JP2018033580A - Brain wave measuring apparatus and brain wave measuring method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、嗅覚、触覚、聴覚（視覚）等、被検者に外的な刺激を与えた際の脳波（賦活脳波）の変化を測定する脳波測定装置、及び、脳波測定方法に関する。 The present invention relates to an electroencephalogram measurement apparatus and an electroencephalogram measurement method for measuring changes in an electroencephalogram (activation electroencephalogram) when an external stimulus is applied to a subject such as olfaction, touch, and hearing (sight).
従来、各種の疾病、特に認知症を予防するにあたり、被検者に外的な刺激を与えた際の脳波（賦活脳波）の変化を測定して、そのリスクを把握することが行われている。例えば、アルツハイマー型認知症（以下「ＡＤ」と称する）やレビー小体型認知症（以下「ＤＬＢ」と称する）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。 Conventionally, in order to prevent various diseases, particularly dementia, it has been performed to measure the changes in the electroencephalogram (activation electroencephalogram) when an external stimulus is given to the subject and grasp the risk. . For example, prevention of various types of dementia such as Alzheimer type dementia (hereinafter referred to as “AD”) and Lewy body type dementia (hereinafter referred to as “DLB”) has become an urgent issue. In addition, it has been found that dementia delays its onset if the risk is detected early and efforts are made to prevent it. Regarding the risk of dementia, for example, it is possible to obtain a brain image by magnetic resonance imaging (MRI) and determine its atrophy state. In addition to that, cerebrospinal fluid or the like is obtained to obtain amyloid. It is also known to determine the risk of dementia by detecting the accumulation degree of β protein. However, the risk assessment method for dementia by MRI is expensive, and the judgment method by cerebrospinal fluid is not as expensive as the measurement method by MRI, but whether or not the degree of progression of dementia has improved. It cannot be determined (the accumulated amyloid β protein does not decrease, so it cannot be determined whether or not the symptoms have improved), and is effective only for Alzheimer's dementia. There are still issues in disseminating it to the general public.
最近では、上記したような認知症と嗅覚障害に関し、密接な因果関係があることが分かってきており、各種論文で紹介されている。例えば、日鼻誌５３（１）：７３〜７４，２０１４で紹介されている神戸大学大学院医学研究科耳鼻咽喉科頭頸部外科講座の研究「神経変性疾患と嗅覚障害」によれば、嗅覚障害は、ＡＤ，ＤＬＢの主症状発現以前、もしくは早期にあらわれることが記載されている。また、この研究論文には、ＡＤ，ＤＬＢのスクリーンングや診断に有効な臭いの種類も記載されている。 Recently, it has been found that there is a close causal relationship between dementia and olfactory disturbance as described above, and it has been introduced in various papers. For example, according to the research “Neurodegenerative Diseases and Olfactory Disorders” of the Department of Otolaryngology, Department of Otolaryngology, Kobe University Graduate School of Medicine, introduced in the Journal of Japanese Nasal 53 (1): 73-74,2014 , AD, and DLB appear before or after the onset of the main symptoms. This research paper also describes the types of odors that are effective for screening and diagnosis of AD and DLB.
上記のように、認知症と嗅覚障害については密接な関係があり、被検者に対して一定の条件で臭いをかがせたときに賦活される脳波を検出・分析することで、ＡＤ，ＤＬＢのスクリーンングや診断に活用することが提案されている。例えば、独立行政法人 産業技術総合研究所人間福祉医工学研究部門マルチモダリティ研究グループ（以下、産業技術総合研究所と称する）は、学校法人 自治医科大学付属病院 耳鼻咽喉科と共同で嗅覚機能の脳波による他覚的検査方法を開発しており、２００９年１０月、第４８回日本鼻科学会 学術講演会でこの検査方法及び検査結果を報告している。 As described above, there is a close relationship between dementia and olfactory disturbance, and by detecting and analyzing the electroencephalogram activated when the subject is smelled under certain conditions, AD, It has been proposed to utilize for DLB screening and diagnosis. For example, the Multimodality Research Group (hereinafter referred to as the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology), the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), In October 2009, the 48th Japan Rhinologic Society Academic Lecture Conference reported on the test method and test results.
また、上記した論文には、正確な誘発脳波による定量・他覚的な嗅覚検査方法はＡＤ，ＤＬＢのスクリーニングに有効であることが示唆されており、産業技術総合研究所のホームページ（非特許文献１）においても、「嗅覚機能の他覚的検査方法の開発」と称して、被検者に対して所定の臭いを提示したときに賦活される脳波を測定する脳波測定装置（認知症の判別装置）が紹介されている（２００９年１０月１日掲載）。すなわち、ＡＤ，ＤＬＢ共に、前駆症状として嗅覚損失、或いは嗅覚認知の障害を伴うことを考慮すると、非特許文献１に開示されている脳波測定装置は、ＡＤ，ＤＬＢを有効に判別できるものと期待できる。 In addition, the above-mentioned paper suggests that the accurate and objective olfactory inspection method using evoked electroencephalograms is effective for AD and DLB screening. In 1), the term “development of an objective test method for olfactory function” refers to an electroencephalogram measurement apparatus (determination of dementia) that measures an electroencephalogram activated when a predetermined odor is presented to a subject. Device) (published on October 1, 2009). That is, considering that both AD and DLB are accompanied by olfactory loss or olfactory cognitive impairment as prodromal symptoms, the electroencephalogram measuring apparatus disclosed in Non-Patent Document 1 is expected to be able to distinguish AD and DLB effectively. it can.
