JPH07311622A - 脳波によるシステム制御装置 - Google Patents

脳波によるシステム制御装置

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JPH07311622A
JPH07311622A JP6102475A JP10247594A JPH07311622A JP H07311622 A JPH07311622 A JP H07311622A JP 6102475 A JP6102475 A JP 6102475A JP 10247594 A JP10247594 A JP 10247594A JP H07311622 A JPH07311622 A JP H07311622A
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JP
Japan
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electroencephalogram
human
system control
predetermined
circuit
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JP6102475A
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Kiyoshi Arai
清 新井
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NIPPON SYST HOUSE KK
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NIPPON SYST HOUSE KK
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 脳波の波形の相関情報をもとに所定機器の制
御を行なう。 【構成】 接触型センサーS1あるいは非接触型センサ
ーS2にて検知された人間1,2の脳波は、フィルタ4
〜7にて各周波数帯域の信号に弁別され、信号処理・演
算回路15にて所定の処理が行なわれ、人間1,2の生
理的、精神的状態を判断する。そして、この信号処理・
演算回路15での処理結果は、送信端回路16にて、被
制御系30を構成する機器D1〜Dnを制御するための信
号に変換され、変換後の信号は、無線回路20あるいは
有線回路23を介して、受信端回路25に送信される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、脳波の有する特性を利
用した脳波によるシステム制御装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】人間の脳は、微弱ではあるがα波,β
波,θ波,δ波と呼ばれる電磁波を出しており、これら
個々の電磁波の特性も、従来よりよく知られている。ま
た、人間の脳波は、病気の診断や治療等、多くの医学的
な場面で用いられている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例は、医学という限られた分野における脳波の一面的
な利用であり、脳波の特性を多角的に利用して所望の機
器の制御を自在に行なう、という状況には至っていない
のが現状である。本発明は、上記の課題に鑑みてなされ
たもので、その目的とするところは、脳波を正確に受
信、弁別し、各波形の相関情報をもとに所定機器の制御
を行なう脳波によるシステム制御装置を提供することで
ある。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1に記載の発明は、人間の脳波を検出する手
段と、前記検出後の脳波に含まれる所定特性を弁別する
弁別手段と、前記弁別結果をもとに、前記人間の活性状
態を把握する手段と、前記活性状態及びあらかじめ設定
したプログラムに基づいて所定機器の制御情報を生成す
る手段とを備え、前記制御情報に従って前記所定機器の
制御を行なう。
【0005】以上の構成において、人間の生理状態や活
性状態に応じて動作する制御システムを構築し、人間が
望む快適な環境を、その人間の生活リズムに合致させて
作り出すよう機能する。
【0006】
【実施例】以下、添付図面を参照して、本発明に係る好
適な実施例を詳細に説明する。 〈装置全体の説明〉図1は、本発明の実施例に係るシス
テム制御装置全体の構成を示すブロック図である。同図
に示すシステム制御装置は、人間1、あるいは人間2か
らの脳波を正確に受信、弁別し、各波形の相関情報をも
とに所定の被制御系30の制御を行なう装置である。
【0007】図1において、人間1の頭部には、後述す
る高感度の接触型センサーS1が取り付けられており、
また、人間2の頭部近傍には、後述する非接触型センサ
ーS2が設けられている。そして、人間1,2それぞれ
からの脳波は、切替スイッチ3を介して、フィルタ4〜
7に入力される。これらのフィルタの内、フィルタ4は
β波(13Hz〜30Hz)の周波数帯域の脳波を弁別
し、同様にフィルタ5はα波(8Hz〜13Hz)、フ
ィルタ6はθ波(3Hz〜6Hz)、そして、フィルタ
7はδ波(1Hz〜3Hz)の周波数帯域の弁別を行な
う。
【0008】フィルタ4〜7からの出力は、それぞれ高
感度のリニアアンプ8〜11に入力され、これらのアン
プは、上記の微弱な電磁波であるα波,β波,θ波,δ
