(57)【要約】【課題】運動企図を反映して発生する脳波の事象関連脱同期の検出精度を向上させる。【解決手段】ユーザの右半身の運動に属する部位の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を、取得する脳波信号計測器と、前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する判定器とを備える、判定システム。【選択図】図１３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの右半身の運動に属する部位の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、
前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、
前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を、取得する脳波信号計測器と、
前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する判定器とを備える、
判定システム。
【請求項２】
前記判定器は、前記電圧の変化が第１の閾値以上である場合に、前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位の運動又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれていると判定する、
請求項１に記載の判定システム。
【請求項３】
前記ユーザの耳穴は、耳甲介または外耳道である、
請求項１記載の判定システム。
【請求項４】
さらに、前記ユーザに、運動を意図する第１の時間区間と、運動を意図しない第２の時間区間とを呈示する呈示器を備え、
前記判定器は、前記第１の時間区間における所定の周波数帯域の前記電圧の強度が、前記第２の時間区間における前記所定の周波数帯域の前記電圧脳波信号の強度より小さい場合に、前記ユーザの右半身の運動の意図又は左半身の運動の意図が含まれると判定する、
請求項１に記載の判定システム。
【請求項５】
ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターとを備えたリハビリ補助装置の動作を制御する制御信号を出力する制御信号出力システムであって、
前記ユーザの右半身をリハビリする場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身をリハビリする場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、
前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、
前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測器と、
前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる前記制御信号を出力する信号出力器とを備えた、
制御信号出力システム。
【請求項６】
前記信号出力器は、前記電圧の変化が第１の閾値以上である場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する、
請求項５に記載の制御信号出力システム。
【請求項７】
前記ユーザの耳穴は、耳甲介または外耳道である、
請求項５に記載の制御信号出力システム。
【請求項８】
さらに、前記ユーザに、運動を意図する第１の時間区間と、運動を意図しない第２の時間区間とを呈示する呈示器を備え、
前記判定器は、前記第１の時間区間における所定の周波数帯域の前記電圧の強度が、前記第２の時間区間における前記所定の周波数帯域の前記電圧の強度より小さい場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する、
請求項５に記載の制御信号出力システム。
【請求項９】
ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターと、
前記ユーザの右半身をリハビリする場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身をリハビリする場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、
前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、
前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測器と、
前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する信号出力器とを備える、
リハビリシステム。
【請求項１０】
前記信号出力器は、前記電圧の変化が第１の閾値以上である場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する、
請求項９に記載のリハビリシステム。
【請求項１１】
前記ユーザの耳穴は、耳甲介または外耳道である、
請求項９に記載のリハビリシステム。
【請求項１２】
さらに、前記ユーザに、運動を意図する第１の時間区間と、運動を意図しない第２の時間区間とを呈示する呈示器を備え、
前記判定器は、前記第１の時間区間における所定の周波数帯域の前記電圧の強度が、前記第２の時間区間における前記所定の周波数帯域の前記電圧の強度より、第２の閾値以上に小さい場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する、
請求項９に記載のリハビリシステム。
【請求項１３】
ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得し、
前記電圧の変化に、前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する、
判定方法。
【請求項１４】
ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターとを備えたリハビリ補助装置の動作を制御する制御信号を出力する制御信号出力方法であって、
前記ユーザの右半身の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得し、
前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる前記制御信号を出力する、
制御信号出力方法。
【請求項１５】
コンピュータに対して、処理を実行させるコンピュータプログラムであって、前記処理は、
ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得し、
前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する、
コンピュータプログラム。
【請求項１６】
コンピュータに対して、ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターとを備えたリハビリ補助装置の動作を制御する制御信号を出力させる処理を実行させるコンピュータプログラムであって、
前記処理は、
前記ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得し、
前記電圧の変化に基づいて、前記アクチュエーターを動作させる前記制御信号を出力させる、
コンピュータプログラム。
【請求項１７】
ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、
前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、
