(57)【要約】【課題】磁場による脳活動測定装置において、被験者の運動を正確に計測することが可能なキー装置を提供する。【解決手段】鍵盤１００は、ＭＲＩ装置１０における被験者２の頭蓋部分の測定中に、運動課題について被験者の打鍵操作の検出を行うためのキー装置であって、非磁性材料から形成された鍵盤本体１０２を備え、鍵盤本体１０２は、所定の支点のまわりに、被験者２の操作により回動するように構成され、操作者２の操作を受ける前端部と、前端部の回動に連動して回動するように前端部と対向する位置に設けられる後端部１０８とを含む。光学センサ２０２は、後端部１０８の後面の位置を検出するための非磁性材料から成り、回動に伴って後端部１０８の後面の向き応じて変化する出力を生成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
脳活動測定装置における被験者の頭蓋部分の測定中に、被験者に与えられる運動課題について被験者のキー操作の検出を行うためのキー装置であって、
非磁性材料から形成されたキー部材を備え、
前記キー部材は、所定の支点のまわりに、前記被験者の操作により回動するように構成され、前記操作者の操作を受ける前端部と、前記前端部の回動に連動して回動するように前記前端部と対向する位置に設けられる後端部とを含み、
前記後端部の後面の位置を検出するための非磁性材料から成るセンサをさらに備え、
前記センサは、前記回動に伴って前記後端部の後面の向き応じて変化する出力を生成する、キー装置。
【請求項２】
前記センサは、前記後端部の後面に光を照射して、反射する光強度を検出する光センサである、請求項１記載のキー装置。
【請求項３】
前記キー部材は、ピアノの鍵盤の１の鍵であって、複数が並列して設けられ、
前記センサは、各鍵に対応して設けられる、請求項１または２記載のキー装置。
【請求項４】
被験者の脳活動を非侵襲的に磁場により計測し、活性となっている脳領域を特定するための脳活動測定装置と、
前記脳活動測定装置における前記被験者の頭蓋部分の測定中に、被験者に与えられる運動課題について被験者のキー操作の検出を行うためのキー装置とを備え、前記キー装置は、
非磁性材料から形成されたキー部材を含み、
前記キー部材は、所定の支点のまわりに、前記被験者の操作により回動するように構成され、前記操作者の操作を受ける前端部と、前記前端部の回動に連動して回動するように前記前端部と対向する位置に設けられる後端部とを含み、
前記後端部の後面の位置を検出するための非磁性材料から成るセンサをさらに含み、
前記センサは、前記回動に伴って前記後端部の後面の向き応じて変化する出力を生成し、
前記センサからの信号を受けて、キー操作の運動を評価するための情報を算出する評価装置をさらに備える、脳活動測定装置。
【請求項５】
前記脳活動測定装置は、核磁気共鳴イメージング装置であって、
前記センサは、前記後端部の後面に光を照射して、反射する光強度を検出する光センサである、請求項４記載の脳活動測定装置。
【請求項６】
前記キー部材は、ピアノの鍵盤の１の鍵であって、複数が並列して設けられ、
前記センサは、各鍵に対応して設けられる、請求項４または５記載の脳活動測定装置。
【請求項７】
前記評価装置は、ある打鍵の始点から次の打鍵の始点までの時間である打鍵間隔、鍵を押し下げた状態を維持する打鍵維持時間および打鍵速度の少なくとも１つを脳活動と対応付けが可能なように記録する、請求項６記載の脳活動測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、キー装置およびキー操作に対応した脳活動を検知する脳活動測定装置に関し、より特定的には、磁場を用いた脳活動測定装置の測定中に使用可能なキー装置およびそれを用いた脳活動測定装置の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
生体の脳や全身の断面を撮像する方法として、生体中の原子、特に、水素原子の原子核に対する核磁気共鳴現象を利用した核磁気共鳴イメージング（ＭＲＩ : Magnetic Resonance Imaging)法が、人間の臨床画像診断等に使用されている。
【０００３】
核磁気共鳴映像法は、それを人体に適用する場合、同様の人体内断層画像法である「Ｘ線ＣＴ」に比較して、たとえば、以下のような特徴がある。
【０００４】
（１）水素原子の分布と、その信号緩和時間（原子の結合の強さを反映）に対応した濃度の画像が得られる。このため、組織の性質の差異に応じた濃淡を呈し、組織の違いを観察しやすい。
【０００５】
（２）磁場は、骨による吸収がない。このため、骨に囲まれた部位（頭蓋内、脊髄など）を観察しやすい。
【０００６】
（３）Ｘ線のように人体に害になるということがないので、広範囲に活用できる。
