WO2013190678A1 - 生体状態評価装置およびそのためのプログラム - Google Patents

生体状態評価装置およびそのためのプログラム Download PDF

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Abstract

　非侵襲な生体光計測技術を用い、気分、感情などの生体状態を評価する生体状態評価装置を提供する。　光照射部（１０４１）と受光部（１０６１）、および入力手段（１１２）を有し、被検体（８００）へ異なる複数の課題（第１の課題、第２の課題）を呈示し、前記受光部（１０６１）で受光された光の強度から前記被検体の内部における生体信号を算出し、被検体の主観情報を入力手段（１１２）によって受け付け、第１の課題に対する計測点の生体信号と第２の課題に対する計測点の生体信号の相対値と、主観情報の差分を算出し、表示する。

Description

生体状態評価装置およびそのためのプログラム
　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生体状態を評価する生体状態評価装置に関する。
　近年、メンタルヘルス不調者数は増加しつつあり、個人の心身の健康状態を適切に把握することが重要となっている。心身の健康状態を取得および管理する手法として、例えば、個人が主観的に感じる健康状態（体感データ）と、その個人がある認知課題を行うときの所要時間や速度（生体活動データ）などを取得し、これらのデータを蓄積、表示する技術が、特許文献１に記載されている。この手法によれば、体感データと生体活動データから、個人の体調不良やメンタル不全等の異常の早期発見につながる期待がある。しかし、心身の不調を直接的に計測するものではなく、また、主観的な回答による体感データが個人によって大きく異なる可能性を排除できない。
　一方、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２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受光し、受光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いて検出し、その検出光量から、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に変換し、こ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、機能的磁気共鳴画像法（functional magnetic resonance imaging: fMRI）などの大規模な計測技術と比較し、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。
　この生体光計測装置を用い、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３に記載されている。特許文献３に記載の方法は、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、WM課題の記銘・保持および想起に伴う前頭葉活動を計測している。特許文献３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については、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。この手法の利点は、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る。すなわち、本手法を用いれば、刺激に誘発されない日常的な気分状態を反映した定量値を直接取得し、メンタルヘルス対策における気分のセルフチェックシステムを実現することが期待される。
特開２０１１－２３８２１５号公報 特開平９－９８９７２号公報 特開２００９－２８５０００号公報
　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。また、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おり、本人の主観によらない気分評価として用いることが期待される。しかし、生体光計測技術によって得られる気分状態の客観的な情報と、本人が感じている主観的な情報の違いや関係性を示す手段はなかった。
　本発明は、日常的な環境下で計測される生体信号の客観的な情報と、被検体が感じる主観的な情報とのギャップや一致度を数値化し、生体状態を評価する生体状態評価装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明は、例えば請求項記載の構成を備えている。
　本発明の生体状態評価装置の一例を挙げるならば、被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射部と、前記被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の受光部と、前記被検体へ異なる複数の課題を表示する表示部と、前記表示部に前記課題を呈示するとともに、前記受光部で受光された光の強度から前記被検体の内部における生体信号を算出する演算部と、前記生体信号を保存する記憶部と、前記被検体の主観情報の入力を受け付ける入力手段を備え、前記演算部は、前記複数の課題に対する生体信号の相対値と、前記主観情報との差分を計算し表示することを特徴とする生体状態評価装置である。
