JPS6072531A - Ｅｅｇ信号処理方法およびシステム - Google Patents

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】 （発明の背低） 本発明は、刺激や労働に応答して、１層の色々ｆ（ｒｌ
ｒはで発生するＥＥＧ（脳波側）信号の周波数値を、短
い時間の間に検出することのできる脳波計（ＥＥＧ　）
信号分析力法およびシステムに関する。

（従来技術の説明） ＫＥＧは、脳の色々な位置において、患者の頭皮、外皮
あるいは大脳の電位を検知することによって、脳波の動
きを測定し、かつ記録する装置である。１つ１つのＥＥ
Ｇチャネルは、患者に取付けられる個々の電極の組合せ
に対応している。各々のチャネルで感知されたＥＥＧ電
位は、差動増幅器によって増幅される。そして、この増
幅器の出力は、一般的には、多描記器（ポリグラフ）の
記録ベノのｌｌｌ１ｌきを制御するのに用いられる。

ＦＪ１’：　Ｇの記録媒体は、各々のＥｇＧチャネル対
応して１つの波形が記録される一枚の細長いポリグラフ
紙である。このポリグラフ紙は、予め定められた速さく
ずなわち、３０＋ｎｘ／秒）で送られ〜時間の経過を表
わすために、目盛が付けられている。神経字音は、Ｅ　
Ｅ　Ｇ波の中に異常があることを見つけるのに、このＥ
ＥＧ記録が役立つと評価している。

ＢＥＧ信号は、脳の活動に従って、色々な同波数で発生
ずる。Ｅ　Ｅ　Ｇ　（８号周波数は４つの基本周波数バ
ンドに分類される。それは、”デルタ（ｄｅｌｔａ）”
（０〜３．５　ヘルツ）、”ゼータ（ｔｈｅｔａ）”　
（４〜８ヘルツ）、６アルフ７　（ａｌｐｈａ）’　（
８〜１３　ヘ／Ｍ：／　）および６ベータ（ｂｅｔａ　
）　”　（１３ヘルツ以上）である。

神経学者は、ＥＥＧ記録紙の上に記録されているＥ　Ｅ
　Ｇ　（Ｎ　３波形の周期を測定することによって、個
々の時間周期の間の個々のチャネルの最も大きな周波数
を決定する。これには、かなりのトレーニングを必要と
し、神経学者の大きな熟練を必要とする。なぜなら、Ｅ
ＥＧ信号波形は、一般的に、多くの周波数成分な自んで
いるからである。

一般に、過去に開発された１、　Ｅ　Ｇ分析のための電
気的装置は、データの取得に主眼をおいてａ言１され、
データの分析にはあまり力点が置かれてぃなかりた。１
９７０年の初頭に、ＥＥＧ技術にコンピュータが導入さ
れたが、分析されるチャネルの政カ月覗定されているこ
と、および、視覚によって見ることのできるデづスプレ
ィがｆλかつたことのため、コンピュータを用いブこＥ
ＥＧ分析の一皆及には限聞があった。

コンピユータ化されたＢＥＧ技術は、表示８れた情報を
理解するために、高度の専門知識を必墾とした。その結
果、この技術のマーケットは、ＥＥＧの分野において、
比較的少数の専門家に限定されていた。

過去において、コンピュータによって達成されたＥＥＧ
信号分析の−っのタイプは、”スペクトル分析”とｎｆ
ばれた。この分析タイプにおいては、各々のチャネルの
アナログＥＥＧ信号が定規的にサンプリングされ、ディ
ジタル値に変えられ、蓄積された。この蓄積されたディ
ジタルデータは、ＥＥＧ信号波形、ずなわら、時間の関
数としてのＥＥＧ信号の振幅を表イブシている。コンピ
ュータは、蓄積されたディジタルデータを、ファースト
（Ｆａｓｔ）フーリエ変換アルゴリズムによって・時間
領域（ｄｏｍａｉｎ）から周波数領域（ｄｏｎ＋ａｉｎ
）に変換する。変換されたデータは周波数スペクトル、
オナイ〕ち、周波数の関数としてのＥＥＧ信号の振幅あ
るいけ電力（Ｐｏｗｅｒ）を表わす。コンピータはこの
周波数スペクトルをある表示形式によって光示する。

以前においては、ファースト・フーリエ変換を用いて行
なわれる周波数領域内でのＥＥＧ信号の分析は、ＥＥＧ
信号がサンプリングされる最短の時間インターバルに制
約をもたらしていた。その時間インターバルの長さは、
ファースト・フーリエ変換によって得られる周波数スペ
クトルの最低周波数の周期を決定する。ＥＥＧ信号げ太
変低い周波数をもつという思出で、最短の時間インター
バルは、典型的には、１秒である。（これは、１ヘルツ
の最低周波数に相当している。）もし、より短い時間イ
ンターバルが選ばれると、分析可能な最低の周波数は、
１ヘルツより大きくなり、この結果、興味のある（　１
ｎｔｅｒｅａｔ）周波数の多くの部分、又は全てが失な
われることになろう。例えば、２０ｍ秒の時間インター
バルが選ばれると、最低の周波数が５０１ＬｚＫなるで
あろう。このため、ファースト・フーリエ変換の性質お
よびＥＥＧ信号の低周波数が、興味のある大変短い時間
周期の間に、色々なチャネルから得られるＥＥＧ信号の
周波数成分を分析する能力に制限を与えていた。

ＥＥＧ技術の進歩および長年の研究にもかかオ）らず、
脳が情報をいかに処理するかについて研究しなければな
らないことが多く残っている。脳の多くの領域が、ある
タイプの共通制御のもとに、縦並びで情報を処理するこ
とが理論化されている。

しかし、その共通制御の位置または起原（ｏｒｉｇｉｎ
）は知られていない。

例えば、人が音を聞くとき、音は僅か約１０ｍ秒後に外
皮に到達する。人々は約６０〜７０ｍ秒後に、何を聞い
たかを判定する。これらの判定は、明らかに、外皮の処
理（ｃｏｒｔｉｃａｌ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）の後に
行なわれる。しかし、過去においては、外皮処理が何処
で行なわれるかを決定することができなかった。

以前に、平均化技術が既知の“誘発（ｅｖｏｋｅｄ）１
「１位“　を得るのに使用された。これらの技術を用い
た場合、聴覚、視覚および感覚の刺激が与えられると、
ＫＥＧ信号は、４００〜５００ｍ秒の時間周期にわたっ
て記録される。アナログＥＥＧ信号は、それから、ディ
ジタル信号に変換され、一連のテストによって得られた
ディジクル信号が、”ノイズ”を除去するために、平均
化さｔする。連続して平均化した後、ディジタル化され
た波形、すなわち時間の関数である平均電圧が得られる
。

平均化技術によって低減される１ノイズ″のあるものは
、外皮の活１ｉ４Ｊｊの結果発生づ−るものであるので
、訪発′亀位の波形は、時間の関数として応答する外皮
周波数のありのままを提供しすくする。

しかし、脳の１１・￥定の部分からの周波数応答は、脳
のその部分を使用するど変化することが知られている。

外皮の周波数応答は、誘発電位波形を得るために行なわ
れる平均化のために、−発亀位分析を用いては得ること
ができない。しかし、誘発電位波形の中にある外皮成分
は、これを見ることができる。これらの外皮成分は・外
皮の中（て最初に受信された場所において振幅が増加す
るが、広く分布している。しかし、一般に、外皮成分は
横に一列に並べるのが難かしく、位置と対応させる仁と
は維かしい。誘発電位波形の中に見られる振幅の変化が
、その特定の位置で発生ずる処理厳に良く合致している
とすることはできない。

実際に、誘発電位波形の正極性又は負極性が活ｉ！ｂの
増大又は減少を意味するかどうかさえも分らない。例え
ば、もし、被験者が特定の音の刺激に注意を払つならば
、その音の刺激があった後約１００　ｍ秒俵に、誘発電
位波形の負極性が増加することが知られている。この負
極性の意味、その原因、あるいは外皮甲のそのありかで
さえ、分つではいない。

脳における情報処理をより良く理解するためには、訴し
い技術とＢＥＧ信号の分析装置が心安である。特に、外
皮（ｆ）るいは油の組織）の周波、訣Ｌ１；答を指示し
、種々の刺激や仕事に応答する脳の処理活動を記鎌する
ＥＥＧ信号分析装置が必要とされている。

（発明の概要） 本発明は、大変短い期間（関心のある最低周波数の周期
より短い期間）にわたって、（ＥＥＧ信号のような）時
間と共に変化する信号の周波数分析を行うことができる
信号処理システムおよび方法に関する。本発明において
、アナログＥＥＧ信号は、周期的にサンプリングされ、
ディジタルデータに変換され、蓄積される。

各々のエポック（ｅｐｏｃｈ）　に対して、少くとも関
心のある最低周波数の周期に等しい長さを有し、かつそ
のエポックに対応したディジタルデータを含む少くとも
一つのディジタル化波形が作られる。このディジタル化
波形は、エポックに対応するディジタルデータのみに依
存する周波数成分をもつ周波数スペクトルを作るために
、時間領域（ドメイン）から周波数領域（ドメイン）Ｋ
変換される。エポックの周波数値（重み付き平均周波数
ｆｉＮのような）は、そのエポックに対応する周波数ス
ペクトルから導出される。

