JP6093142B2 - 生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置、信号処理プログラム、および、信号処理方法 - Google Patents

Description

本発明は、被検体自身が脳活動を制御するための訓練支援装置に関する。

特許文献１には、被検体に視覚的刺激や聴覚的刺激を与え、被検体のθ波、α波、β波等の脳波を検出し、脳波がより強く応答するように、被検体が訓練する装置が開示されている。被検体が刺激に応答して出力する多くの種類の信号を検出して被検体の意図をより多く推認するために、特許文献１に開示の技術では、検出信号のアーチファクトを除去し、検出信号の特徴を演算する構成を提案している。

脳の前頭葉は、高次な知的機能の中枢とも呼ばれ、状況を把握し、それに対して適切な判断を行い、行動を組織化する役割を果たすと言われている。そのため、前頭葉の働きが低下している被検体に対して、前頭葉を活性化させる訓練や療法が研究されている。

一方、生体光計測装置は、生体内部の血液循環・血行動態及びヘモグロビン変化を簡便に、被検体に対して低拘束で、かつ生体に害を与えずに計測できる装置である。一般的に生体光計測装置では、大脳皮質活性化状態であるヘモグロビン変化信号を計測した報告が多くなされているが、ヘモグロビン変化信号の観察、評価は、計測終了後に、非被検体によって実施される場合がほとんどである。一方、非特許文献１によれば、生体光計測中に、被検体に対して、特定の関心領域のヘモグロビン変化をモニターに表示して呈示することが提案されている。

特開２０１０−５７６５８号公報

Masahito Mihara外10名、"Neurofeedback Using Real-Time Near-Infrared Spectroscopy Enhances Motor Imagery Related Cortical Activation" [online]、March 2012、Volume 7、Issue 3、e32234、Plos One、[平成24年9月5日検索]、インターネット<URL:http://www.plosone.org/article/info%3Adoi%2F10.1371%2Fjournal.pone.0032234>

被検体が訓練や療法によって、前頭葉の活動を制御できるようになれば、被検体の状況把握力や判断力等を向上させることができると考えられる。しかしながら、訓練や療法によって前頭葉が実際に活性化しているかどうかを直接的に確認することは難しい。

特許文献１のようにθ波、α波、β波等の脳波を検出する方法は、脳全体の活動を検出するのには適しているが、特定の領域の活動のみを選択して検出することは困難である。このため、脳全体の検出信号から活動領域を演算により推定する方法が用いられるが、活動領域が複数ある場合には、推定が困難になる。よって、前頭葉の活動を脳波計で直接的に測定することは難しい。

生体光計測装置は、頭皮から直下の大脳皮質に直接的に光を照射して、その通過光を検出できるため、前頭葉等の特定の脳領域の活動を直接的に計測することができる。しかしながら、非特許文献１の技術では、特定の一つの脳領域のヘモグロビン信号のみを被検体に呈示しているため、脳全体の活動が高まっているのか、それとも特定の一つの脳領域の脳活動のみが高まっているのかを被検体は判断できない。このため、被検体は、前頭葉の働きのみを制御する方法を訓練によって習得することができない。

本発明の目的は、被検体が、特定の脳領域の活動の制御を習得可能な訓練支援装置を提供することにある。

本発明は、一以上の関心領域について、所定波長の光を被検体に照射し、被検体内部を通過した複数信号の光を検出して求めたヘモグロビン変化信号の特徴を表す値と、予め設定されている目標値とをリアルタイムで被検体用表示装置に表示する。

本発明によれば、被検体は、自身の関心領域（大脳皮質）のヘモグロビン変化をリアルタイムに把握し、目標値に到達するように活性化することができるため、関心領域の活性化を自分で制御する方法の習得を支援できる。

実施形態の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置の全体構成を示すブロック図。 被検体が訓練を受けている状態の装置の外観を示す説明図。 被検体の計測領域（チャンネル）を示す説明図。 生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置の全体動作を示すフローチャート。 操作者用表示装置１１４に表示される設定受け付け画面を示す説明図。 図４のフローのステップ４３の詳細を示すフローチャート。 被検体者用表示装置３に表示される画面例を示す説明図。

