JP5010930B2

JP5010930B2 - 探索装置

Info

Publication number: JP5010930B2
Application number: JP2007007835A
Authority: JP
Inventors: 一朗福本; 尚志内山; 昭佐橋
Original assignee: Nagaoka University of Technology
Current assignee: Nagaoka University of Technology
Priority date: 2007-01-17
Filing date: 2007-01-17
Publication date: 2012-08-29
Anticipated expiration: 2027-01-17
Also published as: JP2008173220A

Description

本発明は、食物、麻薬、危険物、テロ爆発物や人等の目標探索対象を、犬等の動物の嗅覚に基づく脳波を利用して探索するようにした探索装置に関する。

従来、犬の嗅細胞が人の嗅細胞に比して著しく多いことから、食物、麻薬、危険物或いはテロ爆発物の探索や、災害時に建物に埋まった人の探索は、特別に養成した探索犬によりその嗅覚を利用して行われている（出願人が知っている先行技術は文献公知発明に係るものではないため、記載すべき先行技術文献はない）。

ところで、上述した探索犬の養成には、数年の養成期間と数億円に及ぶ養成コストが必須であるという問題が指摘されている。従って、当然のことながら、このような問題を解消する対策が望まれる。

ちなみに、犬の嗅覚で感知した臭いは、嗅細胞から嗅脳に信号として伝達され脳波となって犬の頭部から外部へ伝搬するという性質を有する。このようなことは、上述の探索犬に限ることなく、探索犬のように養成されていない普通の犬であっても同様である。

そこで、本発明は、以上のようなことに着目して、特別に訓練等の養成をした犬に依存することなく、何ら養成されていない普通の犬の脳波を利用して、人、危険物或いはテロ爆発物等の目標探索対象をその臭いを介して探索するようにした探索装置を提供することを目的とする。

上記課題の解決にあたり、本発明に係る探索装置は、請求項１の記載によれば、
何ら養成されていない普通の犬（Ｄ）の頭部（Ｄｈ）に装着されて当該犬の臭いに対する嗅覚機能に基づき当該犬の頭部から伝搬する脳波を検出して脳波検出信号を発生する脳波センサ（１０）と、
当該脳波センサの接続端子と接続されるＵＳＢポートを設けてなるマイクロコンピュータ（２０）、駆動回路（３０）及びディスプレイ（４０）を具備してなる携帯用パーソナルコンピュータとを備えており、
当該携帯用パーソナルコンピュータの上記マイクロコンピュータは、
目標探索対象が上記犬の周囲に存在しないときの当該犬の脳波の周波数解析結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づき得られたβ波含有量を基準β波含有量として予め記憶してなるＲＯＭを具備して、
脳波センサからその接続端子及び上記ＵＳＢ端子を介し入力される上記脳波検出信号の周波数解析をしてこの周波数解析の結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づきβ波含有量を作成し、このβ波含有量を作成β波含有量として上記基準β波含有量と比較して、上記目標探索対象が上記犬の周囲に存在するために上記作成β波含有量が上記基準β波含有量よりも大きいときには、上記目標探索対象の臭い有りと判定して第１出力信号を発生し、上記目標探索対象が上記犬の周囲に存在しないために上記作成β波含有量が上記基準β波含有量よりも大きくないときには、上記目標探索対象の臭い無しと判定して第２出力信号を発生するようになっており、
携帯用パーソナルコンピュータの上記ディスプレイは、上記駆動回路による駆動のもと、上記マイクロコンピュータからの上記第１出力信号に基づき上記目標探索対象が上記犬の周囲に存在することを表示し、また、上記第２出力信号に基づき上記目標探索対象が上記犬の周囲には存在しないことを表示するようにしたものである。

