JPH06296596A - 集中度測定方法及びその装置 - Google Patents
集中度測定方法及びその装置Info
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- JPH06296596A JPH06296596A JP4220186A JP22018692A JPH06296596A JP H06296596 A JPH06296596 A JP H06296596A JP 4220186 A JP4220186 A JP 4220186A JP 22018692 A JP22018692 A JP 22018692A JP H06296596 A JPH06296596 A JP H06296596A
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- 210000004556 brain Anatomy 0.000 claims abstract description 19
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 28
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 9
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- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/24—Detecting, measuring or recording bioelectric or biomagnetic signals of the body or parts thereof
- A61B5/316—Modalities, i.e. specific diagnostic methods
- A61B5/369—Electroencephalography [EEG]
- A61B5/372—Analysis of electroencephalograms
- A61B5/374—Detecting the frequency distribution of signals, e.g. detecting delta, theta, alpha, beta or gamma waves
-
- A—HUMAN NECESSITIES
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- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
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- A61B5/7235—Details of waveform analysis
- A61B5/7242—Details of waveform analysis using integration
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 測定環境に影響されずに集中度を正しく測定
できるようにする。 【構成】 検出された脳波の生体信号からα波を抽出
し，当該α波を基に被検者の集中度を測定する集中度測
定装置において，脳波のパワースペクトルを抽出する脳
波抽出処理手段１と，当該脳波抽出処理手段１で抽出さ
れた脳波のパワースペクトルを積分する脳波スペクトル
積分手段２と，集中力を示すα波のスペクトルを積分す
るα波スペクトル積分手段３と，上記α波スペクトル積
分手段３で得られた積分値と脳波スペクトル積分手段２
で得られた積分値との割合を求める集中度演算手段４と
を備え構成される。
できるようにする。 【構成】 検出された脳波の生体信号からα波を抽出
し，当該α波を基に被検者の集中度を測定する集中度測
定装置において，脳波のパワースペクトルを抽出する脳
波抽出処理手段１と，当該脳波抽出処理手段１で抽出さ
れた脳波のパワースペクトルを積分する脳波スペクトル
積分手段２と，集中力を示すα波のスペクトルを積分す
るα波スペクトル積分手段３と，上記α波スペクトル積
分手段３で得られた積分値と脳波スペクトル積分手段２
で得られた積分値との割合を求める集中度演算手段４と
を備え構成される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は，脳波の生体信号からそ
のパワースペクトルを抽出し，その内のα波の占める割
合で被検者の集中度を測定するようにした集中度測定方
法及びその装置に関するものである。
のパワースペクトルを抽出し，その内のα波の占める割
合で被検者の集中度を測定するようにした集中度測定方
法及びその装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】人間の脳波を分析し，人間の精神活動を
知ろうとすることが行われるようになってきている。
知ろうとすることが行われるようになってきている。
【０００３】従来の分析研究から脳波には，α波，β
波，δ波，θ波と呼ばれる正弦波の信号があり，その時
の精神状態に応じてこれらの信号のいずれかが発生或い
は強調されることまで知られている。
波，δ波，θ波と呼ばれる正弦波の信号があり，その時
の精神状態に応じてこれらの信号のいずれかが発生或い
