JP3635294B2

JP3635294B2 - 脳の活性化装置

Info

Publication number: JP3635294B2
Application number: JP2001287676A
Authority: JP
Inventors: 湖哲金; 明善金
Original assignee: 金湖哲; 株式会社メク
Priority date: 2001-09-20
Filing date: 2001-09-20
Publication date: 2005-04-06
Anticipated expiration: 2021-09-20
Also published as: JP2003093513A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルファ波同調による脳の活性化装置、さらに詳しくは特定周波数のアルファ波を発生させ、これにより脳を刺激して脳機能を活性化させるアルファ波を利用する脳の活性化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、人間の心や体がリラックスしているときは脳は静かにしてあまり活動していないが、あることに注力すると脳が活性化される。このような脳が活発に働いている状態では、１０±２Ｈｚの周波数を有する脳波を出すことが科学的に証明されている。
【０００３】
つまり、脳を活性化状態に置くことは人間が生活するのに好適な状態であるが、希望する時に何時でも脳を活性化状態にするのは不可能に近いので、機械的にこれを助ける装置が開発されている。
【０００４】
しかしながら、このような目的を達成するために開発された装置は、視覚あるいは聴覚を刺激して脳を活性化するものの、例えば、
（１）微弱なエネルギーを用いて視覚あるいは聴覚を刺激するので、脳が習慣化して効力が弱化してしまう、
（２）装置で耳を塞いでいるときには周囲の声が聞き取れない、
（３）装置で目を覆っているときには何も見られないなどの問題点がある。
【０００５】
かかる問題点を解決するために、特定周波数の電磁界を発生するコイルを頭の周りに付けて脳を刺激する装置が提案され、図１にその構成回路図を示した。〔韓国特許公開第９６−６２３号公報〕
【０００６】
図１を参照すると、この脳の活性化装置は、電圧制御部１、発振部２、及び出力回路３から構成されている。
【０００７】
電圧制御部１には、巻数比が異なる１次コイルＴ１、２次コイルＴ２、３次コイルＴ３を有するトランスフォーマＴがある。電圧制御部１にある第３トランジスタＱ３は、ベースが１次コイルＴ１の出力端に、コレクタが２次コイルＴ２の出力端に接続している。第１トランジスタＱ１と第２トランジスタＱ２は、１次コイルＴ１を介してダーリントン（ｄａｒｌｉｎｇｔｏｎ）方式で接続され、第３トランジスタＱ３を駆動している。３次コイルＴ３の出力端は、第１ダイオードＤ１、発光ダイオードＬＥＤ、抵抗Ｒ１、Ｒ２、ポテンショメーター用第１可変抵抗ＶＲ１が接続されている。第１トランジスタＱ１のベースは、第１ツェナダイオードＺＤ１を介して第１可変抵抗ＶＲ１の可変端子に接続している。
【０００８】
発振部２では、第１キャパシタＣ１は、電圧制御部１の電圧を充放電する。第２キャパシタＣ２と第２ツェナダイオードＺＤ２は、抵抗Ｒ４と第２ダイオードＤ２を介して第１キャパシタＣ１に並列接続している。プログラマブル・ユニジャンクショントランジスタＰＵＴ（ＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＵｎｉｊｕｎｃｔｉｏｎＴｒａｎｓｉｓｔｏｒ）はそのアノードが抵抗Ｒ５と第２可変抵抗ＶＲ２に、ゲートが抵抗Ｒ８、Ｒ９間の共通接続点に、カソードが抵抗Ｒ７にそれぞれ接続している。
【０００９】
出力部３は、シリコン制御整流器ＳＣＲを有し、シリコン制御整流器のゲートは発振部２の出力端に接続し、アノードはダイオードＤ５と環状コイルＬ間の共通接続点に接続している。
