(57)【要約】【課題】少ない数の電極を用いて、生体内で活動する組織の活動部位（信号源）の位置を精度よく検出することができる生体内信号源検出方法を提供する。【解決手段】複数の筋繊維４０を囲むように、生体１０の表面の円周上に、３つの電極２１、２２、２３を配置し、各電極とグランド電位との間に、第１の外部抵抗を接続したときに生じる第１の電圧Ｖｉと、第２の外部抵抗を接続したときに生じる第２の電圧Ｖ’ｉとを測定し、第１の電圧Ｖｉ及び第２の電圧Ｖ’ｉから、比Ｖｉ／Ｖ’ｉを算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉに基づいて、生体内の信号源の位置を検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に配置される電極に生じる電圧によって、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源検出方法であって、
複数の筋繊維を囲むように、前記生体表面の円周上に、少なくとも３つの電極を配置するとともに、前記各電極とグランド電位との間、又は、前記各電極間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を、それぞれ切り替え可能に並列接続し、
前記各電極とグランド電位との間、又は、前記各電極間に、前記第１の外部抵抗を接続したときに生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び、前記各電極とグランド電位との間、又は、前記各電極間に、前記第２の外部抵抗を接続したときに生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定し、
前記第１の電圧Ｖｉ及び前記第２の電圧Ｖ’ｉから、比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源の位置を検出する、生体内信号源検出方法。
【請求項２】
前記生体表面の円周上に配置する３つの電極を、第１の電極、第２の電極、及び第３の電極としたとき、前記第１の電極と前記第２の電極との間、前記第２の電極と前記第３の電極との間、及び前記第３の電極と前記第１の電極との間に、前記第１の外部抵抗及び前記第２の外部抵抗が、それぞれ切り替え可能に並列接続され、
前記各電極間に前記第１の外部抵抗を並列接続したときに各電極間に生じる前記第１の電圧Ｖｉを、Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１とし、前記各電極間に前記第２の外部抵抗を並列接続したときに各電極間に生じる第２の電圧Ｖ’ｉを、Ｖ’１２，Ｖ’２３，Ｖ’３１としたとき、前記第１の電圧Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１及び前記第２の電圧Ｖ’１２，Ｖ’２３，Ｖ’３１から、それぞれ比Ｖ１２／Ｖ’１２，Ｖ２１／Ｖ’２１，Ｖ３１／Ｖ’３１を算出し、これら３つの比Ｖ１２／Ｖ’１２，Ｖ２１／Ｖ’２１，Ｖ３１／Ｖ’３１に基づいて、生体内の信号源の位置を検出する、請求項１に記載の生体内信号源検出方法。
【請求項３】
前記生体表面の円周上に配置する３つの電極に対して、前記各電極の近傍に、前記３つの電極と対になる他の３つの電極をさらに配置し、
対になる各電極間に、前記第１の外部抵抗及び前記第２の外部抵抗を、それぞれ切り替え可能に並列接続し、
互いに対になる各電極間に、前記第１の外部抵抗を接続したときに生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び、互いに対になる各電極間に、前記第２の外部抵抗を接続したときに生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定し、
前記第１の電圧Ｖｉ及び前記第２の電圧Ｖ’ｉから、比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源の位置を検出する、請求項１に記載の生体内信号源検出方法。
【請求項４】
前記第１の外部抵抗及び前記第２の外部抵抗のいずれか一方は、抵抗値が無限大である、請求項１〜３の何れかに記載の生体内信号源検出方法。
【請求項５】
前記生体表面の円周上に配置する３つの電極は、円周上を等間隔で配置されている、請求項１〜３の何れかに記載の生体内信号源検出方法。
【請求項６】
前記３つの電極と対になる前記他の３つの電極は、前記３つの電極に対して、筋繊維の向きと平行な位置に配置されている、請求項３に記載の生体内信号源検出方法。
【請求項７】
互いに対になる各電極間の距離は、全て同一である、請求項６に記載の生体内信号源検出方法。
【請求項８】
生体表面に配置される電極に生じる電圧によって、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源検出装置であって、
前記生体表面に配置する、少なくとも３つの電極が一方向に連結された電極ユニットと、
前記各電極とグランド電位との間、又は、前記各電極間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を、それぞれ切り替え可能に並列接続する接続手段と、
前記電極ユニットを前記生体表面に配置した状態で、前記接続手段により、前記各電極とグランド電位との間、又は、前記各電極間に、前記第１の外部抵抗を接続したときに生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び、前記各電極とグランド電位との間、又は、前記各電極間に、前記第２の外部抵抗を接続したときに生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定する測定手段と、
前記第１の電圧Ｖｉ及び前記第２の電圧Ｖ’ｉから、比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源の位置を検出する検出手段と
を備え、
前記電極ユニットは、少なくとも前記３つの電極が、複数の筋繊維を囲むように、前記生体表面の円周方向に配置される、生体内信号源検出装置。
【請求項９】
前記電極ユニットの各電極近傍に、前記３つの電極と対になる他の３つの電極を有する第２の電極ユニットが、さらに配置される、請求項８に記載の生体内信号源検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体内で活動する組織の活動部位（信号源）の位置を検出する生体内信号源検出方法、及び生体内信号源検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体表面に電極を取り付けて、その電極に生じた電圧を測定することによって、生体内で活動する組織の活動状態を計測することが行われている。
【０００３】
例えば、特許文献１には、生体と所定平面との交線（閉曲線）上の各点において、表面電位を測定することによって、その平面を通る生体の断面内の電位分布を求める方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−１１３８６７号公報
