JP2020114348A - 生体情報計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電極の接触状態が変化し得る状況下でも、生体情報に含まれる交流ノイズを効果的に削減することの可能な生体情報計測装置を提供する。【解決手段】本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置は、生体に接触させる１または複数の計測チャネルと、生体に接触させる基準チャネルとを備えている。この生体情報計測装置は、さらに、計測チャネルから得られる計測信号と、基準チャネルから得られる基準信号との差分に対応する生体信号を生成する差動回路と、計測チャネルおよび基準チャネルと生体との間の接触インピーダンスを切り替える切り換え機構とを備えている。【選択図】図１

Description

本開示は、生体情報計測装置に関する。

脳波のような微小な電位差を計測する装置において、外界の電磁波が人体や配線にカップリングし混入することによって生じるノイズが大きな問題となる。このような交流ノイズのうち、人体との静電誘導によるものは、通常は、差動回路によって低減される。しかしながら、差動回路につながる２つの電極と生体との接触インピーダンスに差が生じると、交流ノイズが差動回路で除去できずに残ってしまうという問題がある。その対策として、従来から、種々の方策が提案されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１４−１２４４３８号公報

ところで、脳波などの生体情報を計測する装置では、体動や装着不具合によって電極の接触状態が変化し得る。電極の接触状態が変化すると、それに伴って、接触インピーダンスも変化し、生体情報に含まれる交流ノイズの効果的な除去が難しくなる。従って、電極の接触状態が変化し得る状況下でも、生体情報に含まれる交流ノイズを効果的に削減することの可能な生体情報計測装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置は、生体に接触させる１または複数の計測チャネルと、生体に接触させる基準チャネルとを備えている。この生体情報計測装置は、さらに、計測チャネルから得られる計測信号と、基準チャネルから得られる基準信号との差分に対応する生体信号を生成する差動回路と、計測チャネルおよび基準チャネルと生体との間の接触インピーダンスを切り替える切り換え機構とを備えている。

本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置では、計測信号と基準信号との差分に対応する生体信号を生成する差動回路が設けられており、さらに、計測チャネルおよび基準チャネルと生体との間の接触インピーダンスを切り替える切り換え機構が設けられている。これにより、チャネルの接触状態に応じて、接触インピーダンスを調整することが可能である。

本開示の一実施形態に係る生体情報計測装置の概略構成例を表す図である。 図１の計測電極モジュールの回路構成例を表す図である。 図１の基準電極モジュールの回路構成例を表す図である。 図１の基準電極モジュールの回路構成例を表す図である。 図２の計測電極モジュールの断面構成例を表す図である。 図３Ａの基準電極モジュールの断面構成例を表す図である。 図１の計測電極モジュールおよび基準電極モジュールの斜視構成例を表す図である。 図１の計測電極モジュールおよび基準電極モジュールの斜視構成例を表す図である。 図１の生体情報計測装置におけるインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順の一例を表す図である。 インピーダンス不整合が大きいときの生体信号の一例を表す図である。 インピーダンス不整合が小さいときの生体信号の一例を表す図である。 インピーダンス整合しているときの生体信号の一例を表す図である。 図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図１０、図１１の計測電極モジュールを備えた生体情報計測装置におけるインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順の一例を表す図である。 図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図３Ａの基準電極モジュールおよび図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図３Ｂの基準電極モジュールおよび図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図１の生体情報計測装置の概略構成の一変形例を表す図である。 図２の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図１０の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図１１の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図１３の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 図１４の計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 計測電極モジュールの回路構成の一変形例を表す図である。 計測電極モジュールおよび基準電極モジュール内の電極数の一変形例を表す図である。

以下、本開示を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。

１．実施の形態（生体情報計測装置）…図１〜図９
ＤＣ電流を用いてインピーダンス整合を行う例
２．変形例（生体情報計測装置）
変形例Ａ：ＡＣ結合回路を用いる例…図１０
変形例Ｂ：ＡＣ計測とＤＣ計測を使い分ける例…図１１、図１２
変形例Ｃ：電流源の接続をオンオフする例…図１３
変形例Ｄ：電流源を省略した例…図１４
変形例Ｅ：可変抵抗素子を基準電極モジュール内に設けた例…図１５
変形例Ｆ：可変抵抗素子と抵抗素子で基準信号を分圧した例…図１６
変形例Ｇ：生体信号を記憶部に格納した例…図１７
変形例Ｈ：可変抵抗素子を差動回路の両入力端に設けた例…図１８〜図２２
変形例Ｉ：可変抵抗素子を計測電極モジュール内に設けた例…図２３
変形例Ｊ：計測電極モジュール内の計測電極の数と基準電極モジュール内の
基準電極の数とのバリエーション…図２４

＜１．実施の形態＞
[構成]
本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置１について説明する。図１は、生体情報計測装置１の概略構成例を表したものである。生体情報計測装置１は、生体１００の生体情報を検出する装置である。生体情報としては、例えば、脳波、心電、眼電などが挙げられる。生体１００は、典型的には人であるが、動物であってもよい。生体情報計測装置１は、例えば、ヘッドマウントディスプレイなどのウェアラブル機器である。

生体情報計測装置１は、ネットワーク３に接続されている。ネットワーク３は、例えば、ＬＡＮまたはＷＡＮなどの通信回線である。ネットワーク３には、端末装置２が接続されている。生体情報計測装置１は、ネットワーク３を介して端末装置２と通信することができるように構成されている。端末装置２は、例えば携帯端末であり、ネットワーク３を介して生体情報計測装置１と通信することができるように構成されている。

端末装置２は、入力部、制御部、表示部および通信部を備えている。入力部は、ユーザからの入力情報を受け付ける。制御部は、入力部に入力された入力情報を、通信部を介して生体情報計測装置１に送信する。通信部は、ネットワーク３を介して、生体情報計測装置１から画像データを受信する。制御部は、通信部で受信した画像データに基づいて映像信号を生成し、表示部に出力する。表示部は、制御部から入力された映像信号に基づいて画像データを表示する。

生体情報計測装置１は、例えば、２つの計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）と、基準電極モジュール２０と、制御部３０と、記憶部４０と、通信部５０とを備えている。生体情報計測装置１に設けられる計測電極モジュール１０の数は、２つに限定されるものではなく、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。以下では、生体情報計測装置１に設けられる計測電極モジュール１０の数が２つであるものとして説明する。

図２は、計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）の回路構成例を表したものである。計測電極モジュール１０Ａは、生体１００に接触させる計測チャネルｃｈ１として、複数の（例えば４つの）計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を有している。計測電極モジュール１０Ｂは、生体１００に接触させる計測チャネルｃｈ２として、複数の（例えば４つの）計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を有している。計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）は、生体１００の皮膚にドライ環境で接触させるドライ電極である。各計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）に設けられる計測電極１１の数は、４つに限定されるものではなく、１つ、２つまたは３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。以下では、計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）に設けられる計測電極１１の数が４つであるものとして説明する。

図３Ａは、基準電極モジュール２０の回路構成例を表したものである。基準電極モジュール２０は、生体１００に接触させる基準チャネルｒｅｆとして、複数の（例えば４つの）基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）を有している。基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）は、生体１００の皮膚にドライ環境で接触させるドライ電極である。基準電極モジュール２０に設けられる基準電極２１の数は、４つに限定されるものではなく、１つ、２つまたは３つであってもよいし、５つ以上であってもよい。以下では、基準電極モジュール２０に設けられる基準電極２１の数が４つであるものとして説明する。

