Page 1 234 生理学研究用の電池式低漏浅電流型 アイソレータの試作

23 4
原
著
生 理 学 研 究 用 の 電 池 式低 漏洩 電 流 型
アイソレータの試作
多
賀
信
新潟 大学脳研 究所 シ
義
ス テム
脳生理学 分野
A Battery Driven Isolator with Low Leak Current
Nobuyoshi
D
'
'
e
B l:a L n R
要
p al t t21 e D t O f N e u T O P h y sL 0 1 o g y
e s e a ch
その 際
電源と
タの
,
電気刺 激を
刺激装置の 出力装置と
,
利便性や
,
'
L) g
,
'
u
at a
して アイ ソ レ
ー
の
点を考え た と き に
るもの は 数少 な い
い
DL
'
耶
b
L
,
ソ レ
性出力が可能
出 力 の 漏 れ電 流 が 少 な
,
な どで あ る
適と思 われ る
ワ
ー
ー
反 応 を観 察 す る
,
い
,
ー
た電池式 ア イ ソ
ー
タ は
.
アイ ソ レ
.
.
ー
実験 に お ける
タ の 優 位性は 動 か な い が
,
莱
欠 点 を取 り 除 き
,
よ
レ
タの
ー
具体 的 な 性 能 は
.
出力 電 流 監 視 機 能 を持
これ らの 特徴をも つ ア イ ソ レ
.
っ
般的で あ る
一
電池 に よ るもの があ る
,
電池式 ア イ ソ レ
タ を 試作 す る こ と に 成 功 し た
ー
こ と が 広く 行わ れて い る
タ を使 用 す る こ と が
ー
筆者 は 従来あ
.
り 高性 能 な ア イ
,
して 生 体の
し て は 刺 激 装 置 本 体 か ら 供給 さ れ る も の と
ト ラブル フ リ
用 化さ れ て
キ
I n s ti t u t e N
'
旨
生 理 学研 究 を す る と き に
令
TAGA
つ
,
10
m
A ま で 定電流の 両極
1 5V の
.
軽電池 6 本で 長寿
と く に 神 経 生 理 学研 究 を す る と き に は 最
,
.
ド: アイ ソ
レ
ー
タ,
電池
,
電 気刺 激
,
FET
ト ラ ン ジス タ
ー
ス
イ
ッ
チ,
直 流 電 圧 一 直流 電
圧 変 換器
は じ め に
をす る と き に
イ ソ レ
生 理 学研 究 に お
応 を 観察 す る
電 気刺激 を し て 生 体 の 反
い て,
こ と が 広く 行 われ て い る
N
b
y o s hi T A G A
R
e
p ri n t r
D
e
p a r t m e n t of N e u r o p h y si o l o g y
B
r ai n
R
e
q u e st s t o
e s e a cb
Nii g a t a U n i v
1
-
7 57 A
sa
o
a
ty
c hi
-d
Nii g a t a 9 5 卜 8 58 5 J a p
o
an
u
電 気刺激
て
い
て
夕 は,
,
刺 激装 置 の 最 終 出 力 装 置 と
般的である
して ア
.
i
r
,
アイ
刺激 装 置 本 体 か ら電 気 的 に 絶 縁 さ れ
本体 か ら
別刷請 求先 :
一
の 矩 形波 電 圧 信号
(
パ ル ス 信 号)
- 85 8 5
新潟 市旭町 通り 卜
新 潟大 学脳研究所 シ ス テ ム 脳 生 理 学 講座
〒 95 1
75 7
多賀 信義
l n s tit u t e
e r si
bi m
:
.
ソ レ
一
,
夕 を使 用 す る こ と が
一
多賀 : 生 理 学 研 究 用 の 電 池 式 低 漏 洩 電 流 型
に よ り駆動 さ れ
出力する
単極性ま た
,
ア イ ソ レ
.
生体 の 必要 な 場所
える
また
.
軽減 す る
用する
こ とが で き る
ア イ ソ レ
.
近は
IC
,
を利 用 し た
っ
プラ
フ ォ トカ
1)
た
ー
2) 3 )
ア イ ソ レ
.
の 電 源 と し て,
とが で き る
供給
つ
一
.
さ れ る もの
ソ レ
特徴 は
めは
二 つ の タイ
(A
プ)
タイ
プ)
タ イ
,
で
ある
A
タイ プ アイ ソ レ
.
例え ば
ー
駆動
2
B
( 信号
ドが不 要なた め
コ
ラ
.
