JPS62249637A - 神経障害の決定方法および装置 - Google Patents

神経障害の決定方法および装置

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JPS62249637A
JPS62249637A JP62018143A JP1814387A JPS62249637A JP S62249637 A JPS62249637 A JP S62249637A JP 62018143 A JP62018143 A JP 62018143A JP 1814387 A JP1814387 A JP 1814387A JP S62249637 A JPS62249637 A JP S62249637A
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eye movements
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 「産業上の利用分野」 本発明は、失読症を含む種々の神経障害状態を検知する
方法および装置に関する。この装置は、特に読む技術と
独立した非読解仕事を基本とした失読症の診断検査に有
用である。
「従来の技術」 失読症は、全世界の百万人の生活に影響し、荒廃した心
理学的、社会的および教育的結果を持っている。勿論、
失読症は、近代神経学、心理学および教育の分野におい
て議論の的である。この議論は、失読症の不完全な定義
およびその病因学にまつわる反対の理論から派生した。
失読症および他の読解不可能症間の主な違いは、異なっ
た失読症、読解欠陥の他の範疇が読解工程に悪影響を与
えるものとして知られている神経学、知的、社会経済学
、教育学および神経学(誘因的、感情的)要因を基礎と
して予言できることである。
読解不可能症の範囲は、誘発される種々の要因および厳
格さで決定される。
これと対照的に、もし子供が上記問題を持っていなけれ
ば、子供が通常の読手として期待される。
子供は、読解学習の失敗が貧弱な読手のどの公知原因に
おける欠陥で予言できなかった時に、現在未読症として
分類される。彼等は、厳格さあるいは改良に寄与できる
が、心理学的、社会環境学的、教育学的および知的要因
が未読症の原因とならない。未読症の原因は、知られて
おらず、未読症の定義にかなりの不同意が存在する。未
読症の原因に関する知識の無さが、排他的判定基準に基
づく定義に強制的に適合させている。排他的判定基準の
使用による未読症の診断は、学校の開始後少なくとも1
.5〜2年遅れている。これは、通常読解欠陥に続く心
理学的問題の発達に影響し、遅延した診断に続く治療の
効果が制限される。更に、子供は、もし くa)入学に先立って心理学的に不適応、(b)不利な
社会文化的背景、 (c)教育的に罷免され、あるいは (d)低知能であるならば、現在未読症として決定的に
診断できない。
従って、異常な脳波あるいは喚起した位置あるいは突飛
な目の動きのような積極行動、心理学的あるいは神経心
理学的徴候を基礎とした未読症を識別する定義を開発す
ることが好ましい。未読症の積極的定義の主要な利点は
、心理学的に混乱あるいは低知能の子供と同様に社会文
化的および教育的に不利な環境からの子供における決定
的な診断が可能となることである。
出願人は、最初英国のマンチェスタ大学で突飛な目の動
きと未読症との関係に注目した。この仕事の最初の公知
の刊行物は、1978年4月19日のマンチェスタイブ
ニングニュースであった。
この主題は、左から右ヘフラッシュする一連の光と、目
の動き検知器と、被験者が見ていた場所を正確に指示す
るブリップが表示される特殊なビデオモニターとを使用
した検査刺激器を開示していた。この主題によれば、未
読症患者は光を好ましく追従できないが、通常の読手の
標準のグループは難無く読み取ることが単純に判明した
出願人は、マンチェスタ大学に在籍中、1980年1月
31日に発刊したNursing Mirrorl 5
0巻24〜27頁に「目の追従方法」の題目の主題を著
作した。この主題は、種々の型の公知の目の動き検知器
の利点および欠点に焦点をあて、直接写真記録、角膜反
射、鏡あるいは埋設ワイヤコイルを有する接触レンズ、
目の黒色虹彩および白色角膜間の反射の差を検知する光
電方法および電気眼球図記録方法(E OG )を調査
した。この主題は、目の動き検知器が未読症を検知する
装置に使用できる前に必要な種々の好ましい判定基準に
ならないが、調査した目の動き検知器を未読症装置に応
用しなかった。
勿論、出願人は、「未読症調査および教育へのその応用
」の本を編集し、その本の一章[順序、目の動きおよび
未読症の早期客観診断」を著作した。
この本は、1981年!O月に英国のジゴン ウイーリ
 アンド サンズ社から発刊された。この章では、目の
動きを解析する特定の装置および方法も開示されていな
いが、未読症の人と通常即ちゆっくりと読む読手と間の
目の動きパターンにおける差を広く処理していなかった
。この章は、検査用の視覚刺激物として使用された順次
点灯のLED表示器を開示していなかった。
「発明が解決しようとする問題点J 米国特許第3.583,794号は、目の動きを監視す
るために1組のフォトセルを用いた直接読取口の動き検
知器(監視器)を開示し、この検知器からの出力信号を
移動中の帯状チャートに記録して、被験者の目の動きの
図式的表示を形成していた。
米国特許第3.679,295号は、光電目の動き監視
器と、この監視器からの出力を解析して、解析データを
読取り可能な文字数字に変換する回路とを使用した自動
電子読取パターン解析器を開示している。この特許は、
通常の進行、視線固定、および読取の第1次あるいは特
性的目の動きと呼ばれろ下降型および戻りのスィーブ間
を区別する電気装置を記載している。しかし、この装置
は、ケイレン運動および追跡動作量を区別できず、サン
プル周期が追跡とケイレン運動と区別するには十分に速
くなかった。10(1++sのサンプル周期では、装置
が未読症の目の動きパターンの主要特性である下降型ケ
イレン運動を含む多くの小さい目の動きを分離できない
米国特許第4,003,642号は、目の動き検知器の
出力のデジタル処理を容易にする直線データ配列の使用
を教示している。
米国特許第4,474,186号は、刺激用に帰還制御
を有する電気眼球画記録システムを開示している。この
特許は、EOG検知器の出力を解析し、解析検査結果に
よって被験者に投与される刺激物を変更する計算器の使
用を教示している。しかし、目の動きデータに形成され
た解析は、本出顆人の発明から得られた解析と全く異な
っていた。
更に、現在、EOGシステムは、小型の目の動きを高信
頼性で検知するに十分な感度を持っていない。
レビソン氏等の米国特許第3.842,822号および
第3,952,728号は種々の型の計測できない未読
症スクリーン装置あるいは手順を開示している。しかし
、これらは被験者の目の動きを解析するものでない。
米国特許第4.102,564号は、神経的状態、特に
目の自然な瞬きおよび断続的動作からなる眼球振盪症を
検知する目の動きの分析法を開示している。
米国特許第4.368,959号は、多重便化症の存在
を検査し、検知するために視覚刺激が変化する視覚の検
査方法および装置を開示している。
米国特許第4,237,383号は、名称が「COD配
列システムの出力レジスタへの高速転送」であり、画像
システムに使用された半導体配列を開示し、本発明の使
用に向く目の動き検知器、の部分として使用できるに十
分高速な書込および読取サイクルを有している。
「問題点を解決するための手段」 本発明は、神経障害特に未読症を検知する方法および装
置である。本発明の使用で検知され得る他の神経障害は
、薬の影響即ちバリウム、アンフェタミン、リチューム
等と同様に、精神分裂症、眼球振盪症、注意力欠乏症、
飲酒群、脳損傷、多重硬化症、脳萎縮症を含んでいる。
碕に、本発明は、未読症、精神分裂症、多重硬化症、ア
ルツィマ病、パーキンソン病、過敏症、注意力欠乏症お
よびアルコール、幻覚剤および刺激剤による一時的神経
障害を含む種々の神経障害の存在を決定する方法に関し
、この方法は、神経障害のために、検査される被験者で
目の動きを刺激し、該被験者で刺激された目の動きを検
知して、この目の動きの速さおよび方向を電気信号に変
換し、これらの電気信号を所定期間毎にサンプルして、
これらのサンプルを目の位置を示すデータに変換し、こ
れらデータサンプルを解析して、ケイレン運動の動作お
