JPH07275363A - 生体状態調節装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 目的とする状態もしくは状態の変化を受容す
る感覚に直接作用する感覚刺激をフィードバックするこ
とを特徴とする生体状態調節装置を提供することにあ
る。 【構成】 生体情報１００を検出し計測値１１０を出力
する生体情報検出部１と、生体状態調節装置の利用目的
とする状態を惹起あるいは誘発する感覚刺激３００を提
示する刺激提示部３と、刺激提示部３によって提示され
た感覚刺激３００の強度もしくは量を計測し、刺激計測
値４００が出力する刺激計測部４と、感覚刺激３００に
より惹起あるいは誘発された感覚が、生体の自発的な状
態変化によるものであると知覚もしくは認識させるよ
う、計測値１１０もしくはその変化と、刺激計測値４０
０とから刺激提示制御信号２００を算出し刺激提示部３
に出力する制御部２とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体の状態の変化が自
発的に生じたものであると知覚もしくは認識させるよう
制御された感覚刺激を提示することを特徴とする生体状
態調節装置に関するものである。従来のバイオフィード
バック装置にない特徴を有するものであり、これまでバ
イオフィードバック装置を利用してきた医療分野の他、
リラクゼーション、スポーツのメンタルトレーニング等
に適用することができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、生体情報を計測しフィードバック
するバイオフィードバック装置は、心身症の治療、自律
訓練法の支援、ストレス解消、精神集中の訓練のよう
に、医療、スポーツ等の分野で活用されている。利用さ
れている生体情報としては、血圧、体温、心拍数、皮膚
抵抗値、呼吸数、脳波等がある。血圧、体温、心拍数、
皮膚抵抗値、呼吸数等を用いる場合、測定値もしくは測
定値の経時変化を折れ線グラフにしたものなどがフィー
ドバック情報として提示される。あるいは、心拍をビー
プ音等の聴覚情報としてフィードバックする。利用者は
フィードバックされる視聴覚情報を受けつつ、測定値が
目的とする方向に変化するよう意識を集中する。例え
ば、高血圧症患者が訓練する場合は、血圧が正常範囲に
近づくよう意識を集中する。脳波を用いるバイオフィー
ドバック装置では、リラックスするとパワーが上昇する
とされるα波を指標として用いることが多い。この場
合、脳波を周波数分析したパワースペクトラムを提示す
る、α波パワーが一定値以上のときに報知音を提示する
等によってフィードバックを行う。利用者は、パワース
ペクトラムにおいて、α波帯域のパワーが大きくなるよ
う、あるいは報知音を鳴らし続けるよう意識を集中す
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】従来のバイオフィード
バック装置では、生体の状態の変化を報知する手段とし
て、視聴覚情報を用いている。例えば、体温や心拍数の
計測値やその変化をグラフや数値で提示する。しかしな
がら、生体の状態の変化を視聴覚情報を用いて報知する
場合、利用者が情報の意味を解釈し、目的あるいは課題
となっている状態の変化が生じるよう努め、注意を集中
しなくてはならない。このような努力は、目的とする状
態への変化を妨げる要因となることがある。特に、自律
訓練法の支援やストレス解消のように心身の弛緩を目的
とする場合、注意の集中は心身を緊張させるため、従来
のフィードバック手段は妨害要因となる。

【０００４】本発明の目的は、従来のバイオフィードバ
ック装置もしくは方式における上記のような問題、すな
わち、フィードバック情報が目的とする状態への変化を
妨害する点を解決すべく、目的とする状態もしくは状態
の変化を受容する感覚に直接作用する感覚刺激をフィー
ドバックすることを特徴とする生体状態調節装置を提供
することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、生体情報を計
測し、フィードバックすることにより生体の状態を調節
する生体状態調節装置において、生体情報を検出し計測
値を出力する生体情報検出部と、感覚刺激を提示する刺
激提示部と、前記感覚刺激の強度もしくは量を計測し、
刺激計測値を出力する刺激計測部と、前記感覚刺激によ
り惹起あるいは誘発された感覚が、生体の自発的な状態
変化によるものであると知覚もしくは認識させるよう、
前記計測値もしくはその変化と、前記刺激計測値とから
刺激提示制御信号を算出し前記刺激提示部に出力する制
御部とを有することを特徴とする。