　また、本発明のプログラムの一例を挙げるならば、被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射部と、前記被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の受光部と、前記被検体へ異なる複数の課題を表示する表示部と、前記表示部に前記課題を呈示するとともに、前記受光部で受光された光の強度から前記被検体の内部における生体信号を算出する演算部と、前記生体信号を保存する記憶部と、入力手段を備える生体光計測装置を生体状態評価装置として動作させるプログラムであって、コンピュータからなる前記演算部を、前記複数のそれぞれの課題に対する生体信号の相対値と、前記入力手段から入力した前記被検体の主観情報との差分を計算し表示するように機能させるプログラムである。
　本発明によれば、日常的な環境下で計測される生体信号の客観的な情報と、被検体が感じる主観的な情報とのギャップや一致度を客観的に数値化することが可能となる。
　また、算出結果を記憶部に保存するように構成することで、保存されたデータに基づき、生体状態の継時的な変化を解析、表示することが可能となる。
本発明の実施例１の生体状態評価装置の概略構成図。 本発明の実施例１の生体状態評価装置の処理を示すフローチャート。 空間性ワーキングメモリ課題の一例を示す図。 言語性ワーキングメモリ課題の一例を示す図。 被検体の主観情報を取得するための表示例を示す図。 評価結果の表示例を示す図。 評価結果の他の表示例を示す図。 評価結果の他の表示例を示す図。 評価結果の他の表示例を示す図。 本発明の実施例２の生体状態評価装置の概略構成図。 本発明の実施例２の気分指標計算の処理を示すフローチャート。 本発明の実施例２の評価結果の表示例を示す図。 本発明の実施例３の生体状態評価装置の概略構成図。 本発明の実施例３のモード選択の表示例を示す図。 本発明の実施例３の教示画面の表示例を示す図。 本発明の実施例３の計測点の表示例を示す図。 本発明の実施例３の計測点の他の表示例を示す図。 本発明の実施例４の評価結果の保存選択の表示例を示す図。 記憶部に保存されるテーブルの一例を示す図。 本発明の実施例５の経時変化の表示例を示す図。 本発明の実施例６の表示例を示す図。 本発明の実施例７の表示例を示す図。 本発明の実施例８の表示例を示す図。 本発明の実施例９の表示例を示す図。 本発明の実施例１０の表示例を示す図。 言語性ワーキングメモリ課題の他の一例を示す図。 言語性ワーキングメモリ課題の他の一例を示す図。 本発明の実施例１４の生体状態評価装置の概略構成を示す図。 本発明の実施例１５の生体状態評価装置の概略構成を示す図。 生体光計測を説明するための図。 心理士スコアとの相関関係を示す図。 主観スコアとの相関関係を示す図。 Act(V-S)と主観スコアの相関関係を示す図。 心理士の復職判断と相関係数との関係を示す図。
　以下、本発明について、発明の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。以下の例では、生体光計測技術を用い、計測結果から得られる客観的な生体情報と、本人が感じている主観的な情報を取得し、両者の違いや関連性を表示する。概要としては、下記に示すワーキングメモリの記銘・保持を反映する脳活動信号から得られる気分の客観的な情報と、本人が感じている気分の主観的な情報のズレが、うつ病などの精神疾患の回復具合と関連している、という新しい知見を利用する。
　評価対象となる被験者は、例えばうつ病などの精神疾患により休職または離職した者のうち、専門の施設において職場復帰訓練に取り組む者である。複数の被験者に対し、下記の計測を継続的に行い、課題を解決する知見を得た。
＜生体光計測＞
　図３０（ａ）のような、８箇所の光照射点３００１と８箇所の光検出点３００２を交互に配置した２×８の生体光計測プローブ３０００を前頭葉領域に装着し、２２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３０１０における各計測点の位置は図３０（ｂ）のようになり、各計測点のチャンネル番号を１－２２まで付してある。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３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ターゲット画像（Ｓ１）を１．５秒間呈示する。その後７秒後に８箇所のうち１箇所のみが白色正方形のプローブ画像（Ｓ２）を呈示する。被験者は、最初の呈示画像Ｓ１の白色正方形の位置を覚えるよう教示されており、Ｓ２の画像の白色正方形が、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。
