JPS63500913A - 非対称半球間脳機能監視方法及び装置 - Google Patents

非対称半球間脳機能監視方法及び装置

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JPS63500913A JP60504669A JP50466985A JPS63500913A JP S63500913 A JPS63500913 A JP S63500913A JP 60504669 A JP60504669 A JP 60504669A JP 50466985 A JP50466985 A JP 50466985A JP S63500913 A JPS63500913 A JP S63500913A
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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】 発明の名称 非対称半球間脳機能監視方法及び装置 本願は、1883年6月13日付で出願され・発明の名称が「人間応答装置及び 方法」に係る原特許出願第503,821号(1985年10月1日に特許第4 ・543・957号が付与)の一部継続出願であり、ここに原出願を表示する。
発明の背景 原出願は、脳の機能の相関関係を監視する方法と装置を開示している。話しの休 止(pause)の率または他の神経支配の(neuromotor)機能の途 切れ(hiatus)の率と、プロー力失語症及びパーキンソン病におけるよう な、優勢な、通常は左側の脳半球である部分の機能の効率との相関関係は、積極 的には認められていない。また、長いが、回数は少ない再発性の休止または途切 れは、右側の脳の半球の効率、即ち、エコータイム(echo−time) [ ニューヨーク・アカデミツク電プレス(New YorkAcademic P ress)社、1870年発行、エム拳ニス・ガザニガ(MS Gazzani ga)著、[ザΦバイセクテッド・プレイン(The B15eted Bra in) ]の指標となっている。
原出願において引用された1982年8月6日付のピー・ウルツ(P、 Wol ff)の論文に記載されているように、複雑な仕事を行なう調和のとれた半球の 機能は、2.5乃至20ミリ秒(a+5ec)程度の半球間伝達時間で伝達され る。脳の皮質の他の領域による非視覚的な刺激の処理と比較すると、後頭骨の皮 質により視覚的な刺激を処理する場合には、一層長い時間が必要となる。視覚皮 質における反対細胞(opponent ce口)によって必ず伝達される、赤 と緑とを識別するための焦点を定めた視覚による注意のような複雑な活動は、1 6.6ミリ秒の処理時間を必要とする[サイエンス(Science) 、 2 28:121?−1219,1985年]。
低い滑らかさから高い滑らかさへかけての途切れ時間の増加は、第4の小数部( fourth decimalplace)まで展開される原出願に開示のソフ トウェアの利用によると、左から右の脳半球への活動のある程度の変化であり、 従って、半球間の伝達時間を客観的に示すものである。
米国特許第3,983,535号には、署名のような日常性なわれる動作の際の 筋肉の収縮は、感覚的なフィードバックを行なうことなく、約5ミリ秒の正確度 まで制御されると記載されている0手−脳一手の伝達時間は、フィードバー2り の影響を100ミリ秒以上に制限する。このような長い時間感覚は、署名の際の ファーストネームとラストネームとの間の休止の際に生ずる。米国特許第3.9 83.535号は、このような休止を監視して、常に一貫した、かつ、署名の確 認における正確度を高めることができる署名様式を識別することは行なっていな い、また、この方法及び装置は、2つの半球への感覚入力に反応する神経支配の 応答を同様に監視する飛行シミュレータで、被パイロット訓練者に試験と訓練を 行なう場合にも、利用することができる。右の目は、数学的に適応された左側の 半球によって処理されるヘリコプタの機能部の液晶ディジタル表示をみつめるだ けであり、一方、左の目は、空間的な能力に優れた右側の半球によって主として 処理される、シミュレータに投影された実際の外の光景を知覚する。
これらの神経支配の活動は、左半球にある運動神経のネットワークと、右半球に ある警戒を行なう特定の領域とによって行なわれる[アーク・ニューロル(Ar ch Neural) 41:843−852.1984] 、運動神経の活動 は、ドパミン(dopamine)によって促進される[サイエンス(Scie nce) 229:62−85.1985 コ 。
100 ミリ秒よりも大きいしきい値を使用することにより、この発明は、先行 特許及び出願に開示されているように、プロー力領域に対し、1秒ブラスしきい 値において、まさに話しではなく左半球の運動神経の活動を監視する。より新し いデータ、並びに方法及び装置を開示するものである。
発明の概要 本発明は、例えば、言葉、コンピュータ端末器のキーのストローク、ペンの手動 による動き、あるいは自動車または自動車シミュレータにおけるステアリングホ イールとペダルの作動−のような、非対称である、半球間の(interhem ispheric)脳の機能を監視する方法及び装置に関する。本発明はまた、 身体の分泌のような人間の応答に関する。
本発明の装置と方法は、途切れの頻度と持続時間(duration)を測定し 、表示するように開示されている。途切れは、連続する人間の即ち神経支配の応 答における停止である。応答が音声による応答である場合には、途切れは、応答 における時間で規制される中断として定義され、躊躇による休止(hesita tion pause)c7)平均率は、所定の時間部分(time segm ent)おいて測定される。これらの躊躇による休止の率は、少なくとの2つの レベル、即ち、頻度帯域(frequency band)に分けられる。更に 、脳への伝達を行なう人間のセンサに対し、優勢な途切れまたは躊躇による休止 のレベルと、各レベルの平均的な途切れまたは休止の持続時間とを指示する指示 器がある。かかる測定と表示は、健康管理者、訓練者もしくは教師、または各個 人によって、種々の方法で使用される。これは、また・脳の左右の半球の相互作 用を分析し、調和させるのに使用することもでき、冠状動脈の異常をきたす動き (coronary−prone behavoir)を加減するのに使用する こともでき、更に、会話′をしている相手のベース(paca)に近づける手段 としても使用することができる。本発明の装置は、マイクロプロセッサ技術を利 用して休止の頻度と休止持続時間を測定するとともに、対話を行なっている二人 の人間のそれぞれの休止の持続時間と頻度のデュアル表示を行なう。
本発明の特徴は、マルチ表示を行なえるということにある。これにより、二人以 上の相互に関係のある人間または一人の人間の2つ以上の同様な応答を比較する ことにより、神経支配の応答の比較、即ち、2つ以上のレベルでの効率的な神経 支配を行なわせることができる。神経支配の応答には、音声の滑らかさがあり、 この場合には、最終的な使用目的は、職員の訓練において通信技術を教えるよう な組織の開発におくことができる。これにより、ある人と他の人との比較を行な うことができ、人間どうしの相互作用をみることができる。
本発明はまた、例えば、右手対左手というように、指の器用さに基づいて、また タイプライタのキーボードに類似したキーボードを利用して、きき手(hand edness)を評価するのに有効に使用することができ、この場合には、右手 の器用さと左手の器用さとが比較される。これは人間内の評価である。これは、 きき手を判断することにより、訓練とともに矯正するこができるアンバランスを 見出すことに有用性がある。。
人間内の他の比較には、−人の人間の手と手どうし、例えば、監視を受けている 自動車のステアリングホイールの制御に関する神経支配の応答、及び右足と左足 との間、例えばアクセル、ブレーキ及びクラッチの制御におけるの神経支配の応 答がある。これは、シミュレータにおける運転者の訓練に有用であり、「フライ トレコーダ」の場合と同様に、ラジオ周波数を介しての制御モニタへの伝達によ る自動車内でのオンライン監視と、事後的な評価とを行なうことができる。アク セルを疲労させるようなアクセルの作動を極力抑えかつブレーキの使用を制限さ せることによって、燃料効率に対する運転者の貢献度を高める上で有効である。
更にまた、精神的な抑圧及び冠状動脈の異常をきたす動き、例えば、自殺及び心 臓発作の可能性の点から、運転者の状態をみることができる、運転者の訓練にマ ルチ表示を利用することができれば、点火スイッチを切って運転を完了してから 測定データを提示することにより、途中で運転者を混乱させるようなことはなく なる。
本発明の装置と方法は、次のような4つの異なるファクタの評価を行なうことが できる。
(1)途切れまたは躊躇による休止の優勢な頻度レベルまたは平均的な頻度レベ ル、。これらは、音声合成器または赤、黄及び緑の指示ランプの点灯により指示 され、緑の光は所望の応答として高い効率を示す。
(2)ピーク効率のレベル、これは、上記したランプに並列配置されたディジタ ル読取り器のような指示器によって示される。
(3)3つの頻度範囲のそれぞれにおける休止持続時間を変えることにより躊躇 のパターンを如何に変えることができるかに関する決定を行なうことができるよ うにする、対象者の話しのパターンの融通性の程度。全てのサーボ制御の場合と 同様に、出力は一定である。即ち、頻度と持続時間の積は一定である。休止持続 時間を長くすると、考えをまとめるのに十分な時間が如何に得られるかを患者に 示すことにより、話しにおける躊躇の率を減少させることができるという治療効 果が得られる。休止の持続時間を長くすることにより休止の頻度を低減させると 、右側の脳の機能により。
