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技術 ウェアラブル生体計測装置

出願人 株式会社デンソー
発明者 石田健二
出願日 2016年4月8日 (4年8ヶ月経過) 出願番号 2016-078314
公開日 2017年10月12日 (3年2ヶ月経過) 公開番号 2017-185148
状態 特許登録済
技術分野 生体の電気現象及び電気的特性の測定・記録 診断用測定記録装置
主要キーワード ウェアラブルデバイス 筋電位計 右側上下 鼻あて 計測不可 多機能携帯電話機 眼電位 前頭筋
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (8)

課題

簡易着脱操作によってより正確な脳波をより容易に得ることを可能にするウェアラブル生体計測装置を提供する。

解決手段

眼鏡型であって、左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108と、鼻根部電極111と、左上電極101及び右眉直上電極102と、左前額部電極103及び右前額部電極104と、鼻根部電極111をアース電極、左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108を基準電極とし、左眉直上電極101及び右眉直上電極102と基準電極との電位差をそれぞれ頭部左側と頭部右側との脳波信号として計測する左脳波信号計測部205及び右脳波信号計測部206と、左眉直上電極101と左前額部電極103との電位差を左前頭筋電位、右眉直上電極102と右前額部電極104との電位差を右前頭筋電位として計測する左前頭筋電位計測部201及び右前頭筋電位計測部202とを備える。

概要

背景

従来、ユーザの生体情報計測する生体計測装置として、ユーザの身体に装着して用いる装着型のウェアラブル生体計測装置が知られている。例えば、特許文献1には、眼鏡生体情報取得装置眼鏡フレームに設けた電極からユーザの脳波を測定することで、簡易着脱操作によってユーザの脳波を測定できるようにする技術が開示されている。特許文献1に開示の技術では、ユーザの耳朶及び前額部のそれぞれに接触するように配置した電極によって、脳波を測定する。

概要

簡易な着脱操作によってより正確な脳波をより容易に得ることを可能にするウェアラブル生体計測装置を提供する。眼鏡型であって、左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108と、鼻根部電極111と、左上電極101及び右眉直上電極102と、左前額部電極103及び右前額部電極104と、鼻根部電極111をアース電極、左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108を基準電極とし、左眉直上電極101及び右眉直上電極102と基準電極との電位差をそれぞれ頭部左側と頭部右側との脳波信号として計測する左脳波信号計測部205及び右脳波信号計測部206と、左眉直上電極101と左前額部電極103との電位差を左前頭筋電位、右眉直上電極102と右前額部電極104との電位差を右前頭筋電位として計測する左前頭筋電位計測部201及び右前頭筋電位計測部202とを備える。

目的

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡易な着脱操作によってより正確な脳波をより容易に得ることを可能にするウェアラブル生体計測装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ユーザに装着されて用いられる眼鏡型若しくはゴーグル型ウェアラブル生体計測装置であって、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの耳介上部に接触する位置に設けられた電極(10)である耳介上部電極(107,108)と、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの鼻根部に接触する位置に設けられた電極(10)である鼻根部電極(111,111a)と、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの直上の部位に接触する位置に設けられた電極(10)である眉直上電極(101,102)と、前記ユーザが装着した場合に、前記眉直上電極が接触する部位から間隔が空いた直上にあたる前記ユーザの前額部に接触する位置に設けられた電極(10)である前額部電極(103,104)と、前記鼻根部電極及び前記耳介上部電極のいずれかをアース電極、もう一方を基準電極とし、前記眉直上電極と前記基準電極との電位差を脳波信号として計測する電位計測部(20)である脳波信号計測部(205,206)と、前記眉直上電極と前記前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する電位計測部(20)である筋電位計測部(201,202)とを備えるウェアラブル生体計測装置。

請求項2

請求項1において、前記眉直上電極は、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの左右方向に並ぶように複数設けられており、前記前額部電極は、複数の前記眉直上電極のそれぞれに対応して1つずつ設けられており、前記脳波信号計測部は、複数の前記眉直上電極と前記基準電極とのそれぞれの電位差を脳波信号として計測し、前記前頭筋電位は、複数の前記眉直上電極とそれらの眉直上電極にそれぞれ対応する前記前額部電極との電位差を前頭筋電位としてそれぞれ計測するウェアラブル生体計測装置。

請求項3

請求項1又は2において、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号から、前記筋電位計測部で計測した前記前頭筋電位を用いて、前記ユーザの前頭筋の活動によるノイズを除去するノイズ除去部(41)を備えるウェアラブル生体計測装置。

請求項4

請求項3において、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの左右のこめかみに接触する位置にそれぞれ設けられた電極(10)である左右のこめかみ電極(109,110)と、左右の前記こめかみ電極間の電位差を前記ユーザの左右方向の眼電位として計測する電位計測部(20)である左右眼電位計測部(207)とを備え、前記ノイズ除去部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号から、前記左右眼電位計測部で計測した前記ユーザの左右方向の眼電位を用いて、前記ユーザの左右方向の眼球運動によるノイズを除去するウェアラブル生体計測装置。