　言語性ＷＭ課題の概略を図４に示す。中心固視点の周囲４箇所または２箇所にひらがなが表示されたターゲット画像（Ｓ１）を１．５秒間呈示し、その７秒後に１個のカタカナが表示されたプローブ画像（Ｓ２）を呈示する。被験者は、はじめの画像Ｓ１の文字を記憶し、次に呈示される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。
　空間性ＷＭ課題、言語性ＷＭ課題いずれも、被験者はキーボードやコントローラやマウスなどの入力手段のボタンを押下することで回答する。
　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。上記の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。
＜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気分チャートを用いて、気分状態を取得した。この気分チャートは、うつ状態、意欲、気分高揚などの本人の状態を、０点（うつ状態）から１２０点（落ち着かない，興奮）までのスコアで数値化するものである。被験者は、復職支援の専門施設で、気分チャートに基づくスコアを週３回記録する。ここでは、これを「主観スコア」と呼ぶ。また、施設で復職トレーニングを管理および遂行する臨床心理士が、被験者の様子を一日観察した結果に基づき、気分チャートのスコアを客観的に記録する。これを「心理士スコア」と呼ぶ。被験者の気分状態を表す「主観スコア」と「心理士スコア」について、Ｈｂ信号との関連性を評価した。
＜結果＞
　Ｈｂ信号の検討にあたり、脳活動の大きさ（Ａｃｔ）を、Ｓ１の呈示開始より５秒後から８．５秒後の期間における、酸素化Ｈｂ信号の平均値と定義し、Ａｃｔと主観スコアおよび心理士スコアとの相関を検討した。各被験者の相関係数の平均を求めた結果、空間性ＷＭ課題に対するAct(S)と、心理士スコアの間に、負の相関があることを見出した（図３１（ａ））。また、言語性ＷＭ課題に対するAct(V)と、心理士スコアの間に正の相関があることを見出した（図３１（ｂ））。この結果に基づき、言語性ＷＭ課題のAct(V)と空間性ＷＭ課題のAct(S)の差（Act(V-S)）を（数１）で定義し、心理士スコアとの相関を確認した。その結果、Act(V-S)は心理士スコアと正の相関を示すことを明らかにした（図３１（ｃ））。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
一方、主観スコアについては、心理士スコアのような明確な傾向は見出せなかった（図３２（ａ）（ｂ）（ｃ））。以上の結果は、生体光計測に基づき計測された言語性および空間性ＷＭ課題に対する脳活動値の差（Act(V-S)）は、適切な係数を用いることで、臨床心理士が客観的に記述した心理士スコアと置き換え可能であることを示す。一方、被験者本人が記述する主観スコアは、被験者や時期によって、脳活動値や心理士スコアと乖離が見られ、主観的な情報は必ずしも気分を正確に反映していない可能性がある。そこで、心理士スコアと主観スコアの乖離の大きさによって被験者を２群に分け、各群におけるAct(V-S)と主観スコアの相関係数の被験者間平均を求めると、乖離の小さい群は心理士スコアと同様の正の相関（図３３（ａ））、乖離の大きい群はこの逆の傾向が見られた（図３３（ｂ））。また、個別の被験者のAct(V-S)と主観スコアについて、臨床心理士の見立てによる回復過程に応じて時期を２つに分類すると、職場復帰可と判断される時期ではAct(V-S)と主観スコアが正の相関を示し、職場復帰不可と判断される時期では明確な相関が得られないことがわかった（図３４）。
　以上の結果は、Act(V-S)と主観スコアの相関係数や一致度は、被験者本人の自己状態の客観的な把握の指標となり、且つ、うつ病等からの回復過程を判断する目安となることを示す。このように、生体光計測技術により得られた生体情報と、被験者本人の主観情報の関係性を数値化し、被験者の状態を評価する手法は新たな方法である。
　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状態評価装置の具体的構成および手順を以下に説明する。
　図１に、生体状態評価装置の概略構成図を示す。本実施例における生体状態評価装置は、被検体に光を照射および被検体を透過あるいは反射した光を検出することにより生体計測を行う生体光計測部１００と、被検体に刺激を呈示し且つ生体計測結果を表示する表示部１１０と、表示部１１０に刺激を呈示し且つ生体光計測部１００に各種制御を与えるとともに生体計測結果を解析および表示部１１０に表示する演算部１１１と、演算部１１１で解析する被検体の主観情報や課題に対する回答や解析に必要な各種情報の入力を受け付ける入力手段１１２と、生体計測結果や課題呈示の情報を保存する記憶部１０９を有する。