よび視線固定を分離し、下降型ケイレン運動の数を上昇
型ケイレン運動の数と比較して前記神経障害の存在を決
定する段階を備えている。
更に、本発明は、未読症、精神分裂症、多重硬化症、ア
ルツィマ病、パーキンソン病、過敏症、注意力欠乏症お
よびアルコール、幻覚剤および刺激剤による一時的神経
障害を含む種々の神経障害の存在を決定する自動システ
ムに関し、この自動システムは、神経障害用に、検査さ
れる被験者で目の動きを刺激する刺激手段と、該刺激手
段を観察する被験者における目の動きを検知して、この
目の動きに応答して電気出力信号を形成する手段と、こ
れら電気信号を受信する処理手段と、前記目の動きの範
噴を表示する出力手段とを備え、前記処理手段は、出力
信号を所定期間毎にサンプルして、一連の連続目の位置
を求め、該連続目の位置を前記目の動きを示すデータに
変換し、これらデータを解析し、前記目の動きを範疇化
し、ケイレン運動および視線固定間を分離する手段とを
備えている。
この目の動き検知器の出力は、非常に高速即ちIoms
以下の周期でサンプルし、データ収集プログラムが冬目
の動きの最初と最後とを分離し、処理されるデータの量
を減少させる中間のデータを廃棄するために使用される
。直線化プログラムは、記録期間あるいはデータのある
区分前に形成される校正検査の結果と順応して収集した
データを直線化するために使用される。これらデータか
収集され、直線化された後に、固定の基準点としての役
割の冬目の動きの最初と最後とが解析される。
その後、プログラムは、目の動きを視線固定、ケイレン
運動、よせ運動、左右の追跡運動および瞬きに分類する
。更に、追跡仕事における戻りスイープあるいはケイレ
ン運動割込のような特殊な追跡あるいはケイレン運動は
、独立の評価値毎に分離できる。最終的に、種々の方法
で出力データを表示する手段が形成される。
注意力欠乏症、精神分裂症および飲酒群の個人は、ゆっ
くりと移動する目標を追跡型の目の動きで追跡できず、
移動中の目標に配置される短いケイレン運動に依存しな
ければならない。従って、本発明は、順序的、注意的、
認識不足および障害のあるモータ制御を有する個人を識
別するのに特に有用である。この装置は、突飛な目の動
きがめいてい中のみならず組織的素因の存在下でも存在
するので個人のアルコールの限度を検査するのにも有用
である。
「実施例」 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。
目の動きの有効性は、殆ど読取プロセスと平行に発達す
る。読取プロセスの個人成分の研究用の目標具として目
の動きの使用の重要性は、更に目の動きの形成が刺激を
観察しながら意識的制御の背後にある事実によって増し
ている。
読取熟練者は数年をかけて精度と速度とを徐々に改良し
ながら発達し、これと平行して発達して、読取者の目の
動きのパターンおよび特性に反映する。これらの発達の
殆どは、入学後最初の3.〜4年中に発生する。1手生
と大学生レベル間の発生する読取者の目の動きの発達合
計量の約2/3は、10歳で達成される。目の動き用の
全体の発達パターンは、読解および視覚調査の両者中に
正反対の関係が年齢および視野固定、および上昇型およ
び退歩的目の動きの放間に存在し、即ち子供が老いると
視野固定の期間も減少することを暗示している。
読取中の退歩は、読手が内容の掌握において目的の主題
を通り越す上昇型ケイレン運動、語義の制御および推論
すること拡大する問題に部分的に集約される。
出願人は、失読症患者が読取中に突飛な目の動きを示す
ことを発見した。この突飛な目の動きの主な特性は、2
個以上の連続物にしばしば発生する過剰な数の特に下降
型の目の動きに現れる。下降型ケイレン運動の個別の強
さあるいは強さの合計は、先行する上昇型ケイレン運動
のそれより広い。これは、先行上昇型ケイレン運動より
同じあるいは以下の寸法を持つ異例の下降型ケイレン運
動を行う熟練、通常あるいは未読症以外の神経障害を持
つ読手のパターンと非常に異なっている。
未読症の目の動きの他の特性は、寸法および期間におい
て大きな変化を含んでいる。突飛な目の動きパターンで
与えられる全体の印象は、不規則性、特異的形状および
ライン後の本質的反鍔パターンの欠落である。
第11a図に見られるように、通常の読手の目の動きを
記録した帯状チャートは、階段形状に類似している。第
11a図に示される各階段はテキストのラインを示して
いる。ラインを読み取るに消費した時間が長いと、階段
形状も長くなる。この「階段」の第1のトップは、ライ
ンの開始で最初の視覚固定を示し、最後の底がラインの
端で最後の視覚固定を示している。上昇型口の動きL−
Rはトップから底に進むが、下降型口の動きR−Lが反
対の方向を持っている。
出願人は、未読症、他の成長が遅れている読手、通常の
人および熟練者を比較したケース研究を実施した。調査
および未読症用の診断判定基準を選択して、読み取問題
の一次原因にかなりなる公知の要因を排除するように務
めた。判定基準の他の目的は、可能な限りの多くの質的
要因、例えば教育の機会を高めることであった。
これらの概念で案内されるのは、次の要因が未読症用に
調査診断判断基準の確立に考慮される。
要約すると、彼等は、もし10歳以下あるいは2年読取
が遅滞するならば、もし10歳以上、通常の視力および
聴力、強みのある社会経済的背景、読取開始前に感情的
あるいは誘因を持たない場合、明白な肉体的欠陥の無さ
および最適な教育の機会が与えられたならば少なくとも
1.5年読取の遅滞時点で平均あるいは平均以上の知能
指数である。
これらの判断基準を全部満足する子供は失読症グループ
に含まれる。他の要因の中で、遅滞した読み手であるが
年代順の年齢用に未読症に適合した向上および通常の読
み手の基準グループは、年代順および読み手の年齢の両
者に適合する。
子供は読み手であるが、彼等の水平方向および垂直方向
の目の動きは、実験的要求を満たすために出願人によっ
て変形された高感度の未侵入光電方法の手段によって記
録される。この方法の感度は、同じ語の種々の書体の視
線固定(凝視)を区別するのに十分である。
この研究結果は、上昇型および下降型の目の動きの回数
が匹敵した遅滞者、通常および熟練読手より未読症のほ
うが相当多いことを示している。
これらの発見は、匹敵する通常の読手を未読症と比較し
た出願人の前の研究を繰返している。
再び研究された特性は失読症患者でなされる下降型の過
剰な数であった。この場合の数において、下降型は、第
12a図に見られるように、2個以上の集団において、
不規則な突飛なパターンを形成する連続物に発生した。
第12a図は、本文の行(ライン)の読取を試みた失読
症叡者の相対目の位置を示している。数の水平位置は、
連続数が発生数を反映するが、行に関して凝視の位置を
示している。
第12a図から理解されるように、通常の読手は小さな
下降型で割り込まれる左から右への規則的な目の動きを
持って各行を読んでいる。本文の各行を読経ると戻りの
スイープを続行する。
しかし、第12a図に記録された未読症の目の動きは、
41で組織化されない目の動きを実施して、1行を読み
、本文の次の行の開始点に到着するために2個の大きな
目の動きが必要となる。
この結果を要約すると、失読症患者は、各子供が本文を
年齢にあわせて最適に読む時に、他の基準の3グループ
の各々より相当多い下降型動作および凝視を実施してい
る。遅滞した読手は、通常の読手より相当多い下降型を
実施し、順に熟練読手より相当多〈実施している。失読
症患者は、易しい本文を読み、通常の読手が難解な本文
を読んでいる時も、通常の読手より相当多い下降型を実
施している。
更に、各グループ毎に、目の動きの合計数の下降型の百
分率が比較された。失読症患者は、更に遅滞した読手を
含む他の読手より相当多い下降型を有していることが発
見された。しかし、非失読症グループ間に重大な違いが
存在しない。この発見は、熟練、通常および遅滞読手が
同じ集団に属するが、失読症患者が明らかに異なったグ
ループであることを暗示している。
第11a図、第11b図および第11c図は、各々通常
の、緩慢なおよび未読症の読手の目の動きのパターンを
示している。第11b図に示される緩慢な読手の目の動
きは、第11a図に示される通常の読手のそれより多い
突飛なパターンを示し、本文の行を読むのに費やす緩慢
な読手の時間が通常の読手のそれより約2倍である。し
かし、緩慢な読手の通常のパターンは、僅かな過度の下
降型を有して通常の読手と殆ど同じである。
