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METHOD FOR MEASURING EYEBALL POSITION AND INSTRUMENT FOR MEASURING EYEBALL POSITION

Patent code P110004832
File No. 05-057JP01
Posted date Aug 18, 2011
Application number P2006-132911
Publication number P2007-252879A
Patent number P4802329
Date of filing May 11, 2006
Date of publication of application Oct 4, 2007
Date of registration Aug 19, 2011
Priority data
  • P2006-050880 (Feb 27, 2006) JP
Inventor
  • (In Japanese)阪口 豊
  • (In Japanese)石田 文彦
  • (In Japanese)島井 博行
  • (In Japanese)溝尾 元洋
Applicant
  • (In Japanese)国立大学法人電気通信大学
Title METHOD FOR MEASURING EYEBALL POSITION AND INSTRUMENT FOR MEASURING EYEBALL POSITION
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an instrument for measuring eyeball position which neither restrains a subject to be measured from moving its own body nor blocks its own visual field to measure the position of its eyeball.
SOLUTION: The instrument comprises at least three electrodes stuck around an eye to detect potentials at their respective positions, which are then appropriately combined to obtain a potential difference. The eyeball is assumed to be a battery to make a model, wherein an EM algorithm technique is used to repeat the alternate estimation of an electric current density and an eyeball position over a plurality of time cycles, wherein the electric current density is a density of an electric current flowing from the retina to the cornea of the eyeball.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

人間の眼球は、網膜神経細胞がもつイオンポンプの働きにより、その内部において網膜側から角膜側に電流が流れるため、角膜側がプラス極(+)で網膜側がマイナス極(-)の電池モデルとして考えられる。すなわち、眼球は、角膜側がプラスの電荷、網膜側がマイナスの電荷を帯びた電気双極子として振る舞い、そのため、眼球を左右上下に動かすと、それに応じて眼球周辺の電位分布に変化が生じる。例えば、眼が右側を向けば、眼の右側周辺の電位は左側周辺の電位に比べて高くなるため、眼の右側と左側の皮膚表面電位を比較すると右側の方が高くなる。
このように、眼球が電荷を帯びていることを利用して、眼の左右あるいは上下に貼付した一対の電極の電位差を用いて水平方向あるいは垂直方向の眼球の位置を推定する方法は、特に医学臨床分野において、眼電位図(EOG:Electro-oculogram)手法として、主に眼振の特性を調べる手段として多く用いられている。

この眼球を電池とみなしたモデルから予測される電位と、観測した眼電位図から得られた電位とを比較し、電池モデルの有効性を検証した論文には、非特許文献1がある。この論文では、眼球をその正面を中心として左右交互に衝動運動をさせたときの、眼球の外側近傍の電位を測定している。そして、眼球を動かしたときの電位の変化分をEOG電位として導出し、眼球周辺の位置の違いによる電位変化を解析している。

また、眼球の有効視野範囲を計測する装置であって、眼球の左右、上下に1個ずつ電極
をつけて眼球の電位を測る方法も提案されている。(例えば、特許文献1参照)。
この特許文献1に記載された眼球電位計測の手法は、眼球の水平方向及び垂直方向の各眼球位置変化分を電位差として測定し、これら水平及び垂直方向の変化分出力から高速眼球運動成分を抽出している。そして、この高速眼球運動の回数を計測して、視野位置別に計数比較を行い、高速眼球運動が1回以下で検出できる目標刺激の位置を求めることによって、有効視野範囲を計測するようにしている。

【非特許文献1】
伊月、久保、白石、西川、三村「眼球常存電位解析のための眼球の電池モデル」日眼学会 99巻 9号 1012頁~1016頁
【特許文献1】
特開平9-38037号公報

Field of industrial application (In Japanese)

この発明は、眼球位置すなわち眼球位置の計測方法とその装置、特に、3点以上の電極を用いて眼の周辺電位の分布を測定し、眼球位置を推定する眼球位置計測方法及び眼球位置計測装置に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
眼の周辺に装着した少なくとも3点以上の複数の電極によって検出される電位を、適宜組み合わせてその差電圧を取り出し、
取り出された複数の差電位の情報を用いて、眼球を電池とみなしたモデルで眼球の網膜側から角膜側に流れる電流密度もしくは網膜と角膜に帯電しているとみなされる電荷の大きさと、眼球位置と、電極の貼付された位置と、眼球の大きさとを推定し、
該推定した電極貼付位置と眼球半径を利用して、その後に取り出された電位差に基づき、
前記眼球位置の推定と前記電流密度の推定とを、複数の時間サイクルにわたって交互に繰り返すEM(Expectation and Maximization)アルゴリズム手法を用いて、前記眼球位置と前記電流密度もしくは網膜と角膜に帯電しているとみなされる電荷の大きさの推定を行う
ことを特徴とする眼球位置計測方法。

【請求項2】
 
前記計測された電位から求められた電位差をデジタル信号として送信し、これを受信した受信回路に接続されたプロセッサ及びデータ処理回路において、前記眼球位置の推定と前記電流密度の推定のための計算が行われることを特徴とする請求項1に記載の眼球位置計測方法。

【請求項3】
 
眼の周辺に装着した少なくとも3点以上の複数の電極と、
該電極間の任意の組み合わせから複数の電極間の電位差を検出する信号変換回路と、
前記信号変換回路から抽出される電位差から、電極貼付位置と眼球を電池とみなしたモデルで眼球の網膜側から角膜側に流れる電流密度もしくは網膜と角膜に帯電しているとみなされる電荷の大きさと眼球位置とを繰り返し計算によって推定するプロセッサ及びデータ処理回路とを備え、
前記データ処理回路の計算において、EM(Expectation and Maximization)アルゴリズム手法によって、前記眼球位置の推定と、電流密度の推定とを複数サイクルにわたって計算して求める
ことを特徴とする眼球位置計測装置。

【請求項4】
 
前記計測された電位から求められた電位差をデジタル信号に変換して送信する送信回路と、該送信回路から有線または無線にて送られた信号を受信する受信回路とをさらに備えた請求項3に記載の眼球位置計測装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2006132911thum.jpg
State of application right Registered


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