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JP-2026077984-A - 認知機能推定装置及びプログラム

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Abstract

【課題】認知機能を高精度に推定する。 【解決手段】認知機能推定装置１０の身体データ取得部１０２は、被験者の年齢及び性別を示す身体データを取得する。匂い選定部１０４は、相関・平均情報データベース１００を用いて、被験者の身体データに対応する匂い成分を選定する。嗅覚データ収集部１０１は、匂い選定部１０４で選定された匂い成分を被験者に放出し、被験者の嗅覚能力を示す嗅覚スコアを収集する。認知機能評価部１０８は、被験者が該当する例えば年齢及び性別のグループにおける嗅覚スコアの平均値を取得し、被験者に対する認知機能の評価値を導出する。提示部１１０は、認知機能に関する情報を提示する。このように、認知機能推定装置１０は、相関・平均情報データベース１００を用いて、認知機能を推定する。 【選択図】図１０

Inventors

  • 佐藤 守一
  • 今枝 孝夫
  • 寳澤 篤
  • 布施 昇男
  • 麦倉 俊司

Assignees

  • 株式会社豊田中央研究所
  • 国立大学法人東北大学

Dates

Publication Date
20260513
Application Date
20260309
Priority Date
20210715

Claims (17)

  1. 対象者に対して複数の匂い成分の各々を、各々の匂い成分の濃度を複数段階に変えて放出する匂い成分放出部と、 前記匂い成分放出部から放出された匂い成分がどの匂い成分かを示す前記対象者の回答が正解であった場合に、正解を示した濃度に対応するスコアを設定するスコア設定部と、 前記スコア設定部で設定されたスコアの前記複数の匂い成分についての合計値に基づいて、前記対象者に対する認知機能の評価値を推定する推定部と、 を備えた認知機能推定装置。
  2. 前記匂い成分は、バニラ、ミント、黄桃、及び靴下の各々の匂い成分である 請求項１に記載の認知機能推定装置。
  3. 前記推定部は、定数ａ、ｂを用いて、 認知機能の評価値＝ａ×スコアの合計値＋ｂ で表される式に基づいた認知機能の評価値を前記認知機能として推定する 請求項１に記載の認知機能推定装置。
  4. 前記スコアは、正解した濃度が低くなるのに従って高い値が設定される 請求項１に記載の認知機能推定装置。
  5. 複数の被験者に予め定めた認知機能検査を行った前記認知機能検査の検査値と、前記複数の被験者に複数の匂い成分の各々を放出した際の匂い成分の各々の前記スコアとを対応付けた対応関係に基づいて、前記認知機能検査に対して相関関係を有しかつ、前記複数の匂い成分の成分数より少ない成分数の匂い成分を組み合わせた匂い成分群を設定する匂い成分設定部をさらに備え、 前記匂い成分放出部は、前記匂い成分設定部で設定された匂い成分群を前記複数の匂い成分として放出する 請求項１に記載の認知機能推定装置。
  6. 前記匂い成分設定部は、前記複数の被験者に対しての前記複数の匂い成分についての合計値に対して、前記認知機能検査の検査値が所定検査値を超える被験者と所定検査値以下の被験者との分布を解析した判別力評価値に関する情報が予め定めた相関値を超えた組み合わせの複数の匂い成分を前記匂い成分群として設定する 請求項５に記載の認知機能推定装置。
  7. 前記推定部は、複数の被験者に対する前記匂い成分の前記スコアの合計値と、複数の被験者に予め定めた認知機能検査を行った前記認知機能検査の検査値が所定検査値を超える被験者と所定検査値以下の被験者との比率の相関関係に基づいて、前記対象者に対する認知機能の評価値を推定する 請求項１に記載の認知機能推定装置。
  8. 前記推定部によって推定された前記対象者に対する認知機能の評価値を提示する提示部をさらに備え、 前記推定部は、前記認知機能の評価値が、予め定めた閾値を超えた場合に、認知機能検査を受けることを推奨する推奨情報を提示する 請求項１に記載の認知機能推定装置。
