JPH09504705A

JPH09504705A - 脳波の神経フィードバック装置および方法

Info

Publication number: JPH09504705A
Application number: JP6507442A
Authority: JP
Inventors: タンセイ、マイケル、エイ．
Original assignee: タンセイ、マイケル、エイ．
Priority date: 1992-09-03
Filing date: 1993-09-02
Publication date: 1997-05-13
Anticipated expiration: 2013-01-21
Also published as: AU670463B2; EP0664683A4; EP0664683A1; DE69331441D1; WO1994005201A1; KR950702802A; CA2143749C; KR0166342B1; ATE211633T1; BR9306995A; AU5100293A; CA2143749A1; EP0664683B1; JP2702607B2; RU2134541C1; SG48885A1

Abstract

(57)【要約】バイオフィードバックシステム（１０）は０−９０Ｈｚの範囲内の生体電気信号を検出する。生体電気信号（２６）は前置増幅器（２２）によって増幅される。増幅された信号（２４）の複合振幅はその増幅信号に高速フーリエ変換を施すことによって計算され、検出信号の範囲内の周波数帯の振幅が計算される。関心のある特定の周波数帯を選び、コンピューター（２６）に表示できる。この表示によって監視中の人をオーディオまたは言葉のフィードバックにより訓練することができる。

Description

【発明の詳細な説明】名称：脳波の神経フィードバック装置および方法発明者：マイケルエイ．タンセイ関連出願の相互参照この出願は、１９９２年２月５日に提出された出願番号第０７／８３１，１８２号に係る「タンセイ法および訓練システム：認識状態の追跡と訓練および大脳機能不全の特徴を持った障害の緩解のための脳波神経フィードバック装置、手順ならびに方法」（THE TANSEY TECHNIQUE AND TRAINING SYSTEM: ELECTROENCEPHA LIC NEUROFEEDBACK APPARATUS，PROCEDURE AND METHOD FOR THE TRACKING AND T RAINING OF COGNITIVE STATES AND THE REMISSION OF DISORDERS CHARACTERIZED BY CEREBRAL DYSFUNCTION)と題された米国特許出願の一部継続出願である、１９９２年９月３日に提出された出願番号第０７／９４０，１９０号に係る「認識状態の訓練と追跡のための脳波神経フィードバック装置および方法」（ELECTROE NCEPHALIC NEUROFEEDBACK APPARATUS AND METHODS FOR TRAINING AND TRACKING OF COGNITIVE STATES）と題された米国特許出願の継続出願である。発明の背景１．発明の利用分野本発明は、脳波データを監視し分析し利用する装置および方法に関する。２．関連技術の説明ヒトの脳は機能的に相互接続されたシナプス経路および神経活性化基質として見ることができる。これらの経路および基質は機能的に反応し使うにつれてさらに発達するようになっている。これはすべての高次の学習の基礎である。いかなる時点においても、脳は神経放電パターンに関係のある多くの事象、仕事、および状態を放射している。神経放電パターンは脳波サインとして定義できる。脳波サインは人の認識状態、学習、知的な能力や障害と関係づけることができる。今までかなりの研究が脳波（ＥＥＧ）信号として知られている脳波信号の生物学的フィードバックに向けられてきた。ある従来の神経生理学的研究は、行動と、感覚運動皮質律動ＥＥＧ活動に関係のある１２−１５Ｈｚの周波数帯との間の機能的関係を立証した。ステルマンエム．ビー．(Sterman M.B.)、ロプレスティアール．ダブリュ．(Lopresti R.W.)、およびフェアチャイルドエム．ディ．(Fairchild M.D.)（１９６９年）。ネコにおけるモノメチルヒドラジン毒性の脳波および行動に関する研究(Electroencephalographic and behavioral stud ies of monomethylhdrazine toxicity in the cat)。