JP2624201B2 - 電極位置計測装置 - Google Patents
電極位置計測装置Info
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- JP2624201B2 JP2624201B2 JP6312658A JP31265894A JP2624201B2 JP 2624201 B2 JP2624201 B2 JP 2624201B2 JP 6312658 A JP6312658 A JP 6312658A JP 31265894 A JP31265894 A JP 31265894A JP 2624201 B2 JP2624201 B2 JP 2624201B2
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- receiving
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- Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
Description
【産業上の利用分野】本発明は、生体等の測定対象の表
面上に付着した１つもしくは複数の電極の位置を計測す
る電極位置計測装置に関する。
面上に付着した１つもしくは複数の電極の位置を計測す
る電極位置計測装置に関する。
【０００１】
【従来の技術】生体内の電気的活動に起因して生体上に
生じる電場を計測するためには、電極を生体上を付着さ
せて、その電位の導出を行なう。導出された電位データ
は電極が付着していた一点でのデータに過ぎないが、複
数の電極を用いて複数の電位データを計測することによ
って、多角的な解析が可能となる。例えば、医療分野に
おいて、頭皮上に配置された複数の電極から導出される
電位データに基づき、頭皮上の電場分布を推定し、等電
位図（トポグラフィ）として示すことは、脳内の神経活
動状況を知る上で、非常に分かりやすい表現手法であ
る。また、同様の電位データを用いて、生体内に一個も
しくは２個以上の双極子の存在を仮定し、それらの双極
子の位置やモーメントを推定する双極子推定手法にも応
用することができる。これは、推定された双極子の位置
を生体内の主な電気的活動源とみなすことにより、生体
内の活動を無侵襲で観測できることになり、医療をはじ
め、心理、教育などの分野で注目されている。
生じる電場を計測するためには、電極を生体上を付着さ
せて、その電位の導出を行なう。導出された電位データ
は電極が付着していた一点でのデータに過ぎないが、複
数の電極を用いて複数の電位データを計測することによ
って、多角的な解析が可能となる。例えば、医療分野に
おいて、頭皮上に配置された複数の電極から導出される
電位データに基づき、頭皮上の電場分布を推定し、等電
位図（トポグラフィ）として示すことは、脳内の神経活
動状況を知る上で、非常に分かりやすい表現手法であ
る。また、同様の電位データを用いて、生体内に一個も
しくは２個以上の双極子の存在を仮定し、それらの双極
子の位置やモーメントを推定する双極子推定手法にも応
用することができる。これは、推定された双極子の位置
を生体内の主な電気的活動源とみなすことにより、生体
内の活動を無侵襲で観測できることになり、医療をはじ
め、心理、教育などの分野で注目されている。
【０００２】トポグラフィ法や双極子推定法では、複数
の電位データと共に、電極の位置関係を表すデータが必
要不可欠である。従来、例えば、国際脳波学会で推賞さ
れているような１０／２０法（テン・トゥエンティ・エ
レクトロード・システム，Ten-twenty electorde syste
m）に従って、電極を付着させていた。これは、鼻根か
ら頭頂を経て後頭結節までの間を１０％、２０％、２０
％、２０％、２０％、１０％となるように分割し、さら
に、頭頂を通る左右耳介前点間も同様の割合で分割し、
これらの分割線の交点に電極を配置するものである。こ
の方法は頭部を球に近似したうえでの距離であり、しか
も相対的な距離関係を得るに留まっていた。
の電位データと共に、電極の位置関係を表すデータが必
要不可欠である。従来、例えば、国際脳波学会で推賞さ
れているような１０／２０法（テン・トゥエンティ・エ
レクトロード・システム，Ten-twenty electorde syste
m）に従って、電極を付着させていた。これは、鼻根か
ら頭頂を経て後頭結節までの間を１０％、２０％、２０
％、２０％、２０％、１０％となるように分割し、さら
に、頭頂を通る左右耳介前点間も同様の割合で分割し、
これらの分割線の交点に電極を配置するものである。こ
の方法は頭部を球に近似したうえでの距離であり、しか
も相対的な距離関係を得るに留まっていた。
【０００３】複数の電極の３次元的位置を正確に求める
ためには、三角測量の原理により、求めることができ
る。３カ所以上の基準となる点を決めて、各基準点から
