JP2011005177A - 生体信号測定用装具及び生体信号測定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】被験者に対して過大な負担を強いらせることなく測定精度を向上し得る生体信号測定用装具及び生体信号測定方法を提案する。
【解決手段】３つの電極と、正中線を境界とする顔面片側における額の所定位置と、顔面片側におけるこめかみ位置と、顔面片側における頬骨体部上の所定位置との位置関係に対応する位置で、３つの電極を支持する支持体とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は生体信号測定用装具及び生体信号測定方法に関し、生体内において生じ伝わる波動を電気信号として取得する技術分野などにおいて好適なものである。

睡眠の質又は量（時間）の低下は、心筋梗塞や脳梗塞といった循環器系の疾患、あるいは糖尿病といった内分泌系の疾患など、さまざまな生活習慣病のリスクを高めることが明らかとなってきている。また、ＲＥＭ（Rapid Eye Movement）睡眠の延長又は密度の低下がうつ病となる１つの要因として強く疑われている。このように睡眠は現代人が抱える多くの疾患や社会的問題と関係することもあり、睡眠の質を評価することは今後もよりいっそう重要とされる。

ところで、睡眠を評価する手法として睡眠ポリグラフ検査が知られている。また、脳波をとらずに、心拍から睡眠サイクルや、睡眠の質の評価に要するパラメータを測定する装置が提案されている（例えば特許文献１）。

特開２００９−０７８１３９公報

しかしながら、睡眠ポリグラフ検査では、被験者に対する病院等の検査施設での拘束期間が長いものであり、また被験者に対する装着物が多数となるものであるため、被験者に対して過大な負担を強要させるという問題がある。

一方、例示した特許文献では、睡眠ポリグラフ検査に比べると、被験者に対する負担は低減するが、睡眠の質の評価に要するパラメータはあくまで間接的な推定値となる。したがって、睡眠の質の評価に重要なｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠の深度やＲＥＭ睡眠の長さや密度は捉えることが困難であり、測定精度が劣るという問題がある。

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、被験者に対して過大な負担を強いらせることなく測定精度を向上し得る生体信号測定用装具及び生体信号測定方法を提案しようとするものである。

課題を解決するために本発明は、生体信号測定用装具であって、３つの電極と、正中線を境界とする顔面片側における額の所定位置と、顔面片側におけるこめかみ位置と、顔面片側における頬骨体部上の所定位置との位置関係に対応する位置で、３つの電極を支持する支持体とを有する。

また本発明は、生体信号測定方法であって、正中線を境界とする顔面片側における額の所定位置に配される電極と、顔面片側におけるこめかみ位置に配される電極との間の電位を増幅する第１の増幅ステップと、顔面片側における頬骨体部上の所定位置に配される電極と、こめかみ位置に配される電極との間の電位を増幅する第２の増幅ステップと、第１の増幅ステップでの増幅結果として得られる第１の信号と、第２の増幅ステップでの増幅結果として得られる第２の信号とを用いて、眼電位波形と、脳波波形とを認識する認識ステップとを有する。

こめかみ位置は、頭蓋の境目からの距離が短い位置となるが、該距離での脳波の減衰率が高いので、基準電極の配置対象として適す。また額位置は頭蓋上であり筋肉が存在しない部位となるため、こめかみ位置との間で脳波に対する一定の測定感度を得るための配置対象として適す。さらに頬骨体部上の位置は眼に近い部位となるため、こめかみ位置との間で眼球運動（眼電位）に対する一定の測定感度を得るための配置対象として適す。

本発明は、基準として適す１つの電極と、脳波及び眼電位の検出に最小に要する２つの電極とを、正中線を境界として片側顔面のなかでも局所の領域に集中させることができるとともに、寝返りしても枕との接触を格段に低減できる。この結果、睡眠の阻害の程度は大幅に緩和される。
これに加えて、睡眠状態を正確に判定するうえで必須となるｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠及びＲＥＭ睡眠の質に要する脳波及び眼電位を取得可能であるため、局所の領域に電極を集中させながらも測定精度を向上できる。
かくして、被験者に対して過大な負担を強いらせることなく測定精度を向上し得る生体信号測定用装具及び生体信号測定方法を実現できる。

