專利名稱：腦狀態(tài)支持裝置以及腦狀態(tài)支持方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于支持人腦狀態(tài)的腦狀態(tài)支持裝置以及腦狀態(tài)支持方法，特別是涉及用于利用近紅外分光法(NIRS, near-1nfrared spectroscopy)支持以使得能夠?qū)⒛X狀態(tài)維持于放松模式、專注模式，或是轉(zhuǎn)移至其它狀態(tài)的腦狀態(tài)支持裝置以及腦狀態(tài)支持方法。
背景技術(shù)：
以往，為了使腦 狀態(tài)處于放松狀態(tài)、或是處于提高了專注力的狀態(tài)，進(jìn)行例如按摩、針刺，或者進(jìn)行睡眠等(以下將該技術(shù)稱為現(xiàn)有技術(shù)I)。另外，在專利文件I中公開(kāi)了如下方法:在對(duì)于被試者施加作為評(píng)價(jià)對(duì)象的外部刺激之前到施加外部刺激之后的整個(gè)過(guò)程，使用近紅外分光法，測(cè)定氧化型血紅蛋白和還原型血紅蛋白的濃度變化等，之后，聽(tīng)取施加所述外部刺激時(shí)的主觀舒適度，根據(jù)測(cè)定值和主觀上的舒適度來(lái)評(píng)價(jià)外部刺激對(duì)于人體的恰當(dāng)性。在此近紅外分光法是指，將微弱的近紅外線(例如680 1300納米)從頭皮上隔著頭蓋骨對(duì)腦進(jìn)行照射，測(cè)量頭蓋骨緊鄰的內(nèi)側(cè)的腦表面(大腦皮質(zhì))中的血液中的氧化型血紅蛋白(Oxy-Hb ；Hb02)的濃度變化量和還原型血紅蛋白(Deoxy-Hb ；Hb)的濃度變化量的方法(以下將該技術(shù)稱為現(xiàn)有技術(shù)2)。專利文件1:日本特開(kāi)2002-177282號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
在現(xiàn)有技術(shù)I中，存在如下問(wèn)題:無(wú)法客觀上得知通過(guò)按摩、針刺、睡眠，實(shí)際上腦狀態(tài)處于何種狀態(tài)。另外，存在如下問(wèn)題:受到按摩或針刺之后，如果緊張或是做別的事情，其效果就會(huì)立即消失而無(wú)法持續(xù)。并且，由于針刺會(huì)使身體受傷而造成治療，所以對(duì)初試者來(lái)說(shuō)會(huì)出現(xiàn)有抵觸的情況。在現(xiàn)有技術(shù)2中，存在如下問(wèn)題:雖然能夠客觀上得知實(shí)際上腦狀態(tài)處于何種狀態(tài)，但是無(wú)法支持以使得將腦狀態(tài)維持于原有狀態(tài)，或是轉(zhuǎn)移至其它狀態(tài)。另外，因?yàn)闆](méi)有使用用于判斷腦的氧消耗的氧交換指標(biāo)，所以難以正確地判定腦狀態(tài)。本發(fā)明是為了解決上述問(wèn)題而作出的，目的在于提供一種能夠客觀上得知腦狀態(tài)處于何種狀態(tài)，并且能夠支持以使得將腦狀態(tài)維持于原有狀態(tài)，或是轉(zhuǎn)移至其它狀態(tài)的腦狀態(tài)支持裝置以及腦狀態(tài)支持方法。本發(fā)明的腦狀態(tài)支持裝置特征在于，具有:刺激施加單元，對(duì)人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激；光檢測(cè)單元，包括對(duì)人體的預(yù)定部位照射光的發(fā)光部，和接收從人體內(nèi)出射的光并進(jìn)行檢測(cè)的光接收部；以及裝置主體，對(duì)所述刺激施加單元和光檢測(cè)單元進(jìn)行控制，其中
所述裝置主體具有:計(jì)算單元、判定單元和刺激調(diào)整單元，其中該計(jì)算單元根據(jù)由所述光檢測(cè)單元檢測(cè)出的光信息，計(jì)算作為氧化型血紅蛋白的變化量與還原型血紅蛋白的變化量之和的總血紅蛋白變化量，和作為氧化型血紅蛋白的變化量與還原型血紅蛋白的變化量之差的氧交換變化量；該判定單元通過(guò)所述刺激施加單元對(duì)人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)施加刺激，從而根據(jù)所述計(jì)算單元所計(jì)算出的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量，判定所述人腦狀態(tài)是否處于放松模式、專注模式和中間模式中的至少一種模式；該刺激調(diào)整單元調(diào)整由所述刺激施加單元對(duì)所述人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)施加刺激的刺激量，使得維持由所述判定單元判定的腦狀態(tài)模式，或是轉(zhuǎn)移至其它的腦狀態(tài)模式。