請求項5

請求項3又は4において、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの下瞼直下の部位に接触する位置に設けられた電極(10)である下瞼直下電極(105,106)と、前記眉直上電極と前記下瞼直下電極との電位差を前記ユーザの上下方向の眼電位として計測する電位計測部(20)である上下眼電位計測部(203,204)とを備え、前記ノイズ除去部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号から、前記上下眼電位計測部で計測した前記ユーザの上下方向の眼電位を用いて、前記ユーザの瞬き及び上下方向の眼球運動の少なくともいずれかによるノイズを除去するウェアラブル生体計測装置。

請求項6

請求項1又は2において、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号と、前記筋電位計測部で計測した前記前頭筋電位とを、前記脳波信号から前記前頭筋電位を用いて前記ユーザの前頭筋の活動によるノイズを除去する外部装置(2)に送信する送信部(50)を備えるウェアラブル生体計測装置。

請求項7

請求項6において、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの左右のこめかみに接触する位置にそれぞれ設けられた電極(10)である左右のこめかみ電極(109,110)と、左右の前記こめかみ電極間の電位差を前記ユーザの左右方向の眼電位として計測する電位計測部(20)である左右眼電位計測部(207)とを備え、前記送信部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号と、前記左右眼電位計測部で計測した前記ユーザの左右方向の眼電位とを、前記脳波信号から前記ユーザの左右方向の眼電位を用いて前記ユーザの左右方向の眼球運動によるノイズも除去する前記外部装置に送信するウェアラブル生体計測装置。

請求項8

請求項6又は7において、前記ユーザが装着した場合に前記ユーザの下瞼直下の部位に接触する位置に設けられた電極(10)である下瞼直下電極(105,106)と、前記眉直上電極と前記下瞼直下電極との電位差を前記ユーザの上下方向の眼電位として計測する電位計測部(20)である上下眼電位計測部(203,204)とを備え、前記送信部は、前記脳波信号計測部で計測した前記脳波信号と、前記上下眼電位計測部で計測した前記ユーザの上下方向の眼電位とを、前記脳波信号から前記ユーザの上下方向の眼電位を用いて前記ユーザの瞬き及び上下方向の眼球運動の少なくともいずれかによるノイズも除去する前記外部装置に送信するウェアラブル生体計測装置。

請求項9

請求項1〜8のいずれか1項において、前記電極は、少なくとも前記ユーザに接触する面には導電性弾性体を用いているウェアラブル生体計測装置。

請求項10

請求項9において、前記電極に用いられている前記導電性の弾性体に加わる圧力を検出する圧力センサ(70)を前記電極ごとに備え、前記電位計測部は、電位差を得るための2つの前記電極にそれぞれ対応する前記圧力センサで検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、計測不可であることを示す計測不可信号を出力するウェアラブル生体計測装置。

請求項11

請求項9において、前記電極に用いられている前記導電性の弾性体に加わる圧力を検出する圧力センサ(70)を前記電極ごとに備えるとともに、電位差を得るための2つの前記電極にそれぞれ対応する前記圧力センサで検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、前記電位計測部で計測したこれらの電極の電位差を計測不可であったと切り替え切替部(40)を備えるウェアラブル生体計測装置。

技術分野

0001

本発明は、ユーザの生体情報計測するウェアラブル生体計測装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、ユーザの生体情報を計測する生体計測装置として、ユーザの身体に装着して用いる装着型のウェアラブル生体計測装置が知られている。例えば、特許文献1には、眼鏡生体情報取得装置眼鏡フレームに設けた電極からユーザの脳波を測定することで、簡易着脱操作によってユーザの脳波を測定できるようにする技術が開示されている。特許文献1に開示の技術では、ユーザの耳朶及び前額部のそれぞれに接触するように配置した電極によって、脳波を測定する。

先行技術

0003

特開2014−18234号公報

発明が解決しようとする課題

0004

ユーザの前額部に接触するように配置した電極から得られる脳波信号のうち、高い周波数成分(β波,γ波)には、上目遣い若しくは上げ時に前頭筋で生じる活動電位ノイズとなる。しかしながら、特許文献1に開示の技術では、この活動電位を測定しないので、脳波信号のノイズを除去することが難しく、正確な脳波を得ることが困難であるという問題点があった。

0005

本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、簡易な着脱操作によってより正確な脳波をより容易に得ることを可能にするウェアラブル生体計測装置を提供することにある。

課題を解決するための手段

0006

上記目的は独立請求項に記載の特徴の組み合わせにより達成され、また、下位請求項は、発明の更なる有利な具体例を規定する。特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として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ものであって、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