生体信号測定用装具（１）の構成を概略的に示す図である。 生体信号測定用装具（２）の構成を概略的に示す図である。 吸盤の構成を概略的に示す図である。 固定具の構成を概略的に示す図である。 生体信号測定用装具の装着手順を示すフローチャートである。 生体信号測定用装具の装着状態を概略的に示す図である。 測定部の構成を概略的に示す図である。 測定部の測定処理手順を示すフローチャートである。 実験で採用された電極配置を概略的に示す図である。 実験により得られる脳波、眼電位及び筋電位の波形を示すグラフである。 入眠前及び入眠時の脳波波形を示すグラフである。 ｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠時の脳波波形を示すグラフである。 ＲＥＭ睡眠時の脳波波形を示すグラフである。 組織と、電気伝導率との関係を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態について説明する。なお、説明は以下に示す順序とする。
＜１．実施の形態＞
［１−１．生体信号測定用装具の構成］
［１−２．生体信号測定用装具の装着手順］
［１−３．測定部の構成］
［１−４．効果等］
＜２．他の実施の形態＞

＜１．実施の形態＞
［１−１．生体信号測定用装具の構成］
図１及び図２において、生体信号測定用装具１の構成を示す。この生体信号測定用装具１は、リファレンス電極ＲＥ及び２つのプローブ電極ＰＥ１，ＰＥ２を支持する支持体２と、人体部位を固定端として支持体２を固定する固定具３とによって構成される。

リファレンス電極ＲＥは、顔面のうち前頭骨、頬骨弓、頬骨眼窩突起に囲まれる凹み部位（以下、これをこめかみ位置とも呼ぶ）に配すべき電極である。一方、プローブ電極ＰＥ１は、額のうちこめかみの上部で前頭結節と同等の高さとなる部位（以下、これを額位置とも呼ぶ）に配すべき電極である。他方、プローブ電極ＰＥ２は、顔面のうち目尻傍らの頬骨体部上の部位（以下、これを目尻脇位置とも呼ぶ）に配すべき電極である。

支持体２は、片方のこめかみ位置と、そのこめかみ位置と同じ側の目尻脇位置と、そのこめかみ位置と同じ側の額位置との位置関係に対応する位置で、リファレンス電極ＲＥと、プローブ電極ＰＥ１，ＰＥ２とを支持する。

この実施の形態の場合、支持体２は例えばポリウレタン樹脂等の材料を用いて柔軟性をもつ板状に形成され、一方の面を人体表面に対向させるべき面として、各電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２の一部を露出する構造とされる。

また図３に示すように、この支持体２には、露出される電極部分を凹み部分としてその周りを囲む吸盤１１，１２，１３（図１又は図２参照）が設けられている。

固定具３は、複数の歯を一列に配した部（以下、これを櫛歯部とも呼ぶ）２１を有する。この櫛歯部２１における歯は線材によりＵ字状に形成される。またこの櫛歯部２１の歯のうち、隣接する歯元は連結され、当該連結部分は支持体２に固定される（図２参照）。

さらにこの櫛歯部２１における各歯のうち、歯元から所定距離隔てた位置では、Ｕ字状の一方の歯側に棒部材２２がそれぞれ連結され、該Ｕ字状の他方の歯側に棒部材２３が連結される。

これら棒部材２２，２３に対して互いに近づく方向へ力が加えられた場合、図４に示すように、各歯の間における当接部分（図４（Ａ））は、当該力により離間することになる（図４（Ｂ））。したがって、櫛歯部２１は、各歯の歯先を介して頭髪に挿入し、当該歯間に頭髪を挟み込むことができるようになされている。

このように固定具３は、頭髪に対して着脱可能であり、該頭髪を挟み込むことで支持体２の固定端とすることができる構造となっている。

［１−２．生体信号測定用装具の装着手順］
図５において、生体信号測定用装具１の装着手順の一例を示す。まず、第１ステップＳＰ１では、リファレンス電極ＲＥ、プローブ電極ＰＥ１及びＰＥ２が、こめかみ位置、額位置及び目尻脇位置に位置決めされる。