時間的にずれた相異なる時間インターバルに対応する周
波数スペクトルを用いることによって、池のエポックの
間の周波数応答を表わす周波数値が得られる。これによ
って、時間に対する周波数応答の変化を分析することが
できる。

このため、本発明によれば、関心のある最低周波数の周
期よりもけるかに短かいエポックの間に、選択された位
置または部位からの周波数応答を測定することができる
。これは、最も短いエポックが関心のある最低周波数の
周期に等しい、過去のＥＥＧ信号分析技術の欠点を克服
する。

（実施　１りＵ） 第１図は本発明のＥＥＧ信号分析装置１０の一実施例を
示す。この実施例において、ＥＥＧ信号分析装ｆ［１０
ｉ’！、ＥＥＧ’［極７レー　１２　、ＥＥＧ多チャネ
ル増幅回路１４．信号処理モジュール１６、ディジタル
コンビエータ１８、コンピュータディスク記憶装置１９
、刺激源２０、ディスプレイ２２、プリンタあるいは他
のハードコピー装置２４およびキーボー１！２６をもっ
ている。

ＥＥＧ信号分析器１００目的は、刺激源２０から与えら
れた刺激に応答して（又は、人間自身によって行なわれ
た仕事に応答して）発生されたＥＥＧ信号を記録し、分
析することにある。また、一連の大変短いエポックの間
に１種々の部位から得られたＥＥＧ信号の周波数応答を
示す出力を、ディスプレイ２２又ｉｔプリンタ２４によ
って提供することにある。前記のエポックは、外皮処理
が起きている期間の間に、色々ｆＳ部位における、時間
と共に変化するＥＥＧ周波数応答の変化を研究すること
ができる程の、十分に短い期間（好ま１７くは、５０　
ｍ秒あるいはそれ以下）である。

ｈ＝　＋ｙ　Ｇ電（１′Ａアレイ１２は、被験人体の頭
皮に接触し’ＩＴ　ｆｆターされる仮数のＥＥＧ電極を
Ｂんで℃・る。

ＰＩＴ、　２図は、人Ｑ唄２８上の１９個所の典型的な
電極位Ｉ・夕を図ボしている。アレイ１２が１６チヤネ
ルのシ；１、］−ムで使用される時、第２図ｅこ示され
ている１９個所のうらの１６個所が使用される。第２図
に示されている図において、′ｌｔ軸位置は、通常使用
される符号を用いると、Ｆ’ｐｌ＋ＦｐｌＦＯ，ＦＢ、
１ｉ４．Ｆ７．ＦＢ、’１’３１Ｔ４゜Ｔ５．’Ｉ”６
．Ｃｏ、Ｃ３，Ｃ４，ＰＯ，Ｐ３゜ｐ４．０１および０
２である。また、第２図には、被実馳者の耳の一方（又
は両刀）Ｋ付けられる基準准極のための基準電極位１１
（ＡｌとＡ２）が示されている。

各々のＥＥＧチャネルは、アレイ１２のＥＥＧ電極位１
＾の−・つを表イフシている。ＥＥＧ多チャネル増幅回
路１４は各チャネルのための差動増幅器特定チャネルの
ための電極位置における電位との間の電位差を増幅する
。基準電位は、基準電極位ｉｆ！４１又はＡ２のいずれ
か一方、又は両方から引き出される。又は、全ての位１
瀉の■７位の平均に基づいて、作られている。ＫＥＧ多
チャネル増幅回路　１４の出力は、各チャネルのための
アナログＥＥＧ信号である。

信号処理モジュール１６は、ＥＥＧ多チャネル増幅回路
１４からのアナロクＥＥＧ信号を受け取る。信号処理モ
ジュール１６は、関心のある周波数の最高のものの２倍
以上の割合で、各チ、ＶネルのアナログＥＥＧ信号をサ
ンプリングする。各チャネルのサンプリングされたアナ
ログ値は、ディジタル値に変換され、信号処理モジュー
ル１６に蓄積される。

各々の試験中は、サンプリング、ディジタル化およびそ
の値の蓄積が、少くとも、関心のある＋ｉ　ｔ、ｔ　／
″Ｉｒａｍロ４辿勃６益イ庄σ）げａ沖釣の拮）簡に等
し〜Ｘ長さを有し、かつ刺激の前又は後のいずれか一方
の予め定められた時刻に始まる時間インターバルにわた
って行なわれる。好ましい実施例においては、関心のあ
る最も低い周波数はＩ　Ｈｚ　である。

このため、時間インターバルは、少くとも１秒以上の間
開である。各チャネルの蓄積されたディジタルサンプル
値は、ＥＥＧ信号の損幅を時間の関数で表わしている。

各々の試験中、刺激＠２０は、被験人体に、視覚、聴覚
又は他の感覚の刺激を与えるのが好ましい。また、信号
処理モジュール１６は、種々のチャネルからのＥＥＧ信
号をサンプルし、ディジタル化し、蓄積する。各試験の
終りにおいて、蓄積され１こディジタルサンプル値は、
信号処理モジュール１６からディジタルコンピュータ１
８へ転送され、コンピュータのディスク記憶装置１９又
はコンピュータ１８内のランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）に蓄積される。試験は、同一の時間インターバルを
用いて、多数回（Ｎ回）株返される。

ディジタルコンピュータ１８は、信号処理モジュール１
６から受取ったディジタルサンプル値に基づいて、各チ
ャネルごとに、各エポック（すなわら、関心のある時間
間隔）に対応する、重み付けられた平均周波数値（ＷＭ
Ｆ）を決定する。種核のエポックおよびチャネルに対応
する爪み付けられた平均周波数値（ＷＭＦ）に基づいて
、ディジタルコンピュータ１８は、一連のエポックの間
に、種々のチャネルから送られてくるＢＥＧ信号の周波
数応答を示す出力を、ディスプレイ２２又はプリンタ２
４に提供する。この方法によって、刺激の結果として種
々の部位で起る周波数応答が観測され、かつω１究され
ることが可能になる。

以下に、本発明の４つの異なる実施例が詳細に記述され
るであろう。これらの実施例は、”インターバル重複処
理”、″インターバル減算処理”、　１・・”ゼロ充填
処理“、および１ゼロ充填を有するインターバル減算処
理”と呼ばれるであろう。

一般に、これらの実施例の各々は、ディジタル化された
波形を、時間領域から周波数領域に変換する処理を含ん
でいる。このような変換が行なわれた各々のディジタル
化された波形は　少くとも、関心のある最低周波数の周
期に等しい長さをもち・特定のエポックＶＣ，特有のデ
ィジタルサンプル値を含んでいる。ｎＩＩ記の変換の結
果、ｔｉｌｌ記特定のエポックに特有の周波数成分をも
つ、周波数スペクトルが得られる。

１つのグＩましい実施１ａ」においては、時間領域から
周波数領域への変換は、ファースト・フーリエ変換（速
いフーリエ変換）のような信号処理アルゴリズムを用い
ているディジタルコンピュータ１８によって、行なわ八
る。しかし、本発明の他の実施１＋１１においては、こ
の変換は信号処理モジュール１６内の信号処理ハードウ
ェアによって行ｆよイ）れる。

いずれの場合においても、その結果又は出力は、少くと
も、関心のある最低周波数の周期と等しい長さを有し、
かつ特定のエポックに特有のディジタルサンプル値を含
む、ディジタル化された波形に基づいてめられた、各チ
ャネルのための周波数スペクトルを表わしている。

各チャネルにおける、各エポックの重み付き平均周波数
（ＷＭＦ）値が、その後、ディジタルコンピュータ１８
によって、対応する周波数スペクトルに屑づいて計算さ
れる。その結果、特定のチャネルのＷＭＦ値の各々は特
定のエポックを表わすようになる。なぜならば、それは
、同一チャネルの他のＷＭＦ値に比べて前記当該ＯＷＭ
Ｆ値を異ならせ、特定のエポックの周波数成分であるか
らである。

蓄積されたＷＭＦ値を用いるＣとによって・ディジタル
コンピュータ１８は各チャネルのＷＭＦ値の範囲（ＲＡ
ＮＧＥ　）を計算する。この「φα囲」は、そのチャネ
ルの最大のＷＭＩ’ｉ”ｆｌｆｉと最小のＷ　ＭＦ値と
の間の差を表わす。

ディジタルコンピュータ１８は、それから、各チャネル
の各エポックに対して、重み伺き平均周波数差（ＷＭＦ
　ＩＪ　）　値を計算する。本発明の一実施例において
は、ＷＭＦＤ＝ＷＭ１ｉ’＝ＷＭＦＡ　である。ここに
、ＷＭＦＡはあるチャネルにおいて、色々なエポックの
全てにわたってめられたＷＭＦ値の平均である。

