JP2019080643A - Biological signal measurement device, contact state determination system, and contact state determination method - Google Patents

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Abstract

To determine presence/no presence of imperfect contact and a location of the imperfect contact.SOLUTION: A biological signal measurement device 10 comprises: a differential amplifier circuit 20; a plurality of detection electrodes 31, 32; a reference electrode 30; a plurality of resistance elements 41, 42; a plurality of switch elements 51-56; and a power supply 60. By changing over connection forms of the plurality of switch elements 51-56, output voltage Voutp of the differential amplifier circuit 20 in the case of using the reference electrode 30 and the detection electrode 31, output voltage Voutn of the differential amplifier circuit 20 in the case of using the reference electrode 30 and the detection electrode 32, and output voltage Voutd of the differential amplifier circuit 20 in the case of using the reference electrode 30, the detection electrode 31 and the detection electrode 32, are measured. By using the output voltages Voutp, Voutn, and Voutd of the plurality of forms, determination of imperfect contact or measurement of contact resistance is performed for each electrode.SELECTED DRAWING: Figure 1

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.

特開2003−339656号公報Japanese Patent Application Publication No. 2003-339656

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の回路図である。It is a circuit diagram of a living body signal measuring device concerning a 1st embodiment of the present invention. 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。It is a block diagram of the contact state determination system which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 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。It is a flowchart which shows an example of the determination processing of the contact state which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 第1接続態様を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a 1st connection aspect. 第2接続態様を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows a 2nd connection aspect. 第3接続態様を示す回路図である。It is a circuit diagram showing the 3rd connection mode. 接触不良の判定を含む処理のフローチャートである。It is a flowchart of processing including determination of contact failure. 各出力電圧と接触不良との関係を示す表である。It is a table showing the relation between each output voltage and contact failure. 第4接続態様を示す回路図である。It is a circuit diagram showing the 4th connection mode. 第5接続態様を示す回路図である。It is a circuit diagram showing the 5th connection mode. 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。It is a flowchart which shows the process in the case of performing the determination of contact failure in multiple times. 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。It is a circuit diagram of a biological signal measuring device concerning a 2nd embodiment of the present invention.

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 signal measurement device 10 includes a differential amplifier circuit 20, a reference electrode 30, a detection electrode 31, a detection electrode 32, a resistance element 41, a resistance element 42, a switch element 51, a switch element 52, a switch element. 53, the switch element 54, the switch element 55, the switch element 56, and the power supply 60 are provided. The detection electrode 31 corresponds to the "first detection electrode" of the present invention, and the detection electrode 32 corresponds to the "second detection electrode" of the present invention. The resistive element 41 corresponds to the "first resistive element" of the present invention, and the resistive element 42 corresponds to the "second resistive element" of the present invention. The switch element 51 corresponds to the "first switch element" of the present invention, and the switch element 52 corresponds to the "second switch element" of the present invention. The switch element 53 corresponds to the "third switch element" of the present invention, and the switch element 54 corresponds to the "fourth switch element" of the present invention. The switch element 55 corresponds to the "fifth switch element" of the present invention, and the switch element 56 corresponds to the "sixth switch element" of the present invention.

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 differential amplifier circuit 20 includes an inverting input terminal, a non-inverting input terminal, and an output terminal. The non-inverting input terminal corresponds to the "first input terminal" of the present invention, and the inverting input terminal corresponds to the "second input terminal" of the present invention.

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 differential amplifier circuit 20 amplifies a differential signal of the signal input to the inverting input terminal and the signal input to the non-inverting input terminal by the set gain G, and outputs the amplified signal from the output terminal. The output signal (output voltage Vout) corresponds to the biological signal to be output as the biological signal measuring device 10.

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 detection electrode 31, the detection electrode 32, and the reference electrode 30 are mounted at different positions on the living body 90.

