(57)【要約】  ユーザーにより生成された電気信号に応答する、ユーザーのための対話型通信のための方法、システム、およびソフトウェアは、（Ａ）ターゲット要素のリストを表す対話型の表示をユーザーに提供する工程と、（Ｂ）検出された、対話型表示に応答するユーザーにより生成された電気信号を受信する工程と、（Ｃ）検出された電気信号をディジタルデータに処理し、変換する工程と、（Ｄ）対話型表示を使用することによりディジタルデータを解析し、ユーザーに提示されたターゲット要素リストの１つをユーザーの選択に関連付ける工程と、を含む。ユーザーに提示されたターゲット要素のリストの階層関係に基づいて工程（Ａ）−（Ｄ）を反復的に繰り返し、ユーザーが望むターゲット要素を選択する。
2007505423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザーにより生成された電気信号に応答する、前記ユーザーのための対話型の通信方法であって、
（Ａ）ターゲット要素のリストを表す対話型の表示をユーザーに提供する工程と、
（Ｂ）検出された、前記対話型表示に応答するユーザーにより生成された電気信号を受信する工程と、
（Ｃ）前記検出された電気信号をディジタルデータに処理し、変換する工程と、
（Ｄ）前記対話型表示を使用することにより前記ディジタルデータを解析し、ユーザーに提示された前記ターゲット要素リストの１つを前記ユーザーの選択に関連付ける工程と、
（Ｅ）ユーザーに提示されたターゲット要素のリストの階層関係に基づいて工程（Ａ）−（Ｄ）を反復的に繰り返し、ユーザーが望むターゲット要素を選択する工程と、
を含む方法。
【請求項２】
前記検出された電気信号を受信する工程がユーザーの神経筋部位で生成された電気信号を受信する工程を含み、前記検出された電気信号をディジタルデータに処理し変換する工程が、前記受信された電気信号をディジタル・データストリーム信号へフィルタリングし変換する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記電気信号を受信する工程が、時間周期毎に前記電気信号を２バイトの１６進コードとして受信する工程をさらに含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出された電気信号をディジタルデータに処理し変換する工程が、前記受信された２バイトの１６進コードを時間周期毎に単一の十進値に変換する工程をさらに含む請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記検出された電気信号をディジタルデータに処理し変換する工程が前記十進値をグラフィック表示に表示する工程をさらに含み、最新の時間周期間の十進値が、前記グラフィック表示上に表示されたある纏った範囲の連続する時間周期間の、以前のある時間周期間の十進値を置換する請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記ディジタルデータを解析しユーザーの選択に関連付ける工程が、前記検出された電気信号と前記電気信号の閾値とを比較する工程含む請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記閾値が、ある時間周期にわたった最大と最小の検出電気値間の中線値を含む請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記ディジタルデータを解析しユーザーの選択に関連付ける工程が、前記検出された電気値に対応するグラフの形状に関係するパラメータを分析する工程を含む請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記パラメータが前記グラフの傾き（変化率）を含む請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記グラフィック表示の最大値と最低値が、前記検出された電気信号のある時間周期にわたる最大値と最低値を確定することにより自動的に確定される請求項５に記載の方法。
【請求項１１】
前記ユーザーに対話型の表示を提供する工程が、それぞれが一組のターゲット要素を含むｎ個のリストを表示する工程を含み、前記ユーザーの選択が、ユーザーが望む前記ターゲット要素を含むｎ個のリストの１つを示す請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
ｎ＝２である請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
ユーザーにより選択されたリストがただ１つのターゲット要素を含むまで、前記工程（Ｅ）が反復的に繰り返される請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記検出された電気信号が筋電計（ＥＭＧ）の信号を含む請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
その上にプログラムコードが記録されたコンピュータ読取り可能な媒体であって、前記プログラムコードは、計算機システムに、
（Ａ）ターゲット要素のリストを表す対話型の表示をユーザーに提供する工程と、
（Ｂ）前記対話型表示に応答するユーザーにより生成された電気信号を受信する工程と、
（Ｃ）前記検出された電気信号をディジタルデータに処理し変換する工程と、
（Ｄ）前記対話型表示を使用することにより前記ディジタルデータを解析し、ユーザーに提示されたターゲット要素のリストの１つをユーザーの選択に関連付ける工程と、
