CN114680890A - 检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实现一种检测与轻度认知障碍相关的正负面情绪的变动的检测装置。该检测装置具有：检测部，其检测受验者的心搏信息；算出部，其根据心搏信息来算出表示心搏间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数；情绪判定部，其根据最大李雅普诺夫指数来判定受验者的情绪是有脑疲劳、不安或抑郁的负面情绪还是没有脑疲劳、不安及抑郁的正面情绪；以及情绪诱导部，其使所述受验者的意识集中而将所述受验者诱导至所述正面情绪，在所述情绪诱导部的情绪诱导中进行所述情绪判定部的判定。

Description

检测装置
本申请是基于以下中国专利申请的分案申请：
原案申请日：2017年10月13日
原案申请号：201780064945.1(PCT/JP2017/037237)
原案申请名称：检测装置
技术领域
本发明涉及一种对与认知症的早期症状即轻度认知障碍(Mild CognitiveImpairment)(以下称为“MCI”)相关的正负面情绪的变动进行检测的检测装置。
背景技术
专利文献1揭示了一种疾病发病预测通报系统及方法，即，一方面以数据形式测量使用者的生物体现象并对其进行连续监测，另一方面与预先加以分值化的判定用评分表的使用者固有的判定用评分数据进行比较来判定疾病发病预测级别，并将该疾病发病预测级别通报给使用者。
专利文献2揭示了一种精神免疫度的测定装置，其具备：生物体信息测量部，其测量生物体信息；吸引子构成单元，其接收生物体信息来构成吸引子；特性值算出单元，其根据吸引子来算出李雅普诺夫指数及其特性值；以及判定单元，其根据该特性值来判定思想沟通或痴呆程度等精神免疫度。
专利文献3揭示了一种精神疾患诊断装置及程序，该精神疾患诊断装置具备：测定受诊者的心电的单元；指示对受诊者的负荷试验的单元；根据测定出的心电数据来算出心电图R-R间隔变动系数的单元；在算出的负荷试验后的心电图R-R间隔变动系数的值小于负荷试验前的值的情况下，判定存在精神疾患的可能性的单元；以及显示判定结果的单元。
专利文献4、5揭示了一种疲劳度仪，即，检测与循环器官相关的被测定者的生物体信号，根据检测到的生物体信号来算出被测定者的心搏间隔的波动程度，根据算出的波动程度、参考心搏间隔的波动程度与脑疲劳度的对应关系来获取被测定者的脑疲劳度，并输出与疲劳度相关的信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利特开2002-143097号公报
专利文献2：日本专利特开2006-204502号公报
专利文献3：日本专利特开2012-045162号公报
专利文献4：日本专利特开2017-063963号公报
专利文献5：日本专利特开2017-063966号公报
发明内容
认知症是一种一旦发病便无法复原的疾病，若发展下去，则会因交流能力的丧失等而难以过上普通的社会生活等，认为是一种极其严重的精神疾患。认知症若能在发病之前的早期症状即MCI的阶段检测出来，则可以通过药物来阻止或延缓发病。然而，目前尚无能够判定或检测MCI的技术，专利文献1～3的技术也只不过是检测对应于发病的精神免疫度或痴呆症状。
当达到MCI时，健忘和抑郁情绪会频发，但健忘难以与年老造成的健忘区分开来，抑郁情绪通常也难以与老龄性忧郁症造成的假性认知症区分开来。但我们知道，MCI与假性认知症在有脑疲劳、不安或抑郁等的负面情绪的产生图案上存在差异。为了在早期检测出认知症的发病、使症状的发展或恶化处于最小限度，需要迅速且可靠地检测负面情绪或其相反的正面情绪的变动。
本发明的目的在于实现一种检测与轻度认知障碍相关的正负面情绪的变动的检测装置。
本发明提供一种检测装置，其特征在于，具有：检测部，其检测受验者的心搏信息；算出部，其根据心搏信息来算出表示心搏间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数；情绪判定部，其根据最大李雅普诺夫指数来判定受验者的情绪是有脑疲劳、不安或抑郁的负面情绪还是没有脑疲劳、不安及抑郁的正面情绪；变动判定部，其根据规定期间内的负面情绪或正面情绪的产生频次来判定受验者有无正负面情绪的变动；以及输出部，其输出变动判定部的判定结果。
优选为，规定期间为3个月以上的期间，变动判定部根据作为负面情绪的产生频次的负面情绪的产生期间和产生时刻来判定受验者是否为轻度认知障碍。优选为，变动判定部根据负面情绪的产生次数的日内变动来判定受验者是否为轻度认知障碍。
优选为，检测部在规定期间内至少每1天上午和下午2次以上连续地自动拍摄受验者的面部部位而不依靠受验者的操作，根据获得的多个图像的亮度变化来检测心搏信息。优选为，在连续拍摄到的多个图像内的部位的移动量处于规定范围内的情况下，情绪判定部根据利用这多个图像检测到的心搏信息来判定受验者的情绪。
优选为，上述检测装置还具有使受验者的意识集中而将受验者诱导至正面情绪的情绪诱导部，规定期间是情绪诱导部在持续进行诱导的期间，输出部是在情绪诱导部的诱导中显示情绪判定部的判定结果、在情绪诱导部的诱导后显示变动判定部的判定结果的显示部。
优选为，情绪诱导部督促受验者进行吸气而且以比吸气慢的速度呼气的深呼吸，由此使受验者的意识集中在呼吸上。优选为，情绪诱导部通过向显示部的显示将吸气的时机和呼气的时机通知受验者。
优选为，情绪诱导部播放包含比呼吸的周期长的乐句的音乐，由此使受验者的意识集中在音乐上。优选为，情绪诱导部根据利用心搏信息算出的受验者的心率来控制音乐的播放速度。
优选为，输出部为显示部，上述检测装置还具有：输入部；以及提示部，提示让受验者进行输入操作来加工显示部上的显示物的题目，规定期间是提示部正在提示题目的期间，显示部显示题目，并在题目的结束后显示变动判定部的判定结果。
