JP7048972B2 - 皮質脳波電極、脳活動処理システム、及び脳活動処理方法 - Google Patents

皮質脳波電極、脳活動処理システム、及び脳活動処理方法 Download PDF

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Description

本発明は、皮質脳波電極、脳活動処理システム、及び脳活動処理方法に関する。
近年、世界中においてＢＭＩ（Ｂｒａｉｎ Ｍａｃｈｉｎｅ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）技術の研究が盛んに行われている。ＢＭＩ技術では、生体の脳と外部機器とを接続することにより脳から脳活動情報を読み取り、読み取られた脳活動情報から生体の意図を予測（「デコーディング」とも呼ばれる）したり、その予測結果に応じてデバイスを制御したりする。これにより、生体は、例えば、ある部位の動作を脳でイメージしただけで、その部位に代替するデバイスを遠隔操作することが可能となる。このようなＢＭＩ技術は、例えば、事故や病気によって失われた運動機能や、認知感覚機能、意思伝達機能等を再建することが可能な技術として、実用化の期待が高まっている。
ＢＭＩ技術について、非刺入型の皮質脳波（Ｅｌｅｃｔｒｏｃｏｒｔｉｃｏｇｒａｍ：以下、ＥＣｏＧ）電極を大脳皮質表面に留置することにより、大脳皮質の複数の位置における脳活動情報を取得したり、大脳皮質に対して光刺激を付与したりする手法が知られている（特許文献１、非特許文献１～３）。
特開２０１４－１２３３３２９号公報
Ｔａｋａｋｕｒａ， Ｋ． ａｎｄ Ｆｕｊｉｉ， Ｎ．， "Ｆａｃｉｌｉｔａｔｉｖｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｒｅｐｅｔｉｔｉｖｅ ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ ｏｆ ｏｎｅ ｓｔｉｍｕｌｕｓ ｏｎ ｃｏｒｔｉｃａｌ ｒｅｓｐｏｎｓｅｓ ｔｏ ｏｔｈｅｒ ｓｔｉｍｕｌｉ ｉｎ ｍａｃａｑｕｅ ｍｏｎｋｅｙｓ － ａ ｐｏｓｓｉｂｌｅ ｎｅｕｒａｌ ｍｅｃｈａｎｉｓｍ ｆｏｒ ｍｉｓｍａｔｃｈ ｎｅｇａｔｉｖｉｔｙ"，米国， Ｅｕｒｏｐｅａｎ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ，２０１５年１１月２７日， Ｖｏｌ．４３， ｐｐ．５１６－５２８
Ｋｏｍａｔｓｕ， Ｍ．， Ｔａｋａｋｕｒａ， Ｋ． ａｎｄ Ｆｕｊｉｉ， Ｎ．，"Ｍｉｓｍａｔｃｈ ｎｅｇａｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｃｏｍｍｏｎ ｍａｒｍｏｓｅｔｓ： Ｗｈｏｌｅ－ｃｏｒｔｉｃａｌ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇｓ ｗｉｔｈ ｍｕｌｔｉ－ｃｈａｎｎｅｌ ｅｌｅｃｔｒｏｃｏｒｔｉｃｏｇｒａｍｓ"，米国， ＳＣＩＥＮＴＩＦＩＣ ＲＥＰＯＲＴＳ，２０１５年１０月１２日，５：１５００６， ｄｏｉ： １０．１０３８／ｓｒｅｐ１５００６
Ｆｕｋｕｓｈｉｍａ， Ｍ．， Ｓａｕｎｄｅｒｓ， Ｒ．，Ｃ， Ｍｕｌｌａｒｋｅｙ， Ｍ．， Ｄｏｙｌｅ， Ａ．，Ｍ．， Ｍｉｓｈｋｉｎ， Ｍ．， Ｆｕｊｉｉ， Ｎ．，"Ａｎ ｅｌｅｃｔｒｏｃｏｒｔｉｃｏｇｒａｐｈｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ ａｒｒａｙ ｆｏｒ ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ ｒｅｃｏｒｄｉｎｇ ｆｒｏｍ ｍｅｄｉａｌ， ｌａｔｅｒａｌ， ａｎｄ ｉｎｔｒａｓｕｌｃａｌ ｓｕｒｆａｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｃｏｒｔｅｘ ｉｎ ｍａｃａｑｕｅ ｍｏｎｋｅｙｓ"， Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎｅｕｒｏｓｃｉｅｎｃｅ Ｍｅｔｈｏｄｓ，米国，２０１４年８月１５日，２３３：１５５－１６５
しかしながら、従来のＥＣｏＧ電極では、生体の大脳のサイズや形状に合わせて電極を所望の位置に配置させることが困難であり、生体の動き等に起因して神経信号に重畳されるノイズが大きい等の問題があった。
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、その目的は、生体の大脳皮質の脳活動情報の取得や大脳皮質の光刺激を行うための新たな技術を提供することにある。
いくつかの実施形態の第１態様は、大脳皮質の複数の位置に設置可能な複数の電極と前記複数の電極のそれぞれに電気的に接続された複数の配線とが変形可能な基板に配置された皮質脳波電極である。皮質脳波電極は、前記複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタが設けられた第１コネクタ部と、基部が前記第１コネクタ部に接続され、第１方向に伸びる１以上の電極部と、基部が前記第１コネクタ部に接続され前記第１方向に伸びる配線部を介して、前記第１方向に交差する第２方向に伸びる側頭葉下部用電極部と、基部が前記第１コネクタ部に接続され接地電位に接続するための接地電極部と、基部が前記第１コネクタ部に接続され基準信号を検出するための基準電極部と、を含み、前記１以上の電極部の少なくとも１つの端部には、前記第２方向に伸び、前記側頭葉下部用電極部に配置された電極に近接して配置可能な電極を含む側頭葉上部用電極部が設けられている。
いくつかの実施形態の第２態様では、第１態様において、前記１以上の電極部は、基部が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む前頭前野用電極部と、基部が前記前頭前野用電極部の端部に接続され、１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む前頭眼窩野用電極部と、基部が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第１前頭葉用電極部と、基部が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第２前頭葉用電極部と、を含み、前記側頭葉上部用電極部は、基部が前記第２前頭葉用電極部の端部に接続され、前記第２方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。
いくつかの実施形態の第３態様では、第２態様において、前記前頭前野用電極部と前記前頭眼窩野用電極部との間の外縁部に切り欠き部が形成されている。
いくつかの実施形態の第４態様は、第１態様～第３態様のいずれかにおいて、一端が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と前記１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む頭頂葉用電極部を含む。
いくつかの実施形態の第５態様は、大脳皮質の複数の位置に設置可能な複数の電極と前記複数の電極のそれぞれに電気的に接続された複数の配線とが変形可能な基板に配置された皮質脳波電極である。皮質脳波電極は、前記複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタが設けられた第２コネクタ部と、基部が前記第２コネクタ部に接続された視覚野用電極部と、基部が前記第２コネクタ部に接続され、第３方向に伸びる視覚背側路用電極部と、基部が前記第２コネクタ部に接続され、前記第３方向に伸びる後頭極用電極部と、基部が前記視覚背側路用電極部の端部に接続され、前記第３方向に交差する第４方向に伸びる視覚腹側路用電極部と、基部が前記第２コネクタ部に接続され接地電位に接続するための接地電極部と、基部が前記第２コネクタ部に接続され基準信号を検出するための基準電極部と、を含む。
いくつかの実施形態の第６態様は、第５態様において、一端が前記第２コネクタ部に接続され、前記第３方向に伸びる１以上の配線と前記１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む頭頂葉用電極部を含む。
いくつかの実施形態の第７態様では、第５態様又は第６態様において、前記視覚野用電極部は、前記第３方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第１視覚野用電極部と、前記第４方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第２視覚野用電極部と、前記第１視覚野用電極部と前記第２視覚野用電極部とにより一部が囲まれた領域に形成された１以上の電極を含む第３視覚野用電極部と、を含む。
いくつかの実施形態の第８態様は、第１態様～第４態様のいずれかにおいて、大脳皮質の少なくとも前部の複数の位置を照射可能な複数の光源と、前記複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタが設けられたコネクタ部と、を含む光刺激電極と、前記第１コネクタ部及び前記光刺激電極のコネクタ部を保持可能に収納し、少なくとも前記複数の接続端子が露出するように開口部が形成されているケース部材と、前記ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、を含む。
いくつかの実施形態の第９態様は、第５態様～第７態様のいずれかにおいて、大脳皮質の少なくとも前部の複数の位置を照射可能な複数の光源と、前記複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタが設けられたコネクタ部と、を含む光刺激電極と、前記第２コネクタ部及び前記光刺激電極のコネクタ部を保持可能に収納し、少なくとも前記複数の接続端子が露出するように開口部が形成されているケース部材と、前記ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、を含む。
いくつかの実施形態の第１０態様は、大脳皮質の前部の複数の位置を照射可能な複数の光源と、前記複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタが設けられたコネクタ部と、を含む光刺激電極と、第１態様～第４態様のいずれかの皮質脳波電極を含む前部用皮質脳波電極と、第５態様～第７態様のいずれかの皮質脳波電極を含む後部用皮質脳波電極と、互いに重ならないように積層された前記第１コネクタ部及び前記第２コネクタ部と前記光刺激電極のコネクタ部とを保持可能に収納し、少なくとも前記第１コネクタ部の複数の接続端子、前記第２コネクタ部の複数の接続端子及び前記複数の光源制御用端子が露出するように開口部が形成されているケース部材と、前記ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、を含む。
