JPH0329668A - 人間の脳波活動の随意制御能を訓練するための脳波のバイオフイードバツクシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、脳波（ＥＥＧ）バイオフィードバック装置
及びバイオフィードバック情報を用いて脳波の随意制御
の速成学習を促進する方法に関し、さらに各々異なる頭
皮部位よシ導出される互いに独立した複数の脳波チャン
ネルよυフィルタを通して得られる脳波の多発性副帯に
対して同時の最小位相遅延フィードバックを行うことが
可能な脳波バイオフィードバック装置に関する。

なか、この発明は、バイオサイバノート●インステイテ
ユートの一部資金援助の下にカリフォルニア大学サンフ
ランシスコ医学部と共同でなされたものである。

この発明において、これらの各特定脳波（ＫＥＧ）の多
発性副帯（デルタ（δ），シータ（θ），アルファ（α
），ベータ（β），及びこれら各副帯内の部分域）は、
複合された有用な脳波パターンを学習し易くするために
線形結合形で結合することができ、筐た副帯（　ｓｕｂ
ｂａｎｄ）　　及びそれらの部分域（　ｓｕｂｒａｎｇ
ｅ）は脳波活動の随意制御の字習を容易にするべく設定
された各個の被訓練者に独特の条件にシステムを適合さ
せることができるよう変更可能であυ、１た再定義可能
である。

〔従来の技術〕

パイオフイードバツク一般の目的、特に脳波バイオフィ
ードバックの明確な目的は、個々の被訓練者をしてフィ
ードバック情報を用いることにより各特定バイオフィー
ドバックパラメータの実用程度の随意制御の学習を可能
ならしめることにある。

脳波の各主要副帯（デルタ、７−タ、アルファ、ベータ
）は個人の経験の範囲内における独自の自覚的特徴と符
合する独特の生体電気的特性を有するということが理論
化されている。それによると、デルタ波は昏睡及び深睡
眠時に、シータ波は軽睡眠及び嗜眠（うとうと状態）時
にそれぞれ最も明確に観察され、アルファ波は創造性、
心を落ち清かせる状態、及び意識性の内焦点状態を含む
様々な覚醒状態にかいて最も明確に認められ、筐たべ一
夕波は外焦点状態を伴う警戒的な覚醒状態で最も明確に
認められる。

脳波バイオフィードバックにおける先行技術の大半はも
っぱら脳波のアルファ波活動の随意制御について教示す
ることに重点が置かれている。従って、本願においても
、この発明の装置によればアルファ波活動の学習を如何
に容易にすることができるかということを中心に開示、
説明する。創造的な人々にあっては、創造的思考や問題
解決を行っている状態の時アルファ波活動が増進する。

アルファ波活動は瞑想時に増す。筐た、アルファ波活動
は苦痛に耐える力や禅の黙想における精神的発展の到達
度に関係する。アルファ波活動の減退にはストレスと不
安が伴う。このように、適切な脳波バイオフィードバッ
ク装置及び手順によってどのように脳波のアルファ波活
動を増進させるかを人々に教示することには大きな理由
があるということは明らかである。

この種の多くのシステムは人間の脳波のアルファ波活動
を測定しようとするものであるが、中には脳波信号の導
出源たる被訓練者に７イードバツク情報を与えるよう企
図されたものもある。これらの従来例のいくつかは脳波
活動を抹殺したｂ１処理したシするための機構を示唆し
ているが、それらの従来技術は相変わらず脳波の種類や
位相関係をｌａ慮することなく、単なるフィードバック
だけで脳波の随意制御を学習させることができるという
前提に立っているようである。

先行技術のシステムには色々な面で制約がある。

たとえば、チャンネル容量が少ない。公知のシステムで
は心や精神における脳波の自然な反応性を扱うようにし
たものは皆無であり、１た学習制御を目的として脳波検
出フィードバック機４１１ｔ−採用したものも全く危い
。

先行技術の中には、脳波の随意制御の学習には不利であ
るということが判明した特徴を設計的目標として実際に
組み入れたものもある（例えば・１一ツエルその他の米
国特許第３，８３１ρ４９号及びオツクスの米国特許第
４，４６１．３０１号）。他の先行技術では、脳波のベ
ータ波活動と筋活動とを混同し、その混同の結果を不正
確な脳波ろ波と組み合わせて用いることによＤ１アルフ
ァ波と筋電位をｉＩＩ識するという独特の技術的方法を
特許請求している（例えば米国特許第４２２８β０７号
）。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、単にアルファ波や筋肉のアーテイファク
ト（人為結果）を認識するだけでは脳波随意制御の学習
を促進するには不十分である。このことはこれオでに刊
行された大量の研究論文で証明されてｋり、それらの研
究者達は最もよく知られているＥＥＧバイオフィードバ
ック状術を用いて行った実験で被Ｉｌｌ練者違に脳波の
アルファ波活動の随意制御を有意と認められる程度筐で
学習させることは不可能であったと発表している（クリ
ーランド、ブツカー、細川著「フィードバック筐たは作
業の性質によるアルファ増進」；サイコフイジオロジ−
（精神生理学）誌Ｖｏｌ．　８　，ｐｐ．２６２〜２６
３　（１９７１年））。この分野の一流の研究者による
最新の研究発表では、脳波のアルファ波活動の随意制御
を学習することは不可能であるということ及びその他の
脳波パラメータに関する研究はよシ優れた装置の開発を
待たねばならないという一致的な見解が示されている。

特に本願発明にとって関心の対象となるのはアクティブ
（能動）フィードバックシステムで要求される正確度と
精度の程度に関する具体的な明細内容である。例えば、
ハーツエルその他の米国特許第３，８　２　１，９　４
　９号にはこのようなシステムで必要な正確度と精度に
関する事実が開示されている。

しかしながら、これらの開示内容は不適切でアシ、明ら
かに間違っているということが判明している。

このような情況に鑑み、この発明はこれらの従来技術の
欠点を解消して著しく進歩した技術を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的達成のため、この発明による脳波バイオフィー
ドバックシステムは、意図的でない＠覚的・視覚的精神
散乱要因を排除した環境を用い、その中にあって一対の
参照電極、適切な接地電極かよび単極構成で使用する複
数の頭皮部位用アクティブ電極を被訓練者の頭部に設置
し、それらの電極の出力信号を電極と同数の脳波増幅器
に供給するようにしたものである。各頭皮部位用アクテ
ィブ電極の出力はフィルタによってろ波され、副？！Ｆ
あるいは部分域に分離される。これらのる波された信号
は聰覚１たは触覚反応表示（　ｉｎｄｉｃｉａ）に変換
され、被訓練者がバイオフィードバック信号に即座に反
応できるようスプリアスな精神散乱要因を調整した環境
中にｋいて被訓練者にリアルタイムで供給される。さら
に、被ｉｌＩｌ練者に対して累積または平均の評価値（
点数）を訓練時限中の短い中断期間中に視覚筐たは聰党
によって定期的に提示することにより被訓練者がバイオ
フィードバック制御の進行状況を知ることができるよう
になっている。

この発明の一実施例にかいては、デルタ、スローシータ
、ファーストシータ、スローアルファ、ミドルアル７ア
、７アーストアルファ、スローベータ、及びファースト
ベータの８つの周波数副帯を設定することができるよう
になっている。周波数ドメインのる波は最小の遅延と従
来周知のあるいはこれ１でに提示されたどの技術よシも
高い精度でもって正確に行われる。この発明は脳波の自
然な反応性が示すところの様々な事柄に関する考察に基
づいてなされたものである。

この発明の重要な特徴は脳波バイオフィードバック表示
を用いることにある。この脳波バイオフィードバック表
示は：（ａ）脳波の固有副帯または部分域のｇＲを容易
にする；（ｂ）選択された副帯または部分域あるいはそ
の両方におけるピーク動作の認ｍを容易にする；（Ｃ）
アーテイファクト（人為結果）の有無のｇＲを可能にす
る：（ｄ）これらの認識事実とこれらに付随するしばし
ば過渡的な精神状１１または自覚的状態との関連付けを
容易にする；（ｅ）安定した精神状態壕たは自覚的状態
の達成を容易にする（このような安定した精神状態また
は自覚的状態はその基底にある脳波活動に関連してかう
、そのような脳波活動がバイオフィードバック訓練の課
題である）。

