JP3751514B2 - Brain machine diagram sensor - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体の脳活動に伴う頭皮の微小変形および微小振動の計測を行う脳機図センサーに関する。
【0002】
【従来の技術】
脳活動は、睡眠や光、音などの外的刺激に対する反射のほか、過去の悲しい思い出や未来への成功希求の想像などの高度な感情や情動などの脳活動も包括するものである。脳に関する研究は、現在欧米で先行し、日本においても戦略研究として1990年代に開始された。脳機能を総合的に解明する研究も脳研究の重要事項であり、種々の計測手段が使用されている。
【0003】
この脳機能の総合的計測には、長年脳波計が使用されている。脳波計は、1929年のドイツのベルガーの脳電図の発見以来発展し、長年に渡って最も普及している計測装置であるが、これは頭皮に電極を貼り付けて固定し、脳活動に伴うマイクロボルトレベルの微小電圧を検出するものである。
【0004】
電極の取付け方には、耳たぶなどを基準電位とする単極導出法と、対の電極を接近して設置する双極導出法の2種類がある。脳波の種類は、安静時のα波(約10Hz)、覚醒・興奮時のβ波(17〜30Hz)、意識障害等の脳疾患時のδ波(1〜2Hzの不規則波)、θ波(4〜8Hz)などが知られている。睡眠脳波の研究も広く行われており、初期睡眠脳波(13〜15Hzの群波)、熟睡中脳波(0.5〜3Hzのδ波)などが知られている。
【0005】
また、外的刺激による誘発電位は、知覚刺激に特有な場所に現れ、視覚刺激には後頭部の視覚領に、聴覚刺激には側頭部の聴覚領に現れる。病的脳波としては、てんかんの大発作波、ウェーブアンドスパイク波、梯形波などが知られている。脳波の起源は不明であるが視知覚との関連が強いと考えられる。
【0006】
これに対して、最近脳磁波計測が広く研究されている。これは脳活動に伴う磁界を超伝導磁界センサー(超伝導量子干渉デバイス;SQUID)で検出するものである。この脳磁界は、頭部の皮膚表面近くでピコテスラ(pT,10nG)の超微弱磁界として検出されるが、地磁気の1億分の1の大きさであるため、厳重な磁気シールドルームの中で、絶対温度4Kを液体ヘリウムで実現しながら、大掛かりで高価な超伝導装置で測定しなければならない。
【0007】
脳波(脳電図)および脳磁波(脳磁図)は、ともに脳活動に伴う電磁気量であり、起源は同一と考えられている。したがって、これらから得られる生体情報や医療情報には共通点が多い。脳磁図では、誘発部位がより詳しく測定できるとの報告があるが、研究は始まったばかりである。測定技術は、脳波測定がより簡単である。
【0008】
一方、皮膚表面の微細振動が脳波と相関があることが1966年に稲永によって報告され〔稲永和豊:「Microvibrationと脳波」、精神医学,8(3),22〜27(1966)〕、また、1993年に日本の生体工学研究所から、脳活動に伴って頭部皮膚面で微小振動が検出されたとの報告がなされた〔土子健朗:「生体表面微細振動の周波数変動と覚醒水準との関係」、人間工学,vol.30,No.3,165−170(1994)〕。被験者のこめかみに圧電素子による加速度センサーを貼り付けて測定したところ、安静時に約7Hzの周期的振幅変調波状の振動が現れ、覚醒興奮時に5〜15Hzの種々の周波数の振動が現れたとの報告である。しかし、これらのマイクロバイブレーションの信号は雑音と区別し難く、明解な脳機能を弁別することは容易ではない。
【0009】
この信号は、脳波や脳磁波とは異なり、電磁気量でなく力学量(機械的量)であるので、脳機能の計測や脳疾患の診断には脳波と互いに補完する情報と考えられる。この関係は、循環器系の心臓機能計測における心電図、心磁図と心機図(拍動図、心音図、動脈脈波図)の関係に対応し、疾患診断の精度を高める関係である。
【0010】
