JP2002287869A - 筋電位信号の識別方式および筋電位信号を用いた入力装置 - Google Patents
筋電位信号の識別方式および筋電位信号を用いた入力装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】生体から検出された筋電位信号を用いて機器へ
の入力や制御を行なう筋電位制御型の入力装置を構成す
る場合、身体動作を行なったときに発生する筋電位信号
から身体動作または機器への制御信号を識別する識別手
段が必要となる。前記識別手段において、筋電位信号に
混入するノイズや検出された筋電位信号の変動、検出装
置と筋肉との相対位置関係の変化などにより識別率が低
下するという問題がある。 【解決手段】本発明では、複数チャンネルのセンサ用い
て皮膚表面の空間的な筋電位分布を検出し、これを利用
して身体動作または機器への制御信号の識別を行なう。
複数チャンネルのセンサから得られる信号の相関関係を
利用し筋電位信号を分布としてとらえることで、部分的
に混入するノイズや筋電位信号の変動による影響を少な
く抑える。また、複数チャンネルのセンサから得られる
情報によって身体動作による皮膚と筋肉との相対位置の
変化を推定し補正する。前記手段により、高い識別率を
持つ筋電位信号の識別方式を提供する。
の入力や制御を行なう筋電位制御型の入力装置を構成す
る場合、身体動作を行なったときに発生する筋電位信号
から身体動作または機器への制御信号を識別する識別手
段が必要となる。前記識別手段において、筋電位信号に
混入するノイズや検出された筋電位信号の変動、検出装
置と筋肉との相対位置関係の変化などにより識別率が低
下するという問題がある。 【解決手段】本発明では、複数チャンネルのセンサ用い
て皮膚表面の空間的な筋電位分布を検出し、これを利用
して身体動作または機器への制御信号の識別を行なう。
複数チャンネルのセンサから得られる信号の相関関係を
利用し筋電位信号を分布としてとらえることで、部分的
に混入するノイズや筋電位信号の変動による影響を少な
く抑える。また、複数チャンネルのセンサから得られる
情報によって身体動作による皮膚と筋肉との相対位置の
変化を推定し補正する。前記手段により、高い識別率を
持つ筋電位信号の識別方式を提供する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、生体が身体動作を
行なったときに発生する筋電位信号から行なった身体動
作またはその身体動作に関係付けられた制御対象への制
御信号を識別する識別方式およびこの識別方式を利用し
た入力装置に関するものである。制御対象となる機器と
して、ノートパソコン、携帯情報端末（PDA : Personal
Digital Assistant）などの情報機器や携帯電話、ゲー
ム機、携帯型音楽プレーヤなどを想定している。
行なったときに発生する筋電位信号から行なった身体動
作またはその身体動作に関係付けられた制御対象への制
御信号を識別する識別方式およびこの識別方式を利用し
た入力装置に関するものである。制御対象となる機器と
して、ノートパソコン、携帯情報端末（PDA : Personal
Digital Assistant）などの情報機器や携帯電話、ゲー
ム機、携帯型音楽プレーヤなどを想定している。
【０００２】
【従来の技術】従来、情報機器や携帯電話の入力装置と
しては、主にキーボードやボタン、マウスなどが使用さ
れている。これらの機器はその携帯性を高めるために小
型化が進められているが、多数のボタンを並べるキーボ
ード等では、操作性を保ったまま小型化することが困難
である。また、マウスでは、使用場所が制限されるとい
う問題がある。
しては、主にキーボードやボタン、マウスなどが使用さ
れている。これらの機器はその携帯性を高めるために小
型化が進められているが、多数のボタンを並べるキーボ
ード等では、操作性を保ったまま小型化することが困難
である。また、マウスでは、使用場所が制限されるとい
う問題がある。
