JP2005278685A - 脳波処理装置、制御システム、及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 脳電位に基づいて容易に機器を制御できる制御システムを提供する。
【解決手段】 センサ装置１０ａ〜１０ｄはユーザの頭部の異なる部位にそれぞれ装着される。ユーザがセンサ装置１０ａ〜１０ｄいずれかの装着位置を意識すると、そのセンサ装置の検知部がより大きい脳電位を検知する。パターン生成部２０２は、検知部１００ａ〜１００ｄそれぞれで検知された脳電位を基準電位と比較することによって脳の活性化状態を判断し、活性化パターンを生成する。パターンＤＢ２０６には、活性化パターンと機器３０を制御するための制御信号とが予め格納されている。パターン処理部２０４は、上述の生成した活性化パターンに基づいてパターンＤＢ２０６を参照し、制御信号を抽出する。制御信号送信部２０８は機器３０に制御信号を送信する。この制御信号に応じて、機器３０は制御を行う。
【選択図】 図１

Description

本発明は、脳電位を用いて機器を制御する脳波処理装置、制御システム、及び制御方法に関する。

従来、電化製品といった機器の制御は、スイッチやリモコンの操作によって行われる。しかしながら、スイッチやリモコンの操作は、四肢が不自由な人にとって容易ではない。そこで、脳電位を用いて機器を制御する技術が開示されている（例えば、下記特許文献１及び２参照。）。このような技術では、機器を制御するための制御信号を、脳電位から得られる脳波に基づいて出力する。特許文献１に記載の技術では、バイオフィードバック法を用いて脳波を意識的に変化させ、この脳波に対して周波数解析や演算比較を行い、制御信号を取得する。特許文献２に記載の技術では、実動作の前処理として、機器を制御する時の脳波のパターンと制御信号とを対応付けて記憶しておく。そして、実動作において脳波を検出すると、この脳波のパターンに対応付けられた制御信号を出力する。
特開２００２−１２５９４５号公報 特開２００３−２４８５４１号公報

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、脳波を意識的に変化させるために訓練を積む必要がある。したがって、機器を制御できるようになるには時間と手間がかかる。

また、特許文献２に記載の技術では、機器を制御する時の脳波のパターンを取得する作業と、取得した脳波のパターンと制御信号とを対応付けて記憶する作業とが必要となる。そのため、機器が複数ある場合には、それぞれの機器を制御できるようになるまでにやはり時間と手間がかかる。

そこで本発明は、脳電位に基づいて、容易に機器を制御できる制御システムを提供することを目的とする。

本発明の脳波処理装置は、脳電位に基づいて機器を制御するためのものであって、（１）脳の活性化状態を示す活性化パターンと機器を制御するための制御信号とを対応付けて格納する格納手段と、（２）異なる部位において検知したそれぞれの脳電位を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じた活性化パターンを生成するパターン生成手段と、（３）当該生成した活性化パターンに基づいて、格納手段に格納されている制御信号を抽出する制御信号抽出手段と、（４）当該抽出した制御信号を機器に送信する制御信号送信手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の脳波処理装置によれば、パターン生成手段が、脳の意識状態の変化に応じて生じる脳電位を所定の閾値と比較して活性化パターンを生成するので、脳電位を測定した部位における脳の活性化状態を活性化パターンとして一義的に取得できる。また、活性化パターンと制御信号とは予め関連付けられているので、脳電位に基づいて容易に機器を制御できる。

また、本発明の脳波処理装置は、制御信号抽出手段が抽出した制御信号を表示する表示手段を備えることも好ましい。表示された制御信号を見ることによって、ユーザは、意図した制御信号が出力されたのか否かを確認することができる。

