特許 6518084 生体内信号源位置検出装置及び生体内信号源位置検出方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6518084

(24)【登録日】2019年4月26日

(45)【発行日】2019年5月22日

(54)【発明の名称】生体内信号源位置検出装置及び生体内信号源位置検出方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0428 20060101AFI20190513BHJP

   A61B 5/0408 20060101ALI20190513BHJP

   A61B 5/0478 20060101ALI20190513BHJP

   A61B 5/0492 20060101ALI20190513BHJP

   A61B 5/04 20060101ALI20190513BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/04 310B

   A61B5/04 300J

   A61B5/04ZDM

【請求項の数】4

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2015-43618(P2015-43618)

(22)【出願日】2015年3月5日

(65)【公開番号】特開2016-159090(P2016-159090A)

(43)【公開日】2016年9月5日

【審査請求日】2018年2月9日

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用 平成２６年９月９日に、ＳＩＣＥ Ａｎｎｕａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ２０１４の予稿集、１４６０頁−１４６５頁にて公開 平成２６年９月２６日に、生体医工学シンポジウム２０１４の講演予稿集、１００頁にて公開 平成２６年１０月１１日に、９ｔｈ Ａｓｉａｎ−Ｐａｃｉｆｉｃ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ｏｎ Ｍｅｄｉｃａｌ ａｎｄ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ（ＡＰＣＭＢＥ ２０１４）にて公開

(73)【特許権者】

【識別番号】000219314

【氏名又は名称】東レエンジニアリング株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】593006630

【氏名又は名称】学校法人立命館

(74)【代理人】

【識別番号】110001427

【氏名又は名称】特許業務法人前田特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】松村 淳一

(72)【発明者】

【氏名】井中 千草

(72)【発明者】

【氏名】牧川 方昭

(72)【発明者】

【氏名】坂上 友介

【審査官】 佐藤 高之

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１０／０９７８９４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００７−２６８０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００７／０１０１１４（ＷＯ，Ａ２）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０００７０９１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１４／０２５７１１９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／００−５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体表面に配置される電極に生じる電圧によって、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源位置検出装置であって、
生体表面に配置する少なくとも３個の電極と、
前記各電極とグランド電位との間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗をそれぞれ並列接続する接続手段と、
前記各電極を生体表面に配置した状態で、前記接続手段により、前記各電極に前記第１の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第１の出力電圧Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３）、及び各電極に前記第２の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第２の出力電圧Ｖ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定する測定手段と、
前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの測定を１サイクルとして、繰り返し行い、前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの時系列な測定データから、前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの時間変化を近似する近似波形を取得する近似手段と、
各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉに対して、前記近似手段で取得した近似波形を用いて、同一の測定時刻における前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ（ｉ＝１，２，３）及びＶｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出する算出手段と、
サイクル毎に、前記算出された補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉの比Ｖｃ_ｉ／Ｖｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求め、これら３つの比Ｖｃ_ｉ／Ｖｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源の位置を検出する検出手段と
を備えた、生体内信号源位置検出装置。

【請求項2】

前記接続手段は、前記各電極とグランド電位との間に、前記第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を、所定の切り替え時間で切り替えて並列接続する切替手段からなり、
前記算出手段は、各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉに対して、前記近似手段で取得した近似波形を用いて、前記切り替え時間に応じた同一の測定時刻における前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉを算出する、請求項１に記載の生体内信号源位置検出装置。

【請求項3】

前記算出手段は、各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉに対して、前記近似手段で取得した各近似波形の特徴ポイントを合わせることによって、同一の測定時刻における前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉを算出する、請求項１に記載の生体内信号源位置検出装置。

【請求項4】

生体表面に配置される電極に生じる電圧によって、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源位置検出方法であって、
生体表面に３個の電極を配置する配置工程と、
前記各電極とグランド電位との間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を、それぞれ並列接続する接続工程と、
前記各電極を生体表面に配置した状態で、前記各電極に前記第１の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第１の出力電圧Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３）、及び各電極に前記第２の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第２の出力電圧Ｖ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定する測定工程と、
前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの測定を１サイクルとして、繰り返し行い、前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの時系列な測定データから、前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの時間変化を近似する近似波形を取得する取得工程と、
各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉに対して、前記近似波形を用いて、同一の測定時刻における前記第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び前記第２の出力電圧Ｖ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ（ｉ＝１，２，３）及びＶｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出する算出工程と、
サイクル毎に、前記算出された補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉの比Ｖｃ_ｉ／Ｖｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求め、これら３つの比Ｖｃ_ｉ／Ｖｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源の位置を検出する検出工程と
を含む、生体内信号源位置検出方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源位置検出装置、及び生体内信号源位置検出方法に関する。

