JP2005279286A - Ｆｍθを誘導する可聴音とその発生方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ヒトに聴かせることにより、人為的にＦｍθを誘導し得る可聴音と、その可聴音を人為的に発生させる方法を提供することを課題とする。
【解決手段】 可聴域の低周波に周波数約２０ヘルツ以下の超低周波が重畳した変調波を含んでなるＦｍθを誘導する可聴音と、可聴域の低周波を周波数約２０ヘルツ以下の超低周波で振幅変調し、得られる低周波に超低周波が重畳してなる変調波を含む電気信号を電気音響変換することを特徴とするＦｍθを誘導する可聴音の発生方法とを提供することにより上記課題を解決する。
【選択図】 図１

Description

この発明は、ヒトの脳波におけるＦｍθを誘導する可聴音と、その可聴音を発生させる方法に関するものである。

大脳皮質や頭皮上の相違する２点間に観察される電位差は「脳波」と呼ばれ、心身の状態に対応する独特の波形、律動を有している。脳波は、律動の周期に依って、通常、α波、β波、θ波及びδ波の４波に分類される。このうち、周期８乃至１３ヘルツのα波は、心身が弛緩するにつれて、強く、広範囲に連続して出現するようになる。周期１８乃至３０ヘルツのβ波は、逆に、心身が緊張するにつれ、強く、広範囲に出現するようになる。周期４乃至８ヘルツのθ波と周期４ヘルツ未満のδ波は入睡眠に関連する脳波であり、入眠時にはθ波が強く現われ、睡眠が深くなるにつれてδ波が優勢になると言われている。非特許文献１に見られるように、θ波のうちでも、成人の前頭正中部付近に観察される６乃至７ヘルツの優勢なθ律動は「Ｆｍθ」と呼ばれ、精神作業に深く関与すると言われている。精神作業しているヒトの脳波を分析すると、作業者の前頭正中部付近にＦｍθが出現しているのが観察され、その強度と分布は、作業者の注意力や集中力が高まれば高まるほど、強く、広範囲に出現するようになる。

このように、Ｆｍθが注意・集中力と密接な関係を有していることから、何等かの方法で人為的にＦｍθを誘導できれば、作業者の注意力や集中力を向上でき、作業の効率や精度を改善できると期待される。しかしながら、これまで、人為的にＦｍθを誘導し得る装置や方法は全く知られていなかった。
イノウエ等『ジ・イー・イー・ジー・オブ・メンタル・アクティビティーズ』、第１３６〜１４８頁（１９８８年）

斯かる状況に鑑み、この発明の目的は、ヒトに聴かせることにより、人為的にＦｍθを誘導し得る可聴音を提供することにある。

この発明の別の目的は、斯かる可聴音を人為的に発生させる方法を提供することにある。

本発明者が斯かる課題を解決し得る手段について鋭意研究したところ、可聴域の低周波に周波数約２０ヘルツ以下の超低周波が重畳した変調波を含む可聴音は、ヒトに聴かせると、Ｆｍθの出現をより強く、広範囲に誘導することを見出した。この発明は斯かる新規な知見に基づくものであり、可聴域の低周波に周波数約２０ヘルツ以下の超低周波が重畳してなる変調波を含んでなるＦｍθを誘導する可聴音を要旨とするものである。

本発明者が斯かる可聴音を人為的に発生させる方法についても研究したところ、斯かる可聴音は、可聴域の低周波を周波数約２０ヘルツ以下の超低周波で振幅変調し、得られる低周波に超低周波が重畳してなる変調波を含む電気信号を電気音響変換することにより、比較的容易に得られることが判明した。すなわち、この発明は、可聴域の低周波を周波数約２０ヘルツ以下の超低周波で振幅変調し、得られる低周波に超低周波が重畳してなる変調波を含む電気信号を電気音響変換することを特徴とするＦｍθを誘導する可聴音の発生方法を要旨とするものである。

この発明の可聴音は、ヒトに聴かせると、その脳波におけるＦｍθの出現を促す。とりわけ、超低周波の周波数が約２乃至１０ヘルツの範囲にあるときには、Ｆｍθのみならず、α波の出現をも促す。

この発明による可聴音の発生方法は、斯かる可聴音を人為的に発生させるためのものであり、可聴域の低周波を周波数約２０ヘルツ以下の超低周波で振幅変調すると、前者の低周波に後者の超低周波が重畳してなる変調波を含む電気信号が得られる。この電気信号は、電気音響変換することにより、前記変調波を含む可聴音を与える。