以下に説明するように、脳波バイオフィードバックによ
る脳波活動の学習制御は実際は被訓練者が自己の精神的
、情緒的自覚状態に対する制御を学習することによタ達
成され、装置、手法、及び環境を含めた全体の技術は脳
波制御の最適学習が行われるよう、このよう々精神的、
情緒的自覚状態の制御を学習する機能、作用を助長する
ものでなければならない。そのような制御の目的は測定
可能なパラメータの制御ではなく、客観的に測定可能な
脳波の副帯及び部分域に関連する精神的、情緒的自覚状
態の制御にある。

この発明の一つの特徴は、被訓練者に対して連続可変型
瞬時フィードバック情報及び間欠離散型フィードバック
情報をいずれも供給することができるという点にある。

なるべくならば、連続可変型瞬時フィードバックは脳波
バイオフィードバック訓練の課題である脳波活動を容易
にするよう周波数及び波形特性に関して選択可能な信号
音を用いて行うことが望ましい。

この発明のもう一つの特徴は、ｇ量とフィードバック中
の脳波パラメータの瞬時振幅値とが単調関係にあるとい
うことである。各頭皮部位または７イードパック中の各
脳波副帯あるいはこれらの双方が独特の空間的配置がな
された別個のスビーカよシそれぞれ高さの異なる信号音
を送出させるようになっている。この発明の一実施例で
は合計１６個のスビーカが配設されている。そのため、
被訓練者は自己の意識の発展の目安並びに脳波及びこれ
に関連する精神的筐たは情緒的自覚状態あるいはその両
方の状態を制御する目安として、音の高さ及び音が伝達
される空間的方位を共にキュー（手掛かシ）として用い
ることができる。

この発明のもう一つの特徴は、各音声信号にはそれぞれ
代替（副）音声信号が設けられて＞６、特定の振幅スレ
ッシュホルドを超えると主音声に代えて自動的に副音声
が使用される。この方式はフィードバックプロセスを妨
げることなくアーテイファクトを知らせるやシ方として
好都合であるということが確かめられている。！た、こ
の副音声はバイオフィードバック制御作業に釦いて過渡
的に起こるピーク動作を知らせる信号としても使用する
ことができ、これによって瞬間的に過ぎ行〈ピーク動作
を強調して示すことができるし・またフィードバック学
習プロセスを促進し、刺激することができる。さらに、
この特徴は「驚愕」１たは「適応（ｏｒｉｅｎｔｉｎｇ
　）　Ｊ応答を引き起こすことのできるレベルが調節可
能になるため、これによってバイオ７イードバツクの・
セッティング（舞台装置）外の場面への「訓練の転換」
をも可能にする。被訓練者がどの程度すばやく驚愕応答
を克服して目下フィードバック中の精神神経状態を回復
する（　ｒｅｉｎｓｔｉｔｕｔｅ）　　ことができるか
、その程度によってフィードバックのセッティングから
被訓練者の通常の周囲環境へよシ多くの訓練転換が行わ
れる。驚愕筐たは適応応答を誘起するスレツシュホルド
は、初心の被訓練者には不相応な精神散乱を与えないで
済むように調節可能である。訓練する随意制御の程度は
この調節可能な驚愕信号を加減、変調することにより後
で強化することができる。このようにして、本願発明に
よれば学習により習得される随意制御能をよシ強〈かつ
よシ柔軟性があシ、従ってよう有用なものとすることか
できる。

この発明のもう一つの特徴は、最低信号音量を設けたこ
とにある。フィードバック系の信号音をオンにするよう
な脳波信号がない場合でも、信号音が完全にオフになる
ことは絶対にないようにすることが望１しい。これは、
信号音がオフから急に立ち上がるとその信号音に対応す
るものとは別途に好ましくない驚愕応答を誘起するから
である。

従って、目標とする脳波活動が最初のゼロレベルカラ増
進・しても信号音はこのベースラインレベル（最低音量
）を基準として増加するようになっている。

この発明のもう一つの特徴は、先行する測定期間に亘っ
ての振幅積分によって成績（到達度；ｐｅｒｆｏｒｍａ
ｎｃｅ　）　　を要約して、離散型の評価値を時々提示
するようにした機構にある。振幅積分が好ましいのは、
Ｓ幅が脳エネルギーの平方根に比例し、従って、物理的
に実際的な意味を持つパラメータを表すからである。こ
の離散型の評価値情報は袂覚的なディジタル続出し形筐
たは聴覚的な数値読出し形とすることが望筐し〈、筐た
訓練時限中の短い中断期間中に標準間隔（但し調節可能
）で与えられる。この評価値情報は音声合成により聴覚
的に、または被訓練者が見ることのできる自照型ディス
プレイ（例えば発行ダイオード１たは液晶）により視覚
的に、あるいはこれら両方を組み合わせて供給すること
ができる。視覚的なディジタル続出し形の表示装置の色
は精神散乱をできるだけ小さくするために予め選択する
方がよく、この点では青色が望筐しい。

この発明のもう一つの有用な特徴は、イキ号処理装置の
出力をチャート形自記記録装置等に供給して脳波の波形
を自動的に記録させ、被訓練者が後で検分することがで
きるように、またトレーナーや装置のオペレータが記録
中の脳波を継続的に観察することができるようにしたこ
とである。１た、診断上特に有用な特徴は、データ分析
のためや被訓練者が後で見た＃）検討したシすることが
できるよう評価値をカラーグラフィノクスにょシハード
コピーでプリントアウトすることができるという点であ
る。

この発明のもう一つの特徴は、ある訓練時限全体の成果
とその前いくつかの時限の成果を要約してきれいなカラ
ーグラフィックスにょシ表示し、それらの成果の比較に
よって脳波制御の学習を刺激しかつ促進するようにした
グラフィックスディスプレイモニタを具備したことにあ
る。

以下、この発明の実施例について図而を参照しつつ詳細
に説明する。

〔実施例〕

１ず、このバイオフィードバック訓練方法及びンステム
の発明は基本的に下記の条件を基準としてなされたもの
である：学習効果を最大とするために、フィードバック
信号は心地よく魅力的なものでなければならず、被訓練
者は訓練を受けることに動機付けされて釦シかつ十分に
敏活な状態になっていなければならず、またフィードバ
ック信号の供給はそれ自体が訓練中の脳波活動を弱らせ
たシ妨げたシするものであってはならない。さらに、フ
ィードバックは正確で即時的でなければならず、訓練課
程の環境は訓練作業に好適なものでなければならない。

第１図にはこの発明のバイオフィードバック訓練システ
ム（全体は符号１０で示す）のブロック図が描かれてい
る。被訓練者１２は、照明及び音声が直接的に調節され
、空気及び温度が少なくとも間接的に調節される訓練チ
ェンパ１４に入っている。チェンバ１４の温度、空気及
び湿度は被訓練者の精神を散乱させることがないよう適
度で十分心地よいものでなければならない。温度は従来
公知のバイオフィードバック訓練に釦ける基準よシ低い
６７７〜７０？とすべきである。同じ理由で着衣も快適
なものとすべきである。照明はすべての光源について消
光可能でなければならず、筐た静購な雰囲気を確保する
ために十分な遮音性を具備すべきである。従って、訓練
チェンバ１４としては、例えば十分な遮音、遮光を講じ
た調節雰囲気キュービクルを用いて、これを濃青や黒等
の気分を落ち着かせる色あるいは吸光性の色で内装し、
かつ防音ドアを設ける等すればよい。

訓練チェンパ１４内には１枚１たは２枚以上の壁を設け
ることができるが、図示実施例ではフィードバック壁１
６が設けられ、この壁からあるいはこの壁を通して聴覚
フィードバック及び視覚フィードバックが行われる。壁
１Ｂの内側あるいはファサードの少なくとも後側の所定
位置には聴覚フィードバック用の複数個のラウドスビー
カ１８〜３１が配設されている。各々８つのアクティブ
チャンネルを有するフル８チャンネルシステムでは最大
６４個ものスピーカを用いることができる。

しかしながら、よう実用的にはスビーカは１６個だけ用
いて制御された信号音を同時に出力するようにすれば十
分である。ｉた、壁１Ｂ上の独特の空間的関係に配設さ
れた各スピーカからは高さの異なる信号音が出力される
ようになっている。従って、被訓練者は音の高さと空間
的方位の２つのキューを利用することができる。