0007

上記目的を達成するために、本発明のウェアラブル生体計測装置は、ユーザに装着されて用いられる眼鏡型若しくはゴーグル型のウェアラブル生体計測装置であって、ユーザが装着した場合にユーザの耳介上部に接触する位置に設けられた電極(10)である耳介上部電極(107,108)と、ユーザが装着した場合にユーザの鼻根部に接触する位置に設けられた電極(10)である鼻根部電極(111,111a)と、ユーザが装着した場合にユーザの眉直上の部位に接触する位置に設けられた電極(10)である眉直上電極(101,102)と、ユーザが装着した場合に、眉直上電極が接触する部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの前額部に接触する位置に設けられた電極(10)である前額部電極(103,104)と、鼻根部電極及び耳介上部電極のいずれかをアース電極、もう一方を基準電極とし、眉直上電極と基準電極との電位差を脳波信号として計測する電位計測部(20)である脳波信号計測部(205,206)と、眉直上電極と前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する電位計測部(20)である筋電位計測部(201,202)とを備える。

0008

これによれば、脳波信号だけでなく、ユーザの眉直上の部位に接触する眉直上電極とこの部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの前額部に接触する前額部電極との電位差を前頭筋電位として計測する。脳波信号だけでなく前頭筋電位も計測することにより、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時に前頭筋で生じる前頭筋電位による脳波信号のノイズを、脳波信号から除去することが可能になる。よって、より正確な脳波をより容易に得ることが可能になる。また、眼鏡型若しくはゴーグル型のウェアラブル生体計測装置であって、ユーザが装着した場合にユーザに接触する電極によって脳波信号及び前頭筋電位を計測することができるので、簡易な着脱操作によってユーザの脳波信号及び前頭筋電位を計測することができる。その結果、簡易な着脱操作によってより正確な脳波をより容易に得ることが可能になる。

図面の簡単な説明

0009

生体計測システム3の概略的な構成の一例を示す図である。
ウェアラブルデバイス1の概略的な構成の一例を示す図である。
ウェアラブルデバイス1における電極10の配置例を示す図である。
ウェアラブルデバイス1における電極10の配置例を示す図である。
電極10及び圧力センサ70の概略的な構成の一例を示す断面図である。
ウェアラブルデバイス1aにおける電極10の配置例を示す図である。
ウェアラブルデバイス1aにおける電極10の配置例を示す図である。

実施例

0010

図面を参照しながら、開示のための複数の実施形態及び変形例を説明する。なお、説明の便宜上、複数の実施形態及び変形例の間において、それまでの説明に用いた図に示した部分と同一の機能を有する部分については、同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。同一の符号を付した部分については、他の実施形態及び/又は変形例における説明を参照することができる。

0011

(実施形態1)
<生体計測システム3の概略構成
以下、本発明の実施形態1について図面を用いて説明する。図1に示すように、生体計測システム3は、ウェアラブルデバイス1及び車両側ユニット2を含んでいる。

0012

ウェアラブルデバイス1は、ユーザに装着されて、そのユーザの脳波信号,眼電位,前頭筋電位といった生体情報を計測する。このウェアラブルデバイス1が請求項のウェアラブル生体計測装置に相当する。ウェアラブルデバイス1は、ユーザの頭部に眼鏡と同様にして装着する眼鏡型であるものとして以降の説明を行う。

0013

車両側ユニット2は、車両で用いられて、ウェアラブルデバイス1と近距離無線通信を行う。この車両側ユニット2が請求項の外部装置に相当する。車両側ユニット2は、ウェアラブルデバイス1で計測した生体情報を受信し、この生体情報を用いてウェアラブルデバイス1のユーザの状態を推定する。そして、推定したユーザの状態に応じた情報提示及び/又は車両制御を行う。

0014

脳波信号を用いたユーザの状態の推定方法としては、公知の方法を用いる構成とすればよい。脳波信号を用いて推定するユーザの状態としては、覚醒度集中度快適性等がある。また、車両側ユニット2は、ウェアラブルデバイス1で計測した脳波信号だけでなく、ウェアラブルデバイス1で計測した眼電位,ユーザの顔画像撮像するカメラでの撮像結果,車両の挙動状態を示す車両信号等も用いてユーザの状態を推定する構成としてもよい。

0015

ウェアラブルデバイス1と車両側ユニット2との間で行われる近距離無線通信は、Bluetooth(登録商標)、ZigBee(登録商標)等の近距離無線通信規格に沿って信号を送受信する構成とすればよい。なお、ウェアラブルデバイス1における消費電力低減の観点からは、Bluetooth Low Energyの規格に沿って信号を送受信する構成とすることがより好ましい。

0016

<ウェアラブルデバイス1の概略構成>
続いて、図2図4を用いてウェアラブルデバイス1の概略構成を説明する。ウェアラブルデバイス1は、図2に示すように、電極10、電位計測部20、A/D変換部30、主制御部40、通信部50、及びバッテリ60を備えている。

0017

電極10は、左眉直上電極101、右眉直上電極102、左前額部電極103、右前額部電極104、右下瞼直下電極105、左下瞼直下電極106、左耳介上部電極107、右耳介上部電極108、左こめかみ電極109、右こめかみ電極110、及び鼻根部電極111を備えている。電極10は、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にそのユーザに接触するように、眼鏡型のウェアラブルデバイス1のフレームに設けられている。電極10は、配線を介して電位計測部20と接続される。

