(57)【要約】【課題】脳活動の状態に応じて経頭蓋電気刺激を印加することが可能な脳波賦活装置を提供すること【解決手段】本技術の脳波賦活装置は、脳波取得部と、電気刺激部と、制御部とを具備する。脳波取得部は、ユーザの脳波を取得する。電気刺激部は、経頭蓋電気刺激をユーザの頭表に印加する。制御部は、脳波取得部によって取得された脳波に基づいて、電気刺激部を制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの脳波を取得する脳波取得部と、
経頭蓋電気刺激を前記ユーザの頭表に印加する電気刺激部と、
前記脳波取得部によって取得された脳波に基づいて、前記電気刺激部を制御する制御部と
を具備する脳波賦活装置。
【請求項２】
請求項１に記載の脳波賦活装置であって、
前記電気刺激部は、特定の周波数の経頭蓋電気刺激を前記ユーザの頭表に印加し、
前記制御部は、前記特定の周波数の経頭蓋電気刺激によって賦活される脳波の周波数帯域における電位密度に応じて、前記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【請求項３】
請求項２に記載の脳波賦活装置であって、
前記制御部は、脳波に現れる特徴的な波形からユーザの睡眠ステージを判定し、前記睡眠ステージに応じて前記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【請求項４】
請求項３に記載の脳波賦活装置であって、
前記脳波取得部は、前記ユーザの頭表に接触する第１の電極と、前記第１の電極が入力端子に接続された第１の増幅器と、グランド電位に接続され前記ユーザの頭部に接触する第２の電極とを有し、
前記電気刺激部は、電圧源と、前記電圧源に接続された抵抗と、前記抵抗が反転入力端子に接続され前記グランド電位が非反転入力端子に接続された第２の増幅器と、前記第２の増幅器の出力端子に接続され前記ユーザの頭部に接触する第３の電極とを有し、
前記制御部は、前記第１の増幅器の出力端子に接続され、前記第１の増幅器の出力と前記グランド電位の電位差である脳波に基づいて前記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【請求項５】
請求項３に記載の脳波賦活装置であって、
前記脳波取得部は、前記ユーザの頭表に接触する第１の電極と、前記第１の電極が入力端子に接続された増幅器と、グランド電位に接続され前記ユーザの頭部に接触する第２の電極とを有し、
前記電気刺激部は、電流源と、前記電流源に接続され前記ユーザの頭表に接触する第３の電極と、前記電流源に接続され前記ユーザの頭表に接触する第４の電極とを有し、
前記制御部は、前記第１の増幅器の出力端子に接続され、前記第１の増幅器の出力と前記グランド電位の電位差である脳波に基づいて前記電気制御部を制御する
脳波賦活装置。
【請求項６】
請求項２に記載の脳波賦活装置であって、
前記電気刺激部は、slow oscillationを経頭蓋電気刺激として印加し、
前記制御部は、θ波の周波数帯域における脳波の電位密度に応じて、前記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【請求項７】
請求項３に記載の脳波賦活装置であって、
前記制御部は、前記睡眠ステージがステージ２の場合には前記電気刺激部に経頭蓋電気刺激を印加させ、前記睡眠ステージがステージ２以外の場合には前記電気刺激部に経頭蓋電気刺激を印加させない
脳波賦活装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、経頭蓋電気刺激により脳波を賦活する脳波賦活装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
脳波（ＥＥＧ：Electroencephalogram）は生体（ヒトを含む動物）の脳において生じる電気活動であり、脳活動の状態に応じてα波、徐波あるいは睡眠紡錘波等の各種の波形が現れる。即ち、脳波を測定することによって、脳活動の状態を判定することが可能となる。
【０００３】
ここで近年、脳波を測定するのみならず、被験者の頭部に電気刺激を加えることにより、脳波を誘発させる「賦活」についての研究が進んでいる。このような電気刺激は経頭蓋電気刺激（ＴＥＳ：Transcranial Electrical Stimulation)と呼ばれる。賦活によって所望の脳波を誘発させることにより脳活動を促進又は抑制させることができ、例えば記憶能力の向上や精神疾患の治療等に用いることが可能となる。
【０００４】
例えば、非特許文献１には、非睡眠時の脳に経頭蓋電気刺激（ｔＳＯＳ：transcranial slow oscillation stimulation；０．７５Ｈｚ）を付加することによりθ波（４〜８Ｈｚ）を増幅させ、記憶を強化できることが記載されている。また、非特許文献２には、睡眠時の脳に経頭蓋電気刺激（transcranial application of oscillating potential；０．７５Ｈｚ）を付加することにより睡眠紡錘波を増幅させ、睡眠中の長期記憶を強化できることが記載されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Roumen Kirov, Carsten Weiss, Hartwig R. Siebner, Jan Born, and Lisa Marshall(2009) Slow oscillation electrical brain stimulation during waking promotes EEG theta activity and memory encoding,  Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 106 (36) 15460-15465
【非特許文献２】Marshall L, Helgadottir H, Mo lle M, Born J (2006) Boosting slow oscillations during sleep potentiates memory. Nature 444:610-613.
