JPS62277968A - バイオフイ−ドバツク装置 - 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】 ３、発明の詳細な説明 （産業上の利用分野） 本発明は、腹式呼吸によりアルファ波が主体に現れる精
神のりラクゼーション状態（弛緩状態〉に被験者を導く
ためのバイオフィードバック装置に関する。

（従来技術〉 従来、脳波の研究においては、精神が緊張した状態では
脳波の中に１３〜２２Ｈ２のベータ波が主体に現れるこ
とが知られており、これに対し禅やヨーガ等の精神訓練
法の隆行を積んだ人にあっては、精神状態が非常に安定
した所謂瞑想状態において、脳波の中に８〜１３Ｈ２の
アルファ波が主体に現れるようになることが知られてい
る。

そこで、精神医療の分野にあっては、アルファ波の状態
を意識的に持続させることによって精神状態を弛緩状態
に保ってリラクゼーションを高揚させるための所謂バイ
オフィードバック装置が考えられている。

このような従来のバイオフィードバック装置としては、
脳波、筋肉電流、皮膚電気反応（ＧＳＲ）等の身体情報
を電気的に検出し、治療担当者がこれらの人体情報を監
視して精神の弛緩状態が得られるように患者を訓練指導
している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のバイオフィードバック
装置にあっては、主に医療機関での利用が主体となって
いたため、人体情報とし１て脳波、筋肉電流、皮膚電気
反応等の微弱な信号を電気的に検出して弛緩状態を見る
ようにしており、このため例えば脳波検出法及び筋肉電
流検出法にあっては、頭部や腕に電極を装着することか
ら被験者に緊張感や不快感を与え、また電極表面の状態
を常にウェットに保たなければならない等の使用環境及
び条件に制約があり、一般的な利用は期待できなかった
。

また、皮膚電気反応検出法にあっては、人によって変化
が出やすい人と出にくい人などの個人差があり、更に温
度や湿度等の周囲環境の影響を受は易く、この場合にも
一般的な利用が困難であった。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたも
ので、医療機関のみならず一般家庭においても精神が安
定した弛緩状態への誘導訓練が被験者自身によって簡単
且つ容易にできるようにしたバイオフィードバック装置
を提供することを目的とする。

この目的を達成するため本願発明者等におっては、呼吸
と脳波との関係に着目して鋭意研究を重ねたところ、統
計的な結果から精神の弛緩状態を得るアルファ波の増強
に関し次の結論を得るに至った。

第１に、アルファ波の増強には胸式呼吸より腹式呼吸の
ほうが有利である。

第２に、同じ腹式呼吸でも、呼吸回数か少なく、腹壁の
動きが大きい方がアルファ波の発生率が高い。

第３に、（吸気時間）／（呼気時間）で定義される呼吸
比が小さい程アルファ波の発生率が高い。

このような研究結果に基づき本発明にあっては、上記問
題点を解決するため、被験者の腹部に装着したセンサで
腹式呼吸による腹壁の動きに応じた信号を検出し、この
検出信号から吸気時間と呼気時間を計測すると共に両者
から呼吸比を計算し、この呼吸比を予め定めた基準値と
比較して弛緩状態におるか否か判別し、弛緩状態となっ
たときに音響出力等により被験者に報知するようにした
ものである。

（作用〉 このような本発明のバイオフィードバック装置によれば
、腹式呼吸による腹壁の動き、即ち、腹壁の膨満状態と
弛緩状態の腹壁の変位をセンサで検出することから、従
来の脳波、筋肉電流、ＧＳＲ等のように特殊な電極の装
着が不要であり、また腹壁の変位は充分に大きいのでセ
ンサ検出信号のＳ／Ｎ比も高く、使用環境による制約を
受けずに容易に使用できる。また被験者は吸気時間に対
し呼気時間が長くなるように腹式呼吸を行ない、アルフ
ァ波の発生が持続する弛緩状態に至ると呼吸比の比較演
算処理により弛緩状態にあることを音響出力等により知
ることができるため、特別な訓練指導を受けなくとも被
験者自身でアルファ波が増強された精神の弛緩状態へ到
達することができ、一般家庭での使用を可能とする。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示したブロック図である。

