JP6536617B2 - 脳波解析装置 - Google Patents

Description

本技術は、被験者の頭部において測定される脳波を解析する脳波解析装置、脳波解析プログラム及び脳波解析方法に関する。

うつ病、統合失調症や双極性障害（うつ状態と躁状態を繰返す症状）等の気分障害は、患者の身体的な症状から判断することができず、その診断には患者への問診といった臨床的な手法が主流である。このような気分障害は、患者本人にも疾患が否かの判断がつきにくく、疾患早期での受診ができない場合も多い。このような気分障害を示す明確な指標を利用することができれば、気分障害か否かの判断も容易となり、患者による気分障害の判断も可能になると考えられる。

近年、脳波（ヒトの脳において生じる電気活動）に基づいてうつ病等の気分障害を判定する技術が開発されている。例えば特許文献１には、「脳波（ＥＥＧ）測定値を使って抑うつおよびその他の気分障害を分析し、評価するシステムおよび方法」が開示されている。このシステムにおいては、被験者の覚醒状態（非睡眠状態）における脳波の測定結果、具体的には左右の前頭ｑＥＥＧ（定量的脳波）の非対象性に基づいて、気分障害の評価が可能とされている。

特表２００９−５１８０７６号公報

上記特許文献１に記載のシステムは、患者の覚醒状態における脳波の測定結果から、気分障害の評価を行うものである。このため、患者の日常生活において脳波測定のための時間が必要となり、患者の負担となるおそれがある。一方で本発明者らは、睡眠時における脳波に気分障害を示す特徴が存在することを見出し、それを利用した気分障害の評価手法を実現するに至った。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、被験者の脳波に基づいて気分障害を判定することが可能な脳波解析装置、脳波解析プログラム及び脳波解析方法を提供することにある。

本技術に係る脳波解析装置は、脳波取得部と、比較部とを具備する。
上記脳波取得部は、被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、上記被験者の頭部において上記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得する。
上記比較部は、上記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度と、上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度を比較する。

気分障害状態と健常状態では、ある特定の周波数帯域における脳波の強度分布に、特に頭部の前後方向において差異が生じることが本発明者らによって見出された。これにより、被験者の頭部上において前後に位置する第１の部位と第２の部位においてそれぞれ測定される脳波の、上記特定の周波数帯域の強度を比較することにより、被験者が気分障害状態にあるか否かの判定が可能となる。即ち、上記構成を有する脳波解析装置によって、被験者が気分障害状態か否かを判定することが可能である。

上記脳波解析装置であって、上記第１の部位は前頭前野であり、上記第２の部位は前頭部であってもよい。

ある特定の周波数帯域における脳波の強度分布は、健常状態においては頭部の前方（前頭部）が最大となり、気分障害状態においては前頭部のさらに前方（前頭前野）が最大となることが見出された。したがって、第１の部位を前頭前野に、第２の部位を前頭部にすることにより、気分障害状態と健常状態の脳波の強度分布の差異をより明確に検出することが可能となる。

上記第１の部位は国際１０−２０法において定義されるＦｐ位であり、上記第２の部位は国際１０−２０法において定義されるＦ位であってもよい。

前頭前野は国際１０−２０法の定義に従えばＦｐ位（Ｆｐ１、Ｆｐｚ又はＦｐ２）に相当し、前頭部は同法の定義に従えばＦ位（Ｆｚ又はＦ１〜Ｆ９）に相当する。

上記特定の周波数帯域は、睡眠紡錘波の周波数帯域である。

少なくとも睡眠紡錘波(spindle)の周波数帯域（一般には１０．５Ｈｚ以上１６Ｈｚ以下）において、上記強度分布の差異が発生することが確認されている。したがって、上記特定の周波数帯域を睡眠紡錘波の周波数帯域とすることにより、第１の部位及び第２の部位において測定される脳波から、気分障害状態か否かの判定が可能となる。

睡眠紡錘波は低速睡眠紡錘波（slow spindle)と高速睡眠紡錘波（fast spinlde)に分けられる。気分障害状態と健常状態における強度分布の差異は、特に低速睡眠紡錘波において顕著であるため、低速睡眠紡錘波の周波数帯域を上記特定の周波数帯域とすることにより、より明確に気分障害状態か否かの判定が可能となる。