由所述刺激施加單元所刺激的人體穴位部位，例如為左拇指目標(biāo)部。由所述光檢測(cè)單元所檢測(cè)的部位，例如為腦的前額葉。所述判定單元可以在通過(guò)對(duì)所述人體穴位部位以第I頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激，而所述總血紅蛋白變化量增加，并且所述氧交換變化量增加的情況下，判定腦狀態(tài)為放松模式；在通過(guò)對(duì)所述人體穴位部位以第2頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激，而所述總血紅蛋白變化量降低，并且所述氧交換變化量降低的情況下，判定腦狀態(tài)為專注模式；在這些以外的情況下，判定為中間模式。所述刺激調(diào)整單元可以在將腦狀態(tài)維持于放松模式，或是轉(zhuǎn)移至放松模式的情況下，對(duì)于所述人體穴位部位以第I頻率的電信號(hào)按預(yù)定間隔進(jìn)行刺激；在將腦狀態(tài)維持于專注模式，或是轉(zhuǎn)移至專注模式的情 況下，對(duì)于所述人體穴位部位以第2頻率的電信號(hào)按預(yù)定間隔進(jìn)行刺激。所述第I頻率例如為3Hz，所述第2頻率例如為IOHz。所述刺激調(diào)整單元可以進(jìn)行調(diào)整使得將腦狀態(tài)轉(zhuǎn)移至其它模式的情形比將腦狀態(tài)維持于原有模式的情形的刺激量更多。本發(fā)明的腦狀態(tài)支持方法其特征在于，使得執(zhí)行所述腦狀態(tài)支持裝置的裝置主體的處理。根據(jù)本發(fā)明能夠達(dá)到以下效果:(I)無(wú)需進(jìn)行按摩、針刺、睡眠等，就能夠簡(jiǎn)便地且短時(shí)間內(nèi)作出自己期望的腦狀態(tài)。(2)能夠客觀上得知腦狀態(tài)處于何種狀態(tài)，并且能夠?qū)⒛X狀態(tài)維持于原有狀態(tài)，或是轉(zhuǎn)移至其它狀態(tài)。例如，在疲勞而雜念多時(shí)，或在煩躁而雜念多時(shí)，或無(wú)法專注的時(shí)候，如果使用本發(fā)明將腦狀態(tài)設(shè)為專注模式，就能夠?qū)崿F(xiàn)專注力相對(duì)地提高的腦狀態(tài)。另外，在不得不進(jìn)行工作時(shí)，在通過(guò)本發(fā)明判定為放松模式的情況下，能夠強(qiáng)制轉(zhuǎn)移至專注模式，反之，也能夠從專注模式轉(zhuǎn)移至放松模式。并且，還能夠延長(zhǎng)專注力提高的狀態(tài)，或是使放松狀態(tài)變長(zhǎng)。


圖1為示出本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的腦狀態(tài)支持裝置的結(jié)構(gòu)的框圖。圖2的㈧為示出刺激施加器件的主視圖，⑶為示出將刺激施加器件安裝于拇指的狀態(tài)的說(shuō)明圖，(C)為示出刺激施加器件的其它的例子的主視圖，⑶為示出將刺激施加器件的其它的例子安裝于拇指的狀態(tài)的說(shuō)明圖。
圖3為用于說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的腦狀態(tài)支持裝置的工作的流程圖。圖4的(A)-(C)為用于說(shuō)明光檢測(cè)器件的設(shè)置的說(shuō)明圖。圖5為示出在對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加3Hz的電刺激的情況下的在前額葉的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量的變化的曲線圖。圖6的(A)為在視 覺(jué)上表示對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加3Hz的電刺激之前的安靜時(shí)和施加之后的電刺激時(shí)的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。圖7為示出對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加IOHz的電刺激的情況下的在前額葉的總血紅蛋白變化量與氧交換變化量的變化的曲線圖。