(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記中点電位を前記差動増幅器の基準電位に短絡させる短絡回路とを備えることを特徴とする生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項２】
前記中点電位は、前記各電極の電位の加算平均電位であることを特徴とする請求項１記載の生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項３】
人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記各電極の電位の差分電位を前記差動増幅器の基準電位に短絡させる短絡回路とを備えることを特徴とする生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項４】
前記短絡回路は、オン・オフすることで通電・遮断を行うスイッチであることを特徴とする請求項１乃至３いずれか記載の生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項５】
人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記中点電位に電気パルスを印加するパルス発生回路とを備えることを特徴とする生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項６】
人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、人体の基準電位に電気パルスを印加するパルス発生回路とを備えることを特徴とする生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項７】
前記中点電位を監視する手段を備えることを特徴とする請求項１乃至６いずれか記載の生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項８】
前記短絡回路を所定の周期毎に動作させることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項９】
前記パルス発生回路を所定の周期毎に動作させることを特徴とする請求項５または６記載の生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項１０】
測定が開始されると同時に、前記短絡回路を動作させることを特徴とする請求項１乃至４いずれか記載の生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項１１】
測定が開始されると同時に、前記パルス発生回路を動作させることを特徴とする請求項５または６記載の生体電気信号計測の基準電位安定化装置。
【請求項１２】
請求項１乃至１１のうちいずれかの生体電気信号計測の基準電位安定化装置を用いることを特徴とする筋電計。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、生体電気信号計測の基準電位安定化装置および筋電計に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
生体に発生する電気信号（生体電気信号）を人体の表面上の２点間の電位差として非侵襲に検出する従来の生体電気信号計測装置の構成を図４に示す。人体Ｈの表面上に設置した計測電極Ｐ１，Ｐ２、基準電極Ｐ３と、計測電極Ｐ１が検出した生体電気信号Ｖ１と計測電極Ｐ２が検出した生体電気信号Ｖ２との電位差を増幅した信号Ｖｏｕｔを出力する差動増幅器１とから構成され、差動増幅器１の基準電位端子ｒｅｆは生体電気信号計測装置Ｓの電気回路の基準電位ＧＮＤ２に接続し、基準電位ＧＮＤ２は基準電極Ｐ３に接続しており、基準電位ＧＮＤ２は基準電極Ｐ３を介して人体Ｈの基準電位ＧＮＤ１に接続している。
【０００３】
しかし、外界の電気的な放射ノイズによる影響や、静電気等の帯電による影響や、基準電極Ｐ３の直下にある人体組織の電気的活動の影響、乾燥肌等による皮膚面と電極Ｐ１〜Ｐ３との間の高抵抗（高インピーダンス）の影響、人体の高インピーダンス性の影響等によって基準電位ＧＮＤ１が安定せず、結果的に差動増幅器１が参照する基準電位ＧＮＤ２が安定せずに、正しく生体電気信号を測定できないことがあった。
【０００４】
