JP2001231761A

JP2001231761A - 生体活性度モニタ

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Publication number: JP2001231761A
Application number: JP2000049269A
Authority: JP
Inventors: Muneyuki Horikawa; 宗之堀川; Hajime Harada; 元原田
Original assignee: Tokai University; Nippon Koden Corp
Current assignee: Tokai University; Nippon Koden Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2000-02-25
Publication date: 2001-08-28
Anticipated expiration: 2020-02-25
Also published as: JP4560751B2

Abstract

(57)【要約】【課題】生体の生体活性度を測定すること。【解決手段】生体に装着される１対の電極を備えた電
極部１と、生体信号検出部２と、データ処理・制御部３
とから成る。最初に生体信号検出部２は、電極部１に定
電流を流し、データ処理・制御部３は、この電極間の抵
抗を測定する。次に、電流を流さないときの電極間の電
位を検出し、これを雑音に換算する。こうして、表皮抵
抗の抵抗値に対する雑音を検出する。この雑音の大きさ
によって、生体活性度が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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１０Ｈ
ｚ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，１
ｂ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１１
３）、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，１
ｂ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、Ｖ
ｓ；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１
２４）。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［ｋ
Ω］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１０
５、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１０２〜１
０４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２
３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２
１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（Ｒa
b、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３０
４）、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４
０５）。

【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、４０
７）。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４０
８）。

【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１０１
ａ，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５
０２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

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 2G028 AA01 BC07 CG02 DH05 DH13 FK01 FK08 GL01 GL07 HN01 HN07 HN09 LR02 4C027 AA07 DD03 EE03 EE08 FF01 FF02 GG16 HH11 KK03 KK05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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。
【請求項２】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。
【請求項３】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。
【請求項４】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。
【請求項５】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。
【請求項６】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。
【請求項７】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。
【請求項８】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。
【請求項９】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。
【請求項１０】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。