JP2013179966A - 生体信号計測システム、および生体信号計測方法 - Google Patents

生体信号計測システム、および生体信号計測方法 Download PDF

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Abstract

【課題】装着者に与えた刺激に応じた生体信号を計測することが可能な生体信号計測システムを提供する。
【解決手段】生体信号計測システムは、装着者の体表に接触し生体刺激信号に応じて物理的な刺激を与えるための接触部を有する生体刺激付与手段と、前記装着者から出力される信号を検出し、この検出された信号に基づいた信号を出力する生体信号検出手段との組がマトリクス状に複数配置された生体ユニットと、前記生体刺激付与手段の動作を制御するための前記生体刺激信号を生成するとともに、前記生体信号検出手段から出力された前記信号に基づいて生体信号を取得するコントロールユニットと、を備えることを特徴とする。
【選択図】図1

Description

本発明は、身体の知覚系による刺激の認知度を計測するための生体信号計測システム、および生体信号計測方法に関する。
身体の情報を計測する従来技術として、例えば、頭部に装着される血流計測装置と、血流計測装置によって計測された透過光量の検出信号に基づいて脳の活動状態(赤血球の分布)を計測する制御部と、制御部から出力された計測結果(血流データ)を外部機器に無線で送信する無線通信装置とを有する脳活動計測装置が提案されている(例えば、特許文献1参照。)。
この従来技術において、血流計測装置は、帽子型のベースに光を照射して光導波路を形成する光学式センサユニットが多数配置されている。データ管理装置は、無線通信装置から送信された血流計測データを受信する無線通信装置と、この無線通信装置から得られた血流計測データを格納するデータベースと、このデータベースを介して供給された血流計測データに基づいて画像データを作成する計測データ画像表示制御装置と、この計測データ画像表示制御装置によって生成された計測結果の画像データを表示するモニタとを有する。
この従来技術によれば、被計測領域を流れる血液中に含まれる赤血球の容積の割合に応じた信号から血流及び脳活動状態を正確に計測することが可能になる。
また、他の従来技術には、装着者の複数の生体信号を同時に検出する複数のセンサを備える生体信号計測装置が提案されている(例えば、特許文献2参照。)。
しかし、これらの従来技術は、専ら身体の情報を計測するものであり、意図的に身体に刺激を与えるものではない。
特開2008−033617号公報 国際公開第2010/029966号公報
本発明は、装着者に与えた刺激に応じた生体信号を計測することが可能な生体信号計測システム、および生体信号計測方法を提供することを目的とする。
本発明の一態様に係る生体信号計測システムは、
装着者の体表に接触し生体刺激信号に応じて物理的な刺激を与えるための接触部を有する生体刺激付与手段と、前記装着者から出力される信号を検出し、この検出された信号に基づいた信号を出力する生体信号検出手段との組がマトリクス状に複数配置された生体ユニットと、
前記生体刺激付与手段の動作を制御するための前記生体刺激信号を生成するとともに、前記生体信号検出手段から出力された前記信号に基づいて生体信号を取得するコントロールユニットと、を備えることを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記コントロールユニットは、
前記生体刺激信号により前記生体刺激付与手段の接触部を動作させ、この動作により前記装着者から出力された信号に応じて前記生体信号検出手段が出力した信号に基づいて、次の生体刺激信号を生成することを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記生体刺激付与手段は、
前記生体刺激信号に応じて、前記接触部から装着者の体表に力学的、電気的、及び/又は、熱的な刺激を与えるようになっていることを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記生体刺激付与手段は、
前記生体刺激信号に応じて、前記装着者の体表に前記物理的な刺激を与えるために、前記接触部から電流を出力し、前記接触部の温度を変化させ、又は、前記装着者の体表に圧力を与えるように前記接触部を変形又は振動させることを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記コントロールユニットは、
取得した前記生体信号の大きさに応じて、次の生体刺激信号を生成することを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記コントロールユニットは、
前記生体信号の大きさに応じて、前記接触部から出力する電流、前記接触部の温度、又は、前記接触部の変形又は振動を制御するように、次の生体刺激信号を生成することを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記生体ユニットは、
