JP2011137917A - Brain training device to be controlled by bio-feedback of brain wave - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a brain training device capable of performing brain training, performance and composition of music, and a game or the like by carrying out self-controlling while performing feedback of the brain wave. <P>SOLUTION: The brain training device to be controlled by bio-feedback of the brain wave includes: a living body signal detector which detects a living body signal by abutting an electrode on a user's forehead; a transmitter for transmitting the living body signal which is detected by the living body signal detector; a receiver for receiving the living body signal transmitted by the transmitter; a converter which performs first Fourier transform (FFT) processing of the living body signal received by the receiver, to obtain a brain wave power spectrum; an application software to be operated by the power spectrum; and a controller for controlling the application software. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、脳波をフィードバックして自己コントロールすることにより、脳トレーニング、楽曲の演奏や作曲、ゲーム等を行なう脳トレーニング装置に関するものである。   The present invention relates to a brain training apparatus that performs brain training, performance and composition of music, games, and the like by feedback of brain waves and self-control.

人の頭部から脳波を検出する方法や技術は、すでに確立されており、一般的に知られている。また、脳波の計測および利用も一般的に行われている。例えば、本出願人は、脳波をフィードバックして自己コントロールすることにより、脳波でコンピュータやゲーム機を操作する装置を開発している（例えば、特許文献１参照。）。また、個体の精神的心理変化を感知し、その変化に対応してゲームを進行させるとともに心理の安定を誘導するフィードバック信号を提供するバイオフィードバックゲーム器が開示されている（例えば、特許文献２参照。）。さらに、本出願人は、リラックス度やエキサイト度について、その変動値を数値で表示することにより、使用者が、その効果を視覚で確認することができる精神状態変動装置を開発している（例えば、特許文献３参照。）。   Methods and techniques for detecting an electroencephalogram from a human head have already been established and are generally known. In addition, the measurement and use of an electroencephalogram is generally performed. For example, the present applicant has developed a device for operating a computer or a game machine with an electroencephalogram by feeding back the electroencephalogram and performing self-control (see, for example, Patent Document 1). In addition, a biofeedback game machine is disclosed that senses an individual's mental and psychological changes, advances a game in response to the changes, and provides a feedback signal that induces psychological stability (see, for example, Patent Document 2). .) Further, the present applicant has developed a mental state variation device that allows the user to visually confirm the effect by displaying the variation value of the degree of relaxation and excitement numerically (for example, , See Patent Document 3).

特登録０３７７９１５０号公報Special Registration No. 037779150 特開平１１−１６９５５８号公報JP 11-169558 A 特開２００９−１８３６３４６号公報JP 2009-1836346 A

特許文献１に示す、脳波でコンピュータやゲーム機を操作する装置は、意識的に脳波をコントロールするとともに、その脳波を信号変換してコンピュータやゲーム機と接続し、相互通信を可能としたものである。また、コンピュータやゲーム機と相互通信する手段として汎用的な通信インターフェイスを使用している。これにより使用者は、手指等でコンピュータやゲーム機のキー操作をすることなく、脳波のみで操作することが可能となった。しかしながら、自己の脳を、エキサイト状態、リラックス状態あるいは平常心にするための脳トレーニング装置として利用することはできなかった。   The device for operating a computer or game machine with brain waves as shown in Patent Document 1 consciously controls the brain wave, converts the brain wave into a signal and connects it to a computer or game machine to enable mutual communication. is there. In addition, a general-purpose communication interface is used as means for mutual communication with a computer or game machine. As a result, the user can operate with only brain waves without operating the keys of the computer or game machine with fingers or the like. However, the brain cannot be used as a brain training device for making the brain in an excited state, a relaxed state, or a normal mind.

また、特許文献２に示すバイオフィードバックゲーム器は、携帯型バイオゲーム器であって、脈拍、皮膚温度及びＧＳＲのうちから選択される１または２以上の組合せである因子の変化を検出し、この信号の変化によって心理的安定の有無を決定し、これをゲーム方式で表示するものである。なお、個体の頭脳活動の程度によってそれぞれ異なる周波数が検出される点に着眼し、バイノーラルビートのステレオサウンドを与えることにより、脳を覚醒、弛緩、瞑想状態などに誘導することが記述されている。しかしながら、この携帯型バイオゲーム器はゲーム機能しか有していないため、脳波のバイオフィードバックによる脳のトレーニングを行なうことはできなかった。   Further, the biofeedback game device shown in Patent Document 2 is a portable bio game device that detects a change in a factor that is one or a combination of two or more selected from pulse, skin temperature, and GSR. The presence or absence of psychological stability is determined by the change in the signal, and this is displayed in a game system. In addition, focusing on the point that different frequencies are detected depending on the degree of brain activity of an individual, it is described that the brain is induced to arousal, relaxation, meditation, etc. by giving a stereo sound of binaural beat. However, since this portable bio-game device has only a game function, it has not been possible to perform brain training by means of EEG bio-feedback.

一方、特許文献３に示す精神状態変動装置は、使用者がリラックス度やエキサイト度による効果を、その変動値（リラックス値またはエキサイト値）として数値で確認することができるものであり、体験前の数値、体験後の数値および、体験前の数値に対する変動値（軽減値または増加値）、および連続的な変化がモニタに表示されるので数値として視覚で確認することができるものである。使用者は画像および音楽を選択して視聴することにより、リラックス状態またはエキサイト状態に到達することができる。しかしながら、脳トレーニングを行なうための機能は不充分となっていた。   On the other hand, the mental state changing device shown in Patent Document 3 allows the user to confirm the effect of the degree of relaxation and the degree of excitement numerically as its fluctuation value (relaxation value or excitement value). Since the numerical value, the numerical value after the experience, the fluctuation value (the reduced value or the increased value) with respect to the numerical value before the experience, and the continuous change are displayed on the monitor, the numerical values can be visually confirmed. The user can reach a relaxed state or an excited state by selecting and viewing images and music. However, the function for performing brain training has been insufficient.

本発明は、これらの問題点を解決するために開発されたものであり、脳波をフィードバックして自己コントロールすることにより、脳トレーニング、楽曲の演奏や作曲、ゲーム等を行なうことができる脳トレーニング装置を提供することを目的としている。   The present invention was developed to solve these problems, and can provide brain training, music performance and composition, games, and the like by feedback of brain waves and self-control. The purpose is to provide.

本発明の請求項１は、使用者の額部に電極を当接して生体信号を検出する生体信号検出手段と、前記生体信号検出手段で検出した生体信号を送信する送信手段と、前記送信手段から送信された生体信号を受信する受信手段と、前記受信手段で受信された生体信号をＦＦＴ処理して脳波パワースペクトルを得る変換手段と、前記パワースペクトルにより操作されるアプリケーションソフトと、前記アプリケーションソフトを制御する制御手段を備えてなる脳波のバイオフィードバック（本発明では、バイオフィードバックとは、人には見えない身体の生体信号（脳波、筋電信号、眼電信号など）の情報を、電気的に検出して増幅や変換などの信号処理を行い、その結果を視覚、聴覚等の人が自覚できる方法で帰還（フィードバック）することにより、身体の状態を自身で意識的に調整する技術と定義する。）により制御される脳トレーニング装置である。   Claim 1 of the present invention is a biological signal detection means for detecting a biological signal by contacting an electrode with a forehead of a user, a transmission means for transmitting a biological signal detected by the biological signal detection means, and the transmission means Receiving means for receiving a biological signal transmitted from the receiving means, conversion means for obtaining an electroencephalogram power spectrum by performing FFT processing on the biological signal received by the receiving means, application software operated by the power spectrum, and the application software EEG biofeedback comprising control means for controlling the body (in the present invention, biofeedback refers to information on biological signals of the body (such as brain waves, myoelectric signals, and electrooculogram signals) that are invisible to humans, To detect and perform signal processing such as amplification and conversion, and to feed back the results in a way that humans such as vision and hearing can be aware of Ri is a Brain devices controlled by technology defined.) To adjust consciously the body condition itself.

