JP3017416U - 脳波信号処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電極の接合面に発生する直流分極電圧を遮断
する直流遮断コンデンサに妨害電圧が入力すると、長時
間脳波の正常な増幅が途絶えてしまう。この考案は脳波
測定不能時間を短縮することを目的とする。 【構成】 直流遮断コンデンサの値を小さくして放電時
間を短くする。そうすると低周波域の特性が減衰するの
で、周波数分析をしたあと、バンドパスフィルタ３−
１、３−２、．．．３−ｎと増幅器４−１、４−
２、．．．４−ｎでなる平坦化手段により総合周波数特
性を平坦化する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

この考案は、生体に装着された電極により検出した脳波信号を周波数分析する ための脳波信号処理装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

脳波信号は１０μＶｐｐ程度のもので、周波数範囲は数Ｈｚから５０Ｈｚ程度 を用いる。脳波検出には高利得高入力インピーダンスの増幅器が必要である。 脳波を検出するさい、瞬目や顔面緊張などによると思われる筋電あるいは電極 電位変動が混入し、処理が困難になることが多い。この筋電などによる妨害は、 数十Ｈｚ以上の信号のほかステップ状の直流電位変動による妨害であることが多 い。とくにそのステップ状の妨害は１００ｍＶｐｐに達することがあり、これは 脳波レベルの１００００倍（＋８０ｄＢ）に達する。 この巨大な妨害を除くことはきわめて困難であるが、その発生時間は短く０． １〜０．２秒であり、この時間だけ脳波検出を遮断すれば、長時間にわたる脳波 処理にはまず不足は生じない。

【０００３】 しかるに脳波検出にあたっては電極を生体に装着しなければならず、電極の接 合面に直流分極電圧が発生し、この直流分を遮断しないと脳波増幅がまったく不 可能なため、必然的に入力に直流遮断コンデンサを介在させることになる。 図７において、電極よりの信号１は直流分極電圧遮断用のコンデンサＣを経て 増幅器２の入力に与えられる。この回路において、コンデンサＣと抵抗Ｒによっ て決まる時定数Ｔ＝ＣＲによって入力周波数特性が決まり２πｆ＝１／ＣＲの周 波数ｆ以下が減衰する。 分析結果は図８のような周知のスペクトル表示などで示される。

【０００４】

【考案が解決しようとする課題】

以上のような従来の脳波信号処理装置では、直流遮断コンデンサに巨大な妨害 電圧が入力すると、入力妨害が止まった後も直流遮断コンデンサの放電完了まで 増幅器は飽和を続け、きわめて長時間脳波の正常な増幅が途絶えてしまう。 たとえば増幅器の最低有効周波数を２Ｈｚとすると、直流遮断コンデンサを含 む時定数は０．０８秒となる。ここに１００ｍＶの妨害があり、これが飽和入力 電圧（１００μＶ）までに放電する時間は約０．５６秒となり、この間脳波測定 が不能となる。

【０００５】 この考案は以上のような課題を解決しようとするもので、脳波測定不能時間を 短縮することができる脳波信号処理装置を得ることを目的とする。

【課題を解決するための手段】

脳波増幅器の直流遮断コンデンサ容量を小さくして低周波域の特性を減衰させ 、最低有効周波数を上昇させる。これによって時定数が小さくなり放電時間も短 くなって脳波測定不能時間が短くなる。このままでは脳波測定に支障が生じるの で、周波数分析をした後に各周波数ごとに増幅度を補償し、総合周波数特性とし ては有効周波数帯域中で平坦となるようにする。

【０００６】

【実施例】

図３は理想的脳波増幅器の周波数特性である。低域の遮断周波数は２Ｈｚであ る。この低域特性の増幅器はさきに述べたように時定数が０．０８秒であり、巨 大妨害による測定不能時間は約０．５６秒となる。これを図４に示す。図におい て（ａ）は電極入力電圧で脳波信号ＥＥＧと巨大妨害入力Ｄがある。（ｂ）は直 流遮断コンデンサを通過後の入力電圧を示し、最大許容入力電圧Ｅｓ（すなわち 飽和入力電圧、１００μＶ程度）を越える巨大妨害があることを示す。この巨大 妨害信号はもともと（ａ）のようにステップ状であるがコンデンサを通るとその 時定数による放電時間で伸長されて（ｂ）のｔのようになる。（ｃ）は脳波増幅 出力であり、ここではｔだけ飽和して出力が遮断されてしまう。この時間をでき るだけ短縮するため直流遮断コンデンサの値を通常値の１／２〜１／５に縮小す る。それによって時定数は１／２〜１／５になり（すなわち０．０４〜０．０１ ６秒になる）、この時間（すなわちさきに述べた放電時間）は０．２８〜０．１ １秒になる。たとえばコンデンサの値を１／３にしたときの低域周波数特性を図 ５に示す。このままでは脳波計測に低周波域の誤差を生じる。

【０００７】 以上の点を考慮して、周波数分析手段の周波数特性を図５に示したように不平 坦にする。そうして周波数分析後平坦化手段により総合周波数特性を平坦にする 。図１は平坦化手段を示し、バンドパスフィルタ３−１、３−２、．．．３−ｎ にそれぞれ増輻器４−１、４−２、．．．４−ｎが接続されている。バンドパス フィルタは図２に示すようにコイルＬとコンデンサＣによる周知の並列共振回路 で、一定の周波数のみを通過させ他の周波数を遮断する。ここでは図５のように 最低有効周波数が６Ｈｚの場合で、バンドパスフィルタ３−１、．．３−ｎの周 波数ｆと増幅器４−１、．．４−ｎの利得Ｇはそれぞれ表１のように設定されて いる。かくして、この平坦化手段の周波数特性は図６のようになり、図５の特性 を補償して図３に相当する総合周波数特性を得ることができるので、支障なく脳 波信号処理を達成することができる。

【０００８】

【表１】 ★

【０００９】

【考案の効果】

以上の説明から明らかなように、この考案は、脳波増幅器の低域遮断周波数を 上昇させて、そのかわりに平坦化手段により低域特性を上昇させることにより、 総合周波数特性は平坦で妨害による飽和時間を短縮することができ、脳波測定不 能時間をきわめて短くすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この考案の実施例の回路図である。

【図２】図１の一部回路図である。

【図３】この考案の実施例を示す周波数特性図である。

【図４】この考案の実施例の作用を説明するための特性
図である。

【図５】この考案の実施例を示す周波数特性図である。

【図６】この考案の実施例を示す周波数特性図である。

【図７】従来の脳波信号処理装置の要部回路図である。

【図８】従来の脳波信号処理装置の表示方法を示す線図
である。

【符号の説明】

３−１、３−２、．．３−ｎ バンドパスフィルタ ４−１、４−２、．．４−ｎ 増幅器

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 脳波信号を検出する電極と、直流遮断コ
   ンデンサを介して前記脳波信号を周波数分析する周波数
   分析手段と、この周波数分析手段の出力に接続され前記
   直流遮断コンデンサによる前記周波数分析手段の低周波
   域減衰を補償して総合周波数特性を平坦化する平坦化手
   段とを備えてなる脳波信号処理装置。
2. 【請求項２】 脳波信号を検出する電極と、直流遮断コ
   ンデンサを介して前記脳波信号を周波数分析する周波数
   分析手段と、バンドパスフィルタと増幅器の複数組から
   なり前記周波数分析手段の出力に接続されて前記直流遮
   断コンデンサによる前記周波数分析手段の低周波域減衰
   を補償して総合周波数特性を平坦化する平坦化手段とを
   備えてなる脳波信号処理装置。