前記生体信号検出手段毎に設けられ、且つ、前記生体信号検出手段により検出した信号に応じた情報を表示する生体信号表示手段をさらに備えることを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記生体信号表示手段は、検出した信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記生体信号検出手段は、
前記装着者の体表に貼り付けられて、装着者の体表から出力される電気信号を、前記装着者から出力される信号として検出する電極を有することを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記生体信号検出手段は、
前記装着者の体表の被測定領域に光を照射し、反射された反射光を受光することにより、前記被測定領域の血流に応じた信号を、前記装着者から出力される信号として検出する光センサを有することを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記物理的な刺激の状態に応じた情報を表示する刺激情報表示部を有することを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
前記刺激情報表示部は、前記生体刺激信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする。
また、上記生体信号計測システムにおいて、
コントロールユニットは、少なくとも2つの生体信号検出手段を選択し、これらの選択された生体信号検出手段により検出される信号の差分をとって前記生体信号を取得することを特徴とする。
本発明の一態様に係る生体信号計測方法は、
装着者の体表に接触し生体刺激信号に応じて物理的な刺激を与えるための接触部を有する生体刺激付与手段と、前記装着者から出力される信号を検出し、この検出された信号に基づいた信号を出力する生体信号検出手段との組がマトリクス状に複数配置された生体ユニットと、前記生体ユニットを制御するコントロールユニットとにより生体信号を計測する生体信号計測方法であって
前記コントロールユニットにより、前記生体刺激付与手段の動作を制御するための前記生体刺激信号を生成するとともに、前記生体信号検出手段から出力された前記信号に基づいて生体信号を取得することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記コントロールユニットにより、
前記生体刺激信号により前記生体刺激付与手段の接触部を動作させ、この動作により前記装着者から出力された信号に応じて前記生体信号検出手段が出力した信号に基づいて、次の生体刺激信号を生成することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記生体刺激付与手段により、
前記生体刺激信号に応じて、前記接触部から装着者の体表に力学的、電気的、及び/又は、熱的な刺激を与えるようになっていることを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記生体刺激付与手段により、
前記生体刺激信号に応じて、前記装着者の体表に前記物理的な刺激を与えるために、前記接触部から電流を出力し、前記接触部の温度を変化させ、又は、前記装着者の体表に圧力を与えるように前記接触部を変形又は振動させることを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記コントロールユニットにより、
取得した前記生体信号の大きさに応じて、次の生体刺激信号を生成することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記コントロールユニットにより、
前記生体信号の大きさに応じて、前記接触部から出力する電流、前記接触部の温度、又は、前記接触部の変形又は振動を制御するように、次の生体刺激信号を生成することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記生体ユニットに備えられた生体信号表示手段により、
前記生体信号検出手段毎に設けられ、且つ、前記生体信号検出手段により検出した信号に応じた情報を表示することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記生体信号表示手段は、検出した信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記生体信号検出手段は、
前記装着者の体表に貼り付けられて、装着者の体表から出力される電気信号を、前記装着者から出力される信号として検出する電極を有することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記生体信号検出手段は、