【特許文献２】国際公開第２０１６／０７５７２６Ａ１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された方法では、生体に多数の電極を隙間なく配置して測定する必要があるため、生体への負担が大きい。また、電極数が少なければ、生体への負担は軽減されるが、解像度の低い電位分布しか得ることができない。
【０００６】
本発明は、少ない数の電極を用いて、生体内で活動する組織の活動部位（信号源）の位置を精度よく検出することができる生体内信号源検出方法、及び生体内信号源検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る生体内信号源検出方法は、生体表面に配置される電極に生じる電圧によって、生体内の信号源の位置を検出する生体内信号源検出方法であって、複数の筋繊維を囲むように、生体表面の円周上に、少なくとも３つの電極を配置するとともに、各電極とグランド電位との間、又は、各電極間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を、それぞれ切り替え可能に並列接続し、各電極とグランド電位との間、又は、各電極間に、第１の外部抵抗を接続したときに生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び、各電極とグランド電位との間、又は、各電極間に、第２の外部抵抗を接続したときに生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定し、第１の電圧Ｖｉ及び第２の電圧Ｖ’ｉから、比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源の位置を検出することを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、少ない数の電極を用いて、生体内で活動する組織の活動部位（信号源）の位置を精度よく検出することが可能な生体内信号源検出方法、及び生体内信号源検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の第１の実施形態における生体内信号源検出方法を説明する電気回路網を示した図である。
【図２】各電極と外部抵抗との接続状態の切り替えのステップを示した表である。
【図３】検出対象とする信号源のモデルを示した図である。
【図４】生体表面上への電極の配置を示した図である。
【図５】信号源の位置を検出する方法を説明した図である。
【図６】信号源の位置を検出する方法を説明した図である。
【図７】本発明の第２の実施形態における生体内信号源検出方法を説明する電気回路網を示した図である。
【図８】各電極と外部抵抗との接続状態の切り替えのステップを示した表である。
【図９】信号源の位置を検出する方法を説明した図である。
【図１０】検出対象とする信号源のモデルを示した図である。
【図１１】生体表面上への電極の配置を示した図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態における生体内信号源検出方法を説明する電気回路網を示した図である。
【図１３】各電極と外部抵抗との接続状態の切り替えのステップを示した表である。
【図１４】生体表面上への電極の配置を示した図である。
【図１５】信号源の位置を検出する方法を説明した図である。
【図１６】信号源の位置を検出する方法を説明した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。また、本発明の効果を奏する範囲を逸脱しない範囲で、適宜変更は可能である。なお、以下の説明において、特に断らない限り、「電極」は、生体表面に取り付ける部材をいい、「電位」は、電気的レベルをいい、「電圧」は、測定された電気的レベルをいう。
【００１１】
本願出願人は、少ない数の電極を用いて、生体内で活動する組織の活動部位（信号源）の位置を精度よく検出することができる方法を提案している（特許文献２）。
【００１２】
本提案による生体内の信号源位置検出方法は、生体表面に、少なくとも３つの電極を配置し、各電極とグランド電位との間に、抵抗値の異なる２つの外部抵抗を並列に接続して、第１の外部抵抗に並列接続したときに各電極に生じる電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）と、第２の外部抵抗に並列接続したときに各電極に生じる電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定するものである。ここで、各電極と信号源との間の内部抵抗Ｒｉ（ｉ＝１，２，３）が、各電極と信号源との間の距離Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）に比例するとすると、距離Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）は、電圧比（Ｖｉ／Ｖ’ｉ）を変数とする３つの連立方程式で表すことができる。従って、測定した３つの電圧比（Ｖｉ／Ｖ’ｉ）を用いて、この３つの連立方程式を解くことによって、信号源の３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求めることができる。
【００１３】
ところで、距離Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）を求める式には、変数である電圧比（Ｖｉ／Ｖ’ｉ）の他に、２つの定数、すなわち、各電極と信号源との間の内部抵抗と各電極と信号源との間の距離との比例定数、及び信号源とグランド電位との間の内部抵抗が未知数として入っている。従って、本提案による方法により、信号源の位置を精度良く求めるためには、この２つの定数を、別途、求めておく必要がある。
【００１４】
しかしながら、本提案による方法を、例えば、トレーニング中に活動している筋繊維をモニタリングする等の目的で使用する場合、簡便性が求められるため、事前に、上記２つの定数を求めることは容易でない。特に、上記の定数のうち、内部抵抗と距離との比例定数は、体内の組成に影響を受けて変動したり、あるいは、トレーニング中に値が変化したりするため、この比例定数を予め精度良く求めることは容易でない。
【００１５】
本願発明は、かかる点に鑑みなされたもので、少ない数の電極を用いて、生体内で活動する組織の活動部位（信号源）の位置を精度よく検出することが可能な生体内信号源検出方法を提案するものである。
【００１６】
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態における生体内信号源検出方法を説明する電気回路網を示した図である。
【００１７】
