(57)【要約】【課題】  被検査者の状態に関わらず、脳機能状態を精度よく解析する。【解決手段】  頭皮Ａに接触配置され脳波信号Ｓ２を検出する少なくとも１つの検出部６を備える脳波信号検出手段２と、該脳波信号検出手段２により検出された脳波信号Ｓ２からα波成分Ｓ３および非α波成分Ｓ４を抽出する成分抽出手段３と、該成分抽出手段３により抽出されたα波成分Ｓ３または非α波成分Ｓ４のいずれかを選択する成分選択手段４と、該成分選択手段４により選択されたα波成分Ｓ３または非α波成分Ｓ４に基づいて脳機能状態を判定する脳機能判定手段５とを備える脳機能判定システム１を提供する。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
頭皮に接触配置され脳波信号を検出する少なくとも１つの検出部を備える脳波信号検出手段と、
該脳波信号検出手段により検出された脳波信号からα波成分および非α波成分を抽出する成分抽出手段と、
該成分抽出手段により抽出されたα波成分または非α波成分のいずれかを選択する成分選択手段と、
該成分選択手段により選択されたα波成分または非α波成分に基づいて脳機能状態を判定する脳機能判定手段とを備える脳機能判定システム。
【請求項２】
前記成分選択手段が、抽出されたα波成分の振幅に基づいて、α波成分または非α波成分のいずれかを選択する請求項１に記載の脳機能判定システム。
【請求項３】
非α波成分が、θ波成分である請求項１または請求項２に記載の脳機能判定システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、脳機能判定システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、アルツハイマー病の早期発見を目的として、脳機能状態の解析が行われており、種々の脳機能状態の解析手法が提案されている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照。）。この解析手法は、脳波信号を検出して、その空間的な伝達の滑らかさと、標準偏差とに基づいて判定される。脳神経細胞の活動が正常な場合には、脳波信号は滑らかに伝達され、そのばらつきも少ないが、アルツハイマー病が進行して脳神経細胞の活動が低下すると、脳波信号の空間的な伝達の滑らかさが失われ、その標準偏差が増大していく傾向にある。
【非特許文献１】株式会社脳機能研究所、「初期アルツハイマー病における脳皮質神経細胞の機能劣化を検出する新しい脳波解析法DIMENSIONについて」、[online]、［平成１６年３月８日検索］、インターネット＜URL:  http://www.bfl.co.jp/abst-32.html＞
【非特許文献２】株式会社脳機能研究所、「脳皮質神経細胞機能劣化度推定法」、[online]、［平成１６年３月８日検索］、インターネット＜URL:  http://www.bfl.co.jp/abst-31.html＞
【特許文献１】特開平１０−１６５３８６号公報（第２頁等）
【特許文献２】実開平２−６３８１１号公報（図１等）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このような脳機能状態の解析には、脳波信号の内、α波成分が主として使用される。
しかしながら、被検査者が覚醒状態にあるときには、α波成分が非常に良好に出現するため、α波成分を用いることにより脳機能状態を精度よく解析することができるが、被検査者が、覚醒状態から離れるとき、例えば、睡眠状態に移行する場合には、α波が低減して、θ波等の非α波成分が出現するようになる。したがって、α波成分のみを用いたのでは、脳機能状態の解析精度を常に良好に維持することができないという不都合がある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、被検査者の状態に関わらず、脳機能状態を精度よく解析することができる脳機能判定システムを提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明は、以下の手段を提供する。
本発明は、頭皮に接触配置され脳波信号を検出する少なくとも１つの検出部を備える脳波信号検出手段と、該脳波信号検出手段により検出された脳波信号からα波成分および非α波成分を抽出する成分抽出手段と、該成分抽出手段により抽出されたα波成分または非α波成分のいずれかを選択する成分選択手段と、該成分選択手段により選択されたα波成分または非α波成分に基づいて脳機能状態を判定する脳機能判定手段とを備える脳機能判定システムを提供する。
【０００６】
本発明によれば、脳波信号検出手段の作動により、少なくとも１つの検出部によって被検査者の脳波信号が検出される。検出された脳波信号からは、成分抽出手段の作動により、α波成分および非α波成分が抽出され、成分選択手段の作動によりこれらα波成分または非α波成分のいずれかが選択される。脳機能判定手段は、選択されたα波成分または非α波成分のいずれかに基づいて脳機能状態を判定する。
すなわち、本発明によれば、α波成分または非α波成分のいずれかを選択して脳機能状態が判定されるので、覚醒状態にあるときはα波成分、睡眠状態にあるときはθ波成分というように、被検査者の状態に応じて、適正な波長成分を選択して脳機能状態を精度よく判定することが可能となる。
