JP3954597B2 - 生体光計測装置および光計測方法 - Google Patents
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Description
第1ステップ:入力データのFFTを計算し、その結果をベクトルyに格納する。
第2ステップ:2.要素h(i)が、つぎの値をもつベクトルhを作成する。
i=1,(n/2)+1に対して、1
i=2,3,---,(n/2)に対して、2
i=(n/2)+2,---,nに対して、0
第3ステップ:yとhの要素単位の積を計算する。
第4ステップ:第3ステップで得られたデータ列の逆FFTを計算し、結果から最初n個の要素を解析信号Z(t)として出力する。
1.元のデータから統計的性質の明確なデータを多数生成する(乱数を利用)。
2.そのランダムデータに対し問題となっている指標を計算する。
3.多数の指標に対する標本値をもとに,元のデータに関する指標の検定を行う。
図3は実施例1における生体計測装置の構成を示すブロック図である。本装置210は図1に示す計測制御用計算機111の計測機能を示す部分に対応する。A/D変換器110とのインタフェース201、一連の処理を行うCPU202、プログラムやデータを格納する記憶装置203、外部機器205とのインタフェース204、およびこれらを接続するバス206から構成される。また、バス206には表示手段211、キーボード212およびポインティングデバイス(例えばマウス)213が接続され、計測制御用計算機111のオペレータによるデータの入力あるいは解析結果のオペレータへの提示のために使用される。ここでは、記憶装置203に記憶されるプログラムとして、信号に必要なフィルタリングを施すフィルタリングプログラム、フィルタリングされた信号群あるいは外部信号から位相同期性を解析する位相同期性解析プログラム、位相同期性解析の結果から神経活動を検出する活動検出プログラム、検出された神経活動を分かりやすい形でユーザに提示するための画像化プログラムを備えるものとされている。検出結果は表示手段211に表示される。記憶装置203に保存されたプログラムは中央演算処理装置202によって解釈され実行される。
実施例2は、刺激・タスク命令シーケンスとして、被験者に野球の実況放送の録音を聞かせながら、自分がバッターとして立っている様子を想像するという課題を試行してもらったときの活動の評価に関する。図5(A)は実施例2のプローブの構成例と配置を模視的に示すとともに、位相同期性の評価結果を示す図である。図に卵形の線で示す図は頭を上からみた図をイメージし、上部に三角で示す図形は鼻が見えていることをイメージした図である。前頭部、左右側頭部および後頭部にプローブ1、プローブ2,3およびプローブ4を配置する。プローブ1およびプローブ2,3は、それぞれ22の計測チャンネルを得られるようにプローブを構成し、プローブ4は24の計測チャンネルを得られるようにプローブを構成した。
(A)は実施例2のプローブの構成例と配置を模視的に示すとともに、位相同期性の結果を示す図、(B)は、図5(A)に示す結果を、図4(E)で示したのと同様に、可視化して頭を上からみた図をイメージ上に表示した図である。
ところで、実施例2では、被験者の脳活動の結果を録音の聴解を基準信号として評価したものであるが、得られた結果の位相同期性の高さを評価して、高い位相同期性を示すチャンネルの信号を基準信号として評価することにより、より脳活動の動作領域を厳密に評価することができる。
ところで、脳活動は、脳の領域の全範囲で同時に起こる分けではなく、脳のある領域の脳活動が、他の領域の脳活動を誘引するといった、時系列な動作であることが知られている。実施例3では、前記実施例2の実験結果を時系列な脳活動の動作として評価する実験を行った例である。
脳活動の時間的な変化を動画的に検討するには、先に述べたように、同期状態の時間変化を検討するために、短い(数百点程度のデータを含む)時間窓を設定し、その期間での統計的指標としてのSIを求め、時間窓の中心時刻のSIとし、時間窓を一定時間ごとにずらしていくことで、SIの時間変化を求めることでも実現できる。例えば、時間窓を一定時間ごとにずらしてSIの時間変化を求め、これを基礎として計測領域の位相同期性を評価し、この結果を、例えば、図7に示すような表示での時間変化として表示するものとすることができる。このような手法によれば、位相差の変化を敏感に捉えることができ、脳における複数の機能を脳の部位がいかなる時間的関連を持って活動しているかを正確に提示することが可能である。
Claims (8)
- 光計測装置を用いた光計測方法であって、
前記光計測装置は、中央演算処理装置と該中央演算処理装置によって実行されるプログラムやデータを格納する記憶装置と表示手段とを備え、被測定対象の複数部位に入射光を入射する光照射手段及び前記入射光の前記被測定対象における通過光量を複数部位で検出する光検出手段に接続され、前記プログラムは、前記光検出手段の検出した前記複数部位の信号を入力信号とし該入力信号と前記被測定対象に提示される刺激・タスク命令シーケンスとの位相同期性を解析する位相同期性解析機能、該位相同期性解析の結果から神経活動を検出する活動検出機能、及び検出された前記神経活動をユーザに提示するための画像化機能を含んでおり、