.
また
っ
ブル が少なくなり
マ
,
イ ズ
ノ
イ ク
,
(
ハ
か し A
タ イ
プア イ
ソ レ
タ と
コ
高電 圧電 源 が 必要 と なり
成 が難 しく な る
大 きく なり
る など
,
,
.
,
主回路
.
安定
し
した
ま た 電 池 の 消 費電 力 が 必 然 的 に
,
電 気 刺激 に よ る
ト をより小 さく し た り
,
ア
ー
,
長寿 命 化 を は か る
こ
を挟 み
一
,
め
一
次側 と
信 号伝達 は
幅 器を使 用 し た
1
次側 と
二
.
次側 と
二
.
テ ィ フ ァ ク
高頻 度刺 激 に よ る刺激電
極 先 端 の 分 極 化 を 防 ぐ な ど の 目 的 で 両極 性刺激を
分
に
次側と
一
.
フ ォ トカ プ ラ
シ
か
n
p
の
n
ー
い
.
ゾ
る
.
二次側間の パ
及 び光結合絶縁増
.
主 回路
ー
を使用
の
し た単純 な 回路構 成 と した
型 ト ラ ン ジス タ
ー
信号 入 力 が な
がオフ
,
,
使用 をや め ト ラ
と pnp 型
.
ア ク
ン ジ
回路 は
ト ラ ン ジス タ
組 み合わせ に よ る 論理 否定 回路
ル ス
ン
ョ
れて
主 回路 で は 電 池 の 消費 電 力 を 抑 え る た め
ス タ
い る
4)
テ ィ ブ 回路 素子 と し て , I C
じて し ま う
ソ レ
ー
,
次 側 の 絶 縁 性 を高 め る た
そ れ ぞれ独 立 さ せ た
,
装 置 は主 回路
.
電 源 回路 で 構 成 さ れ て
,
電 流 監 視機能 回 路 は ア イ
電源回路 は
ル ス
そ の 寿 命を長く 保 つ こ と が 困難 と な
生理 学実験 で は
ン
ー
電 池 だけ に よる 電源 構
電源 回路 に多く の 問題点 が 生
.
.
図を 図 1 に示 す
ロ ッ ク
電 涜 監 視機 能 回路
などの 卜
,
こと
.
装置の ブ
ー
同程度の 大 き な刺
激 電 流 や 良好 な 定 電 流 特 性 を 求 め る と
こと
か つ
,
.
装置 の 回 路 構 成 と 動 作
ボ ル ト 単位 の 微 少
ロ
し
A ま で の 間で
m
以 下 とす る
10p A
.
い
設置 場所 の
ム)
こと
こ と
.
など で あ る
柔 軟性
な生 体信 号 を計測 す る う え で 大変有効 で あ る
ー
電 池 の 数 を減 ら
.
直接
.
か ら ± 10
電流 監視機能 を有 す る
.
.
た 複雑
電源
,
ド は 必 要)
ー
より交 流
この こと に
出 力の 漏れ電 流は
と
制 限 を 受 け に く く 実 験 装 置 の 繁雑 化 が 避 け ら れ
る
出 力電 流 は ± 1 0 / ∠ A
.
タ
ー
ン などで
コ
,
.
7
ソ
単極 性 電 流 両 極 性電 流 を 出 力 で き る
.
5
ソ レ
.
出 力 方 式 は 定 電 流型 と す る
.
6
タ自身
て 大変優 れ て
ン で 簡 単に 電気刺 激 が お こ な え
に富 む 生 理学 実験 が 可能 と な る
タ
.
の よ う な条 件を あげた
任意 の 値に設 定 で き る
緒で な
.
でき る こと
で パ ル ス 信 号 を発 生 で
ンなど
コ
い
タ なみ の
タ に 匹 敵す る 高 性 能 な 電 池 式 ア イ
タ を 試 作 し た の で 報告す る
ー
がなくて
従来 の 刺激装 置 で は 不 可 能 で あ
,
なパ タ
ー
刺激 装 置 本 体
,
ー
不便さ がある
利 便性の 点 に お
パ ソ
,
きれば
一
ア イ ソ レ
,
プア イ
れ ら の 問題 点を改 善 し A
こ
,
市販 の 電 気刺激装 置 及 び パ
.
