情報処理学会 インタラクション 2016
IPSJ Interaction 2016

162B24
2016/3/3

周辺機器を赤外線で操作する筋電スイッチ
EMG-IR の開発
楠見 茉耶†1

服部 託夢†1

概要：あらゆる機器の操作はスイッチの押下で可能となる．しかし，スイッチを指で押下するという動作は，現在の作業を一時中断する必要がある．また，四肢が不自由な場合においてはボタンの押下自体が困難である．筋電を用いれば，現在の動作を妨げること無く力の発揮を検出することができる．室内に存在する機器に対して赤外線受信機を別で用意し，リレー回路を用いてスイッチングをエミュレートすれば，スイッチの押下のみで動作する機器も操作する事ができると考えた．本研究では，室内などの近距離に存在する機器をワイヤレスで操作することを目的に，筋電信号をトリガに赤外線通信で周辺機器をスイッチングする EMG-IR を開発した．EMG-IR をレーシングカーのおもちゃに取り付け，イベント等で多くの人に使用してもらい初めてでも簡単に使用できることを確認した．

Development of a Myoelectric Potential Switch EMG-IR to Operatethe Peripheral Devices with an Infrared.
MAYA KUSUMI†1

TAKUMU HATTORI†1

Abstract: pressing the switch can control many devices. But, when we press the switch, it is necessary to interrupt the work. In
addition, physically handicapped person is difficult to press of switch. We know that we can detect an exertion of force without
preventing the operation by the Electromyogram. It is possible to operate many peripheral devices if the infrared receiver to theswitching can be emulated with a relay circuit.
The aim of this study was to develop EMG-IR to control a many peripheral devices by wireless. This device was able to press
the switch using EMG and infrared communication. We have confirmed that many people were easy to use EMG-IR attached tothe toy-racing car.

1. はじめに

我々は，赤外線学習リモコンと筋電位を組み合わせて，家庭内のあらゆる機器を操作することができるのではない

あらゆる機器の操作はスイッチの押下で可能となる．しかと考えた．また，赤外線受信機を別で用意しそこからリかしながらスイッチを指で押下するという動作は，現在のレー回路を用いて遠隔でスイッチをエミュレートできれば，作業を一時中断する必要がある．また，四肢が不自由な場

赤外線通信を持たないスイッチの押下のみで動作する機器合においてはボタンの押下自体が困難である．生体信号のも操作する事ができると考えた．

１つである筋電位を用いることで，瞬きや噛み込みなどで本研究では，室内などの近距離に存在する TV や電化製指を動かさずにスイッチの押下を可能とすることができる品などの周辺機器をワイヤレスで操作することを目的に，筋電スイッチがある．現在市販されている筋電スイッチ［1］筋電信号をトリガに赤外線通信し遠隔でスイッチングするには，ピエゾニューマティックセンサースイッチ（PPS ス

新たな機器を開発した．

イッチ）（パシフィックサプライ（㈱）），テンプラー筋電位スイッチ（システムデザイン・ラボ），オデコン（（㈱）テ

2. 筋電スイッチ EMG-IR の開発クノスジャパン）などがある．これらの機器は，スイッチ入力をエミュレートするものであり，これら機器のように筋電位を用いればスイッチ動作が容易になる．しかし，これら機器は肢体不自由者の入力補助装置として高価であり，一般ユーザーが手軽に購入して使える機器ではない．
電灯やエアコン・TV などの電化製品のコントロールに赤外線通信を用いているものが多い．これらの機器には専

図 1 EMG-IR システムの概要用のリモコン必要であり，機器を操作するためには，リモ開発した筋電スイッチ EMG-IR は，図１に示すように筋コンを探し，手にとって，スイッチを押下する必要がある．

電信号（以下 EMG）計測と赤外線送信回路と赤外線受信回†1 広島工業大学
Hiroshima Institute of Technology.

© 2016 Information Processing Society of Japan路から構成される．本機器は任意の筋に電極を接触させて565

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筋活動時の EMG を計測し，EMG が閾値を超えると特定の外線受光部に送信機からの信号が入力され，登録された ID

ID を付加した赤外線を送信して受信システムと通信すると同じであれば，リレー回路を制御する仕組みになっていものである．

る．リレー回路を，対象の機器と接続しておくことでスイ

2.1 EMG 計測—送信回路ッチングをエミュレートすることができる．

開発した EMG 計測−送信回路の外観を図２に示す．EMG
計測−送信回路では，アナログ回路による EMG 計測と，Arduino のブートローダを書き込んだマイコン（attiny85）

3. EMG-IR をレーシングカーに搭載開発した EMG-IR をグリップの強さによって速度が変化による EMG 出力の閾値判定と赤外線信号の出力をおこなするレーシングカーに搭載した．EMG-IR の IR 受信回路をっている．EMG の計測は，マイコンによる閾値判定を容易グリップと入れ替えることにより，筋電位が閾値を超えたにするために，以下に示す手順で積分筋電図化した．積分場合にグリップを最大で握った事と同じ動作をすることが筋電図化には文献[2]を参照した．１）１点を基準として２できるようにした．

点間の差導増幅回路，２）低域遮断フィルタ回路，３）高図 4 に EMG-IR をイベントで実際に使用している様子を域遮断フィルタ＋増幅回路，４）全波整流回路，５）高域示す．今回 EMG 測定回路は腕に巻きつけるタイプにし，遮断フィルタ回路．マイコンによる処理について，積分筋腕に力を入れた際に発生する筋電位をトリガしてレーシン電図と閾値用可変抵抗による電圧値を AD 変換し積分筋電グカーが動くようにした．本機器は大人であればほぼ使用図の値が閾値用電圧を超えていた場合，登録してある IDできることも確認した．また，図に示すように本機器は 5をパルス信号として赤外線で出力する．

歳程度の子供であっても問題なく使用することがでることを確認した．

図 4 EMG-IR をイベントで使用している様子
図 2EMG 計測−送信回路

4. まとめ本研究では，室内などの近距離に存在する TV や電化製

2.2 IR 受信回路品などの周辺機器をワイヤレスで操作することを目的に，筋電信号をトリガに赤外線通信し遠隔で受信機を搭載した機器をスイッチングする新たな装置として EMG-IR を開発した．本研究で開発した EMG-IR を，レーシングカーのグリップの代わりに接続し，イベント等で多くの人に使用してもらい初めてでも簡単に使用できることを確認した．
今後は TV や電化製品と直接通信する学習リモコンとしての機能を送信機もしくは受信機に搭載し，家電が操作できるかを検証する．また，その際の制御方法なども検討する．

図 3 IR 受信回路開発した IR 受信回路を図 3 に示す．IR 受信回路は，赤
外線受光部とそれを処理する Arduino ブートローダの書き参考文献
1)
エイティースクウェアード
http://at2ed.jp/pro/productList1.php/categoryid/371
2)
木塚朝博,増田正,木竜徹,佐渡山亜兵:表面筋電図，バイオメカ
ニズム・ライブラリー，バイオメカニズム学会(2006).

込まれたマイコン(attiny85)とリレー回路で構成される．赤© 2016 Information Processing Society of Japan566