前記刺激・タスク命令シーケンスを基準位相信号とし、前記入射光に対応して前記光検出手段で検出された信号を前記入力信号として受け取り、
前記入力信号と前記基準位相信号の位相が同期している度合いを示す位相同期性指標を、前記複数部位毎に求め、
前記位相同期性指標の所定のしきい値以上の前記入力信号のみを出力し前記表示手段に表示する、
ことを特徴とする光計測方法。 - 光計測装置を用いた光計測方法であって、
前記光計測装置は、中央演算処理装置と該中央演算処理装置によって実行されるプログラムやデータを格納する記憶装置と表示手段とを備え、被測定対象の複数部位に入射光を入射する光照射手段及び前記入射光の前記被測定対象における通過光量を複数部位で検出する光検出手段に接続され、前記プログラムは、前記光検出手段の検出した前記複数部位の信号を入力信号とし該入力信号と前記被測定対象に提示される刺激・タスク命令シーケンスとの位相同期性を解析する位相同期性解析機能、該位相同期性解析の結果から神経活動を検出する活動検出機能、及び検出された前記神経活動をユーザに提示するための画像化機能を含んでおり、
前記刺激・タスク命令シーケンスを基準位相信号とし、前記入射光に対応して前記光検出手段で検出された信号を前記入力信号として受け取り、
前記入力信号と前記基準位相信号の位相が同期している度合いを示す位相同期性指標を、前記複数部位毎に求め、
該位相同期性指標から前記基準位相信号に対する最も位相同期性の高い通過光量の信号を第2の基準位相信号とし、
該第2の基準位相信号と前記入力信号と位相が同期している度合いを示す第2の位相同期性指標を前記複数部位毎に求め、
該第2の基準位相信号に対する該第2の位相同期性指標の所定のしきい値以上の前記通過光量の信号のみを出力し、前記表示手段に表示する、
ことを特徴とする光計測方法。 - 被験者の頭部表面上の複数部位に入射光を入射させる手段と、
入射部位から所定の距離だけ離れた複数部位で前記入射光の通過光量を検出する手段と、
被験者に対して予め準備された刺激・タスク命令シーケンスを提示する手段と、
前記刺激・タスク命令シーケンスを基準位相信号とし、検出された前記通過光量の信号が前記基準位相信号と位相が同期している度合いを示す位相同期性指標を前記複数部位毎に求め、該位相同期性指標の所定のしきい値以上の検出された前記通過光量の信号のみを被験者の脳活動の計測値として出力する手段と、
前記出力手段の出力を表示する手段と、
よりなることを特徴とする光計測装置。 - 前記脳活動の計測値として出力する手段が、
前記刺激・タスク命令シーケンスを基準位相信号とし、検出された通過光量の信号との位相同期性指標を求め、該位相同期性指標から前記基準位相信号に対する最も位相同期性の高い通過光量の信号を第2の基準位相信号とし、
該第2の基準位相信号と前記検出された通過光量の信号と位相が同期している度合いを示す第2の位相同期性指標を前記複数部位毎に求め、該第2の基準位相信号に対する前記第2の位相同期性指標の所定のしきい値以上の検出された通過光量の信号のみを被験者の脳活動の計測値として出力するように構成された、
ものである請求項3記載の光計測装置。 - 被験者の頭部表面上の複数部位に入射光を入射させる手段と、
入射部位から所定の距離だけ離れた複数部位で前記入射光の通過光量を検出する手段と、
被験者に対して予め準備された刺激・タスク命令シーケンスを提示する手段と、
前記刺激・タスク命令シーケンスを基準位相信号とし、検出された前記通過光量の信号が、前記基準位相信号と位相が同期している度合いを示す位相同期性指標を、前記複数部位毎に求め、該位相同期性指標の所定のしきい値以上の検出された通過光量の信号のみを被験者の脳活動の計測値として出力するとともに、該計測値に対応した信号を被験者の頭部を模したイメージ上に計測位置に対応させて表示する手段と、
よりなることを特徴とする光計測装置。 - 前記計測位置に対応させた表示が、前記位相同期性指標の所定のしきい値の段階に応じた複数の等高線に対応した表示とされる請求項5記載の光計測装置。
- 前記計測位置に対応させた表示が、前記刺激・タスク命令シーケンスへの応答の速さに応じてグループ化された計測位置を、応答の速さに応じた動画として表示するものである請求項5記載の光計測装置。
- 前記位相同期性指標が短い時間窓における信号値で評価され、該時間窓を一定時間ごとにずらして得られた位相同期性指標を基礎として計測領域の位相同期性を評価し、各時間窓での位相同期性指標の所定のしきい値に応じた計測位置を表示して、位相同期性指標の所定のしきい値に応じた計測位置の時間変化を表示するものである請求項5記載の光計測装置。
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