本發(fā)明涉及用于推測(cè)人的腦活動(dòng)的腦活動(dòng)推測(cè)裝置。

背景技術(shù)：

以往，如專利文獻(xiàn)1(日本專利特開2013－176406號(hào)公報(bào))中公開的那樣，利用由腦波測(cè)量法(EEG)、磁共振成像法(fMRI:functional Magnetic Resonance Imaging-功能性磁共振成像)、或者近紅外線分光法(NIRS)檢測(cè)出的數(shù)據(jù)，來(lái)嘗試推測(cè)人的腦活動(dòng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

發(fā)明所要解決的技術(shù)問題

然而，在采用腦波測(cè)量法、近紅外線分光法作為檢測(cè)方法的情況下，需要對(duì)被檢測(cè)者安裝需要預(yù)處理的電極、探針。此外，在采用磁共振成像法作為檢測(cè)方法的情況下，必須在MRI室進(jìn)行測(cè)量。即，在采用腦波測(cè)量法、磁共振成像法和近紅外線分光法中任一個(gè)檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)數(shù)據(jù)的情況下，存在其準(zhǔn)備階段中所需要的操作復(fù)雜、檢測(cè)時(shí)的條件被限制這樣的問題。

因此，本發(fā)明的課題是提供一種能簡(jiǎn)便地推測(cè)人的腦活動(dòng)的腦活動(dòng)推測(cè)裝置。

解決技術(shù)問題的技術(shù)方案

本發(fā)明的第一方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置包括臉部皮膚溫度獲取單元和腦活動(dòng)推測(cè)單元。臉部皮膚溫度獲取單元對(duì)人的臉部的至少一部分的皮膚溫度進(jìn)行檢測(cè)。臉部皮膚溫度獲取單元以時(shí)間序列獲取包含檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)和該檢測(cè)部位的位置數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。腦活動(dòng)推測(cè)單元基于由臉部皮膚溫度獲取單元獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，對(duì)人的腦活動(dòng)進(jìn)行推測(cè)。此外，腦活動(dòng)推測(cè)單元利用奇異值分解、主成分分析或者獨(dú)立成分分析將臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分。而且，腦活動(dòng)推測(cè)單元從多個(gè)成分中提取作為判定用成分的成分，所述判定用成分是多個(gè)成分中成分波形的振幅與腦的安靜時(shí)間和腦的激活時(shí)間的變化存在相關(guān)關(guān)系的成分。而且，腦活動(dòng)推測(cè)單元基于人的臉部的規(guī)定部位中溫度變化的有無(wú)，對(duì)判定用成分是否與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)進(jìn)行判定。

本發(fā)明的第一方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置基于通過(guò)臉部皮膚溫度獲取單元獲取到的時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，推測(cè)人的腦活動(dòng)。因此，在該腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，即使在安裝腦波電極、探針等之前不安裝處理所必須的傳感器，也能基于臉部的皮膚溫度推測(cè)人的腦活動(dòng)。因而，與利用腦波測(cè)量法、磁共振成像法、以及近紅外線分光法等以往的檢測(cè)方法的情況相比，能簡(jiǎn)便地推測(cè)人的腦活動(dòng)。

本發(fā)明的第二方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置是在第一方面的腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中包含有對(duì)人可提供腦活動(dòng)激活任務(wù)的期間的數(shù)據(jù)。腦活動(dòng)推測(cè)單元將未對(duì)人提供腦活動(dòng)激活任務(wù)的期間設(shè)為腦的安靜時(shí)間。腦活動(dòng)推測(cè)單元將對(duì)人提供腦活動(dòng)激活任務(wù)的期間設(shè)為腦的激活時(shí)間。并且腦活動(dòng)推測(cè)單元對(duì)多個(gè)成分評(píng)價(jià)其是否存在相關(guān)關(guān)系。而且，腦活動(dòng)推測(cè)單元將多個(gè)成分中評(píng)價(jià)為存在相關(guān)關(guān)系的成分提起作為判定用成分。因此，在該腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，通過(guò)對(duì)人提供腦活動(dòng)激活任務(wù)或者不提供腦活動(dòng)激活任務(wù)，來(lái)實(shí)際地制造或使人腦被激活或使人腦安靜的狀況，基于該狀況評(píng)價(jià)相關(guān)關(guān)系并抽出判定用成分。因而能減少?gòu)亩鄠€(gè)成分中提取出與人的腦活動(dòng)相關(guān)性較低的成分作為提取用成分的可能性。

本發(fā)明的第三方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置是在第一方面或第二方面的腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，腦活動(dòng)推測(cè)單元生成臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，該臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)是將獲取到的每隔規(guī)定時(shí)間的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中所包含的溫度數(shù)據(jù)換算為相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)。而且，腦活動(dòng)推測(cè)單元利用奇異值分解、主成分分析或者獨(dú)立成分分析，將獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)和生成的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分別分解成多個(gè)成分。

此處，有時(shí)會(huì)由于空調(diào)的冷氣、暖氣或太陽(yáng)光等與人的臉部接觸使臉部的皮膚溫度發(fā)生變化，從而使檢測(cè)到的臉部的皮膚溫度發(fā)生變化。在上述的情況下，與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)聯(lián)的外部原因引起的臉部皮膚溫度的變化(噪音)混入臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。

在本發(fā)明的第三方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，根據(jù)利用臉部皮膚溫度獲取單元檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的每隔規(guī)定時(shí)間的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，生成換算為相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。而且，利用奇異值分解、主成分分析或者獨(dú)立成分分析，不僅將檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，而且將換算為相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)也分解成多個(gè)成分。即，在該腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，能通過(guò)生成換算為相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，捕捉每隔規(guī)定時(shí)間的臉部皮膚溫度的相對(duì)變化。因此，能對(duì)與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)聯(lián)的外部原因引起的臉部皮膚溫度的變化進(jìn)行檢測(cè)。

本發(fā)明的第四方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置是在從第一方面至第三方面中的任一項(xiàng)的腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，臉部皮膚溫度獲取單元是紅外熱成像裝置。在該腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，通過(guò)紅外熱成像裝置檢測(cè)臉部的皮膚溫度，因此與在臉部安裝傳感器等來(lái)檢測(cè)臉部的皮膚溫度相比，能減輕作為檢測(cè)對(duì)象的人的負(fù)擔(dān)。

