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顎口腔運動状態の推定方法及び顎口腔運動状態の推定装置 新技術説明会

国内特許コード P120006734
整理番号 SHINGI20120110
掲載日 2012年2月28日
出願番号 特願2011-104448
公開番号 特開2012-232065
登録番号 特許第5924724号
出願日 平成23年5月9日(2011.5.9)
公開日 平成24年11月29日(2012.11.29)
登録日 平成28年4月28日(2016.4.28)
発明者
  • 佐々木 誠
  • 山口 昌樹
出願人
  • 国立大学法人岩手大学
発明の名称 顎口腔運動状態の推定方法及び顎口腔運動状態の推定装置 新技術説明会
発明の概要 【課題】 総合的な筋電位の検出であっても、これと顎口腔運動の状態とを一対一で関連付けることができるようにし、非侵襲的で簡便にしかも高精度で顎口腔運動の状態を推定することができるようにする。
【解決手段】 特定の運動部位としての舌Tの顎口腔運動に関連する筋肉の動きが反映する顎裏エリアHから筋電位信号を検出する生体信号検出手段1と、生体信号検出手段1が検出した筋電位信号に基づいて舌先Taの上顎内面Jに対する接触位置及び/または接触力を推定して出力するニューラルネットワーク10とを備え、ニューラルネットワーク10は、推定に係る状態の誤差が所定範囲内になるまで、予め、顎口腔運動に係る教師信号に基づいて学習する学習プロセスと、学習プロセス終了後に新たに検出された筋電位信号について推定した状態を実行推定状態として出力する実行推定プロセスとを行う機能を備えた。
【選択図】 図1
従来技術、競合技術の概要


一般に、脊髄損傷,脳卒中,脳性麻痺,筋ジストロフィー等による重度の障害者においては、四肢運動機能に障害を持つことが多いことから、意思伝達が難しく、そのため、近年では,脳波,視点,呼気,顎の運動,舌の運動等のわずかに残存した機能を利用して、障害者の意思を抽出するインタフェースの研究が盛んに行われている。その中でも、舌の運動等の顎口腔運動は、頸椎損傷などでも比較的機能が残存しやすくその利用が考えられる。とりわけ、舌の運動は舌下神経に支配されており、口の中の手といわれるほど様々な動作が可能であり、舌先の位置を測定して、その利用に供することが考えられる。



従来、舌先の位置を測定する技術として、口内に圧力センサや永久磁石を設置するものが開発されている。例えば、口内に圧力センサを設ける技術としては、嚥下障害,咀嚼障害や発音障害等についての解析用のものであるが、特許文献1(特開2006-234号公報)に掲載されたものが知られている。これは、被験者の口蓋形状に合わせて形成され複数の感圧センサを有する可撓性の舌圧センサシートである。この舌圧センサシートを用いるときは、これを被験者の上顎内面に装着し、各感圧センサにより舌圧を検知し、配線を通して検知信号を送信して、分析の用に供する。

