WO2021256489A1

WO2021256489A1 - 生体信号計測装置及び生体信号計測システム

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Publication number: WO2021256489A1
Application number: PCT/JP2021/022817
Authority: WO
Inventors: 洋介井澤
Original assignee: パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date: 2020-06-19
Filing date: 2021-06-16
Publication date: 2021-12-23

Abstract

生体信号計測装置（３）は、耳介の上側に出現する脳波を測定する第１検出部（１０）を有し、耳介の上側の側頭部と第１検出部（１０）との間に脱着可能な粘着体（９０）を保持する電極ホルダ（５）と、耳介の形状に沿った形に形成され、耳介に引っ掛かる耳掛け部（４０）と、電極ホルダ（５）と電気的に接続され、耳掛け部（４０）の内部を通る配線（４１）とを備える。そして、電極ホルダ（５）は、耳掛け部（４０）に一体的に固定され、耳掛け部（４０）が耳介に引っ掛かった際に、耳介の上側の側頭部に接触する位置に配置される。

Description

生体信号計測装置及び生体信号計測システム

　本開示は、ユーザが装着する生体信号計測装置及び生体信号計測システムに関する。

　人が装着可能な装置を用いることで、場所又は時間の制約を受けずに生体信号の測定を可能にする技術が提案されている。非特許文献１には、耳介周辺の皮膚に電極を貼り付けてテープで固定し、電極と電気的に接続されたケーブルを電極からぶら下げた状態で、人の脳波測定する生体信号測定装置が提案されている。

メディカルシステム研修所　最新脳波標準テキスト　改訂第６版　［令和２年６月１７日検索］、インターネット<URL：http://www.kenn.co.jp/text/eeg_text.pdf>

　例えば、従来の生体信号計測装置を耳に装着した場合、電極を耳に密着させることができるが、ユーザが動くたびに電極が移動してしまい、耳介に対する電極の位置が定まり難い。また、ユーザが汗をかく場合では電極が耳から外れてしまうことがある。そこで、電極面にゲル等を貼り付ける等の処置を行うことで、耳に電極を固定することが考えられる。

　しかし、電極を固定することができても、ユーザが動くたびにケーブルが揺れてしまうため、ケーブルの揺らぎによるノイズが発生してしまう。この場合も、テープ等でケーブルを固定することも考えられるが、十分に固定できない場合があり、ノイズの影響により、生体信号を検出でき難くなる。

　そこで、本開示は、生体信号を精度よく検出することができる生体信号計測装置を提供することを目的とする。

　上記目的を達成するために、本開示の一態様に係る生体信号計測装置は、耳介の上側に出現する脳波を測定する第１検出部を有し、前記耳介の上側の側頭部と前記第１検出部との間に脱着可能な粘着体を保持する電極ホルダと、前記耳介の形状に沿った形に形成され、前記耳介に引っ掛かる耳掛け部と、前記電極ホルダと電気的に接続され、前記耳掛け部の内部を通る配線とを備え、前記電極ホルダは、前記耳掛け部に一体的に固定され、前記耳掛け部が前記耳介に引っ掛かった際に、前記耳介の上側の側頭部に接触する位置に配置される。

　また、本開示の一態様に係る生体信号計測システムは、一対の生体信号計測装置と、前記一対の生体信号計測装置を連結する首掛け部とを備え、前記首掛け部には、検出回路が設けられる。

　また、本開示の一態様に係る生体信号計測システムは、一対の生体信号計測装置と、前記一対の生体信号計測装置が設けられる眼鏡とを備え、前記一対の生体信号計測装置は、前記耳介に対応する前記眼鏡のモダン部に設けられ、前記眼鏡のテンプル部には、検出回路が設けられる。

　本開示に係る生体信号取得用電極及び生体信号計測システムは、生体信号を精度よく検出することができる。

図１は、実施の形態に係る生体信号計測装置をユーザが装着している状態を示す模式図である。図２は、実施の形態１に係る生体信号計測装置を示すブロック図である。図３Ａは、図１のＡ－Ａ線における生体信号計測装置を示す断面図である。図３Ｂは、実施の形態に係る生体信号計測装置をユーザが装着している状態を示す断面図である。図３Ｃは、実施の形態に係る生体信号計測装置の電極ホルダに電極が取り付けられた粘着体を、電極ホルダの凹部に装着する様子を示す断面図である。図４は、実施の形態の変形例１に係る生体信号計測装置をユーザが装着している状態を示す模式図である。図５は、実施の形態の変形例１に係る生体信号計測システムを示すブロック図である。図６Ａは、実施の形態の変形例１に係る生体信号計測装置を示す模式図である。図６Ｂは、実施の形態の変形例２に係る別の生体信号計測システムを示す模式図である。図７は、実施の形態の変形例３に係る眼鏡型の生体信号計測装置を示す模式図である。図８は、実施の形態の変形例４に係る生体信号計測装置を示すブロック図である。図９は、実施の形態の変形例４に係る生体信号計測装置の脈波検出部を示す模式図である。

　以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的、または、具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序等は、一例であり、本開示を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。

　なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略、または、簡略化される場合がある。

　（実施の形態）
　＜構成：生体信号計測システム１＞
　実施の形態に係る生体信号計測装置３及び生体信号計測装置３を備える生体信号計測システム１の構成について説明する。

　図１は、実施の形態に係る生体信号計測装置３をユーザが装着している状態を示す模式図である。図１ではユーザの左側の耳介に生体信号計測装置３を装着した様子を示す。図２は、実施の形態１に係る生体信号計測装置３を示すブロック図である。

