JP2022061146A - Psychoneurotic activity estimation device - Google Patents

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Abstract

To provide a psychoneurotic activity estimation device that can estimate affection possibility and severity of a mental disorder to a patient or a subject in less computational complexity with high-speed and high accuracy.SOLUTION: A psychoneurotic activity estimation device calculates three scalar values of a pupil diameter average value, a pupil diameter causal relation and a pupil diameter complexity, from a pupil diameter data train of a subject or a patient, and inputs the values to a classifier or a regression device based on a learning algorithm. Thereby, the psychoneurotic activity estimation device can estimate the mental disorder affection possibility or the severity of the mental disorder of the subject or the patient extremely objectively.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、主に精神疾患を高精度かつ客観的に推定できる、精神神経活動推定装置に関する。 The present invention mainly relates to a neuropsychiatric activity estimation device capable of estimating mental illness with high accuracy and objectively.

本件特許出願時点において、精神疾患の生化学的、遺伝学的なバイオマーカー(Biomarker:ある疾病の存在や進行度を客観的に示すもの)は皆無である。
強いて挙げるならば、てんかんにおける脳波上での発作波や、low-γエントロピー、認知症におけるtau-PETくらいであるが、これらはどちらかと言えば、神経内科の疾患である。
At the time of filing the patent application, there are no biochemical or genetic biomarkers (Biomarkers: objectively indicating the existence or progression of a certain disease) of psychiatric disorders.
If I force you to mention it, it is a seizure wave on the brain wave in epilepsy, low-γ entropy, and tau-PET in dementia, but these are rather neurological diseases.

生理学的には、事象関連電位の各成分と高次機能の関連については、多少解明が進んできているが、精神疾患のバイオマーカーとして確立したものは、本件特許出願時点において存在しない。
すなわち、これまで、精神疾患を診断する手段として、精神科医の主観が全く介在しない、完全に機械的かつ客観的な診断方法、診断装置は存在していない。つまり、ある患者や被験者が所定の精神疾患に罹患しているのか、またその精神疾患の進行度はどの程度であるのかは、診察を行う精神科医の観察に依存しており、そこにはどうしても人間の主観の混入が否定できない。
Physiologically, the relationship between each component of event-related potentials and higher-order functions has been elucidated to some extent, but none has been established as a biomarker for psychiatric disorders at the time of filing the patent application.
That is, until now, as a means for diagnosing a psychiatric disorder, there has been no completely mechanical and objective diagnostic method or device that does not involve the subjectivity of a psychiatrist at all. That is, whether a patient or subject has a given mental illness and how advanced the mental illness is depends on the observations of the psychiatrist performing the examination. It cannot be denied that human subjectivity is mixed.

本発明の先行技術文献を特許文献1~3及び非特許文献1~5に示す。
特許文献1には、過去の発達障害の診断データに基づき,機械学習の手法を用いてADHDの診断を行う手法に関する技術が開示されている。
特許文献2には、眼球運動に基づく生物学的指標による精神疾患の診断手法に関する技術が開示されている。
非特許文献1には、ASDマウスの瞳孔径の時系列パターンの学習に、合計で数十から数百時間の学習用の瞳孔径の時系列を使用した技術が開示されている。
非特許文献2には、ADHD患者の、左右の目における瞳孔径の時系列パターンに関する調査報告が開示されている。
非特許文献3には、ADHD患者の、瞳孔径のサイズに関する調査報告が開示されている。
非特許文献4には、サンプルエントロピーに関する技術内容が開示されている。
非特許文献5には、認知症の一種であるアルツハイマー病において、発症前のMCI期から瞳孔径制御の起点である青斑核に異常が現れることが開示されている。
The prior art documents of the present invention are shown in Patent Documents 1 to 3 and Non-Patent Documents 1 to 5.
Patent Document 1 discloses a technique relating to a method for diagnosing ADHD using a machine learning method based on past diagnostic data of developmental disorders.
Patent Document 2 discloses a technique relating to a method for diagnosing a psychiatric disorder based on a biological index based on eye movement.
Non-Patent Document 1 discloses a technique using a time series of pupil diameters for learning for a total of several tens to several hundred hours for learning a time series pattern of pupil diameters of ASD mice.
Non-Patent Document 2 discloses a research report on a time-series pattern of pupil diameters in the left and right eyes of ADHD patients.
Non-Patent Document 3 discloses a research report on the size of the pupil diameter of ADHD patients.
Non-Patent Document 4 discloses technical contents relating to sample entropy.
Non-Patent Document 5 discloses that in Alzheimer's disease, which is a kind of dementia, an abnormality appears in the locus coeruleus, which is the starting point of pupil diameter control, from the MCI stage before the onset.

特表2018-533448号公報Special Table 2018-533448 Gazette 特表2017-529891号公報Japanese Patent Publication No. 2017-528991

Artoni, Pietro, et al. "Deep learning of spontaneous arousal fluctuations detects early cholinergic defects across neurodevelopmental mouse models and patients." Proceedings of the National Academy of Sciences (2019): 201820847, インターネット<https://www.pnas.org/content/early/2019/07/16/1820847116>Artoni, Pietro, et al. "Deep learning of spontaneous arousal fluctuations detects early cholinergic defects across neurodevelopmental mouse models and patients." Proceedings of the National Academy of Sciences (2019): 201820847, Internet <https://www.pnas.org / content / early / 2019/07/16/1820847116 > William D. Poynter, "Pupil-size asymmetry is a physiologic trait related to gender, attentional function, and personality" インターネット<https://doi.org/10.1080/1357650X.2016.1268147>William D. Poynter, "Pupil-size asymmetry is a physiologic trait related to gender, attentional function, and personality" Internet <https://doi.org/10.1080/1357650X.2016.1268147> G. Wainstein, D. Rojas-Libano, N. A. Crossley, X. Carrasco, F. Aboitiz & T. Ossandon, "Pupil Size Tracks Attentional Performance In Attention-Deficit/Hyperactivity Disorder" インターネット<https://www.nature.com/articles/s41598-017-08246-w>G. Wainstein, D. Rojas-Libano, N. A. Crossley, X. Carrasco, F. Aboitiz & T. Ossandon, "Pupil Size Tracks Attentional Performance In Attention-Deficit / Hyperactivity Disorder" Internet <https://www.nature.com / articles / s41598-017-08246-w > Joshua S. Richman, and J. Randall Moorman, "Physiological time-series analysis using approximate entropy and sample entropy" インターネット<https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpheart.2000.278.6.H2039>Joshua S. Richman, and J. Randall Moorman, "Physiological time-series analysis using approximate entropy and sample entropy" Internet <https://journals.physiology.org/doi/full/10.1152/ajpheart.2000.278.6.H2039> Kelly, S. C., He, B., Perez, S. E., Ginsberg, S. D., Mufson, E. J., & Counts, S. E. (2017). Locus coeruleus cellular and molecular pathology during the progression of Alzheimer’s disease. Acta Neuropathologica Communications, 5(1), 1-14.Kelly, S. C., He, B., Perez, S. E., Ginsberg, S. D., Mufson, E. J., & Counts, S. E. (2017). Locus coeruleus cellular and molecular pathology during the progression of Alzheimer's disease. Acta Neuropathologica Communications, 5 (1) , 1-14.

非特許文献1には、精神疾患を診断する手段として、精神科医の主観が全く介在しない、完全に機械的かつ客観的な診断方法、診断装置の可能性に関する技術が開示されている。しかしながら、この技術には、ニューラルネットワークに瞳孔の動画データを投入するという、極めて重い演算処理が必要である。 Non-Patent Document 1 discloses a completely mechanical and objective diagnostic method and a technique relating to the possibility of a diagnostic device as a means for diagnosing a psychiatric disorder without any intervention of the subjectivity of a psychiatrist. However, this technique requires an extremely heavy arithmetic process of inputting moving image data of the pupil into the neural network.

本発明は係る状況に鑑みてなされたものであり、少ない演算量で高速かつ高い精度で、患者または被験者に対する精神疾患等の罹患可能性や重症度を推定することができる、精神神経活動推定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and is a neuropsychiatric activity estimation device capable of estimating the susceptibility and severity of a psychiatric disorder or the like for a patient or a subject with a small amount of calculation and with high speed and high accuracy. The purpose is to provide.

上記課題を解決するために、本発明の精神神経活動推定装置は、被験者または患者の左右の目の瞳孔径を連続的に計測した左右瞳孔径データから、瞳孔径の平均値を算出する瞳孔径平均演算処理部と、左右瞳孔径データから、瞳孔径の変動パターンの規則性を算出する瞳孔径複雑性演算処理部と、左右瞳孔径データから、左右の瞳孔径の因果性を算出する瞳孔径因果性演算処理部と、瞳孔径平均演算処理部が出力する瞳孔径平均値と、瞳孔径因果性演算処理部が出力する瞳孔径因果性と、瞳孔径複雑性演算処理部が出力する瞳孔径複雑性に基づいて、被験者または患者の複数の精神疾患における罹患率及び/または重症度を出力する精神疾患推定処理部とを具備する。 In order to solve the above problem, the neuropsychiatric activity estimation device of the present invention calculates the average value of the pupil diameter from the left and right pupil diameter data obtained by continuously measuring the pupil diameter of the left and right eyes of the subject or the patient. The pupil diameter complexity calculation processing unit that calculates the regularity of the variation pattern of the pupil diameter from the average calculation processing unit and the left and right pupil diameter data, and the pupil diameter that calculates the causality of the left and right pupil diameters from the left and right pupil diameter data. Pupil diameter average value output by the causal calculation processing unit and the pupil diameter average calculation processing unit, pupil diameter causality output by the pupil diameter causal calculation processing unit, and pupil diameter output by the pupil diameter complexity calculation processing unit. It comprises a mental illness estimation processing unit that outputs the prevalence and / or severity of a subject or patient in multiple mental illnesses based on complexity.

本発明によれば、少ない演算量で高速かつ高い精度で、患者または被験者に対する精神疾患等の罹患可能性や重症度を推定することが可能な精神神経活動推定装置を提供することができる。
上記した以外の課題、構成及び効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。
According to the present invention, it is possible to provide a neuropsychiatric activity estimation device capable of estimating the susceptibility and severity of a psychiatric disorder or the like for a patient or a subject with a small amount of calculation and with high speed and high accuracy.
Issues, configurations and effects other than those described above will be clarified by the following description of the embodiments.

本発明の実施形態に係る精神疾患推定装置の全体構成を示す概略図である。It is a schematic diagram which shows the whole structure of the mental illness estimation apparatus which concerns on embodiment of this invention. 精神疾患推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the hardware composition of the mental illness estimation apparatus. 本発明の第一の実施形態に係る精神疾患推定装置の推定フェーズにおける、ソフトウェア機能の全体を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole software function in the estimation phase of the mental illness estimation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 精神疾患推定装置の学習フェーズにおける、ソフトウェア機能を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the software function in the learning phase of the mental illness estimation device. 本発明の第二の実施形態に係る精神疾患推定装置の推定フェーズにおける、ソフトウェア機能の全体を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole software function in the estimation phase of the mental illness estimation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第二の実施形態に係る精神疾患推定装置の学習フェーズにおける、ソフトウェア機能の全体を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the whole software function in the learning phase of the mental illness estimation apparatus which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 特徴ベクトル演算処理部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of a feature vector calculation processing part. サンプルエントロピー演算処理部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the sample entropy calculation processing part. 左右移動エントロピー演算処理部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the left-right movement entropy calculation processing part. 右左移動エントロピー演算処理部の詳細を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the detail of the right-left movement entropy calculation processing part. 本発明の第一の実施形態に係る精神疾患推定装置の、ROC曲線(Receiver Operating Characteristic:受信者操作特性)を示すグラフである。It is a graph which shows the ROC curve (Receiver Operating Characteristic) of the mental illness estimation apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention.

