JP2885341B2 - 頭部形状測定器並びに該測定器と一体化した頭皮上電位分布計測器 - Google Patents

頭部形状測定器並びに該測定器と一体化した頭皮上電位分布計測器

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JP2885341B2
JP2885341B2 JP63182162A JP18216288A JP2885341B2 JP 2885341 B2 JP2885341 B2 JP 2885341B2 JP 63182162 A JP63182162 A JP 63182162A JP 18216288 A JP18216288 A JP 18216288A JP 2885341 B2 JP2885341 B2 JP 2885341B2
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博元 渡辺
正博 足立
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ME(メェディカル・エレクトロニックス:
医用電子機器)分野における人間の頭部(頭蓋)形状及
び頭皮上電位分布の測定を行う測定器に関するものであ
る。
〔従来の技術〕
脳疾患の臨床診断や脳神経系の機能を解明するため
に、脳波計や生体内等価電流双極子追跡装置(例えば特
願昭62−285728号明細書参照)等が開発されている。
これ等の装置では、脳内の神経細胞の活動に伴う起電
力分布を、多数の電極(通常、記録電極或いは測定電極
と呼んでいる)を用いて頭皮上で測定し、この起電力源
(極)の位置を推定することが行われる。
起電力源(極)の位置を精度良く推定するためには、
被験者の頭部(頭蓋)形状情報及び電極の位置情報を正
確に把握する必要がある。
従来、頭部形状を知る手段としては、X線CT(コンピ
ュータ・トモグラフ),MRI(核磁気共鳴コンピュータ・
トモグラフ)などから得られる画像情報を元にしてい
た。また、電位分布を測定するための電極の位置情報
は、被験者の頭部(頭蓋)寸法を計りながら1電極ずつ
装着し、その位置をキーボード等の入力装置から電位計
算を行わせるコンピュータに入力している。
〔発明が解決しようとする課題〕
X線やCTやMRIで得られる画像情報から頭部形状を知
る方法では下記の問題点がある。
これ等の装置はいずれも大規模なもので、しかも脳内
の構造的異常についての情報を得るものであり、単に頭
部形状を測定するためだけに使用することを考えると、
測定時間を要し、コスト的にもメリットがない。
また、電極の装着を人間の手により行った場合、頭皮
上の電極の位置とコンピュータに入力される電極位置情
報とを正確に一致させることは困難であり、その結果、
起電力源の位置を正確に算出する時に誤差を生じてしま
う。
本発明は、上記の問題点を解消し、被験者に肉体的に
も精神的にも苦痛を与えないで電極を自動装着し、同時
に頭部形状の測定と正確な電極位置情報が得られる計測
器を提供することを目的としたものである。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の原理的な構成と機能を第2図に示す。以下第
2図に従って説明する。
測定基準面21は平均的な人の頭蓋より例えば20〜30mm
大きな形状をしたヘルメットのようなもので、被験者に
このヘルメットをかぶらせ、この面を測定の基準面とす
る。距離測定兼電位測定手段22は、被験者にヘルメット
をかぶらせたときに、被験者の頭皮と測定基準面21との
距離を、測定基準面の格子上の例えば100点について測
定し、同時にその点における頭皮上の電位を測定できる
手段である。距離測定兼電位測定手段22の出力Aは距離
を示す情報であり、距離−電圧変換手段23にて電圧値に
変換される。距離−電圧変換手段23の出力Bはアナログ
値なので、A/D変換手段(#1)24によりディジタル値
に変換され、出力Cは計算手段25に入力される。計算手
段25にはあらかじめ測定基準面21の形状を示す情報と測
定点の正確なる測定基準面上の位置の情報が入力されて
おり、これら情報とA/D変換手段24の出力Cすなわち各
測定点における測定基準面と頭皮上との距離情報から計
算手段25にて計算し頭部(頭蓋)形状を求めるわけであ
る。