前記耳穴電極を支持し、貫通穴を有する耳穴電極支持部と、
前記マストイド電極および前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測部と、
前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する判定部とを備える、
脳波信号取得システム。
【請求項１８】
ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターと、
ユーザの右半身をリハビリする場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身をリハビリする場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、
前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、
前記耳穴電極を支持し、貫通穴を有する耳穴電極支持器と、
前記マストイド電極とおよび前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測器と、
前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する信号出力器とを備える、
リハビリシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、運動企図により発生する脳波の事象関連脱同期を計測するための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
事象関連脱同期（Ｅｖｅｎｔ−ｒｅｌａｔｅｄ  ｄｅｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚａｔｉｏｎ、以下で「ＥＲＤ」と記述する。）とは、運動を企図する、または実際に運動を行う場合に、安静時と比較して、頭部の運動野付近における脳波のα帯域の電圧強度及び／または脳波のβ帯域の電圧強度が減少する現象である。ＥＲＤが起こる周波数帯域には個人差があることが知られており、α帯域のみ、β帯域のみ、その両方に現れる場合がある。
【０００３】
特許文献１では、リハビリ対象部位に対応する運動野付近から脳波信号を計測し、計測した脳波信号の所定周波数成分の信号強度の時間変化に基づいてＥＲＤを検出することで、麻痺部位に装着した装具を動かすリハビリテーション装置を開示している。たとえば５０ｍｓごとにＥＲＤの有無を判定し、ＥＲＤを検出した場合に即座にモータを動作させ患者にフィードバックすることで、運動企図と実際の運動との時間差を少なくできるため、効果的なリハビリテーションが実施できるとしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１２−２１７７２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、非特許文献１に開示された方法では、毛髪がある頭部の運動野周辺に２つの脳波計測極を同程度のインピーダンスで接触させる必要があり、装着に時間がかかる。
【０００６】
本開示の非限定的で例示的な一態様は、頭部に電極を設けた場合と同程度の精度でＥＲＤを検出する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の非限定的で例示的な一態様は、ユーザの右半身の運動に属する部位の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を、取得する脳波信号計測器と、前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する判定器とを備える判定システムである。
【０００８】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラムまたはコンピュータ読み取り可能な記録媒体で実現されてもよく、装置、システム、方法、集積回路、コンピュータプログラムおよびコンピュータ読み取り可能な記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ（Ｃｏｍｐａｃｔ  Ｄｉｓｃ−Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）などの不揮発性の記録媒体を含む。
【発明の効果】
【０００９】
本開示によれば、頭部に電極を設けた場合と同程度の精度でＥＲＤを検出する。毛髪があり装着に時間がかかる頭部に電極を設けないため、計測準備の時間を短縮できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】右耳の形状を示す図
【図２Ａ】右手条件における頭部電極の配置を模式図
【図２Ｂ】国際１０−２０法による電極配置を示す図
【図３Ａ】耳穴で脳波を計測するために作製された左右の耳のイヤーモールドを示す図
【図３Ｂ】耳穴で脳波を計測するために作製された左右の耳のイヤーモールドを示す図
【図４】条件ごとの電極位置と電極番号を示す図
【図５】計測した脳波波形の例として、右手条件における位置Ｃ３の電極とリファレンス電極間の電圧波形と、左耳穴前の電極とリファレンス電極間で計測された電圧波形を示す図
【図６】実験結果の一例として、右手条件下で、各計測電極とリファレンス電極間の電圧から算出した、試行ごとのα波帯域のＥＲＤ変化率及びβ波帯域のＥＲＤ変化率を計測電極ごとに示す図
【図７】右手条件下で、２つの異なる計測電極の組み合わせ毎の計測電極間の電圧から算出したα波帯域のＥＲＤ変化率及びβ波帯域のＥＲＤ変化率を示す図
【図８】リファレンスと各計測極との電位から算出したβ波帯域のＥＲＤ変化率に基づいて、イメージ区間でＥＲＤが存在すると判定されたＥＲＤ検出回数（右手条件と左手条件の平均値）を示す図
【図９】各計測極の組合せの差分波形から算出したβ帯域のＥＲＤ変化率に基づいて、ＥＲＤが存在すると判定されたＥＲＤ検出回数（右手条件と左手条件の平均値）Ａｖｒを示す図
【図１０】例示的な実施形態による事象関連脱同期計測システム１００の機能ブロックの構成図
【図１１】クリップ２１ａの外観の例を示す図
【図１２】例示的な実施形態による事象関連脱同期計測システム１００の構成および利用環境を示す図
【図１３】事象関連脱同期計測システム１００において行われる処理の手順を示すフローチャート
【図１４】リハビリシステム３００の構成例を示す図
【図１５】リハビリシステム３００の使用環境を示す図
【図１６】リハビリシステム３００の制御信号出力システム２００において行われる動作の手順を示すフローチャート
【図１７】事象関連脱同期計測装置１または１ａのハードウェア構成の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本明細書における「耳穴」とは、耳甲介及び外耳道を含むＨ、耳甲介腔Ａ１、及び珠間切痕Ａ２を含む領域をいう（図１参照）。耳穴は、図１に示す領域Ｂに含まれる窪み部分であってもよい。なお、右半身は人の右側に属する部分で、たとえば、右頭部、右耳、右マストイド、右耳孔、右手、右腕、右足である。なお、左半身は人の左側に属する部分で、たとえば、左頭部、左耳、左マストイド、左耳孔、左手、左腕、左足である。
【００１２】
まず、本開示に係る各態様の開示発明を説明するに当たって、本発明者らが検討した事項が説明される。
【００１３】
日本では、１年間で３０万人が脳卒中になるといわれている。脳卒中を患った患者の手足には、麻痺が残存する可能性がある。患者は、麻痺を回復させるために、リハビリテーションを行う。
【００１４】
麻痺には、少なくとも下記の（Ａ）及び（Ｂ）の２つの状態がある。麻痺の状態に応じて、異なるリハビリテーションプログラムが提案されている。
【００１５】