テクニカル・レポート・エイエムアールエル−ティーアール−６９３(Technical Report AMRL-TR-69 3) 、ライト−パターソン空軍基地(Wright-Patterson Air Force Base)、オハイオ州、エア・システムズ・コマンド(Air Systems Command)。ネコが筋肉の鎮静を維持し、正確、複雑、かつ調和した一連の運動を爆発的に行い、鎮静状態に戻る能力が、１４サイクル脳波を監視することによって研究された。脳波が筋肉の緊張やけいれんの抑制の直接の原因であることがわかった。また、ネコを訓練して筋肉の緊張やけいれんの抑制に関係のある特定の脳波パターンの強さを増加させうることも証明された。その後、けいれんを誘発する薬物をネコに投与したときに、訓練されて脳波が増強されたネコはその薬物に抵抗力があった。従来のＥＥＧバイオフィードバック訓練では病的な脳活性化不全を矯正するために１２−１５ＨｚのＳＭＲ脳波周波数帯を使用していた。特に次に示す障害がバイオフィードバック訓練を使って治療されてきた。てんかん（例えば、エム．ビー．ステルマン(M.B．Sterman)による１９７３年の「感覚運動ＥＥＧバイオフィードバック訓練の神経生理学的および臨床的研究：てんかんへの効果」(Neuro physiologic and Clinical Studies of Sensorimotor EEG Biofeedback Trainin g: Some Effects on Epilepsy)の研究、エル．バーク(L．Birk)（版）、バイオフィードバック：行動医学(Biofeedback: Behavioral Medicine) 、ニューヨーク：グルーン・アンド・ストラットン(Grune and Stratton)）、ジル・ド・ラ・ツレット症候群と筋肉チック（例えば、本発明者による１９８６年の「単純および複合チック（ジル・ド・ラ・ツレット症候群）：ＥＥＧ感覚運動律動バイオフィードバック訓練」(A Simple and a Complex Tic(Giles de la Tour ette's Syndrome): Their response to EEG Sensorimotor Rhythm Biofeedback Training)、インターナショナル・ジャーナル・オブ・サイコフィジオロジー(In ternational Journal of Psychophysiology) 、４、９１−９７（１９８６年））、活動過剰（エム．エヌ．シャウゼ(M.N．Shouse)とジェイ．エフ．ルーバー(J. F．Lubar)により「運動過剰症の治療におけるＥＥＧリズムとリタリンのオペラント条件付け」(Operant Conditioning of EEG Rhythms and Ritalin in the Tr eatment of Hyperkinesis)と題された研究、バイオフィードバック・アンド・セルフレギュレーション(Biofeedback and Self-Regulation) 、４、２９９−３１２（１９７９年）に記載されている）、読書障害（エム．エイ．タンセイ(M.A． Tansey)とブルナーアール．エル． (Bruner R.L.)により「進行性読書障害を持った１０歳の活動過剰症の少年の治療におけるＥＭＧとＥＥＧバイオフィードバック訓練」(EMG and EEG Biofeedback Training in the Treatment of a 10-y ear old Hyperactive Boy with a Developmental Reading Disorder)、バイオフィードバック・アンド・セルフレギュレーション(Biofeedback and Self-Regula tion) 、８、２５−３７（１９８３年）に記載されている）、いろいろな脳波の振幅の一致パターンの発見に関する学習障害（ルーバー(Lubar)、ビアンチーニ(Bianchini)、カルフーン(Calhoun)、ランバート(Lambert)、ブロディー(Brody)、シャブシン(Shabsin)による「学習障害を持つ子供と持たない子供との間のＥＥＧの相違のスペクトル分析」(Spectral Analysis of EEG Difference s Between Childen with and without Learning Disabilities)と題された研究、ジャーナル・オブ・ラーニング・ディサビリティーズ(Journal of Learning D isabilities) 、１８、４０３−４０８（１９８５年）に記載されている）、学習障害（エム．