ア イ
信号 源 さ え あ れば簡単 に電気 刺激 をす る
こ と が 可能で ,
る
ソ レ
必 ず本 体 と
特徴 は
タ の
が 電源 を も つ こ と に より
ル ス
1
し か し 電 源 が 刺激装
で き な い
レ
ー
を試作 する に あた り次
こ
4
ー
ソ レ
生理 学研究 の た め の 高性 能電池 式 ア イ
広 範囲 な 大 き さ の 刺激 電 圧 や 電 流 を 安 定
か ら 供給 さ れ る の で ,
プアイ
ー
装置 の 設 計方針
3
.
タイ
タイ
タ が
ー
プ に分類す る
プアイ
タイ
.
結合方式 回路
タ の
.
けれ ば電 気刺激 は 出力
もパ
ソ レ
電源 をもち動 作す る も
して 出力 で き る こ と で あ る
置本体
した
二 つ め は,
で,
本稿 で は
1
イ プアイ ソ
電 源 が 刺激装 置 本 体 か ら
,
タ 自身 が 電池 な ど の
ー
(B
の
大 きく
ら か
を動 作 さ せ る た め
タ
ー
A
る B
い
しか し最
.
に よ る 高 速 パ ル ス 信 号 伝達 に よ る ア イ ソ レ
主流 で あ る
市販 さ れ て
,
タ の な か で,
ー
23 5
大 き な両極 性 の 定 電流 刺激 を行 え る もの が 見 当た
タ が 開発 さ れ
ー
真空 管 に よ る 高 周波 信 号 を 利 用
,
ソ レ
,
テ ィ フ ァ ク トを
ー
イ ル 結 合方 式 回 路 が 主 流 で あ
コ
よ i)
こ と に
タの 試作
ー
こ とが多い が
行う
精度 高く確実 に 電気刺激 が 行
へ
電 気刺激 に よ る ア
,
た 初期 で は
は双極 性電気刺 激 を
タ を使
ー
アイ ソ レ
で 構成 され,
い と き は全 て の ト ラ ン ジス タ
ー
パ
ー
パ ル ス 信号 入 力が あ る と き の み 全て の ト
23 6
新潟 医学会雑誌
第4 号
平 成 1 7 年 ( 2 0 0 5)
次槻
一
A
第 1 19 巻
主回路
次槻
二
アイ ソ レ
ショ ン ゾ
ー
ン
ー
＋
京玉V
:
l
_
入力
i
”o
_
,
＋ O
m
A
.
v
%
土2 0
a増
ー
カ プラ
波形盤形
& % & %
回路
電圧 億流
回路
変 換 回路
1
1
入力 b O
O
･
出力
一
2
I
-
フォト
l
c
0
フォト
a
入力
4 月
妻 i
-
カプ ラ
R
2
-
暮
入 力切 換 浄
+
‡
(
ー
90
-
極性切換
R E V
N O R
暮
v
O i ll
m
-
I
￣
B 電 流監視機 能回 路
丁
)
_
暮
フ ァイン
し
o
ボ5 {
J >{s
-
夕
A
￣
光 結合 絶 捷 増 幅 鰐
蛸カ
フォト
プッ シ ュ
ス
イ
ー
カ プラ
3
チ;
ッ
⊥
”
タ イマ
イ ン ジケ
-
-
夕
-
2
D
U M
夕
-
1
十
C 電源回路
イ ン ジケ
-
J
I
c
I
Dc
変換
×2
＋5
-5
E
L
上∵
Vl
Ⅴ
＋9 0
→
D
-
c
D
c
＋6
v
6
v
# & #
-
l
■ ■■
v
U 姐 2
-
■ 一
)
J
.
-
×4
_
1
90
v
1
1
1
図1
装置 は 大 き く 3
電 源 回 路)
み
一
装置 の
つ の ブ ロ ッ ク
に分 れて い て
,
ブ
ロ
ッ
(A 主 回 路
それ ぞれが アイ
次 側 と 二 次 側 と に分 れて
ク図
い る
.
,
B 電 流 監 視機 能 回 路
ソ レ
ー
シ
ョ
ン
ゾ
ー
ン
,
C
をはさ
e
ls
多賀 : 生 理 学 研 究用 の 電 池 式 低 漏 洩 電 流 型 ア イ
ラ ン ジス タ
がオ ンと なる
ー
低 消 費電 力 化 を 達 成
こ れ に より,
.