そこで、図５に示すように、差動増幅器１の内部抵抗Ｒａの中点電位、すなわち生体電気信号Ｖ１の電位と生体電気信号Ｖ２の電位との間の中点電位Ｖｍ、及び基準電位ＧＮＤ２に基づいて、能動的に人体Ｈの基準電位ＧＮＤ１を最適な値、すなわち電気回路の基準電位ＧＮＤ２に一致させるような調節を行う基準電位安定化回路Ａを備える構成がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５に示すように基準電位安定化回路Ａを備える回路構成であっても、外界の電気的な放射ノイズによる影響や、静電気等の帯電による影響や、基準電極Ｐ３の直下にある人体組織の電気的活動の影響、乾燥肌等による皮膚面と電極Ｐ１〜Ｐ３との間の高抵抗（高インピーダンス）の影響、人体の高インピーダンス性の影響等によって、基準電位ＧＮＤ２から見た中点電位Ｖｍの大きさが基準電位安定化回路Ａの対応電位範囲を超えた場合に、基準電位安定化回路Ａが動作しなくなって、正しく生体電気信号を測定できなくなるという問題があった。
【０００６】
本発明は、上記事由に鑑みてなされたものであり、その目的は、人体の基準電位と電気回路の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路の動作を安定にした生体電気信号の基準電位安定化装置および筋電計を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記中点電位を前記差動増幅器の基準電位に短絡させる短絡回路とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１において、前記中点電位は、前記各電極の電位の加算平均電位であることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記各電極の電位の差分電位を前記差動増幅器の基準電位に短絡させる短絡回路とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記短絡回路は、オン・オフすることで通電・遮断を行うスイッチであることを特徴とする。
【００１１】
請求項５の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記中点電位に電気パルスを印加するパルス発生回路とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項６の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、人体の基準電位に電気パルスを印加するパルス発生回路とを備えることを特徴とする。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、前記中点電位を監視する手段を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記短絡回路を所定の周期毎に動作させることを特徴とする。
【００１５】
請求項９の発明は、請求項５または６において、前記パルス発生回路を所定の周期毎に動作させることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、測定が開始されると同時に、前記短絡回路を動作させることを特徴とする。
【００１７】
請求項１１の発明は、請求項５または６において、測定が開始されると同時に、前記パルス発生回路を動作させることを特徴とする。
【００１８】
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１のうちいずれかの生体電気信号計測の基準電位安定化装置を用いることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
【００２０】
（実施形態１）
本実施形態の基準電位安定化装置は図５に示す従来例と同様の生体電気信号計測装置に用いられており、その構成は図１に示すように、生体電気信号Ｖ１の電位と生体電気信号Ｖ２の電位との間の中点電位Ｖｍ、及び基準電位ＧＮＤ２に基づいて、能動的に人体Ｈの基準電位ＧＮＤ１を最適な値、すなわち電気回路（差動増幅器１）の基準電位ＧＮＤ２に一致させるような調節を行う基準電位安定化回路Ａと、基準電位安定化回路Ａに入力された中点電位Ｖｍを、差動増幅器１の基準電位端子ｒｅｆに接続した基準電位ＧＮＤ２に短絡するスイッチＳＷ１とから構成される。なお、図５の従来例と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００２１】
