JP2009082299A - Mental training system - Google Patents

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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a mental training system capable of training so as to control his/her own mental state by himself/herself. <P>SOLUTION: The mental training system includes: a detection means 1 for detecting an electrocardiogram, brain waves or the electrocardiogram and the brain waves; a signal processing means 2 for processing signals from the detection means; an evaluation means 3 for evaluating one or a plurality of mental states in response to a signal processing result; and an evaluated result display means 4 for continuously presenting a result of mental evaluation with time to a person to be measured in real time. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、さまざまな場面において、望ましい精神状態に自ら導くことができ、その結果、高いパフォーマンスを発揮することができるように、自らを訓練するシステムに関するものである。スポーツ選手のメンタルトレーニング、ストレス社会に対応できるように導くメンタルトレーニングなどに活用することができるメンタルトレーニングシステムに関する。   The present invention relates to a system for training itself so that it can lead to a desired mental state in various situations, and as a result, can exhibit high performance. The present invention relates to a mental training system that can be used for mental training of athletes, mental training that leads to a stressed society.

スポーツ選手は、大きな大会でもリラックスできて、本来持っている力を十分に発揮することにより、好記録を出すことができる。そのためには、緊張しやすい環境下でも、リラックスできることが重要である。緊張すると身体がかたくなり、本来の力を発揮できなくなる。大きな大会に繰り返し参加することにより、慣れることで緊張しにくくなり、リラックスすることができるようになるケースもある。しかし、日頃から、どんな場面でも緊張することなくリラックスできるように、自らコントロールできるように訓練していると失敗も少なくなる。   Athletes can relax even in a big tournament, and can make a good record by making full use of their original strength. To that end, it is important to be able to relax even in a tense environment. When you are nervous, your body will become harder and you will not be able to exert its original power. By participating repeatedly in large tournaments, there are cases where it becomes difficult to get nervous and relax as you get used to it. However, if you are trained to control yourself so that you can relax without being nervous in any situation, you will have fewer failures.

また、現代は、ストレス社会と言われているが、うつ病になったり、コミュニケーションが上手くできなかったり、落ち着きのない子供が増えたり、精神的な問題が大きく取り上げられている。原因は複雑ではあるが、自己のメンタル状態を上手くコントロールできないことも1つの原因である。自分が望むメンタル状態に、自力でコントロールすることができる訓練をすることで、さまざまなストレスにも適応できるようになる。   In addition, it is said that today is a stress society, but mental problems are greatly taken up, such as depression, inability to communicate, an increasing number of restless children. The cause is complex, but one of the reasons is that it is not possible to control one's mental state well. Training that allows you to control yourself to the mental state you want will help you adapt to various stresses.

一般的なメンタルトレーニングでは、呼吸統制をする場合や、イメージトレーニングをする場合が多い。例えば、深呼吸をすることで気分を落ち着かせることができる。また、過去の嬉しかったこと、成功体験などを思い浮かべることでポジティブな思考を持つことができる。あるいは、スポーツなどで自分が好記録を出すことをイメージすることで自信を持つことができる。これらの手法は各種試みられているが、リアルタイムで自分のメンタル状態を把握することはできない。また、メンタルトレーニングをした結果、上手く自己のメンタル状態をコントロールできているかどうかを知ることもできない。効果的にメンタルトレーニングを進めるためには、自己のメンタル状態がリアルタイムで把握でき、トレーニングした結果もリアルタイムで把握できることが必要であるが、そのようなトレーニングシステムはない。   In general mental training, respiratory control and image training are often performed. For example, you can calm yourself by taking a deep breath. Also, you can have positive thoughts by thinking about past joys and success experiences. Or, you can be confident by imagining yourself making good records in sports. Various attempts have been made for these methods, but it is impossible to grasp one's mental state in real time. Also, as a result of mental training, it is not possible to know whether or not you can control your mental state well. In order to advance mental training effectively, it is necessary to be able to grasp one's mental state in real time and the result of training in real time, but there is no such training system.

特許文献1には、機械作業中の作業者の満足感を脳波で計測し、作業者に満足感の状態をフィードバックし、さらには、機械へもフィードバックをかけることが記載されている。この方法は、脳波という生理データから満足感を評価する手法であるが、満足感という感覚は複合的な感覚であり、具体的なメンタル状態を評価することはできない。例えば、リラックスして満足なのか、眠気を生じることで満足なのか、覚醒していることで満足なのか、そのような具体的なメンタル状態は把握できない。   Patent Document 1 describes that a worker's satisfaction during machine work is measured by an electroencephalogram, the satisfaction state is fed back to the worker, and feedback is also given to the machine. This method is a method for evaluating satisfaction from physiological data such as brain waves. However, the sense of satisfaction is a complex sensation, and a specific mental state cannot be evaluated. For example, it is not possible to grasp such a specific mental state whether relaxed and satisfied, whether it is satisfied by generating sleepiness, or satisfied by being awake.

