JP2019080643A - Biological signal measurement device, contact state determination system, and contact state determination method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、検出電極の生体への接触状態を検出可能な生体信号測定装置に関する。 The present invention relates to a biological signal measuring device capable of detecting a contact state of a detection electrode with a living body.
特許文献1には、差動増幅回路を用いて生体信号を測定する装置が記載されている。特許文献1に記載の装置は、差動増幅回路、第1計測電極、第2計測電極、および、基準電極を備える。 Patent Document 1 describes an apparatus for measuring a biological signal using a differential amplifier circuit. The device described in Patent Document 1 includes a differential amplification circuit, a first measurement electrode, a second measurement electrode, and a reference electrode.
第1計測電極、第2計測電極、および、基準電極は、生体の表面に装着されている。第1計測電極と第2計測電極の一方は、差動増幅回路の反転入力端子に接続され、他方は、差動増幅回路の非反転入力端子に接続されている。基準電極は、差動増幅回路の基準電位端子に接続され、基準電極と基準電位端子とは、接地されている。 The first measurement electrode, the second measurement electrode, and the reference electrode are mounted on the surface of the living body. One of the first measurement electrode and the second measurement electrode is connected to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit, and the other is connected to the non-inverting input terminal of the differential amplifier circuit. The reference electrode is connected to the reference potential terminal of the differential amplifier circuit, and the reference electrode and the reference potential terminal are grounded.
しかしながら、特許文献1に記載の構成では、第1計測電極、第2計測電極、および、基準電極のいずれかが生体に対して接触不良を生じても、接触不良を生じた電極を個別に判定することができない。 However, in the configuration described in Patent Document 1, even if any of the first measurement electrode, the second measurement electrode, and the reference electrode causes a contact failure with the living body, the electrodes having the contact failure are individually determined. Can not do it.
したがって、本発明の目的は、接触不良の有無、および、接触不良の箇所を判定可能な生体信号測定装置、接触状態判定システム、および、接触状態判定方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a biological signal measuring device capable of determining the presence or absence of contact failure and the location of the contact failure, a contact condition determination system, and a contact condition determination method.
この発明の生体信号測定装置は、第1検出電極、第2検出電極、基準電極、差動増幅回路、第1抵抗素子、第2抵抗素子、電源、第1スイッチ素子、第2スイッチ素子、第3スイッチ素子、第4スイッチ素子、第5スイッチ素子、および、第6スイッチ素子を備える。 The biological signal measurement device according to the present invention includes a first detection electrode, a second detection electrode, a reference electrode, a differential amplifier circuit, a first resistance element, a second resistance element, a power supply, a first switch element, a second switch element, a second A third switch element, a fourth switch element, a fifth switch element, and a sixth switch element are provided.
第1検出電極、第2検出電極、および、基準電極は、それぞれに生体へ装着される。差動増幅回路は、第1検出電極が接続される第1入力端子、および、第2検出電極が接続される第2入力端子を有する。第1抵抗素子は、第1入力端子と基準電位との間に接続される。第2抵抗素子は、第2入力端子と基準電位との間に接続される。電源は、基準電極に接続し、接触状態検出用電圧を出力する。 The first detection electrode, the second detection electrode, and the reference electrode are respectively attached to the living body. The differential amplifier circuit has a first input terminal to which the first detection electrode is connected, and a second input terminal to which the second detection electrode is connected. The first resistance element is connected between the first input terminal and the reference potential. The second resistance element is connected between the second input terminal and the reference potential. The power supply is connected to the reference electrode and outputs a contact state detection voltage.
第1スイッチ素子は、第1検出電極と第1入力端子との導通および開放を選択する。第2スイッチ素子は、第2検出電極と第2入力端子との導通および開放を選択する。第3スイッチ素子は、第1入力端子と基準電位との導通および開放を選択する。第4スイッチ素子は、第2入力端子と基準電位との導通および開放を選択する。第5スイッチ素子は、基準電極と前記電源との導通および開放を選択する。第6スイッチ素子は、基準電極と基準電位との導通および開放を選択する。 The first switch element selects conduction and opening between the first detection electrode and the first input terminal. The second switch element selects conduction and opening between the second detection electrode and the second input terminal. The third switch element selects conduction and release between the first input terminal and the reference potential. The fourth switch element selects conduction and release between the second input terminal and the reference potential. The fifth switch element selects conduction and opening between the reference electrode and the power supply. The sixth switch element selects conduction and release between the reference electrode and the reference potential.