リファレンス電極ＲＥ、プローブ電極ＰＥ１及びＰＥ２は、支持体２によって、こめかみ位置、そのこめかみ位置と同じ側の額位置及びそのこめかみ位置と同じ側の目尻脇位置の位置関係に対応する位置で支持されている。またこめかみ位置又は目尻脇位置は、鏡等を見なくとも容易に分かる部位である。

したがってこの生体信号測定用装具１は、被験者に対して、鏡等を見て電極の配置位置を模索させることなく、各電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２のうちの１つを位置決めさせるだけで他の電極を位置決めさせることができる。

なお、個人差に起因して電極位置がずれるものであるが、健常者の成人ではそのずれに起因する測定値の変動が実質的な問題とならないことが確認されている。

第２ステップＳＰ２では、固定具３が頭髪に固定される。具体的には櫛歯部２１における各線状歯間に頭髪が挟み込まれる。この櫛歯部２１は、複数の線状歯を一列に配した構造でなる（図１又は図２参照）。したがって固定具３は、頭髪の根元に対して線状歯を滑らかに挿入させることができる。

また櫛歯部２１は、隣接する線状歯の歯元から歯先の途中位置までの部分で挟み込む構造となっているため（図４参照）、線状歯の付け根部分で頭髪の根元を押さえ持つことができる。したがってこの固定具３は、頭髪を固定端として、支持体２のぶれを大幅に低減することができる。

第３ステップＳＰ３では、吸盤１１〜１３が取り付けられる。これによりリファレンス電極ＲＥ、プローブ電極ＰＥ１及びＰＥ２は、対応する吸盤１１、１２及び１３の吸引によって、所定圧が加わる状態で、こめかみ位置、額位置及び目尻脇位置に固定される。

以上の装着手順を経ることで、例えば図６に示すように、生体信号測定用装具１が人体に装着される。

図６からも分かるように、この生体信号測定用装具１における支持体２は、その一端が固定具３を介して頭髪に固定されるのみならず、他端が吸盤１１〜１３によって顔面に固定される。したがって片方固定の場合に比べて、この生体信号測定用装具１では電極の位置ずれが大幅に回避されることとなる。

こめかみ位置、額位置及び目尻脇位置は、正中線を境界として片側顔面のなかでも局所領域である。このため支持部２は、３つの電極ＲＥ、ＰＥ１及びＰＥ２が顔面の局所領域に集中する状態で、吸盤１１、１２及び１３を介して固定することができる。したがってこの生体信号測定用装具１は、被験者に対する装着物が多数にわたる睡眠ポリグラフ検査に比べて、被験者に対して装着感を損なわせることなく、該被験者に対する負担を軽減することができる。

またこめかみ位置、目尻脇位置及び額位置は通常の睡眠時では寝返りしても枕と接することがほぼ回避される部位でもある。したがってこの生体信号測定用装具１は、被験者に対して、睡眠阻害を大幅に低減することができる。

なお、上述の装着の順序はあくまで一例であり、当該装着の順序に限定されるものではない。

［１−３．測定部の構成］
図７において、リファレンス電極ＲＥ及びプローブ電極ＰＥ１，ＰＥ２によってセンシングされる生体信号を測定する測定部の構成を示す。測定部における回路基板等は、例えば支持体２の表面又は内部に設けられる。

この測定部３０は、増幅部３１、フィルタ部３２、Ａ（Analog）／Ｄ（Digital）変換部３３、解析部３４、メモリ３５及び通信部３６を含む構成とされる。

測定部３０は、これら各部３１〜３６に対して、例えば支持体２の表面に設けられる操作部から測定開始命令を受けた場合には電池等の電源電圧を供給し、該操作部から測定停止命令を受けた場合には電源電圧の供給を遮断するようになされている。