上記低速睡眠紡錘波の周波数帯域は１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下であってもよい。

低速睡眠紡錘波（slow spindle)の周波数帯域は、脳波測定の分野において一般的には１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下である。

上記脳波解析装置は、上記被験者の睡眠ステージを判別するステージ判別部をさらに具備し、
上記第１の脳波は、上記第１の部位において測定された脳波のうち、ステージ２乃至４の脳波であり、
上記第２の脳波は、上記第２の部位において測定された脳波のうち、ステージ２乃至４の脳波であってもよい。

被験者が睡眠状態にないときに生じる脳波（α波等）は、上記特定の周波数に重畳し、気分障害か否かの判定を困難にするおそれがある。本構成によれば、ステージ判別部が、被験者の睡眠ステージを判別することにより、被験者が確実に睡眠状態にあるとき（ステージ２乃至４）の脳波に基づいて気分障害状態か否かの判定が可能となる。なお、ステージ判別部は、被験者の脳波や眼球運動、頤筋筋電図等の各種生体信号を用いて睡眠ステージを判別するものとすることができる。

上記比較部は、上記第１の脳波を周波数成分に変換して第１の脳波スペクトルを生成し、上記第２の脳波を周波数成分に変換して第２の脳波スペクトルを生成し、上記第１の脳波スペクトルにおける上記特定の周波数帯域の積分値と、上記第２の脳波スペクトルにおける上記特定の周波数帯域の積分値とを比較してもよい。

上記特定の周波数帯域における第１の脳波の強度と第２の脳波の強度の比較は、第１の脳波及び第２の脳波をそれぞれ周波数成分に変換した第１の脳波スペクトル及び第２の脳波スぺクトルの、上記特定の周波数帯域の積分値を比較することにより可能である。

上記脳波解析装置は、上記比較部による比較結果に基づいて、上記被験者が気分障害状態にあるか否かを判定する判定部をさらに具備していてもよい。

上記判定部は、上記第１の脳波の上記特定の周波数帯域の強度が上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度より大きい場合には、上記被験者は気分障害状態にあると判定してもよい。

本技術に係る脳波解析プログラムは、脳波取得部と、比較部ととしてコンピュータを機能させる。
上記脳波取得部は、被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、上記被験者の頭部において上記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得する。
上記比較部は、上記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度と、上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度を比較する。

本技術に係る脳波解析方法は、脳波取得部が、被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、上記被験者の頭部において上記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得する。
比較部が、上記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度と、上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度を比較する。

以上のように、本技術によれば、被験者の脳波に基づいて気分障害を判定することが可能な脳波解析装置、脳波解析プログラム及び脳波解析方法を提供することが可能である

本技術の実施形態に係る脳波解析装置を示す模式図である。 国際１０−２０法に規定された脳波の測定位置の模式図である。 本技術の実施形態に係る脳波解析装置の動作を示すフローチャートである。 睡眠ステージの判別方法の例を示す表である。 本技術の実施形態に係る脳波解析装置によって生成される脳波スペクトルの例である。 本技術の実施形態に係る脳波解析装置によって生成される脳波スペクトルの例である。 被験者の気分障害状態及び健常状態における各測定部位の脳波（低速睡眠紡錘波）の強度を示すグラフである。 被験者の気分障害状態及び健常状態における各測定部位の脳波（低速睡眠紡錘波の強度分布を示す模式図である。 被験者の気分障害状態及び健常状態における各測定部位の脳波（高速睡眠紡錘波）の強度を示すグラフである。 被験者の気分障害状態及び健常状態における各測定部位の脳波（高速睡眠紡錘波）の強度分布を示す模式図である。

［脳波解析装置の構成］
本実施形態に係る脳波解析装置について説明する。図１は脳波解析装置１００の構成を示す模式図である。同図に示すように、脳波解析装置１００は、解析ユニット１１０と脳波計１２０から構成されている。解析ユニット１１０は例えば情報処理装置であり、脳波計１２０と接続され、脳波計１２０によって測定された脳波を解析するものである。解析ユニット１１０と脳波計１２０は一体的に構成されているものでもよく、別々に構成されているものでもよい。また、図１には被験者の頭部Ｈを示す。

