JP2000502917A - バイオフィードバック方法および心理状態の制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は、心理状態を制御するためのバイオフィードバック方法、およびこの方法を実施するための装置に関する。本発明によれば、眼球運動、眼球筋の生理学的パラメータおよび／またはヒトの鼻根（２２）の筋肉がセンサ（１ａ，１ｂ）によって測定され、評価装置（２）に伝送される。評価装置（２）は、眼球領域で直接検出された測定値、およびこの評価装置（２）に記憶された情報に基づいて、ヒトの心理状態を評価する。測定されたデータに依存して、ヒトは刺激装置（３）により、弛緩的または緊張的な感覚刺激によって刺激される。これにより、ヒトの心理状態を所望のように弛緩または緊張させることができる。このときヒトの心理状態は簡単かつ確実に眼球の領域で直接測定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】 バイオフィードバック方法および心理状態の制御装置 本発明は、バイオフィードバック方法およびこのバイオフィードバック方法を 実施するための装置に関する。 現代人はますます、高まる職業的およびプライベートな要求に起因する精神的 負荷に悩んでいる。この精神的負荷は“ストレス”とも称される。ここで、ヒト の作業能力がストレスの影響下では悪化することは一般的に周知である。しかし 別の精神的障害、例えば読語障害も現在頻繁に発生する。 この理由から、心理状態に作用して、これにより例えばストレスの発散を支援 し、または一般的に作業能力を向上させる方法および装置が必要である。 ＤＥ９４０５５２３．８Ｕ１から、筋活動の学習および再学習、または筋弛緩 のためのバイオフィードバック装置が公知である。ここではヒトの前額筋の電気 活動の測定値が導出される。このことの欠点は、ヒトの弛緩状態が前額筋によっ てのみ測定されることである。とりわけ、ヒトの緊張状態またはストレス状態を 判定するためにとくに予測力のある眼球領域は検出されない。なぜなら、眼球領 域の筋肉は前額筋には依存 しないで動作するからである。 ＤＥ３５４６０５２Ａ１から、ヒトの作業能力を音楽の作用によって向上させ る方法および装置が公知である。ここでは音楽リズムがヒトの心拍リズムと調和 する関係（すなわち偶数関係）になるまで、この音楽リズムが変化される。ここ での欠点は、心拍リズムと音楽のリズムの両方を監視しなければならないことで あり、このことは大きな装置コストに結び付く。心拍リズムと音楽リズムとの調 和関係を調整することも困難である。なぜなら両方のリズムとも常に変化してい るからである。 ＤＥ４３０７７９０Ａ１には、種々の精神療法を実施するための装置が記載さ れている。ここで、ヒトは弛緩した姿勢で寝台に横たわり、カバーにより覆われ る。このカバーによって個々の身体部分を適切な温度にもたらすことができる。 寝台には皮膚温と心拍を測定するためのセンサが配置され、センサの測定結果が コンピュータ支援制御装置に伝送される。この測定からヒトの弛緩状態の評価を 得ることができる。 ＤＥ４２３４９２６Ａ１から、リラクゼーション装置が公知である。この装置 では、光信号と音信号がヒトに作用する。とりわけこの装置は、光学信号と音響 信号の位相が相互に結合されていることを特徴とする。このような結合は例えば 、光信号を患者が聞いている音楽の基本リズムに同調させることによって行われ る。この装置の欠点は、フィードバックが行われておらず、そのためヒトへの作 用がヒトの瞬時の心理緊張状態を考慮しないで行われることである。 これら従来技術から出発して本発明の課題は、ヒトの心理状態を所望のように 弛緩し、または緊張させることのできる方法および装置を提供することであり、 しかもヒトの心理状態を簡単かつ確実に眼球の直接領域で測定可能であるように 構成することである。さらに、測定および制御手段を実施するために大きな装置 コストが必要なく、制御手段をヒトのそれぞれの心理状態に適合することができ るように構成することである。 この課題は本発明により、請求項１の特徴部分に記載されたバイオフィードバ ック方法により、また請求項１４の特徴部分に記載されたバイオフィードバック 方法を実施するための装置により解決される。 本発明のバイオフィードバック方法では、眼球運動、すなわち眼筋の生理学的 パラメータおよび／または鼻根の筋肉がセンサによって測定される。なぜなら、 これにより簡単にヒトの心理状態、とりわけストレス状態についての予測の得ら れることが判明したからである。検出された測定データは評価装置に伝送される ゜ 評価装置では測定値検出と測定値処理が行われる。評価装置は測定値を受信お よび記憶するだけでなく、 測定値を心理状態に関して評価する手段（例えばプログラムまたは専用にプログ ラミングしたプロセッサ）を有している。このために前もって評価装置に記憶さ れた情報、例えば経験的に求められた所見を使用することができる。 眼球領域で測定値の検出される被験者の心理状態に依存して、評価装置は刺激 装置を制御する。この刺激装置は、所定の弛緩または緊張作用を有する刺激信号 を被験者に送出する。被験者は刺激信号を知覚し、このことは再び被験者の心理 状態に作用を及ぼす。この本発明によるバイオフィードバック方法のフィードバ ック（バイオフィードバック）により、刺激信号はその都度の心理状態に適合さ れる。これによりフレキシブルな療法が可能である。このとき評価装置は常に異 なる刺激信号を形成し、その作用、例えば人の弛緩または緊張がセンサによって 測定され、評価装置により評価される。 本発明のバイオフィードバック方法では有利には、所定の作用の証明された刺 激信号、またはそのような作用の予測される刺激信号が伝達される。バイオフィ ードバック方法を被験者の弛緩に使用すべきであれば、有利には被験者の弛緩に 作用することの示された刺激信号が伝達される。 しかしバイオフィードバック方法の意図した使用に応じて、被験者を例えばと くに創造的な気分にさせる 刺激信号を伝達することもできる。