ビジュアルディスプレイ３２〜３５は例えば壁１６上等
、被訓練者の携野内に配設されている。

これらのビジュアルディスプレイ３２〜３５は、スピー
カ１８〜３１を介して供給される連続型情報の効果を強
化するために間欠離散型のフィードバック情報を供給す
るのに用いられる。

被訓練者１２の頭部にはなるべく違和感をなるべく与え
ないようにして複数個の電極が装着されておｂ１それら
の電極には耳たぶに取シつけられた一対の参照電極３６
．３Ｂ、適宜の接地電極４０、及びいくつかの横並びの
対状に取９つけられ単極形で用いられる複数個の頭皮部
位用アクティブ電極４１〜４８が含まれる。これらの電
極の出力は脳波増幅器（差動増幅５）バンク５０内の同
数の脳波増幅器に供給される。以下に説明するように、
各頭皮部位用アクティブ電極の出力はこれらの増幅器で
増幅された後、これらに対応する数の多重チャンネルフ
ィルタバンク５１〜５８′ｔ−通して脳波の副Ｎ１たは
部分域に分離され、さらにその後チャンネルマルチプレ
クサ６０を介して高精度アナログーデイジタル（Ａ／Ｄ
）変換器６２に供給される。

増幅器 上記増幅器パンク５０の増幅器としては、高入力インピ
ーダンス、低ノイズ、低ドリフトの演算増幅器を用いて
構成されたバッテリー電源でも使用可能な低電流ドレン
増幅器が用いられている。

ライン電圧電源を排除すると、６０Ｈｚ交流電源へのす
べての結合が排除されることにより同相分除去比（ＣＭ
ＭＲ）％性が改善される。必要ならばプリアンプ部をヘ
ッドバンド筐たは軽量ヘッドホンの中に組み込んで用い
ると、頭部から増幅器１でのケーブル長を短縮すること
ができ、従って好筐しくない６０Ｈｚ及びその他の放射
電磁エネルギーのピックアップを減じることができる。

その結果、信号対雑音（　Ｓ／Ｎ　）比が改善されると
ともに、よシ正確なアーテイファクト分を含１ない脳波
を確実にフィルタに供給することが可能となる。差動増
幅器バンク５０の適宜の出力には多重テヤンネルチャー
トレコーダ／ボリグラフ６６が接続されてｈ６、フィル
タ操作における以前の生の脳波ｔ−捕らえて記録するよ
うになっている。

アナログバンドパスフィルタは８つのバンク５１〜５８
にまとめられている。本願発明によるこれらのバンク５
１〜５８のバンドパスフィルタはアクティブフィルタで
形成することができ、周波数特性のスカート部で３００
〜４０００ｄＢ／オクターブの楕円応答を示し、通過帯
域で０．２　５　ｄ　Ｂのリップル特性を示し、且つ阻
止帯域で少なくとも５０ｄＢの減衰特性を示すという特
性を有する。これラノバンク５１〜５８のバンドパスフ
ィルタの通過帯域幅はほんの数ヘルツである。

第２図には、フィルタバンクの一例としてフィルタセッ
ト（フィルタパンク）５１の構成が詳細に示されている
。フィルタセット５１は電極から入力される脳波を複数
の副帯（　ｇｕｂｂａｎｄ）にスペクトル分解する。こ
れらの副帯は被訓練者の訓練レベル及び訓練の目的に応
じて選択することができる。これまでに次のような多数
の固有副帯が設定されておシ、フィルタはこれらの固有
副帯を選択するよう構成される：デルタ１５１［：２．
０〜３．５Ｈｚｌ＋　スローシータ２５１　［４．２〜
５．４Ｈｚ　］　．　７アーストシータ３５１　［５．
５〜８．８Ｈｚｌ　，ｘａ　−７ルファ４５１　［７．
５　〜８．８Ｈｚ　）　，広帯域アルファ５５１　（７
．７　〜１２．６Ｈｚ　］　，　７アーストアル７７６
５１［１０．８〜１２．９Ｈｚ，），スローベータ７５
１［１４．２〜１　７．２　Ｈ　ｚ　〕＋　　及び広帯
域ベータ８５１　［　１５．０〜２４．０）。　なお、
これらの各副帯名の後の数字はそれぞれのフィルタの符
号を示す。これらに代えて広帯域シータ〔４．Ｏ〜６．
７Ｈｚ）．ミドルアルファＣ　８．９〜１０．７Ｈｚ　
）　，　　ファーストベータ（１７．３〜２４．０　Ｈ
ｚ　）等別の副帯名を用いることもできる。一定の選択
された条件下においては、これらのうち選択されたいく
つかの副帯のみが処理され、フィードバック信号として
用いられる。

フィルタセット５１の出力は（ａ）ろ波されたＥＥＧ，
（ｂ）ろ波、全波整流されたＦ，ＥＧ，−ｐたは（ｃ）
ろ波、全波整流、平滑化されたＢＥＧあるいはこれらの
組合せの形で用いることができる。図示実施例において
は、各フィルタの出力信号はそれぞれ少なくとも整流回
路１５２，２５２，３５２，４５２，５５２，８５２，
７５２　及び８５２を通って整流される。これらの各整
流回路の出力側には他端側を接地したコンデンサような
る平滑回路１５３，２５３，３５３，４５３，５５３，
６５３，７５３及び８５３が接続されている。これらの
コンデンサの容量は、例えばアルファ波活動に対する０
．４マイクロファラッドからべ一夕波活動に対する１．
２マイクロファラッドまでの範囲でそれぞれ対応する副
帯に応じて適宜の値を選択すればよい。これらの整流回
路、平滑回路の出力は多重チャンネルマルチプレクサ６
０に供給される。全機能形システムの場合、ろ波、全波
整流し、平滑化した出力信号を得るよう１ｉ流回路及び
平滑回路は６４チャンネル設けることが菫ましい。マル
チプレクサ６０は、これらの入力を処理速度３　５　ｋ
Ｈｚの１２−ビットアナログーデイジタル（＾／Ｄ）変
換器６２にアナログサンプル値信号として供給する。こ
の実施例では、アナログーディジタル変換器６２のデイ
ジタル出力サンプル値信号をリアルタイム処理するため
にマイクロコンピュータ６４が設けられている。

再び第１図に戻って、マイクロコンピュータ６４はフィ
ルタ出力をサンプリングして脳波の瞬時振幅値を得るが
、これらの瞬時振幅値は以下に説明するように振幅積分
値を計算し、フィードバック信号を駆動するのに用いら
れる。

前述のフィルタバンク５１〜５８Ｆ′ｉ．フィードバッ
ク、分析する脳波副帯を切ク換えられるよう構成可変型
としてもよい。例えば、これらの各アナログフィルタバ
ンク５１〜５８にそれぞれフィルタ特性を設定するプラ
グインモジュール６８を設けることができる。モジュー
ル６８は取！！）外Ｌて交換することによりフィルタバ
ンク５１〜５８の構成を変えることができる。このよう
にして、システム１０は多様な脳波フィードバック訓練
に堪えうるだけの柔軟性を確保することができる。

フィルタバンク５１〜５８のフィルタはリンギングを防
ぐことができるよう高度の線形性を備えた理想的なボッ
クスカー型バンドパスフィルタに近似したものでなけれ
ばならない。この点に関して、脳波バイオフィードバッ
ク作業の学習を成功させるためにはアーティファクト混
入のない純度の高いろ波信号が不可欠であるから、フィ
ルタ特性を実際の回路に組み入れる際には十分な注意が
必要であるということが明らかにされている。これらの
各フィルタは先行技術に開示されているようなフィルタ
よシも容量値が正確なものでなければならない。例えば
、ハーツエルその他の米国特許第３，８　２　１，９　
４　９号には１０．０％の減衰特性及び１０嘩のリツプ
ル特性で十分であると記載されている。

しかしながら、このような特性値では、脳波信号の真正
値を用いていうと、フィルタ出力に近接の脳波活動が最
大３１．６％も混入するということが確認されている。

出力に阻止帝域外の信号がほぼ３分の１も混入するよう
なフィルタは容量が到底許容できないほど不正確で、こ
の種のシステムで脳波バイオフィードバックを学習しよ
うとする被訓練者を当惑させるよう作用するということ
が明らかとなっている。