図１に示すように、生体１０の表面に、３つの電極２１、２２、２３を配置する。また、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、相互に切り替え可能な第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列接続する。本実施形態では、第１の外部抵抗の抵抗値を無限大とし、第２の外部抵抗の抵抗値をＲgとしている。これにより、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間は、切り替え手段ＳＷによって、外部抵抗Ｒgが接続されていない場合と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合とに切り替えられる。なお、本実施形態では、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置し、これをグランド電位にしているが、必ずしも、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置する必要はない。
【００１８】
なお、本実施形態では、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置し、このグランド電極２０と生体内信号源測定装置を接続することでグランド電位にしている。
【００１９】
生体１０の表面に配置した各電極２１、２２、２３には、生体１０内の信号源Ｖsからの電圧が発生し、その電圧をアンプ３０で増幅して、出力電圧Ｖoutが出力される。各電極２１、２２、２３とアンプ３０との間には、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３がそれぞれ配置され、各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を順次、導通させることにより、各電極２１、２２、２３に生じた電圧が、アンプ３０の出力電圧Ｖoutとして測定される。
【００２０】
本実施形態では、図２に示すように、切り替え手段ＳＷ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を、それぞれ切り替える（ステップ１〜ステップ６）。これにより、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、外部抵抗が接続されていないときに各電極２１、２２、２３に生じる第１の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及び各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、外部抵抗Ｒgが接続されているときに各電極２１、２２、２３に生じる第２の電圧Ｖ’１、Ｖ’２、Ｖ’３が測定される。なお、図２では、各電極２１、２２、２３を、それぞれ、チャネルｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３と表示している。
【００２１】
図３は、本実施形態において、検出対象とする信号源のモデルを示した図である。
【００２２】
図３に示した信号源のモデルは、腕等の骨格筋を構成する複数の筋繊維４０で、各筋繊維４０は、図中の矢印の向きに沿って線状に存在する。そして、骨格筋が活動（収縮）すると、特定の筋繊維４０が信号源Ｖsとなり、高い電位を発生する。この信号源Ｖsとなる筋繊維４０の活動部位は、筋繊維４０の向きに沿って線状に存在するため、信号源Ｖsの電位分布は一様となる。従って、図３に示すように、信号源Ｖsの検出範囲を、Ａ−Ａ線に沿った断面内に限定すれば、線状の信号源Ｖsを、二次元座標（ｘ,ｙ）の点として捉えることができる。
【００２３】
上記の知見に基づき、本実施形態における生体内信号源検出方法では、図４に示すように、３つの電極２１、２２、２３を、複数の筋繊維４０を囲むように、生体１０の表面の円周１０Ａ上に配置する。そして、信号源Ｖsとなる筋繊維４０の活動部位４０ａを、二次元座標（ｘ,ｙ）の点として検出する。
【００２４】
以下、図５及び図６を参照しながら、信号源Ｖsの位置（ｘ,ｙ）を検出する具体的な方法を説明する。
【００２５】
図５は、複数の筋繊維４０を囲むように、生体１０の表面の円周１０Ａ上に、３つの電極２１、２２、２３を配置した図で、信号源Ｖsと各電極２１、２２、２３との間の内部抵抗を、それぞれ、Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３と表している。
【００２６】
このとき、図２に示したステップ１において、電極２１（チャネルｃｈ１）で生じる第１の電圧（外部抵抗が接続されていない場合）Ｖ１は、式（１−１）で与えられる。
【００２７】
【数１】
2018027199.tif 000003
【００２８】
一方、ステップ４において、電極２１（チャネルｃｈ１）で生じる第２の電圧（外部抵抗Ｒgが接続されている場合）Ｖ’１は、アンプ３０の入力抵抗Ｒｉｎが非常に大きいとき、式（１−２）で与えられる。
【００２９】
【数２】
2018027199.tif 000004
【００３０】
ここで、Ｒｂ０は、信号源Ｖsとグランド電極２０との間の内部抵抗を表す。
【００３１】
式（１）及び式（２）から、電極２１（チャネルｃｈ１）において、外部抵抗Ｒgが接続されていない場合の第１の電圧Ｖ１と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合の第２の電圧Ｖ’１との比Ｖ’１／Ｖ１（減衰比）は、式（１−３）で与えられる。
【００３２】
【数３】
2018027199.tif 000005
【００３３】
同様に、電極２２（チャネルｃｈ２）において、外部抵抗Ｒgが接続されていない場合の第１の電圧Ｖ２と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合の第２の電圧Ｖ’２との比Ｖ’２／Ｖ２（減衰比）、及び、電極２３（チャネルｃｈ３）において、外部抵抗Ｒgが接続されていない場合の第１の電圧Ｖ３と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合の第２の電圧Ｖ’３との比Ｖ’３／Ｖ３（減衰比）は、それぞれ、式（１−４）、式（１−５）で与えられる。
【００３４】
【数４】
2018027199.tif 000006
【００３５】
【数５】
2018027199.tif 000007
【００３６】
ところで、生体１０内の導電率が一様であると仮定すると、内部抵抗の抵抗値Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３は、それぞれ、生体１０内の信号源Ｖsと、各電極２１、２２、２３との距離に比例すると考えられる。従って、式（１−３）、（１−４）、（１−５）から、生体１０内の信号源Ｖsと、各電極２１、２２、２３との距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ、式（１−６）、（１−７）、（１−８）で表される。
【００３７】
【数６】
2018027199.tif 000008
【００３８】
【数７】
2018027199.tif 000009
【００３９】
【数８】
2018027199.tif 000010
【００４０】
ここで、βは、内部抵抗Ｒｂｉと距離Ｌｉ（ｉ＝１、２、３）との比例定数で、生体１０の導電率等で定まる。
【００４１】
