特許 7429333 脳波計測装置

(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】

(24)【登録日】2024-01-30

(45)【発行日】2024-02-07

(54)【発明の名称】脳波計測装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/369 20210101AFI20240131BHJP

   A61B 5/256 20210101ALI20240131BHJP

   A61B 5/291 20210101ALI20240131BHJP

【ＦＩ】

A61B5/369

A61B5/256 110

A61B5/291

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023539049

(86)(22)【出願日】2022-09-06

(86)【国際出願番号】 JP2022033451

(87)【国際公開番号】W WO2023038029

(87)【国際公開日】2023-03-16

【審査請求日】2023-06-23

(31)【優先権主張番号】P 2021145735

(32)【優先日】2021-09-07

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000002912

【氏名又は名称】住友ファーマ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100094569

【弁理士】

【氏名又は名称】田中 伸一郎

(74)【代理人】

【識別番号】100103610

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼田 和彦

(74)【代理人】

【識別番号】100109070

【弁理士】

【氏名又は名称】須田 洋之

(74)【代理人】

【識別番号】100067013

【弁理士】

【氏名又は名称】大塚 文昭

(74)【代理人】

【識別番号】100109335

【弁理士】

【氏名又は名称】上杉 浩

(74)【代理人】

【識別番号】100120525

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 直樹

(74)【代理人】

【識別番号】100139712

【弁理士】

【氏名又は名称】那須 威夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141553

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 信彦

(72)【発明者】

【氏名】吉水 稔

(72)【発明者】

【氏名】落合 康

(72)【発明者】

【氏名】政吉 貞雄

【審査官】高松 大

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０９００９１００（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９５９０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２０／０２６８８０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／０３０６４９３（ＵＳ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１０５８５５５１（ＣＮ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／３６９

Ａ６１Ｂ ５／２５６

Ａ６１Ｂ ５／２９１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体頭部に沿って左右の耳介に向けて帯状に延在する形状であり、前記生体頭部に装着可能な脳波計測装置であって、
少なくとも、中央表側部品と、左表側部品と、右表側部品と、裏側部品とから一体的に構成され、装着時に左側頭部から前頭部、右側頭部へと前記生体頭部に沿って配置されるよう湾曲した形状を有し、前記裏側部品が前記生体頭部に沿って曲線を描く形状である、収容部と、
前記裏側部品に固定され、装着時に前記前頭部に接触する少なくとも１つの測定電極と、
前記測定電極を介して得られる電気信号を処理する、前記収容部内に収容された信号処理部と
を備え、
前記中央表側部品と、前記左表側部品と、前記右表側部品と、前記裏側部品とのうち少なくとも２つの部品の剛性が互いに異なり、
前記測定電極は前記収容部の内部のみを通るように配線された導線を介して前記信号処理部に接続される、
脳波計測装置。

【請求項2】

前記測定電極の数は少なくとも２以上である、請求項１に記載の脳波計測装置。

【請求項3】

前記左表側部品及び前記右表側部品の剛性は、前記中央表側部品の剛性よりも高い、請求項２に記載の脳波計測装置。

【請求項4】

装着時に前記前頭部に接触する前記測定電極の面のそれぞれの中心は、前記裏側部品の形状に沿って４０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下だけ互いに左右に離間している、請求項２乃至３のいずれか一項に記載の脳波計測装置。

【請求項5】

装着時に前記前頭部に接触する前記測定電極の面の輪郭は、直径１０ｍｍ～２５ｍｍの円形状を有する、請求項４に記載の脳波計測装置。

【請求項6】

前記信号処理部は、前記左表側部品と前記裏側部品との間、又は前記右表側部品と前記裏側部品との間に配置される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の脳波計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は脳波計測装置に関し、より詳細には、生体頭部に装着された状態で脳波を測定することができる脳波計測装置に関する。

【背景技術】

【0002】

人体等、生体の頭部に装着して脳波を測定するためのウェアラブルな脳波計測装置（ウェアラブル脳波計）としては、特許文献１（非特許文献１）、及び非特許文献２，３に記載の装置が知られている。特許文献１（非特許文献１）の脳波計測装置は前頭部側に２電極を備え、ＯｕｔｅｒバンドとＩｎｎｅｒバンドとからなる２重バンド構造を有しているが、ＯｕｔｅｒバンドとＩｎｎｅｒバンドとの各々は一体型の部品であり（特許文献１のＦＩＧ．１６）、特許文献１（非特許文献１）の装置は装着感に問題を有する。非特許文献２の脳波計測装置は前頭部側に２電極を備えるヘアバンド型の装置であるが、当該装置はソフトな素材を用いたヘアバンド型であるために耐久性に問題を有し、また非特許文献２の装置においては断線等の故障のリスクが高いと考えられる。非特許文献３の脳波計測装置は本体から多数の電極が飛び出した構造を有しているが、当該装置は左側頭部から後頭部、右側頭部に沿って装置が配置されるように生体頭部に装着される構造をとっているために前頭部側の電極が十分に固定されない恐れがあり、また非特許文献３の装置においては多数の電極からの多数の配線が本体部分から突出しているため、非特許文献３の装置は耐久性にも問題を有する。

