WO2015015653A1 - 頭部固定型脳活動計測機器 - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to an apparatus for measuring brain function information of a subject.
- Patent Document 1 discloses a biological light measurement device that measures the state of brain activity by attaching an optical fiber to the head like a cap.
- Patent Document 2 discloses an ophthalmologic apparatus that allows a patient to undergo an examination (treatment) with the jaw placed on the jaw table in a more comfortable posture.
- the technique described in Patent Document 1 since the measurement probe is put on the head, the measurement signal is affected by a change in the body movement or posture during measurement, and the wearing condition is kept while the measurement probe is put on the head. It took time until the start of measurement to confirm the above, and there was a problem that a physical and mental burden was given to the subject before the measurement. Therefore, a brace that fixes the head in a fixed position in a short time is necessary.
- the technique described in Patent Document 2 relates to an ophthalmologic apparatus for examining a patient's eye, and does not realize stable measurement of brain activity in a short time.
- An object of the present invention is to provide a head-fixed brain activity measuring device that fixes a head at a fixed position, reduces measurement preparation time, and realizes stable measurement of brain activity.
- the brain activity measuring unit for measuring the brain activity of the subject and the brain activity measuring unit are connected to fix the head of the subject.
- the present invention by fixing the head at a fixed position, it is possible to reduce the influence of changes in body movement and posture on the measurement signal, and to stably measure brain activity. In addition, the time to start measurement can be shortened and the physical and mental burden on the subject can be reduced.
- FIG. 1 is a diagram showing a temporal measurement interface of the present invention and a head-fixed brain activity measurement device using the interface.
- FIG. 1 is a diagram showing a temporal and occipital measurement interface of the present invention and a head-fixed brain activity measurement device using the interface.
- the brain activity is exemplified by a device that measures changes in cerebral blood volume by near-infrared spectroscopy, but may be acquired by other biological light measurement, potential measurement, or the like.
- FIG. 1 is an overall view of a head-fixed brain activity measuring device 10 and a stimulus presentation system 100 according to the present embodiment.
- the head-fixed brain activity measuring device 10 includes a forehead measurement interface 11, a vertical operation column 12 connected to the interface, a fixed pad 13 that fixes the left and right heads connected to the interface, and a vertical operation column.
- 12 includes a chin rest 14 on which a chin connected to 12 is placed, a control pedestal 15 for controlling the vertically movable support 12 and a controller 16 for control.
- the forehead measurement interface 11 can be fixed to the subject's head by the fixed pad 13 connected to the forehead measurement interface 11. By placing the subject's chin on the chin rest 14, the subject's body is held in a predetermined position. And the forehead part measurement interface 11 and the chin stand 14 are connected by the up-and-down operation support
- control controller 16 for controlling the up and down operation strut 12 is a hand controller, but can also be controlled by a foot controller.
- the jaw table 14 may be provided with a vibration sensor so that movements caused by utterances and swallowing during measurement can be measured.
- the forehead interface corresponds to the brain activity measurement unit
- the up and down operation column 12 corresponds to the connection unit
- the fixed pad 13 corresponds to the head fixing unit
- the chin rest 14 corresponds to the body holding unit.
- a body holding part you may use the fixed base which supports a chest part and a shoulder part other than a chin stand.
- Reference numeral 25 denotes a position measuring means.
- FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the brain activity information measuring device 50.
- the brain activity information measuring device 50 in this embodiment includes one or more light irradiation means 2401 and 2402 for irradiating the subject 52 with light, and one or more lights for detecting light transmitted or reflected by the subject. Detection means 2403 and 2404 are provided.
- the light irradiating means and the light detecting means have a plurality of measurement points (hereinafter also referred to as “ch. First measurement point 2410 and second measurement point 2411”) by a plurality of combinations, and each measurement point is a subject. It is assumed that it is mounted at different positions on the top.
- the light irradiating means irradiates light having two wavelengths out of wavelengths of about 600 to 900 nm that can pass through the living body.
- laser diodes or LEDs are used for the light sources 2420 and 2421 and are directly brought into contact with the subject 52, or the light from the light sources 2420 and 2421 is mixed by the light mixer 2440 and incident on the optical fiber 2420. 2430 is brought into contact with the subject 52, and the subject 52 is irradiated with light.
- the detection means uses a silicon photodiode, an avalanche photodiode, a photomultiplier, or the like, and directly detects on the subject 52 like the light irradiation means, or the optical fiber 2430 is brought into contact with the subject 52 and the optical fiber 2430 is used. The light is guided to the detector 2450 and detected.
- the brain activity information measuring device 50 is connected to a monitor 55 that presents one or more kinds of tasks to the subject 52.
- the brain activity signals at the respective measurement points 2410 and 2411 of the subject 52 are respectively detected by the detection means, and the detection results are obtained by the user measurement unit of the arithmetic device 51 as the brain activity signals at the measurement points of the subject 52 for the presented task.
- Reference numeral 54 represents an input means.
- FIG. 3A is a diagram illustrating a configuration of a stimulus presentation system
- FIG. 3B is a diagram illustrating a block configuration of an arithmetic device.
- Computation device 101 that performs measurement control
- operation panel 102 that performs various operations
- subject reaction measurement device 103 that measures a subject's reaction
- subjects such as vision, hearing, touch, taste, and smell perception
- monitor 104 that presents a stimulus. This monitor can also be equipped with an autofocus function so that the visual acuity of the subject is in focus.