式（１−６）、（１−７）、（１−８）に示すように、距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ、減衰比（Ｖ’１／Ｖ１、Ｖ’２／Ｖ２、Ｖ’３／Ｖ３）の逆数の関数として表される。そして、図６に示すように、信号源Ｖsは、各電極２１、２２、２３を中心とする半径Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３の円Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の交点に存在すると考えられる。各電極２１、２２、２３の位置座標を、（ａ１、ｂ１）、（ａ２、ｂ２）、（ａ３、ｂ３）とすると、円Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、それぞれ、以下の式（１−９）、（１−１０）、（１−１１）で表される。
【００４２】
【数９】
2018027199.tif 000011
【００４３】
【数１０】
2018027199.tif 000012
【００４４】
【数１１】
2018027199.tif 000013
【００４５】
従って、式（１−６）、（１−７）、（１−８）で求めたＬ１、Ｌ２、Ｌ３を用いて、上記の式（１−９）、（１−１０、（１−１１）は、以下の式（１−１２）で表される３つの連立方程式になる。
【００４６】
【数１２】
2018027199.tif 000014
【００４７】
ここで、式（１−１２）で表される３つの連立方程式の未知数は、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）と、定数β、Ｒｂ０の４つになる。従って、Ｒｂ０を予め与えることによって、３つの連立方程式を解くことにより、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）と、定数βを求めることができる。
【００４８】
本実施形態によれば、生体１０の表面に配置した３つの電極２１、２２、２３と、グランド電位との間に外部抵抗を並列接続し、その接続状態を切り替えて、各電極２１、２２、２３に生じる電圧の比（減衰比）を測定することによって、生体１０内の信号源Ｖsの２次元位置（ｘ、ｙ）を容易に検出することができる。これにより、少ない数の電極を用いて、生体内の信号源Ｖsの２次元位置を精度よく検出することができる。
【００４９】
また、本実施形態によれば、内部抵抗Ｒｂｉと距離Ｌｉ（ｉ＝１、２、３）との比例定数βを、上記の連立方程式を解くことによって求めることができる。そのため、比例定数βが、体内の組成に影響を受けて変動したり、あるいは、検出中に値が変化したりしても、生体内の信号源Ｖsの２次元位置を、より精度よく検出することができる。特に、トレーニング中に活動している筋繊維をモニタリング等する場合でも、簡便に、生体内で活動する筋繊維を検出することができる。
【００５０】
なお、本実施形態において、生体１０内の信号源Ｖsは１つと仮定して説明したが、実際には、複数の信号源が同時に発生する場合もある。このような場合でも、本実施形態によれば、これら信号源の電気信号の最も支配的な１点を信号源として求めることができる。
【００５１】
また、本実施形態では、図２に示したように、切り替え手段ＳＷ、及びスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を切り替えて、各電極２１、２２、２３における第１の電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、及び第２の電圧Ｖ’１、Ｖ’２、Ｖ’３を順次測定している。従って、これらの切り替え時間内に、信号電Ｖsの電位が変化すると、信号源Ｖsの位置測定に誤差が生じるおそれがある。そのため、各電極及び外部抵抗の切り替えは、できるだけ高速で行うことが好ましい。例えば、１μｓ以下、望ましくは０．１μｓ以下で切り替えることが好ましい。
【００５２】
なお、本実施形態において、第１の外部抵抗の抵抗値を無限大（非導通）とし、第２の外部抵抗の抵抗値をＲgとしたが、第１の外部抵抗を、第２の外部抵抗と異なる大きさの抵抗値にしてもよい。
【００５３】
この場合、本実施形態における生体内信号源位置検出方法は、生体１０の表面の円周上に３つの電極２１、２２、２３を配置するとともに、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、相互に切り替え可能な第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列接続する。そして、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、第１の外部抵抗を並列接続したときに各電極２１、２２、２３に生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、第２の外部抵抗を並列接続したときに各電極２１、２２、２３に生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定する。そして、第１の電圧Ｖｉ及び第２の電圧Ｖ’ｉから比Ｖ１／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源Ｖsの位置を検出すればよい。
【００５４】
上述したように、本実施形態における生体内信号源位置検出方法は、ステップ１〜６において、各電極２１、２２、２３における第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）と第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）との比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）に基づいて、生体内の信号源Ｖsの２次元位置を検出するものである。従って、ステップ１〜６での電圧比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）の測定を１サイクルとして、繰り返し行うことにより、各サイクルにおける電圧比の時系列な測定データから、生体内の信号源Ｖsの変動をリアルタイムに検出することができる。例えば、トレーニング中に活動している筋繊維をモニタリングする場合、骨格筋の動作に対して、どの筋繊維が活動しているかをリアルタイムで検出することができる。
【００５５】
図１は、また、本実施形態における生体内信号源検出装置の構成を示す。
【００５６】
