(57)【要約】【課題】画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被験者の瞳孔径を観測して被験者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被験者の脳の活性化を図ることができる視覚利用脳トレーニングシステムを提供すること。【解決手段】出力画像処理部４より得た画像情報を表示する画像表示部５と、画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部６と、瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部と７、瞳孔画像解析部によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と８、瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に出力画像処理部による画像情報の出力を停止させる中央制御装置９とを有すること。【選択図】図１
2018108130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、
前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、
前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部と、
前記瞳孔画像解析部によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、
前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させる中央制御装置とを
有することを特徴とする視覚利用脳トレーニングシステム。
【請求項２】
前記請求項１に記載の視覚利用脳トレーニングシステムにおいて、
前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、
前記手腕画像検出部によって得られた手腕の動作を解析する手腕画像解析部と、
前記手腕画像解析部によって得られた手腕の変化を解析する手腕データ解析部とを有するとともに、
前記中央制御装置は、前記手腕データ解析部による手腕の変化に対応して前記出力画像処理部から出力する画像情報を変化させるように制御するように形成されている
ことを特徴とする視覚利用脳トレーニングシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚利用脳トレーニングシステムに係り、特に被検者の瞳孔の変化に応じて脳の活性化トレーニングをするのに好適な視覚利用脳トレーニングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、多様化する社会でメンタルケアを通して被検者の脳の活性化を図ることが実行されている。例えば、特許文献１に記載されているように被検者の脳内の所定の領域における脳活動を示す信号を検出して、被検者の現在の脳機能を取得し、脳機能を更に活性化させるための目標を呈示することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０９１３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記先行例においては現在の脳の状態を検出するために被検者の脳内の所定の領域における脳活動を示す信号を検出するものであるために、構造が複雑であり、被検者を適正にメンタルケアすることができないものであった。
【０００５】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被験者の瞳孔径を観測して被験者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被験者の脳の活性化を図ることができる視覚利用脳トレーニングシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は脳の活性化を図ることについて鋭意研究し、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標と視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標の２軸を用いて現在の脳の状態を知得することができ、これを可視化することによって適正な脳トレーニングを実行できることを発見して本発明を完成させた。
【０００７】
本発明に係る第１の態様の視覚利用脳トレーニングシステムは、出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部と、前記瞳孔画像解析部によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させる中央制御装置とを有することを特徴とする。
【０００８】
このような構成の本発明によれば、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ脳トレーニングを適正に実行することができる。
【０００９】
本発明に係る第２の態様の視覚利用脳トレーニングシステムは、前記第１の態様の視覚利用脳トレーニングシステムにおいて、前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、前記手腕画像検出部によって得られた手腕の動作を解析する手腕画像解析部と、前記手腕画像解析部によって得られた手腕の変化を解析する手腕データ解析部とを有するとともに、前記中央制御装置は、前記手腕データ解析部による手腕の変化に対応して前記出力画像処理部から出力する画像情報を変化させるように制御するように形成されていることを特徴とする。
