JPH1062463A - 生体信号測定用電極の接触抵抗測定方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 １回の測定で２つの電極の接触抵抗を測定す
ることで、接触抵抗の測定に要する時間を半減する。 【解決手段】 発振器２で発生させた交流電圧ｖ１を基
準抵抗Ｒ０を介して、第１の電極Ｄａと第２の電極Ｄｂ
間に印加する。差動増幅回路５で基準抵抗Ｒ０の両端の
電圧に対応した電圧を生成し、整流器８で直流電圧信号
ＶＲ０へ変換する。差動増幅回路６で接触抵抗Ｒ２の両
端の電圧に対応した電圧を生成し、整流器９で直流信号
ＶＲ１へ変換する。電圧増幅器７で接触抵抗Ｒ２の両端
の電圧に対応した電圧を生成し、整流器１０で直流電圧
信号ＶＲ２へ変換する。割算器１１で直流電圧信号ＶＲ
１を直流電圧信号ＶＲ０で除算し、その除算出力Ｉ１に
基づいて第１の接触抵抗Ｒ１の抵抗値を求める。割算器
１２で直流電圧信号ＶＲ２を直流電圧信号ＶＲ０で除算
し、その除算出力Ｉ２に基づいて第２の接触抵抗Ｒ２の
抵抗値を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、生体信号測定用
電極の接触抵抗測定方法に係り、詳しくは２つの電極の
接触抵抗を１回で測定することで、多数の電極の接触抵
抗測定時間を半減できるようにした生体信号測定用電極
の接触抵抗測定方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】脳波等の生体信号の測定は、生体の複数
箇所に複数の電極を装着して多点計測を行うことが多
い。測定精度を確保するために、各電極の接触抵抗が所
定の範囲内にあることを確認した後に、測定を開始する
必要がある。

【０００３】図３は電極の接触抵抗の定義を示す説明図
である。電極の接触抵抗の定義とは、図３でいうところ
の電極とプローブ（基準電極）との間の抵抗を表す。複
数の電極を使用する多点計測では、各電極とプローブ
（基準電極）との間の抵抗を全てチェックする必要があ
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このように多点計測を
行う場合、各測定電極とプローブ（基準電極）との間の
接触抵抗を１つずつ測定してチェックする必要があるた
め、接触抵抗のチェックに多大な時間を要するという問
題があった。

【０００５】この発明はこのような課題を解決するため
なされたもので、１回の測定で２つの電極の接触抵抗を
測定することで接触抵抗の測定に要する時間を半減でき
る生体信号測定用電極の接触抵抗測定方法を提供するこ
とを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
この発明に係る生体信号測定用電極の接触抵抗測定方法
は、接触抵抗測定用の交流電圧を抵抗値が既知の基準抵
抗を介して第１の電極と第２の電極間に印加し、基準電
極と第１の電極との間に発生した電圧と基準抵抗に発生
した電圧との比に基づいて第１の電極の接触抵抗と求め
ると共に、基準電極と第２の電極との間に発生した電圧
と基準抵抗に発生した電圧との比に基づいて第２の電極
の接触抵抗と求めることを特徴とする。

【０００７】基準抵抗と第１の電極の接触抵抗と第２の
電極の接触抵抗との直列回路を形成して測定を行うよう
にしたので、１回の測定で第１の電極の接触抵抗と第２
の電極の接触抵抗を求めることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の形態につ
いて添付図面に基づいて説明する。図１はこの発明に係
る生体信号測定用電極の接触抵抗測定方法を適用した接
触抵抗測定装置のブロック構成図である。

【０００９】接触抵抗測定装置１は、接触抵抗測定用の
交流電圧ｖ１を出力する発振器２と、抵抗値が既知の基
準抵抗Ｒ０と、２組のバッファ回路３，４と、２組の差
動増幅回路５，６と、電圧増幅回路７と、３組の整流器
８，９，１０と、２組の割算器１１，１２とからなる。

【００１０】各バッファ回路３，４は、高入力インピー
ダンスで、電圧増幅率が１のものを用いている。各差動
増幅回路５，６は差動増幅利得αを等しく設定してい
る。また、各差動増幅回路５，６の差動増幅利得αと電
圧増幅回路７の電圧増幅利得αとは等しくしている。各
整流器８，９，１０は、交流電圧信号を整流する整流回
路と整流された電圧信号を平滑化する平滑回路とを備え
る。各整流器８，９，１０は、入力された交流電圧信号
の交流電圧値に対応した直流電圧を出力する。第１の割
算器１１は、第２の整流器９の出力電圧を第１の整流器
８の出力電圧で除算して、除算結果を出力する。第２の
割算器１２は、第３の整流器１０の出力電圧を第１の整
流器８の出力電圧で除算して、除算結果を出力する。

