JP3103427B2 - 生体電気現象検出装置 - Google Patents
生体電気現象検出装置Info
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- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脳波、筋電位、その他
の直流または超低周波の生体電気現象を検出する場合に
おいて、電極に発生する不要な電位の悪影響を除去する
ようにした生体電気現象検出装置に関するものである。
の直流または超低周波の生体電気現象を検出する場合に
おいて、電極に発生する不要な電位の悪影響を除去する
ようにした生体電気現象検出装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】脳波を検出するための電極には、図5に
示すような生体電気検出用電極10が最も広く使用され
てきている。この電極10は、皿状の銀塩化銀電極部1
1を下面が開口したケース14で包囲し、リード線12
を外部へ導出したもので、生体16に取付けるときに
は、ペースト13を介在し、両面粘着カラー15で固定
するなどの方法が取られている。
示すような生体電気検出用電極10が最も広く使用され
てきている。この電極10は、皿状の銀塩化銀電極部1
1を下面が開口したケース14で包囲し、リード線12
を外部へ導出したもので、生体16に取付けるときに
は、ペースト13を介在し、両面粘着カラー15で固定
するなどの方法が取られている。
【0003】脳波は、その信号レベルが数μV〜300
μV程度の極めて小さな信号であり、これを検出すると
きに最もやっかいなのは、電極10の取付けである。電
極10の取付けが安定していないと、ノイズや筋電位が
混入して正確な測定をすることができない。電極10の
取付け位置には、種々の方法があるが、現在最も多く使
われているのは、図4に示すような国際脳波学会が標準
法として認めているモントリオール法である。このよう
に多数の電極10を頭皮上に取付け、図6の双極法、ま
たは、図7の単極法にて、電極間の電位変化を多チャン
ネル同時計測をする。
μV程度の極めて小さな信号であり、これを検出すると
きに最もやっかいなのは、電極10の取付けである。電
極10の取付けが安定していないと、ノイズや筋電位が
混入して正確な測定をすることができない。電極10の
取付け位置には、種々の方法があるが、現在最も多く使
われているのは、図4に示すような国際脳波学会が標準
法として認めているモントリオール法である。このよう
に多数の電極10を頭皮上に取付け、図6の双極法、ま
たは、図7の単極法にて、電極間の電位変化を多チャン
ネル同時計測をする。
【0004】脳波は、頭皮上に電極10をペースト13
を介して装着して測定するが、この脳波は、一般的に1
〜4Hz帯域(δ波)、4〜8Hz帯域(θ波)、8〜
12Hz帯域(α波)、12〜25Hz帯域(β波)と
分類して論じられてきた。そのため、従来は、測定電極
間に発生した直流成分は、銀塩化銀電極部11とペース
ト13との間に発生した分極電圧と考え、CR増幅器を
用いて直流または超低周波成分を除去していた。
を介して装着して測定するが、この脳波は、一般的に1
〜4Hz帯域(δ波)、4〜8Hz帯域(θ波)、8〜
12Hz帯域(α波)、12〜25Hz帯域(β波)と
分類して論じられてきた。そのため、従来は、測定電極
間に発生した直流成分は、銀塩化銀電極部11とペース
ト13との間に発生した分極電圧と考え、CR増幅器を
用いて直流または超低周波成分を除去していた。
【0005】しかるに、近年、コンピュータ技術が普及
するにつれ、その研究内容が脳波成分中の1Hz以下の
帯域、すなわち、超低周波帯であるδ0領域にもおよ
び、かつδ0帯域にも有効な生体情報成分の存在が論じ
られるに至った。そのためには、増幅器の帯域を交流増
幅器(CR)のまま、その時定数を大きくするのみでな
く、積極的に直流増幅器化することが考えられている。
するにつれ、その研究内容が脳波成分中の1Hz以下の
帯域、すなわち、超低周波帯であるδ0領域にもおよ
び、かつδ0帯域にも有効な生体情報成分の存在が論じ
られるに至った。そのためには、増幅器の帯域を交流増
幅器(CR)のまま、その時定数を大きくするのみでな
く、積極的に直流増幅器化することが考えられている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、生体電