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記先行技術文献に記載の技術はいずれも、操作者が脳波を測定し、測定された脳波に応じて被験者の頭部に経頭蓋電気刺激を加えるものである。これは経頭蓋電気刺激を有効に作用させるためには、脳波に現れる脳活動の状態に応じて適切な強度やタイミングで印加する必要があるためである。このため、脳波の賦活を個人的、家庭的に実施することはこれまで困難であった。
【０００７】
以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、脳活動の状態に応じて経頭蓋電気刺激を印加することが可能な脳波賦活装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述の課題を解決するため、本技術の一形態に係る脳波賦活装置は、脳波取得部と、電気刺激部と、制御部とを具備する。
上記脳波取得部は、ユーザの脳波を取得する。
上記電気刺激部は、経頭蓋電気刺激を上記ユーザの頭表に印加する。
上記制御部は、上記脳波取得部によって取得された脳波に基づいて、上記電気刺激部を制御する。
【０００９】
脳波取得部が取得する脳波には、電気刺激部によって印加された経頭蓋電気刺激により賦活された脳波が含まれる。したがって、本技術に係る脳波賦活装置は、制御部が脳波取得部により取得された脳波に基づいて電気刺激部を制御することにより、ユーザの脳活動の状態に応じて経頭蓋電気刺激を印加することが可能となる。
【００１０】
上記電気刺激部は、特定の周波数の経頭蓋電気刺激を上記ユーザの頭表に印加し、上記制御部は、上記特定の周波数の経頭蓋電気刺激によって賦活される脳波の周波数帯域における電位密度に応じて、上記電気刺激部を制御してもよい。
【００１１】
経頭蓋電気刺激の周波数と、その経頭蓋電気刺激によって賦活される脳波の周波数は異なることが判明している。このため、経頭蓋電気刺激によって賦活される脳波の周波数帯域の電位密度（脳波パワー）は、賦活による影響を直接的に反映している。したがって、本技術に係る脳波賦活装置は、制御部が当該周波数帯域の電位密度を参照して電気刺激部を制御することにより、より有効な経頭蓋電気刺激を印加することが可能である。
【００１２】
上記制御部は、脳波に現れる特徴的な波形からユーザの睡眠ステージを判定し、上記睡眠ステージに応じて上記電気刺激部を制御してもよい。
【００１３】
睡眠ステージは、ユーザの睡眠の深度を示すものであり、脳波の特徴的な波形から判定することが可能である。ここで、睡眠中のユーザに経頭蓋電気刺激を印加する際、ユーザの睡眠ステージによって、経頭蓋電気刺激の効果が異なることが知られている。したがって、本技術に係る脳波賦活装置は、制御部がユーザの睡眠ステージに応じて電気刺激部を制御することにより、効果的なタイミングで経頭蓋電気刺激を印加することが可能である。
【００１４】
上記脳波取得部は、上記ユーザの頭表に接触する第１の電極と、上記第１の電極が入力端子に接続された第１の増幅器と、グランド電位に接続され上記ユーザの頭部に接触する第２の電極とを有し、上記電気刺激部は、電圧源と、上記電圧源に接続された抵抗と、上記抵抗が反転入力端子に接続され上記グランド電位が非反転入力端子に接続された第２の増幅器と、上記第２の増幅器の出力端子に接続され上記ユーザの頭部に接触する第３の電極とを有し、上記制御部は、上記第１の増幅器の出力端子に接続され、上記第１の増幅器の出力と上記グランド電位の電位差である脳波に基づいて上記電気刺激部を制御してもよい。
【００１５】
この構成によれば、電気刺激部において反転増幅回路が形成されており、電気刺激部における経頭蓋電気刺激が脳波取得部により取得される脳波に影響を与えないものとすることが可能である。したがって、本技術に係る脳波賦活装置は、脳波の取得と経頭蓋電気刺激の印加を同時に実施することが可能である。
【００１６】
上記脳波取得部は、上記ユーザの頭表に接触する第１の電極と、上記第１の電極が入力端子に接続された増幅器と、グランド電位に接続され上記ユーザの頭部に接触する第２の電極とを有し、上記電気刺激部は、電流源と、上記電流源に接続され上記ユーザの頭表に接触する第３の電極と、上記電流源に接続され上記ユーザの頭表に接触する第４の電極とを有し、上記制御部は、上記第１の増幅器の出力端子に接続され、上記第１の増幅器の出力と上記グランド電位の電位差である脳波に基づいて上記電気制御部を制御してもよい
【００１７】
この構成によれば、脳波取得部が脳波に加えて電気刺激部によって印加される経頭蓋電気刺激自体を検出する可能性がある。しかし、制御部は、経頭蓋電気刺激によって賦活される周波数帯域の脳波の電位密度を参照することができ、当該電位密度には経頭蓋電気刺激自体の電位密度は含まれない。したがって、制御部は、経頭蓋電気刺激自体よる影響が排除された脳波に基づいて電気刺激部を制御することが可能である。
【００１８】
上記電気刺激部は、slow oscillationを経頭蓋電気刺激として印加し、上記制御部は、θ波の周波数帯域における脳波の電位密度に応じて、上記電気刺激部を制御してもよい。
