WO2012173221A1 - 生体光計測装置、刺激提示方法、及び刺激提示プログラム - Google Patents

生体光計測装置、刺激提示方法、及び刺激提示プログラム Download PDF

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WO2012173221A1
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task
light
unit
biological
measurement
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PCT/JP2012/065323
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洋和 敦森
佐藤　大樹
木口　雅史
Original Assignee
株式会社日立製作所
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Publication date
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/16—Devices for psychotechnics; Testing reaction times ; Devices for evaluating the psychological state
    • A61B5/165—Evaluating the state of mind, e.g. depression, anxiety
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters
    • A61B5/14551—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration, pH value; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid, cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters for measuring blood gases

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus that supports evaluation of a subject's mood state based on measurement data of a biological light measurement apparatus.
  • Non-Patent Document 1 In a typical study using fMRI shown in Non-Patent Document 1, after showing a movie that induces a healthy person's mood, the frontal lobe activity of the individual's brain when performing the task “n-back task” is measured. And the result of evaluating the mood state is shown.
  • the n-back task is a task that requires the function of human working memory (WM).
  • WM human working memory
  • Patent Document 1 discloses a living body light measuring apparatus that measures the inside of a living body using light having a plurality of wavelengths from visible to infrared and converts the information inside the living body into a two-dimensional image.
  • the biological light measuring apparatus described in this document generates light with a semiconductor laser, guides the generated light through an optical fiber, irradiates the subject at a plurality of locations, and transmits the light transmitted or reflected through the living body at a plurality of locations.
  • the detected light is guided to a photodiode by an optical fiber, and biological information such as blood circulation, hemodynamics, and hemoglobin concentration change is converted into a two-dimensional image from the detected light amount.
  • Such a biological optical measurement device has a feature that it is non-invasive and low-restraint to a living body, and therefore, a large-scale brain activity measurement technique such as functional nuclear magnetic resonance imaging (functional magnetic resonance imaging (fMRI)) In comparison, it is suitable for evaluating an individual's mental state and biological information in a daily environment.
  • a large-scale brain activity measurement technique such as functional nuclear magnetic resonance imaging (functional magnetic resonance imaging (fMRI))
  • fMRI functional magnetic resonance imaging
  • Patent Document 2 discloses a method for evaluating mental state and biological information in a daily environment using this biological light measurement technique. Similar to the fMRI study described above, the method described in this document is a linguistic WM task (a task that requires a phonological loop) and a non-linguistic WM task (a task that does not require a phonological loop). ) And the frontal lobe activity is measured by the biological optical measurement technique, but a task different from the n-back task is used.
  • the n-back task recalls and responds to several previous stimuli in parallel with memorizing and holding the stimuli displayed on the screen one after another, but the linguistic and non-linguistic WM tasks used in this document are , Memorandum / retention and recall in WM task execution are separated in time.
  • the characteristics of the frontal lobe activity shown in this document include the frontal lobe activity that accompanies memorization and retention of linguistic WM tasks, and the "depression-depression" obtained from the standardized questionnaire POMS (Profile of Mood State) shortened version Score (POMS_D) is negatively correlated with low recall.
  • POMS Profile of Mood State
  • POMS_D shortened version Score
  • no significant correlation with POMS_D was obtained for frontal lobe activity associated with non-linguistic WM tasks, but both WM tasks basically reflect the same cognitive elements.
  • the advantage of the method in this document is that there is no need to induce mood change before measurement, and that non-constrained and non-invasive living body light measurement technology is used. It is expected to objectively acquire an index that reflects the mood state and realize a self-check system for mental health measures.
  • the biological optical measurement technology that visualizes the activity state of the brain is expected to be applied to provide information on the mental state of individuals such as mood and emotion. Compared with large-scale brain function imaging technology such as fMRI, It can be used in the environment. Conventionally, methods for evaluating daily mood states by obtaining biological signals for multiple types of cognitive tasks using biological light measurement technology have been proposed, but a method for presenting cognitive tasks and a series of measurement protocols have been established. Was not.
  • the biological light measurement apparatus includes one or more light irradiating means for irradiating a subject with light, one or more light detecting means for detecting light transmitted or reflected by the subject, and the light irradiation.
  • a plurality of measurement points constituted by a plurality of combinations of the means and the light detection means, a stimulus presentation unit for presenting a plurality of different types of tasks to the subject, and the intensity of the light detected by the light detection means.
  • a calculation unit that calculates a hemoglobin signal based on changes in oxygenated hemoglobin and deoxygenated hemoglobin concentration inside the specimen, a storage unit that stores the hemoglobin signal, and various types of tasks that indicate the type and order of presentation in the storage unit.
  • the stimulus presentation unit presents the first task one or more times based on the order of presentation described in the table, and then a plurality of times
  • a hemoglobin signal at a predetermined measurement point for the first problem and a hemoglobin signal at a predetermined measurement point for the second problem are calculated, and a quantitative value using these hemoglobin signals is calculated.
  • the biological light measuring device If the biological light measuring device according to the present invention is used, it is possible to evaluate a mood state in a daily environment. It is also possible to optimize the protocol for mood state acquisition.
  • a means for optimizing a biological light measurement technique for evaluating a daily mood state is proposed. Specifically, based on the following findings made clear by the authors.
  • the order of presenting multiple linguistic WM tasks is A
  • multiple non-linguistic WM tasks multiple non-linguistic WM tasks
  • the quantitative value of the frontal lobe activity associated with the memorization / maintenance of the linguistic WM task in the order B and the order A in the order of presenting the tasks is significantly higher in negative correlation with the depressed mood than in the order B.
  • each measurement point 1001 on the cerebral cortex surface 410 is as shown in FIG.
  • the regions corresponding to the left and right dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC) are indicated by solid lines 411 and 412, respectively, and the region corresponding to the frontal pole near the center of the prefrontal cortex is surrounded by a broken line 413.
