JP2015221138A - 脳波計測装置及び脳波計測方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズを低減できる高性能な脳波計測方法を実現するとともに、コンパクトでノイズが低減された高感度な脳波計測装置を提供する。【解決手段】脳波計測用電極２と、無線送信部を含む脳波計本体部５と電極２とを電気的に接続する電極用配線４とを、少なくとも覆う電磁シールド部材１を設け、電磁シールド部材１を被験者８に電気的接続して、脳波を計測することにより、ノイズを低減する。複数の脳波計測用電極２と、電極２を固定保持する頭部装着部材３と、無線送信部を含む脳波計本体部５と、電極と脳波計本体部５を電気的に接続する電極用配線４と、電極２と電極用配線４とを少なくとも覆う電磁シールド部材１と、電磁シールド部材１を被験者８に電気的に接続する電線とを、備えることにより、ノイズを低減する。【選択図】図１

Description

本発明は、脳波計測に適したシールド機能付きの脳波計測装置及び脳波計測方法に関する。

近年、脳科学の進歩により、人の思考や行動と脳活動との関係性について様々な研究がなされている。脳活動などの生体信号に着目して外部機器を制御したり、他者に意思を伝達したりするＢｒａｉｎ−Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ（ＢＭＩ）技術が注目されている。

本発明者は、脳活動の解析により意思を伝達できる意思伝達支援装置及び方法を開発してきた（特許文献１、２参照）。これらの特許文献では、被験者の頭皮上脳波を記録する目的で、被験者に、脳波を計測するための脳波計電極を頭に装着する必要があり、脳波計電極を固定したヘッドキャップを示した。特許文献２で提案した脳波ヘッドキャップ一体型の超小型の８チャンネルの無線脳波計は、ネットや帽子を装着する感覚で、電極と入力装置とは無線で接続することにより、利用者の位置の自由度が高く小型化できる。無線化することにより、ケーブルがないため、ノイズレスで、安全でかつポータブルな脳波計測を可能とした。

本発明者は、さらに開発を進め、導電性ゾルを台座内に充填して使用する電極を提案した（特許文献３参照）。図９は、特許文献３に図示されている「脳波計測用電極の部位名称を示す使用状態の参考断面図」である。図１０は、特許文献３に図示されている「ヘッドギア本体に取り付けた状態の参考斜視図」である。脳波計測に適した電極本体５０は、頭部に沿った形状をした硬質のヘッドギア本体５４に台座５１により取り付けて使用される。台座５１は頭部に沿って変形し得る可撓性合成樹脂製であり、電極本体５０上面の孔から導電性ゾルを台座内に充填して使用するものである。電極本体５０はコネクタ５２を介してリード線５３に電気的に接続されている。図１０は、コネクタやリード線を省略した図であり、電極本体５０と台座５１がヘッドギア本体５４に固定され、ヘッドギア本体５４に無線用の発信部５５が設けられている。

先行文献調査をしたところ、次のような特許文献があった。
特許文献４では、頭部に被るプローブ装着具に、内蔵する脳波電極と電解液で半電池を構成し、チップから電解液が滲出する脳波計測用プローブを取り付ける構造が示されている。電極は例えば銀−塩化銀からなる電極板であり、チップは、ＫＣｌ等の塩化物水溶液からなる電解液がゲル化剤によってコロイド状にゲル化したものである。チップが電解液のゲル化したものであるので、電解液が過剰に滲出せず、計測時に頭髪を汚すことがないと記載されている。また、高分子吸水性樹脂をＥＶＡ等のバインダーでブロック上に成型し、電解液を含有できるものでもよいと記載されている（段落１３、１４参照）。特許文献５では、中央ボアが貫通するプラスチックグロメットからなる電極のボアに、導電性ゲルを充填することが示されている（段落８０参照）。

特許文献６には、ハット型やキャップ型の携行ユニットが示され、該携行ユニットは、脳波を検出する電極と脳波信号の信号処理手段と無線通信手段とを備える脳波検出デバイスと、脳波検出デバイスを搭載して人体の頭部に装着可能に構成された頭部装着体とを備えている。携行ユニットには、ノイズシールド用のフィルムやテープ等の電磁波遮蔽部材が取り付けられ、電磁波遮蔽部材により、電極パッドや信号処理手段等を覆うことにより、脳波を正確に検出できることが、開示されている。電磁波遮蔽部材として、板金、金属メッシュ、金属インク等が例示され、キャップの本体の内面や外面を覆う構造、又は外面と内面との間に挟まれる構造が示されている（段落８６、９０等参照）。