以下、実施例、実験例などによりこの発明を詳細に説明すると、この発明でいう変調波とは、可聴域の低周波に周波数約２０ヘルツ以下の超低周波が重畳してなるものである。斯かる低周波としては、通常、超低周波の周波数を越え、約２０，０００ヘルツを越えない周波数の適宜波形の連続波やパルス波が使われる。本発明者が健常者を対象に種々試験したところ、低周波の周波数が約６，０００ヘルツを越えると、被検者の一部が聴き取り難さや軽微な不快感を訴えることがあった。実際には、超低周波の周波数や再生装置の周波数特性などを勘案すると、通常、約５０乃至３，０００ヘルツ、望ましくは、約１００乃至５００ヘルツ、さらに望ましくは、約１２０乃至２００ヘルツに設定するのがよい。波形についても種々試験したところ、正弦波のような連続波や、例えば、鋸状波、方形波、三角波、矩形波などのパルス波であって、パルスの持続時間が比較的長いものが好適であった。一方、超低周波には、周波数約２０ヘルツ以下、通常、約２乃至１０ヘルツの連続波若しくはパルス波が望ましく、また、その波形は、低周波の場合と同様、正弦波のような連続波や、持続時間の比較的長いパルス波が好適である。

斯かる変調波を発生するには、通常、変調波発生回路と呼ばれる電気回路が使われ、この変調波発生回路は、例えば、可聴域の低周波を発生する第一の発振回路と、周波数約２０ヘルツ以下の超低周波を発生する第二の発振回路と、それら発振回路の出力端に接続された入力端を有し、前者の低周波を後者の超低周波で変調する振幅変調回路、位相変調回路、周波数変調回路又はパルス変調回路などの変調回路を含んでなる。普通一般には、第一の発振回路で発生させた低周波を第二の発振回路で発生させた超低周波により変調回路において振幅変調し、前者の低周波に後者の超低周波が重畳してなる変調波を含む電気信号を得る。これら発振回路や変調回路における回路構成や回路素子については、変調回路の出力端に現われる変調波が前記要件を満たす限りにおいて、特に制限を設けないが、通常一般には、トランジスタ、電界効果トランジスタ及び／又は集積回路を中心に構成される。変調回路の出力自体が低かったり、変調回路の出力端と電気音響変換器とがインピーダンス的に整合しないなどの理由により、変調回路のみでは電気音響変換器を実質的に付勢し得ない場合には、変調回路と電気音響変換器との間に適宜の増幅器や整合回路などを介挿することを妨げない。

斯くして得られる変調波は、超低周波が低周波を包絡したような波形を有しており、低周波の電圧値が超低周波の周波数に応じて周期的に変動する。本発明者が、Ｆｍθ誘導能と副作用ということに着目し、健常者を対象に当該変調波の変調度を種々変えて試験したところ、変調度が約３０乃至１００％、望ましくは、約６０乃至９０％の範囲にあるときに、不快感などの副作用を惹起することなく、最高レベルのＦｍθを誘導することができた。変調波の最適変調度や変調波における低周波及び超低周波の最適周波数は、個々の対象者に依って若干相違するのが通例であるから、各個の対象者が最適の変調度や周波数の可聴音を聴けるよう、変調波発生回路にこれら変調度や周波数を一定の範囲内で調節できる機能を設けるのが望ましい。

ところで、この発明による可聴音は、いわゆる「１／ｆゆらぎ」を付加すると、Ｆｍθ誘導能が顕著に高まる。すなわち、可聴音の出現頻度、持続時間、周波数及び／又は強度を１／ｆゆらぎ則にしたがって変動させるときには、当該変調波に基づく可聴音と１／ｆゆらぎ則による変動とが相乗的に作用し、何れか一方のみでは容易に達成できない程度にＦｍθの出現を促すことが判明した。とりわけ、脳波、心拍数、血圧、呼吸、体温を始めとする生体現象の長期的変動からサンプリングした１／ｆゆらぎを有する系列は極めて有用であり、斯かる系列に基づいて可聴音の出現頻度、持続時間、周波数及び／又は強度を変動させるときには、僅少の刺激量で極めて高レベルのＦｍθを誘導でき、しかも、それが刺激後も長時間持続する。これは、ヒトの生体現象における長期的変動からサンプリングした１／ｆゆらぎを有する系列には、神経系に代表される生体制御機構に関する多くの重要な情報が含まれており、その情報は、聴覚を通じて知覚させると、Ｆｍθの出現促進にことのほか効果的に作用し、この発明による可聴音の生理作用を相乗的に高める結果であると理解される。可聴音に斯かる変動を付与するには、例えば、前記したような系列をマイクロコンピュータに記憶させておき、そこから取り出した擬似１／ｆゆらぎ系列を含む電気信号をインターフェースを介して前記発振回路や変調回路に供給して制御すればよい。

さて、前記のようにして得られる電気信号は電気音響変換器に供給され、そこで当該変調波を含む可聴音に変換される。この発明でいう可聴音とは、ヒトが聴覚器官により知覚し得る音波を意味し、したがって、ここでいう電気音響変換器とは、前記電気信号を当該変調波を含む音波に変換する手段ということになる。個々の電気音響変換器としては、例えば、動電スピーカ、電磁スピーカなどの電磁型変換器や静電スピーカ、圧電スピーカなどの静電型変換器、あるいは、これらを適宜組合せたものなどが挙げられる。電気音響変換器の動作原理、形状・形態、大きさについては特に制限がなく、対象者がその聴覚を通じて当該変調波を知覚し得るものである限り、何れもこの発明で使用することができる。この発明の可聴音を発生する装置を携帯して使用する場合には、小形ヘッドホンやイヤホンが好適である。