いくつかの実施形態の第１１態様は、第８態様～第１０態様のいずれかの皮質脳波電極を含む左半球用皮質脳波電極と、第８態様～第１０態様のいずれかの皮質脳波電極を含む右半球用皮質脳波電極と、を含み、前記右半球用皮質脳波電極は、前記左半球用皮質脳波電極における複数の電極及び複数の配線が鏡面配置された複数の電極及び複数の配線を含む。
いくつかの実施形態の第１２態様は、第８態様～第１１態様のいずれかの皮質脳波電極と、前記複数の光源を制御する発光制御部と、前記複数の電極を介して検出された皮質脳波信号を記憶部に記録する記録制御部と、を含む脳活動処理システムである。
いくつかの実施形態の第１３態様は、第８態様～第１１態様のいずれかの皮質脳波電極と、前記複数の電極を介して検出された皮質脳波信号に基づいて前記複数の光源を制御する発光制御部と、を含む脳活動処理システムである。
いくつかの実施形態の第１４態様は、前記複数の光源を制御する発光制御ステップと、第８態様～第１１態様のいずれかの皮質脳波電極の前記複数の電極を介して検出された皮質脳波信号を記憶部に記録する記録制御ステップと、を含む脳活動処理方法である。
いくつかの実施形態の第１５態様は、第８態様～第１１態様のいずれかの皮質脳波電極の前記複数の電極を介して皮質脳波信号を検出する検出ステップと、前記検出ステップにおいて検出された前記皮質脳波信号に基づいて前記複数の光源を制御する発光制御ステップと、を含む脳活動処理方法である。
本発明によれば、生体の大脳皮質の脳活動情報の取得や大脳皮質の光刺激を行うための新たな技術を提供することが可能になる。
実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の形成方法の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の実装状態の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の実装状態の一例を示す概略図である。 実施形態に係るＥＣｏＧ電極の実装状態の一例を示す概略図である。 実施形態に係る脳活動処理システムの構成の一例を示す概略図である。 実施形態に係る脳活動処理システムの動作の一例を示す概略図である。 実施形態に係る脳活動処理システムの動作の一例を示す概略図である。
この発明に係る皮質脳波（ＥＣｏＧ）電極、脳活動処理システム、及び脳活動処理方法の実施形態の例について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、この明細書において引用された文献の記載内容や任意の公知技術を、以下の実施形態に援用することが可能である。
実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、変形可能なフレキシブル基板を含み、フレキシブル基板には、大脳皮質の１以上に位置に設置可能な１以上の電極（薄膜状電極）と、１以上の電極と電気的に接続された１以上の配線とが形成される。フレキシブル基板には、外部装置に電気的に接続するためのコネクタが実装されるコネクタ部が設けられている。コネクタは、複数の接続端子を含み、上記の１以上の電極と上記の１以上の配線を介して電気的に接続されている。実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、コネクタ部を保持可能に収納し、少なくとも接続端子が露出するように開口部が形成されているケース部材と、ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材とを含む。ケース部材は、コネクタ部を保持可能に収納しつつ生体の頭蓋上に配置される。
実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、光刺激電極を含む。光刺激電極もまた、フレキシブル基板を含み、フレキシブル基板には、大脳皮質の１以上に位置に設置可能な１以上の光源（例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）光源）と、１以上の光源と電気的に接続された１以上の配線とが形成される。フレキシブル基板には、外部装置に電気的に接続するためのコネクタが実装されるコネクタ部が設けられている。コネクタは、複数の光源制御用端子を含み、上記の１以上の光源と上記の１以上の配線を介して電気的に接続されている。光刺激電極を用いることで大脳皮質の複数の位置に光刺激を付与しつつ、複数の位置におけるＥＣｏＧ信号（神経信号、脳活動情報）を同時に計測することが可能である。
実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、生体の大脳の半球（左半球及び右半球）の大脳皮質全域の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能である。
実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、左半球用のＥＣｏＧ電極と、右半球用のＥＣｏＧ電極とを含み、いずれか一方のＥＣｏＧ電極を用いて、左半球又は右半球の大脳皮質全域の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能である。左半球用のＥＣｏＧ電極と右半球用のＥＣｏＧ電極とを組み合わせることで生体の大脳の全半球（左半球及び右半球）の大脳皮質全域を覆い、全半球の大脳皮質全域の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能である。
実施形態に係る左半球用のＥＣｏＧ電極は、大脳皮質の前部用のＥＣｏＧ電極と、大脳皮質の後部用のＥＣｏＧ電極とを含み、いずれか一方のＥＣｏＧ電極を用いて、前部又は後部の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能である。左半球の前部用のＥＣｏＧ電極と左半球の後部用のＥＣｏＧ電極とを組み合わせることで生体の大脳の左半球の大脳皮質全域を覆い、左半球の大脳皮質全域の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能である。
同様に、実施形態に係る右半球用のＥＣｏＧ電極は、大脳皮質の前部用のＥＣｏＧ電極と、大脳皮質の後部用のＥＣｏＧ電極とを含み、いずれか一方のＥＣｏＧ電極を用いて、前部又は後部の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能である。右半球の前部用のＥＣｏＧ電極と右半球の後部用のＥＣｏＧ電極とを組み合わせることで生体の大脳の右半球の大脳皮質全域を覆い、右半球の大脳皮質全域の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能である。
以下、実施形態に係る大脳皮質の前部は、前頭葉、側頭葉、及び頭頂葉の一部を含む領域であり、実施形態に係る大脳皮質の後部は、後頭葉、及び頭頂葉の残りの一部を含む領域として説明する。しかしながら、実施形態に係る大脳皮質の前部及び後部はこれらに限定されず、前部に後部の一部が含まれたり、後部に前部の一部が含まれてもよい。
以下、小型の生体の大脳に適用可能なＥＣｏＧ電極と、当該ＥＣｏＧ電極を用いた脳活動処理システム等について説明する。小型の生体の例として、小型霊長類に属するマーモセットなどがある。マーモセットの大脳はヒトに近い高次脳機能を有し、脳溝がほとんど存在しないため大脳皮質における脳活動情報の計測に適している。
［ＥＣｏＧ電極］
実施形態に係るＥＣｏＧ電極１（例えば、図１９を参照）は、左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌと、右半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｒとを含む。ＥＣｏＧ電極１０Ｌは、上記のように複数の電極及び複数の配線を含む。ＥＣｏＧ電極１０Ｒの構成はＥＣｏＧ電極１０Ｌの構成と同様であり、ＥＣｏＧ電極１０Ｒにおける複数の電極及び複数の配線は、ＥＣｏＧ電極１０Ｌにおける複数の電極及び複数の配線と鏡面配置されている。
以下では、主として、左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌの構成について説明する。右半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｒの構成については、例えば、ＥＣｏＧ電極１０Ｌの説明部分の末尾の「Ｌ」を「Ｒ」に読み替えればよい。
＜左半球用＞
左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌは、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと、光刺激電極４０Ｌと、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌとを含む。
（前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ）
図１及び図２に、実施形態に係る前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌの構成例を示す。図１は、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌの平面図を表す。図２は、図１の拡大図を模式的に表す。図２において、図１と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌは、第１コネクタ部２１Ｌと、複数の電極部と、接地電極部３１Ｌと、基準電極部３２Ｌとを含む。各電極部は、外縁部の一部に設けられた１以上の電極（薄膜状電極）（例えば、図２の電極Ｅｒ）と、当該１以上の電極のそれぞれに電気的に接続された導電性の１以上の配線（例えば、図２の配線ＬＮ）とが設けられている。
第１コネクタ部２１Ｌには、複数の電極部、接地電極部３１Ｌ、及び基準電極部３２Ｌの各電極部に設けられた複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタ３５Ｌが実装される。第１コネクタ部２１Ｌは、後述のようにケース部材１００Ｌに固定される。いくつかの実施形態では、第１コネクタ部２１Ｌはリジッド基板に設けられる。
複数の電極部のそれぞれは、大脳皮質の左半球の前部の各脳葉における複数の計測部位のＥＣｏＧ信号を検出するための複数の電極と複数の配線とを含む。複数の電極部のそれぞれは、基部が第１コネクタ部２１Ｌに接続され、略ｙ方向（第１方向）に伸びるように形成されている。後述するように、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌに遮られることなく当該電極の上方から大脳皮質への光の照射可能範囲を広くするため、各電極部の外縁部は電極の形状に沿って形成されている。更に、各電極部には、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌに積層される後述の光刺激電極４０Ｌに設けられた１以上のＬＥＤ光源からの光が透過するように１以上の透過部（例えば、透過用ホール）（例えば、図２のホールＨＬ）が形成されている。
