JPH05300893A - バイオフィードバックシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目的は、被験者のリラックス状態を的確に判
断することのできるバイオフィードバックシステムを提
供することにある。 【構成】 被験者の脳波を検出する脳波検出手段と、そ
の検出した脳波を複数個の帯域成分に分けてその強度レ
ベルを検出し、その検出結果より被験者のリラックス状
態を判別するリラックス状態判別手段と、その判別結果
を被験者に報知する報知手段を備えたバイオフィードバ
ックシステムであって、前記リラックス状態判別手段
が、前記複数個の帯域成分のうちのβ波の強度レベルに
対して特定の他の帯域成分の強度レベルが高くなった状
態をリラックス状態として判別するように構成されてい
るバイオフィードバックシステム。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、被験者の脳波を検出す
る脳波検出手段と、その検出した脳波を複数個の帯域成
分に分けてその強度レベルを検出し、その検出結果より
被験者のリラックス状態を判別するリラックス状態判別
手段と、その判別結果を被験者に報知する報知手段を備
えたバイオフィードバックシステムに関する。

【０００２】

【従来の技術】脳波には、大きく分けてβ波（１４〜３
０Ｈｚ）、ＦＡＳＴα波（１０〜１４Ｈｚ）、ＳＬＯＷ
α波（８〜１０Ｈｚ）、θ波（４〜８Ｈｚ）、δ波
（０．５〜４Ｈｚ）の５種類があり、β波は、勉強中、
仕事中など起きて活発に働いているときなどの緊張度が
高い状態に現れる脳波で、ＦＡＳＴα波は、記憶力、問
題解決能力が高まる等の精神集中的リラックス状態時に
現れる脳波で、ＳＬＯＷα波は、浅い眠り、くつろいで
いるとき等の精神的にリラックスしているときに現れる
脳波であり、θ波は、瞑想時など深いリラックス状態に
現れる非常に安定した脳波で、そして、δ波は、深い睡
眠時に現れる脳波である。一般にバイオフィードバック
システムとは、通常は知覚できず、随意的に制御できな
い生体内情報（上記各帯域成分の信号）を表示装置等に
よって被験者に提示し、各帯域成分の知覚と制御を学習
させるものである。かかるバイオフィードバックシステ
ムにおいて、従来では、被験者の脳波中のα波の強度レ
ベルが予め設定された設定値以上になるとリラックス状
態であると判断し、この判断に基づいて現在リラックス
状態にあることを鈴虫の音等を発して、被験者に知らせ
ていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】一般に、被験者の個人
差によって脳波の各帯域における強度レベルが異なり、
又、被験者のその日の体調によっても脳波の各帯域にお
ける強度レベルが異なることが知られている。従来は、
上記のごとく、被験者の脳波中のα波の強度レベルが予
め設定された設定値以上になるとリラックス状態である
と判断しているが、この方法だと、被験者の個人差ある
いは被験者のその日の体調によって、リラックス状態の
判別基準が異なるという問題があった。本発明は上記の
実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、被験
者のリラックス状態を的確に判断することのできるバイ
オフィードバックシステムを提供することにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明によるバイオフィ
ードバックシステムは、被験者の脳波を検出する脳波検
出手段と、その検出した脳波を複数個の帯域成分に分け
てその強度レベルを検出し、その検出結果より被験者の
リラックス状態を判別するリラックス状態判別手段と、
その判別結果を被験者に報知する報知手段を備えたもの
であって、第１特徴構成は、前記リラックス状態判別手
段が、前記複数個の帯域成分のうちのβ波の強度レベル
に対して特定の他の帯域成分の強度レベルが高くなった
状態をリラックス状態として判別するように構成されて
いる点にある。第２特徴構成は、前記リラックス状態判
別手段が、変更指令によって、前記特定の帯域を変更自
在に構成されている点にある。第３特徴構成は、前記報
知手段が、被験者に認識させる認識音を出力するように
構成されている点にある。

【０００５】

【作用】第１特徴構成によれば、被験者の脳波の複数個
の帯域成分のうちのβ波の強度レベルに対して特定の他
の帯域成分の強度レベルが高くなった状態をリラックス
状態として判別する。第２特徴構成によれば、変更指令
によって、前記特定の帯域が変更設定される。第３特徴
構成によれば、リラックス状態の判別に基づき、被験者
に認識させる認識音が出力される。