多くの場合、例えば読語障害の治療の場合、 療法の枠内で所定のストレス状態を形成することも意味のあることである。 本発明バイオフィードバック方法の有利な構成では、被験者の心理状態と刺激 信号との間の関数関係を検出する相関手段が使用される。このような関数関係に よって、刺激信号がどのような作用を被験者に及ぼすかを大きな確率で予測する ことができる。 バイオフィードバック方法の有利な構成では、評価装置が学習手段を使用する 。この学習手段は自動的に新たな刺激信号または刺激信号の複合パターンを発生 する。トレーニングフェーズの後、バイオフィードバック方法はとくに良好に被 験者に調整され、心理状態を最適に制御する。このような学習手段は例えば、人 工神経網を使用する。このような人工神経網はとくに、決まったやり方では検出 されない関係を分析するのに適する。また人工神経網は複合パターンの評価、例 えば生理学的パラメータの測定順序の評価に非常に適する。 有利には本発明のバイオフィードバック方法では、一般的心理緊張状態を検出 するために眼球筋の筋電位活動および／または眼球運動が測定される。これらの 測定は大きなコストをかけずに実行することができる゜ バイオフィードバック方法の別の有利な構成では、 筋パルスまたは筋電位が鼻根領域で測定される。なぜなら、そこから被験者のス トレス状態についての予測が得られるからである。この測定も大きなコストをか けずに実行できる。 有利には音響刺激信号が心理状態の制御に使用される。ここでは有利には周波 数および／または振幅変調された音が使用される。しかし複合音響パターン、例 えばろ波したノイズまたは断続的な発振音を使用することもできる。有利には自 然のノイズ、例えば海の音、または話し声を使用することもできる。このような 音響刺激信号は簡単に形成することができ、変形することができる。これにより 刺激信号を被験者の心理状態に迅速かつフレキシブルに適合することができる。 本発明の思想では、種々の刺激信号を相互に組み合わせることもできる。これに より例えば、海の音と話し声を組み合わせることもできる。 本発明のバイオフィードバック方法の有利な構成では、音響刺激信号の周波数 ないしは周波数スペクトルと音量とが直接、被験者の眼球運動によって制御され る。 同じように有利にはバイオフィードバック方法の実施例において、被験者が制 御素子を介して直接、評価装置に作用する。これにより被験者は、自分が刺激信 号を心地よいと感じているか、または不快と感じているかを意識的に出力するこ とができる。これにより生 理学的パラメータの測定と関連して、刺激信号の作用について全体像が得られる 。 有利には刺激信号は時限回路によって終了されるか、または療法プログラムの 別のフェーズにもたらされる。同じように有利には、評価装置で所定の限界値を 設定し、この限界値によりとりわけ不快な刺激信号、さらに有害な刺激信号が被 験者に伝達されるのを阻止する。 本発明のバイオフィードバック方法の別の有利な実施例では、刺激装置が被験 者を温度刺激、ノイズ刺激、または色刺激によって刺激する。 バイオフィードバック方法の別の実施例では、評価装置がインターフェースを 介してデータを外部のデータ処理装置と交換する。これにより例えば、治療者が 療法の進捗を監視することができ、その際に自らが被験者のそばにいる必要がな い。さらに治療者はインターフェースを介して評価装置に記憶されたデータを呼 び出し、これを治療中または治療後に評価することができる。 バイオフィードバック方法を実施するための本発明の装置は、眼球の運動およ び／または生理学的パラメータ、眼球筋および／または鼻根の筋肉を測定するた めのセンサを有する。これらの測定個所には容易に接近することができる。とり わけ被験者はセンサを装着するのに脱衣する必要はない。本発明の装置の評価装 置は測定値処理、および被験者の心理状態の評価に用いる。また刺激装置は刺激 信号を被験者に伝達する。 有利には評価装置は、心理状態の評価と刺激信号との間の関数関係を検出する ための相関手段を有する。相関手段によって、被験者への刺激信号の作用を予測 することができる。 有利な実施例では、評価装置は学習手段、例えば人工神経網を有する。学習手 段によって評価装置は自立的に刺激信号または刺激信号パターンを発展させ、こ れらを被験者の心理状態にそれぞれ最適に適合させる゜ 有利には評価装置はインターフェースを有し、インターフェースを介して外部 のデータ処理装置とデータ交換することができる。このようにして評価装置と刺 激装置の遠隔監視が可能である。 センサは有利にはメガネ状のフレームに配置される。このフレームはデータ線 路に対するインターフェースを有し、これを介して評価装置と接続される。 有利な実施例では、刺激装置はトーン発生器、例えばシンセサイザーとして構 成され、これにより簡単に多種多様のトーンおよび音響を形成することができる 。トーン発生器の場合はまた非常に小型の構造が可能である。 有利には刺激装置はランダムアクセスされる記憶装置を有する。ここでは例え ばＣＤに対する再生装置ま たはハードディスクを使用することができる。ランダムアクセスされる記憶装置 には、例えば自然のノイズまたは話し言葉が記憶される。評価装置は被験者の心 理状態の評価に依存して、迅速かつ正確に個々に記憶された情報にアクセスする ことができ、これらを刺激信号として被験者に伝達することができる。 有利な実施例では、本発明の装置は温度調整素子、または被験者への可視刺激 信号の発生器を有する。 同じように本発明の装置の有利な実施例では、測定された生理学的パラメータ に対する指示器が設けられている。これにより治療者は患者の心理状態について の概観、および治療に対する患者の反応を迅速に得ることができる。 本発明を以下、図面に基づき実施例について詳細に説明する。 図１は、本発明のバイオフィードバック方法およびこの方法を実施するための 装置の概略図である。 図２ａは、被験者の眼球運動の測定を示す概略図である。 