【0003】

従来のウェアラブル脳波計としてはヘアバンド型などソフトな素材を用いている脳波計が主流であるが、それらは耐久性に劣り、それらにおける断線等の故障の頻度が高かった。これに対し、耐久性を上げるためにハードな素材で作製された筐体構造を有するウェアラブル脳波計が用いられる場合、人によって頭部の形状はさまざまに異なるため、全ての人の頭部に適合する脳波計を作製することは困難であり、したがって脳波計を装着することにより検査対象者（脳波測定を受ける者）が頭部に痛みを感じる場合があるという問題や、装着時に検査対象者の頭部に電極が十分に接触しない、或いは検査対象者が感じる痛みにより脳波に影響が出る等の原因により信号の質が安定しないという問題等がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】米国特許第９８６７５７１号明細書

【非特許文献】

【0005】

【文献】InteraXon Inc., “MEDITATION REIMAGINED Introducing Muse 2”, [online], [令和３年８月２４日検索], インターネット<URL: https://choosemuse.com/muse-2/>

【文献】LAXHA Inc., “Bluetooth wireless brain wave meter”, [online], [令和３年８月２４日検索], インターネット<URL: http://www.laxtha.com/ProductView.asp?Model=neuroNicle%20E2>

【文献】Emotiv, “EMOTIV EPOC+”, [online], [令和３年８月２４日検索], インターネット<URL: https://www.emotiv.com/epoc/>

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

以上に鑑み、本発明は、計測される脳波信号の質の向上に資するべく、耐久性の向上、及び、フィット感の向上を両立しうる構造を有するウェアラブルな脳波計測装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するべく、本発明は、生体頭部に装着可能な脳波計測装置であって、中央表側部品と、左表側部品と、右表側部品と、裏側部品とを少なくとも含み、装着時に左側頭部から前頭部、右側頭部へと生体頭部に沿って配置されるよう湾曲した形状を有する収容部と、裏側部品に固定され、装着時に前頭部に接触する少なくとも１つの測定電極と、測定電極を介して得られる電気信号を処理する、収容部内に収容された信号処理部とを備え、中央表側部品と、左表側部品と、右表側部品と、裏側部品とのうち少なくとも２つの部品の剛性が互いに異なる、脳波計測装置を提供する。

【0008】

上記脳波計測装置において、測定電極の数は少なくとも２以上であってよい。

【0009】

上記脳波計測装置において、左表側部品及び前記右表側部品の剛性は、中央表側部品の剛性よりも高いものとしてよい。

【0010】

上記脳波計測装置において、測定電極の数が２以上である場合、装着時に前頭部に接触する測定電極の面のそれぞれの中心は、裏側部品の形状に沿って４０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下だけ互いに左右に離間していてよい。

【0011】

上記脳波計測装置において、装着時に前頭部に接触する測定電極の面の輪郭は、直径１０ｍｍ～２５ｍｍの円形状を有するものであってよい。

【0012】

上記脳波計測装置において、信号処理部は、左表側部品と裏側部品との間、又は右表側部品と裏側部品との間に配置されていてよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明の脳波計測装置を用いることにより、電極と信号処理部とを接続する導線の断線等のリスクが低減し、耐久性が向上するとともに、ユーザ（検査対象者）の装着感が向上し測定できる脳波の信号の質を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態である脳波計測装置の概略図（装着するユーザの前方斜め下から見た図）。