上記した産業技術総合研究所が提案する脳波測定装置は、雑音の影響（雑音に基づく脳波の波形の変動）を排除するため、検査時において被検者は耳栓をする必要がある。また、被検者の鼻腔に対して定量の臭気を安定的かつ正確なタイミングで提示するように、被検者の鼻腔内に管状の臭気搬送器具を差し込む（鼻腔から３ｃｍ程度差し込む）ことから、被検者に対する負担が大きく、ストレス等による影響も発生して正確な脳波が得られない可能性がある。 The above-described electroencephalogram measurement apparatus proposed by the National Institute of Advanced Industrial Science and Technology eliminates the influence of noise (fluctuation in the waveform of the electroencephalogram based on the noise), so that the subject needs to wear earplugs during the examination. In addition, a tubular odor delivery device is inserted into the subject's nasal cavity so as to present a fixed amount of odor to the subject's nasal cavity at a stable and accurate timing (from about 3 cm from the nasal cavity), There is a possibility that the burden on the subject is large and the influence of stress or the like is also generated, and an accurate electroencephalogram cannot be obtained.
また、被検者は常時、呼吸を繰り返していることから、吸気状態のときに安定して臭気を提示するようにしなければ、正確な賦活脳波を取得することはできない。すなわち、呼気状態にあるときの脳波は、臭いを嗅ぐことによって賦活されたものではなく（賦活されないこともある）、更には、被検者の呼吸は乱れる（安定しない）こともあるため、呼気、吸気、脳波の関係性については厳密に管理する必要がある。なお、鼻腔内に臭気搬送用の管を差し込んだ場合、呼気時でも臭いが嗅上皮を通過して脳波反応が得られるとの知見もあるが、上記したように、そのような管を鼻腔内に差し込むことは被検者に対する負担やストレスが大きく、正確な賦活脳波になっていない可能性がある。 In addition, since the subject repeats respiration at all times, accurate activation brain waves cannot be acquired unless odor is stably presented in the inhalation state. In other words, the electroencephalogram in the expired state is not activated by smelling the odor (it may not be activated), and furthermore, the breathing of the subject may be disturbed (unstable). It is necessary to strictly manage the relationship between inspiration and brain waves. In addition, when a odor transport tube is inserted into the nasal cavity, there is a knowledge that the odor can pass through the olfactory epithelium even during exhalation and an electroencephalogram reaction is obtained. Inserting into the subject may cause a heavy burden and stress on the subject, and may not be an accurate activation brain wave.
さらに、上記した脳波測定装置は、外部環境の影響や残臭処理などが排除されるように、実験室レベルで行なう構造となっているため、一般の医療機関等で手軽に受診できるものではなく、多数の被検者をスクリーニングする上では適した装置になっていない。 Furthermore, the above-mentioned electroencephalogram measurement apparatus is structured to be performed at the laboratory level so that the influence of the external environment, residual odor treatment, etc. are eliminated, so it cannot be easily consulted at a general medical institution or the like. However, it is not suitable for screening a large number of subjects.
本発明は、上記した問題に基づいてなされたものであり、被検者に対して負担を与えることなく正確な賦活脳波を測定することができ、更に、簡単にスクリーニングすることを可能にする脳波測定装置、及び、脳波測定方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made on the basis of the above-mentioned problems, and can accurately measure an activated electroencephalogram without giving a burden to a subject, and furthermore, an electroencephalogram that enables easy screening It is an object of the present invention to provide a measuring apparatus and an electroencephalogram measuring method.
上記した目的を達成するために、本発明に係る脳波測定装置は、被検者の頭部を固定する固定部と、頭部が固定された被検者の頭部に対して、導電性を有する電極部材を当て付けて被検者に対する外部刺激によって賦活される脳波を検知する脳波検知部と、頭部が固定された被検者の鼻腔から離間した位置で臭気を発生させる臭気発生部と、前記被検者の呼吸状態を検知する検知センサと、前記検知センサからの検知信号に基づいて、被検者が吸気状態になったときに前記臭気が発生するように臭気発生部を制御する制御部と、を有することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the electroencephalogram measurement apparatus according to the present invention provides conductivity to a fixing unit that fixes the head of the subject and the head of the subject to which the head is fixed. An electroencephalogram detection unit that detects an electroencephalogram activated by an external stimulus applied to the subject by applying an electrode member, and an odor generation unit that generates an odor at a position separated from the nasal cavity of the subject to which the head is fixed Based on a detection sensor that detects the breathing state of the subject and a detection signal from the detection sensor, the odor generating unit is controlled so that the odor is generated when the subject enters the inhalation state. And a control unit.
また、上記した目的を達成するために、本発明に係る脳波測定方法は、被検者の頭部に対して、導電性を有する電極部材を当て付けた状態で、被検者に対して臭気を与えた際に賦活される賦活脳波を測定して認知症の検査を行なうに際して、前記被検者の呼吸状態を検知センサで検知し、前記検知センサからの検知信号に基づいて、被検者が吸気状態になったときの前記賦活脳波を測定することを特徴とする。 In order to achieve the above-described object, the electroencephalogram measurement method according to the present invention provides an odor to the subject in a state where the electrode member having conductivity is applied to the head of the subject. When performing a test for dementia by measuring an activated electroencephalogram activated when the subject is given, the subject's respiratory state is detected by a detection sensor, and based on the detection signal from the detection sensor, the subject The activated electroencephalogram is measured when the mouse enters an inhalation state.
上記した脳波測定装置、及び、脳波測定方法では、被検者が普通に呼吸を行っている状態で、吸気時のみに被検者の鼻腔に対して臭気を提示し、このときの賦活脳波を測定するため、被検者に対する肉体的、精神的な負担やストレスを与えることはなく、臭気以外の外的な要因（ストレス等による影響）を排除して正確な波形データを取得することが可能となる。また、検知センサによって、吸気時に臭気を提示し、かつ、そのときの脳波データを取得する構成であることから、正確に臭気によって反応する賦活脳波を測定することができる。 In the above-described electroencephalogram measurement apparatus and electroencephalogram measurement method, the subject presents odor to the subject's nasal cavity only during inspiration while the subject is normally breathing. Because it does not give physical or mental burden or stress to the subject, accurate waveform data can be obtained by eliminating external factors other than odor (effects due to stress, etc.). It becomes. Further, since the detection sensor presents an odor during inhalation and acquires the electroencephalogram data at that time, an activated electroencephalogram that reacts with the odor can be accurately measured.