优选为，上述检测装置还具有：存储部，其存储提示部提示的难度互不相同的多个题目；以及操作量检测部，其检测对显示物的输入操作的量，提示部根据规定期间内的负面情绪或正面情绪的产生频次和输入操作的量来反复提示不同难度的题目。
优选为，提示部提示对显示部上显示的以多个轮廓线加以区分的多个区域进行上色的题目或者将显示部上显示的文字抄写至显示部上的题目作为题目。优选为，显示部显示基于规定期间内的正面情绪的产生频次的从负面情绪向正面情绪的改善度作为变动判定部的判定结果。
上述检测装置能够检测与MCI相关的正负面情绪的变动。
附图说明
图1为表示检测装置1的使用状态的立体图。
图2的(A)及(B)为表示摄像部10的外观的立体图。
图3为检测装置1的框图。
图4的(A)～(C)为用于说明根据脉搏来判定负面情绪的原理的图表。
图5的(A)～(D)为表示检测装置1的检测结果的显示例的图表。
图6为表示检测装置1的动作例的流程图。
图7为表示使用另一摄像部10a的检测装置1的使用状态的立体图。
图8为预防装置2的框图。
图9为表示预防装置2的显示画面的例子的图。
图10为表示预防装置2的动作例的流程图。
图11的(A)～(D)为表示情绪诱导的有无所引起的正负面情绪的变动的差异的图表。
图12为预防装置3的框图。
图13的(A)～(F)为表示预防装置3所提示的题目的例子的图。
图14的(A)～(C)为表示题目的难度所引起的正负面情绪和输入操作的量的变动的差异的图表。
图15为表示预防装置3的动作例的流程图。
图16的(A)～(D)为表示检测部10b、10c的图。
具体实施方式
下面，参考附图，对各实施方式进行说明。附图中，对同一要素标注同一编号。图形存在为了说明而夸大地描绘的情况。以下的实施方式及附图为一例，只要在无损发明的主旨的范围内，则也可以为其他形态。
图1为表示检测装置1的使用状态的立体图。
如图1所示，检测装置1具备摄像部10和信息终端5。在图示的例子中，摄像部10为智能手机等移动终端，信息终端5为笔记型个人电脑。但并不特别限定于此，也可使用平板电脑终端或数字相机作为摄像部10，也可使用平板电脑终端或专用处理装置作为信息终端5。或者，摄像部10与信息终端5也可一体化。
检测装置1不是测定认知症发病后的认知症级别的装置，说到底是检测有无发现认知症发病前的早期症状即MCI的装置。MCI的人和假性认知症的人都会表现出脑疲劳、不安或抑郁(以下称为“负面情绪”)和健忘。但我们知道，假性认知症是自主神经异常造成的疾患，因此容易发生负面情绪的产生次数的日内变动，症状的持续为周～月单位，相对于此，在MCI中，负面情绪的产生次数没有日内变动，负面情绪的持续跨及几天～几个月的期间。
例如，已知有像专利文献4、5揭示的那样根据心搏或脉搏的间隔的时间序列数据来算出表示心搏间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数，并根据该值对脑疲劳、不安或抑郁的程度进行定量的方法。实际上，相较于心搏而言，能够更简易地测定脉搏，即便将脉搏间隔用作心搏间隔，在观测情绪变动的倾向这一目的上也无特别问题。因此，检测装置1例如每天至少上午和下午各测定1次受验者的脉搏而算出表示脉搏间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数，根据该值来判定受验者是否产生了负面情绪。继而，检测装置1根据以月为单位的负面情绪的产生频次(负面情绪的产生图案)来判定几个月左右的期间内的负面情绪的持续性，在检测到MCI特有的征兆的情况下，通报给外部。
图2的(A)及图2的(B)为表示摄像部10的外观的立体图。图2的(B)展示的是在保持摄像部10的支架90上设置有摄像部10的状态。如图2的(A)所示，摄像部10具备摄像元件11和用于设定摄像部10的动作的带显示部的触控面板19。如图2的(B)所示，支架90内置有充电连接器91，具备通过将电源电缆92连接至市电来对摄像部10进行充电的功能。
尤其是在高龄者当中，存在抱有对测定的恐惧感的人、对测定时的传感器穿戴等测定行为本身感到抵触的人、仅仅听到测定说明便暂时性地出现负面情绪的人等，从而存在无法恰当地测定负面情绪的情况。因此，检测装置1以测定自身不会成为压力的方式使用具有摄像元件(相机)11的摄像部10对受验者的皮肤的露出部分(例如面部的额头或脸颊等部位)进行拍摄。继而，检测装置1从获得的图像中提取与血流同步的亮度变化，由此，在不接触受验者而且是受验者无意识的状态下自动检测受验者的作为心搏信息的脉搏信号。
摄像元件11例如为CMOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor(互补金属氧化物半导体))型或CCD(Charge Coupled Device(电荷耦合器件))型影像传感器。每当测定时，如图1所示，摄像元件11以不依靠受验者的操作的方式连续地自动拍摄多张例如受验者HK的额头上的测定框Sa的图像Gr。摄像部10具有通过内置的面部识别的应用程序来自动追踪受验者HK的额头的测定框Sa的功能。由此，即便受验者HK在摄像部10的设置区域内动来动去，也能捕捉受验者HK的脉搏。如图1所示，摄像部10通过内置的无线通信功能将拍摄到的受验者HK的图像数据经由电波RW发送至信息终端5。
图3为检测装置1的框图。如图3所示，检测装置1的信息终端5具备情绪检测部20、判定部30、通知部40及计时部50。情绪检测部20具备面部识别部21、脉搏提取部22、间隔检测部23、脉搏存储器24、混沌解析部25、测定值判定部26及个人识别部27。判定部30具备情绪判定部31、情绪数据存储器32及MCI判定部33。通知部40具备显示部41和发送部42。其中，脉搏存储器24及情绪数据存储器32由硬盘或半导体存储器构成，显示部41由液晶显示器构成，计时部50由公知的时钟电路构成。其他要素通过包含CPU、ROM及RAM等的信息终端5内的微电脑以软件形式加以实现。