[発明の要旨:瞳孔径の時系列変化と精神疾患の関連に関する研究に基づく、精神疾患の客観的推定]
多くの精神疾患は、複数の神経伝達系の異常が想定されることが知られている。例えばADHDはドーパミン系及びノルアドレナリン系等の異常、統合失調症はドーパミン系、グルタミン酸系及びノルアドレナリン系等の異常、うつ病はセロトニン系及びノルアドレナリン系等の異常に起因している。
例えば、非特許文献1、2及び3に例示されるように、これまで、精神疾患と瞳孔径の時系列変化に有意な関連が認められるとする幾つかの論文が発表されている。すなわち、前述の神経伝達物質の働きの異常が、瞳孔径の時系列変化に現れているという論旨である。
[Summary of the invention: Objective estimation of psychiatric disorders based on research on the relationship between time-series changes in pupil diameter and psychiatric disorders]
It is known that many psychiatric disorders are expected to have multiple neurotransmitter abnormalities. For example, ADHD is caused by abnormalities of dopamine and noradrenaline, schizophrenia is caused by abnormalities of dopamine, glutamate and noradrenaline, and depression is caused by abnormalities of serotonin and noradrenaline.
For example, as illustrated in Non-Patent Documents 1, 2 and 3, several papers have been published so far that a significant association is found between mental illness and time-series changes in pupil diameter. That is, the argument is that the above-mentioned abnormal function of the neurotransmitter appears in the time-series change of the pupil diameter.

精神医療の現場において、被験者または患者から得られるデータ件数を多く取得することは困難である。このため、非特許文献1のようなニューラルネットワークを用いる推定方法は現実的ではない。
そこで発明者らは、複数の過去の論文に基づき、瞳孔径の時系列変化について三つの指標によるスカラ値を算出し、この三つのスカラ値から学習アルゴリズムに基づく推定を行ったところ、極めて良好な結果を得ることに成功した。
In the field of psychiatry, it is difficult to obtain a large number of data obtained from a subject or a patient. Therefore, the estimation method using a neural network as in Non-Patent Document 1 is not realistic.
Therefore, based on several past papers, the inventors calculated the scalar values of the pupil diameter over time using three indexes, and estimated from these three scalar values based on the learning algorithm, which was extremely good. I succeeded in getting the result.

スカラ値の一つ目は、左右の瞳孔径の平均値である。
スカラ値の二つ目は、左右の瞳孔径の複雑性である。瞳孔径の複雑性とは、瞳孔径の変動パターンの規則性を、確率的あるいは決定論的に算出するものである。
スカラ値の三つ目は、左右の瞳孔径の因果性である。瞳孔径の因果性とは、右目の瞳孔径の変動パターンが、どの程度左目の瞳孔径の変動パターンに依拠しているのか、あるいは、左目の瞳孔径の変動パターンが、どの程度右目の瞳孔径の変動パターンに依拠しているのか、という左右の瞳孔径の依拠の度合い、すなわち因果性を、確率的あるいは決定論的に算出するものである。
The first scalar value is the average value of the left and right pupil diameters.
The second scalar value is the complexity of the left and right pupil diameters. The complexity of the pupil diameter is to calculate the regularity of the fluctuation pattern of the pupil diameter stochastically or deterministically.
The third scalar value is the causality of the left and right pupil diameters. The causal nature of the pupil diameter is how much the variation pattern of the pupil diameter of the right eye depends on the variation pattern of the pupil diameter of the left eye, or how much the variation pattern of the pupil diameter of the left eye depends on the variation pattern of the pupil diameter of the right eye. The degree of dependence of the left and right pupil diameters, that is, causality, whether or not it depends on the fluctuation pattern of the above, is calculated probabilistically or deterministically.

[精神疾患推定装置101:全体構成]
図1は、本発明の実施形態に係る精神疾患推定装置101の全体構成を示す概略図である。
被験者または患者102は、眼球運動計測装置103(例えばTobii社のTX300)にて瞳孔径の計測を受ける。
眼球運動計測装置103は、例えばサンプリング周波数300Hzにて左右の目の瞳孔径を計測して、左右瞳孔径データを出力する。
被験者または患者102の瞳孔径を正確に撮影するため、左右瞳孔径データ取得の際には顎台104で被験者または患者102の頭部を固定する。
[Mental illness estimation device 101: Overall configuration]
FIG. 1 is a schematic view showing the overall configuration of the mental illness estimation device 101 according to the embodiment of the present invention.
The subject or patient 102 receives a pupil diameter measurement with an eye movement measuring device 103 (for example, TX300 manufactured by Tobi).
The eye movement measuring device 103 measures, for example, the pupil diameters of the left and right eyes at a sampling frequency of 300 Hz, and outputs the left and right pupil diameter data.
In order to accurately photograph the pupil diameter of the subject or the patient 102, the head of the subject or the patient 102 is fixed by the chin rest 104 when acquiring the left and right pupil diameter data.

被験者または患者102がなるべくリラックスした状態で左右瞳孔径データを取得するため、左右瞳孔径データを取得するための環境は、直射日光が被験者または患者102に照射されない、一般的なオフィスなどの居室でよい。
左右瞳孔径データは、ファイルまたはデータストリームのどちらでもよいが、最終的にはファイル化する方が使い勝手がよい。
In order to acquire the left and right pupil diameter data in a relaxed state as much as possible for the subject or the patient 102, the environment for acquiring the left and right pupil diameter data is in a living room such as a general office where the subject or the patient 102 is not exposed to direct sunlight. good.
The left and right pupil diameter data may be either a file or a data stream, but it is more convenient to finally create a file.

眼球運動計測装置103が生成する左右瞳孔径データは、精神疾患推定装置101に送出される。
パソコン等の計算機よりなる精神疾患推定装置101は、左右瞳孔径データを読み込んで、所定の演算処理を行い、複数の精神疾患に対する罹患可能性を出力する。
The left and right pupil diameter data generated by the eye movement measuring device 103 is transmitted to the mental illness estimation device 101.
The mental illness estimation device 101 including a computer such as a personal computer reads the left and right pupil diameter data, performs predetermined arithmetic processing, and outputs the possibility of morbidity for a plurality of mental illnesses.

[精神疾患推定装置101:ハードウェア構成]
図2は、精神疾患推定装置101のハードウェア構成を示すブロック図である。
精神疾患推定装置101は、バス201に接続された、CPU202、ROM203、RAM204、表示部205、操作部206、不揮発性ストレージ207、NIC(Network Interface Card)208を備える。
[Mental illness estimation device 101: hardware configuration]
FIG. 2 is a block diagram showing a hardware configuration of the mental illness estimation device 101.
The mental illness estimation device 101 includes a CPU 202, a ROM 203, a RAM 204, a display unit 205, an operation unit 206, a non-volatile storage 207, and a NIC (Network Interface Card) 208 connected to the bus 201.

図2において、精神疾患推定装置101は眼球運動計測装置103から左右瞳孔径データをネットワーク経由で受信しているが、USB等のシリアルポート経由でもよい。また、周知のUSBメモリを経由してもよい。
不揮発性ストレージ207には、パソコンを精神疾患推定装置101として動作させるためのアプリケーションプログラムが格納されている。
In FIG. 2, the mental illness estimation device 101 receives the left and right pupil diameter data from the eye movement measuring device 103 via the network, but may also be via a serial port such as USB. Moreover, you may go through a well-known USB memory.
The non-volatile storage 207 stores an application program for operating the personal computer as the mental illness estimation device 101.

[第一の実施形態:精神疾患推定装置101:推定フェーズのソフトウェア機能]
図3は、本発明の第一の実施形態に係る精神疾患推定装置101の推定フェーズにおける、ソフトウェア機能の全体を示すブロック図である。
左右瞳孔径データファイル301は、サンプル数規定処理部302に入力される。
サンプル数規定処理部302は、左右瞳孔径データファイル301に格納される左右瞳孔径データから、当該精神疾患の推定に必要かつ十分なデータサンプル数を取り出す。この時、サンプル数規定処理部302は、左右瞳孔径データを所定のデータサンプル数であるepochに区切り、その上で被験者の瞬き等によって生じるデータの欠損値の区間を線形補完する。epoch内において欠損値の割合が所定の割合、例えば10%を超えた場合、当該epochは使用せず破棄する。そして、必要な数のepochを集める。
[First embodiment: Mental illness estimation device 101: Software function of estimation phase]
FIG. 3 is a block diagram showing the entire software function in the estimation phase of the mental illness estimation device 101 according to the first embodiment of the present invention.
The left and right pupil diameter data file 301 is input to the sample number regulation processing unit 302.
The sample number regulation processing unit 302 extracts a sufficient number of data samples necessary for estimating the mental illness from the left and right pupil diameter data stored in the left and right pupil diameter data file 301. At this time, the sample number defining processing unit 302 divides the left and right pupil diameter data into epoch, which is a predetermined number of data samples, and linearly interpolates the missing value section of the data caused by the subject's blinking or the like. When the ratio of missing values in the epoch exceeds a predetermined ratio, for example, 10%, the epoch is not used and is discarded. Then, collect the required number of epoches.

本発明の第一の実施形態及び後述する第二の実施形態においては、一例として、眼球運動計測装置103のサンプリング周波数が300Hz、epochを2秒間、すなわち600サンプルとする。そして、左右瞳孔径データは140秒、すなわち70epoch、42000サンプルとする。 In the first embodiment of the present invention and the second embodiment described later, as an example, the sampling frequency of the eye movement measuring device 103 is 300 Hz, and the echo is set to 2 seconds, that is, 600 samples. The left and right pupil diameter data is 140 seconds, that is, 70 epoch and 42000 samples.

サンプル数規定処理部302から出力される左右瞳孔径データは、ローパスフィルタ(以下「LPF」)303によってノイズ成分が除去される。
LPF303のカットオフ周波数は眼球運動計測装置103のサンプリング周波数の半分以下が望ましい。
本発明の第一の実施形態及び後述する第二の実施形態においては、LPF303のカットオフ周波数を50Hzに設定した。
A noise component is removed from the left and right pupil diameter data output from the sample number regulation processing unit 302 by a low-pass filter (hereinafter, “LPF”) 303.
The cutoff frequency of the LPF 303 is preferably half or less of the sampling frequency of the eye movement measuring device 103.
In the first embodiment of the present invention and the second embodiment described later, the cutoff frequency of the LPF 303 is set to 50 Hz.

サンプル数規定処理部302によってデータサンプル数が規定された上で、LPF303によってノイズ成分が除去された左右瞳孔径データは、瞳孔径平均演算処理部304、瞳孔径因果性演算処理部305、瞳孔径複雑性演算処理部306に、それぞれ入力される。
瞳孔径平均演算処理部304は、左右瞳孔径データを読み込み、左右の瞳孔径の平均値を出力する。
瞳孔径因果性演算処理部305は、左右瞳孔径データを読み込み、左右の瞳孔径における、相互の移動エントロピー(Transfer Entropy)の平均値を出力する。すなわち、移動エントロピーとは瞳孔径の因果性を算出する手法の一つである。
After the number of data samples is specified by the sample number specification processing unit 302, the left and right pupil diameter data from which the noise component is removed by the LPF 303 are the pupil diameter average calculation processing unit 304, the pupil diameter causal calculation processing unit 305, and the pupil diameter. Each is input to the complexity calculation processing unit 306.
The pupil diameter average calculation processing unit 304 reads the left and right pupil diameter data and outputs the average value of the left and right pupil diameters.
The pupil diameter causal calculation processing unit 305 reads the left and right pupil diameter data, and outputs the average value of the mutual transfer entropy in the left and right pupil diameters. That is, mobile entropy is one of the methods for calculating the causality of the pupil diameter.

瞳孔径複雑性演算処理部306は、左右瞳孔径データを読み込み、左右の瞳孔径における、時系列のサンプルエントロピー(Sample Entropy)の平均値を出力する。すなわち、サンプルエントロピーとは瞳孔径の複雑性を算出する手法の一つである。
LPF303、瞳孔径平均演算処理部304、瞳孔径因果性演算処理部305及び瞳孔径複雑性演算処理部306は、特徴ベクトル演算処理部307を構成する。
The pupil diameter complexity calculation processing unit 306 reads the left and right pupil diameter data, and outputs the average value of the time-series sample entropy (Sample Entropy) in the left and right pupil diameters. That is, sample entropy is one of the methods for calculating the complexity of the pupil diameter.
The LPF 303, the pupil diameter average calculation processing unit 304, the pupil diameter causality calculation processing unit 305, and the pupil diameter complexity calculation processing unit 306 constitute a feature vector calculation processing unit 307.