　生体信号計測システム１は、生体信号計測装置３と、配線４２と電気的に接続される第２検出部２０と、第２検出部２０に対応する増幅器２２及びＡＤ（Ａｎａｌｏｇ－Ｄｉｇｉｔａｌ）変換器２３と、情報処理装置７０とを備える。

　生体信号計測装置３は、一方がユーザの左又は右の耳介に引掛けられユーザの左又は右の耳に装着されることで、ユーザの生体信号を計測する。生体信号は、ユーザの脳波を示す信号である。

　図３Ａは、図１のＡ－Ａ線における生体信号計測装置３を示す断面図である。図３Ｂは、実施の形態に係る生体信号計測装置３をユーザが装着している状態を示す断面図である。

　図２、図３Ａ及び図３Ｂに示すように、生体信号計測装置３は、電極ホルダ５と、耳掛け部４０と、配線４１と、検出回路３０とを備える。

　電極ホルダ５は、耳介の上側の側頭部と第１検出部１０との間に脱着可能な粘着体９０を保持する。つまり、電極ホルダ５は、生体信号計測装置３を耳に装着した場合、耳介の上側である耳上の頭部の皮膚に接触して密着される。耳上の頭部は、側頭部である。

　電極ホルダ５は、筐体１０ａと、第１検出部１０とを有する。

　筐体１０ａは、第１検出部１０と、配線４１の一部と、粘着体９０の一部とを収容する収容体である。本実施の形態では、筐体１０ａは、扁平な略円盤状をなしている。筐体１０ａの径は、耳掛け部４０の長さ方向と直交する径（太さ）よりも大きい。なお、筐体１０ａは、吸盤のように皮膚に吸着する機能を有していてもよい。

　また、筐体１０ａは、弾性体であり、頭部の側頭部の皮膚の形状に沿って配置される。筐体１０ａは、例えば、シリコン樹脂等の樹脂であるが、長時間触れていても人の皮膚にほとんど刺激のないものが好ましい。

　筐体１０ａは、粘着体９０を保持するための凹部１０ａ１が形成される。具体的には、筐体１０ａは、粘着体９０を着脱するための凹部１０ａ１が形成される。凹部１０ａ１は、粘着体９０が装着された場合、粘着体９０を所定の姿勢で保持することができる。つまり、凹部１０ａ１には、粘着体９０がはめ込まれる。凹部１０ａ１の開口面は、頭部の側頭部の皮膚と対向する側に形成される。

　また、筐体１０ａの凹部１０ａ１の底部には、第１検出部１０が設けられる。具体的には、凹部１０ａ１の開口面と対向する底部に相当する部分には、第１検出部１０の頭部電位電極１１が配置され、露出している。生体信号計測装置３を耳に装着した場合、第１検出部１０の頭部電位電極１１は、第１検出部１０の頭部電位電極１１が粘着体９０を介して頭部の側頭部の皮膚と対向するように配置される。つまり、粘着体９０は、第１検出部１０と頭部の側頭部の皮膚とに挟まれた状態となる。粘着体９０は導電性を有し、第１検出部１０の頭部電位電極１１は、頭部の側頭部の皮膚から電位を検出可能である。例えば、粘着体９０は、導電性を有するゲルである。

　粘着体９０は、頭部の側頭部の皮膚に粘着されるため、生体信号計測装置３を耳から取り外す際に、ユーザが不快に感じない程度の粘着性を有することが好ましく、粘着性が強すぎないことが好ましい。つまり、生体信号計測装置３を耳から取り外す際に、粘着体９０を当該皮膚から適切に剥がせることが好ましい。一方で、粘着体９０の粘着性が不十分だと、電極ホルダ５を当該皮膚に固定したり密着させたりし難くなるため、一定の密着性が確保されることが好ましい。なお、本実施の形態では、粘着体９０は、導電性を有するゲル、ペースト、導電性ゴム、及び、導電性の溶液を含ませたスポンジであってもよい。

　なお、粘着体９０は、電極ホルダ５の構成に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。また、粘着体９０は、生体信号計測装置３及び生体信号計測システム１の構成に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。

　なお、本実施の形態では、粘着体９０だけを筐体１０ａの凹部１０ａ１にはめ込む構成であるが、図３Ｃのように、粘着体９０に頭部電位電極１１ｂが配置される電極付き粘着体９０を用いてもよい。図３Ｃは、実施の形態に係る生体信号計測装置３の電極ホルダ５に電極１１ａが取り付けられた粘着体９０を、電極ホルダ５の凹部１０ａ１に装着する様子を示す断面図である。この場合、電極付き粘着体９０を筐体１０ａの凹部１０ａ１にはめ込むことで、凹部１０ａ１の底部に設けられる電極１１ａと頭部電位電極１１ａと電気的に接続される。

　第１検出部１０は、頭部電位電極１１を有する耳上検出部である。

　頭部電位電極１１は、耳介の上側に出現する脳波を測定する。頭部電位電極１１は、生体信号計測装置３を耳に装着した場合、頭部の側頭部であり耳上の頭部の皮膚に粘着体９０を介して配置される。頭部電位電極１１は、耳上の頭部の皮膚の電位を検出する。頭部電位電極１１は、検出した電位が示す第１信号を、配線４１を介して検出回路３０の通信部３１から出力する。なお、頭部電位電極１１の材料としては、例えば銀及び塩化銀等が挙げられるが、これらに限定されない。例えば、頭部電位電極１１は、その他の金属又は金属化合物、又は、導電性の溶液等でもよい。

