(57)【要約】  生体信号計測装置（１０ｂ）は、第一トリガパルスを出力する第一パルス発生器（５６ａ）と、生体に接触する第一電極によって検出される生体信号が入力される第一増幅回路（５２ａ）と、第一パルス発生器（５６ａ）の出力端子及び第一増幅回路（５２ａ）の入力端子を容量結合する、第一トリガパルスを生体信号に重畳するための第一容量素子（５９ａ）とを備える。
2019163375.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第一パルスを出力する第一パルス発生器と、
生体に接触する第一電極によって検出される生体信号が入力される第一増幅回路と、
前記第一パルス発生器の出力端子及び前記第一増幅回路の入力端子を容量結合する、前記第一パルスを前記生体信号に重畳するための第一容量素子とを備える
生体信号計測装置。
【請求項２】
前記第一パルス発生器は、減衰回路を含み、
前記第一パルスは、元のパルスが前記減衰回路によって減衰された信号である
請求項１に記載の生体信号計測装置。
【請求項３】
前記減衰回路は、前記元のパルスの減衰量を変更可能である
請求項２に記載の生体信号計測装置。
【請求項４】
前記第一パルス発生器は、前記第一パルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方を変更可能である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
【請求項５】
さらに、前記第一容量素子及び前記第一増幅回路の入力端子の電気的な接続の有無を切り替えるスイッチ素子を備える
請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
【請求項６】
さらに、前記スイッチ素子をオフする第一計測モードの動作、及び、前記スイッチ素子をオンすることにより、前記第一パルスを前記生体信号に重畳することが可能な第二計測モードの動作を行う制御部を備える
請求項５に記載の生体信号計測装置。
【請求項７】
前記第一電極は、前記生体信号の電位を計測するための計測電極である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
【請求項８】
前記第一電極は、前記生体信号の基準電位を計測するための参照電極である
請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
【請求項９】
さらに、
第二パルスを出力する第二パルス発生器と、
前記生体に接触する第二電極によって検出される生体信号が入力される第二増幅回路と、
前記第二パルス発生器の出力端子及び前記第二増幅回路の入力端子を容量結合する第二容量素子とを備え、
前記第二電極は、前記生体信号の基準電位を計測するための参照電極である
請求項７に記載の生体信号計測装置。
【請求項１０】
前記第二パルスは、前記第一パルスと逆極性である
請求項９に記載の生体信号計測装置。
【請求項１１】
さらに、
前記第一電極と、
前記第一電極及び前記第一増幅回路が実装される基板とを備える
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の生体信号計測装置。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の生体信号計測装置と、
前記生体の頭部に装着される、前記第一電極が設けられた装着部とを備える
脳波計。
【請求項１３】
生体信号計測装置の制御方法であって、
前記生体信号計測装置は、
第一パルスを出力する第一パルス発生器と、
生体に接触する第一電極によって検出される生体信号が入力される第一増幅回路と、
前記第一パルス発生器の出力端子及び前記第一増幅回路の入力端子を容量結合する、前記第一パルスを前記生体信号に重畳するための容量素子と、
前記容量素子及び前記第一増幅回路の入力端子の間に接続されたスイッチ素子とを備え、
前記制御方法は、
前記スイッチ素子をオフする第一計測モードの動作、及び、前記スイッチ素子をオンすることにより、前記第一パルスを前記生体信号に重畳することが可能な第二計測モードの動作を行う
制御方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体信号計測装置、脳波計、及び、制御方法などに関する。
【背景技術】
【０００２】
被験者の脳波または心拍数等を生体信号として計測する生体信号計測装置が知られている。このような生体信号計測装置の一例として、特許文献１には、脳波、脳磁界、筋電位等の生体情報データを入力として、誘発波形を求める誘発波形計算装置が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−８０４０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、生体に接触する電極によって検出される生体信号にパルスを重畳することができる生体信号計測装置、脳波計、制御方法、及び、プログラムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様に係る生体信号計測装置は、第一パルスを出力する第一パルス発生器と、生体に接触する第一電極によって検出される生体信号が入力される第一増幅回路と、前記第一パルス発生器の出力端子及び前記第一増幅回路の入力端子を容量結合する、前記第一パルスを前記生体信号に重畳するための第一容量素子とを備える。【０００６】
本発明の一態様に係る脳波計は、前記生体信号計測装置と、前記生体の頭部に前記第一電極を接触させる装着部とを備える。【０００７】
本発明の一態様に係る制御方法は、生体信号計測装置の制御方法であって、前記生体信号計測装置は、第一パルスを出力する第一パルス発生器と、生体に接触する第一電極によって検出される生体信号が入力される第一増幅回路と、前記第一パルス発生器の出力端子及び前記第一増幅回路の入力端子を容量結合する、前記第一パルスを前記生体信号に重畳するための容量素子と、前記容量素子及び前記第一増幅回路の入力端子の間に接続されたスイッチ素子とを備え、前記制御方法は、前記スイッチ素子をオフする第一計測モードの動作、及び、前記スイッチ素子をオンすることにより、前記第一パルスを前記生体信号に重畳することが可能な第二計測モードの動作を行う。【０００８】
本発明の一態様に係るプログラムは、前記制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の生体信号計測装置、脳波計、制御方法、及び、プログラムは、生体信号にパルスを重畳することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、実施の形態に係る生体信号計測システムの構成を示す外観図である。
【図２Ａ】図２Ａは、ヘッドフォン型のヘッドセットの形状及び概略構成の一例を示す図である。
【図２Ｂ】図２Ｂは、バンド型のヘッドセットの形状及び概略構成の一例を示す図である。
【図３Ａ】図３Ａは、被験者の皮膚と接触する電極の接触面の形状の第一の例を示す図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、被験者の皮膚と接触する電極の接触面の形状の第二の例を示す図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、被験者の皮膚と接触する電極の接触面の形状の第三の例を示す図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、被験者の皮膚と接触する電極の接触面の形状の第四の例を示す図である。
【図３Ｅ】図３Ｅは、被験者の皮膚と接触する電極の接触面の形状の第五の例を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態に係る生体信号計測システムの全体構成を示すブロック図である。
【図５】図５は、ヘッドセット及び情報処理装置の詳細な構成を示す機能ブロック図である。
【図６】図６は、ヘッドセットのハードウェア構成を示すブロック図である。
【図７】図７は、情報処理装置のハードウェア構成を示すブロック図である。
【図８】図８は、実施の形態に係る生体信号計測システムの基本的な処理のフローを示すフローチャートである。
【図９】図９は、実施の形態に係る生体信号計測装置の詳細な構成を示す回路ブロック図である。