これに対して、本願発明の実施例では正確なフィードバ
ックを確保し得るよう正確なフィルタ処理を行う。例え
ば、この発明では、上記のハーツエルその他の発明にお
ける１０嘩に対して通過帯域での許容リツプル率は僅か
２．８％である。

この発明の実施例では、阻止帯域からの信号混入量もは
るかに小さくなっている。例えば、減衰５　０　ｄＢの
阻止帯域構成の場合、近接の１００マイクロボルトのシ
ータ波及び１００マイクロボルトの脳波アーテイファク
トがあったとしても、これらは信号混入率に対してそれ
ぞれ０．３％即ち０．３マイクロボルトずつしか寄与せ
ず、全体でも真正信号の１０マイクロボルトに対して０
．６マイクロボルトしか混入しない。これはハーツエル
その他の発明における信号混入率１８９％に比して僅か
６％であるということを意味する。筐た、１００％ｆｆ
ｉ止帯域のデイジタルフィルタ構成あるいはスイッチト
キャパシタフイルタ構成の場合、上記のような阻止帯域
の１００マイクロボルトのアーテイファクトはそれぞれ
０．００１％または０．０　０１マイクロボルトずつし
か信号混入率を増加させず、全体でも真正信号の１０マ
イクロボルトに対して０．０　０　２マイクロボルトし
か増加させない。即ち、この場合の信号温入軍は僅か０
．０２％である。このようなフィルタにより得られる脳
波フィードバック信号は糟度がよう高く、脳波フィード
バックの学習を助長する効果がある。

被訓練者に脳波の随意制御を学習させることができなか
った旨を記載した研究レポートが数多く発表されている
ことに鑑みて、上記のような本願発明の峙徴の重要性は
著しく際立っているということは明白である。

マイクロコンピュータ マイクロコンピュータ６４は様々な制御機能のために用
いられ、プログラムされた諸機能を実行するのに十分な
容量のランダムアクセスメモリ及び大容量記憶装置ＴＯ
を具備している。ｔた、カラーグラフィックス・テキス
トプリンタ７２、操作端末Ｔ４または同等の端末装置及
びグラ７イックスディスプレイＴ６も具備されている。

これらの周辺装置はマイクロコンピュータ６４の制御及
び分析機能をサポートとするべく通常の入出力機能を果
たす他、被訓練者に対する付加的あるいは補助的フィー
ドバック源をもなしている。

マイクロコンピュータ６４は、チェンパ１４への７イー
ドパツクのために種々の出力デバイスに結合されている
。例えば、デイジタルディスプレイ３２〜３５のような
デイジタルデバイスを駆動するために、マイクロプロセ
ッサベースのデイジタルディスプレイドライバ７８が結
合されている。

また、上記グラフィックスディスプレイＴ６もマイクロ
コンピュータ６４に接続されている。また、上記ディス
プレイドライバ７８はマイクロコンピュータ６４をスレ
ープ的なリアルタイム処理タスクから開放するようマイ
クロコンピュータ６４に対してネットワーク構成で接続
することが望ましい。

サラニ、マイクロコンピュータ６４には音声合成装置／
出力増幅器８２に結合されたデイジタルーアナログ（　
Ｄ／Ａ　）変換器バンク８０が具備されている。ここで
、上記音声合成装置／出力増幅器８２をやはシマイクロ
プロセッサで制御するようにした実施例も可能である。

デイジタルーアナログ変換器バ／ク８０は各音声チャン
ネル毎に１つずつ複数個のデイジタルーアナログ変換器
手段１８０（第３図）で構成されている。

第３図に示すように、各デイジタルーアナログ変換器手
段１８Ｇは、聴き易い高品位のオーディオ出力を得るた
めに、８一ビットのデイジタルーアナログ（　Ｄ／Ａ　
）変換器チップ１８１　を用いてカシ、このＤ／Ａ変換
器チツプ１８１の出力１８４ハＸ−Ｙマルテブライヤ１
８２のＸ入力１８６に結合され、またマルチブライヤ１
８２のＹ入力１９０にはアナログ信号源１９２　よシ可
変のアナログバイオフィードバック入力信号１８８が供
給されるようになっている。この実施例のアナログ信号
源１９２はアナログの正弦波信号出力を発生し、マルチ
プライヤ１８２その出力１９４に入力のアナログ積信号
を発生する。上記アナログ信号源としては、例えばアナ
ログ／デイジタルの合成正弦波を発生するよう構成され
たＥＸ　ＡＲコーポレーション社（カリフォルニア州シ
ャナセ）製のタイプ２２０６シンセサイザのようなシン
セサイザユニツトを用いることができ、それ以外には音
声合ｅ．型の楽器の出力等もアナログ信号源として用い
ることができる。上記マルチプライヤ１８２としては、
例えばモトローラ，　Ｉｎｃ．社（アリゾナ州フェニッ
クス）製のタイブ１４９５Ｘ−Ｙマルチブライヤを使用
することができる。もちろん、これ以外のマルチブライ
ヤを用いることも可能である。

以下、音声合成装置８２の特徴について再び第１図を参
照しつつ説明する。

フィードバック信号音 信号音はこの発明による脳波訓練で用いられるリアルタ
イムフィードバックのための主要なメカニズムである。

これらの信号音は随意制御の速成学習のために相当の音
量と持続時間を保持されなければならない。学習制御に
とっては音質も非常に重要である。この発明に連々る研
究の過程において、信号音の周波数が学習のための重要
な決定要因であるということが明らかにされた。例えば
、信号音の急激な立ち上がシ（突発）は信号音周波数の
非線形関数の形でアルファ波の阻止現象（消滅または減
退）を引き起こす。この阻止現象の持続時間は約４　０
　０Ｈｚ乃至８００Ｈｚの範囲で最も短く、この範囲の
上下の周波数では阻止現象持続時間が急速に増大すると
いうことが明らかになっている。アルファ波の突発に応
動して（フィードバックとして）信号音が突発し、その
信号音の突発によってアルファ波の阻止現象が起こるな
らば、その結果は負のフィードバック（負帰還）となシ
、アルファ波制御の学習を促進する効果があるようには
思われない。そのため、この発明によれば、アルファ波
訓練のための信号音周波数は約４００乃至８００Ｈｚの
範囲内に限定するよう選択される。

しかしながら、シータ波訓練では、被訓練者が眠シに落
ちる嗜眠状態が主要な問題であるから、よシ高い突き刺
すような信号音が適切である。このような信号音を用い
ることによって、アルファ波信号音（約４００乃至８０
０Ｈｚ　）とシータ波信号音（約８００Ｈｚ以上）がオ
ーバーラップするのを防ぐことも可能となる。

脳波制御の学習には信号音の波形も重要である。

方形波やのこぎ夛波を電子的に発生することは容易であ
るが、これらの波形は前縁部及び後緑部で多量の調波が
発生して不快音を生じさせる。璽た、脳波随意制御の速
成学習が或功するためには相当の高音量と持続時間が重
要であるが、このような高音量で持続的に聴くことは困
難である。そこで、信号音としては、（ａ）ｔ子回路に
より発生した純粋な正弦波を脳波をろ波、全波整流、平
滑化した信号の包絡線で振幅変調したもの；１たは＜ｂ
）被訓練者好みの楽器の純音を用いることが望！しい。

これらの信号音はデイジタル的に合成したものでもよく
、アるいはデイジタル的に記録してかき、ディスクよシ
はむしろＲＯＭに記憶されたデイジタル情報よシ再生す
るようにしてもよい。いずれの場合にも、これらの信号
音は同時に発生した時階調的で趣味のよい音となるよう
な色々な高さ（周波数）で得られ、脳波をろ波、全波整
流、平滑化した信号の包絡線で振幅変調されている。こ
こでの基本的な目的は、変化を伴う高音量で用いても長
時間に及んで聴き易い信号音を得ることであり、その場
合に負のフィードバック（脳波信号の信号音突発への変
換）を防止するｉたは最小限に抑えるよう設定された周
波数を選択することができるようにすることである。