しかし、第11c図に記載される未読症読手の目の動き
のパターンは、相当数の下降型目の動き、短期間の凝視
および本文の行の開始から終りまでジャンプする高頻度
の突飛な目の動きを有する突飛なパターンを示している
この研究結果は、未読症の突飛な目の動きが読解問題の
反映あるいは徴候でないことが結論的に検証された。も
し、目の動きが読解問題に関連するならば、未読症およ
びこの売者に匹敵する遅滞読手が等しく読解が遅れてい
るので、彼等の目の動きが類似していなければならない
。しかし、彼等は全く異なって発見された。第2に、よ
り易しい本文を形成しても失読症の目の動きパターンが
正規化されなかった。更に、通常の読手は、難解な本文
を読む場合でも突飛な目の動きにならなかった。
研究と関連する場合において、出願人は12人の失読症
の読手と、12人の匹敵する通常の読手とを比較した。
彼等は、読解中に発生する行の初めから終わりまで順次
走査しながら刺激する読解作業が要らない仕事で検査さ
れた。言葉が光に置換された。子供達には、水平配列に
おいて等距離に配置された5個の光を可能な限り迅速に
正確に追従するように頼んだ。これら光は、順次点灯さ
れ、両端に配置された2個の光源が2秒間点灯した以外
は各光源が1秒点灯した。工程は、最左端の光源から始
まり、最右端の光源が点灯するまで各々が順次点灯され
、その後逆の順序が実施された。被験者が光を追従する
と、彼等の目の動きが記録された。点灯光源の進展に追
従する通常の読手の目の動きパターンが第1id図に示
されている。
同様の光の進展に追従する失読症の読手の目の動キハタ
ーンが第1ie図に示されている。第1Id図を第11
e図と比較して理解されるように、失読症の読手は、通
常の読手と違って、第11c図に示された読み取パター
ンで実施されるものと類似する多くの下降型および上昇
型口の動きをなしている。失読症の読手は、5の2秒間
の凝視以外の4において細かく目の動きを調整できず、
中間の凝視において、凝視を小さいケイレンによる細か
い変化で破壊した。勿論、失読症叡者は、次の光の始ま
りを間違って予想する傾向を示した。
この予想特性は、光を正確に本質的に凝視する能力を持
つ通常の読手とハツキリと対照をなしていた。
失読症および知恵遅れ(遅滞者)の読手は、遅滞者のパ
フォーマンスが通常あるいは熟練した読手のそれとあま
り異なっていないが、殆ど全部の目の動きの変化に高度
に重大な差を持っていた。失読症および他の遅滞者の間
には、下降型の数に僅かに重複した部分があった。次の
第1表に記載しているように、失読症の人は、容易な本
文を読み取り中に実施した時に、順次点灯の光に追従す
るが、下降型に同様の百分率が見られた。
他方、予期していた通り、光追従仕事に伴う処理にはハ
イレベルの情報が含まれていないので、遅滞者、熟練者
および通常の読手用の下降型の百分率が、非読解仕事の
読取より相当低下した。
第    1    表 読み取り中および光追従中の下降型の百分率読手の  
読取年齢での読  光追従中のグループ  取中の下降
型%  下降型%失読症患者 X      34.0     29.9SD   
   8.0      8. 1遅滞読手 X      22.9      9.8SD   
   8.3     10.0通常の読手 X      20.8      6.8SD   
   6.8      9.4熟練読手 X      18.0      8.4SD   
   8.4     11.4前述の結果は、失読症
が他の非失読症の読手と異なって読取に独立した初期問
題を有していることを説明している。非失読症グループ
は、目の動きの特性を基礎として相互に異なっている。
目の動きの研究から引き出された主な結論は、次の通り
である。
1、読み取り中に発見された失読症患者の突飛な目の動
きは、読解問題に単に起因されない。事実、読解問題か
らかなり独立している。
2、非読解作業の結果は、更に失読症患者の突飛な目の
動きがまだ決定されない脳の機能不全に因ることを示し
ている。
3、失読症患者、熟練者、通常者および遅滞者の読手の
比較は、非読解光におけろ目の動きのパターンおよび特
性が他のグループの読手から失読症徹者を分離できろこ
とを示している。
第1図には、失読症の存在を決定する自動システムが示
されている。このシステムは、失り克症用に検査される
被験者の目の動きの予め決定されたパターンを刺激する
ための目の刺激手段11を含んでいる。この刺激手段は
、後述するように、一連の点滅ダイオード、CRT管あ
るいは他の電子表示器の画面に点滅された目標、読解さ
れる本文表示手段あるいは壁あるいは他のスクリーンに
投影された光のスポットでよい。勿論、このシステムは
、目の刺激手段を観察して被験者において目の動きを検
地する目の動き検知器12も含んでいる。この目の動き
検知器は被験者の目の動きに応答して電気出力信号を形
成する。種々の目の動き検知器、例えばEOG、光電角
膜反射およびビデオカメラ法が使用できる。第3図およ
び第4図に示すようなダイオード配列が使用される場合
には、X−Y変換器13が使用されて、4個のダイオー
ドからのDCダイオード信号を目のX−Y位置を示す電
気信号に変換する。これは、第3図および第4図を参照
して更に記載される。目の動きがDC信号に変換された
後、AD変換器14が使用されて、このDCアナログ信
号を処理手段15で処理できるデジタル信号に翻訳され
る。この処理手段15は、上記電気出力信号を受信し、
時間的に連続した一連の目の位置を得るために25m5
以下の間隔で出力信号をサンプルする手段を含んでいる
。この処理手段(処理器)は、入力されるデジタル信号
(値)を時間的な目の位置を示すデータに変換するデー
タ収集プログラムと、データを解析し、目の動きを微少
運動、ケイレン運動、追跡運動、発散−収束運動、凝視
および瞬きに範疇化するアナログプログラムとを含んで
いる。これらデータ収集プログラムおよびデータ解析プ
ログラムは、データ収集プログラムから処理手段によっ
て送られたデータに沿って記憶手段16に貯蔵される。
更に、データの校正は、データの再解析特定部分で達成
できる。
目の動き検知器が検査される被験者に取付られた後、被
験者の目に対する検知器の相対位置が校正され、この自
動校正は、その後解析萌の収集時に段階17で示すよう
にデータを直線化するために使用される。
通常キーボード手段および出力表示手段を含む操作者と
のインタフェイスlOが使用されて、種々の検査パラメ
ータを選択し、検査およびデータ収集を初期化し、デー
タの解析を初期化するために処理手段I5と交信する。
更に、操作者は、LCDスクリーン上の光学表示器、C
RT 18あるいは他の電気表示器、将来の使用に備え
て着脱可能な貯蔵ディスク(磁気フロッピあるいは着脱
可能なレーザディスク)19あるいは目の動きの中間出
力を形成する帯チャートの記録形20を含む1個以上の
種々の出力手段を選択してもよい。
更に、操作者は、データを直接プリンタ21に出力し、
あるいは解析データを、失読症あるいは池の神経障害の
存在および過酷′さを示す予め収集された静的データと
比較してもよい。個別の検査出力および調査下で状態の
相対的過酷の表示の両者がプリンタ21に印刷できる。
実施された検査が分離成分を用いてデータ処理システム
に導入されるが、本発明を実施する好ましい複合体は、
一体の目の刺激体および目の動き検知器と、キーバンド
を存する単一のブラックボックスと、表示手段と、検査
出力を記録するプリンタとを備えている。この出力は、
失読症の存在および度合の表示と、可能な場合更に検査
の必要性の暗示および最適な処理方法とを含んでいる。
このような装置は、携帯できて、教室から教室に、ある
いは診療所から診療所に持ち運ぶことができ、僅かな訓
練で医療関係者以外でも使用できる。このような装置は
、第2図に概念的に示している。
図示の如く、−木目の刺激体および目の動き検知器22
は、失読症の検知手段23に電気コードの手段24ある
いは図示しない送信器/受信器によって接続される。こ
の手段は、文字数字表示パネル25、数字キーバッド2
6、一連の機能キー27および操作者と通信する1組の
状態表示器28を備えている。この装置の出力はプリン
タ/プロッタ29の手段で形成される。
実験データを送達するに使用される目の動き検知器は、
物理的に第3図に、電気的に第・1図に示されている。
第3図に示す如く、目の動き比知器が調整枠30を含ん
でいる。この枠30は、顎バッド32、延長バー33.
