(57)【要約】      （修正有）【課題】少ない数の電極を用いて、生体内にある信号源の位置を、精度よく検出する。【解決手段】生体表面に配置した４つの各電極とグランド電極との間に、第１及び第２の外部抵抗Ｒｇ１、Ｒｇ２をそれぞれ並列接続したときに各電極に生じる第１及び第２の電圧Ｖｉ、Ｖ’ｉを測定し、信号源の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）を連立方程式)を解くことによって検出する。【選択図】図６
2019162248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体表面に配置される電極によって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位置検出方法であって、
前記生体表面に少なくとも４つの電極とグランド電極とを配置するとともに、前記各電極と前記グランド電極との間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列に配置し、
前記各電極と前記グランド電極との間に、前記第１の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３，４）、及び前記各電極と前記グランド電極との間に、前記第２の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を測定し、
前記信号源の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）を、以下の連立方程式（１）を解くことによって検出する、生体内信号源位置検出方法。
【数１】
2019162248.tif 000039
ここで、（ａｉ、ｂｉ、ｃｉ）(ｉ＝１，２，３，４）は、前記各電極の３次元位置で、Ｌｉは、以下の式（２）で表される。
【数２】
2019162248.tif 000040
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数；Ｒg１は、前記第１の外部抵抗の抵抗値；Ｒg２は、前記第２の外部抵抗の抵抗値；Ｒb０は、前記信号源と前記グランド電極との間の内部抵抗；ｋは、前記各電極と生体との間で生じる接触抵抗のオフセット成分である。
【請求項２】
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位置検出方法であって、
前記生体表面に少なくとも４つの電極を配置するとともに、前記各電極間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列に配置し、
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第１の電圧Ｖｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）、及び前記各電極間に、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’ｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）を測定し、
前記信号源の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）を、以下の連立方程式（３）を解くことによって検出する、生体内信号源位置検出方法。
【数３】
2019162248.tif 000041
ここで、（ａｉ、ｂｉ、ｃｉ）(ｉ＝１，２，３，４）は、前記各電極の３次元位置で、Ｄｉ＋Ｄｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）は、以下の式（４）で表される。
【数４】
2019162248.tif 000042
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数；Ｒg１は、前記第１の外部抵抗の抵抗値；Ｒg２は、前記第２の外部抵抗の抵抗値；ｋは、前記各電極と生体との間で生じる接触抵抗のオフセット成分である。
【請求項３】
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位置検出方法であって、
前記生体表面の円周上に、少なくとも３つの電極とグランド電極とを配置するとともに、前記各電極と前記グランド電極との間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列に配置し、
前記各電極と前記グランド電極との間に、前記第１の外部抵抗を並列接続したときに生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び、前記各電極と前記グランド電極との間に、前記第２の外部抵抗を並列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３つの電極を配置した前記生体表面の円周に沿った断面内における前記信号源の２次元位置（ｘ、ｙ）を、以下の連立方程式（５）を解くことによって検出する、生体内信号源位置検出方法。
【数５】
2019162248.tif 000043
ここで、（ａｉ、ｂｉ）(ｉ＝１，２，３）は、前記各電極の２次元位置で、Ｌｉは、以下の式（６）で表される。
【数６】
2019162248.tif 000044
