JP2017108759A - Head-worn apparatus for brain activity detection and brain activity measuring system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は脳活動を計測するために使用される脳活動検出用の頭部装着装置及び脳活動計測システムに関するものである。 The present invention relates to a head-mounted device for detecting brain activity and a brain activity measuring system used for measuring brain activity.
脳波(脳電図)、脳磁図、脳血流(例えばBOLD効果:Blood oxgenation level dependent)等を計測することによる脳活動の非侵襲なイメージング技術は、計測装置の小型化や携帯性の向上が進んでおり、医療や研究のみならず産業での応用のニーズも高くなっている。産業応用する上で脳活動計測システム(例えば脳波計)を簡便に被験者に取り付けて、被験者の負担の少ない状態で計測できることが重要である。
脳活動を計測するためには、電極等の脳活動信号を受信する受信部材を被験者の頭皮に接地させる必要がある。そのために一般に頭部装着装置、例えば布製のベルト様の装着帯や頭部形状に対応させたヘルメットやフレームの内側に電極等の受信部材を固定させ、それら頭部装着装置を装着して電極等を頭皮に接地(当接)させるようにしている。
このような頭部装着装置の一例として特許文献1のヘッドセットを挙げる。特許文献1のヘッドセットはフレームの取り付け孔に電極が取り付けられ、その使用状態を示す参考図のように装着した状態で電極先端が被験者の頭皮に接地するように構成されている。装着した状態でヘッドセットを構成するフレームは二股に分かれたフォーク状の第1の部分が被験者の後頭部中央位置から上方に延出され後頭部から頭頂部及び前頭部を覆っている。一方、後頭部から頭部を左右方向に延出された第2の部分は後頭部中央位置から側頭部及び前頭部にかけてほぼ水平方向に配置されている。そして第2の部分は側頭部において耳上部(耳輪)の基部位置に載置されている。
Non-invasive imaging technology for brain activity by measuring electroencephalogram (electroencephalogram), magnetoencephalogram, cerebral blood flow (for example, BOLD effect: Blood Dependent Dependent), etc., can reduce the size of the measuring device and improve its portability. There is a growing need for medical and research as well as industrial applications. For industrial application, it is important that a brain activity measurement system (for example, an electroencephalograph) can be easily attached to a subject so that the measurement can be performed in a state where the burden on the subject is small.
In order to measure brain activity, it is necessary to ground a receiving member that receives a brain activity signal such as an electrode on the scalp of the subject. Therefore, generally, a head mounting device, for example, a cloth belt-like mounting band or a helmet or a receiving member such as an electrode fixed to the inner side of the helmet corresponding to the head shape, and the head mounting device is mounted and the electrode etc. Is grounded (abutted) on the scalp.
As an example of such a head-mounted device, the headset of
しかし、このような形状のヘッドセットでは、例えば普段眼鏡をかけている人が被験者である場合には眼鏡をかけたままでは眼鏡のつる(テンプル)がフレームの第2の部分に干渉してしまうため、眼鏡を外してヘッドセットを装着する必要がある。しかし、計測しようとする脳活動信号が視覚を通じての脳活動の変化である場合には眼鏡を外してしまうと正確に物体を視認できなくなるため、この状態での計測では本来計測されるべき計測値が得られなくなってしまう。といって、ヘッドセットを装着して、かつ同時に無理矢理眼鏡をかけたとすれば、例えばヘッドセットが正確に頭部にセットできなかったり眼鏡が傾いたりずれてしまったりする等の不具合が生じるおそれがある。これは、眼鏡に限ったことではなく例えば、VRディスプレイ(仮想現実ディスプレイ)等を用いる場合の脳活動の計測の場合でも同様である。
視覚情報の流れは、後頭から側方に向かう腹側経路と、後頭から上方に向かう背側経路があることが知られており、それぞれの視覚情報経路について脳活動を記録し解析することが大切とされている。ここで腹側経路の記録をする場合、国際10−20電極法におけるO1−T5、O2−T6のライン上の位置で脳活動を記録することが大切であるが、そのラインの延長地点は耳の付け根付近となるT7、T8の位置となる。そのため、O1−T5、O2−T6のライン上に電極等の脳活動の受信部材を配置しようとすれば、ヘッドセットが耳付近を通過することとなってしまい、眼鏡等との干渉が発生してしまっていた。例えば、特許文献1でもT7、T8の位置をヘッドセットが通過している。
また、計測しようとする脳活動信号が聴覚を通じての脳活動の変化である場合でも、一般にヘッドフォンを耳に取り付けるため、同様に特許文献1のヘッドセットではフレームの第2の部分に干渉してしまう可能性がある。つまり、脳活動信号の正確な計測のためには耳の周囲にはなるべく頭部装着装置が配置されないようにする必要がある。
本発明はこのような従来技術の問題に着目してなされたものである。その目的は、耳付近に配置される装備と干渉せず、かつ頭部において耳とほぼ同じ高さ位置となる後頭部の脳活動信号を計測できる頭部装着装置及び脳活動計測システムを提供することである。
However, in such a headset, for example, when a person who normally wears glasses is a subject, the temple of the glasses interferes with the second part of the frame while wearing the glasses. Therefore, it is necessary to remove the glasses and wear the headset. However, if the brain activity signal to be measured is a change in brain activity through vision, if you remove the glasses, you will not be able to see the object accurately, so in this state the measurement value that should be measured Can no longer be obtained. However, if you wear a headset and wear glasses at the same time, for example, you may not be able to set the headset accurately on the head, or the glasses may tilt or shift. is there. This is not limited to eyeglasses, and the same applies to the measurement of brain activity when a VR display (virtual reality display) or the like is used.
The flow of visual information is known to have a ventral path from the back to the side and a dorsal path from the back to the top. It is important to record and analyze brain activity for each visual information path. It is said that. Here, when recording the ventral route, it is important to record brain activity at positions on the O1-T5 and O2-T6 lines in the international 10-20 electrode method. It becomes the position of T7 and T8 near the root of. Therefore, if a brain activity receiving member such as an electrode is placed on the O1-T5 and O2-T6 lines, the headset will pass near the ear, causing interference with glasses and the like. It was. For example, even in
Further, even when the brain activity signal to be measured is a change in brain activity through auditory sense, headphones are generally attached to the ear, so that the headset of
The present invention has been made paying attention to such problems of the prior art. The purpose is to provide a head-mounted device and a brain activity measurement system that can measure a brain activity signal of the back of the head that does not interfere with equipment arranged near the ear and is at the same height as the ear in the head. It is.
上記課題を解決するために第1の手段では、頭部に装着し、脳活動信号を受信する受信部材を介して脳活動信号を取得する頭部装着装置において、頭部形状に沿って配置されるフレームを備え、前記フレームは後頭部位置に配置される第1の部分と、同第1の部分から頭部側面に沿って延出される第2の部分とを有し、前記第1の部分の内面には少なくとも2つの前記受信部材が配設され、前記受信部材は頭部正中面に対して直交する面に沿って直列に配設された受信部材列を構成し、前記第2の部分は、後頭結節及び左右の耳介前点の3点を通過する頭部周囲に形成される第1の仮想平面に対して前方に向かって仰角を有するように構成されるようにした。
つまり、頭部装着装置を第1の部分が後頭部位置に配置されるように装着すると、少なくとも2つの受信部材は頭部正中面に対して直交する面に沿って直列に配設された受信部材列を構成し、そのような第1の部分を基点として第2の部分は第1の仮想平面に対して前方に向かって仰角を持たせることにより、耳方向に向かわずに頭部側面を頭部前方上方に向かって延出されることとなる。このような構成の頭部装着装置であれば側頭部の耳の上側でかつその近傍位置に第2の部分が配置されないため、眼鏡やヘッドフォン等を装用して脳活動信号を検出する必要がある場合でもそれら装備とフレームとの干渉が生じることなく、また検出作業において頭部装着装置を装用する者(装用者)にごく普通に眼鏡やヘッドフォン等を装用させることができて装用者にストレスを感じさせることが少ないため、より正確さが増した脳活動信号を検出することができる。
In order to solve the above-described problem, in the first means, a head-mounted device that acquires a brain activity signal through a receiving member that is mounted on the head and receives the brain activity signal is arranged along the head shape. A frame having a first portion disposed at a back head position, and a second portion extending from the first portion along a side surface of the head. At least two receiving members are arranged on the inner surface, and the receiving members constitute a receiving member row arranged in series along a plane orthogonal to the median head surface, and the second part is The first imaginary plane formed around the head passing through the three points of the occipital nodule and the left and right anterior pinna is configured to have an elevation angle toward the front.
