JP5733117B2 - 脳活動状態解析装置、リハビリテーション補助装置、思念制御型駆動装置、思念制御型表示装置、測定ポイント選択方法、測定ポイント選択プログラム - Google Patents
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被験者の体に光を照射する複数の光照射手段と、前記被験者の体から放出される光を受光する複数の受光手段と、を備える送受光装置から入力される測定データに基づき前記被験者の脳の活動状態を解析する脳活動状態解析装置であって、
前記被験者に対して与えられる脳活動上のタスクの状態を検知するタスク状態検知手段と、
前記複数の光照射手段と前記複数の受光手段との組み合わせにより決定される複数の測定ポイント毎に、前記タスク状態検知手段により検知されるタスクの状態に対応付けられたデータであって、前記複数の受光手段の測定データに基づく指標値が変動する指標データを生成する指標データ生成手段と、
前記指標データ生成手段により生成された指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換して記憶手段に格納する変換手段と、
前記記憶手段に格納された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該グループ分けに依存した前記位相平面上のデータの散らばりに基づき、前記複数の測定ポイントのそれぞれを評価した評価値を算出する評価値算出手段と、
を備える脳活動状態解析装置である。
図1は、本発明の一実施例に係る脳活動状態解析装置1のハードウエア構成例である。図示するように、脳活動状態解析装置1は、タスク供与装置50及びNIRS100に接続されて使用されるコンピュータであり、例えば、CPU(Central Processing Unit)10と、ドライブ装置12と、補助記憶装置16と、メモリ装置18と、インタフェース装置20と、入力装置22と、表示装置24と、を備える。これらの構成要素は、バスやシリアル回線等を介して接続されている。
図3は、準備段階の処理を概念的に示す図である。まず、タスク供与装置50及びNIRS100について説明する。
(評価値**)=σ2 B …(5)
(評価値***)=1/σ2 W …(6)
以下、準備段階において選択された測定ポイントを用いて行われる本作動段階の処理について説明する。図13は、本作動段階の処理を概念的に示す図である。
以上説明した本実施例の脳活動状態解析装置1によれば、準備段階では、位相平面上に展開したデータに対して、タスクの状態によるグループ分けに依存したデータの散らばりに基づいて測定ポイントを評価するため、被験者200に与えた脳活動上のタスクに応じた測定ポイントの決定を、精度良く行うことができる。
以下、本実施例の脳活動状態解析装置1の利用例について簡単に説明する。
図17は、脳活動状態解析装置1を利用したリハビリテーション補助装置300の構成例である。リハビリテーション補助装置300は、筋刺激装置310を備える。筋刺激装置310は、周知の低周波治療器等が用いられ、タスクとして供与された脳活動において、動かそうとする体の箇所に対応した筋肉に取り付けられる。そして、脳活動状態解析装置1は、被験者200が特定の脳活動状態に在ると判定した期間において、筋刺激装置310に駆動信号を送出する。これによって、被験者200が例えば「右手を握ろう」と考えたタイミングで右手の筋肉が刺激され、リハビリテーション効果が得られる。
図18は、脳活動状態解析装置1を利用した思念制御型駆動装置400の構成例である。思念制御型駆動装置400は、アクチュエータ410を備える。アクチュエータ410の態様は如何なるものであってもよいが、例えばロボットアーム、電動式・油圧式等の可動式義手等が考えられる。この場合、脳活動状態解析装置1は、被験者200が特定の脳活動状態に在ると判定した期間において、アクチュエータ410に駆動信号を送出する。これによって、被験者200が例えば「右手で何かをつかむ」と考えたタイミングで、アクチュエータ410が対象物をつかむといった制御が可能となる。
図19は、脳活動状態解析装置1を利用した思念制御型表示装置500の構成例である。思念制御型表示装置500は、表示装置510を備える。思念制御型表示装置500は、例えばゲーム機等のバーチャル機器に好適に用いられる。この場合、脳活動状態解析装置1は、被験者200が特定の脳活動状態に在ると判定した期間において、表示装置510に特定表示を行うように指示信号を送出する。これによって、被験者200が例えば「前に進む」と考えたタイミングで、画面上のキャラクターが前に進むといった制御が可能となる。
30 タスク制御部
32 指標データ生成部
34 データ変換部
36 評価値算出部
38 測定ポイント選択部
40 脳活動状態推定部
50 タスク供与装置
100 NIRS
300 リハビリテーション補助装置
400 思念制御型駆動装置