図１に示すように、本実施形態における生体内信号源検出装置は、生体１０の表面の円周上に配置する少なくとも３つの電極２１、２２、２３と、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を、相互に切り替えて並列接続する接続手段を備えている。接続手段としては、例えば、図１に示したように、切り替え手段ＳＷやスイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３等を用いることができる。また、各電極２１、２２、２３を生体１０の表面に配置した状態で、接続手段により、各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、第１の外部抵抗を並列接続に切り替えたときに各電極に生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び各電極２１、２２、２３とグランド電位との間に、第２の外部抵抗を並列接続に切り替えたときに各電極に生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を測定する測定手段（アンプ）３０を備えている。さらに、第１の電圧Ｖｉ及び第２の電圧Ｖ’ｉから比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を算出し、これら３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）を基づいて、生体内の信号源の位置を検出する検出手段（不図示）を備えている。なお、検出手段は、アンプ３０からの測定データを演算処理するＣＰＵ等で構成することができる。
【００５７】
（第２の実施形態）
図７は、本発明の第２の実施形態における生体内信号源検出方法を説明する電気回路網を示した図である。
【００５８】
図７に示すように、生体１０の表面に、３つの電極２１、２２、２３を配置する。なお、本実施形態においても、第１の実施形態と同様に、図４に示したように、３つの電極２１、２２、２３を、複数の筋繊維４０を囲むように、生体１０の表面の円周１０Ａ上に配置する。また、第１の電極２１と第２の電極２２との間、第２の電極２２と第３の電極２３との間、及び第３の電極２３と第１の電極２１との間に、それぞれ、相互に切り替え可能な第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列接続する。なお、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、第１の外部抵抗の抵抗値を無限大とし、第２の外部抵抗の抵抗値をＲgとする。また、本実施形態でも、第１の実施形態と同様に、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置し、これをグランド電位にしている。
【００５９】
図７に示すように、各電極２１、２２、２３と差動アンプ３０との間に、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３が配置されている。そして、各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、及びＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３を、図８に示すように、順次、導通させることによって、第１の電極２１と第２の電極２２との間、第２の電極２２と第３の電極２３との間、及び第３の電極２３と第１の電極２１との間に生じた電圧が、差動アンプ３０の出力電圧Ｖoutとして測定される。また、各電極間は、切り替え手段ＳＷによって、外部抵抗が接続されていない場合と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合とに切り替えられる。これにより、図８に示すように、切り替え手段ＳＷ、及び各スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３、ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３を、それぞれ切り替えることによって（ステップ１〜ステップ６）、各電極間に外部抵抗Ｒgが接続されていないときに各電極間に生じる第１の電圧Ｖ１２、Ｖ２３、Ｖ３１、及び各電極間に外部抵抗Ｒgが接続されているときに各電極間に生じる第２の電圧Ｖ’１２、Ｖ’２３、Ｖ’３１)が測定される。なお、図７には、各電極２１、２２、２３を、それぞれ、チャネルｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３と表示している。
【００６０】
図８に示したステップ１において、電極２１と電極２２との間（チャネルｃｈ１とｃｈ２との間）で生じる第１の電圧（外部抵抗が接続されていない場合）Ｖ１２は、式（２−１）で与えられる。
【００６１】
【数１３】
2018027199.tif 000015
【００６２】
一方、ステップ４において、電極２１と電極２２との間（チャネルｃｈ１とｃｈ２との間）で生じる第２の電圧（外部抵抗Ｒgが接続されている場合）Ｖ’１２は、アンプ３０の入力抵抗Ｒｉｎが非常に大きいとき、式（２−２）で与えられる。
【００６３】
【数１４】
2018027199.tif 000016
【００６４】
ここで、Ｒｂ１及びＲｂ２は、それぞれ、生体１０内の信号源Ｖsと電極２１（チャネルｃｈ１）の間の内部抵抗、及び信号源Ｖsと電極２２（チャネルｃｈ２）の間の内部抵抗を表す。
【００６５】
式（２−１）及び式（２−２）から、電極２１と電極２２との間（チャネルｃｈ１とｃｈ２との間）で生じる第１の電圧Ｖ１２と第２の電圧Ｖ’１２の比Ｖ’１２／Ｖ１２（減衰比）は、式（２−３）で与えられる。
【００６６】
【数１５】
2018027199.tif 000017
【００６７】
同様に、電極２２と電極２３との間（チャネルｃｈ２とｃｈ３との間）で生じる第１の電圧Ｖ２３と第２の電圧Ｖ’２３の比Ｖ’２３／Ｖ２３（減衰比）、及び、電極２３と電極２１との間（チャネルｃｈ３とｃｈ１との間）で生じる第１の電圧Ｖ３１と第２の電圧Ｖ’３１の比Ｖ’３１／Ｖ３１（減衰比）は、それぞれ、式（２−４）、（２−５）で与えられる。
【００６８】
【数１６】
2018027199.tif 000018
【００６９】
【数１７】
2018027199.tif 000019
【００７０】
ここで、Ｒｂ３は、生体１０内の信号源Ｖsと電極２３（ｃｈ３）との間の内部抵抗の抵抗値を表す。
【００７１】
各電極間に生じる電圧の測定において、生体１０内の内部抵抗は、各電極と信号源との間の内部抵抗の和で表される。例えば、電極２１と電極２２との間（チャネルｃｈ１とｃｈ２との間）で生じる第１の電圧Ｖ１２及び第２の電圧Ｖ’１２の測定において、生体１０内の内部抵抗は、Ｒｂ１＋Ｒｂ２で表される。
【００７２】
ここで、生体１０内の導電率が一様であると仮定すると、内部抵抗の和（Ｒｂ１＋Ｒｂ２）は、電極２１と信号源Ｖsとの距離Ｄ１と、電極２２と信号源Ｖsとの距離Ｄ２との和（Ｄ１＋Ｄ２）に比例すると考えられる。従って、式（２−３）、（２−４）、（２−５）から、各電極と信号源Ｖsとの距離の和（Ｄ１＋Ｄ２）、（Ｄ２＋Ｄ３）、（Ｄ３＋Ｄ１）は、それぞれ、式（２−６）、（２−７）、（２−８）で表される。
【００７３】
【数１８】
2018027199.tif 000020
【００７４】
【数１９】
2018027199.tif 000021
【００７５】
【数２０】
2018027199.tif 000022
【００７６】
ここで、αは、内部抵抗Ｒｂｉと距離Ｄｉ（ｉ＝１、２、３）との比例定数で、生体１０の導電率等で定まる。
【００７７】