この構成では、複数のスイッチ素子の導通および開放の選択によって、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第1検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第2検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と、並列する第1検出電極および第2検出電極とが接続される態様が選択される。これらの態様では、それぞれに基準電極、第1検出電極、および、第2検出電極の接続状態が異なる。したがって、各態様での差動増幅回路の出力電圧を測定することで、基準電極、第1検出電極、および、第2検出電極のそれぞれの接触状態が検出可能になる。また、第5スイッチ素子の開放および第6スイッチの導通によって、通常の生体信号の測定が可能になる。 In this configuration, a mode in which the reference electrode and the first detection electrode are connected between the power supply and the differential amplification circuit by selection of conduction and opening of the plurality of switch elements, between the power supply and the differential amplification circuit In addition, select the mode in which the reference electrode and the second detection electrode are connected, and the mode in which the reference electrode and the first detection electrode and the second detection electrode in parallel are connected between the power supply and the differential amplifier circuit. Be done. In these aspects, the connection states of the reference electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are different. Therefore, the contact state of each of the reference electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode can be detected by measuring the output voltage of the differential amplifier circuit in each aspect. In addition, the opening of the fifth switch element and the conduction of the sixth switch make it possible to measure a normal biological signal.
この発明の接触状態判定システムは、上述の生体信号測定装置の各構成と、接触状態判定部と、を備える。接触状態判定部は、差動増幅回路の出力端子に接続され、出力電圧を用いて接触状態を検出する。 The contact state determination system of the present invention includes each configuration of the above-described biological signal measurement device, and a contact state determination unit. The contact state determination unit is connected to the output terminal of the differential amplifier circuit, and detects the contact state using the output voltage.
この構成では、接触不良の判定、および、接触抵抗の測定の少なくとも一方が実現される。 In this configuration, at least one of the determination of the contact failure and the measurement of the contact resistance is realized.
また、この発明の接触状態判定システムでは、次の構成を備えることが好ましい。接触状態判定システムは、生体信号処理部を備える。生体信号処理部は、差動増幅回路の出力端子に接続され、出力電圧を用いて生体信号の測定を行う。 Moreover, in the contact state determination system of this invention, it is preferable to provide the following structure. The contact state determination system includes a biological signal processor. The biological signal processing unit is connected to the output terminal of the differential amplifier circuit, and measures the biological signal using the output voltage.
この構成では、生体信号を測定がさらに実現される。 In this configuration, measurement of the biological signal is further realized.
また、この発明の接触状態判定システムでは、接触状態判定部は、出力電圧を用いて接触不良の有無を検出する。 Further, in the contact state determination system of the present invention, the contact state determination unit detects the presence or absence of the contact failure using the output voltage.
この構成では、接触不良の判定が実現される。 In this configuration, the determination of the contact failure is realized.
また、この発明の接触状態判定システムでは、接触状態判定部は、接触不良が無い場合に、出力電圧を用いて接触抵抗を測定する。 Further, in the contact state determination system of the present invention, the contact state determination unit measures the contact resistance using the output voltage when there is no contact failure.
この構成では、接触抵抗が測定される。さらに、この構成では、接触不良が有る場合に接触抵抗の測定を行わないことができ、接触抵抗の不要な測定が抑制される。 In this configuration, the contact resistance is measured. Furthermore, in this configuration, the contact resistance can not be measured when there is a contact failure, and unnecessary measurement of the contact resistance is suppressed.
また、この発明の接触状態判定方法では、次の各工程を有する。接触状態判定方法は、第1検出電極と基準電極とがそれぞれに生体に装着された状態で、基準電極側から接触状態検出用電圧を印加して、第1検出電極に接続する差動増幅回路の第1出力電圧を測定する工程を有する。接触状態判定方法は、第2検出電極と基準電極とがそれぞれに生体に装着された状態で、基準電極側から接触状態検出用電圧を印加して、第2検出電極に接続する差動増幅回路の第2出力電圧を測定する工程を有する。接触状態判定方法は、第1検出電極、第2検出電極、および、基準電極がそれぞれに生体に装着された状態で、基準電極側から接触状態検出用電圧を印加して、差動増幅回路の第3出力電圧を測定する工程を有する。接触状態判定方法は、第1出力電圧、第2出力電圧、および、第3出力電圧を用いて、第1検出電極、第2検出電極、および、基準電極のそれぞれと生体との接触状態を検出する工程を有する。 Further, the contact state determination method of the present invention includes the following steps. The contact state determination method is a differential amplification circuit in which a contact state detection voltage is applied from the reference electrode side and connected to the first detection electrode in a state where the first detection electrode and the reference electrode are respectively mounted on a living body Measuring a first output voltage of The contact state determination method is a differential amplification circuit in which a contact state detection voltage is applied from the reference electrode side and connected to the second detection electrode in a state where the second detection electrode and the reference electrode are respectively attached to the living body Measuring a second output voltage of The contact state determination method applies a contact state detection voltage from the reference electrode side in a state where the first detection electrode, the second detection electrode, and the reference electrode are respectively attached to the living body, and And measuring the third output voltage. The contact state determination method detects the contact state of the first detection electrode, the second detection electrode, and the reference electrode with the living body using the first output voltage, the second output voltage, and the third output voltage. Process.