まず構成を説明すると、１は被験者の腹部に装着されて
腹式呼吸による腹壁の動きに応じた信号を出力するセン
サ部であり、センサ部１としては例えば歪計、マーキュ
リ−抵抗計、皮膚電気抵抗測定器等が使用される。セン
サ部１の検出信号は呼気・吸気時間計測部２に与えられ
ており、呼気・吸気時間計測部２において吸気時間７ｉ
及び呼気時間Ｔｏが呼吸コードに計測される。

呼気・吸気時間計測部２で計測される吸気時間Ｔｉ及び
呼気時間ＴＯは、例えばセンサ部１より検出される腹式
呼吸による膨満状態と弛緩状態のセンサ検出信号が第２
図（ａ）に示すようになり、このセンサ検出信号を微分
とすると第２図（ｂ）に示す微分信号が得られることか
ら、微分信号が（＋）となっている時間を吸気時間Ｔｉ
として計測し、また微分信号が（−）となっている時間
ＴＯを呼気時間として計測する。

更に、具体的に説明するならば、第２図（ｂ）の微分信
号から同図（Ｃ）に示すゲート信号を作り出し、ゲート
信号がＨレベルとなっている間、吸気時間カウンタにク
ロックパルスを供給して吸気時間Ｔｉを計数し、一方、
ゲート信号がＬレベルとなっている間、呼気時間カウン
タにタロツクパルスを供給して呼気時間ＴＯを計数させ
る。

再び第１図を参照するに、呼気・吸気時間計測部２で計
測された吸気時間Ｔ１及び呼気時間Ｔ。

のそれぞれは呼吸比演算部３に与えられる。

呼吸比演算部３は単位時間、例えば１分間で得られた複
数の吸気時間Ｔｉｌ〜ｎ、及び呼気時間ＴＯ１〜ｎの平
均ｆａＴｉａ、　Ｔｏａを演算し、この平均値に基づい
て呼吸比Ｋを、 Ｋ＝Ｔｉａ／Ｔｏａ　　　　　−（１）として演算する
。

呼吸比演算部３で演算された呼吸比には比較部４に与え
られ、比較部４において基準値設定部５によって設定さ
れた基準値ＫＯと比較される。

ここで、基準値設定部５による基準１！ｉＫ　Ｏは前記
第（１〉式で演稗された呼吸比Ｋがアルファ波が発生す
る精神の弛緩状態に達したか否かを判別するための基準
値で必り、前記第（１）式から呼吸比Ｋを求めた場合、
基準値Ｋｏは１以下の適宜の値が設定される。即ち、ア
ルファ波の発生が増強される精神の弛緩状態は第２図（
ａ）に示したように、吸気時間Ｔｉに対し呼気時間ＴＯ
が充分に長くなる腹式呼吸状態でおり、１以下の値をと
る基準値ＫＯを演算された呼吸比Ｋが下回ったとき、弛
緩状態に達したものとして比較部４が弛緩状態の判別信
号を出力する。

比較部４からの弛緩状態の判別信号は報知手段として設
けた音響発生部６に与えられてあり、音響発生部６は比
較部４より弛緩状態の判別信号を受けるとスピーカ７、
若しくはヘッドホーン８（イヤホーンでもよい）により
音を流して被験者に弛緩状態の到達を知らせるようにな
る。

以上の回路構成が本発明におけるバイオフィードバック
装置の基本構成となるものであるが、第１図の実施例に
おっては、更にセンサ部１からの検出信号を入力した表
示駆動部９によって作動される光電式表示部１０が報知
手段として設けられており、例えば光電式表示部１０に
設けた複数のランプをセンサ部１からの検出信号の信号
レベルに応じて点灯数を増加することで、被験者による
腹式呼吸の状態を視覚的に表示できるようにしている。