【図2】本発明の一実施形態である脳波計測装置の概略図（装着するユーザの後方斜め下から見た図）。

【図3】本発明の一実施形態である脳波計測装置の概略図（装着するユーザの上から見た図）。

【図4】本発明の一実施形態である脳波計測装置の概略図（装着するユーザの下から見た図）。

【図5】本発明の一実施形態である脳波計測装置の概略図（装着するユーザの右耳側から見た図）。

【図6】本発明の一実施形態である脳波計測装置の概略図（装着するユーザの左耳側から見た図）。

【図7】本発明の一実施形態である脳波計測装置の概略図（ユーザの頭部に装着した態様）。

【図8】装着補助バンドの概略図。

【図9】収容部を各構成部品に分解した時の分解図（斜視図）。

【図10】収容部を各構成部品に分解した時の分解図（斜視図）。

【図11】収容部を各構成部品に分解した時の分解図（斜視図）。

【図12】収容部を各構成部品に分解した時の分解図（装着するユーザの上から見た図）。

【図13】本発明の一実施形態である脳波計測装置の構成を示すブロック図。

【図14】データ収集端末装置の構成を示すブロック図。

【図15】本発明の一実施形態である脳波計測装置、及びデータ収集端末装置の動作を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明の例示的実施形態である脳波計測装置を、図面を参照しつつ説明する。ただし本発明による脳波計測装置が以下に説明する具体的態様に限定されるわけではなく、本発明の範囲内で適宜変更可能であることに留意する。後述の実施形態に含まれる個々の機能、要素等は本発明の範囲内で適宜削除・変更可能であるし（例えば後述の図１３中、信号処理部にメモリデバイスを設けて脳波計測データを当該メモリデバイスに記憶することとして通信部を設けない態様で脳波計測装置を実施してもよい）、実施形態に含まれない任意の機能、要素等を本発明の範囲内で追加することも可能である。例えば、以下の実施形態においては、収容部が中央表側部品と、左表側部品と、右表側部品と、裏側部品との４つの部品から構成されるものとして説明するが、部品の数を４以上とする等、収容部の構成部品の数は任意に変更可能である（例えば中央表側部品が２つの部品に分解されてよい）。また収容部の各構成部品の材料は絶縁体とすることが好ましいが、各電極、回路要素間の短絡（ショート）等の問題が生じない範囲において、各構成部品の少なくとも一部が金属等の導電性材料を含んで構成されていてもよい。各構成部品は、シリコン、ゴム、プラスチック、樹脂をはじめとして任意の材料から作製されてよく、任意の複数の材料から作製されていてもよいし、個々の構成部品が更に２以上の部品へと分解可能であってもよい。収容部の構成部品に限らず、脳波計測装置に関するあらゆる構成要素は、特に言及がない限り任意の材料から作製することができるし任意の数の要素に分解可能であってよい。以下の実施形態においては測定電極の数が２であるとして説明するが、測定電極の数を１としたり、３以上としたりする等、測定電極の数は１以上の任意の数に変更可能であるし、測定電極の位置も任意である。参照電極、グラウンド電極の数も任意に変更可能である（脳波計測装置が動作する限りにおいてはそれらのうち少なくとも一方を設けなくてもよい）。装着補助バンドとしては実施形態に示す態様に限らず任意のバンドを用いることが可能であるし、装着補助バンドを用いなくても脳波計測装置１を実施可能である。信号処理等を行う後述の各種機能部は、ＡＳＩＣ（ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｓｐｅｃｉｆｉｃ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｃｉｒｃｕｉｔ：特定用途向け集積回路）、組み込みシステム、マイクロコンピュータ等、任意の構成により実現可能であるし、各種機能部にＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ：中央処理装置）、メモリデバイス等を備えることでデジタル情報処理を行ってもよい。また以下の実施形態におけるユーザとは、人間をはじめとする任意の生物であってよく、脳波計測装置全体のサイズ、各構成要素のサイズも任意である。

【0016】

図１～図６は、本発明の一実施形態である脳波計測装置を、装着するユーザの前方斜め下から（図１）、後方斜め下から（図２）、上から（図３）、下から（図４）、右耳側から（図５）、左耳側から（図６）、それぞれ見たときの概略図であり、図７は、本発明の一実施形態である脳波計測装置をユーザの頭部に装着した態様を示す概略図である。図７に示すとおり、ユーザは左側頭部から前頭部、右側頭部へと、脳波計測装置１が自己の頭部に沿って配置されるよう脳波計測装置１を装着し、クリップ状の部材（絶縁体材料から形成されるとする）の内側に配置された参照電極８（クリップ状部材の両側の部品それぞれに参照電極８が配置されており、合計２つの参照電極８が配置されるが、以降の記載においてはまとめて参照電極８と呼ぶ。）が耳と接触するよう、クリップ状の部材で自己の耳を挟む。上述のとおり脳波計測装置１のサイズは任意であるが、一例においては高さ（図５，図６のように脳波計測装置１を見た時の短辺方向の長さ）３０ｍｍ、幅（図３，図４のように脳波計測装置１を見た時の左右方向の長さであり、装着時のユーザにおける左右方向の長さ）１９０ｍｍ、奥行（図３，図４のように脳波計測装置１を見た時の縦方向の長さであり、装着時のユーザにおける前後方向の長さ）１５０ｍｍとすることができる（突起、脚部分は除く）。
脳波計測装置１は、頭部に装着した場合、収容部が、頭部に沿って左右の耳介に向けて帯状に延在しており、収容部の左右の端部は、それぞれ左右の耳介の上部付近に位置することになる。脳波計測装置１を上方から見ると、端部付近の曲率が中央部の曲率より小さい半円形状となっており、収容部の略中央部が、法線方向の厚さが最小となっており、上下方向の幅も最小となっている。参照電極８は、収容部の長手方向の一方側の端部に設けられてもよい。

【0017】

脳波計測装置１は、右表側部品２、中央表側部品３、左表側部品４、裏側部品５を含んで構成される、装着時に左側頭部から前頭部、右側頭部へとユーザの頭部に沿って配置されるよう湾曲した形状を有する収容部と、裏側部品５に固定され、装着時にユーザの前頭部に接触する少なくとも１つの測定電極６，７（本実施形態においては測定電極の数を２とするが、上述のとおり測定電極の数は１以上の任意の数であってよい）と、互いに左右に離間した測定電極６，７のうち少なくとも一方を介して得られる電気信号を処理する、収容部内に収容された信号処理部（後述の図１３中の信号処理部２５を参照）とを備える。後に詳しく説明するとおり、中央表側部品３と、左表側部品４と、右表側部品２と、裏側部品５とのうち少なくとも２つの部品の剛性は互いに異なり、一例においては、右表側部品２の剛性と左表側部品４との剛性が、中央表側部品３の剛性よりも高くなるよう（より好ましくは、右表側部品２の剛性と左表側部品４との剛性が、裏側部品５の剛性よりも高くなるよう）、各部品の材料、形状が選択される。すなわち、部品の剛性は、材料や、部品の断面形状を選択することによって、適切に設定することができる。なお、図１～図１２は概略図であり、脳波計測装置１における各部の寸法等がこれら図面の例に限定されるわけではないが、一例において、中央表側部品３の周方向長さは、脳波計測装置１の周方向長さ（突起、脚部分は除く。以下同様）の約３０％～約５０％であってよく、左表側部品４の周方向長さは、脳波計測装置１の周方向長さの約２５～約３５％であってよく、右表側部品２の周方向長さは、脳波計測装置１の周方向長さの約２５～約３５％であってよい。左表側部品４の周方向長さと右表側部品２の周方向長さとは互いに等しくてもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0018】