本発明は、各家庭や個人に広く普及しているコンピュータ（パソコン等）を利用した脳トレーニング装置であり、装置の構成としては、頭部に装着するヘッダー形の生体信号検出手段、生体信号を無線受信するＵＳＢ端子を備えた受信器、ＣＤまたはＤＶＤ等のメディアで提供されるアプリケーションソフト、および前記各機器を制御するプログラムである。本発明による脳トレーニング装置を使用するためには、前記構成以外に、音響または音声発生装置、映像や画像を見るための表示装置、アプリケーションソフトを稼動させるためのコンピュータ等が必要となる。   The present invention is a brain training device using a computer (such as a personal computer) that is widely used in each home and individual. The device has a header-type biological signal detection means mounted on the head, a biological signal A receiver having a USB terminal for wireless reception, application software provided on a medium such as a CD or a DVD, and a program for controlling the devices. In order to use the brain training apparatus according to the present invention, in addition to the above-described configuration, an acoustic or sound generation device, a display device for viewing images and images, a computer for operating application software, and the like are required.

本発明では、使用者の額部から検出した生体信号（本発明では、前頭部（額）における電位で、脳波も生体信号の一種であると定義する。）を、ＦＦＴ処理して脳波パワースペクトルを得て、この脳波パワースペクトルから所定周波数帯域のパワーを抽出し、この抽出された脳力信号（本発明では脳波、筋電、眼電の複合された生体信号を脳力信号と定義する。脳力信号は集中（エキサイト）すると大きくなり、くつろぎ（リラックス）では小さくなる。）を表示手段に連続線、ドット、音符などの画像として表示している。これにより、使用者は、自己の脳をリラックス状態やエキサイト状態とするために視覚を通じて脳トレ（本発明では、脳力信号を大きくしたり、小さくしたりすることを繰り返すことを脳トレと定義する。）することが可能となる。また、予め表示手段にシーケンスメニューを表示しておけば、このシーケンスメニューに一致するように脳力信号を変化させる脳トレを行なえば、より効果的、効率的な脳トレーニングを実施することができる。   In the present invention, the biological signal detected from the user's forehead (in the present invention, the potential at the frontal head (forehead), and the brain wave is also defined as a kind of biological signal) is subjected to FFT processing to obtain an electroencephalogram power. A spectrum is obtained, power in a predetermined frequency band is extracted from the brain wave power spectrum, and the extracted brain force signal (in the present invention, a combined biological signal of brain waves, myoelectricity, and electrooculogram is defined as a brain force signal). The brain power signal increases when it is concentrated (excites and decreases when it is relaxed), and is displayed as an image of continuous lines, dots, notes, etc. on the display means. As a result, the user defines the brain training through vision (in the present invention, repeatedly increasing or decreasing the brain force signal as brain training in order to put the brain in a relaxed or excited state. ). In addition, if a sequence menu is displayed on the display unit in advance, more effective and efficient brain training can be performed by performing brain training that changes the brain power signal so as to match the sequence menu. .

本発明の請求項２は、前記受信手段と、前記変換手段と、前記アプリケーションソフトと、前記制御手段がポータブルケースに組み込まれており、前記ポータブルケースの表面には、脳トレの進行状態を視聴覚できる表示手段が設けられている脳トレーニング装置である。これにより、外出時の携帯も容易であるため、場所や時間を選ばずに使用することが可能である。   According to a second aspect of the present invention, the receiving means, the converting means, the application software, and the control means are incorporated in a portable case, and the progress of the brain training is audio-visualized on the surface of the portable case. It is a brain training apparatus provided with a display means that can. Thereby, since it is easy to carry when going out, it can be used regardless of location and time.

本発明の請求項３は、前記脳トレーニング装置には記憶手段が設けられており、該記憶手段には、使用者の識別情報および使用結果を履歴情報として個人別に記憶した履歴データベースを備えており，その後，同一の使用者から識別情報の入力があった場合には，前記制御手段により前記履歴データベースを検索して同一の利用者の過去の履歴を一覧表示すると共に、提示する手段を具備している脳トレーニング装置である。これにより、使用者は、過去の脳トレ情報を参照して、その成果を確認することができる。   According to a third aspect of the present invention, the brain training apparatus is provided with a storage unit, and the storage unit includes a history database in which user identification information and use results are stored individually as history information. Then, when there is input of identification information from the same user, there is provided means for searching the history database by the control means and displaying a list of past histories of the same user and presenting them. Is a brain training device. Thereby, the user can confirm the result with reference to the past brain training information.

本発明の請求項４は、前記生体信号検出手段は、使用者の頭部に着脱自在に装着できるように形成されており、額部に当接して生体信号を検出する電極が、ハード電極とフィルム電極より構成されている脳トレーニング装置である。前記生体信号検出手段は、使用者の頭部に装着しやすいように、略Ｕ字形に形成されており、開放端は頭部の大きさに合わせてその間隙を調整できるようにするため、可撓性のあるプラスチックで形成されている。また、前記開放端には、伸縮性を有するベルトを取り付けることで、頭部への装着性を向上させている。また、使用上の自由度を向上させるために、額部から検出した生体信号のパソコン等への送信は、無線送信器が用いられている。   According to a fourth aspect of the present invention, the biological signal detection means is formed so as to be detachably mounted on a user's head, and the electrode that contacts the forehead part and detects the biological signal is a hard electrode. It is a brain training device composed of film electrodes. The biological signal detection means is formed in a substantially U shape so that it can be easily worn on the user's head, and the open end can be adjusted in accordance with the size of the head. Made of flexible plastic. In addition, by attaching a stretchable belt to the open end, wearability to the head is improved. In order to improve the degree of freedom in use, a wireless transmitter is used to transmit a biological signal detected from the forehead to a personal computer or the like.

本発明の請求項５は、前記アプリケーションソフトが、脳トレ、音レッスン、演奏または作曲、あるいはゲームの少なくとも１つ以上を有している脳トレーニング装置である。本発明は、自己の脳をエキサイト状態またはリラックス状態になるように脳トレーニングを行なうという単純な装置ではなく、気分転換を図るために、音楽を演奏または作曲、ゲーム（例えば、ピンポン）等をすることで、長期的に楽しく使用することが可能となる。   Claim 5 of the present invention is the brain training apparatus in which the application software has at least one of brain training, sound lesson, performance or composition, or game. The present invention is not a simple device for performing brain training so that the brain is in an excited state or a relaxed state, but playing or composing music, playing a game (for example, ping-pong), etc. in order to change the mood. This makes it possible to use it happily in the long term.

本発明の請求項６は、前記脳トレは、表示手段の画面に初期設定でシーケンスメニューとして連続線が表示されており、使用者は脳力信号（脳波パワースペクトル）の軌跡を、前記シーケンスメニューの連続線と一致するように、脳力信号を強弱させて脳トレを行なう脳トレーニング装置である。これによれば、目標とする連続線がない状態で脳力信号を変化させる脳トレに比べて、より効果的、効率的な脳トレが可能となる。なお、高度な脳トレを行なうときは、前記連続線を非表示とすることが可能であり、自己の脳力信号を自由に変化させる脳トレを行なうことができる。さらに、高度な脳トレ方法としては、例えば、リラックス状態からエキサイト状態に入るための、自己に最適な連続線パターンを試行錯誤しながら確立することができる。   According to a sixth aspect of the present invention, a continuous line is displayed as a sequence menu by default on the screen of the display means of the brain training, and the user can display the trajectory of a brain force signal (electroencephalogram power spectrum) as the sequence menu. It is a brain training device that performs brain training by increasing and decreasing the brain force signal so as to match the continuous line. According to this, compared with the brain training which changes the brain power signal in a state where there is no target continuous line, more effective and efficient brain training is possible. When performing advanced brain training, the continuous line can be hidden, and brain training can be performed in which the brain power signal of the subject can be freely changed. Furthermore, as an advanced brain training method, for example, a continuous line pattern that is optimal for the self to enter an excited state from a relaxed state can be established through trial and error.