は強調されることまで知られている。
【０００４】上記脳波にあってはその周波数が， 0.5Ｈ
ｚないし 3.5Ｈｚ成分をδ波， 3.5Ｈｚないし 7.5Ｈｚ
成分をθ波, 7.5Ｈｚないし13.5Ｈｚ成分をα波, 13.5
Ｈｚないし30.5Ｈｚ成分をβ波と名付けられている。
ｚないし 3.5Ｈｚ成分をδ波， 3.5Ｈｚないし 7.5Ｈｚ
成分をθ波, 7.5Ｈｚないし13.5Ｈｚ成分をα波, 13.5
Ｈｚないし30.5Ｈｚ成分をβ波と名付けられている。
【０００５】人間の内的精神活動を調べる手段として,
この脳波を分析しその中のα波から集中度を測定しよう
とすることが行われている。従来の集中度の測定方法
は，被検者の頭部に電極を刺込み, 電極に発生する微小
な生体信号の中からアナログフィルタでα波だけの信号
成分を抽出し，その電位を積分した絶対量で被検者の集
中度を測定するようにしていた。
この脳波を分析しその中のα波から集中度を測定しよう
とすることが行われている。従来の集中度の測定方法
は，被検者の頭部に電極を刺込み, 電極に発生する微小
な生体信号の中からアナログフィルタでα波だけの信号
成分を抽出し，その電位を積分した絶対量で被検者の集
中度を測定するようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の測
定方法では，電極の刺込み方や皮膚の状態によって電極
と皮膚との接触抵抗が大きく変わり, 同時に測定しても
誇張的に示された図５の（Ａ），（Ｂ）で示される如く
測定電位が変わり，人間の精神活動を正しく表わしてい
ないことが生じる欠点があった。
定方法では，電極の刺込み方や皮膚の状態によって電極
と皮膚との接触抵抗が大きく変わり, 同時に測定しても
誇張的に示された図５の（Ａ），（Ｂ）で示される如く
測定電位が変わり，人間の精神活動を正しく表わしてい
ないことが生じる欠点があった。
【０００７】本発明は，上記の欠点を解決することを目
的としており，α波の全脳波に対する割合から集中度を
測定するようにして，電極の刺込み方等の測定環境に左
右されることなく集中度を測定することのできる集中度
測定方法及びその装置を提供することを目的としてい
る。
的としており，α波の全脳波に対する割合から集中度を
測定するようにして，電極の刺込み方等の測定環境に左
右されることなく集中度を測定することのできる集中度
測定方法及びその装置を提供することを目的としてい
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図である。同図において，１は脳波抽出処理手段，２は
脳波スペクトル積分手段，３はα波スペクトル積分手
段，４は集中度演算手段を表わしている。
図である。同図において，１は脳波抽出処理手段，２は
脳波スペクトル積分手段，３はα波スペクトル積分手
段，４は集中度演算手段を表わしている。
【０００９】脳波抽出処理手段１は被検者の頭部から検
出された脳波の生体信号を受け，アナログ又はディジタ
ルいずれかの手法でフィルタリングを行い，上記δ波，
θ波，α波，β波の各信号成分を抽出するようになって
いる。
出された脳波の生体信号を受け，アナログ又はディジタ
ルいずれかの手法でフィルタリングを行い，上記δ波，
θ波，α波，β波の各信号成分を抽出するようになって
いる。
【００１０】脳波スペクトル積分手段２は脳波抽出処理
手段１で抽出された上記δ波からβ波までの全信号成分
のスペクトルの電位を積分し，脳波のパワーを求めるも
のである。
手段１で抽出された上記δ波からβ波までの全信号成分
のスペクトルの電位を積分し，脳波のパワーを求めるも
のである。
【００１１】今，脳波抽出処理手段１で抽出された脳波
のスペクトルをｐ（ｆ）とすると，上記脳波のパワーＰ
0 は
のスペクトルをｐ（ｆ）とすると，上記脳波のパワーＰ
0 は
【００１２】
【数１】
【００１３】で表わされる。α波スペクトル積分手段３
は脳波抽出処理手段１で抽出された上記δ波からβ波ま
での信号成分の内，α波信号成分のスペクトルの電位を
積分し，α波のパワーを求めるものである。
は脳波抽出処理手段１で抽出された上記δ波からβ波ま
での信号成分の内，α波信号成分のスペクトルの電位を
積分し，α波のパワーを求めるものである。
【００１４】今，α波のパワーをＰαとすると
【００１５】
【数２】
【００１６】で表わされる。集中度演算手段４は，上記
α波スペクトル積分手段３で得られたα波のパワーＰα
と上記脳波スペクトル積分手段２で得られた脳波のパワ
ーＰ0 との比Ｐα／Ｐ0 を演算するものである。
α波スペクトル積分手段３で得られたα波のパワーＰα
と上記脳波スペクトル積分手段２で得られた脳波のパワ
ーＰ0 との比Ｐα／Ｐ0 を演算するものである。
【００１７】
【作用】集中度を示唆するα波のパワーＰα（図２の斜
線部分）が脳波全体のパワーＰ 0 に占める割合で集中度
を測定するので，電極の刺込み方等の測定環境に左右さ
れ難くなる。
線部分）が脳波全体のパワーＰ 0 に占める割合で集中度
を測定するので，電極の刺込み方等の測定環境に左右さ
れ難くなる。
【００１８】
【実施例】図３は本発明に係る集中度測定装置の一実施
例構成を示している。同図において，１１はバンドパス
・フィルタであり， 0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚの周波数以