計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、さらに、スイッチ素子１２と、可変抵抗素子１３と、ＡＣ電流源１４と、差動回路１５と、増幅回路１６と、ＡＤＣ（Analog-Digital Converter）１７と、制御部１８とを有している。一方、基準電極モジュール２０は、さらに、スイッチ素子２２と、バッファ回路２３と、制御部２４とを有している。なお、例えば、図３Ｂに示したように、バッファ回路２３が省略されてもよい。スイッチ素子１２，２２、可変抵抗素子１３、制御部１８，バッファ回路２３，制御部２４および制御部３０からなる回路が、本開示の「計測チャネルおよび基準チャネルと生体との間の接触インピーダンスを切り替える切り換え機構」の一具体例に相当する。

計測電極モジュール１０Ａにおいて、スイッチ素子１２は、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ１に基づいて、計測チャネルｃｈ１として設けられた複数の計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の中から少なくとも１つを選択する。計測電極モジュール１０Ａにおいて、スイッチ素子１２は、計測チャネルｃｈ１および基準チャネルｒｅｆと生体１００との間の接触インピーダンスの調整に用いられる。計測電極モジュール１０Ｂにおいて、スイッチ素子１２は、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ２に基づいて、計測チャネルｃｈ２として設けられた複数の計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の中から少なくとも１つを選択する。計測電極モジュール１０Ｂにおいて、スイッチ素子１２は、計測チャネルｃｈ２および基準チャネルｒｅｆと生体１００との間の接触インピーダンスの調整に用いられる。

スイッチ素子１２は、計測電極１１ごとに１つずつ直列に接続された複数の（例えば４つの）スイッチ（例えばスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４）を有している。以下では、スイッチ素子１２に設けられるスイッチの数が４つであるものとして説明する。スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４のオンオフは、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ１，Ｃｎｔ２に基づいてなされる。

基準電極モジュール２０において、スイッチ素子２２は、制御部２４からの制御信号Ｃｎｔ５に基づいて、基準チャネルｒｅｆとして設けられた複数の基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）の中から少なくとも１つを選択する。スイッチ素子２２は、基準電極２１ごとに１つずつ直列に接続された複数の（例えば４つの）スイッチ（例えばスイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８）を有している。以下では、スイッチ素子２２に設けられるスイッチの数が４つであるものとして説明する。スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８のオンオフは、制御部２４からの制御信号Ｃｎｔ５に基づいてなされる。

バッファ回路２３は、例えば、ボルテージフォロアで構成されており、インピーダンス変換を行う。バッファ回路２３の出力端は、各計測電極モジュール１０の差動回路１５の入力端に電気的に接続される。これにより、バッファ回路２３によるインピーダンス変換後の信号（基準信号ＳｉｇＣ）の電圧値がバッファ回路２３の出力端に接続される差動回路１５の数に依って変動するのが抑えられる。制御部２４は、インビーダンス計測モードのときに、制御部３０からの制御信号に基づいて、スイッチ素子２２を制御することにより、基準チャネルｒｅｆと生体１００との間の接触インビーダンスを切り替える。制御部２４は、さらに、インビーダンス計測モードのときに、制御部３０からの制御信号に基づいて、可変抵抗素子１３を制御することにより、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差を調整する。

計測電極モジュール１０Ａにおいて、可変抵抗素子１３は、複数の基準電極２１と、差動回路１５との間に設けられている。具体的には、可変抵抗素子１３は、バッファ回路２３の出力端と、差動回路１５の入力端（第２入力端）との間の配線に対して直列に挿入されている。可変抵抗素子１３は、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差の調整に用いられる。計測電極モジュール１０Ａにおいて、可変抵抗素子１３の抵抗値は、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ３に基づいて設定される。計測電極モジュール１０Ａにおいて、可変抵抗素子１３の抵抗値は、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ４に基づいて設定される。

ＡＣ電流源１４は、スイッチ素子１２の出力端と、差動回路１５の入力端（第１入力端）との間の配線に接続されている。ＡＣ電流源１４は、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２にＡＣ電流を供給する。ＡＣ電流源１４は、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆと生体１００との間の接触インピーダンスの計測に用いられる。

計測電極モジュール１０Ａにおいて、差動回路１５は、計測チャネルｃｈ１から得られる計測信号Ｓｉｇ１と、基準チャネルｒｅｆから得られる基準信号Ｓｉｇ２との差分に対応する生体信号Ｓｉｇ３を生成する。また、計測電極モジュール１０Ｂにおいて、差動回路１５は、計測チャネルｃｈ２から得られる計測信号Ｓｉｇ１と、基準チャネルｒｅｆから得られる基準信号Ｓｉｇ２との差分に対応する生体信号Ｓｉｇ３を生成する。差動回路１５において、２つの入力端は、スイッチ素子１２の出力端と、可変抵抗素子１３とに接続されている。差動回路１５は、基準信号Ｓｉｇ２を用いることで、計測信号Ｓｉｇ１に含まれるコモンモードノイズ（交流ノイズ）を除去する。

増幅回路１６は、差動回路１５から入力された生体信号Ｓｉｇ３を増幅する。ＡＤＣ１７は、増幅回路１６から入力された生体信号Ｓｉｇ３をアナログ信号からデジタル信号に変換し、デジタルの生体信号Ｓｉｇ３を制御部１８に出力する。

計測電極モジュール１０Ａにおいて、制御部１８は、生体信号Ｓｉｇ３に対して所定の処理を行い、それにより得られた生体信号ＳｉｇＡを制御部３０に出力する。計測電極モジュール１０Ｂにおいて、制御部１８は、生体信号Ｓｉｇ３に対して所定の処理を行い、それにより得られた生体信号ＳｉｇＢを制御部３０に出力する。

計測電極モジュール１０Ａにおいて、制御部１８は、インビーダンス計測モードのときに、制御部３０からの制御信号に基づいて、スイッチ素子１２を制御することにより、計測チャネルｃｈ１と生体１００との間の接触インビーダンスを切り替える。計測電極モジュール１０Ｂにおいて、制御部１８は、インビーダンス計測モードのときに、制御部３０からの制御信号に基づいて、スイッチ素子１２を制御することにより、計測チャネルｃｈ２と生体１００との間の接触インビーダンスを切り替える。計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂにおいて、制御部１８は、さらに、インビーダンス計測モードのときに、制御部３０からの制御信号に基づいて、可変抵抗素子１３を制御することにより、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差を切り替える。

計測電極モジュール１０Ａにおいて、制御部１８は、生体電気計測モードのときに、記憶部４０から読み出した設定値４１に基づいて、スイッチ素子１２に対する制御を行うことにより、計測チャネルｃｈ１と生体１００との間の接触インビーダンスを所定の値に設定する。計測電極モジュール１０Ｂにおいて、制御部１８は、生体電気計測モードのときに、記憶部４０から読み出した設定値４２に基づいて、スイッチ素子１２に対する制御を行うことにより、計測チャネルｃｈ２と生体１００との間の接触インビーダンスを所定の値に設定する。計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂにおいて、制御部１８は、さらに、生体電気計測モードのときに、記憶部４０から読み出した設定値４３に基づいて、可変抵抗素子１３に対する制御を行うことにより、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差を所定の値に設定する。

