JP2016221056A - 生体光計測結果解析装置、それを用いた問診システム、及び、生体光計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】生体光計測で得た信号を用いて、被検体の疲労状態を、より正確な指標として提供できる装置を提供する。【解決手段】問診システムは、被検体頭部の複数の測定点におけるヘモグロビン変化量を計測する生体光計測装置と、生体光計測装置で計測した生体光計測結果を解析する解析装置と、解析装置で解析した結果を表示する表示装置と、解析装置に解析に必要な情報を入力する入力装置とを備える。解析装置は、生体光計測で得られるヘモグロビン変化波形を用いて、複数の測定点のヘモグロビン変化波形の相関を算出し、相関があると算出された測定点の組の数をカウントする相関判定部を備える。【選択図】図８

Description

本発明は、生体光計測で得た結果を解析し、被検体の疲労度、抑うつ状態、眠気などを客観的に判断する際に指標を与える解析装置に関する。

近年、労働安全上の観点から、様々な職業において、それに従事する作業者（労働者）の疲労度や精神状態を管理することの重要性が増している。従来、職場でのメンタルヘルス管理には、ＣＥＳ−Ｄ（Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｅｐｉｄｅｍｉｏｌｏｇｉｃ Ｓｔｕｄｉｅｓ Ｄｉｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｓｃａｌｅ）などのストレス問診票やＪＣＱ（Ｊｏｂ Ｃｏｎｔｅｎｔ Ｑｕｅｓｔｉｏｎａｒｉｅ）のような仕事の要求度‐コントロールに基く問診票などが使われてきた。また作業中の眠気については、スタンフォード眠気尺度や痛みをスコアとして自己申告するＶＡＳ（Ｖｉｓｕａｌ Ａｎｏｌｏｇｕｅ Ｓｃａｌｅ）なども採用されている。しかし、これら問診票や自己申告スコアは、対象となる作業者の主観に基いており、本人は疲労を自覚していないにも拘わらず実際には疲労している場合もあり得るし、意図的に本来の状態とは異なる申告もできるという限界もある。

近年、脳内のヘモグロビン量の変化と疲労やうつ状態との間に関連性があることが知られており、この関連性を利用して客観的に疲労度等を測定することも提案されている（特許文献１、非特許文献１）。また脳内のヘモグロビン量を測定する技術として、近赤外光を利用した計測方法（Ｎｅａｒ Ｉｎｆｒａ−Ｒｅｄ Ｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）及び装置も実用化されている。例えば、特許文献２には、頭部の複数の点から特定波長の光を照射し、頭内部で反射或いは透過した光を複数の点で計測し、計測した光からヘモグロビン量の変化を算出し、被検体の特性を解析する生体光計測装置の技術が提案されている。

特開２０１０−２４６７３８号公報 特開２００６−２９６８４３号公報

Ｓｕｄａ，Ｍ．，Ｆｕｋｕｄａ，Ｍ．，Ｓａｔｏ，Ｔ．，Ｉｗａｔａ，Ｓ．，Ｓｏｎｇ，Ｍ．，Ｋａｍｅｙａｍａ，Ｍ．，＆ Ｍｉｋｕｎｉ，Ｍ．，（２００９） Ｓｕｂｓｔａｎｔｉｖｅ ｆｅｅｌｉｎｇ ｏｆ ｐｓｙｃｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｆａｔｉｇｕｅ ｉｓ ｒｅｌａｔｅｄ ｔｏ ｄｅｃｒｅａｓｅｄ ｒｅａｃｔｉｖｉｔｙ ｉｎ ｖｅｎｔｒｏｌａｔｅｒａｌ ｐｒｅｆｒｏｎｔａｌ ｃｏｒｔｅｘ． Ｂｒａｉｎ Ｒｅｓｅａｒｃｈ， １２５２， １５２−１６０． ｄｏｉ：１０．１０１６／ｊ．ｂｒａｉｎｒｅｓ．２００８．１１．０７７

特許文献１に記載された技術では、測定部位を前頭葉に特化し、その部分での、ストレス付与前後のヘモグロビン濃度の変化から疲労度を測定する。しかし、ヘモグロビン濃度の変化は、疲労度のみならず、精神疾患などとも関連性があることが知られており、ヘモグビン濃度の変化量のみから疲労度を判定することは困難である。

本発明の第一の課題は、生体光計測で得た信号を用いて、被検体の疲労状態を、より正確な指標として提供できる装置を提供することである。また第二の課題は、生体光計測で得た信号を用いて作成した被検体の疲労等に関する指標を、生体光計測以外の方法、例えば問診票や自己申告スコアなどで推定したスコアと比較することが可能な装置を提供することである。本発明の更なる課題は、産業医等による予後の予測が可能であり、メンタルヘルス管理に有意義な指針を示すための支援情報を提供することである。