（Ａ）患者が麻痺部位を動かそうと思ったときに、支配筋から筋電が発生するが、麻痺部位は動かない。この場合には、患者の筋電を計測し、計測された筋電の強度に合わせて支配筋につながる運動神経を電気刺激することにより、強制的に筋肉を収縮させる。
【００１６】
（Ｂ）患者が麻痺部位を動かそうと思っても、支配筋から筋電が発生しない。この場合には、前述の筋電を用いたリハビリテーション方法が利用できない。そこで、特許文献１に記載のように、脳波の事象関連脱同期を指標に患者の運動企図を抽出し、麻痺部位に装着した装具をモータ等で動かすことで麻痺部位を動かす。この方法は、脳波利用ＢＭＩ（Ｂｒａｉｎ  Ｍａｃｈｉｎｅ  Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）リハビリテーションと呼ばれる。
【００１７】
本開示による脳波信号取得システムは、耳穴に設置された１つの計測電極と、マストイドに設置された１つの計測電極間の電位差変化を用いて、ＥＲＤをより高精度に検出できる本開示による脳波信号取得システムは、頭部に設けられていた電極群を用いた例と同程度の精度でＥＲＤを検出できる。
【００１８】
本開示は、本願発明者らが実施した実験により発見した、ＥＲＤの検出特性に基づく。本開示の例示的な実施形態の説明に先立ち、本願発明者らが実施した実験、その実験結果、および実験によって得られた知見を詳述する。その後で、実施形態として事象関連脱同期計測システムの概要および、その構成と動作について説明する。
【００１９】
（実験概要の説明）
本願発明者らは、運動企図に対するＥＲＤを最適に検出できる電極位置を特定するために、頭部運動野および耳穴に電極を配置してＥＲＤ計測実験を実施した。その結果、頭部運動野近辺の２点から計測した脳波の電位の差変化よりも、頭部運動野近辺１点と耳穴１点から計測した脳波の電位差変化を指標とした場合に、ＥＲＤの検出率が高いことを見出した。ＥＲＤの検出精度が向上すれば、たとえば脳波利用ＢＭＩリハビリテーションシステムのようにＥＲＤを指標にユーザの運動企図を抽出するタイプのリハビリテーションの効率が向上すると考えられる。
【００２０】
（実験方法の説明）
参加者は、脳卒中の既往歴のない成人男性１名（３６歳）であった。
【００２１】
参加者は、タスク切替えのタイミングを示す音刺激に合わせて５秒間のリラックス（リラックス区間と呼ぶ）と５秒間の手指伸展イメージ（イメージ区間と呼ぶ）を交互に繰り返すよう求められた。参加者にはリラックス区間では、できるだけ全身の力を抜いてリラックスするよう、また、イメージ区間では、手を軽くにぎった状態を維持したまま、５秒間をかけてゆっくりと手指を伸ばすイメージをするよう教示した。右手の手指伸展イメージを行う右手条件と、左手の手指伸展イメージを行う左手条件を設けた。２０回の繰り返しを１セットとして条件ごとに３セット実施した。つまり、リラックス区間と、そのリラックス区間に続くイメージ区間を１過程（１回の試行）とすると、１セットは２０過程（２０回の試行）が含まれる。右手条件下での実験を３セット、左手条件下での実験を３セット行った。
【００２２】
実験では、運動することをイメージする手（以下「運動イメージ手」と記述することもある。）に対応する運動野近傍の頭部２点の電極と、耳穴６点（左右３点ずつ）に電極を配置して脳波を記録した。図２Ａは、右手条件における頭部電極の配置を模式的に示す。右手条件の場合、頭部電極を国際１０−２０法における位置Ｃ３と、位置Ｃ３から左側方に２０ｍｍずらした位置（位置Ｃ３Ｌと呼ぶ）に貼り付けた。図２Ｂは、国際１０−２０法による電極配置を示す。参考のため、位置Ｃ３Ｌも示している。リファレンスとなる電極（リファレンス電極）Ｒは頭部電極と同側である左半身のマストイド（図中にＲで示す）に貼り付け、アース（グランド）Ｇは頭部電極と反対側である右半身のマストイド（図中にＧで示す）とした。
【００２３】
一方、左手条件の場合、頭部電極は国際１０−２０法における位置Ｃ４と、位置Ｃ４から右側方に２０ｍｍずらした位置（位置Ｃ４Ｌと呼ぶ）に貼り付けた。図２Ｂは参考のため、位置Ｃ４Ｌも示している。リファレンスとなる電極は頭部電極と同側である右半身のマストイド、アースは頭部電極と反対側である左半身のマストイドとした。
【００２４】
マストイドは、耳下部（耳の付け根の下部）をいう。上述した図１にはマストイドの位置Ｍが示されている。
【００２５】
図３Ａおよび図３Ｂはそれぞれ、耳穴で脳波を計測するために作製された左右の耳のイヤーモールドを示す。イヤーモールドは、あらかじめ採取した参加者の耳型に基づいて作製した。図３Ａに示したように、左右のイヤーモールドごとに、３箇所にそれぞれ耳穴電極Ｅを配置した。耳穴電極Ｅは、直径３ｍｍの銀塩化銀で形成した。イヤーモールドが耳甲介、外耳道の第１カーブ上の前側（顔側）、および上側（頭頂側）と接触する位置に、耳穴電極を１つずつ配置している。耳穴電極の位置は、これに限るものではないが、少なくともイヤーモールドが耳穴と接する位置である必要がある。なお、図３Ａにおける参照符号２１は、後の実施形態における耳穴電極支持部２１として参照される。
【００２６】
図３Ａに示すイヤーモールドと図３Ｂのイヤーモールドとの相違点は、穴Ｆの有無である。その相違点以外は、両者は同じである。なお、図中の端子Ｔは、電位計測のための作動増幅回路（図示せず）と接続される端子である。
【００２７】
図３Ａに示すイヤーモールド作製にあたって、２つの理由から外耳道の断面部分に意図的に穴を設けた。１つ目は、耳穴の通気性を確保して、発汗による脳波計測への影響を抑えるためである。表面積の小さいイヤーモールドに複数の電極を配置して脳波を計測する場合、電極間の距離が小さくなる。そのため、汗を介して電極同士がショートする可能性があり、その場合には正しい脳波が記録できなくなる。２つ目は、外部の音情報を通過させるためである。脳波利用ＢＭＩリハビリテーションの現場では、理学療法士がユーザに、進捗状況を伝えたり、励ましの言葉をかけるというコミュニケーションが行われるからである。また、リラックス区間と運動イメージ区間の開始タイミングを音情報で伝え得るからである。貫通穴Ｆの直径の一例は、３ｍｍ以上５ｍｍ以下程度である。貫通穴Ｆの直径は、より大きくまたは小さくてもよい。
【００２８】
上述の必要が乏しいと考えられる使用環境下では、図３Ｂに示すような、穴のないイヤーモールドを作製し、使用してもよい。図４は、条件ごとの電極位置と電極番号を示す。頭部電極は電極番号１および２に対応し、左右耳の各３個の耳穴電極は電極番号３〜８に対応する。
【００２９】
図４に示したように、右手条件と左手条件で、頭部および耳穴を含めた計測極の電極位置の左右と、リファレンス電極およびアース電極の左右を変えている。このようにすることで、左右条件のデータを電極番号でそろえて分析できるようになる。
【００３０】
脳波計として、ポリメイトＡＰ１１２４（ティアック製）を用いた。サンプリング周波数は１０００Ｈｚとし、時定数は１秒とした。オフラインで１−３０Ｈｚのバンドパススフィルタを適用した。
【００３１】
計測した脳波波形（電圧変化）に基づいて、ＥＲＤの有無を判定した。リラックス区間とイメージ区間の切替えのタイムラグを考慮して、それぞれ５秒間のうち最初と最後の１秒間のデータを除いた３秒間のデータに対して周波数解析を実施した。そして、リラックス区間における脳波のα波帯域の強度の平均値、リラックス区間における脳波のβ波帯域の強度の平均値、イメージ区間における脳波のα波帯域の強度の平均値、イメージ区間における脳波のβ波帯域の強度の平均値を算出した。α波帯域は８−１２Ｈｚとし、β波帯域は１３−２６Ｈｚとした。さらに、リラックス区間における脳波のα波帯域の強度の平均値Ｐｒα、そのリラックス期間直後のイメージ区間における脳波のα波帯域の強度の平均値Ｐｉαより、α波帯域のＥＲＤ変化率（Ｐｒα−Ｐｉα）／Ｐｒα×１００を算出した。また、リラックス区間における脳波のβ波帯域の強度の平均値Ｐｒβ、そのリラックス期間直後のイメージ区間における脳波のβ波帯域の強度の平均値Ｐｉβより、β波帯域のＥＲＤ変化率（Ｐｒβ−Ｐｉβ）／Ｐｒβ×１００を算出した。