　このような構成の電極ホルダ５は、耳掛け部４０に一体的に固定され、耳掛け部４０が耳介に引っ掛かった際に（生体信号計測装置３を耳に装着した際に）、耳介の上側の側頭部に接触する位置に配置される。つまり、電極ホルダ５の筐体１０ａは、耳掛け部４０と一体化された状態で耳掛け部４０に固定されており、生体信号計測装置３を耳に装着した際に、耳介の上側の側頭部の皮膚と対向するように配置される。本実施の形態では、電極ホルダ５は、平面視で円形状をなしている。電極ホルダ５の外周縁には、外周縁と接するように耳掛け部４０が連結される。

　耳掛け部４０は、耳介の形状（正面視で外郭）に沿った形に形成され、耳介に引っ掛かることで、生体信号計測装置３が耳に装着される。耳掛け部４０は、耳介の耳輪の裏側に沿って、耳介の裏側と側頭部との間に配置されることで、耳に引っ掛かる。このため、耳掛け部４０は、耳介の形状つまり耳輪の形状に沿って湾曲した長尺の棒状である。耳掛け部４０の形状は、例えば、フック状及び鉤状である。

　耳掛け部４０は、内部に配線４１を通すための孔又は溝である配線支持部４０ａが形成されている。耳掛け部４０の配線支持部４０ａは、耳掛け部４０の長さ方向に沿って形成される。耳掛け部４０は、配線支持部４０ａの内部に配線４１を配置することで、配線４１の姿勢を保持し、配線４１を固定する。このため、耳掛け部４０は、管状をなしている。

　耳掛け部４０は、例えばフック状及び鉤状等の所定の形状が保たれるように、所定の剛性を有する。耳掛け部４０は、配線４１よりも剛性が高い。耳掛け部４０は、ゴム等の樹脂で構成される。

　配線４１は、電極ホルダ５と電気的に接続される。具体的には、配線４１は、一端が第１検出部１０の頭部電位電極１１と電気的に接続され、他端が検出回路３０と電気的に接続される。

　また、配線４１は、耳掛け部４０の内部を通るように、配線支持部４０ａの形状に沿って配置される。具体的には、配線４１は、第１検出部１０の頭部電位電極１１から、筐体１０ａ内を通過して耳掛け部４０の配線支持部４０ａに至り、耳掛け部４０の内部である配線支持部４０ａの長さ方向に沿い、検出回路３０に至るように配置される。

　検出回路３０は、第１検出部１０が検出する耳介の上側の側頭部の電位に基づく第１信号を、第１検出部１０から取得することでユーザの生体信号を取得する。検出回路３０は、例えば計測した生体信号を情報処理装置７０に送信する。

　具体的には、検出回路３０は、増幅器１２と、ＡＤ変換器１３と、信号処理部３９と、通信部３１とを有する。なお、検出回路３０は、信号処理部３９を有していなくてもよく、生体信号計測システム１のいずれかの構成に含まれていればよい。

　増幅器１２は、配線４１を介して頭部電位電極１１が検出した電位が示す第１信号を入力信号として取得し、この入力信号を増幅した第１信号を出力する増幅回路である。増幅器１２は、増幅した第１信号をＡＤ変換器１３に出力する。

　ＡＤ変換器１３は、増幅器１２から出力された、頭部電位電極１１が検出した電位に基づいて増幅された第１信号をアナログデジタル変換し、変換したデジタル第１信号を出力する電子回路である。ＡＤ変換器１３は、変換したデジタルの第１信号を信号処理部３９に出力する。

　ここで、生体信号計測システム１の構成の第２検出部２０、増幅器２２及びＡＤ変換器２３について説明する。

　第２検出部２０は、電極ホルダ５と離隔し、頭部における任意の個所（例えば耳朶）に接触される。つまり、第２検出部２０は、頭部における任意の個所の電位を検出する。第２検出部２０は、当該電位としての基準電位を検出する基準電位電極２１とを有する。基準電位電極２１は、頭部に保持される。つまり、基準電位電極２１は、生体信号計測装置３を耳に装着するとともに、頭部の任意の個所に皮膚に接触した状態で配置される。

　なお、第２検出部２０、増幅器２２及びＡＤ変換器２３のそれぞれは、例えば選択的に情報処理装置７０の構成に含まれていてもよく、選択的に生体信号計測装置３又は生体信号計測システム１の構成に含まれていなくてもよく、本実施の形態には限定されない。

　なお、基準電位電極２１の材料としては、銀及び塩化銀等が挙げられるが、これらに限定されない。一般に人の皮膚に刺激がないとされる材料であればよく、例えばその他の金属又は金属化合物、導電性ゴム、導電性の溶媒を含ませたスポンジ等でもよい。基準電位電極２１の皮膚への接触性を向上させるために、基準電位電極２１の表面に粘着体９０を貼り付けてもよい。

　基準電位電極２１は、ユーザの脳波を計測するための基準電位の検出に用いられる電極であり、ユーザの任意の個所の皮膚に接触される導電体である。基準電位電極２１は、ユーザの任意の個所の皮膚の電位を検出する。基準電位電極２１は、検出した基準電位が示す第２信号を、配線４２を介して増幅器２２に出力する。配線４２は、増幅器２２及びＡＤ変換器２３を介して検出回路３０と電気的に接続される。配線４２は、生体信号計測システム１の構成に含まれていてもよく、含まれていなくてもよい。

　増幅器２２は、基準電位電極２１が検出した電位が示す第２信号を入力信号として取得し、この入力信号を増幅した第２信号を出力する増幅回路である。増幅器２２は、増幅した第２信号をＡＤ変換器２３に出力する。

　ＡＤ変換器２３は、増幅器２２から出力された、基準電位電極２１が検出した電位に基づいて増幅された第２信号をアナログデジタル変換し、変換したデジタルの第２信号を出力する電子回路である。ＡＤ変換器２３は、変換したデジタルの第２信号を検出回路３０の信号処理部３９に出力する。

