[发明专利]利用咀嚼肌肌电的接口系统

说明书

技术领域

本发明涉及机器的接口系统。更为具体而言，本发明涉及利用使用者的生物体信息(在头部周边可测量的肌电)的机器的接口系统。

背景技术

近年，电视·手机·头盔显示器(HMD：Head Mount Display)等各类信息机器已经普及，并进入生活。因此，使用者在日常生活的很多时候，都需要操作信息机器。

通常，使用者是用手通过按键等输入机构(接口部)来输入命令，以实现对机器的操作。但是，在例如正在进行家务/育儿/驾驶时，两手会被机器操作以外的事情占用，在这种状况下，用手来操作接口部很困难，无法实现机器操作。此外，对于因颈髓损伤等、手无法自由活动的使用者来说，用手操作按键也很困难。因此，使用者越来越期望不用手操作机器。

针对这种需求，开发了一种利用肌电(以下的本详细说明书中称“咀嚼肌肌电”(Masticatory electromyogram))的输入机构，所述肌电作为生物体信号，可在头部周边测量，由下颌骨运动带动咀嚼肌活动而产生。

咀嚼肌肌电例如由颌关节运动产生，颌关节的运动缘于日常生活中的说话或吃东西时的咀嚼。因此，为了实现利用咀嚼肌肌电的接口，必需区别日常生活中发生的咀嚼肌肌电、和使用者为实现操作而故意活动咀嚼肌所产生的咀嚼肌肌电。然而，不论是有意识的还是无意识的，因咀嚼动作而出现的咀嚼肌肌电的特征(频率·振幅等)没有差异，所以，从规定期间中连续测量的咀嚼肌肌电中，很难仅仅检测有意识地表现出的咀嚼肌肌电。

因此，例如专利文献1公开了一种技术，让使用者做出日常生活中不发生的特殊的咀嚼动作，仅对有意发生的咀嚼肌肌电进行检测，将其作为轮椅的控制信号使用。该技术的依据在于：将特殊咀嚼动作所引发的特殊的咀嚼肌肌电与日常生活的咀嚼肌肌电区别开来是有可能的。

专利文献1使使用者进行以下特殊的咀嚼动作：(1)持续咀嚼几百毫秒(下记为“ms”。)，(2)仅在左侧/仅在右侧进行咀嚼动作等。然后，使用贴在左右额的多个电极进行电位测量，对所测电位的差分值进行阈值处理，通过上述方法，检测因这些特殊咀嚼方式产生的有意识的咀嚼肌肌电。利用该特殊的咀嚼方法，对于电动轮椅的控制，就会实现一种对使用者来说减轻负担的接口，其理由是：(1)可以产生持续的操作信号，实现持续行走(即，可以指定信号为ON的时间区间，可替代加速装置而利用)；(2)分开左右咀嚼是与电动轮椅的左右旋转相对应，是容易理解的输入方法。

另一方面，开发了一种输入机构，利用作为生物体信号的脑波事件关联电位，来识别使用者希望选择的选项。在非专利文献1中，公开了一种技术，随机地强调选项，利用从选项被强调时刻开始的大约300ms后出现的事件关联电位的P3成分，检测使用者期望选择的选项。通过该技术，使用者不用手就可以选择期望选择的选项。

专利文献1：特开2007-125380号公报

非专利文献1：Emanuel Donchin及其他2名，“The Mental Prosthesis：Assessing the Speed of a P300-Based Brain-Computer Interface”，TANSACTIONS ON REHABILITATION ENGINEERING 2000，Vol.8，2000年6月

但是，专利文献1所述的利用咀嚼肌肌电的输入方法，要求使用者进行特殊的(持续的·具有特征性的)咀嚼动作，以便将有意识的咀嚼肌肌电同日常生活的咀嚼肌肌电区别开来。因此，存在以下课题：(1)无法在短时间内实现操作输入；(2)由于特殊的咀嚼方式有种类局限，所以命令的数量受到限制。上述不足在将该技术用作电视·手机·HMD等信息传输机器的接口时尤其成问题，它们要求进行即时的操作输入，且命令数量很多。

另一方面，对于非专利文献1所述的使用脑波的输入方法，倒是存在以下优点：仅输出使用者的选择意图(1比特的信息)，即是否选择被强调的菜单项目，就可以选择菜单项目，所以，使用者使用相同方法可以选择所有命令。

但是，为了识别S/N小的事件关联电位，需要进行5至10次左右的累加平均运算(重复强调)，所以，存在无法以短时间实现正确的菜单选择的问题。

另外，关于电极安装位置也存在课题。专利文献1为了检测左右咀嚼的不同，需要在额的左右安装多个电极。非专利文献1为了检测P3成分，需要至少在头顶部安装一个电极。因此，对于使用者来说，安装电极是一个负担。

发明内容