他の実施例においては、ＷＭｉでＤ　＝＝ＷＭ　Ｆ　−
ＷＭＦ　ＢＣある。ここで、Ｗ　Ｍ　Ｆ’　１３　は刺
激なＪシえる前に開始し、かつ該刺激を与える前に終了
する時間インターバルにおけるＷＭＦＩ直であり、ノ１
（準ｆ直を表イブしＣいる。言いかえれば、ＷＭＦｌｌ
値（了、被験人体に刺激を与えていない時の、特定チャ
ネルの重み付き平均周波数を表わしている。

ディジタルコンピュータ１８は、それから、各チャネル
の各エポックに対し一〇、調整された（　ａｄｊｕｓｔ
ｅｄ　）周波数値（Ａ、ＦＶ）を組等する。

本発明の一実施例においては、ＡＦ’Ｖ＝ＷＭＦＤ／Ｒ
ＡＮＧＥ　である。

ＷＭＦ　イ：ｎ、　ＷＭＦＤ　ｆｔｉオＪ：ヒＡ　Ｆ　
Ｖ値（ｃ４づいて、ディジタルコンピュータ１８は、デ
ィスプレイ　２２又はプリンタ２４によって、多くの異
なる出力の中の］個を発生ずる。後で、この明細書にお
いて詳細に説明されるように、この出力は、ＡＦＶをエ
ポックの関数として示し、ＷＭＦをエポックの関数とし
て示し、さらに種々のチャネルの等級をエポックの各々
に対するＷＭ　Ｆ　、　Ａ　ｌｉ”　ｌｉの関数として
示すことによって、種々のチャネルのＥＥＧ信号の周波
数応答な衣現するようにするのが望ましい。

Ａ、インターバル重複処理 ６インタ一バル重複処理”と呼ばれる本発明の一実施例
においては、ＥＥＧ信号のサンプリング、ディジタル化
および蓄積は、刺激に関して、わずかずつずらされた一
連の異なる時間インターバルの間、行なわれる。

第３図は本発明のインターバル重複処理の間に使用され
る種々の時間インターバルの一例を示す。

第３図において、刺激が付与される時刻はＴ＝０で示さ
れており、各エポック（ｅｐｏｃｈ）は５０ｍ秒の間隔
をもつものとして示されている。

第３図においては、それぞれＡ、Ｂ、ＣおよびＤと名付
けられた４つの異なる重複時間インターバルが示されて
いる。各インターバルは１秒の時間幅を有している。イ
ンターバルＡは、Ｔ＝−９５Ｏｎ１秒で始まり、’ｌ’
＝５０　ｍ秒で終了する。インターバルＢは、Ｔ−−９
００ｍ秒で始まり、Ｔ＝１００ｍ秒で終了する。インタ
ーバルＣは、Ｔ　＝　−８５０ｍ秒で始まり、Ｔ＝１５
０ｍ秒で終る。また、インターバルＤは、Ｔ＝−８００
ｍ秒で始まり、Ｔ＝２００ｍ秒で終了する。

ディジタルコンピュータ１８は、前記インターバルの開
始時刻が、刺激を付与する時刻に対しＣ予め定められた
関係になるように、信号処理モジュール１６と刺激源２
０の動作を調整しＣいる。

前記インターバルは、関心のある（　１ｎｔｅｒｅｓｔ
　）特定のエポックに依存して、刺激を付与する前又は
後に、その開始時刻を設定することができる。

インターバルの始めと刺激の発生どの間の時間Ｔは、次
式で与えられる。

Ｔ＝ＸＴＦ、・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（１）こ
こに、０≦Ｘ≦１＋　（Ｔ１／ｉ″。の整数）ＴＦ、＝
エポックの接続時間 Ｔ１−インターバルの持続時間 第３図に示されているように、インターバルＡ。

Ｂ、ＣおよびＤは互に等しい長さであるが、始端および
終端の両者はわずカ）なずれをもたせることができる。

インターバルＡに対する重み付き平均周波数差が、イン
ターバルＢの重みイ；」き平均周波数値と比較されると
き、これらの２つの重み付き平均周波数値の差は、比較
的短かい、下記の２つの不一致期間を原因と１〜で生ず
る。

第１の不一致期間は６尾部（ＴＡＩＬ）ＩＩ−２″と名
付けられ、インク−パルＡ　（−（ンターバルＪ３では
なく）のみが含まれる期間である。他の不一致期間は、
６エポツク＃２″と名付けられ（これは、刺漱付与後の
第２番目の５０ｍ秒期間であるので、このように名付け
られた）、インターバルＢ（インターバルＡではすく）
のみが含まれる期間である。

同４）アに、インターバル■（とインターバルＣの重み
イ＋ｊき平均周波数値の差は、第３図における６尾ｆ＋
１Ｉ−ＩＩ：３”と７エポツク＃に３″によって発生ず
る。

インターバルＣとインターバルＤの重み付き平均周波数
値の差け、”尾部４ｊ−４“′と”エポック、ｌｉ　４
″′によって発生する。

１つのインターバルと他のイン・ターパルとの間に起る
重み付き平均周波数値の変化は、主に、刺激付与前の尾
部とは反対の、刺激のすぐ後につづくエポックによって
引き起こされる。これは、刺激前の周波数Ｉｔ；答は比
較的変化がないのに対し、意味のある周波数変化は、刺
激を受けた後の処理活動の変化によって主に発生するか
らである。

インターバル重複処理においては、全部でＮ回のテスト
が、各インターバルに対して行なわれる。

これによって、各インターバルの重み付き周波数値の平
均を取ることができ、各チャネルにおける各エポックの
）ｖＭＦ値を決定する際に、ノイズの影響を低減するこ
とができる。

各テストの終りに、各チャネルのデ、イジタル化された
波形が、信号処理モジュール１６からディジタルコンピ
ュータ１８へ転送される。テーブル１はディジタルコン
ピュータ１８によって・ディジタルサンプル値を重み付
き平均周波数（ＷＭＦ）値、重み付き平均周波数差（Ｗ
ＭＦＤ）値および補ｉＥされた周波数値（ＡＦＶ）に変
換するステップのアウトラインを示している。これらの
イ直から、ディジクルコンピュータ１８は出力を作り、
これをディスプレイ２２およびプリンタ２４に供給して
表示する。

テーブル　１ １１　各チャネルおよび各時間インターバルに対するデ
ィジクルサンプル値が、関心のある最低のＥＥＧ周波数
の周期に等しいか、又はそれ以上の、ディジタル化さｉ
［た波形を形成するのに使用される。各々のディジタル
化された波形には窓明１１　（ｗｉｎｄｏｗ　ｆｕ＋＋
ｃｔｉｏｎ　）が乗じられる。一つの好ましい実施例に
おいては、この窓関数は、４項（ｆｏｕｒ　ｔｅｒｒｎ
　）　ブラックマン−ハリス窓関数である。なお、他の
窓関数を使用することができる。

１．２・各々のディジタル化された波形（窓関数によっ
て修正された）は、ある特定の時間インターバルにおけ
るチャネルの周波数スペクトルを作成するために、時間
領域から周波数領域に変換される。

１、３、暇み付き平均周波数Ｗ　Ｍ　ｌｉ”が、前記特
定のインターバルの各チャネルの周波数スペクトルから
、計ｎｖｒ−よってめられる。

１．４、このＷＭＦ値は、ディジタルコンピュータ１８
の中のＲＡＭおよび／又はコンピュータのディスク記憶
装置１！１９中に格納される。

１、５、各チャネルのＷＭＦ値は、同じ時間インターバ
ルに基づいて先のテストで得られた、そのチャネルの他
の”ｖＶＭＦ値と平均される。

１．６、前記ステップ１．１から１．５までが、全ての
インターバルが完結するまで、各々の時間インターバル
に対してＮ回、繰返し行なわれる。

１．７、各々のチャネルに対して、種々のインターバル
のＷＭＦ値の範囲（ＲＡＮＧＥ）が計算によってめられ
る。

範囲−ＷＭＦの最高値−ＷＭＦの最低値・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（
３）１．８、重み付き平均周波数の平均値（ＷＭＦＡ）
が、各チャネルに対して計算される。

１．９、重み伺き平均周波数差ＷＭＦＤが各チャネルの
各エポックに対して計算される。

ＷＭＦＩ）＝ＷＭＦ−ＷＭＦＡ　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（４Ａ）又は ＷＭＩｉ”ｌ）＝ＷＭＦ−ＷＭＦＢ　・・・・・・・・
・・・　（４Ｂ）１．１０、各エポックに対する各チャ
ネルの調整された周波数値（ＡＦＶ）が３１Ｗ、によっ
てめられる。

ＡＦＶ＝ＷＭｌｉ”Ｄ／ＲＡＮＧＦ、（Ｒ囲）・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・（５）１１
１、キーボード２６からユーザによって選択された特定
のディスプレイ又はプリント手段に、ディジタルコンピ
ュータ１８は、色々なチャネルのエポックに対応するＷ
ＭＦ値、ＷＭＦＤ値、およびＡＦＶ値に基づいて作られ
た情報を表示する。

Ｂ、インターバル減算処理 インターバル重複処理は、関心のある最低周波数よりも
けるかに短いエポックの周波数応答情報を提供するけれ
ど、大部分の周波数応答情報は関心のないディジタル波
形部分に基づくものである。