　生体信号計測装置３の構成の検出回路３０の信号処理部３９の説明に戻る。

　信号処理部３９は、第１検出部１０の第１信号と第２検出部２０の第２信号とにおける、第１信号が示す電位と第２信号が示す電位との電位差を計測し、計測した電位差を生体信号として計測する。具体的には、信号処理部３９は、第１検出部１０に対応する増幅器１２及びＡＤ変換器１３からデジタルの第１信号を取得し、第２検出部２０に対応する増幅器２２及びＡＤ変換器２３からデジタルの第２信号を取得し、２つの信号の電位差を計測し、計測した電位差を生体信号として計測する。信号処理部３９は、計測した生体信号を、通信部３１を介して情報処理装置７０に送信する。

　本実施の形態では、検出回路３０は、配線４１の電極ホルダ５側の端部とは反対側の端部に設けられるが、配置箇所は本実施の形態の態様に限定されない。

　通信部３１は、検出回路３０の信号処理部３９から出力された、情報処理装置７０に生体信号を出力する有線又は無線の通信モジュールである。

　なお、増幅器１２、ＡＤ変換器１３、信号処理部３９及び通信部３１は、電力の供給を受けるように電源部（図示なし）と接続されてもよい。また、増幅器２２及びＡＤ変換器２３でも、電力の供給を受けるように電源部（図示なし）と接続されてもよい。なお、電源部は、例えば電池に接続され、増幅器１２、ＡＤ変換器１３及び通信部３１に対し、それぞれが各動作に必要な電力を、電池から供給する。例えば、電池は、筐体１０ａ等に収容可能なボタン電池、シート電池又はピン電池等である。

　情報処理装置７０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ　Ａｃｃｅｓｓ　Ｍｅｍｏｒｙ）及びＲＯＭ（Ｒｅａｄ　Ｏｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ）等の演算処理部７１と、処理結果としての生体データをユーザに提示する提示部７２と、有線又は無線通信可能な通信部７３と、生体データを記録する記憶部７４とを有する。

　情報処理装置７０は、生体信号計測装置３から送信された生体信号を受信し、受信した生体信号をＲＡＭに格納されたプログラムを実行することで、生体信号を処理する。ＲＡＭは、ＣＰＵの処理によって生成されるデータを一時的に記憶してもよい。プログラムは、ＲＯＭに格納されていてもよい。演算処理部７１は、生体信号を取得すると、分析処理する。例えば、演算処理部７１は、所定の周波数成分の生体信号を抽出する。所定の周波数成分とは、例えば脳波の計測の場合には１０Ｈｚである。演算処理部７１は、生体信号等を取得すると、アプリケーションを実行するための所定の処理を行う。所定の処理とは、例えば、アプリケーションにおけるゲーム進行、健康管理アプリにおける記録、データ管理、表示、学習アプリにおける出題、採点、結果表示等である。また、演算処理部７１は、生体信号を処理した処理結果をユーザにフィードバックするために、生体信号が示すユーザの生体情報を表示部及び音響部等の提示部７２を介して出力する。これにより、提示部７２からは、生体信号に対応する画像及び音が出力される。

　記憶部７４は、例えばハードディスク又はフラッシュメモリ等の記憶媒体を用いて実現され、演算処理部７１から出力される生体データを記録する。

　＜作用効果＞
　実施の形態に係る生体信号計測装置３及び生体信号計測システム１の作用効果について説明する。

　以上のように、本実施の形態における生体信号計測装置３は、耳介の上側に出現する脳波を測定する第１検出部１０を有し、耳介の上側の側頭部と第１検出部１０との間に脱着可能な粘着体９０を保持する電極ホルダ５と、耳介の形状に沿った形に形成され、耳介に引っ掛かる耳掛け部４０と、電極ホルダ５と電気的に接続され、耳掛け部４０の内部を通る配線４１とを備える。そして、電極ホルダ５は、耳掛け部４０に一体的に固定され、耳掛け部４０が耳介に引っ掛かった際に、耳介の上側の側頭部に接触する位置に配置される。

　これによれば、生体信号計測装置３を耳に装着する際、耳掛け部４０を耳介に引っ掛けると、電極ホルダ５が耳掛け部４０と一体化しているため、第１検出部１０が耳介の上側の側頭部に配置される。つまり、耳掛け部４０を耳介に引っ掛けると当時に第１検出部１０を耳介の上側に配置することができる。また、電極ホルダ５には、粘着体９０が設けられるため、粘着体９０が耳介の上側の側頭部の皮膚に密着することができる。このため、電極ホルダ５の姿勢を維持できるとともに、電極ホルダ５の第１検出部１０の位置を耳介の上側に位置させることができる。

　また、第１検出部１０と電気的に接続される配線４１は、耳掛け部４０によって姿勢が維持されるため、ユーザが動いたりしても耳掛け部４０の形状に沿った姿勢を維持することができる。つまり、配線４１が第１検出部１０に対する移動が抑制されるため、配線４１の揺らぎによるノイズの発生を抑制することができる。

　したがって、この生体信号計測装置３では、生体信号を精度よく検出することができる。

　また、本実施の形態における生体信号計測装置３において、電極ホルダ５は、粘着体９０を保持する凹部１０ａ１が形成される筐体１０ａを有する。そして、筐体１０ａの凹部１０ａ１の底部には、第１検出部１０が設けられる。

