JP5386594B2

JP5386594B2 - 生体光計測装置

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Publication number: JP5386594B2
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Authority: JP
Inventors: 洋和敦森; 大樹佐藤; 雅史木口
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2009-11-27
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2014-01-15
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Description

本発明は、生体内部の情報、特に光吸収物質の濃度変化を、光によって計測する生体光計測装置に関し、特に生体光計測装置で計測したデータを用いて脳活動の評価を支援する情報を提供する生体光計測装置に関する。

生体内部の情報を、簡便で生体に害を与えずに計測する装置が、臨床医療や脳科学等の分野で用いられている。その中でも、特に光を用いた計測法は非常に有効な手段である。その第一の理由は、生体内部の酸素代謝機能は生体中の特定色素（ヘモグロビン、チトクロームａａ３、ミオグロビン等）の濃度に対応しており、これらの色素の濃度は、光の吸収量から求められるからである。また、光計測が有効である第二、第三の理由は、光は光ファイバにより扱いが簡便であり、さらに安全基準の範囲内での使用により生体に害を与えないことが挙げられる。

このような光計測の利点を活かして、可視から赤外の波長の複数の光を用いて生体内部を計測し二次元画像化する生体光計測装置が、例えば、特許文献１に記載されている。この文献に記載の生体光計測装置は、半導体レーザで光を発生させ、発生させた光を光ファイバで導いて被検体の複数箇所に照射し、生体内を透過あるいは反射してきた光を複数箇所で検出し、検出した光を光ファイバによってフォトダイオードまで導き、検出光量から血液循環、血行動態、ヘモグロビン濃度変化などの生体情報を二次元画像化している。

本技術は、気分や感情など何らかの個人の日常的な精神状態を評価する応用が期待されている。従来の機能的核磁気共鳴画像法（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｍａｇｎｅｔｉｃｒｅｓｏｎａｎｃｅｉｍａｇｉｎｇ：ｆＭＲＩ）などの技術は、個人の身体を拘束し、また非常に大きな騒音を発生する環境下で計測する必要があるが、これと比べて、生体光計測技術は、日常的な環境下で簡便な計測ができるという利点を有するからである。
特に、個人の気分や感情などは客観的に把握することが難しいため、生体光計測による精神状態の客観的評価ができると、簡便な計測が可能であるという利点を活かし、日常的な環境下でのメンタルヘルスチェックや感性評価へ展開できる。しかし、従来は、生体光計測による脳の活動信号から個人の精神状態を評価することは不可能であった。

特開平９−９８９７２号公報

脳の活動状態を可視化する生体光計測技術は、気分、感情など個人の精神状態に関する情報を与えるという応用が期待されている。従来のｆＭＲＩは、被験者の身体を拘束し、大きな騒音を発生するという非日常的な環境や計測条件を排除できなかった。一方で、日常的な環境で計測可能な生体光計測技術を用い、気分、感情など個人の精神状態を把握する方法はこれまでなかった。
そこで、本発明では、日常的な環境下において気分や感情などの個人の精神状態を評価する生体光計測装置を提供する。

上記課題を解決するため、本発明による生体光計測装置は、被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射手段と、被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の光検出手段と、前記光照射手段と前記光検出手段の複数の組み合わせにより構成される複数の計測点と、被検体へ異なる複数の課題（第１の課題および第２の課題）を呈示する刺激呈示部と、前記光検出手段で検出された光の強度から前記被検体の内部における酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビン濃度変化に基づくヘモグロビン信号を算出する演算部と、前記ヘモグロビン信号を保存する記憶部とを有し、前記演算部は、第１の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号と、第２の課題に対する別の所定の計測点のヘモグロビン信号とを用いた相対値を算出する。

本発明による生体光計測装置を用いれば、日常的な環境下における気分状態を客観的に評価することが可能である。
また、算出結果を記憶部に保存するように構成することで、保存されたデータに基づき、気分状態の継時的な変化を評価することが可能となる。