増幅部３１は２つの差動アンプ３１Ａ，３１Ｂを有する。差動アンプ３１Ａは、プローブ電極ＰＥ１と、リファレンス電極ＲＥとの電位差を生体信号として増幅し、当該増幅した生体信号をフィルタ部３２に出力する。プローブ電極ＰＥ１は額位置に配される電極であるため、差動アンプ３１Ａから出力される生体信号は、主に脳波が反映した信号（以下、これを脳波信号とも呼ぶ）となる。

一方、差動アンプ３１Ｂは、プローブ電極ＰＥ２と、リファレンス電極ＲＥとの電位差を生体信号として増幅し、当該増幅した生体信号をフィルタ部３２に出力する。プローブ電極ＰＥ２は目尻脇位置に配される電極であるため、差動アンプ３１Ｂから出力される生体信号は、主に眼電位が反映した信号（以下、これを眼電位信号とも呼ぶ）となる。

リファレンス電極ＲＥ及びプローブ電極ＰＥ１，ＰＥ２は、吸盤１１〜１３によって、人体表皮に対して所定の吸引力が加わる状態で当接される。このため人体表面に対する電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２の密着度は、当該電極を単に当接するだけの場合に比べて高い状態にある。

また、上述したように各電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２を支持する支持体２は、その一端が固定具３を介して頭髪に固定されるのみならず、他端が吸盤１１〜１３によって顔面に固定される。このため人体表面に対する電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２のずれ度は、当該電極を片側固定するだけの場合に比べて低減された状態にある。

したがって増幅部３１は生体内の電位差を正確に増幅することができ、この結果、測定部での感度が格段に向上される。

さらに、こめかみ位置、額位置及び目尻脇位置は骨上となる位置である。したがってリファレンス電極ＲＥと、プローブ電極ＰＥ１又はＰＥ２とから得られる生体信号には筋電位成分が低減され、脳波又は眼電位対する感度が格段に向上される。

フィルタ部３２には、測定対象とすべき周波数帯域が設定される。フィルタ部３２は、脳波信号，眼電位信号から、設定される周波数帯域以外の信号成分を除去し、当該除去した脳波信号，眼電位信号をＡ／Ｄ変換部３３に与える。

ちなみに脳波にはデルタ波（１〜３[Ｈｚ]）、シータ波（４〜７[Ｈｚ]）、アルファ波（８〜１３[Ｈｚ]）、ベータ波（１４〜３０[Ｈｚ]）、ガンマ波（３１〜６４[Ｈｚ]）、オメガ波（６５〜１２８[Ｈｚ]）、ロー波（１２９〜５１２[Ｈｚ]）、シグマ波（５１３〜１０２４[Ｈｚ]）があるが、これら一部又は全部が測定対象とすべき周波数帯域として、所定の操作部で変更可能に設定される。なお、眼電位は脳波に対応する周波数帯域に含まれるものである。

Ａ／Ｄ変換部３３は、脳波信号をディジタルデータ（以下、これを脳波データとも呼ぶ）に変換し、該脳波データを解析部３４に与える。またＡ／Ｄ変換部３３は、眼電位信号をディジタルデータ（以下、これを眼電位データとも呼ぶ）に変換し、該眼電位データを解析部３４に与える。

解析部３４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＣＰＵのワークメモリであるＲＡＭ、スピーカ及び時計（計時部）を含む構成とされる。このＲＯＭには、解析処理を実行させるプログラムや、人体表面に対して電極が非接触であるとすべきレベル（以下、これを非接触レベル閾値とも呼ぶ）を示すデータなどが記憶される。

解析部３４は、測定開始命令を受けた場合、ＲＯＭに格納されるプログラムをＲＡＭに展開し、該プログラムにしたがって、電極の接触の有無を検出する処理（以下、これを電極接触検出処理とも呼ぶ）と、測定処理とを実行する。

この電極接触検出処理の具体的な処理内容の一例を説明する。解析部３４は、規定期間ごとの脳波データにおけるレベルの平均及び眼電位データにおけるレベルの平均と、該平均に対して設定される閾値（以下、これを非接触レベル閾値とも呼ぶ）とを比較する。