33aおよび調整頭位置合わせ案内34および35を含
む頭安定手段31と関連して使用される。目の動き検知
器は、被験者の前で下方に曲げられて、目の刺激手段を
目視するための被験者用の空間を形成した1組のアクリ
ル製のチューブ36.37から吊り下げられ、取付られ
る4個のダイオード配列を備えている。
同様の目の動き検知器は、6度の自由な目の動きを許容
するロッド配列を経由して頭押さえに取付できる。
第4図に示す如く、目の動き検知器は、目を照明する1
組のフォトダイオード38および39を含んでいる。種
々の型の照明手段が使用されたが、視覚検査を侵害しな
い限り赤外線照明が好ましい。
この赤外線照明の狭いスペクトル幅は目に到達するエネ
ルギの他の干渉源から容易に分離できる。
フォトセル40〜43は、直線萌方方向を見た時に、目
で確立される黒色の虹彩および白色の角膜間の対抗する
境界領域を指向している。これらは、目の水平方向ある
いは垂直方向の動きが変化した時に各境界での反射光を
測定する。フすトダイオード38および39は、検査中
点灯し続けあるいはパルス的に点灯してもよい。パルス
的点灯は、環境の照明に鈍感となるシステムを形成する
ので好ましい。
フォト検知器40〜43は、出力が集積(積分)増幅器
44および差動器(微分器)47および48で概念的に
示されたX−Y変換Btaに接続される。ダイオード4
0およびダイオード43の出力信号は垂直信号用に加算
され、出力信号が目の垂直位置の関数、即ち上方への動
きを反映する正電圧および下方への動きを反映する負電
圧であるライン45での円滑DC信号として形成される
。同様に、ダイオード41およびダイオード42の出力
信号は増幅器44で減算されて、目の相対水平位置を得
ている。ライン46には、円滑なりC信号、例えば目が
中央の右に指向した時に正電圧および目が中央の左に指
向した時に負電圧が形成される。微分器47および48
は、ライン49および50に差分信号を形成し、ライン
45および46に存在する出力電圧が変化した時に、変
化した出力信号を形成し、出力信号が一定の場合に一定
の出力信号を形成する。その後、ライン45.46.4
9および50に存在する出力信号は、各々がDC出力信
号をデジタル化する4チヤンネルのAD変換器14に供
給される。
データチャンネル上の出力信号、差分信号チャンネルの
出力信号および刺激チャンネルの電気信号間の各関係が
第5a図〜第5c図に示されている。
第5c図に示すように、イベント5!は、目の刺激手段
におけるフォトダイオードの1個を点灯して刺激チャン
ネルに沿って初期化される。これの変わりに、刺激チャ
ンネルに存在する信号は、信号がビデオ表示器に既に送
られて、CRTスクリーンに新しい目標を表示すること
を示す処理手段からの単一パルスあるいはデータ語であ
る。刺激後、約0.2秒(通常の反応時間)間点灯し、
被験者における目の動きが第5a図および第5C図の点
52で示している。刺激に先立つライン50に存在する
DC信号は僅か負であるが、刺激に応答して、第5a図
に示すように、目か新しい刺激の位置に水平に右に移動
して、DC電圧で上昇A−Bを形成する。目の動きは、
点53で終わり、新しい刺激での凝視が開始する。フォ
トダイオードからの信号の合計あるいは差は、目が静止
した時に変化しないので、データチャンネルに存在する
相対電圧レベルが目の固定時に一定である。
第5b図は、作動チャンネル49あるいは50に存在す
る信号を示している。目が固定され、データチャンネル
での出力信号が一定であると、作動チャンネル50も一
定の信号である。目の動きが点52で始まり、作動チャ
ンネルは、作動出力信号54の手段によってデータチャ
ンネル46で電圧レベルの変化を指示する。微分器48
はデータチャンネルの信号が変化する限り信号を発生し
続ける。目が点53で示すように凝視に到達した時に作
動チャンネルの信号が再び55に示すようにゼロに下降
する。
以下に詳細に述べるように、システムは、目の動きの初
期化から任意雑音を分離する雑音リミッタを使用してい
る。雑音リミッタの1つは、電圧リミッタ56および5
7として第5b図に図式的に示されている。この雑音リ
ミッタは、校正中に計算され、解析プログラムを貫通す
る。
データデヤンネル45および46、作動チャンネル49
および50の使用は、第14図および第15図を参照し
て後述する。
広範囲の種々の目の動き検知器が本発明と共同して、精
度および感度が種々の型の細かい目の動きを区別するた
めに形成できることが明白である。
このような目の動き検知器は、高精度であるべきで、目
の動きにおける数分の円弧から目の位置を決定でき、勿
論高感度であるべきで、目の位置が数分の円弧で変化し
た時に注目でき、また時間的にもIms以下のオーダの
高分解能であるべきである。25m5以上のレートでサ
ンプルするシステムは、突飛な動きおよび追跡動作量を
区別できるが、高速、好ましくは少なくとも1msでサ
ンプルすることが好ましい。最終的に、目の動き検知器
は、±30度〜±40度の水平角度測定範囲と、±20
度の垂直円弧とを持っている。
第3図に示す型の目の動き検知器に視覚刺激を合同した
改良物は第6図および第7図に示している。これらの図
面において、発光ダイオード38および39およびフォ
ト検知器40〜43は、第3図に既に示したように、透
明なアクリル製のカラム36および37に取付られる。
視覚刺激は、支持手段64に取付られで、取付66から
支持部材64に取付られた半透明鏡65上の被験者に反
射する発光ダイオード58〜63を備えている。
少なくとも5〜7個のダイオードあるいは視覚刺激を約
2度〜6度の円弧角好ましくは4度の円弧角で間隔おい
て配列することが有利と発見された。
この場合、目の動きの全体のスイープが水平面において
20度および30度である。
ダイオードの使用は、文化、知能、言語、社会経済的お
よび教育の障壁を除いた視覚刺激あるいは失読症用の検
査を提供している。検査は、相対知能あるいは読解能力
に左右されず、通常の、読手、熟練者および遅滞者に等
しく適用できる。被験者は、光っている光源の中心に目
を保持することを要求され、それが移動するまで待機し
、その後可能な限り迅速に正確に新しく点灯した光を追
って目を動ずことを指図される。被験者は、複数のしE
Dを順次点灯させることによって、動眼運動制御(ケイ
レン運動の制御)、自動順序、予想/同期化および2個
の「時間設定」間の変化能力および特定の点に目を固定
あるいは集中する能力が検査される。通常の読み手のパ
ターンおよび未読症の読み手のパターンが得られたダイ
オードを有する同様の検査が第1id図および第11e
図に示されている。
検査中、7個のLEDは、順次1個づつ点灯され、最両
端の2個および中央の1個が2秒点灯する以外は各々が
1秒間点灯する。順序は、最左端のLEDから始まり、
最右端のLEDが点灯するまで順次点灯する。各検査サ
イクルは約10秒で、被験者はこの検査サイクルを少な
くとも3回受ける。
らし、目のケイレン運動の動眼運動制御のみの検査が要
望されたならば、L E Dが任意に点灯される。更に
、もし視線固定が要望されたならば、視線固定の期間が
1秒および2秒間で任意に変化される。もし自動順序検
査に沿って動眼運動制御の検査が要望されたならば、全
部のLEDが同期して点灯され、被験者は本文の1個の
LEDがら可能な限り迅速に正確に目を移動させること
を告げられろ。
第1id図および第11d図に関して既に示したように
、未読症でない人は、上記の順序を困難らなく追従でき
る。他方、未読症の読み手は、LEDを正確に追従でき
ず、多くの下降型のケイレン運動を実施し、視線固定が
第11e図に示すように短期間のケイレン運動で破壊さ
れる。
勿論、目の動き検知器は半導体あるいはダイオード配列
が使用できて、目の位置を正確に決定できる。虹彩の相
対位置は、第8図に概念的に示すように、光学システム
68の手段によってダイオード配列67上に合焦点され
る。ダイオード配列67は、スイープおよび荷電回路、
目の虹彩の位置をX−Y座標値として出力する累積レジ
スタが集積されたフォトダイオード配列、COD配列あ
るいはCTD配列でよい。ダイオード配列の使用は、第
8図および第9図に示され、目の虹彩がフォト発光ダイ
オード76で照明され、照明が半透明鏡70で上方に反
射されて、虹彩の相対像寸法を減少させ、ダイオード6
7上に合焦点させる光学ンステム68に到達する。第6
図に示す視覚刺激58〜63は第9図の69で概略的に
示されている。ダイオード配列69は、支持体71とハ
ウジング部材74を橋渡しする支持体75に取付られる
。全装置は被験者の頭に紐で固定され、パッド72およ
び73の手段でクッションされ、あるいはおでこに配置
できる。
直線ダイオード配列77が第6図および第7図に示すよ
うにフォト検知器42によって目に直前に近接して配置
される別の実施例の目の動きおよび瞳孔寸法の検知器が
第10図に示されている。
目の虹彩は、1個以上の発光ダイオードで照明され、瞳
孔および虹彩間および虹彩および角膜間の境界はダイオ
ード配列77で検知される。各個別のダイオードは、走
査時に78で示すように反射角膜で照明された時に出力
パルスを形成する。暗い虹彩は、光を余り反射せず、そ
の位置でのパルスが存在しない。従って、目の正確な中
心は次のように計算できる。
E p−(b −a)+ (c −b)/ 2既に述べ
たように、目の刺激は、CRTSCCD表示器あるいは
たの電子表示器に照明される目標の形態あるいはスクリ
ーン上に投影されたスポット光線の形態でもよい。刺激
の正確なモードは、余り重要でなく、被験者の頭および
視覚刺激間に形成された相対動作が無視される。頭の回
転運動は、後述するようにデータの直線化および校正に
問題を発生する。この目的のために、外部の刺激を使用
する時には、第3図に示す型の頭支持体が好ましい。
ビデオモニタあるいはCRTのゆっくりと移動する目標
あるいは投影されたスポットでは、第13a図に示すよ
うに正弦パターンを形成することが可能である。目標の
速度は1秒間に2度〜7度あるいは以上の円弧角にすべ
きである。第13a図に示す正弦検査は、精神分裂症、
−次の注意力欠乏症、多重硬化症、パーキンソン病、ア
ルツィーマ病、薬物(バリウム、刺激剤等の神経薬)の
影響およびアルコールの影響を識別するのに有用である
と発見された。これらのグループは、移動中の目標を追
跡型の目の動きで追従できない。これらの被験者は、第
13b図に示すように、一連の矯正ケイレン運動を使用
して、移動中の目標を追跡するが目標の通路から目が下
にずれ、上にずれた時には80〜82で示すように過剰
修正を伴い、他の短期間のケイレン運動で直ぐに補償し
なければならない。アルコールの弱い被験者は、法的限
界を越えて動眼運動制御を失っている。この検査は、面
液中にアルコールのある値の百分率を有する個人が反対
しても、注意力が必要な動眼運動制御が完全に失った個
人を識別することによってアルコール障害の検査を改良
する。