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 detection electrode 31 is connected to the non-inversion input terminal via the switch element 51. The switch element 51 selects conduction and opening between the detection electrode 31 and the non-inversion input terminal. The detection electrode 32 is connected to the inverting input terminal via the switch element 52. The switch element 52 selects conduction and opening between the detection electrode 32 and the inverting input terminal.

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 reference electrode 30 is connected to the power supply 60 via the switch element 55. The switch element 55 selects conduction and opening between the reference electrode 30 and the power supply 60. The reference electrode 30 is connected to a reference potential (for example, a ground potential) via the switch element 56. Switch element 56 selects conduction and release between reference electrode 30 and the reference potential.

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 resistance element 41 is connected between the non-inversion input terminal and a reference potential (for example, the ground potential). The resistive element 41 determines the input resistance on the non-inverting input terminal side of the differential amplifier circuit 20. The switch element 53 is connected between the resistance element 41 and the reference potential. Switch element 53 selects conduction and opening between resistance element 41 and the reference potential.

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 resistance element 42 is connected between the inverting input terminal and a reference potential (for example, the ground potential). Resistance element 42 determines the input resistance on the inverting input terminal side of differential amplifier circuit 20. The switch element 54 is connected between the resistive element 42 and the reference potential. Switch element 54 selects conduction and opening between resistance element 42 and the reference potential.

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 resistance element 41 is connected, the reference potential to which the resistance element 42 is connected, and the reference potential to which the reference electrode 30 is connected are the same potential.

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 power supply 60 generates a detection signal. The detection signal is an alternating current signal.

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 signal measurement device 10 having such a configuration determines the contact state of the detection electrode 31, the contact state of the detection electrode 32, and the contact state of the reference electrode 30, as described below. The determination of the contact state of the detection electrode 31 includes at least one of the determination of a contact failure between the detection electrode 31 and the living body 90 and the measurement of the resistance value Rcp of the contact resistance 911 between the detection electrode 31 and the living body 90. The determination of the contact state of the detection electrode 32 includes at least one of the determination of a contact failure between the detection electrode 32 and the living body 90, and the measurement of the resistance value Rcn of the contact resistance 912 between the detection electrode 32 and the living body 90. The determination of the contact state of the reference electrode 30 includes at least one of the determination of a contact failure between the reference electrode 30 and the living body 90 and the measurement of the resistance value Rcr of the contact resistance 910 between the reference electrode 30 and the living body 90.

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 signal measurement device 10 determines the contact state of the detection electrode 31 to the living body 90, the contact state of the detection electrode 32 to the living body 90, and the contact state of the reference electrode 30 to the living body 90. it can.

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 state determination system 11 includes a control unit 70, a contact state determination unit 71, and a biological signal processing unit 72 in addition to the configuration of the biological signal measurement device 10 described above. If only the determination of the contact state is performed, the biological signal processing unit 72 can be omitted.

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 control unit 70 is connected to the contact state determination unit 71, the biological signal processing unit 72, and each switch element. The contact state determination unit 71 and the biological signal processing unit 72 are connected to the output terminal of the differential amplifier circuit 20.

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 control unit 70 controls the contact state determination unit 71, the biological signal processing unit 72, and each switch element. The control unit 70 controls each switch element so as to realize each connection mode described later.

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 state determination unit 71 measures the contact resistance value and determines the contact state using the output signal in each connection mode.

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 signal processing unit 72 performs predetermined processing (for example, filter processing etc.) on the output signal and outputs it. At this time, the biological signal processing unit 72 may perform this processing when the contact state determination unit 71 detects that there is no contact failure.

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v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 state determination unit 71 of the contact state determination system 11 measures the output voltage v outp in the first connection mode (S11). Here , v outp = Vp · e jωt , Vp (≧ 0) is the amplitude of v outp , ω is the angular frequency (angular velocity) of v p , and t is time. This angular velocity coincides with the angular velocity of the detection signal.

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 switch element 51, the switch element 53, the switch element 54, and the switch element 55 are conductive to each other. The switch element 52 and the switch element 56 are open.