美しい調子の話しとなる、即ち、韻律(prosody)が生ずる。
(4)デュアル表示。これにより、対象者の話しの滑らかさと韻律が他の人と如 何に対応しているかを示すことができる。
500回以上の対話を分析したところ、躊躇による休止の持続時間は、平均的1 .50秒で、標準偏差が0.33秒であることがわかった。従って1本発明の装 置と方法は、高位、中位及び低位の冠状動脈の危険レベルにおいて躊躇による休 止を識別するとともに、デュアル表示フォーマットにおいて優勢な休止持続時間 を調整して、85パーセントの信頼度で、人間どうしのベースの調和を図ること ができる。この95パーセントの信頼度は、不調和の確率が0.05よりも小さ いことを意味するものである。即ち、ある人が実際には一方のグループに分類さ れなければならい場合に、別のグループに分類される可能性が、20回のうちわ ずか1回であることを意味するものである。
例えば、緑の光対黄または赤の光、あるいは黄の光対赤の光というように、話し の滑らかさの劣る人と話しをする場合には、装置の使用者は、滑らかさを一層高 いレベルにすることにより調和を図ろうと努力する。これにより、滑らかさに欠 ける人にバランスを考えさせるモデルを提供することができる0両者間に近似性 が遥かにある場合、あるいは優勢なモードの直ぐ隣りにある、より高い滑らかさ のレベルにおける休止持続時間について同様に互い接近するしようとする変化が ある場合には、人間どうしの相互作用は適応性があるものとして表示される。
従って、解決しようとする問題点は、人間の神経支配の応答の休止の頻度と持続 時間とを測定する装置を如何に構成するかということ、及びかかる測定を行なう 方法を如何に利用するかということにある。
かかる問題は、対象者の神経支配の応答と応答の間の途切れの割合を測定する人 間応答装置によって解決される。この装置は、脳の左右の半球に感覚入力を受け る対象者の少なくとも1種類の監視される神経支配応答に応答するトランスデユ ーサと、対象者の前記種類の所定の神経支配応答間の一途切れの連続的な発生を 測定するように前記トランスデユーサに接続された途切れ手段と、対象者の所定 の神経支配応答の所定の部分における途切れの平均率を測定するように前記途切 れ手段に接続された率手段と、途切れの平均率を応答の少なくとも2つのレベル の一方に分類する分類手段と、少なくとも2つの率のレベルのそれぞれにっいて 各途切れの平均持続時間を示す手段との組合せからなり、各途切れは所定の神経 支配の応答によって定められる所定の時間間隔における前記少なくとも1種類の 監視される神経支配応答の不存在として定義される構成を備えている。
上記問題はまた、人間の神経支配応答の途切れの頻度と持続時間とを測定する方 法によって解決される。この方法は、対象者の神経支配の応答における複数の途 切れのそれぞれの発生を測定する工程と、応答の所定の時間部分における途切れ の平均率を測定する工程と、途切れを少なくとも2つの率のレベルに分類する工 程と、少なくとも2つの率のレベルの他方に対して優勢な途切れの率のレベルと かかるレベルの平均途切れ持続時間とをはっきりと意識させるように人間のセン サに指示する工程とを備え、各途切れは応答の連続性の欠落として定義される構 成を備えている。
従って、本発明の目的は、人間の神経支配の応答の途切れの頻度と持続時間を測 定し、記憶し、かつ、表示する装置及び方法を提供することにある。
本発明の他の目的の把握と理解は、添付図面に関してなされている以下の記載及 び請求の範囲によりなされるものである。
図面の簡単な説明 第1図は、本発明に係る人間の神経支配の応答回路のブロック図であり、 第2図は、本発明を実施する装置のフロントパネルの平面図であり、 第3図は、マイクロホンピックアップの好ましい電圧増幅回路の概略図であり、 第4図は、受話口ピックアップの電圧増幅回路の好ましい形態を示す概略図であ り、 第5図は、第1図のコンパレータ、周波数−電圧変換器及びウィンドーコンパレ ータの好ましい形態を示す概略図であり、 第6図は、筆記の停止を定める手動筆記装置の縦断面図であり、 第6A図は、第6図の6A−6A線断面図であり、第7図は、音声プリントコン パレータを利用した変更例のブロック図であり、 第8図は、時間に対する代表的な休止持続時間を示すグラフ図であり、 第9図は、自動車のペダル作動の応答を定めるように構成された変更例を示す概 略図であり、第10図は、自動車のステアリングホイールの応答を定める変更例 を示す概略図であり、 第11図は、マイクロプロセッサの出力により制御される言葉合成器の概略図で あり、 第12図は、表示装置として使用することができる陰極線管の正面図である。
好ましい実施例の詳細な説明 第1図は、人間の応答、より詳しく云うと、神経支・・、E (7) E S′ t″ffi″’) 6 J: 5 cMld!、 8 hf−*’A El’J  cv j°″図である。本発明のある形態においては、神経支配の応答は、デ ュアル表示(dual display)によって、人間どうしの、または人間 内の比較を行なうことができ、1このデュアル表示装置が第2図に示されている 。
第1図に示す神経支配の応答装置20は、トランスデユーサ21を備えており、 これは神経支配応答のいずれの形態のトランスデユーサのであってもよく、アナ ログトランスデユーサまたはディジタルトランスデユーサとすることができる。
この第1図においては、トランスデユーサ21は、信号のレベルを増幅するよう に出力が電圧増幅器22へ供給されるマイクロホンとして示されており、出力は 次に、コンパレータ23へ導かれ、コンパレータは飽和して、頂部が方形のパル ス(squa−re−topped pulse)を形成する。これにより、妨 害ノイズと区別することができるようにし、実質上パルス列を形成する。このパ ルス列は、次に、周波数−電圧変換器24としで図示されている周波数−アナロ グ変換器へ導かれ、変換器からの電圧信号がウィンドーコンパレータ(wind ow comparator) 25へ供給される。コノウィンドーコンパレー タ25は、帯域幅を人間の音声の基本成分に限定する。信号は、ライン26を介 してマイクロプロセッサ28へ導かれ、マイクロプロセッサは、所定のブ0グラ ムに従って信号を処理し、この情報は、次に出力部即ち表示装置3oへ導かれる 。
神経支配応答装置20は、単一の表示または出力だけでなく、デュアル表示また は出力も行なうことができるようになっており、これを行なうため、上記した素 子21−26 、29及び30と、これらの参照番号の末尾に文字Aを付して表 示されている素子との双方が、第1図には示されている。第1図においては、更 に、ライン26は、マイクロプロセッサ28だけでなく、排他的ORゲート27 の一方の入力部へも信号の供給を行なうのである。ライン2[(Aは、マイクロ プロセッサ29に接続されるとともに、スイッチ42を介してマイクロプロセッ サ29と、更に排他的ORゲート27のもう一方の入力部とに接続されている。
このゲートの出力は、マイクロプロセッサ29Aに供給される。これにより、デ ュアル表示装置30は、論理的切換えによって、同じプログラムを使用すること ができる。
第2図は、左側に記録または表示装置30として出力装置を組込み、右側に記録 または表示装置30Aを組込んだ表示パネルを示す、この特定の表示パネル33 は、二人の人間の音声である神経支配応答、即ち、人間どうしの相π作用に適し ており1本発明の一つの特徴は、表示装置30が近距離の(local)音声応 答を表示し、表示装置30Aが遠距# (d 1stance)の音声応答を表 示するように、本発明を電話とともに使用することができるということにある0 本発明はまた、その他の人間どうしの連絡に使用することもでき、例えば、左側 に表示される近距離のキーボード入力部と右側に表示される遠距離キーボード入 力を有するキーボード装置のような装置とともに使用することもできる。更にま た、本発明は、人間内の相互作用、例えば、自動車または自動車シミュレータの ペダルの作動の神経支配応答に使用することもでき、この場合には、左足の神経 支配の応答は左側の表示パネル30に表示され、右足の神経支配の応答は右側の 表示装置に3OAに表示される0本発明はまた、筆記器具の手動による動きまた は自動車もしくは自動車のシミュレータのステアリングホイールに対する応答に ついてのシングル表示として使用することができ、あるいは自動車のステアリン グホイールに対する応答と自動車のペダル、例えば、アクセルに対する応答のデ ュアル表示としても使用することができる。
本発明の装置は、対象者の人間の応答即ち神経支配の応答における途切れまたは 躊躇による休止の発生を測定することができ、これは、所定の応答によって定め られる所定の時間間隔における全ての監視される人間の応答即ち神経支配の応答 の欠如として定義される、応答が音声応答である場合には、このような対象者の 応答における時間で定められる休止(timed 1nter −ruptio n)として定義することができる。この時間休止は、1秒程度とすることができ る。更に、本発明の装置は、応答の所定の時間部分における途切れの平均率を測 定することができる0例えば、ある人が他の大またはコンピュータと対話してい るときには、会話全体における躊躇による休止の回数により、このような躊躇に よる休止の平均率が測定される。この装置は、また、これらの途切れ率を少なく とも2つのレベルの滑らかさくfluency)に分けることができ、第2図は 、表示パネルが3つの異なるレベルまたは率の躊躇による休止を有するものとし て示すものである。緑の指示ランプ35は、躊躇による休止の率が1分当り約1 回あるいはそれよりも少ない場合に点灯し、黄の指示ランプ36は、躊躇による 休止の率が1分当り約1乃至2回であるときに点灯し、赤の指示ランプ37は、 出力指示器3日(第6図)の一部として、躊躇による休止の率が1分当り約2回 を越える場合に点灯する。同様な緑、黄及び赤の指示ランプ35A 、 36A 及び37Aが右半分の表示装置3QAにも設けられている。経過時間指示器38 が通信全体の時間を指示するように設けられている0話時間パーセント指示器4 0及び40Aは、二人の人間のそれぞれが話しているまたは通信している全時間 のパーセントを指示する。緑のレベル指示ランプ41は、マイクロホントランス デユーサ21が十分な入力レベルを得ることができるように、近距離通話が充分 に大きな声で行なわれている場合に点灯する。遠距離通話用の同様な緑の指示ラ ンプ41Aは、充分な信号レベルがこのような遠距離通話から得られているかど うかを示す。
