(57)【要約】【課題】  対象者が自らの意思でアルファ波を出現させるような努力をすることなく、ロボットの動きにより、楽しみながら無意識のうちにアルファ波を多く出現させることを可能にした脳波制御装置を提供する。【解決手段】  脳波制御装置３０は、複数の動作パターンを切り替えてロボットを動作させることで、ロボットを認識した対象者の脳波を制御するもので、対象者の脳波を取得する脳波取得手段３１と、取得した脳波を解析してアルファ波の出現量を測定する脳波解析手段３２と、測定されたアルファ波の出現量と予め設定した閾値とを比較するアルファ波出現量比較手段３４と、この比較結果において、アルファ波の出現量が少ないときは、ロボットに対して、動作の切り替えを指示する制御信号を送出する制御信号送出手段３５とを備えていることを特徴とする。【選択図】      図２
2005211482.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作する動作物体を認識させることで、前記対象者の脳波を制御する脳波制御装置であって、
前記動作物体の動作を認識しているときの前記対象者の脳波を、前記脳波検出装置から取得する脳波取得手段と、
この脳波取得手段で取得された脳波を解析し、アルファ波の出現量を測定する脳波解析手段と、
この脳波解析手段で測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較するアルファ波出現量比較手段と、
このアルファ波出現量比較手段の比較結果において、前記アルファ波の出現量が前記閾値より少ないときは、前記動作物体に対して、前記動作パターンの切り替えを指示する制御信号を送出する制御信号送出手段と、
を備えていることを特徴とする脳波制御装置。
【請求項２】
脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作する動作物体を認識させることで、前記対象者の脳波を制御する脳波制御装置であって、
前記動作パターンの動作を特定する制御情報を記憶した制御情報記憶手段と、
前記動作物体の動作を認識しているときの前記対象者の脳波を、前記脳波検出装置から取得する脳波取得手段と、
この脳波取得手段で取得された脳波を解析し、アルファ波の出現量を測定する脳波解析手段と、
この脳波解析手段で測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較するアルファ波出現量比較手段と、
このアルファ波出現量比較手段の比較結果に基づいて、前記制御情報記憶手段から、次に動作させる前記制御情報を選択する制御情報選択手段と、
この制御情報選択手段で選択された制御情報を、前記動作物体に対して、前記動作パターンを指示する制御信号として送出する制御信号送出手段と、
を備えていることを特徴とする脳波制御装置。
【請求項３】
前記アルファ波の出現量に基づいて、前記動作パターンの優先順位を決定する優先順位決定手段と、
この優先順位決定手段で決定された優先順位を記憶する優先順位記憶手段とを備え、
前記制御情報選択手段が、前記優先順位記憶手段に記憶されている優先順位に基づいて、前記制御情報記憶手段から、次に動作させる動作パターンの制御情報を選択することを特徴とする請求項２に記載の脳波制御装置。
【請求項４】
前記対象者が快適と感じたときのアルファ波の出現量を予め記憶した快適脳波レベル記憶手段を備え、
前記アルファ波出現量比較手段が、前記快適脳波レベル記憶手段に記憶されているアルファ波の出現量を前記閾値として用いることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の脳波制御装置。
【請求項５】
脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作する動作物体を認識させることで、前記対象者の脳波を制御する脳波制御方法であって、
前記動作物体の動作を認識しているときの前記対象者の脳波を、前記脳波検出装置から取得する脳波取得ステップと、
この脳波取得ステップで取得された脳波を解析し、アルファ波の出現量を測定する脳波解析ステップと、
この脳波解析ステップで測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較するアルファ波出現量比較ステップと、
このアルファ波出現量比較ステップの比較結果に基づいて、前記動作物体に対して、前記動作の継続又は切り替えを指示する制御信号を送出する制御信号送出ステップと、
を含んでいることを特徴とする脳波制御方法。
【請求項６】
脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作する動作物体を認識させることで、前記対象者の脳波を制御するために、コンピュータを、
前記動作物体の動作を認識しているときの前記対象者の脳波を、前記脳波検出装置から取得する脳波取得手段、
この脳波取得手段で取得された脳波を解析し、アルファ波の出現量を測定する脳波解析手段、
この脳波解析手段で測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較するアルファ波出現量比較手段、
このアルファ波出現量比較手段の比較結果に基づいて、前記動作物体に対して、前記動作の継続又は切り替えを指示する制御信号を送出する制御信号送出手段、
として機能させることを特徴とする脳波制御プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ロボット等の動作物体に対して、複数の動作を行わせることで、当該動作物体を認識した対象者の脳波を制御する脳波制御装置、その方法及びそのプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、脳波に関する研究が進み、脳波は４種類に分類されている。それぞれの脳波は、図１１に示すように、周波数の高い方から順番に、ベータ（β）波（１４〜３０ヘルツ相当）、アルファ（α）波（８〜１３ヘルツ相当）、シータ（θ）波（４〜７ヘルツ相当）、デルタ（δ）波（０．５〜３ヘルツ相当）の波形となっている。
【０００３】
