JP3223851B2

JP3223851B2 - メンタルストレス判定装置

Info

Publication number: JP3223851B2
Application number: JP19497897A
Authority: JP
Inventors: 達美柳井; 則政岸
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-07-04
Filing date: 1997-07-04
Publication date: 2001-10-29
Anticipated expiration: 2017-07-04
Also published as: JPH1119075A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人の定常的ストレ
スとしてのメンタルストレスを判定するメンタルストレ
ス判定装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、脈拍データの変動状況をマイクロ
コンピュータにより測定することにより、人のストレス
レベルを測定するストレスレベル測定装置がある。これ
は、図１２に示すように、被験者の脈波を検出する脈波
検出器７が脈拍計数器８に接続され、その脈拍計数器８
がマイクロコンピュータ９に接続されているものであ
る。そして、図１３に示すように、脈波検出器７で検出
した脈波データ３１を、脈拍計数器８により整形パルス
３２に変換して脈拍データを計数し、その脈拍データの
上昇下降をマイクロコンピュータ９で監視することによ
り、ストレスのレベルを測定するものである。同様のも
のが、特開平４ー１８０７３０号公報に記載されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、人
は、職場あるいは日常生活において、様々なストレスを
受けている。特に、急速なＯＡ（オフィスオートメーシ
ョン）化、ＦＡ（ファクトリオートメーション）化によ
り、ＶＤＴ（ビデオディスプレイ端末装置）作業や監視
作業が増え、これらの作業がもたらすメンタルストレス
は過労やヒューマンエラーの要因となっている。これを
防ぐため、メンタルストレス（テクノストレスとも言
う）を評価、判定することが重要となっている。

【０００４】しかしながら、従来のストレスレベル測定
装置は、脈拍の上昇下降のみの情報を利用する構成であ
るため、ストレスレベル測定の信頼性が低く、また、測
定時における一時的ストレスしか測定できない。また、
心電図信号に不整脈等の現象が生じた場合、その区間は
解析が不能になる。不整脈は健常者でも通常発生してい
るが、精神的ストレス状態では不整脈の生じる被験者が
多く報告されている。不整脈による解析不能区間が、頻
繁に生じる場合には、判定自体が不可能になるという問
題があった。

【０００５】そこで次に、メンタルストレスと脳波の相
関関係が高いことを利用して、被験者の脳波を測定し
て、精神的ストレス状態を判定しようとする試みがあ
る。安静状態の被験者の脳波を数分間測定し、周波数解
析を行い、メンタルストレスを判定するものであるが、
測定時における一時的ストレスしか測定できず、長期間
にわたって蓄積された定常的なストレスレベル測定につ
いての信頼性は低い。また、脳波を測定する際には、多
数の電極を頭髪を分けて頭皮上に装着する必要があり、
脳波の測定に煩わしさをもたらす原因となっていた。

【０００６】以上のように、現在のところ、メンタルス
トレスという感覚量を簡易的に計測して、客観的かつ定
量的に信頼性高く評価する技術は確立されていないと言
える。本発明は、このような従来の問題点に鑑み、簡易
的な測定方法により、定常的ストレスとしてのメンタル
ストレスを客観的に精度よく判定するメンタルストレス
判定装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、被
験者にタスクとレストとを交互に与えるタスク提示手段
と、被験者の脳波データを測定する脳波データ簡易測定
手段と、脳波データ簡易測定手段により測定した脳波デ
ータの周波数解析を行い、タスク状態とレスト状態のそ
れぞれで脳波の全周波数帯に相当するパワースペクトル
とα波に相当する周波数帯のパワースペクトルの比であ
る正規化α波パワーを算出する脳波データ信号処理手段
と、脳波データ信号処理手段により算出したタスク状態
の正規化α波パワーとレスト状態の正規化α波パワーの
比率に基づいて、メンタルストレスを判定するメンタル
ストレス判定手段とを有するものとする。

【０００８】上記タスク提示手段は、タイマを備え、被
験者に一定時間のタスクとレストとを交互に行なうよう
に、タイマにより時間を提示するのが好ましい。また、
脳波データ簡易測定手段は、額部からの脳波データを採
取し、脳波データ信号処理手段は、瞬き等のノイズ信号
を検出し、除去する目的外信号除去手段を有することも
できる。

