JPS60198160A - Biofeedback apparatus - Google Patents

Biofeedback apparatus

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Publication number
JPS60198160A
JPS60198160A JP59055385A JP5538584A JPS60198160A JP S60198160 A JPS60198160 A JP S60198160A JP 59055385 A JP59055385 A JP 59055385A JP 5538584 A JP5538584 A JP 5538584A JP S60198160 A JPS60198160 A JP S60198160A
Authority
JP
Japan
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waves
data
circuit
biofeedback
wave
Prior art date
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Pending
Application number
JP59055385A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
川端 貞雄
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MANEJIMENTO WAAKU KK
Original Assignee
MANEJIMENTO WAAKU KK
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Filing date
Publication date
Application filed by MANEJIMENTO WAAKU KK filed Critical MANEJIMENTO WAAKU KK
Priority to JP59055385A priority Critical patent/JPS60198160A/en
Publication of JPS60198160A publication Critical patent/JPS60198160A/en
Pending legal-status Critical Current

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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。
(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.

Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、脳波などの生体情報を検出してこれをデジタ
ル的に処理し、報知するようにしたバイオフィードバン
ク装置に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field] The present invention relates to a biofeed bank device that detects biological information such as brain waves, digitally processes the information, and reports the information.

更に詳述すれば、本発明は、検出された脳波信すなどの
生体情報信号をデジタル信号に変換し、その後にスペク
トル分析を行い、かかるスペクトル分析の結果に基づい
て表示装置、音声合成装置、テープレコーダ等を駆動す
るようにしたものである。
More specifically, the present invention converts detected biological information signals such as brain waves into digital signals, then performs spectrum analysis, and based on the results of the spectrum analysis, displays, speech synthesis devices, It is designed to drive a tape recorder, etc.

[従来技術] 近年に至って、皮膚抵抗・筋電位・血圧・脳波などの生
体情報に基づき、生体情報の変化を把握するよう構成し
た装置が盛んに開発されている。
[Prior Art] In recent years, devices configured to grasp changes in biological information based on biological information such as skin resistance, myoelectric potential, blood pressure, and brain waves have been actively developed.

これら生体情報のうち、なかでも、脳波についてはα波
、β波などの検出を目的とした、所謂バイオフィードバ
ック装置が数多く知られている。ここで、バイオフィー
ドバックとは、ロバート・M・スターンおよびウィリア
ム・J・レイ著による“バイオフィードバック(BIO
FEEIIBAGK) ”に述べられているように「バ
イオフィードバンクとは、監視装置(通常は電気的)を
用いて生体内の生理的変化を探知して増幅し、通常では
利用できない情報を利用可能にし、特定の形でその人に
まさにフィードバンクすること」 (訳二石用中、十河
真人、伊藤たか子、紀伊國屋書店刊)と定義されている
。そして、一般には、かかるバイオフィードバック装置
を用いて生体の状態を判別し、もって、心身を落ちつか
せるよう自己制御するためのバイオフィードバックトレ
ーニングが行われている。
Among these biological information, many so-called biofeedback devices are known that are aimed at detecting alpha waves, beta waves, and the like regarding brain waves. Here, biofeedback refers to “Biofeedback” by Robert M. Stern and William J. Ray.
As stated in ``Biofeedbank'', ``A biofeedbank is a system that uses monitoring devices (usually electrical) to detect and amplify physiological changes within an organism, making information available that would otherwise not be available.'' It is defined as "to feed bank exactly to that person in a specific way" (translated by Nishiki Yochu, Masato Sogo, Takako Ito, published by Kinokuniya Shoten). Generally, biofeedback training is performed using such a biofeedback device to determine the state of a living body and thereby self-regulate the body and mind so as to calm it down.

従来から知られているバイオフィードバンク装置は、検
出された生体情報のレベルに応じて段階的な可視表示を
行い(例えば、特開昭54−104f189号公報参照
)、あるいは、脳波の周波数およびレベルに応じた可聴
音を重畳的に若しくは連続的に発して(例えば、特開昭
57−22742号公報参照)、生体現象の変化を報知
せしめている。また、操作者(被験者)に対して精神安
定の助けとなるようなリズム音を発するようなバイオフ
ィードバック装置(特公昭5B−347号公報参照)も
知られている。
Conventionally known biofeedbank devices perform stepwise visual display according to the level of detected biological information (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-104F189), or display the frequency and level of brain waves. Changes in biological phenomena are notified by emitting audible sounds in a superimposed manner or continuously (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 57-22742). Also known is a biofeedback device (see Japanese Patent Publication No. 5B-347) that emits rhythmic sounds to help the operator (subject) maintain mental stability.

更には、テープレコーダ等と組み合わせて学習効果を挙
げるよう構成された学習装置、訓練装置も知られている
Furthermore, there are also known learning devices and training devices that are configured to increase learning effects in combination with a tape recorder or the like.

しかし、これら従来技術によるバイオフィードバック装
置は、生体情報の周波数を分析するためのフィルタ・脳
波レベルを検出するためのデイテ゛タク等、いずれもア
ナログ回路を主体として構成されている。
However, these conventional biofeedback devices are mainly configured with analog circuits, such as a filter for analyzing the frequency of biological information and a detector for detecting the brain wave level.

その結果として、次に述べるような不都合を指摘するこ
とができる。
As a result, the following disadvantages can be pointed out.

第1.検出された脳波信号等を処理するための回路が複
雑・微妙になり、且つ、信頼性が乏しくなる。
1st. The circuit for processing the detected brain wave signals etc. becomes complicated and delicate, and also becomes less reliable.

第2.脳波周波数帯域は0.5Hz〜32Hzと非常に
低い帯域であるので、通常のアナログ型積分器を用いた
場合には、測定分解能を上げるために長期の積/、) 
II醪1111か、Ipj、+スー第3.生体の状態を
フィードバックするための報知内容が単純なものとなり
(例えば、さまざまな種別の可聴音を発生し得ない)、
且つ、外部機器の適切な制御をなすことが困難である。
Second. Since the brain wave frequency band is a very low band of 0.5Hz to 32Hz, when using a normal analog integrator, a long-term product is required to increase the measurement resolution.
II moromi 1111 or Ipj, + sous 3rd. The notification content for feeding back the state of the living body becomes simple (for example, various types of audible sounds cannot be generated),
Furthermore, it is difficult to appropriately control external devices.

第4.更に、パーソナルコンピュータ等のデータ処理機
構と接続して、生体情報の集積・統計演算等を行うこと
がで声なかった。
4th. Furthermore, it was difficult to connect to a data processing mechanism such as a personal computer to accumulate biological information and perform statistical calculations.

「1」 的] 本発明の目的は、」二連の点に鑑み、音声合成回路を用
いてフィードバック用の可聴音を発生するようにしたバ
イオフィードバック装置を提供することにある。
[Object 1]] In view of the two points, an object of the present invention is to provide a biofeedback device that uses a voice synthesis circuit to generate an audible sound for feedback.

[発明の構成] かかる目的を達成するために本発明では、検出された生
体情報に応じて可聴音を発するようにしたバイオフィー
ドバック装置において、生体情報の内容に応じた可聴音
を指定する選択手段と、この可聴音の基礎情報を記憶し
である記憶手段と、この記憶手段から読み出されたデー
タに基づき可聴音信号を合成する合成手段とを具備する
[Structure of the Invention] To achieve the above object, the present invention provides a biofeedback device that emits an audible sound in accordance with detected biological information, and a selection means for specifying an audible sound in accordance with the content of the biological information. , a storage means for storing basic information of the audible sound, and a synthesis means for synthesizing an audible sound signal based on the data read from the storage means.

上述の選択手段から記憶手段のアドレス情報を送出する
ように構成するのが好適である。
It is preferable to configure the above-mentioned selection means to send address information of the storage means.

また、記憶手段の指定部分を逐次切り換えるためのアド
レス情報を上述の選択手段から送出し。
Further, address information for sequentially switching the designated portion of the storage means is sent from the above-mentioned selection means.

所定時間内にわたって可聴音を発するように構成するこ
とも可能である。
It may also be configured to emit an audible sound for a predetermined period of time.

[実 施 例] 以下に、図面を参照して本発明の詳細な説明する。[Example] The present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図は、本発明の一実施例によるバイオフィードバッ
ク装置の脳波分析特性曲線を示す。
FIG. 1 shows an electroencephalogram analysis characteristic curve of a biofeedback device according to an embodiment of the present invention.

本図において、横軸は脳波周波数[Hzlを、縦軸は脳
波検出相対レベル(dB)を示す。
In this figure, the horizontal axis shows the electroencephalogram frequency [Hzl], and the vertical axis shows the electroencephalogram detection relative level (dB).

