JPH02168933A

JPH02168933A - 脳波誘導装置

Info

Publication number: JPH02168933A
Application number: JP63323699A
Authority: JP
Inventors: Mitsuo Azuchi; 安土　光男; Yoshio Saito; 斉藤　芳男
Original assignee: Pioneer Electronic Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1988-12-23
Filing date: 1988-12-23
Publication date: 1990-06-29
Anticipated expiration: 2009-06-08
Also published as: JPH0642908B2

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野］本発明は、目的とする脳波を効率よく誘導するための脳
波誘導装置に関する。

〔従来の技術〕

人間の脳波とその生理的・心理的状態との間には密接な
関係があることが知られている０例えば、リラックス状
態にあるときはα波（約８〜１３１（ｚ）が多く発生し
、活動状態にあるときはβ波（約１４〜３０＆）が多く
発生し、眠たくなったときなどにはθ波（約４〜７＆）
が多く発生する。また、これとは逆に、所定の脳波が多
く発生するように誘導してやれば、対応する生理的・心
理的状態になり易くなる。

従来、このような脳波とその生理的・心理的状態との間
の相互作用を利用し、外部から身体に刺激を与えること
によってα波を誘導し、身体と精神をリラックス状態に
導き、ストレスの軽減や精神統一などを図る装置が種々
提案されている。

例えば、特開昭５５−６３６５６号公報に記載のバイオ
フィードバック装置は、頭部に着けた電極によって脳波
をピックアップし、この脳波信号中からα波を抽出し、
α波の強度に応じてイヤホーンから聞こえる鳴音を変え
、その音の違いでα波が出ているか否かを知らせること
により、使用者をリラックス状態へ導くようにしている
。

また、特開昭６２−８７１６５号公報に記載のリラック
ス装置は、ランダムノイズ発生回路の発生するランダム
ノイズを用いて１／ｆ特性の揺らぎを有するα波信号を
人工的に作り、このα波信号で光源を点滅して光刺激を
与えることにより、使用者をリラックス状態へ導くよう
にしている。

〔発明が解決しようとする課題］しかしながら、前記したバイオフィードバック装置の場
合、リラックス状態を実現するには、イヤホーンから発
生する鳴音の違いを使用者自身が聞き分けながら、α波
に対応する鳴音が最も強く出るように、自らの精神状態
を自らの意志で誘導していく必要がある。このため、そ
の使用に際しては、どのように精神を集中すればα波が
強く出るようになるか否かを予め繰り返し練習し、自ら
の意志である程度その精神状態を変えることができるよ
うに学習しておく必要がある。したがって、誰でもがす
ぐに所期の効果を得ることができるとは限らず、使用者
側々によりその効果に大きな差を生ずるという問題があ
った。

また、前記したリラックス装置の場合も、使用者の脳波
とは全く関係のない人工的なα波信号を用いて脳波を誘
導しているため、誘導効果が一定せず、人によってその
差が大きいという問題があった。

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、装置の使用
者自身の生理的変化信号中から目的とする脳波を誘導す
るに最も適した周波数を選択抽出し、これを使用者自身
に刺激信号としてフィードバックすることにより、何ら
の予備的学習の必要もなしに、α波、θ波あるいはβ波
などの目的の脳波を速やかに、かつ強力に誘導すること
のできる脳波誘導装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の脳波誘導装置は、前記目的を達成するために、
身体の生理的変化を検出する手段と、該検出信号を入力
信号とし、そのフィルタ特性を可変可能な帯域フィルタ
と、上記検出信号を周波数解析することによって目的の
脳波を誘導するに最も適した周波数を選択し、上記帯域
フィルタの通過帯域の中心周波数を該選択周波数に可変
制御するフィルタ特性制御手段と、上記帯域フィルタの
出力信号を所定の身体刺激信号に変換する手段とから構
成した。

なお、上記検出すべき身体の生理的変化としては、例え
ば、脳波、皮膚電位、皮膚振動、皮膚抵抗などの生理的
現象を利用することができる。また、身体刺激信号とし
ては、光、音、電気、振動などの刺激信号を利用するこ
とができる。

〔作　用〕

人間の脳波には外部からの刺激信号に同調するいわゆる
引き込み現象が見られる。しかし、この引き込み現象を
利用して脳波の誘導を行っても、引き込みのための最も
適した周波数には個々人により差がある。例えば、前述
したように、８〜１３　Ｈｚの周波数範囲の脳波をα波
と呼んでいるが、同じα波であっても、個々人によりα
波の周波数は８〜１３）（ｚの範囲でばらついている。

したがって例えば、α波の誘導周波数として８〜１３Ｈ
ｚの真ん中の１０七を採用し、この１０Ｈｚの周波数信
号により固定的にα波を誘導しようとしても、個々人に
よってその誘導効果に差を生じてしまう。

そこで、本発明はこの事実に着目し、検出した生理的変
化信号を周波数解析することにより、その個人にとって
目的とする脳波を誘導するに最も適した周波数を探し、
帯域フィルタの中心周波数をこの最適周波数に自動的に
設定するようにしたものである。