本発明によれば、被検者に対して負担を与えることなく正確な賦活脳波を測定することができ、更に、簡単にスクリーニングすることを可能にする脳波測定装置、及び、脳波測定方法が得られる。 According to the present invention, there can be obtained an electroencephalogram measurement apparatus and an electroencephalogram measurement method that can accurately measure an activated electroencephalogram without imposing a burden on a subject and that can be easily screened. It is done.
図１から図４は、本発明に係る脳波測定装置の一実施形態を示す図であり、図１は全体構成を示す斜視図、図２は主要な構成要素を示す側面図、図３は被検者が脳波測定検査を受ける状態を示す側面図、そして、図４は、装置全体のブロック図である。 1 to 4 are diagrams showing an embodiment of an electroencephalogram measurement apparatus according to the present invention. FIG. 1 is a perspective view showing the overall configuration, FIG. 2 is a side view showing main components, and FIG. FIG. 4 is a side view showing a state in which the examiner receives an electroencephalogram measurement test, and FIG. 4 is a block diagram of the entire apparatus.
本実施形態の脳波測定装置１０は、主にアルツハイマー型認知症（ＡＤ）やレビー小体型認知症（ＤＬＢ）に代表される神経変性性認知症を発症しているか否か、及び、発症している場合はその進行度を判別可能な構成となっている。一般的に、神経変性性認知症は、神経細胞の周りにアミロイドβ等の有害なタンパク質が溜まることにより、神経細胞を構成しているタンパク質が変性することで発症することが知られている。また、認知症の種別（主にＡＤ，ＤＬＢの種別）については、嗅覚に刺激を与えたときの賦活脳波の頂点潜時・振幅・波形によって把握できることが知られており、更に、その進行度や嗅覚の刺激で十分に判別できないケースについては、皮膚に対して刺激を与えたときの賦活脳波の頂点潜時・振幅・波形、更には、聴覚（視覚）に対して刺激を与えたときの賦活脳波の頂点潜時・振幅・波形、及びワーキングメモリの機能によって把握できることが知られている。
The
本実施形態の脳波測定装置１０は、測定中、被検者に対して負担を強いることなく、かつ測定に際して正確な脳波（波形信号）が得られるように、自然に呼吸する被検者が吸気状態になったときに、ある特定の臭気（或いは臭気パターン）を提示し、そのときに賦活される脳波を測定することで、認知症の要因を正確に判別可能にする機能を備えている。更に、そのような嗅覚の刺激に加え、触覚及び聴覚（視覚）についても外的な刺激を加え、その賦活脳波を測定することにより、認知症の進行の度合いが判別しにくいケース、或いは、嗅覚だけでは認知症の判別がし難いケースなどについても、他覚的にその判別に役立つ様々な脳波情報を提供可能な機能を備えている。
The
また、本実施形態の脳波測定装置１０は、運搬、設置などの取扱いが容易な構造となっており、例えば、各地方自治体が運営する医療・保健センター、地域病院、個人的な開業医などに設置してスクリーニングが容易に行えるようになっている。具体的には、脳波測定装置１０は、机などの設置台１上に設置される基台１１、基台１１上に設けられる本体１３、及び、本体１３に組み込まれる各種の測定要素を備えており、被検者は椅子に座った状態で検査が受けられるように簡易な構成となっている。
In addition, the
以下、本実施形態に係る脳波測定装置の構成について説明する。
前記本体１３は、前方が開口したボックス状に構成されており、開口部分に各種の測定要素を保持したフレーム１５が設置されている。前記フレーム１５には、被検者の頭部を固定する固定部が設けられており、本実施形態の固定部は、被検者が着座した状態で頭部を固定すると、視線が本体内に向くように構成されている。具体的には、前記固定部は、顎固定部１６及び額固定部１７を備えており、被検者は着座した際に、顎を顎固定部１６に載置し、かつ、額を額固定部１７に押し付けることで、着座した状態で頭部が固定されるようになっている（図３参照）。なお、固定部については、被検者の頭部を固定状態にするものであればよく、顎固定部１６及び額固定部１７のいずれか一方を備えた構成であっても良い。
Hereinafter, the configuration of the electroencephalogram measurement apparatus according to the present embodiment will be described.