特開２０１２−０５３６５６号公報 特開２０１２−０７３３２９号公報 意匠登録第１４５６８８２号公報 特開平５−１６１６２１号公報 特表２００９−５１４６２９号公報 特開２０１１−１８２９７３号公報

従来から、脳波計測用の頭部に装着する装置について開発が進められているが、意思伝達装置等の実用化に向けて、より高品質の脳波を、簡便に記録できる計測装置や計測方法が不可欠である。

基礎研究の実験や病院内の脳波検査では、精巧なシールドルーム内の電気的ノイズが少ない環境でデータを取得することが可能である。しかし、一般の家庭内やシールドルームのない施設内での福祉機器としての利用の際は、周囲の環境に存在する家電製品や医療機器などの電気的ノイズを除去するのが困難であった。

脳波検出デバイスを搭載して人体の頭部に装着可能に構成された頭部装着体に、電磁遮蔽部材を設けることは、既に知られている（特許文献６参照）が、脳活動の解析により人の意思伝達に利用するような、高品質の脳波を正確に検出するには、ノイズがまだ多いという問題がある。

本発明は、これらの問題を解決しようとするものであり、脳波計測用の装置において、ノイズを減少させることを目的とするものである。また、脳波計測の精度が高く高品質な脳波を検出できる計測方法を提供することを目的とするものである。

本発明は、前記目的を達成するために、以下の特徴を有する。

本発明の脳波計測方法は、脳波計測用電極と、無線送信部を含む脳波計本体部と前記電極とを電気的に接続する電極用配線とを、少なくとも覆う電磁シールド部材を設け、前記電磁シールド部材を被験者に電気的接続することを特徴とする。

本発明の脳波計測装置は、複数の脳波計測用電極と、複数の前記電極を固定保持する頭部装着部材と、無線送信部を含む脳波計本体部と、前記電極と前記脳波計本体部を電気的に接続する電極用配線と、前記電極と前記電極用配線とを少なくとも覆う電磁シールド部材と、前記電磁シールド部材を被験者に電気的に接続する電線とを、少なくとも備えることを特徴とする。また、脳波電位の参照用の電極と脳波計本体部とを接続する参照用電線を備えてもよい。また、前記電磁シールド部材は、前記頭部装着部材に係合し、前記電磁シールド部材と前記頭部装着部材の作る内部空間に、前記電極用配線が配置されるようにすると、より好ましい。また、脳波計測用電極は、導電性ジェルを保持又は浸み込ませた繊維素材の塊からなる第１の電極と、前記第１の電極を開口部内壁で接触保持する筒状部を有する第２の電極とを備える構造にすると、より好ましい。

本発明は、脳波計測用電極と、無線送信部を含む脳波計本体部と前記電極とを電気的に接続する電極用配線とを、少なくとも覆う電磁シールド部材を設け、前記電磁シールド部材を被験者に電気的接続することにより、地上にアースするのではなく、被験者自身の身体の一部（例えば耳朶）にアースする。これにより、ノイズを大幅に低減することができた。実際、電磁シールド部材を、被験者の身体（例えば耳など）に電気的接続すると、３点式のコンセント等のアースに接続する場合に比べて、ノイズを最大限に低減された。

従来の、部屋自体をシールドする大がかりなものに代えて、本発明の方法や装置では、コンパクトで携行可能である。本発明では、電磁シールド部材が、少なくとも脳波計測用電極と電極用配線とをすっぽり覆うので、シールドルームが頭の上にあるような感じになり、脳波計に対する外部環境からのノイズを効率よく低減することが可能となった。

本発明の脳波計測装置では、電磁シールド部材が、頭部装着部材に係合し、前記電磁シールド部材と前記頭部装着部材の作る内部空間に、前記電極用配線が配置することが可能となるので、ユーザーにとり、頭部への装着や取り扱いが簡単である。

