JP2016179006A - 脳波計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】脳波計測によって認知症のリスクを判定するにあたり、脳波計測を容易かつ安全に行なうことができるとともに、認知症のリスク判定も容易に行える脳波計測装置を提供する。【解決手段】本発明の脳波計測装置１は、測定部７と外部装置に対して脳波信号を出力するコネクタ８とを備えた本体５と、被験者の賦活脳波の計測に際して基準となる電位信号を取得可能な部分に当接可能な基準電極３２とを有する。そして、測定部７は、被験者の正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）に対応した位置に配設され、導電性を有する電極部材が着脱される係合部と、各係合部とコネクタ８を電気的に接続するプリント配線部１０と、を有する。【選択図】 図３

Description

本発明は、認知症のリスクを判定するために用いられる脳波計測装置に関し、詳細には、嗅覚、聴覚のような体性感覚に刺激を与えた際の脳波（賦活脳波）の変化を計測することが可能な脳波計測装置（体性感覚賦活脳波計測装置）に関する。

近年、アルツハイマー型認知症（ＡＤ）やレビー小体型認知症（ＤＬＢ）等、各種の認知症を予防することは喫緊の課題となっている。また、認知症については、そのリスクを早期に発見し予防に取り組めば、発症を遅らせることも分かってきている。認知症のリスクに関しては、例えば、磁気共鳴画像法（ＭＲＩ）によって脳の画像を取得し、その萎縮状態で判定することが可能であり、それ以外にも、髄液等を取得して、アミロイドβタンパク質の蓄積度合いを検出することによって認知症のリスクを判定することも知られている。ただし、ＭＲＩによる認知症のリスク判定手法は費用が高額であり、また、髄液による判定手法では、ＭＲＩによる計測法程、高額ではないものの、認知症の進行の度合いが改善されたか否かを判定することはできない（蓄積されるアミロイドβタンパク質は減少しないため、症状が改善しているか否か判定することはできない）と共に、アルツハイマー型の認知症のみに有効なものであり、いずれの手法も一般の人に対して普及させるには課題が残されている。

そこで、特許文献１には、脳波を計測することによって認知症のリスクを早期判定可能にする手法が開示されている。一般的に、脳波の計測については、例えば、特許文献２，３に開示されているような脳波計測装置（ヘッドギア、或いは、脳波キャップとも称される）が使用されている。脳波計測装置には、被検者の頭に接触する多数の皿形の電極が設けられており、被検者に装着した際、それぞれの電極が所定の部位に位置付けられ、その部分で生じる電気的な活動を取得するようになっている。なお、脳波計測装置は、国際標準方式の１０−２０法に従って２１極の電極を頭皮の所定の位置（図１参照）に配置することが一般的であり、被検者が頭部に脳波計測装置を被着すると、各電極が図１で示す各領域に位置付けられるように配設されている。

特開２０１０−８２０５７号 特許第３２８７７８８号 特開２０１１−１８９０８１号

上記したように、脳波計測装置を被検者の頭に被せて各電極を位置決めし、各電極から得られる電気信号（脳波）を検出することにより、認知症のリスクを判定することが可能であるが、２１極の皿型の電極を、毛髪を避けて頭皮に直接位置付けする必要があることから、装着操作が煩雑となってしまう。

また、多数の被検者が同じ脳波計測装置を使用（同じ電極を使用）するため、衛生面において問題がある。特に、角質化している皮膚に対して電極を接触させる場合、予め紙やすりで削ることから、感染のリスクが生じる。

さらに、電極に接続されている多数の配線が絡むとインピーダンス変化が大きくなり、脳の微弱信号を増幅した際の変化が大きくなって正確な脳波の波形が得られない。通常、脳波を解析するにあたっては、例えば、フーリエ解析と周波数スペクトル、自己相関係数、相互相関係数などを数学的に計算する方法、タコグラフによる分析法、周波数ヒストグラム法など、様々な難しい手法が用いられているため、容易に判別が行えないと共に、正確な脳波が得られないと認知症のリスク判定をすることはできない。