  9. 対象者の認知機能を推定する処理をコンピュータに実行させるためのプログラムであって、 前記コンピュータを、 対象者に対して複数の匂い成分の各々を、各々の匂い成分の濃度を複数段階に変えて放出する匂い成分放出部から放出された匂い成分がどの匂い成分かを示す前記対象者の回答が正解であった場合に、正解を示した濃度に対応するスコアを設定するスコア設定部と、 前記スコア設定部で設定されたスコアの前記複数の匂い成分についての合計値に基づいて、前記対象者に対する認知機能の評価値を推定する推定部 として機能させるためのプログラム。
  10. 認知機能を推定する対象者を識別するための前記対象者の年齢及び性別を示す身体データ、並びに喫煙経験の有無を示す喫煙データを含む識別情報を取得する取得部と、 対象者に対して複数の匂い成分の各々を、各々の匂い成分の濃度を複数段階に変えて放出する匂い成分放出部と、 前記匂い成分放出部から放出された匂い成分がどの匂い成分かを示す前記対象者の回答が正解であった場合に、正解を示した濃度に対応するスコアを設定するスコア設定部と、 前記取得部で取得された前記識別情報と、前記スコア設定部で設定されたスコアの前記複数の匂い成分についての合計値とに基づいて、前記対象者に対する認知機能の評価値を推定する推定部と、 を備えた認知機能推定装置。
  11. 前記推定部は、 複数の被験者について、前記識別情報と、前記匂い成分の種類及び当該匂い成分の検査値と、認知機能検査の検査値との相関関係に基づいて、前記対象者に対する認知機能の評価値を推定する 請求項１０に記載の認知機能推定装置。
  12. 前記推定部は、 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを定数とし、 ｐａを（Ａ×スコアの合計値）とし、 ｐｂを（Ｂ×年齢）とし、 ｐｃを（Ｃ×性別）とし、 ｐｄを（Ｄ×喫煙歴）とする場合に、 ｐ＝１／［１＋ｅｘｐ｛－（ｐａ＋ｐｂ＋ｐｃ＋ｐｄ）｝］ で表される推定式を用いて、認知機能の評価値を導出する 請求項１１に記載の認知機能推定装置。
  13. 複数の被験者に予め定めた認知機能検査を行った前記認知機能検査の検査値と、前記複数の被験者に複数の匂い成分の各々を放出した際の匂い成分の各々の前記スコアとを対応付けた対応関係に基づいて、前記認知機能検査に対して相関関係を有しかつ、前記複数の匂い成分の成分数より少ない成分数の匂い成分を組み合わせた匂い成分群を設定する匂い成分設定部をさらに備え、 前記匂い成分放出部は、前記匂い成分設定部で設定された匂い成分群を前記複数の匂い成分として放出する 請求項１０に記載の認知機能推定装置。
  14. 前記匂い成分設定部は、前記複数の被験者に対しての前記複数の匂い成分についての合計値に対して、前記認知機能検査の検査値が所定検査値を超える被験者と所定検査値以下の被験者との分布を解析した判別力評価値に関する情報が予め定めた相関値を超えた組み合わせの複数の匂い成分を前記匂い成分群として設定する 請求項１３に記載の認知機能推定装置。
  15. 前記匂い成分放出部から放出される匂い成分は、前記対象者が爽快感を覚える匂い成分として予め定めた第１匂い成分と、前記対象者が不快感を覚える匂い成分として予め定めた第２匂い成分との成分セットを少なくとも含む 請求項１０記載の認知機能推定装置。
  16. 前記第１匂い成分は、ミントであり、前記第２匂い成分は、雑巾臭を示す匂い成分又は靴下の匂いを示す匂い成分である 請求項１５記載の認知機能推定装置。
  17. コンピュータを、 認知機能を推定する対象者を識別するための前記対象者の年齢及び性別を示す身体データ、並びに喫煙経験の有無を示す喫煙データを含む識別情報を取得する取得部、 対象者に対して複数の匂い成分の各々を、各々の匂い成分の濃度を複数段階に変えて放出する匂い成分放出部を制御する成分放出制御部、および、 前記匂い成分放出部から放出された匂い成分がどの匂い成分かを示す前記対象者の回答が正解であった場合に、正解を示した濃度に対応するスコアを設定するスコア設定部と、 前記取得部で取得された前記識別情報と、前記スコア設定部で設定されたスコアの前記複数の匂い成分についての合計値とに基づいて、前記対象者に対する認知機能の評価値を推定する推定部、 として機能させるためのプログラム。