脳波計１２０は、第１測定電極１２１、第２測定電極１２２及び脳波測定部１２３を有する。第１測定電極１２１は頭部Ｈ上の「第１部位」に接続され、第１部位における被験者の脳波（ＥＥＧ：Electroencephalogram）を検出する。第２測定電極は頭部Ｈ上の「第２部位」に接続され、第２部位における被験者の脳波を検出する。なお、脳波計１２０は、第１測定電極１２１及び第２測定電極１２２に加え、脳波を検出するための測定電極をさらに有するものとすることができる。

図２は、第１部位及び第２部位を説明するための模式図である。なお、図２は、脳波の測定位置を規定する国際１０−２０法に従った測定電極の位置を示す図である。

詳細は後述するが、第１測定電極１２１が接続される第１部位と、第２測定電極１２２が接続される第２部位は、第２部位が第１部位より被験者の頭部Ｈにおいて後方に位置する位置関係とすることができる。より好適には、第１部位は前頭前野（pre frontal)であるものとすることができ、前頭前野は図２に示す国際１０−２０法においてＦｐ位（Ｆｐ１、Ｆｐｚ又はＦｐ２）に相当する。

また、第２部位は前頭部（frontal)であるものとすることができ、前頭部は図２に示す国際１０−２０法においてＦ位（Ｆｚ又はＦ１〜Ｆ９）に相当する。なお、第１部位及び第２部位は必ずしも国際１０−２０法で規定される位置である必要はなく、後述する脳波の強度分布の差異を測定できる位置であればよい。

脳波測定部１２３は、第１測定電極１２１及び第２測定電極１２２に接続され、第１測定電極１２１及び第２測定電極１２２において検出された脳波を測定し、解析ユニット１１０に有線又は無線によって出力する。以下、第１測定電極１２１によって第１部位において測定された脳波を「第１脳波」とし、第２測定電極１２２によって第２部位において測定された脳波を「第２脳波」とする。なお、脳波計１２０には、脳波の基準電位を検出する基準電極（ニュートラル電極）や、第１測定電極１２１及び第２測定電極１２２と頭部Ｈの表面の接触抵抗を検出する参照電極等がさらに設けられているものとすることができる。

解析ユニット１１０は、脳波取得部１１１、ステージ判別部１１２、比較部１１３及び判定部１１４を有する。これらの各構成は、解析ユニット１１０が備えるソフトウェアとハードウェアの協働によって実現される機能的構成であるものとすることができ、ネットワーク上に実装されているものとすることも可能である。脳波取得部１１１はステージ判別部１１２及び比較部１１３に接続され、比較部１１３は判定部１１４に接続されている。ステージ判別部１１２は比較部１１３に接続されている。

脳波取得部１１１は、脳波計１２０の脳波測定部１２３から出力された第１脳波及び第２脳波を取得し、ステージ判別部１１２及び比較部１１３に供給する。

ステージ判別部１１２は、脳波取得部１１１によって供給された第１脳波及び第２脳波に基づいて、あるいは被験者から測定された他の測定データに基づいて、被験者の「睡眠ステージ」（図４参照）を判別する。睡眠ステージは、被験者の脳活動の程度によって、被験者の状態を覚醒からステージ１〜５に判別したものであり、詳細は後述する。ステージ判別部１１２は判別した睡眠ステージを比較部１１３に供給する。

比較部１１３は、特定の周波数帯域（以下、特定周波数帯域とする）における第１脳波の強度と、第２の脳波の強度を比較する。比較部１１３は、ステージ判別部１１２によって判別された被験者の睡眠ステージが、睡眠状態（ステージ２〜４）である場合において、この比較を実施するものとすることができる。比較部１１３が比較に用いる特定周波数帯域は、睡眠紡錘波、好適には低速睡眠紡錘波(slow spindle）の周波数帯域（一般的には１０．５Ｈｚ〜１２．５Ｈｚ）であるものとすることができる。比較部１１３は、比較結果を判定部１１４に供給する。