（Ｅ）ユーザーに提示されたターゲット要素のリストの階層関係に基づいて工程（Ａ）−（Ｄ）を反復的に繰り返し、ユーザーが望むターゲット要素を選択する工程と、を含む工程を実行させるようにプログラムされた媒体。
【請求項１６】
ユーザーにターゲット要素のリストを表す対話型表示を反復して提供する表示装置と、
前記対話型表示に応答するユーザーにより生成された電気信号を検出するセンサから検出された電気信号を受信するとともに、前記受信された検出された電気信号をディジタルデータに変換するように構成された信号処理ユニットと、
前記ディジタルデータを解析し、前記表示装置により前記ユーザーに提示された前記ターゲット要素のリストの１つを前記ユーザーの選択に関連付ける選択ユニットと、を含む対話型通信システム。
【請求項１７】
前記センサから受信された電気信号を表すディジタル・データストリームを生成する、前記センサに動作可能に接続され、ある時間周期の間に検出された前記電気信号を表す２バイトの１６進コードを生成する、フィルタとＡ／Ｄ変換器とをさらに含む請求項１６に記載の通信システム。
【請求項１８】
前記信号処理ユニットが前記時間周期の間に、前記受信された２バイトの１６進コードを十進値に変換し、
前記表示装置が十進値をグラフィック表示で表示し、
最新の時間周期間の十進値が、前記グラフィック表示上に表示されたある纏った範囲の連続する時間周期間の、以前のある時間周期間の十進値を置換する請求項１７に記載の通信システム。
【請求項１９】
前記選択ユニットが前記検出された電気信号を閾値と比較し、前記検出された電気信号と同時期に表示されたリストの選択を確定する請求項１６に記載の通信システム。
【請求項２０】
前記選択ユニットは前記検出された電気信号に対応するグラフの形状と関係するパラメータを解析し、前記検出された電気信号と同時期に表示されたリストの選択を確定する請求項１６に記載の通信システム。
【請求項２１】
前記表示装置が、前記検出された電気信号のある期間にわたる最大値と最低値を自動的に確定する工程に基づいてグラフィック表示の最大値と最低値を確定する請求項１６に記載の通信システム。
【請求項２２】
前記表示装置は、各々が一組のターゲット要素を含むｎ個のリストを含む対話型表示をユーザーに提供し、前記選択ユニットは、ユーザーが望むターゲット要素を含むｎ個のリストのうち１つをユーザーが選択することを確定する請求項１６に記載の通信システム。
【請求項２３】
ｎ＝２である請求項２２に記載の通信システム。
【請求項２４】
前記検出された電気信号が筋電計（ＥＭＧ）の信号を含む請求項１６に記載の通信システム。
【請求項２５】
受信された電気信号を表すディジタル・データストリームを生成する工程と、
前記電気信号の値を表す十進値をある時間周期にわたって生成する工程と、
前記十進値をグラフィック表示で表示する工程と、を含む電気信号を処理し表示する方法であって、
最新の時間周期間の十進値が、前記グラフィック表示上に表示されたある纏った範囲の連続する時間周期間の、以前のある時間周期間の十進値を置換する方法。
【請求項２６】
前記グラフィック表示の最大値と最低値は、ある時間周期、またはある連続時間周期にわたって受信された電気信号のうち受信された最大値と最低値に基づいて自動的に確定される請求項２５に記載の方法。
【請求項２７】
前記電気信号が生物学的活動を表わす請求項２５に記載の方法。
【請求項２８】
前記検出された電気信号と閾値との比較に基づいて選択指示を検出する工程をさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記電気信号値のグラフィック表示に関連するパラメータを解析する工程に基づいて選択指示を検出する工程をさらに含む請求項２５に記載の方法。
【請求項３０】
前記パラメータが前記グラフィック表示の傾きまたは変化率を含む請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記電気信号が地質学的データ、気象データ、天文学的データ、自動制御装置データ、または生医学的監視データの１つを表わす請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
（Ａ）前記ターゲット要素をｎ個のリストに分割する工程と、
（Ｂ）前記ｎ個のリストをユーザーに表示する工程と、
（Ｃ）前記ｎ個のリストの１つをユーザーが選択することを確定する工程と、
（Ｄ）前記工程（Ｃ）で選択されたリストがただ１つのターゲット要素を有するまで、工程（Ａ）と工程（Ｃ）で選択されたリストのターゲット要素だけを使用することにより工程（Ａ）−（Ｃ）を反復的に繰り返す工程と、を含むターゲット要素のリストから対話的に選択する方法。
【請求項３３】
ｎ＝２である請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
リスト内のターゲット要素もまたリストを表わす請求項３２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願の相互参照）
本出願は合衆国法典第３５編１１９条（ｅ）に基づいて米国仮特許出願第６０／４７７，７６２号（２００３年６月１２日出願）に対し優先権の利益を主張し、あらゆる目的のために、その開示を本明細書に完全に取り入れる。
【０００２】
本発明は一般に、アナログ信号から導出したディジタル・データストリームを表示し解析する工程と、解析されたデータ・ストリームから選択指示を確定する工程と、指数関数的削減アルゴリズムに基づいて反復的選択を実行する工程と、を含む対話型の通信または解析システム、および方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