各電極の距離をすべて求め、連立方程式を解くことによ
り、基準点からの絶対的な位置関係を得る。一般に、電
極と基準点の距離は、それらにデバイダなどをあて、デ
バイダの角度から距離を計算したり、デバイダを定規に
当ててその距離を得ることによって、計測される。上述
の方法については、ムンク氏ら(J.C.De Munck etal.)が
「ア・プラクティカル・メソッド・フォー・デターミン
グ・エレクトロード・ポジションズ・オン・ザ・ヘッ
ド、エレクトロエンセファログラフィック・クリニカル
・ニューロフィジオロジー、７８巻、第85-87頁、1991
年」（A Practical method for determing electrode p
ositions on the head, Electroencephalographic Clin
ical Neurophysiology, Vol.78, pp.85-87, 1991以下）
と題して発表した論文に詳しい。
ためには、三角測量の原理により、求めることができ
る。３カ所以上の基準となる点を決めて、各基準点から
各電極の距離をすべて求め、連立方程式を解くことによ
り、基準点からの絶対的な位置関係を得る。一般に、電
極と基準点の距離は、それらにデバイダなどをあて、デ
バイダの角度から距離を計算したり、デバイダを定規に
当ててその距離を得ることによって、計測される。上述
の方法については、ムンク氏ら(J.C.De Munck etal.)が
「ア・プラクティカル・メソッド・フォー・デターミン
グ・エレクトロード・ポジションズ・オン・ザ・ヘッ
ド、エレクトロエンセファログラフィック・クリニカル
・ニューロフィジオロジー、７８巻、第85-87頁、1991
年」（A Practical method for determing electrode p
ositions on the head, Electroencephalographic Clin
ical Neurophysiology, Vol.78, pp.85-87, 1991以下）
と題して発表した論文に詳しい。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法で
は、例えば、１０／２０法では、頭部を球として近似し
た座標が得られるが、人間の頭部は非常に複雑な形状を
しているため、多くの誤差を含むものである。また、電
極を付着する場所や数が限定されており、任意の場所や
多くの電極に対して、対応することはできない。また、
デバイダを用いる方法は、頭部形状の複雑さや電極位
置、電極数に関わらず、電極の位置関係を得ることがで
きるが、電極の数が増えるにつれて、計測しなければな
らない距離も３倍以上にもなり（基準点３ヵ所の場
合）、煩雑になると同時に、長時間の計測に耐えなけれ
ばなならい被験者の苦痛が増大する。また、距離を計測
する回数が増えることは、測定者による測定上の誤差が
蓄積されやすくなることを意味する。電流双極子法を用
いる場合、電極の位置関係の誤差がそのまま結果として
得られる電流双極子の位置に影響を与える。また、電流
双極子推定に用いるために付着される電極数は、近年、
大幅な増加傾向にあるが、例えばおよそ３０個以上の電
極数では、デバイダによる方法では電極位置データの計
測は非常に困難である。このため、効率的かつ、高精度
の電極位置データの収集が必要不可欠である。
は、例えば、１０／２０法では、頭部を球として近似し
た座標が得られるが、人間の頭部は非常に複雑な形状を
しているため、多くの誤差を含むものである。また、電
極を付着する場所や数が限定されており、任意の場所や
多くの電極に対して、対応することはできない。また、
デバイダを用いる方法は、頭部形状の複雑さや電極位
置、電極数に関わらず、電極の位置関係を得ることがで
きるが、電極の数が増えるにつれて、計測しなければな
らない距離も３倍以上にもなり（基準点３ヵ所の場
合）、煩雑になると同時に、長時間の計測に耐えなけれ
ばなならい被験者の苦痛が増大する。また、距離を計測
する回数が増えることは、測定者による測定上の誤差が
蓄積されやすくなることを意味する。電流双極子法を用
いる場合、電極の位置関係の誤差がそのまま結果として
得られる電流双極子の位置に影響を与える。また、電流
双極子推定に用いるために付着される電極数は、近年、
大幅な増加傾向にあるが、例えばおよそ３０個以上の電
極数では、デバイダによる方法では電極位置データの計
測は非常に困難である。このため、効率的かつ、高精度
の電極位置データの収集が必要不可欠である。
【０００５】本発明の目的は、生体等の測定対象の表面
上に付着した１つもしくは複数の電極の位置を計測する
場合に、測定者や被験者の負担を軽減し、高精度の電極
位置データを高速に算出する電極位置計測装置を提供す
ることにある。
上に付着した１つもしくは複数の電極の位置を計測する
場合に、測定者や被験者の負担を軽減し、高精度の電極