この方法では、複数のスイッチ素子の導通および開放の選択によって、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第1検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第2検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と、並列する第1検出電極および第2検出電極とが接続される態様が選択される。これらの態様では、それぞれに基準電極、第1検出電極、および、第2検出電極の接続状態が異なる。したがって、第1出力電圧、第2出力電圧、および、第3出力電圧を測定することで、基準電極、第1検出電極、および、第2検出電極のそれぞれの接触状態が検出可能になる。 In this method, a mode in which the reference electrode and the first detection electrode are connected between the power supply and the differential amplification circuit by selection of conduction and opening of the plurality of switch elements, between the power supply and the differential amplification circuit In addition, select the mode in which the reference electrode and the second detection electrode are connected, and the mode in which the reference electrode and the first detection electrode and the second detection electrode in parallel are connected between the power supply and the differential amplifier circuit. Be done. In these aspects, the connection states of the reference electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode are different. Therefore, by measuring the first output voltage, the second output voltage, and the third output voltage, the contact states of the reference electrode, the first detection electrode, and the second detection electrode can be detected.
また、この発明の接触状態判定方法は、次の処理を行ってもよい。接触状態判定方法は、第1出力電圧を測定する工程と、第2出力電圧を測定する工程とを行った後、第1検出電極、および、第2検出電極のそれぞれと生体との接触状態を検出する1次検出工程を行う。接触状態判定方法は、1次検出工程の後に第3出力電圧を測定する工程を行い、第1出力電圧、第2出力電圧、および、第3出力電圧を用いて、接触抵抗を測定する接触抵抗測定工程を行う。 Moreover, the contact state determination method of this invention may perform the following process. In the contact state determination method, after performing the step of measuring the first output voltage and the step of measuring the second output voltage, the contact state of each of the first detection electrode and the second detection electrode with the living body is determined. Perform a primary detection step to detect. The contact state determination method performs the step of measuring the third output voltage after the primary detection step, and measures the contact resistance using the first output voltage, the second output voltage, and the third output voltage. Perform the measurement process.
この方法では、接触不良の有無を判定した後に、接触抵抗が測定される。したがって、接触不良が有る場合等の接触抵抗の測定が必要でないときに、当該接触抵抗の測定を行わない。 In this method, the contact resistance is measured after determining the presence or absence of the contact failure. Therefore, when it is not necessary to measure the contact resistance, such as when there is a contact failure, the contact resistance is not measured.
この発明によれば、接触不良の有無、および、接触不良の箇所を判定できる。 According to the present invention, it is possible to determine the presence or absence of contact failure and the location of the contact failure.
本発明の第1の実施形態に係る生体信号測定装置および生体信号測定方法について、図を参照して説明する。図1は、本発明の第1の実施形態に係る生体信号測定装置の回路図である。 A biological signal measurement device and a biological signal measurement method according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram of a biological signal measuring apparatus according to a first embodiment of the present invention.