　これによれば、粘着体９０が耳介の上側の側頭部の皮膚と第１検出部１０とに密着されるため、粘着体９０が側頭部の皮膚に対して第１検出部１０を所定の位置で固定することができる。このため、第１検出部１０は、側頭部の皮膚の電位を確実に検出することができる。

　また、本実施の形態における生体信号計測装置３において、筐体１０ａは、弾性体である。

　これによれば、ユーザが動いたりすることでユーザの皮膚が撓んでも、その撓みに追従するように変形できる。このため、第１検出部１０は、配置された耳介の上側の側頭部の皮膚上の位置からズレ難くなるため、生体信号を精度よく検出することができる。

　（実施の形態の変形例１）
　本変形例に係る生体信号計測装置３について図４及び図５を用いて説明する。図４は、実施の形態の変形例１に係る生体信号計測装置３をユーザが装着している状態を示す模式図である。図５は、実施の形態の変形例１に係る生体信号計測システム１ａを示すブロック図である。

　本変形例では、第２検出部２０が耳掛け部４０に設けられている点で実施の形態と相違する。本変形例の生体信号計測システム１ａの生体信号計測装置３の構成は実施の形態の生体信号計測システムの生体信号計測装置の構成と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

　第２検出部２０は、電極ホルダ５と離隔し、耳介の耳朶に接触される。つまり、第２検出部２０は、耳朶の電位を検出することが可能に、耳朶に保持される。第２検出部２０は、耳朶を前後から挟むように耳介に固定されることでユーザに装着されるクリップ状の構造をなしている。

　また、第２検出部２０は、図４に示すように、耳掛け部４０に一体的に固定されている。つまり、第２検出部２０は、耳掛け部４０が耳介に引っ掛かった際に（生体信号計測装置３を耳に装着した際に）、耳介の下側の耳朶に接触する位置に配置される。

　第２検出部２０は、耳朶の前側に当てられる基台状の前側部６ａと、耳朶の後側に当てられる基台状の後側部６ｂと、耳朶の電位としての基準電位を検出する図４の基準電位電極２１とを有する耳朶検出部である。第２検出部２０は、前側部６ａと後側部６ｂとで耳朶を前後から挟むようにして耳介に固定されることでユーザに装着される。

　基準電位電極２１は、前側部６ａ又は後側部６ｂに一体的に保持される。本実施の形態では、基準電位電極２１は、前側部６ａに一体的に保持される。基準電位電極２１は、前側部６ａ又は後側部６ｂの耳朶に当てられる面から露出している。つまり、基準電位電極２１は、生体信号計測装置３を耳に装着した場合、その露出している部分がユーザの耳朶の皮膚に接触した状態で配置される。

　基準電位電極２１は、ユーザの脳波を計測するための基準電位の検出に用いられる電極であり、ユーザの耳朶の皮膚に接触される導電体である。基準電位電極２１は、ユーザの耳朶の皮膚の電位を検出する。基準電位電極２１は、検出した基準電位が示す第２信号を、回線４２を介して検出回路３０の信号処理部３９に出力する。

　なお、図４では、第２検出部２０は、耳掛け部４０の電極ホルダ５とは反対側の端部側に固定されているものを例示しているが、図６Ａの構成であってもよい。図６Ａは、実施の形態の変形例１に係る生体信号計測装置３を示す模式図である。図６Ａの生体信号計測装置３は、イヤーフック型である。図６Ａの（ａ）に示すように、第２検出部２０は、耳掛け部４０が耳介に引っ掛かった際に（生体信号計測装置３を耳に装着した際に）、耳介の下側の耳朶に接触する位置に配置されるように、耳掛け部４０に一体的に固定されている。図６Ａの（ａ）では、検出回路３０は、第２検出部２０とともに前側部６ａ又は後側部６ｂに収容されていてもよい。また、図６Ａの（ｂ）に示すように、第２検出部２０は、耳掛け部４０に対して離間可能に設けられてもよい。離間可能とは、機械的に耳掛け部４０と接続されていることであり、かつ、電気的に配線４２と電気的に接続されていることであるため、第２検出部２０は、耳掛け部４０に対する位置を相対的に変位可能に、耳掛け部４０に保持されてもよい。これらの場合、情報処理装置７０と生体信号計測装置３とは無線通信可能に接続されていてもよい。このため、生体信号計測装置３と情報処理装置７０との間の配線は不要となる。

　このような本変形例における生体信号計測装置３は、電極ホルダ５と離隔し、耳介の耳朶に接触される第２検出部２０を備える。

　これによれば、生体信号計測装置３を耳介に装着する際に、耳穴が塞がれないため、ユーザは日常生活を送りながら生体信号を検出することができる。つまり、この生体信号計測装置３では、ユーザに対して不十分な聞こえに起因する不便を与えずに生体信号を検出することができる。

　また、本変形例における生体信号計測装置３において、第２検出部２０は、耳掛け部４０に一体的に固定される。

　これによれば、第２検出部２０と耳掛け部４０とが一体化しているため、耳掛け部４０を耳介に引っ掛けると当時に、第１検出部１０を耳介の上側に配置し、かつ、第２検出部２０を耳介の下側の耳朶に配置することができる。

　また、本変形例における生体信号計測装置３において、第２検出部２０は、耳掛け部４０に対して離間可能に設けられる。

　これによれば、第２検出部２０が耳掛け部４０から離間可能であるため、耳掛け部４０に対して第２検出部２０を自由に配置することができる。

　また、本変形例における生体信号計測装置３は、第１検出部１０が検出する耳介の上側の側頭部の電位に基づく第１信号を取得し、かつ、第２検出部２０が検出する耳朶の電位に基づく第２信号を取得し、第１信号と第２信号との差分に基づいてユーザの生体信号を取得する検出回路３０を備える。

