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JP5124602B2 - 生体信号測定装置 - Google Patents

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Description

本発明は、生体信号測定装置に関し、より詳細には、機能別にモジュールを分散させて、より便利に生体信号を測定することができる生体信号測定装置に関する。
最近、健康に対する関心が高まることによって、医療技術とIT技術が融合されたユビキタスヘルスケア(ubiquitous healthcare)が多く関心を引いている。ユビキタスヘルスケアは、場所に関係なく健康と関連された生体信号(physiological signals)をリアルタイムに収集し、健康管理サービスセンタに伝送して健康異常の発生可否を確認し、適切な措置を行なって持続的な健康管理及び疾病管理サービスを提供する。
ユビキタスヘルスケアは、血圧、血糖、体重、心電図、運動量、呼吸、温度など健康に関連された多様な生体信号を場所に関係なく、容易に測定することができる生体信号測定装置と、測定された生体信号を多様な有無線通信技術を利用して伝送するネットワークと、伝送された情報を収集して運営する情報収集及び運営システムと、収集された情報を分析して多様な形態のサービスを提供する応用サービスに構成されることができる。
ユビキタスヘルスケアで生体信号を測定するための装置は、皮膚に付着して生体電位(bio−potential)を測定する電極と、電源供給部及び電極を通じて測定された生体信号を解析及び処理するコントローラと、を含む。
一般的な人体付着型の生体信号測定装置の場合、全ての構成要素が一つのパッケージ内に配置される。これによって、人体の一部分に加えられる機器の体積と重さの増加による異物感がひどくなり、使用するのに面倒くさくなる問題点がある。又、装置の重さを支えるためにより強力な接着力を有した電極を使用しなければならないので、皮膚トラブルが誘発されうる。又、長時間の生体信号測定が必要な慢性疾患患者、或いは追跡患者の場合、使用が不便でありうる。
米国特許公開第2007−0027388号公報
本発明は、上述の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、便利に生体信号を測定することができる生体信号測定装置を提供することにある。
本発明のまた他の目的は、上述で言及した課題に制限されるものではなく、言及されないまた他の課題は後述の記載から当業者に明確に理解されることができるはずである。
上述の目的を達成するため、本発明の一実施形態による生体信号測定装置は、皮膚に接着されて生体信号を検出する第1及び第2検出電極と、第1検出電極に装着され、第1及び第2検出電極から検出された生体信号から生体信号データを生成する生体信号検出モジュールと、第2検出電極に装着され、生体信号検出モジュールに電源を供給する電源供給モジュールと、生体信号検出モジュールと電源供給モジュールを連結する連結線とから構成される。
その他の実施形態の具体的な事項は、詳細な説明及び図面に含まれている。
本発明の生体信号測定装置によると、生体信号を測定するのに必要なモジュールを機能別に分散設計することによって、生体信号測定の際に人体の1ケ所に異物感が集中されることを減らすことができる。従って、生体信号測定の際に測定装置が人体で落ちることを防止することができ、生体信号の長時間の測定が容易である。
又、モジュールを機能別に分散設計することによって、長時間の生体信号測定の際に生体信号の格納のためのメモリの追加及び交替が可能であり、バッテリーの交替などが容易であることができる。
又、生体信号測定装置を構成するモジュールが分散されるので、各モジュールのサイズを減らすことができる。
本発明の一実施形態による生体信号測定装置の概略構成図である。 本発明の一実施形態による生体信号測定装置で検出電極とモジュールとの間の結合を示す図である。 本発明の一実施形態による生体信号測定装置の分散されたモジュールの各々の構成を示す図である。 本発明の一実施形態による生体信号測定装置の使用形態を示す図である。 本発明の他の実施形態による生体信号測定装置の概略構成図である。 本発明の他の実施形態による生体信号測定装置の分散されたモジュールの各々の構成を示す図である。 本発明の他の実施形態による生体信号測定装置の使用形態を示す図である。 本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置の概略構成図である。 本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置の分散されたモジュールの各々の構成を示す図である。 本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置の使用形態を示す図である。 本発明の実施形態による生体信号測定装置でモジュールの間の多様な連結形態を示す図である。 本発明の実施形態による生体信号測定装置でモジュールの間の多様な連結形態を示す図である。 本発明の実施形態による生体信号測定装置でモジュールの間の多様な連結形態を示す図である。 本発明の実施形態による生体信号測定装置でモジュールの間の多様な連結形態を示す図である。