【図１０】図１０は、減衰回路の回路構成の一例を示す図である。
【図１１】図１１は、第一トリガパルスの使用例を説明するための図である。
【図１２】図１２は、生体信号計測装置の動作例のフローチャートである。
【図１３】図１３は、生体信号処理部の詳細構成を示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態に係る生体信号計測システムの表示動作例を示すフローチャートである。
【図１５】図１５は、第二計測モードにおける提示部での表示例を示す図である。
【図１６】図１６は、第一計測モードにおける提示部での表示例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態の変形例に係る生体信号計測装置の詳細な構成を示す回路ブロック図である。
【図１８Ａ】図１８Ａは、アクティブ電極の外観を示す第一の模式図である。
【図１８Ｂ】図１８Ｂは、アクティブ電極の外観を示す第二の模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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、ステップの順序などは、一例であり、本発明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、最上位概念を示す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。
【００１２】
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。
【００１３】
（実施の形態）
［生体信号計測システムの概要］
図１は、実施の形態に係る生体信号計測システム１００の構成を示す外観図である。図１では、計測の対象となる被験者５も併せて図示されている。
【００１４】
生体信号計測システム１００は、被験者５の生体信号を計測するシステムであり、ヘッドセット１０、情報処理装置２０、及び、提示部３０を備える。ヘッドセット１０、情報処理装置２０及び提示部３０は、それぞれ有線通信又は無線通信によって接続され、装置間で情報を送受信する。
【００１５】
ヘッドセット１０は、生体信号を検出する装置の一例であり、後述する脳波計の構成を有する。被験者５の頭部には、複数の電極５１（図２Ａ及び図２Ｂ参照）が装着される。複数の電極５１は、生体信号を計測する計測電極５１ａと、計測電極で計測した電位との差を計算するために用いられる基準電位を計測する参照電極５１ｂとを含む。また、ヘッドセット１０は、被験者５が生体信号計測システム１００に対して操作情報を入力する操作入力装置１０ａ（図５参照）を備え、所望の処理を実現するための操作が入力される。なお、生体信号計測システム１００を構成する生体信号検出装置としては、脳波計に限られず、体、手、足等に貼り付けた電極から心電図信号（Electrocardiogram（ECG）信号）を検出する心電計であってもよい。
【００１６】
情報処理装置２０は、ヘッドセット１０からの操作入力を受け取り、所定の処理を実施する。例えば、情報処理装置２０は、コンピュータであってもよい。ここでいう「所定の処理」とは、ゲーム、健康管理、学習等、家庭用のコンピュータで実施されるようなアプリケーションの総称である。
【００１７】
提示部３０は、情報処理装置２０で行われた処理結果を提示する出力デバイスである。ここでいう「提示する」とは、映像をディスプレイに表示すること、及び／又は音声をスピーカから出力することの両方を含む。すなわち、提示部３０は、画像情報を表示し、又は、音響情報を出力するディスプレイ及び／又はスピーカである。
【００１８】
［ヘッドセットの構成］
図２Ａ及び図２Ｂは、ヘッドセット１０の形状及び概略構成の一例を示す図である。図２Ａは、ヘッドフォン型のヘッドセットを示し、図２Ｂは、バンド型のヘッドセットを示す。被験者５は、図２Ａ及び図２Ｂに示されるヘッドセット１０を頭部に装着する。
【００１９】
図２Ａに示されるヘッドセット１０は、被験者５の頭部に沿うようにアーチ状のヘッドフォン型の形状を有している。図２Ａに示されるヘッドセット１０は、図示されるように、複数の電極５１、装着部４０、及び耳当て４６を備える。
【００２０】
装着部４０は、被験者５の頭部に装着される、複数の電極５１が設けられたアーチ状の部材である。装着部４０は、操作面４３、外側面４４及び装着面４５を含む。外側面４４は、被験者５がヘッドセット１０を装着したときに被験者５の頭部と反対側に配置される面である。装着面４５は、被験者５がヘッドセット１０を装着したときに被験者５の頭部側に配置される面である。操作面４３は、操作ボタン４１及び表示部４７を有する。複数の電極５１は、ヘッドセット１０の装着面４５と、耳当て４６の端であってヘッドセット１０の装着面４５と同一側の面とに設けられている。
【００２１】
被験者５は、ヘッドセット１０を装着する前に、操作面４３に配置された操作ボタン４１を操作してヘッドセット１０を起動し、その後に、ヘッドセット１０を頭部に装着する。ヘッドセット１０は、例えば、図２Ａの紙面に向かって左の耳当て４６が被験者５の右耳、図２Ａの紙面に向かって右の耳当て４６が被験者５の左耳に位置するように、被験者５の頭部に装着される。また、耳当て４６は、被験者５の左右の耳を覆うように当てられる。装着面４５に設けられた電極５１は、被験者５の皮膚（つまり、頭皮）に当てられる。耳当て４６の端に設けられた電極５１は、被験者５の耳の後ろに当てられる。図２Ａの紙面に向かって左の耳当て４６の端に設けられた電極５１は、後述するアース電極とし、図２Ａの紙面に向かって右の耳当て４６の端に設けられた電極５１は後述する参照電極とし、その他の電極５１は計測電極としてもよい。なお、アース電極及び参照電極の配置位置は、これに限られず、図２Ａの紙面に向かって右の耳当て４６の端に設けられた電極５１をアース電極とし、図２Ａの紙面に向かって左の耳当て４６の端に設けられた電極５１を参照電極としてもよい。
【００２２】
操作面４３は、表示部４７に操作の状態及びアプリケーションの処理結果等を表示する。
【００２３】
図２Ｂに示されるヘッドセット１０は、被験者５の頭部に巻きつけて装着されるバンド型の形状を有している。このバンド型のヘッドセット１０は、複数の電極５１、及び、装着部４０を備える。装着部４０は、被験者５の頭部に装着される、複数の電極５１が設けられた環状の部材である。装着部４０は、操作面４３、外側面４４及び装着面４５を含む。電極５１、操作面４３の構成は、図２Ａに示されるヘッドフォン型のヘッドセット１０と同様である。
【００２４】
被験者５はヘッドセット１０を装着する前に、操作面４３に配置された操作ボタン４１を操作してヘッドセット１０を起動し、その後に、バンド型のヘッドセット１０の外側面４４の半分（操作面４３の側）が被験者５の額に来るように装着する。電極５１は、装着面４５に配置されており、被験者５の額に接触される。なお、複数の電極５１のうちアース電極に相当する電極５１及び参照電極に相当する電極５１は、装着面４５からリード線（図示せず）を延長して耳の後ろに当てる構成であってもよい。操作面４３には、さらに表示部４７が備えられ、表示部４７に、操作の状態やアプリケーションの処理結果を表示することができる。なお、アース電極とは、一般的に言うグランド電極（接地電位を有する電極）のことではなく、被験者５において基準電位となる電位を有する電極のことをいう。
【００２５】
［電極形状］
図３Ａ〜図３Ｅは、被験者５の皮膚と接触する電極５１の接触面の形状例を示す図である。電極５１の材料は、導電性の物質によって構成される。電極５１の材料の一例は、金、又は、銀である。望ましい電極５１の材料は、銀−塩化銀（Ａｇ／ＡｇＣｌ）である。銀−塩化銀は生体と接触した場合の分極が少なく、かつ分極電圧が安定しているためである。
【００２６】
電極５１の接触面の形状は、医療用で使われる電極と同様の、図３Ａに示される円形（例えば、直径１０ｍｍ）でもよいし、それ以外にも、用途によってさまざまな形状としてもよい。例えば、図３Ｂに示されるような三角形や、図３Ｃに示されるように四角形又は正方形であってもよい。
【００２７】
