をシールドとすることで、音を聴かせながら脳波が計測しうる。つまり、音信号とＳＧＮＤ信号とをシールドすることを要しないため、装置が大きくなることが抑制される。

［第２の実施の形態］
第２の実施の形態が適用される電位計測装置の一例としてのヒアラブル脳波計測装置２では、ＳＧＮＤ信号線１２１がダイオードＤを介してシステムＧＮＤに接続されている。なお、他の構成は、第１の実施の形態が適用されるヒアラブル脳波計測装置１と同様であるので、説明を省略する。

図６は、第２の実施の形態が適用される電位計測装置の一例であるヒアラブル脳波計測装置２の回路図である。ここでは、ＳＧＮＤ信号線１２１とシステムＧＮＤ（図６におけるＧＮＤ）との間に設けられた電位制御部１３は、ダイオードＤで構成されている。すなわち、ＳＧＮＤ信号線１２１は、ダイオードＤを介してシステムＧＮＤに接続されている。なお、ダイオードＤは、ＳＧＮＤ信号線１２１からシステムＧＮＤに電流が流れる方向に設定されている。このようにすることで、システムＧＮＤが正側に変動しても、ＳＧＮＤ信号の電位の変動が抑制される。よって、計測対象者が聴く音へのノイズの混入が抑制される。

［第３の実施の形態］
第３の実施の形態が適用される電位計測装置の一例としてのヒアラブル脳波計測装置３では、ＳＧＮＤ信号線１２１がスイッチＳｗを介してシステムＧＮＤに接続されている。なお、他の構成は、第１の実施の形態が適用されるヒアラブル脳波計測装置１と同様であるので、説明を省略する。

図７は、第３の実施の形態が適用される電位計測装置の一例としてのヒアラブル脳波計測装置３の回路図である。ここでは、ＳＧＮＤ信号線１２１とシステムＧＮＤ（図６におけるＧＮＤ）との間に設けられた電位制御部１３は、スイッチＳｗで構成されている。つまり、ＳＧＮＤ信号線１２１がスイッチＳｗを介してシステムＧＮＤに接続されている。そして、スイッチＳｗは、ＳＧＮＤ信号線１２１をシステムＧＮＤに設定する接続点１３２と、ＳＧＮＤ信号線１２１をシステムＧＮＤに設定しない接続点１３３とを備える。なお、接続点１３２に接続された場合がオン状態、接続点１３３に接続された場合がオフ状態である。

スイッチＳｗがオン状態に設定されると、ＳＧＮＤ信号線１２１がシステムＧＮＤになる。スイッチＳｗがオフ状態に設定されると、ＳＧＮＤ信号線１２１がシステムＧＮＤと無関係になる。つまり、ＳＧＮＤ信号線１２１が、システムＧＮＤからフローティング状態になる。

なお、スイッチＳｗは、機械的な接点によりオン状態とオフ状態とが切り替えられるスイッチであってもよく、ソース、ドレイン、ゲートを備えた電界トランジスタなど、ゲートに与えられる信号により、オン状態とオフ状態とが切り替えられるスイッチであってもよい。

スイッチＳｗは、一例として、次のように使用されてもよい。
脳波を計測しない場合には、スイッチＳｗをオフ状態にする。このようにすると、ＳＧＮＤ信号線１２１は、システムＧＮＤと接続されていない状態、つまりフローティング状態となって、システムＧＮＤの変動を受けない。ヒアラブル脳波計測装置１は、いわゆるオーディオ装置として機能する。一方、脳波を計測する場合には、スイッチＳｗをオン状態にする。すると、第１の実施の形態で説明したヒアラブル脳波計測装置１となる。つまり、電位計測装置の用途に応じて電位が設定される。

また、スイッチＳｗは、他の例として、次のように使用されてもよい。
音信号の音圧が低い場合、例えば図５における音圧の設定値が３以下の場合には、スイッチＳｗをオフ状態にし、音圧の設定値が３を超えた場合にスイッチＳｗをオン状態にしてもよい。このようにすることで、クロストークによって音信号がノイズとして脳波リファレンス信号などの脳波に関する信号に混入することが抑制される。
なお、スイッチＳｗが電界効果トランジスタなどである場合には、装置本体１０などにおいて、音圧を検知して、予め定められた音圧以下の場合には、スイッチＳｗをオフ状態に設定し、予め定められた音圧を超えた場合には、スイッチＳｗをオン状態に設定してもよい。なお、予め定められた音圧未満の場合には、スイッチＳｗをオフ状態に設定し、予め定められた音圧以上の場合には、スイッチＳｗをオン状態に設定してもよい。つまり、音圧などの状態に応じて電位が設定される。

