OpenBCIを使った心電図測定入門

ここではOpenBCI CytonボードOpenBCI Ganglionボードを使って心電図(ECG)を読み取る方法を解説します。胸部に電極を配置し その電極間で検出される電位差をECGデータとしてOpenBCI GUIに表示します。

目次

CytonまたはGanglionボードを使用した心電図測定(3点誘導法)

3点誘導法を使ったECGデータ(1チャンネル)のデータ集録方法を解説します。

必要なもの

  1. OpenBCI CytonボードまたはOpenBCI Ganglionボード
  2. USBドングル(OpenBCIボードに付属されます)
  3. 単三電池ケース(OpenBCIボードに付属されます)
  4. 単三電池 4
  5. ソリッドジェルタイプ ディスポーザブル電極 3個 (接地電極1個 & センサー電極2個)
  6. スナップケーブル 3

OpenBCIボードにスナップケーブルを接続

OpenBCI Cytonボードの場合

  1. CytonボードのN1P上段と下段のピンにスナップケーブルをそれぞれ接続します。
  2. 残り1つのスナップケーブルをCytonボードのBIAS下段のピンに接続します。

OpenBCI Ganglionボードの場合

  1. Ganglionボード上の4つのスイッチ(SW1SW4)すべてが 以下の画像のように「上」の位置に切り替わっていることを確認して下さい。
  2. Ganglionボードの+1-上段と下段のピンにスナップケーブルをそれぞれ接続します。
  3. 残り1つのスナップケーブルをGanglionボードのD_G下段のピンに接続します。

体に電極を配置

  1. ディスポーザブル電極をスナップケーブルに取り付けます。(安全上の理由から、電極を皮膚に配置する前に必ずスナップケーブルに取り付けて下さい)
  2. 電極の接着側のシールを剥がします。
  1. CytonボードのBIASピン(Ganglionボードの場合D_Gピン)に繋がっている接地電極を左鎖骨下に配置します。
  2. CytonボードのN1Pピン(Ganglionボードの場合+1-ピン)に繋がっているセンサー電極2個を下の画像のように配置します。 (OpenBCIボードの上段がプラス、下段がマイナスピンになります)

センサー電極間の電位差を測ることで心筋で発生した微細な電気活動を測定します。

OpenBCI GUIを使用したECGデータ集録

OpenBCI GUIを起動して 使用していないチャンネルすべてをオフにします。「Time Series」ウィジェット内の波形チャートの左側にあるチャンネル番号をクリックすることで 使用していないチャンネルをオフにすることが出来ます。(OpenBCI GUIをはじめて使う方は まずOpenBCI Cytonスタートアップガイドをご覧下さい)。 さらに Cytonボードを使用している場合は「Hardware Settings」のボタンをクリックし 使用するチャンネル(チャンネル1)のSRB2を「Off」にします。

準備が出来たら OpenBCI GUIのウィンドウの左上にある「START DATA STREAM」ボタンをクリックしてデータ集録を開始して下さい。Time Series」ウィジェット内のチャンネル1の波形チャート上にECGデータが表示されるはずです。

 

Cytonボードを使用した心電図測定(5点誘導法)

ここでは5点誘導法を用いたECGデータ(3チャンネル)のデータ集録方法を解説します。 この方法は上記の3点誘導法に基づき いくつかの手順が追加されていますので チュートリアルを開始する前に 上記の3点誘導法のセクションをご確認下さい。

必要なもの
  1. OpenBCI Cytonボード
  2. USBドングル(OpenBCIボードに付属されます)
  3. 単三電池ケース(OpenBCIボードに付属されます)
  4. 単三電池 4
  5. ソリッドジェルタイプ ディスポーザブル電極 4個 (接地電極1個 & センサー電極3個)
  6. スナップケーブル 4
  7. Y字ケーブル 3

OpenBCIボードにスナップケーブルを接続し 電極を体に配置

5点誘導法の電極配置位置を以下に示します。(このチュートリアルでは胸部誘導は使用しません)


OpenBCI Cytonボードを使用した5点誘導法の場合、4本のスナップケーブルと4個のディスポーザブル電極を用意する以外に 3本のY字ケーブルを自身で作成する必要があります。このY字ケーブルは以下の画像のように 片方がオスコネクタでもう一方が2つのメスコネクタに分岐されてるケーブルです。 Amazonなどからジャンパーワイヤを入手することで 自身で作成することが出来ます。 

ディスポーザブル電極 4個をスナップケーブルにそれぞれ取り付けます。 続いて4本の内3本のスナップケーブルにY字ケーブルを接続します。 下の表は各電極がCytonボードのどのピンに接続されるのかを表します。すべてのケーブルがCytonボードに接続されたら電極の接着側のシールを剥がし、上にある5点誘導法の画像のように電極を体に配置します。

電極

コネクタ1

コネクタ2

センサー電極A (Y字ケーブル接続)

N1P下段

N2P下段

センサー電極B (Y字ケーブル接続)

N1P上段

N3P下段

センサー電極C (Y字ケーブル接続)

N2P上段

N3P上段

接地電極

BIAS下段

 

OpenBCI GUIを使用したECGデータ集録

OpenBCI GUIを起動して 使用していないチャンネル(チャンネル4~8)をオフにします。「Time Series」ウィジェット内の波形チャートの左側にあるチャンネル番号をクリックすることで 使用していないチャンネルをオフにすることが出来ます。(OpenBCI GUIをはじめて使う方は まずOpenBCI Cytonスタートアップガイドをご覧下さい)。 さらに「Hardware Settings」のボタンをクリックし 使用しているチャンネル(チャンネル1、2、3)のSRB2を「Off」にします。

注)OpenBCI GUIのバージョンの違いによって ボタンなどの表記が若干異なりますのでご了承下さい。

すべての準備が出来たら OpenBCI GUIのウィンドウの左上にある「START DATA STREAM」ボタンをクリックしてデータ集録を開始して下さい。「Time Series」ウィジェット内の波形チャート上にECGデータが表示されるはずです。

 

OpenBCIを使った計測入門

OpenBCIボードを使用して生体信号を測定する方法については、以下のチュートリアルを参照下さい。