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Hitachi

株式会社 日立ハイテクノロジーズ

光で脳活動を簡便にモニタリング

脳活動に関連する血流変化を近赤外光を用いモニタリングする装置です。
日常に近い環境下で、被験者への負荷がほとんどない状態での計測を目指し、無線化・軽量化された装置です。また実験環境の簡略化を目指し、タブレットやスマートフォンでデータ収集可能としました。装置を複数用いることにより多人数間の相互作用を計測することもできます。

価格:500,000円(消費税別) *本体のみの価格です。

装置の特徴

ワイヤレス計測

電源を単4電池とし、計測データの転送をBluetoothとすることで完全なワイヤレス化を実現しました。被験者の行動を制限するケーブルがないので、実験デザインの自由度が向上します。

幅広い利用シーン

HOT-1000とスマホやタブレットがあれば、どこでも脳血流変化を計測することができます。例えば、買い物中や車の運転中、屋外などでも簡単に計測することができます。

簡単装着

ワイヤレス化により簡単に装着することができます。前髪を上げてHOT-1000をおでこにあて、ゴムひもを後ろに回し、長さを調節するだけで装着は完了です。一人でも簡単に装着できます。

※写真はプロトタイプ(白)です。

小型化・軽量化

計測対象の領域を前額部の2か所に絞り込むことで、装置の小型化を実現しました。計測位置は横方向にスライドさせることも可能です。また装置の軽量化により、長時間の計測であっても従来の装置よりも被験者への負荷が少なくなります。動きに対するアーティファクトの混入も軽量化により低減します。

計測値のスライド機構

計測例

記憶課題(Working memory )による脳活動変化

画像で表示されるパターンや文字を記憶し、約10秒後に記憶した情報と新たに呈示された情報を比較して答える、という課題を遂行中の脳活動の様子をHOT-1000で計測した1名の結果の例です。計測では記憶課題を15回繰り返しており、グラフはその平均結果です。
記憶中に血流が増加する様子が見られます。

計測の原理

脳活動と血流変化

脳機能計測では被験者に対し実験タスク(負荷)を与え、実験タスクを処理しているときの脳活動の様子を観測します。そして計測結果に基づき、実験タスクと脳機能との関係を明らかにしようとします。脳活動の変化は脳の血行動態の変化を引き起こします。脳が賦活した領域付近では血流が増加します。

血流変化を光で観測

HOT-1000では血液中のヘモグロビンに吸収されやすい波長(約800nm)の光を用います。
頭皮上から照射された光は拡散し、ほんの一部が検出器まで戻ってきます。このとき、光の拡散した領域にヘモグロビンが多く存在すると、光は多く吸収されます。HOT-1000では光の照射位置から約3cm離れた位置に検出器があります。光の経路にあたる脳の部位が賦活した場合、血流が増加し、光の吸収が増加、検出器まで戻る光の量は減少します。この検出光量の減衰率から脳の賦活を推定します。これがHOT-1000が脳活動計測する原理です。

参考文献

1. 計測原理について

“光による脳機能イメージング:光トポグラフィ” 佐藤大樹、牧 敦(株)日立製作所
認知科学、VOL. 12, NO. 3 (2005)

2. ワーキングメモリ課題(HOT-1000)

“空間性ワーキングメモリ課題による 2チャネル携帯型脳活動計測装置の評価”
沼田崇志,桂卓成,木口雅史,佐藤大樹(株式会社日立製作所 研究開発グループ)
第18回 日本ヒト脳機能マッピング学会発表(2016)

3. 複数被験者の計測(プロトタイプ装置)

“Interpersonal frontopolar neural synchronization in group communication: An exploration toward fNIRS hyperscanning of natural interactions.”
Nozawa T, Sasaki Y, Sakaki K, Yokoyama R, Kawashima R.
Neuroimage. Jun;133:484-97. (2016)

  • * 本製品は医療機器ではありませんので、医療用に使用することは出来ません。

仕様

仕様
チャンネル数 2(スライドによる位置調整可能)
光源 LED
通信方式 Bluetooth Low Energy
出力 脳活動指標、心拍数(計測アプリケーションは購入後にダウンロードできます。)
重さ 約125g
電源 単4型アルカリ電池2本(約1時間半稼働)またはUSB給電
対応OS Android OS*1
動作確認済みのスマートデバイス Google Nexus5 (Android4.4.4)
Freetel Priori3 LTE(Android 5.1)
Google Nexus5 (Android 5.0.1) (Bluetooth接続手順が異なります *2)
Google Nexus9 (Android 5.1.1) (Bluetooth接続手順が異なります *2)
Lenovo Yoga Tab3 (Androdi5.1.1) (Bluetooth接続手順が異なります *2)
本体価格 500,000円(税別) *スマートデバイスは含まれません
  • * 本製品の計測対象部位は前額部です。毛髪のある部位の計測はできません。
  • * 本製品は医療機器ではありませんので、医療用に使用することは出来ません。
  • * 研究開発用の製品です。商用利用の場合はご相談ください。
  • *1. iOSは旧SDKでの対応となります。一部機能がサポートされません。
  • *2. 通常の接続手順と異なり、端末設定画面での操作が必要です。詳細はご購入後にダウンロード可能なマニュアルをご参照ください。

スターターキット

BCI/BMI研究スターターキット

HOT-1000から出力された信号を解析し、「Webmo*(モータ)」の動きに変換します。

HOT-1000で計測された脳活動変化や心拍数の信号が、HOT Measureアプリから約100ms毎に設定したIPアドレスに出力されます。提供されるPythonのサンプルコードでは、データをほぼリアルタイムに解析し、Webmoの動きへと変換しています。
Brain Computer/Machine Interface (BCI/BMI)研究をこれから始めようとお考えの研究者の方へ向けたスターターキットです。
(「Webmo」はWebmoホームページよりご購入いただけます。ご購入後、サンプルコードのダウンロードができます。HOT Measure(UDP対応版)はHOT-1000購入後にダウンロードできます。)

  • * WebmoはCidre Interaction Design 株式会社の製品です。
     Wi-Fi接続が可能で、IPを持つ、「IoTモータ」です。
     Webmoに関するお問い合わせはCidre Interaction Design株式会社へお願いいたします。
  • * HOT-1000の計測対象部位は前額部です。毛髪のある部位の計測はできません。