JPH08196638A - 最適脳波刺激器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 好ビートの選択、設定を容易に行う。 【構成】 電極、フィルタを経た脳波電流はアンプで増
幅される。この信号はレベル表示器での目視又は最大レ
ベル探索手段で最大レベルが探索される。周波数掃引回
路で適当な範囲の周波数レベルを連続的に変化させる。
最大レベル探索手段を備える時、順次探索する毎に周波
数レベルを最適周波数レジスタに記憶する。可変周波数
発振器は周波数掃引回路又は最適周波数レジスタに記憶
している周波数レベルに対応した周波数により発振す
る。周波数掃引回路の周波数レベルで可変周波数発振器
の周波数が変化するとき、固定周波数発振器の信号との
差でビートが知覚される。好ビートの知覚で脳波信号が
最大レベルになり、最適周波数時の周波数レベルが得ら
れ、この時周波数掃引回路の周波数レベルを最適周波数
レジスタに記憶する。これにより最適周波数でビートを
知覚する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、脳波特にα波を聴覚を
介して知覚せしめ、脳の活性化を効果的に行わしめる場
合に、個人にとって好ましい脳波特にα波の周波数を、
容易に捕捉、認識、保持し、印加する最適脳波刺激器に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ビート周波数による脳波活性化の
ための器具が実用化され、例えば特公平２−２２７６４
号公報記載のものがある。これは、約４乃至１６ヘルツ
の周波数差を持つ二つの低周波電気信号を発生する発振
器及びそれら可聴域低周波電気信号を前記周波数差を有
するビート音を含む可聴音に変換する音響発生手段から
なるものである。このビート周波数の設定は操作者が自
ら手動ノブ（スイッチ）で操作し、低周波電気信号の発
振周波数を徐々に増減して行うものであった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
て、手動ノブにより周波数を設定する方法では好ビート
を得るまで、何度もノブの操作をして行う必要があり、
好ビートの選択、設定が難しいという欠点があった。

【０００４】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、自動的に周波数を掃引した低周波信号
を聴覚を介して脳に印加し、この状態で、脳波のα波信
号を検出して、レベルが適当になる例えば最大になる時
点での最適周波数を検出発生し、好ましいビート周波数
を的確に把握し、印加できるようにした最適脳波刺激
器、および検出した最適周波数を記憶しその周波数を持
つ低周波信号を発生することができる最適脳波刺激器を
提供する。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の本発明に係る最適脳波刺激器は、次のように構成す
る。

【０００６】第１の発明は、異なる２つの周波数を持つ
第１および第２の低周波信号波を生成せしめ、各低周波
信号波を音響変換して両信号の差をビート信号として脳
に知覚せしめるため左右の耳に与える最適脳波刺激器に
おいて、脳波電流を検出する電極と、前記電極によって
検出された脳波電流信号中から所定の周波数範囲の信号
を抽出するフィルタ回路と、前記フィルタ回路出力を増
幅するアンプと、前記アンプ出力のレベルを表示するレ
ベル表示器と、第１の低周波信号発生のために一定範囲
にわたり周波数データを漸次変化せしめる周波数掃引回
路と、前記周波数掃引回路の周波数データの変化を停止
し固定するスイッチと、前記周波数掃引回路の周波数デ
ータに対応した周波数で発振する可変周波数発振器と、
前記可変周波数発振器が発振する周波数を表示する周波
数表示器と、第２の低周波信号として一定周波数で発振
する固定周波数発振器とを有する。

【０００７】第２の発明は、異なる２つの周波数を持つ
第１および第２の低周波信号波を生成せしめ、各低周波
信号波を音響変換して両信号の差をビート信号として脳
に知覚せしめるため左右の耳に与える最適脳波刺激器に
おいて、脳波電流を検出する電極と、前記電極によって
検出された脳波電流信号中から所定の周波数範囲の信号
を抽出するフィルタ回路と、前記フィルタ回路出力を増
幅するアンプと、前記アンプ出力をディジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器と、順次出力される前記Ａ／Ｄ変換
器出力を比較して最大レベルを探索する最大レベル探索
手段と、第１の低周波信号発生のために一定範囲にわた
り周波数データを漸次変化せしめる周波数掃引回路と、
前記最大レベル探索手段が最大レベルを探索する毎に前
記周波数掃引回路の周波数データを記憶更新する最適周
波数レジスタと、前記周波数掃引回路または前記最適周
波数レジスタの周波数データのいずれかを選択するスイ
ッチと、前記スイッチにより選択された周波数データに
対応した周波数で発振する可変周波数発振器と、前記可
変周波数発振器が発振する周波数を表示する周波数表示
器と、第２の低周波信号として一定周波数で発振する固
定周波数発振器とを有する。