位置データを高速に算出する電極位置計測装置を提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明においては、複数の信号発生部と、信号発生
部からの信号を受信する複数の受信部とを設け、信号発
生部または前記受信部のいずれかを電極近傍に配置す
る。さらに、信号発生部を１つずつ駆動させて信号を発
信し、各発信信号ごとに各受信部からの受信データを収
集する受信データ収集部と、収集した受信データに基づ
いて各電極の位置を推定する位置推定部とを設けるよう
にした。
に、本発明においては、複数の信号発生部と、信号発生
部からの信号を受信する複数の受信部とを設け、信号発
生部または前記受信部のいずれかを電極近傍に配置す
る。さらに、信号発生部を１つずつ駆動させて信号を発
信し、各発信信号ごとに各受信部からの受信データを収
集する受信データ収集部と、収集した受信データに基づ
いて各電極の位置を推定する位置推定部とを設けるよう
にした。
【０００７】
【作用】信号発生部を１つずつ駆動させて信号を発信
し、各発信信号ごとに各受信部からの受信データを収集
し、収集した受信データに基づいて各電極の位置を推定
する。このため、基準点と電極間の距離に対応するデー
タを、高精度、かつ、高速に得ることができる。また、
電極の数が飛躍的に増えても、容易に、かつ、高速に距
離に対応するデータを収集することができる。
し、各発信信号ごとに各受信部からの受信データを収集
し、収集した受信データに基づいて各電極の位置を推定
する。このため、基準点と電極間の距離に対応するデー
タを、高精度、かつ、高速に得ることができる。また、
電極の数が飛躍的に増えても、容易に、かつ、高速に距
離に対応するデータを収集することができる。
【０００８】
【実施例】 （実施例１）本発明の電極位置計測装置の第１の実施例
の構成を図１，２に示す。被験者Ｈは網製の伸縮自在な
キャップ１をかぶり、キャップ１には複数の電磁波発生
部３および装着部５が設けられている。装着部５の下側
（頭皮側）には、複数の電極７が取り付けられ、装着部
５の上側には、電磁波発生部３からの電磁波を受信する
受信部９が複数設けられている。キャップ１としては、
たとえば日本電気三栄（株）製の商品名「エレクトロキ
ャップ」のような帽子状の装着具を利用することがで
き、その電極部分に受信部９を取り付けることができ
る。各電極７は生体アンプ１０に接続され、受信部９は
受信データ選択部１１に接続されている。さらに、受信
データ選択部１１は受信データ蓄積部１５に接続され、
受信データ蓄積部１５は位置推定部１７に接続されてい
る。
の構成を図１，２に示す。被験者Ｈは網製の伸縮自在な
キャップ１をかぶり、キャップ１には複数の電磁波発生
部３および装着部５が設けられている。装着部５の下側
（頭皮側）には、複数の電極７が取り付けられ、装着部
５の上側には、電磁波発生部３からの電磁波を受信する
受信部９が複数設けられている。キャップ１としては、
たとえば日本電気三栄（株）製の商品名「エレクトロキ
ャップ」のような帽子状の装着具を利用することがで
き、その電極部分に受信部９を取り付けることができ
る。各電極７は生体アンプ１０に接続され、受信部９は
受信データ選択部１１に接続されている。さらに、受信
データ選択部１１は受信データ蓄積部１５に接続され、
受信データ蓄積部１５は位置推定部１７に接続されてい
る。
【０００９】電磁波発生部３としては、たとえば、小型
のループ状アンテナを用いて双極子磁場を生成する。こ
の場合、受信部９としては同様のループ状アンテナを複
数使用することができる。このときの送受信の現象は電
磁結合方式を用いており、これは航空機の誘導などに用
いられている周知の方法である。具体的には、例えば、
ア・カイザー・エアロスペース・アンド・エレクトロニ
クス社(A Kaiser Aerospace & Electronics Company)の
アイソトラック・シリーズ(Isotrack serie)を用いるこ
とができる。これにより、受信部９において、所定の電
磁波発生部３までの距離に応じた値をもつ信号を得るこ
とができる。この点について、以下に詳述する。
のループ状アンテナを用いて双極子磁場を生成する。こ
の場合、受信部９としては同様のループ状アンテナを複
数使用することができる。このときの送受信の現象は電
磁結合方式を用いており、これは航空機の誘導などに用
いられている周知の方法である。具体的には、例えば、
ア・カイザー・エアロスペース・アンド・エレクトロニ
クス社(A Kaiser Aerospace & Electronics Company)の
アイソトラック・シリーズ(Isotrack serie)を用いるこ
とができる。これにより、受信部９において、所定の電
磁波発生部３までの距離に応じた値をもつ信号を得るこ
とができる。この点について、以下に詳述する。
【００１０】図３（ａ）に示すように、電磁波発生部３
