JP2017000649A - Brain wave analysis method and analysis device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To analyze a psychological state even under a kinetic environment such as during vehicle travel.SOLUTION: The invention is configured to utilize efficiently an electrocardiographic signal in addition to a brain wave signal, for determining a psychological state of an analysis object person. Namely, the invention is based on the knowledge that the electrocardiographic signal is superposed to the brain wave signal with a time delay through blood stream, and ease of flow of the blood stream to a brain from a heart which determines the transmission speed of the electrocardiographic signal to the brain, have correlation with a psychological state of a driver (especially, tension degree). In detail, a time difference between the acquired brain wave signal and the electrocardiographic signal is calculated, then according to the calculated time difference, the psychological state of the analysis object person (for example, a driver J) is determined. A signal corresponding to the electrocardiographic signal may be extracted from the brain wave signals on the plural portions, and thereby the time difference may be acquired based on the extracted signal and the brain wave signal.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、脳波の分析方法および分析装置に関するものである。   The present invention relates to an electroencephalogram analysis method and an analysis apparatus.

人間の心理状態等の分析のために、脳波(脳波信号)を利用することが行われている。脳波信号には、眼球運動や心臓の動きに伴う信号がノイズとして出現してしまうのが実情である。このため、特許文献1には、眼球運動や心臓の動きに伴うノイズを脳波信号から除去する手法が開示されている。   In order to analyze a human psychological state or the like, an electroencephalogram (electroencephalogram signal) is used. In fact, in the electroencephalogram signals, signals accompanying eye movements and heart movements appear as noise. For this reason, Patent Document 1 discloses a technique for removing noise associated with eye movement and heart movement from an electroencephalogram signal.

特開2014−533589号公報JP 2014-533589 A

ところで、脳波信号の取得は、病院や実験室で代表されるように、極力ノイズが混入しないように静かな安定した環境(静的な環境)で行われるのが一般的である。一方、最近では、静的な環境のみならず、動的な環境においても、脳波信号を利用した心理状態を判定することが望まれるようになっている。例えば、自動車で代表されるような車両の運転者がどのような心理状態にあるのか、例えば運転者の緊張度合いがどの程度のものであるかを分析(判定)することや、例えば歩行中の歩行者がどのような心理状態にあるのかを分析することが望まれるようになっている。   By the way, the acquisition of an electroencephalogram signal is generally performed in a quiet and stable environment (static environment) so that noise is not mixed as much as possible, as represented by hospitals and laboratories. On the other hand, recently, it is desired to determine a psychological state using an electroencephalogram signal not only in a static environment but also in a dynamic environment. For example, it is possible to analyze (determine) what kind of psychological state a driver of a vehicle represented by an automobile is, for example, how much the driver's tension is, It has become desirable to analyze the psychological state of pedestrians.

本発明は以上のような事情を勘案してなされたもので、その目的は、動的な環境下にあっても分析対象者の心理状態を分析できるようにした脳波の分析方法および分析装置を提供することにある。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an electroencephalogram analysis method and analysis apparatus that can analyze the psychological state of an analysis subject even in a dynamic environment. It is to provide.

前記目的を達成するため、本発明にあっては基本的に、脳波信号に加えて、従来はノイズとしてしか考慮されていなかった心電信号をも有効に利用して、分析対象者の心理状態を判定するようにしたものである。すなわち、本発明は、心電信号が血流を通して時間遅れをもって脳波信号に重畳されること、および、心電信号の脳への伝達速度を決定することとなる心臓から脳への血流の流れ易さと運転者の心理状態(特に緊張度合)とが相関関係を有すること、という知見に基づいてなされたものである。   In order to achieve the above object, in the present invention, basically, in addition to an electroencephalogram signal, an electrocardiogram signal that has conventionally been considered only as noise is also effectively used to analyze the psychological state of the subject to be analyzed. Is determined. That is, the present invention relates to the flow of blood flow from the heart to the brain in which the electrocardiogram signal is superimposed on the electroencephalogram signal with a time delay through the blood flow and the transmission speed of the electrocardiogram signal to the brain is determined. This is based on the knowledge that ease and the driver's psychological state (particularly the degree of tension) have a correlation.

具体的には、本発明における脳波の分析方法にあっては、次のような第1の解決手法を採択してある。すなわち、請求項1に記載のように、
分析対象者が発する脳波信号を取得する第1ステップと、
前記分析対象者が発する心電信号を取得する第2ステップと、
前記第1ステップで得られた脳波信号と前記第2ステップで得られた心電信号との時間差を演算する第3ステップと、
前記第3ステップで得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する第4ステップと、
を備えているようにしてある。
Specifically, in the electroencephalogram analysis method of the present invention, the following first solution is adopted. That is, as described in claim 1,
A first step of acquiring an electroencephalogram signal emitted by the analysis subject;
A second step of acquiring an electrocardiogram signal emitted by the analysis subject;
A third step of calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained in the first step and the electrocardiogram signal obtained in the second step;
A fourth step of determining the psychological state of the analysis subject according to the time difference obtained in the third step;
It is supposed to be equipped with.