本発明者らの検討により、光計測により頭部の複数の測定点で得られたヘモグロビン量変化波形は、測定点間で相関が見られる場合と見られない場合があるが、疲労度が小さい時には相関がある測定点の組の数が多く、疲労度が大きくなるにつれて相関がある測定点の組の数が減少するという知見が得られた。

本発明はこの知見に基づきなされたものであり、相関がある測定点の組の数を示すことにより、疲労度をスコアとして提示する。

具体的には、本発明の生体光計測結果解析装置は、被検体の頭部に設定した複数の測定点において、生体光計測で得られるヘモグロビン変化波形を用いて、前記被検体の状態を解析するものであり、前記複数の測定点のヘモグロビン変化波形の相関を算出し、相関があると算出された測定点の組の数をカウントする相関判定部を備えることを特徴とする。

また本発明の問診システムは、この生体光計測結果解析装置を用いたシステムであり、被検体頭部の複数の測定点におけるヘモグロビン変化量を計測する生体光計測装置と、前記生体光計測装置で計測した生体光計測結果を解析する解析装置と、前記解析装置で解析した結果を表示する表示装置と、前記解析装置に解析に必要な情報を入力する入力装置と、を備える。

本発明の問診システムの一実施形態を示す図。 問診システムに用いられる生体光計測装置の一実施形態を示す図。 被写体の頭部に生体光計測装置のプローブを装着した状態を示す図。 生体光計測装置により得られる各チャンネルのヘモグロビン波形を示す図。 図４のヘモグロビン波形のうち一つのチャンネルのヘモグロビン波形を示す拡大図。 解析部の詳細を示す機能ブロック図。 問診システムによる検査状態を示す図。 第一実施形態の問診システムによる検査の手順を示す図。 第一実施形態の解析部による解析結果の表示例を示す図。 疲労度によるつながり線の数の違いを示す図で、（ａ）は疲労度が小さい場合、（ｂ）は疲労度が大きい場合を示す。 第二実施形態の問診システムが使用するデータベースに格納されたデータと相関関係式の一例を示す図。 第二実施形態の問診システムが使用するデータベースに格納されたデータと相関関係式の他の例を示す図。 第二実施形態の問診システムによる検査の手順を示す図。 第二実施形態の解析部による解析結果の表示例を示す図。 第二実施形態の解析部による解析結果の別の表示例を示す図で、（ａ）はラーダチャート、（ｂ）は表を示す。 第二実施形態の解析部による解析結果のさらに別の表示例を示す図。 第二実施形態の解析部による解析結果のさらに別の表示例を示す図。

以下、本発明が適用される問診システムの実施形態を説明する。
本実施形態の問診システム１００は、被検体頭部の複数の測定点におけるヘモグロビン変化量を計測する生体光計測装置と、生体光計測装置で計測した生体光計測結果を解析する解析装置と、解析装置で解析した結果を表示する表示装置と、解析装置に解析に必要な情報を入力する入力装置とを備える。

解析装置は、被検体の頭部に設定した複数の測定点において、生体光計測で得られるヘモグロビン変化波形を用いて、前記被検体の状態を解析するものであり、複数の測定点のヘモグロビン変化波形の相関を算出し、相関があると算出された測定点の組の数をカウントする相関判定部を備える。

具体的には、図１に示すように、生体光計測装置１０と、生体光計測装置１０が計測した信号を処理し、各種演算を行う解析部（解析装置）２０と、解析部２０の演算結果を表示する表示部（表示装置）３０と、問診票等を用いた問診結果を入力する入力部（入力装置）４０と、解析部２０の演算に必要なデータ、例えば複数の検査対象について実行された問診や光計測の結果を蓄積したデータ、などを格納するデータベース５０とを備えている。

生体光計測装置１０は、検査対象の所定の部位、例えば頭部に特定波長の光を照射するとともにその部位から反射或いはその部位近傍を通過した光を検出し、検出した光量に相当する信号を生成し、所定の部位における血流変化や血中ヘモグロビン量変化を測定する装置であり、本実施形態では、複数の測定点からの信号を得る生体光計測装置が用いられる。