【０００３】これらを解決する方法として、生体から検
出される筋電位信号を入力インタフェースに利用すると
いう発明がいくつか考案されている。筋電位信号を利用
して機器の操作または機器への入力を行なう装置とし
て、既に考案されているものに、（1）「ポインティン
グデバイス」（特開平8‐36459）や（2）「筋電信号を
用いた制御装置」（特開平7‐248873）などがある。
出される筋電位信号を入力インタフェースに利用すると
いう発明がいくつか考案されている。筋電位信号を利用
して機器の操作または機器への入力を行なう装置とし
て、既に考案されているものに、（1）「ポインティン
グデバイス」（特開平8‐36459）や（2）「筋電信号を
用いた制御装置」（特開平7‐248873）などがある。
【０００４】筋電位信号に含まれる情報の種類として主
なものには、検出した筋電位を増幅、フィルタリングし
て得られる筋電図（以下、EMG : Electro Myo-Gramと表
記する）やEMGを整流、平滑化して得られる積分筋電図
（以下、IEMG : Integrated EMGと表記する）やEMGの周
波数成分などがある。
なものには、検出した筋電位を増幅、フィルタリングし
て得られる筋電図（以下、EMG : Electro Myo-Gramと表
記する）やEMGを整流、平滑化して得られる積分筋電図
（以下、IEMG : Integrated EMGと表記する）やEMGの周
波数成分などがある。
【０００５】前記（1）では、EMGを平滑して得られたIE
MGを直接カーソル座標に変換する方式でポインティング
デバイスの操作を行なうことを可能としている。また、
前記（2）では、検出された筋電位信号からIEMGとEMGの
周波数成分を抽出し、これらの情報から手のジェスチャ
と力の大きさを推定して制御に利用している。
MGを直接カーソル座標に変換する方式でポインティング
デバイスの操作を行なうことを可能としている。また、
前記（2）では、検出された筋電位信号からIEMGとEMGの
周波数成分を抽出し、これらの情報から手のジェスチャ
と力の大きさを推定して制御に利用している。
【０００６】IEMGやEMGの周波数成分は、筋電位信号の
なかでも比較的抽出が容易で、しかも筋活動の大きさな
ど有用な情報が得られる。これらを利用することで比較
的簡単な構造で筋電位信号を利用した入力装置を構成す
ることが可能である。
なかでも比較的抽出が容易で、しかも筋活動の大きさな
ど有用な情報が得られる。これらを利用することで比較
的簡単な構造で筋電位信号を利用した入力装置を構成す
ることが可能である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】生体の皮膚表面から検
出される筋電位信号は、センサの接触抵抗の変動やノイ
ズの混入よって大きく変化する。また、皮膚の乾燥状態
や個人差によっても検出信号に変動が起こる。特に単一
のセンサから検出されたIEMGやEMGの周波数成分は、セ
ンサの接触抵抗やノイズの影響に弱く、大きな検出誤差
を生じる。
出される筋電位信号は、センサの接触抵抗の変動やノイ
ズの混入よって大きく変化する。また、皮膚の乾燥状態
や個人差によっても検出信号に変動が起こる。特に単一
のセンサから検出されたIEMGやEMGの周波数成分は、セ
ンサの接触抵抗やノイズの影響に弱く、大きな検出誤差
を生じる。
【０００８】この検出誤差は、筋電位信号の再現性を損
なっており、制御信号の識別率を低下させる主な原因と
なっている。このため、単一センサで検出したIEMGやEM
Gの周波数成分情報を利用した識別は、ノイズや接触抵
抗の変動による影響を受け易く識別率を向上することが
難しい。
なっており、制御信号の識別率を低下させる主な原因と
なっている。このため、単一センサで検出したIEMGやEM
Gの周波数成分情報を利用した識別は、ノイズや接触抵
抗の変動による影響を受け易く識別率を向上することが
難しい。
【０００９】さらに身体の大きな動きを伴う動作では、
センサを取り付けた皮膚と筋肉との相対位置が変化し、