変調波発生回路で発生させた変調波を電気音響変換器に供給する方法であるが、斯かる方法は二種類に大別され、その一つは、変調波発生回路と電気音響変換器をケーブル等により直接接続する有線方式である。この方式においては、通常、対象者又はその補助者が、対象者が実際に聴く場所で変調波発生回路を含む電気的構成部分を操作する。いま一つの方式は、変調波発生回路を含む電気的構成部分と電気音響変換器を含む電気的構成部分とを別個に構成し、変調波発生回路の出力を無線通信や光通信などにより後者の電気的構成部分に供給する無線方式である。無線方式においては、通常、補助者が、対象者が実際に聴く場所とはやや離れた場所で前者の電気的構成部分を操作することとなる。Ｆｍθを誘導するということにおいては、何れの方式を採用しても実質的な違いは無いけれども、後者の方式の場合には、複数の対象者を同時に可聴刺激するのが容易となり、しかも、無線の到達範囲内であれば、対象者が自由に移動できるという利点がある。

前述のようにして得られる変調波を含む電気信号は、磁気若しくは光学記録体に再生可能に記録することができる。斯かる記録体は、適宜再生装置で再生すると、元の変調波を含む電気信号を与え、その電気信号は、前記と同様にして電気音響変換すると、この発明による可聴音となる。この発明による可聴音の発生方法は、当然、斯かる態様をも包含するものとする。ここでいう記録体とは、通常、磁気テープ、磁気ディスクなどの磁気記録体や光ディスクなどの光学記録体を意味し、これら記録体に変調波を記録する方法は、使用する個々の記録体に応じた方法を採用すればよい。記録体が、例えば、コンパクトカセット方式の磁気テープである場合には、磁気ヘッドに接触させた状態で磁気テープを走行させ、その磁気ヘッドに変調波を含む電気信号を印加すればよい。記録体が、例えば、コンパクトディスクである場合には、変調波を含む電気信号を一旦デジタル信号に変換し、そのデジタル信号を光学読取可能に記録した原盤を作成する。そして、その原盤をもとにポリカーボネートなどのディスク原料をプレス加工すれば、変調波を光学記録したトラックを有するコンパクトディスクが得られる。記録体がビデオテープやビデオディスクなどの画像記録可能な記録体である場合には、この発明による変調波に加えて、Ｆｍθ及び／又はα波を誘導し得る画像を記録してもよい。

なお、この発明による可聴音は、片耳で聴いても両耳で聴いても、誘導されるＦｍθに実質的な違いがないので、上記記録方法はモノラル方式であってもステレオ方式であってもよい。但し、ステレオ方式による場合には、例えば、第一のトラックに変調波を記録する一方、第二のトラックに無変調の低周波を記録することができるので、使用に際しては、通常、変調波を記録した第一のトラックのみを聴くこととし、必要に応じて、両方のトラックをステレオ方式で聴けるようにしておけば、対象者は変調波と無変調の低周波とを適宜切り換えて聴くことができる。対象者に依っては、当該可聴音を長時間聴かせると、疲労感を感じたり可聴音への馴れが生じることがあり、上記のようにするときには、斯かる疲労感や馴れを最小限にすることができる。

斯くして得られる記録体は、適宜再生装置で再生すると、変調波を含む電気信号を与える。斯かる電気信号が得られる限り、再生装置そのものについて特に制限はなく、通常、業務乃至民生用のオーディオ・ビデオ装置が使用される。

次に、この発明による可聴音の投与方法について説明するに、使用目的にも依るが、一般に、この発明による可聴音は最初はやや強く、徐々に弱めていくのがよい。使用目的が精神作業時の注意力や集中力の向上にあるときには、必要に応じて、その都度その都度、作業前若しくは作業中に適当時間聴かせればよい。疾病等の予防・治療が目的の場合には、対象者の状態を注意深く観察しつつ、例えば、１日に１乃至３回、１回当たり最長２時間を目安に、毎週１乃至７日、１カ月乃至１年に亙って聴かせればよい。使用目的や対象者にも依るが、そのときの可聴音の音圧は、通常、約２０乃至９０ｄＢ、望ましくは、約３０乃至８０ｄＢとするのがよい。前述のとおり、この発明による可聴音は、片耳で聴いても両耳で聴いても、誘導されるＦｍθの強度や分布において実質的な違いがない。対象者にも依るが、この発明による可聴音には、長時間聴き続けると、その後はごく短時間聴くか、全く聴かなくてもＦｍθの出現を促す性質がある。斯かる対象者にとって、この発明の可聴音は、いわゆる「メンタルトレーニング」の手段としても有用である。なお、この発明の可聴音は、対象者においてＦｍθの出現を実質的に妨げない範囲で、変調波以外に、例えば、音楽等の適宜音響を含んでいてもよい。