また、ヘッドフォン型のヘッドセット１０の装着面４５に配置する電極５１としては、図３Ｄに示されるように、複数の円柱（図中では５本）で構成された電極５１としてもよい。この構成によれば、被験者５の皮膚に電極５１を接触させるため、髪の毛をかき分けることができる。なお、各円柱における皮膚との接触面は、図３Ｄに示されるように円形であってもよいし、楕円等の他の形状であってもよい。また、電極５１の形状は、円柱に限られず、角柱であってもよい。円柱又は角柱の数は、図３Ｄに示されるように５本であってもよいし、５本に限られず、適宜、変更してもよい。また、図３Ｄに示される個々の円柱の先端は、皮膚との接触面側に角が取れた（つまり、丸みをもつ）形状でもよい。これにより、各円柱と皮膚との接触面積を増加することができる。
【００２８】
また、図３Ｅに示されるように、電極５１の形状は、被験者５の皮膚との接触面が同心円状である電極５１であってもよい。この形状の電極５１は、例えば図２Ａのヘッドフォン型のヘッドセット１０の耳当て４６又は図２Ｂのバンド型のヘッドセット１０で用いられ、額や耳の後ろなど、髪の毛の無い箇所に接触される。図３Ｅに示される形状の電極５１は、図３Ｄに示される形状の電極５１に比べて皮膚への圧力が緩和されるので、被験者５が受ける負担が緩和される。
【００２９】
［生体信号計測システムの構成］
図４は、生体信号計測システム１００の全体構成を示すブロック図である。上述したように、生体信号計測システム１００は、ヘッドセット１０、情報処理装置２０及び提示部３０を備える。ヘッドセット１０は、操作入力装置１０ａ及び生体信号計測装置１０ｂを備える。
【００３０】
ヘッドセット１０は、操作入力装置１０ａにおいて被験者５の操作入力を受け、生体信号計測装置１０ｂにおいて操作時の被験者５の生体信号を計測する。ヘッドセット１０で計測された生体信号は、情報処理装置２０に送信される。
【００３１】
情報処理装置２０は、操作入力装置１０ａ又は生体信号計測装置１０ｂからの入力を受けて、所定の処理を実施し、提示部３０に対して処理結果を出力する。ヘッドセット１０と情報処理装置２０とは、無線通信又は有線通信によって接続される。
【００３２】
図５は、ヘッドセット１０及び情報処理装置２０の詳細な構成を示す機能ブロック図である。ここでは、ヘッドセット１０と情報処理装置２０とが無線通信によって接続される場合を例として説明する。
【００３３】
操作入力装置１０ａは、操作入力部１１及び操作信号出力部１２を備える。
【００３４】
操作入力部１１は、操作ボタン４１（図２Ａ及び図２Ｂ参照）から入力された操作入力情報を取得し、操作の内容を判定する入力器である。操作信号出力部１２は、操作入力部１１で取得された操作入力情報を情報処理装置２０に送信する送信器である。操作入力部１１で取得された操作入力情報は、操作信号出力部１２から情報処理装置２０に向けて送信される。
【００３５】
生体信号計測装置１０ｂは、電極部１３、生体信号増幅部１４及び生体信号出力部１５を備える。
【００３６】
電極部１３は、複数の電極５１で構成される。複数の電極５１は、上述したように、計測電極と参照電極とで構成される。複数の電極５１は、例えば、被験者５の皮膚に接触する位置に配置される。
【００３７】
生体信号増幅部１４は、複数の電極５１の間の電位差に相当する生体信号を増幅するアンプである。具体的には、生体信号増幅部１４は、被験者５の皮膚に配置された計測電極５１ａ（図６参照）と、複数の電極５１のうち被験者５の耳の後ろに配置された参照電極５１ｂ（図６参照）との間の電位差を計測し、計測した電位差を増幅する。増幅された電位差は、例えば、生体信号増幅部１４に設けられたＡ／Ｄコンバータ（図示せず）によりデジタル信号に変換される。生体信号出力部１５は、生体信号増幅部１４で増幅された電位差を情報処理装置２０に送信する送信器である。生体信号増幅部１４においてデジタル値に変換された生体信号の電位差は、生体信号出力部１５より情報処理装置２０に送信される。
【００３８】
なお、生体信号増幅部１４は、所定以上の電位の大きさの生体信号を計測できる場合には、生体信号を増幅する必要は無く、複数の電極５１の電位を測定するだけでもよい。
【００３９】
情報処理装置２０は、操作信号取得部２１、生体信号取得部２２、生体信号処理部２３、アプリケーション処理部（アプリ処理部）２６、表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８を備える。
【００４０】
情報処理装置２０は、操作入力情報を操作信号取得部２１において受信し、生体信号を生体信号取得部２２において受信することで、ヘッドセット１０からの情報を受信する。
【００４１】
生体信号は、記録されただけの原信号では情報として使用できないことが多い。そのため、生体信号処理部２３において原信号から意味のある情報を抽出する処理が行われる。生体信号処理部２３は、例えば、脳波計測の場合には、特定の周波数（例えば１０Ｈｚ）の信号を抽出し、当該周波数での信号のパワースペクトル密度（Ｐｏｗｅｒ  Ｓｐｅｃｔｒａｌ  Ｄｅｎｓｉｔｙ）を算出する。なお、生体信号処理部２３は、情報処理装置２０ではなくヘッドセット１０側に配置されてもよい。つまり、本実施の形態においては、ヘッドセット１０と生体信号処理部２３とにより電子機器が構成されてもよい。
【００４２】
アプリケーション処理部２６では、情報処理装置２０の中心的なアプリケーション処理（アプリ処理）が行われる。アプリケーション処理は、ヘッドセット１０から信号の入力を受けて所定の処理を行うことで実現される。所定の処理とは、例えば、ゲームアプリ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・結果表示などである。
【００４３】
アプリケーション処理部２６で処理された結果は、アプリケーション処理部２６から表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８に出力される。表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８は、アプリケーション処理部２６で処理された結果を被験者５にフィードバックするために、視覚的又は聴覚的な信号を提示部３０に出力する。
【００４４】
提示部３０は、表示情報出力部２７及び音響情報出力部２８から出力された信号を提示（つまり、表示及び／又は音声出力）する。これにより、信号が被験者５に提示される。提示部３０は、例えば、テレビ、ディスプレイ、又は、スピーカである。
【００４５】
［ヘッドセットのハードウェア構成］
図６は、ヘッドセット１０のハードウェア構成を示すブロック図である。ヘッドセット１０は、操作ボタン群７１、制御信号変換回路７２、計測電極５１ａ、参照電極５１ｂ、アース電極５１ｃ、差動増幅回路７４、Ａ／Ｄコンバータ７５、送信回路７９、信号処理ユニット７８、アンテナ８０、及びバッテリ８１を備える。
【００４６】
このうち、操作ボタン群７１と制御信号変換回路７２とは、図５に示した操作入力部１１に対応する。操作ボタン群７１における各ボタンは、操作ボタン４１に対応する。また、計測電極５１ａと、参照電極５１ｂと、アース電極５１ｃとは、図２Ａ及び図２Ｂに示した電極５１及び図５に示した電極部１３に対応する。差動増幅回路７４及びＡ／Ｄコンバータ７５は、生体信号増幅部１４に含まれる。
【００４７】
また、信号処理ユニット７８は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、プログラム１０３及びＲＯＭ１０４を有する。また、送信回路７９とアンテナ８０とは、図５に示した生体信号出力部１５及び／又は操作信号出力部１２として機能する。送信回路７９とアンテナ８０とを「出力部」又は「送信器」と呼ぶこともある。
【００４８】
これらの各構成要素は、互いにバス１０５で接続され、相互にデータの授受が可能である。また、ヘッドセット１０は、バッテリ８１を電源として動作する。
【００４９】
操作ボタン群７１に関する各ボタンの押下情報は、制御信号変換回路７２においてヘッドセット１０の動作を制御する制御信号に変換され、バス１０５を経由してＣＰＵ１０１に送られる。
【００５０】
差動増幅回路７４には、計測電極５１ａと参照電極５１ｂとアース電極５１ｃとが直接、接続、又は、バッファアンプ等を経て接続される。これらの電極は、ヘッドセット１０の所定の場所に設置される。計測電極５１ａと参照電極５１ｂとの間の電位差は、差動増幅回路７４で増幅され、Ａ／Ｄコンバータ７５でアナログの生体信号からデジタルの生体信号に変換される。デジタルの生体信号に変換された電位差は、処理や送信可能な生体信号としてバス１０５を経由してＣＰＵ１０１に送られる。
【００５１】