制御部３０は、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂで得られた生体信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢに基づいて所定の画像データを生成する。通信部５０は、制御部３０で生成された画像データを、ネットワーク３を介して端末装置２に送信する。記憶部４０には、例えば、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂのスイッチ素子１２の設定値４１（第１設定値）と、基準電極モジュール２０のスイッチ素子２２の設定値４２（第１設定値）と、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂの可変抵抗素子１３の設定値４３（第２設定値）とが記憶される。制御部３０は、さらに、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂの制御部１８と、基準電極モジュール２０の制御部２４とに対して、制御信号を出力することにより、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂのスイッチ素子１２および可変抵抗素子１３と、基準電極モジュール２０のスイッチ素子２２を制御する。

図４は、計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）の断面構成例を表したものである。計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、例えば、配線基板１０−１上に、スイッチ素子１２、可変抵抗素子１３、ＤＣ電流源１４、差動回路１５、増幅回路１６、ＡＤＣ１７および制御部１８を有している。計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、さらに、例えば、配線基板１０−２上に複数の計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を有している。配線基板１０−２は、配線基板１０−１の裏面側に、配線基板１０−２の裏面を向けて、貼り合わされている。計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、例えば、配線基板１０−１と配線基板１０−２との間に、電界を遮蔽するシールド層１０−３を有していてもよい。シールド層１０−３は、例えば、金属薄膜によって構成されている。計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、例えば、配線基板１０−１上の複数の計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と、配線基板１０−２上のスイッチ素子１２とを互いに電気的に接続する接続配線１０−４を有している。接続配線１０−４は、シールド層１０−３の周囲に設けられていてもよいし、シールド層１０−３に設けられた開口を貫通して設けられていてもよい。

図５は、基準電極モジュール２０の断面構成例を表したものである。基準電極モジュール２０は、例えば、配線基板２０−１上に、スイッチ素子２２、バッファ回路２３および制御部２４を有している。なお、バッファ回路２３が省略されてもよい。基準電極モジュール２０は、さらに、例えば、配線基板２０−２上に複数の基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）を有している。配線基板２０−２は、配線基板２０−１の裏面側に、配線基板２０−２の裏面を向けて、貼り合わされている。基準電極モジュール２０は、例えば、配線基板２０−１と配線基板２０−２との間に、電界を遮蔽するシールド層２０−３を有していてもよい。シールド層２０−３は、例えば、金属薄膜によって構成されている。基準電極モジュール２０は、例えば、配線基板２０−１上の複数の基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と、配線基板２０−２上のスイッチ素子２２とを互いに電気的に接続する接続配線２０−４を有している。接続配線２０−４は、シールド層２０−３の周囲に設けられていてもよいし、シールド層２０−３に設けられた開口を貫通して設けられていてもよい。

図６は、計測電極モジュール１０および基準電極モジュール２０の斜視構成例を表したものである。計測電極モジュール１０および基準電極モジュール２０は、ともに、円板形状となっている。計測電極モジュール１０は、円板の一方の面（例えば配線基板１０−１の表面）に、複数の計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）を有している。基準電極モジュール２０は、円板の一方の面（例えば配線基板２０−２の表面）に、複数の基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）を有している。

計測電極１１および基準電極２１は、例えば、銅の表面に銀メッキが施された構成となっている。計測電極１１および基準電極２１において、表面の銀メッキが、塩化ナトリウムを含む溶液などによって塩化されていてもよい。配線基板１０−１，１０−２，２０−１，２０−２に用いられる基板は、例えば、ＰＶＣ（ポリ塩化ビニル）、ＰＰ（ポリプロピレン）、ＰＥ（ポリエチレン），ＰＵ（ポリウレタン），ＰＯＭ（ポリアセタール）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、およびこれらのコポリマーなどの熱可塑性樹脂によって構成されている。

なお、図７に示したように、配線基板１０−１，１０−２，２０−１，２０−２に用いられる基板が、エラストマー樹脂を射出成型することにより形成されたものであってもよい。この場合、配線基板１０−１，１０−２，２０−１，２０−２に用いられる基板は、例えば、シリコーン樹脂もしくはポリウレタン樹脂などの熱硬化性のエラストマー樹脂によって構成されている。このとき、計測電極１１および基準電極２１は、例えば、エラストマー樹脂に、カーボンブラックなどの導電性粒子を混錬したものを成型することにより形成されていてもよい。計測電極１１および基準電極２１に用いるエラストマー樹脂は、配線基板１０−１，１０−２，２０−１，２０−２に用いるエラストマー樹脂と同一骨格を持つエラストマー樹脂であることが好ましい。エラストマー樹脂に混錬する導電性粒子としては、カーボンブラックの他に、ケッチェンブラック等のグラファイト系粒子、フラーレン・カーボンナノチューブ等のナノカーボン粒子、グラフェン粒子等の炭素系材料粒子、金・銀・銅などの粒子や、ナノワイヤーを用いることができる。エラストマー樹脂に混錬する導電性粒子としては、生体１００との接触インピーダンスを低下させることの可能な材料を用いることが好ましい。そのような材料としては、例えば、ＡｇＣｌ，Ｃｕｓ等の金属化合物、ＰｄＯ₂，ＩＴＯ等の金属酸化物，ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ，ＰＥＤＯＴ−ＴｓＯ，またはポリアニリン等の導電性高分子の粒子および繊維が挙げられる。エラストマー樹脂に混錬する導電性粒子として、上述した材料の中から複数の材料を混合したものを用いることもできる。

次に、生体情報計測装置１における計測手順について説明する。図８は、生体情報計測装置１におけるインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順の一例を表したものである。

（インビーダンス計測モード）
まず、制御部３０は、インビーダンス計測モードに設定し、各電極の接触インピーダンスＺの計測を開始する（ステップＳ１０１）。制御部３０は、まず、計測電極モジュール１０Ａの制御部１８と、基準電極モジュール２０の制御部２４に対して、スイッチ素子１２の順次切り換えを指示する。計測電極モジュール１０Ａの制御部１８は、制御部３０からの指示に基づいて、スイッチ素子１２に対して、制御信号Ｃｎｔ１を出力することにより、複数のスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＥ４のオンオフを制御する。スイッチ素子１２は、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ１に基づいて、スイッチ素子１２に含まれる全てのスイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＥ４のオンオフの全ての組み合わせを順次、実行する。基準電極モジュール２０の制御部２４は、制御部３０からの指示に基づいて、スイッチ素子２２に対して、制御信号Ｃｎｔ５を出力することにより、複数のスイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＥ８のオンオフを制御する。スイッチ素子２２は、制御部２４からの制御信号Ｃｎｔ５に基づいて、スイッチ素子２２に含まれる全てのスイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＥ８のオンオフの全ての組み合わせを、スイッチ素子１２内のスイッチの切り換えが行われる度に順次、実行する。