瞳孔径平均演算処理部304が出力する瞳孔径平均値と、瞳孔径因果性演算処理部305が出力する瞳孔径因果性と、瞳孔径複雑性演算処理部306が出力する瞳孔径複雑性は、分類器308に入力される。
分類器308は、特徴ベクトル演算処理部307から入力されたこれらデータを特徴ベクトルとし、周知の学習アルゴリズムに基づく推定演算処理を実行し、複数の精神疾患における罹患率をそれぞれ出力する。分類器308には、図4にて後述する近似関数パラメータ309が内包されている。
The pupil diameter average value output by the pupil diameter average calculation processing unit 304, the pupil diameter causality output by the pupil diameter causality calculation processing unit 305, and the pupil diameter complexity output by the pupil diameter complexity calculation processing unit 306 are It is input to the classifier 308.
The classifier 308 uses these data input from the feature vector calculation processing unit 307 as a feature vector, executes an estimation calculation process based on a well-known learning algorithm, and outputs the morbidity rate in a plurality of mental illnesses. The classifier 308 includes an approximate function parameter 309, which will be described later in FIG. 4.

分類器308に用いる学習アルゴリズムとしては、SVM(Support Vector Machine)、Naive Bayes、ガウス過程、決定木(分類木(classification tree))、ランダムフォレスト、Convolutional Neural Network等、これら周知の学習アルゴリズムが適用可能である。
図11にて後述する検証では、SVMを採用した。学習データのサンプル数を多数確保することが困難な医療分野において、過学習に強いSVMの採用は好ましいものと思われる。
As the learning algorithm used for the classifier 308, these well-known learning algorithms such as SVM (Support Vector Machine), Naive Bayes, Gaussian process, decision tree (classification tree), random forest, Convolutional Neural Network, etc. can be applied. Is.
In the verification described later in FIG. 11, SVM was adopted. In the medical field where it is difficult to secure a large number of samples of training data, it seems preferable to adopt an SVM that is resistant to overfitting.

分類器308から出力される複数種類の精神疾患罹患率は、入出力制御部310に入力される。
入出力制御部310は、複数の精神疾患罹患率を、所定の閾値と比較して、被験者または患者102がどのような精神疾患に罹患しているのか、あるいは精神面における健康体であるのかを推定し、表示部205にてそれら情報を表示する。それと共に入出力制御部310は、複数の精神疾患罹患率を不揮発性ストレージ207にてファイル化する。
The morbidity rates of a plurality of types of mental illness output from the classifier 308 are input to the input / output control unit 310.
The input / output control unit 310 compares the morbidity rate of a plurality of mental illnesses with a predetermined threshold, and determines what kind of psychiatric disorder the subject or patient 102 is suffering from, or whether the subject or patient 102 is mentally healthy. Estimate and display the information on the display unit 205. At the same time, the input / output control unit 310 files a plurality of psychiatric morbidity rates in the non-volatile storage 207.

[第一の実施形態:精神疾患推定装置101:学習フェーズのソフトウェア機能]
図4は、本発明の第一の実施形態に係る精神疾患推定装置101の学習フェーズにおける、ソフトウェア機能の全体を示すブロック図である。
精神疾患推定装置101は、学習器401に学習用データを提供する被験者または患者102から、推定用の左右瞳孔径データファイル301とは異なる、学習用の左右瞳孔径データファイル402を取得する。
[First Embodiment: Mental Illness Estimator 101: Software Function in Learning Phase]
FIG. 4 is a block diagram showing the entire software function in the learning phase of the mental illness estimation device 101 according to the first embodiment of the present invention.
The mental illness estimation device 101 acquires a left and right pupil diameter data file 402 for learning, which is different from the left and right pupil diameter data file 301 for estimation, from a subject or a patient 102 that provides learning data to the learner 401.

また、予め所定の診断によって得られた、当該被験者または患者102が所定の精神疾患に罹患しているか否かを示すフラグ情報の群を教師データ403として用意する。左右瞳孔径データファイル402と教師データ403は、被験者または患者102を一意に識別するID情報によって紐付けられているものとする。 In addition, a group of flag information indicating whether or not the subject or patient 102 has a predetermined mental illness, which is obtained in advance by a predetermined diagnosis, is prepared as teacher data 403. It is assumed that the left and right pupil diameter data files 402 and the teacher data 403 are associated with each other by the ID information that uniquely identifies the subject or the patient 102.

特徴ベクトル演算処理部307は、図3と同様の演算処理を行い、左右瞳孔径データファイル402から瞳孔径平均値、瞳孔径因果性、瞳孔径複雑性を出力する。
学習器401は、特徴ベクトル演算処理部307から入力される瞳孔径平均値、瞳孔径因果性、瞳孔径複雑性を特徴ベクトルとし、当該被験者または患者102が所定の精神疾患に罹患しているか否かを示すフラグ情報の群を教師データ403として、学習処理を実施する。そして、近似関数パラメータ309を生成し、更新する。
学習アルゴリズムを実施する推定演算器と近似関数パラメータ309を組み合わせることで、図3の分類器308が実現される。
The feature vector calculation processing unit 307 performs the same calculation processing as in FIG. 3, and outputs the pupil diameter mean value, the pupil diameter causality, and the pupil diameter complexity from the left and right pupil diameter data files 402.
The learner 401 uses the pupil diameter average value, the pupil diameter causality, and the pupil diameter complexity input from the feature vector calculation processing unit 307 as feature vectors, and whether or not the subject or the patient 102 suffers from a predetermined mental illness. The learning process is performed using the group of flag information indicating the above as the teacher data 403. Then, the approximation function parameter 309 is generated and updated.
By combining the estimation calculator that implements the learning algorithm and the approximation function parameter 309, the classifier 308 of FIG. 3 is realized.

[第二の実施形態:精神疾患推定装置501:推定フェーズのソフトウェア機能]
図5は、本発明の第二の実施形態に係る精神疾患推定装置501の推定フェーズにおける、ソフトウェア機能の全体を示すブロック図である。
図5に示す精神疾患推定装置501と図3に示す精神疾患推定装置101との相違点は、図5の精神疾患推定装置501では、被験者または患者102の精神疾患の重症度を推定する回帰器502が用いられている点である。
[Second embodiment: Mental illness estimation device 501: Software function of estimation phase]
FIG. 5 is a block diagram showing the entire software function in the estimation phase of the mental illness estimation device 501 according to the second embodiment of the present invention.
The difference between the mental illness estimation device 501 shown in FIG. 5 and the mental illness estimation device 101 shown in FIG. 3 is that the mental illness estimation device 501 of FIG. This is the point where 502 is used.

特徴ベクトル演算処理部307は、図3と同様の演算処理を行い、左右瞳孔径データファイル402から瞳孔径平均値、瞳孔径因果性、瞳孔径複雑性を出力する。
瞳孔径平均演算処理部304が出力する瞳孔径平均値と、瞳孔径因果性演算処理部305が出力する瞳孔径因果性と、瞳孔径複雑性演算処理部306が出力する瞳孔径複雑性は、回帰器502に入力される。
The feature vector calculation processing unit 307 performs the same calculation processing as in FIG. 3, and outputs the pupil diameter mean value, the pupil diameter causality, and the pupil diameter complexity from the left and right pupil diameter data files 402.
The pupil diameter average value output by the pupil diameter average calculation processing unit 304, the pupil diameter causality output by the pupil diameter causality calculation processing unit 305, and the pupil diameter complexity output by the pupil diameter complexity calculation processing unit 306 are It is input to the retriever 502.

回帰器502は、特徴ベクトル演算処理部307から入力されたこれらデータを特徴ベクトルとし、周知の学習アルゴリズムに基づく推定演算処理を実行し、複数の精神疾患における重症度の推定値をそれぞれ出力する。回帰器502には、図6にて後述する近似関数パラメータ503が内包されている。 The regressor 502 uses these data input from the feature vector calculation processing unit 307 as a feature vector, executes an estimation calculation process based on a well-known learning algorithm, and outputs estimated values of severity in a plurality of mental illnesses. The regressor 502 includes an approximate function parameter 503, which will be described later in FIG.

回帰器502に用いる学習アルゴリズムにも、前述の第一の実施形態における分類器308と同様、SVM(Support Vector Machine)、ガウス過程、決定木(回帰木(regression tree))、ランダムフォレスト、Convolutional Neural Network等、これら周知の学習アルゴリズムが適用可能である。 Similar to the classifier 308 in the first embodiment described above, the learning algorithm used for the regressionr 502 also includes an SVM (Support Vector Machine), a Gaussian process, a decision tree (regression tree), a random forest, and a convolutional neural. These well-known learning algorithms such as Network can be applied.

複数種類の精神疾患重度推定値は、入出力制御部310に入力される。
入出力制御部310は、複数の精神疾患重度推定値を表示部205にて表示する。それと共に入出力制御部310は、複数の精神疾患重度推定値を不揮発性ストレージ207にてファイル化する。
A plurality of types of mental illness severity estimates are input to the input / output control unit 310.
The input / output control unit 310 displays a plurality of mental illness severity estimates on the display unit 205. At the same time, the input / output control unit 310 files a plurality of mental illness severity estimates in the non-volatile storage 207.

[第二の実施形態:精神疾患推定装置501:学習フェーズのソフトウェア機能]
図6は、本発明の第二の実施形態に係る精神疾患推定装置501の学習フェーズにおける、ソフトウェア機能の全体を示すブロック図である。
学習器601は、特徴ベクトル演算処理部307から入力される瞳孔径平均値、瞳孔径因果性、瞳孔径複雑性を特徴ベクトルとし、当該被験者または患者102が罹患している所定の精神疾患における重度情報の群を教師データ602として、学習処理を実施する。そして、近似関数パラメータ503を生成し、更新する。
学習アルゴリズムを実施する推定演算器と近似関数パラメータ503を組み合わせることで、図5の回帰器502が実現される。
[Second embodiment: Mental illness estimation device 501: Software function of learning phase]
FIG. 6 is a block diagram showing the entire software function in the learning phase of the mental illness estimation device 501 according to the second embodiment of the present invention.
The learner 601 uses the pupil diameter average value, the pupil diameter causality, and the pupil diameter complexity input from the feature vector calculation processing unit 307 as feature vectors, and is severe in a predetermined mental illness affecting the subject or the patient 102. The learning process is performed using the group of information as the teacher data 602. Then, the approximation function parameter 503 is generated and updated.
By combining the estimation calculator that implements the learning algorithm and the approximation function parameter 503, the regression device 502 of FIG. 5 is realized.

[精神疾患推定装置101:特徴ベクトル演算処理部307]
図3から図6までの、LPF303、瞳孔径平均演算処理部304、瞳孔径因果性演算処理部305、瞳孔径複雑性演算処理部306を含む、点線枠内に示す特徴ベクトル演算処理部307は、処理の内容が共通する。これより、この特徴ベクトル演算処理部307の詳細を説明する。
[Mental illness estimation device 101: Feature vector calculation processing unit 307]
The feature vector calculation processing unit 307 shown in the dotted frame including the LPF 303, the pupil diameter average calculation processing unit 304, the pupil diameter causality calculation processing unit 305, and the pupil diameter complexity calculation processing unit 306 according to FIGS. 3 to 6 is , The contents of processing are common. Hereinafter, the details of the feature vector calculation processing unit 307 will be described.

図7は、特徴ベクトル演算処理部307の詳細を示すブロック図である。
サンプル数規定処理部302によってデータサンプル数が規定された上で、LPF303によってノイズ成分が除去された右瞳孔径データ701及び左瞳孔径データ702は、第一平均値演算処理部703と、データ細分化処理部704に供給される。
第一平均値演算処理部703は、左右瞳孔径データ全体の平均値である瞳孔径平均値を演算して出力する。この第一平均値演算処理部703が、瞳孔径平均演算処理部304の実体である。
FIG. 7 is a block diagram showing details of the feature vector calculation processing unit 307.
The right pupil diameter data 701 and the left pupil diameter data 702 from which the noise component is removed by the LPF 303 after the number of data samples is specified by the sample number specifying processing unit 302 are subdivided into the first average value calculation processing unit 703. It is supplied to the chemical processing unit 704.
The first average value calculation processing unit 703 calculates and outputs the pupil diameter average value, which is the average value of the entire left and right pupil diameter data. The first average value calculation processing unit 703 is an entity of the pupil diameter average calculation processing unit 304.

データ細分化処理部704は、入出力制御部310の制御に基づいて、右瞳孔径データ701から右epoch705を、左瞳孔径データ702から左epoch706を出力する。
入出力制御部310は、各種ループ処理及びシーケンス制御、すなわち各機能ブロックに対する実行の順番の管理を行う。
The data subdivision processing unit 704 outputs the right echo 705 from the right pupil diameter data 701 and the left echo 706 from the left pupil diameter data 702 based on the control of the input / output control unit 310.
The input / output control unit 310 manages various loop processing and sequence control, that is, management of the order of execution for each functional block.