本發(fā)明的第五方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置是在從第一方面至第四方面中的任一項(xiàng)的腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，規(guī)定部位是鼻竇周圍以及/或者前額部。

此處，在腦中，存在被稱為選擇性腦冷卻系統(tǒng)(Selective Brain Cooling System)的、獨(dú)立于體溫，使腦冷卻的構(gòu)造。作為選擇性腦冷卻系統(tǒng)已知是用前額部以及鼻竇周圍對(duì)由腦活動(dòng)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行排熱。

本發(fā)明的第五方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置，對(duì)于與腦的安靜時(shí)間以及腦的激活時(shí)間的變化存在相關(guān)關(guān)系的判定用成分，基于鼻竇周圍以及/或者前額部的溫度變化的有無(wú)來(lái)判定該判定用成分是否是與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分由此，能夠高精度地確定與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分。

本發(fā)明的第六方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)方法包括臉部皮膚溫度獲取步驟和腦活動(dòng)推測(cè)步驟。臉部皮膚溫度獲取步驟對(duì)人的臉部的至少一部分的皮膚溫度進(jìn)行檢測(cè)，以時(shí)間序列獲取包含檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)和該檢測(cè)部位的位置數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。腦活動(dòng)推測(cè)步驟基于在臉部皮膚溫度獲取步驟中獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，對(duì)人的腦活動(dòng)進(jìn)行推測(cè)。此外，腦活動(dòng)推測(cè)步驟包括分解步驟、提取步驟、以及判定步驟。在分解步驟中，利用奇異值分解、主成分分析或者獨(dú)立成分分析將臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分。在提取步驟中，從在分解步驟中分解的多個(gè)成分中提取作為判定用成分的成分，該判定用成分是所述多個(gè)成分中成分波形的振幅與腦的安靜時(shí)間和腦的激活時(shí)間的變化存在相關(guān)關(guān)系的成分。在判定步驟中，基于人的臉部的規(guī)定部位中溫度變化的有無(wú)，對(duì)在提取步驟中提取到的判定用成分是否與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)進(jìn)行判定。

本發(fā)明的第六方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)方法基于在臉部皮膚溫度獲取步驟中獲取到的時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，對(duì)人的腦的活動(dòng)進(jìn)行推測(cè)。因此，與使用腦波測(cè)量法、磁共振成像法、以及近紅外線分光法等以往的檢測(cè)方法的情況相比，能簡(jiǎn)便地對(duì)人的腦活動(dòng)進(jìn)行推測(cè)。

發(fā)明效果

本發(fā)明的第一方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置能簡(jiǎn)便地推測(cè)人的腦活動(dòng)。

本發(fā)明的第二方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置能減少?gòu)亩鄠€(gè)成分中提取出與人的腦活動(dòng)關(guān)聯(lián)性較低的成分作為提取用成分的可能性。

本發(fā)明的第三方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置能檢測(cè)與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)的外部原因引起的臉部皮膚溫度的變化。

本發(fā)明的第四方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置能減輕作為檢測(cè)對(duì)象的人的負(fù)擔(dān)。

本發(fā)明的第五方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置能高精度地確定與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分。

本發(fā)明的第六方面所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置能簡(jiǎn)便地推測(cè)人的腦活動(dòng)。

附圖說(shuō)明

圖1是表示臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中的溫度與時(shí)間的關(guān)系一個(gè)示例的圖。

圖2是表示對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。

圖3是表示對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。

圖4是表示對(duì)相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。

圖5是表示對(duì)相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。

圖6是表示成分2的成分波形的振幅、以及測(cè)定到的腦波中的β波的振幅的圖。

圖7是表示成分3的成分波形的振幅、以及測(cè)定到的腦波中的β波的振幅的圖。

圖8是表示對(duì)在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中所得到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。

圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置的示意圖。

圖10是表示在腦活動(dòng)推測(cè)裝置中對(duì)確定示出反映了腦功能的皮膚溫度的變化的成分時(shí)的處理流程的流程圖。

具體實(shí)施方式

在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施方式前，首先，對(duì)作為本發(fā)明人實(shí)現(xiàn)本發(fā)明時(shí)的重要基礎(chǔ)的、本發(fā)明人的見解進(jìn)行說(shuō)明。

(1)本發(fā)明人的見解的要點(diǎn)

已知在人的腦活動(dòng)中，反映人的智力活動(dòng)(認(rèn)知活動(dòng)等)和情感活動(dòng)(愉快/不愉快等活動(dòng))。而且，以往試圖推測(cè)人的腦活動(dòng)，在該情況下，多數(shù)利用通過(guò)腦波測(cè)量法、磁共振成像法以及近紅外線分光法中的任一種方法檢測(cè)到的數(shù)據(jù)。

然而，例如在采用腦波檢測(cè)法作為檢測(cè)方法的情況下，需要對(duì)被檢測(cè)者安裝腦波電極。而且，在安裝腦波電極時(shí)需要減小皮膚與電極之間的電阻，因此需要進(jìn)行磨皮的處理、或者對(duì)電極涂布糊料等操作。此外，在采用磁共振成像法的情況下，無(wú)法在MRI室以外進(jìn)行測(cè)量，并且有不能將金屬帶入測(cè)定室內(nèi)等測(cè)定條件的限制。而且，在采用近紅外線分光法的情況下，需要對(duì)被檢測(cè)者安裝探針，但是由于長(zhǎng)時(shí)間安裝探針會(huì)使被檢測(cè)者感到疼痛，或者由于被檢測(cè)者的頭發(fā)與探針接觸的狀況造成不能正確地進(jìn)行檢測(cè)。由此，為了測(cè)定人的腦活動(dòng)而采用以往的檢測(cè)方法的情況下，在安裝腦波電極、探針等時(shí)需要預(yù)處理，或測(cè)量條件被限制等，給被檢測(cè)者帶來(lái)的負(fù)擔(dān)較大。

因而，需要開發(fā)能減輕被檢測(cè)者的負(fù)擔(dān)、并且能簡(jiǎn)便地推測(cè)人的腦活動(dòng)的方法。

然而，在腦中，存在選擇性腦冷卻系統(tǒng)(Selective Brain Cooling System)這樣的、獨(dú)立于體溫，對(duì)腦進(jìn)行冷卻的構(gòu)造。已知選擇性腦冷卻系統(tǒng)是利用前額部和鼻竇周圍對(duì)由腦活動(dòng)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行排熱。由此，伴隨腦活動(dòng)的臉部皮膚溫度的變化出現(xiàn)在前額部以及/或者鼻竇周圍(眉心以及鼻部周圍)。