図２ｂは、音響刺激信号としての純粋な正弦波形を示す線図である。 図２ｃは、断続的な音響刺激信号の波形図である。 図２ｄは、非正弦波状の音響刺激信号の波形図である。 図１は、本発明のバイオフィードバック方法および このバイオフィードバック方法を実施するための装置の概略図である。 本発明の基礎として、測定可能な生理学的筋パラメータまたは筋運動の測定可 能な作用はヒトの心理状態を識別するのに適し、心理状態を刺激信号４によって 制御することができる、ということがある。本発明によれば、直接的な眼球領域 の筋肉が心理的緊張状態の識別に使用される。 とりわけ眼球運動２１は、ヒトの一般的心理状態の鏡像であることが判明した 。とくにヒトのストレス状態は、鼻根２２領域の神経パルスの測定によって検出 することができる。 ここに示した実施例では、被験者が本発明のバイオフィードバック方法によっ て弛緩状態におかれるとする。ろ波されたノイズが弛緩作用を有することも判明 した。従って被験者を弛緩させるための音響刺激信号としてとくに適する。ろ波 されたノイズの特性は、帯域幅および中心周波数の変化によって調整することが でき、最終的に海の音のようなノイズが得られる。 被験者の心理的緊張状態を表す生理学的パラメータを測定し、これを音響刺激 信号４の発生と相互に結合すれば、身体でフィードバック９が行われる。このフ ィードバックはバイオフィードバックとも称する。適切な刺激信号４を使用すれ ば、このようなバイオフィードバック方法により弛緩（リラクゼーション）およ びストレス発散が達成される。 弛緩の他に、心理状態を本発明のバイオフィードバック方法によって別の形で 制御することもできる。例えば読語障害の治療の場合、緊張状態を作ることが必 要なこともある。このことは同じように本発明のバイオフィードバック方法によ って可能である。 本発明のバイオフィードバック方法を実施するために、メガネ状フレーム８に は眼球筋の活動電位を測定するためのセンサ１ａが配置され、このセンサが眼球 運動２１を検出する。センサ１ａを眼球領域に取り付けることにより、種々の眼 球筋の活動が検出され、ここから眼球運動２１を導出することができる。センサ １ａとして例えば皮膚に接触した銀電極または金電極を用いることができる。 バイオフィードバック方法の択一的実施例では、眼球運動２１が直接、視線方 向の測定によって検出される（図２参照）。 さらにメガネ状フレーム８には、鼻根２２の領域の神経パルスを測定するため のセンサ１ｂが配置されている。択一的実施例では、鼻根２２領域の筋緊張がス トレインゲージにより検出される。 これらの測定の他に、被験者は受けた刺激信号の評価を制御素子１２、例えば スライドレバーを介して行う。その感じ方に応じて、被験者は自分の心理状態を スライドレバーの操作によってスケール（例えば“非 常にポジティブに感じる”から“非常にネガティブに感じる”）に基づき評価す る。このような制御素子１２を介して例えば、被験者が刺激をとくに創造的促進 として感じているか否かも検出することができる。 センサ１ａ，１ｂにより検出された、筋電位活動および神経パルスの測定値は メガネ状フレーム８に配置されたインターフェース１０を介して増幅器１１に伝 送される。測定信号に対するデータ線路およびインターフェース１０をメガネ状 フレーム８に組み込むことによって、小型で快適に装着できる装置が得られる。 このことにより、治療を実行するために何ら面倒な準備は必要なく、メガネ状フ レーム８を単に装着すればよいだけである。 増幅器１１から測定値が評価装置２に伝送される。この評価装置は測定値を記 憶し、処理する。制御素子１２から到来した信号も評価装置２に伝送される。評 価装置２として通常はコンピュータを用い、このコンピュータには測定値を分析 するためのプログラムおよび測定値を解釈するための所定の情報が記憶されてい る。一般的に測定値の分析はハードウェア手段またはソフトウェア手段として構 成することができる。 眼球運動２１に対する測定値はここで、被験者の一般的心理状態の判定のため に使用される。鼻根２２の領域での神経パルスの測定から、被験者のストレス状 態（すなわち弛緩／緊張）が推定される。両方の測定 は評価装置２に記憶されたプログラムにより相関され、被験者の心理状態の評価 に使用される。このためには前もって評価装置２に記憶された情報も用いられる 。例えばすでに公知の、筋電位とヒトの弛緩状態との関係が評価装置に記憶され ている。 心理的緊張状態の評価に依存して、評価装置２は刺激装置３を制御し、刺激装 置は音響刺激信号４を被験者の聴覚５に伝達する。刺激装置３はシンセサイザー を有し、これにより単純な正弦波も複合音響パターンも被験者の刺激に用いるこ とができる。 刺激装置３の一部はＣＤ再生装置である。このＣＤには安静作用のある多数の 話し言葉が記憶されている。評価装置２は文字通りこの言葉にアクセスし、これ を選択可能な順序で刺激信号４として被験者に伝達する。別のＣＤ再生装置には 自然のノイズが記憶されている。これも同じように評価装置２により選択するこ とができる。評価装置２は刺激装置３を、種々異なる刺激信号４が重畳されるよ うに制御することができる。例えばろ波されたノイズを言葉と関連して使用する ことができる。択一的実施例では、他のランダムアクセス記憶装置、例えばハー ドディスク走行機構を情報の記憶に使用することができる。 評価装置２には刺激信号４に対する限界値が記憶される。この限界値は、不快 な刺激信号４が被験者に伝達されるのを阻止するものである。 被験者は種々の音響刺激信号４を聞き、それぞれ異なるやり方でこれに反応す る。多くの刺激信号４は弛緩的に感じられるが、これに対して別のものは緊張的 に感じられる。音響刺激信号４により惹起された心理的緊張状態の変化はセンサ １ａ、１ｂにより検出され、評価装置２により評価される。これにより身体でフ ィードバック９（バイオフィードバック）が行われる゜ ここで例として示したバイオフィードバック方法の目的は被験者を弛緩させる ことであるから、有利には次のような音響刺激信号４が被験者に伝達される。