JP2018153648A5 - 電気刺激装置、電気刺激装置の電極確率行列を較正する方法及びセンサーシステムの筋変位センサー較正方法 - Google Patents

Description

本発明は、電気刺激信号を人の腕の筋肉に与えると共に、腕の筋肉の変位をセンサーで検出する電気刺激装置と、電気刺激装置の電極確率行列を較正する方法及びセンサーシステムの筋変位センサー較正方法に関する。

本発明は係る課題に鑑みてなされたものであり、ユーザーの腕に装着した状態や個人差に左右されず、短時間で手指の動きと電極との対応関係を明確にし、誤動作が極めて少なく、高い精度で目的の手指を駆動できる電気刺激装置と、電気刺激装置の電極確率行列を較正する方法及びセンサーシステムの筋変位センサー較正方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の電気刺激装置は、ユーザーの前腕に巻き付けられるバンドと、バンドの一方の面に配置されてユーザーの腕に存在する複数の筋肉の変位をそれぞれ検出する、複数の筋変位センサーと、複数の筋変位センサーから一の筋変位センサーを選択するセンサー用マルチプレクサと、バンドの、複数の筋変位センサーが配置されている面に、複数の筋変位センサーに隣接して複数個配置されている電極を具備する。更に、複数の電極から一の電極を選択する電極用マルチプレクサと、筋変位センサーから得られる、ユーザーの腕の筋肉の変位に係る信号をデジタルデータに変換してホストに送信する近距離無線送信部と、手指の動きと複数の電極との相関関係が確率で記述されている電極確率行列を具備する。更に、通常モードにおいてホストから手指を動かす命令を受信し、較正モードにおいてホストから更新された電極確率行列を受信する近距離無線受信部と、手指を動かす命令に基づき、電極確率行列から最大の確率を示す電極を特定して、電極用マルチプレクサを制御して特定した電極を選択する指電極対応変換部とを具備する。
電極確率行列は、ホストが、筋変位センサーのデータをユーザーの手指の動きに変換した上で、現在のユーザーの腕と電気刺激装置の相対的な位置関係のずれを検出して電極確率行列の要素を並べ替えた上で、要素が更新される。

本発明により、ユーザーの腕に装着した状態や個人差に左右されず、短時間で手指の動きと電極との対応関係を明確にし、誤動作が極めて少なく、高い精度で目的の手指を駆動できる電気刺激装置と、電気刺激装置の電極確率行列を較正する方法及びセンサーシステムの筋変位センサー較正方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

［通常モードにおける電気刺激装置１００とホスト４０１のソフトウェア機能］
図７は、通常モードにおける電気刺激装置１００とホスト４０１のソフトウェア機能を示すブロック図である。
電気刺激装置１００は、ホスト４０１に対し、ユーザーの腕の筋肉の変動と電気刺激装置１００自体の姿勢と加速度をホスト４０１へ送信する機能と、ホスト４０１から受信した命令に従って、ユーザーの腕の筋肉に電気刺激を与える機能を有する、入出力端末装置である。
すなわち、８個の筋変位センサー２２１〜２２８が出力するアナログ信号はＡ／Ｄ変換器６０５によって筋変位情報に変換され、６軸センサー６１２が出力する姿勢情報及び加速度情報と共に、入出力制御部７０１及び近距離無線送信部７０２を通じてホスト４０１へ送信される。

ホスト４０１は、電気刺激装置１００から近距離無線受信部７１１を通じて筋変位情報と姿勢情報及び加速度情報を受信すると、これらを入出力制御部７１２に供給する。入出力制御部７１２は、電気刺激装置１００から受信した筋変位情報と姿勢情報及び加速度情報を、ゲーム等の所定のアプリケーションプログラムである情報処理部７１３に供給すると共に、情報処理部７１３が出力する描画情報に基づいて表示部５０５に所定の画面描画情報を出力する。また、入出力制御部７１２は、情報処理部７１３が出力する電気刺激情報を、近距離無線送信部７１４を通じて電気刺激装置１００に送信する。

Claims (6)

