JP2014106601A - インターフェイス装置及びその制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】インターフェイス装置10は、生体信号検出センサ20と、差動増幅器30と、増幅・フィルタ回路40と、ADコンバータ50と、制御部60と、送信回路70と、モニタ80とを有する。制御部60は、制御プログラムを実行するマイクロコンピュータからなり、増幅・フィルタ回路40で増幅された各生体信号を時間軸データに変換して外部機器110へ出力される制御信号を生成する。また、制御部60は、生体信号検出センサ20より得られた生体信号を時間軸データとして変換する時間軸データ変換手段62と、時間軸データに基づく外部機器に応じた制御信号を生成する制御信号変換手段64とを有する。
【選択図】図1A
Description
そのため、従来は、検出された筋電位が微弱な場合、検出された筋電位と予め登録されたパターンとが正確に一致しないことから、アクチュエータ装置に入力される制御信号が本人の意思に対応していないことがあり、アクチュエータ装置を正確に動作制御することが難しかった。
(1)本発明は、神経細胞から生成される神経信号に相当する生体信号を検出する生体信号検出手段と、
該生体信号検出手段より得られた生体信号を所定電圧値に増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により所定振幅に増幅された生体信号を時間軸データとして変換するデータ変換手段と、
該データ変換手段により生成された生体信号の時間軸データに対応する制御信号を外部機器を操作する操作信号として当該外部機器に送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とする。
(2)本発明は、神経細胞から生成される神経信号に相当する生体信号を検出する第1の過程と、
該第1の過程より得られた生体信号を所定電圧値に増幅する第2の過程と、
該第2の過程により所定振幅に増幅された生体信号を時間軸データとして変換する第3の過程と、
該第3の過程により生成された生体信号の時間軸データに対応する制御信号を外部機器を操作する操作信号として当該外部機器に送信する第4の過程と、
を行うことを特徴とする。
図1Aは本発明によるインターフェイス装置及びその制御方法の一実施例を示すブロック図である。図1Aに示されるように、インターフェイス装置10は、生体信号検出センサ(生体信号検出手段)20と、差動増幅器(増幅手段)30と、増幅・フィルタ回路40と、ADコンバータ50と、制御部(データ変換手段)60と、送信回路(送信手段)70と、モニタ(表示手段)80とを有する。
図1Bは本発明によるインターフェイス装置の変形例を示すブロック図である。図1Bに示されるように、変形例のインターフェイス装置10Aは、モニタ80に接続された外部機器制御部84より外部機器110に制御信号を送信できる。この場合、モニタ80は、通信機能を有するタブレット型端末装置あるいはスマートホンなどの携帯電話機あるいはパーソナルコンピュータのディスプレイ(液晶パネル)であり、後述するモード選択画面200、文字入力画面300、エアコン制御画面500、テレビ制御画面700、照明スイッチ制御画面900などが表示される。
図4は神経細胞からの神経信号による生体信号及び時間軸データのパターン例を示す図である。図4(A)に示されるように、生体信号検出センサ20は、操作者100が神経信号を生成すると、当該神経信号に応じた生体信号E1を出力する。この生体信号E1は、差動増幅器30により増幅されるが、時間軸上において、ゼロVより+側に立ち上がり、最大値に達すると、−側に低下した後、再び+側に推移しながら緩やかにゼロVに戻る傾向にある。
制御部60は、生体信号E1の電位と予め設定された閾値Vaとを比較(閾値比較手段)し、比較結果がE1>Vaになった時点で出力信号P1(時間軸データ)を所定時間が経過するまで出力(出力信号生成手段)する。
図4(A)に示されるように、制御部60は、入力された生体信号Eが、一定時間内にn回以上の立ち上がりエッジを数えた場合(エッジカウンタ手段)、矩形波信号(パルス波形)P1を出力する(出力信号生成手段)。なお、エッジカウンタ手段の閾値nは1以上の任意の値を自由に設定できる。また、図4(B)(C)に示されるように、エッジカウンタの値が2又は3になると、エッジカウント値に応じた矩形波信号(パルス波形)P2,P3を出力する。
図4(A)に示されるように、制御部60は、入力された生体信号Eが示す個人特有の性質(信号の振幅、発火頻度など)を考慮し、適切な条件を満たす場合に矩形波信号(パルス波形)P1を出力する。個人特有の性質は、残存する筋肉や神経の量などが異なるために生じる差異であり、固定の出力条件下では適正な出力が実現しない。また、図4(B)(C)に示されるように、個人特有の性質(信号の振幅、発火頻度など)を考慮し、個人差に応じた矩形波信号(パルス波形)P2,P3を出力する。