遭遇する問題の１つに心身障害者との対話的な意思疎通がある。そのような人々は多くの場合、積極的に対話的に意思疎通する能力（例えば、動作範囲または運動能力）がなく、従って、何を望むかを示すといった、あらゆるタスクのうち最も基本的なタスクを実行するには他の人の支援を必要とする。更に、障害者は何を望むかを容易に表現できないので、彼らがその願望を表現するための用途に適した対話型装置と効果的にコミュニケートすることも、それを利用することもできない。そのような対話型装置の大きさの減少と併せてその処理能力が急速に増加したことにより、先に特定した欠点のいくつかが対処されればこれらの対話型装置は、不具の意思疎通に対し今日非常に適合可能性が高い。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
一態様では、本発明はユーザーにより生成された電気信号に応答する対話型通信方法、ソフトウェアとユーザー用のシステムを提供する。本方法は、（Ａ）ターゲット要素のリストを表す対話型表示をユーザーに提供する工程と、（Ｂ）検出された、対話型表示に応答するユーザーにより生成された電気信号を受信する工程と、（Ｃ）検出された電気信号をディジタルデータに処理し、変換する工程と、（Ｄ）対話型表示を使用することにより、ユーザーに提示されたターゲット要素リストの１つをユーザーの選択に関連付けるようにディジタルデータを解析する工程と、（Ｅ）ユーザーに提示されたターゲット要素のリストの階層関係に基づいて工程（Ａ）−（Ｄ）を反復的に繰り返し、ユーザーが望むターゲット要素を選択する工程と、を含む。
【０００５】
一態様では、上記電気信号は、ユーザーの神経筋部位で生成された生物学的信号を表す。
【０００６】
別の態様では、ディジタルデータを処理し変換する工程が、検出された電気信号に対応する変換された十進値をグラフィック表示で表示する工程をさらに含み、最新の時間周期間の十進値が、グラフィック表示上に表示されたある纏った範囲の連続する（または周期的な）時間周期間の、以前の（例えば先行する）ある時間周期間の十進値を置換する。
【０００７】
さらなる態様では、本発明は電気信号を処理し表示するための方法を提供する。本方法は、受信された電気信号を表すディジタル・データストリームを生成する工程と、電気信号の値を表す十進値をある時間周期にわたって生成する工程と、十進値をグラフィック表示で表示する工程とを含む電気信号を処理し表示する工程を含み、最新の時間周期間の十進値が、グラフィック表示上に表示されたある纏った範囲の連続する時間周期間の、以前のある時間周期間の十進値を置換する。
【０００８】
さらなる態様では、グラフィック表示の最大値と最低値が、ある時間周期間、またはある連続する時間周期にわたって受信された電気信号の受信された最大値と最低値に基づいて自動的に確定される。
【０００９】
別の態様では、本発明はターゲット要素のリストから対話的に選択する方法を提供する。本方法は、（Ａ）ターゲット要素をｎ個のリストに分割する工程と、（Ｂ）ユーザーにｎ個のリストを表示する工程と、（Ｃ）ｎ個のリストの１つをユーザーが選択することを確定する工程と、（Ｄ）工程（Ｃ）で選択されたリストがただ１つのターゲット要素を有するまで、工程（Ａ）と工程（Ｃ）で選択されたリストのターゲット要素だけを使用することにより工程（Ａ）−（Ｃ）を反復的に繰り返す工程と、を含む。
【００１０】
本明細書に組み込まれ、また本明細書の一部を構成する添付の図面は本発明の実施例を図示し、上に与えられた概要と以下に与える実施例の詳述な説明と共に、本発明の原理を説明するのに役立つ。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
本発明は、アナログ・ソースから導出されたディジタルデータの改良された表示及び解析を使用する対話型通信と解析のための方法（そして、関連するシステムとソフトウェア）と、上記ディジタルデータの解析から選択指示を確定することと、さらに大きなターゲット要素のリストからターゲット要素を迅速に選択する指数関数的削減アルゴリズムとともに選択指示を用いる選択システムと、を対象とする。
【００１２】
本発明につき、図面を参照し以下に説明する。これらの図面は、本発明のシステム、方法、およびプログラムを実現する特定の実施例のある詳細を図示する。しかしながら、図面により本発明を説明することで、同図面内に存在し得るいかなる制約も本発明に課されると解釈すべきではない。本発明は、その動作を達成するための方法、システム、および任意のコンピュータ読取り可能な媒体上のプログラム製品を想定している。本発明の実施例は、既存のコンピュータ・プロセッサを使用することにより、あるいは本目的または他目的のために組込まれた専用コンピュータ・プロセッサにより実現することができる。
【００１３】
上述のように、本発明の範囲の実施例は、コンピュータ読取り可能な媒体上のプログラム製品、およびコンピュータ実行可能命令またはキャリア上に格納されたデータ構造を搬送、または有するキャリアを含む。そのようなコンピュータ読取り可能な媒体は、汎用または専用コンピュータによりアクセス可能な任意の入手可能な媒体であってよい。一例として、そのようなコンピュータ読取り可能な媒体として、ＲＡＭ、ＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭあるいは他の光ディスク記憶装置、磁気ディスク記憶装置あるいは他の磁気記憶装置、または所望のプログラムコードをコンピュータ実行可能命令またはデータ構造の形式で搬送または格納するために使用でき、汎用または専用コンピュータによりアクセス可能な他の任意の媒体が挙げられる。情報がネットワークあるいは他の通信接続（ハードワイヤード、ワイヤレス、あるいはハードワイヤードまたは無線の組合せのいずれか）によってコンピュータに転送または提供される場合、該コンピュータは該接続をコンピュータ読取り可能な媒体と見なす。したがって、このような任意の接続を厳密にはコンピュータ読取り可能な媒体と呼ぶ。上記組合せもコンピュータ読取り可能な媒体の範囲に含むべきである。コンピュータ実行可能命令は、例えば、汎用コンピュータ、専用コンピュータ、または専用処理装置に、ある機能またはある機能群を実行させる命令やデータを含む。