0018

また、電極10は、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にウェアラブルデバイス1がずれにくくなるように、少なくともユーザに接触する面には導電性ゴムを用いている。導電性ゴムは、天然ゴムを用いたものであってもよいし、合成ゴムを用いたものであってもよい。また、導電性ゴムは、金属粉末を配合したものであってもよいし、導電性カーボンブラックを配合したものであってもよい。電極10は、配線と接続された金属を導電性ゴムが覆う構造であってもよいし、配線に導電性ゴム自体が接続された構成であってもよい。なお、導電性弾性体であれば、導電性ゴム以外を電極10に用いる構成としてもよい。例えば、導電性のウレタンスポンジ等を用いる構成としてもよい。

0019

ここで、図3及び図4を用いて、電極10の配置の一例について説明を行う。図3は、眼鏡型のウェアラブルデバイス1を、装着した場合に露出する側(以下、表側)から見た図である。図4は、眼鏡型のウェアラブルデバイス1を、装着した場合に露出しない側(以下、裏側)から見た図である。以下では、ウェアラブルデバイス1のフレームのうち、レンズ図3図4のA参照)の周りを囲む縁をリム図3図4のB参照)と呼ぶ。図3及び図4では、リムはレンズの上部のみを囲っている。また、ウェアラブルデバイス1自体を支える棒状の部位をテンプル図3図4のC参照)と呼ぶ。さらに、テンプル先端にかかる部位をモダン図3図4のD参照)と呼ぶ。

0020

また、以降では、解剖学正位を基準とした方向として前後、左右、上下との表現を用いるものとする。言い換えると、ウェアラブルデバイス1を装着したユーザを基準とした方向として前後、左右、上下との表現を用いる。

0021

左眉直上電極101は、図4に示すように、リムの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの左眉直上の部位に接触する位置に設ける。右眉直上電極102は、図4に示すように、リムの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの右眉直上の部位に接触する位置に設ける。この左眉直上電極101及び右眉直上電極102が請求項の眉直上電極に相当する。

0022

左前額部電極103は、図4に示すように、左眉直上電極101から間隔を空けた直上に設ける。言い換えると、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合に左眉直上電極101が接触する部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの左前額部に接触する位置に設ける。右前額部電極104は、図4に示すように、右眉直上電極102から間隔を空けた直上に設ける。言い換えると、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合に右眉直上電極102が接触する部位から間隔が空いた直上にあたるユーザの右前額部に接触する位置に設ける。左眉直上電極101と左前額部電極103との間隔、及び右眉直上電極102と右前額部電極104との間隔は、例えば5〜30mm程度空ける構成とすればよい。この左前額部電極103及び右前額部電極104が請求項の前額部電極に相当する。

0023

右下瞼直下電極105は、図3及び図4に示すように、レンズの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの右眼の下瞼直下の部位に接触する位置に設ける。左下瞼直下電極106は、図3及び図4に示すように、レンズの裏側のうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの左眼の下瞼直下の部位に接触する位置に設ける。なお、ウェアラブルデバイス1のレンズの下部にもリムが設けられている場合には、このリムの裏側に右下瞼直下電極105及び左下瞼直下電極106を設ける構成としてもよい。この右下瞼直下電極105及び左下瞼直下電極106が請求項の下瞼直下電極に相当する。

0024

左耳介上部電極107は、図3及び図4に示すように、モダンのうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの左耳の耳介上部に接触する位置に設ける。右耳介上部電極108は、図3及び図4に示すように、モダンのうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの右耳の耳介上部に接触する位置に設ける。この左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108が請求項の耳介上部電極に相当する。

0025

左こめかみ電極109は、図3及び図4に示すように、テンプルのうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの左のこめかみに接触する位置に設ける。右こめかみ電極110は、図3及び図4に示すように、テンプルのうちの、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの右のこめかみに接触する位置に設ける。この左こめかみ電極109及び右こめかみ電極110が請求項のこめかみ電極に相当する。

0026

鼻根部電極111は、図3及び図4に示すように、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの鼻根部に接触する位置に設ける。鼻根部電極111は、眼鏡型のウェアラブルデバイス1の左右のノーズパッドにそれぞれ設ける構成とすればよい。鼻根部電極111は、図2に示すようにアース電極(言い換えると接地電極)として用いる。

0027

図2に戻って、電位計測部20は、左前頭筋電位計測部201、右前頭筋電位計測部202、右側上下眼電位計測部203、左側上下眼電位計測部204、左脳波信号計測部205、右脳波信号計測部206、及び左右眼電位計測部207を備えている。

0028

左前頭筋電位計測部201は、左眉直上電極101と左前額部電極103との間の電位差を、ユーザの左前頭筋の筋電位(以下、左前頭筋電位)として計測し、A/D変換部30に出力する。右前頭筋電位計測部202は、右眉直上電極102と右前額部電極104との間の電位差を、ユーザの右前頭筋の筋電位(以下、右前頭筋電位)として計測し、A/D変換部30に出力する。前頭筋の筋電位は、ユーザの上目遣い及び眉上げ時に生じる。この左前頭筋電位計測部201及び右前頭筋電位計測部202が請求項の筋電位計測部に相当する。