この変化による検出誤差がさらに識別率を低下させてい
る。
センサを取り付けた皮膚と筋肉との相対位置が変化し、
この変化による検出誤差がさらに識別率を低下させてい
る。
【００１０】従来の筋電位信号を利用した入力装置で
は、いずれもIEMGやEMGの周波数成分の情報を識別に利
用しており、ノイズや変動に弱い識別方式となってい
る。
は、いずれもIEMGやEMGの周波数成分の情報を識別に利
用しており、ノイズや変動に弱い識別方式となってい
る。
【００１１】本発明では、ノイズや変動に影響を受け
ず、センサと筋肉との相対位置が変化する場合でも正し
く筋電位信号を識別する識別方式を提供することを目的
とする。本発明により、高い識別率を持つ筋電位信号の
識別方式を提供することができる。
ず、センサと筋肉との相対位置が変化する場合でも正し
く筋電位信号を識別する識別方式を提供することを目的
とする。本発明により、高い識別率を持つ筋電位信号の
識別方式を提供することができる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明では前記目的を達
成するために、身体動作を行なった時に発生する空間的
な筋電位分布または空間的な筋電位分布の時間変化を利
用して、行なった身体動作の識別または身体動作に関係
付けされた制御対象への制御信号の識別を行なう。単一
センサから得られる1ヵ所の筋電位信号でなく筋電位信
号を分布としてとらえることによって、部分的に混入す
るノイズや変動の影響を少なく抑えることができる。
成するために、身体動作を行なった時に発生する空間的
な筋電位分布または空間的な筋電位分布の時間変化を利
用して、行なった身体動作の識別または身体動作に関係
付けされた制御対象への制御信号の識別を行なう。単一
センサから得られる1ヵ所の筋電位信号でなく筋電位信
号を分布としてとらえることによって、部分的に混入す
るノイズや変動の影響を少なく抑えることができる。
【００１３】また本発明では前記目的を達成するため
に、前記身体動作に関係する複数筋肉群の筋繊維群方向
にほぼ直行する断面の円周方向に発生する空間的な筋電
位分布またはその時間変化を利用して、行なった身体動
作の識別または身体動作に関係付けされた制御対象への
制御信号の識別を行なう。身体動作に伴う筋肉の活動は
筋繊維ごとに起こるため、筋繊維群と直行する方向の筋
電位分布を利用することで効率的に筋電位信号の識別を
行なうことができる。
に、前記身体動作に関係する複数筋肉群の筋繊維群方向
にほぼ直行する断面の円周方向に発生する空間的な筋電
位分布またはその時間変化を利用して、行なった身体動
作の識別または身体動作に関係付けされた制御対象への
制御信号の識別を行なう。身体動作に伴う筋肉の活動は
筋繊維ごとに起こるため、筋繊維群と直行する方向の筋
電位分布を利用することで効率的に筋電位信号の識別を
行なうことができる。
【００１４】また本発明では前記目的を達成するため
に、身体動作を行なった時に発生する筋電位を複数チャ
ンネルのセンサによって検出し、検出された前記複数チ
ャンネルの筋電位信号の相関関係を利用して、行なった
身体動作の識別または身体動作に関係付けされた制御対
象への制御信号の識別を行なう。複数センサから得られ
る筋電位信号の相関関係を利用することによって、部分
的に混入するノイズや変動の影響を少なく抑えることが
できる。
に、身体動作を行なった時に発生する筋電位を複数チャ
ンネルのセンサによって検出し、検出された前記複数チ
ャンネルの筋電位信号の相関関係を利用して、行なった
身体動作の識別または身体動作に関係付けされた制御対
象への制御信号の識別を行なう。複数センサから得られ
る筋電位信号の相関関係を利用することによって、部分
的に混入するノイズや変動の影響を少なく抑えることが
できる。
【００１５】また本発明では前記目的を達成するため
に、身体動作に関係する複数筋肉群の筋繊維群方向にほ
ぼ直行する断面の円周方向に連続して配置した複数チャ
ンネルのセンサによって筋電位を検出し、検出された前