因此，本發(fā)明人考慮到若能捕捉由該選擇性腦冷卻系統(tǒng)引起的人臉部的皮膚溫度的變化，即使不進(jìn)行腦波測(cè)定等也能推測(cè)腦活動(dòng)。而且，若是人的臉部的皮膚溫度，則能以時(shí)間序列獲取該數(shù)據(jù)而不用安裝需要預(yù)處理的傳感器。

然而，已知人的臉部的皮膚溫度受到外界溫度以及/或者自主神經(jīng)的活動(dòng)等各種因素的影響而進(jìn)行變化。因此，若要基于臉部的皮膚溫度數(shù)據(jù)推測(cè)腦活動(dòng)，則判斷檢測(cè)到的臉部的皮膚溫度是否僅反映腦活動(dòng)是非常困難的。

本發(fā)明人進(jìn)行了深入研究的結(jié)果如下：對(duì)臉部的皮膚溫度進(jìn)行檢測(cè)，使用奇異值分解法、主成分分析法、或者獨(dú)立成分分析法將包含檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)和檢測(cè)部位的位置數(shù)據(jù)(坐標(biāo)數(shù)據(jù))的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，對(duì)分解后的多個(gè)成分進(jìn)行利用了選擇性腦冷卻系統(tǒng)的分析等，從而能確定示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分。即，可知在要基于臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)推測(cè)人的腦活動(dòng)的情況下，利用奇異值分解、主成分分析或者獨(dú)立成分分析將臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分是有效的。而且，本發(fā)明人通過(guò)著眼于這一點(diǎn)，使本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了即使不安裝在安裝腦波電極、探針等之前需要進(jìn)行處理的傳感器，也能推測(cè)人的腦活動(dòng)的效果。

(2)臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的獲取方法、以及臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的分析方法

圖1(a)是表示獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中的溫度與時(shí)間的關(guān)系一個(gè)示例的圖。圖1(b)是示出將包含在圖1(a)所示的每隔規(guī)定時(shí)間的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中的溫度數(shù)據(jù)換算成相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)來(lái)生成的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中的溫度與時(shí)間的關(guān)系的一個(gè)示例的圖。

接著，對(duì)于在本發(fā)明人獲得上述的見解時(shí)所使用的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的獲取方法、以及臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的分析方法進(jìn)行說(shuō)明。

在本次試驗(yàn)中，從6名被檢測(cè)者獲取了臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。具體而言，使被檢測(cè)者坐在將室溫維持在25℃的人工氣候室內(nèi)所設(shè)置的椅子上，使用紅外熱成像裝置，從被檢測(cè)者的臉部整體獲取了臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。紅外熱成像裝置是能利用紅外線攝像機(jī)檢測(cè)從對(duì)象物發(fā)出的紅外線輻射能量，將檢測(cè)到的紅外線輻射能量轉(zhuǎn)換成對(duì)象物表面的溫度(本實(shí)施方式中為攝氏的溫度)，并將該溫度分布顯示為臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)(例如表示了溫度分布的圖像數(shù)據(jù))，進(jìn)行存儲(chǔ)的裝置。另外，在本次試驗(yàn)中，作為紅外熱成像裝置，使用了日本電氣Avio紅外科技股份公司(NEC Avio赤外線テクノロジー株式會(huì)社)制的R300。此外，紅外線攝像機(jī)設(shè)置于被檢測(cè)者的正面、離開被檢測(cè)者1.5m的地方。而且，臉部皮膚數(shù)據(jù)獲取了30分鐘。

此外，在本次的試驗(yàn)中，在獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的期間，對(duì)被檢測(cè)者提供了腦功能激活任務(wù)。由此，獲取了腦安靜時(shí)間的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)和腦激活時(shí)間的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。

此處，作為腦功能激活任務(wù)，可列舉出被檢測(cè)者基于顯示于顯示裝置等的視頻，進(jìn)行計(jì)算或者識(shí)別數(shù)值、形狀以及顏色、或者記憶符號(hào)、文字以及語(yǔ)言等心理性的作業(yè)。在本次的試驗(yàn)中，采用“乘法心算”作為腦功能激活任務(wù)，對(duì)被檢測(cè)者布置如下作業(yè)：對(duì)以筆算形式顯示于顯示裝置的數(shù)字進(jìn)行計(jì)算，并用鍵盤輸入該答案。另外，在本次試驗(yàn)中，從開始獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)5分鐘后，持續(xù)10分鐘對(duì)被檢測(cè)者提供腦功能激活任務(wù)。

作為臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的分析，將獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)為對(duì)象，使用MATLAB(注冊(cè)商標(biāo))的SVD(Singular Value Decomposition：奇異值分解)作為分析工具來(lái)進(jìn)行奇異值分解。在奇異值分解中，將以時(shí)間序列獲取到的全部的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)(30分鐘的數(shù)據(jù))作為對(duì)象，將主要因素設(shè)為每隔30秒的時(shí)間數(shù)據(jù)(30分鐘內(nèi)有60個(gè)時(shí)點(diǎn)(time point))，將量度設(shè)為該期間(30秒)中的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)(240×320像素(pixels))。而且，利用奇異值分解，將臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)X分解成多個(gè)成分，計(jì)算出了各個(gè)成分的時(shí)間分布V、空間分布U、和表示各成分的大小的奇異值S。另外，上述的關(guān)系用以下的數(shù)學(xué)式表示。此外，V’是將V的行與列交換后得到的矩陣。

[數(shù)學(xué)式1]

X＝(U*V)*V’

而且，將利用奇異值分解求得的各成分的時(shí)間分布V和空間分布U繪制為曲線圖，生成各成分的成分波形圖和溫度分布圖。

而且，對(duì)于生成的各成分的成分波形圖和溫度分布圖，進(jìn)行用于確定示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分的分析。