【０００６】

【作用】本発明の生体状態調節装置は、生体情報を計測
し、フィードバックすることにより生体の状態を調節す
る生体状態調節装置において、生体情報検出部を有する
ことから、生体情報を検出し計測値を出力することがで
き、刺激提示部を有することから、生体状態調節装置の
利用目的とする状態を惹起あるいは誘発する感覚刺激を
提示することができ、刺激計測部を有することから、提
示刺激すなわち前記刺激提示部によって提示された感覚
刺激の強度もしくは量を計測し、刺激計測値を出力する
ことができ、制御部を有することから、前記感覚刺激に
より惹起あるいは誘発された感覚が、生体の自発的な状
態変化によるものであると知覚もしくは認識させるよ
う、前記計測値もしくはその変化と、前記刺激計測値と
から刺激提示制御信号を算出し前記刺激提示部に出力す
ることができる。

【０００７】以上により、生体状態調節装置の利用目的
とする状態もしくは状態の変化が自発的に生じたもので
あると知覚もしくは認識させつつ、生体の状態を調節す
ることが可能となる。

【０００８】これにより、従来のバイオフィードバック
装置もしくは方式における問題点、すなわち、フィード
バック情報が目的とする状態への変化を妨害する点を解
決することができ、自律訓練法の支援やストレス解消、
リラクゼーション等に適した生体状態調節装置を実現す
ることができる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例について図面を参照して説明
する。

【００１０】本発明の生体状態調節装置の一実施例の基
本構成を図１に示す。

【００１１】この生体状態調節装置は、生体情報１００
を検出し計測値１１０を出力する生体情報検出部１と、
生体状態調節装置の利用目的とする状態を惹起あるいは
誘発する感覚刺激３００を提示する刺激提示部３と、提
示刺激３１０すなわち前記刺激提示部３によって提示さ
れた感覚刺激の強度もしくは量を計測し、刺激計測値４
００を出力する刺激計測部４と、前記感覚刺激３００に
より惹起あるいは誘発された感覚が、生体の自発的な状
態変化によるものであると知覚もしくは認識させるよ
う、前記計測部１１０もしくはその変化と、前記刺激計
測値４００とから刺激提示制御信号２００を算出し前記
刺激提示部３に出力する制御部２とを有している。

【００１２】生体情報検出部１は、生体情報１００を検
出し、電圧、電流、あるいは画像情報として計測値１１
０を出力する。生体情報１００が微小な電気的信号であ
る場合は、増幅及びＡ／Ｄ変換を行い、計測値１１０を
得る。もちろん、Ａ／Ｄ変換処理は後述の制御部２で行
ってもよい。その場合、生体情報検出部１は、電圧ある
いは電流として計測値１１０を出力する。生体情報１０
０を画像情報として検出する場合、ピクセルの位置及び
赤・緑・青各色の輝度を組にしたもの等が計測値１１０
として出力される。

【００１３】刺激提示部３は、後述の刺激提示制御信号
２００を入力信号とし、既定もしくは利用者が設定した
提示関数ｚ＝ｇ（ｙ）によって決定される感覚刺激３０
０を提示する。ここでｙは後述の刺激提示制御信号２０
０であり、ｚは、例えば感覚刺激３００の強度である。

【００１４】刺激計測部４は、提示刺激３１０すなわち
前記感覚刺激３００に対応するセンサによって生体に提
示される感覚刺激の強度もしくは量を計測し、刺激計測
値４００を出力する。