面部识别部21使用轮廓检测算法或特征点提取算法对摄像元件11拍摄到的受验者HK的图像Gr分析面部的样子，从而将额头等皮肤露出部分确定为测定部位。面部识别部21将作为表示该测定部位上的皮肤颜色的数据的时间序列信号E1输出至脉搏提取部22、测定值判定部26及个人识别部27。
脉搏提取部22从时间序列信号E1中提取受验者HK的脉搏信号，并将该信号输出至间隔检测部23。受验者HK的额头上的测定框Sa的内部集中有毛细动脉，因此，图像Gr中包含与受验者HK的血流同步的亮度变化分量。尤其是脉搏(血流变化)会最大程度地反映在图像Gr的绿色光的亮度变化分量中，因此，脉搏提取部22使用使人的脉搏所具有的大致0.5～3Hz的频率通过的带通滤波器而从时间序列信号E1的绿色光的亮度变化分量中提取脉搏信号。
摄像部10、面部识别部21及脉搏提取部22为检测受验者的心搏信息的检测部的一例。但检测部的功能并非必须分开在摄像部10和信息终端5中，例如，也可使摄像部10具有面部识别部21和脉搏提取部22的功能，也可将摄像部10包含在信息终端5中。
图4的(A)～图4的(C)为用于说明根据脉搏来判定负面情绪的原理的图表。其中，图4的(A)表示脉搏信号PW的波形例，横轴t为时间(毫秒)，纵轴A为脉搏的振幅的强度。如图4的(A)所示，脉搏信号PW为反映出心脏的搏动所引起的血流量的变动的三角波状，将血流量最强的波峰点P1～Pn的间隔作为脉搏间隔d1～dn。
间隔检测部23检测受验者HK的脉搏信号PW的波峰点P1～Pn，使用计时部50以毫秒为单位算出脉搏间隔d1～dn，进而根据脉搏间隔d1～dn来生成脉搏间隔的时间序列数据。
脉搏存储器24将由间隔检测部23检测到的脉搏间隔d1～dn作为脉搏间隔的时间序列数据加以存储。
图4的(B)为表示脉搏间隔的波动程度的例子的图表。该图表称为洛伦兹散点图，是将横轴设为脉搏间隔dn、将纵轴设为脉搏间隔dn－1(单位都是毫秒)、针对n＝1、2、···在坐标(dn,dn－1)上标绘脉搏间隔的时间序列数据而得。我们知道，图4的(B)的图表中的点的分散程度反映出受验者HK的脑疲劳度，因此，只要在显示部41上显示图4的(B)的数据散布图，便能简易地监测受验者HK的测定中的脑疲劳度。
混沌解析部25使用脉搏存储器24中存储的脉搏间隔的时间序列数据也就是图4的(B)的洛伦兹散点图中的坐标(dn,dn－1)、通过以下式1来算出最大李雅普诺夫指数λ。
[数式1]
Figure BDA0003556097070000071
此处，M为脉搏间隔d1～dn下的总采样时间，d为时间序列数据的时刻k与时刻k－1的图案间距离(洛伦兹散点图中的二维平面上的距离)。混沌解析部25进而仅在从测定值判定部26获取到表示测定值有效的数据的情况下将算出的最大李雅普诺夫指数λ输出至情绪判定部31。间隔检测部23及混沌解析部25为根据心搏信息来算出表示心搏间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数的算出部的一例。
测定值判定部26每当从面部识别部21获取到时间序列信号E1时，便判定是否满足以下2个判断基准，在两方都满足的情况下，将表示测定值有效的数据输出至混沌解析部25。第1个判断基准是时间序列信号E1的数据有预先规定的个数程度的连续性而且图像Gr的测定框Sa的移动量处于规定范围内，这是用于区分测定数据是否为安静时的数据的条件。第2个判断基准是图像Gr内没有受验者HK以外的面部，这是用于确认附近没有其他人的条件。
个人识别部27根据从面部识别部21获取到的图像数据、参考预先登记在检测装置1中的个人认证数据来确认受验者是被登记的本人，在作出了该确认的情况下，将这一内容通知情绪判定部31。
图4的(C)为展现表示心搏或脉搏的间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数与负面情绪的关系的图表。该图表是以10名成人男女为对象进行问诊问卷调查，让他们回答感觉到哪一程度的疲劳以及疲劳是否为感觉到脑疲劳、不安或抑郁的状态，而且针对相同受验者测定脉搏间隔的最大李雅普诺夫指数λ，对获得的回答内容与λ的值的关系进行归纳而得。F0相当于“无疲劳”，F1相当于“有与年龄相当的疲劳”，F2相当于“有暂时性的疲劳”，F3相当于“有慢性疲劳”，F4相当于“有负面情绪”。图表的纵轴为最大李雅普诺夫指数λ。
根据图4的(C)得知，最大李雅普诺夫指数在只是疲劳的状态下为接近0的绝对值较小的值，而当有负面情绪时，成为负的而且绝对值较大的值。关于该10名成人男女，考虑到测定的偏差，可以将是否感觉到负面情绪的最大李雅普诺夫指数的阈值设定为-0.6左右。
在从混沌解析部25获取到的最大李雅普诺夫指数λ满足以下式2的情况下，情绪判定部31判定受验者产生了负面情绪，在λ不满足式2的情况下，情绪判定部31判定受验者未产生负面情绪。
λ≤λt···式2
此处，阈值λt为-0.6，但根据检测装置1所需的特性的不同，有时会使用其他值。在判定产生了负面情绪的情况下，情绪判定部31将这一内容与测定日期时间的信息以及受验者固有的识别信息加以关联而存储至情绪数据存储器32。这时，最大李雅普诺夫指数λ的值也可一并存储至情绪数据存储器32。情绪判定部31是根据最大李雅普诺夫指数来判定受验者的情绪是否是有脑疲劳、不安或抑郁的负面情绪的情绪判定部的一例。
MCI判定部33根据情绪数据存储器32中存储的信息、以月为单位在上午和下午分开合计受验者的负面情绪的产生频次。继而，MCI判定部33根据通过合计获得的负面情绪的产生图案、按照表1所示的判定条件、以如下方式判定受验者是MCI还是这以外的情况。