ＣＰＵ１０１は、ＲＡＭ１０２に格納されたプログラム１０３を実行する。プログラム１０３には、後述する図８のフローチャートに示される、ヘッドセット１０における信号の処理手順が記述されている。ヘッドセット１０は、このプログラム１０３に従って操作信号と生体信号をデジタル信号に変換し、送信回路７９を経由してアンテナ８０より送信する。プログラム１０３は、ＲＯＭ１０４に格納される場合もある。
【００５２】
なお、信号処理ユニット７８、制御信号変換回路７２、送信回路７９、差動増幅回路７４、及びＡ／Ｄコンバータ７５は、１つの半導体集積回路にコンピュータプログラムを組み込んだＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）等のハードウェアとして実現されてもよい。１つの半導体集積回路に実装すると、実装面積が削減され、消費電力が低減される効果も得られる。
【００５３】
また、差動増幅回路７４とＡ／Ｄコンバータ７５とを１つの半導体集積回路に集積し、信号処理ユニット７８と制御信号変換回路７２と送信回路７９とを別の半導体集積回路に集積し、２つの半導体集積回路同士を１つのパッケージ内で接続してＳｉＰ（システム・イン・パッケージ）として統合し、コンピュータプログラムを組み込んだＤＳＰ等のハードウェアとして実現されてもよい。上記２つの半導体集積回路を別々の製造プロセスで実現することで、１つの半導体集積回路に実装したものに比べコストが低減される効果も得られる。
【００５４】
［情報処理装置のハードウェア構成］
図７は、情報処理装置２０のハードウェア構成を示すブロック図である。情報処理装置２０は、アンテナ８３、受信回路８２、信号処理ユニット１０８、画像制御回路８４、表示情報出力回路８５、音響制御回路８６、音響情報出力回路８７及び電源８８を備える。これらの構成要素のうち、アンテナ８３と受信回路８２とは、図５に示した生体信号取得部２２及び／又は操作信号取得部２１に対応する。これらを「受信器」と呼ぶこともある。
【００５５】
信号処理ユニット１０８は、ＣＰＵ１１１、ＲＡＭ１１２、プログラム１１３及びＲＯＭ１１４を有する。信号処理ユニット１０８は、図５に示した生体信号処理部２３及び／又はアプリケーション処理部２６に対応する。画像制御回路８４及び表示情報出力回路８５は、図５に示した表示情報出力部２７に対応する。また、音響制御回路８６及び音響情報出力回路８７は、図５に示した音響情報出力部２８に対応する。これらは互いにバス１１５で接続され、相互にデータの授受が可能である。また、それぞれの回路には電源８８から電力が供給される。
【００５６】
ヘッドセット１０からの操作情報及び生体情報はアンテナ８３を経由して受信回路８２で受信され、バス１１５を経由してＣＰＵ１１１に送られる。
【００５７】
ＣＰＵ１１１は、ＲＡＭ１１２に格納されたプログラム１１３を実行する。プログラム１１３には、後述する図８のフローチャートに示される、情報処理装置２０における信号の処理手順が記述されている。情報処理装置２０は、このプログラム１１３に従って操作信号と生体信号とを変換し、所定のアプリケーションを実行するための処理を行い、被験者５に画像や音響によってフィードバックを行うための信号を生成する。プログラム１１３は、ＲＯＭ１１４に格納される場合もある。
【００５８】
信号処理ユニット１０８で生成された画像のフィードバック信号は、画像制御回路８４を経由して表示情報出力回路８５から提示部３０に出力される。同様に、信号処理ユニット１０８で生成された音響のフィードバック信号は、音響制御回路８６を経由して音響情報出力回路８７から出力される。
【００５９】
なお、信号処理ユニット１０８と受信回路８２と画像制御回路８４と音響制御回路８６とは、１つの半導体集積回路にプログラムを組み込んだＤＳＰ等のハードウェアとして実現されてもよい。１つの半導体集積回路にすると、消費電力が低減される効果も得られる。
【００６０】
［生体電位測定システムの動作］
次に、以上のように構成された本実施の形態に係る生体信号計測システム１００の動作について説明する。
【００６１】
図８は、生体信号計測システム１００の基本的な処理のフローを示すフローチャートである。ステップＳ１１からステップＳ１４まではヘッドセット１０における処理（ステップＳ１０）を示し、ステップＳ２１からステップＳ２５までは情報処理装置２０における処理（ステップＳ２０）を示す。
【００６２】
はじめに、ヘッドセット１０における処理ステップＳ１０について説明する。
【００６３】
＜ステップＳ１１＞
操作入力部１１は、被験者５により行われた操作入力を受け付ける。具体的には、受付のタイミングでどの操作ボタン４１が押されているかを検出する。受付のタイミングの例は、操作ボタン４１が押下された時である。操作ボタン４１が押下されたか否かの検出は、例えば、操作ボタン４１が押下されたときの機械的なボタン位置の変化、又は、電気信号の変化を検出することにより行われる。また、操作入力部１１は、押下された操作ボタン４１の種類により、操作入力部１１が受け付けた操作入力の種類を検出し、操作信号出力部１２に伝達する。
【００６４】
＜ステップＳ１２＞
操作信号出力部１２は、操作入力部１１が受け付けた操作入力に対応する操作信号を情報処理装置２０に送信する。
【００６５】
＜ステップＳ１３＞
生体信号増幅部１４は、電極部１３における複数の電極５１の間の電位差に相当する生体信号を測定し、増幅する。例えば、電極部１３における複数の電極５１のうち、右側頭部（国際１０−２０法のＣ４の電極位置）に配置された計測電極５１ａと参照電極５１ｂとの間の電位差を測定する。また、生体信号増幅部１４は、測定した生体信号を増幅する。増幅された生体信号は、生体信号増幅部１４から生体信号出力部１５へ伝達される。
【００６６】
＜ステップＳ１４＞
さらに、生体信号出力部１５は、伝達された生体信号を情報処理装置２０へ送信する。
【００６７】
なお、ヘッドセット１０における処理ステップＳ１０において、ステップＳ１１及びステップＳ１２と、ステップＳ１３及びステップＳ１４とは、それぞれ並列な処理として行ってもよく、ステップＳ１１からステップＳ１４の処理を、全て上述した順序どおりに行う必要は無い。
【００６８】
次に、情報処理装置２０における処理ステップＳ２０について説明する。
【００６９】
＜ステップＳ２１＞
情報処理装置２０において、操作信号取得部２１は、操作信号出力部１２からの操作信号を受信する。操作信号取得部２１は、受信した操作信号をアプリケーション処理部２６に伝達する。
【００７０】
＜ステップＳ２２＞
生体信号取得部２２は、生体信号出力部１５からの生体信号を受信する。生体信号取得部２２は、受信した生体信号を、生体信号処理部２３に伝達する。
【００７１】
＜ステップＳ２３＞
生体信号取得部２２にて受信した生体信号を、生体信号処理部２３にて分析処理して、意味のある情報を抽出する。例えば、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。
【００７２】
＜ステップＳ２４＞
アプリケーション処理部２６は、操作信号取得部２１からの操作信号と生体信号処理部２３からの生体信号を受けて、現在のアプリを実行するための所定の処理を行う。所定の処理とは、上述したように、例えば、ゲームアプリ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・結果表示などである。
【００７３】
＜ステップＳ２５＞
アプリケーション処理部２６の処理結果を被験者５にフィードバックするために、表示情報出力部２７は映像情報を提示部３０に出力し、音響情報出力部２８は音響情報を提示部３０に出力する。これにより、提示部３０からは、処理結果に対応する画像及び音が出力される。
【００７４】
なお、情報処理装置２０における処理ステップＳ２０において、ステップＳ２２及びステップＳ２３と、ステップＳ２４の処理は、それぞれ並列な処理として行ってもよい。また、アプリケーション処理部２６は、操作信号取得部２１からの操作信号と生体信号処理部２３からの生体信号の両方の信号を用いて処理を行う必要はなく、生体信号のみを用いて処理を行ってもよい。その場合には、操作信号を受信するステップＳ２１を省略することもできる。
【００７５】
以上のような処理のフローによって、生体信号計測システム１００は、被験者５から脳波又は心電等の生体情報を得ることができる。
【００７６】
［生体信号計測装置の詳細な構成］