【００１４】
本発明は、ネットワーク化された環境のコンピュータにより実行されるプログラム・モジュールなど、コンピュータ実行可能命令を含むプログラム製品により一実施形態で実施可能な方法の工程との一般的関連において説明される。一般に、プログラム・モジュールは特定のタスクを実行するか、あるいは特定の抽象データ型を実施するルーチン、プログラム、オブジェクト、構成要素、およびデータ構造等を含む。コンピュータ実行可能命令、関連データ構造、およびプログラム・モジュールは、ここに開示された方法の工程を実行するためのプログラムコードの例を表現する。そのような実行命令またはその関連データ構造の特別な順序は、説明された機能をこのような工程において実施するための対応する作用の例を表現する。
【００１５】
本発明は、プロセッサを有する１つまたは２以上のリモートコンピュータへの論理的接続を用いることによりネットワーク化された環境において作動されるのに適する。論理的接続としては、制約ではなく一例としてここで提示されるローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）と広域ネットワーク（ＷＡＮ）が挙げられる。そのようなネットワーク環境は、オフィス全体あるいは企業体全体に渡るコンピュータネットワーク、イントラネット、インターネットでは一般的である。当業者は、そのようなネットワーク・コンピューティング環境は、パーソナルコンピュータ、携帯型装置、マルチプロセッサ・システム、マイクロプロセサーに基づくか、またはプログラム可能な民生用電子機器、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレーム・コンピュータ等を含む多くのタイプのコンピュータ・システム構成を通常、包含するということを認識するであろう。本発明もまた、通信網を介してリンクされる（ハードワイヤードのリンク、ワイヤレス・リンク、あるいはハードワイヤードまたは無線リンクの組合せにより）、ローカルおよび遠隔処理装置によりタスクが実行される分散コンピューティング環境において実行することができる。分散コンピューティング環境では、プログラム・モジュールはローカルおよび遠隔記憶装置に設置することができる。
【００１６】
先に議論したように、一実施形態において本発明は心身障害者用の対話型通信装置を対象としており以下の３つの構成要素を含む。（１）仮想アナログ実時間信号プロッタ（Virtual Analog Real Time Signal Plotter）（ＶＡＲＳＰ）、（２）指数関数的に強化された英数字ストリング選択器（ＥＬＡＳＳ）、および（３）自動信号範囲調整装置（ＡＳＲＡ）。これら構成要素はそれぞれ本明細書でさらに詳細に議論される。これら構成要素のそれぞれは、本明細書では対話型通信装置（例えば、心身障害者用）の実施例に関して説明されるが、これらはまた、さらにここで説明される広範囲な他のアプリケーションで使用するためにも設計されていることを理解すべきである。
【００１７】
仮想アナログ実時間信号プロッタ（ＶＡＲＳＰ）
ＶＡＲＳＰは適切な電気信号（例えば筋電計（ＥＭＧ）信号）を処理しプロットするように設計される。これらの信号は任意のソースから受信することができるが、一実施形態においては、セラヒューティック・アライアンス（株）（Therapeutic Alliance
s, Incorporated）により開発された市販のＮｅｕｒｏＥＤＵＣＡＴＯＲ（商標）  ＥＭＧプロセッサ（以下、「ＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒ」）により送信された一意的に配置されたデータ・ストリームを処理し、利用するように設計される。当業者は、ＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒ  ＥＭＧ取込および処理装置は、ＥＭＧの取込および処理（すなわち、デジタル化）装置の単なる１例であることを認識するであろう。他のＥＭＧ取込ならびに処理装置もまた、このＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒの代わりに用いることができることを想定している。例えば、ＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒの４つのチャネルの各々は、ターゲットの神経筋部位上の皮膚に付着された個々のＥＭＧセンサ一セットを例えば５０ミリ秒ごとにポーリングする。ＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒはアナログＥＭＧ信号をディジタル化し、５０ミリ秒のタイムスパンにおけるターゲット神経筋部位の中心の両端のマイクロボルト（ｍＶ）電位降下の中央値を示す一意的な２バイトセットの１６進コードに翻訳する。この２バイト１６進セットは、ＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒによりデータ・ストリームでケーブルに沿って例えばデスクトップまたはラップトップ・パーソナルコンピュータ（ＰＣ）の標準ＣＯＭ１ポートに結合する９ピンの直列プラグへ送信される。当業者は、代替の実施例ではケーブルの代わりにワイヤレスまたは他の通信手段を用いることができるであろうことを認識するであろう。