【０００９】また、脳波データ信号処理手段は、脳波デ
ータ簡易測定手段により検出された脳波データから周波
数帯別の周波数パワースペクトルを算出する周波数パワ
ー算出手段と、周波数パワー算出手段で算出された周波
数パワースペクトルをタスク状態とレスト状態で、それ
ぞれ周波帯毎に加算する周波数パワー加算手段と、周波
数パワー加算手段で加算されたタスク状態とレスト状態
のそれぞれで、全周波数帯のパワーに対するα波のパワ
ーの比である正規化α波パワーを算出するα波パワー正
規化回路を有するものとすることができる。

【００１０】さらに、脳波データ信号処理手段は、脳波
データ簡易測定手段により検出された脳波データから周
波数帯別の周波数パワースペクトルを算出する周波数パ
ワー算出手段と、周波数パワー算出手段で算出された周
波数パワーをタスク状態とレスト状態で、それぞれ周波
数帯別に加算する周波数パワー加算手段と、周波数パワ
ー加算手段で加算されたタスク状態とレスト状態のそれ
ぞれで、全周波数帯のパワーに対するα波のパワーの比
である正規化α波パワーを算出するα波パワー正規化回
路を有し、メンタルストレス判定手段は、前回測定した
前記タスク状態の正規化α波パワーと、レスト状態の正
規化α波パワーの比率と、今回測定したタスク状態の正
規化α波パワーと、レスト状態の正規化α波パワーの比
率の変化に基づいて、メンタルストレスを判定すること
もできる。

【００１１】

【作用】元来、脳波はその発生状態に個人差が大きく、
単に一回のみ測定した脳波データから定常的メンタルス
トレスを判定することは困難である。本発明によるメン
タルストレス判定装置では、タスク提示手段により、被
験者に一時的な精神作業を課すタスク状態と、精神作業
を課していないレスト状態を交互に与え、タスク状態と
レスト状態での、脳波成分の差位を観測し、メンタルス
トレスの有無を判定している。すなわち被験者の精神作
業に対する柔軟性が、定常的ストレスとしてのメンタル
ストレスに大きく影響される点に着目し、本発明では、
被験者の精神作業に対する柔軟性を示す指標として、脳
波の周波数帯の一つであるα波成分がタスク状態とレス
ト状態で出現する比率を使用している。

【００１２】具体的には、脳波データ簡易測定手段によ
り被験者の脳波データを採取して、脳波データ信号処置
手段に入力し、周波数解析を行い、タスク状態とレスト
状態のそれぞれで脳波の全周波数帯に相当するパワース
ペクトルとα波に相当する周波数帯のパワースペクトル
の比である正規化α波パワーを算出、メンタルストレス
判定手段で、タスク状態の正規化α波パワーとレスト状
態の正規化α波パワーの比率に基づいて定常的なメンタ
ルストレスの有無が判定される。これにより、感覚的な
メンタルストレスが客観的に判定される。

【００１３】また、上記のタスク提示手段が、タイマに
より、被験者に一定時間のタスクとレストとを交互に行
なうように、時間の提示を行なうと、被験者に対して簡
易なタスクが与えられ、脳波データが容易に採取され
る。

【００１４】上記の脳波データ簡易測定装置を用いて、
被験者の脳波データを額部から採取することにより、頭
髪を分ける煩わしさが省け、極めて簡易的に脳波データ
を採取することができる。しかしながら、図１４の
（ａ）に示すように、通常の後頭部３３から検出する方
式では、ノイズ信号が脳波データに混入することは少な
いが、額部３４から検出しようとすると、図１４の
（ｂ）に示すような瞬き等のパルス状の筋電信号３５
や、他のノイズ信号が、脳波データに混入しやすい。そ
のために、目的外除去手段を設け、ノイズ信号を検出、
除去することにより、簡易的に脳波データを採取し、高
精度にメンタルストレスを判定できる。

【００１５】また、脳波データ信号処理手段では、前回
測定と今回測定におけるタスク状態およびレスト状態の
正規化α波パワーの比率を比較することにより、メンタ
ルストレスの変化状況を知ることができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例によ
り説明する。図１は第１の実施例の構成を示し、図２は
その使用状態を示す。また図３はタスクを与えるタイミ
ングを示す図であり、図４および図５は動作を説明する
フローチャートである。ここでは、脳波の中のα（アル
ファ）波に着目し、正規化α波パワーを一時的ストレス
を加えた状態で測定算出して、背景の定常的ストレスに
対する変化を観測するようにするとともに、瞬き等の現
象が発生したときの脳波データを除去することで、解析
の中断なく、確度の高い判定を行えるようにする。