圖8的(A)為在視覺(jué)上表示對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加IOHz的電刺激之前的安靜時(shí)和施加之后的電刺激時(shí)的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。圖9為示出對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加針刺刺激的情況下的在前額葉的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量的變化的曲線圖。圖10的(A)為在視覺(jué)上表示對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加針刺刺激之前的安靜時(shí)、進(jìn)行針灸刺激時(shí)以及針拔出之后的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。圖11為表示對(duì)從右手無(wú)名指第一關(guān)節(jié)至指尖外側(cè)附近施加針刺刺激的情況下的在前額葉的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量的變化的曲線圖。圖12的(A)為在視覺(jué)上表示對(duì)從右手無(wú)名指第一關(guān)節(jié)至指尖外側(cè)附近施加針刺刺激之前的安靜時(shí)、進(jìn)行針灸刺激時(shí)的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。圖13為示出本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的程序的框圖。附圖標(biāo)記1:腦狀態(tài)支持裝置 2:刺激施加器件 2a:刺激部 2b:帶狀部2c:尼龍搭扣3:光檢測(cè)器件3a:發(fā)光部3b:光接收部4:裝置主體5:輸入部6:輸出部7:通信部8:存儲(chǔ)部9:控制部10:顯示部11:揚(yáng)聲器12:打印部13:計(jì)算部14:判定部15:刺激調(diào)整部16:程序
具體實(shí)施例方式以下參照附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行說(shuō)明。圖1為示出本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的腦狀態(tài)支持裝置I的結(jié)構(gòu)的框圖。如圖1所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的腦狀態(tài)支持裝置I具有:刺激施加器件2，設(shè)置于人體穴位部位(例如左拇指目標(biāo)部)，對(duì)該部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激；光檢測(cè)器件3，具有設(shè)置于人體的預(yù)定部位(例如腦的前額葉)，對(duì)該預(yù)定部位照射光的發(fā)光部3a (發(fā)光元件)，和接收從人體內(nèi)出射的光并進(jìn)行檢測(cè)的光接收部3b (光接收元件)；以及裝置主體4。圖2的(A)為示出刺激施加器件2的主視圖，(B)為示出將刺激施加器件2安裝于拇指的狀態(tài)的說(shuō)明圖，(C)為示出刺激施加器件2的其它的例子的主視圖，⑶為示出將刺激施加器件2的其它的例子安裝于拇指的狀態(tài)的說(shuō)明圖。如圖2的(A)和(B)所示，刺激施加器件2具有與人體穴位部位相接、用于對(duì)該部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激的一對(duì)刺激部2a以及保持刺激部2a、能夠裝卸自由地安裝于手指等的帶狀部2b。一對(duì)刺激部2a在例如手指的情況下有3-10mm左右的間隔，如圖2的⑶所示，設(shè)置為將刺激目標(biāo)部位S夾住。刺激部2a的間隔根據(jù)人體穴位部位而適當(dāng)?shù)卦O(shè)定。在帶狀部2b的兩端部安裝有例如尼龍搭扣2c (magic tape (注冊(cè)商標(biāo)))，通過(guò)在將帶狀部2b卷上手指等之后，將尼龍搭扣2c相互粘貼上，能夠?qū)⒋碳な┘悠骷?設(shè)置為固定在手指等上。此外，如圖2的(C)和(D)所示，可以使帶狀部2b的縱向?qū)挾茸儗挘瑢⒁粚?duì)刺激部2a在斜的方向上隔開(kāi)間隔地配置。光檢測(cè)器件3例如具有安裝于人體預(yù)定部位的裝配帶，在該裝配帶上將一個(gè)或多個(gè)發(fā)光部3a和光接收部3b隔開(kāi)預(yù)定間隔地配置。