【００１５】制御部２は、前記の計測値１１０及び刺激
計測値４００を入力信号とする。刺激計測値４００は、
例えば、刺激強度ｓである。計測値１１０については、
既定もしくは利用者が設定した設定値Ｘ１との差ｄを算
出する。あるいはｄの時間的変化ｄ／ｔを算出する。あ
るいは、ｄ、ｄ／ｔの両方を算出する。例えば、計測値
１１０をｘとすると、ｄ＝ｘ−Ｘ１、ｄ／ｔ＝（ｘ−Ｘ
１）／Ｔ、のようにして、ｄ、ｄ／ｔを算出する。ここ
で、Ｔはｄ／ｔを算出するための単位時間であり、既定
もしくは利用者が設定した定数である。前述のように生
体情報検出部１が電圧あるいは電流として計測値１１０
を出力する場合は、制御部２においてＡ／Ｄ変換を行
い、変換後の値を用いてｄ、ｄ／ｔを算出する。刺激計
測値４００、ここではｓと、ｄ、ｄ／ｔから、刺激提示
制御関数ｆ１（ｄ，ｓ）、ｆ２（ｄ／ｔ，ｓ）、ｆ３
（ｄ，ｄ／ｔ，ｓ）等により、刺激提示制御信号２００
を算出し出力する。刺激提示制御関数ｆ１（ｄ，ｓ）、
ｆ２（ｄ／ｔ，ｓ）、ｆ３（ｄ，ｄ／ｔ，ｓ）は、生体
状態調節装置が目的とする状態と、生体情報検出部１が
検出する生体情報１００と、刺激提示部３が提示する感
覚刺激３００の種類とから定められるものであり、既定
もしくは利用者によって設定される。

【００１６】本発明の生体状態調節装置について、さら
に具体的に説明する。本発明の生体状態調節装置は、従
来のバイオフィードバック装置の利用場面に適用可能で
あり、なかでも心身症の治療、自律訓練法の支援、スト
レス解消、リラクゼーション等、心身の弛緩を目的とす
る場合に適している。そこで、心身の弛緩を目的とした
生体状態調節装置で、生体情報として体温を用いる例に
ついて説明する。体温を用いる生体状態調節装置では、
末梢の体温あるいは体表温が生体情報１００となる。ま
た、心身のリラックスによって現れる末梢体温の上昇
は、主に末梢血管の拡張による末梢血流量の増加による
ものであることから、指尖脈波等、末梢血流を反映する
指標も生体情報１００として用いることができる。

【００１７】生体情報検出部１は、温度センサ及び増幅
器により体温を電気的信号として、あるいはサーモグラ
フィ装置により体温を画像情報等として、あるいは、末
梢循環センサ及び増幅器により体温変化の主要因である
末梢血流を電気的信号として検出する。

【００１８】生体情報１００を電気的信号として検出し
た場合は、温度に対応する電圧値あるいは電圧をＡ／Ｄ
変換して得た離散値を計測値１１０として出力する。生
体情報１００を画像情報として検出した場合は、注目す
る生体の部位の温度を算出し、温度に対応する電圧値あ
るいは電圧をＡ／Ｄ変換して得た離散値を計測値１１０
として出力する。

【００１９】刺激計測部４は、前記感覚刺激３００に対
応するセンサ、この例では、熱電対もしくは白金測温抵
抗体等の温度センサあるいは放射温度計等によって、提
示刺激３１０すなわち生体に提示される温熱刺激の強度
もしくは量を計測し、刺激計測値４００を出力する。温
度センサを用いる場合は、刺激提示部３の生体と接触す
る部分の温度を計測する。放射温度計を用いる場合は、
温熱刺激の発生源と生体との距離に等しい位置に放射温
度計を置くなど、実際に生体に提示される温熱刺激の強
度及び量と等しくなるようにして、発生源から放射され
る熱量を計測する。これらのセンサの出力信号もしくは
出力信号を増幅、Ａ／Ｄ変換したものが刺激計測値４０
０となる。