また、脳波から重要な生理情報を得ることができるが、それだけでは、具体的なメンタル状態を十分評価することは難しい。また、本特許は、作業者に満足感の状態をフィードバックすることができるが、それを知った作業者が自らの意思で自分の状態を変化させて、その効果を把握し、自分のメンタル状態をコントロールすることができるようなトレーニングシステムではない。
特開平10−262942
In addition, important physiological information can be obtained from the electroencephalogram, but it is difficult to sufficiently evaluate a specific mental state by itself. In addition, this patent can provide feedback to the worker about the state of satisfaction, but the worker who knows it can change his / her own state by his / her own intention to grasp the effect of his / her mental state. It is not a training system that can control.
JP-A-10-262942

特許文献2は、ゲームの操作速度(反応速度)と心理状態とACTH(副腎皮質刺激ホルモン)の生理データとの対応関係を把握して、心理状態を判定するシステムである。ACTHでストレスを評価することは一般的であるが、本特許の心理状態がどのような心理状態を把握するかは明確にされておらず、具体的でない。また、心理状態の判定結果をユーザーに知らせるシステムであるが、その結果を受けて、ユーザー自らがメンタル状態をコントロールして心理状態を変化させてその結果を確認できる、というトレーニングシステムではない。ACTHはリアルタイムで結果を出せる指標ではないので、技術的に困難だと思われる。また、ACTHでは、リラックス、覚醒、眠気、緊張などの、具体的なメンタル状態を評価することは難しい。   Patent Document 2 is a system that determines a psychological state by grasping a correspondence relationship between a game operation speed (response speed), a psychological state, and physiological data of ACTH (adrenocorticotropic hormone). Although it is common to evaluate stress by ACTH, what kind of psychological state the psychological state of this patent grasps is not clarified and is not concrete. Moreover, although it is a system which notifies a user of the determination result of a psychological state, it is not a training system which the user himself can control a mental state and can change the psychological state and can confirm the result based on the result. ACTH is not an index that can produce results in real time, so it seems technically difficult. In ACTH, it is difficult to evaluate specific mental states such as relaxation, awakening, drowsiness, and tension.

特開平2004−267296JP 2004-267296 A

特許文献3は、脳波を検出して、その脳波情報から快適性を評価し、判定結果に基づいて機器を制御するシステムである。脳波のみで、リラックス、覚醒を脳波で評価することができるとされているが、心電のデータを加えた方が、より精度が上がる。また、本特許は、快適性を評価した結果を受けて、機器を制御するシステムであり、自分で自己のメンタル状態を変化させ、その効果を把握するようなトレーニングシステムではない。
特開平8−71050
Patent Document 3 is a system that detects an electroencephalogram, evaluates comfort based on the electroencephalogram information, and controls a device based on a determination result. It is said that relaxation and wakefulness can be evaluated with brain waves only by brain waves, but the accuracy is improved by adding electrocardiographic data. In addition, this patent is a system that controls a device based on the result of evaluating comfort, and is not a training system that changes its own mental state and grasps its effect.
JP-A-8-71050

特許文献4は、自動車乗員のぼんやり度を運転者の視線の動きをCCDカメラで撮影し、画像解析した結果から判断し、ぼんやり度が高くなる警報を出力する装置である。メンタル状態は、「ぼんやり度」という具体的な内容であるが、生理データではなく、表情を撮影することにより評価する方法である。また、判断結果については、機械へのフィードバックであり、人がその結果を受けて自らのメンタル状態をコントロールすることを試みるものではない。
特開平8−290725
Patent Document 4 is an apparatus that outputs a warning indicating that the degree of blur is high by judging the degree of blur of an automobile occupant from the result of photographing the movement of the driver's line of sight with a CCD camera and analyzing the image. The mental state has a specific content of “blurring level”, but is a method of evaluating by photographing a facial expression instead of physiological data. The judgment result is feedback to the machine, and it does not attempt to control the mental state of the person based on the result.
JP-A-8-290725

特許文献5では、乳幼児の生理情報を計測し、心理状態を推定し、乳幼児に異変がおきたと判断された場合は、緊急通報手段で通報を行なうことができるシステムである。生理値は、脈拍を計測しており、眠たくて泣いている、あるいは、うつ伏せ寝で危険な状態にあるかどうか、などを判断することができる。判断結果を知らせることはできるが、人がその結果を受けて自らをコントロールすることを試みるものではない。
特開2004−181218
Patent Document 5 is a system that can measure physiological information of an infant, estimate a psychological state, and make a notification by an emergency notification unit when it is determined that an abnormality has occurred in the infant. The physiological value is based on the measurement of the pulse, and it can be determined whether the patient is sleepy and crying, or is in a dangerous state lying down on the bed. You can tell the results of a decision, but people do not attempt to take control of themselves.
JP 2004-181218 A

上記の特許文献に記載されているように、従来、生理情報を計測し、心理状態を推定し、評価結果を表示する、あるいは、さらに、機械へフィードバックする、というシステムは構築されている。しかし、経時的に、リアルタイムで、被計測者にメンタル状態を提示し続けるシステムではない。そのため、生理計測値から評価され、提示されたメンタル状態を受けて、被計測者が自らのメンタル状態をコントロールする訓練はできない。   As described in the above-mentioned patent documents, conventionally, a system for measuring physiological information, estimating a psychological state, displaying an evaluation result, or further feeding back to a machine has been constructed. However, it is not a system that continues to present the mental state to the measurement subject in real time over time. Therefore, the person to be measured cannot be trained to control his / her mental state in response to the mental state evaluated and presented from the physiological measurement value.