として、半径ａ［ｃｍ］、巻数ｎをかためたコイルＣ1
を用いたとき、コイルＣ1に電流Ｉが流れているとき、
コイルＣ1の中心からｒ［ｃｍ］離れた点Ｐの磁束密度
Ｂ（Ｂはベクトル）は、ビオサバールの法則により、 Ｂ＝Ｂｒ・ｉｒ＋Ｂθ・ｉθ Ｂｒ＝μo（ｎＩπａ2／２πｒ3）cosθ Ｂθ＝μo（ｎＩπａ2／２πｒ3）sinθ （μo：空気
中の透磁率） となる。ここで、ｉｒ，ｉθはそれぞれｒ，θの単位ベ
クトルであり、ｒはａに比べて十分に大きいとする。
として、半径ａ［ｃｍ］、巻数ｎをかためたコイルＣ1
を用いたとき、コイルＣ1に電流Ｉが流れているとき、
コイルＣ1の中心からｒ［ｃｍ］離れた点Ｐの磁束密度
Ｂ（Ｂはベクトル）は、ビオサバールの法則により、 Ｂ＝Ｂｒ・ｉｒ＋Ｂθ・ｉθ Ｂｒ＝μo（ｎＩπａ2／２πｒ3）cosθ Ｂθ＝μo（ｎＩπａ2／２πｒ3）sinθ （μo：空気
中の透磁率） となる。ここで、ｉｒ，ｉθはそれぞれｒ，θの単位ベ
クトルであり、ｒはａに比べて十分に大きいとする。
【００１１】図３（ｂ）に示すように、点Ｐに、半径ｂ
［ｃｍ］、巻数ｍをかためた円形コイルＣ2を受信部９
として置く。ここでは簡単のため、このコイルＣ2が電
磁波発生部３のコイルＣ1とほぼ平行であり、その半径
ｂはコイルＣ1の半径ａに比べて十分小さく、コイルＣ2
内の磁束密度分布は均一であるとする。このときコイル
Ｃ2と鎖交する磁束φは、 φ＝Ｂｒｍπｂ2cosθ−Ｂθｍπｂ2sinθ となる。
［ｃｍ］、巻数ｍをかためた円形コイルＣ2を受信部９
として置く。ここでは簡単のため、このコイルＣ2が電
磁波発生部３のコイルＣ1とほぼ平行であり、その半径
ｂはコイルＣ1の半径ａに比べて十分小さく、コイルＣ2
内の磁束密度分布は均一であるとする。このときコイル
Ｃ2と鎖交する磁束φは、 φ＝Ｂｒｍπｂ2cosθ−Ｂθｍπｂ2sinθ となる。
【００１２】ここで電流Ｉを変化させると受信コイルＣ
2に起電力ｅが生じ、受信データとして観測することが
できる。すなわち、 ｅ＝−ｄφ／ｄｔ ＝μoｍｎａ2ｂ2｛（cos2θ−sin2θ）／２ｒ3｝（ｄＩ／ｄｔ） （１） となる。
2に起電力ｅが生じ、受信データとして観測することが
できる。すなわち、 ｅ＝−ｄφ／ｄｔ ＝μoｍｎａ2ｂ2｛（cos2θ−sin2θ）／２ｒ3｝（ｄＩ／ｄｔ） （１） となる。
【００１３】μo，ｍ，ｎ，ａ，ｂは定数、ｄＩ／ｄｔ
は既知のデータであるので、上式は受信データｅと、
ｒ，θとの関係を表わす式となる。各電波発生部の位置
は既知であるので、各電極７（受信部９）のｒ，θを求
めれば、解析的に電極位置を計算することができる。
ｒ，θの求め方については後述する。
は既知のデータであるので、上式は受信データｅと、
ｒ，θとの関係を表わす式となる。各電波発生部の位置
は既知であるので、各電極７（受信部９）のｒ，θを求
めれば、解析的に電極位置を計算することができる。
ｒ，θの求め方については後述する。
【００１４】受信データ選択部１１は、入力される受信
データ９ａ，９ｂ，…，９ｎから、受信データ収集部１
３から受けた受信データ選択信号１３１に基づいて、１
つの受信データ１１１を選択し、受信データ収集部１３
へ出力する。受信データ選択部１１としては、たとえば
フェッチ回路やリレー回路、パーソナルコンピュータな
どを利用することができる。
データ９ａ，９ｂ，…，９ｎから、受信データ収集部１
３から受けた受信データ選択信号１３１に基づいて、１
つの受信データ１１１を選択し、受信データ収集部１３
へ出力する。受信データ選択部１１としては、たとえば
フェッチ回路やリレー回路、パーソナルコンピュータな
どを利用することができる。
【００１５】受信データ収集部１３は、電磁波発生部３
を１つずつ指定する指定信号１３５を出力する。１つの
指定に対してすべての受信データを得るように、受信デ
ータ選択部１１に対して、受信データ選択信号１３１を
出力し、対応する受信データ１１１を入力する。受信デ
ータの入力があると、その値に電磁波源を指定するデー
タを付加して、受信データ蓄積部１５に出力する。受信
データ収集部１３として、パーソナルコンピュータやワ
ークステーションなどを用いることができる。
を１つずつ指定する指定信号１３５を出力する。１つの
指定に対してすべての受信データを得るように、受信デ
ータ選択部１１に対して、受信データ選択信号１３１を
出力し、対応する受信データ１１１を入力する。受信デ
ータの入力があると、その値に電磁波源を指定するデー
タを付加して、受信データ蓄積部１５に出力する。受信
データ収集部１３として、パーソナルコンピュータやワ
ークステーションなどを用いることができる。
【００１６】受信データ蓄積部１５は、受信データ収集
部１３から出力された、電磁波源を指定するデータを付
加された受信データ１３３を入力して蓄積する。受信デ
ータ蓄積部１５として、磁気ディスク装置、半導体メモ
リ装置などを用いることができる。
部１３から出力された、電磁波源を指定するデータを付