·若负面情绪的产生次数为一个月20次以下，则不论产生时刻和产生期间如何都为正常。
·若不论负面情绪的产生次数如何产生时刻都只在上午或下午中的任一方、或者负面情绪的产生期间为一个月20次以上但持续不到3个月，则为假性认知症。
·若上午及下午两方负面情绪的产生期间都为一个月20次以上而且持续了3个月以上，则为MCI。
此处，所谓负面情绪的产生次数，是最大李雅普诺夫指数λ的测定值满足上述式2的次数。表1所示的负面情绪的产生次数、产生期间、产生时刻及持续期间的条件为一例，也可根据检测装置1所需的特性而选择其他数值。MCI判定部33是根据规定期间(表1的例子中为3个月以上的期间)内的负面情绪的产生频次来判定受验者有无正负面情绪的变动的变动判定部的一例。
[表1]
Figure BDA0003556097070000081
Figure BDA0003556097070000091
通知部40使MCI判定部33的判定结果显示在显示部41上。尤其是在MCI判定部33判定为MCI的情况下，通知部40使这一内容的警告显示在显示部41上，而且经由发送部42发送至外部。通知部40是输出变动判定部的判定结果的输出部的一例。
图5的(A)～图5的(D)为表示检测装置1的显示例的图表。图5的(A)为对正常受验者运用检测装置1的结果，图5的(B)为对假性认知症的受验者运用检测装置1的结果，图5的(C)为对不同于图5的(B)的别的假性认知症的受验者运用检测装置1的结果，图5的(D)为对MCI的受验者运用检测装置1的结果，这些图表显示在显示部41上。各图的横轴M为运用检测装置1的月，“1”为运用开始月，“8”为运用最终月。纵轴N为负面情绪的一个月的产生次数，白色的柱状图为上午(AM)的负面情绪的产生次数，填黑的柱状图为下午(PM)的负面情绪的产生次数。
在图5的(A)的例子中，运用开始月到运用最终月之间负面情绪的产生次数为20次以下。这在表1所示的“正常”的范围内，因此，检测装置1将表示为正常的“-”显示在图表的左上。
在图5的(B)的例子中，从运用开始月起5个月的负面情绪的产生次数为20次以下，开始第6个月到运用最终月之间负面情绪的产生次数为20次以上，但集中在上午。这符合表1所示的“假性认知症”的一个条件即“不论一个月的次数如何，都只在上午、下午中的任一方”，因此，检测装置1将表示为假性认知症的“±”显示在图表的左上。
在图5的(C)的例子中，存在上午及下午负面情绪的产生次数都为20次以上的月，但它们没有持续3个月。这符合表1所示的“假性认知症”的另一个条件即“一个月20次以上但持续不到3个月”，因此，与图5的(B)一样，检测装置1显示“±”。
在图5的(D)的例子中，在运用开始第6个月到运用最终月之间，上午及下午负面情绪的产生次数都持续3个月在20次以上。这符合表1所示的“MCI”的条件即“一个月20次以上且持续3个月以上”而且“上午及下午都是一个月20次以上”，因此，检测装置1将表示为MCI的“+”显示在图表的左上。
图6为表示检测装置1的动作的流程图。首先，当由使用者接通信息终端5的电源时，信息终端5通过电波RW接通摄像部10的电源(S1)。如此，当检测装置1的电源接通时，摄像部10通过摄像元件11拍摄受验者HK的测定框Sa的图像Gr，并将该图像数据发送至信息终端5(S2)。然后，面部识别部21根据受验者HK的图像数据来确定测定部位，个人识别部27识别受验者HK(S3)。脉搏提取部22从面部识别部21确定出的测定部位的皮肤颜色的时间序列信号E1中提取受验者HK的脉搏信号(S4)。间隔检测部23根据S4的脉搏信号来算出脉搏间隔而生成其时间序列数据，并使该时间序列数据存储至脉搏存储器24(S5)。
接着，混沌解析部25根据S5中存储的脉搏间隔的时间序列数据来算出脉搏间隔的最大李雅普诺夫指数λ(S6)。情绪判定部31将该值与阈值λt进行比较(S7)，在λ为λt以下的情况下(S7中为“是”)，判定产生了负面情绪，从而将这一内容与测定日期时间等信息加以关联而存储至情绪数据存储器32(S8)。
进而，MCI判定部33以月为单位对负面情绪的产生频次进行合计，并判定该合计值满足正常、假性认知症或MCI中的哪一条件(S9)。在S9中判定为MCI的情况下(S9中为“是”)，通知部40使这一内容的警告显示在显示部41上，而且经由发送部42发送至外部(S10)。其后，信息终端5判断是要继续还是中止摄像部10对受验者的测定(S11)。在要继续的情况下(S11中为“否”)，返回至S2，在要中止的情况下(S11中为“是”)，信息终端5使摄像部10的动作停止而结束一系列处理。
检测装置1使用摄像部10、在不接触受验者而且是受验者无意识的状态下测定脉搏，因此，受验者HK不会产生测定造成的压力。例如，在使用光电式传感器来测定脉搏的情况下，必须将指尖与传感器的接触保持固定这一制约会导致受验者产生压力，该压力有时会影响测定结果，而检测装置1不会产生这种问题。此外，检测装置1只要将摄像部10放在受验者HK旁边便能进行自动测定，受验者的行动不受限制。进而，并非必须实时进行测定，也可以使用由摄像元件11拍摄到的动态影像数据在之后进行MCI的判定，因此，能够获取自然状态下的脉搏信号而不会使受验者意识到测定。
检测装置1能够可靠且准确地进行正常、假性认知症及MCI各状态的检测，从而能够容易地掌握受验者的精神疾患状态的经时变化。尤其是检测装置1能够定量地捕捉MCI的特征即负面情绪的上午及下午的产生状况，因此能够实现与酷似MCI的老龄性忧郁症造成的假性认知症的判别。例如，在图5的(D)所示的例子中，可以推断受验者在运用开始第5个月与第6个月的中间时期Ht出现了MCI的症状，检测装置1在MCI的临床诊断中也有用。