気現象検出は、前述のように、電極を生体に装着して計
測するが、電極自体が電池であり、絶対ゼロ電位の電極
は存在せず、かつ、各電極の電池電圧は個別差を有して
いる。直流成分の生体電気現象の検出には、電極電池電
圧が存在しても変動なく安定であることが条件で、その
ための工夫は種々実施されているが、生体電位計測を完
全に実施するためには、ここの電極電池電圧を補正して
肝心の脳波そのものを測定する必要がある。この場合、
δ0波を分極電圧として除去すると、肝心の脳波情報を
測定することができないという問題があった。
気現象検出は、前述のように、電極を生体に装着して計
測するが、電極自体が電池であり、絶対ゼロ電位の電極
は存在せず、かつ、各電極の電池電圧は個別差を有して
いる。直流成分の生体電気現象の検出には、電極電池電
圧が存在しても変動なく安定であることが条件で、その
ための工夫は種々実施されているが、生体電位計測を完
全に実施するためには、ここの電極電池電圧を補正して
肝心の脳波そのものを測定する必要がある。この場合、
δ0波を分極電圧として除去すると、肝心の脳波情報を
測定することができないという問題があった。
【0007】本発明は、生体電気現象の中で極めて重要
なδ0波を正確に測定するために、直流増幅方式により
構成される脳波計などの生体電気現象計測装置におい
て、生体電気現象計測の前に個別の電極電池電圧を、ダ
ミー生体を用いて計測し、電極電池電圧差を予め補正
し、その後、生体電気現象を計測することにより生体の
直流成分より計測可能とする補正装置を提供することを
目的とするものである。
なδ0波を正確に測定するために、直流増幅方式により
構成される脳波計などの生体電気現象計測装置におい
て、生体電気現象計測の前に個別の電極電池電圧を、ダ
ミー生体を用いて計測し、電極電池電圧差を予め補正
し、その後、生体電気現象を計測することにより生体の
直流成分より計測可能とする補正装置を提供することを
目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数の生体電
気検出用電極10を装着するダミー生体20と、このダ
ミー生体20に装着された対をなす電極10間の電位差
を検出して所定の電圧に補正する補正手段とからなり、
この補正手段は、ダミー生体20に装着された対をなす
電極10間の電位差を検出する第1の差動増幅器31
と、この第1の差動増幅器31の出力と補正回路35か
ら帰還された出力との電位差を検出する第2の差動増幅
器32と、順次出力電位を変化せしめて、前記第1の差
動増幅器31の出力電位と所定の関係値に達したとき固
定的な電圧を出力する補正回路35とを具備してなるこ
とを特徴とする生体電気現象検出用電極の補正装置であ
る。
気検出用電極10を装着するダミー生体20と、このダ
ミー生体20に装着された対をなす電極10間の電位差
を検出して所定の電圧に補正する補正手段とからなり、
この補正手段は、ダミー生体20に装着された対をなす
電極10間の電位差を検出する第1の差動増幅器31
と、この第1の差動増幅器31の出力と補正回路35か
ら帰還された出力との電位差を検出する第2の差動増幅
器32と、順次出力電位を変化せしめて、前記第1の差
動増幅器31の出力電位と所定の関係値に達したとき固
定的な電圧を出力する補正回路35とを具備してなるこ
とを特徴とする生体電気現象検出用電極の補正装置であ
る。
【0009】
【作用】(1)ペースト13を塗布して電極10をダミ
ー生体20に装着する。 (2)各電極10とペースト13の間で発生した分極電
圧が、第1の差動増幅器31へ送られる。 (3)電極10で発生した電位差は、第1の差動増幅器
31で正または負の電位として出力し、第2の差動増幅
器32の一方へ入力する。 (4)調整のためのトリガ信号によってカウンタ39の
データをすべてクリアするとともに、発振器38の発振
を開始させ、クロック信号をカウンタ39にてカウント
する。
ー生体20に装着する。 (2)各電極10とペースト13の間で発生した分極電
圧が、第1の差動増幅器31へ送られる。 (3)電極10で発生した電位差は、第1の差動増幅器
31で正または負の電位として出力し、第2の差動増幅
器32の一方へ入力する。 (4)調整のためのトリガ信号によってカウンタ39の
データをすべてクリアするとともに、発振器38の発振
を開始させ、クロック信号をカウンタ39にてカウント