【０００７】
このような核磁気共鳴影像法は、人体の各細胞に最も多く含まれ、かつ最も大きな磁性を有している水素原子核（陽子）の磁気性を利用する。水素原子核の磁性を担うスピン角運動量の磁場内での運動は、古典的には、コマの歳差運動にたとえられる。
【０００８】
以下、本発明の背景の説明のために、この直感的な古典的モデルで、簡単に核磁気共鳴の原理をまとめておく。
【０００９】
上述したような水素原子核のスピン角運動量の方向（コマの自転軸の方向）は、磁場のない環境では、ランダムな方向を向いているものの、静磁場を印加すると、磁力線の方向を向く。
【００１０】
この状態で、さらに振動磁界を重畳すると、この振動磁界の周波数が、静磁界の強さで決まる共鳴周波数ｆ０＝γＢ０／２π（γ：物質に固有の係数）であると、共鳴により原子核側にエネルギーが移動し、磁化ベクトルの方向が変わる（歳差運動が大きくなる）。この状態で、振動磁界を切ると、歳差運動は、傾き角度を戻しながら、静磁界における方向に復帰していく。この過程を外部からアンテナコイルにより検知することで、ＮＭＲ信号を得ることができる。
【００１１】
このような共鳴周波数ｆ０は、静磁界の強度がＢ０（Ｔ）であるとき、水素原子では、４２．６×Ｂ０（ＭＨｚ）となる。
【００１２】
さらに、核磁気共鳴映像法では、血流量の変化に応じて、検出される信号に変化が現れることを用いて、外部刺激等に対する脳の活動部位を視覚化することも可能である。このような核磁気共鳴映像法を、特に、ｆＭＲＩ（functional MRI)と呼ぶ。
【００１３】
ｆＭＲＩでは、装置としては通常のＭＲＩ装置に、さらに、ｆＭＲＩ計測に必要なハードおよびソフトを装備したものが使用される。
【００１４】
ここで、血流量の変化がＮＭＲ信号強度に変化をもたらすのは、血液中の酸素化および脱酸素化ヘモグロビンは磁気的な性質が異なることを利用している。酸素化ヘモグロビンは反磁性体の性質があり、周りに存在する水の水素原子の緩和時間に影響を与えないのに対し、脱酸素化ヘモグロビンは常磁性体であり、周囲の磁場を変化させる。したがって、脳が刺激を受け、局部血流が増大し、酸素化ヘモグロビンが増加すると、その変化分をＭＲＩ信号として検出する事ができる。被験者への刺激は、たとえば、視覚による刺激や聴覚による刺激、あるいは所定の課題（タスク）の実行等が用いられる（たとえば、特許文献１）。
【００１５】
ここで、脳機能研究においては、微少整脈や毛細血管における赤血球中の脱酸素化ヘモグロビンの濃度が減少する現象（ＢＯＬＤ効果）に対応した水素原子の核磁気共鳴信号（ＭＲＩ信号）の上昇を測定することによって脳の活動の測定が行われている。
【００１６】
特に、人の運動機能に関する研究では、被験者に何らかの運動を行わせつつ、上記磁気共鳴イメージング装置によって脳の活動を測定することが行われている。上記被験者が行う動作としては、たとえば、物体の把持運動等が考えられ、把持力検出装置の検出部を被験者が把持することにより、この把持力検出装置に作用する力を検出しつつ、被験者が上記把持運動を行う際の脳活動を上記磁気共鳴イメージング装置により測定する。
【００１７】
一方で、四肢の運動に対して脳がどのように活動しているかについて、すでにいくつかの研究がある。
【００１８】
たとえば、運動関連領野の神経表現は主にサルを用いた電気生理実験で明らかにされてきた（たとえば、非特許文献１を参照）。このようなサルについての研究から一次運動野は筋座標系で身体運動を表現しているという知見が得られている。
【００１９】
しかし、サルの研究では、脳への侵襲的な計測を用いており、一度に計測できる箇所が限られているため、運動に関わる脳部位全てについては明らかになっていない。
【００２０】
一方で、人への応用を考えた場合には、非侵襲的な計測方法を用いることが望ましい。
【００２１】
また、たとえば、ピアニストなどのように正確さとスピードを伴った複雑な巧緻運動を行う必要がある人には、「局所性ジストニア」といわれる症状が現れることがあることが知られている。局所性ジストニアは、演奏時に不随意な筋活動が生じるために、演奏行為に支障をきたす病態のことをいう。症状の特徴としては、例えばピアニストの場合、鍵盤を叩く時に速い指の動きができない（巧緻動作障害）、また指に力が入らないことから垂直方向への鍵打が思うようにできなくなるといった症状を訴えることが特徴である。
【００２２】
このような病態の診断や、治療法の検討のためには、たとえば、模擬的なピアノ（鍵盤装置）の打鍵を行っている状態で、リアルタイムに、脳活動の計測を上述したｆＭＲＩなどで行うことが必要である。
【００２３】