　ここで、演算部１１１は、表示部１１０に刺激を呈示する刺激呈示部１１１ａ、生体光計測部１００に各種制御を与える計測制御部１１１ｂ、生体計測結果を解析し表示部１１０に表示する解析部１１１ｃを有する。また、生体光計測部１００は、生体透過性の高い６００～９００ｎｍ程度の波長のうち異なる２波長の光を照射するものであり、具体的には、計測制御部１１１ｂが送信するデジタル信号Ｄ１ａ、Ｄ１ｂをそれぞれアナログ信号Ａ１ａ、Ａ１ｂに変換するデジタル／アナログ変換機１０１ａ、１０１ｂと、アナログ信号Ａ１ａ、Ａ１ｂをそれぞれあらかじめ決められた異なる周波数Ｆ１ａ、Ｆ１ｂで変調し光源駆動信号Ｌ１ａ、Ｌ１ｂを生成する変調器１０２ａ、１０２ｂと、光源駆動信号Ｌ１ａ、Ｌ１ｂに基づきそれぞれ異なる波長の光を発するレーザーダイオードやLEDなどの光源１０３ａ、１０３ｂと、光源１０３ａ、１０３ｂで発せられた光を混合する光混合器１０５と、光混合器１０５で混合された光を被検体に導く光ファイバ９００と、光ファイバ９００で導かれた光を被検体に照射する光照射部１０４１と、光照射部１０４１で照射された光のうち被検体内部を透過または反射した光を受光する受光部１０６１と、光照射部１０４１と受光部１０６１の組み合わせで両者の略中点に構成される計測点１００１と、受光部１０６１で受光され光ファイバ９００で導かれた光を検出する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などの光検出器１０６と、光検出器１０６で出力されたアナログ信号Ａ２をそれぞれ異なる前記周波数Ｆ１ａ、Ｆ１ｂでロックイン処理しアナログ信号Ａ３ａ、Ａ３ｂを出力するロックインアンプ１０７ａ、１０７ｂと、アナログ信号Ａ３ａ、Ａ３ｂをそれぞれデジタル信号Ｄ３ａ、Ｄ３ｂに変換し計測制御部１１１ｂに送信するアナログ／デジタル変換機１０８ａ、１０８ｂを有する。
　上記の概略構成において、本実施例における生体状態評価装置は、図２のフローチャートに従い処理を進める。まず、ステップｓ２０１において、演算部１１１の計測制御部１１１ｂの制御に従い、光照射部１０４１よる被検体８００への光の照射と、受光部１０６１による被検体８００の内部を透過あるいは反射した光の受光を開始し、計測部１００１の生体信号を取得する。次に、ステップｓ２０２において、演算部１１１の刺激呈示部１１１ａが、被検体８００に課する１つまたは複数の第１の課題を表示部１１０に表示するとともに、第１の課題に対する被検体８００の応答または回答を入力手段１１２により受け付け解析部１１１ｃに送信する。ここで、第１の課題は、例えば図３に記載のような、ターゲット刺激に含まれる複数の白色正方形の位置を記銘・保持し、数秒後にプローブ刺激とともに想起・判断する空間性ワーキングメモリ（ＷＭ）課題とする。次に、ステップｓ２０３において、演算部１１１の刺激呈示部１１１ａが、１つまたは複数の第２の課題を表示部１１０に表示するとともに、第２の課題に対する被検体８００の応答または回答を入力手段１１２により受け付け解析部１１１ｃに送信する。ここで、第２の課題は、例えば図４に記載のような、ターゲット刺激として呈示する音韻ループを要する記号や文字を記銘・保持し、数秒後にプローブ刺激とともに想起・判断する言語性ＷＭ課題とする。次に、ステップｓ２０４において、計測制御部１１１ｂは計測部１００１の生体信号の取得を終了し、生体信号計測結果を解析部１１１ｃに送信する。次に、ステップｓ２０５において、解析部１１１ｃは生体信号計測結果を記憶部１０９に保存する。次に、ステップｓ２０６において、生体信号計測結果に基づき、第１の課題に対する脳活動値Ａｃｔ＿１および第２の課題に対する脳活動値Ａｃｔ＿２を計算し、（数２）に従い、Ａｃｔ＿１とＡｃｔ＿２の相対値として気分指標Ｍｏｏｄ＿ｉｎｄｅｘを算出する。（数２）は、Act_1とAct_2の相対値を０－１００に変換するものである。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
また、ステップｓ２０８において、刺激呈示部１１１ａは、例えば図５に記載のように、被検体８００の主観情報を数値として取得するための基準を表示部１１０に表示し、入力手段１１２より被検体８００の主観情報Ｍｏｏｄ＿ｓｕｂを受け付け、解析部１１１ｃに送信する。ここで、ステップｓ２０８における主観情報の入力受け付けは、ステップｓ２０１の計測開始の前でも、ステップｓ２０６の気分指標Ｍｏｏｄ＿ｉｎｄｅｘ計算の後でも、次のステップｓ２０７より前であれば良いことを付け加えておく。次に、ステップｓ２０７において、気分指標Ｍｏｏｄ＿ｉｎｄｅｘと主観情報Ｍｏｏｄ＿ｓｕｂの乖離を算出、表示する。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
ここでは、例えば（数３）に従い、主観情報Mood_subと気分指標Mood_indexの差分Mood_gapを計算し、図６のように、表示部１１０に示すバー６０１に気分指標Mood_indexと主観情報Mood_subを指し示すとともに、計算したMood_gapの数値を表示する。また、図７のように、第一の課題に対する脳活動値と第二の課題に対する脳活動値の時間変化を表示するとともに、気分指標Mood_indexと主観情報Mood_subをバー６０１に指し示し、計算したMood_gapの数値を表示することもできる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
または、主観情報Mood_subと気分指標Mood_indexの差分の割合Mood_gap_rを（数４）に従い計算し、図８のように、表示部１１０に示すバー６０１に気分指標Mood_indexと主観情報Mood_subを指し示すとともに、計算したMood_gap_rの数値を表示する。また、図９のように、第一の課題に対する脳活動値と第二の課題に対する脳活動値の時間変化を表示するとともに、気分指標Mood_indexと主観情報Mood_subをバー６０１に指し示し、計算したMood_gap_rの数値を表示することもできる。