Description

本開示は、認知機能推定装置及びプログラムに関する。 従来から、嗅覚能力の測定に関する技術が知られている。特許文献１では、正解を含む複数の画像を表示し、匂い成分を放出し、被験者の選択を受け付け、正解と選択結果とが一致しているか否かにより、嗅覚年齢を導出する。また、非特許文献１では、ＭＭＳＥ（認知機能検査）との相関から抽出された匂いを提示する、脳の働きに関連深い１０枚の匂いカードを用いて認知症発症リスクを判定する。 認知能低下リスクチェッカー「はからめ」、ＵＲＬ”ｈｔｔｐ：／／ｈａｋａｒａｍｅ－ｇｅ．ｃｏｍ／” 特開２０１９－１８０６６４号公報 第１実施形態に係る認知機能推定システムの全体概略構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る認知機能推定装置のハードウェア構成を示すブロック図である。第１実施形態に係る認知機能推定装置の学習フェーズにおける機能構成の一例を示すブロック図である。第１実施形態に係る認知機能推定装置の学習処理の流れを示すフローチャートある。第１実施形態に係る選択肢画面の一例を示す図である。第１実施形態に係る嗅覚スコアの一例を示す図である。第１実施形態に係る認知機能検査に対し、匂い成分に関する相関の値の一例を示す図である。第１実施形態に係る他の認知機能検査に対し、匂い成分に関する相関の値の一例を示す図である。第１実施形態に係る平均嗅覚スコアの一例を示す図である。第１実施形態に係る認知機能推定装置の推定フェーズにおける機能構成の一例を示すブロック図である。第１実施形態に係る認知機能推定装置の推定処理の流れを示すフローチャートある。第２実施形態に係る認知機能推定システムの全体概略構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る認知機能推定装置の学習フェーズにおける機能構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る認知機能推定装置の学習処理の流れを示すフローチャートである。第２実施形態に係る匂い成分毎の嗅覚スコアと認知機能の検査結果との各データを対応付けたデータテーブルの一例を示す図である。第２実施形態に係る評価指標を示すデータの一例を示す図である。第２実施形態に係る嗅覚スコアと人数との対応の一例を示す図である。第２実施形態に係る匂いの検査結果と認知機能の検査結果との関係の一例を示す図である。第２実施形態に係る認知機能推定装置の推定フェーズにおける機能構成を示すブロック図である。第２実施形態に係る認知機能推定装置の推定処理の流れを示すフローチャートである。第３実施形態に係る認知機能推定システムの全体概略構成を示すブロック図である。第３実施形態に係る認知機能推定装置の機能構成の一例を示すブロック図である。第３実施形態に係る認知機能推定装置の学習処理の流れを示すフローチャートある。第３実施形態に係る嗅覚スコアの一例を示す図である。第３実施形態に係るＲＯＣ曲線の一例を示す図である。第３実施形態に係る認知機能検査に対し、匂い成分に関する相関の値の一例を示す図である。第３実施形態に係る認知機能検査に対し、匂い成分に関する相関の値の一例を示す図である。第３実施形態に係る認知機能推定装置の機能構成の他例を示すブロック図である。第３実施形態に係る認知機能推定装置の推定処理の流れを示すフローチャートある。 以下、図面を参照して本開示の技術を実施するための実施形態の一例を詳細に説明する。なお、動作、作用、機能が同じ働きを担う構成要素及び処理には、全図面を通して同じ符号を付与し、重複する説明を省略する場合がある。各図面は、本開示の技術を十分に理解できる程度に、概略的に示してあるに過ぎない。よって、本開示の技術は、図示例のみに限定されるものではない。また、本実施形態では、本発明と直接的に関連しない構成や周知な構成については、説明を省略する場合がある。 ［第１実施形態］ ＜認知機能推定システムの構成＞ 図１は、認知機能推定システムの全体概略構成を示すブロック図である。