本発明の制御システムは、脳電位に基づいて機器を制御するためのものであって、脳の活性化状態を示す活性化パターンと機器を制御するための制御信号とを対応付けて格納する格納手段と、異なる部位において脳電位を検知する検知手段と、当該検知したそれぞれの脳電位を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じた活性化パターンを生成するパターン生成手段と、当該生成した活性化パターンに基づいて、格納手段に格納されている制御信号を抽出する制御信号抽出手段と、当該抽出した制御信号を機器に送信する制御信号送信手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の制御システムによれば、パターン生成手段が、脳の意識状態の変化に応じて生じる脳電位を所定の閾値と比較して活性化パターンを生成するので、脳電位を測定した部位における脳の活性化状態を活性化パターンとして一義的に取得できる。また、活性化パターンと制御信号とは予め関連付けられているので、脳電位に基づいて容易に機器を制御できる。

本発明の制御方法は、脳電位に基づいて機器を制御する方法であって、検知手段が、異なる部位において脳電位を検知する検知ステップと、パターン生成手段が、検知ステップにおいて検知したそれぞれの脳電位を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じた活性化パターンを生成するパターン生成ステップと、制御信号抽出手段が、パターン生成ステップにおいて生成した活性化パターンに基づいて、脳の活性化状態を示す活性化パターンと機器を制御するための制御信号とを対応付けて格納する格納手段に格納されている制御信号を抽出する信号抽出ステップと、制御信号送信手段が、信号抽出ステップにおいて抽出した制御信号を機器に送信する信号送信ステップと、を含む。

本発明の制御方法によれば、脳の意識状態の変化に応じて生じる脳電位を所定の閾値と比較して活性化パターンを生成するので、脳電位を測定した部位における脳の活性化状態を活性化パターンとして一義的に取得できる。また、活性化パターンと制御信号とは予め関連付けられているので、脳電位に基づいて容易に機器を制御できる。

本発明の制御システムによれば、脳電位に基づいて容易に機器を制御することができる。

本発明の知見は、例示のみのために示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって、容易に理解することができる。引き続いて、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

図１は、本実施形態の制御システムの概略構成図である。図１に示すように、制御システム１は、センサ装置１０ａ〜１０ｄ、脳波処理装置２０、及び機器３０を備えている。

センサ装置１０ａ〜１０ｄは、ユーザの頭部のそれぞれ異なる位置に装着される電極である。センサ装置１０ａ〜１０ｄは、検知部（検知手段）１００ａ〜１００ｄ及び脳電位データ出力部１０２ａ〜１０２ｄをそれぞれ備える（検知部１００ｂ〜１００ｄ、脳電位データ出力部１０２ｂ〜１０２ｄについては図示しない）。

検知部１００ａ〜１００ｄは、ユーザの頭皮から脳電位を検知する部分である。検知部１００ａ〜１００ｄが検知した脳電位は脳電位データ出力部１０２ａ〜１０２ｄにそれぞれ出力される。脳電位データ出力部１０２ａ〜１０２ｄは、検知部１００ａ〜１００ｄが検出したそれぞれの脳電位を、脳電位データとして脳波処理装置２０に送信する部分である。脳電位データ出力部１０２ａ〜１０２ｄは、脳電位を適宜増幅する等の処理を行って脳波処理装置２０に出力する。

脳波処理装置２０は物理的には、ＣＰＵ、メモリ、送受信インタフェイス、ハードディスクといった格納装置、ディスプレイといった表示装置を備える。脳波処理装置２０は機能的な構成要素として、脳電位データ入力部２００、パターン生成部（パターン生成手段）２０２、パターン処理部（制御信号抽出手段）２０４、パターンデータベース（格納手段）２０６、制御信号送信部（制御信号送信手段）２０８、及び表示部（表示手段）２１０、を備える。引き続いて各構成要素について説明する。

脳電位データ入力部２００は、センサ装置１０ａ〜１０ｄによって送信された脳電位データを受信する部分である。脳電位データ入力部２００は、入力された脳電位データをパターン生成部２０２に出力する。