判定部１１４は、比較部１１３による比較結果に基づいて、被験者が気分障害を有するか否かを判定する。具体的には、判定部１１４は、特定周波数帯域における第１脳波の強度が第２脳波の強度より大きい場合には、被験者は気分障害状態にあるものと判定することができる。また、判定部１１４は、特定周波数帯域における第２脳波の強度が第１脳波の強度より大きい場合には、被験者は気分障害にない（健常状態である）ものと判定することが可能である。判定部１１４は、判定結果を図示しないディスプレイ等に表示するものとすることができる。なお、気分障害状態とはうつ病、統合失調症や双極性障害（うつ状態と躁状態を繰返す症状）等の健常状態ではない精神状態を意味する。

［脳波解析装置の動作］
脳波解析装置１００の動作について説明する。図３は脳波解析装置１００の動作を示すフローチャートである。

脳波取得部１１１は、脳波測定部１２３から、第１脳波及び第２脳波を取得する（Ｓｔ１）。脳波取得部１１１は、脳波測定部１２３から、第１脳波及び第２脳波を随時取得してもよく、脳波測定部１２３によって測定され、図示しない記録部に所定時間に渡って記録された第１脳波及び第２脳波を取得するものとすることも可能である。脳波取得部１１１は取得した第１脳波及び第２脳波をステージ判別部１１２及び比較部１１３に供給する。

続いて、ステージ判別部１１２は、被験者の睡眠ステージを判別する（Ｓｔ２）。図４は、睡眠ステージの各ステージとその判別方法の一例を示す表である。図４に示すように、被験者の睡眠状態は、脳の活動状態に応じて、非睡眠ステージ（ＷＡＫＥ）、レム睡眠ステージ（ＲＥＭ）、ノンレム睡眠ステージに分類することができる。ノンレム睡眠ステージはさらに、睡眠の深度に応じてステージ１（入眠）、ステージ２（軽眠）、ステージ３（中眠）、ステージ４（深眠）のいずれかに分類することができる。

ステージ判別部１１２は、被験者の睡眠状態が、いずれの睡眠ステージにあるかを判別する。ステージ判別部１１２は、脳波取得部１１１から供給された第１脳波及び第２脳波を用いて睡眠ステージを判別してもよく、被験者について測定された他の生体信号を用いて睡眠ステージを判別してもよい。他の生体信号は例えば、眼球運動（ＥＯＧ：electrooculogram）、頤筋筋電図（ＥＭＧ：electromyogram）等である。ステージ判別部１１２は判別した睡眠ステージを比較部１１３に供給する。

続いて比較部１１３は、特定周波数帯域における第１脳波の強度と、第２脳波の強度を比較する（Ｓｔ３）。ここで、比較部１１３は、ステージ判別部１１２によって判別された睡眠ステージがステージ２からステージ４に判別された場合に限り、この比較を実施するものとすることができる。これは被験者が完全に睡眠していない状態（ＷＡＫＥ、ＲＥＭ、又はステージ１）においては、特定周波数に周波数帯域が重複する脳波（α波等）が発生し、即ち判定部１１４による判定（後述）の妨げとなるおそれがあるためである。

比較部１１３は、第１脳波及び第２脳波を周波数成分に変換（周波数変換）し、比較を実施するものとすることができる。以下、第１脳波を周波数成分に変換したものを第１脳波スペクトルとし、第２脳波を周波数成分に変換したものを第２脳波スペクトルとする。図５は、第１脳波スペクトル（図５（ａ））及び第２脳波スペクトル（図５（ｂ））の例を示す図である。比較部１１３は、任意の手法、例えば高速フーリエ変換やウェーブレット変換等によって第１脳波及び第２脳波を周波数変換するものとすることができる。

比較部１１３は、この第１脳波スペクトル及び第２スペクトルを用いて、特定周波数帯域における第１脳波の強度と、第２脳波の強度を比較するものとすることができる。具体的には比較部１１３は、第１脳波スペクトルと第２脳波スペクトルにおいて、それぞれ特定周波数帯域（ここでは１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下）の積分値を比較するものとすることができる。図５（ａ）及び図５（ｂ）において特定周波数帯域（１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下）の積分値を斜線領域の面積として示す。