加された受信データ１３３を入力して蓄積する。受信デ
ータ蓄積部１５として、磁気ディスク装置、半導体メモ
リ装置などを用いることができる。
【００１７】位置推定部１７は、受信データ蓄積部１５
が出力する受信データの集合１５１に基づいて、各電極
の位置を算出する。位置推定部１７としてはパーソナル
コンピュータやワークステーション、ニューラルネット
ワークなどを用いることができる。
が出力する受信データの集合１５１に基づいて、各電極
の位置を算出する。位置推定部１７としてはパーソナル
コンピュータやワークステーション、ニューラルネット
ワークなどを用いることができる。
【００１８】次に図４のフローチャートを用いて実施例
１の基本動作について説明する。まず受信データ収集部
１３は指定信号１３５を出力して電磁波発生部３を１つ
ずつ駆動し信号を発生させる（ステップ１０１）。この
信号は各受信部９に受信され、各受信部９からの受信デ
ータは受信データ選択部１１を介して１つずつ受信デー
タ収集部１３へ送られ（１０２）、受信データ収集部１
３において発信源データを付加され、データ１３３とし
て受信データ蓄積部１５へ出力される（１０３）。以上
の動作がすべての電磁波発生部３からの信号について行
われ、すべての発生部３から信号発信が終了したら（１
０４）、位置推定部１７は受信データに基づいて電極位
置を計算する（１０５）。
１の基本動作について説明する。まず受信データ収集部
１３は指定信号１３５を出力して電磁波発生部３を１つ
ずつ駆動し信号を発生させる（ステップ１０１）。この
信号は各受信部９に受信され、各受信部９からの受信デ
ータは受信データ選択部１１を介して１つずつ受信デー
タ収集部１３へ送られ（１０２）、受信データ収集部１
３において発信源データを付加され、データ１３３とし
て受信データ蓄積部１５へ出力される（１０３）。以上
の動作がすべての電磁波発生部３からの信号について行
われ、すべての発生部３から信号発信が終了したら（１
０４）、位置推定部１７は受信データに基づいて電極位
置を計算する（１０５）。
【００１９】次に電極位置の計算方法の例を述べる。 （１）数値最適化手法 この方法は上記（１）式を満足するｒ，θを探索する方
法である。（１）式から f(θ,r)＝μoｍｎａ2ｂ2｛（cos2θ−sin2θ）／2r3｝(dI/dt)−ｅ （２） とし、初期値として任意のθo，ｒoを代入し、ｆ
（θo，ｒo）の大きさが小さくなるようなθ，ｒを探索
する。探索方法としてはニュートン法、シンプレックス
法を利用することができる。
法である。（１）式から f(θ,r)＝μoｍｎａ2ｂ2｛（cos2θ−sin2θ）／2r3｝(dI/dt)−ｅ （２） とし、初期値として任意のθo，ｒoを代入し、ｆ
（θo，ｒo）の大きさが小さくなるようなθ，ｒを探索
する。探索方法としてはニュートン法、シンプレックス
法を利用することができる。
【００２０】このとき（１）式だけではθ，ｒを特定す
るのが困難である場合があるが、たとえば受信コイルＣ
2、電磁波発生コイルＣ1をθ軸上に９０度回転させた後
に同様の計測を行ったデータを使用することもできる。
このとき、 ｅ’=μoｍｎａ2ｂ2｛（cos2(θ±π/2)-sin2(θ±π/
2)／2r3｝(dI/dt) となる。
るのが困難である場合があるが、たとえば受信コイルＣ
2、電磁波発生コイルＣ1をθ軸上に９０度回転させた後
に同様の計測を行ったデータを使用することもできる。
このとき、 ｅ’=μoｍｎａ2ｂ2｛（cos2(θ±π/2)-sin2(θ±π/
2)／2r3｝(dI/dt) となる。
【００２１】（２）ニューラルネットワークを用いる方
法 位置が既知の複数の電磁波発生部３から、ある点Ｐiの
相対的位置（ｘi，ｙi，ｚi）に受信コイルＣ2を置いた
と仮定すると、各発生部３に電流を流したときの点Ｐi
の受信データｅiは（１）式によって求めることができ
る。このような（ｘ i，ｙi，ｚi）と｛ｅi｝のデータ対
を多数用意しておいて、ニューラルネットワークの学習
データとする。このとき入力データは｛ｅi｝で、教師
データは（ｘi，ｙi，ｚi）となる。学習によってニュ
ーラルネットワークの重み係数を変更する。学習後、観
測された受信データ｛ｅi｝を入力することにより電位
の位置が出力される。
法 位置が既知の複数の電磁波発生部３から、ある点Ｐiの
相対的位置（ｘi，ｙi，ｚi）に受信コイルＣ2を置いた
と仮定すると、各発生部３に電流を流したときの点Ｐi
の受信データｅiは（１）式によって求めることができ
る。このような（ｘ i，ｙi，ｚi）と｛ｅi｝のデータ対
を多数用意しておいて、ニューラルネットワークの学習
データとする。このとき入力データは｛ｅi｝で、教師
データは（ｘi，ｙi，ｚi）となる。学習によってニュ
ーラルネットワークの重み係数を変更する。学習後、観
測された受信データ｛ｅi｝を入力することにより電位
の位置が出力される。
