JP6840343B2 - 擬似脳波発生システム、及び脳波測定システム - Google Patents

Description

本開示は、一般に擬似脳波発生システム、及び脳波測定システムに関する。本開示は、より詳細には、脳波を模した電気信号を発生させる擬似脳波発生システム、及び、擬似脳波発生システムを含む脳波測定システムに関する。

特許文献１は、脳波信号発生器を開示する。脳波信号発生器は、基礎律動（α波）発生部と、突発波発生部と、基礎律動発生部及び突発波発生部の出力側に接続される抵抗回路網と、を備えている。抵抗回路網は、多数の抵抗を網目状に接続し、その各接続点に更にそれぞれ抵抗の一端を接続し、これら抵抗の他端側を端子に接続してなり、概念的に頭の抵抗を模している。

実際に脳波計で測定された脳波には、測定環境による影響（例えば、脳波計の電極部と人体との間の接触抵抗等）が現れる。そのため、脳波計の正確な評価を行うためには、このような測定環境による影響も反映した擬似脳波が得られることが望まれる。しかしながら、特許文献１では、このような測定環境による影響は考慮されていない。

特開昭５０−８５１９３号公報

本開示の課題は、測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる擬似脳波発生システム、及び脳波測定システムを提供することである。

本開示の一態様に係る擬似脳波発生システムは、信号発生器からの基準信号を受け取る入力部と、脳波計の電極部に電気的に接続される出力部と、前記入力部で受け取った前記基準信号に基づいて脳波を模した電気信号を前記出力部に生じさせる処理部と、を備える。前記処理部は、接触抵抗部と、インピーダンス変換部と、を有する。前記接触抵抗部は、前記入力部と前記出力部との間にあって前記電極部と人体との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する接触抵抗回路を含む。前記インピーダンス変換部は、前記入力部と前記接触抵抗回路との間にあって前記接触抵抗回路から見たインピーダンスが前記入力部から見たインピーダンスよりも小さいインピーダンス変換回路を含む。

本開示の一態様に係る脳波測定システムは、前記擬似脳波発生システムと、前記擬似脳波発生システムからの前記電気信号に基づいて脳波情報を生成する脳波計と、前記脳波計から前記脳波情報を取得する情報処理装置と、を備える。

図１は、一実施形態の擬似脳波発生システムを備えるリハビリテーション支援システムの概略図である。 図２は、擬似脳波発生システムの概略図である。 図３は、脳波測定システム、及びそれを備えたリハビリテーション支援システムの使用状態を示す概略図である。 図４は、同上の脳波測定システムのヘッドセットの使用状態を示す概略正面図である。 図５は、同上の脳波測定システムの及びリハビリテーション支援システムの構成を示すブロック図である。 図６は、擬似脳波発生システムの回路図である。 図７は、擬似脳波発生システムの出力部の概略図である。 図８は、擬似脳波発生システムの分極電圧回路の電圧源の回路図である。 図９は、擬似脳波発生システムの電源部の回路図である。 図１０は、基準信号と電気信号（擬似脳波信号）との一例を示す図である。 図１１は、基準信号と電気信号（擬似脳波信号）との一例を示す図である。 図１２は、基準信号と電気信号（擬似脳波信号）との一例を示す図である。 図１３は、基準信号と電気信号（擬似脳波信号）との一例を示す図である。 図１４は、第１変形例の擬似脳波発生システムの要部の回路図である。 図１５は、第２変形例の擬似脳波発生システムの要部の回路図である。

（実施形態）
（１）概要
図１は、一実施形態のリハビリテーション支援システム１００を示す。リハビリテーション支援システム１００は、脳波測定システム１０と、運動補助装置３と、制御装置４と、を備えている。脳波測定システム１０は、擬似脳波発生システム６と、脳波計（ヘッドセット）１と、情報処理装置２と、を備えている。擬似脳波発生システム６は、図２に示すように、入力部８１と、出力部８２と、処理部８３と、を備えている。入力部８１は、信号発生器７からの基準信号を受け取る。出力部８２は、脳波計１の電極部１１に電気的に接続される。処理部８３は、入力部８１で受け取った基準信号に基づいて脳波を模した電気信号（以下、「擬似脳波信号」ともいう）を出力部８２に生じさせるように構成される。処理部８３は、接触抵抗部８７と、インピーダンス変換部８５と、を有する。接触抵抗部８７は、入力部８１と出力部８２との間にあって電極部１１と人体（例えば、図３に示す頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する接触抵抗回路８７１，８７２を含む。インピーダンス変換部８５は、入力部８１と接触抵抗回路８７１，８７２との間にあって接触抵抗回路８７１，８７２から見たインピーダンスが入力部８１から見たインピーダンスよりも小さいインピーダンス変換回路８５１，８５２を含む。

