JP2022117364A - Head electric signal detector electrode device, and detection method of head electric signal - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、頭部電気信号検出用電極装置及び頭部電気信号の検出方法に関する。さらに詳しくは、外耳道に挿入される挿入電極と、前記挿入電極より得られる信号を外部に伝達する導電出力部とを有し、頭部の外耳道内で受信される生体信号を検出するための頭部電気信号検出用電極装置及び頭部電気信号の検出方法に関する。 The present invention relates to an electrode device for detecting electrical head signals and a method for detecting electrical head signals. More specifically, a head for detecting biological signals received in the ear canal of the head, which has an insertion electrode inserted into the ear canal and a conductive output section for transmitting a signal obtained from the insertion electrode to the outside. The present invention relates to an electrode device for head electric signal detection and a head electric signal detection method.
頭部電気信号検出用電極装置としては、例えば次の特許文献1の図2に記載の外耳道挿入型電極が知られている。同電極は、電気刺激装置から感覚刺激電流を印加する前庭電気刺激手法を用いた場合に、ゲルやペーストなしに、効率的に電気刺激を与えうることを目的としている(同文献段落番号0003-0010)。
As an electrode device for head electrical signal detection, for example, an ear canal insertion type electrode described in FIG. 2 of
同電極は、同文献段落番号0015-0016に記載の如く、導電層120及び導電性柔軟層130は、同図4ABの記載の如き短冊状のものを重ね合わせて胴部113全体をこれらで覆い、導通面積の最大化を図っている。 In the electrode, as described in paragraphs 0015-0016 of the same document, the conductive layer 120 and the conductive flexible layer 130 are strip-shaped layers as described in FIG. , to maximize the conduction area.
かかる従来の実情に鑑みて、本発明は、頭部の外耳道内で受信される生体信号を従来とは異なる原理で効率よく検出しうる頭部電気信号検出用電極装置及び頭部電気信号の検出方法を提供することを目的とする。 In view of such conventional circumstances, the present invention provides a head electrical signal detection electrode device and head electrical signal detection capable of efficiently detecting biological signals received in the ear canal of the head on a principle different from the conventional one. The purpose is to provide a method.
上記目的を達成するため、本発明に係る頭部電気信号検出用電極装置は、外耳道に挿入される挿入電極と、前記挿入電極より得られる信号を外部に伝達する導電出力部とを有し、頭部の外耳道内で受信される生体信号を検出するための構成であって、前記挿入電極は少なくとも外耳道との接触部分に変形可能な弾性部材を有し、さらに当該弾性部材の表面に前記外耳道の周方向に対する一部の角度位置において前記外耳道との接触インピーダンスを低下させる良接触部を有することにある。 In order to achieve the above object, the head electrical signal detection electrode device according to the present invention has an insertion electrode inserted into an external auditory canal, and a conductive output section for transmitting a signal obtained from the insertion electrode to the outside, A configuration for detecting a biological signal received in the ear canal of the head, wherein the insertion electrode has a deformable elastic member at least in a contact portion with the ear canal, and the surface of the elastic member is provided with the ear canal. It has a good contact part that reduces the contact impedance with the external auditory canal at some angular positions with respect to the circumferential direction of the ear canal.
発明者らの実験によれば、図7,8のグラフに示すように、外耳道との接触インピーダンスを低下させる良接触部を設けるにあたり、前記外耳道の周方向に対する全周に設ける場合に比較して、一部の角度位置に設けた方が、前記生体信号をより高強度で受信できることが判明した。また、前記良接触部の角度幅が狭くなると同信号の受信強度が向上することも判明した。 According to experiments by the inventors, as shown in the graphs of FIGS. , it was found that the biosignal can be received at a higher intensity when provided at some angular positions. It was also found that the reception intensity of the same signal is improved when the angular width of the good contact portion is narrowed.
上記特徴において、前記良接触部は導電被膜とするとよい。 In the above feature, the good contact portion may be a conductive film.
また、耳介に支持され、前記挿入電極をさらに支持する支持部材を有することが望ましい。この場合、前記挿入電極は、前記支持部材に支持される軸とこの軸に支持される前記弾性部材とを有しており、弾性部材は前記支持部材に対して前記外耳道の周方向回り成分を有する形で相対回転が可能とするとよい。これにより、より適切に生体信号を受信できる角度にセットすることができる。そして、前記挿入電極は、前記支持部材との間に前記軸周りでの相対回転位置を示す角度表示手段を有するとよい。 Moreover, it is desirable to have a support member that is supported by the auricle and further supports the insertion electrode. In this case, the insertion electrode has a shaft supported by the support member and the elastic member supported by the shaft. It is preferable to allow relative rotation in the form of having. As a result, it is possible to set the angle at which the biological signal can be received more appropriately. It is preferable that the insertion electrode has angle display means indicating a relative rotational position about the axis between the insertion electrode and the support member.