また、生理計測値が脳波のみ、唾液(ACTH)のみ、脈拍のみ、という単一の計測値で評価することが多い。もちろん、単一の計測値でもある程度の心理状態は推定できるが、具体的なメンタル状態を精度良く推定するためには、複数の指標を用いることが望ましい。脈拍は自律神経活動を表し、脳波は中枢神経活動を表すので、特定のメンタル状態は評価できるが、複合的で具体的なメンタル状態を評価することは難しい。また、メンタルトレーニングを目的としていないので、結果を表示した段階でシステムを終了し、結果を受けてトレーニングをしてその効果を自分で知るシステムではない。または、機械へフィードバックをかける文献が多く、被計測者へ次の具体的方向を指示するシステムにはなっていない。   In many cases, the physiological measurement value is evaluated by a single measurement value of only an electroencephalogram, only saliva (ACTH), and only a pulse. Of course, a certain psychological state can be estimated even with a single measurement value, but it is desirable to use a plurality of indices in order to accurately estimate a specific mental state. Since the pulse represents autonomic nerve activity and the electroencephalogram represents central nerve activity, a specific mental state can be evaluated, but it is difficult to evaluate a complex and specific mental state. Also, since it is not intended for mental training, it is not a system that terminates the system when the result is displayed, trains based on the result, and knows the effect by itself. Or, there are many documents that give feedback to the machine, and it is not a system that instructs the person to be measured in the next specific direction.

本発明の目的は、自己のメンタル状態を自力でコントロールすることができるように訓練することができるメンタルトレーニングシステムを提供することにある。   An object of the present invention is to provide a mental training system capable of training so as to be able to control its own mental state by itself.

本発明のメンタルトレーニングシステムは、心電図、脳波、または心電図および脳波を検出する検出手段1、前記検出手段からの信号を処理する信号処理手段2、信号処理結果を受けて単独または複数のメンタル状態を評価する評価手段3、メンタル評価結果を被計測者へリアルタイムで経時的に提示し続ける評価結果の表示手段4から構成される。   A mental training system according to the present invention includes an electrocardiogram, an electroencephalogram, or an electrocardiogram and an electroencephalogram, a signal processing unit 2 that processes a signal from the detection unit, and a single or plural mental states in response to a signal processing result. The evaluation means 3 for evaluation and the evaluation result display means 4 for continuously presenting the mental evaluation result to the measurement subject over time are provided.

また、表示手段4に掲示されたメンタル評価結果をもとに、希望メンタル状態を選択し、被計測者に対し、具体的推奨行動を提示する行動提示手段5を組み込むことが好ましい。   Further, it is preferable to incorporate a behavior presenting means 5 for selecting a desired mental state based on the mental evaluation result posted on the display means 4 and presenting a specific recommended behavior to the measurement subject.

例えば、心電図からメンタル状態を評価する生理指標として、心電図の波形の中で最も振幅の大きい波(R波)を1秒毎にすぐ手前のR波とR波との間隔(心電図のRR間隔)を用いることで、リラックスあるいは緊張のメンタル状態を評価することができる。   For example, as a physiological index for evaluating a mental state from an electrocardiogram, a wave (R wave) having the largest amplitude in the waveform of the electrocardiogram is an interval between the R wave and the R wave immediately before every second (RR interval of the electrocardiogram). Can be used to evaluate the mental state of relaxation or tension.

さらに、メンタル状態を評価する生理指標として、脳波のα波パワースペクトルの逆数を用いることで、覚醒あるいは眠気のメンタル状態を評価することができる。   Furthermore, the mental state of arousal or drowsiness can be evaluated by using the reciprocal of the α wave power spectrum of the electroencephalogram as a physiological index for evaluating the mental state.

本願発明の別の実施形態としては、心電図の代わりに脈波を検出し、脈波からメンタル状態を評価する生理指標として、脈波と次の脈波までの時間を用い、リラックスあるいは緊張のメンタル状態を評価してもよい。   As another embodiment of the present invention, a pulse wave is detected instead of an electrocardiogram, and the time from the pulse wave to the next pulse wave is used as a physiological index for evaluating the mental state from the pulse wave. The state may be evaluated.

生理特性値から心理状態を推定して、メンタル評価結果の提示をリアルタイム、かつ経時的に受けることで、メンタルコントロールが上手くいったかどうかを被計測者が理解することでき、さらにトレーニングをした結果の変化も提示されるので、メンタルトレーニングの効果が増大する。   By measuring the psychological state from physiological characteristic values and receiving presentation of mental evaluation results in real time and over time, the measured person can understand whether mental control is successful or not, and the result of further training Changes are also presented, increasing the effectiveness of mental training.