本発明の実施例である生体光計測装置の構成を示すブロック図。本発明の実施例である生体光計測装置の記憶部に保存された表を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部の表示例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の第１の計測点と第２の計測点を構成するプローブの例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の構成の一例を示すブロック図。本発明の実施例である生体光計測装置の構成の一例を示すブロック図。本発明の実施例である生体光計測装置の構成の一例を示すブロック図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部の表示例を示す図。空間性WM課題の一例を示す模式図。言語性WM課題の一例を示す模式図。本発明の実施例である生体光計測装置により得られるHb信号の時間変化を示す図。左：空間性WM課題に対する脳活動信号とPOMS抑うつスコアの相関を示す図。右：言語性WM課題に対する脳活動信号とPOMS抑うつスコアの相関を示す図。１５の光照射点と１５の光計測点を交互に３×１０に配置したプローブ構成と計測点、および大脳皮質表面における計測点の位置と、ＤＬＰＦＣと前頭極の領域の概略を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の記憶部に保存された、被検体に呈示する刺激の種類と計測すべきチャンネルの対応を示す対応表の例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の構成の一例を示すブロック図。言語性WM課題の一例を示す模式図。言語性WM課題の一例を示す模式図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部の表示の一例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部の表示の一例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部の表示の一例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部の表示の一例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部にプローブ装着のガイダンスを表示した例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部にプローブ装着のガイダンスを表示した例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置に気分評価モードを実装したときの処理手順の一例を示すフローチャート。本発明の実施例である生体光計測装置に気分評価モードを実装したときの処理手順の一例を示すフローチャート。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部にプローブ装着のガイダンスを表示した例を示す図。本発明の実施例である生体光計測装置の表示部に被検体の主観的な気分状態を取得するための画面を表示した例を示す図。実施例中で説明する数式を示す図である。本発明の実施例である生体光計測装置の記憶部に保存された、気分指標に対応した顔マークおよび天気マークを示す図。本発明の実施例である生体光計測装置に気分評価モードを実装したときの第１の課題と第２の課題を選択する画面の一例を示す図。

以下、本発明において、発明の実施の形態を示すとともに図面を参照して詳細に説明する。以下の例では生体光計測を用いることで、ｆＭＲＩではできない日常環境下の気分評価を行う。概要としては、下記のワーキングメモリの記銘・保持を反映する脳活動信号が、健常者の日常的な気分を反映している、という新しい知見を利用する。

まず、健常被験者４名に対し、２週間のインターバルを挟んで合計３回の計測（第１回計測の２週間後に第２回計測、その２週間後に第３回計測）を下記のように行い、課題を解決する知見を得た。
＜生体光計測＞
図１３（ａ）のような、１５の光照射点１３０１と１５の光検出点１３０２を交互に配置した３×１０の生体光計測プローブ１３００を前頭葉領域に装着し、４７の計測チャンネル（ｃｈ）から脳活動データとしてヘモグロビン（Ｈｂ）信号を取得する。このとき、大脳皮質表面１３１０における各計測点の位置は図１３（ｂ）のようになり、各計測点のチャンネル番号を１−４７まで付してある。特に、左右の背外側前頭前野（Ｄｏｒｓｏｌａｔｅｒａｌｐｒｅｆｒｏｎｔａｌｃｏｒｔｅｘ：ＤＬＰＦＣ）に相当する領域を実線１３１１および１３１２で、前頭前野中央付近の前頭極に相当する領域を破線１３１３で囲んで示してある。被験者には空間性ワーキングメモリ（ＷＭ）課題と言語性ＷＭ課題の２種類を課し、それぞれの課題に対する脳活動を評価する。

空間性ＷＭ課題の概略を図９に示す。中心固視点の周囲８箇所に配置された正方形のうち、４箇所または２箇所を白色正方形とし、他を灰色正方形とする記憶画像（Ｓ１）を１．５秒間呈示する。その後７秒後に８箇所のうち１箇所のみが白色正方形の画像（Ｓ２）を呈示する。被験者は、最初の呈示画像Ｓ１の白色正方形の位置を覚えるよう教示されており、Ｓ２の画像の白色正方形が、記憶した白色正方形の位置のいずれかと一致しているかどうかを判断する。