以下、この発明による可聴音の発生方法を応用したＦｍθ誘導装置とＦｍθ誘導用記録体に係わる２〜３の実施例を示す。

〈Ｆｍθ誘導装置〉
図１に示すのは、この発明による可聴音を発生するＦｍθ誘導装置における電気的構成部分のブロックダイアグラムである。図中、Ｏ１及びＯ２は、それぞれ、第一の発振回路又は第二の発振回路であり、通常、オペアンプが使われる。第一の発振回路Ｏ１は、周波数約１５０ヘルツの正弦波を発生し、第二の発振回路Ｏ２は、正弦波波形を有する周波数約２乃至１０ヘルツの超低周波を発生する。第二の発振回路Ｏ２には可変抵抗器Ｖ１が設けられ、これを操作することにより、超低周波の周波数を約２乃至１０ヘルツの範囲で変えられるようになっている。Ｍは変調回路であり、その入力端には第一の発振回路Ｏ１と第二の発振回路Ｏ２の出力端が接続されており、前記低周波と超低周波はここで振幅変調され、その出力端には低周波に超低周波が重畳してなる変調波が導出される。変調回路Ｍに設けられた可変抵抗器Ｖ２は振幅変調の深度を調節するためのものであり、これを操作することにより、変調度約３０乃至１００％の範囲で変えることができる。第一の発振回路Ｏ１の出力端は切換スイッチＳを介して増幅回路Ａ１の入力端に、また、変調回路Ｍの出力端は第二の増幅回路Ａ２の入力端と切換スイッチＳにおける接点ｂに接続されている。第一及び第二の増幅回路Ａ１、Ａ２の出力端には、断接自在なコネクタＣを介して電気音響変換器としてのヘッドホンＰが接続されている。一対の増幅器Ａ１、Ａ２の入力端にそれぞれ設けられた可変抵抗器Ｖ３は、それら増幅器Ａ１、Ａ２に加える電気信号の大きさを変えることにより、ヘッドホンＰにおける左右のスピーカユニットから輻射される可聴音の大きさを調節するためのものである。一対の増幅器Ａ１、Ａ２の入力端間に交叉して設けられた可変抵抗器Ｖ４は、それら増幅器Ａ１、Ａ２に加える電気信号の大きさを加減することにより、ヘッドホンＰにおける左右のスピーカユニットから輻射される可聴音のバランスをとるためのものである。

本例の動作について説明するに、切換スイッチＳを接点ｂの位置にした状態で回路を始動させると、第一及び第二の発振回路Ｏ１、Ｏ２の出力が変調回路Ｍに供給される。両出力はここで混合され、振幅変調されて、変調回路Ｍの出力端には図２に示すような波形の変調波が導出される。図２に見られるように、この変調波には周波数約１５０ヘルツの正弦波に周波数約２乃至１０ヘルツの正弦波が重畳されている。変調回路Ｍの出力は増幅器Ａ１、Ａ２により増幅され、ヘッドホンＰにおける一対のスピーカユニットを付勢する。切換スイッチＳを接点ａに接続すると、変調波は増幅器Ａ２のみに供給され、増幅器Ａ１には、第一の発振回路Ｏ１が発生する周波数約１５０ヘルツの低周波が供給される。この場合には、ヘッドホンＰにおける一方のスピーカユニットからは変調波を含む可聴音が、また、もう一方のスピーカユニットからは無変調の正弦波を含む可聴音が輻射されることとなる。

本例は斯く構成されているので、対象者がその頭部にヘッドホンＰを装着した状態で動作させると、対象者の耳には周波数約１５０ヘルツの正弦波か、この正弦波に周波数約２乃至１０ヘルツの正弦波が重畳してなる変調波を含む可聴音を聴くことができる。

〈Ｆｍθ誘導装置〉
図３に示すのは、変調波発生回路の出力を無線方式により電気音響変換器に供給するＦｍθ誘導装置の電気的構成部分を示すブロックダイアグラムである。図中の符号Ｏ１、Ｏ２、Ｍ、Ｖ１乃至Ｖ４、Ｐ及びＣは、図１に示す実施例の場合と全く同じ回路乃至回路素子を参照するためのものであり、それらの使用目的、機能も実質同じである。

図３に示すように、本例は送信系統と受信系統からなる。送信系統においては、第一の発振回路Ｏ１、第二の発振回路Ｏ２及び変調回路Ｍで発生した変調波又は正弦波は、前の参考例と同様、切換スイッチＳを介してステレオ方式の周波数変調回路ＦＳＭの入力端に供給される。周波数変調回路ＦＳＭは、通常、前記入力端に印加される変調波乃至正弦波を増幅するための低周波増幅回路と、その低周波増幅回路の出力端に接続された入力端を有し、前記変調波乃至正弦波に基づいて周波数変調された高周波に変換する周波数変調回路などにより構成される。周波数変調回路ＦＳＭの出力端には、前記高周波を適宜増幅するための高周波電力増幅回路ＲＦＰの入力端が接続され、高周波電力増幅回路ＲＦＰの出力端には、高周波を輻射するための空中線ＡＮＴ１が接続されている。受信系統は、高周波を受信するための空中線ＡＮＴ２と、空中線ＡＮＴ２からの高周波電圧を元の変調波乃至正弦波を含む電気信号に復調するためのステレオ方式の受信回路ＦＳＲと、受信回路ＦＳＲの出力を可聴音に変換する電気音響変換器としてのヘッドホンＰを含んでなるものである。

