JPH10262943A - Method, instrument for measuring electroencephalogram, method and device for transmitting will using the measuring method - Google Patents

Method, instrument for measuring electroencephalogram, method and device for transmitting will using the measuring method

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JPH10262943A
JPH10262943A JP9279216A JP27921697A JPH10262943A JP H10262943 A JPH10262943 A JP H10262943A JP 9279216 A JP9279216 A JP 9279216A JP 27921697 A JP27921697 A JP 27921697A JP H10262943 A JPH10262943 A JP H10262943A
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JP
Japan
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data
electroencephalogram
brain wave
change pattern
frequency
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JP9279216A
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Japanese (ja)
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Yoshiki Nishitani
善樹 西谷
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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  • Measurement And Recording Of Electrical Phenomena And Electrical Characteristics Of The Living Body (AREA)
  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method and a device for measuring electroencephalogram, that can measure target spontaneous electroencephalogram, and a will transmitting device for discriminating the spontaneous will of human being using this measuring method. SOLUTION: The electroencephalogram data of respective channels detected by a cap-shaped electrode 1 are amplified by a multichannel amplifier 2 and converted into digital data by an A/D converter 4. Then, a prescribed frequency component is extracted by a digital band pass filter part 7, and the data of respective channels are temporally weighted by a window function processing part 8 and converted to the data of frequency area by a frequency analytic processing part 9. Then, frequency band differential data and mapping data based on these frequency band differential data are found for each piece of data in the frequency area of each channel by a frequency band differential arithmetic part 10, and an electroencephalogram topographic map based on the mapping data is displayed on a display 6 by an image processing part 11.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、人体の自発脳波
を計測する脳波計測方法およびその装置並びに該脳波計
測方法を用いた意思伝達装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electroencephalogram measurement method and apparatus for measuring spontaneous electroencephalograms of a human body, and a communication device using the electroencephalogram measurement method.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、人間の脳波を計測し、計測し
た脳波から人間の意思を判別する方法およびその装置が
提案されている。この種の方法および装置の1つに介
中,川村,井上,小林,川上,中島による「事象関連脳
電位(ERP)を用いたコミュニケーションのための被
選択項目の提示方法」(ヒューマンインターフェイス,
68-3 ,1996.9.12)の中で開示されている意思判別方法
がある。この方法は、感覚刺激に応じて被験者の脳波に
現れる事象関連脳電位(以下、ERP:Event Relate b
rain Potentialという)から被験者の意思を判別する方
法である。
2. Description of the Related Art Hitherto, a method and a device for measuring human brain waves and discriminating human intention from the measured brain waves have been proposed. One of the methods and devices of this type is "Method of presenting selected items for communication using event-related brain potential (ERP)" by Nakanaka, Kawamura, Inoue, Kobayashi, Kawakami, and Nakajima (Human Interface,
68-3, September 12, 1996). This method uses an event-related brain potential (hereinafter referred to as ERP: Event Relate b) that appears in a subject's brain wave in response to a sensory stimulus.
rain potential).

【0003】ここでERPとは、広義には、感覚刺激,
運動,認知活動など、事象と関連して記録されるあらゆ
る脳の電気活動を意味し、狭義には、何らかの刺激を受
けた時に、その刺激に含まれる心理的意味や刺激の種類
によって惹起される認知活動に関連して脳波に現われる
電位を意味する。
[0003] Here, ERP is, in a broad sense, a sensory stimulus,
It refers to any electrical activity of the brain that is recorded in connection with an event, such as exercise or cognitive activity. In a narrow sense, it is triggered by the psychological meaning or type of stimulus that is received when a certain stimulus is received It means the potential that appears in brain waves in relation to cognitive activity.

【0004】上述した意思判別方法は、ERPの成分の
1つである選択反応電位P300を抽出することによっ
て被験者の意思を判別している。P300とは、上述し
たERPの一成分であり、被験者が関心を持っている情
報を含む刺激が当該被験者に与えられた時に誘発される
電位である。P300は、例えば、被験者に文字や色視
標等の視覚刺激を提示した時、その被験者が提示された
文字や色視標から特定のものを選択し、記憶していく
際、脳の正中中心部および正中頭頂部を中心に発現す
る。また、P300は、被験者に何らかの刺激が与えら
れた時点(以下、刺激点という)から250〜700ms
ec後に脳波に現れる。
In the above-described intention determination method, the intention of the subject is determined by extracting a selection reaction potential P300 which is one of the components of the ERP. P300 is a component of the ERP described above, and is a potential induced when a stimulus including information of interest to the subject is given to the subject. For example, when the subject presents a visual stimulus such as a character or a color visual target to the subject, the P300 selects a specific one from the presented text or color visual target and stores it. It occurs mainly in the parietal and median parietal regions. In addition, P300 is 250 to 700 ms from the time when a certain stimulus is given to the subject (hereinafter referred to as a stimulus point).
Appears in EEG after ec.

【0005】上述した意思判別方法は、具体的には、被
験者に視覚刺激を複数回与え、その視覚刺激に応じて脳
の正中中心部および正中頭頂部から測定された脳波デー
タを、中心周波数4Hzのバンドパスフィルタに通過さ
せた後、加算平均する。そして、加算平均の結果得られ
た脳波データに基づいて、刺激点から250〜600ms
ecの間のピーク値と、その間の脳波波形において、正電
位の部分の面積とを求め、得られたピーク値と面積とに
基づいて被験者の選択意思を判別する。また、この判別
方法においては、刺激点から約300〜400msecのと
ころに大きな重みをもつ窓関数を、計測した脳波データ
に施すことによってP300を強調し、その検出を容易
にしている。
In the above-mentioned intention determination method, specifically, a visual stimulus is applied to a subject a plurality of times, and brain wave data measured from the median central portion and median parietal portion of the brain in response to the visual stimulus is converted to a center frequency of 4 Hz. After passing through a band-pass filter of (1), averaging is performed. Then, based on the electroencephalogram data obtained as a result of the averaging, 250 to 600 ms from the stimulation point
The peak value between ec and the area of the positive potential portion in the electroencephalogram waveform between them are determined, and the subject's intention to select is determined based on the obtained peak value and area. Further, in this determination method, P300 is emphasized by applying a window function having a large weight at about 300 to 400 msec from the stimulation point to the measured brain wave data, thereby facilitating the detection thereof.

【0006】また、他の従来技術として藤岡,楢崎,藤
井による「視覚刺激に対する脳波を利用した意思伝達装
置」(12th Symposium on Human Interface, Oct.22-2
5, 1996, Yokohama)がある。この装置は、被験者に不
等式判断課題を与えた場合と、四角形の選択的課題を与
えた場合とでは、被験者の後頭部に観察される脳波の特
徴量(潜時約120〜140msec)が大きく異なる点に
着目し、その特徴量を検出することにより被験者の意思
を判別している。
[0006] As another conventional technique, Fujioka, Narazaki, and Fujii, "A communication device using brain waves for visual stimulation" (12th Symposium on Human Interface, Oct. 22-2).
5, 1996, Yokohama). This apparatus is characterized in that the characteristic amount of the EEG observed in the occipital region of the subject (latency about 120 to 140 msec) differs greatly between the case where the inequality judgment task is given to the subject and the case where the square selective task is given. And the intention of the subject is determined by detecting the feature amount.

【0007】ここで、不等式判断課題とは、被験者にご
く簡単な正しい不等式(例えば、「4>3」等)や誤っ
た不等式(例えば、「6<3」等)を提示し、提示され
た不等式の正誤を判断させる課題をいう。また、四角形
の選択的課題とは、被験者に例えば白い四角形または赤
い四角形をランダムに提示し、白い四角形が提示された
回数を頭の中で数えさせるという課題である。
[0007] Here, the inequality judgment task is to present a very simple correct inequality (for example, “4> 3”) or an incorrect inequality (for example, “6 <3”) to the subject. This refers to the task of determining whether the inequality is right or wrong. The square selective task is a task of randomly presenting, for example, a white square or a red square to a subject, and counting the number of times the white square is presented in the mind.