言語性ＷＭ課題の概略を図１０に示す。中心固視点の周囲４箇所または２箇所にひらがなが表示された画像（Ｓ１）を１．５秒間呈示し、その７秒後に１個のカタカナが表示された画像（Ｓ２）を呈示する。被験者は、はじめの画像Ｓ１の文字を記憶し、次に呈示されるＳ２のカタカナがはじめに覚えた文字のいずれかに一致しているか否かを判断する。Ｓ１とＳ２で異なる仮名の種類を用いることにより、被験者が文字の形態情報ではなく音韻情報で記憶と判断させるものとした。

空間性ＷＭ課題、言語性ＷＭ課題いずれも被験者はコントローラやマウスなどの入力手段のボタンを押下することで回答する。

解析では、各被験者の各ｃｈで計測された時系列データから、酸素化Ｈｂ信号と脱酸素化Ｈｂ信号を求める。ＷＭ課題の第１画像（Ｓ１）の呈示から第２画像（Ｓ２）の呈示までの８．５秒間をタスク期間とし、タスク期間の前１秒間とタスク期間後の１６秒間を加えた２５．５秒間を１つのブロックとして切り出す。各ブロックにおける最初の１秒間と最後の４秒間のデータを１次フィッティングした直線を用いて、各ブロックのデータをベースライン補正した。上記の１つのブロックとして切り出す時間は、上記に限らず課題の時間長さ、タスク前後の取得時間は適宜変更できることは言うまでもない。
＜質問紙＞
上述の課題呈示における被験者の脳活動の状態と気分との関連性を評価するために、被験者の気分を評価する標準化された質問紙「ＰＯＭＳ短縮版」（横山和仁編著、「ＰＯＭＳ短縮版手引きと事例解説」、金子書房、２００５）を用いて、過去１週間の期間における気分状態を反映したＰＯＭＳスコアを取得した。この質問紙は、「気が張り詰める」「生き生きする」「悲しい」などの３０項目に対して自分の気分に当てはまるものを、「まったくなかった」「少しあった」「まあまああった」「かなりあった」「非常に多くあった」の５段階から選択するものである。この回答から、被験者の気分「緊張―不安」「抑うつ―落ち込み」「怒り―敵意」「活気」「疲労」「混乱」の６つの尺度のＰＯＭＳスコアを得た。
＜結果＞
Ｈｂ信号を検討した結果、空間性ＷＭ課題、言語性ＷＭ課題ともに課題に同期した酸素化Ｈｂ信号の増加および脱酸素化Ｈｂ信号の減少が局所的に観察された（図１１）。主な活動部位は左右のＤＬＰＦＣに相当する領域である。ＤＬＰＦＣは、中前頭回（ブロードマンの４６野、ＢＡ４６）などから成る領域で、ＷＭ課題によって賦活することが知られている。脳活動の空間的特性はいずれの課題条件においても類似しており、空間性ＷＭ課題および言語性ＷＭ課題という課題の種類の違いによる差は確認されなかった。また、活動部位におけるＨｂ信号の時間変化についても、課題間の差は見られなかった。

また、脳活動の大きさ（Ａｃｔ）を、Ｓ１の呈示開始より５秒後から８．５秒後の期間における、酸素化Ｈｂ信号の平均値と定義し、ＡｃｔとＰＯＭＳスコアとの相関を検討した。その結果、左のＤＬＰＦＣ１３１１に含まれるｃｈ３５、ｃｈ４５において、空間性ＷＭ課題に対するＡｃｔの各計測回の差と、ＰＯＭＳ抑うつスコアの各回の差に、正の相関があることを見出した（図１２（ａ））。

