JPH09215751A

JPH09215751A - 刺激の制御装置

Info

Publication number: JPH09215751A
Application number: JP8024956A
Authority: JP
Inventors: Takako Sugita; 貴子杉田; Masanori Shimizu; 正則清水
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 1997-08-19

Abstract

(57)【要約】【課題】外部刺激リズムに同期しやすい生体リズムや
心身状態の変化に結びつきやすい生体リズムがどれであ
るかに関する個人差を克服し、人間の心身状態により影
響を与えやすい時間変動を提供することを目的とする。【解決手段】人間に与える外部刺激の時間変動に、二
つ以上の生体リズム各々の主要な周波数を中心とする周
波数帯域での時間変動を、主要な成分として持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人間に与える刺激
を時間変動させるにあたって、適切な時間変動制御をす
ることにより、刺激を受ける人間を、期待する心身状態
に移行させる刺激の制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】人間の生体リズムの周波数は心身状態に
よって変化することが知られている。例えば、リラック
スした状態に着目すれば、脳波ではα波と呼ばれる周波
数帯である８〜１３Ｈｚ、呼吸では０．１〜０．２Ｈ
ｚ、心拍では０．５〜２Ｈｚの中に、各個人ごとにリラ
ックス状態に固有の周波数がある。つまり、リラックス
しているときには、各生体リズムの周波数はリラックス
状態固有の値を示す。

【０００３】逆に、生体リズムの周波数を変化させれ
ば、それに対応するように心身状態も変化することも知
られている。例えば、生体リズムの周波数がリラックス
状態固有の数値になるように工夫すれば、心身はリラッ
クスしていく。

【０００４】生体リズムを変化させるために、様々な工
夫がなされている。一つの例にバイオフィードバック法
がある。これは、コントロールの対象となる生体リズム
の様子を人間に知覚できる形で提示してやるものであ
る。刺激を提示された人間は、その刺激をもとに自分の
現在の生体リズムの状態を知り、期待する方向にこのリ
ズムが変化するように自らの心身状態を誘導していく。

【０００５】また、生体リズムの周波数は、外部からの
刺激に対してその刺激の周波数と同じになる方向に変化
することが知られており、この現象は、外部からの刺激
の周波数が生体リズムの周波数に近いほど起こりやすい
ことも知られている。

【０００６】これらの現象を利用したものに、特公平６
−４２９０８号公報、特公昭６１−４３０５６号公報、
特開昭６１−１４６８０号公報がある。

【０００７】特公平６−４２９０８は、装置の使用者の
生理的時間変動信号の中から、α波を誘発しやすい帯域
のものを抽出し、これをそのまま身体刺激としてフィー
ドバックし、α波を誘発するものである。

【０００８】特公昭６１−４３０５６号公報は、心拍の
タイミングを光の明滅で表すと同時に１分間当りの心拍
数を数値で表示することにより、心拍周波数を意図する
方向に変化させやすくしたものである。

【０００９】特開昭６１−４２９０８号公報は、脈拍数
・皮膚抵抗・血圧から、使用者がα状態（脳波にα波成
分が多く含まれている状態）であるかどうかを判断し、
α状態にある時のみ学習器械をスイッチオンする制御装
置である。呼吸数に合わせて光を明滅させることによ
り、α状態に移行しやすくなるとも記述してある。

【００１０】このように、ある一つの生体リズムに着目
し、その生体リズムを人間に知覚できる形で提示してや
ることにより、期待する心身状態に移行しやすくする方
法が提案されている。

【００１１】また、特開平５−２９６５７３号公報は、
検出した生体リズムデータを基にゆらぎ信号を発生し、
これで所定の物理量を制御して快適な状態を生み出すも
のである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一つの
生体リズムのみをフィードバックする方法は、不充分で
ある。なぜなら、どの生体リズムが外部刺激リズムに同
期しやすいか、または、どの生体リズムの変化が心身状
態の変化に結びつきやすいかは、個人や、時と場合によ
り異なるからである。

【００１３】また、生体リズムは互いに影響しあってい
ることも知られている（梅本ほか、「心拍リズムと呼吸
リズムの相互関係について」、信学技報、１９９５−５
号、Ｐ９〜Ｐ１６）。つまり、二つ以上の生体リズムを
同時に誘導することで、どの生体リズムも変化しやすく
なる。

【００１４】本発明は上記の点に着目し、二つ以上の生
体リズムの時間変動を組み合わせることにより、人間の
心身状態に、より影響を与えやすい時間変動を提供する
ことを目的とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明の刺激の制御装置は、刺激の時間変動に、二つ
以上の生体リズム各々の主要な周波数を中心とする周波
数帯域での時間変動を主要な成分としてもたせる。

【００１６】

【発明の実施の形態】

（実施の形態１）以下本発明の第１の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。

【００１７】図１において、１Ａは脳波検出装置、２Ａ
は脳波周波数解析装置、３Ａは固有脳波周波数記憶装
置、１Ｂは心拍検出装置、２Ｂは心拍周波数解析装置、
３Ｂは固有心拍周波数記憶装置、１Ｃは呼吸検出装置、
２Ｃは呼吸周波数解析装置、３Ｃは固有呼吸周波数記憶
装置、４Ａ・４Ｂ・４Ｃはいずれも信号周波数算出装
置、５Ａ・５Ｂ・５Ｃは信号発生装置、６は制御信号混
合・増幅装置、７は照明制御装置、８は照明装置であ
る。４Ａ・４Ｂ・４Ｃ及び５Ａ・５Ｂ・５Ｃの違いは、
４Ａ・５Ａは脳波の周波数を、４Ｂ・５Ｂは心拍の周波
数を、４Ｃ・５Ｃは呼吸の周波数を扱う点である。