パターン生成部２０２は、脳電位データ入力部２００から出力された脳電位データを所定の閾値とそれぞれ比較し、脳の活性化状態を判断する部分である。ここで所定の閾値とは、予め設定された比較のための基準電位である。パターン生成部２０２は、脳電位データから得られる脳電位が基準電位よりも大きい場合には、その部位の脳が活性化されていると判断する。一方、脳電位データから得られる脳電位が基準電位以下である場合には、その部位脳が活性化されていないと判断する。パターン生成部２０２は、判断結果に基づいて「１」と「０」からなる活性化パターンを生成する。ここで、「１」は脳が活性化されていることを示し、「０」は脳が活性化されていないことを示す。例えば、活性化パターン「０００１」は、センサ装置１０ａによって出力された活性化パターンからは脳の活性化が見られ、センサ装置１０ｂ〜１０ｄによって出力された活性化パターンからは脳の活性化が見られないことを示す。活性化パターン「０１１０」は、センサ装置１０ｂ，１０ｃによって出力された活性化パターンからは脳の活性化が見られ、センサ装置１０ａ，１０ｄによって出力された活性化パターンからは脳の活性化が見られないことを示す。パターン生成部２０２は、活性化パターンをパターン処理部２０４に出力する。

パターン処理部２０４は、パターン生成部２０２によって出力された活性化パターンを基に、パターンデータベース（以下、パターンＤＢとする）２０６を参照する部分である。図２は、パターンＤＢ２０６に格納された情報を示す図である。パターンＤＢ２０６には、活性化パターンと制御信号とが対応付けて格納されている。例えば活性化パターン「０００１」は、制御信号「１」と対応付けられている。

パターン処理部２０４は、パターン生成部２０２によって出力された活性化パターンがパターンＤＢ２０６に格納されているか否かを判断する。活性化パターンが格納されていない場合には、パターン処理部２０４は、この活性化パターンをユーザの所望の制御信号と新たに対応付け、パターンＤＢ２０６に格納する。一方、格納されている場合には、この活性化パターンと対応付けられた制御信号を抽出し、この制御信号を制御信号送信部２０８及び表示部２１０に出力する。

制御信号送信部２０８は、パターン処理部２０４から出力された制御信号を機器３０に送信する部分である。表示部２１０は、パターン処理部２０４から出力された制御信号をディスプレイ（図示せず）に表示する部分である。

機器３０は、制御信号の受信によって遠隔操作が可能な機器であり、例えばテレビといった電化製品が用いられる。機器３０は、制御信号を脳波処理装置２０から受信すると、この制御信号に応じた制御を行う。例えば、機器３０は、脳波処理装置２０から「１」の制御信号を受信すると、１チャンネルの放送をディスプレイに表示する。また、「１５」の制御信号を受信すると、電源のＯＮ，ＯＦＦを切り替える。

続いて、制御システム１の動作及び制御方法について説明する。図３は、制御システム１の動作を示すフローチャートである。まず、ユーザの頭部に装着されたセンサ装置１０ａ〜１０ｄの検知部１００ａ〜１００ｄが、ユーザの頭部の異なる部位から脳電位をそれぞれ検出する（ステップＳ２）。センサ装置１０ａ〜１０ｄいずれか少なくとも一つの装着位置をユーザが意識した場合に、装着位置が意識されたセンサ装置の検知部は、それ以外のセンサ装置の検知部と比べてより大きい脳電位を検出する。脳電位データ出力部１０２ａ〜１０２ｄは、検知部１００ａ〜１００ｄが検出した脳電位データを脳波処理装置２０に送信する（ステップＳ４）。

脳波処理装置２０の脳電位データ入力部２００は、センサ装置１０ａ〜１０ｄから送信された脳電位データを受信し（ステップＳ６）、パターン生成部２０２に出力する。パターン生成部２０２は、脳電位データの示す脳電位を基準電位とそれぞれ比較し、脳が活性化されていることを示す「１」と脳が活性化されていないことを示す「０」とからなる活性化パターンを生成する（ステップＳ８）。パターン生成部２０２は、生成した活性化パターンをパターン処理部２０４に出力する。