計測電極モジュール１０Ａの差動回路１５には、スイッチ素子２２の切り換えの度に、計測信号Ｓｉｇ１および基準信号Ｓｉｇ２との差分である生体信号Ｓｉｇ３を生成し、増幅回路１６に出力する。増幅回路１６は、入力された生体信号Ｓｉｇ３を増幅し、ＡＤＣ１７に出力する。ＡＤＣ１７は、アナログの生体信号Ｓｉｇ３をデジタルの生体信号Ｓｉｇ３に変換し、制御部１８に出力する。制御部１８は、生体信号Ｓｉｇ３に対して所定の処理を行い、それにより得られた生体信号ＳｉｇＡを制御部３０に出力する。制御部３０は、生体信号ＳｉｇＡに基づいて所定の画像データを生成する。通信部５０は、制御部３０で生成された画像データを、ネットワーク３を介して端末装置２に送信する。端末装置２は、生体情報計測装置１から受信した画像データを表示部に表示する。このとき、表示部には、例えば、図９Ａ、図９Ｂに示したような生体信号を含む信号波形が表示される。

次に、制御部３０は、各生体信号Ｓｉｇ３に基づいて、計測電極モジュール１０Ａの各計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と生体１００との間の接触インピーダンスＺ（Ｚ１ａ，Ｚ１ｂ，Ｚ１ｃ，Ｚ１ｄ）と、基準電極モジュール２０の各基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と生体１００との間の接触インピーダンスＺ（Ｚ３ａ，Ｚ３ｂ，Ｚ３ｃ，Ｚ３ｄ）とを算出する。続いて、制御部３０は、算出した複数の接触インピーダンスＺの変化が規定値以上となっているか否か判定する（ステップＳ１０２）。その結果、算出した複数の接触インピーダンスＺの変化が規定値以上となっている場合には、制御部３０は、計測電極モジュール１０Ａの複数の接触インピーダンスＺ（Ｚ１ａ，Ｚ１ｂ，Ｚ１ｃ，Ｚ１ｄ）と、基準電極モジュール２０の複数の接触インピーダンスＺ（Ｚ３ａ，Ｚ３ｂ，Ｚ３ｃ，Ｚ３ｄ）との差が最小となる電極の組み合わせに対応するスイッチ素子１２，２２の設定値を導出する（ステップＳ１０３）。制御部３０は、例えば、導出した設定値と、その設定値に対応する信号波形とを、ネットワーク３を介して端末装置２に送信する。端末装置２は、生体情報計測装置１から受信した設定値および信号波形を表示部に表示する。

このとき、制御部３０から改めて提示された信号波形が、例えば、図９Ｃに示したような信号波形であったとする。このように、生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズがほとんど視認できない程度に小さい場合には、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差が非常に小さくなっていると推察される。しかし、制御部３０から改めて提示された画像データが、例えば、図９Ｂに示したような信号波形であったとする。このように、生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズが十分に視認できる程度に大きい場合には、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差が十分に小さくなっていないと推察される。いずれにしても、制御部３０から改めて提示された画像データ内の生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズが、他の画像データ内の生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズと比べて小さい場合には、制御部３０によって導出された設定値４１，４２は、体動や装着不具合によって電極の接触状態が変化した場合であっても、生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズを効果的に削減することの可能な値であると推察される。そこで、ユーザは、端末装置２の入力部を操作することによって、スイッチ素子１２，２２の設定値を、制御部３０から改めて提示された画像データに対応する設定値に設定することを選択する。なお、制御部３０から改めて提示された信号波形内の生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズが、他の画像データ内の生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズと比べて大きい場合には、ユーザは、端末装置２の入力部を操作することによって、スイッチ素子１２，２２の設定値を、生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズが最も小さな画像データに対応する設定値に設定することを選択する。

端末装置２は、入力部を介して入力された設定値を、通信部およびネットワーク３を介して、生体情報計測装置１に送信する。生体情報計測装置１（制御部３０）は、端末装置２から入力された設定値を、スイッチ素子１２，２２の設定値４１，４２として記憶部４０に格納する。つまり、制御部３０は、インビーダンス計測モードのときに得られた、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂのスイッチ素子１２の設定値４１と、基準電極モジュール２０のスイッチ素子２２の設定値４２とを記憶部４０に記憶させる。

制御部３０は、端末装置２から入力された設定値４１を、計測電極モジュール１０Ａの制御部１８に出力する制御部３０は、さらに、端末装置２から入力された設定値４２を、基準電極モジュール２０の制御部２４に出力する。計測電極モジュール１０Ａの制御部１８は、制御部３０から入力された設定値４１をスイッチ素子１２に出力し、基準電極モジュール２０の制御部２４は、制御部３０から入力された設定値４２をスイッチ素子２２に出力する。スイッチ素子１２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を、制御部３０から入力された設定値４１に設定し、これにより、計測チャネルｃｈ１として設けられた複数の計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の中から少なくとも１つを選択する。一方、スイッチ素子２２は、スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８を、制御部３０から入力された設定値４２に設定し、これにより、基準チャネルｒｅｆとして設けられた複数の基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）の中から少なくとも１つを選択する。

次に、制御部３０は、計測電極モジュール１０Ａの制御部１８に対して、可変抵抗素子１３内の抵抗の抵抗値を制御する。計測電極モジュール１０Ａの制御部１８は、制御部３０からの指示に基づいて、可変抵抗素子１３に対して、制御信号Ｃｎｔ３を出力することにより、可変抵抗素子１３内の抵抗の切り換えを制御する。可変抵抗素子１３は、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ３に基づいて、可変抵抗素子１３内の全ての抵抗の組み合わせを順次、実行する。

計測電極モジュール１０Ａの差動回路１５には、可変抵抗素子１３内の抵抗の切り換えの度に、計測信号Ｓｉｇ１および基準信号Ｓｉｇ２との差分である生体信号Ｓｉｇ３を生成し、増幅回路１６に出力する。増幅回路１６は、入力された生体信号Ｓｉｇ３を増幅し、ＡＤＣ１７に出力する。ＡＤＣ１７は、アナログの生体信号Ｓｉｇ３をデジタルの生体信号Ｓｉｇ３に変換し、制御部１８に出力する。制御部１８は、生体信号Ｓｉｇ３に対して所定の処理を行い、それにより得られた生体信号ＳｉｇＡを制御部３０に出力する。制御部３０は、生体信号ＳｉｇＡに基づいて所定の画像データを生成する。通信部５０は、制御部３０で生成された画像データを、ネットワーク３を介して端末装置２に送信する。端末装置２は、生体情報計測装置１から受信した生体信号波形を表示部に表示する。このとき、表示部には、例えば、図９Ｂ、図９Ｃに示したような生体信号を含む信号波形が表示される。

次に、制御部３０は、各生体信号Ｓｉｇ３に基づいて、差動回路１５の一方の入力端（第１入力端）のインピーダンスＺａと、差動回路１５の他方の入力端（第２入力端）のインピーダンスＺｂとを算出する。続いて、制御部３０は、算出したインピーダンスＺａ，Ｚｂの差が最小となる可変抵抗素子１３内の抵抗の組み合わせに対応する可変抵抗素子１３の設定値を導出する（ステップＳ１０４）。制御部３０は、例えば、導出した設定値と、その設定値に対応する画像データとを、ネットワーク３を介して端末装置２に送信する。端末装置２は、生体情報計測装置１から受信した設定値および信号波形を表示部に表示する。