【０００８】

【作用】第１の発明は次のように作用する。電極は脳波
電流を検出する。この電極によって検出された脳波電流
信号中には好ましい脳波周波数（例えばα波周波数）よ
りも高いもしくは低い周波数の不要信号を含むから、フ
ィルタ回路はかかる不要信号帯域を除去し所定の周波数
範囲の有用信号を抽出する。この信号はアンプで増幅さ
れ、そのレベルがレベル表示器で表示され、最大時のα
波の検出を認識することができる。周波数掃引回路は第
１の低周波信号に対応した適当な範囲の周波数データを
漸次変化させる。例えばその数値の大きさが三角形状と
なるように自動的に変化させる。可変周波数発振器は第
１の低周波信号を発生するものであり、周波数掃引回路
の周波数データに対応した周波数で発振する。固定周波
数発振器は第２の低周波信号として一定周波数信号を発
生するものである。これら第１および第２の低周波信号
は両耳に与えられ、両信号の差をビート信号として脳に
知覚せしめられる。第１の低周波信号は周波数掃引回路
の周波数データの変化に応じて掃引するから、ビート周
波数も変化する。ビート信号の周波数の変化により脳の
刺激される度合が変化する場合は、電極で検出されるα
波信号のレベルが変化し、その変化をレベル表示器で見
ることができる。レベル表示器が最大値を表示するとき
に、スイッチを操作して周波数掃引回路の周波数データ
の変化を停止し固定する。このスイッチ操作によりその
時点の周波数すなわち最適周波数を印加せしめることが
できる。このとき、周波数表示器は最適な第１の低周波
信号の周波数を表示している。

【０００９】第２の発明は次のように作用する。電極は
脳波電流を検出する。この電極によって検出された脳波
電流信号中には好ましい脳波周波数（例えばα波周波
数）よりも高いもしくは低い周波数の不要信号を含むか
ら、フィルタ回路はかかる不要信号帯域を除去し所定の
周波数範囲の有用信号を抽出する。この信号はアンプで
増幅され、Ａ／Ｄ変換器でディジタル信号に変換され
る。最大レベル探索手段は、前記Ａ／Ｄ変換器から順次
出力されるディジタル信号を今までの最大レベルのディ
ジタル信号と比較して最大レベルを探索し、探索毎にト
リガを発生する。一方、周波数掃引回路は第１の低周波
信号に対応した適当な範囲の周波数データを漸次変化さ
せる。例えばその数値の大きさが三角形状となるように
自動的に変化させる。最適周波数レジスタは、最大レベ
ル探索手段が最大レベルを探索する毎に発生するトリガ
で前記周波数掃引回路の周波数データを記憶更新する。
可変周波数発振器は第１の低周波信号を発生するもので
あり、スイッチで選択された周波数掃引回路または最適
周波数レジスタのいずれかの周波数データに対応した周
波数で発振する。固定周波数発振器は第２の低周波信号
として一定周波数信号を発生するものである。これら第
１および第２の低周波信号は両耳に与えられ、両信号の
差をビート信号として脳に知覚せしめられる。スイッチ
が周波数掃引回路の周波数データを選択しているとき
は、第１の低周波信号は周波数掃引回路の周波数データ
の変化に応じて掃引するから、ビート周波数も変化す
る。ビート信号の周波数の変化により脳の刺激される度
合が変化する場合は、電極で検出されるα波信号のレベ
ルが変化し、その変化毎に周波数掃引回路の周波数デー
タを最適周波数レジスタに記憶更新する。従って、適当
時間経過後、スイッチを操作して最適周波数レジスタの
周波数データを選択して、最適のビート信号を知覚せし
めることができる。このとき、周波数表示器は最適な第
１の低周波信号の周波数を表示している。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。
図１は第１の実施例を説明するブロック図である。図１
において、１は電極、２はアンプ、３はフィルタ、４は
アンプ、５はレベル表示器、６はゲイン調整機構、７は
スイッチ、８は周波数掃引回路、９は可変周波数発振
器、１０は固定周波数発振器、１１は周波数表示器、１
２，１３はイヤホーンである。