【００１７】メンタルストレス判定装置は、図１に示す
ように、被験者に一時的ストレスを与えるタスク提示手
段としてのタスク／レスト提示装置１と、被験者の脳波
データを採取する脳波データ簡易測定装置２と、採取し
た脳波データの周波数解析を行ない、正規化α波パワー
を算出する脳波データ信号処理回路３と、算出された正
規化α波パワーに基づいてメンタルストレスを判定する
メンタルストレス判定回路４とから構成されている。

【００１８】タスク／レスト提示装置１は、図２に示す
ように、被験者に体動の少ないタスクを提示する装置
で、内蔵されたタイマにより、一定時間のタスク（課
題）とレスト（休息）とを繰り返すタイミングを被験者
に提示する。具体的には、図３の（ａ）に示すように、
タスクが約１分程度、レストが約２分程度に設定され、
タスクとレストとが交互に複数回繰り返して提示され
る。タスクとしては、精神的なストレスを加えられる内
容であればよく、例えば図３の（ｂ）に示すように、罫
線２１で記入位置２２を特定した所定の用紙２３に、上
記の所定の時間内に、できるだけ多くの丸印２４を書き
込む作業が課される。

【００１９】脳波データ簡易測定装置２は、図２に示す
ように、被験者の額部に取付けられ、脳波データを採取
する額部取付用電極１１と採取した脳波データを脳波デ
ータ信号処理回路３に、有線または無線で転送する脳波
データ転送装置１２から構成される。医療用としての正
確な波形診断が目的ではないため、電極の装着も簡単な
ものでよく、額部に電極を取り付ける形式で、簡易測定
が可能なハチマキ状の電極が使用されている。

【００２０】脳波データ信号処理回路３は、脳波データ
の周波数成分を解析し、ノイズが含まれる脳波データや
タスク時とレスト時の境界での脳波データ等の目的外信
号を除去し、周波数帯別に周波数パワースペクトルを算
出する周波数パワー算出回路１３と、タスク時とレスト
時に分けて、周波数帯別の周波数パワースペクトルを加
算する周波数パワー加算回路１４と、タスク時とレスト
時のそれぞれで、全周波数帯の周波数パワースペクトル
に対するα波パワースペクトルの比である正規化α波パ
ワーを算出するα波パワー正規化回路１５からなり、α
波パワー正規化回路１５の出力がメンタルストレス判定
回路４に入力されるようになっている。ここで、脳波デ
ータ信号処理回路３およびメンタルストレス判定回路４
は、コンピュータで構成されている。

【００２１】次に、動作を説明する。タスク／レスト提
示装置１により被験者に一時的ストレスを与えつつ、脳
波データ取付用電極１１により採取した被験者の脳波デ
ータを脳波データ転送装置１２により転送し、脳波デー
タ信号処理回路３の周波数パワー算出回路１３へ入力す
る。周波数パワー算出回路１３では、まず脳波データを
約１秒ずつ切り出し、周波数解析を行い周波数帯別の周
波数パワースペクトルを求める。ここで、瞬き等のノイ
ズに相当する周波数帯の周波数スペクトルが所定比率以
上含まれている脳波データは、目的外データとして、破
棄する。

【００２２】周波数パワー加算回路１４では、まず、タ
スク状態とレスト状態の境界時間にあたる脳波データ
は、目的外データとして、破棄し、次にタスク状態と、
レスト状態に別けて、各周波数パワースペクトルを周波
数帯毎に加算するα波パワー正規化回路１５では、タス
ク状態での全周波数帯のパワースペクトルとα波パワー
スペクトルの比Ｐ（Ｔ）と、レスト状態での全周波数帯
のパワースペクトルとα波パワースペクトルの比Ｐ
（Ｒ）を算出する。

【００２３】メンタルストレス判定回路１４では、タス
ク状態での全周波数帯のパワースペクトルとα波パワー
スペクトルの比Ｐ（Ｔ）と、レスト状態での全周波数帯
のパワースペクトルとα波パワースペクトルの比Ｐ
（Ｒ）の比である、ストレス度ＭＳを算出し、このスト
レス度ＭＳに基づいて、定常的ストレスであるメンタル
ストレスの有無を判定する。