また、これらの脳波は、精神活動に極めて深い関係があることが明らかにされている。例えば、ベータ波は、通常の状態や、心配事があるときに多く出現し、アルファ波は、瞑想中や、リラックスした状態のときに多く出現する。また、シータ波は、まどろみ状態のときに多く出現し、デルタ波は、熟睡しているときに多く出現する。
【０００４】
この中で、心身ともに極めてリラックスした状態で最も多く発生するアルファ波が注目され、このアルファ波を利用した技術が種々存在している。
例えば、アルファ波の状態を光や音を使って対象者に提示し、対象者が意識的にアルファ波を増強させる、いわゆるバイオフィードバックの技術が存在する（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
この特許文献１で開示されている技術（バイオフィードバック）では、対象者の脳波を、頭部から電気的に検出し、その脳波（アルファ波）の状態を、図形（例えば、円の大きさ）によって表示画面上に表現する。そして、表示画面上の円が小さいほど、アルファ波が多く出現しているとすると、対象者は、その図形を見ながら、意識的に円を小さくするように試みる。このように、特許文献１等におけるバイオフィードバックは、対象者がアルファ波をコントロールするためのトレーニングを行うものである。
【０００６】
また、アルファ波を利用して、空調設備において、対象者が快適と感じる風量等を調整する技術が開示されている（特許文献２参照）。この特許文献２で開示されている技術（快適環境制御装置）では、脳波センサで検出された対象者の脳波からアルファ波を抽出する。そして、そのアルファ波の周波数ゆらぎから求められる回帰係数に基づいて、対象者の快適感が最大となるように風量等を調整する。このように、特許文献２における快適環境制御装置は、パーソナルな環境において、対象者に快適環境を提供するものである。
【特許文献１】特開２００２−１２５９４５号公報（段落００１６〜００１９、図３及び図４）
【特許文献２】特開平７−１４５９８１号公報（段落００２７〜００３０、図１及び図２）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献１等で開示されている、バイオフィードバックによって、アルファ波を増強させる手法では、フィードバックによって、対象者に対して現在のアルファ波の状態を提示し、対象者が、自らの意思でアルファ波を多く出現させるためのトレーニングを行うものであるため、対象者の個人差によって、アルファ波を多く出現させることが困難な場合がある。また、このように、アルファ波を多く出現させることが困難な対象者にとっては、このトレーニングを苦痛に感じてしまうという問題があった。
【０００８】
さらに、従来のバイオフィードバックでは、単調な光や音を用いて、アルファ波のコントロールを行うため、長時間に渡ってトレーニングを行うことは、かえって対象者の苦痛となってしまうという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２で開示されている快適環境制御装置では、対象者のアルファ波を増強させ、対象者に快適環境を提供することが可能である。しかし、この快適環境制御装置は、対象者が精神的に安定した状態で、対象者の脳波からアルファ波が出ていることを前提としている。このため、例えば、対象者が幼児である場合、幼児の興味対象が変化したり、幼児が動いたりするため、ベータ波が多く出ている通常の精神状態から、アルファ波が多く出る状態には移行しにくいという問題があった。
【００１０】
本発明は、以上のような課題を解決するためになされたものであり、対象者が自らの意思でアルファ波を出現させるような努力をすることなく、楽しみながら無意識のうちにアルファ波を多く出現させることを可能にした脳波制御装置、その方法及びそのプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前記目的を達成するために創案されたものであり、まず、請求項１に記載の脳波制御装置は、脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作する動作物体を認識させることで、前記対象者の脳波を制御する脳波制御装置であって、脳波取得手段と、脳波解析手段と、アルファ波出現量比較手段と、制御信号送出手段とを備える構成とした。
【００１２】
かかる構成によれば、脳波制御装置は、脳波取得手段によって、脳波検出装置から、ロボット等の動作物体の動作を開眼した状態で認識しているときの対象者の脳波を取得する。ここで取得する脳波は、対象者が動作物体の動作を認識することで、アルファ波等の波形に変化が生じる。そこで、脳波制御装置は、脳波解析手段によって、時系列の脳波のデータを高速フーリエ変換することで周波数毎のデータに変換し、その中からアルファ波に相当する周波数（８〜１３ヘルツ）の出現量を測定する。例えば、脳波解析手段は、脳波の全周波数領域のエネルギ値に対する、アルファ波の周波数領域のエネルギ値の割合を算出し、アルファ波の出現量とする。
【００１３】
そして、脳波制御装置は、アルファ波出現量比較手段によって、脳波解析手段で測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較する。例えば、この閾値は５０％とする。なお、この閾値とアルファ波の出現量とを比較することで、脳波制御装置は、対象者の脳波から、アルファ波が多く出ているかどうかを判定することが可能になる。
【００１４】
さらに、脳波制御装置は、制御信号送出手段によって、アルファ波出現量比較手段の比較結果において、アルファ波の出現量が閾値より少ないときは、動作物体に対して、動作パターンの切り替えを指示する制御信号を送出する。なお、動作物体が同一の動作を継続して実行しない場合は、アルファ波の出現量が多いときに、動作物体に対して、現在の動作パターンの動作の継続を指示する制御信号を送出することとしてもよい。これによって、この制御信号を受信した動作物体は、対象者がアルファ波を多く出すことのできる動作を順次行うことが可能になる。
【００１５】