【００１０】
次に、上に述べた脳の活性化装置の動作を説明する。まず、電源電圧が印加されると、電圧がトランスフォーマＴの２次コイルＴ２を介して第３トランジスタＱ３のコレクタに印加され、第１トランジスタＱ１のベースに連結された固定バイアス抵抗Ｒ３を介して第１トランジスタＱ１がターンオンされ、トランスフォーマＴの１次コイルＴ１に電流が流れることになる。これにより、第２トランジスタＱ２がターンオンされる。このとき、トランスフォーマＴ１の２次コイルＴ２に８〜１２ｋＨｚの正弦波が発生し、３次コイルＴ３に逆起電力が誘起される。この結果、第３トランジスタＱ３がターンオンされ、第１ダイオードＤ１によって誘起された逆起電力で第１キャパシタＣ１を逆充電する。
【００１１】
一方、ポテンショメーター用第１可変抵抗ＶＲ１に流れる電圧が第１ツェナダイオードＺＤ１にセットされたしきい値電圧を超えると、前記第１ツェナダイオードＺＤ１は第１トランジスタＱ１をターンオフさせる。さらに、第１キャパシタＣ１で充電された起電力は、抵抗Ｒ４、第２ダイオードＤ２を介して第２ツェナダイオードＺＤ２と第２キャパシタＣ２によって安定化されている。プログラマブルユニトランジスタＰＵＴは、設定された電圧と、抵抗Ｒ５、第２可変抵抗ＶＲ２及び抵抗Ｒ８、Ｒ９により降下した電圧との差によって、シリコン制御整流器ＳＣＲトリガ用の鋸波（４〜２０Ｈｚ）信号を発生する。この際、鋸波信号は、第２可変抵抗ＶＲ２の抵抗を調節することによって調節される。次に、鋸波信号は、シリコン制御整流器ＳＣＲのゲートに供給されてシリコン制御整流器ＳＣＲをターンオンし、環状コイルＬを共振状態にし、この結果第１キャパシタＣ１が、ダイオードＤ５による起電力によって再充電される。
【００１２】
このような動作によって所定の周波数信号が環状コイルＬに発生し、脳細胞を刺激することになる。ところが、この脳の活性化装置では、アルファ波を発生することができず、さらに環状コイルＬが１Ｈｚから２０Ｈｚまで連続的な周波数で発振するように設計されているので、むしろ人間の脳波を撹乱するという問題点がある。このような理由から、従来の脳の活性化装置は、身体的なリラックスおよび規則正しい睡眠に一部効果を見せるが、学生の学習能率や労働者の労働能率の向上にはあまり効果を期待できなかった。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明はかかる問題点を解決するためになされたもので、その目的は脳細胞を活性化させることのできる４Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚの周波数帯域を有するアルファ波で脳を刺激して脳細胞を活性化させることにより、学習効果及び集中力を高め、健康増進、ストレス解消、運動選手の競技力の向上、不眠症の解消、さらに低知能児童の知能を向上などの効果がある脳の活性化装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための本発明の脳の活性化装置は、（１）アダプタジャックＤＣとバッテリーの間に接続された第１抵抗Ｒ１１と、マイクロコンピュータ６０に電源を供給するコンバータ１０ａと、前記コンバータ１０ａの入力端子と第１抵抗Ｒ１１との間に直列接続された第１コイルＬ１１と第１ダイオードＤ１１と、マイクロコンピュータ６０に印加される電圧を一定の電圧に保持する第２抵抗Ｒ１２と、前記コンバータ１０ａに印加される電圧を充放電する第１キャパシタＣ１１とからなる電圧制御手段、（２）マイクロコンピュータに接続される、ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳＷ２１と、グレードダウンスイッチＳＷ２２と、グレードアップスイッチＳＷ２３及び機能選択スイッチＳＷ２４からなり、前記機能選択スイッチは、使用者により睡眠時には４Ｈｚの周波数、瞑想時には８Ｈｚの周波数、学習時には１０Ｈｚの周波数を選択できる機能を有する機能制御手段、（３）前記グレードアップスイッチまたはグレードダウンスイッチにより選択されたグレードに応じた電圧を出力する出力電圧制御手段、（４）前記マイクロコンピュータに接続され、前記機能選択スイッチＳＷ２４により選択された周波数を発振する周波数発振手段（５）使用者に動作状態を視覚的に表示して知らせる表示手段５０、（６）前記機能制御手段からの入力信号に従い全体のシステム動作を制御すると共に、アナログ／デジタル変換機能、パルス幅変調機能、デジタル／アナログ変換機能を行うマイクロコンピュータ６０、（７）第３の抵抗器群Ｒ３１〜Ｒ３３、第２のキャパシタＣ３３及び第１のトランジスタＴＲ３１からなり、システムに異常が生じた時にマイクロコンピュータをリセットするリセット回路３０ｂとからなるリセット手段、（８）前記機能制御手段のからの出力信号に応じて前記増幅回路を制御する信号を出力するアナログ出力回路とを備えるもので、前記機能選択スイッチＳＷ２４により選択された信号によりターンオンする第２のトランジスタＴＲ４１、マイクロコンピュータのアナログ出力回路は、機能選択スイッチによって選択された機能に応じてターンオンされる第２トランジスタＴＲ４１と、第２トランジスタＴＲ４１がターンオンされた時にバイアス抵抗Ｒ５１を経て電圧制御手段からの出力電圧を受信する１次コイル、および前記１次コイルに対して設定された巻数比で電圧を誘起する２次コイルを有するトランスフォーマを有するアナログ出力手段、（９）前記アナログ出力手段からの出力である周波数信号を増幅し、増幅した信号を出力コイルＬＨを介して出力する増幅回路であって、前記増幅回路は、第３トランジスタＴＲ４２を有し、第２ダイオードＤ４１を介してアナログ出力回路のトランスフォーマＴ４１の２次コイルに誘起された電圧を受信し、アナログ出力回路からの前記制御信号に応えて出力コイルＬＨへ受信電圧に相当する周波数信号を出力する増幅手段とを含んで構成されることを特徴とする。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付図に基づいて、本発明のアルファ波同調による脳の活性化装置の実施例を詳細に説明する。
【００１６】
人は注意力を集中すると、脳細胞は活性化される。逆に、外部から特定周波数の電磁界で脳細胞を刺激すれば脳を活性化状態に誘導することになる。言いかえると、外部から特定周波数の電磁界を脳にあて脳を強制同調させることにより、脳細胞を刺激して脳を活性化状態にすることができる。
【００１７】
一方、米国の心理学者シーンアダム（ＳｅａｎＡｄａｍ）によって開発された“ロータス脳波１号機”を用いた実験から、人は正常に目覚めたとき１４Ｈｚのβ波を出し、理解が速く学習能力が向上したとき、１０Ｈｚのミッド（ｍｉｄ）α波を出し、集中力が高くなって創造能力が向上したとき８Ｈｚのスローα波を出し、気楽に休みを取っているとき４Ｈｚのσ波を出すことを見出した。
【００１８】
本発明の脳の活性化装置は、周波数分割器（ｄｉｖｉｄｅｒ）を用いて４、８、１０Ｈｚの周波数を発生させ、脳細胞に所望の刺激を正確に加えることができるようにしたことを特徴としている。即ち、睡眠を取ろうとする場合には４Ｈｚの刺激を、考えごとをするときには８Ｈｚの刺激を、学習をするときには１０Ｈｚの刺激を加えようとするものである。
【００１９】
図２に本発明の脳の活性化装置の構成ブロック図を示した。図中、１０は電圧制御部で、使用者が入力した信号に応じてシステムに印加される電圧を調節し、入力電圧が変っても電圧を一定に維持している。２０は機能制御部で、使用者によるシステムの電源オン／オフ（ＯＮ／ＯＦＦ）、グレードのダウン／アップ（ＤＯＷＮ／ＵＰ）、機能選択などの役割を担っている。３０ａは周波数発振器で、機能制御部２０からの出力信号に応じて４、８、１０Ｈｚのいずれかの周波数のアルファ波を発生させる。４０は出力回路で、周波数発振器３０ａからの特定周波数のアルファ波で脳細胞を刺激させる。５０は液晶表示部で、使用者にそのときの周波数を視覚的に示す手段である。６０はマイクロコンピュータで、アナログ／デジタル変換、パルス幅変調、デジタル／アナログ変換を行う。