前記装着者の体表の被測定領域に光を照射し、反射された反射光を受光することにより、前記被測定領域の血流に応じた信号を、前記装着者から出力される信号として検出する光センサを有することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記物理的な刺激の状態に応じた情報を表示する刺激情報表示部を有することを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
前記刺激情報表示部は、前記生体刺激信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする。
また、上記生体信号計測方法において、
コントロールユニットは、少なくとも2つの生体信号検出手段を選択し、これらの選択された生体信号検出手段により検出される信号の差分をとって前記生体信号を取得することを特徴とする。
本発明に係る生体信号計測システム、および生体信号計測方法によれば、装着者に与えた刺激に応じた生体信号を計測することができる。
これにより、身体の知覚系の状態(身体のどこの部分でどの程度の感覚があるか等)を、広範囲に亘って定量的に計測/分析することにより、知覚系の状態をより詳しく知ることができ、リハビリ、治療等に役立てることができる。
図1は、下半身用(両脚用)の装着具本体に生体信号センサ群が生体信号計測装着具の外観を含む生体信号計測システムの一例を示す概略図である。 図2は、装着具本体に設けられた生体信号センサ群に接続された計測モジュールの一例を示す図である。 図3は、生体信号計測装着具を用いた生体信号の分布例を示す図である。
ここで、本発明において生体信号とは、装着者の生体活動に起因する信号であり、身体から計測可能な信号であると共に時系列で変化する信号である。
具体的には、生体信号は、例えば筋電位信号や神経伝達信号、脳波、心電位、更に、モーションアーティアファクト(動作の影響)によって生じる電位等、生化学反応により生じる電位、心臓の拍動によって生じる脈波等の振動等、生体の活動によって生じる信号等が含まれる。
なお、以下に示す実施形態においては、装着者の体表面からの生体信号を検出するための生体信号検出手段(生体信号センサ)の一例としてとして電極を用い、生体信号は、装着者の体表面に該電極を貼り付けて検知される信号である生体電位信号に基づいて取得される。
以下、各実施例について図面に基づいて説明する。
図1は、下半身用(両脚用)の装着具本体に生体信号センサ群が生体信号計測装着具の外観を含む生体信号計測システムの一例を示す概略図である。
なお、図1では、本実施形態の一例として下半身用(両脚用)の装着具本体101に複数の生体信号センサ102(生体信号検出手段)からなる生体信号センサ群(生体信号検出手段群)104a〜104fが設けられた生体信号計測装着具100の外観を示す概略図を示している。また、本実施例の生体信号計測装着具100は、左右対称の構造を有するため、図中左半分には左脚の後ろ側の構造を、図中右半分には左脚の前側の構造を示す。
図1に示すように、生体信号計測装着具100は、装着具本体(生体ユニット)101と、装着具本体(生体ユニット)101を制御する計測モジュール(コントロールユニット)106と、を備える。
装着具本体101は、装着者1の体表に接触し生体刺激信号に応じて物理的な刺激を与えるための接触部を有する生体刺激付与装置(生体刺激付与手段)200と、装着者1から出力される信号を検出し、この検出された信号に基づいた信号を出力する生体信号センサ(生体信号検出手段)102との組がマトリクス状に複数配置されている。
また、計測モジュール106は、生体刺激付与装置200の動作を制御するための生体刺激信号を生成するとともに、生体信号センサ102から出力された信号に基づいて生体信号を取得するようになっている。
ここで、本実施例では、生体信号センサ102は、既述のように、装着者1の体表に貼り付けられて、装着者1の体表から出力される電気信号(生体電位信号)を、装着者1から出力される信号として検出する電極を有する。
しかし、生体信号センサ102は、例えば、装着者1の体表の被測定領域に光を照射し、反射された反射光を受光することにより、被測定領域の血流に応じた信号を、装着者1から出力される信号として検出する光センサを有するようにしてもよい。
以下、生体信号計測装着具100の各構成要素について詳述する。
ここで、装着具本体101は、装着者1の両脚から腰までを覆うようにズボン状(又はスパッツ状)の形状を有しており、伸縮性を有する布地から形成されている。
この装着具本体101は、装着者1の身体のサイズより若干小さく形成されており、装着者1が装着する際には、生地が伸びて装着者1の身体の形状に合わせた形状に変化する。
そのため、装着されたときに、装着者1の体表面に適度にフィットして、内側面(装着者1の体表に接する面)に設けられた生体信号センサ102および生体刺激付与装置200を装着者1の皮膚表面に密着させることができる。
装着具本体101には、装着者1の生体信号を検出するための複数の生体信号センサ102および生体刺激付与装置200からなる生体信号センサ群104a〜104fが設けられている。