記複数チャンネルの筋電位信号の相関関係を利用して、
行なった身体動作の識別または身体動作に関係付けされ
た制御対象への制御信号の識別を行なう。身体動作に伴
う筋肉の活動は筋繊維ごとに起こるため、筋繊維群と直
行する方向にセンサを配置することで効率的に筋電位信
号の識別を行なうことができる。
に、身体動作に関係する複数筋肉群の筋繊維群方向にほ
ぼ直行する断面の円周方向に連続して配置した複数チャ
ンネルのセンサによって筋電位を検出し、検出された前
記複数チャンネルの筋電位信号の相関関係を利用して、
行なった身体動作の識別または身体動作に関係付けされ
た制御対象への制御信号の識別を行なう。身体動作に伴
う筋肉の活動は筋繊維ごとに起こるため、筋繊維群と直
行する方向にセンサを配置することで効率的に筋電位信
号の識別を行なうことができる。
【００１６】また本発明では前記目的を達成するため
に、複数チャンネルのセンサによって筋電位を検出し、
検出された前記複数チャンネルの筋電位信号の相関関係
または検出された筋電位信号から計算された空間的な筋
電位分布を利用して、筋電位を測定するセンサと測定対
象とする筋の位置ずれを補正する機構を導入する。これ
により、センサを取り付けた皮膚と筋肉との相対位置が
変化を補正することができ、この変化による識別率の低
下を抑制することができる。
に、複数チャンネルのセンサによって筋電位を検出し、
検出された前記複数チャンネルの筋電位信号の相関関係
または検出された筋電位信号から計算された空間的な筋
電位分布を利用して、筋電位を測定するセンサと測定対
象とする筋の位置ずれを補正する機構を導入する。これ
により、センサを取り付けた皮膚と筋肉との相対位置が
変化を補正することができ、この変化による識別率の低
下を抑制することができる。
【００１７】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。
て説明する。
【００１８】本実施例は、皮膚表面の筋電位分布を検出
し、この信号から制御信号を識別して制御対象を制御す
る筋電制御型の入力装置である。
し、この信号から制御信号を識別して制御対象を制御す
る筋電制御型の入力装置である。
【００１９】図1に本実施例の入力装置のブロック図を
示す。入力装置は、筋電位の分布を検出する検出部1と
検出した信号を増幅する増幅部2と筋電位分布から制御
信号を識別する信号処理部3からなる。さらに信号処理
部3は、増幅された筋電位信号bから筋電位分布関数cを
計算する電位分布計算部31と制御信号dを識別する制御
信号識別部32からなる。
示す。入力装置は、筋電位の分布を検出する検出部1と
検出した信号を増幅する増幅部2と筋電位分布から制御
信号を識別する信号処理部3からなる。さらに信号処理
部3は、増幅された筋電位信号bから筋電位分布関数cを
計算する電位分布計算部31と制御信号dを識別する制御
信号識別部32からなる。
【００２０】本入力装置では、例えば指や手首を上下左
右に動かすことで制御対象4の操作を行なう。
右に動かすことで制御対象4の操作を行なう。
【００２１】以下に、本入力装置の動作を説明する。指
や手首を動作させたときに発生する筋電位は皮膚表面の
電位分布として検出部1の複数チャンネルのセンサ11で
検出される。検出された筋電信号aは増幅部2で増幅さ
れ、筋電位信号bとして電位分布計算部31に送られる。
電位分布計算部31で筋電位分布関数cが計算される。
や手首を動作させたときに発生する筋電位は皮膚表面の
電位分布として検出部1の複数チャンネルのセンサ11で
検出される。検出された筋電信号aは増幅部2で増幅さ
れ、筋電位信号bとして電位分布計算部31に送られる。
電位分布計算部31で筋電位分布関数cが計算される。
【００２２】制御信号識別部32では、制御信号dに対応
付けされた複数の基準パターンFn が用意されており、
計算された筋電位分布関数cと最も類似した基準パター
ンFnに対応した制御信号dを識別し出力する。これによ
り、あらかじめ定められた身体動作に対応した制御信号