本発明の脳波計測装置では、頭部装着部材に固定保持される脳波計測用電極として、導電性ジェルを浸み込ませた繊維素材の塊からなる第１の電極と、前記第１の電極を開口部内壁で接触保持する筒状部を有する第２の電極とを用いることが可能となり、脳波信号を正確に高精度で検出することができる。該脳波信号は、電磁シールド部材によって外部環境からのノイズを排除されるので、正確な意思伝達のための脳波解析が実現できる。また、繊維素材の塊に導電性ジェルを染み込ませたうえで、タル型やクシ型の電極の窪みにセットすることにより、長時間にわたってジェルが定位置に保持されるので、計測中も電気的接触を良好に保ち正確な検出をしながら、髪の毛に染み込む量を抑える等のユーザビリティを大きく向上させることができる。また、本発明によれば、ジェルを染み込ませた繊維素材の塊を、電極の個数、タル型又はクシ型電極の窪みにセットするだけでよいので、粘性が強くて使いにくいジェルを、シリンジ等を使用して頭部の電極内に流し込むという問答な作業が不要となり、脳波計測の準備にかかる時間を非常に少なくすることができる。クシ型電極を用いる場合は、頭髪にクシが入り込みやすいので、より頭皮に接触固定でき、高精度に脳波を計測できる。

第１の実施の形態の脳波計測方法及び脳波計測装置の構造を示す概略図。 第１の実施の形態の脳波計測装置を示す分解図。 第１の実施の形態と比較例の場合の電気的ノイズを説明する図。 第１の実施の形態と比較例の場合のシールド効果を説明する図。 第２の実施の形態の脳波計測装置の構造を示す概略図で、（ａ）は電磁シールド部材、（ｂ）は頭部装着部材、（ｃ）はこれらを合体した脳波計測装置。 第３の実施の形態の脳波計測装置における脳波計測用電極の構造を示す概略図。 第３の実施の形態の脳波計測用電極のクシ状電極部を説明する斜視図。 第３の実施の形態の脳波計測用電極のクシ状電極部の（ａ）平面図（ｂ）クシ状側からの見た平面図（ｃ）正面図。 従来技術の脳波計測用電極の断面図。 従来技術の脳波計測用電極を取り付けたヘッドギア本体の斜視図。

本発明の実施形態について以下説明する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態について図を参照して以下説明する。図１は、本実施の形態による脳波計測方法を示す図である。本発明の脳波計測方法では、脳波計測用電極２と、電極２と脳波計本体部５とを電気的に接続する配線４とを、少なくとも覆うように電磁シールド部材１を設ける。電磁シールド部材１は、脳波計測時に、外部環境からのノイズを遮蔽する機能を有する。電磁シールド部材１を、被験者８の身体に電気的に接続して、電磁シールド部材をアースする。図１は、電磁シールド部材を被験者の耳に電気的接続している状態を示す。耳、例えば耳朶に電極を貼付してそれと電磁シールド部材１とを電線７で接続する。脳波計測用電極２は頭部装着部材３（ヘッドギアともいう。）に固定保持される。図１のように、複数の脳波計測用電極２を固定保持する頭部装着部材３及び配線４を覆うように、電磁シールド部材１を設けることが好ましい。脳波計測の参照電位用として、被験者８の身体（図１では、他方の耳朶）に参照用電極（レファレンス電極ともいう。）を貼付して、該電極と脳波計本体部５とを電気的に接続する参照用電線６を設ける。

図２は、第１の実施の形態の脳波計測装置の１例の分解図である。複数の脳波計測用電極を固定保持した頭部装着部材（ヘッドギア）を図面下部に示し、電磁シールド部材を図面上部に示した。頭部装着部材上に、複数の脳波計測用電極と脳波計本体部とを電気的に接続する配線が配置されている。電磁シールド部材には、被験者の耳等に電気的接続するための電線及び電極が設けられている。脳波計測時には、被験者頭部に、頭部装着部材を装着し、それを覆うように電磁シールド部材を装着し、電磁シールド部材を被験者の身体に接続して、計測を行う。

脳波計測用電極が取り付けられる頭部装着部材として、公知の構造を採用することができる。頭部装着部材の構造は、例えば、図９や図１０に示したように、脳波計測に適した電極本体が、頭部に沿った形状をした硬質のヘッドギア本体に台座により取り付けられる構造である。台座は頭部に沿って変形し得る可撓性合成樹脂製であり、電極本体上面の孔から導電性ゾルを台座内に充填して導電接続を可能としている。電極本体はコネクタを介してリード線（配線ともいう。）に電気的に接続されている。リード線は、ヘッドギア本体に設けられている脳波計本体部（無線用の送信部を含む）に接続され、計測された脳波信号は無線により、受信器に送信される。