で き た と 同時 に ,
回路 動作 が
た め電 源電圧 の 変 動 や周 囲温 度変 化 に対 し
単純 な
て 極 め て 安定 し た動 作をす る
( 1)
優れた
号 入 力用
(
つ
の ± 3 V
へ
a
ひと
め は 市販 の 電 気 刺激装 置 か ら 人 力
5 V
以下
の
ふた
め はパ ソ
コ
用)
レ ベ ル の パ ル ス
号
つ
入力
,
( ＋パ
c
正
負の パ ル ス
,
どか ら 人 力 b
ンな
ル ス
用)
信号 入 力用 で あ る
信
へ
の
信
m
信号 と ＋ パ
トカプ ラ
ォ
で
号を
フ ォ トカプラ
次側
一
か ら 二 次側
プラ
フ ォ トカ
て,
プラ
2 は
ー
1
ー
信号
,
フ ォ トカ
信 号 の 伝達 を そ れ ぞ れ 受 け持
フ ォ トカプラ
ー
1 と 芦 か ら出 力 さ れ た ＋ パ ル
次 の 電圧 一 電 流変 換器 を
,
駆 動 す る た め に 必要 な 大 き さ の ＋ パ
9 0 V)
と
( 5) 電 圧
パ ル ス信号
-
l
A
m
ョ
で 三段 階
メ
10
-
タ
ー
か ら の約 1
ー
ー
m
( 10 /
A)
の
∠
A
間 で 設定 し
,
1 0 0 〃A
ま た 電 流 監 視機能 回 路 動 作 中 は
電 池式 ア イ
,
.
90 V
＋ 側 の 刺 激電 流 だ け を 設 定
,
.
パ ル ス 信号 入
これによりア イ ソ レ
が 点灯 する
ソ レ
タと して
ー
(D
変換 器) を 使 用
c
D
-
c
一
し
また
.
一
一直流電圧変換器
電 池 の 電圧 が あ る程
,
次側 と
二 次側 間 の 絶縁低
下 を防ぐ た め電 源 回路 は そ れぞれ 独立 さ せ た
次側に 正
正
に
負電 源 用 に
,
個
そ れぞ れ 1 個 ずつ
負電 源 用 に そ れ ぞ れ
,
の D
c
-
D
D
.
c
個 ずつ と
1
負電 源 そ れ ぞ れ
,
変 換 器 を使 用 し た
c
- D
の 電源
次側 に
一
c
2
変換器
本
の
.
個 ずつ
合計
,
また D
c
D
-
c
と して 単 2 ア ル カ リ
二
,
1
次側
二
,
一
.
電 圧 一電
,
次側 に
機種 選 択 は
4
,
本) を 使
電池
の
数
し た り 低 消 費電 力 化 を 実 現 す る た め に 大変
重要 な ポ イ
ン トで
ある
.
試 作 機 で は 電 池 の 消 費電
力 を 極 力小 さ く で き る よ う な 高効率 低電 源電 流型
,
の D
M
J
c
-
D
u 63 1
変換 器 (
c
M A X 6 35
,
よ る)
M A X 63 1
,
力が な い と き に＋
時期 を知 らせ るよ う に し た
ジ ケ
タ
,
ー
2
(L
E D)
,
.
M A X7 7 2
,
M A Ⅲ M 社 の 提供
を選 ん で 電 源 回路 を構成 し た
電 池 の 残量 が 少 なく な る と
ー
M A X 749 ,
,
M A X 774
ス
夕 本体 か ら刺激電
し た性能
て も 安定 し た 電 源 電 圧 を 各 回 路 に 供 給 で
っ
に
ー
.
長時 間安定
直流 電 圧
ま
.
9 0 V の 高 圧電 源 か ら出力部 を切 離すよう
,
に した
A
ま た 色 々 な生 理学研 究
し て 約 ± 20 % 可 変 で き る よ う に し た
-
E D)
せ る た め,
を減 ら
た電 圧 一 電流変 換 回 路 に F E T ト ラ ン ジ ス タ
ッ
(L
を発揮 さ
1
で そ れ ぞ れ の 段階 の 間 で 任 意 の 大 き さ
チ を 内蔵 し
1
ー
イ ン
,
電 源 回路
.
開し た
フ ァ イ ン ポテ ン シ
,
に 対応 で き るよ う に
値に対
.
タ
ー
ン ジ切
m
光 結 合絶 縁 増幅器
,
行 われ る
乾電池 6 本 (
-
プラ
フ ォ トカ
,
マ
も電源 が 供給 され て 刺激 電流 の 監 視 が
刺激 電 流 (I s)
1 0 0 〃A
-
同時 に タ イ
.