また、請求項２に記載の脳波制御装置は、脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作物体を動作させることで、前記対象者の脳波を制御する脳波制御装置であって、制御情報記憶手段と、脳波取得手段と、脳波解析手段と、アルファ波出現量比較手段と、制御情報選択手段と、制御信号送出手段とを備える構成とした。
【００１６】
かかる構成によれば、脳波制御装置は、制御情報記憶手段に予め動作パターンの動作を特定する制御情報を記憶しておく。この制御情報は、動作物体が動作パターンを動作させる際にその動作パターンを特定するための情報であって、例えば、動作パターンを指示する動作指示命令である。
【００１７】
また、脳波制御装置は、脳波取得手段によって、脳波検出装置から、動作物体の動作を認識しているときの対象者の脳波を取得する。そして、脳波制御装置は、脳波解析手段によって、取得した脳波を解析することでアルファ波の出現量を測定し、さらに、アルファ波出現量比較手段によって、脳波解析手段で測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較する。
【００１８】
そして、脳波制御装置は、制御信号送出手段によって、アルファ波出現量比較手段で比較した比較結果により、制御情報記憶手段から、次に動作させる制御情報を選択する。例えば、制御信号送出手段は、比較結果において、アルファ波の出現量が少ないと判定されるときは、制御情報記憶手段に記憶されている他の制御情報を選択し、アルファ波の出現量が多いと判定されるときは、同一の動作を示す制御信号を選択する。そして、脳波制御装置は、制御信号送出手段によって、制御情報選択手段で選択された制御情報を、動作物体に対して、動作パターンを指示する制御信号として送出する。これによって、この制御信号を受信した動作物体は、対象者がアルファ波を多く出すことのできる動作を順次行うことが可能になる。
【００１９】
さらに、請求項３に記載の脳波制御装置は、請求項２に記載の脳波制御装置において、優先順位決定手段と、優先順位記憶手段とを備え、前記制御情報選択手段が、前記優先順位記憶手段に記憶されている優先順位に基づいて、前記制御情報記憶手段から、次に動作させる動作パターンの制御情報を選択することを特徴とする。
【００２０】
かかる構成によれば、脳波制御装置は、優先順位決定手段によって、動作パターンを動作させる優先順位を決定し、その優先順位を動作パターンに対応付けて優先順位記憶手段に記憶する。この優先順位決定手段がアルファ波の出現量に基づいて優先順位を決定することで、制御情報選択手段が、優先順位の高い動作パターンを認識することができる。そこで、制御情報選択手段は、優先順位の高い動作パターンを次に動作させる動作パターンとし、その制御情報を選択する。これによって、制御情報選択手段が、対象者がアルファ波をより多く出すことのできる動作を選択することが可能になる。
【００２１】
また、請求項４に記載の脳波制御装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の脳波制御装置において、予め前記対象者が快適と感じたときのアルファ波の出現量を記憶した快適脳波レベル記憶手段を備え、前記アルファ波出現量比較手段が、当該出現量を前記閾値として用いることを特徴とする。
【００２２】
かかる構成によれば、脳波制御装置は、予め対象者が快適と感じたときのアルファ波の出現量を快適脳波レベル記憶手段に記憶しておく。例えば、予め動作物体に複数の動作を行わせ、その動作毎に対象者が快適と感じるかどうかを調査し、対象者が快適と感じたときの、アルファ波の出現量の下限値を閾値として記憶しておく。これによって、この閾値を、対象者が快適と感じるかどうかを判定するための基準として用いることができる。
【００２３】
さらに、請求項５に記載の脳波制御方法は、脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作物体を動作させることで、前記対象者の脳波を制御する脳波制御方法であって、脳波取得ステップと、脳波解析ステップと、アルファ波出現量比較ステップと、制御信号送出ステップとを含んでいることを特徴とする。
【００２４】
この手順によれば、脳波制御方法は、脳波取得ステップによって、脳波検出装置から、ロボット等の動作物体の動作を認識しているときの対象者の脳波を取得する。そして、脳波制御方法は、続けて脳波解析ステップによって、その脳波を解析することでアルファ波の出現量を測定する。
【００２５】
さらに、脳波制御方法は、アルファ波出現量比較ステップによって、脳波解析ステップで測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較する。この閾値とアルファ波の出現量とを比較することで、対象者の脳波から、アルファ波が多く出ているかどうかを判定することが可能になる。そこで、脳波制御方法は、制御信号送出ステップによって、アルファ波出現量比較ステップの比較結果で、対象者の脳波におけるアルファ波の出現量が少ないと判定されるときには、動作物体に対して、動作の切り替えを指示する制御信号を送出する。
【００２６】
なお、動作物体が同一の動作を継続して実行しない場合は、脳波制御方法は、制御信号送出ステップによって、アルファ波の出現量が多いと判定されるときに、動作物体に対して、動作の継続を指示する制御信号を送出する。これによって、この制御信号を受信した動作物体は、対象者がアルファ波を多く出すことのできる動作を順次行うことが可能になる。
【００２７】
また、請求項６に記載の脳波制御プログラムは、脳波検出装置により脳波を検出された対象者に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作物体を動作させることで、前記対象者の脳波を制御するために、コンピュータを、脳波取得手段、脳波解析手段、アルファ波出現量比較手段、制御信号送出手段として機能させる構成とした。
【００２８】
かかる構成によれば、脳波制御プログラムは、脳波取得手段によって、脳波検出装置から、ロボット等の動作物体の動作を認識しているときの対象者の脳波を取得し、脳波解析手段によって、その脳波を解析することでアルファ波の出現量を測定する。