【００１９】
slow oscillation（０．７５Ｈｚ）を経頭蓋電気刺激として印加すると、θ波（４〜８Ｈｚ）の脳波が賦活されることが知られている。したがって、本技術に係る脳波賦活装置は、電気刺激部がslow oscillationを印加する場合において、制御部がθ波の周波数帯域における脳波の電位密度を制御に用いることにより、有効に経頭蓋電気刺激（slow oscillation）を印加することが可能である。
【００２０】
上記制御部は、上記睡眠ステージがステージ２の場合には上記電気刺激部に経頭蓋電気刺激を印加させ、上記睡眠ステージがステージ２以外の場合には上記電気刺激部に経頭蓋電気刺激を印加させなくてもよい。
【００２１】
ユーザの睡眠ステージがステージ２である場合に経頭蓋電気刺激を印加すると、短期記憶から長期記憶への移行が促進されることが知られている。したがって、本技術に係る脳波賦活装置は、制御部がユーザの睡眠ステージがステージ２であると判定した場合に限って経頭蓋電気刺激を印加することにより、効果的なタイミングで経頭蓋電気刺激を印加することが可能である。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように、本技術によれば、脳活動の状態に応じて経頭蓋電気刺激を印加することが可能な脳波賦活装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】第１の実施形態に係る脳波賦活装置の機能的構成を示すブロック図である。
【図２】脳波の電位密度の例を示すグラフである。
【図３】ユーザの頭表の各位置における電位密度の変化の例を示すグラフである。
【図４】ユーザの頭表の各位置における電位密度の変化の例を示すグラフである。
【図５】第１の実施形態に係る脳波賦活装置の回路構成を示す模式図である。
【図６】第１の実施形態に係る脳波賦活装置の動作と各電極の機能を示す表である。
【図７】第１の実施形態に係る脳波賦活装置の外観を示す斜視図である
【図８】第２の実施形態に係る脳波賦活装置の回路構成を示す模式図である。
【図９】第２の実施形態に係る脳波賦活装置の外観を示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
（第１の実施形態）
第１の実施形態に係る脳波賦活装置について説明する。
【００２５】
＜脳波賦活装置の機能的構成＞
図１は第１の実施形態に係る脳波賦活装置１の機能的構成を示すブロック図である。
【００２６】
図１に示すように、脳波賦活装置１は、脳波取得部１１、制御部１２及び電気刺激部１３を有する。脳波取得部１１は制御部１２に接続され、制御部１２は電気刺激部１３に接続されている。
【００２７】
脳波取得部１１は、ユーザの頭表（頭部の表面）に接触する電極を介して、ユーザの脳波を時刻に対する電位の波形として取得する。脳波取得部１１は、取得した脳波を制御部１２に出力する。
【００２８】
制御部１２は、脳波取得部１１から供給された脳波に基づいて、電気刺激部１３を制御する。具体的には、制御部１２は、脳波に所定の解析処理（後述）を施し、その解析結果を用いて電気刺激部１３を制御することができる。
【００２９】
電気刺激部１３は、ユーザの頭表に接触する電極を介して、ユーザの頭表に経頭蓋電気刺激（ＴＥＳ：Transcranial Electrical Stimulation)を印加する。ＴＥＳは、ユーザの頭表から、頭蓋（頭蓋骨）を介してユーザの脳に微弱（数ｍＡ程度）な電流を流すものである。ＴＥＳには直流電流である経頭蓋直流電気刺激（ｔＤＣＳ：Transcranial Direct Current Stimulation)や交流電流である経頭蓋交流電気刺激（ｔＡＣＳ：Transcranial Alternate Current Stimulation)等の種類がある。本実施形態はｔＤＣＳ及びｔＡＣＳのいずれにも適用することができる。
【００３０】
電気刺激部１３がユーザの頭表に印加するＴＥＳは、所定の周波数に設定されている。この周波数は、賦活（脳波の誘発）を実施したい脳波に応じて決定される。例えば、slow oscillation（０．７５Ｈｚ)のＴＥＳを印加することにより、θ波（４〜８Ｈｚ）の脳波が賦活されることが実証されている。この他にも、ＴＥＳの周波数と賦活される脳波の周波数の関連が判明している場合には、その周波数のＴＥＳを印加するように電気刺激部１３を設定することが可能である。なおＴＥＳの周波数は、ｔＡＣＳの場合には交流の周波数であり、ｔＤＣＳの場合には直流パルスの周波数とすることができる。
【００３１】
電気刺激部１３は、制御部１２によってＴＥＳの印加の態様、例えばＴＥＳの電流値や刺激タイミングについての制御を受ける。制御部１２は、上記のように脳波取得部１１によって取得された脳波に基づいて電気刺激部１３を制御するのであるから、脳波賦活装置１はユーザの脳活動の状態に応じてＴＥＳを印加することが可能である。
【００３２】
＜制御部による制御について＞