する。
【0010】(5)カウンタ39の徐々にカウントアッ
プするディジタル信号がアナログ値に変換されて第2の
差動増幅器32の他方に入力する。 (6)第2の差動増幅器32では、第1の差動増幅器3
1とD/A変換器40の出力との差を検出して、増幅器
33で増幅する。 (7)この増幅器33の差の出力は、比較器36で0電
位と比較され、増幅器33の出力が0電位になると、フ
リップフロップ回路37をリセットし、D/A変換器4
0の出力は、そのまま保持した状態となる。 (8)このようにして各電極10の分極電位を補正した
後、ダミー生体20から外して生体16に装着して測定
する。
プするディジタル信号がアナログ値に変換されて第2の
差動増幅器32の他方に入力する。 (6)第2の差動増幅器32では、第1の差動増幅器3
1とD/A変換器40の出力との差を検出して、増幅器
33で増幅する。 (7)この増幅器33の差の出力は、比較器36で0電
位と比較され、増幅器33の出力が0電位になると、フ
リップフロップ回路37をリセットし、D/A変換器4
0の出力は、そのまま保持した状態となる。 (8)このようにして各電極10の分極電位を補正した
後、ダミー生体20から外して生体16に装着して測定
する。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。20は、ダミー生体で、このダミー生体20は、
頭部と同様の形状となるような絶縁体芯材に、その表面
にやはり絶縁体の吸湿性物質で被覆し、生体と同様の性
質を有するような生理食塩水、グレブス液などを含浸さ
せたものである。ヘルメット状の電極ホルダー18の内
側には、多数の生体電気検出用電極10が取付けられて
いる。これらの電極10は、銀塩化銀などの高安定性を
有するものからなり、前述した図4の取付け位置に対応
しており、顎バンドなどでペースト13を介してダミー
生体20の表面に密着させて装着される。
する。20は、ダミー生体で、このダミー生体20は、
頭部と同様の形状となるような絶縁体芯材に、その表面
にやはり絶縁体の吸湿性物質で被覆し、生体と同様の性
質を有するような生理食塩水、グレブス液などを含浸さ
せたものである。ヘルメット状の電極ホルダー18の内
側には、多数の生体電気検出用電極10が取付けられて
いる。これらの電極10は、銀塩化銀などの高安定性を
有するものからなり、前述した図4の取付け位置に対応
しており、顎バンドなどでペースト13を介してダミー
生体20の表面に密着させて装着される。
【0012】例えば、図6の双極法で測定するものとす
ると、左脳と右脳との中心線に対する左右対称点の生体
電気検出用電極10を1対とする。具体的には、Fp1
とFp2、F3とF4、F7とF8、C3とC4、T3
とT4、P3とP4、T5とT6、O1とO2とが対を
なす。なお、A1とA2は不関電極である。
ると、左脳と右脳との中心線に対する左右対称点の生体
電気検出用電極10を1対とする。具体的には、Fp1
とFp2、F3とF4、F7とF8、C3とC4、T3
とT4、P3とP4、T5とT6、O1とO2とが対を
なす。なお、A1とA2は不関電極である。
【0013】前記各1対と不関電極A1(またはA2)
とは、第1チャンネル補正手段30aから第nチャンネ
ル補正手段30nまでの第1の差動増幅器31にそれぞ
れ接続される。各第1の差動増幅器31は、第2の差動
増幅器32、多段の増幅器33を介して出力端子34に
接続されるとともに、補正回路35に接続される。この
補正回路35は、比較器36、フリップフロップ回路3
7、発振器38を介してカウンタ39に接続され、この
カウンタ39は、D/A変換器40を介して前記第2の
差動増幅器32の他方の出力側に接続されている。
とは、第1チャンネル補正手段30aから第nチャンネ
ル補正手段30nまでの第1の差動増幅器31にそれぞ
れ接続される。各第1の差動増幅器31は、第2の差動
増幅器32、多段の増幅器33を介して出力端子34に
接続されるとともに、補正回路35に接続される。この
補正回路35は、比較器36、フリップフロップ回路3
7、発振器38を介してカウンタ39に接続され、この
カウンタ39は、D/A変換器40を介して前記第2の
差動増幅器32の他方の出力側に接続されている。
【0014】以上のような構成おける動作を説明する。 (1)ヘルメット状電極ホルダー18に取付けられた電
