特許 6791659 生体電位測定装置

(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】6791659

(24)【登録日】2020年11月9日

(45)【発行日】2020年11月25日

(54)【発明の名称】生体電位測定装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/05 20060101AFI20201116BHJP

   A61B 5/04 20060101ALI20201116BHJP

   A61B 5/0402 20060101ALI20201116BHJP

   A61B 5/0488 20060101ALI20201116BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/05 N

   A61B5/04 A

   A61B5/04 310A

   A61B5/04 330

【請求項の数】11

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2016-120196(P2016-120196)

(22)【出願日】2016年6月16日

(65)【公開番号】特開2017-221515(P2017-221515A)

(43)【公開日】2017年12月21日

【審査請求日】2019年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000230962

【氏名又は名称】日本光電工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001416

【氏名又は名称】特許業務法人 信栄特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 允

(72)【発明者】

【氏名】前田 俊樹

【審査官】 藤原 伸二

(56)【参考文献】

【文献】 特開昭４８−０６５７８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第７４２４３２２（ＵＳ，Ｂ２）

【文献】 特開昭５１−０９４８９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０１−１７８００４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 米国特許第５０１８５２３（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第６４７３６４９（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第５９４１９０３（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０４−５／０５３

Ａ６１Ｎ １／００−１／４４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する第一増幅回路と、
少なくとも前記刺激が印加されている間、前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除する第一スイッチと、
コンデンサを含み、前記第一増幅回路の出力における所定値以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタと、
前記第一増幅回路からの出力を増幅する第二増幅回路と、
少なくとも前記第一スイッチが前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除している間、前記コンデンサの充放電を停止させるとともに前記第二増幅回路の利得を低減する第二スイッチと、
を備えている、
生体電位測定装置。

【請求項2】

前記ハイパスフィルタに含まれる抵抗素子の両端と並列に接続された第三スイッチを備えており、
前記第三スイッチは、前記刺激の印加後に閉じられることにより、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くする、
請求項１に記載の生体電位測定装置。

【請求項3】

前記第三スイッチは、前記第一スイッチが前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を復帰させた後に閉じられることにより、前記カットオフ周波数を高くする、
請求項２に記載の生体電位測定装置。

【請求項4】

前記第三スイッチは、前記第二スイッチが前記コンデンサの充放電の停止と前記第二増幅回路の利得低減を解除した時点以降に閉じられることにより、前記カットオフ周波数を高くする、
請求項２または３に記載の生体電位測定装置。

【請求項5】

前記第三スイッチは、前記第一導出電極と前記第二導出電極の間に前記刺激によって誘発された反応波形が現れる前に開かれることにより、前記カットオフ周波数を元に戻す、
請求項２から４のいずれか一項に記載の生体電位測定装置。

【請求項6】

前記コンデンサは、前記第二増幅回路のフィードバックループ中に含まれている、
請求項１から５のいずれか一項に記載の生体電位測定装置。

【請求項7】

前記第一スイッチは、負論理のフォトＭＯＳリレーであり、
前記第二スイッチは、正論理のＳＰＳＴアナログスイッチである、
請求項１から６のいずれか一項に記載の生体電位測定装置。

【請求項8】

前記第三スイッチは、正論理のＳＰＳＴアナログスイッチである、
請求項２に記載の生体電位測定装置。

【請求項9】

生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する第一増幅回路と、
少なくとも前記刺激が印加されている間、前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除する第一スイッチと、
前記第一増幅回路からの出力を増幅する帰還増幅器を含む第二増幅回路と、
少なくとも前記第一スイッチが前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除している間、前記帰還増幅器の帰還経路の抵抗値を低下させることにより前記第二増幅回路の利得を低減する第二スイッチと、
を備えている、
生体電位測定装置。

【請求項10】

前記帰還増幅器の出力が入力されるコンデンサを含み、前記第一増幅回路の出力における所定値以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタを備えており、
前記第二増幅回路の利得が低減されることにより、前記コンデンサへの充放電が停止する、
請求項９に記載の生体電位測定装置。