  • Subjects are given two types of tasks: spatial working memory (WM) tasks and linguistic WM tasks, and the brain activity for each task is evaluated.
  • FIG. 1 An outline of the spatial WM problem is shown in FIG.
  • a stored image (S1) in which four or two are white squares and the others are gray squares is presented for 1.5 seconds.
  • S1 a stored image in which four or two are white squares and the others are gray squares
  • FIG. 5 is an example of 4 item conditions.
  • S2 a white square recognition image
  • the subject is taught to remember the position of the white square in the first stored image S1, and determines whether the white square in the recognition image S2 matches any of the stored positions of the white square.
  • the number of tasks for each of the 4-item condition and 2-item condition is 8 and presented in a random order.
  • FIG. 1 A stored image (S1) in which hiragana is arranged at four or two positions around the central fixation point is presented for 1.5 seconds.
  • S1 stored image
  • 2 item condition 2 item condition
  • FIG. 6 is an example of 4 item condition.
  • S2 a recognition image on which one katakana is displayed is presented.
  • the subject memorizes the characters of the first stored image S1, and determines whether or not the katakana of the recognition image S2 that is presented next matches any of the characters that are first memorized.
  • pseudonyms in S1 and S2 the subject is determined to store the phoneme information instead of the character form information.
  • the number of tasks for each of the 4-item condition and 2-item condition is 8 and presented in a random order.
  • the subject responds by pressing a button such as a controller or mouse.
  • the order of performing each WM task was counterbalanced by the subjects. That is, half of the subjects are in the order A shown in FIG. 7A, and after executing the spatial WM task first and completing it, the linguistic WM task is performed. The remaining half of the subjects are in the order B shown in FIG. 7B, and after executing the linguistic WM task first and completing this, the spatial WM task is performed.
  • an oxygenated Hb signal and a deoxygenated Hb signal are obtained from time series data measured for each channel of each subject.
  • the task period is 8.5 seconds from the presentation of the first image (S1) of the WM task to the presentation of the second image (S2), and 15.5 before the task period and 16 seconds after the task period are added to 25.5. Cut out seconds as one block.
  • the data of each block was baseline-corrected using a straight line obtained by first fitting the data for the first 1 second and the last 4 seconds in each block.
  • the time to cut out as one block is not limited to the above, and the time length of the task and the acquisition time before and after the task can be changed as appropriate.
  • the activity period was 5 seconds to 8.5 seconds after S1 presentation, and the average activity value of the oxygenated Hb signal in the activity period was obtained in each block. Furthermore, the t value calculated from the average activity value of all blocks was defined as “brain activity value”.
  • the standardized questionnaire “POMS shortened version” (edited by Kazuhito Yokoyama, “POMS shortened version guidebook” POMS score reflecting the mood state in the past one week period was acquired using “Case Explanation”, Kaneko Shobo, 2005).
  • the main active site is the area corresponding to the left and right dorsolateral prefrontal cortex (DLPFC).
  • DLPFC is an area consisting of the middle frontal gyrus (Broadman's 46 field, BA46) and the like, and is known to be activated by the WM problem.
  • the spatial characteristics of brain activity are similar in all task conditions, and no difference was found between the spatial WM task and the linguistic WM task due to the different task types. Moreover, the difference between tasks was not seen also about the time change of the Hb signal in an active region.
  • the correlation between the brain activity value (t value) and the POMS score was classified and analyzed in the order of task execution (order A, B, see FIG. 7).
  • order A first: spatial WM task, later: linguistic WM task
  • the brain activity value associated with the spatial WM task showed a weak positive correlation with the POMS depression score, but there was no statistically significant difference (FIGS. 9A and 9B).
  • order B first: linguistic WM task, later: spatial WM task
  • the brain activity values associated with spatial WM tasks are statistically significant regardless of order.
  • the linguistic WM task shows that the order A shows a statistically significant difference than the order B.
  • FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of a biological light measurement device according to the present invention.
  • the living body light measurement apparatus includes one or a plurality of light irradiation units 1041 that irradiate a subject with light and one or a plurality of light detection units 1061 that detect light transmitted or reflected through the subject.
  • the light irradiation means 1041 and the light detection means 1061 have a plurality of measurement points 1001 by a plurality of combinations.
  • the biological light measurement apparatus according to the present invention includes a display unit 110 that presents a problem to the subject 100, a storage unit 109 that stores various information related to the method of presenting the problem and the result of the biological light measurement, and the types of problems in the storage unit.
  • the stimulus presentation unit 1112 that controls the presentation of the problem to the display unit 110, the light irradiation of the light irradiation unit 1041, the light reception signal of the light detection unit 1061 is converted into a hemoglobin signal, and
  • having an analysis unit 1113 refers to the information about the results of the stored optical measurement in the storage unit 109 for controlling the biological optical measurement unit 1111.
  • the light irradiating means 1041 irradiates light of two wavelengths among wavelengths of about 600 to 900 nm that can pass through the living body.
  • the specific irradiation method is as follows.
  • Light source drive information generated in the biological light measurement unit 1111 in the calculation unit 111 is converted into an analog signal by the digital / analog converter 101 and converted into a light source drive signal by the modulator 102.
  • the light source 103 or 104 (laser diode (LD) or LED (Light-Emitting Diode)) is caused to emit light by the light source drive signal, the light of the two wavelengths is mixed by the light mixer 105, and the light irradiation means 1041 is reached by the optical fiber 900.
  • LD laser diode
  • LED Light-Emitting Diode
  • the guided object 100 is irradiated.
  • the LD or LED that emits light of the two wavelengths is bundled in one package, and is directly brought into contact with the subject 100 to irradiate the subject 100.
  • the light detection means 1061 guides light with the optical fiber 900 brought into contact with the subject and receives it with the light detector 106 (silicon photodiode, avalanche photodiode, photomultiplier, etc.), and the lock-in amplifier 107 and analog / digital.
  • the received light signal is taken out by the converter 108 and sent to the biological light measuring unit 1111.