図1に示すように、生体信号測定装置10は、差動増幅回路20、基準電極30、検出電極31、検出電極32、抵抗素子41、抵抗素子42、スイッチ素子51、スイッチ素子52、スイッチ素子53、スイッチ素子54、スイッチ素子55、スイッチ素子56、電源60を備える。検出電極31が本発明の「第1検出電極」に対応し、検出電極32が本発明の「第2検出電極」に対応する。抵抗素子41が本発明の「第1抵抗素子」に対応し、抵抗素子42が本発明の「第2抵抗素子」に対応する。スイッチ素子51が本発明の「第1スイッチ素子」に対応し、スイッチ素子52が本発明の「第2スイッチ素子」に対応する。スイッチ素子53が本発明の「第3スイッチ素子」に対応し、スイッチ素子54が本発明の「第4スイッチ素子」に対応する。スイッチ素子55が本発明の「第5スイッチ素子」に対応し、スイッチ素子56が本発明の「第6スイッチ素子」に対応する。
As shown in FIG. 1, the biological
差動増幅回路20は、反転入力端子、非反転入力端子、および、出力端子を備える。非反転入力端子が本発明の「第1入力端子」に対応し、反転入力端子が本発明の「第2入力端子」に対応する。
The
差動増幅回路20は、反転入力端子に入力された信号と非反転入力端子に入力された信号の差動信号を、設定された利得Gで増幅して、出力端子から出力する。この出力信号(出力電圧Vout)が、生体信号測定装置10としての出力する生体信号に対応する。
The
検出電極31、検出電極32、および、基準電極30は、生体90の異なる位置に装着されている。
The
検出電極31は、スイッチ素子51を介して、非反転入力端子に接続されている。スイッチ素子51は、検出電極31と非反転入力端子との導通および開放を選択する。検出電極32は、スイッチ素子52を介して、反転入力端子に接続されている。スイッチ素子52は、検出電極32と反転入力端子との導通および開放を選択する。
The
基準電極30は、スイッチ素子55を介して、電源60に接続されている。スイッチ素子55は、基準電極30と電源60との導通および開放を選択する。また、基準電極30は、スイッチ素子56を介して、基準電位(例えば、接地電位)に接続されている。スイッチ素子56は、基準電極30と基準電位との導通および開放を選択する。
The
抵抗素子41は、非反転入力端子と基準電位(例えば、接地電位)との間に接続されている。抵抗素子41は、差動増幅回路20の非反転入力端子側の入力抵抗を決定する。スイッチ素子53は、抵抗素子41と基準電位との間に接続されている。スイッチ素子53は、抵抗素子41と基準電位との導通および開放を選択する。
The
抵抗素子42は、反転入力端子と基準電位(例えば、接地電位)との間に接続されている。抵抗素子42は、差動増幅回路20の反転入力端子側の入力抵抗を決定する。スイッチ素子54は、抵抗素子42と基準電位との間に接続されている。スイッチ素子54は、抵抗素子42と基準電位との導通および開放を選択する。
The
抵抗素子41が接続する基準電位、抵抗素子42が接続する基準電位、および、基準電極30が接続する基準電位は同じ電位である。
The reference potential to which the
電源60は、検出用信号を発生する。検出用信号は交流信号である。
The
このような構成の生体信号測定装置10は、次に示すように、検出電極31の接触状態、検出電極32の接触状態、基準電極30の接触状態を判定する。検出電極31の接触状態の判定とは、検出電極31と生体90との接触不良の判定、検出電極31と生体90との接触抵抗911の抵抗値Rcpの測定の少なくとも一方を含む。検出電極32の接触状態の判定とは、検出電極32と生体90との接触不良の判定、検出電極32と生体90との接触抵抗912の抵抗値Rcnの測定の少なくとも一方を含む。基準電極30の接触状態の判定とは、基準電極30と生体90との接触不良の判定、基準電極30と生体90との接触抵抗910の抵抗値Rcrの測定の少なくとも一方を含む。
The biological
生体信号測定装置10が上述の構成を備えることによって、検出電極31の生体90への接触状態、検出電極32の生体90への接触状態、および、基準電極30の生体90への接触状態を判定できる。
By providing the above configuration, the biological
図2は、本発明の第1の実施形態に係る接触状態判定システムの構成図である。図2に示すように、接触状態判定システム11は、上述の生体信号測定装置10の構成に加えて、制御部70、接触状態判定部71、および、生体信号処理部72を備える。なお、接触状態の判定のみを行うのであれば、生体信号処理部72は、省略することができる。
FIG. 2 is a block diagram of the contact state determination system according to the first embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2, the contact
制御部70は、接触状態判定部71、生体信号処理部72、および、各スイッチ素子に接続している。接触状態判定部71、および、生体信号処理部72は、差動増幅回路20の出力端子に接続されている。
The
制御部70は、接触状態判定部71、生体信号処理部72、および、各スイッチ素子の制御を実行する。制御部70は、後述の各接続態様を実現するように、各スイッチ素子を制御する。
The
接触状態判定部71は、各接続態様における出力信号を用いて、接触抵抗値の測定、接触状態の判定を行う。
The contact
生体信号処理部72は、出力信号に所定の処理(例えば、フィルタ処理等)を行い、出力する。この際、生体信号処理部72は、接触状態判定部71によって接触不良が無いことを検出したときに、この処理を行うようにしてもよい。
The biological
図3は、本発明の第1の実施形態に係る接触状態の判定処理の一例を示すフローチャートである。図4は、第1接続態様を示す回路図である。図5は、第2接続態様を示す回路図である。図6は、第3接続態様を示す回路図である。 FIG. 3 is a flowchart showing an example of the determination processing of the touch state according to the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a circuit diagram showing a first connection mode. FIG. 5 is a circuit diagram showing a second connection mode. FIG. 6 is a circuit diagram showing a third connection mode.