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 power supply 60 is input to the non-inverting input terminal of the differential amplification circuit 20 through the reference electrode 30, the contact resistance 910, the contact resistance 911, and the detection electrode 31. Be done. Further, the non-inversion input terminal of the differential amplifier circuit 20 is connected to the reference potential via the resistance element 41, and the inversion input terminal is connected to the reference potential via the resistance element 42.

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vとする。v=Vs・ejωtであり、Vs(≧0)はvの振幅であり、ωはv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 resistance element 41 and the resistance element 42 are the same and are Rs. Also, let the voltage of the detection signal be v s . v s = a Vs · e jωt, is the amplitude of Vs (≧ 0) is v s, ω is a v s of the angular frequency (angular velocity), t is the time. Also, G is the gain of the differential amplifier circuit 20.

Figure 2019080643
接触状態判定システム11の接触状態判定部71は、第2接続態様にて出力電圧Voutnを測定する(S12)。なお、voutn=−Vn・ejωtであり、Vn(≧0)はvoutnの振幅であり、ωはvoutn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。
Figure 2019080643
The contact state determination unit 71 of the contact state determination system 11 measures the output voltage Voutn in the second connection mode (S12). In addition, v is a outn = -Vn · e jωt, Vn (≧ 0) is v is the amplitude of the outn, ω is the v outn of the angular frequency (angular velocity), t is the time. This angular velocity coincides with the angular velocity of the detection signal.

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 switch element 52, the switch element 53, the switch element 54, and the switch element 55 are conductive to each other. The switch element 51 and the switch element 56 are open.

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 power source 60 is input to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit 20 via the reference electrode 30, the contact resistance 910, the contact resistance 912, and the detection electrode 32. Ru. Further, the non-inversion input terminal of the differential amplifier circuit 20 is connected to the reference potential via the resistance element 41, and the inversion input terminal is connected to the reference potential via the resistance element 42.

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vとする。 Therefore, this output voltage v outn is expressed by the following equation. The resistance values of the resistance element 41 and the resistance element 42 are the same and are Rs. Also, let the voltage of the detection signal be v s .

Figure 2019080643
接触状態判定システム11の接触状態判定部71は、第3接続態様にて出力電圧voutdを測定する(S13)。なお、Vp>Vnならば、voutd=Vd・ejωtであり、Vd(≧0)はvoutdの振幅であり、ωはvoutd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。一方、Vp<Vnならば、voutd=−Vd・ejωtであり、Vd(≧0)はvoutdの振幅であり、ωはvoutd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。
Figure 2019080643
The contact state determination unit 71 of the contact state determination system 11 measures the output voltage v outd in the third connection mode (S13). It should be noted that, if Vp> Vn, is a v outd = Vd · e jωt, Vd (≧ 0) is v is the amplitude of the outd, ω is the v outd of the angular frequency (angular velocity), t is the time. This angular velocity coincides with the angular velocity of the detection signal. On the other hand, if Vp <Vn, is a v outd = -Vd · e jωt, Vd (≧ 0) is v is the amplitude of the outd, ω is the v outd of the angular frequency (angular velocity), t is the time . This angular velocity coincides with the angular velocity of the detection signal.

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 switch element 51, the switch element 52, the switch element 53, the switch element 54, and the switch element 55 are conductive. The switch element 56 is open.

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 power source 60 is distributed to the detection electrode 31 side and the detection electrode 32 side via the reference electrode 30 and the contact resistance 910. The detection signal distributed to the detection electrode 31 side is input to the non-inversion input terminal of the differential amplifier circuit 20 via the contact resistance 911 and the detection electrode 31. The detection signal distributed to the detection electrode 32 side is input to the inverting input terminal of the differential amplifier circuit 20 via the contact resistance 912 and the detection electrode 32. Further, the non-inversion input terminal of the differential amplifier circuit 20 is connected to the reference potential via the resistance element 41, and the inversion input terminal is connected to the reference potential via the resistance element 42.