- the test subject reaction measuring device 103 indicates acquisition of a face image by a camera, acquisition of a reaction time by pressing a button, acquisition of an eye movement signal by optical measurement, and the like.
- the test subject reaction measuring device 103 can be used with a game pad, a keyboard, or the like, but can also be arranged in a switch shape on the side surface of the vertical operation column (12 in FIG. 1).
- the arithmetic unit 101 includes a setting unit 105 that can set user information and the like via an input unit, a measurement unit 106 that collects measurement signals acquired by the subject reaction measurement device, and a measurement result obtained by the measurement unit.
- a signal analysis unit 107 that performs analysis based on the above, a display control unit 108, and a storage unit 109.
- the storage unit 109 is not necessarily incorporated in the arithmetic device, and may be connected by an external connection unit such as a wired or wireless communication unit.
- input means for instructing and inputting information necessary for answering, setting, and initial setting of the presented task, specifically, a keyboard, a mouse, and the like.
- the input means is not limited to a keyboard or a mouse.
- the forehead measurement interface 11 includes a central measurement unit 17 and left and right temporal fixation pads 18. Inside the central measuring unit 17, there are a plurality of light irradiation and light detection means arranged in the brain activity measuring device 50 described in FIG.
- the left and right head fixing pad 18 can be pressed near the head of the subject to hold the head.
- the central measuring unit 17 has a forehead skin surface information measuring unit 19, which includes a skin thermometer, a surface blood flow meter using a laser Doppler method, a sebum, and a moisture meter. It is also possible to monitor the state of the part. Further, the skin contact state is determined from the signal of the skin surface information measuring unit 19, and light irradiation is performed only when the skin is in contact. Thereby, it is possible to prevent the light irradiation unit from being viewed directly.
- the central measurement unit 17 of the forehead measurement interface can be fixedly used, but the measurement position is changed according to the individual forehead shape, hair state, and size, and the maximum measurement area is set. It is possible to use measurement high-precision means that can be used.
- the measurement high accuracy means of the central measurement unit 17 shown in FIG. 5 will be described.
- Operation cables 20 are built in the left, right, upper and lower ends of the central measuring unit 17, respectively, and the light irradiation and light detection means are provided with a pressure control unit 21 for measuring and controlling the contact pressure. As a result, it is possible to reduce contact discomfort in the forehead portion and contact failure due to the curvature of the forehead portion.
- the central measuring unit 17 is configured to be movable up and down and left and right with respect to the frame 30.
- the operation direction and the operation distance in the vertical and horizontal directions are determined by the measurement signal obtained from the light irradiation and light detection means of the central measurement unit.
- the measurement signal obtained from the light irradiation and light detection means of the central measurement unit For example, in order to avoid the forehead hair part and measure the skin part, it is necessary to distinguish the hair part from the skin part. In order to distinguish between a hair part and a skin part, the decrease level of the measurement signal intensity in the hair part is used. Further, a camera may be provided in the central measurement unit, and a reduction in the brightness of the captured image may be used. Further, the change in the unevenness of the forehead portion caused by the hair and the skin may be measured and used by the pressure control unit 21 provided in the light irradiation and light detection means.
- the measurement range expansion means shown in FIGS. 6 to 8 can be used.
- the measurement range expanding means includes a temporal measurement interface 22, a occipital measurement interface 23, and a parietal measurement interface 24.
- FIG. 6A shows a temporal measurement interface
- FIG. 6B shows a head-fixed brain activity measurement device using the interface.
- the temporal measurement interface 22 is provided with a plurality of light irradiation and light detection means of the brain activity measurement device described above inside the temporal fixation pad 13 so that the brain activity of the temporal region is provided. Can be measured.
- FIG. 7 (a) shows a temporal and occipital measurement interface
- FIG. 7 (b) shows a head-fixed brain activity measurement device using the interface.
- the occipital region measurement interface 23 can measure an area extending from the temporal region to the occipital region.
- the parietal measurement interface 24 can measure a region from the temporal region to the parietal region. As shown in FIG. 8, all measurement interfaces can be used simultaneously.
- the central measuring unit 17 and the temporal head fixing pad 18 have position measuring means 25 as shown in FIGS. It is possible to estimate which part of the cerebral cortex inside the brain is measured by defining a mark for position measurement outside the head.
- the mark for this position measurement conforms to the international 10/20 method, which is a standard method for attaching an electroencephalogram electrode, and uses, for example, the auricle and nasal root.
- the position measuring means 25 in FIG. 9 includes a circular sensor 26 that measures the rotation angle and a rod-shaped sensor 27 that measures the vertical position (height), and each sensor is directed toward the subject's auricle and nasal root. By rotating and moving up and down, it is possible to estimate the positions of the auricle and nasal root.
- the position measuring means 25 in FIG. 10 includes a position measuring pad 28 that operates vertically and horizontally to cover the auricle portion and the nasal root portion attached to the forehead portion measuring interface in the central measuring portion 17 and the temporal fixation pad 18. ing. By incorporating a magnetic sensor in these pads, it is possible to estimate the position of the auricle / nasal root.
- the position measuring means discriminates the eyebrow part from the face image taken by the camera provided in the stimulus presentation system 100 located in front of the subject, and the light provided with the nose root part inside the measurement center part. You may make it illuminate and show using an irradiation means. Thereby, it is possible to know the position of the nasal root.
- the position measuring means shown in FIGS. 9 to 10 may be used after confirming the position of the nasal root.