また、前頭極１３１３に相当する前頭部中央付近のｃｈ４３，ｃｈ４４において、言語性ＷＭ課題のＡｃｔの各計測回の差と、ＰＯＭＳ抑うつスコアの各回の差に、負の相関があることを見出した（図１２（ｂ））。以上を踏まえて、さらに、空間性ＷＭ課題に対するｃｈ３５のＡｃｔの各回の差と、言語性ＷＭ課題に対するｃｈ４３のＡｃｔの各回の差の相対値を求めると、ＰＯＭＳ抑うつスコアの変化と正の相関が得られることがわかった（図１２（ｃ））。

このように、空間的に異なる計測点のそれぞれに対し、異なる課題に対する脳活動信号を評価し、その相対値を求めることにより、気分状態を評価する手法は新たな方法である。

これまで、生体光計測において、異なる計測点間の脳活動信号を比較することは行われてこなかった。その理由は、各計測点において得られるＨｂ信号は、Ｈｂ濃度変化（ΔＣ）と光路長（Ｌ）の積（ΔＣ・Ｌ）であり、Ｈｂ信号は脳活動に伴うＨｂ濃度変化だけでなく、光路長Ｌにも依存するからである。光路長Ｌは各計測点で異なる可能性があるが、これを厳密に求めることは困難であるため、従来、Ｈｂ信号を計測点間で比較することは行われなかった。しかし、発明者らは、異なる課題のそれぞれに対する異なる計測点におけるＨｂ信号を比較することで、抑うつに関連した指標が得られることが分かった。

以上の知見に基づき、以下実施例として、上記を実現する生体光計測装置の具体的構成および手順を以下説明する。

図１に生体光計測装置の概略構成図を示す。本実施例における生体光計測装置は、被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射手段１０４１および１０４２と、被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の光検出手段１０６１および１０６２を有する。また、光照射手段と光検出手段は複数の組み合わせによる複数の計測点（第１の計測点１００１および第２の計測点１００２）を有するとともに、各計測点は、被検体上に空間的に異なる位置に装着されるものとする。

ここで光照射手段は生体を透過できる６００〜９００ｎｍ程度の波長のうち２波長の光を照射するものであり、具体的には光源１０３や１０４にレーザーダイオードやＬＥＤを用い、直接被検体１００に接触させたり、光ファイバ９００を用いて光源１０３および１０４から導いた光を被検体９００に接触させたりして被検体９００に照射する。検出手段はシリコンフォトダイオード、アバランシェフォトダイオード、フォトマルチプライヤー等を用い、光照射手段と同様に被検体１００上で直接検出するかまたは光ファイバ９００を被検体１００に接触させ光ファイバ９００で光を導いて検出する。

また、前記生体光計測装置は、被検体１００に複数種類の課題（第１の課題および第２の課題）を呈示する表示部１１０と、被検体１００の各計測点１００１および１００２における脳活動信号を計算する演算部１１１とを有し、演算部１１１は、第１の課題に対する被検体１００の第１の計測点１００１における脳活動信号と、第２の課題に対する被検体１００の第２の計測点１００２における脳活動信号をそれぞれ求めるとともに、それぞれの脳活動信号の相対値を計算する。相対値の計算方法は、図２８中の数式（数１）のような気分指標（Ｄ＿ｉｎｄｅｘ）により計算する。
ここで、Ａｃｔ＿１は、第１の課題に対する第１の計測点１００１における脳活動信号、Ａｃｔ＿２は、第２の課題に対する第２の計測点１００２の脳活動信号である。
また、それぞれの脳活動信号については、図２８中の数式（数２）のように重み付けを加えてもよい。
また、相対値の計算方法は、Ａｃｔ＿１とＡｃｔ＿２の差に対するｔ値であってもよい。上記の構成は、異なる課題のそれぞれに対する異なる計測点における脳活動信号を比較するとともに、抑うつ気分に関連した指標を与えることが可能である。