このように擬似脳波発生システム６は、接触抵抗部８７及びインピーダンス変換部８５を備えている。接触抵抗部８７によれば、脳波計１で脳波を測定する際に必然的に生じる電極部１１と人体との間の接触抵抗に相当する抵抗値による影響及び熱ノイズを生じさせることができ、基準信号をより脳波に近付けることができる。しかも、インピーダンス変換部８５によって、信号発生器７によって高精度な基準信号を生成しながらも、この基準信号に接触抵抗部８７による接触抵抗の付与の効果を確実に発揮させることができる。そのため、電極部１１と人体（頭部５２）との間の接触抵抗（つまり、測定環境による影響）を反映した電気信号を出力部８２に発生させることができる。したがって、擬似脳波発生システム６によれば、測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

脳波測定システム１０は、擬似脳波発生システム６と、擬似脳波発生システム６からの電気信号に基づいて脳波情報を生成する脳波計（ヘッドセット）１と、脳波計（ヘッドセット）１から脳波情報を取得する情報処理装置２と、を備えている。脳波測定システム１０では、擬似脳波発生システム６により測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができるから、ヘッドセット１及び情報処理装置２の動作試験及び性能評価を正確に行える。

リハビリテーション支援システム１００は、脳波測定システム１０と、運動補助装置３と、制御装置４と、を備えている。運動補助装置３は、機械的な刺激と電気的な刺激との少なくとも一方を人体に加える機能を有する。制御装置４は、情報処理装置２で取得された脳波情報に基づいて運動補助装置３を制御するように構成されている。リハビリテーション支援システム１００では、擬似脳波発生システム６により測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができるから、運動補助装置３及び制御装置４の動作試験及び性能評価を正確に行える。

（２）構成
まず、リハビリテーション支援システム１００の概要について図３を参照して説明する。

このリハビリテーション支援システム１００は、例えば、脳卒中等の脳疾患又は事故等によって、身体の一部に運動麻痺又は運動機能の低下等が生じた人を対象者５として、運動療法によるリハビリテーションを支援する。このような対象者５においては、対象者５が自己の意思又は意図に基づいて行う運動である随意運動（voluntary movement）が、不能又はその機能の低下により満足にできないことがある。本開示でいう「運動療法」は、対象者５の身体のうち、このような随意運動の不能部位又は機能の低下が生じた部位（以下、「障害部位」という）を運動させることにより、障害部位について随意運動の機能の回復を図る方法を意味する。

本実施形態では、対象者５の左の手指５３（左手指）のリハビリテーションに、リハビリテーション支援システム１００が用いられる場合を例示する。つまり、この場合の対象者５においては左手指が障害部位である。ただし、この例に限らず、リハビリテーション支援システム１００は、例えば、対象者５の右手指のリハビリテーションに用いられてもよい。

特に、本実施形態では、対象者５の左手指による把持動作及び伸展動作のリハビリテーションに、リハビリテーション支援システム１００が用いられる。本開示でいう「把持動作」は、物をつかむ動作のことを意味する。また、本開示でいう「伸展動作」は、第１指（親指）を除く４本の手指５３（第２指〜第５指）の伸展により、手を開く動作、つまり、把持動作によりつかんでいる状態の「物」を放す動作のことを意味する。つまり、この対象者５においては左手指が障害部位であって、リハビリテーション支援システム１００は、左手指による把持動作及び伸展動作という随意運動についてのリハビリテーションに用いられる。ただし、実際には、リハビリテーション支援システム１００は、対象者５の把持動作を直接的に補助するのではなく、対象者５の手指の伸展動作を補助することで、間接的に把持動作のリハビリテーションを行う。本開示でいう「伸展動作」は、第１指（親指）を除く４本の手指５３（第２指〜第５指）の伸展により、手を開く動作、つまり把持動作によりつかんでいる状態の「物」を離す動作のことを意味する。