式（２−６）、（２−７）、（２−８）に示すように、各電極と信号源Ｖsとの距離の和（Ｄ１＋Ｄ２）、（Ｄ２＋Ｄ３）、（Ｄ３＋Ｄ１）は、それぞれ、減衰比（Ｖ’１２／Ｖ１２）、（Ｖ’２３／Ｖ２３）、（Ｖ’３１／Ｖ３１）の逆数の関数として表される。そして、図９に示すように、信号源Ｖsは、電極２１、２２（チャネルｃｈ１、ｃｈ２）を焦点とする楕円Ｅ１、電極２２、２３（チャネルｃｈ２、ｃｈ３）を焦点とする楕円Ｅ２、及び電極２３、２１（チャネルｃｈ３、ｃｈ１）を焦点とする楕円Ｅ３の交点に存在すると考えられる。
【００７８】
各電極２１、２２、２３の位置座標を、（ａ１、ｂ１）、（ａ２、ｂ２）、（ａ３、ｂ３）とすると、楕円Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３は、それぞれ、以下の式（２−９）、（２−１０）、（２−１１）で表される。
【００７９】
【数２１】
2018027199.tif 000023
【００８０】
【数２２】
2018027199.tif 000024
【００８１】
【数２３】
2018027199.tif 000025
【００８２】
従って、式（２−６）、（２−７）、（２−８）で求めた（Ｄ１＋Ｄ２）、（Ｄ２＋Ｄ３）、（Ｄ３＋Ｄ１）を用いて、以下の式（２−１２）で表される３つの連立方程式を解くことによって、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）を求めることができる。
【００８３】
【数２４】
2018027199.tif 000026
【００８４】
本実施形態によれば、第１の実施形態で示した連立方程式（１−１２）とは異なり、式（２−１２）には、信号源Ｖsとグランド電極２０との間の内部抵抗Ｒｂ０が式中に入っていない。また、式（２−１２）で表される３つの連立方程式の未知数は、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）と、定数αの３つになる。従って、式（２−１２）で表される３つの連立方程式を解くことによって、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）と、定数αを求めることができる。
【００８５】
このように、本実施形態によれば、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）を求める際に、２つの定数、すなわち、内部抵抗Ｒｂｉと距離Ｌｉ（ｉ＝１、２、３）との比例定数α、及び、信号源Ｖsとグランド電極２０との間の内部抵抗Ｒｂ０を、予め求めておく必要がなく、簡便に、生体内の信号源Ｖsの二次元座標を求めることができる。特に、トレーニング中に活動している筋繊維をモニタリング等する場合でも、簡便に、生体内で活動する筋繊維を検出することができる。
【００８６】
図７は、また、本実施形態における生体内信号源検出装置の構成を示す。
【００８７】
図７に示すように、本実施形態における生体内信号源検出装置は、生体１０の表面の円周上に配置する少なくとも３つの電極２１、２２、２３と、第１の電極２１と第２の電極２２との間、第２の電極２２と第３の電極２３との間、及び第３の電極２３と第１の電極２１との間に、それぞれ、相互に切り替え可能な第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列接続する接続手段とを備えている。また、各電極２１、２２、２３を生体１０の表面に配置した状態で、接続手段により、各電極間に、第１の外部抵抗を並列接続に切り替えたときに各電極間に生じる第１の電圧Ｖ１２、Ｖ２３、Ｖ３１、及び各電極間に、第２の外部抵抗を並列接続に切り替えたときに各電極間に生じる第２の電圧Ｖ’１２、Ｖ’２３、Ｖ’３１、を測定する測定手段（アンプ）３０を備えている。さらに、第１の電圧Ｖ１２，Ｖ２３，Ｖ３１及び前記第２の電圧Ｖ’１２，Ｖ’２３，Ｖ’３１から、それぞれ比Ｖ１２／Ｖ’１２，Ｖ２１／Ｖ’２１，Ｖ３１／Ｖ’３１を算出し、これら３つの比Ｖ１２／Ｖ’１２，Ｖ２１／Ｖ’２１，Ｖ３１／Ｖ’３１に基づいて、生体内の信号源の位置を検出する件手段を備えている。
【００８８】
（第３の実施形態）
図１０は、本発明の第３の実施形態における信号源のモデルとして、腕等の骨格筋を構成する複数の筋繊維４０を示した図で、各筋繊維４０は、図中の矢印の向きに沿って線状に存在する。また、図１１は、図１０に示した信号源のモデルとなる生体１０を、筋繊維４０の向きと平行な中心軸を有する円筒として表し、この円筒状の生体１０の表面に各電極を配置した状態を示した概念図である。
【００８９】
図１１に示すように、本実施形態では、生体１０の表面に、３つの電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）を配置するとともに、各電極の近傍に、３つの電極と対になる他の３つの電極（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）を配置する。ここで、対になる各電極は、それぞれ、筋繊維４０の向きと平行な位置に配置される。また、対となる３つの電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）、（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）は、それぞれ、複数の筋繊維４０を囲むように、生体１０の表面の円周１０Ａ、及び１０Ｂ上に配置される。ここで、円周１０Ａは、図１０に示したＡ−Ａ線に沿った断面の切り口を有し、円周１０Ｂは、Ｂ−Ｂ線に沿った断面の切り口を有する。
【００９０】
図１２は、図１１に示した電極の配置を用いて、生体内の信号源の位置を検出する方法を説明する電気回路網を示した図である。
【００９１】
図１２に示すように、生体１０の表面に、互いに対となる３つの電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）、（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）を配置する。また、対になる各電極（２１Ａ、２１Ｂ）、（２２Ａ、２２Ｂ）、（２３Ａ、２３Ｂ）間に、それぞれ、相互に切り替え可能な第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列接続する。なお、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、第１の外部抵抗の抵抗値を無限大とし、第２の外部抵抗の抵抗値をＲgとする。また、本実施形態では、生体１０の表面に、グランド電極２０を配置し、これをグランド電位にしている。
【００９２】