1. ユーザーの前腕に巻き付けられるバンドと、
   前記バンドの一方の面に配置されて前記ユーザーの腕に存在する複数の筋肉の変位をそれぞれ検出する、複数の筋変位センサーと、
   前記複数の筋変位センサーから一の筋変位センサーを選択するセンサー用マルチプレクサと、
   前記バンドの、前記複数の筋変位センサーが配置されている面に、前記複数の筋変位センサーに隣接して複数個配置されている電極と、
   前記複数の電極から一の電極を選択する電極用マルチプレクサと、
   前記筋変位センサーから得られる、前記ユーザーの腕の筋肉の変位に係る信号をデジタルデータに変換して所定のホストに送信する近距離無線送信部と、
   手指の動きと前記複数の電極との相関関係が確率で記述されている電極確率行列と、
   通常モードにおいて前記ホストから手指を動かす命令を受信し、較正モードにおいて前記ホストから更新された前記電極確率行列を受信する近距離無線受信部と、
   前記手指を動かす命令に基づき、前記電極確率行列から最大の確率を示す電極を特定して、前記電極用マルチプレクサを制御して前記特定した電極を選択する指電極対応変換部と
   を具備し、
   前記電極確率行列は、前記ホストが、前記筋変位センサーのデータを前記ユーザーの手指の動きに変換した上で、現在の前記ユーザーの腕と複数の前記電極との相対的な位置関係のずれを検出して前記電極確率行列の要素を並べ替えた上で、前記要素が更新される、
   電気刺激装置。
2. 前記電極確率行列の要素は、学習アルゴリズムに基づく事後確率を計算することによって更新される、請求項１に記載の電気刺激装置。
3. ユーザーの前腕に巻き付けられるバンドと、
   前記バンドの一方の面に配置されて前記ユーザーの腕に存在する複数の筋肉の変位をそれぞれ検出する、複数の筋変位センサーと、
   前記複数の筋変位センサーから一の筋変位センサーを選択するセンサー用マルチプレクサと、
   前記バンドの、前記複数の筋変位センサーが配置されている面に、前記複数の筋変位センサーに隣接して複数個配置されている電極と、
   前記複数の電極から一の電極を選択する電極用マルチプレクサと、
   手指の動きと前記複数の電極との相関関係が確率で記述されている電極確率行列と、
   前記手指を動かす命令に基づき、前記電極確率行列から最大の確率を示す電極を特定して、前記電極用マルチプレクサを制御して前記特定した電極を選択する指電極対応変換部と
   を具備する電気刺激装置の前記電極確率行列を較正する方法であって、
   前記電極に電気刺激を与えるステップと、
   前記筋変位センサーを通じて前記ユーザーの前記電気刺激装置が装着された前記前腕の全ての手指の動きを調べるステップと、
   前記ユーザーの前記電気刺激装置が装着された前記前腕の何れかの手指が複数の前記電極の何れかによる電気刺激によって動いたと判明し、且つ、この時点で初めて手指が動いたと判明した場合に、前記電極確率行列の較正を実行する前の時点における、前記電極確率行列の要素のうち、較正作業において初めて手指が動いた時点の要素を、現在の要素に合致させるべく、前記電極確率行列の要素を行ごと及び／または列ごとに並べ替えるステップと
   を有する、電気刺激装置の電極確率行列を較正する方法。
4. 前記電極確率行列の要素を行ごと及び／または列ごとに並べ替えるステップの後、学習アルゴリズムに基づく事後確率を計算することによって前記電極確率行列の要素を更新するステップと
   を有する、請求項３に記載の、電気刺激装置の電極確率行列を較正する方法。
5. ユーザーの上腕に巻き付けられるバンドと、
   前記バンドの一方の面に配置されて前記ユーザーの腕に存在する複数の筋肉の変位をそれぞれ検出する、複数の筋変位センサーと、
   前記複数の筋変位センサーから一の筋変位センサーを選択するセンサー用マルチプレクサと
   を具備するセンサー装置と、
   前記センサー装置と通信を行うホストと
   を具備するセンサーシステムの筋変位センサー較正方法であって、
   前記センサー装置との通信を確立した前記ホストの表示部に、前記ユーザーが前記上腕に前記センサー装置を装着した状態で、前記ユーザーが手指に力を入れていない状態を促すメッセージを含む静止状態案内ビデオを表示すると共に、前記ホストが前記センサー装置に前記筋変位センサーのデータを収集する静止状態筋変位センサーデータ収集コマンドを送信する第一のステップと、
   前記センサー装置が前記静止状態筋変位センサーデータ収集コマンドを受信したことを受けて、前記センサー装置が全ての前記筋変位センサーのデータを前記ホストへ返信する第二のステップと、
   前記ホストが前記センサー装置から受信した全ての前記筋変位センサーのデータを、静止状態データとして記憶する第三のステップと、
   前記表示部に、前記ユーザーが前記上腕に前記センサー装置を装着した状態で、前記ユーザーが第一の手指に力を入れて屈曲させる状態を促すメッセージを含む第一の動作案内ビデオを表示すると共に、前記ホストが前記センサー装置に前記筋変位センサーのデータを収集する第一の筋変位センサーデータ収集コマンドを送信する第四のステップと、
   前記センサー装置が前記第一の筋変位センサーデータ収集コマンドを受信したことを受けて、前記センサー装置が全ての前記筋変位センサーのデータを前記ホストへ返信する第五のステップと、
   前記ホストが前記センサー装置から受信した全ての前記筋変位センサーのデータを、第一の動作状態データとして記憶する第六のステップと、
   前記表示部に、前記ユーザーが前記上腕に前記センサー装置を装着した状態で、前記ユーザーが第二の手指に力を入れて屈曲させる状態を促すメッセージを含む第二の動作案内ビデオを表示すると共に、前記ホストが前記センサー装置に前記筋変位センサーのデータを収集する第二の筋変位センサーデータ収集コマンドを送信する第七のステップと、
   前記センサー装置が前記コマンドを受信したことを受けて、前記センサー装置が全ての前記筋変位センサーのデータを前記ホストへ返信する第八のステップと、
   前記ホストが前記センサー装置から受信した全ての前記筋変位センサーのデータを、第二の動作状態データとして記憶する第九のステップと
   を有する、センサーシステムの筋変位センサー較正方法。
6. 更に、
   前記第九のステップの後、前記ホストが、第一の動作状態データから静止状態データを減算して、第一の手指を曲げた状態に係る第一の基準値を得ると共に、第二の動作状態データから静止状態データを減算して、第二の手指を曲げた状態に係る第二の基準値を得ることで、各々の前記筋変位センサーの相対値を計算する第十のステップと
   を有する、請求項５に記載のセンサーシステムの筋変位センサー較正方法。