緊張している状態を表わすベータ(β)波は13〜30
Hz、ゆったりとして集中している状態(瞑想会安静、
意識集中)を表わすアルファ(α)波は7.5〜13H
z、ぼんやりとして「うとうと」 している状態を表わ
すシータ(0)波は4〜7.5Hzの帯域を占めている
。また、α波は後述するようにスローアルファ波(以下
、α3にいう)である7、5〜9Hzの脳波、ミツドア
ルファ波(以下、α2波という)である9〜11Hzの
脳波、ファストアルファ波(以下、α1波という)であ
る11〜13Hzの脳波の3種に分けて報知する。なお
、0.5〜411zのデルタ(δ)波および30Hz以
上のガンマ(γ)波については、本実施例の測定データ
として外部には出力しない。但し、後述するように、脳
波のスペクトル分析の過程において、これらδ波および
γ波は検知されている。
Beta (β) waves, which indicate a nervous state, are between 13 and 30.
Hz, relaxed and concentrated state (meditation session rest,
The alpha (α) wave, which represents concentration of consciousness, is 7.5 to 13H.
Theta (0) waves, which represent a state of being absent-minded and ``drowsy,'' occupy a band of 4 to 7.5 Hz. In addition, alpha waves include slow alpha waves (hereinafter referred to as α3), which are brain waves of 7, 5 to 9 Hz, mid alpha waves (hereinafter referred to as α2 waves), which are brain waves of 9 to 11 Hz, and fast alpha waves (hereinafter referred to as α2 waves). The brain waves are divided into three types: 11-13 Hz brain waves (hereinafter referred to as α1 waves). Note that delta (δ) waves of 0.5 to 411 z and gamma (γ) waves of 30 Hz or more are not output to the outside as measurement data of this embodiment. However, as will be described later, these δ waves and γ waves are detected in the process of spectrum analysis of brain waves.

第2図は、本発明を適用したバイオフィードパンク装置
の全体構成を示す概略ブロック図である。本図において
、2は頭部に取り付ける表皮電極、4は超低周波増幅器
6およびシグナルコンディショナ8を含むアイソレーシ
ョン回路、10は脳波信号をデジタル信号に変換するA
/D (アナログ・デジタル)変換回路である。
FIG. 2 is a schematic block diagram showing the overall configuration of a biofeed puncture device to which the present invention is applied. In this figure, 2 is an epidermal electrode attached to the head, 4 is an isolation circuit including an ultra-low frequency amplifier 6 and a signal conditioner 8, and 10 is an A converting an electroencephalogram signal into a digital signal.
/D (Analog-to-Digital) conversion circuit.

1Bは、隔成信号のスペクトル分析を行う脳波成分スペ
クトル解析回路12、ならびに、脳波スペクトルのうち
最大レベルのスペクトルを選択する等の機能を果たす脳
波成分分析回路14からなる脳波信号処理回路である。
Reference numeral 1B denotes an electroencephalogram signal processing circuit that includes an electroencephalogram component spectrum analysis circuit 12 that performs spectrum analysis of a discrete signal, and an electroencephalogram component analysis circuit 14 that performs functions such as selecting a maximum level spectrum among the electroencephalogram spectra.

18は、A/D変換器1oおよび脳波成分分析回路14
の動作を制御するためのコントローラである。
18 is an A/D converter 1o and an electroencephalogram component analysis circuit 14
It is a controller for controlling the operation of.

20は検出された脳波スペクトルに応じて種々の可聴音
を発生する合成音発生回路である。この回路20は、後
述するように、複数のROM等から構成されており、増
幅器26およびスピーカ2日を介して実際の可聴音を発
する。本実施例において、β波が検知されたときには「
小川のせせらぎ」音を発して気分をリラックスさせるよ
う作用する。また、α波が検知された場合には、その周
波数に応じて、小鳥の鳴き声を発するよう構成しである
20 is a synthetic sound generation circuit that generates various audible sounds according to the detected brain wave spectrum. As will be described later, this circuit 20 is composed of a plurality of ROMs and the like, and emits actual audible sound through an amplifier 26 and a speaker 26. In this example, when β waves are detected, “
It emits the sound of ``the babbling of a stream'' and has the effect of relaxing the mood. Furthermore, when alpha waves are detected, the device is configured to emit a bird's cry depending on the frequency.

例えば、α1波に対しては「はととぎす」の鳴き声、 α2波に対しては「かっこう」の鳴き声、α3波に対し
ては「ぶっぽうそう」の鳴き声を発する。
For example, in response to α1 waves, it emits a "pigeon" cry, in response to alpha2 waves it makes a "cuckoo" cry, and in response to alpha3 waves it makes a "buppouso" cry.

22は本実施例の前面パズルに取り付けた各種表示器c
後に詳述十乙)か駆引l十六漫性夷千面敗づある。本実
施例においては、α波の種別(α1 。
22 is various indicators c attached to the front puzzle of this embodiment.
Later on, there are 10,000 defeats in detail. In this embodiment, the type of α wave (α1) is used.

α2 、α3)を示すランプ、検出された大きさのレベ
ルを示すインジケータ、筋電ノイズを検出したときに点
灯する警告ランプ等を駆動制御する。
It drives and controls lamps that indicate α2, α3), an indicator that indicates the level of the detected magnitude, a warning lamp that lights up when myoelectric noise is detected, and the like.

24は検出されたα波、β波、θ波に関するデータをG
PIB(Geveral Purpose Inter
face Bus)もしくはR3−232C用インター
フエイスケーブルを介して、パーソナルコンピュータに
送出するためのデータ伝送回路である。CBIBとは、
周知のとおりIEE−488バスを意味するが、その他
の方式を用いたインターフェイスバスを用い得ることも
可能である。
24 is the data regarding the detected α waves, β waves, and θ waves.
PIB (General Purpose Inter)
This is a data transmission circuit for sending data to a personal computer via the R3-232C interface cable or R3-232C interface cable. What is CBIB?
As is well known, this refers to an IEE-488 bus, but it is also possible to use interface buses using other systems.

第3図は、第1図に示した頭部表皮電極2の詳細拡大図
である。ここで、34Aおよび34Bバ一対の脳波セン
サ電極、36はイヤークリップ(不関電極)、38はセ
ンサープラグを示す。
FIG. 3 is a detailed enlarged view of the head epidermis electrode 2 shown in FIG. 1. Here, a pair of electroencephalogram sensor electrodes 34A and 34B, 36 an ear clip (indifferent electrode), and 38 a sensor plug are shown.

第4図は本実施例の前面パネル構成例を示す。FIG. 4 shows an example of the front panel configuration of this embodiment.

ここで、40は第3図示のセンサープラグ38を差し込
むための接続端子である。42はセンサーランプであり
、センサーパンV(雪掻)8−助碧しでlK11n秒を
経過すると本ランプが消灯する。よって、本ランプが消
灯しない左きは、センサーバンドが装着不完全であるこ
とを表わす。
Here, 40 is a connection terminal into which the sensor plug 38 shown in the third figure is inserted. 42 is a sensor lamp, and this lamp is turned off when lK11 ns elapses with sensor pan V (snow shoveling) 8-Suke-Aoi. Therefore, if this lamp does not go out on the left, it means that the sensor band is not fully attached.

44は筋電ノイズを検知したとき、例えば体の筋肉に力
が入っているとき、若しくは、目が動いているときに赤
く点灯するノイズモニタである。
Reference numeral 44 denotes a noise monitor that lights up in red when myoelectric noise is detected, for example when the muscles of the body are tense or when the eyes are moving.

48A、46’B、46Cはそれぞれαl波、α2波、
α3波を検知したときに点灯するランプである。すなわ
ち、これらのランプはα波を3段階に分けて表示するも
のであり、ランプ48Aは12Hzを中心に脳波が強く
現われた時に赤く点灯する。
48A, 46'B, 46C are αl wave, α2 wave, respectively.
This lamp lights up when α3 waves are detected. That is, these lamps display alpha waves in three stages, and the lamp 48A lights up in red when brain waves appear strongly around 12 Hz.

また、10Hzを中心に脳波が強く現われた時には、オ
レンジのランプ48Bが点灯する。更に、8)1zを中
心に脳波が強く現われた時には、グリーンのランプ46
Gが点灯する。
Furthermore, when brain waves appear strongly around 10 Hz, the orange lamp 48B lights up. Furthermore, 8) When the brain waves appear strongly around 1z, the green lamp 46
G lights up.

48はアルファ波のレベル表示器であり、α波の強さを
水平方向の輝線によって表示する。一般には、その大き
さを10段階くらいに分けて表示するのが好適である。
Reference numeral 48 denotes an alpha wave level indicator, which displays the strength of alpha waves by horizontal bright lines. Generally, it is suitable to display the size in about 10 steps.