以下、本発明の実施形態を図面を用いて説明する。

本発明は、生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置を提供する。生体光計測装置は、所定波長の光を被検体に照射し、被検体内部を通過した複数信号の光を検出し、ヘモグロビン変化信号を求める。トレーニング支援処理部は、一以上の関心領域について、生体光計測装置が検出したヘモグロビン変化信号の特徴を表す値と、予め設定されている目標値とをリアルタイムで被検体用表示装置に表示する。これにより、被検体は、自身の関心領域のヘモグロビン変化を被検体用表示装置の表示からリアルタイムに把握でき、目標値に到達するように自分自身を制御して活性化することができる。よって、本発明は、被検体が関心領域の活性化を自分で制御する方法を習得することを支援できる。

以下、図面を用いて本実施形態の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置を具体的に説明する。図１は、生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置の全体構成を示すブロック図である。図２は、被検体に訓練を支援している状態の装置の外観を示す説明図である。図３は、被検体の計測領域（チャンネル）を示す説明図である。

図１のように、本実施形態の脳活動訓練支援装置は、生体光計測装置１とトレーニング支援処理部２と、トレーニング設定入力部５と、被検体用表示装置３と、被検体用入力部４とを備えている。

生体光計測装置は、近赤外光を被検体１０７内に照射し、生体の表面近傍から反射或いは生体内を通過した光（以下、単に通過光という）を検出し、光の強度に対応する電気信号を発生する装置である。この生体光計測装置は、図１に示すように、近赤外光を照射する光照射部１０１と、通過光を計測し、電気信号に変換する光計測部１０２と、光照射部１０１及び光計測部１０２の駆動を制御する制御部１０３と、信号処理部１１３と、表示装置１１４と、設定出力部１１６と、記憶部１１５とを備えている。制御部１０３および信号処理部１１３は、ＣＰＵ１１７が内蔵するメモリに予め格納されたプログラムを読み込んで実行することにより、それぞれの機能が実現される。

光照射部１０１は、所定の波長の光を出射する半導体レーザ１０４と、変調器１０５と、送信用光ファイバ１０６とを備えている。変調器１０５は、半導体レーザ１０４が発生する光を、照射位置ごとに異なる複数の周波数で変調する。送信用光ファイバ１０６は、半導体レーザ１０４の出力光を伝搬して、被検体１０７の所定の計測領域（ここでは頭部の複数箇所）まで導き、先端から被検体１０７に照射する。半導体レーザ１０４の波長は、生体内の注目物質の分光特性によるが、血液中の酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの濃度から酸素飽和度や血液量を計測する場合には６００ｎｍ〜１４００ｎｍの波長範囲の光の中から１つあるいは複数の波長を選択して用いる。具体的には例えば、酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンの２種類の測定対象に対応して２種類の波長、例えば７８０ｎｍ及び８３０ｎｍの光を照射する。これら二波長の光は合成され、一つの光ファイバ１０６の先端（照射位置）から被検体１０７に照射される。

送信用光ファイバ１０６の先端は、図２および図３のように、ホルダ１０８に固定され、被検体１０７の計測領域に配置される。送信用光ファイバ１０６の先端は、被検体１０７の測定部位の表面（例えば頭皮）に当接している。

光計測部１０２は、受信用光ファイバ１０９と、検出器１１０と、ロックインアンプ１１１と、Ａ／Ｄ変換器１１２とを含んでいる。受信用光ファイバ１０９の先端は、計測領域の所定の位置に当接するようにホルダ１０８に固定される。送信用光ファイバ１０６から照射された光のうち、所定の計測領域を通過し、被検体の表面から出射された光は、受信用光ファイバ１０９の先端から取り込まれ、光ファイバ１０９によって伝搬される。検出器１１０は、光ファイバ１０９を伝搬してきた光を、光量に対応する電気量に変換するフォトダイオード等である。ロックインアンプモジュール１１１は、光電変換素子１１０からの電気信号のうち、所定の光照射位置に対応した変調信号を選択的に検出する。Ａ／Ｄ変換器１１２は、ロックインアンプ１１１の出力信号をデジタル信号に変換する。これにより、光照射位置（光ファイバ１０６の先端位置）と検出位置（光ファイバ１０９の先端位置）との間の領域（計測領域）の数の２倍（２波長）のチャンネル数のヘモグロビン変化信号が得られる。