測定電極６は、（被覆された）導線を介して信号処理部２５と接続されており、測定電極７も、（被覆された）導線を介して信号処理部２５と接続されている。脳波計測装置１は更に参照電極８を備え、参照電極８は、（被覆された）参照電極リード線（導線）９を介して信号処理部２５に接続されている。その他、脳波計測装置１にグラウンド電極（ＧＮＤ電極）を設ける場合（後述の図１３中、ＧＮＤ電極２４。グラウンド電極をユーザの頭部、或いは身体の任意の位置に接触させることにより、脳波計測装置１の動作における基準電位を印加することができ、この基準電位を、その他の電極の電位の基準として用いることができる。）は、グラウンド電極が（被覆された）導線を介して信号処理部２５と接続されている。なお、これらの各電極は別個に信号処理部２５に接続されて電気信号を信号処理部２５に入力するよう構成されており（各電極から別個に（被覆された）導線が延びて、信号処理部２５の別個の端子に接続される。参照電極リード線９以外の（被覆された）導線は収容部の内部のみを通るように各（被覆された）導線を配線することにより断線リスクを低減させることができる（グラウンド電極２４が頭部以外に接触する構成をとる場合等もあり、収容部内部で配線することは必須ではない）。）、各電極どうしが短絡状態にあるわけではないことに留意する。また各電極の材料は任意であるが、一例においてはステンレス、銀－塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）、又は銀を電極材料とすることができる。

【0019】

測定電極６と測定電極７との形状は任意であるが、一例においては、装着時にユーザの前頭部に接触する面（図２参照）の輪郭が、直径１０ｍｍ～２５ｍｍの円形状を有するよう形成される（３以上の測定電極を設ける場合も同様。また円形状の一部に凹部を設ける等、適宜調整してもよい）。また測定電極６と測定電極７との装着時にユーザの前頭部（額）に接触する面の形状も任意であり、例えば図３，図４に示されるとおり平面としてもよいし、凹面（装着時のユーザからみて、前頭部に接触する面が少なくとも一部凹んでいる面）としてもよいし、凸面（装着時のユーザからみて、前頭部に接触する面が少なくとも一部出っ張っている面）としてもよいが、ユーザに良好な装着感を与えるためには凸面以外の形状とすることが好ましい（３以上の測定電極を設ける場合も同様）。測定電極６と測定電極７は、ユーザの前頭部に沿うような形状にすることにより、接触する面積が大きくなり、脳波の測定精度を向上させることが可能である。参照電極８、グラウンド電極２４の形状、サイズも同様であってよく任意である。また、測定電極６，７の、装着時に前頭部に接触する面（図２参照）のそれぞれの中心が、裏側部品５の形状に沿って（図３，図４の方向から脳波計測装置１を見た時に、裏側部品５の描く曲線に沿って）４０ｍｍ以上、９０ｍｍ以下だけ互いに左右に離間するように測定電極６，７を配置することが好ましい（３以上の測定電極を設ける場合も、同様の間隔で各測定電極を配置してよい）。測定電極６，７の間隔としては、前側頭囲（頭囲のうち両耳中心よりも前側の長さ）の２０％程度とすることが好ましく（更に、測定電極６，７の、装着時に前頭部に接触する面のそれぞれの中心点の中間点が前頭部の中央、すなわちユーザの鼻すじ線（の延長線）上の位置に位置するよう、ユーザは脳波計測装置１を装着することが好ましい）、複数の人間の前側頭囲を計測した結果として、前側頭囲の２０％という長さは概ね４０ｍｍ～９０ｍｍの範囲内に収まると考えられるからである。例えば、測定電極６と測定電極７の位置の一例として、国際１０－２０法のＦｐ１、Ｆｐ２の位置でもよい。