先ず、本発明装置の使用に際しては、身体の生理的変化
を検出する手段は、使用者の所定の部位、例えば、脳波
の場合には頭部に、皮膚電位、皮膚振動、皮膚抵抗など
の場合には手首などの身体所定位置に取り付けられる。

同様に、帯域フィルタの出力する信号を所定の身体刺激
信号に変換する手段も、所定の位置、例えば、光刺激の
場合には使用者の眼前位置に、音の場合には耳近傍位置
に、電気刺激や振動刺激の場合には手首などの身体所定
位置に配置される。

使用者の身体に取り付けた生理的変化を検出する手段に
より所定の生理的変化が検出されると、この生理的変化
信号は帯域フィルタとフィルタ特性制御手段にそれぞれ
送られる。

フィルタ特性制御手段は、この入力してくる生理的変化
信号をフーリエ変換や自己相関などによって周波数解析
し、予め定めた選択基準に従って目的とする脳波を誘導
するに最も適した周波数、例えば目的の脳波範囲内で最
大スペクトルとなる周波数などを、最適周波数として選
択する。そして、フィルタ特性制御手段は帯域フィルタ
の通過帯域の中心周波数がこの最適周波数となるように
制御する。

上記のようにして、中心周波数を目的の脳波の誘導に最
も適した周波数に設定された帯域フィルタは、入力して
くる生理的変化信号中から該設定された周波数成分のみ
を抽出して出力する。

帯域フィルタの出力は身体刺激信号に変換する手段に送
られ、該手段によって所定の脳波を誘導するための所定
の刺激信号に変換され、使用者にフィードバックされる
。

上記身体刺激信号を受けた使用者は、該刺激信号によっ
て目的とする脳波を誘導され、その誘導された脳波は再
び生理的変化を検出する手段によって検出され、以後同
様の動作が繰り返される。

上記作用から明らかなように、本発明では、脳波のＦＡ
’Ｊ−を開始すると、使用者自身を閉ループ内に取り込
んだ一種の発振回路が形成される。そして、この発振回
路内を、生理的変化信号中から選択した、目的の脳波を
誘導するに最も適した周波数信号のみが循環する。した
がって、この脳波誘導に最も適した周波数信号の強力な
引き込み現象によって、目的の脳波のみが強く誘導され
、使用者は希望の脳波状態に速やかに引き込まれる。

本発明では、自己の生理的変化信号中から目的の脳波の
誘導に最も適した周波数を探し、この周波数信号を身体
刺激信号として利用しているので、その誘導効果が極め
て大きい。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の一実施例につき説明する
。

第１図は本発明の脳波誘導装置の一例を示し、身体から
検出する生理的変化として脳波を、また身体の刺激信号
として光刺激を用いた場合の例である。図中、ｌａ、ｌ
ｂは装置使用者の頭部２から脳波をピックアップするた
めの一対の電極、３は電極Ｉａ、ｌｂによりピンクアッ
プされた脳波信号をその後の処理に適した信号レベルま
で増幅する生体アンプ、４は帯域フィルタを構成するス
イッチト・キャパシタ・フィルタ（以下、ＳＣＦという
）、５は５ＣＦ４の通過帯域の中心周波数ｒ０を可変制
御するフィルタ特性制御回路、６は光刺激装置である。

５ＣＦ４は、与えられるクロック信号の周波数に応じて
その通過帯域の中心周波数「。を自由に変えることがで
きる周知のフィルタである。

フィルタ特性制御回路５は、例えば第２図に示すように
、Ａ／Ｄ変換器７、ｃｐｕｓ、ＲＯＭ９、ＲＡＭｌ０、
クロック発振器１１から構成されており、生体アンプ３
から送られてくる脳波信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ
）や自己相関などによって周波数解析し、この脳波スペ
クトル中から目的の脳波を誘導するに最も適した周波数
を選択し、５ＣＦ４の通過帯域の中心周波数ｆ０をこの
選択周波数に設定するものである。

光刺激装置６は、帯域フィルタ４の出力する信号の振幅
変化に従って点滅する刺激光を発生する回路であり、例
えばＬＥＤなどの発光素子とそのドライブ回路からなる
。

上記電極１ａ　、ｌｂと光刺激装置６は、例えばヘッド
バンドなどに組み込まれ、頭部に装着したときに、電極
１ａ、ｌｂが頭部２の所定の位置に接触するとともに、
光刺激装置６内の発光素子が眼前所定の位置に位置する
よう構成され、脳波のピンクアップと光刺激を簡単に行
えるように工夫されている。