パターン処理部２０４は、パターン生成部２０２の出力した活性化パターンが「００００」であるか否かを判断し（ステップＳ１０）、「００００」である場合には、活性化パターンが新たに入力されるのを待つ。「００００」ではない場合には、パターンＤＢ２０６を参照し（ステップＳ１２）、この活性化パターンがパターンＤＢ２０６に格納されているか否かを判断する（ステップＳ１４）。活性化パターンが格納されていない場合には、パターン処理部２０４は、この活性化パターンを制御信号と対応付けてパターンＤＢ２０６に格納する（ステップＳ１６）。一方、活性化パターンが格納されている場合には、パターン処理部２０４は対応する制御信号を抽出し、抽出した制御信号を制御信号送信部２０８及び表示部２１０に出力する（ステップＳ１８）。制御信号送信部２０８は、機器３０に制御信号を送信する（ステップＳ２０）。この制御信号に応じて、機器３０は制御を行う。表示部２１０は制御信号を表示する（ステップＳ２２）。

このように、本実施形態の制御システム１では、ユーザがセンサ装置１０ａ〜１０ｄの装着位置を意識することによって制御信号を出力することができるため、脳電位を用いて容易に機器を制御できる。

本発明にかかる制御システムの概略構成図である。 パターンデータベースに格納された情報を示す図である。 制御システムの動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１・・・制御システム、１００ａ〜１００ｄ・・・検知部、２０・・・脳波処理装置、３０・・・機器、２０２・・・パターン生成部、２０４・・・パターン処理部、２０６・・・パターンデータベース、２０８・・・制御信号送信部、２１０・・・表示部。

Claims (4)

1. 脳電位に基づいて機器を制御するための脳波処理装置であって、
   脳の活性化状態を示す活性化パターンと前記機器を制御するための制御信号とを対応付けて格納する格納手段と、
   異なる部位において検知したそれぞれの脳電位を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じた活性化パターンを生成するパターン生成手段と、
   当該生成した活性化パターンに基づいて、前記格納手段に格納されている制御信号を抽出する制御信号抽出手段と、
   当該抽出した制御信号を前記機器に送信する制御信号送信手段と、
   を備える、脳波処理装置。
2. 前記制御信号抽出手段が抽出した制御信号を表示する表示手段を備える、請求項１に記載の脳波処理装置。
3. 脳電位に基づいて機器を制御するための制御システムであって、
   脳の活性化状態を示す活性化パターンと前記機器を制御するための制御信号とを対応付けて格納する格納手段と、
   異なる部位において脳電位を検知する検知手段と、
   当該検知したそれぞれの脳電位を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じた活性化パターンを生成するパターン生成手段と、
   当該生成した活性化パターンに基づいて、前記格納手段に格納されている制御信号を抽出する制御信号抽出手段と、
   当該抽出した制御信号を前記機器に送信する制御信号送信手段と、
   を備える、制御システム。
4. 脳電位に基づいて機器を制御する制御方法であって、
   検知手段が、異なる部位において脳電位を検知する検知ステップと、
   パターン生成手段が、前記検知ステップにおいて検知したそれぞれの脳電位を所定の閾値と比較し、当該比較結果に応じた活性化パターンを生成するパターン生成ステップと、
   制御信号抽出手段が、前記パターン生成ステップにおいて生成した活性化パターンに基づいて、脳の活性化状態を示す活性化パターンと前記機器を制御するための制御信号とを対応付けて格納する格納手段に格納されている制御信号を抽出する信号抽出ステップと、
   制御信号送信手段が、前記信号抽出ステップにおいて抽出した制御信号を前記機器に送信する信号送信ステップと、
   を含む制御方法。

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