の 二次側に
変 換 器 を駆 動 す る た め
ま た 刺激電 流 の 大 き さ を レ
.
伝達 さ れ
へ
マ
だ け光 結 合絶 縁 増
分 間)
1
の パ ル ス 信号 電 圧 を
とし
電 池 の 消費 電 力
.
分 間 の 矩 形 波 信号 は
涜 変換 器 用 に正
.
生 理 学実
チ を押 し た瞬間 か ら タ イ
ッ
(約
3 を 通り 二 次 側
ー
6
- 90 V
,
に 設定 で き るよ う に し た
イ
(＋
に増 幅され る
- 9 0 V)
ル ス 信 号 に 変換 し,
て 出力 さ せ る
換器
(
ル ス信号
一 電流変換 回路
人 力 さ れ た ＋ 90 V
定電 流 パ
ス
こ と に より,
次 側 に 電源 が 供給 さ れ る
一
きる よ う に し た
2
信号 は
パ ル ス
-
ス イ
ュ
で設定 した時間
度 下が
( 4 ) 波形 整 形 回 路
シ
ッ
,
信 号伝達素 子 と し
.
信号と
め に 電 流監 視 機 能 回 路 を 設
刺激 電 極 を 含 む 刺激 系 統 が 正 常 に 動 作
て
ず プ
せ
3
の パ ル ス
て 流れ て い る 電
っ
る か を適格 に判断 で き る
い
ジケ
.
1 は＋パ ル ス
パ ル ス
-
ル ス信
2
,
へ
ー
＋パ
.
を抑 え る た め 電 流監 視機 能 回 路 は 常 時動 作 状 態 と
そ れ ぞれを フ
ル ス 信 号 に,
パ ル ス 信 号 に 変換 で き る
-
( 3)
つ
信号 を ＋ パ
パ ル ス
-
,
して
パ
ま た極 性切 換器
.
を通
刺激 電 流 監 視 を 行 う
.
験 におい
.
信号 人 力 を -
ル ス 信号 に 分離 し,
1 と 2 に入力する
ー
けた
幅器 の
入 力切 換 器 で 選 択 さ れ た パ ル ス
こと ができ た
以
10p A
電流監視 機能 回路
.
ー
( 2) 波 形整 形 回路 1
ル ス
値 に抑 え る
い
流 の 波形 を 監 視 す る た
以上±
で,
パ ル ス
-
237
実 際 に 刺激電 極 ( R e)
入 力切換 器 で 二種 類 の 信号 源 を選択する こ と が
.
下 と 大 変小 さ
2
タ の 試作
ー
を通 して 生体 側 に漏 れ る電 流を
檀 ( R e)
.
人 力切換 器
で きる
ソ レ
ブザ
ー
5)
また
.
で 電池 の
装 置 が動 作 中 はイ
が点灯 し て
い
る
.
,
交換
ン
238
新 潟 医 学会雑 誌
土1 0
暮s
第 1 19 巻
平 成 1 7 年 ( 2 0 05)
第4 号
4 月
A
m
士5
m
A
土1
m
A
￣
￣
-
-
-
-
-
-
-
-
一
一一
■
-
■■
■
-
刺
霊
土5 0 0
JL A
土1 0 0
JL A
凍
-
-
-
-
I
-
-
-
I
l
l
士5 0
I
JL A
I
I
I
I
土1 0
T
LE A
[
0 【
】
[
S K Q
l
I O K
Q
78
図2
流を ± 1
m
A
大き さ
の
に設 定 し た と き に
,
I 7 80 叫
5 0 K 【】 1 0 0 K Q
Re
縦軸が 設定 し た刺 激電流
叫
,
50 0 K Q
定電 流 特 性
.
電 極抵抗値 が O
∫) か ら 最 大 7 8 K
力で きて
2
定電 流 特 性
い の
したと きに
る か の 能 力 を表す定 電 流 特 性 は
重 要な性 能 の ひ と
つ
パ ル ス
して,
負パ
信号 入 力と
幅2 00
ル ス
パ ル ス
どのく ら
,
し た通 りの
電極抵 抗 の 大 き さ ま で 設定
流を流 せ
を使
っ
〃 s,
た
.
である
正パ
.
幅 20 0
ー
〃s
ま た 電 極 抵抗 と し て
,
,
バ ル 1
の
秒
大 き さ が 最 大 7 8 0 Ⅰく n ま
で,
.