【0020】

右表側部品２には操作部として電源ボタン１０が設けられており、ユーザが電源ボタン１０を押下することにより脳波計測装置１の動作のオン（動作状態）とオフ（停止状態）が切り換えられる。また右表側部品２には表示ＬＥＤ（ｌｉｇｈｔ ｅｍｉｔｔｉｎｇ ｄｉｏｄｅ：発光ダイオード）１１が設けられており、動作状態や充電状態に応じて点灯、消灯、点滅や発光色が切り換えられる。右側部品２には充電ポート（充電口）１２も設けられており、充電ポートの蓋１３を開いて充電ポート１２に充電ケーブルを接続することにより、電源部３２（図１３参照）のリチウムイオン電池を充電することができる。裏側部品５のうち、右表側部品２に対応する位置には（右側）滑り止めシート１４が、左表側部品４に対応する位置には（左側）滑り止めシート１５がそれぞれ設けられており、ユーザの頭部に装着された状態において脳波計測装置１が頭部からずれることを防止する。滑り止めシート１４，１５の材料は任意であるが、一例においてはウレタン、シリコン等を滑り止めシート１４，１５の材料として用いることができる。また裏側部品５における右表側部品２側の端部には（右側）補助バンド取り付け孔１６が、裏側部品５における左表側部品４側の端部には（左側）補助バンド取り付け孔１７が、それぞれ設けられており、図８に示す装着補助バンド（ベルト）１９の一端と他端とを補助バンド取り付け孔１６，１７にそれぞれ通して装着補助バンド１９を脳波計測装置１に接続することにより（図８の装着補助バンド１９中、一端の面ファスナーフック部２１Ａ側に取り付けられた長方形環の形状のリング状部材２０を横に向けて（両端側の面ファスナーフック部２１Ａ、面ファスナーループ部２１Ｂは曲げ可能であるとする）当該リング状部材２０を補助バンド取り付け孔１６に通し、他端の面ファスナーフック部２１Ａ側のリング状部材２０を横に向けて当該リング状部材２０を補助バンド取り付け孔１７に通して、更にそれぞれの面ファスナーフック部２１Ａを折り返して面ファスナーループ部２１Ｂに付着させる）、装着時における脳波計測装置１の位置の安定性を向上させることができる。

【0021】

図９～図１２は、収容部を各構成部品に分解した時の分解図（図９～図１１は斜視図。図１２は装着するユーザの上から見た図）である。このように表側部品を分割構造とすることでユーザの装着感が向上する。図１３に示す信号処理部２５、通信部２９は、一例においては回路基板上に各回路要素、素子等を配置することで構成され、左表側部品４と裏側部品５との間の空間内の回路基板収容位置２２に当該回路基板が配置される（回路基板の位置は任意であり、好ましくは、左表側部品４と裏側部品５との間、又は右表側部品２と裏側部品５との間に配置される。左表側部品４の剛性と右表側部品２の剛性とを、中央表側部品３の剛性よりも高く裏側部品５の剛性よりも高くする態様においては、このような回路基板の配置をとることにより回路基板が衝撃から保護される。）。右表側部品２、中央表側部品３、左表側部品４、裏側部品５は、それらのうち少なくとも２つの部品の剛性が互いに異なるように材料、形状などを選択して作製され、特に、右表側部品２の剛性と左表側部品４の剛性とが、中央表側部品３の剛性よりも高く、また裏側部品５の剛性よりも高くなるよう各部品を作製することが好ましい。中央表側部品３及び裏側部品５のねじ止めのために補強部材を用いることができる。

【0022】

なお、本実施形態における「剛性」とは、一定の長さの部材の場合に、材料のヤング率（縦弾性係数）、断面形状による断面二次モーメントによって定められるものである。すなわち、部品の長さが同じという前提の下では、同じ断面形状の部品同士の場合に或る部品の材料のヤング率が別の部品の材料のヤング率よりも高い場合や、同じヤング率の材料の部品同士の場合に或る部品の断面二次モーメントが別の部品の断面二次モーメントよりも大きい場合に、「或る部品の剛性が別の部品の剛性よりも高い」こととなる。ただし、本実施形態においては、断面形状に起因する断面二次モーメントより、材料に起因するヤング率の方の部品の剛性への寄与を大きくしている。すなわち、主として部品ごとの材料の適切な選択によって、部品ごとのより適切な剛性を達成するようにしている。ヤング率の測定方法としては、例えば右表側部品２を打ち抜いて面方向（収容部形成時に裏側部品５と概ね平行となる面の方向）の縦横の幅が約１．８ｍｍ、当該面方向（厳密には曲面だが近似的に平面とみなす）と垂直な方向の厚み約０．１ｍｍのサンプルを作製してこれを試験サンプルとし、特許第６８５７７８４号明細書の段落［０１１８］に記載のように、島津製作所社製、島津精密万能試験機オートグラフＡＧ－ＩＳ ＭＳ型を用いて、２０℃生理食塩液中にて引張試験を実施し、応力-伸び曲線から引張弾性率としてヤング率（ＭＰａ）を算出（引張速度は１００ｍｍ／分）することにより、右表側部品２のヤング率を測定できる。中央表側部品３、左表側部品４、裏側部品５等、その他の部品のヤング率も同様に測定することができる（裏側部品５のサンプルにおける「面方向」は、例えば右表側部品２のサンプルの「面方向」と概ね平行となる面の方向としてよい）。右表側部品２、中央表側部品３、左表側部品４、裏側部品５の材料は任意であり、それら部品のヤング率の数値も任意の値であってよいが、一例においては、
中央表側部品３のヤング率（引張弾性率）が４９．５ＭＰａ（メガパスカル）であり（東レ・デュポン社製 材料：熱可塑性ポリエステルエラストマー ハイトレル（登録商標） グレード：４０４７Ｎ。試験方法はＪＩＳ Ｋ７１１３－１９９５準拠）、
右表側部品２と左表側部品４とのヤング率（引張弾性率）が、いずれも２５５０ＭＰａ（メガパスカル）であり（三菱エンジニアリング社製 材料：ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂） ノバデュラン（登録商標） グレード：５０１０Ｒ５。試験方法はＩＳＯ ５２７－１， ５２７－２準拠）、
裏側部品のヤング率（引張弾性率）が１３５０ＭＰａ（メガパスカル）である（日本ポリプロ社製 材料：ＰＰ（ポリプロピレン） ノバテック（登録商標） グレード：ＢＣ４ＢＳＷ。試験方法はＪＩＳ Ｋ７１６１ ７１６２：１９９４準拠）
ように各部品を作製することができる（各材料の物性値はメーカー公表の仕様値であるため試験方法が互いに異なるが、ヤング率の大小関係は試験方法を統一しても不変である）。
断面二次モーメントについては、断面形状から公知の公式によって求めることができる。収容部の略中央部に位置する中央表側部品３の法線方向の厚さを小さくすることにより、中央表側部品３の断面形状を断面二次モーメントがより小さいものとし、剛性をより小さくすることができる。