一方、距離測定兼電位測定手段22の出力Dは距離測定
点における頭皮上の電位を示すものであり電位増幅手段
27により増幅され、出力EとしてA/D変換手段(#2)2
8に入力される。A/D変換手段(#2)28の出力Fは計算
手段25に入力されている。この情報を正確なる位置情報
(先に示した頭部形状を算出する時に得られる。)を伴
った頭皮上の電位情報として計算手段25は取り込むわけ
である。
〔作 用〕
脳内活動による起電力源の位置を頭皮電位分布から測
定する場合において、充分に正確な頭蓋形状の測定がMR
Iなどの大規模装置を使用せず被験者にヘルメットをか
ぶせるだけでおこなえ、同時に電極を自動装着し、正確
なる電極位置情報及び頭皮上の電位分布を得ることがで
き、しかも短時間(例えば測定時間20ms)でおこなえ
る。
〔実施例〕
本発明の一実施例について第1図に示したブロック図
を用いて説明する。
測定基準面1(ヘルメット)には、格子上(第3図参
照のこと)に#1〜#100までの100個の変位センサ2が
取付けられている。変位センサ2(#1〜#100)と基
準電圧電源3の構成により第2図の距離測定兼電位測定
手段22と距離−電圧変換手段23とを実現している。
変位センサ単体は第4図(a)に示すように、通常、
測定棒41はバネ42により一番引き出された状態になって
いる(例えばaは50mm)。ヘルメットを被験者の頭にか
ぶせ、何らかの方法でヘルメットと頭蓋を固定すると、
第4図(c)に示すように測定棒41は頭皮により押し上
げられた状態になる。センサ本体43には端子があり第4
図(b)の電気的等価回路が示すとうり、測定棒の長さ
aに比例し、端子〜間の抵抗値が変化するので、端
子に基準電圧電源から一定電圧を供給すれば、端子
〜間の電圧V23はaに比例した電圧値が得られる。
パーソナルコンピュータ10は、8bitの入力ポート11,8
bitの出力ポート12,12bitの入力ポート13,6bitの出力ポ
ート14,キーボード15を備えたパーソナルコンピュータ
である。マルチプレクサ(#1)4は、パーソナルコン
ピュータ10の出力ポート12より出力される7bitの選択信
号S1により、#1〜#100のうちどのセンサ出力(端子
)を8bitA/D変換器5のアナログ入力に接続するかを
決定する切変器である。
パーソナルコンピュータ10はキーボード15より、ある
コードが入力されると、出力ポート12より選択信号S1
A/D変換スタート信号S2を出力し、第5図に示したフロ
ーチャートに従って頭部形状計測を行う。
A/D変換スタート信号S2は8bitA/D変換器5のスタート
入力に接続されているので、8bitA/D変換器5はこの信
号によりA/D変換を開始する。そしてA/D変換が終了した
と思われる時間(使用するA/D変換器の変換時間+α)
例えば100μs後に入力ポート11より変換出力値を読み
込む。このようにして選択信号S1を切り換えて行けば、
#1〜#100のセンサ出力のA/D変換値出力を順次読込む
ことができる。パーソナルコンピュータ10に測定基準面
1の形状と測定点の正確なる位置情報をあらかじめ入力
しておけば、これらの情報と読込んだ各測定における測
定基準面1と頭皮との距離情報をもとに、頭部形状を算
出することができる。算出された頭部形状データは外部
記憶装置16に記憶される。
変位センサ2の#1〜#100のうち例えば32個は第4
図(d)に示すようにセンサ本体43にさらに端子があ
り、測定棒41に電線等で結線されている。ここで測定棒
は導体であり、被験者にヘルメットをかぶせたとき、測
定棒41の先端が頭皮に接触するので、同時に電位測定電
極となる。なお、測定棒を絶縁体で作り、内部に導体を
通して埋込み型の測定電極を設けるようにしてもよい。
端子の出力は増幅器6にて増幅される。マルチプレ
クサ(#2)7はパーソナルコンピュータ10の出力ポー
ト14より出力される5bitの選択信号S3により32個の電位
測定電極のうちのどの増幅器出力を12bitA/D変換器8の
アナログ入力に接続するかを決定する切換器である。
パーソナルコンピュータ10はキーボード15より、ある
コードが入力されると、出力ポート14より選択信号S3
A/D変換スタート信号S4を出力し、第6図に示したフロ
ーチャートに従って電位測定を行う。
A/D変換スタート信号S4は12bitA/D変換器8のスター