That is, when the head mounting device is mounted so that the first portion is disposed at the back head position, at least two receiving members are arranged in series along a plane orthogonal to the median head surface. Forming a row, and with the first portion as a base point, the second portion has an elevation angle forward with respect to the first virtual plane, so that the head side face is not directed toward the ear direction. It will be extended toward the front upper part. In the head-mounted device having such a configuration, the second part is not disposed above and near the ear of the temporal region, and thus it is necessary to detect a brain activity signal by wearing glasses, headphones, or the like. Even in some cases, there is no interference between the equipment and the frame, and the person wearing the head-mounted device (the wearer) can wear glasses or headphones normally in the detection work, so that the wearer is stressed. Therefore, it is possible to detect a brain activity signal with higher accuracy.
ここに「後頭結節及び左右の耳介前点の3点を通過する頭部周囲に形成される第1の仮想平面」とは、脳計測の際の計測座標設定(例えば国際10−20電極法等)で基準とされる後頭結節及び左右の耳介前点の3点より一元的に必ず定まる耳と交差する位置を通る平面を画定するものである。そして、第1の部分は後頭部位置に配置した際に頭部正中面に対して直交する面に沿って直列に配設された受信部材列を構成している。ここで、フレームの第1の部分から頭部側面に沿って延出される第2の部分が第1の仮想平面と平行に延出されている場合、フレームは耳と干渉する位置あるいは耳のごく近傍に配置されてしまう。そして、その場合には耳に装着する眼鏡やヘッドフォン等の耳付近に配置される装備と干渉が生じる可能性がある。そのため、本発明ではフレームの第2の部分を耳付近に配置される装備と干渉しないように、第1の仮想平面に対して前方に向かって仰角を有するように構成したものである。尚、本発明では生体としての人の頭部の測点を基準としての第1の仮想平面や第2の仮想平面を画定しているにすぎないため、物理的に非常に精密な平面をいうのではない。発明の目的や発明の原理から概ね平面とみなせる程度の面をいうものとする。
ここに「少なくとも2つの前記受信部材が配設」されていることは、後頭の1次視覚野に伝えられた視覚情報は腹側経路で左右に分かれて、すなわち右半球と左半球に情報が伝わって処理されることから重要である。
Here, “the first virtual plane formed around the head passing through the three points of the occipital nodule and the left and right preauricular points” refers to measurement coordinate setting (for example, the international 10-20 electrode method) Etc.), a plane passing through a position intersecting with the ear that is always determined in a unified manner from the three points of the occipital nodule and the left and right anterior pinna. And when the 1st part arrange | positions in a back head position, it comprises the receiving member row | line | column arrange | positioned in series along the surface orthogonal to the head midline surface. Here, when the second portion extending along the side of the head from the first portion of the frame extends in parallel with the first imaginary plane, the position where the frame interferes with the ears or the ears It will be placed in the vicinity. In that case, there is a possibility of interference with equipment arranged near the ear such as glasses or headphones worn on the ear. Therefore, in the present invention, the second portion of the frame is configured to have an elevation angle toward the front with respect to the first virtual plane so as not to interfere with equipment arranged near the ear. In the present invention, only a first virtual plane and a second virtual plane are defined with reference to a measurement point of a human head as a living body, and hence a physically very precise plane is referred to. Not. A surface that can be regarded as a substantially flat surface from the object of the invention and the principle of the invention.
The fact that “at least two receiving members are disposed” means that the visual information transmitted to the primary visual cortex in the occipital region is divided into left and right in the ventral route, that is, the information in the right and left hemispheres. It is important because it is transmitted and processed.
ここに「脳活動」は一般に例えば、外部から電流が流れることで発生する磁場や異なる位置での電位差(電圧差)、酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン等の吸光による近赤外線の光量差として計測できる。このような「脳活動信号を受信する受信部材」とは例えば、脳の神経活動に伴う電流変化(電位差の変化)を計測する脳波計測用の電極や、脳活動に伴う電流の変化を磁場の変化として計測する脳磁界(脳磁場)計測用の電極(素子)や、脳活動に伴う脳の血流(酸素カヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン量等)の変化を近赤外線の受光量の変化として計測する近赤外分光計測用のプローブ等が挙げられる。尚、このように「脳活動信号を受信する受信部材」は、計測対象とする脳活動により様々に選択できるが、もちろん「脳活動信号を受信する受信部材」の種類や受信方法によって本発明が限定されるものではない。
受信部材が電極の場合には装用者への計測負担を減らすため使用時に電極上に導電性のペーストやジェル、生理食塩水等を塗布しなくともよいドライ式の電極(以下、ドライ電極とする)等がよいが、使用時に電極上に導電性のペーストやジェル、生理食塩水等を塗布するウェット式の電極(以下、ウェット電極とする)であってもよい。電極は例えばフレームの所定の位置に埋め込み等によって一体不離的に固定されていてもよく、所定の取り付け位置に形成された取り付け用の孔に着脱可能に固定するようにしてもよい。
フレームはなるべく軽量で硬質であり適度な弾性を有する材質で構成されることがよい。材質としては、例えば木材やプラスチックがよい。また、単一の材料でなくてもエラストマー(弾力ゴム)等をフレームの一部に用いるなどしてもよい。
ここで「頭部正中面」とは、鼻根部、頭頂、後頭結節を含む平面のことである。概ね脳の右半球と左半球は頭部正中面で分割されていることになる。ここで頭頂とは、国際10−20電極法、および10−10法におけるCzの電極位置のことである。また、図8においては、鼻根部はNz、後頭結節はIzの位置となっている。
Here, “brain activity” is generally measured, for example, as a difference in the amount of near infrared light due to absorption of a magnetic field generated by an external current flow, a potential difference (voltage difference) at different positions, oxygenated hemoglobin, deoxygenated hemoglobin, etc. it can. Such a “reception member that receives a brain activity signal” is, for example, an electrode for measuring an electroencephalogram for measuring a current change (a change in potential difference) associated with a nerve activity of the brain, or a current change caused by a brain activity as a magnetic field. Changes in cerebral magnetic field (cerebral magnetic field) measurement electrodes (elements) that are measured as changes and changes in cerebral blood flow (oxygen-cahemoglobin, deoxygenated hemoglobin, etc.) associated with brain activity For example, a probe for measuring near-infrared spectroscopy is used. As described above, the “reception member that receives a brain activity signal” can be selected in various ways depending on the brain activity to be measured. Of course, the present invention depends on the type and reception method of the “reception member that receives a brain activity signal”. It is not limited.
When the receiving member is an electrode, in order to reduce the measurement burden on the wearer, a dry electrode (hereinafter referred to as a dry electrode) that does not require application of conductive paste, gel, physiological saline or the like on the electrode at the time of use. However, it may be a wet type electrode (hereinafter referred to as a wet electrode) in which a conductive paste, gel, physiological saline or the like is applied on the electrode during use. For example, the electrode may be fixed in a fixed manner by embedding or the like at a predetermined position of the frame, or may be detachably fixed to a mounting hole formed at a predetermined mounting position.
The frame is preferably made of a material that is as light and hard as possible and has appropriate elasticity. The material is preferably wood or plastic, for example. In addition, an elastomer (elastic rubber) or the like may be used for a part of the frame even if it is not a single material.