表示パネル33には、対話/モノローブ(monologue)モードの制御、 表示/監視セレクタの切換え制御及び0N10FF制御を行なうように、スイッ チ42.43及び44がそれぞれ設けられている。
緑、黄及び赤の指示ランプ35.36及び37は、二人の人間のそれぞれの通信 における躊躇による休止の満足な率、警戒を要する率及び不満足な率の感覚出力 を提供する。更に、これらの指示ランプと並列して、緑、黄及び赤のディジタル 読取器45.46及び47がそれぞれ設けられている。これらは、躊躇による休 止の3つのレベル即ち率のそれぞれにおいて、躊躇による休止の平均持続時間に ついて観察者の目に感覚出力を与える。同様に、緑、黄及び赤のディジタル読取 器45A 、 48A及び47Aが、同様な目的のために、緑、黄及び赤の指示 ランプ35A 、 38A及び37Aにそれぞれ並設されている。
第3図は、音声応答装置の好ましい実施例における神経支配応答装置20の一部 を示す、より特定して云うと、第3図は、第1図のブロック図に示す音声増幅部 22を示すにの音声増幅器22は、トランスデユーサ21から入力を受けるが、 この場合には、これは、容量性効果を有するエレクトレ−/ ) (elect ret)マイクロホンのようなマイクロホンとすることができる。信号は。
電界効果トランジスタ51によってバッファ処理され(buffeted)、更 に演算増幅器52及び53において増幅される。ニレクトレットマイクロホンは 、高レベルの出力は行なわず、従って、幾つかの段階(stage)のゲインが 望ましく、各段階は更にフィルタ段階として作用する。これは、音声信号が調波 を有する複雑な正弦波から、これら幾つかの段階の増幅器及びフィルタでの増幅 及びクリップ作用により脈動波(pulsatile wave)に一層近いも のに変わり、帯域は人間の音声の300乃至3000ヘルツの範囲に制限される ことを意味する。従って、信号が一連の増幅器の端部の出力導線5Bに現われる と、これは、実質上パルス列となる。ポテショメータ57はゲインの調整を行な う。
第4図は、第3図と同様な概略線図であり、第1図の電圧増幅器22Aが音声応 答回路とともに使用されるときに、かかる電圧増幅器において使用することがで きる回路を示す。第4図の回路は、近距離の音声に応答するトランスデユーサ即 ちマイクロホン21と遠距離の音声に応答するトランスデユーサ21Aを有する 電話とともに使用することができる。第4図においては、このトランスデユーサ 21Aは、電話62の受話口61に隣接して配置された電話増幅器として図示さ れている。
この電話62の送話口63は近距離の音声を受け、この近距離の音声は、実際に は、第1図の表示パネル33のマイクロホン21と受話口61に隣接した電話増 幅器21Aの双方に受信される。マイクロホン21と電話増幅器21Aの双方に よる近距離音声信号のこの受信と、電話増幅器21Aでの遠距離音声信号だけの 受信とが、2つの音声間の区別に対するノイズとともに、本発明の神経支配応答 装置20によって調節される。
電圧増幅器22Aにおいて、電話増幅器21Aは、演算増幅器(Op/A+p)  85.6B及び67によって増幅された信号を供給し、演算増幅器67は出力 導線68に供給するとともに、ポテンショメータ70によってゲインが制御を受 ける。この場合にも、3段階の演算増幅器は、結合されたフィルタ段階として作 用し、実質上パルス列の出力が音声周波数で出力導線69に提供される。
第5図は、第1図に示すコンパレータ23、周波数−電圧コンバータ24及びウ ィンドーコンパレータ25の素子を概略的に示す、第5図の回路は、同じ種類の 素子が部品23A 、24A及び25Aに関して使用されるように、第1図にお いて重複表示されている。第5図には、出力導線56または出力導線69から入 力を受ける入力導線71が示されている。この入力導線71は、信号を演算増幅 器72へ送る。増幅器72は、オーブンコレクタを有しかつ接地レベルとの比較 においてコンパレータとして構成されるタイプの演算増幅器である。この演算増 幅器72の出力は、音声範囲が300ヘルツ乃至3キロヘルツの周波数において 、実際に、頂部が方形のパルス列である。この出力は、周波数−電圧コンバータ 24に供給される。コンバータ24は、ウィンドーコンパレータ25へ通ずる出 力導線73及び74を有している。このウィンドーコンパレータは、演算増幅器 75と76とからなる。ウィンドーコンパレータの目的は、ノイズを遮断して、 例えば、300乃至3000ヘルツのシャープなカットオフ帯域を得ることにあ る。プルアップ抵抗77が正の電圧源に接続され、抵抗7日を介して常時バイア スされているトランジスタ79に供給し、トランジスタ78はプルアップ抵抗8 1があるため、負論理に関し導線80に低い真の出力を与える。音声信号が入力 導線71に存在しない場合には、出力導線73及び74には信号はなく、演算増 幅器75と76は、抵抗82.83及びR33によってバイアスされ、プルアッ プ抵抗に対し導電シンク(curr−ent 5ink)として作用することに より、トランジスタ79を非導通状態にするとともに、出力導線80を負論理の 下で高い擬似状態(false condition)にする、300ヘルツよ りも低いまたは3000ヘルツよりも高い、ある信号が発生する場合には、これ もまた真であり、従って、これは音声というよりもノイズと考えられ、回路は著 しいノイズ拒絶を行なう、しかしながら、音声信号が入力導線71に現われると 、ウインドーコンパレータ25は、双方のコンパレータ75及び76に対し、非 導電シンク状Fj< (non−current sinking condi tion)にバイアスされ、かくして、プルアップ抵抗77はトランジスタ78 を導通させて、出力導線80に低い真の状態の出力を与える。レベル指示ランプ 41は、作動を行なうようにトランジスタ79Aに接続され、音声信号が存在す ると点灯するようになっている。トランジスタ79Aは、トランジスタ78と実 質上並列となっている。
第1図の回路は、複式となっており、一方はマイクロホン21用で、もう一方は 電話増幅器21Aのものである。上記したように、近距離の人が送話口83に話 しかけていると、音声信号は、表示パネル33のマイクロホン21と電話増幅器 21Aの双方によって取出され、双方の回路のそれぞれの出力導線80に信号が 現れる。しかしながら、遠距離の音声が話されているときには、電話増幅器21 Aだけが信号を受け、電話増幅器21Aの出力導線80にだけ出力を提供する。
このように1本発明の神経支配応答装置20は、マイクロプロセッサ28の状態 を定め、下記の第1表に示すように、近距離の音声か遠距離の音声かを決定する 。
談話 近距離 A−B A−B A−Bノイズ ノイズ A−B A−B NV 拒絶 休止 休止 A争B A−B A−B 第1表には、真理値表が、近距離対話、遠距離対話及び近距離モノローブのそれ ぞれについて記載されている。この真理値表において、各マイクロプロセッサ2 9と29Aが同様にプログラム化されているので、文字rAJ及びrBJが使用 されており、TO及びT1の2つの入力は、マイクロプロセッサ28に関しては 、別の二人の人間、即ち、近距離の音声と遠距離の音声をそれぞれ示し、マイク ロプロセッサ29Aに関しては、排他的ORゲート27があるので、これらは、 遠距離の音声及び近距離の音声をそれぞれ示す、マイクロプロセッサは、第1表 に示すように、真理値表のデコードを行なう0例えば、対話の近距離音声の下で は、真理値表は、A−Bとなる。これは負論理であるので、端子TO及びT1に おけるこれらの入力信号の低い真の信号は、近距離の音声が話されていることを 示す。この欄の次の項目は、近距離の音声が聴取されていることを示すもので、 これは、遠距離の音声が話されている場合である。この欄の第3番目の項目は、 ある擬似信号即ちノイズを示すものであり、マイクロプロセッサはこの状態を拒 絶する。欄の第4番目の項目は、休止として記録されている場合であり、これは AとBの双方が明らかに偽っているまたは誤っている(false)場合であり 、負論理を使用し、入力端子TO及びT1の双方に信号がないことを示す、対話 の際の遠距離音声に関する真理値表は、2つの欄の最後の2つの項目の対話の際 の近距離音声と同じ2つの状態を有しており、従って、A信号は、近距離の欄に 対する遠距離の欄における最初の2つの項に関し、反転していることがわかる。
これにより、2つのマイクロプロセッサ29と29Aとに対し、1つのプログラ ムを使用することができるのである。
第1乃至5図のシステムはまた。電話で通話している場合ではなく、テーブルを 挟んで座っている場合のように対面しているときに、二人の人間が互いに話し合 っている場合にも使用することができる。かかる場合には、トランスデユーサ手 段は、密接しかつ背中合せに配置されるように、好ましくは単一の取付は台に配 設された2つのマイクロホンを有することになる。