７イードパツク信号音の振幅はろ波された脳波の瞬時値
に対して線形関係を持たせるべきである。

このシステムのダイナミックレンジは脳波の全変動範囲
を反映することのできるものでなければ々らない。但し
、線形関係は７イードパツク信号が振幅ゼロになる時に
は信号音量もゼロに降下すべきであるということを意味
するものではない。７イードバツク信号音を遮断した後
再度オンにする（かそらくは突然に）のは、脳波の学習
にとって妨害的な作用がある。そのため、信号音が決し
て完全にオフとなることがないよう正の信号音オフセッ
ト値を設けるべきである。このようにすれば、フィード
バック量が増大しても、単に前から聞こえている信号音
の音量が増すだけである。このことは線形性の原則に反
するものではなく、むしろフィードバック信号が一寸の
間途切れたような場合でも音の連続性を確保するのに役
立つ。このような音の連続性は学習を促進するとともに
、信号音突発の妨害作用を最小限に抑える。

脳波事象の検出と被訓練者に対するその事象情報の信号
音による提示との間の遅延はできるだけ短くすることが
極めて望ましい。この発明によれば、フィードバック訓
練を最適化するため、このフィードバック遅延は約３５
０ミリ秒以下とすべきであシ、好ましくは２００　ミリ
秒以下とすべきである。図示実施例では、このフィード
バック遅延はアルファ波の１サイクルよυも短く１００
ミリ秒以下である。

この実施例では主／副フィードバック信号音が特徴の一
つであシ、これを用いるのがｔｊ１ましいオペレーショ
ンモードでアル。オペレータ／トレーナーはコントロー
ルコンソール（操作Ｍ末）７４によって主フィードバッ
ク音声が高さの異なる副音声に切シ換わる（但し音量は
変わらない）調節可能な振幅スレツシエホルドを設定す
ることができる。この特徴はスレツシスホルドが調節可
能なことと相俟って脳波の随意制御の学習に異なる２つ
の点で大いに役立つ。

主／副フィードバック音声制御は、被訓練者が、落ち着
いて座る方法や筋電位アーテイ７アクトを生じさせるよ
うな動作を避ける方法をまだ知らない初期の学習で最も
重要である。フィルタ５１〜５８は高精度であるため最
も一般的な脳波アーテイファクトによる信号或分混入を
防止し得るが、被訓練者の動作オたは筋肉の緊張はいず
れも脳波の周波数範囲内に入るような電位振動を生じさ
せることがらシ、そのような振動が起こると、いずれか
の脳波フィルタを通過してしまう。学習の初期、特に最
初の数日間はこの種のアーテイファクトが共通して見ら
れる。実際の操作においてこのようなアーテイファクト
が発生すると、その分が現在のる波された脳波活動に加
わり、通常は振幅が大幅に超過する。すると、装置はこ
のような状態が生じたフィードバックチャンネルを主音
声から副音声の高さに切り換えさせるが、この場合その
時の信号の周囲振幅精度はほじされる。このよ？な信号
音の高さの急激な変化は被訓練者にアーテイ７アクトの
発生を間違いなく知らせる合図となシ、被訓練者はすぐ
にもそのような動作を避けるようにな夛、これによって
動かずに済みかつアーテイファクトを生じることのない
長時間安楽を保てる姿勢を取って容易に落ち着くことが
でき、従って脳波随意制御の微妙な作業をよシ艮く学習
することができる。

後期の学習にかいては、主／副音声切り換え方式が持つ
もう一つの要素がよシ重要である。後期の学習では、被
訓練者はどのようにしてアーテイ７アクトを避けるかを
覚える。そのため、音声切り換えの調節可能なスレツシ
ュホルドはフィードバック信号の急激で大きな振幅の過
渡変化の発生によって非常にトリガーされ易くなる。こ
れは、脳が脳波７イードパツクプロセスによってそれを
目指して訓練がなされている新しい実在様式（ｍ■ｄｅ
　■ｆ　ｂｅｉｎｇ　）を探るために探索信号（ｐｒｏ
ｂｅ　ｓｉｇｎａｌｍ　）を発生するのかもしれない。

これらの探索信号は学習プロセスにとって重要な心理学
的で経験的な過渡事象を反映している。これらは単に増
量された信号音をフィードバックするだけではそれによ
り増加する脳波振幅はそれらの過渡事象が前兆となる突
破口を示すには不十分であろうと思われるので、非常に
重要である。そのため、この発明によれば、それらのＸ
要な過渡事象はフィードバック信号音の高さを変化させ
るというはつきシとして非常に認識し易い合図により際
立たせるようになっている。このような訓練プロセスの
段階に達すると、主音声の高さが馴染み、よく見えられ
るに到るので、異なる高さの音の発生は注意を引きつけ
る事象である。このような副音声は、適切な指導、助言
と相俟って、フィードバックパラメータの周波数範囲内
における大きな振幅の過渡変化の発生により予期される
大きな振幅の脳波活動を得る能力をさらに開発するよう
被訓練者を奨励する効果を持つはずである。

これ以外の特徴として、主／副音得位切り換えはまず最
初に驚愕状態を引き起こす。このような驚愕の発生は上
級の被訓練者に対して、意の１１に１＋外部事象による
妨害に容易に煩わされることがないよう弾力的に脳波を
制御しかつ自己の基本となる精神的／情緒的状態を生じ
させることができるよう被訓練者自身及びその脳波にさ
らなる自己訓練を課すことを要求するものである。

信号音は正確な音量設定を繰シ返して行うことができる
ように調節手段を設けることが孟ましい。

この音量調節は王／副音声切υ換えを行う為の音量設定
と連動させることが望ましい。よう詳しく言うと、デイ
ジタル音′ｌＩ＆調節器の音量を大きくして毎日の訓練
で使用する音１ｋを上げると、脳波の過渡的変化が主／
副音声切シ換えを引き起こす可能性が高く々るはずであ
る。これには、デイジタル音量調節器の設定音量を大き
くすると非常に僅少ｉアーテイファクトでも副音声を起
動するので、被訓練者が身体動作及び筋肉によるアーテ
イファクトを避けるための目安となる合図が自動的に段
々強くなって行くという長所がある。姿勢の自己規制（
これは脳波の随意制御学習の基本的要素である）の説明
にはこの発明のハードウエア的／ンフトウェア的特徴と
合わせて用いられるこの発明の装置の標準的使用方法が
必然的に伴う。

あらゆるバイオフィードバック（　ｒ，ｖｉａ　（　筋
電図）、温度、脳波等）に付随する大きな問題の一つは
制御の局在化である。この発明の一実施例では、複数個
の脳波チャンネルの電極を装着する部位（　ｃｒｉｔｉ
ｃａｌ　ｓｉｔｅｓ）が被訓練者の頭部上に複数個設定
され、これらの各部位から別個の複数個の信号が取シ出
される。フィードバック信号音（各チャンネルの主／副
音声を除く）はそれぞれ空間的に分離されたスビーカ１
８〜３１）から送出されるようにすることが望筐しい。

音の高さが異なる複数個のスビーカを設けることによっ
て被訓練者は複数のフィードバックチャンネルを効果的
に用いることが可能となる。フィードバック部位が１つ
しかないと、被訓練者は訓練時間が長くなるにつれてそ
のフィードバック部位の周シの狭い区域で所望の変化を
生み出すようになる。これを防ぐための典型的な手段は
フィードバック部位を絶えず変えることである。しかし
ながら、この手段は脳波の場合は実際的ではｉい。とい
うのは、異なる部位での脳波制御にはしばしば全〈異な
る反応戦略が必要であシ、以後の異なる部位を用いての
訓練のために異なる反応戦略が存在するということは学
習を混乱させる。その結果、多数の部位からの動機フィ
ードバックが好筐しいことになる。この場合は、被訓練
者は自己の反応戦略を選択することができ、またそれら
の戦略が影響を及ぼす部位を見出すことができる。これ
によれば、それぞれ異なる反応戦略に応動する沢山の異
なる部位を用いる場合、被訓練者が試みる何かがある部
位で成功する確率は部位数が増大する度に高〈なるので
、実際に学習がスピードアップされる。

この発明のシステムは、初心者での場合でも、常に少な
くとも４つのフィードバック部位を使用する。訓練初期
の段階で部位が多過ぎると、情報の過負荷状態が生じる
ので、初心者はフィードバック部位４つから訓練を開始
する。

さらに、被訓練者へのフィードバックのためには振動一
触党的フィードバックを用いることも可能である。その
ためには、スピーカ１８のボイスコイルまたは振動モー
タ等のよう々電気機械トランスデューサを被訓練者に接
触させて設置する。