本発明の利点及び特徴、そしてそれらを達成する方法は添付される図面と共に詳細に後述される実施形態を参照すると明確になる。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、互いに異なる多様な形態に具現されることができ、但し本実施形態は、本発明の開示が完全になるようにし、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者に発明の範囲を完全に知らせるために提供されるものであり、本発明は、請求項の範囲によって定義されるだけである。明細書の全体にかけて同一の参照符号は同一の構成要素を示す。
本明細書で使われた用語は、実施形態を説明するためのことであり、本発明を制限しようとするものではない。本明細書で、単数型は特別に言及しない限り複数型も含む。明細書で使われる‘含む’は、言及された構成要素、段階、動作及び/又は素子に加えて、一つ以上の他の構成要素、段階、動作及び/又は素子の存在又は追加を排除しない。
本発明の実施形態による生体信号測定装置は、人体の生理学的な電位差によって発生される生体信号を測定することができる。例えば、本発明の実施形態による生体信号測定装置は、心電図ECG(electrocardiogram)、筋電図EMG(electromyogram)、脳電図EEG(electroencephalogram)、電気性皮膚反射GSR(galvanic skin reflex)及び眼球運動EOG(electrooculography)などを測定することができる。
本発明の実施形態による生体信号測定装置は、複数個の検出電極と、各々の電極に対応されて装着される機能別モジュールと、モジュールを連結する連結線と、を含む。生体信号測定装置の機能別モジュールには、アナログ信号である生体電位を検出することができる生体信号検出モジュールと、電源を供給する電源供給モジュールと、検出された生体信号を伝送する生体信号伝送モジュールと、検出された生体信号を格納する生体信号格納モジュールとがありうる。
本発明の実施形態で、生体信号測定装置を構成するモジュールは、当該モジュールの動作状態を示す表示部と、使用者に当該モジュールの操作を提供する操作部と、を含む。
本発明の実施形態で、生体信号測定装置を構成するモジュールは、他のモジュールとの連結のために複数個のモジュール連結ポートを具備することができる。本発明の実施形態で、モジュール連結ポートは、用途によって生体信号データの入出力を転換して使用することができ、モジュール連結ポートを通じて電源が供給されることができる。
以下、図面を参照して本発明の実施形態による生体信号測定装置に対して詳細に説明する。
図1は、本発明の一実施形態による生体信号測定装置の概略構成図である。
図1を参照すると、本発明の一実施形態による生体信号測定装置は、第1及び第2検出電極10、20と、各々の検出電極10、20に装着される生体信号検出モジュール110と、電源供給モジュール120と、を含む。
第1及び第2検出電極10、20は、生体信号測定の際に皮膚に接着されて人体から発生される生体信号、即ち、生体電位を検出することができる。第1及び第2検出電極10、20は、使い捨ての電極であってもよく、生体信号測定装置のモジュール110、120の各々に結合及び分離されることができる。
生体信号検出モジュール110は、アナログ信号である生体信号を検出し、生体信号から変換されたデジタル信号の生体信号データを生成する。
電源供給モジュール120は、生体信号検出モジュール110に電源を供給する。
生体信号検出モジュール110及び電源供給モジュール120の各々は、モジュールの動作状態を示す表示部を具備することができ、使用者に当該モジュールの操作を提供する操作部(例えば、スイッチ、ボタン)も具備することができる。
連結線200は、各々の検出電極10、20に装着されたモジュール110、120を互いに連結する。連結線200は、生体信号データを伝送することができるデータラインと、電源を供給する電源ラインと、を含むことができる。連結線200は、両終端に連結されたコネクタを通じてモジュール110、120のモジュール連結ポートに接続されることがができる。又、連結線200は、ハンダ付けを通じてモジュール110、120に固定されることができる。このような連結線200は、生体信号測定の際に使用者が自由に活動することができるように柔軟性(flexibility)及び伸縮性(elasticity)を有することができる。