更に、第１図の実施例にあっては、センサ部１からの検
出信号に基づいて呼吸の深さを）測定する呼吸深さ測定
部１１が設けられてあり、この呼吸深さ測定部１１によ
る呼吸深さの測定信号も表示駆動部９に与えられ、光電
式表示部１０において呼吸の深さを複数のランプの点灯
制御により表示できるようにしている。

この呼吸深さ測定部１１で測定される呼吸の深さとして
は、例えば第２図（ａ）の検出信号における最高値と最
低値のレベル差△Ｖを測定するか、或いは吸気時間Ｔｉ
にあける検出信号の積分１直、更には呼気時間Ｔｏにお
ける検出信号の積分１直として測定される。

尚、充電式表示部１０による呼吸状態、及びまたは呼吸
深さの視覚的な表示は音響発生部６による音響的な報知
に対し補助的に設けられたものである。即ち、アルファ
波の発生が増強される弛緩状態は開眼より開眼または半
眼で行なう方が得られやすいので、被験者にとって光電
表示部１０による表示はおくまで参考的なものにとζま
る。

次に、第１図の実施例の動作を第３図のフローチャート
を参照して説明する。

まずセンサ部１をバンド等により腹部に固定した状態で
装置の電源を投入し、被験者は椅子等に座った安定した
状態で大きく息を吸って大きくゆっくりと吐き出す腹式
呼吸を行なう。この被験者による腹式呼吸によるセンサ
部１からの検出信号に基づき１回の腹式呼吸が行なわれ
る毎にブロック２０で吸気時間１−ｉ　と呼気時間Ｔｏ
が測定され、最初の測定開始から１分を経過したか否か
が判別ブロック２２でチェックされており、ブロック２
０及び判別ブロック２２の処理により１分間に亘る腹式
呼吸に於ける吸気時間Ｔｉ及び呼気時間ＴＯか測定され
る。測定開始から１分を経過すると判別ブロック２２か
らブロック２４に進み、１分間の腹式呼吸で得られた吸
気時間Ｔｉと呼気時間Ｔｏの平均時間Ｈ１ａ、Ｈｏａを
計算し、この平均値に基づいてブロック２６で呼吸比Ｋ
を計算する。

続いて判別ブロック２８において予め設定した基準値Ｋ
Ｏと計算された呼吸比にとが比較され、計算された呼吸
比Ｋが基準値ＫＯより大きいときには再びブロック２０
の計測逸理に戻り、一方、計算された呼吸比Ｋが基準値
ＫＯ以下となったときにはブロック３０に進み、アルフ
ァ波の発生か増強された弛緩状態になったことを音響出
力により被験者に知らせ、再びブロック２０の時間測定
処理に戻る。

尚、第１図に示した基準値設定部５による弛緩状態を判
別づる基準値ＫＯは、１以下の値をとるが、被験者によ
って自由に基準１直ＫＯの値を設定変更することができ
る。即ら、被験者の訓練度合いが低い場合には、高めの
基準値ＫＯを設定し、訓練が進むにつれて基準値ＫＯを
小ざい値に変更し、このような基準値ＫＯの設定変更に
より訓練度合いに合わせた弛緩状態の判別表示を行なう
ことができる。

第４図は本発明の他の実施例を示したブロック図でおり
、この実施例にあっては腹式呼吸の呼吸回数を測定表示
したことを特徴とする。

即ち、センサ部１からの検出信号を呼吸回数測定部１２
に入力し、呼吸回数測定部１２において単位時間、例え
ば１弁当たりの呼吸回数Ｎを測定する。呼吸回数測定部
１２で測定された呼吸回数Ｎは比較部１３に与えられ、
基準回数設定部１４て設定された基準回数Ｎｏと比較さ
れ、測定呼吸回数へが基準回数Ｎｏ以下となったとき表
示駆動部９によって光電式表示部１０に呼吸回数につい
ても弛緩状態に達したことを表示させるようにしている
。