【００２０】
次に、図３により、本発明の脳の活性化装置を具体的に説明する。電圧制御部１０は、アダプタジャックＤＣとバッテリーに並列接続された抵抗Ｒ１１、マイクロコンピュータ６０に電気を供給するコンバータ１０ａ、コンバータ１０ａの入力端と抵抗Ｒ１１との間に直列接続されたコイルＬ１１及びダイオードＤ１１、マイクロコンピュータ６０に印加される電圧を一定の電圧に保持する抵抗Ｒ１２、電圧を充放電するキャパシタＣ１１から構成されている。
【００２１】
機能制御部２０は、ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳＷ２１、グレードダウンスイッチＳ２２、グレードアップスイッチＳ２３、及び機能選択スイッチＳＷ２４からなっている。
【００２２】
周波数発振器３０ａには、周波数を発振するクリスタルＸ−３１、クリスタルＸ−３１をカップリングするキャパシタＣ３１、Ｃ３２がある。
リセット回路３０ｂは、システムに異常が生じた時システムをリセットするもので、抵抗Ｒ３３、Ｒ３２、Ｒ３１、キャパシタＣ３３及びトランジスタＴＲ３１から構成される。
【００２３】
出力回路４０は、増幅回路４０ａとアナログ出力回路４０ｂとからなっている。増幅回路４０ａには出力トランジスタＴＲ４２があり、ダイオードＤ４１を介してアナログ出力回路のトランスフォーマＴ４１の２次コイルに誘起された電圧を受信し、アナログ出力回路４０ｂにある制御トランジスタＴＲ４３からの制御信号に応えて出力コイルＬＨを介して外部ヘッドバンドあるいはイヤホーン（図示せず）に、前記受信電圧に相当する周波数信号を出力する。
【００２４】
アナログ出力回路４０ｂは、機能制御部２０からの信号を増幅回路４０ａに送る。アナログ出力回路４０ｂには、機能選択スイッチＳＷ２４によって選択された機能に応じてターンオンされるスイッチングトランジスタＴＲ４１、前記スイッチングトランジスタＴＲ４１がターンオンされた時にバイアス抵抗Ｒ５１を経て電圧制御部１０から出力電圧を受信する１次コイル、および前記１次コイルに対して設定された巻数比で電圧を誘起する２次コイルを有するトランスフォーマＴ４１、グレードダウンスイッチＳＷ２２またはグレードアップスイッチＳＷ２３によって選択されたグレードモードに応じて電圧分割機能を行う複数個の抵抗Ｒ４１〜Ｒ５０と、抵抗Ｒ４１〜５０から出力される電圧をバイパスするバイパスキャパシタＣ４２と、バイパスキャパシタＣ４２からの出力電圧に応じて増幅回路４０ａに制御信号を出力する制御トランジスタＴＲ４３がある。
【００２５】
次に、本発明の脳の活性化装置の使用を詳細に説明する。
マイクロコンピュータにはバッテリーから１．２Ｖの電圧が抵抗Ｒ１１、コイルＬ１１及びダイオードＤ１１を介してコンバータ１０ａに供給されていて、待機モードとなっている。使用者が機能制御部２０のＯＮ／ＯＦＦスイッチＳＷ２１を押すとマイクロコンピュータが起動し本装置が作動する。コンバータ１０ａは、マイクロコンピュータ６０が安定的に作動できるように入力電圧の変動に関係なく５Ｖの一定電圧を出力する。
【００２６】
一方、前記機能制御部２０のグレードダウンスイッチＳＷ２２またはグレードアップスイッチＳＷ２３は、使用者の状況によりグレードの一つを選ぶのに用いられ、グレードダウンスイッチＳＷ２２は使用者が押しボタンを押すことによりグレードを下げる、グレードアップスイッチＳＷ２３は使用者が押しボタンを操作することによりグレードを上げる。例えば初めて使用する人は初歩グレードを、数回使用したことのある人は中級グレードを、僧侶のような高いレベルの人は高級グレードを選択する。グレードの選択により出力波形の振幅が選択される。