生体信号センサ102および生体刺激付与装置200は、装着者1の脚の筋肉の流れに沿うように等間隔に配列されている。装着具本体101には複数の生体信号センサ102が、装着者1のお尻に相当する部分(生体信号センサ群104a)に大殿筋の流れに沿って配列されている。
また、同様に、装着者の大腿の後ろ側に相当する部分(生体信号センサ群104b)には、大腿二頭筋や、半膜様筋、半腱様筋の流れに沿って配列され、ふくらはぎに相当する部分(生体信号センサ群104c)には下腿三頭筋の流れに沿って配列されている。
また、股関節の前側に相当する部位(生体信号センサ群104d)には長内転筋や腸腰筋の流れに沿って配列され、大腿の前側に相当する部位(生体信号センサ群104e)には大腿四頭筋の流れに沿って配列され、脛に相当する部位(生体信号センサ群104f)には前脛骨筋や、ヒラメ筋、長指伸筋の流れに沿って配列されている。
ここで、図2は、装着具本体に設けられた生体信号センサ群に接続された計測モジュールの一例を示す図である。なお、装着具本体101に設けられた全ての生体信号センサ群104a〜104fは同じように計測モジュールに接続されているため、ここでは生体信号センサ群104aを例に説明する。
図2は、装着具本体101に設けられた生体信号センサ群104aと、この生体信号センサ群104aに接続された計測モジュール106を模式的に示した図である。
生体信号センサ群104aを構成する各生体信号センサ102および生体刺激付与装置200の組は、互いに絶縁された状態で設けられており、それぞれが信号を伝達するための配線108を介して計測モジュールに接続されている。そして、これらの生体信号センサ102および生体刺激付与装置200には各々アドレスが割り当てられている。
この計測モジュール106は、薄型のIC(Integrated Circuit)等から構成され、例えば図1に示すように装着具本体101の腰周りや、脛周り等の装着者1の動作の邪魔になりにくい位置に配置されて、装着具本体101に固定されている。
計測モジュール106は、例えば、装着具本体101に設けられたポケットに収納してもよい。また、計測モジュール106は、面ファスナを用いる等して、着脱可能に固定されていてもよいし、また、縫い付ける等して取り外せないように固定されていてもよい。
計測モジュール106は、コントローラ106aと、メモリ106bと、通信手段106cと、を備えている。
コントローラ106aは、生体信号センサ群104aを構成する複数の生体信号センサ102および生体刺激付与装置200が接続されている。
コントローラ106aは、複数の生体信号センサ102から少なくとも2つの生体信号センサ102を選択し、これらの選択された生体信号センサ102により検出される信号の差分をとって生体信号を取得する。
さらに、計測モジュール106(コントローラ106a)は、該生体刺激信号により生体刺激付与装置200の接触部200aを動作させ、この動作により装着者1から出力された信号に応じて生体信号センサ102が出力した信号に基づいて、次の生体刺激信号を生成する。
例えば、計測モジュール106は、取得した生体信号の大きさに応じて、次の生体刺激信号を生成する。すなわち、計測モジュール106(コントローラ106a)は、生体信号の大きさに応じて、接触部200aから出力する電流、接触部200aの温度、又は、接触部200aの変形又は振動を制御するように、次の生体刺激信号を生成する。
なお、生体刺激付与装置200は、例えば、該生体刺激信号に応じて、接触部200aから装着者1の体表に力学的、電気的、及び/又は、熱的な刺激を与えるようになっている。すなわち、生体刺激付与装置200は、該生体刺激信号に応じて、例えば、装着者1の体表に物理的な刺激を与えるために、接触部200aから電流を出力し、接触部200aの温度を変化させ、又は、装着者1の体表に圧力を与えるように接触部200を変形又は振動させる。
また、生体刺激付与装置200は、装着者1の関節にトルクを付与する駆動手段(図示せず。)であってもよい。この駆動手段は、装着者1の関節の一方の骨格と他方の骨格のそれぞれにあてがわれる互いに回動可能に連結されたフレームからなるリンク機構と、当該リンク機構を構成する両フレームを互いに回動させる駆動部とからなる。この駆動部には例えば電動モータ等を用いると良い。
また、図2に示すように、メモリ106bは、取得された生体信号を記録する。
通信手段106cは、順次取得される生体信号及び/又はメモリに記録された生体信号を外部に送信する。
なお、計測モジュール106は、各生体信号センサ群104a〜104fにそれぞれ設けられており、それぞれの生体信号センサ102が接続されている。
このコントローラ106aは、接続された複数の生体信号センサ102から少なくとも2つの生体信号センサ102を、通信手段を介して入力される指令信号に応じて順次選択し、これらの選択された2つの生体信号センサ102間の生体信号を取得することができる電子回路を有している。