これによれば、探索装置が、何ら養成されていない普通の犬の頭部に装着される脳波センサと、上述のように構成した携帯用ノート型パーソナルコンピュータとでもって構成されている。
そして、携帯用ノート型パーソナルコンピュータにおいて、そのマイクロコンピュータは、
そのＲＯＭにより、目標探索対象が上記犬の周囲に存在しないときの当該犬の脳波の周波数解析結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づき得られたβ波含有量を基準β波含有量として予め記憶しておき、
脳波センサからその接続端子及び上記ＵＳＢ端子を介し入力される上記脳波検出信号の周波数解析をしてこの周波数解析の結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づきβ波含有量を作成し、このβ波含有量を作成β波含有量として上記基準β波含有量と比較する。
ここで、マイクロコンピュータは、上記目標探索対象が上記犬の周囲に存在するために上記作成β波含有量が上記基準β波含有量よりも大きいときには、上記目標探索対象の臭い有りと判定して第１出力信号を発生する。また、マイクロコンピュータは、上記目標探索対象が上記犬の周囲に存在しないために上記作成β波含有量が上記基準β波含有量よりも大きくないときには、上記目標探索対象の臭い無しと判定して第２出力信号を発生する。
これに伴い、ディスプレイは、上記駆動回路による駆動のもと、上記マイクロコンピュータからの上記第１出力信号に基づき上記目標探索対象が上記犬の周囲に存在することを表示し、また、上記第２出力信号に基づき上記目標探索対象が上記犬の周囲には存在しないことを表示する。
このように、探索装置を、何ら養成されていない普通の犬の頭部に装着される脳波センサと、上述のように構成した携帯用ノート型パーソナルコンピュータでもって構成し、上述のように何ら養成されていない犬の目標探索対象の臭いに対する嗅覚に基づき当該犬の頭部から伝搬する脳波を周波数解析して作成した作成β波含有量を、ＲＯＭに記憶済みの基準β波含有量と比較して、犬の周囲における目標探索対象の存在の有無を表示する。

従って、特別に養成された探索用の犬とは異なり、何ら養成されていない普通の犬であっても、この犬の嗅覚を利用することで、目標探索対象、例えば、人、危険物或いはテロ爆発物の探索が容易にかつ確実になされ得る。その結果、当該目標探索対象の探索のために特に犬を養成する必要がなく、この養成にかかる養成コストや養成時間が不要となる。
また、目標探索対象、例えば、人、危険物或いはテロ爆発物の存在の有無が、ディスプレイの表示でもってタイミングよく認識され得る。

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示す。

以下、本発明の一実施形態を図面により説明する。

図１は、本発明に係る探索装置の一実施形態を示している。この探索装置は、携帯可能なユニットとして構成されており、当該探索装置は、脳波センサ１０を備えている。この脳波センサ１０は、探索用の犬のように養成されていない普通の犬Ｄの頭部Ｄｈの外表面に着脱可能に装着されて用いられる。なお、本実施形態では、犬Ｄは、例えば、５歳のオスの雑種犬であるものとする。

当該脳波センサ１０は、センサ基板（図示しない）と、このセンサ基板の裏面から延出する複数の体表面電極（図示しない）とを有している。従って、脳波センサ１０は、上記各体表面電極を犬Ｄの頭部Ｄｈの外表面に当てるようにして、上記センサ基板にて、犬Ｄの頭部Ｄｈに装着される。これにより、当該脳波センサ１０は、その複数の体表面電極でもって、犬Ｄの嗅脳の脳波を検出し、検出脳波信号を発生する。

また、当該探索装置は、図１にて示すごとく、マイクロコンピュータ２０、駆動回路３０及びディスプレイ４０を備えている。

マイクロコンピュータ２０は、図２にて示すフローチャートに従い、探索プログラムを実行し、この実行中において、脳波センサ１０の検出脳波信号に基づき、脳波解析処理、β波含有量作成処理、作成β波含有量と基準β波含有量との比較判定処理、表示データの作成処理及び出力処理等を行う。なお、上記探索プログラムは、マイクロコンピュータ２０のＲＯＭ（図示しない）に予め当該マイクロコンピュータにより読み出し可能に記憶されている。