右epoch705と左epoch706は、切り替えスイッチ707を介してサンプルエントロピー演算処理部708に入力される。
サンプルエントロピー演算処理部708が出力するサンプルエントロピー値は、第二平均値演算処理部709に入力される。
The right echo 705 and the left echo 706 are input to the sample entropy calculation processing unit 708 via the changeover switch 707.
The sample entropy value output by the sample entropy calculation processing unit 708 is input to the second average value calculation processing unit 709.

第二平均値演算処理部709は、全epochのサンプルエントロピー値の平均を演算し、瞳孔径複雑性を出力する。
切り替えスイッチ707とサンプルエントロピー演算処理部708と第二平均値演算処理部709が、瞳孔径複雑性演算処理部306の実体である。
The second average value calculation processing unit 709 calculates the average of the sample entropy values of all epoches and outputs the pupil diameter complexity.
The changeover switch 707, the sample entropy calculation processing unit 708, and the second mean value calculation processing unit 709 are the entities of the pupil diameter complexity calculation processing unit 306.

右epoch705と左epoch706は、左右(左から右)移動エントロピー演算処理部710と、右左(右から左)移動エントロピー演算処理部711に、それぞれ入力される。
左右移動エントロピー演算処理部710は、左右瞳孔径因果性を演算し、第三平均値演算処理部712に出力する。
右左移動エントロピー演算処理部711は、右左瞳孔径因果性を演算し、第三平均値演算処理部712に出力する。
The right echo 705 and the left echo 706 are input to the left / right (left to right) moving entropy calculation processing unit 710 and the right / left (right to left) moving entropy calculation processing unit 711, respectively.
The left-right movement entropy calculation processing unit 710 calculates the left-right pupil diameter causality and outputs it to the third average value calculation processing unit 712.
The right-left movement entropy calculation processing unit 711 calculates the right-left pupil diameter causality and outputs it to the third average value calculation processing unit 712.

第三平均値演算処理部712は、全epochの左右瞳孔径因果性及び右左瞳孔径因果性の平均としての瞳孔径因果性を演算し、出力する。
左右移動エントロピー演算処理部710と右左移動エントロピー演算処理部711と第三平均値演算処理部712が、瞳孔径因果性演算処理部305の実体である。
The third average value calculation processing unit 712 calculates and outputs the pupil diameter causality as the average of the left and right pupil diameter causality and the right and left pupil diameter causality of all epoches.
The left-right movement entropy calculation processing unit 710, the right-left movement entropy calculation processing unit 711, and the third average value calculation processing unit 712 are the entities of the pupil diameter causal calculation processing unit 305.

人の目には手足と同様の、「利き目」が存在する。故に、上述の瞳孔径平均値、瞳孔径因果性、瞳孔径複雑性は、左右の目毎に出力される値に偏りが生じる。左右の偏りが現れている値をそのまま学習アルゴリズムの推定演算処理に投入すると、学習データを供する人の利き目の偏りが、推定結果に反映されてしまう。この偏りを打ち消すため、特徴ベクトル演算処理部307では左右の目毎に出力される値の平均値を演算している。このため、特徴ベクトル演算処理部307には第一平均値演算処理部703、第二平均値演算処理部709、第三平均値演算処理部712が設けられている。 The human eye has a "dominant eye" similar to the limbs. Therefore, the above-mentioned average pupil diameter value, pupil diameter causality, and pupil diameter complexity are biased in the values output for each of the left and right eyes. If the value in which the left-right bias appears is input to the estimation calculation process of the learning algorithm as it is, the bias of the dominant eye of the person who provides the learning data is reflected in the estimation result. In order to cancel this bias, the feature vector calculation processing unit 307 calculates the average value of the values output for each of the left and right eyes. Therefore, the feature vector calculation processing unit 307 is provided with a first average value calculation processing unit 703, a second average value calculation processing unit 709, and a third average value calculation processing unit 712.

[精神疾患推定装置101:サンプルエントロピー演算処理部708]
図8は、サンプルエントロピー演算処理部708の詳細を示すブロック図である。
サンプルエントロピーは、以下の式にて求められる。サンプルエントロピー演算処理部708は、非特許文献4に開示される以下の式(1)の演算を実行する。
[Mental illness estimation device 101: sample entropy calculation processing unit 708]
FIG. 8 is a block diagram showing details of the sample entropy calculation processing unit 708.
The sample entropy is calculated by the following formula. The sample entropy calculation processing unit 708 executes the calculation of the following equation (1) disclosed in Non-Patent Document 4.

Figure 2022061146000002
Figure 2022061146000002

切り替えスイッチ707を介して出力される右epoch705または左epoch706は、Zスコア化処理部801に入力される。
Zスコア化処理部801は、入力される右epoch705または左epoch706に対して、周知のZスコア化処理(Z得点)を行う。具体的には、入力される変数から平均を減算した値を、入力変数の標準偏差で除算する。この演算処理によって、入力されるepochは、平均値が0、標準偏差が1に正規化され、正規化epoch802となる。
正規化epoch802は、m次元ベクトル生成処理部803とm+1次元ベクトル生成処理部804に、それぞれ入力される。
The right echo 705 or the left echo 706 output via the changeover switch 707 is input to the Z-scoring processing unit 801.
The Z scoring processing unit 801 performs a well-known Z scoring process (Z score) on the input right echo 705 or left echo 706. Specifically, the value obtained by subtracting the average from the input variable is divided by the standard deviation of the input variable. By this arithmetic processing, the input epoch is normalized to have an average value of 0 and a standard deviation of 1, and becomes a normalized epoch 802.
The normalized epoch 802 is input to the m-dimensional vector generation processing unit 803 and the m + 1-dimensional vector generation processing unit 804, respectively.

m次元ベクトル生成処理部803は、正規化epoch802のうち、時系列において隣接するm個の要素よりなる、m次元のベクトルxm iとxm jの2つを作成する。
なお、これ以降、xm iと表記している場合、上付き文字がベクトルの次元を、下付き文字がベクトルの番号を指すものとする。xm iは「xにおけるm次元のi番目のベクトル」を意味する。また、xiと表記している場合、下付き文字がスカラ値の番号を指すものとする。xiは「xにおけるi番目のスカラ値」を意味する。
The m-dimensional vector generation processing unit 803 creates two m-dimensional vectors x m i and x m j , which are composed of m adjacent elements in the time series in the normalized epoch 802.
From this point onward, when the term x m i is used, the superscript indicates the dimension of the vector, and the subscript indicates the vector number. x m i means "the i-th vector of m dimension in x". Also, when written as x i , the subscript shall indicate the number of the scalar value. x i means "the i-th scalar value in x".

今、m次元ベクトル生成処理部803が生成する一方のベクトルxm i={xi,xi+1,…,xi+m-1}であるとき、他方のベクトルxm j={xj,xj+1,…,xj+m-1}である。そして、iとjには以下の条件が課せられる。
(i != j, i= 1,m+1,m+2,m+3,…N-m, j=m+1,m+2,m+3,…,N-m+1)
Now, when one of the vectors generated by the m-dimensional vector generation processing unit 803 x m i = {x i , x i + 1 ,…, x i + m-1 }, the other vector x m j = {x j , x j + 1 ,…, x j + m-1 }. The following conditions are imposed on i and j.
(i! = j, i = 1, m + 1, m + 2, m + 3,… Nm, j = m + 1, m + 2, m + 3,…, N-m + 1)

m次元ベクトル生成処理部803から出力される2つのベクトルは、ノルム演算処理部805aに入力される。
ノルム演算処理部805aは、ベクトルxm iとxm jを減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を出力する。
ノルム演算処理部805aが出力するノルムの絶対値はコンパレータ806aによって閾値r807と比較され、閾値r807未満であった場合、コンパレータ806aは論理の「真」を出力する。
確率演算処理部808aは、ノルム演算処理部805aが出力するベクトルの組毎にコンパレータ806aの論理出力を計数して、ノルムの絶対値が閾値r807未満である確率Cm(r)を出力する。
The two vectors output from the m-dimensional vector generation processing unit 803 are input to the norm calculation processing unit 805a.
The norm calculation processing unit 805a outputs the absolute value of the norm of the composite vector obtained by subtracting the vectors x m i and x m j .
The absolute value of the norm output by the norm calculation processing unit 805a is compared with the threshold value r807 by the comparator 806a, and if it is less than the threshold value r807, the comparator 806a outputs the "true" of the logic.
The probability calculation processing unit 808a counts the logical output of the comparator 806a for each set of vectors output by the norm calculation processing unit 805a, and outputs the probability C m (r) that the absolute value of the norm is less than the threshold value r807.

m次元ベクトル生成処理部803の演算処理について、実例を挙げて説明する。
本発明の実施形態において、epochが2秒、サンプリング周波数が300Hzであるので、サンプル数Nは600である。mは2である。
右epoch705であるデータ列Xは、X={x1, x2, …, xt, …, xN}={x1, x2, …, xt, …, x600}
左epoch706であるデータ列Yは、Y={y1, y2, …, yt, …, yN}={y1, y2, …, yt, …, y600}
ベクトルxm i ={xi,xi+1},i=1,m+1,m+2,m+3…N-m ということなので、i=1,3,4,…598となる。ベクトルxm iは、x2 1={x1,x2}, x2 3={x3,x4}, x2 4={x4,x5}, …, x2 598={x598,x599} となる。
The arithmetic processing of the m-dimensional vector generation processing unit 803 will be described with reference to an actual example.
In the embodiment of the present invention, the echo is 2 seconds and the sampling frequency is 300 Hz, so that the number of samples N is 600. m is 2.
The data string X on the right echo705 is X = {x 1 , x 2 ,…, x t ,…, x N } = {x 1 , x 2 ,…, x t ,…, x 600 }.
The data string Y on the left echo 706 is Y = {y 1 , y 2 ,…, y t ,…, y N } = {y 1 , y 2 ,…, y t ,…, y 600 }
Since the vector x m i = {x i , x i + 1 }, i = 1, m + 1, m + 2, m + 3… Nm, i = 1,3,4,… 598. The vector x m i is x 2 1 = {x 1 , x 2 }, x 2 3 = {x 3 , x 4 }, x 2 4 = {x 4 , x 5 },…, x 2 598 = {x It becomes 598 , x 599 }.

これに対し、ベクトルxm j ={xj,xj+1},j=m+1,m+2,m+3,…N-m+1 ということなので、 j=3,4,5,…599となる。したがって、ベクトルxm jは、x2 3={x3,x4}, x2 4={x4,x5}, x2 5={x5,x6}, …, x2 599={x599,x600} となる。
m次元ベクトル生成処理部803は、先ず、i=1のベクトルx2 1={x1,x2}に対して、j=3,4,5,…599とするベクトルx2 3={x3,x4}, x2 4={x4,x5}, x2 5={x5,x6},…, x2 599={x599,x600}を、ノルム演算処理部805aへ出力する。ノルム演算処理部805aは、m次元ベクトル生成処理部803から入力される、ベクトルx2 1={x1,x2}からベクトルx2 3={x3,x4}を減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を演算する。
On the other hand, the vector x m j = {x j , x j + 1 }, j = m + 1, m + 2, m + 3,… N-m + 1, so j = 3,4,5 , ... 599. Therefore, the vector x m j is x 2 3 = {x 3 , x 4 }, x 2 4 = {x 4 , x 5 }, x 2 5 = {x 5 , x 6 },…, x 2 599 = It becomes {x 599 , x 600 }.
First, the m-dimensional vector generation processing unit 803 sets j = 3,4,5,… 599 for the vector x 2 1 = {x 1 , x 2 } of i = 1, and the vector x 2 3 = {x. 3 , x 4 }, x 2 4 = {x 4 , x 5 }, x 2 5 = {x 5 , x 6 },…, x 2 599 = {x 599 , x 600 }, Norm arithmetic processing unit 805a Output to. The norm calculation processing unit 805a is a composite vector obtained by subtracting the vector x 2 3 = {x 3 , x 4 } from the vector x 2 1 = {x 1 , x 2 } input from the m-dimensional vector generation processing unit 803. Calculate the absolute value of the norm.

m+1次元ベクトル生成処理部804は、正規化epoch802のうち、時系列において隣接する(m+1)個の要素よりなる、(m+1)次元のベクトルを2つ作成する。
以下、ノルム演算処理部805bはノルム演算処理部805aと同様の演算処理を行う。コンパレータ806bはコンパレータ806aと同様の、閾値r807との比較を行い、論理値を出力する。
確率演算処理部808bは、ノルム演算処理部805bが出力するベクトルの組毎にコンパレータ806bの論理出力を計数して、ノルムの絶対値が閾値r807未満である確率Cm+1(r)を出力する。
The m + 1 dimensional vector generation processing unit 804 creates two (m + 1) dimensional vectors composed of (m + 1) adjacent elements in the time series in the normalized epoch 802.
Hereinafter, the norm calculation processing unit 805b performs the same calculation processing as the norm calculation processing unit 805a. The comparator 806b makes a comparison with the threshold value r807, which is the same as the comparator 806a, and outputs a logical value.
The probability calculation processing unit 808b counts the logical output of the comparator 806b for each set of vectors output by the norm calculation processing unit 805b, and outputs the probability C m + 1 (r) that the absolute value of the norm is less than the threshold value r807. do.

