脳波を使用した意思伝達装置近畿大学生物理工学部准教授医用工学科山脇伸行 1 想定するユーザー本装置は、ユーザーとして主に筋萎縮性側索硬化症（Amyotrophic Lateral Sclerosis: ALS ）患者、その他、脊髄損傷等による四肢麻痺患者を想定している。 2 ALS 脳や末梢神経と筋肉をつないでいる運動神経細胞群が徐々に変性し、筋肉を動かすことができなくなってゆく進行性の病気で、原因が解明されておらず、治療方法も確立されていない。病気が進行すると運動機能が失われ、寝たきりとなるが、知的機能や感覚機能（視覚、聴覚、臭覚、味覚、触覚）は正常のまま保たれるという特徴がある。 3 ALS 手足等が動かず、発声もできない状態になるが、その段階でも眼球は動くため、その動きを使った意思伝達が行われている。日本国内のALS患者数は、約9,000人（2012年度の統計資料）となっており、年々増加傾向にある。 4 従来技術とその問題点 ALS患者の多くは、視覚を必要とする意思伝達装置を使用している。そのため、眼球運動や眼瞼運動に支障をきたすと、意思伝達が困難となる。現在、視覚を使用しない装置は存在するが、その種類は少なく、しかも、「はい」、「いいえ」の意思伝達に数十秒の時間がかかるという問題がある。 5 新技術の特徴・従来技術との比較 • 視覚を使用しない意思伝達装置では、病気の進行等によって瞼が閉じた状態かそれに近い状態となった状況でも意思伝達が可能である。 • 視覚を使用しない従来の意思伝達装置では、暗算等によって脳が活動している状態と何も考えていない安静状態の2種類の脳波を使用している。これに対して、本装置では左右の腕の運動イメージで現れる脳波を使用している。後者は、脳波の変化が比較的速く現れるため、意思伝達に要する時間が短縮できる。 6 新技術の特徴・従来技術との比較 • また、運動イメージによる脳波は左右それぞれで違いが明確なため、高い正答率が期待できる。 • 本装置の意思伝達に要する時間は約2~20秒程度、正答率は、被験者が健常者の場合で約92%となっている。 • 本装置は、病気の初期段階から使用することも想定し、視覚を使用した意思伝達機能も備えている。 7 脳波計電極電極のり 8 脳波 9 視覚を使用する意思伝達装置脳波を使って選ぶ選択肢の例 10 手や腕の運動のイメージ鼻脳の活動が変わる Fp1 Fp2 F7 左耳 T3 F3 C3 Fz Cz P3 T5 F4 C4 T4 右耳 P4 T6 Pz O1 F8 O2 11 右の手や腕の運動をイメージするときの脳波鼻振幅：大振幅：小 Fp1 Fp2 F7 左耳 T3 F3 C3 Fz Cz P3 T5 F4 C4 T4 右耳 P4 T6 Pz O1 F8 O2 12 左の手や腕の運動をイメージするときの脳波鼻振幅：大振幅：小 Fp1 Fp2 F7 左耳 T3 F3 C3 Fz Cz P3 T5 F4 C4 T4 右耳 P4 T6 Pz O1 F8 O2 13 はいいいえコンピュータのモニタ画面はい 14 選択肢が移動する音楽食事カーテン照明エアコン電話コンピュータのモニタ画面エアコン 15 この方法は、視覚を使用せず、運動イメージ時の脳波だけを使用するため、閉眼状態でも意思伝達が可能 16 介護者が患者に質問し、それに対して「はい」か「いいえ」を腕（左か右）の運動イメージで伝える 17 脳波計：大型の脳波計から小型生体アンプに変更 18 電極数（皿電極使用）脳波計測用２個（または３個）基準用２個 19 想定される用途 • 筋萎縮性側索硬化症(ALS)患者の意思伝達支援に利用できる可能性がある。 • 装置の操作には集中力が必要なため、教育、スポーツ等の分野で集中力を高めるトレーニングに活用できると考えられる。 • また、ゲーム分野に展開することも可能と思われる。 20 実用化に向けた課題 • 現在、市販の小型生体アンプを使用し、装置全体を持ち運び可能な大きさまで小型化しているが、さらに携帯電話程度の大きさまで小型化すること。 • 実際に患者の方々に試用していただき、個人差による正答率の変動を小さくするための装置の改良。 21 企業への期待 • 脳波計として使用可能な小型生体アンプの技術を持つ企業との共同研究。 • 福祉機器、医療機器などに関係して、ALS患者用装置に興味を持っている企業との共同研究。 • 教育、スポーツ、ゲーム分野等の企業との共同研究。 22 本技術に関する知的財産権 • 発明の名称：脳波を使用した意思伝達装置出願番号：特願 2014-195323 • 出願人：近畿大学 • 発明者：山脇伸行 23 お問い合わせ先近畿大学リエゾンセンターＴＥＬＦＡＸ e-mail 武田和也 06-4307-3099 06-6721-2356 [email protected] [email protected] 24