JPH0657201B2 - 脳波の記録装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は脳波の記録装置に関し、特に脳波をグラフに表
示することにより、脳の機能を直観的、視覚的に容易に
理解することを可能にした脳波の記録装置に関するもの
である。

［従来の技術］ 従来、脳の機能は脳波計を使用して脳波の測定を行うこ
とにより記録され、その得られた結果の解析により判定
が行われていた。

例えば、脳波は一般に脳が示す電気的活動の時間に対す
る変化を頭皮上の電極から誘導して記録され、変動する
電位差を縦軸に、時間を横軸にとり、正弦波に近似した
波形曲線で表示されている。実際の記録方法としては脳
波はμＶ単位の微少な電位であるために、脳波計により
大きく増幅され、ペン先の上下の動きを、流れる紙の上
に波状に画かれている。この波形は高さ（振幅μＶ）と
幅（持続時間、周期、ミリセコンド）で表わされ、周波
数（サイクル）は１／周期である。

上記の如くして記録された波形から脳波を読み取るに
は、通常脳波は１秒間３cmの幅で画かれるのが原則とさ
れているために、記録された波形の波の横幅が３cmの中
にいくつ入る割合になっているかをスケール等で測定し
て周波数を求め、又振幅はスケールで長さを計り電圧に
換算して求めている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、脳波を読み取るには記録された脳波の毎
頁が読まれなければならないが、多数の脳波の波形の全
てを読むには時間がかかるために、波形の全体的特徴を
代表する部分を読み取り全体を把握しているが、正確な
読み取りには熟練を要し、また個人差が生ずるために定
量的な判定を行うことが難しい欠点があった。

また、脳波の分析は専門家においても大変難しく、まし
ては一般の人に脳波を見せて波形を説明しても中々理解
することが困難である。

本発明はこの様な従来の問題を鑑みて研究を行なった結
果完成されたものであり、従来の様な脳波計を使用する
ことなく、電極を検者の頭皮の各測定部位に装着し、そ
の電極より得られた信号をインターフェース装置により
解析しパーソナルコンピュータのＣＲＴに表示すること
により、電極から得られた脳波信号を直接に画面に表示
することができるコンパクトな装置で容易に脳の機能を
視覚的、直観的に把握することができると共に一般の人
にも説明し易く、理解しやすい脳波の記録装置を提供す
ることを目的とするものである。

［問題点を解決するための手段］及び［作用］ 即ち、本発明は、（Ａ）頭皮の各誘導部位に装着し脳波
信号のアナログ信号を誘導する電極と、（Ｂ）電極を装
着した数のチャンネルの入力を１つのチャンネル毎の入
力に切り換えて電極からアナログ信号を取り込む１２Ｃ
Ｈマルチプレクサと、１２ＣＨマルチプレクサで取り込
んだ信号を増幅するプリアンプと、プリアンプから得た
アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータ
と、１２ＣＨマルチプレクサをコントロールしてチャン
ネルを切り換えてＡＤコンバータを作動させ、電極を装
着した数のチャンネル分のデータを取り込み、ユニット
をコントロールしてパーソナルコンピュータへデータを
送り込むデータ収集コントロール装置とを有するインタ
ーフェース装置と、（Ｃ）該デジタル信号を取り込み測
定データの演算を行い、脳波を縦軸が電位、横軸が各電
極部位の折れ線グラフに表示するパーソナルコンピュー
タとからなることを特徴とする脳波の記録装置である。

以下、本発明を詳細に説明する。

本発明の脳波の記録装置は電極より入力された12又は16
チャンネルの生体信号をインターフェース装置を介して
パーソナルコンピュータに送り込んで解析を行い、その
結果から脳波の記録を自動的に行うものである。

第１図は本発明の脳波の記録装置の１例を示すブロック
図である。

同第１図において、電極は頭皮の各測定部位に装着し脳
波信号を誘導し、誘導された信号はアナログ信号として
インターフェース装置に取り込まれる。

脳波の測定において、電極は国際式10−20法に適合する
12又は16チャンネルの入力で単極誘導法により取り付け
る。また、電極は一般に市販されている脳波測定用電極
を使用することができる。

本発明は従来の脳波計を使用しないで、前記電極を用い
て直接に脳波の測定を行なう装置である。

次に、頭皮の測定部位に電極を装着し、第１図のインタ
ーフェース装置に接続し、該インターフェース装置をパ
ーソナルコンピュータに接続する。

また、電極から誘導される脳波信号中にノイズが混入さ
れている場合には、電極とインターフェース装置間にノ
イズを除去する装置、例えば前置増幅器（プリアンプ）
等を設けることができる。