図4(A)に示されるように、制御部60は、入力された生体信号Eに応じ何らかの出力条件(閾値以外の要素、例えば生体信号の電流値あるいは電圧値の変化率など)を満たす場合に矩形波信号(パルス波形)P1を出力し、次の出力P2までの間に不感帯を設けることができる。これにより、操作者の意図と連動した生体信号E1とE2との間に、操作者の意図と連動しない生体信号が連続して入力されてしまう誤入力を回避することができる。また、図4(B)(C)に示されるように、入力された生体信号Eに応じ何らかの出力条件を満たす場合に、その回数に応じた矩形波信号(パルス波形)P2,P3を出力する。
尚、以下では、上記第1出力条件に基づいて制御する場合について説明する。
図6Aは文字入力モードの表示画面を説明するための概念図である。図6Aに示されるように、前述したモード選択カーソル260の移動により文字入力モードが選択されると、モニタ80に文字入力画面300が表示される。文字入力画面300には、ひらがなを選択できるように「あいうえお」を選択できる「あ行」310A、「かきくけこ」を選択できる「か行」320A、「さしすせそ」を選択できる「さ行」330A、「たちつてと」を選択できる「た行」340A、「なにぬねの」を選択できる「な行」350A、「はひふへほ」を選択できる「は行」360A、「まみむめも」を選択できる「ま行」370A、「やゆよ」を選択できる「や行」380A、「らりるれろ」を選択できる「ら行」390A、「わをん」を選択できる「わ行」400Aが表示される。
図7Aはエアコン設定モードの表示画面を説明するための概念図である。図7Aに示されるように、前述したモード選択カーソル260の移動によりエアコンモードが選択されると、モニタ80にエアコン制御画面500が表示される。
図8Aはテレビ操作モードの場合の制御処理方法を説明するための概念図である。図8Aに示されるように、前述したモード選択カーソル260の移動によりテレビモードが選択されると、モニタ80にテレビ制御画面700が表示される。
図9Aは照明スイッチの切替え操作の制御処理方法を説明するための概念図である。図9Aに示されるように、前述したモード選択カーソル260の移動により照明スイッチモードが選択されると、モニタ80に照明スイッチ制御画面900が表示される。
20 生体信号検出センサ
30 差動増幅器
40 増幅・フィルタ回路
50 ADコンバータ
60 制御部
62 時間軸データ変換手段
64 制御信号変換手段
70 送信回路
80 モニタ
82 受信回路
100 操作者
110A〜110C 外部機器
112a、112b、112a'、112b'、112a''、112b'' 入力端子
200 モード選択画面
260、550、960 モード選択カーソル
300 文字入力画面
410 第1の文字選択カーソル
420 第2の文字選択カーソル
500 エアコン制御画面
610 第1のモード選択カーソル
620 第2のモード選択カーソル
630 第3のモード選択カーソル
700 テレビ制御画面
810 第1のモード選択カーソル
820 第2のモード選択カーソル
900 照明スイッチ制御画面
Claims (7)
- 神経細胞から生成される神経信号に相当する生体信号を検出する生体信号検出手段と、
該生体信号検出手段より得られた生体信号を所定電圧値に増幅する増幅手段と、
該増幅手段により所定振幅に増幅された生体信号を時間軸データとして変換するデータ変換手段と、
該データ変換手段により生成された生体信号の時間軸データに対応する制御信号を外部機器を操作する操作信号として当該外部機器に送信する送信手段と、
を備えたことを特徴とするインターフェイス装置。 - 前記生体信号検出手段は、操作者の皮膚に貼り付けられ、当該操作者の生体電位から得られる生体信号を検出して前記増幅手段に供給する電位検出センサであることを特徴とする請求項1に記載のインターフェイス装置。
- 前記増幅手段は、異なる箇所に設けられた各生体信号検出手段により検出された複数の生体信号を比較し、各生体信号の差に基づいて生体信号を増幅して前記データ変換手段に出力する差動増幅器であることを特徴とする請求項1または2に記載のインターフェイス装置。
- 前記データ変換手段は、
前記生体信号検出センサより得られた生体信号を時間軸データとして変換する時間軸データ変換手段と、
前記時間軸データに基づく外部機器に応じた制御信号を生成して前記送信手段に供給する制御信号変換手段とを有することを特徴とする請求項1〜3の何れかに記載のインターフェイス装置。 - 前記送信手段は、前記データ変換手段により生成された前記制御信号を前記外部機器及び表示手段に送信し、当該表示手段に入力されたデータを表示して当該操作者が視覚的に確認することを可能とする請求項1〜4の何れかに記載のインターフェイス装置。
- 前記送信手段は、近距離無線通信を行う送信機であり、
前記表示手段及び前記外部機器は、前記送信手段より送信された無線信号を受信する受信回路を有する請求項1〜5の何れかに記載のインターフェイス装置。 - 神経細胞から生成される神経信号に相当する生体信号を検出する第1の過程と、
該第1の過程より得られた生体信号を所定電圧値に増幅する第2の過程と、
該第2の過程により所定振幅に増幅された生体信号を時間軸データとして変換する第3の過程と、
該第3の過程により生成された生体信号の時間軸データに対応する制御信号を外部機器を操作する操作信号として当該外部機器に送信する第4の過程と、
を行うことを特徴とするインターフェイス装置の制御方法。
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