　次に、本発明による生体状態評価装置の別の実施例の概略構成図を図１０に示す。本実施例における生体状態評価装置は、図１に示した実施例１の概略構成図と同様に、被検体に光を照射および被検体を透過あるいは反射した光を検出することにより生体計測を行う生体光計測部１００と、被検体に刺激を呈示し且つ生体計測結果を表示する表示部１１０と、表示部１１０に刺激を呈示し且つ生体光計測部１００に各種制御を与えるとともに生体計測結果を解析および表示部１１０に表示する演算部１１１と、演算部１１１で解析する被検体の主観情報や課題に対する回答や解析に必要な各種情報の入力を受け付ける入力手段１１２と、生体計測結果や課題呈示の情報を保存する記憶部１０９を有する。ここで、実施例１と異なる点は、生体光計測部１００が、異なる２つの光照射部１０４１、１０４２と、異なる２つの受光部１０６１、１０６２と、それぞれ光照射部１０４１、１０４２と受光部１０６１、１０６２の組み合わせで両者の略中点に構成される２つの計測点１００１および１００２を有する点である。
　本実施例において、実施例１と同様に、図２に示すフローチャートに従い処理を進めるにあたり、特に、ステップｓ２０６の計算の詳細を図１１に示す。ステップｓ２０６では、まず、ステップｓ２０６１において、第１の計測点１００１における第１の課題に対する脳活動値Ａｃｔ＿１を計算し、次にステップｓ２０６２において、第２の計測点１００２における第２の課題に対する脳活動値Ａｃｔ＿２を計算する。次に、ステップｓ２０６３において、ステップｓ２０６１およびｓ２０６２においてそれぞれ計算されたAct_1およびAct_2を用い、前述の（数２）に従い、異なる２つの計測点に対するAct_1とAct_2の相対値として気分指標Ｍｏｏｄ＿ｉｎｄｅｘを算出する。算出されたMood_indexを用い、Mood_gapおよびMood_gap_rを計算し表示する点は、実施例１と同様である。また、図１２のように、第１の課題に対する第１の計測点１００１の脳活動値と第２の課題に対する第２の計測点１００２の脳活動値の時間変化をそれぞれ表示するとともに、気分指標Mood_indexと主観情報Mood_subをバー６０１に指し示し、計算したMood_gapの数値を表示することもできる。
　次に、図１３に、複数の光照射部１０４９と、複数の受光部１０６９と、光照射部１０４９と受光部１０６９の複数の組み合わせにより各々の略中点に構成される複数の計測点１００９を有する生体光計測装置に本発明のプログラムを組み込むことで生体状態評価装置を実現する例を示す。本実施例では、一般の、複数の計測点１００９における生体信号を取得する生体光計測装置において、特に、実施例１および２に記載の気分指標Mood_indexやMood_gap、Mood_gap_rを計算するソフトウェアを演算部１１１に組み込む。本実施例では、演算部１１１に組み込んだプログラムにより、次のように動作する。先ず、例えば図１４のように、刺激呈示部１１１ａが表示部１１０に、通常の生体信号を取得する「通常モード」（生体光計測装置として動作）と、気分指標Mood_index等を取得する「気分評価モード」（生体状態評価装置として動作）を選択可能なものとして表示する。演算部１１１は、キーボードやコントローラやマウスなどの入力手段１１２により「気分評価モード」の選択を受け付けると、図１５のように、光照射部１０４９および受光部１０６９および計測点１００９を被検体８００上に装着するための教示画面を、表示部１１０に表示する。演算部１１１は、入力手段１１２により装着が完了したことを受け付けると、例えば、複数の計測点１００９のうち実施例１における計測点１００１に相当する箇所を、図１６のように示す。または、例えば、複数の計測点１００９のうち、実施例２における第１の計測点１００１および第２の計測点１００２に相当する箇所を、図１７のように示す。その後、実施例１または２に記載の手順に従い、Mood_index、Mood_gap、Mood_gap_rを計算、表示する。本実施例においては、生体光計測装置の複数の光照射部１０４９および複数の受光部１０６９のうち、計測点１００１または１００２の計測に必要な光照射部と受光部のみを使用することができる。以上に説明したように、本発明のプログラムを組み込むことにより、複数の計測点１００９を有する生体光計測装置において、実施例１または２と同様の計測を実現することができる。
　実施例１～３における生体状態評価装置において、計測結果や解析結果を保存することができる。例えば、図７のように表示部１１０に結果を表示した後、ある一定時間後、または入力手段１１２にて「OK」の選択を受け付けた後、図１８のように、結果を保存するか否かを選択する画面を表示部１１０に表示する。ここで、演算部１１１は、入力手段１１２にて「Yes」の選択を受け付けると、記憶部１０９に計測結果や解析結果を保存する。記憶部１０９では、例えば図１９のように、被検体ID、計測日時、第１の課題に対する脳活動値Act_1、第２の課題に対する脳活動値Act_2、気分指標Mood_index、および主観情報Mood_subが、テーブル１９０１にそれぞれ対応付けられ保存される。また、図１８のように結果保存選択画面を表示せずとも、演算部１１１が自動的に記憶部１０９に保存することも可能である。