複数の電極部は、前頭前野用電極部２２Ｌ、前頭眼窩野用電極部２３Ｌ、第１前頭葉用電極部２４Ｌ、第２前頭葉用電極部２５Ｌ、側頭葉上部用電極部２６Ｌ及び２８Ｌ、頭頂葉用電極部２７Ｌを含む。
前頭前野用電極部２２Ｌは、基部が第１コネクタ部２１Ｌに接続され、略ｙ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され前頭前野に配置可能な１以上の電極とを含む。１以上の電極の少なくとも１つは、前頭極に配置可能である。
前頭眼窩野用電極部２３Ｌは、基部が前頭前野用電極部２２Ｌの端部に接続され、１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され前頭眼窩野に配置可能な１以上の電極とを含む。
図２に示すように、前頭前野用電極部２２Ｌと前頭眼窩野用電極部２３Ｌとの間の外縁部には、くびれ部（広義には、切り欠き部）３６Ｌが形成されている。このように、くびれ部３６Ｌを形成することにより基板の折り曲げの自由度を向上させることができる。それにより、前頭前野から前頭眼窩野にかけて湾曲状に形状が変化する部分に基板の撓み等を生じさせることなく電極を高精度に設置することが可能になる。特に、大脳皮質の下部に位置する前頭眼窩野に基板を折り曲げて、前頭眼窩野の所望の位置に電極を配置することが可能になる。
第１前頭葉用電極部２４Ｌは、基部が第１コネクタ部２１Ｌに接続され、略ｙ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され前頭葉に配置可能な１以上の電極とを含む。
第２前頭葉用電極部２５Ｌは、基部が第１コネクタ部２１Ｌに接続され、略ｙ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され前頭葉に配置可能な１以上の電極とを含む。第２前頭葉用電極部２５Ｌの端部には、略ｘ方向（第２方向）に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され側頭葉の上部に配置可能な１以上の電極とを含む側頭葉上部用電極部２６Ｌが接続されている。
頭頂葉用電極部２７Ｌは、一端が第１コネクタ部２１Ｌに接続され、略ｙ方向に伸びる１以上の配線と１以上の配線に電気的に接続され頭頂葉に配置可能な１以上の電極とを含む。いくつかの実施形態では、頭頂葉用電極部２７Ｌの他端には、１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され側頭葉の上部に配置可能な１以上の電極とを含む側頭葉上部用電極部２８Ｌが接続されている。
また、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌは、基部が第１コネクタ部２１Ｌに接続され略ｙ方向に伸びる配線部３０Ｌを介して、略ｘ方向に伸びる側頭葉下部用電極部２９Ｌを含む。側頭葉下部用電極部２９Ｌは、１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され側頭葉の下部に配置可能な１以上の電極とを含む。すなわち、側頭葉のＥＣｏＧ信号を検出するために、側頭葉上部用電極部２６Ｌ（２８Ｌ）と分離して配線部３０Ｌを介して側頭葉下部用電極部２９Ｌが設けられ、側頭葉下部用電極部２９Ｌに配置された電極に近接して側頭葉上部用電極部２６Ｌ（２８Ｌ）の電極が配置される。それにより、側頭葉の上部から側頭葉上部用電極部２６Ｌ（２８Ｌ）を配置させ、側頭葉の下部から側頭葉下部用電極部２９Ｌを配置させることが可能になり、小型の大脳皮質の側頭葉の脳活動を高密度の計測することが可能になる。
接地電極部３１Ｌは、基部が第１コネクタ部２１Ｌに接続され接地電位に接続するための電極を含む。接地電極部３１Ｌの電極は、例えば、生体の頭蓋骨の外側に設置され、頭蓋骨の外側の所定の位置に電気的に接続される。接地電位は、上記の各電極により検出されたＥＣｏＧ信号や後述の基準信号の基準電位である。
基準電極部３２Ｌは、基部が第１コネクタ部２１Ｌに接続され基準信号を検出するための電極を含む。基準電極部３２Ｌの電極は、例えば、生体の頭蓋骨の内側に設置され、頭蓋骨の内側の所定の位置に電気的に接続される。基準信号は、上記の各電極により検出されたＥＣｏＧ信号に対して基準となる信号である。基準信号とＥＣｏＧ信号の双方には略同様のノイズが重畳されるため、ＥＣｏＧ信号から基準信号を差し引くことにより真の信号成分を抽出することができる。
前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌに設けられた複数の電極のそれぞれは、対応する配線を介して、コネクタ３５Ｌに設けられた複数の接続端子に電気的に接続される。
ケース部材１００Ｌは、第１コネクタ部２１Ｌを保持可能に収納する。第１コネクタ部２１Ｌに実装されるコネクタ３５Ｌの上部は、図示しないカバー部材で覆うことができる。それにより、生体の脳活動を計測するときにカバー部材を取り外して、外部装置との間を結ぶケーブルのアダプタをコネクタ３５Ｌに接続して、当該ケーブルを用いて外部装置と電気的に接続することができる。このように、生体の頭蓋上にケース部材１００Ｌにより固定されたコネクタ３５Ｌを配置し、計測中にコネクタ３５Ｌを介してケーブルを用いて前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと図示しない外部装置が接続される。それにより、生体の動きに起因したケーブルの破損を防ぐことができ、覚醒下の生体から長期にわたる脳活動情報の計測が可能になる。
（光刺激電極４０Ｌ）
図３に、実施形態に係る光刺激電極４０Ｌの構成例を示す。図３は、光刺激電極４０Ｌの平面図を表す。光刺激電極４０Ｌは、図１のケース部材１００Ｌに保持されている。図３において、図１と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
光刺激電極４０Ｌは、大脳皮質の少なくとも前部の複数の位置を照射可能な複数のＬＥＤ光源（図３に示すＬＥＤ光源ＬＤ）と、複数のＬＥＤ光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタ４１Ｌが設けられたコネクタ部４２Ｌとを含む。
光刺激電極４０Ｌに設けられた複数のＬＥＤ光源のそれぞれは、対応する配線を介して、コネクタ４１Ｌに設けられた複数の光源制御用端子に電気的に接続される。図示しない外部装置からコネクタ４１Ｌを介して光源制御用端子に電流又は電圧を印加することで、所望のＬＥＤ光源を点灯させることができる。
図４に、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと光刺激電極４０Ｌとを組み合わせる場合の構成例を示す。図４において、図１及び図３と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
各コネクタの実装領域が重複しないように、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ、及び光刺激電極４０Ｌは主面方向に積層される。ケース部材１００Ｌにおいて、図１に示す前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと図３に示す光刺激電極４０Ｌとを積層させることで、大脳皮質の左半球の前部に対して光刺激を付与しつつ脳活動情報を計測することができる。光刺激電極４０Ｌと大脳皮質との間に前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌが配置されるように、光刺激電極４０Ｌは前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌの上方に積層される。それにより、大脳皮質の前部を高密度でＥＣｏＧ信号を検出することができる。図１及び図２に示すように、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌには、光刺激電極４０Ｌに設けられた複数のＬＥＤ光源に対応した位置に透過用ホール（図２のホールＨＬ）が形成されている。例えば、透過用ホールは、配線間に形成される。いくつかの実施形態では、透過用ホールが形成された位置に透過用部材が設けられる。
（後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ）
図５及び図６に、実施形態に係る後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌの構成例を示す。図５は、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌの平面図を表す。図６は、図５の拡大図を模式的に表す。図６において、図５と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌは、第２コネクタ部５１Ｌと、複数の電極部と、接地電極部６１Ｌと、基準電極部６２Ｌとを含む。各電極部は、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと同様に、外縁部の一部に設けられた１以上の電極（薄膜状電極）と、当該１以上の電極のそれぞれに電気的に接続された導電性の１以上の配線とが設けられている。
第２コネクタ部５１Ｌには、複数の電極部、接地電極部６１Ｌ、及び基準電極部６２Ｌの各電極部に設けられた複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタ６５Ｌが実装される。第２コネクタ部５１Ｌは、後述のようにケース部材１００Ｌに固定される。いくつかの実施形態では、第２コネクタ部５１Ｌはリジッド基板に設けられる。
複数の電極部のそれぞれは、大脳皮質の左半球の後部の各脳葉における複数の計測部位のＥＣｏＧ信号を検出するための複数の電極と複数の配線とを含む。複数の電極部のそれぞれは、基部が第２コネクタ部５１Ｌに接続される。いくつかの実施形態では、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと同様に、各電極部の外縁部は電極の形状に沿って形成されている。いくつかの実施形態では、各電極部には、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌに積層される後述の光刺激電極４０Ｌに設けられた１以上のＬＥＤ光源からの光が透過するように１以上の透過部（例えば、透過用ホール）が形成されている。
複数の電極部は、視覚野用電極部５２Ｌ、視覚背側路用電極部５３Ｌ、後頭極用電極部５４Ｌ、視覚腹側路用電極部５５Ｌ、頭頂葉用電極部５６Ｌを含む。