針對(duì)各成分的成分波形圖，對(duì)其成分波形的振幅與腦安靜時(shí)間和腦激活時(shí)間有無(wú)相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析。具體而言，對(duì)各成分的成分波形圖中所示的振幅、與腦的安靜期間/腦的激活期間是否存在相關(guān)關(guān)系進(jìn)行了評(píng)價(jià)。在本次的試驗(yàn)中，獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的期間中，將對(duì)被檢測(cè)者不提供腦功能激活任務(wù)的期間即從數(shù)據(jù)獲取開始時(shí)刻到經(jīng)過(guò)了5分鐘的時(shí)刻為止的5分鐘期間、以及從數(shù)據(jù)獲取開始時(shí)刻經(jīng)過(guò)了15分鐘的時(shí)刻到數(shù)據(jù)獲取結(jié)束時(shí)刻為止的15分鐘期間設(shè)為腦安靜時(shí)間，將對(duì)被檢測(cè)者提供腦功能激活任務(wù)的期間即從數(shù)據(jù)獲取開始時(shí)間經(jīng)過(guò)了5分鐘的時(shí)刻到經(jīng)過(guò)了10分鐘的時(shí)刻為止的10分鐘期間設(shè)為腦激活時(shí)間。而且，對(duì)各成分的成分波形圖中所示出的振幅、與腦安靜時(shí)間和腦激活時(shí)間有無(wú)相關(guān)關(guān)系進(jìn)行分析。另外，對(duì)有無(wú)相關(guān)關(guān)系進(jìn)行統(tǒng)計(jì)性的相關(guān)分析，在顯著性水平(α)為0.05以下時(shí)，判斷為存在相關(guān)性。

針對(duì)各成分的溫度分布圖，對(duì)臉部的規(guī)定部位的溫度有無(wú)變化進(jìn)行了分析。具體而言，在各成分的溫度分布圖中，對(duì)鼻竇周圍和前額部的溫度是否變化進(jìn)行了評(píng)價(jià)。另外，對(duì)于溫度分布圖中的鼻竇周圍和前額部的溫度有無(wú)變化的基準(zhǔn)為：肉眼觀察(visual inspection)有無(wú)溫度變化，或者鼻竇周圍和前額部的溫度是否與測(cè)定數(shù)據(jù)整體的平均溫度存在1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)偏差(SD)以上的不同。

另外，由空間分布U、奇異值S及時(shí)間分布V的值的關(guān)系決定臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)X的極性(正負(fù))，因此在各成分的成分波形圖和溫度分布圖中有時(shí)會(huì)出現(xiàn)極性反轉(zhuǎn)。因此，關(guān)于成分波形圖和溫度分布圖的評(píng)價(jià)，不將極性作為評(píng)價(jià)對(duì)象。

此處，在該紅外熱成像裝置中，如上所述，將從對(duì)象物檢測(cè)到的紅外線輻射能量轉(zhuǎn)換成溫度，將該溫度分布作為臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。然而，在以人為對(duì)象利用紅外熱成像裝置來(lái)獲取臉部的皮膚溫度的情況下，還將臉部的動(dòng)作以及/或者自主神經(jīng)的活動(dòng)等各種與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)聯(lián)的溫度變化(所謂的噪音)獲取為臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)(參照?qǐng)D1(a))。因此，為了檢測(cè)出上述的與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)聯(lián)的溫度變化，生成將每隔30秒的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中所包含的溫度數(shù)據(jù)的全體平均值設(shè)為“0”的相對(duì)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，對(duì)生成的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)也使用MATLAB(注冊(cè)商標(biāo))的SVD作為分析工具來(lái)進(jìn)行奇異值分解，生成與奇異值S對(duì)應(yīng)的各成分的成分波形圖與溫度分布圖，進(jìn)行了用于確定示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分的分析。

另外，以下為了方便說(shuō)明，將利用紅外熱成像裝置獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)稱為“溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)”，將每隔規(guī)定時(shí)間(本次試驗(yàn)中為每隔30秒)的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中所包含的溫度數(shù)據(jù)的全體平均值設(shè)為“0”的相對(duì)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)稱為“相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)”。

此外，針對(duì)6名被檢測(cè)者中的1人，除了利用紅外熱成像裝置檢測(cè)臉部皮膚溫度以外，還在被檢測(cè)者的頭皮上連接電極測(cè)定腦波，對(duì)作為在覺醒時(shí)、意識(shí)緊張時(shí)出現(xiàn)的波形而公知的β波(14～30Hz的頻率的腦波)的振幅、與成分波形圖的振幅之間的相關(guān)關(guān)系也進(jìn)行了評(píng)價(jià)。另外，在腦波測(cè)定中，基于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)10－20法，在6個(gè)部位(F3、F4,C3、C4、Cz、Pz)配置了電極。

然而，考慮到對(duì)被檢測(cè)者提供腦功能激活任務(wù)的期間，被檢測(cè)者的頭部上下運(yùn)動(dòng)。由此，被檢測(cè)者的臉部相對(duì)于紅外線攝像機(jī)的位置會(huì)發(fā)生變化。為了驗(yàn)證該臉部的位置變化是否影響皮膚溫度的變化，對(duì)1名被檢測(cè)者進(jìn)行了對(duì)照試驗(yàn)。在用于對(duì)獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)時(shí)的被檢測(cè)者的動(dòng)作的影響進(jìn)行驗(yàn)證的對(duì)照試驗(yàn)中，與上述試驗(yàn)同樣地使用紅外熱成像裝置來(lái)獲取被檢測(cè)者的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，但是在不提供腦功能激活任務(wù)的期間(即腦的安靜時(shí)間)還在隨機(jī)時(shí)刻對(duì)被檢測(cè)者布置了按鍵盤的作業(yè)。針對(duì)由該對(duì)照實(shí)驗(yàn)獲得的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)以及相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，也使用MATLAB(注冊(cè)商標(biāo))的SVD作為分析工具進(jìn)行奇異值分解，生成與奇異值S對(duì)應(yīng)的各成分的成分波形圖和溫度分布圖，進(jìn)行了用于確定示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分的分析。