  • the photodetector 106 and the analog / digital converter 108 are mounted in one package, and are directly detected by being brought into contact with the subject 100, and the biological light measurement unit 1111 performs digital signal lock-in processing with software. The light reception signal is extracted.
  • the biological light measurement device calculates a brain activity signal at each measurement point 1001 of the subject 100 and a display unit 110 that presents a plurality of types of issues (first and second issues) to the subject 100.
  • the stimulus presentation unit 1112 included in the calculation unit 111 presents a problem on the display unit 110 based on the table 800 recorded in the storage unit 109.
  • An example of the table 800 is shown in a table 801 in FIG.
  • the table 801 includes information indicating an issue number, an issue type (here, a spatial WM issue or a linguistic WM issue), and whether the issue is a first issue or a second issue.
  • the spatial WM task is the first task and the linguistic WM task is the second task, as shown in the above “Research on the basis”.
  • first and “second” indicate the order of presentation of the tasks, and means that the second task is presented after the first task is presented a certain number of times.
  • the stimulus presentation unit 1112 reads task information to be presented from the table 801 in advance, and presents the task according to the order of presentation, for example, as shown in order A of FIG.
  • the analysis unit 1113 included in the calculation unit 111 obtains a brain activity signal at each measurement point 1001 of the subject 100 for the first task and a brain activity signal at the measurement point 1001 of the subject 100 for the second task, respectively.
  • the relative value of each brain activity signal is calculated.
  • the analysis unit 1113 calculates the brain activity signal at the measurement point 1001 based on the mathematical formulas (Equation 1) and (Equation 2) in FIG.
  • Act_1 (1), Act_1 (2),..., Act_1 (n) in (Equation 1) are the first block, the second block,..., The nth block for the first problem, respectively.
  • each brain activity signal may be weighted as shown in Equation (Equation 4) in FIG.
  • k1 and k2 in (Expression 4) are weighting coefficients for Mean_1 and Mean_2, respectively.
  • the relative value calculation method may be a t value for a difference in brain activity signals for the first task and the second task.
  • the calculation method of the t value is based on (Equation 5), where ⁇ _1 and ⁇ _2 are the standard deviations of the brain activity signals of each block for the first task and the second task, respectively, and n1 and n2 are respectively It is the number of blocks of the first problem and the second problem.
  • the analysis unit 1113 stores the mood index D_index calculated as described above in the storage unit 109. Specifically, an ID for identifying a subject to be measured, a measurement date, a used task number, and a mood index D_index are stored in the storage unit 109 in association with each other as a table 803 in FIG. In addition, the analysis unit 1113 displays the calculated mood index D_index on the display unit 110 as shown in FIGS.
  • FIG. 12 is an example in which a mood index is indicated by a face mark.
  • the storage unit 109 stores a table 804 that associates mood indexes with face marks.
  • the analysis unit 1113 After calculating the mood index D_index, the analysis unit 1113 refers to the table 804, reads it from the storage unit 109, and displays the corresponding face mark on the display unit 110 as shown in FIG. Also, the analysis unit 1113 refers to the table 803, reads the past mood index of the subject subject, selects the corresponding face mark with reference to the table 804, and mood index D_index as shown in FIG. It is also possible to display the graph and the associated face mark together.
  • FIG. 13 is a similar example in which the above display example is a weather mark. The analysis unit 1113 selects a weather mark corresponding to the calculated mood index D_index with reference to the table 804 in FIG. It displays on the display part 110 like Fig.13 (a) (b).
  • FIG. 13 is a similar example in which the above display example is a weather mark. The analysis unit 1113 selects a weather mark corresponding to the calculated mood index D_index with reference to the table 804 in FIG. It displays on the display part 110 like Fig.
  • FIG. 14 shows an example in which the analysis unit 1113 reads a past mood index D_index from the table 803, associates it with a face mark in the table 804, and colors it with a color bar and displays it on the display unit 109.
  • FIG. 15 is an example in which the display unit 110 displays an image that prompts the subject to take a rest when the analysis unit 1113 has a calculated mood index D_index below a certain standard.
  • 16 is based on a table (not shown) similar to the tables 804 and 805 corresponding to the mood index D_index, the mood index D_index as a percentage (FIG. 16 (a)), and a bar plot (FIG. 16 (b)). ) Is an example shown in a five-step evaluation (FIG. 16C).
  • the above configuration compares the brain activity signals for each of the different tasks, gives an optimal task presentation order for obtaining an index related to depressed mood, and displays the mood index on the display unit 110, thereby providing the subject with Gives feedback and provides an effect that allows the subject to recognize his / her objective mood state and changes.
  • FIG. 18 is an example of a measurement setting screen, and shows an example in which a task number setting display 110 ⁇ / b> A is displayed on the display unit 110.
  • the task number setting display 110A enables the stimulus presentation unit 1112 to input and set the number of times of presenting the first task and the second task.
  • the stimulus presenting unit 1112 receives the input of the task number setting display 110A, and displays the first and second tasks on the display unit 110 for the set number of times, for example, according to a sequence as shown in FIG.
  • the biological light measurement unit 1111 and the analysis unit 1113 perform measurement and analysis corresponding to the number of times. According to the present embodiment, it is possible to provide the number of task presentations according to the user's request.
  • FIG. 3 shows a database 802 showing the difficulty level of the spatial and linguistic WM tasks and the corresponding brain activity values.
  • the database 802 is stored in the storage unit 109.
  • the activity type ID is associated with the task type and the difficulty level, and is obtained by many subjects for the task type and the difficulty level indicated by the activity value ID. The average and standard deviation of brain activity values are recorded.
  • the database 802 is updated including newly measured brain activity values. Activity value IDs in the database 802 are recorded in association with each task in a table 801 indicating the order of stimulus presentation.
  • the spatial WM task (first task) is determined when the brain activity signal enters a certain range obtained from the database 802 within a preset range of task presentation times. It is possible to end and shift to the linguistic WM task (second task).