データ収集は、目の、動きを分類するに必要な計算敢を
果てしなく単純に方法および手段を許容する収集および
解析手順における段階である。3種類のデータ収集プロ
グラムは、各々第14図、第15図および第15a図に
示している。第14図、第15図および第15a図に示
されたプログラムは特に低速のマイク凸プロセッサの使
用に適するか、第15図に示すプログラムは、高速の操
作速度を有する大形の高速の処理器からも利点が得られ
る。
第14図に示すように、第3図および第4図に既に記載
したデータチャンネルは、一時バッファ86に形成され
るXデータチャンネル46およびYデータチャンネル4
5を有して使用される。X微分信号50およびY微分信
号49が評価サブルーチン87に形成される。データ収
集の最初で、段階85で示されるように、時間信号が初
期化され、サンプリングが開始される。更に、パルスは
段階85aで刺激状態(スティタス)変化毎に発生され
る。刺激状態変化の時間はデータ記憶民階90に送られ
、刺激状態指示、時間データ送X−Y期間が記憶される
。サンプリングがマイクロプロセッサで実行され、ある
いは所望のサンプリング間隔毎にデジタル信号を形成す
るAD変換器の機能であってもよい。既に述べたように
、約1msの間隔でサンプリングすることが好ましい。
一時バッファは、86で示すように確立されて10個の
連続X−Y位置の値を保持する。各サンプリング間隔で
、新しい値が一時バッファに読み込まれ、1個が89で
示すように読み出される。サブルーチン87は、微分信
号データチャンネル49および50を信号レベル、信号
期間および信号方向毎に実時間で監視する。もし、微分
信号が所定の雑音レベルを同じ方向で所定期間(約3 
ms)越えたならば、目の動きが始まったと推定される
評価88で示すように、もし微分信号がレベル、期間お
よび信号方向からなる雑音パラメータを越えたならば、
プログラムは、一時バッファ86に記憶された10個の
X−Y値を、時間チャンネルに沿って同時に取り入れら
れた時間データと共にセーブ(記憶)する。従って、こ
のプログラムは、目の動きの開始点て、時間と共に目の
動きの開始時期の片側の5個のデータを記録する。凝視
の期間中に、微分信号がゼロになり、X−Yデータがセ
ーブされない。追跡目の動き検査においては、開始時期
、終点時期および方向が0.1度越えた変化時期がセー
ブされる。
別のデータ収集プログラムが第15図に示されている。
このプログラムは、データチャンネルのデータの走行平
均を連続的に計算できる高速あるいは大形のマイクロプ
ロセッサに適している。ダイオード配列として同じ集積
回路に取付られた荷電スィーブおよび累積バッファを有
するダイオード配列あるいはCOD配列を持つ集積回路
ダイオード配列に最適である。これら集積回路は、目の
位置および瞳孔の寸法のX−Y座標値のデジタル出力を
形成する。
データ収集が初期化した時点で、サンプリングは、第1
4図に関して既に示したように、段階85で確立された
時間待で開始される。段階85aは、刺激状態における
各変化で、段階+00でX−Yデータおよび変化発生時
間が記録されるパルスを形成する。これの代りに、サン
プリング周期はAD変換器の機能でよく、もし使用され
たならば、クロックおよびスィーブ速度のIC回路がダ
イオード配列と関連する。
勿論時間チャンネルは、収集プログラムの初期化で、凝
視期間および目の動きの速度の計算に将来使用するため
に確立される。XおよびYデータデヤンネル45および
46に存在する位置データは、一時バッファ93に累積
される。これらのデータの連続平均化においては走行平
均が段階94で示されている。各計算周期の終り、最後
の平均値が一時バッファ95に記憶される。直ちに、新
規な走行平均が完成した時には、前の走行平均が段階9
6で新規な走行平均と比較される。もし差がプログラム
で確立された雑音パラメータを越えなかったならば、一
時バソファ95が段階97で示すようにリセットされ、
新規な走行平均が段階94て示すように計算される。も
し差が雑音パラメータを越えると、X−Yデータが段階
+00で時間データと共に記憶装置16にセーブされる
このデータ収集方法は、目の動きの方向の各変化で約2
データ点を形成する。
第14図および第15図に示されるデータ収集ルーチン
は、解析されるデータ量をかなり単純化している。最初
と、中間と、最後のダイオードが2秒間点灯し、残りの
ダイオードが1秒間点灯する7個のダイオードを伴った
代表的検査にとっては約23回の凝視と22回の目の動
きが通常の検査で記録される。この検査は、約30秒の
合計時間を消費する。目の動きの開始点と最終点とのみ
を記録するためには、60個のデータ点が理想的に必要
である。しかし、目の動きは、通常全部の目の動きの判
断基準を最終的に満足するものより多くセーブされる。
セーブされたデータ点の数は、検査の全出力が第15a
図に示すように記憶されたならば、累積されるデータ点
が30.000以下になることが頻繁に発生する。第1
5a図は、時間データを含むX−Yチャンネルの全サン
プリングデータを記憶するサブルーチンを示し、第14
図および第15図に記載した段階と類似のブロダラム段
階に同じ符号を付しである。
第16a図〜第16e図に示されるデータ解析プログラ
ムの機能は、冬目の動きあるいは瞬きの開始および終点
をマークする収集データ点を見付け、発生した目の動き
の種類を決定し、目の動きあるいは瞬きに記載されたパ
ラメータを計算することである。主な目の動きは、ケイ
レン運動(読解および視覚走査中に使用される最初の発
作運動)、凝視、瞬き、追跡(静止環境においてゆっく
りと移動する目標を追跡するに使用される遅い運動)お
よび近くあるいは遠景を両目で目視したときに使用され
る目よせ運動を含んでいる。このプログラムは、データ
を解析して、各運動をこれらの範疇の1つに分類し、各
連動のパラメータを計算している。
第16a図の開始の100aのプログラムが初期化され
た時点で、段階lotにおいて記憶16から得られた時
間データ付きのX−Yデータが段階102に示すように
直線化される。直線化の工程は、校正サブプログラムが
実行された時に被験者が検査される前に始められ、左側
の凝視、右側の凝視および中央の凝視で送られる信号を
評価する。
目の動き検知器の出力は、これら3個の凝視の各々毎に
評価し、各チャンネルの雑音が計算され、記憶される。
これらの値は、同じ相対目の動きが中央の片側で同じ比
率の信号を発生するように、データの数値を直線化する
数学的アルゴリズムが使用される。例えば、もし被験者
が虹彩の各側に等間隔に配置された4個のダイオードを
持っていなかったならば、左側および右側の凝視間の三
角形が等しくならないので、ダイオードから流れる電流
の相対数値が歪んでしまう。校正および直線化ルーチン
は、患者の氏名と検査データと共に、最左端の凝視、中
央の凝視、最右端の凝視から送られる数値を記憶する。
勿論、データが使用された時には、三角形あるいは電子
部品のバラツキを補償するために直線化される。直線化
データは、第16a図に示すように、目の動きが発生し
たか否かを決定するために、各連続的X−Y位置値を比
較するサブルーチンを連続的に通過する。このプログラ
ムは段階107で始まり、各連続サンプルがその範疇あ
るいは分類に続いて得られる。
人力データは、第14図および第15図に記載したデー
タ収集プログラムに関して既に記載したように、冬目の
動きの開始と終点でのX−Yデータの連続組からなって
もよい。これらプログラムの各々において、直線化デー
タが冬目の動きの開始と終点でのX−Yデータの組から
なっている。
これの代わりに、高速処理器は第15図に示すように、
各連続データサンプルを評価して、目の動きおよび凝視
間の遷移点を分離し、目の動き状態における変化に付随
する時間データを記録するために使用されてもよい。第
16a図に示すルーチンは、データを可能な目の動きの
いずれかに範時化するまえに3個の連続した位置をサン
プリングする。これら評価は、電気機器における一時的
ドリフトおよび任意雑音の影響を最小限にすることであ
る。解析プログラムは、第16a図に示すように、ロジ
ックの2個の主要な枝、即ち凝視用および目の動き用か
らなり、目の動きのループに関しては更に種々のサブプ
ログラムルーズに副分割される。プログラムは、各ルー
プの結論で、段階107で再度挿入され、点Aにリター
ンする。通常、特定の判断基準に当てはまらない未知の
データは、全部凝視データに加えられる。更に、信号が
雑音レベル許容値以内にあるならば、凝視データとして
記憶される。
第16a図に示すように、次の連続サンプルが段階+0
7で示すように、得られ、そのサンプルが段階108で
示すように雑音レベルの限界と比較される。らしサンプ
ルレベルが雑音レベル以上ならば、段階109の目の動
きループに通過する。
次の連続サンプルか戻りループ110で得られろ。
3個の連続サンプルが雑音レベルを越えて得られた時に
は、プログラムが段階Illで目の動きの開始を決定し
、可能な凝視用の先のデータを解析する。
これの代りに、サンプルは、段階108で比較した時に
、雑音レベル以下である場合に、+12の凝視ループに
通過する。しし段階112て決定されたサンプルレベル
が雑音レベル以上でないならば、サブルーチンは、サン
プルを保持し、戻りループ113を経由して次の連続サ
ンプルを求める。もし3個の連続サンプルが雑音レベル
以下ならば、段階114でプログラムは、凝視の開始を
判定し、可能な目の動き用に先のデータを解析する。更
に、可能な目の動きあるいは可能な凝視を示す先のデー
タサンプルは、第16b図に示すプログラムフローヂャ
ートに従って処理される。
勿論、第16a図に示されるプログラムは、高速処理器
で使用時に、入力される目の動きデータを単純にし、番
目の動きの開始および各凝視の開始毎にX−Y座標値お
よび時刻値を確立するデータ簡略プログラムから構成さ
れる。これら値は、その後、後述する一時バッファに記
憶し、あるいは次工程の校正あるいは範驕化用に一時記
憶装置に読み取らせてもよい。
この解析評価は、第16b図に示すサブルーチンで開始
される。もしデータ点が段階111で分離されて、凝視
と認識され、段階115で決定されたならば、計算が段
階116で凝視、期間、相対的目の動き、相対的目の速
度およびデータに関してなされて、凝視か可能か否かを
決定する。もし目の動きの寸法が0.1度の円弧角以下
ならば、データが凝視データに加えられる。目の動きの
1つの主要な型は微少運動と呼ばれ、網膜上の酸データ
を絶えずシフトするために使用される。これら微少運動
は、凝視中に情報を収集する工程の部分として発生する
。しかし、このプログラムの目的にと?で、微少運動を
凝視の部分として処理することが好ましい。凝視を適格
とするためには、目の動きの寸法が0.1度の円弧角以
下でなければならず、もし目の動きの寸法が0.1度の
円弧角以下ならば雑音あるいは微少運動のいずれかとし
て凝視に加えられる。更に、もし目の動きの速度が0.