外の信号成分の通過を阻止するもの，１２はＡ／Ｄ変換
器，１３はフィルタ処理部であり， 0.5Ｈｚないし 1.5
Ｈｚまでの信号成分, 1.5Ｈｚないし2.5Ｈｚまでの信
号成分, …29.5Ｈｚないし30.5Ｈｚまでの信号成分を１
Ｈｚの分解能でディジタル的にそれぞれ抽出するもの，
１４は積分処理部であり，フィルタ処理部１３から抽出
された１Ｈｚ幅毎の 0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚまでのスペ
クトル及びα波の 7.5Ｈｚないし13.5Ｈｚまでのスペク
トルをそれぞれ積分し，上記数１，数２に示された脳波
のパワーＰ0 とα波のパワーＰαとを求めるもの，１５
は演算処理部であり，積分処理部１４で求められたα波
のパワーＰαと脳波のパワーＰ0 との割合を算出するも
の，１６は制御部，１７は表示部をそれぞれ表わしてい
る。
例構成を示している。同図において，１１はバンドパス
・フィルタであり， 0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚの周波数以
外の信号成分の通過を阻止するもの，１２はＡ／Ｄ変換
器，１３はフィルタ処理部であり， 0.5Ｈｚないし 1.5
Ｈｚまでの信号成分, 1.5Ｈｚないし2.5Ｈｚまでの信
号成分, …29.5Ｈｚないし30.5Ｈｚまでの信号成分を１
Ｈｚの分解能でディジタル的にそれぞれ抽出するもの，
１４は積分処理部であり，フィルタ処理部１３から抽出
された１Ｈｚ幅毎の 0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚまでのスペ
クトル及びα波の 7.5Ｈｚないし13.5Ｈｚまでのスペク
トルをそれぞれ積分し，上記数１，数２に示された脳波
のパワーＰ0 とα波のパワーＰαとを求めるもの，１５
は演算処理部であり，積分処理部１４で求められたα波
のパワーＰαと脳波のパワーＰ0 との割合を算出するも
の，１６は制御部，１７は表示部をそれぞれ表わしてい
る。
【００１９】次に図４の一実施例フローチャートを参照
しながら図３の動作を説明する。図示されていない差動
増幅器等で前処理された脳波の検出生体信号がバンドパ
ス・フィルタ１１に入力されると（ステップ１），当該
バンドパス・フィルタ１１は 0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚ帯
域の信号成分を通過させる（ステップ２）。Ａ／Ｄ変換
器１２は制御部１６からのタイミング信号に合せ，バン
ドパス・フィルタ１１から入力されてくる信号をディジ
タル化し，フィルタ処理部１３に送出する（ステップ
３）。
しながら図３の動作を説明する。図示されていない差動
増幅器等で前処理された脳波の検出生体信号がバンドパ
ス・フィルタ１１に入力されると（ステップ１），当該
バンドパス・フィルタ１１は 0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚ帯
域の信号成分を通過させる（ステップ２）。Ａ／Ｄ変換
器１２は制御部１６からのタイミング信号に合せ，バン
ドパス・フィルタ１１から入力されてくる信号をディジ
タル化し，フィルタ処理部１３に送出する（ステップ
３）。
【００２０】フィルタ処理部１３では，上記説明の如く
0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚまでの１Ｈｚ幅毎の信号成分を
それぞれ抽出する（ステップ４）。フィルタ処理部１３
で抽出された１Ｈｚ幅毎の各信号成分を基に，積分処理
部１４は 7.5Ｈｚないし13.5Ｈｚのα波の信号成分のス
ペクトルの積分を行い（ステップ５），求められたα波
のパワーＰαを演算処理部１５に送出し，続いて 0.5Ｈ
ｚないし30.5Ｈｚの全脳波の信号成分のスペクトルの積
分を行って脳波のパワーＰ0 を求め（ステップ６），当
該脳波のパワーＰ0 を演算処理部１５に送出する。
0.5Ｈｚないし30.5Ｈｚまでの１Ｈｚ幅毎の信号成分を
それぞれ抽出する（ステップ４）。フィルタ処理部１３
で抽出された１Ｈｚ幅毎の各信号成分を基に，積分処理
部１４は 7.5Ｈｚないし13.5Ｈｚのα波の信号成分のス
ペクトルの積分を行い（ステップ５），求められたα波
のパワーＰαを演算処理部１５に送出し，続いて 0.5Ｈ
ｚないし30.5Ｈｚの全脳波の信号成分のスペクトルの積
分を行って脳波のパワーＰ0 を求め（ステップ６），当
該脳波のパワーＰ0 を演算処理部１５に送出する。
【００２１】演算処理部１５は積分処理部１４から送ら
れて来る上記α波のパワーＰαと脳波のパワーＰ0 とか
らその割合を算出し（ステップ７），集中度の度合を表
示部１７に表示させる（ステップ８）。
れて来る上記α波のパワーＰαと脳波のパワーＰ0 とか
らその割合を算出し（ステップ７），集中度の度合を表
示部１７に表示させる（ステップ８）。
【００２２】この１サイクルが終了すると，制御部１６
はＡ／Ｄ変換器１２からディジタル化された信号データ
をフィルタ処理部１３に送出させる（ステップ９）。こ
れによりステップ３ないしステップ９が繰返される。
はＡ／Ｄ変換器１２からディジタル化された信号データ
をフィルタ処理部１３に送出させる（ステップ９）。こ
れによりステップ３ないしステップ９が繰返される。