  • FIG. 19 is a flowchart showing the procedure of this embodiment.
  • the stimulus presentation unit 1112 refers to the preset task presentation count or the task presentation count set in the task count setting display 110A in FIG. 18 and selects a task according to the count from the table 801.
  • the number of times of presentation of the first task is N1
  • the number of times of presentation of the second task is N2.
  • the tasks selected from the table 801 are selected from those having the same activity value ID for the same type of tasks.
  • the biological light measurement unit 1111 starts measurement of biological light
  • the stimulus presentation unit 1112 displays the first problem on the display unit 110.
  • step s1904 the analysis unit 1113 calculates the brain activity value for the first task, for example, according to the mathematical expression (Equation 1) of FIG.
  • step s1905 it is determined whether or not the number of presentations of the first task has reached the set number of times N1, and if YES, the stimulus presentation unit 1112 “displays the second task” on the display unit 110. Is displayed, and the process proceeds to step s1907. If NO, the process proceeds to step s1906.
  • step s1906 the analysis unit 1113 determines whether the brain activity value is within a certain range defined by the activity value ID.
  • the analysis unit 1113 refers to the activity value ID of the database 802 stored in the storage unit 109 and determines whether the obtained brain activity value is within the range of the average value ⁇ standard deviation.
  • the stimulus presenting unit 1112 displays a message “Move to the second task” on the display unit 110, and proceeds to step s1907.
  • the process returns to step s1903 to present the first task.
  • step s1907 the second task is presented, and in step s1908, the second task is presented until the set number N2 of presentations is reached.
  • step s1908 If the number of presentations reaches N2 in step s1908, the process moves to step s1909, and the mood index D_index is calculated according to, for example, the mathematical expressions (Equation 1) to (Equation 3) in FIG. Thereafter, in step s1910, the mood index D_index is stored in the storage unit 109 and displayed on the display unit 110 by the method shown in FIGS.
  • the second task by determining whether or not the brain activity value for the first task (spatial WM task) is in a certain range, the second task can be obtained even when the number of task presentation times set in advance is not reached. This makes it possible to shift to a task, reducing the measurement time and reducing the burden on the subject.
  • the average value and standard deviation described in the database 802 are examples of statistical values for a large number of subjects, and instead of the average value and standard deviation, the median, standard error, Needless to say, it can be replaced with other statistical indicators.
  • FIG. 20 shows an example in which a linguistic WM task is composed of alphabets instead of the linguistic WM task of FIG.
  • uppercase letters of the alphabet are stored in the first image (S1), and it is determined whether one lowercase letter of the alphabet presented in the second image (S2) matches any of the letters stored in S1.
  • S1 first image
  • S2 second image
  • FIG. 21 shows an example in which the linguistic WM task is composed of numbers and Chinese numerals instead of the linguistic WM task of FIG.
  • Numbers are stored in the first image (S1), and it is determined whether one Chinese numeral presented in the second image (S2) matches any of the numbers stored in S1. According to the present embodiment, it is possible to perform a mood evaluation on a subject who is more familiar with kanji than Japanese as in the above embodiments.

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Abstract

　従来、生体光計測技術を用いた日常的な気分状態を評価する手法が提案されているが、その手法は確立されていなかった。　生体光計測技術を用いて、１回または複数回の第１の課題を呈示したのち 、複数回の第２の課題を呈示するとともに、前記第１の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号と、前記第２の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号を算出し、これらのヘモグロビン信号を用いた定量値を算出する。

Description

生体光計測装置、刺激提示方法、及び刺激提示プログラム
　本発明は、生体光計測装置の計測データに基づき被験者の気分状態の評価を支援する装置に関する。
　近年、個人の気分や感情を含む精神状態について、生体計測結果からその特徴を見出そうとする取り組みがなされている。非特許文献１で示されるfMRIを用いた代表的な研究では、健常者の気分を誘発する動画を見せたのち、「ｎバック課題」という課題を遂行するときの個人の脳の前頭葉活動を計測し、気分状態を評価した結果を示している。ｎバック課題は、ヒトのワーキングメモリ（WM）という機能を要する課題で、この研究では、言語性ｎバック課題と非言語性のｎバック課題に伴う前頭葉活動を検討し、快気分、不快気分が影響する特徴を見出している。しかし、fMRIの計測では、計測対象である被験者は身体を拘束され、さらに非常に大きな騒音下におかれるため、非日常的な環境にある。そのため、fMRIの計測環境が、被験者の気分や感情を含む精神状態に、日常的な状態とは異なる影響を与えている可能性がある。また可視から赤外にある複数波長の光を用いて生体内部を計測し、生体内部の情報を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た光を複数箇所で検出し、検出され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する。このような生体光計測装置は、生体に対し非侵襲かつ低拘束であるという特長を有するため、機能的核磁気共鳴画像法（functional magnetic resonance imaging: fMRI）などの大規模な脳活動計測技術と比較し、個人の精神状態や生体情報を、日常的な環境下で評価することに適している。
　この生体光計測技術を用い、日常的な環境における精神状態や生体情報を評価する方法が、例えば、特許文献２に記載されている。この文献に記載の方法は、前述のfMRI研究と同様に、ヒトのワーキングメモリ（WM）機能を働かせる言語性WM課題（音韻ループを要する課題）と非言語性WM課題（音韻ループを要しない課題）を与え、生体光計測技術により前頭葉活動を計測しているが、ｎバック課題とは異なる課題を用いている。すなわち、ｎバック課題では次々に画面に表示される刺激の記銘・保持と並行して数個前の刺激を想起し回答するものだが、本文献で用いられる言語性および非言語性WM課題は、WM課題遂行における記銘・保持と、想起とを時間的に分離している。
　本文献で示された前頭葉活動の特徴としては、言語性WM課題の記銘・保持に伴う前頭葉活動と、標準化された質問紙POMS（Profile of Mood State）短縮版によって得られる「抑うつ―落ち込み」のスコア（POMS_D）が負の相関を示し、想起との関連性が低いことである。一方、非言語性WM課題に伴う前頭葉活動ついては、POMS_Dとの有意な相関は得られなかったが、いずれのWM課題も基本的に同じ認知的要素を反映することから、言語性および非言語性WM課題の記銘・保持に伴う前頭葉活動から計算されるその相対値を、被験者間で比較できる定量値として示すことを提案している。
　本文献の手法の利点は、計測の前に気分変化を誘発する必要がないこと、また非拘束・非侵襲の生体光計測技術を用いることであり、このことから、本手法を用い、日常的な気分状態を反映した指標を客観的に取得し、メンタルヘルス対策におけるセルフチェックシステムを実現することが期待されている。
特開平９－９８９７２号公報 特開２００９－２８５０００号公報
Gray, et al., "Integration of emotion and cognition in the lateral prefrontal cortex," Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A., 99(6), 4115-4120 (2002).