【請求項11】

生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する増幅回路と、
コンデンサと抵抗素子を含み、前記増幅回路の出力における所定値以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタと、
前記抵抗素子の両端と並列に接続されたスイッチと、
を備えており、
前記スイッチは、前記刺激の印加後に閉じられることにより、前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くする、
生体電位測定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体電位測定装置に関し、特に刺激によって生体に誘発される反応として導出電極間に現れる電位差を測定する装置（いわゆる誘発電位測定装置）に関する。

【背景技術】

【0002】

外部からの刺激によって筋や神経の反応を誘発する検査として、運動誘発電位検査（motor-evoked potentials; MEP）、体性感覚誘発電位検査（somatosensory-evoked potentials; SEP）、神経伝導検査（nerve conduction studies; NCS）などが知られている。検査に際しては、一対の導出電極が生体に装着される。反応を誘発するための刺激としては、磁気刺激や電気刺激が用いられる。刺激により誘発された反応は、一対の導出電極間に現れる電位差の経時変化に対応する反応波形として記録される。刺激印加から反応波形が現れるまでの時間（潜時）や反応波形の振幅が、検査の指標として使用される。

【0003】

図３の（Ａ）は、導出電極間に現れる電位差の経時変化（導出波形）の一例を示している。横軸は時間を示しており、縦軸は振幅を示している。横軸におけるゼロは、刺激が印加された時点を表している。符号ＲＷは、刺激により誘発された反応波形を表している。同図より明らかなように、刺激のタイミングに同期した刺激アーチファクトＡが導出波形に重畳する。

【0004】

非特許文献１によれば、電気刺激による刺激アーチファクトＡは、アーチファクトスパイクＡＳ、前期アーチファクトテール（fast artifact tail）ＦＡＴ、および後期アーチファクトテール（slow artifact tail）ＳＡＴの三つの成分に分類される。前期アーチファクトテールＦＡＴと後期アーチファクトテールＳＡＴは、刺激の印加が終了した後もしばらくの間持続する。磁気刺激による刺激アーチファクトについても同様である（非特許文献２）。これらの文献によれば、アーチファクトテールは、数ミリ秒から数十ミリ秒の間持続するという性質を持つ。

【先行技術文献】

【非特許文献】

【0005】

【非特許文献1】McGill KC, Cummins KL, Dorfman LJ, Berlizot BB, Leutkemeyer K, Nishimura DG, Widrow B. On the Nature and Elimination of Stimulus Artifact in Nerve Signals Evoked and Recorded Using Surface Electrodes. IEEE Trans Biomed Eng. 1982 Feb; 29(2):129-37.

【非特許文献2】Bergmann TO, Molle M, Schmidt MA, Lindner C, Marshall L, Born J, Siebner HR. EEG-Guided Transcranial Magnetic Stimulation Reveals Rapid Shifts in Motor Cortical Excitability during the Human Sleep Slow Oscillation. J Neurosci. 2012 Jan 4;32(1):243-53.

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

アーチファクトテール成分の持続時間が長くなると、反応波形ＲＷと刺激アーチファクトＳＡが重なってしまい、反応波形ＲＷに歪みが生ずる。このような場合、反応波形の潜時や振幅を正確に測定することが困難であり、検査に支障が生じうる。

【0007】

本発明は、刺激アーチファクトを抑制して生体電位の測定精度を向上することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記の目的を達成するための第一の態様は、生体電位測定装置であって、
生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する第一増幅回路と、
少なくとも前記刺激が印加されている間、前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除する第一スイッチと、
コンデンサを含み、前記第一増幅回路の出力における所定値以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタと、
前記第一増幅回路からの出力を増幅する第二増幅回路と、
少なくとも前記第一スイッチが前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除している間、前記コンデンサの充放電を停止させるとともに前記第二増幅回路の利得を低減する第二スイッチと、
を備えている。