【０００６】

【発明の効果】第１特徴構成によれば、被験者が誰であ
っても、あるいは被験者のその日の状態がいかなる状態
であっても、被験者の脳波の複数個の帯域成分のうちの
β波の強度レベルに対して特定の他の帯域成分の強度レ
ベルが高くなった状態をリラックス状態として判別する
ので、被験者のリラックス状態を的確に判別することが
できる。第２特徴構成によれば、被験者の希望する帯域
の強度レベルとβ波の強度レベルとを比較してリラック
ス状態を判別することができ、よって、被験者の希望す
るリラックス状態の判別を行うことができる。第３特徴
構成によれば、リラックス状態の判別に基づき、被験者
に認識させる認識音が出力されるため、被験者は、目を
閉じた状態でリラックス状態を迎え、且つ、目を閉じた
状態でリラックス状態になったことを知ることができ
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明のバイオフィードバックシステ
ムを適用した背もたれ付き椅子の実施例について、図面
に基づいて説明する。図１、図２及び図３中、１は椅
子、２は音響信号を機械振動に変換する変換器、４は音
響再生装置、５は足台、６は脳波検出手段、７は前記脳
波検出手段６の検出結果を表示する表示装置、８は制御
装置、１００は操作卓である。椅子１は、アームレスト
部１１、背当部１２、枕部１３、及び座部１４からなっ
ており、左右のアームレスト部１１夫々は変換器２及び
音響再生装置４を備え、右のアームレスト部１１の前方
には表示装置７を設け、右アームレスト部１１の下方に
は制御装置８を備え、更に、被験者の足を載せる位置に
足台５が設けられている。本発明のバイオフィードバッ
クシステムを適用した背もたれ付き椅子は、被験者との
接触部である被載せ体３１，５１を音響信号を機械信号
に変換する変換器２，５２で振動させ、この振動を被験
者の手のひら及び足の裏で感じることができるように構
成されており、前記椅子１に着座した被験者が、音響再
生装置４にて再生された音楽を耳で聞くと共に、この音
楽の音響信号に対応した振動を手のひら及び足の裏で感
じ、更に、このときの脳波を脳波検出手段６によって検
出し、この検出結果を表示装置７に表示させるように構
成されている。以下、各装置毎に説明する。

【０００８】図２において、本発明のバイオフィードバ
ックシステムを適用した背もたれ付き椅子の動作を説明
する。制御装置８は、背当部１２の傾斜角度を制御する
傾斜角度制御手段、外部音響再生機の作動を制御する外
部音響再生機制御手段、音響再生装置４の音量を制御す
る音量制御手段Ｈ、手のひらに与える変換器２の振動量
を制御する手振動制御手段Ｉ、足の裏に与える変換器５
２の振動量を制御する足振動制御手段Ｊ、表示装置７の
各帯域の表示レベルを制御する表示レベル制御手段Ｋ、
被験者のリラックス状態を判別するリラックス状態判別
手段Ｕ、及びリラックス状態判別手段Ｕの判別結果を被
験者に報知する報知手段Ｚとして機能する。そして、制
御装置８は、操作卓１００の指令に基づいて上記の制御
を行うように構成されている。脳波検出手段６で検出し
た脳波信号は、制御装置８に入力される。制御装置８に
おいて、この入力された脳波を表示レベル制御手段Ｋで
各帯域毎に処理し、その結果を表示装置７に表示させ、
更に、表示レベル制御手段Ｋで各帯域毎に分解された脳
波信号をリラックス状態判別手段Ｕにて判別し、この判
別結果に基づいて前記報知手段Ｚを制御し、これによっ
て、リラックス状態判別手段Ｕの判別結果を被験者に報
知するように構成されている。

【０００９】制御装置８に備えられた外部端子８１に、
例えばＣＤプレーヤ等の外部音響再生機を接続し、この
外部端子８１を介して、前記外部音響再生機制御手段
が、ＣＤプレーヤの作動を制御するように構成されてい
る。

【００１０】前記音量制御手段Ｈは、次の如く、音響再
生装置４の音量を制御するように構成されている。前記
外部音響再生機を作動させて得られる左右のチャンネル
の入力音響信号は、信号量変換器８２ａ，８２ｂによっ
て信号量を調整され音響信号Ａとなる。この音響信号Ａ
は、ハイパスフィルター８３ａ，８３ｂによって低域を
カットされ音響信号Ｂとなり、パワーアンプ８７ａ，８
７ｂによって増幅した前記音響信号Ｂを音響再生装置４
に入力して、音響再生装置４を駆動する。よって被験者
は、音響再生装置４によって再生される前記音響信号Ｂ
の音を耳で聞くことができる。