このような振動一触党的フィードバックはアルファ波活
動を確実に増進するということが明らかにされている。

通常は、初心者には情報オーバーロードの問題がある。

この問題を解決するために、信号音量尾及びデイジタル
点数（評価値）を他のフィードバック及びｔ＆は非フィ
ードバックチャンネルとの組合せとなるようセットアッ
プすることができるようになっている。例えば、被訓練
者が一つの音声／デイジタル点数系が被訓練者の頭の左
側のすべてのアルファ波チャンネルの合計または平均値
を示し、もう一つの音声／デイジタル点数系が頭の右側
のすべてのアルファ波チャンネルの合計または平均値を
示すことを望んだとすると、その要望はこの発明のフィ
ードバックシステムを稼働させるコンピュータを制御す
るＣＲＴ端末に正しいコードを入れるだけで聞単に叶え
ることができる。

デイジタル点数を提示するのは、例えば２分というよう
な短い時間の中での被訓練者の到達度の情報を要約して
提示するためである。人間の聴覚的記憶は時間的には統
合性が弱いので、被訓練者の成功判断は瞬間ベースでは
正確であるかも知れないが、２分というようなある期間
に亘って見ると、被訓練者は変動する信号音量のみに基
づいて自己の成績を悪く判断することになる。また、信
号音が１回大きく突発すると、それが課題評価される結
果、被訓練者は累積の成績が実際よシも良いように判断
することになるかもしれない。精度は重要であるが、こ
れは装置の精度のみに限定されるものではない。装置は
、被訓練者の成績及び自己の成績に関する自分の判断の
正確さを向上させるべく絶えず被訓練者と相互にやりと
シしなければならない。この基準内に釦いて、デイジタ
ルの累積点数は重要な特徴をなす。この発明の一実施例
では、４−デイジットのデイジタル目盛シが用いられる
。例えば１５００という点数によって脳波活動が５０マ
イクロボルトであるということを表させることができる
。このような動的制限によれば、ｌ２−ピットＡ／Ｄ変
換器のダイナミックレンジ全体を用いることができ，１
００ポイント増加の達成は顕著で経験的に価値のある出
来事となる。また、００という点数の達成も、多くの人
々は十分長期間訓練された場合に１０００の点数を超え
るに必要なマイクロボルトを達成することができるから
特に価値のある出来事である。

点数を表示するかこれに相当するマイクロボルト電圧値
を表示するかはユーザが自由に選択することができるよ
うにすればよい。学習を促進するようユーザの目的に合
わせてそのどちらかを一貫して選ぶようにしてもよい。

ここでユーザの目的とは例えば教育等である。被訓練者
は例えば先ず最初の２分間（最適期間）一つの反応戦略
を試み、次の２分間は別の戦略を試みる。被訓練者がフ
ィードバック信号音が伺時最も大きくなったかの記憶だ
けを目安にしていると、フィードバック信号音は全く正
確であっても間違った判断をしてし筐うことか度々ある
。しかしながら、この発明によれば、被訓練者ははつＩ
Ｊ）Ｌたデイジタル点数を例えば視覚的に与えられるこ
とによって刺激される。この点数は主観的な成功の印象
とは一致しなくともよい。その場合は、デイジタル点数
を用いて主観的な印象を修正することにより被訓練者は
よシ有効な反応戦略を選択することができるので、脳波
制御の学習が促進される結果となる。上記のように異な
る２つの期間にそれぞれ異々る２つの反応戦略を用いる
ような例にあっては、通過帯域のる波により脳エネルギ
ー全体に関連する累積的成績を示すようなデイジタル点
数を得ることによってどちらの反応戦略が適切な要素を
よシ多く持っているかを正確に示すことができる。従っ
て、被訓練者の主観的印象及び特定の精神状態を定期的
に頻繁に増進し、これによって所窒の主観的特質及びこ
れに付随する所望の脳波活動を共に有する適正でかそら
〈は微妙な精神神経状態を被訓練者が発見し且つ維持す
るのを支援することができる。

このような点数の提示はどうしても信号音のフィードバ
ックを妨害するので、なるべく淡い照明（ＬＥＤ　ｔた
はＬＣＤ）により短時間だけ（８秒以内）提示するよう
にすることが望１しい。

再び第１図で、システム１０は、マイクロコンピュータ
６４とチェンバ１４のスビーカシステムの間に音声合成
装置８４を設け、これによって点数をコンピュータによ
る音声合或により聴覚的に提示するようにしてもよい。

点数提示による妨害はできるだけ小さくかつ短〈すべき
であるが、この情報は速成学習には不可欠であシ、筐た
多〈の被訓練者は何らかの精神的反応戦略を中断するこ
となく２分間保持することは困難であるから、頻繁に提
示すべきである。さらに、チェンバ１４にはカラーグラ
フィックスディスプレイ７８を具備し、これによって被
訓練者に対し例えば振幅とチャンネルを時間の関数とし
て示すようにした点数の累積記録をグラフィック表示す
るようにしてもよい。

次に第４図を参照しつつ本願発明の方法の一実施例につ
いて説明する。図示例の方法は聴覚及び視党を通じての
バイオフィードバックにより脳活動の随意規制を促進す
るための訓練体系を具体化したものである。先ず、電極
アレーを被訓練者の選択された頭皮部位に設置する（ス
テップＡ）。

これらの電極アレーには接地電極と２つの参照電極、及
び慎重に部位選択されるアクティブ電極が含筐れ、アク
ティブ電極は通常訓練の対象となる脳波信号を表す表面
脳電位を検出するために横対称対状に設置される。次に
、被訓練者を安楽椅子やフィードバック訓練に使用する
オーディオ、ビデオ出力デバイスを具備し、暗くした防
音室ようなる訓練チェンバに入れ、訓練装置及び訓練方
式について所要の説明を行う（ステップＢ）。この場合
、被訓練者には質問する機会を度々与えるが、始めはど
のようにしてバイオフィードバック制御能を増進するか
に付いての説明は行わない。長期間に亘るよ多多くの威
果の達成は制御の仕方の自己発見の過程と相関があるよ
うに思われる。

次に、一般には基本的試験を実施する。通常は最初と終
シ、そして１訓練時限につき任意の間隔で最高約４回ム
ードスケール検査（　ｍｏｏｄ　ｓｃａｌｅ＠Ｈｒｖｅ
ｙ　）　　を行い、脳事象と心理事象とを相関付けるた
めのデータを収集する（ステップＣ　，Ｌ，０及びＱ）
。その後被訓練者の最小アルファ波レベルを知るため及
びオペレータがチャートレコーグ／ボリグラフ６６、音
量調節器及び電極を含む機器ぜんたいをチェックし、校
正することができるよう設定されたＦ目開き（ｅｙｅ８
ｏｐｅｎ）　Ｊ　　基本試験を行う（ステップＤ）。こ
の１目開き」基本試験は通常明るい照明釦よび安定した
（持続性の）バックグランド音声の環境下に訃いて視野
内の特殊な物体に焦点を合わせる作業を行わせる。

続いて「目閉じ（Ｂｙｅｓ　ｃｌｏｓｅｄ）　Ｊ基本試
験を行い、通常の刺激がない場合における脳波活動の性
質を調べる（ステップＥ）。この試験は安定したパック
グランド音声を用いて暗闇の中で実施する。次に、実際
の訓練諌′限またはエポックの準備として「ホワイトノ
イズ」基本試験を行う（ステップＦ）。このホワイトノ
イズ試験は、被訓練者を記憶再生（　ｒｅｃｏｌｌｅｃ
ｔｉｏｎ）能力を損じることなく精神を弛緩させる中で
、聴覚信号に注意を向けるよう条件付けるために行われ
る。この試験では光も音も逍断したチェンバ内で白色ガ
ウスノイズ１たは疑似白色ガウスノイズが与えられる。

このノイズは持続性のものでも、例えば海岸の波の音の
ようなリズムでゆつく少変調した音でもよく、これらの
ホワイトノイズにランダムビープ音を不定期に注入する
。これらの試験で得られる基本データはポリグラフ６６
に記録され、１次後で比較検討することができるようマ
イクロコンピュータ６４の累積ログに書き込筐れる。