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vとする。 Therefore, this output voltage v outd is expressed by the following equation. The resistance values of the resistance element 41 and the resistance element 42 are the same and are Rs. Also, let the voltage of the detection signal be v s .

Figure 2019080643
なお、Ap、Anは次式で表される。
Figure 2019080643
Here, Ap and An are expressed by the following equations.

Figure 2019080643
Figure 2019080643
接触状態判定システム11の接触状態判定部71は、上述の出力電圧voutp、voutn、voutdを用いて(式1から式5を用いて)、基準電極30と生体90との接触抵抗910の抵抗値Rcrを算出する(S14)。
Figure 2019080643
Figure 2019080643
The contact state determination unit 71 of the contact state determination system 11 uses the above-described output voltages v outp , v outn and v outd (using formulas 1 to 5) to make the contact resistance 910 between the reference electrode 30 and the living body 90. The resistance value Rcr of is calculated (S14).

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 contact resistance 910 of the reference electrode 30 is expressed by the following equation.

Figure 2019080643
接触状態判定システム11の接触状態判定部71は、算出された接触抵抗910の抵抗値Rcrと上述のvoutp、voutnとを用いて(式1、式2、式6を用いて)、検出電極31と生体90との接触抵抗911の抵抗値Rcp、および、検出電極32と生体90との接触抵抗912の抵抗値Rcnを算出する(S15)。
Figure 2019080643
Contact state determination unit 71 of the contact determination system 11, the resistance value Rcr the above v outp of the calculated contact resistance 910, by using the v outn (Formula 1, Formula 2, using equation 6), the detection The resistance value Rcp of the contact resistance 911 between the electrode 31 and the living body 90 and the resistance value Rcn of the contact resistance 912 between the detection electrode 32 and the living body 90 are calculated (S15).

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 contact resistance 911 of the detection electrode 31 is expressed by the following equation.

Figure 2019080643
検出電極32の接触抵抗値(検出電極32の接触抵抗値)Rcnは、次の式で表される。
Figure 2019080643
The contact resistance value (contact resistance value of the detection electrode 32) Rcn of the detection electrode 32 is expressed by the following equation.

Figure 2019080643
このように、本実施形態の構成を備えることによって、生体信号測定装置10は、検出電極31、検出電極32、および、基準電極30の接触抵抗値を個別に算出できる。これにより、生体信号測定装置10は、検出電極31、検出電極32、および、基準電極30の生体90への接触状態を判定できる。
Figure 2019080643
As described above, by providing the configuration of the present embodiment, the biological signal measurement device 10 can individually calculate the contact resistance values of the detection electrode 31, the detection electrode 32, and the reference electrode 30. Thus, the biological signal measurement device 10 can determine the contact state of the detection electrode 31, the detection electrode 32, and the reference electrode 30 with the living body 90.

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 state determination unit 71 measures the output voltage v outp in the first connection mode (S11). The contact state determination unit 71 measures the output voltage voutn in the second connection mode (S12). The contact state determination unit 71 determines that the absolute value Vp of the amplitude of the output voltage v outp in the first connection mode is not less than or equal to the determination threshold Vth p for contact failure (S21: NO), and the amplitude of the output voltage v outn in the second connection mode If the absolute value Vn of is not equal to or less than the determination threshold Vthn for contact failure (S22: NO), it is determined that there is no contact failure (S23). Note that the determination threshold Vthp for the detection electrode 31 and the determination threshold Vthn for the detection electrode 32 are, for example, experimentally determined in advance, or the minimum of the output voltage necessary for measuring the biological signal in the biological signal measuring device 10 Is set by the amplitude level of

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 state determination unit 71 determines that there is a contact failure on the detection electrode 31 side. It determines (S24).

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 state determination unit 71, the absolute value Vp of the amplitude of the output voltage voutp in the first connection mode is larger than the threshold Vthp for determination of contact failure (S21: YES), and the amplitude of the output voltage voutn in the second connection mode If the absolute value Vn of is not equal to or less than the determination threshold Vthn for contact failure (S25: NO), it is determined that there is a contact failure on the detection electrode 31 side (S26).

