ファラデーシールド部品及び生体情報測定方法

【課題】測定電極に対し静電シールドし、シールド板の渦電流の発生を低く抑える。
【解決手段】磁気刺激を行うためのコイル３５により磁気刺激が与えられる生体の部位を測定電極共に被覆するように配置される。スリット１３を有し、生体の部位を被覆すると共にスリット１３により挟まれる帯状部１２Ａ、１２Ｂを有し、この帯状部１２Ａ、１２Ｂによる経路が全て開経路である導電材１０と、この導電材１０を保持する面状シート２０とを具備する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、脳波計や誘発電位検査装置などによる脳波測定や誘発電位測定などの生体情報測定の際に、核磁気共鳴イメージング(MRI)や磁気刺激を行うためのコイルにより磁気刺激を与えながら測定を行う場合に用いると好適なファラデーシールド部品及び、このファラデーシールド部品を用いて行う生体情報測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の磁気刺激下における脳波の測定などにおいては、磁気刺激コイルに２０００Ｖ近くのパルス電圧を印加するため、測定電極に対する静電誘導が生じ、アーチファクトが大きくなり、脳波や誘発脳波を適切に測定できない問題があった。
【０００３】
そこで、測定電極を含めて測定部位を導電体により覆った状態で測定を行うことが考えられる。しかしながら、この手法によると、導電体に渦電流が発生し、磁気刺激の強度が低減し、また、大きな音を発生するという新たな問題が生じる。
【０００４】
従来、磁気刺激による生体電極に生じる渦電流を少なくすることを狙って、生体電極の形状を工夫したものが知られている（特許文献１参照）。しかしながら、この生体電極は渦電流を少なくするものであっても、電極に静電誘導が生じることは避けることができず、磁気刺激によるアーチファクトを大きく低減させる十分な効果を得ることができなかった。
【特許文献１】特開平１０−２０１７２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は上記のような磁気刺激下における生体情報測定の現状に鑑みてなされたもので、その目的は、測定電極に対する静電シールドが適切に行われるようにして、測定電極における渦電流の発生を大きく低減されるファラデーシールド部品を提供することである。また、静電シールドを行う導電面における渦電流の発生を低く抑えると共に振動による音発生を抑制するファラデーシールド部品を提供することを目的とする。更にファラデーシールド部品を用いた生体情報測定方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るファラデーシールド部品は、生体の部位を測定電極と共に被覆するように配置されるファラデーシールド部品であって、スリットを有し、生体の部位を被覆すると共にスリットにより挟まれる帯状部を有し、この帯状部による経路が全て開経路である導電材と、この導電材を保持する面状シートとを具備することを特徴とする。
【０００７】
本発明に係るファラデーシールド部品においては、前記導電材及び面状シートが、被覆する生体部位にフィットする形状を有することを特徴とする。
【０００８】
本発明に係るファラデーシールド部品においては、面状シートが透明または半透明の絶縁材料により構成されることを特徴とする。
【０００９】
本発明に係るファラデーシールド部品においては、導電材が薄板、箔、線材、網材のいずれかにより構成されることを特徴とする。
【００１０】
本発明に係るファラデーシールド部品においては、導電材が面状シート上に印刷、塗布或いは吹付けされていることを特徴とする。
【００１１】
本発明に係るファラデーシールド部品においては、導電材が二枚の面状シートに挟まれて、二枚の面状シートが接着されていることを特徴とする。
【００１２】
本発明に係るファラデーシールド部品においては、導電材には、接地用コネクタが接続されていることを特徴とする。
【００１３】
本発明に係るファラデーシールド部品においては、生体から生体信号を取り出す電極に接続されたリード線を被覆する形状を有することを特徴とする。
【００１４】
本発明に係る生体情報測定方法は、生体から生体信号を取り出す電極が取り付けられた生体の部位を、前記請求項１乃至８のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品により被覆し、磁気刺激下において電極に接続されたリード線を介して生体情報測定装置にて生体信号を得て測定を行うことを特徴とする。