【００２４】つぎに、本実施例における動作の流れを、
図４および図５に示すフローチャートを用いて、より詳
細に説明する。ステップ１０１において、タスク／レス
ト提示装置１により被験者にタスクを提示する。ステッ
プ１０２で、脳波データ簡易測定装置２の額部取付用電
極１１によ、被験者の脳波データが測定される。

【００２５】ステップ１０３では、脳波データ転送装置
１２により、脳波データを脳波データ信号処理回路３に
転送する。ステップ１０４では、周波数パワー算出回路
１３において、脳波データはＡ／Ｄ変換され、１ＫＨｚ
以上でサンプリングされ、逐次取り込まれる。ステップ
１０５では、脳波データから時系列的に１０２４ポイン
トずつデータを切り出す。こうして、ステップ１０６で
は、約１秒間の脳波データセットが得られる。

【００２６】ステップ１０７では、切り出した脳波デー
タセットをＦＦＴ解析し、周波数成分に分解する。ステ
ップ１０８では、図６に示すように、周波数帯毎にパワ
ースペクトルを求める。脳波の周波数帯は、通常リラッ
クスした状態で生じるα波（８〜１３Ｈｚ）を含む３０
Ｈｚ以下であり、３０〜５０Ｈｚの周波数は、瞬き等に
より生じるノイズ成分である。ステップ１０９では、３
０Ｈｚ以下の脳波の周波数帯に相当する周波数帯の各パ
ワースペクトルの加算値に対する、３０〜５０Ｈｚの瞬
き等のノイズ成分に相当する周波数帯のパワースペクト
ルの比を算出し、目的外信号が、採取した脳波データの
中に含まれているかを検出する。ノイズ成分に相当する
周波数帯のパワースペクトルの比が０．１以上のときに
は、この脳波データセットには、ノイズ成分が含まれて
いるとみなし、この脳波データセットは放棄され、ステ
ップ１１０に進む。ノイズ成分に相当する周波数帯のパ
ワースペクトルの比が０．１より小さいときには、ステ
ップ１１１に進む。

【００２７】ステップ１１０では、切出区間を７８６ポ
イントシフトし、ステップ１０５へ戻り、新たな脳波デ
ータセットを切り出して、ステップ１０５〜ステップ１
０９の動作を繰り返す。情報の欠落を防止するために、
脳波データセットは、１／４ずつオーバラップさせて切
り出される。

【００２８】次に、ステップ１１１で、脳波データセッ
トの中央値の時刻データから、タスク状態のデータかレ
スト状態のデータか、あるいはタスク状態とレスト状態
にまたがる境界状態のデータかを判別する。そして、タ
スク状態の場合、ステップ１１２で、タスク状態のデー
タとして、周波数帯毎のパワースペクトルを加算する。
レスト状態の場合ステップ１１３で、レスト状態のデー
タとして、周波数帯毎のパワースペクトルを加算する。
境界状態のデータの場合には、その脳波データセットを
破棄し、ステップ１１０に進み、切出区間をシフトし、
ステップ１０５へ戻る。

【００２９】次に、ステップ１１４では、タスクおよび
レストの提示が完了したか否かがチェックされる。タス
クおよびレストの提示が完了していない場合、ステップ
１１０に進み、切出区間をシフトした後、ステップ１０
５〜ステップ１１３の処理を繰り返す。上記のステップ
１０１〜１１４の処理は、被験者に対するタスクおよび
レストの提示が行なわれている間、繰り返されている。
ステップ１１４で、タスクおよびレストの提示完了がチ
ェックされたときは、ステップ１１５に進む。

【００３０】ステップ１１５では、α波パワー正規化回
路１５において、タスク状態で加算された全周波数帯の
パワースペクトルとα波パワースペクトルの比である正
規化α波パワーＰ（Ｔ）と、レスト状態で加算された全
周波数帯のパワースペクトルとα波パワースペクトルの
比である正規化α波パワーＰ（Ｒ）を算出し、ステップ
１１６に進む。ステップ１１６では、メンタルストレス
判定回路４において、正規化α波パワーＰ（Ｔ）と正規
化α波パワーＰ（Ｒ）の比である、ストレス度ＭＳ＝Ｐ
（Ｔ）／Ｐ（Ｒ）を算出する。

