(57)【要約】  生体信号計測装置（１０ｂ）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第一チョッパ増幅回路（５２ａ）であって、第一制御信号（ＣＳ１）に基づいてチョッパ制御される第一チョッパ増幅回路（５２ａ）と、第一周波数の第一制御信号（ＣＳ１）を第一チョッパ増幅回路（５２ａ）に出力する生体信号計測モードの動作、及び、第一周波数と異なる周波数の第一制御信号（ＣＳ１）を第一チョッパ増幅回路（５２ａ）に出力するテストモードの動作を選択的に実行する制御部（６０）とを備える。
2019163374.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
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チョッパ増幅回路であって、第一制御信号に基づいてチョッパ制御される第一チョッパ増幅回路と、
第一周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力する生体信号計測モードの動作、及び、前記第一周波数と異なる周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力するテストモードの動作を選択的に実行する制御部とを備える
生体信号計測装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記テストモードの動作において、０Ｈｚの前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力する
請求項１に記載の生体信号計測装置。
【請求項３】
さらに、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チョッパ増幅回路であって、第二制御信号に基づいてチョッパ制御される第二チョッパ増幅回路を備え、
前記制御部は、
前記生体信号計測モードの動作において、第二周波数の前記第二制御信号を前記第二チョッパ増幅回路に出力し、
前記テストモードの動作において、前記第二周波数と異なる周波数の前記第二制御信号を前記第二チョッパ増幅回路に出力する
請求項１または２に記載の生体信号計測装置。
【請求項４】
前記制御部は、前記テストモードの動作において、０Ｈｚの前記第二制御信号を前記第二チョッパ増幅回路に出力する
請求項３に記載の生体信号計測装置。
【請求項５】
さらに、前記第一チョッパ増幅回路から出力される信号を増幅する第三チョッパ増幅回路であって、第三制御信号に基づいてチョッパ制御される第三チョッパ増幅回路を備え、
前記制御部は、
前記生体信号計測モードの動作において、第三周波数の前記第三制御信号を前記第三チョッパ増幅回路に出力し、
前記テストモードの動作において、前記第三周波数と異なる周波数の前記第三制御信号を前記第三チョッパ増幅回路に出力する
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】
前記制御部は、前記テストモードの動作において、０Ｈｚの前記第三制御信号を前記第三チョッパ増幅回路に出力する
請求項５に記載の生体信号計測装置。
【請求項７】
前記制御部は、ユーザの操作に応じて得られる信号に基づいて前記生体信号計測モードの動作、及び、前記テストモードの動作を選択的に実行する
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】
さらに、
前記第一電極と、
前記第一電極及び前記第一チョッパ増幅回路が実装される基板とを備える
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９】
請求項１〜８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１０】
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、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チョッパ増幅回路であって、第一制御信号に基づいてチョッパ制御される第一チョッパ増幅回路を備え、
前記制御方法は、第一周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力する生体信号計測モードの動作、及び、前記第一周波数と異なる周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力するテストモードの動作を選択的に実行する
制御方法。
【請求項１１】
請求項１０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、制御方法などに関し、特に、生体信号計測装置の動作テストに用いられる技術に関する。
【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、脳波を周波数分析することにより、簡易に眠りの状態を観測できる睡眠計が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００７−１０５３８３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般的に、上記のような生体信号計測装置において動作テストを行う場合、動作テストに用いられるテスト信号を生成する回路が必要となる。【０００５】
本発明は、回路規模の増大を抑制しつつ、テスト信号を用いた動作テストを実現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】
【０００６】
本発明の一態様に係る生体信号計測装置は、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チョッパ増幅回路であって、第一制御信号に基づいてチョッパ制御される第一チョッパ増幅回路と、第一周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力する生体信号計測モードの動作、及び、前記第一周波数と異なる周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力するテストモードの動作を選択的に実行する制御部とを備える。【０００７】