【００１５】
本発明に係る生体情報測定方法は、ファラデーシールド部品をネットにより覆った状態において、測定を行うことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るファラデーシールド部品は、MRI磁気測定時や磁気刺激の場合に、生体の部位を測定電極と共に被覆するように配置されるので、測定電極を静電シールドすることができる。また、スリットを有し、生体の部位を被覆すると共にスリットにより挟まれる帯状部を有し、この帯状部による経路が全て開経路である導電材を備えるので、開経路に渦電流が生じることはなく、また、帯状部に渦電流が生じても帯状部の幅を狭小化することにより大きな渦電流とならないので、生体信号に対するアーチファクトを低減させて好適な測定環境を提供できる。更に、大きな渦電流が発生せず、発生する音を小さくできる効果がある。また、生体から生体信号を取り出す電極に接続されたリード線を被覆する形状を有することにより、リード線を流れる生体信号に対するアーチファクトを低減させることができる。
【００１７】
本発明に係る生体情報測定方法によれば、請求項１乃至８のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品により被覆し、磁気刺激下において電極に接続されたリード線を介して生体情報測定装置にて生体信号を得て測定を行うので、測定電極を静電シールドすることができる。また、ファラデーシールド部品に、大きな渦電流が発生せず、発生する音を小さくできる効果がある。また、ファラデーシールド部品をネットにより覆った状態において、測定を行うことによりファラデーシールド部品の振動を低減させ、生体信号に対するアーチファクトを低減させ、音発生も更に低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下添付図面を参照して、本発明に係るファラデーシールド部品の実施例及びファラデーシールド部品を用いた生体情報測定方法を説明する。各図において、同一の構成要素には同一の符号を付して重複する説明を省略する。図１には、頭に被せて使用するヘッドキャップタイプのファラデーシールド部品１の斜視図が示されている。ファラデーシールド部品１は、導電材１０と面状シート２０を主な構成要素としている。導電材１０には、接地用コネクタ３１が接続されている。
【００１９】
導電材１０と面状シート２０は共に全体として、頭部形状に沿って半球殻形状であり、被覆する生体部位である頭部にフィットする形状を有している。このファラデーシールド部品１の展開図は図２に示す如くであり、また、要部省略展開図は図３に示す如くである。
【００２０】
概ね頭頂部に対応する部分には、Ｃ字状である導電材１０の基部１１が形成されており、この基部１１にはラジアル方向に延び、外方側となるほど幅広とされたそれぞれ複数本の帯状部１２Ａ、１２Ｂが接続されている。Ｃ字状である基部１１は、それにより形成される経路が開経路となっている。帯状部１２Ａは、帯状部１２Ｂよりも短く、人体頭部にファラデーシールド部品１を被せたときに顔の側に位置する部分である。帯状部１２Ｂは、頭部に被せたときに首の後部側に位置する部分である。
【００２１】
帯状部１２Ａは、先端においてほぼ直角方向に折り曲げられた先端部１２ＡＴを有している。先端部１２ＡＴからみると、先端部１２ＡＴには基部１１側へ向かって延びる二条の帯状部１２Ａが接続されている。二条の帯状部１２Ａの一方の先端は前述の通り基部１１に接続されているが、二条の帯状部１２Ａの他方の先端は基部１１に接続されていない。つまり、帯状部１２Ａ、先端部１２ＡＴ及び基部１１は、これらにより形成される経路が開経路となっている。
【００２２】
帯状部１２Ｂは、帯状部１２Ｂの先端部１２ＢＴより長い部分においては、同じ幅を有しており、先端においてほぼ直角方向に折り曲げられた先端部１２ＢＴを有する。この先端部１２ＢＴからみると、先端部１２ＢＴには基部１１側に向かって延びる二条の帯状部１２Ｂが接続されている。二条の帯状部１２Ｂの一方は前述の通り基部１１に接続されているが、二条の帯状部１２Ｂの他方は基部１１に接続されていない。つまり、帯状部１２Ｂ、先端部１２ＢＴ及び基部１１も、それにより形成される経路が開経路となっている。結局、Ｃ字状である基部１１を含めて全ての帯状部１２Ａ、１２Ｂにより形成される経路が開経路となっているため、この経路を介して渦電流がながることはない。
【００２３】