【0008】上述した2つの課題を被験者に提示してお
くと共に、yes/noで回答可能な質問を被験者に与え、そ
の回答をいずれかの課題を行うことによって示すという
取り決めをしておき、その時に被験者の後頭部に現れる
脳波から人間のyes/noによる二者択一の意思決定を判別
している。
The above two tasks are presented to the subject, and a question that can be answered with yes / no is given to the subject, and the answer is shown by performing one of the tasks. Then, from the brain waves appearing in the occipital region of the subject, a decision is made based on a human yes / no alternative.

【0009】すなわち、この意思伝達装置は、被験者の
後頭部から採取された脳波を4回加算してその平均を取
り、得られた脳波パターンにFFT(fast Fourier tra
nsform)処理を施し、その結果から被験者が不等式判断
課題を行ったのか、それとも四角形の選択課題を行った
のか、言い換えれば、yesかnoかを判別している。
That is, in this communication device, the brain waves collected from the occiput of the subject are added four times, the average is obtained, and an FFT (fast Fourier trajectory) is added to the obtained brain wave pattern.
nsform) processing, and based on the result, it is determined whether the subject has performed an inequality determination task or a rectangular selection task, in other words, yes or no.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述した意
思判別方法および意思伝達装置においては、P300
や、刺激点から約120〜140msec後の脳波パターン
等、いずれも外部からの刺激に応じて出現する誘発脳波
を計測することにより、人間の意思決定を判断している
ため、被験者の自発的な意思を判別することができなか
った。すなわち、例えば、被験者が自らの手や足等を動
かす際になされる意思決定を判別することができなかっ
た。
By the way, in the above-mentioned intention discriminating method and intention transmitting device, P300
In addition, since the brain wave pattern about 120 to 140 msec after the stimulus point is measured by evoked brain waves that appear in response to external stimuli, human decision making is judged, I could not determine my intention. That is, for example, it has not been possible to determine a decision made when the subject moves his or her hands or feet.

【0011】また、人間の脳波は非常に微弱な電気信号
であると共に、ブレインノイズと呼ばれるランダムな脳
波波形が含まれているため、S/N比がとりにくく、目
的とする脳波データの採取が非常に困難である。前述し
た意思判別方法および意思伝達装置においては、特定の
誘発脳波を計測しており、刺激点、および、目的とする
誘発脳波の発生時刻が明確であるため、計測した脳波を
加算平均するという手法を用いて十分なS/N比を得る
ことが可能である。しかしながら、被験者の自発的な意
思を判別する場合、被験者の自発の行為の際に発生する
脳波(以下、自発脳波という)を計測する必要があり、
従来の脳波検出方法および脳波検出装置のように、脳波
を検出するに当たり加算平均を行ったとしても、結局は
ノイズ同士の加算となってしまい、目的とする自発脳波
を検出することは不可能であった。
In addition, since human brain waves are very weak electric signals and include a random brain wave waveform called brain noise, the S / N ratio is hard to be obtained, and the target brain wave data cannot be collected. Very difficult. In the above-described intention discrimination method and communication device, a specific evoked brain wave is measured, and since the stimulation point and the time of occurrence of the target evoked brain wave are clear, a method of averaging the measured brain waves is used. Can be used to obtain a sufficient S / N ratio. However, when determining the subject's spontaneous intention, it is necessary to measure brain waves generated during the subject's spontaneous actions (hereinafter, referred to as spontaneous brain waves),
Even if the averaging is performed to detect the brain wave as in the conventional brain wave detection method and the brain wave detection device, the noise is eventually added, and it is impossible to detect the intended spontaneous brain wave. there were.

【0012】この発明は上述した事情に鑑みてなされた
もので、目的とする自発脳波を計測することができる脳
波計測方法およびその装置、並びに、該計測方法を用い
て人間の自発的な意思の判別を可能とする意思伝達装置
を提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and has an electroencephalogram measuring method and apparatus capable of measuring a spontaneous electroencephalogram as a target, and a human voluntary intention using the measuring method. It is an object of the present invention to provide a communication device that enables discrimination.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1に記載の発明
は、頭皮表面上において複数箇所の脳波データを検出
し、該検出した複数の脳波データから各々所定の周波数
成分を抽出し、該所定の周波数成分データの各々に対し
て、共通した時間的な重み付けをした後、周波数領域の
データに変換し、該周波数領域のデータの各々について
周波数帯域差分データを求め、該周波数帯域差分データ
に基づいて脳波トポグラフィを表示することを特徴とす
る脳波計測方法である。
According to a first aspect of the present invention, a plurality of brain wave data are detected on a scalp surface, a predetermined frequency component is extracted from each of the plurality of detected brain wave data, and the predetermined frequency component is extracted. After performing a common temporal weighting on each of the frequency component data, the data is converted into frequency domain data, frequency band difference data is obtained for each of the frequency domain data, and based on the frequency band difference data, And displaying an electroencephalogram topography.

【0014】請求項2に記載の発明は、頭皮表面上に複
数配置され、各配置箇所における脳波データを検出する
複数の脳波検出手段と、該複数の脳波検出手段によって
検出された各脳波データから所定周波数領域の脳波デー
タをそれぞれ抽出するバンドパスフィルタ手段と、該バ
ンドパスフィルタ手段によって抽出された各所定周波数
領域の脳波データに対して、共通した時間的な重み付け
を行う重み付け手段と、該重み付け手段によって重み付
けされた各脳波データを、周波数領域のデータに変換す
る変換手段と、該周波数領域のデータに基づいて周波数
帯域差分データを求め、該求めた周波数帯域差分データ
から脳波トポグラフィを作成するためのマッピングデー
タを生成するマッピングデータ生成手段と、該マッピン
グデータに基づいて脳波トポグラフィを表示する表示手
段とを具備することを特徴とする脳波計測装置である。
According to a second aspect of the present invention, a plurality of electroencephalogram detection means are arranged on the scalp surface and detect electroencephalogram data at each location, and a plurality of electroencephalogram data detected by the plurality of electroencephalogram detection means are used. Band-pass filter means for respectively extracting brain wave data in a predetermined frequency region; weighting means for performing common temporal weighting on brain wave data in each predetermined frequency region extracted by the band-pass filter means; Means for converting each brain wave data weighted by the means into data in the frequency domain; and obtaining frequency band difference data based on the data in the frequency domain, and creating an electroencephalogram topography from the obtained frequency band difference data. Mapping data generating means for generating mapping data of A brain wave measuring apparatus characterized by comprising a display means for displaying the brain wave topography.

【0015】請求項3に記載の発明は、請求項2に記載
の脳波計測装置において、前記表示手段が、所定時間毎
の脳波トポグラフィを所定数、時系列に並べて表示する
ことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the electroencephalogram measurement apparatus according to the second aspect, the display means displays a predetermined number of electroencephalographic topographs at predetermined time intervals in a time series.

【0016】請求項4に記載の発明は、頭皮表面上の複
数箇所から検出された脳波データから、一次運動野,捕
足運動野,運動前野で生じる脳波変化を含む頭部脳波変
化を、面分布情報として検出し、この面分布情報の時系
列変化パターンと、予め人体四肢各部位の運動と関連づ
けて体系化された変化パターンとを比較し、人体四肢を
動かそうとする意思および動かそうとしている部位を判
断し、その判断結果に基づいて各種機器の制御するため
の制御信号を出力することを特徴とする意思伝達方法で
ある。
According to a fourth aspect of the present invention, a head electroencephalogram change including an electroencephalogram change occurring in a primary motor area, a gait motor area, and a premotor area is obtained from brain wave data detected from a plurality of locations on a scalp surface. Detecting as distribution information, comparing the time-series change pattern of this plane distribution information with the change pattern systematized in advance in association with the movement of each part of the human limb, and intending to move the human limb and trying to move This is a communication method characterized by judging a part that is present and outputting a control signal for controlling various devices based on the judgment result.