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。【０００８】
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、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チョッパ増幅回路であって、第一制御信号に基づいてチョッパ制御される第一チョッパ増幅回路を備え、前記制御方法は、第一周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力する生体信号計測モードの動作、及び、前記第一周波数と異なる周波数の前記第一制御信号を前記第一チョッパ増幅回路に出力するテストモードの動作を選択的に実行する。【０００９】
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】
【００１０】
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、回路規模の増大を抑制しつつ、テスト信号を用いた動作テストを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【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、第一チョッパ増幅回路、及び、第二チョッパ増幅回路から出力される信号のノイズレベルを示す模式図である。
【図１１】図１１は、モードの切り替えの動作例１のフローチャートである。
【図１２】図１２は、動作例１における生体信号計測装置の状態を示す図である。
【図１３】図１３は、モードの切り替えの動作例２のフローチャートである。
【図１４】図１４は、動作例２における生体信号計測装置の状態を示す図である。
【図１５】図１５は、生体信号処理部の詳細構成を示す図である。
【図１６】図１６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１７】図１７は、生体信号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１８】図１８は、テストモードにおける提示部での表示例を示す図である。
【図１９Ａ】図１９Ａは、アクティブ電極の外観を示す第一の模式図である。
【図１９Ｂ】図１９Ｂ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】
【００１２】
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。
【００１３】
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。
【００１４】
（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。
【００１５】
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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
［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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
［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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
［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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
［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、第三チョッパ増幅回路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。
【００４７】
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。第三チョッパ増幅回路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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
第三チョッパ増幅回路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、第三チョッパ増幅回路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。
【００５２】
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。
【００５３】
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、第三チョッパ増幅回路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。
【００５４】
また、第三チョッパ増幅回路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。
【００５５】
［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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
［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。
【００６２】
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。