隣接する二つの帯状部１２Ａ、１２Ａの間、隣接する二つの帯状部１２Ｂ、１２Ｂの間、更には隣接する帯状部１２Ａと帯状部１２Ｂの間には、帯状部１２Ａと帯状部１２Ｂの幅が狭小となるようにスリット１３が形成されている。このように帯状部１２Ａと帯状部１２Ｂの幅を狭小とするほど、帯状部１２Ａと帯状部１２Ｂに発生する渦電流を低く抑えることができる。
【００２４】
面状シート２０は、好適には、透明または半透明の絶縁材料により構成される。絶縁材料としては、各種のプラスチック薄膜、フレキシブルプリント配線板などを採用することができる。面状シート２０は、図２では２点鎖線により描かれている。面状シート２０の面積は、複数の帯状部１２Ａにより形成される扇形状部分の面積に加えて複数の帯状部１２Ｂにより形成される扇形状部分の面積を加えて得た面積より、やや広くされている。
【００２５】
導電材１０は、薄板、箔、線材、網材のいずれかにより形成することができる。導電材１０の材質は、導電性を有していれば良く、銀、銅、アルミニウム、カーボン或いは合金などを用いることができる。導電材１０は、薄板を裁断して形成することもできるが、面状シート２０上にマスクを用いて印刷、塗布或いは吹付けを行って形成することもできる。更に、接着剤が塗布された面を有する二枚の面状シート２０、２０により導電材１０を挟み、二枚の面状シート２０、２０を接着してファラデーシールド部品１としても良い。
【００２６】
上記のファラデーシールド部品１を用いる場合には、人体頭部に測定電極を配置する。例えば、所要部に設けられた電極ホルダ４２を備え、頭部及び顎部を覆う図４に示すようなキャップ４１を被るようにする。電極ホルダ４２内には電極が設けられており、電極に接続されるリード線４３が首の後部において束ねられて生体情報測定装置に到るようにされている。この状態の頭部に、ファラデーシールド部品１を図５に示されるように被せて静電シールドする。この状態において、導電材１０及び面状シート２０が、被覆する生体部位である頭部にフィットする形状となっていることが判る。また、ファラデーシールド部品１は、複数の帯状部１２Ｂにより形成される扇形状部分を有し、この扇形状部分が頭部から生体信号を取り出す電極に接続されたリード線４３が束ねられた部分においてもリード線４３を被覆する形状となっている。
【００２７】
接地用コネクタ３１に接続された導線３２をアース電位に接続する。ファラデーシールド部品１の露出面側に磁気刺激を行うためのコイル３５を配置し、このコイル３５にパルス電圧を印加することにより磁気刺激を与え、該刺激下において電極ホルダ４２内の電極に接続されたリード線４３を介して生体情報測定装置にて生体信号を得て測定を行う。
【００２８】
このような測定の場合に、ファラデーシールド部品１は、磁気刺激を行うためのコイルにより磁気刺激が与えられる頭部を被覆するように配置されるので、測定電極を静電シールドしている。帯状部１２Ａ、１２Ｂは、コイル３５に印加するパルス電圧などを考慮して、大きな渦電流が生じず生体信号に対するアーチファクトを低減させることができる程度の狭小な幅寸法を有するので、大きな渦電流を発生させずにアーチファクトを低減させて好適な測定環境を提供できている。また、複数の帯状部１２Ｂにより形成される扇形状部分を有し、この扇形状部分が生体から生体信号を取り出す電極に接続されたリード線４３が密集する首の後部付近まで被覆する形状であることによって、アーチファクトを更に低減させている。
【００２９】
図６に、上記実施例に係るファラデーシールド部品１を用いた場合におけるコイル通電による振動に基づくノイズレベルの経時変化（図６（ａ））と、実施例に係るファラデーシールド部品１を用いなかった場合におけるコイル通電による振動に基づくノイズレベルの経時変化（図６（ｂ））とを示す。実施例に係るファラデーシールド部品１を用いた場合には、振動に基づくノイズが５ｍｓｅｃ程度でほぼ収束していることが判る。
【００３０】
図７に時間軸を縮小した場合の振動によるノイズレベルの経時変化を示す。図７（ａ）は、実施例に係るファラデーシールド部品１を用いた場合であり、図７（ｂ）は、実施例に係るファラデーシールド部品１を用いなかった場合を示す。図７（ｂ）では、コイル通電に大きなノイズレベルが観測される以外に、その後の外来ハムノイズなどのノイズレベルも大きく、磁気刺激装置が次の刺激のための充電に入った時点ｔ以降に充電ノイズが大きくなることも観測される。実施例に係るファラデーシールド部品１を用いた場合には、図7(a)を見ると明らかなように外来ハムノイズはほとんど観測されないか、かなりのレベルまで低減され、また充電ノイズに係る変動は見られず、安定した生体情報測定が可能であることが判る。
【００３１】
