JP2024505233A - 生体計測学の研究用のヘッドギア - Google Patents

Abstract

人間の被験者を生体計測学的に調査するためのヘッドギアを開示する。ヘッドギアには、頭部の周りに装着することができるフレームが含まれる。１つ以上のブリッジが、フレームから頭皮にわたり延びている。各ブリッジは、ブリッジに結合された１つ以上の電極ハウジングを有している。各ハウジングは、脳の電気的活動を測定するための電極を有している。各ブリッジは、フレームに対するブリッジの移動を制限するために、フレームに枢着式に結合することができる。ヘッドギアにはさらに、フレームから目の中心に向かって延びる１つ以上の前頭部ブリッジが含まれる。前頭部ブリッジの先端は、目の動きを追跡するためのセンサユニットを有している。

Description

本発明は、ヘッドセットに関し、より詳細には、本発明は、脳波検査手段とアイトラッキングセンサとが組み込まれたヘッドセットに関する。

背景
生体計測学の研究は、人からの信号を捕捉するために様々な生体計測装置を使用して人間の認知行動および感情行動を探求し理解することを目的とした調査である。生体計測装置は、人間の生体信号および生理信号の捕捉を支援する装置である。これらの信号には、脳から捕捉される脳信号、目の動きおよび瞳孔から捕捉される視覚信号、呼吸から捕捉される呼吸信号、胸部から捕捉される心拍数、体温等が含まれる。

典型的な生体計測学の研究には、いくつかの形式の機器が含まれていてもよく、そのうちのいくつかはかさばる場合がある。様々な生体情報または精神状態を測定するために、様々な形式の機器が使用される。精神状態に影響を及ぼす様々な要因の相互関係に関する洞察を得るためには、多数の機器を同時に使用する必要がある。ＥＥＧ（脳波検査）装置は一般に、脳の電気的活動を研究するために使用される。ＥＥＧヘッドセットには一般に、頭皮上の異なる位置に配置される多数の電極が含まれる。電極を取り付けるための正確な位置を特定するためには、標準的な慣行にならうことができる。同様に、研究の目的に応じて様々な心理的パラメータおよび生理的パラメータを測定するためには、他の電極またはセンサが使用され得る。

研究にとって、より多くのデータは常により良いものであるが、研究の関係者または患者にとって望ましくない可能性があるいくつかの形式の機器を使用する必要がある。したがって、２つ以上のパラメータを同時に測定することができ、かつ装着が容易なコンパクトな装置が必要とされている。

発明の概要
したがって、本発明の主な目的は、２つ以上のパラメータを測定するための複数の電極またはセンサを備えたウェアラブルヘッドギアに向けられている。

本発明の別の目的は、開示するヘッドギアを異なる頭部寸法および形状に容易に適合させることができるようにすることにある。

本発明のさらに別の目的は、開示するヘッドギアを目の位置に合わせることができるようにすることにある。

本発明のさらに別の目的は、開示するヘッドギアが十分な移動の自由度を有しているようにすることにある。

１つの態様では、人間の被験者を生体計測学的に調査するためのヘッドギアを開示する。開示するヘッドギアは、実験室、家庭およびオフィスのいずれの環境でも使用され得るポータブルヘッドギアである。ヘッドギアは、異なる頭部寸法への適合を可能にするために、十分にフレキシブルである。ヘッドギアには、頭部の周りに装着することができるフレームが含まれる。複数のブリッジが、フレームから頭皮にわたり延びている。各ブリッジは、ブリッジに摺動可能に結合された１つ以上の電極ハウジングを有している。各ハウジングは、脳の電気的活動を検出するための電極を有している。各ブリッジは、フレームに対するブリッジの移動を制限するために、フレームに枢着式に結合され得る。ヘッドギアにはさらに、フレームから延びる前頭部ブリッジが含まれる。前頭部ブリッジは、フレームから目の中心に向かって延びており、前頭部ブリッジの先端はさらに、２つの目の動きを追跡するための１つ以上の光学センサを有している。

１つの態様では、各ブリッジの長さを調節することができる。各ブリッジは、伸長可能なジョイントを介して接続された１つ以上の区分を含んでいてもよく、伸長可能なジョイントは、各区分が互いに対してそれぞれ伸縮することを可能にする。ブリッジは、取り外して交換することができる。同様に、電極ハウジングも取り外して交換することができる。前頭部ブリッジは、長さを調節することができる。さらに、前頭部ブリッジは取り外して交換することができる。

本明細書中の実施形態の上記および他の目的ならびに利点は、添付の図面と併せて以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。