エイ．タンセイ(M.A．Tansey)により「脳波サイン−脳の機能的神経解剖学を反映する指標：ＥＥＧ感覚運動律動バイオフィードバック訓練の学習障害の神経学的前駆体への効果に関する続発見」（Brainwavesignatures - An I ndex Reflective of the Brain's Functional Neuroanatomy: Further Findings on the Effect of EEG Sensorimotor Rhythm Biofeedback Training on the Ne urologic Precursors of Learning Disabilities)、インターナショナル・ジャーナル・オブ・サイコフィジオロジー(International Journal of Psychophysio logy) 、３、８５−８９（１９８５年）に記載されている）。要するに、広くいろいろな障害について、これらの症状には自分自身の筋肉の随意制御の障害やストレス下の過負荷の大脳しきい値の低下が含まれているが、それらの障害が脳の補助的な感覚運動野を「訓練(exercise)」することにより治療可能であることがわかった。従来のＥＥＧバイオフィードバックの方法および装置は脳波の活動をＥＥＧの広い周波数帯の面から参照していた。そのようなものとして、従来から脳波活動は次のように分類されている。デルタ波は０から３．５Ｈｚの周波数帯にあり、シータ波は４から７Ｈｚの周波数帯にあり、アルファ波は８から１３Ｈｚの周波数帯にあり、ベータ波は１３Ｈｚを超える周波数帯にあり、感覚運動律動（ＳＭＲ）波は１２から１５Ｈｚの周波数帯にある。いくつかの特許がアルファ、シータ、ベータ、デルタ、およびＳＭＲ波の検出振幅と割合の点からＥＥＧの監視に向けられている。米国特許第４，９２８，７０４号には、人を訓練して人のＥＥＧ活動の随意制御を有益な程度に発達させるバイオフィードバック方法および装置が記載されている。ＥＥＧエネルギーを検出するためＥＥＧセンサーが人の頭の皮質部位に取り付けられる。ＥＥＧ電気エネルギーはフィルターにかけられてアルファ、シータ、ベータ、およびデルタのあらかじめ定めた副バンドのみとなる。アルファ、シータ、ベータ、デルタ、およびＳＭＲ波によるＥＥＧバイオフィードバックに向けられた他の特許は、米国特許第３，８５５，９８８号、第４，１４０，９９７号、第４，８８３，０６７号、第４，９１９，１４３号、第５，０２４，２３５号、および欧州特許第３７５，１０６号に含んでいる。米国特許第４，７４６，７５１号には、多重チャネルＥＥＧデータを表示するシステムが記載されている。これを行う場合には、手順および方法は誘発反応電位の信号の平均化を必要とする。脳地図上平均された和信号は多くの電極部位についてモニターされた全エネルギーの平均量の反射からなっているのでつなぎ合わせることができる。ＥＲＰ（早期視細胞電位）の場合、被検者は脳波を引き起こす一連の刺激を受ける。ＥＲＰに向けられた特許の他の例は米国特許第４，４９８，０８０号、第４，９２６，９６９号、およびＰＣＴ特許出願第８３０３７４５号に含んでいる。米国特許第４，９２６，９６９（′９６９）号が本発明者に係る親出願番号第８３１，１８２号に引用された。その′９６９号特許には、人に与えた刺激の結果としての誘発反応電位を検出するための感覚駆動コントローラーが記載されている。電極で被検者から取られたＥＥＧ信号はＥＲＰテンプレートを確定するための平均化と相関の処理手順を高めるため増幅されフィルターにかけられる。ＥＲＰテンプレートは検出された誘発反応電位と比較され、これら２つの信号間の類似度が決定される。従来のＥＥＧバイオフィードバック研究における大きな不都合は、信号処理エレクトロニクス用のフロントエンドとして用いられる従来の帯域フィルターによって生じる脳波周波数帯の分解能が悪いことである。別の欠点は、帯域フィルターは電気エネルギーの増大または高振幅低速波によって容易に過負荷となることである。電気エネルギーの増大は筋肉運動に伴い、高振幅低速波活動は多くの大脳障害に伴う。これらの望まれない、しかし頻繁に起こる、信号汚染源はアーチファクトと呼ばれる。