　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おり、fMRIなどの大型の脳機能画像化技術と比較し、日常的な環境での使用が可能である。従来、生体光計測技術を用い、複数種の認知課題に対する生体信号を取得することによって日常的な気分状態を評価する手法が提案されているが、認知課題の提示方法や一連の計測プロトコルは確立されていなかった。
　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種類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、前記記憶部内に課題の種類と呈示順序等を示す種々のテーブルとを有し、前記刺激呈示部は、前記テーブルに記載された前記呈示順序に基づき、１回または複数回の第１の課題を呈示したのち、複数回の第２の課題を呈示するとともに、前記第１の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号と、前記第２の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号を算出し、これらのヘモグロビン信号を用いた定量値を算出する。
　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評価することが可能である。
また、気分状態取得のためのプロトコルを最適化することが可能である。
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を構成するプローブの例を示す図。 空間性ワーキングメモリ課題の呈示シーケンスの一例を示す図。 言語性ワーキングメモリ課題の呈示シーケンスの一例を示す図。 空間性および言語性ワーキングメモリ課題の呈示順序を示す図。 酸素化Ｈｂ信号および脱酸素化Ｈｂ信号の一例を示す図。 ワーキングメモリ課題実施に伴う脳活動値と気分質問紙スコアの相関の一例を示す図。 実施例中で説明する数式を示す図。 気分指標の保存のためのテーブルを示す図。 気分指標表示の一例を示す図。 気分指標表示の一例を示す図。 気分指標表示の一例を示す図。 気分指標表示の一例を示す図。 気分指標表示の一例を示す図。 気分指標とマークを対応付けたテーブルを示す図。 計測設定画面の一例を示す図。 実施例の手順を説明するためのフローチャートを示す図。 ワーキングメモリ課題の呈示シーケンスの一例を示す図。 ワーキングメモリ課題の呈示シーケンスの一例を示す図。
　本発明において、日常的な気分状態を評価するための生体光計測技術を最適化する手段を提案する。具体的には、筆者らが明らかにした下記の知見に基づく。
（１）複数回の非言語性WM課題を呈示したのち、複数回の言語性WM課題を呈示する順序を順序A，複数回の言語性WM課題を呈示したのち、複数回の非言語性WM課題を呈示する順序を順序B、順序Aにおける言語性WM課題の記銘・保持に伴う前頭葉活動の定量値は、順序Bにおけるそれよりも、抑うつ気分との負の相関が有意に高い。
（２）非言語性WM課題の記銘・保持に伴う前頭葉活動の定量値は、順序A，Bとの間で統計的な差は見られない。
　以上の知見により、抑うつ気分を反映した前頭葉活動の定量値を得るために、順序Aが適切であることを明らかにした。これに基づき、本発明により開示される生体光計測装置について、以下、具体的な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。本実施例では、生体光計測を用いることで、fMRIなどの大型の脳機能計測装置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「根拠となる研究」に記述した、言語性ワーキングメモリ（WM）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、という知見を利用する。
（根拠となる研究）
　健常被験者４０名に対し、下記に示す生体光計測および質問紙による気分スコアの取得を行い、課題を解決する知見を得た。
＜方法＞
＜生体光計測＞
　図４（ａ）のような、１５の光照射点１０４１と１５の光検出点１０６１を交互に配置した３×１０の生体光計測プローブ４００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４１０における各計測点１００１の位置は図４（ｂ）のようになり、各計測点１００１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（Ｄｏｒｓｏｌａｔｅｒａｌ　ｐｒｅｆｒｏｎｔａｌ　ｃｏｒｔｅｘ：ＤＬＰＦＣ）に相当する領域をそれぞれ実線４１１および４１２で、前頭前野中央付近の前頭極に相当する領域を破線４１３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５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。ここで、白色正方形の数に合わせ、それぞれ４アイテム条件、２アイテム条件と呼び、図５は４アイテム条件の例である。その７秒後に８箇所のうち１箇所のみが白色正方形の再認画像（Ｓ２）を呈示する。被験者は、最初の記憶画像Ｓ１の白色正方形の位置を覚えるよう教示されており、再認画像S2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。４アイテム条件と２アイテム条件の課題数はそれぞれ８個とし、無作為な順序で呈示する。
　言語性ＷＭ課題の概略を図６に示す。中心固視点の周囲４箇所または２箇所にひらがなを配置した記憶画像（Ｓ１）を１．５秒間呈示する。ここで、ひらがなの数に応じ、それぞれ４アイテム条件、２アイテム条件と呼び、図６は４アイテム条件の例である。その７秒後に１個のカタカナが表示された再認画像（Ｓ２）を呈示する。被験者は、はじめの記憶画像Ｓ１の文字を記憶し、次に呈示される再認画像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。４アイテム条件と２アイテム条件の課題数はそれぞれ８個とし、無作為な順序で呈示する。
　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等のボタンを　下することで回答する。
　また、各WM課題を実施する順序は、被験者によりカウンターバランスをとった。すなわち、半数の被験者は、図７（ａ）に示す順序Aとし、最初に空間性WM課題を実施しこれが終了したのち、言語性WM課題を実施するものとする。残り半数の被験者は、図７（ｂ）に示す順序Bとし、最初に言語性WM課題を実施しこれが終了したのち、空間性WM課題を実施するものとする。