The
なお、顎固定部１６及び額固定部１７は、高さ方向に移動可能となっており、スライド機構（詳細については図示しない）の操作部材１８を操作することで、被検者に応じて顎固定部１６及び額固定部１７の高さ位置が調整できるように構成されている。
Note that the
前記フレーム１５の額固定部１７の上方には、被検者側に向けて延出するアーム１９が上下方向に回動可能（スライド可能であっても良い）に支持されており、アーム１９内には、脳波検知部２０が設けられている。ここで、脳波検知部は、外部から刺激を与えた際に、脳波の変化が効果的に測定できる部位、具体的には、後述するＮ２００，Ｐ３００と称される脳波が検知できる部位に当て付けられるものであれば良く、本実施形態の脳波検知部２０は、国際１０−２０法に従うところの頭頂部領域である被検者の正中中心部（Ｃz）や正中頭頂部（Ｐｚ）に対して垂直方向から当て付く導電性を有する電極部材２１と、この電極部材２１を保持する保持部（台座）２３とを備えた構成となっている。すなわち、頭頂部領域は、認知症を判別する上で最も変化が生じ易い体性感覚野における脳波の変化を測定できるため、本実施形態の電極部材２１は、頭部が固定された被検者の頭頂部領域である（Ｃｚ）の部位に当て付けるように構成されている。
前記保持部２３は、電極部材２１と電気的に接続される配線部材に接続されており、電極部材２１で得られた被検者の微弱信号（脳波信号）は、脳波測定回路（作動増幅回路）２５を介して増幅され、Blue Tooth（登録商標）等の通信ポートを介して、外部装置（脳波測定用のＰＣ等）に送信される。
Above the
The holding
前記保持部２３に保持される電極部材２１については、衛生上の観点から、被検者毎に交換可能となるように保持部２３に装着されることが好ましい。また、電極部材２１については、脳波信号が検出できるように導電性を有するものであれば、その素材については特に限定されることはないが、生理食塩水を含浸したフェルトを有する構成にすることが好ましい。上記したように、脳波検知部２０は、被検者が所定の位置で頭部を固定した後、その頂部領域に当て付けられるように、アーム１９が上下方向に回動（或いはスライド）し、アーム１９に保持されている電極部材２１は、垂直方向に頭部に対して当て付く。このため、電極部材２１を、生理食塩水を含浸したフェルトで構成することによって、被検者に対する当て付けがソフトになり、被検者に痛みやストレスを与えることなく、脳波を測定することが可能となる。
About the
前記電極部材２１については、外部から刺激（嗅覚刺激、触覚刺激、聴覚刺激、視覚刺激）を与えた際、被検者の頭部の正中中心部（Ｃz）のみに接触させた状態であっても、認知症の判別をすることが可能な賦活脳波を正確に取得することができることから、被検者に対する電極装置の装着が容易に行える。すなわち、脳波測定に用いられる一般的な２１極タイプの電極を用いる必要がないため、測定に際して被検者に対する負担が軽減されるとともに、衛生面からも好ましい。なお、被検者に対しては、正中中心部（Ｃz）の微弱信号を取得するにあたり、電極部材２１との間で電位差を生じさせる基準電極２６が耳朶等に装着される。
The
前記フレーム１５には、顎固定部１６と額固定部１７との間で頭部が固定された被検者の鼻腔から離間した位置に、臭気を発生させる臭気発生部４０が設けられている。臭気発生部４０は、鼻腔の下方領域に臭気を吐出させるものであれば良く、吐出された臭気は、被検者の自然呼吸の吸気の際に嗅がれる。
The
前記臭気発生部４０は、被検者の鼻腔の下方に位置するガイド部材４１と、ガイド部材４１に保持される臭気源（本実施形態では試料ビン）４３と、試料ビン４３をガイド部材４１に沿って案内駆動する試料ビン搬送機構４５と、被検者の呼吸状態を検知する呼吸センサ４６と、を備えている。
The
前記ガイド部材４１は、被検者の鼻腔の下方で水平面内に沿うように輪帯状に形成されており、被検者の鼻腔の下方位置に対応して開口４１ａが形成されている。また、ガイド部材４１の下面側には、前記試料ビン４３がガイド部材に沿って移動可能に保持されている。なお、ガイド部材に保持される試料ビン４３は、１つ（１種類）であっても良いが、ガイド部材４１に沿って複数個の試料ビンが移動可能に保持されていることが好ましい。すなわち、被検者に対しては、複数種類の臭気が提示可能であることが好ましい。
The
ここで、図５を参照して、ガイド部材４１に保持される試料ビン４３の構成について説明する。
試料ビン４３は、ガイド部材４１の下面に垂下するように保持されており（保持機構の詳細については省略する）、フレーム１５に設けられた試料ビン搬送機構４５によって矢印Ｄ１，Ｄ２方向に移動可能となっている。試料ビン４３の本体４３Ａ内には、認知症の判別に用いられる臭気（例えばメントール、カレー、みかん、バラ等の臭気）が封入されており、その上方に設けられた吐出部４３Ｂを介して臭いが排出されるようになっている。
Here, with reference to FIG. 5, the structure of the
The
前記吐出部４３Ｂ内には、矩形状の平板４３ａ，４３ｂを、スペーサ４３ｃを介在して重ね合せ、下面側の平板（ダイヤフラム）４３ｂに圧電素子４３Ｃを取着することで平板４３ａ，４３ｂ間の空間Ｓをポンプ室として機能させるダイヤフラム型のポンプが配設されている。そして、前記圧電素子４３Ｃに印加電圧を加えることで、平板４３ｂが振動してポンプとしての機能を発揮し、試料ビンの本体４３Ａに収容されている臭気は、矢印で示すように移動し、吐出部４３Ｂの中央に突出形成されたノズル４３ｄを介して上方に向けて吐出される。この場合、試料ビン４３は、試料ビン搬送機構４５によって、ノズル４３ｄがガイド部材４１の開口４１ａに位置付けられた状態で、圧電素子４３Ｃに電圧が印加されることで、被検者の鼻腔に対して臭いが提示される。したがって、ガイド部材４１に保持されている試料ビン４３のノズル４３ｄが開口４１ａに位置付けされていなければ、被検者は、試料ビン４３に収容されている臭気を感じることはない（賦活脳波が検出されることはない）。
In the
前記フレーム１５には、被検者の呼吸の状態を検知する検知センサ（呼吸センサ）４６が配設されている。この呼吸センサ４６は、例えば、熱電対によって被検者の温度変化を検知するもの、レーザ光によって呼吸時の胸部の膨らみを検知するもの等で構成することができ、被検者の呼気と吸気を検知可能であれば、特定の構造に限定されることはない。この呼吸センサ４６からの検知信号は、前記制御部３０に送信され、その検知信号に基づいて、前記試料ビン搬送機構４５及び圧電素子４３Ｃが制御される。具体的には、制御部３０は、呼吸センサ４６が被検者の吸気状態を検知したときに、試料ビン４３から臭気が発生するように、臭気発生部（試料ビン搬送機構４５及び圧電素子４３Ｃ）を制御する。
The
本実施形態の脳波測定装置１０は、上記した臭気発生部４０に加え、被検者の触覚に対して刺激を与える触覚刺激部５０を備えている。
触覚刺激部５０は、被検者の右側と左側に外的な刺激を与えた際、脳波が反応するか否かを測定するものであり、本実施形態では、被検者が容易に測定できるように、左手の指、及び、右手の指に対して外的な刺激を加える構成となっている。すなわち、触覚刺激部５０は、基台１１上に設けられ、被検者の両手の掌を揃えて載置する載置台５１を備えており、載置台５１上には、被検者の左右の手の載置位置を特定する型図柄５１ａ，５１ｂが描かれている。このため、被検者は、単に型図柄５１ａ，５１ｂ上にそのまま掌を載置することで、左右の触覚に刺激を受け、そのときの賦活脳波を測定できるよう構成されている。