【0009】

刺激に伴って第一導出電極と第二導出電極から第一増幅回路に電流が流れ込むと、生体と第一増幅回路の接地電位の間に電位差が発生し、前期アーチファクトテールの原因となる。しかしながら、上記の動作によれば、少なくとも刺激が印加されている間は第一導出電極と第二導出電極がオープンとされるため、第一導出電極と第二導出電極に流入する電流を抑制できる。したがって、導出波形に重畳する前期アーチファクトテールを抑制し、生体電位の測定精度を向上できる。

【0010】

第一スイッチの開閉動作時、および第一スイッチが第一導出電極と第二導出電極をオープンにしている間は、第一増幅回路にノイズが混入しやすい。この場合、当該ノイズが後段の第二増幅回路によって増幅されてしまう。しかしながら、上記の動作によれば、少なくとも第一導出電極および第二導出電極と第一増幅回路との電気的接続が解除されている間は第二増幅回路の利得が低減されるため、導出波形に重畳するノイズを抑制し、生体電位の測定精度を向上できる。

【0011】

生体に刺激が印加されている期間は、第一導出電極および第二導出電極と第一増幅回路との電気的接続が解除されている期間に含まれている。すなわち、刺激部による刺激が印加されている期間は、第二増幅回路の利得が低減されている。したがって、刺激が印加されている間に取得される導出波形の電位を抑制できる。よって、刺激とほぼ同時に発生するアーチファクトスパイクの導出波形への重畳を阻止し、生体電位の測定精度を向上できる。

【0012】

コンデンサの充放電は、後期アーチファクトテールが導出波形に重畳する原因となる。しかしながら、上記の動作によれば、少なくとも刺激部による刺激が印加されている間はコンデンサの充放電が停止されるため、導出波形に重畳する後期アーチファクトテールを抑制し、生体電位の測定精度を向上できる。

【0013】

上記の目的を達成するための第二の態様は、生体電位測定装置であって、
生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する増幅回路と、
少なくとも前記刺激が印加されている間、前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記増幅回路との電気的接続を解除するスイッチと、
を備えている。

【0014】

このような構成によれば、少なくとも刺激が印加されている間は第一導出電極と第二導出電極がオープンとされるため、第一導出電極と第二導出電極に流入する電流を抑制できる。したがって、導出波形に重畳する前期アーチファクトテールを抑制し、生体電位の測定精度を向上できる。

【0015】

上記の目的を達成するための第三の態様は、生体電位測定装置であって、
生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する増幅回路と、
コンデンサを含み、前記増幅回路の出力における所定値以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタと、
少なくとも前記刺激が印加されている間、前記コンデンサの充放電を停止させるスイッチと、
を備えている。

【0016】

このような構成によれば、少なくとも刺激部による刺激が印加されている間はコンデンサの充放電が停止されるため、導出波形に重畳する後期アーチファクトテールを抑制し、生体電位の測定精度を向上できる。

【0017】

上記の目的を達成するための第四の態様は、生体電位測定装置であって、
生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する第一増幅回路と、
少なくとも前記刺激が印加されている間、前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除する第一スイッチと、
前記第一増幅回路からの出力を増幅する第二増幅回路と、
少なくとも前記第一スイッチが前記第一導出電極および前記第二導出電極と前記第一増幅回路との電気的接続を解除している間、前記第二増幅回路の利得を低減する第二スイッチと、
を備えている。

【0018】

このような構成によれば、少なくとも第一導出電極および第二導出電極と第一増幅回路との電気的接続が解除されている間は第二増幅回路の利得が低減されるため、導出波形に重畳するノイズを抑制し、生体電位の測定精度を向上できる。