上述のように、制御部１２は、脳波取得部１１が取得した脳波に対して所定の解析処理を施し、その解析結果を用いて電気刺激部１３を制御するものとすることができる。具体的には制御部１２は脳波の「電位密度」を算出し、その電位密度を用いて電気刺激部１３を制御するものとすることができる。
【００３３】
電位密度は、脳波に対して高速フーリエ変換を施すことによって得ることができ、所定の周波数帯域に含まれる脳波のパワー（脳波パワー）を示す。図２は、制御部１２によって算出された所定の周波数帯域における脳波の電位密度（μＶ２）の例を示すグラフである。ＴＥＳを印加していない状態で、ある周波数帯域における脳波の電位密度が図２に示すＰ１であり、ＴＥＳを印加することによって同周波数帯域における脳波の電位密度がＰ２となったとする。この場合その差Ｐ２−Ｐ１がＴＥＳによって賦活された脳波の電位密度に相当する。
【００３４】
ここで、制御部１２は、電気刺激部１３がユーザの頭表に印加するＴＥＳによって賦活される周波数帯域の脳波の電位密度を算出するものとすることができる。例えば上記例でいえば、電気刺激部１３が印加するＴＥＳの周波数が０．７５Ｈｚである場合に、４〜８Ｈｚの脳波の電位密度を算出するものとすることができる。これにより、制御部１２は、ＴＥＳによる賦活の効果を直接的に把握することができ、それを電気刺激部１３にフィードバックさせることが可能となる。
【００３５】
図３及び図４は、ユーザの頭表の各位置における電位密度の変化の例を示すグラフである。図３及び図４にはＴＥＳを印加していない状態（ＴＥＳ非印加）と、０．７５ＨｚのＴＥＳを印加した状態（ＴＥＳ印加）の電位密度が示されている。図３は０．７５Ｈｚ（slow oscillation）の脳波の電位密度であり、図４は４〜８Ｈｚ（θ波）の脳波の電位密度である。
【００３６】
図３に示すように電位密度を算出する周波数がＴＥＳと同じ０．７５Ｈｚである場合には、ＴＥＳの印加時と非印加時において電位密度の差が小さい。これは、０．７５ＨｚのＴＥＳによって賦活される脳波には０．７５Ｈｚの成分は少ない（又はない）ことを示している。また、電位密度を算出する周波数がＴＥＳの周波数と同じ０．７５Ｈｚであるので、ＴＥＳ自体が検出されている可能性がある。
【００３７】
これに対し、図４に示すように電位密度を算出する周波数帯域が４〜８Ｈｚである場合には、ＴＥＳの印加時と非印加時において電位密度に差がみられる。これは、０．７５ＨｚのＴＥＳによって４〜８Ｈｚの脳波が賦活されていることを示す。また、電位密度を算出する周波数帯域にＴＥＳの周波数である０．７５Ｈｚが含まれないので、この電位密度にはＴＥＳ自体は含まれていない。
【００３８】
即ち、制御部１２が、ＴＥＳによって賦活される脳波の周波数帯域の電位密度を算出することにより、当該電位密度の変化を賦活によるものとみなすことが可能となる。したがって、制御部１２は、例えば電位密度の閾値を設定し、算出された電位密度差（Ｐ２−Ｐ１）が閾値より小さい場合にはＴＥＳを強化し、閾値より大きい場合にはＴＥＳを弱める、又は停止させるといった電気刺激部１３の制御が可能となる。
【００３９】
このように、脳波賦活装置１は、ＴＥＳによって賦活される周波数帯域の電位密度を参照することにより、より有効なＴＥＳをユーザに印加することが可能である。
【００４０】
また、制御部１２は脳波から「睡眠ステージ」を判定し、その睡眠ステージに応じて電気刺激部１３を制御するものとすることができる。睡眠ステージは、ヒトの睡眠の程度を示すものとして睡眠に係る分野においては一般的なものであり、「レム睡眠」、「ノンレム睡眠ステージ１」、「ノンレム睡眠ステージ２」、「ノンレム睡眠ステージ３」、「ノンレム睡眠ステージ４」が規定されている。睡眠ステージは脳波を用いて、又は必要に応じて眼球運動（ＥＯＧ：electrooculogram）及び筋電図（ＥＭＧ：electromyogram）等を用いて判定することができる。
【００４１】
ここで、ユーザが上記ステージ２の睡眠状態にあるときにＴＥＳを印加することにより「睡眠紡錘波」を賦活することが可能である。睡眠紡錘波は、脳波の波形の一種であり、睡眠紡錘波が多いほど記憶の強化（短期記憶から長期記憶への移行促進）に効果があることが知られている。したがって、制御部１２が、脳波から睡眠ステージを判定し、睡眠ステージがステージ２である場合に電気刺激部３からＴＥＳを印加させることにより、効果的なタイミングで賦活を実施することが可能となる。
【００４２】
また、この他にも制御部１２は、記憶の強化以外の効果、例えば睡眠の安定化等を目的として、所定の睡眠ステージにおいてＴＥＳを印加させ、あるいは印加させないように電気刺激部３を制御することが可能である。このように、脳波賦活装置１は、睡眠ステージに応じてＴＥＳの印加タイミングを調整することができ、より有効なＴＥＳをユーザに印加することが可能である。
【００４３】
＜脳波賦活装置の回路構成＞
脳波賦活装置１の回路構成について説明する。図５は脳波賦活装置１の回路構成を示す模式図である。
【００４４】