除算器809は確率Cm+1(r)を被除数とし、確率Cm(r)を除数として除算する。
対数演算処理部810は、除算器809の出力の自然対数を演算し、出力する。
乗算器811は、対数演算処理部810の出力値に「-1」である負値812を乗算することで対数演算処理部810の出力値の符号を反転し、サンプルエントロピーh(r,m)を出力する。
The divider 809 divides the probability C m + 1 (r) as the divisor and the probability C m (r) as the divisor.
The logarithm calculation processing unit 810 calculates and outputs the natural logarithm of the output of the divider 809.
The multiplier 811 inverts the sign of the output value of the logarithmic arithmetic processing unit 810 by multiplying the output value of the logarithmic arithmetic processing unit 810 by the negative value 812 which is "-1", and the sample entropy h (r, m). Is output.

[精神疾患推定装置101:左右移動エントロピー演算処理部710]
図9は、左右移動エントロピー演算処理部710の詳細を示すブロック図である。
移動エントロピーは、以下の式にて求められる。左右移動エントロピー演算処理部710、及び次の図10にて説明する右左移動エントロピー演算処理部711は、以下の式(2)の演算を実行する。
[Mental illness estimation device 101: left-right movement entropy calculation processing unit 710]
FIG. 9 is a block diagram showing details of the left-right movement entropy calculation processing unit 710.
The mobile entropy is calculated by the following formula. The left-right movement entropy calculation processing unit 710 and the right-left movement entropy calculation processing unit 711 described with reference to FIG. 10 below execute the calculation of the following equation (2).

Figure 2022061146000003
Figure 2022061146000003

式(2)におけるp(yt|yt-τ dy,xt-τ dx)及びp(yt|yt-τ dy)は、それぞれ条件付き確率であり、以下の式(3)及び式(4)にて求められる。 P (y t | y t-τ dy , x t-τ dx ) and p (y t | y t-τ dy ) in the equation (2) are conditional probabilities, respectively, and the following equations (3) and It is calculated by the formula (4).

Figure 2022061146000004
Figure 2022061146000004

右epoch705及び左epoch706は、ビン幅調整処理部901に入力される。
ビン幅調整処理部901は、右epoch705及び左epoch706の変数の値域の幅を、所定の数で除算した幅にて入力される値を丸める。
こうして、右epoch705及び左epoch706は、正規化右epoch902及び正規化左epoch903となる。
The right echo 705 and the left echo 706 are input to the bin width adjusting processing unit 901.
The bin width adjustment processing unit 901 rounds the value input by dividing the range width of the variables of the right echo 705 and the left echo 706 by a predetermined number.
Thus, the right epoch 705 and the left epoch 706 become the normalized right epoch 902 and the normalized left epoch 903.

正規化右epoch902及び正規化左epoch903は、それぞれ遅延ベクトル生成処理部904a、904bに入力される。
遅延ベクトル生成処理部904a、904bは、サンプリング間隔τ、次元数dx及びdyよりなる遅延ベクトル設定値905に従って、右遅延ベクトル906(xt-τ dx)及び左遅延ベクトル907(yt-τ dy)を生成する。
The normalized right echo 902 and the normalized left echo 903 are input to the delay vector generation processing units 904a and 904b, respectively.
The delay vector generation processing units 904a and 904b have a right delay vector 906 (x t-τ dx ) and a left delay vector 907 (y t-τ dy ) according to a delay vector setting value 905 composed of a sampling interval τ, a number of dimensions dx and dy. ) Is generated.

右遅延ベクトル906(xt-τ dx)及び左遅延ベクトル907(yt-τ dy)は、同時確率演算処理部908aに入力される。
同時確率演算処理部908aは、正規化右epoch902及び正規化左epoch903に含まれる全ての遅延ベクトルの組の中で右遅延ベクトル906(xt-τ dx)及び左遅延ベクトル907(yt-τ dy)と同じ値の組が存在する確率p(yt-τ dy, xt-τ dx)を演算する。
The right delay vector 906 (x t-τ dx ) and the left delay vector 907 (y t-τ dy ) are input to the joint probability calculation processing unit 908a.
The simultaneous probability calculation processing unit 908a has a right delay vector 906 (x t-τ dx ) and a left delay vector 907 (y t-τ ) among all the delay vector sets included in the normalized right echo 902 and the normalized left echo 903. Calculate the probability p (y t-τ dy , x t-τ dx ) that a set of the same values as dy ) exists.

同時確率演算処理部908aの演算処理について、実例を挙げて説明する。
本発明の実施形態において、epochが2秒、サンプリング周波数が300Hzであるので、サンプル数Nは600である。τは10、dx及びdyは5である。
右epoch705であるデータ列Xは、X={x1, x2, …, xt, …, xN}={x1, x2, …, xt, …, x600}
左epoch706であるデータ列Yは、Y={y1, y2, …, yt, …, yN}={y1, y2, …, yt, …, y600}
遅延ベクトルxt dxはxt dx={xt, xt-τ, xt-2τ, …, xt-(dx-1)τ}なので、x600 5={x600, x590, x580, x570, x560}, x599 5={x599, x589, x579, x569, x559}, …, x41 5={x41, x31, x21, x11, x1} となる。
The arithmetic processing of the joint probability arithmetic processing unit 908a will be described with reference to an actual example.
In the embodiment of the present invention, the echo is 2 seconds and the sampling frequency is 300 Hz, so that the number of samples N is 600. τ is 10, dx and dy are 5.
The data string X on the right echo705 is X = {x 1 , x 2 ,…, x t ,…, x N } = {x 1 , x 2 ,…, x t ,…, x 600 }.
The data string Y on the left echo 706 is Y = {y 1 , y 2 ,…, y t ,…, y N } = {y 1 , y 2 ,…, y t ,…, y 600 }
Since the delay vector x t dx is x t dx = {x t , x t-τ , x t-2 τ ,…, x t- (dx-1) τ }, so x 600 5 = {x 600 , x 590 , x 580 , x 570 , x 560 }, x 599 5 = {x 599 , x 589 , x 579 , x 569 , x 559 },…, x 41 5 = {x 41 , x 31 , x 21 , x 11 , x It becomes 1 }.

以上のように、遅延ベクトルxt 5はデータ列Xの最終番要素であるxtから、サンプリング間隔τ=10個毎に要素を取り出して、次元数dx=5個のベクトルを作成する。最後のベクトルx41 5の添え字「41」は、t-(dx-1)τ=1から、tを逆算すると得られる。
同時確率p(yt-τ dy, xt-τ dx)とは、時刻tを600から41+10=51(最後のベクトルの添字の数にサンプリング間隔τを加算した値)まで変化させることで得られる遅延ベクトルの群のうち、所望の時刻tにおける遅延ベクトルと同じ値の遅延ベクトルの組が存在する確率を指す。例えばt=600のとき、遅延ベクトルの組は、
{y590 5,x590 5}={y590,y580,y570,y560,y550,x590,x580,x570,x560,x550}
である。同様にt=51のとき、遅延ベクトルの組は、
{y41 5,x41 5}={y41,y31,y21,y11,y1,x41,x31,x21,x11,x1}
である。
As described above, the delay vector x t 5 extracts elements from x t , which is the final element of the data string X, at every sampling interval τ = 10, and creates a vector having dx = 5 dimensions. The subscript " 41 " of the last vector x 4 1 5 is obtained by back-calculating t from t- (dx-1) τ = 1.
The simultaneous probability p (y t-τ dy , x t-τ dx ) is obtained by changing the time t from 600 to 41 + 10 = 51 (the number of subscripts in the last vector plus the sampling interval τ). It refers to the probability that a set of delay vectors having the same value as the delay vector at a desired time t exists in the group of delay vectors to be obtained. For example, when t = 600, the set of delay vectors is
{y 590 5 , x 590 5 } = {y 590 , y 580 , y 570 , y 560 , y 550 , x 590 , x 580 , x 570 , x 560 , x 550 }
Is. Similarly, when t = 51, the set of delay vectors is
{y 41 5 , x 41 5 } = {y 41 , y 31 , y 21 , y 11 , y 1 , x 41 , x 31 , x 21 , x 11 , x 1 }
Is.

同時確率演算処理部908aは、この遅延ベクトルの組と同じ値の遅延ベクトルの組が存在する確率を計算する。例えば、データ列X及びデータ列Yが0.1,0.2,0.3,0.4,0.5,0.6の6つの値のいずれかを採るものとして、遅延ベクトルの組が
{y590 5,x590 5}={0.3,0.4,0.5,0.4,0.3,0.2,0.3,0.4,0.3,0.2}
という値の組であるなら、同時確率p(y590 5,x590 5)は、全ての遅延ベクトルの組のうち、{y590 5,x590 5}と同じ値の組よりなる遅延ベクトルの組の数を数えて、その数を全ての遅延ベクトルの組の数で除算することで得られる。
The joint probability calculation processing unit 908a calculates the probability that a set of delay vectors having the same value as this set of delay vectors exists. For example, assuming that the data column X and the data column Y take any of the six values of 0.1, 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, the set of delay vectors is
{y 590 5 , x 590 5 } = {0.3,0.4,0.5,0.4,0.3,0.2,0.3,0.4,0.3,0.2}
If the set of values is, the joint probability p (y 590 5 , x 590 5 ) is the set of delay vectors consisting of the same set of values as {y 590 5 , x 590 5 } among all the sets of delay vectors. It is obtained by counting the number of pairs and dividing that number by the number of pairs of all delay vectors.

右遅延ベクトル906(xt-τ dx)及び左遅延ベクトル907(yt-τ dy)と、正規化左epoch903から取り出したスカラ値ytは、付加同時確率演算処理部909aに入力される。
付加同時確率演算処理部909aは、正規化右epoch902と正規化左epoch903及びytに含まれる全ての遅延ベクトルの組の中で、右遅延ベクトル906(xt-τ dx)と左遅延ベクトル907(yt-τ dy)及びytと同じ値の組が存在する確率p(yt∩yt-τ dy, xt-τ dx)を演算する。
The right delay vector 906 (x t-τ dx ), the left delay vector 907 (y t-τ dy ), and the scalar value y t taken out from the normalized left echo 903 are input to the addition joint probability calculation processing unit 909a.
The additional simultaneous probability calculation processing unit 909a has a right delay vector 906 (x t-τ dx ) and a left delay vector 907 among all the delay vector sets included in the normalized right echo 902, the normalized left echo 903, and y t . Calculate the probability p (y t ∩ y t dy , x t-τ dx ) that a set of the same values as (y t-τ dy ) and y t exists.

付加同時確率演算処理部909aの演算処理について、実例を挙げて説明する。前述の同時確率演算処理部908aと同様、N=600、τ=10、dx=dy=5である。
付加同時確率p(yt∩yt-τ dy, xt-τ dx)とは、時刻tを600から41+10=51まで変化させることで得られる、遅延ベクトルの群にスカラ値ytを付加した群のうち、所望の時刻tにおける遅延ベクトル及びスカラ値ytと同じ値の遅延ベクトル及びスカラ値ytの組が存在する確率を指す。例えばt=600のとき、遅延ベクトル及びスカラ値ytの組は、
{y600,y590 5,x590 5}={y600,y590,y580,y570,y560,y550,x590,x580,x570,x560,x550}
である。同様にt=51のとき、遅延ベクトル及びスカラ値ytの組は、
{y51,y41 5,x41 5}={y51,y41,y31,y21,y11,y1,x41,x31,x21,x11,x1}
である。付加同時確率演算処理部909aは、この遅延ベクトルの組及びスカラ値ytと同じ値の遅延ベクトル及びスカラ値ytの組が存在する確率を計算する。
The arithmetic processing of the additional joint probability arithmetic processing unit 909a will be described with reference to an actual example. Similar to the joint probability calculation processing unit 908a described above, N = 600, τ = 10, and dx = dy = 5.
The additional simultaneous probability p (y t ∩ y t dy , x t-τ dx ) is the addition of the scalar value y t to the group of delay vectors obtained by changing the time t from 600 to 41 + 10 = 51. It refers to the probability that a set of delay vector and scalar value y t having the same value as the delay vector and scalar value y t at a desired time t exists in the group. For example, when t = 600, the set of delay vector and scalar value y t is
{y 600 , y 590 5 , x 590 5 } = {y 600 , y 590 , y 580 , y 570 , y 560 , y 550 , x 590 , x 580 , x 570 , x 560 , x 550 }
Is. Similarly, when t = 51, the set of delay vector and scalar value y t is
{y 51 , y 41 5 , x 41 5 } = {y 51 , y 41 , y 31 , y 21 , y 11 , y 1 , x 41 , x 31 , x 21 , x 11 , x 1 }
Is. The additional joint probability calculation processing unit 909a calculates the probability that the set of the delay vector and the set of the delay vector and the scalar value y t having the same value as the scalar value y t exist.