次に、本発明による生体光計測装置の別の実施の形態を示す。図１６は、図１０の言語性ＷＭ課題に代えて、言語性ＷＭ課題をアルファベットで構成した例である。本実施例では、第１画像（Ｓ１）でアルファベットの大文字を記憶し、第２画像（Ｓ２）で呈示されるアルファベットの小文字１文字が、Ｓ１で記憶した文字のいずれかと一致するかどうかを判断する。

本実施例により、日本語よりもアルファベットに馴染みのある被験体に対しても、実施例１と同様に気分評価することが可能である。また、図１７は、図１０の言語性ＷＭ課題に代えて、言語性ＷＭ課題を数字と漢数字で構成した例である。第１画像（Ｓ１）で数字を記憶し、第２画像（Ｓ２）で呈示される漢数字１文字が、Ｓ１で記憶した数字のいずれかと一致するかどうかを判断する。本実施例により、日本語よりも漢字に馴染みのある被検体に対しても、実施例１と同様に気分評価することが可能である。

次に、本発明による生体光計測装置の別の実施の形態を示す。図２（ａ）は，被検体１００の過去の計測結果を示すテーブル２０１で，各計測日における主観スコア、第１および第２の課題の種類、および気分指標であるｔ値を示し、記憶部１０９に保存されている。演算部１１１は、新たに取得した気分指標をテーブル２０１に追加し記憶部１０９に保存するとともに、図３のように、テーブル２０１の過去の気分指標と現在の気分指標を読み出し、表示部１１０にグラフとして表示することが可能である。このように表示することにより、被検体１００の気分状態が過去と比較して良くなったか悪くなったかを可視化する事ができる。

さらに、記憶部１０９に、図２９のように、気分指標と対応したマークをテーブルとして保存しておき、これを読み出すことによって、生体光計測装置により得られた気分指標をマークとして表現することも可能である。図２９（ａ）は、気分指標とこれを表現する顔マークの対応を示すテーブル２０３であり、気分指標が大きいと不機嫌な表情、気分指標が小さいほど笑顔のマークを対応づけている。演算部１１１は、生体光計測の結果から気分指標を得るとともに、テーブル２０３を読み出し、得られた気分指標に対応するマークを選択し、例えば図１８（ａ）のように表示部１１０に表示させる。また、図１８（ｂ）のように、過去の気分状態と現在の気分状態をグラフとして表示する際に、テーブル２０３を読み出し、グラフ上に顔マークを合わせて表示し、気分状態の変化を顔マークの変化で表示することも可能である。

また、図２９（ｂ）のように、顔マークに代えて気分指標に天気マークを対応させたテーブル２０４を記憶部１０９に保存しておき、図１９（ａ）（ｂ）のように、図１８の顔マークに代えて、天気マークを用いてもよい。すなわち、気分指標が小さいときに晴れマーク、大きいときには雨マーク、その間では曇りマークを用いて表現している。図２０のように、気分指標を色の濃淡で表現することも可能である。さらに、気分指標の値が大きい場合に、図２１のようにベッドに寝ている絵を用い休養を勧める表示をすることも可能である。

以上の構成により、その時の気分状態や過去の気分状態からの変化を可視化し、被検体に自身の状態を認識させることが可能である。

次に、本発明による生体光計測装置の別の実施の形態を示す。[発明を実施するための形態]の冒頭で示した知見では、左のＤＬＰＦＣ１３１１に含まれる計測点（図１３（ｂ）のｃｈ３５）における空間性ＷＭ課題（第１の課題）に対する脳活動信号と、前頭極１３１３に相当する前頭部中央付近の計測点（図１３（ｂ）のｃｈ４３）における言語性ＷＭ課題（第２の課題）に対する脳活動信号の相対値が、ＰＯＭＳ抑うつスコアと正の相関を持つことを示した（図１２（ｃ））。そのため、第１の課題を空間性ＷＭ課題とし且つ第１の計測点を左のＤＬＰＦＣとするとともに、第２の課題を言語性ＷＭ課題とし且つ第２の計測点が前頭極とする場合、図１３（ａ）で示したプローブのように前頭葉の広い領域を計測する必要はなく、最小２つの計測点で脳活動信号を得ればよい。