【００２２】ニューラルネットワークとしては、階層型
ニューラルネットワークやリカレント型ニューラルネッ
トワークを用いたり、併用することができる。このと
き、上述したように入力信号と教師データを大量に用い
て、予め、ニューラルネットワーク内の結合係数を求め
ておく。結合係数の求め方は、例えば、誤差逆伝播学習
などを用いる。誤差逆伝播学習の詳細については、例え
ば、「パラレル・ディストリビューテッド・プロセシン
グ、第一巻、第３１８ー３６２頁、１９８６年」(D.E.R
umelhart at al., Paralell Distributed Processing,
Vol.1, pp.318-362, MIT Press(1986))にある。例え
ば、受信データと距離の関係が非線形的なものであって
も、受信データをニューラルネットワークの入力層に入
力することにより、各入力ユニットにおける入力の総和
の計算が結合係数を用いて行われ、最終的に出力層での
値が距離もしくは位置データとなり、容易に求めること
ができる。
ニューラルネットワークやリカレント型ニューラルネッ
トワークを用いたり、併用することができる。このと
き、上述したように入力信号と教師データを大量に用い
て、予め、ニューラルネットワーク内の結合係数を求め
ておく。結合係数の求め方は、例えば、誤差逆伝播学習
などを用いる。誤差逆伝播学習の詳細については、例え
ば、「パラレル・ディストリビューテッド・プロセシン
グ、第一巻、第３１８ー３６２頁、１９８６年」(D.E.R
umelhart at al., Paralell Distributed Processing,
Vol.1, pp.318-362, MIT Press(1986))にある。例え
ば、受信データと距離の関係が非線形的なものであって
も、受信データをニューラルネットワークの入力層に入
力することにより、各入力ユニットにおける入力の総和
の計算が結合係数を用いて行われ、最終的に出力層での
値が距離もしくは位置データとなり、容易に求めること
ができる。
【００２３】以上のような装置を使用すれば、電極の数
が飛躍的に増えても、容易に、かつ、高速に電極の位置
を計測することができる。
が飛躍的に増えても、容易に、かつ、高速に電極の位置
を計測することができる。
【００２４】上記実施例における電磁波発生部３として
は、電波波発生器を用いて、ある基本周波数を持つ電波
を発生させ、受信部９として、電波受信器を用いること
もできる。これらのシステムは、携帯型テープレコーダ
の音響データを転送する際に用いられており、受信した
データの持つ位相差、大きさなどから距離に対応した受
信データを得ることができる。
は、電波波発生器を用いて、ある基本周波数を持つ電波
を発生させ、受信部９として、電波受信器を用いること
もできる。これらのシステムは、携帯型テープレコーダ
の音響データを転送する際に用いられており、受信した
データの持つ位相差、大きさなどから距離に対応した受
信データを得ることができる。
【００２５】また、電磁波発生部３として、赤外線発生
器のような光線発生器を用いて、パルス状の光線やある
基本周波数を持つ光線を発生させ、受信部９として、赤
外線受信機を用いることもできる。これらのシステム
は、テレビのリモコンとして、広く一般に使われてお
り、受信したデータの持つ、タイムラグ、位相差、大き
さなどから距離に対応した受信データを得ることができ
る。
器のような光線発生器を用いて、パルス状の光線やある
基本周波数を持つ光線を発生させ、受信部９として、赤
外線受信機を用いることもできる。これらのシステム
は、テレビのリモコンとして、広く一般に使われてお
り、受信したデータの持つ、タイムラグ、位相差、大き
さなどから距離に対応した受信データを得ることができ
る。
【００２６】さらに、上記実施例の電磁波発生部３に代
えて、超音波発生器を用いて、パルス状もしくはある基
本周波数を持つ超音波を発生させ、受信部９に代えて、
超音波受信器を用いることができる。この場合、パルス
の到達時間もしくは、受信データの位相差、大きさなど
から、距離に応じた受信データを得ることができる。
えて、超音波発生器を用いて、パルス状もしくはある基
本周波数を持つ超音波を発生させ、受信部９に代えて、
超音波受信器を用いることができる。この場合、パルス
の到達時間もしくは、受信データの位相差、大きさなど
から、距離に応じた受信データを得ることができる。
【００２７】（実施例２）次に本発明の第２実施例を説
明する。図５は第２実施例の回路構成を示すブロック図
であって、この実施例においては、受信部６５（図２の
受信部９に対応する）と受信データ選択部１１との間に
切替スイッチ６８および受信・電位データ切替部６９を
設けた。なお図５において図２の構成部分と同じ要素に
ついて同じ番号を付して示した。図６（ａ）は、装着部
６０の斜視図であり、装着部６０はたとえば樹脂製であ
って図１の装着部５のようにキャップ１上に取り付け