【００１１】前記手振動制御手段Ｉは、次の如く、手の
ひらに与える変換器２の振動量を制御するように構成さ
れている。前記音響信号Ａは、ローパスフィルター８４
ａ，８４ｂによって高域をカットされ、手及び足に加え
る振動用の音響信号Ｃとなる。この音響信号Ｃの信号量
を信号量変換器８５ａ，８５ｂで調整し、パワーアンプ
８８ａ，８８ｂで増幅して、左右のアームレスト部の変
換器２に加える。よって被験者は、変換器２によって振
動される前記音響信号Ｃの振動を手のひらで感じること
ができる。

【００１２】前記足振動制御手段Ｊは、次の如く、足の
裏に与える変換器５２の振動量を制御するように構成さ
れている。足台５には、アームレスト部１１の変換器２
及び被載せ体３１と同様に、音響信号Ｃを機械振動に変
換する変換器５２とこの加振部に取り付けた被験者の足
の裏を載せる被載せ体５１とを左右の足夫々に備えてお
り、前記音響信号Ｃの信号量を信号量変換器８６ａ，８
６ｂで調整し、パワーアンプ８９ａ，８９ｂで増幅し、
この信号によって左右の変換器５２を駆動させ、左右の
被載せ体５１を振動させるように構成されている。

【００１３】従って、被験者は、入力音響信号の中・高
域の音を耳で聞き、同時に、入力音響信号の中・低域の
振動を手のひら及び足の裏で感じることができる。尚、
前記音響信号Ｂは、椅子フレーム１５に取り付けられた
音響再生装置４の音響再生時の振動が椅子フレーム１５
を伝わってアームレスト部１１、背当部１２、枕部１
３、及び座部１４等のクッションを振動することのない
ように、入力音響信号の低域の周波数をカットしたもの
であり、前記音響信号Ｃは、変換器２及び５２の実際に
振動可能な低域の周波数のみを入力音響信号より取り出
したものである。

【００１４】次に図３、図４において、脳波検出手段６
により被験者の脳波を検出し、この検出結果を表示レベ
ル制御手段Ｋにて処理して表示装置７にバーグラフ表示
する一連の動作について説明する。脳波検出手段６は、
ヘッドバンド６１と耳電極６２からなり、夫々に電極を
備えている。そして、この脳波検出手段６は、ヘッドバ
ンド６１の電極が接触する前頭部表皮と耳電極６２の電
極が接触する耳表皮との間の微弱皮膚電位変化を、脳波
信号として検出するように構成されている。尚、前記耳
電極６２は、バネ等の原理を利用して耳たぶに装着でき
るように設けられている。

【００１５】制御装置８において、前記脳波検出手段６
により検出された脳波信号は、入力端子９０より入力さ
れ、増幅器９１、５０／６０ノッチフィルター９２、３
０Ｈｚローパスフィルター９３、発光回路９４ａ、フォ
トカプラ９４ｂ、受光回路９４ｃ、ゲイン変換器９５、
Ａ／Ｄ変換器９６を経て、マイコン９７に入力される。
そして、マイコン９７は、この入力された信号をβ波
（１４〜３０Ｈｚ）、ＦＡＳＴα波（１０〜１４Ｈ
ｚ）、ＳＬＯＷα波（８〜１０Ｈｚ）、及びθ波（４〜
８Ｈｚ）の各帯域成分に分割し整流してその電位レベル
を検出する。よって、この電位レベルが各帯域の強度レ
ベルを表す。更に、マイコン９７は、各帯域成分の電位
レベルをドライブ回路９８を介して表示装置７に表示す
るように構成されている。尚、マイコン９７は、上記入
力された信号の強度に伴って表示装置７の各帯域の表示
レベル感度を自動的に補正するように、ゲイン変換器９
５を制御している。従って、マイコン９７は、表示レベ
ル制御手段Ｋとして機能する。

【００１６】又、マイコン９７において、異常波形検出
器は、各帯域成分の電位が例えば瞬きや体動で乱れたと
き、乱れが比較的短時間のときは各帯域成分の電位を乱
れる前の電位にホールドし、１〜２秒続くときは各帯域
成分の乱れる前の電位をリセットするように構成されて
いる。従って、被験者は、表示装置７の表示を直視する
ことによって、現在の脳波状態を知ることができ、よっ
て、この脳波状態より現在の被験者のリラックス状態を
判断することができる。