本例の動作について説明すると、本例は斯く構成されているので、送信系統を動作させた状態で受信系統を始動させると、ヘッドホンＰにおける一対のスピーカユニットからは、周波数約１５０ヘルツの正弦波か、この正弦波に周波数約２乃至１０ヘルツの正弦波が重畳してなる変調波を含む可聴音が輻射される。

本例は斯く構成されているので、一つの送信系統に対して一又は複数の受信系統を用意し、これら受信系統を個々の対象者が携帯するとともに、そのヘッドホンＰを頭部に装着した状態で受信系統を動作させれば、この発明の可聴音を聴くことができる。本例は、比較的広い場所で、複数の対象者が同時に可聴音を聴くのに好適である。

〈Ｆｍθ誘導用記録体〉
本例は、再生すると、出現頻度と持続時間とが１／ｆゆらぎ則にしたがって変化する可聴音を与える磁気記録体を例示するものである。

斯かる可聴音を与える変調波を発生させるための電気回路手段につき、図４に基づいて説明すれば、図中、１はマイクロプロセッサであり、このマイクロプロセッサ１には頻度系列記録回路２、持続時間記録回路３及びクロック発振器４などが接続され、マイクロコンピュータを構成している。別途、５名の健常者（２０歳台の男性３名、女性２名）のＦｍθからサンプリングした１／ｆゆらぎを持つ２５例の時系列をもとにして、頻度については０乃至２０回／分を５段階に、また、持続時間については０乃至６０秒を６段階に等比的に分割し、頻度系列記憶回路２又は持続時間記憶回路３に記憶させてある。マイクロプロセッサ１は両者の記憶内容を参照しながらクロック発振器４からのクロックパルスを制御し、頻度系列と持続時間系列に対応するパルス列を発生する。マイクロプロセッサ１の記憶容量は限られているので、頻度系列、持続時間系列とも一定個数まで参照すると、再び元のデータに戻るようになっている。斯くして得られた一定個数の擬似不規則信号は、インターフェース５により、変調波発生回路６の１／ｆゆらぎ制御信号となる。変調波発生回路６は、周波数約１５０ヘルツの正弦波を発生する第一の発振回路と、周波数約８ヘルツの正弦波を発生する第二の発振回路と、それら発振回路の出力端に接続された入力端を有し、前者の正弦波を後者の正弦波で振幅変調する変調回路とを含んでなり、インターフェース５からの制御信号は変調波発生回路６における変調回路に印加され、その出力を制御する。変調波発生回路６における変調回路及び第一の発振回路の出力端は、ステレオ方式の磁気記録装置７における別々の入力端に接続されている。

この状態で全ての回路乃至装置を始動させ、オシロスコープにより変調波発生回路６の出力端に現われる波形を観察しながら、変調波の変調度を約８０％に調整するとともに、磁気記録装置７に装填したコンパクトカセット方式の磁気テープ８を４．８センチメートル／秒の速度で走行させ、周波数約１５０ヘルツの正弦波と、その正弦波に周波数約８ヘルツの正弦波が重畳してなる変調波を磁気テープ８における別々のトラックに記録した。なお、磁気テープ８には、テープ幅３．８１ミリメートルの通常品を使用した。

本例の記録体は、周波数約１５０ヘルツの正弦波を磁気記録したトラックと、その正弦波に周波数約８ヘルツの正弦波が重畳してなる変調波を磁気記録したトラックを有し、再生すると、上記正弦波か変調波を含む可聴音を与えた。本例の記録体は通常一般の再生装置で再生でき、しかも、取扱いや持ち運びも容易なことから、作業者が実際に精神作業する場所に再生装置とともに携帯し、作業中、必要に応じてこの発明による可聴音を聴くことができる。本例の記録体が与える可聴音は、その出現頻度及び持続時間が１／ｆゆらぎ則にしたがって変化するものであり、Ｆｍθ誘導能が極めて高いものである。

なお、本例では、可聴音の出現頻度と持続時間のみを１／ｆゆらぎ則にしたがって変化させているが、その何れか一方のみを１／ｆゆらぎ則にしたがって変化させ、他方を不規則に変化させるようにしたり、出現頻度と持続時間に加えて、低周波及び／又は超低周波の強度及び／又は周波数を一定の範囲内で１／ｆゆらぎ則にしたがって変化させてもよい。本例では、ヒトのＦｍθにおける長期的変動からサンプリングした系列を使用する例についてのみ具体的に言及したが、本発明者が、例えば、心拍数、血圧、呼吸、体温などの生体現象における長期的変動からサンプリングした系列について同様に実験したところ、Ｆｍθの場合とはやや劣るものの、ほぼ同等の結果が得られた。