【００１０】
このような構成の本発明によれば、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得することができ、これを可視化した画像を用いて適正な脳トレーニングを実行することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の視覚利用脳トレーニングシステムによれば、画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被験者の瞳孔径を観測して被験者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被験者の脳の活性化を図ることができるという作用効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明に係る視覚利用脳トレーニングシステムの第１実施形態を示すブロック図
【図２】図１の視覚利用脳トレーニングシステムによるリワイヤリングトレーニングを示すフローチャート
【図３】本発明に係る視覚利用脳トレーニングシステムの第２実施形態を示すブロック図
【図４】図３の視覚利用脳トレーニングシステムによる価値判断トレーニングを示すフローチャート
【図５】図４におけるキャリブレーション処理のサブルーチンフローチャート
【図６】図３の視覚利用脳トレーニングシステムによる適応トレーニングを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明に係る視覚利用脳トレーニングシステムの実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
【００１４】
＜第１実施形態＞
【００１５】
図１は、本発明の視覚利用脳トレーニングシステムの第１実施形態を示している。
【００１６】
本実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１においては、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ脳トレーニングを適正に実行することができるように形成されている。
【００１７】
具体的には、種々のデータ処理を実行する本体器２と被験者が装着できるゴーグル型の外部器３とを有している。そして、本体器２および外部器３には、出力画像処理部４より得た画像情報を表示する画像表示部５と、画像表示部５に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する赤外線カメラ等の瞳孔画像検出部６と、瞳孔画像検出部６によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部７と、瞳孔画像解析部７によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部８と、瞳孔データ解析部８による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に出力画像処理部４による画像情報の出力を停止させる中央制御装置９とを有している。更に、構成各部を動作させるプログラムや各種データが記憶されたＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶媒体（図示せず）が設けられている。また、本体器２および外部器３との間の情報の授受には有線・無線を必要に応じて採用するとよい。
【００１８】
図１の第１実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１によるリワイヤリングトレーニングを図２に示すフローチャートによって説明する。
【００１９】
被験者はゴーグル型の外部器３を顔の前面に装着する。
【００２０】
そして、処理が開始すると、出力画像処理部４より画像情報が画像表示部５に出力されて赤外画像が表示される（ＳＴ１）。
【００２１】
次に、瞳孔径チェック（ＳＴ２）として、瞳孔画像検出部６によって被験者の瞳孔が撮影され、瞳孔画像解析部７によって瞳孔径が測定され、瞳孔データ解析部８によって瞳孔径の変化が取得され）。
【００２２】
次に、中央制御装置９によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される（ＳＴ３）。
【００２３】
ＳＴ３の判断が乱れなしの場合にはＳＴ４に進み、乱れありの場合にはＳＴ５に進む。
【００２４】
ＳＴ４においては、画像表示部５に手のモデルを表示させ、ＳＴ５においてはトレーニングを強制停止させる。
【００２５】
ＳＴ４の次には、画像表示部５に手の指のモデルが動く様子を表示させ、続いてＳＴ２からの時間を計測し（ＳＴ７）、続いてセッション時間の終了か否かの判断（ＳＴ８）がなされて、セッション時間が終了するまでＳＴ２〜ＳＴ８のステップが繰り返され、セッション時間が終了するとトレーニングが終了する。
【００２６】
このようなリワイヤリングトレーニングによれば、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ、ＳＴ３における判断によって、瞳孔径の乱れがあるとトレーニング停止し、乱れがない場合にはトレーニングをセッション時間終了まで継続する。これにより被験者の中脳の活性化指標の状態に応じた適正な脳トレーニングを実行することができる。
【００２７】
＜第２実施形態＞
【００２８】
図３は、本発明の視覚利用脳トレーニングシステムの第２実施形態を示している。
【００２９】
本第２実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１１においては、第１実施形態に更に被験者の手腕の動作を把握して脳トレーニングを実行する場合を示している。第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００３０】