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数；Ｒg１は、前記第１の外部抵抗の抵抗値；Ｒg２は、前記第２の外部抵抗の抵抗値；Ｒb０は、前記信号源と前記グランド電極との間の内部抵抗；ｋは、前記各電極と生体との間で生じる接触抵抗のオフセット成分である。
【請求項４】
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位置検出方法であって、
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、前記各電極間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列に配置し、
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第１の電圧Ｖｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３；ｉ≠ｊ）、及び、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’ｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３；ｉ≠ｊ）を測定し、
前記３つの電極を配置した前記生体表面の円周に沿った断面内における前記信号源の２次元位置（ｘ、ｙ）を、以下の連立方程式（７）を解くことによって検出する、生体内信号源位置検出方法。
【数７】
2019162248.tif 000045
ここで、（ａｉ、ｂｉ）(ｉ＝１，２，３）は、前記各電極の２次元位置で、Ｄｉ＋Ｄｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３；ｉ≠ｊ）は、以下の式（８）で表される。
【数８】
2019162248.tif 000046
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数；Ｒg１は、前記第１の外部抵抗の抵抗値；Ｒg２は、前記第２の外部抵抗の抵抗値；ｋは、前記各電極と生体との間で生じる接触抵抗のオフセット成分である。
【請求項５】
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位置検出方法であって、
前記生体表面の円周上に、３個の電極が、それぞれ互いに近傍に配置された一対の電極リングとグランド電極とを配置するとともに、対になる各電極間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗を並列に配置し、
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、
互いに対になる各電極の中点を通る前記生体表面の円周に沿った断面内における前記信号源の２次元位置（ｘ、ｙ）を、以下の連立方程式（９）を解くことによって検出する、生体内信号源位置検出方法。
【数９】
2019162248.tif 000047
ここで、（ａｉ、ｂｉ）(ｉ＝１，２，３）は、互いに対になる各電極の中点の２次元位置で、Ｌｉ（ｉ、ｊ＝１，２，３）は、以下の式（１０）で表される。
【数１０】
2019162248.tif 000048
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数；Ｒg１は、前記第１の外部抵抗の抵抗値；Ｒg２は、前記第２の外部抵抗の抵抗値；ｋは、前記各電極と生体との間で生じる接触抵抗のオフセット成分である。
【請求項６】
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１〜５の何れか１項に記載の生体内信号源位置検出方法。
【請求項７】
前記生体表面に配置された少なくとも３つ又は４つの電極の接触面積は、全て等しい、請求項１〜６何れか１項に記載の生体内信号源位置検出方法。
【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位置検出方法に関する。
【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位置検出方法を提供することを主な目的とする。
【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位置検出方法は、生体表面に配置される電極によって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位置検出方法であって、生体表面に少なくとも４つの電極とグランド電極とを配置するとともに、各電極とグランド電極との間に、第１の外部抵抗及び第２の外部抵抗をそれぞれ並列に配置し、各電極とグランド電極との間に、第１の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３，４）、及び各電極とグランド電極との間に、第２の外部抵抗を並列接続したときに各電極に生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を測定し、信号源の３次元位置（ｘ、ｙ、ｚ）を、以下の連立方程式（１）を解くことによって検出する。
【０００８】
【数１】
2019162248.tif 000003
【０００９】
ここで、（ａｉ、ｂｉ、ｃｉ）(ｉ＝１，２，３，４）は、各電極の３次元位置で、Ｌｉは、以下の式（２）で表される。
【００１０】
【数２】
2019162248.tif 000004
【００１１】