視覚野用電極部５２Ｌは、基部が第２コネクタ部５１Ｌに接続され、略ｙ方向（第４方向）に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され視覚野に配置可能な１以上の電極とを含む。
視覚背側路用電極部５３Ｌは、基部が第２コネクタ部５１Ｌに接続され、略ｘ方向（第３方向）に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され視覚背側路に配置可能な１以上の電極とを含む。
後頭極用電極部５４Ｌは、基部が第２コネクタ部５１Ｌに接続され、略ｘ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され後頭極に配置可能な１以上の電極とを含む。いくつかの実施形態では、後頭極用電極部５４Ｌは、視覚背側路用電極部５３Ｌの端部に接続される。
視覚腹側路用電極部５５Ｌは、基部が視覚背側路用電極部５３Ｌの端部に接続され、略ｙ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され視覚腹側路に配置可能な１以上の電極とを含む。
頭頂葉用電極部５６Ｌは、一端が第２コネクタ部５１Ｌに接続され、略ｘ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続され頭頂葉に配置可能な１以上の電極とを含む。
視覚野用電極部５２Ｌは、第１視覚野用電極部５２１Ｌ、第２視覚野用電極部５２２Ｌ、第３視覚野用電極部５２３Ｌを含む。第１視覚野用電極部５２１Ｌは、略ｘ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。第２視覚野用電極部５２２Ｌは、略ｙ方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。第３視覚野用電極部５２３Ｌは、第１視覚野用電極部５２１Ｌと第２視覚野用電極部５２２Ｌとにより一部が囲まれた領域（図６に示す間隙部６６Ｌ）に形成された１以上の電極を含む。このように視覚野用電極部５２Ｌを形成することにより、図６に示すように、視覚野用電極部５２Ｌと視覚腹側路用電極部５５Ｌとの間に間隙部６６Ｌが形成される。間隙部６６Ｌを形成することにより基板の折り曲げの自由度を向上させることができる。それにより、視覚野から視覚腹側路にかけて湾曲上に形状が変化する部分に基板の撓み等を生じさせることなく電極を高精度に設置することが可能になる。
接地電極部６１Ｌは、基部が第２コネクタ部５１Ｌに接続され接地電位に接続するための電極を含む。接地電極部６１Ｌの電極は、接地電極部３１Ｌと同様に、例えば、生体の頭蓋骨の外側に設置され、頭蓋骨の外側の所定の位置に電気的に接続される。
基準電極部６２Ｌは、基部が第２コネクタ部５１Ｌに接続され基準信号を検出するための電極を含む。基準電極部６２Ｌの電極は、基準電極部３２Ｌと同様に、例えば、生体の頭蓋骨の内側に設置され、頭蓋骨の内側の所定の位置に電気的に接続される。
後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌに設けられた複数の電極のそれぞれは、対応する配線を介して、コネクタ６５Ｌに設けられた複数の接続端子に電気的に接続される。
各コネクタの実装領域が重複しないように、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ、光刺激電極４０Ｌ、及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌは積層される。このとき、第２コネクタ部５１Ｌは、ケース部材１００Ｌにより保持可能に収納される。第２コネクタ部５１Ｌに実装されるコネクタ６５Ｌの上部は、図示しないカバー部材で覆うことができる。それにより、生体の脳活動を計測するときにカバー部材を取り外して、外部装置との間を結ぶケーブルのアダプタをコネクタ６５Ｌに接続して、当該ケーブルを用いて外部装置と電気的に接続することができる。このように、生体の頭蓋上にケース部材１００Ｌにより固定されたコネクタ６５Ｌを配置し、計測中にコネクタ６５Ｌを介してケーブルを用いて前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと図示しない外部装置が接続される。それにより、生体の動きに起因したケーブルの破損を防ぐことができ、覚醒下の生体から長期にわたる脳活動情報の計測が可能になる。
図７に、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌと光刺激電極４０Ｌとを組み合わせる場合の構成例を示す。図７において、図３及び図５と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
ケース部材１００Ｌにおいて、図５に示す後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌと図３に示す光刺激電極４０Ｌとを積層させることで、大脳皮質の左半球の前部に対して光刺激を付与しつつ後部の脳活動情報を計測することができる。光刺激電極４０Ｌと大脳皮質との間に後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌが配置されるように、光刺激電極４０Ｌは後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌの上方に積層される。いくつかの実施形態では、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌには、光刺激電極４０Ｌに設けられた複数のＬＥＤ光源に対応した位置に透過用ホールが形成される。
図８に、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌと光刺激電極４０Ｌとを組み合わせる場合の構成例を示す。図８において、図１、図３及び図５と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
ケース部材１００Ｌにおいて、図１に示す前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと図５に示す後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌと図３に示す光刺激電極４０Ｌとを積層させることで、大脳皮質に対して光刺激を付与しつつ左半球の前部及び後部の脳活動情報を計測することができる。光刺激電極４０Ｌと大脳皮質との間に前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌが配置されるように、光刺激電極４０Ｌは前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌの上方に積層される。
すなわち、ケース部材１００Ｌは、互いに重ならないように積層された第１コネクタ部２１Ｌ及び第２コネクタ部５１Ｌと光刺激電極４０Ｌのコネクタ部４２Ｌとを保持することにより、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌと、光刺激電極４０Ｌとを収納する。ケース部材１００Ｌには、少なくとも第１コネクタ部２１Ｌの複数の接続端子、第２コネクタ部５１Ｌの複数の接続端子及び複数の光源制御用端子が露出するように開口部が形成されている。この開口部は、図示しないカバー部材により塞ぐことが可能である。
＜右半球用＞
右半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｒは、左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌと同様に、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｒと、光刺激電極４０Ｒと、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｒとを含む。
（前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｒ）
図９に、実施形態に係る前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｒの構成例を示す。前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｒの構成は、図１及び図２に示す前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌに対して電極及び配線が鏡面配置されている点を除いて前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌの構成と同様であるため、説明を省略する。
（光刺激電極４０Ｒ）
図１０に、実施形態に係る光刺激電極４０Ｒの構成例を示す。光刺激電極４０Ｒの構成は、図３に示す光刺激電極４０Ｌに対して電極及び配線が鏡面配置されている点を除いて光刺激電極４０Ｌの構成と同様であるため、説明を省略する。
図１１に、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｒと光刺激電極４０Ｒとを組み合わせる場合の構成例を示す。図１１において、図９及び図１０と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図１１において、図４に示す構成に対して電極及び配線が鏡面配置されている点を除いて図４に示す構成と同様であるため、説明を省略する。
（後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｒ）
図１２に、実施形態に係る後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｒの構成例を示す。後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｒの構成は、図５及び図６に示す後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌに対して電極及び配線が鏡面配置されている点を除いて後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌの構成と同様であるため、説明を省略する。
図１３に、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｒと光刺激電極４０Ｒとを組み合わせる場合の構成例を示す。図１３において、図１０及び図１２と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図１３において、図７に示す構成に対して電極及び配線が鏡面配置されている点を除いて図７に示す構成と同様であるため、説明を省略する。