【００１１】電極１は使用者の頭部の皮膚に直接取り付
けられ、脳波電流を受信する。受信された脳波電流信号
はアンプ２により増幅され、フィルタ３により３〜１４
Ｈｚの周波数のみが抽出される。アンプ４とゲイン調整
機構６により脳波電流信号を適切レベルにし、レベル表
示器５に印加する。最適脳波刺激器の使用者はこのレベ
ル表示５の表示を見ることができる。

【００１２】周波数掃引回路８は例えば１４１〜１４８
Ｈｚの範囲にある周波数データを、例えば３０秒周期で
その周波数データの数値変化が三角形状になるように順
次、徐々に変化させる。スイッチ７を操作することによ
りこの掃引を停止し、掃引途中のその時点における周波
数データに固定させることができる。可変周波数発振器
９は周波数掃引回路８が出力する周波数データに対応し
た周波数を発振する。

【００１３】可変周波数発振器９は例えば基準パルスを
所定の設定値数だけカウントして分周するカウンタとそ
の出力の低周波成分を取出すフィルタからなり、設定値
数は周波数データを変換したした適当な値をとる。例え
ば、基準パルスを３０９．２ｋＨｚ、発振周波数１４１
Ｈｚのときの設定値は、基準パルスの周波数÷発振周波
数、即ち３０９２００÷１４１＝２１９３であり、かか
る設定値数だけ基準パルスをカウントすることにより分
周して１４１Ｈｚを得る。即ち、予め、設定値数＝基準
パルス周波数÷発振周波数、で定めておいて、この値で
分周する。

【００１４】可変周波数発振器９の出力信号は音響変換
器例えばイヤホーン１２に加えられ、音響変換されて使
用者の一方の耳に印加される。このとき、周波数表示器
１１は周波数掃引回路８の出力の周波数データを受け
て、可変周波数発振器９が発振している第１の低周波信
号の周波数を表示する。固定周波数発振器１０は第２の
低周波信号として例えば１５１Ｈｚの低周波正弦波信号
を発生する。この出力を音響変換器例えばイヤホーン１
３で音響変換し、使用者の他方の耳に印加する。

【００１５】この最適脳波刺激器の使用者は、頭部の皮
膚に電極１を取り付け、スイッチ７で可変周波数発振器
９を掃引状態に設定し、第１、第２の低周波信号を両耳
を介して脳に印加する。この状態で、使用者は、前記電
極１で検出した脳波のレベルをレベル表示器５により目
視で確認し、最も高いレベルが観測されたと判断したと
きにスイッチ７を操作し、可変周波数発振器９の周波数
変化を停止させ発振周波数を固定する。これにより、第
２の周波数と干渉してビート信号を発生させるに必要な
好ましい脳波の励起を促したと考えられる所定の周波数
範囲内の第１の周波数を把握し、以後この周波数を持続
的に印加することができる。このとき、周波数表示器１
１は最適な第１の低周波信号の周波数を表示しているか
らこれを見ることにより最適な周波数を知ることができ
る。

【００１６】図２は第２の実施例を説明するブロック図
である。第２の実施例では図１の実施例の構成のうちレ
ベル表示器５に替ってＡ／Ｄ変換器１９と、レベルレジ
スタ１４と、コンパレータ１５と、スイッチ１８とを備
え、さらに最適周波数レジスタ１６およびスイッチ１７
が追加され、周波数表示器１１はスイッチ１７の固定
側、即ち可変周波数発振器９の入力側に接続される。レ
ベルレジスタ１４、コンパレータ１５で最大レベル探索
手段２０を構成する。スイッチ７は必要により備える。
他は図１と同様である。

【００１７】図２に示す第２の実施例では、図１と同様
に、電極１、アンプ２、フィルタ３、アンプ４によって
脳波電流信号を検出する。本実施例では検出された脳波
信号をＡ／Ｄ変換器１９でディジタル信号に変換し、こ
の出力信号をコンパレータ１５の一方の入力端子Ａとレ
ベルレジスタ１４に加える。レベルレジスタ１４はその
入力端子に加えられた信号を、後述するようにそのＬＤ
端子へ信号が印加されるとき記憶する。コンパレータ１
５は一方の入力端子Ａに加えられたＡ／Ｄ変換器１９の
出力と他方の入力端子Ｂに加えられたレベルレジスタ１
４の記憶内容を比較し、Ａ／Ｄ変換器１９の出力が大き
いとき論理値“１”の出力を１パルス出す。このパルス
はレベルレジスタ１４のＬＤ端子に印加される。レベル
レジスタ１４のＲ端子はリセット信号入力端子であり、
使用者は適当な時刻（例えば使用開始時刻）にスイッチ
１８の操作を行い、レベルレジスタ１４の内容を“０”
にすることができる。これにより、レベルレジスタ１４
にはＡ／Ｄ変換器１９より次々に出力される信号の中か
らより大きいもの、換言すればスイッチ１８操作による
リセット時刻以降の最大レベルが保持されることにな
り、また、コンパレータ１５は最大レベルを検出したと
きにパルス出力がなされることになる。