【背景技術】

【0002】

生体表面に電極を取り付けて、その電極に生じた電圧を測定することによって、心電図等の生体内の電気活動を計測することが一般に行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、生体と所定平面との交線（閉曲線）上の各点において、表面電位を測定することによって、その平面を通る生体の断面内の電位分布を求める方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開平１１−１１３８６７号公報

【特許文献2】特許第５１７８９０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、特許文献１に開示された方法では、生体に多数の電極を隙間なく配置して測定する必要があるため、生体への負担が大きい。また、電極数が少なければ、生体への負担は軽減されるが、解像度の低い電位分布しか得ることができない。

【0006】

本願出願人は、このような課題を解決するために、少ない数の電極を用いて、生体内の信号源の位置を検出することができる方法を、特許文献２及びＰＣＴ／ＪＰ２０１４／００５７３２の出願明細書に開示している。ここで開示した方法は、生体表面に配置した電極とグランド電位との間に複数の抵抗を切り替えて接続し、各抵抗に接続したときに電極に生じる電圧を測定することによって、生体内の信号源の位置を検出するものである。

【0007】

しかしながら、上記の検出方法では、各抵抗に接続したときに電極に生じる電圧を測定する際、抵抗を切り替える時間を要するため、電圧の測定時刻に時間差が生じてしまう。この場合、生体内の信号源からの電圧変化が大きいと、生体内の信号源の位置検出に誤差が生じてしまうという問題がある。

【0008】

本発明は、上記課題に鑑みなされたもので、その主な目的は、少ない数の電極を用いて、生体内の信号源の位置を精度よく検出することができる生体内信号源位置検出装置、及び生体内信号源位置検出方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明に係る生体内信号源位置検出装置は、生体表面に配置される電極に生じる電圧によって、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源位置検出装置であって、
生体表面に配置するｍ個の電極と、
各電極とグランド電位との間に、ｎ個の外部抵抗をそれぞれ並列接続する接続手段と、
各電極を生体表面に配置した状態で、接続手段により、各電極に各外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じるｍ×ｎ個の出力電圧Ｖ_ｉ（ｉは１〜ｍ×ｎの整数）を測定する測定手段と、
ｍ×ｎ個の出力電圧Ｖ_ｉの測定を１サイクルとして、繰り返し行い、各出力電圧Ｖ_ｉの時系列な測定データから、各出力電圧Ｖ_ｉの時間変化を近似する近似波形を取得する近似手段と、
各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する各出力電圧Ｖ_ｉに対して、近似手段で取得した近似波形を用いて、同一の測定時刻における各出力電圧Ｖ_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ（ｉは１〜ｍ×ｎの整数）を算出する算出手段と、
サイクル毎に、算出された各補正値Ｖｃ_ｉに基づいて、生体内の信号源の位置を検出する検出手段とを備えたことを特徴とする。

【0010】

本発明に係る生体内信号源位置検出方法は、生体表面に配置される電極に生じる電圧によって、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源位置検出方法であって、
生体表面にｍ個の電極を配置する配置工程と、
各電極とグランド電位との間に、ｎ個の外部抵抗を、それぞれ並列接続する接続工程と、
各電極を生体表面に配置した状態で、各電極に各外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じるｍ×ｎ個の出力電圧Ｖ_ｉ（ｉは１〜ｍ×ｎの整数）を測定する測定工程と、
ｍ×ｎ個の出力電圧Ｖ_ｉの測定を１サイクルとして、繰り返し行い、各出力電圧Ｖ_ｉの時系列な測定データから、各出力電圧Ｖ_ｉの時間変化を近似する近似波形を取得する取得工程と、
各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する各出力電圧Ｖ_ｉに対して、近似波形を用いて、同一の測定時刻における各出力電圧Ｖ_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ（ｉは１〜ｍ×ｎの整数）を算出する算出工程と、
サイクル毎に、算出された各補正値Ｖｃ_ｉに基づいて、生体内の信号源の位置を検出する検出工程とを含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、少ない数の電極を用いて、生体内の信号源の位置を精度よく検出することができる生体内信号源位置検出装置、及び生体内信号源位置検出方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】生体内の信号源の位置を検出する方法の概要を示したブロック図である。