図８は、第２の実施例に係るファラデーシールド部品１Ａを示す。第１の実施例に示したファラデーシールド部品１は、主に長さが異なる帯状部１２Ａと帯状部１２Ｂを備えるものであるが、このファラデーシールド部品１Ａは、全て帯状部１２Ａにより構成されており、首の後部側を覆う帯状部１２Ｂを備えていない。
【００３２】
上記以外の構成においては、ファラデーシールド部品１Ａを構成する導電材１０と面状シート２０が全体として、頭部形状に沿って半球殻形状であり、被覆する生体部位である頭部にフィットする形状を有しているなど、ファラデーシールド部品１と同一の構成を備えている。
【００３３】
このファラデーシールド部品１Ａを用いて生体情報の測定を行う場合にも、図４に示したキャップ４１を被り、この状態の頭部に、ファラデーシールド部品１Ａを被せて静電シールドして測定を行う。このファラデーシールド部品１Ａによっても、図６、図７によって示したファラデーシールド部品１とほぼ同じ特性が得られ、ファラデーシールド部品１Ａに大きな渦電流を発生させずに、アーチファクトを低減させて好適な測定環境を提供できることが判った。
【００３４】
図９は、図８において説明した状態のファラデーシールド部品１Ａをネット５５により覆った状態を示す図である。ネット５５は、布製の網などのような伸縮性が余りない素材よりも、ゴムなどの伸縮性が大きい素材を布などで覆った網線により構成されるものが好適である。即ち、このようなネット５５によりファラデーシールド部品１Ａを覆った状態において測定を行うことによって、ファラデーシールド部品１Ａの振動が抑えられ、生体信号に対するアーチファクトを低減させ、音発生も更に低減させることができる。なお、図５に示す状態のファラデーシールド部品１をネット５５により覆って測定を行うこともできる。ファラデーシールド部品１に適用するネットは、首の後部側を覆うように、帯状部１２Ｂに対応する形状を備えるようにしても良い。
【００３５】
図１０は、第３の実施例に係るファラデーシールド部品１Ｂを示す。このファラデーシールド部品１Ｂは、基部１１と同心円状の複数の帯状部１４によりなる導電材を面状シート２０に設けたものである。各帯状部１４は結合部１５により接続されているが、各帯状部１４における長手方向の先端には間隙１９が設けられ不連続となっている。また、隣接する二つの帯状部１４、１４の間には、スリット１６が形成されている。この構成によって、基部１１と同心円状の複数の帯状部１４によって形成される経路はいずれも開経路となっている。係るファラデーシールド部品１Ｂによっても、ファラデーシールド部品１、１Ａと同様の効果が得られる。
【００３６】
図１１は、第４の実施例に係るファラデーシールド部品１Ｃを示す。このファラデーシールド部品１Ｃは、基部１１から螺旋状に一本の帯状部１７が延びており、基部１１及び螺旋状の帯状部１７によりなる導電材が面状シート２０に設けられている。上下方向に隣接する二つの帯状部１７、１７の間には、スリット１８が形成されている。この構成によって、基部１１及び螺旋状の帯状部１７によって形成される経路はいずれも開経路となっている。係るファラデーシールド部品１Ｃによっても、ファラデーシールド部品１、１Ａと同様の効果が得られる。なお、この例では、基部１１から螺旋状に一本の帯状部１７が延びているものを示したが、基部１１から螺旋状に複数本の帯状部１７が延びている構成を採用しても良い。
【００３７】
図１２は、第５の実施例に係るファラデーシールド部品２を示す。このファラデーシールド部品２は、四辺形の面状シート２１に簾状の導電材２２が設けられたものである。ファラデーシールド部品２の形状は、この四辺形に限られることなく、台形形状や楕円形状など所望の形状を採用し得る。
【００３８】
導電材２２は、長尺帯状の基部２３の一長辺から直交する複数本の帯状部２４が延びている。二本の隣接する帯状部２４、２４の間には、スリット２５が形成されている。基部２３と複数本の帯状部２４により形成される経路は、いずれも開経路となっている。帯状部２４は、コイルに印加するパルス電圧などを考慮して、大きな渦電流が生じず生体信号に対するアーチファクトを低減させることができる程度の狭小な幅寸法を有する。
【００３９】
このファラデーシールド部品２は、例えば図１３に示すように腕６０に巻き付けて使用することができる。勿論、測定時にはファラデーシールド部品２が腕に設けられた電極を覆うようにされ、導電材２２に接続されている接地用コネクタ３１から延びる導線３２はアース電位に接続される。
【００４０】