【００６３】
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。
【００６４】
＜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。
【００６５】
＜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。
【００６６】
＜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。
【００６７】
＜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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
＜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。
【００７１】
＜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。
【００７２】
＜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。
【００７３】
＜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。
【００７４】
＜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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
［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。
【００７８】
生体信号計測装置１０ｂは、計測電極５１ａ、参照電極５１ｂ、スイッチ素子Ｓａ１、スイッチ素子Ｓａ２、スイッチ素子Ｓｂ１、スイッチ素子Ｓｂ２、第一チョッパ増幅回路５２ａ、第二チョッパ増幅回路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、制御部６０、及び操作ボタン４１で構成される。
【００７９】
スイッチ素子Ｓａ１及びスイッチ素子Ｓａ２は、制御部６０から出力されるスイッチ制御信号ＳＣＳ１に応じて、第一チョッパ増幅回路５２ａに計測電極５１ａによって検出される生体信号を入力するか基準電圧源の基準電圧（例えば、０．９Ｖ）を入力するかを切り替える。スイッチ素子Ｓａ１及びスイッチ素子Ｓａ２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。
【００８０】
第一チョッパ増幅回路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。第一チョッパ増幅回路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。第一チョッパ増幅回路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増幅回路又は増幅器だけに限られず、電圧増幅率が１以下であるアンプも含まれる。
【００８１】
第一チョッパ増幅回路５２ａは、入力部に設けられた変調用のチョッパ回路、及び、出力部に設けられた復調用のチョッパ回路を有し、チョッパ回路は、制御部６０から出力される第一制御信号ＣＳ１の周波数に応じてチョッパ制御を行う。つまり、第一チョッパ増幅回路は、第一制御信号ＣＳ１に基づいてチョッパ制御される。第一制御信号ＣＳ１は、基本的には、ハイレベル及びローレベルの二値のいずれかの値となるチョッパクロックである。このようなチョッパ制御によれば、低周波ノイズを抑制することができる。
【００８２】
スイッチ素子Ｓｂ１及びスイッチ素子Ｓｂ２は、制御部６０から出力されるスイッチ制御信号ＳＣＳ２に応じて、第二チョッパ増幅回路５２ｂに参照電極５１ｂによって検出される生体信号を入力するか基準電圧源の基準電圧（例えば、０．９Ｖ）を入力するかを切り替える。スイッチ素子Ｓｂ１及びスイッチ素子Ｓｂ２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。
【００８３】
第二チョッパ増幅回路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。第二チョッパ増幅回路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。第二チョッパ増幅回路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。
【００８４】
第二チョッパ増幅回路５２ｂは、入力部に設けられた変調用のチョッパ回路、及び、出力部に設けられた復調用のチョッパ回路を有し、チョッパ回路は、制御部６０から出力される第二制御信号ＣＳ２の周波数に応じてチョッパ制御を行う。つまり、第二チョッパ増幅回路は、第二制御信号ＣＳ２に基づいてチョッパ制御される。第二制御信号ＣＳ２は、基本的には、ハイレベル及びローレベルの二値のいずれかの値となるチョッパクロックである。このようなチョッパ制御によれば、低周波ノイズを抑制することができる。
【００８５】
第一ハイパスフィルタ５３ａは、第一チョッパ増幅回路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。
【００８６】
第二ハイパスフィルタ５３ｂは、第二チョッパ増幅回路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。
【００８７】
生体信号増幅部１４は、第三チョッパ増幅回路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。
【００８８】
第三チョッパ増幅回路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、第三チョッパ増幅回路７４は、第一チョッパ増幅回路５２ａから出力された信号と第二チョッパ増幅回路５２ｂから出力された信号との差を増幅する。これにより、第三チョッパ増幅回路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。第三チョッパ増幅回路７４の電圧増幅率は、例えば、１２００である。