【図2】生体内の信号源の位置を検出する方法を例示した図である。

【図3】各電極と外部抵抗との接続状態の切り替えステップを示した表である。

【図4】信号源の位置座標を求める方法を示した図である。

【図5】（ａ）、（ｂ）は、生体内信号源位置検出方法を用いて、心臓の電位を測定した結果のイメージ図である。

【図6】本発明の一実施形態における生体内信号源位置検出装置の構成を示した図である。

【図7】各電極と外部抵抗との接続状態の切り替えステップを示した表である。

【図8】各電極の出力電圧を、同一の測定時刻におけるデータに補正する方法を説明した図である。

【図9】各電極の出力電圧を、同一の測定時刻におけるデータに補正する方法を説明した図である。

【図10】各電極の出力電圧を、同一の測定時刻におけるデータに補正する他の方法を説明した図である。

【図11】各電極の出力電圧を、同一の測定時刻におけるデータに補正する他の方法を説明した図である。

【図12】本発明の他の実施形態における生体内信号源位置検出装置の構成を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0013】

本発明を説明する前に、本願出願人が、特許文献２に開示した、生体内の信号源の位置を検出する方法の概要を、図１を参照しながら説明する。

【0014】

図１に示すように、生体１０の表面に、測定電極２１と接地電極２０とが配置されている。測定電極２１に生じる電圧は、アンプ４０で増幅されて、出力電圧Ｖoutとして測定される。測定電極２１と接地電極２０との間には、インピーダンス切替手段３０が配置されている。ここでは、複数の抵抗素子Ｚ１〜Ｚｎが並列に配置され、スイッチＳＷによって、抵抗素子Ｚ１〜Ｚｎのうち１つが選択される。そして、測定電極２１に選択された抵抗素子が並列接続されたときに、測定電極２１に生じる電圧Ｖoutが測定される。

【0015】

このような方法により、スイッチＳＷで、ｎ個の抵抗素子Ｚ１〜Ｚｎを切り替えることによって、時刻ｔにおけるｎ個の測定データが得られる。なお、測定電極２１は、１個に限らず、複数であってもよい。その場合は、ｍ個の測定電極２１と、ｎ個の抵抗素子との組み合わせにより、ｍ×ｎ個の測定データが得られる。これにより、比較的少ない測定電極を用いて、生体１０内の信号源の位置検出に必要な数の測定データを得ることができる。

【0016】

生体１０内の信号源の位置は、抵抗素子Ｚ１〜Ｚｎを切り替えることによって得られた時刻ｔにおける測定データを用いて、例えば、以下の方法により検出することができる。

【0017】

測定電極２１を配置した位置を含む生体１０の断層画像を取得し、この断層画像を格子状に分割して、各格子点の周りに、該当する組織に対するアドミッタンスを配置し、インピーダンス切替手段３０で切り替えたインピーダンスを含む回路網を生成する。そして、この回路網の何れかの格子点と接地との間に信号源を配置した条件で、生体１０内の信号源の位置を求めることができる。さらに、時系列に測定した測定データを用いることによって、生体１０内の信号源の時間変化を検出することができる。

【0018】

図２〜図５は、本願出願人が、ＰＣＴ／ＪＰ２０１４／００５７３２の出願明細書に開示した、生体内の信号源の位置を検出する方法を説明した図である。

【0019】

図２に示すように、生体１０の表面に、３つの電極２１、２２、２３を配置する。また、各電極２１、２２、２３とグランド電極２０との間に、相互に切り替え可能な第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列接続する。ここでは、第１の外部抵抗の抵抗値を無限大とし、第２の外部抵抗の抵抗値をＲgとしている。これにより、各電極２１、２２、２３とグランド電極２０との間は、切り替えスイッチＳＷによって、外部抵抗が接続されていない場合と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合とに切り替えられる。ここでは、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置し、これをグランド電位にしているが、必ずしも、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置する必要はない。