图7为表示使用另一摄像部10a的检测装置1的使用状态的立体图。摄像部10a是对图1的摄像部10加入个人确定功能而成。在使用摄像部10a的情况下，如图7所示，多个受验者各自例如在胸部等佩戴形状根据每一受验者而不同的个人确定标识。在图示的例子中，受验者HK佩戴的是星形形状的个人确定标识Nm，但也可使用记载有文字或记号的物体作为个人确定标识。摄像部10a通过图像识别来确定摄像元件11拍摄到的图像Gr内的个人确定标识Nm，从而从预先登记的多人当中确定作为测定对象的受验者HK，之后将受验者HK的识别信息和测定框Sa的图像Gr作为1组数据组发送至信息终端5。
若使用摄像部10a，则可以分别确定多个受验者而针对各受验者分别检测MCI。因此，例如可以在护理机构等当中由多人共享检测装置1，所以能够高效且廉价地进行MCI的检测。
作为针对认知功能降低的防御措施，我们知道有氧运动、写行动日记等认知疗法有效果。然而，中老年或高龄者能够实践有氧运动、认知疗法的人是有限的，目前，大众在MCI阶段能够实践的认知症的预防方法或者MCI的改善方法尚无人知晓。检测装置1能够检测MCI，但优选为具有不仅能检测MCI而且任何人都能实践并能在MCI阶段预防认知症的发病这样的附加功能。
近年来，作为改善脑功能的方法，正念减压法(MBSR)、正念认知疗法(MBCT)等在医疗中已有应用。所谓正念(mindfulness)，是指将注意转向眼下正在发生的内在经历及外在经历的心理过程。若达到正念状态，则会从负面情绪转变为正面情绪(没有脑疲劳、不安及抑郁的状态或者表示心搏间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数为0或正的状态)，因此，只要恰当地实施上述方法，便对脑功能的改善有效。然而，要实现正念，需要在指导者的主观指导下进行的冥想性方法和其他训练，实施者难以体会到效果，从而难以恰当地实施。
因此，下面对应用检测装置1的MCI判定和正念疗法、健康人士以及MCI阶段的人能够被动地进行预防改善以免认知症发展下去的装置进行说明。
图8为预防装置2的框图。预防装置2为检测装置的一例，例如由智能手机或平板电脑终端等构成。预防装置2具备摄像部110、情绪检测部120、判定部130、情绪诱导部140、显示部150、扬声器160及计时部170。预防装置2对使用者进行呼吸诱导和基于音乐播放的情绪诱导，由此让使用者的意识集中而使头脑转变为正念状态(也就是使负面情绪转变为正面情绪)，而且将诱导中的正负面情绪的变动反馈给使用者。
摄像部110与检测装置1的摄像部10一样，对使用者的皮肤的露出部分进行拍摄以检测使用者的脉搏。摄像部110一体化在预防装置2内，但也可与检测装置1一样与构成预防装置的平板电脑终端等分体形成。或者，也可使用检测使用者的心电波或脉搏的传感器代替摄像部110。
情绪检测部120具备与检测装置1中相同的面部识别部21、脉搏提取部22、间隔检测部23、脉搏存储器24及混沌解析部25，在情绪诱导部140进行的诱导中例如以几十秒间隔算出脉搏间隔的最大李雅普诺夫指数。在预防装置2中，情绪检测部120还具备心率算出部28。心率算出部28与最大李雅普诺夫指数的算出同样地以一定间隔根据由间隔检测部23获得的脉搏间隔来算出使用者的心率(脉搏数)。
判定部130具备情绪判定部31、情绪数据存储器32及效果判定部34。情绪判定部31及情绪数据存储器32与检测装置1中的相同。但是，在从混沌解析部25获取到的最大李雅普诺夫指数λ不满足式2的情况下，预防装置2的情绪判定部31判定使用者产生了正面情绪。进一步地，情绪判定部31在情绪诱导部140进行的诱导中使由情绪判定部31判定的使用者的情绪状态(为负面情绪和正面情绪中的哪一方)显示在显示部150上。或者，情绪判定部31也可根据最大李雅普诺夫指数λ的值的大小将使用者的情绪状态例如分为“正面情绪(无压力)”、“活动中”、“轻度负面情绪(轻度疲劳状态)”及“负面情绪(疲劳状态)”4种而显示使用者属于哪一分类。
效果判定部34为变动判定部的一例，判定情绪诱导部140在持续进行诱导的期间(诱导期间)内使用者有无正负面情绪的变动。为此，效果判定部34参考情绪数据存储器32来算出诱导期间内的正面情绪的产生率，并使该值作为使用预防装置2得到的正念的达成率(从负面情绪向正面情绪的改善度)显示在显示部150上。正面情绪的产生率是由(判定为正面情绪的次数)/(情绪判定部31进行了判定的次数)来定义的值。即，效果判定部34将因使用者使用预防装置2而使得情绪状态得到了何种程度的改善数值化并反馈给使用者。
情绪诱导部140具备呼吸诱导部141和音乐播放部142，让使用者专注而让意识集中在呼吸及音乐上，由此将使用者诱导至正面情绪。
呼吸诱导部141督促受验者进行吸气而且以比吸气慢的速度呼气的深呼吸，由此让受验者的意识集中在呼吸上。当进行快速吸气缓慢呼气的深呼吸时，会刺激横隔膜，结果，自主神经变得稳定，因此对于情绪状态向正面情绪的改善有效。该深呼吸优选为例如吸气2秒呼气6秒等呼气期间为吸气期间的2～3倍的呼气延长深呼吸。因此，呼吸诱导部141通过向显示部150的显示将吸气的时机和呼气的时机通知使用者。这时，例如也可像后文叙述的图9所示那样显示从吸气期间和呼气期间的最初到最后长度逐渐变化的进度条。人有将意识集中于正在运动的物体或者正在变化的物体的习性，因此，通过目视追赶这种进度条的变化，将获得意识集中在显示和呼吸上而不再考虑负面情绪的事情这一专注的效果。
音乐播放部142播放包含比呼吸的周期长的乐句的音乐，由此让使用者的意识集中在音乐上。音乐播放部142播放的乐曲采用乐句周期比呼吸诱导部141的诱导呼吸的周期长的乐曲。其原因在于，若乐句周期比诱导呼吸的周期短，则呼吸会配合乐曲而不是显示部150的显示进度条，从而导致诱导呼吸的效果减半。
除了该乐句周期的条件以外，音乐播放部142播放的乐曲优选具有以下3个条件中的至少1个。
(1)乐曲的节奏声由4～6kHz的节拍构成。
(2)乐曲的音阶的频率分布的中心为528Hz。