　次に、実施例１および２の装置構成、並びに実施例３に記載の装置構成とソフトウェアにおいて、過去の計測結果を含めた経時変化を表示する例を示す。本実施例の生体状態評価装置は、実施例１～３と同様に、図２に記載のフローチャートに従い、気分指標Mood_indexおよび主観情報Mood_subを取得する。その後、演算部１１１は、過去に取得し記憶部１０９に保存されたMood_indexおよびMood_subを、例えば図１９に図示したテーブル１９０１から読み出し、新規に取得したMood_indexおよびMood_subとともに、例えば図２０に図示する時系列グラフとして表示部１１０に表示する。このように、過去から現在に至る気分指標と主観情報を可視化することにより、それらの変化や乖離具合を被検体にフィードバックすることが可能である。
　次に、実施例５に記載の装置構成およびソフトウェアで過去の計測結果を含めた経時変化を表示する例において、Mood_indexとMood_subの差の絶対値が一定の値ref_val以上である回数がN回以上連続する場合に、警告を表示する例を示す。本実施例において、実施例５と同様に、演算部１１１は、過去に取得し記憶部１０９に保存されたMood_indexおよびMood_subを読み出し、図２１に示すように、新規に取得したMood_indexおよびMood_subとあわせて時系列グラフとして表示部１１０に表示する。また、各計測日のMood_indexとMood_subの差を計算し、各計測日の差を表示する。また、これと同時に、演算部１１１は、計算した各計測日の差の絶対値がref_val以上となる日を判定し、これがN回以上連続している場合に警告メッセージを表示するものとし、特に、ref_val = 20、N = 3である例を、図２１に示す。本実施例により、主観的に感じている本人の状態が、本来の気分とずれていることを明示し本人に気づきを与えることができる。また、ここで計算したMood_indexとMood_subの差については、演算部１１１があらかじめ計算して記憶部１０９に保存しておくことが可能なのは言うまでもなく、例えば図１９に示したテーブル１９０１に１列追加して対応付けて保存できる。
　次に、実施例５に記載の装置構成およびソフトウェアで過去の計測結果を含めた経時変化を表示する例において、Mood_indexとMood_subの差の絶対値が一定の値ref_val未満である割合を表示する例を示す。本実施例において、演算部１１１は、過去に取得し記憶部１０９に保存されたMood_indexおよびMood_subを読み出す。ここで、例えばref_val = 20の場合、図２２に示すように、新規に取得したMood_indexおよびMood_subとあわせて時系列グラフとして表示部１１０に表示するとともに、各計測日のMood_indexとMood_subの差を計算し、例えばrev_val以上の日にアスタリスクなどを付すなどして表示部１１０に表示する。さらに、演算部１１１は、rev_val未満の計測日が全計測日に占める割合を計算し表示部１１０に表示する。図２２の例では、全計測回数９回に対し、ref_val=20未満となる計測日は６回であり、66.7%である旨を表示している。本実施例により、主観的に感じている本人の状態が、本来の気分とどの程度一致しているか、ずれているかを明示し本人に気づきを与えることができる。
　次に、実施例５に記載の装置構成およびソフトウェアで過去の計測結果を含めた経時変化を表示する例において、Mood_indexとMood_subの相関を表示する例を示す。本実施例では、例えば図２３のように、演算部１１１は、過去に取得し記憶部１０９に保存されたMood_indexおよびMood_subを読み出し、新規に取得したMood_indexおよびMood_subとあわせ表示部１１０に表示するとともに、Mood_indexとMood_subの時系列データについて相関係数を算出し、表示部１１０に表示する。ここで計算する相関係数は、Mood_indexおよびMood_subそれぞれについて特定の分布を仮定しない場合、スピアマンの順位相関係数でも良い。本実施例により、Mood_indexとMood_subの相関関係を可視化することにより、主観的に感じている本人の状態の変化が、本来の気分の変化とどの程度近い傾向であるかを示すことができる。
　次に、実施例５に記載の装置構成およびソフトウェアで過去の計測結果を含めた経時変化を表示する例において、Mood_indexとMood_subの過去M回分の相関を計算し表示する例を示す。図２４では、M=3とした例を示す。本実施例において、演算部１１１は、過去に取得し記憶部１０９に保存されたMood_indexおよびMood_subを読み出し、新規に取得したMood_indexおよびMood_subとあわせて各々時系列データとし表示部１１０に表示するとともに、Mood_indexおよびMood_subの過去M回分（図２４ではM=3）の相関係数を計算する。相関係数は、Mood_indexおよびMood_subがともにM+1回以上のデータを有する場合、相関係数も時系列データとして表現可能であり、例えば図２４のように縦軸を２軸とし、一方をMood_indexおよびMood_sub、他方を相関係数に割り当て、Mood_index、Mood_sub、相関係数の変化、を表示部１１０の同一グラフ上に表示する。本実施例により、主観的に感じている本人の状態と、本来の気分に加え、両者の相関傾向が経時的にどの程度変化しているかを可視化することができる。
