(57)【要約】【課題】手、足、口等眼瞼を使用することなく意識的に、人の意思を明確に他者に伝えることができる画像刺激−脳波意思伝達方法、及びそれに用いる簡便なシステムを提供する。【解決手段】被験者に、予め設定した手順でディスプレイ上の文字、語句、または図を短時間見せ、刺激開始後３００〜６００ｍｓｅｃの間において、刺激により被験者の脳波に陽性の電位（Ｐ３００）が発生しているか、否かを検出することにより意思伝達したい内容を選択することを特徴とする画像刺激−脳波意思伝達方法、及び被験者に予め設定された手順で「刺激」を見せるようにされているディスプレイ１、被験者の脳波を検出し得る脳波計３とその検出端２、アナログ／デジタル変換機４、及び得られたデータを演算処理し、表示し、記録するための制御部とからなる画像刺激−脳波意思伝達システム。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者に、予め設定した手順でディスプレイ上の文字、語句、または図（以下「刺激」という）を見せ、刺激開始後３００〜５００ｍｓｅｃの間において、被験者の脳波に刺激により陽性の電位（Ｐ３００）が発生しているか、否かを検出することにより意思伝達したい内容を選択することを特徴とする画像刺激−脳波意思伝達方法。
【請求項２】
脳波が頭頂葉の脳波であることを特徴とする請求項１記載の画像刺激−脳波意思伝達方法。
【請求項３】
被験者に予め設定された手順で「刺激」を見せるようにされているディスプレイ１、被験者の脳波を検出し得る脳波計３とその検出端２、アナログ／デジタル変換機４、及び得られたデータを演算処理し、表示し、記録するための制御部とからなる画像刺激−脳波意思伝達システム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、人が手、足を使用することなく、言葉を発することなく他者に人の意思を伝えることができる画像刺激−脳波意思伝達方法、およびそれに用いるシステムに関する。
【０００２】
［従来の技術］
従来の人が他人に意思を伝達するには、言葉を音声として口から発するか、キーボードや鉛筆、筆、ペン、シャープペンシル等の筆記用具を用い、文字を書くことにより、あるいは身振りや瞬きにより行ってきた。しかし、筋萎縮性側策硬化症のような病気をもった患者、あるいは怪我による身体的障害が重度の人は、手、足、口、眼瞼等が意思通り動かないため、言葉を発することが出来ないし、瞼で合図ができない、かつ筆記できない、あるいはキーボード等を操作でない身体が動かすことができず意思を伝達することができないという問題点があった。
【０００３】
人の意思を手、足、口、眼瞼等を使用することなく意識的に、他者に伝えるシステムとしては、例えば特開平１０−２６２９４３が提案されている。しかし、この公報で提案されているのは「複数箇所の脳波データを検出し、脳波変化を面分布情報として検出し、面分布情報の時系列変化パターンと、予め人体四肢各部位との運動と関連づける（請求項４）」方法であり、該方法では提案されている脳波を測定することで意思を伝達することは、簡単ではない。
【０００４】
その理由は、脳波には刺激に無関係に持続する電気活動である自発的脳波と、画面を見たり聞いたりする刺激によって誘導発生される脳波とがあるが、前者の自発的脳波で記録される電位の強弱、サイクルは脳の各部位で異なっていること、後者の刺激は非常に小さい反応であり、それにより誘発される電位は特殊な場合を除いては、刺激と直接関係のない脳電位に埋もれてしまって、識別が困難だからである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記した問題点を解決したもので、手、足、口、眼瞼等を使用することなく意識的に、人の意思を明確に他者に伝えることができる画像刺激−脳波意思伝達方法、及びそれに用いる簡便なシステムを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
すなわち本発明は、被験者に、予め設定した手順でディスプレイ上の文字、語句、または図（以下「刺激」という）を見せ、刺激開始後３００〜６００ｍｓｅｃの間において、刺激により被験者の脳波に陽性の電位（Ｐ３００）が発生しているか、否かを検出することにより意思伝達したい内容を選択することを特徴とする画像刺激−脳波意思伝達方法である。
【０００７】
脳波は頭頂葉の脳波を採用することが好ましい。
