JP6273590B2 - 筋電位計測装置及び筋電位計測方法 - Google Patents
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Description
まず、本発明の実施の形態1に係る筋電位計測装置について説明する。
電極部101は、ユーザの腕に接触する複数の電極を有する環状の構造体である。環状の構造体は、腕輪を意味する。なお、腕とは、肩から手までの部分であり、前腕(下腕)だけでなく、上腕及び手首を含み、典型的には、手首を含む前腕(下腕)を意味する。電極部101は、腕に装着されるリング状のベルトの構造に形成され、表面および裏面を有する。なお、ユーザが電極部101を装着したときに腕に接する面を裏面と表記し、裏面と対向する面を表面と表記する。電極部101が有する複数の電極は、電極部101の裏面に配置される。
認識モデル蓄積部103は、複数の種類の腕の動作のそれぞれについて、電極部101が有する複数の電極について得られる筋電位の変化パターン(基準となる変化パターン)を示す認識モデルを蓄積している記憶部である。図3には、動作の一例として、「手を握った状態から親指を立てる」までの動作において電極ch1〜ch8で得られる筋電位の変化パターン(基準となる変化パターン)を示すデータが一つのモデル(認識モデル「01」)として蓄積されている様子が示されている。また、この動作に対応する端末に対する操作(ユーザインタフェース装置としての操作)として「音量を上げる(音量UP)」指示が蓄積されている。変化パターンを表現する認識モデルは、例えば隠れマルコフモデルなどの時系列の統計モデルであり、より具体的には、腕の動作によって変化する筋電位のRMS(Root Mean Square)と時間に伴う状態変化が状態出力値と状態遷移確率として蓄積されている。
筋電位計測部102は、複数の電極のそれぞれでの筋電位を計測する計測部であり、本実施の形態では、複数の電極ch1〜ch8を用いて、腕の周囲方向における複数個所の筋電位を計測する。例えば、筋電位計測部102は、電極ch1〜ch8のそれぞれと基準電極(図示せず)との間の電位差を計測する。
計測状態検知部106は、筋電位計測部102による筋電位の計測の状態(計測状態)を検知する処理部である。本実施の形態では、計測状態検知部106は、例えば加速度センサで構成され、加速度センサで計測される重力方向をもとに、腕に装着された筋電位計測装置110aにおける重力方向の角度又は向きを検知することにより、筋電位の計測状態を検知する。つまり、本実施の形態では、計測状態検知部106は、筋電位計測装置110aにおける重力の方向を特定することにより、計測の状態を検知する。なお、計測状態検知部106は、筋電位計測装置110aにおける重力の方向に代えて、あるいは、加えて、提示部105における重力の方向を特定することにより、計測の状態を検知してもよい。
動作認識部104は、筋電位計測部102で計測された筋電位に基づいて、腕の動作を認識し、認識した結果を出力する処理部である。本実施の形態では、動作認識部104は、筋電位計測部102で計測された筋電位の変化パターンと認識モデル蓄積部103に蓄積された認識モデルが示す筋電位の変化パターンとを照合することで、腕の動作を認識する。このとき、動作認識部104は、計測状態検知部106で検知される筋電位の計測状態に基づいて、複数の電極のうち、当該電極の鉛直下方に腕の一部が位置する電極である好適電極を特定し、特定した好適電極で計測される筋電位を、好適電極以外の電極である非好適電極で計測される筋電位よりも優先させたうえで、腕の動作を認識する。具体的には、動作認識部104は、後述する重みを用いて、非好適電極で計測される筋電位に対して、好適電極で計測される筋電位よりも抑制した筋電位を用いて、計測された筋電位の変化パターンと認識モデルとの照合を行う。つまり、動作認識部104は、筋電位計測部102で計測された筋電位と、認識モデル蓄積部103に蓄積された動作のモデルとのマッチングを行い、腕の動作認識を行う。さらに、動作認識部104は、計測状態検知部106で計測された腕の状態、すなわち本実施の場合、電極部101と腕との接触の状況を加味して腕の動作を認識する。図4、図5に示すように、腕の状態(つまり、筋電位計測装置110aにおける重力方向)によってセンサの接触状態が変化し、接触が不十分であったり、離れていたりすると、ノイズが発生しやすくなり、認識精度が劣化する場合がある。そこで、本実施の形態では、筋電位の計測状態(ここでは、筋電位計測装置110aにおける重力方向)によって、各電極で計測される筋電位に重みを付与し、重みを変化させることでノイズを抑制する。具体的には、特定した好適電極で計測された筋電位を、複数の電極のうち好適電極以外の電極で計測された筋電位に対して重み付けし、重み付けされた筋電位を求める。動作認識部104は、重み付けされた筋電位を用いて、腕の動作を認識する。重み付けされた筋電位の例は、(a)好適電極のみの筋電位、(b)1以上の係数および好適電極で計測された筋電位の掛け算で求められる電位、好適電極以外の電極で計測された筋電位、(c)好適電極で計測された筋電位、1以下の係数および好適電極以外の電極で計測された筋電位との掛け算で求められる電位を含む。以下、重みの一例を示す。