す なわち、前もって弛緩作用があると測定されたか、または弛緩作用の予測される 音響刺激信号が伝達される゜ 評価装置２は到来するすべての測定値、心理状態の評価、および被験者に伝達 される音響刺激信号４を記憶する。評価装置２は相関プログラムを有し、このプ ログラムにより心理的緊張状態の評価と音響刺激信号４との間の関数関係が作成 される。このような相関によって、大きな確率で弛緩作用の発生する音響刺激信 号４を予測することができる。このとき評価装置２は、被験者の心理状態への短 時間の作用を検査するだけでなく、とくに後々まで被験者の弛緩を惹起する複合 的で比較的長い刺激パターンが存在するか否かを調査する。心理的緊張状態と音 響刺激信号４との間の相関 を連続的に改善することによって、被験者の理想な弛緩が達成される。 相応の刺激パターンを適合的に形成するために評価装置２はさらに学習プログ ラムとして人工神経網を有する。この人工神経網はとりわけ、複雑で決定論的に 形成するのが困難な関係を識別するのに適する。このような人工神経網のトレー ニングによって、本発明の評価装置は自立的に被験者を良好に弛緩させる刺激パ ターンを開発する。比較的に高次のフィードバックが行われる。 評価装置２に記憶されているデータは研究目的にも使用できる。例えば一般的 に弛緩につながるような刺激パターンが同定される。長期間の研究によって、薬 の影響下での被験者の弛緩行動の変化を研究することができる。 測定結果を直接的に評価するため、評価装置２は測定された生理学的パラメー タの指示器を有する。治療者はこれにより、どの値が測定され、どのように変化 しているかを直接読み取ることができる。 評価装置２はインターフェース１３を有し、このインターフェースにより情報 が外部のデータ処理装置１４に伝送される。これにより、治療者は本発明のバイ オフィードバック方法の動作を監視することができ、その際に自身が被験者のそ ばにいる必要はない。必要であれば治療者は制御に介入することもできる。評価 装置２に記憶された情報をこのインターフェース１３を介して、例えば病院にあ る中央コンピュータに伝送することもできる。例えば医薬供給器を本発明の装置 と結合することができる。被験者の心理状態に及ぼす医薬の作用を生理学的筋肉 パラメータの測定を介して評価装置２により検出し、これにより刺激信号４を本 発明の方法の設定に従って変化することができる。 しかし評価装置２はまた、医薬供給器を直接制御することもできる。例えば被 験者の明確な弛緩が記録されたなら、鎮静剤の投与が低減される。 本発明の択一的実施例では、被験者の聴覚の他に他の知覚５も値激できる。こ の場合、測定された筋肉パラメータと被験者の心理状態の評価に依存して、温度 刺激が温度調整素子を介して被験者に伝達される。種々異なる色または異なる香 りを刺激信号４として用いることもできる。複数の刺激信号４を組み合わせて使 用することも本発明の枠内である。 図２ａから図２ｄには、眼球運動２１を測定するための別の実施例と音響刺激 信号４の制御が概略的に示されている。ここでは被験者の眼球運動２１がそれ自 体公知の視線検出装置によって検出される。ここで視線は点状の視線焦点４０に まとめられ、この視線焦点をＸＹ座標系４１に表示することができる。 座標系４２での視線焦点４０の運動は評価装置２により刺激装置３の制御に使 用される。これにより刺激 信号４として、周波数変調および／または振幅変調されたトーンまたは音響が発 生される。 図２ａと図２ｂは、視線焦点のｘ座標値とｙ座標値がどのように刺激装置３の 制御に使用されるかを示す。眼球７が左Ｌから右Ｒへ運動すると（すなわち、視 線焦点４０のｘ座標値が大きくなる）、出力されるトーン４の波長が比較的に長 くなり、被験者は次第に低くなるトーン４を聞く。眼球７が上Ｏから下Ｕへ運動 すると（すなわち、視線焦点４０のｙ座標値Ａが小さくなる）、トーン４の振幅 が小さくなり、被験者は次第に小さくなるトーン４を聞く。視線焦点４０は座標 系４１全体で移動するから、トーン４の周波数と振幅は同時に変化する。 図２ｃには、音響刺激信号４の別の制御が示されている。ここでは視線焦点４ ０のｘ軸値ｔ０が発振の波長ｔ０を設定する。この発振は所定数の後、中断され る。視線焦点４０のｙ軸値ｔ１はインターバル長ｔ１を定め、これに従って発振 が再び開始される。 図２ｄには、非正弦波状の周期的音響刺激信号４の一部が示されている。この 信号の振幅は視線焦点４０のｙ軸値Ａによって定められる。一方、信号の幅はｘ 軸値ｔ０によって設定される。 本発明はこれらの実施例に制限されるものではない。本発明のバイオフィード バック方法およびバイオフィードバック装置には、当業者であればその他にも、 ヒトの心理状態を制御するための多数の変形が考えられる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年１月１６日（１９９８．１．１６） 【補正内容】 請求の範囲 １． 音響信号および／または光学信号を形成するためのバイオフィードバッ ク方法において、 ａ）ヒトの眼球運動を電気的に、眼球領域においてセンサ（１ａ，１ｂ）によ り測定し、測定値を評価装置（２）に伝送し、 ｂ）評価装置（２）は、検出された測定値および該評価装置（２）に記憶され 、測定値に割り当てられた情報に基づいて、刺激装置（３）に対する制御信号を 形成し、 ｃ）刺激装置（３）は、制御信号に依存して音響信号および／または光学信号 （４）を形成し ｄ）形成された音響信号および／または光学信号（４）を刺激装置から、これ ら刺激がヒトの少なくとも１つの知覚によって知覚されるように出力する、こと を特徴とするバイオフィードバック方法。 ２． 音響信号および／または光学信号（４）として、周波数変調および／ま たは振幅変調されたトーンまたは色信号を使用する、請求項１記載のバイオフィ ードバック方法。 ３． 音響信号（４）として自然のノイズ、話し言葉、帯域幅および中心周波 数が可変のノイズ、または断続的は発振音を使用する、請求項１記載のバイオフ ィードバック方法。 ４． 音響信号および／または光学信号（４）は、記憶装置から呼び出される 、請求項１記載のバイオフィードバック方法。 ５． ヒトの眼球運動についての測定値と、形成された音響信号および／また は光学信号（４）とを、評価装置（２）の相関プログラムによって相互に相関さ せ、 これにより眼球運動と、ヒトにより知覚された音響信号および／または光学信 号（４）との間の関数関係を形成する、請求項１から４までのいずれか１項記載 の方法。 ６． 評価装置（２）は学習プログラムによって自立的に、ヒトの眼球運動を 制御する音響信号および／または光学信号（４）を開発する、請求項１から５ま でのいずれか１項記載の方法。 ７． 学習プログラムとして人工神経網を使用する、請求項６記載の方法。 ８． 音響信号の周波数または周波数スペクトルおよび音量は眼球運動（２１ ）により直接制御される、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。 ９． 眼球運動を検出するために、眼球の活動電位をセンサ（１ａ）によって 測定する、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。 10．眼球運動に加えて、鼻根（２２）の領域での筋肉の神経パルスをセンサ（ １ｂ）により測定し、評価 装置（２）により形成される制御信号に対する出力パラメータとして用いる、請 求項１から９までのいずれか１項記載の方法。 11．ヒトにより操作される制御素子（１２）の信号を同じように、評価装置（ ２）により形成される制御信号に対する出力パラメータとして用いる、請求項１ から１０までのいずれか１項記載の方法。 12．請求項１記載の音響信号および／または光学信号の形成装置において、 ａ）ヒトの眼球運動を電気的に測定するためのセンサ（１ａ、１ｂ）が設けら れており、 ｂ）評価装置（２）が設けられており、 該評価装置は測定値を受信し、該測定値と該評価装置（２）に記憶され、測定 値に割り当てられた情報に基づいて制御信号を形成するための手段を有し、 ｃ）音響信号および／または光学信号を発生するための刺激装置（３）が設け られている、 ことを特徴とする装置。 13．評価装置（２）は、測定値と音響信号および／または光学信号との関数関 係を検出するための相関プログラムを有している、請求項１２記載の装置。 14．評価装置（２）は、音響信号および／または光学信号を形成するための学 習プログラムを有し、 当該信号は、眼球運動およびひいてはヒトの心理状態を制御するのに適切なも のである、請求項１２また は１３記載の装置。 15．評価装置（２）は人工神経網を学習プログラムとして有する、請求項１４ 記載の装置。 16．センサ（１ａ，１ｂ）はメガネ状フレーム（８）に配置されており、 メガネ状フレーム（８）はデータ線路に対するインターフェース（１０）を有 する、請求項１２から１５までのいずれか１項記載の装置。 17．刺激装置（３）はトーン発生器またはシンセサイザーを有する、請求項１ ２から１６までのいずれか１項記載の装置。 18．刺激装置（３）は少なくとも１つの記憶装置を有し、 評価装置（２）は当該記憶装置に記憶された個々の情報にそれぞれアクセスす ることができる、請求項１２から１７までのいずれか１項記載の装置。 19．刺激装置（３）はＣＤ再生装置を記憶装置として有する、請求項１８記載 の装置。 20．刺激装置（３）は温度調整素子および／または光学信号（４）に対する発 生器を有する、請求項１２から１９までのいずれか１項記載の装置。 21．評価装置（２）は測定された測定値に対する指示器を有する、請求項１２ から２０までのいずれか１項記載の装置。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年３月２日（１９９８．３．２） 【補正内容】 ＵＳ−Ａ４４５６３４７から、センサを有するバイオフィードバック装置が公 知であり、このセンサは、眼球に向けられた発光ダイオードのビームの反射を受 信する。ここで眼球のそれぞれの運動はセンサの出力信号の変化となる。眼球運 動が所定の閾値を上回る限り、音響信号または触覚信号が形成される。ここで信 号は、眼球運動が所定の閾値以下に低減されるまで形成される。眼球運動が所定 の閾値を下回ると音響信号または触覚信号は形成されない。 これら従来技術から出発して本発明の課題は、音響的および／または光学的信 号を弛緩のために形成するバイオフィードバック方法、およびこの方法を実施す るための装置を提供し、この方法および装置がヒトの心理状態を所望のように連 続的に制御することができ、ヒトの心理状態を簡単かつ確実に、眼球領域で直接 測定できるように構成することである。ここでは測定および制御手段に大きな装 置コストが必要なく、ヒトのそれぞれの心理状態に制御手段を適合できるように する。 この課題は本発明により、請求項１の特徴部分に記載されたバイオフィードバ ック方法により、また請求項１２の特徴部分に記載されたバイオフィードバック 方法を実施するための装置により解決される。 本発明によれば、ヒトの眼球運動が電気的に、眼球領域または鼻根領域で適切 なセンサによって測定され る。なぜなら、これにより簡単にヒトの心理状態、とりわけストレス状態につい ての予測の得られることが判明したからである。検出された測定データは評価装 置に伝送される。評価装置は測定値、並びに評価装置に記憶され、測定値に割り 当てられた情報に基づいて刺激装置に対する制御信号を形成する。刺激装置では 連続的に音響的および／または光学的信号が形成される。これらの信号はヒトに より知覚され、これにより再びヒトの心理状態へ作用が及ぼされる（バイオフィ ードバック）。 本発明は、新規な驚くべき知見に基づくものである。すなわち眼球運動が心理 状態のパラメータとして、またバイオフィードバック方法の出力パラメータとし て適切であり、大きな装置コストなしで検出できるパラメータであるという知見 に基づく。