図１４に、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｒと後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｒと光刺激電極４０Ｒとを組み合わせる場合の構成例を示す。図１４において、図９、図１０及び図１２と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。図１４において、図８に示す構成に対して電極及び配線が鏡面配置されている点を除いて図８に示す構成と同様であるため、説明を省略する。
＜ＥＣｏＧ電極の形成方法＞
実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、以下のように形成することが可能である。
図１５に、実施形態に係るＥＣｏＧ電極の形成方法の一例の説明図を示す。
まず、表面及び裏面に導電層である銅レイヤ１５０、１５１が形成されたポリイミド樹脂等からなるフレキシブル基板１５２を用意する（Ｓ１）。銅レイヤ１５０、１５１は、フレキシブル基板１５２に形成される導電性材料の一例である。ポリイミド樹脂は、非導電性材料の一例である。
次に、フレキシブル基板１５２における電極の配置位置に、レーザードリル加工により穴部を形成する（Ｓ２）。
続いて、表面及び裏面に対して銅めっきを施すことにより、ステップＳ２において形成された穴部を通じて表面及び裏面を導通させる（Ｓ３）。
表面及び裏面に形成された銅レイヤ１５０、１５１に対してエッチング処理を施すことにより電極１５４と配線１５３とを形成する（Ｓ４）。
次に、接着剤等を用いて、配線１５３が形成された層にポリイミドフィルムを貼り付けて配線１５３に対して絶縁処理を施す（Ｓ５）。
最後に、電極１５４に対して金めっきを施す（Ｓ６）。
＜生体への装着方法＞
図１６及び図１７に、実施形態に係る左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌの生体への装着状態の説明図を模式的に示す。図１６は、大脳の左半球に装着されるＥＣｏＧ電極１０Ｌを上方から見た図を模式的に表す。図１７は、大脳の左半球におけるＥＣｏＧ電極１０Ｌの電極の配置例を側方から見た図を模式的に表す。
図１６及び図１７に示すように、左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌは、大脳の左半球ＬＢの形状にフィッティングするように設置され、左半球ＬＢの大脳皮質全域を高密度に覆うことができる。
同様に、右半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｒは、大脳の右半球ＲＢの形状にフィッティングするように設置され、右半球ＲＢの大脳皮質全域を高密度に覆うことができる。
図１８に、実施形態に係るＥＣｏＧ電極１が装着される大脳の冠状面（ｃｏｒｏｎａｌ ｐｌａｎｅ）における断面図を模式的に表したものである。図１８において、水平方向に左脳及び右脳が並び、上方向が頭頂部である。
左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌのコネクタ部を収納するケース部材１００Ｌと、右半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｒのコネクタ部を収納するケース部材１００Ｒとが所定の保持部材により背中合わせに貼り合わせることにより保持されて、生体の頭頂部付近に垂直に配置される。各ＥＣｏＧ電極は、大脳の片半球の大脳皮質全域を覆うことができるため、左半球用と右半球用とを背中合わせに貼り合わせることで、左半球及び右半球の大脳皮質全域に電極を配置することが可能になる。
以上のように、フレキシブル基板で構成されたＥＣｏＧ電極を用いることにより、マーモセット等の小型の大脳であっても高密度に電極を配置してＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能になる。
また、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ（２０Ｒ）及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ（５０Ｒ）のそれぞれに接地電極部及び基準電極部を設けるようにしたので、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ（２０Ｒ）及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ（５０Ｒ）のそれぞれを単独で計測に用いることができる。それにより、生体に対して最低限の負担をかけるだけで、大脳皮質の前部のＥＣｏＧ信号だけを同時に計測したり、後部のＥＣｏＧ信号だけを同時に計測したりすることが可能になる。例えば大脳皮質全域を計測する場合だけでなく視覚野だけを計測する場合にも、実施形態に係るＥＣｏＧ電極を適用することができる。
また、光刺激電極４０Ｌ（４０Ｒ）と前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ（２０Ｒ）とを積層させたり、光刺激電極４０Ｌ（４０Ｒ）と後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ（５０Ｒ）とを積層させたりすることができる。それにより、光刺激を付与しつつ大脳皮質の前部のＥＣｏＧ信号だけを同時に計測したり、光刺激を付与しつつ大脳皮質の後部のＥＣｏＧ信号だけを同時に計測したりすることが可能になる。
また、光刺激電極４０Ｌ（４０Ｒ）と前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ（２０Ｒ）及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ（５０Ｒ）とを積層させることができるので、光刺激を付与しつつ大脳皮質の片半球の全域のＥＣｏＧ信号を同時に計測することが可能になる。
また、左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌと右半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｒとを貼り合わせて生体の頭蓋上に配置することで、大脳皮質の全半球の全域に電極を高密度で配置することができるので、例えば小型の霊長類の大脳皮質であっても大規模かつ高精度の脳活動情報を同時に計測することが可能になる。
また、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ（２０Ｒ）及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ（５０Ｒ）とは別途に光刺激電極４０Ｌ（４０Ｒ）を設けるようにしたので、光刺激電極４０Ｌ（４０Ｒ）における発光制御に起因して前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ（２０Ｒ）及び後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ（５０Ｒ）において検出されるＥＣｏＧ信号のノイズを大幅に低減することが可能になる。
また、ケース部材１００Ｌ（１００Ｒ）に前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌ（２０Ｒ）、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌ（５０Ｒ）、及び光刺激電極４０Ｌ（４０Ｒ）を収納して頭蓋上に配置するようにしたので、コネクタ部の省スペース化と耐ノイズ性の向上を実現し、生体の動き等に起因したＥＣｏＧ信号のノイズを大幅に低減することが可能になる。更に、コネクタと外部装置とを結ぶケーブルにおける生体の動き等に起因した破損を防ぐことが可能となり、長期にわたる脳活動の計測が可能になる。
＜脳活動処理システム＞
実施形態に係るＥＣｏＧ電極１は、脳活動処理システムに適用することができる。
図１９に、実施形態に係る脳活動処理システムの構成例のブロック図を示す。図１９において、図１～図１４と同様の部分には同一符号を付し、適宜説明を省略する。
実施形態に係る脳活動処理システム２００は、大脳皮質の全域又はその一部の領域の複数の位置において同時に計測されたＥＣｏＧ信号を記録する脳活動記録システム、又は大脳皮質に対して光刺激を付与して脳活動を操作する脳活動制御システムとして機能することが可能である。
脳活動処理システム２００は、ＥＣｏＧ電極１と、処理部２５０とを含む。
（ＥＣｏＧ電極１）
ＥＣｏＧ電極１は、左半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｌと、右半球用のＥＣｏＧ電極１０Ｒとを含む。ＥＣｏＧ電極１０Ｌは、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｌと、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｌと、光刺激電極４０Ｌとを含み、生体の頭蓋上に固定されたケース部材１００Ｌに各コネクタ部が収納される。ＥＣｏＧ電極１０Ｒは、前部用ＥＣｏＧ電極２０Ｒと、後部用ＥＣｏＧ電極５０Ｒと、光刺激電極４０Ｒとを含み、生体の頭蓋上に固定されたケース部材１００Ｒに各コネクタ部が収納される。
いくつかの実施形態では、ＥＣｏＧ電極１は、ＥＣｏＧ電極１０Ｌ及び１０Ｒの一方を含む。いくつかの実施形態では、ＥＣｏＧ電極１に含まれる片半球用のＥＣｏＧ電極は、前部用ＥＣｏＧ電極、後部用ＥＣｏＧ電極、及び光刺激電極のうち１つ又は２つを含む。
（処理部２５０）
処理部２５０は、記録制御部２５１と、記憶部２５２と、解析部２５３と、発光制御部２５４とを含む。また、処理部２５０は、図示しないコネクタを含み、図示しないケーブルを介してＥＣｏＧ電極１のコネクタの各接続端子と電気的に接続されている。
（記録制御部２５１）
記録制御部２５１は、生体の大脳皮質の表面に留置されたＥＣｏＧ電極１の複数の電極により検出され図示しないケーブルを介して受信されたＥＣｏＧ信号を記憶部２５２に記録する制御を行う。例えば、記録制御部２５１は、受信されたＥＣｏＧ信号を、対応するＥＣｏＧ電極により検出された接地電位を基準とした第１電圧に変換すると共に、対応するＥＣｏＧ電極により検出された接地電位を基準として基準電位を第２電圧に変換し、第１電圧から第２電圧を差し引いて得られた電圧の振幅値を１６ビットの脳活動情報として記憶部２５２に記録する。いくつかの実施形態では、処理部２５０に設けられたコネクタにおいて、第１電圧及び第２電圧の変換が行われる。
記録制御部２５１は、検出チャンネル毎（すなわち、ＥＣｏＧ電極の電極毎）に、対応する電極を介して検出された脳活動情報を、時系列に記憶部２５２に記録する。いくつかの実施形態では、後述の発光制御部２５４によるＬＥＤ光源の発光制御タイミングに関連付けて脳活動情報が記憶部２５２に記録される。
いくつかの実施形態では、記録制御部２５１は、指定された電極を介して検出された脳活動情報を時系列に記憶部２５２に記録する。いくつかの実施形態では、記録制御部２５１は、指定された期間内で検出された脳活動情報を時系列に記憶部２５２に記録する。いくつかの実施形態では、記録制御部２５１は、指定された変化を示す脳活動情報を記憶部２５２に記録する。