【００２０】制御部２は、前記の計測値１１０及び刺激
計測値４００を入力信号とする。刺激計測値４００は、
例えば、刺激強度ｓである。計測値１１０がアナログ信
号の場合は、制御部２に入力後、Ａ／Ｄ変換を行う。デ
ィジタル値となった計測値１１０について、まず、既定
もしくは利用者が設定した設定値Ｘ１との差ｄ、あるい
はｄの時間的変化ｄ／ｔを算出する。あるいは、ｄ、ｄ
／ｔの両方を算出する。例えば、ｄ＝ｘ−Ｘ１、ｄ／ｔ
＝（ｘ−Ｘ１）／Ｔである。ただし、ｘは計測値１１
０、Ｘ１は既定もしくは利用者が設定した設定値、Ｔは
単位時間である。このｄもしくはｄ／ｔ、あるいは両方
と、ｓを用い、既定もしくは利用者によって設定された
刺激提示制御関数ｆ１（ｄ，ｓ）、ｆ２（ｄ／ｔ，
ｓ）、ｆ３（ｄ，ｄ／ｔ，ｓ）等により、刺激提示制御
信号２００を算出し出力する。刺激提示制御関数ｆ１
（ｄ，ｓ）、ｆ２（ｄ／ｔ，ｓ）、ｆ３（ｄ，ｄ／ｔ，
ｓ）は、生体状態調節装置が目的とする状態と、生態情
報検出部１が検出する生態情報１００と、刺激提示部３
が提示する感覚刺激３００とから定められるものであ
る。このために必要なルールを以下に説明する。

【００２１】心身の弛緩を目的として末梢の体温を指標
とするとき、利用者は末梢の体温が上昇する感覚を目標
とすることになる。すなわち、生体の状態変化は温熱感
として利用者に知覚される。よって、利用者に提示され
る刺激は温熱刺激となる。さらに、本発明の生体状態調
節装置は、知覚される温熱感が外的刺激によるものでは
なく、生体の状態変化であるように感じさせることが特
徴である。この特徴を満たすためには、 （１）温熱刺激による温度変化を、温度変化に関する知
覚閾値以下に抑えつつ、温熱刺激を提示する。 （２）末梢指標を計測している場合では、温度及び温度
変化に関する知覚閾値付近の温熱刺激を末梢での脈拍に
同期して提示する。のような方法がある。

【００２２】（１）の場合、まず温熱刺激の強度に関し
て、ｓ＝（ｄＱ／ｄｔ）＜Ｔｈｑのようなルールがおか
れる。ここで、ｓは温熱刺激の強度、ｄＱ／ｄｔは時間
あたりの温度変化である。Ｔｈｑは温度の時間変化に関
する知覚閾値であり、「感覚＋知覚ハンドブック」（和
田他編集：誠信書房刊、１９８５、７９３ページ）によ
れば、温覚の場合、毎秒０．００１度から２度である。
さらにこのとき、温熱感覚の順応時間を考慮する必要が
あり、計測値すなわち体温の値が順応時間の長い３０度
以下及び３５度以上（前出「感覚＋知覚ハンドブック」
８０１ページ、図７・５・１７による）では、順応時間
を経た後に温熱刺激の強度を変化させるようにする。他
の生体情報及び他の感覚刺激もしくは情報を提示する場
合では、ｓ＝（ｄＱ／ｄｔ）＜Ｔｈｑを一般化した、Ｉ
＝（ｄＰ／ｄｔ）＜Ｔｈのようなルールを用いればよ
い。ここで、Ｉは感覚刺激の強度、ｄＰ／ｄｔは感覚刺
激の強度の時間変化値、Ｔｈは感覚刺激の強度に関する
知覚閾値である。

【００２３】制御部２は、以上のようなルールを記述し
た刺激提示制御関数ｙ＝ｆ１（ｄ，ｓ）、ｙ＝ｆ２（ｄ
／ｔ，ｓ）、ｙ＝ｆ３（ｄ，ｄ／ｔ，ｓ）によって刺激
提示制御信号２００を算出し出力する。刺激提示制御信
号２００すなわちｙは、刺激提示部３が提示する温熱刺
激のオン／オフもしくは強度を抑制するものであり、例
えば刺激提示部３に電熱ヒータを用いる場合、刺激提示
制御信号２００すなわちｙは、供給する電圧・電流・電
力もしくはオン／オフ信号となる。あるいは、刺激提示
部３がサーモスタット等の温度調節機構を有するもので
あるとき、刺激提示制御信号２００すなわちｙは、サー
モスタットの上限温度を決定する信号となる。