また、信号処理部１１３は、デジタルボード１１８を介してＡ／Ｄ変換器１１２からヘモグロビン変化信号を受け取って処理し、酸素化ヘモグロビン濃度変化、脱酸素化ヘモグロビン濃度変化、全ヘモグロビン濃度変化などをチャンネル毎に示すグラフや、それを被検体の二次元画像上にプロットした画像（生体光計測画像）を生成する。表示装置１１４は、信号処理部１１３の生成したグラフや画像等を表示する。記憶部１１５は、信号処理部１１３の処理に必要なデータや処理結果や生成した画像を記憶する。入出力部１１６は、装置の動作に必要な種々の指令の入力を操作者から受け付ける。制御部１０３は、装置全体の動作を制御し、生体光計測を実行させる。

トレーニング支援処理部２は、被検体１０７の一以上の関心領域について、生体光計測装置１が測定したヘモグロビン変化信号を生体光計測装置１から受け取って、その特徴を表す値を求め、その値と、予め設定されている目標値とをリアルタイムで被検体用表示装置３に表示する。ＣＰＵ１１７は、内蔵されているメモリに予め格納されているプログラムを読み込んで実行することにより、トレーニング支援処理部２として機能することも可能である。これに限らず、生体光計測装置１とは別のコンピュータのＣＰＵがプログラムを実行することで、生体光計測装置１とは別にトレーニング支援処理部２の機能を実現する構成にすることももちろん可能である。

本実施形態の生体光計測装置１を用いた脳活動訓練支援装置の動作を図４〜図７を用いて説明する。図４は、脳活動訓練支援装置の全体の動作を示すフローチャートである。

まず、トレーニング支援処理部２は、図５の設定受け付け画面を操作者用表示装置１１４に表示する（ステップ４１）。この設定受け付け画面において操作者は、トレーニング設定入力部５から、脳活動訓練支援に必要な条件を設定する。具体的には、設定受け付け画面の表示領域５１では、関心領域（脳の領域）の数を操作者が設定する。画面の表示領域５１で設定する関心領域の数は、１以上とする。関心領域数を一つに設定する場合は、表示領域５２で設定する関心領域に、活性化の訓練をしたい脳領域（例えば、前頭葉）を操作者が設定する。関心領域数を複数に設定する場合には、表示領域５２に活性化の訓練をしたい脳領域と、比較対象となる他の脳領域とをそれぞれ設定する。比較対象を設定することにより、活性化の訓練をしたい脳領域のみを活性化させる訓練を支援することができる。

表示領域５２では、それぞれの関心領域に含ませる計測領域（チャンネル）を操作者が設定する。大脳皮質は領域毎に機能分化されていることが知られており、例えば、記憶や暗算課題時のヘモグロビン変化量を被検体に呈示したい場合、操作者は、前頭葉付近を関心領域として設定する。関心領域に含ませるチャンネルは、機能分化により関心領域に含まれるとして公知である計測領域（チャンネル）を選択することが好ましい。

選択領域５３では、被検体用表示装置３に表示する「ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値」の種類を操作者が選択する。選択領域５３には、被検体用表示装置３に表示すべき「ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値」の種類として、５種類の選択可能領域５４〜５８が表示され、操作者はこれらのいずれかを択一的に選択する。なお、ここでいうヘモグロビン変化信号とは、信号処理部１１３が求めた酸化ヘモグロビン濃度、還元ヘモグロビン濃度およびそれらの総和である総ヘモグロビン濃度をいう。

選択可能領域５４は、「現在値」を被検体用表示装置３に表示させたい場合に操作者によって選択される。これにより、リアルタイムのヘモグロビン変化信号の強度が被検体用表示装置３に表示される。

選択可能領域５５は、「現在値と過去値との差分値」を被検体用表示装置３に表示させたい場合に操作者によって選択される。これにより、リアルタイムのヘモグロビン変化信号の強度と予め定めた時間だけ過去に測定したヘモグロビン変化信号強度（過去値）との差分値が被検体用表示装置３に表示される。このとき、操作者は、表示領域６３に数字を入力することにより、過去値がどれくらい前の時間のヘモグロビン変換信号かを設定することができる。

選択可能領域５６は、「関心領域間の差分値」を被検体用表示装置３に表示させたい場合に操作者によって選択される。これにより、表示領域５１、５２で複数の関心領域を設定している場合には、複数の関心領域のリアルタイムのヘモグロビン変化信号強度の差分値が被検体用表示装置３に表示される。操作者が表示領域６４，６５に関心領域の番号の数字を入力することにより、差分を求める関心領域を特定できる。

