JP6984315B2

JP6984315B2 - 生体信号測定装置、接触状態判定システム

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Publication number: JP6984315B2
Application number: JP2017208726A
Authority: JP
Inventors: 元保中尾; 友祐吉田; 高栄木原
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2021-12-17
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: JP2019080643A

Description

本発明は、検出電極の生体への接触状態を検出可能な生体信号測定装置に関する。

特許文献１には、差動増幅回路を用いて生体信号を測定する装置が記載されている。特許文献１に記載の装置は、差動増幅回路、第１計測電極、第２計測電極、および、基準電極を備える。

第１計測電極、第２計測電極、および、基準電極は、生体の表面に装着されている。第１計測電極と第２計測電極の一方は、差動増幅回路の反転入力端子に接続され、他方は、差動増幅回路の非反転入力端子に接続されている。基準電極は、差動増幅回路の基準電位端子に接続され、基準電極と基準電位端子とは、接地されている。

特開２００３−３３９６５６号公報

しかしながら、特許文献１に記載の構成では、第１計測電極、第２計測電極、および、基準電極のいずれかが生体に対して接触不良を生じても、接触不良を生じた電極を個別に判定することができない。

したがって、本発明の目的は、接触不良の有無、および、接触不良の箇所を判定可能な生体信号測定装置、接触状態判定システム、および、接触状態判定方法を提供することにある。

この発明の生体信号測定装置は、第１検出電極、第２検出電極、基準電極、差動増幅回路、第１抵抗素子、第２抵抗素子、電源、第１スイッチ素子、第２スイッチ素子、第３スイッチ素子、第４スイッチ素子、第５スイッチ素子、および、第６スイッチ素子を備える。

第１検出電極、第２検出電極、および、基準電極は、それぞれに生体へ装着される。差動増幅回路は、第１検出電極が接続される第１入力端子、および、第２検出電極が接続される第２入力端子を有する。第１抵抗素子は、第１入力端子と基準電位との間に接続される。第２抵抗素子は、第２入力端子と基準電位との間に接続される。電源は、基準電極に接続し、接触状態検出用電圧を出力する。

第１スイッチ素子は、第１検出電極と第１入力端子との導通および開放を選択する。第２スイッチ素子は、第２検出電極と第２入力端子との導通および開放を選択する。第３スイッチ素子は、第１入力端子と基準電位との導通および開放を選択する。第４スイッチ素子は、第２入力端子と基準電位との導通および開放を選択する。第５スイッチ素子は、基準電極と前記電源との導通および開放を選択する。第６スイッチ素子は、基準電極と基準電位との導通および開放を選択する。

この構成では、複数のスイッチ素子の導通および開放の選択によって、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第１検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第２検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と、並列する第１検出電極および第２検出電極とが接続される態様が選択される。これらの態様では、それぞれに基準電極、第１検出電極、および、第２検出電極の接続状態が異なる。したがって、各態様での差動増幅回路の出力電圧を測定することで、基準電極、第１検出電極、および、第２検出電極のそれぞれの接触状態が検出可能になる。また、第５スイッチ素子の開放および第６スイッチの導通によって、通常の生体信号の測定が可能になる。

この発明の接触状態判定システムは、上述の生体信号測定装置の各構成と、接触状態判定部と、を備える。接触状態判定部は、差動増幅回路の出力端子に接続され、出力電圧を用いて接触状態を検出する。

この構成では、接触不良の判定、および、接触抵抗の測定の少なくとも一方が実現される。

また、この発明の接触状態判定システムでは、次の構成を備えることが好ましい。接触状態判定システムは、生体信号処理部を備える。生体信号処理部は、差動増幅回路の出力端子に接続され、出力電圧を用いて生体信号の測定を行う。