【００２４】（２）の場合、計測値としては指尖脈波等
の末梢循環を表す指標を用いる。このとき計測値は、心
拍に応じた周期的信号となる。制御部２は、例えば計測
値１１０の時間変化から心拍出に相当する血管拡張時点
を検出し、血管拡張時点に前述の温度知覚閾値付近の強
度を持つ温熱刺激を提示させる刺激提示信号２００を出
力する。計測値１１０の時系列データをＸｉとすると、
その時間変化はｄＸ／ｄｔ＝（Ｘｉ−Ｘｉ−ｍ）／ｍｔ
で表せる。ただしｔはサンプリング時間、ｍは１以上の
整数である。ある時刻の入力データＸｉが血管拡張時点
に相当するか否かは、ｄＸ／ｄｔが正かつ、既定もしく
は利用者が設定した値ａ以上であるかどうかで判断する
ことができる。よって、ｄＸ／ｄｔ＞ａとなった時点
で、ｓ＜Ｔｈｑを満たす温熱刺激を提示させる刺激提示
制御信号２００を刺激提示部３に出力し、そうでない場
合は、温熱刺激の提示を停止させる刺激提示制御信号２
００を刺激提示部３に出力することにより、末梢での脈
拍に同期した温熱刺激の提示が可能になる。

【００２５】刺激提示部３は、刺激提示制御信号２００
に従い、既定もしくは利用者が設定した提示関数ｚ＝ｇ
（ｙ）に基づいて温熱刺激を提示する。ここでｙは前記
制御部２が出力する刺激提示制御信号２００であり、ｚ
は、例えば刺激強度である。例えば刺激提示部３に電熱
ヒータを用いる場合、刺激提示制御信号２００すなわち
ｙは、刺激提示部３に供給される電力あるいはオン／オ
フ信号である。このとき提示関数ｚ＝ｇ（ｙ）は電熱ヒ
ータの出力特性、すなわち電力と発熱量の関係等に相当
し、ｚは提示される熱量となる。あるいは、刺激提示部
３にサーモスタット等の温度調節機構を有する電熱ヒー
タを用いるとき、刺激提示制御信号２００すなわちｙ
は、サーモスタットの上限温度を決定する信号となり、
刺激提示部３は、常に上限温度以下の温熱刺激を提示す
ることになる。

【００２６】実際には、日本電気三栄（株）製体温ピッ
クアップ４５２６４及び生体電気用増幅ユニット１２３
５Ａ等の温度センサ及び増幅器を用いることにより、体
温を電気的信号として検出する生体情報検出部１を実現
できる。あるいは日本電気三栄（株）製サーモトレーサ
６Ｔ６７等のサーモグラフィ装置により体温を画像情報
等として検出する生体情報検出部１を実現できる。ある
いは、日本電気三栄（株）製脈拍ピックアップ４５２６
１及び生体電気用増幅ユニット１２５３Ａ等の末梢循環
センサ及び増幅器により体温変化の主要因である末梢血
管の拡張及び収縮を電気的信号として検出する生体情報
検出部１を実現できる。さらに、カノープス（株）製Ａ
ＤＸＭ−９８Ａ等のＡ／Ｄコンバータを用いて電気的信
号をＡ／Ｄ変換することにより、離散値として計測値１
１０を出力する生体情報検出部１を実現できる。

【００２７】制御部２は、日本電気（株）製ＰＣ−９８
００シリーズ等のパーソナルコンピュータの外部バス、
ＲＳ−２３２Ｃ、ＧＰ−ＩＢ等のインタフェースを介し
て計測値１１０を取り込み、前述のルール及び刺激提示
制御関数をプログラムとして動作させることにより刺激
提示制御信号を算出し、外部バス、ＲＳ−２３２Ｃ、Ｇ
Ｐ−ＩＢ等のインタフェースを介して出力させることに
より、実現できる。刺激提示制御信号を電圧もしくはオ
ン／オフ信号として出力する場合は、（株）アイ・オー
・データ機器製ＰＩＯ−９０３５等のＤ／Ａコンバータ
を介することにより、例えば刺激強度に応じた電圧出力
が実現できる。また、電圧等の電気的信号が計測値１１
０となる場合、カノープス（株）製ＡＤＸＭ−９８Ａ等
のＡ／Ｄコンバータを用いてＡ／Ｄ変換を行うことによ
り、計測値１１０を離散値として得ることができる。