【0017】請求項5に記載の発明は、人間の意思に応
じて被制御機器を制御するための制御信号を発生する意
思伝達装置において、頭皮表面上に複数配置され、各配
置箇所における脳波データを検出する複数の脳波検出手
段と、該複数の脳波検出手段によって検出された各脳波
データから所定周波数領域の脳波データをそれぞれ抽出
するバンドパスフィルタ手段と、該バンドパスフィルタ
手段によって抽出された各所定周波数領域の脳波データ
に対して、共通した時間的な重み付けを行う重み付け手
段と、該重み付け手段によって重み付けされた各脳波デ
ータを、周波数領域のデータに変換する変換手段と、該
周波数領域のデータに基づいて周波数帯域差分データを
求め、該求めた周波数帯域差分データから脳波トポグラ
フィを作成するためのマッピングデータを生成するマッ
ピングデータ生成手段と、該マッピングデータの時間経
過に伴う変化パターンを認識する変化パターン認識手段
と、人体四肢の各部位の運動開始意思と関連付けて体系
化された前記変化パターンと同等の変化パターンを予め
複数記憶した記憶手段と、前記変化パターン認識手段に
よって認識された変化パターンと、前記記憶手段に記憶
された複数の変化パターンを比較し、一致した変化パタ
ーンがあった場合、運動開始意思が生じたことを示す信
号、および、前記記憶手段に記憶された該一致変化パタ
ーンに関連付けられた四肢の部位を示す情報を出力する
比較判断手段と、前記比較判断手段から出力された情報
および信号に応じて、前記被制御機器に対する制御信号
を発生する制御信号発生手段とを具備することを特徴と
する。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a communication device for generating a control signal for controlling a controlled device in accordance with human intention, wherein a plurality of control signals are arranged on a scalp surface, and the electroencephalogram data at each of the arrangement locations is provided. A plurality of electroencephalogram detection means, a bandpass filter means for respectively extracting electroencephalogram data in a predetermined frequency region from each electroencephalogram data detected by the plurality of electroencephalogram detection means, and Weighting means for performing common temporal weighting on brain wave data in a predetermined frequency domain; converting means for converting each brain wave data weighted by the weighting means into frequency domain data; The frequency band difference data is obtained based on the EEG, and an EEG topography is created from the obtained frequency band difference data. Mapping data generating means for generating mapping data of the same, change pattern recognizing means for recognizing a change pattern of the mapping data over time, and the change pattern systematized in association with the intention to start exercise of each part of the human limb A storage unit that previously stores a plurality of change patterns equivalent to the above, a change pattern recognized by the change pattern recognition unit, and a plurality of change patterns stored in the storage unit are compared, and there is a matched change pattern. A comparison indicating means for outputting a signal indicating that the intention to start exercise has occurred, and information indicating a part of a limb associated with the coincidence change pattern stored in the storage means; and Control signal generating means for generating a control signal for the controlled device in accordance with the information and the signal. Characterized in that it.

【0018】[0018]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態について説明する。かかる実施の形態は、本発
明の一態様を示すものであり、何らこの発明を限定する
ものではなく、本発明の範囲内で任意に変更可能であ
る。図1に本実施形態における脳波計測装置の構成を示
す。この図において、1は被験者の頭部に装着されるキ
ャップ型電極である。また、本実施形態の場合、キャッ
プ型電極1のキャップ1aには、31個の電極1b,1
b,…が設けられており、これら電極を被験者の頭皮に
接触させて頭部各部の脳波を検出している。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. Such an embodiment shows one aspect of the present invention, and does not limit the present invention in any way, and can be arbitrarily changed within the scope of the present invention. FIG. 1 shows a configuration of an electroencephalogram measurement apparatus according to the present embodiment. In this figure, reference numeral 1 denotes a cap-type electrode mounted on the subject's head. In the case of the present embodiment, the cap 1a of the cap-type electrode 1 has 31 electrodes 1b, 1
are provided, and these electrodes are brought into contact with the scalp of the subject to detect brain waves at various parts of the head.

【0019】ここで、上述した電極の配置について図2
を参照して説明する。図2は、キャップ型電極1を装着
した状態で被験者の頭部を上方から見おろした時の電極
配置を示す図であり、この図では各電極位置を二次元平
面上に展開した形態で表している。また、同図中、上方
が前(すなわち顔面側)となり、下方が後ろ(すなわち
後頭部側)となる。本実施形態において、各電極を、国
際式10−20法に準じた19の部位(図中、PF1,PF2,
F3,F4,F7,F8,Fz,C3,C4,Cz,P3,P4,Pz,T3,T4,T5,T6,O1,O2
の位置)と、method combinatorial nomenclature に準
じた12の部位(図中、AF3,AF4,FC1,FC2,FC5,FC6,CP1,
CP2,CP5,CP6,PO3,PO4 の位置)に配置した。また、同図
において電極が配置されなかった部位(図中、A,B,C,D,
Fpz,Oz,AF7,AF8,FT9,FT10,TP9,TP10,PO7,PO8)の電位
は、近傍の電極の電位から数学的補間式によって算出す
ることも可能である。
Here, the arrangement of the above-mentioned electrodes is shown in FIG.
This will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a diagram showing an electrode arrangement when the subject's head is looked down from above with the cap-type electrode 1 attached. In this figure, each electrode position is shown in a form developed on a two-dimensional plane. I have. Also, in the figure, the upper side is the front (that is, the face side), and the lower side is the back (that is, the back of the head). In the present embodiment, each electrode is composed of 19 sites (PF1, PF2,
F3, F4, F7, F8, Fz, C3, C4, Cz, P3, P4, Pz, T3, T4, T5, T6, O1, O2
) And 12 sites according to the method combinatorial nomenclature (AF3, AF4, FC1, FC2, FC5, FC6, CP1,
CP2, CP5, CP6, PO3, PO4). In the same figure, the site where the electrode was not arranged (A, B, C, D,
The potentials of Fpz, Oz, AF7, AF8, FT9, FT10, TP9, TP10, PO7, and PO8) can also be calculated from the potentials of neighboring electrodes by mathematical interpolation.

【0020】図1に戻り、2は多チャネル増幅器であ
り、中継ボックス3を介して31個の電極1b,1b,
…から出力される各脳波データを個々に増幅し、31チ
ャネルの脳波データとして出力する。4はA/D変換器
であり、多チャネル増幅器2から出力された31チャネ
ルの脳波データを所定のサンプリング周期で各々サンプ
リングし、ディジタルデータに変換する。ここで、本実
施形態ではサンプリング周期を5msecとする。
Returning to FIG. 1, reference numeral 2 denotes a multi-channel amplifier, and 31 electrodes 1b, 1b,
Are amplified individually and output as 31-channel EEG data. Reference numeral 4 denotes an A / D converter which samples 31-channel brain wave data output from the multi-channel amplifier 2 at a predetermined sampling period, and converts the data into digital data. Here, in the present embodiment, the sampling period is set to 5 msec.

【0021】5は信号処理装置であり、A/D変換器4
から出力された各チャネルのディジタルデータに各種デ
ィジタル処理を施し、採取した脳波データに基づいた脳
波トポグラフィマップを表示器6に表示する。ここで、
脳波トポグラフィマップとは、各電極で計測された脳波
を、頭皮表面の電位活動として平面的に等電位図で表示
したものをいう。脳波トポグラフィマップは、脳波を脳
構造物と関連づけて理解できる画像として提示するた
め、脳の各部位の活動や時間経過に伴う活動部位の移動
等を容易に観測することができる点で有用である。
Reference numeral 5 denotes a signal processing device, which is an A / D converter 4
Various digital processing is performed on the digital data of each channel output from, and an electroencephalography map based on the collected electroencephalogram data is displayed on the display 6. here,
The electroencephalogram topographic map is a map in which electroencephalograms measured by the respective electrodes are displayed as a potential activity on the scalp surface in a planar equipotential diagram. The electroencephalogram topography map presents brain waves as images that can be understood in association with brain structures, and is useful in that the activity of each part of the brain and the movement of the active part over time can be easily observed. .