この時点で、実際の訓練実行のためにすべての訓練パラ
メータが設定され、チェックされる（ステップＧ）．訓
練パラメータは、主及び副音声の音量、驚愕スレツシュ
ホルド（副音声が起動されるスレツシュホルド）、音量
乗数、エポックの時間、及び中断時間等である。その後
、被訓練者に画像を映写筐たはビデオにより見せ、音楽
を聞かせ、さらにはガイダンスナレーションを与えるよ
うにしてもよい（ステップＨ）。これは実際のバイオフ
ィードバック棟限に備えて被訓練者の注意力及び集中力
を高めるために行う。

実際の訓練シーケンスは２つのセグメン｝ｔたはエポッ
クで構成されている。訓練エポックは約１２０秒間実行
される（ステップエ）。各訓練エポックの後には約８秒
間の中断（休息）期間を設ける（ステップＪ）。標準訓
練エポックは、予め選択された周波数帯域内における信
号音の空間的フィードバックよシなシ、信号音は副音声
により強められる（驚愕信号音）。中断期間中には音声
７イードパツクは中断され、各アクティブセンサまたは
選択されたセンサの組合せについて先行測定期間にわた
る振幅積分により直前の成績を要約して表す離散型の点
数表示がなされる。振＃Ａ積分が好ましいのは、振幅が
脳エネルギーの平方根に比例し、従って物理的に実際的
な意味を持つパラメータを表すからである。この離散型
の評価（或績）値情報の提示は視覚的なデイジタル読出
し形ｔたは聴覚的な数値読出し形とすることが望ましく
、標準間隔（但し調節可能）で与えられ、訓練課限の乱
れをできる＠シ少なくするよう暗いバツクグランドの中
で約８秒という比較的短時間だけ提示される。視覚的な
ディジタル読出し形の表示装置の色は精神散乱ができる
だけ少なくなるように前もって選択すればよい（この点
に関しては、精神散乱性が最も小さいということが明ら
かにされている青を用いることが望はしい）。一般には
、ＩＩＩ練縄限は数回反復して行う。訓練課限を繰シ返
す場合は（ステップＫ）、精神的（心理的）活動と脳波
活動を比較するために随意にムードスケール検査を行う
（ステップＬ）。

訓練課限では何種類かの訓練目標を追求することができ
る。一つの訓練目標は、被訓練者が意識的抑圧によって
脳波活動を制御しようと努力する脳波抑圧である。もう
一つの訓練目標被訓練者がフィードバックに応動して脳
波を強化すべく努力する脳波強化である。副音声は被訓
練者が驚愕等の妨害（乱れ）に対する応答を制御しよう
とするのを助けるために訓練課限の聴覚的７イードバツ
クに注入するようＫしてもよい。副音声は対象の頭皮部
位の脳波活動が副音声スレッシュホルドを超えた時には
いつでもリアルタイムで出力スビーカに導入される。

脳波訓練ａ限を終わシには、さらに多くの基本試験、即
ち目開き基本試験（ステップＭ）及び目閉じ基本試験（
ステップＮ）が行われる。また、この時点（ステップＯ
）１たはそれよシ後（ステップＱ）で随意ムードスケー
ル検査を行ってもよい。この訓練課限の終わシには、オ
ペレータは訓練課限で示された脳波制御能をさらに強化
するために、データを分析するとともに、被訓練者と面
該する。この面談は、被訓練者は自己の反応戦略を言葉
に表す必要があるので重要であシ、これによって以後の
訓練に備えて反応戦略の記憶が強化される。

ここで、訓＃！腺限はそつくシ繰シ返してもよ〈、新た
な課限を開始してもよく、あるいは以上のシータンス動
作を終了してもよい（ステップ）。

以上、本願発明を特定実施例に基づき説明したが、当業
者であればこれら以外の実施例が可能なことは明白であ
ろう。例えば、この発明は集団フイードバツク療法の中
で使用することができる。

このような治療のためのセッティングでは、例えば各被
訓練者を別々のチェンバにいれて皆同じ訓練課限を与え
るか、被訓練者グループを同じテエンバに入れて各々に
１つ筐たは２つ以上のグループの他のメンバーが共用す
るあるいは共用しないフィードバックチャンネルを設け
、各自の訓練努力の合計筐たは平均よシ成るグループフ
ィードバック信号については誰でもアクセスすることが
できるようにする。このように集回の訓練が可能である
というこの発明の特徴は、病院、クリニック、学校や産
業用設備等その他色々の集団訓練セッティングに特に好
適であシ、これらのセッティングでは複数の利用者がそ
れぞれ自分の都合の良い時間に訓練システムに対して参
加、離脱することができ、しかも各利用者はスケールメ
リットを初めてバイオフィードバックに適用し得るセッ
ティングにあって各々の脳波制御のフィードバック訓練
を各個に正確に教授することができる。この発明では、
１つのシステムを用いて多数の人を同時にあるいは時間
をオーバーラップさせて訓練することができるので、こ
の種の訓練のコストを著しく減らすことができ、その結
果よシ多〈の人々に脳波バイオフィードバックの学習を
よシ容易なものとすることができる。従って、この発明
は特許請求の範囲に明示する以外には、何らの限定をも
受けるものではない。

なか、この発明の実施態様を示すと下記の通やである。

（１）特許請求の範囲第１項のａ）乃至ｆ）の他さらに
下記ｇ）乃至ｋ）の過程を含む方法二ｇ）上記目標デー
タを記録する過程と；ｈ）上記目標データのメトリック
（ｍｅｔｒｉｃ）を生成してメトリックデータを得る過
程と；ｌ）治療期間に亘って上記メトリックデータを処
理して期間累積データを得る過程と；ｊ）前記ｆ）の遇
程を上記期間後に中断（ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ）する過程
と； ｋ）上記被訓練者が自己の脳波活動の客観的目安を得る
ことができるようにするために、上記期間累積データを
短時間だけ点数として被訓練者に提示する過程。

（２）さらに下記の過程ｌ）を含む特許請求の範囲第１
項乃至上記実施態様（υに記載の方法＝１）上記被訓練
者が妨害性アーティファクトの存在下において上記各自
の脳波活動を認識することを覚えることができるように
するために上記治療期間の間被訓練者に調節されたスプ
リアス聴覚信号を供給する過程。

（３）上記期間累積データがろ波された脳波の振幅積分
値を表すものであることｔ−特徴とする特許請求の範囲
第１項乃至上記実施態様（１）　，　（２）の方法。

（４）上記過程ｆ）が脳波活動が第１のレベル以下の間
は第１の周波数の主音声を連続的に聴かせ、脳波活動が
上記第ｌのレベル以上の間は第２の周波数の副音声を聴
かせることよシなシ、且つ前記の予め設定された副帯の
中の選択された１つの副帯における脳波活動の瞬時振幅
と上記第１の音声の振幅との間に一意的で一対一の直接
的関係があることを特徴εする特許請求の範囲第１項乃
至上記実施態様（１）　．　（２）　．　（３）の方法
。

（５）上記振幅が上記の予め設定された副帯の中の選択
された１つの副帯内における整流・平滑化された脳波信
号の瞬時ピーク振幅値に線形比例することを特徴とする
上記実施態様（４）の方法。

（６）上記過程ｋ）がさらに上記視党的成績情報を暗い
中で提示することを含む上記実施態様（１），（２），
　（３）　．　（４）　，　（５）の方法。

（７）上記主音声がアルファ波ｉｉ１１１練用４１号と
して約４００Ｈｚと約８００Ｈｚの間の周波数を有する
音声ようなる上記実施態様＜４）　．　（５）　，　（
６）の方法。

（８）上記主音声がシータは？ｌｌ練用信号として約８
００Ｈｚ以上の周波数を有する音声ようなる上記実施態
様（４）　．　（５）　，　（６）　，　（７）の方法
。

（９）前記の最小遅延が３５０ミリ秒以下である特許請
求の範囲第１項乃至上記実施態様（１）．（２），（３
），（４）．　（５）　，　（６）　．　（７）　，　
（８）の方法。

（１０）さらに前記の過程ａ）乃至ｆ）を複数の被訓練
者に同時に適用する過程を含む上記実施態様（１）　．
　（幻，　（３）　，　（４）　，　（５）　，　（６
）　，　（７）　．　（８）　，　（９）の方法。