本第２実施形態においては、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得することができ、これを可視化した画像を用いて適正な脳トレーニングを実行することができるように形成されている。
【００３１】
本第２実施形態において追加された構成を説明する。
【００３２】
被検者の手腕の動きを撮影する赤外線カメラ等の手腕画像検出部１２を外部器３に設け、手腕画像検出部１２によって得られた手腕の動作を解析する手腕画像解析部１３と、手腕画像解析部１３によって得られた手腕の変化を解析する手腕データ解析部１４とを本体器２に設けている。更に、中央制御装置９は、手腕データ解析部１４による手腕の変化に対応して出力画像処理部４から出力する画像情報を変化させるように制御するように形成されている。
【００３３】
図３の第２実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１１による価値判断トレーニングを図４および図５に示すフローチャートによって説明する。
【００３４】
フローの進行に伴って被験者の瞳孔に基づく処理においては主として瞳孔画像検出部６、瞳孔画像解析部７および瞳孔データ解析部８が処理を進行し、被験者の手腕に基づく処理においては主として手腕画像検出部１２、手腕画像解析部１３および手腕データ解析部１４が処理を進行する。
【００３５】
被験者はゴーグル型の外部器３を顔の前面に装着する。
【００３６】
図４の最初のキャリブレーション処理（ＳＴ１０１）は、図５に示すサブルーチンによって実行される。
【００３７】
具体的には、キャリブレーション処理が開始されると画像表示部５によって赤外線カメラ画像が表示される（ＳＴ１１）。
【００３８】
次に、被験者の手が視界あるかを視界にあるまで実行される（ＳＴ１２）。
【００３９】
次に、手が視界にあると、手のモデルを画像教示部５に表示させ、続いて手の動きの範囲（ｘ，ｙ）の最大値が計測される（ＳＴ１４）。
【００４０】
次に、直径５ｃｍの現実のターゲットを被験者が触ることのできる距離を計測して（ＳＴ１５）、キャリブレーション処理が終了される。
【００４１】
図４に戻って説明する。
【００４２】
ＳＴ１０１〜ＳＴ１０２においてキャリブレーション処理が実行され、続いて画像表示部５に背景に空の場面が表示される（ＳＴ１０３）。
【００４３】
次に、待ちの時間の経過をまって（ＳＴ１０４）、第１実施形態と同一に被験者の瞳孔径のチェックが実行される（ＳＴ１０５）。
【００４４】
次に、中央制御装置９によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される（ＳＴ１０６）。
【００４５】
ＳＴ１０６の判断が乱れなしの場合にはＳＴ１０７に進み、乱れありの場合にはＳＴ１０８に進む。
【００４６】
ＳＴ１０７においては、画像表示部５に手があるかのチェックが行われ、ＳＴ１０８においてはトレーニングを強制停止させ、結果が出力される（ＳＴ１１０）。
【００４７】
ＳＴ１０７に続いて手が見えないかが判断され、手が見える場合には手が見えなくなるまでＳＴ１０５〜ＳＴ１０９のステップが繰り返される。
【００４８】
ＳＴ１０９の判断において手が見えない場合には、画像表示部５に複数の視覚画像が表示され（ＳＴ１１１）、続いて手の動きが手腕画像検出部１２、手腕画像解析部１３および手腕データ解析部１４によって検出される（ＳＴ１１２）。
【００４９】
次に、画像表示部５により手の動きに反応する視覚刺激が表示される（ＳＴ１１３）。
【００５０】
次に、被験者が手の動きに呼応する視覚刺激を選択すると（ＳＴ１１４）、続いてタッチ動作停止がチェックされる（ＳＴ１１５）。
【００５１】
次に、ＳＴ１１６においてタッチ動作が停止するまでチェックが継続され、動作が停止すると、被験者による刺激選択がなされたかのチェックが行われる（ＳＴ１１７）。
【００５２】
次に、ＳＴ１１８において被験者による呼応した刺激の選択がなされるまで判断が継続され、選択されると回数チェックが実行される（ＳＴ１１９）。
【００５３】
ＳＴ１１９の判断において、回数が終了回数以上の場合には結果出力（ＳＴ１２２）に到達し、トレーニングが終了される。
【００５４】
ＳＴ１１９の判断において、回数が終了回数未満の場合にはセッション時間のチェックが実行されて（ＳＴ１２０）、ＳＴ１２１に進行する。
【００５５】
ＳＴ１２１においては、セッション時間が終了していない場合には、ＳＴ１０３に戻り、終了している場合には結果出力（ＳＴ１２２）に到達して、トレーニングが終了される。
【００５６】
このように本発明によれば、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得して、これを可視化した画像を用いて手の動きをトレーニングして適正な脳トレーニングを実行することができる。
【００５７】
次に、図３の第２実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１１による適応トレーニングを図６に示すフローチャートによって説明する。
【００５８】
フローの進行に伴って被験者の瞳孔に基づく処理においては主として瞳孔画像検出部６、瞳孔画像解析部７および瞳孔データ解析部８が処理を進行し、被験者の手腕に基づく処理においては主として手腕画像検出部１２、手腕画像解析部１３および手腕データ解析部１４が処理を進行する。
【００５９】
被験者はゴーグル型の外部器３を顔の前面に装着する。
【００６０】
図６の最初のキャリブレーション処理（ＳＴ２０１）は、図５に示すサブルーチンによって実行される。
【００６１】
ＳＴ２０１〜ＳＴ２０２においてキャリブレーション処理が実行され、続いて画像表示部５に背景に空の場面が表示される（ＳＴ２０３）。
【００６２】
次に、待ちの時間の経過をまって（ＳＴ２０４）、第１実施形態および図４の価値判断トレーニングと同様に被験者の瞳孔径のチェックが実行される（ＳＴ２０５）。
【００６３】
次に、中央制御装置９によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される（ＳＴ２０６）。
【００６４】
ＳＴ２０６の判断が乱れなしの場合にはＳＴ２０７に進み、乱れありの場合にはＳＴ２０８に進む。
【００６５】
ＳＴ２０７においては、画像表示部５に手があるかのチェックが行われ、ＳＴ２０８においてはトレーニングを強制停止させ、結果が出力される（ＳＴ２１０）。
【００６６】
ＳＴ２０７に続いて手が見えないかが判断され、手が見える場合には手が見えなくなるまでＳＴ２０５〜ＳＴ２０９のステップが繰り返される。
【００６７】
ＳＴ２０９の判断において手が見えない場合には、画像表示部５にタッチターゲット画像が一定時間表示され（ＳＴ２１１）、続いて画像表示部５のタッチターゲット画像を非表示とする（ＳＴ２１２）。
【００６８】
このタッチターゲット画像の非表示状態において被験者がタッチ動作を開始する（ＳＴ２１３）。その際の被験者の手の動きは非表示する（ＳＴ２１４）。
【００６９】
続いて、被験者によるタッチ動作が停止したか否かを検出し（ＳＴ２１５〜ＳＴ２１６）、被験者のタッチ動作の停止を検出すると、画像表示部５にターゲットの再表示を実行する（ＳＴ２１７）。
【００７０】
次に、被験者によるタッチ位置に基づいて擬似タッチ位置を中央制御装置９によって計算して求め（ＳＴ２１８）、計算結果の擬似タッチ位置を画像表示部５に表示する（ＳＴ２１９）。これにより被験者のターゲットに対するタッチ動作の正確性が表示されて、被験者および指導員が被験者のタッチ動作の正確性を知得することができ、被験者に対する脳の適応トレーニングが遂行される。
【００７１】
続いて、画像表示部５によるターゲットおよび擬似タッチ位置の表示状態を非表示状態にする（ＳＴ２２０）。
【００７２】
次に、と呈するまで手の動きが手腕画像検出部１２、手腕画像解析部１３および手腕データ解析部１４によって検出される（ＳＴ１１２）。
【００７３】
次に、セッション時間のチェックが実行されて（ＳＴ２２１）、ＳＴ２２２に進行する。
【００７４】
ＳＴ２２２においては、セッション時間が終了していない場合には、ＳＴ２０３に戻り、終了している場合には結果出力（ＳＴ２２３）に到達して、トレーニングが終了される。
【００７５】
このように本発明によれば、被験者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得して、これを可視化した画像を用いて手の動きをトレーニングして適正な脳トレーニングを実行することができる。
【符号の説明】
【００７６】
１、１１  視覚利用脳トレーニングシステム
４  出力画像処理部
５  画像表示部
６  瞳孔画像検出部
７  瞳孔画像解析部
８  瞳孔データ解析部
９  中央制御装置
１２  手腕画像検出部
１３  手腕画像解析部
１４  手腕データ解析部
【図１】
2018108130.tif 000003
【図２】
2018108130.tif 000004
【図３】
2018108130.tif 000005
【図４】
2018108130.tif 000006
【図５】
2018108130.tif 000007
【図６】
2018108130.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成29年7月18日(2017.7.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、
前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、
前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部と、
前記瞳孔画像解析部によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、
前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、
前記手腕画像検出部によって得られた手腕の動作を解析する手腕画像解析部と、
前記手腕画像解析部によって得られた手腕の変化を解析する手腕データ解析部と、
前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させ、瞳孔径の変化が閾値を越えない場合に画像情報の出力を継続させてトレーニングを進める中央制御装置とを
有するとともに、
前記中央制御装置は、トレーニングを進める時に、前記手腕データ解析部による前記被検者の手腕が前記画像表示部に表示されていない場合に、前記出力画像処理部からターゲットを出力して前記画像表示部の前記被険者の手が視界にある領域に所定時間表示させ、その後前記被験者の手腕およびターゲットを非表示の状態で前記被検者が前記ターゲットにタッチした手腕の位置に基づいて擬似タッチ位置を求め、その後前記ターゲットと擬似タッチ位置とを同時に前記画像表示部に表示させるように制御するように形成されている
ことを特徴とする視覚利用脳トレーニングシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００７】