このとき、制御部３０から改めて提示された画像データが、例えば、図９Ｃに示したような画像データであったとする。このように、生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズがほとんど視認できない程度に小さい場合には、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差が非常に小さくなっていると推察される。この場合には、制御部３０によって導出された設定値は、体動や装着不具合によって電極の接触状態が変化した場合であっても、生体信号ＳｉｇＡに含まれるコモンモードノイズを効果的に削減することの可能な値であると推察される。そこで、ユーザは、端末装置２の入力部を操作することによって、可変抵抗素子１３の設定値を、制御部３０から改めて提示された画像データに対応する設定値に設定することを選択する。

端末装置２は、入力部を介して入力された設定値を、通信部およびネットワーク３を介して、生体情報計測装置１に送信する。生体情報計測装置１（制御部３０）は、端末装置２から入力された設定値を、可変抵抗素子１３の設定値４３として格納する。制御部３０は、さらに、端末装置２から入力された設定値４３を、計測電極モジュール１０Ａの制御部１８に出力する。計測電極モジュール１０Ａの制御部１８は、制御部３０から入力された設定値４３を可変抵抗素子１３に出力する。可変抵抗素子１３は、可変抵抗素子１３内の抵抗を、制御部３０から入力された設定値４３に設定する。

なお、ステップＳ１０２において、算出した複数の接触インピーダンスＺの変化が規定値未満となっている場合には、制御部３０は、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３の設定値を初期条件に設定する（ステップＳ１０５）。

（生体電気計測モード）
次に、制御部３０は、生体電気計測モードに設定し、インビーダンス計測モードのときに得られた設定値４１，４２，４３に基づいて、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３に対する制御を行う。制御部３０は、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３に対して、インビーダンス計測モードのときに得られた設定値４１，４２，４３を設定した後、例えば所定の周期で、計測電極モジュール１０Ａから生体信号ＳｉｇＡを取得する（ステップＳ１０６）。つまり、計測電極モジュール１０Ａ内の差動回路１５は、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３に対して設定値４１，４２，４３が設定されているとき（生体電気計測モードのとき）に、生体信号Ｓｉｇ３を生成する。計測電極モジュール１０Ａは、そのようにして得られた生体信号Ｓｉｇ３に基づいて、生体信号ＳｉｇＡを生成し、制御部３０に出力する。制御部３０は、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂで得られた生体信号ＳｉｇＡに基づいて所定の画像データを生成する。通信部５０は、制御部３０で生成された画像データを、ネットワーク３を介して端末装置２に送信する。端末装置２は、生体情報計測装置１から入力された画像データを表示部に表示する。このようにして、生体電気計測モードで得られた生体信号が端末装置２の表示部に表示される。

制御部３０は、計測終了の指示が端末装置２から入力された場合には計測を終了し、計測終了の指示が端末装置２から入力されていない場合には引き続き、生体信号ＳｉｇＡを取得するか、または、ステップＳ０１からやり直す（ステップＳ１０７）。

なお、計測電極モジュール１０Ｂを用いたインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順は、上記の計測電極モジュール１０Ａを用いたインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順と同様である。このようにして、生体情報計測装置１におけるインピーダンスマッチングおよび生体信号取得が行われる。

［効果］
次に、生体情報計測装置１の効果について説明する。

脳波のような微小な電位差を計測する装置において、外界の電磁波が人体や配線にカップリングし混入することによって生じるノイズが大きな問題となる。このような交流ノイズのうち、人体との静電誘導によるものは、通常は、差動回路によって低減される。しかしながら、差動回路につながる２つの電極と生体との接触インピーダンスに差が生じると、交流ノイズが差動回路で除去できずに残ってしまう。交流ノイズの大きさは、接触インピーダンスの差に比例することが知られている。

研究用途や医療用途の脳波計では、このような課題を低減させるために差動アンプの入力インピーダンスを大きくするという対策が行われている。脳波計が想定する計測環境では、一般的にウェット電極と呼ばれる計測用のジェルや生理食塩水等を用いて生体との接触インピーダンスを低減するような電極が用いられ、接触インピーダンスの大きさは数ｋΩ程度であり、接触インピーダンスが大きく変化するようなアーチファクトが入らない状況で計測が行われる。そのような環境では、交流ノイズが大きな問題となることはなかった。

しかし、コンシュマー用途では、ジェルや生理食塩水等によってユーザが汚れたり、ジェルや生理食塩水等に経時変化が生じたり、ジェルや生理食塩水等を用いることが煩わしいなどの観点から、ウェット電極を用いることは難しい。そのため、コンシュマー用途では、ドライ電極と呼ばれる乾式の電極を用いる必要があると考えられる。ドライ電極は、簡便に装着できる反面、接触インピーダンスが１０ｋΩ〜１ＭΩと大きく、測定部位(電極)ごとのばらつきも大きくなる。また、想定される利用状況も日常生活であるため、体動の影響により電極と生体との接触インピーダンスは動的に大きく変化する。上述したように、このような状況では差動回路による交流ノイズの除去が不十分となり、計測の品質が大きく劣化することが課題となっている。

また、交流ノイズが生体信号に含まれている場合には、交流ノイズが含まれていない場合と比べて、差動回路、増幅回路、ＡＤＣにおいて、大きなダイナミックレンジを確保する必要がある。ダイナミックレンジが不足すると、差動回路、増幅回路、ＡＤＣで飽和が発生し、飽和時には、正確な生体信号を得ることができない。従って、計測の品質が大きく劣化することが課題となっている。

一方、本実施の形態では、計測信号Ｓｉｇ１と基準信号Ｓｉｇ２との差分に対応する生体信号Ｓｉｇ３を生成する差動回路１５が設けられており、さらに、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆと生体１００との間の接触インピーダンスを切り替える切り換え機構（スイッチ素子１２，２２、可変抵抗素子１３、制御部１８，バッファ回路２３，制御部２４および制御部３０からなる回路）が設けられている。これにより、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態に応じて、接触インピーダンスを調整することが可能である。その結果、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態が変化し得る状況下でも、生体信号Ｓｉｇ３に含まれる交流ノイズを効果的に削減することができる。

また、本実施の形態では、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２は、それぞれ、複数の計測電極１１からなり、基準チャネルｒｅｆは、複数の基準電極２１からなる。さらに、複数の計測電極１１の中から少なくとも１つを選択するスイッチ素子１２と、複数の基準電極２１の中から少なくとも１つを選択するスイッチ素子２２とが設けられており、スイッチ素子１２，２２を制御することにより、接触インビーダンスが切り換えられる。これにより、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態に応じて、接触インピーダンスを調整することが可能である。その結果、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態が変化し得る状況下でも、生体信号Ｓｉｇ３に含まれる交流ノイズを効果的に削減することができる。

また、本実施の形態では、複数の基準電極２１と差動回路１５との間に可変抵抗素子１３が設けられており、可変抵抗素子１３を制御することにより、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差が切り換えられる。これにより、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態に応じて、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差を調整することが可能である。その結果、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態が変化し得る状況下でも、生体信号Ｓｉｇ３に含まれる交流ノイズを効果的に削減することができる。

また、本実施の形態では、インビーダンス計測モードのときに、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆと生体１００との間の接触インピーダンスや、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差を切り替える制御が行われ、その結果、スイッチ素子１２、２２の設定値４１，４２と、可変抵抗素子１３の設定値４３とが取得される。これにより、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態に応じて、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差を調整することが可能である。その結果、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆの接触状態が変化し得る状況下でも、生体信号Ｓｉｇ３に含まれる交流ノイズを効果的に削減することができる。