（解析部２５３）
解析部２５３は、記憶部２５２に記録された脳活動情報に基づいて所定の解析処理を実行する。解析処理の例として、脳活動情報に基づく生体の意図の推定処理や、脳活動状態の特定処理などがある。
例えば、解析部２５３は、記憶部２５２に記録された脳活動情報に基づいて生体の意図を推定する解析処理を実行する。例えば、記憶部２５２には、生体の意図を推定するための計算モデル（デコーダ）として、生体の意図毎に脳活動情報の電気特性モデル対応付けられた推定モデルが予め記憶されている。解析部２５３は、記憶部２５２に記録された脳活動情報の電気特性に近似する、上記予め定められている推定モデルを選択し、選択された推定モデルに対応付けられている生体の意図を、上記記録された脳活動情報が表す生体の意図であると推定する。このような多点計測された脳活動情報に基づく推定方法は、例えば特開２０１０－２５７３４３号公報及び特開２０１１－３０６７８号公報に開示されている手法を採用してもよい。
例えば、解析部２５３は、記憶部２５２に記録された脳活動情報に基づいて生体の脳活動状態を特定する特定処理を実行する。例えば、解析部２５３は、記憶部２５２に記録された脳活動情報に基づいて大脳皮質の所定の部位の状態を特定する。いくつかの実施形態では、解析部２５３は、所定タイミングにおける所定のＥＣｏＧ信号又は所定のＥＣｏＧ信号の時系列のパターンを探索することにより脳活動状態を特定する。いくつかの実施形態では、解析部２５３は、所定タイミングにおける２以上のＥＣｏＧ信号の組み合わせのパターン又は２以上のＥＣｏＧ信号の組み合わせの時系列のパターンを探索することにより脳活動状態を特定する。
処理部２５０は、解析部２５３による解析処理により得られた推定結果又は特定結果を記憶部２５２等の記憶デバイスに記録したり、図示しない出力デバイス（例えば、ディスプレイ、プリンタ、スピーカ等）によって出力したりすることが可能である。
（発光制御部２５４）
発光制御部２５４は、発光チャンネル毎（すなわち、ＬＥＤ光源毎）に、対応するＬＥＤ光源の発光タイミング（発光開始タイミング、発光終了タイミング、パルス周期等）を制御する。いくつかの実施形態では、発光制御部２５４は、ＬＥＤ光源の出射光の光量を制御する。
ＬＥＤ光源が出射光の波長を変更可能な場合、発光制御部２５４は、ＬＥＤ光源の出射光の波長（中心波長又は波長範囲）を制御することが可能である。例えば、発光制御部２５４は、神経細胞を活性化する波長成分を有する光（例えば、青色光）を出射するようにＬＥＤ光源を制御したり、神経細胞の活性化を抑制する波長成分を有する光（例えば、オレンジ色光）を出射するようにＬＥＤ光源を制御したりする。
いくつかの実施形態では、発光制御部２５４は、記憶部２５２に記憶された脳活動情報に基づいてＬＥＤ光源を制御する。
いくつかの実施形態では、記憶部２５２には、発光チャンネル毎の発光パターンが定められた発光制御情報が予め記憶されている。発光制御部２５４は、記憶部２５２に記憶された発光制御情報により定められた発光パターンに従って、複数のＬＥＤ光源の各々を制御する。発光対象のＬＥＤ光源は、処理部２５０から駆動電圧が印加されることにより発光する。
このような処理部２５０の機能は、プロセッサにより実現される。プロセッサは、例えば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＧＰＵ（Ｇｒａｐｈｉｃｓ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）、プログラマブル論理デバイス（例えば、ＳＰＬＤ（Ｓｉｍｐｌｅ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＰＬＤ（Ｃｏｍｐｌｅｘ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ））等の回路を意味する。プロセッサは、例えば、記憶回路や記憶装置に格納されているプログラムを読み出し実行することで、実施形態に係る機能を実現する。
上記の処理部２５０、記録制御部２５１、解析部２５３、及び発光制御部２５４の機能は、例えば記憶部２５２又は図示しない記憶装置に記憶されたプログラムをプロセッサが実行することにより実現可能である。また、記憶部２５２の機能は、例えば、メモリ又はハードディスク等に記憶装置によって実現可能である。
（第１動作例）
図２０に、実施形態に係る脳活動処理システム２００の第１動作例のフロー図を示す。例えば、記憶部２５２には、図２０に示す処理を実現するためのコンピュータプログラムが記憶されている。処理部２５０は、このコンピュータプログラムに従って動作することにより、図２０に示す処理を実行することが可能である。
（Ｓ１１：発光制御）
まず、処理部２５０は、記憶部２５２に記憶された発光制御情報により定められた発光パターンに従ってＬＥＤ光源の発光制御を開始する。
（Ｓ１２：ＥＣｏＧ信号を受信）
生体の大脳皮質の所望の位置を照射することにより脳活動が活性化される。ＥＣｏＧ電極１は、大脳皮質の表面に留置された電極を介してＥＣｏＧ信号を検出する。処理部２５０は、ステップＳ１１におけるＬＥＤ光源による照射を受けてＥＣｏＧ電極１により検出されたＥＣｏＧ信号を上記のようにケーブルを介して受信する。
（Ｓ１３：記録制御）
次に、処理部２５０は、記録制御部２５１において、ステップＳ１２において受信されたＥＣｏＧ信号と、対応するＥＣｏＧ電極により検出された接地電位及び基準電位とに基づいて上記のように脳活動情報を順次に生成し、生成された脳活動情報を記憶部２５２に順次に記録する。
記録制御部２５１は、ステップＳ１１における発光制御タイミングに関連付けて脳活動情報を記憶部２５２に順次に記録することが可能である。
（Ｓ１４：解析処理）
続いて、処理部２５０は、解析部２５３において、記憶部２５２に記憶された複数の推定モデルから、ステップＳ１３において記録された脳活動情報の電気特性に近似する推定モデルを選択し、選択された推定モデルに対応付けられている生体の意図を、上記記録された脳活動情報が表す生体の意図であると推定する。
以上で、脳活動処理システム２００の動作は終了である（エンド）。
（第２動作例）
図２１に、実施形態に係る脳活動処理システム２００の第２動作例のフロー図を示す。例えば、記憶部２５２には、図２１に示す処理を実現するためのコンピュータプログラムが記憶されている。処理部２５０は、このコンピュータプログラムに従って動作することにより、図２１に示す処理を実行することが可能である。
（Ｓ２１：発光制御）
まず、処理部２５０は、記憶部２５２に記憶された発光制御情報により定められた発光パターンに従ってＬＥＤ光源の発光制御を開始する。
（Ｓ２２：ＥＣｏＧ信号を受信）
処理部２５０は、ステップＳ２１におけるＬＥＤ光源による照射を受けてＥＣｏＧ電極１により検出されたＥＣｏＧ信号を上記のようにケーブルを介して受信する。
（Ｓ２３：記録制御）
次に、処理部２５０は、記録制御部２５１において、ステップＳ２２において受信されたＥＣｏＧ信号と、対応するＥＣｏＧ電極により検出された接地電位及び基準電位とに基づいて上記のように脳活動情報を順次に生成し、生成された脳活動情報を記憶部２５２に順次に記録する。
記録制御部２５１は、ステップＳ２１における発光制御タイミングに関連付けて脳活動情報を記憶部２５２に順次に記録することが可能である。
（Ｓ２４：解析処理）
続いて、処理部２５０は、解析部２５３において、記憶部２５２に記録された脳活動情報から上記のように脳活動状態を特定する。
（Ｓ２５：発光制御）
再び、処理部２５０は、発光制御部２５４により、ステップＳ２４において特定された脳活動状態に基づいて、所定のＬＥＤ光源に対して発光制御を行う。
いくつかの実施形態では、発光制御部２５４は、ステップＳ２４において特定された脳活動状態に基づいて、所望のＬＥＤ光源に対する消灯制御を行う。いくつかの実施形態では、発光制御部２５４は、ステップＳ２４において特定された脳活動状態に基づいて、所望のＬＥＤ光源の発光タイミング（発光時間、消灯時間、パルス幅等）の制御を行う。いくつかの実施形態では、発光制御部２５４は、ステップＳ２４において特定された脳活動状態に基づいて、所望のＬＥＤ光源の出射光の中心波長を変更する制御を行う。いくつかの実施形態では、発光制御部２５４は、ステップＳ２４において特定された脳活動状態に基づいて、ステップＳ２１において発光制御されたＬＥＤ光源とは別のＬＥＤ光源に対する発光制御を開始する。
（Ｓ２６：終了？）
次に、処理部２５０は、処理を終了するか否かを判定する。いくつかの実施形態では、処理部２５０は、図示しない操作部を用いてユーザに所定の指示を受けたとき処理を終了すると判定する。いくつかの実施形態では、処理部２５０は、当該処理の開始後に所定時間が経過したとき処理を終了すると判定する。いくつかの実施形態では、処理部２５０は、記憶部２５２に予め記憶された制御情報に基づいて処理を終了すると判定する。
処理を終了すると判定されたとき（Ｓ２６：Ｙ）、脳活動処理システム２００の動作は終了である（エンド）。処理を終了しないと判定されたとき（Ｓ２６：Ｎ）、脳活動処理システム２００の動作はステップＳ２２に移行する。
［効果］
実施形態に係るＥＣｏＧ電極、脳活動処理システム、及び脳活動処理方法について説明する。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極（１、１０Ｌ、１０Ｒ、２０Ｌ、２０Ｒ）には、大脳皮質の複数の位置に設置可能な複数の電極（Ｅｒ）と複数の電極のそれぞれに電気的に接続された複数の配線（ＨＬ）とが変形可能な基板に配置される。ＥＣｏＧ電極は、第１コネクタ部（２１Ｌ、２１Ｒ）と、１以上の電極部と、側頭葉下部用電極部（２９Ｌ、２９Ｒ）と、接地電極部（３１Ｌ、３１Ｒ）と、基準電極部（３２Ｌ、３２Ｒ）とを含む。第１コネクタ部には、複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタ（３５Ｌ、３５Ｒ）が設けられる。１以上の電極部は、基部が第１コネクタ部に接続され、第１方向（ｙ方向）に伸びる。側頭葉下部用電極部は、基部が第１コネクタ部に接続され第１方向に伸びる配線部（３０Ｌ、３０Ｒ）を介して、第１方向に交差する第２方向（ｘ方向）に伸びる。接地電極部は、基部が第１コネクタ部に接続され接地電位に接続するために用いられる。基準電極部は、基部が第１コネクタ部に接続され基準信号を検出するために用いられる。１以上の電極部の少なくとも１つの端部には、第２方向に伸び、側頭葉下部用電極部に配置された電極に近接して配置可能な電極を含む側頭葉上部用電極部（２６Ｌ、２８Ｌ、２６Ｒ、２８Ｒ）が設けられている。