【００１８】各々の動作を簡単に説明すると次のとおり
である。図１において、脳波検出装置１Ａで脳波リズム
を検出し、検出した脳波リズムの主要な周波数を脳波周
波数解析装置２Ａで抽出し、抽出した周波数と固有脳波
周波数記憶装置３Ａに記憶された周波数とをもとに、信
号周波数算出装置４Ａで信号周波数を算出し、この周波
数を中心とする帯域での１／ｆゆらぎ信号を信号発生装
置５Ａで発生する。同様に、心拍検出装置１Ｂで心拍リ
ズムを検出し、検出した心拍リズムの主要な周波数を心
拍周波数解析装置２Ｂで抽出し、抽出した周波数と固有
心拍周波数記憶装置３Ｂに記憶された周波数とをもと
に、信号周波数算出装置４Ｂで信号周波数を算出し、こ
の周波数を中心とする帯域での１／ｆゆらぎ信号を信号
発生装置５Ｂで発生する。

【００１９】また同様に、呼吸検出装置１Ｃで呼吸リズ
ムを検出し、検出した呼吸リズムの主要な周波数を呼吸
周波数解析装置２Ｃで抽出し、抽出した周波数と固有呼
吸周波数記憶装置３Ｂに記憶された周波数とをもとに、
信号周波数算出装置４Ｂで信号周波数を算出し、この周
波数を中心とする帯域での１／ｆゆらぎ信号を信号発生
装置５Ｃで発生する。信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃで
それぞれ発生した３つの１／ｆゆらぎ信号を、制御信号
混合・増幅装置６で混合・増幅し、作成された信号を用
いて照明制御装置７を動作させ、照明装置８から時間変
動する照明光を発生させる。

【００２０】本実施の形態は、人間の心身状態をリラッ
クスした状態に誘導するために、適切な時間変動制御を
施した照明光を用いることを想定したものである。人間
の生体リズムの周波数は、心身状態によって様々に変化
する。例えば、呼吸リズムの周波数は、落ち着いている
ほど低く、興奮するほど高くなる。同様に、リラックス
状態に固有の各種生体リズムの周波数が存在する。ま
た、人間をリラックスさせるためには、生体リズムがリ
ラックス状態固有の周波数を示すようにすればよい。従
来の技術の項でも説明したとおり、生体リズムの周波数
は、外部からの刺激に対してその周波数と同じになるよ
うに変化し、この現象は、外部からの刺激の周波数が生
体リズムの周波数に近いほど起こりやすい。

【００２１】よって、生体リズムの周波数を測定し、こ
の周波数をリラックス状態固有の生体リズム周波数に近
づけるように少しだけシフトした周波数で照明光を時間
変動させれば、生体リズムの周波数は、照明光の時間変
動と同じになるように変化し、これを繰り返せば少しづ
つリラックス状態固有の周波数に近づいていく。こうし
て、照明を浴びる人間はリラックスしていく。

【００２２】次に、本実施の形態の制御装置の動作を詳
しく説明する。まず、脳波周波数を扱う部分について、
詳しく説明する。一般に、人間がリラックスしていると
きには、脳波の中でもα波と呼ばれる成分（周波数でい
えば８〜１２Ｈｚの成分）が強く検出されるようにな
る。このことを逆に利用し、この装置では、照明光の時
間変動にα波の周波数と同じ時間変動成分をもたせるこ
とにより、照明下の人間がよりリラックスしやすい状態
を作る。

【００２３】α波周波数は個人により微妙に異なる。そ
こで、この装置は、照明を浴びる人間に固有なα波周波
数を予め記憶している。また、人間がリラックスからほ
ど遠い状態にある場合を想定し、照明を浴びる人間のそ
の時点での脳波の周波数を利用して、よりスムースにリ
ラックスした状態に導く機能も持っている。つまり、照
明を浴びる人間のその時点での脳波の周波数を測定し、
この周波数を予め記憶している周波数に近づけるように
少しシフトした周波数を制御信号に使用するのである。
この場合、照明の時間変動の周波数は照明を浴びる人間
の脳波の周波数に近いので、脳波のリズムは照明の時間
変動リズムに同期する。これを繰り返すので、照明を浴
びる人間の脳波の周波数は予め記憶しているα波の周波
数に少しずつ近づいていく。

【００２４】図１において、脳波検出装置１Ａは照明下
の人間の脳波リズムを検出し、このリズムを脳波周波数
解析装置２Ａで解析し、脳波中のα波帯域（８〜１２Ｈ
ｚ）で最も強度の高い周波数を検出する。また、固有脳
波周波数記憶装置３Ａは、被測定者に固有なα波周波数
のデータを数値で記憶している。信号周波数算出装置４
Ａは、この数値と測定した周波数を比較して、出力する
信号の中心周波数を算出し、算出された中心周波数を中
心とする帯域での１／ｆゆらぎ信号を信号発生装置５Ａ
から出力する。

【００２５】信号周波数算出装置４Ａは、信号の中心周
波数を、測定したα波周波数よりも予め記憶している周
波数に少しだけシフトしたものに設定する。具体的に
は、測定したα波周波数をＸ（Ｈｚ）、予め記憶してい
る周波数をＹ（Ｈｚ）、出力する１／ｆゆらぎ信号の中
心周波数をＺ（Ｈｚ）とすると、Ｘ，Ｙ，Ｚの関係は
（数１）のとおりである。（数１）Ｚ＝Ｘ＋（Ｙ−Ｘ）／ｋ（数１）中の係数ｋについては、次のように決める。ｋ
が大きいと、１／ｆゆらぎ信号の中心周波数Ｚが、測定
した周波数Ｘには近く、予め記憶している周波数Ｙには
遠いため、照明下の人間のα波が１／ｆゆらぎ信号に同
期する確率は高いが、予め記憶している周波数Ｂに近づ
くのは遅い。逆にｋが小さいと、１／ｆゆらぎ信号の中
心周波数Ｚが、測定した周波数Ｘには遠く、予め記憶し
た周波数Ｙには近いため、照明下の人間のα波が１／ｆ
ゆらぎ信号に同期する確率は低いが、予め記憶している
周波数Ｙに近づくのは速い。