裝置主體4控制刺激施加器件2和光檢測(cè)器件3的工作，并且進(jìn)行各種數(shù)據(jù)的輸入輸出、運(yùn)算和存儲(chǔ)，具有輸入部5、輸出部6、通信部7、存儲(chǔ)部8以及控制部9。輸入部5輸入各種數(shù)據(jù)，例如為鍵盤、數(shù)字小鍵盤(ten key)、鼠標(biāo)、標(biāo)記卡讀卡器以及OCR(光學(xué)式字符讀取機(jī))等。輸出部6輸出各種數(shù)據(jù)，具有顯示各種數(shù)據(jù)的監(jiān)視器、顯示器等的顯示部10、輸出聲音數(shù)據(jù)的揚(yáng)聲器11以及打印各種數(shù)據(jù)的打印機(jī)等的打印部12。通信部7進(jìn)行用 于與因特網(wǎng)(根據(jù)TCP/IP (傳輸控制協(xié)議/網(wǎng)際協(xié)議)的數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng))、LAN(局域網(wǎng))等通信網(wǎng)絡(luò)連接的各種數(shù)據(jù)的發(fā)送接收，例如為調(diào)制解調(diào)器、終端適配器、路由器、DSU (數(shù)字服務(wù)單元)等。存儲(chǔ)部8存儲(chǔ)各種數(shù)據(jù)，包括數(shù)據(jù)庫(kù)。控制部9具有:計(jì)算部13、判定部14和刺激調(diào)整部15，其中計(jì)算部13根據(jù)由光檢測(cè)器件3檢測(cè)出的光信息，計(jì)算作為氧化型血紅蛋白的變化量與還原型血紅蛋白的變化量之和的總血紅蛋白變化量，和作為氧化型血紅蛋白的變化量與還原型血紅蛋白的變化量之差的氧交換變化量；判定部14通過(guò)刺激施加器件2對(duì)人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)施加刺激，從而根據(jù)計(jì)算部13所計(jì)算出的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量，判定人腦狀態(tài)是否處于放松模式、專注模式和中間模式中的至少一種模式；刺激調(diào)整部15調(diào)整由刺激施加器件2對(duì)人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)施加刺激的刺激量，使得維持由判定部14判定的腦狀態(tài)模式，或是轉(zhuǎn)移至其它的腦狀態(tài)模式。判定部14在通過(guò)對(duì)人體穴位部位以第I頻率(例如3Hz)的電信號(hào)進(jìn)行刺激，而總血紅蛋白變化量增加，并且氧交換變化量增加的情況下，判定腦狀態(tài)為放松模式；在通過(guò)對(duì)人體穴位部位以第2頻率(例如IOHz)的電信號(hào)進(jìn)行刺激，而所述總血紅蛋白變化量降低，并且所述氧交換變化量降低的情況下，判定腦狀態(tài)為專注模式；在這些以外的情況下，判定為中間模式。刺激調(diào)整部15在將腦狀態(tài)維持于放松模式，或是轉(zhuǎn)移至放松模式的情況下，對(duì)于人體穴位部位以第I頻率(例如3Hz)的電信號(hào)按預(yù)定間隔進(jìn)行刺激；而在將腦狀態(tài)維持于專注模式，或是轉(zhuǎn)移至專注模式的情況下，對(duì)于人體穴位部位以第2頻率(例如IOHz)的電信號(hào)按預(yù)定間隔進(jìn)行刺激。刺激調(diào)整部15進(jìn)行調(diào)整使得將腦狀態(tài)轉(zhuǎn)移至其它模式的情形比將腦狀態(tài)維持于原有模式的情形的刺激量更多。此外，用于刺激的電信號(hào)的頻率的數(shù)值為舉例說(shuō)明，并不限于此。圖3為用于說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的腦狀態(tài)支持裝置I的工作的流程圖。首先，將刺激施加器件2設(shè)置于人體穴位部位(例如左拇指目標(biāo)部)(步驟SI)。接下來(lái)，將光檢測(cè)器件3設(shè)置于人體預(yù)定部位(例如腦的前額葉)(步驟S2)。接下來(lái)，進(jìn)行用于判定腦狀態(tài)的準(zhǔn)備(步驟S3)。在這一步驟S3中，施加3Hz的刺激5_10秒，確定左拇指目標(biāo)部的皮膚略微感覺(jué)出的最低刺激強(qiáng)度，施加3Hz的刺激5-10秒，確定左拇指目標(biāo)部的皮膚感覺(jué)到疼痛的最高刺激強(qiáng)度，按照下式計(jì)算3Hz刺激的中間50%刺激強(qiáng)度。