JPS5878647A - 脳波中のスピンドル波検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、脳波中のスピンドル波を正確に検出するため
のスピンドル波検出装置に関するものである。

第１図に示すように、生体の活動電位特に脳波は、覚−
状態か゛ら睡眠状態への変化が明確にあられれる。覚醒
時には、　　１０Ｈｓ”ｅ！ｊＯＪＩＶ程度のいわゆる
α波があられれている。意識が最も緊張して集中してい
るとき１二は、さらに一波よりも周波数が高（、電圧の
低い波となる。眠くなってくると、自分で眠けを自覚し
ないほどの軽い程度でもα波の電圧が低（なって枝の連
続性が悪（なり、その変化が脳波にあられれてくる。つ
づいて、自分でも眠けを意識するようａ；なり、コツク
リしかけてはつと気付（程度のいわゆる入眠相になると
α波が全（な（なり、４〜？）Ｉｇ程度の不規則な一波
があられれてくる。入眠相をすぎ、中等＠眠相になると
、脳波は０．８〜３Ｈｇのδ波す、１３〜ｌ！ｉＨｇの
０．５秒以上継続したスピンドル波とが不連続」＝あら
れれ、さらに深睡眠相になると、１波がほとんど連続し
てあられれてくる。

従来、脳波の検出には、演算増幅器によるアクティブフ
ィルタ方式が主として用いられており、その１つは第２
図に示すような、へイパスフィルタ（以下ＨＰＦという
）とローパスフィルタ（以下ＬＰＦという）の組合せに
よる方式であり、他の一つは第３図に示すようなバンド
パスフィルタ（以下ＢＰＦという）のスタガ結合による
方式である。このうち、ＨＰＦとＬＰＦとの組合せでは
、フィルタの減衰特性が２４ｄＢ／　　から３６ｄＢ１
０ＣＴ等ＣＴ と設定しても、フィルタ間のクロストーク誤差が大きく
なり、１１Ｇ４図に示すようにフィルタ間の重なり誤差
（斜線部分）が大きくあられれ、精度のよい狭帯域のフ
ィルタが作れなかった。また、アクティブフィルタを用
いた場合、減衰特性を急峻に設定するならば、１８５図
（ａ）に示すような入力波に対し、第６図（ｂ）のよう
な振動現象（トランジェント）が発生し、そのため、１
個の鯨波が振動現象による連続波となり、脳波の連続波
、特にスピンドル波と区別できない状態が発生するとい
うよめになされたもので、その基本原理は、接線法によ
るものである。すなわち医師が原波形より観測判断する
状況例として、接線法（別名藤森法）が実際に用いられ
ているが、これは第６図に示すように、原波形のピーク
間に接線（Ｊυ（ｊｍ）’・・を施このような医師の波
形認識に最も近い計測方法によってスピンドル波を検出
する装置に関するものであり、実用的である。具体的に
は、脳波の相隣るピーク間の時間を順次計測し、それぞ
れのピーク時から１３〜１８Ｈｇの周波数成分波に相当
する特定の時間ウィンド讐設け、そのウィンド内にっぎ
のピークが来たとき、その帯域の信号と決定し、っぎの
ウィンドをスタートせしめ、このような信号が０．５秒
以上継続してあられれたときスピンドル第７図において
（１１は、分析すべき脳波の原波形の入力端子で、この
入力端子（１１′は、不要な高周波の成分を除去するた
めのＬ　Ｐ　Ｆ　（２）に接続されている。

このＬ　Ｐ　Ｆ　（２）の出力側には、微分波形を形成
する微分回路（３）と、その微分波形を飽和波形にする
増幅器（４）とからなるピーク位置検出回路（５）を接
続する。このピーク位置検出回路（５）の出力端子には
、マイナスのピーク（プラスのピークでもよいが、以下
マイナスのピークの場合を例として説明する。）にそれ
ぞれ同期したパルスを得るための単安定マルチバイブレ
ータからなるパルス整形回路（６）がそれぞれ接続され
、このパルス整形回路（６）は、マイナスピークの高い
周波数側のウィンド設定回路（以下−ＷＨという）（７
）とマイナスビークの低い周波数側のウィンド設定回路
（以下−ＷＬという）（８）とに接続されている。具体
的にはスピンドル波は１３〜１！＄Ｈｇであるから時間
にして６７〜７７ｍ５であ４３、−ＷＨ（７）は設定時
間がマイナスビークから６７ｍ−で、−ＷＬ（８）ハ・
設定時間が−Ｗ　Ｈ（７）の経過後１０ｍ５であって、
マイナスビークによる信号でリセットされるような時間
ゲートからなるものである。

・これらの□回路（７）　（８１はアンドゲート等から
なる一致回路（９）を経て検出すべき□スピンドル波の
周期（Ｔ、十丁、）よりもやや長い第９図＃１）のよう
な設定時間（Ｔｍ）を有するリトリガ可能な単安定マル
チバイブレータからなる第１のタイマａωと、この１ｍ
１り４ｖＱ（ｌにより反転し、この第１のタイマ（１（
ＩよＩＪ　長い第９図ＧＦ４のような０．６秒以上の設
定時間（Ｔ４）のリトリガ可能な単安定マルチバイブレ
ータ−からなる第２のタイプａＤとを接続しさらに表示
装置０３に接続する。