このような構成によれば、大脳皮質の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号（神経信号）を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができる。特に、大脳皮質の前部におけるＥＣｏＧ信号を単独で計測することができる。また、第１方向の伸びる側頭葉上部用電極部に対して、配線部を介して第２方向に伸びる側頭葉下部用電極部を設けたので、側頭葉の複数の位置に電極を微調整して配置することができ、小型の大脳を有する生体に埋設可能なＥＣｏＧ電極を提供することができる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極では、１以上の電極部は、前頭前野用電極部（２２Ｌ、２２Ｒ）と、前頭眼窩野用電極部（２３Ｌ、２３Ｒ）と、第１前頭葉用電極部（２４Ｌ、２４Ｒ）と、第２前頭葉用電極部（２５Ｌ、２５Ｒ）とを含む。側頭葉上部用電極部は、基部が第２前頭葉用電極部の端部に接続され、第２方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。前頭前野用電極部は、基部が第１コネクタ部に接続され、第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。前頭眼窩野用電極部は、基部が前頭前野用電極部の端部に接続され、１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。第１前頭葉用電極部は、基部が第１コネクタ部に接続され、第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。第２前頭葉用電極部は、基部が第１コネクタ部に接続され、第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。
このような構成によれば、前頭前野、前頭眼窩野、及び前頭葉を含む小型の大脳皮質の前部の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極では、前頭前野用電極部と前頭眼窩野用電極部との間の外縁部に切り欠き部（くびれ部３６Ｌ、３６Ｒ）が形成されている。
このような構成によれば、前頭前野から前頭眼窩野にかけて湾曲状に形状が変化する部分に基板の撓み等を生じさせることなく電極を高精度に設置することが可能になる。特に、大脳皮質の下部に位置する前頭眼窩野に基板を折り曲げて、前頭眼窩野の所望の位置に電極を配置することが可能になる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、一端が第１コネクタ部に接続され、第１方向に伸びる１以上の配線と１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む頭頂葉用電極部（２７Ｌ、２７Ｒ）を含む。
このような構成によれば、更に、頭頂葉の一部を含む小型の大脳皮質の前部の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極（１、１０Ｌ、１０Ｒ、５０Ｌ、５０Ｒ）には、大脳皮質の複数の位置に設置可能な複数の電極（Ｅｒ）と複数の電極のそれぞれに電気的に接続された複数の配線（ＨＬ）とが変形可能な基板に配置される。ＥＣｏＧ電極は、第２コネクタ部（５１Ｌ、５１Ｒ）と、視覚野用電極部（５２Ｌ、５２Ｒ）と、視覚背側路用電極部（５３Ｌ、５３Ｒ）と、後頭極用電極部（５４Ｌ、５４Ｒ）と、視覚腹側路用電極部（５５Ｌ、５５Ｒ）と、接地電極部（６１Ｌ、６１Ｒ）と、基準電極部（６２Ｌ、６２Ｒ）とを含む。第２コネクタ部は、複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタ（６５Ｌ、６５Ｒ）が設けられる。視覚野用電極部は、基部が第２コネクタ部に接続される。視覚背側路用電極部は、基部が第２コネクタ部に接続され、第３方向（ｘ方向）に伸びる。後頭極用電極部は、基部が第２コネクタ部に接続され、第３方向に伸びる。視覚腹側路用電極部は、基部が視覚背側路用電極部の端部に接続され、第３方向に交差する第４方向（ｙ方向）に伸びる。接地電極部は、基部が第２コネクタ部に接続され接地電位に接続するために用いられる。基準電極部は、基部が第２コネクタ部に接続され基準信号を検出するために用いられる。
このような構成によれば、視覚野、視覚背側路、後頭極、及び視覚腹側路を含む小型の大脳皮質の後部の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができる。特に、大脳皮質の後部におけるＥＣｏＧ信号を単独で計測することができる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、一端が第２コネクタ部に接続され、第３方向に伸びる１以上の配線と１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む頭頂葉用電極部（５６Ｌ、５６Ｒ）を含む。
このような構成によれば、更に、頭頂葉の一部を含む小型の大脳皮質の後部の複数の位置におけるＥＣｏＧ信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極では、視覚野用電極部は、第１視覚野用電極部（５２１Ｌ、５２１Ｒ）と、第２視覚野用電極部（５２２Ｌ、５２２Ｒ）と、第３視覚野用電極部（５２３Ｌ、５２３Ｒ）とを含む。第１視覚野用電極部は、第３方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。第２視覚野用電極部は、第４方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む。第３視覚野用電極部は、第１視覚野用電極部と第２視覚野用電極部とにより一部が囲まれた領域（間隙部６６Ｌ）に形成された１以上の電極を含む。
このような構成によれば、視覚野から視覚腹側路にかけて湾曲上に形状が変化する部分に基板の撓み等を生じさせることなく電極を高精度に設置することが可能になる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、大脳皮質の少なくとも前部の複数の位置を照射可能な複数の光源（ＬＥＤ光源）と、複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタ（４１Ｌ、４１Ｒ）が設けられたコネクタ部（４２Ｌ、４２Ｒ）と、を含む光刺激電極（４０Ｌ、４０Ｒ）と、第１コネクタ部及び光刺激電極のコネクタ部を保持可能に収納し、少なくとも複数の接続端子が露出するように開口部が形成されているケース部材（１００Ｌ、１００Ｒ）と、ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、を含む。
このような構成によれば、生体の動きや光刺激制御に起因したノイズを低減しつつ小型の大脳皮質の片半球の前部の皮質脳波信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができるようになる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、大脳皮質の少なくとも前部の複数の位置を照射可能な複数の光源（ＬＥＤ光源）と、複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタ（４１Ｌ、４１Ｒ）が設けられたコネクタ部（４２Ｌ、４２Ｒ）と、を含む光刺激電極（４０Ｌ、４０Ｒ）と、第２コネクタ部及び光刺激電極のコネクタ部を保持可能に収納し、少なくとも複数の接続端子が露出するように開口部が形成されているケース部材（１００Ｌ、１００Ｒ）と、ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、を含む。
このような構成によれば、生体の動きや光刺激制御に起因したノイズを低減しつつ小型の大脳皮質の片半球の後部の皮質脳波信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができるようになる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、大脳皮質の前部の複数の位置を照射可能な複数の光源（ＬＥＤ光源）と、複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタ（４１Ｌ、４１Ｒ）が設けられたコネクタ部（４２Ｌ、４２Ｒ）と、を含む光刺激電極（４０Ｌ、４０Ｒ）と、上記のいずれかに記載の前部用皮質脳波電極と、上記のいずれかに記載の後部用皮質脳波電極と、互いに重ならないように積層された第１コネクタ部及び第２コネクタ部と光刺激電極のコネクタ部とを保持可能に収納し、少なくとも第１コネクタ部の複数の接続端子、第２コネクタ部の複数の接続端子及び複数の光源制御用端子が露出するように開口部が形成されているケース部材（１００Ｌ、１００Ｒ）と、ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、を含む。
このような構成によれば、生体の動きや光刺激制御に起因したノイズを低減しつつ小型の大脳皮質の片半球の皮質脳波信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができるようになる。
いくつかの実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、上記のいずれかに記載の皮質脳波電極を含む左半球用皮質脳波電極と、上記のいずれかに記載の皮質脳波電極を含む右半球用皮質脳波電極と、を含み、右半球用皮質脳波電極は、左半球用皮質脳波電極における複数の電極及び複数の配線が鏡面配置された複数の電極及び複数の配線を含む。
このような構成によれば、生体の動きや光刺激制御に起因したノイズを低減しつつ小型の大脳皮質の全半球の皮質脳波信号を同時に計測可能なＥＣｏＧ電極を提供することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る脳活動処理システム（１００）は、上記のいずれかに記載の皮質脳波電極と、複数の光源を制御する発光制御部（２５４）と、複数の電極を介して検出された皮質脳波信号を記憶部に記録する記録制御部（２５１）と、を含む。
このような構成によれば、小型の大脳皮質の複数の位置において同時に計測されたＥＣｏＧ信号を記録することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る脳活動処理システム（１００）は、上記のいずれかに記載の皮質脳波電極と、複数の電極を介して検出された皮質脳波信号に基づいて複数の光源を制御する発光制御部（２５４）と、を含む。
このような構成によれば、小型の大脳皮質の複数の位置において同時に計測されたＥＣｏＧ信号に基づいて、大脳皮質に対して光刺激を付与することができるようになる。
いくつかの実施形態に係る脳活動処理方法は、複数の光源を制御する発光制御ステップと、上記のいずれかに記載の皮質脳波電極の複数の電極を介して検出された皮質脳波信号を記憶部に記録する記録制御ステップと、を含む。
このような方法によれば、小型の大脳皮質の複数の位置において同時に計測されたＥＣｏＧ信号を記録することが可能になる。