【００３１】ステップ１１７では、ストレス度ＭＳに基
づいてメンタルストレスを判定する。まず判定方法を説
明するために、図７にタスク時とレスト時の脳波データ
周波数パワースペクトルを示す。このパワースペクトル
はレスト時に閉眼安静状態にして採取した脳波より算出
している。これからわかるように、時間軸にそってレス
ト略１分、タスク１分、レスト１分としたときの周波数
ワースペクトルの堆移において、レスト時には低い周波
数成分が顕著になっている様子が確認できる。

【００３２】これより、安静成分のα波パワースペクト
ルが全周波数帯のパワースペクトルの中で占める比率は
すなわち正規化α波パワーＰ（Ｔ）およびＰ（Ｒ）は、
被験者のリラックス状態を示していることがわかる。基
本的に、健常者は一時的ストレスを与えたときには正規
化α波パワーの値は小さくなり、一時的ストレスを与え
ないリラックス状態では、正規化α波パワーの値が大き
くなるため、正規化α波パワーの値に明確な差異が生じ
るものである。

【００３３】すなわち、非メンタルストレス下では、図
８の（ａ）に示すように、タスク状態とレスト状態の正
規化α波パワーＰ（Ｔ）およびＰ（Ｒ）の値に大きな差
が生じる。一方、背景ストレスであるメンタルストレス
下の状態では、図８の（ｃ）に示すようにタスク状態と
レスト状態の正規化α波パワーＰ（Ｔ）およびＰ（Ｒ）
の値が接近することになる。通常、このレスト時にリラ
ックスできないケースが勤労者のメンタルストレスには
多く存在し、いわゆる「タイプＡ」と称されているした
がって、図８の（ａ）に示されるように、タスク状態と
レスト状態の正規化α波パワーＰ（Ｔ）およびＰ（Ｒ）
の値に大きな差が生じる、ストレス度ＭＳが０．３以下
の場合には、ステップ１１８で、「メンタルストレスな
し」の判定がなされる。

【００３４】図８の（ｂ）に示されるように、タスク状
態とレスト状態の正規化α波パワーＰ（Ｔ）およびＰ
（Ｒ）の値に若干の差があり、ストレス度ＭＳが０．３
より大きく、０．７より小さいときには、ステップ１１
９で、「メンタルストレス、可能性あり」の判定がなさ
れる。また、図８の（ｃ）に示されるように、タスク状
態とレスト状態の正規化α波パワーＰ（Ｔ）およびＰ
（Ｒ）の値の差が小さく、ストレス度ＭＳが０．７以上
のときには、ステップ１２０で「メンタルストレスあ
り」の判定がなされる。図４および図５に示すフローチ
ャートの、ステップ１０１は発明のタスク提示手段を、
ステップ１０２およびステップ１０３は脳波データ簡易
測定手段を、ステップ１０４〜ステップ１１５は脳波デ
ータ信号処理手段を構成し、とくに、ステップ１０５〜
ステップ１０８は周波数パワー算出手段を、ステップ１
０９およびステップ１１０は目的外信号除去手段を、ス
テップ１１２およびステップ１１３は周波数パワー加算
手段を構成する。また、ステップ１１７〜１２０はメン
タルストレス判定手段を構成する。

【００３５】以上説明したように、本実施例によれば、
タスク状態とレスト状態のそれぞれにおいて、脳波デー
タから脳波に相当する全周波数に相当する周波数帯のパ
ワースペクトルと、α波に相当する周波数帯のパワース
ペクトルの比である正規化α波パワーを算出し、タスク
状態の正規化α波パワーとレスト状態の正規化αパワー
を比較することにより、主観的なメンタルストレスの有
無を客観的に判定することができる。そしてこの際、ノ
イズの含まれる脳波データや、タスク状態とレスト状態
の境界の時の脳波データは破棄し、適切な脳波データの
みを、用いるようにしているので、瞬き等により筋電信
号が脳波データに混入しても、精度の高い判定が行われ
るため、額部に脳波データ測定用の電極を取付けること
ができ、簡易的な測定を行うことができる。

【００３６】次にメンタルストレス判定回路において、
複数回の測定結果を比較できる本発明の第２の実施例
を、図９および図１０に示す。図９は構成を示す図であ
り、図１０は動作の一部を示すフローチャートである。
メンタルストレス判定回路５は前回算出したストレス度
を記憶するメモリ１６を含み、他の構成は第１の実施例
と同じである。