波に対して所定のパワー増幅を施す。そして、増幅後の
信号に対しては、次段の信号処理・演算回路15にて、
所定の処理、例えば、脳波信号の平均パワーの演算や、
あらかじめ設定された脳波パターンとの比較処理等が行
なわれ、信号処理・演算回路15は、さらに、その結果
に応じて、人間1,2の生理的、精神的状態を判断す
る。
【0009】なお、信号処理・演算回路15は、通常の
時間経過を計時する不図示の計時部、及び被制御系30
を構成する機器D1〜Dnを任意の時間に制御するための
時刻を入力する不図示の時刻入力部を備えている。信号
処理・演算回路15での処理結果は、送信端回路16に
て、被制御系30を構成する機器D1〜Dnを制御するた
めの信号に変換される。この変換後の信号は、本システ
ム制御装置が無線方式をとる場合には、切替スイッチ2
1の端子a‐無線回路20‐切替スイッチ22の端子a
´を介して、受信端回路25に送られ、また、本装置が
有線方式をとる場合には、切替スイッチ21の端子b‐
有線回路23‐切替スイッチ22の端子b´を介して、
受信端回路25に送信される。
【0010】上述の人間1,2の生理的、精神的状態
は、例えば、朝、目覚めたとき及び夜の睡眠時に対応さ
せることができ、本実施例に係るシステム制御装置で
は、朝の目覚め時にα波,β波の特性を用い、また、夜
の睡眠時にθ波,δ波の特性を用いて、被制御系30を
構成する所定の室内装置や設備を動作させる。そこで、
以下、接触型センサーS1、非接触型センサーS2の具
体例、被制御系30を構成する装置、及び上記システム
制御装置の適用例について詳細に説明する。 〈センサーの説明〉最初に、接触型センサーS1、非接
触型センサーS2について説明する。
【0011】人体より発生する電磁波の磁束密度は、一
般的には、5×10のマイナス11乗[T](Tはテス
ラ:磁束密度単位)程度であり、この電磁波を測定する
ため、接触型センサーS1、非接触型センサーS2は、
10のマイナス12乗[T]、すなわち、μガウス(1
ガウス=10のマイナス6乗[T])オーダーの感度を
有する。
【0012】接触型センサーS1としては、例えば、ヘ
アバンド式のIBVA(イーバ)測定器を構成する磁気
センサーがあり、また、非接触型センサーS2として
は、例えば、ジョセフソン効果を巧みに利用した超伝導
体リングとの組み合わせにて、高感度、高安定度、高S
/N比で生態磁気を測定するSQUID(スクイド)磁
力計がある。この磁力計は、10のマイナス13乗〜1
0のマイナス14乗[T]程度の磁力を非接触で測定可
能である。
【0013】なお、このSQUID磁力計での測定で
は、地磁気等、外界の磁気の影響を受けない場所、例え
ば、磁気シールドルームでの測定が不可欠である。 〈被制御系、及びシステム制御装置の適用例の説明〉次
に、本実施例に係るシステム制御装置を、種々の装置、
設備の制御に資する場合について、具体的に説明する。
【0014】本実施例における被制御系30を構成する
機器D1〜Dnを室内装置や設備に対応させると、上述の
ように、朝の目覚め時におけるα波,β波の特性を用い
て、必要な室内装置や設備、例えば、照明の制御、可動
式ベッドの駆動、空調やオーディオシステム、テレビの
稼働、雨戸(シャッター)の開扉等の機能を、図1に示
す信号処理・演算回路15にあらかじめ設定したプログ
ラムに基づいて動作させることができる。
【0015】また、夜の睡眠時におけるθ波,δ波の特
性を用いて、上記各装置や設備の諸機能を自動的に、必
要に応じてオン状態あるいはオフ状態に制御することが
できる。そこで、上記制御の具体例として、可動式ベッ
ド(自動リクライニングベッド)の制御について説明す
る。
【0016】図2,図3は、本実施例に係るシステム制
御装置の適用例である、可動式ベッドの構成を示す図で
ある。図2は、可動式ベッド41の可動部41aを起き
上がらせる制御を行なっている場合を示し、この状態に
て、人間45の上半身部分をベッド上に起き上がらせる
ことができる。また、図3は、逆に可動式ベッド41の
可動部41aを水平状態に戻す制御に対応する図であ
り、これにより、人間45をベッド上に寝せることが可
能となる。なお、可動部41aの駆動は、ベッド内に設
けられた不図示のモータにて行なう。
【0017】また、図2,図3において、符号42は脳
波検出枕であり、図4にその詳細構成を示す。すなわ
ち、図4において、枕本体42には、図1に示す非接触
型の磁気センサーS2を小型化したセンサー43が埋め
込まれており、このセンサーにて枕上の人間頭部(不図
示)から発せられる電磁波を検出する。この検出結果
は、図1のフィルタ、アンプ、信号処理・演算回路の機
能を合わせ持つ信号処理部44にて処理される。そし
て、信号処理部44は、そこでの処理結果を電気信号と
して出力し、その信号は、可動式ベッド41の可動部4
1aを構成する不図示のモータ制御のために使用され
る。
【0018】なお、ここでの、信号処理部44から可動
式ベッド41への出力信号の送出形態は、有線方式、無
線方式を問わない。上述の信号処理部44には、通常の
自然時間の経過、つまり、朝、昼、夜の時間経過の繰り
返しを監視する機能に加えて、可動式ベッド41を使用
する人間、あるいは、当該ベッドが病院に設置されてい
る場合、入院患者の治療にあたる医師や看護婦が、その
目的に応じて設定した時間帯や時刻を管理するプログラ
ムが格納されている。
【0019】その結果、朝、目覚めたときには、目覚め
時のα波,β波の特性と、所定の自然時間あるいは設定
