======================
(野村さんへのメモ)
・このAppendix1の回路図4枚は、可能であればトレースせずそのままの掲載を希望します
======================

■第4部　マイコンでトライ！ 生体情報の信号処理の基礎■

第2章　mbedによる筋電情報システムの例

2-2　Arduinoシールド上に筋電センサ回路を作る　

Appendix1　筆者オリジナル筋電センサ回路の変遷

筆者は1990年代前半から、コラボレータの照岡正樹氏と共同で、4世代にわたって筋電センサのシステムの実験・製作・研究・発表を進めてきました。ここでは4世代のフロントエンド回路をエレクトロニクス技術の進展とともに簡単に紹介します。
(詳しくは→ 1-1コラムの「参考情報Webページ」を参照して下さい)

◆初代 筋電センサ「MiniBioMuse-I」

この回路図は、1990年代前半の「パソコン通信(Nifty-Serve)」時代に普及していた「テキスト回路図」となっているのをご了承下さい。筋電センサ回路として、当時もっとも高性能だったOPアンプ「TL072」を使って、006P電池を+9Vと-9Vの2電源に用いて、初段の差動増幅回路(5.1MΩという高抵抗は初めて使いました)と、次段のフィルタ回路を構成しています。この筋電センサで検出した筆者の筋電情報は、SONYラジオCM「人体の音楽」編で実際に放送されました。

(図Appendix1-1　初代「MiniBioMuse-I」のフロントエンド回路)

◆2代目 筋電センサ「MiniBioMuse-II」

OPアンプ自身が本質的にノイズ源でもある、という事から、2代目ではOPアンプの差動増幅回路でなく、ローノイズJFETとトランジスタだけで構成した単電源(006Pの-9V)の2チャンネル筋電センサ回路となりました。初段の2SK146は、温度特性を補償するために2個のFET(2SK147)ペアをアルミ筐体で熱結合・一体化させた特殊なDual JFETです。生の筋電信号と、情報処理されたMIDI出力を持つこの筋電センサは「筋電楽器」として神戸・京都でのコンサートで活躍しました。

(図Appendix1-2　2代目「MiniBioMuse-II」のフロントエンド回路)

◆3代目 筋電センサ「MiniBioMuse-III」

本格的な筋電楽器を目指して、片腕8チャンネル×2、計16チャンネルの筋電センサ回路をコンパクトに実装しました。初段にDual JFET　2SK146を使用し(10MΩという高抵抗は初めて使いました)、後段のフィルタには4回路内蔵のOPアンプLM324を使って、高密度に空中配線しました。この楽器を用いた公演は、国内とともにKassel/Hamburg/Montreal/Amsterdam/Paris/Vancouver/Taipei/Yekaterinburg/Osloで行いました。東芝の2SK146は国内に残る最後の在庫20個を入手したところで製造中止となり、もうこの筋電センサを新たに製作することは出来なくなりました。

(図Appendix1-3　3代目「MiniBioMuse-III」のフロントエンド回路)

◆4代目 筋電センサ「MegaChips」

数年が経過して、生体計測に最適なローノイズ高入力インピーダンス差動増幅OPアンプAD627が登場し、コンパクトに高性能な筋電センサ回路が実現できるようになりました。このシステムはWiiリモコンの手首ベルトに4チャンネルの筋電電極を並べることを想定したもので、筋電情報のスペクトル解析により、手首から先のジェスチャーを認識するシステムを目指した実験・研究(→ 2-6のAppendix5)を行いました。

(図Appendix1-4 4代目「MegaChips」のフロントエンド回路)