さらに、前記支持部材と前記弾性部材との間にはこの弾性部材を外耳道奥側に押す付勢体を設けるとよい。耳介に支持される支持部材に対して付勢されることで、弾性部材が外耳道に押圧されることになり、接触インピーダンスの低下に寄与する。 Further, it is preferable to provide an urging body between the support member and the elastic member for pushing the elastic member to the inner side of the ear canal. By being biased against the support member supported by the auricle, the elastic member is pressed against the external auditory meatus, contributing to a decrease in contact impedance.
加えて、前記支持部材は前記耳介の形状に沿うように変形して耳介に支持される変形部を有するとよい。同変形部の変形により、支持部材は耳介にフィットして、前記弾性部材をより的確に外耳道に押圧することができる。 In addition, the support member preferably has a deformable portion that deforms along the shape of the auricle and is supported by the auricle. Due to the deformation of the deformable portion, the support member fits the auricle and can more accurately press the elastic member against the external auditory canal.
前記支持部材は前記導電出力部が接続された端子または導線を耳外側に露出させて支持し、前記弾性部材及び前記支持部材を貫通して耳外側に連通する音響伝達路を形成してもよい。同構成によれば、端子または導線を耳外側に露出させて支持してあるので、導線を利用して、電気信号検出装置に接続することができる。また、利用者は計測中でも音響伝達路を介して外部音を聞くことができ、より日常に近い状態での生体信号の計測が可能である。 The support member may expose and support the terminal or lead wire connected to the conductive output portion to the outside of the ear, and may form an acoustic transmission path that penetrates the elastic member and the support member and communicates with the outside of the ear. . According to this configuration, since the terminal or the lead wire is exposed outside the ear and supported, the lead wire can be used for connection to the electrical signal detection device. In addition, the user can listen to external sounds through the acoustic transmission path even during measurement, enabling measurement of biological signals in a more everyday state.
製作にあたっては、前記良接触部が導電ポリマー、導電塗料または導電ゲルのいずれかよりなる導電被膜であり、前記弾性部材が導電材料を分散させたシリコーンゴムとしてもよい。 In manufacturing, the good contact portion may be a conductive film made of a conductive polymer, a conductive paint, or a conductive gel, and the elastic member may be silicon rubber in which a conductive material is dispersed.
前記頭部電気信号が、脳波、心電、または、呼吸運動、若しくは、顔の筋肉運動に伴う生体信号のいずれかに用いることができる。 The head electrical signal can be either electroencephalogram, electrocardiogram, or biological signal associated with respiratory movement or facial muscle movement.
一方、上記いずれかに記載の頭部電気信号検出用電極装置を用いた頭部電気信号の測定方法は、前記良接触部が導電被膜であり、この導電被膜が前記外耳道の周方向に複数個所離隔して配置され、複数の導電被膜のいずれかまたは2以上を選択して頭部電気信号を検出するとよい。この場合、前記導電被膜が2以上選択され、各導電被膜に異なる種類の頭部電気信号の検出を割り付けるとよい。脳波、心電、または、呼吸運動、若しくは、顔の筋肉運動に伴う生体信号のいずれかをより適切な形で複数同時に検出し、測定することができる。 On the other hand, in the method for measuring an electrical head signal using the head electrical signal detection electrode device according to any of the above, the good contact portion is a conductive coating, and the conductive coating is provided at a plurality of locations in the circumferential direction of the ear canal. It is preferable to select one or more of a plurality of conductive coatings that are spaced apart to detect the head electrical signal. In this case, two or more of the conductive coatings are selected, and each conductive coating is assigned to detect a different type of head electrical signal. It is possible to simultaneously detect and measure a plurality of electroencephalograms, electrocardiograms, respiratory movements, or biological signals associated with facial muscle movements in a more appropriate manner.
上記本発明によれば、頭部の外耳道内で受信される生体信号を従来と異なる原理で効率よく検出しうる頭部電気信号検出用電極装置及び頭部電気信号の検出方法を提供することに至った。 According to the present invention, there is provided a head electrical signal detection electrode device and a head electrical signal detection method that are capable of efficiently detecting biological signals received in the ear canal of the head on a principle different from the conventional one. Arrived.