(3)乐曲的节奏的感官性BPM(Beats Per Minute)与安静心率的BPM一致。
这些是据说对自主神经稳定有效的多个乐曲共有的条件。(1)的原因在于，与脊骨及脑干容易共鸣的节拍声的频率为4～6kHz，(2)的原因在于，细胞自我修复的频率据说为528Hz。(3)的原因在于，当乐曲的节奏与心搏一致时容易获得平静。
为了满足条件(3)，音乐播放部142可根据利用心搏信息算出的受验者的心率来控制音乐的播放速度。为此，音乐播放部142从心率算出部28获取使用者的心率(脉搏数)而以与心率一致的方式调整乐曲的播放速度即可。例如，在3拍子乐曲的情况下，感官性节奏为物理节奏(实际节奏)的0.66倍，因此，实际节奏为101.68BPM的乐曲的感官性节奏为66.9BPM。成人的安静心率的均值约为65BPM，因此，在播放实际节奏为101.68BPM的乐曲的情况下，音乐播放部142根据心率对乐曲的播放速度进行微调即可。
显示部150为输出部的一例，在情绪诱导部140的诱导中定期显示情绪判定部31作出了负面情绪与正面情绪中的哪一方的判定，在情绪诱导部140的诱导结束后显示效果判定部34算出的正面情绪的产生率(达成率)。显示部150通过进行这种显示来让使用者体会使用中的情绪状态以及使用后的情绪状态的改善效果。
扬声器160供音乐播放部142播放音乐用。也可通过头戴耳机让使用者聆听音乐，在该情况下，预防装置2可具有耳机塞孔代替扬声器160。计时部170与检测装置1的计时部50相同。
图9为表示预防装置2的显示画面的例子的图。如图9所示，显示部150上，例如在画面左侧显示由摄像部110拍摄到的使用者的面部图像151。符号152为由面部识别部21识别出的面部区域，符号153为提取脉搏用的测定框。在画面的左下显示用于指示测定的开始及结束的按钮154、155，在其右邻显示由心率算出部28算出的使用者的脉搏数(符号156)。
在画面右上显示呼吸诱导部141进行呼吸诱导用的圆形的进度条157。该进度条例如在吸气的期间内像图中箭头所示那样，黑色的区域从12点的位置起随着时间经过而沿顺时针方向延伸而在圆上填满1周，在下一呼气的期间内也一样，黑色的区域从12点的位置起沿顺时针方向延伸1周。这种进度条的形状不限于圆形，例如也可为直线状。在画面右下显示情绪判定部31所判定的使用者的情绪状态(符号158)，该显示例如以每40秒等固定间隔加以更新。进一步地，在画面右下，在呼吸诱导部141进行的呼吸诱导以及音乐播放部142进行的音乐播放结束后，显示效果判定部34算出的正面情绪的产生率(达成率)(符号159)。
图10为表示预防装置2的动作例的流程图。首先，摄像部110和情绪检测部120与检测装置1同样地检测使用者的脉搏(S21)，心率算出部28根据脉搏间隔来算出使用者的心率(S22)。音乐播放部142以与S22中算出的心率一致的方式调整音乐的播放速度(S23)。另外，呼吸诱导部141和音乐播放部142进行呼吸诱导和音乐播放(S24)。混沌解析部25根据S21中检测到的脉搏而并行地算出最大李雅普诺夫指数λ(S25)，情绪判定部31将该值与阈值λt进行比较(S26)。
在λ为λt以下的情况下(S26中为“是”)，情绪判定部31判定产生了负面情绪，在λ大于λt的情况下(S26中为“否”)，情绪判定部31判定产生了正面情绪，并将这些内容存储至情绪数据存储器32(S27、28)。然后，情绪判定部31根据最大李雅普诺夫指数λ的值的大小让显示部150显示使用者的情绪状态属于“正面情绪”、“活动中”、“轻度负面情绪”及“负面情绪”中的哪一分类(S29)。继而，情绪检测部120判定是否要结束呼吸诱导部141和音乐播放部142进行的诱导(S30)。在不结束的情况下(S30中为“否”)，返回至S21，在要结束的情况下(S30中为“是”)，效果判定部34算出正面情绪的产生率(达成率)(S31)，并使该值显示在显示部150上(S32)，结束一系列处理。
图11的(A)～图11的(D)为表示情绪诱导的有无所引起的正负面情绪的变动的差异的图表。各图的横轴t为时间(秒)，纵轴λ为最大李雅普诺夫指数。图表中的区域R+(λ＞0)对应于正面情绪，区域R-(λ＜0)对应于负面情绪，它们之间的区域R0(λ≒0)对应于正负面中间的情绪。图11的(A)表示对在时刻0为负面情绪的使用者未进行呼吸诱导和音乐播放的情况下的情绪状态的时间变化，图11的(B)表示对在时刻0为负面情绪的使用者仅进行了音乐播放的情况下的情绪状态的时间变化，图11的(C)表示对在时刻0为负面情绪的使用者仅进行了呼吸诱导的情况下的情绪状态的时间变化，图11(D)表示对在时刻0为负面情绪的使用者进行了呼吸诱导和音乐播放两方的情况下的情绪状态的时间变化。图11的(B)～图11的(D)中，是在时刻t1～t2这一长度T的期间内进行情绪诱导。
在图示的例子中，10次情绪判定当中，图11的(A)中2次判定为正面情绪，图11的(B)中8次判定为正面情绪，图11的(C)中9次判定为正面情绪，图11的(D)中10次判定为正面情绪，其产生率分别为20％、80％、90％及100％。可知，若像图11的(A)所示那样无情绪诱导，则大体上会维持负面情绪，而若像图11的(B)～图11的(D)所示那样有情绪诱导，则负面情绪会改善为正面情绪。相较于仅进行了音乐播放的情况下的图11的(B)而言，在进行了呼吸诱导的图11的(C)及图11的(D)的情况下，该改善效果表现得更明显。尤其是当像图11的(D)所示那样进行呼吸诱导和音乐播放两方时，正面情绪容易持续下去，情绪状态的改善效果最好。
如此，作为情绪诱导，优选进行呼吸诱导和音乐播放两方。但是，仅靠呼吸诱导和音乐播放中的一方也能见到情绪状态的改善效果，因此，预防装置2也可仅具有呼吸诱导部141和音乐播放部142中的一方作为情绪诱导部。