このレベル平均が非接触レベル閾値を一方でも下回る場合、解析部３４は、人体表面に対して電極が非接触状態であるとして処理を中止し、電極を再装着すべきことを、スピーカを介して通知する。

これに対してレベル平均が非接触レベル閾値を双方ともに上回る場合、解析部３４は、人体表面に対して電極が接触状態であるとして、当該規定期間の脳波データ及び眼電位データを対応付けてメモリ３５に記憶する。

このようにして電極接触検出処理が行われる。ただし、この処理内容はあくまで一例である。

次に、測定処理の具体的な処理内容の一例を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。すなわち解析部３４は、第１ステップＳＰ１１では、脳波データ及び眼電位データにおける波形形状と、そのレベルとに基づいて、脳波波形、眼電位波形及び筋電位波形を認識する。

この実施の形態の場合、脳波波形は、脳波データのみならず眼電位データにも含まれるが、上述したように脳波データの取得元となるプローブ電極ＰＥ１が額位置に配されるため、眼電位データよりも大きい電位変化として現れる。したがって、脳波データのうち、眼電位データにおける電位変化よりも低電位であるが、該電位変化と同じ変化をとる波形が脳波波形として認識される。

一方、眼電位波形も、眼電位データのみならず脳波データにも含まれるが、上述したように眼電位データの取得元となるプローブ電極ＰＥ２が目尻脇位置に配されるため、脳波データよりも大きい電位変化として現れる。したがって、眼電位データのうち、脳波データにおける電位変化よりも低電位であるが、該電位変化と同じ変化をとる波形が眼電位波形として認識される。

他方、筋電位波形は、脳波データ又は眼電位データのうち、脳波波形及び眼電位波形以外の波形とされる。

なお実験結果として、図９に示す電極位置から得られた波形を図１０に示す。図９に示すＧ１はこめかみ位置から上側に４[ｃｍ]離れた位置（以下、これを第１の額位置とも呼ぶ）であり、Ｇ２は目尻脇位置である。Ｇ３はこめかみ位置であり、Ｇ４は第１の額位置から水平方向へ４[ｃｍ]離れた位置（以下、これを第２の額位置とも呼ぶ）であり、Ｇ５は耳朶位置である。また、Ｇ１〜Ｇ４はプローブ電極であり、Ｇ５はリファレンス電極である。

この図１０からも明らかなように、目尻脇位置では眼電位波形の電位が他の位置よりも大きく、第１又は第２の額位置では脳波波形が他の位置よりも大きくなる。

解析部３４は、第２ステップＳＰ１２では、脳波波形及び眼電位波形を用いて入眠時刻を判定する。具体的には、α波が消失し、ＳＥＭ（Slow Eye Movement）が出現する条件を満たす時点が入眠時刻とされる。

なお実験結果として、図９に示す電極位置から得られた入眠前と、入眠状態との波形を図１１に示す。この図１１からも明らかなように、入眠するとα波が消失し、ＳＥＭが出現することが分かる。

解析部３４は、第３ステップＳＰ１３では、脳波波形、眼電位波形及び筋電位波形を用いて睡眠に関する各種判定を行う。この実施の形態では、ｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠の深度及び質の判定と、ＲＥＭ睡眠の開始時刻、終了時刻及び質の判定とが行われる。

ｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠の深度及び質の判定は、単位時間当たりのδ波の出現数（出現密度）と、該δ波の振幅値とを用いて行われる。なお実験結果として、図９に示す電極位置から得られたｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠の波形を図１２に示す。

一方、ＲＥＭ睡眠の開始時刻の判定は、δ波が消失し、ＲＥＭが出現し、筋電位が消失する条件を満たす時点とされ、ＲＥＭ睡眠の終了時刻の判定は、ＲＥＭが消失し、筋電位が出現する条件を満たす時点とされる。なお実験結果として、図９に示す電極位置から得られたＲＥＭ睡眠の波形を図１３に示す。