産業上の利用分野


本発明は、舌の運動,嚥下運動,咀嚼運動等の顎口腔運動の状態を推定する顎口腔運動状態の推定方法及び顎口腔運動状態の推定装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
外部機器を制御するためのインタフェースにおける生体信号から顎口腔運動の状態を推定する顎口腔運動状態の推定方法において、
上記顎口腔運動に関連する筋肉の動きが反映する人体の所定の皮膚表面から生体信号を検出し、ニューラルネットワークにより上記検出した生体信号に基づいて上記顎口腔運動の状態を推定し、外部機器を制御するためのインターフェースとして用いられることを特徴とする顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項2】
上記ニューラルネットワークは、上記推定に係る状態の誤差が所定範囲内になるまで、予め、上記顎口腔運動に係る教師信号に基づいて学習する学習プロセスと、該学習プロセス終了後に新たに検出された生体信号について推定した状態を実行推定状態として出力する実行推定プロセスとを行う機能を備えて構成されることを特徴とする請求項1記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項3】
上記顎口腔運動は、特定の運動部位の運動を含み、該特定の運動部位の推定に係る顎口腔運動の状態は、該特定の運動部位の位置及び/または力で規定されることを特徴とする請求項2記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項4】
上記特定の運動部位における顎口腔運動の状態は、他の部位との接触の状態であり、該他の部位との接触位置及び/または接触力で規定されることを特徴とする請求項3記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項5】
上記特定の運動部位に係る教師信号は、当該運動部位の位置及び/または力の実測値に基づいて出力されることを特徴とする請求項3または4記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項6】
上記ニューラルネットワークは、上記特定の運動部位の位置及び/または力での規定による推定の際、該特定の運動部位の推定すべき顎口腔運動以外に生じる他の顎口腔運動の状態の全部若しくは一部についても同時に推定することを特徴とする請求項5記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項7】
上記他の顎口腔運動に係る教師信号は、上記特定の運動部位の位置及び/または力、あるいはそれらの複合的な運動に対応するように一義的に定めた加工信号であることを特徴とする請求項6記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項8】
上記生体信号は、皮膚に付設される生体信号検出素子を複数配置した多点素子群により出力され、上記ニューラルネットワークは、該多点素子群の各生体信号検出素子間における生体信号の差分の全て若しくは一部の組み合わせに基づいて処理を行うことを特徴とする請求項2乃至7何れかに記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項9】
上記顎口腔運動を行う特定の運動部位が舌であり、上記推定に係る顎口腔運動の状態は、上記舌の舌先の上顎内面に対する接触位置及び/または接触力で規定され、
上記顎口腔運動に関連する筋肉の動きが反映する人体の所定の皮膚表面を、下顎の先端と喉頭隆起(喉仏)との間の顎裏エリアに設定し、該顎裏エリアに複数の生体信号検出素子を付設して該生体信号検出素子により生体信号を検出するようにし、
上記学習プロセスにおいて、
上記舌に対峙する上顎内面の所定位置に複数の圧力センサを配置し、
上記ニューラルネットワークは、上記各圧力センサに対して舌先を接触させた際、該各圧力センサによる検知信号を教師信号とし、
上記各圧力センサに舌先を位置させて上記生体信号検出素子で検出した生体信号に基づいて上記舌先の上顎内面に対する接触位置及び/または接触力を推定し、且つ、該推定に係る接触位置及び/または接触力の誤差が所定範囲内になるまで、該当する圧力センサからの教師信号に基づいて学習し、
上記実行推定プロセスにおいて、
上記ニューラルネットワークは、上記上顎内面に対して舌先を接触させた際、該舌先の接触位置及び/または接触力を実行推定状態として出力することを特徴とする請求項5乃至8何れかに記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項10】
上記ニューラルネットワークは、上記舌先の接触位置及び/または接触力での特定による推定の際、該舌の推定すべき顎口腔運動以外に生じる嚥下運動,開口運動,閉口運動,あくび運動,咬合運動のすくなくとも何れか1つの状態を同時に推定することを特徴とする請求項9記載の顎口腔運動状態の推定方法。

【請求項11】
顎口腔運動の状態を推定する顎口腔運動状態の推定装置において、
上記顎口腔運動に関連する筋肉の動きが反映する人体の所定の皮膚表面から生体信号を検出する生体信号検出手段と、該生体信号検出手段が検出した生体信号に基づいて上記顎口腔運動の状態を推定して出力するニューラルネットワークとを備え、
該ニューラルネットワークは、上記推定に係る状態の誤差が所定範囲内になるまで、予め、上記顎口腔運動に係る教師信号に基づいて学習する学習プロセスと、該学習プロセス終了後に新たに検出された生体信号について推定した状態を実行推定状態として出力する実行推定プロセスとを行う機能を備えて構成されることを特徴とする顎口腔運動状態の推定装置。

【請求項12】
上記顎口腔運動は、特定の運動部位の運動を含み、該特定の運動部位の推定に係る顎口腔運動の状態は、該特定の運動部位の位置及び/または力で規定されることを特徴とする請求項11記載の顎口腔運動状態の推定装置。

【請求項13】
上記特定の運動部位における顎口腔運動の状態は、他の部位との接触の状態であり、該他の部位との接触位置及び/または接触力で規定されることを特徴とする請求項12記載の顎口腔運動状態の推定装置。

【請求項14】
上記ニューラルネットワークは、上記特定の運動部位の位置及び/または力での規定による推定の際、該特定の運動部位の推定すべき顎口腔運動以外に生じる他の顎口腔運動の状態の全部若しくは一部についても同時に推定することを特徴とする請求項12または13記載の顎口腔運動状態の推定装置。

【請求項15】
上記生体信号検出手段は、皮膚に付設される生体信号検出素子を複数配置した多点素子群を備え、上記ニューラルネットワークは、該多点素子群の各生体信号検出素子間における生体信号の差分の全て若しくは一部の組み合わせに基づいて処理を行うことを特徴とする請求項11乃至14何れかに記載の顎口腔運動状態の推定装置。

【請求項16】
上記ニューラルネットワークの実行推定プロセス機能により出力された実行推定状態から対応する顎口腔運動の状態を識別する運動状態識別手段を備えたことを特徴とする請求項11乃至15何れかに記載の顎口腔運動状態の推定装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2011104448thum.jpg
出願権利状態 登録
参考情報 (研究プロジェクト等) 2012年1月10日(火) 岩手大学・一関工業高等専門学校 新技術説明会
岩手大学地域連携推進センターでは、岩手大学における知的財産の創出・管理・活用のマネジメントをしております。上記の特許等にご興味がありましたら、下記問い合わせ先にご相談ください。


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