上記解決手法によれば、脳波信号と心電信号との時間差をパラメータとして、分析対象者の心理状態を判定することができる。特に、上記時間差を得るには、脳波信号については、心電信号の周期と同一の周期で変化する波形(例えばピーク波形)の出現タイミングを検出するだけでよいので、例えば車両走行中等の相当に動的な環境下にあっても、上記時間差を精度よく取得して、心理状態を精度よく判定することができる。   According to the above solution, the psychological state of the analysis subject can be determined using the time difference between the electroencephalogram signal and the electrocardiogram signal as a parameter. In particular, in order to obtain the above time difference, it is only necessary to detect the appearance timing of a waveform (for example, a peak waveform) that changes in the same period as that of the electrocardiogram signal for the electroencephalogram signal. Even in a dynamic environment, the time difference can be accurately acquired and the psychological state can be accurately determined.

上記解決手法を前提とした好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項2〜請求項4に記載のとおりである。すなわち、
前記第1ステップで取得される脳波信号が、前記分析対象者の後頭部に対応した位置の脳波信号とされ、
前記第4ステップで判定される前記分析対象者の心理状態が、緊張度合いとされている、
ようにしてある(請求項2対応)。この場合、後頭部から得られる脳波信号は、いわゆるアルファ波が出現する箇所であって、緊張状態(換言すればリラックス状態)をよく示すことから、分析対象者の緊張度合いを判定する上で極めて好ましいものとなる。
Preferred embodiments based on the above solution are as described in claims 2 to 4 in the claims. That is,
The electroencephalogram signal acquired in the first step is an electroencephalogram signal at a position corresponding to the occipital region of the analysis subject,
The psychological state of the analysis subject determined in the fourth step is a degree of tension.
(Corresponding to claim 2). In this case, the electroencephalogram signal obtained from the back of the head is a portion where a so-called alpha wave appears, and shows a tension state (in other words, a relaxed state), which is extremely preferable for determining the degree of tension of the analysis subject. It will be a thing.

前記第4ステップでは、前記第3ステップで得られた心理状態を、脳波信号と心電信号との時間差に対して心理状態が対応づけられて記憶しているデータベースに照合することにより心理状態を判定する、ようにしてある(請求項3対応)。この場合、時間差と緊張度合いを対応づけたデータベースを利用して、緊張度合いを簡単(容易)に判定する上で好ましいものとなる。   In the fourth step, the psychological state obtained by the third step is collated with a database in which the psychological state is associated with the time difference between the electroencephalogram signal and the electrocardiogram signal to store the psychological state. It is determined (corresponding to claim 3). In this case, it is preferable to determine the degree of tension easily (easy) using a database in which the time difference and the degree of tension are associated with each other.

前記分析対象者が、車両の運転者とされている、ようにしてある(請求項4対応)。この場合、車両の運転者の緊張度合いを判定することができる。特に、一般市販の車両に適用した場合は、運転者の緊張度合いに応じて、例えば緊張度合いが高すぎる場合は休憩を促す情報を提供したり、空調風の温度を低下させる等の車両状態の変更を行うことができ、また緊張度合いが低すぎる場合は、ステアリングハンドル等の操作系の操作反力を変更する等の車両状態の変更を行って、運転者が過度に緊張しないように、あるいはリラックスし過ぎて漫然状態とならないようにする等の上で好ましいものとなる。また、車両の製造者が利用する場合は、例えば同じ運転操作を行った際に、車両の挙動が、スポーツ車両にあっては緊張度合いが高まるように車両の挙動特性を設定したり、逆にファミリーカーにあっては緊張度合いがあまり高まらないような車両の挙動特性に設定する等、車両の開発に役立てる等の上で好ましいものとなる。   The analysis subject is assumed to be a driver of the vehicle (corresponding to claim 4). In this case, the degree of tension of the driver of the vehicle can be determined. In particular, when applied to a commercially available vehicle, according to the driver's degree of tension, for example, if the degree of tension is too high, information that prompts a break or the temperature of the conditioned air is reduced. If the change can be made and the degree of tension is too low, change the vehicle state, such as changing the reaction force of the steering handle, etc. This is preferable in terms of preventing the person from being overly relaxed and indiscreet. In addition, when the vehicle manufacturer uses it, for example, when the same driving operation is performed, the behavior of the vehicle is set so that the degree of tension increases in the case of a sports vehicle. In the family car, it is preferable for use in the development of the vehicle such as setting the vehicle behavior characteristic so that the degree of tension is not so high.