脳波取得部１１は第１電極１１１、第２電極１１２及び第１増幅器１１３を有する。第１電極１１１は第１増幅器１１３の入力端子に接続され、第１増幅器１１３の出力端子は制御部１２に接続されている。第２電極１１２は脳波賦活装置１のグランド電位（以下、単にグランド電位とする）に接続されている。
【００４５】
第１電極１１１はユーザの頭表に電気的に接続される。第１電極１１１は脳波測定の参照電極として機能する電極であり、ユーザの頭表上の脳波測定に有効な位置、例えば頭頂部に接触するものとすることができる。
【００４６】
第２電極１１２はユーザの頭表に電気的に接続される。第２電極１１２は脳波測定の際の基準電極として機能する電極であり、ユーザの頭表上の導電性の高い位置、例えば額に接触するものとすることができる。
【００４７】
第１増幅器１１３は、入力端子に入力された第１電極１１１の出力（グランド電位との電位差）を増幅して出力端子から出力する。第１増幅器１１３はトランジスタ等からなる任意の増幅器とすることができる。
【００４８】
脳波取得部１１はこのような構成により、第１電極１１１と第２電極１１２の間の電位差を第１増幅器１１３によって増幅させ、制御部１２に出力する。なお、第１電極１１１及び第２電極１１２の数はそれぞれ１基ずつに限られず、複数が配置されてもよい。
【００４９】
電気刺激部１３は、第３電極１３１、電圧源１３２、抵抗１３３、第２増幅器１３４
及び切替スイッチ１３５を有する。第３電極１３１は第２増幅器１３４の出力端子に接続されている。電圧源１３２は抵抗１３３に接続され、抵抗１３３は第２増幅器１３４の反転入力端子（−）に接続されている。第２増幅器１３４の非反転入力端子（＋）はグランド電位に接続されている。切替スイッチ１３５は、抵抗１３３と第２増幅器１３４の間に接続され、さらに脳波取得部１１の第１電極１１１と第１増幅器１１３の間に接続されている。
【００５０】
第３電極１３１はユーザの頭表に電気的に接続される。第３電極１３１はＴＥＳの参照電極として機能する電極であり、ユーザの頭表上のＴＥＳの印加に適する位置に接触するものとすることができる。
【００５１】
電圧源１３２は、賦活電圧を発生させる電圧源である。電圧源１３２は交流電圧源又は直流電圧源とすることができる。
【００５２】
抵抗１３３は、詳細は後述するが、その抵抗値が十分大きい場合、電気刺激部１３による脳波取得部１１への影響を防止することができる。抵抗１３３の抵抗値は例えば１００ＭΩ以上とすることができる。
【００５３】
第２増幅器１３４は、オペアンプであり、切替スイッチ１３５がＯＮの場合に反転増幅回路を構成する。反転増幅回路の詳細については後述する。
【００５４】
切替スイッチ１３５は、抵抗１３３と第２増幅器１３４の間と第１電極１１１と第１増幅器１１３の間を開閉可能に接続する。切替スイッチ１３５がＯＮの場合、上記のように第２増幅器１３４によって反転増幅回路が形成され、切替スイッチ１３５がＯＦＦの場合、電気刺激部１３が脳波取得部１１と切り離される。
【００５５】
電気刺激部１３はこのような構成により、第３電極１３１と第１電極１１１の間に電流を流し、即ちＴＥＳをユーザの頭表に印加する。なお、第３電極１３１の数は１基に限られず、複数が配置されてもよい。
【００５６】
制御部１２は、脳波取得部１１の第１増幅器１１３の出力端子に接続され、脳波取得部１１によって取得された脳波に応じて切替スイッチ１３５の開閉を制御する。制御部１２は、例えばマイクロプロセッサとすることができる。
【００５７】
脳波賦活装置１は以上のような回路構成を有するものとすることができる。続いて、上記回路構成を有する脳波賦活装置１の動作について説明する。図６は脳波賦活装置１の動作と各電極の機能を示す表である。
【００５８】
まず、切替スイッチ１３５がＯＦＦである場合、第１電極１１１が参照電極、第２電極１１２が基準電極として機能し、第１電極１１１と第２電極１１２の間の電位差が第１増幅器１１３に供給される。第１増幅器１１３は当該電位差を増幅し、制御部１２に出力する。即ち、脳波取得部１１によって脳波が取得される。切替スイッチ１３５がＯＦＦであるので、電気刺激部１３には電流が流れず、ＴＥＳは発生しない。
【００５９】
次に、切替スイッチ１３５がＯＮである場合、上記のように、脳波取得部１１は脳波を取得する。電気刺激部１３では、電圧源１３２、抵抗１３３、第２増幅器１３４、第３電極１３１及び第１電極１１１によって反転増幅回路が形成される。
【００６０】
反転増幅回路では、第２増幅器１３４が、非反転入力端子（＋）と反転入力端子（−）の電位差が０となるように動作する。これにより、反転入力端子に接続された第１電極１１１はグランド電位に保たれる。電圧源１３２によって供給された電流は抵抗１３３を通過し、第１電極１１１（基準電極；グランド電位）から第３電極１３１（参照電極；負電位）に流れる。第１電極１１１及び第３電極１３１はそれぞれユーザの頭表に接続されているので、当該電流はユーザの脳を経由して流れる電流、即ちＴＥＳである。この電流は電圧源１３２による電圧と抵抗１３３の抵抗値によって決まり、ユーザの頭部の抵抗（第１電極１１１と第２電極１３１の間の抵抗）に係わらず一定値となる。
【００６１】
