JPH10201726A

JPH10201726A - 皮膚電気現象計測電極，皮膚電気現象計測装置，ゲーム機及び自動車

Info

Publication number: JPH10201726A
Application number: JP9020067A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Suzuki; 正幸鈴木; Yasuyuki Nishio; 恭幸西尾; Hiroyuki Katsuma; 洋之鹿妻
Original assignee: Omron Corp; Omron Tateisi Electronics Co
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 1997-01-17
Filing date: 1997-01-17
Publication date: 1998-08-04

Abstract

(57)【要約】【課題】皮膚に生じる電気現象に関する物理量を簡単
かつ安定的に計測できる電極及びこの電極を備えた諸装
置を提供することにある。【解決手段】計測用の電極を２つ以上の要素電極から
なる要素電極群によって構成する。この要素電極群を２
つ以上のブロックに分割し、検知手段によって全ブロッ
クから皮膚による押し圧力が最大となるブロックを検出
する（Ｓ I）。次に、計測単位（押し圧力最大ブロック
とこのブロックに近接した複数個のブロックからなる
組）の押し圧力の総和を算出する（ＳII）。最後に、複
数の計測単位の中で押し圧力の総和が最大の計測単位を
構成する要素電極群を計測電極として用いる（ＳIII
）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、皮膚に生じる電気
現象に関する物理量を計測するための電極及びこの電極
を備えた計測装置等の諸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、皮膚に生じる電気現象に関する物
理量を計測するための電極としては、例えば、特開平２
−１７７９３６号に開示されているような、マイクロス
イッチにより電極の押し圧を検知し、一定値以上の押し
圧の時に皮膚抵抗を計測する皮膚電気抵抗計測用電極
や、特開昭６４−５５３０号に開示されているような、
指輪型センサにより体動の影響なく手掌での皮膚電位変
化を計測できる皮膚電位計測装置用電極があった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の皮膚電気現象計測電極にあっては、計測を行
う際に皮膚を電極に一定以上の圧力で押し当て続けなけ
ればならないため被検者への拘束感が強いという問題点
があった。また、指輪型センサを装着しなければならな
い等計測が煩雑であるという問題点もあった。

【０００４】本発明は、かかる従来技術の課題を解決す
るためになされたものであって、その目的とするところ
は、皮膚に生じる電気現象に関する物理量を簡単かつ安
定的に計測できる電極及びこの電極を備えた諸装置を提
供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、第１の発明は、被検者の皮膚と接触させて、皮膚に
生じる電気現象に関する物理量を計測するための皮膚電
気現象計測電極において、少なくとも２つ以上の要素電
極からなり、皮膚と前記要素電極との接触状態を検知す
る検知手段を有し、該検知手段による検知結果に応じて
計測に用いる要素電極を選択することを特徴とする。

【０００６】皮膚に生じる電気現象には、生体の活動に
伴って皮膚に発生する生体電気現象と体外から印加され
る電気エネルギーが体内を伝播する電気現象の双方が含
まれる。このような電気現象に関する物理量としては、
神経・筋活動に伴う活動電位や、印加した電流によって
生じる電位差に基づく皮膚インピーダンス等がある。要
素電極とは、独立して皮膚電気現象に関する物理量を計
測することができる電極又は複数の電極からなるユニッ
トである。要素電極として単一の電極を用いるか、ユニ
ットを用いるかは物理量の計測方法に応じて適宜選択す
ることができる。

【０００７】このようにすれば、被検者の皮膚と接触し
ている要素電極のなかから検知手段によって接触状態が
安定している要素電極を検知して計測に用いるので、安
定した計測が可能となる。

【０００８】また、被検者が計測の際に皮膚を接触させ
る位置及び接触状態を厳格に規制せずとも、被検者の皮
膚が接触した時に検知手段によって接触状態を検知し、
接触状態が安定している要素電極を選択して計測に用い
るので、計測に対する煩雑さが低減し、簡単に計測する
ことができる。

【０００９】第２の発明は、第１の発明において、前記
電極を少なくとも２以上の要素電極群に分割し、前記検
知手段による検知結果に応じて計測に用いる要素電極群
を選択することを特徴とする。