提示部105は、動作認識部104で認識された結果を提示する処理部であり、例えば、LCD等の表示画面を有し、その表示画面に、認識した動作を表示したり、あるいは、筋電位計測装置110aに対してなんらかの入力を行ったりする等のユーザインタフェースの役割をする。提示部は表示部(diplay unit)とも表現する。
次に、本発明の実施の形態2に係る筋電位計測装置について説明する。
次に、本発明の実施の形態3に係る筋電位計測装置について説明する。
アは、ソフトウエア内の特定の機能を、処理装置(processor)と周辺のデバイスに実行
させる。システム又は装置は、ソフトウエアが記録されている一つ又は一つ以上の非一時的記録媒体、処理装置(processor)、及び必要とされるハードウエアデバイス、例えば
インターフェース、を備えていても良い。
102 筋電位計測部
103、103a 認識モデル蓄積部
104、104a 動作認識部
105 提示部
106 計測状態検知部
107 認識モデル切替部
108 第一認識モデル
109 第二認識モデル
110a〜110c 筋電位計測装置
120 計測状態蓄積部
Claims (8)
- 筋電位計測方法であって、
(a)ユーザの腕に接触する複数の電極と、外表面に提示部とを有する腕輪を用いて、前記複数の電極のそれぞれでの筋電位を計測し、
(b)前記筋電位を計測しているときの計測状態を検知し、
(c)前記計測状態に基づいて、前記複数の電極のうち、鉛直下方に前記ユーザの腕の一部が位置する好適電極を特定し、前記好適電極が前記ユーザの手の甲側に位置し、かつ前記腕輪の甲側に前記提示部が位置する場合、前記提示部に情報を提示し、前記好適電極が前記ユーザの手の平側に位置し、かつ前記腕輪の平側に前記提示部が位置する場合、前記提示部に情報を提示し、
前記(a)から(c)の少なくとも1つは、プロセッサにより実行される
筋電位計測方法。 - さらに、前記(b)で検知された前記計測状態の時間変化を蓄積し、
前記蓄積された前記計測状態の時間変化に基づいて、前記腕に含まれる手首の位置が前記ユーザの体における所定の空間内にあるか否かを判断し、前記手首の位置が前記所定の空間内にあると判断した場合に、前記(c)により、前記提示部に情報を提示する、
請求項1に記載の筋電位計測方法。 - 前記所定の空間は、前記腕の肘よりも高い位置に設定された空間である
請求項2記載の筋電位計測方法。 - 前記(c)において、前記提示部は、前記計測された筋電位に対応する機器操作に関する情報を提示する、
請求項3に記載の筋電位計測方法。 - 筋電位計測装置であって、
複数の電極を有する腕輪と、少なくとも1つのメモリと、プロセッサとを備え、前記プロセッサにより以下を実行する、
(a)ユーザの腕に接触する複数の電極と、外表面に提示部とを有する腕輪を用いて、前記複数の電極のそれぞれでの筋電位を計測し、
(b)前記筋電位を計測しているときの計測状態を検知し、
(c)前記計測状態に基づいて、前記複数の電極のうち、鉛直下方に前記ユーザの腕の一部が位置する好適電極を特定し、前記好適電極が前記ユーザの手の甲側に位置し、かつ前記腕輪の甲側に前記提示部が位置する場合、前記提示部に情報を提示し、前記好適電極が前記ユーザの手の平側に位置し、かつ前記腕輪の平側に前記提示部が位置する場合、前記提示部に情報を提示する、
筋電位計測装置。 - さらに、前記(b)で検知された前記計測状態の時間変化を蓄積し、
前記蓄積された前記計測状態の時間変化に基づいて、前記腕に含まれる手首の位置が前記ユーザの体における所定の空間内にあるか否かを判断し、前記手首の位置が前記所定の空間内にあると判断した場合に、前記(c)により、前記提示部に情報を提示する、
請求項5に記載の筋電位計測装置。 - 前記所定の空間は、前記腕の肘よりも高い位置に設定された空間である
請求項6記載の筋電位計測装置。 - 前記(c)において、前記提示部は、前記計測された筋電位に対応する機器操作に関する情報を提示する、
請求項7に記載の筋電位計測装置。
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