就预防装置2而言，只须坐在装置前例如1天一边聆听15～20分钟左右播放的音乐一边根据显示来进行呼吸即可，因此任何人都能使用。在预防装置2中，使用期间内的正面情绪的产生率作为正念达成率而被显示，因此使用者容易体会到效果，还能对使用者赋予使用的动机。
除了呼吸诱导和音乐播放以外，例如填色图等只须动手即可完成的轻作业也能什么都不想地将意识集中在作业上，因此认为对于认知症的预防有效。然而，该轻作业过难、过于简单都得不到充分的效果或者有时会起到反效果，因此必须是与使用者相符的难度的轻作业。此外，即便是恰当难度的轻作业，也难以体会到进行该轻作业带来的效果，从而难以获得进行作业的动机。因此，下面对组合检测装置1的MCI判定和带有轻作业的题目的提示而让使用者主动投入题目、由此获得预防认知症的情绪改善的效果的装置进行说明。
图12为预防装置3的框图。预防装置3为检测装置的一例，例如由智能手机或平板电脑终端等构成。预防装置3具备输入部200、摄像部210、操作量检测部215、情绪检测部220、判定部230、提示部240、显示部250及计时部260。预防装置3在显示部250上显示题目，让使用者经由输入部200进行对该题目进行加工的轻作业，由此改善使用者的情绪状态，而且将轻作业带来的情绪改善的效果反馈给使用者。
输入部200为触控笔或鼠标，供使用者进行输入操作用。摄像部210与预防装置2的摄像部110一样对使用者的皮肤的露出部分进行拍摄以检测使用者的脉搏。在输入部200为鼠标的情况下，也可使用内置脉搏传感器的鼠标作为输入部200，使用鼠标的脉搏传感器来代替摄像部210。
操作量检测部215检测使用者利用输入部200进行的输入操作的量。换句话说，操作量检测部215检测使用者对于题目的提示中显示在显示部250上的图形等的作业所产生的动作数。所谓输入操作的量(动作数)，例如为作为输入部200的触控笔或鼠标的每单位时间的坐标移动次数。
情绪检测部220具备与检测装置1中相同的面部识别部21、脉搏提取部22、间隔检测部23、脉搏存储器24及混沌解析部25，在提示部240的题目提示中(轻作业中)例如以几十秒间隔算出脉搏间隔的最大李雅普诺夫指数。
判定部230具备情绪判定部31、情绪数据存储器32及效果判定部35。情绪判定部31及情绪数据存储器32与预防装置2中的相同。
效果判定部35为变动判定部的一例，判定提示部240在提示题目的期间(作业开始到结束的作业期间)内使用者有无正负面情绪的变动。为此，效果判定部35与预防装置2的效果判定部34一样，算出作业期间内的正面情绪的产生率，并使该值作为使用预防装置3得到的正面情绪的产生率(从负面情绪向正面情绪的改善度)显示在显示部250上。即，效果判定部35将因使用者使用预防装置3而使得情绪状态得到了何种程度的改善数值化并反馈给使用者。
提示部240具有作为存储多个题目的存储部的题目存储器241，选择题目存储器241中存储的题目中的1个而显示在显示部250上。这些题目都是让使用者进行输入操作来加工显示部250上的显示物，难度互不相同。
图13的(A)～图13的(F)为表示预防装置3提示的题目的例子的图。提示部240例如提示对显示部250上显示的以多个轮廓线加以区分的多个区域进行上色的填色图题目或者提示将显示部上显示的文字抄写至显示部上的书写题目作为题目。图13的(A)～图13的(C)表示填色图题目的例子，图13的(D)～图13的(F)表示书写题目的例子。例如，在填色图的情况下，使用者通过鼠标操作对各区域进行上色，在书写的情况下，使用者利用触控笔来描写显示出来的文字。
填色图题目的难度按照图13的(A)、图13的(B)、图13的(C)的顺序升高，书写题目的难度按照图13的(D)、图13的(E)、图13的(F)的顺序升高。在填色图的情况下，题目的难度例如由每一画面的线数、轮廓线数或最大线密度定义。在图13的(A)～
图13的(C)的例子中，轮廓线数nL分别为5条、12条、约65条。在书写的情况下，题目的难度例如由显示为底子的浅文字的浓淡定义。
作为提示部240提示的题目比较恰当的题目例如需要持续几十秒～几分钟左右的作业期间，例如，除了填色图和书写(抄经书)以外，还可列举折纸、纵横填字游戏等。尤其是填色图和书写容易电子化，因此适于在平板电脑终端上的提示。然而，例如几秒钟内能够回答的考问等难以判定情绪状态，因此不适合作为题目。活动脚部的运动也无法实现基于心搏间隔的情绪判定，因此不适合作为题目。因此，作为提示部240的题目，优选不使用脚部而在落座的状态下仅靠手的活动便能完成的题目。
图14的(A)～图14的(C)为表示题目的难度所引起的正负面情绪和输入操作的量的变动的差异的图表。各图中，在上侧表示使用者的作业中情绪检测部220算出的最大李雅普诺夫指数的时间变化，在下侧表示操作量检测部215检测到的输入操作的量(操作量)。各图的横轴t为时间(秒)，纵轴λ、N为最大李雅普诺夫指数及操作量。图表中的区域R+对应于正面情绪，区域R-对应于负面情绪，区域R0对应于正负面中间的情绪。图14的(A)～图14的(C)分别表示对受验者提示了图13的(A)～图13的(C)的填色图题目的情况下的情绪状态和操作量的时间变化。图13的(A)的填色图难度较低，对于受验者而言过于简单，图13的(B)的填色图对于受验者而言难度适中，图13的(C)的填色图难度较高，对于受验者而言过难。
根据图14的(A)～图14的(C)所示的结果，得知以下内容。若题目过于简单，则虽然作业中操作量稳定而较高，但由于不专注也能完成，因此情绪状态难以从负面情绪转变为正面情绪。若题目的难度恰当，则作业中操作量稳定而较高，负面情绪转变为正面情绪并得以维持。若题目过难，则作业中的操作量和情绪状态存在偏差，在题目中的较难处手会停下，因此操作量暂时性地降低，即便整体上持续正面情绪，在停下的前后也会变为负面情绪(图14的(C)中的时刻ta、tb)。