本発明に係る第１の態様の視覚利用脳トレーニングシステムは、出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部と、前記瞳孔画像解析部によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、前記手腕画像検出部によって得られた手腕の動作を解析する手腕画像解析部と、前記手腕画像解析部によって得られた手腕の変化を解析する手腕データ解析部と、前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させ、瞳孔径の変化が閾値を越えない場合に画像情報の出力を継続させてトレーニングを進める中央制御装置とを有するとともに、前記中央制御装置は、トレーニングを進める時に、前記手腕データ解析部による前記被検者の手腕が前記画像表示部に表示されていない場合に、前記出力画像処理部からターゲットを出力して前記画像表示部の前記被険者の手が視界にある領域に所定時間表示させ、その後前記被験者の手腕およびターゲットを非表示の状態で前記被検者が前記ターゲットにタッチした手腕の位置に基づいて擬似タッチ位置を求め、その後前記ターゲットと擬似タッチ位置とを同時に前記画像表示部に表示させるように制御するように形成されていることを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
このような構成の本発明によれば、被険者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ脳トレーニングを適正に実行することができ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得することができ、そして、前記被険者の手が視界にある領域に一旦表示したターゲットを被検者の手腕およびターゲットを非表示の状態で被検者がタッチした擬似タッチ位置を求めて、その後ターゲットと擬似タッチ位置とを同時に表示するという可視化した画像を用いて適正な脳トレーニングを実行することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２１】
次に、瞳孔径チェック（ＳＴ２）として、瞳孔画像検出部６によって被験者の瞳孔が撮影され、瞳孔画像解析部７によって瞳孔径が測定され、瞳孔データ解析部８によって瞳孔径の変化が取得される。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
次に、被験者の手が視界にあるかを視界にあるまで実行される（ＳＴ１２）。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３９】
次に、手が視界にあると、手のモデルを画像表示部５に表示させ、続いて手の動きの範囲（ｘ，ｙ）の最大値が計測される（ＳＴ１４）。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正書】
【提出日】平成29年12月18日(2017.12.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、
前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、
前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔を解析し瞳孔データを取得する瞳孔画像解析部と、
前記瞳孔画像解析部によって得られた前記瞳孔データから瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、
前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、
前記手腕画像検出部によって得られた手腕画像の動作を解析する手腕画像解析部と、
前記手腕画像解析部によって得られた前記手腕画像の位置の変化を解析する手腕データ解析部と、
前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させ、瞳孔径の変化が閾値を越えない場合に画像情報の出力を継続させてトレーニングを進める中央制御装置とを
有するとともに、
前記画像表示部、前記瞳孔画像検出部および前記手腕画像検出部は前記被検者が顔の前に装着する外部器に設けられており、
前記中央制御装置は、トレーニングを進める時に、
前記手腕データ解析部による前記被検者の前記手腕画像を前記画像表示部に非表示として、
前記出力画像処理部からターゲット画像を出力して前記画像表示部に所定時間表示させ、
その後、前記被検者の前記手腕画像および前記ターゲット画像を前記画像表示部に非表示の状態にし、
その非表示の状態において、前記被検者が前記ターゲット画像のあった場所を目指し手腕を伸ばした後に手腕を停止した時における前記手腕画像の位置に基づいて擬似タッチ位置を求め、
その後、前記ターゲット画像の中心位置と前記擬似タッチ位置とを同時に前記画像表示部に表示させるように制御するように形成されている
ことを特徴とする視覚利用脳トレーニングシステム。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、視覚利用脳トレーニングシステムに係り、特に被検者の瞳孔の変化に応じて脳の活性化トレーニングをするのに好適な視覚利用脳トレーニングシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年においては、多様化する社会でメンタルケアを通して被検者の脳の活性化を図ることが実行されている。例えば、特許文献１に記載されているように被検者の脳内の所定の領域における脳活動を示す信号を検出して、被検者の現在の脳機能を取得し、脳機能を更に活性化させるための目標を呈示することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−０９１３５９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、前記先行例においては現在の脳の状態を検出するために被検者の脳内の所定の領域における脳活動を示す信号を検出するものであるために、構造が複雑であり、被検者を適正にメンタルケアすることができないものであった。