従来、基準電位ＧＮＤ２から見た中点電位Ｖｍの大きさが基準電位安定化回路Ａの対応電位範囲を超えた場合に、基準電位安定化回路Ａが動作しなくなって、正しく生体電気信号を測定できなくなるという問題があったが、本実施形態では、スイッチＳＷ１をオンさせて、中点電位Ｖｍと基準電位ＧＮＤ２とを一時的に短絡させることによって、基準電位ＧＮＤ２から見た中点電位Ｖｍの大きさを基準電位安定化回路Ａの対応電位範囲内に収めることができ、したがって、基準電位安定化回路Ａを再駆動することができる。
【００２２】
ここで、中点電位Ｖｍは、生体電気信号Ｖ１の電位と生体電気信号Ｖ２の電位との間の電位（例えば生体電気信号Ｖ１，Ｖ２の各電位の加算平均電位）であるが、この中点電位Ｖｍの代わりに生体電気信号Ｖ１，Ｖ２の各電位の差分電位をスイッチＳＷ１によって基準電位ＧＮＤ２に短絡させても同様の効果を奏する。
【００２３】
また、このスイッチＳＷ１は、生体電気信号計測装置の使用者が、随時、随意にオン・オフできるものであり、さらに、使用者の手間を省くためには、所定の周期毎にオンする機能、生体電気信号の測定が開始されると同時にオンする機能、あるいは中点電位Ｖｍを監視する手段を設けて中点電位Ｖｍが所定の値を超えるとオンする機能を備えておけばよい。なお、スイッチＳＷ１は、プッシュスイッチ、半導体スイッチ、ＣＰＵによるプログラム制御等、中点電位Ｖｍと基準電位ＧＮＤ２との間の通電／遮断を切り替えることができるものであれば、その種類は問わない。
【００２４】
（実施形態２）
本実施形態の基準電位安定化装置も図５に示す従来例と同様の生体電気信号計測装置に用いられており、その構成は図２に示すように、生体電気信号Ｖ１の電位と生体電気信号Ｖ２の電位との間の中点電位Ｖｍ、及び基準電位ＧＮＤ２に基づいて、能動的に人体Ｈの基準電位ＧＮＤ１を最適な値、すなわち電気回路（差動増幅器１）の基準電位ＧＮＤ２に一致させるような調節を行う基準電位安定化回路Ａと、電気パルスを発生させるパルス発生回路Ｂとから構成される。なお、図５の従来例と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００２５】
従来、基準電位ＧＮＤ２から見た中点電位Ｖｍの大きさが基準電位安定化回路Ａの対応電位範囲を超えた場合に、基準電位安定化回路Ａが動作しなくなって、正しく生体電気信号を測定できなくなるという問題があった。そこで、本実施形態では、パルス電圧を発生するパルス発生回路Ｂの出力を基準電位安定化回路Ａの入力に接続し、中点電位Ｖｍにパルス電圧を印加することによって、基準電位安定化回路Ａの出力を変動させて、基準電位ＧＮＤ１を変動させる。そして、基準電位ＧＮＤ１を変動させることで、基準電位ＧＮＤ２から見た中点電位Ｖｍの大きさを基準電位安定化回路Ａの対応電位範囲内に収めることができ、したがって、基準電位安定化回路Ａを再駆動することができる。
【００２６】
また、このパルス発生回路Ｂの動作は、生体電気信号計測装置の使用者が、随時、随意にオン・オフできるものであり、さらに、使用者の手間を省くためには、所定の周期毎にオンする機能、生体電気信号の測定が開始されると同時にオンする機能、あるいは中点電位Ｖｍを監視する手段を設けて中点電位Ｖｍが所定の値を超えるとオンする機能を備えておけばよい。
【００２７】
（実施形態３）
本実施形態の基準電位安定化装置も図５に示す従来例と同様の生体電気信号計測装置に用いられており、その構成は図３に示すように、図２の実施形態２の回路において、パルス発生回路Ｂの出力を基準電位安定化回路Ａの出力に接続したものである。なお、図２と同様の構成には同一の符号を付して説明は省略する。
【００２８】
本実施形態では、パルス発生回路Ｂの出力を基準電位安定化回路Ａの出力に接続し、基準電極Ｐ３を介して基準電位ＧＮＤ１にパルス電圧を印加することによって、基準電位ＧＮＤ１を変動させる。そして、基準電位ＧＮＤ１を変動させることで、基準電位ＧＮＤ２から見た中点電位Ｖｍの大きさを基準電位安定化回路Ａの対応電位範囲内に収めることができ、したがって、基準電位安定化回路Ａを再駆動することができる。
【００２９】
また、このパルス発生回路Ｂの動作は、生体電気信号計測装置の使用者が、随時、随意にオン・オフできるものであり、さらに、使用者の手間を省くためには、所定の周期毎にオンする機能、生体電気信号の測定が開始されると同時にオンする機能、あるいは中点電位Ｖｍを監視する手段を設けて中点電位Ｖｍが所定の値を超えるとオンする機能を備えておけばよい。
【００３０】