第一除算器910は、付加同時確率演算処理部909aが出力する確率p(yt∩yt-τ dy, xt-τ dx)を被除数とし、同時確率演算処理部908aが出力する確率p(yt-τ dy, xt-τ dx)を除数として、除算する。第一除算器910の出力データは条件付確率p(yt|yt-τ dy,xt-τ dx)となる。 The first divider 910 uses the probability p (y t ∩ y t dy , x t-τ dx ) output by the additional simultaneous probability calculation processing unit 909 as a divisor, and the probability p output by the simultaneous probability calculation processing unit 908a. Divide by using (y t-τ dy , x t-τ dx ) as a divisor. The output data of the first divider 910 is a conditional probability p (y t | y t-τ dy , x t-τ dx ).

左遅延ベクトル907(yt-τ dy)は、同時確率演算処理部908bに入力される。
同時確率演算処理部908bは、正規化左epoch903に含まれる全ての遅延ベクトルの組の中で左遅延ベクトル907(yt-τ dy)と同じ値の組が存在する確率p(yt-τ dy)を演算する。
The left delay vector 907 (y t-τ dy ) is input to the joint probability calculation processing unit 908b.
The joint probability calculation processing unit 908b has a probability p (y t-τ ) that a set having the same value as the left delay vector 907 (y t-τ dy ) exists among all the sets of delay vectors included in the normalized left echo 903. dy ) is calculated.

前述と同様に、同時確率演算処理部908bの実例を挙げるならば、同時確率p(yt-τ dy)とは、時刻tを600から41+10=51まで変化させることで得られる遅延ベクトルの群のうち、所望の時刻tにおける遅延ベクトルと同じ値の遅延ベクトルの組が存在する確率を指す。例えばt=600のとき、遅延ベクトルの組は、
{y590 5}={y590,y580,y570,y560,y550}
である。同時確率演算処理部908bは、この遅延ベクトルの組と同じ値の遅延ベクトルの組が存在する確率を計算する。
Similar to the above, to give an example of the joint probability calculation processing unit 908b, the joint probability p (y t-τ dy ) is a group of delay vectors obtained by changing the time t from 600 to 41 + 10 = 51. Of these, it refers to the probability that a set of delay vectors having the same value as the delay vector at a desired time t exists. For example, when t = 600, the set of delay vectors is
{y 590 5 } = {y 590 , y 580 , y 570 , y 560 , y 550 }
Is. The joint probability calculation processing unit 908b calculates the probability that a set of delay vectors having the same value as this set of delay vectors exists.

左遅延ベクトル907(yt-τ dy)と、正規化左epoch903から取り出したスカラ値ytは、付加同時確率演算処理部909bに入力される。
付加同時確率演算処理部909bは、正規化右epoch902と正規化左epoch903及びスカラ値ytに含まれる全ての遅延ベクトルの組の中で、左遅延ベクトル907(yt-τ dy)及びスカラ値ytと同じ値の組が存在する確率p(yt∩yt-τ dy)を演算する。
The left delay vector 907 (y t-τ dy ) and the scalar value y t taken out from the normalized left echo 903 are input to the addition joint probability calculation processing unit 909b.
The additional simultaneous probability calculation processing unit 909b includes the left delay vector 907 (y t-τ dy ) and the scalar value in the set of all the delay vectors included in the normalized right echo 902, the normalized left echo 903, and the scalar value y t . Calculate the probability p (y t ∩ y t-τ dy ) that a set of the same values as y t exists.

前述と同様に、付加同時確率演算処理部909bの実例を挙げるならば、付加同時確率p(yt∩yt-τ dy)とは、時刻tを600から41+10=51まで変化させることで得られる遅延ベクトルの群及びytのうち、所望の時刻tにおける遅延ベクトル及びytと同じ値の遅延ベクトル及びytの組が存在する確率を指す。例えばt=600のとき、遅延ベクトル及びytの組は、
{y600,y590 5}={y600,y590,y580,y570,y560,y550}
である。付加同時確率演算処理部909bは、この遅延ベクトルの組及びytと同じ値の遅延ベクトル及びytの組が存在する確率を計算する。
Similar to the above, to give an example of the additional simultaneous probability calculation processing unit 909b, the additional simultaneous probability p (y t ∩ y t-τ dy ) can be obtained by changing the time t from 600 to 41 + 10 = 51. It refers to the probability that a set of a delay vector having the same value as the delay vector and yt exists at a desired time t among the group of delay vectors and yt. For example, when t = 600, the set of delay vector and yt is
{y 600 , y 590 5 } = {y 600 , y 590 , y 580 , y 570 , y 560 , y 550 }
Is. The additional joint probability calculation processing unit 909b calculates the probability that this set of delay vectors and the set of delay vectors and yt having the same value as yt exist.

第二除算器911は、確率p(yt∩yt-τ dy)を被除数とし、確率p(yt-τ dy)を除数として、除算する。第二除算器911の出力は条件付確率p(yt|yt-τ dy)となる。 The second divider 911 divides with the probability p (y t ∩ y t - τ dy ) as the divisor and the probability p (y t-τ dy ) as the divisor. The output of the second divider 911 is a conditional probability p (y t | y t-τ dy ).

第三除算器912は、条件付確率p(yt|yt-τ dy,xt-τ dx)を被除数とし、条件付確率p(yt|yt-τ dy)を除数として除算する。第三除算器912の出力は対数演算処理部913に入力される。
対数演算処理部913は第三除算器912から入力された値の自然対数を演算する。
対数演算処理部913の出力データは、乗算器914によって第一除算器910が出力する条件付確率p(yt|yt-τ dy,xt-τ dx)と乗算される。
乗算器914が出力する評価値は、入出力制御部310の制御に従って総和演算処理部915に入力され、全ての遅延ベクトルにおける評価値の総和を演算して、左右移動エントロピーを出力する。
The third divider 912 divides the conditional probability p (y t | y t-τ dy , x t-τ dx ) as the divisor and the conditional probability p (y t | y t-τ dy ) as the divisor. .. The output of the third divider 912 is input to the logarithmic operation processing unit 913.
The logarithm calculation processing unit 913 calculates the natural logarithm of the value input from the third divider 912.
The output data of the logarithmic operation processing unit 913 is multiplied by the conditional probability p (y t | y t-τ dy , x t-τ dx ) output by the first divider 910 by the multiplier 914.
The evaluation value output by the multiplier 914 is input to the total sum calculation processing unit 915 under the control of the input / output control unit 310, the sum of the evaluation values in all the delay vectors is calculated, and the left-right movement entropy is output.

[精神疾患推定装置101:右左移動エントロピー演算処理部711]
図10は、右左移動エントロピー演算処理部711の詳細を示すブロック図である。
正規化右epoch902と正規化左epoch903の配置が入れ替わり、これによって右遅延ベクトル906と左遅延ベクトル907の配置も入れ替わった以外は、全ての機能ブロックが図9と同じであるので、詳細は割愛する。
乗算器914が出力する評価値は、入出力制御部310の制御に従って総和演算処理部915に入力され、全ての遅延ベクトルにおける評価値の総和を演算して、右左移動エントロピーを出力する。
[Mental illness estimation device 101: Right-left moving entropy calculation processing unit 711]
FIG. 10 is a block diagram showing details of the right-left moving entropy calculation processing unit 711.
All functional blocks are the same as in FIG. 9, except that the arrangements of the normalized right echo 902 and the normalized left echo 903 are exchanged, and the arrangements of the right delay vector 906 and the left delay vector 907 are also exchanged, so the details are omitted. ..
The evaluation value output by the multiplier 914 is input to the total sum calculation processing unit 915 under the control of the input / output control unit 310, the sum of the evaluation values in all the delay vectors is calculated, and the right-left movement entropy is output.

[精神疾患推定装置101:シミュレーション演算による性能]
図11は、本発明の第一の実施形態に係る精神疾患推定装置101の、ROC曲線(Receiver Operating Characteristic:受信者操作特性)を示すグラフである。
図11中、「Baseline」は平均値のみの結果を、「TranEn」は移動エントロピーのみの結果を、「SampEn」はサンプルエントロピーのみの結果を、「All」は平均値、移動エントロピー、サンプルエントロピー全てを用いた結果を示す。
AUC(Area Under the Curve)が0.9と極めて1に近い結果を出力していることから、本発明の第一の実施形態に係る精神疾患推定装置101は精神疾患に対して高い推定精度を備えていると言える。
[Mental illness estimation device 101: Performance by simulation calculation]
FIG. 11 is a graph showing a ROC curve (Receiver Operating Characteristic) of the mental illness estimation device 101 according to the first embodiment of the present invention.
In FIG. 11, "Baseline" is the result of only the average value, "TranEn" is the result of only the mobile entropy, "SampEn" is the result of only the sample entropy, and "All" is the average value, the mobile entropy, and the sample entropy. The result using is shown.
Since the AUC (Area Under the Curve) outputs a result of 0.9, which is extremely close to 1, the mental illness estimation device 101 according to the first embodiment of the present invention has high estimation accuracy for mental illness. It can be said that it is prepared.

本発明の第一の実施形態及び第二の実施形態に係る精神疾患推定装置が推定可能な精神疾患には、ADHD、ASD、統合失調症、うつ病等の他、認知症も推定が可能であるものと思われる。特に、認知症の一種であるアルツハイマー病では、発症前のMCI期から瞳孔径制御の起点である青斑核に異常が現れることが非特許文献5にて報告されている。このような早期の青斑核の機能不全を示す指標として瞳孔反応利用できる可能性が考えられる。 The psychiatric disorders that can be estimated by the psychiatric disorder estimator according to the first embodiment and the second embodiment of the present invention include ADHD, ASD, schizophrenia, depression, and dementia. There seems to be one. In particular, in Alzheimer's disease, which is a type of dementia, it has been reported in Non-Patent Document 5 that abnormalities appear in the locus coeruleus, which is the starting point of pupil diameter control, from the MCI stage before the onset. It is possible that the pupillary reaction can be used as an indicator of such early locus coeruleus dysfunction.

