JPH0628656B2 - 非対称半球間脳機能監視方法及び装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本願は、1983年６月17日付で出願され、発明の名称が
「人間応答装置及び方法」に係る原特許出願第503,821
号（1985年10月１日に特許第4,543,957号が付与）の一
部継続出願であり、ここに原出願を表示する。

発明の背景 原出願は、脳の機能の相関関係を監視する方法と装置を
開示している。話しの休止(pause)の率または他の神経
支配の(neuromotor)機能の途切れ(hiatus)の率と、ブロ
ーカ失語症及びパーキンソン病におけるような、優勢
な、通常は左側の脳半球である部分の機能の効率との相
関関係は、積極的には認められていない。また、長い
が、回数は少ない再発性の休止または途切れは、右側の
脳の半球の効率、即ち、エコータイム(eaho-time)［ニ
ューヨーク・アカデミック・プレス(New York Academic
Press)社、1970年発行、エム・エス・ガザニア(MS Gaz
zania)著、「ザ・バイセクテッド・ブレイン(The Biset
ed Brain)の指標となっている。

原出願において引用された1982年８月６日付のピー・ウ
ルフ(P.Wolff)の論文に記載されているように、複雑な
仕事を行なう調和のとれた半球の機能は、2.5乃至20ミ
リ秒(msec)程度の半球間伝達時間で伝達される。脳の皮
質の他の領域による非視覚的な刺激の処理と比較する
と、後頭骨の皮質により視覚的な刺激を処理する場合に
は、一層長い時間が必要となる。視覚皮質における反対
細胞(opponent cell)によって必ず伝達される。赤と緑
とを識別するための焦点を定めた視覚による注意のよう
な複雑な活動は、16.6ミリ秒の処理時間を必要とする
［サイエンス(Science)、228：1217-1219，1985年］。

低い滑らかさから高い滑らかさへかけての途切れ時間の
増加は、第４の小数部(fourth decimal place)まで展開
される原出願に開示のソフトウェアの利用によると、左
から右の脳半球への活動のある程度の変化であり、従っ
て、半球間の伝達時間を客観的に示すものである。

米国特許第3,983,535号には、署名のような日常行なわ
れる動作の際の筋肉の収縮は、感覚的なフィードバック
を行なうことなく、約５ミリ秒の正確度まで制御される
と記載されている。手−脳−手の伝達時間は、フィード
バックの影響を100ミリ秒以上に制限する。このような
長い時間感覚は、署名の際のファーストネームとラスト
ネームとの間の休止の際に生ずる。米国特許第3,983,53
5号は、このような休止を監視して、常に一貫した、か
つ、署名の確認における正確度を高めることができる署
名様式を識別することは行なっていない。また、この方
法及び装置は、２つの半球への感覚入力に反応する神経
支配の応答を同様に監視する飛行シュミレータで、被パ
イロット訓練者に試験と訓練を行なう場合にも、利用す
ることができる。右の目は、数学的に適応された左側の
半球によって処理されるヘリコプタの機能部の液晶ディ
ジタル表示をみつめるだけであり、一方、左の目は、空
間的な能力に優れた右側の半球によって主として処理さ
れる、シュミレータに投影された実際の外の光景を知覚
する。

これらの神経支配の活動は、左半球にある運動神経のネ
ットワークと、右半球にある警戒を行なう特定の領域と
によって行なわれる［アーク・ニューロル(Arch Neuro
l)41：843-852，1984］。運動神経の活動は、ドパミン
(dopamine)によって促進される[サイエンス(Science)229：62
-65，1985］。

100ミリ秒よりも大きいしきい値を使用することによ
り、この発明は、先行特許及び出願に開示されているよ
うに、ブローカ領域に対し、１秒プラスしきい値におい
て、まさに話しではなく左半球の運動神経の活動を監視
する、より新しいデータ、並びに方法及び装置を開示す
るものである。

発明の概要 本発明は、例えば、言葉、コンピュータ端末器のキーの
ストローク、ペンの手動による動き、あるいは自動車ま
たは自動車シュミレータにおけるステアリングホイール
とペダルの作動のような、非対称である、半球間の(int
erhemispheric)脳の機能を監視する方法及び装置に関す
る。本発明はまた、身体の分泌のような人間の応答に関
する。本発明の装置と方法は、途切れの頻度と持続時間
(duration)を測定し、表示するように開示されている。
途切れは、連続する人間の応答即ち神経支配の応答にお
ける停止である。応答が音声による応答である場合に
は、途切れは、応答における時間で規制される中断とし
て定義され、躊躇による休止(hesitation pause)の平均
率は、所定の時間部分(time segment)おいて測定され
る。これらの躊躇による休止の率は、少なくとの２つの
レベル、即ち、頻度帯域(frequency band)に分けられ
る。更に、脳への伝達を行なう人間のセンサに対し、優
勢な途切れまたは躊躇による休止のレベルと、各レベル
の平均的な途切れまたは休止の持続時間とを指示する指
示器がある。かかる測定と表示は、健康管理者、訓練者
もしくは教師、または各個人によって、種々の方法で使
用される。これは、また、脳の左右の半球の相互作用を
分析し、調和させるのに使用することもでき、冠状動脈
の異常をきたす動き(coronary-prone behavoir)を加減
するのに使用することもでき、更に、会話をしている相
手のペース(pace)に近づける手段としても使用すること
ができる。本発明の装置は、マイクロプロセッサ技術を
利用して休止の頻度と休止持続時間を測定するととも
に、対話を行なっている二人の人間のそれぞれの休止の
持続時間と頻度のデュアル表示を行なう。

本発明の特徴は、マルチ表示を行なえるということにあ
る。これにより、二人以上の相互に関係のある人間また
は一人の人間の２つ以上の同様な応答を比較することに
より、神経支配の応答の比較、即ち、２つ以上のレベル
での効率的な神経支配を行なわせることができる。神経
支配の応答には、音声の滑らかさがあり、この場合に
は、最終的な使用目的は、職員の訓練において通信技術
を教えるような組織の開発におくことができる。これに
より、ある人と他の人との比較を行なうことができ、人
間どうしの相互作用をみることができる。

本発明はまた、例えば、右手対左手というように、指の
器用さに基づいて、またタイプライタのキーボードに類
似したキーボードを利用して、きき腕(handedness)を評
価するのに有効に使用することができ、この場合には、
右手の器用さと左手の器用さとが比較される。これは人
間内の評価である。これは、きき手を判断することによ
り、訓練とともに矯正することができるアンバランスを
見出すことに有用性がある。。

人間内の他の比較には、一人の人間の手と手どうし、例
えば、監視を受けている自動車のステアリングホイール
の制御に関する神経支配の応答、及び右足と左足との
間、例えばアクセル、ブレーキ及びクラツチの制御にお
けるの神経支配の応答がある。これは、シュミレータに
おける運転者の訓練に有用であり、「フライトレコー
ダ」の場合と同様に、ラジオ周波数を介しての制御モニ
タへの伝達による自動車内でのオンライン監視と、事後
的な評価とを行なうことができる。アクセルを疲労させ
るようなアクセルの作動を極力抑えかつブレーキの使用
を制限させることによって、燃料効率に対する運転者の
貢献度を高める上で有効である。更にまた、神経的な抑
圧及び冠状動脈の異常をきたす動き、例えば、自殺及び
心臓発作の可能性の点から、運転者の状態をみることが
できる。運転者の訓練にマルチ表示を利用することがで
きれば、点火スイッチを切って運転を完了してから測定
データを提示することにより、途中で運転者を混乱させ
るようなことはなくなる。

本発明の装置と方法は、次のような４つの異なるファク
タの評価を行なうことができる。

（１）途切れまたは躊躇による休止の優勢な頻度レベル
または平均的な頻度レベル。これらは、音声合成器また
は赤、黄及び緑の指示ランプの点灯により指示され、緑
の光は所望の応答として高い効率を示す。

（２）ピーク効率のレベル。これは、上記したランプに
並列配置されたディジタル読取り器のような指示器によ
って示される。

（３）３つの頻度範囲のそれぞれにおける休止持続時間
を変えることにより躊躇のパターンを如何に変えること
ができるかに関する決定を行なうことができるようにす
る、対象者の話しのパターンの融通性の程度。全てのサ
ーボ制御の場合と同様に、出力は一定である。即ち、頻
度と持続時間の積は一定である。休止持続時間を長くす
ると、考えをまとめるのに十分な時間が如何に得られる
かを患者に示すことにより、話しにおける躊躇の率を減
少させることができるという治療効果が得られる。休止
の持続時間を長くすることにより休止の頻度を低減させ
ると、右側の脳の機能により、美しい調子の話しとな
る。即ち、韻律(prosody)が生ずる。