ト入力に接続されているので、A/D変換が開始する。そ
してA/D変換が終了したと思われる時間(使用するA/D変
換器の変換時間+α)例えば15μs後に入力ポート13よ
り変換出力値を読込む。このようにして選択信号S3を切
換えて行けば、32個の測定電極の電位出力値(A/D変換
出力値)を順次読込むことができる。読込まれた電位測
定データは外部記憶装置16に記憶される。
上記実施例の説明では、変位センサや電極の数、入・
出力ポート及びA/D変換器のbit数等を明記したが、これ
らの数はあくまでも一例であり、本発明はこれにより限
定されるものではなく、種々の変更が可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したとうり、本発明によれば、非常に取扱い
が簡便でしかも短時間で頭部(頭蓋)形状測定及び正確
なる頭皮上の電位分布の測定が可能となり、確立された
新技術を臨床診断等へ利用できる具体的なシステムつま
り脳内神経活動による起電力源測定装置を比較的安価に
構成することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成と動作を示すブロック図、第2図
は本発明の原理的な構成と機能の説明図、第3図は測定
ポイントの説明図である。第4図は変位センサと測定棒
の説明図で、同図の(a)は構造、(b)は電気的等価
回路、(c)は動作、(d)は測定棒と電極の説明図で
ある。第5図は頭部形状計測のフローチャート、第6図
は電位測定のフローチャートである。 1,21……測定基準面(ヘルメット)、 2……変位センサ、 3……基準電圧電源、 4,7……マルチプレクサ、 5,8……A/D変換器、 10……パーソナルコンピュータ、 25……計算手段、 41……測定棒。
フロントページの続き (72)発明者 足立 正博 東京都八王子市元本郷町1丁目9番9号 中央電子株式会社内 (72)発明者 中村 仁平 東京都八王子市元本郷町1丁目9番9号 中央電子株式会社内 (72)発明者 武者 利光 東京都町田市南つくし野2―13―17 (56)参考文献 特開 昭50−68550(JP,A) 特開 昭56−36008(JP,A) 実開 昭60−23007(JP,U)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】頭部を覆い測定基準面を形成するヘルメッ
    トと、該ヘルメットの複数の所定箇所を測定ポイントと
    定めて夫々の位置に頭皮面に接触し伸縮自在な測定棒を
    突き出させて設けた変位センサを用いて、各測定ポイン
    トにおける測定基準面と頭皮間の距離を測定棒で計測し
    て求めた計測値を電圧信号出力に変換し、複数の電圧信
    号出力をマルチプレクサを介してA/D変換器に入力さ
    せ、そのディジタル変換された各測定ポイントにおける
    距離測定値を計算手段に与えて頭部形状を計算して求め
    るようにしたことを特徴とする頭部形状測定器。
  2. 【請求項2】頭部を覆い測定基準面を形成するヘルメッ
    トと、該ヘルメットの複数の所定箇所を測定ポイントと
    定めて夫々の位置に頭皮面に接触し伸縮自在な測定棒を
    突き出させて設けた変位センサと、該変位センサの測定
    棒先端部に設けた頭皮接触電極を用いて、各測定ポイン
    トにおける測定基準面と頭皮間の距離及び頭皮上電位を
    求め、頭皮上の電位分布を計測するように構成したこと
    を特徴とする頭部形状測定器と一体化した頭皮上電位分
    布計測器。
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JP2705602B2 (ja) * 1995-01-13 1998-01-28 日本電気株式会社 脳等電位図作成装置および脳等電位変換装置
JP2705624B2 (ja) * 1995-03-31 1998-01-28 日本電気株式会社 電極位置計測装置
CN101980658A (zh) * 2008-03-27 2011-02-23 皇家飞利浦电子股份有限公司 用于测量感兴趣对象的方法和系统

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