リハビリテーション支援システム１００は、対象者５が左の手指５３による随意運動を行う際に、対象者５の左手に装着された運動補助装置３にて、対象者５の左手に機械的な刺激と電気的な刺激との少なくとも一方を加えて、随意運動を補助する。これにより、例えば、理学療法士又は作業療法士等の医療スタッフが、対象者５の手指５３を持って対象者５の随意運動を補助する場合と同様に、リハビリテーション支援システム１００にて、随意運動の補助が可能になる。そのため、リハビリテーション支援システム１００によれば、医療スタッフが補助する場合と同様に、対象者５が単独で随意運動を行う場合に比べて効果的な、運動療法によるリハビリテーションを実現可能となる。

ところで、上述のようなリハビリテーションを支援するためには、リハビリテーション支援システム１００は、対象者５が随意運動を行おうとする場合に、運動補助装置３にて対象者５の随意運動を補助することが望ましい。リハビリテーション支援システム１００は、脳波測定システム１０にて測定された対象者５の脳波（脳波情報）に、運動補助装置３を連動させることにより、対象者５が随意運動を行おうとする場合に運動補助装置３での随意運動の補助を実現する。言い換えれば、リハビリテーション支援システム１００は、脳活動（脳波）を利用して機械（運動補助装置３）を操作する、ブレイン・マシン・インタフェース（Brain-machine Interface：BMI）の技術を利用して、運動療法によるリハビリテーションを実現する。

対象者５が随意運動を行う際には（つまり、対象者５が随意運動を行う過程で）、脳波に特徴的な変化が生じ得る。つまり、対象者５が随意運動を行おうと企図（想起）した際には、随意運動の対象となる部位に対応する脳領域の活性化が起き得る。このような脳領域の例としては、体性感覚運動皮質が挙げられる。このような脳領域の活性化が起こるタイミングに合わせて、運動補助装置３にて対象者５の随意運動を補助すると、より効果的なリハビリテーションが期待できる。このような脳領域の活性化は、脳波の特徴的な変化として検出され得る。そのため、リハビリテーション支援システム１００は、対象者５の脳波にこの特徴的な変化が発生するタイミングに合わせて、運動補助装置３にて対象者５の随意運動の補助を実行する。このような脳波の特徴的な変化は、随意運動が実際に行われなくても、対象者５が随意運動を想起（image）した際（つまり運動企図中）に生じ得る。つまり、このような脳波の特徴的な変化は、随意運動が実際に行われなくても、対象者５が随意運動を行おうと企図（想起）したことによって対応する脳領域が活性化すれば、生じ得る。そのため、随意運動が不能な状態の対象者５についても、リハビリテーション支援システム１００による随意運動の補助が可能である。

このような構成のリハビリテーション支援システム１００によれば、医療スタッフの負担を軽減しながらも、対象者５においては、効果的な、運動療法によるリハビリテーションを実現可能となる。また、リハビリテーション支援システム１００によれば、例えば、対象者５の随意運動の補助を行う医療スタッフの熟練度等の人的要因によって随意運動の補助のタイミングがばらつくことがなく、リハビリテーションの効果のばらつきが低減される。特に、リハビリテーション支援システム１００では、脳波に特徴的な変化が生じたタイミング（つまり、脳領域が実際に活性化したタイミング）で、対象者５の随意運動を補助することができる。このように、リハビリテーション支援システム１００では、脳活動のタイミングに合わせた訓練が可能となるから、正しい脳活動の学習及び定着への貢献が期待できる。特に、脳波に特徴的な変化が起きたかどうかは、対象者５及び医療スタッフだけでは判別が困難である。したがって、リハビリテーション支援システム１００を用いることで、対象者５又は医療スタッフだけでは実現が難しい効果的なリハビリテーションが可能となる。

本実施形態では、対象者５がリハビリテーション支援システム１００を利用する際に、理学療法士又は作業療法士等の医療スタッフが対象者５に付き添い、リハビリテーション支援システム１００の操作等については医療スタッフが行うことと仮定する。ただし、リハビリテーション支援システム１００を利用する対象者５に医療スタッフが付き添うことは必須ではなく、例えば、リハビリテーション支援システム１００の操作等を対象者５、又は対象者５の家族等が行ってもよい。

次に、リハビリテーション支援システム１００について更に詳細に説明する。

リハビリテーション支援システム１００は、図１に示すように、脳波測定システム１０と、運動補助装置３と、制御装置４と、を備えている。

脳波測定システム１０は、対象者５の脳波を測定するためのシステムであって、図４に示すように、対象者５の頭部５２の一部である測定箇所５１に配置される電極部１１にて採取される脳波を表す脳波情報を取得する。本開示でいう「脳波」（Electroencephalogram：EEG）とは、大脳の神経細胞（群）の発する電気信号（活動電位）を体外に導出し、記録した波形を意味する。本開示においては、特に断りが無い限り、大脳皮質の多数のニューロン群（神経網）の総括的な活動電位を対象として、これを体表に装着した電極部１１を用いて記録する頭皮上脳波を「脳波」という。