また、本実施の形態では、生体電気計測モードのときに、インビーダンス計測モードのときに得られた設定値４１，４２，４３に基づいて、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３に対する制御が行われる。これにより、交流ノイズが効果的に削減された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

また、本実施の形態では、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２にＤＣ電流を供給するＤＣ電流源１４が設けられている。これにより、ＤＣ電流源１４が設けられていない場合と比べて、インビーダンス計測モードのときに、計測チャネルｃｈ１，ｃｈ２および基準チャネルｒｅｆと生体１００との間の接触インピーダンスや、差動回路１５の入力端子間のインビーダンス差を正確に得ることができる。その結果、スイッチ素子１２、２２の設定値４１，４２と、可変抵抗素子１３の設定値４３とを正確に得ることができる。従って、交流ノイズが効果的に削減された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

また、本実施の形態では、生体信号Ｓｉｇ３を端末装置２に送信する通信部５０が設けられている。これにより、生体情報計測装置１に、生体信号Ｓｉｇ３を確認するための表示部を設ける必要がないので、生体情報計測装置１を小型化することができる。

＜２．変形例＞
次に、上記実施の形態に係る生体情報計測装置１の変形例について説明する。

[変形例Ａ]
図１０は、上記実施の形態に係る生体情報計測装置１に設けられた計測電極モジュール１０の回路構成の一変形例を表したものである。本変形例では、上記実施の形態にかかる生体情報計測装置１において、ＡＣ結合回路３１、３２が設けられている。生体電気計測では、図２のようなＤＣ結合回路を用いたＤＣ計測と、図１０のようなＡＣ結合回路を用いたＡＣ計測が考えられる。本開示のインピーダンス切り替え／調整機構は、ＤＣ計測方式にも、ＡＣ計測方式にも適用可能であり、図１０は、ＡＣ計測方式に適用した変形例である。

[変形例Ｂ]
図１１は、上記変形例Ａにおける計測電極モジュール１０の回路構成の一変形例を表したものである。本変形例では、図１０のＡＣ結合回路３１、３２に並列にスイッチ素子３５、３６を設け、ＡＣ結合回路とＤＣ結合回路の両方を実現する回路としている。
目的に応じてＡＣ計測とＤＣ計測を使い分けることができる。

次に、上記変形例Ａ，Ｂにおける計測手順について説明する。図１２は、上記変形例Ａ，Ｂにおけるインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順の一例を表したものである。

（インビーダンス計測モード）
まず、制御部３０は、インビーダンス計測モードに設定し、各電極の接触インピーダンスＺの計測を開始する（ステップＳ２０１）。制御部３０は、上記実施の形態と同様の方法で、計測電極モジュール１０Ａの各計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）と生体１００との間の接触インピーダンスＺ（Ｚ１ａ，Ｚ１ｂ，Ｚ１ｃ，Ｚ１ｄ）と、基準電極モジュール２０の各基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）と生体１００との間の接触インピーダンスＺ（Ｚ３ａ，Ｚ３ｂ，Ｚ３ｃ，Ｚ３ｄ）とを算出する。

次に、制御部３０は、算出した複数の接触インピーダンスＺに基づいて、所定の演算値αを算出する。所定の算出値αは、例えば、接触インピーダンスＺのマグニチュードＭＡＧ、接触インピーダンスＺのフェーズＰＨＳ、接触インピーダンスＺの実部Ｒ、または、接触インピーダンスＺの虚部Ｘである。

続いて、制御部３０は、算出した複数の算出値αの変化が規定値以上となっているか否か判定する（ステップＳ２０２）。その結果、算出した複数の算出値αの変化が規定値以上となっている場合には、制御部３０は、計測電極モジュール１０Ａの複数の算出値αと、基準電極モジュール２０の複数の算出値αとの差が最小となる電極の組み合わせに対応するスイッチ素子１２，２２の設定値を導出する（ステップＳ２０３）。

端末装置２は、ユーザによって選択された設定値を、通信部およびネットワーク３を介して、生体情報計測装置１に送信する。生体情報計測装置１（制御部３０）は、端末装置２から入力された設定値を、スイッチ素子１２，２２の設定値４１，４２として記憶部４０に格納する。つまり、制御部３０は、インビーダンス計測モードのときに得られた、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂのスイッチ素子１２の設定値４１と、基準電極モジュール２０のスイッチ素子２２の設定値４２とを記憶部４０に記憶させる。

制御部３０は、端末装置２から入力された設定値４１を、計測電極モジュール１０Ａの制御部１８に出力する制御部３０は、さらに、端末装置２から入力された設定値４２を、基準電極モジュール２０の制御部２４に出力する。計測電極モジュール１０Ａの制御部１８は、制御部３０から入力された設定値４１をスイッチ素子１２に出力し、基準電極モジュール２０の制御部２４は、制御部３０から入力された設定値４２をスイッチ素子２２に出力する。スイッチ素子１２は、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４を、制御部３０から入力された設定値４１に設定し、これにより、計測チャネルｃｈ１として設けられた複数の計測電極１１（１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ）の中から少なくとも１つを選択する。一方、スイッチ素子２２は、スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８を、制御部３０から入力された設定値４２に設定し、これにより、基準チャネルｒｅｆとして設けられた複数の基準電極２１（２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ）の中から少なくとも１つを選択する。

次に、制御部３０は、上記実施の形態と同様の方法で、差動回路１５の一方の入力端（第１入力端）の算出値αａと、差動回路１５の他方の入力端（第２入力端）の算出値αｂとを算出する。続いて、制御部３０は、算出した算出値αａ，αｂの差が最小となる可変抵抗素子１３内の抵抗の組み合わせに対応する可変抵抗素子１３の設定値を導出する（ステップＳ１０４）。

端末装置２は、ユーザによって選択された設定値を、通信部およびネットワーク３を介して、生体情報計測装置１に送信する。生体情報計測装置１（制御部３０）は、端末装置２から入力された設定値を、可変抵抗素子１３の設定値４３として格納する。制御部３０は、さらに、端末装置２から入力された設定値４３を、計測電極モジュール１０Ａの制御部１８に出力する。計測電極モジュール１０Ａの制御部１８は、制御部３０から入力された設定値４３を可変抵抗素子１３に出力する。可変抵抗素子１３は、可変抵抗素子１３内の抵抗を、制御部３０から入力された設定値４３に設定する。

なお、ステップＳ１０２において、算出した複数の接触インピーダンスＺの変化が規定値未満となっている場合には、制御部３０は、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子２２の設定値を初期条件に設定する（ステップＳ２０５）。

（生体電気計測モード）
次に、制御部３０は、生体電気計測モードに設定し、インビーダンス計測モードのときに得られた設定値４１，４２，４３に基づいて、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３に対する制御を行う。制御部３０は、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３に対して、インビーダンス計測モードのときに得られた設定値４１，４２，４３を設定した後、例えば所定の周期で、計測電極モジュール１０Ａから生体信号ＳｉｇＡを取得する（ステップＳ１０６）。つまり、計測電極モジュール１０Ａ内の差動回路１５は、スイッチ素子１２，２２および可変抵抗素子１３に対して設定値４１，４２，４３が設定されているとき（生体電気計測モードのとき）に、生体信号Ｓｉｇ３を生成する。計測電極モジュール１０Ａは、そのようにして得られた生体信号Ｓｉｇ３に基づいて、生体信号ＳｉｇＡを生成し、制御部３０に出力する。制御部３０は、計測電極モジュール１０Ａ，１０Ｂで得られた生体信号ＳｉｇＡに基づいて所定の画像データを生成する。通信部５０は、制御部３０で生成された画像データを、ネットワーク３を介して端末装置２に送信する。端末装置２は、生体情報計測装置１から入力された画像データを表示部に表示する。このようにして、生体電気計測モードで得られた生体信号が端末装置２の表示部に表示される。