(3)臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的分析結(jié)果

圖2和圖3是表示對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。圖2(a)示出了被檢測(cè)者1的成分2的成分波形圖。圖2(b)示出了被檢測(cè)者1的成分2的溫度分布圖。圖3(a)示出了被檢測(cè)者1的成分3的成分波形圖。圖3(b)示出了被檢測(cè)者1的成分3的溫度分布圖。圖4和圖5是表示對(duì)相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。圖4(a)示出了被檢測(cè)者1的成分2的成分波形圖。圖4(b)示出了被檢測(cè)者1的成分2的溫度分布圖。圖5(a)示出了被檢測(cè)者1的成分3的成分波形圖。圖5(b)示出了被檢測(cè)者1的成分3的溫度分布圖。圖6和圖7是表示成分波形的振幅、與腦波的關(guān)系的圖。圖6是表示被檢測(cè)者1的成分2的成分波形的振幅、與測(cè)定的腦波中的β波的振幅的圖。圖7是表示被檢測(cè)者1的成分3的成分波形的振幅、與測(cè)定的腦波中的β波的振幅的圖。圖8是表示對(duì)在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中所得到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析的結(jié)果的一部分的圖。圖8(a)示出了成分3的成分波形圖。圖8(b)示出了成分3的溫度分布圖。

表1示出了針對(duì)各被檢測(cè)者的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的分析結(jié)果。

根據(jù)由上述的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的分析所得到的結(jié)果，確認(rèn)了利用奇異值分解將時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解得到的多個(gè)成分中，成分2以及/或者成分3與人的腦活動(dòng)之間存在顯著的相關(guān)性。

[表1]

此外，如圖6和圖7所示，根據(jù)腦波分析的結(jié)果，確認(rèn)了成分2和成分3的各成分波形的振幅、與腦波的β波的振幅之間有顯著的相關(guān)性。

而且，在對(duì)照實(shí)驗(yàn)中，即使在獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)期間中被檢測(cè)者有動(dòng)作的狀態(tài)下，在成分3與人的腦活動(dòng)之間也存在顯著的相關(guān)性(參照?qǐng)D8)。由此可知，對(duì)于多個(gè)成分中的成分3，獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)時(shí)的被檢測(cè)者的動(dòng)作不產(chǎn)生影響。

根據(jù)上述結(jié)果，本發(fā)明人得出以下結(jié)論。

利用奇異值分解將從被檢測(cè)者獲取到的時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，從對(duì)分解后的各成分進(jìn)行分析的結(jié)果可知，多個(gè)成分中的成分3是與腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分。即，可知利用奇異值分解將時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，從分解的多個(gè)成分中提取出與腦的安靜/激活相關(guān)聯(lián)的成分，對(duì)提取出的成分進(jìn)行利用了選擇性腦冷卻系統(tǒng)的分析，由此能夠從多個(gè)成分中確定示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分。由此，本發(fā)明人得出的結(jié)論為：基于人的臉部的皮膚溫度能推測(cè)腦活動(dòng)。

(4)腦活動(dòng)推測(cè)裝置

接著，基于上述說(shuō)明的結(jié)論，對(duì)本發(fā)明人完成的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置進(jìn)行說(shuō)明。此外，本發(fā)明所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置不限于以下的實(shí)施方式，在不脫離主旨的范圍內(nèi)可進(jìn)行適當(dāng)?shù)刈兏?/p>

圖9是本發(fā)明的實(shí)施方式所涉及的腦活動(dòng)推測(cè)裝置10的示意圖。圖10是表示在腦活動(dòng)推測(cè)裝置10中對(duì)確定示出反映了腦功能的皮膚溫度的變化的成分的處理流程的流程圖。

腦活動(dòng)推測(cè)裝置10是用于根據(jù)個(gè)人(被檢測(cè)者)的臉部的皮膚溫度推測(cè)個(gè)人的腦活動(dòng)的裝置。如圖9所示，腦活動(dòng)推測(cè)裝置10包括臉部皮膚溫度獲取單元20和腦活動(dòng)推測(cè)單元30。

臉部皮膚溫度獲取單元20對(duì)個(gè)人的臉部的至少一部分的皮膚溫度進(jìn)行檢測(cè)，以時(shí)間序列獲取包含檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)和該檢測(cè)部位的位置數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。另外，本實(shí)施方式的臉部皮膚溫度獲取單元20是紅外熱成像裝置，如圖9所示，具有紅外線攝像機(jī)21和處理部22。紅外線攝像機(jī)21用于對(duì)從個(gè)人的臉部發(fā)出的紅外線輻射能量進(jìn)行檢測(cè)。而且，在本實(shí)施方式中，紅外線攝像機(jī)21從個(gè)人的臉部整體檢測(cè)紅外線輻射能量。處理部22將通過(guò)紅外線攝像機(jī)21檢測(cè)到的紅外線輻射能量轉(zhuǎn)換成溫度作為溫度數(shù)據(jù)，生成將檢測(cè)到紅外線輻射能量的部位設(shè)為位置數(shù)據(jù)(坐標(biāo)數(shù)據(jù))的臉部整體的臉部皮膚溫度的溫度分布圖，將生成的溫度分布圖處理為與溫度換算數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在處理部22具有的存儲(chǔ)部(未圖示)中。

此處，本實(shí)施方式中，在處理部22中生成了臉部整體的臉部皮膚溫度的溫度分布圖，但是并不限于此，也可以生成至少包含鼻竇周圍以及/或者前額部的臉部皮膚溫度的溫度分布圖，作為與溫度換算數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。

此外，在本實(shí)施方式中，在利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)期間，以一定期間對(duì)個(gè)人提供腦功能激活任務(wù)。即，在利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中，包含對(duì)個(gè)人可提供腦功能激活任務(wù)的期間的數(shù)據(jù)。另外，作為可對(duì)個(gè)人提供的腦功能激活任務(wù)，只要能推測(cè)腦為激活狀態(tài)則不特別限定，例如可以構(gòu)成為根據(jù)腦活動(dòng)推測(cè)裝置10的使用目的適當(dāng)決定其內(nèi)容。

腦活動(dòng)推測(cè)裝置30基于利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取到的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，推測(cè)人的腦活動(dòng)。具體而言，如圖9所示，腦活動(dòng)推測(cè)單元30具有換算部31、分析部32、以及推測(cè)部33。

換算部31將與溫度換算數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中所包含的溫度數(shù)據(jù)換算成相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)，生成基于換算后的相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)即相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)(步驟S2)。具體而言，換算部31以每隔規(guī)定時(shí)間(例如30秒)的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中所包含的溫度數(shù)據(jù)的平均值作為基準(zhǔn)值，將該溫度數(shù)據(jù)換算成相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)。而且，換算部31利用換算后的相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)和位置數(shù)據(jù)，生成相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。