【００８９】
第三チョッパ増幅回路７４は、入力部に設けられた変調用のチョッパ回路、及び、出力部に設けられた復調用のチョッパ回路を有し、チョッパ回路は、制御部６０から出力される第三制御信号ＣＳ３の周波数に応じてチョッパ制御を行う。つまり、第三チョッパ増幅回路は、第三制御信号ＣＳ３に基づいてチョッパ制御される。第三制御信号ＣＳ３は、基本的には、ハイレベル及びローレベルの二値のいずれかの値となるチョッパクロックである。このようなチョッパ制御によれば、低周波ノイズを抑制することができる。
【００９０】
ローパスフィルタ５４は、第三チョッパ増幅回路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。
【００９１】
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。
【００９２】
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。
【００９３】
制御部６０は、生体信号計測モードの動作、及び、テストモードの動作を切り替える制御を行う。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。
【００９４】
生体信号計測モードは、言い換えれば、通常モードであり、計測電極５１ａ及び参照電極５１ｂの間の電位差を第三チョッパ増幅回路７４で増幅して出力するモードである。つまり、生体信号計測モードは、通常通り被験者５の脳波を計測するモードである。
【００９５】
これに対し、テストモードは、生体信号出力部１５から適切に信号が出力されるか（提示部３０において信号がモニタできるか）を確認するための動作テストを行うモードである。テストモードにおいては、ヘッドセット１０は、被験者５に装着されていなくてもよい。
【００９６】
生体信号計測装置１０ｂでは、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂのそれぞれにおいてチョッパ回路を停止させることで、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂにおいて低周波ノイズが生じる。図１０は、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂから出力される信号のノイズレベルを示す模式図である。
【００９７】
生体信号計測モードで被験者５の脳波を計測する場合には、ノイズは不要である。したがって、図１０の（ａ）に示されるように、チョッピングオン時には、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂから出力される信号のノイズレベルは小さい。したがって、制御部６０は、生体信号計測モードの動作においては、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂのそれぞれにおいてチョッパ回路を動作させる。
【００９８】
一方、図１０の（ｂ）に示されるように、チョッピングオフ時には、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂにおいて低周波ノイズが生じる。制御部６０は、テストモードの動作においては、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂのそれぞれにおいてチョッパ回路を停止させ、意図的に低周波ノイズを生じさせる。このような低周波ノイズは、第三チョッパ増幅回路７４において完全には打ち消されないためテスト信号として利用できる。
【００９９】
これにより、テスト信号を生成する回路を追加することなく、簡易的な動作テストを行うことが可能となる。特に、睡眠時の脳波（例えば、δ波及びθ波）の周波数である０．５Ｈｚ以上８Ｈｚ以下の帯域のテスト信号を生成して動作テストを行うことは難しいが、生体信号計測装置１０ｂでは、このような動作テストが容易に実現できる。
【０１００】
［モード切り替えの動作例１］
以下、生体信号計測モード、及び、テストモードの切り替えの動作例１について詳細に説明する。図１１は、モードの切り替えの動作例１のフローチャートである。図１２は、動作例１における生体信号計測装置１０ｂの状態を示す図である。
【０１０１】
動作例１において、制御部６０は、まず、生体信号計測モードの動作を行う。制御部６０は、スイッチ素子Ｓａ１、スイッチ素子Ｓａ２、スイッチ素子Ｓｂ１、及び、スイッチ素子Ｓｂ２を生体信号計測モード用の設定に制御する（Ｓ３１）。
【０１０２】
制御部６０は、具体的には、スイッチ制御信号ＳＣＳ１を出力することにより、スイッチ素子Ｓａ１をオンし、かつ、スイッチ素子Ｓａ２をオフする。これにより、計測電極５１ａ及び第一チョッパ増幅回路５２ａが電気的に接続され、計測電極５１ａによって検出される生体信号が第一チョッパ増幅回路５２ａに入力される。また、制御部６０は、スイッチ制御信号ＳＣＳ２を出力することにより、スイッチ素子Ｓｂ１をオンし、かつ、スイッチ素子Ｓｂ２をオフする。これにより、参照電極５１ｂ及び第二チョッパ増幅回路５２ｂが電気的に接続され、参照電極５１ｂによって検出される生体信号が第二チョッパ増幅回路５２ｂに入力される。
【０１０３】
次に、制御部６０は、第一チョッパ増幅回路５２ａ、第二チョッパ増幅回路５２ｂ、及び、第三チョッパ増幅回路７４のそれぞれにおいてチョッパ回路を動作させる（Ｓ３２）。制御部６０は、具体的には、第一制御信号ＣＳ１、第二制御信号ＣＳ２、及び、第三制御信号ＣＳ３として周波数が２ｋＨｚの矩形波を出力する。
【０１０４】
次に、制御部６０は、テストモードを指示する信号が取得されたか否かを判定する（Ｓ３３）。この判定は、テストモードを指示する信号が取得されるまで行われる（Ｓ３３でＮＯ）。テストモードを指示する信号は、例えば、操作ボタン４１に対してテスト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。テスト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。