図2は、本発明の一実施形態による生体信号測定装置で検出電極とモジュールとの間の結合を示す図である。
図2を参照すると、生体信号測定装置で検出電極10は、接着性パッド11と、導電性電極12と、モジュール連結部13と、を含む。
接着性パッド11は、非導電性(nonconductive)又は絶縁物質(insulating material)に形成されることができ、例えば、紙又は絶縁性樹脂などが利用されることができる。又、接着性パッド11は、円形又は四角形などの多角形の形状を有することができる。
導電性電極12は、接着性パッド11の一面の中心に固定され、モジュールと結合されることができるモジュール連結部13を具備する。モジュール連結部13は、導電性電極12で突出された突起(即ち、スナップ(snap))を有することができ、接着性パッド11の中心を貫通することができる。このような導電性電極12は、例えば、チタンTi、金、白金、又はAg/AgClのような物質で形成されることができる。
検出電極10に装着されるモジュール110は、モジュール110に具備される各種の集積回路が実装された印刷回路基板PCBと、印刷回路基板を囲むモジュールケースと、を含む。生体信号測定の際に屈曲を有する皮膚表面により安定的に接着され、使用者の不便なことを減らすために、集積回路は、フレキシブル(flexible)基板上に実装されることができる。モジュールケースは、検出電極10を結合することができる締結溝111を有することができる。即ち、検出電極10のモジュール連結部13をモジュール110の締結溝111に挿入固定することができる。
図3は、本発明の一実施形態による生体信号測定装置の分散されたモジュールの各々の概略的な構成を示す図である。
図3を参照すると、生体信号検出モジュール110は、生体信号検出部112と、信号測定操作及び状態表示部114と、主制御部116と、モジュール連結ポート118と、を含む。
生体信号検出部112は、アナログ信号処理部と、A/D変換部と、デジタル信号処理部と、を含む。アナログ信号処理部は、第1及び第2検出電極10、20から検出される人体の微細な電気信号を増幅する増幅器(amplifier)と、生体信号測定の際に発生されたノイズを除去するためのフィルタ(filter)と、を含むことができる。A/D変換部は、アナログ信号処理部から伝えられたアナログ形態の生体信号をデジタル形態の生体信号データに変換する。デジタル信号処理部は、A/D変換部から伝えられた生体信号データを所定のデジタル演算過程(例えば、FFT(Fast Fourier Transform)演算、微分演算、平均演算)を通じて信号処理を実行する。
信号測定操作及び状態表示部114は、使用者の命令によって生体信号検出を制御することができ、生体信号検出モジュール110の動作状態を表示する。又、信号測定操作及び状態表示部114は、生体信号検出部112で得られた生体信号データを使用者に表示することができる。
主制御部116は、生体信号検出部112、信号測定操作及び状態表示部114及びモジュール連結ポート118と連結されて、生体信号の検出、他のモジュールとのデータ通信及び電源連結を制御する。
モジュール連結ポート118は、連結線200が接続されてモジュールの間の電気的な連結を提供する。モジュール連結ポート118は、生体信号データのシリアル通信のためのデータ入出力ポート(例えば、RS232ポート、USBポート)及び/又は電源ポートを含む。そして、モジュール連結ポート118を通じて電源及び生体信号データを入出力することができる。
又、生体信号検出モジュール110は、複数個の他のモジュールとの連結のために、複数個のモジュール連結ポート118を具備することができる。
電源供給モジュール120は、バッテリー122と、電源操作及び状態表示部124と、電源供給制御部126と、モジュール連結ポート128と、を含む。電源供給モジュール120は、例えば、使い捨てのバッテリー(disposable battery)又は再充電が可能なバッテリー(rechargeable battery)を具備することができる。使用者は、電源操作部124を通じて電源供給モジュール120を操作することができ、状態表示部124には、電源供給状態及びバッテリー残量などが表示されることができる。モジュール連結ポート128には、連結線200が接続され、連結線200を通じて生体信号検出モジュール110に電源を提供する。
生体信号検出モジュール110と電源供給モジュール120は、終端にコネクタが連結された連結線200を通じて電気的に連結される。コネクタは、スナップ式としてモジュール連結ポート118、128に着脱されることができる。
又、電源供給モジュール120は、複数個の他のモジュールとの連結のために、複数個のモジュール連結ポート128を具備することができる。