尚、呼吸回数測定部１２の測定回数Ｎは比較部１３で基
準回数Ｎｏと比較判別せずに、そのまま表示駆動部９に
与えて呼吸回数そのものを光電式表示部１０に表示する
ようにしても良い。

尚、他の回路構成は第１図の実施例と同じになる。

更に、第１，４図の実施例にあっては、比較部４で判別
された呼吸比Ｋに基づく弛緩状態の判別出力を音響発生
部６により音響出力としてのみ被験者に報知しているが
、点線で示すように表示駆動部９に比較部４の出力を与
え、光電式表示部１０に弛緩状態への到達を表示させて
もよい。

また、本発明のバイオフィードバック装置は、第１，４
図に示したようにハードウェアで回路構成してもよいし
、第３図のフローチャートに示したようにマイクロコン
ピュータによるプログラム制御で実現してもよい。

更に上記の実施例では、呼吸比を（吸気時間）／（呼気
時間）として計算しているが、（呼気時間）／〈吸気時
間〉として計算しても良く、この場合に弛緩状態を判別
する基準値は１以上の任意の値を設定し、この基準値を
越えたときに弛緩状態の判別出力を生ずるようにする。

　　“（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、弛緩状態の判
別出力が得られるように被験者が腹式呼吸を行なうこと
でアルファ波の発生率が増強された精神の弛緩状態に到
達して精神のりラクゼーションの高揚を計ることができ
、このアルファ波の発生率が高まる精神の弛緩状態への
到達は被験者自信で簡単且つ容易に行なうことができ、
装置の使用を繰り返すうちに弛緩状態への腹式呼吸の訓
練度が高められ、精神のりラクビーション状態を得るこ
とで、閃き等の想像力が高まって自由な発想ができ、ま
た記憶回想に大いに威力を発揮し、更に与えられた問題
の解決方法が児っけやすくなつたり、記憶能力が増強す
′るという精神的及び能力的にも多大な効果が家庭的な
使用を通じて期待できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロック図、第２図
は第１図のセンサ部からの検出信号及び吸気・呼気時間
の検出処理を示した信号波形図、第３図は本発明の動作
処理を示したフローチャート、第４図は本発明の他の実
施例を示したブロック図である。 １：センサ部 ２：呼気・吸気時間計測部 ３：呼吸比較演算部 ４．１３：比較部 ５：基準値設定部 ６：音響発生部 ７：スピーカ ８：ヘッドホーン ９：表示駆動部 １０：光電式表示部 １１：呼吸深さ測定部 １２：呼吸回数測定部 １４：基準回数設定部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）被験者の腹部に装着されて腹式呼吸による腹壁の
   動きに応じた信号を出力するセンサと、該センサからの
   検出信号に基づいて吸気時間と呼気時間を計測する呼吸
   時間計測手段と、該呼吸時間計測手段で計測された吸気
   時間と呼気時間の時間比を呼吸比として演算する演算手
   段と、該演算手段から得られた呼吸比を予め定めた基準
   値と比較してアルファ波が主体に現われる弛緩状態を判
   別する判別手段と、該判別手段の判別出力を受けて弛緩
   状態にあることを被験者に報知する報知手段とを備えた
   ことを特徴とするバイオフィードバック装置。
2. （２）前記報知手段は、弛緩状態にあることを音響出力
   により報知する音響発生部を備え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. （３）前記報知手段は、弛緩状態を視覚的に表示する表
   示部を備え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。
4. （４）前記報知手段は、弛緩状態の報知手段に加えて、
   呼吸の深さ及び又は呼吸回数を表示する手段を備えたこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第２項ないし第３項記載
   のバイオフィードバック装置。
5. （５）前記呼吸回数の表示手段は、単位時間当りの呼吸
   回数が予め定めた基準回数以下となったことを表示する
   手段を備えた特許請求の範囲第４項記載のバイオフィー
   ドバック装置。