【００２７】
機能選択スイッチＳＷ２４は、使用者が押しボタンを操作することにより、学習、睡眠、瞑想と機能が変わり、使用状況により、学習、睡眠、瞑想の一つを選択することに用いられる。
例えば、グレードスイッチＳＷ２２、ＳＷ２３により初級グレードを選択し、機能選択スイッチＳＷ２４では睡眠を選択した時、マイクロコンピュータ６０は各スイッチによって選択されたグレードと機能を液晶表示部５０に表示する。
【００２８】
初級グレードと睡眠機能が設定されると、マイクロコンピュータ６０では４Ｈｚの周波数を発生させる信号をＴＲ４３に伝達する。前述のように、４Ｈｚの周波数は睡眠時の脳波に、８Ｈｚの周波数は瞑想時の脳波に、１０Ｈｚの周波数は学習時の脳波に適用され、それぞれ脳を活性化させる。
【００２９】
機能制御部２０の各スイッチによって選択されたモード及び機能に相当する制御信号がマイクロコンピュータから出力されないと、リセット回路３０ｂが働いて、機能制御部２０によって選択されたモード及び機能に相当する周波数信号を再び出力させるようにする。
【００３０】
出力回路４０においては、スイッチングトランジスタＴＲ４１は、マイクロコンピュータ６０からの高周波の周波数に応答してスイッチング動作をしてトランスフォーマＴ４１の１次コイルに送る。
【００３１】
続いて、トランスフォーマＴ４１の１次コイルに対する巻線比に従ってトランスフォーマＴ４１の２次コイルに電圧が誘起され、ダイオードＤ４１により整流されて、増幅回路４０ａに伝達されＴＲ４２の電源となる。４Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚのうちいずれかの信号はＴＲ４３からＴＲ４２につたえられてＴＲ４２により出力コイルＬＨを介して外部補助装置（図示してない）に周波数信号を出力して脳細胞を活性化させる。
【００３２】
マイクロコンピュータ６０は、使用者が熟練者か否かによって選択されたグレードモードに相当する電圧を発生し、この電圧はＴＲ４３により増幅されて出力トランジスタＴＲ４２のベースに供給し、トランジスタＴＲ４２をターンオンさせる。
即ち、選択されたグレードモードに相当する電圧は、抵抗Ｒ４１〜Ｒ５０、バイパスキャパシタＣ４２を介して制御トランジスタＴＲ４３のベースに供給され、トランジスタＴ４３をターンオンさせる。トランジスタＴＲ４３がターンオンされると、出力トランジスタＴＲ４２はターンオンされ、出力コイルＬＨへ周波数信号を送る。
【００３３】
本装置の作動時において、ダイオードＤ１１を介して起電力、逆起電力に基づいたキャパシタＣ１１の充放電作用によって、バッテリーの消耗はせいぜい約７０％程度であり、バッテリーの消耗を節減する効果を有する。更に、マイクロコンピュータは低電圧でアナログ信号をデジタル信号に変換し、デジタル信号で前記電圧を調節するので、出力電圧は高くなるが電流は大幅減少するので人体には害が無い。
【００３４】
【発明の効果】
本発明の脳の活性化装置は、脳細胞の活性化に有効な４Ｈｚ、８Ｈｚ、１０Ｈｚ周波数帯域のアルファ波で脳を刺激して脳細胞を活性化させることにより、学習効果及び集中力を高め、健康増進、ストレス解消、運動選手の競技力の向上、不眠症の解消、さらに低知能児童の知能を向上などの効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の技術に係る脳の活性化装置の構成を示す回路図である。
【図２】本発明に係る脳の活性化装置の概略的な構成を示すブロック図である。
【図３】本発明に係る脳の活性化装置の構成を示す回路図である。
【符号の説明】
１０：電圧制御部
２０：機能制御部
３０ａ：周波数発振器
３０ｂ：リセット回路
４０：出力回路
４０ａ：増幅回路
４０ｂ：アナログ出力回路
５０：ディスプレイ手段
６０：マイクロコンピュータ

Claims

（１）アダプタジャックＤＣとバッテリーの間に接続された第１抵抗Ｒ１１と、