これらのマイクロホンは、それぞれの人間と対面させるように、テーブルの中央 に置くようにすることができる。更に、このような場合には、第3及び4図の回 路の各1つではなく、第3図の回路の2つが使用されることになる。回路は2つ の音声を区別するから、2つのマイクロホンが同じハウジングに取付けられてい ても、回路は、マイクロホン間の漏話を防止する。
第2図のフロントパネルには、人間応答システムの結果が示されている。分当り の休止がゼロに等しい場合には、指示ランプ35.3B及び37はいずれも点灯 しない、赤の発光ダイオードランプ37は、分当りの休止が2回以上の場合に点 灯する。黄の発光ダイオードランプ36は、分当りの休止が1.48乃至2回で ある場合に点灯する。緑の発光ダイオードランプ35は、分当りの休止がゼロ乃 至1.5回(分当り1回程度)である場合に点灯する。このようにして、躊躇に よる休止の優勢なまたは平均的な頻度のレベルが、それぞれのランプ35乃至3 7の点灯によって示される。
第8図には、対話の時間に対してプロットされた休止の持続時間を示す幾つかの グラフが示されている。
グラフ190は、第2図の近距離音声に間して表示されたような対象者Aの躊躇 による休止を示す。この例においては、躊躇による休止は、対象者によって発せ られ、対象者の話によって定められかつ1秒以上の持続時間を有する音声の欠如 として定義される。従って、グラフ190における休止はいずれも、1秒以上の 休止持続時間を有する。各休止には、それが緑、黄または赤のコードの休止であ るかどうかを示すように、グラフの上にG、YまたはRの文字が付されている。
最初の休止191は、医者またはインタビュー者(intervi−ewer) のような、音声が遠距離の1分よりも短い時間の対話で発生したものであるから 、黄のコードの休止であり、従って、休止率は、分当り1回よりも多くなる0次 の休止192は、1分よりも短い対話で発生したものであるから赤のコードの休 止であり、従って、休止率は分当り2回よりも多くなる。3番目の休止は、これ より前の1分間において、別の休止が1回だけ、即ち、休止192があったので 、黄のコードとなっている。4番目の休止194は、これより前の1分間に別の 休止が2回あったので、赤のコードとなっている0次の休止185は、これより 前の1分間に別の休止がなかったので、緑のコードとなっている。グラフ190 の残りの休止にも、同じ基準によってコードが付される。
この結果は、第2図において近距離の音声に間して示されており、緑のコードの 休止(この場合には休止は1回だけ)の平均休止持続時間は1.70であった。
黄のコードの休止の平均持続時間は1.38であり、しかも、6分よりもわずか に短い対話において全部で9回の休止があったので、黄の指示ランプ3Bが点灯 することになり、従って、これは、休止率が分当り1.5回よりも多く、かつ、 2回よりも少ないものとなる。赤いコードの休止の平均持続時間は、これも第2 図に近距離音声に関して表示されているように、1.01aであった。近距離音 声の赤の光と遠距離音声の緑の光は、0.59秒のずれ、即ち、優勢モード持続 時間だけに基づく不調和があったことを示している。更に、近距離音声の一層大 きい調和不全が、この不調和に加わる。近距離音声による一層短い休止は、不調 和であることに加え、話しが早過ぎて、遠距離の音声の場合には云われているこ とを理解することができないことを示す、これは、話の調和が不全で、遠距離の 音声が一層聞取にくい場合、例えば、1.68秒の赤のモードである場合に一層 頻繁に起こるものと考えられる。
第8図のグラフ19Bは、対象者Aとの対話の持続中及び時間位置(time  1ocation)における遠距離音声の休止を示す、グラフ19日において、 グラフ190に付されたコードと同様な態様で付された緑、黄または赤のコード の8つの休止がある。3つの緑のコードの休止の平均休止持続時間は1.68で あり、約6分の対話において休止がわずか8回であったので、緑の指示ランプ3 5Aが点灯することになり、従って、休止率は分当り1.43回よりも小さい、 黄のコードの休止の平均持続時間は1.41であり、赤のコードの休止の平均持 続時間は1.12である。これは、第2図の遠距離音声の部分に表示されている 通りである。更に、第2図は、対象者Aが全話時間の67%を利用し、遠距離音 声Bが話した時間の3ozを利用したことを示す。これら2つのグラフは、遠距 離の音声は緑の休止の数が多くかつ休止全体の数が少ないという点で、対象者A の音声よりも韻律学的に優れていることを示し、従って、緑の指示ランプ35A は点灯し、一方、対象者の音声に関しては、黄の指示ランプ36が点灯し、休止 の数が多いことを示している0表示パネルにおいて休止持続時間の増加によって 示されるように、対象者には、赤から黄、緑というように休止持続時間の望まし い増加があった。インタビュー者にも、赤から黄、緑へ休止持続時間の同じよう な望ましい増加が見られ、更に、韻律学的にも優れかつ緑の指示ランプが点灯し ているので、休止期間と休止率との相関関係が最良のものとなっていた。更に、 インタビュー者は、対象者を自分の躊躇休止持続時間に合せながら滑らかさを高 く維持するようして対象者との良好な関係を確立するとともに、安心感を与える 対話を行なうことができた。これは、インタビュー者が電話で、重い憂欝症にか かっていたり、自殺素因を有する対象者に話しかけている医者である場合に特に 重要なものとなる。
第8図のグラフIHは、グラフ190の対象者よりも躊躇しがちな対象者の対話 における躊躇による休止を示すグラフである。この場合にも、種々の休止に、赤 または黄のコー ドが付されており、少なくとも一回の躊躇による休止がない場 合には、対話中に何らの瞬間(minute)もないので、その後の休止のどれ にも緑のコードが付されなかった。従って、表示パネルの緑、黄及び赤の休止の 持続時間の表示においては、緑のコードの休止に関して休止の持続時間のディジ タル表示は何もないことになる。黄のコードの休止は平均して約1.66であり 、赤のコードの休止は持続時間が平均して約1.76秒となる。更にまた、6分 よりも短い対話において休止は全部で13回であり、分当り2回よりも休止率が 大きいから、赤の指示ランプ37が点灯することになる。
対象者が第2図の表示パネルをながめ、赤いコードのランプ37または37また は37Aが点灯していることがわかると、通常の場合には、表示パネルの緑のレ ベル支持ランプ41及び41Aが点灯するとともに、他人の緑の支持ランプ35 または35Aが点灯する。これにより、対象者は、緑の光によって囲まれる赤い 光を観察することができる。緑の光が赤の光を縁取ることにより、対象者は赤の 光の認識が容易となり、赤即ち不満足なコードであることを知ることができる。
この光の縁取りの生理学的根拠は、視覚皮質における反対の細胞である。
第7図は本発明の変更例を示すもので、変更された形態の神経支配応答装置20 1が示されている。この変更例では、二Å以上の人がこの装置を利用することが できる。音声入力は、先生と焼入かの生徒がいる教室において使用されるような 、全方向マイクロホン203のごとき適宜の音声源からライン202に供給され る。
ライン202は、音声信号を音声パターンプロセッサ204へ導き、ここで、特 定の人の話している声が、例えば、ディジタル的に処理され、調整コンピュータ 205へ送られ、ここで、記憶装置206からの送られる予め記憶されている声 紋(voice print)と比較される。声紋を記憶するこのような記憶装 置は、コンピュータ2゜5に人の話を識別する手段を提供するように予め形成す ることができる0次に、出力は、複数の出力ライン207の所定の1つに現れ、 複数のANDゲー) 20Bの各一方の入力部へ供給される。これらのANDゲ ートのもう一方の入力部は、例えば第3及び5図の回路とすることができるアナ ログプロセッサ209の出方部へそれぞれ接続することができる。そして、所定 の出方ライン207により、特定のANDゲートが複数のディジタルプロセッサ 210の対応するものに接続され、信号が供給されることになる。このようにし て、大きなグループにおける各人の休止の持続時間と休止率の測定と表示とが行 なわれることになる。
第6及び8A図は手動の筆記具を示し、本発明の好ましい実施例においては、ボ ールペン部とインク供給部とを備えるように図示さている。ペンを使用して筆記 を行なうと、紙にかかる圧力が、インク供給カートリッジによって圧力ドランス デューサ84に伝達され、取付はケーブル85からの電気信号を神経支配応答装 置2゜へ供給する。筆記具はまた、緊張したナイロン繊維87によってチューブ 98の内側に支持された塊状部材(ma−ss)8Gを有する加速度計を備えて いる。チューブの内壁の4つの異なる部分には、筆記具が側方へ加速されると塊 状部材98が接触するようになっているフィルム88が配設されている。これら のフィルムは、塊状部材が接触すると電圧信号を発生するように、圧電性を有し ている・これらの圧電フィルムは、ポリ弗化ビニリデンからつくることができる 。この加速器からの信号は・取付は電気ケーブル95を介して神経支配応答装置 20へ導くことができる。神経支配応答装置に対するトランスデユーサ入力部と してこの加速器を使用することにより、この筆記具91を、途切れまたは休止を 測定するのに使用することができる。多くの場合、人間が署名している場合には 、署名が著しく習慣的なものであっても、また、そら(by rote)で行な われたとしても、署名中には1回以上の休止がある。署名におけるファーストネ ームとセカンドネームとの間には、少なくとも1回の休止があるのが普通である 。筆記具91は、神経支配応答装置20を非言語神経(motor)活動に使用 する例である。プロー力領(Broca’s Arear)のわずか後方の前頭 葉にある神経皮質は、自動車を運転する場合にような対価の脚及び腕の運動及び 筆記する場合に利用される手の動きを行なわせる解剖基質(anato−mic  5ubstrate)である。これらの複雑な仕事をするためには、左右の半 球の補足的な作用が必要となる。先行米国特許第3,983,535号には、ペ ンの圧力と加速に基づき署名を確認する装置が開示されている0本発明は、筆記 において生ずる休止を利用することができるようにしたものである。これにより 、署名の確認の正確度を著しく高めることができる。圧力ドランスデューサ84 は、署名を行なう場合の開始時と終了時とを定めることができ、加速器8B−9 9は、署名を行なっている場合の個々の休止の長さを定めることができる。署名 中の手−脳一手による処理時間は、lOOミリ秒程度である。筆記具のこのよう な使用においては、分当り4回よりも多い回数の途切れ(赤い光)と分当り4回 以下の途切れとの間の差として測定される半球間の伝達時間は、2乃至6ミリ秒 程度であると考えられる。