なお、実施形態１〜３の各基準電位安定化装置を用いた生体電気信号計測装置としては、電極Ｐ１〜Ｐ３で生体の筋肉に発生する筋電位を測定する筋電位計がある。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記中点電位を前記差動増幅器の基準電位に短絡させる短絡回路とを備えるので、差動増幅器の基準電位から見た中点電位の大きさが基準電位安定化回路の対応電位範囲を超えた場合に、基準電位安定化回路が動作しなくなり、正しく生体電気信号を測定できない場合でも、基準電位安定化回路を再駆動することができ、計測の安定性が増すという効果がある。
【００３２】
請求項２の発明は、請求項１において、前記中点電位は、前記各電極の電位の加算平均電位であるので、加算平均電位を用いて請求項１と同様の効果を奏する。
【００３３】
請求項３の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記各電極の電位の差分電位を前記差動増幅器の基準電位に短絡させる短絡回路とを備えるので、請求項１と同様の効果を奏する。
【００３４】
請求項４の発明は、請求項１乃至３いずれかにおいて、前記短絡回路は、オン・オフすることで通電・遮断を行うスイッチであるので、短絡回路を容易に構成することができるという効果がある。
【００３５】
請求項５の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、前記中点電位に電気パルスを印加するパルス発生回路とを備えるので、請求項１と同様の効果を奏する。
【００３６】
請求項６の発明は、人体の電位を測定する２つの電極の各電位間の中点電位、及び前記各電極の電位を入力信号とする差動増幅器の基準電位に基づいて人体の基準電位と前記差動増幅器の基準電位とを一致させる基準電位安定化回路と、人体の基準電位に電気パルスを印加するパルス発生回路とを備えるので、請求項１と同様の効果を奏する。
【００３７】
請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかにおいて、前記中点電位を監視する手段を備えるので、中点電位が所定の値を超えた場合に、短絡回路またはパルス発生回路をオンさせれば、使用者が操作する手間が省けるという効果がある。
【００３８】
請求項８の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、前記短絡回路を所定の周期毎に動作させるので、基準電位安定化回路の動作・不動作に関わらず、短絡回路を周期毎にオンさせることで、使用者が操作する手間が省けるという効果がある。
【００３９】
請求項９の発明は、請求項５または６において、前記パルス発生回路を所定の周期毎に動作させるので、基準電位安定化回路の動作・不動作に関わらず、パルス発生回路を周期毎にオンさせることで、使用者が操作する手間が省けるという効果がある。
【００４０】
請求項１０の発明は、請求項１乃至４いずれかにおいて、測定が開始されると同時に、前記短絡回路を動作させるので、基準電位安定化回路の動作・不動作に関わらず、短絡回路を測定開始時にオンさせることで、使用者が操作する手間が省けるという効果がある。
【００４１】
請求項１１の発明は、請求項５または６において、測定が開始されると同時に、前記パルス発生回路を動作させるので、基準電位安定化回路の動作・不動作に関わらず、パルス発生回路を測定開始時にオンさせることで、使用者が操作する手間が省けるという効果がある。
【００４２】
請求項１２の発明は、請求項１乃至１１のうちいずれかの生体電気信号計測の基準電位安定化装置を用いるので、請求項１〜１１と同様の効果を奏する筋電計を提供することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１の基準電位安定化装置を用いた生体電気信号計測装置の回路構成を示す図である。
【図２】本発明の実施形態２の基準電位安定化装置を用いた生体電気信号計測装置の回路構成を示す図である。
【図３】本発明の実施形態３の基準電位安定化装置を用いた生体電気信号計測装置の回路構成を示す図である。
【図４】従来例の第１の生体電気信号計測装置の回路構成を示す図である。
【図５】従来例の第２の生体電気信号計測装置の回路構成を示す図である。
【符号の説明】
１  差動増幅器
Ａ  基準電位安定化回路
ＳＷ１  スイッチ
Ｐ１，Ｐ２  計測電極
Ｐ３  基準電極
Ｖ１，Ｖ２  生体電気信号
Ｖｍ  中点電位
ＧＮＤ１，ＧＮＤ２  基準電位
【図１】
0004333083.tif 000002
【図２】
0004333083.tif 000003
【図３】
0004333083.tif 000004
【図４】
0004333083.tif 000005
【図５】
0004333083.tif 000006