脳波測定システム１０は、上述したリハビリテーション支援システム１００において、対象者５が随意運動を行う際に生じる（つまり、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る）特徴的な変化を含む脳波を検出するために用いられる。脳波測定システム１０は、事象関連脱同期（Event-Related Desynchronization：ERD）が生じることで脳波に生じる特定の周波数帯域の強度変化を、特徴的な変化として検出する。本開示でいう「事象関連脱同期」は、随意運動時（随意運動の想起時を含む）に運動野付近で測定される脳波において、特定の周波数帯域のパワーが減少する現象を意味する。本開示でいう、「随意運動時」は、対象者５が随意運動の企図（想起）をしてから随意運動が成功又は失敗するまでの過程を意味する。「事象関連脱同期」は、この随意運動時に、随意運動の企図（想起）をトリガとして、生じ得る。事象関連脱同期によりパワーが減少する周波数帯域は、主としてα波（一例として８Ｈｚ以上１３Ｈｚ未満の周波数帯域）及びβ波（一例として１３Ｈｚ以上３０Ｈｚ未満の周波数帯域）である。

脳波測定システム１０は、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る特徴的な変化を含む脳波を検出すると、運動補助装置３を制御するための制御信号を出力する。すなわち、リハビリテーション支援システム１００では、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る特徴的な変化を含む脳波を脳波測定システム１０にて検出することをトリガにして、運動補助装置３を制御するための制御信号が発生する。これにより、リハビリテーション支援システム１００では、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に、随意運動の対象となる部位に対応する脳領域の活性化が実際に起きたタイミングに合わせて、運動補助装置３にて対象者５の随意運動を補助することが可能である。

脳波測定システム１０は、図１に示すように、擬似脳波発生システム６と、ヘッドセット１と、情報処理装置２と、を備えている。ただし、対象者５の脳波を測定する場合、擬似脳波発生システム６は使用されない。

ヘッドセット１は、対象者５の脳波を測定する場合、対象者５の頭部５２に装着される（図４参照）。ヘッドセット１は、電極部１１を有している。電極部１１は、対象者５の頭部５２の一部である測定箇所５１に配置される。具体的には、ヘッドセット１は、対象者５の頭部５２の表面（頭皮）の一部に設定された測定箇所５１に電極部１１を接触させた状態で、電極部１１にて対象者５の脳波を測定し、脳波を表す脳波情報を生成する。より詳細には、ヘッドセット１は、対象者５の頭部５２の表面（頭皮）に電極部１１を接触させた状態で、対象者５の頭部５２に装着される。本開示では、電極部１１は、頭部５２の表面に塗布されたペースト（電極糊）上に載せられることで、頭部５２の表面に接触する。このとき、電極部１１は、毛髪をかき分けることにより、毛髪を介さずに頭部５２の表面に接触する。もちろん、電極部１１は、ペーストを塗布することなく、頭部５２の表面に直接、接触してもよい。つまり、本開示では、「電極部１１を頭部５２の表面に接触させる」とは、電極部１１を直接、頭部５２の表面に接触させることの他、中間物を介して電極部１１を間接的に頭部５２の表面に接触させることも含む。中間物は、ペーストに限定されず、例えば導電性を有するゲルであってもよい。ヘッドセット１は、電極部１１にて対象者５の脳の活動電位を測定することで対象者５の脳波を測定し、脳波を表す脳波情報を生成する。ヘッドセット１は、例えば、無線通信により、脳波情報を情報処理装置２に送信する。

対象者５が随意運動を行おうと企図した際には、通常、身体の随意運動を行う部位に対応する運動野にて、特徴的な変化を含む脳波が発生する。そこで、脳波測定システム１０は、リハビリテーションの対象である障害部位に対応する運動野付近から採取される脳波を測定対象とする。ここで、左手指に対応する運動野は右脳にあり、右手指に対応する運動野は左脳にある。そのため、本実施形態のように対象者５の左の手指５３をリハビリテーションの対象とする場合には、対象者５の頭部５２の右側に接触させた電極部１１にて取得される脳波が、脳波測定システム１０での測定対象となる。すなわち、電極部１１は、図４に示すように、対象者５の頭部５２の右側表面の一部からなる測定箇所５１上に配置される。一例として、国際１０−２０法において電極記号「Ｃ４」で表される位置に電極部１１が配置される。対象者５の右の手指をリハビリテーションの対象とする場合には、対象者５の頭部５２の左側表面の一部からなる測定箇所、一例として、国際１０−２０法において電極記号「Ｃ３」で表される位置に電極部１１が配置される。