マイクロコンピュータ６０に電源を供給するコンバータ１０ａと、
前記コンバータ１０ａの入力端子と第１抵抗Ｒ１１との間に直列接続された第１コイルＬ１１と第１ダイオードＤ１１と、
マイクロコンピュータ６０に印加される電圧を一定の電圧に保持する第２抵抗Ｒ１２と、
前記コンバータ１０ａに印加される電圧を充放電する第１キャパシタＣ１１とからなる電圧制御手段、
（２）マイクロコンピュータに接続される、ＯＮ／ＯＦＦスイッチＳＷ２１と、グレードダウンスイッチＳＷ２２と、グレードアップスイッチＳＷ２３及び機能選択スイッチＳＷ２４とからなり、
前記機能選択スイッチは、使用者により睡眠時には４Ｈｚの周波数、瞑想時には８Ｈｚの周波数、学習時には１０Ｈｚの周波数を選択できる機能を有する機能制御手段、
（３）前記グレードアップスイッチまたはグレードダウンスイッチにより選択されたグレードに応じた電圧を出力する出力電圧制御手段、
（４）前記マイクロコンピュータと接続された周波数発振器３０ａにより、前記機能選択スイッチＳＷ２４により選択された周波数を発振する周波数発振手段
（５）使用者に動作状態を視覚的に表示して知らせる表示手段５０、
（６）前記機能制御手段からの入力信号に従い全体のシステム動作を制御すると共に、アナログ／デジタル変換機能、パルス幅変調機能、デジタル／アナログ変換機能を行うマイクロコンピュータ６０、
（７）第３の抵抗器群Ｒ３１〜Ｒ３３、第２のキャパシタＣ３３及び第１のトランジスタＴＲ３１からなり、システムに異常が生じた時にマイクロコンピュータをリセットするリセット回路３０ｂとからなるリセット手段、
（８）前記機能制御手段のからの出力信号に応じて前記増幅回路を制御する信号を出力するアナログ出力回路とを備えるもので、
前記機能選択スイッチＳＷ２４により選択された信号によりターンオンする第２のトランジスタＴＲ４１、
マイクロコンピュータのアナログ出力回路は、機能選択スイッチによって選択された機能に応じてターンオンされる第２トランジスタＴＲ４１と、第２トランジスタＴＲ４１がターンオンされた時にバイアス抵抗Ｒ５１を経て電圧制御手段からの出力電圧を受信する１次コイル、および前記１次コイルに対して設定された巻数比で電圧を誘起する２次コイルを有するトランスフォーマを有するアナログ出力手段、
（９）前記アナログ出力手段からの出力である周波数信号を増幅し、増幅した信号を出力コイルＬＨを介して出力する増幅回路であって、
前記増幅回路は、第３トランジスタＴＲ４２を有し、第２ダイオードＤ４１を介してアナログ出力回路のトランスフォーマＴ４１の２次コイルに誘起された電圧を受信し、アナログ出力回路からの前記制御信号に応えて出力コイルＬＨへ受信電圧に相当する周波数信号を出力する増幅手段とを含んで構成されることを特徴とする脳の活性化装置。
前記周波数発振手段はクリスタルＸ−３１と１対のカップリングキャパシタからなることを特徴とする請求項１記載の脳の活性化装置。
前記アナログ出力手段は、
設定された比率で前記マイクロコンピュータからの出力電圧を分割する多数の第４抵抗群Ｒ４１〜Ｒ５０と、
前記第４抵抗群Ｒ４１〜Ｒ５０によって分割された電圧をバイパスするバイパスキャパシタＣ４２と、
前記増幅手段の前記第３トランジスタＴＲ４２をターンオンさせるために、前記バイパスキャパシタＣ４２から出力される電圧に応じてターンオンされる第４トランジスタＴＲ４３とを含むことを特徴とする請求項１記載の脳の活性化装置。
前記第４抵抗群Ｒ４１〜Ｒ５０は、前記グレードダウンスイッチＳＷ２２グレードアップスイッチＳＷ２３によって選択されたグレードモードに応えて電圧分割機能を行うのに用いられることを特徴とする請求項３記載の脳の活性化装置。
前記アナログ出力手段において前記増幅手段とアナログ出力手段のいずれかが、前記マイクロコンピュータからの信号に応じて出力周波数を供給するのに用いられることを特徴とする請求項１記載の脳の活性化装置。