Here, the “midline of the head” refers to a plane including the root of the nose, the top of the head, and the occipital nodule. In general, the right and left hemispheres of the brain are divided by the midline of the head. Here, the crown means the electrode position of Cz in the international 10-20 electrode method and the 10-10 method. In FIG. 8, the nasal root is Nz and the occipital nodule is Iz.
また、第2の手段として前記受信部材列は、前記第1の仮想平面に対して平行でかつ前記第1の仮想平面よりも下側とならない第2の仮想平面上に存在するように配置され、前記第2の部分は、前記第2の仮想平面に対して前方に向かって仰角を有するように構成されるようにした。
このような構成においては、受信部材列が存在する平面(第2の仮想平面)は第1仮想平面に対して平行でかつ前記第1仮想平面よりも下側とならないように配置される。この第2の仮想平面の位置(高さ)でフレーム全体を構成して頭部をそのまま鉢巻き状に周回させたとするならば、フレームは耳と干渉する位置あるいは耳のごく近傍に配置されてしまう。そして、その場合には耳に装着する眼鏡やヘッドフォン等の耳付近に配置される装備と干渉が生じる可能性がある。そのため、本発明の第2の手段ではフレームの第2の部分を耳付近に配置される装備と干渉しないように、第2の仮想平面に対して前方に向かって仰角を有するように構成したものである。
また、第3の手段として前記第2の部分は前記第1の部分から左右の頭部側面に沿って延出されるようにした。
つまり、上記第1の手段において第2の部分が第1の部分から片方の頭部側面に沿って延出される場合の構成も含んでいることを意味する。第3の手段のように構成することで、後頭部位置に配置される第1の部分をバランスよく頭部に固定することができるようになる。ここで、前記第2の部分は前記第1の部分のいずれかから延出していればよく、中央から左右に延出させても、両端から左右に延出させてもよい。また、同じ高さではなく若干異なる高さから延出させるなども含む。第2の部分の重量を左右で変更する必要がある場合、例えば片側に電池や通信機器を入れる必要がある場合などでは、前記第2の部分の延出する高さを調整することで頭部装着装置の重量バランスを整えることができる。
また、第4の手段として前記受信部材列は前記第1仮想平面に隣接した位置に配置されようにした。
このような構成ではフレームの第1の部分は第1仮想平面、つまり耳と交差する平面位置に隣接した高さに配置されることとなる。しかし、上記のようにフレームの第2の部分を構成したことにより第2の部分はこのような第1仮想平面から離れて延出されるため、確実にフレームが耳の上側でかつその近傍位置を通ることがなくなる。ここで「隣接」とは、厳密に隣り合っている場合だけでなく脳計測の計測位置として隣接しているという概念である。例えば、鼻根部から頭頂を経て後頭結節までの長さは大人の頭部において概ね35〜40cm程度であるため、その20%以下、すなわち、0〜7cm程度を隣接と考えることができる。ここで、前記受信部材列の中心は、前記第1仮想平面からあまり近くや遠くでは後頭葉の脳活動が計測しにくくなるため、2〜5cm離れて配置されることが好ましい。
また、第5の手段として前記フレームを頭部に配置した状態で、前記第2の部分は装用者の側頭部と頭頂部の境界領域を通過して前頭部に至るようにした。
特にこのように第2の部分が延出されれば、側頭部と頭頂部の境界領域は耳の近傍から離間した領域であるため第2の部分は耳付近に配置される装備と干渉しないで前頭部までフレームを延出でき、前頭部側で頭部に対してフレームを保持させることができることとなる。尚、本明細書における側頭部、頭頂部、前頭部の位置については図6に記載の通りである。「境界領域」とは、厳密に各領域が接している領域の接点だけでなく、ある程度の広さを持った領域であるものとする。例えば、側頭部と頭頂部の境界領域とは、側頭部で頭頂部に近い部位から、頭頂部で側頭部に近い部位までを含むものとする。
また、第6の手段として前記受信部材は受信部材列の全長の中心位置において線対称となるように配置されているようにした。
このような構成では、受信部材がバランス良く装用者(被験者)の頭部に当接されることとなり、頭部装着装置の重量のバランスや圧力のバランスをより均一にすることができ、頭部装着装置の装着感を向上させることができる。また、脳の左右半球の同位置は似た機能を持っており、腹側経路で左右に分かれてほぼ同時に情報が伝わる。そのため、受信部材を線対称とすることにより精度良く計測することができるようになる。
Further, as a second means, the receiving member row is arranged so as to exist on a second virtual plane that is parallel to the first virtual plane and not below the first virtual plane. The second portion is configured to have an elevation angle toward the front with respect to the second virtual plane.
In such a configuration, the plane (second virtual plane) on which the receiving member row exists is arranged so as to be parallel to the first virtual plane and not below the first virtual plane. If the entire frame is configured at the position (height) of the second virtual plane and the head is rotated in a headband shape as it is, the frame is arranged at a position where it interferes with the ear or very close to the ear. . In that case, there is a possibility of interference with equipment arranged near the ear such as glasses or headphones worn on the ear. Therefore, in the second means of the present invention, the second portion of the frame is configured to have an elevation angle forward with respect to the second virtual plane so as not to interfere with equipment arranged near the ear. It is.
As a third means, the second portion extends from the first portion along the left and right head side surfaces.
That is, the first means includes a configuration in which the second portion extends from the first portion along one head side surface. By comprising like 3rd means, the 1st part arrange | positioned in a back head position can be fixed to a head with sufficient balance. Here, the second part only needs to extend from any one of the first parts, and may extend from the center to the left or right or from both ends to the left or right. Moreover, it includes extending from a slightly different height instead of the same height. When it is necessary to change the weight of the second part on the left and right sides, for example, when it is necessary to put a battery or a communication device on one side, the height of the second part can be adjusted by adjusting the extension height. The weight balance of the mounting device can be adjusted.
As a fourth means, the receiving member row is arranged at a position adjacent to the first virtual plane.
In such a configuration, the first portion of the frame is arranged at a height adjacent to the first virtual plane, that is, the plane position intersecting the ear. However, since the second portion of the frame is configured as described above, the second portion extends away from the first virtual plane, so that the frame is surely positioned above the ear and in the vicinity thereof. It will not pass. Here, “adjacent” is a concept that it is not only strictly adjacent but also adjacent as a measurement position of brain measurement. For example, since the length from the root of the nose to the top of the head to the occipital nodule is about 35 to 40 cm in the adult head, 20% or less, that is, about 0 to 7 cm can be considered as adjacent. Here, the center of the receiving member row is preferably arranged 2 to 5 cm away from the first virtual plane because the brain activity of the occipital lobe becomes difficult to measure when it is too close or far from the first virtual plane.
Further, as a fifth means, the second part passes through the boundary region between the side and top of the wearer and reaches the frontal region with the frame disposed on the head.
In particular, if the second portion is extended in this way, the boundary region between the temporal region and the top of the head is a region separated from the vicinity of the ear, so the second portion does not interfere with the equipment disposed near the ear. Thus, the frame can be extended to the forehead, and the frame can be held against the head on the forehead side. In addition, about the position of the temporal region, the parietal region, and the frontal region in this specification, it is as described in FIG. The “boundary region” is not only a contact point of a region where each region is strictly in contact, but also a region having a certain size. For example, the boundary region between the temporal region and the parietal region includes a region from the region close to the temporal region in the temporal region to a region close to the temporal region in the temporal region.
As a sixth means, the receiving members are arranged so as to be line symmetric at the center position of the entire length of the receiving member row.
In such a configuration, the receiving member comes into contact with the head of the wearer (subject) in a well-balanced manner, and the balance of the weight and the pressure of the head-mounted device can be made more uniform. The wearing feeling of the wearing device can be improved. Moreover, the same position of the left and right hemispheres of the brain has a similar function, and information is transmitted almost simultaneously at the ventral side path. Therefore, it becomes possible to measure with high accuracy by making the receiving member line-symmetric.
