説明資料

2024/5/8

「きらきら星脳活計®」とは？
きらきら星脳活計は脳がどのくらい元気に動いているかを測ることができる装置です。（宇都宮⼤学とソフトシーデーシーの共同開発、特許取得済 ）⼦供のころから慣れ親しんでいるお遊戯「きらきら星」の⼿の動きは、じつは⽇常では最も複雑で難しい運動の1つです。そのため、この「きらきら星」運動の滑らかさは、脳の調⼦をはっきりと反映します。『きらきら星脳活計®』は、この滑らかさを精密に測ることで、脳の調⼦の上昇や低下が起こったさまざまな状態を測定することができます。
脳の調⼦を鋭敏に測ることができるため、認知証の初期段階スタート画⾯（軽度認知障害）のスクリーニングができます。また、⾃覚症状のないごく初期段階の脳卒中などの検知が期待されています。

測定画⾯

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きらきら星脳活計について• 早い
早い
測定時間15秒• 簡単
簡単
装着は不要• 安全
安全
腕を動かすだけ3

使用方法（測定方法の特徴）

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きらきら星脳活計で測れるもの
1. 脳年齢2. 脳機能障害（⽼化影響も含めて）
3. ⼦供の発達• 平均より悪いかどうかで、発達障害を検知できます

4. 体調による脳機能の影響

5.

• 改善する場合：運動や睡眠など• 悪化する場合：寝不⾜、仕事による疲れ、眠気をもよおす薬など
運動能⼒• 運動把握が悪い場合などの運動⾳痴は、評価値が悪化します5きらきら星脳活計の使⽤例

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軽度認知障害（MCI）の早期発⾒に治療薬の薬効評価に投薬前後の薬効をその場で直ちに評価

毎⽇の体調（脳）の確認に脳梗塞リハビリの効果の確認などにアルコールチェックと合わせて（寝不⾜なども検知できます）早期発⾒で適切なフォローができます

ウェルビーイング経営のツールとして⾎圧を測るように毎⽇脳の調⼦をはかれます
脳トレの効果測定にも

脳活計の位置付け（脳の活動状態が測れるシステムの⽐較）

5分
脳活計の特徴・圧倒的な簡易さ（非装着・短時間測定）・検出精度が高い（健常者とMCIの分離が可能）

715秒

脳活計のカバー範囲
きらきら星脳活計が測定する脳機能の領域は、運動調節機能や短期記憶が中⼼になります。いっぽう、クイズ系の⼼理テストは⻑期記憶から短期記憶が中⼼になりします。きらきら星脳活計とクイズ系⼼理テストは、それぞれの特徴を活かして互いに補う形で使うとスクリーニング能⼒が⾼まります。
まずは、たった15秒で測定できるきらきら星脳活計でスクリーニングを⾏い、もう少し確認する範囲を広げたい
場合は、クイズ系⼼理テストもしてもらう。そして最終的な判断は、医師に診てもらうような使い⽅をお薦めしています。

クイズ系
⼼理テスト

脳活計
運動調
節機能

短期記憶

⻑期
記憶

MRI
CT

医師の診察

病院での⼼理テス

医師の診断
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測定の仕組み（きらきら星脳活計で測っているもの）
測定時の運動調節の流れ
例⽰
運動運動
認識

視覚

⾃⼰運動
認識

運動
⽣成

画⾯を⾒ながら、まねして⼿を動かすとき、脳は図のような働きをしています。『きらきら星脳活計®』は、⼿の動きがどれだけ画⾯の動きとそっくりか1秒に100回以上測ることにより、⼀連の動きの滑らかさを評価しています。

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脳活計が測定している値 NSM について
例⽰動作では、理想的な運動の例として正弦波を採⽤しています
回転⾓度

滑らかでない度合い Non Smoothness Measure（NSM）
理想的な⼿の回転（正弦波）に、どのくらい雑⾳（左下図の⻘⽮印の量）が混ざっているかを⾜し合わせた値です。