【００２８】刺激提示部３は、ニクロム線ヒータ、セラ
ミックヒータ、遠赤外ランプ等を用いることにより、温
熱刺激の提示を実現することができ、刺激提示制御信号
２００が刺激強度に応じた電圧もしくはオン／オフ信号
として与えられる場合であれば、これらの熱源に接続す
ることにより、実現することができる。刺激提示制御信
号２００が熱源の入力規格と異なる場合は、刺激提示制
御信号２００をＶＣＡ（電圧制御型アンプ）の制御電圧
として用い、増幅出力を熱源に供給する等により、刺激
提示部３を実現することができる。刺激提示制御信号２
００が離散値である場合には、（株）アイ・オー・デー
タ機器製ＰＩＯ−９０３５等のＤ／Ａコンバータを介す
ることにより、刺激強度に応じた電圧もしくはオン／オ
フ信号に変換することができ、同様にして熱源への電力
供給が可能になる。

【００２９】刺激計測部４は、前記感覚刺激３００に対
応するセンサ、この例では、銅コンスタンタン熱電対等
の熱電対、あるいは白金測温抵抗体と、（株）インタフ
ェース製ＡＺＩ−４０３等の熱電対インタフェース、あ
るいは（株）インタフェース製ＡＺＩ−４０７等の測温
抵抗体インタフェース、等の計測インタフェースを用い
ることにより、あるいはミクロン社製Ｍ９０シリーズ等
の赤外放射温度計等の温度センサにより、実現すること
ができる。

【００３０】別の具体例として、リラックスを目的と
し、筋電位を用いる場合について説明する。リラックス
すると筋肉が弛緩し、筋肉の発するインパルスが減少す
る。これは、筋電図において、インパルスの頻度の減少
として現れる。また、積分装置を介した筋電位積分値で
は、値の減少として現れる。利用者の感覚としては、身
体の弛緩及び弛緩による重感として知覚される。よっ
て、本発明の生体状態調節装置は、筋電インパルスもし
くは筋電位積分値を検出し、身体の弛緩もしくは重感と
してフィードバックすることになる。

【００３１】生体情報検出部１は、生体情報１００とし
て筋電位を検出し、電圧等の電気的信号を計測値１１０
として、もしくは増幅及びＡ／Ｄ変換後の離散値を計測
値１１０として出力する。あるいは、単位時間あたりの
インパルス数、インパルス頻度等を計測値１１０として
出力する。あるいは、身体の弛緩に伴う現象として、身
体形状の変化、もしくは椅子の肘掛けにかかる圧力の変
化等を生体情報１００として検出し、測定部位の身体形
状を表す座標の組もしくは身体を支持する器具にかかる
圧力を増幅及びＡ／Ｄ変換した値等を計測値１１０とし
て出力する。

【００３２】刺激提示部３は、この例では、部分可動型
の身体支持機器である。可動要素には、肘掛けの高さや
傾き、背もたれの傾き、座部の高さや傾き、下腿支持部
分の高さや傾き、足台の高さや傾きなどがある。これら
の可動要素のうち、利用目的及び形態に適した要素につ
いて、後述の刺激提示制御信号２００に従って動作させ
ることにより、感覚刺激３００を提示する。

【００３３】刺激計測部４は、前記感覚刺激３００に対
応するセンサ、この例では、ポテンシオメータあるいは
エンコーダ等のセンサを用い、身体支持機器の可動要素
について、動作及び位置等の提示刺激３１０を検出す
る。ポテンシオメータを用いる場合は、抵抗値を電圧に
変換して増幅、Ａ／Ｄ変換したものが刺激計測値４００
となる。エンコーダを用いる場合は、エンコーダカウン
タを介して刺激計測値４００を得る。