　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。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。また、S1呈示から５秒後～８．５秒後を活動期間とし、各ブロックにおいて、活動期間における酸素化Hb信号の平均活動値を求めた。さらに、全ブロックの平均活動値から算出したｔ値を「脳活動値」と定義した。
＜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８）。主な活動部位は左右の背外側前頭前野（Dorsolateral Prefrontal Cortex、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、脳活動値（t値）とPOMSスコアとの相関関係を、課題実施の順序（順序A，B，図７参照）で分類して解析した。その結果、順序A（先：空間性WM課題，後：言語性WM課題）においては、言語性WM課題に伴う脳活動値とPOMS抑うつスコアの間に統計的に有意な負の相関が見られ、空間性WM課題に伴う脳活動値は、POMS抑うつスコアとの間に弱い正の相関が見られたが、統計的な有意差はなかった（図９（ａ）（ｂ））。一方、順序B（先：言語性WM課題，後：空間性WM課題）においては、順序Aのような課題間の差は見られなかった。
　さらに、順序Aの上記傾向に基づき、空間性WM課題の各ブロックの平均活動値と、言語性WM課題の各ブロックの平均活動値より、その差をｔ値として算出した結果、DLPFC４１１、４１２に相当する計測点において、POMS抑うつスコアと統計的に有意な正の相関が得られた（図９（ｃ））。
　以上の結果は、空間性WM課題と言語性WM課題に伴う脳活動とPOMS抑うつスコアの相関を評価する際、空間性WM課題に伴う脳活動値は順序によらず統計的に有意な相関を持たない一方、言語性WM課題は、順序Bより順序Aの方が統計的に有意な差が現れることを示している。このように、２種のWM課題に対する脳活動値を獲得する際に、課題の呈示順序を最適化することにより、気分状態をより反映した傾向を得る手法は新たな方法である。発明者らは、異なる課題の呈示順序を最適化することで、抑うつに関連した指標が得られることを明らかにした。
　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、本発明による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を有し、光照射手段１０４１と光検出手段１０６１は複数の組み合わせによる複数の計測点１００１を有するものとする。また、本発明による生体光計測装置は、被検体１００に課題を呈示する表示部１１０、課題の呈示方法や生体光計測の結果に関する各種情報を保存する記憶部１０９、前記記憶部内に課題の種類と呈示順序等の情報を示す種々のテーブル８００と、被検体１００からの応答を取得する入力手段１１２を有するとともに、計測、刺激呈示、解析を行うための演算部１１１を有し、演算部１１１内に、表示部１１０への課題呈示を制御する刺激呈示部１１１２、光照射手段１０４１の光照射を制御し光検出手段１０６１の受光信号からヘモグロビン信号への変換処理を行い且つ被検体１００からの応答を入力手段１１２により取得する生体光計測部１１１１、ヘモグロビン信号から脳活動値を算出しあるいは統計的な処理を施し記憶部１０９に保存するとともに、記憶部１０９に保存された生体光計測の結果に関する情報を参照し生体光計測部１１１１を制御する解析部１１１３を有する。
　ここで、光照射手段１０４１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る。具体的な照射方法は次の通りである。演算部１１１内の生体光計測部１１１１において発生させた光源駆動情報をデジタル／アナログ変換器１０１によってアナログ信号に変換し、変調器１０２によって光源駆動信号に変換する。前記光源駆動信号によって光源１０３や１０４（レーザーダイオード（ＬＤ）やＬＥＤ（Light-Emitting Diode））を発光させ、光混合器１０５で前記２波長の光を混合し光ファイバ９００で光照射手段１０４１まで導き被検体１００に照射する。もしくは、前記２波長の光を発するLDまたはLEDを１つのパッケージに同梱し、直接被検体１００に接触させて被検体１００に照射する。光検出手段１０６１は、被検体に接触させた光ファイバ９００で光を導き光検出器１０６（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）で受光するとともに、ロックインアンプ１０７およびアナログ／デジタル変換器１０８により当該受光信号を取り出し生体光計測部１１１１に送る。もしくは、光検出器１０６とアナログ／デジタル変換器１０８を１つのパッケージに実装し、被検体１００上に接触させて直接検出するとともに、生体光計測部１１１１においてデジタル信号をソフトウェアにてロックイン処理を行い、当該受光信号を取り出す。
　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が有する刺激呈示部１１１２は、記憶部１０９に記録されたテーブル８００に基づき、表示部１１０に課題を呈示する。テーブル８００の例を図２のテーブル８０１に示す。テーブル８０１は、課題No.、課題の種類（ここでは、空間性WM課題または言語性WM課題）、また、その課題が第１の課題か第２の課題かを示す情報を含む。ここでは、上記「根拠となる研究」で示した通り、空間性WM課題を第１の課題、言語性WM課題を第２の課題としている。なお、ここで、「第１」および「第２」は課題の呈示順序を示し、第１の課題を一定回数呈示したのちに、第２の課題を呈示することを意味する。刺激呈示部１１１２は、あらかじめテーブル８０１から呈示すべき課題情報を読み出し、呈示順序に従って、例えば図７（ａ）の順序Ａのように課題を呈示する。