また、メンタル評価結果の提示をもとに、被計測者に推奨行動を提示することにより、さらに効果的なメンタルトレーニングを行なうことができる。   Further, more effective mental training can be performed by presenting the recommended action to the person to be measured based on the presentation of the mental evaluation result.

また、複数の生理計測値から複数のメンタル状態を精度高く推定し、それらを自由にコントロールできるように訓練することで、メンタルトレーニングの効果をさらに増加させ、より高度なメンタルコントロール能力を習得することができる。   In addition, by accurately estimating multiple mental states from multiple physiological measurements and training them so that they can be controlled freely, the effect of mental training can be further increased, and more advanced mental control ability can be acquired. Can do.

また、本発明によるメンタルトレーニングシステムを活用することにより、スポーツ選手は、日頃から過緊張しない訓練を自分で行なうことができ、その結果、大きな大会でも自己のメンタル状態をコントロールすることにより、本来の力を発揮することが可能になる。また、人とのコミュニケーションが上手くとれず、リラックスした自然体で人と接することができない人は、本発明のトレーニングシステムを使うことで、人と接するときにも萎縮してしまうことなく、リラックスしてコミュニケーションがとれるようになる。さらには、長時間作業をして、眠気と戦いながら仕事をする場合に、活力を復活させるように自己をコントロールすることができるようになる。   In addition, by utilizing the mental training system according to the present invention, athletes can perform self-training on a daily basis, and as a result, by controlling their mental state even in a large tournament, It becomes possible to demonstrate power. In addition, people who cannot communicate with people and who can not interact with people in a relaxed natural environment can relax without contact with people by using the training system of the present invention. You will be able to communicate. Furthermore, when you work for a long time and work while fighting sleepiness, you will be able to control yourself to revive vitality.

また、自動車の運転時においても、眠気を一時的に払拭することができるようになる。このように、メンタルトレーニングシステムを活用することで、自らのメンタル状態を把握できるようになり、トレーニングを続けることにより、本発明のシステムがない状況下でも、望ましいメンタル状態に自ら導けるようになることができる。   In addition, drowsiness can be temporarily wiped even during driving of the automobile. In this way, by using the mental training system, it becomes possible to grasp its own mental state, and by continuing the training, it becomes possible to lead to a desirable mental state even in the absence of the system of the present invention. Can do.

図1に本発明のメンタルトレーニングの概略構成図を示す。
以下、本発明を詳細に説明する。
FIG. 1 shows a schematic configuration diagram of mental training according to the present invention.
Hereinafter, the present invention will be described in detail.

本発明の心電図、脳波、または心電図および脳波を検出する検出手段1について説明する。
心電図は、人の生体電気を計測するアンプにより計測される。心電図の計測は、2つの部位の間の電位差を測定する双極導出法をとる。双極導出法には、前胸部の心臓の位置を挟んだ2箇所に電極を貼って計測する方法と、右手首、左手首、左足に電極を貼り付けて、それぞれの電位差を測定する方法がある。本発明における心電図の計測方法は、どちらの方法を用いてもよいが、前胸部に電極を貼る方法が動作により生じるノイズも小さくなるので望ましい。
The detection means 1 for detecting an electrocardiogram, an electroencephalogram, or an electrocardiogram and an electroencephalogram according to the present invention will be described.
The electrocardiogram is measured by an amplifier that measures human bioelectricity. The electrocardiogram is measured by a bipolar derivation method that measures a potential difference between two parts. In the bipolar derivation method, there are a method in which electrodes are attached to two positions sandwiching the position of the heart in the front chest region, and a method in which electrodes are attached to the right wrist, left wrist, and left foot and the respective potential differences are measured. . Either method may be used as the method for measuring an electrocardiogram in the present invention, but the method of attaching an electrode to the front chest part is preferable because noise generated by the operation is reduced.

また、心電図を計測する代わりに、生体電気ではなく、血流量の変化を捉える測定である、脈波を計測する方法でも実施が可能である。脈波は、手首、または手指で計測することができる。心電図のRR間隔と同様に、脈波の時間間隔を扱うことが可能である。   Further, instead of measuring an electrocardiogram, it is also possible to implement a method of measuring a pulse wave, which is a measurement that captures a change in blood flow, not bioelectricity. The pulse wave can be measured with a wrist or a finger. Similar to the RR interval of the electrocardiogram, it is possible to handle the time interval of the pulse wave.

脳波の計測位置は、一般的に、国際法10−20法で決められた箇所があるが、全部位を計測する必要はなく、前頭部Fzまたは頭頂部Czの1点計測で十分である。脳波は、微弱電流であるので、差動アンプにより計測し、計測部位と耳朶との電位差を検出する、あるいは、基準電極と計測部位、基準電極と耳朶との電位差を検出し、さらに、その2つの電位差の差を求める方法で計測する方法をとる。差動アンプを使うことで、同相出力信号を除去する。電位差の計測方法であるが、2つの方法のどちらを使っても問題ない。   The measurement position of the electroencephalogram generally has a place determined by the international method 10-20, but it is not necessary to measure all parts, and one point measurement of the frontal region Fz or the parietal region Cz is sufficient. . Since the electroencephalogram is a weak current, it is measured by a differential amplifier, and the potential difference between the measurement site and the earlobe is detected, or the potential difference between the reference electrode and the measurement site, and between the reference electrode and the earlobe is detected. A method is used in which the difference between two potential differences is obtained. By using a differential amplifier, the common-mode output signal is removed. This is a potential difference measurement method, but there is no problem with either of the two methods.