500 思念制御型表示装置
Claims (16)
- 被験者の体に光を照射する複数の光照射手段と、前記被験者の体から放出される光を受光する複数の受光手段と、を備える送受光装置から入力される測定データに基づき前記被験者の脳の活動状態を解析する脳活動状態解析装置であって、
前記被験者に対して与えられる脳活動上のタスクの状態を検知するタスク状態検知手段と、
前記複数の光照射手段と前記複数の受光手段との組み合わせにより決定される複数の測定ポイント毎に、前記タスク状態検知手段により検知されるタスクの状態に対応付けられたデータであって、前記複数の受光手段の測定データに基づく指標値が変動する指標データを生成する指標データ生成手段と、
前記指標データ生成手段により生成された指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換して記憶手段に格納する変換手段と、
前記記憶手段に格納された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該グループ分けに依存した前記位相平面上のデータの散らばりに基づき、前記複数の測定ポイントのそれぞれを評価した評価値を算出する評価値算出手段と、
を備える脳活動状態解析装置。 - 請求項1に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記評価値は、前記グループ内のデータの散らばりが小さい程大きくなる傾向、及び/又は前記グループ間のデータの散らばりが大きい程大きくなる傾向を有する値である、
脳活動状態解析装置。 - 請求項1に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記評価値は、前記グループ間のデータの散らばりを前記グループ内のデータの散らばりで除算した値である、
脳活動状態解析装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記評価値算出手段により算出された評価値に基づき、前記複数の測定ポイントから好ましい測定ポイントを選択する選択手段を備える、
脳活動状態解析装置。 - 請求項1ないし3のいずれか1項に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記評価値算出手段により算出された評価値をユーザに提示し、前記ユーザによる測定ポイントの選択を受け付ける選択受付手段を備える、
脳活動状態解析装置。 - 請求項1ないし5のいずれか1項に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記被験者に対して脳活動上のタスクを与えるための動作を行うタスク供与手段を備え、
前記タスク状態検知手段は、前記タスク供与手段の動作状態に基づいて前記タスクの状態を検知する手段である、
脳活動状態解析装置。 - 請求項1ないし6のいずれか1項に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記指標データ生成手段は、前記複数の受光手段の測定データに対してノイズ除去処理を行って前記指標値を算出する手段である、
脳活動状態解析装置。 - 請求項1に記載の脳活動状態解析装置であって、
入力データに対応して前記指標データ生成手段により算出された指標値が、予め前記評価値算出手段によりグループ化された位相平面上のデータのうちいずれのデータとの間で最も前記位相平面上の距離が小さいかに基づき、被験者の脳活動状態を推定する脳活動状態推定手段を備える、
脳活動状態解析装置。 - 請求項8に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記脳活動状態推定手段は、ベクトル演算における距離の算出式から前記指標値の二乗の項を除外した関数に基づき前記位相平面上の距離を算出する手段である、
脳活動状態解析装置。 - 請求項8又は9に記載の脳活動状態解析装置と、
前記脳活動状態推定手段により前記被験者の脳活動状態が所定の状態にあると推定されたときに、前記被験者に筋刺激を与える筋刺激供与手段と、
を備えるリハビリテーション補助装置。 - 請求項8又は9に記載の脳活動状態解析装置と、
前記脳活動状態推定手段により前記被験者の脳活動状態が所定の状態にあると推定されたときに、所定の動作を行うアクチュエータと、
を備える思念制御型駆動装置。 - 請求項8又は9に記載の脳活動状態解析装置と、
前記脳活動状態推定手段により前記被験者の脳活動状態が所定の状態にあると推定されたときに、所定のイメージ画像を表示する表示手段と、
を備える思念制御型表示装置。 - 被験者の体に光を照射する複数の光照射手段と、前記被験者の体から放出される光を受光する複数の受光手段と、を備える送受光装置から入力される測定データに基づき、前記複数の光照射手段と前記複数の受光手段との組み合わせにより決定される複数の測定ポイントから、好適な測定ポイントを選択する測定ポイント選択方法であって、
