(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
脳磁場測定システムで被験者の指の動きにより信号を入力する脳磁場測定システム用指入力装置であって、
軽く開いた掌に収まり易い凸形状または掌で把持しやすいグリップ形状の基台と、その基台に軽く開いた掌を載せた時または該基台を掌で握った時の指の位置に適合する基台の位置に端面を保持された受光用光ファイバと、その受光用光ファイバの端面に指を近づけた状態と前記端面から指を遠ざけた状態とで前記端面に入射する光強度が変化するように設置された光源手段とを具備し、複数の指にそれぞれ適合する位置にそれぞれ別個の受光用光ファイバの端面が保持されていることを特徴とする脳磁場測定システム用指入力装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脳磁場測定システム用指入力装置において、前記基台が半球状であることを特徴とする脳磁場測定システム用指入力装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の脳磁場測定システム用指入力装置を具備したことを特徴とする脳磁場測定システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、脳磁場測定システム用指入力装置および脳磁場測定システムに関し、さらに詳しくは、構成が簡単で製作が容易であり、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能であり、どの指でも操作が可能な脳磁場測定システム用指入力装置および脳磁場測定システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
脳磁場測定システムでは、脳の神経の電気的活動に伴う微小な磁場を測定する妨害となる磁場を発するような電気的スイッチを被験者の近傍に置けない。このため、被験者の指の動きにより信号を入力する脳磁場測定システム用指入力装置としては、光学的スイッチが用いられている。
【０００３】
図９は、特開平９−７５３１３号公報に開示された生体信号測定用操作装置の基本構成を示す説明図である。
この生体信号測定用操作装置５００は、被験者から離して置かれた発光素子４および受光素子５と、被験者の近傍に置かれた箱型の基台５１と、前記発光素子４の光を前記箱型の基台５１まで導く照射用光ファイバ３ｔと、その照射用光ファイバ３ｔの端面から出射された光を受光して前記受光素子５まで導く受光用光ファイバ３ｒと、遮光片５６と、バネ５７と、操作部材５８とを具備して構成されている。
【０００４】
被験者が指で操作部材５８を押し下げないと、遮光片５６が照射用光ファイバ３ｔと受光用光ファイバ３ｒの間を遮断しないので、受光素子５で光が受光される。一方、バネ５７の付勢力に抗して被験者が指で操作部材５８を押し下げると、遮光片５６が照射用光ファイバ３ｔと受光用光ファイバ３ｒの間を遮断するので、受光素子５で光が受光されない。従って、被験者が操作する入力スイッチとして機能する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の生体信号測定用操作装置５００は、可動部が必要になるなど、構成が複雑で、製作しにくい問題点がある。また、並列コードを入力するための複数の指での並列操作ができない問題点がある。さらに、人差し指での操作は可能であるが、他の指での操作ができない問題点がある。
そこで、本発明の目的は、構成が簡単で製作が容易であり、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能であり、どの指でも操作が可能な脳磁場測定システム用指入力装置および脳磁場測定システムを提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
第１の観点では、本発明は、脳磁場測定システムで被験者が指を動かして意志を伝えるための脳磁場測定システム用指入力装置であって、軽く開いた掌に収まり易い凸形状または掌で把持しやすいグリップ形状の基台と、その基台に軽く開いた掌を載せた時または該基台を掌で握った時の指の位置に適合する基台の位置に端面を保持された受光用光ファイバと、その受光用光ファイバの端面に指を近づけた状態と前記端面から指を遠ざけた状態とで前記端面に入射する光強度が変化するように設置された光源手段とを具備し、複数の指にそれぞれ適合する位置にそれぞれ別個の受光用光ファイバの端面が保持されていることを特徴とする脳磁場測定システム用指入力装置を提供する。