【0020】

生体１０の表面に配置した各電極２１、２２、２３には、生体１０内の信号源Ｖsからの電圧が発生し、その電圧をアンプ４０で増幅して、出力電圧Ｖoutが出力される。各電極２１、２２、２３とアンプ４０との間には、スイッチＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３がそれぞれ配置され、各スイッチＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を順次、導通させることにより、各電極２１、２２、２３に生じた電圧が出力電圧Ｖoutとして測定される。

【0021】

図３に示すように、ステップ１〜ステップ６で、切り替えスイッチＳＷ、及びスイッチＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を、それぞれ切り替えることにより、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、外部抵抗が接続されていないときに各電極２１、２２、２３に生じる第１の電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、及び各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、外部抵抗Ｒgが接続されているときに各電極２１、２２、２３に生じる第２の電圧Ｖ’_１、Ｖ’_２、Ｖ’_３が測定される。なお、図３では、各電極２１、２２、２３を、それぞれ、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３と表示している。

【0022】

詳細な説明は省略するが、生体１０内の信号源Ｖsと、各電極２１、２２、２３との距離Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３は、それぞれ、第１の電圧と第２の電圧との比Ｖ_１／Ｖ’_１、Ｖ_２／Ｖ’_２、Ｖ_３／Ｖ’_３を用いて、式（１）、（２）、（３）で表される。

【0023】

【数1】

【0024】

【数2】

【0025】

【数3】

【0026】

ここで、βは、生体１０の導電率等で定まる定数である。また、Ｒ_ｂ１、Ｒ_ｂ２、Ｒ_ｂ３は、それぞれ、生体１０内の信号源Ｖsと、電極２１、２２、２３との間の内部抵抗の抵抗値を表す。

【0027】

信号源Ｖsは、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、各電極２１、２２、２３を中心とする半径Ｌ_１、Ｌ_２、Ｌ_３の球体Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３の交点に存在すると考えられる。従って、信号源Ｖsの３次元的な位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、３つの球体Ｑ_１、Ｑ_２、Ｑ_３の式（４）、（５）、（６）を解くことによって求めることができる。ここで、各電極２１、２２、２３の位置座標を、（ａ_１、ｂ_１、ｃ_１）、（ａ_２、ｂ_２、ｃ_２）、（ａ_３、ｂ_３、ｃ_３）としている。

【0028】

【数4】

【0029】

【数5】

【0030】

【数6】

【0031】

このように、生体１０の表面に配置した３つの電極２１、２２、２３と、グランド電位との間に外部抵抗を並列接続し、その接続状態を切り替えて、各電極２１、２２、２３に生じる電圧の比Ｖ_ｉ／Ｖ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定することによって、生体１０内の信号源Ｖsの３次元位置を検出することができる。これにより、少ない数の電極を用いて、生体内の信号源Ｖsの３次元位置を精度よく検出することができる。

【0032】

また、電圧比Ｖ_ｉ／Ｖ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の測定を１サイクルとして、繰り返し行うことにより、各サイクルにおける電圧比の時系列な測定データから、生体内の信号源Ｖsの３次元位置の移動軌跡をリアルタイムに検出することができる。

【0033】

図５（ａ）、（ｂ）は、上記の方法を用いて、心臓の電位を測定した結果のイメージ図である。図５（ａ）は、各電極で測定された信号源の電圧波形（心電図）を示す。また、図５（ｂ）は、各電極での電圧比Ｖ_ｉ／Ｖ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて算出された信号源の３次元位置の移動軌跡を破線で示したものである。図５（ｂ）の破線で示した移動軌跡において、ポイントＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｒ、Ｓ、Ｔは、それぞれ、図５（ａ）に示した電圧波形のＰ_１、Ｐ_２、Ｐ_３、Ｒ、Ｓ、Ｔに対応する信号源の３次元位置を示している。図５（ｂ）に示すように、心臓の電気活動における信号源が、心房から心室へと移動している様子をリアルタイムに検出することができる。

【0034】

ところで、上記の方法では、切り替えスイッチＳＷ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を切り替えて、各電極２１、２２、２３における第１の電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、及び第２の電圧Ｖ’_１、Ｖ’_２、Ｖ’_３を順次測定している。従って、これらの切り替え時間内に、信号源Ｖsの電位が変化すると、信号源Ｖsの位置検出に誤差が生じるおそれがある。例えば、図５（ａ）に示した心電図において、ＱＲＳ波のように、信号源Ｖsの電位が急激に変化する場合、ＱＲＳ波が発生する信号源Ｖsの位置を精度よく検出することが難しくなる。

