JP2902617B2 - 脳波誘導装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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。

【０００２】

【従来の技術】人間の脳波とその生理的・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にはα波（約８〜１３Ｈ
ｚ）が多く発生し、活動状態にあるときにはβ波（約１
４〜３０Ｈｚ）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くなる。

【０００３】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。

【０００４】例えば、特開昭５５−６３６５６号公報に
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
る鳴声を変え、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に導くよ
うにしている。

【０００５】また、特開昭６２−８７１６５号公報に記
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特性の揺らぎを発生
するα波信号を作り、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に導
くようにしている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記し
た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声の違いを使
用者自身が聞き分けながら、α波に対応する鳴声が最も
強く出るように、自らの精神状態を自らの意思で誘導し
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、自らの意思である程度その
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
大きな差を生じるという問題があった。

【０００７】また、前記した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。

【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、装置の使用者自身の生理的変化信号中から目的とす
る脳波に対応する信号成分のみを抽出し、これを使用者
自身にフィードバックすることにより、何らの予備的学
習の必要もなしに、α波、θ波あるいはβ波などの目的
の脳波を速やかに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。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の脳波誘導装置
は、前記目的を達成するために、使用者の身体の生理的
変化を示す信号を検出する手段と、該検出信号中から所
望の脳波に対応する所定の周波数成分のみを選択的に通
過させる帯域フィルタと、該帯域フィルタの出力信号を
その振幅変化に応じて光強度が変化する脳波誘導光信号
に変換して使用者に供給する脳波誘導手段とを備える脳
波誘導装置であって、前記帯域フィルタはα波またはθ
波またはβ波に対応し、その中心周波数が該α波または
θ波またはβ波の帯域内に設定されるとともに、通過帯
域幅が前記α波またはθ波またはβ波の帯域より狭くな
るようにＱの値が設定され、使用者の脳波が前記帯域フ
ィルタを通過したα波またはθ波またはβ波に誘導され
るようにし、前記脳波誘導光信号の光強度の変化のタイ
ミングと前記誘導されたα波またはθ波またはβ波の振
幅変化の最小・最大位置とが一致するように脳波誘導光
信号の位相と誘導されたα波またはθ波またはβ波の位
相とを揃える位相補正手段を設けたことを特徴とする。

【００１０】なお、上記検出すべき身体の生理的変化と
しては、例えば、脳波、皮膚電位、皮膚振動、皮膚抵抗
などの生理的現象を利用することができる。また、身体
刺激信号としては光による視覚刺激が最適である。

【００１１】

【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。本発明はこの引
き込み現象を利用したものである。したがって、帯域フ
ィルタは、検出した自己の生理的変化信号中から誘導を
目的とする脳波に対応する信号成分のみを通過させるよ
うに、その通過帯域周波数が設定される。

【００１２】すなわち、帯域フィルタはα波またはθ波
またはβ波に対応し、その中心周波数がα波またはθ波
またはβ波の帯域内に設定されるとともに、通過帯域幅
が前記α波またはθ波またはβ波の帯域より狭くなるよ
うにＱの値が設定され、使用者の脳波がこの帯域フィル
タを通過したα波またはθ波またはβ波に誘導されるよ
うにする。

【００１３】また、本発明の使用に際し、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
などの場合には手首などの身体所定位置に取り付けられ
る。同様に、帯域フィルタの出力する信号を所定の脳波
（α波またはθ波またはβ波）に対応する脳波誘導光信
号に変換して使用者に供給する脳波誘導手段も、所定の
位置、例えば使用者の眼前位置に配置される。使用者の
身体に取り付けた生理的変化を検出する手段により所定
の生理的変化が検出されると、帯域フィルタは該検出信
号中から誘導を目的とする脳波に対応する信号成分のみ
を抽出する。

【００１４】この帯域フィルタの出力信号は、脳波誘導
手段に送られ、脳波誘導光信号としてこの帯域フィルタ
の出力信号の振幅変化に応じて光強度が変化する所定の
光刺激信号に変換され、使用者にフィードバックされ
る。

【００１５】この身体光刺激信号を受けた使用者は、該
光刺激信号によって目的とする脳波（すなわちα波また
はθ波またはβ波の帯域の中で、その各帯域より狭い帯
域幅を有する帯域フィルタを通過した脳波）を誘導さ
れ、その誘導された脳波は再び生理的変化を検出する手
段によって検出され、以後同様の動作が繰り返される。