選択可能領域５７は、「関心領域間の相関値」を被検体用表示装置３に表示させたい場合に操作者によって選択される。これにより、表示領域５１、５２で複数の関心領域を設定している場合には、複数の関心領域のリアルタイムのヘモグロビン変化信号強度についての、予め定めた相関値が被検体用表示装置３に表示される。操作者が表示領域６６，６７に関心領域の番号の数字を入力することにより、相関値を求める関心領域を特定できる。相関値としては、例えば、ヘモグロビン変化信号強度の相互相関係数を用いる。

選択可能領域５８は、「現在値と過去データとの差分値」を被検体用表示装置３に表示させたい場合に操作者によって選択される。これを選択することにより、リアルタイムのヘモグロビン変化信号の強度と前回以前の計測で測定したヘモグロビン変化信号（過去データ）の強度との差分値が被検体用表示装置３に表示される。操作者が表示領域５８に過去の年月日を入力することにより、過去データを特定できる。

矢印表示時間表示領域５９では、被検体用表装置３に、被検体に脳活動の活性化（ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値の上昇）を促す表示（例えば矢印）を表示する時間の長さを操作者が設定する。矢印非表示時間表示領域６０では、上記矢印を表示しない時間の長さを操作者が設定する。繰り返し回数表示領域６１では、脳活動の活性化と非活性化（ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値の降下）を繰り返す回数を操作者が設定する。目標値バー表示領域６２では、目標値とする値を操作者が設定する。

トレーニング支援処理部２は、ステップ４１で設定された関心領域についてのヘモグロビン変化信号を計測するように生体光計測装置１の制御部１０３に指示する（ステップ４２）。これにより、制御部１０３は、光照射部１０１と光計測部１０２を制御して、少なくとも関心領域についてヘモグロビン変化信号を計測する。

トレーニング支援処理部２は、ステップ４３のトレーニング支援処理を行う。図６のフローを用いてステップ４３の詳細について説明する。トレーニング支援処理部２は、ステップ４１で設定された関心領域のヘモグロビン変化信号を、信号処理部１１３から受け取る。トレーニング支援処理部２は、受け取った関心領域のヘモグロビン変化信号から、選択領域５３で選択されている「ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値」を、選択領域５３で選択されている条件に従って算出し、被検体用表示装置３に表示する（ステップ７１）。例えば、選択領域５３において選択可能領域５４の「現在値」が選択されている場合には、ヘモグロビン変化信号の強度を表示する。選択領域５３において選択可能領域５７の「関心領域間の差分値」が選択されている場合には、ステップ７１で受け取ったヘモグロビン変化信号を設定された関心領域間で差分し、差分値を表示する。選択可能領域５６の「現在値と過去値との差分値」もしくは選択可能領域５８の「現在値と過去データとの差分値」が選択されている場合には、設定されている過去値または過去データを記憶部１１５から関心領域ごとに読み出して、現在値との差分値を求めて表示する。

ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値（以下、ヘモグロビン変化信号と略す）の被検体用表示装置３への表示方法は、どのような方法であってもよいが、例えば図７のように棒グラフ８１〜８３として表示する。これにより、被検体１０７は、関心領域のヘモグロビン変化信号をリアルタイムで把握できる。図７は、関心領域が３つ設定されている例である。これ以外にも、円グラフや数値そのもので表示することも可能である。

ステップ７１におけるヘモグロビン変化信号のリアルタイム表示は、以下のステップ７２〜８１を実行している間も、逐次更新し、常にリアルタイムのヘモグロビン変化信号が表示されるようにする。

つぎに、トレーニング支援処理部２は、ヘモグロビン変化信号とともに、ステップ４１の表示領域６２で設定を受け付けた目標値を被検体用表示装置３に表示する（ステップ７２）。図７の例では、目標値バー８４として表示している。この目標値は、複数の関心領域のうちの予め定められた一つの関心領域（図７では関心領域２）についての目標値である。被検体は、被検体用表示装置３の表示により、関心領域２の目標値を把握できる。