【００１１】この接触抵抗測定装置１は、第１の電極Ｄ
ａとの接続リード線Ａと、第２の電極Ｄｂとの接続リー
ド線Ｂと、プローブ電極（基準電極）Ｄｃとの接続リー
ド線Ｃとを備える。

【００１２】第１の電極Ｄａ及び第２の電極Ｄｂは、測
定対象である生体のそれぞれ測定位置に装着されてい
る。プローブ電極Ｄｃは、測定の基準となる位置ｄに装
着されている。

【００１３】Ｒ１は第１の電極Ｄａから見た生体の接触
抵抗である。この第１の電極Ｄａからみた生体の接触抵
抗Ｒ１は、第１の電極Ｄａとその電極Ｄａが装着された
生体との接触部分の接触抵抗と、第１の電極Ｄａが装着
された位置からプローブ電極Ｄｃが装着された位置ｄま
での生体の抵抗値との合成抵抗値である。

【００１４】Ｒ２は第２の電極Ｄｂから見た生体の接触
抵抗である。第２の電極Ｄｂからみた生体の接触抵抗Ｒ
２は、第２の電極Ｄｂとその電極Ｄｂが装着された生体
との接触部分の接触抵抗と、第２の電極Ｄｂが装着され
た位置からプローブ電極Ｄｃが装着された位置ｄまでの
生体の抵抗値との合成抵抗値である。

【００１５】Ｒ３はプローブ電極Ｄｃから見た生体の接
触抵抗である。プローブ電極Ｄｃから見た生体の接触抵
抗Ｒ３は、プローブ電極Ｄｃとそのプローブ電極Ｄｃが
装着された生体との接触抵抗である。すなわち、プロー
ブ電極（基準電極）Ｄｃから見た生体の接触抵抗Ｒ３は
純粋な接触抵抗である。

【００１６】接触抵抗測定装置１は、発振器２で発生さ
せた交流電圧ｖ１を基準抵抗Ｒ０を介して、第１の電極
Ｄａと第２の電極Ｄｂ間に印加して、第１の電極Ｄａか
ら見た接触抵抗Ｒ１並びに第２の電極Ｄｂから見た接触
抵抗Ｒ２を測定する。すなわち、この接触抵抗測定装置
１は、基準抵抗Ｒ０と接触抵抗Ｒ１と接触抵抗Ｒ２とか
らなる直列回路に交流電圧ｖ１を印加し、各抵抗Ｒ０，
Ｒ１，Ｒ２に発生する電圧を測定することで、各接触抵
抗Ｒ１，Ｒ２を求める。

【００１７】接触抵抗Ｒ１と接触抵抗Ｒ２との直列回路
の両端に発生している電圧すなわち第１の電極Ｄａの電
圧、並びに、接触抵抗Ｒ２の両端に発生している電圧す
なわちプローブ電極Ｄｃの電圧を正確に検出するため
に、各電圧を各バッファ回路３，４を介して取り込む構
成としている。各バッファ回路３，４は、入力インピー
ダンスが極めて高いものを使用している。すなわち、基
準抵抗Ｒ０と接触抵抗Ｒ１と接触抵抗Ｒ２とからなる直
列回路に流れる電流値に対して、各バッファ回路３，４
に流れ込み電流値が十分に小さく、測定に誤差を与えな
いようにしている。

【００１８】また、接触抵抗Ｒ２の両端に発生している
電圧は、プローブ電極Ｄｃと生体との間の接触抵抗Ｒ３
を介して第２のバッファ回路４へ供給されるが、バッフ
ァ回路４の入力インピーダンスを十分に高くしているの
で、プローブ電極Ｄｃと生体との間の接触抵抗Ｒ３によ
る電圧降下は無視できる程度の値となり、接触抵抗Ｒ２
の両端に発生している電圧を正確に検出できる。

【００１９】発振器２の出力電圧ｖ１を第１の差動増幅
回路５の非反転入力端子へ供給し、第１のバッファ回路
３の出力電圧ｖ（Ｒ１＋Ｒ２）を第１の差動増幅回路５
の反転入力端子へ供給する。これにより、この第１の差
動増幅回路５の出力端子からは基準抵抗Ｒ０の両端の電
圧ｖＲ０に対応した電圧αｖＲ０が出力される。ここ
で、αは第１の差動増幅回路５の差動増幅利得である。