次に、ヘッドセット１０が備える生体信号計測装置１０ｂの詳細な構成について説明する。図９は、ヘッドセット１０が備える生体信号計測装置１０ｂの詳細な構成を示す回路ブロック図である。図９には、ヘッドセット１０が備えるハードウェア構成のうち、生体信号計測装置１０ｂに関連するハードウェア構成が示されている。
【００７７】
生体信号計測装置１０ｂは、計測電極５１ａ、参照電極５１ｂ、第一増幅回路５２ａ、第二増幅回路５２ｂ、第一ハイパスフィルタ５３ａ、第二ハイパスフィルタ５３ｂ、生体信号増幅部１４、生体信号出力部１５、第一パルス発生器５６ａ、第一容量素子５９ａ、及びスイッチ素子Ｓ１、制御部６０、及び操作ボタン４１で構成される。
【００７８】
第一増幅回路５２ａは、生体に接触する計測電極５１ａによって検出される生体信号が入力される増幅器である。計測電極５１ａは、第一電極の一例である。第一増幅回路５２ａは、いわゆるバッファアンプとして機能し、インピーダンス変換を行う。第一増幅回路５２ａは、電圧増幅を行わない（電圧増幅率は１である）が、電圧増幅を行ってもよい。なお、本明細書において、「増幅回路」又は「増幅器」の用語は、必ずしも１よりも大きな電圧増幅率をもつアンプだけに限られず、電圧増幅率が１以下である増幅回路又は増幅器も含まれる。
【００７９】
第二増幅回路５２ｂは、生体に接触する参照電極５１ｂによって検出される生体信号が入力される増幅器である。参照電極５１ｂは、第二電極の一例である。第二増幅回路５２ｂは、いわゆるバッファアンプとして機能し、インピーダンス変換を行う。第二増幅回路５２ｂは、電圧増幅を行わない（電圧増幅率は１である）が、電圧増幅を行ってもよい。
【００８０】
第一ハイパスフィルタ５３ａは、第一増幅回路５２ａからの出力信号の不要な低周波成分を除去するフィルタである。第一ハイパスフィルタ５３ａは、例えば、カットオフ周波数が０．５Ｈｚのパッシブフィルタである。
【００８１】
第二ハイパスフィルタ５３ｂは、第二増幅回路５２ｂからの出力信号の不要な低周波成分を除去するフィルタである。第二ハイパスフィルタ５３ｂは、例えば、カットオフ周波数が０．５Ｈｚのパッシブフィルタである。
【００８２】
生体信号増幅部１４は、差動増幅回路７４、ローパスフィルタ５４及びＡ／Ｄコンバータ７５で構成される。
【００８３】
差動増幅回路７４は、第一ハイパスフィルタ５３ａからの出力信号ＣＨ１＿ｉｎと第二ハイパスフィルタ５３ｂからの出力信号Ｒｅｆ＿ｉｎとの差（つまり、電位差）を増幅するアンプである。言い換えると、基本的には、差動増幅回路７４は、第一増幅回路５２ａから出力された信号と第二増幅回路５２ｂから出力された信号との差を増幅する。これにより、差動増幅回路７４は、参照電極５１ｂでの電位を基準とする計測電極５１ａでの電位を増幅した信号を増幅後の生体信号として出力する。差動増幅回路７４の電圧増幅率は、例えば、１２００である。
【００８４】
ローパスフィルタ５４は、差動増幅回路７４からの出力信号の不要な高周波成分を除去するフィルタである。ローパスフィルタ５４は、例えば、カットオフ周波数が１００Ｈｚのアクティブフィルタである。
【００８５】
Ａ／Ｄコンバータ７５は、ローパスフィルタ５４からの出力信号をサンプリングしてデジタル信号に変換する変換器であり、例えば、１ｋＨｚサンプリングで１２ビットのデジタル信号に変換する。
【００８６】
生体信号出力部１５は、上述したように、生体信号増幅部１４で増幅された電位差を情報処理装置２０に送信する送信器である。生体信号増幅部１４のＡ／Ｄコンバータ７５においてデジタル値に変換された生体信号の電位差は、生体信号出力部１５より情報処理装置２０に送信される。
【００８７】
ところで、生体信号計測装置１０ｂは、計測電極５１ａによって検出される生体信号に第一トリガパルスを重畳することができる。以下、第一トリガパルスを重畳するための構成要素である、第一パルス発生器５６ａ、第一容量素子５９ａ、スイッチ素子Ｓ１、及び、制御部６０について説明する。
【００８８】
第一パルス発生器５６ａは、第一トリガパルスを出力する。第一トリガパルスは、第一パルスの一例である。第一パルス発生器５６ａは、具体的には、生成回路５７ａと、減衰回路５８ａとを備える。
【００８９】
生成回路５７ａは、第一トリガパルスの元のトリガパルスを生成する発振回路である。トリガパルスは、言い換えれば瞬時パルスである。トリガパルスは、例えば、三角パルスであるが、矩形パルスであってもよく、トリガパルスの形状は特に限定されない。
【００９０】
生成回路５７ａは、例えば、操作ボタン４１に対して行われた操作に基づいて、元のトリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方を変更する。この結果、第一パルス発生器５６ａから出力される第一トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方が変更される。つまり、第一パルス発生器５６ａは、第一トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方を変更可能である。なお、第一トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方は、情報処理装置２０が備えるユーザインターフェース（図示せず）への操作に基づいて変更されてもよい。
【００９１】
減衰回路５８ａは、生成回路５７ａによって生成された元のトリガパルスを減衰し、元のトリガパルスの減衰によって得られる第一トリガパルスを出力する。図１０は、減衰回路５８ａの回路構成の一例を示す図である。
【００９２】
図１０に示されるように、減衰回路５８ａは、具体的には、抵抗によって元のトリガパルスを分圧する分圧回路である。減衰回路５８ａは、元のトリガパルスを分圧する抵抗Ｒ１及びＲ２と、抵抗Ｒ１と生成回路５７ａの出力端子との間に接続されたコンデンサＣ１と、抵抗Ｒ２と生成回路５７ａの出力端子との間に接続されたコンデンサＣ２とを含む。
【００９３】
抵抗Ｒ１の抵抗値は、例えば、１００ｋΩであり、抵抗Ｒ２の抵抗値は、例えば、１０Ωである。元のトリガパルスの振幅が１００ｍＶｐ−ｐである場合、第一トリガパルスの振幅は、１０μＶｐ−ｐとなる。コンデンサＣ１及びコンデンサＣ２の容量値は、例えば、４７μＦである。
【００９４】
減衰回路５８ａは、元のトリガパルスの減衰量を変更可能であってもよい。例えば、抵抗Ｒ１が可変抵抗であり、減衰回路５８ａは、ユーザが直接可変抵抗を操作することにより減衰量が変更されてもよい。また、抵抗Ｒ１は、デジタルポテンショメータであり、制御部６０が出力する制御信号に基づいて減衰量が変更されてもよい。
【００９５】
生体信号は微弱な信号であり、一般的な信号生成装置が出力するトリガパルスは、生体信号に重畳するには振幅が大き過ぎる。このため、減衰回路５８ａが有用となる。
【００９６】
なお、第一パルス発生器５６ａは、生体信号計測装置１０ｂの外部に設けられた信号生成装置から第一トリガパルスを取得するインターフェース回路または端子であってもよい。つまり、第一パルス発生器５６ａが生成回路５７ａ及び減衰回路５８ａを備えることは必須ではない。
【００９７】
第一容量素子５９ａは、第一パルス発生器５６ａの出力端子及び第一増幅回路５２ａの入力端子を容量結合する。第一容量素子５９ａは、第一トリガパルスを生体信号に重畳するための素子である。第一容量素子５９ａの容量値は、例えば、１００ｐＦである。
【００９８】
スイッチ素子Ｓ１は、第一容量素子５９ａ及び第一増幅回路５２ａの入力端子の間に接続される。スイッチ素子Ｓ１は、制御部６０から出力される制御信号ＣＳ１に応じて、第一容量素子５９ａ及び第一増幅回路５２ａの入力端子の電気的な接続の有無を切り替える。スイッチ素子Ｓ１は、例えば、ＦＥＴ（Ｆｉｅｌｄ  Ｅｆｆｅｃｔ  Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ）であるが、その他のスイッチ素子であってもよい。なお、スイッチ素子Ｓ１は、省略されてもよいが、第一トリガパルスを生体信号に重畳させない場合にスイッチ素子Ｓ１がオフされれば、第一パルス発生器５６ａの生体信号への影響を低減することができる。
【００９９】
制御部６０は、制御信号ＣＳ１を出力することにより、スイッチ素子Ｓ１のオン及びオフを切り替える。以下の実施の形態では、スイッチ素子Ｓ１がオフされることにより、第一トリガパルスを生体信号に重畳することができない動作モードは第一計測モードと記載される。また、スイッチ素子Ｓ１がオンされることにより、第一トリガパルスを生体信号に重畳することが可能な動作モードは第二計測モードと記載される。つまり、制御部６０は、第一計測モードの動作、及び、第二計測モードの動作を行う。制御部６０は、例えば、マイクロコンピュータまたはプロセッサによって実現されるが、専用回路によって実現されてもよい。