本明細書に組み込まれる添付の図面は、本明細書の一部を形成し、本発明の実施形態を例示している。説明と共に、図面は本発明の原理をさらに説明し、関連する当業者による本発明の実施および使用を可能にする。
本発明の１つの例示的な実施形態によるヘッドギアの斜視図である。 本発明の１つの例示的な実施形態による、ヘッドギアの別の実施形態を示す図である。 本発明の１つの例示的な実施形態による、電極ハウジングを有するブリッジを示す図である。 本発明の１つの例示的な実施形態による、ヘッドギアの別の実施形態を示す図である。

発明の詳細な説明
以下に主題を、本明細書の一部を形成し、特定の例示的な実施形態を図示する添付の図面を参照して、より完全に説明する。しかしながら、主題は、様々な異なる形態で実施され得、したがって、カバーされるまたは請求される主題は、本明細書に記載されたいずれの例示的な実施形態にも限定されない、すなわち、例示的な実施形態は、単に例示のために提供されていると解釈される、ということが意図されている。同様に、請求されるまたはカバーされる主題に関する適宜に広い範囲が意図されている。とりわけ、例えば主題は、方法、装置、コンポーネント、またはシステムとして具体化され得る。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味に取られることを意図したものではない。

「例示的」という用語は、本明細書では「例、事例または実例として用いる」ことを意味するために使用される。「例示的」として本明細書に記載される任意の実施形態は、必ずしも他の実施形態よりも好適または有利であると解釈されるべきではない。同様に、「本発明の実施形態」という用語は、本発明の全ての実施形態が、説明された特徴、利点、または動作モードを備えることを要求するものではない。

本明細書で使用される用語は、特定の実施形態を説明するためだけのものであり、本発明の実施形態を限定することを意図するものではない。本明細書で使用される単数形「a」、「an」および「the」は、文脈上明らかにそうでないことが示されていない限り、複数形も備えることを意図したものである。さらに、「備える（comprises）」、「備えている（comprising）」、「有する（includes）」および／または「有している（including）」という用語は、本明細書で使用する場合、記載された特徴、整数、ステップ、操作、部材および／またはコンポーネントの存在を明記するものであるが、１つ以上の他の特徴、整数、ステップ、操作、部材、コンポーネントおよび／またはそれらの群の存在または追加を排除するものではないということを理解されたい。

以下の詳細な説明には、目下最良と予想される、本発明の例示的な実施形態を実施する態様が含まれる。説明は、限定的な意味に取られるべきではなく、単に本発明の一般的な原理を例示するために行われる。それというのも、本発明の範囲は、結果的に得られる任意の特許の承認された請求項により最良に定義されるからである。

図１を参照すると、図１には、頭部に装着されたヘッドギアの１つの例示的な実施形態が示されている。ヘッドギアは、頭頂部にわたるフレーム１００を有している。フレーム１００から外側に延びる３つのブリッジ１１０を見ることができる。フレームは、その長さに沿って複数の溝を有していてもよい。このようなブリッジのうちの１つ以上を、これらの溝においてフレームに結合することができる。ブリッジは、頭部の頭皮にわたって延びていて、ＥＥＧ電極を支持している。ＥＥＧ電極の位置を調整する必要があるため、フレームは、各ブリッジをそれぞれ異なる位置、すなわち溝において結合することを可能にする。フレームの溝は、頭皮上のブリッジに限定的な横方向移動をもたらすこともできる。各ブリッジは、伸長可能なジョイント１３０を介して接続された２つ以上の区分を含んでいてもよい。各区分は、隣の区分に対してそれぞれ伸縮可能である。したがって、電極を正確に位置決めするためのブリッジの取外し、交換および調節を可能にする汎用性の高いヘッドギアを開示する。