理想的な⼿の回転

NSMが⼩さいほど、⼿の回転が滑らかになります。

正弦波のみ

点数はNSMの逆数をとっています。このため、100点に近づ時間

回転⾓度

実際の⼿の回転理想からのずれが⼊っています

理想の測定
時間ずれ10

実際の測定くほど滑らかになっています。

t ：フーリエ変換によって得られる全要素数
mx：周波数x[Hz]の信号強度
m0 ：定常成分なので無視する
m1 ：⼊⼒信号成分（例⽰動作）
m2以上：雑⾳成分ラジオに例えるなら、（ソース） ⽬からの映像⼊⼒（アンプ） 脳（スピーカー）⼿の運動→ NSMはノイズの⼤きさ→ ノイズが少ないと脳の調⼦が良い【研究成果】子供の発達の計測【計測方法】
小学校児童を対象としてきらきら星脳活計による脳機能評価を行った。
男子：１９２名 女子：１９０名（１年生から６年生まで、各学年５０名以上）【結果】
1. きらきら星脳活計で児童の脳機能発達を計測可能である。
2. きらきら星脳活計で計測される脳機能発達には、２1ヶ月程度の男女差がある。（女子の発達が早い）
3. 同学年でも計測値変動は大きい。男子は、女子より変動が大きい。
4. 低学年男子の中でも極めて良い計測結果を示すものがいる。
参考文献[6] 運動調節機能客観評価による小学生発達状況 (教育工学)
青木 恭太 , 福田 宜男 , 堀田 尚紀, 電子情報通信学会技術研究報告 =IEICE technical report : 信学技報 116(351), 15-20, 2016-12-10
11男⼦

高⼥⼦
男⼦
低⼥⼦

高⼥⼦男⼦
低【研究成果】脳活性度と年齢の関係【計測方法】
多数の成人（800名以上）の年齢と脳活性度の関係をきらきら星脳活計で計測。
【結果】
1. 60歳以上で脳活性度の低下が観測される（右図の破線）。10歳につき約3点低下する。
2. 結果1の関係から、きらきら星脳活計の計測結果より年齢が推定できる。

高低
参考文献[9] Kyota Aoki, Hisanori Hotta, '' Developmentand Aging on Motor Control Function with Precise
Observations of Synchronization Hands’ Movements,''
Journal of Life Sciences and Technologies, IARIA, Vol. 9,No. 1 and 2, June 2017.

12年齢と点数のまとめ（エイジングと脳活動）
⼀般成⼈
⼩学⽣
（⼥⼦）

平均点数

⾼齢者

（良い⽅から60%）（良い⽅から90%）

標準曲線

⼩学⽣
（男⼦）

絶好調 ☆５つ好調 ☆４つ普通 ☆３つやや不調 ☆２つ不調 ☆１つ

結果表⽰【結果のまとめ】きらきら星でみえる脳年齢（エイジング）（⼦供）20歳くらいまで、成⻑にともない点数が上がっていきます（成⼈） 20〜60歳くらいまで、おおきな変化はありません（⾼齢者）60歳以上、年齢が増えると点数が下がっていきます

年齢
標準曲線
点数と５段階評価

・測定結果は、図のように5つの領域に分けて、それぞれを星の数で表しています
・⾚の実線（標準曲線） は、良い⽅から60%の⼈が⼊る範囲を表します
・破線は、標準偏差を表します
・20歳以下の上の実線は⼥性、下の実線は男性を表します13

【研究成果】【特許】脳活計によるMCIスクリーニングについて【要旨】
きらきら星脳活計は、⾮常に多くの情報（測定パラメータ）を⽣成する↓
MCIのスクリーニングを⽬的とするが、認知症もMCI以上の精度で検出できるMCIと認知症を含めて健常状態からの劣化を統⼀的に評価可能なパラメータが望ましい↓
上記条件を満たす得られるパラメータを探索するとaveP3rR1が最適のパラメータとして発⾒された
Kyota Aoki, Kenji Niijima, Tsutomu Yoshioka,“Quick Screening Micro Cognitive Impairment andDementia using Quantitative Evaluation of Motor
Control Function”, 2023, under review &2024/03/08 学会発表 情報学会「第77回バイオ情報学」研究会 北陸先端科学技術⼤学院⼤学
14認知症とMCIについて
認知症
脳の病気や障害など様々な原因により、認知機能が低下し、⽇常⽣活全般に⽀障が出てくる状態

軽度認知障害（MCI：Mild Cognitive Impairment）
健常者と認知症に中間にあたるグレーゾーンの段階→診断が難しい。または、この段階で医者に⾏く⼈は⾮常に少ない→早期に対応すれば、改善や治癒が⾒込める

15(参考) h,ps://www.cocofump.co.jp/ar:cles/byoki/118/

脳活計はMCIの検出が可能（特許査定済・学会発表済・論文投稿査読中）
・MCIは診断が難しい→脳活計で簡単にスクリーニング
・この段階で医者に⾏く⼈は⾮常に少ない→脳活計は病院以外でも使⽤可能【研究成果】精神作業疲労計測実験【計測方法】
40分間のアクションビデオゲームを精神負荷とみなし、疲労の影響を、負荷前20分間、負荷後1時間きらきら星脳活計で計測。23歳から25歳の男性被験者で全33試行を行った。

【結果】
1. ゲーム直後は、興奮影響で脳活性度は高低下していない。
2. ゲーム終了後精神疲労の影響で、1時間に渡り脳活性度が低下している。

低参考文献[10] Proceeding ICBBS '17 Proceedings of the 6thInternational Conference on Bioinformatics and Biomedical Science,Pages 37-43
Singapore, Singapore — June 22 - 24, 2017 ACM New York, NY,USA ©2017 table of contents ISBN: 978-1-4503-5222-2
doi>10.1145/3121138.3121164