【００１８】
ＶＡＲＳＰは、５０キロヘルツ（ｋＨｚ）を超えた速度でＣＯＭ１ポートをポーリングし、各２バイトセットの１６進コードを確認した後、５０ミリ秒期間のターゲットとされる神経筋部位での読み取り値ｍＶを表現する単精度の十進値に変換する。
【００１９】
一実施形態において、ＶＡＲＳＰアルゴリズムは、データ・ストリームからのｍＶ読み取り値の５秒の軌跡をプロットし、それを以下の方法で５０ミリ秒ごとに更新する。（Ｉ）５秒の軌跡をプロットし、次にその軌跡で最も古いｍＶ値を廃棄し、最新のｍＶ値を加える。（ＩＩ）廃棄されたｍＶ値を有する古い５秒の軌跡を消し（始めに）、最新のｍＶ値を有する新しい５秒の軌跡を描き直す（最後に）。（ＩＩＩ）このようにして、グラフは５０ミリ秒ごとに画面全体を進行するように表れる。
【００２０】
その工程は５０ミリ秒ごとに繰り返され、実時間アナロググラフの画面（ＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒから受信されるディジタル・データストリームから導出された仮想アナログ実時間信号）を生成する。
【００２１】
一実施形態において、ＶＡＲＳＰアルゴリズムは、アナログプロット（表示）の外観を有する右から左へのストリーミング・グラフであるが画像特性の特殊性及びディジタルデータを処理するという公知の利点を利用するグラフとして線形時間をベースとする、画面を左から右に自然に流れるディジタル・データストリームを表現する。
【００２２】
ＶＡＲＳＰグラフのプロットは入力データ・ストリームの実時間の視覚的解析に必須であり、またユーザー（特に障害者ユーザー）がターゲットとされる神経筋部位で開始しようと努める神経筋活動のレベルを評価するための能力にとって必須である。
【００２３】
当業者により認識されるように、ＶＡＲＳＰアルゴリズムは、信号がアナログ的な（例えば、生物学的な）部位から生じるが変換されてセンサからディジタル・データストリームで送信される、生物学的および医学的監視のあらゆる領域での応用を有する。
【００２４】
１つの態様では、ＶＡＲＳＰアルゴリズム（上述の）は任意のディジタル・データストリームを、実時間アナログ・プロットのあらゆる特性を有するグラフィック表示に翻訳する能力を有する。例えば、そのようなディジタル・データストリームは、天文学的、地質学的、気象学的、電子的及び／または機械的ソースからの監視データあるいは遠隔測定から生成し得る。
【００２５】
一実施態様では、本発明は、ユーザーにより生成された選択あるいは指示の信号が受信されたＥＭＧ信号の処理に基づいて検出できるようにする。これらのＥＭＧ活動レベル（例えば、マイクロボルトで測定される）を変化させることにより、身体障害者またはそうでない者は多くの方法で「オン」信号を起動することができる。１つの方法は、これらのＥＭＧ信号をあるレベル（「トリガーライン」）を超えて上昇させることである。このレベルは中線（本明細書で以下に説明される）がトリガー・ラインとして役立つＥＬＡＳＳ（以下に議論される）が動作していれば、例えば動的に変えてもよい。
【００２６】
他の方法（「デルタ・システム」）は、ユーザーがＥＭＧ信号を所定時間、ある方法で、例えば２つの連続値サンプルから拡張された数の値のサンプルまで変化するある周期にわたった変化率を解析することにより変化させた場合、そのＥＭＧ信号に基づいて選択指示を検出することである。例えば、５０ミリ秒ごとにサンプリングする場合、その周期は、５１ミリ秒（２個のサンプル）から１秒（１９個のサンプル）まで、あるいはさらに長く変化してもよい。このデルタ・システムは、単純な直線加速から複雑な増加及び／または減少のセットまでによって異なる。
【００２７】
指数関数的に強化された英数字ストリング選択器(Exponentially Leveraged Alphanumeric String Selector)（ＥＬＡＳＳ）
ＥＬＡＳＳアルゴリズムは、単一のキーストロークまたはＥＭＧに端を発する（または他の電気信号の）「オン」指示信号による英数字文字と英数字ストリング（あるいは、符号または図形要素も）に対し高度に強化された制御を実現するように設計される。
【００２８】
ＥＬＡＳＳは、分子が１で分母が任意の整数を有するある分数（「削減係数」）だけ要素リストを繰り返し低減すること（「指数関数的な削減」）によりユーザーがそのリスト内で特定の要素（「ターゲット要素」）を探し出すことを可能にする選択システムである。例えば２の削減係数によるリストは、唯一のターゲット要素が残されるまで、各削減で当該ターゲット要素を含む半分を選択することにより漸進的に（または反復的に）半減される。
【００２９】
ＥＬＡＳＳは、順番にリストの各要素を選択または棄却する判断を必要とする逐次的な反復よりはるかに速くターゲット要素をリストから選択する（すなわち、選び出す）指数関数的な数学を利用する。例えば６４個の要素リストを探索する逐次的な反復は、ターゲット要素がリスト上の第６４番目の要素であったならばその要素を捜し出すためにリストを介して反復する６４回の選択サイクルを取り得る。ＥＬＡＳＳでは２の削減係数を用いることにより、すなわち６４から３２、１６、８、４、２、１までの削減の各選択時に残りのリストを半分にすることにより完了すると、ターゲット要素がリスト上のどこに現れようともそれを捜し出すのに常に６回の選択（６４は２の６乗に等しいので、６回の選択）をとることになる。
【００３０】
ＥＬＡＳＳの指数関数的な削減は、４分の１（４の削減係数）、または８分の１（８の削減係数）等、他の任意の削減係数により生成しても良い。
【００３１】
ＥＬＡＳＳはこの指数関数的強化を利用して任意の長さのリストを処理する。
【００３２】