3Hz刺激的中間50%刺激強(qiáng)度的計(jì)算=(最低刺激強(qiáng)度+最高刺激強(qiáng)度)/2另外，施加IOHz的刺激5-10秒，確定左拇指目標(biāo)部的皮膚略微感覺(jué)出的最低刺激強(qiáng)度，施加IOHz的刺激5-10秒，確定左拇指目標(biāo)部的皮膚感覺(jué)到疼痛的最高刺激強(qiáng)度，按照下式計(jì)算IOHz刺激的中間50%刺激強(qiáng)度。IOHz刺激的中間50%刺激強(qiáng)度的計(jì)算=(最低刺激強(qiáng)度+最高刺激強(qiáng)度)/2最大刺激強(qiáng)度設(shè)定電刺激的電壓、電流的值而進(jìn)行。接下來(lái)，通過(guò)判定部14判定腦狀態(tài)(步驟S4)。在此，將對(duì)左拇指目標(biāo)部以3Hz的刺激所得的腦反應(yīng)定義為放松模式(R模式)，在該模式時(shí)頭腦放松而處于鎮(zhèn)靜的狀態(tài)。另夕卜，將以IOHz的刺激所得的腦反應(yīng)定義為專注模式(B模式)，處于該模式時(shí)頭腦正在工作，專注力和理解力提高，處于適于學(xué)習(xí)等的狀態(tài)。在這一步驟S4中，對(duì)左拇指目標(biāo)部將前述步驟S2中所決定的中間刺激強(qiáng)度3Hz的刺激以30秒刺激-30秒停息-30秒刺激-30秒停息的模式進(jìn)行施加。如果30秒刺激后沒(méi)有反應(yīng)，則判定為已處于強(qiáng)R模式。如果是R模式反應(yīng)，則判定是R模式的低級(jí)，還是B模式、中間模式。另外，向左拇指目標(biāo)部將所述步驟S2中所決定的中間刺激強(qiáng)度IOHz的刺激以30秒刺激-30秒停息-30秒刺激-30秒停息的模式進(jìn)行施加。如果30秒刺激后沒(méi)有反應(yīng)，則判定為已處于強(qiáng)B模式。如果是B模式反應(yīng)，則判定是B模式的低級(jí)，還是R模式、中間模式。判定結(jié)果顯示于監(jiān)視器、顯示器等的顯示部10，或是通過(guò)揚(yáng)聲器11被聲音輸出。另外，判定結(jié)果還能夠通過(guò)打印部12打印，或是通過(guò)通信部7經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)送。接下來(lái)，在刺激調(diào)整部15進(jìn)行刺激量的調(diào)整(步驟S5)。在這一步驟S5中，具有如下情形:1)由判定部14判定為B模式的情況下，調(diào)整為轉(zhuǎn)移至R模式的情形；2)由判定部14判定為R模式的情況下，調(diào)整為維持于R模式的情形；3)由判定部14判定為B模式的情況下，調(diào)整為維持于B模式的情形；以及4)由判定部14判定為R模式的情況下，調(diào)整為轉(zhuǎn)移至B模式的情形。以上任何一種情形的選擇都能夠經(jīng)由輸 入部5而進(jìn)行，各種情形的調(diào)整例如像以下那樣進(jìn)行。
1)B —R (轉(zhuǎn)移)的情形將在步驟S3中確定的3Hz刺激的值的50%的刺激量施加60秒，休息30秒，進(jìn)而將75%的刺激量施加60秒，休息30秒。如果未轉(zhuǎn)移至R模式，則進(jìn)一步將100%的刺激量施加60秒。像這樣將刺激量升級(jí)，而推進(jìn)向R模式的轉(zhuǎn)移。2) R — R (維持)的情形將在步驟S3中確定的3Hz刺激的值的25%的刺激量施加30秒，休息30秒，進(jìn)而將25%的刺激量施加30秒，休息30秒，將25%的刺激量施加30秒。像這樣斷續(xù)地施加同樣的刺激，而維持R模式。3) B — B (維持)的情形將在步驟S3中確定的IOHz刺激的值的25%的刺激量施加30秒，休息30秒，進(jìn)而將25%的刺激量施加30秒，休息30秒，將25%的刺激量施加30秒。像這樣斷續(xù)地施加同樣的刺激，而維持B模式。4) R — B (轉(zhuǎn)移)的情形 將在步驟S3中確定的IOHz刺激的值的50%的刺激量施加60秒，休息30秒，進(jìn)而將75%的刺激量施加60秒，休息30秒。如果未轉(zhuǎn)移至B模式，則進(jìn)一步將100%的刺激量施加60秒。像這樣將刺激量升級(jí)，而推進(jìn)向B模式的轉(zhuǎn)移。