前記目的を達成するため、本発明における脳波の分析方法にあっては、次のような第2の解決手法を採択してある。すなわち、請求項5に記載のように、
分析対象者が発する複数箇所の脳波信号を取得する第11ステップと、
前記第11ステップで得られた複数の脳波信号に基づいて、時系列の繰り返し変化している信号を心電信号として取り出す第12ステップと、
前記第11ステップで得られた脳波信号と前記第12ステップで得られた心電信号との時間差を演算する第13ステップと、
前記第13ステップで得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する第14ステップと、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、別途心電信号を用いることなく、請求項1の場合と同様に分析対象者の心理状態を判定することができる。
In order to achieve the above object, the following second solution is adopted in the electroencephalogram analysis method of the present invention. That is, as described in claim 5,
An eleventh step of acquiring a plurality of electroencephalogram signals emitted by the analysis subject;
Based on the plurality of electroencephalogram signals obtained in the eleventh step, a twelfth step of extracting a time-series repetitively changing signal as an electrocardiogram signal;
A thirteenth step of calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained in the eleventh step and the electrocardiogram signal obtained in the twelfth step;
A 14th step of determining a psychological state of the analysis subject according to the time difference obtained in the 13th step;
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, the psychological state of the analysis subject can be determined as in the case of claim 1 without using an electrocardiogram signal separately.

前記目的を達成するため、本発明における脳波の分析装置にあっては次のような第1の解決手法を採択してある。すなわち、請求項6に記載のように、
分析対象者者が発する脳波信号を取得する脳波計測手段と、
前記分析対象者が発する心電信号を取得する心電計測手段と、
前記脳波計測手段で得られた脳波信号と前記心電計測手段で得られた心電信号との時間差を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段で得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する判定手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、請求項1に記載の分析方法を実行するための分析装置が提供される。
In order to achieve the above object, the following first solution is adopted in the electroencephalogram analysis apparatus of the present invention. That is, as described in claim 6,
An electroencephalogram measurement means for acquiring an electroencephalogram signal emitted by the person to be analyzed;
An electrocardiogram measuring means for acquiring an electrocardiographic signal emitted by the subject to be analyzed;
Difference calculating means for calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained by the electroencephalogram measurement means and the electrocardiogram signal obtained by the electrocardiogram measurement means;
In accordance with the time difference obtained by the difference calculation means, determination means for determining the psychological state of the analysis target person;
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, an analyzer for performing the analysis method according to claim 1 is provided.

前記目的を達成するため、本発明における脳波の分析装置にあっては次のような第2の解決手法を採択してある。すなわち、請求項7に記載のように、
分析対象者が発する複数箇所の脳波信号を取得する脳波計測手段と、
前記脳波計測手段で得られた複数の脳波信号に基づいて、時系列の繰り返し変化している信号を心電信号として取り出す心電信号取出し手段と、
前記脳波計測手段で得られた脳波信号と前記心電信号取出し手段で得られた心電信号との時間差を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段で得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する判定手段と、
を備えているようにしてある。上記解決手法によれば、請求項5に記載の分析方法を実行するための分析装置が提供される。
In order to achieve the above object, the following second solution is adopted in the electroencephalogram analysis apparatus of the present invention. That is, as described in claim 7,
An electroencephalogram measuring means for acquiring electroencephalogram signals at a plurality of locations emitted by the analysis subject;
Based on a plurality of electroencephalogram signals obtained by the electroencephalogram measurement means, an electrocardiogram signal extraction means for extracting a time-series repetitive signal as an electrocardiogram signal;
A difference calculation means for calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained by the electroencephalogram measurement means and the electrocardiogram signal obtained by the electrocardiogram signal extraction means;
In accordance with the time difference obtained by the difference calculation means, determination means for determining the psychological state of the analysis target person;
It is supposed to be equipped with. According to the above solution, an analysis apparatus for executing the analysis method according to claim 5 is provided.

本発明によれば、動的な環境下にあっても、分析対象者の心理状態を分析することができる。   According to the present invention, it is possible to analyze the psychological state of an analysis subject even under a dynamic environment.