（４）デュアル表示。これにより、対象者の話しの滑ら
かさと韻律が他の人と如何に対応しているかを示すこと
ができる。

500回以上の対話を分析したところ、躊躇による休止の
持続時間は、平均約1.50秒で、標準偏差が0.33秒である
ことがわかった。従って、本発明の装置と方法は、高
位、中位及び低位の冠状動脈の危険レベルにおいて躊躇
による休止を識別するとともに、デュアル表示フォーマ
ットにおいて優勢な休止持続時間を調整して、95パーセ
ントの信頼度で、人間とうしのペースの調和を図ること
ができる。この95パーセントの信頼度は、不調和の確率
が0.05よりも小さいことを意味するものである。即ち、
ある人が実際には一方のグループに分類されなければな
らない場合に、別のグループに分類される可能性が、20
回のうちわずか１回であることを意味するものである。

例えば、緑の光対黄または赤の光、あるいは黄の光対赤
の光というように、話しの滑らかさの劣る人と話しをす
る場合には、装置の使用者は、滑らかさを一層高いレベ
ルにすることにより調和を図ろうと努力する。これによ
り、滑らかさに欠ける人にバランスを考えさせるモデル
を提供することができる。両者間に近似性が遥かにある
場合、あるいは優勢なモードの直ぐ隣りにある、より高
い滑らかさのレベルにおける休止持続時間について同様
に互いに接近しようとする変化がある場合には、人間ど
うしの相互作用は適応性があるものとして表示される。

従って、解決しようとする問題点は、人間の神経支配の
応答の休止の頻度と持続時間とを測定する装置を如何に
構成するかということ、及びかかる測定を行なう方法を
如何に利用するかということにある。

かかる問題は、対象者の神経支配の応答と応答の間の途
切れの割合を測定する人間応答装置によって解決され
る。この装置は、脳の左右の半球に感覚入力を受ける対
象者の少なくとも１種類の監視される神経支配応答に応
答するトランスデューサ手段と、対象者の前記種類の少
なくとも１の所定の神経支配応答間の途切れの連続的な
発生を測定するように前記トランスデューサ手段に接続
された途切れ測定手段と、対象者の所定の神経支配応答
の所定の部分における途切れの平均率を測定するように
前記途切れ測定手段に接続された率測定手段と、途切れ
の平均率を応答の少なくとも２つのレベルの一方に分類
する分類手段と、少なくとも２つの率のレベルのそれぞ
れについて各途切れの平均持続時間を示す手段との組合
せからなり、各途切れは所定の神経支配の応答によって
定められる所定の時間間隔における前記少なくとも１種
類の監視される神経支配応答に不存在として定義される
構成を備えている。

本出願において、「神経支配の応答」とは、感覚入力に
対する人間の応答と定義される。より具体的に言えば、
人間の筋肉のある種の動きを必要とする応答つまり運動
応答(MOTORRESPONSE)を意味する。また「神経支配の応
答の欠如」とは、神経支配の応答即ち感覚入力に対する
人間の応答の途切れまたは休止と定義される。より具体
的に言えば、人間の筋肉のある種の動きを必要とする応
答つまり運動応答が、途切れているまたは休止している
ことを意味する。更に「脳の応答」とは、直接的には脳
波等を監視することにより監視できる感覚入力に対する
脳の内部での応答であり、間接的には神経支配の応答を
監視することにより監視できる感覚入力に対する脳の内
部での応答である。

上記問題はまた、人間の神経支配応答の途切れの頻度と
持続時間とを測定する方法によって解決される。この方
法は、対象者の神経支配の応答における複数の途切れの
それぞれの発生を測定するステップと、応答の所定の時
間部分における途切れの平均率を測定するステップと、
途切れを少なくとも２つの率のレベルに分類するステッ
プと、少なくとも２つの率のレベルの他方に対して優勢
な途切れの率のレベルとかかるレベルの平均途切れ持続
時間とをはっきりと意識させるように人間のセンサに指
示するステップとを備え、各途切れは応答の連続性の欠
落として定義される構成を備えている。

従って、本発明の目的は、人間の神経支配の応答の途切
れの頻度と持続時間を測定し、記憶し、かつ、表示する
装置及び方法を提供することにある。

本発明の他の目的の把握と理解は、添付図面に関してな
されている以下の記憶及び請求の範囲によりなされるも
のである。

図面の簡単な説明 第１図は、本発明に係る人間の神経支配の応答回路のブ
ロック図であり、 第２図は、本発明を実施する装置のフロントパネルの平
面図であり、 第３図は、マイクロホンピックアップの好ましい電圧増
幅回路の概略図であり、 第４図は、電圧増幅回路及びバンドパスフィルターの好
ましい形態を示す概略図であり、 第５図は、第１図のコンパレータ、周波数−電圧変換器
及びウインド−コンパレータの好ましい形態を示す概略
図であり、 第６図は、筆記の停止を定める手動筆記装置の縦断面図
であり、 第6A図は、第６図の6A-6A線断面図であり、 第７図は、音声プリントコンパレータを利用した変更例
のブロック図であり、 第８図は、時間に対する代表的な休止持続時間を示すグ
ラフ図であり、 第９図は、自動車のペダル作動の応答を定めるように構
成された変更例を示す概略図であり、 第10図は、自動車のステアリングホイールの応答を定め
る変更例を示す概略図であり、 第11図は、マイクロプロセッサの出力により制御される
言葉合成器の概略図であり、 第12図は、表示装置として使用することができる陰極線
管の正面図である。

好ましい実施例の詳細な説明 第１図は、人間の応答、より詳しく云うと、神経支配の
応答を定めるように構成された本発明のブロック図であ
る。本発明のある形態においては、神経支配の応答は、
デュアル表示(dual display)によって、人間どうしの、
または人間内の比較を行なうことができ、このデュアル
表示装置が第２図に示されている。

第１図に示す神経支配の応答装置20は、トランスデュー
サ21を備えており、これは神経支配応答のいずれの形態
のトランスデューサのであってもよく、アナログトラン
スデューサまたはディジタルトランスデューサとするこ
とができる。この第１図においては、トランスデューサ
21は、信号のレベルを増幅するように出力が電圧増幅器
22へ供給されるマイクロホンとして示されており、出力
は次に、コンパレータ23へ導かれ、コンパレータは飽和
して、頂部が方形のパルス(squa-re-topped pulse)を形
成する。これにより、妨害ノイズと区別することができ
るようにし、実質上パルス列を形成する。このパルス列
は、次に、周波数−電圧変換器24として図示されている
周波数−アナログ変換器へ導かれ、変換器からの電圧信
号がウインド−コンパレータ(window comparator)25へ
供給される。このウインド−コンパレータ25は、帯域幅
を人間の音声の基本成分に限定する。信号は、ライン26
を介してマイクロプロセッサ29へ導かれ、マイクロプロ
セッサは、所定のプログラムに従って信号を処理し、こ
の情報は、次に出力部即ち表示装置30へ導かれる。

神経支配応答装置20は、単一の表示または出力だけでな
く、デュアル表示または出力も行なうことができるよう
になっており、これを行なうため、上記した素子21-2
6，29及び30と、これらの参照番号の末尾に文字Ａを付
して表示されている素子との双方が、第１図には示され
ている。第１図においては、更に、ライン26は、マイク
ロプロセッサ29だけでなく、デジタルコンパレータから
なる排他的NORゲート27の一方の入力部へも信号の供給
を行なうのである。ライン26Aは、マイクロプロセッサ2
9に接続されるとともに、スイッチ42を介してマイクロ
プロセッサ29と、更に排他的NORゲート27のもう一方の
入力部とに接続されている。このゲートの出力は、マイ
クロプロセッサ29Aに供給される。これにより、デュア
ル表示装置は、論理的切換えによって、同じプログラム
を使用することができる。