- the forehead measurement interface 11 provided with the insertion mechanism 29 which can arrange
- the insertion mechanism 29 is provided with a plurality of holes corresponding to the measurement positions in the central measurement unit 17 of the forehead measurement interface, and an optical fiber of the light irradiation means or the light detection means is inserted and fixed. Good.
- This plug-in type head fixing device can also be used in the measuring range expanding means for the temporal region, the occipital region, and the crown.
- FIG. 1 A measurement flow in the first embodiment is shown in FIG. First, in order to fix the chin, the chin is placed on the pedestal (step S101). Thereafter, the forehead measurement interface is operated by the up / down operation switch so that the height of the forehead measurement interface is located at the forehead of the subject, and the subject's forehead is fixed to the forehead measurement interface (step S102). Next, the temporal region is fixed using the temporal region fixing pad (step S103). Position measurement (landmark scan) is executed, and specified position measurement information is acquired (step S104). In the case of high-accuracy measurement, the measurement area is adjusted (step S105) and the contact pressure is adjusted (step S106). In the case of normal measurement, the process proceeds to the confirmation of the measurement area (step S107). The inspection contents are set (step S108) and started (step S109).
- [Measurement screen] 13 to 16 show an example of the operation panel 102 of the stimulus presentation system 100.
- FIG. 13 to 16 show an example of the operation panel 102 of the stimulus presentation system 100.
- Fig. 13 shows the screen of the installation guide.
- a measurement mode selection either a fixed method that performs measurement while fixing the measurement unit, or an automatic adjustment method that sets the measurement area by operating the internal interface of the measurement unit after the measurement unit is placed on the subject's head Select.
- a selection of the measurement range a part to be measured from the forehead, the temporal region, the parietal region, and the occipital region is selected.
- the subject is fixed and position measurement is set. If the OK button is pressed and the detection signal level is above a certain level, an instruction to proceed to the confirmation of the measurement area is displayed as the next instruction in the guidance at the bottom of the screen.
- FIG. 14 is a measurement area confirmation screen.
- a map image using the detection signal is displayed on the right side of the screen.
- Information on the measurement site estimated by position measurement is displayed at the bottom of the screen.
- the measurement CH displays which area of the cerebral cortex is included.
- FIG. 15 is a measurement setting screen. Here, information relating to the examination and the subject is input.
- the examination item a general examination task in which the content presented to the subject is fixed can be selected.
- the contents to be presented to the subject can be set in the manual examination item setting.
- FIG. 16 is a result display screen.
- a brain activity image is displayed on the right side of the screen as a test result.
- On the left side of the screen there are display items.
- the brain activity it is also possible to select skin blood flow, skin temperature, pressure distribution, and the like.
- the measurement area information is displayed at the bottom of the screen, but the brain activity value is calculated and displayed on the rightmost side.
- the brain activity measuring unit frontal frame measuring interface 11 that measures the brain activity of the subject and the head fixing that is connected to the brain activity measuring unit and fixes the head of the subject.
- Unit fixed pad 13
- body holding part chin table 14
- connecting part vertical operation column 12
- the brain activity measuring unit can be attached to a predetermined position in a short time, the time to start measurement can be shortened and the physical and mental burden on the subject can be reduced.
- FIG. 17 shows a peep-type head-fixed brain activity measuring device according to the second embodiment of the present invention.
- FIG. 17A is a front view
- FIG. 17B is a side view of the usage state.
- the position measuring means uses a central nasal root pad 34.
- the front forehead which is the jaw and the measurement unit, can be operated up and down by moving the head fixing unit 32 and the monitor 33 of the forehead measurement interface with respect to the chin rest 31 itself or the main body device to which the chin rest 31 is fixed. The positional relationship with the head measurement interface can be adjusted.
- the stimulus presentation system 100 can be connected separately and used as a peep-type brain activity measuring device.
- This brain activity measuring device can perform the forehead measurement stably and in a short period of time, so it can easily check the prefrontal areas such as cognitive function, memory function, and attention function. It can also be applied to daily health checks, cognitive training and neurofeedback.