特定周波数帯域は、睡眠紡錘波（spindle)の周波数帯域（１０．５Ｈｚ以上１６Ｈｚ以下）とすることができる。また、睡眠紡錘波は高速睡眠紡錘波（fast spinlde:１２．５Ｈｚ以上１６Ｈ以下）と低速睡眠紡錘波（slow spindle:１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下)に分けることができるが、特定周波数帯域は特に低速睡眠紡錘波の周波数帯域が好適である（後述）。なお、ここに示す周波数帯域の具体的数値（１０．５Ｈｚ等）は脳波測定分野において一般に用いられている数値であり、必ずしもこれらの値に限定されない。

比較部１１３は、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示したように、特定周波数帯域における第１脳波スペクトルと第２脳波スペクトルの積分値を大小を比較することによって、特定周波数帯域における第１脳波の強度と、第２脳波の強度を比較するものとすることができる。また、比較部１１３は、必ずしも脳波スペクトルを用いる必要はなく、他の方法によって特定周波数帯域における第１脳波の強度と、第２脳波の強度を比較することも可能である。比較部１１３は、比較結果、即ち特定周波数帯域における第１脳波の強度と第２脳波の強度の大小関係を判定部１１４に供給する。

判定部１１４は、比較部１１３による比較結果に基づいて、被験者が気分障害状態にあるか否かを判定する（Ｓｔ４）。判定部１１４は、比較部１１３によって比較された特定周波数帯域における第１脳波の強度が、特定周波数帯域の第２脳波の強度より大きいときには、被験者は気分障害状態にあると判定することができる。一方、特定周波数帯域における第１脳波の強度が、特定周波数帯域における第２脳波の強度より小さいときには、被験者は気分障害状態にない（健常状態にある）と判定することができる。例えば、図５に示す例では特定周波数帯域（１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下）の第１脳波の強度（図５（ａ）の斜線部の面積）が第２脳波の強度（図５（ｂ）の斜線部の面積）より大きいので、判定部１１４は被験者が気分障害状態にあるものと判定することができる。

一方、図６は、被験者が健常状態である場合の、第１部位において取得された第１脳波スペクトル（図６（ａ））及び第２部位において取得された第２脳波スペクトル（図６（ｂ））の例を示す図である。特定周波数帯域（１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下）の第１脳波の強度（図６（ａ）の斜線部の面積）は第２脳波の強度（図６（ｂ）の斜線部の面積）より小さく、即ち判定部１１４は被験者が健常状態にあるものと判定することができる。

［判定の原理］
判定部１１４によって、以上のような判定が可能な原理について説明する。図７は、被験者の頭部の各部位において測定された低速睡眠紡錘波（１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下）の強度を示すグラフである。図７（ａ）は気分障害状態の被験者について測定された強度であり、図７（ｂ）は健常状態にある被験者について測定された強度である。図７に示すグラフは、図２に示す国際１０−２０法の各部位において測定されたものである。両グラフを比較すると、図７（ａ）に示すグラフでは前頭前野（Ｆｐ位）の値が最大であるのに対し、図７（ｂ）に示すグラフでは前頭部（Ｆ位）の値が最大である。

図８は、各部位において測定された低速睡眠紡錘波の強度分布を被験者の頭部形状に反映して表示したもの（図の上方が被験者の前方）であり、図８（ａ）は気分障害状態の、図８（ｂ）は健常状態の強度分布である。図８（ａ）及び図８（ｂ）において、高強度の領域ほど濃い色に着色されている。図８（ａ）に示す気分障害状態における高強度の領域は頭部前方（前頭前野付近）に存在するのに対し、図８（ｂ）に示す健常状態における高強度の領域はより後方（前頭付近）に存在していることがわかる。

したがって、低速睡眠紡錘波の周波数帯域において、第１部位（例えば前頭前野）と、被験者の頭部においてより後方に位置する第２部位（例えば前頭部）の脳波の強度を比較することにより、被験者が気分障害状態にあるか否かを判別することが可能である。上記図７（ａ）及び図８（ａ）に示したように、気分障害状態においては、脳波の強度は頭部前方において大きくなる。したがって、図５（ａ）に示す第１部位の脳波（第１脳波）の強度（斜線部の面積）と、図５（ｂ）に示す第２部位の脳波（第２脳波）の強度（斜線部の面積）を比較すると、第１部位（図５（ａ））の方が大きくなる。