また、第7の手段として前記フレームは弾性を備え、前記第2の部分を頭部に対して離間する外方向に押し広げることで内側に復帰する付勢力を発生させるようにした。
このように構成すれば、フレームの第2の部分を頭部に対して離間する外方向に押し広げることで、フレームは元に復帰する付勢力を発生させることとなる。そして、頭部よりも若干狭い間隔に構成した第2の部分を有するフレームを用意し、第2の部分を頭部に対して離間する外方向に押し広げて第1の部分を後頭部に当接させた状態で頭部側面に装着する。こうすることでフレームはその第2の部分の付勢力によって頭部を挟み込むことができ、フレームを頭部に支持させることができる。これによって、頭部装着装置を装着する際にフレームを耳上部(耳輪)の基部位置に架けて支持させなくとも頭部に装着させることができる。
第2の部分が頭部を挟む場合には頭部の側面形状に沿った広い範囲で接触しても、第2の部分の一部のみで当接するようにしてもどちらでもよい。
また、第8の手段として前記第2の部分に前頭部への当接領域を設けるようにした。
これによって、不必要な広い範囲で頭部を挟むことがなくなり、装用者へのフレームを取り付ける際にストレスが軽減される。また、なるべく前頭部側で挟む方が後頭部で接する第1の部分と離れることとなり、フレームの頭部への安定性がよくなる。
また、第9の手段として前記受信部材と前記当接領域とによって前記フレームを頭部に対して支持させるようにした。
これによってフレームにおいて第2の部分の前頭部左右の当接領域と後頭部に配置される受信部材との三点支持的な三角形となるような位置でフレームは頭部を包囲することとなるため、頭部に装着された頭部装着装置が非常に安定する。
Further, as a seventh means, the frame has elasticity, and an urging force that returns to the inside is generated by pushing the second portion outward in a direction away from the head.
If comprised in this way, the frame will generate | occur | produce the urging | biasing force which returns to the original by pushing the 2nd part of a flame | frame outwardly spaced apart with respect to a head. Then, prepare a frame having a second part that is configured to be slightly narrower than the head, spread the second part outwardly away from the head, and bring the first part into contact with the back of the head Put it on the side of the head. By doing so, the frame can sandwich the head by the urging force of the second portion, and the frame can be supported by the head. Thus, when the head mounting device is mounted, the frame can be mounted on the head without being supported by hanging over the base position of the upper part of the ear (the ear ring).
When the second part sandwiches the head, it may be contacted over a wide range along the side shape of the head, or may be contacted with only a part of the second part.
Further, as an eighth means, a contact area to the frontal region is provided in the second portion.
Thus, the head is not pinched in an unnecessary wide range, and stress is reduced when the frame is attached to the wearer. In addition, as much as possible, the one that is sandwiched on the front head side is separated from the first part that is in contact with the back head, and the stability of the frame to the head is improved.
Further, as a ninth means, the frame is supported on the head by the receiving member and the contact area.
As a result, the frame surrounds the head at a position that forms a three-point support triangle between the contact area of the front and left of the front portion of the second portion and the receiving member disposed on the back of the head in the frame. The head mounting device mounted on the head is very stable.
また、第10の手段として前記第1の部分には重錘部材が配設されるようにした。
このように構成すれば、第2の部分に比較して低い位置に配置される第1の部分が後頭部位置で重錘部材の質量の重力によって下方に引き下げられることとなり、頭部に装着された頭部装着装置が非常に安定する。重錘部材は一般に軽量なフレームに対してこれよりも重い重量物であればよい。特に重さをかせぐためだけに重錘部材を配置するのではなく、なんらかの機能部材を兼用することがよい。機能部材としては、例えば検出した信号を増幅するための増幅装置や増幅装置の給電のためのバッテリーが挙げられる。
また、第11の手段として前記重錘部材は前記第1の部分に形成した収容部に収容されるようにした。
例えば、重錘部材が上記のように機能部材と兼用する場合には収容部に収容するようにすれば、工程的に重錘部材を別途収容するようにすることができ、重錘部材フレームの加工と一緒に行う必要がなくなり、また重錘部材を収容部から取り出せば取り替えもできるため便利である。
Further, as a tenth means, a weight member is disposed in the first portion.
If comprised in this way, the 1st part arrange | positioned in a low position compared with a 2nd part will be pulled down by the gravity of the mass of a weight member in a back head position, and was mounted | worn to the head Head mounted device is very stable. In general, the weight member may be a heavy object heavier than the light weight frame. In particular, it is preferable not to arrange the weight member only for increasing the weight, but also to use some functional member. Examples of the functional member include an amplifying device for amplifying a detected signal and a battery for supplying power to the amplifying device.
As an eleventh means, the weight member is accommodated in an accommodating portion formed in the first portion.
For example, when the weight member is also used as a functional member as described above, if the weight member is accommodated in the accommodating portion, the weight member can be separately accommodated in a process, and the weight member frame This is convenient because it is not necessary to carry out the processing together with the processing and can be replaced if the weight member is taken out of the accommodating portion.
また、第12の手段として前記第2の部分は前記第1の部分の両側から左右一対で頭部側面に沿って延出されるようにした。
このようにすることで、第1の部分の頭部への保持をよりバランスよくできるようになり、頭部装着装置の装用時の安定感を向上させることができる。
また、第13の手段として前記仰角は、15〜60度であるようにした。
仰角が小さ過ぎるとフレームの第2の部分が耳の上部付近を通過することとなってしまい、眼鏡、ヘッドフォン等の装用と干渉してしまう。一方で、あまりに仰角が大きいと頭部装着装置の頭部への装用時の安定感が低下してしまう。そのため、前記仰角は、15〜60度が好ましい。また、更に好ましくは、前記仰角は20〜45度であると耳付近に十分な空間を確保でき、装用時に頭部装着装置の重さが下方向にかかることになるためより好ましい。
また、第14の手段として前記第2の部分間を連結し、頭部形状に沿って配置される1又は2以上の第2のフレームを備えるようにした。
これによってフレームの強度が向上する。また、第2のフレームは頭部外周形状に沿っているためアーチ状に湾曲することとなり、上記手段7のように前記第2の部分が外方に拡がる構成である場合にはその動きに追随することができる撓みを許容することができる。
また第15の手段として、前記第2のフレームの少なくとも1つは装着状態で前頭部に配設されるようにした。
特に装着状態で第2のフレームが前頭部に配設されるのであれば、フレーム全体の重さを上部位置の第2のフレームによって頭部に吊り下げ状に保持させることができ、頭部に装着された頭部装着装置が非常に安定する。特にフレームにおいて第2の部分で挟みこむ作用があれば特に安定性は増す。更に、フレームにおいて第1の部分に重錘部材が配設されていれば更に安定性は増す。
また、第16の手段として前記第2のフレームの内面には1又は2つ以上の前記受信部材が配設されているようにした。
これによって第2のフレームが配設される頭頂部や前頭部からも受信部材によって脳活動信号を検出することができる。視覚情報で、例えば背側経路に伝えられる脳情報を計測したい場合、後頭に位置させたフレームの第1の部分の前記受信部材と第2のフレームの内面に配設された受信部材との脳活動の差分を検出することにより解析することができるため好ましい。また、視覚情報に加えて、例えば認知、聴覚、運動想起などの脳活動を検出する場合にも第2のフレームに配設した受信部材で検出することができるため好ましい。更に、第2のフレームを額に配置するようにすれば、前頭葉からの脳活動を検出することができるようになる。
また、第17の手段としては前記受信部材は電極であり、前記脳活動信号は脳波であるようにした。
これによって脳の神経活動に伴う電気的活動を脳波として検出することができる。脳活動には自発脳活動と誘発脳活動があるが、本発明では特に限定されず、どちらにも対応することができる。例えば、視覚情報の解析では、自発脳活動による後頭葉のα波等の検出や、誘発脳活動による視覚誘発電位や定常状態視覚誘発電位の検出等をすることができ好ましい。また、認知に関わる脳活動では、事象関連電位のP300等を検出することができる。また、θ帯域やHigh−γ帯域等の脳活動も検出することができる。
また、第18の手段としては前記受信部材は磁場の変化を検出するための素子であり、前記脳活動信号は脳磁場であるようにした。
これによって脳の神経活動に伴う磁界(磁場)の変化を脳磁場(脳磁界)として検出することができる。脳磁場は脳波に比べて頭蓋骨や脳髄液等による脳信号の歪の影響を受けないため、正確な脳活動位置の記録が期待できるようになる。また、脳波は髪の毛を掻き分けるなどして頭皮に電極を当接する必要があるが、脳磁場を検出するための素子は髪の毛の上から頭部に当接しても計測することができるため好ましい。
また、第19の手段としては前記受信部材の隣接位置には近赤外線の送光部を備え、前記受信部材は近赤外線の受光部であり、前記脳活動信号は脳血流であるようにした。
これによって脳の活動に伴う酸素化ヘモグロビン、脱酸素化ヘモグロビン等の濃度変化を前記受信部材の隣接位置に設けた送光部からの近赤外線の脳表面からの反射を受光部で受光することにより検出することができる。
尚、第17〜第19の手段は組み合わせて実施することが可能である。例えば、フレームの第1の部分の受信部材を電極とし、後頭葉からの脳波を計測し、第2のフレームの内側の受信部材を近赤外の受光部として、前頭葉の脳血流を計測するなどすることで同時に得られる脳活動の情報量を増やすことができ好ましい。また例えばフレームの第1の部分に隣り合わせて、脳波を検出するための電極と脳磁場(脳磁場)を検出するための素子を配置するなどしても良い。このようにすると計測精度をより向上させることができる。
また、第20の手段として第1〜第19のいずれかの手段の頭部装着装置によって得られた脳活動信号に基づいて脳活動を計測するようにした。
このようにすることで、装用者に頭部装着装置を装着する手間を低減することができ、更には、眼鏡やヘッドフォン等を頭部装着装置と同時に装用しても装用者(被験者)にストレスをかけずに脳活動を検出する脳活動計測システムを提供することができる。
Further, as a twelfth means, the second part extends from the both sides of the first part along the head side surface in a pair of left and right.