接触状態判定システム11の接触状態判定部71は、第1接続態様にて出力電圧voutpを測定する(S11)。なお、voutp=Vp・ejωtであり、Vp(≧0)はvoutpの振幅であり、ωはvpの角周波数(角速度)であり、tは時刻である。この角速度は、検出用信号の角速度と一致する。
The contact
第1接続態様とは、図4に示すように、スイッチ素子51、スイッチ素子53、スイッチ素子54、および、スイッチ素子55は、それぞれに導通である。スイッチ素子52およびスイッチ素子56は開放である。
In the first connection mode, as shown in FIG. 4, the
第1接続態様では、電源60から出力される検出用信号は、基準電極30、接触抵抗910、接触抵抗911、および、検出電極31を介して、差動増幅回路20の非反転入力端子に入力される。また、差動増幅回路20の非反転入力端子は、抵抗素子41を介して基準電位に接続され、反転入力端子は、抵抗素子42を介して基準電位に接続される。
In the first connection mode, the detection signal output from the
したがって、この出力電圧voutpは次の式で表される。なお、抵抗素子41と抵抗素子42の抵抗値は同じとし、Rsとする。また、検出用信号の電圧をvsとする。vs=Vs・ejωtであり、Vs(≧0)はvsの振幅であり、ωはvsの角周波数(角速度)であり、tは時刻である。また、Gは、差動増幅回路20の利得である。
Therefore, this output voltage v outp is expressed by the following equation. The resistance values of the
第2接続態様とは、図5に示すように、スイッチ素子52、スイッチ素子53、スイッチ素子54、および、スイッチ素子55は、それぞれに導通である。スイッチ素子51およびスイッチ素子56は開放である。
In the second connection mode, as shown in FIG. 5, the
第2接続態様では、電源60から出力される検出用信号は、基準電極30、接触抵抗910、接触抵抗912、および、検出電極32を介して、差動増幅回路20の反転入力端子に入力される。また、差動増幅回路20の非反転入力端子は、抵抗素子41を介して基準電位に接続され、反転入力端子は、抵抗素子42を介して基準電位に接続される。
In the second connection mode, the detection signal output from the
したがって、この出力電圧voutnは次の式で表される。なお、抵抗素子41と抵抗素子42の抵抗値は同じとし、Rsとする。また、検出用信号の電圧をvsとする。
Therefore, this output voltage v outn is expressed by the following equation. The resistance values of the
第3接続態様とは、図6に示すように、スイッチ素子51、スイッチ素子52、スイッチ素子53、スイッチ素子54、および、スイッチ素子55は、それぞれに導通である。スイッチ素子56は開放である。
In the third connection mode, as shown in FIG. 6, the
第3接続態様では、電源60から出力される検出用信号は、基準電極30、接触抵抗910を介し、検出電極31側と検出電極32側とに分配される。検出電極31側に分配された検出用信号は、接触抵抗911、および、検出電極31を介して、差動増幅回路20の非反転入力端子に入力される。検出電極32側に分配された検出用信号は、接触抵抗912、および、検出電極32を介して、差動増幅回路20の反転入力端子に入力される。また、差動増幅回路20の非反転入力端子は、抵抗素子41を介して基準電位に接続され、反転入力端子は、抵抗素子42を介して基準電位に接続される。
In the third connection mode, the detection signal output from the
したがって、この出力電圧voutdは次の式で表される。なお、抵抗素子41と抵抗素子42の抵抗値は同じとし、Rsとする。また、検出用信号の電圧をvsとする。
Therefore, this output voltage v outd is expressed by the following equation. The resistance values of the
基準電極30の接触抵抗910の抵抗値(基準電極30の接触抵抗値)Rcrは、次の式で表される。
The resistance value (contact resistance value of the reference electrode 30) Rcr of the
検出電極31の接触抵抗911の抵抗値(検出電極31の接触抵抗値)Rcpは、次の式で表される。
The resistance value (contact resistance value of the detection electrode 31) Rcp of the
なお、上述の説明では、動作説明を簡単化するために、電圧源を正弦波で表した。しかしながら、ある一定の振幅有する交流信号(例えば、方形波等)を用いることも可能であり、電圧源からの信号は、正弦波に限定されるものではない。 In the above description, the voltage source is represented by a sine wave to simplify the operation description. However, it is also possible to use an alternating current signal (for example, a square wave etc.) having a certain amplitude, and the signal from the voltage source is not limited to a sine wave.
上述の図3に示すフローでは、接触抵抗の算出を行う場合を示したが、このフローに示す処理を用いて、接触不良の判定も行うことが可能である。図7は、接触不良の判定を含む処理のフローチャートである。図8は、各出力電圧と接触不良との関係を示す表である。図8では、各接触抵抗の抵抗値Rcp、Rcn、Rcrが正常であるか異常(接触不良)であるかの組合せと、出力電圧voutp、voutn、voutdの電圧値との関係を示している。 Although the case where calculation of contact resistance was performed was shown in the flow shown in the above-mentioned FIG. 3, it is also possible to perform determination of a contact failure using the process shown in this flow. FIG. 7 is a flowchart of processing including determination of contact failure. FIG. 8 is a table showing the relationship between each output voltage and contact failure. FIG. 8 shows the relationship between the combination of whether the resistance values Rcp, Rcn, Rcr of each contact resistance are normal or abnormal (contact failure), and the voltage values of the output voltages v outp , v outn , v outd. ing.