【００２０】第１のバッファ回路３の出力電圧ｖ（Ｒ１
＋Ｒ２）を第２の差動増幅回路６の非反転入力端子へ供
給し、第２のバッファ回路４の出力電圧ｖＲ２を第２の
差動増幅回路６の反転入力端子へ供給する。これによ
り、この第２の差動増幅回路６の出力端子からは接触抵
抗Ｒ１の両端の電圧ｖＲ１に対応した電圧αｖＲ１が出
力される。ここで、αは第２の差動増幅回路６の差動増
幅利得である。

【００２１】第２のバッファ回路４の出力電圧ｖＲ２を
電圧増幅回路７の入力端子へ供給する。これにより、電
圧増幅回路７の出力端子から接触抵抗Ｒ２の両端の電圧
ｖＲ２に対応した電圧αｖＲ２が出力される。ここで、
αは電圧増幅回路７の電圧増幅率である。

【００２２】第１の差動増幅回路５の出力αｖＲ０は第
１の整流器８へ供給される。整流器８は交流電圧信号で
ある第１の差動増幅回路５の出力αｖＲ０を整流・平滑
化して、第１の差動増幅回路５の出力αｖＲ０に対応し
た直流電圧信号ＶＲ０を出力する。

【００２３】第２の差動増幅回路６の出力αｖＲ１は第
２の整流器９へ供給される。整流器９は交流電圧信号で
ある第２の差動増幅回路５の出力αｖＲ１を整流・平滑
化して、第２の差動増幅回路５の出力αｖＲ１に対応し
た直流電圧信号ＶＲ１を出力する。

【００２４】電圧増幅回路７の出力αｖＲ２は第３の整
流器１０へ供給される。整流器１０は交流電圧信号であ
る電圧増幅回路５の出力αｖＲ２を整流・平滑化して、
電圧増幅回路７の出力αｖＲ２に対応した直流電圧信号
ＶＲ２を出力する。

【００２５】第１の割算器１１は、第２の整流器９の出
力である直流電圧信号ＶＲ１を第１の整流器の出力であ
る直流電圧信号ＶＲ０で除算し、その除算結果に対応し
た電圧信号Ｉ１（Ｉ１＝ＶＲ１／ＶＲ０）を出力する。

【００２６】第２の割算器１２は、第３の整流器１０の
出力である直流電圧信号ＶＲ２を第１の整流器の出力で
ある直流電圧信号ＶＲ０で除算し、その除算結果に対応
した電圧信号Ｉ２（Ｉ２＝ＶＲ２／ＶＲ０）を出力す
る。

【００２７】第１の割算器１１の出力電圧信号Ｉ１は、
第１の電極の接触抵抗Ｒ１の両端に発生した電圧ｖＲ１
と基準抵抗Ｒ０の両端に発生した電圧ｖＲ０との比（ｖ
Ｒ１／ｖＲ０）を示している。第２の割算器１２の出力
電圧信号Ｉ２は、第２の電極の接触抵抗Ｒ２の両端に発
生した電圧ｖＲ２と基準抵抗Ｒ０の両端に発生した電圧
ｖＲ０との比（ｖＲ２／ｖＲ０）を示している。

【００２８】ここで、基準抵抗Ｒ０と第１の接触抵抗Ｒ
１と第２の接触抵抗Ｒ２とからなる直列回路では、各抵
抗に発生する電圧の比は各抵抗の比と等しいから、第１
の割算器１１の出力電圧信号Ｉ１によって示される比
（ｖＲ１／ｖＲ０）に基準抵抗Ｒ０の抵抗値を乗ずるこ
とで、第１の電極の接触抵抗Ｒ１の抵抗値を求めること
ができる。同様に、第２の割算器１２の出力電圧信号Ｉ
２によって示される比（ｖＲ２／ｖＲ０）に基準抵抗Ｒ
０の抵抗値を乗ずることで、第２の電極の接触抵抗Ｒ２
の抵抗値を求めることができる。

【００２９】よって、１回の測定で２つの電極の接触抵
抗を測定することができる。したがって、多点計測にお
いて複数の電極の接触抵抗を測定する時間を、従来の各
電極毎に接触抵抗を個別に測定する場合と比較して、半
減することができる。