生体光計測装置１０は、具体的には、図２に示すように、検査対象の所定の部位、ここでは頭部、に装着される送信用光ファイバ１１Ａと受信用光ファイバ１１Ｂが接続されるプローブ１２と、プローブ１２に光を送るとともにプローブ１２からの光を受信する光送受信部１３と、光送受信部１３を制御するとともに光送受信部１３が受信した信号に対し必要な信号処理等を行い、表示装置に表示させる演算部１５とを備える。また図示していないが、検査手技によっては、検査対象に対し光刺激や音刺激等の負荷を与えるための刺激付与装置が付随される。

プローブ１２は、送信用光ファイバ１１Ａと受信用光ファイバ１１Ｂの先端を交互にマトリックス状に配置して、検査対象に装着できるようにした装置で、送信用光ファイバ１１Ａが固定される位置が光照射点、受信用光ファイバ１１Ｂが固定される位置が受光点であり、それらの中間の位置が測定点となる。光照射点と受光点の配列や数は、対象となる部位によって異なるが、頭部の場合には、例えば図３に示すように、前頭上部から左右の側頭部を覆うような略長方形の形状を有し、この長方形内に複数（図では５２個）の測定点が設けられている。図中、測定点は「点」で示している。

光送受信部１３は、特定の波長の光を発する光源、例えばレーザダイオード１３１と、光を検出する光電変換手段からなる検出器１３３と、検出器１３３が検出した光を測定点毎の信号に分離するロックインアンプ１３５と、ロックインアンプ１３５から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１３７とを備える。現在の、頭部を対象とする生体光計測では、波長６９５ｎｍ、８３０ｎｍの近赤外光（ＮＩＲ）が利用されている。

演算部１５は、主としてＣＰＵ１５１で構成されており、ＣＰＵ１５１にデジタル信号をパラレルに入力・出力するためのインターフェイスボード（デジタルボード）１５３、ＣＰＵ１５１に操作者がデータや指令などを入力するためのマウスやキーボードなどの入力装置１５５、演算部１５の処理結果を表示する表示装置（モニター）１５７、演算部１５の演算途中のデータや演算に必要なパラメータや演算結果などを記憶する記憶装置１５９、例えばＨＤＤなどを備えている。ＣＰＵ１５１は、光送受信部１３や該当する場合には刺激付与装置の動作の制御も行う。

生体光計測は、所定の負荷や語流暢課題などのタスク（まとめてタスクという）を与えて、タスク前からタスク後までの一定期間の光量の変化を測定することにより光を吸収する血流ヘモグロビン量の変化を測定する。このような一定期間のヘモグロビン量変化波形（以下、単にヘモグロビン波形という）を繰り返し測定することで、統計的に有意な波形が得られる。なおヘモグロビン量は、吸収する波長によって、酸素化ヘモグロビン量、還元ヘモグロビン量、及びヘモグロビン総量を弁別して得ることができ、以下の説明では特に断らない限り、これらを総称してヘモグロビン量或いはヘモグロビン変化量という。チャンネル毎に計測されたヘモグロビン波形の一例と一つのチャンネル（ｃｈ４８）の波形の一例を、図４及び図５に示す。図４は、５２チャンネルの頭部計測の結果を示しており、各チャンネルの波形において、縦軸はヘモグロビン量（ｍＭｍｍ）、横軸は時間（ｓ）である。また波形中に示す２本の縦線は、それぞれタスクの開始と終了を示している。

演算部１５（ＣＰＵ１５１）は、チャンネル毎に得られたヘモグロビン変化波形のベースライン処理、加算処理、フィルタ処理などの前処理演算、波形から解析的或いは統計的な諸量（特徴量）を導き出す演算、演算結果を表示部に表示させる処理等を行う。解析的な諸量としては、例えば、タスク期間中における波形の積分値（面積）、最大値、最小値、タスク前後の波形の立ち上がりや立下りなどがあり得、また統計的な諸量としては、平均値、分散などがあり得る。これら諸量の算出方法は従来の生体光計測装置と同様であるので、ここでは説明を省略する。積分値はヘモグロビン変化量の指標となる特徴量であり、本実施形態の問診システムでは、積分値を後述する各問診スコアの推定に用いることができる。図５に示す波形では、タスク期間（語流暢課題を与えている期間）の積分値（面積）を斜線で示している。

演算部１５は、図４や図５に示す波形や演算によって得られる諸量などを表示装置１５７に表示させる。

上述した生体光計測装置１０の演算部１５とそれに付帯する各装置（表示装置や入力装置）は、図１に示す問診システムの解析部２０、表示部３０及び入力部４０がそれを兼ねてもよいし、問診システム１００の解析部２０、表示部３０及び入力部４０とは別に、生体光計測装置１０自体が別途備えていてもよい。その場合には、解析部２０は、生体光計測装置１０の演算部１５の処理結果を利用して、問診システムに特化した処理を行う。以下の説明では、解析部２０が生体光計測装置１０の演算部１５の機能を兼ねる場合を説明する。