第２図は、左側に記録または表示装置30として出力装置
を組込み、右側に記録または表示装置30Aを組込んだ表
示パネルを示す。この特定の表示パネル33は、二人の人
間の音声である神経支配応答、即ち、人間どうしの相互
作用に適しており、本発明の一つの特徴は、表示装置30
が近距離の(local)音声応答を表示し、表示装置30Aが遠
距離(distance)の音声応答を表示するように、本発明を
電話とともに使用することができるということにある。
本発明はまた、その他の人間どうしの連絡に使用するこ
ともでき、例えば、左側に表示される近距離のキーボー
ド入力部と右側に表示される遠距離キーボード入力を有
するキーボード装置のような装置とともに使用すること
もできる。更にまた、本発明は、人間内の相互作用、例
えば、自動車または自動車シュミレータのペダルの作動
の神経支配応答に使用することもでき、この場合には、
左足の神経支配の応答は左側の表示パネル30に表示さ
れ、右足の神経支配の応答は右側の表示装置に30Aに表
示される。本発明はまた、筆記器具の手動による動きま
たは自動車もしくは自動車のシュミレータのステアリン
グホイールに対する応答についてのシングル表示として
使用することができ、あるいは自動車のステアリングホ
イールに対する応答と自動車のペダル、例えば、アクセ
ルに対する応答のデュアル表示としても使用することが
できる。

本発明の装置は、対象者の人間の応答即ち神経支配の応
答における途切れまたは躊躇による休止の発生を測定す
ることができ、これは、所定の応答によって定められる
所定の時間間隔における全ての監視される人間の応答即
ち神経支配の応答の欠如として定義される。応答が音声
応答である場合には、このような対象者の応答における
時間で定められる休止(timed interruption)として定義
することができる。この時間休止は、１秒程度とするこ
とができる。更に、本発明の装置は、応答の所定の時間
部分における途切れの平均率を測定することができる。
例えば、ある人が他の人またはコンピュータと対話して
いるときには、会話全体における躊躇による休止の回数
により、このような躊躇による休止の平均率が測定され
る。この装置は、また、これらの途切れ率を少なくとも
２つのレベルの滑らかさ(fluency)に分けることがで
き、第２図は、表示パネルが３つの異なるレベルまたは
率の躊躇による休止を有するものとして示すものであ
る。緑の指示ランプ35は、躊躇による休止の率が１分当
り約１回あるいはそれよりも少ない場合に点灯し、黄の
指示ランプ36は、躊躇による休止の率が１分当り約１乃
至２回であるときに点灯し、赤の指示ランプ37は、出力
指示器38（第６図）の一部として、躊躇による休止の率
が１分当り約２回を越える場合に点灯する。同様な緑、
黄及び赤の指示ランプ35A，36A及び37Aが右半分の表示
装置30Aにも設けられている。経過時間指示器39が通信
全体の時間を指示するように設けられている。話時間パ
ーセント指示器40及び40Aは、二人の人間のそれぞれが
話しているまたは通信している全時間のパーセントを指
示する。緑のレベル指示ランプ41は、マイクロホントラ
ンスデューサ21が十分な入力レベルを得ることができる
ように、近距離通話が充分に大きな声で行なわれている
場合に点灯する。遠距離通話用の同様な緑の指示ランプ
41A、充分な信号レベルがこのような遠距離通話から得
られているかどうかを示す。表示パネル33には、対話／
モノローグ(monologue)モードの制御、表示／監視セレ
クタの切換え制御及びON/OFF制御を行なうように、スイ
ッチ42，43及び44がそれぞれ設けられている。

緑、黄及び赤の指示ランプ35，36及び37は、二人の人間
のそれぞれの通信における躊躇による休止の満足な率、
警戒を要する率及び不満足な率の感覚出力を提供する。
更に、これらの指示ランプと並列して、緑、黄及び赤の
ディジタル読取黄45，46及び47がそれぞれ設けられてい
る。これらは、躊躇による休止の３つのレベル即ち率の
それぞれにおいて、躊躇による休止の平均持続時間につ
いて観察者の目に感覚出力を与える。同様に、緑、黄及
び赤のディジタル読取器45A、46A及び47Aが、同様な目
的のために、緑、黄及び赤の指示ランプ35A，36A及び37
Aにそれぞれ並設されている。

第３図は、音声応答装置の好ましい実施例における神経
支配応答装置20の一部を示す。より特定して云うと、第
３図は、第１図のブロック図に示す音声増幅部22を示
す。この音声増幅器22は、トランスデューサ21から入力
を受けるが、この場合には、これは、容量性効果を有す
るエレクトレット(electret)マイクロホンのようなマイ
クロホンとすることができる。これは電話62に近接して
いても遠くに離れていてもかまわない。信号は、電界効
果トランジスタ51によってバッファ処理され(buffere
d)、更に演算増幅器52及び53において増幅される。エレ
クトレットマイクロホンは、高レベルの出力は行なわ
ず、従って、幾つかの段階(stage)のゲインが望まし
く、各段階は更にフィルタ段階として作用する。これ
は、音声信号が調波を有する複雑な正弦波から、これら
幾つかの段階の増幅器及びフィルタでの増幅及びクリッ
プ作用により脈動波(pulsatile wave)に一層近いものに
変わり、一連の増幅器の端部の出力導線56に現われる信
号は、更にフィルタによって第４図のターミナル59へ送
られる。ポテンションメータ57はゲインの調整を行な
う。

第４図は、第３図と同様な概略線図であり、第１図の電
圧増幅器22Aが音声応答回路とともに使用されるとき
に、かかる電圧増幅器において使用することができる回
路を示す。第４図の回路は、近距離の音声に応答するト
ランスデューサ即ちマイクロホン21と遠距離の音声と近
距離の音声の両方に応答するトランスデューサ21Aを有
する電話とともに使用することができる。第４図におい
ては、このトランスデューサ21Aは、電話62の受話口61
に隣接して配置された電話増幅器として図示されてい
る。この電話62の送話口63は近距離の音声を受け、この
近距離の音声は、実際には、第１図の表示パネル33のマ
イクロホン21と受話口61に隣接した電話増幅器21Aの双
方に受信される。マイクロホン21と電話増幅器21Aの双
方による遠距離音声信号のこの受信と、電話増幅器21A
での遠距離音声信号だけ受信とが、２つの音声間の区別
に対するノイズとともに、本発明の神経支配応答装置20
によって調節される。

電圧増幅器22Aにおいて、電話増幅器21Aは、演算増幅器
(Op/Amp)65と、両チャンネルで300〜3000Hzに制限する
ように働く演算増幅器66及び67により増幅された信号を
供給し、演算増幅器67は出力導線69に供給するととも
に、ポテンションメータ70によってゲインが制御を受け
る。この場合にも、３段階の演算増幅器66，67は、結合
されたフィルタ段階として作用し、実質上パルス列の出
力が音声周波数で出力導線69に提供される。

第５図は、第１図に示すコンパレータ23、周波数−電圧
コンパレータ24及びウインドーコンパレータ25の素子を
概略的に示す。第５図の回路は、同じ種類の素子が部品
23A，24A及び25Aに関して使用されるように、第１図に
おいて重複表示されている。第５図には、出力導線69を
通るどちらかのチャンネルからの入力を受ける入力導線
71が示されている。この入力導線71は、信号を演算増幅
器72へ送る。増幅器72は、オープンコレクタを有しかつ
接地レベルからの相殺との比較においてコンパレータと
して構成されるタイプの演算増幅器である。この演算増
幅器72の出力は、音声範囲が300ヘルツ乃至３キロヘル
ツの周波数において、実際に、頂部が方形のパルス列で
ある。この出力は、周波数−電圧コンパレータ24に供給
される。コンパレータ２４は、ウインドーコンパレータ
25へ通ずる出力導線73及び74を有している。このウイン
ドーコンパレータは、演算増幅器75と76とからなる。ウ
インドーコンパレータの目的は、ノイズを遮断して、例
えば、300乃至3000ヘルツのシャープなカットオフ帯域
を得ることにある。プルアップ抵抗77が正の電圧源に接
続され、抵抗78を介して常時バイアスされているトラン
ジスタ79に供給し、トランジスタ79はプルアップ抵抗81
があるため、負論理に関し導線80に低い真の出力を与え
る。音声信号が入力導線71に存在しない場合には、出力
導線73及び74にはゼロ電圧信号があり、演算増幅器76
は、抵抗82，83及びＲ33によってバイアスされ、プルア
ップ抵抗に対し導電シンク(current sink)として使用す
ることにより、トランジスタ79を非導通状態にするとと
もに、出力導線80を負論理の下で高い擬似状態(false c
ondition)にする。演算増幅器76が作動して300ヘルツよ
りも周波数が低い信号が発生する場合、または演算増幅
器75が作動して3000ヘルツよりも周波数が高い信号が発
生する場合には、これもまた真であり、従って、これは
音声というよりもノイズと考えられ、回路は著しいノイ
ズ拒絶を行なう。しかしながら、音声信号が入力導線71
に現われると、ウインドーコンパレータ25は、双方のコ
ンパレータ75及び76に対し、非導電シンク状態(non-cur
rent sinking condition)にバイアスされ、かくして、
プルアップ抵抗77はトランジスタ79を導通させて、出力
導線80に低い真の状態の出力を与える。レベル指示ラン
プ41は、作動を行なうようにトランジスタ79Aに接続さ
れ、音声信号が存在すると点灯するようになっている。
トランジスタ79Aは、トランジスタ79と実質上並列とな
っている。