【００１６】このとき、位相補正手段によって、光刺激
信号の光強度の変化のタイミングと誘導された脳波の振
幅変化の最小・最大位置とが一致するように、光刺激信
号のの位相と誘導された脳波の位相とを揃えることによ
り、脳波誘導の効率を上げる。

【００１７】上記作用から明らかなように、本発明で、
脳波の誘導を開始すると、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。そして、この発
振回路内を、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が循環する。したがって、この循環
する信号の引き込み現象によって、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。

【００１８】本発明では、自己の生理的変化信号中の所
定の信号成分を身体光信号として利用するため、使用者
との相性がよく、その誘導効果が大きい。そのため、目
的とする脳波を特別な訓練や努力、学習の必要なしに簡
単かつ速やかに誘導することができる。

【００１９】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例につ
き説明する。図１は本発明の脳波誘導装置の一例を示
し、身体から検出する生理的変化として脳波を、また身
体の刺激信号として光刺激を用いた例である。図中、１
ａ，１ｂは装置使用者の頭部２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によりピッ
クアップされた脳波信号をその後の処理に適した信号レ
ベルまで増幅する主体アンプ、４は帯域フィルタ、５は
光刺激装置である。

【００２０】帯域フィルタ４は、脳波信号中の目的とす
る脳波に対応する信号成分のみを通過させるものであ
り、α波またはθ波またはβ波に対応し、その中心周波
数がα波またはθ波またはβ波の帯域内に設定されると
ともに、通過帯域幅がα波またはθ波またはβ波の帯域
より狭くなるようにＱの値が設定される。

【００２１】例えば、α波（８〜１３Ｈｚ）を誘導する
場合には、通過帯域の中心周波数ｆ0 をｆ0 ＝１０Ｈ
ｚ，回路のＱをＱ＝１０に設定する。このとき、通過帯
域幅をΔｆとすると、Ｑ＝ｆ0 ／Δｆであるから、Δｆ
＝１Ｈｚとなる。また、θ波（４〜７Ｈｚ）を誘導する
場合には、ｆ0 ＝５Ｈｚ，Ｑ＝１０に設定する。このと
き、通過帯域幅ΔｆはΔｆ＝０．５Ｈｚとなる。β波
（１４〜３０Ｈｚ）を誘導する場合には、ｆ0 ＝２０Ｈ
ｚ，Ｑ＝４に設定する。このとき、通過帯域幅ΔｆはΔ
ｆ＝５Ｈｚとなる。

【００２２】光刺激装置５は、帯域フィルタ４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
路からなる。

【００２３】上記電極１ａ，１ｂと光刺激装置５は、例
えばヘッドバンドなどに組み込まれ、頭部に装置したと
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５内の発光素子が眼前所定の位置
に位置するように構成され、脳波のピックアップと光刺
激を簡単に行えるように工夫されている。

【００２４】進んで、α波を誘導する場合を例にとり、
その動作を説明する。なお、α波を誘導する場合には、
前述したように、帯域フィルタ４の通過帯域の中心周波
数ｆ0 と回路のＱは、例えばｆ0 ＝１０Ｈｚ，Ｑ＝１０
に設定される。

【００２５】使用者がヘッドバンドを頭部にかけ、装置
のスイッチをＯＮすると、電極１ａ，１ｂは頭部２から
脳波をピックアップし、生体アンプ３に送る。この脳波
信号は、生態アンプ３で増幅された後、帯域フィルタ４
に送られ、α波の中から目的とする１０Ｈｚ付近の周波
数成分のみが選択され、光刺激装置５に送られる。

【００２６】光刺激装置５は、上記帯域フィルタ４から
送られてくるα波信号帯域の中で１０Ｈｚ付近のα波成
分信号によりＬＥＤなどの発光素子を点滅制御し、この
α波に同期した点滅光を使用者に向けて照射する。

【００２７】使用者は上記点滅光による光刺激を受ける
と、その引き込み現象により脳波中のα波が強く誘導さ
れる。つまり、使用者から発生する主要なα波が当初帯
域フィルタ４の中心周波数である１０Ｈｚ付近にないと
きでも、引き込み現象により１０Ｈｚ付近のα波に誘導
される。そして、この誘導された脳波は、再び電極１
ａ，１ｂによりピックアップされて生体アンプ３に送ら
れ、上記動作を繰り返す。

【００２８】したがって、脳波の誘導を開始すると、本
発明装置と使用者を結ぶ一巡する閉ループが形成され、
帯域フィルタ４で選択し通過したα波成分信号を発振周
波数とする一種の発振回路が構成される。この結果、脳
波中の上記α波成分信号は次第に強くなり、α波含有
率、α波波高率の増大が顕著となる。

