JP6311002B1 - 視覚利用脳トレーニングシステム - Google Patents
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Abstract
【課題】画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被験者の瞳孔径を観測して被験者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被験者の脳の活性化を図ることができる視覚利用脳トレーニングシステムを提供すること。【解決手段】出力画像処理部4より得た画像情報を表示する画像表示部5と、画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部6と、瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部と7、瞳孔画像解析部によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と8、瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に出力画像処理部による画像情報の出力を停止させる中央制御装置9とを有すること。【選択図】図1
Description
本発明は、視覚利用脳トレーニングシステムに係り、特に被検者の瞳孔の変化に応じて脳の活性化トレーニングをするのに好適な視覚利用脳トレーニングシステムに関する。
近年においては、多様化する社会でメンタルケアを通して被検者の脳の活性化を図ることが実行されている。例えば、特許文献1に記載されているように被検者の脳内の所定の領域における脳活動を示す信号を検出して、被検者の現在の脳機能を取得し、脳機能を更に活性化させるための目標を呈示することが提案されている。
しかしながら、前記先行例においては現在の脳の状態を検出するために被検者の脳内の所定の領域における脳活動を示す信号を検出するものであるために、構造が複雑であり、被検者を適正にメンタルケアすることができないものであった。
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被検者の瞳孔径を観測して被検者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被検者の脳の活性化を図ることができる視覚利用脳トレーニングシステムを提供することを目的とするものである。
本発明者は脳の活性化を図ることについて鋭意研究し、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標と視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標の2軸を用いて現在の脳の状態を知得することができ、これを可視化することによって適正な脳トレーニングを実行できることを発見して本発明を完成させた。
本発明に係る第1の態様の視覚利用脳トレーニングシステムは、出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔を解析し瞳孔データを取得する瞳孔画像解析部と、前記瞳孔画像解析部によって得られた前記瞳孔データから瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、前記手腕画像検出部によって得られた手腕画像の動作を解析する手腕画像解析部と、前記手腕画像解析部によって得られた前記手腕画像の位置の変化を解析する手腕データ解析部と、前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させ、瞳孔径の変化が閾値を越えない場合に画像情報の出力を継続させてトレーニングを進める中央制御装置とを有するとともに、前記画像表示部、前記瞳孔画像検出部および前記手腕画像検出部は前記被検者が顔の前に装着する外部器に設けられており、前記中央制御装置は、トレーニングを進める時に、前記手腕データ解析部による前記被検者の前記手腕画像を前記画像表示部に非表示として、前記出力画像処理部からターゲット画像を出力して前記画像表示部に所定時間表示させ、その後、前記被検者の前記手腕画像および前記ターゲット画像を前記画像表示部に非表示の状態にし、その非表示の状態において、前記被検者が前記ターゲット画像のあった場所を目指し手腕を伸ばした後に手腕を停止した時における前記手腕画像の位置に基づいて擬似タッチ位置を求め、その後、前記ターゲット画像の中心位置と前記擬似タッチ位置とを同時に前記画像表示部に表示させるように制御するように形成されていることを特徴とする。
このような構成の本発明によれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ脳トレーニングを適正に実行することができ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得することができ、そして、前記被検者の手が視界にある領域に一旦表示したターゲット画像を被検者の手腕画像およびターゲット画像を非表示の状態で被検者がタッチした擬似タッチ位置を求めて、その後ターゲット画像と擬似タッチ位置とを同時に表示するという可視化した画像を用いて適正な脳トレーニングを実行することができる。
本発明の視覚利用脳トレーニングシステムによれば、画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被検者の瞳孔径を観測して被検者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被検者の脳の活性化を図ることができるという作用効果を発揮することができる。
以下、本発明に係る視覚利用脳トレーニングシステムの実施形態について、図1から図6を参照して説明する。
<第1実施形態>
図1は、本発明の視覚利用脳トレーニングシステムの第1実施形態を示している。
本実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム1においては、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ脳トレーニングを適正に実行することができるように形成されている。