【００２３】Ａ／Ｄ変換器１２からのディジタル化され
た信号データがフィルタ処理部１３に，例えば１秒間隔
で送出されると，表示部１７には１秒間ごとに，すなわ
ちリアルタイムで被検者の集中度が表示される。
た信号データがフィルタ処理部１３に，例えば１秒間隔
で送出されると，表示部１７には１秒間ごとに，すなわ
ちリアルタイムで被検者の集中度が表示される。
【００２４】以上の説明はディジタルフィルタによる信
号処理法で説明したが，ディジタルフィルタに替え，ア
ナログフィルタを用いても同様に処理することができ
る。
号処理法で説明したが，ディジタルフィルタに替え，ア
ナログフィルタを用いても同様に処理することができ
る。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した如く，本発明によれば，測
定環境に左右されずに，リアルタイムで被検者の集中度
を正しく測定することができる。
定環境に左右されずに，リアルタイムで被検者の集中度
を正しく測定することができる。
【図１】本発明の原理説明図である。
【図２】脳波の一実施例分布説明図である。
【図３】本発明に係る集中度測定装置の一実施例構成で
ある。
ある。
【図４】本発明の一実施例フローチャートである。
【図５】電極の刺込み状態による脳波の比較図である。
１ 脳波抽出処理手段 ２ 脳波スペクトル積分手段 ３ α波スペクトル積分手段 ４ 集中度演算手段 １１ バンドパス・フィルタ １２ Ａ／Ｄ変換器 １３ フィルタ処理部 １４ 積分処理部 １５ 演算処理部 １６ 制御部 １７ 表示部
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成５年８月２７日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００５】人間の内的精神活動を調べる手段として,
この脳波を分析しその中のα波から集中度を測定しよう
とすることが行われている。上記α波，β波，δ波，θ
波を検出する手段としては，本願の発明者の内の複数人
がすでに出願した特許出願（特願平３−２５１２９４
号）の明細書に記載されている。後述する本願発明のα
波を抽出する手段は，上記出願に記述されている手段を
そのまま利用できる。従来の集中度の測定方法は，被検
者の頭部に電極を刺込み, 電極に発生する微小な生体信
号の中からアナログフィルタでα波だけの信号成分を抽
出し，その電位を積分した絶対量で被検者の集中度を測
定するようにしていた。
この脳波を分析しその中のα波から集中度を測定しよう
とすることが行われている。上記α波，β波，δ波，θ
波を検出する手段としては，本願の発明者の内の複数人
がすでに出願した特許出願（特願平３−２５１２９４
号）の明細書に記載されている。後述する本願発明のα
波を抽出する手段は，上記出願に記述されている手段を
そのまま利用できる。従来の集中度の測定方法は，被検
者の頭部に電極を刺込み, 電極に発生する微小な生体信
号の中からアナログフィルタでα波だけの信号成分を抽
出し，その電位を積分した絶対量で被検者の集中度を測
定するようにしていた。
フロントページの続き (72)発明者 川崎 広時 東京都港区南麻布１−４−８ 201
Claims (2)
- 【請求項１】 検出された脳波の生体信号から脳波につ
いてのパワースペクトルを抽出すると共に，当該脳波に
ついてのパワースペクトルの積分値と集中力を示すα波
のスペクトルの積分値とを求め，上記集中力を示すα波
のスペクトルの積分値と脳波についてのパワースペクト
ルの積分値との割合から被検者の集中度を測定するよう
にしたことを特徴とする集中度測定方法。 - 【請求項２】 検出された脳波の生体信号からα波を抽
出し，当該α波を基に被検者の集中度を測定する集中度
測定装置において，上記検出された脳波の生体信号の中
から脳波についてのパワースペクトルを抽出する脳波抽
出処理手段と，当該脳波抽出処理手段で抽出された脳波
のパワースペクトルを積分する脳波スペクトル積分手段
と，当該脳波抽出処理手段で抽出された脳波のパワース
ペクトルの内，集中力を示すα波のスペクトルを積分す
るα波スペクトル積分手段と，上記α波スペクトル積分
手段で得られた積分値と脳波スペクトル積分手段で得ら
れた積分値との割合を求める集中度演算手段とを備え，
α波の全脳波に占める割合から被検者の集中度を測定す
るようにしたことを特徴とする集中度測定装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220186A JPH06296596A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 集中度測定方法及びその装置 |
| US08/106,903 US5460184A (en) | 1992-08-19 | 1993-08-13 | Mental-concentration measuring method and apparatus |