すなわち、これらの計測点を実現するためのプローブは、図４のように構成することができる。図４（ａ）に示したプローブは、２つの光照射点４０１から照射された光を１つの光検出点４０２で検出することにより、第１の計測点１００１と第２の計測点１００２を構成する。

また、図４（ｂ）に示したプローブは、１つの光照射点４０１から照射された光を２つの光検出点４０２で検出することにより、第１の計測点１００１と第２の計測点１００２を構成する。また、図４（ａ）および（ｂ）に示したプローブは、第１の計測点を構成する光照射点と光検出点を結ぶ直線４１１と第２の計測点を構成する光照射点と光検出点を結ぶ直線４１２からなる角度４１３を持っている。

上述の知見に基づき、図１３（ｂ）のｃｈ３５に相当する位置を第１の計測点、図１３（ｂ）のｃｈ４３に相当する位置を第２の計測点とする場合、角度４１３は１２０°とすればよい。また、個々の被検体の頭部の形態は異なるため、第１の計測点と第２の計測点として最適な位置は被検体によりずれることが考えられる。

例えば、ある被検体に対して、図１３（ｂ）のｃｈ３５に相当する位置を第１の計測点、図１３（ｂ）のｃｈ４４に相当する位置を第２の計測点とする場合、角度４１３は９０°とすればよい。また、ある被検体に対して、図１３（ｂ）のｃｈ４５に相当する位置を第１の計測点、図１３（ｂ）のｃｈ４４に相当する位置を第２の計測点とする場合、角度４１３は１８０°とすればよい。

すなわち、本実施例で図４（ａ）（ｂ）に示すプローブにおいて、角度４１３を９０°から１８０°の範囲とすることにより、左のＤＬＰＦＣ１３１１に含まれる計測点を第１の計測点、前頭極１３１３に含まれる計測点を第２の計測点として計測することが可能である。以上より、本実施例における図４（ａ）（ｂ）に示すプローブにより、左のＤＬＰＦＣ１３１１を第１の計測点、前頭極１３１３を第２の計測点として計測することが可能となり、且つこれらの計測点を構成する光照射点と光検出点の数を低減させる効果が得られる。

次に、本発明による生体光計測装置の別の実施の形態を示す。図５は、複数の光照射点５０１と複数の検出点５０２を交互配置し、複数の計測点５００を有する生体光計測装置を示し、この生体光計測装置に「気分評価モード」を実装したときの表示部１１０の例を図２２に示す。また、本実施例において、演算部１１１は図２４に示すフローチャートに従って処理を進める。

まず、「気分評価モード」を実装した生体光計測装置の表示部１１０には、図２２のとおり、「標準モード」と「気分評価モード」の選択ボタンが表示されており、コントローラやマウス等の入力手段１１２によりいずれかの選択を受け付ける。「標準モード」が選択された場合、すなわち図２４のステップｓ２４０１において「ＮＯ」が選択された場合、ステップｓ２４１０に移り通常の生体光計測を実施する。「気分評価モード」が選択された場合、すなわち図２４のステップｓ２４０１において「ＹＥＳ」が選択された場合、ステップｓ２４０２に移り、表示部１１０に図２３のようなプローブ装着のガイダンスを表示する。

表示部１１０には、例えば、計測点「Ａ点」を、国際１０／２０法の「Ｆｐｚ」に合わせるためのガイダンスが表示される（図２３）。ガイダンスに従いプローブが装着され「Ｎｅｘｔ」ボタンが押下されると、図２４のステップｓ２４０３に移り、演算部１１１が第１の計測点と第２の計測点を判定する。ステップｓ２４０３の判定方法は、図２５（ａ）のフローチャートに従う。まずステップｓ２５０１において、第１の計測点を判定するための予備計測を開始する。ステップｓ２５０２において表示部１１０に第１の課題が表示されるとともに、ステップｓ２５０３において第１の課題に対する全計測点の脳活動信号を取得する。続いてステップｓ２５０４では、脳活動信号の特徴（脳活動信号の大きさ等）から第１の計測点を判定する。