帯域分析は生物学的信号と任意の随伴アーチファクトを幾千回となく（例えば、５０，０００回ほど）掛ける差動前置増幅器に左右される。そのような電気的／機械的信号精製器がＥＥＧ信号の監視の不正確の一因となっている。従来の機械的な帯域フィルタリングの他の不都合は、特定の脳状態を訓練するために任意の不正確な周波数帯を使用することである。波形の正確な分析はＥＥＧバイオフィードバック・プロトコルにとって非常に重要である。従来のシステムのさらに他の欠点は、毎秒１回のサンプリング速度で帯域構成信号をサンプリングしうるマルチプレクサーの信頼性である。例えば、毎秒１４サイクルの波形である１４Ｈｚの信号をモニターする場合、たった１つの構成要素しか測定されず、したがって波形の１４の構成要素のうち１３はサンプリングしそこなう。また、従来の技術にはデルタ、シータ、アルファ、ベータ、およびＳＭＲ表現に限定されるという不都合もある。従来の技術において、０から９０Ｈｚまでの連続した波形を同時に監視するシステムは見当たらない。図面の簡単な説明図１は本発明に係るシステムの概略図である。図２は本発明に係るコンピューターシステムの概略図である。図３は「手が重たい」状態を表わす本発明の表示の正面図である。図４は「手が暖かい」状態を表わす本発明の表示の正面図である。図５は「手が重くて暖かい」状態を表わす本発明の表示の正面図である。図６は「ハッピー」状態を表わす本発明の表示の正面図である。図７は非開放性頭部損傷状態のある外傷後ストレス障害を表わす表示の正面図である。発明の概要簡単に説明すれば、本発明は約０から約９０ヘルツの範囲で生体電気およびバイオフィードバックのデータを監視し操作するシステムからなる。一般にこのシステムは１ヘルツ以下の窓で波形を記録し表示することを含んでいる。好ましい実施例では、活性電極が人の頭蓋の中心線に沿って取り付けられる。また、基準電極とアース電極が人の反対側の耳にそれぞれ配置される。人の生体電気ＥＥＧ信号は前記活性電極、基準電極、およびアース電極によって検出される。前置増幅器は検出された生体電気信号を増幅し光学的に分離する。増幅されたデータは信号処理装置に伝送される。好ましくは、信号処理装置はコンピューターのディジタル信号処理装置である。本発明の実施に役立つコンピューターがネクスト(NeXT)社によりネクスト・ステーション(NeXT Station)として製造されている。ネクスト・ステーションにおけるネクスト(NeXT)はネクスト・コンピューター・インコーポレイテッド(NeXT Computer，Inc)の登録商標である。信号処理装置は増幅された生体電気信号に高速フーリエ変換を施してその生体電気信号の振幅を決定する。バイオフィードバック・ソフトウェアによってユーザーは検出された生体電気信号から関心のある生体電気周波数帯を監視することができる。１ヘルツ以下の窓が関心のある生体電気周波数帯のあたりに選ばれる。例えば、ユーザーが１４ヘルツの生体電気周波数帯を監視しようと決めれば、窓は約１３．５ヘルツから約１４．５ヘルツとなろう。関心のある周波数帯に関する生体電気信号の振幅はコンピューター・ディスプレイの第１ウインドウに表示しうる。また、時間についての生体電気信号の振幅の平均値も前記コンピューター・ディスプレイの第２ウインドウに表示しうる。セッションの時間についての関心のある周波数帯の振幅は監視セッションを再生できるようにコンピューターのメモリーに記憶される。また、０から９０ヘルツの全周波数帯の検出された振幅もコンピューター・ワークステーションのメモリーに記憶しうる。バイオフィードバック訓練は、表示された関心のある周波数帯の振幅を観察し、この観察した表示振幅の変化に応じて音声上または音楽上のフィードバックをユーザーに提供することによってなされる。発明の詳細な説明この説明の中においては、同じ番号を用いて、本発明を示す別々の図面に係る同じ要素を示すことにする。図１は本発明に係るＥＥＧバイオフィードバックシステム１０の概略図である。好ましい実施例では、３個の電極によって人１２が監視される。活性電極１４は人１２の頭蓋の中心線に沿ってできるだけ安楽に取り付けられる。基準電極１６は人１２の一方の耳に配置され、アース電極１８は人１２のもう一方の耳に配置される。好ましくは基準電極１６とアース電極１８は耳クリップで取り付けられる。好ましくは活性電極１４は長さが約６．５cmで幅が約１．３cmの接触面を有している。