,
両極 性
電 気素 子
例えば
両 極 性刺激 電 流 を 設 定 し た と き に 電 極
し て 測定 した
また
激 電流 を ±
1
の 電 圧 波形)
で は
± 1
±
,
m
A
で は 最 大 7 8 K O ま で 設 定 値 通 り の 刺激 電 流 を 出
( 図 2)
.
入 出 力 特性
.
装 置の
定 電 流 特 性測 定
ト リ ガイ ン タ
ル ス
,
1 0 0 FL A
の
る こ と が 判る
い
とき
抵抗を代用
抵抗
ま で の 間 で 変化 し
.
刺 激電
と して の
の
n
定 電 流特 性 測 定 の と き
刺激 電 流 を あ る 値 に 設 定
I O M C2
横 軸 が 電 極 抵抗 の 大 き さ を 表 す 例 え ば 刺 激電
装 置の 性 能
.
l
5 M Q
電 極 抵 抗
て も そ の 間 は 設 定 値 通 り の 電 流 を流 せ る こ と を示 し て い る
1
f
加 E)
I
m
の パ ル ス 信号入 力で ,
A に 設 定 し 電 極 抵 抗 1 0 K fl と し た
入 力波 形 に 対 す る 刺 激 電 流波 形
,
1 0 K n と し た と き 全 レ ン ジの
(但
し 10
7 5K n で
測定)
.
がり
,
5FL
S
(R
s
両端
及 び電流 監視機能 回路 出力 か ら の 刺
激 電 流波 形 を 同 時 に 測 定 し た ( 図 3)
い て
刺
m
A
.
電極 抵抗 を
設 定刺激電 流 内に お
レ ン ジ に お い て は 電 極 抵抗 を
パ ル ス 信号 入
力 (図
3
)
の
a
立上
立 下 が り 部 分 に 対 し刺激電 流 出 力 の そ れ は
以下 の 時 間遅 れだ
能 回路 出力 の 波 形 は
性に より
,
R
s
,
っ
た
( 図 3 b)
.
電 流 監 視機
光結 合 絶 縁 増 幅 の 電 気 的 特
両 端 の 電 圧 波形 の 立 下 が り
,
立上 が
多賀 : 生 理 学 研 究用 の 電 池 式 低 漏 洩 電 流 型 ア イ
ソ レ
タの試作
ー
2 39
＋5 V
2 0 0 LL
S
a
b
1
-
-
図3
は パ ル ス信号人力
a
m
A
O
m
A
m
A
m
A
A
rn
A
入 出 力特 性
b は刺 激電 涜 波形 ( R
,
1
s
両 端 の 電圧 波
は 電 流 監 視機 能 回 路 出 力 の 刺 激 電 涜 波 形 を 示 す
c
,
m
A
m
C
形)
O
A
m
＋1
v
5 V
-
＋1
O
.
＋5 V
200
a
〟s
O
5 V
-
＋5 0
v
〝A
b
O
-
＋5 0
5 0 LL A
〝A
C
O
刺激電 浅 漬 形 の 市 販 品 と の 比 較
信号 入 力 b は 刺激電 淀 波形 ( R s 両端
国4
a は パ ル ス
形)
,
c
は 市販 A
,
タイ
プアイ
ソ レ
ー
タの
の
電圧波
刺 激 電 流波形 を示 す
.
240
新 潟 医学 会 雑 誌
a
第
巻
1 19
l
第4 号
平成
1
17
年 ( 2 0 0 5)
.
月
4
v
m
s
b
C
0 2
.
0 2
電気生理実験 で の 使用例
図5
は ラ
ト 聴 覚野 第 2
ッ
3 層 の 誘発電位
,
力 の 刺激 電 流 波 形 を示 す
,
b
は電流 監視機 能回路 出
c
,
.
り 部 分 よ り 若 干 の 時 間遅 れ が 見 ら れ る が 実 際 の 使
両 極 性の
用 に 際 し て は ほ と ん ど支 障な く 利用
激電流
3 e)
本 装 置 と 市販 A
.
タイ
プア イ
ソ レ
激 電 流 出 力 波 形 を 比 較 し た ( 図 4)
で
きる ( 図
タ
ー
ー
の
刺
信号入
パ ル ス
.
力 は本 装置 の 入 出力特性測 定 を し た と き と 同 じ条
件と
した
(図
4
は 定電 流出力 モ
a
)
.