5度/秒以下ならば、目の動きが凝視として分類される
。全部の凝視の判断基準が段階l17で満足したならば
、凝視範疇が段階118で示すように、次の供給バッフ
ァにセーブされる。
しかし、もし凝視の判断基準が段階117で満足しなか
ったならば、プログラムは、段階119で校正を形成し
て、目の動きが追跡目の動きか否かを決定する。追跡目
の動きとして適格にさせるためには、目の動きが0.1
度の円弧角以上でなければならず、目の動きの速度が0
.5度/秒〜0゜7度/秒でなければならず、更にその
期間が70m5以上でなければならない。追跡は、0.
5度/秒〜30度/秒の範囲を実施できるが、本解析の
プログラムの目的にとって、追跡目標の最大速度を4〜
7度/秒に設定している。どの高速度はケイレン運動で
必要でなければならず、その後データは、段階+22で
の評価後プログラム段階120に遷移する。もし全追跡
判断基準が段階119で満足したならば、追跡目の動き
が段階121に示すように、次の供給バッファにセーブ
される。
らし、これら追跡判断基準が満足しなかったならば、そ
のデータは段階122で再度評価のために通過する。速
度が7度/秒以上、7msより長く、0.1度以上の円
弧角をカバーする′ならば、目の動きデータは、決定点
120を貫通して、全ケイレン運動の判断基準が満足さ
れ、ケイレン運動が段階124に示すように、次の供給
バッファにセーブされる。しかし、もし目の動きデータ
が段階122の追跡判断基準あるいはケイレン運動判断
基草にそぐわないならば、データは、段階123に示す
ように、次の供給バッファに可能性のある凝視としてセ
ーブされる。プログラムは、段階123で凝視として未
知および未定義の目の動きを[l噴に入れる。
もし、第16a図における段階114で分離された目の
位置データが凝視の開始を指示したならば、その目の位
置データが可能性のある目の動き用に先のデータ点と共
に段階125で解析される。
X−Y位置座標および時間は、その後段階126で目の
動きの期間、度合、速度および位置を計算するために使
用される。
もし、全ケイレン運動判断基準が段階120でこの目の
動きデータで満足するならば、目の、ケイレン運動デー
タが段階124で示すように、次の供給バッファに記憶
される。目のケイレン運動は、7msより長く、0.1
度以上の円弧角で、7度/秒以上の移動速度である目の
動きとして範噴化あるいは定義される。もし、段階12
6で計算された目の動きがケイレン運動の判断基準内に
ないならば、この移動データは決定段階155に通過し
て、追跡判断基準を満足するか否かを決定する。
既に述べたように、追跡運動は、0.1度以上の円弧角
、70m5以上の期間、0.5〜0.7度/秒間の速度
を持つものとして範疇化あるいは定義されている。もし
、全追跡判断基準が段階155で満足したならば、目の
動きデータは段階156に示すように、次の供給バッフ
ァに追跡目の動きとしてセーブされる。もし追跡目の動
きが指示されないならば、他の評価が段階127で示す
ように形成される。もし期間が7ms以下で、速度が1
0度の円弧角/秒以下ならば、最終の評価が段階128
で形成される。もし、期間あるいは速度が段階127で
確立された判断基準より大きいならば、段階129で第
2のレベル評価が形成される。
この段階+29は、速度が7度/秒に等しいか以下か、
期間が7msに等しいか以上かを決定して、その運動を
評価する。もしこの判断基準が満足されると、その運動
が段階160に示すように、次の供給バッファにケイレ
ン運動としてセーブされる。しかし、速度が7度/秒に
等しくも以下でなく、期間が7111sに等しくも以上
でないならば、最終の評価段階160が形成される。
段階127〜130で注目される評価判断基準は、段階
120および155で既に定義されたケイレン運動およ
び追跡の判断基準内にきっちりと入らない境界付近の目
の動きを分類するために使用される。目の動きは、もし
期間が7fflS以上で、速度が3度/秒以上ならば、
段階130で可能性のあるケイレン運動として、段階1
61に示すように次の供給バッファにセーブされる。同
様に、目の動きは、もし期間が7ms以上で、寸法が0
゜1度以上の円弧角ならば、段階128で可能性のある
ケイレン運動として、段階161に示すように次の供給
バッファにセーブされる。既に定義した判断基準に当て
はまらない残りの運動は段階162に示すように、次の
供給バッファに可能性のある凝視としてセーブされる。
段階123で既に示したように、予め定義された判断基
準に合わない目の動きは可能性のある凝視として記憶さ
れる。
第16c図は、目の動きよりむしろケイレン運動と合同
して、反対方向における近接のケイレン運動から瞬きを
分離するために、大容量バッファを定期的に検査する解
析プログラムの第3部分を示している。第16b図に示
す解析の最後で、段階163でプログラムは1個のバッ
ファのみが使用されているか否かをチェックする。もし
、1個のバッファのみが使用されていたならば、プログ
ラムループは、段階107の点Aに戻って、第16a図
に関して記載された次の連続サンプルを比較する。もし
、1個以上のバッファが使用されていたならば、プログ
ラムはバッファがどれだけ使用されているかを検査する
。プログラムは、段階164で4個のバッファ全部が使
用されていたことが判ると、これらバッファが段階16
5で検査されて、目の動きと同様の動きを合同する。ち
し4個のバッファ全部が使用されていなかったならば、
プログラムループは、次の連続サンプル用に段階107
の点Aに戻る。
4個のバッファ全部が満たされた後、第1の評価段階1
66は、左目の動きに直ぐに右目の動きが追従するか否
かを判断する。このサブルーチンは目の動きデータから
瞬きを分離する。瞬きは、瞬き中にまぶたが角膜を閉ざ
す事実によって、常に左目の動きに右目の動きが追従す
るように現れる。瞬きデータおよびケイレン運動の相違
は2重なりである。第1に期間が実質的である。第2に
目の生理機能が凝視なしに2個の連続ケイレン運動を許
容しない。段階167での評価は、その運動が瞬きであ
るか否かを判断する。しかし、もし目の動きの全期間が
瞬きの判断基準内にないならば、運動は段階+68で凝
視に合同される。瞬きを適格にさせるためには、目の動
きが14m5〜10100Oでなければならず、また縦
方向の動きら2度の円弧角以下でなければならない。ら
しこれら判断基準が合致するならば、2個の目の動、き
が段階169で単一の瞬きに合同される。
段階170での次の評価は、右目の動きに直ぐに左目の
動きが追従するか否かを判断する。もしそうなら、段階
+71での評価は、角度における位置的差が0.5度以
下の円弧角であるか否かを判断する。もしそうなら、合
同した運動が段階172で単一の凝視として記憶される
。そうでなければ、他の評価段階173は、右目の動き
の角度が左目の動きの角度より大きいか否かを決定する
もしそうなら、段階174でプログラムは、データを凝
視で追従される右目の動きに変化する。そうでなければ
、データは、段階175で左目の動きに追従される凝視
に合同する。段階166および170で評価に続いて、
段階176でのプログラムは、バッファにおける位置デ
ータが可能性のある凝視を指示しているか否かを判断す
る。もしそうなら、点Bで他のサブルーチン(この図面
の単一段階177で示される)は、第16d図に関して
詳細に後述されるように、先行および追従目の動きを使
用した凝視を評価する。
次に、プログラムは、段階161あるいは162でバッ
ファに記憶されたデータが可能性のある目の動きを指示
しているか否かを決定する。プログラムは、もし目の動
きが存在すると、段階178でどの可能性のある目の動
きが存在するか否かを判定し、もしそうなら、これら可
能性のある目の動きが段階179の点Cで、第16e図
に関して更に詳述されるように、先行および追従の目の
動きを用いて評価される。段階178の評価に続いて、
プログラムは段階180で示すように、残りのバッファ
内の値をメモリに記憶し、段階107の点Aに戻って、
次の連続データサンプルを処理する。
第16d図は、可能性のある凝視の評価用のサブルーチ
ンを示し、可能性のある凝視が凝視あるいは先行あるい
は追従の目の動きとの合同物として範疇に入れるべきか
否かの判定を実行する。段階181で、第1の評価は、
直前の動きら凝視であるか否かを決定することである。
もしそうなら、段階182で、この凝視が先行の凝視と
合同される。段階183で示す第2の凝視においては、
プログラムが先行の目の動きが凝視であるか否かを決定
する。もし先行の目の動きが凝視ならば、目の動きは、
段階184で追従(後続)の凝視と合同される。段階1
85での次の評価は、凝視の期間か40m5以上である
か否か、および追従する目の動き(先行の目の動きの寸
法が追従の目の動きのそれの4倍に等しいあるいは以上
である)が2度以下の円弧角であるか否かを理解するた
めに尋ねるより競合的定義である。もしそうなら、この
目の動きは、凝視として範疇に入れられ、段階I86で
記憶される。
目の動きがこれらの分類に適合しなければ、最終の評価
段階+87は、先行および後続の目の動きが同一方向で
あるかを決定する。もしそうであれば、可能な固定は、
段階188により、先行および後続の目の間に割っては