制御部３０は、計測終了の指示が端末装置２から入力された場合には計測を終了し、計測終了の指示が端末装置２から入力されていない場合には引き続き、生体信号ＳｉｇＡを取得するか、または、ステップＳ０１からやり直す（ステップＳ２０７）。

なお、計測電極モジュール１０Ｂを用いたインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順は、上記の計測電極モジュール１０Ａを用いたインピーダンスマッチングおよび生体信号取得の手順と同様である。このようにして、生体情報計測装置１におけるインピーダンスマッチングおよび生体信号取得が行われる。

以上のことから、上記変形例Ａ，Ｂにおいて、演算値αを用いた場合であっても、上記実施の形態と同様の効果を奏する。

[変形例Ｃ]
図１３は、上記実施の形態およびその変形例に係る生体情報計測装置１おける計測電極モジュール１０の回路構成の一変形例を表したものである。本変形例では、上記実施の形態およびその変形例に係る生体情報計測装置１において、ＡＣ電流源１４の出力端と、スイッチ素子１２と差動回路１５の一方の入力端（第１入力端）とを結ぶ配線との間に、スイッチ素子３８が設けられている。スイッチ素子３８は、ＡＣ電流源１４と、スイッチ素子１２との継断を行う。このようにした場合には、制御部１８は、インピーダンス計測モードのときには、スイッチ素子３８をオンし、生体電気計測モードのときには、スイッチ素子３８をオンすることができる。

これにより、生体電気計測モードのときに、ＡＣ電流源１４からのＡＣ電流がＡＤＣ１７に入力されないので、ＡＣ電流によって、ＡＤＣ１７が飽和するのを防止することができる。その結果、スイッチ素子１２、２２の設定値４１，４２や、可変抵抗素子１３の設定値４３を正確に得ることができ、また、交流ノイズが効果的に削減された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。また、ＡＤＣ１７として小さなビット深度のものを採用することができるので、低消費電力で生体電気の計測を行うことができる。

[変形例Ｄ]
図１４は、上記実施の形態およびその変形例に係る生体情報計測装置１おける計測電極モジュール１０の回路構成の一変形例を表したものである。本変形例では、上記実施の形態およびその変形例に係る生体情報計測装置１において、電流源が省略されている。このようにした場合であっても、スイッチ素子１２、２２の設定値４１，４２や、可変抵抗素子１３の設定値４３を得ることができ、また、交流ノイズが効果的に削減された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

[変形例Ｅ]
図１５は、上記実施の形態およびその変形例に係る生体情報計測装置１おける計測電極モジュール１０および基準電極モジュール２０の回路構成の一変形例を表したものである。本変形例では、計測電極モジュール１０において、可変抵抗素子１３が省略されており、基準電極モジュール２０のスイッチ素子２２において、スイッチＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８ごとに可変抵抗素子２２Ａが１つずつ設けられている。各可変抵抗素子２２Ａでは、制御部２４からの制御信号Ｃｎｔ８に従ってオンオフ制御がなされる。各可変抵抗素子２２Ａの設定値の導出方法は、上記実施の形態およびその変形例において、可変抵抗素子１３の設定値の導出方法と同様である。従って、本変形例においても、上記実施の形態およびその変形例と同様、交流ノイズが効果的に除去された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

[変形例Ｆ]
図１６は、上記実施の形態およびその変形例に係る生体情報計測装置１おける計測電極モジュール１０および基準電極モジュール２０の回路構成の一変形例を表したものである。本変形例では、可変抵抗素子１３の代わりに可変抵抗素子４５が設けられている。可変抵抗素子４５は、基準電極モジュール２０の出力端と、差動回路１５の入力端（第２入力端）とを接続する配線に対して、分岐するように接続されている。本変形例では、さらに、基準電極モジュール２０の出力端と、差動回路１５の入力端（第２入力端）とを接続する配線に対して、抵抗素子４４が直列に挿入されている。差動回路１５の入力端（第２入力端）に入力される電圧が、抵抗素子４４と、可変抵抗素子４５とによって分圧されている。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例と同様、交流ノイズが効果的に削減された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

[変形例Ｇ]
図１７は、上記実施の形態およびその変形例に係る生体情報計測装置１おける計測電極モジュール１０および基準電極モジュール２０の回路構成の一変形例を表したものである。本変形例では、通信部５０が省略されている。このようにした場合には、制御部３０は、例えば、ユーザに判断を要求せず、自動的に、スイッチ素子１２、２２の適切な設定値４１，４２や、可変抵抗素子１３の適切な設定値４３を設定してもよい。また、制御部３０は、例えば、計測電極モジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）から得られた生体信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢを、通信部５０を介して端末装置２に送信せず、記憶部４０に格納してもよい。つまり、この場合には、記憶部４０は、生体信号ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢを記憶する。このようにした場合であっても、上記実施の形態およびその変形例と同様、交流ノイズが効果的に削減された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

[変形例Ｈ]
上記実施の形態およびその変形例において、例えば、図１８、図１９、図２０、図２１、図２２に示したように、差動回路１５の両入力端のうち、計測電極モジュール１０側の入力端に接続された配線に対して、可変抵抗素子１９が設けられていてもよい。可変抵抗素子１９では、計測電極モジュール１０Ａの制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ１１や、計測電極モジュール１０Ｂの制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ１２に従ってオンオフ制御がなされる。可変抵抗素子１９の設定値の導出方法は、上記実施の形態およびその変形例において、可変抵抗素子１３の設定値の導出方法と同様である。従って、本変形例においても、上記実施の形態およびその変形例と同様、交流ノイズが効果的に削減された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

[変形例Ｉ]
上記変形例Ｈにおいて、例えば、図２３に示したように、可変抵抗素子１９が省略され、計測電極モジュール１０のスイッチ素子１２において、スイッチＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４ごとに可変抵抗素子１２Ａが１つずつ設けられていてもよい。このとき、各可変抵抗素子１２Ａでは、制御部１８からの制御信号Ｃｎｔ１３に従ってオンオフ制御がなされる。各可変抵抗素子１２Ａの設定値の導出方法は、上記実施の形態およびその変形例において、可変抵抗素子１３の設定値の導出方法と同様である。従って、本変形例においても、上記実施の形態およびその変形例と同様、交流ノイズが効果的に除去された生体信号Ｓｉｇ３を得ることができる。

[変形例Ｊ]
上記実施の形態およびその変形例において、計測電極モジュール１０の数は、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。また、上記実施の形態およびその変形例において、基準電極モジュール２０の数は、２つ以上であってもよい。