このように、反転増幅回路によって、第１電極１１１がグランド電位に維持され、かつ、ユーザの頭部の抵抗に係わらず、一定の電流が第１電極１１１から第３電極１３１に流れる。したがって、この回路構成によれば、測定される脳波（第１電極１１１と第２電極１１２の間の電位差）に影響を与えることなく、設定された強度のＴＥＳ（第１電極１１１と第３電極１３１の間の電流）を印加することが可能となる。
【００６２】
また、上記回路構成において、切替スイッチ１３５がＯＮのときの第１電極１１１（参照電極）と第２電極１１２（基準電極）の間の電位差は、各電極がユーザの頭表に確実に接続されているかを示す抵抗測定に利用することが可能である。
【００６３】
脳波賦活装置１は以上のような回路構成を有するものとすることができる。上記回路構成において、制御部１２が脳波取得部１１によって取得された脳波に基づいて、例えば上述したような解析処理や睡眠ステージ判定を用いて切替スイッチ１３５をＯＮ／ＯＦＦすることにより、ＴＥＳの印加タイミングを調節することができる。また、制御部１２は切替スイッチ１３５に加えて電圧源１３２を制御し、ＴＥＳの強度や周波数を調節するものとすることも可能である。
【００６４】
＜脳波賦活装置の装置構成＞
脳波賦活装置１の装置構成について説明する。図７は脳波賦活装置１の外観を示す斜視図である。同図に示すように、脳波賦活装置１はユーザの頭部に装着可能なヘッドギアであり、支持部１４及び筐体１５によって構成されるものとすることができる。なお、脳波賦活装置１の構成はここに示すものには限られない。
【００６５】
支持部１４は、脳波賦活装置１をユーザの頭部に固定するための部材であり、上述の第１電極１１１及び第２電極１１２が設けられている。第１電極１１１及び第２電極１１２はそれぞれ所定位置、例えば第１電極１１１はユーザの頭頂部に、第２電極１１２はユーザの額に当接する位置に設けられている。また、第３電極１３１はユーザが頭表の任意の位置に配置できるように、支持部１４にコードによって接続されている。
【００６６】
筐体１５は、脳波賦活装置１の各種電子回路である第１増幅器１１３、制御部１２、第２増幅器１３４及び電圧源１３２を収容する。これらの電子回路は、支持部１４に設けられた図示しない配線によって、図５に示したように各電極と接続されている。筐体１５には、脳波測定結果やＴＥＳの印加記録等を記憶する記憶デバイスや、外部機器と通信する無線通信デバイス等が収容されていてもよい。なお、制御部１２は外部機器に搭載されていてもよく、その場合には無線通信デバイスによって脳波取得部１１及び電気刺激部１３と接続されるものとすることができる。
【００６７】
また、脳波賦活装置１には、眼球運動電極１６が設けられていてもよい。眼球運動電極１６は、制御部１２による睡眠ステージの判定の際に、脳波と合わせて参照される眼球運動（ＥＯＧ）を取得するための電極であるり、ユーザの左右こめかみに配置されるものとすることができる。眼球運動電極１６は図示しない配線によって制御部１２に接続され、眼球運動の測定結果を制御部１２に供給する。
【００６８】
以上のように、本実施形態に係る脳波賦活装置１はひとつのヘッドギアに搭載されるものとすることができ、ユーザは当該ヘッドギアを装着することにより、脳波賦活装置１を使用することが可能となる。
【００６９】
＜本実施形態に係る脳波賦活装置の効果＞
本実施形態に係る脳波賦活装置１では、制御部１２が、脳波取得部１１によって取得された脳波に基づいて電気刺激部１３を制御するため、ユーザの脳活動に応じて有効なＴＥＳを印加することが可能である。
【００７０】
特に、脳波賦活装置１では、制御部１２がＴＥＳによって賦活される周波数帯域の電位密度を参照することによりＴＥＳの効果を直接的に把握することが可能となり、より有効なＴＥＳを印加することが可能である。
【００７１】
さらに、脳波賦活装置１では、制御部１２が脳波から睡眠ステージを判定し、睡眠ステージに応じて電気刺激部１３を制御することにより、効果的なタイミングでＴＥＳを印加することが可能である。
【００７２】
このような脳波賦活装置１は、上記回路構成によって実現することができる。この回路構成によれば、測定される脳波に影響を与えることなく、設定された強度のＴＥＳを印加することが可能となる。
【００７３】
以上のように、本実施形態に係る脳波賦活装置１は、ユーザの脳活動の状態に応じてＴＥＳを印加することが可能である。
【００７４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態に係る脳波賦活装置について説明する。本実施形態において、第１の実施形態と同一の構成については説明を省略する。本実施形態に係る脳波賦活装置は第１の実施形態に係る脳波賦活装置１と、回路構成及び装置構成が異なる。
【００７５】
＜脳波賦活装置の回路構成＞
図８は、第２の実施形態に係る脳波賦活装置２の回路構成を示す模式図である。同図に示すように、脳波賦活装置２は、脳波取得部２１、制御部２２及び電気刺激部２３によって構成されている。脳波取得部２１、制御部２２及び電気刺激部２３のそれぞれの機能的構成は第１の実施形態において説明したものと同一である。