【００３２】
ＥＲＤ検出の最適な電極ペア（計測位置の組合わせ）を求めるため（１）各計測電極とリファレンス電極間の電気信号（電位差信号）のＥＲＤ変化率の算出、及び（２）２つの異なる計測電極の組み合わせは２８個存在するが、その２８個の２つの異なる計測電極の組み合わせの毎に、その計測電極間の電気信号（電位差信号）のＥＲＤ変化率を算出した。そして、ＥＲＤ変化率がプラスまたはゼロの場合に、イメージ区間でＥＲＤが発生したと判定した。そのＥＲＤの有無の判定結果を、従来手法における一般的な電極位置である、頭部の２電極間の電気信号（電位差信号）を用いた判定結果と比較した。なお、電位差を電圧と呼ぶことがある。
【００３３】
図５は、計測した脳波波形の例として、右手条件における位置Ｃ３の電極とリファレンス電極間の電圧波形と、左耳穴前の電極とリファレンス電極間で計測された電圧波形を示す。図５にはリラックス区間と、そのリラックス区間に続くイメージ区間の電圧波形を示した。位置Ｃ３の電極とリファレンス電極間の電圧波形の振幅に比べて、左耳穴前の電極とリファレンス電極間の電圧波形の振幅が小さいが、全体としては、位置Ｃ３の電極とリファレンス電極間の電圧波形と左耳穴前の電極とリファレンス電極間の電圧波形は類似している。
【００３４】
図６は、実験結果の一例として、右手条件下で、各計測電極とリファレンス電極間の電圧から算出した、試行ごとのα波帯域のＥＲＤ変化率及びβ波帯域のＥＲＤ変化率を計測電極ごとに示す。試行は６０回（６０過程）であった。図６中の各グラフの上側に、計測電極の番号（電極位置）を示す。
【００３５】
また、図７は、右手条件下で、２つの異なる計測電極の組み合わせ（組み合わせ数＝２８）毎の計測電極間の電圧から算出したα波帯域のＥＲＤ変化率及びβ波帯域のＥＲＤ変化率を示す。各グラフには６０回の試行（６０過程）それぞれに対するＥＲＤ変化率が含まれる。図７に含まれる各グラフの上側に、計測電極の組合せの番号を示した。横軸はα波帯域のＥＲＤ変化率、縦軸はβ波帯域のＥＲＤ変化率である。横軸あるいは縦軸において、変化率が０よりも小さければ、ＥＲＤが検出されたと判定できる。
【００３６】
図６および図７から、本願発明者らが実施したＥＲＤ計測実験の実験参加者は、α波帯域よりもβ波帯域においてＥＲＤ変化率が大きいことが分かる。しかし、これは一例である。ＥＲＤは、参加者によって、α波帯域またはβ波帯域のどちらか、あるいはα波帯域およびβ波帯域の両方において発生することが知られている。
【００３７】
図８の縦軸は右手条件におけるＥＲＤ検出回数と左手条件におけるＥＲＤ検出回数の平均値を示し、図８の横軸の数字は図４に示す電極番号を示す。右手条件におけるＥＲＤ検出回数は、図４に示す右手条件に従って各電極を実験参加者に取り付け、各計測電極とリファレンス電極間の電圧から算出したβ波帯域のＥＲＤ変化率に基づいて、イメージ区間でＥＲＤが存在すると判定された検出回数である。
【００３８】
左手条件におけるＥＲＤ検出回数は、図４に示す左手条件に従って各電極を実験参加者に取り付け、各計測電極とリファレンス電極間の電圧から算出したβ波帯域のＥＲＤ変化率に基づいて、イメージ区間でＥＲＤが存在すると判定された検出回数である。
【００３９】
頭部電極とリファレンス電極間の電圧から算出したＥＲＤ検出回数は３０回以上である。また、頭部電極と同側の半身の耳穴に設けられた耳穴電極と、頭部電極と同側の半身のマストイドに設けられたリファレンス電極間の電圧から算出したＥＲＤ検出回数は３０回以上であり、特に耳甲介の電極とリファレンス電極間の電圧から算出したＥＲＤ検出回数が最も多い。
【００４０】
図４に示したように、本願発明者らが実施したＥＲＤ検出実験において、頭部電極およびリファレンス電極は、運動イメージ手が属する半身とは反対の半身に配置した。たとえば右手条件の場合には、左頭部に頭部電極、左マストトイドにリファレンス電極を設けた。頭部電極が設けられた半身と同側の半身の耳の耳穴に含まれる箇所、例えば、耳甲介に設けられた耳穴電極と、頭部電極が設けられた半身と同側の半身のマストイドに設けられたリファレンス電極間の電圧から算出した（運動イメージ手が属する半身と反対の半身に属する耳とマストイド）ＥＲＤ検出回数と、頭部電極とリファレンス電極間の電圧から算出したＥＲＤ検出回数が同程度であったという今回の結果から、運動イメージ手が属する半身と反対側のマストイドにリファレンス電極を、運動イメージ手が属する半身と反対側の耳穴に含まれる箇所、たとえば耳甲介、に計測電極を配置すれば、頭部と同程度にＥＲＤが検出できることが明らかになった。
【００４１】
リファレンス電極をマストイドに配置し、計測電極を耳穴に配置する計測では、毛髪があるため電極の装着が容易ではない頭部に電極を設ける必要がないため、簡便なＥＲＤ計測が実現できる。
【００４２】
図９の縦軸は右手条件におけるＥＲＤ検出回数と左手条件におけるＥＲＤ検出回数の平均値を示し、図９の横軸の数字の組み合わせは図４に示す電極番号の異なる２つの電極番号の組み合わせを示す。例えば、１−２は電極番号１（右手条件であると取り付け位置Ｃ３）と電極番号２（右手条件であると取り付け位置Ｃ３Ｌ）の組み合わせである。
【００４３】
右手条件におけるＥＲＤ検出回数は、図４に示す右手条件に従って各電極を実験参加者に取り付け、２つの計測電極間の電圧から算出したβ波帯域のＥＲＤ変化率に基づいて、イメージ区間でＥＲＤが存在すると判定された検出回数である。
【００４４】
左手条件におけるＥＲＤ検出回数は、図４に示す左手条件に従って各電極を実験参加者に取り付け、２つの計測電極間の電圧から算出したβ波帯域のＥＲＤ変化率に基づいて、イメージ区間でＥＲＤが存在すると判定された検出回数である。
【００４５】
図９でＡｖｒは、右手条件における電極番号１の電極（取り付け位置Ｃ３の電極）と電極番号２の電極（取り付け位置Ｃ３Ｌ）間の電圧から算出したβ波帯域のＥＲＤの検出回数と、左手条件における電極番号１の電極（取り付け位置Ｃ４の電極）と電極番号２の電極（取り付け位置Ｃ４Ｌ）間の電圧から算出したβ波帯域のＥＲＤの検出回数との平均値である。図９に示したとおり、頭部電極１点と耳穴電極１点の全ての組合せ（ラベル１−３〜ラベル２−８で示す１２の組合せ）における頭部電極と耳穴電極間の電圧から算出したＥＲＤ検出回数は、頭部電極２点（ラベル１−２）間の電圧から算出したＥＲＤ検出回数であるＡｖｒより大きい。
【００４６】
以上、本願発明者らが実施した実験により、本願発明者らは、運動イメージ手が属する半身と反対側の半身の耳穴の１点の電極と、運動イメージ手が属する半身と反対側の半身のマストイドに設けた電極を用いても、運動イメージ手が属する半身と反対側の半身の頭部の運動野周辺に設けた電極を用いた場合と同程度の精度でＥＲＤが検出されることを見出した。これにより、毛髪があり電極装着に時間がかかる頭部への電極装着が不要になることから、計測準備の時間を短縮できる。
【００４７】
本開示の一態様の概要は以下のとおりである。
【００４８】
本開示の一態様である判定システムは、ユーザの右半身の運動に属する部位の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を、取得する脳波信号計測器と、前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する判定器とを備える。
【００４９】
前記判定器は、前記電圧の変化が第１の閾値以上である場合に、前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位の運動又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれていると判定してもよい。
【００５０】
前記ユーザの耳穴は、耳甲介または外耳道であってもよい。