本発明は、上記した問題に基づいてなされたものであり、脳波計測によって認知症のリスクを判定するにあたり、脳波計測を容易かつ安全に行なうことができるとともに、認知症のリスク判定も容易に行える脳波計測装置を提供することを目的とする。

上記の２１極型の脳波計測装置を用いた最近の脳波（認知症に関連付けされた脳波）に関する研究では、体性感覚、特に嗅覚と聴覚に関して被検者に外的な刺激を与えたときの脳波（賦活脳波）にある特徴が見出されている。すなわち、嗅覚や聴覚に関して被験者に外的な刺激を与えると、４つの脳波（周波数が異なるδ波、θ波、α波、β波）の内、δ波とθ波で大きな変化が見出されており、それは主に２１極の電極の内、正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）で大きな変化が生じている。なお、実際には、嗅覚は、上記２か所以外にも、左前頭部（Ｆ３）、及び、右前頭部（Ｆ４）においても大きな変化が見出されており、聴覚は、上記２か所以外にも、左中心部（Ｃ３）、及び右中心部（Ｃ４）で大きく変化することが見出されている。

本発明者は、脳波を計測することで認知症のリスクを判定するに際しては、一般的な２１極型の脳波計測装置を用いるのではなく、体性感覚（嗅覚や聴覚）に対して刺激を与えた際の脳波（賦活脳波）の変化が検出できるような計測装置にすることで被検者に対する装置の被着が容易に行え、しかも、δ波及びθ波の賦活変化をターゲットにすることで認知症のリスクの判定の解析が容易になる、ということに着目して本発明を考え出すに至った。

具体的には、被検者に対して体性感覚（主に嗅覚や聴覚であり、両方であっても良い）に対して刺激を与えると、脳の中心部である視床下部を通過して頭頂部（正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz））を賦活させることから、被検者の脳波を計測する電極は、少なくともδ波とθ波で大きな変化が見出される正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）における賦活脳波、及び、賦活脳波の計測に際して基準となる電位信号を取得できる部分（例えば左耳Ａ１，右耳Ａ２）の合計４か所に当接して脳の電気活動を検知すれば、認知症のリスクを判定することが可能となる。すなわち、正常な被検者に対して体性感覚に対して、刺激臭を嗅がせる等、何らかの刺激を与えると、所定時間を経過したときに正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz））を賦活させ、賦活脳波が大きく振れるのに対し、認知症を発症している被検者は、正常な被検者と対比すると、賦活脳波の変化が小さいか、或いは変化することがないことから、認知症か否かを容易に判定することが可能となる

本発明に係る脳波計測装置は、測定部と外部装置に対して脳波信号を出力するコネクタとを備えた本体と、被験者の賦活脳波の計測に際して基準となる電位信号を取得可能な部分に当接可能な基準電極と、を有する脳波計測装置であって、前記測定部は、被験者の正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）に対応した位置に配設され、導電性を有する電極部材が着脱される係合部と、前記各係合部と前記コネクタを電気的に接続するプリント配線部、又は、前記各係合部と前記コネクタを電気的に接続し前記測定部に固定される配線部と、を有することを特徴とする。

上記した脳波計測装置では、前記本体に設けられた測定部を被験者の頭部に当接させる。測定部には、被験者の正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）に対応した位置に導電性を有する電極部材が配設されており、被験者の脳波を測定することが可能となる。上述したように、正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）は、体性感覚に対して刺激を与えた際に賦活されることから、被験者に対して刺激を与えることで、基準電極から得られる信号（リファレンス用の基準脳波信号）に対する賦活脳波信号が得られる。この場合、認知症を発症していない被験者は、賦活脳波信号が得られ、認知症を発症している被験者は、賦活脳波信号が得られないことから、電極から出力されて増幅された脳波信号の振れ具合を見るだけで、認知症か否かを容易に判定することが可能となる。

また、測定部は、上記した正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）の脳波信号を取得するだけで済むため、被験者に対する装着操作が煩雑になるようなことはない。そして、計測部に設けられた係合部に対しては、導電性を有する電極部材が着脱可能になっているため、被験者毎に電極部材を交換する（被験者毎に使用・廃棄する）ことができ、これにより衛生面での向上が図れる。