当業者にとって明らかなように本発明の内容があれば他のサイズや形状の電極を使用してもよいことはもちろんである。好ましくは活性電極１４は人１２の大脳縦裂の上に重なるように頭蓋の頂部の中心線に沿って縦に配置される。第１のバンド１５は人１２の頭の回りにまゆに平行にかつ額の中央部を横切って配置される。第２のバンド１７は人１２の頭の頂部を横切って配置され第１のバンド１５に取り付けられる。好ましくは第１のバンド１５と第２のバンド１７は弾性材料からできている。他に、活性電極１６をヘッドホン装置の一部とし、基準電極１６およびアース電極１８をそのヘッドホン装置のイヤホンの中に組み込むこともできる。当業者にとって明らかなように電極のタイプや配置はいろいろ使用可能である。例えば、多数のセンサーを脳の多くの領に沿って配置してもよい。活性電極１４、基準電極１６、およびアース電極１８によって検出された生体電気信号２０は人１２の生ＥＥＧデータと定義できる。生体電気信号２０は線２１によって前置増幅器２２に供される。生体電気信号２０は約０から約９０ヘルツの範囲内にありうる。他の構成では、生体電気信号２０は遠く無線周波送信機によって前置増幅器２２に送ることができる。無線周波送信機は第１バンド１５に取り付ければよい。この遠隔伝送の利点は患者１２が生体電気信号２０の監視中自由に動けることである。前置増幅器２２は生体電気信号２０を増幅し光学的に分離する。好ましくは前置増幅器２２は約１０から約１００の係数で生体電気信号２０を増幅する。本発明の実施に役立つ一例がバイオフィードバック・システムズ(Biofeedback Systems)によりメディカル・プリアンプリファイヤー・モデルＰＡ−２Ｍ(Medical Pre-Amplifier Model PA-2M) として製造されている。増幅された信号２４は線２５によって図２に示されるようなコンピューター・ワークステーション２６の信号処理装置１００に供される。信号処理装置１００は増幅信号２４に高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を施してその信号の振幅を決定する。生体電気信号の振幅はマイクロボルトで定義されている。処理された生体電気信号は脳波サインと定義できる。本発明の実施に役立つコンピューターがネクスト社によってネクスト・ステーション・コンピューターとして製造されている。ネクスト・ステーションは高速フーリエ変換を使用するディジタル信号処理装置を内蔵している。ＦＦＴ計算はコンピューター・ワークステーションにおいてリアルタイムで実行されうる。検出された信号は分析され、検出範囲内の周波数のおのおのの振幅が計算される。特定の周波数のあたりの約１ヘルツまでの窓によって関心のある生体電気周波数帯が規定される。コンピューター・ワークステーション２６による生体電気信号１２のサンプリングは約毎秒８，０００サンプルの速さで実行される。コンピューター・ワークステーション２６のバイオフィードバック・ソフトウェア１０２は検出された生体電気信号２０から関心のある周波数帯を選択する。ディスプレイ駆動装置１０８はバイオフィードバック・ソフトウェア１０２と相互作用してコンピューター・スクリーン２８上に関心のある特定の周波数帯を表示する。好ましくはコンピューター・スクリーン２８は生体電気信号２０が継続的に検出されるため１秒の間隔を置いて更新される。本発明の実施に役立つバイオフィードバック・ソフトウェアの一例がイン・シンク・インスティテュート・インコーポレイテッド(I n Sync Institute Inc.)によりＥＥＧ・ブレインウエイブ・アナリシス・プログラム(EEG Brainwave Analysis Program)として製造されている。信号処理装置１００で計算された関心のある周波数帯についての振幅値はバイオフィードバック・ソフトウェア１０２によってコンピューター・メモリー１０６に記憶されうる。振幅値は監視中の脳波の全セッションに対して時間について記憶されうる。他の構成では、０から９０ヘルツの範囲で計算されたすべての振幅値をコンピューター・メモリー１０６に記憶してもよい。バイオフィードバック・ソフトウェア１０２はコンピューター・ワークステーション２６のＣＤ音響システム１０４と相互作用する。ＣＤ音響システム１０４は、次の図面を参照して説明するように、人１２の訓練に使用されうる。ＣＤ音響システムはネクスト・ステーションに内蔵されている。図３はある脳波サインのディスプレイ６１を示している。この脳波サインは人の「手が重たい(heavy hands)」状態に関する。