この構成では、生体信号を測定がさらに実現される。

また、この発明の接触状態判定システムでは、接触状態判定部は、出力電圧を用いて接触不良の有無を検出する。

この構成では、接触不良の判定が実現される。

また、この発明の接触状態判定システムでは、接触状態判定部は、接触不良が無い場合に、出力電圧を用いて接触抵抗を測定する。

この構成では、接触抵抗が測定される。さらに、この構成では、接触不良が有る場合に接触抵抗の測定を行わないことができ、接触抵抗の不要な測定が抑制される。

また、この発明の接触状態判定方法では、次の各工程を有する。接触状態判定方法は、第１検出電極と基準電極とがそれぞれに生体に装着された状態で、基準電極側から接触状態検出用電圧を印加して、第1検出電極に接続する差動増幅回路の第1出力電圧を測定する工程を有する。接触状態判定方法は、第２検出電極と基準電極とがそれぞれに生体に装着された状態で、基準電極側から接触状態検出用電圧を印加して、第２検出電極に接続する差動増幅回路の第２出力電圧を測定する工程を有する。接触状態判定方法は、第１検出電極、第２検出電極、および、基準電極がそれぞれに生体に装着された状態で、基準電極側から接触状態検出用電圧を印加して、差動増幅回路の第３出力電圧を測定する工程を有する。接触状態判定方法は、第１出力電圧、第２出力電圧、および、第３出力電圧を用いて、第１検出電極、第２検出電極、および、基準電極のそれぞれと生体との接触状態を検出する工程を有する。

この方法では、複数のスイッチ素子の導通および開放の選択によって、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第１検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と第２検出電極とが接続される態様、電源と差動増幅回路との間に、基準電極と、並列する第１検出電極および第２検出電極とが接続される態様が選択される。これらの態様では、それぞれに基準電極、第１検出電極、および、第２検出電極の接続状態が異なる。したがって、第１出力電圧、第２出力電圧、および、第３出力電圧を測定することで、基準電極、第１検出電極、および、第２検出電極のそれぞれの接触状態が検出可能になる。

また、この発明の接触状態判定方法は、次の処理を行ってもよい。接触状態判定方法は、第1出力電圧を測定する工程と、第２出力電圧を測定する工程とを行った後、第１検出電極、および、第２検出電極のそれぞれと生体との接触状態を検出する１次検出工程を行う。接触状態判定方法は、１次検出工程の後に第３出力電圧を測定する工程を行い、第１出力電圧、第２出力電圧、および、第３出力電圧を用いて、接触抵抗を測定する接触抵抗測定工程を行う。

この方法では、接触不良の有無を判定した後に、接触抵抗が測定される。したがって、接触不良が有る場合等の接触抵抗の測定が必要でないときに、当該接触抵抗の測定を行わない。

この発明によれば、接触不良の有無、および、接触不良の箇所を判定できる。

本発明の第１の実施形態に係る生体信号測定装置の回路図である。本発明の第１の実施形態に係る接触状態判定システムの構成図である。本発明の第１の実施形態に係る接触状態の判定処理の一例を示すフローチャートである。第１接続態様を示す回路図である。第２接続態様を示す回路図である。第３接続態様を示す回路図である。接触不良の判定を含む処理のフローチャートである。各出力電圧と接触不良との関係を示す表である。第４接続態様を示す回路図である。第５接続態様を示す回路図である。接触不良の判定を複数回行う場合の処理を示すフローチャートである。本発明の第２の実施形態に係る生体信号測定装置の回路図である。

本発明の第１の実施形態に係る生体信号測定装置および生体信号測定方法について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る生体信号測定装置の回路図である。

図１に示すように、生体信号測定装置１０は、差動増幅回路２０、基準電極３０、検出電極３１、検出電極３２、抵抗素子４１、抵抗素子４２、スイッチ素子５１、スイッチ素子５２、スイッチ素子５３、スイッチ素子５４、スイッチ素子５５、スイッチ素子５６、電源６０を備える。検出電極３１が本発明の「第１検出電極」に対応し、検出電極３２が本発明の「第２検出電極」に対応する。抵抗素子４１が本発明の「第１抵抗素子」に対応し、抵抗素子４２が本発明の「第２抵抗素子」に対応する。スイッチ素子５１が本発明の「第１スイッチ素子」に対応し、スイッチ素子５２が本発明の「第２スイッチ素子」に対応する。スイッチ素子５３が本発明の「第３スイッチ素子」に対応し、スイッチ素子５４が本発明の「第４スイッチ素子」に対応する。スイッチ素子５５が本発明の「第５スイッチ素子」に対応し、スイッチ素子５６が本発明の「第６スイッチ素子」に対応する。