【００１８】周波数掃引回路８は例えば１４１〜１４８
Ｈｚの範囲にある周波数データを、例えば３０秒周期で
その周波数データの数値変化が三角形状になるように順
次、徐々に変化させる。スイッチ７を備える場合はこれ
を操作することによりこの掃引を停止し、掃引途中のそ
の時点における周波数データに固定させることができ
る。最適周波数レジスタ１６は、コンパレータ１５の論
理値“１”のパルスをトリガとして、周波数掃引回路８
が出力する周波数データを記憶する。スイッチ１７は周
波数掃引回路８の出力の周波数データまたは最適周波数
レジスタ１６が記憶している周波数データを選択する。
可変周波数発振器９はスイッチ１７が選択した周波数デ
ータに対応した周波数を発振する。

【００１９】可変周波数発振器９は例えば基準パルスを
所定の設定値数だけカウントして分周するカウンタとそ
の出力の低周波成分を取出すフィルタからなり、設定値
数は周波数データを変換したした適当な値をとる。例え
ば、基準パルスを３０９．２ｋＨｚ、発振周波数１４１
Ｈｚのときの設定値は、基準パルスの周波数÷発振周波
数、即ち３０９２００÷１４１＝２１９３であり、かか
る設定値数だけ基準パルスをカウントすることにより分
周して１４１Ｈｚを得る。即ち、予め、設定値数＝基準
パルス周波数÷発振周波数、で定めておいて、この値で
分周する。

【００２０】可変周波数発振器９の出力信号は音響変換
器例えばイヤホーン１２に加えられ、音響変換されて使
用者の一方の耳に印加される。このとき、周波数表示器
１１はスイッチ１７が選択する周波数掃引回路８又は最
適周波数レジスタ１６の出力の周波数データを受けて、
それに対応する周波数を表示する。固定周波数発振器１
０は第２の低周波信号として例えば１５１Ｈｚの低周波
正弦波信号を発生する。この出力を音響変換器例えばイ
ヤホーン１３で音響変換し、使用者の他方の耳に印加す
る。

【００２１】この最適脳波刺激器の使用者は、頭部の皮
膚に電極１を取り付け、スイッチ１８でレベルレジスタ
１４の内容を“０”にし、スイッチ７を備える場合はこ
れで周波数掃引回路８を変化状態、スイッチ１７で可変
周波数発振器９を周波数掃引回路８に接続して「掃引」
状態に設定し、第１、第２の低周波信号を両耳を介して
脳に印加する。周波数掃引回路８は周波数データの値の
大きさを順次三角形状になるように変化し、それにした
がって可変周波数発振器９の発振周波数が１４１Ｈｚか
ら１４８Ｈｚの範囲で変化する。一方の耳にはこの変化
する第１の低周波信号が印加され、他方の耳には固定周
波数発振器１０の１５１Ｈｚの第２の低周波信号が印加
され、両信号の差がビート信号として脳に知覚される。
第１の低周波信号が順次変化し、脳にとって好ましいビ
ート信号が知覚されると、脳波信号が大きくなり、コン
パレータ１５が順次現在のＡ／Ｄ変換器１９の出力と、
前回までの最大レベルを示すレベルレジスタ１４の内容
とを比較していて、順次最大レベル探索毎にパルスを出
力する。最大周波数レジスタ１６は、コンパレータ１５
が出力した最大レベル探索のパルスを端子ＬＤで受けこ
れをトリガとして、周波数掃引回路８から出力されてい
る周波数データを記憶する。このようにして脳波信号が
最大レベルを示す可変周波数発振器９の周波数に対応し
た周波数データが、自動的に検出され適当時間経過後
に、最適周波数レジスタ１６に記憶更新されていること
となる。使用者は、適当時間経過後、スイッチ１７を
「最適設定」に切り替え、最適周波数レジスタ１６の出
力を可変周波数発振器９に接続する。以降は、可変周波
数発振器９はこの最適周波数レジスタ１６が記憶してい
る周波数データに対応する周波数で発振し、周波数表示
器１１はこの最適な第１の低周波信号の周波数を表示し
ている。使用者はこの周波数と固定周波数発振器１０の
発振周波数との低周波信号を耳を介して脳に印加し、そ
の差信号のビート信号、すなわち、脳波例えばα波が最
も大きく励起される周波数を知覚できる。なお、スイッ
チ７を備える場合は、スイッチ１７を「最適設定」に切
り替える際又はその後、スイッチ７を操作して周波数掃
引回路８の周波数データの掃引を停止固定してもよく、
何等かの原因で最大レベルが一時的に変化しても最適周
波数レジスタ１６の内容を変化させない。