　演算部１１１が有する解析部１１１３が、第１の課題に対する被検体１００の各計測点１００１における脳活動信号と、第２の課題に対する被検体１００の計測点１００１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。まず、解析部１１１３は、計測点１００１における脳活動信号を、図１０中の数式（数１）（数２）に基づき計算する。ここで、（数１）におけるAct_1(1)、Act_1(2)、・・・、Act_1(n)は、それぞれ、第１の課題に対する第１ブロック、第２ブロック、・・・、第ｎブロックの脳活動信号を示し、例えば、上記「根拠となる研究」で示したように、S1呈示から５秒後～８．５秒後を活動期間とする各ブロックにおける活動期間の酸素化Hb信号の平均活動値とする。（数２）におけるAct_2(1)、Act_2(2)、・・・は、上記説明と同様であり、「第１の課題」を「第２の課題」に読み替えて説明される。（数１）および（数２）に基づき、それぞれ、第１の課題および第２の課題に対する、各ブロックの脳活動信号の平均値Mean_1およびMean_2を算出する。その後、第１の課題および第２の課題に対する脳活動値の相対値を計算する。例えば、（数３）に基づき、上記Mean_1およびMean_2より、気分指標D_indexを求める。また、それぞれの脳活動信号については、図１０中の数式（数４）のように重み付けを加えてもよい。ここで、（数４）中のk1，k2は、それぞれ、Mean_1およびMean_2に対する重み付け係数である。
　また、相対値の計算方法は、第１の課題および第２の課題に対する脳活動信号の差に対するｔ値であってもよい。ｔ値の計算方法は（数５）に基づき、ここで、σ_1およびσ_2はそれぞれ、第１の課題および第２の課題に対する各ブロックの脳活動信号の標準偏差、また、n1およびn2はそれぞれ、第１の課題および第２の課題のブロック数である。
　解析部１１１３は、以上のように計算した気分指標D_indexを、記憶部１０９に保存する。具体的には、計測対象である被験者を識別するID、計測日、使用した課題No.、および気分指標D_indexを、図１１のテーブル８０３として対応付けて、記憶部１０９に保存する。また、解析部１１１３は、計算した気分指標D_indexを、例えば図１２～１６に示すように、表示部１１０に表示する。図１２は、気分指標を顔マークで示す例である。例えば、図１７（ａ）に示すように、記憶部１０９には、気分指標と顔マークを対応付けたテーブル８０４が保存されている。解析部１１１３は、気分指標D_indexを算出したのち、テーブル８０４を参照し、記憶部１０９より読み出して、対応する顔マークを図１２（ａ）のように表示部１１０に表示する。また、解析部１１１３は、テーブル８０３を参照し、対象被験者の過去の気分指標を読み出し、テーブル８０４を参照してそれぞれ対応する顔マークを選択し、図１２（ｂ）のように、気分指標D_indexのグラフと、対応付けた顔マークをあわせて表示することも可能である。また、図１３は以上の表示例を天気マークとした同様の例で、解析部１１１３は、計算した気分指標D_indexと対応する天気マークを図１７（ｂ）のテーブル８０４を参照して選択し、図１３（ａ）（ｂ）のように表示部１１０に表示する。また、図１４は、解析部１１１３が、過去の気分指標D_indexをテーブル８０３から読み出し、テーブル８０４の顔マークと対応付けるとともに、カラーバーで色付けして表示部１０９に表示する例である。また、図１５は、解析部１１１３が、計算した気分指標D_indexが一定の基準を下回った場合、被験者に休養を促すような画像を表示部１１０に示した一例である。また、図１６は、気分指標D_indexに対応した、テーブル８０４や８０５に類似したテーブル（図示せず）に基づき、気分指標D_indexをパーセンテージ（図１６（ａ））、バープロット（図１６（ｂ））、５段階評価（図１６（ｃ））などで示す例である。
　上記の構成は、異なる課題のそれぞれに対する脳活動信号を比較し、抑うつ気分に関連した指標を得るための最適な課題呈示順序を与えるとともに、気分指標を表示部１１０に表示することにより、被験者にフィードバックを与えるものであり、被験者が自身の客観的な気分状態やその変化を認識できるとう効果をもたらす。
　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１８は、計測設定画面の一例であり、課題回数設定表示１１０Aを表示部１１０に表示した例を示す。課題回数設定表示１１０Aは、刺激呈示部１１１２が、第１の課題および第２の課題を呈示する回数を入力して設定することを可能とするものである。刺激呈示部１１１２は、課題回数設定表示１１０Aの入力を受け付けて、第１および第２の課題を、例えば図７（ａ）のようなシーケンスに従い、設定された回数だけ表示部１１０に表示するとともに、生体光計測部１１１１および解析部１１１３は、この回数に応じた計測および解析を行う。本実施例により、ユーザの要求に応じた課題呈示回数を提供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。本実施例においては、データベースに基づき課題の適切な呈示回数を与える構成を示す。
　図３は、空間性および言語性WM課題の難易度と、対応する脳活動値を示すデータベース８０２を示す。データベース８０２は記憶部１０９に保存されており、課題の種類と難易度について「活動値ID」を対応付け、活動値IDで示される課題の種類と難易度に対し、多数の被験者によって得られた脳活動値の平均値と標準偏差が記録されている。データベース８０２は、新規に計測した脳活動値を含めて更新される。また、データベース８０２の活動値IDは、刺激呈示の順序を示すテーブル８０１において、各課題と対応付けて記録されている。
　ここで、上記「根拠となる研究」に示したように、空間性WM課題に対する脳活動信号は、POMS抑うつスコアと統計的に有意な相関を持たないため、気分状態に強く依存しない一定の範囲に含まれることが示唆される。すなわち、本実施例においては、空間性WM課題（第１の課題）は、あらかじめ設定された課題呈示回数の範囲で、脳活動信号がデータベース８０２から得られる一定の範囲に入った時点で課題を終了し、言語性WM課題（第２の課題）に移行することを可能とする。
　具体的には下記の手順に従う。図１９は、本実施例の手順を示すフローチャートである。ステップｓ１９０１において、刺激呈示部１１１２は、あらかじめ設定された課題呈示回数または図１８の課題回数設定表示１１０Aにおいて設定された課題呈示回数を参照し、回数に応じた課題を、テーブル８０１より選択する。ここでは、第１の課題の呈示回数をN1，第２の課題の呈示回数をN2とする。なお、テーブル８０１より選択される課題は、同一種の課題については、同一の活動値IDを持つものの中から選択されるものとする。ステップｓ１９０２において生体光計測部１１１１が生体光計測を開始し、ステップｓ１９０３において、刺激呈示部１１１２が第１の課題を表示部１１０に表示する。ステップｓ１９０４において、解析部１１１３は第１の課題に対する脳活動値を、例えば図１０の数式（数１）に従い算出する。ステップｓ１９０５において、第１の課題の呈示回数が、設定された回数N1に至ったかどうかを判定し、YESの場合は、刺激呈示部１１１２が表示部１１０に「第２の課題に移行します」とのメッセージを表示するとともに、ステップｓ１９０７に移り、NOの場合はステップｓ１９０６に移る。