眼球運動をバイオフィードバック方法の枠内で制御することにより、 ヒトの心理状態を所望のように制御することができる゜ 評価装置では測定値検出と測定値処理が行われる。 評価装置は測定値を受信および記憶するだけでなく、測定値を心理状態に関して 評価する手段（例えばプログラムまたは専用にプログラミングしたプロセッサ） を有している。このために前もって評価装置に記憶された情報、例えば経験的に 求められた所見を使用することができる。 眼球領域での測定値によって検出される被験者の心理状態に依存して、評価装 置は刺激装置を制御する。この刺激装置は、所定の弛緩または緊張作用を有する 刺激信号を被験者に送出する。被験者は刺激信号を知覚し、このことは再び被験 者の心理状態に作用を及ぼす。この本発明によるバイオフィードバック方法のフ ィードバック（バイオフィードバック）により、刺激信号はその都度の心理状態 に適合される。このとき評価装置は常に異なる刺激信号を形成し、その作用、例 えば人の弛緩または緊張がセンサによって測定され、評価装置により評価される 。 本発明のバイオフィードバック方法では有利には、所定の作用の証明された刺 激信号、またはそのような作用の予測される刺激信号が伝達される。バイオフィ ードバック方法を被験者の弛緩に使用すべきであれば、有利には被験者の弛緩に 作用することの示された刺激信号が伝達される。 しかしバイオフィードバック方法の意図した使用に応じて、被験者を例えばと くに創造的な気分にさせる刺激信号を伝達することもできる。 本発明バイオフィードバック方法の有利な構成では、被験者の心理状態と刺激 信号との間の関数関係を検出する相関手段が使用される。このような関数関係に よって、刺激信号がどのような作用を被験者に及ぼすかを大きな確率で予測する ことができる。 バイオフィードバック方法の有利な構成では、評価装置が学習手段を使用する 。この学習手段は自動的に新たな刺激信号または刺激信号の複合パターンを発生 する。トレーニングフェーズの後、バイオフィードバック方法はとくに良好に被 験者に調整され、心理状態を最適に制御する。このような学習手段は例えば、人 工神経網を使用する。このような人工神経網はとくに、決まったやり方では検出 されない関係を分析するのに適する。また人工神経網は複合パターンの評価、例 えば生理学的パラメータの測定順序の評価に非常に適する。 有利には本発明のバイオフィードバック方法では、一般的心理緊張状態を検出 するために眼球筋の筋電位活動および／または眼球運動が測定される。これらの 測定は大きなコストをかけずに実行することができる゜ バイオフィードバック方法の別の有利な構成では、筋パルスまたは筋電位が鼻 根領域で測定される。なぜなら、そこから被験者のストレス状態についての予測 が得られるからである。この測定も大きなコストをかけずに実行できる。 有利には音響刺激信号が心理状態の制御に使用される。ここでは有利には周波 数および／または振幅変調された音が使用される。しかし複合音響パターン、例 えばろ波したノイズまたは断続的な発振音を使用する こともできる。有利には自然のノイズ、例えば海の音、または話し声を使用する こともできる。このような音響刺激信号は簡単に形成することができ、変形する ことができる。これにより刺激信号を被験者の心理状態に迅速かつフレキシブル に適合することができる。本発明の思想では、種々の刺激信号を相互に組み合わ せることもできる。これにより例えば、海の音と話し声を組み合わせることもで きる。 本発明のバイオフィードバック方法の有利な構成では、音響刺激信号の周波数 ないしは周波数スペクトルと音量とが直接、被験者の眼球運動によって制御され る。 同じように有利にはバイオフィードバック方法の実施例において、被験者が制 御素子を介して直接、評価装置に作用する。これにより被験者は、自分が刺激信 号を心地よいと感じているか、または不快と感じているかを意識的に出力するこ とができる。これにより生理学的パラメータの測定と関連して、刺激信号の作用 について全体像が得られる。 有利には刺激信号は時限回路によって終了されるか、または療法プログラムの 別のフェーズにもたらされる。同じように有利には、評価装置で所定の限界値を 設定し、この限界値によりとりわけ不快な刺激信号、さらに有害な刺激信号が被 験者に伝達されるのを阻止する。 本発明のバイオフィードバック方法の別の有利な実施例では、刺激装置が被験 者を温度刺激、ノイズ刺激、または色刺激によって刺激する。 バイオフィードバック方法の別の実施例では、評価装置がインターフェースを 介してデータを外部のデータ処理装置と交換する。 バイオフィードバック方法を実施するための本発明の装置は、眼球の運動およ び／または生理学的パラメータ、眼球筋および／または鼻根の筋肉を測定するた めのセンサを有する。これらの測定個所には容易に接近することができる。とり わけ被験者はセンサを装着するのに脱衣する必要はない。本発明の装置の評価装 置は測定値処理、および被験者の心理状態の評価に用いる。また刺激装置は刺激 信号を被験者に伝達する。 有利には評価装置は、心理状態の評価と刺激信号との間の関数関係を検出する ための相関手段を有する。相関手段によって、被験者への刺激信号の作用を予測 することができる。 有利な実施例では、評価装置は学習手段、例えば人工神経網を有する。学習手 段によって評価装置は自立的に刺激信号または刺激信号パターンを発展させ、こ れらを被験者の心理状態にそれぞれ最適に適合させる゜ 有利には評価装置はインターフェースを有し、インターフェースを介して外部 のデータ処理装置とデータ 交換することができる。このようにして評価装置と剌激装置の遠隔監視が可能で ある。 センサは有利にはメガネ状のフレームに配置される。このフレームはデータ線 路に対するインターフェースを有し、これを介して評価装置と接続される。 有利な実施例では、刺激装置はトーン発生器、例えばシンセサイザーとして構 成され、これにより簡単に多種多様のトーンおよび音響を形成することができる 。