【０１０５】
制御部６０は、テストモードを指示する信号が取得されたと判定すると（Ｓ３３でＹＥＳ）、テストモードの動作を行う。制御部６０は、スイッチ素子Ｓａ１、スイッチ素子Ｓａ２、スイッチ素子Ｓｂ１、及び、スイッチ素子Ｓｂ２をテストモード用の設定に制御する（Ｓ３４）。
【０１０６】
制御部６０は、具体的には、スイッチ制御信号ＳＣＳ１を出力することにより、スイッチ素子Ｓａ１をオフし、かつ、スイッチ素子Ｓａ２をオンする。これにより、基準電圧源及び第一チョッパ増幅回路５２ａが電気的に接続され、０．９Ｖの基準電圧が第一チョッパ増幅回路５２ａに入力される。また、制御部６０は、スイッチ制御信号ＳＣＳ２を出力することにより、スイッチ素子Ｓｂ１をオフし、かつ、スイッチ素子Ｓｂ２をオンする。これにより、基準電圧源及び第二チョッパ増幅回路５２ｂが電気的に接続され、０．９Ｖの基準電圧が第二チョッパ増幅回路５２ｂに入力される。
【０１０７】
次に、制御部６０は、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂのそれぞれにおいてチョッパ回路を停止させる（Ｓ３５）。制御部６０は、具体的には、第一制御信号ＣＳ１、及び、第二制御信号ＣＳ２として周波数が０Ｈｚのローレベル信号を出力する（Ｌ固定）。これにより、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂにおいて生じる低周波ノイズをテスト信号として利用することができる。この低周波ノイズは、例えば、１／ｆノイズ（言い換えれば、ピンクノイズ）と呼ばれるノイズである。
【０１０８】
なお、ステップＳ３５においては、第一制御信号ＣＳ１、及び、第二制御信号ＣＳ２として周波数が０Ｈｚのハイレベル信号（Ｈ固定）が出力されてもよい。また、ステップＳ３５においては、第一制御信号ＣＳ１及び第二制御信号ＣＳ２の一方が周波数が０Ｈｚのローレベル信号であり、第一制御信号ＣＳ１及び第二制御信号ＣＳ２の他方が周波数が０Ｈｚのハイレベル信号であってもよい。つまり、第一制御信号ＣＳ１及び第二制御信号ＣＳ２として相補的な信号（ハイレベル信号およびローレベル信号）が出力されてもよい。
【０１０９】
なお、ステップＳ３５においては、第一チョッパ増幅回路５２ａのチョッパ回路、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂのチョッパ回路の少なくとも一方が停止されればよい。またステップＳ３５において、チョッパ回路を停止させることは必須ではない。テストモードにおいては、第一チョッパ増幅回路５２ａ及び第二チョッパ増幅回路５２ｂの少なくとも一方から通常モードよりも低周波ノイズが多く出力されればよい。
【０１１０】
例えば、制御部６０は、第一制御信号ＣＳ１の周波数を２ｋＨｚよりも高い周波数とすることで第一チョッパ増幅回路５２ａにおいて通常モードよりも低周波ノイズを増大させることができる。つまり、制御部６０は、テストモードの動作において、通常モードと異なる周波数の第一制御信号ＣＳ１を第一チョッパ増幅回路５２ａに出力すればよい。第二チョッパ増幅回路５２ｂにおいても同様である。
【０１１１】
［モード切り替えの動作例２］
以下、生体信号計測モード、及び、テストモードの切り替えの動作例２について詳細に説明する。図１３は、モードの切り替えの動作例２のフローチャートである。図１４は、動作例２における生体信号計測装置１０ｂの状態を示す図である。
【０１１２】
動作例２においては、制御部６０は、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂのそれぞれにおいてチョッパ回路を停止させるだけでなく（Ｓ３５）、第三チョッパ増幅回路７４のチョッパ回路も停止させる（Ｓ３６）。制御部６０は、具体的には、第三制御信号ＣＳ３として周波数が０Ｈｚのローレベル信号を出力する（Ｌ固定）。
【０１１３】
これにより、第一チョッパ増幅回路５２ａ、及び、第二チョッパ増幅回路５２ｂにおいて生じる低周波ノイズに加えて、第三チョッパ増幅回路７４において生じる低周波ノイズをテスト信号として利用することができる。この低周波ノイズは、例えば、１／ｆノイズ（言い換えれば、ピンクノイズ）と呼ばれるノイズである。動作例２では、第三チョッパ増幅回路７４において生じる低周波ノイズにより、比較的振幅の大きいテスト信号を得ることができる。
【０１１４】
なお、ステップＳ３６において、チョッパ回路を停止させることは必須ではない。ステップＳ３６においては第三チョッパ増幅回路７４から通常モードよりも低周波ノイズが多く出力されればよい。例えば、制御部６０は、第三制御信号ＣＳ３の周波数を２ｋＨｚよりも高い周波数とすることで第三チョッパ増幅回路７４において通常モードよりも低周波ノイズを増大させることができる。つまり、制御部６０は、テストモードの動作において、通常モードと異なる周波数の第三制御信号ＣＳ３を第三チョッパ増幅回路７４に出力すればよい。
【０１１５】
［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１５は、生体信号処理部２３の詳細構成を示す図である。図１５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。
【０１１６】
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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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１６は、生体信号計測システム１００の表示動作例を示すフローチャートである。図１７は、生体信号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１８は、テストモードにおける提示部３０での表示例を示す図である。
【０１１９】