【０１００】
第一トリガパルスは、例えば、事象関連電位（ＥＲＰ：Ｅｖｅｎｔ−Ｒｅｌａｔｅｄ  Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ）の計測において、刺激を提示したタイミングを示すために用いられる。図１１は、第一トリガパルスの使用例を説明するための図である。
【０１０１】
事象関連電位は、内的刺激または外的刺激に対する電気生理学的反応であり、脳波により計測が可能である。Ｐ３００の反応は、刺激を提示してから３００ｍｓ前後で脳波に現れる反応である。図１１の例では、Ｐ３００の反応として、例えば、提示部３０を介した指示（つまり、刺激の提示）に対して正しい判断を行い、それが認められた場合の反応（ａ）と、提示部３０を介した指示に対して正しい判断を行ったにもかかわらずそれが認められなかった場合の反応（ｂ）とが図示されている。
【０１０２】
例えば、提示部３０に「Ｌ」の文字が表示された場合にはマウスの左ボタンをクリックし、提示部３０に「Ｒ」の文字が表示された場合にはマウスの右ボタンをクリックするというルールの下、提示部３０に「Ｌ」の文字が表示されたとする。この場合、被験者５がマウスの左ボタンをクリックして「正解」と提示された場合の反応が反応（ａ）である。また、被験者５がマウスの左ボタンをクリックしたにもかかわらず「不正解」と提示された場合の反応が反応（ｂ）である。
【０１０３】
このようなＰ３００の反応の計測において、脳波の波形とともに刺激の提示タイミングが表示されることで、ユーザは、脳波の波形のうちＰ３００の反応に相当する部分を容易に特定することができる。
【０１０４】
そこで、生体信号計測装置１０ｂは、刺激の提示と同期して第一トリガパルスを生体信号に重畳する。これにより、提示部３０は、脳波などの生体信号とともに刺激の提示タイミングを表示することができる。なお、Ｐ３００の反応の計測においては、刺激の提示タイミングとこれに対するＰ３００の反応との間に３００ｍｓの時間差があるため、第一トリガパルスがＰ３００の反応に与える影響はほとんどない。
【０１０５】
［生体信号計測装置の動作例］
次に、生体信号計測装置１０ｂの動作例について詳細に説明する。図１２は、生体信号計測装置の動作例のフローチャートである。
【０１０６】
制御部６０は、まず、第一計測モードの動作を行う。制御部６０は、例えば、ローレベルの制御信号ＣＳ１を出力することにより、スイッチ素子Ｓ１をオフする（Ｓ３１）。
【０１０７】
次に、制御部６０は、第二計測モードを指示する信号が取得されたか否かを判定する（Ｓ３２）。この判定は、第二計測モードを指示する信号が取得されるまで行われる（Ｓ３２でＮＯ）。第二計測モードを指示する信号は、例えば、操作ボタン４１に対して第二計測モードを指示する操作が行われることにより、操作ボタン４１から制御部６０に出力される。第二計測モードを指示する信号は、情報処理装置２０が備えるユーザインターフェース（図示せず）への操作に基づいて制御部６０に出力されてもよい。
【０１０８】
制御部６０は、第二計測モードを指示する信号が取得されたと判定すると（Ｓ３２でＹＥＳ）、第二計測モードの動作を行う。制御部６０は、ハイレベルの制御信号ＣＳ１を出力することにより、スイッチ素子Ｓ１をオンする（Ｓ３３）。
【０１０９】
次に、第一パルス発生器５６ａは、第一トリガパルスを出力する（Ｓ３４）。第一パルス発生器５６ａは、例えば、上述の刺激の提示に同期した同期信号を取得し、取得した同期信号によって定められるタイミングに第一トリガパルスを出力する。この結果、生体信号に第一トリガパルスが重畳される。なお、第一パルス発生器５６ａは、制御部６０の制御に基づいてこのような処理を行ってもよい。
【０１１０】
以上のような動作例によれば、生体信号計測装置１０ｂは、生体信号にパルスを重畳することができる。
【０１１１】
［生体信号計測システムの表示動作例］
次に、生体信号計測システム１００の、被験者５の脳波の波形の表示動作例について説明する。まず、表示動作例の説明に関連して、情報処理装置２０の生体信号処理部２３の詳細構成について説明する。図１３は、生体信号処理部２３の詳細構成を示す図である。図１３に示されるように、生体信号処理部２３は、生体信号波形調整部２３ａと、生体信号解析部２３ｂとを備える。
【０１１２】
生体信号波形調整部２３ａは、生体信号取得部２２で取得された生体信号に対して、振幅の調整などの波形調整を行う。
【０１１３】
生体信号解析部２３ｂは、波形調整された生体信号にソフトウェア的なフィルタ処理を行う。例えば、生体信号解析部２３ｂは、高域通過フィルタ、または、低域通過フィルタとして機能する。フィルタのカットオフ周波数はユーザによって適宜変更可能である。また、生体信号解析部２３ｂは、ハムノイズの周波数（５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ）のみを遮断するノッチフィルタを備えていてもよい。生体信号解析部２３ｂは、これらのフィルタ等を用いて信号処理を行い、表示情報出力部２７を経由して提示部３０によって表示される生体電位波形を生成する。また、生体信号解析部２３ｂは、波形調整された生体信号から特定の周波数の信号を抽出し、当該周波数での信号のパワースペクトル密度を算出してもよい。
【０１１４】
次に、生体信号計測システム１００の表示動作例について説明する。図１４は、生体信号計測システム１００の表示動作例のフローチャートである。図１５は、第二計測モードにおける提示部３０での表示例を示す図である。図１６は、第一計測モードにおける提示部３０での表示例を示す図である。
【０１１５】
まず、アプリ処理部２６は、初期処理を行う（Ｓ４１）。図１５及び図１６に示されるように、アプリ処理部２６は、初期処理において、提示部３０における電極図示部３０ｃに、被験者５が装着しているヘッドセット１０が備える計測電極５１ａ及び参照電極５１ｂの位置を表示する。
【０１１６】
次に、アプリ処理部２６は、第二計測モードであるか否かを判定する（Ｓ４２）。操作ボタン４１に対して第二計測モードを指示する操作が行われる場合、アプリ処理部２６は、第二計測モードを指示する操作に応じてヘッドセット１０から送信される通知信号が操作信号取得部２１によって取得されたか否かを判定する。また、第二計測モードを指示する操作が、情報処理装置２０が備えるユーザインターフェース（図示せず）に対して行われる場合、アプリ処理部２６は、このような操作が行われたか否かを判定する。
【０１１７】
アプリ処理部２６は、第二計測モードであると判定した場合（Ｓ４２でＹＥＳ）、図１５に示されるように、提示部３０における計測情報表示部３０ａに、「トリガパルス入力中」と表示する（Ｓ４３）。また、アプリ処理部２６は、提示部３０におけるパルス入力状態表示部３０ｅに、「トリガパルス入力：有」と表示する。
【０１１８】
一方、アプリ処理部２６は、第二計測モードではなく第一計測モードであると判定した場合（Ｓ４２でＮＯ）、図１６に示されるように、提示部３０における計測情報表示部３０ａに、「生体信号計測中」と表示する（Ｓ４４）。また、アプリ処理部２６は、提示部３０におけるパルス入力状態表示部３０ｅに、「トリガパルス入力：無」と表示する。
【０１１９】
そして、生体信号計測装置１０ｂにおいて生体信号（ここでは、脳波信号）が測定され（Ｓ４５）、得られた生体信号は、生体信号取得部２２を介して生体信号処理部２３に伝送される。
【０１２０】
生体信号を取得した生体信号処理部２３において、生体信号波形調整部２３ａは、生体信号の波形を調整し（Ｓ４６）、生体信号解析部２３ｂは、波形調整された生体信号にフィルタ処理等の信号処理を行う。この結果、生体信号解析部２３ｂからアプリ処理部２６に生体信号波形が出力される。
【０１２１】
生体信号波形を受信したアプリ処理部２６は、図１５及び図１６に示されるように、提示部３０における生体信号波形表示部３０ｂに、受信した生体信号波形を表示する（Ｓ４７）。また、図１５に示されるように、第二計測モードにおいて、アプリ処理部２６は、トリガパルスの立ち上がりを検出し、パルス位置表示部３０ｄに第一トリガパルスの位置を示す矢印などを表示する。
【０１２２】
なお、生体信号波形表示部３０ｂに表示される生体信号波形は、例えば、複数回の計測に対応する複数の生体信号波形が加算平均されたものである。この加算平均においては、例えば、第一トリガパルスの位置を基準として複数の生体信号波形が加算される。