Abstract
頭部を一定の位置に固定し、計測準備時間を低減し、脳活動の安定的な計測を実現する頭部固定型脳活動計測機器を提供する。 被検体の脳活動を計測する脳活動計測部と、前記脳活動計測部と連結され、前記被検体の頭部を固定する頭部固定部と、前記被験体の身体を支える身体保持部と、前記脳活動計測部と前記身体保持部とを連結する連結部と、を備える。
Description
本発明は、被検体の脳機能情報を計測する装置に関する。
頭部に計測用プローブを装着し、脳活動の様子を計測する技術が提案されている。例えば特許文献１には、光ファイバをキャップのように頭部に装着することで脳活動の様子を計測する生体光計測装置について開示されている。
また、特許文献２には、患者がより楽な姿勢で顎台に顎を載せた状態で検査（治療）を受けることができる眼科装置について開示されている。
特許文献１記載の技術においては、計測用プローブを頭部にかぶるため、計測中の体の動きや姿勢の変化により計測信号に影響が出ること、また、計測用プローブを頭にかぶせながら装着具合を確認するため計測開始まで時間がかかり、計測前に被験者に対し心身的負担を与えているという課題があった。そのため、短時間で頭部を一定位置に固定する装具が必要であった。一方で、特許文献２記載の技術は、患者眼を検査する眼科装置に関するもので、短時間で脳活動の安定的な計測を実現するものではない。
本発明は、頭部を一定の位置に固定し、計測準備時間を低減し、脳活動の安定的な計測を実現する頭部固定型脳活動計測機器を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は請求の範囲に記載の構成を採用する。
本発明の頭部固定型脳活動計測機器の一例を挙げるならば、被検体の脳活動を計測する脳活動計測部と、前記脳活動計測部と連結され、前記被検体の頭部を固定する頭部固定部と、前記被験体の身体を支える身体保持部と、前記脳活動計測部と前記身体保持部とを連結する連結部と、を備えるものである。
本発明によれば、頭部を一定の位置に固定することにより、計測信号への体の動きや姿勢の変化による影響を軽減でき、脳活動を安定的に計測することができる。また、計測開始までの時間を短縮し、被験者への心身的負担を軽減できる。
以下に、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、実施の形態を説明するための各図において、同一の機能を有する要素には同一の名称、符号を付して、その繰り返しの説明を省略する。
図１乃至図１６に、本発明の実施例１の頭部固定型脳活動計測機器の一例を示す。ここでは、脳活動は近赤外分光法により脳血液量変化を計測する装置を例に挙げるが、その他の生体光計測、電位計測などにより取得してもよい。
［全体図］
図１は、本実施例の頭部固定型脳活動計測機器１０と刺激呈示システム１００の全体図である。
図１は、本実施例の頭部固定型脳活動計測機器１０と刺激呈示システム１００の全体図である。
頭部固定型脳活動計測機器１０は、前額部計測インタフェース１１と、インタフェースと連結された上下稼動支柱１２と、インタフェースと連結された左右側頭部を固定する固定パッド１３と、上下稼働支柱１２と連結された顎を載せる顎台１４と、上下稼動支柱１２を制御する制御台１５および制御用コントローラ１６を有している。
前額部計測インタフェース１１と連結された固定パッド１３により、前額部計測インタフェース１１を被験者の頭部に固定することができる。顎台１４に被験者の顎を載せることにより、被験者の身体を所定の位置に保持する。そして、前額部計測インタフェース１１と顎台１４とが、上下稼働支柱１２により連結されていることにより、被験者の身体に対して前額部計測インタフェース１１を所定の位置に配置することができる。上下稼働支柱１２を上下方向にスライドさせて調整することにより、顎台１４に対する前額部計測インタフェース１１の位置を調整できる。調整は、例えば制御用コントローラ１６で行う。ここで、上下稼動支柱１２を制御する制御用コントローラ１６は、ハンドコントローラとするが、フットコントローラにて制御することも可能である。顎台１４には、振動センサを備え、計測中の発話や嚥下により生じる動きを計測できるようにしてもよい。
前額部インタフェースは脳活動計測部に、上下稼働支柱１２は連結部に、固定パッド１３は頭部固定部に、顎台１４は身体保持部に、それぞれ該当する。身体保持部としては、顎台のほかに、胸部や肩部を支える固定台を用いてもよい。符号２５は、位置計測手段を示す。
［脳活動計測機器］
ここで、脳活動計測機器について、図２を用いて具体例を説明する。図２は脳活動情報計測機器５０の概略構成図である。
ここで、脳活動計測機器について、図２を用いて具体例を説明する。図２は脳活動情報計測機器５０の概略構成図である。
本実施例における脳活動情報計測機器５０は、被検体５２に光を照射する１つまたは複数の光照射手段２４０１および２４０２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２４０３および２４０４を有する。
また、光照射手段と光検出手段は複数の組み合わせによる複数の計測点（以下、ｃｈとも称する。第１の計測点２４１０および第２の計測点２４１１）を有するとともに、各計測点は、被検体上に空間的に異なる位置に装着されるものとする。
ここで光照射手段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。具体的には光源２４２０や２４２１にレーザーダイオードやＬＥＤを用い、直接被検体５２に接触させたり、光源２４２０および２４２１からの光を光混合器２４４０で混合して光ファイバ２４２０に入射し、光ファイバ２４３０を被検体５２に接触させたりして、光を被検体５２に照射する。
検出手段は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を用い、光照射手段と同様に被検体５２上で直接検出するか、または光ファイバ２４３０を被検体５２に接触させ、光ファイバ２４３０で検出器２４５０に光を導いて検出する。
また、この脳活動情報計測機器５０は、被検体５２に一つまたは複数種類の課題を呈示するモニタ５５と接続される。被検体５２の各計測点２４１０および２４１１における脳活動信号は検出手段において夫々検出され、当該検出結果は演算装置５１におけるユーザ計測部において、呈示された課題に対する被検体５２の計測点における脳活動信号を求める。なお、符号５４は入力手段を示す。