本発明の他の目的、構成及び効果については、以下の発明の実施の形態の項から明らかになるであろう。 Other objects, configurations and effects of the present invention will become apparent from the following detailed description of the invention.
次に、適宜添付図1~8を参照しながら、本発明の第一実施形態をさらに詳しく説明する。 Next, the first embodiment of the present invention will be described in further detail with reference to the attached FIGS. 1 to 8 as appropriate.
本発明に係る頭部電気信号検出用電極装置(以下、単に電極装置とする)1は、図1~3(右耳),図6(左耳)に示すように耳介Eにおいて外耳道e12に挿入されて使用される。図6の例では、電極装置1は左耳に挿入され、耳の下にリファレンス電極110を取り付け、ケーブルCを介して頭部電気信号検出装置100において信号が検出される。本発明において利用される頭部電気信号は、頭部Hにおいて外耳道e12を介して検出できる全ての信号が対象となりえ、脳波、心電、または、呼吸運動、若しくは、眼球や顎等の顔の筋肉運動に伴う生体信号のいずれかである。生体信号の種類に応じて、リファレンス電極110は頭部Hの他の部分または首より下の身体部分など、適宜変更が可能である。左右両耳に電極装置1を挿入して検出を行うことも可能である。
1 to 3 (right ear) and FIG. 6 (left ear). inserted and used. In the example of FIG. 6, the
本発明にかかる電極装置1の構造を図3~5を参照しつつ説明する。電極装置1は、外耳道e12に挿入される挿入電極20と、耳介Eに支持され、挿入電極をさらに支持する支持部材10とを備えている。支持部材10は、形状を維持する支持部11と、熱や光(紫外線等)や応力によって自由に変形し、形が定まる変形部12(例えば、熱変形樹脂、柔軟樹脂、ゲル等)とを有している。
The structure of the
支持部11は、上輪部11a、下輪部11b及び基礎11cを一体的に積み重ね、溝部11dに上述の変形部12を保持する。また、後述の軸21を挿通させる貫通孔11eを有している。上輪部11aの上面には、例えば三角形状の角度表示手段13を隆起形成してある。
The
挿入電極20は、全体が電気的に導通している中空の軸21、付勢体22、弾性部材23及び良接触部40としての導電被膜41を備えている。また、付勢体22は、導電出力部30を形成する導通片31及び端子32に電気的に接続され、端子32の突起32aを介して電気的に接続されるケーブルを介して信号を検出する。
The
軸21は、内部に貫通孔21cを有し、一端に大フランジ21a,小フランジ21bを有する。弾性部材23は、全体が導電体で形成され、例えば、導電材料を分散させたシリコーンゴムや柔軟樹脂等を用いるとよい。弾性部材23は、キノコの傘状を呈する弾性変形可能で外耳道に押圧接触する押圧部23aと、先の軸21に外嵌する軸部23bを有している。軸部23bは、中間に先の小フランジ21bと嵌合する環状の溝23cを形成して軸21からの抜けを防ぎ、軸部23bの端を大フランジ21aに突き当てて、外耳道への押圧力に耐久する。押圧部23aと軸部23bとの接続部には内開口23dが形成され、軸21の貫通孔21c及び支持部11の貫通孔11eと連携して先の音響伝達路Sを形成してある。
The
支持部11に対して軸21は出退可能に摺動し、付勢体22により外耳道e12側に付勢されている。この付勢体22は、互いに出退可能に摺動し電気的に導通する外ロッド22a及び内ロッド22bと、これらの内部に拡張側に付勢するスプリング、ゴムダンパー等の付勢手段が収納されている。外ロッド22aは軸21の貫通孔21c内に固着され、内ロッド22bは、先の端子32に固着されている導通片31にさらに固着される。端子32は、支持部11の基礎11cに固定されているため、付勢体22及び導通片31を介して軸21及び押圧部23aは支持部材10に付勢状態で支持される。これらの導電部の固着は、たとえば半田付け、導電接着剤等により行うとよい。
The
良接触部40としての導電被膜41は、導電ポリマー、導電塗料または導電ゲルや金属薄膜のいずれかよりなる導電被膜を用いることができる。この導電皮膜41を用いることで、当該部分の外耳道e12との接触インピーダンスを部分的に低下されることができ、外耳道の周方向に対する一部の角度位置での信号検出能を高めている。
As the
弾性部材23は軸21の中心軸L周りで符号Rに示すように支持部材10に対して相対回転が可能である。一方、外耳道e12の中心軸は、外耳道e12が屈曲しているため、上記軸21の中心軸Lとは必ずしも一致しない。しかし、上記軸21の中心軸L周りRの回転は、外耳道e12の周方向回り成分を有するため、軸21の中心軸L周りの弾性部材23の回転を許容する本願機構は、支持部材10に対して外耳道の周方向回り成分を有する形で相対回転が可能な機構を実現しているものとみなす。
The
図3~6における導電皮膜41の形成される良接触部範囲Wは、軸21の中心軸L周りRで90度とされている。図7,8では、良接触部範囲Wを変更するとともに、軸21の中心軸L周りRの回転位相を90度ずつ変化させて10Hz,20Hz,30Hzと受信周波数を切り替えて信号の受信共同を測定し、相対強度表示で示した。図7はW=180度、図8はW=90度とし、それぞれ比較としてW=360度(全周)を加えた。左耳での検出であり、時計回りを基準としたため、位相角は、各良接触部の範囲の中心において、Upが0度、Rightが90度、Downが180度、Leftが270度の位置である。