さらに、導電性を有する電極部材が着脱される係合部と、被験者から得られた脳波信号を外部装置に出力するコネクタとは、プリント配線部によって、又は測定部に固定される配線部によって接続されているため、測定時にインピーダンス変化が生じることはなく、正確な脳波信号が得られるようになる（認知症のリスク判定が正確かつ容易に行えるようになる）。

なお、上記した構成において、測定部は、さらに被験者の左前頭部（Ｆ３）、右前頭部（Ｆ４）、左中心部（Ｃ３）、及び、右中心部（Ｃ４）に対応した位置に配設され、導電性を有する電極部材が着脱される係合部を有していても良い。このような位置では、嗅覚及び聴覚に対する賦活脳波信号を得ることが可能であるため、認知症のリスク判定をより精度良く行うことが可能である。

また、上記した電極部材は、測定部に設けられる係合部に対して着脱できるとともに、被験者の脳波の微弱信号が得られるように、導電性を有する素材で形成されていれば良い。この場合、電極部材を、柔軟性と弾力性を兼ね備えた性質を有するゲル物質（例えばウレタン系の樹脂）で構成することにより、被験者毎に、認知症の測定を安価に提供することが可能となる。

本発明の脳波計測装置によれば、脳波計測によって認知症のリスクを判定するにあたり、脳波計測を容易かつ安全に行なうことができるとともに、認知症のリスク判定も容易に行えるようになる。

国際標準方式の１０−２０法にしたがった２１極の電極位置を示す概略図。 本発明に係る脳波計測装置の概略構成を示す側面図。 図２に示す脳波計測装置において、測定部の概略構成を示す平面図。 測定部の概略構成を示す正面図。 測定部に対して着脱される電極部材を示す図。 （ａ）は電極部材を上から見た図、（ｂ）は電極部材を下から見た図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。
図２から図４は、脳波計測装置の一実施形態を示す図であり、図２は脳波計測装置の概略構成を示す側面図、図３は図２に示す脳波計測装置において、測定部の概略構成を示す平面図、そして、図４は測定部の概略構成を示す正面図である。

本実施形態の脳波計測装置１は、検査機関に設置されるように構成されており、垂直方向に延出する支柱３と、支柱３を囲繞するように配設され、支柱に沿って垂直方向に摺動する本体５とを備えている。被検者Ｐは、頭部Ｈの後頭部を支柱側に向けて着座することで測定動作が行われる。

前記本体５は、略直方体状に形成され、その上端部の一方には、水平方向に延出した測定部７が設けられ、上端部の他方には、後述する電極部材からの微弱信号である脳波信号を外部装置（図示せず）に対して送信するコネクタ８が設けられている。外部装置は、前記コネクタ８を介して送信される脳波信号を制御する機能を備えており、例えば、脳波信号を増幅し、その増幅した脳波信号を波形にしてモニタなどに表示する機能を備えている。

本実施形態の測定部７は、弾性変形可能な素材（プラスチック等）で板状体に構成されており、前記本体５と共に一体形成されている（本体５と別体で作成し、本体５に取り付ける構成であっても良い）。このような構成により、図２及び図４に示すように、測定部７は、本体５に対して後頭部を向けた状態で着座した状態で、被験者Ｐの頭部Ｈに対して垂直方向から接触可能となる。また、板状体に構成された測定部７は、図２に示すように、先端側が下方に撓んだ状態で弾性変形可能に形成しておくことが好ましく、これにより、測定部７を垂直下方に降ろした際、被験者Ｐの頭部Ｈの表面の湾曲に沿って、後述する電極部材を所定の位置に接触・維持させ易くすることが可能となる。