【００５１】
さらに、前記ユーザに、運動を意図する第１の時間区間と、運動を意図しない第２の時間区間とを呈示する呈示器を備え、前記判定器は、前記第１の時間区間における所定の周波数帯域の前記電圧の強度が、前記第２の時間区間における前記所定の周波数帯域の前記電圧脳波信号の強度より小さい場合に、前記ユーザの右半身の運動の意図又は左半身の運動の意図が含まれると判定してもよい。
【００５２】
本開示のさらに一態様である制御信号出力システムは、ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターとを備えたリハビリ補助装置の動作を制御する制御信号を出力する制御信号出力システムであって、前記ユーザの右半身をリハビリする場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身をリハビリする場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測器と、前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる前記制御信号を出力する信号出力器とを備える。
【００５３】
前記信号出力器は、前記電圧の変化が第１の閾値以上である場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力してもよい。
【００５４】
前記ユーザの耳穴は、耳甲介または外耳道であってもよい。
【００５５】
さらに、前記ユーザに、運動を意図する第１の時間区間と、運動を意図しない第２の時間区間とを呈示する呈示器を備え、前記判定器は、前記第１の時間区間における所定の周波数帯域の前記電圧の強度が、前記第２の時間区間における前記所定の周波数帯域の前記電圧の強度より小さい場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力してもよい。
【００５６】
本開示のさらに一態様であるリハビリシステムは、ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターと、前記ユーザの右半身をリハビリする場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身をリハビリする場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測器と、前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する信号出力器とを備える。
【００５７】
前記信号出力器は、前記電圧の変化が第１の閾値以上である場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力してもよい。
【００５８】
前記ユーザの耳穴は、耳甲介または外耳道であってもよい。
【００５９】
さらに、前記ユーザに、運動を意図する第１の時間区間と、運動を意図しない第２の時間区間とを呈示する呈示器を備え、前記判定器は、前記第１の時間区間における所定の周波数帯域の前記電圧の強度が、前記第２の時間区間における前記所定の周波数帯域の前記電圧の強度より、第２の閾値以上に小さい場合に、前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力してもよい。
【００６０】
本開示のさらに一態様である判定方法は、ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得し、前記電圧の変化に、前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する。
【００６１】
本開示のさらに一態様である制御信号出力方法は、ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターとを備えたリハビリ補助装置の動作を制御する制御信号を出力する制御信号出力方法であって、前記ユーザの右半身の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得し、前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる前記制御信号を出力する。
【００６２】
本開示のさらに一態様であるコンピュータプログラムは、コンピュータに対して、処理を実行させるコンピュータプログラムであって、前記処理は、ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧取得し、前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する。
【００６３】
本開示のさらに一態様であるコンピュータプログラムは、コンピュータに対して、ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターとを備えたリハビリ補助装置の動作を制御する制御信号を出力させる処理を実行させるコンピュータプログラムであって、前記処理は、前記ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極とを用いて、前記マストイド電極と前記耳穴電極の間の電圧を取得し、前記電圧の変化に基づいて、前記アクチュエーターを動作させる前記制御信号を出力させる。
【００６４】
本開示のさらに一態様である脳波信号取得システムは、ユーザの右半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身に属する部位の運動の意図を取得する場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、前記耳穴電極を支持し、貫通穴を有する耳穴電極支持部と、前記マストイド電極および前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測部と、前記電圧の変化に前記ユーザの右半身に属する部位又は前記ユーザの左半身属する部位の運動の意図が含まれるか否かを判定する判定部とを備える。
【００６５】
本開示のさらに一態様であるリハビリシステムは、ユーザに装着され、前記ユーザの動作を補助する装着具と、前記装着具を動作させるアクチュエーターと、ユーザの右半身をリハビリする場合には、前記ユーザの左半身のマストイドに配置され、前記ユーザの左半身をリハビリする場合には、前記ユーザの右半身のマストイドに配置される、マストイド電極と、前記ユーザの耳穴に配置される耳穴電極と、前記耳穴電極を支持し、貫通穴を有する耳穴電極支持器と、前記マストイド電極とおよび前記耳穴電極の間の電圧を取得する脳波信号計測器と、前記電圧の変化に基づいて前記アクチュエーターを動作させる制御信号を出力する信号出力器とを備える。
【００６６】
以下、本開示に係る脳波信号取得システムの例示的な実施の形態を説明する。脳波信号取得システムの例として、事象関連脱同期計測システムを説明する。その後、事象関連脱同期計測システムの変形例として、制御信号出力システムおよびリハビリシステムを説明する。
【００６７】
（実施形態）
以下では、まず、事象関連脱同期計測システムの概要を説明する。その後、事象関連脱同期計測装置を含む事象関連脱同期計測システムの構成および動作を説明する。
【００６８】
図１０は、本実施形態による事象関連脱同期計測システム１００の機能ブロックの構成を示す。事象関連脱同期計測システム１００は、タスク呈示部１０と、事象関連脱同期計測装置１とを備えている。事象関連脱同期計測装置１は、マストイド電極部２０と、耳穴電極部３０と、脳波信号計測部５０と、ＥＲＤ判定部７０とを備えている。事象関連脱同期計測装置１は、タスク呈示部１０と有線又は無線で接続されている。
【００６９】