脳波計本体部は、頭部の複数の位置に配置された脳波計測用電極からの電気信号を増幅する増幅器と、ＡＤ変換器と、無線送信部等とを備える。脳波計本体部は、従来から脳波計に用いられているようにノイズフィルタを備えていてもよい。無線送信部の送信機能部は、電磁シールド部材で覆わずに露出させるが、その他の脳波計本体部は、電磁シールド部材で覆っても覆わなくともよい。

電磁シールド部材は、複数の電極と、該電極とリード線の電気的接続をするコネクタ、リード線、及び無線用発信部等を覆うことにより、外部環境からの電磁ノイズを遮蔽する。電磁シールド部材のサイズ及び形状は、電磁シールドの機能を有効に発揮するものであれば足り、脳波計測用電極が取り付けられている頭部装着部材の全体を覆う構造としてもよいし、部分的に覆う構造としてもよい。

電磁シールド部材は、導電性材料による電気的シールドであり、金属製の網（メッシュ）、金属製のネット、導電性樹脂材料からなるネット、導電性繊維からなるメッシュ、可撓性の材料からなる基材に導電性材料を層状・線状・網状に塗布・蒸着などで設けた積層体等を用いる。

電磁シールド部材は、被験者の身体に電気的に接続される。例えば、耳に接続する場合は、耳介、耳たぶ（耳垂）等に接続可能である。耳に接続するために、耳への取り付け部及び電磁シールド部材との導電性接続部（電線等）を備える。被験者の身体であれば、耳に限定されることはない。例えば、上半身で、頭部以外であればよい。例えば、鼻、顎等が挙げられる。電磁シールド部材に接続される電線は、接続に必要な長さの範囲から、２ｃｍ以上２０ｃｍ以下程度が好ましい。

脳波計測においては、頭部皮膚表面に固定される単一もしくは複数の電極以外に、耳（例えば耳朶）など生体由来のノイズ（筋電など）の影響の受けにくい身体部位に参照電極を用いる場合が多いが、本装置でもそのような参照電極を設けてもよい。その場合、該電極は電磁シールド素材と電気的に接続されている身体部位とは異なる身体部位に参照電極を設置することが望ましい。そして、該電極と脳波計本体部とを電気的に接続する電線（以下参照用電線という。）を設けることにより脳波信号の参照信号を得ることができる。

本実施の形態の脳波計測方法は、例えば、簡易的に、次のような電磁シールド部材を使用した装置によっても、実施できる。電磁シールド部材は、金属製の網（ざる等）を頭部形状に合わせ形成し、布製キャップでカバーして形成することができる。キャップに少し切り込みを設けて、そのスリットからケーブル付のワニクチクリップで網をはさみ、ケーブルの反対側のクリップで、耳朶につけた電極の端子を挟む。電極として、例えばシール型の使い捨て電極を使用することができる。

本実施の形態の脳波計測方法は、例えば、次のような電磁シールド部材を使用した装置によっても実施できる。電磁シールド部材を、ヘルメットのような樹脂製キャップの底面に導電性の塗料を塗ることで電磁シールド効果を持たせる。導電性塗料をキャップの内側に塗布する場合には、さらにその表面に、絶縁性の塗料を塗って、脳波計測を行うヘッドギア本体の電極に触れてしまうのを避ける構造にすることが好ましい。