【００２６】脳波リズムが照明の時間変動に同期する現
象のおこりやすさは個人差がある。脳波リズムが照明の
時間変動に同期しにくい人間の場合にはｋを大きく、脳
波リズムが照明の時間変動に同期しやすい人間の場合に
はｋを小さくすればよいが、平均的には５ぐらいが適当
である。また、後に説明するように、心拍・呼吸を扱う
部分でも同じく（数１）を用い、ｋの値は平均的には５
ぐらいが適当である。ただし、ｋの値は、脳波・心拍・
呼吸のそれぞれの場合で独立に設定することが可能であ
る。

【００２７】また、出力信号の周波数は、Ｚ（Ｈｚ）を
中心として、中心周波数値Ｚの約１割の幅を前後に持
つ。

【００２８】次に、心拍周波数を扱う部分について、詳
しく説明する。一般に、人間の心拍回数は、個人や年齢
によって異なるが、リラックスしているときには１分間
に６０回（１Ｈｚ）程度である。このことを逆に利用
し、この装置では、照明光の時間変動にリラックスして
いるときの心拍の周波数と同じ時間変動成分をもたせる
ことにより、照明下の人間がよりリラックスしやすい状
態を作る。

【００２９】リラックスしているときの心拍の周波数は
個人により微妙に異なる。そこで、この装置は、照明を
浴びる人間に固有なリラックス時の心拍周波数を予め記
憶している。また、人間がリラックスからほど遠い状態
にある場合を想定し、照明を浴びる人間のその時点での
心拍の周波数を利用してよりスムースにリラックスした
状態に導く機能も持っている。つまり、照明を浴びる人
間のその時点での心拍の周波数を測定し、この周波数を
予め記憶している周波数に近づけるように少しシフトし
た周波数を制御信号に使用するのである。この場合、照
明の時間変動の周波数は照明を浴びる人間の心拍の周波
数に近いので、心拍のリズムは照明の時間変動リズムに
同期する。これを繰り返すので、照明を浴びる人間の心
拍の周波数は予め記憶しているリラックス時の心拍周波
数に少しずつ近づいていく。

【００３０】図１において、心拍検出装置１Ｂは、照明
下の人間の心拍リズムを検出し、このリズムを心拍周波
数解析装置２Ｂで解析し、心拍リズム中で最も強度の高
い周波数を検出する。また、固有心拍周波数記憶装置３
Ｂは、被測定者に固有なリラックス時の心拍周波数のデ
ータを数値で記憶している。信号周波数算出装置４Ｂ
は、この数値と測定した周波数を比較して、出力する信
号の周波数を算出し、算出された周波数を中心とする帯
域での１／ｆゆらぎ信号を信号発生装置５Ｂから出力す
る。

【００３１】信号周波数算出装置４Ｂは、信号の中心周
波数を、測定した心拍周波数よりも予め記憶している周
波数に少しだけシフトしたものに設定する。具体的に
は、脳波を扱う部分での場合と同様である。

【００３２】次に、呼吸周波数を扱う部分について、詳
しく説明する。一般に、人間の呼吸回数は、個人や年齢
によって異なるが、リラックスしているときには１分間
に７回（０．１２Ｈｚ）程度である。このことを逆に利
用し、この装置では、照明光の時間変動にリラックスし
ているときの呼吸の周波数と同じ時間変動成分をもたせ
ることにより、照明下の人間がよりリラックスしやすい
状態を作る。

【００３３】リラックスしているときの呼吸の周波数は
個人により微妙に異なる。そこで、この装置は、照明を
浴びる人間に固有なリラックス時の呼吸周波数を予め記
憶している。また、人間がリラックスからほど遠い状態
にある場合を想定し、照明を浴びる人間のその時点での
呼吸の周波数を利用してよりスムースにリラックスした
状態に導く機能も持っている。つまり、照明を浴びる人
間のその時点での呼吸の周波数を測定し、この周波数を
予め記憶している周波数に近づけるように少しシフトし
た周波数を制御信号に使用するのである。この場合、照
明の時間変動の周波数は照明を浴びる人間の呼吸の周波
数に近いので、呼吸のリズムは照明の時間変動リズムに
同期する。これを繰り返すので、照明を浴びる人間の呼
吸の周波数は予め記憶しているリラックス時の呼吸周波
数に少しずつ近づいていく。

【００３４】図１において、呼吸検出装置１Ｃは、照明
下の人間の呼吸リズムを検出し、このリズムを呼吸周波
数解析装置２Ｃで解析し、呼吸リズム中で最も強度の高
い周波数を検出する。また、固有呼吸周波数記憶装置３
Ｃは、被測定者に固有なリラックス時の呼吸周波数のデ
ータを数値で記憶している。信号周波数算出装置４Ｃ
は、この数値と測定した周波数を比較して、出力する信
号の周波数を算出し、算出された周波数を中心とする帯
域での１／ｆゆらぎ信号を信号発生装置５Ｃから出力す
る。

【００３５】信号周波数算出装置４Ｃは、信号の中心周
波数を、測定した呼吸周波数よりも予め記憶している周
波数に少しだけシフトしたものに設定する。具体的に
は、脳波を扱う部分での場合と同様である。

