JP5319960B2 - 生体光計測装置 - Google Patents
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- Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
Description
本発明では,日常的な環境下で計測できる生体光計測を健常者の気分評価法へ応用し,生体光計測により得られる脳活動信号から,気分や感情など個人の精神状況を評価する装置,方法およびプログラムを提供する。
(根拠となる研究)
本発明者らは,健常32名(男性17名,女性15名,年齢:25―60歳)に対して以下のような計測を行い,本課題を解決する知見を得た。
(1)方法
<生体光計測> 17の照射点と16の検出点を交互に配置した3×11型プローブホルダを前頭葉領域に装着し,52の計測チャンネル(ch)から脳活動データ(Hb信号)を取得した(図2)。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,それぞれの課題に伴う脳活動を計測した。
<質問紙> 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,1週間の期間における被験者の気分を評価した。この質問紙は,「気が張り詰める」,「生き生きする」,「悲しい」などという30項目に対して,自分の気分に最も当てはまるものを,「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つの尺度に対して,得点(POMSスコア)を算出した。
(2)結果
WM課題に対する正答率および反応時間を検討した結果,両条件ともに9割以上の正答率と,1200〜1300ミリ秒の反応時間で,空間性WM課題と言語性WM課題の間に有意差はなかった。
また,脳活動(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oxy-Hb信号の増加およびdeoxy-Hb信号の減少が局所的に観察された(図5)。活動部位は左右の背外側前頭前野(DLPFC)に相当する領域である。DLPFCは,中前頭回(BA46野)などから成る,WM課題によって賦活することが知られている領域である。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・言語性WM課題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(図6)。
例えば,下記の式(1)ような「抑うつインデックス(D_idx)」を作成することにより,被験者の脳活動信号から,より高精度に「抑うつー落ち込み」気分を評価することが可能になる。
D_idx = (Act_S Act_V) / (|Act_S| + |Act_V|) ・・・・(1)
D_idxは,−1から1の間の値を取り,POMS_Dが高いほど,大きくなる。本計測データによると,相関係数は0.709(P<0.00001)であり,非常に高い相関を示す(図8)。また,回帰分析により
D_idx = 0.114 × POMS_D 0.388・・・・・(2)
となるので,換算式 POMS_D = 8.75 × D_idx + 3.40 により,脳活動信号からPOMS_D(「抑うつー落ち込み」のPOMSスコア)を推定することも可能である。
その効果は,
1)ワーキングメモリのパフォーマンス(正答率や応答時間)で傾向が出る前に(軽い気分の傾向で),被験者間比較が可能な定量値で気分を評価できる点
2)気分や感情にかかわる刺激・語句を明示的に与えずに実行できる点
3)短時間で遂行できるシンプルな(簡単で誰にでも出来る)課題を用いる点
4)低コストの装置(1計測点でも実行可能)を用いる点
を特徴とする。
職場などのメンタルヘルスは大きな社会問題になっており,早期の診断,治療が求められている。本実施例1では,被験者へストレスを与えずに,かつ意図的な回答操作を防ぐ,正確なメンタルヘルス評価システムを示す。
例)「抑うつインデックス(D_idx)」
= (Act_SAct_V)/(|Act_S|+|Act_V|)
D_idxは,−1から1の間の値を取り,抑うつ傾向が高いほど,大きくなる。
この相対値以外にも,単純にAct_SとAct_Vの差分や比率,上記の類として,
(Act_SAct_V)/((Act_S)2+(Act_V)2)0.5
などを用いてもよい。
つまり,基本的にはAct_SとAct_Vの差分あるいは比率を,正規化,標準化した数値を用いる。
(実施例2)
本発明の実施例2を以下に記述する。本実施例は,“日常の気分のメリハリ”を概念的に表現するパラメータを作成し,気分の良し悪し(ポジティブ/ネガティブ)を分かりやすく指標化して表示するゲームの一種である。
「気分インデックス(P_mood)」
= 100-50×((Act_SAct_V)/(|Act_S|+|Act_V|))
とすると,P_moodの大小は実施例1の抑うつインデックスの大小と逆の傾向にある(50≦P/mood≦150)。そのため、直感的にはP_moodが大きいほど抑うつ気分が低く、ポジティブで活気に満ちた気分状態にあり、P_moodが小さいほど抑うつ気分が高く、落ち込んでブルーな気分状態にあると解釈できる。具体的にはIdx_abs = 0の時P_mood=100であり、これを基準として考えればP_mood=80の時はちょっと落ち込んだ状態,P_mood=50の時は相当落ち込んでいて元気が普通の半分になった状態,P_mood=120のときは逆に普通より元気が満ちた状態,といった具合に、感覚的に今の気分状態(元気度/活気)を表すことができる(図10)。
Claims (3)
- 被検体に光を照射する光源と,
前記被検体内を伝播した前記光源からの光を検出する検出器と、
言語情報を用いた第1の課題と、前記呈示部に呈示された複数の情報の位置を用いた第2の課題とを、前記被検体に呈示させる刺激呈示部と,
前記検出器によって検出された光から前記被検体内部の酸素化ヘモグロビンおよび脱酸素化ヘモグロビンの濃度変化に依存するヘモグロビン信号を算出する演算部と、
を有し,
前記演算部は、
前記第1の課題及び前記第2の課題の夫々に対応する前記ヘモグロビン信号を夫々算出し、
前記第1の課題に対応するヘモグロビン信号と前記第2の課題に対応するヘモグロビン信号の相対値または比率を算出し、
前記相対値または比率に基づいて、前記被検体の気分を評価することを特徴とする生体光計測装置。 - 前記刺激呈示部によって呈示された第1の課題及び第2の課題を表示させる表示部をさらに有し、
音韻が同一且つ、形状の異なる文字を前記表示部に表示させることを特徴とする請求項1記載の生体光計測装置。 - 前記刺激呈示部は、前記第1の課題及び前記第2の課題を複数回呈示し、
前記第1の課題及び前記第2の課題の何れかを、ランダムに呈示することを特徴とする請求項1または2記載の生体光計測装置。
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Cited By (3)
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Families Citing this family (11)
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Family Cites Families (5)
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JP4702107B2 (ja) * | 2006-03-03 | 2011-06-15 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測装置 |
JP4856477B2 (ja) * | 2006-06-13 | 2012-01-18 | 株式会社日立メディコ | 生体光計測装置 |
WO2008007801A1 (fr) * | 2006-07-14 | 2008-01-17 | Toshinori Kato | Assistance à la formation utilisant des numéros indiquant les divisions du cerveau et appareil et programme de développement du cerveau |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5386594B2 (ja) * | 2009-11-27 | 2014-01-15 | 株式会社日立製作所 | 生体光計測装置 |
CN104411252A (zh) * | 2012-06-21 | 2015-03-11 | 株式会社日立制作所 | 生物体状态评价装置及用于它的程序 |
CN104411252B (zh) * | 2012-06-21 | 2016-08-24 | 株式会社日立制作所 | 生物体状态评价装置 |
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