解析部２０は、図６に示すように、前処理部２１、特徴量抽出部２２、及び、結果解析部２３を備えている。前処理部２１及び特徴量抽出部２２の機能は、上述した生体光計測装置１０の演算部１５の機能（前処理及び特徴量導出）と同じであり、従来の生体光計測装置と同様であるが、問診システムに特化した処理として、前処理部２１は、フィルタリング（ＬＰＦ）処理を行う。即ち、ヘモグロビン波形から高周波成分を除去し、低周波成分を取出し、特徴量抽出部２２及び結果解析部２３に渡す。

結果解析部２３は、各チャンネルの相関を判定するとともに相関があると判定されたチャンネル対の数を計測するチャンネル間相関判定部２４、生体光計測の結果とデータベースに格納された相関関係式を用いて問診項目に対応する項目のスコアを推定するスコア推定部２５、及び、チャンネル間相関判定部２４及びスコア推定部２５の演算・解析結果や、入力部４０を介して入力された問診票等の回答の結果をグラフィカルに表示するためグラフ等表示画像を作成する表示画像作成部２６を有している。解析部２０の機能の詳細は、後述する問診システムの動作において説明するが、動作の実施形態によっては、上述した解析部２０を構成する要素の一部は省略することが可能である。

上述した解析部２０（或いは生体光計測装置１０の演算部１５）の機能を実現する手段はソフトウェア、ハードウェアのいずれでもよい。即ち、上述する演算等は、ＣＰＵ１５１がアップロードすることで実行されるプログラムで実現してもよいし、その一部又は全部をＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ）やＦＰＧＡ（Ｆｉｅｌｄ−Ｐｒｏｂｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ）などのハードウェアで実現してもよい。

表示部３０は、表示画像作成部２６が作成した表やグラフなどの表示画像や日付、検査対象の氏名等の情報（付加情報という）を表示する。

入力部４０は、キーボードやマウス、タッチパネル等の入力デバイスから成り、問診票６０の回答の入力を受け付ける。なお入力部４０が表示装置付タッチパネル（タブレット端末）の場合は、入力部４０は問診票６０を兼ねることができ、その場合、タッチパネルの表示画面に表示された問診票に対し、ペン入力或いは指で操作することにより回答を入力することができる。なお入力部４０が表示装置付タッチパネルの場合には、さらに解析部２０の結果を表示する表示部３０を兼ねることもできる。問診票６０は、特に限定されるものではないが、例えばＪＱＣやＣＥＳ−Ｄなどのように、複数の質問項目のスコアから検査対象(人)の疲労度、うつ状態（抑うつ度）、身体症状、ポジティブ感情などが総合的に把握されるものを用ることができる。

データベース５０は、複数の検査対象について実施された問診結果や生体光計測結果、一人についての過去複数回に亘って実施された問診結果や生体光計測結果などを蓄積したものである。またデータベースには、問診結果と生体光計測結果との相関を求めることによって算出した相関関係式が格納されている。解析部２０は、このデータベース５０から、必要に応じて、データや相関関係式を読出し、統計処理や現在の値と過去の値との比較などを行うことができる。なおデータベース５０は、問診システム１００が備える記憶装置（不図示）内に構築してもよいが、問診システム１００とは別の記憶装置やクラウド上にあってもよい。

次に以上の構成を踏まえ、問診システム１００の機能の実施形態を説明する。

＜第一実施形態＞
本実施形態の問診システム１００は、生体光計測装置１０と、生体光計測結果を解析する解析部２０と、表示装置（表示部）３０と、入力装置（入力部）４０と、を備え、解析部２０の前処理部２１がヘモグロビン変化波形をフィルタリングして低周波成分を抽出し、相関判定部２４が、前処理部でフィルタリングされた周波数帯域の波形について複数の測定間の相関を算出し、相関があると算出された測定点の組の数をカウントする。また表示画像作成部２６が、相関判定部２４で得られた結果を、表示装置３０に表示させる。本実施形態の問診システム１００は、相関判定部が算出した測定点の組の数をもとに、被検体の状態を示すスコアを設定するスコア設定部２８をさらに備えることができる。