By doing in this way, the holding | maintenance to the head of a 1st part can be performed now with a better balance, and the sense of stability at the time of wearing of a head mounting apparatus can be improved.
As a thirteenth means, the elevation angle is 15 to 60 degrees.
If the elevation angle is too small, the second part of the frame will pass near the upper part of the ear and interfere with the wearing of glasses, headphones and the like. On the other hand, if the elevation angle is too large, the stability when worn on the head of the head-mounted device is lowered. Therefore, the elevation angle is preferably 15 to 60 degrees. More preferably, the elevation angle is 20 to 45 degrees because a sufficient space can be secured in the vicinity of the ear and the weight of the head-mounted device is applied downward when worn.
In addition, as a fourteenth means, the second portions are connected to each other, and one or two or more second frames arranged along the head shape are provided.
This improves the strength of the frame. Further, since the second frame follows the shape of the outer periphery of the head, the second frame is curved in an arch shape. When the second portion is configured to expand outward as in the above means 7, the movement follows the movement. The bending that can be done is allowed.
As a fifteenth means, at least one of the second frames is arranged on the frontal portion in a mounted state.
In particular, if the second frame is disposed on the forehead in the mounted state, the weight of the entire frame can be suspended from the head by the second frame at the upper position. The head-mounted device attached to is very stable. In particular, if there is an action of being sandwiched between the second portions of the frame, the stability is particularly increased. Furthermore, if the weight member is disposed in the first portion of the frame, the stability is further increased.
As a sixteenth means, one or more receiving members are arranged on the inner surface of the second frame.
Thereby, the brain activity signal can be detected by the receiving member also from the top of the head or the frontal region where the second frame is disposed. For example, when it is desired to measure brain information transmitted to the dorsal path with visual information, the brain of the receiving member in the first part of the frame located on the back of the head and the receiving member disposed on the inner surface of the second frame This is preferable because it can be analyzed by detecting a difference in activity. In addition to visual information, for example, when detecting brain activity such as cognition, hearing, and motor recall, it is preferable because it can be detected by the receiving member disposed in the second frame. Furthermore, if the second frame is arranged on the forehead, the brain activity from the frontal lobe can be detected.
As a seventeenth means, the receiving member is an electrode, and the brain activity signal is an electroencephalogram.
As a result, the electrical activity associated with the neural activity of the brain can be detected as an electroencephalogram. The brain activity includes spontaneous brain activity and evoked brain activity, but is not particularly limited in the present invention, and both can be dealt with. For example, visual information analysis is preferable because it can detect alpha waves of the occipital lobe by spontaneous brain activity, detection of visual evoked potentials and steady state visual evoked potentials by evoked brain activity, and the like. Further, in brain activity related to cognition, an event-related potential such as P300 can be detected. Moreover, brain activities such as the θ band and the High-γ band can also be detected.
As an eighteenth means, the receiving member is an element for detecting a change in magnetic field, and the brain activity signal is a brain magnetic field.
Thereby, the change of the magnetic field (magnetic field) accompanying the neural activity of the brain can be detected as the cerebral magnetic field (brain magnetic field). Since the brain magnetic field is not affected by the distortion of the brain signal due to the skull, cerebrospinal fluid, etc., compared to the brain wave, it is possible to expect accurate recording of the brain activity position. In addition, it is necessary for the electroencephalogram to contact the electrode with the scalp by scraping the hair, but an element for detecting the cerebral magnetic field is preferable because it can be measured even if it contacts the head from above the hair.
As a nineteenth means, a near-infrared light transmitting part is provided at a position adjacent to the receiving member, the receiving member is a near-infrared light receiving part, and the brain activity signal is cerebral blood flow. .
As a result, the light-receiving unit receives the reflection from the brain surface of the near-infrared light from the light-transmitting unit provided with the concentration change of oxygenated hemoglobin, deoxygenated hemoglobin, etc. accompanying the brain activity at the position adjacent to the receiving member. Can be detected.
The 17th to 19th means can be implemented in combination. For example, the receiving member of the first part of the frame is used as an electrode, the electroencephalogram from the occipital lobe is measured, and the cerebral blood flow in the frontal lobe is measured using the receiving member inside the second frame as a near-infrared light receiving unit. It is preferable that the amount of information on brain activity obtained at the same time can be increased. Further, for example, an electrode for detecting a brain wave and an element for detecting a brain magnetic field (brain magnetic field) may be arranged adjacent to the first part of the frame. In this way, measurement accuracy can be further improved.
Further, as the twentieth means, the brain activity is measured based on the brain activity signal obtained by the head-mounted device of any one of the first to nineteenth means.
In this way, it is possible to reduce the trouble of wearing the head mounting device on the wearer, and even if the spectacles or headphones are worn simultaneously with the head mounting device, the wearer (subject) is stressed. It is possible to provide a brain activity measurement system that detects brain activity without applying the.
上記発明では、頭部装着装置を装着して後頭部の脳活動信号を計測する際に、耳付近に配置される装備と干渉させずに頭部装着装置を装着することが可能となる。 In the above invention, when the head-mounted device is mounted and the brain activity signal of the occipital region is measured, the head-mounted device can be mounted without interfering with the device arranged near the ear.