差動増幅回路２０は、反転入力端子、非反転入力端子、および、出力端子を備える。非反転入力端子が本発明の「第１入力端子」に対応し、反転入力端子が本発明の「第２入力端子」に対応する。

差動増幅回路２０は、反転入力端子に入力された信号と非反転入力端子に入力された信号の差動信号を、設定された利得Ｇで増幅して、出力端子から出力する。この出力信号（出力電圧Ｖｏｕｔ）が、生体信号測定装置１０としての出力する生体信号に対応する。

検出電極３１、検出電極３２、および、基準電極３０は、生体９０の異なる位置に装着されている。

検出電極３１は、スイッチ素子５１を介して、非反転入力端子に接続されている。スイッチ素子５１は、検出電極３１と非反転入力端子との導通および開放を選択する。検出電極３２は、スイッチ素子５２を介して、反転入力端子に接続されている。スイッチ素子５２は、検出電極３２と反転入力端子との導通および開放を選択する。

基準電極３０は、スイッチ素子５５を介して、電源６０に接続されている。スイッチ素子５５は、基準電極３０と電源６０との導通および開放を選択する。また、基準電極３０は、スイッチ素子５６を介して、基準電位（例えば、接地電位）に接続されている。スイッチ素子５６は、基準電極３０と基準電位との導通および開放を選択する。

抵抗素子４１は、非反転入力端子と基準電位（例えば、接地電位）との間に接続されている。抵抗素子４１は、差動増幅回路２０の非反転入力端子側の入力抵抗を決定する。スイッチ素子５３は、抵抗素子４１と基準電位との間に接続されている。スイッチ素子５３は、抵抗素子４１と基準電位との導通および開放を選択する。

抵抗素子４２は、反転入力端子と基準電位（例えば、接地電位）との間に接続されている。抵抗素子４２は、差動増幅回路２０の反転入力端子側の入力抵抗を決定する。スイッチ素子５４は、抵抗素子４２と基準電位との間に接続されている。スイッチ素子５４は、抵抗素子４２と基準電位との導通および開放を選択する。

抵抗素子４１が接続する基準電位、抵抗素子４２が接続する基準電位、および、基準電極３０が接続する基準電位は同じ電位である。

電源６０は、検出用信号を発生する。検出用信号は交流信号である。

このような構成の生体信号測定装置１０は、次に示すように、検出電極３１の接触状態、検出電極３２の接触状態、基準電極３０の接触状態を判定する。検出電極３１の接触状態の判定とは、検出電極３１と生体９０との接触不良の判定、検出電極３１と生体９０との接触抵抗９１１の抵抗値Ｒｃｐの測定の少なくとも一方を含む。検出電極３２の接触状態の判定とは、検出電極３２と生体９０との接触不良の判定、検出電極３２と生体９０との接触抵抗９１２の抵抗値Ｒｃｎの測定の少なくとも一方を含む。基準電極３０の接触状態の判定とは、基準電極３０と生体９０との接触不良の判定、基準電極３０と生体９０との接触抵抗９１０の抵抗値Ｒｃｒの測定の少なくとも一方を含む。

生体信号測定装置１０が上述の構成を備えることによって、検出電極３１の生体９０への接触状態、検出電極３２の生体９０への接触状態、および、基準電極３０の生体９０への接触状態を判定できる。

図２は、本発明の第１の実施形態に係る接触状態判定システムの構成図である。図２に示すように、接触状態判定システム１１は、上述の生体信号測定装置１０の構成に加えて、制御部７０、接触状態判定部７１、および、生体信号処理部７２を備える。なお、接触状態の判定のみを行うのであれば、生体信号処理部７２は、省略することができる。

制御部７０は、接触状態判定部７１、生体信号処理部７２、および、各スイッチ素子に接続している。接触状態判定部７１、および、生体信号処理部７２は、差動増幅回路２０の出力端子に接続されている。