【０００５】
本発明は、これらの点に鑑みてなされたものであり、画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被検者の瞳孔径を観測して被検者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被検者の脳の活性化を図ることができる視覚利用脳トレーニングシステムを提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は脳の活性化を図ることについて鋭意研究し、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標と視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標の２軸を用いて現在の脳の状態を知得することができ、これを可視化することによって適正な脳トレーニングを実行できることを発見して本発明を完成させた。
【０００７】
本発明に係る第１の態様の視覚利用脳トレーニングシステムは、出力画像処理部より得た画像情報を表示する画像表示部と、前記画像表示部に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する瞳孔画像検出部と、前記瞳孔画像検出部によって得られた瞳孔画像中の瞳孔を解析し瞳孔データを取得する瞳孔画像解析部と、前記瞳孔画像解析部によって得られた前記瞳孔データから瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部と、前記被検者の手腕の動きを撮影する手腕画像検出部と、前記手腕画像検出部によって得られた手腕画像の動作を解析する手腕画像解析部と、前記手腕画像解析部によって得られた前記手腕画像の位置の変化を解析する手腕データ解析部と、前記瞳孔データ解析部による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に前記出力画像処理部による画像情報の出力を停止させ、瞳孔径の変化が閾値を越えない場合に画像情報の出力を継続させてトレーニングを進める中央制御装置とを有するとともに、前記画像表示部、前記瞳孔画像検出部および前記手腕画像検出部は前記被検者が顔の前に装着する外部器に設けられており、前記中央制御装置は、トレーニングを進める時に、前記手腕データ解析部による前記被検者の前記手腕画像を前記画像表示部に非表示として、前記出力画像処理部からターゲット画像を出力して前記画像表示部に所定時間表示させ、その後、前記被検者の前記手腕画像および前記ターゲット画像を前記画像表示部に非表示の状態にし、その非表示の状態において、前記被検者が前記ターゲット画像のあった場所を目指し手腕を伸ばした後に手腕を停止した時における前記手腕画像の位置に基づいて擬似タッチ位置を求め、その後、前記ターゲット画像の中心位置と前記擬似タッチ位置とを同時に前記画像表示部に表示させるように制御するように形成されていることを特徴とする。
【０００８】
このような構成の本発明によれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ脳トレーニングを適正に実行することができ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得することができ、そして、前記被検者の手が視界にある領域に一旦表示したターゲット画像を被検者の手腕画像およびターゲット画像を非表示の状態で被検者がタッチした擬似タッチ位置を求めて、その後ターゲット画像と擬似タッチ位置とを同時に表示するという可視化した画像を用いて適正な脳トレーニングを実行することができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の視覚利用脳トレーニングシステムによれば、画像を用いて被検者を訓練する場合に、画像を見ている被検者の瞳孔径を観測して被検者の脳の現在状態を取得しつつ当該脳の活性化を図ることのできる画像を提供して視覚を通して被検者の脳の活性化を図ることができるという作用効果を発揮することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明に係る視覚利用脳トレーニングシステムの第１実施形態を示すブロック図
【図２】図１の視覚利用脳トレーニングシステムによるリワイヤリングトレーニングを示すフローチャート
【図３】本発明に係る視覚利用脳トレーニングシステムの第２実施形態を示すブロック図
【図４】図３の視覚利用脳トレーニングシステムによる価値判断トレーニングを示すフローチャート
【図５】図４におけるキャリブレーション処理のサブルーチンフローチャート
【図６】図３の視覚利用脳トレーニングシステムによる適応トレーニングを示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明に係る視覚利用脳トレーニングシステムの実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
【００１２】
＜第１実施形態＞
【００１３】
図１は、本発明の視覚利用脳トレーニングシステムの第１実施形態を示している。
【００１４】
本実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１においては、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ脳トレーニングを適正に実行することができるように形成されている。
【００１５】