この頭部皮膚振動の計測は、脳電図や脳磁図という電磁気信号とは異なる力学量信号であり、脳疾患の診断などに重要な情報を与えるものと考えられるが、皮膚振動の信号と雑音との区別が容易ではないので、より明解な皮膚の運動の計測法を開発する必要がある。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記状況に鑑みて、本願発明者によって既に提案されたアモルファス磁歪ワイヤの応力インピーダンス効果素子(特開平10−170355号)による高感度の加速度センサー(特願平11−366602号)をマイクロ化して、頭部皮膚に簡単に固定し、脳活動に伴う振動およびより大きな皮膚の変位を検出する、携帯性に富む脳機図センサーを提供することを目的とするものである。
【0012】
ここで、「脳機図」(mechanoencephalogram)という言葉はまだ存在しないと思われるが、これは本願発明者がこれまで心機図を研究してきた経緯から、心電図(electrocaodiogram)と心機図(mechanocardiogram)との対比の関係を脳電図(electroencephalogram)との対比に相似させて提案する便利な言葉であり、脳活動に伴う機械的運動(振動)の時系列という意味である。
【0013】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために
〔1〕脳機図センサーにおいて、固定片と、この固定片に固定されるガラス基板と、このガラス基板に形成される直線溝に接着されて実装される磁性体と、前記ガラス基板の先端に固定される慣性質量とを有する加速度形センサーを用意し、前記固定片を人体頭部の皮膚に固定して、前記磁性体に表皮効果を生じさせる電流を通電した状態で応力に対して前記磁性体のインピーダンスを変化させ脳の活動に伴う時系列情報を検出することを特徴とする。
【0014】
〔2〕上記〔1〕記載の脳機図センサーにおいて、前記表皮効果を生じさせる電流は交流電流又はパルス電流であることを特徴とする。
【0015】
〔3〕上記〔1〕又は〔2〕記載の脳機図センサーにおいて、前記加速度形センサーがアモルファス磁性体の応力インピーダンス効果を用いた加速度形センサーであることを特徴とする。
【0016】
〔4〕上記〔3〕記載の脳機図センサーにおいて、前記アモルファス磁性体が負磁歪アモルファスワイヤであることを特徴とする。
【0017】
〔5〕上記〔4〕記載の脳機図センサーにおいて、前記負磁歪アモルファスワイヤの直径が30μm以下であることを特徴とする。
【0018】
〔6〕上記〔4〕又は〔5〕記載の脳機図センサーにおいて、前記アモルファスワイヤを基板の片面に配置することを特徴とする。
【0019】
〔7〕上記〔4〕又は〔5〕記載の脳機図センサーにおいて、前記アモルファスワイヤを基板の両面にそれぞれ配置し、前記アモルファスワイヤに互いに逆の応力が印加されるようにすることを特徴とする。
【0020】
アモルファス磁歪ワイヤ(CoSiB)は、直径が20μmの強靱弾性体でありかつ耐食性に優れた材料であるため、応力やひずみの検出に適している。このセンサーヘッドに応力インピーダンス効果(SI効果)を発生させてひずみゲージ率約4000の超高感度応力検出特性を発生させるための、CMOSインバータマルチバイブレータによるパルス通電方式センサー電子回路を既に開発しているので、高感度・高速応答・低消費電力形のマイクロ加速度形センサーによる携帯の容易な脳機図センサーを実現することができた。
【0021】
脳機図は、脳電図と補完し合って、癲癇や脳腫瘍などの脳疾患の診断に有効であるとともに、過去の悲しい思い出や明るい未来への希求など心の動揺や興奮による精神的緊張や躍動、弛緩(眠気)などの精神状態を反映することから、ウソ発見器や自動車運転の居眠り検出による交通事故の防止システム、心理療法などへの種々の応用が考えられる。
【0022】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【0023】
図1は本発明の第1実施例を示すSI効果加速度形センサーのヘッドの概観図、図2はそのSI効果加速度形センサーの回路図、図3はそのSI効果加速度形センサーのヘッドの被験者への取付け状態を示す模式図である。
【0024】