脳波は、脳の電気活動に関連して、あるリズムをもった微弱な電位変化であり、周波数によりδ波、θ波、α波、β波、γ波に分類される。睡眠脳波、快適性を示す脳波など、さまざまな研究がされているが、本発明においては、脳波により、覚醒、眠気を評価することを目的として脳波を検出しており、α波のみを検出すればよい。α波は一般的に8〜13Hzと言われているが、その範囲内のどの周波数を選定してもかまわない。サンプリング周波数は、脳波は250Hz程度でもかまわないが、心電図はR波を間違いなく検出するためには1000Hz程度のサンプリング周波数であることが望ましいため、1000Hzに統一することが適当である。もちろん、心電図と脳波のサンプリング周波数を個々に設定してもかまわない。   An electroencephalogram is a weak potential change with a certain rhythm related to the electrical activity of the brain, and is classified into a δ wave, a θ wave, an α wave, a β wave, and a γ wave according to frequency. Various studies have been conducted, such as sleep brain waves and brain waves indicating comfort.In the present invention, brain waves are detected by the brain waves for the purpose of evaluating arousal and sleepiness, and only α waves are detected. That's fine. The α wave is generally said to be 8 to 13 Hz, but any frequency within the range may be selected. The sampling frequency may be about 250 Hz for the electroencephalogram, but the electrocardiogram preferably has a sampling frequency of about 1000 Hz in order to detect the R wave without fail, so it is appropriate to unify it to 1000 Hz. Of course, the ECG and EEG sampling frequencies may be set individually.

脳波計測において、精度は落ちるが電極が装着されたバンドを頭に巻く方法で簡易的に脳波を計測する方法でもよい。また、心電図、脳波計測において、アンプ、A/D変換機を内蔵する送信機において計測されたデータを、無線でコンピュータに飛ばす方法でもかまわない。無線でデータをパソコンに送信する方法だと、コードの揺れによるノイズが生じにくい、あるいは、動作をしやすい、というメリットがある。   In the electroencephalogram measurement, although the accuracy is reduced, a method of simply measuring the electroencephalogram by wrapping a band with an electrode attached around the head may be used. Further, in electrocardiogram and electroencephalogram measurement, data measured by a transmitter incorporating an amplifier and an A / D converter may be wirelessly sent to a computer. The method of wirelessly transmitting data to a personal computer has the advantage that noise due to code fluctuations is less likely to occur or that operation is easier.

また、脳波の電極抵抗は小さくしなければノイズを除去することができないので、10kΩ以下、望ましくは5kΩ以下にする。電極はAg−AgCl電極を用いる。また、脳波は微弱電流の検出であるため、ノイズが入りやすいので、ハムフィルター、低周波カットフィルター、高周波カットフィルターを使用することで異常値を除去することができる。さらに、精度を高くするには、差動アンプのCMRR(同相分弁別比)が高くなければならず、80dB以上は必要である。   Further, since noise cannot be removed unless the electrode resistance of the electroencephalogram is reduced, it is set to 10 kΩ or less, preferably 5 kΩ or less. The electrode is an Ag-AgCl electrode. In addition, since the electroencephalogram is a detection of a weak current, it is easy for noise to enter. Therefore, an abnormal value can be removed by using a ham filter, a low-frequency cut filter, or a high-frequency cut filter. Furthermore, in order to increase accuracy, the CMRR (in-phase discrimination ratio) of the differential amplifier must be high, and 80 dB or more is necessary.

次に、検出手段からの信号を処理する信号処理手段2について説明する。
心電図からはR波の検出をする。R波は心電図の波形の中で、最も振幅の大きい波である。1秒毎にすぐ手前のR波とR波との時間間隔(RR間隔)を求める。脳波は、5秒間、512ポイントのデータでFFT処理を行い、α波パワースペクトルを1秒毎に計算する。さらに、その結果の逆数を計算する。FFTはハニング窓、ハミング窓のどちらを使ってもよい。このようにして、1秒毎に、RR間隔の結果、α波パワースペクトルの逆数の結果を計算する。脈派は、心電図のRR間隔と同様に、脈波と次の脈波の時間間隔を計測すればよい。
Next, the signal processing means 2 for processing the signal from the detection means will be described.
R waves are detected from the electrocardiogram. The R wave is the wave having the largest amplitude among the waveforms of the electrocardiogram. The time interval (RR interval) between the immediately preceding R wave and R wave is obtained every second. The brain wave is subjected to FFT processing with 512 points of data for 5 seconds, and an α wave power spectrum is calculated every second. Further, the inverse of the result is calculated. The FFT may use either a Hanning window or a Hamming window. In this manner, the result of the reciprocal of the α wave power spectrum is calculated every second as a result of the RR interval. The pulse group may measure the time interval between the pulse wave and the next pulse wave, similarly to the RR interval of the electrocardiogram.