【0023】

図１３は、本発明の一実施形態である脳波計測装置の構成を示すブロック図であり、図１４は、データ収集端末装置の構成を示すブロック図である。本実施形態においては、脳波計測装置１による測定で得られた脳波データが脳波計測装置１からデータ収集端末装置３３へと送信されて、データ収集端末装置３３において脳波データの解析処理等が行われるとする。

【0024】

図１３に示す脳波計測装置１は、Ｎ個（Ｎは１以上の自然数）の測定電極である測定電極６～測定電極２３（測定電極が１つであれば測定電極２３は不要）と、ＲＥＦ電極（参照電極）８と、ＧＮＤ電極（グラウンド電極）２４と、信号処理部２５と、通信部２９と、操作部１０と、表示ＬＥＤ１１と、電源部３２とを備える。既に述べたとおり各電極は別個に信号処理部２５に接続されており、各電極からの電気信号が信号処理部２５の増幅回路２６に入力される。

【0025】

信号処理部２５は、増幅回路２６と、Ａ／Ｄコンバータ（Ａｎａｌｏｇ－ｔｏ－Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）２７と、デジタル信号処理部２８とを備える。増幅回路２６は、各種電極からの電気信号として入力される生体電位を増幅する回路であり、測定電極６と参照電極８との間の電位差を測定し、この電位差を増幅した上でＡ／Ｄコンバータ２７へと出力し、また測定電極７と参照電極８との間の電位差を測定し、この電位差を増幅した上でＡ／Ｄコンバータ２７へと出力する等の処理を行う（測定電極の数が３以上のときも同様）。Ａ／Ｄコンバータ２７は、アナログ信号をデジタル信号に変換する変換回路であり、増幅回路２６からアナログ信号として入力される上記各種の電位差をアナログ信号からデジタル信号に変換してデジタル信号処理部２８に出力する。デジタル信号処理部２８は、一例においては上述のとおりＣＰＵ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ：ランダムアクセスメモリ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ：リードオンリーメモリ）等のメモリデバイス等から構成され、Ａ／Ｄコンバータ２７から入力されたデジタル信号を処理して、例えば測定電極６と参照電極８との間の電位差を数値として示すデジタル信号を生成したり、測定電極７と参照電極８との間の電位差を数値として示すデジタル信号を生成したりして（測定電極の数が３以上のときも同様）、それらデジタル信号を通信部２９の通信回路３１に出力する。またデジタル信号処理部２８は、メモリデバイスに記憶されたプログラムをＣＰＵが実行することにより、Ａ／Ｄコンバータ２７から入力されたデジタル信号に対してＦＦＴ（Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎ：高速フーリエ変換）を実行する等の処理を行って、得られた結果を示すデジタル信号を通信部２９の通信回路３１に出力してもよい。

【0026】

通信部２９は、アンテナ３０と、通信回路３１とを備える。通信回路３１は、デジタル信号処理部２８から入力されたデジタル信号を、アンテナ３０を介してデータ収集端末装置３３へと送信する。一例において、通信部２９はＢＬＥ（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ Ｌｏｗ Ｅｎｅｒｇｙ）方式でデータ収集端末装置３３の通信部４２と無線通信する。

【0027】

操作部１０は既に説明したとおり電源ボタン１０であり、ユーザが電源ボタン１０を押下することにより脳波計測装置１の動作のオン（動作状態）とオフ（停止状態）が切り換えられる。表示ＬＥＤ１１は、動作状態や充電状態に応じて、その点灯、消灯、点滅や発光色が切り換えられる。電源部３２は、リチウムイオン電池、及び脳波計測装置１の各部に電力供給するための回路等を含み、収容部内に配置されている。