【００３４】制御部２は、前記の計測値１１０を入力信
号とする。計測値１１０が電圧等アナログ信号の場合
は、制御部２に入力後、Ａ／Ｄ変換を行う。離散値とな
った計測値１１０について、体温を用いる前述の例と同
様、既定もしくは利用者が設定した設定値との差ｄ、ｄ
の時間的変化ｄ／ｔを算出する。あるいは、ｄ、ｄ／ｔ
の両方を算出する。例えば、ｄ＝ｘ−Ｘ１、ｄ／ｔ＝
（ｘ−Ｘ１）／Ｔのように算出する。ただし、ｘは計測
値１１０であり、筋電インパルス密度、筋電位積分値、
肘掛けにかかる圧力値等である。Ｘ１は設定値、Ｔは単
位時間である。このｄもしくはｄ／ｔ、あるいはこれら
両方を用い、既定もしくは利用者によって設定された刺
激提示制御関数ｆ１（ｄ）、ｆ２（ｄ／ｔ）、ｆ３
（ｄ，ｄ／ｔ）等により、刺激提示制御信号２００を算
出し出力する。刺激提示制御関数ｆ１（ｄ）、ｆ２（ｄ
／ｔ）、ｆ３（ｄ，ｄ／ｔ）は、生体状態調節装置が目
的とする状態と、生体情報検出部１が検出する生体情報
１００と、刺激提示部３が提示する感覚刺激３００とか
ら定められるものである。このために必要なルールを以
下に説明する。

【００３５】筋電位を用いる場合、生体の状態変化は重
感もしくは弛緩として利用者に知覚される。これらの感
覚は、筋肉が弛緩したことが筋肉組織中の筋紡垂で受容
され、大脳に伝達されることによって生じる。このよう
な感覚を生じさせるには、筋肉を相対的に弛緩させるよ
う、身体を支持する位置あるいは傾き等を変えればよ
い。ただし、本発明の生体状態調節装置は、知覚される
身体の弛緩もしくは重感が外的刺激によるものではな
く、生体の状態変化であるように感じさせることが特徴
である。この特徴を満たすためには、位置の変化の変化
を知覚閾値以下に抑えることが必要となる。例えば、椅
子型の利用者支持器具を用い、肘掛け部分を図２の
（ａ）から（ｂ）のように動かすことによって、相対的
に筋肉を弛緩させることができる。前出「感覚＋知覚ハ
ンドブック」７９６ページ表７・５・２によれば、肘間
接の刺激閾は角速度にして毎秒０．３０度から０．３５
度なので、このときの肘掛けの運動の角速度を前述の閾
値以下にする。これにより、生体の状態変化によって重
感が生じたように知覚させることが可能となる。

【００３６】実際には、日本電気三栄（株）製ディスポ
ーザブル電極４５３５２及び生体電気用増幅ユニット１
２５３Ａ等のセンサ及び増幅器を用いることにより、筋
電位を検出する生体情報検出部１を実現できる。あるい
は、日本電気三栄（株）製９Ｅ０１−Ｌ４１及びシグナ
ルコンディショナーＡＳ１２０１等の圧力センサ及び増
幅器を用いることにより、肘掛けにかかる荷重もしくは
圧力を検出する生体情報検出部１を実現できる。あるい
は、ＶＰＬ社製データグローブ等に用いられている光フ
ァイバーセンサ、もしくはＶｉｒｔｕａｌ Ｔｅｃｈｎ
ｏｌｏｇｉｅｓ社製サイバーグローブに用いられている
電気抵抗値の変化を利用したセンサを用いることによ
り、手首や肘の関節まわりの形状を検出する生体情報検
出部１を実現できる。さらに、カノープス（社）製ＡＤ
ＸＭ−９８Ａ等のＡ／Ｄコンバータを用いて電気的信号
をＡ／Ｄ変換することにより、離散値として計測値１１
０を出力することが可能になる。