本発明の請求項７は、前記音レッスンは、表示手段の画面に初期設定として楽譜が表示されており、使用者は脳力信号が、前記楽譜と一致するように脳力信号を強弱させると、脳力信号のレベル（高さ）に応じたポイントが表示されるとともに音がでる脳トレーニング装置である。脳トレのみを実施していると、疲労感や意欲低下等がおきるので、気分転換ができるメニューとして音レッスンを備えている。音レッスンは、表示手段の画面に楽譜が表示されており、使用者は楽譜に一致するように脳力信号を変化させる。これにより、脳力信号の強弱に対応した音程で音楽を演奏することができる。   According to a seventh aspect of the present invention, when the sound lesson has a score displayed as an initial setting on the screen of the display means, the user increases or decreases the brain power signal so that the brain power signal matches the score. This is a brain training device in which a point corresponding to the level (height) of a brain power signal is displayed and a sound is produced. If you are doing brain training only, you will feel tired and less motivated, so there is a sound lesson as a menu that allows you to change your mood. In the sound lesson, the score is displayed on the screen of the display means, and the user changes the brain power signal so as to match the score. As a result, music can be played with a pitch corresponding to the strength of the brain power signal.

本発明の請求項８は、前記演奏または作曲は、表示画面に五線譜が表示されており、使用者は脳力信号を強弱させることにより、前記脳力信号の高さに対応した楽譜が表示されて演奏される脳トレーニング装置である。脳トレのみを実施していると、疲労感や意欲低下等がおきるので、気分転換ができるメニューとして演奏または作曲を備えている。   According to an eighth aspect of the present invention, in the performance or composition, a staff score is displayed on a display screen, and the user displays a score corresponding to the height of the brain power signal by increasing or decreasing the brain power signal. It is a brain training device played. If only brain training is performed, fatigue or reduced motivation will occur, so it has a performance or composition as a menu that can change the mood.

本発明の請求項９は、前記ゲームは、表示画面に脳力信号の強弱により縦軸方向に上下移動するラケットと、横軸方向に往復移動する球が対向して表示されており、使用者が脳力信号を強弱させてラケットを上下移動させて、前記球に当接させるとポイントが得られる脳トレーニング装置である。脳力信号を強くすると、ラケットはエキサイト方向（画面上方）に移動し、脳力信号を弱くするとラケットはリラックス方向（画面下方）に移動し、球にラケットが接触すればポイントが得られるようにしている。脳トレのみを実施していると、疲労感や意欲低下等がおきるので、気分転換ができるメニューとしてゲームを備えている。   According to claim 9 of the present invention, in the game, a racket that moves up and down in the vertical axis direction and a ball that reciprocates in the horizontal axis direction are displayed on the display screen so as to face each other. This is a brain training device that can obtain points when the racket signal is moved up and down by moving the racket signal up and down and brought into contact with the sphere. When the brain force signal is strengthened, the racket moves in the excitement direction (upper screen), and when the brain force signal is weakened, the racket moves in the relaxed direction (lower screen), so that points can be obtained if the racket touches the ball. ing. When only brain training is carried out, a feeling of fatigue or a decrease in motivation occurs, so a game is provided as a menu that can change the mood.

本発明によれば、使用者は、自己の脳をリラックス状態やエキサイト状態とするために視覚を通じて楽しみながら脳トレすることが可能となる。また、予め表示手段にシーケンスメニューを表示しておけば、このシーケンスメニューに一致するように脳力信号を変化させる脳トレを行なうことで、より効果的、効率的な脳トレーニングを実施することができる。また、受信手段と変換手段とアプリケーションソフトと制御手段をポータブルケースに組み込むことにより、外出時の携帯も容易となるため、場所や時間を選ばずに使用することが可能となる。   According to the present invention, the user can perform brain training while enjoying his / her eyes visually in order to make his / her brain relaxed or excited. In addition, if a sequence menu is displayed on the display means in advance, more effective and efficient brain training can be performed by performing brain training that changes the brain power signal so as to match the sequence menu. it can. Further, by incorporating the receiving means, the converting means, the application software, and the control means in the portable case, it becomes easy to carry when going out, so that it can be used regardless of location and time.

本発明によれば、使用者の識別情報および使用結果を履歴情報として個人別に記憶した履歴データベースを備えているので、使用者は、過去の脳トレ情報を参照して、その成果を確認することができる。また、生体信号検出手段が使用者の頭部に着脱自在に装着できるように形成されているので、取扱が容易である。   According to the present invention, it is provided with a history database in which user identification information and use results are individually stored as history information, so that the user can confirm the results by referring to past brain training information. Can do. Further, since the biological signal detection means is formed so as to be detachably mounted on the user's head, handling is easy.

本発明によれば、アプリケーションソフトが、脳トレ、音レッスン、演奏または作曲、あるいはゲームの少なくとも１つ以上を有しており、脳トレは、初期設定として表示画面にシーケンスメニューである連続線が表示されている。これにより、目標とする連続線がない状態で脳力信号を変化させる脳トレに比べて、より効果的、効率的な脳トレが可能となる。また、音レッスン、演奏または作曲、あるいはゲームは、気分転換することができるメニューとして有効であり、脳トレの実施による疲労感や意欲低下等を解消できるという効果がある。   According to the present invention, the application software has at least one of brain training, sound lesson, performance or composition, or game, and the brain training has a continuous line as a sequence menu on the display screen as an initial setting. It is displayed. Thereby, compared with the brain training which changes a brain power signal in the state without the target continuous line, a more effective and efficient brain training is attained. Sound lessons, performances or compositions, or games are effective as a menu that can change the mood, and have the effect of eliminating fatigue, reduced motivation, etc. due to brain training.

本発明の一実施形態を示す脳波トレーニング装置の全体構成図である。1 is an overall configuration diagram of an electroencephalogram training apparatus showing an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態を示す生体信号検出手段の展開斜視図である。It is an expansion | deployment perspective view of the biosignal detection means which shows one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態を示すフィルム電極の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断面図である。It is detail drawing of the film electrode which shows one Embodiment of this invention, (a) is a top view, (b) is XX sectional drawing. 本発明の他の実施形態を示すポータブルケースの全体図であり、（ａ）は斜視図、（ｂ）は底面図、（ｃ）はＡ矢視図である。It is a general view of the portable case which shows other embodiment of this invention, (a) is a perspective view, (b) is a bottom view, (c) is an A arrow view. 本発明による脳トレーニング装置の初期画面の一例を示したものである。2 shows an example of an initial screen of a brain training apparatus according to the present invention. 本発明の、脳トレ画面の一例を示したものである。2 shows an example of a brain training screen according to the present invention. 本発明の活性化トレーニング画面の一例を示したものである。An example of the activation training screen of this invention is shown. 本発明のくつろぎトレーニング画面の一例を示したものである。An example of the relaxation training screen of the present invention is shown. 本発明の音レッスン画面の一例を示したものである。An example of the sound lesson screen of this invention is shown. 本発明の作曲能力画面の一例を示したものである。An example of the composition capability screen of this invention is shown. 本発明の作曲能力画面の一例を示したものである。An example of the composition capability screen of this invention is shown. 本発明のゲーム画面の一例を示したものである。An example of the game screen of the present invention is shown. 脳波のバイオフィードバックの原理を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the principle of the biofeedback of an electroencephalogram. 意識の変化による脳波の変化および画像の変化を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed the change of the electroencephalogram by the change of consciousness, and the change of an image. 脳を安らぎ（リラックス）または刺激（エキサイト）状態にする方法の説明図である。It is explanatory drawing of the method of making a brain a peaceful (relaxation) or a stimulation (excite) state.