図１にはさらに、ブリッジの端部における電極ハウジング１２０が示されている。電極ハウジング１２０には、脳の電気的活動を測定するためのＥＥＧ電極が含まれる。電極ハウジングは、頭皮における電極の位置を調節することを可能にするブリッジに摺動可能に取り付けることができる。図１では、フレームの前端部から延びる前頭部ブリッジ１４０も見ることができる。前頭部ブリッジは、目の中心に向かって延びている。前頭部ブリッジは、前頭部ブリッジの長さを調節することを可能にし得る伸長可能なジョイント１５０を介してフレームに接続され得る。このブリッジの端部には、前頭部ブリッジから軸を介して延びるセンサユニット１６０を見ることができる。センサユニットには、光学センサのような１つ以上のアイトラッキングセンサが含まれる。１つの実施形態では、センサユニットは、各目に対して２つのセンサを有していてもよい。センサユニットを前頭部ブリッジに接続する軸は、半剛性であってもよい、すなわち、センサユニットを所定の位置に保持するのに十分剛性であると共に、目に対するセンサユニットの位置の調節を可能にするためにフレキシブルであってもよい。さらに、前頭部ブリッジは、前頭部ブリッジの横方向移動を可能にし得るフレームに摺動可能に結合され得る。前頭部ブリッジは、完璧な嵌合のために、左右方向に僅かに移動することができる。摺動可能に結合するために、前頭部ブリッジをフレームに取り付けるジョイントは、長手方向溝であってもよく、前頭部ブリッジは、溝に沿って摺動することができる。択一的に、前頭部ブリッジ用の複数の取付け箇所をフレームに設けることもできる。これらの取付け箇所は、前頭部ブリッジの微調整のために狭い間隔をあけて配置され得る。前頭部ブリッジは、１つの取付け箇所から取り外され、別の取付け箇所に取り付けられてもよい。追加的に、２つ以上の前頭部ブリッジが、本発明の範囲に含まれる。

開示するヘッドギアは、異なる頭の大きさや頭の形状に容易に合わせることができる。さらに、光学センサを備えた前頭部ブリッジは、顔面における様々な目の位置に容易に合わせることができる。１つの好適な実施形態では、開示するヘッドギアは、ＥＥＧおよびアイトラッキング（ＥＴ）の機能を統合する一体化されたモジュール式の調節可能でフレキシブルなハードウェアである。開示するヘッドギアは、異なる位置にセンサを設置する自由度およびフレキシビリティと、１つのフレームに複数のセンサの様々な組合せを有する可能性とを提供することにより有利である。

図２には、頭部に装着されたヘッドギアの別の実施形態が示されている。ヘッドギアは、後頭部の周りに装着され、耳に隣接するフレーム２１０を有している。フレームから装着者の頭部の頭皮にわたり延びる４つのブリッジ２２０を見ることができる。前頭部ブリッジ２３０も、フレームの端部から目の中心部分に向かって延びている。目の中心付近で前頭部ブリッジに配置されたセンサユニット２４０は、目の動きを追跡することができる。

図３には、ブリッジ３１０に取り付けられた電極ハウジングの１つの例示的な実施形態が示されている。電極ハウジング３２０は、ＥＥＧ電極を備える基部を有している。電極ハウジングの頂部は溝およびキャップを有しており、ブリッジは溝を通っている。電極ハウジングは、ブリッジにわたり摺動することができる。キャップには、ブリッジ上で電極ハウジングをロックするための機構を設けることができる。

図４には、２つの耳の上に隣接して配置された一対のフレーム４００を有するヘッドギアのさらに別の実施形態が示されている。２つのフレームを接続する一対の弾性バンド４１０を見ることができる。２つの弾性バンド４１０は、頭部にヘッドギアを装着するために使用され得る。弾性バンドは、２つのフレームを頭部に保持し、この場合、弾性バンドの弾性が、異なる形状およびサイズの頭部にヘッドギアが適合することを可能にする。各フレーム４００は、長手方向溝４３０を有している。長手方向溝４３０に摺動可能に取り付けられたブリッジ４２０を見ることができる。ブリッジの２つの端部は、２つのフレームの長手方向溝に結合されており、ブリッジは頭部にわたり延びている。ブリッジの位置は、長手方向溝を介した摺動により、頭部にわたり調節され得る。さらに、ブリッジを取り外して、別のブリッジと交換することができる。ブリッジに摺動可能に結合された電極ハウジング４４０を見ることができる。所望の数の電極ハウジングをブリッジに結合することができる。ヘッドギアの汎用性を高めるブリッジ、電極ハウジング、前頭部ブリッジ、およびセンサユニット等のコンポーネントを追加・交換することにより、開示するヘッドギアをカスタマイズすることができる。図４に示すブリッジは、ブリッジの長さの調節を可能にする伸長可能なジョイント４５０を有している。したがって、要求に応じて、１つ以上のブリッジを１つのフレームに追加することができる。同様に、１つ以上の電極をブリッジに結合することができる。頭皮上の電極の位置は、ブリッジおよび電極ハウジングの位置の微調整により調節することができる。ブリッジの弾性および伸長性は、ヘッドギアを容易に調節して頭部に装着することを可能にする。前頭部ブリッジは、必要に応じてかつ必要な場合に取り外し、再び取り付けることもできる。センサユニットは、異なるセンサに交換することができる。