〈Ｆｍθ誘導用記録体〉
周波数約１５０ヘルツの正弦波を発生する第一の発振器と、周波数約８ヘルツの正弦波を発生する第二の発振器と、増幅回路を内蔵する変調器と、ステレオ方式の磁気記録装置とを用意し、第一の発振器の出力端を変調器と磁気記録装置における入力端の一つに、第二の発振器の出力端を変調器の入力端に、変調器の出力端を磁気記録装置における残る入力端の一つに接続した。これら全ての装置を始動させ、変調器の出力端に現われる変調波の波形をオシロスコープで観察しながら、変調波の変調度を約８０％に調節した。この状態で磁気記録装置に装填したコンパクトカセット方式の磁気テープを４．８センチメートル／秒で走行させ、磁気テープにおけるトラックの一つに変調波を、もう一つのトラックに無変調の低周波、すなわち、周波数約１５０ヘルツの正弦波を記録した。なお、磁気テープには、テープ幅３．８１ミリメートルの通常品を使用した。

本例の記録体は、再生すると、周波数約１５０ヘルツの正弦波を含む可聴音と、図２に示すような、その正弦波に周波数約８ヘルツの正弦波が重畳してなる変調波を含む可聴音を与えた。本例の記録体は通常一般の再生装置で再生でき、しかも、取扱いや持ち運びも容易なことから、作業者が実際に精神作業する場所に再生装置とともに携帯し、作業中、必要に応じてこの発明による可聴音を聴くことができる。

〈Ｆｍθ誘導用記録体〉
本例は、再生すると、この発明による可聴音を与える光学記録体を例示する。本例においては、先ず、所定の変調波と無変調の低周波とをそれぞれ別のトラックに磁気記録した磁気テープを作製し、次に、この磁気テープを再生し、その再生出力を光学記録装置により市販の書込可能な光ディスクに光学記録した。

実施例３と同様にして、周波数約１５０ヘルツの正弦波と、その正弦波に周波数約８ヘルツの正弦波が重畳してなり、生体現象の長期的変動に基づく１／ｆゆらぎを有する変調波を発生させ、これらを磁気記録装置により磁気テープにおける別々のトラックにステレオ方式で８分間記録した。磁気テープには、テープ幅６．２５ミリメートルのオープンリール方式のものを使用し、記録時のテープ走行速度は１９センチメートル／秒に設定した。次に、実施例４とほぼ同様にして、周波数約１５０ヘルツの正弦波とその正弦波に周波数約２ヘルツ、１０ヘルツ、４ヘルツ、８ヘルツ、６ヘルツ、８ヘルツ、４ヘルツ又は１０ヘルツの正弦波が重畳してなる５種類の変調波をこの順番で周波数が変わる度に１０秒間の休止期間を置いてそれぞれ１分間発生させ、上記と同様にして前記磁気テープにおける残りの部分に記録した。なお、何れの変調波においても、その変調度は、実施例３や実施例４と同様、約８０％に設定し、また、変調波の休止期間中は他トラックにおける無変調の正弦波の記録も停止させた。

斯くして得られた磁気テープを磁気再生装置に装填し、その磁気再生装置の出力端をミキサーを介して通常一般の簡易型光学記録装置の入力端に接続した。光学記録装置にパイオニア株式会社が製造・販売する書込可能な８センチ光ディスク『ＣＤＭ−Ｖ８』を装填し、この状態で両装置を始動させ、磁気テープの再生出力を光ディスク上に記録した。なお、光学記録時のサンプリング周波数と量子化ビット数は、それぞれ、４４．１キロヘルツ、１６ビットとし、光ディスク上には、前半及び後半の変調波それぞれにつき、呼出サブコードを設けた。

斯くして得られる光学記録体は、周波数約１５０ヘルツの正弦波を記録したトラックと、その正弦波に周波数２乃至１０ヘルツの正弦波が重畳してなる変調波を記録したトラックを有し、再生すると、それら正弦波若しくは変調波を含む可聴音を与えた。本例の記録体は通常一般の再生装置で再生でき、しかも、取扱いや持ち運びも容易なことから、作業者が実際に精神作業をする場所に再生装置とともに携帯し、作業前若しくは作業中、必要に応じてこの発明による可聴音を聴くことができる。また、本例の記録体には、変調波毎に呼出サブコードが設けてあるので、作業者が自身、最も効果があると思う変調波だけを繰返し聴くのが容易である。