続けて、トレーニング支援処理部２は、トレーニング支援処理部は、リアルタイムのヘモグロビン変化信号と目標値とを比較し、ヘモグロビン変化信号が目標値よりも小さい場合には、リアルタイムのヘモグロビン変化信号を上昇させるように被検体に促す表示を被検体用表示装置に表示する（ステップ７３）。例えば、図７のように矢印８５を表示する。矢印８５は、目標値が設定されている関心領域（図７では関心領域２）のヘモグロビン変化信号の棒グラフの上に表示する等して、目標が設定されている関心領域を被検体が把握できるようにすることが望ましい。被検体は、この矢印８５を見て、思考の訓練を行うことにより、関心領域２を活性化させる。このとき、比較対象となる関心領域１，３のヘモグロビン変化信号を被検体が表示上で確認することにより、目標値が設定されている関心領域２のみが活性化しているのか、すべての関心領域１〜３が活性化しているのか確認でき、関心領域２のみを活性化させるように思考の訓練を行うことができる。

被検体に上昇を促す表示（矢印８５）は、常に表示するのではなく、所定のタイミングで表示することが望ましい。例えば、目標値バー８４の表示されたタイミングで矢印８５の表示を開始する。

ステップ７４に進み、ヘモグロビン変化信号が目標値に到達したか、もしくは、ステップ４１で表示領域５９に設定された矢印表示時間（例えば１０秒）が継続したかを判断する。

ステップ７４において、ヘモグロビン変化信号が目標値に到達しない場合には、トレーニング支援処理部は、ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を上昇させるための被検体へのヒントを被検体用表示装置に表示する（ステップ７５）。例えば、「もう少し頑張りましょう！人の名前を思い出してみて下さい」等の予め定めておいたメッセージ画面８６を被検体用表示装置３に表示する。このとき、ヒントの表示をするかどうかを尋ねる表示を、ステップ７４で被検体用表示装置３に表示し、被検体が被検体用入力部４を操作してヒントの表示を求めた場合のみステップ７５でヒントを表示してもよい。

また、トレーニング支援処理部２は、関心領域１〜３のヘモグロビン変化信号がすべて上昇している場合には、それを判断して、被検体用表示装置３に「関心領域２のみを上昇させるようにして下さい」等の表示を表示することも可能である。

ヒントを表示したならば、被検体が了解（確認）したかどうかを被検体に尋ねる表示を行い、了解したことを被検体用入力部４で被検体が入力した場合には、ステップ７４に戻る（ステップ７６）。

一方、ステップ７４において、ヘモグロビン変化信号が目標値に到達したか、もしくは、ステップ４１で表示領域５９に設定された矢印表示時間（例えば１０秒）が経過した場合には、ステップ７７に進み、トレーニング支援処理部２は、矢印８５および目標値バー８４を消去し、関心領域２の非活性化を促す（ステップ７７）。このとき、被検体にヘモグロビン変化信号を低下させるように促す表示（例えば、下向きの矢印）や、非活性化時の目標値（低い値）を被検体用表示装置に表示することも可能である。

つぎに、ステップ７８に進み、被検体にヘモグロビン変化信号が低下したか、もしくは、ステップ４１で表示領域５９に設定された矢印非表示時間（例えば１６秒）が経過したかどうかを判断する。

ステップ７８において、ヘモグロビン変化信号が非活性化（低下）しない場合には、トレーニング支援処理部は、ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を低下させるための被検体へのヒントを被検体用表示装置に表示する（ステップ７９）。例えば、「リラックスして下さい！’あいうえお’を繰り返してみて下さい」等の予め定めておいたメッセージ画面を被検体用表示装置３に表示する。このとき、ヒントの表示をするかどうかを尋ねる表示を、ステップ７８で被検体用表示装置３に表示し、被検体が被検体用入力部４を操作してヒントの表示を求めた場合のみステップ７９でヒントを表示してもよい。

ヒントを表示したならば、被検体が了解したかどうかを被検体に尋ねる表示を行い、了解したことを被検体用入力部４で被検体が入力した場合には、ステップ７８に戻る（ステップ８０）。

一方、ステップ７８において、ヘモグロビン変化信号が低下したか、もしくは、矢印非表示時間（例えば１６秒）が経過した場合には、ステップ７１に戻す。ステップ７１〜８０、をステップ６１において表示領域６１に設定された回数（例えば１８回）繰り返す（ステップ８１）。