第１図の回路は、複式となっており、一方はマイクロホ
ン21用で、もう一方は電話増幅器21Aのものである。上
記したように、近距離の人が送話口63に話しかけている
と、音声信号は、表示パルス33のマイクロホン21と電話
増幅器21Aの双方によって取出され、双方の回路のそれ
ぞれの出力導線80に信号が現れる。しかしながら、遠距
離の音声が話されているときには、電話増幅器21Aだけ
が信号を受け、電話増幅器21Aの出力導線80にだけ出力
を提供する。このように、本発明の神経支配応答装置20
は、マイクロプロセッサ29の状態を定め、下記の第１表
に示すように、近距離の音声か遠距離の音声かを決定す
る。

第１表には、真理値表が、近距離対話、遠距離対話及び
近距離モノローグのそれぞれについて記載されている。
この真理値表において、各マイクロプロセッサ29と29A
が同様にプログラム化されているので、文字「Ａ」及び
「Ｂ」が使用されており、Ｔ０及びＴ１の２つの入力
は、マイクロプロセッサ29に関しては、別の二人の人
間、即ち、近距離の音声と遠距離の音声をそれぞれ示
し、マイクロプロセッサ29Aに関しては、排他的NORゲー
ト27があるので、これらは、遠距離の音声及び近距離の
音声をそれぞれ示す。マイクロプロセッサは、第１表に
示すように、真理値表のデコードを行なう。例えば、対
話の近距離音声の下では、真理値表は、Ａ・Ｂとなる。
これは負論理であるので、端子Ｔ０及びＴ１におけるこ
れらの入力信号の低い真の信号は、近距離の音声が話さ
れていることを示す。この欄の次の項目は、近距離の音
声が聴取されていることを示すもので、これは、遠距離
の音声が話されている場合である。この欄の第３番目の
項目は、ある擬似信号即ちノイズを示すものであり、マ
イクロプロセッサはこの状態を拒絶する。欄の第４番目
の項目は、休止として記録されている場合であり、これ
はＡとＢの双方が明らかに偽っているまたは誤っている
(false)場合であり、負論理を使用し、入力端子Ｔ０及
びＴ１の双方に信号がないことを示す。対話の際の遠距
離音声に関する真理値表は、２つの欄の最後の２つの項
目の対話の際の近距離音声と同じ２つの状態を有してお
り、従って、Ａ信号は、近距離の欄に対する遠距離の欄
における最初の２つの項に関し、反転していることがわ
かる。これにより、２つのマイクロプロセッサ29と29A
とに対し、１つのプログラムを使用することができるの
である。

第１図乃至５図のシステムはまた、電話で通話している
場合ではなく、テーブルを挟んで座っている場合のよう
に対面しているときに、二人の人間が互いに話し合って
いる場合にも使用することができる。かかる場合には、
トランスデューサ手段は、密接しかつ背中合せに配置さ
れるように、好ましくは単一の取付け台に配設された２
つのマイクロホンを有することになる。これらのマイク
ロホンは、それぞれの人間と対面させるように、テーブ
ルの中央に置くようにすることができる、更に、このよ
うな場合には、第３及び４図の回路の各１つではなく、
第３図の回路の２つが使用されることになる。回路は２
つの音声を区別するから、２つのマイクロホンが同じハ
ウジングに取付けられていても、回路は、マイクロホン
間の漏話を防止する。

第２図のフロントパネルには、人間応答システムの結果
が示されている。分当りの休止がゼロに等しい場合に
は、指示ランプ35，36及び37はいずれも点灯しない。赤
の発光ダイオードランプ37は、分当りの休止が２回以上
の場合に点灯する。黄の発光ダイオードランプ36は、分
当りの休止が1.49乃至２回である場合に点灯する。緑の
発光ダイオードランプ35は、分当りの休止がゼロ乃至1.
5回（分当り１回程度）である場合に点灯する。このよ
うにして、躊躇による休止の優勢なまたは平均的な頻度
のレベルが、それぞれのランプ35乃至37の点灯によって
示される。

第８図には、対話の時間に対してプロットされた休止の
持続時間を示す幾つかのグラフが示されている。グラフ
190は、第２図の近距離音声に関して表示されたような
対象者Ａの躊躇による休止を示す。この例においては、
躊躇による休止は、対象者によって発せられ、対象者の
話によって定められかつ１秒以上の持続時間を有する音
声の欠如として定義される。従って、グラフ190におけ
る休止はいずれも、１秒以上の休止持続時間を有する。
各休止には、それが緑、黄または赤のコードの休止であ
るかどうかを示すように、グラフの上にＧ、ＹまたはＲ
の文字が付されている。最初の休止191は、医者または
インタビュー者(interviewer)のような、音声が遠距離
の１分よりも短い時間の対話で発生したものであるか
ら、黄のコードの休止であり、従って、休止率は、分当
り１回よりも多くなる。次の休止192は、１分よりも短
い対話で発生したものであるから赤のコードの休止であ
り、従って、休止率は分当り２回よりも多くなる。３番
目の休止は、これより前の１分間において、別の休止が
１回だけ、即ち、休止192があったので、黄のコードと
なっている。４番目の休止194は、これより前の１分間
に別の休止が２回あったので、赤のコードとなってい
る。次の休止195は、これより前の１分間に別の休止が
なかったので、、緑のコードとなっている。グラフ190
の残りの休止にも、同じ基準によってコードが付され
る。この結果は、第２図において近距離の音声に関して
示されており、緑のコードの休止（この場合には休止は
１回だけ）の平均休止時間持続時間は1.70であった。黄
のコードの休止の平均持続時間は1.38であり、しかも、
６分よりもわずかに短い対話において全部で９回の休止
があったので、黄の指示ランプ36が点灯することにな
り、従って、これは、休止率が分当り1.5回よりも多
く、かつ、２回よりも少ないものとなる。赤いコードの
休止の平均持続時間は、これも第２図に近距離音声に関
して表示されているように、1.09であった。近距離音声
の赤の光と遠距離音声の緑の光は、0.59秒のずれ、即
ち、優勢モード持続時間だけに基づく不調和があったこ
とを示している。更に、近距離音声の一層大きい調和不
全が、この不調和に加わる。近距離音声による一層短い
休止は、不調和であることに加え、話しが早過ぎて、遠
距離の音声の場合には云われていることを理解すること
ができないことを示す。これは、話の調和が不全で、遠
距離の音声が一層聞取にくい場合、例えば、1.68秒の赤
のモードである場合に一層頻繁に起こるものと考えられ
る。

第８図のグラフ198は、対象者Ａとの対話の持続中及び
時間位置(time location)における遠距離音声の休止を
示す。グラフ198において、グラフ190に付されたコード
と同様な態様で付された緑、黄または赤のコードの８つ
の休止がある。３つの緑のコードの休止の平均休止持続
時間は1.68であり、約６分の対話において休止がわずか
８回であったので、緑の指示ランプ35Aが点灯すること
になり、従って、休止率は分当り1.49回よりも小さい。
黄のコードの休止の平均持続時間は1.41であり、赤のコ
ードの休止の平均持続時間は1.12である。これは、第２
図の遠距離音声の部分に表示されている通りである。更
に、第２図は、対象者Ａが全話時間の67％を利用し、遠
距離音声Ｂが話した時間の30％を利用したことを示す。
これら２つのグラフは、遠距離の音声は緑の休止の数が
多くかつ休止全体の数が少ないという点で、対象者Ａの
音声よりも韻律学的に優れていることを示し、従って、
緑の指示ランプ35Aは点灯し、一方、対象者の音声に関
しては、黄の指示ランプ36が点灯し、休止の数が多いこ
とを示している。表示パネルにおいて休止持続時間の増
加によって示されるように、対象者には、赤から黄、緑
というように休止持続時間の望ましい増加があった。イ
ンタビュー者にも、赤から黄、緑への休止持続時間の同
じような望ましい増加が見られ、更に、韻律学的にも優
れかつ緑の指示ランプが点灯しているので、休止期間と
休止率との相関関係が最良のものとなっていた。更に、
インタビュー者は、対象者を自分の躊躇休止持続時間に
合せながら滑らかさを高く維持するようにして対象者と
の良好な関係を確立するとともに、安心感を与える対話
を行なうことができた。インタビュー者が電話で、重い
憂欝症にかかっていたり、自殺素因を有する対象者に話
しかけている医者である場合に特に重要なものとなる。