極10を、ペースト13を塗布してダミー生体20に被
せ、脳波検出と同一状態に装着する。 (2)電極10では、銀塩化銀などの電極部11とペー
スト13との間にブラウン現象にて分極電圧が発生し、
この電圧が第1の差動増幅器31へ送られる。
極10を、ペースト13を塗布してダミー生体20に被
せ、脳波検出と同一状態に装着する。 (2)電極10では、銀塩化銀などの電極部11とペー
スト13との間にブラウン現象にて分極電圧が発生し、
この電圧が第1の差動増幅器31へ送られる。
【0015】(3)ここで、P3に装着された電極10
とP4に装着された電極10とは、電極の状態、ペース
ト13の塗布状態等で違いが生じ、全く同一の電位が発
生することはありえないので、P3とP4の電極10で
発生した電位差は、第1の差動増幅器31で正または負
の電位として出力し、第2の差動増幅器32の一方へ入
力する。 (4)第1チャンネル補正手段30aのトリガ入力端子
41に外部から調整のためのトリガ信号を入力する。
とP4に装着された電極10とは、電極の状態、ペース
ト13の塗布状態等で違いが生じ、全く同一の電位が発
生することはありえないので、P3とP4の電極10で
発生した電位差は、第1の差動増幅器31で正または負
の電位として出力し、第2の差動増幅器32の一方へ入
力する。 (4)第1チャンネル補正手段30aのトリガ入力端子
41に外部から調整のためのトリガ信号を入力する。
【0016】(5)このトリガ信号によってカウンタ3
9のデータをすべてクリアするとともに、フリップフロ
ップ回路37のセット端子に入力して発振器38の発振
を開始させ、クロック信号をカウンタ39に送り、新た
にカウントを開始する。 (6)カウンタ39の徐々にカウントアップするディジ
タル信号がD/A変換器40でアナログ値に変換され
て、第2の差動増幅器32の他方に入力する。この場
合、D/A変換器40の出力は、1対の電極間に発生す
る電位より負側に充分大きな電位、例えば−500mV
から正側に次第に増加するものとする。
9のデータをすべてクリアするとともに、フリップフロ
ップ回路37のセット端子に入力して発振器38の発振
を開始させ、クロック信号をカウンタ39に送り、新た
にカウントを開始する。 (6)カウンタ39の徐々にカウントアップするディジ
タル信号がD/A変換器40でアナログ値に変換され
て、第2の差動増幅器32の他方に入力する。この場
合、D/A変換器40の出力は、1対の電極間に発生す
る電位より負側に充分大きな電位、例えば−500mV
から正側に次第に増加するものとする。
【0017】(7)第2の差動増幅器32では、第1の
差動増幅器31とD/A変換器40の出力との差を検出
して、増幅器33で増幅する。 (8)この差の出力は、比較器36へ送られる。そし
て、この比較器36で0電位と比較し、増幅器33の出
力も0電位になると、比較器36から出力があらわれ
て、フリップフロップ回路37をリセットする。このと
き、D/A変換器40の出力は、そのときの出力電圧の
まま保持した状態となる。
差動増幅器31とD/A変換器40の出力との差を検出
して、増幅器33で増幅する。 (8)この差の出力は、比較器36へ送られる。そし
て、この比較器36で0電位と比較し、増幅器33の出
力も0電位になると、比較器36から出力があらわれ
て、フリップフロップ回路37をリセットする。このと
き、D/A変換器40の出力は、そのときの出力電圧の
まま保持した状態となる。
【0018】(9)第2チャンネル補正手段30bから
第nチャンネル補正手段30nまでも同時に、または、
順次、同様の動作が行なわれる。 (10)このようにして各電極の分極電位を補正した
後、ダミー生体20から外して生体に装着して測定す
る。
第nチャンネル補正手段30nまでも同時に、または、
順次、同様の動作が行なわれる。 (10)このようにして各電極の分極電位を補正した
後、ダミー生体20から外して生体に装着して測定す
る。
【0019】前記実施例では、補正手段30aないし3
0nは、補正回路35により自動的に補正するようにし
たが、これに限られるものではなく、この補正回路35
は、手動によりボリュームのつまみを回動して補正する
ものであってもよい。前記実施例では、電極10をヘル
メット状電極ホルダー18に装着したままで補正できる
ようにするため、ダミー生体20を頭部と同様の形状と
したが、これに限られるものではなく、図3に示すよう