進んで、α波を誘導する場合を例にとってその動作を説
明する。

使用者がヘッドバンドを頭部にかけ、装置のスイッチを
ＯＮすると、電極１ａ、ｌｂは頭部２から脳波をピック
アップし、生体アンプ３に送る。

この脳波信号は、生体アンプ３で増幅された後、帯域フ
ィルタ４とフィルタ特性制御回路５に送られる。

フィルタ特性制御回路５に送られた脳波信号は、Ａ／Ｄ
変換器７でディジタル信号に変換された後、ＣＰＵ８に
送らる。ＣＰＵ８は、Ａ／Ｄ変換器７を通じて送られて
くる時間軸表現の脳波信号を、例えば高速フーリエ変換
（ＦＦＴ）により周波数軸表現の脳波スペクトルに直交
変換し、この脳波スペクトル中から目的の脳波を誘導す
るに最も適した周波数を選択する。そして、５ＣＦ４の
通過帯域の中心周波数ｆ０が該選択周波数に等しくなる
ように、クロック発振器１１のクロック信号の発振周波
数を制御し、クロック発振器１工は該クロック信号を５
ＣＦ４に送る。

この結果、５ＣＦ４はその通過帯域の中心周波数ｆ、が
最適誘導周波数に設定され、生体アンプ３から送られて
くる脳波信号中から、周波数ｆ０を中心とした所定通過
帯域幅の信号成分のみを通過せしめ、光刺激装置６へ送
る。

光刺激装置６は、上記帯域フィルタ４から送られてくる
周波数信号によりＬＥＤなどの発光素子を点滅制御し、
このα波に同期した点滅光を使用者に向けて照射する。

使用者は上記点滅光による光刺激を受けると、その引き
込み現象により脳波中のα波が誘導される。そして、こ
の誘導された脳波は、再び電極ｌａ、ｌｂによりピック
アップされて生体アンプ３に送られ、上記動作が繰り返
えされる。

したがって、脳波の誘導を開始すると、本発明装置と使
用者を一巡する閉ループが形成され、使用者自身を含む
一種の発振回路が構成される。この結果、発振ループ内
にはフィルタ特性制御回路５で選択された最適周波数か
らなる信号成分のみが循環するようになり、この最適周
波数による強力な引き込み現象により、α波が速やかに
、かつ強力に誘導される。

上記実施例によるα波誘導の脳波スペクトルの実測例を
第３図に示す。第３図（ａ）は光刺激を行う前の脳波ス
ペクトル、第３図さ）は本発明による光刺激中の脳波ス
ペクトルである。

この例は、第３図（ａ）の光刺激前の脳波スペクトル中
のα波周波数範囲８〜１３セにおいて最大のスペクトル
強度を有する９七が最適誘導周波数としてフィルタ特性
制御回路５により選択され、帯域フィルタ４の中心周波
数ｆ０が９七に自動設定されたときのものである。第３
図（ａ）　（ｂ）を比較すれば明らかなように、本発明
の光刺激を行うことにより９七のα波が選択的に極めて
強く誘導されていることが分かる。

なお、本発明装置は、使用者自身を閉ループ内に含む一
種の発振回路を形成するものであるから、上記光刺激装
置６の発する刺激光の点滅タイミングとα波の振幅変化
の最大・最小位置とが一致するようにその位相を揃えれ
ば、更に効率のよい誘導を行うことができる。この位相
を揃えるには、帯域フィルタ４または光刺激装置６内で
位相補正するか、あるいは回路途中に位相補正回路を挿
入すればよい。

以上説明した実施例は、α波を誘導する場合の例である
が、帯域フィルタ４の中心周波数を変えることにより、
θ波やβ波も同様に誘導することができる。また、身体
の生理的変化信号として脳波そのものを用いたが、脳波
に代えて、脳波との間に一定の相関を有する皮膚電位、
皮膚振動、皮膚抵抗などの生理現象を利用することもで
きる。

また、身体刺激信号として光を用いたが、この光刺激に
代え、音、電気刺激、振動などを利用することもできる
。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、使用者自身の生理
的変化信号の中から目的の脳波を誘導するに最も適した
周波数信号を選択し、これを身体刺激信号として使用者
自身にフィードバックするように構成したので、目的と
する脳波の誘導効果が極めて大きく、従来のような学習
の必要なしに、目的の脳波を簡単かつ強力に誘導するこ
とができる。

また、誘導される脳波の強度が大きいために、その余韻
効果も大きくなり、本発明装置を外した後においても、
長い時間に亘って目的の誘導脳波が出続けるなど、優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図はフィ
ルタ特性制御回路の構成例のブロック図、第３図は上記実施例によるα波誘導の脳波スペクトル図
である。ｌａ、ｌｂ・・・電極、２・・・頭部、３・・・生体ア
ンプ、４・・・帯域フィルタ、５・・・フィルタ特性制
御回路、６・・・光刺激装置。づイルグ付奢使９Ｉη卯回到ｖ柵〜列第２図

Claims

【特許請求の範囲】身体の生理的変化を検出する手段と、該検出信号を入力信号とし、そのフィルタ特性を可変可
能な帯域フィルタと、上記検出信号を周波数解析することによって目的の脳波
を誘導するに最も適した周波数を選択し、上記帯域フィ
ルタの通過帯域の中心周波数を該選択周波数に設定する
フィルタ特性制御手段と、上記帯域フィルタの出力信号
を所定の身体刺激信号に変換する手段とを備えたことを
特徴とする脳波誘導装置。