【００１０】ここで、要素電極群とは、少なくとも２つ
以上の互いに近接する要素電極からなる組である。

【００１１】物理量の計測の安定度を増すためには、皮
膚と電極とがある程度の大きな面積をもって接触してい
ることが望ましい。しかしながら、あまり広範囲の要素
電極を計測に用いると、接触が不安定な電極が体動によ
るアーチファクトを拾ってしまう。そのため数個〜数十
個単位の要素電極を組として電極群を構成し、検知手段
によって接触状態を検知し、計測に用いる電極群を選択
することにより、計測に用いる要素電極の範囲を限定す
ることができる。

【００１２】第３の発明は、第２の発明において、計測
に用いる要素電極群として互いに隣接する２以上の要素
電極群を選択することを特徴とする。

【００１３】このように、互いに隣接する２以上の要素
電極群を測定に用いれば、物理量計測の安定化を図るこ
とができる。また、要素電極群の境界部分で電極と皮膚
との接触状態が安定している場合でも、その境界部分で
接する要素電極群を計測に用いることができるので、安
定した計測が可能となる。

【００１４】第４の発明は、第１乃至第３の発明におい
て、前記検知手段として感圧手段を備えたことを特徴と
する。

【００１５】検知手段として感圧手段を用い、電極に対
する皮膚の押圧力を指標として皮膚と電極との接触状態
を検出することができるので、簡単な機構で接触状態を
検出することができる。

【００１６】この感圧手段としては、圧電素子等の圧力
によって出力が変化するものであればよい。

【００１７】第５の発明は、第１乃至第４の発明に係る
皮膚電気現象計測電極を備え、該電極によって皮膚に生
じる電気現象に関する物理量を計測することを特徴とす
る皮膚電気現象計測装置である。

【００１８】このようにすれば、簡単かつ安定した計測
が可能な皮膚電気現象計測装置を提供することができ
る。

【００１９】このような物理量を計測するだけでなく、
これらの物理量に基づき被検者に関する血圧，心拍数等
の情報を加味して、健康管理に有益な指針情報を提供す
るようにしてもよい。

【００２０】第６の発明は、第１乃至第４の発明におい
て、前記物理量として皮膚インピーダンスを計測するこ
とを特徴とする。

【００２１】このようにすれば、皮膚インピーダンスを
簡単かつ安定的に計測することができる。

【００２２】第７の発明は、第６の発明に係る皮膚電気
現象計測電極を入力装置に設けたことを特徴とするゲー
ム機である。

【００２３】このように、ゲーム機の入力装置に皮膚電
気現象計測電極を設けて、遊戯者の皮膚インピーダンス
を計測すれば、皮膚インピーダンス値から遊戯者の集中
度，興奮度、疲労度等を検出することができる。また、
この集中度等の情報をゲーム機にフィードバックするこ
とによりゲームの難易度等を制御することもできる。皮
膚インピーダンスのみではなく、他の物理量を計測して
同様に利用してもよい。

【００２４】第８の発明は、第６の発明に係る皮膚電気
現象計測電極をステアリングホイールのリムに設けたこ
とを特徴とする自動車である。

【００２５】このように、自動車のステアリングホイー
ルのリムに皮膚電気現象計測電極を設けて、ドライバー
の皮膚インピーダンスを計測すれば、皮膚インピーダン
ス値からドライバーの覚醒状態，運転に対する集中状
態，疲労度等を検出することができる。また、ドライバ
ー等に覚醒状態等の情報を提供することにより、より安
全な運転が可能となる。

【００２６】皮膚インピーダンスのみではなく、他の物
理量を計測して同様に利用してもよい。

【００２７】また、自動車のみならず他の乗り物の操舵
装置に皮膚電気現象計測電極を設けてもよい。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。

【００２９】（第１の実施形態）図１は、本発明の第１
の実施形態として皮膚インピーダンスを計測する電極を
示す。

【００３０】図１（ａ）は円形状電極を円柱形状のハウ
ジング１の円周面上に配置した状態を示し、図１（ｂ）
は円形状電極を平面状のハウジング２の面上に配置した
状態を示す。円形状電極は、通電電極３，電位電極４及
び基準電極５からなる。通電電極３，電位電極４及び基
準電極５はそれぞれハウジング１又はハウジング２の単
位面積当たり同じ個数だけ配置される。ここで要素電極
は、通電電極３，電位電極４，基準電極５の３つからな
るユニットである。