　これによれば、生体信号をより精度よく検出することができる。また、例えば、検出回路３０と第１検出部１０又は第２検出部２０とを一体的に配置すれば、ユーザが生体信号計測装置３を耳介に装着した場合に、ユーザの負荷の負担が大きくなり難い。

　（実施の形態の変形例２）
　本変形例に係る生体信号計測装置３について図６Ｂを用いて説明する。図６Ｂは、実施の形態の変形例２に係る別の生体信号計測システム１ｂを示す模式図である。

　本変形例では、２つの生体信号計測装置３を連結するネックバンド６０を用いている点で実施の形態の変形例１と相違する。本変形例の生体信号計測システム１ｂの生体信号計測装置３の構成は実施の形態の変形例１の生体信号計測システムの生体信号計測装置の構成と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

　図６Ｂに示されるように、本実施の形態における生体信号計測システム１ｂにおける２つの生体信号計測装置３は、ユーザの左右の耳介に引掛けるように装着される。

　生体信号計測システム１ｂは、２つの生体信号計測装置３と、ネックバンド６０とを有する。なお、本実施の形態では、２つの生体信号計測装置３を例示しているが、生体信号計測システム１ｂは、ユーザの左及び右のそれぞれの耳介に引掛ける２つの生体信号計測装置３を有する構成でもよい。つまり、生体信号計測システム１ｂはネックバンド６０を有していなくてもよく、ネックバンド６０は、生体信号計測システム１ｂの必須の構成要件ではない。図６Ｂの生体信号計測装置３の場合、検知した生体信号を有線又は無線によって、スマートフォン、パーソナルコンピュータ等の情報処理装置７０に送信してもよい。

　２つの生体信号計測装置３は、一方がユーザの左の耳介に引掛けられ、他方がユーザの右の耳介に引掛けられてユーザの左右の耳に装着されることで、ユーザの生体信号を計測する。生体信号は、ユーザの脳波を示す信号である。

　なお、２つの生体信号計測装置３は、互いに実質的に同一の装置であるため、本実施の形態では、特に言及しない限り１つの生体信号計測装置３について説明する。

　検出回路３０は、第１検出部１０が検出する耳介の上側の側頭部の電位に基づく第１信号を、第１検出部１０から取得し、かつ、第２検出部２０が検出する耳朶の電位に基づく第２信号を、第２検出部２０から取得し、第１信号と第２信号との差分に基づいてユーザの生体信号を取得する。具体的には、検出回路３０は、第１検出部１０の第１信号と第２検出部２０の第２信号とにおける、第１信号が示す電位と第２信号が示す電位との電位差を計測し、計測した電位差を生体信号として計測する。検出回路３０は、例えば計測した生体信号をアナログデジタル変換し、変換された生体信号を、通信部３１を介して情報処理装置７０に送信する。

　本実施の形態では、検出回路３０は、図６Ｂに示すように、前側部６ａ又は後側部６ｂの外部である例えばネックバンド６０に設けられている。この場合、検出回路３０と第２検出部２０とは配線４２によって電気的及び機械的に接続される。

　なお、検出回路３０は、本実施の形態の態様に限定されず、基準電位電極２１と同一の個所である前側部６ａ又は後側部６ｂに設けられてもよいが、基準電位電極２１と別々の個所である前側部６ａ又は後側部６ｂに設けられていてもよい。なお、検出回路３０は、前側部６ａ又は後側部６ｂに一体的に保持されてもよい。なお、検出回路３０は、図６Ｂでは、ネックバンド６０左右両端に配置されているが、これに限定されず、１つの検出回路３０としてもよい。

　ネックバンド６０は、２つの生体信号計測装置３を連結するための首かけ型の生体信号計測システム１ｂとして使用できる首掛け部である。ネックバンド６０は、一方がユーザの左の耳介に対応する生体信号計測装置３と連結紐２４で連結され、他方がユーザの右の耳介に対応する生体信号計測装置３と連結紐２４で連結される。なお、本実施の形態では、２つの生体信号計測装置３のそれぞれに図４の通信部３１が設けられているが、１つの通信部に纏めてもよい。この場合、ネックバンド６０は、内部に２つの生体信号計測装置３を電気的に連結するためのケーブルが配置される。

　本変形例においても上述と同様の作用効果を奏する。

　（実施の形態の変形例３）
　本変形例に係る生体信号計測システム１ｃについて図７を用いて説明する。図７は、実施の形態の変形例１に係る眼鏡型の生体信号計測装置３を示す模式図である。

　本変形例では、生体信号計測システム１ｃは、眼鏡９と一体的に構成されている点で実施の形態と相違する。本変形例の生体信号計測システム１ｃの生体信号計測装置３の構成は実施の形態の生体信号計測システムの生体信号計測装置の構成と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

　生体信号計測システム１ｃは、生体信号計測装置３の他に、眼鏡９を備える。本変形例では、生体信号計測システム１ｃは、情報処理装置７０を有していてもよい。

　眼鏡９には、一対の生体信号計測装置３が設けられる。眼鏡９は、レンズと、レンズを支持するリム部９１と、テンプル部９２と、モダン部９３とを有する。

　一対の生体信号計測装置３において、一方の生体信号計測装置３は右耳に対応する眼鏡９のモダン部９３に固定された状態で設けられ、他方の生体信号計測装置３は左耳に対応する眼鏡９のモダン部９３に固定された状態で設けられる。つまり、ユーザが眼鏡９をかけた際に、眼鏡９のテンプル部９２が耳介に引っ掛かり、一対の生体信号計測装置３の電極ホルダ５が、左右の耳介の上側の側頭部の皮膚にそれぞれ配置される。