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面に基づいて説明する。
まず、本発明の一実施の形態としての脳活動計測システムを説明する。図5は脳波計測システムの電気的構成を説明する説明図である。脳波計測システムは頭部装着装置としてのヘッドセット1とコンピュータ2から構成されている。ヘッドセット1には受信部材としての複数の電極E1〜E8と電極E1〜E8ごとのプリアンプ4とそれら複数のプリアンプ4が接続された1つの差動アンプ5が配設されている。ヘッドセット1の詳しい構成は後述する。
上記各電極E1〜E8はプリアンプ4と差動アンプ5を介して差動アンプ5内に配設されたインターフェースに接続されており、インターフェースを介してコンピュータ2に取得した脳波として電位データ(電圧データ)が出力される。インターフェースを介してのコンピュータ2への入出力は、有線でも無線でもよい。本実施例ではBluetooth(登録商標)による無線式としている。wi−fi等その他の通信規格に変更することは自由にできる。
プリアンプ4は各電極E1〜E8ごとに配設され、各電極E1〜E8が取得したその位置での脳波電圧を増幅する。差動アンプ5は差動増幅回路を備え、図示しないリファレンス電極から得られた脳波電圧と電位差を算出し増幅する。リファレンスは右耳朶より取得する。また、差動アンプ5には図示しないグラウンド電極も接続されている。グラウンド電極の電極位置については制限がないが、本実施例ではリファレンス電極と同じ右耳朶としている。更に差動アンプ5は内蔵されたフィルター回路によってノイズを低減する機能を有する。差動アンプ5で増幅された電位データは検出対象データとしてコンピュータ2に出力される。
コンピュータ2はCPU(中央処理装置)11や記憶装置12及びその周辺装置によって構成されている。CPU11は記憶装置に保存されているプログラムに基づいて演算処理を行う。記憶装置12にはCPU11の動作を制御するためのプログラム、複数のプログラムに共通して適用できる機能を管理するOA処理プログラム(例えば、日本語入力機能や印刷機能等)等の基本プログラムが格納されている。更に、電位データを取り込むプログラム、電位差を算出するプログラム、電流方向を推定するプログラム、計測データの信頼度を算出するプログラム等が格納されている。CPU11には入力装置13(マウス、キーボード等)、及びモニター14が接続されている。モニター14に得られた脳波や差分等の計測結果を表示させることができる。
Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, a brain activity measurement system according to an embodiment of the present invention will be described. FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the electrical configuration of the electroencephalogram measurement system. The electroencephalogram measurement system includes a
Each of the electrodes E1 to E8 is connected to an interface disposed in the
The
The
次にこのような脳波計測システムに使用される本発明の実施の形態のヘッドセット1の詳しい構成について説明する。
図1〜図4に示すように、ヘッドセット1は第1のフレーム21と第2のフレーム22の2つのフレーム体から構成されている。第1のフレーム21はUの字状に湾曲した外観を呈する抗菌プラスチック製の硬質の長尺体である。第1のフレーム21はUの字の底の部分に当たる第1の部分としてのベース部21Aと、ベース部21Aの左右両側から互いに対向するように張り出した第2の部分としての一対のフォーク部21Bとから構成されている。ベース部21Aは頭部の後頭部位置を横方向に包囲し、フォーク部21Bは頭部の左右側面を包囲する。
ベース部21Aはフォーク部21Bに対して相対的に幅広かつ肉厚に構成されている。ベース部21Aは長手方向中央寄りほど厚く、両側に向かうほど(フォーク部21B寄りほど)薄くなるように構成されている。つまり、ベース部21Aの外周には外側に凸となるような幅方向に湾曲した湾曲面23が形成され、湾曲面23の下方寄りにおいて外側に凹となるような幅方向に湾曲した逆湾曲面24が形成されている。湾曲面23と逆湾曲面24との面の接する部分は不連続な境界線となってベース部21Aの長手方向に外方に凸となる鈍角部25として現れる。ベース部21Aの内周は幅方向においては湾曲せず断面直線状に構成されている。
ベース部21A外周の長手方向中央位置であって鈍角部25に面した位置にはスイッチ26が配設されている。スイッチ26と同じベース部21A外周の長手方向中央位置であってベース部21Aの上部位置には窓27が形成されている。窓27にはアクリル製の曇りガラス28が嵌合されている。スイッチ26及び曇りガラス28の外周面はデザイン的な協調を図るためにベース部21Aの外周と面一に構成されている。窓27内には図示しないLEDが配設されている。スイッチ26は、脳波計の電源であり、窓27内に配設されたLEDが緑色に発光して電源が入っていることが示される。また、コンピュータ2との通信エラー等、計測に不具合がある場合には同じく窓27内に配設されたLEDが赤色に発光してエラーが示される。
Next, a detailed configuration of the
As shown in FIGS. 1 to 4, the
The
A
フォーク部21Bはベース部21Aと表裏面及び上下端面において連続的なカーブ面を構成するように一体に形成された部分である。フォーク部21Bはベース部21Aの長手方向左右位置から延出され前方に向かって徐々に幅が狭くなるように(つまり先細りとなるように)構成されている。フォーク部21Bの外周には外側に凸となるような幅方向に湾曲した湾曲面30が形成され、この湾曲面30はベース部21Aの湾曲面23と連続的に湾曲させられている。フォーク部21Bの内周は幅方向においては湾曲せず断面直線状に構成されている。フォーク部21Bは均一の厚みに構成されており、ベース部21Aの長手方向中央の厚みに比べて相対的に薄く構成されている。そのため、ベース部21Aからフォーク部21Bへの移行部分においてベース部21Aは滑らかに厚みが逓減されてフォーク部21Bに連接されている。
このように構成された第1のフレーム21は、ベース部21Aの長手方向中央寄りを幅方向(上下方向)に通る線分を境界として左右対称に構成されている。また、第1のフレーム21の素材の性質に基づいて硬質であるものの、全体として弾性をもって撓み、原形状に復帰することが可能である。対向配置されているフォーク部21Bは互いに外方及び内方にその先端が接離可能とされ、外方及び内方に付勢した際に内部に付勢力が発生しこれが原位置への復帰力となる。
サイズの一例として本実施の形態ではベース部21Aの中央位置での幅は33mm、厚みは12mmとされ、最も幅広となるフォーク部21Bに隣接する位置での幅は40mm、厚みは5mmとされている。最も幅広となるフォーク部21Bのベース部21Aに隣接する位置での幅は20〜25mm(両者の接続部分が明瞭ではないため)、厚みは全長に渡って3mmとされている。
The
The
As an example of the size, in the present embodiment, the width of the
第1のフレーム21のベース部21Aの内面中央位置には収納部31が形成されている。収納部31は抗菌プラスチックからなる筐体であって、ベース部21A内周面に埋め込み状に固定配置されている。収納部31は後述する電極E2〜E4が配設される電極ベース部31Aと収納部本体31Bとから構成されている。電極ベース部31Aはベース部21Aの内面にベース部21Aの上端に沿って、かつ上端から突出しないように横長に形成された板状部である。収納部本体31Bは電極ベース部31Aの下部位置にベース部21Aの下端に沿って、かつ下端から突出しないように横長に形成された膨出部である。収納部本体31B内には差動アンプ5と図示しないバッテリー(二次電池)が収容されている。差動アンプ5とバッテリーはいずれも第1のフレーム21を構成するプラスチックよりも素材的に十分重いため、第1のフレーム21の全体の重量バランスとして収納部31部分に荷重が集中することとなる。
収納部本体31Bの底面には4つのスロット32A〜32Dが形成されている。図3において最も左側のスロット32Aはパソコンからケーブルを介して給電する際のケーブル端子用である。その隣のスロット32Bはレファレンス/グラウンド用の電極の挿入口である。スロット32Bには図示しないクリップ付きケーブルの端子を接続する。クリップ付きケーブルのクリップを右耳朶に取り付けてリファレンス電極とグラウンド電極を取得する。また、その隣のスロット32Cとスロット32Dは予備的な入力端子である。例えば他の電極からの入力データを入力したり、外部からの何らかの入力、例えば被験者にボタン押しのようなある動作をさせてそれと脳波との関係を解析するような場合に使用する。
A
Four
第1のフレーム21のベース部21Aの内面には複数の(5つの)電極E1〜E5が直列状に配設されている。受信部材としての電極E1〜E5は円筒形状の合成ゴム製のダンパー部33とダンパー部33から外方に露出された合金製の電極本体34から構成されている。電極本体34は真鍮を削り出した一体造形品の部材に金めっきを施して構成されている。電極本体34は円板の周囲を多数の(本実施の形態では15本)の同形状の当接片が均等な間隔で取り囲んだ王冠形状の外観を呈している。電極本体34の円板の裏面側には上記プリアンプ4が配設されている。