【００３６】以上のようにして、リラックスした状態を
導くための１／ｆゆらぎ信号の発生を、脳波周波数・心
拍周波数・呼吸周波数各々に対応して行う。なお、本実
施の形態では、信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃで発生す
る信号がいずれも１／ｆゆらぎ信号である場合について
説明した。しかし、実際には信号発生装置５Ａ・５Ｂ・
５Ｃで発生する信号は様々な波形をとりうる。信号周波
数算出装置４Ａ・４Ｂ・４Ｃで算出された周波数の正弦
波でも構わないし、信号周波数算出装置で算出された周
波数を中心とする帯域でのホワイトノイズや、１／ｆⁿ
ゆらぎのうちｎとして１以外の数値をとるものであって
も構わない。

【００３７】信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃで発生する
信号の組合せの例を、図２に示す。図２中の、ａは脳波
に対応する信号発生装置５Ａから発生された信号のパワ
ースペクトル、ｂは心拍に対応する信号発生装置５Ｂか
ら発生された信号のパワースペクトル、ｃは呼吸に対応
する信号発生装置５Ｃから発生された信号のパワースペ
クトルを表す。

【００３８】例えば、図２−アは、上で説明したような
例であり、脳波に対応する信号は１／ｆゆらぎ、心拍に
対応する信号は１／ｆゆらぎ、呼吸に対応する信号は１
／ｆゆらぎである。また、図２ーイは、脳波に対応する
信号は１／ｆゆらぎ、心拍に対応する信号はホワイトノ
イズ、呼吸に対応する信号は１／ｆ²ゆらぎである例を
表す。また、図２ーウは、脳波に対応する信号はホワイ
トノイズ、心拍に対応する信号は生弦波、呼吸に対応す
る信号は１／ｆゆらぎである例を表す。また、図２ーエ
は、脳波に対応する信号はホワイトノイズ、心拍に対応
する信号はホワイトノイズ、呼吸に対応する信号はホワ
イトノイズである例を表す。正弦波以外の信号波形の場
合は、出力信号の周波数は、中心周波数の前後に、中心
周波数値の約１割の幅を持つ。波形の組合せはこの４つ
の他にも様々なものがある。

【００３９】図１の制御信号混合・増幅装置６では、信
号発生装置発生５Ａ・５Ｂ・５Ｃで発生した３つの１／
ｆゆらぎ信号を予め設定された混合比・増幅率で、混合
・増幅し、照明制御装置７を動作させる信号を作成す
る。増幅率は、照明制御装置７の動作条件に合わせて決
める。脳波・心拍・呼吸に対応する１／ｆゆらぎ信号の
混合比は、特に限定はしないが、使用者の状況等により
調節する。脳波・心拍・呼吸に対応する３つの信号を様
々な比で混合した例を図３に示す。図３には、９つの例
がかかれてあるが、いずれも、横軸は信号の周波数を対
数で表し、縦軸は信号の相対強度を対数で表す。ａ’は
脳波の周波数に対応する信号の比を、ｂ’は心拍の周波
数に対応する信号の比を、ｃ’は脳波の周波数に対応す
る信号の比を表す。

【００４０】例えば、図３−アは他の２つに比べて呼吸
に対応する信号を強調した例、図３−イは他の２つに比
べて心拍に対応する信号を強調した例、図３−ウは他の
２つに比べて脳波に対応する信号を強調した例である。
また、図３−エは強度比が周波数ｆに比例している例、
図３−オは強度比が１／ｆに比例している例、図３ーカ
は３つの強度比が等しい例である。また、図３ーキは、
最も強度の強いのが心拍に対応する信号、続いて脳波、
呼吸の順になっている例である。また、図３−クは、最
も強度の強いのが呼吸に対応する信号、続いて脳波、心
拍の順になっている例である。また、図３−ケは、最も
強度の強いのが呼吸に対応する信号、続いて心拍、脳波
の順になっていて、呼吸に対応する信号と心拍に対応す
る信号の強度が比較的近い例である。このように、他に
も様々な強度比の例がありうる。

【００４１】本実施の形態で制御信号混合・増幅装置６
から出力される信号例として、二つを取り上げ、信号の
パワースペクトル図を図４と図５に示す。脳波周波数に
対応する信号の中心周波数をＺＡ、心拍周波数に対応す
る信号の中心周波数をＺＢ、呼吸周波数に対応する信号
の中心周波数をＺＣ、図１の信号発生装置５Ａが発生し
た信号を増幅した部分を４１Ａ、図１の信号発生装置５
Ｂが発生した信号を増幅した部分を４１Ｂ、図１の信号
発生装置５Ｃが発生した信号を増幅した部分を４１Ｃと
して、図４・図５中に示してある。図４は、信号発生
装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃでいずれも１／ｆゆらぎ信号を発
生し、かつ、３つの信号の混合比として図３ーアをとっ
た例である。図５は、信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃか
ら図２ーウで示す信号を発生し、制御信号混合・増幅装
置６で用いる混合比として図３ーイをとった例である。

【００４２】例えば、図４に示す例の場合、４１Ａの周
波数はＺＡの値の約１割の幅をＺＡの前後にもち、４１
Ｂの周波数はＺＢの値の約１割の幅をＺＢの前後にも
ち、４１Ｃの周波数はＺＣの値の約１割の幅をＺＣの前
後にもつ。図４では、４１Ａ・４１Ｂ・４１Ｃは互いに
重なっていない。期待する心身状態や使用者個人の特性
や使用状況によって、ＺＡ・ＺＢ・ＺＣの値は様々な値
をとりうるが、この３つの値は、同時に同じ値をとるこ
とはない。一般に、ある生体リズムの周波数が小さくな
るように変化するときには、他の生体リズムも周波数が
小さくなるように変化するし、ある生体リズムの周波数
が大きくなるように変化するときには、他の生体リズム
も周波数が大きくなるように変化する。つまり、例えば
呼吸と心拍と脳波の周波数が等しくなるというような極
端な状況は起こり得ないのである。よって、脳波の周波
数に対応する信号と心拍の周波数に対応する信号と呼吸
の周波数に対応する信号の３つが重なったり接したりし
て、その結果広い一つの周波数帯域成分しかもたない信
号になる、というようなことは、実際にはない。