本発明によって運転者の心理状態を分析しているときの状態を示す簡略側面図The simplified side view which shows a state when analyzing a driver's psychological state by this invention 脳波を測定する位置を示す図。The figure which shows the position which measures an electroencephalogram. 停車中における脳波信号と心電信号との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the electroencephalogram signal and electrocardiogram signal in a stop. 20km/hで走行中における脳波信号と心電信号との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the electroencephalogram signal and electrocardiogram signal during driving | running | working at 20 km / h. 60km/hで走行中における脳波信号と心電信号との関係を示す図。The figure which shows the relationship between the electroencephalogram signal and electrocardiogram signal during driving | running | working at 60 km / h. 図3〜図4での脳波信号と心電信号との時間差をまとめて示す図。The figure which shows collectively the time difference of the electroencephalogram signal and electrocardiogram signal in FIGS. 本発明の制御系統例をブロック図的に示した図。The figure which showed the example of the control system of this invention in the block diagram. 本発明の制御例を示すフローチャート。The flowchart which shows the example of control of this invention. 本発明の別の制御例を示すフローチャート。The flowchart which shows another example of control of this invention.

図1に示す車両Vにおいて、SSは運転席、Jは運転席SSに着座された分析対象者としての運転者である。また、1はステアリングハンドル、2はインストルメントパネル、3はフロントウインドガラスである。   In the vehicle V shown in FIG. 1, SS is a driver's seat, and J is a driver as an analysis subject seated in the driver's seat SS. Further, 1 is a steering handle, 2 is an instrument panel, and 3 is a front window glass.

運転者Jは、その頭部に、脳波を計測するためのヘルメット式の脳波計測器10が装着されている。この脳波計測器10には、本発明とは直接には関係しないが、運転者Jの眼球の動きを撮像するための左右一対のアイカメラ11設けられている。また、運転席SSには、運転者Jの心臓に対応する位置において心電計測器12が装備されている。心電計測器12は、例えば静電容量型で、シート埋め込み型心拍計により構成することができる。   The driver J is equipped with a helmet-type electroencephalograph 10 for measuring an electroencephalogram on his head. Although not directly related to the present invention, the electroencephalogram measuring instrument 10 is provided with a pair of left and right eye cameras 11 for imaging the movement of the eyeball of the driver J. The driver's seat SS is equipped with an electrocardiograph 12 at a position corresponding to the driver J's heart. The electrocardiograph 12 is, for example, a capacitance type and can be configured by a sheet-embedded heart rate monitor.

図2には、上述した脳波計測器10に装着された多数の電極10aの位置設定例が示される。電極10aの数は、実施形態では、「GND」で示すGRAND電極と、「Cpz」で示すReference電極とを含めて、合計32個設けられている。   FIG. 2 shows an example of position setting of a large number of electrodes 10a mounted on the above-described electroencephalogram measuring instrument 10. In the embodiment, a total of 32 electrodes 10 a are provided including the GRAND electrode indicated by “GND” and the Reference electrode indicated by “Cpz”.

ここで、図3〜図5において、実線は、脳波計測器10によって得られた脳波信号うち、特に後頭部(図2の「Poz」で示される電極10a)から得られる脳波信号の例を示し、心電信号のノイズを含むものとなっている。また、図3〜図5において、破線は、心電計測器12によって得られた心電信号の例を示すものである。図3は、停車中の安静状態のときに取得された計測データであり、図4は、周回路を20km/hで走行中に取得された計測データであり、図5は、周回路を60km/hで走行中に取得された計測データである。   Here, in FIGS. 3 to 5, the solid line indicates an example of an electroencephalogram signal obtained from the occipital region (electrode 10 a indicated by “Poz” in FIG. 2) among the electroencephalogram signals obtained by the electroencephalograph 10. It contains noise of ECG signal. 3-5, the broken line shows an example of the electrocardiogram signal obtained by the electrocardiograph 12. FIG. 3 is measurement data acquired when the vehicle is resting while the vehicle is stopped, FIG. 4 is measurement data acquired while traveling at a speed of 20 km / h on the circuit, and FIG. Measurement data acquired during traveling at / h.

図3において、脳波信号と心電信号と同一周期で変化するピーク波形の出現時刻に時間差を生じるものとなる。すなわち、脳波信号には、心電信号が、心電信号の周期と同一の周期でもってノイズとして混入されていることから、脳波信号については、心電信号の周期と同一の周期のタイミングで出現する波形(例えばピーク波形あるいはその付近の波形)の出現タイミングを検出することにより、上記時間差を取得することができる。   In FIG. 3, there is a time difference between the appearance times of the peak waveforms that change in the same cycle as the electroencephalogram signal and the electrocardiogram signal. In other words, since the electrocardiogram signal is mixed as noise in the electroencephalogram signal in the same cycle as the electrocardiogram signal cycle, the electroencephalogram signal appears at the same cycle as the electrocardiogram signal cycle. The time difference can be acquired by detecting the appearance timing of a waveform to be performed (for example, a peak waveform or a waveform in the vicinity thereof).