　本変形例における生体信号計測システム１ｃは、一対の生体信号計測装置３と、一対の生体信号計測装置３を連結するネックバンド６０とを備える。そして、ネックバンド６０には、検出回路３０が設けられる。

　これによれば、検出回路３０をネックバンド６０又は第２検出部２０に配置することができるため設計の自由度を高めることができる。また、例えば検出回路３０をネックバンド６０に配置した場合、第２検出部２０の重量を軽くすることができるため、第２検出部２０を耳朶に装着した場合に、耳朶への負担を軽減することができる。

　本変形例では、検出回路３０は、眼鏡９のテンプル部９２に設けられる。なお、本変形例では、２つの検出回路３０を例示しているがこれに限定されず、検出回路３０は１つに共通化された１つの検出回路３０としてもよい。この場合、検出回路３０は、左側又は右側のテンプル部９２に設けられる。

　このような変形例における生体信号計測システム１ｃは、生体信号計測装置３と、一対の生体信号計測装置３が設けられる眼鏡９とを備え、一対の生体信号計測装置３は、耳介に対応する眼鏡９のモダン部９３に設けられる。そして、眼鏡９のテンプル部９２には、検出回路３０が設けられる。

　これによれば、検出回路３０をテンプル部９２に設けることで、モダン部９３の大型化を抑制することができる。このため、ユーザが眼鏡９を装着した場合に耳に違和感を覚え難くなる。

　本変形例においても上述と同様の作用効果を奏する。

　（実施の形態の変形例４）
　本変形例に係る生体信号計測システム１ｄについて説明する。

　本変形例では、生体信号計測システム１ｄは、脈波検出部８０を有する点で実施の形態と相違する。本変形例の生体信号計測システム１ｄの生体信号計測装置３ａの構成は実施の形態の生体信号計測システムの生体信号計測装置の構成と同様であり、同一の構成については同一の符号を付して構成に関する詳細な説明を省略する。

　図８は、実施の形態の変形例４に係る生体信号計測装置３ａを示すブロック図である。図９は、実施の形態の変形例４に係る生体信号計測装置３の脈波検出部８０を示す模式図である。

　図８及び図９に示すように、脈波検出部８０は、センサ部８１によってユーザの血流量を計測することで生体信号としての脈波を検出することができる。脈波検出部８０は、第２検出部２０に設けられる。本変形例では、脈波検出部８０は、後側部６ｂに設けられる。脈波検出部８０は、血流量計測部の一例である。本変形例における、生体信号は、脈波を示す信号である。

　脈波検出部８０は、センサ部８１と、増幅器８２と、ＡＤ変換器８３とを有する。センサ部８１は、ユーザの皮膚に向けて所定の波長の光を出射する光源８１ａと、この波長の光を検知することができる光検出器８１ｂとを有する。光源８１ａは、生体内での反射又は吸収の程度が血流量の変化の計測に適する波長の光として用いられる、赤外光、赤色光又は緑色光を出射する、例えばＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ－ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）を用いて実現される。光検出器８１ｂは、光源８１ａが出射する種類の光を受光し、受光した光の強さに応じた電気信号を出力するフォトダイオード又はフォトトランジスタを用いて実現される。光検出器８１ｂは、受光した光を光電変換し、その光の強さに応じた電気信号を出力する。この電気信号は、ユーザの血流量の変動又は心拍を示し、以下では血流信号ともいう。出力された血流信号は、増幅器８２によって増幅されてＡＤ変換器８３に入力される。ＡＤ変換器８３は、増幅器８２から出力された電気信号をアナログデジタル変換して出力する電子回路である。ＡＤ変換器８３から出力された電気信号は、検出回路３０の信号処理部３９に入力される。信号処理部３９は、所定の信号処理を行うことで、計測された血流量に基づいて脈波を示す生体信号を生成し、生成した生体信号を通信部３１を介して情報処理装置７０に出力する。

　また、脈波検出部８０は、前側部６ａ又は後側部６ｂに基準電位電極２１と一体的に保持される。本開示における「一体的に保持」とは、常に不可分である状態に限定されず、耳介に装着されている間は一纏まりであることを意味する。

　なお、図示は省略するが、脈波検出部８０は、センサ部８１だけを有していてもよく、検出回路３０は、さらに増幅器８２及びＡＤ変換器８３を有していてもよい。

　前側部６ａ又は後側部６ｂに保持されている脈波検出部８０の光源８１ａ及び光検出器８１ｂは、前側部６ａの耳朶又は乳突部に当てられる面から露出している。光源８１ａは、耳朶又は乳突部の皮膚に向けて光を出射するように配置される。光検出器８１ｂは、光源８１ａが出射して耳朶又は乳突部の中で反射された光を受光するように配置される。光検出器８１ｂは、受光した光の強さに応じた電気信号を出力する。耳朶又は乳突部の中で反射される光の強さは、ユーザの心臓の脈動に応じて経時的に変化する血管内の血流量によって変化するため、生体信号計測装置３ａでは、この光の強さの変化が、例えばユーザの心拍の計測に用いられる。つまり、本変形例の脈波検出部８０は、いわゆる反射型の脈波計として機能する。脈波検出部８０と基準電位電極２１とを前側部６ａ又は後側部６ｂに、一体的に保持させることで、生体信号計測装置３ａをコンパクトに納められる。