各構成要素を詳細に説明する前に、理解の便宜のため、事象関連脱同期計測システム１００の使用環境を説明する。
【００７０】
＜タスク呈示部１０＞
タスク呈示部１０は、例えばタブレット端末である。タスク呈示部１０は、例えば、液晶パネルの表示パネルを介してユーザ５にテキスト、画像などのメッセージを呈示し得る。またはタスク呈示部１０は、スピーカを介してユーザ５に音声によるメッセージを呈示し得る。より具体的には、タスク呈示部１０は、リラックス区間と運動イメージ区間の切替えタイミングを、映像および／または音声でユーザ５に指示する。リラックス区間と運動イメージ区間の各時間は、たとえば５秒ずつとしてもよい。
【００７１】
タスク呈示部１０は、脳波信号計測部５０に、例えば、現在の区間が、リラックス区間であるか、運動イメージ区間であるかの区間情報を送信する。タスク呈示部１０は、脳波信号計測部５０に、リラックス区間と運動イメージ区間の切り替わりのタイミングを通知してもよい。なお、リラックス区間と運動イメージ区間のどちらから開始するかを予め決定しておいてもよい。
【００７２】
なお、本実施形態ではタスク呈示部１０を有する事象関連脱同期計測システム１００を例示しているが、事象関連脱同期計測システム１００がタスク呈示部１０を有することは必須ではない。たとえばユーザ５が個人的にタブレット端末を所有している状況下で、ユーザ５が事象関連脱同期計測装置１を導入することを想定する。このような例では、事象関連脱同期計測装置１は事象関連脱同期計測システム１００として製造、販売されていると言い得る。ユーザが所有していたタブレット端末は、上述した切替えタイミングを指示するタスク呈示部１０として機能し得る。
【００７３】
＜マストイド電極部２０＞
マストイド電極部２０は、ユーザ５のマストイドに配置され、ユーザ５の脳波を計測する電極である。ユーザ５の右半身に属する部位の運動意図が取得される場合には、マストイド電極部２０は左側のマストイド（左半身のマストイド）に配置される。ユーザ５の左半身に属する部位の運動意図が取得される場合には、マストイド電極部２０は右側のマストイド（右半身のマストイド）に配置される。ユーザ５の右半身に属する部位の例は、右の手または右の足である。なお、ＥＲＤは運動企図を反映する成分であるため、運動の部位によらず発生することが知られている。ユーザ５の左半身に属する部位の例は、左の手または左の足である。
【００７４】
例えば、ユーザ５の右半身の運動意図とは、ユーザ５が右手又は右足を動かそうとすることを意味する。また、ユーザ５の左半身の運動意図とは、ユーザ５が左手又は左足を動かそうとすることを意味する。なお、ユーザ５の右手の運動意図とはユーザ５が右手を動かそうとすることを意味し、ユーザ５の右足の運動意図とはユーザ５が右足を動かそうとすることを意味し、ユーザ５の左手の運動意図とはユーザ５が左手を動かそうとすることを意味し、ユーザ５の左足の運動意図とはユーザ５が左足を動かそうとすることを意味する。
【００７５】
また、ユーザ５の右半身をリハビリする場合には、マストイド電極部２０は、左側のマストイドに配置される。ユーザ５の左半身をリハビリする場合には、マストイド電極部２０は、右側のマストイドに配置される。なお、ユーザ５の右手または右足をリハビリする場合には、マストイド電極部２０は、左半身のマストイドに配置され、ユーザ５の左手または左足をリハビリする場合には、マストイド電極部２０は、右半身のマストイドに配置される。マストイド電極部２０は、一般的なディスポーサブル電極でもよい。
【００７６】
＜耳穴電極部３０＞
耳穴電極部３０は、ユーザ５の運動イメージ手が属する半身と反対の半身の耳穴に配置され、ユーザ５の脳波を計測する電極である。上述のように、図３Ａまたは図３Ｂに示す耳穴電極Ｅは、耳穴電極部３０の一例を示す。電極の他に、たとえば耳穴電極とリファレンス電極との電位差Ｖ２を計測する作動増幅回路などを備えていてもよい。耳穴電極部３０は、たとえば図３Ａまたは図３Ｂのイヤーモールドに設けられた電極Ｅである。
【００７７】
耳穴電極部３０が設置される位置は、耳甲介が好ましいが、外耳道の内部であってもよい。
【００７８】
ユーザ５の脳波を記録するために、耳穴電極部３０は、耳穴電極部３０に所定以上の圧力が加わった状態で、ユーザ５に接することが望ましい。そのために、あらかじめユーザ５の耳の耳型を採取して作成したイヤーモールドに、耳穴電極部３０を設けてもよい。耳の耳型を採取することなく、汎用的なイヤーチップを用いて耳穴電極部３０を設けてもよい。
【００７９】
耳穴電極３０は、ユーザ５の運動イメージ手が属する半身と反対の半身の耳穴に配置される。
【００８０】
＜耳穴電極支持部２１＞
図３Ａには、耳穴電極支持部２１が示されている。耳穴電極部３０は耳穴電極支持部２１に配置されている。耳穴電極支持部２１は、耳穴電極部３０を支持し、ユーザと耳穴電極部３０とを接触させる。
【００８１】
上述のように、耳穴電極部３０は、所定以上の圧力でユーザ５と接することが望ましい。耳穴電極支持部２１は、その圧力を与える機能を有するよう構成されている。
【００８２】
他の例として、外耳介に耳穴電極部３０が配置される場合の耳穴電極支持部２１の例は、公知のインナーイヤー型のイヤホンで用いられる耳介の形状を有する支持部（イヤーピース）である。ユーザが耳穴電極支持部２１を耳介に引っ掛けることにより、ユーザの耳介と耳穴電極部３０とが接触する。外耳介に耳穴電極部３０が配置される場合の耳穴電極支持部２１の他の例は、クリップである。図１１は、クリップ２１ａの外観の例を示す。クリップ２１ａは、クリップ型ヘッドフォンに類似の形状を有している。クリップ２１ａをユーザ５の耳に掛けることにより、耳穴電極部３０を支持しつつ、ユーザの耳介と耳穴電極部３０とを接触させる。なお、図１１は装着時に観察可能な外側面に関する外観図であり耳穴電極部３０は示されていない。耳穴電極部３０は、外側面の裏側に配置されている。
【００８３】
外耳道に耳穴電極部３０が配置される場合の耳穴電極支持部２１の例は、公知のカナル型のイヤホンで用いられるイヤーチップの形状を有する支持部、又は耳栓で用いられる外耳道の形状を有する支持部である。
【００８４】
また、耳穴電極支持部２１は、外耳介及び外耳道を含む耳の形を有する支持部でも良い。このとき、外耳介又は外耳道に位置するように、耳穴電極部３０を配置しても良い。また、耳穴電極支持部２１に複数の耳穴電極部３０が配置され、耳穴電極部３０が外耳介及び外耳道にそれぞれ接するように配置しても良い。なお、耳穴電極支持部２１に複数の耳穴電極部３０が配置される場合でも、必ずしも耳穴電極部３０が外耳介及び外耳道にそれぞれ接する必要はない。
【００８５】
耳穴電極支持部２１は、各ユーザの耳型に応じて作成されたイヤーモールドであっても良いし、汎用的なイヤーチップまたはイヤーピースであっても良い。
【００８６】
耳穴電極支持部２１の材料の例は、ウレタン、塩化ビニルなどの樹脂を含む柔軟性を有する物質である。これにより、耳穴電極支持部２１は、外耳介および／または外耳道の形状に変形しつつ、その復元力を利用して耳穴電極部３０を所定以上の圧力でユーザ５の外耳介および／または外耳道に接触させることができる。
【００８７】
＜脳波信号計測部５０＞
脳波信号計測部５０は、マストイド電極部２０と耳穴電極部３０との間の電位差をユーザ５の脳波信号として、計測する。脳波信号計測部５０は、マストイド電極部２０と耳穴電極部３０との間の電位差を増幅する生体アンプを備えていても良い。また脳波信号計測部５０は、タスク呈示部１０から、現在の区間が、リラックス区間であるか、または運動イメージ区間であるかの区間情報を受け取るとともに、マストイド電極部２０と耳穴電極部３０との間の電位差（脳波信号）を受け取る。これにより、受け取った脳波信号が、リラックス区間のユーザ５の脳波信号か、運動イメージ区間のユーザ５の脳波信号であるかを特定する。
【００８８】
運動イメージ区間とは、ユーザ５が右手、右足、左手、または左足の運動意図をする時間区間を意味する。また、リラックス区間とは、ユーザ５が右手、右足、左手、または左足の運動意図しない時間区間を意味する。