0029

右側上下眼電位計測部203は、右眉直上電極102と右下瞼直下電極105との間の電位差を、ユーザの右眼の上下方向の眼電位(以下、右側上下眼電位)として計測し、A/D変換部30に出力する。左側上下眼電位計測部204は、左眉直上電極101と左下瞼直下電極106との間の電位差を、ユーザの左眼の上下方向の眼電位(以下、左側上下眼電位)として計測し、A/D変換部30に出力する。上下方向の眼電位は、ユーザの瞬き及び上下方向の眼球運動時に生じる。この右側上下眼電位計測部203及び左側上下眼電位計測部204が請求項の上下眼電位計測部に相当する。

0030

左脳波信号計測部205は、左前額部電極103と左耳介上部電極107との間の電位差を、ユーザの頭部左側についての脳波信号(以下、左脳波信号)として計測し、A/D変換部30に出力する。右脳波信号計測部206は、右前額部電極104と右耳介上部電極108との間の電位差を、ユーザの頭部右側についての脳波信号(以下、右脳波信号)として計測し、A/D変換部30に出力する。この左脳波信号計測部205及び右脳波信号計測部206が請求項の脳波信号計測部に相当する。ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にユーザの耳介上部に接触する左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108は、ユーザの耳が電気的に不活性みなすことで、脳波信号の計測のための基準電極として用いる。

0031

左右眼電位計測部207は、左こめかみ電極109と右こめかみ電極110との間の電位差を、ユーザの左右方向の眼電位(以下、左右眼電位)として計測し、A/D変換部30に出力する。左右方向の眼電位は、ユーザの左右方向の眼球運動時に生じる。A/D変換部30は、電位計測部20から出力される信号をディジタル信号に変換して主制御部40に出力する。

0032

主制御部40は、CPU、揮発性メモリ不揮発性メモリ、I/O、及びこれらの構成を接続するバスラインなどを備えたコンピュータとして構成されている。不揮発性メモリには、通常のコンピュータを主制御部40として機能させるためのプログラム等が格納されている。この主制御部40は、不揮発性メモリに格納されている上述のプログラムをCPUが実行することによって、A/D変換部30から出力された左脳波信号及び右脳波信号のノイズを除去する機能を提供する。この機能を実行する機能ブロックとして、主制御部40はノイズ除去部41を備える。

0033

なお、主制御部40が備える機能ブロックの一部又は全部は、一つあるいは複数のIC等を用いて(換言すればハードウェアとして)実現してもよい。また、主制御部40が備える機能ブロックの一部又は全部は、CPUによるソフトウェアの実行とハードウェア部材との組み合わせによって実現されてもよい。

0034

ノイズ除去部41は、A/D変換部30から出力された左前頭筋電位、左側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて、A/D変換部30から出力された左脳波信号のノイズを除去する。詳しくは、左前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における左前頭筋の活動による左脳波信号のノイズを除去する。また、左側上下眼電位を用いて、ユーザの左眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による左脳波信号のノイズを除去する。さらに、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による左脳波信号のノイズを除去する。

0035

また、ノイズ除去部41は、A/D変換部30から出力された右前頭筋電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて、A/D変換部30から出力された右脳波信号のノイズを除去する。詳しくは、右前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における右前頭筋の活動による右脳波信号のノイズを除去する。また、右側上下眼電位を用いて、ユーザの右眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による右脳波信号のノイズを除去する。さらに、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による右脳波信号のノイズを除去する。

0036

ノイズ除去部41で左前頭筋電位、左側上下眼電位、右前頭筋電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて左脳波信号及び右脳波信号のノイズを除去する方法としては、公知の方法を用いる構成とすればよい。一例としては、左前頭筋電位、左側上下眼電位、及び左右眼電位に、それぞれに応じた係数乗算し、左脳波信号から差し引くことでノイズを除去する構成とすればよい。ここで言うところの係数は、左前頭筋電位、左側上下眼電位、及び左右眼電位のそれぞれについて、左脳波信号のノイズを除去するために予め設定しておく構成とすればよい。また、他の方法として、独立成分分析等を行うことによってノイズを除去する構成としてもよい。なお、右前頭筋電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を用いて右脳波信号のノイズを除去する方法についても同様である。

0037

通信部50は、車両側ユニット2との間で近距離無線通信を行う。通信部50は、主制御部40でノイズを除去した左脳波信号及び右脳波信号を車両側ユニット2へ送信する。通信部50は、左側上下眼電位,右側上下眼電位,左右眼電位等も車両側ユニット2へ送信する構成としてもよい。この通信部50が請求項の送信部に相当する。

0038

通信部50から左脳波信号及び右脳波信号を受信した車両側ユニット2は、前述したように、受信した左脳波信号及び右脳波信号を用いてユーザの状態を推定する。一例としては、左脳波信号のうちのα波と右脳波信号のうちのα波との違いによってユーザの快適性を推定する公知の方法により、ユーザの快適性を推定する。他の例としては、左脳波信号及び右脳波信号のうちのα波,β波,θ波をもとに、例えばランダムフォレスト法によってユーザの覚醒度及び集中度を推定する。