【００３７】図１０は、前回データのある場合の判定ア
ルゴリズムを示すフローチャートの一部である。このフ
ローチャートは図４および図５に示すフローチャートの
ステップ１１６から、ステップ１１７〜ステップ１２０
へ進む代わりに、ステップ１２１〜ステップ１２５を付
け加えるものである。ステップ１１６において、メンタ
ルストレス判定回路５で、ストレス度ＭＳを算出した
後、１２１に進む。

【００３８】ステップ１２１では、メモリ１６から前回
のストレス度ＭＳ’を読み出す。ステップ１２２で、今
回のストレス度ＭＳと前回のストレス度ＭＳ’を比較す
る。今回のストレス度ＭＳが前回のストレス度ＭＳ’よ
り大きければ、ステップ１２３において、「メンタルス
トレス、前回より増加傾向」の判定がなされる。今回の
ストレス度ＭＳと前回のストレス度ＭＳ’が等しけれ
ば、ステップ１２４で、「メンタルストレス、前回と変
化なし」の判定がなされる。今回のストレス度ＭＳが前
回のストレス度ＭＳ’より小さければ、ステップ１２５
において、「メンタルストレス、前回より減少傾向」の
判定がなされる。図１０に示すフローチャートのステッ
プ１２１〜ステップ１２５は発明のメンタルストレス判
定手段を示す。

【００３９】第２の実施例によれば、メンタルストレス
を判定するにあたり、前回算出したストレス度を尺度に
して、今回算出したストレス度を判定しているので、第
１の実施例の効果に加えて、さらにメンタルストレスの
変化状況を知ることができる。

【００４０】なお、上記の各実施例では、タスクとして
所定の用紙に丸印を書き込む作業を例示したが、図１１
に示すように、第１の実施例と同様の記入欄２５に丸印
２６を記入するにあたり、コンピュータ２７に対してペ
ン入力可能なボード２８、ペン２９を使用し、コンピュ
ータ２７で実行速度とエラー率を制御しながらタスクを
実行することもできる。この場合、タスクおよびレスト
の時間、達成度管理が容易になって、タスクをより効果
的に与えることができる。また、コンピュータで実行速
度とエラー率とを制御しながら、被験者に暗算などの作
業を強制的に行なわせる方法でも可能である。タスク
は、被験者に精神的なストレスを与えられる内容であれ
ば適用可能である。この際、被験者に諦めの生じない範
囲で強制的に行なわせる。

【００４１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のメンタル
ストレス判定装置によれば、被験者にタスクとレストと
を交互に与えつつ、被験者の脳波データを、脳波データ
簡易測定手段で測定し、測定した脳波データの周波数解
析を行い、タスク状態とレスト状態のそれぞれで脳波の
全周波数帯に相当するパワースペクトルとα波に相当す
る周波数帯のパワースペクトルの比である正規化α波パ
ワーを算出し、タスク状態の正規化α波パワーとレスト
状態の正規化α波パワーの比率に基づいて、メンタルス
トレスを判定することにより、従来主観評価でのみしか
評価し得なかった定常的なメンタルストレスに対し、生
理学的な背景に基づいた精度の高い客観的判定ができ
る。

【００４２】そして、目的外信号除去手段を設けて、ノ
イズ信号を含む脳波データは信号処理対象から除去する
ことにより、瞬き等の筋電信号や他のノイズがあっても
影響を受けず、判定の高精度が確保されるので、脳波デ
ータ簡易測定手段を用いて、被験者の脳波データを額部
から採取することができ、頭髪を分けるわずらわしさが
省け、極めて簡易的に脳波データを採取することができ
る。

【００４３】また、被験者にタスクを与えるにあたり、
タイマにより、被験者に一定時間のタスクとレストとを
交互に行なうように、時間の提示を行なうことにより、
被験者に対して簡易なタスクを与えることができ、脳波
データが簡単に採取できる。

【００４４】また、前回測定と今回測定におけるタスク
状態およびレスト状態の正規化α波パワーの比率を求め
ることにより、メンタルストレスの変化状況を知ること
ができ、判定精度の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の構成を示すブロック図
である。

