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(野村さんへのメモ)
・紙面を圧迫するかもしれませんが、これは必要だと思います
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■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　

Appendix2　筋電センサ電極

筋電センサの電極に求められる特性は、以下のようにものがあります。
	・皮膚に馴染む相性が良いこと(かぶれない)
	・かなり微弱な表面筋電位を計測すること(低いインピーダンス)
	・接触状態が変化しないこと(アーティファクト)
	・生体の電解質に溶け出さないこと(イオン化しにくい)

そこで生理学の領域で「定番」とされるのが、電極表面でイオン化しにくい「銀〜塩化銀」電極です。ただし、メッキで作る塩化銀の皮膜はとても薄く、接触などで剥離/崩壊する事も少なくありません。一方、純銀でもイオン化傾向は低いので、筆者はボタン型の純銀円板を利用して、以下のように第2世代以降の筋電センサ電極を製作してきました。ここでは、電極そのものだけでなく、
	・電極からセンサコードを引き出すハンダ付け
	・配線が物理的振動で動かないような固定方法
	・腕に密着させるベルトの構造
なども非常に重要になってきます。

◆初代 筋電センサ「MiniBioMuse-I」

自作パソコンでマザーボード上のメモリを増設する際に、静電気破壊を避けるために手首に取り付ける静電気ベルトをそのまま使用しました。これはステンレス板なので、かなり筋電センサ電極としての性能が低いものでした。また、この電極とケーブルの接合は普通のスナップでボチッと嵌めるもので、この部分の接触抵抗/接触不良が、かなり問題となる可能性があります。

(図Appendix2-1　初代「MiniBioMuse-I」の筋電センサ電極ベルトの様子)

◆2代目 筋電センサ「MiniBioMuse-II」

体験者の腕の太さに対応できるような伸縮ベルトに、裁縫用品のスナップを専用工具で圧着して、そこに純銀円板をハンダ付けしました。ケーブルとスナップとをハンダ付けしてエポキシ系樹脂で固めたものの、スナップ部分は取り外しできるタイプなので、ここでも接触抵抗/接触不良の問題は残りました。

(図Appendix2-2　2代目「MiniBioMuse-II」の筋電センサ電極ベルトの様子)

◆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、計16チャンネルの第3世代では、まず介護用の伸縮ベルト(マジックテープ付き)をベース材として、ここに基準電極2個と、2個ペアの筋電電極8列、計9列を配置することとして、裁縫用品のスナップを専用工具で圧着して、そこに純銀円板をハンダ付けしました。ただしスナッブをパチンと嵌めるのでなく、取り付けたスナッブ上に直接、ケーブルをハンダ付けして、ケーブルは筋電センサ回路ボックスの近くで、金メッキ電極のピンヘッダ〜コネクタの接続としました。これにより接触抵抗や身体動作の問題が大幅に改善され、海外ツアーでも問題なく稼働しました。しかし最近、伸縮ベルトを止めるマジックテープの部分が、何度も付け外しを繰り返したために劣化破断してしまいました(縫い付ければ修復可能)。

(図Appendix2-3　3代目「MiniBioMuse-III」の筋電センサ電極ベルトの様子)

◆4代目 筋電センサ「MegaChips」

第4世代では、筋電センサ回路に使用するデバイスの性能向上の助けを借りて、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想定で、筋電電極ベルトの性能がやや下がっても使えるかテストしました。図Appendix2-4のように、2種類の電極ベルトを製作実験しましたが、上の純銀円板電極は第3世代と同じものです。下は「導電ゴムシート」電極として、かなり厚手の導電ゴムを切って電極として、ケーブルにハンダ付けしたホッチキスの針を差し込んで接続しています。この電極はあくまで実験レベルなので、信号処理の実験の際には、この全体を伸縮ベルトで圧着しました。

(図Appendix2-4　4代目「MegaChips」の筋電センサ電極ベルトの様子)

◆「筋肉マウス」の「導電布+導電ジェル」タイプ電極

このような金属電極とは別に、健康診断の心電図の電極や、脳波センサの電極として、また電気刺激マッサージ器の電極シートとして、「導電布+導電ジェル」タイプの電極もよく使われています。第3章で紹介する、最近出て来た「BITalino」と「e-Health」という海外の生体計測システムでも、筋電センサ電極は「導電布+導電ジェル」タイプのものでした。そこで今回は、図Appendix2-5のような、秋葉原のジャンク屋で仕入れた「筋肉マウス」(普通のUSBマウスに電気刺激マッサージ電極も付属)の「導電布+導電ジェル」電極を使用しました。もちろん、電極シートにケーブルを取り付けるスナップは使用せず、スナップの上にケーブルを直接ハンダ付けして、さらにエポキシ系樹脂で固めて、アーティファクトを防止しています。
(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)

(図Appendix2-5　「筋肉マウス」の「導電布+導電ジェル」タイプ電極)

ただし、この電極シートに塗布されていた分厚いジェルの抵抗値をテスタで計測すると、数百Ω〜1KΩとかなり大きかったので、図Appendix2-6のようにジェルを全て除去して、ベースの導電布の全体を伸縮ベルトで皮膚に密着させる作戦としました。

(図Appendix2-6　導電ジェルを除去して「導電布」電極へ)