これらの図に示すように、1は固定片、2はその固定片1に固定される厚さ0.1mm、幅3mm、長さ8mmのガラス基板であり、このガラス基板2に、幅約100μm、長さ5mmの直線溝3をダイヤモンドカッターで形成し、この直線溝3内に20μm径、長さ4mmのCoSiBアモルファス負磁歪ワイヤ4を埋め、セラミクスボンド5で接着した。ガラス基板2の先端には0.1グラムの慣性質量6を固定し、他端部の固定片1を被験者Aの頭部皮膚に両面テープ7で接着させた。ヘッドの全重量は0.3グラムである。10はSI効果加速度形センサーを示している。
【0025】
図2に示すように、センサーヘッドを組み込んだ加速度形センサー10の回路は以下のように構成されている。
【0026】
6個のCMOSインバータを内蔵するICチップを用い2個のインバータQ1 とQ2 と抵抗R,コンデンサCによりマルチバイブレータ発振回路11を構成する。その出力電圧を抵抗RD ,コンデンサCD からなる微分回路12によりパルス電圧に変換し、インバータQ3 (13)によって整形・増幅してアモルファスワイヤ(SIエレメント)14に通電してSI効果を発生させる。
【0027】
アモルファスワイヤ14の誘起パルス電圧は、ワイヤに印加される応力によってその高さが変化するので、パルス高さ変調(PHM)回路である。このパルス電圧はショットキーバリアダイオードSBDを通して抵抗RH ,コンデンサCH からなるピークホールド回路15を通して直流電圧に変換されて、零点調整差動アンプ16で加速度形センサー10の出力電圧に変換される。
【0028】
図4は23才健常男性を安楽椅子に頭部を固定して休ませ、図3に示すように眉間に図1のセンサーヘッドを貼り付けて、脳活動に伴う皮膚の変位や振動を測定した結果である。なお、図示しないが、センサーヘッドにはワイヤで接続される回路を有する部分を、例えば被験者の耳などに装着することができる。
【0029】
図4(a)は、閉瞼で安静状態にあり、約5Hzの微小振動に約0.2Hzのアーチ形の波形が重畳している。その変化幅は、約5mG(Gal)である。前者はマイクロバイブレーションであり、後者は今回はじめて検出された波形である。このゆっくりした波形は従来の加速度センサーでは検出されないものであり、皮膚の変形によりセンサーヘッドが傾斜したためと考えられる。この安静時の波形は数人の被験者の場合にも現れた。
【0030】
図4(b)は、閉瞼で安静中に暗算(割り算)をさせた場合であり、20秒間内に数箇所、大きな躍動的変化が現れた。暗算中に眼筋が緊張し眼球が動いた可能性がある。
【0031】
図4(c)は、安静後仮眠状態に入った場合であり、5Hz程度の微小振動のみが平坦に持続した。
【0032】
図5は、34才女性の脳機図の測定結果である。閉瞼で安楽椅子に休んだ状態である。
【0033】
図5(a)は、安静状態であり、約0.3Hzの波が現れている。図5(b)は、過去の悲しい出来事を思い出している場合であり、約2Galの大きな山が現れ、跳躍的で階段状に減少した。小さなパルス状波形も多数現れた。悲しい思い出に眼筋が緊張し、眉間の皮膚も動いたようである。
【0034】
図5(c)は、明るい楽しい未来を思い描いた場合であり、安静時の約0.3Hzの波が躍動的に現れた。明るい未来の想像と安静状態は共通した感情と考えられる。
【0035】
図5(d)は、与えられた仕事を期日までに遂行する焦燥感を感じている場合であり、積極的な緊張を感じて眼筋が緊張したものと考えられる。
【0036】
図5(a)〜図5(d)の波形はマイクロバイブレーションも含んでいるが、微小であるため判別し難い。
【0037】
これらの測定波形は、閉瞼安楽状態であり外見は同一であるが、明確に脳の活動状態を区別して表示しており、本発明のSI効果による高感度センサーは、マイクロバイブレーション(5〜15Hz)は加速度として検出し、1Hz以下の大きなゆっくりした波形は皮膚の変形に伴ってセンサーヘッドが傾斜し、SI効果が変化して検出するので、脳機図の測定に適し、心理の情動も測定できることが分かった。
【0038】
このことから、本センサーを加速度センサーと呼ばず加速度形センサーと呼んでいる。
【0039】
なお、被験者に開瞼で瞬きをするように指示したところ、躍動的なパルス状の波形が現れた。したがって、脳機図の発生原因に眼球制御筋が関与していると考えられる。図4(b)に示すように、被験者は暗算中に、閉瞼状態で割り算の演算の数字をイメージし、眼筋を緊張させたようである。
【0040】