0039

バッテリ60は、ウェアラブルデバイス1の作動のための電力を供給する電源である。バッテリ60は、リチウム電池等の一次電池であってもよく、リチウムイオン電池等の二次電池であってもよい。

0040

電位計測部20、A/D変換部30、主制御部40、通信部50、及びバッテリ60は、眼鏡型のウェアラブルデバイス1の例えばリムに内蔵する構成とすればよい。なお、眼鏡型のウェアラブルデバイス1のテンプル及び/又はモードに電位計測部20、A/D変換部30、主制御部40、通信部50、及びバッテリ60を内蔵する構成としてもよい。

0041

<実施形態1のまとめ>
実施形態1の構成によれば、眼鏡型のウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合に、ユーザに接触する電極10によって左脳波信号、右脳波信号、左前頭筋電位、右前頭筋電位、左側上下眼電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を計測することができる。よって、簡易な着脱操作によってユーザの左脳波信号、右脳波信号、左前頭筋電位、右前頭筋電位、左側上下眼電位、右側上下眼電位、及び左右眼電位を計測することができる。

0042

また、電極10の少なくともユーザに接触する面には導電性ゴムを用いているので、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合にウェアラブルデバイス1がずれにくくなる。よって、ウェアラブルデバイス1のずれによる左脳波信号及び右脳波信号のノイズが生じにくくなる。

0043

実施形態1の構成によれば、左脳波信号から、左前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における左前頭筋の活動による高い周波数成分(つまり、δ波及びθ波)のノイズを除去するので、より正確な左脳波信号を得ることができる。また、右脳波信号から、右前頭筋電位を用いて、ユーザの上目遣い若しくは眉上げ時における右前頭筋の活動による高い周波数成分のノイズを除去するので、より正確な右脳波信号を得ることができる。

0044

実施形態1の構成によれば、左脳波信号から、左側上下眼電位を用いて、ユーザの左眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による低い周波数成分(つまり、β波及びγ波)のノイズを除去するので、この点でも、より正確な左脳波信号を得ることができる。また、右脳波信号から、右側上下眼電位を用いて、ユーザの右眼の瞬き若しくは上下方向の眼球運動による低い周波数成分のノイズを除去するので、この点でも、より正確な右脳波信号を得ることができる。

0045

実施形態1の構成によれば、左脳波信号から、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による低い周波数成分のノイズを除去するので、この点でも、より正確な左脳波信号を得ることができる。また、右脳波信号から、左右眼電位を用いて、ユーザの左右方向の眼球運動による低い周波数成分のノイズを除去するので、この点でも、より正確な右脳波信号を得ることができる。

0046

なお、脳波のうちのα波が左右の脳で異なることをもとにユーザの快適性を精度良く推定できることが知られている。よって、実施形態1の構成によれば、ユーザの頭部右側についての脳波信号と頭部左側の信号とをもとに、ユーザの快適性を精度良く推定することが可能になる。

0047

(実施形態2)
また、電極10に用いられている導電性ゴムに加わる圧力を検出する圧力センサ70を電極10ごとに備え、電位差を得るための2つの電極10にそれぞれ対応する圧力センサ70で検出した圧力のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、計測できないことを示す計測不可信号を電位計測部20が出力する構成(以下、実施形態2)としてもよい。実施形態2のウェアラブルデバイス1は、圧力センサ70を電極10ごとに備える点、及び圧力センサ70で検出した圧力のいずれかでも閾値範囲外であった場合に計測不可信号を電位計測部20が出力する点を除けば、実施形態2のウェアラブルデバイス1と同様である。

0048

ここで、図5を用いて、電極10ごとに備えられる圧力センサ70の概略な構成の一例について説明を行う。図5は電極10及び圧力センサ70の概略的な構成の一例を示す断面図である。図5のEが、電極10が設けられた眼鏡型のウェアラブルデバイス1のフレームの露出面を示している。図5のFが電極10に用いられる導電性ゴムを示している。圧力センサ70としては公知の圧電素子を用いる構成とすればよい。

0049

図5に示すように、圧力センサ70は、第1金属板71、第2金属板72、及び圧電体73を備えている。圧力センサ70は、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着した場合のユーザとの接触面側からウェアラブルデバイス1のフレーム側へ、第1金属板71、圧電体73、第2金属板72の順に積層されている。

0050

第1金属板71は、例えば導電性ゴムFに埋め込まれており、電極10の一部としても用いられる。第2金属板72は、例えば導電性ゴムFとウェアラブルデバイス1のフレームとの間に設けられた空間に、第1金属板71との間に圧電体73を挟んで設けられる。圧電体73は、例えばセラミックス水晶等の圧電効果のある物質であって、第1金属板71と第2金属板72との間に設けられる。

0051

圧力センサ70では、第1金属板71、圧電体73、第2金属板72の積層方向にかかる圧力によって圧電体73に電圧が生じた場合に、圧電体73からの電荷を第1金属板71及び第2金属板72が配線を介してアンプに送る。アンプからの出力は、電極10に対応する電位計測部20に対して行う構成とすればよい。例えば、電極10が左前額部電極103の場合には、左前頭筋電位計測部201、左側上下眼電位計測部204、及び左脳波信号計測部205に出力することになる。