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 state determination unit 71 determines that the amplitude Vp of the output voltage v outp in the first connection mode is larger than the determination threshold Vthp for contact failure (S21: YES), and the absolute value of the amplitude of the output voltage v out n in the second connection mode If the value Vn is larger than the determination threshold Vthn for contact failure (S25: YES), it is determined that there is a contact failure in any part (S27).

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 state determination unit 71 determines that there is no contact failure, the absolute value Vp of the amplitude of the output voltage voutp of the first connection mode is compared with the absolute value Vn of the amplitude of the output voltage voutn of the second connection mode. . The contact state determination unit 71 determines that the absolute value Vp of the amplitude of the output voltage voutp in the first connection mode and the absolute value Vn of the amplitude of the output voltage voutn in the second connection mode are not substantially the same (S28: NO). The output voltage v outd in the third connection mode is measured (S13), and the contact resistance to each electrode is calculated (S30). The process of step S30 corresponds to the process of steps S14 and S15 shown in FIG. 3 described above.

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 state determination unit 71 determines that the absolute value Vp of the amplitude of the output voltage voutp in the first connection mode and the absolute value Vn of the amplitude of the output voltage voutn in the second connection mode are substantially the same (S28: YES) The process ends without measuring the contact resistance.

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 state determination system 11 can reliably determine the contact failure with respect to each electrode, and can calculate the contact resistance in a state in which the contact failure does not occur.

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 signal measurement apparatus 10 which consists of the above-mentioned structure is used, a measurement of a biological signal can be performed by the following connection aspect. FIG. 9 is a circuit diagram showing a fourth connection mode. FIG. 10 is a circuit diagram showing a fifth connection mode.

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 switch element 51, the switch element 52, the switch element 53, the switch element 54, and the switch element 56 are conductive to each other. The switch element 55 is open.

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 switch element 51, the switch element 52, and the switch element 56 are conductive to each other. The switch element 53, the switch element 54, and the switch element 55 are open.

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 power supply 60 is separated from the biological signal measurement system, and the reference electrode 30 is connected to the reference potential. Thereby, the biological signal measurement device 10 can measure a biological signal. Under the present circumstances, in the 4th connection mode shown in FIG. 9, the input resistance of the differential amplifier circuit 20 is determined by the resistance element 41 and the resistance element 42, and in the 5th connection mode shown in FIG. The input resistance of is determined by the input impedance of the differential amplifier circuit 20. In any case, the biological signal measurement device 10 can reliably measure a biological signal.

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 state determination system 11 showed the aspect which performs determination of contact failure and measurement of contact resistance once, you may perform determination and measurement in multiple times temporally at the time of measurement. FIG. 11 is a flowchart showing processing in the case where the determination of the contact failure is performed a plurality of times.

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 state determination system 11 determines a contact failure at the initial stage of measurement of a biological signal (S41). If there is a contact failure (S42: YES), the contact state determination system 11 notifies the contact failure (S47).

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 state determination system 11 measures a biological signal (S43). If the re-determination condition is not satisfied (S44: NO), the contact state determination system 11 continues the measurement of the biological signal (S43). If the re-determination condition is satisfied (S44: YES), the contact state determination system 11 determines the contact state (S45).

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 state determination system 11 determines that the re-determination condition is satisfied when the number of measurements exceeds the threshold. In the case of the elapsed time, the contact state determination system 11 determines that the re-determination condition is satisfied when the elapsed time exceeds the threshold.

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 state determination system 11 sequentially stores the resistance value of the contact resistance for each measurement, and calculates the fluctuation amount. When the fluctuation amount exceeds the threshold value, the contact state determination system 11 determines that the re-determination condition is satisfied.

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 state determination system 11 continues the measurement of the biological signal (S43). If there is a contact failure (S46: YES), the contact state determination system 11 notifies the contact failure (S47).