因此，提示部240在题目的提示中的期间内根据由情绪判定部31判定的负面情绪或正面情绪的产生频次和由操作量检测部215检测的输入操作的量来反复提示不同难度的题目。即，提示部240根据情绪数据存储器32中存储的使用者的正负面情绪的产生图案和操作量来判定对于使用者而言恰当的难度，从而提示题目存储器241内的多个题目中的该判定出的难度的题目作为新的题目。
例如，在操作量为规定次数以上、不论操作量如何都产生了规定频次以上的负面情绪的情况下，提示部240判定题目过于简单而未得到情绪改善的效果，从而提示难度更高的题目作为新的题目。在操作量为规定次数以上、不论操作量如何都产生了规定频次以上的正面情绪的情况下，提示部240判定题目的难度恰当而得到了情绪改善的效果，从而提示与上一次相同难度的题目作为新的题目。在仅在操作量从为规定次数以上的状态变成规定次数以下时负面情绪的产生频次相对升高的情况下，提示部240判定题目过难而成为了压力，从而提示难度更低的题目作为新的题目。
显示部250为输出部的一例，显示提示部240提示的题目，并在题目结束后显示效果判定部35算出的正面情绪的产生率。显示部250通过进行这种显示来让使用者体会使用预防装置3得到的情绪状态的改善效果。显示部250也可在题目的提示中(使用者的作业中)定期显示情绪判定部31作出了负面情绪与正面情绪中的哪一方的判定，由此将使用中的情绪状态通知使用者。计时部260与检测装置1的计时部50相同。
图15为表示预防装置3的动作例的流程图。首先，提示部240在显示部250上提示题目(S41)。继而，摄像部210和情绪检测部220与检测装置1同样地检测使用者的脉搏(S42)，混沌解析部25根据S42中检测到的脉搏来算出最大李雅普诺夫指数λ(S43)，情绪判定部31将该值与阈值λt进行比较(S44)。
在λ为λt以下的情况下(S44中为“是”)，情绪判定部31判定产生了负面情绪，在λ大于λt的情况下(S44中为“否”)，情绪判定部31判定产生了正面情绪，并将这些内容存储至情绪数据存储器32(S45、46)。此外，操作量检测部215检测使用者利用输入部200进行的输入操作的量(S47)。接着，提示部240根据S45、46中存储的使用者的正负面情绪的产生图案和S47中检测到的输入操作的量来判定下一次提示给使用者的题目的难度(S48)。继而，提示部240判定是否要结束题目的提示(S49)。在不结束的情况下(S49中为“否”)，返回至S41，在要结束的情况下(S49中为“是”)，效果判定部34算出正面情绪的产生率(S50)，并使该值显示在显示部250上(S51)，结束一系列处理。
由于预防装置3提示带有对于使用者而言恰当的难度的轻作业的题目，因此使用者能够专注在该题目上，结果，不再考虑负面情绪的事情，因此对认知症的预防有效。
检测装置的检测部不限于通过图像摄影来检测脉搏，也可为能够实现不接触方式的心搏检测的微波多普勒方式的检测部或者始终穿戴的电极方式或光电方式的检测部等。
图16的(A)～图16的(D)为表示检测部10b、10c的图。图16的(A)～图16的(C)所示的检测部10b具有用于检测心电波的1组电极14L、14R。如图16的(A)及图16的(B)所示，电极14L、14R设置在检测部10b的主体壳的左侧侧面和右侧侧面。如图16的(C)所示，受验者用两手抓住检测部10b的主体壳，在左手70L和右手70R分别接触电极14L、14R的期间内，检测部10b连续检测受验者的心电波。如此，检测心搏信息的检测部不限于通过图像摄影来检测脉搏，也可为具有电极的传感器。进一步地，在检测部10b等电极型传感器中，例如也可在电极的上表面设置绳带，以便受验者容易长时间握持。
图16的(D)所示的检测部10c为腕表型脉搏传感器。检测部10c在腕表的背面具有脉搏传感器14，通过将表带16戴在手70上来检测脉搏，并将测定值显示在腕表的显示部15上。若像检测部10c一样为腕表型的形态，则受验者能在无不适感的情况下将传感器穿在身上来检测心搏信息。

Claims (7)

1.一种检测装置，其特征在于，具有：
检测部，其检测受验者的心搏信息；
算出部，其根据所述受验者的所述心搏信息来算出表示心搏间隔的波动程度的最大李雅普诺夫指数；
情绪判定部，其根据所述最大李雅普诺夫指数来判定所述受验者的情绪是有脑疲劳、不安或抑郁的负面情绪还是没有脑疲劳、不安及抑郁的正面情绪；以及
情绪诱导部，其使所述受验者的意识集中而将所述受验者诱导至所述正面情绪，
在所述情绪诱导部的情绪诱导中进行所述情绪判定部的判定。
2.根据权利要求1所述的检测装置，其特征在于，
检测所述受验者的心搏信息的检测部根据所述受验者的面部图像以不接触的方式检测所述心搏信息。
3.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，还具有：
算出部，其算出在所述情绪诱导中产生的正面情绪的产生率；以及
显示部，其显示所述正面情绪的产生率。
4.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，
所述情绪诱导部还具备音乐播放部。
5.根据权利要求4所述的检测装置，其特征在于，
还具有心率算出部，所述心率算出部算出所述受验者的心率，
所述音乐播放部根据所述受验者的心率来控制音乐的播放速度。
6.根据权利要求1或2所述的检测装置，其特征在于，
所述情绪诱导部具有呼吸诱导部，所述呼吸诱导部督促所述受验者进行深呼吸，由此让所述受验者的意识集中在呼吸上，所述深呼吸是吸气而且以比吸气慢的速度呼气。
7.根据权利要求6所述的检测装置，其特征在于，
还具备显示部，
所述呼吸诱导部通过向所述显示部的显示将吸气的时机和呼气的时机通知给所述受验者。
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