【0019】

上記の目的を達成するための第五の態様は、生体電位測定装置であって、
生体に刺激を印加する刺激部と、
前記生体に装着される第一導出電極および第二導出電極と、
前記刺激により誘発されて生じる前記第一導出電極と前記第二導出電極の電位差を増幅する増幅回路と、
コンデンサを含み、前記増幅回路の出力における所定値以上の周波数成分を通過させるハイパスフィルタと、
前記刺激の印加後に前記ハイパスフィルタのカットオフ周波数を高くするスイッチを備えている。

【0020】

刺激部による刺激に付随して、第一導出電極と第二導出電極の各々には分極が生じる。分極電圧は、直流成分である。ハイパスフィルタによって入力波形が基線電位に戻るまでの間、当該直流成分が刺激アーチファクトとして導出波形に重畳する。当該直流成分は、ハイパスフィルタの時定数が短いほど、短時間で基線電位に戻る。上記の構成によれば、分極電圧に起因して導出波形に重畳する刺激アーチファクトを抑制し、生体電位の測定精度を向上できる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】一実施形態に係る誘発電位測定装置の機能構成を示す図である。

【図2】上記の誘発電位測定装置の一部の回路構成と動作を示す図である。

【図3】上記の誘発電位測定装置により取得される導出波形を説明する図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

添付の図面を参照しつつ、実施形態の例を以下詳細に説明する。図１は、一実施形態に係る誘発電位測定装置１（生体電位測定装置の一例）の機能構成を示している。

【0023】

誘発電位測定装置１は、刺激部２を備えている。刺激部２は、生体１００に対して刺激を印加するように構成されている。刺激の例としては、電気的な刺激、磁気的な刺激などが挙げられる。

【0024】

誘発電位測定装置１は、第一導出電極３と第二導出電極４を備えている。第一導出電極３と第二導出電極４は、生体１００における適宜の箇所に装着されるように構成されている。刺激部２による刺激に応じて、第一導出電極３と第二導出電極４の間には電位差が誘発される。

【0025】

誘発電位測定装置１は、第一増幅回路５と第一スイッチ６を備えている。第一スイッチ６は、第一導出電極３と第一増幅回路５の間の電気的接続、および第二導出電極４と第一増幅回路５の間の電気的接続を選択的に形成または解除できるように構成されている。第一導出電極３および第二導出電極４が第一増幅回路５と電気的に接続されている間、第一増幅回路５は、第一導出電極３と第二導出電極４の間に生じた電位差を増幅するように構成されている。

【0026】

誘発電位測定装置１は、ハイパスフィルタ７を備えている。ハイパスフィルタ７は、第一増幅回路５と電気的に接続されている。ハイパスフィルタ７は、第一増幅回路５からの出力における所定値以上の周波数成分を通過させるように構成されている。

【0027】

誘発電位測定装置１は、第二増幅回路８を備えている。第二増幅回路８は、ハイパスフィルタ７と電気的に接続されている。第二増幅回路８は、ハイパスフィルタ７を通過した第一増幅回路５からの出力を増幅するように構成されている。

【0028】

誘発電位測定装置１は、表示部９を備えている。表示部９は、第二増幅回路８と電気的に接続されている。表示部９は、第二増幅回路８からの出力をユーザが視認可能な態様に変換し、表示するように構成されている。当該態様の例としては、波形、数値、文字、記号などが挙げられる。

【0029】

誘発電位測定装置１は、第二スイッチ１０を備えている。第二スイッチ１０は、ハイパスフィルタ７および第二増幅回路８と電気的に接続されている。

【0030】

誘発電位測定装置１は、第三スイッチ１１を備えている。第三スイッチ１１は、ハイパスフィルタ７と電気的に接続されている。

【0031】

誘発電位測定装置１は、制御部１２を備えている。制御部１２は、刺激部２、第一スイッチ６、第二スイッチ１０、および第三スイッチ１１の各々に対して制御信号を入力できるように構成されている。