接触状態判定部71は、第1接続態様にて出力電圧voutpを測定する(S11)。接触状態判定部71は、第2接続態様にて出力電圧voutnを測定する(S12)。接触状態判定部71は、第1接続態様の出力電圧voutpの振幅の絶対値Vpが接触不良の判定用閾値Vthp以下でなく(S21:NO)、第2接続態様の出力電圧voutnの振幅の絶対値Vnが接触不良の判定用閾値Vthn以下でなければ(S22:NO)、接触不良が無いと判定する(S23)。なお、検出電極31に対する判定用閾値Vthp、および、検出電極32に対する判定用閾値Vthnは、例えば、予め実験的に決定したり、生体信号測定装置10における生体信号の測定に必要な出力電圧の最小の振幅レベルによって設定される。
The contact
接触状態判定部71は、第2接続態様の出力電圧voutnの振幅の絶対値Vnが接触不良の判定用閾値Vthnよりも大きければ(S22:YES)、検出電極31側に接触不良が有ると判定する(S24)。
If the absolute value Vn of the amplitude of the output voltage Voutn in the second connection mode is larger than the threshold Vthn for the determination of contact failure (S22: YES), the contact
接触状態判定部71は、第1接続態様の出力電圧voutpの振幅の絶対値Vpが接触不良の判定用閾値Vthpよりも大きく(S21:YES)、第2接続態様の出力電圧voutnの振幅の絶対値Vnが接触不良の判定用閾値Vthn以下でなければ(S25:NO)、検出電極31側に接触不良が有ると判定する(S26)。
In the contact
接触状態判定部71は、第1接続態様の出力電圧voutpの振幅のVpが接触不良の判定用閾値Vthpよりも大きく(S21:YES)、第2接続態様の出力電圧voutnの振幅の絶対値Vnが接触不良の判定用閾値Vthnよりも大きければ(S25:YES)、いずれかの箇所に接触不良が有ると判定する(S27)。
The contact
接触状態判定部71は、接触不良が無いと判定すると、第1接続態様の出力電圧voutpの振幅の絶対値Vpと第2接続態様の出力電圧voutnの振幅の絶対値Vnとを比較する。接触状態判定部71は、第1接続態様の出力電圧voutpの振幅の絶対値Vpと第2接続態様の出力電圧voutnの振幅の絶対値Vnとが略同じでないと(S28:NO)、第3接続態様での出力電圧voutdを測定し(S13)、各電極に対する接触抵抗を算出する(S30)。ステップS30の処理は、上述の図3に示す、ステップS14とステップS15の処理に対応する。
When the contact
接触状態判定部71は、第1接続態様の出力電圧voutpの振幅の絶対値Vpと第2接続態様の出力電圧voutnの振幅の絶対値Vnとが略同じであると(S28:YES)、接触抵抗の測定を行わずに処理を終了する。
The contact
このような処理を行うことによって、接触状態判定システム11は、各電極に対する接触不良を確実に判定でき、接触不良に至らない状態での接触抵抗を算出できる。
By performing such processing, the contact
なお、上述の構成からなる生体信号測定装置10を用いた場合、次の接続態様によって、生体信号の測定を行うことができる。図9は、第4接続態様を示す回路図である。図10は、第5接続態様を示す回路図である。
In addition, when the biological
図9に示すように、第4接続態様では、スイッチ素子51、スイッチ素子52、スイッチ素子53、スイッチ素子54、および、スイッチ素子56は、それぞれに導通である。スイッチ素子55は開放である。
As shown in FIG. 9, in the fourth connection mode, the
図10に示すように、第5接続態様では、スイッチ素子51、スイッチ素子52、および、スイッチ素子56は、それぞれに導通である。スイッチ素子53、スイッチ素子54、および、スイッチ素子55は開放である。
As shown in FIG. 10, in the fifth connection mode, the
これらの接続態様を用いることによって、電源60が生体信号の測定系から分離され、基準電極30が基準電位に接続される。これにより、生体信号測定装置10は、生体信号を測定できる。この際、図9に示す第4接続態様では、差動増幅回路20の入力抵抗は、抵抗素子41と抵抗素子42とによって決定され、図10に示す第5接続態様では、差動増幅回路20の入力抵抗は、差動増幅回路20の入力インピーダンスによって決定される。いずれの場合であっても、生体信号測定装置10は、生体信号を確実に測定できる。
By using these connection modes, the
また、上述の説明では、接触状態判定システム11は、接触不良の判定および接触抵抗の測定を一度行う態様を示したが、測定時に経時的に複数回判定および測定を行ってもよい。図11は、接触不良の判定を複数回行う場合の処理を示すフローチャートである。
Moreover, in the above-mentioned description, although the contact
図11に示すように、接触状態判定システム11は、生体信号の測定初期において、接触不良を判定する(S41)。接触状態判定システム11は、接触不良が有れば(S42:YES)、接触不良を通知する(S47)。
As shown in FIG. 11, the contact
接触状態判定システム11は、接触不良が無ければ(S42:NO)、生体信号の測定を行う(S43)。接触状態判定システム11は、再判定条件を満たさなければ(S44:NO)、生体信号の測定を継続する(S43)。接触状態判定システム11は、再判定条件を満たせば(S44:YES)、接触状態の判定を行う(S45)。
If there is no contact failure (S42: NO), the contact
再判定条件とは、例えば、生体信号の測定回数、生体信号の測定開始からの経過時間等によって、設定可能である。測定回数の場合、接触状態判定システム11は、測定回数が閾値を超えると、再判定条件を満たすと判定する。経過時間の場合、接触状態判定システム11は、経過時間が閾値を超えると、再判定条件を満たすと判定する。
The redetermining condition can be set, for example, by the number of measurements of the biological signal, the elapsed time from the start of the measurement of the biological signal, and the like. In the case of the number of measurements, the contact
さらには、再判定条件は、接触抵抗の抵抗値の変動量に基づいてもよい。すなわち、接触状態判定システム11は、接触抵抗の抵抗値を測定毎に順次記憶し、その変動量を算出する。接触状態判定システム11は、変動量が閾値を超えると、再判定条件を満たすと判定する。
Furthermore, the re-determination condition may be based on the amount of change in the resistance value of the contact resistance. That is, the contact
接触状態判定システム11は、接触不良が無ければ(S46:NO)、生体信号の測定を継続する(S43)。接触状態判定システム11は、接触不良が有れば(S46:YES)、接触不良を通知する(S47)。
If there is no contact failure (S46: NO), the contact
これにより、接触状態判定システム11は、後発的に生じる接触不良も確実に判定できる。
Thereby, the contact
次に、第2の実施形態に係る生体信号測定装置について、図を参照して説明する。図12は、本発明の第2の実施形態に係る生体信号測定装置の回路図である。 Next, a biological signal measurement apparatus according to a second embodiment will be described with reference to the drawings. FIG. 12 is a circuit diagram of a biological signal measuring apparatus according to a second embodiment of the present invention.