前記被験者に対して与えられる脳活動上のタスクの状態を検知する処理と、
前記複数の測定ポイント毎に、前記タスク状態検知手段により検知されるタスクの状態に対応付けられたデータであって、前記複数の受光手段の測定データに基づく指標値が変動する指標データを生成する処理と、
前記生成された指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換して記憶手段に格納する処理と、
前記記憶手段に格納された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該グループ分けに依存する前記位相平面上のデータの散らばりに基づき、前記複数の測定ポイントのそれぞれを評価した評価値を算出する処理と、
前記算出された評価値に基づき好適な測定ポイントを選択する処理と、
をコンピュータが実行する測定ポイント選択方法。 - 被験者の体に光を照射する複数の光照射手段と、前記被験者の体から放出される光を受光する複数の受光手段と、を備える送受光装置から入力される測定データに基づき、前記複数の光照射手段と前記複数の受光手段との組み合わせにより決定される複数の測定ポイントから、好適な測定ポイントを選択する測定ポイント選択方法であって、
前記被験者に対して与えられる脳活動上のタスクの状態を検知する処理と、
前記複数の測定ポイント毎に、前記タスク状態検知手段により検知されるタスクの状態に対応付けられたデータであって、前記複数の受光手段の測定データに基づく指標値が変動する指標データを生成する処理と、
前記生成された指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換して記憶手段に格納する処理と、
前記記憶手段に格納された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該グループ分けに依存する前記位相平面上のデータの散らばりに基づき、前記複数の測定ポイントのそれぞれを評価した評価値を算出する処理と、
前記算出された評価値を提示し、ユーザによる好適な測定ポイントの選択を受け付ける処理と、
をコンピュータが実行する測定ポイント選択方法。 - 被験者の体に光を照射する複数の光照射手段と、前記被験者の体から放出される光を受光する複数の受光手段と、を備える送受光装置から入力される測定データに基づき、前記複数の光照射手段と前記複数の受光手段との組み合わせにより決定される複数の測定ポイントから、好適な測定ポイントを選択するための測定ポイント選択プログラムであって、
前記被験者に対して与えられる脳活動上のタスクの状態を検知する処理と、
前記複数の測定ポイント毎に、前記タスク状態検知手段により検知されるタスクの状態に対応付けられたデータであって、前記複数の受光手段の測定データに基づく指標値が変動する指標データを生成する処理と、
前記生成された指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換して記憶手段に格納する処理と、
前記記憶手段に格納された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該グループ分けに依存する前記位相平面上のデータの散らばりに基づき、前記複数の測定ポイントのそれぞれを評価した評価値を算出する処理と、
前記算出された評価値に基づき好適な測定ポイントを選択する処理と、
をコンピュータに実行させる測定ポイント選択プログラム。 - 被験者の体に光を照射する複数の光照射手段と、前記被験者の体から放出される光を受光する複数の受光手段と、を備える送受光装置から入力される測定データに基づき、前記複数の光照射手段と前記複数の受光手段との組み合わせにより決定される複数の測定ポイントから、好適な測定ポイントを選択するための測定ポイント選択プログラムであって、
前記被験者に対して与えられる脳活動上のタスクの状態を検知する処理と、
前記複数の測定ポイント毎に、前記タスク状態検知手段により検知されるタスクの状態に対応付けられたデータであって、前記複数の受光手段の測定データに基づく指標値が変動する指標データを生成する処理と、
前記生成された指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換して記憶手段に格納する処理と、
前記記憶手段に格納された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該グループ分けに依存する前記位相平面上のデータの散らばりに基づき、前記複数の測定ポイントのそれぞれを評価した評価値を算出する処理と、
前記算出された評価値を提示し、ユーザによる好適な測定ポイントの選択を受け付ける処理と、
をコンピュータに実行させる測定ポイント選択プログラム。
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