図１２に示すように、各電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）、（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）と差動アンプ３０との間に、スイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ３ａ、及びＳ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ｂが配置されている。そして、各スイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ３ａ、及びＳ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ｂを、図１３に示すように、順次、導通させることによって、電極２１Ａと電極２１Ｂとの間、電極２２Ａと電極２２Ｂとの間、及び電極２３Ａと電極２３Ｂとの間に生じた電圧が、差動アンプ３０の出力電圧Ｖoutとして測定される。また、各電極間は、切り替え手段ＳＷによって、外部抵抗が接続されていない場合と、外部抵抗Ｒgが接続されている場合とに切り替えられる。これにより、図１３に示すように、切り替え手段ＳＷ、及び各スイッチＳ１ａ、Ｓ２ａ、Ｓ３ａ、Ｓ１ｂ、Ｓ２ｂ、Ｓ３ｂを、それぞれ切り替えることによって（ステップ１〜ステップ６）、各電極間に外部抵抗Ｒgが接続されていないときに各電極間に生じる第１の電圧Ｖ１ａ１ｂ、Ｖ２ａ２ｂ、Ｖ３ａ３ｂ、及び各電極間に外部抵抗Ｒgが接続されているときに各電極間に生じる第２の電圧Ｖ’１ａ１ｂ、Ｖ’２ａ２ｂ、Ｖ’３ａ３ｂが測定される。なお、図１２には、各電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）、（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）を、それぞれ、チャネル（ｃｈ１ａ、ｃｈ２ａ、ｃｈ３ａ）、（ｃｈ１ｂ、ｃｈ２ｂ、ｃｈ３ｂ）と表示している。
【００９３】
図１３に示したステップ１において、電極２１Ａと電極２１Ｂとの間（チャネルｃｈ１ａとｃｈ１ｂとの間）で生じる第１の電圧（外部抵抗が接続されていない場合）Ｖ１ａ１ｂは、式（３−１）で与えられる。
【００９４】
【数２５】
2018027199.tif 000027
【００９５】
一方、ステップ４において、電極２１Ａと電極２１Ｂとの間（チャネルｃｈ１ａとｃｈ１ｂとの間）で生じる第２の電圧（外部抵抗Ｒgが接続されている場合）Ｖ’１ａ１ｂは、アンプ３０の入力抵抗Ｒｉｎが非常に大きいとき、式（３−２）で与えられる。
【００９６】
【数２６】
2018027199.tif 000028
【００９７】
ここで、Ｒｂ１ａ及びＲｂ１ｂは、それぞれ、生体１０内の信号源Ｖsと電極２１Ａ（チャネルｃｈ１ａ）の間の内部抵抗、及び信号源Ｖsと電極２１Ｂ（チャネルｃｈ１ｂ）の間の内部抵抗を表す。
【００９８】
式（３−１）及び式（３−２）から、電極２１Ａと電極２１Ｂとの間（チャネルｃｈ１ａとｃｈ１ｂとの間）で生じる第１の電圧Ｖ１ａ１ｂと第２の電圧Ｖ’１ａ１ｂの比Ｖ’１ａ１ｂ／Ｖ１ａ１ｂ（減衰比）は、式（３−３）で与えられる。
【００９９】
【数２７】
2018027199.tif 000029
【０１００】
同様に、電極２２Ａと電極２２Ｂとの間（チャネルｃｈ２ａとｃｈ２ｂとの間）で生じる第１の電圧Ｖ２ａ２ｂと第２の電圧Ｖ’２ａ２ｂの比Ｖ’２ａ２ｂ／Ｖ２ａ２ｂ（減衰比）、及び、電極２３Ａと電極２３Ｂとの間（チャネルｃｈ３ａとｃｈ３ｂとの間）で生じる第１の電圧Ｖ３ａ３ｂと第２の電圧Ｖ’３ａ３ｂの比Ｖ’３ａ３ｂ／Ｖ３ａ３ｂ（減衰比）は、それぞれ、式（３−４）、（３−５）で与えられる。
【０１０１】
【数２８】
2018027199.tif 000030
【０１０２】
【数２９】
2018027199.tif 000031
【０１０３】
ここで、Ｒｂ２ａ及びＲｂ２ｂは、それぞれ、生体１０内の信号源Ｖsと電極２２Ａ（ｃｈ２ａ）の間の内部抵抗、及び信号源Ｖsと電極２２Ｂ（ｃｈ２ｂ）の間の内部抵抗を表す。また、Ｒｂ３ａ及びＲｂ３ｂは、それぞれ、生体１０内の信号源Ｖsと電極２３Ａ（ｃｈ３ａ）の間の内部抵抗、及び信号源Ｖsと電極２３Ｂ（ｃｈ３ｂ）の間の内部抵抗を表す。
【０１０４】
ここで、生体１０内の導電率が一様であると仮定すると、内部抵抗の和（Ｒｂ１ａ＋Ｒｂ１ｂ）は、電極２１Ａと信号源Ｖsとの距離Ｆ１ａと、電極２１Ｂと信号源Ｖsとの距離Ｆ１ｂとの和（Ｆ１ａ＋Ｆ１ｂ）に比例すると考えられる。従って、式（３−３）、（３−４）、（３−５）から、各電極と信号源Ｖsとの距離の和（Ｆ１ａ＋Ｆ１ｂ）、（Ｆ２ａ＋Ｆ２ｂ）、（Ｆ３ａ＋Ｆ３ｂ）は、それぞれ、式（３−６）、（３−７）、（３−８）で表される。
【０１０５】
【数３０】
2018027199.tif 000032
【０１０６】
【数３１】
2018027199.tif 000033
【０１０７】
【数３２】
2018027199.tif 000034
【０１０８】
ここで、γは、内部抵抗Ｒｂｉａと距離Ｆｉａ（ｉ＝１、２、３）との比例定数で、生体１０の導電率等で定まる。
【０１０９】
本実施形態において、対になる各電極（２１Ａ、２１Ｂ）、（２２Ａ、２２Ｂ）、（２３Ａ、２３Ｂ）は、近傍に配置される。そして、対になる３つの電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）、（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）は、筋繊維４０の向きと平行な位置に配置され、その筋繊維４０に沿って信号源Ｖsは等電位と考えられるため、各電極と信号源Ｖsとの間の内部抵抗は等しいと考えられ、以下の式（３−９）が成り立つ。
【０１１０】
【数３３】
2018027199.tif 000035
【０１１１】
従って、例えば、図１４に示すように、生体１０の表面に配置された対になる電極（ｃｈ１ａ、ｃｈ１ｂ）は、その中間に配置された仮想的な電極（ｃｈ１）として表すことができる。すなわち、図１５に示すように、対になる各電極（ｃｈ１ａ、ｃｈ１ｂ）、（ｃｈ２ａ、ｃｈ２ｂ）、（ｃｈ３ａ、ｃｈ３ｂ）は、それぞれ、図１４に示したＸ−Ｘ線にそった断面の切り口を有する円周１０Ｘ上に、仮想的な電極（ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３）を配置したのと等価になる。なお、このとき、仮想的な電極（ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３）と信号源Ｖsとの間の内部抵抗は、それぞれ、Ｒｂ１、Ｒｂ２、Ｒｂ３と表すことができる。
【０１１２】
また、上記の式（３−９）が成り立つことから、各電極と信号源Ｖsとの間の距離も等しいと考えられるため、以下の式（３−１０）が成り立つ。
【０１１３】
【数３４】
2018027199.tif 000036
【０１１４】
従って、上記の式（３−６）、（３−７）、（３−８）は、それぞれ、以下の式（３−１１）、（３−１２）、（３−１３）のように表される。
【０１１５】
【数３５】
2018027199.tif 000037
【０１１６】
【数３６】
2018027199.tif 000038
【０１１７】
【数３７】
2018027199.tif 000039
【０１１８】