【０１２３】
以上のように、生体信号計測システム１００においては、提示部３０に、リアルタイムで、計測情報を示す計測情報表示部３０ａ、生体信号波形を示す生体信号波形表示部３０ｂ、電極の位置を示す電極図示部３０ｃ、トリガパルスの入力状態を示すパルス入力状態表示部３０ｅが表示され、多くの情報が一目で分かる。また、第二計測モードにおいては、提示部３０にパルス位置表示部３０ｄが表示され、トリガパルスの位置が一目でわかる。
【０１２４】
［変形例］
上記実施の形態では、生体信号の電位を計測するための計測電極５１ａが第一電極として例示され、計測電極５１ａによって検出される生体信号に第一トリガパルスが重畳された。しかしながら、第一電極は、生体信号の基準電位を計測するための参照電極５１ｂであってもよく、参照電極５１ｂによって検出される生体信号に第一トリガパルスが重畳されてもよい。
【０１２５】
また、計測電極５１ａによって検出される生体信号、及び、参照電極５１ｂによって検出される生体信号の両方にトリガパルスが重畳されてもよい。図１７は、このような変形例に係る生体信号計測装置の詳細な構成を示す回路ブロック図である。
【０１２６】
図１７に示されるように、生体信号計測装置１０ｃは、生体信号計測装置１０ｂに、第二トリガパルスを重畳するための構成要素として、第二パルス発生器５６ｂ、第二容量素子５９ｂ、スイッチ素子Ｓ２が追加された構成を有する。
【０１２７】
第二パルス発生器５６ｂは、第二トリガパルスを出力する。第二トリガパルスは、第二パルスの一例である。第二パルス発生器５６ｂは、具体的には、生成回路５７ｂと、減衰回路５８ｂとを備える。
【０１２８】
生成回路５７ｂは、第二トリガパルスの元のトリガパルスを生成する発振回路である。生成回路５７ｂは、例えば、操作ボタン４１に対して行われた操作に基づいて、元のトリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方を変更する。この結果、第二パルス発生器５６ｂから出力される第二トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方が変更される。つまり、第二パルス発生器５６ｂは、第二トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方を変更可能である。なお、第二トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方は、情報処理装置２０が備えるユーザインターフェース（図示せず）への操作に基づいて変更されてもよい。
【０１２９】
減衰回路５８ｂは、生成回路５７ｂによって生成された元のトリガパルスを減衰し、元のトリガパルスの減衰によって得られる第二トリガパルスを出力する。減衰回路５８ｂの回路構成は、減衰回路５８ａと同様である。
【０１３０】
なお、第二パルス発生器５６ｂは、生体信号計測装置１０ｃの外部に設けられた信号生成装置から第二トリガパルスを取得するインターフェース回路または端子であってもよい。つまり、第二パルス発生器５６ｂが生成回路５７ｂ及び減衰回路５８ｂを備えることは必須ではない。
【０１３１】
また、第二トリガパルスが第一トリガパルスと同じ極性である場合、差動増幅回路７４において第一トリガパルス及び第二トリガパルスが相殺されてしまう可能性がある。そこで、第二トリガパルスは、第一トリガパルスと逆極性であってもよい。
【０１３２】
第二容量素子５９ｂは、第二パルス発生器５６ｂの出力端子及び第二増幅回路５２ｂの入力端子を容量結合する。第二容量素子５９ｂは、第二トリガパルスを生体信号に重畳するための素子である。第二容量素子５９ｂの容量値は、例えば、１００ｐＦである。
【０１３３】
スイッチ素子Ｓ２は、第二容量素子５９ｂ及び第二増幅回路５２ｂの入力端子の間に接続される。スイッチ素子Ｓ２は、制御部６０から出力される制御信号ＣＳ２に応じて、第二容量素子５９ｂ及び第二増幅回路５２ｂの入力端子を電気的な接続の有無を切り替える。スイッチ素子Ｓ２は、例えば、ＦＥＴであるが、その他のスイッチ素子であってもよい。なお、スイッチ素子Ｓ２は、省略されてもよいが、第二トリガパルスを生体信号に重畳させない場合にスイッチ素子Ｓ２がオフされれば、第二パルス発生器５６ｂの生体信号への影響を低減することができる。
【０１３４】
制御部６０は、制御信号ＣＳ１を出力することにより、スイッチ素子Ｓ１のオン及びオフを切り替え、制御信号ＣＳ２を出力することにより、スイッチ素子Ｓ２のオン及びオフを切り替える。例えば、第一計測モードにおいては、スイッチ素子Ｓ１及びスイッチ素子Ｓ２がオフされ、第二計測モードにおいては、スイッチ素子Ｓ１及びスイッチ素子Ｓ２がオンされる。
【０１３５】
［アクティブ電極］
なお、図１８Ａ及び図１８Ｂに示されるように、計測電極５１ａ及び第一増幅回路５２ａは、例えば、一つの基板５５に実装されることによりアクティブ電極５０として実現されてもよい。図１８Ａ及び図１８Ｂは、アクティブ電極５０の外観を示す模式図である。図１８Ａに示されるように、計測電極５１ａは、基板５５の一方の主面５５ａに実装され、図１８Ｂに示されるように、第一増幅回路５２ａは、基板５５の他方の主面５５ｂに実装される。このように、計測電極５１ａ及び第一増幅回路５２ａが一つの基板５５に実装されれば、計測電極５１ａ及び第一増幅回路５２ａを電気的に接続する配線の配線長を短くすることができる。そうすると、不要ノイズの発生などが抑制される。
【０１３６】
なお、基板５５には、さらに、第一容量素子５９ａ及びスイッチ素子Ｓ１が実装されてもよい。また、図示されないが、参照電極５１ｂ及び第二増幅回路５２ｂについても、一つの基板に実装されることによりアクティブ電極として実現されてよい。
【０１３７】
［効果等］
以上説明したように、生体信号計測装置１０ｂは、第一トリガパルスを出力する第一パルス発生器５６ａと、生体に接触する第一電極によって検出される生体信号が入力される第一増幅回路５２ａと、第一パルス発生器５６ａの出力端子及び第一増幅回路５２ａの入力端子を容量結合する、第一トリガパルスを生体信号に重畳するための第一容量素子５９ａとを備える。第一トリガパルスは、第一パルスの一例である。
【０１３８】
このような生体信号計測装置１０ｂは、生体信号に第一トリガパルスを重畳することができる。
【０１３９】
また、例えば、第一パルス発生器５６ａは、減衰回路５８ａを含み、第一トリガパルスは、元のパルスが減衰回路５８ａによって減衰された信号である。
【０１４０】
このような生体信号計測装置１０ｂは、比較的振幅の大きいトリガパルスを減衰させて生体信号に適した比較的振幅の小さい第一トリガパルスを生成することができる。
【０１４１】
また、例えば、減衰回路５８ａは、元のパルスの減衰量を変更可能である。
【０１４２】
このような生体信号計測装置１０ｂは、比較的振幅の大きいトリガパルスを減衰させて生体信号に適した任意の振幅の第一トリガパルスを生成することができる。
【０１４３】
また、例えば、第一パルス発生器５６ａは、第一トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方を変更可能である。
【０１４４】
このような生体信号計測装置１０ｂは、第一トリガパルスの振幅及びパルス幅の少なくとも一方を変更することができる。
【０１４５】
また、例えば、生体信号計測装置１０ｂは、さらに、第一容量素子５９ａ及び第一増幅回路５２ａの入力端子の電気的な接続の有無を切り替えるスイッチ素子Ｓ１を備える。
【０１４６】
このような生体信号計測装置１０ｂにおいて、第一トリガパルスを生体信号に重畳させない場合にスイッチ素子Ｓ１がオフされれば、第一パルス発生器５６ａの生体信号への影響を低減することができる。
【０１４７】
また、例えば、生体信号計測装置１０ｂは、さらに、スイッチ素子Ｓ１をオフする第一計測モードの動作、及び、スイッチ素子Ｓ１をオンすることにより、第一トリガパルスを生体信号に重畳することが可能な第二計測モードの動作を行う制御部６０を備える。
【０１４８】
このような生体信号計測装置１０ｂは、第一計測モード及び第二計測モードを切り替えることができる。
【０１４９】
また、例えば、第一電極は、生体信号の電位を計測するための計測電極５１ａである。
【０１５０】