【０００７】
上記発明においては、前記成分選択手段が、抽出されたα波成分の振幅に基づいて、α波成分または非α波成分のいずれかを選択することが好ましい。
抽出されたα波成分の振幅が所定のしきい値より大きい場合には、α波成分を用いて脳機能状態を判定でき、α波成分の振幅が所定のしきい値より小さい場合には、非α波成分を判定の基礎として用いることが可能となる。
【０００８】
また、上記発明においては、非α波成分が、θ波成分であることが好ましい。
非α波成分としてθ波成分を用いることにより、覚醒状態においてはα波を、睡眠状態においてはθ波を選択的に用いることができる。α波は脳機能状態を良好に表すので、原則的に使用する一方、睡眠状態ではその出現が低下するので、睡眠状態において支配的に出力されるθ波を脳機能状態の判定に使用することが効果的である。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、被検査者の状態に関わらず、脳機能状態を精度よく解析することができるという効果を奏する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明の一実施形態に係る脳機能判定システムについて、図１〜図３を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る脳機能判定システム１は、図１に示されるように、脳波信号検出手段２と、成分抽出手段３と、切替手段（成分選択手段）４と、脳機能判定手段５とを備えている。図中符号１１はモニタである。
【００１１】
前記脳波信号検出手段２は、脳波計であって、頭皮Ａに接触配置される複数の電極６（図１は、図示の容易のために５個の電極６が示されているが通常は２１個である。）からなる脳波信号検出部７と、該電極６により検出された電気信号Ｓ１を脳波信号Ｓ２として出力する脳波計本体８とを備えている。
【００１２】
前記成分抽出手段３は、図１に示す例では、脳波計本体８から出力された脳波信号Ｓ２を入力されて８〜１３Ｈｚの周波数成分を通過させ、他の周波数成分をカットしてα波のみを抽出するディジタルフィルタからなるα波抽出部９と、４〜７Ｈｚの周波数成分を通過させ、他の周波数成分をカットしてθ波のみを抽出するディジタルフィルタからなるθ波抽出部１０とを備えている。
【００１３】
前記切替手段４は、前記α波抽出部９およびθ波抽出部１０から出力されたα波成分Ｓ３およびθ波成分Ｓ４を入力されて、そのいずれかを選択的に脳機能判定手段５に入力するように構成されている。具体的には、切替手段４においては、図２に示されるように、まず、α波成分Ｓ３の振幅値と第１のしきい値とを比較して（ＳＴＥＰ１）、α波成分Ｓ３が第１のしきい値以上の振幅値を有する場合には、α波成分Ｓ３を出力し、θ波成分Ｓ４の出力を停止するようになっている（ＳＴＥＰ２）。一方、α波成分Ｓ３の振幅値が第１のしきい値より小さい場合には、θ波成分Ｓ４の振幅値と第２のしきい値とを比較するようになっている（ＳＴＥＰ３）。θ波成分Ｓ４の振幅値が第２のしきい値より小さい場合には、θ波成分Ｓ４の出力を停止し、α波成分Ｓ３を出力するようになっている（ＳＴＥＰ２）。一方、θ波成分Ｓ４の振幅値が第２のしきい値以上の場合には、θ波成分Ｓ４を出力し、α波成分Ｓ３の出力を停止する（ＳＴＥＰ４）ようになっている。
【００１４】
前記脳機能判定手段５は、切替手段４からのα波成分Ｓ３あるいはθ波成分Ｓ４のいずれかの脳波信号を入力されて脳機能状態を判定するようになっている。具体的には、脳波の空間的な伝達の滑らかさを示すＤα値と、その標準偏差（すなわち、時間的なゆらぎ）Ｄσ値とを算出する。Ｄα値とＤσ値との関係は、図３に示す通りである。算出されたＤα値とＤσ値を図３に示すグラフ上にプロットすることにより、被検査者がアルツハイマー病であるか、正常であるか、それらの境界であるか、あるいは、どの程度の進行状態であるかが判定できるようになっている。そして、その判定結果はモニタ１１に出力されて表示されるようになっている。
【００１５】
このように構成された本実施形態に係る脳機能解析システム１によれば、被検査者が覚醒状態にある場合には、脳波信号Ｓ２にはα波成分Ｓ３が支配的に存在するので、α波成分Ｓ３の振幅値が第１のしきい値以上となり、脳機能判定手段５に向けてα波成分Ｓ３が出力される。
一方、被検査者が睡眠状態あるいは睡眠状態に移行している場合には、脳波信号Ｓ２にはθ波成分Ｓ４が支配的に存在し、α波成分Ｓ３の振幅値が第１のしきい値より小さくなるので、θ波成分Ｓ４が第２のしきい値以上に存在していることを条件として、脳機能状態の解析にθ波成分Ｓ４が使用されることになる。
【００１６】
すなわち、本実施形態によれば、α波成分Ｓ３が大きな場合にはα波成分Ｓ３を用いて脳機能状態を判定でき、α波成分Ｓ３が小さい場合であって、θ波成分Ｓ４が大きい場合にはθ波成分Ｓ４を用いて脳機能状態を判定することができる。したがって、被検査者が覚醒状態にあるときはもちろんのこと、被検査者が睡眠状態に移行している場合においても、精度よく脳機能状態を解析することができる。
【００１７】
なお、上記実施形態に係る脳機能判定システム１においては、非α波成分としてθ波成分Ｓ４を用いて解析することとしたが、これに代えて、他の非α波成分を用いることにしてもよい。