3 to 6, the good contact area W where the
図7,8を比較すると次のことが窺える。Wが360度、180度、90度と低下するに従って、信号レベルはより向上する。また、回転位相において、Up(0度)が概ね他より高く、Down(180度)が最低である。これらより、検出強度は、回転位相により異なって方向性を有し、良接触部範囲Wを狭くして方向性を高めた方が受信共同が増すことが窺える。なお、脳波が外耳道e12からみて上方に位置する脳から発生したものと考えると、上記推論が妥当となる。同様に、他の生体信号の発生部位に合わせて回転位相を合わせると、より信号レベルの高い信号を検出することが可能となることが窺える。 Comparing FIGS. 7 and 8 reveals the following. As W decreases to 360 degrees, 180 degrees, and 90 degrees, the signal level improves. Also, in the rotation phase, Up (0 degrees) is generally higher than others, and Down (180 degrees) is the lowest. From these, it can be inferred that the detection intensity differs depending on the rotational phase and has directivity, and that the reception is increased when the directivity is enhanced by narrowing the range W of the good contact portion. Considering that the electroencephalogram is generated from the brain located above the external auditory canal e12, the above reasoning is valid. Similarly, if the rotation phase is matched with other biosignal generation sites, it is possible to detect signals with higher signal levels.
次に、耳介Eの構造を図1~3を参照しながら説明し、耳介Eへの電極装置1の保持状態について説明する。耳介Eは外周である耳輪e1の下に耳垂e2が一し、前側は耳輪脚e3につながり、耳介Eの輪郭が形成される。耳輪e1上部の内側からはじまる隆起部である対輪脚e4は対耳輪e5につながり、さらに下部の対珠e6を経て、珠間切痕e7を介して耳珠e8に至る。窪みである耳甲介艇e9は、対輪脚e4及び対耳輪e5と耳輪脚e3との間に形成される。他の窪みである耳甲介腔e10は、対耳輪e5、耳輪脚e3、対珠e6及び耳珠e8の間に形成される。耳甲介腔e10の前方にある外耳孔e11を介して外耳道e12に至り、さらに、図示省略する鼓膜に至る。
Next, the structure of the auricle E will be described with reference to FIGS. 1 to 3, and the holding state of the
上述のとおり、回転位相が検出信号の検出能に影響を与え、また、Wを限定することでインピーダンス低下範囲が狭まることから、より確実に外耳道e12に良接触部40を押圧接触させることが望ましい。本実施形態では、支持部材10の支持部11において、上輪部11aが下輪部11bより小さいことから、窪みである耳甲介艇e9及び耳甲介腔e10に挿入しやすい。しかも、溝部11dに保持された円弧状またはC型の変形部12が、耳甲介艇e9及び耳甲介腔e10内で変形するので、傾きにくくて抜けにくい。この状態で挿入電極20を付勢体22の付勢力で押し込むので、良接触部40が外耳道e12により確実に接触することとなる。
As described above, the rotational phase affects the detectability of the detection signal, and limiting W narrows the impedance drop range, so it is desirable to press the
本発明は本来の趣旨を逸脱しない限り種々の改変が可能である。以下に、本発明の別の実施形態を列挙する。なお、上記実施形態と同様の部材には同一の符号を附してある。 Various modifications can be made to the present invention as long as it does not deviate from the original gist. Further embodiments of the invention are listed below. In addition, the same code|symbol is attached|subjected to the member similar to the said embodiment.