他方、ＲＥＭ睡眠の質の判定は、ＲＥＭ睡眠の開始時刻から終了時刻までの単位時間当たりのＲＥＭの出現数（出現密度）を用いて行われる。

解析部３４は、第４ステップＳＰ１４では、脳波波形及び筋電位波形を用いて覚醒時刻を判定する。具体的には、β波が出現し、筋電位が出現する条件を満たす時点が覚醒時刻とされる。

解析部３４は、第５ステップＳＰ１５では、ｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠と、ＲＥＭ睡眠との出現数，割合及び出現サイクル等を用いてサイクルパターンを判定する。

解析部３４は、第６ステップＳＰ１６では、各ステップでの判定結果と、その判定に用いたパラメータ（判定要素）とをデータ（以下、これを判定結果データとも呼ぶ）として生成し、これを眼電位データ及び脳波データに関連付けてメモリ３５に記憶する。

このようにして測定処理が行われる。ただし、図８に示した処理内容はあくまで一例である。

メモリ３５は、解析部３４又は通信部３６から与えられる命令にしたがって書き込み処理又は読み出し処理を実行するようになされている。なお、メモリ３５は測定部３に内蔵されるものに限らず、ＵＳＢメモリ、ＳＤカードメモリ又はＣＦカードメモリのようにリムーバブルメモリを適用可能である。

通信部３６は、操作部から送信命令が与えられた場合、メモリ３５に記憶された各種データを、所定の外部機器に例えば無線送信するようになされている。

［１−４．効果等］
以上の構成において、この生体信号測定用装具１では、支持体２が、こめかみ位置、そのこめかみ位置と同じ側の額位置及びそのこめかみ位置と同じ側の目尻脇位置の位置関係に対応する位置で、３つの電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２を支持する。

したがってこの生体信号測定用装具１は、基準とされる１つの電極と、脳波及び眼電位の検出に最小に要する２つの電極とを、正中線を境界として片側顔面のなかでも局所の領域に集中させることができるとともに、寝返りしても枕との接触を格段に低減できる。この結果この生体信号測定用装具１は、睡眠の阻害の程度を大幅に緩和できる。

これに加えてこの生体信号測定用装具１は、鏡等を見なくても手探りで容易に特定可能なこめかみ位置に１つの電極を位置決めするだけで、支持体２によって他の電極を所定の位置に位置決めできるため、被験者に対して装着負担を大幅に緩和できる。

一般に、各組織の電気伝導率は、図１４に示すように、水含有率等が異なることに起因して大きく異なる。すなわち、脳波は頭蓋上の表皮に電極を配した場合、骨と皮膚との伝播距離は短く略一定であるので、広範囲で同程度のシグナルとして得られることになる。一方、骨又は皮膚を伝播する距離が比較的長くなる顔面部位では、導電率が低いことから脳波のシグナルは極端に減衰することになる。

したがってこめかみ位置は、頭蓋の境目からの距離が短い位置となるが、該距離での減衰率が高いので、基準電極の配置対象として適す。また額位置は頭蓋上であり筋肉が存在しない部位となるため、こめかみ位置との間で脳波に対する一定の測定感度を得るための配置対象として適す。

眼電位は主に骨及び皮膚を伝播するため、プローブ電極が発生源に近ければ、基準電極との距離が短い場合であっても、当該電極間の電位差として得ることができる。したがって、目尻位置は、こめかみ位置との間で眼球運動（眼電位）に対する一定の測定感度を得るための配置対象として適す。

したがってこの生体信号測定用装具１は、睡眠状態を正確に判定するうえで必須となるｎｏｎ−ＲＥＭ睡眠及びＲＥＭ睡眠の質に要する脳波及び眼電位を取得できるため、局所の領域に電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２を集中させながらも測定精度を向上できる。

ところでこの生体信号測定用装具１における支持体２の一方の面には、３つの電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２の少なくとも一部が露出され、その露出される電極部分を凹み部分としてその周りを囲む吸盤１１，１２，１３が設けられる。

したがってこの生体信号測定用装具１は、顔面表面に産毛が存在する場合や、被験者が動く場合でも、その表面に電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２を密着させることができる。この結果、電極を位置ずれさせることなく、空気層を介さずに直に生体信号として取得することが可能となり、測定精度を向上できる。