なお、ピアノについては、電子ピアノなどでは、押鍵情報を検出するとともに、その検出結果に応じて打鍵強さを表すパラメータとしてのベロシティを決定するための鍵盤楽器の押鍵情報検出装置などがある（たとえば、特許文献２）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００２４】
【特許文献１】特開２０１１−０００１８４号公報明細書
【特許文献２】特開２００３−２９５８６３号公報明細書
【非特許文献】
【００２５】
【非特許文献１】Kakei S, Hoffman DS, Strick PL, Muscles and movement representations in the primary motor cortex. Science 285:2136-2139(1999)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２６】
特に、脳活動測定装置が磁場計測により、脳活動を計測する装置である場合、さらに、鍵盤装置は、このような磁場計測に干渉を与えないことも必要になる。
【００２７】
また、上述したような局所性ジストニアは、必ずしもピアノの演奏だけでなく、他にも、正確さとスピードを伴った複雑な巧緻運動を行う必要がある他の楽器などでも、症状が現れることがある。そこで、このような計測には、ピアノの鍵盤に限らず、巧緻運動を行う対象である「キー装置」が必要となる。
【００２８】
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、磁場による脳活動測定装置において、被験者の運動を正確に計測することが可能なキー装置およびそれを用いた脳活動測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２９】
この発明の１つの局面に従うと、脳活動測定装置における被験者の頭蓋部分の測定中に、被験者に与えられる運動課題について被験者のキー操作の検出を行うためのキー装置であって、非磁性材料から形成されたキー部材を備え、キー部材は、所定の支点のまわりに、被験者の操作により回動するように構成され、操作者の操作を受ける前端部と、前端部の回動に連動して回動するように前端部と対向する位置に設けられる後端部とを含み、後端部の後面の位置を検出するための非磁性材料から成るセンサをさらに備え、センサは、回動に伴って後端部の後面の向き応じて変化する出力を生成する。
【００３０】
好ましくは、センサは、後端部の後面に光を照射して、反射する光強度を検出する光センサである。
【００３１】
好ましくは、キー部材は、ピアノの鍵盤の１の鍵であって、複数が並列して設けられ、センサは、各鍵に対応して設けられる。
【００３２】
好ましくは、被験者の脳活動を非侵襲的に磁場により計測し、活性となっている脳領域を特定するための脳活動測定装置と、脳活動測定装置における被験者の頭蓋部分の測定中に、被験者に与えられる運動課題について被験者のキー操作の検出を行うためのキー装置とを備え、キー装置は、非磁性材料から形成されたキー部材を含み、キー部材は、所定の支点のまわりに、被験者の操作により回動するように構成され、操作者の操作を受ける前端部と、前端部の回動に連動して回動するように前端部と対向する位置に設けられる後端部とを含み、後端部の後面の位置を検出するための非磁性材料から成るセンサをさらに含み、センサは、回動に伴って後端部の後面の向き応じて変化する出力を生成し、センサからの信号を受けて、キー操作の運動を評価するための情報を算出する評価装置をさらに備える。
【００３３】
好ましくは、脳活動測定装置は、核磁気共鳴イメージング装置であって、センサは、後端部の後面に光を照射して、反射する光強度を検出する光センサである。
【００３４】
好ましくは、キー部材は、ピアノの鍵盤の１の鍵であって、複数が並列して設けられ、センサは、各鍵に対応して設けられる。
【００３５】
好ましくは、評価装置は、ある打鍵の始点から次の打鍵の始点までの時間である打鍵間隔、鍵を押し下げた状態を維持する打鍵維持時間および打鍵速度の少なくとも１つを脳活動と対応付けが可能なように記録する。
【発明の効果】
【００３６】
この発明のキー装置および脳活動測定装置によれば、磁場による脳活動の計測においても、被験者の運動を正確に計測することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】ＭＲＩ装置１０の全体構成を示す模式図である。
【図２】本実施の形態のピアノの鍵盤１００（白鍵および黒鍵を含む）の構造の一例を示す図である。
【図３】本実施の形態のピアノの鍵盤１００（白鍵部分）の構造の他の例を示す図である。
【図４】後端部８に対する光センサ２０２の配置を説明するための図である。
【図５】検知部１２０の外観を示す図である。
【図６】打鍵の程度に応じて変化する後端部８と光センサ２０２との位置関係を示す図である。