ディスプレイ４０は、マイクロコンピュータ２０の出力に基づき駆動回路３０により駆動されて表示データを表示する。なお、本実施形態では、マイクロコンピュータ２０、駆動回路３０及びディスプレイ４０が、携帯用ノート型パーソナルコンピュータでもって構成されている。従って、脳波センサ１０のマイクロコンピュータ２０に対する接続端子は、マイクロコンピュータ２０のＵＳＢポートに接続される。

以上のように構成した本実施形態において、マイクロコンピュータ２０が、図２のフローチャートに従い探索プログラムの実行を開始する。ここで、脳波センサ１０が、図１にて示すごとく、犬Ｄの頭部Ｄｈに装着されているものとする。このような状態で、探索者が、目標探索対象Ｍを探索するために、犬Ｄを連れて行動するものとする。本実施形態では、目標探索対象Ｍはドッグフードであるものとする。

このような行動の過程においては、犬Ｄによりその嗅覚でもって感知される臭いが、順次、犬Ｄの嗅細胞から当該犬Ｄの嗅脳に信号として伝達され、外部へ伝搬可能な脳波となる。これに伴い、犬Ｄの脳波の全体が脳波センサ１０により検出されて検出脳波信号として発生される。

しかして、上記探索プログラムがステップ５０に達すると、検出脳波信号が脳波センサ１０からその接続端子を介しマイクロコンピュータ２０にそのＵＳＢポートを介し入力される。すると、ステップ５１において、脳波解析処理がなされる。ここでは、脳波解析がステップ５０で入力済みの検出脳波信号に基づき周波数解析でもってなされる。具体的には、図３にて示すような周波数成分と脳波周波数との関係が得られるものとする。本実施形態では、図３にて示すような周波数成分と脳波周波数との関係は、ドッグフードの臭いを特定するものである。なお、図３の縦軸の単位において、Ｖ²は、電圧の２乗を表す。

ついで、ステップ５２において、脳波解析データ作成処理がなされる。ここでは、脳波解析データが、ステップ５１にてなされた脳波解析の結果に基づき作成される。具体的には、上述の周波数成分と脳波周波数との関係（図３参照）に基づきβ波含有量が算出される（図５にて棒グラフ１参照）。このことは、上述の周波数成分と脳波周波数との関係（図３参照）に基づきβ波含有量が作成されることを意味する。

然る後、次のステップ５３において、上述の作成β波含有量が基準β波含有量よりも大きいか否かが判定される。本実施形態において、上記基準β波含有量は次のようにして作成されている。

まず、何ら訓練をしていない複数のオスの雑種犬（５歳）を利用して、これらの雑種犬の周囲に感知すべき対象物がないときの当該各雑種犬の脳波を計測し周波数解析を行った。なお、脳波の計測は、日本光電株式会社製AB-611J型高感度増幅器を用い、１００（Ｈｚ）のサンプリング周期にて４回行った。そして、この計測脳波を、キッセイコムテック株式会社製波形データ収録プログラム（Vital Recorder 2)により取り込んで、キッセイコムテック株式会社製生体情報解析プログラム（BIMUSTAS II）でもって周波数解析による波形解析を行った。これにより、図４にて示すような周波数成分と脳波周波数との関係が得られた。そして、このような周波数成分と脳波周波数との関係に基づき基準β波含有量（図５にて棒グラフ２参照）を求め、当該マイクロコンピュータ２０のＲＯＭに予め記憶した。

しかして、上述の作成β波含有量が基準β波含有量よりも大きければ、ステップ５３においてＹＥＳと判定される。これに伴い、ステップ５４において、目標探索物の臭い有りとの決定処理がなされる。この決定処理に基づき、目標探索物Ｍの臭い有りと決定される。このことは、目標探索対象Ｍがドッグフードであることを意味する。