［刺激呈示システム］
本発明における頭部固定型脳活動計測機器１０は、図１に示すように刺激呈示システム１００と接続して利用することができる。刺激呈示システムの詳細を図３に示した。図３（ａ）は刺激呈示システムの構成を示す図、図３（ｂ）は演算装置のブロック構成を示す図である。計測制御を行う演算装置１０１と、各種操作を行う操作パネル１０２と、被験者の反応を計測する被験者反応計測機器１０３と、被検体に対して視覚、聴覚、触覚、味覚、嗅覚などの課題を含む刺激を呈示するモニタ１０４を有している。このモニタは被験者の視力焦点が合うようオートフォーカス機能を搭載することもできる。また、被験者反応計測機器１０３は、カメラによる顔画像取得や、ボタン押しによる反応時間取得や、光計測による眼球運動信号取得などを指す。この被験者反応計測機器１０３は、ゲームパッドやキーボード等にて使用可能であるが、上下稼動支柱（図１の１２）の側面にスイッチ状に配置することも可能である。演算装置１０１には、ユーザの情報などを入力手段を介して設定できる設定部１０５と、被験者反応計測機器で取得された計測信号を収集する計測部１０６と、計測部にて得られた計測結果をもとに解析を行う信号解析部１０７と、表示制御部１０８と、記憶部１０９とを備えている。ここで記憶部１０９は必ずしも演算装置に組み込まれている必要は無く、有線、無線などの通信手段による外部接続手段により接続されていても良い。
本発明における頭部固定型脳活動計測機器１０は、図１に示すように刺激呈示システム１００と接続して利用することができる。刺激呈示システムの詳細を図３に示した。図３（ａ）は刺激呈示システムの構成を示す図、図３（ｂ）は演算装置のブロック構成を示す図である。計測制御を行う演算装置１０１と、各種操作を行う操作パネル１０２と、被験者の反応を計測する被験者反応計測機器１０３と、被検体に対して視覚、聴覚、触覚、味覚、嗅覚などの課題を含む刺激を呈示するモニタ１０４を有している。このモニタは被験者の視力焦点が合うようオートフォーカス機能を搭載することもできる。また、被験者反応計測機器１０３は、カメラによる顔画像取得や、ボタン押しによる反応時間取得や、光計測による眼球運動信号取得などを指す。この被験者反応計測機器１０３は、ゲームパッドやキーボード等にて使用可能であるが、上下稼動支柱（図１の１２）の側面にスイッチ状に配置することも可能である。演算装置１０１には、ユーザの情報などを入力手段を介して設定できる設定部１０５と、被験者反応計測機器で取得された計測信号を収集する計測部１０６と、計測部にて得られた計測結果をもとに解析を行う信号解析部１０７と、表示制御部１０８と、記憶部１０９とを備えている。ここで記憶部１０９は必ずしも演算装置に組み込まれている必要は無く、有線、無線などの通信手段による外部接続手段により接続されていても良い。
また、呈示された課題への回答、設定、課題の初期設定等に必要な情報を指示入力するための入力手段を備えており、具体的にはキーボード、マウスなどを備えている。ここで、入力手段はキーボードやマウスに限らない。例えば、操作パネル１０２に直接タッチ入力できるタッチパネルにて構成することも可能である。
［前額部計測インタフェース］
次に、図４において、本実施例における前額部計測インタフェースの構成を説明する。前額部計測インタフェース１１は、中央計測部１７と左右の側頭部固定パッド１８から構成されている。中央計測部１７の内側には、図２において説明した脳活動計測機器５０の複数配置の光照射、光検出手段を有する。左右側頭部固定パッド１８は被験者の側頭付近に稼動することで頭部を押さえこむことが可能である。また、中央計測部１７は、前額部の皮膚表面情報計測部１９を有し、ここに皮膚温度計やレーザドップラー法による表面血流計や皮脂や水分量計を具備することで、前額部の状態をモニタすることも可能である。また、皮膚表面情報計測部１９の信号から、皮膚接触状態を判別し、皮膚が接触しているときのみ光照射を行う。これにより、光照射部を直視することを防ぐことが可能である。
次に、図４において、本実施例における前額部計測インタフェースの構成を説明する。前額部計測インタフェース１１は、中央計測部１７と左右の側頭部固定パッド１８から構成されている。中央計測部１７の内側には、図２において説明した脳活動計測機器５０の複数配置の光照射、光検出手段を有する。左右側頭部固定パッド１８は被験者の側頭付近に稼動することで頭部を押さえこむことが可能である。また、中央計測部１７は、前額部の皮膚表面情報計測部１９を有し、ここに皮膚温度計やレーザドップラー法による表面血流計や皮脂や水分量計を具備することで、前額部の状態をモニタすることも可能である。また、皮膚表面情報計測部１９の信号から、皮膚接触状態を判別し、皮膚が接触しているときのみ光照射を行う。これにより、光照射部を直視することを防ぐことが可能である。
［高精度計測手段］
前額部計測インタフェースの中央計測部１７は固定して使用することも可能であるが、個人の前額部形状、毛髪状態、大きさに応じて計測位置を変え、最大限の計測領域を設定することが可能な計測高精度手段を利用することができる。ここでは、図５に示す、中央計測部１７の計測高精度手段について説明する。中央計測部１７の左右上下端に、それぞれ稼動ケーブル２０を内蔵し、光照射、光検出手段には接触圧を計測し制御する圧力制御部２１を備える。これにより前額部の接触不快感や前額部の曲率による接触不良を低減することが可能である。中央計測部１７は、枠３０に対して、上下左右に移動可能に構成されている。上下左右への稼動方向および稼動距離は、中央計測部の光照射、光検出手段から得られた計測信号によって決定する。例えば、前額部の毛髪部位を避け、皮膚部位を計測するためには、毛髪部位と皮膚部位の区別が必要である。毛髪部位と皮膚部位を区別するために、毛髪部位における計測信号強度の減少レベルを利用する。また、中央計測部にカメラを備えておき、撮影された画像輝度の減少を利用してもよい。また、毛髪と皮膚によって生じる前額部の凹凸の変化を光照射、光検出手段に備えた圧力制御部２１により計測し利用してもよい。