The
The
前記載置台５１内には、載置された人差し指に対して刺激を与える指押圧装置５２が収容されている。この指押圧装置５２は、各手の人差し指に対して、所定の間隔をおいて２点の押圧刺激を与えるピン５３，５４を備えており、２点のピンの間隔は調整可能で、その表面から突没できるように構成されている。なお、左手の人差し指を押圧する２本のピン５３の間隔、右手の人差し指を押圧する２本のピン５４の間隔の調整、及び、ピン５３，５４の突没は、制御部３０からの制御信号に基づいて押圧部駆動機構５５によって成される。
Housed in the mounting table 51 is a finger pressing device 52 that gives a stimulus to the placed index finger. This finger pressing device 52 is provided with
また、本実施形態の脳波測定装置１０は、被検者の聴覚に対して、異なる音を発生する音発生部６０を備えている。
音発生部６０は、前記フレーム１５に設けられており、被検者が頭部を固定した際、両側の耳を覆うように配設される一対のスピーカ６１を備えている。このスピーカ６１からは、制御部３０からの制御信号に基づいて、音制御回路６５によって異なる音階の音（提示音）が報音される。
Moreover, the
The
また、本実施形態の脳波測定装置１０は、被検者の視覚に対して、異なる図柄を表示する画像表示部７０を備えている。
画像表示部７０は、前記フレーム１５に設けられており、被検者が視認可能な位置（本実施形態では、触覚刺激部５０を構成する載置台５１の奥側の上方位置）に設置されるディスプレイ７１を備えている。このディスプレイ７１には、制御部３０からの制御信号に基づいて、画像制御回路７５によって近似する複数の画像（提示画像）が表示される。
Moreover, the
The
また、脳波測定装置１０は、本体１３の臭いを除去する臭い除去部８０を設けることが好ましい。
臭い除去部８０は、臭気発生部４０で臭いを放出して測定が終了する毎に駆動される排気ファン８１、残臭を除去するフィルタ８２等によって構成することが可能である。
The
The
以上のように構成される脳波測定装置１０には、外部電力と接続される電源９０が組み込まれており、本体１３内の上記した各測定要素は、電源９０からの電力供給を受けて制御部３０の制御プログラムにしたがって駆動される。また、上記した脳波検知部２０によって検知された脳波信号は、上述したように、Blue Tooth（登録商標）、WiFi等の通信ポートを介して、外部装置（脳波測定用のＰＣ等）に送信される。このため、脳波測定装置１０で健診を受ける被検者は、複数年に亘って定期的に脳波データを蓄積することが可能であり、認知症の発症の有無や、その進行度について、より正確な診断結果を得ることが可能となる。なお、被検者から得られる脳波信号については、有線、無線を問わず、脳波測定装置１０と接続される外部装置（脳波測定用のＰＣ等）で管理しても良いし、そのような管理機能を脳波測定装置１０が備えた構成であっても良い。
The
次に、本実施形態の脳波測定装置１０の臭気発生部４０によって賦活脳波を取得する制御方法（制御部３０による制御動作）の一例を図６のフローチャートにしたがって説明する。
Next, an example of a control method (control operation by the control unit 30) for acquiring an activated electroencephalogram by the
被検者が、顎固定部１６に顎を載置し、額固定部１７に額を押し付けて頭部を固定することで測定可能状態となる。測定が開始されると、最初に呼吸センサ４６によって吸気状態（ＯＮ）を検知する。被検者の呼吸が吸気状態になったとき（ステップＳ１；Ｙｅｓ）、試料ビン搬送機構４５を駆動し、所定の試料ビンを被検者の鼻腔の下方に位置付ける（臭いの提示可能状態；ステップＳ２）。
The subject places the chin on the
この状態で、試料ビン４３の圧電素子４３Ｃに印加電圧を加えることで、試料ビン内の臭気は、ガイド部材４１の開口４１ａを介して被検者の鼻腔に吐出され（ステップＳ３）、これにより被検者の脳波が賦活され、そのときの脳波データが取得される（ステップＳ４）。脳波データの取得は、所定時間なされる（ステップＳ５）。この場合、所定時間は、通常、人の自然呼吸が２．５秒から３秒程度であり、吸気状態は概ね１秒〜１．５秒程度であることを考慮すると、脳波データの取得については、臭いが提示されたときから１秒（１０００ｍｓ）程度を取得すれば吸気時の賦活脳波データを取得することができる。なお、嗅覚を刺激することで賦活される脳波の頂点潜時は、加齢にもよるが、２００ｍｓ〜５００ｍｓ程度で現れることから、上記した時間の範囲の脳波データが取得できれば、頂点潜時の前後のデータを十分に取得することが可能である。
In this state, by applying an applied voltage to the
臭いが提示されてから所定時間が経過すると脳波データの取得が停止され、圧電素子の駆動も停止される（ステップＳ５；Ｙｅｓ，ステップＳ６）。引き続き、試料ビン搬送機構４５を駆動し、被検者に提示していた試料ビンを被検者の鼻腔の下方から退避させて残臭を排除する（ステップＳ７）。
When a predetermined time elapses after the odor is presented, the acquisition of brain wave data is stopped, and the driving of the piezoelectric element is also stopped (step S5; Yes, step S6). Subsequently, the sample
そして、このような吸気時における賦活脳波の取得は、所定回数（１０回程度）実行され、所定回数の脳波データが取得された段階で終了する（ステップＳ８）。この場合、所定回数の脳波データを取得することで、脳波の加算平均を得ることが可能となり、より正確なデータを取得することができる。 And acquisition of the activation electroencephalogram at the time of such inhalation is performed a predetermined number of times (about 10 times), and ends when a predetermined number of electroencephalogram data is acquired (step S8). In this case, by acquiring the electroencephalogram data a predetermined number of times, it becomes possible to obtain an addition average of electroencephalograms, and more accurate data can be obtained.