【００２９】例えば、上述のように帯域フィルタ４の中
心周波数を１０Ｈｚ、Ｑを１０に設定し、使用者から発
生する当初の主要なα波が１０Ｈｚより高いときには使
用者は比較的はっきりとしている状態にあるが、本発明
装置によりα波が１０Ｈｚ付近に誘導され、眠くなる方
向のリラックス状態に誘導される。

【００３０】また、使用者から発生する当初の主要なα
波が１０Ｈｚより低いときには使用者は比較的眠い状態
であり、本発明装置によりα波が１０Ｈｚ付近に誘導さ
れ、はっきりする方向のリラックス状態に誘導される。

【００３１】図２に上記実施例によるα波誘導の実測波
形を示す。図２（ａ）は電極１ａ，１ｂでピックアップ
された脳波、図２（ｂ）は光刺激装置５から照射される
光刺激信号であり、図中のｔ0 位置において本発明装置
がスイッチＯＮされ、α波の誘導が開始されたことを示
している。

【００３２】この図２から明らかなように、α波の誘導
が行われていないｔ0 以前においては、α波やβ波など
の種々の波が混在した脳波が発生している。ｔ0 位置で
本発明装置をスイッチＯＮし、α波の誘導を開始する
と、脳波は速やかにα波が支配的な状態となることが分
かる。したがって、本発明装置を用いることにより、何
等の困難なく、速やかにリラックス状態へ導くことがで
きる。

【００３３】また、本発明装置は、使用者自身を閉ルー
プ内に含む一種の発振回路を形成するものであるから、
上記光刺激装置５の発する刺激光の点滅タイミングとα
波の振幅変化の最大・最小位置とが一致するようにその
位相を揃えることにより、更に効率良く誘導を行ってい
る。この位相を揃えるには、帯域フィルタ４または光刺
激装置５内で位相補正を行うか、あるいは回路途中に位
相補正回路を挿入する。

【００３４】以上説明した実施例は、α波を誘導する場
合について例示したが、帯域フィルタの通過帯域周波数
を変えれば、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そのものを
用いたが、脳波に代えて、脳波との間に一定の相関を有
する皮膚電位、皮膚振動、皮膚抵抗などの生理的現象を
利用することもできる。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、使
用者自身の生理的変化信号の中から誘導を目的とするα
波またはθ波またはβ波の脳波に対応する所定周波数帯
域の信号成分のみを抽出し、これを身体光刺激信号とし
て使用者にフィードバックするように構成したので、目
的とする脳波を特別な訓練や努力、学習の必要なしに簡
単かつ速やかに誘導することができ、誰でも極めて容易
に所望の精神状態に誘導することができる。

【００３６】さらに、使用者自身の生理的変化信号を利
用して脳波を誘導しているので、使用者自身に対する相
性がよく、誘導される脳波の強度も従来に比べて大きな
ものとなる。また、身体光刺激信号と誘導されたα波ま
たはθ波またはβ波の位相を揃えるようにしているの
で、効率の良い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に、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
って目的の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】

【図１】本発明の一実施例のブロック図である。

【図２】上記実施例によるα波誘導の実測波形図であ
る。

【符号の説明】

１ａ，１ｂ・・・電極 ２・・・頭部 ３・・・生体アンプ ４・・・帯域フィルタ ５・・・光刺激装置

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 使用者の身体の生理的変化を示す信号
   を検出する手段と、 該検出信号中から所望の脳波に対応する所定の周波数成
   分のみを選択的に通過させる帯域フィルタと、 該帯域フィルタの出力信号をその振幅変化に応じて光強
   度が変化する脳波誘導光信号に変換して使用者に供給す
   る脳波誘導手段とを備える脳波誘導装置であって、 前記帯域フィルタはα波またはθ波またはβ波に対応
   し、その中心周波数が該α波またはθ波またはβ波の帯
   域内に設定されるとともに、通過帯域幅が前記α波また
   はθ波またはβ波の帯域より狭くなるようにＱの値が設
   定され、 使用者の脳波が前記帯域フィルタを通過したα波または
   θ波またはβ波に誘導されるようにし、 前記脳波誘導光信号の光強度の変化のタイミングと前記
   誘導されたα波またはθ波またはβ波の振幅変化の最小
   ・最大位置とが一致するように脳波誘導光信号の位相と
   誘導されたα波またはθ波またはβ波の位相とを揃える
   位相補正手段を設けたことを特徴とする脳波誘導装置。