つぎに本　　の作用を第８図の波形図に基づき説明する
。

入力端子（ｌ）からＬＰＦ（２）を経て第８図（ａ）に
示すような分析すべき脳波信号が入ってきたものとする
。この原波形がピーク位置検出回路（５）の微分回路（
３）を経て第８図（ｂ）に示すような微分波形が得られ
、これを増幅回路（４）で飽和波形にすると、第８図（
Ｃ）に示すように、プラスのピーク点（ＸＩ）（ＸＩ）
・・・とマイナスのピーク点（ＹＩＸＹ、）・・・で反
転する波形が得られる。

つぎに、この波形に基き、パルス整形回路（６）では、
第８図（ｄ）に示すように、マイナスのピーク点（Ｙｔ
ＸＹ＊）・・・で同期する例えば１ｍｓ程度の／（ルス
列がそれぞれ形成される。

前記第８図（ｄ）のパルスに基き、−Ｗ　Ｈ（７）と−
ＷＬ（８）の動作の正確を期するため、１００μｉ程度
のリセット信号と１００μｓ程度のスタート信号とを形
成してこれで以下の回路を制御するようにしてもよい。

第８図（ｄ）のパルス（Ｙ重）がスタート信号となって
−Ｗ　Ｈ（７）が作動を開始し、第８図（＠）のように
スピンドル波の設定時間（Ｔｏが６７ｍ５で反転する。

するとつぎの−Ｗ　Ｌ　（８）が作動を開竺する。

コノ−ＷＬ（８）は、スピンドル波であるから１８８図
（ｆ）のように７フー６７　＝　１０ｍ５で反転するよ
うにゲートタイム（Ｔ、）が設定されている。

このゲートタイム（’ｒｍ）の間に、つぎの−ビーク（
ｙｔ）が存在するときは、第８図（ｇ）に示すように、
一致回路（９）にパルス（Ｙｔ）があられれ、このパル
ス（Ｙ、）によって−Ｗ　Ｌ　（８）がゲートタイム（
Ｔ鵞）に達する前に反転する。この反転後のスタート信
号（Ｙ、）−ｅ−Ｗ　Ｈ（７）は、再び作動を開始する
。スピンドル波の場合、一致回路（９）の出力は、連続
的にあられれるので、この一致回路（９）の出力で、第
１タイマＱ（Ｉが順次リトリガされ、ＩＪ９図ピ）に示
すような連続波が出力する。この連続波がスピンドル波
であるかどうか、すなわち０．５秒以上継続するかどう
かが第２タイマ（１１）で判断される。このＩＪ２タイ
マａυにより一致回路（９）と第１タイマａαのアンド
出力をとると、第９図に）に示すような連続波すなわち
うなアグテイプフイ；）ルタを使用した分析方法と興な
り、帯域特性が極めてすぐれ、トランジェントが発生す
ることもないので、スピンドル波を正確に検出できる。

したがって、中等睡眠状態かどうかの判定が正確で、眠
は防止装置等へ応用すると効果的である。さらに接線法
（ＷＩｋ森法）を肉眼ａ二よらずに客観的に判断できる
というすぐれた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、覚醒から睡眠に至る脳波の波形図、第２図お
よび第３図は従来のアクティブフィルタラ用イたバンド
パスフィルタの周波数特性図、第４図は、従来のパント
ノ曵スフイルタ（；よる重な毫〕誤差を示す周波数特性
図、第５図−）は入力波形図、同（ｂ）はトランジェン
ト発生波形図、第６図は、接線法により判断する状況例
を示す図、第７図は本鼻工によるスピンドル波検出装置
の一実施例を示すブロック図、第８図および第９図は各
部の出力波形図でめる。 （１）・・・入力端子、（２）・・・ローノ曵スフイル
タ、（３）・・・微分回路、（４）・・・増幅回路、（
５）・・・ピーク検出回路、（６）・・・パルス整形回
路、（７）（８）・・・ウィンド回路、（９）・・・一
致回路、６ト・第１タイマ、ａ訃・・ｉＪ２タイマ、（
１３・・・表示装置。 代理人弁理士古澤倹明 第　　ｉｍｌ 第　　２　　図　　　　　　　第　　３　　図第　　６
　　図 第　　７　　図 旦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力脳波からプラスのピークとマイナスのピーク
   のうち少なくともいずれか一方を微分回路で微分し、そ
   の微分波形を増幅器で飽和波形にしてピークの位置を検
   出するピーク位置検出回路と、このピーク位置検出回路
   に接続されプラスのピークとマイナスのピークのうち少
   なくともいずれか一方に対応したパルス列を得るパルス
   列整形回路と、このパルス整形回路に接続さ、れ各ピー
   ク位置を基準とし分析すべき波形の周期、の上限と下限
   に一致したゲートタイムを設定するウィンド設定回路と
   、このウィンド設定回路の出力と前記パルス列との一致
   出力を得る一致回路と、この一致回路に結合されスピン
   ドル波の周期よりやや長い設定時間を有するトリ〃可能
   なｍｓタイマと、この第１のタイマにより反転し、Ｏ，
   Ｓ秒以上の設定時間を有し、Ｉｌｌのタ、イマ出力と前
   記一致回路の出力のアンド出力を得る第２のタイマと、
   この＄２のタイマに結合された表示装置とを具備してな
   ることを特徴とする脳波中のスピンドル波検出装置。