【００３１】図１（ｃ）は矩形状電極を円柱形状のハウ
ジング１の円周面上に配置した状態を示し、図１（ｄ）
は矩形状電極を平面状のハウジング２の面上に配置した
状態を示す。矩形状電極は、通電電極６，電位電極７及
び基準電極８からなる。通電電極６，電位電極７及び基
準電極８はそれぞれハウジング１又はハウジング２上の
電極の配列方向の単位長さ当たり同じ個数だけ配置され
る。ここでも要素電極は、通電電極６，電位電極７，基
準電極８の３つからなるユニットである。

【００３２】電極の平面形状は、円形状，矩形状に限ら
れない。

【００３３】このように電極を細分化することにより、
種々の形状を有するハウジングの面上に電極を配置する
ことができる。すなわち、被検者の皮膚との接触面積が
大きい箇所を選択して電極を配置できるので、安定的に
皮膚インピーダンスの計測を行うことができる。また、
被検者は電極が配置されたハウジングの面に皮膚を接触
させるだけでよいので、被検者の拘束感もなく簡単に計
測することができる。

【００３４】しかし、多数の電極を接続すると、計測に
使用されない電極も接続されることとなり、ノイズ重畳
の原因となる可能性がある。また、皮膚に接触している
電極であっても接触状態が不安定であると体動によるア
ーチファクトの重畳が大きくなる。そこで、皮膚に対す
る接触状態が安定している電極を認識してその電極のみ
を計測回路に接続する機構が必要となる。

【００３５】図２に本発明の第１の実施形態に係る皮膚
インピーダンス計測装置の概略構成を示すブロック図を
示す。

【００３６】ハウジングに配置された通電電極群９，電
位電極群１０及び基準電極群１１は、電極接触状態認識
部１２に接続される。各電極はそれぞれ皮膚インピーダ
ンス信号線１３と圧力信号線１４によって電極接触状態
認識部１２と接続されている。

【００３７】後述するように、電極接触状態認識部１２
において、各電極と皮膚との接触状態を認識し、皮膚イ
ンピーダンス計測に用いる電極を選択する。

【００３８】電極接触状態認識部１２には、通電電極に
電流を供給するための定電流出力部１５が接続され、こ
の通電量は通電電流制御部１６において制御電圧信号に
従って制御される。また、電極接触状態認識部１２に
は、通電電極及び電位電極に接続されて電位差を計測す
る電位差計測部１７も接続されている。この電位差計測
部１７には計測された電位差に基づいて皮膚インピーダ
ンスを計測する皮膚インピーダンス計測部１８が接続さ
れ皮膚インピーダンス信号を出力するようになってい
る。さらに、電極接触状態認識部１２には、基準電極に
接続される接地線１９も接続されている。

【００３９】図３に電極の断面構造の概略を示す。

【００４０】電極の断面構造は平面形状にかかわらず同
様である。導電性材料からなる電極２０は、非導電性材
料からなるハウジング２１に押圧方向に移動可能に埋設
されており、頭部がハウジング２１表面から若干突出し
ている。電極２０の押圧方向下方には硬度の高い非導電
性材料からなる圧力伝達部材２２を介して感圧手段とし
て圧電素子２３が配置されている。圧電素子２３の下方
には、電極２０及び圧電素子２３を支持するために非導
電性材料製のシート２４が設けられている。電極２０は
皮膚インピーダンス信号線１３によって、圧電素子２３
は圧力信号線１４によって電極接触状態認識部１２に接
続されている。

【００４１】皮膚との接触により電極２０が押圧される
ので、その圧力を圧電素子２３が検知する。皮膚との接
触状態がよいほど圧力値は高い値をもつので、圧電素子
２３によって検出された圧力から皮膚と電極２０との接
触状態を推定する。

【００４２】本実施形態では、圧電素子２３を各電極２
０毎に設けているが、複数の電極当たり１つの圧電素子
を設けるようにしてもよく、後述のブロック当たり１つ
の圧電素子を設けるようにしてもよい。また、本実施形
態では、電極２０の押圧方向下方に圧電素子２３を設け
ているが、ハウジング２１上に電極２０の頭部と並列す
るように配置してもよい。

【００４３】本実施形態では、感圧手段として圧電素子
を使用しているが、圧力によって出力が変化するもので
あればよい。光ファイバーをはりめぐらせて圧力による
光の透過量の変化を検出するようにしてもよい。