前記測定部７は、図３に示すように、平面視で略Ｈ形状に形成されており、図１で示したように、被験者の正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）に対応した位置に配設され、導電性を有する電極部材が着脱される係合部（７Ｆｚ，７Ｃｚ）が中央の前後方向に沿って設けられている。さらに、本実施形態では、被験者の左前頭部（Ｆ３）、右前頭部（Ｆ４）、左中心部（Ｃ３）、及び、右中心部（Ｃ４）に対応した位置に配設され、導電性を有する電極部材が着脱される係合部（７Ｆ３，７Ｆ４）、及び、係合部（７Ｃ３，７Ｃ４）が、それぞれ係合部（７Ｆｚ，７Ｃｚ）に隣接して設けられている。

これらの係合部は、導電性を有する部材で形成されており、本実施形態では、測定部７の下面７ｂから突出する突起によって構成されている(突起を符号２０で示す)。また、測定部７には、各係合部と前記コネクタ８を電気的に接続するプリント配線部１０が形成されている。このプリント配線部１０は、フォトエッチング、スクリーン印刷、メッキなど、公知の手法によって測定部７の表面７ａに作成される。

また、前記測定部７には、上記した係合部以外にも、所定の位置にグランド用の係合部７Ｇが設けられており、コネクタ８と電気的に接続して電磁波や静電気の影響を受けないようにしている。

上記した各係合部（突起２０）には、同一構成の電極部材３０が着脱可能に装着される。
この電極部材３０は、被験者の頭皮に当接して被験者の微弱な電気信号を取得する機能を備えており、導電性のある部材で一体形成されている。電極部材を構成する材料に関しては、コストや取り扱い性を考慮して、柔軟性と弾力性を兼ね備えた性質を有するゲル物質（例えばウレタン系の樹脂）を用いることが好ましい。

電極部材３０は、図５及び図６に示すように、前記突起２０に対して嵌入できるように、円柱状の基部３０ａに穴（凹部）３０ｂが形成されており、基部３０ａを摘まんで突起２０に差し込むことで容易にセッティングすることが可能となっている。また、被験者の頭髪をかき分けて頭皮に接触しやすいように、円柱状の基部３０ｂから先端に移行するに従い縮径化されており、その先端３０ｃは平坦となって被験者の頭皮に接触するようになっている。

上記したように、電極部材３０は突起２０に対して着脱可能であり、安価な素材によって形成可能であることから、電極部材３０を被験者毎に使い捨てすることができ、衛生面で問題が生じることもなく、被験者の負担コストも低減することが可能となる。

また、脳波計測装置１は、上記した測定部７以外にも、被験者の賦活脳波の計測に際して基準となる電位信号（リファレンス信号）を取得可能な部分に当接可能な基準電極部材３２を備えている。この基準電極部材３２は、生体に刺激を与えても賦活しない部分に装着されるものであれば良く、例えば、クリップ等によって被験者の耳たぶに装着したり、イヤフォンとして被験者の耳に装着するものであっても良い。或いは、前記測定部７に設けられて被験者の頭部に接触するように設けられていても良い。

上記した脳波計測装置１は、被験者に対して測定部７を所定の状態にセッティングした後、被験者の体性感覚（嗅覚、聴覚など）に対して刺激を与え、その刺激によって賦活した脳波信号を上記した電極部材３０，３２を介して取得し、その脳波信号による波形によって認知症であるか否かを容易に判別することが可能となる。すなわち、被検者に対して多数の電極を装着しなくても、認知症を発症しているか否かを容易に判定することが可能であり、また、認知症の治療を行っている状況では、このような脳波計測を実施することで、経過状態を容易に把握することが可能となる。

なお、認知症を発症しているか否かは、体性感覚に刺激を与えた際（本実施形態では臭い）に賦活脳波に異常が生じているか否かで判定を行うのであり、実際に、賦活脳波測定により異常を特定するためには、臭いを発生した時点から賦活脳波に何等かの変動が現れるまでの時間が、認知症を発症しているか否かの判定材料となる。このため、脳波計測装置１と接続される外部装置は、被検者に対して臭いを発生するタイミングと、得られる賦活脳波の変動起点との関係を連動して制御する制御プログラムによって計測動作を制御するように構成されている。

また、外部装置は、前記電極部材３０，３２から脈拍を同時に計測することが好ましい。このように、脈拍についても同時に計測し、賦活脳波との関連性をモニタ等に表示することで、脳血管性認知症の発見に有効となる。