図6は本発明の第2実施例を示すSI効果加速度形センサーのヘッドの概観図、図7はそのSI効果加速度形センサーの回路図である。
【0041】
図6は、図1に示した加速度形センサーヘッドのガラス基板2の両面に、それぞれ20μm径、5mm長のアモルファス磁歪ワイヤ8,9を接着した構成のセンサーヘッドの回路図である。そのアモルファス磁歪ワイヤ8,9は30μm以下の極細径とし、人体頭部に装着しやすいセンサーを構成することができる。
【0042】
図7は図6に示した2本のアモルファスワイヤSI素子を差動させる加速度形センサー回路図である。図2に示したCMOSマルチバイブレータ回路からのパルス電流を2本のアモルファスワイヤに同時に通電する。
【0043】
センサーヘッドの基板2が応力によって彎曲すると、2本のワイヤ8,9には互いに逆の応力が印加されるので、2本のワイヤ8,9の誘起パルス電圧の増減も互いに逆になる。そこで、2本のワイヤ8,9の誘起パルス電圧のピークホールド電圧を差動アンプ20に入力すると、この加速度形センサーの出力電圧は図2に示した回路の2倍の感度になる。
【0044】
また、この実施例によれば、平行形回路構成のために、電源ラインから混入するコモンモードノイズを相殺するので、より安定な回路動作を行うことができる。
【0045】
図8は、図6に示した加速度形センサーを、図3に示すように24才健常男性の眉間に貼り付け、開瞼状態の脳機図を測定した結果であり、図8(a)は、安静状態で遠方を眼球を静止させてぼんやり見た状態である。図8(b)は、市街地の自動車運転を想定して、視線を素早く多数箇所に移動させた場合であるが、大きな階段状波形が現れており、眼筋と眼球の運動による加速度が計測されたと考えられる。
【0046】
なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づいて種々の変形が可能であり、これらを本発明の範囲から排除するものではない。
【0047】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明によれば、頭部皮膚にマイクロヘッドを簡単に固定し、脳活動に伴う微小振動および情感によって皮膚が変形して現れる波形を検出する、携帯性に富む脳機図センサーを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施例を示すSI効果加速度形センサーのヘッドの概観拡大図である。
【図2】 本発明の第1実施例を示すSI効果加速度形センサーの回路図である。
【図3】 本発明の第1実施例を示すSI効果加速度形センサーのヘッドの被験者への取付け状態を示す模式図である。
【図4】 本発明の第1実施例を示すSI効果加速度形センサーを23才健常男性の眉間に貼り付け脳機図を測定した脳活動に伴う加速度を測定した結果を示す図である。
【図5】 本発明の第1実施例を示すSI効果加速度形センサーを34才女性の眉間に貼り付け脳機図の測定結果を示す図である。
【図6】 本発明の第2実施例を示すSI効果加速度形センサーのヘッドの概観拡大図である。
【図7】 本発明の第2実施例を示すSI効果加速度形センサーの回路図である。
【図8】 本発明の第2実施例を示すSI効果加速度形センサーを24才健常男性の眉間に貼り付け、開瞼状態の脳機図を測定した結果を示す図である。
【符号の説明】
1 固定片
2 ガラス基板
3 直線溝
4 CoSiBアモルファス負磁歪ワイヤ
5 セラミクスボンド
6 慣性質量
7 両面テープ
8,9 アモルファス磁歪ワイヤ
10 加速度形センサー
11 マルチバイブレータ発振回路
12 微分回路
13 インバータQ3
14 アモルファスワイヤ(SIエレメント)
15 ピークホールド回路
16 零点調整差動アンプ
20 差動アンプ
A 被験者[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a brain machine diagram sensor for measuring micro deformation and micro vibration of a scalp accompanying a brain activity of a living body.