式（３−１１）、（３−１２）、（３−１３）に示すように、距離Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３は、それぞれ、減衰比（Ｖ’１ａ１ｂ／Ｖ１ａ１ｂ、Ｖ’２ａ２ｂ／Ｖ２ａ２ｂ、Ｖ’３ａ３ｂ／Ｖ３ａ３ｂ）の逆数の関数として表される。そして、図１６に示すように、信号源Ｖsは、仮想的な電極（ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３）を中心とする半径Ｆ１、Ｆ２、Ｆ３の円Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３の交点に存在すると考えられる。仮想的な電極（ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３）の位置座標を、（ａ１、ｂ１）、（ａ２、ｂ２）、（ａ３、ｂ３）とすると、円Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３は、それぞれ、以下の式（１−１４）、（１−１５）、（１−１６）で表される。
【０１１９】
【数３８】
2018027199.tif 000040
【０１２０】
【数３９】
2018027199.tif 000041
【０１２１】
【数４０】
2018027199.tif 000042
【０１２２】
従って、式（３−１１）、（３−１２）、（３−１３）で求めたＦ１、Ｆ２、Ｆ３を用いて、以下の式（３−１７）で表される３つの連立方程式を得ることができる。
【０１２３】
【数４１】
2018027199.tif 000043
【０１２４】
ここで、式（３−１７）で表される３つの連立方程式の未知数は、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）と、定数γの３つになる。従って、式（３−１２）で表される３つの連立方程式を解くことによって、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）と、定数γを求めることができる。なお、仮想的な電極（ｃｈ１、ｃｈ２、ｃｈ３）の位置座標（ａ１、ｂ１）、（ａ２、ｂ２）、（ａ３、ｂ３）は、対になる各電極（２１Ａ、２１Ｂ）、（２２Ａ、２２Ｂ）、（２３Ａ、２３Ｂ）の中点の座標を用いることが好ましい。また、対になる各電極（２１Ａ、２１Ｂ）、（２２Ａ、２２Ｂ）、（２３Ａ、２３Ｂ）が近傍に配置されている場合は、どちらか一方の電極の位置座標を用いても、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）を求める精度に、ほとんど影響しない。
【０１２５】
このように、本実施形態によれば、対になる３つの電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）、（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）を、筋繊維４０の向きと平行な位置に配置することによって、各電極と信号源Ｖsとの間の内部抵抗が等しいと考えることができる。これにより、信号源Ｖsの二次元座標（ｘ、ｙ）を求める際に、信号源Ｖsとグランド電極２０との間の内部抵抗Ｒｂ０を予め求めておく必要がなくなる。加えて、式（３−１２）で表される３つの連立方程式を解くことによって、内部抵抗Ｒｂｉと距離Ｆｉ（ｉ＝１、２、３）との比例定数γを求めることができる。これにより、簡便に、生体内の信号源Ｖsの二次元座標を求めることができる。特に、トレーニング中に活動している筋繊維をモニタリング等する場合でも、簡便に、生体内で活動する筋繊維を検出することができる。
【０１２６】
なお、本実施形態において、互いに対になる各電極間の距離が違う場合、外乱の影響があると、減衰比（Ｖ’１ａ１ｂ／Ｖ１ａ１ｂ、Ｖ’２ａ２ｂ／Ｖ２ａ２ｂ、Ｖ’３ａ３ｂ／Ｖ３ａ３ｂ）に変化が生じる。そのため、仮想電極での測定環境を均一にするために、互いに対になる各電極間の距離を、全て同一にすることが好ましい。
【０１２７】
以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項ではなく、もちろん、種々の改変が可能である。例えば、上記実施形態では、生体１０の表面の円周上に３つの電極２１、２２、２３を配置したが、信号源Ｖsの位置検出の精度をより上げるために、３つ以上の電極を配置してもよい。
【０１２８】
また、上記実施形態において、生体１０の表面の円周上に配置する３つの電極２１、２２、２３の配置場所は、特に限定されない。しかしながら、各電極２１、２２、２３を近い位置に配置すると、各電極とグランド電位との間、又は、各電極間に生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）及び第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）が近い値になる。そのため、３つの比Ｖｉ／Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３）の微小な差に基づいて、生体内の信号源を検出することになる。この場合、第１及び第２の電圧Ｖｉ、Ｖ’ｉの測定値に微小なノイズが入り込むと、ノイズに電圧比Ｖｉ／Ｖ’ｉが埋もれてしまい、信号源の位置を精度良く検出することが難しくなるおそれがある。従って、３つの電極２１、２２、２３は、互いにできるだけ離して配置することが好ましい。特に、３つの電極２１、２２、２３を、生体１０の表面の円周上に等間隔で配置することがより好ましい。これにより、第１及び第２の電圧Ｖｉ、Ｖ’ｉの測定値の差が大きくなるため、測定値に微小なノイズが入り込んでも、信号源の位置をより精度良く検出することができる。
【０１２９】
また、上記の第３の実施形態では、３つの電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）と対になる他の３つの電極（２１Ｂ、２２Ｂ、２３Ｂ）は、３つの電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）に対して、筋繊維４０の向きと平行な位置に配置したが、同一円周上において、各電極（２１Ａ、２２Ａ、２３Ａ）の近傍に配置してもよい。
【符号の説明】
【０１３０】
１０      生体 
１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｘ    円周 
２０      グランド電極 
２１      第１の電極（チャネルｃｈ１） 
２２      第２の電極（チャネルｃｈ２） 
２３      第３の電極（チャネルｃｈ３）
３０      差動アンプ 
４０      筋繊維 
４０ａ    活動部位 
【図１】
2018027199.tif 000044
【図２】
2018027199.tif 000045
【図３】
2018027199.tif 000046
【図４】
2018027199.tif 000047
【図５】
2018027199.tif 000048
【図６】
2018027199.tif 000049
【図７】
2018027199.tif 000050
【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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