信号処理結果を受けてメンタル状態を評価する評価手段3について次に説明する。
メンタル状態のリラックス、緊張、覚醒(活性)、眠気について、主観評価実験を実施し、そのアンケート調査結果を因子分析したところ、リラックスと緊張が同軸に、かつ、覚醒(活性)と眠気が同軸にあることを把握した。さらに、そのメンタル状態と生理計測値との対応を検討した結果、リラックス−緊張の軸は心電図のRR間隔、覚醒(活性)−眠気の軸は脳波のα波パワースペクトルの逆数と対応が良いことを把握した。
Next, the evaluation means 3 that receives the signal processing result and evaluates the mental state will be described.
A subjective evaluation experiment was conducted on relaxation, tension, arousal (activity), and sleepiness in the mental state, and a factor analysis of the questionnaire survey results revealed that relaxation and tension were coaxial and awakening (activity) and sleepiness were coaxial I figured out that there was. Furthermore, as a result of examining the correspondence between the mental state and the physiological measurement value, the relaxation-tension axis corresponds to the RR interval of the electrocardiogram, and the arousal (activity) -drowsiness axis corresponds to the reciprocal of the alpha wave power spectrum of the electroencephalogram. I figured out.

これらの結果より、「リラックスし、かつ覚醒している」というメンタル状態は、RR間隔が大きく、かつα波パワースペクトルの逆数も大きい、という生理指標で示される。一方、「リラックスし、かつ眠い」というメンタル状態は、RR間隔は大きいが、α波パワースペクトルの逆数は小さい、という生理指標で示される。   From these results, the mental state of “relaxed and awakened” is indicated by a physiological index that the RR interval is large and the reciprocal of the α-wave power spectrum is also large. On the other hand, the mental state of “relaxed and sleepy” is indicated by a physiological index that the RR interval is large but the reciprocal of the α-wave power spectrum is small.

尚、α波のみ、心電図のみでメンタル状態を評価するケースがあるが、それでは、多面的な角度でメンタル状態が評価できない。リラックスしている場合、頭がすっきりして覚醒状態でリラックスしているケースもあれば、眠たくてリラックスしているケースもある。その両者の区別をするためには、脳波、心電図から検出される1つの生理指標では不十分である。ただし、簡易的には、1つの生理指標で評価することも、ある程度は可能である。   Although there is a case where the mental state is evaluated only with the α wave and only with the electrocardiogram, the mental state cannot be evaluated with a multifaceted angle. When you are relaxed, there are cases where your head is clean and you are relaxed in an awake state, and in other cases you are sleepy and relaxed. In order to distinguish between them, one physiological index detected from an electroencephalogram or an electrocardiogram is not sufficient. However, in a simple manner, it is possible to evaluate to one physiological index to some extent.

次に、メンタル評価結果を被計測者にリアルタイムに経時的に提示し続ける評価結果表示手段4について説明する。
1秒毎にRR間隔とα波パワースペクトルの逆数を計算した信号処理結果を、モニター画面に提示する。経時変化がわかるように、X軸とY軸に心電図のRR間隔とα波パワースペクトルの逆数をとり、1秒毎の値をプロットし続ける。時間経過を分かりやすくするために、色の濃度を経時的に変える、あるいは、1分毎に色を変える、などの方法をとると望ましい。長時間トレーニングするときは、表示間隔を1秒ではなく、もっと間隔を長くして結果を表示することも可能である。
Next, the evaluation result display means 4 that continuously presents the mental evaluation result to the measurement subject over time will be described.
The signal processing result obtained by calculating the RR interval and the inverse of the α wave power spectrum every second is presented on the monitor screen. In order to understand the change with time, the RR interval of the electrocardiogram and the reciprocal number of the α wave power spectrum are taken on the X axis and the Y axis, and values per second are continuously plotted. In order to make the passage of time easy to understand, it is desirable to adopt a method such as changing the color density over time or changing the color every minute. When training for a long time, it is possible to display the result at a longer interval instead of 1 second.

トレーニングを開始して最初のプロットは中央を開始とする。そうすることで、変化を分かりやすく表示することができる。X軸、Y軸のレンジも、画面全体を使って表示できるように、プロットが増えてくるに従いレンジを変更して表示すると良い。図2に表示の一例を示す。X軸を緊張−リラックスの軸とし、心電図のRR間隔のデータを使い、Y軸を眠気−覚醒の軸とし、α波パワースペクトルの逆数のデータを使い、1分毎の計測結果をプロットした図である。経時的に、RR間隔が大きくなり、かつ、α波パワースペクトルの逆数が大きくなり、リラックスしてかつ覚醒状態にあることがわかる。時間経過を色の濃度にグラデーションをつけ、かつ何分目のデータか分かるように数字表示もしているケースである。   Begin training and the first plot starts at the center. By doing so, it is possible to display changes easily. The X-axis and Y-axis ranges may be displayed by changing the range as the number of plots increases so that the entire screen can be displayed. An example of the display is shown in FIG. A graph plotting measurement results every minute using the X-axis as the tension-relaxation axis, using the RR interval data of the electrocardiogram, the Y-axis as the drowsiness-wakefulness axis, and using the reciprocal data of the α wave power spectrum. It is. Over time, the RR interval increases and the reciprocal of the α wave power spectrum increases, indicating that the patient is relaxed and awake. This is a case where a gradation is added to the color density over time, and numbers are also displayed so that the minutes can be identified.