【００８９】
また、脳波信号計測部５０は、図示されないメモリ、バッファ、レジスタ等の記憶部に予めユーザ５の運動イメージ区間とリラックス区間とを行う時間の情報（時間情報）を保持していてもよい。脳波信号計測部５０は、記憶部の運動イメージ区間及びリラックス区間の時間情報を参照して、リラックス区間のユーザ５の脳波信号と、運動イメージ区間のユーザ５の脳波信号とを取得しても良い。
【００９０】
＜ＥＲＤ判定部７０＞
ＥＲＤ判定部７０は、計測された脳波信号（マストイド電極部２０と耳穴電極部３０との間の電位差）を用いて、ユーザ５の右手または右足、またはユーザ５の左手または左足の運動の意図が含まれるか否かを判定する。
【００９１】
ＥＲＤ判定部７０は、計測された脳波信号において、第１の閾値以上の信号強度の時間変化（電圧変化値）を検出した場合に、ユーザ５の右手または右足、またはユーザ５の左手または左足の意図が含まれていると判定する。例えば、ＥＲＤ判定部７０は、運動イメージ区間の脳波信号の強度（第２電圧値）とリラックス区間の脳波信号の強度（第１電圧値）との差が、第１の閾値以上の値である場合に、ユーザ５の右手または右足、またはユーザ５の左手または左足の運動の意図が含まれていると判定する。すなわち、｛（第１電圧値）−（第２電圧値）｝≧（第１の閾値）であれば、ユーザ５の右手または右足、またはユーザ５の左手または左足の運動の意図が含まれていると判定する。
【００９２】
また、ＥＲＤ判定部７０は、脳波信号計測部５０で計測されたユーザ５の脳波信号を周波数解析する。前述のようにＥＲＤが生起する周波数帯は個人差の影響でユーザごとに異なる場合がある。ユーザ５ではβ波帯域でＥＲＤが発生したが別のユーザではα帯域とβ帯域の両方に現れる場合もある。周波数解析は、リラックス区間と運動イメージ区間ごとに行われる。そして、ＥＲＤ判定部７０は、リラックス区間に比べて、イメージ区間において所定の周波数パワー（電圧強度）が低減している場合に、ＥＲＤが存在すると判定する。
【００９３】
所定の周波数帯域の例は、α波帯域である８以上１２Ｈｚ以下、または、β波帯域である１３以上２５Ｈｚ以下、またはα波帯域とβ波帯域の両方である８以上２５Ｈｚである。さらに、所定の周波数帯域は、ユーザ５の脳波の特性に合わせて、α波帯域の周辺及びβ波帯域の周辺の周波数に設定してもよい。
【００９４】
以下、ＥＲＤ判定部７０は「判定部」とも表記する。
【００９５】
事象関連脱同期計測システム１００の動作を説明する前に、事象関連脱同期計測システム１００の使用環境を説明する。
【００９６】
＜利用環境＞
図１２は、本実施形態による事象関連脱同期計測システム１００の構成および利用環境を示す。
【００９７】
タスク呈示部１０は、ユーザ５にリラックス区間と運動イメージ区間の切替えタイミングを呈示する。リラックス区間と運動イメージ区間の時間は、たとえば５秒ずつとしてもよい。
【００９８】
リラックス区間では、タスク呈示部１０は、たとえば「リラックスしてください」というメッセージを呈示する。また単に、「リラックス」という文字（単語）を呈示してもよい。そしてタスク呈示部１０は、事象関連脱同期計測装置１の脳波信号計測部５０（図１０参照）に、リラックス区間のタイミングを特定する情報を送付する。
【００９９】
事象関連脱同期計測装置１の脳波信号計測部５０は、タスク呈示部１０からリラックス区間を特定する情報を受信する。そして、事象関連脱同期計測装置１のＥＲＤ判定部７０はリラックス区間のユーザ５の脳波の周波数解析を実施する。運動イメージ区間では、タスク呈示部１０は、たとえば「手を開くことをイメージしてください」というメッセージを呈示する。また単に、「イメージ」という文字（単語）を呈示してもよい。そしてタスク呈示部１０は、事象関連脱同期計測装置１の脳波信号計測部５０（図１０参照）に、運動イメージ区間を特定する情報を送付する。
【０１００】
事象関連脱同期計測装置１の脳波信号計測部５０は、タスク呈示部１０から運動イメージ区間を特定する情報を受信する。そして、事象関連脱同期計測装置１のＥＲＤ判定部７０は運動イメージ区間のユーザ５の脳波の周波数解析を実施する。
【０１０１】
＜事象関連脱同期計測システム１００の処理＞
次に、図１３を参照しながら図１０の事象関連脱同期計測システム１００において行われる処理手順を説明する。図１３は、事象関連脱同期計測システム１００において行われる処理の手順を示すフローチャートである。
【０１０２】
（ステップＳ１０１）
脳波信号計測部５０は、ユーザ５のマストイド電極部２０と耳穴電極部３０との電位差の計測を開始し、その電位差のデータを必要な時間相当分以上保持する。
【０１０３】
（ステップＳ１０２）
タスク呈示部１０は、ユーザ５にリラックス区間と運動イメージ区間の切替えタイミングを呈示する。リラックス区間と運動イメージ区間の時間は、たとえば５秒ずつとしてもよい。リラックス区間では、たとえば「リラックスしてください」というメッセージを呈示し、運動イメージ区間では、たとえば「手を開くことをイメージしてください」というメッセージを呈示してもよい。また単に、リラックス区間では「リラックス」という文字（単語）でメッセージを呈示し、運動イメージ区間では「イメージ」という文字（単語）でメッセージを呈示してもよい。そして、タスク呈示部１０は、脳波信号計測部５０に、リラックス区間を特定する情報とリラックス区間であることを示すラベルと、運動イメージ区間を特定する情報と運動イメージ区間であることを示すラベルを送付する。
【０１０４】
（ステップＳ１０３）
脳波信号計測部５０は、ステップＳ１０２でタスク呈示部１０から得たリラックス区間を特定する情報とリラックス区間であることを示すラベルと、運動イメージ区間を特定する情報と運動イメージ区間を示すラベルに基づいて、計測したユーザ５の脳波データをリラックス区間と運動イメージ区間別に切り出す。そして、脳波信号計測部５０は切り出したリラックス区間の計測したユーザ５の脳波データとリラックス区間であることを示すラベルと、切り出した運動イメージ区間の計測したユーザ５の脳波データと運動イメージ区間であることを示すラベルをＥＲＤ判定部７０に送付する。
【０１０５】
（ステップＳ１０４）
ＥＲＤ判定部７０は、脳波信号計測部５０から受けたリラックス区間の脳波データおよび運動イメージ区間の脳波データの周波数解析を実施する。そして、連続するリラックス区間と運動イメージ区間に対する、脳波の所定の周波数帯の電圧強度から、たとえば前述したα波帯域のＥＲＤ変化率（Ｐｒα−Ｐｉα）／Ｐｒα×１００、またはβ波帯域のＥＲＤ変化率（Ｐｒβ−Ｐｉβ）／Ｐｒβ×１００などを用いてＥＲＤ変化率を算出する。
【０１０６】
（ステップＳ１０５）
このステップにおいて、ＥＲＤ判定部７０は、ステップＳ１０４で算出したＥＲＤ変化率が予め定められた閾値以上になっているか否かを判定する。予め定められた閾値とは、本実施形態では０である。すなわちＥＲＤ判定部７０は、ＥＲＤ変化率がプラスまたはゼロの場合にはステップＳ１０６の処理を実行し、ＥＲＤ変化率がマイナスの場合にはステップＳ１０７の処理を実行する。
【０１０７】
（ステップＳ１０６）
ＥＲＤ判定部７０は、ＥＲＤが存在すると判定する。このステップは、ユーザ５の脳波に、ユーザ５の右手または右足、またはユーザ５の左手または左足に関する運動の意図が含まれていることを意味する。
【０１０８】
（ステップＳ１０７）
ＥＲＤ判定部７０は、ＥＲＤが存在しないと判定する。このステップは、ユーザ５の脳波に、ユーザ５の右手または右足、またはユーザ５の左手または左足の運動の意図が含まれていることを意味しない。
【０１０９】