【0022】上述した信号処理装置5において、まず、
A/D変換器4から出力された各チャネルのディジタル
データは、ディジタルバンドパスフィルタ部7に入力さ
れる。このディジタルバンドパスフィルタ部7は、非巡
回型の理想フィルタを用いており、通過帯域は、サンプ
リング周波数の1/2の周波数までの間で、検出しよう
としている脳波の元となるニューロンの発火部位、また
は、その動作パターンに応じた周波数帯域に設定され
る。このディジタルバンドパスフィルタ部7を通過する
ことにより、以後、各チャネルのディジタルデータのう
ち、ディジタルバンドパスフィルタ部に設定された通過
帯域の周波数成分に対してのみディジタル処理が施され
る。
In the signal processing device 5 described above, first,
The digital data of each channel output from the A / D converter 4 is input to the digital bandpass filter unit 7. The digital band-pass filter unit 7 uses a non-recursive ideal filter, and the pass band is within a range of up to a half of the sampling frequency and is a firing site of a neuron which is a source of an electroencephalogram to be detected. Or a frequency band corresponding to the operation pattern. By passing through the digital bandpass filter unit 7, thereafter, digital processing is performed only on the frequency components of the pass band set in the digital bandpass filter unit among the digital data of each channel.

【0023】そして、ディジタルバンドパスフィルタ部
7から出力された各チャネルのディジタルデータは、窓
関数処理部8において、各チャネル毎に512ポイント
単位で窓関数処理が施される。ここで、各ポイント間の
時間はサンプリング周期に等しく、よって、512ポイ
ントは時間にしてして2.56sec となる。これによ
り、各チャネルのデータに対して共通した時間的な重み
付けがなされる。
The digital data of each channel output from the digital bandpass filter unit 7 is subjected to window function processing in the window function processing unit 8 in units of 512 points for each channel. Here, the time between each point is equal to the sampling period, and therefore, 512 points are 2.56 seconds in time. Thereby, common temporal weighting is performed on the data of each channel.

【0024】上述した窓関数処理に用いられる窓関数を
図3に示す。この図において、縦軸は重み付け係数、横
軸はポイントを示している。また、この図から分かるよ
うに、窓関数処理がなされる512ポイント分のディジ
タルデータのうち、中心のポイント(256ポイント
目)に最も高い重み付けがなされている。この窓関数処
理を行うことにより、これ以降行われる処理において、
中心のポイントからはずれたディジタルデータの影響を
受けにくくしている。
FIG. 3 shows a window function used in the above-described window function processing. In this figure, the vertical axis indicates a weighting coefficient, and the horizontal axis indicates points. As can be seen from this figure, the center point (256th point) of the digital data for 512 points on which the window function processing is performed is given the highest weight. By performing this window function processing, in the processing performed thereafter,
It is less susceptible to digital data that deviates from the center point.

【0025】なお、この窓関数処理は、計測開始時刻か
ら512ポイント単位で1サンプリングタイミング毎に
1ポイントずつシフトしながら行われる。すなわち、計
測開始後、1ポイント目から512ポイント目までのデ
ータに対して図3に示す窓関数処理を行い、次のサンプ
リングタイミングで2ポイント目から513ポイント目
のデータに対して同様の窓関数処理を行う、といった動
作を順次行っている。
The window function process is performed while shifting one point at a time for each sampling timing in units of 512 points from the measurement start time. That is, after the measurement starts, the window function processing shown in FIG. 3 is performed on the data from the first point to the 512th point, and the same window function is performed on the data from the second point to the 513th point at the next sampling timing. An operation of performing processing is sequentially performed.

【0026】次に、図3の窓関数によって重み付けされ
た512ポイント毎のデータは、周波数解析処理部9に
おいて、サンプリングタイミング毎にそれぞれ、時間領
域から周波数領域のデータに変換される。ここでは、高
速フーリエ変換を用いているが、その他各種の周波数解
析手法(例えば最大エントロピー法(maximum entropy
method))が利用できる。そして、各サンプリングタイ
ミング毎に512ポイント分の周波数領域データに変換
されたデータは、順次、周波数帯域差分演算部10へ入
力され、次に示す(1)式により周波数帯域差分データ
が求められる。
Next, the data for each 512 points weighted by the window function in FIG. 3 is converted from time domain data to frequency domain data by the frequency analysis processing unit 9 at each sampling timing. Here, the fast Fourier transform is used, but other various frequency analysis methods (for example, a maximum entropy method (maximum entropy method)) are used.
method)) is available. Then, the data converted into the frequency domain data of 512 points at each sampling timing is sequentially input to the frequency band difference calculation unit 10, and the frequency band difference data is obtained by the following equation (1).

【数1】 (Equation 1)

【0027】(1)式において、iはサンプリングタイ
ミング、f(i)はサンプリングタイミングiにおける
周波数帯域差分データ、Fnは各サンプリングタイミン
グにおける31チャネル各々の周波数領域データの最大
レベル値である。
In the equation (1), i is the sampling timing, f (i) is the frequency band difference data at the sampling timing i, and Fn is the maximum level value of the frequency domain data of each of the 31 channels at each sampling timing.

【0028】上述した(1)式により、周波数帯域差分
演算部10は、各チャネル毎の周波数帯域差分データ、
言い換えれば、電極1b,1b,…に各々対応した周波
数帯域差分データを求める。すなわち、各電極毎にサン
プリングタイミングi+1からi+100までの周波数
領域データの最大レベル平均値と、サンプリングタイミ
ングiからi+99までの最大レベル平均値とを求め、
その差を取ったものが各サンプリングタイミング毎に得
られる。このように、周波数帯域差分データを求めるこ
とにより、被験者の脳波個人差(DCレベル)の影響を
低減し、また、本実施形態の脳波計測装置によって得ら
れる脳波トポグラフィマップにおける辺縁領域を強調す
ることができる。
According to the above equation (1), the frequency band difference calculating section 10 calculates the frequency band difference data for each channel,
In other words, frequency band difference data respectively corresponding to the electrodes 1b, 1b,... Is obtained. That is, the maximum level average value of the frequency domain data from the sampling timing i + 1 to i + 100 and the maximum level average value from the sampling timing i to i + 99 are obtained for each electrode,
The difference is obtained at each sampling timing. As described above, by obtaining the frequency band difference data, the influence of the individual difference (DC level) of the electroencephalogram of the subject is reduced, and the peripheral region in the electroencephalogram topography map obtained by the electroencephalogram measurement apparatus of the present embodiment is emphasized. be able to.

【0029】なお、(1)式右辺において、それぞれ平
均を取るサンプル数を100としているが、この数は周
波数帯域差分演算部10の処理能力等に応じて適宜変化
させてもよい。すなわち、例えば平均を取るサンプル数
を150とした場合、サンプリングタイミングi+1〜
i+150の周波数領域データの最大レベル平均値か
ら、サンプリングタイミングi〜i+149の最大レベ
ル平均値を減算した値を周波数帯域差分データとする。
In the right side of the equation (1), the number of samples to be averaged is 100. However, this number may be changed as appropriate in accordance with the processing capability of the frequency band difference calculator 10. That is, for example, when the number of samples to be averaged is 150, the sampling timing i + 1 to 1
The value obtained by subtracting the maximum level average value of the sampling timings i to i + 149 from the maximum level average value of the frequency domain data of i + 150 is defined as frequency band difference data.