これにより、被検体は、自分の関心領域を活性化したのち非活性化するトレーニングを、実際に活性化および非活性化したかどうかを確認しながら設定された回数繰り返すことができる。よって、本実施形態によれば、脳の関心領域の自己制御を習得する訓練を支援することができる。

なお、ステップ７１において表示される「ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値」として、選択領域５３において「現在値」を操作者が選択した場合、ヘモグロビン変化信号の強度そのものが被検体用表示装置３により被検体に呈示されるが、ヘモグロビン変化速度は秒単位のため被検体が認識する変化はゆったりとしたものになる。一方、「現在値と過去値との差分値」を選択した場合は、指定された過去時刻（例：現在値−１０秒前値）との差分値が表示されるため、被検体はヘモグロビン変化をよりダイナミックに認識することが可能となる。「関心領域間の差分値」を選択した場合は、被検体は脳機能領域毎のヘモグロビン変化差異を認識することができる。例えば、全身性の変化で全ての脳機能領域のヘモグロビン変化信号が変化した場合に、「関心領域間の差分値」はゼロになるため、被検体に「関心領域間の差分値」の変化としての呈示がされない。つまり、特定の脳機能領域のヘモグロビン変化信号が変化した場合にのみ、被検体にヘモグロビン変化が呈示されることとなる。「現在値と過去データとの差分値」を選択した場合は、データベース内に保存されている計測済のヘモグロビン変化信号の過去データを読み出し、現在の計測値（ヘモグロビン変化信号）との差分値が表示される。これにより、訓練の習熟等で過去よりもヘモグロビン変化信号が変化している場合に、「現在値と過去データとの差分値」の変化として被検体に呈示される。

訓練終了後は、図４のステップ４４に進み、信号処理部１１３は、ステップ４２で計測したヘモグロビン変化信号を記憶装置１１５内のデータベース４６に登録する。計測データは過去の計測データと合わせて呼び出しが可能で、波形の比較表示や相関係数等を算出することで、波形差異を識別することが可能である。算出結果は、操作者用表示装置１１４に必要に応じて表示する。

上述してきたように、本実施形態の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置を用いることで、被検体は、自身の関心領域（大脳皮質）のヘモグロビン変化をリアルタイムに把握し、目標値に到達するように活性化することができるため、関心領域の活性化を自分で制御する方法を習得することが可能になる。

なお、本実施形態では、生体光計測装置を含んだ脳活動訓練支援装置の全体を説明したが、既存の生体光計測装置のＣＰＵにトレーニング支援処理部２の機能を実現するプログラムを実行させることにより、既存の生体光計測装置に、脳活動訓練支援装置の機能を付加することができる。また、コンピュータを生体光計測装置に接続し、コンピュータのＣＰＵにトレーニング支援処理部２の機能を実現するプログラムを実行させることにより、コンピュータを脳活動訓練支援装置として機能させることも可能である。

１：生体光計測装置、２：トレーニング支援処理部、３：被検体用表示装置、４：被検体用入力部、５：トレーニング設定入力部、１０１：光照射部、１０２：光計測部、１０３：制御部、１０７：被検体、１０４：半導体レーザ、１０５：変調器、１０６：送信用光ファイバ、１０７：被検体、１０８：ホルダ、１０９：受信用光ファイバ、１１０：検出器、１１１：ロックインアンプ、１１２：Ａ／Ｄ変換器、１１３：信号処理部、１１４：表示装置、１１５：記憶部、１１６：設定入力部、１１７：ＣＰＵ、１１８：デジタルボード

Claims (14)