【図７】打鍵の程度に応じた光センサ２０２からの受光強度の変化を示す図である。
【図８】打鍵の程度と、後端部８と光センサ２０２との位置関係と、光センサ２０２からの受光強度の変化を模式的に示す図である。
【図９】光センサ２０２からの受光強度の時間変化から、検知できる操作者の動作を説明するための図である。
【図１０】受光する光量に現れるノイズ成分を説明するための概念図である。
【図１１】データ処理部３２のハードウェアブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
以下、本発明の実施の形態のキー装置の一例であるピアノの鍵盤の構成について、図に従って説明する。なお、以下の実施の形態において、同じ符号を付した構成要素および処理工程は、同一または相当するものであり、必要でない場合は、その説明は繰り返さない。
［実施の形態１］
以下では、被験者の脳活動を計測する装置として、ＭＲＩ装置を例にとって説明する。ただし、本実施の形態のキー装置は、ＭＲＩ装置による脳活動計測だけではなく、他の装置による脳活動計測にも使用することが可能である。特に、キー装置が、非磁性材料で形成されていることにより、磁場測定により脳活動を計測するような装置において、被験者の運動を検知することに好適である。
【００３９】
図１は、ＭＲＩ装置１０の全体構成を示す模式図である。
【００４０】
図１に示すように、ＭＲＩ装置１０は、被検者２の関心領域に制御された磁場を付与してＲＦ波を照射する磁場印加機構１１と、この被検者２からの応答波（ＮＭＲ信号）を受信してアナログ信号を出力する受信コイル２０と、この被検者２に付与される磁場を制御するとともにＲＦ波の送受信を制御する駆動部２１と、この駆動部２１の制御シーケンスを設定するとともに各種データ信号を処理して画像を生成するデータ処理部３２とを備える。
【００４１】
なお、ここで、被検者２が載置される円筒形状のボアの中心軸をＺ軸にとりＺ軸と直交する水平方向にＸ軸及び鉛直方向にＹ軸を定義する。
【００４２】
ＭＲＩ装置１０は、このような構成であるので、磁場印加機構１１により印加される静磁場により、被検者２を構成する原子核の核スピンは、磁場方向（Ｚ軸）に配向するとともに、この原子核に固有のラーモア周波数でこの磁場方向を軸とする歳差運動を行う。
【００４３】
そして、このラーモア周波数と同じＲＦパルスを照射すると、原子は共鳴しエネルギーを吸収して励起され、核磁気共鳴現象（ＮＭＲ現象；Nuclear Magnetic Resonance）が生じる。この共鳴の後に、ＲＦパルス照射を停止すると、原子はエネルギーを放出して元の定常状態に戻る緩和過程で、ラーモア周波数と同じ周波数の電磁波（ＮＭＲ信号）を出力する。
【００４４】
この出力されたＮＭＲ信号を被検者２からの応答波として受信コイル２０で受信し、データ処理部３２において、被検者２の関心領域が画像化される。
【００４５】
磁場印加機構１１は、静磁場発生コイル１２と、傾斜磁場発生コイル１４と、ＲＦ照射部１６と、被検者２をボア中に載置する寝台１８とを備える。
【００４６】
被験者２の脇には、寝台１８に固定されたキー装置（以下、単に「鍵盤」と呼ぶ）１００が設けられる。被験者２は、特に限定されないが、たとえば、プリズムメガネ４により、Ｚ軸に対して垂直に設置されたディスプレイ６に表示される画面を見ることができる。このディスプレイ６の画像により、被験者２に、タスクの指示や視覚刺激が与えられる。
【００４７】
なお、被験者２への視覚刺激は、被験者２の目前にプロジェクタにより画像が投影される構成であってもよい。
【００４８】
駆動部２１は、静磁場電源２２と、傾斜磁場電源２４と、信号送信部２６と、信号受信部２８と、寝台１８をＺ軸方向の任意位置に移動させる寝台駆動部３０と、鍵盤１００を制御し、運動の検知を実行するセンサコントローラ部５０とを備える。
【００４９】
データ処理部３２は、操作者（図示略）から各種操作や情報入力を受け付ける入力部４０と、被検者２の関心領域に関する各種画像及び各種情報を画面表示する表示部３８と、各種処理を実行させるプログラム・制御パラメータ・画像データ（三次元モデル像等）及びその他の電子データを記憶する記憶部３６と、駆動部２１を駆動させる制御シーケンスを発生させるなどの各機能部の動作を制御する制御部４２と、駆動部２１との間で各種信号の送受信を実行するインタフェース部４４と、関心領域に由来する一群のＮＭＲ信号からなるデータを収集するデータ収集部４６と、このＮＭＲ信号のデータに基づいて画像を形成する画像処理部４８とを備える。
【００５０】
また、データ処理部３２は、専用コンピュータである場合の他、各機能部を動作させる機能を実行する汎用コンピュータであって、記憶部３６にインストールされたプログラムに基づいて、指定された演算やデータ処理や制御シーケンスの発生をさせるものである場合も含まれる。