以上説明した実施形態には、以下に示す変形例を採用し得る。
(1)図8にて説明したm次元ベクトル生成処理部803及びm+1次元ベクトル生成処理部804は、以下に示す処理手順も可能である。
m次元ベクトル生成処理部803は、正規化epoch802のうち、時系列において隣接するm個の要素よりなる、m次元のベクトルを2つ、作成する。
今、xm i ={xi,xi+1,…,xi+m-1}であるとき、xm j ={xj,xj+1,…xj+m-1}である。そして、iとjには以下の条件が課せられる。
(i != j, i= 1,2,3,…,N-m-1, j=i+1,i+2,i+3,…,N-m)
In the embodiment described above, the following modification can be adopted.
(1) The m-dimensional vector generation processing unit 803 and the m + 1-dimensional vector generation processing unit 804 described with reference to FIG. 8 can also perform the processing procedure shown below.
The m-dimensional vector generation processing unit 803 creates two m-dimensional vectors composed of m adjacent elements in the time series in the normalized epoch 802.
Now, when x m i = {x i , x i + 1 ,…, x i + m-1 }, then x m j = {x j , x j + 1 ,… x j + m-1 } be. The following conditions are imposed on i and j.
(i! = j, i = 1,2,3,…, Nm-1, j = i + 1, i + 2, i + 3,…, Nm)

m次元ベクトル生成処理部803から出力される2つのベクトルは、ノルム演算処理部805aに入力される。
ノルム演算処理部805aは、ベクトルxm iとxm jを減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を出力する。
ノルムの絶対値はコンパレータ806aによって閾値r807と比較され、閾値r807未満であった場合、コンパレータ806aは論理の「真」を出力する。
確率演算処理部808aは、ノルム演算処理部805aが出力するベクトルの組毎にコンパレータ806aの論理出力を計数して、ノルムの絶対値が閾値r807未満である確率Cm(r)を出力する。
The two vectors output from the m-dimensional vector generation processing unit 803 are input to the norm calculation processing unit 805a.
The norm calculation processing unit 805a outputs the absolute value of the norm of the composite vector obtained by subtracting the vectors x m i and x m j .
The absolute value of the norm is compared to the threshold value r807 by the comparator 806a, and if it is less than the threshold value r807, the comparator 806a outputs the "true" of logic.
The probability calculation processing unit 808a counts the logical output of the comparator 806a for each set of vectors output by the norm calculation processing unit 805a, and outputs the probability Cm (r) that the absolute value of the norm is less than the threshold value r807.

m次元ベクトル生成処理部803の演算処理について、実例を挙げて説明する。
本発明の実施形態において、epochが2秒、サンプリング周波数が300Hzであるので、サンプル数Nは600である。mは2である。
右epoch705であるデータ列Xは、X={x1, x2, …, xt, …, xN}={x1, x2, …, xt, …, x600}
左epoch706であるデータ列Yは、Y={y1, y2, …, yt, …, yN}={y1, y2, …, yt, …, y600}
ベクトルxm i={xi,xi+1},i=1,2,3,…N-m-1 ということなので、i=1,2,3,…,597となる。ベクトルxm iは、x2 1={x1,x2}, x2 3={x3,x4}, x2 4={x4,x5},…, x2 597={x597,x598} となる。
これに対し、ベクトルxm j ={xj,xj+1},j=m+1,m+2,m+3,…N-m+1 ということなので、 j=3,4,5,…599となる。ベクトルxm jは、x2 3={x3,x4}, x2 4={x4,x5}, x2 5={x5,x6}, …, x2 599={x599,x600}となる。
The arithmetic processing of the m-dimensional vector generation processing unit 803 will be described with reference to an actual example.
In the embodiment of the present invention, the echo is 2 seconds and the sampling frequency is 300 Hz, so that the number of samples N is 600. m is 2.
The data string X on the right echo705 is X = {x 1 , x 2 ,…, x t ,…, x N } = {x 1 , x 2 ,…, x t ,…, x 600 }.
The data string Y on the left echo 706 is Y = {y 1 , y 2 ,…, y t ,…, y N } = {y 1 , y 2 ,…, y t ,…, y 600 }
Since the vector x m i = {xi, xi + 1}, i = 1,2,3,… Nm-1, i = 1,2,3,…, 597. The vector x m i is x 2 1 = {x 1 , x 2 }, x 2 3 = {x 3 , x 4 }, x 2 4 = {x 4 , x 5 },…, x 2 597 = {x It becomes 597 , x 598 }.
On the other hand, the vector x m j = {x j , x j + 1 }, j = m + 1, m + 2, m + 3,… N-m + 1, so j = 3,4,5 , ... 599. The vector x m j is x 2 3 = {x 3 , x 4 }, x 2 4 = {x 4 , x 5 }, x 2 5 = {x 5 , x 6 },…, x 2 599 = {x It becomes 599 , x 600 }.

m次元ベクトル生成処理部803は、先ず、i=1のベクトルx2 1={x1,x2}に対して、j=2,3,4,…599とするベクトルx2 2={x2,x3}, x2 3={x3,x4}, x2 4={x4,x5},…, x2 599={x599,x600}を、順次、ノルム演算処理部805aへ出力する。
ノルム演算処理部805aは、m次元ベクトル生成処理部803から入力される、ベクトルx2 1={x1,x2}からベクトルx2 2={x2,x3}を減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を演算する。
First, the m-dimensional vector generation processing unit 803 sets j = 2,3,4, ... 599 for the vector x 2 1 = {x 1 , x 2 } of i = 1, and the vector x 2 2 = {x. 2 , x 3 }, x 2 3 = {x 3 , x 4 }, x 2 4 = {x 4 , x 5 },…, x 2 599 = {x 599 , x 600 }, sequentially, norm arithmetic processing Output to unit 805a.
The norm calculation processing unit 805a is a composite vector obtained by subtracting the vector x 2 2 = {x 2 , x 3 } from the vector x 2 1 = {x 1 , x 2 } input from the m-dimensional vector generation processing unit 803. Calculate the absolute value of the norm.

次にノルム演算処理部805aは、m次元ベクトル生成処理部803から順次入力される、ベクトルx2 1={x1,x2}からベクトルx2 3={x3,x4}を減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を演算、ベクトルx2 1={x1,x2}からベクトルx2 4={x4,x5}を減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を演算、…、ベクトルx2 1={x1,x2}からベクトルx2 599={x599,x600}を減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を演算する。 Next, the norm calculation processing unit 805a subtracts the vector x 2 3 = {x 3 , x 4 } from the vector x 2 1 = {x 1 , x 2 } sequentially input from the m-dimensional vector generation processing unit 803. Calculate the absolute value of the norm of the composite vector, calculate the absolute value of the norm of the composite vector by subtracting the vector x 2 4 = {x 4 , x 5 } from the vector x 2 1 = {x 1 , x 2 }, ..., Calculate the absolute norm of the composite vector by subtracting the vector x 2 599 = {x 599 , x 600 } from the vector x 2 1 = {x 1 , x 2 }.

次にm次元ベクトル生成処理部803は、iを1インクリメントする。そして、i=2のベクトルx2 2={x2,x3}に対し、j=3,4,5,…599とするベクトルx2 3={x3,x4}, x2 4={x4,x5}, x2 5={x5,x6},…, x2 599={x599,x600}を、順次、ノルム演算処理部805aへ出力する。
ノルム演算処理部805aは、m次元ベクトル生成処理部803から入力される、ベクトルx2 2={x2,x3}から、ベクトルx2 3={x3,x4}を減算した合成ベクトルのノルムの絶対値を演算する。以下同様に、ノルム演算処理部805aはm次元ベクトル生成処理部803から順次入力されるベクトルの差のノルムの絶対値を演算する。
Next, the m-dimensional vector generation processing unit 803 increments i by one. Then, for the vector x 2 2 = {x 2 , x 3 } of i = 2, the vector x 2 3 = {x 3 , x 4 }, x 2 4 = where j = 3,4,5,… 599 {x 4 , x 5 }, x 2 5 = {x 5 , x 6 },…, x 2 599 = {x 599 , x 600 } are sequentially output to the norm calculation processing unit 805a.
The norm calculation processing unit 805a is a composite vector obtained by subtracting the vector x 2 3 = {x 3 , x 4 } from the vector x 2 2 = {x 2 , x 3 } input from the m-dimensional vector generation processing unit 803. Calculates the absolute value of the norm of. Similarly, the norm calculation processing unit 805a calculates the absolute value of the norm of the difference between the vectors sequentially input from the m-dimensional vector generation processing unit 803.

m+1次元ベクトル生成処理部804は、正規化epoch802のうち、時系列において隣接する(m+1)個の要素よりなる、(m+1)次元のベクトルを2つ作成する。
以下、m+1次元ベクトル生成処理部804はm次元ベクトル生成処理部803と同様の演算処理を行う。
The m + 1 dimensional vector generation processing unit 804 creates two (m + 1) dimensional vectors composed of (m + 1) adjacent elements in the time series in the normalized epoch 802.
Hereinafter, the m + 1 dimensional vector generation processing unit 804 performs the same arithmetic processing as the m dimensional vector generation processing unit 803.

(2)瞳孔径複雑性演算処理部306は、瞳孔径データ列の複雑性を数値化するため、サンプルエントロピーを演算した。瞳孔径データ列の複雑性の指標を演算する方法はサンプルエントロピーに限られない。サンプルエントロピーの他にも、瞳孔径データ列の複雑性の指標を演算する方法として、例えばHiguchiのフラクタル次元(Higuchi fractal dimension)や、Omega-complexityを利用してもよい。 (2) Pupil diameter complexity calculation processing unit 306 calculated the sample entropy in order to quantify the complexity of the pupil diameter data sequence. The method of calculating the index of the complexity of the pupil diameter data sequence is not limited to the sample entropy. In addition to the sample entropy, for example, Higuchi's fractal dimension or Omega-complexity may be used as a method for calculating an index of the complexity of the pupil diameter data sequence.

サンプルエントロピー以外に実現可能な複雑性の指標の一例として、相関次元を以下に説明する。相関次元は、確率論的なサンプルエントロピーとは異なり、決定論的な複雑性を実現する。
m次元ベクトル生成処理部803が生成するxm i={xi,xi+1,…,xi+m-1} xm j={xj,xj+1,…,xj+m-1}に対して、xm iを中心とした半径εの球内に入る確率を以下の式(5)とする。
As an example of a feasible index of complexity other than sample entropy, the correlation dimension will be described below. Correlation dimension, unlike stochastic sample entropy, realizes deterministic complexity.
x m i = {x i , x i + 1 ,…, x i + m-1 } x m j = {x j , x j + 1 ,…, x j + generated by the m-dimensional vector generation processing unit 803 For m-1 }, the probability of entering a sphere with a radius ε centered on x m i is given by the following equation (5).

Figure 2022061146000005
Figure 2022061146000005

Figure 2022061146000006
Figure 2022061146000006

Figure 2022061146000007
Figure 2022061146000007

その他の決定論的な複雑性を表する指標としては、最大リアプノフ指数などがある。 Other indicators of deterministic complexity include the maximum Lyapunov exponent.

Figure 2022061146000008
Figure 2022061146000008

(3)瞳孔径因果性演算処理部305は、瞳孔径データ列の、左右の因果性を数値化するため、移動エントロピーを演算した。因果性に関連する他の量として、瞳孔径データ列の左右相互の同期性の尺度を演算する方法は移動エントロピーに限られない。移動エントロピーの他にも、左右の瞳孔径時系列の相互相関係数や相互情報量によって評価してもよい。移動エントロピーとは異なり、相互相関係数や相互情報量を用いる場合、左から右、右から左といった方向性はなくなるが、図7にて示したように、左から右、右から左といった方向性を有する移動エントロピーに対して平均値を演算しているので、相互相関係数や相互情報量を採用したとしても特に問題にはならない。 (3) The pupil diameter causality calculation processing unit 305 calculated the moving entropy in order to quantify the left and right causality of the pupil diameter data string. As another quantity related to causality, the method of calculating the left-right reciprocity measure of the pupil diameter data sequence is not limited to mobile entropy. In addition to the mobile entropy, it may be evaluated by the mutual correlation coefficient and the mutual information amount of the left and right pupil diameter time series. Unlike mobile entropy, when mutual correlation coefficient and mutual information amount are used, the direction of left to right and right to left disappears, but as shown in FIG. 7, the direction of left to right and right to left. Since the average value is calculated for the mobile entropy having the property, there is no particular problem even if the mutual correlation coefficient or the mutual information amount is adopted.

移動エントロピー以外に時系列間の因果性を見る指標としては、グレンジャー因果(Granger causality)がある。
また、因果性の代わりに、xiとyiの時系列間の同期の程度を評価しても良い。その場合の指標としては、相互情報量や相関係数などがある。相関係数Rについて、具体的に記載すると、以下の式(6)になる。
In addition to mobile entropy, Granger causality is an index for observing causality between time series.
Also, instead of causality, the degree of synchronization between the x i and y i time series may be evaluated. In that case, the index includes the amount of mutual information and the correlation coefficient. Specifically, the correlation coefficient R is described by the following equation (6).

Figure 2022061146000009
Figure 2022061146000009

Figure 2022061146000010
Figure 2022061146000010

(4)本発明の第一の実施形態では、分類器308を用いて被験者または患者102の精神疾患の罹患率を推定する精神疾患推定装置101を開示した。
本発明の第二の実施形態では、回帰器502を用いて被験者または患者102の精神疾患の重症度を推定する精神疾患推定装置501を開示した。
いずれの精神疾患推定装置も、学習アルゴリズムを用いて精神疾患のパラメータ(罹患率または重症度)を推定する、という点においては共通する。
(4) In the first embodiment of the present invention, a psychiatric disorder estimation device 101 for estimating the morbidity rate of psychiatric disorders of a subject or a patient 102 using a classifier 308 is disclosed.
In the second embodiment of the present invention, a mental illness estimation device 501 for estimating the severity of a mental illness of a subject or a patient 102 using a regression device 502 is disclosed.
All mental illness estimators have in common that they use learning algorithms to estimate psychiatric parameters (morbidity or severity).