以下、本実施形態の問診システム１００の動作（検査の手順）を、図７及び図８を参照して説明する。

図７は、自己評価による問診票の入力に平行して生体光計測を行う場面を示す図であり、この図では、生体光計測装置１０は、問診システム１００の解析部２０、表示部３０、入力部４０及びデータベース５０を備えたものとして記載している。また図７に示す例では、入力部４０はタブレット端末であり、受診者８０はタブレット端末に表示された問診票を見ながら回答を入力する。また受診者８０の頭部には、生体光計測装置１０のプローブ１２が装着されており、刺激付与装置として、受診者８０に語流暢課題を与えるための画像を表示する刺激提示モニター７０が配置されている。図８は動作の手順を示している。

計測を開始し（Ｓ１００）、まず受診者８０がタブレット端末（入力部４０）を介して問診票に回答すると、その結果は付加情報とともに解析部２０に送られる（Ｓ１０１）。同時にデータベース５０にも蓄積される。問診票の回答の後、刺激提示モニター７０を用いて課題を与えながら、生体光計測を開始する（Ｓ１０２）。生体光計測により、図４に示したようなヘモグロビン波形がチャンネル毎に得られる。

次にチャンネル間相関判定部２４は、チャンネル間の相関を判定し、疲労度に関連するスコアを算出する。そのため、まずチャンネル毎のヘモグロビン波形を前処理部２１でフィルタリングして得られる低周波数帯域（例えば０．０８〜０．１０Ｈｚ）の信号について、チャンネル間の相関係数を算出する。相関係数の算出は、例えば次式（１）に示すような規格化相互相関関数を用いて求めることができる。

ここで、ｒは規格化相互相関関数値（相関係数）で−１以上１以下の値を取る、ｘ（ｔ）はｎチャンネルのヘモグロビン波形、ｙ（ｔ）はｎ以外のチャンネルのヘモグロビン波形である。τは、相関を取る２つの波形の位相ズレに相当する時間シフト量であり、チャンネル間のヘモグロビン波形の位相ズレが無視できる程度であれば、ゼロでよい。後述する実施例ではτ＝ゼロとして計算している。

その後、相関係数ｒ(絶対値)が所定の閾値以上の場合を相関ありと判定し、相関ありと判定されたチャンネルとチャンネルの対の数をカウントする。相関ありと判定する閾値は、０．８或いは０．９５などの数値を採りえる。但しこの値は、その後の蓄積データから把握される統計値や個人差などを考慮して、変更することが可能である。

チャンネル間相関判定部２４で判定した結果、即ち相関有りのチャンネル対とその数は、データベース５０に格納されるとともに表示画像作成部２６により表示画像として表示部３０に表示される（Ｓ１０４）。

結果の表示例を図９に示す。この例では、結果は検査報告書の一部として表示され、表示画面９００は、検査対象のＩＤ、氏名、日付等を表示する付帯情報表示部９０１、ヘモグロビン波形を表示する波形表示部９０３と、解析結果を表示する解析結果表示部９０５とが設けられている。波形表示部９０３には、ステップＳ１０２で得られた各チャンネルのヘモグロビン波形が表示される。解析結果表示部９０５に、人の頭部に生体光計測の測定点の位置を○で示した線図が表示されるとともに、相関有りと判定されたチャンネルとチャンネルとを結ぶ線分（つながり線）、及び、つながり線の数が表示されている。なお解析結果表示部９０５には、上述した線図以外の生体光計測の結果や解析結果、例えば生体光計測装置１０の演算部１５で得られた特徴量やそれをもとに推定されたスコアなどを表示する第二の結果表示部９０６を設けることができる。

既に述べたように、疲労度は相関があるチャンネル対の数（即ちつながり線の数）が多いほど少なく、つながり線の数が少ないほど大きいという傾向がある。例えば、図１０（ａ）、（ｂ）は、ヘモグロビン波形の低周波数帯域（０．０８〜０．１０Ｈｚ）についてチャンネル間のつながり線の数を、疲労度小（３か月平均残業時間４０時間以下）の受診者と疲労度大（３か月平均残業時間１００時間以上）の受診者で算出した結果を示したものである。前者では相関有りチャンネル対の数が７１８本であるのに対し、後者は１１１本であり、明らかな相違がみられる。

従って、例えば、予め疲労度小の受診者について測定した「つながり線の数」の平均値を求めておき、その値を参考値として表示することにより、受診者の疲労度がどの程度かを推定することができる。或いは、同一の受診者について、就労前の疲労していない状態で測定しデータベースに格納しておいたデータと、現在測定したデータとを同時に表示し比較できるようにしてもよい。

またつながり線の本数を、疲労度が小から大までを複数の段階に分けてスコアを作成し、それを問診票のスコアとともに表示させてもよい。このような機能は、解析部２０に、予めスコアとつながり線の本数との関係を記憶し、この関係に基いてスコアを設定する機能（スコア設定部２８）を設けておくことにより実現できる。