【０００８】
本発明はまた被験者に予め設定された手順で「刺激」を見せるようにされているディスプレイ１、被験者の脳波を検出し得る脳波計３とその検出端２、アナログ／デジタル変換機４、及び得られたデータを演算処理し、表示し、記録するための制御部とからなる画像刺激−脳波意思伝達システムに関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、本発明の画像刺激−脳波意思伝達システムを実施例により詳しく説明する。
本発明の１実施例の画像刺激−脳波意思伝達システムは、図１に示したように、ディスプレイ１、被験者の脳波を検出し得る脳波計３とその検出端２、アナログ／デジタル変換機４、及び得られたデータを演算処理し、表示し、記録するための制御部とからなっている。
【００１０】
図１で、１は表示画面であるディスプレイで、ＣＲＴディスプレイ、蛍光管ディスプレイ、液晶ディスプレイ等の種類を問わない外、ディスプレイ１と制御部４とは一体型構造とすることができる。
【００１１】
ディスプレイ１に呈示される画面としては、あらかじめ割り付けられた意思伝達内容が文字又は図形等の「刺激」として表示されている。尚、「刺激」は制御部４に印刷用プリンタを接続することにより、紙に印刷して出力することも可能である。
【００１２】
表示面に表示されている「刺激」はソフトウエアによりディスプレイ上に自動的に逐次表示され、自動的にかつ間欠的に消し去るようにされていてもよい。また、表示位置が特定できるようディスプレイ上の「刺激」の表示色、あるいは周囲の塗りつぶしの色、または明暗が変化するようにされていてもよい。表示時間、あるいは消し去る時間は任意に変えることができる。
【００１３】
次ぎに本発明の方法につき説明する。本発明の方法は、刺激開始後３００〜６００ｍｓｅｃの間において発生する脳波陽性の電位（Ｐ３００）に着目した方法である。脳波のＰ３００の一例を図３に示す。
【００１４】
具体的には被験者に、予め設定した手順でディスプレイ上の「刺激」を短時間見せ、被験者の脳波に「刺激」により陽性の電位（Ｐ３００）が発生しているか、否かを検出することにより、意思伝達したい内容を選択することからなる。
【００１５】
脳波の測定は、図２に示した頭部のいずれかの測定位置で行う。この位置は国際１０−２０法に基づいている。また、これらの位置の電極を探査電極とし、両耳朶連結を基準として測定することが好ましい。頭部の測定位置のうち、頭頂葉（図２のＰＺの位置）の脳波を測定すると、被験者が意図する対象に対するＰ３００が明確に現れるため特に好ましい。
【００１６】
脳波を測定するための装置としては公知の各種の装置を使用することが可能である。例えば、（脳波計、生体信号増幅器）等の装置を用いることができる。
【００１７】
上記方法で測定した脳波は、意志伝達相手である医者や看護人に分かるように、例えば、図１に示したようにアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換器３を介してパーソナル制御部に取りこまれる。この脳波は、例えばディスプレイ上に経時的にチャートで表示してもよいし、あるいはＰ３００が発生したら、音声や発光に変換できるようにされていてもよい。意志伝達相手はこの脳波におけるＰ３００の発生の有無を脳波チャート、音声、光により判断することで被験者の意志を認識することができる。
【００１８】
次に、実施例により本発明につき更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例になんら制約されるものではない。
【００１９】
【実施例１】
２２〜２４才の健常男性１０名を、被験者とした。被験者は開眼安静状態で椅子に座り、ほぼ目の高さの位置にある約１ｍ先のディスプレイに提示される画像により視覚刺激を受けさせた。このとき、脳波を測定し、その脳波はアナログ・ディジタル（Ａ／Ｄ）変換機を介してパーソナル制御部に取りこんだ。
【００２０】
脳波としては、測定電極を探査電極とし、両耳朶連結を基準電極として頭頂葉のＰＺの位置の脳波を測定した。
【００２１】
意思伝達を行うために、まず制御部ソフトウエアによりディスプレイ画面に文字列を呈示させた（図４上図）。次にそのうちの特定の文字列のみ選択して、選択している文字列を際立たせた（図４下図のようにこの文字列を１行ずつカラー画像の色を変えて図示した）画面をディスプレイに映し出した。画像刺激呈示時間は３００ｍｓｅｃで、呈示間隔は１５００ｍｓｅｃとした。サンプリング間隔を１ｍｓｅｃとし、刺激前１００ｍｓｅｃから刺激後１０００ｍｓｅｃまでの脳波を記録した。