0052

アンプからの出力としての、圧力センサ70での検出値を受けた電位計測部20では、この検出値が閾値範囲外である場合には、計測不可であることを示す計測不可信号を出力する。ここで言うところの閾値範囲外とは、ウェアラブルデバイス1の通常装着時と推定される上限値以上若しくは下限値以下の値である。一例として、下限値としては、ウェアラブルデバイス1をユーザが装着しきれていない場合に検出されると推定される程度の値(例えば0)を用いればよい。また、上限値としては、実験等で求めた一般的なユーザの通常装着時に得られる最大の検出値よりも大きい値を用いればよい。

0053

電位計測部20は、電位差を得るための2つの電極10にそれぞれ対応する圧力センサ70で検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には、計測不可信号を出力する。例えば、左前頭筋電位計測部201であれば、左前額部電極103に対応する圧力センサ70、及び左眉直上電極101に対応する圧力センサ70の検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合には計測不可信号を出力する。

0054

電位計測部20から計測不可信号が出力された場合、この信号を用いたユーザの状態の推定を行わない構成とすればよい。これによれば、ウェアラブルデバイス1が通常装着時の状態から逸脱しており、電位計測部20で脳波信号を正確に計測できていないおそれがある場合に、この脳波信号をユーザの状態の推定に用いないようにすることができる。その結果、ユーザの状態の誤推定を防止することが可能になる。

0055

また、電位計測部20は、電位差を得るための2つの電極10にそれぞれ対応する圧力センサ70で検出した検出値のいずれも閾値範囲内であった場合には、それぞれの電極10の第1金属板71間の電位差を計測結果として出力する。

0056

なお、電極10に用いられている導電性の弾性体に加わる圧力を検出できる構成であれば、図5に示した構成に限らない。例えば、圧力センサ70として圧電素子を用いる構成に限らず、コンデンサ静電容量の変化で圧力を検出するものを用いる等してもよい。

0057

また、実施形態3では、電位差を得るための2つの電極10にそれぞれ対応する圧力センサ70で検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であった場合に、電位計測部20から計測不可信号が出力する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。

0058

例えば、圧力センサ70のアンプからの出力を主制御部40が受け、電位差を得るための2つの電極10にそれぞれ対応する圧力センサ70で検出した検出値のいずれかでも閾値範囲外であるか否かを主制御部40で判定する構成としてもよい。そして、閾値範囲外であった場合に、電位計測部20で計測したこれらの電極10の電位差を計測不可であったと主制御部40で切り替える構成としてもよい。この場合、計測不可であったと主制御部40で切り替えられた電位計測部20の計測結果については、主制御部40が計測不可信号を代わりに通信部に出力し、この信号を用いたユーザの状態の推定を行わない構成とすればよい。この主制御部40が請求項の切替部に相当する。

0059

(実施形態3)
実施形態1,2では、ウェアラブルデバイス1が眼鏡型である場合の例を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ユーザの頭部にゴーグルと同様にして装着するゴーグル型である構成(以下、実施形態3)としてもよい。以下では、実施形態3におけるゴーグル型のウェアラブルデバイス1aについて説明を行う。

0060

ゴーグル型のウェアラブルデバイス1aは、形状が眼鏡型の代わりにゴーグル型である点、及び鼻根部電極111の代わりに鼻根部電極111aを備える点を除けば、実施形態1の眼鏡型のウェアラブルデバイス1と同様である。ゴーグル型のウェアラブルデバイス1aは、例えばヘッドマウントディスプレイと一体となっている構成としてもよい。

0061

ここで、図6及び図7を用いて、ウェアラブルデバイス1aにおける電極10の配置の一例について説明を行う。図6は、ゴーグル型のウェアラブルデバイス1を、装着した場合に露出する側(以下、表側)から見た図である。図7は、ゴーグル型のウェアラブルデバイス1aを、装着した場合に露出しない側(以下、裏側)から見た図である。ウェアラブルデバイス1aにおける電極10の配置は、鼻根部電極111aの配置が鼻根部電極111の配置と異なる点を除けば、実施形態1における電極10の配置と同様である。

0062

ゴーグル型のウェアラブルデバイス1aでは、眼鏡型のウェアラブルデバイス1における左右のノーズパッドの代わりに左右が一体となった鼻あてを用いるのに応じて、鼻根部電極111aがこの鼻あてに1つ設けられる。実施形態3の構成は、鼻根部電極111aの配置が鼻根部電極111の配置と異なる点を除けば実施形態1の構成と同様であるので、実施形態1と同様の効果を奏する。

0063

(変形例1)
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス1,1aで測定した生体情報を用いたユーザの状態の推定を車両側ユニット2で行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ウェアラブルデバイス1,1aで測定した生体情報を用いたユーザの状態の推定は、ウェアラブルデバイス1,1aの主制御部40で行う構成としてもよい。この場合、主制御部40で推定したユーザの状態を示す情報を通信部50から車両側ユニット2へ送信する構成とすればよい。そして、車両側ユニット2において、推定したユーザの状態に応じた情報提示及び/又は車両制御を行う構成とすればよい。