いくつかの実施形態に係る脳活動処理方法は、上記のいずれかに記載の皮質脳波電極の複数の電極を介して皮質脳波信号を検出する検出ステップと、検出ステップにおいて検出された皮質脳波信号に基づいて複数の光源を制御する発光制御ステップと、を含む。
このような方法によれば、小型の大脳皮質の複数の位置において同時に計測されたＥＣｏＧ信号に基づいて、大脳皮質に対して光刺激を付与することができるようになる。
＜その他＞
以上に示された実施形態は、この発明を実施するための一例に過ぎない。この発明を実施しようとする者は、この発明の要旨の範囲内において任意の変形、省略、追加等を施すことが可能である。
実施形態に係るＥＣｏＧ電極における各電極部の電極は、対応する脳葉の位置に配置されなくてもよい。例えば、前頭前野用の電極が前頭葉に配置されたり、前頭葉用の電極が前頭前野に配置されたりしてもよい。
実施形態に係るＥＣｏＧ電極は、全半球のＥＣｏＧ信号の計測に限定されず、片半球のＥＣｏＧ信号の計測、前部のＥＣｏＧ信号の計測、後部のＥＣｏＧ信号の計測、又は光刺激を目的としたものに単独又は組み合わせて適用することができる。
１ ＥＣｏＧ電極
１０Ｌ 左半球用のＥＣｏＧ電極
１０Ｒ 右半球用のＥＣｏＧ電極
２０Ｌ、２０Ｒ 前部用のＥＣｏＧ電極
２１Ｌ、２１Ｒ 第１コネクタ部
２２Ｌ、２２Ｒ 前頭前野用電極部
２３Ｌ、２３Ｒ 前頭眼窩野用電極部
２４Ｌ、２４Ｒ 第１前頭葉用電極部
２５Ｌ、２５Ｒ 第２前頭葉用電極部
２６Ｌ、２６Ｒ、２８Ｌ、２８Ｒ 側頭葉上部用電極部
２７Ｌ、２７Ｒ、５６Ｌ、５６Ｒ 頭頂葉用電極部
２９Ｌ、２９Ｒ 側頭葉下部用電極部
３０Ｌ、３０Ｒ 配線部
３１Ｌ、３１Ｒ、６１Ｌ、６１Ｒ 接地電極部
３２Ｌ、３２Ｒ、６２Ｌ、６２Ｒ 基準電極部
３５Ｌ、３５Ｒ、４１Ｌ、４１Ｒ、６５Ｌ、６５Ｒ コネクタ
４０Ｌ、４０Ｒ 光刺激電極
４２Ｌ、４２Ｒ コネクタ部
５０Ｌ、５０Ｒ 後部用のＥＣｏＧ電極
５１Ｌ、５１Ｒ 第２コネクタ部
５２Ｌ、５２Ｒ 視覚野用電極部
５３Ｌ、５３Ｒ 視覚背側路用電極部
５４Ｌ、５４Ｒ 後頭極用電極部
５５Ｌ、５５Ｒ 視覚腹側路用電極部
１００Ｌ、１００Ｒ ケース部材
２００ 脳活動処理システム
２５０ 処理部
２５１ 記録制御部
２５２ 記憶部
２５３ 解析部
２５４ 発光制御部

Claims (15)

  1. 大脳皮質の複数の位置に設置可能な複数の電極と前記複数の電極のそれぞれに電気的に接続された複数の配線とが変形可能な基板に配置された皮質脳波電極であって、
    前記複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタが設けられた第１コネクタ部と、
    基部が前記第１コネクタ部に接続され、第１方向に伸びる１以上の電極部と、
    基部が前記第１コネクタ部に接続され前記第１方向に伸びる配線部を介して、前記第１方向に交差する第２方向に伸びる側頭葉下部用電極部と、
    基部が前記第１コネクタ部に接続され接地電位に接続するための接地電極部と、
    基部が前記第１コネクタ部に接続され基準信号を検出するための基準電極部と、を含み、
    前記１以上の電極部の少なくとも１つの端部には、前記第２方向に伸び、前記側頭葉下部用電極部に配置された電極に近接して配置可能な電極を含む側頭葉上部用電極部が設けられている、皮質脳波電極。
  2. 前記１以上の電極部は、
    基部が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む前頭前野用電極部と、
    基部が前記前頭前野用電極部の端部に接続され、１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む前頭眼窩野用電極部と、
    基部が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第１前頭葉用電極部と、
    基部が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第２前頭葉用電極部と、
    を含み、
    前記側頭葉上部用電極部は、基部が前記第２前頭葉用電極部の端部に接続され、前記第２方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む
    ことを特徴とする請求項１に記載の皮質脳波電極。
  3. 前記前頭前野用電極部と前記前頭眼窩野用電極部との間の外縁部に切り欠き部が形成されている
    ことを特徴とする請求項２に記載の皮質脳波電極。
  4. 一端が前記第１コネクタ部に接続され、前記第１方向に伸びる１以上の配線と前記１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む頭頂葉用電極部を含む
    ことを特徴とする請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の皮質脳波電極。
  5. 大脳皮質の複数の位置に設置可能な複数の電極と前記複数の電極のそれぞれに電気的に接続された複数の配線とが変形可能な基板に配置された皮質脳波電極であって、
    前記複数の配線に電気的に接続される複数の接続端子を有するコネクタが設けられた第２コネクタ部と、
    基部が前記第２コネクタ部に接続された視覚野用電極部と、
    基部が前記第２コネクタ部に接続され、第３方向に伸びる視覚背側路用電極部と、
    基部が前記第２コネクタ部に接続され、前記第３方向に伸びる後頭極用電極部と、
    基部が前記視覚背側路用電極部の端部に接続され、前記第３方向に交差する第４方向に伸びる視覚腹側路用電極部と、
    基部が前記第２コネクタ部に接続され接地電位に接続するための接地電極部と、
    基部が前記第２コネクタ部に接続され基準信号を検出するための基準電極部と、
    を含む皮質脳波電極。
  6. 一端が前記第２コネクタ部に接続され、前記第３方向に伸びる１以上の配線と前記１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む頭頂葉用電極部を含む
    ことを特徴とする請求項５に記載の皮質脳波電極。
  7. 前記視覚野用電極部は、
    前記第３方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第１視覚野用電極部と、
    前記第４方向に伸びる１以上の配線と当該１以上の配線に電気的に接続された１以上の電極とを含む第２視覚野用電極部と、
    前記第１視覚野用電極部と前記第２視覚野用電極部とにより一部が囲まれた領域に形成された１以上の電極を含む第３視覚野用電極部と、
    を含む
    ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の皮質脳波電極。
  8. 大脳皮質の少なくとも前部の複数の位置を照射可能な複数の光源と、前記複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタが設けられたコネクタ部と、を含む光刺激電極と、
    前記第１コネクタ部及び前記光刺激電極のコネクタ部を保持可能に収納し、少なくとも前記複数の接続端子が露出するように開口部が形成されているケース部材と、
    前記ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、
    を含む
    ことを特徴とする請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の皮質脳波電極。
  9. 大脳皮質の少なくとも前部の複数の位置を照射可能な複数の光源と、前記複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタが設けられたコネクタ部と、を含む光刺激電極と、
    前記第２コネクタ部及び前記光刺激電極のコネクタ部を保持可能に収納し、少なくとも前記複数の接続端子が露出するように開口部が形成されているケース部材と、
    前記ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、
    を含む
    ことを特徴とする請求項５～請求項７のいずれか一項に記載の皮質脳波電極。
  10. 大脳皮質の前部の複数の位置を照射可能な複数の光源と、前記複数の光源に電気的に接続された複数の光源制御用端子を有するコネクタが設けられたコネクタ部と、を含む光刺激電極と、
    請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の皮質脳波電極を含む前部用皮質脳波電極と、
    請求項５～請求項７のいずれか一項に記載の皮質脳波電極を含む後部用皮質脳波電極と、
    互いに重ならないように積層された前記第１コネクタ部及び前記第２コネクタ部と前記光刺激電極のコネクタ部とを保持可能に収納し、少なくとも前記第１コネクタ部の複数の接続端子、前記第２コネクタ部の複数の接続端子及び前記複数の光源制御用端子が露出するように開口部が形成されているケース部材と、
    前記ケース部材に形成された開口部を塞ぐことが可能なカバー部材と、
    を含むことを特徴とする皮質脳波電極。
  11. 請求項８～請求項１０のいずれか一項に記載の皮質脳波電極を含む左半球用皮質脳波電極と、
    請求項８～請求項１０のいずれか一項に記載の皮質脳波電極を含む右半球用皮質脳波電極と、
    を含み、
    前記右半球用皮質脳波電極は、前記左半球用皮質脳波電極における複数の電極及び複数の配線が鏡面配置された複数の電極及び複数の配線を含む
    ことを特徴とする皮質脳波電極。
  12. 請求項８～請求項１１のいずれか一項に記載の皮質脳波電極と、
    前記複数の光源を制御する発光制御部と、
    前記複数の電極を介して検出された皮質脳波信号を記憶部に記録する記録制御部と、
    を含むことを特徴とする脳活動処理システム。
  13. 請求項８～請求項１１のいずれか一項に記載の皮質脳波電極と、
    前記複数の電極を介して検出された皮質脳波信号に基づいて前記複数の光源を制御する発光制御部と、
    を含むことを特徴とする脳活動処理システム。
  14. 前記複数の光源を制御する発光制御ステップと、
    請求項８～請求項１１のいずれか一項に記載の皮質脳波電極の前記複数の電極を介して検出された皮質脳波信号を記憶部に記録する記録制御ステップと、
    を含む
    ことを特徴とする脳活動処理方法。
  15. 請求項８～請求項１１のいずれか一項に記載の皮質脳波電極の前記複数の電極を介して皮質脳波信号を検出する検出ステップと、
    前記検出ステップにおいて検出された前記皮質脳波信号に基づいて前記複数の光源を制御する発光制御ステップと、
    を含む
    ことを特徴とする脳活動処理方法。

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