（１１）さらに上記瞬時データ及び期間累積データの少
なくとも一部を上記複数の被訓練者に共用データとして
供給する過程を含む上記実施態様（１ｏ）の方法。

（１２）　＊ＦｆＲ求の範囲第１項の８）乃至ｆ）　Ｏ
他さらに下記ｇ）乃至ｊ）の手段を含むことを特徴とす
る装置： ｇ）前記目標データを記録するための前記処理手段に結
合された手段（７０．７２）と：ｈ）上記目標データの
メトリックを生成してメトリックデータを得るための上
記処理手段（６４）に含まれる手段と： ｌ）上記メｌ−　ＩＪツクデータを治療期間に亘って処
理して期間累積データを得るための上記処理手段（６４
）に含まれる手段と： ｊ）上記被訓練者が自己の脳波活動の客観的目安を得る
ことができるようにするために、上記期間後に上記ｆ）
の提示手段を停止して上記期間累積データを短時間だけ
点数として被訓練者に提示するための上記処理手段（６
４）に含１れる手段。

（１３）さらに下記ｋ）の手段を含む上記実施態様（１
２）の装置： ｋ）上記被訓練者が妨害性アーテイファクトの存在にお
いて上記各自の脳波活動をｉ！織することを覚えること
ができるようにするために上記治療期間の間被訓練者に
調節されたスプリアス聴覚信号を供給するための上記処
理手段（６４）に含筐れる手段。

（１４）前記の各バンドパスフィルタ（１５ｔ．２５１
，３５１　，４５１　，５５１　，８５１　，７５１　
，８５１　）が通過帯域の外では０．２　５　ｄ　Ｂ以
下のリツブル特性と５０ｄＢ以上の排除特性を有するオ
クターブ当たシ少な（　と４３００ｄＢのロールオフを
示す楕円フィルタよシなることを特徴とする特許請求の
範囲第２項乃至上記実施態様（１２）　，　（１３）の
装置。

（１５）上記バンドパスフィルタの中の第１のノ｛ンド
パスフィルタが２．０Ｈｚ乃至３．５Ｈｚのデルタ波用
の通過帯域を持ち、その第２のパンドノくスフィルタが
４．２Ｈｚ乃至５．４Ｈｚ　　のスローシータ波用の通
過帯域を持ち、第３のバンドパスフィルタが４．　０　
Ｈｚ乃至６．　７　Ｈｚの広帯域シータ波用の通過帯域
を持ち、第４のバンドパスフィルタが５．５Ｈｚ乃至６
．８Ｈｚのファーストシータ波用の通過帯域を持ち、第
５のバンドパスフィルタが７．５Ｈｚ乃至８．８Ｈｚの
スローアルファ波用の通過帯域を持ち、第６のバンドパ
スフィルタが１０．８Ｈｚ乃至１２．９Ｈｚのファース
トアルファ波用の通過帯域を持ち、第７のパンドバスフ
ィルタが１４．２Ｈｚ乃至１７．２Ｈｚのスローベータ
波用の通過帯域を持ち、第８のバンドパスフィルタが１
５．０Ｈｚ乃至２　４．　０　Ｈｚの広帯域アルファ波
用の通過帯域を持つことを特徴とする特許請求の範囲第
２項乃至上記実施態様（１２）　，（１３）　．（１４
）の装置。

（１６）上記バンドパスフィルタの中の何れか１つのみ
が約７．７乃至１２．８Ｈｚの広帯域アルファ波用の通
過帯域を有することを特徴とする上記実施態様（１４）
，（１５）の装置。

（１７）上記提示手段がさらに上記処理手段からのフィ
ードバックデイジタル信号を増幅のためにアナログ信号
に変換するデイジタルーアナログ変換手段を含み、上記
デイジタルーアナログ変換手段が第１の入力に上記フィ
ードバックデイジタル情報を変換したアナログ信号が供
給され、第２の人力にアナログ信号源の出力信号が供給
されるデイジタルーアナログ変換器ユニットよシなるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項乃至上記実施態様
（１２），（１３），（１４）．（１５），（１６）の
装置。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるシステムのブロック図、第２図
はアクティブフィルタバンクの一実施例のブロック図、
第３図はこの発明によるデイジタルーアナログ変換器の
一例の簡略ブロック図、第４図はこの発明による訓練方
法の一実施例のフローチャートである。 １０●●●●バイオフィードバック訓練システム、１２
・●・●被訓練者、１４・・●・訓練チエンバ、１８〜
３１・●●●ラウドスビーカ、３２−３５●●●●ビジ
ュアルディスプレイ、３６．３８・・・・参照電極、４
Ｇ・・●・接地電極、４１〜４８・・・・頭皮部位用ア
クティブ電極、５０・●・１脳波増幅器（差動増幅器）
バンク、５１〜５８●●●●フィルタパンク、６０●●
●●チャンネルマルチプレクサ、６６●●●●チャート
レコーダ／ポリグラフ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、人間の脳波（ＥＥＧ）活動の実用程度の随意制御能
   を発達させるための調練方法であつて： ａ）被訓練者の複数の頭皮部位に複数個の脳波センサを
   設置する過程と； ｂ）上記被訓練者を調節照明・音声環境下に置いてその
   覚醒レベル及び被転導性を調節する過程と； ｃ）上記複数の頭皮部位より電位を検出して複数個のチ
   ャンネル中に複数個のチャンネル信号を得る過程と； ｄ）上記チャンネル信号をあらかじめ設定された周波数
   副帯の範囲内で各個にろ波する過程であつて、上記の予
   め設定された各周波数副帯が、低周波側及び高周波側の
   スカート部で急峻なカツトオフ点を持つと共に、上記各
   チャンネル毎の結果信号を得るために本来の神経学的反
   応性によ、規定される時間的制約の範囲内で処理を行う
   ことができるようほぼ瞬間的な伝播特性を有する過程と
   ； ｅ）上記各結果信号を処理して脳エネルギーに関する目
   標データをチャンネルの関数として得る過程と； ｆ）上記被訓練者による自己の脳波活動に対する意識的
   ・無意識的随意制御を助長するために上記目標データを
   被訓練者に対してほぼ瞬間的にフィードバック提示して
   、上記複数個の頭皮部位における上記の予め設定された
   周波数スペクトル（副帯）内での上記自己の脳波活動の
   状態を知らせる過程と； で構成したことを特徴とする訓練方法。 ２、人間の脳波（ＥＥＧ）活動の実用程度の随意制御能
   を発達させるためのヒト（１２）の訓練装置であつて： ａ）被訓練者（１２）の頭部上の複数の頭皮部位に設置
   される複数個の脳波センサ（３６、３５、４０、４１〜
   ４３）と； ｂ）上記被訓練者を収容して被訓練者の覚醒レベル及び
   被転導性を調節するための調節照明・音声式環境チエン
   バ（１４）と； ｃ）上記脳波センサ（３６、３８、４０、４１〜４８）
   に結合されていて、上記複数の頭皮部位からこれらの脳
   波センサ（３６、３８、４０、４１〜４８）により検出
   される電位を測定して複数のチャンネル（１〜８）に複
   数のチャンネル信号を生じさせる手段（５０）と； ｄ）上記測定手段（５０）に結合され、上記各チャンネ
   ル毎にすくなくとも１つずつ設けられた複数個のバンド
   パスフイルタ手段であつて、低周波側及び高周波側のス
   カート部で急峻なカツトオフ点を持つと共に、上記各チ
   ャンネル毎の結果信号を得るために本来の神経学的反応
   性により規定される時間的制約の範囲内で処理を行うこ
   とができるようほぼ瞬間的な伝播特性を有する予め設定
   された周波数スペクトルの通過帯域特性を各々有する複
   数個のバンドパスフィルタ手段（５１〜５８）と； ｅ）上記バンドパスフィルタ手段（５１〜５８）に結合
   されていて、上記各結果信号を処理して脳エネルギーに
   関する目標データをチャンネルの関数として得るための
   手段（６０、６２、６４）と； ｆ）上記処理手段（６０、６２、６４）に結合されてい
   て、上記被訓練者による自己の脳波活動に対する意識的
   ・無意識的随意制御を助長するために上記目標データを
   被訓練者に対してほぼ瞬間的にフィードバック提示して
   、上記複数個の頭皮部位における上記の予め設定された
   周波数スペクトル（副帯）内での上記自己の脳波活動の
   状態を知らせる手段（８０、８２、１８〜３１）と； で構成したことを特徴とする訓練装置。