電極E1〜E5のうち中央の3つの電極E2〜E4は収納部31の電極ベース部31A上に固定配置され、両端の電極E1、E5はダンパー部33と一体化した電極基部38によってベース部21A内周面に埋め込み状に固定配置されている。5つの電極E1〜E5は頭部への装着状態で後頭部において同じ等高線上に直列状に並ぶとともに(つまり周方向に同じ水平面上となるように)、均等な間隔(本実施の形態では電極本体34中央位置間で30mm間隔)となるように配置されている。ちょうど中央となる電極E3がベース部21Aの長手方向中央位置に配置されている。中央の3つの電極E2〜E4はダンパー部33内において図示しないデータ線を介して差動アンプ5に接続され、両端の電極E1、E5は第1のフレーム21内に形成された図示しない通路内を図示しないデータ線を介して差動アンプ5に接続されている。
A plurality of (five) electrodes E <b> 1 to E <b> 5 are arranged in series on the inner surface of the
Among the electrodes E1 to E5, the three central electrodes E2 to E4 are fixedly arranged on the
次に第2のフレーム22について説明する。第2のフレーム22は第1のフレーム21の左右のフォーク部21Bの先端側で両フォーク部21B間に掛け渡すように配設されている。第2のフレーム22は頭部の前頭部を横方向に包囲する。左右のフォーク部21Bの先端内側には左右のフォーク部21Bを頭部側面に当接させる際の当接部となるパッド35が埋め込み状に固定配置されており、第2のフレーム22の先端はフォーク部21Bとパッド35によって挟まれるように支持されている。パッド35の表面には滑り止め用の多数の楕円孔36が形成されている。第2のフレーム22はアーチ状に湾曲した外観を呈するエラストマー製の薄板状の長尺体である。第2のフレーム22はその素材の性質に基づいて硬質であるものの第1のフレーム21よりは可撓性が高く、全体として弾性をもって撓み、原形状に復帰することが可能である。
第2のフレーム22には長手方向における中央部分に幅方向において上方に向かって隆起したガウス曲線状の稜線状となる隆起部22aが形成されている。隆起部22aはヘッドセット1を頭部に装着する際の中央位置を示すための目印とされる。第2のフレーム22は隆起部22a位置から左右方向に均等に幅広となっており、両端位置が最も幅広となって左右のフォーク部21Bに連結されている。このように第2のフレーム22は幅方向のサイズが長手方向に渡って不均等であるにも関わらず下端面は凹凸せず同一平面上に存在する。
サイズの一例として本実施の形態では第2のフレーム22の中央位置での幅は18mm、もっとも狭い部分の幅は15mm、フォーク部21Bとパッド35に挟まれた接合部分の長さは30mm、厚みは1.5mmとされている。
Next, the
The
As an example of the size, in this embodiment, the width of the
第2のフレーム22の長手方向中央位置には電極ベース部37が配設されている。電極ベース部37は第2のフレーム22の長手方向に沿って横長に形成された抗菌プラスチック製の部材である。電極ベース部37は第2のフレーム22の上端から若干外方にはみ出して取り付けられている。
第2のフレーム22の内面には上記電極E1〜E5と同じ構成の複数の(3つの)電極E6〜E8が直列状に配設されている。電極E6〜E8は電極ベース部37上に固定配置されている。電極E6〜E8は頭部への装着状態で前頭部において直列状に並ぶとともに電極E6及びE8はそれぞれE7から均等な間隔(本実施の形態では電極本体34中央位置間で40mm間隔)となるように配置されている。ちょうど中央となる電極E7が第2のフレーム22の長手方向中央位置に配置されている。電極E6〜E8は第2のフレーム22及び第1のフレーム21内に形成された図示しない通路内を図示しないデータ線を介して差動アンプ5に接続されている。
An
On the inner surface of the
次に、このように構成される脳波計測システムにおいてヘッドセット1の使用方法について説明する。
図8は本実施の形態のヘッドセット1を使用する前提としての電極が置かれる位置を示した電極配置図である。鼻根と後頭結節の間及び左右耳介前点の間を10%ごとに分割し、電極を配置した10−10法(拡張10−20電極法)と呼ばれるものである。図8は平面図であるため同じ等高線上の電極位置は同心円上に配置されるが、実際の頭部においては同じ高さ位置となるため、その高さにおいて配置された電極列を側面視すれば直線状に配置されることとなる。本実施の形態のヘッドセット1はこの図8において特に後頭部と前頭部の電位を測定するために使用するものとする。後頭部の電極位置としてPO7、O1、Oz、O2、PO8の5つの位置にそれぞれ対応するように第1のフレーム21の電極E1〜E5を当接させるものとする。また、前頭部の電極位置としてF3、Fz、F4の3つの位置にそれぞれ対応するように第2のフレーム22の電極E6〜E8を当接させるものとする。これらの電極位置は主として視覚情報に関する脳波を検出するための位置となる。後頭部の5電極で腹側経路、前頭部の3電極と後頭部の5電極で背側経路の視覚情報を主として検出できる。
頭部の領域は概ね図6に示すように分けることができる。このような頭部に対してヘッドセット1を装着していく。使用するヘッドセット1は被験者の頭部のサイズに合わせて複数種類から選択される。尚、この装着操作は被験者自ら行ってもシステムを操作する作業者が行ってもよい。
Next, a method for using the
FIG. 8 is an electrode layout showing the positions where the electrodes are placed as a premise for using the
The region of the head can be roughly divided as shown in FIG. The
まず、第1のフレーム21の電極E1〜E5が後頭部に配置されるようにヘッドセット1を頭部に被せていく。ほぼ同時に左右のフォーク部21Bを頭頂部側から側頭部方向に下ろしていく。このとき、フォーク部21Bを左右に若干押し広げ第1のフレーム21にバネ力(復帰力)を与える。この時第2のフレーム22も追随して拡がる。そして、そして拡げた左右のフォーク部21Bが側頭部に干渉しないようにヘッドセット1前方を下げていき、第2のフレーム22の電極E6〜E8を前頭部当接させる。そして、この状態で押し広げたフォーク部21Bを自身の付勢力によって原位置への復帰方向に変位させるとフォーク部21B内面のパッド35が前頭部の側面に当接し頭部を左右から挟み込むこととなる。そして、左右のパッド35と電極E6〜E8によってヘッドセット1は頭部に保持される(図7の状態)。
ここで、もう少し厳密なヘッドセット1の取り付け位置について説明する。
第1のフレーム21の電極E1〜E5を後頭部に配置する場合には、まず電極E3を後頭結節を目標にそれよりも少しだけ上側に位置するように配置する。後頭結節は後頭部の左右方向中央の上記電極位置0zのすぐ下位置になる。ここで、後頭結節を基準とし、左右の耳介前点と鼻根を通る平面Aを想定する。平面Aは頭部正中面に直交する。また、第2のフレーム22の電極E6〜E8の電極列は平面B上に配置される。このとき平面Bは平面Aに対して平行となる。
このようなヘッドセット1の装着状態で第1のフレーム21のフォーク部21Bは頭部の側部において後頭部から側頭部と頭頂部の境界付近を通って前頭部に至っている。つまり、フォーク部21Bは側頭部領域を概ね回避しながら斜め前方上方に向かって平面Aに対して仰角をもってC方向に延出されるように配置されることとなる。本実施の形態では第1のフレーム21のベース部21Aの最も下側となる位置(図7におけるp点)を基準に30度程度の仰角とされている。第2のフレーム22は額よりも上位置まで延出されたフォーク部21Bから前頭部を包囲するように配置されることとなる。本実施の形態ではこのようにヘッドセット1を装着して脳波を計測する。
First, the
Here, a slightly more precise mounting position of the
When the electrodes E1 to E5 of the
With such a
上記のように構成することで、上記実施の形態では次のような効果が奏される。
(1)ヘッドセット1を正しく装着した際には、後頭部においてPO7、O1、Oz、O2、PO8の5つの水平方向に並んだ位置に電極E1〜E5が当接される。そして、その電極E1〜E5の配置方向を側頭部方向に鉢巻き状に延長させると耳のすぐ上を通過することになる(図7のBの延長方向)。もしこのような方向にヘッドセット1があると、眼鏡やヘッドフォンのような耳に装着される装備を使用しにくくなってしまう。しかし、上記実施の形態ではヘッドセット1を正しく装着すると、ヘッドセット1を保持するために前方に延出されたフォーク部21Bは頭部の側部において後頭部から側頭部と頭頂部の境界付近を通って前頭部に至るように構成されているため、フォーク部21は耳付近には配置されなくなる。そのため、脳波を計測する際に被験者が眼鏡をかけて視覚を条件にした試験をしたり、ヘッドフォンを装着して聴覚を条件とした試験をしたりする際にそれら装備が邪魔になることがない。
(2)ヘッドセット1は後頭部の電極E1〜E5(特に中央の電極E3)とフォーク部21先端寄りのパッド35によって頭部にバランスよく三点支持されているため、ヘッドセット1が安定してしっかりと保持される。
(3)ヘッドセット1は前頭部で第2のフレーム22の電極E6〜E8が頭部に当接することとなり、ヘッドセット1の下方へのずれ落ちが防止されている。
(4)第1のフレーム21はベース部21Aの最下端となる位置に重錘部材となる差動アンプ5とバッテリーが配設されているため、ベース部21Aが後頭部にしっかりと押さえられることとなってヘッドセット1の安定性がよくなる。
(5)第1のフレーム21はベース部21Aの内周もフォーク部21Bの内周も幅方向においては湾曲していないため、幅方向に表面がスライドしやくすなっている。そのため、例えば内周面の拭き掃除や頭部に着脱する際に操作しやすくなっている。
By configuring as described above, the following effects are achieved in the above embodiment.