以下、本発明について図面に基づき詳細に説明する。図１３は、脳波のバイオフィードバックの原理を示した説明図である。１０１は人、１０２は脳波を電気的に検出する検出器、１０３は検出した脳波を信号変換する変換器、１０４はコンピュータ、１０５は表示器（デイスプレー）、１０６は表示された画像である。人１０１の頭部から検出器１０２で検出して増幅した脳波は、周波数電気信号として変換器１０３に入力後デジタル信号に変換され、更にコンピュータと通信する信号に変換されてコンピュータ１０４に入力される。コンピュータ１０４は前記入力信号を画像信号に演算変換して、コンピュータ１０４と接続した表示器１０５に画像１０６として表示する。ここで人１０１が画像１０６を目で見ることによって、画像１０６は視覚を通じて人１０１の脳に伝達され、かくしてバイオフィードバックの閉ループが形成される。   Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 13 is an explanatory diagram showing the principle of biofeedback of an electroencephalogram. 101 is a person, 102 is a detector that electrically detects brain waves, 103 is a converter that converts the detected brain waves, 104 is a computer, 105 is a display (display), and 106 is a displayed image. The brain wave detected and amplified from the head of the person 101 by the detector 102 is input to the converter 103 as a frequency electrical signal, converted to a digital signal, further converted to a signal for communication with the computer, and input to the computer 104. . The computer 104 arithmetically converts the input signal into an image signal and displays it as an image 106 on a display 105 connected to the computer 104. Here, when the person 101 visually sees the image 106, the image 106 is visually transmitted to the brain of the person 101, thus forming a closed loop of biofeedback.

人１０１が意識を変化させた場合、意識の変化は脳波の変化となり、前記脳波は検出器１０２を経て画像１０６として表示されるため、人１０１は意識の変化による画像の変化をリアルタイムで自己の目で確認することができる。このことは逆に画像の変化を脳波によって意識的にコントロールできることを意味する。すなわち、人１０１が意識の変化方法（脳波の変化方法）を会得することによって自己の意思で画像１０６を変化させることができる。   When the person 101 changes his / her consciousness, the change in consciousness becomes a change in brain wave, and the brain wave is displayed as the image 106 through the detector 102. Therefore, the person 101 can change the image change due to the change in consciousness in real time. It can be confirmed visually. This means that image changes can be consciously controlled by brain waves. That is, the person 101 can change the image 106 by his / her own intention by acquiring the consciousness changing method (brain wave changing method).

図１４は、意識の変化による脳波の変化および画像の変化を示した説明図である。図１４において、２０１は意識の変化の内容、２０２は検出した脳波の周波数波形、２０３は脳波の周波数波形を解析した脳波スペクトル、２０４は検出した脳波を画像信号に変換して画像化したものである。意識２０１は、何も考えずに気持ちをリラックスさせた状態を弱、気持ちを興奮させた状態を強として表している。意識が弱の時と強の時の脳波の変化を検出脳波２０２で表しているが、それぞれの違いは解かるものの判別は困難である。そこで、検出脳波２０２を周波数解析すると脳波スペクトル２０３に示すスペクトル図表が得られ、意識２０１が弱および強の時の違いを明確に判別できる。さらに、脳波スペクトル２０３の縦軸であるレベル（信号強度）をデータとして、これを画像信号に変換して表示器（デイスプレー）に表示したものが変換画像２０４であり、これを見れば意識が弱または強の差異は非常に良く理解できる。すなわち、人は自己の意識を変化させることによって脳波を変化させることができ、前記脳波の変化によって脳波スペクトルが変化し、画像を変化させることができる。   FIG. 14 is an explanatory diagram showing changes in brain waves and images due to changes in consciousness. In FIG. 14, 201 is the content of the change in consciousness, 202 is the frequency waveform of the detected brain wave, 203 is the brain wave spectrum obtained by analyzing the frequency waveform of the brain wave, and 204 is an image obtained by converting the detected brain wave into an image signal. is there. The consciousness 201 expresses a state where the feeling is relaxed without thinking anything as weak and a state where the feeling is excited as strong. The change in the brain wave when the consciousness is weak and strong is represented by the detected brain wave 202, but it is difficult to discriminate although the difference between each is understood. Therefore, when the detected electroencephalogram 202 is subjected to frequency analysis, a spectrum chart shown in the electroencephalogram spectrum 203 is obtained, and the difference when the consciousness 201 is weak and strong can be clearly discriminated. Furthermore, the level (signal intensity) which is the vertical axis of the electroencephalogram spectrum 203 is used as data, converted into an image signal, and displayed on a display (display) is a converted image 204. The difference between weak and strong is very well understood. That is, a person can change an electroencephalogram by changing his / her consciousness, and an electroencephalogram spectrum can be changed by the change of the electroencephalogram, thereby changing an image.

図１５は、脳を安らぎ（リラックス）または刺激（エキサイト）状態にする方法の説明図である。図１５は、人が意識を変化させた時の脳電位の変化を示している。脳電位の変化を連続して表示したものを脳電位図と言うが、該脳電位図を一般的に脳波と呼ぶ。脳電位は、頭部の額部に複数の電極を貼り、脳波計で電位を計測した。脳電位は周波数波形の電気信号であるが、使用した脳波計は脳電位を実効値で表したもので、図１５の縦軸数字は実効値であり単位はμＶである。意識の変化は、ごく普通の状態で物を見たり、聞いたり、考えたりしている時の意識を中とし、非常に強く何かを念じたり、激しく様々なことを考えている時を強とし、逆に何も考えずに静かに瞑想している時を弱として３段階で変化させた。以上のようにして求めたデータから描いたのが図１５の曲線である。   FIG. 15 is an explanatory diagram of a method for bringing the brain into a peaceful (relaxed) or stimulated (excited) state. FIG. 15 shows changes in brain potential when a person changes consciousness. An electroencephalogram in which changes in brain potential are continuously displayed is referred to as an electroencephalogram, and the electroencephalogram is generally referred to as an electroencephalogram. The brain potential was measured with an electroencephalograph by attaching a plurality of electrodes to the forehead of the head. The electroencephalogram is an electrical signal having a frequency waveform, but the electroencephalograph used represents the electroencephalogram as an effective value. The vertical axis in FIG. 15 is the effective value and the unit is μV. Changes in consciousness are based on the consciousness when looking at, listening to, or thinking about things in an ordinary state, and when you are very strongly thinking about something or thinking about various things violently. On the other hand, when I was meditating quietly without thinking about anything, I changed it in three stages. The curve shown in FIG. 15 is drawn from the data obtained as described above.

意識を弱にして暫くこの状態を保てば、非常にリラックスした気持ちになり眠気をもよおしてくる。この状態の脳波を計測すると図１４で説明した検出脳波２０２に等しい。また、意識が弱の状態では脳電位も低く、そして脳波も大変安定している。つまり、意識を弱にすれば、精神的なリラックス状態が得られ、心の安らぎが得られる。図１５ではこれを安らぎ域と表している。すなわち、精神的なストレスを解消して精神的な安らぎを得るためのリラクゼーショントレーニングに有用である。意識を強にすると脳は活性化してエキサイト状態になり、図１５ではこれを活性域と表している。脳を安らぎ域または活性域の状態にすること、すなわち、意識の変化を繰り返し行うことにより、脳に静的な刺激を与えることから、脳損傷や脳疾患患者の脳機能の回復訓練にも有用である。なお、リハビリテーション工学の研究によれば、脳障害患者の脳に適度な静的刺激を与えれば、失われた脳機能が回復することが知られている。   If you keep this state for a while after weakening your consciousness, you will feel very relaxed and sleepy. When the electroencephalogram in this state is measured, it is equal to the detected electroencephalogram 202 described in FIG. Moreover, when the consciousness is weak, the brain potential is low and the electroencephalogram is very stable. In other words, weakening your consciousness will give you a state of mental relaxation and peace of mind. In FIG. 15, this is expressed as a comfort zone. In other words, it is useful for relaxation training to relieve mental stress and obtain mental comfort. When consciousness is strengthened, the brain is activated and becomes an excited state, and this is shown as an active region in FIG. It is also useful for training brain damage and brain function recovery in patients with brain damage because it gives a static stimulus to the brain by putting the brain into a state of comfort or active area, that is, by repeatedly changing consciousness. It is. In addition, according to research on rehabilitation engineering, it is known that if an appropriate static stimulus is applied to the brain of a brain disorder patient, the lost brain function is recovered.