【0032】

図２の（Ａ）は、上記のように構成された誘発電位測定装置１の一部の具体的な回路構成の一例を示している。

【0033】

第一増幅回路５は、差動アンプ５ａを含んでいる。第一スイッチ６は、スイッチ素子６ａとスイッチ素子６ｂを含んでいる。スイッチ素子６ａは、第一導出電極３および差動アンプ５ａの非反転入力端子と電気的に接続されており、両者の間の電気的接続を選択的に形成または解除できるように構成されている。スイッチ素子６ｂは、第二導出電極４および差動アンプ５ａの反転入力端子と電気的に接続されており、両者の間の電気的接続を選択的に形成または解除できるように構成されている。

【0034】

制御部１２は、第一スイッチ６のスイッチ素子６ａとスイッチ素子６ｂを開閉するための制御信号ＳＣ１を出力できるように構成されている。

【0035】

差動アンプ５ａからの出力は、信号減衰器として機能する可変抵抗、およびインピーダンス変換用のバッファアンプを経て後段の回路に入力される。当該回路は、アンプＡ１〜Ａ３、抵抗Ｒ１〜Ｒ５、およびコンデンサＣを含んでいる。当該回路は、ハイパスフィルタ７と第二増幅回路８（反転増幅回路）の双方の機能を有している。

【0036】

第二増幅回路８の利得をＧとした場合、ハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃとオフセット電圧Ｖ_ｏｆは、次式で表される。

ｆ_ｃ＝（１／２π）・（Ｇ／Ｒ_２Ｃ）
Ｖ_ｏｆ＝−（Ｒ_４／Ｒ_５）・（Ｒ_２Ｉ_Ｂ）−Ｖ_ＯＳ・（Ｒ_４／Ｒ_５）

ここで、Ｒ_２は抵抗Ｒ２の抵抗値、Ｒ_４は抵抗Ｒ４の抵抗値、Ｒ_５は抵抗Ｒ５の抵抗値である。Ｃは、コンデンサＣの容量である。Ｉ_Ｂは、アンプＡ３の入力バイアス電流である。Ｖ_ＯＳは、アンプＡ３の入力オフセット電圧である。各回路要素のパラメータと回路の挙動との関係が明らかであるため、仕様に応じた調整が容易になされうる。

【0037】

アンプＡ１からの出力は、Ａ／Ｄコンバータなどの適宜の回路を経て適宜の態様に変換され、表示部９に至る。

【0038】

第二スイッチ１０は、抵抗Ｒ１の両端と並列に接続されている。制御部１２は、第二スイッチ１０を開閉するための制御信号ＳＣ２を出力できるように構成されている。

【0039】

第三スイッチ１１は、抵抗Ｒ２の両端と並列に接続されている。制御部１２は、第三スイッチ１１を開閉するための制御信号ＳＣ３を出力できるように構成されている。

【0040】

図２の（Ｂ）は、上記のように構成された誘発電位測定装置１の動作を説明するタイミングチャートである。同図に示された時間の値は一例に過ぎない。

【0041】

制御部１２は、刺激部２に対して制御信号を入力し、生体１００に対して刺激を印加させる。制御部１２は、第一スイッチ６に制御信号ＳＣ１を入力し、少なくとも当該刺激が印加されている間（ｔ２〜ｔ３）、第一スイッチ６に第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５との電気的接続を解除させる（ｔ１〜ｔ４）。時点ｔ１は、制御信号ＳＣ１による第一スイッチ６の応答遅れを考慮して適宜に定められる。

【0042】

図２の（Ａ）に示された例においては、制御信号ＳＣ１によってスイッチ素子６ａが開かれ、第一導出電極３と差動アンプ５ａの非反転入力端子との間の電気的接続が絶たれる。同様に、制御信号ＳＣ１によってスイッチ素子６ｂが開かれ、第二導出電極４と差動アンプ５ａの反転入力端子との間の電気的接続が絶たれる。