本発明において、インターフェース装置は電極により表
示されたアナログ信号をデジタル信号に変換し、パーソ
ナルコンピュータに送り込む機能を行なう。

インターフェース装置は12CHマルチプレクサ，プリアン
プ，12bit A-D コンバータ，インテリジェントコントロ
ールユニット，RS 232C ユニット等よりなる。

12CHマルチプレクサは12チャンネルの入力を１つのチャ
ンネル毎の入力に切り換えて電極からアナログ信号を取
り込む装置である。切り換え時間は50μSEC である。

プリアンプ（前置増幅器）は12CHマルチプレクサで取り
込んだ信号を増幅する。

12bit A-D コンバータ（AD変換機）はプリアンプから得
たアナログ信号をデジタル信号に変換する。

インテリジェント・コントロール・ユニット（データ収
集コントロール装置）は12CHマルチプレクサをコントロ
ールしてチャンネルを切り換えてA-D コンバータを作動
させ、12チャンネル分のデータを取り込み、RS 232C ユ
ニットをコントロールしてパーソナルコンピュータ（パ
ナファコムC-7000D）へデータを送り込む。

RS 232Cユニットは RS 232C規格に準拠したインターフ
ェースであり、インターフェース装置とパーソナルコン
ピュータを接続する接続器である。

次に、本発明に用いられるインターフェース装置の仕様
の１例を示すと、 入力チャンネル 12チャンネル 入力インピーダンス 100 ＫΩ Ａ／Ｄ変換時間 200 μ／gec Ａ／Ｄ変換精度 12 bit である。

第２図にインターフェース装置の回路図を示す。

また、第３図にアナログ・デジタル変換器の制御ユニッ
トの１例を表わす構成図を示す。

その仕様を示すと、 CPU：8086-2 ,8 MHz (16bit) ROM：96 KByte RAM：640 KByte (Main memory) FDD：5 INCH 6.4 MB×2 ADC：12 bit 入力±250 mV 本発明において、パーソナルコンピュータはインターフ
ェース装置と接続され、インターフェース装置より送り
込まれた測定データの演算を行い、脳波を縦軸が電位、
横軸が各電極部位の折れ線グラフに表示する。

パーソナルコンピュータはコンピュータ本体部、カラー
ディスプレイ、キーボード、10 MB固定ディスク装置及び
プリンター等よりなる。

本発明に用いられるパーソナルコンピュータの具体例を
示すと，OAパーソナルコンピュータ C−7000D ，メモリ
256KB〜384KB が挙げられる。

次に、本発明に用いられる該パーソナルコンピュータの
仕様を示すと下記のとおりである。

〇コンピュータ本体部 メモリ容量 ROM 8Kバイト RAM 384Kバイト カラーCRT 出力 640×480 ドット パレッ ト機能 同時８色表示 プリンター出力 24×24ドット 120CPS カレンダークロック 内臓 電 源 AC100V±10％ 消費電力 0.9KVA 重 量 23kg 大 き さ 480 (W) ×445 (D) × 165(H)mm 〇カラーディスプレイ部 ブラウン管 12インチ 表 示 色 三原色、８色、中間色を 含め83色 画面構成 グラフィック画面× ９＋文字画面 電 源 AC100V±10％ 消費電力 90VA以下 重 量 12kg 大 き さ 320 (H) ×415 (D) × 347(W)チルト台付 表示文字数 80字×24行×９画面 〇キーボード キー配列 標準JIS（テンキー付） 出力データ JIS ８ビットコード （パラレル） 重 量 2.3 kg 〇10MB固定ディスク装置 記憶容量 10メガバイト データ容量 1000人 〇プリンター 印字速度 80字／秒 印字方式 ドット マトリクスイン パクト両方向印字 印 字 数 80字／行 66行／ページ 電 源 AC100V±10％ 消費電力 120VA 重 量 16kg 大 き さ 570(W)×455(D)×175(H) 次に、本発明の脳波の記録装置を用いて脳波を記録する
方法について説明する。第４図は脳波の記録方法を示す
フローチャートである。同第４図において、先ず頭皮の
各誘導部位に装着した脳波用電極より入力された12チャ
ンネルの生体信号をインターフェース装置を介してパー
ソナルコンピュータに取り込む。