図12に示すように、第2の実施形態に係る生体信号測定装置10Aは、第1の実施形態に係る生体信号測定装置10に対して、検出電極33、検出電極34、スイッチ素子570、スイッチ素子571、および、スイッチ素子572を備える点において異なる。さらに、生体信号測定装置10Aは、生体信号測定装置10に対して、基準電極30を、基準電極301、基準電極302に置き換えた点において異なる。生体信号測定装置10Aの他の構成は、生体信号測定装置10と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。
As shown in FIG. 12, the biological
概略的には、生体信号測定装置10Aは、生体信号測定装置10と比較して、生体信号の測定箇所を複数にしたものである。
Roughly speaking, the biological
検出電極33と検出電極34とは、生体90の異なる位置に装着されている。さらに、検出電極33と検出電極34とは、検出電極31と検出電極32とに対して、生体90の異なる位置に装着されている。
The
スイッチ素子570は、基準電極301と基準電極302とを選択的にスイッチ素子55またはスイッチ素子56に接続する。
The
スイッチ素子571は、検出電極31と検出電極33とを選択的にスイッチ素子51に接続する。スイッチ素子572は、検出電極32と検出電極34とを選択的にスイッチ素子52に接続する。
The
スイッチ素子570が基準電極301とスイッチ素子55またはスイッチ素子56とを接続する態様では、スイッチ素子571は、検出電極31とスイッチ素子51とを接続し、スイッチ素子572は、検出電極32とスイッチ素子52とを接続する。
When the
スイッチ素子570が基準電極302とスイッチ素子55またはスイッチ素子56とを接続する態様では、スイッチ素子571は、検出電極33とスイッチ素子51とを接続し、スイッチ素子572は、検出電極34とスイッチ素子52とを接続する。
When the
これらの接続態様のそれぞれにおいて、スイッチ素子51、スイッチ素子52、スイッチ素子53、スイッチ素子54、スイッチ素子55、スイッチ素子56によって、上述の接触状態判定用の各接続態様を採用することで、接触状態判定システムは、検出電極31、検出電極32、検出電極33、検出電極34、基準電極301、および、基準電極302の各接触不良の判定を、分離して行うことができる。また、接触状態判定システムは、上述の接触状態判定用の各接続態様を採用することで、検出電極31と生体90との接触抵抗911の接触抵抗値Rcp1、検出電極32と生体90との接触抵抗912の接触抵抗値Rcn1、検出電極33と生体90との接触抵抗913の接触抵抗値Rcp3、検出電極34と生体90との接触抵抗914の接触抵抗値Rcn2、基準電極301と生体90との接触抵抗9101の接触抵抗値Rcr1、および、基準電極302と生体90との接触抵抗9102の接触抵抗値Rcr2の測定を、分離して行うことができる。
In each of these connection modes, each of the connection modes for the contact state determination described above is adopted by
なお、図12では、生体信号の測定箇所が2箇所の態様を示したが、3箇所以上であってもよい。この場合、測定箇所数をnとして、スイッチ素子570、スイッチ素子571、および、スイッチ素子572には、SPnTのスイッチ素子を用いればよい。
In addition, although the measurement location of a biosignal showed the aspect of two locations in FIG. 12, three or more locations may be sufficient. In this case, SPnT switch elements may be used as the
10、10A:生体信号測定装置
11:接触状態判定システム
20:差動増幅回路
30、301、302:基準電極
31、32、33、34:検出電極
41、42:抵抗素子
51、52、53、54、55、56、570、571、572:スイッチ素子
60:電源
70:制御部
71:接触状態判定部
72:生体信号処理部
90:生体
910、911、912、913、914、9101、9102:接触抵抗
10, 10A: biological signal measurement device 11: contact state determination system 20:
Claims (7)
前記第1検出電極が接続される第1入力端子、および、前記第2検出電極が接続される第2入力端子を有する差動増幅回路と、
前記第1入力端子と基準電位との間に接続される第1抵抗素子と、
前記第2入力端子と前記基準電位との間に接続される第2抵抗素子と、
前記基準電極に接続し、接触状態検出用電圧を出力する電源と、
前記第1検出電極と前記第1入力端子との導通および開放を選択する第1スイッチ素子と、
前記第2検出電極と前記第2入力端子との導通および開放を選択する第2スイッチ素子と、
前記第1入力端子と前記基準電位との導通および開放を選択する第3スイッチ素子と、
前記第2入力端子と前記基準電位との導通および開放を選択する第4スイッチ素子と、
前記基準電極と前記電源との導通および開放を選択する第5スイッチ素子と、
前記基準電極と前記基準電位との導通および開放を選択する第6スイッチ素子と、
を備えた、生体信号測定装置。 A first detection electrode, a second detection electrode, and a reference electrode each attached to a living body;
A differential amplifier circuit having a first input terminal to which the first detection electrode is connected, and a second input terminal to which the second detection electrode is connected;
A first resistance element connected between the first input terminal and a reference potential;
A second resistive element connected between the second input terminal and the reference potential;
A power supply connected to the reference electrode and outputting a contact state detection voltage;
A first switch element for selecting conduction and opening between the first detection electrode and the first input terminal;
A second switch element for selecting conduction and opening between the second detection electrode and the second input terminal;
A third switch element for selecting conduction and opening between the first input terminal and the reference potential;
A fourth switch element for selecting conduction and opening between the second input terminal and the reference potential;