具体的には、種々のデータ処理を実行する本体器2と被検者が装着できるゴーグル型の外部器3とを有している。そして、本体器2および外部器3には、出力画像処理部4より得た画像情報を表示する画像表示部5と、画像表示部5に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する赤外線カメラ等の瞳孔画像検出部6と、瞳孔画像検出部6によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部7と、瞳孔画像解析部7によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部8と、瞳孔データ解析部8による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に出力画像処理部4による画像情報の出力を停止させる中央制御装置9とを有している。更に、構成各部を動作させるプログラムや各種データが記憶されたROM、RAM等の記憶媒体(図示せず)が設けられている。また、本体器2および外部器3との間の情報の授受には有線・無線を必要に応じて採用するとよい。
図1の第1実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム1によるリワイヤリングトレーニングを図2に示すフローチャートによって説明する。
被検者はゴーグル型の外部器3を顔の前面に装着する。
そして、処理が開始すると、出力画像処理部4より画像情報が画像表示部5に出力されて赤外画像が表示される(ST1)。
次に、瞳孔径チェック(ST2)として、瞳孔画像検出部6によって被検者の瞳孔が撮影され、瞳孔画像解析部7によって瞳孔径が測定され、瞳孔データ解析部8によって瞳孔径の変化が取得される。
次に、中央制御装置9によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される(ST3)。
ST3の判断が乱れなしの場合にはST4に進み、乱れありの場合にはST5に進む。
ST4においては、画像表示部5に手のモデルを表示させ、ST5においてはトレーニングを強制停止させる。
ST4の次には、画像表示部5に手の指のモデルが動く様子を表示させ、続いてST2からの時間を計測し(ST7)、続いてセッション時間の終了か否かの判断(ST8)がなされて、セッション時間が終了するまでST2〜ST8のステップが繰り返され、セッション時間が終了するとトレーニングが終了する。
このようなリワイヤリングトレーニングによれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ、ST3における判断によって、瞳孔径の乱れがあるとトレーニング停止し、乱れがない場合にはトレーニングをセッション時間終了まで継続する。これにより被検者の中脳の活性化指標の状態に応じた適正な脳トレーニングを実行することができる。
<第2実施形態>
図3は、本発明の視覚利用脳トレーニングシステムの第2実施形態を示している。
本第2実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム11においては、第1実施形態に更に被検者の手腕の動作を把握して脳トレーニングを実行する場合を示している。第1実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
本第2実施形態においては、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得することができ、これを可視化した画像を用いて適正な脳トレーニングを実行することができるように形成されている。
本第2実施形態において追加された構成を説明する。
被検者の手腕の動きを撮影する赤外線カメラ等の手腕画像検出部12を外部器3に設け、手腕画像検出部12によって得られた手腕の動作を解析する手腕画像解析部13と、手腕画像解析部13によって得られた手腕の変化を解析する手腕データ解析部14とを本体器2に設けている。更に、中央制御装置9は、手腕データ解析部14による手腕の変化に対応して出力画像処理部4から出力する画像情報を変化させるように制御するように形成されている。
図3の第2実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム11による価値判断トレーニングを図4および図5に示すフローチャートによって説明する。
フローの進行に伴って被検者の瞳孔に基づく処理においては主として瞳孔画像検出部6、瞳孔画像解析部7および瞳孔データ解析部8が処理を進行し、被検者の手腕に基づく処理においては主として手腕画像検出部12、手腕画像解析部13および手腕データ解析部14が処理を進行する。
被検者はゴーグル型の外部器3を顔の前面に装着する。
図4の最初のキャリブレーション処理(ST101)は、図5に示すサブルーチンによって実行される。
具体的には、キャリブレーション処理が開始されると画像表示部5によって赤外線カメラ画像が表示される(ST11)。
次に、被検者の手が視界にあるかを視界にあるまで実行される(ST12)。
次に、手が視界にあると、手のモデルを画像表示部5に表示させ、続いて手の動きの範囲(x,y)の最大値が計測される(ST14)。
次に、直径5cmの現実のターゲットを被検者が触ることのできる距離を計測して(ST15)、キャリブレーション処理が終了される。
図4に戻って説明する。
ST101〜ST102においてキャリブレーション処理が実行され、続いて画像表示部5に背景に空の場面が表示される(ST103)。
次に、待ちの時間の経過をまって(ST104)、第1実施形態と同一に被検者の瞳孔径のチェックが実行される(ST105)。
次に、中央制御装置9によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される(ST106)。
ST106の判断が乱れなしの場合にはST107に進み、乱れありの場合にはST108に進む。
ST107においては、画像表示部5に手があるかのチェックが行われ、ST108においてはトレーニングを強制停止させ、結果が出力される(ST110)。
ST107に続いて手が見えないかが判断され、手が見える場合には手が見えなくなるまでST105〜ST109のステップが繰り返される。
ST109の判断において手が見えない場合には、画像表示部5に複数の視覚画像が表示され(ST111)、続いて手の動きが手腕画像検出部12、手腕画像解析部13および手腕データ解析部14によって検出される(ST112)。
次に、画像表示部5により手の動きに反応する視覚刺激が表示される(ST113)。
次に、被検者が手の動きに呼応する視覚刺激を選択すると(ST114)、続いてタッチ動作停止がチェックされる(ST115)。
次に、ST116においてタッチ動作が停止するまでチェックが継続され、動作が停止すると、被検者による刺激選択がなされたかのチェックが行われる(ST117)。
次に、ST118において被検者による呼応した刺激の選択がなされるまで判断が継続され、選択されると回数チェックが実行される(ST119)。