【００４３】また、図１の制御信号混合・増幅装置６か
ら出力される信号は、ノイズ等の背景となる信号に比べ
て３つの１／ｆゆらぎ信号が充分な強度を持ち強調され
ていればよい。例えば、商用電力は、関東地区では５０
Ｈｚ、関西地区では６０Ｈｚの周波数を持つ。また、各
装置から発生するノイズなどもあり、従って、本実施の
形態を関西地区での商用電力を利用して実現すると、制
御信号混合・増幅装置６から出力される制御信号のパワ
ースペクトルは、図６に示すようになる。図６に見られ
るように、制御信号混合・増幅装置６から出力される制
御信号には、パワースペクトル全体にある程度のノイズ
が含まれる他、商用電力の周波数とその整数倍の周波数
のところに比較的大きなパワーの信号が混入する。特に
６０Ｈｚの信号は、脳波・心拍・呼吸に対応するいずれ
の信号よりも強度が大きい。しかし、脳波・心拍・呼吸
に対応するいずれの信号も、パワースペクトル全体のバ
ランスの観点から充分強調されており、装置使用者の生
体リズムに作用して心身状態に影響を及ぼすことが可能
である。

【００４４】また、図１の制御信号混合・増幅装置６か
ら出力される制御信号の波形は、図１の照明制御装置７
の動作条件にも合わせなければならない。従って例え
ば、照明制御装置７が１００Ｈｚで発生するパルスのパ
ルス幅制御で動作する装置である場合には、制御信号混
合・増幅装置６から出力される制御信号のパワースペク
トルは、１００Ｈｚのところに非常に大きなピークを持
つことになる。しかしこの場合にも、商用電力の周波数
が混在する場合と同様に、問題はない。

【００４５】以上のように、制御信号混合・増幅装置６
から出力される制御信号には、様々なものがありうる。
図１において、制御信号混合・増幅装置６から出力する
制御信号で、照明制御装置７を動作させて照明装置８を
制御し、時間変動する照明光を発生させる。結局、この
照明光の時間変動は、照明を浴びる人間の脳波・心拍・
呼吸のリズム各々がリラックス時の状態に近づくような
周波数成分を併せ持っている。

【００４６】このように本実施の形態によれば、照明光
の時間変動を制御するにあたって、リラックス時の人間
の脳波・心拍・呼吸リズムの周波数を中心とする帯域で
の１／ｆゆらぎリズムを混在させた制御信号を用いるこ
とにより、照明を浴びる人間の脳波・心拍・呼吸の周波
数をリラックス時のものに近づけることができる。

【００４７】なお、本実施の形態では、人間に与える刺
激として照明光を取り扱ったが、照明光の代わりに、音
・機械振動などを制御してもよい。

【００４８】また、本実施の形態では、図１の制御信号
混合・増幅装置６から出力される信号で制御される被制
御部は、照明制御装置７を介した照明装置８であった。
しかし、被制御部は複数個あるいは複数種類並存しても
構わない。この一例を図７に示す。この例では、人間に
与える刺激として、照明と音と風を取り上げ、それぞれ
の強度を、制御信号混合・増幅装置６から出力される信
号に基づいて時間変動させる。また、図８は、制御信号
混合・増幅装置を照明・音・風に対応して一つづつ設け
ることで、それぞれの刺激と各種生体リズムとの特徴的
な関係を活かして時間変動させることを可能にした例で
ある。こうすれば、例えば、風でのみ、ゆっくりした変
化である呼吸のリズムに対応する信号を特に強調する、
などの工夫が可能になる。

【００４９】また、本実施の形態では、人間の生体リズ
ムとして、脳波・心拍・呼吸のリズムを取り上げたが、
それ以外のサーカディアンリズム・体動リズム等を扱う
こともできる。

【００５０】また、本実施の形態では、３つの生体リズ
ムを取り上げてそれぞれに対応した１／ｆゆらぎ信号を
混合して用いたが、取り上げる生体リズムの数は、２つ
または４つ以上でもよい。この場合には、図１におけ
る、脳波の場合の脳波検出装置１Ａ、脳波周波数解析装
置２Ａ、固有脳波周波数記憶装置３Ａ、信号周波数算出
装置４Ａ、１／ｆゆらぎ信号発生装置５Ａの５つの装置
・発生装置から構成される部分の数を、取り上げる生体
リズムの数と等しくする。本実施の形態に対応して、心
拍・呼吸の２つのリズムを取り上げた例を図９に示す。

【００５１】また、本実施の形態では、人間がリラック
スすることを目的としたが、逆に緊張することを目的と
して緊張状態における生体リズムを利用することもでき
る。

【００５２】（実施の形態２）以下、本発明の第２の実
施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１
０は、第２の実施の形態である照明制御装置の構成図で
ある。

【００５３】図１０において、１Ａは脳波検出装置、２
Ａは脳波周波数解析装置、３Ａは固有脳波周波数記憶装
置、１Ｂは心拍検出装置、２Ｂは心拍周波数解析装置、
３Ｂは固有心拍周波数記憶装置、１Ｃは呼吸検出装置、
２Ｃは呼吸周波数解析装置、３Ｃは固有呼吸周波数記憶
装置、４Ａ・４Ｂ・４Ｃはいずれも信号周波数算出装
置、５Ａ・５Ｂ・５Ｃは信号発生装置、６は制御信号混
合・増幅装置、９は制御信号混合・増幅装置用制御装
置、７は照明制御装置、８は照明装置である。４Ａ・４
Ｂ・４Ｃおよび５Ａ・５Ｂ・５Ｃの違いは、実施の形態
１と同じである。つまり本実施の形態は、実施の形態１
に、制御信号混合・増幅装置用制御装置９を加えたもの
である。