此外，上述的刺激量的調(diào)整是一個(gè)例子而不限于此。接下來(lái)，為了證實(shí)本發(fā)明所涉及的腦狀態(tài)支持裝置I是有用的，對(duì)由本發(fā)明的發(fā)明人所進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。在該實(shí)驗(yàn)中，使用近紅外分光測(cè)定裝置(島津制作所制造:F0IRE3000)進(jìn)行了大腦皮質(zhì)的Hb濃度的檢測(cè)和記錄。血紅蛋白的采樣為70ms。所記錄的血紅蛋白為氧化型血紅蛋白(oxy-Hb)和脫氧(還原型)血紅蛋白(deoxy-Hb)。根據(jù)該值的變化量，按照以下的計(jì)算式計(jì)算總血紅蛋白濃度變化量(total-Hb:氧化和脫氧的總和)與氧濃度變化量(ScO2),作為腦的COE反應(yīng)的指標(biāo)?？傃t蛋白(濃度)變化量[Totalhemoglobin] = [Oxyhemoglobin]+ [Deoxyhemoglobin]氧交換(濃度)變化量(作為本發(fā)明發(fā)明人之一的加藤所發(fā)現(xiàn)的腦功能指標(biāo))[ScO2] = [Oxyhemoglobin]-[Deoxyhemoglobin]尤其重要的功能指標(biāo)是，ScO2的減少=氧消耗，低氧化的部位尤其重要?？傃t蛋白變化量表示夾在照射和檢測(cè)探針的光測(cè)量區(qū)域的立體像素(voxel)中的紅血球的數(shù)量的變動(dòng)，如果增加則表示紅血球增加，如果減少則表示紅血球減少。氧交換變化量表示毛細(xì)血管內(nèi)的氧濃度變化，如果增加則意味著血管內(nèi)氧增加，如果減少則意味著血管內(nèi)的氧減少。血管內(nèi)氧增加的意思是表示從動(dòng)脈供給了含氧的紅血球。血管內(nèi)的低氧的意思是，表示由于神經(jīng)細(xì)胞消耗了氧，毛細(xì)血管內(nèi)的氧被消耗了。實(shí)驗(yàn)結(jié)果使用波形顯示和映像(mapping)顯示這兩種。波形顯示表示時(shí)間序列的變化，而映像顯示將刺激時(shí)間的積分值進(jìn)行繪制。圖4的(A)-(C)為用于說(shuō)明光檢測(cè)器件3的設(shè)置的說(shuō)明圖。光檢測(cè)器件3以高密度探針排列而配置，配置為覆蓋圖4的(A)所示的布羅德曼氏區(qū)(Brodmann' s Areas) 10區(qū)(前額葉)。光檢測(cè)器件3的發(fā)光部3a和光接收部3b以圖4的(B)所示的間隔配置，如圖4的(C)所示沿著從右腦到左腦配置3個(gè)發(fā)光部3a和3個(gè)光接收部3b，測(cè)量24ch_28ch的共計(jì)5處的測(cè)定點(diǎn)的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量的變化。圖5為示出對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加3Hz的電刺激的情況下在前額葉的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量的變化的曲線圖。在此，橫軸為時(shí)間(s)，縱軸為變化量(mol/Ι)，刺激時(shí)間為30秒。圖6的(A)為在視覺(jué)上表示對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加3Hz的電刺激之前的安靜時(shí)和施加之后的電刺激時(shí)的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。根據(jù)圖5和圖6可見(jiàn)，在3Hz的電刺激下，觀察到了在大范圍的總血紅蛋白變化量的增加和氧交換變化量的增加的定時(shí)上的變化。尤其是在前額葉，明顯認(rèn)定出這一變化。圖7為示出對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加IOHz的電刺激的情況下的在前額葉的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量的變化的曲線圖。在此，橫軸為時(shí)間(s)，縱軸為變化量(mol/Ι)，刺激時(shí)間為30秒。圖8的(A)為在視覺(jué)上表示對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加IOHz的電刺激之前的安靜時(shí)與施加之后的電刺激時(shí)的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。
`