【0035】

本発明は、各抵抗に接続したときに電極に生じる出力電圧の測定時刻に時間差が生じた場合でも、生体内の信号源の位置を精度よく検出することができる生体内信号源位置検出装置、及び生体内信号源位置検出方法を提供するものである。

【0036】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。なお、以下の説明において、特に断らない限り、「電極」は、生体表面に取り付ける部材をいい、「電位」は、電気的レベルをいい、「電圧」は、測定された電気的レベルをいう。

【0037】

図６は、本発明の一実施形態における生体内信号源位置検出装置の構成を模式的に示した図である。

【0038】

図６に示すように、本実施形態における生体内信号源位置検出装置は、生体１０の表面に配置する３つの電極２１、２２、２３と、各電極２１、２２、２３とグランド電極２０との間に、相互に切り替え可能な第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列接続する切替手段（接続手段）３０とを有している。ここでは、第１の外部抵抗の抵抗値を無限大とし、第２の外部抵抗の抵抗値をＲgとしている。これにより、各電極２１、２２、２３とグランド電極２０との間は、切り替えスイッチＳＷによって、外部抵抗が接続されていない場合と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合とに切り替えられる。ここでは、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置し、これをグランド電位にしているが、必ずしも、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置する必要はない。

【0039】

生体１０の表面に配置した各電極２１、２２、２３には、生体１０内の信号源Ｖsからの電圧が発生し、その電圧をアンプ（測定手段）４０で増幅して、出力電圧Ｖoutが出力される。各電極２１、２２、２３とアンプ４０との間には、スイッチＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３がそれぞれ配置され、各スイッチＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を順次、導通させることにより、各電極２１、２２、２３に生じた電圧が出力電圧Ｖoutとして測定される。

【0040】

図７は、各電極２１、２２、２３と外部抵抗との接続状態の切り替えステップを示した表である。

【0041】

図７に示すように、ステップ１〜ステップ６で、切り替えスイッチＳＷ、及びスイッチＳ_１、Ｓ_２、Ｓ_３を、それぞれ切り替えることにより、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、外部抵抗が接続されていないときに各電極２１、２２、２３に生じる第１の出力電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、及び各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、外部抵抗Ｒgが接続されているときに各電極２１、２２、２３に生じる第２の出力電圧Ｖ’_１、Ｖ’_２、Ｖ’_３が測定される。なお、図７では、各電極２１、２２、２３を、それぞれ、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３と表示している。

【0042】

図７には、各ステップにおける切り替え時間を示している。切り替え時間は、切り替え手段４０の切り替え特性によって決まるが、ここでは、０．５ｍｓを例示している。この場合、各電極２１、２２、２３に外部抵抗を接続したときに得られる電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３、及びＶ’_１、Ｖ’_２、Ｖ’_３の測定時刻は、それぞれ、０．５ｍｓの時間差がある。すなわち、ステップ１〜６で測定データを得る１サイクルの時間は、３ｍｓ（３３３Ｈｚ）となる。

【0043】

このように、各抵抗に接続したときに各電極２１、２２、２３に生じる出力電圧の測定時刻に時間差が生じた場合でも、信号源Ｖsの位置検出に誤差が生じないようにするためには、各出力電圧を、同一の測定時刻におけるデータに補正する必要がある。

【0044】

図８及び図９は、各抵抗に接続したときに各電極２１、２２、２３に生じる出力電圧を、同一の測定時刻におけるデータに補正する方法を説明した図である。

【0045】

図８は、外部抵抗が接続されていないときに各電極２１、２２、２３（チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３）に生じた第１の出力電圧Ｖ_１、Ｖ_２、Ｖ_３の測定データを示している。各チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３において、代表する３つの黒丸で示した点が、３サイクルの測定で得られた時系列な測定データを示す。なお、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３に生じた第２の出力電圧Ｖ’_１、Ｖ’_２、Ｖ’_３の測定データは省略している。

【0046】

図８に示すように、１サイクルの測定で、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３で得られた測定データは、Ｖ_１（ｔ）、Ｖ_２（ｔ＋Δｔ_２）、Ｖ_３（ｔ＋Δｔ_３）と表される。ここで、Δｔ_２は、チャネルｃｈ_１とｃｈ_２との測定時間差、Δｔ_３は、チャネルｃｈ_１とｃｈ_３との測定時間差を表す。