図１は、本発明の一実施形態を示す脳トレーニング装置の全体構成図である。なお、実線で囲んだ機器類は本発明の脳トレーニング装置を構成するものであり、破線で囲んだ機器（モニタ７およびコンピュータ８など）は、前記脳トレーニング装置を使用する際に必要な機器類である。   FIG. 1 is an overall configuration diagram of a brain training apparatus showing an embodiment of the present invention. The devices enclosed by the solid line constitute the brain training device of the present invention, and the devices enclosed by the broken line (such as the monitor 7 and the computer 8) are the devices necessary for using the brain training device. It is.

生体信号検出手段１は、使用者の額部に３個の電極を当接して生体信号（主として脳波）を検出するものである。３個の電極から検出された生体信号は、生体信号検出手段１に組み込まれた送信器２から無線送信される。前記無線送信された生体信号は、コンピュータ８に着脱自在に装着された受信器３により無線受信される。アプリケーションソフト４は、脳トレーニング、音レッスンまたはゲーム等を実行するものであり、コンピュータ８等で実行可能なＣＤ，ＤＶＤなど外部記憶装置として提供される。   The biological signal detecting means 1 detects biological signals (mainly brain waves) by bringing three electrodes into contact with the user's forehead. The biological signals detected from the three electrodes are wirelessly transmitted from the transmitter 2 incorporated in the biological signal detection means 1. The biological signal transmitted wirelessly is wirelessly received by the receiver 3 detachably attached to the computer 8. The application software 4 executes brain training, sound lessons, games, or the like, and is provided as an external storage device such as a CD or a DVD that can be executed by the computer 8 or the like.

前記アプリケーションソフト４は、前記受信手段で受信された生体信号をＦＦＴ処理して脳力信号を得る変換手段と、前記脳力信号により作動する制御手段を備えている。   The application software 4 includes conversion means for obtaining a brain power signal by performing FFT processing on the biological signal received by the receiving means, and control means operated by the brain power signal.

図２は本発明の一実施形態を示す生体信号検出手段の展開斜視図、図３はフィルム電極の詳細図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）はＸ−Ｘ線断面図である。図２において、外カバー１１に、送信器２、ハード電極１２、ボタン電池１３が取付けられている。略Ｕ字形の外カバー１１は可撓性を有する合成樹脂で形成されており、開放側の両端部の間隙は、使用者の頭部の大きさに沿って開度が変わるようになっている。また、前記両端部には、頭部への装着を確実にするために、必要に応じて伸縮性のある締付バンド（図示しない）を着脱自在に取付けることができる取付孔が設けられている。   FIG. 2 is a developed perspective view of a biological signal detecting means showing an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a detailed view of a film electrode, (a) is a plan view, and (b) is a cross-sectional view taken along line XX. . In FIG. 2, the transmitter 2, the hard electrode 12, and the button battery 13 are attached to the outer cover 11. The substantially U-shaped outer cover 11 is formed of a flexible synthetic resin, and the opening degree of the gap between both ends on the open side changes according to the size of the user's head. . In addition, in order to ensure mounting on the head, the both end portions are provided with attachment holes to which detachable fastening bands (not shown) can be detachably attached as necessary. .

外カバー１１の中央部の内側には、電極部と送信器２および電池部が設けられている。電極部は使用者の額部に当接させて使用者の生体信号を検出するものであり、電極カバー１４、電極ホルダー１５および電極ケース１６より構成されている。電極カバー１４の外表面は、使用者の額部に沿うように曲面状に形成されており、その表面に３個の電極が取付けられている。電極カバー１４には３個のハード電極１２が挿着され、該ハード電極１２の表面には、３個のハード電極１２を保護するフィルム電極１７が貼着されている。このフィルム電極１７の表面は、使用者の額部からの生体信号の検出精度を向上させるためと、額部からの脱落を防止するために、ゼリー面となっており、該電極面の反対側の面は、取替えができるように、着脱自在となる再剥離可能な接着剤または粘着剤が貼付されている。   Inside the center portion of the outer cover 11, an electrode portion, a transmitter 2, and a battery portion are provided. The electrode part is in contact with the user's forehead part and detects a user's biological signal, and includes an electrode cover 14, an electrode holder 15, and an electrode case 16. The outer surface of the electrode cover 14 is formed in a curved surface along the forehead of the user, and three electrodes are attached to the surface. Three hard electrodes 12 are inserted into the electrode cover 14, and film electrodes 17 that protect the three hard electrodes 12 are attached to the surface of the hard electrodes 12. The surface of the film electrode 17 is a jelly surface in order to improve the detection accuracy of the biological signal from the user's forehead and to prevent it from falling off the forehead, on the opposite side of the electrode surface. The surface is attached with a detachable adhesive or pressure sensitive adhesive so that it can be replaced.

送信器２は、電極で検出した生体信号を、コンピュータ側に無線送信するものであり、電極ケース１６の中に組み込まれている。電池部は、電極部および送信部を駆動する電力を供給するためのもので、ボタン電池１３が着脱自在に装着されている。なお、必要に応じて、音または音楽を聞くヘッドフォン６を、生体信号検出手段１とは別に使用者の頭部に装着してもよく、ヘッドフォン６を生体信号検出手段と一体化することや、相互に連結可能としてもよい。   The transmitter 2 wirelessly transmits the biological signal detected by the electrode to the computer side, and is incorporated in the electrode case 16. The battery part is for supplying electric power for driving the electrode part and the transmission part, and the button battery 13 is detachably attached thereto. If necessary, the headphone 6 for listening to sound or music may be attached to the user's head separately from the biological signal detecting means 1, and the headphone 6 may be integrated with the biological signal detecting means, It may be connectable to each other.

生体信号を無線受信する受信器３にはＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）端子が設けられているので、使用するパソコン等のＵＳＢに挿着すれば簡単に使用することができる。   Since the receiver 3 that wirelessly receives a biological signal is provided with a USB (Universal Serial Bus) terminal, it can be used simply by being inserted into a USB of a personal computer or the like to be used.

脳トレ、音レッスン、ゲーム等を記録したアプリケーションソフト４は、１枚または複数の、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）またはＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ Ｄｉｓｃ）を用いているが、半導体デバイス等データを保持しておける媒体であれば特に種類は問わない。これらは、コンピュータ８または外付再生装置に挿入、あるいはコンピュータ８に保存（一時保存または永久保存）して使用することができる。   Application software 4 that records brain training, sound lessons, games, etc. uses one or more CDs (Compact Discs) or DVDs (Digital Versatile Discs). If so, the type is not particularly limited. These can be used by being inserted into the computer 8 or an external playback device, or stored (temporarily or permanently stored) in the computer 8.

図４は本発明の他の実施形態を示すポータブルケースの全体図である。ポータブルケース５は略楕円形の箱型で、受信手段と、変換手段と、アプリケーションソフトと、制御手段が組み込まれており、前記ポータブルケース５の表面には、脳波トレーニングの進行を表示するための表示手段が設けられている。図４（ａ）において、５１は脳力信号の強度レベルを示す表示バーであり、左側がリラックス領域で右側がエキサイト領域である。５２はスタートボタン、５３はスピーカー、５４は画面表示部で、図４（ａ）ではＳＣＯＲＥが表示されている。ポータブルケース５の側面には画面切替えボタン５５が設けられており、押す度に画像灯５５１、音灯５５２、画像と音灯５５３、ＳＣＯＲＥ灯５５４，パソコン接続灯５５５の表示灯（ＬＥＤ）が点灯するように構成されている。   FIG. 4 is an overall view of a portable case showing another embodiment of the present invention. The portable case 5 has a substantially elliptic box shape, and includes receiving means, conversion means, application software, and control means. The surface of the portable case 5 is for displaying the progress of brain wave training. Display means are provided. In FIG. 4 (a), 51 is a display bar showing the intensity level of the brain force signal, the left side being a relaxed area and the right side being an exciting area. 52 is a start button, 53 is a speaker, 54 is a screen display unit, and SCORE is displayed in FIG. A screen switching button 55 is provided on the side surface of the portable case 5, and an image lamp 551, a sound lamp 552, an image and sound lamp 553, a SCORE lamp 554, and a PC connection lamp 555 are lit each time the button is pressed. Is configured to do.