署名の確認の正確度は、100ミリ秒を越える筆記中の休止回数が時間基準で2 回以上の頻度のレベルで分類された休止プロフィル(pause p’rofi le)によって改善することができる0例えば、芸術家タイプの人は、ファース トネームの最初の文字を飾り書きし、次に休止し、その後は中断することなく残 りの署名を行なう。
ある人は、ファーストネームとセカンドネームとの間で、最初の休止よりも短い 時間の休止を行なう、従って、双方の休止を比較すると、2回目の休止に対する 最初の休止の比率比較(ratiometric comparison)は、 常にオーバータイム(over time)となる、上記の場合は双方とも、署 名は著しく滑らかに行なわれ、時間基準の休止の間隔により、最初のケースは緑 の光となり、2番目の場合は祿または黄の光となる。恒常的に赤い光のモードに ある人は、ファーストネームとセカンドネームとの間に著しく長い休止があり、 これと比較すると、各ネーム内での休止は短い、従って、完全な休止の持続時間 は各個人の疲労にともなってオーバータイムを変化させるが、比率比較は一定に 保持されると考えられるので、各人の署名の確認の正確度を高めるのに、比率比 較を利用することができる。
署名と人の音声はいずれも、相互通信媒体としての言語に近い役割を有するので 、署名を行なう場合の途切れまたは休止は、人の音声における途切れと同様のも のである。従って、これらの途切れは、署名確認用のペンの場合でも、音声の滑 らかさをみる監視装置の場合でも、人間の応答の有効な手段である。この比率法 はまた、話しにおける言葉内の休止(within−vordspeecb p ause)の比較分析に適用して、音節の波形と振幅(米国特許第4,519, 094号)、文章の文法構成及び言葉ρ内容のほかに、話しを理解する第4番目 のレベルを得ることもできる。
第9図は、本発明の修正例である神経支配応答装置215を示し、この修正例で は、装置215は対象のペダル操作即ち足の応答に対応するようになっている。
装置215は、唯1人の人間に応答する人間内応答装置であるが、各人の手と左 右の足の応答を二重、三重または四重に測定し、表示することもできる。装置2 15はステアリングホイール、アクセル21B及びブレーキペダル217とを有 する自動車または自動車のシミュレータとともに使用するようになっている。従 って、これは、自動または手動のシフトトランスミッションを有する自動車に適 している。手動の場合には、自動車またはシミュレータは更に、クラッチペダル 218を有する。アクセルペダル216は、ポテンショメータ219の可動素子 にリンク結合され、かつ、コンデンサ220と抵抗221 とからなる微分器に 接続されて、アクセルペダルの設定におけるわずかな変化により、約6ボルトの 平均バイアスレベルに対して加減されるシャープなスパイク(spike)が生 ずるようにしている。これは、トランジスタ222において増幅され、一対の微 分器に供給される。第1の微分器はコンデンサ223と抵抗224とを有し、バ ッファゲート225更にはORゲート228に接続されている。トランジスタ2 22の第2の出力部は、コンデンサ227及び抵抗228とを有する微分器に接 続され、信号はインバータゲー)229.次いでORゲート22Bに供給される 。トランジスタ222の入力部に供給されたスパイクは増幅されて、その出力部 で正または負のパルス(pulsate)波形となる。バッファゲート225は 、抵抗230及び抵抗224とによってしきい値の直ぐ下のレベルにバイアスさ れ、正になるパルス波形だけをORゲート226へ導く。インバータゲート22 9は、負になるパルス波形信号だけをORゲートへ導くように、抵抗231 と 抵抗228とによりしきい値の直ぐ上にバイアスされる。バッファゲート225 からくる信号と同じに、信号が正になるように信号を判定する。かくして、出力 ライン232にはアクセルの信号が現れ、速度を増減させる方向へのアクセルの わずかな動キニ関し正の論理的な真の信号を与える。
ブレーキペダル217は、別の電気的な瞬間閉止スイッチを作動させることがで きるが、ベレーキライトスイッチ233から操作してブレーキライト234を作 動させることができるようにするのが、好都合である・このブレーキライトのフ ィラメントが焼失する場合には、任意の抵抗235をブレーキライトと並列に接 地させることができる。ブレーキライトスイッチ233からの信号は、緩衝とレ ベルシフトのための二重反転が行なわれるように2つのインバータゲート236 と237とに供6合される。このようにして、ブレーキペダル217の作動また は不作動の信号は出力ライン238に現れ、これは、第1図の回路のマイクロプ ロセッサへのB信号入力と考えることができる。アクセル出力ラインからの信号 は、第1図のマイクロプロセッサに対するA信号と考えることができる。ライン 232及び238のこれら2つの信号ORゲート239の入力部へ供給され、ゲ ート239の出力部からは割込み信号が供給され、マイクロプロセッサに警報を 出す。
装置215を、手動のシフトトランスミッションを有する自動車とともに使用す るときは、クラッチ作動信号が提供される。クラッチペダルは、クラッチが離脱 すると瞬間閉止スイッチ242を作動させるように接続されている。スイッチ2 42からの信号は、2つのインバータゲート243及び244に導かれ、出力ラ イン245に現れる。これは、第1図のマイクロプロセッサへのC信号と考える ことができる。このラインは、割込み信号用のORゲート239の入力部にも接 続されている。
ORゲート246.247及び248には、各対をなす出力ライン232,23 8.238,245.及び232,245が接続され、第1図のマイクロプロセ ッサヘ、別の入力AまたはB、BまたはC;及びCまたはAを供給する。第1図 に示すような、アクセル応答マイクロプロセッサは、ORゲート247のアクセ ル信号Aから入力TOを、B+C信号から入力T1を得るようになる。ブレーキ 応答マイクロプロセッサは、ORゲート248のブレーキ信号Bからの入力TO とArc信号からの入力TIを得るようになる。
この回路は、運転者が運転をしているとき、または自動車シミュレータで試験を 受けているときには、情報を表示せず、点火スイッチを切ったときだけ表示を行 なうようにして、運転または試験中に運転者を混乱させないようにするのが好ま しい。情報の表示は、第2図に示すパネル33のような表示パネルに行なうこと ができる。アクセルの正または負の作動は、近距離表示パネル30に表示され、 ブレーキの作動は遠距離パネル30Aに表示されるようにすることができる。こ れら2つのパネルと同様な第3のパネルに、クラッチの作動を表示させることが できる。第4の表示パネルに、ステアリングホイールの動作を表示させることが できる。デュアル表示用にかつ運転の終了時に5つのレジスタ(registe r)を使用することができ、これらのレジスタは(1)全運転時間、(2)アク セルからアクセルへ(accelerator−to−accelerator ) ヘの動作、(3)ブレーキからブレーキへの動作、(0アクセルからアクセ ルへの全時間、及び(5)ブレーキからブレーキへの全時間のデータを得ること ができる。三重表示を利用する場合には、更に別のレジスタを利用して、(6) クラッチからクラッチへの動作、(7)アクセルからクラッチへの動作、(8) クラ−2チからアクセルへの動作、(9)ブレーキからクラクチへの動作、及び (lO)クラッチからブレーキへの動作に関するデータを得ることができる。四 重表示の場合には、更に別のレジスタにより、アクセル、ブレーキ及びクラッチ とステアリングホイールとの相互作用に関するデータを得るようにする。
これらのレジスタを拡張することにより、表示パネル33の3つのディジタル読 取り部45.46及び47における表示の複数の時間調節された割込み量の範囲 内にあるものとして、時間と動作とを記憶することができるようになる。最後の 計算において、動作時間を動作数で除することにより、各動作当りの平均時間を 得ることができる。第10図は、ステアリングホイールを神経支配の応答、即ち 、運転者の手の動きによって動かすようにした神経支配応答装置270が示され ている。ステアリングホイール271は、第9図の神経支配応答装置215と同 様な回路におけるポテンショメータ272の可動素子に接続されている。ポテン ショメータは、12ポルトのような自動車電圧源に接続され、ステアリングホイ ールが駆動されると、信号がコンデンサ273に供給されかつ抵抗によって増幅 されて正になるパルスまたは負になるパルスとされ、このパルスはバッフアゲ− )275またはインバータゲート278を介してORゲート277へ導かれる。