第８図のグラフ199は、グラフ190の対象者よりも躊躇し
がちな対象者の対話における躊躇による休止を示すグラ
フである。この場合にも、種々の休止に、赤または黄の
コードが付されており、少なくとも一回の躊躇による休
止がない場合には、対話中に何らの瞬間(minute)もない
ので、その後の休止のどれにも緑のコードが付されなか
った。従って、表示パネルの緑、黄及び赤の休止の持続
時間の表示においては、緑のコード休止に関して休止の
持続時間のディジタル表示は何もないことになる。黄の
コードの休止は平均して約1.66であり、赤のコードの休
止は持続時間が平均して約1.78秒となる。更にまた、６
分よりも短い対話において休止は全部で13回であり、分
当り２回よりも休止率が大きいから、赤の指示ランプ37
が点灯することになる。

対象者が第２図の表示パネルをながめ、赤いコードのラ
ンプ37または37または37Aが点灯していることがわかる
と、通常の場合には、表示パネルの緑のレベル支持ラン
プ41及び41Aが点灯するとともに、他人の緑の支持ラン
プ35または35Aが点灯する。これにより、対象者は、緑
の光によって囲まれる赤い光を観察することができる。
緑の光が赤の光を縁取ることにより、対象者は赤の光の
認識が容易となり、赤即ち不満足なコードであることを
知ることができる。この光の縁取りの生理学的根拠は、
視覚皮質における反対の細胞である。

第７図は本発明の変更例を示すもので、変更された形態
の神経支配応答装置201が示されている。この変更例で
は、二人以上の人がこの装置を利用することができる。
音声入力は、先生と幾人かの生徒がいる教室において使
用されるような、全方向マイクロホン203のごとき適宜
の音声源からライン202に供給される。ライン202は、音
声信号を音声パターンプロセッサ204へ導き、ここで、
特定の人の話している声が、例えば、ディジタル的に処
理され、調整コンピュータ205へ送られ、ここで、記憶
装置206からの送られる予め記憶されている声紋(voice
print)と比較される。声紋を記憶するこのような記憶装
置は、コンピュータ205に人の話を識別する手段を提供
するように予め形成することができる。次に、出力は、
複数の出力ライン207の所定の１つに現れ、複数のANDゲ
ート208の各一方の入力部へ供給される。これらのANDゲ
ートのもう一方の入力部は、例えば第３及び５図の回路
とすることができるアナログプロセッサ209の出力部へ
それぞれ接続することができる。そして、所定の出力ラ
イン207により、特定のANDゲートが複数のディジタルプ
ロセッサ210の対応するものに接続され、信号が供給さ
れることになる。このようにして、大きなグループにお
ける各人の休止の持続時間と休止率の測定と表示とが行
なわれることになる。

第６及び6A図は手動の筆記具を示し、本発明の好ましい
実施例においては、ボールペン部とインク供給部とを備
えるように図示されている。ペンを使用して筆記を行な
うと、紙にかかる圧力が、インク供給カートリッジによ
って圧力トランスデューサ94に伝達され、取付けケーブ
ル95からの電気信号を神経支配応答装置20へ供給する。
筆記具はまた、緊張したナイロン繊維97によってチュー
ブ98の内側に支持された塊状部材(mass)96を有する加速
度計を備えている。チューブの内壁の４つの異なる部分
には、筆記具が側方へ加速されると塊状部材96が接触す
るようになっているフィルム99が配設されている。これ
らフィルムは、塊状部材が接触すると電圧信号を発生す
るように、圧電性を有している。これらの圧電フィルム
は、ポリ弗化ビニリデンからつくることができる。この
加速器からの信号は、取付け電気ケーブル95を介して神
経支配応答装置20へ導くことができる。神経支配応答装
置に対するトランスデューサ入力部としてこの圧力トラ
ンスデューサーを使用することにより、この筆記具91
を、途切れまたは休止を測定するのに使用することがで
きる。多くの場合、人間が署名している場合には、署名
が著しく習慣的なものであっても、また、そら(by rot
e)で行なわれたとしても、署名中には１回以上の休止が
ある。署名におけるファーストネームとセカンドネーム
との間には、少なくとも１回の休止があるのが普通であ
る。筆記具91は、神経支配応答装置２０を非言語神経(m
otor)活動に使用する例である。ブローカ領(Broca's Ar
ear)のわずか後方の前頭葉にある神経皮質は、自動車を
運転する場合にような対側の脚及び腕の運動及び筆記す
る場合に利用されている手の動きを行なわせる解剖基質
(anatomic substrata)である。これらの複雑な仕事をす
るためには、左右の半球の補足的な作用が必要となる。
先行米国特許第3,983,535号には、ペンの圧力と加速に
基づき署名を確認する装置が開示されている。本発明
は、筆記において生ずる休止を利用することができるよ
うにしたものである。これにより、署名の確認の正確度
を著しく高めることができる。圧力トランスデューサ94
は、署名を行なう場合の開始時と終了時とを定めること
ができ、また署名を行なっている場合の個々の休止の長
さを定めることができる。署名中の手−脳−手による処
理時間は、100ミリ秒程度である。筆記具のこのような
使用においては、分当り４回よりも多い回数の途切れ
（赤い光）と分当り４回以下の途切れとの間の差として
測定される半球間の伝達時間は、２乃至６ミリ秒程度で
あると考えられる。署名の確認の正確度は、100ミリ秒
を越える筆記中の休止回数が時間基準で２回以上の頻度
のレベルで分類された休止プロフィル(pause profile)
によって改善することができる。例えば、芸術家タイプ
の人は、ファーストネームの最初の文字を飾り書きし、
次に休止し、その後は中断することなく残りの署名を行
なう。ある人は、ファーストネームとセカンドネームと
の間で、最初の休止よりも短い時間の休止を行なう。従
って、双方の休止を比較すると、２回目の休止に対する
最初の休止の比率比較(ratiometric comparison)は、常
にオーバータイム(over time)となる。上記の場合は双
方とも、署名は著しく滑らかに行なわれ、時間基準の休
止の間隔により、最初のケースは緑の光となり、２番目
の場合は緑または黄の光となる。恒常的に赤い光のモー
ドにある人は、ファーストネームとセカンドネームとの
間に著しく長い休止があり、これと比較すると、各ネー
ム内での休止は短い。従って、完全な休止の持続時間は
各固人の疲労にともなってオーバータイムを変化させる
が、比率比較は一定に保持されると考えられるので、各
人の署名の確認の正確度を高めるのに、比率比較を利用
することができる。

署名と人の音声はいずれも、相互通信媒体としての言語
に近い役割を有するので、署名を行なう場合の途切れま
たは休止は、人の音声における途切れと同様のものであ
る。従って、これらの途切れは、署名確認用のペンの場
合でも、音声の滑らかさをみる監視装置の場合でも、人
間の応答の有効な手段である。この比率法はまた、話し
における言葉内の休止(within-word speech pause)の比
較分析に適用して、音節の波形と振幅（米国特許第4,51
9,094号）、文章の文法構成及び言語の内容のほかに、
話しを理解する第４番目のレベルを得ることもできる。

第９図は、本発明の修正例である神経支配応答装置215
を示し、この修正例では、装置215は対象ペダル操作即
ち足の応答に対応するようになっている。装置215は、
唯１人の人間に応答する人間内応答装置であるが、各人
の手と左右の足の応答を二重、三重または四重に測定
し、表示することもできる。装置215はステアリングホ
イール、アクセル216及びブレーキペダル217とを有する
自動車または自動車のシュミレータとともに使用するよ
うになっている。従って、これは、自動車または手動の
シフトトランスミッションを有する自動車に適してい
る。手動の場合には、自動車またはシュミレータは更
に、クラツチペダル218を有する。アクセルペダル216
は、ポテンショメータ219の可動素子にリンク結合さ
れ、かつ、コンデンサ220と抵抗221とからなる微分器に
接続されて、アクセルペダルの設定におけるわずかな変
化により約６ボルトの平均バイアスレベルに対して加減
されるシャープなスパイク(spike)が生ずるようにして
いる。これは、トランジスタ222において増幅され、一
対の微分器に供給される。第１の微分器はコンデンサ22
3と抵抗224とを有し、バッファゲート225更にはORゲー
ト226に接続されている。トランジスタ222の第２の出力
部は、コンデンサ227及及び抵抗228とを有する微分器に
接続され、信号はインバータゲート229、次いでORゲー
ト226に供給される。トランジスタ222の入力部に供給さ
れたスパイクは増幅されて、その出力部で正または負の
パルス(pulsate)波形となる。バッファゲート225は、抵
抗230及び抵抗224とによってしきい値の直ぐ下のレベル
にバイアスされ、正になるパルス波形だけをORゲート22
6へ導く。インバータゲート229は、負になるパルス波形
信号だけをORゲートと導くように、抵抗231と抵抗228と
によりしきい値の直ぐ上にバイアスされる。バッファゲ
ート225からくる信号と同じように、信号が正になるよ
うに信号を判定する。かくして、出力ライン232にはア
クセルの信号が現れ、速度を増減させる方向へのアクセ
ルのわずかな動きに関し正の論理的な真の信号を与え
る。