【0030】そして、各周波数帯域差分データに基づい
て、各電極位置間(測定点間)の周波数帯域差分データ
が補間演算され、48×48マトリクスのマッピングデ
ータとして画像処理部11に出力される。そして、画像
処理部11において、入力されたマッピングデータに基
づいて48×48マトリクスの画像データが順次生成さ
れ、さらに、所定時間間隔で時系列に所定数のマトリク
ス画像データを配置した画像データが生成されて表示器
6に出力される。
The frequency band difference data between each electrode position (between measurement points) is interpolated based on each frequency band difference data, and is output to the image processing unit 11 as 48 × 48 matrix mapping data. Then, the image processing unit 11 sequentially generates 48 × 48 matrix image data based on the input mapping data, and further generates image data in which a predetermined number of matrix image data are arranged in a time series at predetermined time intervals. It is output to the display 6.

【0031】ここで、表示器6に表示される画像例を図
4に示す。この画像例では、図中、イ〜ヲの順序で得ら
れた12のマトリクス画像を100ms間隔で時系列に
表示している。また、各々のマトリクス画像は、バンド
パスフィルタ部7で設定された周波数帯域における脳波
トポグラフィマップを示しており、その周波数帯域にお
いて、1サンプリング周期時間内に脳電位の変化した脳
の部位を、その変化量に応じた色および濃度で表示して
いる。例えば、1サンプリング周期時間内に脳電位が増
加した部位については青で、また、減小した部位につい
ては赤で表示し、それぞれの色の濃淡によって増減の度
合い(変化量)を表現する。このような表示を行うこと
により、脳の各部位における自発脳波のレベル変化量、
および、時間の経過に伴う変化量の遷移をより明確に把
握することが可能となる。
Here, an example of an image displayed on the display 6 is shown in FIG. In this image example, in the figure, 12 matrix images obtained in the order of A to ヲ are displayed in time series at 100 ms intervals. Further, each matrix image shows an electroencephalogram topographic map in a frequency band set by the band-pass filter unit 7, and in that frequency band, a part of the brain in which the brain potential has changed within one sampling cycle time is shown. The color and density are displayed according to the amount of change. For example, a portion where the brain potential has increased within one sampling cycle time is displayed in blue, and a portion where the brain potential has decreased is displayed in red, and the degree of change (the amount of change) is represented by the shading of each color. By performing such display, the level change amount of spontaneous brain waves in each part of the brain,
Further, it is possible to more clearly grasp the transition of the change amount over time.

【0032】なお、上述した脳波計測装置においては、
脳波を検出する手段として電極を用いたが、これに限ら
ず、例えば、頭皮から輻射される赤外光を利用して脳波
を検出する手段や、超伝導磁石を用いたSQUID等の
非接触センサを用いて脳波を検出しても良い。また、計
測チャネル数も31チャネルに限らず、それ以上でもそ
れ以下でも可能である。計測チャネル数が少数の場合に
は、隣接ポイントから補間を用いて見かけ上、計測チャ
ネル数を増加させることもできる。
In the above-described brain wave measuring device,
Electrodes were used as means for detecting brain waves, but the invention is not limited to this. For example, means for detecting brain waves using infrared light radiated from the scalp, and non-contact sensors such as SQUIDs using superconducting magnets May be used to detect brain waves. Also, the number of measurement channels is not limited to 31 channels, but may be more or less. When the number of measurement channels is small, the number of measurement channels can be apparently increased using interpolation from adjacent points.

【0033】さらに、信号処理装置5の代わりにパーソ
ナルコンピュータを用い、プログラムの実行によって信
号処理装置5の各部における処理と同等の処理を行うよ
うにしても良い。また、上記プログラムは、フロッピー
ディスク,CD−ROM,DVD(ディジタルビデオデ
ィスク),DAT(ディジタルオーディオテープ)用テ
ープ等の記録媒体によって提供されてもよい。
Further, a personal computer may be used in place of the signal processing device 5, and the same processing as that in each section of the signal processing device 5 may be performed by executing a program. Further, the program may be provided by a recording medium such as a floppy disk, a CD-ROM, a DVD (digital video disk), and a tape for a DAT (digital audio tape).

【0034】また、周波数帯域差分演算部10における
周波数帯域差分データの算出式は、前述した(1)式の
他、次に示す(2)式によって求めてもよい。
The formula for calculating the frequency band difference data in the frequency band difference calculation unit 10 may be obtained by the following formula (2) in addition to the above formula (1).

【数2】 (Equation 2)

【0035】(2)式において、右辺第1項のF
(i+100) は、i+100番目のサンプリングタイミング
における31チャネル各々の周波数領域データの最大レ
ベル値を示している。また、右辺第2項では、サンプリ
ングタイミングiからi+99までの周波数領域データ
の最大レベル平均値を算出している。したがって、
(2)式では、i+100番目のサンプリングタイミン
グで取得した周波数領域データの最大レベル値から、i
〜i+99番目のサンプリングタイミングで取得した周
波数領域データの最大レベル値の平均値を減算すること
で、周波数帯域差分データを求めている。
In the equation (2), the first term F on the right side
(i + 100) indicates the maximum level value of the frequency domain data of each of the 31 channels at the (i + 100) th sampling timing. In the second term on the right side, the maximum level average value of the frequency domain data from sampling timing i to i + 99 is calculated. Therefore,
In equation (2), from the maximum level value of the frequency domain data acquired at the (i + 100) th sampling timing, i
The frequency band difference data is obtained by subtracting the average value of the maximum level value of the frequency domain data acquired at the (i + 99) th sampling timing.

【0036】この(2)式を用いて周波数帯域差分デー
タを算出した場合、(1)式に比べ、脳波パターンを検
出する際のS/N比をより向上させることができる。な
お、(2)式の右辺第2項において、平均を取るサンプ
ル数を100としているが、この数は、周波数帯域差分
演算部10の処理能力等に応じて適宜変化させてもよ
い。また、その場合、サンプル数に応じて右辺第1項の
周波数領域データの最大レベル値のサンプリングタイミ
ングも変更する。すなわち、例えばサンプル数を150
とした場合、右辺第1項は、i+150番目のサンプリ
ングタイミングにおける31チャネル各々の周波数領域
データの最大レベル値を用いる。
When the frequency band difference data is calculated using the equation (2), the S / N ratio for detecting an electroencephalogram pattern can be further improved as compared with the equation (1). In the second term on the right side of the equation (2), the number of samples to be averaged is set to 100, but this number may be appropriately changed according to the processing capability of the frequency band difference calculation unit 10 and the like. In this case, the sampling timing of the maximum level value of the frequency domain data of the first term on the right side is also changed according to the number of samples. That is, for example, if the number of samples is 150
In this case, the first term on the right side uses the maximum level value of the frequency domain data of each of the 31 channels at the (i + 150) th sampling timing.

【0037】次に、上述した脳波計測装置を利用した意
思伝達装置について説明する。以下に説明する意思伝達
装置は、人が運動を行う前に、運動を行おうとする意思
を判断し、その結果に基づいて各種機器の制御手段を駆
動することによって、人の運動意思を伝達する装置であ
る。以下に、この意思伝達装置の原理を説明する。
Next, a communication device using the above-described brain wave measuring device will be described. The intention communication device described below determines a person's intention to exercise before a person exercises, and drives the control means of various devices based on the result, thereby transmitting the person's exercise intention. Device. Hereinafter, the principle of this communication device will be described.

【0038】一般に、人が自発的な運動を行う際、その
運動開始に先行して大脳皮質の一次運動野,捕足運動
野,運動前野と呼ばれる各部位における脳活動に変化が
生じることが最近の研究により明らかになっている。ま
た、本出願人が行った実験により、上述した脳波計測装
置によって計測された脳波トポグラフィマップにおい
て、被験者が実際に運動を行う前に、運動野を中心とし
た前頭葉部分に顕著な変化が認められたと共に、その時
点の脳波トポグラフィマップが、運動を行おうとした四
肢の部位に応じて明確に異なることが明らかになった。
In general, when a person exercises spontaneously, a change in the brain activity in each region called a primary motor area, a gait motor area, and a premotor area occurs recently prior to the start of the exercise. Research has revealed. Further, according to an experiment performed by the present applicant, in the electroencephalogram topography map measured by the electroencephalogram measurement device described above, a remarkable change was observed in the frontal lobe centering on the motor cortex before the subject actually exercised. At the same time, it became clear that the electroencephalographic topographic map at that time was clearly different depending on the part of the limb that attempted to exercise.