いる。それらが同一方向でなければ、可能な固定は、段
階+89により、先行する目の動きと合同し、サブルー
チンは、点りで第16c図の解析プログラムに戻る。
第16e図は、段階179で前述したように、可能な目
の動きを評価するための別のサブルーチンを開示してい
る。段階190におけるサブルーチンの第1の質問は、
先行する固定または後続する固定があるかどうかである
。いずれかの状態か存在すれば、段階191における第
2の決定が先行および後続の両動きが固定であるかどう
かを決定する。もしそうであれば、2つの固定および介
在する可能な固定が段階192で単一の固定としてあわ
さる。
段階190で先行する固定または後続の固定かなかった
場合には、プログラムは、先行および後続の目の動きが
段1v1193で同一方向であるかどうかを決定する。
もし両者が同一方向であれば、次いで、プログラムは、
段階194で再評価を実施し、恐らく3つの目の動き全
部1つに合わせる。
もしさもなくば、目の動きは、段階195で先の目の動
きと合わさり、この結合した目の動き、は、次いで、次
の使用可能なバッファに記憶される。
サブルーチンが先行および後続の目の動きの−方のみが
凝視されていることを段階190および191で決定し
た場合には、続く評価段階19Bは、可能な目の動きが
直前、直後の目の動きと同一方向にあるかどうかの決定
を行う。もしそうでなければ、目の動きは、段階192
で先行するか後続の目の動きと合わさり、次の使用可能
なバッファに記憶される。2つの動きが同一方向であれ
ば、次いで、第2の評価段階196が、動きの速さが1
0度/秒に等しいかそれより大きいかを決定する。もし
そうでなければ、動きは段階192で固定と合わさる。
IO度/秒に等しいかそれより大きければ、可能な目の
動きの3/4は目の動きに類別され、動きの1/4は段
階197により固定に類別され、サブルーチンは点りで
解析プログラムへ戻る。
第17図に図示したように、最終プログラムは、第16
a=e図に図示したように、解析プログラムにより展開
された特定のパラメータを比較し、未読症およびその他
の精神状態の存在および重度を決定する。このデータは
、大容量の記憶手段16、または取り外しのきく記憶デ
ィスク、あるいはその他の長期記憶手段に記憶させた。
試験結果は、次いで、アウトプットレポートジェネレー
タにより印刷されるか、または試験データについて解析
がおこなわれる。解析が行なわれると、凝視の総数が、
まず段階I34により決定され、これらは一時的にアウ
トプットレポートジェネレータ136に記憶される。固
定の数は、次いで、段階137で視覚刺激の総数と比較
し、さらに固定の総数が視覚刺激の総数より大きければ
、未読症か存在するという第1の指示が登録され、デー
タは未読症コンパレータサブルーチン141に送られる
解析は図示の如く段階138で実施される。
プログラムは、段階134.138.144.148.
150および152により決定される試験データから目
的とする個々のパラメータを段階143で受け、このパ
ラメータを全時間にわたって収集した統計的データと比
較する未読症コンパレータサブルーチンを有する。+4
2でこのデータは年令、性別、人種および病気の型によ
り経験的かつ履歴的な目の動きを類別する。新たな被験
者からデータでデータベースを間断なく更新することに
よりデータベースは個々の病気の型と病気の重度に関連
する発生率とに伴うパラメータを決定する。
ひとたび、数百〜数千の被験者からのデータが集積され
ると、新たな目の動きのパラメータは存在する履歴的な
パラメータと比較され、病気の重度が診断される。病気
の重度と病気の型とを基礎にして、新たな勧告が、再度
の試験またははっきりした処置のための勧告としてデー
タベースに記憶される。目の動きのパターンのグラフに
よる表示または被験者のパターンの履歴的なデータとの
比較は段階143でアウトプットレポートジェネレータ
ー136に送ることもできる。
固定が決定され評価されたのち、目の動きの総数、大き
さおよび期間は段階138で決定される。
目の動きの総数、大きさおよび期間は段階+43でレポ
ートデータのレストにアセンブルされる。
目の動きの総数の決定に続いて右および左の目の動きの
数が決定され、刺激のチャンネルの方法と比較され段階
144で下降型の目の動きの数を決定する。下降型の目
の動きのパーセンテイジおよび総振幅は未読症の主要な
指標のひとつであり、このデータはアウトプットレポー
トジェネレータ136に送られる。一方、解析は図示し
たように段階146で続けられる。
先に、第−表で記載したように精神遅滞読み手、正常な
読み手および精神の発達した読み手に対する下降型ケイ
レンのバーセンテイジは6.8パーセントと9.8パー
セントとの間で安定する。他方、未読症により証明され
た下降型ケイレンのパーセンテイジは平均で29.9パ
ーセントである。
上昇型と下降型とのケイレン、固定およびそれらに先行
しかつ続く目の動きのパーセンテイジ、総数、大きさお
よび期間が同一年令、同性および同人種の正常な読み手
に対する平均より高ければこのデータはプログラム段階
146により未読、症コンパレータサブルーチン141
に送られる。解析は段階148で続行される。固定およ
び下降型のケイレンに加えて、重複下降の総数、大きさ
および期間の失読症を指示する。この数は、図示したよ
うに、段階148で計算されさらにこの総数は段階14
3でレポートジェネレータと失読症サブルーチン141
とに送られる。解析は、図示したように段階150〜1
52にて続行される。 瞬きの総数および期間も段階1
50で計算され、段階143でアウトプットレポートジ
ェネレータに送られる。通常の試験においては、瞬きの
数は最小となるであろう。しかし、光り試験は被験者に
対し困難であり過ぎれば瞬きの数は増大するかもしれな
い。また、注意力が異常に欠乏した子供も瞬きの数が増
大するかもしれない。結局逆のスィーブの総数、大きさ
および期間も、逆のスイープの数が未読症を指示するか
もしれない限り段階152に表示される。このデータも
また、図示したように、段階143でアウトプットジェ
ネレータに送られる。逆のスイープは、リーディングテ
ストにおいて、被験者が標的に目を落ち着かせることが
困難であることを指示する。逆のスィーブは、被験者は
一行の末端から次の行の最初に戻る場合に起こりやすい
。しかし、刺激が一連のフラッシュライトである場合に
は、逆のスイープの数は刺激に対して目を的確に方向ず
けることかできないを指示するかもしれない。
未読症コンパレータサブルーチン141は、上昇型と下
降型とのケイレン、過剰な固定および重複下降のパーセ
ンテイジ、総数、大きさおよび期間を、失読症の読み手
、精神遅滞の読み手、正常な読み手およびその他の被験
者を試験することにより先にアセンブルされた統計的デ
ータと比較する。下降のパーセンテイジおよび固定の数
は、標準偏差または最小2乗下降およびその他の統計的
技術使用する尺度に沿って補間し、その地回年令、同性
、同人種の公知の失読症の被験者と比較して失読症の重
度を決定する。比較記録のアウトプットは、次いで、段
階143でアウトプットジェネレイタ−に送られる。
最後に、アウトプットレポートは、第1図に図示したよ
うに、アウトプットレポートジヱネレイタープログラム
136から印刷される。アウトプットレポートは、オペ
レーターの所望に応じて数々の形態をとることができる
。レポートは、選択されるシステムとオペレーターの所
望に応じて、ビデオ表示器に文字数式およびグラフの形
態にすることらでき、記憶ディスクに記憶することもで
き、ブロック−1帯記録紙レコーダー20にプリントア
ウトすることらでき、またプリンター21で印刷するこ
とも表示することもできる。これとは別に、本発明は、
第1図に図示したように被験者が失読症、またはその他
の精神状態であるか否か、さらにもしそうであれば試験
下における失読症の相対的重度または状態についてのグ
ラフとアウトプット診断表示と合わせて行うことらでき
る。失読症の診断がなされてのち、この問題の可能な原
因についてとさらなる試験および/または処置の適当な
方法について勧告がなされる。総人口に対ずろ被験者の
百分率はグラフに表すことができる。
さらに、刺激の位置に関する目の動きの位置選定グラフ
表示も与えられろ。個々の目の動き、瞬きおよび固定の
発生の順序、期間、大きさ、位置選定および速さはそれ
ら個々の開始位置に並べて印刷することもできる。診断
の結果を表示する統計的な棒グラフも印刷することがで
きる。グラフの読みやすさと言語診断の容易さ、さらに
はさらなる試験状態の可能な原因および適切な処置方法
の指示が組み合わさってこの装置を完全かつ容易に理解
できるものとする。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明を実施するためのデータ処理システムの
概略図、第2図は本発明の他の実施例の概略図、第3図
は被験者の目の動きの検知器の透視図、第4図は第3図
に図示された目の動きの検知器に使用される電子回路の
概略図、第5a図は第2図および第3図に図示した目の
動きの検知器に対するデータチャンネルの1つにおける
電圧レベルの概略図、第5b図は第2図および第3図に
図示された目の動きの検出器の微分チャンネ・ルの1つ
にあられれる電子信号の概略図、第5C図はそのデータ