る。装着部６０の底部に電極６３が配置される。また図
６８（ｂ）に示すように、装着部６０にコイル状の受信
部６５が装着できるようになっている。図７は切替スイ
ッチ６８の構造を示す概略断面図である。受信部６５が
装着される場合は、図７（ｂ）に示すように、てこの原
理で、電極６３に接続されている電極の接点６４と、ケ
ーブル６２に接続されている導電体のてこ６１の接点が
触れずに、受信部の接点６６と導電体のてこ６１の接点
が触れ、受信データがケーブル６２を伝わることにな
る。逆に、受信部６５が装着されていない場合は、図７
（ａ）に示すように、電極の接点６４が導電体のてこ６
１に触れ、電位データがケーブル６２を伝わる。
明する。図５は第２実施例の回路構成を示すブロック図
であって、この実施例においては、受信部６５（図２の
受信部９に対応する）と受信データ選択部１１との間に
切替スイッチ６８および受信・電位データ切替部６９を
設けた。なお図５において図２の構成部分と同じ要素に
ついて同じ番号を付して示した。図６（ａ）は、装着部
６０の斜視図であり、装着部６０はたとえば樹脂製であ
って図１の装着部５のようにキャップ１上に取り付け
る。装着部６０の底部に電極６３が配置される。また図
６８（ｂ）に示すように、装着部６０にコイル状の受信
部６５が装着できるようになっている。図７は切替スイ
ッチ６８の構造を示す概略断面図である。受信部６５が
装着される場合は、図７（ｂ）に示すように、てこの原
理で、電極６３に接続されている電極の接点６４と、ケ
ーブル６２に接続されている導電体のてこ６１の接点が
触れずに、受信部の接点６６と導電体のてこ６１の接点
が触れ、受信データがケーブル６２を伝わることにな
る。逆に、受信部６５が装着されていない場合は、図７
（ａ）に示すように、電極の接点６４が導電体のてこ６
１に触れ、電位データがケーブル６２を伝わる。
【００２８】図５において受信・電位データ切替部６９
は、受信データ選択信号１３１に基づき、入力された信
号を受信データ選択部１１に接続するか、もしくは、生
体アンプ１に接続する。切替部６９は、たとえば、電磁
リレー装置などを用いて実現することができる。
は、受信データ選択信号１３１に基づき、入力された信
号を受信データ選択部１１に接続するか、もしくは、生
体アンプ１に接続する。切替部６９は、たとえば、電磁
リレー装置などを用いて実現することができる。
【００２９】実施例２の装置によれば、電極からの信号
線（ケーブル６２）を受信データ用の信号線と供用する
ことができるため、受信データや電位データの品質を損
なうことなく、信号線の数を著しく減少させることがで
きる。
線（ケーブル６２）を受信データ用の信号線と供用する
ことができるため、受信データや電位データの品質を損
なうことなく、信号線の数を著しく減少させることがで
きる。
【００３０】上記２つの実施例においては、受信部を電
極に付着させ、電磁波発生部を予め決められた場所に置
くようにしてが、逆に、これらを入れ替えることも可能
である。
極に付着させ、電磁波発生部を予め決められた場所に置
くようにしてが、逆に、これらを入れ替えることも可能
である。
【００３１】
【発明の効果】本発明を用いることにより、生体等の測
定対象の表面上に付着した１つもしくは複数の電極の位
置を計測する場合に、測定者や被験者の負担を軽減し、
高精度の電極位置データを容易に、かつ、高速に算出す
ることができる。
定対象の表面上に付着した１つもしくは複数の電極の位
置を計測する場合に、測定者や被験者の負担を軽減し、
高精度の電極位置データを容易に、かつ、高速に算出す
ることができる。
【図１】本発明の第１実施例を示す基本構成図である。
【図２】本発明の第１実施例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図３】電極位置検出の一例の原理説明図である。
【図４】実施例１の動作を説明するフローチャートであ
る。
る。
【図５】本発明の第２実施例の構成を示すブロック図で
ある。
ある。
【図６】第２実施例の装着部の斜視図である。
【図７】第２実施例の装着部の断面図である。
【符号の説明】 １ キャップ ３ 電磁波発生部 ５ 装着部 ７ 電極 ９ 受信部 ９ａ 受信データ １１ 受信データ選択部 １１１ 選択された受信データ １３ 受信データ収集部 １３１ 受信選択信号 １３３ 電磁波発生源データ付き受信データ １３５ 電磁波発生源の指定信号 １５ 受信データ蓄積部 １５１ 受信データの集合 １７ 位置推定部 ６０ 装着部 ６１ 導電体のてこ ６２ ケーブル ６３ 電極 ６４ 電極の接点 ６５ 受信部 ６６ 受信部の接点 ６７ てこの支点 ６８ 切替スイッチ ６９ 受信・電位データ切替部
Claims (7)
- 【請求項１】 生体等の測定対象の表面の電位を計測す
るための複数の電極と、複数の信号発生部と、前記信号
発生部からの信号を受信する複数の受信部と、前記信号