【0039】そこで、以下に述べる意思伝達装置は、一
次運動野,捕足運動野,運動前野で生じる脳波変化を含
む頭部脳波変化を、面分布情報(すなわち、前述した脳
波計測装置によって計測された脳波トポグラフィマッ
プ)として検出し、この面分布情報の時系列変化パター
ンと、予め人体四肢各部位の運動と関連づけて体系化さ
れた変化パターンとを比較し、人体四肢を動かそうとす
る意思(以下、運動開始意思という)、さらには、動か
そうとしている部位を判断し、その判断結果に基づいて
各種機器の制御を行う。
Therefore, the communication device described below measures head electroencephalogram changes including electroencephalogram changes that occur in the primary motor area, the gait motor area, and the premotor area by measuring surface distribution information (that is, by measuring the above-described electroencephalogram measurement apparatus). EEG topography map), and compares the time-series change pattern of the surface distribution information with the change pattern systematized in advance in association with the movement of each part of the human limb, and intends to move the human limb ( Hereinafter, this will be referred to as an exercise start intention), and further, a part to be moved is determined, and various devices are controlled based on the determination result.

【0040】次に、図5を参照して上記意思伝達装置の
構成について説明する。なお、この図において、図1に
示す脳波計測装置の各部に相当する構成については、同
一の符号を付し、その説明を省略する。また、図5に示
す意思伝達装置において、図1の脳波計測装置と異なる
部分は以下の通りである。ここで、上述した意思伝達装
置において、バンドパスフィルタ部7の通過帯域は、前
述したように、検出内容に応じて実験的に調整されるべ
きものであるが、従来の検出では用いられていない30
Hzから50Hzまでの高い周波数帯域を含ませて、最
終的に20Hzから50Hzに設定されている。
Next, the configuration of the communication device will be described with reference to FIG. Note that, in this figure, the same reference numerals are given to the components corresponding to each unit of the electroencephalogram measurement device shown in FIG. 1 and the description thereof is omitted. Further, in the intention communication device shown in FIG. 5, the portions different from the electroencephalogram measurement device in FIG. 1 are as follows. Here, in the communication device described above, the pass band of the band-pass filter unit 7 should be experimentally adjusted according to the detection content as described above, but is not used in the conventional detection. 30
Finally, the frequency is set to 20 Hz to 50 Hz, including a high frequency band from 50 Hz to 50 Hz.

【0041】12は変化パターン認識部であり、周波数
帯域差分演算部10から出力される20Hz〜50Hz
の周波数における48×48マトリクスのマッピングデ
ータに基づいて、該マッピングデータの時間経過に伴う
変化パターン(以下、単に変化パターンという)を認識
する。13は変化パターン記憶部であり、実験等によっ
て得られた、人体四肢の各部位の運動開始意思と関連付
けて体系化された変化パターンを予め複数記憶してい
る。
Reference numeral 12 denotes a change pattern recognizing unit, which outputs a frequency of 20 Hz to 50 Hz output from the frequency band difference calculating unit 10.
Based on the mapping data of the 48 × 48 matrix at the frequency of の, a change pattern of the mapping data over time (hereinafter, simply referred to as a change pattern) is recognized. Reference numeral 13 denotes a change pattern storage unit, which previously stores a plurality of change patterns systematically obtained in association with the intention to start exercise of each part of the human limb obtained by an experiment or the like.

【0042】14は比較判断部であり、変化パターン認
識部12によって認識された変化パターンと、変化パタ
ーン記憶部13に記憶された変化パターンとを順次比較
し、変化パターン認識部12によって認識された変化パ
ターンと一致する変化パターンが、変化パターン記憶部
13に記憶された変化パターンの中にあった場合、運動
開始意思が生じたことを示す運動開始意思発生信号、お
よび、変化パターン記憶部13に記憶されていた、一致
した変化パターンに関連付けられた四肢の部位を示す部
位情報を出力する。
A comparison / determination unit 14 compares the change pattern recognized by the change pattern recognition unit 12 with the change pattern stored in the change pattern storage unit 13 sequentially, and recognizes the change pattern by the change pattern recognition unit 12. When a change pattern that matches the change pattern is present in the change patterns stored in the change pattern storage unit 13, the exercise start intention generation signal indicating that the exercise start intention has occurred and the change pattern storage unit 13 It outputs the stored part information indicating the part of the limb associated with the matching change pattern.

【0043】15は制御信号発生部であり、比較判断部
14から出力され部位情報、および、運動開始意思発生
信号に応じて、被制御機器(例えば、コンピュータやテ
レビゲーム専用機、電子楽器、義手・義足等)に対する
制御信号を発生する。
Reference numeral 15 denotes a control signal generator, which controls the controlled equipment (for example, a computer, a video game machine, an electronic musical instrument, an artificial hand, etc.) in accordance with the site information output from the comparison / determination section 14 and the exercise start intention generation signal.・ Generate a control signal for the prosthesis.

【0044】上述した意思伝達装置により、例えば、キ
ャップ型電極1を装着した被験者が右手を動かそうとし
た場合、変化パターン認識部12において、その意思の
発現に伴うマッピングデータの変化パターンが認識され
る。そして、認識された変化パターンは、比較判断部1
4において、変化パターン記憶部13に記憶された変化
パターンと順次比較され、その結果、運動開始意思およ
び運動しようとする四肢の部位(この場合右手)が判断
される。その結果、制御信号発生部15からは、図示せ
ぬ被制御機器に対して被験者が右手を動かした時に実施
すべき処理または動作に対応した制御信号が出力され
る。
For example, when the subject wearing the cap-type electrode 1 attempts to move the right hand, the change pattern recognizing unit 12 recognizes the change pattern of the mapping data accompanying the manifestation of the intention by the above-described communication device. You. Then, the recognized change pattern is compared with the comparison judgment unit 1.
In 4, the change patterns are sequentially compared with the change patterns stored in the change pattern storage unit 13, and as a result, the intention to start exercise and the part of the limb to exercise (the right hand in this case) are determined. As a result, the control signal generator 15 outputs a control signal corresponding to a process or operation to be performed when the subject moves his / her right hand to a controlled device (not shown).

【0045】このように、上述した意思伝達装置によっ
て、被験者が実際に運動を行う前に、各種機器に対し、
運動を行おうとする部位およびその意思に応じた制御信
号を出力することができる。これにより、例えば、意思
によるコンピュータ、テレビゲーム専用機、電子楽器等
の制御、または、スムーズに作動する義手・義足の実現
が可能となる。
As described above, by the communication device described above, before the subject actually exercises, various devices are operated.
It is possible to output a control signal according to a part to be exercised and its intention. As a result, for example, it becomes possible to control a computer, a video game machine, an electronic musical instrument, or the like at will, or to realize a prosthetic hand or leg that operates smoothly.