【0047】

図９は、チャネルｃｈ_３において、Ｖ_３の時系列な測定データから、Ｖ_３の時間変化を近似するフィッティングカーブ（近似波形）Ｃを描いた図である。図９に示すように、このフィッティングカーブＣを用いることによって、切り替え時間（Δｔ_３）に応じたチャネルｃｈ_１の測定データＶ_１（ｔ）と同一の測定時刻ｔにおけるチャネルｃｈ_３の測定データＶ_３（ｔ＋Δｔ_３）の補正値Ｖｃ_３（ｔ）（図中の白丸の点）を得ることができる。

【0048】

同様の方法で、チャネルｃｈ_２の測定データＶ_２（ｔ＋Δｔ_２）についても、Ｖ_２の時系列な測定データから求めたフィッティングカーブを用いて、切り替え時間（Δｔ_２）に応じた補正値Ｖｃ_２（ｔ）を得ることができる。さらに、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３に生じた第２の出力電圧Ｖ’_１、Ｖ’_２、Ｖ’_３の測定データについても、同様の方法で、チャネルｃｈ_１の測定データＶ_１（ｔ）と同一の測定時刻ｔにおける補正値Ｖｃ’_１（ｔ）、Ｖｃ’_２（ｔ）、Ｖｃ’_３（ｔ）を得ることができる。

【0049】

このようにして、サイクル毎に、Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３）及びＶ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の時系列な測定データから得られたフィッティングカーブ（近似波形）を用いて、同一の測定時刻における補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉを得ることができる。

【0050】

このようにして得られた補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉから、比Ｖｃ_ｉ／Ｖｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求めることによって、式（１）〜（３）、及び式（４）〜（５）を用いて、生体内の信号源Ｖsの位置を精度よく検出することができる。

【0051】

なお、フィッティングカーブ（近似波形）を求める方法は、特に限定されず、例えば、多次元補完だけでなく、線形補間でもよい。

【0052】

本実施形態における生体内信号源位置検出装置は、図６に示すように、図２に示した構成に対して、近似手段５０、算出手段６０、及び検出手段をさらに備えたものである。

【0053】

アンプ（測定手段）４０に接続された近似手段５０では、第１の出力電圧Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３）及び第２の出力電圧Ｖ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の測定を１サイクルとして、繰り返し行い、第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び第２の出力電圧Ｖ’_ｉの時系列な測定データから、第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び第２の出力電圧Ｖ’_ｉの時間変化を近似するフィッティングカーブ（近似波形）を取得する。

【0054】

また、近似手段５０に接続された算出手段６０では、各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び第２の出力電圧Ｖ’_ｉに対して、近似手段５０で取得したフィッティングカーブを用いて、同一の測定時刻における第１の出力電圧Ｖ_ｉ及び第２の出力電圧Ｖ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉを算出する。

【0055】

また、算出手段６０に接続された検出手段７０では、サイクル毎に算出された補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉの比Ｖｃ_ｉ／Ｖｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求め、これら３つの比Ｖｃ_ｉ／Ｖｃ’_ｉに基づいて、生体内の信号源Ｖsの位置を検出する。

【0056】

本実施形態によれば、近似手段５０で取得したフィッティングカーブ（近似波形）を用いて、同一の測定時刻における出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、算出した補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉに基づいて、生体内の信号源Ｖsの位置を検出することによって、各抵抗に接続したときに各電極２１、２２、２３に生じる出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉの測定時刻に時間差が生じた場合でも、信号源Ｖsの位置を精度よく検出することができる。

【0057】

本実施形態において、各抵抗に接続したときに各電極２１、２２、２３に生じる出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉの測定時刻の時間差は、切替手段３０で、電極２１、２２、２３及び外部抵抗を切り替えるときの切り替え時間によって生じる。この場合、切り替え時間（例えば０．５ｍｓ）が、測定時間差になるため、図９に示したように、フィッティングカーブ（近似波形）を用いて、測定時間差の分だけ時刻をずらすことによって、出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉを、容易に算出することができる。