次に、実験例により、この発明の奏する効果について具体的に説明する。

＜実験例＞
精神神経疾患のない２０歳台の男女それぞれ５名を被検者とし、その頭部にステレオヘッドホンとともに、脳波計測用生体電極を『国際脳波学会連合標準電極配置法』にしたがって装着した。脳波計測用生体電極にはデータ処理装置を備えたＮＥＣ三栄株式会社が製造・販売する脳波計『１Ａ９７Ａ型』を、また、ステレオヘッドホンには超低周波の周波数範囲を若干拡大した以外、実施例４と同様に作製した記録体を装填した磁気再生装置を接続した。次に、先ず、可聴音を聴かせない状態で、被検者に精神作業としてクレペリン試験（連続一位加算作業）を１５分間負荷し、その間、被検者の脳波を検出し、増幅した後、ティアック株式会社が製造・販売するデータレコーダ『ＸＲ−７１０型』に記録した。前半の試験が終了した後、被検者を５分間休憩させ、今度は、可聴音を聴かせながら後半１５分間のクレペリン試験を負荷するとともに、その間、前記と同様にして被検者の脳波を検出し、得られたデータを増幅した後、データレコーダに記録した。なお、可聴音の音圧は、被検者の鼓膜上で約７０ｄＢになるように設定した。

試験終了後、データレコーダに記録したデータをＮＥＣ三栄株式会社が製造・販売するシグナルプロセッサ『７Ｔ１８Ａ型』により９回加算演算処理し、周波数解析した後、被検者１０名のＦｍθを平均して１分間当たりのトポグラフとして表示した。それとともに、前半、後半それぞれ１５分間に亙る精神作業中、被検者頭部におけるＦ３、Ｆｚ及びＦ４から導出したＦｍθにつき、前半１５分間及び後半１５分間についてそれぞれ１分間当たりの平均強度（マイクロボルト）を求め、得られた平均強度を部位毎に数１に代入してＦｍθ増加率（％）を計算した。これらトポグラフとＦｍθ増加率をもって、各可聴音のＦｍθ誘導能を判断する目安とした。結果を表１及び図５、図６に示す。

対照として、可聴音を全く聴かせない系（以下、「対照１」と言う。）と無変調波、すなわち、周波数約１５０ヘルツの正弦波のみを聴かせる系（以下、「対照２」と言う。）などを設け、これら対照についても前述と同様に試験した。

表１の結果から明らかなように、全ての可聴音が共通して周波数約１５０ヘルツの正弦波を含んでいながら、そのＦｍθ増加率には顕著な違いが認められた。すなわち、超低周波の周波数が約２０ヘルツ以下の範囲にあると、Ｆ３、Ｆｚ及びＦ４の全ての部位においてＦｍθ増加率が顕著に上昇し、導出部位に依っては対照１の約１３０％にも達することがあった。図５、図６のトポグラフも、この発明による可聴音を聴きながら精神作業すると、Ｆｍθが被検者の前頭正中部を中心に強く、広範囲に出現するようになったことを裏付けている。表１における対照３、対照４の結果に見られるように、超低周波の周波数が２０ヘルツを上回ると、Ｆｍθ増加率において対照１や対照２との有意差が認められなくなり、被検者に依っては軽微な不快感や集中力の低下を訴えたり、クレペリン試験の進捗に明らかな遅延が認められた。

以上の実験事実から、超低周波の周波数としては約２０ヘルツ以下、とりわけ、約２乃至１０ヘルツの範囲の適していることが理解される。データは示していないけれども、超低周波の周波数を８ヘルツ付近に固定する一方、低周波の周波数を５０乃至６，０００ヘルツの範囲で適宜変更しながら前記と同様に試験したところ、低周波の周波数が約１００乃至５００ヘルツのときにＦｍθ増加率が有意に上昇し、約１２０乃至２００ヘルツのときにピークに達した。また、周波数約１５０ヘルツの正弦波に周波数約８ヘルツの正弦波が重畳してなる可聴音につき、変調波の変調度を適宜変更しながら前記と同様に試験したところ、変調度が約３０乃至１００％のときに、Ｆｍθ増加率がピークに達した。正弦波以外に、鋸状波、方形波、三角波、矩形波などのパルス波についても試験したところ、持続時間が比較的長いパルスは、正弦波に比べるとやや劣るものの、ほぼ同等の結果が得られた。

別途、前記の被検者１０名を対象に、この発明による可聴音がα波の出現に及ぼす影響について試験した。すなわち、被検者の頭部に脳波測定用生体電極とステレオヘッドホンを装着させ、できるだけリラックスして閉眼座位した状態で６０分間に亙って周波数約１５０ヘルツの正弦波に周波数約８ヘルツの正弦波が重畳してなる変調波を含む可聴音を聴かせた。そして、その間、常法により脳波を測定し、増幅した後、データレコーダに記録した。試験終了後、記録したデータを周波数解析し、周期８乃至１０ヘルツのα波につき、測定開始直後から２０分間に亙り、５分間隔で１分間当たりのトポグラフとして表示した。３日後、同じ被検者を対象に、可聴音を聴かせなかった点を除き、全く同じ実験を行った。その結果、この発明による可聴音を聴かせると被検者のα波に顕著な変化が現われ、可聴音を聴かせないときのα波が図７に見られるとおりであったところ、この発明による可聴音を聴かせると、図８に見られるように、可聴音を聴かせ始めてから１５分間の時点で被検者の頭頂部を中心にα波が強く、極めて広範囲に出現しているのが認められた。それと同時に、β波の出現も顕著に抑制されていた。この傾向は、超低周波の周波数を約２乃至１０ヘルツの範囲で変えても概ね変わらなかった。