【0046】なお、上述した意思伝達装置の変化パター
ン記憶部13および比較判断部14としては、ニューラ
ルネット等の学習判断構成を利用することができる。パ
ーセブトロン等ニューラルネットの構成は、生体の神経
構成をシミュレートした電気的思考判断回路であって、
一般に、入力層、中間層、出力層からなる。この入力層
および出力層に、実際に考えた、運動しようとする四肢
の部位情報と、その際に実際に得られるマッピングデー
タとに、時系列を付与することを繰り返し学習させれ
ば、中間層構造に学習結果に基づく関連づけ情報が蓄積
されていき、これが変化パターン記憶部13に記憶され
る変化パターンとなり、また、比較判断手段14として
も機能させることができる。
As the change pattern storage unit 13 and the comparison judgment unit 14 of the communication device described above, a learning judgment structure such as a neural network can be used. The configuration of a neural network such as a parsevtron is an electrical thinking judgment circuit that simulates the neural configuration of a living body,
Generally, it consists of an input layer, an intermediate layer, and an output layer. If the input layer and the output layer are repeatedly learned to add a time series to the part information of the limb to be actually exercised and the mapping data actually obtained at that time, the intermediate layer The association information based on the learning result is accumulated in the structure, which becomes the change pattern stored in the change pattern storage unit 13, and can also function as the comparison determination unit 14.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1および請
求項2に記載の発明によれば、頭皮表面上において複数
箇所の脳波データを検出し、該検出した複数の脳波デー
タから各々所定の周波数成分を抽出し、該所定の周波数
成分データの各々に対して、共通した時間的な重み付け
をした後、周波数領域のデータに変換し、該周波数領域
のデータの各々について周波数帯域差分データを求め、
該周波数帯域差分データに基づいて脳波トポグラフィマ
ップを表示するので、脳波個人差の影響が低減され、か
つ、脳波トポグラフィマップの辺縁領域を強調すること
ができる共に、脳活動の変化の度合いに応じて作成され
た脳波トポグラフィマップを表示するので、脳の各部位
における自発脳波のレベル変化量、および、時間の経過
に伴う変化量の遷移をより明確に把握することができ、
目的とする自発脳波の検出および解析が容易となる。
As described above, according to the first and second aspects of the present invention, brain wave data at a plurality of locations are detected on the scalp surface, and a predetermined number of each of the detected brain wave data are detected. After extracting a frequency component and performing a common temporal weighting on each of the predetermined frequency component data, the data is converted into frequency domain data, and frequency band difference data is obtained for each of the frequency domain data. ,
Since the electroencephalogram topography map is displayed based on the frequency band difference data, the influence of the electroencephalogram individual difference is reduced, and the peripheral region of the electroencephalogram topography map can be emphasized, and the degree of change in brain activity can be increased. Since the brain wave topography map created by the display is displayed, it is possible to more clearly grasp the level change amount of the spontaneous electroencephalogram in each part of the brain, and the transition of the change amount over time,
Detection and analysis of the target spontaneous electroencephalogram becomes easy.

【0048】また、請求項3に記載の発明によれば、所
定時間毎の上記脳波トポグラフィを所定数、時系列に並
べて表示するので、脳の各部位における自発脳波のレベ
ル変化量、および、時間の経過に伴う変化量の遷移をよ
り明確に把握することが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, a predetermined number of the brain wave topographs at predetermined time intervals are displayed in a time series, so that the level change amount of spontaneous electroencephalogram at each part of the brain and the time It is possible to more clearly grasp the transition of the change amount with the lapse of time.

【0049】さらに、請求項4および請求項5に記載の
発明によれば、頭皮表面上の複数箇所から検出された脳
波データから、一次運動野,捕足運動野,運動前野で生
じる脳波変化を含む頭部脳波変化を、面分布情報として
検出し、この面分布情報の時系列変化パターンと、予め
人体四肢各部位の運動と関連づけて体系化された変化パ
ターンとを比較し、人体四肢を動かそうとする意思およ
び動かそうとしている部位を判断し、その判断結果に基
づいて各種機器の制御するための制御信号を出力するの
で、人間が実際に運動を行う前に、運動を行おうとする
部位およびその意思に応じた制御信号を各種機器に対し
て出力することができる。これにより、例えば、意思に
よるコンピュータ、テレビゲーム専用機、電子楽器等の
制御、または、スムーズに作動する義手・義足の実現等
が可能となる。
Further, according to the present invention, the electroencephalogram change occurring in the primary motor area, the gait motor area, and the premotor area is obtained from the electroencephalogram data detected from a plurality of locations on the scalp surface. Detects changes in the head brain waves including surface brain wave information as surface distribution information, compares the time-series change pattern of this surface distribution information with the change pattern systematized in advance in association with the movement of each part of the human limb, and moves the human body limb Judgment of the intention to do so and the part to be moved are made, and control signals for controlling various devices are output based on the result of the judgment, so the part to be exercised before humans actually exercise. Also, a control signal according to the intention can be output to various devices. As a result, for example, it becomes possible to control a computer, a video game machine, an electronic musical instrument, or the like at will, or to realize a prosthetic hand or leg that operates smoothly.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 この発明の一実施形態による脳波計測装置の
構成を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electroencephalogram measurement apparatus according to an embodiment of the present invention.

【図2】 同脳波計測装置のキャップ型電極における各
電極の配置を説明するための平面図である。
FIG. 2 is a plan view for explaining an arrangement of each electrode in a cap-type electrode of the electroencephalogram measurement apparatus.

【図3】 同脳波計測装置の窓関数処理部において使用
される窓関数を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a window function used in a window function processing unit of the electroencephalogram measurement apparatus.

【図4】 同脳波計測装置による計測結果の表示内容の
一例を説明するための説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining an example of display contents of a measurement result by the same electroencephalogram measurement device.