本実施形態の事象関連脱同期計測システム１００によれば、ユーザの運動イメージ手が属する半身とは反対の半身のマストイドに配置したマストイド電極１点と、ユーザの運動イメージ手が属する半身とは反対の半身の耳穴に配置した耳穴電極１点間の脳波の差分波形（電圧変化）における、所定の周波数帯の電圧強度を算出する。そして、リラックス区間の所定の周波数帯の電圧強度がイメージ区間の所定の周波数帯の電圧強度以上であればＥＲＤが存在すると判定する。これにより、ＥＲＤを指標にユーザの運動企図を高精度に検出できるようになる。
【０１１０】
以上、脳波信号取得システムの例として、事象関連脱同期計測システム１００を説明した。
【０１１１】
続いて、図１４〜図１６を参照しながら、制御信号出力システム、およびそれを含むリハビリシステムを説明する。
【０１１２】
図１４は、リハビリシステム３００の構成例を示す。リハビリシステム３００は、制御信号出力システム２００と、リハビリ補助装置２５０とを備えている。
【０１１３】
また図１５は、リハビリシステム３００の使用環境を示す。このリハビリシステム３００を利用するユーザ５は、手指が麻痺しており、自らの意思で手指を動かすことができないとする。
【０１１４】
リハビリシステム３００では、ユーザ５はリハビリ補助装置２５０を装着している。リハビリ補助装置２５０にはアクチュエーター２５４が実装されている。アクチュエーター２５４は、たとえばユーザが握っているバー２５６を上下に駆動することにより、ユーザ５の手を開いたり閉じたりさせることができる。バー２５６は、ユーザ５が装着する装着具の一例である。装着具はユーザが行うリハビリの目的に応じて異なり得る。
【０１１５】
リハビリシステム３００の事象関連脱同期計測装置１ａは、ユーザ５の脳波にＥＲＤが存在すると判定された場合に、アクチュエーター２５４を駆動させる制御信号を出力する。上述のように、ＥＲＤが存在すると判定された場合には、ユーザ５の脳波に、ユーザ５の右半身又は左半身に関する運動の意図が含まれていることを意味する。制御信号はリハビリ補助装置２５０の信号受信部２５２によって受信され、受信された制御信号はアクチュエーター２５４に送られ、アクチュエーター２５４を駆動するために用いられる。
【０１１６】
ユーザ５の意図の検出に同期してアクチュエーター２５４を駆動させて、ユーザの手を開いたり閉じたりさせる。これにより、ユーザの運動神経が刺激される。意思が発せられたタイミングでユーザの手指へ刺激が与えられるため、ユーザ５の麻痺した手指の機能の回復のリハビリ効果を期待できる。
【０１１７】
再び図１４を参照する。
【０１１８】
制御信号出力システム２００は、上述したリハビリ補助装置２５０の動作を制御する制御信号を出力する。
【０１１９】
制御信号出力システム２００が上述の事象関連脱同期計測システム１００と相違する点は、制御信号出力システム２００が信号出力部８０をさらに備えていることにある。図１４では、上述した事象関連脱同期計測装置１に信号出力部８０が追加された構成が、事象関連脱同期計測装置１ａとして示されている。以下、相違点に関連する構成のみを説明する。図示された他の構成要素の構成および機能は同じであるため説明は省略する。
【０１２０】
信号出力部８０は、ＥＲＤ判定部７０の判定結果に応じた制御信号をリハビリ補助装置２５０に送信する。図１５では信号出力部８０は制御信号を無線で送信しているが、有線で送信してもよい。
【０１２１】
リハビリ補助装置２５０は、信号受信部２５２およびアクチュエーター２５４を有している。装着具としてのバー２５６（図１５）の記載は概略のみにとどめている。
【０１２２】
信号受信部２５２は、信号出力部８０から出力された制御信号を受信する受信回路である。本実施形態では、信号出力部８０および信号受信部２５２において行われる無線通信は、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）規格に準拠する。信号受信部２５２は受信した信号から制御信号を抽出し、アクチュエーター２５４に送る。アクチュエーター２５４は、その制御信号にしたがってバー２５６を駆動する。
【０１２３】
図１６は、リハビリシステム３００の制御信号出力システム２００において行われる動作の手順を示すフローチャートである。図１６が図１３と相違する点は、図１３のステップＳ１０６およびＳ１０７に代えて、ステップＳ２０１が設けられたことにある。
【０１２４】
ステップＳ２０１はＥＲＤ変化率が正またはゼロとなった場合、つまり、ＥＲＤが存在する場合に実行される。信号出力部８０は、アクチュエーター２５４を駆動するための制御信号を生成し、出力する。この制御信号によって、アクチュエーター２５４が具体的にどのように駆動されるかについては、装着具の種類や、リハビリの内容に応じて変わり得る。本実施形態の例では、制御信号はバー２５６を上下に駆動させるためのアクチュエーター２５４の駆動に用いられる。
【０１２５】
なお、ステップＳ２０１においてＥＲＤ変化率が負となった場合には、制御信号は生成されず、処理は終了する。
【０１２６】
図１７は、上述の事象関連脱同期計測装置１、及び事象関連脱同期計測装置１ａのハードウェア構成の一例を示す。
【０１２７】
事象関連脱同期計測装置１、１ａは、ＣＰＵ４００と、メモリ４０２と、通信回路４０４と、電極群４０８とを備えている。ＣＰＵ４００と、メモリ４０２と、通信回路４０４と、電極群４０８とは、互いにバス４０６で接続されており、相互にデータの授受が可能である。
【０１２８】
ＣＰＵ４００は、メモリ４０２に格納されているコンピュータプログラム４１２を実行することで、脳波信号計測部５０およびＥＲＤ判定部７０として機能する。コンピュータプログラム４１２には、上述したフローチャート（図１３または図１６）に示される処理手順を各構成要素に実行させる手順が記述されている。事象関連脱同期計測装置１、及び事象関連脱同期計測装置１ａは、このコンピュータプログラム４１２にしたがって、上述の動作を行う。
【０１２９】
通信回路４０４は、予め定められた通信プロトコルで外部機器と無線または有線で通信する回路である。たとえば通信回路４０４は、タスク呈示部１０であるタブレット端末から、リラックス区間を特定する情報及びラベルと、運動イメージ区間のタイミングを特定する情報及びラベルとを受信する。また、事象関連脱同期計測装置１ａにおける通信回路４０４は、制御信号を出力する信号出力部８０としても機能する。
【０１３０】
なお、事象関連脱同期計測装置１、事象関連脱同期計測装置１ａの脳波信号計測部５０およびＥＲＤ判定部７０は、１つの半導体回路にコンピュータプログラムを組み込んだＤＳＰ等のハードウェアとして実現されてもよい。
【０１３１】
上述のコンピュータプログラム４１２は、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に記録されて製品として市場に流通され、または、インターネット等の電気通信回線を通じて伝送され得る。図１７に示すハードウェアを備えた機器（たとえばＰＣ）は、当該コンピュータプログラム４１２を読み込むことにより、事象関連脱同期計測装置１、事象関連脱同期計測装置１ａとして機能し得る。
【産業上の利用可能性】
【０１３２】
本開示にかかる脳波信号取得システムによれば、耳穴とマストイドの電極の差分波形から、頭部と同程度の精度でＥＲＤを検出できる。これにより、脳波利用ＢＭＩリハビリテーションの実施効率が向上する。
【符号の説明】
【０１３３】
１  事象関連脱同期計測装置
２  事象関連脱同期計測装置
１０  タスク呈示部
２０  頭部電極部
３０  耳穴電極部
３５  耳穴電極部
５０  脳波信号計測部
６０  脳波信号計測部
７０  ＥＲＤ判定部
１００  事象関連脱同期計測システム（脳波信号取得システム）
２００  制御信号出力システム
２５０  リハビリ補助装置
２５２  信号受信部
２５４  アクチュエーター
２５６  バー
３００  リハビリシステム
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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