分析部32利用奇異值分解、主成分分析或者獨(dú)立成分分析將時(shí)間序列的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)以及相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分別分解成多個(gè)成分(步驟S3)。在本實(shí)施方式中，分析部32將獲取到的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)和換算后的相對(duì)溫度數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分別作為對(duì)象，利用MATLAB(注冊(cè)商標(biāo))的SVD作為分析工具進(jìn)行奇異值分解。針對(duì)以時(shí)間序列獲取到的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)以及相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，將主要因素設(shè)為每隔規(guī)定時(shí)間(例如30秒)的時(shí)間數(shù)據(jù)，將量度設(shè)為該期間中的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)和相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)來(lái)進(jìn)行奇異值分解。而且，利用奇異值分解，將溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)和相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分別分解成多個(gè)成分，對(duì)示出時(shí)間分布、空間分布、各成分大小的奇異值進(jìn)行計(jì)算。

此外，為了從利用奇異值分解分解得到的多個(gè)成分中確定示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分，分析部32對(duì)各成分是否滿足第一條件和第二條件進(jìn)行判定(步驟S4a、步驟S4b、步驟S5a、以及步驟S5b)。另外，本實(shí)施方式中，在分析部32中，首先針對(duì)基于溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的各成分，判定其是否滿足第一條件(步驟S4a)，針對(duì)基于在步驟S4a中判定為滿足第一條件的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的成分，判定其是否滿足第二條件(步驟S4b)。

而且，與在基于相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的各成分中、僅針對(duì)與在步驟S4a和步驟S4b中判定為滿足第一條件和第二條件的成分相一致的成分，判定其是否滿足第一條件(步驟S5a)，之后針對(duì)基于在步驟S5a中判定為滿足第一條件的、相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的成分，判定其是否滿足第二條件(步驟S5b)。然而，分析部32中該判定的順序并不限于本實(shí)施方式，例如也可以針對(duì)基于溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的各成分、以及基于相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的各成分，分別判定其是否滿足第一條件和第二條件，最終提取出判定結(jié)果一致的成分。

第一條件是指：利用奇異值分解而分解得到的成分的成分波形的振幅、與腦的安靜時(shí)間和腦的激活時(shí)間的變化存在相關(guān)關(guān)系。分析部32將多個(gè)成分中滿足第一條件的成分提取作為判定用成分。此外，本實(shí)施方式中，在獲取溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)期間，對(duì)個(gè)人可提供腦功能激活任務(wù)的期間為固定期間。分析部32將對(duì)個(gè)人不提供腦功能激活任務(wù)的期間設(shè)為腦的安靜時(shí)間，將對(duì)個(gè)人提供腦功能激活任務(wù)的期間設(shè)為腦的激活時(shí)間，將提供腦功能激活任務(wù)的期間和不提供腦功能激活任務(wù)的期間與各成分的成分波形進(jìn)行比較分析。分析部32利用基于成分波形數(shù)據(jù)的比較分析結(jié)果，對(duì)各成分的成分波形與腦的安靜時(shí)間和腦的激活時(shí)間是否存在相關(guān)關(guān)系進(jìn)行評(píng)價(jià)，將多個(gè)成分中、評(píng)價(jià)為存在相關(guān)關(guān)系的成分提取作為滿足第一條件的判定用成分。另一方面，分析部32將多個(gè)成分中、評(píng)價(jià)為不存在相關(guān)關(guān)系的成分判定為不滿足第一條件、未示出反映了人的腦活動(dòng)的溫度變化的成分(步驟S6)。

此處，本實(shí)施方式中，在獲取溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)時(shí)以一定期間對(duì)個(gè)人提供腦功能激活任務(wù)，基于此分析部32提取出判定用成分，但第一條件的內(nèi)容、即分析部32的判定用成分的提取方法并不限于此。例如，在通過(guò)預(yù)先進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，確定了多個(gè)成分中的、示出與腦的安靜時(shí)間和腦的激活時(shí)間存在相關(guān)關(guān)系的成分波形的成分的情況下，分析部32從多個(gè)成分中提取出確定的該成分作為判定用成分。此外，在腦活動(dòng)推測(cè)裝置中檢測(cè)到眼球運(yùn)動(dòng)或者眨眼等已知與腦的激活/安靜相關(guān)聯(lián)的人的動(dòng)作的情況下，分析部32也可以通過(guò)對(duì)該檢測(cè)結(jié)果與各成分的成分波形進(jìn)行比較分析和評(píng)價(jià)，從多個(gè)成分中提取出判定用成分。另外，分析部32中判定是否滿足第一條件的基準(zhǔn)可根據(jù)腦活動(dòng)推測(cè)裝置10的使用目的等，利用模擬、實(shí)驗(yàn)、書面運(yùn)算等來(lái)適當(dāng)決定。

第二條件是指：在提取出的判定用成分中，存在人的臉部的規(guī)定部位的溫度變化。分析部32將判定用成分中滿足第二條件的成分判定為與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的可能性較高的成分，并提取作為候選成分。即，分析部32基于人的臉部的規(guī)定部位的溫度變化的有無(wú)，來(lái)對(duì)判定用成分是否與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)進(jìn)行判定。具體而言，分析部32基于提取出的判定用成分的溫度分布數(shù)據(jù)，對(duì)在鼻竇周圍以及/或者前額部是否產(chǎn)生溫度變化進(jìn)行判定，在產(chǎn)生溫度變化的情況下，將該判定用成分判定為是滿足第二條件的、與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的可能性較高的成分，并提取作為候選成分。另一方面，分析部32在鼻竇周圍以及/或者前額部未產(chǎn)生溫度變化的情況下，判定為：該判定用成分是不滿足第二條件的、未示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分(步驟S6)。另外，分析部32中判定是否滿足第二條件的基準(zhǔn)根據(jù)腦活動(dòng)推測(cè)裝置10的利用目的等，利用模擬、實(shí)驗(yàn)、書面運(yùn)算等來(lái)適當(dāng)決定。