【００１７】次に、図４にて、リラックス状態判別手段
Ｕについて説明する。一般に、被験者の脳波を各帯域毎
に分析することによって、被験者のリラックス状態を判
断することができると考えられているが、本発明のリラ
クゼイシヨンシステムでは、リラックス状態判別手段Ｕ
が、各帯域成分の電位レベルのうち操作卓１００により
設定された特定帯域の電位レベルとβ波の電位レベルと
を比較し、この特定帯域の電位レベルがβ波の電位レベ
ルより高くなった状態をリラックス状態と判別し、この
判別結果に基づいて、報知手段Ｚにより被験者に認識音
を出力するように構成されている。すなわち、リラック
ス状態判別手段Ｕは、マイコン９７において、バンドパ
スフィルターを経て整流された各帯域成分の電位レベル
のうちの特定帯域の電位レベルとβ波の強度レベルとを
比較して被験者のリラックス状態を判別し、この判別結
果に基づいて報知手段Ｚを制御するように構成されてい
る。従って、マイコン９７は、被験者のリラックス状態
を判別するリラックス状態判別手段Ｕとして機能するよ
うに構成されている。尚、操作卓１００の変更指令にて
β波以外の帯域を一つ設定し、この一つの帯域を上記特
定帯域とするように構成されている。つまり、操作卓１
００の変更指令にて特定帯域としてＳＬＯＷα波が設定
されると、リラックス状態判別手段Ｕは、ＳＬＯＷα波
の電位レベルがβ波の電位レベルより高くなると、報知
手段Ｚにより被験者に認識させる認識音を出力させるよ
うに構成されている。又、上記報知手段Ｚは、図２の如
く、認識音発生装置を備えており、リラックス状態判別
手段Ｕの判別結果に基づいて、この認識音発生装置にて
電子音信号を発生させ、この電子音信号を音響信号Ｂに
加えて音響再生装置４より電子音を発生させるように構
成されている。よって、被験者は、上記電子音を聞い
て、現在のリラックス状態を知ることができる。

【００１８】次に、図５において、変換器２の構造及び
この変換器２を椅子フレーム１５に取り付けた取り付け
構造について説明する。変換器２は、マグネット２０、
ポールピース２１、ヨークプレート２２、ボイスコイル
２３、ダンパ２４、フレーム２５、ケース２６、取り付
け部材２７、振動板２８により構成されている。このう
ちボイスコイル２３とフレーム２５と振動板２８は、取
り付け部材２７によって一体に取り付けられており、よ
って、ボイスコイル２３に電気信号を流してやるとボイ
スコイル２３が駆動され、この駆動に伴って振動板２８
は振動する。振動板２８には、弾性体３４のずれを防止
する突起２８ａが設けられ、椅子フレーム１５には、前
記弾性体３４がずれないように弾性体３４を保持する溝
１５ａが設けられている。そして、変換器２の振動板２
８は、取り付け具３０により弾性体３４を介して椅子フ
レーム１５に取り付けられており、振動板２８の振動は
椅子フレーム１５に伝わらないように構成されている。
尚、変換器２が椅子フレーム１５から外れないように、
取り付け具３０には遊びを設けてナット３０ａが取り付
けられている。又、振動を吸収する弾性体３４はウレタ
ン等の振動を吸収する材質で構成されている。

【００１９】次に、図５及び図６において、被載せ体３
１の取り付け構造について説明する。支持体３２には、
球体３２ａと円盤状の突起３２ｄとを備えている。被載
せ体３１は、アームレスト部１１の表面から露出する状
態で前記球体３２ａにて支持されており、この球体３２
ａを軸に、被載せ体３１の向きを回転変更できるように
構成されている。更に、被載せ体３１の表面は、被験者
の手のひらを支持し易いように球面形をしている。前記
支持体３２と前記突起３２ｄとの間には、バネ３３が挿
入されており、被載せ体３１上に載置物が無いとき被載
せ体３１の姿勢を水平に保持するように構成されてい
る。尚、このバネ３３は、被載せ体３１の姿勢を水平に
保持するためのものであり、その他の弾性体にて構成し
ても良い。振動板２８には、支持体３２が振動板２８上
を椅子前後方向にスライド移動するためのスライド溝２
８ｂを備えており、支持体３２には、振動板２８のスラ
イド溝２８ｂに係合する突起３２ｂを備えている。よっ
て、支持体３２が、振動板２８上を椅子前後方向にスラ
イド移動するように構成されているため、これに伴って
被載せ体３１が椅子前後方向にスライド移動する。従っ
て、被載せ体３１は、支持体３２を介して変換器２の振
動板２８に取り付けられており、よって、振動板２８の
振動は支持体３２を介して被載せ体３１に伝えられるよ
うに構成されている。