トーン発生器の場合はまた非常に小型の構造が可能である。 有利には刺激装置はランダムアクセスされる記憶装置を有する。ここでは例え ばＣＤに対する再生装置またはハードディスクを使用することができる。ランダ ムアクセスされる記憶装置には、例えば自然のノイズまたは話し言葉が記憶され る。評価装置は被験者の心理状態の評価に依存して、迅速かつ正確に個々に記憶 された情報にアクセスすることができ、これらを刺激信号として被験者に伝達す ることができる。 有利な実施例では、本発明の装置は温度調整素子、または被験者への可視刺激 信号の発生器を有する。 同じように本発明の装置の有利な実施例では、測定された生理学的パラメータ に対する指示器が設けられている。 本発明を以下、図面に基づき実施例について詳細に説明する。 図１は、本発明のバイオフィードバック方法およびこの方法を実施するための 装置の概略図である。 図２ａは、被験者の眼球運動の測定を示す概略図である。 図２ｂは、音響刺激信号としての純粋な正弦波形を示す線図である。 図２ｃは、断続的な音響刺激信号の波形図である。 図２ｄは、非正弦波状の音響刺激信号の波形図である。 図１は、本発明のバイオフィードバック方法およびこのバイオフィードバック 方法を実施するための装置の概略図である。 本発明の基礎として、測定可能な生理学的筋パラメータまたは筋運動の測定可 能な作用はヒトの心理状態を識別するのに適し、心理状態を刺激信号４によって 制御することができる、ということがある。本発明によれば、直接的な眼球領域 の筋肉が心理的緊張状態の識別に使用される。 とりわけ眼球運動２１は、ヒトの一般的心理状態の鏡像であることが判明した 。とくにヒトのストレス状態は、鼻根２２領域の神経パルスの測定によって検出 することができる。 ここに示した実施例では、被験者が本発明のバイオフィードバック方法によっ て弛緩状態におかれるとする。ろ波されたノイズが弛緩作用を有することも判明 した。従って被験者を弛緩させるための音響刺激信号としてとくに適する。ろ波 されたノイズの特性は、帯域幅および中心周波数の変化によって調整することが でき、最終的に海の音のようなノイズが得られる。 被験者の心理的緊張状態を表す生理学的パラメータを測定し、これを音響刺激 信号４の発生と相互に結合すれば、身体でフィードバック９が行われる。このフ ィードバックはバイオフィードバックとも称する。適切な刺激信号４を使用すれ ば、このようなバイオフィードバック方法により弛緩（リラクゼーション）およ びストレス発散が達成される。 本発明のバイオフィードバック方法を実施するために、メガネ状フレーム８に は眼球筋の活動電位を測定するためのセンサ１ａが配置され、このセンサが眼球 運動２１を検出する。センサ１ａを眼球領域に取り付けることにより、種々の眼 球筋の活動が検出され、ここから眼球運動２１を導出することができる。センサ １ａとして例えば皮膚に接触した銀電極または金電極を用いることができる。 バイオフィードバック方法の択一的実施例では、眼球運動２１が直接、視線方 向の測定によって検出される（図２参照）。 さらにメガネ状フレーム８には、鼻根２２の領域の神経パルスを測定するため のセンサ１ｂが配置されている。択一的実施例では、鼻根２２領域の筋緊張がス トレインゲージにより検出される。 これらの測定の他に、被験者は受けた刺激信号の評価を制御素子１２、例えば スライドレバーを介して行う。その感じ方に応じて、被験者は自分の心理状態を スライドレバーの操作によってスケール（例えば“非常にポジティブに感じる” から“非常にネガティブに感じる”）に基づき評価する。このような制御素子１ ２を介して例えば、被験者が刺激をとくに創造的促進として感じているか否かも 検出することができる。 センサ１ａ，１ｂにより検出された、筋電位活動および神経パルスの測定値は メガネ状フレーム８に配置されたインターフェース１０を介して増幅器１１に伝 送される。測定信号に対するデータ線路およびインターフェース１０をメガネ状 フレーム８に組み込むことによって、小型で快適に装着できる装置が得られる。 増幅器１１から測定値が評価装置２に伝送される。この評価装置は測定値を記 憶し、処理する。制御素子１２から到来した信号も評価装置２に伝送される。評 価装置２として通常はコンピュータを用い、このコンピュータには測定値を分析 するためのプログラムおよび測定値を解釈するための所定の情報が記憶されてい る。一般的に測定値の分析はハードウェア手段またはソフトウェア手段として構 成することができる。 眼球運動２１に対する測定値はここで、被験者の一般的心理状態の判定のため に使用される。鼻根２２の 領域での神経パルスの測定から、被験者のストレス状態（すなわち弛緩／緊張） が推定される。両方の測定 請求の範囲 １． 弛緩のために音響信号および／または光学信号を形成するバイオフィー ドバック方法において、 ａ）ヒトの眼球運動を、眼球領域および／または鼻根領域での活動電位をセン サ（１ａ，１ｂ）により測定して検出し、測定値を評価装置（２）に伝送し、 ｂ）評価装置（２）は、検出された測定値、並びに該評価装置（２）に記憶さ れ、測定値に割り当てられた情報に基づいて、刺激装置（３）に対する制御信号 を形成し、 ｃ）刺激装置（３）は、制御信号に依存して実質的に連続的な音響信号および ／または光学信号（４）を形成し、 ｄ）形成された音響信号および／または光学信号（４）を刺激装置によって、 当該信号がヒトの少なくとも１つの知覚により知覚されるように出力する、 ことを特徴とするバイオフィードバック装置。 【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】１９９８年３月５日（１９９８．３．５） 【補正内容】 請求の範囲 12．