された時刻とにより、人間45(病院内であれば、患
者)にとって快適な位置まで可動式ベッド41の可動部
41aを起き上がらせることができる。また、夜間の場
合、θ波,δ波の特性と、上記の自然時間あるいはプロ
グラムされた設定時刻とにより、可動部41aを元の位
置にまで戻したり、あるいは人間45にとって快適な位
置まで下げるよう機能させることができる。
【0020】さらに、昼夜を問わず、信号処理部44
は、人間45の脳波を監視しているので、例えば、その
脳波の検知結果から、昼間にもかかわらず人間45が眠
ってしまったと判断された場合にも、その人間にとって
快適な位置まで可動式ベッド41の角度を変えるよう制
御する。以上説明したように、本実施例によれば、人間
の脳波の特性に基づいて種々の機器を制御することで、
その人間の生理状態や活性状態に応じて動作する制御シ
ステムを容易に構築でき、人間が望む快適な環境を、そ
の人間の生活リズムに合わせて作り出すことができる。
【0021】なお、本発明は、上記の実施例に限定され
るものではなく、その主旨を逸脱しない範囲において種
々変形が可能である。例えば、上記実施例では、図1に
示すシステム制御装置において、人間から得られた脳波
を処理した情報が、人間1,2側から被制御系30側へ
一方向に流れているが、このシステム制御装置を病院内
に設置した場合を想定して、以下のような制御を行なう
ようにしてもよい。
【0022】すなわち、被制御系30を構成する機器と
して、モニター装置と遠隔制御装置を設け、さらに、無
線回路20あるいは有線回路23を双方向通信が可能な
構成にして、脳波の活性化状態を含む患者の状態をこの
モニター装置にて、常にナースセンターでモニターでき
るようにするとともに、その状態に応じて、遠隔制御装
置を操作してナースセンターから直接、患者の使用する
ベッドの角度や病室の温度、湿度等を調整できるように
してもよい。
【0023】これにより、医師や看護婦が、患者が睡眠
中かあるいは眠れない状態にあるのかを容易に把握する
ことができ、その判断結果を基づく患者の動静モニター
システムを構築できる。また、図2,図3に示すシステ
ム制御装置の被制御系30を構成する可動式ベッドにお
いて、さらに、信号処理部44での処理結果とは排他的
に動作するスイッチ等を設け、そのスイッチ操作によ
り、あらかじめ設定したプログラムによる制御よりも、
人間45の意思を優先的に可動式ベッドの制御に反映さ
せることができるようにしてもよい。
【0024】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
受信し、弁別した脳波の波形の相関情報をもとに、所望
の機器を所望の状態に制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係るシステム制御装置全体の
構成を示すブロック図である。
【図2】実施例に係る被制御系30の具体例としての可
動式ベッドの一制御例を示す図である。
【図3】実施例に係る被制御系30の具体例としての可
動式ベッドの他の制御例を示す図である。
【図4】実施例に係る脳波検出枕の詳細構成を示す図で
ある。
【符号の説明】
1,2 人間 3 切替スイッチ 4〜7 フィルタ 8〜11 アンプ 15 信号処理・演算回路 16 送信端回路 20 無線回路 23 有線回路 25 受信端回路 30 被制御系

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 人間の脳波を検出する手段と、 前記検出後の脳波に含まれる所定特性を弁別する弁別手
    段と、 前記弁別結果をもとに、前記人間の活性状態を把握する
    手段と、 前記活性状態及びあらかじめ設定したプログラムに基づ
    いて所定機器の制御情報を生成する手段とを備え、 前記制御情報に従って前記所定機器の制御を行なうこと
    を特徴とする脳波によるシステム制御装置。
  2. 【請求項2】 前記弁別手段は、脳波の周波数に基づい
    て前記所定特性の弁別を行なうことを特徴とする請求項
    1に記載の脳波によるシステム制御装置。
  3. 【請求項3】 前記所定特性は、脳波の昼夜の別による
    特性であることを特徴とする請求項1に記載の脳波によ
    るシステム制御装置。
  4. 【請求項4】 前記制御情報は、自然な時間経過あるい
    はあらかじめ設定した時間要素を加味して、前記所定機
    器が前記人間に最適環境を呈するよう該所定機器を制御
    する情報であることを特徴とする請求項1に記載の脳波
    によるシステム制御装置。
  5. 【請求項5】 さらに、前記人間が前記制御情報を無視
    して前記所定機器を操作できる手段を備えることを特徴
    とする請求項1に記載の脳波によるシステム制御装置。
  6. 【請求項6】 さらに、無線による情報伝送手段を備
    え、前記制御情報は、該情報伝送手段にて前記所定機器
    に送られることを特徴とする請求項1に記載の脳波によ
    るシステム制御装置。
  7. 【請求項7】 さらに、有線による情報伝送手段を備
    え、前記制御情報は、該情報伝送手段にて前記所定機器
    に送られることを特徴とする請求項1に記載の脳波によ
    るシステム制御装置。
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Effective date: 19961001