次に、ステップｓ２５０５において、第２の計測点を判定するための予備計測を開始する。ステップｓ２５０６において表示部１１０に第２の課題を表示するとともに、ステップｓ２５０７において第２の課題に対する全計測点の脳活動信号を取得する。続いてステップｓ２５０８では、脳活動信号の特徴から第２の計測点を判定する。

以上、図２５（ａ）のフローチャートに従い、図２４のステップｓ２４０３を終えると、ステップｓ２４０４に移り、判定結果を図２６のように表示する。その後、ステップｓ２４０５において、第１の課題に対する第１の計測点の脳活動信号を取得する。このとき、脳活動信号の取得は第１の計測点のみで行えばよく、第１の計測点に無関係な光照射点と光検出点は使用する必要はない。また、ステップｓ２４０６において第２の課題に対する第２の計測点の脳活動信号を取得し、同様に脳活動信号の取得は第２の計測点のみで行えばよい。また、ステップｓ２４０５とｓ２４０６の脳活動信号取得結果に基づき、ステップｓ２４０７において気分指標を計算し表示部１１０に表示させる。

また、図２４のステップｓ２４０３における第１の計測点および第２の計測点の判定は、図２５（ｂ）のように行うことも可能である。記憶部１０９にはあらかじめ複数種類の課題が保存されており、ステップｓ２５１１において、図３０のように複数種類の課題のリストを表示部１１０に表示するとともに、第１および第２の課題として選択可能なチェックボックスを表示する。ステップｓ２５１２において、入力手段１１２により第１の課題として１つの課題が選択され、また第２の課題として別の課題が選択され、図３０の「ＯＫ」ボタンが押下されると、演算部１１１はこれらの課題の選択を受け付ける。記憶部１０９には、図１４のような課題の種類と計測点を対応づけたテーブル１４０１が保存されており、演算部１１１はステップｓ２５１３においてテーブル１４０１を読み出すとともに、ステップｓ２５１２で選択された第１の課題および第２の課題のそれぞれに対応する計測点を判定する。

本実施例によれば、多数の計測点を有する生体光計測装置において、「気分評価モード」の選択を受け付けるとともに、気分評価に必要な計測点のみから脳活動信号を取得することが可能であり、脳活動信号取得に必要のない光照射点や光検出点を動作させず、消費電力等のコストを低減することが可能である。

次に、本発明による生体光計測装置の別の実施の形態を示す。図６および図７は、本発明における生体光計測装置に、気分取得手段１１３を追加したものである。気分取得手段１１３は、被検体の主観的な気分状態を取得するものである。主観的な気分状態の取得は、図２７（ａ）〜（ｄ）のように表示部に示すことによって被検体の回答を得る。
図２７（ａ）は、主観的な気分状態の最も良好な状態を１００％とし、パーセントで回答を得るための表示である。図２７（ｂ）は、被検体の主観的な気分状態を５段階評価で取得するための表示である。図２７（ｃ）は、被検体の主観的な気分状態をＶＡＳ（ＶｉｓｕａｌＡｎａｌｏｇＳｃａｌｅ）方式で取得するための表示であり、例えばバーの最も右にクリック入力を受けた場合を１００、最も左にクリック入力を受けた場合を０とし、気分状態を数値として取得する。図２７（ｄ）は、被検体にＰＯＭＳ質問紙の回答を指示するとともに、結果の入力を受け付け、被検体の気分状態を取得するものである。