チャンネルと微分チャンネルとに関連して刺激チャンネ
ルに表れる電圧レベルの概略図、第6図は目の動きの別
の実施例の正面図、第7図は第6図に図示した目の動き
の側面図、第8図は半導体アレイを使用する別の目の動
きの検出器の概略図、第9図は半導体を使用する目の動
きの検出器の側面図、第10図は線形グイオードアレイ
を使用する目の動き検知器の別の実施例の概略図、第1
1a図は正常な読み手の左から右への目の動きのパター
ンを図示する帯記録紙、第11b図は遅い読み手の左か
ら右への目動きのパターンを図示する帯記録紙、第1i
d図は連続的に移動する光の視覚刺激に伴う正常な読み
手の目の動きを図示する帯記録紙、第Lie図は連続的
に移動する光の視覚刺激に伴う未読症の読み手の目の動
きを図示する帯記録紙、第12a図は未読症の読み手が
テキストの2行を読む間の相対的な目の位置を図示する
コンブユータのプリントアウトであり、垂直次元は時間
を表し、第12b図は正常な読み手がテキストの5行を
読む間の相対的な目の位置を図示する同様なコンプユー
タのプリントアウト、第13a図は正弦曲線的に移動す
る標的を追う目の動きの概略的図示、第tab図は正弦
曲線に移動する標的を追おうとする精神分裂症、注意力
欠乏症、過敏症または酔っ払いの目の動きの概略的図示
、第14図は第3図、第4図、第6図および第7図に図
示した目の動きの検知器を使用するための別の収集プロ
グラムを図示するシステムフローチャート、第15a図
はすべての値を記憶するためのリアルタイムデータ収集
プログラムを図示するシステムフローチャート、第16
a図は収集されたデータを獲得し固定と目の動きとを識
別するデータ解析プログラムの最初の部分を図示するシ
ステムフローチャート、第16b図は固定と目の動きに
対する収集されたデータを評価するデータ解析プログラ
ムの第2部分を図示するシステムフローチャート、第1
6c図は類別した目の動きと固定とを評価し適当な場合
には同様の動きをあわせるデータ解析プログラムの第3
部分のシステムフローチャート、第16d図はさらなる
分類のための可能な固定を評価するデータ解析プログラ
ムの第4部分を図示するシステムフローチャート、第1
6e図は更なる分類のための可能な目の動きを評価する
データ解析プログラムの第4部分の図示するシステムフ
ローチャート、第17図は第16a−16e図に図示さ
れたプログラムで解析された試験データのアウトプット
レポートを発生させ未読症の事象における試験データを
未読症状態の重度、可能な原因および処置のための勧告
と比較するためプログラムのシステムフローチャートで
ある。 出願人  ジョージ パブリデイス d           −Ω 」−トーー−ご 0                        
         Φ1フ 」−m−→−γ             ご−□」謳
″                任1x@    
         )”I電手続補正書彷剣 昭和62年4月27日 l、事件の表示 昭和62年特許願第18143号 2、発明の名称 神経障害の決定方法および装置 3、補正をする者

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)失読症、精神分裂症、多重硬化症、アルツ
    ィマ病、パーキンソン病、過敏症、注意力欠乏症および
    アルコール、幻覚剤および刺激剤による一時的神経障害
    を含む種々の神経障害のために、検査される被験者で目
    の動きを刺激し、 (b)該被験者で刺激された目の動きを検知して、この
    目の動きの速さおよび方向を電気信号に変換し、 (c)これらの電気信号を所定期間毎にサンプルして、
    これらのサンプルを目の位置を示すデータに変換し、 (d)これらデータを解析して、ケイレン運動および視
    線固定間を分離し、 (e)下降型ケイレン運動の数を上昇型ケイレン運動の
    数と比較して前記神経障害の存在を決定する神経障害の
    決定方法。
  2. (2)前記目の動きは、解析されたパターンが所定のパ
    ターンと比較されて、前記神経障害の存在を決定する段
    階を含む特許請求の範囲第1項記載の方法。
  3. (3)前記目の動き検知器からの信号が解析される前に
    、前記目の動き検知器からの出力信号を直線化する段階
    を含む特許請求の範囲第2項記載の方法。
  4. (4)前記目の動きは、観察点で横方向に配列された配
    列物を順次点灯する段階を含む特許請求の範囲第1項か
    ら第3項までのいづれかに記載の方法。
  5. (5)前記目の動きの検知結果が所定の刺激と同期させ
    る段階を含む特許請求の範囲第2項から第4項までのい
    づれかに記載の方法。
  6. (6)前記目の動きの刺激段階は、電子表示装置の面に
    形成された1個以上の刺激物で形成される特許請求の範
    囲第2項から第4項までのいづれかに記載の方法。
  7. (7)前記神経障害が失読症である特許請求の範囲第1
    項から第6項までのいづれかに記載の方法。
  8. (8)(a)失読症、精神分裂症、多重硬化症、アルツ
    ィマ病、パーキンソン病、過敏症、注意力欠乏症および
    アルコール、幻覚剤および刺激剤による一時的神経障害
    を含む種々の神経障害用に、検査される被験者において
    目の動きを刺激する刺激手段と、 (b)該刺激手段を観察する被験者における目の動きを
    検知して、この目の動きに応答して電気出力信号を形成
    する手段と、 (c)これら電気信号を受信する処理手段と、(d)前
    記目の動きの 範疇表示する出力手段とを備え、 前記処理手段は、 (i)前記出力信号を所定期間毎にサンプルして、一連
    の連続目の位置を求め、 (ii)該連続目の位置を前記目の動きを示すデータに
    変換し、 (d)これらデータを解析し、前記目の動きを範疇化し
    、ケイレン運動および視線固定間を分離する手段とを備
    えたことを特徴とする神経障害の存在を決定する自動シ
    ステム。
  9. (9)前記範疇化された目の動きのパターンは、所定の
    パターンと比較して被験者における神経障害を決定する
    特許請求の範囲第8項記載の装置。
  10. (10)前記信号が目の動きに範疇化される前に、前記
    目の位置検知手段からの出力信号を直線化する校正手段
    を備えた特許請求の範囲第9項記載の装置。
  11. (11)前記目の動き刺激手段は、横方向に配列された
    順次点灯の刺激物を含む特許請求の範囲第8項から第1
    0項までのいづれかに記載の装置。
  12. (12)前記刺激手段は、半透明鏡を通して被験者で視
    野された前記目の動き検知器に取付られた一連のフォト
    ダイオードを含む特許請求の範囲第11項記載の装置。
  13. (13)前記目の動き刺激手段は、検知された目の動き
    を所定の刺激物で相関させる同期手段を備えた特許請求
    の範囲第8項から第10項までのいづれかに記載の装置
  14. (14)前記所定の刺激物は電子表示装置に現れる特許
    請求の範囲第13項記載の装置。
  15. (15)前記刺激物は、観察者において追跡型の目の動
    きを刺激するゆっくりと移動する刺激物を備えた特許請
    求の範囲第13項記載の装置。
  16. (16)前記刺激物は、横方向において同期活性され、
    任意活性され、順次活性される複数の刺激物を備えた特
    許請求の範囲第13項記載の装置。
  17. (17)前記連続目の位置をデータに変換する変換手段
    は、前記位置をXY座標値に変換する特許請求の範囲第
    8項から第10項までのいづれかに記載の装置。
  18. (18)前記神経障害が失読症であり、前記データを解
    析し、前記目の動きを範疇化する手段は、下降型ケイレ
    ン運動および上昇型ケイレン運動間を分離する特許請求
    の範囲第8項から第10項までのいづれかに記載の装置
  19. (19)前記出力信号は、時間に関連して一連のXY座
    標値として目の動きの範疇を表示する特許請求の範囲第
    8項から第10項までのいづれかに記載の装置。
  20. (20)前記神経障害の存在は、下降型ケイレン運動の
    百分率を所定の静的平均と比較して決定される特許請求
    の範囲第10項記載の装置。
JP62018143A 1986-01-28 1987-01-28 神経障害の決定方法および装置 Pending JPS62249637A (ja)

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US06/823,464 US4889422A (en) 1986-01-28 1986-01-28 Method and means for detecting dyslexia
US823464 1986-01-28

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JPS62249637A true JPS62249637A (ja) 1987-10-30

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