【００５４】本実施の形態の照明制御装置の動作を簡単
に説明する。図１０の信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃに
至るまでの動作は、実施の形態１の場合と同じである。
信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃでそれぞれ発生した３つ
の１／ｆゆらぎ信号を、制御信号混合・増幅装置６で混
合・増幅して制御信号を作成する。このときの３つの信
号の混合比は、制御信号混合・増幅装置用制御装置９か
ら時間的に変化する値が与えられる。こうして作成され
た制御信号を用いて照明制御装置７を動作させ、照明装
置８から時間変動する照明光を発生させる。

【００５５】第２の実施の形態の、第１の実施の形態と
の相違点は、次のとおりである。第１の実施の形態で
は、図１の制御信号混合・増幅装置６で用いる３つの信
号の混合比は時間的に一定であった。しかし、この混合
比を時間的に変化させた方が効果が大きい場合がある。
例えば、呼吸が外部刺激に同期しやすい人の場合、初め
は呼吸に対応する信号を特に強調してまず呼吸を整える
ことで、ある程度リラックスした状態をつくり、それか
ら他の生体リズムを整えていった方が、早く目標とする
状態にたどり着くことができる。このような観点から、
本実施の形態では、制御信号混合・増幅装置用制御装置
９を設け、制御信号中における、脳波・心拍・呼吸に対
応する３つの信号の混合比を、時間的に変化させる。

【００５６】本実施の形態での、脳波・心拍・呼吸に対
応する３つの信号の混合比の時間変化の例を図を用いて
説明する。

【００５７】平均的には、３つの中では呼吸が最も外部
リズムに同期しやすく、次いで心拍であり、脳波リズム
が最も同期しにくい。従って、図１１に示すように、初
めに呼吸に対応する信号を特に強調して呼吸を整えてあ
る程度リラックスさせ、次に心拍に対応する信号を強調
するように混合比を変化させて心拍を整え、最後に脳波
に対応する信号を強調するという順序で使用者をリラッ
クスさせるのが効果的である。

【００５８】また、不整脈の人は、心拍のリズムが心身
状態に与える影響のわりあいが、平均的な人よりも小さ
い。このような場合には、図１２に示すように、初めは
呼吸に対応する信号を大きく、次に脳波に対応する信号
を大きくすればよい。

【００５９】また、人によっては、平均的な例と違っ
て、心拍が最も外部リズムに同期しやすく、次いで脳
波、呼吸の順序で同期しやすい、ということもある。こ
の場合の混合比の時間変化例を図１３に示す。初めは心
拍に対応した信号を、次に脳波に対応した信号を、最後
に呼吸に対応した信号を強調する。

【００６０】なお、図１１・図１２・図１３中のグラフ
は、いずれも、横軸は信号の周波数を対数で表し、縦軸
は３つの信号の混合比を対数で表したものである。ａ’
は脳波の周波数に対応する信号の比を、ｂ’は心拍の周
波数に対応する信号の比を、ｃ’は呼吸の周波数に対応
する信号の比を表す。

【００６１】この他にも、状況や用途に応じ、様々な時
間変化の工夫をすることで、より高い心身状態誘導効果
を得ることが可能である。

【００６２】なお、本実施の形態では、３つの信号発生
装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃから発生される信号がいずれも１
／ｆゆらぎ信号である場合を説明したが、実施の形態１
で説明したのと同様に、信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃ
では、図２に一部を示すように様々な信号を発生するこ
とが可能である。

【００６３】また、制御信号混合・増幅装置６から発生
される信号も、実施の形態１で説明したのと同様に、図
４〜図６に一部の例を示したように様々なものがありう
る。

【００６４】また、本実施の形態では、人間に与える刺
激として照明光を取り扱ったが、照明光の代わりに、音
・機械振動などを制御してもよい。

【００６５】また、本実施の形態では、図１０の制御信
号混合・増幅装置６から出力される信号で制御される被
制御部は、照明制御装置７を介した照明装置８のみであ
った。しかし、被制御部は複数個あるいは複数種類併存
しても構わない。

【００６６】また、本実施の形態では、人間の生体リズ
ムとして、脳波・心拍・呼吸のリズムを取り上げたが、
それ以外のサーカディアンリズム・体動リズム等を扱う
こともできる。

【００６７】また、本実施の形態では、３つの生体リズ
ムを取り上げてそれぞれに対応した１／ｆゆらぎ信号を
混合して用いたが、取り上げる生体リズムの数は、２つ
または４つ以上でもよい。

【００６８】また、本実施の形態では、人間がリラック
スすることを目的としたが、逆に緊張することを目的と
して、緊張状態における生体リズムを利用することもで
きる。

【００６９】（実施の形態３）以下、本発明の第３の実
施の形態について、図面を参照しながら説明する。図１
４は、本実施の形態の照明制御装置の構成図である。

【００７０】図１４において、３Ａは固有脳波周波数記
憶装置、３Ｂは固有心拍周波数記憶装置、３Ｃは固有呼
吸周波数記憶装置、５Ａ・５Ｂ・５Ｃは信号発生装置、
６は制御信号混合・増幅装置、７は照明制御装置、８は
照明装置である。５Ａ・５Ｂ・５Ｃの違いは、実施の形
態１と同じである。