すなわち、被検者の測定中に、外部環境によって脳波の波形が影響を受けることが考えられるが、複数回のデータを加算して平均データを取得することで、測定中の外部環境による脳波の変位を排除して正確な脳波データを取得することが可能となる。 That is, during measurement of the subject, the waveform of the electroencephalogram may be affected by the external environment, but by adding multiple data to obtain the average data, the electroencephalogram due to the external environment being measured Accurate electroencephalogram data can be acquired by eliminating the displacement.
上記した嗅覚による賦活脳波の取得方法によれば、被検者は、単に頭部を固定した状態で自然に呼吸するだけで良く、鼻腔内に臭気搬送用の管を差し込むこともないため、負担やストレスを感じること無く健診を受けることができ、ストレス等によって脳波が影響を受けることもない。また、呼気センサ４６によって被検者の呼吸状態を把握し、吸気時の賦活脳波データを取得することから、正確なデータを取得することが可能となる。
According to the above-described method for acquiring an activated electroencephalogram based on olfaction, the subject only needs to breathe naturally with the head fixed, and does not insert a tube for carrying odor into the nasal cavity. You can get a medical checkup without feeling stress, and your brain waves are not affected by stress. In addition, since the
上記したように、嗅覚を刺激して得られる賦活脳波は、臭いを提示してから所定時間後に波形がピークを呈する（頂点潜時と称される）。この頂点潜時は、加齢によってある程度遅くなるが、年齢が若いにもかかわらず頂点潜時が遅い、或いは、頂点潜時において、十分な振幅が得られていないのであれば、それは認知症の可能性が高くなる。例えば、頂点潜時の振幅が十分に出ていなければ、レビー型の認知症の可能性がある。また、臭いを提示しているにもかかわらず、その波形が出ていなければ、アルツハイマー型の認知症の可能性がある。このため、頂点潜時及び振幅を数値化することにより、認知症を判別する指針が得られる。 As described above, the activated electroencephalogram obtained by stimulating the olfaction has a waveform that peaks after a predetermined time since the odor is presented (referred to as vertex latency). This apex latency is delayed to some extent by aging, but if the age is young, the apex latency is slow, or if there is not enough amplitude at the apex latency, it is dementia. The possibility increases. For example, if the amplitude of the apex latency is not sufficient, there is a possibility of Lewy dementia. Moreover, even if the odor is presented, if the waveform does not appear, there is a possibility of Alzheimer type dementia. For this reason, a guideline for discriminating dementia can be obtained by quantifying the vertex latency and the amplitude.
上記した構成において、臭気発生部４０は、被検者に対して複数の臭気がランダムに提示可能なように、異なる臭気を収容した臭気源（試料ビン）を複数備えていることが好ましい。例えば、提示する臭いの種別により、賦活される脳波の波形の形状はある程度定まっているが、特定の臭いに対して反応しない、或いは、臭いに応じた特定の波形から逸脱した波形が得られる場合は、アルツハイマー型の認知症の可能性がある。特に、得られた波形の加算平均を取得した際、アルツハイマー型の認知症では、フラットになる傾向がある。
In the above configuration, the
また、被検者に対して複数の臭気を提示する場合、２種類以上の臭気を提示するようにしても良い。例えば、標準臭を８０％、ターゲット臭を２０％程度の割合としておき、被検者に対しては、ターゲット臭が提示された回数を数えるように予め課題を与えておく（オドボール課題とも称される）ことで、外部からのノイズの影響を少なくすることができ（Ｓ／Ｎ比が高くなる）、同じ臭いを断続的に提示して加算平均を取得するよりも、精度が高い脳波信号を得ることが可能となる。 When presenting a plurality of odors to the subject, two or more types of odors may be presented. For example, the standard odor is set to 80% and the target odor is set to about 20%, and the subject is given in advance to count the number of times the target odor is presented (also called oddball task). By reducing the influence of noise from the outside (higher S / N ratio), it is possible to obtain an electroencephalogram signal with higher accuracy than intermittently presenting the same odor and obtaining an average. Can be obtained.
ところで、上記の嗅覚を刺激した際に得られる脳波データでは、被検者が副鼻腔炎等を発症している場合は、適正な脳波データを取得することができず、認知症に関し正確な判別を行なうことが困難となる。このため、嗅覚刺激では十分な判別ができない場合、触覚刺激部５０において刺激を与えて賦活される脳波を取得することで、それが副鼻腔炎等によるものか、或いは認知症によるものかを判別することが可能となる。
By the way, in the electroencephalogram data obtained when stimulating the above olfaction, when the subject develops sinusitis or the like, appropriate electroencephalogram data cannot be obtained, and accurate discrimination regarding dementia is not possible. It becomes difficult to perform. For this reason, when the olfactory stimulus cannot be sufficiently discriminated, an electroencephalogram activated by applying a stimulus in the
例えば、上述した触覚刺激部において、２本のピン５３（５４）を所定の間隔をおいて指に２点刺激を与えたにも拘わらず、１点の刺激しか感じられない場合（消去現象）、それは末梢神経の異常が考えられ、レビー型の認知症の可能性がある。この場合、被検者に対しては、２本のピンを所定間隔に維持して２点で刺激を与えるケースと、１点で刺激を与えるケースを混在しておき、例えば１点の刺激を数えさせるような課題を提示して脳波を測定することで、正確な波形を取得することが可能となる。 For example, in the above-described tactile stimulation unit, only one point of stimulation can be felt even though two pins 53 (54) are applied to the finger at a predetermined interval (erase phenomenon). It may be a peripheral nerve abnormality and may be Lewy-type dementia. In this case, for the subject, the case where the two pins are kept at a predetermined interval and the stimulus is given at two points is mixed with the case where the stimulus is given at one point. It is possible to acquire an accurate waveform by presenting the tasks to be counted and measuring the electroencephalogram.