相対的に緊張度合いが低い図3の場合は、上記時間差が大きく、図4の場合は上記時間差が小さくなり、図5の場合は上記時間差がもっとも小さくなる。図6は、図3〜図5における上記時間差をまとめて示すものである。   In the case of FIG. 3 where the degree of tension is relatively low, the time difference is large, in FIG. 4, the time difference is small, and in FIG. 5, the time difference is the smallest. FIG. 6 collectively shows the time differences in FIGS.

心電信号は、心臓から脳へ流れる血流の速さに応じて、時間差をもって脳波信号にノイズとして重畳されることになる。そして、走行速度が大きいほど、緊張が高まって、心臓と脳との間の血管が細くなって血流速度が高まり、上記時間差が小さくなるものと考えられる。つまり、上記時間差が小さいほど、血流速度が速まって緊張度合いが高いと判断することができる。   The electrocardiographic signal is superimposed as noise on the electroencephalogram signal with a time difference according to the speed of blood flow flowing from the heart to the brain. And it is considered that as the traveling speed increases, tension increases, blood vessels between the heart and the brain become thinner, blood flow speed increases, and the time difference becomes smaller. That is, it can be determined that the smaller the time difference, the faster the blood flow velocity and the higher the degree of tension.

なお、心電信号が脳波信号にノイズとして混在されてしま事態は、心臓から血液を送り出す際の波により血管の太さがわずかに変化し、この血管の太さ変化による周囲の脳細胞圧迫が電気信号に変換されて、これが脳細胞活動による電気信号に混入したものと考えられる。   In addition, the electrocardiogram signal is mixed with the electroencephalogram signal as noise. The situation is that the thickness of the blood vessel slightly changes due to the wave when the blood is sent out from the heart, and the surrounding brain cell compression due to this change in the blood vessel thickness It is considered that the signal was converted into an electric signal and mixed into the electric signal due to brain cell activity.

脳波信号と心電信号との上記時間差は、緊張度合いと対応づけられて、データベースとしてあらかじめ作成、記憶される。これにより、計測された今回の上記時間差を、データベースに照合することにより、運転者の現在の心理状態となる緊張度合いを判定することができる。   The time difference between the electroencephalogram signal and the electrocardiogram signal is created and stored in advance as a database in association with the degree of tension. Thereby, the tension | tensile_strength used as a driver | operator's present psychological state can be determined by collating the said time difference measured this time with a database.

図7は、脳波信号と心電信号とを用いて、運転者の心理状態を判定するための制御ブロック図である。この図7において、脳波計測器10からの脳波信号と、心電計測器12からの心電信号とが、コントローラUにおける差分演算部21に入力される。この差分演算部21において、前述した脳波信号と心電信号との時間差が演算される。差分演算部21で演算された時間差は、緊張度合い判定部22に入力される。緊張度合い判定部22は、差分演算部21で演算された時間差を、時間差と緊張度合いとを対応づけて記憶しているデータベース部(記憶手段)23に照合して、緊張度合いを判定する。   FIG. 7 is a control block diagram for determining a driver's psychological state using an electroencephalogram signal and an electrocardiogram signal. In FIG. 7, the electroencephalogram signal from the electroencephalograph 10 and the electrocardiogram signal from the electrocardiograph 12 are input to the difference calculation unit 21 in the controller U. In the difference calculation unit 21, the time difference between the above-described electroencephalogram signal and electrocardiogram signal is calculated. The time difference calculated by the difference calculation unit 21 is input to the tension degree determination unit 22. The tension degree determination unit 22 compares the time difference calculated by the difference calculation unit 21 with a database unit (storage unit) 23 that stores the time difference and the tension degree in association with each other, and determines the degree of tension.