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数、Ｒg１は、第１の外部抵抗の抵抗値、Ｒg２は、第２の外部抵抗の抵抗値、Ｒb０は、信号源とグランド電極との間の内部抵抗、ｋは、各電極と生体との間で生じる接触抵抗のオフセット成分である。
【発明の効果】
【００１２】
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位置検出方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】特許文献２に開示された生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【図２】信号源の三次元座標を球体の式を用いて求める方法を示した図である。
【図３】生体と各電極との間で生じる接触抵抗を示した図である。
【図４】信号源と各電極との距離を示した図である。
【図５】従来の接触抵抗計を用いて接触抵抗を測定する方法を示した図である。
【図６】第１の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【図７】信号源の三次元座標を球体の式を用いて求める方法を示した図である。
【図８】第２の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【図９】信号源の三次元座標を回転楕円体の式を用いて求める方法を示した図である。
【図１０】第３の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【図１１】第４の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【図１２】第４の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【図１３】生体表面上への電極の配置を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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。
【００１５】
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）。
【００１６】
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極との間に、抵抗値の異なる２つの外部抵抗を並列に配置して、第１の外部抵抗を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の外部抵抗を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。
【００１７】
ここで、各電極と信号源との間の生体内の内部抵抗Ｒｂｉ（ｉ＝１，２，３）は、電圧比（Ｖｉ／Ｖ’ｉ）と外部抵抗の抵抗値から算出することができる。そして、各電極と信号源との間の距離Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）が、内部抵抗Ｒbi（ｉ＝１，２，３）に比例すると仮定すると、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）、及び外部抵抗の抵抗値を用いて、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。
【００１８】
以下、図１を参照しながら、本願出願人が、特許文献２で提案した生体内信号源位置検出方法を説明する。
【００１９】
図１に示すように、生体１０の表面に、グランド電極２０、及び３つの電極２１、２２、２３を配置する。また、各電極２１、２２、２３とグランド電極２０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の外部抵抗をそれぞれ並列に配置する。ここでは、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。各電極２１、２２、２３とグランド電極２０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。
【００２０】
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、この電圧を、スイッチＳ１、Ｓ２、Ｓ３を順次、導通させることによって、アンプ３０で増幅して、出力電圧Ｖoutが出力される。
【００２１】
ここで、電極２１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（１１）で与えられる。
【００２２】
【数３】
2019162248.tif 000005
【００２３】
一方、電極２１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（１２）で与えられる。
【００２４】
【数４】
2019162248.tif 000006
【００２５】
ここで、Ｒｂ１は、信号源Ｖｓと電極２１との間の内部抵抗、Ｒｂ０は、信号源Ｖsとグランド電極２０との間の内部抵抗を、それぞれ表す。
【００２６】
式（１１）、（１２）から、電極２１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は、式（１３）で与えられる。
【００２７】
【数５】
2019162248.tif 000007