ブレーキペダル217は、別の電気的な瞬間閉止スイッチ
を作動させることができるが、ブレーキライトスイッチ
233から操作してブレーキライト234を作動させることが
できるようにするのが、好都合である。このブレーキラ
イトのフィラメントが焼失する場合には、任意の抵抗23
5をブレーキライトと並列に接地させることができる。
ブレーキライトスイッチ233からの信号は、緩衝とレベ
ルシフトのための二重反転が行なわれるように２つのイ
ンバータゲート236と237とに供給される。このようにし
て、ブレーキペダル217の作動または不作動の信号は出
力ライン238に現れ、これは、第１図の回路のマイクロ
プロセッサへのＢ信号入力と考えることができる。アク
セル出力ラインからの信号は、第１図のマイクロプロセ
ッサに対するＡ信号と考えることができる。ライン232
及び238のこれら２つの信号ORゲート239の入力部へ供給
され、ゲート239の出力部からは割込み信号が供給さ
れ、マイクロプロセッサに警報を出す。

装置215を、手動のシフトトランスミッションを有する
自動車とともに使用するときには、クラッチ作動信号が
提供される。クラッチペダルは、クラッチが離脱すると
瞬間閉止スイッチ242を作動させるように接続されてい
る。スイッチ242からの信号は、２つのインバータゲー
ト243及び244に導かれ、出力ライン245に現れる。これ
は、第１図のマイクロプロセッサへのＣ信号と考えるこ
とができる。このラインは、割込み信号用のORゲート23
9の入力部にも接続されている。ORゲート246，247及び2
48には、各対をなす出力ライン232,238;238,245;及び23
2,245が接続され、第１図のマイクロプロセッサへ、別
の入力ＡまたはＢ；ＢまたはＣ；及びＣまたはＡを供給
する。第１図に示すような、アクセル応答マイクロプロ
セッサは、ORゲート247のアクセル信号Ａから入力T0
を、B+C信号から入力T1を得るようになる。ブレーキ応
答マイクロプロセッサは、ORゲート248のブレーキ信号
Ｂからの入力T0とA+C信号からの入力T1を得るようにな
る。

この回路は、運転者が運転をしているとき、または自動
車シュミレータで試験を受けているときには、情報を表
示せず、点火スイッチを切ったときだけ表示を行なうよ
うにして、運転または試験中に運転者を混乱させないよ
うにするのが好ましい。情報の表示は、第２図に示すパ
ネル33のような表示パネルに行なうことができる。アク
セルの正または負の作動は、近距離表示パネル30に表示
され、ブレーキの作動は遠距離パネル30Aに表示される
ようにすることができる。これら２つのパネルと同様な
第３のパネルに、クラッチの作動を表示させることがで
きる。第４の表示パネルに、ステアリングホイールの動
作を表示させることができる。デュアル表示用にかつ運
転の終了時に５つのレジスタ(register)を使用すること
ができ、これらのレジスタは(1)全運転時間、(2)アクセ
ルからのアクセルへ(accelerator-to-accelerator)への
動作、(3)ブレーキからブレーキへの動作、(4)アクセル
からアクセルへの全時間、及び(5)ブレーキからブレー
キへの全時間のデータを得ることができる。三重表示を
利用する場合には、更に別のレジスタを利用して、(6)
クラッチからクラッチへの動作、(7)アクセルからクラ
ッチへの動作、(8)クラッチからアクセルへの動作、(9)
ブレーキからクラッチへの動作、及び(10)クラッチから
ブレーキへの動作に関するデータを得ることができる。
四重表示の場合には、更に別のレジスタにより、アクセ
ル、ブレーキ及びクラッチとステアリングホイールとの
相互作用に関するデータを得るようにする。これらのレ
ジスタを拡張することにより、表示パネル33の３つのデ
ィジタル読取り部45，46及び47における表示の複数の時
間調節された割込み量の範囲内にあるものとして、時間
と動作とを記憶することができるようになる。最後の計
算において、動作時間を動作数で除することにより、各
動作当りの平均時間を得ることができる。第10図は、ス
テアリングホイールを神経支配の応答、即ち、運転者の
手の動きによって動かすようにした神経支配応答装置27
0が示されている。ステアリングホイール271は、第９図
の神経支配応答装置215と同様な回路におけるポテンシ
ョメータ272の可動素子に接続されている。ポテンショ
メータは、12ボルトのような自動車電圧源に接続され、
ステアリングホイールが駆動されると、信号がコンデン
サ273に供給されかつ抵抗によって増幅されて正になる
パルスまたは負になるパルスとされ、このパルスはバッ
ファゲート275またはインバータゲート276を介してORゲ
ート277へ導かれる。このようにして、ステアリングホ
イールの右または左への動きにより、ORゲートからパル
ス出力が得られる。この信号は、第１図に示すのと同様
なマイクロプロセッサへ導かれる。マイクロプロセッサ
の出力は第１図の出力装置30へ送られ、この装置は、例
えば、赤、黄及び緑のランプ35，36及び37を作動させる
ように第２図に示すような装置とすることができる。

あるいは、マイクロプロセッサの赤、黄及び緑の出力ラ
イン291，292及び293を第11図に示す音声合成回路に接
続することもできる。これら３つの出力ライン291，292
及び293は、言葉合成器のモジュール299に接続される。
EPROM 300には、「クラッチはやさしく」、「燃料効率
を考えて速度を落として下さい」、「ブレーキの使用頻
度を少なくすると燃費が向上する」「ステアリングの動
きを少なくすると乗りごこちが良くなる」「クラッチま
たはブレーキの極度の駆使は必要以上の摩耗を招く」な
どの、数多くのディジタルエンコードされたメッセージ
を予めエンコードしておくことができる。言葉合成器モ
ジュール299は、このディジタルエンコードされたメッ
セージから種々の組合された音節に適正な抑揚、タイミ
ング、周波数及びピッチを整えて、理解し易い言葉を形
成する。次に、これは、演算増幅器303，304及び305を
備えたディジタルフィルタ302を介して出力ライン301に
導かれ、更に音量調節器306へ供給されてから、パワー
増幅器307によって増幅される。増幅器はこれらをスピ
ーカ308へ供給する。電圧調整器309と310は調整された
電圧をモジュール299とEPROM 300へ供給する。このよう
に構成された回路298により、注意または不満足コード
が、対象者、例えば、自動車の運転者を混乱させるおそ
れのある視覚表示によってではなく、合成音声によって
対象者に与える。EPROM 300には音声メッセージをディ
ジタルエンコードすることができ、このメッセージは運
転者の脳の左半球によって理解される。EPROM 300は、
音声メッセージに対して最初にあるいは背景音楽とし
て、調子のよいメロディをエンコードすることもでき、
これは脳の右半球に反応して脳の半球の入力をバランス
させ、これにより、音声メッセージは、運転者にとって
一層受入れ易いものとなる。第21図に示す回路全体は、
ナショナル・セミコンタクタ社から購入することがで
き、印刷回路板に装着される。

神経支配応答装置20は、神経支配の応答における途切れ
または休止を測定することができるように、別の態様で
使用することができる。例えば、ヘリコプタのパイロッ
トが風防ガラスから見ることができる光景のシミュレー
ションを、ヘリコプタのシミュレータの訓練席の前にあ
る大形のスクリーンに映すようにしたヘリコプタシミュ
レータ即ち訓練装置に使用することができる。また、被
訓練者の右目の前方に接近して、半透明の小さいスクリ
ーンを置き、これに可能性のある危険な状況を投影す
る。パイロット被訓練者は、ヘリコプタのシミュレータ
の制御に関し、音声で応答することができ、また手及び
足の動きによっても応答することができる。後頭部にお
ける半球間の伝達時間は14乃至16.6ミリ秒程度であるこ
とがわかった。これが、完全な脳梁伝達において行なわ
れる両側の後頭半球部の調和された機能を必要とする。
集中した視覚注意に必要な時間である。例えば、ヘリコ
プタのパイロットがビデオテープまたはレーザーディス
クカセットによってシミュレータに映し出された実際の
外の景色を見ると、視覚的な刺激を受けて、より高い率
の途切れ時間とより低い率の途切れ時間との間の差とし
て計算される半球間の伝達時間の上記値を引出すものと
考えられる。