[0002]
[Prior art]
In addition to reflections on external stimuli such as sleep, light, and sound, brain activity includes brain activities such as advanced emotions and emotions such as past sad memories and imagination of a desire for success in the future. Research on the brain is currently preceded in Europe and the United States, and was started as strategic research in Japan in the 1990s. Research that comprehensively elucidates brain functions is also an important issue in brain research, and various measurement methods are used.
[0003]
An electroencephalograph has been used for many years for comprehensive measurement of this brain function. The electroencephalograph has been developed since the discovery of the electrocardiogram of Berger in Germany in 1929, and has been the most popular instrument for many years, but this is done by attaching electrodes to the scalp and fixing it. The accompanying microvolt level minute voltage is detected.
[0004]
There are two types of electrode attachment methods: a unipolar derivation method using the earlobe or the like as a reference potential, and a bipolar derivation method in which a pair of electrodes are placed close together. The types of brain waves are: resting alpha waves (approximately 10 Hz), awakening / exciting beta waves (17-30 Hz), delta waves (1 to 2 Hz irregular waves) during brain diseases such as consciousness disorder, and θ waves (4 to 8 Hz) is known. Research on sleep electroencephalograms is also widely conducted, and early sleep electroencephalogram (group wave of 13 to 15 Hz), brain wave during sleep (δ wave of 0.5 to 3 Hz) and the like are known.
[0005]
In addition, evoked potentials due to external stimuli appear in a place peculiar to perceptual stimuli, appear in the visual area of the back of the head for visual stimuli, and appear in the auditory area of the temporal region for auditory stimuli. As the pathologic brain waves, epileptic large seizure waves, wave-and-spike waves, trapezoidal waves, and the like are known. The origin of EEG is unknown, but it is thought to be strongly related to visual perception.
[0006]
In contrast, magnetoencephalography has been widely studied recently. This detects a magnetic field associated with brain activity with a superconducting magnetic field sensor (superconducting quantum interference device; SQUID). This cerebral magnetic field is detected as an extremely weak magnetic field of picotesla (pT, 10 nG) near the skin surface of the head, but since it is one hundred million of the magnitude of geomagnetism, it is in a strict magnetic shield room. Measured with a large and expensive superconducting device while realizing an absolute temperature of 4K with liquid helium.
[0007]
Both the electroencephalogram (electroencephalogram) and the magnetoencephalogram (magnetoencephalogram) are electromagnetic quantities associated with brain activity and are considered to have the same origin. Therefore, there are many common points in biological information and medical information obtained from these. In the magnetoencephalogram, it has been reported that the induction site can be measured in more detail, but research has just started. The measurement technique is easier to measure the electroencephalogram.