【００２８】
同様に、電極２２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、及び、電極２３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は、それぞれ、式（１４）、式（１５）で与えられる。
【００２９】
【数６】
2019162248.tif 000008
【００３０】
【数７】
2019162248.tif 000009
【００３１】
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（１３）、（１４）、（１５）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（１６）、（１７）、（１８）で表される。
【００３２】
【数８】
2019162248.tif 000010
【００３３】
【数９】
2019162248.tif 000011
【００３４】
【数１０】
2019162248.tif 000012
【００３５】
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。
【００３６】
式（１６）、（１７）、（１８）に示すように、距離Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３は、それぞれ、電圧比Ｖ’１／Ｖ１、Ｖ’２／Ｖ２、Ｖ’３／Ｖ３の関数として表される。そして、図２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の球体Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３の交点に存在すると考えられる。
【００３７】
ここで、各電極２１、２２、２３の位置座標を、（ａ１、ｂ１、ｃ１）、（ａ２、ｂ２、ｃ２）、（ａ３、ｂ３、ｃ３）とすると、球体Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３は、それぞれ、以下の式（１９）、（２０）、（２１）で表される。
【００３８】
【数１１】
2019162248.tif 000013
【００３９】
【数１２】
2019162248.tif 000014
【００４０】
【数１３】
2019162248.tif 000015
【００４１】
従って、式（１６）〜（１８）で求めたＬ１、Ｌ２、Ｌ３を用いて、上記の式（１９）〜（２１）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３次元座標（ｘ，ｙ，ｚ）を求めることができる。
【００４２】
ところで、図１に示した信号源Ｖｓと各電極２０〜２３との間の内部抵抗Ｒｂｉは、実際には、図３に示すように、信号源Ｖｓと各電極２０〜２３との間の真の内部抵抗Ｒｂｉに加えて、生体１０と各電極２０〜２３との間で生じる接触抵抗Ｒｃが含まれる。
【００４３】
一方、式（１６）〜（１８）に示したように、信号源Ｖsと各電極２１〜２３との距離Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）は、内部抵抗Ｒｂｉ（ｉ＝１，２，３）に比例定数βをかけて算出している（Ｌｉ＝βＲｂｉ）。そのため、算出した距離Ｌｉは、図４に示すように、接触抵抗Ｒｃによる距離（βＲｃ）だけ、真の距離（βＲｂｉ）より長くなっている。その結果、信号源Ｖｓの位置を検出する際、接触抵抗Ｒｃによる距離（βＲｃ）が、誤差要因となる。
【００４４】
接触抵抗Ｒｃを測定する方法として、図５に示したような接触抵抗計を用いた測定方法がある。
【００４５】
図５に示すように、生体１００の表面に、同じ面積の２つの電極１２０、１２０を配置し、接触抵抗計１１０で、２つの電極１２０、１２０間に交流電流を流して、２つの電極１２０、１２０間の電圧を測定する。そして、測定した電圧から、電極１２０と生体１００との間で生じる接触抵抗Ｒｃが算出される。
【００４６】
しかしながら、接触抵抗計１１０で計測した接触抵抗Ｒｃは、交流電流の周波数に依存するため、体内の信号源Ｖｓからの電流の周波数と一致しない。そのため、信号源Ｖｓからの電流により生体表面に配置した電極に発生した電圧を測定することによって、信号源の位置を検出する方法においては、正確な接触抵抗Ｒｃとはならない。また、接触抵抗計１１０で計測した接触抵抗は、２つの電極１２０、１２０間の組織抵抗Ｒｓを含むため、正確に接触抵抗Ｒｃを計測することができない。また、接触抵抗計１１０による測定は、生体に電流が流れるため、生体に負担をかける。
【００４７】
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、接触抵抗の影響を低減して、生体内にある信号源の位置を、精度よく検出することが可能な生体内信号源位置検出方法を提案するものである。
【００４８】
（第１の実施形態）
図６は、本発明の第１の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【００４９】
図６に示すように、生体１０の表面に、グランド電極２０、及び４つの電極２１、２２、２３、２４を配置する。また、各電極２１、２２、２３、２４とグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒg１及び第２の外部抵抗Ｒg２をそれぞれ並列に配置する。各電極２１、２２、２３、２４とグランド電極２０との間は、切り替え手段ＳＷによって、第１の外部抵抗Ｒg１が並列接続されている場合と、第２の外部抵抗Ｒg２が並列接続されている場合とに切り替えられる。