【００７１】本実施の形態の照明制御装置の動作を簡単
に説明する。信号発生装置５Ａでは固有脳波周波数記憶
装置３Ａに記憶された周波数を中心とする帯域での１／
ｆゆらぎ信号を発生する。同様に、信号発生装置５Ｂで
は固有心拍周波数記憶装置３Ｂに記憶された周波数を中
心とする帯域での１／ｆゆらぎ信号を発生する。同様
に、信号発生装置５Ｃでは固有呼吸周波数記憶装置３Ｃ
に記憶された周波数を中心とする帯域での１／ｆゆらぎ
信号を発生する。信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃでそれ
ぞれ発生した３つの１／ｆゆらぎ信号を、制御信号混合
・増幅装置６で混合・増幅し、作成された信号を用いて
照明制御装置７を動作させ、照明装置８から時間変動す
る照明光を発生させる。

【００７２】実施の形態１では、生体リズムの刻々と変
わる変化に重点をおき、生体リズムをリアルタイムで測
定して制御信号にフィードバックする方法を採った。こ
の方法では、その時々の心身状態に応じた制御が可能で
あるので効率よく使用者をリラックス状態に導くことが
できる。しかし、その反面、装置が複雑であるうえ、使
用者の生体リズムを正確に測定するためには使用者の行
動が制限されることになる。従って、通常の照明には適
用しにくい。そこで、本実施の形態では、各種生体リズ
ムの周波数を、平均的な人間の生体リズムの周波数値で
代表させることで、ある程度の心身状態誘導効果を保ち
つつ、装置を簡易にした。

【００７３】まず、脳波周波数に対応する部分について
説明する。図１４において、本実施の形態では、リラッ
クス時の平均的なα波周波数を固有脳波周波数記憶装置
３Ａに記憶している。信号発生装置５Ａは、この周波数
を中心とする帯域での１／ｆゆらぎ信号を発生する。こ
の１／ｆゆらぎ信号の周波数帯域幅は、実施の形態１の
場合よりも若干広い。それは、信号の中心周波数とし
て、平均的なα波周波数値を用いており、使用者の特性
に正確に合ったものではないからである。生体リズムと
外部刺激リズムの周波数があまりにもかけ離れている
と、生体リズムは外部刺激に同期しにくい。

【００７４】また、使用者には様々な特性を持った人が
含まれることが考えられる。使用者の生体リズムが外部
刺激に同期しない確率を減少させるために、本実施の形
態では、外部刺激のリズムの周波数帯域を実施の形態１
の場合よりも大きくしたのである。実施の形態１では、
図１の信号発生装置５Ａから出力される信号の周波数
は、中心周波数の前後に、中心周波数の約１割の幅を持
った。これに対して、本実施の形態では、図１４の信号
発生装置５Ａから出力される信号の周波数は、中心周波
数の前後に、中心周波数の約１割以上の幅を持つ。

【００７５】心拍・呼吸の周波数に対応する部分につい
ても同様である。つまり、リラックス時の平均的な心拍
周波数を固有心拍周波数記憶装置３Ｂに記憶しており、
信号発生装置５Ｂは、この周波数を中心とする帯域での
１／ｆゆらぎ信号を発生する。同様に、リラックス時の
平均的な呼吸周波数を固有呼吸周波数記憶装置３Ｃに記
憶しており、信号発生装置５Ｃは、この周波数を中心と
する帯域での１／ｆゆらぎ信号を発生する。

【００７６】図１４の制御信号混合・増幅装置６は、信
号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃで発生した３つの１／ｆゆ
らぎ信号を予め設定された混合比・増幅率で、混合・増
幅し、照明制御装置７を動作させる信号を作成する。以
後の動作は、実施の形態１の場合と同様である。

【００７７】以上のように、本実施の形態の照明制御装
置は、装置の構成を簡易化し実際の照明に応用しやすく
しつつも、ある程度の心身状態誘導効果を保持できる。

【００７８】尚、リラックス時の生体リズムの周波数の
一般的な値としては、脳波周波数は約１０Ｈｚ、心拍周
波数は約１Ｈｚ、呼吸周波数は約０．２Ｈｚが適当であ
る。また、図１４の固有脳波周波数記憶装置３Ａ・固有
心拍周波数記憶装置３Ｂ・固有呼吸周波数記憶装置３Ｃ
に記憶する値は、あとから好みや年齢等により微調整も
可能である。

【００７９】また、本実施の形態では、３つの信号発生
装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃから発生される信号がいずれも１
／ｆゆらぎ信号である場合を説明したが、実施の形態１
で説明したのと同様に、信号発生装置５Ａ・５Ｂ・５Ｃ
では、図２に一部を示すように様々な信号を発生するこ
とが可能である。

【００８０】また、制御信号混合・増幅装置６から発生
される信号も、実施の形態１で説明したのと同様に、図
４〜図６に一部の例を示したように様々なものがありう
る。また、本実施の形態では、人間に与える刺激として
照明光を取り扱ったが、照明光の代わりに、音・機械振
動などを制御してもよい。

【００８１】また、本実施の形態では、図１０の制御信
号混合・増幅装置６から出力される信号で制御される被
制御部は、照明制御装置７を介した照明装置８のみであ
った。しかし、被制御部は複数個あるいは複数種類併存
しても構わない。

【００８２】また、本実施の形態では、人間の生体リズ
ムとして、脳波・心拍・呼吸のリズムを取り上げたが、
それ以外のサーカディアンリズム・体動リズム等を扱う
こともできる。

【００８３】また、本実施の形態では、３つの生体リズ
ムを取り上げてそれぞれに対応した１／ｆゆらぎ信号を
混合して用いたが、取り上げる生体リズムの数は、２つ
または４つ以上でもよい。