「手が重たい」状態に達するため人１２に頼んで手が重たいと感じるよう神経を集中してもらう。５Ｈｚ、７Ｈｚ、１０Ｈｚ、１２Ｈｚ、１４Ｈｚ、１６Ｈｚ、および２０Ｈｚの周波数帯が関心のある周波数帯に選ばれている。バイオフィードバック・ソフトウェア１０２による患者１２の監視はユーザーがスタート・モニタリング・ウインドウ７８上でマウスをクリックすることによって開始され、患者１２の監視はユーザーがディスプレイ６１のストップ・モニタリング・ウインドウ８０上でマウスをクリックすることによって停止される。おのおの検出された周波数帯のまわりの１ヘルツ窓に対する振幅は、上記したように、ＦＦＴによって計算されている。ディスプレイ６１では、５Ｈｚ、７Ｈｚ、１０Ｈｚ、１２Ｈｚ、１４Ｈｚ、１６Ｈｚ、２０Ｈｚ、および２８Ｈｚの周波数帯がウインドウ３０ａ−ｂ、３２ａ−ｂ、３４ａ−ｂ、３６ａ−ｂ、３８ａ−ｂ、４０ａ−ｂ、４２ａ−ｂ、および４４ａ−ｂにそれぞれ表示される。周波数帯のおのおおの振幅は第１部分ウインドウ３０ａ、３２ａ、３４ａ、３６ａ、３８ａ、４０ａ、４２ａ、および４４ａに表示され、その振幅の棒グラフが第２ウインドウ３０ｂ、３２ｂ、３４ｂ、３６ｂ、３８ｂ、４０ｂ、４２ｂ、および４４ｂに表示される。おのおのの周波数帯に対する平均振幅値はウインドウ４６ａ−ｂ、４８ａ−ｂ、５０ａ−ｂ、５２ａ− ｂ、５４ａ−ｂ、５６ａ−ｂ、５８ａ−ｂ、および６０ａ−ｂに表示される。ウインドウ６２ａ−ｂ、６４ａ−ｂ、６８ａ−ｂ、７０ａ−ｂ、７２ａ−ｂ、７４ａ−ｂ、および７６ａ−ｂは脳波サインの平均振幅を示す。ディスプレイ６１は「手が重たい」状態によって１４Ｈｚの周波数帯の値がその他の表示された周波数帯よりもふえることを示している。ディスプレイ６３は、図４に示されているように、患者１２の「手が暖かい」 (warm hands)」状態に関する脳波サインを示している。ディスプレイ６３は「手が暖かい」状態が２８Ｈｚの周波数帯に対する値の増加をもたらすことを示している。図５に示すディスプレイ６５は、患者１２の「手が重くて暖かい(heavy w arm hands)」状態に関する脳波サインを示している。この状態では、人１２に頼んで手が重くて暖かいと感じるよう神経を集中してもらう。ディスプレイ６３は１４Ｈｚと２８Ｈｚの周波数帯の値の増加を示している。ディスプレイ６７は、図６に示されているように、「ハッピー(happy)」状態の脳波サインを示している。「ハッピー」状態は３Ｈｚ、７Ｈｚ、および１６Ｈｚの周波数帯の値がふえることを示している。脳波サインのディスプレイ６１、６３、６５、および６７から、「手が重たい」状態に対する筋系の監視によって１４Ｈｚの周波数帯が増加し、「手が暖かい」状態に対する脈管系の監視によって２８Ｈｚの窓が増加し、「ハッピー」状態に対する情動系の監視によって７Ｈｚ、１０Ｈｚ、および１６Ｈｚの周波数帯が増加している。ディスプレイ６１、６３、６５、６７、および６９には２つの波長の比を入れることができる。例えば、「７／１４」の比がウインドウ４５に表示されている。１より小さい比は１４Ｈｚの周波数帯の値が７Ｈｚの周波数帯の値よりも大きいことを示している。図７は外傷性ストレス障害を持った人の脳波サインのディスプレイ６９である。低い値が７、１０、および１２Ｈｚの周波数帯に関するウインドウ３２、３４、３６にそれぞれ表示されている。低い値はストレス障害の人の脳の減退を示している。高い値が３Ｈｚの周波数帯のウインドウ３５に示されている。ディスプレイ６１、６３、６５、６７、および６９はシステム１０による人の実際のモニタリングの表示である。人１２に対するＥＥＧバイオフィードバックシステム１０による訓練は、トレーナーが脳波サインを監視し観察した脳波サインに関係してクライアントに言葉によるフィードバックを与えることによってなされうる。例えば、患者に認識状態について考えるように頼んだ後、その結果生じる脳波サインを例えばディスプレイ６１に示されているように表示する。もし患者１２が所望の認識状態（つまり、今晩のディナーパーティーについての空想または思考）からはぐれると、１以上の周波数帯のエネルギーが高まり、表示される脳波サインが変わる。この時、トレーナーは言葉によって患者１２を案内し所望の脳波サインに戻すことができる。人１２を訓練するためにＣＤ音響システム１０４を使うこともできる。検出された周波数帯を選び、音響システム１０４からの音によって強化することができる。