に、電極10の数が少ない場合には、ヘルメット状電極
ホルダー18から外して筐体21に設けたダミー生体2
0に1個ずつ並べて1対毎に組み合わせて調整するよう
にしてもよい。
0nは、補正回路35により自動的に補正するようにし
たが、これに限られるものではなく、この補正回路35
は、手動によりボリュームのつまみを回動して補正する
ものであってもよい。前記実施例では、電極10をヘル
メット状電極ホルダー18に装着したままで補正できる
ようにするため、ダミー生体20を頭部と同様の形状と
したが、これに限られるものではなく、図3に示すよう
に、電極10の数が少ない場合には、ヘルメット状電極
ホルダー18から外して筐体21に設けたダミー生体2
0に1個ずつ並べて1対毎に組み合わせて調整するよう
にしてもよい。
【0020】前記実施例では、双極法の場合について説
明したが、単極法の場合でも同様である。前記実施例で
は、脳波検出用電極の場合について説明したが、その他
の生体電気現象検出用電極の場合でも同様である。
明したが、単極法の場合でも同様である。前記実施例で
は、脳波検出用電極の場合について説明したが、その他
の生体電気現象検出用電極の場合でも同様である。
【0021】
【発明の効果】本発明は、複数の生体電気検出用電極1
0を装着するダミー生体20と、このダミー生体20に
装着された対をなす電極10間の電位差を検出して所定
の電圧に補正する補正手段とを具備してなるので、最近
注目されてきている直流または超低周波信号が正確に検
出できるとともに、多数の生体電気検出用電極10が有
する固有の分極電位を簡単に調整できるものである。
0を装着するダミー生体20と、このダミー生体20に
装着された対をなす電極10間の電位差を検出して所定
の電圧に補正する補正手段とを具備してなるので、最近
注目されてきている直流または超低周波信号が正確に検
出できるとともに、多数の生体電気検出用電極10が有
する固有の分極電位を簡単に調整できるものである。
【図1】本発明による生体電気現象検出装置の一実施例
を示す電気回路図である。
を示す電気回路図である。
【図2】ダミー生体への電極の装着状態を示す説明図で
ある。
ある。
【図3】ダミー生体の他の例を示す断面図である。
【図4】電極の装着方法の説明図である。
【図5】皿状電極の断面図である。
【図6】双極法の説明図である。
【図7】単極法の説明図である。
10…生体電気検出用電極、11…銀塩化銀などの電極
部、12…リード線、13…ペースト、14…ケース、
15…両面粘着カラー、16…生体、18…ヘルメット
状電極ホルダー、20…ダミー生体、21…筐体、30
n…第nチャンネル補正手段、31…第1の差動増幅
器、32…第2の差動増幅器、33…増幅器、34…出
力端子、35…補正回路、36…比較器、37…フリッ
プフロップ回路、38…発振器、39…カウンタ、40
…D/A変換器、41…トリガ入力端子。
部、12…リード線、13…ペースト、14…ケース、
15…両面粘着カラー、16…生体、18…ヘルメット
状電極ホルダー、20…ダミー生体、21…筐体、30
n…第nチャンネル補正手段、31…第1の差動増幅
器、32…第2の差動増幅器、33…増幅器、34…出
力端子、35…補正回路、36…比較器、37…フリッ
プフロップ回路、38…発振器、39…カウンタ、40
…D/A変換器、41…トリガ入力端子。
Claims (3)
- 【請求項1】 複数の生体電気検出用電極10を装着す
るダミー生体20と、このダミー生体20に装着された
対をなす電極10間の電位差を検出して所定の電圧に補
正する補正手段とを具備してなることを特徴とする生体
電気現象検出装置。 - 【請求項2】 補正手段は、ダミー生体20に装着され
た対をなす電極10間の電位差を検出する第1の差動増
幅器31と、この第1の差動増幅器31の出力と補正回
路35から帰還された出力との電位差を検出する第2の
差動増幅器32と、順次出力電位を変化せしめて、前記
第1の差動増幅器31の出力電位と所定の関係値に達し
たとき固定的な電圧を出力する補正回路35とからなる
請求項1記載の生体電気現象検出装置。 - 【請求項3】 複数の生体電気検出用電極10はヘルメ
ット状電極ホルダー18に取付けたまま、頭部形状のダ
ミー生体20に装着するようにした請求項1または2記
載の生体電気現象検出装置。
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