dが得られ、制御対象4を制御することができる。ここで
身体動作とは、筋電位信号を発生するが動きのない動作
も含むものとする。
付けされた複数の基準パターンFn が用意されており、
計算された筋電位分布関数cと最も類似した基準パター
ンFnに対応した制御信号dを識別し出力する。これによ
り、あらかじめ定められた身体動作に対応した制御信号
dが得られ、制御対象4を制御することができる。ここで
身体動作とは、筋電位信号を発生するが動きのない動作
も含むものとする。
【００２３】信号検出部1は、図2または図3に示すよう
な連続的に配置されたセンサ11によって構成される。図
2は、筋電位を検出するセンサを格子状に配置したもの
であり、皮膚上の2次元の平面的な電位分布を検出でき
る。センサ11は、センサを皮膚に押し当てるためのパッ
ド12上に配置されており、ベルト13によって手首などに
取り付けられるようになっている。
な連続的に配置されたセンサ11によって構成される。図
2は、筋電位を検出するセンサを格子状に配置したもの
であり、皮膚上の2次元の平面的な電位分布を検出でき
る。センサ11は、センサを皮膚に押し当てるためのパッ
ド12上に配置されており、ベルト13によって手首などに
取り付けられるようになっている。
【００２４】図3は、筋電位を検出するセンサ11を測定
部位に対してリング状に配置したものであり、筋繊維に
直交する断面の円周方向の筋電位分布を検出することが
できる。身体動作に伴って発生する筋電位は筋繊維群ご
とに発生し、筋電位分布は筋繊維群と直交する方向に特
徴的な形を持つ。このため筋繊維群に直交する方向の筋
電位分布を利用することで、少ないセンサで効率的に制
御信号を識別することができる。
部位に対してリング状に配置したものであり、筋繊維に
直交する断面の円周方向の筋電位分布を検出することが
できる。身体動作に伴って発生する筋電位は筋繊維群ご
とに発生し、筋電位分布は筋繊維群と直交する方向に特
徴的な形を持つ。このため筋繊維群に直交する方向の筋
電位分布を利用することで、少ないセンサで効率的に制
御信号を識別することができる。
【００２５】センサ11の配置や形状は、空間的な筋電位
分布が測定できる構成であれば良く、格子状やリング状
に配列されている必要はない。
分布が測定できる構成であれば良く、格子状やリング状
に配列されている必要はない。
【００２６】電位分布計算部31では、空間的な電位分布
の関数E(X)を計算する。ここでXは位置を表す変数であ
り、平面的な空間を表す場合はX＝(x, y)の2次元ベクト
ルとなる。
の関数E(X)を計算する。ここでXは位置を表す変数であ
り、平面的な空間を表す場合はX＝(x, y)の2次元ベクト
ルとなる。
【００２７】図2の格子状にセンサが配列された信号検
出部の場合では、電位分布関数はE(x,y)となり、図4に
示すような形状となる。
出部の場合では、電位分布関数はE(x,y)となり、図4に
示すような形状となる。
【００２８】また、図3のリング状にセンサが配列され
た信号検出部の場合では、電位分布関数はE(θ)とな
り、図5に示すような形状となる。ここで、θは測定部
位断面中央からの角度を表している。
た信号検出部の場合では、電位分布関数はE(θ)とな
り、図5に示すような形状となる。ここで、θは測定部
位断面中央からの角度を表している。
【００２９】図6では、制御信号に対応付けされた複数
の基準パターンFn (X){n=1,2,3, …}が対応表によって
用意されている。制御信号識別部32では、検出された筋
電位分布E (X)と最も類似した基準パターンFn (X)に対
応した制御信号dを出力する。
の基準パターンFn (X){n=1,2,3, …}が対応表によって
用意されている。制御信号識別部32では、検出された筋
電位分布E (X)と最も類似した基準パターンFn (X)に対
応した制御信号dを出力する。
【００３０】たとえば、基準パターンFn (X)と検出され
た電位分布E (X)との相互相関係数Cnを計算し、Cnが最