A fifth switch element for selecting conduction and opening between the reference electrode and the power supply;
A sixth switch element for selecting conduction and opening between the reference electrode and the reference potential;
And a biosignal measuring device.
前記差動増幅回路の出力端子に接続され、出力電圧を用いて接触状態を検出する接触状態判定部と、
を備える、接触状態判定システム。 Each configuration of the biological signal measurement device according to claim 1;
A contact state determination unit connected to an output terminal of the differential amplification circuit and detecting a contact state using an output voltage;
A contact state determination system comprising:
前記出力電圧を用いて接触不良の有無を検出する、
請求項2または請求項3に記載の接触状態判定システム。 The contact state determination unit
The presence or absence of contact failure is detected using the output voltage,
The contact state determination system according to claim 2 or claim 3.
前記接触不良が無い場合に、前記出力電圧を用いて接触抵抗を測定する、
請求項4に記載の接触状態判定システム。 The contact state determination unit
When there is no contact failure, the contact resistance is measured using the output voltage,
The contact state determination system according to claim 4.
第2検出電極と前記基準電極とがそれぞれに前記生体に装着された状態で、前記基準電極側から前記接触状態検出用電圧を印加して、前記第2検出電極に接続する差動増幅回路の第2出力電圧を測定する工程と、
前記第1検出電極、前記第2検出電極、および、前記基準電極がそれぞれに生体に装着された状態で、前記基準電極側から前記接触状態検出用電圧を印加して、前記差動増幅回路の第3出力電圧を測定する工程と、
前記第1出力電圧、前記第2出力電圧、および、前記第3出力電圧を用いて、前記第1検出電極、前記第2検出電極、および、前記基準電極のそれぞれと前記生体との接触状態を検出する工程と、
を有する、接触状態判定方法。 A first output of a differential amplifier circuit connected to the first detection electrode by applying a contact state detection voltage from the reference electrode side in a state where the first detection electrode and the reference electrode are respectively mounted on a living body Measuring the voltage;
In a differential amplifier circuit in which the contact state detection voltage is applied from the reference electrode side in a state in which the second detection electrode and the reference electrode are respectively attached to the living body, and connected to the second detection electrode Measuring a second output voltage;
In the differential amplifier circuit, the contact state detection voltage is applied from the reference electrode side in a state where the first detection electrode, the second detection electrode, and the reference electrode are respectively attached to a living body. Measuring a third output voltage;
By using the first output voltage, the second output voltage, and the third output voltage, the contact state of each of the first detection electrode, the second detection electrode, and the reference electrode with the living body is obtained. A process of detecting
And a contact state determination method.
前記第1検出電極、および、前記第2検出電極のそれぞれと前記生体との接触状態を検出する1次検出工程を行い、
前記1次検出工程の後に、前記第3出力電圧を測定する工程を行い、
前記第1出力電圧、前記第2出力電圧、および、前記第3出力電圧を用いて、接触抵抗を測定する接触抵抗測定工程を行う、
請求項6に記載の接触状態判定方法。 After performing the step of measuring the first output voltage and the step of measuring the second output voltage,
Performing a primary detection step of detecting a contact state between each of the first detection electrode and the second detection electrode and the living body,
Performing a step of measuring the third output voltage after the first detection step;
Performing a contact resistance measurement step of measuring contact resistance using the first output voltage, the second output voltage, and the third output voltage;
The contact state determination method according to claim 6.
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