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未来を創る成長市場

成長市場「脳波応用機器」

市場概要

「頭で思い描いたことが脳波信号となり、コンピュータや電子機器を動かす」という脳機械インターフェイス(BMI:Brain Machine Interface)または脳コンピュータインターフェイス(BCI:Brain Computer Interface)の研究が進んでいる。脳活動の計測を行い、脳のどの領域がどれだけ活動しているかによって、被験者がどのような操作を行いたいのかを予め決められたルールに従って判断し、操作を実行する。

たとえば、島津製作所の近赤外脳機能イメージング装置 LABNIRS の場合、脳活動が盛んな領域では毛細血管に多くの血液が流れるため、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの頭部全域での濃度変化を可視化すれば、脳活動の盛んな部位とそうでない部位を見分けることができ、その分布パターンから、被験者の意思を推定することが可能となる。

fMRI の計測では、被験者を安静にする必要があるが、fNIRS の場合はトレッドミルやエルゴメーター等での運動中も計測ができるため、運動に伴う認知機能等に関連した脳情報が得られる。

また、NICT(国立研究開発法人情報通信研究機構)では、ドライ電極とヘッドギアを組合せたウェアラブル脳波計測システムを開発、従来必要だった導電性ペーストを排し、ユーザビリティを高めたことで、非侵襲的で応用範囲の広い脳波計測に道を開いた。脳波を利用したマーケティング法、外国語学習法、脳使用量の定量化法などを開発中だが、その一環として、脳波で動かせるドライブシミュレーションゲームがある。脳波が集中しているときは自動的に加速、順調にコースを進めるが、脳波が不安定だと速度が落ち、ゲームオーバーになってしまうというもの。脳波に応じて運転方法を変えるなどは対応していないが、脳トレーニングや心理テスト、嘘発見器などにも応用可能と思われる。

金沢工業大学の中沢実教授の研究室では、2015 年 2 月、脳波を用いた車いすロボット制御システムを開発したと発表。頭の中で目的地を指定するだけで車いすが自律的に移動するもので、最終的には利用者が初めて訪れる施設であっても脳波から利用者の意図を読み取り、容易に目的地までたどりつくシステムの実現をめざす。

システムの構築には、施設内の地図と複数の目的地が用意され、車いすの利用者が目的地にあらかじめ割り当てられている数字を頭に思い浮かべると、脳波センサが脳波を読み取り、思い浮かべた数字が認識されると、車いすが目的地まで自律走行する。脳波から思い浮かべた数字の認識には、ディープラーニング(深層学習、人工知能技術の一種)が活用されている。

今後、脳インターフェイスシステム(BMI や BCI)は、コミュニケーションロボットや介護ロボット、医療機器などでの実用化が進むと考えられるが、人工知能のアシストが重要なカギを握るだろう。

主な技術要素

脳機械インターフェイス(BMI:Brain Machine Interface)、脳コンピュータインターフェイス(BCI:Brain Computer INterface)、脳波計(EEG)、や機能的磁気共鳴画像法(fMRI)、機能的近赤外線分光法(fNIRS)、脳血流、光トポグラフィ

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