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 state determination system 11 can also reliably determine a contact failure that occurs later.

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 signal measurement device 10A according to the second embodiment is the same as the biological signal measurement device 10 according to the first embodiment in that the detection electrode 33, the detection electrode 34, the switch element 570, and the switch It differs in that the element 571 and the switch element 572 are provided. Furthermore, the biological signal measurement device 10A differs from the biological signal measurement device 10 in that the reference electrode 30 is replaced with a reference electrode 301 and a reference electrode 302. The other configuration of the biological signal measurement device 10A is the same as that of the biological signal measurement device 10, and the description of the same parts will be omitted.

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 signal measurement device 10A has a plurality of measurement points of the biological signal as compared with the biological signal measurement device 10.

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 detection electrode 33 and the detection electrode 34 are mounted at different positions on the living body 90. Furthermore, the detection electrode 33 and the detection electrode 34 are mounted at different positions of the living body 90 with respect to the detection electrode 31 and the detection electrode 32.

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 switch element 570 selectively connects the reference electrode 301 and the reference electrode 302 to the switch element 55 or the switch element 56.

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 switch element 571 selectively connects the detection electrode 31 and the detection electrode 33 to the switch element 51. The switch element 572 selectively connects the detection electrode 32 and the detection electrode 34 to the switch element 52.

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 switch element 570 connects the reference electrode 301 to the switch element 55 or the switch element 56, the switch element 571 connects the detection electrode 31 to the switch element 51, and the switch element 572 connects the detection electrode 32 to the switch element. Connect with 52.

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 switch element 570 connects the reference electrode 302 to the switch element 55 or the switch element 56, the switch element 571 connects the detection electrode 33 to the switch element 51, and the switch element 572 connects the detection electrode 34 to the switch element. Connect with 52.

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 switch element 51, switch element 52, switch element 53, switch element 54, switch element 55, and switch element 56, thereby making contact. The state determination system can separately determine each contact failure of the detection electrode 31, the detection electrode 32, the detection electrode 33, the detection electrode 34, the reference electrode 301, and the reference electrode 302. Further, the contact state determination system adopts each connection mode for the above-mentioned contact state determination, thereby making the contact resistance value Rcp1 of the contact resistance 911 between the detection electrode 31 and the living body 90, the contact between the detection electrode 32 and the living body 90 Contact resistance value Rcn1 of resistance 912, contact resistance value Rcp3 of contact resistance 913 between detection electrode 33 and living body 90, contact resistance value Rcn2 of contact resistance 914 between detection electrode 34 and living body 90, reference electrode 301 and living body 90 The measurement of the contact resistance value Rcr1 of the contact resistance 9101 and the contact resistance value Rcr2 of the contact resistance 9102 between the reference electrode 302 and the living body 90 can be separately performed.

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 switch elements 570, 571 and 572, where n is the number of measurement points.

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: differential amplifier circuit 30, 301, 302: reference electrode 31, 32, 33, 34: detection electrode 41, 42: resistance element 51, 52, 53, 54, 55, 56, 570, 571 572: switch element 60: power source 70: control unit 71: contact state determination unit 72: biological signal processing unit 90: living body 910, 911, 912, 913, 914, 9101, 9102: Contact resistance

Claims (7)

それぞれが生体に装着される第1検出電極、第2検出電極、および、基準電極と、
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.
請求項1に記載の生体信号測定装置の各構成と、
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:
前記差動増幅回路の前記出力端子に接続され、前記出力電圧を用いて生体信号の測定を行う生体信号処理部を備える、請求項2に記載の接触状態判定システム。   The touch condition determination system according to claim 2, further comprising a biological signal processing unit connected to the output terminal of the differential amplifier circuit and configured to measure a biological signal using the output voltage. 前記接触状態判定部は、
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.
前記接触状態判定部は、
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、前記基準電極側から接触状態検出用電圧を印加して、前記第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と、
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.
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、
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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