大の値を示した基準パターンFn (X)に対応した制御信号
dを出力する。
た電位分布E (X)との相互相関係数Cnを計算し、Cnが最
大の値を示した基準パターンFn (X)に対応した制御信号
dを出力する。
【００３１】基準パターンは、電位分布に対応したパタ
ーンでなくとも、ピーク電位の位置や極大点、極小点の
数など電位分布から抽出される特徴量であっても良い。
この場合、あらかじめ準備された基準の特徴量と電位分
布から検出された特徴量を比較して制御信号dを決定す
る。
ーンでなくとも、ピーク電位の位置や極大点、極小点の
数など電位分布から抽出される特徴量であっても良い。
この場合、あらかじめ準備された基準の特徴量と電位分
布から検出された特徴量を比較して制御信号dを決定す
る。
【００３２】基準パターンは、決められた動作を行なっ
たときに発生する電位分布パターンから作成することも
できる。
たときに発生する電位分布パターンから作成することも
できる。
【００３３】たとえば、パソコンなどのカーソルを制御
する場合を考える。図7では、手首を上に動かした時に
発生する筋電位分布から基準パターンF1(X)を作成し、
これを「カーソルを上へ移動」という制御に割り当てて
いる。これにより、手首を上に動かす動作がカーソルを
上へ移動する動作に割り当てられ、この筋電位分布パタ
ーンE(X)を入力することで、カーソルの移動が可能とな
る。
する場合を考える。図7では、手首を上に動かした時に
発生する筋電位分布から基準パターンF1(X)を作成し、
これを「カーソルを上へ移動」という制御に割り当てて
いる。これにより、手首を上に動かす動作がカーソルを
上へ移動する動作に割り当てられ、この筋電位分布パタ
ーンE(X)を入力することで、カーソルの移動が可能とな
る。
【００３４】基準パターンFn(X)は、動作を伴わない筋
電位の分布に割り当てることも可能である。
電位の分布に割り当てることも可能である。
【００３５】本実施例では、制御信号dの識別を対象部
位の筋電位分布E(X)から求められる相関係数Cnやその他
の特徴量を元に行なうことを特徴としている。
位の筋電位分布E(X)から求められる相関係数Cnやその他
の特徴量を元に行なうことを特徴としている。
【００３６】この他の方法として、複数チャンネルの信
号間の相関関係を直接利用して制御信号dを識別するこ
とも可能である。
号間の相関関係を直接利用して制御信号dを識別するこ
とも可能である。
【００３７】これらの方式は、単一センサで検出したIE
MGやEMG周波数成分を利用する識別手法に比べ外乱ノイ
ズに強く、センサの設置状態などの影響で筋電位の振幅
が変動した場合の誤認識も低減できる。また、測定部位
の皮膚表面状態の影響により電位分布全体が変動した場
合でも、その電位変動が一様に変化するものであれば正
しく制御信号を識別できる。
MGやEMG周波数成分を利用する識別手法に比べ外乱ノイ
ズに強く、センサの設置状態などの影響で筋電位の振幅
が変動した場合の誤認識も低減できる。また、測定部位
の皮膚表面状態の影響により電位分布全体が変動した場
合でも、その電位変動が一様に変化するものであれば正
しく制御信号を識別できる。
【００３８】図8に位置補正機能を持った筋電制御型入
力装置のブロック線図を示す。身体動作を伴った筋電位
の発生では、皮膚と筋肉の位置関係のずれによりセンサ
で検出される筋電位分布が位置ずれを起す場合がある。
このずれを補正する機能が位置補正機能である。
力装置のブロック線図を示す。身体動作を伴った筋電位
の発生では、皮膚と筋肉の位置関係のずれによりセンサ
で検出される筋電位分布が位置ずれを起す場合がある。
このずれを補正する機能が位置補正機能である。
【００３９】位置補正機能を持った入力装置では、信号
処理部3に位置補正計算部33を持っている。位置補正計
算部33では、以前の筋電位分布の入力パターンや基準パ
ターンとの比較からまず位置ずれ量αを計算する。ここ
でαは位置を表す変数で、筋電位分布が2次元の場合は
(x, y)の2次元ベクトルである。