これらのことは、この発明による可聴音がＦｍθの出現を促すのみならず、α波の出現を促すと同時に、β波の出現を抑制する作用のあることを示唆している。前述のとおり、α波とβ波は、それぞれ心身の弛緩又は緊張に対応する脳波であることから、この発明による可聴音は、開眼して使用するとＦｍθを誘導して注意・集中力を高め、閉眼して使用すると心身を弛緩・安静化させるということになる。

前述のとおり、Ｆｍθは注意・集中力のよい指標であることから、本実験例の結果は、この発明による可聴音が、精神作業一般に使用して、使用者の注意・集中力を高め、精神作業の効率・精度を高水準に保つことを示唆していると言える。そして、このことは、クレペリン試験の進捗率（％）からも窺われ、表１に示すように、この発明による可聴音を聴かせた場合には、作業の進捗率が有意に高まっていた。

この発明の可聴音は、ヒトに聴かせると、その脳波におけるＦｍθの出現を促す。とりわけ、超低周波の周波数が約２乃至１０ヘルツの範囲にあるときには、Ｆｍθだけではなく、α波の出現をも促す。したがって、この発明の可聴音は、ヒトに聴かせることにより、Ｆｍθやα波が係わる心身の望ましい状態、すなわち、注意力や集中力の向上、さらには、心身の弛緩・安静化を促す。

このようなことから、この発明の可聴音は、注意力や集中力の向上に止どまらず、心身の弛緩・安静化が学習力、創作力の向上、さらには、例えば、ノイローゼ、精神衰弱症、心身症、躁欝症、慢性アルコール依存症などの精神疾患や、例えば、テレビ受像機、ビデオディスプレー、ＯＡ機器、自動車点火プラグなどから輻射される電磁波による、いわゆる、テクノストレスを含むストレス症一般による思考力、集中力、労働意欲の低下、不眠、倦怠感、脅迫観念、恐怖症、不充実感などの軽減や緩解に効果を発揮する。したがって、この発明による可聴音は、一般家庭、職場、競技場、学校、学習塾、教習所、訓練所、研究所、アトリエなどにおいては精神作業の効率・精度、学習力、学術研究力、創作力、あるいは、競技中の集中力を高める手段として、また、職場、診療所、病院、療養所などにおいてはストレスを始めとする各種精神疾患を予防・治療するための手段として有用である。対象者に依っては、この発明による可聴音を長期間聴き続けると、その後はごく短時間聴くか、全く聴かなくてもＦｍθの出現が促進させることがある。斯かる対象者にとって、この発明による可聴音は、いわゆる「メンタルトレーニング」の手段として有用である。そして、斯くも有用なる当該可聴音は、この発明による発生方法により、比較的容易に人為的に得ることができる。

このように、この発明は斯界に貢献すること誠に多大な、意義のある発明であると言える。

この発明の可聴音を発生するＦｍθ誘導装置における電気的構成部分のブロックダイアグラムである。 実施例１のＦｍθ誘導装置及び実施例４のＦｍθ誘導用記録体が与える可聴音の波形図である。 この発明の可聴音を発生する別のＦｍθ誘導装置における電気的構成部分のブロックダイアグラムである。 磁気記録体にこの発明による変調波等を記録するための電気系統を示すブロックダイアグラムである。 可聴音を聴かせることなく被検者に精神作業を負荷したときのＦｍθを示すトポグラフである。 この発明による可聴音を聴かせながら被検者に精神作業を負荷したときのＦｍθを示すトポグラフである。 可聴音を聴かせることなく被検者を閉眼座位させたときのα波を示すトポグラフである。 この発明による可聴音を聴かせながら被検者を閉眼座位させたときのα波を示すトポグラフである。

符号の説明

Ｏ１、Ｏ２ 発振回路
Ａ１、Ａ２ 増幅回路
Ｍ 変調回路
Ｖ１〜Ｖ４ 可変抵抗
Ｓ 切換スイッチ
Ｃ コネクタ
Ｐ ヘッドホン
ＦＳＭ 周波数変調回路
ＲＦＰ 高周波電力増幅回路
ＦＳＲ 受信回路
ＡＮＴ１、ＡＮＴ２ 空中線
１ マイクロプロセッサ
２ 頻度系列記憶回路
３ 持続系列記憶回路
４ クロック発振器
５ インターフェース
６ 変調波発生回路
７ 磁気記録装置
８ 磁気テープ

Claims (1)

1. 電気回路と、電気回路からの電気信号を可聴音に変換する電気音響変換手段とを含んでなり、その可聴音が周波数約２乃至１０ヘルツの一定周期で振幅が変化する周波数約１２０乃至２００ヘルツの低周波であることを特徴とするＦｍθ誘導装置。
   

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