市販 A
タイ
ド で 動作 さ せ
ー
プアイ
ソ レ
出 力に
,
ー
1 0 K fl
r)
,
を使 用 し た
に設 定 し た
波形 で あ る
.
.
･
電 流検 出 用 抵抗 ( R s)
出力 電流
図 4b は
市販
ア
,
イ
,
電極
と して
ー
タ
ー
本装 置
の
の
パ ル ス 信号 入 力 に か か
しか出力されて い ない
信号 入 力の 立 上 り
,
,
わ ら ず単極 性 の 刺
(図
プアイ
タイ
3
ソ レ
タ
ー
ー
)
4
c
また
い る が,
の そ れ は 若干の
ま た基線 部分 に ノ イ ズ が 見 ら れる
.
.
立下 り 部分 に対 し て
装置 の 出力波形 は 忠実 に再 現 して
,
パ
,
本
市販
A
劣化 が 見 ら
.
漏 れ電流
刺激 電 流 が 出力 さ れ て い
ない とき
ア イ ソ レ
,
ー
タ 本 体 か ら 刺 激電 極 を 通 し て 生 体 側 に 流 れ て し ま
う 漏れ電 流 は 約
出力
出 力 波形 は
ル ス
れ
は 両 装 置 と も 50 i L A
そ の とき の
ソ レ
タ
ー
は本 装置
の 入 出 力 特 性 測 定 を し た と き と 同 じ 条件 で
抵抗 と し て 1 0k
A
m s
.
a
rn
5 p A と 非 常 に 少 なく,
に あ た り 設 定 し た 条 件 を 充分 満 た し た
.
試作 する
多賀 : 生 理学研究 用の 電 池式 低漏洩電流型
4
電池
の消
次側で釣
一
た
費電 力
2 1
電圧降下テ
.
W
m
.
は パ ル ス 信号 入
次側 で 約
二
,
ス トは
ふた
,
力が
12 6
な
方法
つ の
とき
い
W
m
.
あ
で
で行
が
.
以前より
.
を
っ
た
っ
た
,
もつ
しか
力 と 同 じ 条件 で
D
電極
刺激 電 流を
± 1
In
A に設定 し
抵 抗 を使
抵抗 と し て 4 7 K fl の
.
い
合計
,
初 期 電 池 電圧
あ
で
たが
っ
次側 が
は
次側 が
テ ス ト終
,
間 ( 3 1 0 時 間)
36 日
一
3 2 4V
.
了時 は
.
は まだ正 常動作を し て お り
あ
H
た
っ
z
ふた
.
パ ル ス ト レイ ン
発の
1 00
,
正パ
は負 パ ル ス
幅2 00
性パ
ル ス)
を 2 0 秒毎 に
続で
120
〃 s,
流の 大き さ
は ± 10
m
4 7 K n の 抵 抗 を使
っ
.
約
回 以上行
10
次側 が
3 23 V
.
ト終 了 時
次側が
た
っ
た
D
そ の 結果
.
の
,
した
逮
な お刺 激 電
.
は
に 降下 し て い た
は
であ
テ ス
次側
一
,
たが
っ
,
2 9 5V
.
の
,
て い ない とき の
っ
高効率な
した 低 消 費
ア イ ソ レ
タと
ー
アイ ソ レ
回路
FE T ス イ ッ チ
導入
の
で き
こ と に よ り,
その
,
,
10
とく にパ ソ
コ
ン を 要す る 神 経 生
ー
試作機 で は電 池 と
.
設計
,
c
-
'
数 を減 ら しf= り
の
結果 装置 そ の も の を よ り 小 型
層利 便性 が増 すも の と 期待 し て
一
で
よ り低 電 圧 駆 動 が 可 能 な D
,
同
タを
ー
出力 の 漏 れ 電 流 を
,
い る
ま
.
た 電 気 刺激 を 必 要 と す る 他 分 野 の 研 究 等 に お い て
も充 分利用 可能
で あ り,
の と期待 し て い る
一
そ の 発展 に 寄 与 で き る も
.
二
,
こ の 場 合も装 置 は
.
1) P E K D O N A L D S O N
ま だ充分 使 用可能 で あ
.
.
RAT US
M A
,
:
E L E C T R O N IC
BIO L O GIC A L
FO R
A PP A
R E S E A R C H 602
-
-
.
.
2)
例 を示 す ( 図 5)
層に
200 〃
s
,
,
ル ス
バ ル 30
ー
幅 2 00
〃s
電 気 刺激 を 加 え ( 図 5 b)
を記 録 し た ( 国
ー
タの
5
)
a
.