【００４４】次に、この電極を用いた皮膚接触状態の検
出方法について説明する。

【００４５】皮膚インピーダンスを計測する際には、計
測の安定度を増すために皮膚と電極とがある程度の大き
な面積をもって接触していることが望ましい。しかし、
あまり広範囲の電極を計測電極とすると、接触が不安定
な電極が体動によるアーチファクトを拾ってしまう。そ
のため、本実施形態では、電極ユニットを数個〜数十個
単位で要素電極群としてのブロックに分けてブロック毎
の接触状態を認識し、ある程度の範囲の電極のみを計測
電極に適用する。

【００４６】図４に、ブロック化された電極群を模式的
に示す。

【００４７】図４（ａ）に示すようにハウジングが環状
あるいは棒状の場合には、ハウジングの長手方向に電極
群をブロック化する。

【００４８】また、図４（ｂ）のようにハウジング２６
が平面状の場合には２次元的にブロック化する。このよ
うに平面状のハウジングに配置された電極群をブロック
化する場合には、六角形状のブロックとすることで必要
以上に広範囲の電極を計測電極として使用しないように
することができる。

【００４９】各ブロック内には、通電電極，電位電極，
基準電極がそれぞれ同数ずつ配置されている。

【００５０】ブロックの大きさは、皮膚と電極との接触
面方向の相対移動に対する分解能に応じて適宜選択する
ことができる。

【００５１】また、ブロックの形状についても電極の平
面形状及び電極が配置されるハウジングの形状に応じて
適宜選択することができる。

【００５２】次に、電極接触状態認識部１２の構成につ
いて説明する。

【００５３】図５に電極接触状態認識部１２の概略構成
を示すブロック図を示す。

【００５４】この電極接触状態認識部１２の制御はＣＰ
Ｕ２７によって行う。

【００５５】圧電素子の出力は加算回路２８によりブロ
ック毎に加算され圧力センシング用Ａ／Ｄ変換器２９に
より圧力情報としてＣＰＵ２７に取り込まれる。これに
よって、皮膚と電極との接触状態が検知される。

【００５６】ＣＰＵ２７では、後述のアルゴリズムによ
り圧力情報から最適なブロックを選び出して、各スイッ
チングＩＣ３０，３１，３２に制御信号を送る。

【００５７】各スイッチングＩＣ３０，３１，３２に
は、通電電極，電位電極及び基準電極がそれぞれ接続さ
れている。スイッチングＩＣ３１と電位電極，スイッチ
ングＩＣ３２と基準電極との間には、電位変化をより正
確に計測するためにそれぞれバッファアンプ３１ａ，３
２ａが設けられている。各スイッチングＩＣ３０，３
１，３２はＣＰＵ２７から送られた制御信号に従い、接
続された電極のなかから選択されたブロックの電極のみ
を計測電極とするようにスイッチングを行う。

【００５８】このようにして、通電電極の入出力端子３
３，電位電極の出力端子３４及び基準電極の出力端子３
５には、選択されたブロックの電極のみが接続される。

【００５９】以下、電極接触状態認識アルゴリズムにつ
いて説明する。

【００６０】図６は電極接触状態認識アルゴリズムの概
略を示すフローチャートであり、図７，図８は電極接触
状態認識アルゴリズムの手順を模式的に説明した図であ
る。

【００６１】まず、図７（ａ），図８（ａ）に示すよう
に、全ブロックから押し圧力最大のブロック３６，３９
を検出する（Ｓ I）。

【００６２】次に、図７（ｂ），図８（ｂ）に示すよう
に、計測単位（押し圧力最大ブロックとこのブロックに
近接した複数個のブロックからなる組）３７，４０の押
し圧力の総和を算出する（ＳII）。ここで、計測単位
は、環状又は棒状のハウジングでは２つのブロック（図
８（ｂ）），平面状のハウジングでは３つのブロック
（図７（ｂ））からなり、それぞれ２種類，６種類の組
み合わせがある。

【００６３】最後に、複数の計測単位の中で押し圧力の
総和が最大の計測単位３８，４１を構成する電極群を計
測電極として用いる（ＳIII ）。

【００６４】以下、電極接触状態認識アルゴリズムを環
状又は棒状のハウジングと平面状のハウジングの場合に
分けて詳述する。

【００６５】図９は、環状又は棒状ハウジングの場合の
電極接触状態認識アルゴリズムのフローチャートであ
る。

【００６６】この場合は、ブロック毎の圧力の総和をサ
ーチした後に、圧力最大のブロックを探す。そして、そ
のブロックに隣接したブロックのうち圧力の大きい方の
ブロックと上述の圧力最大のブロックとを計測対象ブロ
ックとしている。