【0028】

図１４に示すデータ収集端末装置３３は、制御部３４と、記憶部３７と、通信部４２と、入出力部４５と、電源部４９とを備える。

【0029】

制御部３４は、ＣＰＵ３５と、一時メモリとしてＲＡＭ３６とを備える。ＣＰＵ３５が記憶部３７に記録された計測プログラム３８を実行することにより、ＣＰＵ３５は、脳波計測装置１から受信した脳波測定データを処理して各種の計測処理を行う（上述のＦＦＴをデータ収集端末装置３３側で行う場合は、ＦＦＴを実行するためのプログラムが計測プログラム３８として記憶部３７に記憶される）。またＣＰＵ３５は、記憶部３７に記憶された、ＯＳ（Ｏｐｅｒａｔｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ：オペレーティングシステム）、各種アプリケーション等の各種プログラム３９を実行することでデータ収集端末装置３３の各種動作を実行、制御する。

【0030】

記憶部３７は、ハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）等を備えた記録装置であり、上述の計測プログラム３８、各種プログラム３９を記憶する。また記憶部３７は、計測データ４０（ＦＦＴ処理を実行して得られる解析結果のデータ等）、及び各種データ４１を記憶する。

【0031】

通信部４２は、アンテナ４３と、通信回路４４とを備える。通信回路４４は、脳波計測装置１からの脳波測定データの受信等のデータ送受信を、アンテナ４３を介して行う。一例において、通信部４２はＢＬＥ方式で脳波計測装置１の通信部３１と無線通信する。

【0032】

入出力部４５は、データ収集端末装置３３の操作者（脳波測定データの解析を行う者）がデータ収集端末装置３３に命令やデータを入力するためのキーボード４６、マウス４７、及び各種表示を行うためのディスプレイ装置４８（液晶ディスプレイ装置、有機エレクトロルミネッセンス（有機ＥＬ：ｏｒｇａｎｉｃ ｅｌｅｃｔｒｏ－ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ装置等）を備える。その他、入出力部４５はスピーカー等の出力装置を備えてよい。

【0033】

電源部４９は、外部電源からの給電を受けてデータ収集端末装置３３の各部に電力供給を行うための回路等を含み、リチウムイオン電池等のバッテリを備えていてもよい。

【0034】

図１５は、本発明の一実施形態である脳波計測装置、及びデータ収集端末装置の動作を示すフローチャートである。まず脳波計測装置１のユーザ（検査対象者）は、電源ボタン１０を１～２秒程度の間、押下し続けることにより脳波計測装置１を起動させる（ステップＳ１０１）。なお、データ収集端末装置３３は既に起動しているとする。脳波計測装置１が起動すると、データ収集端末装置３３側でＢＬＥ接続が有効になっていることを条件として、脳波計測装置１の通信部２９とデータ収集端末装置３３の通信部４２との間でＢＬＥ接続が確立される（ステップＳ１０２）。脳波計測装置１のユーザは、図７に示すとおり脳波計測装置１を自己の頭部に装着し、測定電極６，７を自己の前頭部に、好ましくは測定電極６，７の位置が頭部の中心線から互いに左右対称となるよう接触させるとともに、参照電極８を自己の耳に接触させる。また脳波計測装置１にグラウンド電極２４が備えられている場合は、グラウンド電極２４を自己の頭部、或いは身体の任意の位置に接触させる。

【0035】

この状態において、測定電極６の電位と参照電極８の電位との間の電位差が増幅回路２６で増幅されて、増幅されたアナログ信号がＡ／Ｄコンバータ２７でデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄコンバータ２７による変換で生成されたデジタル信号がデジタル信号処理部２８により処理されて（ステップＳ１０３）、それにより生成される、測定電極６の電位と参照電極８の電位との間の電位差の時間変化を示すデジタル信号が、脳波計測装置１の通信部２９からデータ収集端末装置３３の通信部４２へと送信される（ステップＳ１０４）。同様に、測定電極７の電位と参照電極８の電位との間の電位差が増幅回路２６で増幅されて、増幅されたアナログ信号がＡ／Ｄコンバータ２７でデジタル信号に変換され、Ａ／Ｄコンバータ２７による変換で生成されたデジタル信号がデジタル信号処理部２８により処理されて（ステップＳ１０３）、それにより生成される、測定電極７の電位と参照電極８の電位との間の電位差の時間変化を示すデジタル信号が、脳波計測装置１の通信部２９からデータ収集端末装置３３の通信部４２へと送信される（ステップＳ１０４）。測定電極が３以上の場合も、同様に各測定電極の電位と参照電極８の電位との間の電位差の時間変化を示すデジタル信号が生成されて脳波計測装置１の通信部２９からデータ収集端末装置３３の通信部４２へと送信される。脳波計測装置１側でのこれらの処理は、脳波計測装置１の電源ボタン１０が再度１～２秒程度押下され続けることにより脳波計測装置１が電源ＯＦＦとされない限り、所定の時間間隔をあけつつ繰り返し行われ続ける（ステップＳ１０５の判断処理におけるＮＯ）。データ収集端末装置３３の操作者の入力に応じてデータ収集端末装置３３のＣＰＵ３５により測定アプリケーション（計測プログラム３８に含まれるとする）の実行が開始されると、計測プログラム３８を実行するＣＰＵ３５は、脳波計測装置１から受信したデジタル信号に基づき、各々のチャンネル（一例においては、測定電極７の電位と参照電極８の電位との間の電位差をチャンネル１の電位差とし、測定電極６の電位と参照電極８の電位との間の電位差をチャンネル２の電位差とする）の脳波データ（電位差の時間変化データ等）を計測データ４０として記憶部３７に記憶させ続ける。データ収集端末装置３３の操作者の入力（ディスプレイ装置４８上の計測終了ボタンのタップ）に応じて、脳波データの記憶部３７への記憶は終了され、またデータ収集端末装置３３の操作者の入力（脳波計測装置１との通信接続の解除）に応じて、脳波計測装置１とデータ収集端末装置３３との間のＢＬＥ接続が解除（切断）される。脳波計測装置１の電源ボタン１０が再度１～２秒程度押下され続けることにより脳波計測装置１が電源ＯＦＦとされると（ステップＳ１０５の判断処理におけるＹＥＳ）、脳波計測装置１の動作は停止する（ステップＳ１０６）