【００２９】
そして、脳波制御プログラムは、アルファ波出現量比較手段によって、脳波解析手段で測定されたアルファ波の出現量を、予め設定した閾値と比較する。そして、脳波制御プログラムは、制御信号送出手段によって、アルファ波出現量比較手段の比較結果で、対象者の脳波におけるアルファ波の出現量が少ないと判定されるときには、動作物体に対して、動作の切り替えを指示する制御信号を送出する。
【００３０】
なお、動作物体が同一の動作を継続して実行しない場合は、脳波制御プログラムは、制御信号送出手段によって、アルファ波の出現量が多いと判定されるときに、動作物体に対して、動作の継続を指示する制御信号を送出する。これによって、この制御信号を受信した動作物体は、対象者がアルファ波を多く出すことのできる動作を順次行うことが可能になる。
【発明の効果】
【００３１】
請求項１、請求項２、請求項５又は請求項６に記載の発明によれば、対象者がロボット等の動作物体を認識した状態において、対象者のアルファ波の出現量に基づいて、動作物体の動作を切り替えることができる。これによって、対象者は、意識的にアルファ波を多く出そうとする努力をすることなく、動作物体を開眼状態で認識しているだけで、アルファ波を出したリラックスした精神状態を保つことができる。
また、本発明によれば、動作物体として、例えば、ロボットを用いることで、楽しみながら無意識のうちに、対象者のアルファ波を多く出現させることができる。これによって、対象者が幼児等の年少者であっても、リラックスした精神状態を維持させることができる。
【００３２】
請求項３に記載の発明によれば、アルファ波の出現量に基づいて、動作物体が動作する動作パターンの優先順位を決定することができ、対象者がアルファ波を多く出さない動作については、優先順位を低くし動作を実行させないことが可能になる。これによって、脳波制御装置は、対象者がアルファ波をより多く出す動作を、動作物体に実行させることができ、対象者が快適と感じる環境を創り出すことができる。
【００３３】
請求項４に記載の発明によれば、予め対象者が快適と感じたときのアルファ波の出現量を記憶しておき、その出現量を基準（閾値）として、現在対象者が出しているアルファ波の量が、対象者にとって快適と感じている量かどうかを判定することができる。これによって、対象者の感性に合わせて、対象者が快適と感じる動作を、動作物体に実行させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
［脳波制御システムの概要］
まず、図１を参照して、対象者の脳波を制御する脳波制御システムの概要について説明する。図１は、脳波制御システムの構成を示すブロック図である。脳波制御システム１は、ロボット等の動作物体に対して、複数の動作パターンを切り替えて動作させることで、その動作物体を認識した対象者の脳波を制御するものである。ここでは、脳波制御システム１は、ロボット１０と、脳波検出装置２０と、脳波制御装置３０とを備えている。
【００３５】
ロボット（動作物体）１０は、脳波制御装置３０からの制御信号に基づいて、対象者Ｍが好む（快適と感じる）種々の動作を行うものである。このロボット１０が、種々の動作を対象者Ｍに提示することで、対象者Ｍの脳波（アルファ波等）を変化させることができる。
【００３６】
このロボット１０には、例えば、ソニー（株）が開発したペット型ロボット「ＡＩＢＯ（登録商標）」を用いることができる。この「ＡＩＢＯ」は、ソフトウェア開発環境が一般に公開され、誰でも自由に「ＡＩＢＯ」の動作プログラムを作成することができる。これによって、「ＡＩＢＯ」は、例えば、図６に示すように、定型化した複数の動作パターンを実行させることができる。一例として、「座りの状態から口を動かす」ことで、「あくびをする」動作（図中、番号６）を実行させたり、「伏せの状態から体の向きを横にする」ことで、「寝転がる」動作（図中、番号１８）を実行させたりすることができる。
【００３７】
なお、ロボット１０は、外部からの制御信号に基づいて、動作パターンを切り替えられるものであれば、他の動作物体であっても構わない。また、この動作物体は、例えば、表示画面に表示される映像を制御信号によって切り替えるものであっても構わない。
【００３８】
脳波検出装置２０は、対象者Ｍの脳波を検出するもので、センサ２０ａと、脳波測定装置２０ｂとを備えている。
【００３９】
センサ２０ａは、図示していない電極を備え、頭皮上の電位差（電圧）を測定するものである。例えば、電位変化のある頭皮上の点に対し、電位変化がほとんどない耳朶等を基準として電位差を測定する。
【００４０】
脳波測定装置２０ｂは、センサ２０ａで測定された電位差を、ある特定の時間間隔（例えば、１０ミリ秒）でサンプリングして脳波として測定するものである。ここで測定された脳波は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルケーブル又はＩＥＥＥ１２８４等のパラレルケーブルを介して、シリアルデータ又はパラレルデータとして、脳波制御装置３０に出力される。
【００４１】
脳波制御装置３０は、脳波検出装置２０で検出された脳波に基づいて、ロボット１０の動作パターンを切り替えることで、ロボット１０を認識した対象者Ｍの脳波を制御するものである。例えば、脳波制御装置３０は、脳波にアルファ波が多く（ある閾値以上）出現していると判定した場合は、現在の動作を継続する旨の制御信号をロボット１０に送出する。また、アルファ波が少ない（ある閾値未満）と判定した場合は、他の動作に切り替える旨の制御信号をロボット１０に送出する。なお、脳波制御装置３０は、特定の期間（ひとつの動作の開始から終了までの全部若しくは一部の時間を含む）毎に、アルファ波の出現量を閾値と比較し、現在の動作を継続するかどうかを判定する。
このように脳波制御システム１を構成することで、対象者Ｍは、ロボット１０が行う動作を観察しているだけで、アルファ波を多く出すリラックスした状態を保つことができる。
【００４２】
［脳波制御装置の詳細］
次に、本発明に係る脳波制御装置についてさらに詳細に説明する。
【００４３】
（第一の実施の形態：脳波制御装置の構成）