リスト上の任意の要素自体がリストであってもよいので、ＥＬＡＳＳは、指数関数的強化を組み合わせて採用してもよい。リストの任意の要素それ自体が任意の長さの付加的なリストであってもよく、このリストを今度は指数関数的強化により減少させることができる。例えば、ユーザー（あるいは選択器）に対し提示されたターゲット要素のリストの各セットに存在するターゲット要素の代わりに、初期の繰り返しではターゲット要素群を表すリスト（すなわち、集合）をユーザーに提示することができ、その結果多くの要素を一組の繰り返し期間にユーザーに提示できるということを当業者は認識するであろう。後続の繰り返しにおいて、該集合は、ユーザーにより選択されるターゲット要素の実際のリストを現わすように展開することができる。単純化した例では、ユーザーへの初期表示では、「食物」と「飲み物」の２つの集合を表示することができる。他の例では、初期の選択が「要求」、「食物と飲み物」、「挨拶」、および「身の回りの世話」の４つの集合の１つであって、一旦「食物と飲み物」が初期の選択として選ばれると「食物」と「飲み物」の選択を提示することができる。一旦、ユーザーがこれらの集合の１つ（例えば「食物」）を選んだならば、選択された集合に対応するターゲット要素のリスト（例えば食物要素または食物要素の集合）をさらに選択するためユーザーに提供することができる。この繰り返しの選択過程は（提示されたターゲット要素の集合、ターゲット要素、またはその組合せに基づいた）、所望のターゲット要素が選択されるまで継続される。
【００３３】
ＥＬＡＳＳは、コンピュータ画面（あるいは他の装置の表示）上にリストを表示し、指数関数的な削減によりそれを減少させる一意的な選択方法である。ここでの説明はコンピュータ画面またはコンピュータ表示を指すが、ＰＤＡ、無線電話または無線装置上の表示のような選択可能な他の表示がここに説明された本発明の範囲内であることを同業者は認識するであろう。
【００３４】
一実施態様において、２の削減係数を用いることにより、ＥＬＡＳＳはターゲット要素の各半分を画面上の個別のウインドウ（この「リスト・ウインドウ」は画面上に２つある）に表示し、リスト上のあらゆる要素をレビューするユーザーの能力を最大限に生かす。ユーザーがターゲット要素を含むリストを表示するリスト・ウインドウを選択すると、ＥＬＡＳＳは両方のリスト・ウインドウを消去し、そして選択されたリストの選択されたターゲット要素を２等分することにより選択されたリストを表示する。次に、選択されたリストの各半分は、それ自身のウインドウ内の個別リストとして２つのリスト・ウインドウをコンピュータ画面上に同時に表示する画面上に表示される。このようにして、所望のターゲット要素が、画面上に表示される上記２つのリスト・ウインドウの１つに残されるまで、ＥＬＡＳＳはユーザーがもとのリストまたはターゲット要素を介して反復するのを可能にする。この反復過程が継続するにつれて、所望のターゲット要素は、コンピュータ画面上に表示される当該リスト・ウインドウ内に単独で現われる。所望のターゲット要素が、画面上に表示されたリスト・ウインドウ中に存在する唯一のターゲット要素となると、ＥＬＡＳＳは、所望の特定ターゲット要素に対応する応答を起動するように設計されている。例えば、ＥＬＡＳＳは画面上に当該要素をより大きな活字で表示し、またそれをテキストからスピーカーあるいはヘッドホンによる言葉に変換することができる。ＥＬＡＳＳはまた、ロボット装置の動き、エアコン、照明、テレビ、ラジオまたはステレオ・システムのような機器制御；電子メール動作；インターネット動作（ブラウズまたは探索）；そしてワードプロセッサのようなプログラムを開始し、操作させるかまたは閉じるか、あるいは電子ファイルを開き、操作し、保存するようなコンピュータ動作；あるいはシステムを各ユーザーに対しよりよくカスタマイズできるようにＥＬＡＳＳシステム自体の設定をさらに調整すること等の、相応の機能を（あるいは、機能のセットも）起動することができるように設計される。
【００３５】
自動信号範囲調整装置(Automated Signal Range Adjustment)（ＡＳＲＡ）と選択の検出
ＡＳＲＡは、所定期間における最大ＥＭＧ値（マイクロボルト）と最小ＥＭＧ値（マイクロボルト）をプロットし、そしてこれら最大と最小ＥＭＧ値をより密接に包含することにより最大のＹ軸値を新しい値に調整する。結果として、実行される命令に対するトリガーとして役立つ中線（Ｍｉｄｌｉｎｅ）値（Ｙ軸値）を、上記所定期間にサンプリングされた最大ＥＭＧ値と最小ＥＭＧ値間の中ほどに調整する。上記中線値は中ほどの値である必要がないだけでなく、その代りに、検出された最大と最小のＥＭＧ信号値の間に位置する他の値と置換することができる（例えば、最大と最小ＥＭＧ値間の６０％または７５％の閾値をその代わりに用いることができる）ことを、当業者は認識するであろう。
【００３６】
ユーザーがこの中線あるいは検出されたＥＭＧ値に基づく他のある所定基準を超えるＥＭＧ信号を生成する瞬間に、選択信号または指示信号を生成することができる。上記所定の判断基準のあるものは、例えば、先に説明したような検出されたＥＭＧ信号値に基づいてプロットまたは表示された曲線の時間をベースにした形状と関係する判断基準を含んでも良い。選択または指示信号が当該瞬間に検出されると、本発明の一実施態様は当該瞬間に応じた命令の選択を実行する。当該瞬間に応じた命令の選択は、例えばコンピュータ画面グラフィックス（例えば、カーソルまたは他の指示器をコンピュータ画面上に表示されたアクティブなリスト・ウインドウ間で循環させること）、音、またはその組合せ等の様々な手段により表示あるいは表現することができる。本発明のある実施例において、ＡＳＲＡは、特定のユーザーがその神経部位において生成することができるものに対応して表示されたＥＭＧ範囲（マイクロボルト）を自動的に調整できるようにする。この自動調整は、別の人物が定期的に手動でその範囲を変化させる必要性を排除する（または削減する）。このような表示されたＥＭＧ信号範囲の自動調節は、検出されたＥＭＧ信号値のより限定された範囲が表示され、解析されるので、検出されたＥＭＧ信号のより微妙な解析に役立つ。