上記の開示は、脳活動を測定するための電極を使用して説明されていることを理解されたい。本発明の範囲から逸脱することなく、脳活動を測定するための他の任意のセンサを組み込むことができる。例えば機能的近赤外分光法（ｆＮＩＲＳ）は、周知の神経イメージング技術である。さらに各図には、目の中心に隣接するセンサユニットまたはカメラが示されている。ただし、カメラが目の動きを追跡することができるという条件で、本発明の範囲から逸脱することなく、カメラを任意の場所に配置することができる。追加的に、両目の動きを追跡するために２つ以上のセンサユニットまたはカメラを使用することができる。例えば２つのカメラ、すなわち左目および右目の動きをそれぞれ追跡するための左カメラおよび右カメラを使用することができる。概して本明細書では、目のラインを、左目の中心から右目に向かって延びる仮想線として説明している。前頭部ブリッジは、この目のライン付近に延びていてもよい。場合により、２つ以上の前頭部ブリッジが目のラインに向かって延びていることがある。場合により、左前頭部ブリッジが左目の近くに延びており、右前頭部ブリッジが右目に向かって延びていることがある、すなわち、両目の上には僅かな高さがある。左前頭部ブリッジおよび右前頭部ブリッジの先端に結合された左カメラおよび右カメラはそれぞれ、左目および右目に面していてもよい。

本発明の上述した説明は、当業者が、本発明の目下最良の形態であると考えられるものを実施しかつ使用することを可能にする一方で、当業者は、本明細書中の特定の実施形態、方法、および例の変化形、組合せ、および均等物の存在を理解して認識するであろう。したがって本発明は、上述した実施形態、方法、および例により限定されるべきではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲および思想内の全ての実施形態および方法により限定されるべきである。

Claims (12)

1. ヘッドギアであって、
   装着者の頭部に装着されるように構成されたフレームと、
   前記フレームに枢着式にかつ取外し可能に結合されていて、頭部の頭皮にわたり延びる少なくとも１つのブリッジと、
   前記少なくとも１つのブリッジに摺動可能に取り付けられていて、脳の活動を測定するための１つ以上のセンサを有する少なくとも１つのハウジングと、
   前記フレームに結合されていて、左目と右目との間に延びる目のラインに向かって延びる１つ以上の前頭部ブリッジと、
   前記１つ以上の前頭部ブリッジに結合されていて、左目および右目の動きを追跡するように構成された１つ以上のカメラと
   を備える、ヘッドギア。
2. 前記ブリッジは、伸長可能なジョイントを介して接続された複数の区分を含んでおり、該複数の区分の各区分は、隣接する区分に対して伸縮可能である、請求項１記載のヘッドギア。
3. 前記１つ以上の前頭部ブリッジは、該１つ以上の前頭部ブリッジの長さ調節を可能にする伸長可能なジョイントを介して前記フレームに結合されている、請求項１記載のヘッドギア。
4. 前記１つ以上の前頭部ブリッジは、前記フレームに対する前記１つ以上の前頭部ブリッジの横方向移動を可能にする前記フレームに摺動可能に結合されている、請求項１記載のヘッドギア。
5. 前記フレームは、前記１つ以上の前頭部ブリッジを取り付けるために１つの水平方向軸線上に狭い間隔をあけて配置された複数の取付け箇所を有している、請求項１記載のヘッドギア。
6. 当該ヘッドギアは、前記フレームに枢着式に結合された２～６のブリッジを有している、請求項１記載のヘッドギア。
7. 前記１つ以上のカメラは、目に対する前記１つ以上のカメラの位置の調節を可能にする半剛性の軸を介して前記１つ以上の前頭部ブリッジに結合されている、請求項１記載のヘッドギア。
8. 前記ハウジングは、電極を備える基部を有しており、該基部には溝が形成されていて、１つのブリッジが前記溝を通ることを可能にしており、前記ハウジングは、ブリッジにわたり摺動する、請求項１記載のヘッドギア。
9. 前記ハウジングはさらに、前記ブリッジにわたる前記ハウジングの移動をロックするように形成されたキャップを有している、請求項８記載のヘッドギア。
10. 前記フレームは、その長さに沿って複数の溝を有しており、前記少なくとも１つのブリッジは、前記複数の溝のうちのいずれかに交換可能に結合されている、請求項１記載のヘッドギア。
11. 左目および右目に向かってそれぞれ、左前頭部ブリッジおよび右前頭部ブリッジが延びており、前記左前頭部ブリッジには左カメラが結合されており、前記右前頭部ブリッジには右カメラが結合されている、請求項１記載のヘッドギア。
12. 前記ハウジングの前記１つ以上のセンサは、ＥＥＧ電極である、請求項１記載のヘッドギア。

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