すると、ステップ５５において、目標探索対象Ｍであることを表す表示データの作成処理がなされる。この作成処理では、目標探索対象Ｍ、即ちドッグフードであることを表す表示データが作成される。これに伴い、ステップ５６において、ステップ５５で作成した表示データが第１出力信号として発生され、駆動回路３０に出力される。

このように第１出力信号が駆動回路３０に出力されると、ディスプレイ４０は、駆動回路３０により駆動されて、上記第１出力信号の内容、即ち、目標探索対象Ｍであるドッグフードを表示する。これにより、探索者は、探索対象Ｍをドッグフードとして視認し得る。

一方、上述のステップ５３において、上述の作成β波含有量が基準β波含有量よりも大きくなければ、ＮＯと判定される。これに伴い、ステップ５７において、目標探索対象Ｍの臭い無しとの決定処理がなされる。このことは、上述した行動の過程では、目標探索物Ｍであるドッグフードが無いことを意味する。

ついで、ステップ５８において、目標探索対象Ｍ無しを表す表示データの作成処理がなされる。ここでは、探索対象Ｍであるドッグフードが無いことを表す表示データが作成される。これに伴い、ステップ５９において、ステップ５８で作成した表示データが第２出力信号として発生され、駆動回路３０に出力される。

このように第２出力信号が駆動回路３０に出力されると、ディスプレイ４０は、駆動回路３０により駆動されて、上記第２出力信号の内容、即ち、探索対象Ｍであるドッグフードが無いことを表示する。これにより、探索者は、探索対象Ｍであるドッグフードが無い旨視認し得る。

以上説明したように、本実施形態では、探索装置が、何ら養成されていない普通の犬の頭部に装着される脳波センサ１０と、上述のように構成した携帯用ノート型パーソナルコンピュータでもって構成されている。
また、当該携帯用ノート型パーソナルコンピュータにおいて、そのマイクロコンピュータ２０は、そのＲＯＭにて、目標探索対象であるドッグフードが、何ら養成されていない普通の犬の周囲に存在しないときの当該犬の脳波の周波数解析結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づき得られたβ波含有量を基準β波含有量として予め記憶しておく。
しかして、マイクロコンピュータ２０は、脳波センサ１０からその接続端子及び上記ＵＳＢ端子を介し入力される上記脳波検出信号の周波数解析をしてこの周波数解析の結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づきβ波含有量を作成し、このβ波含有量を作成β波含有量として上記基準β波含有量よりも大きいか否かについて判定する。
ここで、マイクロコンピュータ２０は、目標探索対象であるドッグフードが上記犬の周囲に存在するために上記作成β波含有量が上記基準β波含有量よりも大きいときには、上記ドッグフードの臭い有りと判定して第１出力信号を発生する。また、マイクロコンピュータ２０は、目標探索対象であるドッグフードが上記犬の周囲に存在しないために上記作成β波含有量が上記基準β波含有量よりも大きくないときには、上記ドッグフードの臭い無しと判定して第２出力信号を発生する。
これに伴い、ディスプレイ４０は、駆動回路３０による駆動のもと、マイクロコンピュータ２０からの上記第１出力信号に基づきドッグフードが犬の周囲に存在することを表示し、また、上記第２出力信号に基づきドッグフードが犬の周囲には存在しないことを表示する。これにより、目標探索対象であるドッグフードの有無をタイミングよく即座に認識することができる。

従って、犬Ｄが、上述したごとく、特別に養成された探索用の犬とは異なる普通の何ら養成されていない犬であるにもかかわらず、この犬Ｄの嗅覚を利用することで、目標探索物であるドッグフードの探索が容易にかつ確実になされ得る。その結果、目標探索物であるドッグフードの探索のために特に犬を養成する必要がなく、この養成にかかる養成コストや養成時間が不要となる。