処理部3に位置補正計算部33を持っている。位置補正計
算部33では、以前の筋電位分布の入力パターンや基準パ
ターンとの比較からまず位置ずれ量αを計算する。ここ
でαは位置を表す変数で、筋電位分布が2次元の場合は
(x, y)の2次元ベクトルである。
【００４０】次に位置補正計算部33では、筋電位分布計
算部31で計算された筋電位分布E(X)と位置ずれ量αから
補正された筋電位分布E(X−α)を計算し制御信号識別部
32に送る。
算部31で計算された筋電位分布E(X)と位置ずれ量αから
補正された筋電位分布E(X−α)を計算し制御信号識別部
32に送る。
【００４１】これにより、制御信号識別部32では、位置
ずれを考慮することなく制御信号dの識別を行なうこと
ができる。
ずれを考慮することなく制御信号dの識別を行なうこと
ができる。
【００４２】皮膚と筋肉の位置関係のずれは、制御信号
の識別率を低下させる1つの要因となっている。位置補
正機能を付加することでこの位置ずれを補正することに
より制御信号の識別率を向上することができる。
の識別率を低下させる1つの要因となっている。位置補
正機能を付加することでこの位置ずれを補正することに
より制御信号の識別率を向上することができる。
【００４３】
【発明の効果】本発明では、複数チャンネルのセンサ用
いて皮膚表面の空間的な筋電位分布を検出し、これを利
用して身体動作または機器への制御信号の識別を行なう
方式を提案した。複数チャンネルのセンサから得られる
信号の相関関係を利用し筋電位信号を分布としてとらえ
ることで、部分的に混入するノイズや筋電位信号の変動
による影響を少なく抑えることができる。さらに本発明
では、複数チャンネルのセンサから得られる情報によっ
て身体動作による皮膚と筋肉との相対位置の変化を推定
し補正する方式を導入した。これにより、高い識別率を
持つ筋電位信号の識別方式を提供することができる。
いて皮膚表面の空間的な筋電位分布を検出し、これを利
用して身体動作または機器への制御信号の識別を行なう
方式を提案した。複数チャンネルのセンサから得られる
信号の相関関係を利用し筋電位信号を分布としてとらえ
ることで、部分的に混入するノイズや筋電位信号の変動
による影響を少なく抑えることができる。さらに本発明
では、複数チャンネルのセンサから得られる情報によっ
て身体動作による皮膚と筋肉との相対位置の変化を推定
し補正する方式を導入した。これにより、高い識別率を
持つ筋電位信号の識別方式を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】筋電制御型入力装置のブロック図
【図2】格子状にセンサを配置した信号検出部
【図3】リング状にセンサを配置した信号検出部
【図4】2次元の筋電位分布関数
【図5】1次元の筋電位分布関数
【図6】基準パターンの対応表
【図7】身体動作と制御信号の対応表
【図8】位置補正機能を付加した筋電制御型入力装置の
ブロック図
ブロック図
【符号の説明】 1…信号検出部 11…センサ 12…パッド 13…ベルト 2…信号増幅部 3…信号処理部 31…電位分布計算部 32…制御信号識別部 33…
位置補正計算部 4…制御対象 a…筋電信号 b…筋電信号（増幅後） c
…筋電位分布関数 d…制御信号
位置補正計算部 4…制御対象 a…筋電信号 b…筋電信号（増幅後） c
…筋電位分布関数 d…制御信号
Claims (8)
- 【請求項１】身体動作を行なった時に発生する空間的な
筋電位分布または空間的な筋電位分布の時間変化を利用
して、行なった身体動作の識別または身体動作に関係付
けされた制御対象への制御信号の識別を行なうことを特
徴とする筋電位信号の識別方式。 - 【請求項２】請求項1記載の筋電位信号の識別方式にお
いて、前記身体動作に関係する複数筋肉群の筋繊維群方
向にほぼ直行する断面の円周方向に発生する空間的な筋
電位分布またはその時間変化を利用して、行なった身体
動作の識別または身体動作に関係付けされた制御対象へ
の制御信号の識別を行なうことを特徴とする筋電位信号