請求項１記載のバイオフィードバック方法を実施するための装置において 、 ａ）人の眼球運動を電気的に測定するセンサ（１ａ，１ｂ）が設けられており 、 該センサ（１ａ，１ｂ）は、眼球領域および／または鼻根領域における活動電 位を検出し、 ｂ）評価装置（２）が設けられており、該評価装置にはセンサ（１ａ，１ｂ） により検出された測定値が伝送され、 該評価装置は、測定値および該評価装置（２）に記憶され、測定値に割り当て られた情報に基づいて制御信号を形成するための手段を有し、 ｃ）刺激装置（３）が設けられており、 該刺激装置は、音響信号および／または光学信号を制御信号に依存して実質的 に連続して発生し、 ｄ）発生した音響信号および／または光学信号をヒトに出力するための手段が 設けられている、 ことを特徴とする装置。 る。この装置の欠点は、フィードバックが行われておらず、そのためヒトへの作 用がヒトの瞬時の心理緊張状態を考慮しないで行われることである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １． 心理状態を制御するためのバイオフィードバック方法において、 ａ）ヒトの眼球運動、眼球筋および／または鼻根（２２）の筋肉の生理学的パ ラメータをセンサ（１ａ，１ｂ）によって測定し、相応の測定値を評価装置（２ ）に伝送し、 ｂ）評価装置（２）は、眼球領域から直接検出された測定値と、該評価装置（ ２）に記憶されている情報に基づいて、ヒトの心理状態を評価し、 ｃ）刺激装置（３）は、当該心理状態の評価に依存してヒトの知覚を刺激信号 （４）によって刺激し、 ｄ）該刺激信号（４）として、所定の弛緩または緊張作用を有するフィードバ ック（９）を惹起する信号を用いる、 ことを特徴とするバイオフィードバック方法。 ２． ヒトの心理状態の評価と刺激信号（４）とを、評価装置（２）の相関手 段によって相互に相関させ、これによりヒトの心理状態と、ヒトの受ける刺激信 号（４）との間の関数関係を作成する、請求項１記載の方法。 ３． 評価装置（２）は学習手段、例えば人工神経網によって自立的に、ヒト の心理状態を最適に制御する刺激信号（４）または刺激信号（４）の組み合わせ を 開発する、請求項１または２記載の方法。 ４． ヒトの一般的心理状態を判定するために、眼球筋の活動電位および／ま たは眼球運動（２１）をセンサ（１ａ）により測定する、請求項１から３までの いずれか１項記載の方法。 ５． ヒトのストレス状態を検出するために、鼻根（２２）領域の神経パルス をセンサ（１ｂ）によって測定する、請求項１から４までのいずれか１項記載の 方法。 ６． 周波数変調および／または振幅変調したトーンを刺激信号（４）として 用いる、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。 ７． 複合音響パターン、例えば帯域幅と中心周波数が可変であるノイズ、ま たは断続的な発振音を音響刺激信号（４）として用いる、請求項１から６までの いずれか１項記載の方法。 ８． 自然のノイズおよび／または話し言葉を音響刺激信号（４）として用い る、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。 ９． 音響刺激信号（４）の周波数または周波数スペクトルおよび音量をヒト の眼球運動（２１）によって直接制御する、請求項１から８までのいずれか１項 記載の方法。 10．ヒトは制御素子（１２）によって意識的に評価装置（２）へ作用すること ができる、請求項１から９ までのいずれか１項記載の方法。 11．刺激信号（４）を時限回路および／または限界値制御によって制御する、 請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法。 12．刺激装置（３）は、ヒトの知覚（５）を温度刺激、臭い刺激および／また は色刺激によって刺激する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の方法。 13．評価装置（２）はデータを、インターフェース（１３）を介して外部のデ ータ処理装置（１４）と交換する、請求項１から１２までのいずれか１項記載の 方法。 14．請求項１記載のバイオフィードバック方法を実施するため、心理状態を制 御するための装置において、 ａ）センサ（１ａ，１ｂ）を有し、 該センサはヒトの眼球運動および／または生理学的パラメータ、眼球筋および ／または鼻根（２２）の筋肉を測定し、 ｂ）評価装置（２）を有し、 該評価装置は、測定値を受信し、ヒトの心理状態を前記測定値および当該評価 装置（２）に記憶された情報に基づいて評価するための手段を有し、 ｃ）ヒトに対する刺激信号（４）を発生するための刺激装置（３）を有する、 ことを特徴とする、心理状態の制御装置。 15．評価装置（２）は相関手段を有し、 該相関手段は、心理状態の評価と刺激信号（４）との間の関数関係を検出する 、請求項１４記載の装置。 16．評価装置（２）は学習手段、例えば人工神経網を有し、 該手段は、ヒトの心理状態を最適に制御するための刺激信号（４）または刺激 信号パターンを自立的に検出する、請求項１４または１５記載の装置。 17．評価装置（２）はインターフェース（１３）を介して外部のデータ処理装 置（１４）を使用する、請求項１４から１６までのいずれか１項記載の装置。 18. センサ（１ａ，１ｂ）がメガネ状フレーム（８）に配置されており、 該メガネ状フレーム（８）はデータ線路に対するインターフェースを有してい る、請求項１４から１７までのいずれか１項記載の装置。 19．刺激装置（３）はトーン発生器またはシンセサイザーを有する、請求項１ ４から１８までのいずれか１項記載の装置。 20．刺激装置（３）は少なくとも１つのランダムアクセス記憶装置、例えばＣ Ｄ再生装置を有し、 評価装置（２）は、ランダムアクセス記憶装置に個別に記憶された情報にアク セスすることができる、請求項１４から１９までのいずれか１項記載の装置。 21．刺激装置（３）は温度調整素子および／または 可視刺激信号（４）に対する発生器を有する、請求項１４から２０までのいずれ か１項記載の装置。 22．評価装置（２）は測定された生理学的パラメータに対する表示部を有する 、請求項１から２３までのいずれか１項記載の装置。