【００５１】
静磁場発生コイル１２は、Ｚ軸周りに巻回される螺旋コイルに静磁場電源２２から供給される電流を流して誘導磁場を発生させ、ボアにＺ軸方向の静磁場を発生させるものである。このボアに形成される静磁場の均一性の高い領域に被検者２の関心領域を設定することになる。ここで、静磁場コイル１２は、より詳しくは、たとえば、４個の空芯コイルから構成され、その組み合わせで内部に均一な磁界を作り、被験者２の体内の所定の原子核、より特定的には水素原子核のスピンに配向性を与える。
【００５２】
傾斜磁場発生コイル１４は、Ｘコイル、Ｙコイル及びＺコイル（図示省略）から構成され、円筒形状を示す静磁場発生コイル１２の内周面に設けられる。 
これらＸコイル、Ｙコイル及びＺコイルは、それぞれＸ軸方向、Ｙ軸方向及びＺ軸方向を順番に切り替えながら、ボア内の均一磁場に対し傾斜磁場を重畳させ、静磁場に強度勾配を付与する。Ｚコイルは励起時に、磁界強度をＺ方向に傾斜させて共鳴面を限定し、Ｙコイルは、Ｚ方向の磁界印加の直後に短時間の傾斜を加えて検出信号にＹ座標に比例した位相変調を加え（位相エンコーディング）、Ｘコイルは、続いてデータ採取時に傾斜を加えて、検出信号にＸ座標に比例した周波数変調を与える（周波数エンコーディング）。
【００５３】
この重畳される傾斜磁場の切り替えは、制御シーケンスに従って、Ｘコイル、Ｙコイル及びＺコイルにそれぞれ異なるパルス信号が送信部２４から出力されることにより実現される。これにより、ＮＭＲ現象が発現する被検者２の位置を特定することができ、被検者２の画像を形成するのに必要な三次元座標上の位置情報が与えられる。
【００５４】
ＲＦ照射部１６は、制御シーケンスに従って信号送信部３３から送信される高周波信号に基づいて、被検者２の関心領域にＲＦ（Radio Frequency）パルスを照射するものである。
【００５５】
なお、ＲＦ照射部１６は、図１において、磁場印加機構１１に内蔵されているが、寝台１８に設けられたり、あるいは、受信コイル２０と一体化されていてもよい。
【００５６】
受信コイル２０は、被検者２からの応答波（ＮＭＲ信号）を検出するものであって、このＮＭＲ信号を高感度で検出するために、被検者２に近接して配置されている。 
ここで、受信コイル２０には、ＮＭＲ信号の電磁波がそのコイル素線を切ると電磁誘導に基づき微弱電流が生じる。この微弱電流は、信号受信部２８において増幅され、さらにアナログ信号からデジタル信号に変換されデータ処理部３２に送られる。
【００５７】
すなわち、静磁界にＺ軸傾斜磁界を加えた状態にある被験者２に、共鳴周波数の高周波電磁界を、ＲＦ照射部１６を通じて印加すると、磁界の強さが共鳴条件になっている部分の所定の原子核、たとえば、水素原子核が、選択的に励起されて共鳴し始める。共鳴条件に合致した部分（たとえば、被験者２の所定の厚さの断層）にある所定の原子核が励起され、スピンがいっせいに回転する。励起パルスを止めると、受信コイル２０には、今度は、回転しているスピンが放射する電磁波が信号を誘起し、しばらくの間、この信号が検出される。この信号によって、被験者２の体内の、所定の原子を含んだ組織を観察する。そして、信号の発信位置を知るために、ＸとＹの傾斜磁界を加えて信号を検知する、という構成になっている。
【００５８】
画像処理部４８は、記憶部３６に構築されているデータに基づき、励起信号を繰り返し与えつつ検出信号を測定し、１回目のフーリエ変換計算により、共鳴の周波数をＸ座標に還元し、２回目のフーリエ変換でＹ座標を復元して画像を得て、表示部３８に対応する画像を表示する。
【００５９】
図２は、本実施の形態のピアノの鍵盤１００（白鍵および黒鍵を含む）の構造の一例を示す図である。
【００６０】
この鍵盤１００は、断面矩形の細長い樹脂製の鍵盤本体１０２と、その前部に取り付けられた樹脂製の白鍵カバー１０３ａまたは黒鍵カバー１０３ｂを備えている。鍵盤本体１０２の上面中央部には、上下方向に貫通するようにバランスピン孔１１５が形成されている。
【００６１】
一方、樹脂製の棚板１０５の筬中１０７に、これも樹脂製のバランスピン１０４が立設されており、鍵盤本体１０２は、そのバランスピン孔１１５がバランスピン１０４に係合することによって、バランスピン１０４に揺動自在に支持されている。また、鍵盤本体１０２の後端（操作側から見て奥側の端部）には、離鍵時に、鍵盤を所定位置に復元させる力を発生するための重りとして作用する後端部１０８を備える。
【００６２】
後に説明するように、後端部１０８の背後に、所定の距離をおいて立ち上がる背板１２０上に、鍵ごとに対応して、光学式の近接センサ（以下、「光センサ」）２０２が配置される。光センサ２０２と後端部１０８との位置関係については、後により詳しく説明する。