但し、ステッププログラムスイッチ50をrSTEP 
IJに−t=7)した場合には、10gVを最大値とし
て表示する。また、r 5TEP2」にセットした場合
には、20’gVを最大値として表示する。rSTEP
 3Jにセットした場合には、40pLVを最大値とし
て表示する。
However, the step program switch 50 is set to rSTEP.
-t=7) for IJ, 10 gV is displayed as the maximum value. Furthermore, when set to ``r5TEP2'', 20'gV is displayed as the maximum value. rSTEP
When set to 3J, 40pLV is displayed as the maximum value.

52はモード切替スイッチであり、本装置のリヤパネル
に接続するカセット・テープレコーダの0N10FFを
制御するファンクションキーである。このスイッチはr
MODE IJ 、rMODE 2JおよびrMO[)
E 3Jの3状態を設定することができる。これらの動
作モードについては、後に詳述する。
52 is a mode changeover switch, which is a function key for controlling 0N10FF of a cassette tape recorder connected to the rear panel of this device. This switch is r
MODE IJ, rMODE 2J and rMO[)
Three states can be set: E 3J. These operating modes will be detailed later.

54はフィードバック音の音量を調節するボリウムであ
り、これにより「小川のせせらぎ」、「はととぎす」、
「かっこう」、「ふつぼうそう」の音量を変化させる。
54 is a volume that adjusts the volume of the feedback sound.
Changes the volume of "Kakko" and "Futsubouso".

56はへラドフォーン用ジャックである。56 is a phone jack.

58は電源スィッチである。58 is a power switch.

第5図は本実施例の裏面パネル構成例を示す。FIG. 5 shows an example of the back panel configuration of this embodiment.

ここで、60はアナログ信号出力端子であり、A/D変
挽回路10(第2図参照)に導入される前段階のアナロ
グ信号を送出する。この出力端子にアナログレコーダ等
を接続することにより、脳波を連続的に記録することが
できる。
Here, 60 is an analog signal output terminal, which sends out an analog signal at a preliminary stage to be introduced into the A/D conversion circuit 10 (see FIG. 2). By connecting an analog recorder or the like to this output terminal, brain waves can be continuously recorded.

62はパーソナルコンピュータと本装置とを接続するた
めのシリアル信号出力端子である。
62 is a serial signal output terminal for connecting a personal computer and this device.

84Aおよび84Bはカセット・テープレコーダを制御
するための電源コンセントであり、カセット・テープレ
コーダの電源プラグを挿入する。ここでコンセン) 6
4Aは、α状態の検出によって電源を切断する。これに
対し、コンセン)[14Bは、α状態の検出によってカ
セット・テープレコーダの電源を投入する。但し、rM
ODE IJが表面パネルのスイッチ52により選択さ
れている場合には、常にコンセント84Aは遮断状態、
コンセント64Bは接続状態にある。換言すれば、rM
ODE IJが選択されており、且つ、コンセン) 8
4Bにカセット・テープレコーダが接続されている場合
には、常にそのテープレコーダは駆動されることになる
。これら制御の詳細は後に詳述する。
84A and 84B are power outlets for controlling the cassette tape recorder, into which the power plug of the cassette tape recorder is inserted. Consensus here) 6
4A cuts off the power supply upon detection of the α state. On the other hand, the power source 14B turns on the power of the cassette tape recorder upon detection of the α state. However, rM
When ODE IJ is selected by the switch 52 on the front panel, the outlet 84A is always cut off.
Outlet 64B is in a connected state. In other words, rM
(ODE IJ is selected and the power supply is connected) 8
If a cassette tape recorder is connected to 4B, that tape recorder will always be driven. Details of these controls will be explained later.

66は電源コード受け、68はヒユーズ箱である。66 is a power cord receptacle, and 68 is a fuse box.

坑B帽士、第5図に示したカセット・テープレコーダ制
御用コンセン) 64Aおよび84Bの機能を説明する
タイミング図である。コンセント64A(ACOUT 
1)は、既述のとおり、α波状態になると電源が切れる
よう作用する。また、コンセントfi4B(ACOUT
 2)では、α波状態になると電源が投入される。
FIG. 6 is a timing diagram illustrating the functions of the cassette/tape recorder control outlets 64A and 84B shown in FIG. 5. Outlet 64A (ACOUT
As mentioned above, 1) works so that the power is turned off when the alpha wave state occurs. In addition, outlet fi4B (ACOUT
In 2), the power is turned on when the alpha wave state is reached.

既に述べたとおり、rMODE IJの設定下にあって
は、α波状態に関係なく常にACOUT 1はON状態
に、ACOUT 2はOFF (電源遮断)状態に保持
される。また、rMODE 2J若しくはrMODE 
3Jを選択した場合には、ステッププログラムスイッチ
50によって設定される所定電圧レベル(STEP 1
のときには7.5 gV、5TEP 2)、!=きには
15 g V、5TEP 3(7)ときには30 JL
V)を「しきい値」として、この「しきい値」以上の脳
波が検出された場合にrAcOUT2」をON状態にす
る。但し、rMODE 2Jにあっては、ON状態の最
小継続時間を5秒、rNODE 3JにあってはON状
態の最小継続時間を20秒に設定しである。この状態を
説明したのが第7図である。
As already mentioned, under the rMODE IJ settings, ACOUT 1 is always kept in the ON state and ACOUT 2 is kept in the OFF (power cutoff) state, regardless of the alpha wave state. Also, rMODE 2J or rMODE
3J, the predetermined voltage level (STEP 1
When , 7.5 gV, 5TEP 2),! = sometimes 15 g V, 5TEP 3 (7) sometimes 30 JL
V) is set as a "threshold", and when an electroencephalogram equal to or higher than this "threshold" is detected, "rAcOUT2" is turned on. However, for rMODE 2J, the minimum duration of the ON state is set to 5 seconds, and for rNODE 3J, the minimum duration of the ON state is set to 20 seconds. FIG. 7 illustrates this state.

第5図示のコンセン) 64Aおよび84Bに接続した
テープレコーダの使用方法は、以下に示す通りである。
The method of using the tape recorder connected to the electrical outlets 64A and 84B shown in FIG. 5 is as follows.

 ・ イ)1台のカセット・テープレコーダを用いてα波状態
に入る訓練を行うとき: ■コンセント[14A rACOUT IJにカセット
・テープレコーダの電源プラグを挿入する。
・B) When training to enter the alpha wave state using one cassette tape recorder: ■Insert the power plug of the cassette tape recorder into the outlet [14A rACOUT IJ.

■所定の音楽テープもしくはリラックス用音楽テープを
セットする。
■Set the prescribed music tape or relaxing music tape.

■前面パネル(第4図参照′)のモード切替スイッチ5
2をいずれかの位置にセットし、且つ、カセット・テー
プレコーダの再生ボタンを押しておく。
■Mode selector switch 5 on the front panel (see Figure 4')
2 in any position, and press the play button on the cassette tape recorder.

これにより、α波状態に入るまでリラックス用のテープ
が演奏されることになる。
As a result, the relaxing tape will be played until you enter the alpha wave state.

口)1台のカセット・テープレコーダを用いて、学習を
行うとき: ■コンセント84B rAc: OUT 2Jにカセッ
ト・テープレコーダの電源プラグを挿入する。
口) When studying using one cassette/tape recorder: ■Insert the cassette/tape recorder's power plug into outlet 84B rAc: OUT 2J.

■学習したいテープををセットする。■Set the tape you want to study.

■前面パネル(第4図参照)のモード切換スイッチ52
をいずれかの位置にセットし、且つ、カセット・テープ
レコーダの再生ボタンを押しておく。
■Mode selector switch 52 on the front panel (see Figure 4)
in any position, and press the play button on the cassette tape recorder.

これにより、α波状態に入った時点において学習用テー
プの内容を聞くことができる。
This allows the user to listen to the content of the learning tape at the time the user enters the alpha wave state.

ハ)2台のカセットΦチープレコータを用いて学習を行
うとき: ■音楽テープもしくはリラックス用音楽テープをセット
したカセットeテープレコーダを、コンセントB4A 
rACOUT IJに接続する。
c) When studying using two cassette Φ cheap recorders: ■ Connect the cassette e-tape recorder with music tape or relaxing music tape set to the outlet B4A.
Connect to rACOUT IJ.

■学習用テープをセットしたカセット・テープレコーダ
をコンセント84B rACO’UT 2Jに接続する
■Connect the cassette tape recorder with the learning tape set to the outlet 84B rACO'UT 2J.