また、α波抽出部９、θ波抽出部１０としてディジタルフィルタを採用したが、その特性としては、バタワース特性、チェビシェフ特性、逆チェビシェフ特性、連立チェビシェフ特性等の、公知の任意の特性関数を使用することができる。
【００１８】
また、図４に示されるように、α波成分Ｓ３およびθ波成分Ｓ４のいずれもが各しきい値より小さい場合には、信号成分Ｓ３，Ｓ４両方の出力を停止し（ＳＴＥＰ５）、脳機能状態の判定が困難であるとして警報を発する（ＳＴＥＰ６）ことにしてもよい。このようにすることによっても、無駄な脳波検出や脳機能状態の解析を行うことを防止して、効率化を図ることができる。
さらに、図５に示されるように、成分抽出部３、切替手段４および脳機能判定手段５をコンピュータ１２内に内蔵されたソフトウェアによって実現することにしてもよい。
【００１９】
［付記］
なお、これらの実施形態から以下構成の発明が導かれる。
従来、特開２００２−０００５７７号公報に示されるように、α波とβ波のパワースペクトルの加算平均の比で脳機能の定量化を行っているものがあった。この方法によれば、一方の強度が少ない場合は必ずしも正しく定量化できない可能性があった。
後述する付記項１から付記項１３の発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、α波と、非α波の一方の強度が低い場合においても脳機能判定精度の向上が可能な脳機能判定システムを提供することを目的としている。
【００２０】
１．  少なくとも１つの検出部からなる脳波信号検出手段と、
検出部からの脳波信号を増幅し、ディジタル変換する脳波計と、
脳波計からの脳波信号からα波成分を抽出するα波抽出手段と、
脳波計からの脳波信号から非α波成分を抽出する非α波抽出手段と、
α波と非α波のいずれか一方を、少なくとも１つのパラメータに基づいて選択する切替手段と、
切替手段で選択した脳波信号を解析して脳機能状態を判定する脳機能判定手段とを備える脳機能判定システム。
【００２１】
２．  パラメータが、α波と非α波の振幅である付記項１に記載の脳機能判定システム。
３．  切替手段は、α波の振幅が所定値以上である場合にα波を選択する付記項２に記載の脳機能判定システム。
４．  切替手段は、α波の振幅が所定値未満で、なおかつ非α波の振幅が所定値以上の場合に、非α波を選択する付記項２に記載の脳機能判定システム。
５．  切替手段は、α波の振幅が所定値未満で、なおかつ非α波の振幅も所定値未満の場合に、α波を選択する付記項２に記載の脳機能判定システム。
【００２２】
６．  α波抽出手段が、８〜１３Ｈｚのディジタルフィルタである付記項１から付記項５のいずれかに記載の脳機能判定システム。
７．  非α波抽出手段が、４〜７Ｈｚのディジタルフィルタである付記項１から付記項５のいずれかに記載の脳機能判定システム。
８．  非α波がθ波である付記項１から付記項５のいずれかに記載の脳機能判定システム。この発明によれば、非検査者が睡眠中でも脳機能判定が可能であるという効果がある。
【００２３】
９．  切替手段は、パラメータに基づいて全ての検出部からの脳波信号を所定時間間隔除去した後、その除去部の前後の脳波信号を結合する付記項１から付記項８のいずれかに記載の脳機能判定システム。
１０．  切替手段は、パラメータに基づいて検出部を特定する付記項１から付記項８のいずれかに記載の脳機能判定システム。
【００２４】
１１．  脳機能判定手段は、特定した検出部からの脳波信号を脳機能の判定要素から除外する付記項１０に記載の脳機能判定システム。
１２．  脳機能判定手段は、特定した検出部からの脳波信号の代わりに、それ以外の検出部から推定される擬似脳波信号を補間して脳機能の判定を行う付記項１０に記載の脳機能判定システム。
【００２５】
１３．  α波抽出手段、非α波抽出手段および切替手段は、パラメータ算出とともにα波、非α波を抽出し、いずれか一方を選択するソフトウェアからなる付記項１から付記項１２のいずれかに記載の脳機能判定システム。
これらの発明によれば、被検査者の状態がα波が出にくい状態であっても脳機能の判定を高精度に行うことができるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係る脳機能解析システムを示す全体構成図である。
【図２】図１の脳機能解析システムの切替手段の動作を説明するフローチャートである。
【図３】脳機能判定に使用する脳波の空間的な伝達の滑らかさと、その標準偏差との関係を示す図である。
【図４】図２の変形例を示すフローチャートである。
【図５】図１の脳機能解析システムの変形例を示す全体構成図である。
【符号の説明】
【００２７】
Ａ  頭皮
Ｓ１，Ｓ２  脳波信号
Ｓ３  α波成分
Ｓ４  θ波成分（非α波成分）
１  脳機能判定システム
２  脳波信号検出手段
３  成分抽出手段
４  切替手段（成分選択手段）
５  脳機能判定手段
６  電極（検出部）
９  α波抽出部（成分抽出手段）
１０  θ波抽出部（成分抽出手段）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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