【００２０】次に、図７にて、音響再生装置４の取り付
け構造について説明する。音響再生装置４は、音響再生
用のスピーカ４１とスピーカボックス４２と弾性体４３
より構成されている。前面にスピーカ４１を取り付けた
スピーカボックス４２は、後部を開放状態で椅子フレー
ム１５に弾性体４３を介して取り付けられており、スピ
ーカ４１の振動が椅子フレーム１５に伝わらないように
配慮されている。そして、左右のスピーカ４１の前面
は、被験者の頭部相当位置方向に向くように取り付けて
あり、被験者はこの左右のスピーカ４１により再生され
る音を耳で聞くことができるように構成されている。

【００２１】〔別実施例〕上記実施例では、脳波を４つ
の帯域に分割しているが、この帯域数及び帯域幅は特に
限定されるものではなく、被験者の用途により変更して
も良い。上記実施例の表示レベル制御手段Ｋでは、各帯
域の成分に分割した信号を整流し、その電位を各帯域成
分の強度レベルとしているが、各帯域の成分に分割した
信号の振幅値、平滑値等を強度レベルとするように構成
しても良い。上記実施例のリラックス状態判別手段Ｕで
は、β波とその他の帯域のうちの一つの帯域とを比較し
てリラックス状態を判別しているが、β波とβ波以外の
複数個の帯域とを比較してリラックス状態を判別するよ
うにしても良い。例えば、β波の強度レベルに対して、
ＳＬＯＷα波の強度レベルが高く成った状態を小リラッ
クス状態、θ波の強度レベルが高く成った状態を小リラ
ックス状態、ＳＬＯＷα波とθ波の強度レベルが両方と
も高く成った状態を大リラックス状態と判別するように
し、小リラックス状態と大リラックス状態とで異なった
音の認識音を出力するようにしても良いし、又、β波の
強度レベルに対して、ＦＡＳＴα波の強度レベルが高く
成った状態をリラックス状態１、ＳＬＯＷα波の強度レ
ベルが高く成った状態をリラックス状態２、θ波の強度
レベルが高く成った状態をリラックス状態３と判別する
ようにし、このリラックス状態１，２，３で異なった音
の認識音を出力するようにしても良い。上記実施例の報
知手段Ｚでは、リラックス状態判別手段Ｕの判別結果の
報知を被験者に認識させる認識音を出力して行っている
が、表示装置７にこの判別結果を表示させるようにして
も良い。

【００２２】尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を
便利にするために符号を記すが、該記入により本発明は
添付図面の構成に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の背もたれ付き椅子斜視図

【図２】ブロック図

【図３】ブロック図

【図４】ブロック図

【図５】変換器取り付け説明図

【図６】変換器取り付け説明図

【図７】音響再生装置取り付け説明図

【符号の説明】

６ 脳波検出手段 Ｕ リラックス状態判別手段 Ｚ 報知手段

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被験者の脳波を検出する脳波検出手段
   （６）と、その検出した脳波を複数個の帯域成分に分け
   てその強度レベルを検出し、その検出結果より被験者の
   リラックス状態を判別するリラックス状態判別手段
   （Ｕ）と、その判別結果を被験者に報知する報知手段
   （Ｚ）を備えたバイオフィードバックシステムであっ
   て、 前記リラックス状態判別手段（Ｕ）が、前記複数個の帯
   域成分のうちのβ波の強度レベルに対して特定の他の帯
   域成分の強度レベルが高くなった状態をリラックス状態
   として判別するように構成されているバイオフィードバ
   ックシステム。
2. 【請求項２】 前記リラックス状態判別手段（Ｕ）が、
   変更指令によって、前記特定の帯域を変更自在に構成さ
   れている請求項１記載のバイオフィードバックシステ
   ム。
3. 【請求項３】 前記報知手段（Ｚ）が、被験者に認識さ
   せる認識音を出力するように構成されている請求項１記
   載のバイオフィードバックシステム。