制御部７０は、接触状態判定部７１、生体信号処理部７２、および、各スイッチ素子の制御を実行する。制御部７０は、後述の各接続態様を実現するように、各スイッチ素子を制御する。

接触状態判定部７１は、各接続態様における出力信号を用いて、接触抵抗値の測定、接触状態の判定を行う。

生体信号処理部７２は、出力信号に所定の処理（例えば、フィルタ処理等）を行い、出力する。この際、生体信号処理部７２は、接触状態判定部７１によって接触不良が無いことを検出したときに、この処理を行うようにしてもよい。

図３は、本発明の第１の実施形態に係る接触状態の判定処理の一例を示すフローチャートである。図４は、第１接続態様を示す回路図である。図５は、第２接続態様を示す回路図である。図６は、第３接続態様を示す回路図である。

接触状態判定システム１１の接触状態判定部７１は、第１接続態様にて出力電圧ｖ_ｏｕｔｐを測定する（Ｓ１１）。なお、ｖ_ｏｕｔｐ＝Ｖｐ・ｅ^ｊωｔであり、Ｖｐ（≧０）はｖ_ｏｕｔｐの振幅であり、ωはｖ_ｐの角周波数（角速度）であり、ｔは時刻である。この角速度は、検出用信号の角速度と一致する。

第１接続態様とは、図４に示すように、スイッチ素子５１、スイッチ素子５３、スイッチ素子５４、および、スイッチ素子５５は、それぞれに導通である。スイッチ素子５２およびスイッチ素子５６は開放である。

第１接続態様では、電源６０から出力される検出用信号は、基準電極３０、接触抵抗９１０、接触抵抗９１１、および、検出電極３１を介して、差動増幅回路２０の非反転入力端子に入力される。また、差動増幅回路２０の非反転入力端子は、抵抗素子４１を介して基準電位に接続され、反転入力端子は、抵抗素子４２を介して基準電位に接続される。

したがって、この出力電圧ｖ_ｏｕｔｐは次の式で表される。なお、抵抗素子４１と抵抗素子４２の抵抗値は同じとし、Ｒｓとする。また、検出用信号の電圧をｖ_ｓとする。ｖ_ｓ＝Ｖｓ・ｅ^ｊωｔであり、Ｖｓ（≧０）はｖ_ｓの振幅であり、ωはｖ_ｓの角周波数（角速度）であり、ｔは時刻である。また、Ｇは、差動増幅回路２０の利得である。

接触状態判定システム１１の接触状態判定部７１は、第２接続態様にて出力電圧Ｖｏｕｔｎを測定する（Ｓ１２）。なお、ｖ_ｏｕｔｎ＝−Ｖｎ・ｅ^ｊωｔであり、Ｖｎ（≧０）はｖ_ｏｕｔｎの振幅であり、ωはｖ_ｏｕｔｎの角周波数（角速度）であり、ｔは時刻である。この角速度は、検出用信号の角速度と一致する。

第２接続態様とは、図５に示すように、スイッチ素子５２、スイッチ素子５３、スイッチ素子５４、および、スイッチ素子５５は、それぞれに導通である。スイッチ素子５１およびスイッチ素子５６は開放である。

第２接続態様では、電源６０から出力される検出用信号は、基準電極３０、接触抵抗９１０、接触抵抗９１２、および、検出電極３２を介して、差動増幅回路２０の反転入力端子に入力される。また、差動増幅回路２０の非反転入力端子は、抵抗素子４１を介して基準電位に接続され、反転入力端子は、抵抗素子４２を介して基準電位に接続される。

したがって、この出力電圧ｖ_ｏｕｔｎは次の式で表される。なお、抵抗素子４１と抵抗素子４２の抵抗値は同じとし、Ｒｓとする。また、検出用信号の電圧をｖ_ｓとする。

接触状態判定システム１１の接触状態判定部７１は、第３接続態様にて出力電圧ｖ_ｏｕｔｄを測定する（Ｓ１３）。なお、Ｖｐ＞Ｖｎならば、ｖ_ｏｕｔｄ＝Ｖｄ・ｅ^ｊωｔであり、Ｖｄ（≧０）はｖ_ｏｕｔｄの振幅であり、ωはｖ_ｏｕｔｄの角周波数（角速度）であり、ｔは時刻である。この角速度は、検出用信号の角速度と一致する。一方、Ｖｐ＜Ｖｎならば、ｖ_ｏｕｔｄ＝−Ｖｄ・ｅ^ｊωｔであり、Ｖｄ（≧０）はｖ_ｏｕｔｄの振幅であり、ωはｖ_ｏｕｔｄの角周波数（角速度）であり、ｔは時刻である。この角速度は、検出用信号の角速度と一致する。