【００５０】
生体１０の表面に配置した各電極２１〜２４には、生体１０内の信号源Ｖsからの電圧が発生し、この電圧を、スイッチＳ１〜Ｓ４を順次、導通させることによって、アンプ３０で増幅して、出力電圧Ｖoutが出力される。
【００５１】
信号源Ｖｓと各電極２１〜２４との間の内部抵抗を、それぞれＲｂｉ（ｉ＝１，２，３，４）とすると、各電極２１〜２４とグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒｇ１を並列接続したときに各電極２１〜２４に生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、式（２２）で与えられる。
【００５２】
【数１４】
2019162248.tif 000016
【００５３】
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示す。
【００５４】
また、各電極２１〜２４とグランド電極２０との間に、第２の外部抵抗Ｒｇ２を並列接続したときに各電極２１〜２４に生じる第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、式（２３）で与えられる。
【００５５】
【数１５】
2019162248.tif 000017
【００５６】
上記の式（２２）、（２３）より、信号源Ｖｓと各電極２１〜２４との間の内部抵抗Ｒｂｉ（ｉ＝１，２，３，４）は、以下の式（２４）で与えられる。
【００５７】
【数１６】
2019162248.tif 000018
【００５８】
生体１０内の導電率が一様であると仮定すると、内部抵抗Ｒｂｉは、生体１０内の信号源Ｖｓと、各電極２１〜２４との距離に比例すると考えられるが、上述したように、式（２４）中のＲｂｉ及びＲｂ０には、生体１０と各電極２０〜２４との間で生じる接触抵抗Ｒｃが含まれている。
【００５９】
そこで、生体１０内の信号源Ｖｓと、各電極２１〜２４との距離Ｌｉ（ｉ＝１，２，３，４）を、式（２５）の様に表せば、図７に示すように、信号源Ｖｓは、各電極２１〜２４を中心とする半径Ｌｉの球体Ｑ１、Ｑ２、Ｑ３、Ｑ４の交点に存在すると考えられる。
【００６０】
【数１７】
2019162248.tif 000019
【００６１】
式（２５）において、Ｒｂｉは、式（２４）で算出される信号源Ｖｓと各電極２１〜２４との間の内部抵抗で、ｋは、各電極２１〜２４と生体１０との間で生じる接触抵抗Ｒｃのオフセット成分である。
【００６２】
従って、信号源Ｖｓの３次元的な位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、オフセット成分ｋを未知数に加えて、４つの球体Ｑｉ（ｉ＝１，２，３，４）を表す以下の連立方程式（１）を解くことによって求めることができる。
【００６３】
【数１８】
2019162248.tif 000020
【００６４】
ここで、（ａｉ、ｂｉ、ｃｉ）(ｉ＝１，２，３，４）は、各電極２１、２２、２３、２４の３次元位置で、Ｌｉは、以下の式（２）で表される。
【００６５】
【数１９】
2019162248.tif 000021
【００６６】
なお、連立方程式（１）を解くに当たり、定数β、Ｒｂ０は、例えば、信号源Ｖｓを含む生体１０のＸ線透過画像などから推定して決定することができる。
【００６７】
本実施形態によれば、生体１０の表面に配置した４つの電極２１〜２４と、グランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒｇ１及び第２の外部抵抗Ｒｇ２を、それぞれ並列接続したときに各電極２１〜２４に生じる第１の電圧Ｖｉ及び第２の電圧Ｖ’ｉ（ｉ＝１，２，３，４）を測定することによって、各電極２１〜２３と生体１０との間で生じ接触抵抗Ｒｃの影響を低減して、生体１０内にある信号源Ｖｓの位置を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３次元位置を精度よく検出することができる。
【００６８】
また、本実施形態では、各電極２１〜２３と生体１０との間で生じる接触抵抗Ｒｃのオフセット成分ｋを、信号源Ｖｓの位置検出に用いる信号電位と同じ電位を用いて求めている。そのため、信号源Ｖｓと同じ周波数帯域において生じる接触抵抗Ｒｃのオフセット成分ｋを用いて、信号源Ｖｓの位置を検出しているため、より精度の高い位置検出を行うことができる。
【００６９】
また、従来の接触抵抗計とは異なり、接触抵抗Ｒｃのオフセット成分ｋは、組織間の抵抗を含まないため、より精度の高い位置検出を行うことができる。
【００７０】
また、従来の接触抵抗計とは異なり、接触抵抗Ｒｃのオフセット成分ｋは、生体１０に電流を流すことなく求めることができるため、生体１０にかかる負担は非常に小さい。
【００７１】
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。
【００７２】
（第２の実施形態）
図８は、本発明の第２の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【００７３】
図８に示すように、生体１０の表面に、グランド電極２０、及び４つの電極２１〜２４を配置する。また、各電極２１〜２４間に、第１の外部抵抗Ｒg１及び第２の外部抵抗Ｒg２を並列に配置する。
【００７４】