また、コントローラ106aは、更に、このようにして取得された生体信号から所定の周波数成分を除去又は抜き出すフィルタや、取得された生体信号を増幅するアンプ等の信号加工手段を有している。
このようにして取得された生体信号は、コントローラ106aから通信手段及び/又はメモリに出力される。
コントローラ106aは生体信号センサ102を選択する際には、各生体信号センサ102を予め設定された順番で順次操作するようにしてもよい。また、コントローラ106aは、通信手段を介して入力された指定信号に基づいて、当該指定信号により指定されたアドレスの生体信号センサ102を選択するようにしてもよい。
通信手段106cは、薄型のアンテナと、このアンテナに接続された通信回路からなる。
この通信手段106cは、コントローラから出力される生体信号と当該生体信号を検出した生体信号センサ102の位置情報を示すアドレス等の情報とを含む信号、及び/又は、メモリから読み出した生体信号と当該生体信号を検出した生体信号センサ102の位置情報を示すアドレス等の情報を含む信号とを含む計測情報(計測データ)を、アンテナを介して後述する計測ユニットに送信する。
また、装着具本体101は、図2に示すように、生体信号センサ102毎に設けられ、且つ、生体信号センサ102により検出した信号(又は生体信号)に応じた情報を表示する生体信号表示装置(生体信号表示手段)102aを備える。この生体信号表示装置102aは、例えば、対応する生体信号センサ102が検出した信号(又は生体信号)に応じて輝度が変化するLED素子である。
これにより、生体信号センサ102が検出した信号のレベルを視認することができる。
また、生体刺激付与装置200は、物理的な刺激の状態に応じた情報を表示する刺激表示装置(刺激情報表示部)200bを有する。この刺激情報表示装置200bは、例えば、該生体刺激信号に応じて輝度が変化するLED素子である。
これにより、生体刺激付与装置200が付与した刺激のレベルを視認することができる。
また、図1に示す計測ユニット110は、データの取得の開始や終了等の信号を送信するリーダ/ライタ機能や、データ格納機能等を備え、計測モジュールから出力される信号を受信し、前記計測モジュールへの信号を送信するアンテナ110aと、各生体信号センサ群104a〜104fにより計測された生体信号を記録するメモリと、前記計測モジュールへの指令信号を生成したり、外部機器との通信をコントロールしたりするコントローラとを有している。
また、計測ユニット110は、更に、キーボードや操作ボタン等の入力手段110cや、計測されたデータを表示するモニタ等の表示手段110b等を有していてもよい。
また、この表示手段110bには、刺激表示装置(刺激情報表示部)200bが含まれるようにして、接触部200aから装着者1に与えられる物理的な刺激の状態(又は該生体刺激信号)に応じた情報を表示するようにしてもよい。これにより、生体刺激付与装置200が付与した刺激のレベルを視認することができる。
この計測ユニットのコントローラは、装着具本体101に設けられた各生体信号センサ群の中からいずれの生体信号センサ102を選択するかを指定する指定信号や、データの取得の開始や終了等の信号等を生成し、これらの信号を、アンテナ110aを介して計測モジュール106に送信する。
計測モジュール106は受信した信号にしたがって、指定された生体信号センサ102を選択して生体信号を計測する。
また、本発明にかかる生体信号計測装着具100の装着具本体101の上に、更に装着式動作補助装置80(図1参照)を装着する際には、上記計測ユニット110が装着式動作補助装置80に内蔵されていると好ましい。
この場合、計測ユニット側のアンテナ110aは、装着者1が生体信号装着具100及び装着式動作補助装置80を装着した状態で、装着具本体101の計測モジュール106の通信手段106cが有するアンテナの近傍、特に通信手段106cのアンテナと対向する位置に設けられていると好ましい。
また、このようなアンテナを介した無線通信に換えて、コネクタを介して行う有線通信により信号の送受信を行うようにしてもよい。
このように、本発明の生体信号計測装着具100によれば、装着具本体101に複数の生体信号センサ102からなる生体信号センサ群104a〜104fが設けられているので、装着具本体101を着用するだけで複数の生体信号センサ102を一度に所定の部位に配置することができ、皮膚表面に密着させてそれぞれのポイントで生体信号を検出することが可能になる。
このように、装着者1の体表面の多数のポイントで生体信号をモニタリングする場合にも、生体信号センサ102を一つ一つ貼り付けたりはがしたりする手間を省くことができ、生体信号を容易に計測することができる。
また、このように複数の生体信号センサ102により生体信号を検出することで、生体信号センサ群が配置された領域内における複数の各ポイントで生体信号を計測することができる。
そして、各ポイントでの計測データを、各生体信号センサ102に割り当てられたアドレスに応じてマッピングすることで、装着者1の体における生体信号の分布を計測することができる。