具体的には、種々のデータ処理を実行する本体器２と被検者が装着できるゴーグル型の外部器３とを有している。そして、本体器２および外部器３には、出力画像処理部４より得た画像情報を表示する画像表示部５と、画像表示部５に表示された画像を目視する被検者の瞳孔を撮影する赤外線カメラ等の瞳孔画像検出部６と、瞳孔画像検出部６によって得られた瞳孔画像中の瞳孔径の大きさを解析する瞳孔画像解析部７と、瞳孔画像解析部７によって得られた瞳孔径の変化を解析する瞳孔データ解析部８と、瞳孔データ解析部８による瞳孔径の変化が閾値を越えた場合に出力画像処理部４による画像情報の出力を停止させる中央制御装置９とを有している。更に、構成各部を動作させるプログラムや各種データが記憶されたＲＯＭ、ＲＡＭ等の記憶媒体（図示せず）が設けられている。また、本体器２および外部器３との間の情報の授受には有線・無線を必要に応じて採用するとよい。
【００１６】
図１の第１実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１によるリワイヤリングトレーニングを図２に示すフローチャートによって説明する。
【００１７】
被検者はゴーグル型の外部器３を顔の前面に装着する。
【００１８】
そして、処理が開始すると、出力画像処理部４より画像情報が画像表示部５に出力されて赤外画像が表示される（ＳＴ１）。
【００１９】
次に、瞳孔径チェック（ＳＴ２）として、瞳孔画像検出部６によって被検者の瞳孔が撮影され、瞳孔画像解析部７によって瞳孔径が測定され、瞳孔データ解析部８によって瞳孔径の変化が取得される。
【００２０】
次に、中央制御装置９によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される（ＳＴ３）。
【００２１】
ＳＴ３の判断が乱れなしの場合にはＳＴ４に進み、乱れありの場合にはＳＴ５に進む。
【００２２】
ＳＴ４においては、画像表示部５に手のモデルを表示させ、ＳＴ５においてはトレーニングを強制停止させる。
【００２３】
ＳＴ４の次には、画像表示部５に手の指のモデルが動く様子を表示させ、続いてＳＴ２からの時間を計測し（ＳＴ７）、続いてセッション時間の終了か否かの判断（ＳＴ８）がなされて、セッション時間が終了するまでＳＴ２〜ＳＴ８のステップが繰り返され、セッション時間が終了するとトレーニングが終了する。
【００２４】
このようなリワイヤリングトレーニングによれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得して脳の状態を把握しつつ、ＳＴ３における判断によって、瞳孔径の乱れがあるとトレーニング停止し、乱れがない場合にはトレーニングをセッション時間終了まで継続する。これにより被検者の中脳の活性化指標の状態に応じた適正な脳トレーニングを実行することができる。
【００２５】
＜第２実施形態＞
【００２６】
図３は、本発明の視覚利用脳トレーニングシステムの第２実施形態を示している。
【００２７】
本第２実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１１においては、第１実施形態に更に被検者の手腕の動作を把握して脳トレーニングを実行する場合を示している。第１実施形態と同一部分には同一符号を付して説明を省略する。
【００２８】
本第２実施形態においては、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得することができ、これを可視化した画像を用いて適正な脳トレーニングを実行することができるように形成されている。
【００２９】
本第２実施形態において追加された構成を説明する。
【００３０】
被検者の手腕の動きを撮影する赤外線カメラ等の手腕画像検出部１２を外部器３に設け、手腕画像検出部１２によって得られた手腕の動作を解析する手腕画像解析部１３と、手腕画像解析部１３によって得られた手腕の変化を解析する手腕データ解析部１４とを本体器２に設けている。更に、中央制御装置９は、手腕データ解析部１４による手腕の変化に対応して出力画像処理部４から出力する画像情報を変化させるように制御するように形成されている。
【００３１】
図３の第２実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１１による価値判断トレーニングを図４および図５に示すフローチャートによって説明する。
【００３２】
フローの進行に伴って被検者の瞳孔に基づく処理においては主として瞳孔画像検出部６、瞳孔画像解析部７および瞳孔データ解析部８が処理を進行し、被検者の手腕に基づく処理においては主として手腕画像検出部１２、手腕画像解析部１３および手腕データ解析部１４が処理を進行する。
【００３３】
被検者はゴーグル型の外部器３を顔の前面に装着する。
【００３４】
図４の最初のキャリブレーション処理（ＳＴ１０１）は、図５に示すサブルーチンによって実行される。
【００３５】
具体的には、キャリブレーション処理が開始されると画像表示部５によって赤外線カメラ画像が表示される（ＳＴ１１）。
【００３６】
次に、被検者の手が視界にあるかを視界にあるまで実行される（ＳＴ１２）。
【００３７】
次に、手が視界にあると、手のモデルを画像表示部５に表示させ、続いて手の動きの範囲（ｘ，ｙ）の最大値が計測される（ＳＴ１４）。
【００３８】
次に、直径５ｃｍの現実のターゲットを被検者が触ることのできる距離を計測して（ＳＴ１５）、キャリブレーション処理が終了される。
【００３９】
図４に戻って説明する。
【００４０】
ＳＴ１０１〜ＳＴ１０２においてキャリブレーション処理が実行され、続いて画像表示部５に背景に空の場面が表示される（ＳＴ１０３）。
【００４１】
次に、待ちの時間の経過をまって（ＳＴ１０４）、第１実施形態と同一に被検者の瞳孔径のチェックが実行される（ＳＴ１０５）。
【００４２】
次に、中央制御装置９によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される（ＳＴ１０６）。
【００４３】