ST119の判断において、回数が終了回数以上の場合には結果出力(ST122)に到達し、トレーニングが終了される。
ST119の判断において、回数が終了回数未満の場合にはセッション時間のチェックが実行されて(ST120)、ST121に進行する。
ST121においては、セッション時間が終了していない場合には、ST103に戻り、終了している場合には結果出力(ST122)に到達して、トレーニングが終了される。
このように本発明によれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得して、これを可視化した画像を用いて手の動きをトレーニングして適正な脳トレーニングを実行することができる。
次に、図3の第2実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム11による適応トレーニングを図6に示すフローチャートによって説明する。
フローの進行に伴って被検者の瞳孔に基づく処理においては主として瞳孔画像検出部6、瞳孔画像解析部7および瞳孔データ解析部8が処理を進行し、被検者の手腕に基づく処理においては主として手腕画像検出部12、手腕画像解析部13および手腕データ解析部14が処理を進行する。
被検者はゴーグル型の外部器3を顔の前面に装着する。
図6の最初のキャリブレーション処理(ST201)は、図5に示すサブルーチンによって実行される。
ST201〜ST202においてキャリブレーション処理が実行され、続いて画像表示部5に背景に空の場面が表示される(ST203)。
次に、待ちの時間の経過をまって(ST204)、第1実施形態および図4の価値判断トレーニングと同様に被検者の瞳孔径のチェックが実行される(ST205)。
次に、中央制御装置9によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される(ST206)。
ST206の判断が乱れなしの場合にはST207に進み、乱れありの場合にはST208に進む。
ST207においては、画像表示部5に手があるかのチェックが行われ、ST208においてはトレーニングを強制停止させ、結果が出力される(ST210)。
ST207に続いて手が見えないかが判断され、手が見える場合には手が見えなくなるまでST205〜ST209のステップが繰り返される。
ST209の判断において手が見えない場合には、画像表示部5にタッチターゲット画像が一定時間表示され(ST211)、続いて画像表示部5のタッチターゲット画像を非表示とする(ST212)。
このタッチターゲット画像の非表示状態において被検者がタッチ動作を開始する(ST213)。その際の被検者の手の動きは非表示する(ST214)。
続いて、被検者によるタッチ動作が停止したか否かを検出し(ST215〜ST216)、被検者のタッチ動作の停止を検出すると、画像表示部5にターゲットの再表示を実行する(ST217)。
次に、被検者によるタッチ位置に基づいて擬似タッチ位置を中央制御装置9によって計算して求め(ST218)、計算結果の擬似タッチ位置を画像表示部5に表示する(ST219)。これにより被検者のターゲットに対するタッチ動作の正確性が表示されて、被検者および指導員が被検者のタッチ動作の正確性を知得することができ、被検者に対する脳の適応トレーニングが遂行される。
続いて、画像表示部5によるターゲットおよび擬似タッチ位置の表示状態を非表示状態にする(ST220)。
次に、セッション時間のチェックが実行されて(ST221)、ST222に進行する。
ST222においては、セッション時間が終了していない場合には、ST203に戻り、終了している場合には結果出力(ST223)に到達して、トレーニングが終了される。
このように本発明によれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得して、これを可視化した画像を用いて手の動きをトレーニングして適正な脳トレーニングを実行することができる。
1、11 視覚利用脳トレーニングシステム
4 出力画像処理部
5 画像表示部
6 瞳孔画像検出部
7 瞳孔画像解析部
8 瞳孔データ解析部
9 中央制御装置
12 手腕画像検出部
13 手腕画像解析部
14 手腕データ解析部
4 出力画像処理部
5 画像表示部
6 瞳孔画像検出部
7 瞳孔画像解析部
8 瞳孔データ解析部
9 中央制御装置
12 手腕画像検出部
13 手腕画像解析部
14 手腕データ解析部
Claims (1)
- 出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、
前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、
前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔を解析し瞳孔データを取得する瞳孔画像解析部と、
前記瞳孔画像解析部によって得られた前記瞳孔データから瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、
前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、
前記手腕画像検出部によって得られた手腕画像の動作を解析する手腕画像解析部と、
前記手腕画像解析部によって得られた前記手腕画像の位置の変化を解析する手腕データ解析部と、
前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させ、瞳孔径の変化が閾値を越えない場合に画像情報の出力を継続させてトレーニングを進める中央制御装置とを
有するとともに、
前記画像表示部、前記瞳孔画像検出部および前記手腕画像検出部は前記被検者が顔の前に装着する外部器に設けられており、
前記中央制御装置は、トレーニングを進める時に、
前記手腕データ解析部による前記被検者の前記手腕画像を前記画像表示部に非表示として、
前記出力画像処理部からターゲット画像を出力して前記画像表示部に所定時間表示させ、
その後、前記被検者の前記手腕画像および前記ターゲット画像を前記画像表示部に非表示の状態にし、
その非表示の状態において、前記被検者が前記ターゲット画像のあった場所を目指し手腕を伸ばした後に手腕を停止した時における前記手腕画像の位置に基づいて擬似タッチ位置を求め、
その後、前記ターゲット画像の中心位置と前記擬似タッチ位置とを同時に前記画像表示部に表示させるように制御するように形成されている
ことを特徴とする視覚利用脳トレーニングシステム。
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