【００６３】
鍵盤本体１０２は、アクリルや人造象牙などのような非磁性の材料であって、比較的軽量で、弾力性のある質材から成り、矩形の断面を有し、前後方向に延びている。
【００６４】
すなわち、鍵盤１００は全て、非磁性材料である樹脂で形成されている。なお、非磁性材料であれば、素材は樹脂に限られるものではない。
【００６５】
以上の構成により、鍵盤の前部を押鍵すると、鍵盤がバランスピン１０４を中心として揺動または回動する。また、鍵盤のタッチ重さ（静荷重）は、後端部１０８を含めた鍵盤の重さによるバランスピン１０４回りのモーメントのバランスによって定められることになる。
【００６６】
図３は、本実施の形態のピアノの鍵盤１００（白鍵部分）の構造の他の例を示す図である。
【００６７】
図３においては、白鍵部分のみを示すが、黒鍵部分も基本的に同様の構成を有する。
【００６８】
図３を参照して、図２と同様に、鍵盤本体１０２の前部上面には、樹脂製の白鍵カバー１０３ａが取り付けられる。
【００６９】
鍵盤本体１０２は、操作者の操作に応じて回動する際の支点となる支持部材１２８に一端が支持されとともに、この一端は、結合部材１３０により後部支持部材１３２に結合されている。たとえば、結合部材１３０は、弾性を有しており、鍵盤本体１０２は、回動可能なように保持されている。
【００７０】
鍵盤本体１０２の下部には、係合部材１２２が設けられ、係合部材１２２は、可動部材１２４と係合孔１２３を介して係合している。可動部材１２４は、回転軸１２６のまわりに回動可能である。鍵盤本体１０２の前部上面が操作者により打鍵されると、回転軸１２６のまわりに後端部１０８が回動する。また、打鍵していない状態では、後端部１０８を含めた鍵盤の重さによる回転軸１２６回りのモーメントのバランスによって、可動部材１２４により係合部材１２２に対して上方に向かう保持力が与えられ、鍵盤本体１０２が所定位置に保持される構成となっている。
【００７１】
後部支持部材１３２の下面には、緩衝部材１３４が設けられ、また、打鍵しない状態での後端部１０８の下面と接触するように、緩衝部材１３６が設けられる。打鍵した場合に、後端部１０８が上方に回動する際には、緩衝部材１３４がストッパとして作用し、打鍵状態から操作者が鍵から指を離したことにより、後端部１０８が下方に回動する際には、緩衝部材１３６がストッパとして作用する。
【００７２】
図２の場合と同様に、背板１２０上に、鍵ごとに対応して、光センサ２０２が配置される。
【００７３】
図３に示すような鍵盤１００の構成は、図２の場合と同様に、樹脂のような非磁性材料により形成される。
【００７４】
図２または図３に示した構成は、鍵盤の構成の一例にすぎず、他の構成であってもよい。
【００７５】
図４は、後端部１０８に対する光センサ２０２の配置を説明するための図である。
【００７６】
図４（ａ）は、鍵盤１００を、操作側から見た図であり、図４（ｂ）は、後端部１０８を側面側から見た図である。
【００７７】
図４（ａ）に示すように、白鍵カバー１０３ａまたは黒鍵カバー１０３ｂの装着された鍵盤本体１０２の後部（図中、白丸で囲んだ部分）に、鍵盤の動きを検知するための構成が設けられる。
【００７８】
光学センサ２０２は、自身の発する光（検知光）が物体により反射されてかえってくるか否かを検知することで、近接位置に物体が存在するか否かを検知するための近接センサである。図４（ｂ）に示すように、光学センサ２０２は、離鍵時には、後端部８の後面が光学センサ２０２とはずれた位置となるように配置されている。光学センサ２０２には、上記のような検知光（たとえば、赤外線）の発光部および受光部が搭載されており、光学センサ２０２と検知部（図示せず）との間は、光ファイバ２１０により接続されている。
【００７９】
検知部は、発光部から送出される光を生成し、受光部からの光強度を検知することで、近接位置に物体が存在するか否かを検知する。
【００８０】
図５は、光学センサ２０２と接続される検知部２２０の外観を示す図である。
【００８１】
図５では、５鍵分の検知部２２０の構成を示す。各鍵に対応して供給される検知光または各鍵に対応して受光される反射光は、それぞれ、光センサ２０２との間で、光ファイバ２１０により、授受される。検知部２２０は、各鍵について、同様の構成を有して、対応する鍵の状態を検知する。
【００８２】
検知部２２０が検知した情報は、センサコントローラ部５０に転送される。
【００８３】
なお、検知部２２０は、ＭＲＩ装置１０の外部に設けることが可能であり、鍵盤１００に設けられる光センサ２０２からは、光ファイバ２１０により信号が伝達される。このため、検知部２２０は、磁場の影響を受けないまたは影響を与えない場所に設置することが可能であり、検知部２２０を構成する素材は、非磁性材料である必要はなく、自由度がある。