このような生体信号計測装置１０ｂは、計測電極５１ａによって検出される生体信号に第一トリガパルスを重畳することができる。つまり、複数の電極５１のうち特定の計測電極５１ａによって検出された生体信号の生体信号波形にのみ選択的に第一トリガパルスを出現させることができる。
【０１５１】
また、例えば、第一電極は、生体信号の基準電位を計測するための参照電極５１ｂである。
【０１５２】
このような生体信号計測装置１０ｂは、参照電極５１ｂによって検出される生体信号に第一トリガパルスを重畳することができる。参照電極５１ｂによって検出される生体信号に第一トリガパルスが重畳されれば、参照電極５１ｂ以外の複数の電極５１によって検出される生体信号の生体信号波形に共通して第一トリガパルスを出現させることができる。
【０１５３】
また、例えば、生体信号計測装置１０ｃは、さらに、第二トリガパルスを出力する第二パルス発生器５６ｂと、生体に接触する第二電極によって検出される生体信号が入力される第二増幅回路５２ｂと、第二パルス発生器５６ｂの出力端子及び第二増幅回路５２ｂの入力端子を容量結合する第二容量素子５９ｂとを備える。第二電極は、生体信号の基準電位を計測するための参照電極５１ｂである。第二トリガパルスは、第二パルスの一例である。
【０１５４】
このような生体信号計測装置１０ｂは、参照電極５１ｂによって検出される生体信号に第二トリガパルスを重畳することができる。
【０１５５】
また、例えば、第二トリガパルスは、第一トリガパルスと逆極性である。
【０１５６】
これにより、差動増幅回路７４において第一トリガパルス及び第二トリガパルスが相殺されることが抑制される。
【０１５７】
また、生体信号計測装置１０ｂは、さらに、第一電極と、第一電極及び第一増幅回路５２ａが実装される基板５５とを備える。
【０１５８】
このような生体信号計測装置１０ｂは、第一電極及び第一増幅回路５２ａを電気的に接続する配線の配線長を短くすることにより、不要ノイズの発生を抑制することができる。
【０１５９】
また、ヘッドセット１０などの脳波計は、生体信号計測装置１０ｂ（または生体信号計測装置１０ｃ）と、生体の頭部に装着される、第一電極が設けられた装着部４０とを備える。
【０１６０】
このような脳波計は、生体信号に第一トリガパルスを重畳することができる。
【０１６１】
また、生体信号計測装置１０ｂ（または生体信号計測装置１０ｃ）の制御方法は、スイッチ素子Ｓ１をオフする第一計測モードの動作、及び、スイッチ素子Ｓ１をオンすることにより、第一トリガパルスを生体信号に重畳することが可能な第二計測モードの動作を行う。
【０１６２】
このような制御方法は、第一計測モード及び第二計測モードを切り替えることができる。
【０１６３】
（その他の実施の形態）
以上、実施の形態について説明したが、本発明は、このような実施の形態に限定されるものではない。
【０１６４】
例えば、上記実施の形態では、パルスは被験者への刺激の提示タイミングで重畳されたが、パルスは、生体信号の計測において複数回重畳されてもよい。例えば、計測開始タイミング、刺激の提示タイミング、及び、計測終了タイミングのそれぞれのタイミングにおいてパルスが重畳されてもよい。この場合、パルス形状がタイミングごとに異なれば、アプリ処理部は、パルスを検出することにより、計測開始タイミング、刺激の提示タイミング、及び、計測終了タイミングを特定することができる。
【０１６５】
また、上記実施の形態では、生体信号計測装置は、主として事象関連電位の計測に用いられたが生体信号計測装置の用途はこのような用途に限定されない。
【０１６６】
また、上記実施の形態で説明された回路構成は、一例であり、本発明は上記回路構成に限定されない。つまり、上記回路構成と同様に、本発明の特徴的な機能を実現できる回路も本発明に含まれる。例えば、上記回路構成と同様の機能を実現できる範囲で、ある素子に対して、直列又は並列に、スイッチ素子（トランジスタ）、抵抗素子、または容量素子等の素子が接続されたものも本発明に含まれる。
【０１６７】
また、上記実施の形態において、特定の処理部が実行する処理を別の処理部が実行してもよい。また、複数の処理の順序が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。
【０１６８】
また、上記実施の形態において、制御部などの構成要素は、各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。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録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。
【０１６９】
また、制御部などの構成要素は、ハードウェアによって実現されてもよい。例えば、制御部などの構成要素は、回路（または集積回路）でもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路でもよい。また、これらの回路は、それぞれ、汎用的な回路でもよいし、専用の回路でもよい。
【０１７０】
また、本発明の全般的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体で実現されてもよい。また、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム及び記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【０１７１】
例えば、本発明は、生体信号計測装置の制御方法として実現されてもよいし、このような制御方法をコンピュータに実行させるためのプログラムとして実現されてもよい。また、本発明は、このようなプログラムが記録されたコンピュータ読み取り可能な非一時的な記録媒体として実現されてもよい。
【０１７２】
また、上記実施の形態で説明された生体信号計測システムは、単一の装置として実現されてもよいし、複数の装置によって実現されてもよい。生体信号計測システムが複数の装置によって実現される場合、上記実施の形態で説明された生体信号計測システムが備える構成要素は、複数の装置にどのように振り分けられてもよい。
【０１７３】
また、本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【符号の説明】
【０１７４】
１０  ヘッドセット（脳波計）
１０ｂ、１０ｃ  生体信号計測装置
４０  装着部
５１ａ  計測電極（第一電極）
５１ｂ  参照電極（第一電極、第二電極）
５２ａ  第一増幅回路
５２ｂ  第二増幅回路
５５  基板
５６ａ  第一パルス発生器
５６ｂ  第二パルス発生器
５８ａ、５８ｂ  減衰回路
５９ａ  第一容量素子
５９ｂ  第二容量素子
６０  制御部
７４  差動増幅回路
Ｓ１、Ｓ２  スイッチ素子
【図１】
2019163375.tif 000003
【図２Ａ】
2019163375.tif 000004
【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
2019163375.tif 000006
【図３Ｂ】
2019163375.tif 000007
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
2019163375.tif 000009
【図３Ｅ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019163375.tif 000017
【図１１】
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【図１２】
2019163375.tif 000019
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
2019163375.tif 000023
【図１７】
2019163375.tif 000024
【図１８Ａ】
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【図１８Ｂ】
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【国際調査報告】
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2019163375.tif 000028
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