緊張度合い判定部22での判定結果は、フィードバック制御部24に入力される。フィードバック制御部24は、判定された緊張度合いに応じて、運転者Jが、適度な緊張状態となるように、車両状態を変更制御する。この車両状態の変更制御としては、例えば、次のようにすることができる。緊張度合いが極めて高いときは、緊張を和らげることが望まれることから、音楽を流すようにしたり(音楽を流すことを促す表示でもよい)、空調風の温度を低下させたり、空調風の風量を増大させたりする等のことができる。また、緊張度合いが低くなり過ぎたとき(漫然状態)のときは、運転者Jの緊張を高めるべく、例えばステアリングハンドル1やアクセルペダル、ブレーキペダル、クラッチペダル等の運転操作系の操舵力が大きくなる方向に変更したり、サイドウインドガラスを若干開いて走行風を取り入れる等のことが行われる。なお、緊張度合いが適度のときは、車両状態は現状のままで変更なしとされる。なお、上記車両状態の変更はあくまで一例であり、この他、音声あるいはディスプレイによって、緊張度合いが適度になる方向へと運転者による操作を促す等、適宜の手法を採択できる。   The determination result in the tension degree determination unit 22 is input to the feedback control unit 24. The feedback control unit 24 changes and controls the vehicle state so that the driver J enters an appropriate tension state according to the determined degree of tension. For example, the vehicle state change control can be performed as follows. When the degree of tension is extremely high, it is desirable to relieve tension, so music can be played (may be a display that encourages music to flow), the temperature of the conditioned air can be lowered, It can be increased. In addition, when the degree of tension is too low (a state of randomness), in order to increase the tension of the driver J, for example, the steering force of the driving operation system such as the steering handle 1, the accelerator pedal, the brake pedal, and the clutch pedal is large. The direction is changed, or the side window glass is slightly opened to take in the driving wind. When the degree of tension is moderate, the vehicle state remains unchanged and remains unchanged. Note that the change in the vehicle state is merely an example, and other appropriate methods such as prompting the driver to operate in a direction in which the degree of tension is moderate by voice or display can be adopted.

図8は、前述したコントローラUによる制御例を示すフローチャートであり、以下このフローチャートについて説明する。なお、以下の説明でQはステップを示す。まず、Q1において、脳波計測器10からの脳波信号が入力され、次いでQ2において、心電計測器12からの心電信号が入力される。この後、Q3において、脳波信号と心電信号との時間差が演算される。   FIG. 8 is a flowchart showing an example of control by the controller U described above, and this flowchart will be described below. In the following description, Q indicates a step. First, an electroencephalogram signal from the electroencephalogram measuring instrument 10 is inputted at Q1, and then an electrocardiogram signal from the electrocardiograph measuring instrument 12 is inputted at Q2. Thereafter, in Q3, the time difference between the electroencephalogram signal and the electrocardiogram signal is calculated.

Q3の後、Q4において、上記Q3で演算された時間差に応じて、緊張度合いが判定される(データベースを利用した判定)。この後、Q5において、Q4で判定された緊張度合いに応じて、車両状態の変更制御が行われる。   After Q3, in Q4, the degree of tension is determined according to the time difference calculated in Q3 (determination using a database). Thereafter, in Q5, the vehicle state change control is performed according to the degree of tension determined in Q4.

図9は、本発明の別の制御例を示すものであり、別途心電計測器12を用いることなく、脳波信号のみによって、前述した時間差を得るようにしたものである。すなわち、図9は、図8におけるQ1〜Q3の処理に代えて実行されるものとなっている。   FIG. 9 shows another control example of the present invention, in which the above-described time difference is obtained only by an electroencephalogram signal without using the electrocardiograph 12 separately. That is, FIG. 9 is executed instead of the processing of Q1 to Q3 in FIG.

以上のことを前提として、まず、Q11において、複数箇所の脳波信号が入力される。複数箇所の脳波信号としては、例えば図2の「Poz」で示す電極10a、「O1」で示す電極10a、「O2」で示す電極10aからの脳波信号とすることができる。   On the premise of the above, first, a plurality of electroencephalogram signals are input in Q11. As the electroencephalogram signals at a plurality of locations, for example, the electroencephalogram signals from the electrode 10a indicated by “Poz”, the electrode 10a indicated by “O1”, and the electrode 10a indicated by “O2” in FIG.

Q11の後、Q12において、複数箇所の脳波信号を比較することにより、時系列の繰り返し変化している信号を心電信号に対応した信号として取り出す。すなわち、複数箇所の脳波信号は互いに相違している一方、当該複数箇所の脳波信号には同じようなタイミングでもって心電信号が混在していると考えることができると共に、複数箇所の脳波信号において心電信号は同じタイミングで出現することから、上述した処理によって、心電信号の出現タイミングを知ることができる。   After Q11, in Q12, by comparing the electroencephalogram signals at a plurality of locations, a signal that changes repeatedly in time series is taken out as a signal corresponding to the electrocardiogram signal. That is, while the electroencephalogram signals at a plurality of locations are different from each other, it can be considered that the electroencephalogram signals are mixed at the same timing in the electroencephalogram signals at the plurality of locations, Since the ECG signal appears at the same timing, the appearance timing of the ECG signal can be known by the above-described processing.