根據(jù)圖7和圖8可見(jiàn)，在IOHz的電刺激下，觀察到了在大范圍的總血紅蛋白變化量的減少和氧交換變化量的減少的定時(shí)上的變化。像這樣對(duì)左拇指目標(biāo)部分別施加3Hz和IOHz的電信號(hào)的情況下，在前額葉的氧代謝為完全相反的結(jié)果，在IOHz下發(fā)生低氧化，在3Hz下則發(fā)生血流增加和高氧化。另外，暗示了取決于電刺激的頻率，前額葉敏感地變化，對(duì)認(rèn)知功能造成影響。接下來(lái)，作為用于與本發(fā)明的比較的參考，對(duì)進(jìn)行針刺刺激時(shí)的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行說(shuō)明。圖9為示出對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加針刺刺激的情況下在前額葉的總血紅蛋白變化量與氧交換變化量的變化的曲線圖。在此，橫軸為時(shí)間(S)，縱軸為變化量(mol/Ι)，刺激時(shí)間為180秒。圖10的(A)為在視覺(jué)上表示對(duì)左拇指第一關(guān)節(jié)與第二關(guān)節(jié)之間的手掌側(cè)的中心部分附近施加針刺刺激之前的安靜時(shí)、進(jìn)行針灸刺激時(shí)與針拔出之后的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。根據(jù)圖9和圖10可見(jiàn)，在針刺刺激下，從旋轉(zhuǎn)開(kāi)始起30 45秒，總血紅蛋白變化量和氧交換變化量都增加，而之后則持續(xù)減少，這被認(rèn)為是針刺的主要效果。另外，IOHz產(chǎn)生比3Hz接近于針刺刺激的狀態(tài)的再現(xiàn)性被認(rèn)定。圖11為示出對(duì)從右手無(wú)名指第一關(guān)節(jié)至指尖外側(cè)附近施加針刺刺激的情況下在前額葉的總血紅蛋白變化量與氧交換變化量的變化的曲線圖。在此，橫軸為時(shí)間(S)，縱軸為變化量(mol/Ι)，刺激時(shí)間為180秒。
圖12的(A)為在視覺(jué)上表示對(duì)從右手無(wú)名指第一關(guān)節(jié)至指尖外側(cè)附近施加針刺刺激之前的安靜時(shí)、進(jìn)行針灸刺激時(shí)的在前額葉的總血紅蛋白變化量的變化的說(shuō)明圖，(B)為在視覺(jué)上表示氧交換變化量的變化的說(shuō)明圖。根據(jù)圖11和圖12可見(jiàn)，由于針的旋轉(zhuǎn)刺激而導(dǎo)致疼痛增強(qiáng)時(shí)，在前額葉的一部分，轉(zhuǎn)變?yōu)楦哐趸?、血流降低，與對(duì)左拇指的刺激所導(dǎo)致的腦反應(yīng)明顯不同。圖13為示出本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的程序的框圖。如圖13所示，本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的程序16控制本發(fā)明的具體實(shí)施例所涉及的腦狀態(tài)支持裝置I的裝置主體4，使計(jì)算機(jī)執(zhí)行上述說(shuō)明的裝置主體4所進(jìn)行的處理。該程序16既可以記錄在磁盤、⑶-ROM、半導(dǎo)體存儲(chǔ)器等記錄介質(zhì)上，也可以經(jīng)由通信網(wǎng)絡(luò)下載。本發(fā)明不限于上述具體實(shí)施方式
，在權(quán)利要求書中記載的技術(shù)事項(xiàng)的范圍內(nèi)可以有各種變更。例如作為裝置主體4，可以用個(gè)人計(jì)算機(jī)或信息終端設(shè)備等代替專用裝置。本發(fā)明的腦狀態(tài)支持裝置I以及程序16用于利用近紅外分光法(NIRS)而支持以使得能夠?qū)⒛X狀態(tài)維持 于放松模式、專注模式，或是轉(zhuǎn)移至其它狀態(tài)。
權(quán)利要求
1.一種腦狀態(tài)支持裝置，其特征在于具有: 刺激施加單元，對(duì)人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激； 光檢測(cè)單元，包括對(duì)人體的預(yù)定部位照射光的發(fā)光部，和接收從人體內(nèi)出射的光并進(jìn)行檢測(cè)的光接收部；以及 裝置主體，對(duì)所述刺激施加單元和光檢測(cè)單元進(jìn)行控制，其中 