前額部計測インタフェースの中央計測部１７は固定して使用することも可能であるが、個人の前額部形状、毛髪状態、大きさに応じて計測位置を変え、最大限の計測領域を設定することが可能な計測高精度手段を利用することができる。ここでは、図５に示す、中央計測部１７の計測高精度手段について説明する。中央計測部１７の左右上下端に、それぞれ稼動ケーブル２０を内蔵し、光照射、光検出手段には接触圧を計測し制御する圧力制御部２１を備える。これにより前額部の接触不快感や前額部の曲率による接触不良を低減することが可能である。中央計測部１７は、枠３０に対して、上下左右に移動可能に構成されている。上下左右への稼動方向および稼動距離は、中央計測部の光照射、光検出手段から得られた計測信号によって決定する。例えば、前額部の毛髪部位を避け、皮膚部位を計測するためには、毛髪部位と皮膚部位の区別が必要である。毛髪部位と皮膚部位を区別するために、毛髪部位における計測信号強度の減少レベルを利用する。また、中央計測部にカメラを備えておき、撮影された画像輝度の減少を利用してもよい。また、毛髪と皮膚によって生じる前額部の凹凸の変化を光照射、光検出手段に備えた圧力制御部２１により計測し利用してもよい。
［計測範囲拡大手段］
前額部計測インタフェースのみならず、側頭部から後頭部にかけて、あるいは、頭頂部にかけて広範囲を計測するために、図６～図８に示す計測範囲拡大手段を利用することができる。計測範囲拡大手段は、側頭部計測インタフェース２２と、後頭部計測インタフェース２３と、頭頂部計測インタフェース２４からなる。図６（ａ）に側頭部計測インタフェースを、図６（ｂ）に当該インタフェースを用いた頭部固定型脳活動計測機器を示す。図に示すように、側頭部計測インタフェース２２は、側頭部固定パッド１３の内側に、前述の脳活動計測機器の複数配置の光照射、光検出手段を備えることで側頭部の脳活動が計測できる。
前額部計測インタフェースのみならず、側頭部から後頭部にかけて、あるいは、頭頂部にかけて広範囲を計測するために、図６～図８に示す計測範囲拡大手段を利用することができる。計測範囲拡大手段は、側頭部計測インタフェース２２と、後頭部計測インタフェース２３と、頭頂部計測インタフェース２４からなる。図６（ａ）に側頭部計測インタフェースを、図６（ｂ）に当該インタフェースを用いた頭部固定型脳活動計測機器を示す。図に示すように、側頭部計測インタフェース２２は、側頭部固定パッド１３の内側に、前述の脳活動計測機器の複数配置の光照射、光検出手段を備えることで側頭部の脳活動が計測できる。
また、図７（ａ）に側頭部および後頭部計測インタフェースを、図７（ｂ）に当該インタフェースを用いた頭部固定型脳活動計測機器を示す。図に示すように、後頭部計測インタフェース２３は、側頭部から後頭部にわたる領域を計測することが可能である。また、頭頂部計測インタフェース２４は、側頭部上から頭頂部にわたる領域を計測することが可能である。図８に示すように、すべての計測インタフェースを同時に利用することも可能である。
［位置計測手段］
中央計測部１７および側頭部固定パッド１８には、図９～図１０に示すような、位置計測手段２５を有する。頭部外側の位置計測のための目印を規定することで脳内部の大脳皮質のどの場所を計測しているかを推定することが可能である。この位置計測のための目印は脳波電極装着の標準的な方法である国際10/20法に準じており、例えば、耳介部、鼻根部などを用いる。
中央計測部１７および側頭部固定パッド１８には、図９～図１０に示すような、位置計測手段２５を有する。頭部外側の位置計測のための目印を規定することで脳内部の大脳皮質のどの場所を計測しているかを推定することが可能である。この位置計測のための目印は脳波電極装着の標準的な方法である国際10/20法に準じており、例えば、耳介部、鼻根部などを用いる。
図９の位置計測手段２５は、回転角を計測する円形状センサ２６と上下位置（高さ）を計測する棒状センサ２７を備えており、被験者の耳介部や鼻根部に向けて各センサを回転および上下させることで、耳介部や鼻根部の位置を推定することが可能である。
図１０の位置計測手段２５は、前額部計測インタフェースに付随する耳介部・鼻根部を覆うための上下左右が稼動する位置測定パッド２８を中央計測部１７と側頭部固定パッド１８に備えている。これらのパッドに磁気センサを内蔵させることで耳介部・鼻根部の位置を推定することが可能である。
また、位置計測手段は、被験者の前に位置する刺激呈示システム１００に備えられたカメラによって撮影された顔画像より、眉間部を画像判別し、鼻根部を、計測中央部の内側に備えた光照射手段を用いて照らし示すようにしてもよい。これにより、鼻根部の位置を知ることが可能である。鼻根部の位置を確認した上で、図９～図１０の位置計測手段を利用してもよい。
また、磁気ペンを用いた位置計測システムを利用することも可能である。
［差込式頭部固定装置］
また、図１１に示すように、脳活動計測機器の光照射、光検出手段を配置することが可能な差込機構２９を備えた前額部計測インタフェース１１を利用することもできる。この差込機構２９は、前額部計測インタフェースの中央計測部１７に計測位置に対応する複数の孔を設けておき、光照射手段或いは光検出手段の光ファイバを差し込み、固定するようにすればよい。この差込式頭部固定装置は、側頭部、後頭部、頭頂部の計測範囲拡大手段においても利用可能である。
また、図１１に示すように、脳活動計測機器の光照射、光検出手段を配置することが可能な差込機構２９を備えた前額部計測インタフェース１１を利用することもできる。この差込機構２９は、前額部計測インタフェースの中央計測部１７に計測位置に対応する複数の孔を設けておき、光照射手段或いは光検出手段の光ファイバを差し込み、固定するようにすればよい。この差込式頭部固定装置は、側頭部、後頭部、頭頂部の計測範囲拡大手段においても利用可能である。
［計測フロー］
本実施例１における計測フローを図１２に示す。初めに、顎を固定するために顎を顎台に載せる（ステップＳ１０１）。その後、前額部計測インタフェースの高さを被験者の前額部に位置するように上下稼動スイッチにより稼動させ、前額部計測インタフェースに被験者の前額部を固定する（ステップＳ１０２）。次に、側頭部固定パッドを用いて側頭部を固定する（ステップＳ１０３）。位置計測（ランドマークスキャン）を実行し、規定の位置計測情報を取得する（ステップＳ１０４）。高精度計測の場合、計測領域の調整（ステップＳ１０５）と接触圧の調整（ステップＳ１０６）を行ってから、また、通常計測の場合には、そのまま計測領域の確認（ステップＳ１０７）へと進む。検査内容の設定を行い（ステップＳ１０８）、開始させる（ステップＳ１０９）。