Q22の後、Q23において、Q22で取り出された心電信号と、複数箇所のうち任意の1つの脳波信号との差分つまり時間差が演算される。この後は、図8の図4以下の処理が行われる。なお、上記時間差の演算に用いる脳波信号を複数として、各脳波信号と取り出した心電信号との時間差を複数得て、この複数の時間差の平均値を最終的な時間差とすることもできる。   After Q22, in Q23, a difference, that is, a time difference between the electrocardiogram signal extracted in Q22 and one arbitrary electroencephalogram signal among a plurality of locations is calculated. Thereafter, the processes in FIG. 4 and subsequent steps in FIG. 8 are performed. Note that it is also possible to obtain a plurality of time differences between each electroencephalogram signal and the extracted electrocardiogram signal by using a plurality of electroencephalogram signals used for the calculation of the time difference, and to make the average value of the plurality of time differences the final time difference.

以上実施形態について説明したが、本発明は、実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載された範囲において適宜の変更が可能である。脳波計測器10は、無接触式のものを用いることもできる。判定された運転者の心理状態をどのように利用するかは適宜選択できるものである。例えば、図1に示すように脳波信号と心電信号とを用いた運転者の心理状態の分析(判定)は、一般ユーザ用(市販の車両用)として用いるのではなく、車両製造者によるデータ収集用として利用することもできる。すなわち、例えば、脳波信号と心電信号とを用いて得られた運転者の心理状態を、各種の走行シーンと対応づけて記憶させたデータベースとして作成、記憶させておき、市販の車両では、このデータベースを搭載して、ある走行シーンでは運転者がどのような心理状態になるかを推定するために用いる等のことができる。また、運転者の心理状態が好ましい状態となるように車両の設計、改善等に役立てるために、車両製造者のみが利用するものとすることもできる。また、分析対象者は、自動車や鉄道車両、船舶操縦者、飛行機の操縦者等の乗り物を運転操作する者に限らず、歩行者等、適宜の者を分析対象者とすることができる。例えば、ゲーム機等において設定されたある映像を複数(多数)の分析対象者に同時に見せて、その心理状態を判定することにより、当該映像が心理状態に与える影響や、性別や年齢等に応じた心理状態の相違を分析する等々、適宜の分野でもって利用することができる。勿論、本発明の目的は、明記されたものに限らず、実質的に好ましいあるいは利点として表現されたものを提供することをも暗黙的に含むものである。   Although the embodiments have been described above, the present invention is not limited to the embodiments, and appropriate modifications can be made within the scope of the claims. The electroencephalograph 10 may be a non-contact type. It is possible to appropriately select how to use the determined psychological state of the driver. For example, as shown in FIG. 1, analysis (determination) of a driver's psychological state using an electroencephalogram signal and an electrocardiogram signal is not used for a general user (for a commercially available vehicle), but is data by a vehicle manufacturer. It can also be used for collection. That is, for example, a driver's psychological state obtained using an electroencephalogram signal and an electrocardiogram signal is created and stored as a database stored in association with various driving scenes. A database can be installed and used to estimate the psychological state of the driver in a certain driving scene. Further, it can be used only by the vehicle manufacturer in order to help the vehicle design, improvement, etc. so that the driver's psychological state is in a preferable state. In addition, the analysis target person is not limited to a person who operates a vehicle such as an automobile, a railway vehicle, a ship operator, or an airplane operator, but an appropriate person such as a pedestrian can be set as the analysis target person. For example, depending on the influence of the video on the psychological state, gender, age, etc. by showing a certain video set on a game machine etc. to multiple (many) analysts at the same time and determining the psychological state It can be used in appropriate fields, such as analyzing differences in psychological state. Of course, the object of the present invention is not limited to what is explicitly stated, but also implicitly includes providing what is substantially preferred or expressed as an advantage.

本発明は、動的環境下において分析対象者の心理状態を判定する上で好ましいものとなる。   The present invention is preferable in determining the psychological state of the analysis subject under a dynamic environment.

V:車両
SS:運転席
J:運転者(分析対象者)
U:コントローラ
10:脳波計測器
10a:電極
12:心電計測器
21:差分演算部
22:緊張度合い判定部
23:データベース
24:フィードバック制御部
V: Vehicle SS: Driver's seat J: Driver (analysis subject)
U: Controller 10: Electroencephalograph 10a: Electrode 12: Electrocardiograph 21: Difference calculation unit 22: Tension degree determination unit 23: Database 24: Feedback control unit

Claims (7)