例えば、「手が重たい」状態について１４Ｈｚの周波数帯をバイオフィードバック・ソフトウェア１０２によって選び、音響システム１０４によって監視することができる。楽譜は患者１２が監視されると演奏を始める。音楽の音量は１４Ｈｚの周波数帯の増大が検出されると大きくなる。音楽の音量が小さくなれば「手が重たい」状態への集中力が弱まっているので患者１２を変える。別の患者１２が「手が重たい」状態へ精神を集中させると音楽の音量が増大する。監視する所望の周波数帯のおのおのに対し別々の楽譜を使うことができる。本発明には生体電気信号を連続スペクトルで約０から約９０Ｈｚの範囲で監視できるという利点がある。関心のある周波数帯のあたりの１ヘルツまでの窓に対応する脳波サインをコンピューター・ディスプレイ上に表示して監視される人の認識状態を容易にかつ正確にモニターすることができる。表示された脳波サインに関係する言葉または音楽によるフィードバックによって人を迅速に訓練することができる。以上、好適な実施例を参照して本発明を説明してきたが、その説明の意図は限定するためではない。当業者に明らかなように、本発明の思想および範囲を逸脱しない限り変更しうることはもちろんである。

Claims

【特許請求の範囲】１．人の認識状態の脳波サインを監視する装置において、前記人から生体電気信号を検出する検出手段と、前記生体電気信号は約０から約９０ヘルツの第１範囲内にあり、前記生体電気信号は前記第１範囲の中に一連の周波数帯を含み、前記周波数帯にはおのおの１ヘルツ未満の第２範囲があり、前記検出された生体電気信号を増幅する増幅手段と、前記増幅された生体電気信号を処理するディジタル信号処理手段と、前記信号処理手段は前記増幅された生体電気信号に高速フーリエ変換を施して前記一連の周波数帯におけるおのおのの前記周波数帯の振幅をそれぞれ決定する機能を含み、前記一連の周波数帯の中から関心のある複数の被選択周波数帯を選択する選択手段と、前記選択された関心のある周波数帯の前記それぞれの振幅をコンピューター・ディスプレイのそれぞれのウインドウに表示する表示手段とを有し、前記人の前記認識状態の前記脳波サインが前記選択された関心のある周波数帯の前記それぞれの振幅として表示されることを特徴とする。２．特許請求の範囲１の装置において、さらに前記脳波サインを記憶する記憶手段を前記コンピューターの中に有することを特徴とする。３．特許請求の範囲２の装置において、前記脳波サインはリアルタイムで表示されることを特徴とする。４．特許請求の範囲３の装置において、前記生体電気信号は毎秒８，０００回の速さで検出されることを特徴とする。５．特許請求の範囲４の装置において、検出された生体電気信号は約１００の係数で増幅されることを特徴とする。６．特許請求の範囲５の装置において、さらに前記検出された脳波サインに応じて音の大きさを増大させる音響手段を有することを特徴とする。７．人の認識状態の脳波サインを監視する方法において、前記人から生体電気信号を検出するステップと、前記生体電気信号は約０から約９０ヘルツの第１範囲内にあり、前記生体電気信号は前記第１範囲の中に一連の周波数帯を含み、前記周波数帯にはおのおの１ヘルツ未満の第２範囲があり、前記検出された生体電気信号を増幅するステップと、前記増幅された生体電気信号を処理するステップと、前記処理ステップはディジタルコンピューターにおいて前記増幅された生体電気信号に高速フーリエ変換を施して前記一連の周波数帯におけるおのおのの前記周波数帯の振幅をそれぞれ決定する機能を含み、前記一連の周波数帯の中から関心のある複数の被選択周波数帯を選択するステップと、前記選択された関心のある周波数帯の前記それぞれの振幅をコンピューター・ディスプレイのそれぞれのウインドウに表示するステップとを有し、前記人の前記認識状態の前記脳波サインが前記選択された関心のある周波数帯の前記それぞれの振幅として表示されることを特徴とする。８．特許請求の範囲７の方法において、さらに前記脳波サインをコンピューター記憶手段の中に記憶するステップを有することを特徴とする。９．特許請求の範囲８の方法において、前記脳波サインは前記人の脈管系を監視することを特徴とする。１０．特許請求の範囲８の方法において、前記脳波サインは前記人の情動系を監視することを特徴とする。１１．特許請求の範囲１０の方法において、前記脳波サインは前記人の脈管系および情動系を監視することを特徴とする。１２．特許請求の範囲１１の方法において、前記脳波サインは前記患者のストレス障害を監視することを特徴とする。