第３接続態様とは、図６に示すように、スイッチ素子５１、スイッチ素子５２、スイッチ素子５３、スイッチ素子５４、および、スイッチ素子５５は、それぞれに導通である。スイッチ素子５６は開放である。

第３接続態様では、電源６０から出力される検出用信号は、基準電極３０、接触抵抗９１０を介し、検出電極３１側と検出電極３２側とに分配される。検出電極３１側に分配された検出用信号は、接触抵抗９１１、および、検出電極３１を介して、差動増幅回路２０の非反転入力端子に入力される。検出電極３２側に分配された検出用信号は、接触抵抗９１２、および、検出電極３２を介して、差動増幅回路２０の反転入力端子に入力される。また、差動増幅回路２０の非反転入力端子は、抵抗素子４１を介して基準電位に接続され、反転入力端子は、抵抗素子４２を介して基準電位に接続される。

したがって、この出力電圧ｖ_ｏｕｔｄは次の式で表される。なお、抵抗素子４１と抵抗素子４２の抵抗値は同じとし、Ｒｓとする。また、検出用信号の電圧をｖ_ｓとする。

なお、Ａｐ、Ａｎは次式で表される。

接触状態判定システム１１の接触状態判定部７１は、上述の出力電圧ｖ_ｏｕｔｐ、ｖ_ｏｕｔｎ、ｖ_ｏｕｔｄを用いて（式１から式５を用いて）、基準電極３０と生体９０との接触抵抗９１０の抵抗値Ｒｃｒを算出する（Ｓ１４）。

基準電極３０の接触抵抗９１０の抵抗値（基準電極３０の接触抵抗値）Ｒｃｒは、次の式で表される。

接触状態判定システム１１の接触状態判定部７１は、算出された接触抵抗９１０の抵抗値Ｒｃｒと上述のｖ_ｏｕｔｐ、ｖ_ｏｕｔｎとを用いて（式１、式２、式６を用いて）、検出電極３１と生体９０との接触抵抗９１１の抵抗値Ｒｃｐ、および、検出電極３２と生体９０との接触抵抗９１２の抵抗値Ｒｃｎを算出する（Ｓ１５）。

検出電極３１の接触抵抗９１１の抵抗値（検出電極３１の接触抵抗値）Ｒｃｐは、次の式で表される。

検出電極３２の接触抵抗値（検出電極３２の接触抵抗値）Ｒｃｎは、次の式で表される。

このように、本実施形態の構成を備えることによって、生体信号測定装置１０は、検出電極３１、検出電極３２、および、基準電極３０の接触抵抗値を個別に算出できる。これにより、生体信号測定装置１０は、検出電極３１、検出電極３２、および、基準電極３０の生体９０への接触状態を判定できる。

なお、上述の説明では、動作説明を簡単化するために、電圧源を正弦波で表した。しかしながら、ある一定の振幅有する交流信号（例えば、方形波等）を用いることも可能であり、電圧源からの信号は、正弦波に限定されるものではない。

上述の図３に示すフローでは、接触抵抗の算出を行う場合を示したが、このフローに示す処理を用いて、接触不良の判定も行うことが可能である。図７は、接触不良の判定を含む処理のフローチャートである。図８は、各出力電圧と接触不良との関係を示す表である。図８では、各接触抵抗の抵抗値Ｒｃｐ、Ｒｃｎ、Ｒｃｒが正常であるか異常（接触不良）であるかの組合せと、出力電圧ｖ_ｏｕｔｐ、ｖ_ｏｕｔｎ、ｖ_ｏｕｔｄの電圧値との関係を示している。