更に、第１図の表示装置30として、第12図に示すような
オシロスコープまたはその他のビデオ装置を使用するこ
とができる。これにより、右側へ向けて略上方へ傾斜す
る線または曲線のドットの列が形成される。二人以上の
人間の神経支配応答を同時に表示することもでき、この
場合には、会話の相手のドットが最初の人のドットとは
異なってマークされ、例えば、円、方形または菱形の中
心を通ってＸ方向へマークされる。ドットが縁で点灯さ
れる場合は、分当り100ミリ秒の途切れが１回以下であ
ることを示し、ドットが黄で点灯される場合には、分当
り100ミリ秒の途切れが２回程度あることを示すものと
なる。ドットがピンクから鮮明な赤までの種々の色合い
の赤（第12図では、鮮明な赤に接近するにつれて次第に
間隔の狭くなる平行線で示される）で点灯される場合に
は、分当りの100ミリ秒の途切れが３乃至10回あったこ
とを示す。第12図において、円311、方形312及び菱形31
3は、時間基準での種々のレベルの誰何(challenge)を示
す。ヘリコプタシミュレータの場合には、これは３次元
誰何のレベルを示し、対話の場合には、話相手の割込
み、音の強さまたは他の声の特徴を示すものとすること
ができる。

時間基準、例えば、話される言葉の経過時間に基ずいて
監視される言葉内の休止は、米国特許第4,519,094号に
記載されているように、音声路(vocal tract)の特徴と
音節の強さの相違とに基づく言葉の確認の正確性を高め
ることができる。通常の言葉間(between-word)の休止の
プロフィルと比較することにより、言葉間の休止を人為
的に強調する現在の必要性［ビジネスウィーク(Busines
s Week)、1985年９月23日、第40-41頁］を実質上低減す
ることができる。

第１乃至12図に示され、本発明に従って構成された実施
可能な回路の場合、回路素子とその値は、次の通りであ
った。

第１図の全体ブロック図及び第２、６、７、９、10、11
及び12図の変更例からわかるように、本発明の神経支配
応答装置及び方法によれば、２人以上の相互に関連する
人間または１人の人間による２つ以上の同様な応答を比
較することにより、２つ以上のレベルにおいて神経支配
の効率を測定することができる。第２及び７図の音声の
滑らかさの場合には、職員の訓練において通信技術を教
え、人間どうしの相互の影響を評価するように、組織の
発展を図る目的に使用することができる。テレタイプラ
イタのキーなどを利用する指の器用さの点からきき腕(h
andedness)を評価するのは、人間内の評価である。ま
た、自動車のステアリング、加速及び減速における神経
支配の応答の不安定さについての評価は、自動車または
自動車のシミュレータにおける運転者の訓練に利用する
ことができる。更に、燃料効率及びブレーキの使用の制
限について運転手の認識を高めるように使用することも
できる。第２図に示すような表示パネルが第９及び10図
の装置とともに使用されるときには、ブレーキペダルの
割込みが左側に表示され、アクセルペダルの作動が右側
に表示される。また、表示装置が三重装置であると、ク
ラッチの作動が更に左側に表示される。四重表示装置の
場合には、ステアリングホイールの動きも表示される 神経支配の応答における途切れは、所定の神経支配の応
答によって定められる所定の時間間隔における監視され
るあらゆる神経支配に応答の不存在として定義すること
ができる。ペダル単独の場合には、これは、他のペダル
の干渉的な動きのない、対象とするペダルの動きとして
定義される。ステアリングホイールの場合には、途切れ
は、他の監視を受ける自動車の制御部の干渉的な動きの
ない、対象となる自動車の制御部の動きとして定義され
る。この場合には、装置は、スクールバスの「フライト
レコーダ」として作用し、運転者の誤りを確認すること
により、運転者の精神的な抑圧及び冠状動脈の異常をき
たす行為、例えば、自殺及び心臓発作の感受率を測定す
るように利用することができる。これらの上記は、ステ
アリングホイールの頻繁な動きによって明らかにされ
る。装置はまた、燃料効率に対する運転者の貢献度を査
定するのに使用することができる。即ち、アクセルを疲
れされたり、ブレーキペダルを必要以上に作動してブレ
ーキの摩耗を早めているかどうかをみることができる。
非効率で、著しく危険なレーンジャンピング(lanejump-
ing)はステアリングホイールの頻繁な動きによって明ら
かにすることができる。カーブの通り抜けの失敗は、頻
繁なかつ異常に長いステアリングホイールの動きによっ
て明らかにすることができる。好ましくは、表示は、点
火プラグを止めて運転を完了した後に表示を行なうこと
により、途中で運転者を混乱させないようにするのが好
ましい。

例えば、人間の音声における高い途切れ率は、冠状動脈
の異常反応に徴候であり、脈動的なホルモンの分泌を招
き、血液中のグルコース及び人体のインシュリンの要求
に影響を及ぼすに至る。従って、余分なインシュリンの
投与をしばしば必要とする糖尿病患者の場合には、不満
足な即ち「赤」のコードにより、注入されたインシュリ
ンポンプの作動がトリガされ、有益な生体学的フィード
バックを対象者に速やかに行なわせることができる。通
常の注入式のインシュリンポンプは、現在は、そのメモ
リの中にアルゴリズム的に組込まれるインシュリン注入
のプロフィルを有しているが、これはマイクロプロセッ
サ29によって定められる異なるストレスのレベルにより
修正することができる。従って、ポンプの分配プログラ
ムを修正するように使用することができる。

第１乃至５図の実施例において、神経支配応答システム
は、音声応答システムであり、第８図は、躊躇による休
止の幾つかの可能性のあるパターンを示している。第８
図のグラフ199には、数多くの赤のコードの休止があ
る。緑、黄及び赤のコードの休止は、それぞれ、満足、
注意及び不満足の休止率を示すものである。本発明の装
置は、脳の半球の機能を評価するに有用と考えられる言
葉の休止の頻度と持続時間を測定しかつ表示するマイク
ロプロセッサ法を導入している。休止または途切れの頻
度は左側の半球によって考慮され、一方、休止の持続時
間は右側の半球によって考慮される。例えば、ストロー
クによる、左側のブローカ領に損傷が起こると、頻繁な
休止が生じ、一方、精神運動の減退を伴なう内因性抑欝
症は、長い休止によって明らかにされ、右側の半球から
生ずる。

脳の左側と右側の半球の調和の取れた相互作用は、休止
の持続期間を変えることによって躊躇の率を低減させる
能力として測定される。最大の適合性は、頻度と持続時
間との間の逆相関関係によって示される。これは、式に
基づくものであり、頻度かける持続時間は一定となり、
即ち、有限量の休止時間で十分な配慮を行なうことがで
きる。

音声の抑揚を幾つかの短い休止から、より少ない再発生
の長い休止へ変えることは、言葉にリズムと感情のいろ
どりを付与する。言葉の感情成分は韻律と呼ばれ、右側
の脳の機能である。

右側の脳に損傷を有する患者は、しばしば、言葉の叙述
的な即ち左側の脳の成分をつかさどる感情成分はつかさ
どらない能力のアプロソディア(aprosodia)を示す。

かくして、本発明は、滑らかさの３つのレベルにおける
左側の脳の機能と、３つのレベルにおける右側の脳の機
能を測定することができる。低いレベルの滑らかさから
注意のレベルの滑らかさ、更に高いレベルの滑らかさに
かけて、休止の持続時間の段階的減少と比較される段階
的増加がある場合には、高度の韻律が存在することが考
えられる。抑欝症にかかっている人の場合には、休止の
パターンは、第８図のグラフに示すようなものとなる。
従って、韻律を高めるためには、患者は、休止の持続時
間を延長して考えをまとめ、次に、休止することなく、
ある時間話すのが良いことになる。これにより、黄と緑
のコードの休止の数が増加し、赤のコードの休止の数が
減少し、対象者の話は滑らかになる。装置を心臓病の患
者が使用しかつスイッチ42をモノローグの位置に作動さ
せて、モノローグのモードで使用しているときには、使
用禁止のスイッチを開いて、赤の支持ランプ37を使用禁
止にする。この使用禁止スイッチは、パネルの裏側に配
置するとともに、医者がOFFの位置に作動するようにす
ることにより、心臓病の患者は、自分が赤のコードの休
止状態に常にいることを知ることができないようにする
ことができる。装置の運転者の回路は、クロスポイント
(cross-point)マルチプレクサを利用するので、７つの
セグメントを有する表示装置の特定のセグメントは並列
に接続され、赤の指示ランプ37は、陰極に対する最後の
復帰接続が行なわれる前の、列の３番目のものとなる。
次に、使用禁止スイッチは、この列の、赤の指示ランプ
37の直前に配置される。この使用禁止スイッチにより、
赤の光に過渡におびえる患者に最適な韻律にだけ焦点を
当てることができる。更に、モノローグスイッチ42によ
り、心臓発作のある患者即ち発作の起こる患者は、対話
において訓練することができるだけでなく、自身によっ
ても訓練することができる。