これは、ある１つのエポックから次のエポックまでの周
波数応答の変化によって引き起こされる効果を最小にす
るという性質がある。

インターバル減算処理は、僅かに、時間的にずらされた
２つのインターバルの、重複した部分の効果をキャンセ
ルすることによって、色々なエポックにおける周波数応
答をより正確に決定することを可能にづ−る。その結果
、インターバル減算処理を用いて得られる重み付き平均
周波数値は、２つの、わずかに時間的にずれたインター
バル（例えば、第５Ａおよび５Ｂ図のインターバルＡ′
　と１３’　）　によってもたらされるエポックと尾部
にのみ依存ずろものとなる。。

本発明のインターバル減算処理の実施例では、信号処理
モジュール１６は、第４図に示されているように、一対
の同一の４８号処理モジュール１６Ａと１６Ｂ　を含ん
でいる。このはり処理モジュール１６Ａと１６Ｂ　とは
、テストの間、並列に動作し、オ）ずかにず第１た時間
イノターパルＡ’、Ｂ’の間に、→ノ・ングリングおよ
びディジタル化を行ない、ディジタル値を蓄積する。イ
ンターバルＡ′　に対応するディジタル波形は信号処理
モジュール１６Ａによって蓄積され、一方、・インター
バルＢ′　に対応するディジタル波形は信号処理モジュ
ール１６Ｂによって、蓄積される。

第５Ａおよび５Ｂ図は、本発明のインターバル減算処理
の２つの異なる実施例を示す。この図におけるインター
バルＡ′　とＢ′は、関心のある最低のＥＥＧ信号闇波
数の周期よりはるかに短い期間のエポックを定義するの
に用いられＣいる。第５Ａおよび５Ｂ図に示される例に
おいて、エボンクＧ″ｊ、５０ｍ秒の期間である。

第５Ａおよび５１３図の両方で定義されている特定のエ
ポックは、刺激につづく第２番目の５０ｍ秒のエポック
であるので、′エポック＃２″と名イτ１けら第１でい
る。エポック＃＃２は、刺激が与えら第１てから５０ｍ
秒後に始まる。そして、刺激が与えられた後、１００ｍ
秒後に終了する。両方の例において、刺激が付与される
時刻はＴ＝０と表示され、エポック＃１：２の開始しＴ
＝５０・ｍ秒と表示され、エポック＃２の終りはＴ＝１
００ｍ秒と表示さノｔている。

第５ＡＦｌに示される実施例において、インターバルＡ
′　とインターバルＢ′　は各々、１秒の期間である。

インターバルＡ′はＴ＝５０ｍ秒で始まり、Ｔ＝１０５
０ｍ秒で終る。一方、インターバルＢ′　はＴ＝　１０
０　ｍ秒で始まり、Ｔ＝１１００ｍ秒で終了する。

第５Ａ図に示されているように、エポック＃２はインタ
ーバルＡ′　が存在し、インターバルＢ′がまだ始まら
ない期間と定義されている。また、１尾部＃２″と符号
が付けられた部分は、インターバルＢ′はまだ存在する
がインターバルに　は終わっている。Ｔ＝１０５０　ｍ
秒からＴ＝１１００ｍ秒までの期間と定義されている。

”エポック＃２″および″足部＃１：２”と記された部
分を除けば、インターバルＡ′　およびＢ′　は同一で
ある。換言ずれば、Ｔ−１００ｍ秒から’Ｊ’＝ＩＱ５
０　ｍ秒までの間に、サンプリングさＪｌ、ディジタル
化され・そしてＳ積されたＥＥ’Ｇ信号は、インターバ
ルＮとＢ′　の両方に存在するから、信号処理モジュー
ル１６Ａと１６１３とで同−ＶＣｆ、ｒるであろう。

第５Ａ図の実施例において、ディジタルコンピュータ１
８は、インターバルに　とＢ’　の間に、所望の時間関
係を作るように、信号処理モジーール１６Ａと１６１３
および刺激源２０の動作を調整する。

本発明の実施例において、ディジタルコンピュータ１８
は借号処垣モジュール１６Ａに、インク−パルＡ′の開
始前の所望の時間遅延（第５Ａｔ閉の１デイレイＡ’　
）を表イ）すｍｌのディジタル値をロードする。また、
信号処理モジュール１６Ｂには、インターバルＢ′　の
開始前の所望の時間遅延（第５Ａ図の１デイレイＢ’　
）に相当する第２のディジタル値をロードする。

信号処理モジュール１６Ａは、刺激が印加され、ディレ
ィ（時間遅延）Ａ′が始まる時、ディジタルコンピュー
タ１８からトリが信号を受信する。

ディレィＡ′が終了すると、信号処理モジュール１６Ａ
はインターバルＡ′　を始め、そのインターバルの間に
、各チャネルのｇＥＧ信号をサンプリングおよびディジ
タル化し、かつ蓄積する。

同様に、信号処理モジュール１６Ｂは、刺激が印加され
、ディレィ（時間遅延）Ｂ′　が始まる時、ディジタル
コンピュータ１８からトリガ信号を受信する。ディレィ
　Ｂ′が終了すると、信号処理モジュール１６Ｂはイン
ターバルＢ′を開始し、そのインク−パルの間に、各チ
ャネルのＥ　Ｅ　Ｇ　信号をサンプリングおよびディジ
タル化し、かつ蓄積する。

第５Ｂ図は、インターバルＡ′およびＢ′を作るのに使
用さ１する他の実施例を示１−ｏこの実施例において、
インターバルＡ′　とＢ′（工、ムｔ５へ図のように刺
激が与えられた後ではすく、刺激付与ｕ丁に開始される
。第５Ｂ図に示した特定の例においては、インク−パル
Ｂ′が先Ｖこ（’ｌ’＝−９５０ｍ秒で）開始され、イ
ンターバルＡ′ハそれより５０ｍ秒後に（Ｔ＝−９００
ｍ秒で〕　開始される。インターバル１３’　が開始し
てから９５０ｍ秒後（すなわら、Ｔ＝Ｏに）、デ（ジタ
ルコンピュータ１８は刺激＠２０をトリガし、刺激を発
生させる。インターバルＢ′は１秒間継続する。インタ
ーノ（ルＡ′　もまた１秒間であり、Ｔ＝１００ｍ秒に
終了する。

第５Ｂ図に示されている実施例において、エポツク＃２
は、同様に５０ｒｎ秒の期間であり、１゛−５０ｍ秒に
始まり、Ｔｍ２Ｏ３ｍ秒に終了する。

エポック＃２はインターバルＡ′のみが存在する時間間
隔と定義されている。

第５Ｂ図に示される実施例において、尾部＃２は’ｌ’
＝−９５０ｍ秒に始まり、Ｔ＝−９００ｍ秒に終了する
。この場合において、尾部＃２は刺激の前に存在し、イ
ンターバルＢ′のみが存在する時間間隔と定義されてい
る。

第５Ｂ図に示されている実施例が使用される時、ディジ
タルコンピュータ１８は、同様に、（ｉ号処理モジュー
ルＩＯＡおよび１６Ｂの働きと、刺激源２０の働きを調
整する。その場合、ディジタルコンピュータ１８は、所
望のエポックを得るために・ （月　インターバルＢ′　の始めとインターバルＡ′の
始めとの間の時間遅延、および （２）インターバルＢ′　の始めから、刺激佇２０によ
って提供される刺激がトリガされるまでの時間遅延 を決定する。

第５Ａ図又は第５Ｂ図の一力の実施例において、特定の
エポックのためのテストはＮ回繰り返される。各々のエ
ポックに対して、ディジタルコンピュータ１８は、イン
ターバルＡとＢのための適当な開始時間を決定し、一連
のＮ回のテストを開始する。各テストの終りに、各チャ
ネルのディジタルサンプル値は、信号処理モジュール１
６Ａからディジタルコンピュータ１８へ、また信号処理
モジュール１６Ｂからディジタルコンピュータ１８へ転
送される。

本発明のインターバル減算処理の実施例において、ディ
ジタルコンピュータ１８によって行なわれるディジタル
信号処理は、一般に、ｉｌｌ記インク、＜ル重複処理の
実施例に関して、前に説明した内容と類似しているが、
一つの重要な違いがある。

インターバル減算処理の実施例においては、ディジクル
コンビーータ１ＢＧ’Ｊ、、２つの周波＜文スペクトル
ＡおよびＢを作製するために、２つの１４号処理モジュ
ール１６Ａおよび１６　Ｂから別々に送られてくるディ
ジタルサンプル値によって形成されるディジタル波形を
、各チャネルの周波数スペクトルに変換する。そして、
周波数スペクトルＤを作るために、周波数スペクトルＡ
から周波数スペクトルＢを減算する。その結果得られる
周波数スペクトルＤは、インターバルＡとインターバル
Ｂによって定義されたエポックおよび尾部のみに相当す
る、差の周波数スペクトルを表わしている。