本実施例１における計測フローを図１２に示す。初めに、顎を固定するために顎を顎台に載せる（ステップＳ１０１）。その後、前額部計測インタフェースの高さを被験者の前額部に位置するように上下稼動スイッチにより稼動させ、前額部計測インタフェースに被験者の前額部を固定する（ステップＳ１０２）。次に、側頭部固定パッドを用いて側頭部を固定する（ステップＳ１０３）。位置計測（ランドマークスキャン）を実行し、規定の位置計測情報を取得する（ステップＳ１０４）。高精度計測の場合、計測領域の調整（ステップＳ１０５）と接触圧の調整（ステップＳ１０６）を行ってから、また、通常計測の場合には、そのまま計測領域の確認（ステップＳ１０７）へと進む。検査内容の設定を行い（ステップＳ１０８）、開始させる（ステップＳ１０９）。
［計測画面］
図１３～図１６には、刺激呈示システム１００の操作パネル１０２の一例を示した。
図１３～図１６には、刺激呈示システム１００の操作パネル１０２の一例を示した。
図１３は装着ガイドの画面である。ここでは、計測モードの選択として、計測部を固定したまま計測を行う固定方式か、計測部を被験者の頭部に当ててから計測部の内部インタフェースが稼動し計測領域を設定する自動調整方式かを選択する。次に、計測範囲の選択として、前額部、側頭部、頭頂部、後頭部から計測する部位を選択する。その後、画面に記載の手順に従って、被検体を固定し、位置計測を設定する。OKボタンを押し検出信号レベルが一定以上あれば、画面下部のガイダンスに次の指示として、計測領域の確認へと進むよう指示が表示される。
図１４は計測領域の確認画面である。検出信号を用いたマップ画像が画面右側に表示される。画面左側には表示項目があり、脳活動量のほか、皮膚血流量、皮膚温度、圧力分布等を選択することも可能である。画面下部には、位置計測により推定された計測部位の情報が表示される。計測CHには、大脳皮質のどの領野がどの程度含まれるのかが表示される。
図１５は計測設定の画面である。ここでは、検査や被検体に関する情報を入力する。検査項目では、被検体への呈示内容が固定されている一般的な検査課題が選択可能である。新たに検査項目を追加する場合には、手動検査項目設定において被検体への呈示内容を設定することができる。
図１６は結果の表示画面である。画面右側には検査結果として脳活動画像が表示される。画面左側には、表示項目があり、脳活動量のほか、皮膚血流量、皮膚温度、圧力分布等を選択することも可能である。画面下部には、計測領域情報が表示されるが、最右側には脳活動値が算出され表示される。
本実施例によれば、被検体の脳活動を計測する脳活動計測部（前額部計測インタフェース１１）と、前記脳活動計測部と連結され、前記被検体の頭部を固定する頭部固定部（固定パッド１３）と、前記被験体の身体を支える身体保持部（顎台１４）と、前記脳活動計測部と前記身体保持部とを連結する連結部（上下稼働支柱１２）とを備えることにより、身体に対して頭部を一定の位置に固定することができ、計測信号への体の動きや姿勢の変化による影響を軽減でき、脳活動を安定的に計測することができる。また、脳活動計測部を短時間で所定の位置に取り付けることができるため、計測開始までの時間を短縮し、被験者への心身的負担を軽減できる。
図１７に、本発明の実施例２の覗き込み式の頭部固定型の脳活動計測機器を示す。図１７（ａ）は正面図を、図１７（ｂ）は使用状態の側面図を示す。ここでは、刺激呈示システムおよびモニタを内蔵することで、被験者は、顎台３１に顎を載せ、頭部を前額部計測インタフェースの頭部固定部３２に当て、モニタ３３を覗き込むようにして計測を行う。位置計測手段は中央の鼻根部パッド３４を利用する。顎台３１自体を、或いは、顎台３１を固定した本体装置に対して前額部計測インタフェースの頭部固定部３２およびモニタ３３を上下稼働可能とすることにより、顎と測定部である前額部計測インタフェースとの位置関係を調整することができる。また、刺激呈示システム１００は別途接続し、覗き込み式の脳活動計測機器として利用することも可能である。
本脳活動計測機器は、前額部計測が安定的かつ短時間の準備で実行できるため、認知機能や記憶機能や注意機能など前頭前野の状態を簡便に検査することが可能であり、医療分野や日々の健康チェック、認知機能トレーニングやニューロフィードバックなどへ適用することもできる。
１０ 頭部固定型脳活動計測機器
１１ 前額部計測インタフェース
１２ 上下稼働支柱
１３ 固定パッド
１４ 顎台
１５ 制御台
１６ 制御用コントローラ
１７ 中央計測部
１８ 左右側頭部固定パッド
１９ 皮膚表面情報計測部
２０ 稼働ケーブル
２１ 圧力制御部
２２ 側頭部計測インタフェース
２３ 後頭部計測インタフェース
２４ 頭頂部計測インタフェース
２５ 位置計測手段
２６ 円形状センサ
２７ 棒状センサ
２８ 位置測定パッド
２９ 差込機構
３０ 枠
３１ 顎台
３２ 頭部固定部
３３ モニタ
３４ 鼻根部パッド
５０ 脳活動情報計測機器
５１ 演算装置
５２ 被検体
５４ 入力手段
５５ モニタ
１００ 刺激呈示システム
１０１ 演算装置
１０２ 操作パネル
１０３ 被験者反応計測機器
１０４ モニタ
１０５ 設定部
１０６ 計測部
１０７ 信号解析部
１０８ 表示制御部
１０９ 記憶部
１１ 前額部計測インタフェース
１２ 上下稼働支柱
１３ 固定パッド
１４ 顎台
１５ 制御台
１６ 制御用コントローラ
１７ 中央計測部
１８ 左右側頭部固定パッド
１９ 皮膚表面情報計測部
２０ 稼働ケーブル
２１ 圧力制御部
２２ 側頭部計測インタフェース
２３ 後頭部計測インタフェース
２４ 頭頂部計測インタフェース
２５ 位置計測手段
２６ 円形状センサ
２７ 棒状センサ
２８ 位置測定パッド
２９ 差込機構
３０ 枠
３１ 顎台
３２ 頭部固定部
３３ モニタ
３４ 鼻根部パッド
５０ 脳活動情報計測機器
５１ 演算装置
５２ 被検体
５４ 入力手段
５５ モニタ
１００ 刺激呈示システム
１０１ 演算装置
１０２ 操作パネル
１０３ 被験者反応計測機器
１０４ モニタ
１０５ 設定部
１０６ 計測部
１０７ 信号解析部
１０８ 表示制御部
１０９ 記憶部
Claims (14)