発生部を１つずつ駆動させて信号を発信し、各発信信号
ごとに各受信部からの受信データを収集する受信データ
収集部と、収集した受信データに基づいて各電極の位置
を推定する位置推定部とを備え、前記信号発生部または
前記受信部のいずれかが前記電極近傍に配置されている
ことを特徴とする電極位置計測装置。 - 【請求項２】 前記信号発生部および受信部のそれぞれ
がループアンテナを含み、前記信号発生部が双極子磁界
を発生させる請求項１に記載の電極位置計測装置。 - 【請求項３】 前記信号発生部として超音波発生器を用
い、前記受信部として超音波受信部を用いる請求項１の
電極位置計測装置。 - 【請求項４】 前記信号発生部として所定の基本周波数
を持つ電波を発生させる電波発生器を用い、前記受信部
として前記電波を受信する受信部を用いる請求項１の電
極位置計測装置。 - 【請求項５】 前記信号発生部として光線発生器を用
い、前記受信部として光線受信部を用いる請求項１の電
極位置計測装置。 - 【請求項６】 前記位置推定部として、ニューラルネッ
トワークを用いる請求項１から５のいずれか１項に記載
の電極位置計測装置。 - 【請求項７】 前記電極が前記受信部の装着具に取り付
けられ、前記受信部は前記装着具に着脱自在であるとと
もに、受信部が前記装着具に装着されたときは受信部を
機能させ、受信部が装着具から外されたときは前記電極
を機能させる切替手段を設けた請求項１から６のいずれ
か１項に記載の電極位置計測装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6312658A JP2624201B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | 電極位置計測装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6312658A JP2624201B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | 電極位置計測装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08140954A JPH08140954A (ja) | 1996-06-04 |
| JP2624201B2 true JP2624201B2 (ja) | 1997-06-25 |
Family
ID=18031870
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6312658A Expired - Lifetime JP2624201B2 (ja) | 1994-11-22 | 1994-11-22 | 電極位置計測装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2624201B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3287788B2 (ja) * | 1996-10-07 | 2002-06-04 | 株式会社脳機能研究所 | 脳波測定用ヘッドギア |
| JP4378607B2 (ja) * | 2003-08-29 | 2009-12-09 | ソニー株式会社 | 測定装置 |
| JP4992034B2 (ja) * | 2006-10-13 | 2012-08-08 | 岡山県 | 生体計測装置及び生体刺激装置 |
| US9020576B2 (en) | 2008-03-31 | 2015-04-28 | Okayama Prefecture | Biological measurement apparatus and biological stimulation apparatus |
| JP7180133B2 (ja) * | 2018-06-14 | 2022-11-30 | 株式会社Soken | 端末位置推定システム、端末位置推定装置、端末位置推定方法、及び制御プログラム |
| JP7458641B2 (ja) * | 2019-01-25 | 2024-04-01 | 国立大学法人 東京大学 | 生体組織の電極配置推定方法 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2797665B2 (ja) * | 1990-02-28 | 1998-09-17 | 株式会社島津製作所 | 脳磁計測装置 |
-
1994
- 1994-11-22 JP JP6312658A patent/JP2624201B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08140954A (ja) | 1996-06-04 |
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