【００６７】まず、ブロック１〜Ｎのブロック毎の圧力
の総和を検出する（Ｓ１）。

【００６８】押し圧力の最大値を示す変数Ｍａｘに０，
押し圧力最大のブロック番号を示す変数ＭＡＸＣに０，
カウンタを示す変数Ｃに１をそれぞれ代入する（Ｓ
２）。

【００６９】ここでＰ（Ｃ）＞Ｍａｘか否かを判定する
（Ｓ３）。Ｙｅｓであれば変数ＭａｘにＰ（Ｃ），ＭＡ
ＸＣにＣを代入してＳ５に進み（Ｓ４）、Ｎｏであれば
変数ＣにＣ＋１を代入する（Ｓ５）。

【００７０】次に、Ｃ＞Ｎか否かを判定する（Ｓ６）。
ＮｏであればＳ３に戻り、Ｙｅｓであれば次のステップ
に進んでＣ＝１か否かを判定する（Ｓ７）。

【００７１】Ｓ７においてＹｅｓであれば続いてＰ
（Ｎ）＞Ｐ（２）か否かを判定する（Ｓ８）。ここでＮ
ｏであれば計測単位としてブロック１，２を選択し（Ｓ
９）、Ｙｅｓであれば測定単位としてブロックＮ，１を
選択する（Ｓ１０）。

【００７２】Ｓ７においてＮｏであればＣ＝Ｎか否かを
判定する（Ｓ１１）。

【００７３】Ｓ１１においてＹｅｓであればＰ（Ｎ−
１）＞Ｐ（１）か否かを判定する（Ｓ１２）。ここで、
ＮｏであればＳ１０に進んで計測単位としてブロック
Ｎ，１を選択し、Ｙｅｓであれば計測単位としてブロッ
クＮ−１，Ｎを選択する（Ｓ１３）。

【００７４】Ｓ１１においてＮｏであればＰ（ＭＡＸＣ
−１）＞Ｐ（ＭＡＸＣ＋１）か否かを判定する（Ｓ１
４）。ここで、Ｙｅｓであれば計測単位としてブロック
ＭＡＸＣ−１，ＭＡＸＣを選択する（Ｓ１５）。Ｎｏで
あれば計測単位としてブロックＭＡＸＣ，ＭＡＸＣ＋１
を選択する（Ｓ１６）。

【００７５】図１０は、平面状ハウジングの場合の電極
接触状態認識アルゴリズムのフローチャートである。こ
の場合は、ブロック毎の圧力の総和をサーチした後に、
圧力総和最大のブロックを探す。次に、このブロック含
め、このブロックを囲む六角形の１つの頂点を共有する
３個のブロックからなる組の圧力の総和を求める。そし
て、この６種類の組み合わせのうち圧力の総和が最大と
なる組み合わせを計測対象ブロックとしている。

【００７６】まず、押し圧力最大値を示す変数をＭａｘ
に０，押し圧力最大のブロック番号の横座標を示す変数
ＭＨに０，押し圧力最大のブロック番号の縦座標を示す
変数ＭＶに０，横方向カウンタを示す変数Ｈに２，縦方
向カウンタを示す変数Ｖに２をそれぞれ代入する（Ｓ１
０１）。

【００７７】次に、Ｐ（Ｈ，Ｖ）＞Ｍａｘか否かを判定
する（Ｓ１０２）。ここでＮｏであれば、ＨにＨ＋１を
代入し（Ｓ１０３）、Ｙｅｓであれば、ＭａｘにＰ
（Ｈ，Ｖ），ＭＨにＨ，ＭＶにＶを代入したＳ１０３に
進む（Ｓ１０４）。