【００３０】次に、接触抵抗の測定原理を数式を用いて
説明する。発振器２の出力電圧ｖ１が、基準抵抗Ｒ０と
第１の接触抵抗Ｒ１と第２の接触抵抗Ｒ２とからなる直
列回路に印加された場合、基準抵抗Ｒ０の両端の電圧を
ｖＲ０、第１の接触抵抗Ｒ１と第２の接触抵抗Ｒ２との
両端の電圧をｖ（Ｒ１＋Ｒ２）、第２の接触抵抗Ｒ２の
両端の電圧をｖＲ２、基準抵抗Ｒ０と第１の接触抵抗Ｒ
１と第２の接触抵抗Ｒ２の合成抵抗をＲとすると、 ｖＲ０＝（Ｒ０／Ｒ）×ｖ１ ｖＲ１＝（Ｒ１／Ｒ）×ｖ１ ｖＲ２＝（Ｒ２／Ｒ）×ｖ１ となる。

【００３１】ここで、Ｉ１＝ｖＲ１／ｖＲ０を計算する
とＩ１＝Ｒ１／Ｒ０となり、Ｉ２＝ｖＲ２／ｖＲ０を計
算するとＩ２＝Ｒ２／Ｒ０となる。

【００３２】よって、Ｉ１並びにＩ２を測定すること
で、 Ｒ１＝Ｉ１×Ｒ０ Ｒ２＝Ｉ２×Ｒ０ の演算で、各電極の接触抵抗Ｒ１，Ｒ２を求めることが
できる。

【００３３】図２は接触抵抗測定装置を用いて各電極の
接触抵抗を測定した結果を示すグラフである。横軸は電
極の接触抵抗、縦軸は接触抵抗の測定値である。○印は
第１の電極の接触抵抗Ｒ１の測定値、□は第２の電極の
接触抵抗Ｒ２の測定値である。測定は、周波数１０ヘル
ツ、実効値０．７７５Ｖの正弦波を印加して行った。な
お、この測定を行ったときのプローブ電極の接触抵抗Ｒ
３は３．３キロオーム（ＫΩ）である。図２から各接触
抵抗Ｒ１，Ｒ２が精度良く測定されていることがわか
る。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したようにこの発明に係る生体
信号測定用電極の接触抵抗測定方法は、接触抵抗測定用
の交流電圧を抵抗値が既知の基準抵抗を介して第１の電
極と第２の電極間に印加し、基準電極と第１の電極との
間に発生した電圧と基準抵抗に発生した電圧との比に基
づいて第１の電極の接触抵抗と求めると共に、基準電極
と第２の電極との間に発生した電圧と基準抵抗に発生し
た電圧との比に基づいて前記第２の電極の接触抵抗と求
めるようにしたので、１回の測定で第１の電極の接触抵
抗と第２の電極の接触抵抗を求めることができる。

【００３５】よって、従来の各電極毎に接触抵抗を個別
に測定する場合と比較して、複数の電極の接触抵抗を測
定するのに要する時間を半減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係る生体信号測定用電極の接触抵抗
測定方法を適用した接触抵抗測定装置のブロック構成図
である。

【図２】図１に示した接触抵抗測定装置を用いて各電極
の接触抵抗を測定した結果を示すグラフである。

【図３】電極の接触抵抗の定義を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 接触抵抗測定装置、２ 発振器、３，４ バッファ
回路、５，６ 差動増幅回路、７ 電圧増幅回路、８，
９，１０ 整流器、１１，１２ 割算器、Ｄａ第１の電
極、Ｄｂ 第２の電極、Ｄｃ プローブ電極、Ｒ０ 基
準抵抗、Ｒ１第１の電極の接触抵抗、Ｒ２ 第２の電極
の接触抵抗、Ｒ３ プローブ電極の接触抵抗

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 接触抵抗測定用の交流電圧を抵抗値が既
   知の基準抵抗を介して第１の電極と第２の電極間に印加
   し、 基準電極と前記第１の電極との間に発生した電圧と前記
   基準抵抗に発生した電圧との比に基づいて前記第１の電
   極の接触抵抗を演算によって求めると共に、 基準電極と第２の電極との間に発生した電圧と前記基準
   抵抗に発生した電圧との比に基づいて前記第２の電極の
   接触抵抗を演算によって求めることを特徴とする生体信
   号測定用電極の接触抵抗測定方法。