これにより、α波状態に至るまではリラックス用音楽が
流れ、α波状態に入ると同時に学習用テープを聞くこと
ができる。
As a result, relaxing music is played until the alpha wave state is reached, and the learning tape can be listened to at the same time as the alpha wave state is entered.

第8図は本実施例の使用方法を説明した図であり、68
−1はバイオフィードバック装置、68−2はパーソナ
ルコンピュータである。但し、パーソナルコンピュータ
69−2によるデータ処理を行わない場合には、バイオ
フィードバック装置68−1のみを作動させる。
FIG. 8 is a diagram explaining how to use this embodiment.
-1 is a biofeedback device, and 68-2 is a personal computer. However, when data processing is not performed by the personal computer 69-2, only the biofeedback device 68-1 is operated.

ff59図および第1θ図は、多数の被験者による集団
訓練方法を示す図である。
Figure ff59 and Figure 1θ are diagrams showing a group training method using a large number of subjects.

第9図に示すTXは、個々のセンサーベルト(頭部表皮
電極)に接続されている送信器であり、その内部にはア
イソレーション回路等を内蔵しである。ここで、脳波信
号を送信する手段は公知の技術により達成することがで
きる。そして、複数の受信装置(図示せず)を備えたバ
イオフィードバック装置69−3との組み合わせにより
、集団訓練用バイオフィードバックシステムを構成する
ことができる。
TX shown in FIG. 9 is a transmitter connected to each sensor belt (head skin electrode), and has an isolation circuit built therein. Here, the means for transmitting the electroencephalogram signal can be achieved by a known technique. In combination with a biofeedback device 69-3 having a plurality of receiving devices (not shown), a biofeedback system for group training can be configured.

次に、第2図示の実施例について、各構成部分の詳細な
動作を説明する。
Next, detailed operations of each component of the embodiment shown in the second figure will be explained.

第11図は、第2図示のアイソレーション回路4を詳細
に示す。本実施例では、商用電源(AClooV)との
アイソレーションを2重に行っている。
FIG. 11 shows the isolation circuit 4 shown in the second figure in detail. In this embodiment, isolation from the commercial power source (AClooV) is performed in a double manner.

第1のアイソレーションは、AClooVからDC5V
に落すときに行うアイソレーションである(コネクタJ
3参照)。第2のアイソレーションは、第11図の下方
に示す如く、スイッチングレキュレータによるDC/D
CC/上行い、 DC12Vを得ていることによる。
The first isolation is AClooV to DC5V
This is the isolation performed when dropping the connector J
(See 3). The second isolation is DC/D by a switching regulator, as shown in the lower part of Figure 11.
This is because CC/up is performed and DC12V is obtained.

更に、光学デバイス(フォトカップラ) PCIおよび
FC2を介して脳波信号を次段のA/D変換器10へ伝
達している。
Furthermore, the electroencephalogram signal is transmitted to the next stage A/D converter 10 via optical devices (photocouplers) PCI and FC2.

このように、本実施例では商用電源に対する2重のアイ
ソレーション、ならびに、信号伝達過程における光学的
アイソレーションを行い、完全なアイソレーションを図
っている。
In this way, in this embodiment, double isolation from the commercial power source and optical isolation in the signal transmission process are performed to achieve complete isolation.

第11図の左上に示すコネクタJ1には頭部表皮電極2
から得られる3木の信号線L1〜L3を接続する。この
うち、第2の信号線L2はイヤクリップ3B(第3図参
照)に接続されている。
The head epidermal electrode 2 is connected to the connector J1 shown in the upper left of FIG.
The three signal lines L1 to L3 obtained from the above are connected. Of these, the second signal line L2 is connected to the ear clip 3B (see FIG. 3).

コネクタJlとチェックポイントCPIとの間に挟まれ
た回路は緩衝増幅回路を構成し、これにより、微弱な脳
波信号の同相成分を除去する。
The circuit sandwiched between the connector Jl and the checkpoint CPI constitutes a buffer amplifier circuit, which removes the weak in-phase component of the brain wave signal.

チェックポイン) CR2の後段に接続されているパラ
レルT型フィルタ(R12,R13,R14,CI、0
2.C3より成る)は、商用電源周波数50Hzもしく
は80Hzの信号成分を除去するために挿入しである。
Checkpoint) Parallel T-type filter (R12, R13, R14, CI, 0
2. C3) is inserted to remove signal components of the commercial power frequency of 50 Hz or 80 Hz.

このことにより、信号線L1〜L3に重畳している電源
ノイズを除去する。
This removes power supply noise superimposed on the signal lines L1 to L3.

演算増幅機AMPIおよびその付属素子は、0 、5H
z以上の信号を通過させるバイパス・フィルタとして機
能する。これに対し、演算増幅器AMP2およびその付
属素子は、40Hz以下の信号を通過させるローパス・
フィルタとして機能する。
The operational amplifier AMPI and its attached elements are 0,5H
It functions as a bypass filter that passes signals above z. On the other hand, the operational amplifier AMP2 and its attached elements are low-pass amplifiers that pass signals below 40Hz.
Acts as a filter.

演算増幅器AMP3およびその付属素子は、信号の振幅
を調整するゲイン調整器として機能する。
Operational amplifier AMP3 and its associated elements function as a gain adjuster that adjusts the amplitude of the signal.

演算増幅器AMP4 、AMP5およびそれらの付属素
子は、V−Fコンバータ(電圧・周波数変換器)として
機能する。
The operational amplifiers AMP4, AMP5 and their associated elements function as V-F converters (voltage-to-frequency converters).

一方、演算増幅器AMP6〜AMP8およびそれらの付
属素子は、商用電源周波数成分50)1zもしくはtl
OHzを検出する回路であり、コンパレータCMPの出
力結果に応じて、センサーバンド(第3図参照)の取付
は不完全を検出する。これにより、前面パネルのセンサ
ーランプ40(第4図参照)を点灯させる。
On the other hand, the operational amplifiers AMP6 to AMP8 and their attached elements are connected to the commercial power supply frequency component 50)1z or tl
This circuit detects OHz, and detects incomplete attachment of the sensor band (see FIG. 3) according to the output result of the comparator CMP. This lights up the sensor lamp 40 (see FIG. 4) on the front panel.

第12図(A)〜(D)および第13図(A)〜(D)
は、第2図示の脳波信号処理回路16を詳細に示す回路
図である。本図の動作は、後に述べる第16図以降にお
いて説明する。
Figures 12 (A) to (D) and Figures 13 (A) to (D)
2 is a circuit diagram showing details of the electroencephalogram signal processing circuit 16 shown in FIG. 2. FIG. The operation in this figure will be explained in FIGS. 16 onwards, which will be described later.

第14図は第12図(A)〜(D)のLSI配列を示す
図、第15図は第13図(A)〜(D)のLSI配列を
示す図である。これら第14図および第15図は、第1
2図(A)〜(D)および第13図(A)〜(D)にお
ける主要なLSI を示したものである。図示したLS
Iのメーカ名および型番は、次に示す通りである。
FIG. 14 is a diagram showing the LSI arrangement of FIGS. 12(A) to (D), and FIG. 15 is a diagram showing the LSI arrangement of FIGS. 13(A) to (D). These figures 14 and 15 are
This figure shows the main LSIs in Figures 2 (A) to (D) and Figures 13 (A) to (D). Illustrated LS
The manufacturer name and model number of I are as shown below.

ICIは、NEC製ルPB8284 。ICI is PB8284 manufactured by NEC.

[11:2 、IC19,IC:3Bは日立製74LS
107;1C3は、NEC製ルPD8088 。
[11:2, IC19, IC:3B is Hitachi 74LS
107; 1C3 is PD8088 manufactured by NEC.

IC4,108,IC9,IC:10.ICII、IC
:35は、日立製74LS373; IC5,IC25は、NEC製ルPD2784 。
IC4, 108, IC9, IC:10. ICII, IC
:35 is 74LS373 manufactured by Hitachi; IC5 and IC25 are PD2784 manufactured by NEC.

IC6,IC?、IC12,IC:13.IC2fi、
IC27は、東芝製TMM201Ei; [14,ICl3.IC:23.IC:24は1日立製
74LS845;[1B、IC:17.1029.IC
30は、日立製741.5138゜ICl3 、 IC
37、[39は、0立製?4LS139;IC20は、
NEC製ルPD8255゜[21は、NEC製給Rn8
155゜ IC:22は、NEC:l井PI)8251゜IC2B
は、沖電気製MSN5204R3;IC31、IC32
は、日立製74LS193;IC33、1C34は、日
立製74LS293;IC3Bは、NEC製pLPD8
085A−2である。
IC6, IC? , IC12, IC:13. IC2fi,
IC27 is Toshiba TMM201Ei; [14, ICl3. IC:23. IC: 24 is 1 Hitachi 74LS845; [1B, IC: 17.1029. IC
30 is Hitachi 741.5138°ICl3, IC
37, [39 is made by 0 standing? 4LS139; IC20 is
PD8255° made by NEC [21 is Rn8 made by NEC]
155゜IC:22 is NEC:lI PI)8251゜IC2B
is Oki Electric MSN5204R3; IC31, IC32
is Hitachi 74LS193; IC33, 1C34 is Hitachi 74LS293; IC3B is NEC pLPD8
It is 085A-2.