まず、図２を参照（適宜図１参照）して、第一の実施の形態に係る脳波制御装置の構成について説明する。図２は、第一の実施の形態に係る脳波制御装置の構成を示すブロック図である。ここでは、脳波制御装置３０は、脳波取得手段３１と、脳波解析手段３２と、快適脳波レベル記憶手段３３と、アルファ波出現量比較手段３４と、制御信号送出手段３５とを備えている。
【００４４】
なお、第一の実施の形態では、ロボット１０には、予め複数の動作パターンを実行するためのプログラムが組み込まれており、外部からの制御信号に基づいて、動作パターンの実行（継続）又は切り替えを行うものとする。
【００４５】
脳波取得手段３１は、脳波検出装置２０で検出した、ロボット１０の動作を認識しているときの、対象者Ｍの脳波を取得するものである。ここでは、脳波取得手段３１は、例えば、ＲＳ−２３２Ｃ等のシリアルケーブルを介して、脳波測定装置２０ｂがある特定の時間間隔でサンプリングしたシリアルデータを、数値（例えば、脳波の実際の値である電圧値）に変換し、脳波解析手段３２に出力する。なお、この脳波取得手段３１は、例えば、１０ミリ秒間隔で対象者Ｍの脳波を取得することとする。
【００４６】
脳波解析手段３２は、脳波取得手段３１で取得した対象者Ｍの脳波（電圧値）を解析し、対象者Ｍが快適と感じる度合いを示すアルファ波の出現量を測定するものである。ここでは、脳波解析手段３２は、周波数分析部３２ａとアルファ波検出部３２ｂとを備えている。
【００４７】
周波数分析部３２ａは、時間領域の波形を周波数領域のスペクトルに変換することで、脳波に含まれる周波数成分を分析するものである。この周波数分析部３２ａは、脳波取得手段３１で取得した時系列のデータである脳波を、例えば、高速フーリエ変換（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ＦＦＴ）等により周波数解析することで、周波数毎のスペクトル（パワースペクトル密度）を求める。すなわち、周波数分析部３２ａは、図７に示すように、横軸を時間、縦軸を電位差（電圧）としたときの脳波の波形（図７（ａ））を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することで、横軸を周波数、縦軸をスペクトルとした周波数毎のスペクトル（図７（ｂ））を算出することになる。
【００４８】
アルファ波検出部３２ｂは、周波数分析部３２ａで算出された周波数毎のスペクトルに基づいて、脳波に含まれるアルファ波を検出し、その出現量を求めるものである。ここでは、ベータ波、アルファ波、シータ波及びデルタ波を含む全ての周波数におけるスペクトル量（総エネルギ値）に対する、アルファ波の周波数におけるスペクトル量（エネルギ値）の比を、アルファ波の出現量とする。なお、ここで求められたアルファ波の出現量は、対象者Ｍがロボット１０を認識しているときの、快適と感じる度合いを示す指標となる。以下、対象者Ｍがロボット１０を認識しているときのアルファ波の出現量を、認識時脳波レベルという。
【００４９】
快適脳波レベル記憶手段３３は、対象者Ｍが快適と感じる脳波のレベルある快適脳波レベルを記憶したものであって、メモリ等の一般的な記憶装置である。この快適脳波レベル記憶手段３３には、事前に測定した、対象者Ｍが快適と感じたときの、アルファ波の出現量を快適脳波レベル３３ａとして記憶しておく。
【００５０】
この快適脳波レベル３３ａは、例えば、脳波において、ベータ波、アルファ波、シータ波及びデルタ波を含む全ての周波数におけるスペクトル量（総エネルギ値）に対する、アルファ波の周波数におけるスペクトル量（エネルギ値）の比（割合）とする。あるいは、快適脳波レベル３３ａは、アルファ波の周波数におけるスペクトル量（エネルギ値）そのものであってもよい。
この快適脳波レベル記憶手段３３に記憶されている快適脳波レベルが、対象者Ｍが快適と感じているかどうかを判定するための基準（閾値）となる。
【００５１】
アルファ波出現量比較手段３４は、脳波解析手段３２で測定された認識時脳波レベル（アルファ波の出現量）と、快適脳波レベル記憶手段３３に記憶されている快適脳波レベル３３ａとを比較するものである。この比較結果によって、対象者Ｍが快適と感じているかどうかを判定することができる。例えば、アルファ波出現量比較手段３４は、認識時脳波レベルと快適脳波レベル３３ａとを比較し、認識時脳波レベルが快適脳波レベル３３ａ以上の場合は、比較結果として「１」、認識時脳波レベルが快適脳波レベル３３ａ未満の場合は、比較結果として「０」を制御信号送出手段３５に出力する。
【００５２】
制御信号送出手段３５は、アルファ波出現量比較手段３４から出力される比較結果に基づいて、ロボット１０に対して、動作の継続又は切り替えを指示する制御信号を、通信回線を介して、送出するものである。ここで、制御信号送出手段３５は、比較結果として「１」が入力された場合、認識時脳波レベルは快適脳波レベル３３ａ以上であって、対象者Ｍの感じる快適度が大きいと判定することができる。また、比較結果として「０」が入力された場合、認識時脳波レベルは快適脳波レベル３３ａ未満であって、対象者Ｍの感じる快適度が小さいと判定することができる。
【００５３】
そこで、制御信号送出手段３５は、この比較結果により、対象者Ｍの快適度が大きいと判定した場合、ロボット１０に対して、現在の動作を実行（継続）する旨の指示を示す制御信号（実行指示信号）を送出する。また、比較結果により、対象者Ｍの快適度が小さいと判定した場合、ロボット１０に対して、現在の動作を中止し、他の動作に切り替える旨の指示を示す制御信号（切り替え指示信号）を送出する。
【００５４】
この切り替え指示信号を受信したロボット１０は、例えば、図６に示した動作パターンを順次切り替えて実行する。なお、ロボット１０が、切り替え指示信号を受信するまで、継続して同じ動作を実行する場合は、制御信号送出手段３５は、継続指示信号を送出する必要はない。
【００５５】
このように脳波制御装置３０を構成することで、脳波制御装置３０は、対象者Ｍの脳波からアルファ波が多く検出される場合は、ロボット１０の動作を継続させ、アルファ波が少なくなった段階で、別の動作を行わせることができる。これによって、対象者Ｍは、アルファ波を意識的に増強しようとしなくても、アルファ波が多く出る状態を保つことができ、対象者Ｍにとってリラックスした快適環境を構築することができる。