一方、図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示したように健常状態の第１部位の脳波（第１脳波）の強度と、第２部位の脳波（第２脳波）の強度を比較すると、第２脳波の強度が大きくなる。上記図７（ｂ）及び図８（ｂ）に示したように、健常状態においては、脳波の強度は頭部中央付近において大きくなる。したがって、図６（ａ）に示す第１部位の脳波（第１脳波）の強度（斜線部の面積）と、図６（ｂ）に示す第２部位の脳波（第２脳波）の強度（斜線部の面積）を比較すると、第２部位（図６（ｂ））の方が大きくなる。

このように、気分障害状態と健常状態の、低速睡眠紡錘波の強度分布の差を利用して、第１部位において測定された第１脳波の強度と、第２部位において測定された第２脳波の強度に基づいて、被験者が気分障害状態にあるか否かを判定することが可能である。

上記説明では、低速睡眠紡錘波（例えば１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下）の周波数帯域を、判定部１１４による判定に利用する特定周波数帯域としたが、これに限られない。低速睡眠紡錘波と同様の傾向を示す周波数帯域を判定に利用する特定周波数帯域とすることができる。以下、高速睡眠紡錘波（例えば１２．５Ｈｚ以上１６Ｈｚ以下）の周波数帯域を特定周波数帯域とする場合について説明する。

図９は、被験者の頭部の各部位において測定された高速睡眠紡錘波の強度を示すグラフである。図９（ａ）は気分障害状態の被験者について測定された強度であり、図９（ｂ）は健常状態にある被験者について測定された強度である。図９に示すグラフは、図２に示す国際１０−２０法の各部位において測定されたものである。両グラフを比較すると、図９（ａ）に示すグラフでは前頭前野（Ｆｐ位）の値が最大であるのに対し、図９（ｂ）に示すグラフでは頭頂部（Ｃ位）の値が最大である。

図１０は、各部位において測定された高速睡眠紡錘波の強度分布を被験者の頭部形状に反映して表示したもの（図の上方が被験者の前方）であり、図１０（ａ）は気分障害状態の、図１０（ｂ）は健常状態の強度分布である。図１０（ａ）及び図１０（ｂ）において、高強度の領域ほど濃い色に着色されている。図１０（ａ）に示す気分障害状態における高強度の領域は頭部前方（前頭前野付近）に存在するのに対し、図１０（ｂ）に示す健常状態における高強度の領域はより後方（頭頂部付近）に存在していることがわかる。

したがって、低速紡錘波の周波数帯域を特定周波数帯域とする場合と同様に、高速紡錘波の周波数帯域を特定周波数帯域とすることによっても、気分障害状態と健常状態の判定が可能である。具体的には、気分障害状態では図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すように高速睡眠紡錘波の周波数帯域（１２．５Ｈｚ以上１６Ｈｚ以下）において第１脳波（図５（ａ））の強度が大きくなる。また、健常状態では図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように同周波数帯域において第２脳波（図６（ｂ））の強度が大きくなる。即ち、高速紡錘波の周波数帯域においても、第１脳波と第２脳波の強度を比較することにより、気分障害状態と健常状態の判別が可能である。

一方で、図８に示す低速紡錘波の強度分布と図１０に示す高速紡錘波の強度分布を比較すると、気分障害状態（図８（ａ）及び図１０（ａ））において、高強度の領域が前方に遷移する程度は低速紡錘波の方が顕著である。したがって、低速紡錘波の周波数帯域を判別に利用する特定周波数帯域とすることにより、より明確に気分障害状態と健常状態の判別が可能になると考えられる。

なお、気分障害状態と健常状態において、睡眠紡錘波の強度分布に差異が生じる原因であるが、気分障害状態においては視床前頭葉伝達系（thalamofrontal circuit）が正常に機能していないことに起因すると考えられる。視床のロスタール網様体（Rostal reticular）と内側背側核（mediodorsal nucleus）が関与する視床前頭葉伝達系が１２Ｈｚ前後の睡眠紡錘波に関与していることが示唆されている。