また支持体２には、頭髪を挟み込んで支持体２を固定する固定具３が設けられる。したがってこの生体信号測定用装具１は、電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２を対応する吸盤１１，１２，１３によって固定するのみならず、該吸盤１１〜１３が取り付けられる支持体２全体を頭髪に固定できる。このためこの生体信号測定用装具１は、電極の位置ずれを回避でき、この結果、より一段と測定精度を向上できる。

なお、この生体信号測定用装具１における電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２は、支持体２によって支持されている。したがってこの生体信号測定用装具１は、顔面に対する装脱着時に電極を落とすといったことを防止することができるとともに、該電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２に接続される配線を支持体２内部に納めることができる。この結果、この生体信号測定用装具１は、装脱着時における電極の紛失、あるいは、コードに絡まるといったことを回避することができ、使い勝手を向上することができる。

＜２．他の実施の形態＞
上述の実施の形態ではプローブ電極ＰＥ１が前額のうちこめかみの上部で前頭結節と同等の高さとなる部位に配されるべき電極とされたが、該プローブ電極ＰＥ１を配すべき位置はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば大脳４６野周辺など、額であればいずれの位置であってもよい。

ただし、測定精度を向上させる観点ではリファレンス電極ＲＥとの距離が離れているほうが好ましい。また、装着し易くさせる観点ではこめかみ位置の上側あるいは大脳４６野周辺であるほうが好ましい。

上述の実施の形態ではプローブ電極ＰＥ２が顔面のうち目尻傍らの頬骨体部上の部位に配されるべき電極とされたが、該プローブ電極ＰＥ２を配すべき位置はこの実施の形態に限定されるものではない。頬骨体部上あればいずれの位置であってもよい。

ただし、測定精度を向上させる観点ではリファレンス電極ＲＥとの距離が離れているほうが好ましい。また、装着し易くさせる観点では目尻脇位置であるほうが好ましい。

上述の実施の形態では支持体２がＬ字板状とされたが、該支持体の形状はこの実施の形態に限定されるものではない。片方のこめかみ位置と、そのこめかみ位置と同じ側の目尻脇位置と、前額の所定位置との位置関係に対応する位置で支持する条件が満たされれば、様々な形状が採用可能である。

なお、支持体２は電気を通さない又は電気を通さないに等しい（電気を通す量が規定量未満となる）ものとされていれば、単一又は複数の様々な材料で構成することができる。

上述の実施の形態では固定具３は頭髪を挟み込んで支持体２を固定する構造とされたが、該固定具３の構造はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、ヘアバンドが適用可能であり、ヘアバンド以外のものが適用されてもよい。

ただし、ヘアバンドを適用する場合、頭部に対してヘアバンド自体の締め付けがあるので睡眠の快適性の観点では上述の実施の形態などのほうが好ましい。なお、固定具３の構造についても上述の実施の形態に限らず、種々の構造を適用することができる。

上述の実施の形態では吸盤１１〜１３は各電極ＲＥ，ＰＥ１，ＰＥ２の露出部分を凹み部分としてその周りを囲む構造とされたが、該吸盤１１〜１３の構造はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、心電図で用いられる電極のように、湾状の電極にチューブを取り付けた形態としてもよい。また、吸盤１１〜１３を、ポリウレタン等の粘着素材とすることも可能である。

上述の実施の形態では、電極接触検出処理及び測定処理を実行する解析部３４が適用された。解析部３４の処理内容はこの実施の形態に限定されるものではない。例えば、大脳４６野から発生する脳波（４６野の活動度）をモニターし、覚醒時において判断力（ワーキングメモリー）、理性、ひらめきに関連する脳活動を解析する処理を適用することが可能である。

別例として、こめかみ位置、目尻位置、額位置の配置を、三角形の各頂点となる位置関係とし、当該位置での組織の導電率をデータとして解析部３４等に保持しておけば、脳波又は筋電位の発生位置を推定する処理を適用することが可能である。