【0043】

刺激に伴って第一導出電極３と第二導出電極４から第一増幅回路５に電流が流れ込むと、生体１００と第一増幅回路５の接地電位の間に電位差が発生し、前期アーチファクトテールの原因となる。しかしながら、上記の動作によれば、少なくとも刺激が印加されている間は第一導出電極３と第二導出電極４がオープンとされるため、第一導出電極３と第二導出電極４に流入する電流を抑制できる。したがって、導出波形に重畳する前期アーチファクトテールを抑制し、誘発電位（生体電位の一例）の測定精度を向上できる。この効果は、特に刺激部２が刺激電極を通じて生体１００に電気刺激を印加する場合において顕著となる。

【0044】

他方、図２の（Ｂ）に示されるように、制御部１２は、第二スイッチ１０に制御信号ＳＣ２を入力し、少なくとも第一スイッチ６が第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５との電気的接続を解除している間（ｔ１〜ｔ４）、第二スイッチ１０に第二増幅回路８の利得Ｇを低減させる（ｔ１〜ｔ５）。

【0045】

時点ｔ１は、制御信号ＳＣ２による第二スイッチ１０の応答遅れを考慮して適宜に定められる。同図に示される例においては、第一スイッチ６と第二スイッチ１０の動作タイミングが同時とされているが、第一スイッチ６の動作に先立って第二スイッチ１０が動作されてもよい。

【0046】

図２の（Ａ）に示される例においては、制御信号ＳＣ２によって第二スイッチ１０が閉じられ、第二増幅回路８の一部を構成するアンプＡ１の利得が実質的にゼロとされる。

【0047】

第一スイッチ６の開閉動作時、および第一スイッチ６が第一導出電極３と第二導出電極４をオープンにしている間は、第一増幅回路５にノイズが混入しやすい。この場合、当該ノイズが後段の第二増幅回路８によって増幅されてしまう。しかしながら、上記の動作によれば、少なくとも第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５との電気的接続が解除されている間は第二増幅回路８の利得Ｇが低減されるため、導出波形に重畳するノイズを抑制し、誘発電位の測定精度を向上できる。

【0048】

前述のように、生体１００に刺激が印加されている期間（ｔ２〜ｔ３）は、第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５との電気的接続が解除されている期間（ｔ１〜ｔ４）に含まれている。すなわち、刺激部２による刺激が印加されている期間は、第二増幅回路８の利得Ｇが低減されている。したがって、刺激が印加されている間に取得される導出波形の電位を抑制できる。よって、刺激とほぼ同時に発生するアーチファクトスパイクの導出波形への重畳を阻止し、誘発電位の測定精度を向上できる。

【0049】

さらに、第二スイッチ１０に制御信号ＳＣ２が入力されることにより、少なくとも第一スイッチ６が第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５との電気的接続を解除している間（ｔ１〜ｔ４）、第二スイッチ１０にハイパスフィルタ７のコンデンサＣの充放電を停止させる（ｔ１〜ｔ５）。

【0050】

図２の（Ａ）に示される例においては、制御信号ＳＣ２によって第二スイッチ１０が閉じられ、アンプＡ２の出力端子の電圧がゼロとなる。これにより、コンデンサＣの充放電が停止される。

【0051】

コンデンサＣの充放電は、後期アーチファクトテールが導出波形に重畳する原因となる。しかしながら、上記の動作によれば、少なくとも刺激部２による刺激が印加されている間はコンデンサＣの充放電が停止されるため、導出波形に重畳する後期アーチファクトテールを抑制し、誘発電位の測定精度を向上できる。

【0052】

図２の（Ｂ）に示されるように、制御部１２は、第三スイッチ１１に制御信号ＳＣ３を入力し、刺激部２による生体１００への刺激印加後、第三スイッチ１１にハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃを高くさせる。

【0053】

図２の（Ａ）に示される例においては、制御信号ＳＣ３によって第三スイッチ１１が閉じられ、ハイパスフィルタ７の時定数が短くなる。これにより、ハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃが高くなる。