図４（ｂ）は底面図を示したもので、５６は４箇所に設けられた突起であり机上等への載置時にポータブルケース５の安定性保持のために設けられている。５７は難易度設定とトレーニング時間設定のスイッチである。図４（ｃ）は（ａ）のＡ矢視図であり、パソコン接続口５８１、ポータブルケースのＯＮ・ＯＦＦスイッチ５８２、バッテリーチャージャー接続口５８３、チャージランプ５８４、受信器バッテリ残量表示灯５８５が設けられている。   FIG. 4B shows a bottom view, and 56 is a protrusion provided at four locations, and is provided to maintain the stability of the portable case 5 when placed on a desk or the like. 57 is a switch for setting the difficulty level and setting the training time. FIG. 4 (c) is a view as seen from the arrow A in FIG. Is provided.

ポータブルケース５、受信器３および生体信号検出手段１を携帯すれば、外出先等においても、場所や時間に制限されることなく容易に脳トレーニングを実施することが可能である。また、ポータブルケース５はコンピュータ８（パソコンなど）と接続することが可能であるから、別途、接続ケーブル（ポータブルケースとパソコンの接続用）とアプリケーションソフト（例えば、脳感ソフトなど）を準備すれば、パソコンで脳トレーニングを行なうことができる。   If the portable case 5, the receiver 3 and the biological signal detection means 1 are carried, it is possible to easily carry out brain training without being limited by location or time even when away from home. Further, since the portable case 5 can be connected to a computer 8 (such as a personal computer), a connection cable (for connecting the portable case and the personal computer) and application software (such as brain software) can be prepared separately. Brain training can be done on a personal computer.

図５は、本発明のアプリケーションソフトの初期画面の一例を示したものである。脳トレーニングのメニューとして、脳トレ（総合トレーニング、活性化トレーニング、くつろぎトレーニング）、脳休（音レッスン、作曲能力、ゲーム能力）、脳感（自分脳発見）が用意されている。なお、画面表示していないが、使用者は、ユーザＩＤを入力することができ、新規ユーザに対してはユーザ名またはユーザＩＤを入力することができる。これにより、２回目以降のユーザは、ユーザ名またはユーザＩＤが表示されるので、該当するものを選択すると、過去の使用情報が表示され、脳トレーニングの成果等を参照することができる。   FIG. 5 shows an example of the initial screen of the application software of the present invention. Brain training menus include brain training (general training, activation training, relaxation training), brain rest (sound lessons, composition ability, game ability), and brain feeling (discover yourself). Although not displayed on the screen, the user can input a user ID, and can input a user name or a user ID for a new user. Thereby, since the user name or the user ID is displayed for the second and subsequent users, when the corresponding user is selected, past usage information is displayed, and the results of brain training and the like can be referred to.

図６は、脳トレ画面の一例を示したものである。図６において、右側画面の縦軸は脳力信号の強度を示したもので、上部から順に、エキサイト領域、平常心、リラックス領域が表示されている。一方、横軸は経過時間を示したもので、トレーニング時間の設定（例えば、２分、５分、１０分の３段階）に合せて、ツールバーが左から右側に移動するようになっている。右画面内の連続線２１はシーケンスメニューであり、平常心から始まり、順にエキサイト、平常心、リラックス、平常心、エキサイト、平常心の軌跡が連続して表示されている。使用者は、前記連続線に一致するように意識的に脳力信号を変動させると、その結果としての軌跡２２が連続して表示される。連続線２１には、現在の進行位置を示すポイントＰが表示されて、連続線２１上を移動する。軌跡２２の先端部にはマークＭが表示されて進行に合わせて移動する。   FIG. 6 shows an example of the brain training screen. In FIG. 6, the vertical axis of the right screen shows the strength of the brain force signal, and an excite area, a normal heart, and a relax area are displayed in order from the top. On the other hand, the horizontal axis indicates the elapsed time, and the tool bar moves from the left to the right according to the setting of the training time (for example, 3 steps of 2 minutes, 5 minutes, and 10 minutes). A continuous line 21 in the right screen is a sequence menu, which starts from normality and sequentially displays excite, normality, relax, normality, excite, and normality trajectories in order. When the user consciously changes the brain power signal so as to coincide with the continuous line, the resulting trajectory 22 is continuously displayed. A point P indicating the current traveling position is displayed on the continuous line 21 and moves on the continuous line 21. A mark M is displayed at the tip of the locus 22 and moves in accordance with the progress.

左画面には難易度設定が可能となっている。難易度はプラス（＋）、マイナス（−）ボタンを押すことにより、１（低）から５（高）の５段階の設定ができる。初心者は、通常難易度１からスタートするが、脳トレの熟練度が上がりＳＣＯＲＥが高くなれば、難易度を上げて脳トレの効果をＳＣＯＲＥで確認することができる。なお、ＳＣＯＲＥは、シーケンスメニューの連続線２１上のポイントＰと、脳力信号の軌跡２２の先端部のマークＭの距離を測定して、その乖離を１〜１００に指数化したものであり、ポイントＰとマークＭが一致した場合を１００とし、最も乖離した場合を１としている。   The difficulty level can be set on the left screen. The difficulty can be set in five steps from 1 (low) to 5 (high) by pressing the plus (+) and minus (-) buttons. Beginners usually start from difficulty level 1, but if the skill level of brain training increases and SCORE increases, the difficulty level can be increased and the effects of brain training can be confirmed by SCORE. The SCORE is obtained by measuring the distance between the point P on the continuous line 21 of the sequence menu and the mark M at the tip of the locus 22 of the brain force signal, and indexing the difference between 1 and 100. A case where the point P and the mark M coincide with each other is set to 100, and a case where the point is most distant is set to 1.

トレーニング時間の設定は、２分、５分、１０分から選択することができる。また、脳トレの補助機能として音声ガイドを設けているが、音声ガイドをＯＮまたはＯＦＦに選択することができる。また、脳トレに共通の機能としてトレーニング結果の印刷出力や、脳トレの開始、再開、一時停止および消去（一時停止中の脳トレ結果をリセット）を選択することができる。   The setting of the training time can be selected from 2, 5, and 10 minutes. Moreover, although the voice guide is provided as an auxiliary function of the brain training, the voice guide can be selected to be ON or OFF. In addition, as a function common to the brain training, it is possible to select printout of the training result and start, restart, pause and deletion of the brain training (resetting the brain training result during the pause).

図７は活性化トレーニング画面の一例を示したものである。図７において、画面の縦軸は脳力信号の強度を示したもので、上部から順に、エキサイト領域、平常心、リラックス領域が表示されている。一方、横軸は経過時間を示したもので、トレーニング時間の設定に合せて、ツールバーが左から右側に移動するようになっている。画面内の連続線２１はシーケンスメニューであり、リラックス領域からエキサイト領域に至る線（画面では右肩上がり）が連続表示されており、進行位置を示すポイントＰ（例えば、ドットの点滅）が時間経過とともに連続線２１上を移動するようになっている。なお、シーケンスメニューの連続線２１は前記に限定されるものではなく、様々な連続線とすることができる。使用者は、前記連続線２１に一致するように意識的に脳力信号を変動させると、マークＭが表示されて時間経過とともに移動し、その軌跡２２が連続して表示される。なお、ＳＣＯＲＥの表示については前記脳トレと同様である。   FIG. 7 shows an example of the activation training screen. In FIG. 7, the vertical axis of the screen indicates the strength of the brain power signal, and an excite area, a normal heart, and a relax area are displayed in order from the top. On the other hand, the horizontal axis shows the elapsed time, and the toolbar moves from the left to the right according to the setting of the training time. The continuous line 21 in the screen is a sequence menu, and a line from the relaxation area to the excitement area (rising upward on the screen) is continuously displayed, and a point P (for example, a blinking dot) indicating the progress position has elapsed over time. At the same time, it moves on the continuous line 21. The continuous line 21 of the sequence menu is not limited to the above, and can be various continuous lines. When the user consciously changes the brain power signal so as to coincide with the continuous line 21, the mark M is displayed and moves with time, and the locus 22 is continuously displayed. The SCORE display is the same as that for the brain training.