（電磁シールド機能の評価実験１）
図３に、第１の実施の形態と比較例の場合の電気的ノイズを示す。
本実施の形態の実施例として、脳波計本体部と脳波計測用電極を搭載したヘッドギアを、キャップ型の電磁シールドカバーで覆い、かつ電磁シールドカバーと被験者自身の耳朶を電気的に接続して、脳波計測を行った。電磁シールドカバーは、薄い金網やアルミなど導電性のフレキシブルシートを使用した。
比較例１として、脳波計本体部と脳波計測用電極を搭載したヘッドギアにより、脳波計測を行った。電磁シールドカバーは備えていない。
比較例２として、脳波計本体部と脳波計測用電極を搭載したヘッドギアを、電磁シールドカバーで覆って、脳波計測を行った。電磁シールドカバーは耳朶への電気接続を除いては、実施例と同じものを使用した。この比較例２では、電磁シールドカバーはアースされていない。
図３の（１）は比較例１の場合、（２）は比較例２の場合、（３）は本実施例の場合を示す。いずれの場合も、臨床現場を再現するため、故意にノイズ源を頭部付近に設置して、閉眼安静時の脳波を測定した。ノイズ源として５０Ｈｚの交流周波数電源で稼働する電化製品を使用した。（ａ）はいずれも、各電極位置に対応する各チャンネルの脳波の生波形であり、（ｂ）はいずれも、（ａ）を周波数解析して全チャンネルを平均したパワースペクトルである。
比較例１の電磁シールドカバー無しの場合は、各チャンネルで強いノイズがあることがわかる。また、周波数解析した図によれば、５０Ｈｚのノイズが強く出ていることがわかる。比較例２の、シールドカバーはあるが、カバーから人体や他の装置への接地がない場合は、各チャンネルにおいて強いノイズがあることがわかる。また、周波数解析した図によれば、５０Ｈｚのノイズが強く出ていることがわかる。これに対して、実施例の場合は、いずれのチャンネルにおいてもノイズが低減されていることがわかる。また、周波数解析した図によれば、５０Ｈｚのノイズが全くないことがわかる。これらから、本実施の形態では、ノイズが大幅に低減されることがわかる。

（電磁シールド機能の評価実験２）
ノイズ源として５０Ｈｚの交流周波数電源で稼働する電化製品を使用して、評価実験１と同様の次の評価実験を行った。図４に、周波数解析後のパワースペクトル密度を示す。左から、（１）は、ノイズ源が無しの場合の比較例１の装置による脳波計測の結果であり、（２）乃至（５）は、５０Ｈｚのノイズ源を設置した場合の脳波計測の結果である。（２）は電磁シールドカバー無しの場合、（３）は電磁シールドカバー有りで接地しない場合、（４）は電磁シールドカバー有りで３点コンセント等のアースに接地した場合、（５）は電磁シールドカバー有りで人体に電気接続した場合である。いずれも１０回脳波計測して各チャンネルを平均した値である。本実施の形態の方法のように、電磁シールドカバーを被験者自身の身体に電気的接続することにより、ノイズが大幅に低減されたことがわかる。

これらの評価実験によれば、電磁シールド部材のアースの方法において、電磁シールド機能のアースを落とす先を３点式コンセント等のアースに落とす場合は、フローティング状態の被験者とアースの電位差のために、ノイズが残ってしまい、シールドの効果が最大限発揮されていなかったと考えられる。本実施の形態では、電磁シールド部材からのリード線をユーザーの人体に電気的接続したところ、大幅なノイズ低減が実現できた。上述のように、電磁シールド部材のアースを、家庭用コンセント等にするのではなく、被験者自身の人体に落とすことにより、ノイズの影響を受ける人体と電位レベルの変動を同期させることができることが、ノイズ除去効果をもたらす理由だと考えられる。実験では、被験者の耳朶に、電磁シールド部材を電気的に接続して、耳朶を介してアースしたが、耳朶に限ることはなく、被験者の身体であれば、同様の効果が期待できる。

さらに、本実施の形態では、脳波計測用装置は、次の３点により、フローティング構造を実現している。第１の点は、ヘッドギア上の脳波計測の信号を、送信部からの無線により解析用パソコンに無線で送信していること、第２の点は、電池を用いているので電源供給のケーブルが不必要であること、第３の点は、脳波計本体部自体の位置が頭部上に位置し、頭皮上脳波記録用電源とのケーブルを非常に短くすることができ、かつ電磁シールド部材の下にこれらをすっぽり収納可能であること、である。

本実施の形態の装置は、脳波計測用の電極と頭部装着部材と脳波計本体部が頭部の上で完結しているので、電極配置を包むコンパクトなサイズのシールド機能を実現でき、高いシールド機能を有しながら、従来のようなシールドルームが不要となる。

なお、参照（レファレンス）のための電極及び電線については、例えば片耳に設置するため、電磁シールドカバーから出ることもあるが、その影響は小さい。さらに、シールドケーブルにすれば、ノイズの影響を小さくすることが可能である。