このようにして、ステアリングホイールの右または左への動きにより、ORゲー トからパルス出力が得られる。この信号は、81図に示すのと同様なマイクロプ ロセッサへ導かれる。マイクロプロセッサの出力は第1図の出力装置30へ送ら れ、この装置は、例えば、赤、黄及び緑のランプ35.36及び37を作動させ るように第2図に示すような装置とすることができる。
あるいは、マイクロプロセッサの赤、黄及び緑の出力ライン291 、292及 び293を第11図に示す音声合成回路に接続することもできる。これら3つの 出力ライン291 、282及び233は、言葉合成器のモジュール238に接 続される。EPROM 300には、「クラッチはやさしく」、「燃料効率を考 えて速度を落して下さい」、「ブレーキの使用頻度を少なくすると燃費が向上す る」 「ステアリングの動きを少なくすると乗りごこちが良くなる」 「クラッ チまたはブレーキの極度の駆使は必要以上の摩耗を招く」などの、数多くのディ ジタルエンコードされたメツセージを予めエンコードし、ておくことができる。
言葉合成器モジュール298は、このディジタルエンコードされたメツセージか ら種々の組合された音節に適正な抑揚、タイミング、周波数及びピッチを整えて 、理解し易い言葉を形成する。次に・これは、演算増幅器303 、304及び 305を備えたディジタルフィルタ302を介して出力ライン301に導かれ、 更に音量調節器30Bへ供給されてから、パワー増幅器307によって増幅され る。増幅器はこれをスピーカ308へ供給する。電圧調整器309と310は調 整された電圧をモジュール299とEPROM 300へ供給する。このように 構成された回路298により、注意または不満足コードが、対象者1例えば、自 動車の運転者を混乱させるおそれのある視覚表示によってではなく、合成音声に よって対象者に与えられる。EPROM 300には音声メツセージをディジタ ルエンコードすることができ、このメツセージは運転者の脳の左半球によって理 解される。 EPROM 300は、音声メツセージに対して最初にあるいは背 景音楽として、調子のよいメロディをエンコードすることもでき、これは脳の右 半球に反応して脳の半球の入力をバランスさせ、これにより、音声メツセージは 、運転者にとって一層受入れ易いものとなる。第21図に示すこの回路全体は、 ナショナル・セミコンダクタ社から購入することができ、印刷回路板に装着され る。
神経支配応答装置20は、神経支配の応答における途切れまたは休止を測定する ことができるように、別の態様で使用、することができる。例えば、ヘリコプタ のパイロットが風防ガラスから見ることができる光景のシミュレーションを、ヘ リコプタのシミュレータの訓練度の前にある大形のスクリーンに映すようにした ヘリコプタシミュレータ即ち訓練装置に使用することができる。また、被訓練者 の右目の前方に接近して、半透明の小さいスクリーンを置き、これに可能性のあ る危険な状況を投影する。パイロット被訓練者は、ヘリコプタのシミュレータの 制御に関し、音声で応答することができ、また手及び足の動きによっても応答す ることができる。後頭部における半球間の伝達時間は14乃至18.6ミリ秒程 度であることがわかった。これが、完全な脳梁伝達において行なわれる両側の後 頭半球部の調和された機能を必要とする、集中した視覚注意に必要な時間である 。例えば、ヘリコプタのパイロットがビデオテープまたはレーザーディスクカセ ットによってシミュレータに映し出された実際の外の景色を見ると、視覚的な刺 激を受けて、より高い率の途切れ時間とより低い率の途切れ時間との間の差とし て計算される半球間の伝達時間の上記値を引出すものと考えられる。
更に、第1図の表示装置30として、第12図に示すようなオシロスコープまた はその他のビデオ装置を使用することができる。これにより、右側へ向けて路上 力へ傾斜する線または曲線のドツトの列が形成される。
二Å以上の人間の神経支配応答を同時に表示することもでき、この場合には、会 話の相手のドツトが最初の人のドツトとは異なってマークされ、例えば、円、方 形または菱形の中心を通ってX方向へマークされる。
ドツトが緑で点灯される場合は、分当り100 ミリ秒の途切れが1回以下であ ることを示し、ドツトが黄で点灯される場合には、分当り100ミリ秒の途切れ が2回程度あることを示すものとなる。ドツトがピンクから鮮明な赤までの種々 の色合いの赤(第12図では、鮮明な赤に接近するにつれて次第に間隔の狭くな る平行線で示される)で点灯される場合には、分当りの100 ミリ秒の途切れ が3乃至10回あったことを示す、第12図において、円311、方形312及 び菱形313は、時間基準での種々のレベルの誰何(cha l 1enge) を示す、ヘリコプタシミュレータの場合には、これは3次元誰何のレベルを示し 、対話の場合には、話相手の割込み、音の強さまたは他の声の特徴を示すものと することができる。
時間基準、例えば、話される言葉の経過時間に基すいて監視される言葉内の休止 は、米国特許第4,519,094号に記載されているように、音声路(voc al tract)の特徴と音節の強さの相違とに基づく言葉の確認の正確性を 高めることができる。通常の言葉間(be tween−word)の休止のプ ロフィルと比較することにより、言葉間の休止を人為的に強調する現在の必要性 [ビジネスウィーク(Business Week) 、1985年9月23日 、第40−41頁lを実質上低減することができる。
第1乃至12図に示され、本発明に従って構成された実施可能な回路の場合、回 路素子とその値は、次の通R1100メグオーム R46,R4710キロオー ムR21キロオーム R48,R5012ttR3580オーム R4910t t R438tt R51,R52220ttR52,2キロオーム R53,R5 410ttR8,R710/I R55,R58220//R838オーム R 2O,R57100ttR92,2メグオーム R5O1メグオームRIO,R 1110キロオーム R601,5キロオームR124,7// R81Ll  /1 1?13.R1410// REi2 2.2 ttR15150/l R83 22/I RIB 4? tt R84,R857,5ttR1? 82 // REi6  10 ttR18220/f R8710オーム R19,R2038/I 57 50キロオームR2118// 70 100 メグオームR22330// 7? 22キロオームR23,R2410tt  78 1 ttR25220// 81 5 、8 ttR28,R2710t t 82 5.t3 ttR2810tt 83 B 80オームR29B、8  // H4,7メグオームR30100/f 221 12キロオームR31 10tt 224,231 100 ttR32H// 228,230 22 0 ttR3318// PI 50 1/ R34,R351/I R210tt R38’15 // 219 100 ttR42120オーム 235 10  ttR45220キロオーム 2 ? 2 100 tt306 .50 / 1 コン デンサ 値 −一1五−一 タイプ CI O,1マイクロ 電話増幅器21A LM 307Nフアラツド 演算増 幅器52.53 LM 387NG2 .001 tt 演算増幅器85.E1 7 LM 387NC310// 演算増幅器?2,75,78 LM338C 4、C5,1/l F/V24 LM331C810// pP 29 IN置  8748−8G? 、1 tt 表示器45−4? HP 50827433 C82// Q79.?9A 2N4401C9,CIo 、0047 //  Q222 2N 4401G11 .0047 tt ゲ − ト 27 14 070CI2 .01 // ゲ − ) 225,275 CD 4010C 13,C14−1tt ゲ − ト 229,23Ei、237 CD4009 G15 .0058 tt ゲ − ト 243,244,276 CD400 9G1B 、002 tt ゲ − ト 228.239 74 C32C1?  、001 tt ゲ − ト 2413,247,248 74C32C18 ,CIL 、1 tt ゲ − )277 74 G 32G20 500ピコ フア 演算増幅器303.304.305ラツド LM 324 G21 .1マイクロ 演算増幅器307 LM 324フアラツド 電圧調整 器309 LM 7808C22,1// 電圧調整器310 LM 7805 C2B、C2710/l 299 MM 54104C28,C29,5/l  EPROM 300 MM 2718C3020ピロフアラツド C3150// C3222マイクロフアラツド、25ポルトC33,C344,7tt 、10  ttC35、C3B 、 1マイクロファラッドC3B、C:40 .01  // C371000ピコファラッド C39,41,42,1マイクロフアラツドC43,05// C44250// 、IEiポルト 220.223,227 .5 // 273 .5. tt 第1図の全体ブロック図及び$2.6.7.9,10.11及び12図の変更例 かられかるように、本発明の神経支配応答装置及び方法によれば、2Å以上の相 互に関連する人間または1人の人間による2つ以上の同様な応答を比較すること により、2つ以上のレベルにおいて神経支配の効率を測定することができる。第 2及び7図の音声の滑らかさの場合には、暉員の訓練において通信技術を教え、 人間どうしの相互の影響を評価するように、組織の発展を図る目的に使用するこ とができる。テレタイプライタのキーなどを利用する指の器用さの点からきき腕 (handedness)を評価するのは、人間内の評価である。また、自動車 のステアリング、加速及び減速における神経支配の応答の不安定さについての評 価は、自動車または自動車のシミュレータにおける運転者の訓練に利用すること ができる。更に、燃料効率及びブレーキの使用の制限について運転手の認識を高 めるように使用することもできる。第2図に示すような表示パネルが第9及び1 o図の装置とともに使用されるときには、ブレーキペダルの割込みが左側に表示 され、アクセルペダルの作動が右側に表示される。また、表示装置が三重装置で あると、クラッチの作動が更に左側に表示される。四重表示装置の場合には、ス テアリングホイールの動きも表示される。