【図２】第１の実施例の使用状態を示す図である。

【図３】第１の実施例におけるタスクの提示タイミング
を説明する図である。

【図４】第１の実施例における動作の流れを示すフロー
チャートである。

【図５】第１の実施例における動作の流れを示すフロー
チャートである。

【図６】脳波パワースペクトルの周波数帯毎の加算要領
を示す説明図である。

【図７】タスク時とレスト時の脳波の周波数パワースペ
クトルを示す図である。

【図８】第１の実施例におけるメンタルストレスの判定
原理を説明する図である。

【図９】第２の実施例の構成を示すブロック図である。

【図１０】第２の実施例の判定動作の流れを示すフロー
チャートの一部である。

【図１１】他のタスク例を示す図である。

【図１２】従来のストレスレベル測定装置の構成を示す
ブロック図である。

【図１３】従来のストレスレベル測定装置の測定原理を
説明する図である。

【図１４】検出部と筋電信号を説明する図である。

【符号の説明】

１タスク／レスト提示装置２脳波データ簡易測定装置３脳波データ信号処理回路４、５メンタルストレス判定回路７脈波検出器８脈拍計数器９マイクロコンピュータ１１額部取付用電極１２脳波データ転送装置１３周波数パワー算出回路１４周波数パワー加算回路１５ α波パワー正規化回路１６メモリ２１罫線２２、２５記入欄２３用紙２４、２６丸印２７コンピュータ２８ボード２９ペン３１脈波データ３２整形パルス３３後頭部３４額部３５筋電信号

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平６−261873（ＪＰ，Ａ) 特開平４−122241（ＪＰ，Ａ) 特開平６−165765（ＪＰ，Ａ) 特開昭59−222130（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) A61B 5/16 A61B 5/0476

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】被験者にタスクとレストとを交互に与え
るタスク提示手段と、被験者の脳波データを測定する脳波データ簡易測定手段
と、該脳波データ簡易測定手段により測定した脳波データの
周波数解析を行い、タスク状態とレスト状態のそれぞれ
で脳波の全周波数帯に相当するパワースペクトルとα波
に相当する周波数帯のパワースペクトルの比である正規
化α波パワーを算出する脳波データ信号処理手段と、該脳波データ信号処理手段により算出した前記タスク状
態の正規化α波パワーとレスト状態の正規化α波パワー
の比率に基づいて、メンタルストレスを判定するメンタ
ルストレス判定手段とを有することを特徴とするメンタ
ルストレス判定装置。
【請求項２】前記タスク提示手段は、タイマを備え、
被験者に一定時間のタスクとレストとを交互に行なうよ
うに、タイマにより時間を提示することを特徴とする請
求項１記載のメンタルストレス判定装置。
【請求項３】前記脳波データ簡易測定手段は、額部か
らの脳波データを採取し、前記脳波データ信号処理手段
は、瞬き等のノイズ信号を検出し、除去する目的外信号
除去手段を有することを特徴とする請求項１または２記
載のメンタルストレス判定装置。
【請求項４】前記脳波データ信号処理手段は、前記脳波データ簡易測定手段により検出された脳波デー
タから周波数帯別の周波数パワースペクトルを算出する
周波数パワー算出手段と、該周波数パワー算出手段で算出された周波数パワースペ
クトルをタスク状態とレスト状態で、それぞれ周波帯毎
に加算する周波数パワー加算手段と、該周波数パワー加算手段で加算されたタスク状態とレス
ト状態のそれぞれで、全周波数帯のパワーに対するα波
のパワーの比である正規化α波パワーを算出するα波パ
ワー正規化回路を有することを特徴とする請求項１、２
または３記載のメンタルストレス判定装置。
【請求項５】前記脳波データ信号処理手段は、前記脳波データ簡易測定手段により検出された脳波デー
タから周波数帯別の周波数パワースペクトルを算出する
周波数パワー算出手段と、該周波数パワー算出手段で算出された周波数パワースペ
クトルをタスク状態とレスト状態で、それぞれ周波数帯
別に加算する周波数パワー加算手段と、該周波数パワー加算手段で加算されたタスク状態とレス
ト状態のそれぞれで、全周波数帯のパワーに対するα波
のパワーの比である正規化α波パワーを算出するα波パ
ワー正規化回路を有し、前記メンタルストレス判定手段は、前回測定した前記タ
スク状態の正規化α波パワーと、レスト状態の正規化α
波パワーの比率と、今回測定した前記タスク状態の正規
化α波パワーと、レスト状態の正規化α波パワーの比率
の変化に基づいて、メンタルストレスを判定することを
特徴とする請求項１、２または３記載のメンタルストレ
ス判定装置。