ここで、第12図(A)〜(D)は、IC3(18ビツ
トCPUである8088)を中心として構成した脳波成
分スペクトル解析回路12(第2図参照)を示す。これ
に対し、第13図(A)〜(D)は、A/D変換回路1
0および脳波成分分析回路】4(第2図参照)を示して
いる。この脳波成分分析回路14は、103B(8ピツ
) CPUである8085A−2)を中心にして構成し
である。
Here, FIGS. 12(A) to 12(D) show the electroencephalogram component spectrum analysis circuit 12 (see FIG. 2), which is constructed mainly of the IC3 (8088, which is an 18-bit CPU). On the other hand, FIGS. 13(A) to 13(D) show the A/D conversion circuit 1
0 and electroencephalogram component analysis circuit] 4 (see FIG. 2). This electroencephalogram component analysis circuit 14 is mainly composed of a 103B (8085A-2) CPU.

第16図は、アナログ形式の脳波信号をデジタル信号に
変換するための制御手順を示す。まず、ステップSIO
において、A/D接続エラーの有無をチェックし、エラ
ー無しが判定された場合には、ステップSllにおいて
A/D変換動作を開始する。
FIG. 16 shows a control procedure for converting an analog electroencephalogram signal into a digital signal. First, step SIO
In step Sll, the presence or absence of an A/D connection error is checked, and if it is determined that there is no error, an A/D conversion operation is started in step Sll.

そして、ステップS12においてA/D変換が完了した
ものと判定された場合には、そのデジタルデータをRA
Mに書き込んで、次のスペクトル解析手順に備える。
If it is determined in step S12 that the A/D conversion has been completed, the digital data is
M to prepare for the next spectral analysis procedure.

なお、ステップS19においてA/DJD続エラーが検
知された場合には、エラー状態を示すフラグ(図示せず
)をセットして、A/D接続エラーに係るデータを含む
128個のバッファデータを全て無効にする。
Note that if an A/DJD connection error is detected in step S19, a flag (not shown) indicating an error state is set and all 128 buffer data including data related to the A/D connection error are cleared. To disable.

第17図は、A/D変換終了後の制御手順を示すフロー
チャートである。図示したフローチャートでは、タイマ
起動により割り込みをかけ、 15.8ミリ秒ごとにサ
ンプリングを行っている。すなわち、ステップ320に
より、A/D変換後のデータを取り込み、そのデータを
時系列的にデータメモリにセットする(ステップ521
)。かかる時系列的な一群のデータは、後に示す第21
図(A)の如く##成される。
FIG. 17 is a flowchart showing the control procedure after the A/D conversion is completed. In the illustrated flowchart, an interrupt is generated by starting a timer and sampling is performed every 15.8 milliseconds. That is, in step 320, data after A/D conversion is taken in, and the data is set in the data memory in chronological order (step 521).
). Such a time-series group of data is the 21st group shown later.
This is done as shown in Figure (A).

ステップS20におけるA/D変換動作は、既に述べた
とおり、第13図(A)〜(D)に示したA/D変換器
によって行なう。そして、所定のサンプル個数(本実施
例では128個)についてデータの収集が完了すると(
ステップ522)、そのサンプルデータを脳波成分スペ
クトル解析回路12(第2図参照)へ転送する。
As already mentioned, the A/D conversion operation in step S20 is performed by the A/D converter shown in FIGS. 13(A) to 13(D). When data collection for a predetermined number of samples (128 in this example) is completed, (
Step 522), the sample data is transferred to the electroencephalogram component spectrum analysis circuit 12 (see FIG. 2).

第18図は、脳波成分スペクトル解析回路12の動作手
順を示すフローチャートであり、16ビツトCPUであ
る8088により実行する。まず、ステップS30にお
いて、A/D変換器から送出されてくるサンプルデータ
を受領し、次のステップS31において、脳波成分の相
対スペクトル値を算出する。ステップS32では、ステ
ップS31において得られた相対スペクトル値に所定の
演算を施し、電圧値(壓V)に変換する。
FIG. 18 is a flowchart showing the operation procedure of the electroencephalogram component spectrum analysis circuit 12, which is executed by the 8088, which is a 16-bit CPU. First, in step S30, sample data sent from the A/D converter is received, and in the next step S31, relative spectrum values of brain wave components are calculated. In step S32, the relative spectrum value obtained in step S31 is subjected to a predetermined calculation and converted into a voltage value (V).

第19図は、パワースペクトルの演算後に行われる割り
込み処理を示すフローチャートである。まず、ステップ
S40において、周波数ごとにレベルを記憶する。換言
すれば、後に示す第21図(8)の如く、周波数系列の
レベルデータ群を形成する。
FIG. 19 is a flowchart showing interrupt processing performed after power spectrum calculation. First, in step S40, levels are stored for each frequency. In other words, a frequency series level data group is formed as shown in FIG. 21 (8) shown later.

ステップS41では、各々の脳波成分のうち最大レベル
のものを選び出し、第21図(C)に示す如く、スタッ
クを構成する。すなわち、α1波。
In step S41, the one with the maximum level is selected from each brain wave component, and a stack is constructed as shown in FIG. 21(C). In other words, α1 waves.

α2波、α3波、β波およびθ波に属するスペクトル成
分について、最高レベル(pV)とその周波数(Hz)
を記憶する。
The highest level (pV) and its frequency (Hz) for spectral components belonging to α2 wave, α3 wave, β wave, and θ wave
remember.

ステップS42では、目の開閉等によって生じる節電ノ
イズを検出し、前面パネルのノイズモニタランプ44(
第4図参照)を点灯させる。
In step S42, power saving noise caused by opening and closing of the eyes, etc. is detected, and the noise monitor lamp 44 (
(See Figure 4).

ステップS43では、ステップS41における検出結果
(第21図(C)参照)に基づき、前面パネルのα波表
示ランプ48A、48B、4BC:のいずれか−個、お
よび、レベル表示器48(第4図参照)を駆動する。こ
のステップS43は、第2図示の操作表示回路22によ
って実行される。
In step S43, based on the detection result in step S41 (see FIG. 21(C)), any one of the α-wave display lamps 48A, 48B, and 4BC on the front panel and the level indicator 48 (see FIG. reference). This step S43 is executed by the operation display circuit 22 shown in the second figure.

ステップS44では、第2図示の合成音発生回路20を
駆動して、フィードバック音を発生させる。
In step S44, the synthesized sound generation circuit 20 shown in the second diagram is driven to generate a feedback sound.

このフィードバック音は、既に述べた如く、β波が検知
されているときには「小川のせせらぎ」音、α波が検知
されているときには、ステップ・プログラム・スイッチ
50(第4図参照)に応じて、「はととぎす」、「かつ
こう」、「ぶつぼうそう」の鳴き声をそれぞれ発生させ
る。なお、音声合成については、後に詳述する。
As mentioned above, this feedback sound is a "stream babbling" sound when β waves are detected, and when α waves are detected, depending on the step program switch 50 (see FIG. 4). Generates the sounds of ``Dove,''``Katsuko,'' and ``Buzz.'' Note that speech synthesis will be detailed later.

ステップS45では、裏面パネルの電源コンセン) f
iaA、 E14B (第5図参照)を第6図に示す如
く制御する。その詳細は、既に第6図および第7図に関
し“て述べた通りである。
In step S45, the power outlet on the back panel) f
iaA and E14B (see FIG. 5) are controlled as shown in FIG. The details are as already described with respect to FIGS. 6 and 7.

ステップ34Bは、本実施例によるバイオフィードバッ
ク装置がR5−232Gインターフエイス等を介してパ
ーソナルコンピュータに接続されている場合に必要とさ
れる。本ステップは、第2図示のデータ伝送回路24に
よって実行される。
Step 34B is required if the biofeedback device according to this embodiment is connected to a personal computer via an R5-232G interface or the like. This step is executed by the data transmission circuit 24 shown in the second figure.

第20図は、データの流れを中心にして、以上の説明を
まとめたものである。すなわち、本図は第18図ないし
第18図の要約フローチャートである。
FIG. 20 summarizes the above explanation focusing on the flow of data. That is, this figure is a summary flowchart of FIGS. 18-18.