図
時 間軸 を 拡 大 し た も の
5
c
負パ
,
2
3
,
層か
である
.
図 5b
に 電 流監 視機能 回 路 出 力 波形 で あ る
,
e w
S pe
ル ス
第
3)
幅
le仕 P
(図
c
ac
k
a rd
.
A p p li c a ti o
,
c a ll y
O p ti
ed
H
e w
C
o u
n
n o
I s o l at
pl e d
939
te
ors
N
,
Ⅲi g b
,
ov e m
b
er
.
le 仕
P
A p p li c a ti o
4) B
5 b)
u rr
-
B
IS O 122
はとも
3 - 76
5)
.
ac
o u
ro
k
a rd
for I
n s
O p t i c ally C
ら誘 発電 位
は刺激電流
H
S C I E N TI F I C
一
± 20 0 / ∠ A の 両 極 性
,
第
,
秒
LO N D O N
1972
ラ ッ ト 聴 覚 野 ス ラ イ ス 標本 の
.
ト リ ガイ ン タ
正パ
測定されたデ
で 使 用 し,
電 気生理 実験
B U T ER W O W HS
P U B RI C 〟 n O N S 1 9 58
電気生 理実 験で の 使 用例
の
また
.
見直 し や
615
6
徹底
,
般の
変換 器 を 使 用 す れ ば 電 池
c
化
電極抵 抗 と し て
初期電 池電圧
,
.
,
で き た
小型化ができ
ま た 刺激 電 流監硯 は 1 日
ま だ正 常 動 作 を し て お り
っ
両極
幅 200 〃 s
使用
( 1 2 0 日 間使用 後)
.
条件
二 次 側 が 6 4 7V
,
5 89 V
ル ス
,
.
ほぼ
の 設 計 で,
一
た
い
こ とは難
し て 単 2 ア ル カ リ 乾電 池 を 6 本 使 用 し た が
( 1 発 の 刺激 パ
A に 設定 し
た
したこと
以 下 に抑 え ら れ た
100
日 3 6 0 回 ( 2 時 間)
日 間 ( 2 4 0 時 間)
pA
,
ル ス
1
,
変換 器 を 使 用
c
理 学研究 に は 最適 と思 わ れる
め は 高 頻度刺 激を想 定 し て
つ
- D
c
性能
タ と 同程度 の
い て は高性能,
ま だ充分 使用 可能 で
,
タを試作し
ー
出現 が 待た れて
ン で 作 成 し た 複雑 な刺激 パ タ
この
.
ソ レ
ー
タ の
ー
試 作機 に お
.
刺激 を 行
二
,
.
た
っ
実現
.
.
3 04V
ア イ ソ レ
状 態 で も装 置
に降下 し て い た
5 96 V
使用 した
次側が
イ
ア
程 度 の 性 能 を も つ 長 寿命 な電 池 式
二 次 側 が 6 48 V
,
一
般の
一
電池 式 ア イ ソ レ
電 力回路
日約 1 0
1
,
,
日約 8
い, 1
時間 以 上 連 続 し て 使 用 刺激電 流 監 視 を
回 以上 行
2 41
主 に 電源 回路 に制 約 を受 け実現 す る
,
ひ と つ め は 定 電 流特 性測 定 の と き の パ ル ス 信 号 入
,
試作
タの
ー
高 性 能 で 高信頼 な 電 池 式
電 池 の 消費電 力 及 び 電 圧 降 下 テ ス ト
.
アイ ソ レ
A p p li c a ti o
,
J
pl ed l
wn
,
高精度
I n p ut C
O W
s ol at o r s
19 9 3/ 9 4
ロ
コ
ー
P
ro
n o
u r r e nt
M
,
ス ト
n
ay
d
絶縁
Hig
h
,
1 97 6
u ct s
9 51 -
te
1
G ai
n
o o
k
.
D at
ア ン プ
,
a
B
3 - 64
M A ⅢM
M A X 7 74
D
,
,
c
-
D
M A X749
,
c
c o n v e rt e r
M A X772
,
D
a
ta
M A X 63 1
,
Sh
e et s
M A X635
.
( 平 成 1 6 年 8 月 1 7 日 受 付)
で の
使 用 を 前 提 に 諸 条件 を 設 定 し
,
,
-
.
M A X 6 31
生 理 学研 究
,
,
,