[0008]
On the other hand, it was reported by Inaga in 1966 that fine vibrations on the skin surface were correlated with EEG [Kazutoshi Inaga: “Microvibration and EEG”, Psychiatry, 8 (3), 22-27 (1966)]. In 1993, the Institute of Biotechnology, Japan reported that microvibrations were detected on the skin surface of the head due to brain activity [Kenro Doko: “Fluctuations in frequency and arousal levels of microvibrations on biological surfaces” ”, Ergonomics, vol. 30, no. 3,165-170 (1994)]. It was reported that when the acceleration sensor using a piezoelectric element was attached to the temple of the subject, a periodic amplitude modulation wave-like vibration of about 7 Hz appeared at rest, and vibrations of various frequencies of 5 to 15 Hz appeared during arousal excitement. is there. However, these microvibration signals are difficult to distinguish from noise, and it is not easy to discriminate clear brain functions.
[0009]
Unlike the electroencephalogram or magnetoencephalogram, this signal is not an electromagnetism but a mechanical quantity (mechanical quantity), so it is considered as information complementary to the electroencephalogram for brain function measurement and brain disease diagnosis. This relationship corresponds to the relationship between an electrocardiogram, a magnetocardiogram and a cardiac device diagram (pulsation diagram, heart sound diagram, arterial pulse wave diagram) in cardiac function measurement of the circulatory system, and is a relationship that improves the accuracy of disease diagnosis.
[0010]
This head skin vibration measurement is a mechanical quantity signal different from the electroencephalogram or magnetoencephalogram electromagnetic signal, and is considered to give important information for diagnosis of brain diseases. Therefore, it is necessary to develop a more clear measurement method for skin movement.
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
In view of the above situation, the present invention provides a highly sensitive acceleration sensor (Japanese Patent Application No. 11-366602) using an amorphous magnetostrictive wire stress impedance effect element (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-170355) already proposed by the present inventor. An object of the present invention is to provide a portable electroencephalographic sensor that is micro-sized and easily fixed to the skin of the head, and detects vibration and larger skin displacement accompanying brain activity.
[0012]
Here, it seems that the term “brain machine diagram” (mechanoencephlogogram) does not yet exist. This is because the inventors of the present invention have studied the heart cardiogram so far. This is a convenient term that suggests the relationship between the contrast of the brain and the electroencephalogram, and means a time series of mechanical motion (vibration) associated with brain activity.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention achieves the above object. [1] In a brain machine sensor, a fixed piece, a glass substrate fixed to the fixed piece, and a linear groove formed on the glass substrate are attached and mounted. An acceleration sensor having an inertial mass fixed to the tip of the glass substrate, fixing the fixed piece to the skin of the human head, and causing a current to cause a skin effect on the magnetic material The time series information accompanying the brain activity is detected by changing the impedance of the magnetic material with respect to stress in a state where current is applied.
[0014]
[2] In the brain diagram sensor described in [1], the current that causes the skin effect is an alternating current or a pulsed current.
[0015]
[3] In the brain diagram sensor described in [1] or [2] above, the acceleration sensor is an acceleration sensor using a stress impedance effect of an amorphous magnetic material.
[0016]
[4] The brain diagram sensor described in [3], wherein the amorphous magnetic body is a negative magnetostrictive amorphous wire.
[0017]
[5] The brain diagram sensor according to [4], wherein the negative magnetostrictive amorphous wire has a diameter of 30 μm or less.
[0018]
[6] The brain diagram sensor according to [4] or [5], wherein the amorphous wire is arranged on one side of a substrate.
[0019]
[7] The brain diagram sensor described in [4] or [5] above, wherein the amorphous wires are arranged on both surfaces of the substrate so that opposite stresses are applied to the amorphous wires. you.
[0020]
Amorphous magnetostrictive wire (CoSiB) is a tough elastic body having a diameter of 20 μm and a material having excellent corrosion resistance, and is therefore suitable for detecting stress and strain. A pulse-energized sensor electronic circuit using a CMOS inverter multi-vibrator has already been developed to generate a stress impedance effect (SI effect) in this sensor head to generate an ultrasensitive stress detection characteristic with a strain gauge factor of about 4000. Therefore, it was possible to realize an easy-to-carry brain sensor using a micro-acceleration sensor with high sensitivity, high-speed response, and low power consumption.