【００７６】
脳波取得部２１は第１電極２１１、第２電極２１２及び増幅器２１３を有する。第１電極２１１は増幅器２１３の入力端子に接続され、増幅器２１３の出力端子は制御部１２に接続されている。第２電極２１２は脳波賦活装置２のグランド電位に接続されている。
【００７７】
第１電極２１１はユーザの頭表に電気的に接続される。第１電極２１１は脳波測定の際の参照電極として機能する電極であり、ユーザの頭表上の脳波測定に有効な位置、例えば頭頂部に接触するものとすることができる。
【００７８】
第２電極２１２はユーザの頭表に電気的に接続される。第２電極２１２は脳波測定の際の基準電極として機能する電極であり、ユーザの頭表上の導電性の高い位置、例えば額に接触するものとすることができる。
【００７９】
増幅器２１３は、入力端子に入力された第１電極２１１の出力（グランド電位との電位差）を増幅して出力端子から出力する。増幅器２１３はトランジスタ等からなる任意の増幅器とすることができる。
【００８０】
脳波取得部２１はこのような構成により、第１電極２１１と第２電極２１２の間の電位差を増幅器２１３によって増幅させ、制御部２２に出力する。なお、第１電極２１１及び第２電極２１２の数はそれぞれ１基ずつに限られず、複数が配置されてもよい。
【００８１】
電気刺激部２３は、第３電極２３１、第４電極２３２及び電流源２３３を有する。第３電極２３１及び第４電極２３２は電流源２３３に接続されている。
【００８２】
第３電極２３１はユーザの頭表に電気的に接続される。第３電極２３１は第４電極２３２との間でＴＥＳとなる電流を流すための電極であり、ユーザの頭表上のＴＥＳの印加に適する位置に接触するものとすることができる。
【００８３】
第４電極２３２はユーザの頭表に電気的に接続される。第４電極２３２は第３電極２３１との間でＴＥＳとなる電流を流すための電極であり、ユーザの頭表上のＴＥＳの印加に適する位置に接触するものとすることができる。
【００８４】
電流源２３３は、第３電極２３１と第４電極２３２の間にＴＥＳとなる電流を印加する。電流源２３３は交流電流源又は直流電流源とすることができる。
【００８５】
電気刺激部２３は、このような構成により、第３電極２３１と第４電極２３２の間に電流を流し、即ちＴＥＳをユーザの頭表に印加する。第３電極２３１及び第４電極２４１はそれぞれ１基ずつに限られず、複数が配置されてもよい。
【００８６】
制御部２２は、脳波取得部２１の増幅器２１３の出力端子に接続され、脳波取得部２１によって取得された脳波に応じて電流源２３３を制御する。
【００８７】
以上のような回路構成においては、脳波取得部２１による脳波の取得と電気刺激部２３によるＴＥＳの印加が同時に実行される際、脳波取得部２１が脳波に加えてＴＥＳ自体を検出する可能性がある。しかし、制御部２２は、ＴＥＳによって賦活される周波数帯域（ＴＥＳの周波数とは異なる）の脳波の電位密度を参照することができ、当該電位密度にはＴＥＳ自体の電位密度は含まれない。したがって、制御部２２は、ＴＥＳ自体による影響が排除された脳波に基づいて電気刺激部２３を制御することが可能である。
【００８８】
＜脳波賦活装置の装置構成＞
脳波賦活装置２の装置構成について説明する。図９は脳波賦活装置２の外観を示す斜視図である。同図に示すように、脳波賦活装置２はユーザの頭部に装着可能なヘッドギアであり、支持部２４及び筐体２５によって構成されるものとすることができる。なお、脳波賦活装置２の構成はここに示すものには限られない。
【００８９】
支持部２４は、脳波賦活装置２をユーザの頭部に固定するための部材であり、上述の第１電極２１１及び第２電極２１２が設けられている。第１電極２１１及び第２電極２１２はそれぞれ所定位置、例えば第１電極２１１はユーザの頭頂部に、第２電極２１２はユーザの額に当接する位置に設けられている。また、第３電極２３１及び第４電極２３２はユーザが頭表の任意の位置に配置できるように、支持部２４にコードによって接続されている。
【００９０】
筐体２５は、脳波賦活装置２の各種電子回路である増幅器２１３、電流源２３３及び制御部２２を収容する。これらの電子回路は、支持部２４に設けられた図示しない配線によって、図８に示したように各電極と接続されている。筐体２５には、脳波測定結果やＴＥＳの印加記録等を記憶する記憶デバイスや、外部機器と通信する無線通信デバイス等が収容されていてもよい。なお、制御部２２は外部機器に搭載されていてもよく、その場合には無線通信デバイスによって脳波取得部２１及び電気刺激部２３と接続されるものとすることができる。
【００９１】
また、脳波賦活装置２には、眼球運動電極２６が設けられていてもよい。眼球運動電極２６は、制御部２２による睡眠ステージの判定の際に、脳波と合わせて参照される眼球運動（ＥＯＧ）を取得するための電極であるり、ユーザの左右こめかみに配置されるものとすることができる。眼球運動電極２６は図示しない配線によって制御部２２に接続され、眼球運動の測定結果を制御部２２に供給する。
【００９２】