【００８４】
図６は、打鍵の程度に応じて変化する後端部８と光センサ２０２との位置関係を示す図である。
【００８５】
また、図７は、打鍵の程度に応じた光センサ２０２からの受光強度の変化を示す図である。
【００８６】
さらに、図８は、打鍵の程度と、後端部８と光センサ２０２との位置関係と、光センサ２０２からの受光強度の変化を模式的に示す図である。
【００８７】
まず、図６を参照して、図６（ａ）のように、操作者の指が鍵盤１００を押し始めた状態では、後端部１０８の後面１０８ｂｓが、やや下方を向く状態となる。
【００８８】
次に、図６（ｂ）のように、ある程度の打鍵が進むと、後端部１０８の後面１０８ｂｓと光センサ２０２とがほぼ正対する位置となる。
【００８９】
さらに、図６（ｃ）のように、最も深く打鍵すると、後端部１０８の後面１０８ｂｓは、上方を向くことになる。
【００９０】
以上のように、打鍵の程度に応じて、光センサ２０２に対する後端部１０８の後面１０８ｂｓの向きだけでなく、距離も変化することになる。
【００９１】
次に、図７および図８を参照すると、図７において（１）で示すように（図６（ａ）、図８の（１）に相当）、操作者の指が鍵盤１００を押し始めた状態では、計測される光強度は、所定のしきい値以下の低レベルにとどまっている。
【００９２】
図７において（２）で示すように（図６（ｂ）に相当、図８（２）（３）に相当）、押し始めた状態から鍵を押し下げていくにしたがって、後端部１０８の後面１０８ｂｓと光センサ２０２とが正対するようになり、光センサ２０２に反射して返ってくる光の量が増えるため、計測される光強度は、増加していく。
【００９３】
次に、図７において（３）で示すように（図６（ｃ）に相当、図８（４）に相当）、最も深く、完全に鍵を押し下げると、後端部１０８の後面１０８ｂｓが上方を向き、光センサ２０２に反射して返ってくる光の量が急減するために、計測される光強度は、図７の（１）の状態に相当するレベルまで低下する。
【００９４】
最も深く鍵を押し下げた状態を維持している間（図７の（３）〜（４）の期間）は、計測される光強度は、図７の（１）の状態に相当するレベルを維持する。
【００９５】
次に、操作者が、鍵盤１００から指を離し始めると、今度は、図７の（１）〜（３）までとは、逆に、計測される光強度は、急激に増加した後に、鍵が上がっていくにしたがって、光強度は、図７の（１）の状態に相当するレベルまで低下する（図７の（４）〜（５）の期間）。
【００９６】
図９は、光センサ２０２からの受光強度の時間変化から、検知できる操作者の動作を説明するための図である。
【００９７】
図９において、時刻ｔ１と時刻ｔ４とは、それぞれ、異なる打鍵動作の始点を示す。
【００９８】
したがって、ある打鍵の始点から次の打鍵の始点までの時間（ｔ４−ｔ１）は、打鍵間隔を表すことになり、この打鍵間隔に基づいて、データ処理部３２は、一定のテンポで弾いているか、または、演奏スピードを評価することができる。
【００９９】
また、時刻ｔ２は、鍵を完全に下に押し込んだ時点を示し、時刻ｔ３は、押し込んだ鍵から指が離れ始める時点を示す。
【０１００】
したがって、時間（ｔ３−ｔ２）は、鍵を完全に下に押し込んだ状態を維持している時間（「打鍵維持時間」と呼ぶ）を示す。打鍵維持時間から、データ処理部３２は、奏法(なめらかに弾く、切るように弾く)を評価することができる。
【０１０１】
さらに、時刻ｔ２は、受光する光量が最大値ｙ２となる時点を意味する。
【０１０２】
したがって、時刻ｔ１（受光する光量値ｙ１）での検知量を用いると、相対的な打鍵速度を以下の式で定義できる。
【０１０３】
（ｙ２−ｙ１）／（ｔ２−ｔ１）…（１）
打鍵速度から、データ処理部３２は、打鍵の強さや音量を評価することができる。
【０１０４】
データ処理部３２は、操作者の打鍵の運動を評価するための情報として、打鍵間隔、打鍵維持時間、打鍵速度の少なくとも１つを算出する。これらの評価のための情報は、表示部３８に表示される。
【０１０５】
たとえば、打鍵の運動の評価結果と脳活動とを対応付け可能なように、記憶部３６に記録することとすれば、症状の現れているときの脳活動と、現れていないときの脳活動とを比較することや、症状の程度と脳活動の比較を行うことができる。
【０１０６】
図１０は、受光する光量に現れるノイズ成分を説明するための概念図である。
【０１０７】
急激な変化を伴うようなノイズについては、たとえば、検知部２２０からの信号にローパスフィルタ処理を行うことで除去することができる。なお、このようなフィルタ処理は、データ処理部３２におけるソフトウェアによる処理とすることが可能である。なお、ノイズ除去のための処理としては、単純なローパスフィルタ処理に限られるものではなく、ノイズの種類等に応じて、適切なフィルタ処理を用いることが可能である。