具体的推奨行動を提示する行動提示手段5について説明する。
リラックス−緊張の軸は、心電図のRR間隔で数値化することができるが、心電は自律神経系に支配されるものなので、呼吸調整により変化させることが可能である。被計測者がメンタル状態評価結果を見て、よりリラックスしたいと思った場合は、モニター上の希望メンタル選択画面の「リラックス」を選択する。それを受けて、「目を瞑って深呼吸をしてください」などの指示をモニターに表示する。より緊張状態にしたいという選択をされた場合は、「呼吸を故意に速くしてください」などの指示をモニター上に表示する。
The action presentation means 5 for presenting specific recommended actions will be described.
The axis of relaxation-tension can be quantified by the RR interval of the electrocardiogram. However, since the electrocardiogram is governed by the autonomic nervous system, it can be changed by respiratory adjustment. When the person to be measured looks at the mental state evaluation result and wants to relax more, select “Relax” on the desired mental selection screen on the monitor. In response, instructions such as “Make your eyes and take a deep breath” are displayed on the monitor. If the user chooses to be more tense, an instruction such as “Make breathing intentionally faster” is displayed on the monitor.

また、覚醒−眠気の軸は脳波のα波パワースペクトルの逆数で数値化することができるが、脳波は中枢神経系に支配されるものなので、適切な場面を頭に思い浮かべることでコントロールすることができる。被計測者がメンタル状態評価結果を見て、より覚醒したいと思った場合は、モニター上の希望のメンタル選択画面の「覚醒」を選択する。それを受けて、「目を瞑って趣味などの楽しみな予定を考えてください」などの指示をモニター上に表示する。より眠たくなりたい、という選択をされた場合は、「目を瞑って何も考えないようにしてください」などの指示をモニター上に表示する。具体的指示の内容は、上述の内容に限定されない。柔軟体操の指示や、食べ物を食べる指示も含まれる。また、メンタル状態を維持したい場合は、維持したいことを表す選択「変化無し」を選定する。図3の表示方法は一例であり、これに限定されるものではない。   The axis of wakefulness-drowsiness can be quantified by the reciprocal of the alpha wave power spectrum of the electroencephalogram, but since the electroencephalogram is controlled by the central nervous system, it should be controlled by thinking of the appropriate scene in mind. Can do. When the person to be measured looks at the mental state evaluation result and wants to be more awake, he selects “Awake” on the desired mental selection screen on the monitor. In response, instructions such as “medicate your eyes and think about a fun plan such as a hobby” are displayed on the monitor. If you have chosen to be more sleepy, you can display instructions on the monitor, such as “Make your eyes closed and do not think about anything”. The content of the specific instruction is not limited to the content described above. It also includes instructions for flexible gymnastics and eating food. If the mental state is to be maintained, the selection “no change” indicating that the mental state is to be maintained is selected. The display method of FIG. 3 is an example, and the present invention is not limited to this.

メンタルトレーニングとは、さまざまな環境変化、環境刺激があっても、希望するメンタル状態に自力で持っていけるように訓練することである。たとえば、スポーツ大会で良い成績を残すためには、リラックスして競技に臨むことが必要であるが、平常心を保つことは難しく、緊張しがちである。メンタルトレーニングとは、日頃から自分の心をコントロールできるように訓練するものであり、本発明のメンタルトレーニングシステムにより、定期的に訓練することで、最終的にメンタルトレーニングシステムを使わなくても、自分をリラックス状態にすることができる。   Mental training is to train yourself to bring yourself in the desired mental state even if there are various environmental changes and environmental stimuli. For example, in order to leave good results at a sporting event, it is necessary to relax and face the competition, but it is difficult to maintain normality and tend to be tense. Mental training is a training that allows you to control your mind on a daily basis. By using the mental training system of the present invention, you can train yourself regularly without using the mental training system. Can be in a relaxed state.

そこまでレベルアップするためには、メンタルトレーニングをするときに、その効果を自分で確認しながら進めると効果が倍増する。そのために、経時的にリアルタイムで生理状態を表示し被計測者に現状を通知すること、かつ、狙い通りのコントロールができているかどうか結果も表示することは非常に重要である。このような、自分で現状を知り、トレーニング効果も知る、ということがメンタルトレーニングを効果的に進めるためには重要である。   In order to improve to that level, when you perform mental training, you can double the effect by checking the effect yourself. Therefore, it is very important to display the physiological state in real time over time to notify the measurement subject of the current state and to display the result of whether or not the target control is performed. In order to effectively promote mental training, it is important to know the current situation by yourself and know the training effect.