生体１０の表面に配置した各電極２１〜２４には、生体１０内の信号源Ｖsからの電圧が発生し、各電極２１〜２４間の電圧は、スイッチＳ１〜Ｓ４、及びＳＳ１〜ＳＳ４を切り替えることによって。アンプ３０で増幅して、出力電圧Ｖoutが出力される。また、各電極２１〜２４間は、切り替え手段ＳＷによって、第１の外部抵抗Ｒg１が並列接続されている場合と、第２の外部抵抗Ｒg２が並列接続されている場合とに切り替えられる。
【００７５】
各電極２１〜２４間に、第１の外部抵抗Ｒｇ１を並列接続したときに各電極２１〜２４間に生じる第１の電圧Ｖｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）、及び各電極２１〜２４間に、第２の外部抵抗Ｒｇ２を並列接続したときに各電極２１〜２４間に生じる第２の電圧Ｖ’ｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）は、以下の式（２６）、（２７）で与えられる。
【００７６】
【数２０】
2019162248.tif 000022
【００７７】
【数２１】
2019162248.tif 000023
【００７８】
各電極２１〜２４間に生じる第１及び第２の電圧Ｖｉｊ、Ｖ’ｉｊの測定において、生体１０内の内部抵抗は、各電極２１〜２４と信号源Ｖｓ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との間で生じる第１及び第２の電圧Ｖ１２、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。
【００７９】
上記の式（２６）、（２７）より、各電極２１〜２４と信号源Ｖｓとの間の内部抵抗の和（Ｒｂｉ＋Ｒｂｊ）（ｉ、ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）は、以下の式（２８）で与えられる。
【００８０】
【数２２】
2019162248.tif 000024
【００８１】
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（Ｒｂｉ＋Ｒｂｊ）は、各電極２１〜２４と信号源Ｖｓとの距離の和（Ｄｉ＋Ｄｊ）（ｉ、ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）に比例すると考えられるが、上述したように、式（２８）中のＲｂｉ、Ｒｂｊには、生体１０と各電極２１〜２４との間で生じる接触抵抗Ｒｃが含まれている。
【００８２】
そこで、生体１０内の信号源Ｖｓと、各電極２１〜２４との距離の和（Ｄｉ＋Ｄｊ）を、式（２９）の様に表せば、図９に示すように、信号源Ｖｓは、各電極２１〜２４を焦点とする回転楕円体Ｅ１、Ｅ２、Ｅ３、Ｅ４の交点に存在すると考えられる。
【００８３】
【数２３】
2019162248.tif 000025
【００８４】
式（２９）において、Ｒｂｉ、Ｒｂｊは、式（２８）で算出される各電極２１〜２４と信号源Ｖｓとの間の内部抵抗の和で、ｋは、各電極２１〜２３と生体１０との間で生じる接触抵抗Ｒｃのオフセット成分である。
【００８５】
従って、信号源Ｖｓの３次元的な位置座標（ｘ、ｙ、ｚ）は、オフセット成分ｋを未知数に加えて、４つの回転楕円体Ｅｉ（ｉ＝１，２，３，４）を表す以下の連立方程式（３）を解くことによって求めることができる。
【００８６】
【数２４】
2019162248.tif 000026
【００８７】
ここで、（ａｉ、ｂｉ、ｃｉ）(ｉ＝１，２，３，４）は、各電極２１〜２４の３次元位置で、Ｄｉ＋Ｄｊは、以下の式（４）で表される。
【００８８】
【数２５】
2019162248.tif 000027
【００８９】
なお、連立方程式（３）を解くに当たり、定数βは、例えば、信号源Ｖｓを含む生体１０のＸ線透過画像などから推定して決定することができる。
【００９０】
本実施形態によれば、生体１０の表面に配置した各電極２１〜２４間に、第１の外部抵抗Ｒｇ１及び第２の外部抵抗Ｒｇ２を、それぞれ並列接続したときに生じる第１の電圧Ｖｉｊ及び第２の電圧Ｖ’ｉｊ（ｉ，ｊ＝１，２，３，４；ｉ≠ｊ）を測定することによって、各電極２１〜２４と生体１０との間で生じ接触抵抗Ｒｃの影響を低減して、生体１０内にある信号源Ｖｓの位置を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３次元位置を精度よく検出することができる。
【００９１】
また、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）、（２）とは異なり、式（３）、（４）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ため、信号源Ｖｓの３次元位置を、より精度よく検出することができる。
【００９２】
（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生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【００９３】
図１０に示すように、本実施形態では、生体１０の表面の円周Ｓ上に、３つの電極２１〜２３と、グランド電極２０とを配置する。
【００９４】
本実施形態では、第１の実施形態で説明した方法と同様に、各電極２１〜２３とグランド電極２０との間に、第１の外部抵抗Ｒｇ１を並列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２１〜２３とグランド電極２０との間に、第２の外部抵抗Ｒｇ２を並列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。