また、ファラデーシールド部品２は、例えば図１４に示すように腹部７０に巻き付けて使用することができる。この腹部７０に適用されるファラデーシールド部品２は、腕６０に適用されるものよりも大きい。ファラデーシールド部品２は、平らなものである必要はなく、測定電極を取り付ける生体部位にフィットする形状であることが好適であり、湾曲や凹凸を有するように構成すると良い。
【００４１】
以上、本発明の好適な実施例について説明したが、本発明は前記実施例に限定されることなく、種々の設計変更が可能であり、その他本発明の精神を逸脱しない範囲内において多くの設計変更を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のファラデーシールド部品における第１の実施例の斜視図。
【図２】本発明のファラデーシールド部品における第１の実施例の展開図。
【図３】本発明のファラデーシールド部品における第１の実施例の一部省略展開図。
【図４】本発明のファラデーシールド部品を用いた生体情報測定に用いるキャップの側面図。
【図５】本発明のファラデーシールド部品における第１の実施例を用いた生体情報測定の状態を示す斜視図。
【図６】本発明のファラデーシールド部品における第１の実施例を用いた生体情報測定と第１の実施例を用いない生体情報測定における振動によるノイズレベルの経時変化を示す図。
【図７】図６の時間軸を縮小した場合の振動によるノイズレベルの経時変化を示す図。
【図８】本発明のファラデーシールド部品における第２の実施例の斜視図。
【図９】本発明のファラデーシールド部品における第２の実施例において、測定時にネットを被せた状態の斜視図。
【図１０】本発明のファラデーシールド部品における第３の実施例の斜視図。
【図１１】本発明のファラデーシールド部品における第４の実施例の斜視図。
【図１２】本発明のファラデーシールド部品における第５の実施例の平面図。
【図１３】本発明のファラデーシールド部品における第５の実施例を腕に巻き付けた状態を示す斜視図。
【図１４】本発明のファラデーシールド部品における第５の実施例を腹部に巻き付けた状態を示す斜視図。
【符号の説明】
【００４３】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、２ファラデーシールド部品
１０、２２導電材
１１、２３基部
１２Ａ、１２Ｂ、１４、１７、２４帯状部
１３スリット
１６、１８、２５スリット
１９間隙
２０、２１面状シート
３１接地用コネクタ
３２導線

【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の部位を測定電極と共に被覆するように配置されるファラデーシールド部品であって、
スリットを有し、生体の部位を被覆すると共にスリットにより挟まれる帯状部を有し、この帯状部による経路が全て開経路である導電材と、
この導電材を保持する面状シートと
を具備することを特徴とするファラデーシールド部品。
【請求項２】
前記導電材及び面状シートが、被覆する生体部位にフィットする形状を有することを特徴とする請求項１に記載のファラデーシールド部品。
【請求項３】
面状シートが透明または半透明の絶縁材料により構成されることを特徴とする請求項１または２に記載のファラデーシールド部品。
【請求項４】
導電材が薄板、箔、線材、網材のいずれかにより構成されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品。
【請求項５】
導電材が面状シート上に印刷、塗布或いは吹付けされていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品。
【請求項６】
導電材が二枚の面状シートに挟まれて、二枚の面状シートが接着されていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品。
【請求項７】
導電材には、接地用コネクタが接続されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品。
【請求項８】
生体から生体信号を取り出す電極に接続されたリード線を被覆する形状を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品。
【請求項９】
生体から生体信号を取り出す電極が取り付けられた生体の部位を、前記請求項１乃至８のいずれか１項に記載のファラデーシールド部品により被覆し、
磁気刺激下において電極に接続されたリード線を介して生体情報測定装置にて生体信号を得て測定を行うことを特徴とする生体情報測定方法。
【請求項１０】
ファラデーシールド部品をネットにより覆った状態において、測定を行うことを特徴とする請求項９に記載の生体情報測定方法。

【図２】