ここで、図3は、生体信号計測装着具を用いた生体信号の分布例を示す図である。なお、図3では、生体信号計測装着具100を用いて生体信号の分布を、図1に示すような計測ユニット110に設けられた表示手段110bを介して表示する例を示している。
計測ユニット110に設けられたモニタ(表示手段)110bには、装着具本体101の外形の概略を示すモデル112が表示されている。このモデルの上に、生体信号センサ群104a〜104fにより計測された生体信号の分布が等高線114として表示される。更に色分け等して表示すると、生体信号の分布を視覚的により認識しやすくなる。
また、ウィンドウ118aに表示される生体信号センサ102の位置に対応させてポインタ116を表示させ、それらのポインタ116の中から所望の位置を選択し、その選択されたポインタ116の時間tの経過に伴う生体信号の波形を表示するようにしてもよい。
また、別のウィンドウ118bに示すように、装着者1の実際の動きをカメラ等で撮影し、その映像の上に計測された生体信号のデータを重ね合わせるようにマッピングして表示させてもよい。その際、装着具本体101の表側(外側)の生体信号センサ102に対応する位置に目印となるポインタを設けると、装着者1の動きを撮影した映像においてポインタの位置がそのまま生体信号センサ102の位置として認識できるので、マッピング処理を効率的に行うことができるようになる。
ポインタには、例えば装着具本体101の色と異なる色のシールやワッペン等が適用できる。
なお、上述したウィンドウ118a、118bに表示される内容や、ウィンドウの大きさ、位置、数等については、本発明においては特に限定されない。
また、既述のように、表示手段110bには、接触部200aから装着者1に与えられる物理的な刺激の状態(又は該生体刺激信号)に応じた情報を表示するようにしてもよい。これにより、生体刺激付与装置200が付与した刺激のレベルを視認することができる。
また、この生体信号計測装着具100によって計測された生体信号を、装着式動作補助装置80の制御に適用すると次のような利点がある。装着具本体101に、複数の生体信号センサ102が設けられているので、装着具本体101を装着することで複数の生体信号センサ102を纏めて装着することができるので、生体信号センサ102を一つ一つ貼り付ける等して装着する必要がなく、生体信号センサ102の装着が容易になる。
また、生体信号センサ102が装着具本体101に固定されているので、生体信号センサ102同士の間隔を一定に保つことができ、均一な条件での生体信号の計測が可能となる。
また、複数のポイントで生体信号を計測できるので、例えば身体機能の障害により生体信号が弱まっている等、何らかの要因で、装着式動作補助装置80を制御するための生体信号が検出しにくいような場合であっても、複数のポイントの中から生体信号が比較的検出されやすいポイントを選択することができるので、装着式動作補助装置80の制御に適した信号を得ることができる。
したがって、装着式動作補助装置80の制御に必要な生体信号の計測が容易になる。
なお、図3に示すような表示手段110bに表示される画像等は、所定のアプリケーションソフトウェアにより実行され、実行された内容や表示手段110bに表示された内容は、ハードディスク等の記録手段に記録されてもよい。
上述した生体信号計測装着具によれば、装着具本体を装着することで複数の生体信号検出手段を一度に装着することができるので、生体信号の検出に際して、生体信号検出手段(生体信号センサ、生体電位センサ)を一つ一つ貼り付ける等して装着する必要がなく、生体信号検出手段の装着が容易になる。
また、例えば両腕両足等の動作に係る生体信号を計測する際等には、生体信号検出手段の数量を増やさざるを得ないが、このような場合にも、本発明によれば、装着具本体を装着することで複数の生体信号検出手段を纏めて装着することが可能になり、生体信号検出手段の装着が容易になる。
また、生体信号検出手段が装着具本体に固定されているので、生体信号検出手段同士の間隔を一定に保つことができ、均一な条件での生体信号の計測が可能となる。
更に、その生体信号を用いて既述の図1に示すような装着式動作補助装置80を動作させることで、高精度な動作補助を行うことができる。なお、上述した生体信号計測装着具や装着式動作補助装置は、人体だけでなく、動物やその他の生物(植物等も含む)にも適用することができる。
以上のように、本発明に係る生体信号計測システム、および生体信号計測方法によれば、装着者に与えた刺激に応じた生体信号を計測することができる。
これにより、身体の知覚系の状態(身体のどこの部分でどの程度の感覚があるか等)を、広範囲に亘って定量的に計測/分析することにより、知覚系の状態をより詳しく知ることができ、リハビリ、治療等に役立てることができる。
さらに、本発明によれば、人体から生体信号を取得するための生体信号センサの装着を容易に行うための生体信号計測装着具を提供することができる。