このように、特定周波数帯域の脳波の強度分布が、気分障害状態と健常状態において異なることを利用して、気分障害状態と健常状態の判定が可能である。第１測定電極１２１と第２測定電極１２２は、上記強度分布の差異を検出できる部位に配置される。具体的には、第１測定電極が配置される第１部位と、第２測定電極１２２が配置される第２部位を、被験者の頭部Ｈ上において前後となる位置関係とすることができる。より具体的には、第１部位を前頭前野（国際１０−２０法におけるＦｐ位）に、第２部位を前頭部（国際１０−２０法におけるＦ位）にすることができる。

判定に利用される特定周波数帯域は、睡眠紡錘波（一般に１０．５Ｈｚ〜１６Ｈｚ）の周波数帯域とすることができ、その中でも低速睡眠紡錘波（一般に１０．５Ｈｚ〜１２．５Ｈｚ）の周波数帯域は強度分布の差異が顕著であるため、特に有効である。なお、特定周波数帯域は睡眠紡錘波の周波数帯域に限定されず、気分障害状態と健常状態において強度分布が異なる周波数帯域であれば利用することが可能である。

以上のように、本実施形態に係る脳波解析装置１００を用いて、被験者が気分障害状態にあるか健常状態にあるかの客観的な指標を提供することができる。被験者は睡眠状態にあればよく、判定に要する負担も小さいため、本技術はホームモニタリングにも適する。

本技術は、上記各実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。

なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。

（１）
被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、上記被験者の頭部において上記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得する脳波取得部と、
上記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度と、上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度を比較する比較部と
を具備する脳波解析装置。

（２）
上記（１）に記載の脳波解析装置であって、
上記第１の部位は前頭前野であり、上記第２の部位は前頭部である
脳波解析装置。

（３）
上記（１）又は（２）に記載の脳波解析装置であって、
上記第１の部位は国際１０−２０法において定義されるＦｐ位であり、上記第２の部位は国際１０−２０法において定義されるＦ位である
脳波解析装置。

（４）
上記（１）から（３）のうちいずれかひとつに記載の脳波解析装置であって、
上記特定の周波数帯域は、睡眠紡錘波の周波数帯域である
脳波解析装置。

（５）
上記（１）から（４）のうちいずれかひとつに記載の脳波解析装置であって、
上記特定の周波数帯域は、低速睡眠紡錘波の周波数帯域である
脳波解析装置。

（６）
上記（１）から（５）のうちいずれかひとつに記載の脳波解析装置であって、
上記低速睡眠紡錘波の周波数帯域は１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下である
脳波解析装置。

（７）
上記（１）から（６）のうちいずれかひとつに記載の脳波解析装置であって、
上記脳波解析装置は、上記被験者の睡眠ステージを判別するステージ判別部をさらに具備し、
上記第１の脳波は、上記第１の部位において測定された脳波のうち、ステージ２乃至４の脳波であり、
上記第２の脳波は、上記第２の部位において測定された脳波のうち、ステージ２乃至４の脳波である
脳波解析装置。

（８）
上記（１）から（７）のうちいずれかひとつに記載の脳波解析装置であって、
上記比較部は、上記第１の脳波を周波数成分に変換して第１の脳波スペクトルを生成し、上記第２の脳波を周波数成分に変換して第２の脳波スペクトルを生成し、上記第１の脳波スペクトルにおける上記特定の周波数帯域の積分値と、上記第２の脳波スペクトルにおける上記特定の周波数帯域の積分値とを比較する
脳波解析装置。

（９）
上記（１）から（８）のいずれかひとつに記載の脳波解析装置であって、
上記脳波解析装置は、上記比較部による比較結果に基づいて、上記被験者が気分障害状態にあるか否かを判定する判定部
をさらに具備する脳波解析装置。

（１０）
上記（１）から（９）のいずれかひとつに記載の脳波解析装置であって、
上記判定部は、上記第１の脳波の上記特定の周波数帯域の強度が上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度より大きい場合には、上記被験者は気分障害状態にあると判定する
脳波解析装置。

（１１）
被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、上記被験者の頭部において上記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得する脳波取得部と、
上記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度と、上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度を比較する比較部と
としてコンピュータを機能させる脳波解析プログラム。