【００５６】
以上、一実施形態に基づいて、脳波制御装置３０の構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、脳波測定装置２０ｂを脳波制御装置３０内に備えて構成してもよい。
【００５７】
なお、脳波制御装置３０は、一般的なコンピュータにプログラムを実行させ、コンピュータ内の演算装置や記憶装置を動作させることにより実現することができる。このプログラム（脳波制御プログラム）は、通信回線を介して配布することも可能であるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
【００５８】
（第一の実施の形態：脳波制御装置の動作）
次に、図３を参照（適宜図１及び図２参照）して、第一の実施の形態に係る脳波制御装置の動作について説明する。図３は、第一の実施の形態に係る脳波制御装置の動作を示すフローチャートである。
【００５９】
＜脳波取得ステップ＞
まず、脳波制御装置３０は、制御信号送出手段３５によって、「実行指示信号」を、制御信号としてロボット１０に送出することで、ロボット１０に対して動作の指令を行う（ステップＳ１）。
【００６０】
そして、脳波制御装置３０は、対象者Ｍがロボット１０の動作を認識している状態で、脳波検出装置２０が測定した脳波を、脳波取得手段３１によってシリアルデータとして取得し（ステップＳ２）、そのシリアルデータを電圧値に変換する（ステップＳ３）。
【００６１】
＜脳波解析ステップ＞
また、脳波制御装置３０は、脳波解析手段３２の周波数分析部３２ａによって、脳波取得手段３１で取得した脳波（電圧値）を、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）することで、周波数に変換する（ステップＳ４）。
【００６２】
そして、脳波制御装置３０は、脳波解析手段３２のアルファ波検出部３２ｂによって、周波数分析部３２ａで算出された周波数毎のスペクトルに基づいて、脳波に含まれるアルファ波を検出し、その出現量を求める。ここでは、全ての周波数におけるスペクトル量（総エネルギ値）に対する、アルファ波の周波数におけるスペクトル量（エネルギ値）の比を、アルファ波の出現量として算出し、認識時脳波レベルとする（ステップＳ５）。
【００６３】
＜アルファ波出現量比較ステップ＞
そして、脳波制御装置３０は、アルファ波出現量比較手段３４によって、ステップＳ５で算出された認識時脳波レベルが、予め測定しておいた、快適脳波レベル記憶手段３３に記憶されている対象者Ｍが快適と感じる脳波のレベルである閾値（快適脳波レベル３３ａ）以上であるかどうかを比較する（ステップＳ６）。なお、この比較結果は、制御信号送出手段３５に出力される。
【００６４】
＜制御信号送出ステップ＞
そして、脳波制御装置３０は、ステップＳ６の比較結果において、認識時脳波レベルが閾値以上の場合（ステップＳ６でＹｅｓ）、制御信号送出手段３５によって、対象者Ｍからアルファ波が多く出て快適度が大きいと判定する（ステップＳ７）。一方、ステップＳ６の比較結果において、認識時脳波レベルが閾値未満の場合（ステップＳ６でＮｏ）、制御信号送出手段３５によって、対象者Ｍの脳波におけるアルファ波が少なく快適度が小さいと判定する（ステップＳ８）。
【００６５】
このステップＳ７又はステップＳ８の判定結果に基づいて、制御信号送出手段３５は、制御信号を決定し（ステップＳ９）、ステップＳ１に戻って、ロボット１０に対して、通信回線を介して、制御信号を送出する。
【００６６】
なお、このステップＳ９において、制御信号送出手段３５は、判定結果として快適度が大きいと判定した場合は、動作の継続を指示する「実行指示信号」を制御信号とする。また、判定結果として快適度が小さいと判定した場合は、動作の切り替えを指示する「切り替え指示信号」を制御信号とする。
【００６７】
以上の動作を連続して動作させることで、脳波制御装置３０は、対象者Ｍの脳波において、アルファ波が多く出る状態を保つことができ、対象者Ｍにとってリラックスした快適環境を構築することができる。
【００６８】
（第二の実施の形態：脳波制御装置の構成）
次に、図４を参照（適宜図１参照）して、第二の実施の形態に係る脳波制御装置の構成について説明する。図４は、第二の実施の形態に係る脳波制御装置の構成を示すブロック図である。この脳波制御装置３０Ｂは、ロボット１０が行う動作の動作パターンを、対象者Ｍのアルファ波の出現する割合に基づいて順位付けし、その順位に基づいて、ロボット１０の動作パターンを切り替えるものである。ここでは、脳波制御装置３０Ｂは、脳波取得手段３１と、脳波解析手段３２と、快適脳波レベル記憶手段３３と、アルファ波出現量比較手段３４と、制御信号送出手段３５Ｂと、動作情報記憶手段３６と、制御情報選択手段３７と、優先順位決定手段３８とを備えている。
【００６９】
この脳波制御装置３０Ｂでは、図２に示した脳波制御装置３０において、制御信号送出手段３５を、その機能を変更した制御信号送出手段３５Ｂとし、さらに、動作情報記憶手段３６と、制御情報選択手段３７と、優先順位決定手段３８とを付加している。制御信号送出手段３５Ｂ、動作情報記憶手段３６、制御情報選択手段３７及び優先順位決定手段３８以外の構成については、脳波制御装置３０と同一の構成であるので、同一の符号を付し説明を省略する。
なお、ロボット１０は、脳波制御装置３０Ｂから送出される制御信号である、動作パターンの動作を特定する制御情報に基づいて、動作を行うものとする。
【００７０】
制御信号送出手段３５Ｂは、後記する制御情報選択手段３７で選択された制御情報を、ロボット１０に対して、通信回線を介して、動作パターンを指示する制御信号として送出するものである。
【００７１】
動作情報記憶手段（制御情報記憶手段、優先順位記憶手段に相当）３６は、ロボット１０の複数の動作パターンを動作させるための動作制御情報３６ａと、ロボット１０で複数の動作パターンを動作させる際の動作パターンの優先順位を示す優先順位情報３６ｂとを記憶するものであって、メモリ等の一般的な記憶装置である。
【００７２】