[0021]
The brain machine diagram complements the electroencephalogram and is effective in diagnosing brain diseases such as hemorrhoids and brain tumors, as well as mental tension and emotional excitement such as sad memories of the past and desire for a bright future. Reflecting mental states such as dynamism and relaxation (sleepiness), various applications such as a lie detector, a traffic accident prevention system by detecting drowsiness of car driving, and psychotherapy can be considered.
[0022]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
[0023]
FIG. 1 is a schematic view of a head of an SI effect acceleration type sensor according to the first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a circuit diagram of the SI effect acceleration type sensor, and FIG. It is a schematic diagram which shows the attachment state of.
[0024]
As shown in these figures, 1 is a fixed piece, 2 is a glass substrate having a thickness of 0.1 mm, a width of 3 mm, and a length of 8 mm fixed to the fixed piece 1. The
[0025]
As shown in FIG. 2, the circuit of the
[0026]
A
[0027]
The induced pulse voltage of the
[0028]
FIG. 4 shows a 23-year-old healthy man resting with his head fixed to an easy chair, and the sensor head of FIG. 1 was pasted between the eyebrows as shown in FIG. 3 to measure skin displacement and vibration associated with brain activity. It is a result. Although not shown, the sensor head can be provided with a portion having a circuit connected by a wire, for example, on the ear of the subject.
[0029]
FIG. 4A shows a closed and resting state in which an arch-shaped waveform of about 0.2 Hz is superimposed on a minute vibration of about 5 Hz. The change width is about 5 mG (Gal). The former is a microvibration, and the latter is a waveform detected for the first time this time. This slow waveform is not detected by a conventional acceleration sensor, and it is thought that the sensor head is inclined due to skin deformation. This resting waveform also appeared in the case of several subjects.
[0030]
FIG. 4 (b) shows a case where mental arithmetic (division) is performed while resting with closed eyelids, and a large dynamic change appears in several places within 20 seconds. The eye muscle may be tense and the eyeball may have moved during mental arithmetic.
[0031]
FIG. 4C shows a case where a nap state is entered after resting, and only a minute vibration of about 5 Hz is kept flat.
[0032]
FIG. 5 is a measurement result of a brain machine diagram of a 34-year-old woman. Closed and rested in an easy chair.
[0033]
FIG. 5A shows a resting state where a wave of about 0.3 Hz appears. FIG. 5 (b) is a case of remembering a past sad event, and a large mountain of about 2 Gal appeared, and it jumped and decreased in a staircase pattern. Many small pulsed waveforms also appeared. It seems that the eye muscles are tense with sad memories and the skin between the eyebrows also moves.
[0034]
FIG. 5 (c) is a case where a bright and pleasant future is envisioned, and a wave of about 0.3 Hz appears dynamically at rest. The imagination and rest of the bright future are considered common emotions.
[0035]
FIG. 5D shows a case in which a feeling of frustration in performing a given work by the due date is felt, and it is considered that the eye muscles are tense due to a positive tension.
[0036]
The waveforms in FIGS. 5A to 5D include micro vibrations, but are difficult to discriminate because they are very small.
[0037]
These measured waveforms are in a closed comfort state and have the same appearance, but clearly show the brain activity state, and the high-sensitivity sensor based on the SI effect of the present invention uses microvibration (5 to 15 Hz). ) Is detected as acceleration, and a large slow waveform of 1 Hz or less is detected by tilting the sensor head as the skin deforms, and the SI effect changes. I understood that I could do it.
[0038]
For this reason, this sensor is called an acceleration sensor instead of an acceleration sensor.