の識別方式。 - 【請求項３】身体動作を行なった時に発生する筋電位を
複数チャンネルのセンサによって検出し、検出された前
記複数チャンネルの筋電位信号の相関関係を利用して、
行なった身体動作の識別または身体動作に関係付けされ
た制御対象への制御信号の識別を行なうことを特徴とす
る筋電位信号の識別方式。 - 【請求項４】請求項3記載の筋電位信号の識別方式にお
いて、身体動作に関係する複数筋肉群の筋繊維群方向に
ほぼ直行する断面の円周方向に連続して配置した複数チ
ャンネルのセンサによって筋電位を検出し、検出された
前記複数チャンネルの筋電位信号の相関関係を利用し
て、行なった身体動作の識別または身体動作に関係付け
された制御対象への制御信号の識別を行なうことを特徴
とする筋電位信号の識別方式。 - 【請求項５】請求項1から請求項4のいずれかに記載の筋
電位信号の識別方式において、複数チャンネルのセンサ
によって筋電位を検出し、検出された前記複数チャンネ
ルの筋電位信号の相関関係または検出された筋電位信号
から計算された空間的な筋電位分布を利用して、筋電位
を測定するセンサと測定対象とする筋の位置ずれを補正
する機構を有したことを特徴とする筋電位信号の識別方
式。 - 【請求項６】請求項1から請求項5のいずれかに記載の筋
電位信号の識別方式を利用して、機器の操作または機器
への入力を行なう筋電位制御型の入力装置。 - 【請求項７】請求項6記載の筋電位制御型の入力装置に
おいて、筋電位を検出する複数チャンネルのセンサから
なる信号検出部と検出された信号から空間的な筋電位分
布を計算する電位分布計算部と計算された筋電位分布か
ら身体動作または制御信号を識別する制御信号識別部を
有し、計算された空間的な筋電位分布を利用して行なっ
た身体動作または制御信号の識別を行なうことを特徴と
する筋電位制御型の入力装置。 - 【請求項８】請求項7記載の筋電位制御型の入力装置に
おいて、請求項7記載の信号検出部が身体動作に関係す
る複数筋肉群の筋繊維群方向にほぼ直行する断面の円周
方向に連続して配置したセンサによって構成されること
を特徴とする筋電位制御型の入力装置。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001086955A JP2002287869A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 筋電位信号の識別方式および筋電位信号を用いた入力装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001086955A JP2002287869A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 筋電位信号の識別方式および筋電位信号を用いた入力装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002287869A true JP2002287869A (ja) | 2002-10-04 |
Family
ID=18942257
Family Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP2001086955A Pending JP2002287869A (ja) | 2001-03-26 | 2001-03-26 | 筋電位信号の識別方式および筋電位信号を用いた入力装置 |
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|---|---|
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- 2001-03-26 JP JP2001086955A patent/JP2002287869A/ja active Pending
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