本発明の実施にあたり、上記実施形態に限定されることなく、次のような種々の変形例が挙げられる。
１．本発明の実施にあたっては、ディスプレイ４０による表示に限ることなく、このディスプレイ４０にブザーや音声合成装置等をも含めた報知手段でもって、目標探索対象の有無を報知するようにしてもよい。
２．本発明は、ドッグフードに限ることなく、人、危険物或いはテロ爆発物の探索に適用してもよい。この場合、人の臭い、危険物の臭い或いはテロ爆発物の臭いに対応する犬Ｄの脳波から基準β波含有量を求めて予めマイクロコンピュータ２０のＲＯＭに記憶しておけば、犬Ｄの実際の脳波に求めたβ波含有量が当該記憶基準β波含有量よりも大きいか否かでもって、人、危険物或いはテロ爆発物の探索が可能となる。
３．本発明の実施にあたっては、犬に限ることなく、強い嗅覚を有する動物であれば、どのような動物であっても、この動物の嗅覚を利用して本発明を適用して実施してもよい。
４．本発明の実施にあたり、脳波センサ１０は、上記実施形態にて述べた構成のものに代えて、犬Ｄの頭部Ｄｈの脳に埋め込む型式の電極（脳内埋め込み電極）を有するセンサであってもよい。
５．本発明の実施にあたり、ノート型パーソナルコンピュータに限ることなく、例えば、デスクトップ型パーソナルコンピュータであってもよい。

本発明に係る探索装置の一実施形態を示すブロック図である。図１のマイクロコンピュータの作用を示すフローチャートである。上記実施形態において目標探索対象（ドッグフード）に対する普通の犬の感知脳波の周波数解析データを示すグラフである。上記実施形態において普通の犬の臭いを感知しないときの脳波の周波数解析データを示すグラフである。図３の各グラフに基づきそれぞれ求めたβ波含有量を表す棒グラフである。

符号の説明

Ｄ…犬、Ｄｈ…頭部、１０…脳波センサ、２０…マイクロコンピュータ、
３０…駆動回路、４０…ディスプレイ。

Claims

何ら養成されていない普通の犬の頭部に装着されて当該犬の臭いに対する嗅覚機能に基づき当該犬の頭部から伝搬する脳波を検出して脳波検出信号を発生する脳波センサと、
当該脳波センサの接続端子と接続されるＵＳＢポートを設けてなるマイクロコンピュータ、駆動回路及びディスプレイを具備してなる携帯用パーソナルコンピュータとを備えており、
当該携帯用パーソナルコンピュータの前記マイクロコンピュータは、
目標探索対象が前記犬の周囲に存在しないときの当該犬の脳波の周波数解析結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づき得られたβ波含有量を基準β波含有量として予め記憶してなるＲＯＭを具備して、
前記脳波センサからその接続端子及び前記ＵＳＢ端子を介し入力される前記脳波検出信号の周波数解析をしてこの周波数解析の結果である周波数成分と脳波周波数との関係に基づきβ波含有量を作成し、このβ波含有量を作成β波含有量として前記基準β波含有量と比較して、前記目標探索対象が前記犬の周囲に存在するために前記作成β波含有量が前記基準β波含有量よりも大きいときには、前記目標探索対象の臭い有りと判定して第１出力信号を発生し、前記目標探索対象が前記犬の周囲に存在しないために前記作成β波含有量が前記基準β波含有量よりも大きくないときには、前記目標探索対象の臭い無しと判定して第２出力信号を発生するようになっており、
前記携帯用パーソナルコンピュータの前記ディスプレイは、前記駆動回路による駆動のもと、前記マイクロコンピュータからの前記第１出力信号に基づき前記目標探索対象が前記犬の周囲に存在することを表示し、また、前記第２出力信号に基づき前記目標探索対象が前記犬の周囲には存在しないことを表示するようにした探索装置。