【００３７】
当業者は、可変範囲データ・ストリームを監視する場合にＡＳＲＡが様々な応用に使用できるであろうことを認識するであろう。このような応用としては、例えば段階的に増大する地震活動のような地質学的データ、悪化する天候または気候条件のような気象データ、または例えば知的ソースから発する信号などの非ランダム事象に関連した行動様式のような天文学データの自動制御監視が挙げられる。これらの応用は、警報、通告、警告、応答指示、および同様な活動、またはこれらの任意の組合せを起動するようにプログラムすることができる。
【００３８】
このような応用は、例えば電子レンジ、衣類乾燥機、またはエアコンの切替え動作を変更するファジイ論理システムで見られるような自動制御の応答機能も含む。これらの応用は、そのすべてが可能性として重大な結果に伴って頻繁に変化する動的状態で動作する、国際宇宙ステーションのような軌道周回物体の複合的なオリエンテーションや状態等の複合システムからプラ−ク清浄医療用ロボット（medbot）のようなナノテクノロジー装置の活動までを含むことができる。
【００３９】
このような応用はまた、生命徴候、神経筋活動、および全身のオリエンテーション（直立、移動、休止）から準分子事象（場または空間にわたる粒子交換、あるいは粒子特性の変化等）までの検知可能なあらゆる生物学的活動など、要素の生医学的監視機能も含む。
【００４０】
ターゲット要素リストからの対話型選択例
図１は、２つのチャネルからのグラフが表示された、２つのウインドウ１１０と１２０が表示されたコンピュータ画面１００表示を示し、各チャネルは神経筋部位で検出された生物学的活動から生成されたＥＭＧ信号活動に対応する。ＶＡＲＳＰおよびＡＳＲＡに関して上に議論されたように、本発明のある実施例は、心身障害ユーザーが適切な神経筋部位のＥＭＧセンサ（例えばＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒ  ＥＭＧプロセッサと互換性のあるセンサ等）を備えることを実現する。センサを設けることが可能な神経筋部位の例としては、外部からアクセス可能な身体上のあらゆる神経筋部位（その表皮の外部層上に皮膚センサを備えた）、例えば二頭筋、あるいは前腕の屈筋または伸筋筋肉にわたる皮膚の表面、そして極端な障害の場合には額を横切る前頭にわたる表皮を含む。また、接触センサの代わりに（あるいは、これに加えて）、上に議論したように、変化する抵抗、キャパシタンス、磁界、あるいは光透過または反射の検出に基づく遠隔センサもまた用いることができることを理解すべきである。
【００４１】
図２は、ユーザーに対して表示される例示的な初期画面２００を示す。この初期画面は、ユーザーにより望まれ得るターゲット要素の初期集合が示された４つのテキストボックスを開示する。例えば、図示の初期集合は「要求」２０５、「身の回りの世話」２１０、「食物と飲み物」２１５、および「挨拶」２２０とを含む。カーソルまたは他の表示器は、どのテキストボックス（そして集合）が特定の瞬間にアクティブかあるいは選択可能かの表示がユーザーに対して提供されるように４つのテキストボックス２０５、２１０、２１５、２２０のそれぞれを循環する。本発明のある実施例に記載のシステムにより処理されたＥＭＧ信号に基づき、選択指示ＥＭＧ信号が例えば上に議論されたようにＡＳＲＡに関して検出される。選択指示ＥＭＧ信号が検出される瞬間のカーソル（または他の指示物）により強調表示される集合またはテキストボックスは、その瞬間にユーザーにより選択されたものと見なし、次に、選択された集合またはテキストボックスに基づいてさらなる処理が実行される。図２に示すように、カーソルが集合またはテキストボックスの２２０を強調表示している時に、選択指示ＥＭＧ信号が検出されると、「挨拶」の集合またはテキストボック２２０がユーザーにより選択されたとみなされる。
【００４２】
図３は、ターゲット要素の初期集合とリスト間の関係を図示するブロック線図である。この表示システムは、ホームの表示１５０から初期集合である「要求」２０５、「身の回りの世話」２１０、「食物と飲み物」２１５、および「挨拶」２２０の表示へと進む。初期集合の１つがユーザーにより選択されると、システムは次に、所望のターゲット要素が選択されるまで２値の選択器２５０を用いることにより、対応するターゲット要素リスト；２０５Ｌ，２１０Ｌ，２１５Ｌ，または２２０Ｌを反復して表示する。すなわち、「要求」２０５の集合が選択されると対応するリスト・ウインドウ２０５Ｌが反復して表示される。「身の回りの世話」２１０の集合が選択されると、対応するリスト・ウインドウ２１０Ｌが反復して表示される。「食品と飲み物」２１５の集合が選択されると、対応するリスト・ウインドウ２１５Ｌが反復して表示される。最後に、「挨拶」２２０の集合が選択されると、対応するリスト２２０ウインドウが表示される。選択されたアクション・リスト・ウインドウが唯一つのターゲット要素を含んで残されると、そのターゲット要素はユーザーにより効果的に選択され、システムは次に選択されたターゲット要素に従ってさらなる処理を実行する。選択されたターゲット要素に従う、さらなる処理は、別のものと通信する単なる通信メッセージであってもよいし、あるいはロボット、コンピュータアプリケーションを起動するか、またはあるサービスを獲得する処理を始めるといった他のある装置またはシステムに対する作用を起動してもよい。