上記第１の観点による脳磁場測定システム用指入力装置では、可動部が不要であり、構成が簡単になり、製作が容易になる。
【０００７】
また、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能になる。
【０００８】
第２の観点では、本発明は、上記構成の脳磁場測定システム用指入力装置において、前記基台が半球状であることを特徴とする脳磁場測定システム用指入力装置を提供する。
上記第２の観点による脳磁場測定システム用指入力装置では、半球状の基台を回すことで、どの指でも操作が可能になる。
【０００９】
第３の観点では、本発明は、上記構成の脳磁場測定システム用指入力装置を具備したことを特徴とする脳磁場測定システムを提供する。
上記第３の観点による脳磁場測定システムでは、指入力装置の構成が簡単であるため、製作が容易になる。また、指入力装置が複数の指で並列操作可能であるため、並列コードを入力可能となる。さらに、指入力装置がどの指でも操作可能であるため、人差し指で操作できない被験者でも操作可能となる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図に示す実施の形態により本発明をさらに詳細に説明する。なお、これにより本発明が限定されるものではない。
【００１１】
−参考例−
図１は、本発明の参考例にかかる脳磁場測定システム用指入力装置の概略図である。
この脳磁場測定システム用指入力装置１００は、指入力器１０Ａと、その指入力器１０Ａの照射用光ファイバ３ｔに光を入射する発光素子４と、前記指入力器１０Ａの受光用光ファイバ３ｒにより導かれた光を受光する受光素子５と、可変の閾値電圧を発生する可変閾値電圧発生回路６と、前記受光素子５の出力電圧と前記閾値電圧とを比較して前記受光素子５の出力電圧が前記閾値電圧より高いときは“１”を出力し低いときは“０”を出力する信号比較回路７とを具備している。
【００１２】
前記指入力器１０Ａは、発泡プラスチック製の直径１０ｃｍの半球状の基台１ａと、その基台１ａの底辺から高さ２ｃｍの基台１ａの位置に穿設された１個の孔に嵌められたゴムブッシュ２と、そのゴムブッシュ２にそれぞれ端部を保持された受光用光ファイバ３ｒおよび照射用光ファイバ３ｔとを具備している。
【００１３】
図２は、被験者の指がゴムブッシュ２を押さえている状態を示す断面図である。
この状態では、照射用光ファイバ３ｔの端面から出射し指で反射された光が受光用光ファイバ３ｒの端面に入射するため、受光素子５の出力電圧が比較的高電圧になる。
【００１４】
図３は、被験者の指がゴムブッシュ２から離れている状態を示す断面図である。
この状態では、照射用光ファイバ３ｔの端面から出射し指で反射された光が受光用光ファイバ３ｒの端面に入射しないため、受光素子５の出力電圧が比較的低電圧になる。
【００１５】
前記閾値電圧は、前記比較的低電圧と前記比較的高電圧の中間の電圧に調整される。
【００１６】
上記参考例の脳磁場測定システム用指入力装置１００によれば、可動部が不要であり，照射用光ファイバ３ｔと受光用光ファイバ３ｒの光軸合わせも不要であり、構成が簡単になり、製作が容易になる。また、基台１ａを回すことで、どの指でも操作が可能になる。ただし、指入力器１０Ａを用いると、例えば指を離さない状態を肯定的に対応付け、指を離した状態を否定的に対応付ける必要があるが、そうすると、答えを決めかねているために指を離さない場合を識別できなくなり、好ましくない。
【００１７】
−第１の実施形態−
図４は、本発明の第１の実施形態にかかる指入力器の側面図である。
この指入力器１０Ｂは、発泡プラスチック製の直径１０ｃｍの半球状の基台１ｂと、その基台１ｂの底辺から高さ２ｃｍの基台１ｂの位置に穿設された５個の孔にそれぞれ嵌められたゴムブッシュ２と、それらのゴムブッシュ２にそれぞれ端部を保持された５対の受光用光ファイバ３ｒおよび照射用光ファイバ３ｔとを具備している。
５個の孔の間隔は２０ｍｍ，２０ｍｍ，２０ｍｍ，４０ｍｍであり、基台１ｂに軽く開いた掌を載せた時に小指，薬指，中指，人差し指，親指に適合する位置間隔になっている。
【００１８】