上記実施形態では良接触部40として導電被膜41を設けた。しかし、図9(a)(b)に示すように、たとえば突起部42を設けて局所的に押圧力を高めて、導電被膜41の代わりに良接触部40としてもよい。なお、図中、符号22cは付勢体の外ロッド22a内に収納された付勢手段としてのスプリングである。
In the above embodiment, the
上記実施形態では、支持部材10に対する挿入電極20の傾斜角度は一定であった。しかし、図10に示すように、例えば支持部11の貫通孔11eと軸21との間に変形スリーブ14を介在させて、支持部材10に対する挿入電極20の傾斜角度を変更可能としてもよい。同図では、変形スリーブ14にゴムや弾性樹脂等の可撓性部材を用いる他、熱硬化性樹脂等の固化部材を用いて、傾斜角度を変更後保持させるようにしてもよい。同図では断面内の傾斜θのみの変更を表示したが、紙面垂直方向への傾斜変更も可能である。
In the above embodiment, the inclination angle of the
図11に示すように、外耳道e12の屈曲部に沿う位置に導電被膜43等の良接触部40を位置させてもよい。同形態によれば、押圧力と屈曲部への密着とが相まって、接触インピーダンスをより低下させうることが期待できる。
As shown in FIG. 11, a
図12に示すように、良接触部40を複数位相箇所に設け、これを選択的に利用してもよい。同例では、良接触部として導電被膜41を用い、各導電被膜をW=90度以下の範囲として4つの位相箇所に設けている41a~d。各導電被膜41a~dの間は図示しないが絶縁し、先の軸21は電気信号の絶縁体とし、個別のケーブルでスイッチボックス101に誘導し、スイッチボックス101を切り替えて頭部電気信号検出装置100において選択的に用いてもよい。また、検出装置100は複数100a,00b設け、同時に複数の導電被膜41a~dを選択して計測してもよい。この場合、各導電被膜に異なる種類の頭部電気信号の検出を割り付けてもよい。また、前述のとおり、左右の耳で、各電極装置1,1及び複数の良接触部41a~dを適宜選択し、組合せて検出を行ってもよい。
As shown in FIG. 12,
上記実施形態では、端子32を用いてケーブルCを接続した。しかし、端子32を用いずに、例えば導通片31等にケーブルCを直接接続してもよい。
In the above embodiment, the cable C is connected using the
良接触部範囲Wは90度、180度に限らず適宜改変が可能である。複数の導電皮膜41を設ける場合は、互いに連通しないように絶縁する必要がある。また、軸21の中心軸L方向に対する導電皮膜41の形成範囲も適宜変更が可能である。
The good contact portion range W is not limited to 90 degrees or 180 degrees, and can be changed as appropriate. When providing a plurality of
本発明は、頭部電気信号検出用電極装置及び頭部電気信号の検出方法として利用することができる。脳波及び脳波以外の筋電も同時に検出できることから、睡眠状態の検査装置等に用いることも可能である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as an electrode device for detecting electrical head signals and a method for detecting electrical head signals. Since electroencephalograms and electromyograms other than electroencephalograms can also be detected at the same time, it is also possible to use them in sleep state examination devices and the like.
1:電極装置(頭部電気信号検出用電極装置)、10:支持部材、11:支持部、11a:上輪部、11b:下輪部、11c:基礎、11d:溝部、11e:貫通孔、12:変形部、13:角度表示手段、14:変形スリーブ、20:挿入電極、21:軸、21a:大フランジ、21b:小フランジ、21c:貫通孔、22:付勢体、22a:外ロッド、22b:内ロッド、22c:スプリング、23:弾性部材、23a:押圧部、23b:軸部、23c:溝、23d:内開口、30:導電出力部、31:導通片、32:端子、32a:突起、40:良接触部、41:導電被膜、42:突起、43:導電皮膜、100:頭部電気信号検出装置、110:リファレンス電極、C:ケーブル、E:耳介、e1:耳輪、e2:耳垂、e3:耳輪脚、e4:対輪脚、e5:対耳輪,e6:対珠、e7:珠間切痕、e8:耳珠、e9:耳甲介艇、e10:耳甲介腔、e11:外耳孔、e12:外耳道、H:頭部、S:音響伝達路、W:良接触部範囲
1: electrode device (electrode device for head electrical signal detection), 10: support member, 11: support portion, 11a: upper ring portion, 11b: lower ring portion, 11c: base, 11d: groove portion, 11e: through hole, 12: deformation part 13: angle display means 14: deformation sleeve 20: insertion electrode 21:
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