図１に示すように、本実施形態に係る認知機能推定システムは、匂い成分放出装置２０による匂い成分放出によって得られる情報から認知機能を推定する認知機能推定装置１０を備えている。また、認知機能推定装置１０は、認知機能検査を行った被験者の年齢等を含む識別情報と、認知機能検査に相関関係を有する匂い成分の種類、及び当該匂い成分の検査値との相関関係を示す相関関係情報を記憶した相関・平均情報データベース１００を用いて、対象者の認知機能を推定する。 なお、識別情報は、簡易の嗅覚検査により認知機能を推定する対象者を識別するための年齢等を含むデータであり、認知機能を推定する対象者についての年齢及び性別を含む身体データを適用可能である。本実施形態では、識別情報として身体データを適用した場合を説明する。なお、識別情報は、年齢及び性別を含む身体データに限定されるものではなく、喫煙経験の有無を含む喫煙データ、対象者が居住等で滞在した滞在位置及び滞在期間を示す滞在データ、対象者が教育に関与した教育関与時間データの少なくとも１つの情報を含むことが可能である。 上述した対象者が教育に関与した教育関与時間データは、対象者が教育を受けた期間（例えば年数）、及び対象者が教育の場に存在した期間（例えば年数）が一例として挙げられる。対象者が教育の場に存在した期間は、対象者が教育を主導した期間（例えば教師やリーダ等の指導期間）、及び対象者が教育中に先導者となった期間を含む。 図２を参照して、本実施形態に係る認知機能推定装置１０の電気的構成について説明する。図２は、認知機能推定装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。図２に示すように、認知機能推定装置１０は、コンピュータ本体１０Ｘを備えている。コンピュータ本体１０Ｘは、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）１１、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）１２、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）１３、及び入出力インタフェース（Ｉ／Ｏ）１４を備えている。ＣＰＵ１１、ＲＡＭ１２、ＲＯＭ１３、及びＩ／Ｏ１４は、相互に通信可能にバス１５に接続されている。Ｉ／Ｏ１４には、入力部１６、表示部１７、通信部１８、及び記憶部１９が接続されている。 ＣＰＵ１１は、中央演算処理ユニットであり、各種プログラムを実行したり、各部を制御したりする。すなわち、ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３又は記憶部１９からプログラムを読み出し、ＲＡＭ１２を作業領域としてプログラムを実行する。ＣＰＵ１１は、ＲＯＭ１３又は記憶部１９に記憶されているプログラムに従って、上記各構成の制御及び各種の演算処理を行う。本実施形態では、ＲＯＭ１３又は記憶部１９には、認知機能の推定処理を実行するための推定処理プログラムと、認知機能推定処理に用いる相関・平均情報データベース１００を構築するための学習処理プログラムとが記憶されている。本実施形態では、推定処理プログラム及び学習処理プログラムがＲＯＭ１３に記憶されている場合を一例として説明する。 また、ＲＯＭ１３は、各種プログラム及び各種データを記憶する。ＲＡＭ１２は、作業領域として一時的にプログラム又はデータを記憶する。記憶部１９は、ストレージとして機能するものであり、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）又はＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）により構成され、オペレーティングシステムを含む各種プログラム、及び各種データを記憶する。 入力部１６は、マウス等のポインティングデバイス、キーボード、及び音声入力デバイスを含み、各種の入力を行うために使用される。 表示部１７は、例えば、液晶ディスプレイ又はスピーカーであり、各種の情報を表示又は再生する。表示部１７は、タッチパネル方式を採用して、入力部１６として機能しても良い。 