(1) When the
(2) Since the
(3) In the
(4) Since the
(5) Since the inner periphery of the
上記実施の形態は本発明の原理およびその概念を例示するための具体的な実施の形態として記載したにすぎない。つまり、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明は、例えば次のように変更した態様で具体化することも可能である。
・上記実施の形態では第1のフレーム21のフォーク部21Bは頭部の側部において後頭部から側頭部と頭頂部の境界付近を通るような仰角であったが、この角度は適宜変更可能である。例えば、眼鏡のつるが耳の基部上に乗ればいいわけだからそれほど大きな仰角でフォーク部21Bを延出する必要はない。また、ヘッドフォンのような大型の装備を装着する場合には大きな仰角がよい。このため仰角は15〜60度程度であることがよい。また特に20〜45度であることが好ましい。
・後頭部の電極E1〜E5は同一平面上に存在するが、同一平面上に存在しない位置(つまり、異なる高さの計測位置)に配置する電極を別途備えていてもよい。例えばヘッドセット1は図8において高さの違うlzの位置で計測するための電極を有するようにしてもよい。例えば、国際10−20電極法におけるP3、P4、O1、O2のような電極配置であっても本発明を適用することができる。
・後頭部の電極E1〜E5の数や間隔を変更するようにしてもよい。例えば、国際10−20電極法におけるT5、O1、O2、T6と電極を配置するようにしたりしてもよい。
・ヘッドセット1の第1のフレーム21や第2のフレーム22のサイズは上記は一例であって、実際には頭部の大きさに合わせたいくつかのサイズ違いが用意される。
・本発明の実施例は標準的な頭の大きさに合わせて設計したものである。頭の大きさは、女性が小さく男性が大きいなどの違いがあるため、それに対応するようにヘッドセット1の一部にエラストマー等を用いて可変長とするなどしても良い。また、第2のフレームの角度を可変にするなどしても良い。このようなアレンジは自由であり本発明に含まれる。
・ヘッドセット1の形状は上記実施の形態は一例である。ヘッドセット1を構成する第1のフレーム21や第2のフレーム22の素材は上記以外を使用することも可能である。
・ヘッドセット1は電極E1〜E5(特に中央の電極E3)とフォーク部21先端寄りのパッド35によって三点支持されるため、第2のフレーム22はなくともよい。
・第2のフレーム22の位置はフォーク部21間であれば先端寄り以外の位置でもよい。また、フォーク部21間には2本以上の第2のフレーム22を配置するようにしてもよい。あるいは図7の電極位置に電極を配置させるために第1のフレーム21や第2のフレーム22を基礎として様々な方向にフレームを設けるようにしてもよい。
・上記実施の形態における電極本体34の形状は上記以外であってもよい。
・上記実施の形態における電極本体34はヘッドキャップセット1に当初から埋め込みされて取り外しはできないような構成であるが、電極は別体で構成してフレーム側の取り付け孔に使用時に適宜装着するような構成であってもよい。
・上記実施の形態における電極本体34の素材は、上記の真鍮以外に導電性のよい素材であれば例えば金、銀、プラチナ等の金属(あるいはメッキとして)使用するようにしてもよい。金属以外であってもよい。
・その他本発明の趣旨を逸脱しない態様で実施することは自由である。
The above embodiments are merely described as specific embodiments for illustrating the principle of the present invention and the concept thereof. That is, the present invention is not limited to the above embodiment. The present invention can also be embodied in the following modified form, for example.
In the above embodiment, the
The electrodes E1 to E5 at the back of the head are present on the same plane, but may be separately provided with electrodes arranged at positions that do not exist on the same plane (that is, measurement positions having different heights). For example, the
-You may make it change the number and space | interval of the electrodes E1-E5 of a back head. For example, T5, O1, O2, and T6 and electrodes may be arranged in the international 10-20 electrode method.
The above-described sizes of the
The embodiment of the present invention is designed to fit a standard head size. Since there is a difference in the size of the head, such as a woman being small and a man being large, an elastomer or the like may be used for a part of the
The shape of the
Since the
As long as the position of the
-The shape of the electrode
The
The material of the
-It is free to implement in other modes that do not depart from the spirit of the present invention.
1…頭部装着装置としてのヘッドセット、21A…第1の部分としてのベース部、21B…第2の部分としてのフォーク部、21…フレームとしての第1のフレーム、E1〜E8…受信部材としての電極。
DESCRIPTION OF
Claims (20)
頭部形状に沿って配置されるフレームを備え、前記フレームは後頭部位置に配置される第1の部分と、同第1の部分から頭部側面に沿って延出される第2の部分とを有し、
前記第1の部分の内面には少なくとも2つの前記受信部材が配設され、前記受信部材は頭部正中面に対して直交する面に沿って直列に配設された受信部材列を構成し、
前記第2の部分は、後頭結節及び左右の耳介前点の3点を通過する頭部周囲に形成される第1の仮想平面に対して前方に向かって仰角を有するように構成されていることを特徴とする脳活動検出用の頭部装着装置。 In the head-mounted device that acquires the brain activity signal through the receiving member that is mounted on the head and receives the brain activity signal,
A frame arranged along the shape of the head, the frame having a first portion arranged at the back of the head and a second portion extending from the first portion along the side of the head. And
At least two receiving members are disposed on the inner surface of the first portion, and the receiving members constitute a receiving member row disposed in series along a surface orthogonal to the median head surface;
The second portion is configured to have an elevation angle forward with respect to a first virtual plane formed around the head passing through three points of the occipital nodule and the left and right anterior pinna. A head-mounted device for detecting brain activity.
前記第2の部分は、前記第2の仮想平面に対して前方に向かって仰角を有するように構成されていることを特徴とする請求項1に記載の脳活動検出用の頭部装着装置。 The receiving member row is arranged so as to exist on a second virtual plane that is parallel to the first virtual plane and not below the first virtual plane,
The head-mounted device for detecting brain activity according to claim 1, wherein the second part is configured to have an elevation angle forward with respect to the second virtual plane.
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