【００９５】
本実施形態において、３つの電極２１〜２３を配置した生体１０表面の円周Ｓに沿った断面内における信号源Ｖｓの２次元位置（ｘ、ｙ）を、以下の連立方程式（５）を解くことによって検出する。
【００９６】
【数２６】
2019162248.tif 000028
【００９７】
ここで、（ａｉ、ｂｉ）(ｉ＝１，２，３）は、各電極２１〜２３の２次元位置で、Ｌｉは、以下の式（６）で表される。
【００９８】
【数２７】
2019162248.tif 000029
【００９９】
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数、Ｒb０は、信号源Ｖｓとグランド電極２０との間の内部抵抗、ｋは、各電極２０〜２３と生体１０との間で生じる接触抵抗Ｒｃのオフセット成分である。
【０１００】
本実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、各電極２１〜２３と生体１０との間で生じる接触抵抗Ｒｃの影響を低減して、生体１０内にある信号源Ｖｓの位置を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。
【０１０１】
なお、連立方程式（５）を解くに当たり、定数β、Ｒｂ０は、例えば、信号源Ｖｓを含む生体１０のＸ線透過画像などから推定して決定することができる。
【０１０２】
また、本実施形態では、生体１０の表面の円周Ｓ上に、３つの電極２１〜２３を配置したが、４つの電極を配置してもよい。これにより、生体の導電率で決まる定数βを、上記の連立方程式（５）を解くことによって求めることができる。そのため、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。
【０１０３】
本実施形態における生体内信号源位置検出方法は、信号源Ｖｓが、例えば、腕等の骨格筋を構成する複数の筋繊維のように、電位が一様に分布する線状の信号源である場合、線状の信号源を二次元座標の点として捉えることができるため、特に有効である。
【０１０４】
また、第２の実施形態で説明した方法と同様に、各電極２１〜２３間に、第１の外部抵抗Ｒｇ１を並列接続したときに各電極２１〜２３間に生じる第１の電圧Ｖｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３；ｉ≠ｊ）、及び、各電極２１〜２３間に、第２の外部抵抗Ｒｇ２を並列接続したときに各電極２１〜２３間に生じる第２の電圧Ｖ’ｉｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３；ｉ≠ｊ）を測定してもよい。
【０１０５】
この場合、３つの電極２１〜２３を配置した生体１０表面の円周Ｓに沿った断面内における信号源Ｖｓの２次元位置（ｘ、ｙ）は、以下の連立方程式（７）を解くことによって検出することができる。
【０１０６】
【数２８】
2019162248.tif 000030
【０１０７】
ここで、（ａｉ、ｂｉ）(ｉ＝１，２，３）は、各電極２１〜２３の２次元位置で、Ｄｉ＋Ｄｊ（ｉ、ｊ＝１，２，３；ｉ≠ｊ）は、以下の式（８）で表される。
【０１０８】
【数２９】
2019162248.tif 000031
【０１０９】
ここで、βは、生体の導電率で定まる定数、ｋは、各電極２１〜２３と生体１０との間で生じる接触抵抗Ｒｃのオフセット成分である。
【０１１０】
なお、連立方程式（７）を解くに当たり、定数βは、例えば、信号源Ｖｓを含む生体１０のＸ線透過画像などから推定して決定することができる。また、生体１０の表面の円周Ｓ上に、４つの電極を配置すれば、定数βを、上記の連立方程式（７）を解くことによって求めることができる。
【０１１１】
（第４の実施形態）
図１１は、本発明の第４の実施形態における生体内信号源位置検出方法を説明した図である。
【０１１２】
図１１に示すように、本実施形態では、生体１０の表面の円周１０Ａ上に、３つの電極２１Ａ〜２３Ａを配置するとともに、円周１０Ｂ上に、３つの電極と対になる他の３つの電極２１Ｂ〜２３Ｂを配置する。ここで、対になる各電極は、それぞれ、近傍に配置される。
【０１１３】
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した図である。
【０１１４】
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〜２３Ａ、２１Ｂ〜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Ｒｇ１及び第２の外部抵抗Ｒｇ２を並列に配置する。
【０１１５】
図１２に示すように、各電極２１Ａ〜２３Ａ、２１Ｂ〜２３Ｂと差動アンプ３０との間に、スイッチＳ１ａ〜Ｓ３ａ、及びＳ１ｂ〜Ｓ３ｂが配置されている。そして、各スイッチＳ１ａ〜Ｓ３ａ、及びＳ１ｂ〜Ｓ３ｂを、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、第１の外部抵抗Ｒｇ１が接続されている場合と、第２の外部抵抗Ｒg２が接続されている場合とに切り替えられる。これらのスイッチを切り替えることによって、各電極間に第１の外部抵抗Ｒg１が接続されているときに各電極間に生じる第１の電圧Ｖｉ（ｉ＝１，２，３）、及び各電極間に第２の外部抵抗Ｒｇ２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’ｉ（ｉ＝１，２，３）が測定される。