ステップS50およびS51はデータサンプリング過程
を示す。すなわち、タイマ起動により、15.8ミリ秒
ごとに割り込みがかけられ、第21図(A)に示す時系
列データが得られる。
Steps S50 and S51 represent a data sampling process. That is, by starting the timer, an interrupt is generated every 15.8 milliseconds, and the time series data shown in FIG. 21(A) is obtained.

ステップS52ないしS54は、スペクトル分析過程を
示す。ここで、ステップS53では、第21図(B)に
示す如く、周波数系列のデータが得られる。また、ステ
ップS54では、第21図(C)に示すデータが得られ
る。
Steps S52 to S54 represent a spectrum analysis process. Here, in step S53, frequency series data is obtained as shown in FIG. 21(B). Further, in step S54, data shown in FIG. 21(C) is obtained.

ステップS55ないしS5Bは、表示・出力過程を示す
。これら各ステップについては、既に詳述したことより
明らかであるので、説明は省略する。
Steps S55 to S5B show the display/output process. Since each of these steps is clear from what has already been described in detail, the explanation will be omitted.

なお、α、波〜α3波、β波、θ波の全周波数帯域にわ
たって所定値(例えば、100 pLV)以上のレベル
が検出された場合には、それをノイズとみなす。この所
定値はROMにテーブルとして確保しておく。但し、容
易に変更が可能なような構成としておく。
Note that if a level of a predetermined value (for example, 100 pLV) or more is detected over the entire frequency band of α waves to α3 waves, β waves, and θ waves, it is regarded as noise. This predetermined value is secured as a table in the ROM. However, the configuration should be such that it can be easily changed.

第21図(A)〜(E)は、本実施例に用いられる各種
データのフォーマットを説明するものである。
FIGS. 21(A) to 21(E) illustrate formats of various data used in this embodiment.

(A)〜(C)については、既に述べた通りである。(A) to (C) are as already described.

(D)は、A/D変換器lOからスペクトル解析回路1
2へ送られるデータの形式を示す。本実施例ではすイン
フラグとして8ビツトを用い、±5 vp−pを0〜2
55のレベルに分けている。また、(E)はスペクトル
解析回路12(8088)からメインのマイクロ−プロ
セッサ(すなわち、8085A−2)に送出されるデー
タの形式を示す。図示したFCFはフーリエ変換制御フ
ラグを示す。
(D) is from the A/D converter lO to the spectrum analysis circuit 1.
The format of the data sent to 2 is shown below. In this example, 8 bits are used as the instant flag, and ±5 vp-p is set from 0 to 2.
It is divided into 55 levels. Also, (E) shows the format of data sent from the spectrum analysis circuit 12 (8088) to the main micro-processor (ie, 8085A-2). The illustrated FCF indicates a Fourier transform control flag.

このフラグFCFは、2個のプロセッサ(8085A−
2および8088)間においてデータの授受を行うため
に、これら両プロセッサから共に参照することができる
エリアである。
This flag FCF is used by two processors (8085A-
This is an area that can be referenced by both processors in order to exchange data between them.

第21図(F)は本実施例に用いるメモリのレイアウト
全般を示す。
FIG. 21(F) shows the general layout of the memory used in this embodiment.

次に、上述したフラグFCFの機能ないしプロセッサ間
のデータインターフェイスについて説明する。
Next, the function of the flag FCF mentioned above and the data interface between processors will be explained.

■フラグFCFが0のときに、プロセッサ8085A−
2(第15図に示した103B参照)側がデータをセ−
/ トし、これによりフラグFCFが80Hになると、
プロセッサ8088 (第14図に示したIC3参照)
側はデータを受信し得る状態になる。
■When flag FCF is 0, processor 8085A-
2 (see 103B shown in Figure 15) side saves data.
/ When the flag FCF becomes 80H,
Processor 8088 (see IC3 shown in Figure 14)
The side becomes ready to receive data.

■従って、フラグが80Hの間、プロセッサ8085A
−2側は新たなデータのセ、ントは行わない。
■Therefore, while the flag is 80H, the processor 8085A
-2 side does not enter new data.

■プロセッサ8088側がデータを取り込んでFFT演
pが終了すると、フラグFGFはFF)Iに変えられる
(2) When the processor 8088 side takes in the data and the FFT operation is completed, the flag FGF is changed to FF)I.

■プロッサ8085A−2側は、フラグFGFの状態F
FHを確認し、データ処理(第21図(C)に示したデ
ータを得るための処理)を行う。
■The state of flag FGF on the processor 8085A-2 side is F.
The FH is confirmed and data processing (processing to obtain the data shown in FIG. 21(C)) is performed.

■その後、フラグFCFは再び0に戻される。(2) After that, the flag FCF is reset to 0 again.

第22図は、既に説明したスペクトル分析手順を別の観
点から説明したフローチャートである。すなわち、本図
は8088を用いた高速フーリエ変換処理プログラムを
示すフローチャートである。また、第23図はスペクト
ル解析に際して用いられるメモリの概略配置図である。
FIG. 22 is a flowchart illustrating the spectrum analysis procedure already described from another perspective. That is, this figure is a flowchart showing a fast Fourier transform processing program using 8088. Moreover, FIG. 23 is a schematic layout diagram of a memory used in spectrum analysis.

第22図に示した各制御ステップの内容は、次に示す通
りである。
The contents of each control step shown in FIG. 22 are as follows.

ステップS60:サンプリングデータに窓関数を掛けな
がら、ワークエリアに転送する。
Step S60: The sampling data is transferred to the work area while being multiplied by a window function.

ステップS61:ビット順序の逆転を行う操作をし−て
、データを並び換える。
Step S61: Perform an operation to reverse the bit order and rearrange the data.

ステップSB2 : 80BBを用いて高速フーリエ変
換を行う。
Step SB2: Perform fast Fourier transform using 80BB.

ステップS63:各複素数のデータに基づき1.<ワー
スベクトルの演算を行う。
Step S63: 1. Based on the data of each complex number. <Calculate the worth vector.

ステップS64:得られたパワースペクトルを、出力デ
ータエリアに転送する。
Step S64: Transfer the obtained power spectrum to the output data area.

このように、第22図に示したプログラムは、サンプル
点数128個の周期データに高速フーリエ変換を施し、
もってパワースペクトルをめるものである。
In this way, the program shown in FIG. 22 performs fast Fourier transform on periodic data with 128 sample points,
This is what determines the power spectrum.

本実施例においてめるスペクトルの周波数は極めて低い
ものである。そこで、サンプル点数を128データ(2
秒間に得られるデータ)とすると、周波数分解能は9.
5Hz、ナイキスト周波数は32Hzとなる。そして、
脳波に含まれるα、β、θ波を正確に判別するために、
窓関数として/\ミング窓関数をサンプルデータに乗じ
ている。また、演算時間の短縮化を図るために、l\ミ
ング関数の46をデータテーブルとして予め備えである
The frequency of the spectrum seen in this example is extremely low. Therefore, the number of sample points was 128 data (2
data obtained per second), the frequency resolution is 9.
5Hz, and the Nyquist frequency is 32Hz. and,
In order to accurately distinguish α, β, and θ waves included in brain waves,
The sample data is multiplied by a /\mining window function as a window function. In addition, in order to shorten the calculation time, 46 l\ming functions are prepared in advance as a data table.

また、高速フーリエ変換のアルゴリズムはサンプ・チュ
ーキーによる周波数間引き型のアルゴリズムを採用して
おり、その基本演算であるバタフライ演算に用いるSI
N、Cpsの値を、データテーブルとして予め設定して
いる。
In addition, the fast Fourier transform algorithm uses the Thump-Tukey frequency thinning algorithm, and the SI used for the butterfly operation, which is the basic operation, is used.
The values of N and Cps are set in advance as a data table.

かくして、18ビツトマイクロプロセツサにより、演算
時間の短縮化を実現することができる。
In this way, the 18-bit microprocessor can reduce calculation time.

第24図は、第2図に示した合成音発生回路20を詳細
に示したブロック図である。合成音発生回路20は、ア
ドレス入力部70.一対のアドレスデコーダ72Aおよ
び72B、2秒間のメツセージ情報をそれぞれ格納する
ことができるN個のROM?4−1〜74− N ’、
音声合成用集積回路76、ROMアドレス発生器78を
含む。この合成音発生回路20の入力側はコントローラ
18Bに接続されており、その出力側は増幅器28を介
してスピーカ28に接続されている。
FIG. 24 is a block diagram showing in detail the synthesized sound generation circuit 20 shown in FIG. 2. The synthesized sound generation circuit 20 includes an address input section 70. A pair of address decoders 72A and 72B, N ROMs each capable of storing two seconds of message information? 4-1~74-N',
It includes an integrated circuit for speech synthesis 76 and a ROM address generator 78. The input side of this synthetic sound generation circuit 20 is connected to the controller 18B, and the output side thereof is connected to a speaker 28 via an amplifier 28.