【実施例】

【0036】

本発明の脳波計測装置の実施例として、以下の構成の脳波計測装置を作製し、性能試験を行った。
（実施例の脳波計測装置）
・形状…図９～１２に示す形状
・測定電極（額電極）の数…２つ（ＣＨ１，ＣＨ２）
・額電極の（接触面中心間の）間隔…６０ｍｍ
・額電極の形状…平面型、接触面の輪郭は直径１５ｍｍの円形状
・参照電極（耳電極）の形状…凹型、接触面の輪郭は直径１５ｍｍの円形状
・収容部の各構成部品の材料
（中央表側部品３）東レ・デュポン社製 熱可塑性ポリエステルエラストマー ハイトレル（登録商標） グレード：４０４７Ｎ。ヤング率４９．５ＭＰａ（試験方法はＪＩＳ Ｋ７１１３－１９９５準拠）
（右表側部品２と左表側部品４）三菱エンジニアリング社製 ＰＢＴ樹脂（ポリブチレンテレフタレート樹脂） ノバデュラン（登録商標） グレード：５０１０Ｒ５。ヤング率２５５０ＭＰａ（試験方法はＩＳＯ ５２７－１， ５２７－２準拠）
（裏側部品）日本ポリプロ社製 材料：ＰＰ（ポリプロピレン） ノバテック（登録商標） グレード：ＢＣ４ＢＳＷ。ヤング率１３５０ＭＰａ（試験方法はＪＩＳ Ｋ７１６１ ７１６２：１９９４準拠）

【0037】

上記構成の脳波計測装置を被験者が頭部に装着して装着感を確認したところ、額電極の当たりについては、凸型湾曲電極（直径１５ｍｍ）、凹型湾曲電極（直径２０ｍｍ）の試作品と比べて改善され、耳電極の挟み強度については、平型直径１１ｍｍの試作品と比べて改善され、こめかみ部のあたりについても上記材料を選択することにより締め付け感が低減し痛みが解消された。

【0038】

さらに、上記実施例の構成の脳波計測装置を用いて被験者の脳波計測試験を行い、既存の計測装置であるポリメイト（登録商標）（株式会社ミユキ技研）を用いて行った脳波計測試験との結果の一致性を検証した。両試験結果の相関係数を以下の表１～表４に示す。

【表1】

【表2】

【表3】

【表4】

【0039】

以上のとおり、実施例の脳波計測装置においては被験者の装着感、既存の脳波計測装置との計測結果の一致性の両方において良好な結果が得られた。

【産業上の利用可能性】

【0040】

本発明は、医療機器、研究機器をはじめとする任意の産業での脳波計測のために利用可能である。

【符号の説明】

【0041】

１ 脳波計測装置
２ 右表側部品
３ 中央表側部品
４ 左表側部品
５ 裏側部品
６ （右側）測定電極（額電極）
７ （左側）測定電極（額電極）
８ 参照電極（ＲＥＦ電極、耳電極）
９ （被覆された）参照電極リード線
１０ 電源ボタン（操作部）
１１ 表示ＬＥＤ
１２ 充電ポート
１３ 充電ポートの蓋
１４ （右側）滑り止めシート
１５ （左側）滑り止めシート
１６ （右側）補助バンド取り付け孔
１７ （左側）補助バンド取り付け孔
１８ 人体頭部
１９ 装着補助バンド
２０ リング状部材
２１Ａ 面ファスナー（フック）
２１Ｂ 面ファスナー（ループ）
２２ 回路基板収容位置
２３ 第Ｎの測定電極（Ｎは２以上）
２４ グラウンド電極（ＧＮＤ電極）
２５ 信号処理部
２６ 増幅回路
２７ Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）コンバータ
２８ デジタル信号処理部
２９ 通信部
３０ アンテナ
３１ 通信回路
３２ 電源部（リチウムイオン電池等）
３３ データ収集端末装置
３４ 制御部
３５ ＣＰＵ
３６ ＲＡＭ
３７ 記憶部
３８ 計測プログラム
３９ 各種プログラム
４０ 計測データ
４１ 各種データ
４２ 通信部
４３ アンテナ
４４ 通信回路
４５ 入出力部
４６ キーボード
４７ マウス
４８ ディスプレイ装置
４９ 電源部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】