図4は、本発明の一実施形態による生体信号測定装置の使用形態を示す図である。本発明の一実施形態に生体信号測定装置を利用して、心電図を測定することを例として説明する。
図4を参照すると、本発明の一実施形態による生体信号測定装置は、生体信号検出モジュール110及び電源供給モジュール120が装着された第1及び第2検出電極10、20を人体の心臓部分に付着して、1-チャンネルの心電図を測定することができる。即ち、本発明の一実施形態による生体信号測定装置を付着してモジュールを動作させると、心臓筋肉の収縮及び拡張によって発生される生体電位を測定することができ、生体信号検出モジュール110の状態表示部に生体信号が表示されることができる。
図5は、本発明の他の実施形態による生体信号測定装置の概略構成図である。図6は、本発明の他の実施形態による生体信号測定装置の分散されたモジュールの各々の構成を示す図である。
図5及び図6を参照すると、本発明の他の実施形態による生体信号測定装置は、第1から第3の検出電極10、20、30と、生体信号検出モジュール110と、電源供給モジュール120と、生体信号伝送モジュール130と、を含む。
本発明の他の実施形態で、第1から第3の検出電極10、20、30、生体信号検出モジュール110、電源供給モジュール120は、本発明の一実施形態と実質的に同一であるので、重複説明を避けるためにこれに対する説明は省略する。
本発明の他の実施形態で、生体信号伝送モジュール130は、生体信号検出モジュール110で生成された生体信号データを有無線で他の装置に伝送する。例えば、生体信号伝送モジュール130は、RF方式、無線ラン(LAN)、ブルートゥース(bluetooth)又はジグベ(zigbee)のような近距離無線通信素子を具備して測定された生体情報を無線で外部ネットワークに伝送することができる。
生体信号伝送モジュール130は、連結線200を通じて生体信号検出モジュール110と電気的に連結される。生体信号伝送モジュール130と生体信号検出モジュール110を連結する連結線200は、生体信号データの送受信のためのデータラインと、電源の供給のための電源ラインと、を含む。即ち、生体信号伝送モジュール130は、連結線200を通じて生体信号検出モジュール110から生体信号データ及び電源が伝達されることができる。一方、生体信号伝送モジュール130は、連結線200を通じて電源供給モジュール120と連結することができ、生体信号検出モジュール110と電源供給モジュール120に共に連結されることができる。
具体的に、生体信号伝送モジュール130は、生体信号データ入力部131と、データ伝送操作及び状態表示部133と、有無線データ伝送部135と、データ伝送制御部137と、モジュール連結ポート138と、を含む。
生体信号データ入力部131は、生体信号検出モジュール110で生成された生体信号データが入力される。入力された生体信号データは、有無線データ伝送部135を通じて外部機器(例えば、PC、ネットワーク、PDA)に伝送されることができる。
データ伝送操作及び状態表示部133は、使用者の命令によってデータ伝送可否及びデータ伝送方式を制御することができ、データ伝送状態及び生体信号伝送モジュール130の動作状態を表示する。
モジュール連結ポート138は、連結線200が接続されてモジュールの間の電気的な連結を提供する。モジュール連結ポート138は、生体信号データのシリアル通信のためのデータ入出力ポート(例えば、RS232ポート、USBポート)及び/又は電源ポートを含む。そして、モジュール連結ポート138を通じて生体信号検出モジュール110から電源及び生体信号データが入力されることができる。又、モジュール連結ポート138は、生体信号伝送モジュール130に複数個が具備されることができる。モジュール連結ポート138を複数個具備する場合、図6に示されたことと異なり、生体信号伝送モジュール130は、生体信号検出モジュール110のみではなく、他のモジュールとも電気的に連結されることができる。
図7は、本発明の他の実施形態による生体信号測定装置の使用形態を示す図である。
図7を参照すると、本発明の他の実施形態による生体信号測定装置は、生体信号検出モジュール110、電源供給モジュール120及び生体信号伝送モジュール130が装着された第1から第3の検出電極10、20、30を人体の心臓部分に付着して、2-チャンネルの心電図を測定することができる。この際、生体信号検出モジュール110が装着された第1検出電極10は、心臓を搏動させるパルスが発生されるソースであるSAノードの近くに接着することが望ましいことがありうる。
即ち、本発明の一実施形態による生体信号測定装置を皮膚に付着してモジュールを動作させると、心臓筋肉の収縮及び拡張によって発生される生体電位を測定することができ、生体信号検出モジュール110の状態表示部に生体信号が表示される。又、生体信号伝送モジュール130を通じて生体信号測定装置で測定された生体信号が外部機器に伝送される。