所望の音声を選択するために、コントローラ(CPU)
18Aは音声アドレス入力部に対して、該当するアドレ
スを入力する。このアドレスは8ビットに工す構成され
ており、下位4ビツトが第1音を、上位4ビツトが第2
音のアドレスを表わす(第1音および第2音は続けて発
せられる)。例えば、第1のROMを選択して所定の音
声を2秒間発生した後に、引き続いて第2のROMを選
択して別個の音声を2秒間発生させるといった次第であ
る。また、第1音および第2音について、同一のROM
を選択することも可能である。本実施例においては、「
小川のせせらぎ」音のほか「はととぎす」、「かっこう
」、「ぶつぼうそう」の鳴き声をROM74−1〜74
−4に格納してあり、同一のROMを必要に応じて(す
なわち、一定の脳波が検出され続く限り)連続的にアド
レス指定するようコントローラ18Bを構成しである。
Controller (CPU) to select desired audio
18A inputs the corresponding address into the voice address input section. This address is structured into 8 bits, with the lower 4 bits representing the first note and the upper 4 bits representing the second note.
Represents the address of a sound (the first and second sounds are emitted in succession). For example, a first ROM may be selected to generate a predetermined sound for two seconds, followed by a second ROM selected to generate a separate sound for two seconds. Also, for the first and second notes, the same ROM
It is also possible to select. In this example, “
In addition to the sound of ``the babbling of a brook'', the sounds of ``dovetooth'', ``cuckoo'', and ``buzzing'' are recorded in ROM74-1 to 74.
-4, and the controller 18B is configured to continuously address the same ROM as needed (ie, as long as a certain brain wave continues to be detected).

アドレス入力部70に入力されたアドレスはアドレス・
デコーダ72A、72Bにより解読され、ROM?4−
1〜74−Nのうちいずれか1個のROMが選択される
The address input to the address input section 70 is an address.
It is decoded by decoders 72A and 72B, and the ROM? 4-
Any one of ROMs 1 to 74-N is selected.

そして、コントローラ18Aからスタート信号がROM
アドレス発生器78に供給されると、選択されたROM
からは順次その内容(音声データ)が読み出される。音
声合成用集積回路7Bは入力される音声データに基づき
、実際の可聴音信号を合成する。このようにして、スピ
ーカ28から「小川のせせらぎ」音などが発せられる。
Then, the start signal from the controller 18A is sent to the ROM.
When supplied to address generator 78, the selected ROM
The contents (audio data) are read out sequentially from . The voice synthesis integrated circuit 7B synthesizes an actual audible sound signal based on the input voice data. In this way, the speaker 28 emits a sound such as "the babbling of a stream".

第25図は、第24図に示したブロック図を更に詳しく
示した回路図である。図示した入力コネクタJ101の
ボートPAには、第26図(A)に示すように、端子θ
〜3には第1音のアドレスを、端子4〜7には第2音の
アドレスを供給する。また、ボートPBおよびPCには
、制御用信号として第26図(B)および(C)に示す
信号を供給する。これらボートPA−PCに供給される
信号は、インターフェイス用ICである81’55(図
示せず)から発せられる。
FIG. 25 is a circuit diagram showing the block diagram shown in FIG. 24 in more detail. The boat PA of the illustrated input connector J101 has a terminal θ as shown in FIG. 26(A).
-3 is supplied with the address of the first tone, and terminals 4-7 are supplied with the address of the second tone. Further, signals shown in FIGS. 26(B) and 26(C) are supplied to the boats PB and PC as control signals. Signals supplied to these boats PA-PC are issued from an interface IC 81'55 (not shown).

第25図において、入力コネクタJIOIに接続されて
いる8個のインバータは、第24図示のアドレス入力部
70に相当する。また、第25図示の集積回路2Cは第
24図示のデコーダ72Aおよび72Bに相当し、第2
5図示のROM −AGは第24図示のROM?4−1
〜74−Nに相当し、第25図示の集積回路3Bおよび
4Bは第24図示のROMアドレス発生器7日に相当し
、第25図示の集積ICUおよびICは第24図示の音
声合成用集積回路7Bに相当し、第25図示の演算増幅
器IBおよびIAは第24図示の増幅器28に相当する
In FIG. 25, eight inverters connected to the input connector JIOI correspond to the address input section 70 shown in FIG. 24. Further, the integrated circuit 2C shown in FIG. 25 corresponds to the decoders 72A and 72B shown in FIG.
Is the ROM-AG shown in Figure 5 the ROM shown in Figure 24? 4-1
~74-N, the integrated circuits 3B and 4B shown in FIG. 25 correspond to the ROM address generator 7 shown in FIG. 24, and the integrated circuits ICU and IC shown in FIG. 25 correspond to the integrated circuit for voice synthesis shown in FIG. 7B, and the operational amplifiers IB and IA shown in FIG. 25 correspond to the amplifier 28 shown in FIG.

第25図に示した集積回路のメーカ名および型番は次の
通りである。
The manufacturer name and model number of the integrated circuit shown in FIG. 25 are as follows.

IA、3A、4Aは東芝製40θ90BP、2Aは東芝
製4011UBP、 2Bは東芝製4013BP、 20 、30は東芝製45158P、 3B 、 4Bは東芝製40248P、ICDは日立部
LS241、 ICは沖電気製MSN5205R9, 1Bは日立部171102、 IAは東芝製TA7313AP、 10〜5Fは東芝製27B4EPROM (X 15)
、2EF、2FG、4EF、4G)Iは東芝製4081
30BP、20E、2G■、40E、4FGは東芝製4
011UBPである。
IA, 3A, 4A are Toshiba 40θ90BP, 2A is Toshiba 4011UBP, 2B is Toshiba 4013BP, 20, 30 are Toshiba 45158P, 3B, 4B are Toshiba 40248P, ICD is Hitachi LS241, IC is Oki Electric MSN5205R9 , 1B is Hitachi part 171102, IA is Toshiba TA7313AP, 10-5F is Toshiba 27B4EPROM (X 15)
, 2EF, 2FG, 4EF, 4G) I is Toshiba 4081
30BP, 20E, 2G■, 40E, 4FG are manufactured by Toshiba 4
011UBP.

第27図は第2図に示した操作表示回路22の詳細1’
f a M−14−に、 1 + IVI l= a 
イイn轟D I−) 1 nm /7’+ 1−fn(
発光ダイオード)を備えたダイオードアレイであり、前
面パネル上の脳波レベル表示器48(第4図参照)に相
当する。また、Di、D2.D3はそれぞれ前面パネル
上のα波表示ランプ48A、48B、48Gに相当する
LEDである。同様に、D4は前面パネル上のノイズモ
ニタ44に相当するLED 、 D5は前面パネル上の
センサーランプ42に相当するLEDである。
FIG. 27 shows details 1' of the operation display circuit 22 shown in FIG.
f a M-14-, 1 + IVI l= a
Good Todoroki DI-) 1 nm/7'+ 1-fn(
It is a diode array equipped with a light emitting diode), and corresponds to the brain wave level indicator 48 (see FIG. 4) on the front panel. Also, Di, D2. D3 are LEDs corresponding to the α-wave display lamps 48A, 48B, and 48G on the front panel, respectively. Similarly, D4 is an LED corresponding to the noise monitor 44 on the front panel, and D5 is an LED corresponding to the sensor lamp 42 on the front panel.

以上述べてきた本実施例の動作仕様をまとめると、次の
通りである。
The operational specifications of this embodiment described above are summarized as follows.

(以 下 余 白) なお、」二連した実施例においては、生体情報のひとつ
として脳波を用いたが、生体現象の変化に基づくその他
の情報も用い得ることは勿論である。
(Margins below) In addition, in the two examples, brain waves were used as one of the biological information, but it goes without saying that other information based on changes in biological phenomena may also be used.