【００２２】

【発明の効果】異なる２つの周波数を持つ低周波信号を
生成せしめ、各低周波信号波を音響変換して両耳のそれ
ぞれに与え、両信号の差をビート信号として脳に知覚せ
しめる最適脳波刺激器において、印加するべき低周波信
号の周波数を決定する場合に、好ましい脳波を励起せし
めるのに適した印加低周波信号の周波数を手動で、容易
に検出することができ、あるいは自動的に容易かつ確実
に検出し記憶せしめることができる。かつ、そのように
検出された周波数、あるいはさらに記憶された周波数、
すなわち、最適周波数を耳を介して脳に印加することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施例を説明するブロック図である。

【図２】第２の実施例を説明するブロック図である。

【符号の説明】

１…電極、２…アンプ、３…フィルタ、４…アンプ、５
…レベル表示器、６…ゲイン調整機構、７…スイッチ、
８…周波数掃引回路、９…可変周波数発振器、１０…固
定周波数発振器、１１…周波数表示器、１２…イヤホー
ン、１３…イヤホーン、１４…レベルレジスタ、１５…
コンパレータ、１６…最適周波数レジスタ、１７…スイ
ッチ、１８…スイッチ、１９…Ａ／Ｄ変換器、２０…最
大レベル探索手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 異なる２つの周波数を持つ第１および第
   ２の低周波信号波を生成せしめ、各低周波信号波を音響
   変換して両信号の差をビート信号として脳に知覚せしめ
   るため左右の耳に与える最適脳波刺激器において、脳波
   電流を検出する電極と、前記電極によって検出された脳
   波電流信号中から所定の周波数範囲の信号を抽出するフ
   ィルタ回路と、前記フィルタ回路出力を増幅するアンプ
   と、前記アンプ出力のレベルを表示するレベル表示器
   と、第１の低周波信号発生のために一定範囲にわたり周
   波数データを漸次変化せしめる周波数掃引回路と、前記
   周波数掃引回路の周波数データの変化を停止し固定する
   スイッチと、前記周波数掃引回路の周波数データに対応
   した周波数で発振する可変周波数発振器と、前記可変周
   波数発振器が発振する周波数を表示する周波数表示器
   と、第２の低周波信号として一定周波数で発振する固定
   周波数発振器とを有することを特徴とする最適脳波刺激
   器。
2. 【請求項２】 異なる２つの周波数を持つ第１および第
   ２の低周波信号波を生成せしめ、各低周波信号波を音響
   変換して両信号の差をビート信号として脳に知覚せしめ
   るため左右の耳に与える最適脳波刺激器において、脳波
   電流を検出する電極と、前記電極によって検出された脳
   波電流信号中から所定の周波数範囲の信号を抽出するフ
   ィルタ回路と、前記フィルタ回路出力を増幅するアンプ
   と、前記アンプ出力をディジタル信号に変換するＡ／Ｄ
   変換器と、順次出力される前記Ａ／Ｄ変換器出力を比較
   して最大レベルを探索する最大レベル探索手段と、第１
   の低周波信号発生のために一定範囲にわたり周波数デー
   タを漸次変化せしめる周波数掃引回路と、前記最大レベ
   ル探索手段が最大レベルを探索する毎に前記周波数掃引
   回路の周波数データを記憶更新する最適周波数レジスタ
   と、前記周波数掃引回路または前記最適周波数レジスタ
   の周波数データのいずれかを選択するスイッチと、前記
   スイッチにより選択された周波数データに対応した周波
   数で発振する可変周波数発振器と、前記可変周波数発振
   器が発振する周波数を表示する周波数表示器と、第２の
   低周波信号として一定周波数で発振する固定周波数発振
   器とを有することを特徴とする最適脳波刺激器。