まず、アプリ処理部２６は、初期処理を行う（Ｓ４１）。図１７及び図１８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の位置及び接続状態を表示する。接続状態は、計測電極５１ａ及び第一チョッパ増幅回路５２ａが接続されているか否か、並びに、参照電極５１ｂ及び第二チョッパ増幅回路５２ｂが接続されているか否かを示す。接続状態は、言い換えれば、スイッチ素子Ｓａ１及びスイッチ素子Ｓｂ１のオン／オフ状態である。図１７及び図１８においては、電極及びチョッパ増幅回路が接続されている場合には電極を示す丸印がハッチング有りで表現され、電極及びチョッパ増幅回路が接続されていない場合には電極を示す丸印がハッチング無しで表現される。
【０１２０】
次に、アプリ処理部２６は、テストモードであるか否かを判定する（Ｓ４２）。上述のように、操作ボタン４１に対してテスト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、テスト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、テスト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。
【０１２１】
アプリ処理部２６は、現在の動作モードがテストモードであると判定した場合（Ｓ４２でＹＥＳ）、図１８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、「テスト信号入力中」と表示する（Ｓ４３）。また、アプリ処理部２６は、提示部３０におけるテスト信号入力状態表示部３０ｄに、「テスト信号入力：有」と表示する。
【０１２２】
一方、アプリ処理部２６は、現在の動作モードがテストモードではなく生体信号計測モードであると判定した場合（Ｓ４２でＮＯ）、図１７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におけるテスト信号入力状態表示部３０ｄに、「テスト信号入力：無」と表示する。
【０１２３】
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。
【０１２４】
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。
【０１２５】
生体信号波形を受信したアプリ処理部２６は、図１７及び図１８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）。
【０１２６】
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、テスト信号の入力状態を示すテスト信号入力状態表示部３０ｄが表示され、多くの情報が一目で分かる。
【０１２７】
［アクティブ電極］
なお、図１９Ａ及び図１９Ｂに示されるように、計測電極５１ａ及び第一チョッパ増幅回路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１９Ａ及び図１９Ｂは、アクティブ電極５０の外観を示す模式図である。図１９Ａ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１９Ｂに示されるように、第一チョッパ増幅回路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及び第一チョッパ増幅回路５２ａが一つの基板５５に実装されれば、計測電極５１ａ及び第一チョッパ増幅回路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。
【０１２８】
なお、図示されないが、参照電極５１ｂ及び第二チョッパ増幅回路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。
【０１２９】
［効果等］
以上説明したように、生体信号計測装置１０ｂ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第一チョッパ増幅回路５２ａであって、第一制御信号ＣＳ１に基づいてチョッパ制御される第一チョッパ増幅回路５２ａと、第一周波数の第一制御信号ＣＳ１を第一チョッパ増幅回路５２ａに出力する生体信号計測モードの動作、及び、第一周波数と異なる周波数の第一制御信号ＣＳ１を第一チョッパ増幅回路５２ａに出力するテストモードの動作を選択的に実行する制御部６０とを備える。計測電極５１ａは、第一電極の一例である。第一周波数は、例えば、２ｋＨｚであるが、生体信号計測モードにおいて第一チョッパ増幅回路５２ａから生じるノイズが小さくなるように経験的または実験的に適宜定められればよい。
【０１３０】
このような生体信号計測装置１０ｂは、第一制御信号ＣＳ１の周波数を変更することにより第一チョッパ増幅回路５２ａで生じるノイズをテスト信号として出力することができる。したがって、生体信号計測装置１０ｂは、回路規模の増大を抑制しつつ、テスト信号を用いた動作テストを実現することができる。
【０１３１】
また、例えば、制御部６０は、テストモードの動作において、０Ｈｚの第一制御信号ＣＳ１を第一チョッパ増幅回路５２ａに出力する。
【０１３２】
このような生体信号計測装置１０ｂは、チョッパ制御を停止させることにより第一チョッパ増幅回路５２ａで生じるノイズをテスト信号として出力することができる。
【０１３３】
また、例えば、生体信号計測装置１０ｂは、さらに、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第二チョッパ増幅回路５２ｂであって、第二制御信号ＣＳ２に基づいてチョッパ制御される第二チョッパ増幅回路５２ｂを備える。制御部６０は、生体信号計測モードの動作において、第二周波数の第二制御信号ＣＳ２を第二チョッパ増幅回路５２ｂに出力し、テストモードの動作において、第二周波数と異なる周波数の第二制御信号ＣＳ２を第二チョッパ増幅回路５２ｂに出力する。参照電極５１ｂは、第二電極の一例である。第二周波数は、例えば、２ｋＨｚであるが、生体信号計測モードにおいて第二チョッパ増幅回路５２ｂから生じるノイズが小さくなるように経験的または実験的に適宜定められればよい。
【０１３４】
このような生体信号計測装置１０ｂは、第二制御信号ＣＳ２の周波数を変更することにより第二チョッパ増幅回路５２ｂで生じるノイズをテスト信号として出力することができる。
【０１３５】