神経支配の応答における途切れは、所定の神経支配の応答によって定められる所 定の時間間隔における監視されるあらゆる神経支配に応答の不存在として定義す ることができる。ペダル単独の場合には、これは、他のペダルの干渉的な動きの ない、対象とするペダルの動きとして定義される。ステアリングホイールの場合 には、途切れは、他の監視を受ける自動車の制御部の干渉的な動きのない、対象 となる自動車の制御部の動きとして定義される。この場合には、装置は、スクー ルバスの「フライトレコーダ」として作用して、運転者の誤りを確認することに より、運転者の精神的な抑圧及び冠状動脈の異常をきたす行為、例えば、自殺及 び心臓発作の感受率を測定するように利用することができる。これらの状態は、 ステアリングホイールの頻繁な動きによって明らかにされる。装置はまた、燃料 効率に対する運転者の貢献度を査定するのに使用することができる。即ち、アク セルを疲れさせたり、ブレーキペダルを必要以上に作動してブレーキの摩耗を早 めているかどうかをみることができる。非効率で、著しく危険なレーンジャンピ ング(lane jump−Lng)はステアリングホイールの頻繁な動きによ って明らかにすることができる。カーブの通り抜けの失敗は、頻繁なかつ異常に 長いステアリングホイールの動きによって明らかにすることができる。好ましく は、表示は、点火プラグを止めて運転を完了した後に表示を行なうことにより、 途中で運転者を混乱させないようにするのが好ましい。
例えば1人間の音声における高い途切れ率は、冠状動脈の異常反応の徴候であり 、脈動的なホルモンの分泌を招き、血液中のグルコース及び人体のインシュリン の要求に影響を及ぼすに至る6従って、余分なインシュリンの投与をしばしば必 要とする糖尿病患者の場合には、不満足な即ち「赤」のコードにより、注入され たインシュリンポンプの作動がトリガされ、有益な生体学的フィードバックを対 象者に速やかに行なわせることができる。通常の注入式のインシュリンポンプは 、現在は、そのメモリの中にアルゴリズム的に組込まれるインシュリン注入のプ ロフィルを有しているが、これはマイクロプロセッサ28によって定められる異 なるストレスのレベルにより修正することができる。
従って、ポンプの分配プログラムを修正するように使用することができる。
第1乃至5図の実施例においては、神経支配応答システムは、音声応答システム であり、第8図は、躊躇による休止の幾つかの可能性のあるパターンを示してい る。第8図のグラフ189には、数多くの赤のコードの休止がある。緑、黄及び 赤のコードの休止は、それぞれ、満足、注意及び不満足の休止率を示すものであ る。本発明の装置は、脳の半球の機能を評価するの有用と考えられる言葉の休止 の頻度と持続時間を測定しかつ表示するマイクロプロセッサ法を導入している。
休止または途切れの頻度は左側の半球によって考慮され、一方、休止の持続時間 は右側の半球によって考慮される0例えば、ストロークによる、左側のプロー力 領に損傷が起こると、頻繁な休止が生じ、一方、精神運動の減退を伴なう内因性 抑欝症は、長い休止によって明らかにされ、右側の半球から生ずる。
脳の左側と右側の半球の調和の取れた相互作用は、休止の持続期間を変えること によって躊躇の率を低減させる能力として測定される。最大の適合性は、頻度と 持続時間との間の逆相関関係によって示される。これは1式に基づくものであり 、頻度かける持続時間は一定となり、即ち、有限量の休止時間で十分な配慮を行 なうことができる。
音声の抑揚を幾つかの短い休止から、より少ない再発性の長い休止へ変えること は、言葉にリズムと感情のいろどりを付与する。言葉の感情成分は韻律と呼ばれ 、右側の脳の機能である。
右側の脳に損傷を有する患者は、しばしば、言語の叙述的な即ち左側の脳の成分 をつかさどるが感情成分はつかさどらない能力のアブロソディア(aproso dia)を示す。
かくして、本発明は、滑らかさの3つのレベルにおける左側の脳の機能と、3つ のレベルにおける右側の脳の機能を測定することができる。低いレベルの滑らか さから注意のレベルの滑らかさ、更に高いレベルの滑らかさにかけて、休止の持 続時間の段階的減少と比較される段階的増加がある場合には、高度の韻律が存在 することが考えられる。抑欝症にかかっている人の場合には、休止のパターンは 、第8図のグラフに示すようなものとなる。従って、韻律を高めるためには、患 者は、休止の持続時間を延長して考えをまとめ、次に、休止することなく、ある 時間話すのが良いことになる。これにより、黄と緑のコードの休止の数が増加し 、赤のコードの休止の数が減少し、対象者の話は滑らかになる。装置を心臓病の 患者が使用しかつスイッチ42をモノローブの位置に作動させて、モノローブの モードで使用しているときには、使用禁止のスイッチを開いて、赤の支持ランプ 37を使用禁止にする。この使用禁止スイッチは、パネルの裏側に配置するとと もに、医者がOFFの位置に作動するようにすることにより、心臓病の患者は、 自分が赤のコードの休止状態に常にいることを知ることができないようにするこ とができる。装置の運転者の回路は、クロスポイン) (cr−oss−pai nt )マルチプレクサを利用するので、7つのセグメントを有する表示装置の 特定のセグメントは並列に接続され、赤の指示ランプ37は、陰極に対する最後 の復帰接続が行なわれる前の、列の最後のものとなる。次に、使用禁止スイッチ は、この列の、赤の指示ランプ37の直前に配置される。この使用禁止スイッチ により、赤の光に過度におびえる患者に最適な韻律にだけ焦点を当てることがで きる。更に、モノローブスイッチ42により、心臓発作のある患者即ち発作の起 こる患者は、対話において訓練することができるだけでなく、自身によっても訓 練することができる。
対話をひとつの装置とみなすと、各話し手からの少なくとも1つの値を利用して 、赤から黄、黄から緑の持続期間の段階的な増加を意味するものとして、クロス 韻律(cross−prosody)という新しい言葉を定義することができる 。これにより、韻律を得るのに双方のパートナ−のスコア(score)を考慮 することができるので、集中的な職員の訓練において協力を得ることができ、か くして、一方のパートナ−がきびきびしていると考えるペースを緩めることがで きる。従って、効率のレベルが増加するにつれて、パートナ−の休止の持続期間 を一層近いものにすることができ、人間どうしの調和が図られる。
同様な装置を使用して、少なくとも500回の電話の使用を検討したところ、躊 躇による休止の平均持続時間は1.5秒±173秒であることがわかった。各人 によって、この平均はかなり変動するものである0本発明の装置を使用して、教 師と生徒との間の基本的な関係を確立することができる。生徒を、同様なペース の動きをする教師と合せるように、サブグループに分けることができる。ゆっく りとしたペースの教師と早いペースの生徒は不安になり、逆の場合には、生徒は 点数を取ることができなくなる。モノローブモードでは、生徒は、自己開発のた めに装置を使用することができる・第7図の声紋回路を使用すると、教師は意見 を生徒に聞かせることができる。これは、ディジタルプロセッサのグループの最 後のディジタルプロセッサにおいて示されるように、第7図のモノローブモード において実行することができる。
本発明の装置と方法は、高位、中位及び低位の冠状動脈の危険レベルにおいて休 止持続時間を識別し、デュアル表示フォーマットにおいて優勢な休止持続時間を 調整して、95パーセントの信頼レベルで人間どうしのペースの調和で定め、0 .33秒の休止持続時間の標準偏差を有する1、5秒の規範的サンプル平均を与 えることができる。
本発明は、上記説明だけでなく、請求の範囲の記載も含む。本発明を、好ましい 形態においである程度詳細に説明してきたが、好ましい形態の上記記載は単なる 例示であって、回路の詳細及び回路の組合せと配列において数多くの変更を、請 求の範囲に記載した本発明の精神と範囲とから逸脱することなく行なうことがで きるものである。
補正書の写しく翻訳文)稈出書(特許法第184条の7第1項)FIG、 12 補正された請求の範囲 1、脳の左右の半球に感覚入力を受ける対象者の少な前記分類手段は平均途切れ 率を100ミリ秒よりも短い応答のレベルと100 ミリ秒よりも長い応答のレ ベルとに分類することを特徴とする請求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
3、前記圧力ドランスデューサは対象者の筆記応答の前記所定の部分の開始と終 了とを定めて筆記の部分と部分と間の休止を定めるように前記率手段に接続され ていることを特徴とする請求の範囲第2項に記載の人間応答装置。
4、前記トランスデユーサ手段は声紋処理及び識別手段を有することを特徴とす る請求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