ＳＴ１０６の判断が乱れなしの場合にはＳＴ１０７に進み、乱れありの場合にはＳＴ１０８に進む。
【００４４】
ＳＴ１０７においては、画像表示部５に手があるかのチェックが行われ、ＳＴ１０８においてはトレーニングを強制停止させ、結果が出力される（ＳＴ１１０）。
【００４５】
ＳＴ１０７に続いて手が見えないかが判断され、手が見える場合には手が見えなくなるまでＳＴ１０５〜ＳＴ１０９のステップが繰り返される。
【００４６】
ＳＴ１０９の判断において手が見えない場合には、画像表示部５に複数の視覚画像が表示され（ＳＴ１１１）、続いて手の動きが手腕画像検出部１２、手腕画像解析部１３および手腕データ解析部１４によって検出される（ＳＴ１１２）。
【００４７】
次に、画像表示部５により手の動きに反応する視覚刺激が表示される（ＳＴ１１３）。
【００４８】
次に、被検者が手の動きに呼応する視覚刺激を選択すると（ＳＴ１１４）、続いてタッチ動作停止がチェックされる（ＳＴ１１５）。
【００４９】
次に、ＳＴ１１６においてタッチ動作が停止するまでチェックが継続され、動作が停止すると、被検者による刺激選択がなされたかのチェックが行われる（ＳＴ１１７）。
【００５０】
次に、ＳＴ１１８において被検者による呼応した刺激の選択がなされるまで判断が継続され、選択されると回数チェックが実行される（ＳＴ１１９）。
【００５１】
ＳＴ１１９の判断において、回数が終了回数以上の場合には結果出力（ＳＴ１２２）に到達し、トレーニングが終了される。
【００５２】
ＳＴ１１９の判断において、回数が終了回数未満の場合にはセッション時間のチェックが実行されて（ＳＴ１２０）、ＳＴ１２１に進行する。
【００５３】
ＳＴ１２１においては、セッション時間が終了していない場合には、ＳＴ１０３に戻り、終了している場合には結果出力（ＳＴ１２２）に到達して、トレーニングが終了される。
【００５４】
このように本発明によれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得して、これを可視化した画像を用いて手の動きをトレーニングして適正な脳トレーニングを実行することができる。
【００５５】
次に、図３の第２実施形態の視覚利用脳トレーニングシステム１１による適応トレーニングを図６に示すフローチャートによって説明する。
【００５６】
フローの進行に伴って被検者の瞳孔に基づく処理においては主として瞳孔画像検出部６、瞳孔画像解析部７および瞳孔データ解析部８が処理を進行し、被検者の手腕に基づく処理においては主として手腕画像検出部１２、手腕画像解析部１３および手腕データ解析部１４が処理を進行する。
【００５７】
被検者はゴーグル型の外部器３を顔の前面に装着する。
【００５８】
図６の最初のキャリブレーション処理（ＳＴ２０１）は、図５に示すサブルーチンによって実行される。
【００５９】
ＳＴ２０１〜ＳＴ２０２においてキャリブレーション処理が実行され、続いて画像表示部５に背景に空の場面が表示される（ＳＴ２０３）。
【００６０】
次に、待ちの時間の経過をまって（ＳＴ２０４）、第１実施形態および図４の価値判断トレーニングと同様に被検者の瞳孔径のチェックが実行される（ＳＴ２０５）。
【００６１】
次に、中央制御装置９によって瞳孔径に一定の閾値を越える乱れがあるかの判断が実行される（ＳＴ２０６）。
【００６２】
ＳＴ２０６の判断が乱れなしの場合にはＳＴ２０７に進み、乱れありの場合にはＳＴ２０８に進む。
【００６３】
ＳＴ２０７においては、画像表示部５に手があるかのチェックが行われ、ＳＴ２０８においてはトレーニングを強制停止させ、結果が出力される（ＳＴ２１０）。
【００６４】
ＳＴ２０７に続いて手が見えないかが判断され、手が見える場合には手が見えなくなるまでＳＴ２０５〜ＳＴ２０９のステップが繰り返される。
【００６５】
ＳＴ２０９の判断において手が見えない場合には、画像表示部５にタッチターゲット画像が一定時間表示され（ＳＴ２１１）、続いて画像表示部５のタッチターゲット画像を非表示とする（ＳＴ２１２）。
【００６６】
このタッチターゲット画像の非表示状態において被検者がタッチ動作を開始する（ＳＴ２１３）。その際の被検者の手の動きは非表示する（ＳＴ２１４）。
【００６７】
続いて、被検者によるタッチ動作が停止したか否かを検出し（ＳＴ２１５〜ＳＴ２１６）、被検者のタッチ動作の停止を検出すると、画像表示部５にターゲットの再表示を実行する（ＳＴ２１７）。
【００６８】
次に、被検者によるタッチ位置に基づいて擬似タッチ位置を中央制御装置９によって計算して求め（ＳＴ２１８）、計算結果の擬似タッチ位置を画像表示部５に表示する（ＳＴ２１９）。これにより被検者のターゲットに対するタッチ動作の正確性が表示されて、被検者および指導員が被検者のタッチ動作の正確性を知得することができ、被検者に対する脳の適応トレーニングが遂行される。
【００６９】
続いて、画像表示部５によるターゲットおよび擬似タッチ位置の表示状態を非表示状態にする（ＳＴ２２０）。
【００７０】
次に、セッション時間のチェックが実行されて（ＳＴ２２１）、ＳＴ２２２に進行する。
【００７１】
ＳＴ２２２においては、セッション時間が終了していない場合には、ＳＴ２０３に戻り、終了している場合には結果出力（ＳＴ２２３）に到達して、トレーニングが終了される。
【００７２】
このように本発明によれば、被検者の瞳孔の変化による中脳の活性化指標を知得しつつ、更に視覚情報に基づく運動順応による大脳の適応化指標を同時に用いて現在の脳の状態を知得して、これを可視化した画像を用いて手の動きをトレーニングして適正な脳トレーニングを実行することができる。
【符号の説明】
【００７３】
１、１１  視覚利用脳トレーニングシステム
４  出力画像処理部
５  画像表示部
６  瞳孔画像検出部
７  瞳孔画像解析部
８  瞳孔データ解析部
９  中央制御装置
１２  手腕画像検出部
１３  手腕画像解析部
１４  手腕データ解析部