【０１１６】
ここで、第１の電圧Ｖｉ、及び第２の電圧Ｖ’ｉは、以下の式（３０）、（３１）で与えられる。
【０１１７】
【数３０】
2019162248.tif 000032
【０１１８】
【数３１】
2019162248.tif 000033
【０１１９】
ここで、Ｒｂｉａは、各電極２１Ａ〜２３Ａと信号源Ｖｓとの間の内部抵抗、Ｒｂｉｂは、各電極２１Ｂ〜２３Ｂと信号源Ｖｓとの間の内部抵抗を、それぞれ表す。
【０１２０】
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。そのため、各電極と信号源Ｖsとの間の内部抵抗はほぼ等しいと考えられ、以下の式（３２）が成り立つ。
【０１２１】
【数３２】
2019162248.tif 000034
【０１２２】
従って、例えば、図１３に示すように、生体１０の表面に配置された対になる電極２１Ａ、２１Ｂは、その中間に配置された仮想的な電極２１として表すことができる。すなわち、対になる各電極（２１Ａ、２１Ｂ）、（２２Ａ、２２Ｂ）、（２３Ａ、２３Ｂ）は、それぞれ、Ｘ−Ｘ線にそった断面の切り口を有する円周上に、３つの仮想的な電極を配置したのと等価になる。また、このとき、３つの仮想的な電極と信号源Ｖsとの間の内部抵抗は、それぞれ、Ｒｂｉ（ｉ＝１，２，３）と表すことができる。
【０１２３】
すなわち、３つの仮想的な電極と信号源Ｖsとの間の内部抵抗Ｒｂｉは、式（３０）〜（３０）より、以下の式（３３）で与えられる。
【０１２４】
【数３３】
2019162248.tif 000035
【０１２５】
生体１０内の導電率が一様であると仮定すると、内部抵抗Ｒｂｉは、生体１０内の信号源Ｖｓと、仮想的な各電極との距離に比例すると考えられるが、上述したように、式（３３）中のＲｂｉには、生体１０と仮想的な各電極との間で生じる接触抵抗が含まれている。
【０１２６】
そこで、生体１０内の信号源Ｖｓと、仮想的な各電極との距離Ｌｉ（ｉ＝１，２，３）を、式（３４）の様に表せば、信号源Ｖｓは、仮想的な各電極を中心とする半径Ｌｉの円の交点に存在すると考えられる。
【０１２７】
【数３４】
2019162248.tif 000036
【０１２８】
式（３４）において、βは、生体の導電率で定まる定数で、Ｒｂｉは、式（３３）で算出される信号源Ｖｓと、仮想的な各電極との間の内部抵抗で、ｋは、仮想的な各電極と生体１０との間で生じる接触抵抗のオフセット成分である。
【０１２９】
従って、信号源Ｖｓの２次元的な位置座標（ｘ、ｙ）は、オフセット成分ｋを未知数に加えて、３つの円を表す以下の連立方程式（９）を解くことによって求めることができる。
【０１３０】
【数３５】
2019162248.tif 000037
【０１３１】
ここで、（ａｉ，ｂｉ）(ｉ＝１，２，３）は、仮想的な各電極の２次元位置で、Ｌｉは、以下の式（１０）で表される。
【０１３２】
【数３７】
2019162248.tif 000038
【０１３３】
なお、連立方程式（９）を解くに当たり、定数βは、例えば、信号源Ｖｓを含む生体１０のＸ線透過画像などから推定して決定することができる。また、一対の電極として、互いに対となる４つの電極を、生体１０の表面の円周上に配置すれば、定数βを、上記の連立方程式（９）を解くことによって求めることができる。
【０１３４】
また、仮想的な電極の位置座標（ａｉ、ｂｉ）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。
【０１３５】
なお、本実施形態において、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。
【０１３６】
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、４つの電極２１〜２４（または３つの電極２１〜２３）とグランド電極２０との間、若しくは、各電極２１〜２４（または２１〜２３）間に、第１の外部抵抗Ｒｇ１又は第２の外部抵抗Ｒｇ２を並列接続したが、いずれか一方を、抵抗値を無限大（外部抵抗を接続しない）にしてもよい。
【０１３７】
また、生体１０表面に配置された４つの電極２１〜２４（または３つの電極２１〜２３）の接触面積を、全て等しくすることが好ましい。これにより、各電極２１〜２４（または２１〜２３）と生体１０との間に生じる接触抵抗のバラツキを抑えることができるため、接触抵抗Ｒｃのオフセット成分ｋを、より正確に求めることができる。
【符号の説明】
【０１３８】
１０      生体 
２０      グランド電極 
２１〜２４      電極 
３０      アンプ 
【図１】
2019162248.tif 000049
【図２】
2019162248.tif 000050
【図３】
2019162248.tif 000051
【図４】
2019162248.tif 000052
【図５】
2019162248.tif 000053
【図６】
2019162248.tif 000054
【図７】
2019162248.tif 000055
【図８】
2019162248.tif 000056
【図９】
2019162248.tif 000057
【図１０】
2019162248.tif 000058
【図１１】
2019162248.tif 000059
【図１２】
2019162248.tif 000060
【図１３】
2019162248.tif 000061