　次に、実施例９に記載の装置構成およびソフトウェアで過去の計測結果を含めた経時変化と、過去M回分の相関を計算し表示する例において、一定の相関係数ref_corrを下回る回数がN回以上連続する場合に、警告を表示する例を示す。図２５は、M=3、ref_corr=0.5、N=3とした例を示し、例えば、過去M回（図２５では実施例９と同様にM=3）の相関係数の時系列データにおいて、演算部１１１は、ref_corr（ここでは0.5）を下回るデータにアスタリスクなどを付すことによって表示部１１０に表示するとともに、N回（ここではN=3）以上連続してref_corrを下回る場合に警告メッセージを表示部１１０に表示する。本実施例により、主観的に感じている本人の状態の、本来の気分との一致具合や乖離具合を明示し本人に気づきを与えることができる。
　実施例１の生体状態評価装置の装置構成において、光混合器１０５および光ファイバ９００を装置構成に含めず、光照射部１０４１が、光源１０３ａおよび１０３ｂを内蔵するよう構成しても良い。また、実施例１の生体状態評価装置の装置構成において、光ファイバ９００を装置構成に含めず、受光部１０６１が、検出器１０６を内蔵するよう構成しても良い。また、実施例２および３についても同様に、各光照射部が光源を内蔵するよう構成してもよく、各受光部が検出器を内蔵するよう構成してもよい。
　上記すべての実施例における装置構成およびソフトウェアにおいて、図４に示した言語性ＷＭ課題に代えて、アルファベットを使用した言語性ＷＭ課題の例を図２６に示す。また、図４に示した言語性ＷＭ課題に代えて、アラビア数字と漢数字を用いた言語性ＷＭ課題の例を図２７に示す。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検体や、日本語よりも漢字に馴染みのある被検体に対しても、上記すべての実施例と同様の装置およびソフトウェアを構成することが可能である。
　上記すべての実施例における気分指標Mood_indexの計算に際し、前記の（数２）に代えて、第１の課題に対する脳活動値Act_1および第２の課題に対する脳活動値Act_2に対し、それぞれ重み付け係数k1およびk2を乗じ、（数５）に従い計算することも可能である。また、同様に、（数６）に従い、Act_1およびAct_2にそれぞれ重み付け係数k1およびk2を乗じ、０－１００に変換することも可能である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
　次に、図２８に、本発明による生体状態評価装置の一例を示す。図２８のように、生体光計測部１００は、被検体８００の前額部の全部または一部に装着される形状とし、生体光計測部１００のうち被検体８００に面した内側面のある領域１００ｉに、光照射部１０４１および受光部１０６１および光照射部１０４１と受光部１０６１の組み合わせにより構成される計測点１００１を有するものとする。また、演算部１１１および記憶部１０９は、筐体１００Ｃに内蔵され、表示部１１０、入力手段１１２、生体光計測部１００と接続し、上記すべての実施例と同様の処理を可能とする。
　実施例１４に記載の生体状態評価装置は、記憶部１０９、表示部１１０、演算部１１１、入力手段１１２を、１つの筐体１００Ｃに一体化することが可能である。本実施例の一部を図２９に示す。記憶部１０９および演算部１１１は筐体１００Ｃに内蔵されるとともに、表示部１１０および入力手段１１２は筐体１００Ｃの表面に一部を露出する形態で一体化される。また、図２９は、表示部１１０の表示の一例を示しており、気分指標Mood_index、主観情報Mood_sub、両者の差であるMood_gapをバープロットにて表示している。このように、装置としてコンパクトな形態で、生体光計測と結果表示を実現することが可能である。
100　生体光計測部
100C　筐体
100i　生体光計測部100の内側面のうち光照射部と受光部と計測点を含む領域
1001　（第１の）計測点
1002　第２の計測点
101a、101b　デジタルアナログ変換器
102a、102b　変調器
103a、103b　光源
105　光混合器
1041、1042　光照射部
106　検出器
1061、1062　受光部
107a、107b　ロックインアンプ
108a、108b　アナログデジタル変換器
109　記憶部
110　表示部
111　演算部
111a　刺激呈示部
111b　計測制御部
111c　解析部
112　入力手段
1901　テーブル
601　表示部110上のカラーバーを示す領域
800　被検体
900　光ファイバ

Claims (15)