【００７８】次に、Ｈ＞Ｎ−１か否かを判定する（Ｓ１
０５）。ここでＮｏであれば、Ｓ１０２に戻り、Ｙｅｓ
であればＨに２，ＶにＶ＋１を代入する（Ｓ１０６）。

【００７９】次に、Ｖ＞Ｍ−１か否かを判定する（Ｓ１
０７）。ここでＮｏであれば、Ｓ１０２に戻り、Ｙｅｓ
であれば、次に進み、Ｐ（ＭＨ，ＭＶ−１）＋Ｐ（ＭＨ
＋１，ＭＶ−１）＋Ｐ（ＭＨ，ＭＶ）を算出してＪ
（１）と定義する。同様に、Ｐ（ＭＨ−１，ＭＶ）＋Ｐ
（ＭＨ，ＭＶ−１）＋Ｐ（ＭＨ，ＭＶ）を算出してＪ
（２）と定義し、Ｐ（ＭＨ，ＭＶ＋１）＋Ｐ（ＭＨ−
１，ＭＶ）＋Ｐ（ＭＨ，ＭＶ）を算出してＪ（３）と定
義し、Ｐ（ＭＨ＋１，ＭＶ＋１）＋Ｐ（ＭＨ，ＭＶ＋
１）＋Ｐ（ＭＨ，ＭＶ）を算出してＪ（４）と定義し、
Ｐ（ＭＨ＋１，ＭＶ＋１）＋Ｐ（ＭＨ＋１，ＭＶ）＋Ｐ
（ＭＨ，ＭＶ）を算出してＪ（５）と定義し、Ｐ（ＭＨ
＋１，ＭＶ）＋Ｐ（ＭＨ＋１，ＭＶ−１）＋Ｐ（ＭＨ，
ＭＶ）を算出してＪ（６）と定義する（Ｓ１０８）。

【００８０】次に、Ｊ（１），Ｊ（２），Ｊ（３），Ｊ
（４），Ｊ（５），Ｊ（６）のうちの最大値をＭＡＸＰ
に代入する（Ｓ１０９）。

【００８１】次に、Ｃに１を代入する（Ｓ１１０）。

【００８２】そしてＪ（Ｃ）＝ＭＡＸＰか否かを判定す
る（Ｓ１１１）。ここでＮｏならば、ＣにＣ＋１を代入
してＳ１１１に戻り（Ｓ１１２）、ＹｅｓであればＣの
値をみる（Ｓ１１３）。

【００８３】Ｓ１１３において、Ｃ＝１ならば計測単位
として（ＭＨ，ＭＶ−１），（ＭＨ＋１，ＭＶ−１），
（ＭＨ，ＭＶ）を選択する（Ｓ１１４）。Ｃ＝２ならば
計測単位として（ＭＨ−１，ＭＶ），（ＭＨ，ＭＶ−
１），（ＭＨ，ＭＶ）を選択する（Ｓ１１５）。Ｃ＝３
ならば計測単位として（ＭＨ，ＭＶ＋１），（ＭＨ−
１，ＭＶ），（ＭＨ，ＭＶ）を選択する（Ｓ１１６）。
Ｃ＝４ならば計測単位として（ＭＨ＋１，ＭＶ＋１），
（ＭＨ，ＭＶ＋１），（ＭＨ，ＭＶ）を選択する（Ｓ１
１７）。Ｃ＝５ならば計測単位として（ＭＨ＋１，ＭＶ
＋１），（ＭＨ＋１，ＭＶ），（ＭＨ，ＭＶ）を選択す
る（Ｓ１１８）。Ｃ＝６ならば計測単位として（ＭＨ＋
１，ＭＶ），（ＭＨ＋１，ＭＶ−１），（ＭＨ，ＭＶ）
を選択する（Ｓ１１９）。

【００８４】このように計測単位として互いに隣接する
２以上のブロックを選択すれば、皮膚インピーダンス計
測の安定化を図ることができる。また、ブロックの境界
部分で電極と皮膚との接触状態が安定している場合で
も、その境界部分で接するブロックを計測に用いること
ができるので、安定した計測が可能となる。

【００８５】（第２の実施形態）以下、本発明の第２の
実施形態に係るゲーム機について説明する。ゲーム機本
体に関しては既知の構成を採用することができるので、
遊戯者がゲームを行う際に種々の指示を入力するための
入力装置についてのみ説明する。

【００８６】図１１に、本発明の第１の実施形態に係る
電極を適用したゲーム機の入力装置としてのコントロー
ラ４２を示す。

【００８７】コントローラ４２は図１１（ａ）のように
両手で両側から保持する。この際、人差し指をコントロ
ーラ４２の側面４３及び上面４４に添え、中指を折り曲
げて裏面４５を両側から支持する。親指で前面４６に配
置されたボタン４７，４８，４９，５０，５１を押して
種々の指示を入力してゲームを行う。従って、本実施形
態では、図１１（ｂ）〜（ｅ）に示すように、両手の皮
膚が接触する頻度の高いコントローラ側面４３及び下面
５２並びに裏面４５の両端部に電極群５３を設けた。