本実施形態によれば、疲労度の自覚がなく、自己スコアの点数が低いにも拘わらず、実際には疲労度が高いこと場合などに、その気づきを与えることができる。

＜第二実施形態＞
本実施形態の問診システムは、上述したチャンネル間の相関を示すつながり線やその数を算出し、表示する機能に加えて、疲労度以外の問診票の項目についても、自己評価スコアとは別に、生体光計測結果からスコアを推定し、表示させることが特徴である。

即ち本実施形態の問診システムは、その解析装置が、複数の被検体について生体光計測結果解析装置が解析した結果の統計データと、複数の被検体の問診スコアとを保存するデータベースから、統計データ及び問診スコアを読み出し、一の被検体について当該生体光計測結果解析装置が解析した結果と、統計データと問診スコアとの相関関数とを用いて、前記一の被検体について、所定の問診スコアを推定するスコア推定部をさらに備える。

また本実施形態の問診システムは、さらに、一の被検体の問診により得られた問診スコアの入力を受け付ける入力部と、入力された問診スコアと前記スコア推定部が推定したスコアとを表示装置に表示させる表示画像作成部と、を備え、表示画像作成部は、問診スコアと推定スコアとを棒グラフとして表示装置に表示させる。

また統計データが、複数の問診項目に対応する複数種のデータを含む場合、スコア推定部は、複数種のデータのそれぞれについて、複数の問診項目に対応する複数種の問診スコアを推定し、表示画像作成部は、スコア推定部が推定した複数種の問診スコアをレーダチャートとして表示装置に表示させる。

さらに、統計データは、複数の被検体について、取得時期が異なる生体光計測結果及び問診スコアの統計データを含むことができ、その場合、スコア推定部は、一の被検体について当該生体光計測結果解析装置が解析した結果と前記統計データとを用いて、当該一の被検体について将来のスコアを推定する。

本実施形態の問診システムにおいて、疲労度以外の評価項目については、スコア推定部２５が、データベース５０に格納されたヘモグロビン変化量と各項目（例えばうつ状態、身体症状の良好度、対人関係の良好度、ポジティブ感情の程度）との相関関係式に、計測したヘモグロビン変化量を当てはめて、スコアを算出する。

データベース５０に格納されているデータと相関関係式の例を、図１１及び図１２に示す。図１１は、多数の検査対象について、ある時点における生体光計測結果（特定の１ないし複数の測定点のヘモグロビン変化量の平均値ｘ）とその時の抑うつ度（ＪＱＣスコア＝０〜４０で低い値ほど抑うつ度が低い）をプロットした図である。このプロット図からヘモグロビン変化量ｘと抑うつ度のスコアｙとの関係として、ｙ＝−０．０２７７ｘ＋１７．４０２の相関関係式が導き出される。この式の相関係数Ｒは０．４１であり、ある程度の相関が認められる。

図１２は、多数の検査対象について、ある時点における生体光計測結果（特定の１ないし複数の測定点のヘモグロビン変化量の平均値ｘ）と、それから１年経過後の抑うつ度をプロットした図である。このプロット図からヘモグロビン変化量ｘと将来のスコアｙとの相関関係式ｙ＝＋０．００３４ｘ；４．９２８８が導き出される。この式の相関係数は０．５５であり、ヘモグロビン変化量が将来のスコアと相関があることがわかる。即ち現在のヘモグロビン変化量を計測することにより、将来のスコアが予測可能であることがわかる。

スコア推定部は、これら相関関係式に基き、所定の評価項目について現在のスコア及び将来予測スコアを推定する。
なおヘモグロビン変化量と各評価項目との関係は、測定点によって異なり、限定されるものではないが、例えば眠気や業務状態については前頭部との関連が高く、抑うつ度やストレス度合については側頭部との関連が高い。従って、スコアの推定に用いる相関関係式は、例えば、複数（すべての）のチャンネルについて計算し、最も相関係数の高い１ないし複数のチャンネルの相関関係式とすることが好ましい。

次に図１３を用いて、本実施形態の問診システムによる検査手順を説明する。図１３において、第一実施形態の問診システムの検査手順を示す図８と同じステップに同じ符号で示し説明を省略する。

生体光計測装置１０を用いた計測によってヘモグロビン変化量が計測されると（Ｓ１０２）、スコア推定部２５は、データベース５０に格納された相関関係式（図１１）を用いて、生体光計測によって得られたヘモグロビン変化量から抑うつ度、眠気等のスコア（現在のスコア及び将来の予測スコア）を推定する（Ｓ１０５）。推定したスコアは、問診票における対応する項目の自己評価スコアとともに表示部３０に表示する（Ｓ１０６）。