而且，分析部32將在步驟S5b中判定為滿足第二條件的成分，確定為示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分(步驟S7)。即，在步驟S7中確定為示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分的成分是在下述兩者之間相一致的成分：通過(guò)利用奇異值分解將溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分解并分析從而提取出的候選成分、和通過(guò)利用奇異值分解將相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分解并分析從而提取出的候選成分。另外，對(duì)于在兩個(gè)分析中不一致的候選成分在步驟S6中判定其不是示出反映了皮膚溫度的變化的成分。

推測(cè)部33基于在分析部32中確定為示出反映了人的腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分的成分，對(duì)人的腦活動(dòng)進(jìn)行推測(cè)。具體而言，推測(cè)部33基于在分析部32中確定的成分的成分波形數(shù)據(jù)，在獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)時(shí)，推測(cè)個(gè)人的腦處在活動(dòng)狀態(tài)、或者未活動(dòng)狀態(tài)。

通過(guò)上述的結(jié)構(gòu)，該腦活動(dòng)推測(cè)裝置10能基于臉部的皮膚溫度，推測(cè)人的腦活動(dòng)。而且，通過(guò)將推測(cè)部33的推測(cè)結(jié)果顯示于顯示器等，從而能獲知個(gè)人的腦是處在活動(dòng)的狀態(tài)、或者未活動(dòng)的狀態(tài)。

此外，也可以在分析部32中確定示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分之后，進(jìn)一步利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的情況下，在腦活動(dòng)推測(cè)裝置10中，利用奇異值分解將進(jìn)一步獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，僅對(duì)所確定的成分進(jìn)行分析，從而推測(cè)在獲取該臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)時(shí)該個(gè)人的腦處在活動(dòng)狀態(tài)、或者未活動(dòng)的狀態(tài)。通過(guò)利用上述的腦活動(dòng)推測(cè)裝置10來(lái)控制空調(diào)等設(shè)備，從而能接近適合該個(gè)人的室內(nèi)環(huán)境。

(5)特征

(5-1)

在為了推測(cè)人的腦活動(dòng)，利用腦波測(cè)量法、磁共振成像法以及近紅外分光法中的任一種方法檢測(cè)到的數(shù)據(jù)的情況下，必須使用在安裝腦波電極、探針等之前需要進(jìn)行處理的傳感器，或者對(duì)測(cè)量地點(diǎn)產(chǎn)生限制。此外，上述檢測(cè)方法所使用的設(shè)備非常昂貴，因此若要制造具備這些設(shè)備的腦活動(dòng)推測(cè)裝置，制造成本會(huì)增大。

在本實(shí)施方式中，基于利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取到的時(shí)間序列的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，推測(cè)人的腦活動(dòng)。因此，即使不安裝在安裝腦波電極、探針等之前需要進(jìn)行處理的傳感器，也能基于臉部的皮膚溫度推測(cè)人的腦活動(dòng)。因而，與利用腦波測(cè)量法、磁共振成像法、以及近紅外線分光法等以往的檢測(cè)方法的情況相比，能簡(jiǎn)便地對(duì)人的腦活動(dòng)進(jìn)行推測(cè)。

此外，在本實(shí)施方式中，對(duì)臉部的至少一部分的皮膚溫度進(jìn)行檢測(cè)即可，因此與具備以往的檢測(cè)方法所使用的設(shè)備的腦活動(dòng)推測(cè)裝置相比，能抑制制造成本。

然而，作為現(xiàn)有的研究，進(jìn)行如下的平均值法：對(duì)利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取到的時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中所包含的全部溫度數(shù)據(jù)的平均值進(jìn)行計(jì)算，通過(guò)對(duì)計(jì)算出的平均值所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，來(lái)推測(cè)人的腦活動(dòng)。然而，在臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)中包含了反映實(shí)際的腦活動(dòng)以外的噪音，由于分析身體的一部分的溫度數(shù)據(jù)導(dǎo)致噪音的影響變大，因此平均值法不能準(zhǔn)確地推測(cè)腦活動(dòng)。

因此，本發(fā)明人深入研究后的結(jié)果為考慮進(jìn)行成分分析法：利用奇異值分解、主成分分析或者獨(dú)立成分分析將利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取到的時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，從分解后的多個(gè)成分中確定與腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分。成分分析法對(duì)全部的溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行分解，因此能去除包含噪音的成分，與平均值法相比，其結(jié)果能準(zhǔn)確地對(duì)腦活動(dòng)進(jìn)行推測(cè)。

并且，通過(guò)使用本發(fā)明的腦活動(dòng)推測(cè)裝置10，能簡(jiǎn)便地進(jìn)行癡呆癥的早期確診等醫(yī)療診斷。此外，能將本發(fā)明的腦活動(dòng)推測(cè)裝置10用于客觀的舒適性的評(píng)價(jià)、也能應(yīng)用于學(xué)習(xí)效果的評(píng)價(jià)、興趣的客觀評(píng)價(jià)、以及測(cè)謊儀裝置等。并且，在腦活動(dòng)推測(cè)裝置中，分析部32將眼球運(yùn)動(dòng)或者眨眼等已知與腦的激活/安靜相關(guān)聯(lián)的人的動(dòng)作的檢測(cè)結(jié)果與各成分的成分波形進(jìn)行比較分析和評(píng)價(jià)，從而從多個(gè)成分中提取出判定用成分的情況下，能將該腦活動(dòng)推測(cè)裝置用于汽車駕駛時(shí)的睡意的評(píng)價(jià)。

(5-2)

然而，在獲取時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)時(shí)，通過(guò)對(duì)人實(shí)際地提供或不提供腦功能激活任務(wù)，來(lái)制造使人的腦激活或者安靜的狀況時(shí)，各成分的成分波形與腦的激活時(shí)間和安靜時(shí)間之間存在相關(guān)關(guān)系的成分可以說(shuō)是示出反映了腦活動(dòng)的皮膚溫度的變化的成分的可能性較高的成分。

本實(shí)施方式中，在利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)期間，以一定期間對(duì)個(gè)人提供腦功能激活任務(wù)。即，本實(shí)施方式中，對(duì)個(gè)人實(shí)際地提供或不提供腦功能激活任務(wù)，來(lái)制造使人的腦激活或者安靜的狀況。而且，利用奇異值分解將如上所述獲取到的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，針對(duì)各成分評(píng)價(jià)其成分波形與腦激活時(shí)間和安靜時(shí)間的相關(guān)關(guān)系，從多個(gè)成分中提取出存在相關(guān)關(guān)系的成分作為判定用成分。因此，例如，與從多個(gè)成分中提取出預(yù)先通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定的規(guī)定的成分作為提取用成分的情況相比，能減少?gòu)亩鄠€(gè)成分中提取出與人的腦活動(dòng)相關(guān)性較低的成分作為提取用成分的可能性。