本実施例において、記憶部１０９には、対象被験体の主観的な気分状態と脳活動信号から得られた気分指標のこれまでのデータが、図２（ａ）のテーブル２０１のように保存されている。また、多数の被験体の主観的な気分状態と脳活動信号から得られた気分指標の対応データが図２（ｂ）のテーブル２０２のように保存されている。演算部１１１は、テーブル２０２を記憶部１０９から読み出し、データの９５％信頼区間を計算する。その後、演算部１１１は対象被検体のデータであるテーブル２０１を記憶部１０９から読み出し、図８のデータ点８００のようにグラフとして表示するとともに、テーブル２０１の９５％信頼区間を示す破線８０１ａおよび８０１ｂを表示する。本実施例により、主観的な気分状態が、多数の被検体のデータと比較してどの程度違いがあるかを可視化することが可能である。すなわち、被検体が主観的に感じている気分状態がどの程度のものであるかを気付かせることが可能である。

本実施例において、ネットワークを介したデータベースセンター１５０１を設け、多数の被験者の主観的な気分状態と脳活動信号から得られた気分指標をデータベースセンター１５０１に保存してもよい。このようにデータベースセンター１５０１に保存することにより最新のデータを蓄積し、テーブル２０２を最新のものに更新することが可能である。

100 被検体
1001 第１の計測点
1002 第２の計測点
101 デジタルアナログ変換器
102 変調器
103、104 光源
1041、1042 光照射点
105 光混合器
106 検出器
1061、1062 光検出点
107 ロックインアンプ
108 アナログデジタル変換器
109 記憶部
110 表示部
111 演算部
112 入力手段
113 気分取得手段
201 各計測日における課題の種類と気分指標の対応を示すテーブル
202 多数の被験者データの各被験者に対する課題の種類と気分指標の対応を示すテーブル
203 気分指標と顔マークの対応を示すテーブル
204 気分指標と天気マークの対応を示すテーブル
401 光照射点
402 光検出点
411 第１の計測点を構成する光照射点と光検出点を結ぶ直線
412 第２の計測点を構成する光照射点と光検出点を結ぶ直線
413 直線411と直線412の角度
500 計測点
501 光照射点
502 光検出点
800 対象被検体の主観的な気分スコアと脳活動信号から得られた気分指標が対応づけられたデータ
801a 多数の被検体から得られた主観的な気分スコアと脳活動信号から得られた気分指標に基づき計算された９５％信頼区間の上限を示す破線
801b 多数の被検体から得られた主観的な気分スコアと脳活動信号から得られた気分指標に基づき計算された９５％信頼区間の下限を示す破線
900 光ファイバ
1301 光照射点
1302 光検出点
1303 計測点
1310 前方から見た大脳皮質表面
1311 左のＤＬＰＦＣの範囲を示す実線
1312 右のＤＬＰＦＣの範囲を示す実線
1313 前頭極の範囲を示す破線
1401 課題の種類と対応する計測点を示すテーブル
1501 データベースセンター。

Claims

被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射手段と、被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の光検出手段と、前記光照射手段と前記光検出手段の複数の組み合わせにより構成される複数の計測点と、被検体へ異なる複数の課題である第一の課題と第二の課題を少なくとも呈示する刺激呈示部と、前記光検出手段で検出された光の強度から前記被検体の内部における酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビン濃度変化に基づくヘモグロビン信号を算出する演算部と、前記ヘモグロビン信号を保存する記憶部とを有し、前記演算部は、第１の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号と、第２の課題に対する別の所定の計測点のヘモグロビン信号とを用いた相対値を算出することを特徴とする生体光計測装置。
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記記憶部は、算出された前記相対値を記憶可能であり、
前記相対値と過去の相対値とを表示する表示部を有することを特徴とする生体光計測装置。
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記第一の課題は空間性ＷＭ課題であり、
前記第二の課題は言語性ＷＭ課題であることを特徴とする生体光計測装置。
請求項１に記載の生体光計測装置において、
前記相対値は以下の式において算出されることを特徴とする生体光計測装置。
D_index = (Act_1 - Act_2) / (Act_1 + Act_2)
請求項２に記載の生体光計測装置において、
前記表示部は、被験者の気分を入力させる画面を表示できることを特徴とする生体光計測装置。