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脳機能状態計測装置及び脳機能状態を判別するためのプログラム

国内特許コード P210017438
整理番号 H30055
掲載日 2021年3月2日
出願番号 特願2019-105916
公開番号 特開2020-198921
出願日 令和元年6月6日(2019.6.6)
公開日 令和2年12月17日(2020.12.17)
発明者
  • 長 篤志
  • 横田 力哉
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 脳機能状態計測装置及び脳機能状態を判別するためのプログラム
発明の概要 【課題】解析処理により短時間で認知行為に関する脳機能状態を精度よく計測し、判別できる脳機能状態計測装置を提供する。
【解決手段】脳の各部位の脳波信号を検出する脳波検出センサーは複数の電極を配置してなるものであり、脳波検出センサーにより取得された脳波信号を脳波信号解析処理部4において脳機能状態を計測する。解析処理としては、被験者の脳波信号の時間変動から脳部位相互における同期度合いを算出し、同期周期の時間分布に対し指数分布へのフィッティングを行って、脳機能における処理速度を表す速度パラメータを算出する解析処理を行うものである。
【選択図】図13
従来技術、競合技術の概要

ヒトの脳機能は、感覚的認知、想像、論理的思考、記憶など多種多様にわたるものであり、脳機能の状態を判断するために、従来から知能検査のような問答形式の手法が多く用いられているが、これは筆記能力、言語能力、うっかりミス等の影響を受けるという可能性を伴っていた。脳機能の状態を定量的に評価する指標を直接計測することにより、疲労度、集中度や脳活動に関連する日常生活における判断力等諸種の活動に対する指標を得る可能性が考えられ、種々な研究開発がなされている。

特許文献1には、測定された複数種類の脳波信号に基づく信号からフラクタル次元解析法を用いて得られたレファレンス信号に関して階層的ニューラルネットワークを用いて解析判別することにより脳機能の状態を計測することについて開示されており、また、特許文献2には、脳の複数領域から測定された複数の脳波信号からマルチフラクタル次元のデータから感性状態を判別することについて開示されている。

特許文献3には、感情に関連する情報を推測する第一課題と感情に関連しない情報を推測する第二課題の遂行に対する脳活動反応信号を計測し、その差分を解析してストレス状態を計測することについて開示され、また、特許文献4には、被験者に対する課題の提示手段と、それに関連して光トポグラフィにより被験者の生体計測を行う手段とを有し、ヒューマンエラーの起こりやすい状態を検出・予測することについて開示されている。

脳の視覚認知の機能を解明する上で、長時間観察により見え方が切り替わるという知覚交替が引き起こされ、これに関連する事象が脳機能に大きく関与することが想定され、例えば、非特許文献1には、多義図形の知覚交替と脳波(γ波帯域)の同期度との関連性について調査し、知覚交替前の700ms、300msで過渡的にγ波帯域(前頭部-頭頂部間)の同期度が上昇することについて開示している。

非特許文献2は、脳波のα波周波数とジター錯視を横に動かした時の縦バーの揺れを表すジター周波数との関連性を調査し、両周波数の間に正の相関があることを開示し、知覚認知においてα波周波数における脳波が脳内の部位間における連携と密接な関係があることを示すとしており、また、非特許文献3では、同じ物体、図を長時間観察する際に知覚交替が起こるまでの時間の頻度分布がガンマ分布の形になることについて開示している。

産業上の利用分野

本発明は、脳機能状態計測装置及び脳機能状態を判別するためのプログラムに関し、特に検出された脳波信号の解析処理により認知処理能力を計測する脳機能状態計測装置及び脳機能状態を判別するためのプログラムに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
複数の電極を配置してなり脳の各部位の脳波信号を検出する脳波検出センサーと、該脳波検出センサーにより取得された脳波信号を解析処理する脳波信号解析処理部とを備えてなる脳機能状態計測装置であって、前記脳波信号解析処理部は前記脳波検出センサーにより検出された認知行為をする被験者の脳波信号の時間変動から脳部位相互における同期度合いを算出し、前記同期度合いの時間変動の特徴から脳機能における処理速度を算出する解析処理を行うことを特徴とする脳機能状態計測装置。

【請求項2】
前記脳波信号解析処理部において、脳波信号のうちのα波信号を抽出し、得られたα波信号についての解析処理を行うようにしたことを特徴とする請求項1に記載の脳機能状態計測装置。

【請求項3】
前記被験者の視覚認知行為をする際の脳波信号を検出するものであることを特徴とする請求項1ないし2のいずれかに記載の脳機能状態計測装置。

【請求項4】
前記脳波信号解析処理部において、同期度合いの時間変動を用いて同期周期の時間分布を算出し、該同期周期の時間分布に対し指数分布へのフィッティングを行って速度パラメータを求めるようにしたことを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の脳機能状態計測装置。

【請求項5】
脳波検出センサーにより検出された認知行為をする被験者の脳波信号データに対して、その時間変動から脳部位相互における同期度合いを算出し、同期度合いの時間変動を用いて同期周期の時間分布を算出し、該同期周期の時間分布に対し指数分布へのフィッティングを行って速度パラメータを求め、その結果により脳機能状態を判別する解析処理をコンピュータ上で実行するようにしたことを特徴とする脳機能状態を判別するためのプログラム。
国際特許分類(IPC)
Fターム
  • 4C127AA03
  • 4C127FF02
  • 4C127GG03
  • 4C127GG11
  • 4C127GG15
画像

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JP2019105916thum.jpg
出願権利状態 公開
山口TLOは平成11年11月に山口大学の教官50名の出資により設立された、リエゾン一体型のTLO活動会社です。山口大学を主とし、山口県内の大学・高専の研究成果をご紹介致します。特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。


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