表示画像作成部２６が作成する表示画像例を図１４および図１５に示す。図１４は、自己評価スコア、推定スコア、及び、将来予測スコアを、項目ごとに棒グラフで示した例であり、棒グラフとともに、項目ごとに生体光計測結果を利用したチャンネルにおけるヘモグロビン変化量を「脳反応量」とスコアの点数を数値で表示している。図１４の例では、自己評価スコアでは疲労度が低いが、生体光計測結果から推定されるスコアは高い。

このような棒グラフの代わりに、表示画像作成部２６は、図１５（ａ）に示すようなレーダチャートを作成してもよい。図示する例では、疲労度、眠気、抑うつ度、業務状態、及びストレス度合の５つの評価項目について、それぞれ、自己評価スコア（点線）、推定スコア（太実線）、将来予測スコア（細実線）がレーダチャートに示され、各項目の表示部分に近接して、それら評価項目を推定した生体光計測の測定点（チャンネル）の位置とヘモグロビン変化波形が表示されている。

所定の評価項目との相関の高いチャンネルについては、レーダチャートの項目近傍に表示する代わりに、図１５（ｂ）に示すような表として表示することもできる。

なお疲労度と抑うつ度以外の項目については、具体的な説明を省略したが、これらについても、多数の検査対象について得られた各項目と生体光計測結果（例えばヘモグロビン変化量）との相関関数を求めて、データベースに格納しておくことにより、スコア推定部２５が計測した生体光計測結果と相関関数とを用いて容易に推定することができる。

また以上の説明では、ＪＱＣの評価項目について、スコアを表示した例を示したが、ＣＥＳ−Ｄについても同様に、「うつ気分」、「身体症状」、「対人関係」、「ポジティブ感情」の各項目やさらには総合評価も加えて、自己評価スコアとともに生体光計測結果から推定される推定スコアや将来予測スコアを表示させることができる。この場合の表示例を図１６及び図１７に示す。

図１６は、ＣＥＳ−Ｄの各項目及び総合評価（合計）をレーダチャートで示すとともに、表で示した例であり、この例では、自己評価スコア（点線）と推定スコア（太実線）及び将来予測スコア（細実線）を、それぞれ０〜１０に正規化して、レーダチャートとして示している。また図１７は、図９に示す検査報告書の画面における第二の解析結果表示部９０６に、上述したレータチャートや推定スコアを表示したものである。この例では、各項目のスコア値を表９０６１に示すとともに、レーダチャート９０６２では、群平均のスコアをゼロとして、±１に正規化し、受診者のスコアが群平均より大きいか否かがわかるように表示している。またコメント欄９０６３を設け、例えば低得点のほうが好ましい状態であることがわかるようにしてもよい。

本実施形態によれば、疲労度の指標であるチャンネル間相関に加えて、生体光計測で得られた特徴量から推定される、問診票の各項目のスコアを表示することにより、受診者の状態を総合的に把握することができる。また第一実施形態と同様に、これら推定スコアを自己評価スコアと同じ画面上に表示することにより、受診者に気づきを与え、その後の対策を取りやすくさせることができる。

以上、本発明の問診システムの実施形態を説明したが、これら実施形態で説明した問診システムにおける解析部は、独立した解析装置として用いることができ、本発明の生体光計測結果解析装置の実施形態をなすものである。同様に実施形態で説明した生体光計測装置は、独立した生体光計測装置として用いることができ、本発明の生体光計測装置の実施形態をなすものである。

本発明によれば、職場等におけるメンタルヘルス管理に使用される問診票と併用することで労働安全の確保に貢献できるシステムが提供される。

１０・・・生体光計測装置、１１Ａ・・・送信光ファイバ、１１Ｂ・・・受信光ファイバ、１２・・・プローブ、１３・・・光送受信部、１５・・・解析部２０・・・解析部、２１・・・前処理部、２２・・・特徴量抽出部、２３・・・結果解析部、２４・・・チャンネル間相関判定部、２５・・・スコア推定部、２６・・・表示画像作成部、２８・・・スコア設定部、３０・・・表示部、４０・・・入力部、５０・・・データベース、７０・・・刺激付与装置、８０・・・被検体（受診者）、１００・・・問診システム。

Claims (15)