【図5】 同脳波計測装置の一部構成を利用した意思伝
達装置の構成を示すブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a communication device using a part of the brain wave measuring device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1……キャップ型電極、2……多チャネル増幅器、3…
…中継ボックス、4……A/D変換器、5……信号処理
装置、6……表示器、7……ディジタルバンドパスフィ
ルタ部、8……窓関数処理部、9……周波数解析処理
部、10……周波数帯域差分演算部、11……画像処理
部、12……変化パターン認識部、13……変化パター
ン記憶部、14……比較判断部、15……制御信号発生
部。
1 ... cap-type electrode, 2 ... multi-channel amplifier, 3 ...
... Relay box, 4 ... A / D converter, 5 ... Signal processing device, 6 ... Display unit, 7 ... Digital bandpass filter unit, 8 ... Window function processing unit, 9 ... Frequency analysis processing unit Reference numeral 10: Frequency band difference calculation unit, 11: Image processing unit, 12: Change pattern recognition unit, 13: Change pattern storage unit, 14: Comparison judgment unit, 15: Control signal generation unit.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 頭皮表面上において複数箇所の脳波デー
タを検出し、 該検出した複数の脳波データから各々所定の周波数成分
を抽出し、 該所定の周波数成分データの各々に対して、共通した時
間的な重み付けをした後、周波数領域のデータに変換
し、 該周波数領域のデータの各々について周波数帯域差分デ
ータを求め、 該周波数帯域差分データに基づいて脳波トポグラフィを
表示することを特徴とする脳波計測方法。
1. A method for detecting brain wave data at a plurality of locations on the surface of a scalp, extracting predetermined frequency components from the detected plurality of brain wave data, and setting a common time for each of the predetermined frequency component data. EEG measurement after converting the data into frequency domain data, obtaining frequency band difference data for each of the frequency domain data, and displaying an electroencephalography topography based on the frequency band difference data. Method.
【請求項2】 頭皮表面上に複数配置され、各配置箇所
における脳波データを検出する複数の脳波検出手段と、 該複数の脳波検出手段によって検出された各脳波データ
から所定周波数領域の脳波データをそれぞれ抽出するバ
ンドパスフィルタ手段と、 該バンドパスフィルタ手段によって抽出された各所定周
波数領域の脳波データに対して、共通した時間的な重み
付けを行う重み付け手段と、 該重み付け手段によって重み付けされた各脳波データ
を、周波数領域のデータに変換する変換手段と、 該周波数領域のデータに基づいて周波数帯域差分データ
を求め、該求めた周波数帯域差分データから脳波トポグ
ラフィを作成するためのマッピングデータを生成するマ
ッピングデータ生成手段と、 該マッピングデータに基づいて脳波トポグラフィを表示
する表示手段とを具備することを特徴とする脳波計測装
置。
2. A plurality of electroencephalogram detection means arranged on the scalp surface for detecting electroencephalogram data at each location, and a method for converting electroencephalogram data in a predetermined frequency region from each electroencephalogram data detected by the plurality of electroencephalogram detection means. Band-pass filter means for extracting each; weighting means for performing common temporal weighting on the brain wave data of each predetermined frequency region extracted by the band-pass filter means; each brain wave weighted by the weighting means Conversion means for converting data into frequency domain data; mapping for obtaining frequency band difference data based on the frequency domain data; and generating mapping data for creating an electroencephalography topography from the obtained frequency band difference data. Data generation means; and an electroencephalogram topography based on the mapping data. Electroencephalogram measurement apparatus characterized by comprising a Shimesuru display means.
【請求項3】 前記表示手段は、 所定時間毎の脳波トポグラフィを所定数、時系列に並べ
て表示することを特徴とする請求項2に記載の脳波計測
装置。
3. The electroencephalogram measurement apparatus according to claim 2, wherein the display unit displays a predetermined number of electroencephalogram topographies every predetermined time in a time series.
【請求項4】 頭皮表面上の複数箇所から検出された脳
波データから、一次運動野,捕足運動野,運動前野で生
じる脳波変化を含む頭部脳波変化を、面分布情報として
検出し、この面分布情報の時系列変化パターンと、予め
人体四肢各部位の運動と関連づけて体系化された変化パ
ターンとを比較し、人体四肢を動かそうとする意思およ
び動かそうとしている部位を判断し、その判断結果に基
づいて各種機器の制御するための制御信号を出力するこ
とを特徴とする意思伝達方法。
4. A brain wave change including a brain wave change occurring in a primary motor area, a gait motor area, and a premotor area is detected as surface distribution information from brain wave data detected from a plurality of locations on a scalp surface. Compare the time-series change pattern of the surface distribution information with the change pattern systematized in advance in association with the movement of each part of the human limb, determine the intention to move the human limb and the part trying to move, A communication method comprising: outputting a control signal for controlling various devices based on a determination result.
【請求項5】 人間の意思に応じて被制御機器を制御す
るための制御信号を発生する意思伝達装置において、 頭皮表面上に複数配置され、各配置箇所における脳波デ
ータを検出する複数の脳波検出手段と、 該複数の脳波検出手段によって検出された各脳波データ
から所定周波数領域の脳波データをそれぞれ抽出するバ
ンドパスフィルタ手段と、 該バンドパスフィルタ手段によって抽出された各所定周
波数領域の脳波データに対して、共通した時間的な重み
付けを行う重み付け手段と、 該重み付け手段によって重み付けされた各脳波データ
を、周波数領域のデータに変換する変換手段と、 該周波数領域のデータに基づいて周波数帯域差分データ
を求め、該求めた周波数帯域差分データから脳波トポグ
ラフィを作成するためのマッピングデータを生成するマ
ッピングデータ生成手段と、 該マッピングデータの時間経過に伴う変化パターンを認
識する変化パターン認識手段と、 人体四肢の各部位の運動開始意思と関連付けて体系化さ
れた前記変化パターンと同等の変化パターンを予め複数
記憶した記憶手段と、 前記変化パターン認識手段によって認識された変化パタ
ーンと、前記記憶手段に記憶された複数の変化パターン
を比較し、一致した変化パターンがあった場合、運動開
始意思が生じたことを示す信号、および、前記記憶手段
に記憶された該一致変化パターンに関連付けられた四肢
の部位を示す情報を出力する比較判断手段と、 前記比較判断手段から出力された情報および信号に応じ
て、前記被制御機器に対する制御信号を発生する制御信
号発生手段とを具備することを特徴とする意思伝達装
置。
5. A plurality of electroencephalograms which are arranged on a scalp surface and which detect electroencephalogram data at each location, wherein the plurality of electroencephalograms are arranged on a scalp surface. Means, band-pass filter means for respectively extracting brain wave data in a predetermined frequency region from each of the brain wave data detected by the plurality of brain wave detection means, and brain wave data in each of the predetermined frequency regions extracted by the band-pass filter means. Weighting means for performing common temporal weighting; conversion means for converting each brain wave data weighted by the weighting means into frequency domain data; and frequency band difference data based on the frequency domain data. And mapping data for creating an electroencephalogram topography from the obtained frequency band difference data Mapping data generating means for generating; a change pattern recognizing means for recognizing a change pattern of the mapping data over time; and a change equivalent to the change pattern systematized in association with an intention to start exercise of each part of a human limb. A storage unit storing a plurality of patterns in advance; and comparing the change pattern recognized by the change pattern recognition unit with the plurality of change patterns stored in the storage unit. And a signal indicating that a limb has occurred, and information indicating a limb site associated with the coincidence change pattern stored in the storage means, and information and a signal output from the comparison and determination means. Control signal generating means for generating a control signal for the controlled device in accordance with That intention transmission device.
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Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006524157A (en) * 2003-03-20 2006-10-26 フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツア フォルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ Method for starting a device with occupant assistance in a vehicle
JP2007202882A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Advanced Telecommunication Research Institute International Activity supporting system
JP2007268034A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Ritsumeikan Method and device for measuring biological signal
US7336991B2 (en) 2003-09-26 2008-02-26 Nihon Kohden Corporation Multi-channel biological signal telemetry systems
JP2009172088A (en) * 2008-01-23 2009-08-06 Yokogawa Electric Corp Brain activity analysis method
JP2010051356A (en) * 2008-08-26 2010-03-11 Keio Gijuku System for detecting motion-related potential signal, headset used in the same and system unit using the same
JP2010119660A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Shimadzu Corp Organism measuring instrument
JP2011110261A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Toyota Motor Corp Biological state determination device
CN105561596A (en) * 2015-12-22 2016-05-11 广州大学 Idea tank game device
WO2017031891A1 (en) * 2015-08-21 2017-03-02 小米科技有限责任公司 Play control method and device, and terminal
US11420071B2 (en) 2017-04-11 2022-08-23 Peaklogic, Inc. Minimum neuronal activation threshold transcranial magnetic stimulation at personalized resonant frequency
CN116616771A (en) * 2023-05-23 2023-08-22 成都市第四人民医院 Multichannel simple mental state detection method, device and system

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006524157A (en) * 2003-03-20 2006-10-26 フラウンホーファー−ゲゼルシャフト ツア フォルデルング デア アンゲヴァンテン フォルシュング エー ファウ Method for starting a device with occupant assistance in a vehicle
US7336991B2 (en) 2003-09-26 2008-02-26 Nihon Kohden Corporation Multi-channel biological signal telemetry systems
JP2007202882A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Advanced Telecommunication Research Institute International Activity supporting system
JP2007268034A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Ritsumeikan Method and device for measuring biological signal
JP2009172088A (en) * 2008-01-23 2009-08-06 Yokogawa Electric Corp Brain activity analysis method
JP2010051356A (en) * 2008-08-26 2010-03-11 Keio Gijuku System for detecting motion-related potential signal, headset used in the same and system unit using the same
JP2010119660A (en) * 2008-11-20 2010-06-03 Shimadzu Corp Organism measuring instrument
JP2011110261A (en) * 2009-11-27 2011-06-09 Toyota Motor Corp Biological state determination device
WO2017031891A1 (en) * 2015-08-21 2017-03-02 小米科技有限责任公司 Play control method and device, and terminal
US9848796B2 (en) 2015-08-21 2017-12-26 Xiaomi Inc. Method and apparatus for controlling media play device
CN105561596A (en) * 2015-12-22 2016-05-11 广州大学 Idea tank game device
CN105561596B (en) * 2015-12-22 2018-04-13 广州大学 A kind of idea tank game device
US11420071B2 (en) 2017-04-11 2022-08-23 Peaklogic, Inc. Minimum neuronal activation threshold transcranial magnetic stimulation at personalized resonant frequency
CN116616771A (en) * 2023-05-23 2023-08-22 成都市第四人民医院 Multichannel simple mental state detection method, device and system
CN116616771B (en) * 2023-05-23 2024-01-26 成都市第四人民医院 Multichannel simple mental state detection method, device and system

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