【００４３】
従って、ユーザーが図２の「挨拶」２２０の集合またはテキストボックスを選択すると、図４に示すように対応する２つのリスト・ウインドウ２２０Ｌがユーザーに対して表示される。リスト・ウインドウ２２２が６つの挨拶のリストを提示する一方で、カーソルまたは他の同様な指示物が２つのリスト・ウインドウ２２２と２２４間を反復する間に、リスト・ウインドウ２２４は別の６つの挨拶のリストを提示する。次に、先に説明した選択方法を使用することにより、ユーザーは、２つのリスト・ウインドウのどちらが所望のターゲット要素（挨拶）を含んでいるかに基づいて２つのリスト・ウインドウ２２２または２２４の１つを選択する。その後、ユーザーが２つのリスト・ウインドウ２２２または２２４の１つを選択すると、６つのターゲット要素（すなわち挨拶）は、それぞれが６つのターゲット要素のうち３つを含む２つの付加的なリスト・ウインドウに分割される。このようにして選択過程は、選択されたリスト・ウインドウがただ１つのターゲット要素（すなわち所望のターゲット要素）を含むまで、指数関数的にターゲット要素の数を削減する。
【００４４】
従って、図５に示されるように、リスト・ウインドウ２２６はリスト・ウインドウ２２２に表示されたターゲット要素のリストのターゲット要素の１つのみを含む。一画面当たり（すなわち１選択当たり）２つのリスト・ウインドウを使用することは本質的には、所望のターゲット要素が葉ノードで発見されるまで二進樹を横断することになることを当業者は認識するであろう。当業者はまた、選択過程をさらに促進するために三分岐樹または他のｎ分岐樹を使用することができるということを認識するであろう。当然、選択過程に高次分岐樹アルゴリズムを使用することはまた、コンピュータ画面上に同時に表示される追加のリスト・ウインドウを必要とし、従って、ユーザーに対しより厄介な決定過程を要求することになる。従って、例えば、三分岐樹選択アルゴリズムを使用することは、３つのリスト・ウインドウがユーザーに対し同時に表示されることを要求することになる。
【００４５】
図６は、先に議論された工程の段階を実施するのに使用されるシステムの構成要素のブロック線図である。ＥＭＧセンサ３００は、身体の神経筋部位に貼り付けられたセンサからの神経筋信号（ｍＶで）を捕獲する。センサを貼り付けることができる神経筋部位の例としては、外部からアクセス可能な身体上のあらゆる神経筋部位（その表皮の外部層上に皮膚センサを備えた）、例えば二頭筋、あるいは前腕の屈筋または伸筋筋肉にわたる皮膚の表面、そして極端な障害の場合には額を横切る前頭にわたる表皮を含む。神経筋活動を検出するこのようなＥＭＧセンサは当業者にとって周知であり、現在商業的に広く使用されている。神経筋部位からのＥＭＧ信号は、ＶＡＲＳＰに関して先に議論されたＮｅｕｒｏＥｄｕｃａｔｏｒシステムのようなフィルタリング並びにＡ／Ｄ変換システム３２０へ送信される。フィルタリングおよびＡ／Ｄ変換システム３２０は、ＶＡＲＳＰに関して以前議論したようにディジタル・データストリームを計算ユニットへ提供する。その後は、計算ユニット３４０内に用意されたＶＡＲＳＰ構成要素はＶＡＲＳＰに関してもここに議論したように、ディジタル・データストリームを受信し、処理し、そして仮想アナロググラフとして表示する。計算ユニット３４０もまた、ユーザー（表示装置）へ対話式に画面表示を提供するハードウェアとカスタマイズされたソフトウェアを含んでいるので、この時ＥＭＧセンサ３００により採集される生物学的信号すなわちＥＭＧ信号を提供することにより、ユーザーは画面表示に応答することができる。表示装置もまた、ＥＬＡＳＳに関して前述したように指数関数的な削減選択過程を提供するソフトウェアを含む。計算ユニット３４０もまた、フィルタリングおよびＡ／Ｄ変換システム３２０からの受信ディジタル・データストリームを処理する信号処理ユニットと、受信されたＥＭＧ信号が例えば計算ユニット３４０によりユーザーへ提供される画面表示上に表示されたリスト・ウインドウの１つのユーザー選択を表すかどうかを確定する選出ユニットと、を含む。
【００４６】
本発明の前述の実施例の説明は図解と記述を目的として提示された。本発明は精緻的であることを、すなわち本発明を開示された精密な形態に制限することを意図していなく、したがって修正と変更は上記内容に照らし可能であるか、もしくは本発明の実践から取得することができる。本発明は、本発明の原理と、想定される特定の用途に適合するように当業者が本発明を様々な実施例の中で様々な修正により利用することを可能にする実用的な応用と、を説明するために選択され記載された。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】検出された電気信号のグラフィック表示に使用されるコンピュータ画面表示を示す。
【図２】例示的な初期の対話型画面を図示する。
【図３】ターゲット要素の初期の集合とリスト間の関係を図示するブロック線図である。
【図４】ターゲット要素の２つのリストを示す例示的な画面である。
【図５】選択されたターゲット要素を開示する例示的な画面である。
【図６】本発明の対話型通信システムの構成要素を図示するブロック線図である。
【図１】
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【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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【国際調査報告】
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