1. 被検体の頭部に設定した複数の測定点において、生体光計測で得られるヘモグロビン変化波形を用いて、前記被検体の状態を解析する生体光計測結果解析装置であって、
   前記複数の測定点のヘモグロビン変化波形の相関を算出し、相関があると算出された測定点の組の数をカウントする相関判定部を備えることを特徴とする生体光計測結果解析装置。
2. 請求項１に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   前記相関判定部が算出した測定点の組の数をもとに、前記被検体の状態を示すスコアを設定するスコア設定部をさらに備えることを特徴とする生体光計測結果解析装置。
3. 請求項１又は２に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   前記生体光計測結果解析装置が解析した結果を、表示装置に表示させる表示画像作成部をさらに備えることを特徴とする生体光計測結果解析装置。
4. 請求項１に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   前記ヘモグロビン変化波形をフィルタリングして低周波成分を抽出する前処理部をさらに備え、
   前記相関判定部は、前記前処理部でフィルタリングされた周波数帯域の波形について前記複数の測定間の相関を算出することを特徴等する生体光計測結果解析装置。
5. 請求項１に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   複数の被検体について当該生体光計測結果解析装置が解析した結果の統計データと、前記複数の被検体の問診スコアとを保存するデータベースから、前記統計データ及び問診スコアを読み出し、一の被検体について当該生体光計測結果解析装置が解析した結果と、前記統計データと前記問診スコアとの相関関数とを用いて、前記一の被検体について、所定の問診スコアを推定するスコア推定部をさらに備えることを特徴とする生体光計測結果解析装置。
6. 請求項５に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   前記一の被検体の問診により得られた問診スコアの入力を受け付ける入力部と、
   入力された問診スコアと前記スコア推定部が推定したスコアとを表示装置に表示させる表示画像作成部と、
   をさらに備えることを特徴とする生体光計測結果解析装置。
7. 請求項６に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   前記表示画像作成部は、前記問診スコアと推定スコアとを棒グラフとして前記表示装置に表示させることを特徴とする生体光計測結果解析装置。
8. 請求項５に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   前記統計データは、複数の問診項目に対応する複数種のデータを含み、前記スコア推定部は、複数種のデータのそれぞれについて、複数の問診項目に対応する複数種の問診スコアを推定することを特徴とする生体光計測結果解析装置。
9. 請求項８に記載の生体光計測結果解析装置であって、
   前記スコア推定部が推定した複数種の問診スコアをレーダチャートとして表示装置に表示させる表示画像作成部をさらに備えることを特徴とする生体光計測結果解析装置。
10. 請求項５に記載の生体光計測結果解析装置であって、
    前記統計データは、前記複数の被検体について、取得時期が異なる生体光計測結果及び問診スコアの統計データを含み、
    前記スコア推定部は、一の被検体について当該生体光計測結果解析装置が解析した結果と前記統計データとを用いて、当該一の被検体について将来のスコアを推定することを特徴とする生体光計測結果解析装置。
11. 被検体頭部の複数の測定点におけるヘモグロビン変化量を計測する生体光計測装置と、前記生体光計測装置で計測した生体光計測結果を解析する解析装置と、前記解析装置で解析した結果を表示する表示装置と、前記解析装置に解析に必要な情報を入力する入力装置と、を備えた問診システムであって、
    前記解析装置が請求項１〜１０のいずれか一項に記載の生体光計測結果解析装置であることを特徴とする生体光計測を利用した問診システム。
12. 請求項１１に記載の問診システムであって、
    前記表示装置は、前記解析装置の解析結果として、前記相関判定部がカウントした測定点の組の数、前記測定点の組の数から設定されるスコア、及び、測定点の座標図上に前記相関判定部で相関があると算出された測定点の組を結ぶつながり線を表示した線図、の少なくとも一つを表示することを特徴とする問診システム。
13. 請求項１２に記載の問診システムであって、
    前記表示装置は、前記解析結果とともに、前記入力部を介して入力された問診結果を表示することを特徴とする問診システム。
14. 請求項１１に記載の問診システムであって、
    前記入力部は、問診票を表示するとともに回答を入力するタブレット端末であることを特徴とする問診システム。
15. 被検体の複数の測定点に光を照射し且つ受信するためのプローブと、前記プローブの光照射位置に特定の波長の光を照射するとともに前記プローブの光受信位置からの光を受光する光送受信部と、前記光送受信部が受信した光をもとに前記複数の測定点におけるヘモグロビン量変化波形を作成する演算部とを備え、
    前記演算部は、複数の測定点のヘモグロビン変化波形の相関を算出し、相関があると算出された測定点の組の数をカウントする相関判定部を備えることを特徴とする生体光計測装置。
    
    

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