さらに、片方の手のみに刺激を与えるケースと、両側の手に刺激を与えるケースを混在しておき、例えば片方の手のみの刺激を数えさせるような課題を提示して脳波を測定することで、正確な波形を取得することが可能となる。この場合、片方の手の刺激のみに反応する（振幅が得られる）のであれば、抹消神経に異常を来している可能性があり、両方の手の刺激に対して反応が得られなければ、中枢神経に異常をきたしている可能性がある。 In addition, a case in which stimulation is applied to only one hand and a case in which stimulation is applied to both hands are mixed, for example by presenting a task that counts stimulation of only one hand and measuring the electroencephalogram. It becomes possible to acquire an accurate waveform. In this case, if it responds only to the stimulation of one hand (the amplitude is obtained), there is a possibility that the peripheral nerve is abnormal, and if there is no response to the stimulation of both hands The central nervous system may be abnormal.
このように、触覚刺激部によって外的な刺激を与え、そのときの賦活脳波を取得することで、副鼻腔炎等を発症していても、認知症を発症しているか否かを判別することが可能となる。また、認知症の進行の度合いは、体性感覚野における神経細胞が変質しているか否かによって変わることが知られており、最初に変質するのは嗅覚部分、次は触覚部分に異常をきたす。したがって、最初に嗅覚に基づく賦活脳波を測定し、引き続き触覚に基づく賦活脳波を測定することで、認知症を発症しているケースでは、その進行度を把握することが可能となる。 In this way, it is possible to determine whether or not dementia has occurred even if sinusitis or the like has occurred by applying an external stimulus by the tactile stimulation unit and acquiring the active electroencephalogram at that time Is possible. The degree of progression of dementia is known to change depending on whether or not the nerve cells in the somatosensory cortex are altered. The first alteration is abnormal in the olfactory part and the second in the tactile part. . Therefore, by first measuring the activated electroencephalogram based on the olfactory sense and subsequently measuring the activated electroencephalogram based on the tactile sense, it becomes possible to grasp the degree of progression in the case of developing dementia.
さらに、ある程度、認知症が進行しているケースでは、ワーキングメモリを測定することで、その進行の度合いをより詳しく判別することが可能である。
ワーキングメモリが正常に機能しているか否かについては、聴覚に基づく賦活脳波、或いは、視覚に基づく賦活脳波を測定することで把握することが可能である。
Furthermore, in cases where dementia has progressed to some extent, it is possible to determine the degree of progression in more detail by measuring the working memory.
Whether or not the working memory is functioning normally can be grasped by measuring an activated electroencephalogram based on hearing or an activated electroencephalogram based on vision.
上述した脳波測定装置１０では、ワーキングメモリに関しては、音発生部６０、或いは、画像表示部７０を利用して測定することが可能である。
In the
例えば、頭部が固定された被検者に対し、一対のスピーカ６１から音階が異なる２つ以上の音をランダムに提示し、特定の音階の音（ターゲット音）の数を数えるような課題（オドボール課題）を与えた際の賦活脳波を測定することで、ワーキングメモリが正常に機能しているか否かを判別することが可能となる。具体的な手法として、上記オドボール課題において、被検者に対し、３つの異なる音階の音をランダム（３０回程度）に与え、特定の音階の音について数を数えさせるという課題（三点オドボール課題であり、標準音を８０％、ターゲット音を１５％、イレギュラー音５％の割合で提示する）を与えると、被検者はターゲット音に対して意識を集中するようになり、ターゲット音が発音してから所定の時間が経過したときに、脳波には頂点潜時が現れる。具体的には、ターゲット音が発音されてから２００ｍｓ付近に陰性の振れが現れ、３００ｍｓ付近に陽性の振れが現れる。これらは、Ｎ２００，Ｐ３００とも称されており、取得された波形データの加算平均を取得することで、被検者は、ターゲット音に対してＮ２００，Ｐ３００が誘発されているか否かが明確に把握でき、これらが正確に誘発されていなければ、ワーキングメモリに異常を来していることが判別できる。
For example, for a subject whose head is fixed, two or more sounds having different scales are randomly presented from a pair of
なお、聴覚に疾病のある被検者に対しては、画像表示部７０を利用して脳波を測定しても、ワーキングメモリが正常に機能しているか否かを判別することが可能である。この場合、三点オドボール課題を提示するのであれば、似通った３つの画像（判別可能な３つの画像）をディスプレイ７１上に提示して、ターゲット画像の数を数えさせる、という課題を提示することで、Ｎ２００，Ｐ３００が誘発されているか否かが把握できる。
It should be noted that for a subject who is ill with hearing, it is possible to determine whether or not the working memory is functioning normally even if an electroencephalogram is measured using the
上記した脳波測定装置１０によれば、被検者は、肉体的、精神的な負担がなく、簡便に健診を受けることができる。また、装置本体は、被検者の頭部を固定して、Ｃｚ電極を当て付けた状態で脳波を測定する構造であることから、小型化することが可能であり、各種の医療機関に容易に設置することが可能となる。また、健診に際しては、被検者に刺激を与えて賦活脳波を取得する構造であるため、他覚的な診断が可能であると共に、スクリーニングにも適する。さらに、被検者毎の脳波データを外部装置に、複数年に亘って蓄積することで、認知症の発症や進行度についても容易に把握することができ、最適な対処療法を受けることが可能となる。
According to the
以上、本発明の脳波測定装置、及び、脳波測定方法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ることはなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施することが可能である。 The electroencephalogram measurement apparatus and the electroencephalogram measurement method of the present invention have been described above. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. Is possible.