16個人の一日の脳活動量の変化例
脳活動量
良い

脳活動量が低い100

図は、個⼈の⼀⽇の脳活動量の違いです。昼⾷の前後（12時・14時）に点数点数が悪くなっています。使⽤者が90

眠気を感じ、脳活動量が落ちていた時間でした。

80

本例のように、きらきら星脳活計

悪い

時刻［時］
参考文献[1] Kyota Aoki, Hisanori Hotta, “Brain Activity
Estimation with Precise Motor Measurements of Visual
Synchronization Task of Hands”, 2015, Global Health 2015,
pp.39-44, ISBN: 978-1-61208-424-4, ISSN: 2308-4553,
Nice, France, July 2015.

17の測定結果は、脳の活動状態に⾮常に敏感です。使⽤者が毎⽇使い続ければ、普段と違う脳調（脳の活動状態）を発⾒することが可能です。

脳神経内科に於ける臨床研究
新島内科クリニックにおいて、きらきら星脳活計の臨床研究を進めています。これまでに1,000名を超える患者の脳活性度を計測し分析しています。

【主な研究テーマ】
エイジング：きらきら星脳活計の計測結果（点数）と年齢との関係を、性別、既往歴等を考慮に入れて調べています。
認知症：きらきら星脳活計の計測結果（点数および他の手の動きの指標）と認知症スケール（MMSE、長谷川式）の関係性を調べています。
パーキンソン病：きらきら星脳活計の計測結果（点数および他の手の動きの指標）とパーキンソン病の病状の関係性を調べています。
新島内科クリニック【住所】 栃木県下野市【診療科】 脳神経内科、もの忘れ外来、循
環器内科、総合内科【院長】 新島健司 先生（日本神経学会 神経内科専門医(常勤)18計測後に被験者に渡している結果シート

特許・受賞など
受賞
第67回栃⽊県発明展覧会 ⽇本弁理⼠会会⻑奨励賞受賞（平成27年）

商標登録「きらきら星脳活計」（商標第6008786号）

特許
協調運動評価装置（特許第6326701号）
協調運動評価⽅法及びプログラム（特許第6940067号）
運動障害に対する薬効評価（特許第6887632号）
脳機能障害評価システム（MCIに関する脳活計の使⽤⽅法）（特許第7448904号）
脳機能評価システム（指タッピングを使った評価⽅法） （特許7474980号）

19これまでに行った研究テーマ
テーマ

概要

協調運動調節機能の客観評価による読書・書字困難⽣徒を⽀援するシステムに関する研究

きらきら星脳活計による運動調節機能評価値 宇都宮⼤学様の標準発達状況を明らかとし、発達障害児を⼯学部安全・簡単・客観的に評価する⽅式を与える。 ⻘⽊恭太先⽣

書きに困難さをもつ読み書き障害児の運動覚⼼像を伴う記憶、まとまりを⾒つける能⼒関節⾓再現などの実験により基礎的運動覚⼼像記憶の精度などを明らかとしようとしている。