（１２）
脳波取得部が、被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、上記被験者の頭部において上記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得し、
比較部が、上記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度と、上記第２の脳波の上記特定の周波数帯域の強度を比較する
脳波解析方法。

１００…脳波解析装置
１１１…脳波取得部
１１２…ステージ判別部
１１３…比較部
１１４…判定部

Claims (17)

1. 被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、前記被験者の頭部において前記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得し、
   前記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度と前記第２の脳波の前記特定の周波数帯域の強度の比較に基づき、
   前記被験者が気分障害状態か健常状態かの判定指標を出力する判定部
   を具備し、
   前記特定の周波数帯域は、睡眠紡錘波の周波数帯域である
   脳波解析装置。
2. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
   前記第１の部位は前頭前野であり、前記第２の部位は前頭部である
   脳波解析装置。
3. 請求項２に記載の脳波解析装置であって、
   前記第１の部位は国際１０−２０法において定義されるＦｐ位であり、前記第２の部位は国際１０−２０法において定義されるＦ位である
   脳波解析装置。
4. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
   前記第１の脳波を測定する第１の電極と、
   前記第２の脳波を測定する第２の電極と
   をさらに具備し、
   前記判定部は前記第１の電極から前記第１の脳波を取得し、前記第２の電極から前記第２の脳波を取得する
   脳波解析装置。
5. 請求項４に記載の脳波解析装置であって、
   基準電極と、
   前記第１の電極と前記被験者頭部の表面抵抗及び前記第２の電極と前記被験者頭部の表面抵抗を検出する参照電極
   をさらに具備する脳波解析装置。
6. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
   前記被験者が睡眠状態にある場合に前記判定指標の出力を行う
   脳波解析装置。
7. 請求項６に記載の脳波解析装置であって、
   前記第１の脳波及び前記第２の脳波、前記被験者の眼球運動又は前記被験者の頤筋筋電図に基づいて、前記被験者が睡眠状態にあるか否かの指標となる判定指標を出力する
   脳波解析装置。
8. 請求項６に記載の脳波解析装置であって、
   睡眠状態は、睡眠ステージがステージ２、ステージ３又はステージ４である状態である
   脳波解析装置。
9. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
   気分障害状態とは、うつ病、統合失調症又は双極性障害の精神状態である
   脳波解析装置。
10. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
    前記第１の脳波及び前記第２の脳波を周波数成分に変換し、比較を行う
    脳波解析装置。
11. 請求項１０に記載の脳波解析装置であって、
    前記第１の脳波及び前記２の脳波を高速フーリエ変換又はウェーブレット変換により周波数成分に変換して第１の脳波スペクトル及び第２の脳波スペクトルを算出する
    脳波解析装置。
12. 請求項１１に記載の脳波解析装置であって、
    前記第１の脳波スペクトルと前記第２の脳波スペクトルをそれぞれ前記特定の周波数帯域で積分して、気分障害状態か否かの指標となる判定指標を出力する
    脳波解析装置。
13. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
    前記特定の周波数帯域は、１０．５Ｈｚ以上１２．５Ｈｚ以下の少なくとも一部を含む
    脳波解析装置。
14. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
    前記特定の周波数帯域は、低速睡眠紡錘波又は高速睡眠紡錘波の周波数帯域である
    脳波解析装置。
15. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
    前記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度が前記第２の脳波の前記特定の周波数帯域の強度より大きい場合に気分障害状態とする判定指標を出力する
    脳波解析装置。
16. 請求項１に記載の脳波解析装置であって、
    前記第１の脳波の特定の周波数帯域の強度が前記第２の脳波の前記特定の周波数帯域の強度より小さい場合に健常状態とする判定指標を出力する
    脳波解析装置。
17. 被験者の頭部上の第１の部位において測定された第１の脳波と、前記被験者の頭部において前記第１の部位より後方に位置する第２の部位において測定された第２の脳波を取得し、
    前記第１の脳波の睡眠紡錘波を含む周波数帯域の信号と前記第２の脳波の睡眠紡錘波を含む周波数帯域の信号の比較に基づき、
    前記被験者の気分障害状態に関わる判定指標を出力する判定部と
    を具備する脳波解析装置。