また、外部装置は、体性感覚（臭気）に刺激を与えるにあたり、臭気の定量性を維持するように制御することが好ましい。すなわち、臭気発生部分に臭気センサ等を配設し、フィードバック制御をすることで被検者に対して定量化された臭気を提供できるように構成することが好ましい。

さらに、臭気の発生に関しては、外部装置と接続され、かつ脳波計測装置１の本体５に臭気発生装置を設けておくことが好ましい。例えば、臭気発生装置は、被検者が図２に示すように、計測状態に着座した際、被検者の鼻腔に近接させるように本体に対して移動可能に構成することが可能である。また、体性感覚への刺激については、臭気に限らず、被検者にイヤフォンを装着して音を発生させ、これにより賦活脳波を計測するものであっても良い。すなわち、被検者の体性感覚に対して刺激を与える手段については適宜変形することが可能である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限定されず、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。
例えば、上記した測定部７については、着脱される電極部材が、被検者の頭部に接触して、少なくとも正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）の電気信号を取得できれば、その構成については適宜変形することが可能である。また、脳波計測装置１は、被検者の顎を載せて頭部を固定し、この状態で測定部７を被検者の頭部に位置決めするような構成であっても良い。すなわち、被検者の測定姿勢に応じて、本体５及び測定部７の構成は適宜変形することが可能である。

また、上記した電極部材３０，３２については、導電性を有する素材で形成されていれば良く、金属材料によって形成されていても良い。また、電極部材３０，３２と測定部７との係脱は、測定部７に突起２０を形成したが、測定部７側に凹部を形成し、ここに電極部材を圧入するような構成であっても良い。すなわち、電極部材側に突起を形成し、これを測定部７側に形成された凹部に対して着脱する構成であっても良い。さらに、本実施形態では、測定部７にプリント配線部を形成したが、各係合部とコネクタは、配線（リード線）によって接続すると共に、その配線を測定部７に対して固定（表面に対して固定、或いは、内部に埋設して固定）する構成であっても良い。

１ 脳波計測装置
５ 本体
７ 測定部
１０ プリント配線部
２０ 突起
３０，３２ 電極部材

Claims (7)

1. 測定部と外部装置に対して脳波信号を出力するコネクタとを備えた本体と、
   被験者の賦活脳波の計測に際して基準となる電位信号を取得可能な部分に当接可能な基準電極と、
   を有する脳波計測装置であって、
   前記測定部は、被験者の正中前頭部（Ｆz）、及び、正中中心部（Ｃz）に対応した位置に配設され、導電性を有する電極部材が着脱される係合部と、前記各係合部と前記コネクタを電気的に接続するプリント配線部、又は、前記各係合部と前記コネクタを電気的に接続し前記測定部に固定される配線部と、を有することを特徴とする脳波計測装置。
2. 前記測定部は、さらに被験者の左前頭部（Ｆ３）、右前頭部（Ｆ４）、左中心部（Ｃ３）、及び、右中心部（Ｃ４）に対応した位置に配設され、導電性を有する電極部材が着脱される係合部を有しており、これら各係合部は、前記プリント配線部を介して前記コネクタと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の脳波計測装置。
3. 前記各係合部は、測定部の表面から突出する突起を備えており、前記電極部材に形成された凹部が前記突起に対して係脱可能であることを特徴とする請求項１又は２に記載の脳波計測装置。
4. 前記本体は、支柱に対して垂直方向に移動可能に保持されており、
   前記測定部は、被験者の頭部に対して垂直方向から接触可能であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の脳波計測装置。
5. 前記測定部は、弾性変形可能な板状体で構成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の脳波計測装置。
6. 請求項１から５に記載の脳波計測装置の前記係合部に着脱可能であり、ゲル物質で構成されることを特徴とする電極部材。
7. 請求項６に記載された電極部材は、脳波計測装置の前記係合部に嵌入できるように円柱状の基部を備えており、この基部から先端に移行するに従って縮径化され、その先端が被験者の頭皮に接触するように平坦となっていることを特徴とする。

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