以上においては、電位計測装置は、一例としてヒアラブル脳波計測装置１、２、３であった。この場合、脳波に関する信号が計測したい信号、音楽などの音に関する信号が刺激として計測対象者に与えられる信号であった。
なお、電位計測装置は、脳波に関する信号の代わりに、筋電位に関する信号を計測してもよい。なお、筋電位は数ｍＶである。この場合、数Ｖの音の信号を刺激として計測対象者に与えるとすると、刺激として与えられる信号の電位レベルは、測定したい信号の電位レベルの１０^３倍以上である。
また、音に関する信号の代わりに、振動を与える信号を用いてもよい。この例としては、骨伝導を利用した音の伝達を行うようにしてもよい。このときは、骨伝導のために振動を与える信号が、刺激として計測対象者に与えられる信号となる。さらに、音に関する信号の代わりに、先端の尖った針などの押圧や電気刺激などによって皮膚に刺激を与える信号であってもよい。この場合、先端の尖った針などの押圧や電気刺激を与える信号が、刺激として計測対象者に与えられる信号となる。

以上説明したように、計測したい信号は、脳波や筋電位など生体から得られる微弱な電位レベルの信号であってもよい。刺激として計測対象者に与えられる信号は、音、振動、押圧や電気刺激など生体に刺激として与えられる信号であればよい。そして、計測したい信号の取得と、刺激として与えられる信号の供給とが一つの装置において行われることにより、クロストークが生じやすい場合に適用されるとよい。

１、１′、２、３…ヒアラブル脳波計測装置、１０…装置本体、１１…脳波信号処理部、１２…音信号増幅部、１３…電位制御部、１４…筐体、２０…脳波計測電極、３０、３０Ｌ、３０Ｒ…音発生部、３１…音電極、３２…参照電極（ＳＧＮＤ電極）、４０…イヤーハンガー、５０…耳、５１…外耳道口、５２…外耳道、５３…耳甲介腔、１１１…脳波リファレンス信号線、１２１…参照電位信号線（ＳＧＮＤ信号線）、１２２、１２２Ｒ、１２２Ｌ…音信号線、１２３…シールド層、１３２、１３３…接続点、Ｄ…ダイオード、Ｓｗ…スイッチ

Claims (11)

1. 第１の電位レベルの信号を受信して計測する計測手段と、
   前記第１の電位レベルより大きい第２の電位レベルの信号を送信する送信線と、当該第２の電位レベルの信号の基準となる参照電位を供給する参照線とを有する信号送信手段と、
   前記参照線を前記参照線に接続された信号増幅部の基準電位に接続する、又は、前記参照線の電位を前記基準電位に設定する制御手段と、
   を備える電位計測装置。
2. 前記制御手段は、前記参照線の電位を、前記信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定することを特徴とする請求項１に記載の電位計測装置。
3. 前記制御手段は、前記参照線を前記信号送信手段の基準電位に接続することを特徴とする請求項２に記載の電位計測装置。
4. 前記制御手段は、前記参照線をダイオードを介して前記信号送信手段の基準電位に接続することを特徴とする請求項２に記載の電位計測装置。
5. 前記制御手段は、前記参照線の電位を切り替えるスイッチであることを特徴とする請求項１に記載の電位計測装置。
6. 前記スイッチは、前記参照線を、前記信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定するように接続するオン状態と、当該信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定しないオフ状態とを備え、
   前記計測手段を用いる場合は、前記スイッチがオン状態に設定され、当該計測手段を用いない場合は、当該スイッチがオフ状態に設定されることを特徴とする請求項５に記載の電位計測装置。
7. 前記スイッチは、前記参照線を、前記信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定するように接続するオン状態と、当該信号送信手段の基準電位に対して予め定められた電位に設定しないオフ状態とを備え、
   前記送信線の電位が予め定められた値を超えた場合に、前記スイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられることを特徴とする請求項５に記載の電位計測装置。
8. 前記第１の電位レベルの信号は、生体から得られる信号であって、前記第２の電位レベルの信号は、当該生体に対して刺激を与える信号であることを特徴とする請求項１に記載の電位計測装置。
9. 前記生体から得られる信号は、脳波に関する信号であって、当該生体に対して刺激を与える信号は、音を発生させるための信号であることを特徴とする請求項８に記載の電位計測装置。
10. 前記脳波に関する信号は、耳の耳甲介腔に装着される電極から取得され、前記音を発生させるための信号は、当該耳の外耳道に挿入された音発生手段に送信されることを特徴とする請求項９に記載の電位計測装置。
11. 前記計測手段の基準電位と前記信号送信手段の基準電位とは、共通化されていることを特徴とする請求項１に記載の電位計測装置。

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