動作制御情報３６ａは、ロボット１０の動作パターンと、ロボット１０に対する制御情報（例えば、動作指示命令）とを対応付けた情報である。例えば、図８に示すように、予め、個々の動作パターン（動作パターン番号Ｎ）に、ロボット１０に対する動作指示命令Ｃを対応付けておく。なお、この制御情報である動作指示命令Ｃは、図８に示すように、単一の動作指示命令としてもよいし、複数の動作を連続して動作させる複数の動作指示命令としてもよい。ここでは、一例として、動作指示命令Ｃを１６進数の値で示している。また、ここでは、制御情報の数を「２０」としているが、この数に限定されるものではない。
【００７３】
優先順位情報３６ｂは、ロボット１０の動作パターンと、その動作パターンの優先順位とを対応付けた情報である。例えば、図９に示すように、動作パターン（動作パターン番号Ｎ）毎に、優先順位として各動作パターンの重みＷを対応付ける。すなわち、重みＷの値が大きいほど、優先順位が高いこととする。図９の例では、動作パターン番号Ｎが「１」の場合に、優先順位（重みＷ）を「２０」とし、最高の優先順位とし、動作パターン番号Ｎが「２０」の場合に、優先順位（重みＷ）を「１」とし、最低の優先順位としている。
【００７４】
なお、この優先順位情報３６ｂは、初期値として、同じ重みを設定しておくこととしてもよいし、予め、対象者Ｍが動作パターンの動作を認識したときのアルファ波の出現量に基づいて、アルファ波の出現量の大きい順に順位付けしておくこととしてもよい。
【００７５】
制御情報選択手段３７は、アルファ波出現量比較手段３４の比較結果に基づいて、動作情報記憶手段３６から、次に動作させる動作パターンを特定する制御情報を選択するものである。なお、制御情報選択手段３７は、制御情報を選択する前に、アルファ波出現量比較手段３４の比較結果を後記する優先順位決定手段３８に通知し、優先順位決定手段３８から、動作情報記憶手段３６に記憶されている優先順位情報３６ｂの更新が完了した旨を通知された段階で、制御情報を選択するものとする。
【００７６】
なお、この制御情報選択手段３７は、動作情報記憶手段３６に記憶されている優先順位情報３６ｂから、最も優先順位が高い（重みの大きい）動作パターン番号Ｎ（図９参照）を検索し、その動作パターン番号Ｎに対応する動作指示命令Ｃ（図８参照）を、動作制御情報３６ａから選択する。ここで選択された動作指示命令（制御情報）は、制御信号送出手段３５Ｂに出力される。
【００７７】
優先順位決定手段３８は、対象者Ｍの認識時脳波レベル（アルファ波の出現量）に基づいて、動作情報記憶手段３６に記憶されている優先順位情報３６ｂの優先順位を決定するものである。この優先順位決定手段３８は、認識時脳波レベルが、所定レベル（快適脳波レベル３３ａ）を基準として、それ以上の場合とそれ未満の場合とに分けて優先順位を決定する。なお、所定レベル（快適脳波レベル３３ａ）の比較は、すでにアルファ波出現量比較手段３４で行われているため、ここでは、優先順位決定手段３８は、その比較結果を、制御情報選択手段３７を経由して通知してもらうこととする。そして、優先順位決定手段３８は、優先順位情報３６ｂを更新した後に、更新が完了した旨を制御情報選択手段３７に通知する。
【００７８】
このように優先順位決定手段３８は、対象者Ｍの認識時脳波レベル（アルファ波の出現量）に基づいて、優先順位情報３６ｂの優先順位を決定するため、ロボット１０の動作に対するアルファ波の出現量が対象者毎に異なる場合であっても、その対象者が最もアルファ波を出すように、動作パターンの順位付けを行うことができる。
【００７９】
ここで、図１０を参照して、優先順位決定手段３８における優先順位情報３６ｂの更新手法について説明する。図１０は、優先順位情報３６ｂにおける優先順位が遷移する状態を示した遷移図を示し、図１０（ａ）は、更新前の優先順位の状態を示し、図１０（ｂ）は、アルファ波が所定レベル以上である場合の優先順位の更新例、図１０（ｃ）は、アルファ波が所定レベル未満である場合の優先順位の更新例を示している。
【００８０】
図１０（ａ）は、ある時点における動作パターン（動作パターン番号Ｎ）の優先順位（重みＷ）を示し、現在動作している動作パターンの動作パターン番号Ｎが「１」、その重みＷが「２０」で、最も優先順位が高いものとする。そして、この段階で、アルファ波が所定レベル以上である場合は、図１０（ｂ）に示すように、現在動作している動作パターン（動作パターン番号Ｎ＝「１」）の重みＷを“１”加算する。また、アルファ波が所定レベル未満である場合は、図１０（ｃ）に示すように、現在動作している動作パターン（動作パターン番号Ｎ＝「１」）の重みＷを“１０”減算する。
【００８１】
これによって、図１０（ｂ）においては、優先順位が最も高い（重みＷ＝「２１」）、現在の動作パターン（動作パターン番号Ｎ＝「１」）が継続されることになる。また、図１０（ｃ）においては、優先順位が最も高い（重みＷ＝「１９」）、次の動作パターン（動作パターン番号Ｎ＝「２」）に動作が切り替わることになる。
なお、この重みＷの加算量及び減算量は一例であって、この値に限定されるものではない。
【００８２】
以上説明したように脳波制御装置３０Ｂを構成することで、脳波制御装置３０Ｂは、対象者Ｍの脳波からアルファ波が多く検出される場合は、ロボット１０の動作を継続させ、アルファ波が少なくなった段階で、別の動作を行わせることができる。なお、このとき、脳波制御装置３０Ｂは、ロボット１０に行わせる動作パターンを、対象者Ｍの脳波から出現するアルファ波の出現量に基づいた優先順位により切り替えるため、脳波制御装置３０（図２参照）と比較して、対象者Ｍを、アルファ波がより多く出る状態に保つことができる。
【００８３】
以上、一実施形態に基づいて、脳波制御装置３０Ｂの構成について説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、脳波制御装置３０Ｂは、その構成から優先順位決定手段３８を省き、制御情報選択手段３７が、動作制御情報３６ａの順番に動作パターンを切り替えることとしてもよい。ただし、この場合は、優先順位を用いないため、脳波制御装置３０（図２参照）と同様の効果となる。
【００８４】