上記第１の実施形態の指入力器１０Ｂを用いた脳磁場測定システム用指入力装置によれば、可動部が不要であり，照射用光ファイバ３ｔと受光用光ファイバ３ｒの光軸合わせも不要であり、構成が簡単になり、製作が容易になる。また、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能になる。
【００１９】
−第２の実施形態−
図５は、本発明の第２の実施形態にかかる指入力器の平面図である。
この指入力器１０Ｃは、発泡プラスチック製の半卵形状の基台１ｃと、その基台１ｃの底辺から高さ２ｃｍの基台１ｃの位置に穿設された２個の孔にそれぞれ嵌められたゴムブッシュ２と、それらのゴムブッシュ２にそれぞれ端部を保持された２対の受光用光ファイバ３ｒおよび照射用光ファイバ３ｔとを具備している。
２個の孔の間隔は２０ｍｍであり、基台１ｃに軽く開いた掌を載せた時に中指，人差し指に適合する位置間隔になっている。
【００２０】
上記第２の実施形態の指入力器１０Ｃを用いた脳磁場測定システム用指入力装置によれば、可動部が不要であり，照射用光ファイバ３ｔと受光用光ファイバ３ｒの光軸合わせも不要であり、構成が簡単になり、製作が容易になる。また、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能になる。
【００２１】
−第３の実施形態−
図６は、本発明の第３の実施形態にかかる指入力器の側面図である。
この指入力器１０Ｄは、発泡プラスチック製の丸みを帯びた頭部を持つ直径３ｃｍ，高さ１０ｃｍの円筒形状の基台１ｄと、その基台１ｄの底辺から高さ２ｃｍ，３.５ｃｍ，５ｃｍ，６.５ｃｍの基台１ｄの位置および頂部に穿設された５個の孔にそれぞれ嵌められたゴムブッシュ２と、それらのゴムブッシュ２にそれぞれ端部を保持された５対の受光用光ファイバ３ｒおよび照射用光ファイバ３ｔとを具備している。
【００２２】
上記第３の実施形態の指入力器１０Ｄを用いた脳磁場測定システム用指入力装置によれば、可動部が不要であり，照射用光ファイバ３ｔと受光用光ファイバ３ｒの光軸合わせも不要であり、構成が簡単になり、製作が容易になる。また、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能になる。
【００２３】
−第４の実施形態−
図７は、本発明の第４の実施形態にかかる指入力器の側面図である。
この指入力器１０Ｅは、透明プラスチック製の直径１０ｃｍの有底半球状の透明基台１ｅと、その透明基台１ｅの底辺から高さ２ｃｍの透明基台１ｅの位置に穿設された複数の孔にそれぞれ接着剤（エポキシ樹脂など）で端部を固着された複数の受光用光ファイバ３ｒと、前記基台１ｅの底板中央に端部を接着剤で固着されると共に端面に拡散レンズ９を取り付けられた照射用光ファイバ３ｔとを具備している。
照射用光ファイバ３ｔから出射した光は、拡散レンズ９で四方に放射され、透明基台１ｅを透過し、受光用光ファイバの端面に近づけた指で反射され、受光用光ファイバ３ｒの端面に入射する。受光用光ファイバの端面から指を離すと、指で反射された光は、受光用光ファイバ３ｒの端面に入射しない。
【００２４】
上記第４の実施形態の指入力器１０Ｅを用いた脳磁場測定システム用指入力装置によれば、可動部が不要であり，照射用光ファイバ３ｔと受光用光ファイバ３ｒの光軸合わせも不要であり、構成が簡単になり、製作が容易になる。また、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能になる。さらに、照射用光ファイバ３ｔの本数を少なくできる。
【００２５】
−第５の実施形態−
図８は、本発明の第５の実施形態にかかる脳磁場測定システムの構成図である。
この脳磁場測定システム５０において、極低温容器２１は、床面から規定の高さだけ離した状態で、ガントレー２２Ａ，２２Ｂにより支持されている。前記極低温容器２１の内部には、多数の磁場センサユニットＳが設置されると共に、冷媒が充填されている。前記冷媒は、例えば液体ヘリウム（４．２Ｋ）である。また、前記極低温容器２１の底部Ｄは、人の頭部に合せて湾曲している。
被験者Ｐは、頭部Ｈを極低温容器２１の底部Ｄに当接させた状態で椅子Ｃに座る。この状態で脳磁場が測定される。なお、測定時間は、例えば１０分間程度である。
各磁場センサユニットＳからの出力信号は、信号線６１およびインタフェース装置６２を介して、情報処理装置６３に入力される。そして、前記情報処理装置６３は、前記出力信号を解析して頭部Ｈの周囲空間の磁場分布を求めてその磁場分布から脳の活動に関する情報を算出し、表示装置６４に表示する。