インターバルＡとＢの重複部分に浩いて作られた周波数
スペクトルＡとＢの各部分は、互にキャンセルされる。

テーブル２は、本発明のインターバル減Ｊ′Ｔ処理をデ
ィジタルコンピュータ１８を使って行うときのステップ
のアウトラインである。

デープル　２ ２１、インターバルＡとＢから得られたディジタルサン
プル値は、各チャネルのディジタル波形の一部を形成′
Ｃるの番・こゼ！用さノする。一対のディジタル波形は
、時間的にわずかにずれてはいるが、等しい長さであり
、またその波形は、関心のある最低の信号周波数の周期
に等り、いか、又はそれよりも大きい長さをもっている
。各チャネルのこれらの二つのディジ・タル波形は窓関
数と乗算される。

２２、各チャネルに対する（窓関数が乗じらねた）一対
のディジタル波形は、時間領域から周波数領域へ別々に
変換される。こオｌによって、各チャネルに対する周波
数スペクトルＡと周波数スペクトルＢが、独立に得ら第
１る。

２．３、各チャネルに対して、周波数スペクトルＢが周
波数スペクトルＡから減じられ、各チャネルに対する差
の周波数スペクトルＤを生ずる。

名ヂ、Ｙネルに対する周波数スペクトルＤけ、その後の
重み付き平均周波数の計算に１史用される。

２４、前に述べたテーブル１の、ステップ１．３から１
．１１までが行なわれる。

上記の説明から、インターバル減算処理によって得られ
たＷＭＦ、ＷＭＦＤおよびＡＦＶの値が、インターバル
Ａ′およびＢ′　の重複部分を含まず、またエポックか
らだけでｆ、ｉ　（、そＪｌに対応する尾部からの周波
数応答をも含むことが理解されよう。

しかし、尾部に相当するデータ部分が含まれているとい
うことは、次に述べる幾つかの理由から、ＷＭＦ、ＷＭ
ＦＤおよびＡ　Ｆ　Ｖ値の正確さを事実上４員うものと
はれ（らない。

第１に、尾部は、刺激が伺与された時から大きく遅れた
期間（第５Ａ図）又はずっと前の期間（第５Ｂ図）Ｋ存
在している。それ故、６尾部”に関連するＥＥＧ周波数
応答は刺＃、にＪ：って大きな影響を受けず、事実上、
全ての測定において、１基準線”又は定数ファクタにな
る。他方、エポックと関連するＥＥＧ周波数応答は、部
位ごとにはもちろんのこと、刺激からの時間の経過と共
に有意義に変化する。それ故、ＷＭＦ、ＷＭＦＤおよび
ＡＦＶ値は、尾部よりもむしろエポックのデータに大き
く依存する。

第２に、多数回のテストによって得られた各チャネルの
、各エポックのＷＭＦ値を平均することは、尾部からの
データの実質的な影響を低減する働きをする。尾部期間
の周波数応答は、刺激によっては、意味のある程度にま
で影響を受けないので、エポックからの周波数応答に比
較して、より−ｍ不規則的（ランダム）である。ｗ　Ｍ
　Ｆ　Ｉ：Ｍの平均をとるＣとは、各テストごとの周波
数応答のランダムな変化を、刺激によって作られる周波
数応答の一員した変化に比べて最小にする働きをする。

Ｃ，ゼロ充填処理 本発明の実ｌｌｌ１ｉ例のゼロ充填処理は、インターバ
ル減算処理のように、並列に動作する複数の信号処理モ
ジュールを必要とせずに、インターバル重複処理よりも
優第１た精度をもたらす方法である。

ゼロ充填処理においては、Ｎ回のテストが、分析されよ
うとしているエポックの全てを含むような十分長い時間
インターバルを用いて行なわれる。

ディジタルコンピュータ１８は、刺激の印加前又は印加
後の予定の時刻に、インターバルがトリガ（開始）され
るように、信号処理モジュール１６と刺敞源２０の動作
を調整する。各テストの終りにおいて、各チャネルのデ
ィジタルサンプル値は、信号処理モジュール１６によっ
てディジタルコンピュータ１８へ転送される。その時、
ディジタルコンピュータ１８によってなされるステップ
は、つぎのテーブル３に記載されている。

テーブル　３ ３１、選択されたエポックおよびチャネルに対応するデ
ィジクルー１）ンプル値が選択され、このディジタルサ
ンプル値は、両側に等しい個数のＯ″をもつディジタル
波形の中心に（〃かれる。ディジクル波形は、関心のあ
る最低のＥＥＧイ”対周波数の周期に等しいか、あるい
はそれ以上の長さをもっている。

例えば、もしサンプルのレートが１秒につき１２８サン
プルであり、エポックが　’ｐ＝　５０ｍ秒からＴ＝１
００ｍ秒までの間であれば、そのエポックに対応する６
個のサンプル点が、１２８個のサンプル点（すなわち、
最低周波数であるｌ１１ｚに相当づ−る１秒の長さ）か
らｆλる修正されたディジタル波形を作るのに用いられ
る。このディジタル波形において、始めの６１個のサン
プル点（４６１〜雇６１）と、Ｑ（Ｉｔの６１個のサン
プル点（／＋６６８〜Ａ６１２Ｂ）は１０″であり、雇
６２からノ１６６７まではエポックに対応する６個のサ
ンプル値である。

３２、ディジタル波形の０でない点は窓関数と乗透され
る。

３３、各チャネルの（窓関数によって修正された）ディ
ジタル波形は、そのエポックとチャネルの周波数スペク
トルを作るために、時間領域から周波数領域に変換され
る。

３．４、各チャネルにおいて各エポックの周波数スペク
トルが作製さ１するまで、ＳＸ＋記スデステップ３１３
．４までが、各エポックおよびチャネルに対して繰返し
行ｆまわれる。

３５、前述したテーブル１のステンプ１３から１１１ま
でが実行される。

Ｄ、ゼロ充」１１を有するインターバル減算処理周波数
応答をさらに正確に決定する方法は、前述したインター
バル減算処理とゼロ充填処理を結合した方法を使うこと
である。６ゼロ充填を有するインターバル減算処理”と
呼ばれるこの実施例においては、信号処理モジュール１
６は、１個のみ必要である。Ｎ個のテストは、関心のあ
る全てのエポックがこのインターバルの中に含まれるよ
うに、十分に長い１つの時間インクーノ（ル托わたって
実行される。ディジタルコンピュータ１８は、該時間イ
ンターバルが、刺激付与の前又は後の、予め定められた
時刻にトリガされるように、信号処理モジュール１６と
ｉｌ＋ｌｌ激汚２０激動２０整合を図っている。

各テストの終了時に、各チャネルからのディジタルサン
プル値は、信号処理モジュールからディジタルコンピー
タ１８へ転送される。下記のテーブル４け、ディジタル
サンプル値を受け取った時に、ディジタルコンピュータ
１８によって行なわれる各ステップを示している。

テーブル　４ ４．１、時間インターバルの第１の予定部分に対応する
ディジタルサンプル値が、第１のディジタル波形の中心
に置かれ、その各々の側に隣接して。

同数のＯＮが置かれる。該第１の予定部分は、選択され
たエポックの境界の一力と一致して始まるか、あるいは
終了する。第１のディジタル波形の長さは、関心のある
最低周波数の周期に等しいか、あるいはこれより大きい
。

４２、第１のディジタル波形の０でないディジタル点は
窓関数と乗算される。

４．３、（窓関数が乗算さｉｌた）第１のディジタル波
形は、同波数スペクトルへを作る１こめに、１１！ｊ１
］【ｊ領域から周波数領域へ変換される。

４４、時間インターバルの第２の予定部分に対応するデ
ィジタルサンプル値は、等数のθ′によって境界付けら
れた第２のディジタル波形の中に岡、かれる。この第２
の予定部分は、前記第１の予定部分と等ニーい長さであ
るが、時間的にシフトされている。また、エポックの境
界の他方と一致して始まるかあるいは終了する。このた
め、第１および第２の部分の一つのみが、当該エポック
から得られるディジタルサンプル値を含んでいる。

第２のディジタル波形は第１のディジタル波形と等しい
純さを有している。

４．５、第２のディジタル波形の０でｐいデづジタル点
（１窓関数に乗算さ、ｌする。

４．６．（窓関数が乗ｆｆさ〕また）　ｒｆ、　２のデ
ィジタル波形は、周波数スペクトルＢを得るために、時
間領域から同波数領域に変換される。

４７、ｆｔ３　ｉ暦数スペクトル ルＩ〕を作るために，周波数スペクトルＡから減じられ
る。

４８、ステップ４．　１から４７が、各チャネルにおけ
る各エポックの周波数スペクトルＤが作られるまで、繰
返し行なわれる。

４、９、前Ｂ己テーブル１のステップ１．３から１．１
１までが実行さｉする。

（出力機能） ディジタルコンピュータ１８は、ディスプレイ２２とプ
リンタ２４によって、ＷＭＦ、ＷＭＦＤおよびＡＦＶの
蓄積された値を提供する。選ばれた特定の出力は、キー
ボード２６あるいは他のユーザインプットインタフェイ
ス（ディスプレイ２２と一緒に使用されるライトペン入
力装置のような）から、ディジタルコンピータ１８に提
供される情報に基づいている。