上述の実施の形態では電極が顔面表面に直に押え付けられが、該電極に対して、水、アルコール、油又はグリセリン等のように、波動を効率よく伝達するための接触媒質が付されてもよい。なお、接触媒質を電極に流す機構が設けられる構成としてもよい。

例えば、支持体２内に接触媒質を貯める容器が設けられ、該容器に設けられるバルブに対して、接触媒質を電極に流す針状の管部材が連結され、該管部材の先端が電極の一端部分に配置される構成をとることができる。

上述の実施の形態では測定対象が脳波又は眼電位とされたが、体温や脈拍を加えることもできる。この場合、支持体２に対して、例えば光学方式の体温センサや脈拍センサを設け、当該センサから与えられる信号は、Ａ／Ｄ変換部３３を介して解析部３４に与える。解析部３４は、体温データ又は脈拍データを脳波データに関連付けてメモリ３５に記憶する。かかる関連付けは、睡眠障害や疾患を特定する指標として用いることができる。

本発明は、医用産業やゲーム産業などにおいて利用可能性を有する。

１……生体信号測定用装具、２……支持体、３……固定具、１１〜１３……吸盤、２１……櫛歯部、２２，２３……棒状部材、３１……増幅部、３２……フィルタ部、３３……Ａ／Ｄ変換部、３４……解析部、３５……メモリ、３６……通信部、ＲＥ……リファレンス電極、ＰＥ１，ＰＥ２……プローブ電極。

Claims (8)

1. ３つの電極と、
   正中線を境界とする顔面片側における額の所定位置と、前記顔面片側におけるこめかみ位置と、前記顔面片側における頬骨体部上の所定位置との位置関係に対応する位置で、前記３つの電極を支持する支持体と
   を有する生体信号測定用装具。
2. 前記額の所定位置は前記こめかみ位置の上方位置であり、前記頬骨体部上の所定位置は目尻脇の位置である
   請求項１に記載の生体信号測定用装具。
3. 前記支持体には、頭髪を挟み込んで前記支持体を固定する固定具が設けられる
   請求項１に記載の生体信号測定用装具。
4. 前記支持体は板状でなり、
   前記板状の支持体の一方の面には前記３つの電極の少なくとも一部が露出され、その露出される電極部分を凹み部分としてその周りを囲む吸盤又は粘着素材が設けられる
   請求項３に記載の生体信号測定用装具。
5. 前記支持体には、前記額の所定位置に対応する位置で支持される電極と、前記こめかみ位置に対応する位置で支持される電極との間の電位および前記頬骨体部上の所定位置に対応する位置で支持される電極と、前記こめかみ位置に対応する位置で支持される電極との間の電位を測定する回路が設けられる
   請求項１に記載の生体信号測定用装具。
6. 正中線を境界とする顔面片側における額の所定位置に配される電極と、前記顔面片側におけるこめかみ位置に配される電極との間の電位を増幅する第１の増幅ステップと、
   前記顔面片側における頬骨体部上の所定位置に配される電極と、前記こめかみ位置に配される電極との間の電位を増幅する第２の増幅ステップと、
   前記第１の増幅ステップでの増幅結果として得られる第１の信号と、前記第２の増幅ステップでの増幅結果として得られる第２の信号とを用いて、眼電位波形と、脳波波形とを認識する認識ステップと
   を有する生体信号測定方法。
7. 前記認識ステップでは、
   前記第１の信号のうち、前記第２の信号における電位変化よりも高電位であり、該電位変化と同じ変化となる波形を脳波波形として認識し、
   前記第２の信号のうち、前記第１の信号における電位変化よりも高電位であり、該電位変化と同じ変化となる波形を眼電位波形として認識する
   請求項６に記載の生体信号測定方法。
8. 規定期間ごとの前記第１の信号におけるレベルの平均及び前記第２の信号におけるレベルの平均と、前記平均に対して設定される閾値とを比較する比較ステップと、
   前記レベル平均が前記閾値を一方でも下回る場合、電極を再装着すべきことを通知する通知ステップと
   をさらに有する請求項６に記載の生体信号測定方法。

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