接触状態判定部７１は、第１接続態様にて出力電圧ｖ_ｏｕｔｐを測定する（Ｓ１１）。接触状態判定部７１は、第２接続態様にて出力電圧ｖ_ｏｕｔｎを測定する（Ｓ１２）。接触状態判定部７１は、第１接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｐの振幅の絶対値Ｖｐが接触不良の判定用閾値Ｖｔｈｐ以下でなく（Ｓ２１：ＮＯ）、第２接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｎの振幅の絶対値Ｖｎが接触不良の判定用閾値Ｖｔｈｎ以下でなければ（Ｓ２２：ＮＯ）、接触不良が無いと判定する（Ｓ２３）。なお、検出電極３１に対する判定用閾値Ｖｔｈｐ、および、検出電極３２に対する判定用閾値Ｖｔｈｎは、例えば、予め実験的に決定したり、生体信号測定装置１０における生体信号の測定に必要な出力電圧の最小の振幅レベルによって設定される。

接触状態判定部７１は、第２接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｎの振幅の絶対値Ｖｎが接触不良の判定用閾値Ｖｔｈｎよりも大きければ（Ｓ２２：ＹＥＳ）、検出電極３１側に接触不良が有ると判定する（Ｓ２４）。

接触状態判定部７１は、第１接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｐの振幅の絶対値Ｖｐが接触不良の判定用閾値Ｖｔｈｐよりも大きく（Ｓ２１：ＹＥＳ）、第２接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｎの振幅の絶対値Ｖｎが接触不良の判定用閾値Ｖｔｈｎ以下でなければ（Ｓ２５：ＮＯ）、検出電極３１側に接触不良が有ると判定する（Ｓ２６）。

接触状態判定部７１は、第１接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｐの振幅のＶｐが接触不良の判定用閾値Ｖｔｈｐよりも大きく（Ｓ２１：ＹＥＳ）、第２接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｎの振幅の絶対値Ｖｎが接触不良の判定用閾値Ｖｔｈｎよりも大きければ（Ｓ２５：ＹＥＳ）、いずれかの箇所に接触不良が有ると判定する（Ｓ２７）。

接触状態判定部７１は、接触不良が無いと判定すると、第１接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｐの振幅の絶対値Ｖｐと第２接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｎの振幅の絶対値Ｖｎとを比較する。接触状態判定部７１は、第１接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｐの振幅の絶対値Ｖｐと第２接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｎの振幅の絶対値Ｖｎとが略同じでないと（Ｓ２８：ＮＯ）、第３接続態様での出力電圧ｖ_ｏｕｔｄを測定し（Ｓ１３）、各電極に対する接触抵抗を算出する（Ｓ３０）。ステップＳ３０の処理は、上述の図３に示す、ステップＳ１４とステップＳ１５の処理に対応する。

接触状態判定部７１は、第１接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｐの振幅の絶対値Ｖｐと第２接続態様の出力電圧ｖ_ｏｕｔｎの振幅の絶対値Ｖｎとが略同じであると（Ｓ２８：ＹＥＳ）、接触抵抗の測定を行わずに処理を終了する。

このような処理を行うことによって、接触状態判定システム１１は、各電極に対する接触不良を確実に判定でき、接触不良に至らない状態での接触抵抗を算出できる。

なお、上述の構成からなる生体信号測定装置１０を用いた場合、次の接続態様によって、生体信号の測定を行うことができる。図９は、第４接続態様を示す回路図である。図１０は、第５接続態様を示す回路図である。

図９に示すように、第４接続態様では、スイッチ素子５１、スイッチ素子５２、スイッチ素子５３、スイッチ素子５４、および、スイッチ素子５６は、それぞれに導通である。スイッチ素子５５は開放である。

図１０に示すように、第５接続態様では、スイッチ素子５１、スイッチ素子５２、および、スイッチ素子５６は、それぞれに導通である。スイッチ素子５３、スイッチ素子５４、および、スイッチ素子５５は開放である。