5、信号発生器から第2の種類の信号を受けるように作動することができる第2 のトランスデユーサ手段を備え、前記最初に記載したトランスデユーサ手段は対 象者の脳の応答から前記第2の種類の信号に生ずる第1の種類の信号を受けるよ うに作動することができることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の人間応答 装置。
6、途切れ率の平均レベルを指示する手段を備えることを特徴とする請求の範囲 第1項に記載の人間応答装置。
7、前記指示手段は複数の途切れ率指示器と、該指示器を頂部に配置された最も 低い途切れ率の指示器と路上下方向に整合して並置する手段とを備えることを特 徴とする請求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
国際調査報告

Claims (25)

    【特許請求の範囲】
  1. 1.脳の左右の半球に感覚入力を受ける対象者の少なくとも1種類の監視される 神経支配の応答に応答するトランスデューサと、 対象者の前記種類の所定の神経支配の応答間の途切れの連続的な発生を測定する ように前記トランスデューサに接続された途切れ手段と、 対象者の所定の神経支配の応答の所定の部分における途切れの平均率を測定する ように前記途切れ手段に接続された率手段と、 途切れの平均率を応答の少なくとも2つのレベルのうちの一方に分類する分類手 段と、 少なくとも2つの率のレベルのそれぞれについて各途切れの平均持続時間を指示 する手段との組合せからなり 各途切れは所定の神経支配の応答によって定められる所定の時間間隔における前 記少なくとも1種類の監視される神経支配の応答の欠如として定義されることを 特徴とする対象者の神経支配の応答間の途切れの率を測定する人間応答装置。
  2. 2.前記トランスデューサ手段は前記対象者が動かすことができる手動の筆記具 に接続された加速度計を備え、 前記途切れ手段はべンの動きにおける休止の発生を測定し、 前記分類手段は平均途切れ率を100ミリ秒よりも短い応答のレベルと100ミ リ秒よりも長い応答のレベルとに分類することを特徴とする請求の範囲第1項に 記載の人間応答装置。
  3. 3.前記率手段は対象者の筆記応答の前記所定の部分の開始と終了とを定めるよ うに前記率手段に圧力トランスデューサを備えることを特徴とする請求の範囲第 2項に記載の人間応答装置。
  4. 4.前記トランスデューサ手段は声紋処理及び識別手段を有することを特徴とす る請求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
  5. 5.信号発生器から第2の種類の信号を受けるように作動することができる第2 のトランスデューサ手段を備え、前記最初に記載したトランスデューサ手段は対 象者の脳の応答から前記第2の種類の信号に生ずる第1の種類の信号を受けるよ うに作動することができることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の人間応答 装置。
  6. 6.途切れ率の平均レベルを指示する手段を備えることを特徴とする請求の範囲 第1項に記載の人間応答装置。
  7. 7.前記指示手段は複数の途切れ率指示器と、該指示器を頂部に配置された最も 低い途切れ率の指示器と略上下方向に整合して並置する手段とを備えることを特 徴とする請求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
  8. 8.前記途切れは自動車または自動車のシミュレータの制御部の応答の中にある ことを特徴とする請求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
  9. 9.前記指示手段は連絡し合っている二人の人間のそれぞれに関する途切れの平 均持続時間を指示する手段を備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の 人間応答装置。
  10. 10.二人の人間の一方は近距離の人間であり、他方は遠距離に位置し、かつ、 前記指示手段は近距離の人間と他方の人間の応答を、近距離の人間の応答が他方 の人間の応答の左になるように表示パネルに指示する手段を備えることを特徴と する請求の範囲第9項に記載の人間応答装置。
  11. 11.二人の人間のそれぞれに対する入力信号レベル指示器を備え、前記指示手 段は二人の人間のそれぞれについて平均途切れ率指示器を有することを特徴とす る請求の範囲第9項に記載の人間応答装置。
  12. 12.前記神経支配の相互連絡は音声によるものであり前記トランスデューサは アナログ音声信号を得るように前記音声に応答するものであり、しかも前記アナ ログ信号をディジタル信号に変換して前記アナログ信号に対応する前記ディジタ ル信号をコンピュータに供給する手段を備えることを特徴とする請求の範囲第9 項に記載の人間応答装置。
  13. 13.二人の人間は対面して位置し、前記トランスデューサ手段は各人について 別のマイクロホンを備え、マイクロホンは接近してかつ背中合せに配置されてい ることを特徴とする請求の範囲第9項に記載の人間応答装置。
  14. 14.前記神経支配の相互連絡は音声によるものであり前記トランスデューサ手 段の出力部に接続されかつ飽和コンパレータと周波数−アナログ変換手段とを有 するるシャープな段付帯域手段を備えることを特徴とする請求の範囲第9項に記 載の人間応答装置。
  15. 15.前記トランスデューサ手段は対象者の話しに応答することを特徴とする請 求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
  16. 16.前記トランスデューサ手段は対象者が連絡をとっている他の人間の神経支 配の出力に応答し、前記途切れ手段は対象者の神経支配の出力によって定あられ る再考の統合非通信によって規定される約1秒よりも長い持続時間の途切れを定 めるようにトランスデューサ手段に接続されていることを特徴とする請求の範囲 第1項に記載の人間応答装置。
  17. 17.前記トランスデューサ手段は対象者の音声と対話している相手の音声とに 応答するように接続され、前記途切れ手段は対象者の話しにおける継続する躊躇 による休止のそれぞれの発生を測定し、各躊躇による休止は対話での対象者の話 しにおける1秒以上の連続した沈黙として定義されるものであり、前記率手段は 前記相手との対話での対象者の話しにおける躊躇による休止の頻度を測定し、前 記指示手段は休止の持続時間の数値表示と関連した満足、注意及び不満足の信号 コードを有し、更に前記率及び分類手段の出力部に接続され、しかも0乃至約1 .5、約1.2乃至2及び2よりも大きい分当りの休止の数に応じてそれぞれ満 足、注意及び不満足の信号コードの1つだけを強調しかつ0乃至約1.5、約1 .2乃至2及び2よりも大きい分当りの休止の数の範囲にそれぞれ該当する躊躇 による休止の平均持続時間を示すように前記指示手段に出力部が接続されている マイクロプロセッサを備えることを特徴とする請求の範囲第1項に記載の人間応 答装置。
  18. 18.後頭葉半球間の伝達時間が約14乃至17ミリ秒であることを特徴とする 請求の範囲第1項に記載の人間応答装置。
  19. 19.対象者の神経支配の応答における複数の途切れのそれぞれの発生を測定す る工程と、 応答の所定の時間部分における途切れの平均率を測定する工程と、 途切れを少なくとも2つの率のレベルに分類する工程と、 少なくとも2つに率のレベルの他方に対して優勢な途切れの率のレベルとかかる レベルの平均途切れ持続時間とをはっきりと意識させるように人間のセンサに指 示する工程とを備え、 各途切れは応答の連続性の欠如として定義されることを特徴とする人間の神経支 配の応答の途切れの頻度と持続時間とを測定する方法。
  20. 20.神経支配の応答は口頭による応答であり、前記測定工程は言葉全体のうち 時間基準で監視される話し言葉の中の途切れを測定することを特徴とする請求の 範囲第19項に記載の方法。
  21. 21.前記神経支配の応答は自動車または自動車のシミュレータにおける制御部 の動きであることを特徴とする請求の範囲第19項に記載の方法。
  22. 22.連絡し合う二人の人間のそれぞれに関し神経支配の応答を測定する工程を 備えることを特徴とする請求の範囲第19項に記載の方法。
  23. 23.リアルタイムで接近して、一方の人間の他方の人間に対する内部経験を周 辺感知から中心感知へ変える工程を備えることを特徴とする請求の範囲第22項 に記載の方法。
  24. 24.前記測定工程は対象者による手動筆記の部分における途切れを測定するも のであり、各筆記の途切れは約100ミリ秒を越える時間における筆記具の動き における途切れであることを特徴とする請求の範囲第19項に記載の方法。
  25. 25.前記測定工程は 対象者の話しによって定められる対話を行ないかつ躊躇による休止のような途切 れのそれぞれの長さが約1秒を越えるときに該途切れを設定しながら、対象者の 話しにおける1つ以上の途切の長さを測定する工程と、 躊躇による休止のない約1分を越える話しの後に生ずる前記対象者の話しにおけ る躊躇による休止の満足コードを与える工程と、 対話のいずれか1分において生ずる第2の躊躇による休止の注意コードを与える 工程と、 分当り約1乃至2回の躊躇による休止の平均を示す注意指示器の実行を開始する 工程とを備え、前記指示工程は前記対象者の満足コードの休止と注意コードの休 止のうち優勢なものの平均持続時間を表示する工程を備えることを特徴とする請 求の範囲第19項に記載の方法。
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