【００２２】
具体的には、図４の下図に示したように、まず画面で「たちつてと」を、１５秒後に「かきくけこ」を、更に１５秒後に「あいうえお」を順次表示させた。被験者は逐次その文字列を見て伝達したい文字列のところで伝達したい意思を持って見ることにより、脳波のＰ３００に反応を示した。
【００２３】
例えば、「頭」を伝達したい被験者は、まず「あ」の字を探す。そこで「あいうえお」の文字列に注目する。検査者は、Ｐ３００の反応が出た文字列「あいうえお」に着目し、その文字列中の各文字をディスプレイに一定間隔で逐次表示し、その中でＰ３００の脳波が出る文字を特定する作業を行なう。具体的には、図５に示したようにディスプレイ上に「あ」、「い」、「う」、「え」、「お」の文字のうち特定の文字の輝度を変える、枠で囲む、塗りつぶす、反転させる等の方法により特定の文字を順番に表示する。被検者は、これらの文字のうちの「あ」が表示されたとき、意思を伝えたいという意図を持って反応する。この結果、この「あ」の文字が表示された瞬間にＰ３００の脳波が出る。
【００２４】
この文字をディスプレイ上の別の場所に記録しておく。以下、上記作業を繰り返し、「あたま」という文章が作成される。目的の文字とそれ以外の文字とのＰ３００の反応の有無を測定した脳波の相違は、図３に示したとおりである。
【００２５】
上記のような画面を繰り返し表示するとともに、最後に、目的文字列を画面の一部に記録・表示しておくことにより、被験者が意図している文章を画面に表示することもできる。かくして、脳波の変動のみを用いて意思伝達希望者の意思をディスプレイ上に示すことができる。
【００２６】
【実施例２】
実施例２は、日常で定期的に生じる欲求、例えば、食事、排尿、電灯のオン・オフ等に対して質問し、意思を問うシステムである。ディスプレイの画面に図６の上部のような文字を表示する。一定時間後に四隅の文字、「はい」、「いいえ」、「わからない」、「おわり」の文字が一定時間毎に文字の色を変えるか、塗りつぶしの色を変えるかして、いずれかの方法により特定の文字群を表示する。そして一定時間後に、例えば、時計周りに文字塗りつぶしの色が変わる。この表示において、被験者の脳波にＰ３００反応がでた文字を、被験者が伝達したい意思であるとみなす。被験者がこの質問に興味がないときは「終わり」において被験者の脳波にＰ３００反応がでるため、次の質問に移ることができる。
【００２７】
【実施例３】
以上は、文字を用いた場合について説明したが、図７のような絵と文字とが入り混じった図を用いた場合も、文字を用いた場合と同様の結果が得られた。
【００２８】
【発明の効果】
本発明によれば、脳波を利用して意思伝達することが可能なため、言語障害があり、かつ、手、足、口、眼瞼等が意思通り動かない障害者が、ディスプレイ上の文字をまたは図を利用して他者に意思伝達することが可能となるため、意思を確実に伝達できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の画像刺激−脳波意思伝達システムの概要を示した模式図である。
【図２】図２は、本発明の画像刺激−脳波意思伝達方法において、脳波を測定するための好ましい位置を示した概略図である。
【図３】図３は、本発明の画像刺激−脳波意思伝達方法において、測定された脳波の１例を示した図である。
【図４】図４は、本発明の画像刺激−脳波意思伝達方法の実施例においてディスプレイに表示する文字列の一例を示した図である。
【図５】図５は、本発明の画像刺激−脳波意思伝達方法の実施例において文字を選択する画面の一例を示した図である。
【図６】図６は、本発明の画像刺激−脳波意思伝達方法の実施例においてディスプレイに表示する文字列の他の一例を示した図である。
【図７】図７は、本発明の画像刺激−脳波意思伝達方法の実施例においてディスプレイに表示する文字列と図とを組み合わせた一例を示した図である。
【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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【図７】
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