また、例えば、本開示は以下のような構成を取ることができる。
（１）
生体に接触させる１または複数の計測チャネルと、
前記生体に接触させる基準チャネルと、
前記計測チャネルから得られる計測信号と、前記基準チャネルから得られる基準信号との差分に対応する生体信号を生成する差動回路と、
前記計測チャネルおよび前記基準チャネルと前記生体との間の接触インピーダンスを切り替える切り換え機構と
を備えた
生体情報計測装置。
（２）
前記計測チャネルは、１または複数の計測電極からなり、
前記基準チャネルは、１または複数の基準電極からなり、
前記切り換え機構は、
前記１または複数の計測電極の中から少なくとも１つを選択する第１スイッチ素子と、
前記１または複数の前記基準電極の中から少なくとも１つを選択する第２スイッチ素子と、
前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子を制御することにより、前記接触インビーダンスを切り替える制御部と
を更に有する
（１）に記載の生体情報計測装置。
（３）
前記切り換え機構は、前記１または複数の基準電極と前記差動回路との間に可変抵抗素子を更に有し、
前記制御部は、前記可変抵抗素子を制御することにより、前記差動回路の入力端子間のインビーダンス差を調整する
（２）に記載の生体情報計測装置。
（４）
前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の第１設定値と、前記可変抵抗素子の第２設定値とを記憶する記憶部を更に備え、
前記制御部は、インビーダンス計測モードのときに、前記接触インビーダンスおよび前記インビーダンス差を切り替える制御を行い、それにより得られた、前記第１設定値および前記第２設定値を前記記憶部に記憶させる
（１）ないし（３）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
（５）
前記制御部は、生体電気計測モードのときに、前記インビーダンス計測モードのときに得られた前記第１設定値および前記第２設定値に基づいて、前記第１スイッチ素子、前記第２スイッチ素子および前記可変抵抗素子に対する制御を行う
（１）ないし（４）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
（６）
前記１または複数の計測チャネルにＡＣ電流を供給するＡＣ電流源を更に備えた
（１）ないし（５）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
（７）
前記ＡＣ電流源と前記差動回路との間に、ＡＣ計測を行うためのＡＣ結合回路を更に備えた
（６）に記載の生体情報計測装置。
（８）
前記ＡＣ結合回路と並列接続された第３スイッチ素子を更に備えた
を更に備えた
（７）に記載の生体情報計測装置。
（９）
前記ＡＣ電流源と前記１または複数の計測チャネルとの継断を行う第４スイッチ素子を更に備えた
（６）に記載の生体情報計測装置。
（１０）
前記生体信号を外部機器に送信する送信部を更に備えた
（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。
（１１）
前記生体信号を記憶する記憶部を更に備えた
（１）ないし（９）のいずれか１つに記載の生体情報計測装置。

本開示の一実施の形態に係る生体情報計測装置によれば、チャネルの接触状態に応じて、接触インピーダンスを調整することができるようにしたので、チャネルの接触状態が変化し得る状況下でも、生体情報に含まれる交流ノイズを効果的に削減することができる。なお、本開示の効果は、ここに記載された効果に必ずしも限定されず、本明細書中に記載されたいずれの効果であってもよい。

１…生体情報計測装置、２…端末装置、３…ネットワーク、１０，１０Ａ，１０Ｂ…計測電極モジュール、１０−１，１０−２…配線基板、１０−３…シールド層、１０−４…接続配線、１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄ…計測電極、１２…スイッチ素子、１３…可変抵抗素子、１４…ＡＣ電流源、１５…差動回路、１６…増幅回路、１７…ＡＤＣ、１８…信号処理部、１９…可変抵抗素子、２０…基準電極モジュール、２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ…基準電極、２２…スイッチ素子、２２Ａ…可変抵抗素子、２３…バッファ回路、３０…制御部、３１，３２…ＡＣ結合回路、３３，３４…抵抗素子、３５，３６…スイッチ素子、３８…スイッチ素子、４０…記憶部、４１…抵抗素子、４２…可変抵抗素子、５０…通信部、１００…生体、Ｃｎｔ１，Ｃｎｔ２，Ｃｎｔ３，Ｃｎｔ４，Ｃｎｔ５，Ｃｎｔ６，Ｃｎｔ７，Ｃｎｔ８，Ｃｎｔ１１，Ｃｎｔ１２，Ｃｎｔ１３…制御信号、ｃｈ１，ｃｈ２…計測チャネル、ｒｅｆ…基準チャネル、Ｓｉｇ１、Ｓｉｇ２…計測信号、Ｓｉｇ３…基準信号、ＳｉｇＡ，ＳｉｇＢ…生体信号、ＳｉｇＣ…基準信号、ＳＷ１，ＳＷ２，ＳＷ３，ＳＷ４，ＳＷ５，ＳＷ６，ＳＷ７，ＳＷ８…スイッチ部。

Claims (11)

1. 生体に接触させる１または複数の計測チャネルと、
   前記生体に接触させる基準チャネルと、
   前記計測チャネルから得られる計測信号と、前記基準チャネルから得られる基準信号との差分に対応する生体信号を生成する差動回路と、
   前記計測チャネルおよび前記基準チャネルと前記生体との間の接触インピーダンスを切り替える切り換え機構と
   を備えた
   生体情報計測装置。
2. 前記計測チャネルは、１または複数の計測電極からなり、
   前記基準チャネルは、１または複数の基準電極からなり、
   前記切り換え機構は、
   前記１または複数の計測電極の中から少なくとも１つを選択する第１スイッチ素子と、
   前記１または複数の前記基準電極の中から少なくとも１つを選択する第２スイッチ素子と、
   前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子を制御することにより、前記接触インビーダンスを切り替える制御部と
   を更に有する
   請求項１に記載の生体情報計測装置。
3. 前記切り換え機構は、前記１または複数の基準電極と前記差動回路との間に可変抵抗素子を更に有し、
   前記制御部は、前記可変抵抗素子を制御することにより、前記差動回路の入力端子間のインビーダンス差を調整する
   請求項２に記載の生体情報計測装置。
4. 前記第１スイッチ素子および前記第２スイッチ素子の第１設定値と、前記可変抵抗素子の第２設定値とを記憶する記憶部を更に備え、
   前記制御部は、インビーダンス計測モードのときに、前記接触インビーダンスおよび前記インビーダンス差を切り替える制御を行い、それにより得られた、前記第１設定値および前記第２設定値を前記記憶部に記憶させる
   請求項３に記載の生体情報計測装置。
5. 前記制御部は、生体電気計測モードのときに、前記インビーダンス計測モードのときに得られた前記第１設定値および前記第２設定値に基づいて、前記第１スイッチ素子、前記第２スイッチ素子および前記可変抵抗素子に対する制御を行う
   請求項４に記載の生体情報計測装置。
6. 前記１または複数の計測チャネルにＡＣ電流を供給するＡＣ電流源を更に備えた
   請求項１に記載の生体情報計測装置。
7. 前記ＡＣ電流源と前記差動回路との間に、ＡＣ計測を行うためのＡＣ結合回路を更に備えた
   請求項６に記載の生体情報計測装置。
8. 前記ＡＣ結合回路と並列接続された第３スイッチ素子を更に備えた
   請求項７に記載の生体情報計測装置。
9. 前記ＡＣ電流源と前記１または複数の計測チャネルとの継断を行う第４スイッチ素子を更に備えた
   請求項６に記載の生体情報計測装置。
10. 前記生体信号を外部機器に送信する送信部を更に備えた
    請求項１に記載の生体情報計測装置。
11. 前記生体信号を記憶する記憶部を更に備えた
    請求項１に記載の生体情報計測装置。

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