JPH078297B2

JPH078297B2 - 脳波誘導装置

Info

Publication number: JPH078297B2
Application number: JP1121498A
Authority: JP
Inventors: 光男安士
Original assignee: Pioneer Corp
Current assignee: Pioneer Corp
Priority date: 1989-05-17
Filing date: 1989-05-17
Publication date: 1995-02-01
Anticipated expiration: 2010-02-01
Also published as: JPH02302270A

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〕

人間の脳波のその生理的・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。例えば、リラックス状
態にあるときはα波（約８〜13Hz）が多く発生し、活動
状態にあるときはβ波（約14〜30Hz）が多く発生し、眠
たくなったときなどにはθ波（約４〜7Hz）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
なり易い。

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、使用者個々
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、簡単な回路
構成により、何らの予備的学習の必要なしに目的の脳波
を効率良く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〕

上記目的を達成するため、本発明の脳波誘導装置は、身
体の生理的変化を検出する手段と、該検出信号中から誘
導する脳波に対応する周波数帯域成分のみを通過させる
第１の帯域フィルタと、該第１の帯域フィルタの出力信
号によってパルス幅変調した信号レベル一定な信号を発
生するパルス幅変調手段と、該パルス幅変調手段の出力
する信号中から誘導する脳波に対応する周波数帯域成分
のみを通過させる第２の帯域フィルタと、該第２の帯域
フィルタの出力信号を所定の身体刺激信号に変換して使
用者に与える身体刺激手段とを備えたことを特徴とす
る。

なお、上記検出すべき身体の生理的変化としては一般的
には脳波が最も適しているが、この他に脳波と同等の性
質を有する生理的変化、例えば、脳磁界、皮膚電位、皮
膚振動、皮膚抵抗などを利用することができる。また、
身体刺激信号としては、光刺激、音刺激、電気刺激、振
動刺激などの種々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。この引き込み現象は、誘導
される脳波と外部から与える刺激信号の位相とが同期す
るほどその誘導効果が大きくなる。本発明はこのような
生体の特性を利用したものである。

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，脳磁界の場合には頭部に、皮膚電
位，皮膚振動，皮膚抵抗などの場合には腕などの所定の
位置に取り付けられる。

同様に、身体刺激手段も、所定の位置、例えば光刺激の
場合には使用者の眼前に、音刺激の場合には耳近傍に、
電気刺激や振動刺激の場合には腕などの身体所定位置に
取り付けられる。

生理的変化を検出する手段により使用者の身体から所定
の生理的変化信号が検出されると、この検出信号は第１
の帯域フィルタにおいて誘導を目的とする脳波に対応す
る周波数帯域成分のみが選択され、パルス幅変調手段へ
送られる。

パルス幅変調手段は、上記第１の帯域フィルタから送ら
れてくる信号に基づいてパルス幅変調を行い、入力信号
に従ってそのパルス幅が変わる信号レベル一定な信号を
発生する。したがって、このパルス幅変調手段から出力
される信号は第１の帯域フィルタから送られてくる信
号、すなわち、検出された生理的変化信号中の誘導を目
的とする脳波に対応する信号成分にその位相がほぼ一致
した信号となる。

第２の帯域フィルタは、上記信号中から誘導を目的とす
る脳波に対応する所定の周波数帯域成分のみを選択的に
通過せしめ、身体刺激手段へ送る。そして、身体刺激手
段は、該第２の帯域フィルタから送られてくる出力信号
を所定の身体刺激信号に変換し、使用者へフィードバッ
クする。

使用者は上記身体刺激信号により目的の脳波を誘導さ
れ、この誘導された脳波に対応する身体の生理的変化信
号は再び生理的変化を検出する手段により検出され、以
後同様の動作が繰り返される。

したがって、本発明装置による脳波の誘導が開始される
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、この閉ループ内を、誘導を目的とする脳
波に対応する信号成分とほば位相の同期した信号のみが
循環するようになる。この結果、この位相同期した循環
信号の引き込み作用により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。

〔実施例〕

以下、図面を参照して本発明の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す。この実施
例は、身体から検出する生理的変化として脳波を、また
身体刺激信号として光刺激を用いた場合の例である。図
中、1a,1bは使用者の頭部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1a,1bでピックアップした
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は第１の帯域フィルタ、５はパルス幅
変調回路、６は第２の帯域フィルタ、７は光刺激装置で
ある。

上記第１および第２の帯域フィルタ4,6は電極1a,1bでピ
ックアップした脳波信号中から誘導を目的とする脳波に
対応する周波数帯域成分のみを選択的に通過させるフィ
ルタであり、例えばα波を誘導する場合には８〜13Hz、
θ波を誘導する場合には４〜7Hz、β波を誘導する場合
には14〜30Hzなどに、その通過帯域特性が設定される。

パルス幅変調回路５は、帯域フィルタ４から送られてく
る脳波信号によりパルス幅変調した信号レベル一定な方
形波信号を発生する回路であり、最も簡単には、例えば
第２図に示す周知のコンパレータを採用すればよい。