　なお、脈波検出部８０の光源８１ａ及び光検出器８１ｂ、並びに、基準電位電極２１の配置は上記の例に限定されない。前側部６ａに基準電位電極２１が保持され、後側部６ｂに脈波検出部８０の光源８１ａ及び光検出器８１ｂが保持されてもよい。また、脈波検出部８０が透過型であってもよく、この場合には光源８１ａ及び光検出器８１ｂのうち、一方は前側部６ａに、他方は後側部６ｂに保持されてもよい。この場合も、基準電位電極２１は、前側部６ａ又は後側部６ｂのいずれかに保持される。

　このような変形例における生体信号計測システム１ｄは、ユーザの耳朶又は乳突部を計測部位として、ユーザの血流量を計測するための光源８１ａ及び光検出器８１ｂを有する脈波検出部８０を備える。

　これによれば、ユーザの複数種類の生体信号を計測することができるようになる。また、脈波検出部８０を第２検出部２０と一体的に設ける場合では、生体信号計測システム１ｄの大型化を抑制することができる。このため、生体信号計測装置３ａを装着するユーザに負荷が加わり難くなり、疲労等を抑えることができる。

　本変形例においても上述と同様の作用効果を奏する。

　（その他変形例等）
　以上、本開示について、実施の形態及び実施の形態の変形例１－４に基づいて説明したが、本開示は、これら実施の形態及び実施の形態の変形例１－４等に限定されるものではない。

　例えば、上記実施の形態及び実施の形態の変形例１－４に係る生体信号計測装置等に含まれるそれぞれの処理部は、典型的に集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部又は全てを含むように１チップ化されてもよい。

　また、集積回路化はＬＳＩに限るものではなく、専用回路又は汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後にプログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ　Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ　Ｇａｔｅ　Ａｒｒａｙ）、又はＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。

　なお、上記実施の形態及び実施の形態の変形例１－４において、それぞれの構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、それぞれの構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。それぞれの構成要素は、ＣＰＵ又はプロセッサ等のプログラム実行部が、ハードディスク又は半導体メモリ等の記憶媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。

　また、上記で用いた数字は、全て本開示を具体的に説明するために例示するものであり、本開示の実施の形態及び実施の形態の変形例１－４は例示された数字に制限されない。

　また、ブロック図における機能ブロックの分割は一例であり、複数の機能ブロックを一つの機能ブロックとして実現したり、一つの機能ブロックを複数に分割したり、一部の機能を他の機能ブロックに移してもよい。また、類似する機能を有する複数の機能ブロックの機能を単一のハードウェア又はソフトウェアが並列又は時分割に処理してもよい。

　また、フローチャートにおけるそれぞれのステップが実行される順序は、本開示を具体的に説明するために例示するためであり、上記以外の順序であってもよい。また、上記ステップの一部が、他のステップと同時（並列）に実行されてもよい。

　その他、実施の形態及び実施の形態の変形例１－４に対して当業者が思いつくそれぞれの種変形を施して得られる形態、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で実施の形態及び実施の形態の変形例１－４における構成要素及び機能を任意に組み合わせることで実現される形態も本開示に含まれる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ　生体信号計測システム
３、３ａ　生体信号計測装置
５　電極ホルダ
９　眼鏡
１０　第１検出部
１０ａ　筐体
１０ａ１　凹部
２０　第２検出部
３０　検出回路
４０　耳掛け部
４１　配線
６０　ネックバンド（首掛け部）
８０　脈波検出部（血流量計測部）
８１ａ　光源
８１ｂ　光検出器
９０　粘着体
９２　テンプル部
９３　モダン部

Claims

　耳介の上側に出現する脳波を測定する第１検出部を有し、前記耳介の上側の側頭部と前記第１検出部との間に脱着可能な粘着体を保持する電極ホルダと、
　前記耳介の形状に沿った形に形成され、前記耳介に引っ掛かる耳掛け部と、
　前記電極ホルダと電気的に接続され、前記耳掛け部の内部を通る配線とを備え、
　前記電極ホルダは、前記耳掛け部に一体的に固定され、前記耳掛け部が前記耳介に引っ掛かった際に、前記耳介の上側の側頭部に接触する位置に配置される
　生体信号計測装置。
　前記電極ホルダと離隔し、前記耳介の耳朶に接触される第２検出部を備える
　請求項１に記載の生体信号計測装置。
　前記第２検出部は、前記耳掛け部に一体的に固定される
　請求項２に記載の生体信号計測装置。
　前記第２検出部は、前記耳掛け部に対して離間可能に設けられる
　請求項２に記載の生体信号計測装置。
　前記第１検出部が検出する前記耳介の上側の側頭部の電位に基づく第１信号を取得し、かつ、前記第２検出部が検出する前記耳朶の電位に基づく第２信号を取得し、前記第１信号と前記第２信号との差分に基づいてユーザの生体信号を取得する検出回路を備える
　請求項２～４のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
　前記電極ホルダは、前記粘着体を保持する凹部が形成される筐体を有し、
　前記筐体の前記凹部の底部には、前記第１検出部が設けられる
　請求項１～５のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
　前記筐体は、弾性体である
　請求項６に記載の生体信号計測装置。
　ユーザの耳朶又は乳突部を計測部位として、前記ユーザの血流量を計測するための光源及び光検出器を有する血流量計測部を備える
　請求項１～７のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
　請求項１～８のいずれか１項に記載の一対の生体信号計測装置と、
　前記一対の生体信号計測装置を連結する首掛け部とを備え、
　前記首掛け部には、検出回路が設けられる
　生体信号計測システム。
　請求項１～８のいずれか１項に記載の一対の生体信号計測装置と、
　前記一対の生体信号計測装置が設けられる眼鏡とを備え、
　前記一対の生体信号計測装置は、前記耳介に対応する前記眼鏡のモダン部に設けられ、
　前記眼鏡のテンプル部には、検出回路が設けられる
　生体信号計測システム。