被験者Ｐの右手の掌は、前記第１の実施形態の指入力器１０Ｂの上に、軽く開いた状態で載せられている。前記発光素子４，受光素子５，可変閾値電圧発生回路６および信号比較回路７は、前記インタフェース装置６２に含まれている。
【００２６】
前記指入力器１０Ｂは、例えば次のように使用する。
【００２７】
なお、前記脳磁場測定システム５０において、第１の実施形態の指入力器１０Ｂの代わりに、他の実施形態の指入力器１０Ｃ〜１０Ｅを用いても良い。
【００２８】
（１）被験者Ｐは、指で指入力器１０Ｂの人差し指と中指でそれぞれゴムブッシュ２を押さえている状態とする。
（２）質問者が被験者Ｐに肯定的か否定的か二者択一の質問をし、その答えを考えた被験者Ｐの脳磁場分布を測定する。
（３）被験者Ｐは、答えを考えた後、答えが肯定的なら、中指は動かさず、人差し指をゴムブッシュ２から離す。一方、答えが否定的なら、人差し指は動かさず、中指をゴムブッシュ２から離す。更に、答えを決めかねた場合は、人差し指も中指もゴムブッシュ２から離す。そして（１）に戻る。
（４）質問者は、上記（３）のいずれかの状態を確認したら、次の質問に関して上記（２）に戻る。
以上により、答えが肯定的な場合の脳磁場分布と否定的な場合の脳磁場分布とを比較研究することが出来る。
【００２９】
【発明の効果】
本発明の脳磁場測定システム用指入力装置および脳磁場測定システムによれば、可動部が不要であり、構成が簡単になり、製作が容易になる。また、並列コードを入力するための複数の指での並列操作が可能になる。さらに、どの指でも操作が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の参考例にかかる脳磁場測定システム用指入力装置の概略図である。
【図２】図１の指入力器のゴムブッシュを指で押さえている状態を示す要部断面図である。
【図３】図１の指入力器のゴムブッシュから指を離した状態を示す要部断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態にかかる指入力器の側面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態にかかる指入力器の平面図である。
【図６】本発明の第３の実施形態にかかる指入力器の側面図である。
【図７】本発明の第４の実施形態にかかる指入力器の側面図である。
【図８】本発明の第５の実施形態にかかる脳磁場測定システムの概略構成図である。
【図９】特開平９−７５３１３号公報に開示された生体信号測定用操作装置の基本構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ                    基台
１ｅ                                      透明基台
２                                        ゴムブッシュ
３ｔ                                      照射用光ファイバ
３ｒ                                      受光用光ファイバ
４                                        発光素子
５                                        受光素子
９                                        拡散レンズ
１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ    指入力器
５０                                      脳磁場測定システム
１００                            脳磁場測定システム用指入力装置
【図１】
0003559842.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003559842.tif 000008
【図８】
0003559842.tif 000009
【図９】
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