例えば、被検者の頭部を固定する固定部は、被検者が寝た状態で固定する等、被検者の測定姿勢に応じて種々変形することが可能である。また、臭気発生部については、被検者の鼻腔内に器具を差し込むのではなく、鼻腔から離間した位置（直下領域）に対して臭気を提示できれば、臭気源の構成、臭気の提示の仕方、臭気を提示するための構造など適宜変形することが可能である。また、嗅覚に基づく賦活脳波については、少なくとも被検者の吸気状態のときの波形が取得できれば良く、被検者が検査を受けている間、脳波の波形信号を取得する構成であっても良い。この場合、被検者が吸気状態になったときの波形及び振幅に基づいて判別したり、吸気状態のときの加算平均を取得すれば良い。また、脳波検知部については、被検者の前額部に当て付けて脳波を測定するものであっても良い。さらに、臭気発生部、触覚刺激部、音発生部、画像表示部の装置本体に対する配設態様や構成についても、被検者の測定姿勢等に応じて適宜変形することが可能である。 For example, the fixing portion that fixes the subject's head can be variously modified according to the measurement posture of the subject, such as fixing the subject while sleeping. In addition, for the odor generating part, if the odor can be presented to the position separated from the nasal cavity (the region immediately below) instead of inserting the instrument into the subject's nasal cavity, the configuration of the odor source, the method of presenting the odor, The structure for presenting an odor can be appropriately modified. In addition, the activation electroencephalogram based on the olfactory sense only needs to acquire at least the waveform when the subject is in the inhalation state, and may be configured to acquire the waveform signal of the electroencephalogram while the subject is undergoing the examination. . In this case, the determination may be made based on the waveform and amplitude when the subject is in the inhalation state, or the addition average in the inhalation state may be obtained. In addition, the electroencephalogram detection unit may measure the electroencephalogram applied to the forehead portion of the subject. Further, the arrangement and configuration of the odor generating unit, the tactile stimulation unit, the sound generating unit, and the image display unit with respect to the apparatus main body can be appropriately modified according to the measurement posture of the subject.
１０ 脳波測定装置
１３ 本体
１５ フレーム
１６ 顎固定部
１７ 額固定部
２０ 脳波検知部
２１ 電極部材（Ｃｚ電極）
３０ 制御部
４０ 臭気発生部
４３ 臭気源（試料ビン）
４５ 試料ビン搬送機構
４６ 呼吸センサ
５０ 触覚刺激部
５１ 載置台
６０ 音発生部
６１ スピーカ
７０ 画像表示部
７１ ディスプレイ
DESCRIPTION OF
30
45 Sample
Claims (13)
頭部が固定された被検者の頭部に対して、導電性を有する電極部材を当て付けて被検者に対する外部刺激によって賦活される脳波を検知する脳波検知部と、
頭部が固定された被検者の鼻腔から離間した位置で臭気を発生させる臭気発生部と、
前記被検者の呼吸状態を検知する検知センサと、
前記検知センサからの検知信号に基づいて、被検者が吸気状態になったときに前記臭気が発生するように臭気発生部を制御する制御部と、
を有することを特徴とする脳波測定装置。 A fixing portion for fixing the subject's head;
An electroencephalogram detection unit that detects an electroencephalogram activated by an external stimulus to the subject by applying an electrode member having conductivity to the head of the subject to which the head is fixed;
An odor generating unit that generates odor at a position away from the nasal cavity of the subject whose head is fixed;
A detection sensor for detecting the breathing state of the subject;
Based on the detection signal from the detection sensor, a control unit that controls the odor generating unit so that the odor is generated when the subject enters an inhalation state;
An electroencephalogram measurement apparatus comprising:
前記複数の臭気源は、前記検知センサからの検知信号に基づいて、被検者が吸気状態になる毎にいずれか１つが鼻腔位置に位置付けされることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の脳波測定装置。 The odor generating unit includes a plurality of odor sources containing odors having different odors so that a plurality of odors can be presented at random to the subject,
4. The odor source according to claim 1, wherein one of the plurality of odor sources is positioned at a nasal cavity position every time the subject enters an inhalation state based on a detection signal from the detection sensor. The electroencephalogram measurement apparatus according to claim 1.
載置台内には、載置された指に対して刺激を与えるピンが突没可能に収容されていることを特徴とする請求項５に記載の脳波測定装置。 The tactile stimulation unit includes a mounting table on which the palms of both hands of the subject are placed so as to apply external stimuli to the left and right fingers of the subject. ,
6. The electroencephalogram measurement apparatus according to claim 5, wherein a pin for stimulating the placed finger is accommodated in the mounting table so as to be able to project and retract.
前記被検者の呼吸状態を検知センサで検知し、
前記検知センサからの検知信号に基づいて、被検者が吸気状態になったときの前記賦活脳波を測定することを特徴とする脳波測定方法。 Test the dementia by measuring the activated electroencephalogram activated when odor is given to the subject with the conductive electrode member applied to the subject's head An electroencephalogram measurement method,
Detecting the respiratory state of the subject with a detection sensor,
An electroencephalogram measurement method, comprising: measuring the activated electroencephalogram when the subject enters an inhalation state based on a detection signal from the detection sensor.
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|---|---|---|---|---|
| CN108523885A (en) * | 2018-04-25 | 2018-09-14 | 中国人民解放军第四军医大学 | The detection device of olfactory stimulation induced brain wave |
| WO2019245451A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Agency For Science, Technology And Research | Sensing olfactory response to one or more scents |
| CN113100787A (en) * | 2021-05-19 | 2021-07-13 | 天津大学 | Multi-path crosstalk-free odor stimulator and stimulation method based on odor stimulator |
-
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| WO2019245451A1 (en) * | 2018-06-20 | 2019-12-26 | Agency For Science, Technology And Research | Sensing olfactory response to one or more scents |
| CN113100787A (en) * | 2021-05-19 | 2021-07-13 | 天津大学 | Multi-path crosstalk-free odor stimulator and stimulation method based on odor stimulator |
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