通信部１８は、匂い成分放出装置２０等の他の機器と通信するためのインタフェースであり、例えば、イーサネット（登録商標）、ＦＤＤＩ、Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、ＬＴＥ等の規格によるインタフェースが用いられる。 次に、認知機能推定装置１０の機能構成について説明する。本実施形態では、認知機能推定装置１０は、認知機能推定処理に用いる相関・平均情報データベース１００を構築する学習フェーズと、構築された相関・平均情報データベース１００を用いて認知機能推定処理する推定フェーズとで、異なる機能構成を示す。 （学習フェーズ） まず、学習フェーズとして機能する認知機能推定装置１０について説明する。 図３は、認知機能推定装置１０において、相関・平均情報データベース１００を構築する学習フェーズにおける機能構成を示すブロック図である。 認知機能推定装置１０は、学習処理プログラムの実行によって、学習フェーズとして、相関・平均情報データベース１００を構築する機能を有する。すなわち、学習処理プログラムは、嗅覚データ収集機能、身体データ取得機能、認知機能検査結果取得機能、相関・平均情報導出機能、及び登録機能を有する。この学習フェーズでは、認知機能推定装置１０は、被験者の年齢を含む識別情報と、所定の認知機能検査に相関関係を有する匂い成分の種類、及び当該匂い成分による認知機能検査の検査値との相関関係を示す相関関係情報を相関・平均情報データベース１００に登録する。 図３に示すように、学習フェーズでは、認知機能推定装置１０のＣＰＵ１１は、嗅覚データ収集部１０１、身体データ取得部１０２、認知機能検査結果取得部１０３、相関・平均情報導出部１０５、及び登録部１０６として機能する。 図４は、認知機能推定装置１０の学習フェーズにおける学習処理の流れを示すフローチャートである。学習フェーズでは、認知機能推定装置１０のＣＰＵ１１が学習処理プログラムを実行することで、図４に示される学習処理が実現される。なお、後述するように学習フェーズでは、被験者毎に、嗅覚データ収集部１０１、身体データ取得部１０２、及び認知機能検査結果取得部１０３の各々の情報が取得される。 認知機能推定装置１０において、学習フェーズとして相関・平均情報データベース１００の構築処理が開始されると、図４に示す学習処理プログラムが実行される。まず、ステップＳ１００で、身体データ取得部１０２は、被験者の生体に関係する情報を示す身体データの入力を受け付けて、取得する。身体データは、少なくとも被験者の年齢を示す情報を含み、性別を示す情報をさらに含むことが可能である。また、身体データは、遺伝子情報（ＡＰｏＥ）を含むことが可能である。本実施形態では、身体データが、被験者の年齢、及び性別を少なくとも含む場合を一例に説明する。身体データ取得部１０２で取得する身体データは、入力部１６で入力された情報を用いてもよく、通信部１８を介して他の機器との通信により得られた情報を用いてもよい。また、身体データ取得部１０２で取得された身体データは、相関・平均情報導出部１０５に渡される。 次に、ステップＳ１０２で、認知機能検査結果取得部１０３は、被験者に対して実施されたＭＭＳＥ及びＭｏＣＡ－Ｊ等の予め定めた所定の認知機能検査の結果を示す情報を取得する。認知機能検査結果取得部１０３で取得された予め定めた所定の認知機能検査の結 果を示す情報は、相関・平均情報導出部１０５に渡される。認知機能検査結果取得部１０３で取得する情報は、入力部１６で入力された情報を用いてもよく、通信部１８を介して他の機器との通信により得られた情報を用いてもよい。なお、ＭＭＳＥは、Ｍｉｎｉ－Ｍｅｎｔａｌ Ｓｔａｔｅ Ｅｘａｍｉｎａｔｉｏｎとして知られる認知症検査法である。また、ＭｏＣＡ－Ｊは、Ｊａｐａｎｅｓｅ ｖｅｒｓｉｏｎ ｏｆ ＭｏＣＡ（Ｍｏｎｔｒｅａｌ Ｃｏｇｎｉｔｉｖｅ Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ）として知られる認知症検査法である。 上述した身体データ及び検査結果を示す情報の取得が終了すると、嗅覚データ収集部１０１は、被験者に対して