ステップｓ１９０６においては、解析部１１１３が、脳活動値が活動値IDで規定される一定の範囲にあるかどうかを判定する。例えば、解析部１１１３は記憶部１０９に保存されたデータベース８０２の活動値IDを参照し、得られた脳活動値が、平均値±標準偏差の範囲にあるかどうかを判定する。YESの場合は、刺激呈示部１１１２が表示部１１０に「第２の課題に移行します」とのメッセージを表示するとともに、ステップｓ１９０７に移る。NOの場合は、ステップｓ１９０３に戻り第１の課題を呈示する。ステップｓ１９０７では第２の課題を呈示し、ステップｓ１９０８において、設定された呈示回数N2に至るまで第２の課題を呈示する。ステップｓ１９０８において、呈示回数がN2に達した場合、ステップｓ１９０９に移り、例えば図１０の数式（数１）～（数３）に従い気分指標D_indexを計算する。その後、ステップｓ１９１０において、気分指標D_indexを、記憶部１０９に保存するとともに、例えば図１２～１６で示した方法により表示部１１０に表示する。
　本実施例によれば、第１の課題（空間性WM課題）に対する脳活動値が一定の範囲にあるかどうかを判定することにより、あらかじめ設定された課題呈示回数に満たない場合でも第２の課題に移行することを可能とし、計測時間の短縮と被験者へ負担軽減をもたらす。
　なお、本実施例において、データベース８０２に記載された平均値や標準偏差は、多数の被験者に対する統計値の例を示したものであり、平均値や標準偏差に代えて、中央値、標準誤差、その他各種統計指標と置き換え可能なことは言うまでもない。
　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２０は、図６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、上記各実施例と同様に気分評価することが可能である。また、図２１は、図６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、上記各実施例と同様に気分評価することが可能である。
100…被検体、101…デジタルアナログ変換器、102…変調器、103…光源、104…光源、105…光混合器、106…検出器、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、110A…課題回数設定表示、111…演算部、112…入力手段、1111…生体光計測部、1112…刺激呈示部、1113…解析部、1001…計測点、1041…光照射手段、1061…光検出手段、400…生体光計測プローブ、410…大脳皮質表面、411…（DLPFCを示す）実線、412…（DLPFCを示す）実線、413…（前頭極を示す）破線、800…テーブル、801…テーブル、802…データベース、803…テーブル、804…テーブル、805…テーブル、900…光ファイバ、S1…記憶画像、S2…再認画像

Claims (8)

  1. 　被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射部と、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部と、前記光照射部と前記光検出部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種類の課題を呈示する刺激呈示部と、
    　前記刺激呈示部は、１回または複数回の第１の課題を呈示したのち、複数回の第２の課題を呈示するとともに、前記演算部は、前記第１の課題に対する所定の計測点の計測結果に基づくヘモグロビン信号と、前記第２の課題に対する所定の計測点の計測結果に基づくヘモグロビン信号を算出するとともに、これらのヘモグロビン信号を用いた定量値を算出することを特徴とする、生体光計測装置。
  2. 　請求項１に記載の生体光計測装置において、特に、前記第１の課題として非言語性ワーキングメモリ課題、前記第２の課題として言語性ワーキングメモリ課題を用いることを特徴とする、生体光計測装置。
  3. 　請求項１に記載の生体光計測装置おいて、特に、第１の課題および第２の課題の呈示回数を設定することを特長とする、生体光計測装置。
  4. 　請求項１に記載の生体光計測装置において、特に、第１の課題に対する多数の生体光計測結果の統計値を有するデータベースを前記記憶部に有し、前記演算部において、前記第１の課題に対する前記生体光計測結果と前記データベースの前記統計値を比較し、前記第１の課題の継続または終了を判定することを特徴とする、生体光計測装置。
  5. 　請求項１に記載の生体光計測装置において、
    前記定量値を記憶する記憶部を備えることを特徴とする生体光計測装置。
  6. 　被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射部と、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部と、前記光照射部と前記光検出部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種類の課題（第１の課題および第２の課題）を呈示する刺激呈示部と、前記光検出部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、前記記憶部内に課題の種類と呈示順序等を示す種々のテーブルとを有し、前記刺激呈示部は、前記テーブルに記載された前記呈示順序に基づき、１回または複数回の第１の課題を呈示したのち、複数回の第２の課題を呈示するとともに、前記演算部は、前記第１の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号と、前記第２の課題に対する所定の計測点のヘモグロビン信号を算出するとともに、これらのヘモグロビン信号を用いた定量値を算出することを特徴とする、生体光計測装置。
  7. 　生体計測装置により脳の状態を計測するための、表示部に視覚的刺激を呈示する刺激提示方法において、
    複数回の非言語性ワーキングメモリ課題を呈示したのち、複数回の言語性ワーキングメモリ課題を呈示することを特徴とする刺激提示方法。
  8. 　生体計測装置により脳の状態を計測するための、演算部により表示部に視覚的刺激を呈示させる刺激提示プログラムにおいて、
    前記演算部が、所定の間隔で複数回の非言語性ワーキングメモリ課題を呈示させたのち、複数回の言語性ワーキングメモリ課題を呈示させることを特徴とする刺激提示プログラム
    。
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