分析対象者が発する脳波信号を取得する第1ステップと、
前記分析対象者が発する心電信号を取得する第2ステップと、
前記第1ステップで得られた脳波信号と前記第2ステップで得られた心電信号との時間差を演算する第3ステップと、
前記第3ステップで得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する第4ステップと、
を備えていることを特徴とする脳波の分析方法。
A first step of acquiring an electroencephalogram signal emitted by the analysis subject;
A second step of acquiring an electrocardiogram signal emitted by the analysis subject;
A third step of calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained in the first step and the electrocardiogram signal obtained in the second step;
A fourth step of determining the psychological state of the analysis subject according to the time difference obtained in the third step;
A method for analyzing an electroencephalogram, comprising:
請求項1において、
前記第1ステップで取得される脳波信号が、前記分析対象者の後頭部に対応した位置の脳波信号とされ、
前記第4ステップで判定される前記分析対象者の心理状態が、緊張度合いとされている、
ことを特徴とする脳波の分析方法。
In claim 1,
The electroencephalogram signal acquired in the first step is an electroencephalogram signal at a position corresponding to the occipital region of the analysis subject,
The psychological state of the analysis subject determined in the fourth step is a degree of tension.
A method for analyzing an electroencephalogram characterized by that.
請求項1または請求項2において、
前記第4ステップでは、前記第3ステップで得られた心理状態を、脳波信号と心電信号との時間差に対して心理状態が対応づけられて記憶しているデータベースに照合することにより心理状態を判定する、ことを特徴とする脳波の分析方法。
In claim 1 or claim 2,
In the fourth step, the psychological state obtained by the third step is collated with a database in which the psychological state is associated with the time difference between the electroencephalogram signal and the electrocardiogram signal to store the psychological state. A method of analyzing an electroencephalogram characterized by determining.
請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、
前記分析対象者が、車両の運転者とされている、ことを特徴とする脳波の分析方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
The method for analyzing an electroencephalogram, wherein the subject to be analyzed is a vehicle driver.
分析対象者が発する複数箇所の脳波信号を取得する第11ステップと、
前記第11ステップで得られた複数の脳波信号に基づいて、時系列の繰り返し変化している信号を心電信号として取り出す第12ステップと、
前記第11ステップで得られた脳波信号と前記第12ステップで得られた心電信号との時間差を演算する第13ステップと、
前記第13ステップで得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する第14ステップと、
を備えていることを特徴とする脳波の分析方法。
An eleventh step of acquiring a plurality of electroencephalogram signals emitted by the analysis subject;
Based on the plurality of electroencephalogram signals obtained in the eleventh step, a twelfth step of extracting a time-series repetitively changing signal as an electrocardiogram signal;
A thirteenth step of calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained in the eleventh step and the electrocardiogram signal obtained in the twelfth step;
A 14th step of determining a psychological state of the analysis subject according to the time difference obtained in the 13th step;
A method for analyzing an electroencephalogram, comprising:
分析対象者者が発する脳波信号を取得する脳波計測手段と、
前記分析対象者が発する心電信号を取得する心電計測手段と、
前記脳波計測手段で得られた脳波信号と前記心電計測手段で得られた心電信号との時間差を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段で得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする脳波の分析装置。
An electroencephalogram measurement means for acquiring an electroencephalogram signal emitted by the person to be analyzed;
An electrocardiogram measuring means for acquiring an electrocardiographic signal emitted by the subject to be analyzed;
Difference calculating means for calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained by the electroencephalogram measurement means and the electrocardiogram signal obtained by the electrocardiogram measurement means;
In accordance with the time difference obtained by the difference calculation means, determination means for determining the psychological state of the analysis target person;
An electroencephalogram analysis apparatus comprising:
分析対象者が発する複数箇所の脳波信号を取得する脳波計測手段と、
前記脳波計測手段で得られた複数の脳波信号に基づいて、時系列の繰り返し変化している信号を心電信号として取り出す心電信号取出し手段と、
前記脳波計測手段で得られた脳波信号と前記心電信号取出し手段で得られた心電信号との時間差を演算する差分演算手段と、
前記差分演算手段で得られた時間差に応じて、前記分析対象者の心理状態を判定する判定手段と、
を備えていることを特徴とする脳波の分析装置。
An electroencephalogram measuring means for acquiring electroencephalogram signals at a plurality of locations emitted by the analysis subject;
Based on a plurality of electroencephalogram signals obtained by the electroencephalogram measurement means, an electrocardiogram signal extraction means for extracting a time-series repetitive signal as an electrocardiogram signal;
A difference calculation means for calculating a time difference between the electroencephalogram signal obtained by the electroencephalogram measurement means and the electrocardiogram signal obtained by the electrocardiogram signal extraction means;
In accordance with the time difference obtained by the difference calculation means, determination means for determining the psychological state of the analysis target person;
An electroencephalogram analysis apparatus comprising:
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