- 被検体の脳活動を計測する脳活動計測部と、
前記脳活動計測部と連結され、前記被検体の頭部を固定する頭部固定部と、
前記被験体の身体を支える身体保持部と、
前記脳活動計測部と前記身体保持部とを連結する連結部と、
を備える頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記連結部は、前記脳活動計測部と前記身体保持部との位置関係を調節可能であることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項２に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記連結部は、上下稼働支柱であることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記脳活動計測部は、
被検体の頭部の一部もしくは全ての部位に光を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射された光を受光する光受光手段と、
前記光受光手段が受光した光からヘモグロビン信号を算出する演算部を備えることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記脳活動計測部は、被検体の額に取り付けることにより前額部の脳活動を計測する前額部計測インタフェースを有することを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項５に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記前額部計測インタフェースの中央計測部は、上下左右に移動可能に構成されていることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項６に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記中央計測部の移動方向および移動距離は、位置計測信号によって制御されることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項５に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記脳活動計測部は、前記光照射手段と前記光受光手段を、前記前額部計測インタフェースに配置するための差込機構を有することを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項５に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、さらに、
側頭部計測インタフェースおよび／または後頭部計測インタフェースを備えることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記脳活動計測部に固定された、被検体の頭部の位置を計測する位置計測部を備えることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１０に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記位置計測部は、回転角を計測する円形状センサと、上下位置を計測する棒状センサを有することを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記被検体の頭部を固定する頭部固定部は、被検体の左右側頭部を押さえ込む固定パッドであることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
前記被検体の頭部を固定する頭部固定部は、被検体が額を押し当てることにより頭部を固定するものであることを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。 - 請求項１に記載の頭部固定型脳活動計測機器において、
被検体の身体を支える身体保持部は、被験体の顎を支える保持台を有することを特徴とする頭部固定型脳活動計測機器。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/071075 WO2015015653A1 (ja) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | 頭部固定型脳活動計測機器 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/071075 WO2015015653A1 (ja) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | 頭部固定型脳活動計測機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2015015653A1 true WO2015015653A1 (ja) | 2015-02-05 |
Family
ID=52431223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/JP2013/071075 WO2015015653A1 (ja) | 2013-08-02 | 2013-08-02 | 頭部固定型脳活動計測機器 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| WO (1) | WO2015015653A1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106236489A (zh) * | 2016-09-14 | 2016-12-21 | 柳州市妇幼保健院 | 儿童鼻腔冲洗专用固定座椅 |
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-
2013
- 2013-08-02 WO PCT/JP2013/071075 patent/WO2015015653A1/ja active Application Filing
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