以上のように、本実施形態に係る脳波賦活装置２はひとつのヘッドギアに搭載されるものとすることができ、ユーザは当該ヘッドギアを装着することにより、脳波賦活装置２を使用することが可能となる。
【００９３】
＜本実施形態に係る脳波賦活装置の効果＞
本実施形態に係る脳波賦活装置２では、制御部２２が、脳波取得部２１によって取得された脳波に基づいて電気刺激部２３を制御するため、ユーザの脳活動に応じて有効なＴＥＳを印加することが可能である。
【００９４】
特に、脳波賦活装置２では、制御部２２がＴＥＳによって賦活される周波数帯域の電位密度を参照することによりＴＥＳの効果を直接的に把握することが可能となり、より有効なＴＥＳを印加することが可能である。また、脳波賦活装置２は、脳波取得部２１が脳波に加えてＴＥＳ自体を検出する場合であっても、ＴＥＳ自体による影響が排除された脳波に基づいて電気刺激部２３を制御することが可能である。
【００９５】
以上のように、本実施形態に係る脳波賦活装置２は、ユーザの脳活動の状態に応じてＴＥＳを印加することが可能である。
【００９６】
本技術はこの実施形態にのみ限定されるものではなく、本技術の要旨を逸脱しない範囲内において変更することが可能である。
【００９７】
なお、本技術は以下のような構成も採ることができる。
【００９８】
（１）
ユーザの脳波を取得する脳波取得部と、
経頭蓋電気刺激を上記ユーザの頭表に印加する電気刺激部と、
上記脳波取得部によって取得された脳波に基づいて、上記電気刺激部を制御する制御部と
を具備する脳波賦活装置。
【００９９】
（２）
上記（１）に記載の脳波賦活装置であって、
上記電気刺激部は、特定の周波数の経頭蓋電気刺激を上記ユーザの頭表に印加し、
上記制御部は、上記特定の周波数の経頭蓋電気刺激によって賦活される脳波の周波数帯域における電位密度に応じて、上記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【０１００】
（３）
上記（１）又は（２）に記載の脳波賦活装置であって、
上記制御部は、脳波に現れる特徴的な波形からユーザの睡眠ステージを判定し、上記睡眠ステージに応じて上記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【０１０１】
（４）
上記（１）から（３）のうちいずれか１つに記載の脳波賦活装置であって、
上記脳波取得部は、上記ユーザの頭表に接触する第１の電極と、上記第１の電極が入力端子に接続された第１の増幅器と、グランド電位に接続され上記ユーザの頭部に接触する第２の電極とを有し、
上記電気刺激部は、電圧源と、上記電圧源に接続された抵抗と、上記抵抗が反転入力端子に接続され上記グランド電位が非反転入力端子に接続された第２の増幅器と、上記第２の増幅器の出力端子に接続され上記ユーザの頭部に接触する第３の電極とを有し、
上記制御部は、上記第１の増幅器の出力端子に接続され、上記第１の増幅器の出力と上記グランド電位の電位差である脳波に基づいて上記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【０１０２】
（５）
上記（１）から（４）のうちいずれか１つに記載の脳波賦活装置であって、
上記脳波取得部は、上記ユーザの頭表に接触する第１の電極と、上記第１の電極が入力端子に接続された増幅器と、グランド電位に接続され上記ユーザの頭部に接触する第２の電極とを有し、
上記電気刺激部は、電流源と、上記電流源に接続され上記ユーザの頭表に接触する第３の電極と、上記電流源に接続され上記ユーザの頭表に接触する第４の電極とを有し、
上記制御部は、上記第１の増幅器の出力端子に接続され、上記第１の増幅器の出力と上記グランド電位の電位差である脳波に基づいて上記電気制御部を制御する
脳波賦活装置。
【０１０３】
（６）
上記（１）から（５）のうちいずれか１つに記載の脳波賦活装置であって、
上記電気刺激部は、slow oscillationを経頭蓋電気刺激として印加し、
上記制御部は、θ波の周波数帯域における脳波の電位密度に応じて、上記電気刺激部を制御する
脳波賦活装置。
【０１０４】
（７）
上記（１）から（６）のうちいずれか１つに記載の脳波賦活装置であって、
上記制御部は、上記睡眠ステージがステージ２の場合には上記電気刺激部に経頭蓋電気刺激を印加させ、上記睡眠ステージがステージ２以外の場合には上記電気刺激部に経頭蓋電気刺激を印加させない
脳波賦活装置。
【符号の説明】
【０１０５】
１、２…脳波賦活装置
１１、２１…脳波取得部
１２、２２…制御部
１３、２３…電気刺激部
【図１】
2012239696.tif 000003
【図２】
2012239696.tif 000004
【図３】
2012239696.tif 000005
【図４】
2012239696.tif 000006
【図５】
2012239696.tif 000007
【図６】
2012239696.tif 000008
【図７】
2012239696.tif 000009
【図８】
2012239696.tif 000010
【図９】
2012239696.tif 000011