(5-3)

有時(shí)由于空調(diào)的冷氣、暖氣或者太陽(yáng)光等與人的臉部接觸，使臉部的皮膚溫度發(fā)生變化，檢測(cè)到的臉部的皮膚溫度也會(huì)發(fā)生變化由此，由于與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)聯(lián)的外部原因?qū)е碌哪槻科つw溫度的變化(噪音)可能會(huì)混入臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。

在本實(shí)施方式中，生成與相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，該相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)是基于根據(jù)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的每隔規(guī)定時(shí)間的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)換算為相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的溫度數(shù)據(jù)。通過(guò)生成與相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，能捕捉每隔規(guī)定時(shí)間的臉部的皮膚溫度的相對(duì)變化。因此，能對(duì)由與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)聯(lián)的外部因素所引起的臉部皮膚溫度的變化進(jìn)行檢測(cè)。

此外，在本實(shí)施方式中，利用奇異值分解，不僅將利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取到的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，而且將基于換算成相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的溫度數(shù)據(jù)的相對(duì)溫度數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)也分解成多個(gè)成分，并對(duì)各成分進(jìn)行分析。因此，能將包含與腦活動(dòng)無(wú)關(guān)聯(lián)的外部因素所引起的臉部皮膚溫度的變化的成分作為噪音成分去除由此，能夠高精度地確定與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分。

(5-4)

本實(shí)施方式中的臉部皮膚溫度獲取單元20是紅外熱成像裝置。因此，能在與作為對(duì)象的個(gè)人不接觸的狀態(tài)下即非接觸的狀態(tài)下，獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。因而，與將傳感器安裝在臉部檢測(cè)臉部的皮膚的溫度數(shù)據(jù)的情況相比，能減輕作為對(duì)象的個(gè)人的負(fù)擔(dān)。

(5-5)

在腦中，存在稱為選擇性腦冷卻系統(tǒng)的、獨(dú)立于體溫，對(duì)腦進(jìn)行冷卻的構(gòu)造。已知選擇性腦冷卻系統(tǒng)利用前額部以及鼻竇周圍將由腦活動(dòng)所產(chǎn)生的熱量進(jìn)行排熱。由此，伴隨有腦活動(dòng)的臉部皮膚溫度的變化出現(xiàn)在前額部以及/或者鼻竇周圍(眉心以及鼻部周圍)。

在本實(shí)施方式中，對(duì)于該成分波形與腦的安靜時(shí)間以及腦的激活時(shí)間相關(guān)聯(lián)的判定用成分，判定其在鼻竇周圍以及/或者前額部是否產(chǎn)生溫度變化。因此，能夠高精度地判定提取作為判定用成分的成分是否是與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分。

(6)變形例

(6-1)變形例A

在上述的實(shí)施方式中，腦活動(dòng)推測(cè)單元30具有換算部31，利用換算部31生成與相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。而且，分析部32利用奇異值分解不僅將利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取到的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解成多個(gè)成分，而且將基于換算成相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的溫度數(shù)據(jù)的相對(duì)溫度數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)也分解成多個(gè)成分，并對(duì)各成分進(jìn)行分析。

取而代之，腦活動(dòng)推測(cè)單元30也可以不具有換算部31。在該情況下，能省去以下處理：生成與相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)、基于相對(duì)溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)進(jìn)行的數(shù)據(jù)的分析。

但是，為了高精度地確定與人的腦活動(dòng)相關(guān)聯(lián)的成分，優(yōu)選為如上述實(shí)施方式那樣腦活動(dòng)推測(cè)單元30具有換算部31，由分析部32利用奇異值分解，不僅將利用臉部皮膚溫度獲取單元20獲取到的溫度換算數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)分解為多個(gè)成分，而且將基于換算成相對(duì)的溫度數(shù)據(jù)的溫度數(shù)據(jù)的相對(duì)溫度數(shù)據(jù)所對(duì)應(yīng)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)也分解成多個(gè)成分，并對(duì)各成分進(jìn)行分析。

(6-2)變形例B

上述實(shí)施方式中的臉部皮膚溫度獲取單元20是能在與對(duì)象物不接觸的狀態(tài)下，獲取溫度數(shù)據(jù)的紅外熱成像裝置。

然而，只要能對(duì)個(gè)人的臉部的至少一部分的皮膚溫度進(jìn)行檢測(cè)，以時(shí)間序列獲取包含檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)和該檢測(cè)部位的位置數(shù)據(jù)的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)，則臉部皮膚溫度獲取單元不限于紅外熱成像裝置。

例如，臉部皮膚溫度獲取單元可以是包含溫度傳感器的裝置。具體而言，可以將溫度傳感器安裝于個(gè)人的臉部的規(guī)定部位，基于通過(guò)溫度傳感器檢測(cè)到的溫度數(shù)據(jù)、安裝了溫度傳感器的部位的位置數(shù)據(jù)，來(lái)獲取時(shí)間序列的臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)。由此，即使在利用溫度傳感器與作為對(duì)象的個(gè)人接觸的狀態(tài)下獲取臉部皮膚溫度數(shù)據(jù)的情況下，由于溫度傳感器不需要像腦波電極等那樣進(jìn)行安裝前的處理，因此與腦波測(cè)量法、磁共振成像法、以及近紅外線分光法等以往的檢測(cè)方法相比，能簡(jiǎn)便地獲得數(shù)據(jù)。由此，能夠簡(jiǎn)便地推測(cè)人的腦活動(dòng)。

工業(yè)上的實(shí)用性

本發(fā)明能簡(jiǎn)便地推測(cè)人的腦活動(dòng)，因此可有效應(yīng)用于需要推測(cè)人的腦活動(dòng)的裝置。

標(biāo)號(hào)說(shuō)明

10 腦活動(dòng)推測(cè)裝置

20 臉部皮膚溫度獲取單元

30 腦活動(dòng)推測(cè)單元

現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：日本專利特開2013-176406號(hào)公報(bào)