なお、脳波制御装置３０Ｂは、一般的なコンピュータにプログラムを実行させ、コンピュータ内の演算装置や記憶装置を動作させることにより実現することができる。このプログラム（脳波制御プログラム）は、通信回線を介して配布することも可能であるし、ＣＤ−ＲＯＭ等の記録媒体に書き込んで配布することも可能である。
【００８５】
（第二の実施の形態：脳波制御装置の動作）
次に、図５を参照（適宜図１及び図４参照）して、第二の実施の形態に係る脳波制御装置の動作について説明する。なお、第二の実施の形態に係る脳波制御装置の基本動作は、図３で説明した第一の実施の形態に係る脳波制御装置の動作と同様であり、図３におけるステップＳ９の詳細な動作のみが異なっている。そこで、ここでは、第二の実施の形態に係る脳波制御装置の全体動作の説明は省略し、ステップＳ９における制御信号の決定動作について説明を行うこととする。なお、脳波制御装置３０Ｂにおいては、図３におけるステップＳ７及びステップＳ８は、制御情報選択手段３７で行っている。
【００８６】
図５は、第二の実施の形態に係る脳波制御装置において、ロボットに送出する制御信号を決定する動作を示すフローチャートである。
脳波制御装置３０Ｂは、優先順位決定手段３８によって、アルファ波出現量比較手段３４の比較結果に基づいて、対象者Ｍが感じる快適度が大きいかどうかを判定する（ステップＳ１０）。ここで、快適度が大きい場合（ステップＳ１０でＹｅｓ）、優先順位決定手段３８は、動作情報記憶手段３６に記憶されている優先順位情報３６ｂにおいて、現在動作している動作パターンに対応する重みを“１”加算し、優先順位情報３６ｂを更新する（ステップＳ１１）。
【００８７】
一方、快適度が小さい場合（ステップＳ１０でＮｏ）、優先順位決定手段３８は、動作情報記憶手段３６に記憶されている優先順位情報３６ｂにおいて、現在動作している動作パターンに対応する重みを“１０”減算し、優先順位情報３６ｂを更新する（ステップＳ１２）。
【００８８】
そして、脳波制御装置３０Ｂは、制御情報選択手段３７によって、優先順位情報３６ｂにおいて、重みが最大となる動作パターンを検索する（ステップＳ１３）。さらに、脳波制御装置３０Ｂは、制御情報選択手段３７によって、ステップＳ１３における検索結果である動作パターンに対応する動作指示命令を動作制御情報３６ａから選択し、制御信号として決定する（ステップＳ１４）。
【００８９】
以上の動作によって、脳波制御装置３０Ｂは、ロボット１０の動作パターンを対象者Ｍが快適と感じる度合いにより優先順位をつけることができる。これによって、脳波制御装置３０Ｂは、対象者Ｍが、アルファ波を多く出す動作パターンを、ロボット１０に動作させることができる。また、対象者Ｍがアルファ波を多く出さない動作パターンについては、その優先順位を低く設定することができるので、対象者Ｍが、常にアルファ波を多く出る状態に保つことができる。
【００９０】
なお、脳波制御装置３０Ｂの動作では、制御情報選択手段３７において、優先順位が最も高い動作パターンを選択しロボット１０を動作させることとしたが、これに限定されるものではない。例えば、制御情報選択手段３７が、優先順位が最も高い動作パターンを選択するのではなく、アルファ波が所定レベル未満になった動作パターンを選択対象から省き、アルファ波が所定レベル以上出ている動作パターンを順次選択しロボット１０を動作させることとしてもよい。この場合、アルファ波が所定レベル以上出ている動作パターンの数が一定数を下回った場合は、再度全動作パターンの優先順位を初期化し、始めから動作させることとする。
【図面の簡単な説明】
【００９１】
【図１】本発明に係る脳波制御システムの構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の第一の実施の形態に係る脳波制御装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第一の実施の形態に係る脳波制御装置の動作を示すフローチャートである。
【図４】本発明の第二の実施の形態に係る脳波制御装置の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の第二の実施の形態に係る脳波制御装置において、ロボットに送出する制御信号を決定する動作を示すフローチャートである。
【図６】ロボットの定型化した動作パターンの一例を示す図である。
【図７】高速フーリエ変換（ＦＦＴ）により、脳波の電位差を周波数に変換する概念を示した概念図であって、（ａ）は脳波の時系列データ、（ｂ）は脳波の周波数毎のスペクトルを示す。
【図８】動作制御情報の一例を示す図である。
【図９】優先順位情報の一例を示す図である。
【図１０】優先順位決定手段が、優先順位を更新する状態を示した遷移図であって、（ａ）は更新前の優先順位の状態、（ｂ）はアルファ波が所定レベル以上である場合の優先順位の更新例、（ｃ）はアルファ波が所定レベル未満である場合の優先順位の更新例を示している。
【図１１】脳波と意識の関係を示す関係図である。
【符号の説明】
【００９２】
１      脳波制御システム
１０    ロボット（動作物体）
２０    脳波検出装置
２０ａ  センサ
２０ｂ  脳波測定装置
３０、３０Ｂ  脳波制御装置
３１    脳波取得手段
３２    脳波解析手段
３３    快適脳波レベル記憶手段
３４    アルファ波出現量比較手段
３５、３５Ｂ  制御信号送出手段
３６    動作情報記憶手段（制御情報記憶手段、優先順位記憶手段）
３７    制御情報選択手段
３８    優先順位決定手段
【図１】
2005211482.tif 000003
【図２】
2005211482.tif 000004
【図３】
2005211482.tif 000005
【図４】
2005211482.tif 000006
【図５】
2005211482.tif 000007
【図６】
2005211482.tif 000008
【図７】
2005211482.tif 000009
【図８】
2005211482.tif 000010
【図９】
2005211482.tif 000011
【図１０】
2005211482.tif 000012
【図１１】
2005211482.tif 000013