1. 所定波長の光を被検体に照射し、被検体内部を通過した複数信号の光を検出し、ヘモグロビン変化信号を求める生体光計測装置と、
   一以上の関心領域についての前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値と、予め設定されている目標値とをリアルタイムで被検体用表示装置に表示するトレーニング支援処理部と、
   入力部とを有し、
   前記トレーニング支援処理部は、前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値の種類として、操作者が選択可能な複数の種類を前記被検体用表示装置に表示させ、前記入力部を介して前記操作者による前記種類の選択を受け付け、選択された種類のヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を、前記生体光計測装置の求めたヘモグロビン変化信号から算出し、前記目標値とともに、前記被検体用表示装置に表示することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
2. 請求項１に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記関心領域は、複数であり、前記目標値は、前記複数の関心領域のうちの予め定められた一つの関心領域についての目標値であることを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
3. 請求項１または２に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表わす値の前記選択可能な複数の種類は、前記リアルタイムのヘモグロビン変化信号の強度、前記リアルタイムのヘモグロビン変化信号の強度と予め定めた時間だけ前に測定したヘモグロビン変化信号強度との差分値、複数の前記関心領域のリアルタイムのヘモグロビン変化信号強度の差分値または相関値、および、前記リアルタイムのヘモグロビン変化信号の強度と前回以前の計測で測定したヘモグロビン変化信号の強度との差分値であることを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記トレーニング支援処理部は、前記リアルタイムのヘモグロビン変化信号の特徴を表す値と前記目標値とを比較し、前記目標値よりも低い場合には、前記リアルタイムのヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を上昇させるように被検体に促す表示を前記被検体用表示装置に表示することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
5. 請求項４に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記トレーニング支援処理部は、前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を上昇させるための被検体へのヒントを前記被検体用表示装置に表示することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
6. 請求項１ないし５のいずれか１項に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記リアルタイムのヘモグロビン変化信号の特徴を表す値と前記目標値とを比較し、前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値が前記目標値に到達した場合には、前記目標値の表示を消去することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
7. 請求項６に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記目標値を消去した後、被検体に前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を低下させるように促す表示を前記被検体用表示装置に表示することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
8. 請求項７に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記トレーニング支援処理部は、前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を低下させるための被検体へのヒントを前記被検体用表示装置に表示することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
9. 請求項６ないし８のいずれか１項に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記トレーニング支援処理部は、前記目標値を再び前記被検体用表示装置に表示することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
10. 請求項１ないし９のいずれか１項に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記被検体用表示装置の表示を確認したことを被検体が前記トレーニング支援処理部に伝えるための被検体用入力部をさらに有することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
11. 請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置において、前記一以上の関心領域および前記目標値の少なくとも一方を設定するための設定入力部をさらに有することを特徴とする生体光計測装置を用いた脳活動訓練支援装置。
12. 所定波長の光を被検体に照射し、被検体内部を通過した複数信号の光を検出し、ヘモグロビン変化信号を求める生体光計測装置から一以上の関心領域のリアルタイムのヘモグロビン変化信号を取り込む取り込み部と、
    取り込んだ前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値と、予め設定されている目標値とを被検体用表示装置に表示するトレーニング支援処理部と、
    入力部とを有し、
    前記トレーニング支援処理部は、前記ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値の種類として、操作者が選択可能な複数の種類を前記被検体用表示装置に表示させ、前記入力部を介して前記操作者による前記種類の選択を受け付け、選択された種類のヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を、前記生体光計測装置の求めたヘモグロビン変化信号から算出値し、前記目標値とともに、前記被検体用表示装置に表示することを特徴とする脳活動訓練支援装置。
13. コンピュータを、
    ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値の種類として、操作者が選択可能な複数の種類を前記被検体用表示装置に表示させ、入力部を介して前記操作者による前記種類の選択を受け付ける手段と、
    所定波長の光を被検体に照射し、被検体内部を通過した複数信号の光を検出し、ヘモグロビン変化信号を求める生体光計測装置から、一以上の関心領域のリアルタイムのヘモグロビン変化信号を取り込む取り込み手段と、
    取り込んだ前記ヘモグロビン変化信号から、前記操作者が選択した種類のヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を算出し、予め設定されている目標値とともに、被検体用表示装置に表示するトレーニング支援処理手段
    として機能させることを特徴とする信号処理プログラム。
14. ヘモグロビン変化信号の特徴を表す値の種類として、操作者が選択可能な複数の種類を前記被検体用表示装置に表示させ、入力部を介して前記操作者による前記種類の選択を受け付け、
    所定波長の光を被検体に照射し、被検体内部を通過した複数信号の光を検出し、ヘモグロビン変化信号を求める生体光計測装置から一以上の関心領域のリアルタイムのヘモグロビン変化信号を取り込み、
    取り込んだ前記ヘモグロビン変化信号から、前記操作者が選択した種類のヘモグロビン変化信号の特徴を表す値を算出し、予め設定されている記目標値とともに、被検体用表示装置に表示することを特徴とする信号処理方法。

Images