また、上述した生体信号計測装着具を、既述の図1に示すような装着式の動作補助装置に適用することで、電極部等の生体信号センサを、装着者1の所定の位置に直接貼り付けたり、剥がしたりする手間を軽減することができる。
更に、装着式動作補助装置の装着が容易になるため、装着者への負担を軽減することができる。
つまり、本発明は、装着式動作補助装置のアクチュエータを駆動するための生体信号を検出する生体信号センサを、例えばインナースーツの内側面(体に密着する側の面)のセンサが貼り付けられるべき位置(生体信号を取得し易い位置)に配置する。
したがって、装着者がこのスーツを装着することで、センサが装着者の皮膚表面の所定の位置に貼り付けられたように生体信号を検出することができる。
なお、各センサからの生体信号は、例えば装着式動作補助装置に接続するコネクタとの配線がスーツに設けられて、その配線により有線で装着式動作補助装置に伝送されてもよく、また、各電極部が小型の信号伝達手段を設けている場合には、無線で装着式動作補助装置に伝送されてもよい。
以上、本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。
80 装着式動作補助装置
100 生体信号計測装着具
101 装着具本体
102 生体信号センサ
102a 生体信号表示装置
104a〜104f 生体信号センサ群
106 計測モジュール
106a コントローラ
106b メモリ
106c 通信手段
108 配線
110 計測ユニット
110a アンテナ
110b 表示手段
110c 入力手段
112 モデル
114 等高線
116 ポインタ
118a、118b ウィンドウ
200 生体刺激付与装置
200a 接触部
200b 刺激表示装置(刺激情報表示部)

Claims (26)

  1. 装着者の体表に接触し生体刺激信号に応じて物理的な刺激を与えるための接触部を有する生体刺激付与手段と、前記装着者から出力される信号を検出し、この検出された信号に基づいた信号を出力する生体信号検出手段との組がマトリクス状に複数配置された生体ユニットと、
    前記生体刺激付与手段の動作を制御するための前記生体刺激信号を生成するとともに、前記生体信号検出手段から出力された前記信号に基づいて生体信号を取得するコントロールユニットと、を備える
    ことを特徴とする生体信号計測システム。
  2. 前記コントロールユニットは、
    前記生体刺激信号により前記生体刺激付与手段の接触部を動作させ、この動作により前記装着者から出力された信号に応じて前記生体信号検出手段が出力した信号に基づいて、次の生体刺激信号を生成する
    ことを特徴とする請求項1に記載の生体信号計測システム。
  3. 前記生体刺激付与手段は、
    前記生体刺激信号に応じて、前記接触部から装着者の体表に力学的、電気的、及び/又は、熱的な刺激を与えるようになっている
    ことを特徴とする請求項1または2に記載の生体信号計測システム。
  4. 前記生体刺激付与手段は、
    前記生体刺激信号に応じて、前記装着者の体表に前記物理的な刺激を与えるために、前記接触部から電流を出力し、前記接触部の温度を変化させ、又は、前記装着者の体表に圧力を与えるように前記接触部を変形又は振動させる
    ことを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一項に記載の生体信号計測システム。
  5. 前記コントロールユニットは、
    取得した前記生体信号の大きさに応じて、次の生体刺激信号を生成する
    ことを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一項に記載の生体信号計測システム。
  6. 前記コントロールユニットは、
    前記生体信号の大きさに応じて、前記接触部から出力する電流、前記接触部の温度、又は、前記接触部の変形又は振動を制御するように、次の生体刺激信号を生成する
    ことを特徴とする請求項5に記載の生体信号計測システム。
  7. 前記生体ユニットは、
    前記生体信号検出手段毎に設けられ、且つ、前記生体信号検出手段により検出した信号に応じた情報を表示する生体信号表示手段をさらに備える
    ことを特徴とする請求項1ないし6のいずれか一項に記載の生体信号測定システム。
  8. 前記生体信号表示手段は、検出した信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする請求項7に記載の生体信号測定システム。
  9. 前記生体信号検出手段は、
    前記装着者の体表に貼り付けられて、装着者の体表から出力される電気信号を、前記装着者から出力される信号として検出する電極を有する
    ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の生体信号測定システム。
  10. 前記生体信号検出手段は、
    前記装着者の体表の被測定領域に光を照射し、反射された反射光を受光することにより、前記被測定領域の血流に応じた信号を、前記装着者から出力される信号として検出する光センサを有する