【0054】

刺激部２による刺激に付随して、第一導出電極３と第二導出電極４の各々には分極が生じる。分極電圧は、直流成分である。ハイパスフィルタ７によって入力波形が基線電位に戻るまでの間、当該直流成分が刺激アーチファクトとして導出波形に重畳する。当該直流成分は、ハイパスフィルタの時定数が短いほど、短時間で基線電位に戻る。上記の動作によれば、分極電圧に起因して導出波形に重畳する刺激アーチファクトを抑制し、誘発電位の測定精度を向上できる。特に刺激部２により磁気刺激が印加される場合においては、分極電圧が著しく大きくなるため、刺激アーチファクトの抑制に伴う前述の効果が顕著となる。

【0055】

図３の（Ｂ）は、第一スイッチ６、第二スイッチ１０、および第三スイッチ１１が上記のように動作した場合に取得された導出波形の一例を示している。図３の（Ａ）に示された波形と比較すると、アーチファクトスパイクＡＳが発生しておらず、前期アーチファクトテールＦＡＴと後期アーチファクトテールＳＡＴの重畳も抑制されていることが判る。したがって、刺激によって誘発された反応波形ＲＷが明確に認識され、検査に必要な反応波形ＲＷの潜時や振幅を正確に測定できる。

【0056】

より具体的には、図２の（Ｂ）に示されるように、制御部１２は、ｔ４において第一スイッチ６が第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５との電気的接続を回復させた後、制御信号ＳＣ３を通じて第三スイッチ１１にハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃを高くさせる。

【0057】

また、制御部１２は、第二スイッチ１０がコンデンサＣの充放電の停止と第二増幅回路８の利得低減を解除した時点（ｔ５）以降に、制御信号ＳＣ３を通じて第三スイッチ１１にハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃを高くさせる。

【0058】

さらに、制御部１２は、第一導出電極３と第二導出電極４の間に刺激によって誘発された反応波形ＲＷが現れる前に、制御信号ＳＣ３を通じて第三スイッチ１１にハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃを元に戻させる。

【0059】

このような構成によれば、第三スイッチ１１の動作に起因するノイズが導出波形に重畳する事態を回避できる。よって、誘発電位の測定精度をより向上できる。

【0060】

図２の（Ａ）に示されるように、本実施形態においては、ハイパスフィルタ７の一部を構成するコンデンサＣが、第二増幅回路８の一部を構成するアンプＡ１のフィードバックループ中に含まれている。

【0061】

このような構成によれば、コンデンサＣの充放電を停止させる動作と、第二増幅回路８の利得Ｇを低減する動作を、共通の第二スイッチ１０で遂行できる。換言すると、第二スイッチ１０は、コンデンサＣの充放電を停止させる動作を遂行するスイッチ素子と、第二増幅回路８の利得Ｇを低減する動作を遂行するスイッチ素子とを独立して含みうる。

【0062】

本実施形態においては、第一スイッチ６は、負論理のフォトＭＯＳリレーである。生体１００に近い側に設けられる第一スイッチ６は、静電気に耐性を有することが求められる。フォトＭＯＳリレーは、この要求を満足しうる。また、第一導出電極３と第二導出電極４は、通常状態において第一増幅回路５と電気的に接続されているため、負論理の素子を用いることによって消費電力を低減できる。

【0063】

本実施形態においては、第二スイッチ１０と第三スイッチ１１は、正論理のＳＰＳＴ（single-pole single-throw）アナログスイッチである。これらのスイッチは、応答速度が速いことが求められる。ＳＰＳＴスイッチは、この要求を満足しうる。また、第二スイッチ１０と第三スイッチ１１は、通常状態において開かれているため、正論理の素子を用いることによって消費電力を低減できる。

【0064】

上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。また、等価物が本発明の技術的範囲に含まれることは明らかである。

【0065】

図３の（Ｂ）に示された導出波形は、第一スイッチ６、第二スイッチ１０、および第三スイッチ１１の全てが動作した場合の例である。しかしながら、第一導出電極３と第二導出電極４へ流れ込む電流を抑制することによって前期アーチファクトテールを抑制するという効果が得られればよい場合、誘発電位測定装置１は、第二スイッチ１０と第三スイッチ１１を備えない構成とされうる。