| DE4327428A DE4327428A1 (de) | 1992-08-19 | 1993-08-14 | Verfahren und Vorrichtung zum Messen der mentalen Konzentration |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4220186A JPH06296596A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 集中度測定方法及びその装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06296596A true JPH06296596A (ja) | 1994-10-25 |
Family
ID=16747233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4220186A Pending JPH06296596A (ja) | 1992-08-19 | 1992-08-19 | 集中度測定方法及びその装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5460184A (ja) |
| JP (1) | JPH06296596A (ja) |
| DE (1) | DE4327428A1 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09262216A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Nec Corp | 集中度推定装置 |
| JP2002503505A (ja) * | 1998-02-19 | 2002-02-05 | マインドウェイブズ リミティド | コンピュータ・プログラムにおいて個人の集中力を扱う方法 |
| JP2007125184A (ja) * | 2005-11-02 | 2007-05-24 | Toyota Central Res & Dev Lab Inc | 眼球停留関連電位解析装置及び解析方法 |
| JP2010520019A (ja) * | 2007-03-08 | 2010-06-10 | エムセンス コーポレイション | 関与反応を測定し評価する方法及びシステム |
| CN107029384A (zh) * | 2017-05-08 | 2017-08-11 | 江苏理工学院 | 一种跑步机安全附属装置 |
| WO2020080354A1 (ja) * | 2018-10-15 | 2020-04-23 | 田辺三菱製薬株式会社 | 脳波解析装置、脳波解析システム及び脳波解析プログラム |
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| US5762611A (en) * | 1996-11-12 | 1998-06-09 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy | Evaluation of a subject's interest in education, training and other materials using brain activity patterns |
| US6457975B1 (en) * | 1997-06-09 | 2002-10-01 | Michael D. Shore | Method and apparatus for training a person to learn a cognitive/functional task |
| US6757558B2 (en) * | 2000-07-06 | 2004-06-29 | Algodyne, Ltd. | Objective pain measurement system and method |
| TWI230922B (en) * | 2002-12-12 | 2005-04-11 | Hidenori Ito | Voice generation method, computer readable memory media, voice regeneration device of standalone system and networked information delivery voice regeneration device |
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| US8862581B2 (en) * | 2008-04-28 | 2014-10-14 | Agency For Science Technology And Research | Method and system for concentration detection |
| CN120052921A (zh) * | 2025-02-10 | 2025-05-30 | 西安臻泰智能科技有限公司 | 脑参与度确定方法、装置、电子设备及存储介质 |
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| JPWO2020080354A1 (ja) * | 2018-10-15 | 2021-11-11 | 田辺三菱製薬株式会社 | 脳波解析装置、脳波解析システム及び脳波解析プログラム |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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