【００８４】また、本実施の形態では、人間がリラック
スすることを目的としたが、逆に緊張することを目的と
して、緊張状態における生体リズムを利用することもで
きる。

【００８５】また、本実施の形態では、図１４の制御信
号混合・増幅装置６で用いる３つの信号の混合比は時間
的に一定であった。しかし、実施の形態２の場合と同様
に、この混合比を時間的に変化させてもよい。この場合
の、照明制御装置の構成図を図１５に示す。

【００８６】

【発明の効果】以上のように本発明は、人間に与える刺
激の時間変動を、人間の各生体リズムの周波数を中心と
する周波数帯域での時間変動を主要な成分として含むも
のにすることにより、刺激を受ける人間の生体リズムの
周波数を期待する心身状態での周波数に近づけ、期待す
る心身状態を得ることができる、優れた、刺激の制御装
置を実現できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態である照明制御装置
の構成図

【図２】本発明の第１〜４の実施の形態において信号発
生装置が発生する信号の組合せを表す図

【図３】本発明の第１〜４の実施の形態において制御信
号混合・増幅装置で用いる３つの信号の混合比を表す線
図

【図４】本発明の第１〜４の実施の形態において制御信
号混合・増幅装置から出力される制御信号の一例のパワ
ースペクトル図

【図５】本発明の第１〜４の実施の形態において制御信
号混合・増幅装置から出力される制御信号の一例のパワ
ースペクトル図

【図６】本発明の第１〜４の実施の形態において制御信
号混合・増幅装置から出力される制御信号の一例のパワ
ースペクトル図

【図７】本発明の第１の実施の形態において、照明光と
同時に、音と風の強度の時間変動も制御した場合の装置
の構成図

【図８】本発明の第１の実施の形態において、照明光と
同様に、音と風の強度も独立に時間変動させた場合の装
置の構成図

【図９】本発明の第１の実施の形態において、生体リズ
ムとして、心拍と呼吸のリズムのみを扱った場合の装置
の構成図

【図１０】本発明の第２の実施の形態の照明制御装置の
構成図

【図１１】本発明の第２、第４の実施の形態において、
制御信号混合・増幅装置６で用いる３つの信号の混合比
の時間変化の一例を表す線図

【図１２】本発明の第２、第４の実施の形態において、
制御信号混合・増幅装置６で用いる３つの信号の混合比
の時間変化の一例を表す線図

【図１３】本発明の第２、第４の実施の形態において、
制御信号混合・増幅装置６で用いる３つの信号の混合比
の時間変化の一例を表す線図

【図１４】本発明の第３の実施の形態の照明制御装置の
構成図

【図１５】本発明の第３の実施の形態において、制御信
号混合・増幅装置６で用いる３つの信号の混合比を時間
的に変化させる場合の、照明制御装置の構成図

【符号の説明】

１Ａ脳波検出装置２Ａ脳波周波数解析装置３Ａ固有脳波周波数記憶装置４Ａ信号周波数算出装置５Ａ信号発生装置１Ｂ心拍検出装置２Ｂ心拍周波数解析装置３Ｂ固有心拍周波数記憶装置４Ｂ信号周波数算出装置５Ｂ信号発生装置１Ｃ呼吸検出装置２Ｃ呼吸周波数解析装置３Ｃ固有呼吸周波数記憶装置４Ｃ信号周波数算出装置５Ｃ信号発生装置６制御信号混合・増幅装置７照明制御装置８照明装置９制御信号混合・増幅装置用制御装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】刺激の時間変動に、二つ以上の生体リズム
各々の主要な周波数を中心とする周波数帯域での時間変
動を主要な成分としてもたせることを特徴とする刺激の
制御装置。
【請求項２】刺激の時間変動の主要な周波数成分とし
て、少なくとも脳波、心拍、呼吸のリズムの主要な周波
数を中心とする周波数帯域での時間変動の何れかを含ま
せたことを特徴とする請求項１記載の刺激の制御装置。
【請求項３】生体リズムの主要な周波数として、脳波で
は４〜２０Ｈｚ、心拍では０．５〜２Ｈｚ、呼吸では
０．１〜０．５Ｈｚの範囲の何れかの値をとることを特
徴とする請求項２記載の刺激の制御装置。
【請求項４】刺激を知覚する人間に期待する心身状態で
の生体リズムの周波数を第１の周波数とし、現に刺激を
知覚している人間の生体リズムの周波数を第２の周波数
として検出し、刺激の時間変動が第３の周波数を中心と
する周波数帯域での時間変動成分を主要な成分として持
つとき、第３の周波数が、第１の周波数を含み第１の周
波数と第２の周波数の間の値をとることを特徴とする請
求項１〜３のいずれかに記載の刺激の制御装置。
【請求項５】刺激の時間変動の主要な成分のパワースペ
クトルが、ｎを２を上限とする正の実数または０とする
１／ｆⁿゆらぎであることを特徴とする請求項１〜４の
いずれかに記載の刺激の制御装置。
【請求項６】刺激の時間変動のパワースペクトル中の、
生体リズムの主要な周波数を中心とする周波数帯域での
時間変動成分各々の強度比が、可変であることを特徴と
する請求項１〜５のいずれかに記載の刺激の制御装置。
【請求項７】刺激の時間変動のパワースペクトル中の、
生体リズムの主要な周波数を中心とする周波数帯域での
時間変動成分各々の強度比が、時間的に変化することを
特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の刺激の制御
装置。
【請求項８】請求項１〜７のいずれかに記載の刺激の制
御装置を用いて視覚刺激の強弱を制御することを特徴と
する視覚刺激制御装置。
【請求項９】請求項１〜７のいずれかに記載の刺激の制
御装置を用いて照明の強弱を制御することを特徴とする
照明制御装置。