対話をひとつの装置とみなすと、各話し手からの少なく
とも１つの値を利用して、赤から黄、黄から緑の持続期
間の段階的な増加を意味するものとして、クロス韻律(c
ross-prosody)という新しい言葉を定義することができ
る。これにより、韻律を得るのに双方のパートナーのス
コア(score)を考慮することができるので、集中的な職
員の訓練において協力を得ることができ、かくして、一
方のパートナーがきびきびしていると考えるペースを緩
めることができる。従って、効率のレベルが増加するに
つれて、パートナーの休止の持続期間を一層近いものに
することができ、人間どうしの調和が図られる。

同様な装置を使用して、少なくとも500回の電話の使用
を検討したところ、躊躇による休止の平均持続時間は1.
5秒±1/3秒であることがわかった。各人によって、この
平均はかなり変動するものである。本発明の装置を使用
して、教師と生徒との間の基本的な関係を確立すること
ができる。生徒を、同様なペースの動きをする教師と合
せるように、サブグループに分けることができる。ゆっ
くりとしたペースの教師と早いペースの生徒は不安にな
り、逆の場合には、生徒は点数を取ることができなくな
る。モノローグモードでは、生徒は、自己開発のために
装置を使用することができる。第７図の声紋回路を使用
すると、教師は意味を生徒に聞かせることができ。これ
は、ディジタルプロセッサのグループの最後のディジタ
ルプロセッサにおいて示されるように、第７図のモノロ
ーグモードにおいて実行することができる。

本発明の装置と方法は、高位、中位及び低位の冠状動脈
の危険レベルにおいて休止持続時間を識別し、デュアル
表示フォーマットにおいて優勢な休止持続時間を調整し
て、95パーセントの信頼レベルで人間どうしのペースの
調和で定め、0.33秒の休止持続時間を標準偏差を有する
1.5秒の規範的サンプル平均を与えることができる。

本発明は、上記説明だけでなく、請求の範囲の記載も含
む。本発明を、好ましい形態においてある程度詳細に説
明してきたが、好ましい形態の上記記載は単なる例示で
あって、回路の詳細及び回路の組合せと配列において数
多くの変更を、請求の範囲に記載した本発明の精神と範
囲とから逸脱することなく行なうことができるものであ
る。

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】脳の左右の半球に感覚入力を受ける対象者
   の少なくとも１種類の監視される神経支配の応答に応答
   するトランスデューサ手段と、 前記対象者の前記少なくとも１種類の所定の神経支配の
   応答と応答との間の途切れの連続的な発生を測定するよ
   うに前記トランスデューサ手段に接続された途切れ測定
   手段と、 前記対象者の前記所定の神経支配の応答の所定の部分に
   おける途切れの平均率を測定するように前記途切れ測定
   手段に接続された率測定手段と、 前記途切れの平均率を応答の少なくとも２つのレベルの
   うちの一方に分類する分類手段と、 前記応答の少なくとも２つのレベルのそれぞれについて
   各途切れの平均持続時間を指示する指示手段との組み合
   わせからなり、 前記途切れは前記所定の神経支配の応答によって定めら
   れる所定の時間間隔における前記少なくとも１種類の監
   視される神経支配の応答の欠如として定義されることを
   特徴とする対象者の神経支配の応答間の途切れの率を測
   定する人間応答装置。
2. 【請求項２】前記トランスデューサ手段は前記対象者が
   動かすことができる手動の筆記具に接続された圧力トラ
   ンスデューサを含み、 前記途切れ測定手段はペンによる筆記における途切れの
   発生を測定し、 前記分類手段は前記途切れの平均率を100ミリ秒よりも
   短い応答のレベルと100ミリ秒よりも長い応答レベルと
   に分類することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
   人間応答装置。
3. 【請求項３】前記圧力トランスデューサは対象者の筆記
   応答の前記所定の部分の関始と終了とを定めて筆記の部
   分との間の休止を定めるように前記率測定手段に接続さ
   れていることを特徴とする請求の範囲第２項に記載の人
   間応答装置。
4. 【請求項４】前記トランスデューツ手段は声紋処理及び
   識別手段を有することを特徴とする請求の範囲第１項に
   記載の人間応答装置。
5. 【請求項５】信号発生器から第２の種類の信号を受ける
   ように作動する第２のトランスデューサ手段を含み、前
   記最初に記載したトランスデューサ手段は前記第２の種
   類の信号に対する対象者の脳の応答から生じる第１の種
   類の信号を受けるように作動することを特徴とする請求
   の範囲第１項に記載の人間応答装置。
6. 【請求項６】途切れ率の平均レベルを指示する手段を備
   えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の人間応
   答装置。
7. 【請求項７】前記途切れは自動車または自動車のシュミ
   レータの制御の応答の中にあることを特徴とする請求の
   範囲第１項に記載の人間応答装置。
8. 【請求項８】前記指示手段は連絡し合っている二人の人
   間のそれぞれに関する途切れの平均持続時間を指示する
   手段を備えることを特徴とする請求の範囲第１項に記載
   の人間応答装置。
9. 【請求項９】二人の人間のそれぞれに対する入力信号レ
   ベル指示器を備え、前記指示手段は二人の人間のそれぞ
   れについて平均途切れ率指示器を有することを特徴とす
   る請求の範囲第８項に記載の人間応答装置。
10. 【請求項１０】前記トランスデューサ手段は対象者の音
    声と対話している相手の音声とに応答するように接続さ
    れ、 前記途切れ測定手段は対象者の話しにおける継続する躊
    躇による休止のそれぞれの発生を測定し、各躊躇による
    休止は対話での対象者の話しにおける１秒以上の連続し
    た沈黙として定義されるものであり、 前記率測定手段は前記相手との対話での対象者の話しに
    おける躊躇による休止の頻度を測定し、 前記指示手段は休止の持続時間の数値表示と関連した満
    足、注意及び不満足の信号コードを有し、 更に 前記率測定手段及び分類手段の出力部に接続され、しか
    も０乃至1.5、約1.2乃至２及び２よりも大きい分当りの
    休止の数に応じてそれぞれ満足、注意及び不満足の信号
    コードの１つだけを強調しかつ０乃至約1.5、約1.2乃至
    ２及び２よりも大きい分当りの休止の数の範囲にそれぞ
    れ該当する躊躇による休止の平均持続時間を示すように
    前記指示手段に出力部が接続されているマイクロプロセ
    ッサを備えることを特徴とする請求範囲第１項に記載の
    人間応答装置。
11. 【請求項１１】後頭葉半球間の伝達時間が約14乃至17ミ
    リ秒であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の
    人間応答装置。
12. 【請求項１２】対象者の神経支配の応答における複数の
    途切れのそれぞれの発生を測定するステップと、 応答の所定の時間部分における前記途切れの平均率を測
    定するステップと、 前記途切れを少なくとも２つの率のレベルに分類するス
    テップと、 前記少なくとも２つに率のレベルの他方に対して優勢な
    途切れの率のレベルとかかるレベルの平均途切れ持続時
    間とをはっきりと意識させるように人間のセンサに指示
    するステップとを備え、 前記途切れは応答の連続性の欠如として定義されること
    を特徴とする人間の神経支配の応答の途切れの頻度と持
    続時間とを測定する方法。
13. 【請求項１３】前記神経支配の応答は自動車または自動
    車のシュミレータにおける制御部の動きであることを特
    徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。
14. 【請求項１４】前記途切れの発生を測定するステップは
    対象者による手動筆記の部分における途切れを測定する
    ものであり、各筆記の途切れは約100ミリ秒を越える時
    間における筆記具の動きにおける途切れであることを特
    徴とする請求の範囲第１２項に記載の方法。