【0058】

ところで、信号源Ｖｓと、各電極２１、２２、２３から構成されるそれぞれの回路は生体のコンデンサ成分の影響を受ける。そのため、信号源Ｖｓで発生した電圧が、各電極２１、２２、２３に伝わる時間に差が生じることもある。

【0059】

この時間差が無視できない場合には、各電極２１、２２、２３に生じる出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の測定時刻に時間差は、外部抵抗を切り替えるときの切り替え時間の他に、生体のコンデンサ成分の影響による時間差が加わることになる。

【0060】

この場合、外部抵抗を切り替えるときの切り替え時間は知ることができるが、信号源Ｖsで発生した電圧から生体のコンデンサ成分の影響を知ることは難しい。従って、図９に示したような方法では、出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求めることは難しい。

【0061】

図１０及び図１１は、各電極２１、２２、２３に生じる出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の測定時刻に時間差を知ることが難しい場合に、出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求める方法を説明した図である。

【0062】

図１０は、外部抵抗が接続されていないときに各電極２１、２３（チャネルｃｈ_１、ｃｈ_３）に生じた第１の電圧Ｖ_１、Ｖ_３の測定データを示している。各チャネルｃｈ_１、ｃｈ_３において、代表する２つの黒丸で示した点が、２サイクルの測定で得られた時系列な測定データを示す。

【0063】

図１０に示すように、１サイクルの測定で、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_３で得られた測定データは、Ｖ_１（ｔ）、Ｖ_３（ｔ＋Δｔ_３）と表される。ここで、Δｔ_３は、チャネルｃｈ_１とｃｈ_３との測定時間差を表す。

【0064】

図１１は、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_３において、Ｖ_１及びＶ_３の時系列な測定データから、Ｖ_１及びＶ_３の時間変化を近似するフィッティングカーブ（近似波形）Ｃ_１及びＣ_３を描いた図である。ここで、フィッティングカーブＣ_３は、図１１に示すように、フィッティングカーブＣ_１、Ｃ_３の特徴ポイント、例えば、フィッティングカーブＣ_１、Ｃ_３のピークＫ_１、Ｋ_３が合うように時間軸をずらしてある。

【0065】

ここで、同一の測定時刻ｔにおいて、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_３で測定される出力電圧の変化は、信号源Ｖsでの電圧変化と近似すると考えられる。従って、フィッティングカーブＣ_３において、Ｖ_１（ｔ）と同じ時刻ｔに対する点（図中の白丸の点）が、同一の測定時刻ｔにおけるチャネルｃｈ_３の測定データＶ_３（ｔ＋Δｔ_３）の補正値Ｖｃ_３（ｔ）とすることができる。

【0066】

同様の方法で、チャネルｃｈ_２の測定データＶ_２（ｔ＋Δｔ_２）についても、Ｖ_２の時系列な測定データから得られたフィッティングカーブの特徴ポイントを、Ｖ_１のフィッティングカーブの特徴ポイントと合わせることによって、測定データＶ_１（ｔ）と同一の測定時刻ｔにおける補正値Ｖｃ_２（ｔ）を得ることができる。さらに、チャネルｃｈ_１、ｃｈ_２、ｃｈ_３に生じた第２の出力電圧Ｖ’_１、Ｖ’_２、Ｖ’_３の測定データについても、同様の方法で、チャネルｃｈ_１の測定データＶ_１（ｔ）と同一の測定時刻ｔにおける補正値Ｖｃ’_１（ｔ）、Ｖｃ’_２（ｔ）、Ｖｃ’_３（ｔ）を得ることができる。

【0067】

このようにして、サイクル毎に、Ｖ_ｉ（ｉ＝１，２，３）及びＶ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）の時系列な測定データから得られたフィッティングカーブ（近似波形）の特徴ポイントを合わせることによって、同一の測定時刻における補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉを得ることができる。

【0068】

以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。

【0069】

例えば、上記実施形態では、生体１０表面に配置する電極が３個で、外部抵抗が２個の場合を例に説明したが、勿論、これに限定されず、電極及び外部抵抗は、任意の個数であってもよい。