測定条件は、１回の取込み時間５秒間固定(4.88 msec×
1024)、取込回数範囲１回〜99回に設定する。

次に、取込回数を設定し、電極からインターフェース装
置を介してパーソナルコンピュータC-7000D の主メモリ
ーに測定データをリアルタイムに格納する。

チャンネル数 12チャンネル サンプリングクロック 4.8ms サンプリング数 1024ポイント／チャ ンネル 主メモリーに格納された時系列データを高速フーリェ変
換法（FFT）により複素フーリェ級数に変換し、パワー
スペクトルを演算する。

FET 演算精度 32ビット 周波数分解能 0.5 Hz 周波数帯域 ０〜80 Hz 演算の結果求められたパワースペクトルを固定ディスク
に記憶する。サンプリングしたデータを５秒毎にパワー
スペクトル演算し、結果を記憶する作業を設定回数分繰
り返し行う。

設定された回数分のパワースペクトルが記憶されると、
回数で等分した平均パワースペクトルを12チャンネル同
時に一画面にグラフ表示する。

パワースペクトルをチャンネル別、周波帯別に固定ディ
スクの測定値マスターファイルに書き込み、この測定値
マスターファイルを読み込んで電位分布図及び縦軸が電
位０〜50μＶ、横軸が各電極部位１〜12チャンネルの折
れ線グラフの脳波グラフであるS.S グラフＩ，IIを作成
する。

周波帯区分 δ 波 2.0〜 3.8Hz θ 波 4.0〜 7.8Hz α_１波 8.0〜 9.8Hz α_２波 10.0〜12.8Hz β_１波 13.0〜19.8Hz β_２波 20.0〜29.8Hz 電位分布図及びS.S グラフＩ，IIはメニュー画面よりN
o.．を指定する事により、測定値マスターファイルを読
み込んでCRT 画面にカラー表示し、プリンターにハード
コピーして印字する処理を行う。

この様にして脳波を縦軸が電位、横軸が各電極部位の折
れ線グラフに表示した脳波グラフに記録することができ
る。

［実施例］ 次に、実施例を示し、本発明をさらに具体的に説明す
る。

実施例１ 市販の脳波計用電極の端子を前記のインターフェース装
置に接続し、該インターフェース装置をパーソナルコン
ピュータ（ナショナル、パナファコムC-7000D）に接続
した装置を用いて、第１表に示す処理手順により脳波の
記録を行なった。

尚、第２表にメニューNo.．の概要を示す。

［処理手順］ 〇検者データの入力 メニュー画面よりメニュー No.１を選択すると、下記の
事項が画面に表示される。

検出のNUMBERを指定することにより、測定データが収集
される。

〇脳波測定 電極からデータを自動的に収集され、日付と時間が表示
される。

取込回数はCOUNT 数を指定して収集される。

次に、演算開始及び計算中の表示が行われる。演算は全
チャンネルの信号を５秒間取り込んだ後パワースペクト
ルを計算し、前に求めたパワースペクトルに加算すると
いうことを繰り返し行う。５秒間１カウントとし20カウ
ントまで演算でき任意のカウント数を指定できる。取込
み開始時間は自動表示、及び取り込み終了時間は自動表
示で行う。

〇パワースペクトルグラフ メニュー画面よりメニュー No.２を選択するとパワース
ペクトルグラフの画面が表示される。12チャンネルのパ
ワースペクトルの結果が表示される。縦軸にパワー、横
軸に周波数０〜80Hz、１目盛５Hzの表示がなされる。演
算、カウント数が表示される。

〇電位分布図 メニュー画面よりメニュー No.３を選択すると電位分布
図の画面が表示される。周波数別に電位分布図の表示を
する。この場合、パワースペクトルの電位の大きさを６
段階に分け各電位を柄別に、又各周波帯域を色別で比較
表示する。

デルタ帯域 （青） 周波数 2.0 〜 3.8Hz シータ帯域 （紫） 周波数 4.0 〜 7.8Hz アルファ帯域（赤） 周波数 8.0 〜12.8Hz ベータ帯域 （緑） 周波数 13.0 〜29.8Hz 〇S.S グラフＩ メニュー画面より、メニュー No.４を選択すると画面が
表示される。正常人グラフを表示したい場合はＹを、し
ない場合はＮを指定する。

正常人グラフは 最小値〜最大値 白 平 均 値 黒 演算により得られた各チャンネルの平均電位を縦軸が電
位、横軸が各電極部位の折れ線グラフで表示する。

正常人グラフを入力し20代〜60代の各年代のグラフと比
較して見ることができる。（年代別グラフは検者の年令
に応じ、その年代別グラフが表示される） 周波数帯域δ，θ，α₁,α₂,β₁,β₂,の６帯域が同時表
示される。