（臨床応用の評価実験）
本実施の形態の脳波計測の方法により、事象関連電位の検出を行い、脳活動の解析により意思伝達の解読精度について調べた。電磁シールド機能の無い場合、ノイズが多く解読精度が６０％であったが、本実施の形態の方法によれば、キャップ型電磁シールドカバーを耳に電気的接続してアースすることにより、ほぼ完全にノイズが除去され、はっきりした事象関連電位が検出され、解読精度は最大１００％を達成することができた。

（第２の実施の形態）
本実施の形態について図を参照して以下説明する。図５は、本実施の形態による脳波計測装置を示す概略図である。（ａ）は電磁シールド部材、（ｂ）は頭部装着部材、（ｃ）はこれらを合体した脳波計測装置を表す。図５では省略されているが、本実施の形態による脳波計測装置は、第１の実施の形態と同様、複数の脳波計測用電極と脳波計本体部とを電気的に接続する配線を備え、電磁シールド部材を被験者の身体に電気的接続するための電線及び電極を備えている。また、参照用電極や参照用電線を備えてもよい。脳波計測用電極が取り付けられている頭部装着部材（ヘッドギアともいう。）（３１、３２、３３）を覆うように、電磁シールド部材１１が設けられている。電磁シールド部材１１は、脳波計測信号に対する、外部環境からのノイズを遮蔽する。脳波計測用電極が取り付けられている頭部装着部材は、電磁シールド部材１１と組み合わせて固定することが可能なように、相互に、係止部や嵌め合わせ部を備えていることが望ましい。図５は、頭部装着部材として、カチューシャ型のヘッドギアを示している。カチューシャとは、弾力を持ったＣ字型の金属やプラスチックで作られたヘアバンドをさすが、本実施の形態でカチューシャ型とは、弾力を持った断面Ｃ字型のプラスチックで作られた構造で、頭部の左右耳近くに当該弾力で固定可能な構造３２をいう。頭頂周辺は、電極を固定するために必要とする電極の配置に合わせて、頭部に沿った幅広な形状を有している。頭部装着部材は、図５に示すように、被験者の耳、又はこめかみに弾力的に固着可能なカチューシャ型弾性部３２と、電極を台座により取り付け可能とする孔部と、複数の孔部を備える頭部に沿った形状の硬質又は可撓性のキャップ状部３１と、キャップ状部の周辺に設けられる立ち上がり壁部と、無線の送信部を固定するための無線送信部固定部３３とを備える。頭部装着部材と電磁シールド部材とは、２つの作る空間にリード線と送信部を収納して合体し、シールド一体型のヘッドギアとすることができる。

電磁シールド部材１１は、導電性塗料でコートして電磁シールド機能を付加した樹脂製電磁シールド部材を用いる。電磁シールド部材は、頭部装着部材のキャップ状部と類似の形状をし、頭部に装着されるキャップ状部を覆うように、係合される。キャップ状部と電磁シールド部材の間の空間に、リード線が配線される。電磁シールド部材は、少なくとも、電極及びリード線の配線を覆って外部からのノイズを遮蔽する形状を有する。

頭部装着部材は、脳波計測に適した電極本体が、頭部に沿った形状をした硬質等のヘッドギア本体に台座により取り付けられた構造を備える。台座は頭部に沿って変形し得る可撓性合成樹脂製であり、電極本体上面の孔から導電性ゾルを台座内に充填して導電接続を可能としている。電極本体はコネクタを介してリード線に電気的に接続される。リード線は、ヘッドギア本体に設けられている脳波計本体部に接続され、計測された脳波信号は無線により送信部から受信器に送信される。

（第３の実施の形態）
本実施の形態について図を参照して以下説明する。図６乃至８は、本実施の形態による脳波計測装置を示す図である。本実施の形態は、第２の実施の形態の電極及び頭部装着部材の構造を改良した例である。

図６は、本実施の形態による脳波計測用電極を示す図である。本実施の形態の脳波計測用電極は、クシ状電極２と、導電性ジェルを浸み込ませた略球状の繊維素材の電極２６とから構成される。本実施の形態の脳波計測用電極は、クシ状電極２の胴部に非導電性のアダプタ２７が係合可能であり、アダプタ２７を介して非導電性のヘッドギア本体に取り付けられる。クシ状電極２は、例えば、導電性金属でコーティングした樹脂製である。