また、光刺激装置７は、第２の帯域フィルタ６の出力信
号の振幅変化に同期し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
路から構成されている。

光刺激装置７と前記電極1a,1bは、例えばヘッドバンド
などに組み込まれ、ヘッドバンドを頭部に装着したとき
に、電極1a,1bが頭部２の所定の位置に接触するととも
に、光刺激装置７の発光素子が眼前所定の位置となるよ
うに工夫されている。

進んで、第３図を参照し、α波を誘導する場合を例に採
ってその動作を説明する。なお、第３図の各波形（ａ）
〜（ｃ）は、第１図中の（ａ）〜（ｃ）位置の波形に対
応するものである。

使用者がヘッドバンドを頭部に着け、装置のスイッチを
ONすると、電極1a,1bは脳波をピックアップして生体ア
ンプ３に送る。この脳波信号（第３図（ａ））は、生体
アンプ３で増幅された後、第１の帯域フィルタ４におい
てα波の周波数帯域成分のみが選択され、パルス幅変調
回路５へ送られる。

パルス幅変調回路５は、上記第１の帯域フィルタ４から
送られてくるα波信号を用いてパルス幅変調し、第３図
（ｂ）に示すように、そのパルス幅W_Pがα波信号に従っ
て変わる信号レベル一定な方形波信号を発生する。した
がって、この方形波信号は入力してくるα波信号とその
位相がほぼ一致した信号となる。

第２の帯域フィルタ６は、上記パルス幅変調回路５から
送られてくる方形波信号中から目的とするα波に対応す
る８〜13Hzの周波数成分のみを抽出し、第３図（ｃ）に
示すような波形信号として光刺激装置７へ送る。

光刺激装置７は、上記第２の帯域フィルタ６の出力信号
を用いてLEDなどの発光素子を点滅制御し、この点滅光
によって使用者を光刺激し、目的とするα波を誘導す
る。

そして、上記光刺激によって誘導されたα波は再び電極
1a,1bによりピックアップされ、以後上記と同様の動作
が繰り返される。

したがって、本発明装置による脳波の誘導が開始される
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。このため、この閉ループ内にはα波の
信号成分のみが循環するようになり、しかもその循環信
号は電極1a,1bでピックアップした使用者自身のα波に
ほぼ位相の同期した波形信号となる。この結果、光刺激
装置から使用者へフィードバックされる刺激光の点滅位
相も使用者自身のα波にほぼ同期したものとなり、その
引き込み作用により目的のα波が強力かつ速やかに誘導
される。

第４図に上記実施例における脳波誘導の実測波形を示
す。なお、各波形（ａ）〜（ｃ）は第１図中の（ａ）〜
（ｃ）位置の波形に対応している。

この第４図（ａ）〜（ｃ）の各波形を見れば明らかなよ
うに、電極1a,1bでピックアップした脳波と、パルス幅
変調回路５の出力する方形波信号と、第２の帯域フィル
タ６の出力信号の三者の位相がほぼ一致していることが
分かる。したがって、脳波の引き込み作用も強力となる
ことが理解される。

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4,6の通過帯域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を用いたが、脳波
と同等の性質を有する脳磁界，皮膚電位、皮膚振動、皮
膚抵抗などを利用することもできる。さらに、身体刺激
信号として光刺激を用いたが、音刺激、電気刺激、振動
刺激などを利用することもできる。

〔発明の効果〕

以上述べたところから明らかなように、本発明によると
きは、パルス幅変調を利用し、目的とする脳波にほぼ位
相の一致した刺激信号を作って目的の脳波を誘導するよ
うにしたので、簡単な回路構成でありながら、従来のよ
うな学習の必要なしに、目的とする脳波を強力かつ速や
かに誘導することができる。

さらに、検出した生理的変化信号中の誘導を目的とする
脳波に対応する信号成分を一旦信号レベル一定な信号に
変換しているため、検出される身体の生理的変化信号の
強度が変動しても安定した脳波の誘導を行うことができ
る。

また、誘導される脳波の強度が大きいため、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
時間に亘って誘導脳波が出続けるなど、種々の優れた効
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、第２図は上記実施例におけるパルス幅変調回路の具体的
な回路例図、第３図は上記実施例の動作説明図、第４図は上記実施例における脳波誘導の実測波形図であ
る。 1a,1b……電極、２……頭部、３……生体アンプ、４…
…第１の帯域フィルタ、５……パルス幅変調回路、６…
…第２の帯域フィルタ、７……光刺激装置。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】身体の生理的変化を検出する手段と、該検出信号中から誘導する脳波に対応する周波数帯域成
分のみを通過させる第１の帯域フィルタと、該第１の帯域フィルタの出力信号によってパルス幅変調
した信号レベル一定な信号を発生するパルス幅変調手段
と、該パルス幅変調手段の出力する信号中から誘導する脳波
に対応する周波数帯域成分のみを通過させる第２の帯域
フィルタと、該第２の帯域フィルタの出力信号を所定の身体刺激信号
に変換して使用者に与える身体刺激手段とを備えたこと
を特徴とする脳波誘導装置。