これらの接続態様を用いることによって、電源６０が生体信号の測定系から分離され、基準電極３０が基準電位に接続される。これにより、生体信号測定装置１０は、生体信号を測定できる。この際、図９に示す第４接続態様では、差動増幅回路２０の入力抵抗は、抵抗素子４１と抵抗素子４２とによって決定され、図１０に示す第５接続態様では、差動増幅回路２０の入力抵抗は、差動増幅回路２０の入力インピーダンスによって決定される。いずれの場合であっても、生体信号測定装置１０は、生体信号を確実に測定できる。

また、上述の説明では、接触状態判定システム１１は、接触不良の判定および接触抵抗の測定を一度行う態様を示したが、測定時に経時的に複数回判定および測定を行ってもよい。図１１は、接触不良の判定を複数回行う場合の処理を示すフローチャートである。

図１１に示すように、接触状態判定システム１１は、生体信号の測定初期において、接触不良を判定する（Ｓ４１）。接触状態判定システム１１は、接触不良が有れば（Ｓ４２：ＹＥＳ）、接触不良を通知する（Ｓ４７）。

接触状態判定システム１１は、接触不良が無ければ（Ｓ４２：ＮＯ）、生体信号の測定を行う（Ｓ４３）。接触状態判定システム１１は、再判定条件を満たさなければ（Ｓ４４：ＮＯ）、生体信号の測定を継続する（Ｓ４３）。接触状態判定システム１１は、再判定条件を満たせば（Ｓ４４：ＹＥＳ）、接触状態の判定を行う（Ｓ４５）。

再判定条件とは、例えば、生体信号の測定回数、生体信号の測定開始からの経過時間等によって、設定可能である。測定回数の場合、接触状態判定システム１１は、測定回数が閾値を超えると、再判定条件を満たすと判定する。経過時間の場合、接触状態判定システム１１は、経過時間が閾値を超えると、再判定条件を満たすと判定する。

さらには、再判定条件は、接触抵抗の抵抗値の変動量に基づいてもよい。すなわち、接触状態判定システム１１は、接触抵抗の抵抗値を測定毎に順次記憶し、その変動量を算出する。接触状態判定システム１１は、変動量が閾値を超えると、再判定条件を満たすと判定する。

接触状態判定システム１１は、接触不良が無ければ（Ｓ４６：ＮＯ）、生体信号の測定を継続する（Ｓ４３）。接触状態判定システム１１は、接触不良が有れば（Ｓ４６：ＹＥＳ）、接触不良を通知する（Ｓ４７）。

これにより、接触状態判定システム１１は、後発的に生じる接触不良も確実に判定できる。

次に、第２の実施形態に係る生体信号測定装置について、図を参照して説明する。図１２は、本発明の第２の実施形態に係る生体信号測定装置の回路図である。

図１２に示すように、第２の実施形態に係る生体信号測定装置１０Ａは、第１の実施形態に係る生体信号測定装置１０に対して、検出電極３３、検出電極３４、スイッチ素子５７０、スイッチ素子５７１、および、スイッチ素子５７２を備える点において異なる。さらに、生体信号測定装置１０Ａは、生体信号測定装置１０に対して、基準電極３０を、基準電極３０１、基準電極３０２に置き換えた点において異なる。生体信号測定装置１０Ａの他の構成は、生体信号測定装置１０と同様であり、同様の箇所の説明は省略する。

概略的には、生体信号測定装置１０Ａは、生体信号測定装置１０と比較して、生体信号の測定箇所を複数にしたものである。

検出電極３３と検出電極３４とは、生体９０の異なる位置に装着されている。さらに、検出電極３３と検出電極３４とは、検出電極３１と検出電極３２とに対して、生体９０の異なる位置に装着されている。

スイッチ素子５７０は、基準電極３０１と基準電極３０２とを選択的にスイッチ素子５５またはスイッチ素子５６に接続する。

スイッチ素子５７１は、検出電極３１と検出電極３３とを選択的にスイッチ素子５１に接続する。スイッチ素子５７２は、検出電極３２と検出電極３４とを選択的にスイッチ素子５２に接続する。

スイッチ素子５７０が基準電極３０１とスイッチ素子５５またはスイッチ素子５６とを接続する態様では、スイッチ素子５７１は、検出電極３１とスイッチ素子５１とを接続し、スイッチ素子５７２は、検出電極３２とスイッチ素子５２とを接続する。