【００８８】このようにコントローラ４２に皮膚インピ
ーダンス計測電極を配置することにより、ゲーム時にお
ける皮膚インピーダンスを計測し、この皮膚インピーダ
ンス値からゲーム遊戯者の集中度，興奮度，疲労度を検
出することができる。この集中度等をゲーム機にフィー
ドバックすることによりゲームの難易度等を制御するよ
うにしてもよい。。

【００８９】入力装置は本実施形態に係るコントローラ
に限られるものではなく、銃のグリップ，スキーのスト
ック，ゴルフのクラブ等の形状のものでもよい。また、
ボタン操作によるコントローラに限らず、ジョイスティ
ックタイプのコントローラでもよい。

【００９０】（第３の実施形態）以下、本発明の第３の
実施形態に係る自動車について説明する。自動車のステ
アリングホイールを除く各部には既知の構成を採用する
ことができるので、ステアリングホイールについてのみ
説明する。

【００９１】図１２に、自動車のステアリングホイール
５４に本発明の第１の実施形態に係る電極を適用した状
態を模式的に示す。

【００９２】図１２（ａ）のようにリム５５表面に、周
方向に沿って矩形状の通電電極６，電位電極７，基準電
極８を配置してもよい。また、図１２（ｂ）のように円
形状の通電電極３，電位電極４，基準電極５を配置して
もよい。電極はステアリングホイール５４のリム５５全
面にわたって設ける。ドライバーによって、図１２
（ｃ）のように逆手でリム５５の下方を握る者もあれ
ば、図１２（ｄ）のように順手でリム５５の中間部分を
握る者もあるが、電極をリム５５の全面に設けておけば
ドライバーがリム５５のどの位置を握るかにかかわらず
皮膚インピーダンスを計測することができる。この皮膚
インピーダンスに基づいてドライバーの覚醒状態，運転
に対する集中状態，疲労度等を検出することができる。
また、この集中状態等に基づいてドライバーがより安全
に運転ができるように情報提供を行うこともできる。

【００９３】ステアリングホイールは本実施形態のよう
な環状のものに限られるものではない。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、第１の発明によれ
ば、被検者の皮膚と接触している要素電極のなかから検
知手段によって接触状態が安定している要素電極を検知
して計測に用いるので、安定した計測が可能となる。

【００９５】また、被検者が計測の際に皮膚を接触させ
る位置及び接触状態を厳格に規制せずとも、被検者の皮
膚が接触した時に検知手段によって接触状態を検知し、
接触状態が安定している要素電極を選択して計測に用い
るので、計測に対する煩雑さが低減し、簡単に計測する
ことができる。

【００９６】第２の発明によれば、数個〜数十個単位の
要素電極を組として電極群を構成し、検知手段によって
接触状態を検知し、計測に用いる電極群を選択すること
により、皮膚と要素電極とがある程度の大きな接触面積
をもちながらも計測に用いる要素電極の範囲が限定され
るので、皮膚インピーダンスの計測の安定度が増す。

【００９７】第３の発明によれば、皮膚インピーダンス
計測の安定化を図ることができる。また、要素電極群の
境界部分で電極と皮膚との接触状態が安定している場合
でも、その境界部分で接する要素電極群を計測に用いる
ことができるので、安定した計測が可能となる。

【００９８】第４の発明によれば、皮膚の電極に対する
押圧力によって皮膚と電極との接触状態を検出すること
ができ、圧電素子を用いれば簡単な機構で接触状態を検
出することができる。

【００９９】第５の発明によれば、簡単かつ安定した計
測が可能な皮膚電気現象計測装置を提供することができ
る。

【０１００】第６の発明によれば、皮膚インピーダンス
を簡単かつ安定的に計測することができる。

【０１０１】第７の発明によれば、遊戯者の皮膚インピ
ーダンスを計測し、皮膚インピーダンス値から遊戯者の
集中度，興奮度、疲労度等を検出することができる。ま
た、この集中度等の情報をゲーム機にフィードバックす
ることによりゲームの難易度等を制御することもでき
る。

【０１０２】第８の発明によれば、ドライバーの皮膚イ
ンピーダンスを計測し、皮膚インピーダンス値からドラ
イバーの覚醒状態，運転に対する集中状態，疲労度等を
検出することができる。また、ドライバー等に覚醒状態
等の情報を提供することにより、より安全な運転が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１（ａ）は円形状電極を円柱形状のハウジン
グの円周面上に配置した状態を示す。図１（ｂ）は円形
状電極を平面状のハウジングの面上に配置した状態を示
す。図１（ｃ）は矩形状電極を円柱形状のハウジングの
円周面上に配置した状態を示す。図１（ｄ）は矩形状電
極を平面状のハウジングの面上に配置した状態を示す。