メンタルトレーニングシステムの概要図Outline diagram of mental training system 表示手段のモニター表示例Monitor display example of display means 行動提示手段の希望メンタル選択画面例Desired mental selection screen example of action presentation means

符号の説明Explanation of symbols

0:被計測者
1:心電図、脳波検出手段
2:信号処理手段
3:評価手段
4:表示手段
5:行動提示手段
0: Person to be measured 1: ECG, electroencephalogram detection means 2: Signal processing means 3: Evaluation means 4: Display means 5: Action presentation means

本発明によるメンタルトレーニングシステムを活用することにより、スポーツ選手は、日頃から過緊張しない訓練を自分で行なうことができ、その結果、大きな大会でも自己のメンタル状態をコントロールすることにより、本来の力を発揮することが可能になる。また、人とのコミュニケーションが上手くとれず、リラックスした自然体で人と接することができない人は、本発明のトレーニングシステムを使うことで、人と接するときにも萎縮してしまうことなく、リラックスしてコミュニケーションがとれるようになる。さらには、長時間作業をして、眠気と戦いながら仕事をする場合に、活力を復活させるように自己をコントロールすることができるようになる。また、自動車の運転時においても、眠気を一時的に払拭することができるようになる。このように、メンタルトレーニングシステムを活用することで、自らのメンタル状態を把握できるようになり、トレーニングを続けることにより、本発明のシステムがない状況下でも、望ましいメンタル状態に自ら導けるようになることができる。   By utilizing the mental training system according to the present invention, athletes can perform their own daily training without over-tensioning, and as a result, by controlling their mental state even in large competitions, It becomes possible to demonstrate. In addition, people who cannot communicate with people and who can not interact with people in a relaxed natural environment can relax without contact with people by using the training system of the present invention. You will be able to communicate. Furthermore, when you work for a long time and work while fighting sleepiness, you will be able to control yourself to revive vitality. In addition, drowsiness can be temporarily wiped even during driving of the automobile. In this way, by using the mental training system, it becomes possible to grasp its own mental state, and by continuing the training, it becomes possible to lead to a desirable mental state even in the absence of the system of the present invention. Can do.

Claims (5)

心電図、脳波、または心電図および脳波を検出する検出手段1、前記検出手段からの信号を処理する信号処理手段2、信号処理結果を受けて単独または複数のメンタル状態を評価する評価手段3、メンタル評価結果を被計測者へリアルタイムで経時的に提示し続ける評価結果の表示手段4から構成される、メンタルトレーニングシステム。   Electrocardiogram, electroencephalogram, or detection means 1 for detecting electrocardiogram and electroencephalogram, signal processing means 2 for processing a signal from the detection means, evaluation means 3 for evaluating one or a plurality of mental states in response to a signal processing result, mental evaluation A mental training system comprising an evaluation result display means 4 that continuously presents a result to a measurement subject in real time over time. 表示手段4に掲示されたメンタル評価結果をもとに、希望メンタル状態を選択し、被計測者に対し、具体的推奨行動を提示する行動提示手段5を組み込んでなる請求項1記載のメンタルトレーニングシステム。   The mental training according to claim 1, further comprising an action presentation means (5) for selecting a desired mental state based on the mental evaluation result posted on the display means (4) and presenting a specific recommended action to the measurement subject. system. 心電図からメンタル状態を評価する生理指標として、心電図の波形の中で最も振幅の大きい波(R波)を1秒毎にすぐ手前のR波とR波との間隔(心電図のRR間隔)を用い、リラックスあるいは緊張のメンタル状態を評価することを特徴とする請求項1または2記載のメンタルトレーニングシステム。   As a physiological index for evaluating the mental state from the electrocardiogram, the interval between the R wave and the R wave immediately before the wave having the largest amplitude (R wave) in the ECG waveform (RR interval of the electrocardiogram) is used every second. The mental training system according to claim 1, wherein a mental state of relaxation or tension is evaluated. メンタル状態を評価する生理指標として、脳波のα波パワースペクトルの逆数を用い、覚醒あるいは眠気のメンタル状態を評価することを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載のメンタルトレーニングシステム。   The mental training system according to any one of claims 1 to 3, wherein the mental state of arousal or drowsiness is evaluated using an inverse of an α wave power spectrum of an electroencephalogram as a physiological index for evaluating the mental state. 心電図の代わりに脈波を検出し、脈波からメンタル状態を評価する生理指標として、脈波と次の脈波までの時間を用い、リラックスあるいは緊張のメンタル状態を評価することを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載のメンタルトレーニングシステム。
A pulse wave is detected instead of an electrocardiogram, and the mental state of relaxation or tension is evaluated using the time from the pulse wave to the next pulse wave as a physiological index for evaluating the mental state from the pulse wave. Item 5. The mental training system according to any one of Items 1 to 4.
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