スイッチ素子５７０が基準電極３０２とスイッチ素子５５またはスイッチ素子５６とを接続する態様では、スイッチ素子５７１は、検出電極３３とスイッチ素子５１とを接続し、スイッチ素子５７２は、検出電極３４とスイッチ素子５２とを接続する。

これらの接続態様のそれぞれにおいて、スイッチ素子５１、スイッチ素子５２、スイッチ素子５３、スイッチ素子５４、スイッチ素子５５、スイッチ素子５６によって、上述の接触状態判定用の各接続態様を採用することで、接触状態判定システムは、検出電極３１、検出電極３２、検出電極３３、検出電極３４、基準電極３０１、および、基準電極３０２の各接触不良の判定を、分離して行うことができる。また、接触状態判定システムは、上述の接触状態判定用の各接続態様を採用することで、検出電極３１と生体９０との接触抵抗９１１の接触抵抗値Ｒｃｐ１、検出電極３２と生体９０との接触抵抗９１２の接触抵抗値Ｒｃｎ１、検出電極３３と生体９０との接触抵抗９１３の接触抵抗値Ｒｃｐ３、検出電極３４と生体９０との接触抵抗９１４の接触抵抗値Ｒｃｎ２、基準電極３０１と生体９０との接触抵抗９１０１の接触抵抗値Ｒｃｒ１、および、基準電極３０２と生体９０との接触抵抗９１０２の接触抵抗値Ｒｃｒ２の測定を、分離して行うことができる。

なお、図１２では、生体信号の測定箇所が２箇所の態様を示したが、３箇所以上であってもよい。この場合、測定箇所数をｎとして、スイッチ素子５７０、スイッチ素子５７１、および、スイッチ素子５７２には、ＳＰｎＴのスイッチ素子を用いればよい。

１０、１０Ａ：生体信号測定装置
１１：接触状態判定システム
２０：差動増幅回路
３０、３０１、３０２：基準電極
３１、３２、３３、３４：検出電極
４１、４２：抵抗素子
５１、５２、５３、５４、５５、５６、５７０、５７１、５７２：スイッチ素子
６０：電源
７０：制御部
７１：接触状態判定部
７２：生体信号処理部
９０：生体
９１０、９１１、９１２、９１３、９１４、９１０１、９１０２：接触抵抗

Claims

それぞれが生体に装着される第１検出電極、第２検出電極、および、基準電極と、
前記第１検出電極が接続される第１入力端子、および、前記第２検出電極が接続される第２入力端子を有する差動増幅回路と、
前記第１入力端子と基準電位との間に接続される第１抵抗素子と、
前記第２入力端子と前記基準電位との間に接続される第２抵抗素子と、
前記基準電極に接続し、接触状態検出用電圧を出力する電源と、
前記第１検出電極と前記第１入力端子との導通および開放を選択する第１スイッチ素子と、
前記第２検出電極と前記第２入力端子との導通および開放を選択する第２スイッチ素子と、
前記第１入力端子と前記基準電位との導通および開放を選択する第３スイッチ素子と、
前記第２入力端子と前記基準電位との導通および開放を選択する第４スイッチ素子と、
前記基準電極と前記電源との導通および開放を選択する第５スイッチ素子と、
前記基準電極と前記基準電位との導通および開放を選択する第６スイッチ素子と、
を備えた、生体信号測定装置。
請求項１に記載の生体信号測定装置の各構成と、
前記差動増幅回路の出力端子に接続され、出力電圧を用いて接触状態を検出する接触状態判定部と、
を備える、接触状態判定システム。
前記差動増幅回路の前記出力端子に接続され、前記出力電圧を用いて生体信号の測定を行う生体信号処理部を備える、請求項２に記載の接触状態判定システム。
前記接触状態判定部は、
前記出力電圧を用いて接触不良の有無を検出する、
請求項２または請求項３に記載の接触状態判定システム。
前記接触状態判定部は、
前記接触不良が無い場合に、前記出力電圧を用いて接触抵抗を測定する、
請求項４に記載の接触状態判定システム。