  1. 　被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射部と、前記被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の受光部と、前記被検体へ異なる複数の課題を表示する表示部と、前記表示部に前記課題を呈示するとともに、前記受光部で受光された光の強度から前記被検体の内部における生体信号を算出する演算部と、前記生体信号を保存する記憶部と、前記被検体の主観情報の入力を受け付ける入力手段を備え、
    　前記演算部は、前記複数の課題に対する生体信号の相対値と、前記主観情報との差分を計算し表示することを特徴とする生体状態評価装置。
  2. 　請求項１に記載の生体状態評価装置において、
    　前記光照射部と前記受光部の組み合わせにより構成される計測点は複数あり、第１の課題に対する第１の計測点における生体信号と、第２の課題に対する第２の計測点における生体信号から前記相対値を算出し、前記主観情報との差分を計算し表示することを特徴とする生体状態評価装置。
  3. 　請求項２に記載の生体状態評価装置において、
    　前記第１の課題は空間性ワーキングメモリ課題であり、前記第２の課題は言語性ワーキングメモリ課題であることを特徴とする生体状態評価装置。
  4. 　請求項３に記載の生体状態評価装置において、
    　前記相対値は以下の式において算出されることを特徴とする生体状態評価装置。
    Mood_index = (Act_2 - Act_1) / (|Act_2| + |Act_1|) 
    　ここで、Act_1は、空間性ワーキングメモリ課題に対する脳活動値であり、Act_2は、言語性ワーキングメモリ課題に対する脳活動値である。
  5. 　請求項１に記載の生体状態評価装置において、
    　前記記憶部は、取得した前記相対値と前記主観情報を記憶可能であり、
    　前記演算部は、前記相対値と前記主観情報とあわせて過去の相対値および主観情報を表示部に表示することを特徴とする生体状態評価装置。
  6. 　請求項５に記載の生体状態評価装置において、
    　前記演算部は、前記相対値及び主観情報の経時変化を表示することを特徴とする生体状態評価装置。
  7. 　請求項５に記載の生体状態評価装置において、
    　前記演算部は、更に、過去に取得した計測結果を含めた前記相対値と前記主観情報の相関係数を計算し前記表示部に表示することを特徴とする生体状態評価装置。
  8. 　請求項５に記載の生体状態評価装置において、
    　前記演算部は、更に、過去に取得した計測結果を含めた前記相対値と前記主観情報の特定の回数について相関係数を計算し、前記相関係数の経時変化を表示することを特徴とする生体状態評価装置。
  9. 　被検体に光を照射する１つまたは複数の光照射部と、前記被検体を透過あるいは反射した光を検出する１つまたは複数の受光部と、前記被検体へ異なる複数の課題を表示する表示部と、前記表示部に前記課題を呈示するとともに、前記受光部で受光された光の強度から前記被検体の内部における生体信号を算出する演算部と、前記生体信号を保存する記憶部と、入力手段を備える生体光計測装置を生体状態評価装置として動作させるプログラムであって、
    　コンピュータからなる前記演算部を、前記複数のそれぞれの課題に対する生体信号の相対値と、前記入力手段から入力した前記被検体の主観情報との差分を計算し表示するように機能させるプログラム。
  10. 　請求項９に記載のプログラムにおいて、
    　前記光照射部と前記受光部の組み合わせにより構成される計測点は複数あり、第１の課題に対する第１の計測点における生体信号と、第２の課題に対する第２の計測点における生体信号から前記相対値を算出し、前記主観情報との差分を計算し表示することを特徴とするプログラム。
  11. 　請求項１０に記載のプログラムにおいて、
    　前記第１の課題は空間性ワーキングメモリ課題であり、前記第２の課題は言語性ワーキングメモリ課題であることを特徴とするプログラム。
  12. 　請求項１１に記載のプログラムにおいて、
    　前記相対値は以下の式において算出されることを特徴とするプログラム。
    Mood_index = (Act_2 - Act_1) / (|Act_2| + |Act_1|) 
    　ここで、Act_1は、空間性ワーキングメモリ課題に対する脳活動値であり、Act_2は、言語性ワーキングメモリ課題に対する脳活動値である。
  13. 　請求項９に記載のプログラムにおいて、
    　前記演算部を、更に、前記相対値と前記主観情報とあわせて過去の相対値および主観情報を表示部に表示するように機能させるプログラム。
  14. 　請求項１３に記載のプログラムにおいて、
    　前記演算部を、更に、過去に取得した計測結果を含めた前記相対値と前記主観情報の相関係数を計算し前記表示部に表示するように機能させるプログラム。
  15. 　請求項１３に記載のプログラムにおいて、
    　前記演算部は、更に、過去に取得した計測結果を含めた前記相対値と前記主観情報の特定の回数について相関係数を計算し、前記相関係数の経時変化を表示するように機能させるプログラム。
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