[0039]
In addition, when the subject was instructed to blink by opening, a dynamic pulse-like waveform appeared. Therefore, it is considered that the eyeball control muscle is involved in the cause of the brain machine diagram. As shown in FIG. 4B, during the mental calculation, the subject imagined the number of the division calculation in the closed state and seemed to strain the eye muscle.
[0040]
FIG. 6 is a schematic view of a head of an SI effect acceleration type sensor according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 7 is a circuit diagram of the SI effect acceleration type sensor.
[0041]
FIG. 6 is a circuit diagram of a sensor head having a structure in which amorphous
[0042]
FIG. 7 is an acceleration sensor circuit diagram for making the two amorphous wire SI elements shown in FIG. 6 differential. A pulse current from the CMOS multivibrator circuit shown in FIG. 2 is simultaneously applied to the two amorphous wires.
[0043]
When the
[0044]
Further, according to this embodiment, because of the parallel circuit configuration, the common mode noise mixed from the power supply line is canceled out, so that more stable circuit operation can be performed.
[0045]
FIG. 8 is a result of measuring the brain machine diagram in an open state by attaching the acceleration sensor shown in FIG. 6 to the eyebrows of a 24-year-old healthy man as shown in FIG. 3, and FIG. In a resting state, the eyeball is stationary and distantly seen with the eyeball still. FIG. 8B shows a case where the line of sight is quickly moved to many places on the assumption of driving in an urban area, and a large stepped waveform appears, and acceleration due to movement of the eye muscles and eyeballs is measured. It is thought.
[0046]
In addition, this invention is not limited to the said Example, A various deformation | transformation is possible based on the meaning of this invention, and these are not excluded from the scope of the present invention.
[0047]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the microhead is easily fixed to the skin of the head, and the waveform that appears by deforming the skin due to minute vibrations and emotions accompanying brain activity is detected. A rich brain machine diagram sensor can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic enlarged view of a head of an SI effect acceleration type sensor showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a circuit diagram of an SI effect acceleration sensor showing a first embodiment of the invention.
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which the head of the SI effect acceleration type sensor according to the first embodiment of the present invention is attached to a subject.
FIG. 4 is a diagram showing the result of measuring the acceleration associated with brain activity measured by attaching the SI effect acceleration sensor according to the first embodiment of the present invention to the eyebrows of a 23-year-old healthy man and measuring the brain machine diagram.
FIG. 5 is a diagram showing measurement results of a brain machine diagram in which the SI effect acceleration type sensor according to the first embodiment of the present invention is attached to the eyebrows of a 34-year-old woman.
FIG. 6 is a schematic enlarged view of a head of an SI effect acceleration type sensor showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a circuit diagram of an SI effect acceleration type sensor according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 8 is a view showing a result of measuring a brain machine diagram in an open state by attaching an SI effect acceleration sensor according to a second embodiment of the present invention between eyebrows of a 24-year-old healthy man.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
14 Amorphous wire (SI element)
15
Claims (7)
(b)該固定片に固定されるガラス基板と、
(c)該ガラス基板に形成される直線溝に接着されて実装される磁性体と、
(d)前記ガラス基板の先端に固定される慣性質量とを有する加速度形センサーを用意し、
(e)前記固定片を人体頭部の皮膚に固定して、前記磁性体に表皮効果を生じさせる電流を通電した状態で応力に対して前記磁性体のインピーダンスを変化させ脳の活動に伴う時系列情報を検出することを特徴とする脳機図センサー。 (A) a fixed piece;
(B) a glass substrate fixed to the fixing piece;
(C) a magnetic body that is bonded and mounted in a linear groove formed on the glass substrate;
(D) preparing an acceleration sensor having an inertial mass fixed to the tip of the glass substrate;
(E) When the fixed piece is fixed to the skin of the human head, and the impedance of the magnetic material is changed with respect to stress in a state in which a current that causes the skin effect is applied to the magnetic material , accompanying brain activity A brain diagram sensor characterized by detecting sequence information.
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