第６．７．８および９図は、本発明によって、ディスプ
レイ２２．プリンタ２４あるいはその両方に表示される
種々の可視出力の例を示している。

特定の可視出力および出力装置（ディスプレイ２２又は
プリンタ　２４）は、ユーザがキーボード２６から選択
可能である。

？Ａ６図に示されている可視出力３０は第２図の図形と
類似した４つの頭の図形３２Ａ−３２Ｄから構成されて
いる。各々の頭の図形３２Ａ−３２Ｄは一連のエポック
の一つを表イ）シている。頭の図形３２Ａはエポック＃
ｌに対応し、頭の図形３２Ｂはエポック＃２を表わし、
以下同樺に表わされている。４つのエポック以上に関心
がある時は、可視出力３０は多数の”スクリーン”から
形成される。このスクリーンの各々は、１組の４つの異
はるエポックを含んでいる。可視出力３ｏの特定の１ス
クリーン”は、キーボード２６を用いて、ユーザによっ
て選択されることができる。

ｍ６図において、各々の頭の図形３２Ａ−３２Ｄは異な
るサイズおよび色の四角形３４を含んでいる。四角形３
４０位ＰＬは使用されている電極アレイ１２の電極位置
に対応している。本発明の一実施例においては、使用さ
れる特定の電極位置は変えることが可能であり、ディジ
タルコンピュータ１８は、使用中の位置の指示と９、こ
れらの位置に対応するチャネルの指示を、キーボード２
６からのユーザの指示によって与えられる。

各四角形３４０色は、ＡＦＶの符号に基づいて決定され
、特定の位置における特定のエポックのＷＭＦか、重み
伺き平均周波数値の平均ＩＭＩｉ’Ａ）又Ｇｊ、　ｔｉ
み付き平均周波数値の基準線（ＷＭＦＢ）のいずれか−
力より大きいか小さいかを示す。もし、ＡＦＶの蓄積値
が負であるなら・該四角は赤色になる。逆に、もしＡ　
Ｐ’　Ｖが正であるなら、該四角は緑Ｆ、なる。

各四角形３４０大きさはＡＦＶの大きさの関数である。

１ｍ　Ａ、　Ｆ　Ｖの大きさが大きい程、四角形３４０
面積は大きくなる。

このため、第６図に示されている可視出力３０は、エポ
ックからエポックまでの、異なる電極位置における貼１
波数応答の可視表示を提供している。

これによって、種々の位置での、刺激に対する脳処Ｊ′
１１１活動を、時間の関数として、簡単にかつ直感的に
比較することができるようになる。

第７１図に示されて（・る可視出力４０は、各位置の名
称を示す頭の図形４２、二つの］へばれた位１１（の重
み伺きイ均周波数ＷＭＦを時間の関数として示すグ２）
４４、およびどの曲線（＃１．＃２゜４１：３）がどの
位置に対応するかを示す情報領域４６を含んでいる。第
７図の曲線は、色々なエポックの間における、選ばれた
位置（又はチャネル）に対する蓄積されたＷＭ、Ｆ値に
基づいて描かれている。

第８図は、ディジタルコンピュータ１８によって蓄積さ
れたＡ　ＦＶデータに基づいてイ０られるｏＪ視小出力
５０示している。第８図の可視出力５０は、ディスプレ
イ２２に表示されるか、又はプリンタ２４によって打ち
出される図衣の一形態を示している。可視出力５０を発
生ずる際に、ディジタルコンピュータ１８は、各エポッ
クに対する値の大きさおよび符号によって、種々の位置
のＡＦＶ値を分類する。

第８図に示されている特定の例においては・最も太き４
Ｃ正のＡＦＶを示す位置は一番上に配置され、他の位置
は縦プ５向に大きい値１１Ｒｖｃ配装される。

そして、最も大きｒｊ−負のＡＦＶは各々の縦方向のコ
ラムの一番上に配置さＡする。縦方向のコラムは各々の
エポックに対応している。

第９図は、ＨＪ視高出力６０示す。この可視出方６０は
、値がＡＦＶ値ではなく　ＷＭＦ値に承づいている点を
除けば、可視出方５ｏと同１子である。

本実施例においては、ユーザは、（キーボード２６によ
って）Ｉ特定の位置を指示することができる。

また、可視出力５０又は６ｏは、図形中のこの特定の位
１りを目立たせるために、該当個所に影又は色の枠６２
を付けることができる。この特徴は、第９図でＯｒ５位
＠［−０１Ｊ　Ｐこ関して図示されている。

勿論、システム１０を使用する医学および科学にたづ″
される人の必要性と゛伶望に応じて、蓄積されたＷＭＦ
、ＷＭＦＩ）　およびＡＦＶ値に基づく他の形式の出力
が可能である。本発明の重９　ｒ（利点は、Ｗ　Ｍ　Ｆ
　Ｊｉ５よびディジタルコンピュ−タな、コンピュータ
２の中のディスク記憶装置１９（〆こ蓄績電る仁とがで
き、これらを、後で、所１の出力形式に再生できること
である。

（信号処理モジュール１６） 本発明の一実施例においては、ディジタルコンピュータ
１８として、少くとも９６■（バイトのデータを読み宵
きできる容喰を有するランダムアクセスメモリ（ＲＡ　
Ｍ　）を備えた、ＩＢＭパーソナルコンピュータを用い
ている。第１０図は、このＩＢＭパーソナルコンピュー
タと接続して使用される信号処理モジュール１６の一実
施例を示す。

二つの信号処理モジュール１６Ａと１６Ｂが使用される
時（インターバル減算処理の場合のように）各モジュー
ル１（５Ａと１６　Ｂは第１０図に示されている形態に
なる。第１０図に示されている特定の実施例は、１６チ
ヤネルＥＥＧシステムに対応するものである。

；Ｐ、１０図に示されている信号処理モジュール１６は
、１６ヂヤネルのバッファ７０、データバッファ７２、
アドレス発生器７４、制御インクフェイス　７６、タイ
ミング回路７８、マルチプレクサ（ＭＵｘ）ｓｏ、アナ
ログ−ディジタル変換器（Ａ／Ｄ）８２．入出力（Ｉｌ
ｏ）制御回路８４Ａと８４Ｂ、ランダムアクセスメモリ
（ＲＡＭ）８６、プログラマブル遅延タイマ８８および
制御レジスタ９０を含んでいる。なお、プログラマブル
遅延タイマ８８はインターバル減算の実施例のみに必要
であることは、注意されるべきである。

信号処理モジュール１６は、１６チヤネルのバッファ７
０によってＥＥＧマルチチャネルの増幅回路１４とイン
タフェイスされる。信号処理モジュール１６は、データ
バッファ７２、アドレス発生器７４、制御インターフェ
イス７６、およびタイミング回路７８を介して、ディジ
タルコンピュータ１８どインタフェイスする。

データバッファ７２は、コンピル−夕１８のデータバス
９２と七ジュールデータバス９４間のバッファとして働
く。（ｒｌ　弓処理モジュール１６とディジクルコンピ
ュータ１８との間のテイジタルデータの流れは、データ
バッファ７２を１１Ｔ＋過する。

アドレス発生器７４は、コンピュータの読出し動作の間
、コンピュータアドレスバス９６からアドレスを受ける
。そして、サンプリング動作の間、それ自身のアドレス
を発生ずる。ま１こ、モジュールアドレスバス９８を通
って、マルチプレクサ８０およびＲＡＭ　８６に、前記
アドレスを提供する。

制御インタフェイス７６は、ディジタルコンピュータ１
８のＲＥＡＤ、ＤＡＣＫ、ＩＲＥＱ、ＷｌもおよびＩ）
　ＲＥ　Ｑの各ラインに接続されている。制御インタフ
ェイス７６は、ディジタルコンピュータ１８から送られ
てきた制御信号に基づいて、リード信号（ＢＲ［））と
ライト信号（ＢＷＲ）をＲＡＭ８６に提供する。

タイミング回路７８およびプログラマブル遅延タイマ８
８は、それぞれ、ディジタルコンピュータ１８から同期
クロックを受ける。タイミング回路７８は、コンピュー
タ１８から送出されたこの同期クロンク信号に茫づいて
、タイミング信号を作製する。このタイミング信号は、
Ａ／Ｄ変換器８２、Ｉ１０制御回路８４Ａと８４Ｂ、■
しＡＭ８６およびアドレス発生器７４に供給される。

第１０図に示されている実施例において、ディジクルコ
ンピュータ１８は、プログラマブル遅延タイマ８８およ
び制御レジスタ９０を通って、刺激のトリガに関するイ
ンターバルの開始の相対タイミングを制御する。ディジ
タルコンピュータ１Ｂは、ディジタル値を１−タバス９
２上に供給し、このディジクル（１１！はデータバッフ
ァ７２を通ってモジュールデータバス９４に供給される
。

コントロールレジスタ９０はこのディジタル語を受りて
、ＬＯＡＤ信号をプログラマブル遅延タイマ８８へ供給
する。ブロク２７遅延タイ−ｒ　ｓ８は、遅延の所望期
間を表すディジタル語の選択されたビットをロードリー
る。ディジクルコンピュータ１８がデスｌを始める時、
ディジタル語は、データバス９２、デークバッ７７７２
．およびシステムデータバス９４を通って、制御レジス
フ９０へ供給される。そして、トリカ（ｔｔ号５ＷＴＲ
をプ［ｊグラーマブル遅延り・イマ８８に供給する。。