アダプタ２７は、ヘッドギア本体への取り付けを容易にするように、アダプタの胴部周囲に輪状の凹部が設けられ、ヘッドギア本体と係合する。アダプタ２７は、例えばシリコン樹脂製である。ヘッドギア本体は、第２の実施の形態の構造のものを用いることができ、硬質の樹脂製で作製することができる。

図７に、クシ状電極２の斜視図を示す。（ａ）はクシ状部からの斜視図であり、（ｂ）はクシ状部の反対側からの斜視図である。

図８に、クシ状電極２の、（ａ）クシ状反対側から見た平面図、（ｂ）クシ状側からの見た平面図、（ｃ）正面図を示す。クシ状電極２は、複数の棒状の突起が円筒状に配置形成されてなるクシ状部分２１と、棒状の複数の突起を林立させるための土台となる土台板部分２２と、ヘッドギア本体等への取り付けのためのアダプタが装着される筒状胴部分２３と、コネクタを介してあるいは介さずにリード線に接続するための頭部分２４と、土台板部分２２と筒状胴部分２３と頭部分２４を貫通する孔２５とを備えている。孔２５は、クシ状部分２１の開口径、土台板部分２２の開口径、筒状胴部分２３の開口径、頭部分２４の開口径の順に狭くなるように形成されている。図では、孔が漸次狭くなっているが、段階的に狭くなってもよい。孔の開口形状を徐々に狭くすることにより、繊維の塊がよりしっかりと定位置に固定保持される。固定された繊維の塊は、一部、クシ状電極から突出した構造であり、頭皮近くに位置して脳波計測を高精度で実現する。

本実施の形態の脳波計測用電極は、略球状にした繊維に導電性ジェルを染み込ませ、導電性ジェルを含んだ略球状の繊維の塊を、図６のようなクシ状電極の、クシ状に林立した棒状突起に囲まれた窪みに挿入することにより、繊維素材がクシ状突起の内壁に接触保持される。導電性ジェルを染み込ませた球状繊維を複数の電極の個数分作製して、上述のように、クシ状電極の窪みに挿入して接触保持させる。クシ状電極の窪みに球状繊維が挿入されると、繊維が緩む膨張力と、導電性ジェルの粘性などによって、クシ状突起の内壁に、ジェルを含む略球状の繊維が接触保持されるので、繊維が窪みから外れたり、導電性ジェルが頭部に流れ出したりすることがない。

本実施の形態においては、略球状の繊維として、脱脂綿を球状にして使用した。また、本実施の形態においては、導電性ジェルとして、高粘着性で、水溶性で、油分なしで、非刺激性で、非腐食性の高伝導性高粘着性ゲルを使用した。

クシ状電極２のクシ状部分２１の構造を、棒状間に空隙がない形状、円筒状、あるいは、円筒中央部が膨らむ樽状にしてもよい。また、その一部をクシ状にしてもよい。また、概略円筒形状のものについて説明したが、円筒である必要はなく、四角柱や多角柱等の形状が可能であり、概略筒状で、繊維素材の塊を接触保持可能な形状であればよい。

以上のように、第３の実施の形態の脳波計測用装置に用いる電極は、導電性ジェルを保持又は浸み込ませた繊維素材の塊からなる第１の電極を、筒状の開口部内壁を有する第２の電極の前記内壁で接触保持させた構造を有する。第２の電極は、繊維素材を保持できる筒状の開口部内壁を有している。第２の電極は、導電性を有する。例えば、金属製、あるいは表面が導電性を有する樹脂製等で形成することができる。繊維素材の塊は、第２の電極の筒状部の窪み部構造を構成するクシ状又たる状等の内壁に接触して保持され、導電性ジェルを浸み込ませた状態で重力によって自重により落ちることがない。導電性ジェルを浸み込ませた繊維素材の塊は、手または機械によりクシ状又たる状の窪みに装填される。繊維素材の塊の形状は、繊維素材を丸めた形状であり、例えば、略球状である。完全な球状である必要はなく、電極の窪みに挿入しやすい塊状であれば足り、挿入後は電極の窪みの筒状の形状に応じて変形可能である。塊の形状は、例えば、球状、楕円球状、楕円体状、卵型、繭状、略円柱状等が挙げられ、立体的に対称形であっても非対称であってもよい。使用する繊維素材は、脱脂綿、羊毛、化学繊維、綿繊維、導電性繊維等を用いることができる。導電性ジェルが浸み込み易い脱脂綿等が好ましい。繊維素材は導電性である必要はない。導電性ジェルが染みこんだ状態の繊維素材の塊が、頭の皮膚に接触し、かつ第２の電極の窪みの導電体面に接触することにより、脳波計測用電極として機能する。