また、例えば、制御部６０は、テストモードの動作において、０Ｈｚの第二制御信号ＣＳ２を第二チョッパ増幅回路５２ｂに出力する。
【０１３６】
このような生体信号計測装置１０ｂは、チョッパ制御を停止させることにより第二チョッパ増幅回路５２ｂで生じるノイズをテスト信号として出力することができる。
【０１３７】
また、例えば、生体信号計測装置１０ｂは、さらに、第一チョッパ増幅回路５２ａから出力される信号を増幅する第三チョッパ増幅回路７４であって、第三制御信号ＣＳ３に基づいてチョッパ制御される第三チョッパ増幅回路７４を備える。制御部６０は、生体信号計測モードの動作において、第三周波数の第三制御信号ＣＳ３を第三チョッパ増幅回路７４に出力し、テストモードの動作において、第三周波数と異なる周波数の第三制御信号ＣＳ３を第三チョッパ増幅回路７４に出力する。第三周波数は、例えば、２ｋＨｚであるが、生体信号計測モードにおいて第三チョッパ増幅回路７４から生じるノイズが小さくなるように経験的または実験的に適宜定められればよい。
【０１３８】
このような生体信号計測装置１０ｂは、第三制御信号ＣＳ３の周波数を変更することにより第三チョッパ増幅回路７４で生じるノイズを比較的振幅の大きいテスト信号として出力することができる。
【０１３９】
また、例えば、制御部は、テストモードの動作において、０Ｈｚの第三制御信号ＣＳ３を第三チョッパ増幅回路７４に出力する。
【０１４０】
このような生体信号計測装置１０ｂは、チョッパ制御を停止させることにより第三チョッパ増幅回路７４で生じるノイズをテスト信号として出力することができる。
【０１４１】
また、例えば、制御部６０は、ユーザの操作に応じて得られる信号に基づいて生体信号計測モードの動作、及び、テストモードの動作を選択的に実行する。ユーザの操作に応じて得られる信号は、例えば、上記実施の形態のテストモードを指示する信号である。
【０１４２】
このような生体信号計測装置１０ｂは、ユーザの操作に応じて生体信号計測モードとテストモードとを切り替えることができる。
【０１４３】
また、例えば、生体信号計測装置１０ｂは、さらに、計測電極５１ａと、計測電極５１ａ及び第一チョッパ増幅回路５２ａが実装される基板５５とを備える。
【０１４４】
このような生体信号計測装置１０ｂは、計測電極５１ａ及び第一チョッパ増幅回路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。
【０１４５】
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と、生体の頭部に装着される、計測電極５１ａが設けられた装着部４０とを備える。
【０１４６】
このような脳波計は、第一制御信号ＣＳ１の周波数を変更することにより第一チョッパ増幅回路５２ａで生じるノイズをテスト信号として出力することができる。したがって、脳波計は、回路規模の増大を抑制しつつ、テスト信号を用いた動作テストを実現することができる。
【０１４７】
また、生体信号計測装置１０ｂの制御方法は、第一周波数の第一制御信号ＣＳ１を第一チョッパ増幅回路５２ａに出力する生体信号計測モードの動作、及び、第一周波数と異なる周波数の第一制御信号ＣＳ１を第一チョッパ増幅回路５２ａに出力するテストモードの動作を選択的に実行する。
【０１４８】
このような制御方法は、第一制御信号ＣＳ１の周波数を変更することにより第一チョッパ増幅回路５２ａで生じるノイズをテスト信号として出力することができる。したがって、制御方法は、回路規模の増大を抑制しつつ、テスト信号を用いた動作テストを実現することができる。
【０１４９】
（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。
【０１５０】
例えば、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。
【０１５１】
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。
【０１５２】
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。
【０１５３】
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。
【０１５４】
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。
【０１５５】
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。
【０１５６】
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。
【０１５７】
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】
【０１５８】
１０  ヘッドセット（脳波計）
１０ｂ  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（第二電極）
５２ａ  第一チョッパ増幅回路
５２ｂ  第二チョッパ増幅回路
５５  基板
６０  制御部
７４  第三チョッパ増幅回路
ＣＳ１  第一制御信号
ＣＳ２  第二制御信号
ＣＳ３  第三制御信号
【図１】
2019163374.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
2019163374.tif 000007
【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【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】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９Ａ】
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【図１９Ｂ】
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【国際調査報告】
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