0064

(変形例2)
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス1,1aの主制御部40において脳波信号のノイズを除去する構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、電位計測部20での計測で得られた信号をA/D変換部30で変換した信号を通信部50から車両側ユニット2へ送信し、車両側ユニット2において主制御部40と同様にして脳波信号のノイズを除去する構成としてもよい。

0065

(変形例3)
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス1,1aが車両側ユニット2と直接的に通信を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、ウェアラブルデバイス1,1aが多機能携帯電話機等のユーザに携行される携帯端末を介して車両側ユニット2と間接的に通信を行う構成としてもよい。

0066

(変形例4)
前述の実施形態では、ウェアラブルデバイス1,1aが車両側ユニット2と通信を行う構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、車両側ユニット2以外の外部装置と通信を行う構成としてもよい。一例としては、多機能携帯電話機等のユーザに携行される携帯端末と通信を行う構成とすればよい。この場合、ウェアラブルデバイス1,1aで測定した生体情報を用いたユーザの状態の推定をこの携帯端末で行ったり、推定したユーザの状態に応じた情報提示を行ったりする構成とすればよい。他にも、この携帯端末において主制御部40と同様にして脳波信号のノイズを除去する構成としてもよい。

0067

(変形例5)
前述の実施形態では、鼻根部電極111,111aをアース電極とし、左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108を脳波信号の計測のための基準電極とする構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、左耳介上部電極107及び右耳介上部電極108をアース電極とし、鼻根部電極111,111aを脳波信号の計測のための基準電極とする構成としてもよい。

0068

(変形例6)
前述の実施形態では、左耳介上部電極107と右耳介上部電極108とを用いる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、左耳介上部電極107と右耳介上部電極108とのうちのいずれか一方のみを用いる構成としてもよい。左耳介上部電極107と右耳介上部電極108とのうちのいずれか一方のみを用いる構成を採用する場合には、この一方を、左脳波信号と右脳波信号との両方の測定に対する基準電極とすればよい。

0069

(変形例7)
前述の実施形態では、左前額部電極103と右前額部電極104とを用いる構成を示したが、必ずしもこれに限らない。例えば、左前額部電極103と右前額部電極104とのうちのいずれか一方のみを用いる構成としてもよい。左前額部電極103のみを用いる構成を採用する場合には、ウェアラブルデバイス1,1aに右眉直上電極102、右下瞼直下電極105、右前頭筋電位計測部202、右側上下眼電位計測部203、及び右脳波信号計測部206を備えない構成としてもよい。右前額部電極104のみを用いる構成を採用する場合には、ウェアラブルデバイス1,1aに左眉直上電極101、左下瞼直下電極106、左前頭筋電位計測部201、左側上下眼電位計測部204、及び左脳波信号計測部205を備えない構成としてもよい。また、左前額部電極103と右前額部電極104とのうちのいずれか一方のみを用いる構成とする場合には、この一方とこれに対応する眉直上電極とを左右方向の中央寄りに設ける構成としてもよい。

0070

(変形例8)
また、ウェアラブルデバイス1,1aに右下瞼直下電極105、左下瞼直下電極106、右側上下眼電位計測部203、及び左側上下眼電位計測部204を備えない構成としてもよい。

0071

(変形例9)
また、ウェアラブルデバイス1,1aに左こめかみ電極109、右こめかみ電極110、及び左右眼電位計測部207を備えない構成としてもよい。

0072

(変形例10)
また、電極10に用いる導電性の部材は必ずしも弾性体に限らない。例えば、導電性テープ等の弾性体でない導電性の部材を用いる構成としてもよい。

0073

なお、本発明は、上述した実施形態及び変形例に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態及び変形例にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

0074

1,1aウェアラブルデバイス(ウェアラブル生体計測装置)、2車両側ユニット(外部装置)、3生体計測システム、10電極、20電位計測部、40 主制御部(切替部)、41ノイズ除去部、50通信部(送信部)、70圧力センサ、101 左眉直上電極(眉直上電極)、102 右眉直上電極(眉直上電極)、103 左前額部電極(前額部電極)、104右前額部電極(前額部電極)、105 右下瞼直下電極(下瞼直下電極)、106 左下瞼直下電極(下瞼直下電極)、107左耳介上部電極(耳介上部電極)、108右耳介上部電極(耳介上部電極)、109 左こめかみ電極(こめかみ電極)、110 右こめかみ電極(こめかみ電極)、111,111a鼻根部電極、201 左前頭筋電位計測部(筋電位計測部)、202 右前頭筋電位計測部(筋電位計測部)、203右側上下眼電位計測部(上下眼電位計測部)、204左側上下眼電位計測部(上下眼電位計測部)、205左脳波信号計測部(脳波信号計測部)、206右脳波信号計測部(脳波信号計測部)、207左右眼電位計測部

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