こｉＬ　Ｋよって、プログラマブル遅延タイマ８８（好
ましくは、カウントダウンカウンタから栴成さオｌる）
は同期クロック信号に応答して、カウントを開始する。

プログラマブル遅延タイマ８８がタイムアウトすると、
遅延の終りを示し、かつクイ人インターバルの開始を示
す信号がタイミング回路７８に供給される。ディジタル
コンピュータ１８は、テスト開始と同時刻に、又はその
後の予６定められた時間周期のいずれか一方において、
刺激源２０をｌ・リガする。

ｍ１０図の実施例において、プログラマブル遅延タイマ
８８は、また、制御レジスタ９０をイネーブルにして５
ＷＴＲ信号を発生させる外部トリガ信号（ＥＸＴＴＲ）
の結果として、トリガされることができる。外部トリガ
信号は、この実施例では、刺激源２０を、ディジタルコ
ンピュータ１８と独立にトリガするのに使用される。こ
れによつＣ１信号処理モジ−−ル１６は刺激源２０と一
緒に動作するように、調整される。

タイミング回路７８が、プログラマブル遅延タイマ８８
からの信号によって動作状態に入った時、該タイミング
回路７８はタイミング信号の発生を開始し、インターバ
ルが終了するまで、該タイミング信号の発生を続ける。

インターバルの間、多チヤネル増幅回路１４から受け取
ったアナログＥＥＧ信号は、１６ヂヤネルバツフア７０
によりてバッファされ、マルチプレクサ８０へ供給され
る。ある時刻に、一つのチャネルから出力されたアナロ
グＥＥ、Ｇ信号は、マルチプレクサ８ｏによって、Ａ／
Ｄ変換器８２へ供給され、ここで、サンプリングとディ
ジタル化が行ナイ〕れる。

特定チャネルの選択は、アドレス発生器７４から供給さ
れるアドレスに基づいて行なわれる。また、このアドレ
ス発生器７４は、タイミング回路７８から供給されるタ
イミング信号によって決定される割合でアドレスを変化
させる。本発明の実施例においては、異なるチャネルが
、２４５μ秒毎に、マルチプレクサ８０によって選択さ
れる。

１秒の間に、１６チヤネルの各々に対するアナログＥＥ
Ｇ信号がサンプリングされ、２５６回ディジタル化され
る。しかし、→ノ°ンプルの割合がこれに限定されず他
の割合であってもよいことは、明らかであろう。

Ａ／Ｉ）変換器８２によって作られるディジタルサンプ
ル値は、Ｉ１０制御回路８４を通つ８６へ供給される。

各サンプル値は、アドレスウ６生器７４から供給された
アドレスと、信号がサンプルされた時刻に依存して、Ｒ
ＡＭ８６０）％ｆｌる領域に蓄積される。インターバル
が終了した時には、ディジタルサンプル値が１６チヤネ
ルの各々に対応して、ＩｔＡＭ８６　の中に蓄積される
。これらのディジタルサンプル値は、特定のチャネルの
アナログＥＥＧ信号の大きさを、時間の関数で表わして
いる。

タイミング回路７８は、ＲＡＭ８６　に蓄積されたデー
タを、前記ＲＡＭ８６からＩｌｏ　ｆｔｔｌｌ呻回路８
４Ｉ３、モジュールデータバス９４、およびデータバッ
ファ７２を通って、コンピュータデータバス９２上へ晴
み出すために、タイミング信号をＩ１０制御回路８４へ
供給する。前に記述した方法でその後処理されるのは、
この蓄積データである。

本発明の他の実施例においてをま、ＲＡＭ８６は、２重
のバッファ装置を有する二個の分割されたメモリバンク
に分けられている。Ａ／Ｄ　ｉ換器８２からのディジタ
ルサンプル値は、インターバルの前半分の間に、第１の
メモリバンクに、警込まれ、また、インターバルの後半
分の間に、第２のメモリバンクに■込まれる。第１のメ
モリバンクに４＋込まれたディジタル→」ンプル値は、
インターバルの後半分の間に読み出される。同様に、第
２のメモリバンクからのサンプル値は、テストの後又は
次のテストのインターバルの前半分の間しこ読み出され
る。この装置は、データな９弓処理モジュール１６から
ディジタルコンピュータ１８へ転送するに要り′る時間
を減少させるという利点を有する。

（結　論） 本発明は、非常に短いエポックの間に、種々の位置にお
いて重み付き平均周波数を決定することによっ゛Ｃ１医
学および科学に従事している人が、脳の情報処理を研究
し、かつ該情報処理な再構築するのに役立つ。その結果
、本発明は広い範囲の応用が可能である。

第１に、本発明は、神経系の機能を観察するための新１
：Ｑ、　ｆ！方力法システムを提供する。

第２に、本発明は、大脳の機能障害に関する臨床の補助
に応用することができる。

ｆｆ１１％　３に、神経活動の処理を解明するのに用い
られる所規で強力ｆ、ｆ（θＦ究道具を提供する。

第４に、中央神経系に対する薬品の影響を算定する定量
的ｐ方法を提供する。

第５に、本発明は、残された機能能力の、定性的ではな
く、定量的な測定手段を提供する。本発明のこのタイプ
の応用例は、発作あるいは他の物理的なショックの後に
おける、患者の無能力が一時的であるか、又は永久的で
あるかを決定１−るのに使用することができる。

第６に、本発明のシステムは、また・轄神病患者の評価
を１１つことのできる手段を提供する。

第７に、本発明はＣ１管に、Ｅ　Ｅ　ｃ　＋＝号の処理
に有効であるが、その他の、時間と共に変化する生物学
上の信号（心電泪（ＥＫＧ）の１１号又は他の神経学上
の信号の、１：う１〔）の処理に応用することができる
。

本発明は、好ましい実施１＋１１によって記述されたけ
Ｊｌど、当恭者は、本発明の精神から逸脱しない範囲に
おいて、変更してもよいことけ明らかであろう。

１ｒお、本発明はつぎのような態様でも実施すＺ）こと
ができる。

（１）　関心のある最低周波数のｌ？ｉＪ期より短く、
かつ事象に対して予定の時間的１シツ係をもつ・複数の
エポックの各々に対応する周波数イ［“１を］ｈ１供す
るための、時間と共に変化するアナログ生物旧号を処理
する方法であって、 生物信号の大きさを表わすデ４ジタルサンプル値を、時
間の関数として作るための生物信号のディジクル化工程
と、 少くとも、関心のある最低の信号周波数の周期に等しい
長さをもつ第１のディジタル化波形を、少くとも一部は
、エポックから得られたディジタル１Ｙンプルイ直に苓
づいて発生する工程と、当該エポックから得られ１こデ
ィジタルサンプル値のみに依存する周波数成分をもつ、
各エポックに対応する周波数スペクトルを、少くとも一
部は、そのエポックの第１のディジタル化波形ｖｒ−基
づ℃・て作る工程と、 そのエポックに対応する周波数スペクトルに基づいて得
られた各エポックの同波数値を導出する工程と、 からｆ、ｇる信号処理力法。

（２）　前項に記載の処理ブ５法が・さらに・前記第１
のディジタル化波形と等しい長さをもち・かつ、その一
部が時間的にこれと重複して（Ｓるが、各エポックに対
応するディジタルサンプル値を含まない第２のディジタ
ル化波形を、各エポックに対して発生する工程を含み。

その中の周波数スペクトルを作る工程が、第１のディジ
タル化波形に苓づいて第１の周波数スペクトルを作る工
程と、 第２のディジタル化波形に基づいて第２の周波数スペク
トルを作る工程と、 第１の周波数スペクトルおよび第２の周波数スペクトル
間の差に基づいて、各エポックに対する周波数スペクト
ルを作る工程と、 からなることを特徴とする信号処理方法。

（３）関心のある最低４８号周波数の周期より短い期間
であり、かつ事象に対して予め定められた時間的関係を
有する、複数のエポックの各々に対する周波数１１６を
発生するための、時間と共に変化するアナログ生物信号
処理システムであって、生物信号の大きさを時間の関数
として表わすディジタルサンプル値を作るための生物信
号ディジタル化手段、 少くとも、関心のある最低信号周波数の周期に等しい長
さのディジタル化波形を・少くとも一部は、エポックか
らのディジタル→Ｊ−ンプル（ｉＮに基づいて、各エポ
ックごとに発生する手段、エポックからのデづジクルサ
ンプル値のみに依存する同波数成分をもつ周波数スペク
トルな、各エポックのディジタル化波形の関数として、
各エポックごとに作る手段、および エポックに対応する周波数スペクトルに基づいて、各エ
ポックの周波数値を導出する手段からＩＳるアナログ生
物信号処理システム。