分類器308と回帰器502は、瞳孔径平均演算処理部304が出力する瞳孔径平均値と、瞳孔径因果性演算処理部305が出力する瞳孔径因果性と、瞳孔径複雑性演算処理部306が出力する瞳孔径複雑性に基づいて、被験者または患者102の複数の精神疾患における罹患率または重症度を出力する精神疾患推定処理部という上位概念で括ることができる。 The classifier 308 and the retriever 502 have a pupil diameter average value output by the pupil diameter average calculation processing unit 304, a pupil diameter causality output by the pupil diameter causality calculation processing unit 305, and a pupil diameter complexity calculation processing unit 306. Based on the pupil diameter complexity output by, it can be summarized by the superordinate concept of a mental illness estimation processing unit that outputs the morbidity or severity of a plurality of mental illnesses of a subject or patient 102.

(5)本発明に係る精神疾患推定装置は、交感神経系と副交感神経系の挙動が、瞳孔径に影響することを利用している。そして、交感神経系と副交感神経系の挙動によって推定できる現象は、精神疾患に留まらない。
瞳孔径は人間の注意、覚醒機能を反映すると考えられている。自動車等の運転では、不注意による事故が問題となる。そこで、瞳孔径指標から、ドライバーの気が散っている状態や、覚醒が低下するなどして、運転に集中できていない状態を判別できる可能性が考えられる。
(5) The psychiatric disorder estimation device according to the present invention utilizes the fact that the behavior of the sympathetic nervous system and the parasympathetic nervous system affects the pupil diameter. Phenomena that can be estimated from the behavior of the sympathetic nervous system and the parasympathetic nervous system are not limited to mental illness.
Pupil diameter is thought to reflect human attention and alertness. Inadvertent accidents are a problem when driving a car or the like. Therefore, from the pupil diameter index, it may be possible to determine a state in which the driver is distracted or a state in which he / she is not able to concentrate on driving due to a decrease in arousal.

そこで、自動車の運転席の天井、サンバイザーの周縁部分に眼球運動計測装置103を設置し、ドライバーの集中力が低下している状態、及び覚醒が低下している状態を推定する精神疾患推定装置101を、眼球運動計測装置103に接続する。自動車に精神疾患推定装置101を設けることで、ドライバーが眠気に襲われるより以前の状況から、早期に危険を知らせるアラームを鳴動させることが可能になる。 Therefore, an eye movement measuring device 103 is installed on the ceiling of the driver's seat of the automobile and on the peripheral portion of the sun visor to estimate a state in which the driver's concentration is reduced and a state in which arousal is reduced. The 101 is connected to the eye movement measuring device 103. By providing the mental illness estimation device 101 in the automobile, it is possible to sound an alarm informing the driver of the danger at an early stage from the situation before the driver is drowsy.

すなわち、本発明に係る精神疾患推定装置が推定する現象は、精神疾患に限られない。したがって、本発明に係る精神疾患推定装置は、精神疾患のみならず、被験者または患者102の集中力が低下している状態、及び覚醒が低下している状態をも推定可能な、精神神経活動推定装置という上位概念で言い換えることが可能である。 That is, the phenomenon estimated by the mental illness estimation device according to the present invention is not limited to the mental illness. Therefore, the mental illness estimation device according to the present invention can estimate not only the mental illness but also the state in which the subject or the patient 102 has decreased concentration and the state in which the arousal is decreased. It can be paraphrased by the superordinate concept of a device.

本発明の実施形態では、精神疾患推定装置を開示した。
精神疾患推定装置101及び精神疾患推定装置501は、被験者または患者102の瞳孔径データ列から、瞳孔径平均値、瞳孔径因果性、瞳孔径複雑性の3つのスカラ値を算出して、学習アルゴリズムに基づく分類器308または回帰器502に投入する。これにより精神疾患推定装置101及び精神疾患推定装置501は、被験者または患者102の精神疾患罹患可能性、あるいは精神疾患の重症度を、極めて客観的に推定することが可能になる。
In the embodiment of the present invention, the mental illness estimation device is disclosed.
The mental illness estimation device 101 and the mental illness estimation device 501 calculate three scalar values of pupil diameter average value, pupil diameter causality, and pupil diameter complexity from the pupil diameter data sequence of the subject or patient 102, and a learning algorithm. It is input to the classifier 308 or the regressor 502 based on the above. This makes it possible for the mental illness estimation device 101 and the mental illness estimation device 501 to extremely objectively estimate the susceptibility to mental illness or the severity of mental illness of the subject or patient 102.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and other modifications and applications are provided as long as they do not deviate from the gist of the present invention described in the claims. including.

101…精神疾患推定装置、102…患者、103…眼球運動計測装置、104…顎台、201…バス、202…CPU、203…ROM、204…RAM、205…表示部、206…操作部、207…不揮発性ストレージ、208…NIC、301…左右瞳孔径データファイル、302…サンプル数規定処理部、303…LPF、304…瞳孔径平均演算処理部、305…瞳孔径因果性演算処理部、306…瞳孔径複雑性演算処理部、307…特徴ベクトル演算処理部、308…分類器、309…近似関数パラメータ、310…入出力制御部、401…学習器、402…左右瞳孔径データファイル、403…教師データ、501…精神疾患推定装置、502…回帰器、503…近似関数パラメータ、601…学習器、602…教師データ、701…右瞳孔径データ、702…左瞳孔径データ、703…第一平均値演算処理部、704…データ細分化処理部、705…右epoch、706…左epoch、707…スイッチ、708…サンプルエントロピー演算処理部、709…第二平均値演算処理部、710…左右移動エントロピー演算処理部、711…右左移動エントロピー演算処理部、712…第三平均値演算処理部、801…Zスコア化処理部、802…正規化epoch、803…m次元ベクトル生成処理部、804…m+1次元ベクトル生成処理部、805a、805b…ノルム演算処理部、806a、806b…コンパレータ、807…閾値r、808a、808b…確率演算処理部、809…除算器、810…対数演算処理部、811…乗算器、812…負値、901…ビン幅調整処理部、902…正規化右epoch、903…正規化左epoch、904a、904b…遅延ベクトル生成処理部、905…遅延ベクトル設定値、906…右遅延ベクトル、907…左遅延ベクトル、908a、908b…同時確率演算処理部、909a、909b…付加同時確率演算処理部、910…第一除算器、911…第二除算器、912…第三除算器、913…対数演算処理部、914…乗算器、915…総和演算処理部 101 ... mental disease estimation device, 102 ... patient, 103 ... eye movement measuring device, 104 ... jaw stand, 201 ... bus, 202 ... CPU, 203 ... ROM, 204 ... RAM, 205 ... display unit, 206 ... operation unit, 207 ... Non-volatile storage, 208 ... NIC, 301 ... Left and right pupil diameter data file, 302 ... Sample number regulation processing unit, 303 ... LPF, 304 ... Puppy diameter average calculation processing unit, 305 ... Puppy diameter causal calculation processing unit, 306 ... Puppy diameter complexity arithmetic processing unit, 307 ... feature vector arithmetic processing unit, 308 ... classifier, 309 ... approximate function parameter, 310 ... input / output control unit, 401 ... learner, 402 ... left and right pupil diameter data file, 403 ... teacher Data, 501 ... Psychiatric disease estimator, 502 ... Retractor, 503 ... Approximate function parameter, 601 ... Learner, 602 ... Teacher data, 701 ... Right pupil diameter data, 702 ... Left pupil diameter data, 703 ... First average value Arithmetic processing unit, 704 ... Data subdivision processing unit, 705 ... Right epoch, 706 ... Left epoch, 707 ... Switch, 708 ... Sample entropy calculation processing unit, 709 ... Second average value calculation processing unit, 710 ... Left / right movement entropy calculation Processing unit, 711 ... right / left movement entropy calculation processing unit, 712 ... third average value calculation processing unit, 801 ... Z scoring processing unit, 802 ... normalized epoch, 803 ... m-dimensional vector generation processing unit, 804 ... m + 1-dimensional vector Generation processing unit, 805a, 805b ... Norm calculation processing unit, 806a, 806b ... Comparator, 807 ... Threshold r, 808a, 808b ... Probability calculation processing unit, 809 ... Divider, 810 ... Logarithmic processing unit, 811 ... Multiplier, 812 ... Negative value, 901 ... Bin width adjustment processing unit, 902 ... Normalized right echo, 903 ... Normalized left echo, 904a, 904b ... Delay vector generation processing unit, 905 ... Delay vector setting value, 906 ... Right delay vector, 907 ... Left delay vector, 908a, 908b ... Simultaneous probability calculation processing unit, 909a, 909b ... Additional simultaneous probability calculation processing unit, 910 ... First divider, 911 ... Second divider, 912 ... Third divider, 913 ... Logarithmic arithmetic processing unit, 914 ... Multiplier, 915 ... Total arithmetic processing unit

Claims (5)

被験者または患者の左右の目の瞳孔径を連続的に計測した左右瞳孔径データから、瞳孔径の平均値を算出する瞳孔径平均演算処理部と、
前記左右瞳孔径データから、瞳孔径の変動パターンの規則性を算出する瞳孔径複雑性演算処理部と、
前記左右瞳孔径データから、左右の瞳孔径の因果性を算出する瞳孔径因果性演算処理部と、
前記瞳孔径平均演算処理部が出力する瞳孔径平均値と、前記瞳孔径因果性演算処理部が出力する瞳孔径因果性と、前記瞳孔径複雑性演算処理部が出力する瞳孔径複雑性に基づいて、前記被験者または患者の複数の精神疾患における罹患率及び/または重症度を出力する精神疾患推定処理部と
を具備する、精神神経活動推定装置。
A pupil diameter averaging processing unit that calculates the average value of the pupil diameter from the left and right pupil diameter data that continuously measures the pupil diameter of the left and right eyes of the subject or patient.
From the left and right pupil diameter data, a pupil diameter complexity calculation processing unit that calculates the regularity of the variation pattern of the pupil diameter, and
A pupil diameter causality calculation processing unit that calculates the causality of the left and right pupil diameters from the left and right pupil diameter data,
Based on the pupil diameter average value output by the pupil diameter average calculation processing unit, the pupil diameter causality output by the pupil diameter causal calculation processing unit, and the pupil diameter complexity output by the pupil diameter complexity calculation processing unit. A psychiatric activity estimation device comprising a psychiatric disorder estimation processing unit that outputs the morbidity rate and / or severity of the subject or patient in a plurality of psychiatric disorders.
前記精神疾患推定処理部は、前記被験者または患者の複数の精神疾患における罹患率を出力する分類器である、
請求項1に記載の精神神経活動推定装置。
The mental illness estimation processing unit is a classifier that outputs the morbidity rate of the subject or patient in a plurality of mental illnesses.
The neuropsychiatric activity estimation device according to claim 1.
前記精神疾患推定処理部は、前記被験者または患者の複数の精神疾患における重症度を出力する回帰器である、
請求項1に記載の精神神経活動推定装置。
The psychiatric disorder estimation processing unit is a regressor that outputs the severity of the subject or patient in a plurality of psychiatric disorders.
The neuropsychiatric activity estimation device according to claim 1.
前記瞳孔径複雑性演算処理部は、前記左右瞳孔径データのサンプルエントロピーの平均値を演算する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の精神神経活動推定装置。
The pupil diameter complexity calculation processing unit calculates the average value of the sample entropy of the left and right pupil diameter data.
The neuropsychiatric activity estimation device according to any one of claims 1 to 3.
前記瞳孔径因果性演算処理部は、前記左右瞳孔径データの移動エントロピーの平均値を演算する、
請求項1~3のいずれか一項に記載の精神神経活動推定装置。
The pupil diameter causality calculation processing unit calculates the average value of the moving entropy of the left and right pupil diameter data.
The neuropsychiatric activity estimation device according to any one of claims 1 to 3.
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JP6343939B2 (en) 2014-01-14 2018-06-20 オムロン株式会社 Health management support system
US20190191995A1 (en) 2017-07-28 2019-06-27 Pupilscan Corporation Systems and Methods for Capturing and Analyzing Pupil Images to Determine Toxicology and Neurophysiology
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Mahesh et al. Cognitive Based Attention Deficit Hyperactivity Disorder Detection with Ability Assessment Using Auto Encoder Based Hidden Markov Model
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