【0070】

すなわち、生体表面に配置する電極の個数をｍ個、各電極とグランド電位との間に並列接続する外部抵抗の個数をｎ個としたとき、本発明における生体内信号源位置検出装置は、各電極に各外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じるｍ×ｎ個の出力電圧Ｖ_ｉ（ｉは１〜ｍ×ｎの整数）を測定する測定手段と、ｍ×ｎ個の出力電圧Ｖ_ｉの測定を１サイクルとして、繰り返し行い、各出力電圧Ｖ_ｉの時系列な測定データから、各出力電圧Ｖ_ｉの時間変化を近似する近似波形を取得する近似手段と、各サイクルにおいて、測定時刻に時間差を有する各出力電圧Ｖ_ｉに対して、近似手段で取得した近似波形を用いて、同一の測定時刻における各出力電圧Ｖ_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ（ｉは１〜ｍ×ｎの整数）を算出する算出手段と、サイクル毎に、算出された各補正値Ｖｃ_ｉに基づいて、生体内の信号源の位置を検出する検出手段とを備える。

【0071】

また、上記実施形態では、各電極２１、２２、２３とグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を、切替手段３０により、相互に切り替えて並列接続したが、必ずしも、切替手段３０を用いなくてもよい。

【0072】

すなわち、各電極２１、２２、２３は、隣接した電極２１ａ、２１ｂと、電極２２ａ、２２ｂと、電極２３ａ、２３ｂとで構成されており、一方側の電極２１ａ、２２ａ、２３ａに、第１の外部抵抗Ｒg1を接続することによって、１つの回路を形成し、他方側の電極２１ｂ、２２ｂ、２３ｂに、第２の外部抵抗Ｒg2を接続することによって、別の回路を形成する。

【0073】

これにより、各電極２１，２２，２３に生じる第１及び第２の電圧を測定し、生体内の信号源Ｖsの位置を検出することができる。

【0074】

図１２は、切り替え手段３０を用いない場合の生体内信号源位置検出装置の構成を例示した図である。なお、図中において、信号源Ｖs、並びに信号源Ｖsと各電極２１（２１ａ、２１ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）及びグランド電極２０との間の内部抵抗Ｒ_ｂ1、Ｒ_ｂ２、Ｒ_ｂ３、Ｒ_ｂ０は、省略している。

【0075】

図１２に示すように、生体１０の表面に配置された３つの電極２１（２１ａ、２１ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）と、グランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒg1及び第２の外部抵抗Ｒg2が、それぞれ並列接続されている。そして、電極２１ａとグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒg1を並列接続したときに生じる第１の出力電圧Ｖ_１、及び電極２１ｂとグランド電極２０との間に、第２の外部抵抗Ｒg2を並列接続したときに生じる第２の出力電圧Ｖ’_１が、それぞれアンプ４０Ａ_１、４０Ｂ_１で増幅されて測定される。同様に、電極２２ａとグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒg1を並列接続したときに生じる第１の出力電圧Ｖ_２、及び電極２２ｂとグランド電極２０との間に、第２の外部抵抗Ｒg2を並列接続したときに生じる第２の出力電圧Ｖ’_２が、それぞれアンプ４０Ａ_２、４０Ｂ_２で増幅されて測定され、電極２３ａとグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒg1を並列接続したときに生じる第１の出力電圧Ｖ_３、及び電極２３ｂとグランド電極２０との間に、第２の外部抵抗Ｒg2を並列接続したときに生じる第２の出力電圧Ｖ’_３が、それぞれアンプ４０Ａ_３、４０Ｂ_３で増幅されて測定される。なお、この場合、各電極２１（２１ａ、２１ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）とグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒg1及び第２の外部抵抗Ｒg2を、それぞれ並列接続する接続手段としては、配線等により行うことができる。

【0076】

なお、この場合、各抵抗に接続したときに各電極２１（２１ａ、２１ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）に生じる出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉの測定時刻の時間差は、外部抵抗を切り替えるときの切り替え時間によるものはなく、信号源Ｖsから各電極２１（２１ａ、２１ｂ）、２２（２２ａ、２２ｂ）、２３（２３ａ、２３ｂ）までの距離の違いによる時間差となる。従って、この場合は、図１０、１１に示した方法で、出力電圧Ｖ_ｉ及びＶ’_ｉの補正値Ｖｃ_ｉ及びＶｃ’_ｉ（ｉ＝１，２，３）を求めることができる。

【符号の説明】

【0077】

１０ 生体
２０ 接地電極
２１、２２、２３ 電極
３０ 切替手段
４０ アンプ（測定手段）
５０ 近似手段
６０ 算出手段
７０ 検出手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】