図８はくつろぎトレーニング画面の一例を示したものである。図８において、画面の縦軸は脳力信号の強度を示したもので、上部から順に、エキサイト領域、平常心、リラックス領域が表示されている。一方、横軸は経過時間を示したもので、トレーニング時間の設定に合せて、ツールバーが左から右側に移動するようになっている。画面内の連続線２１はシーケンスメニューであり、エキサイト領域からリラックス領域に至る線（画面では右肩下がり）が連続表示されており、進行位置を示すポイントＰ（例えば、ドットの点滅）が時間経過とともに連続線２１上を移動するようになっている。なお、シーケンスメニューの連続線は前記に限定されるものではなく、様々な連続線とすることができる。使用者は、前記連続線に一致するように意識的に脳力信号を変動させると、マークＭが表示されて時間経過とともに移動するとともに、その軌跡２２が連続して表示される。なお、ＳＣＯＲＥの表示については前記脳トレと同様である。   FIG. 8 shows an example of a relaxation training screen. In FIG. 8, the vertical axis of the screen indicates the strength of the brain force signal, and an excite area, a normal heart, and a relax area are displayed in order from the top. On the other hand, the horizontal axis shows the elapsed time, and the toolbar moves from the left to the right according to the setting of the training time. The continuous line 21 in the screen is a sequence menu. A line from the excitement area to the relaxation area (downward on the screen) is continuously displayed, and a point P (for example, a blinking dot) indicating the progress position has elapsed over time. At the same time, it moves on the continuous line 21. In addition, the continuous line of a sequence menu is not limited to the above, It can be set as various continuous lines. When the user consciously changes the brain power signal so as to coincide with the continuous line, the mark M is displayed and moves with time, and the locus 22 is continuously displayed. The SCORE display is the same as that for the brain training.

図９は音レッスン画面の一例を示したものである。図９において、下部画面の縦軸は脳力信号の強度を示したもので、エキサイト度が高いほど音程が上がるようになっている。一方、横軸は経過時間を示したもので、トレーニング時間の設定に合せて、ツールバーが左から右側に移動するようになっている。下部画面内には楽譜（例えば、はカエルの歌）が表示されており、使用者は、音符に一致するように意識的に脳力信号を変動させると、設定したテンポに合せて、前記音符と対応した位置に結果がドット表示３１されるとともに、その高さにあった演奏音がでる。この演奏音は、モデル音（楽譜音）とするか、レッスン音（ドット表示３１された音）とするかの選択が可能となっている。レッスン音とした場合は、通常、モデル音の音程とは外れた音程で演奏されるが、これをモデル音に近づけるように脳トレーニングをすれば、楽しみながら脳トレーニングを行なうことができる。上部画面には、テンポ設定機能があり、スライダーツマミを左右にドラッグするとテンポが４０〜２４０／分の範囲内で設定可能となっている。   FIG. 9 shows an example of a sound lesson screen. In FIG. 9, the vertical axis of the lower screen indicates the strength of the brain power signal, and the pitch increases as the excitement level increases. On the other hand, the horizontal axis shows the elapsed time, and the toolbar moves from the left to the right according to the setting of the training time. A musical score (for example, a frog song) is displayed in the lower screen. When the user consciously changes the brain power signal so as to match the musical note, the musical note is synchronized with the set tempo. As a result, a dot display 31 is displayed at a corresponding position and a performance sound corresponding to the height is produced. The performance sound can be selected as a model sound (musical score sound) or a lesson sound (sound indicated by the dot display 31). In the case of a lesson sound, it is usually played at a pitch that is different from the pitch of the model sound, but if the brain training is performed so that it is close to the model sound, the brain training can be performed while having fun. The upper screen has a tempo setting function, and the tempo can be set within a range of 40 to 240 / min by dragging the slider knob to the left or right.

図１０、図１１は、作曲能力画面の一例を示したものである。図１０において、下部画面の縦軸は脳力信号の強度を示したもので、エキサイト度が高いほど音程が上がるようになっている。一方、横軸は経過時間を示したもので、トレーニング時間に合せて、ツールバーが左から右側に移動するようになっている。下部画面内には五線譜が表示されており、使用者は、意識的に脳力信号を変動させていくと、設定したテンポに合わせて、五線譜上に音符が表示されていく。図１０に示す音符は、脳波パワースペクトルを変動させることにより表示された音符を示している。また、演奏音の出力についてはＯＮ，ＯＦＦが選択できるようになっている。図１１は図１０で作曲した楽譜の編集画面を示したものである。画面に示された音符の上にマウスカーソルを移動させ右クリックをすると、選択メニューが表示されるので、編集を希望する音符を選択する。次に、音符の上にマウスカーソルを移動させ上下にドラッグさせて、希望の音程（高さ）でマウスを放すと音符の高低を変更することができる。   10 and 11 show examples of the composition ability screen. In FIG. 10, the vertical axis of the lower screen indicates the strength of the brain power signal, and the pitch increases as the degree of excitement increases. On the other hand, the horizontal axis indicates the elapsed time, and the toolbar moves from the left to the right according to the training time. A staff notation is displayed in the lower screen, and when the user consciously changes the brain power signal, notes are displayed on the staff in accordance with the set tempo. The musical note shown in FIG. 10 shows the musical note displayed by changing the electroencephalogram power spectrum. In addition, ON / OFF can be selected for the output of the performance sound. FIG. 11 shows a music score editing screen composed in FIG. Move the mouse cursor over the note shown on the screen and right click to display the selection menu. Select the note you want to edit. Next, the pitch of the note can be changed by moving the mouse cursor over the note and dragging it up and down and releasing the mouse at the desired pitch (height).

図１２は、ゲーム画面の一例を示したものである。図１２において、右側画面の縦軸は脳力信号の強度を示したもので、上部が最も強く下部が最も弱くなっている。一方、横軸は経過時間を示したもので、ゲーム時間の設定（１分〜３０分）に合せて、ツールバーが左から右側に移動するようになっている。前記画面には、左側にラケット４１と右側に球４２が対向するように表示されている。ラケット４１は脳力信号の強弱により上下移動する。また、画面表示されていないが、画面の右側端面は壁等４３が想定されており、球４２はラケット４１と壁等４３の間を設定された速度で往復移動している。速度は１（遅い）〜５（速い）の５段階が選択できる。使用者は、脳力信号を強弱させてラケット４１を上下移動させることにより、該ラケット４１を球４２に当接させるとポイント（点数）が得られ、ラケット４１に球４２が当接しないときは、ポイントが得らない。所定時間内でポイント数を競うゲームである。なお、球４２はラケット４１に当接しないときおよび直角に当接したときは横軸方向と平行に移動するが、球４２とラケット４１が直角以外の角度で当接した場合は、その反射角方向に反発して移動する。   FIG. 12 shows an example of the game screen. In FIG. 12, the vertical axis of the right screen indicates the strength of the brain power signal, with the upper part being the strongest and the lower part being the weakest. On the other hand, the horizontal axis indicates the elapsed time, and the toolbar moves from the left to the right in accordance with the game time setting (1 to 30 minutes). The screen displays the racket 41 on the left side and the sphere 42 on the right side. The racket 41 moves up and down depending on the strength of the brain power signal. Although the screen is not displayed, the right end surface of the screen is assumed to have a wall 43 or the like, and the ball 42 reciprocates between the racket 41 and the wall 43 at a set speed. The speed can be selected from five levels from 1 (slow) to 5 (fast). When the user moves the racket 41 up and down by increasing or decreasing the brain force signal, a point (score) is obtained when the racket 41 is brought into contact with the ball 42, and when the ball 42 does not come into contact with the racket 41 , Do not get points. It is a game that competes for the number of points within a predetermined time. When the sphere 42 does not contact the racket 41 or when contacted at a right angle, the sphere 42 moves in parallel with the horizontal axis direction. However, when the sphere 42 and the racket 41 contact at an angle other than a right angle, the reflection angle thereof. Move repelling in the direction.