国際医療福祉⼤学
成⽥保健医療学部
⽷数昌史先⽣保健医療学部
⼩⽥部夏⼦先⽣

夜勤従事看護師の疲労度を計測する客観的指標の開発とその評
価

きらきら星脳活計で疲労影響などを簡便に評価可能な⽅式を提供する。

群⾺⼤学⼤学院
保険学研究科李範爽先⽣

パーキンソン病の病状の客観評
価

きらきら星脳活計で計測される各種パラメー
タでパーキンソン病の病状評価を客観的・簡便・容易に⾏う。

防衛医科⼤学病院
リハビリテーション部
椎名義明先⽣脳機能の発達状況の評価

きらきら星脳活計による運動調節機能評価値の標準発達状況を明らかにする。

栃⽊県の⼩学校（２校）
栃⽊県の中学校（１校）
埼⽟県の⼩学校（１校）

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研究者

これまでの研究の文献一覧[1]Kyota Aoki, Hisanori Hotta, “Brain Activity Estimation with Precise Motor Measurements of Visual Synchronization Task of Hands”, 2015, Global Health 2015,pp.39-44, ISBN: 978-1-61208-424-4, ISSN: 2308-4553, Nice, France, July 2015.
[2] Kyota Aoki, Hisanori Hotta, Natsuko Otabe, Norio Fukuda, Koji Harada, “MOTOR SKILL DEVELOPMENTS IN 6 TO 12 YEARS OLD GIRLS WITH VISUALSYNCHRONIZATION TASK”, 2016 Hawaii International Conference on Education Honolulu, USA, 2016, pp. 953-959, ISSN#:1541-5880, 2016.
[3] Kyota Aoki, Hisanori Hotta, Masaki Kimura,“MOTOR SKILL MEASURINGSYSTEM WITH PRECISE MOTOR MEASUREMENTS OF VISUAL SYNCHRONIZATIONTASK OF HANDS”, 2016 Hawaii International Conference on Education, Honolulu, USA, 2016, pp. 960-967, ISSN#:1541-5880, 2016.
[4] Kyota Aoki, Yuki Yamada and Hisanori Hotta, “Precise Measurements of Short-term Memory Function about Periodic Motions”, 5th International Conference on
Bioinformatics and Biomedical Science, Bali, Indonesia, July, 2016.
[5] Kyota Aoki and Hisanori Hotta, “Aging Measurements with Precise Observations of Synchronization Handsʼ Movements -Aging eﬀects about motor controlfunction-”, Global Health Challenges 2016, pp. 49-55, October 9 - 13, 2016 - Venice, Italy, IARIA, ISBN: 978-1-61208-511-1, 2016.
[6]運動調節機能客観評価による⼩学⽣発達状況 (教育⼯学) ⻘⽊ 恭太 , 福⽥ 宜男 , 堀⽥ 尚紀, 電⼦情報通信学会技術研究報告 = IEICE technical report : 信学技報116(351), 15-20, 2016-12-10[7] Kyota Aoki, Norio Fukuda and Hisanori Hotta, "Gender Diﬀerence of Developments of Motor Control Function in Primary School Ages with Visual
Synchronization Task of Handsʼ Movement", 2017 4th International Conference on Education and Psychological Science, EP036.pdf, Febrary 12-14, 2017,Barcelona, Spain.
[8] Kyota Aoki, “Circadian Rhythm of Brain Activity Estimated using Visual Synchronization Tasks -Relations between brain activity and living activity-”, 2017 5thInternational Conference on Bioinformatics and Computational Biology, pp. 63-67, 2017.
[9] Kyota Aoki, Hisanori Hotta, '' Development and Aging on Motor Control Function with Precise Observations of Synchronization Handsʼ Movements,'' Journal ofLife Sciences and Technologies, IARIA, Vol. 9, No. 1 and 2, June 2017.
[10] Kyota Aoki, "Mental Fatigue Measurement using Visual Synchronization Tasks," ICBBS2017, June 22-24, Singapore, ICBBS '17 Proceedings of the 6thInternational Conference on Bioinformatics and Biomedical Science, pp. 37-43, June 2017. doi>10.1145/3121138.3121164.
[11] Kyota Aoki, Hiroko Kanoh, Masahiko Fuse, "Trend of Immediate Response Syndrome Viewed from Visual Synchronization Task, " KES2017, Knowledge-Basedand Intelligent Information & Engineering Systems: Proceedings of the 21st International Conference, pp. 2106-2116, KES-20176-8 September 2017, Marseille,France, September 2017.
[12] Kyota Aoki, Kenji Niijima, Tsutomu Yoshioka, "Distribution of Brain Function with Age of Healthy People, " GlobalHealth2017.to appear.
[13] Kyota Aoki, Bumsok Lee, Tsutomu Yoshioka, "Measuring Methods for Brain Sub-Functionsʼ Performances," GlobalHealth2017, to appear.
[14] Kyota Aoki, Norio Fukuda, Sentaroh Okabe, Koji Harada, "Diﬀerence of Developments of Motor Control Function in Elementary school ages in Diﬀerent Social
Environments," HICE2018.
[15] Kyota Aoki, Kenji Niijima, Tsutomu Yoshioka, "Relation between Mini-Mental State Examination and Motor Control Function Examination on Dementia”,
International Journal of Pharma Medicine and Biological Sciences Vol. 8, No. 3, July 2019[16] Kyota Aoki, Kenji Niijima, Tsutomu Yoshioka, "Method for Evaluating Motor Synchronization and Short-term Motor Memory Based on Forearm Synchronization
Process to Sinusoidal Motion Visual Stimulus”, IPSJ Transactions on Bioinformatics 2021 Volume 14 Pages 22-29[--] Kyota Aoki, Kenji Niijima, Tsutomu Yoshioka, ” Quick Response of Minimal Dose of Levodopa in Quantitative Evaluation of Motor Control”, 2023,in preparation[17] （MCI・認知症について）”Quick Screening Micro Cognitive Impairment and Dementia using Quantitative Evaluation of Motor Control Function” （学会Proceedings；2024/03/08発表）[--] （MCI・認知症について）Kyota Aoki, Kenji Niijima, Tsutomu Yoshioka, “Quick Screening Micro Cognitive Impairment and Dementia using Quantitative
Evaluation of Motor Control Function”, 2023, under review

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