本実施の形態で用いる導電性ジェルとして、高導電性高粘着性ジェルを用いることができる。高導電性の粘性液体である。繊維素材に染みこみ保持される性質を持つものが望ましい。繊維素材の繊維自身に染みこまなくとも、繊維素材に、ジェル自身の高粘着性の特性により付着することにより、繊維素材の塊に染みこむように、塊にジェルが担持されるものであればよい。繊維素材の塊に保持されているジェルは、頭部の皮膚に対しては十分に粘着して接触する。従来、脳波計測用には、臨床現場では、歯磨き状（ペーストともいう。）の導電性ペーストを脳波電極に用いることが多かったが、本実施の形態で用いる導電性ジェルは、歯磨き状の堅さのペーストではなく、繊維素材の塊に保持させなければ電極開口部内には保持できない液体であり、繊維素材の塊に保持されることにより流出しない程度の粘性をもつ液体である。本実施の形態で使用可能な導電性ジェルとして、例えば、ＫＣｌ、ＲｂＣｌ、ＣｓＣｌ、ＮａＣｌ、ＬｉＣｌ、ＣａＣｌ₂、ＭｇＣｌ₂等の塩化物水溶液からなる電解液をゲル化剤によってコロイド状にゲル化させたものが挙げられる。ゲル化剤として、例えば、ＣＭＣ、ＰＶＡ、ポリアクリル酸アミドなどの水溶性高分子、あるいは寒天、アルガロース、ゼラチン、ペプチン、シリカ系ゲル剤なども使用できる。

上記実施の形態等で示した例は、発明を理解しやすくするために記載したものであり、この形態に限定されるものではない。

本発明によれば、ノイズを低減させた脳波計測方法及び装置として、正確な脳波計測を実現できるので、広く医療分野の脳波計測は勿論、脳波による脳活動の解析のための福祉機器、脳波による感性評価等のマーケティング、脳波認知機能評価等に応用でき、産業上有用である。

１、１１ 電磁シールド部材
２ 電極
３ 頭部装着部材
４ 電極と脳波計本体部とを電気的に接続する配線
５ 脳波計本体部
６ 参照用電線
７ 電線
８ 被験者
２１ クシ状部分
２２ 土台板部分
２３ 筒状胴部分
２４ 頭部分
２５ 孔
２６ 略球状の繊維素材の電極
２７ アダプタ
３１ キャップ状部
３２ カチューシャ型弾性部
３３ 無線送信部固定部
５０ 電極本体
５１ 台座
５２ コネクタ
５３ リード線
５４ ヘッドギア本体
５５ 無線用の発信部

Claims (5)

1. 脳波計測用電極と、無線送信部を含む脳波計本体部と前記電極とを電気的に接続する電極用配線とを、少なくとも覆う電磁シールド部材を設け、前記電磁シールド部材を被験者に電気的接続することを特徴とする脳波計測方法。
2. 複数の脳波計測用電極と、
   前記複数の電極を固定保持する頭部装着部材と、
   無線送信部を含む脳波計本体部と、
   前記電極と前記脳波計本体部を電気的に接続する電極用配線と、
   前記電極と前記電極用配線とを少なくとも覆う電磁シールド部材と、
   前記電磁シールド部材を被験者に電気的に接続する電線とを、
   少なくとも備えることを特徴とする脳波計測装置。
3. 脳波電位の参照用の電極と脳波計本体部とを接続する参照用電線を備えることを特徴とする請求項２記載の脳波計測装置。
4. 前記電磁シールド部材は、前記頭部装着部材に係合し、前記電磁シールド部材と前記頭部装着部材の作る内部空間に、前記電極用配線が配置されていることを特徴とする請求項２又は３記載の脳波計測装置。
5. 前記脳波計測用電極は、導電性ジェルを保持又は浸み込ませた繊維素材の塊からなる第１の電極と、前記第１の電極を開口部内壁で接触保持する筒状部を有する第２の電極とを備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項記載の脳波計測装置。
   
   

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