本発明に係る脳トレーニング装置は、自己の精神状態をエキサイト状態、平常心またはリラックス状態にするための脳トレ、脳休および脳感機能を有しているので、自己の精神状態を自由にコントロールすることが可能となる、したがって、語学習得、受験勉強等に必要な集中力などの脳力を養うための脳波トレーニング装置として、広く利用することができる。   Since the brain training apparatus according to the present invention has brain training, brain rest and brain feeling functions to make the mental state of the self an exciting state, a normal state or a relaxed state, the self mental state can be freely controlled. Therefore, it can be widely used as an electroencephalogram training apparatus for cultivating brain power such as concentration necessary for language learning and examination study.

１ 生体信号検出手段
２ 送信器
３ 受信器
４ アプリケーションソフト
５ ポータブルケース
６ ヘッドフォン
７ モニタ
８ コンピュータ
１１ 外カバー
１２ ハード電極
１３ ボタン電池
１４ 電極カバー
１５ 電極ホルダー
１６ 電極ケース
１７ フィルム電極
２１ 連続線
２２ 軌跡
３１ ドット表示
４１ ラケット
４２ 球
４３ 壁等
５１ 表示カバー
５２ スタートボタン
５３ スピーカー
５４ 画面表示部
５５ 画面切替ボタン
５６ 突起
５７ スイッチ
１０１ 人
１０２ 検出器
１０３ 変換器
１０４ コンピュータ
１０５ 表示器（デイスプレー）
１０６ 表示された画像
２０１ 意識の変化の内容
２０２ 周波数波形
２０３ 脳波スペクトル
２０４ 画像信号に変換して画像化したもの
Ｍ マーク
Ｐ ポイント DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biosignal detection means 2 Transmitter 3 Receiver 4 Application software 5 Portable case 6 Headphone 7 Monitor 8 Computer 11 Outer cover 12 Hard electrode 13 Button battery 14 Electrode cover 15 Electrode holder 16 Electrode case 17 Film electrode 21 Continuous line 22 Trajectory 31 Dot display 41 Racket 42 Sphere 43 Wall etc. 51 Display cover 52 Start button 53 Speaker 54 Screen display section 55 Screen switching button 56 Projection 57 Switch 101 Person 102 Detector 103 Converter 104 Computer 105 Display (display)
106 displayed image 201 content of change in consciousness 202 frequency waveform 203 brain wave spectrum 204 image converted to image signal M mark P point

Claims (9)

使用者の額部に電極を当接して生体信号を検出する生体信号検出手段と、
前記生体信号検出手段で検出した生体信号を送信する送信手段と、
前記送信手段から送信された生体信号を受信する受信手段と、
前記受信手段で受信された生体信号をＦＦＴ処理して脳波パワースペクトルを得る変換手段と、
前記パワースペクトルにより操作されるアプリケーションソフトと、
前記アプリケーションソフトを制御する制御手段を備えてなることを特徴とする、脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。 Biological signal detection means for detecting a biological signal by contacting an electrode to the forehead of the user;
Transmitting means for transmitting a biological signal detected by the biological signal detecting means;
Receiving means for receiving a biological signal transmitted from the transmitting means;
Conversion means for obtaining a brain wave power spectrum by performing FFT processing on the biological signal received by the receiving means;
Application software operated by the power spectrum;
A brain training apparatus controlled by biofeedback of an electroencephalogram, comprising control means for controlling the application software. 前記受信手段と、前記変換手段と、前記アプリケーションソフトと、前記制御手段がポータブルケースに組み込まれており、前記ポータブルケースの表面には、脳波トレーニングの進行を表示するための表示手段が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   The receiving means, the converting means, the application software, and the control means are incorporated in a portable case, and a display means for displaying the progress of brain wave training is provided on the surface of the portable case. The brain training device controlled by electroencephalogram biofeedback according to claim 1. 前記脳波トレーニング装置には記憶手段が設けられており、該記憶手段には、使用者の識別情報および使用結果を履歴情報として個人別に記憶した履歴データベースを備えており，その後，同一の使用者から識別情報の入力があった場合には，前記制御手段により前記履歴データベースを検索して同一の利用者の過去の履歴を一覧表示すると共に、提示する手段を具備していることを特徴とする請求項１または２に記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   The electroencephalogram training apparatus is provided with storage means, and the storage means includes a history database in which user identification information and use results are individually stored as history information. Thereafter, from the same user When the identification information is input, the control means includes a means for searching the history database and displaying a list of past histories of the same user and presenting them. Item 3. A brain training device controlled by electroencephalogram biofeedback according to item 1 or 2. 前記生体信号検出手段は、使用者の頭部に着脱自在に装着できるように形成されており、額部に当接して生体信号を検出する電極が、ハード電極とフィルム電極より構成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   The biological signal detection means is formed so as to be detachably attachable to a user's head, and an electrode that contacts the forehead portion and detects a biological signal is composed of a hard electrode and a film electrode. The brain training apparatus controlled by the biofeedback of an electroencephalogram in any one of Claims 1-3 characterized by these. 前記アプリケーションソフトは、脳トレ、音レッスン、演奏または作曲、あるいはゲームの少なくとも１つ以上を有していることを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   5. The EEG biofeedback according to claim 1, wherein the application software includes at least one of brain training, sound lesson, performance or composition, or game. Brain training device. 前記脳トレは、表示画面に、シーケンスメニューとして連続線が表示されており、使用者は脳波パワースペクトルの軌跡が、前記シーケンスメニューの連続線と一致するように、脳波パワースペクトルを強弱させて、脳波トレーニングを行なうことを特徴とする請求項５に記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   In the brain training, a continuous line is displayed as a sequence menu on the display screen, and the user strengthens the brain wave power spectrum so that the locus of the brain wave power spectrum matches the continuous line of the sequence menu, 6. The brain training apparatus controlled by electroencephalogram biofeedback according to claim 5, wherein brain brain training is performed. 前記音レッスンは、表示画面に、楽譜が表示されており、使用者は脳波パワースペクトルが、前記楽譜と一致するように脳波パワースペクトルを強弱させると、前記脳波パワースペクトルの高さに対応した音が出て演奏されることを特徴とする請求項５に記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   In the sound lesson, a score is displayed on the display screen. When the user increases or decreases the brain wave power spectrum so that the brain wave power spectrum matches the score, the sound corresponding to the height of the brain wave power spectrum is displayed. The brain training device controlled by biofeedback of an electroencephalogram according to claim 5, wherein 前記演奏または作曲は、表示画面に、五線譜が表示されており、使用者は脳波パワースペクトルを強弱させることにより、前記脳波パワースペクトルの高さに対応した楽譜が表示されて演奏されることを特徴とする請求項５に記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   The performance or composition is displayed in a staff notation on a display screen, and the user plays a musical score corresponding to the height of the electroencephalogram power spectrum by increasing or decreasing the electroencephalogram power spectrum. The brain training apparatus controlled by the biofeedback of the electroencephalogram of Claim 5. 前記ゲームは、表示画面に、脳波パワースペクトルの強弱により縦軸方向に上下移動するラケットと、横軸方向に往復移動する球が対向して表示されており、使用者が脳波パワースペクトルを強弱させてラケットを上下移動させて、前記球に当接させるとポイントが得られることを特徴とする請求項５に記載の脳波のバイオフィードバックにより制御される脳トレーニング装置。   In the game, a racket that moves up and down in the vertical axis direction and a ball that reciprocates in the horizontal axis direction are displayed opposite to each other on the display screen, depending on the strength of the electroencephalogram power spectrum. 6. The brain training device controlled by EEG biofeedback according to claim 5, wherein a point is obtained when the racket is moved up and down and brought into contact with the ball.

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