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脳活動状態解析装置、脳活動状態解析方法、及び脳活動状態解析プログラム 新技術説明会

国内特許コード P130009179
掲載日 2013年4月19日
出願番号 特願2012-168838
公開番号 特開2014-023866
登録番号 特許第6008099号
出願日 平成24年7月30日(2012.7.30)
公開日 平成26年2月6日(2014.2.6)
登録日 平成28年9月23日(2016.9.23)
発明者
  • 綱島 均
  • 酒谷 薫
  • 柳沢 一機
出願人
  • 学校法人日本大学
発明の名称 脳活動状態解析装置、脳活動状態解析方法、及び脳活動状態解析プログラム 新技術説明会
発明の概要 【課題】脳活動状態を適正に把握するための情報提供を行うこと。
【解決手段】NIRSセンサの出力と対象者に与えられた脳活動上のタスクの状態に基づいて生成される指標データを、指標値と指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換し、位相平面上のデータをタスクの状態毎にグループ分けし、グループ分けに依存した位相平面上のデータの散らばりに基づき評価値を算出し、評価値を確認可能な画像を表示するための画像データを生成する。
【選択図】図3
従来技術、競合技術の概要



近年、BCI(Brain Computer Interface)についての研究が進められている。BCIとは、人間が脳で考えることを脳神経情報として取り出し、機械に入力することにより機器を制御するシステムである。手足を動かすことなく脳神経情報から直接機器の操作をすることができれば、例えば身体障害者など、体を動かせない患者に対する介護ロボットへの応用などが期待できる。





BCIを実現するために、例えばNIRSが用いられる。人の血中に含まれるヘモグロビンは、酸素と結合して酸素化ヘモグロビン(oxy-Hb)となったり、酸素と離れて脱酸素化ヘモグロビン(deoxy-Hb)となることにより、血液中で酸素を運搬する役割を果たしている。また、人の脳内では、血流再配分作用によって活性化している部位には酸素供給が行われ、酸素と結合したオキシヘモグロビンの量が増加している。酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンは、可視光から近赤外領域にかけて異なる分光吸収スペクトル特性を有しているので、近赤外光を用いて酸素化ヘモグロビン濃度及び脱酸素化ヘモグロビン濃度を推定することができる。従って、NIRSを人の頭部に装着して測定データを解析することにより、人の脳活動の状態を解析することができる。





特許文献1には、送光プローブ(光照射部)と受光プローブ(受光部)が行方向及び列方向に交互となるように正方格子状に配置されたNIRSについて記載されている。近赤外光は、皮膚組織や骨組織を透過し、血液中のオキシヘモグロビン、デオキシヘモグロビンにより吸収される。





また、ニューロフィードバックという技術についても研究が進められている。ニューロフィードバックとは、BCIを利用する対象者が、自身の脳活動状態を知覚できるように提示することで、自身の脳活動を随意制御できるように訓練する技術である。ニューロフィードバックには、うつ病などの精神疾患の治療・予防への応用の可能性が期待されている。





ところで、ニューロフィードバックによる訓練を行った効果を知るために、例えば、対象者がBCIを利用し、利用期間における脳活動の状態を調べるといった検証が行われる。





特許文献2には、タスクを与えた際の酸化ヘモグロビン濃度を、チャネル毎に表示する技術について記載されている。また、特許文献3には、測定位置に関連付けて酸化ヘモグロビンの濃度を表示する技術について記載されている。

産業上の利用分野



本発明は、NIRS(Near Infra-Red Spectroscopy)を利用して脳の活動を解析する脳活動状態解析装置、脳活動状態解析方法、及び脳活動状態解析プログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
脳活動上のタスクが与えられた対象者の脳活動を測定した測定結果に基づき生成される指標データであって、前記タスクに対応付けられた指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換する変換手段と、
前記変換された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該分けられたグループの分離程度を評価した評価値を算出する評価値算出手段と、
前記評価値算出手段により算出された評価値を確認可能な態様の画像を表示するための画像データを生成する画像データ生成手段と、
を備え
前記画像データ生成手段は、前記評価値に応じた色彩を有する画像と、前記評価値に応じた輝度を有する画像の少なくとも一方を表示するための画像データを生成する手段である脳活動状態解析装置。

【請求項2】
請求項1に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記測定結果は、複数の測定ポイントで測定された複数の測定結果であり、
前記変換手段は、前記複数の測定結果に基づく複数の指標データのそれぞれに対して前記変換を行い、
前記評価値算出手段は、前記変換手段による複数の変換結果のそれぞれに対して前記評価値を算出し、
前記画像データ生成手段は、前記複数の測定ポイントと前記評価値との対応関係が確認可能な態様の画像を表示するための画像データを生成する、
脳活動状態解析装置。

【請求項3】
請求項1又は2に記載の脳活動状態解析装置であって、
前記評価値は、前記グループ内のデータの散らばりが小さい程大きくなる傾向、及び/又は前記グループ間のデータの散らばりが大きい程大きくなる傾向を有する値である、
脳活動状態解析装置。

【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1項記載の脳活動状態解析装置であって、
前記画像データ生成手段は、前記評価値を表すグラフ要素を含む画像を表示するための画像データを生成する手段である、
脳活動状態解析装置。

【請求項5】
請求項1ないし3のいずれか1項記載の脳活動状態解析装置であって、
前記画像データ生成手段は、前記評価値がテキスト表示された画像を表示するための画像データを生成する手段である、
脳活動状態解析装置。

【請求項6】
請求項1ないし5のいずれか1項記載の脳活動状態解析装置であって、
前記測定データは、前記対象者の体に光を照射する光照射手段と、前記対象者の体から放出される光を受光する受光手段と、を備える送受光装置から入力される測定データである、
脳活動状態解析装置。

【請求項7】
脳活動状態解析装置が、
脳活動上のタスクが与えられた対象者の脳活動を測定した測定結果に基づき生成される指標データであって、前記タスクに対応付けられた指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換し、
前記変換された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該分けられたグループの分離程度を評価した評価値を算出し、
前記評価値算出手段により算出された評価値に応じた色彩を有する画像と、前記評価値に応じた輝度を有する画像の少なくとも一方を表示するための画像データを生成する、
脳活動状態解析方法。

【請求項8】
脳活動状態解析装置に、
脳活動上のタスクが与えられた対象者の脳活動を測定した測定結果に基づき生成される指標データであって、前記タスクに対応付けられた指標データを、前記指標値と前記指標値の時間微分値とを二軸とする位相平面上のデータに変換させ、
前記変換された位相平面上のデータを前記タスクの状態毎にグループ分けし、該分けられたグループの分離程度を評価した評価値を算出させ、
前記評価値算出手段により算出された評価値に応じた色彩を有する画像と、前記評価値に応じた輝度を有する画像の少なくとも一方を表示するための画像データを生成させる、
脳活動状態解析プログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2012168838thum.jpg
出願権利状態 登録
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