    ことを特徴とする請求項1ないし8のいずれか一項に記載の生体信号測定システム。
  11. 前記物理的な刺激の状態に応じた情報を表示する刺激情報表示部を有することを特徴とする請求項1ないし10のいずれか一項に記載の生体信号計測システム。
  12. 前記刺激情報表示部は、前記生体刺激信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする請求項11に記載の生体信号計測システム。
  13. コントロールユニットは、少なくとも2つの生体信号検出手段を選択し、これらの選択された生体信号検出手段により検出される信号の差分をとって前記生体信号を取得する
    ことを特徴とする請求項1ないし12のいずれか一項に記載の生体信号計測システム。
  14. 装着者の体表に接触し生体刺激信号に応じて物理的な刺激を与えるための接触部を有する生体刺激付与手段と、前記装着者から出力される信号を検出し、この検出された信号に基づいた信号を出力する生体信号検出手段との組がマトリクス状に複数配置された生体ユニットと、前記生体ユニットを制御するコントロールユニットとにより生体信号を計測する生体信号計測方法であって
    前記コントロールユニットにより、前記生体刺激付与手段の動作を制御するための前記生体刺激信号を生成するとともに、前記生体信号検出手段から出力された前記信号に基づいて生体信号を取得する
    ことを特徴とする生体信号計測方法。
  15. 前記コントロールユニットにより、
    前記生体刺激信号により前記生体刺激付与手段の接触部を動作させ、この動作により前記装着者から出力された信号に応じて前記生体信号検出手段が出力した信号に基づいて、次の生体刺激信号を生成する
    ことを特徴とする請求項14に記載の生体信号計測方法。
  16. 前記生体刺激付与手段により、
    前記生体刺激信号に応じて、前記接触部から装着者の体表に力学的、電気的、及び/又は、熱的な刺激を与えるようになっている
    ことを特徴とする請求項14または15に記載の生体信号計測方法。
  17. 前記生体刺激付与手段により、
    前記生体刺激信号に応じて、前記装着者の体表に前記物理的な刺激を与えるために、前記接触部から電流を出力し、前記接触部の温度を変化させ、又は、前記装着者の体表に圧力を与えるように前記接触部を変形又は振動させる
    ことを特徴とする請求項14ないし16のいずれか一項に記載の生体信号計測方法。
  18. 前記コントロールユニットにより、
    取得した前記生体信号の大きさに応じて、次の生体刺激信号を生成する
    ことを特徴とする請求項14ないし17のいずれか一項に記載の生体信号計測方法。
  19. 前記コントロールユニットにより、
    前記生体信号の大きさに応じて、前記接触部から出力する電流、前記接触部の温度、又は、前記接触部の変形又は振動を制御するように、次の生体刺激信号を生成する
    ことを特徴とする請求項18に記載の生体信号計測方法。
  20. 前記生体ユニットに備えられた生体信号表示手段により、
    前記生体信号検出手段毎に設けられ、且つ、前記生体信号検出手段により検出した信号に応じた情報を表示する
    ことを特徴とする請求項14ないし19のいずれか一項に記載の生体信号計測方法。
  21. 前記生体信号表示手段は、検出した信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする請求項20に記載の生体信号計測方法。
  22. 前記生体信号検出手段は、
    前記装着者の体表に貼り付けられて、装着者の体表から出力される電気信号を、前記装着者から出力される信号として検出する電極を有する
    ことを特徴とする請求項14ないし21のいずれか一項に記載の生体信号計測方法。
  23. 前記生体信号検出手段は、
    前記装着者の体表の被測定領域に光を照射し、反射された反射光を受光することにより、前記被測定領域の血流に応じた信号を、前記装着者から出力される信号として検出する光センサを有する
    ことを特徴とする請求項14ないし21のいずれか一項に記載の生体信号計測方法。
  24. 前記物理的な刺激の状態に応じた情報を表示する刺激情報表示部を有することを特徴とする請求項14ないし23のいずれか一項に記載の生体信号計測システム。
  25. 前記刺激情報表示部は、前記生体刺激信号に応じて輝度が変化するLED素子であることを特徴とする請求項24に記載の生体信号計測方法。
  26. コントロールユニットは、少なくとも2つの生体信号検出手段を選択し、これらの選択された生体信号検出手段により検出される信号の差分をとって前記生体信号を取得する
    ことを特徴とする請求項14ないし25のいずれか一項に記載の生体信号計測方法。
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