【０１０８】
また、検知部２２０からの信号は、センサコントローラ部５０を介して、データ処理部３２まで伝送される。
【０１０９】
また、所定の値以下の小さな変化については、データ処理部３２でのしきい値の設定などにより、除去することが可能である。
【０１１０】
図１１は、データ処理部３２のハードウェアブロック図である。
【０１１１】
データ処理部３２のハードウェアとしては、特に限定されないが、汎用コンピュータを使用することが可能である。
【０１１２】
図１１において、データ処理部３２のコンピュータ本体２０１０は、メモリドライブ２０２０、ディスクドライブ２０３０に加えて、ＣＰＵ２０４０と、ディスクドライブ２０３０及びメモリドライブ２０２０に接続されたバス２０５０と、ブートアッププログラム等のプログラムを記憶するためのＲＯＭ２０６０とに接続され、アプリケーションプログラムの命令を一時的に記憶するとともに一時記憶空間を提供するためのＲＡＭ２０７０と、アプリケーションプログラム、システムプログラム、及びデータを記憶するための不揮発性記憶装置２０８０と、駆動部２１等と通信するための通信インタフェース２０９０とを含む。なお、不揮発性記憶装置２０８０としては、ハードディスク（ＨＤＤ）やソリッドステートドライブ（ＳＳＤ：Solid State Drive）などを使用することが可能である。なお、記憶部３６には、ＲＯＭ２０６０、ＲＡＭ２０７０、不揮発性記憶装置２０８０が相当する。
【０１１３】
ＣＰＵ２０４０が、プログラムに基づいて実行する演算処理により、上述したデータ処理部３２の各機能が実現される。
【０１１４】
データ処理部３２に、上述した実施の形態の機能を実行させるプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ２２００、またはメモリ媒体２２１０に記憶されて、ディスクドライブ２０３０またはメモリドライブ２０２０に挿入され、さらに不揮発性記憶装置２０８０に転送されても良い。プログラムは実行の際にＲＡＭ２０７０にロードされる。
【０１１５】
データ処理部３２は、さらに、入力部４０としてのキーボード２１００およびマウス２１１０と、表示部３８としてのディスプレイ２１２０とを備える。
【０１１６】
上述したようなデータ処理部３２として機能するためのプログラムは、コンピュータ本体２０１０に、情報処理装置等の機能を実行させるオペレーティングシステム（ＯＳ）は、必ずしも含まなくても良い。プログラムは、制御された態様で適切な機能（モジュール）を呼び出し、所望の結果が得られるようにする命令の部分のみを含んでいれば良い。データ処理部３２がどのように動作するかは周知であり、詳細な説明は省略する。
【０１１７】
また、上記プログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよく、複数であってもよい。すなわち、集中処理を行ってもよく、あるいは分散処理を行ってもよい。
【０１１８】
また、打鍵の運動を解析・評価するコンピュータは、ＭＲＩ装置１０の制御を行うコンピュータと同一である必要はなく、別のコンピュータが、測定データを受け取って、解析処理を行う構成としてもよい。
【０１１９】
以上説明したようなキー装置およびそれを用いた脳活動測定装置によれば、磁場による脳活動の計測においても、被験者の運動を正確に計測することが可能である。
【０１２０】
今回開示された実施の形態は、本発明を具体的に実施するための構成の例示であって、本発明の技術的範囲を制限するものではない。本発明の技術的範囲は、実施の形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲の文言上の範囲および均等の意味の範囲内での変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【０１２１】
２  被験者、６  ディスプレイ、８  後端部、１０  ＭＲＩ装置、１１  磁場印加機構、１２  静磁場発生コイル、１４  傾斜磁場発生コイル、１６  ＲＦ照射部、１８  寝台、２０  受信コイル、２１  駆動部、２２  静磁場電源、２４  傾斜磁場電源、２６  信号送信部、２８  信号受信部、３０寝台駆動部、３２  データ処理部、３６  記憶部、３８  表示部、４０  入力部、４２  制御部、４４  インタフェース部、４６  データ収集部、４８  画像処理部、５０  センサコントローラ部、１００  キー装置、１０２  光センサ、１１０  光ファイバ、１２０  検知部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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