【図２】図２は本発明の第１の実施形態に係る皮膚イン
ピーダンス計測装置の概略構成を示すブロック図であ
る。

【図３】図３は電極の断面構造の概略を示す図である。

【図４】図４（ａ）はハウジングが環状あるいは棒状の
場合のブロック化された電極群を模式的に示す図であ
る。図４（ｂ）はハウジングが平面状の場合のブロック
化された電極群を模式的に示す図である。

【図５】図５は電極接触状態認識部の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図６】図６は電極接触状態認識アルゴリズムの概略を
示すフローチャートである。

【図７】図７（ａ），（ｂ），（ｃ）は電極接触状態認
識アルゴリズムの手順を模式的に説明した図である。

【図８】図８（ａ），（ｂ），（ｃ）は電極接触状態認
識アルゴリズムの手順を模式的に説明した図である。

【図９】図９は環状又は棒状ハウジングの場合の電極接
触状態認識アルゴリズムのフローチャートである。

【図１０】図１０は平面状ハウジングの場合の電極接触
状態認識アルゴリズムのフローチャートである。

【図１１】図１１（ａ）は本発明の第２の実施形態に係
るゲーム機のコントローラの使用状態を示す図である。
図１１（ｂ），（ｃ），（ｄ），（ｅ）はそれぞれ同コ
ントローラの正面図，背面図，下面図，右側面図であ
る。

【図１２】図１２（ａ），（ｂ）は本発明の第３の実施
形態に係る自動車のステアリングホイールを模式的に示
す図である。図１２（ｃ），（ｄ）は同ステアリングホ
イールを握った状態を示す図である。

【符号の説明】

１，２ハウジング３，６通電電極４，７電位電極５，８基準電極９通電電極群１０電位電極群１１基準電極群１２電極接触状況認識部１３皮膚インピーダンス信号線１４圧力信号線１５定電流出力部１６通電電流制御部１７電位差計測部１８皮膚インピーダンス計測部１９接地線２０電極２１ハウジング２２圧力伝達部材２３圧電素子２４シート２５，２６ハウジング２７ＣＰＵ２８加算回路３０，３１，３２スイッチングＩＣ３３通電電極入出力端子３４電位電極出力端子３５基準電極出力端子３６，３９押し圧最大ブロック３７，３８，４０，４１計測単位４２コントローラ４３側面４４上面４５裏面４６前面４７，４８，４９，５０，５１ボタン５２下面５３電極群５４ステアリングホイール５５リム

フロントページの続き (72)発明者鹿妻洋之京都府京都市右京区山ノ内山ノ下町24番地株式会社オムロンライフサイエンス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】被検者の皮膚と接触させて、皮膚に生じ
る電気現象に関する物理量を計測するための皮膚電気現
象計測電極において、少なくとも２つ以上の要素電極からなり、皮膚と前記要素電極との接触状態を検知する検知手段を
有し、該検知手段による検知結果に応じて計測に用いる要素電
極を選択することを特徴とする皮膚電気現象計測電極。
【請求項２】前記電極を少なくとも２以上の要素電極
群に分割し、前記検知手段による検知結果に応じて計測に用いる要素
電極群を選択することを特徴とする請求項１記載の皮膚
電気現象計測電極。
【請求項３】計測に用いる要素電極群として互いに隣
接する２以上の要素電極群を選択することを特徴とする
請求項２記載の皮膚電気現象計測電極。
【請求項４】前記検知手段として感圧手段を備えたこ
とを特徴とする請求項１乃至３記載の皮膚電気現象計測
電極。
【請求項５】請求項１乃至４記載の皮膚電気現象計測
電極を備え、該電極によって皮膚に生じる電気現象に関
する物理量を計測することを特徴とする皮膚電気現象計
測装置。
【請求項６】前記物理量として皮膚インピーダンスを
計測することを特徴とする請求項１乃至４記載の皮膚電
気現象計測電極。
【請求項７】請求項６記載の皮膚電気現象計測電極を
入力装置に設けたことを特徴とするゲーム機。
【請求項８】請求項６記載の皮膚電気現象計測電極を
ステアリングホイールのリムに設けたことを特徴とする
自動車。