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意思伝達支援装置及び方法 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり

国内特許コード P160013148
掲載日 2016年8月3日
出願番号 特願2010-195463
公開番号 特開2012-053656
登録番号 特許第5544620号
出願日 平成22年9月1日(2010.9.1)
公開日 平成24年3月15日(2012.3.15)
登録日 平成26年5月23日(2014.5.23)
発明者
  • 長谷川 良平
  • 長谷川 由香子
  • 高井 英明
出願人
  • 国立研究開発法人産業技術総合研究所
発明の名称 意思伝達支援装置及び方法 コモンズ 新技術説明会 外国出願あり
発明の概要 【課題】脳活動などの生体信号に着目して外部機器を制御したり、他者に意思を伝達したりする従来のBMI技術においては、大型の装置を必要としたり、利用者にとり操作方法が複雑でノイズが大であるという問題があった。本発明では、脳内の意思を高精度および高速度で解析し、かつリアルタイムで意思伝達できる装置及び方法を実現する。
【解決手段】表示画面などに視覚刺激を提示する装置と、該装置による刺激提示後の脳波を計測する脳波計からの脳波データを処理する処理装置とからなり、該処理装置は、脳波データを解析して得た判別分析関数による累積判別得点と成功率との積に基づいて、該積が閾値を超えた時に、特定の意思決定が脳内でなされたと判断して、判断結果を機器に出力する。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


現在、情報科学分野、医工学応用分野、脳活動による福祉機器制御の分野において、機器の操作は、各種スイッチ、ジョイスティックやマウス等の手による入力操作が主である。一方、介護福祉機器等の開発分野では、手足が不自由な操作者のために身体の他の部分で操作できる機器が望まれている。



従来から、文字盤あるいは絵カードなどの発話を補助するものがある。また、言語機能や聴覚に障害を持つ利用者の会話を補助する機器に関する技術は、例えば特許文献1および2に示されている。特許文献1には、五十音の文字盤の文字をブロックごとに順次点灯して選択させる技術や身体ケアのリクエストを選ぶメッセージボードを用いる技術が示されている。特許文献2には、携帯情報端末を用いるシンボル表示を選択するコミュニケーション支援システムが示されている。しかしながら、介護福祉機器の開発分野では、老人や病人などの複雑な入力操作が不可能な操作者のために、従来の操作を必要としないで直接的に意思を伝えることができる機器が望まれている。また、発話障害のある患者や老人にとって、基本的な身の回りの介護や気持ち等の意思を、より簡単に介助者に伝えることのできる機器が望まれている。



近年、脳科学の進歩により、人の思考や行動と脳活動との関係性について様々な研究がなされている。脳活動などの生体信号に着目して外部機器を制御したり、他者に意思を伝達したりするBrain-Machine Interface(BMI)技術が注目されている。



例えば、消費者行動と関係した脳活動を機能的MRI(fMRI)等の装置を使って調べるニューロマーケティングという研究がある。fMRIの装置を用いた脳活動計測実験によって、コカコーラとペプシコーラに対する嗜好性やブランド意識に関する脳部位を同定し、また脳活動の差を調べた研究が知られている(非特許文献1)。



本発明者達は、動物の脳内に設置した電極による単一ニューロンの活動電位の細胞外記録という計測手法とニューロン集団活動のシミュレーションによって、複数の外部刺激(実験条件)が脳内でどのような関係性があると表現されているかを低次元の空間情報として推定できることを示した(非特許文献2参照)。しかしながら、脳活動についてはまだまだ未知な部分が多く、またその計測方法には制約がある。



また、本発明者達は、仮想意思決定関数を提案し、その計算方法を示した(非特許文献3参照)。非特許文献3には、単一ニューロン活動を例にとって神経活動から二者択一の行動予測方法を示している。

産業上の利用分野


本発明は、操作者が手や足を使うことなく、操作者の意思によって直接機器を操作することを可能とするために、脳活動を検出して、操作者の意思を分析して伝達する意思伝達装置及び方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
刺激を提示する装置と、該装置による刺激提示後の脳波を計測する脳波計からの脳波データを処理する処理装置とからなり、
該処理装置は、該脳波データを解析して得た判別関数と成功率とに基づいて、特定の意思決定が脳内でなされたと判断する処理装置であり
前記判別関数は、脳波電極の各チャンネルにおいて記録された、刺激後の各時間窓における脳波の電圧値を、説明変数とし、前記刺激が目標の第一群か非目標の第二群かを判別するための判別関数であり
前記成功率は、刺激提示の回数と前記判別関数による成功率との関係を予め求めておいた、予め決めておいた目標と判別関数の出力が一致した割合であることを特徴とする意思伝達支援装置。

【請求項2】
上記処理装置は、上記脳波データを解析して得た判別関数による累積判別得点と成功率との積に基づいて、該積が閾値を超えた時に、特定の意思決定が脳内でなされたと判断して、判断結果を機器に出力することを特徴とする請求項1記載の意思伝達支援装置。

【請求項3】
脳波計によって測定したデータを解析して得た判別関数であって、脳波電極の各チャンネルにおいて記録された、刺激提示後の各時間窓における脳波の電圧値を、説明変数とし、前記刺激が、目標の第一群か非目標の第二群かを判別するための判別関数と、
刺激提示の回数と判別関数による成功率との関係を予め求めておいた、予め決めておいた目標と判別関数の出力が一致した割合である成功率と、
に基づいて、特定の意思決定が脳内でなされたと判断することを特徴とする意思伝達支援方法。

【請求項4】
脳波計によって測定したデータを解析して得た判別関数による累積判別得点と、成功率との積に基づいて、該積が閾値を超えた時に、特定の意思決定が脳内でなされたと判断して、判断結果を機器に出力することを特徴とする請求項3記載の意思伝達支援方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2010195463thum.jpg
出願権利状態 登録
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