図8は、本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置の概略構成図である。図9は、本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置の分散されたモジュールの各々の構成を示す図である。
図8及び図9を参照すると、本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置は、第1から第4の検出電極10、20、30、40と、生体信号検出モジュール110と、電源供給モジュール120と、生体信号伝送モジュール130と、生体信号格納モジュール140と、を含む。
本発明のまた他の実施形態で、第1乃至第4検出電極10、20、30、40、生体信号検出モジュール110、電源供給モジュール120及び生体信号伝送モジュール130は、本発明の他の実施形態と実質的に同一であるので、重複説明を避けるためにこれに対する説明は省略する。
生体信号格納モジュール140は、連結線200を通じて生体信号検出モジュール110、電源供給モジュール120及び生体信号伝送モジュール130と選択的に連結されることができる。又、生体信号格納モジュール140は、同時に複数個の他のモジュールとも連結されることができる。
生体信号格納モジュール140と異なるモジュールを連結する連結線200は、生体信号データの送受信のためのデータラインと、電源の供給のための電源ラインと、を含む。例えば、生体信号格納モジュール140には、連結線200を通じて生体信号伝送モジュール130から生体信号データ及び電源が伝達される。
生体信号格納モジュール140は、生体信号検出モジュール110で獲得された生体信号データを格納することができる。具体的に、生体信号格納モジュール140は、メモリ142と、メモリ操作及び状態表示部144と、メモリ制御部146と、モジュール連結ポート148と、を含む。メモリ142は、例えばRAM及び/又はフラッシュ(flash)メモリであり、生体信号データを格納することができる。
メモリ操作及び状態表示部144は、使用者の命令によってデータ格納有無及び格納されたデータを制御することができ、メモリ容量及び生体信号格納モジュール140の動作状態を表示する。
メモリ制御部146は、生体信号格納モジュール140の動作を制御する。即ち、メモリ制御部146は、生体信号データの入出力、メモリ142及びメモリ操作及び状態表示部144を制御する。
モジュール連結ポート148には、連結線200が接続されてモジュールの間の電気的な連結を提供する。モジュール連結ポート148は、生体信号データのシリアル通信のためのデータ入出力ポート(例えば、RS232ポート、USBポート)及び/又は電源ポートを含む。そして、モジュール連結ポート148を通じて生体信号伝送モジュール130から電源及び生体信号データが入力されることができる。又、生体信号格納モジュール140は、複数個のモジュール連結ポート148を具備するので、モジュール連結ポート148を通じて他のメモリ格納モジュールが追加的に連結されることができる。
一方、本発明の他の実施形態で、生体信号伝送モジュール130が省略されることができ、代わりに生体信号格納モジュール140が連結線を通じて生体信号検出モジュール110と直接に連結されることができる。
図10は、本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置の使用形態を示す図である。図10を参照すると、本発明のまた他の実施形態による生体信号測定装置は、各々にモジュール110、120、130、140が分散されて装着された第1から第4の検出電極10、20、30、40を人体の心臓部分に付着して、3-チャンネルの心電図を測定することができる。この際、生体信号検出モジュール110が装着された第1検出電極10は、心臓の搏動を起こすソースであるSAノードの近くに接着することが望ましいことがありうる。
本発明の一実施形態による生体信号測定装置を付着してモジュールを動作させると、心臓筋肉の収縮及び拡張によって発生される生体電位を測定することができ、生体信号検出モジュール110の状態表示部に生体信号が表示される。又、生体信号伝送モジュール130を通じて生体信号測定装置で測定された生体信号が外部機器に伝送される。又、生体信号の長時間の測定の際に、生体信号検出モジュール110から生成された生体信号データが生体信号格納モジュール140に格納される。
又、本発明のまた他の実施形態でモジュール110、120、130、140間の連結は、人体の屈曲、或いは動きを考慮して多様な形態に変わることができる。
図11から図14は、本発明の実施形態による生体信号測定装置でモジュールの間の多様な連結形態を示す図である。