【００３７】制御部２は、日本電気（株）製ＰＣ−９８
００シリーズ等のパーソナルコンピュータの外部バス、
ＲＳ−２３２Ｃ、ＧＰ−ＩＢ等のインタフェースを介し
て計測値１１０を取り込み、前述のルール及び刺激提示
制御関数をプログラムとして動作させることにより刺激
提示制御信号を算出し、外部バス、ＲＳ−２３２Ｃ、Ｂ
Ｐ−ＩＢ等のインタフェースを介して出力させることに
より、実現できる。刺激提示制御信号を電圧もしくはオ
ン／オフ信号として出力する場合は、（株）アイ・オー
・データ機器製ＰＩＯ−９０３５等のＤ／Ａコンバータ
を介することにより、例えば刺激強度に応じた電圧出力
が実現できる。あるいは、刺激提示部３として椅子型の
利用者支持器具を用い、肘掛けの位置及び角度等をサー
ボモータによって制御する場合には、（株）インタフェ
ース製ＡＺＩ−７１０１等のサーボモータコントローラ
を介することにより、位置及び角度を制御することがで
きる。また、電圧等の電気的信号が計測値１１０となる
場合は、カノープス（株）製ＡＤＸＭ−９８Ａ等のＡ／
Ｄコンバータを用いてＡ／Ｄ変換を行うことにより、計
測値１１０を離散値として得ることができる。

【００３８】刺激提示部３は、椅子型の利用者支持器具
であれば、肘掛けの位置及び角度、背もたれの位置及び
角度、頭部支持部の位置及び角度、足台の位置及び角度
等について、サーボモータ、ステッピングモータ、ある
いは油圧式の駆動系を組み込み、駆動系の制御を前述の
刺激提示制御信号２００で行うことにより、実現でき
る。

【００３９】刺激計測部４は、前記感覚刺激３００に対
応するセンサ、この例では、ポテンシオメータあるいは
エンコーダ等のセンサを用い、身体支持機器の可動要素
について、動作及び位置等の提示刺激３１０を検出す
る。ポテンシオメータを用いる場合は、抵抗値を電圧に
変換後、日本電気三栄（株）製シグナルコンディショナ
ーＡＳ−１２０１及び（株）カノープス製ＡＤＸＭ−９
８Ａ等のＡ／Ｄコンバータにより増幅及びＡ／Ｄ変換す
ることにより、刺激計測値４００を得ることができる。
もちろん、Ａ／Ｄ変換は前述のように刺激部２で行って
も良い。エンコーダを用いる場合は、（株）インタフェ
ース製ＡＺＩ−６２０１等のエンコーダカウンタを用い
ることにより刺激計測値４００を得ることができる。

【００４０】以上により、本発明の生体状態調節装置を
実現することができる。

【００４１】

【発明の効果】本発明の生体状態調節装置を用いること
により、目的とする生体の状態もしくは状態の変化を、
受容する感覚に直接フィードバックすることができる。
これにより、目的とする状態あるいは目的とする状態へ
の変化が自発的なものであると知覚もしくは認識させつ
つ、生体の状態を調節することが可能となる。

【００４２】以上により、従来のフィードバック装置も
しくは方式における問題点、すなわち、フィードバック
情報が目的とする状態への変化を妨害する点を解決する
ことができ、自律訓練法の支援やストレス解消、リラク
ゼーション等に適した生体状態調節装置を実現すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の基本構成を示す図である。

【図２】本発明の生体状態調節装置の筋電位を利用する
例において、筋肉を相対的に弛緩させる場合の刺激提示
部３の動作を示す図である。

【符号の説明】

１ 生体情報検出部 ２ 制御部 ３ 刺激提示部 ４ 刺激計測部 １００ 生体情報 １１０ 計測値 ２００ 刺激提示制御信号 ３００ 感覚刺激 ３１０ 提示刺激 ４００ 刺激計測値

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】生体情報を計測し、フィードバックするこ
   とにより生体の状態を調節する生体状態調節装置におい
   て、 生体情報を検出し計測値を出力する生体情報検出部と、 感覚刺激を提示する刺激提示部と、 前記感覚刺激の強度もしくは量を計測し、刺激計測値を
   出力する刺激計測部と、 前記感覚刺激により惹起あるいは誘発された感覚が、生
   体の自発的な状態変化によるものであると知覚もしくは
   認識させるよう、前記計測値もしくはその変化と、前記
   刺激計測値とから刺激提示制御信号を算出し前記刺激提
   示部に出力する制御部とを有することを特徴とする生体
   状態調節装置。