１回目赤、２回目黄、３回目緑、４回目青の４回分の表
示ができ、比較検討することができる。また、S.S グラ
フＩに正常人グラフが表示され検者のデータを比較検討
することができる。

〇S.S グラフII メニュー画面よりメニュー No.５を選択すると画面が表
示される。正常人グラフを表示したい場合はＹを、しな
い場合はＮを指定し周波帯をＮＯで指定でする。

S.S グラフＩよりδ，θ，α₁,α₂,β₁,β₂,の各々１つ
の任意の周波帯域を選択して表示することができる。

S.S グラフＩより、δ波帯域のS.S グラフIIの表示を第
５図に示す。

S.S グラフIIより、正常人グラフを表示し、検者のδ波
帯域の比較をすることができる。その結果を第６図に示
す。

〇周波帯別電位一覧表 メニュー画面よりメニュー No.６を選択すると周波帯別
に12チャンネルの測定データ値の画面が表示される。

検者の４回分の電位一覧表を表示する。

〇S.S グラフIII メニュー画面よりメニュー No.７を選択すると縦軸が電
位、横軸が時間の画面が表示される。

生体電位の時間的経過を測定し機能を観察することがで
きる。

〇検者の登録 メニュー画面よりメニュー No.８を選択すると画面が表
示される。No.．を選択し検者の名前・生年月日・性別
を登録・修正を行う。

〇正常人グラフの登録 メニュー画面よりメニュー No.10を選択すると正常人の
画面が表示される。

周波数を指定し、12チャンネル毎の平均値、最大値、最
小値の登録をする。

［発明の効果］ 以上説明した様に本発明の脳波の記録装置は、従来の様
な大きく複雑な脳波計を使用することなく、電極から得
られた脳波信号を直接に画面に表示することができるコ
ンパクトな装置で容易に脳の機能を視覚的、直観的に把
握することができると共に一般の人にも説明し易く、理
解しやすい優れた効果がある。

また、本発明の脳波の記録装置は脳波を縦軸が電位、横
軸が各電極部位の折れ線グラフに表示して記録すること
ができるために下記の様な優れた効果がある。

(1)脳波の定量的、客観的表示が可能になることにより
脳波の解析結果を視覚的、直観的に理解できると共に電
位的に脳機能を観察することができる。

(2)本発明の臨床応用として検者の脳波解析を行い脳機
能を測定し、S.S グラフと比較し診断治療経過を観察す
ることができる。

(3)脳波の記録が折れ線グラフで表示されているので、
脳波の測定を正確に定量的に行うことができ、従来の様
な測定者により測定誤差を生ずることがない。

(4)正常人の20才から60才までの脳波を測定し、各波形
毎に電位による正常人の脳波の折れ線グラフを作成し、
これに基ずき精神科領域の臨床脳波検差を行い、被測定
者の脳波が正常人の脳波パターンから、どの位ずれてい
るかを比較し、病的な人の治療は勿論のこと、一般人の
脳の機能の働きの検査及びその他の領域に応用すること
ができる。

(5)脳波の記録をプログラムにより自動的に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の脳波の記録装置の１例を示すブロック
図、第２図はインターフェース装置の回路図、第３図は
アナログ・デジタル変換器の制御ユニットの１例を示す
構成図、第４図は脳波の記録方法を示すフローチャー
ト、第５図は検者のδ波の折れ線グラフ、第６図は検者
と正常人のδ波の比較を示す折れ線グラフである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】（Ａ）頭皮の各誘導部位に装着し脳波信号
   のアナログ信号を誘導する電極と、（Ｂ）電極を装着し
   た数のチャンネルの入力を１つのチャンネル毎の入力に
   切り換えて電極からアナログ信号を取り込む１２ＣＨマ
   ルチプレクサと、１２ＣＨマルチプレクサで取り込んだ
   信号を増幅するプリアンプと、プリアンプから得たアナ
   ログ信号をデジタル信号に変換するＡＤコンバータと、
   １２ＣＨマルチプレクサをコントロールしてチャンネル
   を切り換えてＡＤコンバータを作動させ、電極を装着し
   た数のチャンネル分のデータを取り込み、ユニットをコ
   ントロールしてパーソナルコンピュータへデータを送り
   込むデータ収集コントロール装置とを有するインターフ
   ェース装置と、（Ｃ）該デジタル信号を取り込み測定デ
   ータの演算を行い、脳波を縦軸が電位、横軸が各電極部
   位の折れ線グラフに表示するパーソナルコンピュータと
   からなることを特徴とする脳波の記録装置。