図11及び図12を参照すると、電源供給モジュール120、生体信号伝送モジュール130及び生体信号格納モジュール140の全てが生体信号検出モジュール110に共通に連結されることができる。
又、図13及び図14を参照すると、生体信号検出モジュール110が連結線200を通じて電源供給モジュール120及び生体信号伝送モジュール130と連結する。そして、生体信号格納モジュール140が連結線を通じて電源供給モジュール120と直接連結されることができる。このような場合、生体信号格納モジュール140には、電源供給モジュール120を通じて直接電源が供給され、生体信号検出モジュール110で生成された生体信号データを電源供給モジュール120を通じて伝達されることができる。
以上、添付された図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明が属する技術分野で通常の知識を有した者は、本発明がその技術的な思想、或いは必須的な特徴を変更しなくて他の具体的な形態に実施されることができるということを理解することができる。従って、上述した実施形態は、全ての面で例示的なことであり、限定的なことではないことを理解するべきである。
10、20、30、40 検出電極
110 生体信号検出モジュール
120 電源供給モジュール
130 生体信号伝送モジュール
140 生体信号格納モジュール
200 連結線

Claims (10)

  1. 生体信号測定装置であって、
    皮膚に接着されて生体信号を検出する第1第2および第3検出電極と、
    前記第1検出電極に装着されて前記第1及び第2検出電極から検出された前記生体信号から生体信号データを生成する生体信号検出モジュールと、
    前記第2検出電極に装着されて前記生体信号検出モジュールに電源を供給する電源供給モジュールと、
    前記生体信号検出モジュールと前記電源供給モジュールとを連結する連結線と、
    前記第3検出電極に装着されて前記生体信号検出モジュールから検出された前記生体信号データを外部機器に伝送する生体信号伝送モジュールと
    を含むことを特徴とする生体信号測定装置。
  2. 前記生体信号検出モジュールは、前記第1から第3の検出電極から検出された前記生体信号から前記生体信号データを生成することを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
  3. 前記生体信号伝送モジュールは、前記生体信号検出モジュール及び/又は前記電源供給モジュールと連結されることを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
  4. 前記生体信号伝送モジュールは、
    モジュールの動作状態を示す表示部と、
    使用者に前記生体信号伝送モジュールの操作を提供する操作部と、
    前記生体信号検出から前記生体信号データが入力されるデータ入力部と、
    前記外部機器に前記生体信号データを有線及び無線に伝送する有無線データ伝送部と
    を含むことを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
  5. 前記生体信号伝送モジュールは、複数個のモジュール連結ポートを含むことを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
  6. 皮膚に接着されて生体信号を検出する第4検出電極と、
    前記第4検出電極に装着されて前記生体信号検出モジュールから検出された前記生体信号データを格納する生体信号格納モジュールと
    をさらに含むことを特徴とする請求項1に記載の生体信号測定装置。
  7. 前記生体信号検出モジュールは、前記第1から第4の検出電極から検出された前記生体信号から前記生体信号データを生成することを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
  8. 前記生体信号格納モジュールは、前記生体信号検出モジュール及び/又は前記電源供給モジュールと連結されることを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
  9. 前記生体信号格納モジュールは、前記生体信号格納モジュールの動作状態を示す表示部と、使用者に前記生体信号格納モジュールの操作を提供する操作部と、を含むことを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
  10. 前記生体信号格納モジュールは、複数個のモジュール連結ポートを含むことを特徴とする請求項に記載の生体信号測定装置。
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