[効 果] 以」二説明したとおり、本発明によれば、生体情報に関
するフィードバック音をハードウェアにより合成するこ
とができるので、テープレコーダ等の使用と比べて信頼
性を高めると共に、小型化したバイオフィードバック装
置を得ることができる。
[Effects] As explained below, according to the present invention, feedback sounds related to biological information can be synthesized by hardware, which improves reliability compared to the use of tape recorders, etc., and also reduces the size of the device. Biofeedback devices can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例によるバイオフィードバック
装置の脳波分析特性曲線を示す線図、第2図は本発明を
適用したバイオフィードバック装置の全体構成を示す概
略ブロック図、第3図は第1図に示した頭部表皮電極の
詳細拡大図、 第4図は本実施例の前面パネルを示す図、第6図および
第7図は、第5図に示したカセット・テープレコーダ制
御用コンセン) B4Aおよび64Bの機能を説りJす
るタイミング図、第8図は本実施例の使用方法を説明す
る図、第9図および第1O図は多数の被験者による集団
訓練風影を示す図、 第11図は第2図に示したアイソレーション回路4の詳
細回路図、 第12(A)〜(D)、第13図(A)〜(D)、第1
4図および第15図は第2図に示した脳波信号処理回路
16の詳細回路図、 第16図〜$20図は本実施例の制御手順を説明するフ
ローチャート、 第21図(A)〜(F)は本実施例に用いる各種データ
(7)7オーマツトおよびメモリレイアウトを示す図、 第22図は高速フーリエ変換処理プログラムを示すフロ
ーチャート、 第23図はスペクトル解析に際して用いられるメモ11
 小JIw請欠轟−署M 第24図は第2図に示した合成音発生回路を詳細に示す
ブロック図、 第25図は第24図に示したブロック図を更に詳しく示
す回路図、 第28図(A)〜(C)は第25図示の入出力ポートに
供給すべき信号を説明する図、 第27図は第2図に示した操作表示回路22の詳細回路
図であ私。 2・・・頭部表皮電極、 4・・・アイソレーション回路、 6・・・超低周波増幅器 8・・・シグナルコンディショナ、 10・・・A/[1変換回路。 12・・・脳波成分スペクトル解析回路、14・・・脳
波成分分析回路、 16・・・脳波信号処理回路、 18A、18B・・・コントローラ、 20・・・合成音発生回路、 22・・・操作表示回路、 24・・・データ伝送回路、 26・・・増幅器、 28・・・スピーカ、 30・・・AC/DC変換器、 34A、34B・・・脳波センサ電極、36・・・イヤ
ークリップ、 38・・・センサープラグ、 40・・・センサープラグ接続端子、 42・・・センサーランプ、 44・・・ノイズモニタ、 46A、46B、46C・・・α波表示ランプ、48・
・・レベル表示器、 50・・・ステップ・プログラム−スイッチ、52・・
・モード切替スイッチ、 54・・・音量調整用ポリウム、 56…へラドフォーン用ジャック1 58・・・電源スィッチ、 60・・・アナログ信号出力端子、 62・・・シリアル信号出力端子、 64A 、64B・・・電源コンセント、66・・・電
源コード受け、 68・・・ヒユーズ箱、 69−1・・・バイオフィードバック装置・69−2・
・・パーソナル・コンピュータ、69−3・・・複数入
力用バイオフィードバック装置、 70・・・アドレス入力部、 72A、72B・・・アドレス・デコーダ、74−1〜
74−N・・・ROM、 )76・・・音声合成用集積
回路、 代 理 人 弁理士谷 義− 図面の浄書(内容に変更なし)゛ 第1図 西 東 灸 七 脳波彫良牧 (Hz) 第16図 第18図 (C) 3.5Hz (D) 第21図 旧) 手系完柑1正書(方式少 昭和59年7月26日 特許庁長官 志 賀 学 殿 1.71¥件の表示 特願昭59−55385号 2、発明の名称 バイオフィードバック装置 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 株式会社 マネジメントワーク 4、代理人 住 所 〒107 東京都港区赤坂6丁目9番5号 氷相アネックス2号館 405号 (発送日 昭和59年6月26日) 6、補正の対象
FIG. 1 is a diagram showing an electroencephalogram analysis characteristic curve of a biofeedback device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic block diagram showing the overall configuration of a biofeedback device to which the present invention is applied, and FIG. Figure 4 is a detailed enlarged view of the head epidermal electrode shown in Figure 1, Figure 4 is a diagram showing the front panel of this embodiment, Figures 6 and 7 are the cassette/tape recorder control connector shown in Figure ) Figure 8 is a timing diagram explaining the functions of B4A and 64B, Figure 8 is a diagram explaining how to use this embodiment, Figures 9 and 10 are diagrams showing the image of group training by a large number of subjects, 11 is a detailed circuit diagram of the isolation circuit 4 shown in FIG. 2;
4 and 15 are detailed circuit diagrams of the electroencephalogram signal processing circuit 16 shown in FIG. F) is a diagram showing various data (7) 7 formats and memory layout used in this example, Figure 22 is a flowchart showing a fast Fourier transform processing program, and Figure 23 is a memo 11 used in spectrum analysis.
Figure 24 is a block diagram showing the synthesized sound generation circuit shown in Figure 2 in detail, Figure 25 is a circuit diagram showing the block diagram shown in Figure 24 in more detail, Figure 28 Figures (A) to (C) are diagrams explaining signals to be supplied to the input/output ports shown in Figure 25, and Figure 27 is a detailed circuit diagram of the operation display circuit 22 shown in Figure 2. 2... Head epidermal electrode, 4... Isolation circuit, 6... Very low frequency amplifier 8... Signal conditioner, 10... A/[1 conversion circuit. 12... Brain wave component spectrum analysis circuit, 14... Brain wave component analysis circuit, 16... Brain wave signal processing circuit, 18A, 18B... Controller, 20... Synthetic sound generation circuit, 22... Operation Display circuit, 24... Data transmission circuit, 26... Amplifier, 28... Speaker, 30... AC/DC converter, 34A, 34B... Brain wave sensor electrode, 36... Ear clip, 38...Sensor plug, 40...Sensor plug connection terminal, 42...Sensor lamp, 44...Noise monitor, 46A, 46B, 46C...α wave display lamp, 48...
...Level indicator, 50...Step program switch, 52...
・Mode changeover switch, 54...Polyum for volume adjustment, 56...Heradphone jack 1 58...Power switch, 60...Analog signal output terminal, 62...Serial signal output terminal, 64A, 64B・... Power outlet, 66... Power cord holder, 68... Fuse box, 69-1... Biofeedback device, 69-2.
...Personal computer, 69-3...Biofeedback device for multiple inputs, 70...Address input unit, 72A, 72B...Address decoder, 74-1~
74-N... ROM, ) 76... Integrated circuit for speech synthesis, Agent Yoshi Tani, patent attorney - Engraving of drawings (no changes to the contents) ゛ Fig. 1 West East Moxibustion Seven EEG Horimaki (Hz) Fig. 16 Fig. 18 (C) 3.5Hz (D) Fig. 21 old) Tekei Kankan 1 official text (method: July 26, 1981 Manabu Shiga, Commissioner of the Patent Office, 1.71 yen) Indication Patent Application No. 59-55385 2, Name of the invention Biofeedback device 3, Relationship with the amended case Patent applicant Management Work 4, Agent address 6-9 Akasaka, Minato-ku, Tokyo 107 Japan No. 5 Ice Phase Annex No. 2 Building No. 405 (shipment date June 26, 1980) 6. Subject to correction

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1)検出された生体情報に応じて可聴音を発するように
したバイオフィードバンク装置において、 前記生体情報の内容に応じた可聴音を指定する選択手段
と、 前記可聴音の基礎情報を記憶しである記憶手段と、 前記記ta手段から読み出されたデータに基づき可聴音
信号を合成する合成手段とを具備したことを特徴とする
バイオフィードパンク装置。 、2) 前記選択手段か
ら前記記憶手段のアドレス情報を送出するようにしたこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のバイオフィ
ードバック装置。 3) 前記記憶手段の指定部分を逐次切り換えるための
アドレス情報を前記選択手段から送出し、所定時間内に
わたって可聴音を発するようにしたことを特徴とする特
許請求の範囲第2項記載のバイオフィードバック装置。 (以下余 白)
[Claims] 1) A biofeed bank device configured to emit an audible sound according to detected biological information, comprising: a selection means for specifying an audible sound according to the content of the biological information; A biofeed puncture device comprising: storage means for storing basic information; and synthesis means for synthesizing an audible sound signal based on the data read from the recording means. , 2) The biofeedback apparatus according to claim 1, wherein address information of the storage means is sent from the selection means. 3) The biofeedback according to claim 2, wherein address information for sequentially switching the designated portion of the storage means is sent from the selection means, and an audible sound is emitted within a predetermined time. Device. (Margin below)
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62299276A (en) * 1986-09-30 1987-12-26 オ−ジ−技研株式会社 Self-training apparatus having evaluation means
JPS62299275A (en) * 1986-09-30 1987-12-26 オ−ジ−技研株式会社 Self-training apparatus having judge means
JPS6338534U (en) * 1986-08-27 1988-03-12

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