【0066】

上記の実施形態においては、一対の導出電極（第一導出電極３と第二導出電極４）が生体１００に装着されている。しかしながら、二対以上の導出電極が生体１００に装着され、各導出電極対より取得される誘発電位差に基づく反応波形が表示部９に表示される構成も採用されうる。この場合、表示部９における表示に供されていない導出電極対に対応付けられた第一スイッチ６について上述の動作が行なわれれば、前述した前期アーチファクトテールの抑制効果が得られる。

【0067】

あるいは、刺激の印加中にコンデンサＣの充放電を停止させることによって後期アーチファクトテールを抑制するという効果を得られればよい場合、誘発電位測定装置１は、第一スイッチ６と第三スイッチ１１を備えない構成とされうる。この場合、第二スイッチ１０は、少なくとも刺激の印加中にコンデンサＣの充放電を停止させる機能を有していればよい。

【0068】

あるいは、第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５の間の電気的接続が解除されている間に第二増幅回路８の利得Ｇを低減することによってアーチファクトスパイクと後期アーチファクトテールを抑制するという効果を得られればよい場合、誘発電位測定装置１は、第三スイッチ１１を備えない構成とされうる。この場合、第二スイッチ１０は、少なくとも第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５の間の電気的接続が解除されている間に第二増幅回路８の利得Ｇを低減する機能を有していればよい。

【0069】

あるいは、刺激の印加後にハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃを高くすることによって前期アーチファクトテールを抑制するという効果を得られればよい場合、誘発電位測定装置１は、第一スイッチ６と第二スイッチ１０を備えない構成とされうる。

【0070】

上記の実施形態においては、第一スイッチ６は、負論理のフォトＭＯＳリレーである。しかしながら、第一導出電極３および第二導出電極４と第一増幅回路５の間の電気的接続を選択的に形成または解除できれば、第一スイッチ６として適宜のスイッチ素子が採用されうる。そのようなスイッチ素子の例としては、正論理のフォトＭＯＳリレー、メカニカルリレー、アナログスイッチなどが挙げられる。

【0071】

上記の実施形態においては、第二スイッチ１０は、正論理のＳＰＳＴアナログスイッチである。しかしながら、コンデンサＣの充放電の停止と第二増幅回路８の利得低減を行なうための開閉動作が可能であれば、第二スイッチ１０として適宜のスイッチ素子が採用されうる。そのようなスイッチ素子の例としては、負論理のＳＰＳＴアナログスイッチ、メカニカルリレー、フォトＭＯＳリレーなどが挙げられる。

【0072】

上記の実施形態においては、第三スイッチ１１は、正論理のＳＰＳＴアナログスイッチである。しかしながら、ハイパスフィルタ７のカットオフ周波数ｆ_ｃを高くするための開閉動作が可能であれば、第三スイッチ１１として適宜のスイッチ素子が採用されうる。そのようなスイッチ素子の例としては、負論理のＳＰＳＴアナログスイッチ、メカニカルリレー、フォトＭＯＳリレーなどが挙げられる。

【0073】

これまでに説明した態様は、神経や筋肉の電位を測定する生体電位測定装置に関連する。しかしながら、上記の各態様は、心電図検査等のような他の生体電位測定装置にも適用可能である。

【符号の説明】

【0074】

１：誘発電位測定装置、２：刺激部、３：第一導出電極、４：第二導出電極、５：第一増幅回路、６：第一スイッチ、７：ハイパスフィルタ、８：第二増幅回路、１０：第二スイッチ、１１：第三スイッチ、Ｃ：コンデンサ、ｆ_ｃ：ハイパスフィルタのカットオフ周波数、Ｇ：第二増幅回路の利得、ＲＷ：反応波形

【図1】

【図2】

【図3】