所述裝置主體具有:計(jì)算單元、判定單元和刺激調(diào)整單元，其中該計(jì)算單元根據(jù)由所述光檢測(cè)單元檢測(cè)出的光信息，計(jì)算作為氧化型血紅蛋白的變化量與還原型血紅蛋白的變化量之和的總血紅蛋白變化量，和作為氧化型血紅蛋白的變化量與還原型血紅蛋白的變化量之差的氧交換變化量；該判定單元通過(guò)所述刺激施加單元對(duì)人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)施加刺激，從而根據(jù)所述計(jì)算單元所計(jì)算出的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量，判定所述人腦狀態(tài)是否處于放松模式、專注模式和中間模式中的至少一種模式；該刺激調(diào)整單元調(diào)整由所述刺激施加單元對(duì)所述人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)施加刺激的刺激量，使得維持由所述判定單元判定的腦狀態(tài)模式，或是轉(zhuǎn)移至其它的腦狀態(tài)模式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的腦狀態(tài)支持裝置，其特征在于: 由所述刺激施加單元所刺激的人體穴位部位，為左拇指目標(biāo)部。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的腦狀態(tài)支持裝置，其特征在于: 由所述光檢測(cè)單元所檢測(cè)的部位，為腦的前額葉。
4.根據(jù)權(quán)利要求1 3中任一項(xiàng)所述的腦狀態(tài)支持裝置，其特征在于: 所述判定單元在通過(guò)對(duì)所述人體穴位部位以第I頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激，而所述總血紅蛋白變化量增加，并且所述氧交換變化量增加的情況下，判定腦狀態(tài)為放松模式；在通過(guò)對(duì)所述人體穴位部位以第2頻率的電信號(hào)進(jìn)行刺激，而所述總血紅蛋白變化量降低，并且所述氧交換變化量降低的情況下，判定腦狀態(tài)為專注模式；在這些以外的情況下，判定為中間模式。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的腦狀態(tài)支持裝置，其特征在于: 所述刺激調(diào)整單元在將腦狀態(tài)維持于放松模式，或是轉(zhuǎn)移至放松模式的情況下，對(duì)于所述人體穴位部位以第I頻率的電信號(hào)按預(yù)定間隔進(jìn)行刺激；在將腦狀態(tài)維持于專注模式，或是轉(zhuǎn)移至專注模式的情況下，對(duì)于所述人體穴位部位以第2頻率的電信號(hào)按預(yù)定間隔進(jìn)行刺激。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的腦狀態(tài)支持裝置，其特征在于: 所述第I頻率為3Hz，所述第2頻率為IOHz。
7.根據(jù)權(quán)利要求1 6中任一項(xiàng)所述的腦狀態(tài)支持裝置，其特征在于: 所述刺激調(diào)整單元進(jìn)行調(diào)整使得將腦狀態(tài)轉(zhuǎn)移至其它模式的情形比將腦狀態(tài)維持于原有模式的情形的刺激量更多。
8.一種腦狀態(tài)支持方法，其特征在于: 使得執(zhí)行權(quán)利要求1 7中任一項(xiàng)所述的腦狀態(tài)支持裝置的裝置主體的處理。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能夠客觀上得知腦狀態(tài)處于何種狀態(tài)，并且能夠支持以使得能夠?qū)⒛X狀態(tài)維持于原有狀態(tài)，或是轉(zhuǎn)移至其它狀態(tài)的腦狀態(tài)支持裝置以及腦狀態(tài)支持方法。腦狀態(tài)支持裝置具有刺激施加器件、光檢測(cè)器件、計(jì)算部、判定部和刺激調(diào)整部，其中計(jì)算部根據(jù)由光檢測(cè)器件檢測(cè)出的光信息，計(jì)算總血紅蛋白變化量和氧交換變化量；判定部通過(guò)刺激施加器件對(duì)人體穴位部位以預(yù)定頻率的電信號(hào)施加刺激，根據(jù)計(jì)算部所計(jì)算出的總血紅蛋白變化量和氧交換變化量，判定人腦狀態(tài)是否處于放松模式、專注模式和中間模式；刺激調(diào)整部調(diào)整由刺激施加器件對(duì)人體穴位部位進(jìn)行刺激的刺激量，使得維持由判定部所判定的腦狀態(tài)模式，或是轉(zhuǎn)移至其它的腦狀態(tài)模式。
文檔編號(hào)A61B5/16GK103170057SQ20111043151
公開(kāi)日2013年6月26日 申請(qǐng)日期2011年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月21日
發(fā)明者南光紀(jì), 加藤俊徳 申請(qǐng)人:南光紀(jì)