【図面の簡単な説明】

第１１ヌ１ル１、本発明のＥＥＧ信号分析器の一実施例
の電気的なブロック図である。 される典型的な電（−位置を表す図である。 第３図はインターバル重複処理に向けられた本発明の一
実施例に使用される、時間のずれたインターバルを図示
したグラフである。 第４図はインターバル減算処理に向けられた実施例に使
用される第１図のＥＥＧ信号分析器の一部のブロック図
である。 第５Ａ図および第５Ｂ図は、インターノ（ル減算処理に
おいて、選択さ■たエポックを限定する・時間のず第１
たインターノ（ルの二つの異なる実施例を図示するグラ
フである。 第６，７．８および９図は一連σ）エポックの間に各Ｅ
　Ｆ；　Ｇチャネルの周波ａ応答の変化を図示するため
に、第１図のシステムによつＣディスグレイ表示又はプ
リントアウトされた三つの異なる形態を図示したもので
ある。 第１０図は、第１図のＥＥＧ信号分析器の信号鮒卯工、
・多−−ルの一実施例の［、気的フロック図テある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）ある事象に応答する脳活動の表示を発生するため
   のＥＥＧ信号処理方法であって、 ＥＥＧ信号の大きさを時間の関数として表わすディジタ
   ル−ＩＪンブル値を作るために、ＥＩＤＧ信号なザンプ
   リングする工程と、 少（とも、ディジタルサンプル値の一部に基づいて形成
   され、少くとも関心のある最低の周波数の周期に等しい
   長さをもち、時間的にずれがあり、かつ各々が、前記事
   象に対して予め定められた種種の時間関係をもつ複数の
   エポックの一つに対応するディジタルサンプル値を含ん
   でいる、複数のディジタル化された波形を発生する工程
   と、各エポックに対応する周波数スペクトルを作るため
   に、ディジタル化された波形を時間領域から周波数領域
   に変換する工程と、 各エポックに相当する周波数スペクトルから、そのエポ
   ックに対する重み付き平均周波数値を導出する工程、お
   よび 該重み付き平均周波数値に基づいて、脳活動を表示する
   出力を発生ずる工程と、 からなるＫＥＧ信号処理力法 （２）脳活動の出力表示を発生する工程がＪ各エポック
   の重み付き平均周波数値を基準周波数値と比較して各エ
   ポックに対応した周波数偏差値を作る工程と、 出力を、該周波数偏差値の関数として発生する工程と、 からなることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   ＥＥＧ信号処理方法 （３）出力を周波数偏差値の関数として発生する工程は
   、 複数のエポックに対する重み付き平均周波数値の中の、
   最大および最小の重み付き平均周波数値を比較して周波
   数範囲の値（ｒａｎｇｅ　ｖａｌｕｅ　）を作る工程と
   、 当該エポックの周波数偏差値と前記周波数範囲の値との
   比に基づいて、各エポックに対応する修正された周波数
   値を導出する工程と、 出力を該修正された周波数値の関数として得る工程と、 からなることを特徴とする特許請求の範囲第２項記１１
   ｉ１ｅのＥＥＧ信号処理力法 （４）　出力を周波数偏差値の関数として発生ずる工程
   は、 そＪｌぞれが複数のエポックの一つに対応するように、
   被験人体の頭の多数のグラフィック弐示を提ｇ（する工
   程と。 該グラフィック表示に対応する各エポックの周波数偏差
   値の関数であ′るという特徴を有し、かつＥＥＧ信号が
   導出された領域を表す、前記グラフィック表示と関連す
   る印（しるし）を提供する工程と、 からなる特許請求の範囲第２項記載のＥＥＧ信号処理方
   法 （５）異なる部位から導出された複数のＥＥＧ信号の各
   々が、複数のエポックの各々に対応した方法に従って処
   理され、各エポックの各部位に対する重み付き平均周波
   数値と周波数偏差値とを発生ずるようにしたことを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載のＥ　Ｅ　Ｇ信号処理
   力法 （６）複数のディジタル化波形を発生ずる方法が、少く
   とも、関心のある最低の信号周波数の周期に等しく、か
   つエポックに対応するディジタルサンプル値を含む第１
   のディジタル化波形を、各エポックに対して発生ずる工
   程と、 該第１のディジタル化波形と等しい長さをもち、かつ時
   間的に、一部がｎｔｔ記第１のディジタル化波形と重腹
   するが、当（亥工１９．　、りｖＣ，対応するディジタ
   ル１ナンブル値を含まない第２のディジタル化波形を、
   各エポックに対して発生ずる工程とからなり、また ディジタル化波形を変換する方法が、 各エポックの第１のディジタル化波形を第１の周波数ス
   ペクトルに変換する工程と、 各エポックの第２のディジタル化波形を第２の周波数ス
   ペクトルに変換する工程と、 第１の周波数スペクトルと第２の周波数スｌ＜り）ルと
   のｊ１ηの差にＩＮついて、重み付き平均周波数値を導
   出４−るために、各エポックに対応する周波数スペクト
   ルな作成する工程と、 からなることを！１′＆徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のＩＣＥ　Ｇ　ｊ１号処理方法 （７１、ｒ、ａ故の波形を発生ずる方法が、ＡＴ　＋　
   −＋ｒ　）＋　ｔｚ　１＆＋　ｌ　−ｒ　１ＩＩｉ　ａ
   ’ｂｔｌ）４Ｊ７　：５　ｈ　＋Ｌ→ト　ン　フ。 ル値な選択する工程と・ 各エポックに対応したディジタル化波形を形成する］工
   程とよりなり、 さらに、選択されたディジタルサンプル値が前記ディジ
   タル化波形の中心に置かれ、その両端がＮ数のＯ値によ
   ってはさまれていることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載のＥＥＧ伯号処理方法。 （８）ある事象と予め定められた関係をもつ時間インタ
   ーバルの間に、ＥＥＧ信号な→Ｊ−ンゾリングして、Ｉ
   Ｉｔｌ記Ｅ　Ｅ　Ｇ信号の大きさを時間の関数として表
   わすディジタルサンプル値を作る工程と、前記事象に対
   して予め定められた時間関係をもち、関心のある最低の
   ＥＥＧ信号周波数の周期よりも小さい持続時間をもつ複
   数のエポックの各々に対して、少くとも、関心のある峡
   低のＥＦＪＧ信号周波該の周期Ｖこ等しい長さをもし、
   かつ、そのエポックＶこ対応するディジタルサンプル値
   のみに依存する周波数成分をもつディジクル化波形に基
   づく周波数スペクトルを作る工程と、 複数のエポックの各々に対して、そのエポックに対応す
   る周波数スペクトルに基づく周波数イ（へを導出する工
   程と、 出力を、複数のエポックの周波数値の関数として発生ず
   る工程と、 からなるＥＥＧ信号処理力法 （９）　ＥＥＧ信号の大きさを時間の関数として表わす
   第１のディジタル化波形を、第１の時間インク−パルの
   開発生ずる手段と、 ＢＥＧ信号の大きさを時間の関数として衣わす第２のデ
   ィジタル化波形なｉ２の時間インターバルの間発生する
   手段とからなり、 前記第１および第２の時間インクーノ（ルは時間的にず
   らされていて、両インターノ（ルが共存する重複部分と
   、いずれか−力のインターノくルしか存在しない非重複
   部分とを規定し、さらに、第１のディジタル化波形を、
   第１の時間インターバルの間における、ＥＥＧ信号の周
   波数の関数としての、Ｅ　Ｅ　Ｇ信号の大きさを表わす
   第１の周波数スペクトルに変換づ−るための〕・段と、
   第２のディジタル化波形を、第２の時間イノターパルの
   間における、ＩすＥＧ信号のｌｉ’ｉｌ波数の＋ｑ数と
   しての、ＥＥＧ信号の大きさを表わす第２の周波数スペ
   クトルに変換するための手段と、ＥＥＧ信号の大きさを
   、前記非重複部分のＥＥＧ信号の周波数の関数として表
   わす差周波数スペクトルを作るために、第１の周波数ス
   ペクトルから第２の周波数スペクトルを減算する手段と
   、差周波数スペクトルに基づいて、前記非重複部分の周
   波数応答を表示する手段と・ からなるアナログＥＥＧ信号処理システムｔｌｏｌＥＥ
   Ｇ信号の大きさが時間の関数として表わされたディジタ
   ル→ノ°ンプル値を作るために、ある事象に対して予め
   定められた関係をもつ時間インターバルの間、ＥＥＧ信
   号をザンブリングする手段。 前記の事象に対して予め定められた時間的関係をもち、
   かつ、関心のあるＪ！低のＥＦＪＧ信号周波数の周期よ
   りも短い持続時間をもつ、多舷のエポックの各々に対し
   て、少くとも、関心のある最低のＥ　Ｅ　Ｇ　（４号周
   波数の周期に等しい長さであり、かつ当該エポックに対
   応するディジタルサンプル値のみに依存する周波数成分
   をもつディジタル波形に哉づいた７、］波数スペクトル
   を作るための手段、複ｐのエポックの各々に対して、そ
   のエポックに相当する周波数スペクトルに基づく周波数
   値を２７１１出するための手段、および 出力を、複数のエポックに対応Ｖる周波数値の関数とし
   て発生するための手段 からｐるＥ　Ｅ　Ｇ信号処理システム。