ヘッドセット１は、図５に示すように、電極部１１と、信号処理部１２と、第１通信部１３と、を有している。ヘッドセット１は、例えば、電池駆動式であって、信号処理部１２及び第１通信部１３等の動作用電力が電池から供給される。

電極部１１は、対象者５の脳波（脳波信号）を採取するための電極であって、例えば、銀−塩化銀電極である。電極部１１は金、銀、白金等でもよい。電極部１１は、第１電極１１１と、第２電極１１２と、を有している。本実施形態では、図２に示すように、対象者５の頭部５２の表面に設定された測定箇所５１は、第１測定箇所５１１及び第２測定箇所５１２を含んでいる。第１電極１１１は、第１測定箇所５１１に対応する電極であって、第１測定箇所５１１上に配置される。第２電極１１２は、第２測定箇所５１２に対応する電極であって、第２測定箇所５１２上に配置される。具体的には、第１測定箇所５１１及び第２測定箇所５１２は、頭部５２の正中中心部と右耳とを結ぶ線上に、正中中心部側（上側）から第１測定箇所５１１、第２測定箇所５１２の順に並んで配置されている。

また、本実施形態では、ヘッドセット１は、参照電極１１３と、アース電極１１４と、を更に備えている。参照電極１１３は、第１電極１１１及び第２電極１１２の各々で測定される脳波信号の基準電位を測定するための電極である。参照電極１１３は、頭部５２における右耳又は左耳のいずれかの後方位置に配置される。具体的には、参照電極１１３は、頭部５２において第１電極１１１及び第２電極１１２が配置されている側の耳の後方位置に配置される。本実施形態では、第１電極１１１及び第２電極１１２は、頭部５２の右側表面に配置されているので、参照電極１１３は、右耳の後方位置に配置される。アース電極１１４は、頭部５２における右耳又は左耳のうち参照電極１１３が配置されていない方の耳の後方位置に配置される。本実施形態では、参照電極１１３が右耳の後方位置に配置されるので、アース電極１１４は、左耳の後方位置に配置される。参照電極１１３及びアース電極１１４の各々は、ヘッドセット１の本体１５に対して電線１６（図２参照）にて電気的に接続されており、頭部５２の表面（頭皮）に貼り付けられる。なお、参照電極１１３及びアース電極１１４を配置する位置は、上述したような耳の後方位置ではなく、耳たぶであってもよい。耳の後方位置及び耳たぶは、頭部において脳活動由来の生体電位の影響を受けにくい場所である。つまり、参照電極１１３及びアース電極１１４は、頭部において脳活動由来の生体電位の影響を受けにくい場所に配置されることが好ましい。

信号処理部１２は、電極部１１、参照電極１１３及びアース電極１１４に電気的に接続されており、電極部１１から入力される脳波信号（電気信号）に対して信号処理を実行し、脳波情報を生成する。つまり、ヘッドセット１は、電極部１１にて対象者５の脳の活動電位を測定することで対象者５の脳波を測定し、信号処理部１２にて脳波を表す脳波情報を生成する。信号処理部１２は、少なくとも脳波信号を増幅する増幅器、及びＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器を含んでおり、増幅後のディジタル形式の脳波信号を、脳波情報として出力する。

第１通信部１３は、情報処理装置２との通信機能を有している。第１通信部１３は、少なくとも信号処理部１２で生成された脳波情報を情報処理装置２に送信する。本実施形態では、第１通信部１３は、情報処理装置２と双方向に通信可能である。第１通信部１３の通信方式は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等に準拠した無線通信である。第１通信部１３からは、随時、脳波情報が情報処理装置２に送信されている。

擬似脳波発生システム６は、ヘッドセット１に脳波を模した電気信号（擬似脳波信号）を与えるために用いられる。擬似脳波発生システム６からの擬似脳波信号により、ヘッドセット１及び情報処理装置２の動作試験及び性能評価が可能になる。

擬似脳波発生システム６は、図２及び図６に示すように、信号発生器７と、擬似脳波発生回路８と、を備えている。

信号発生器７は、擬似脳波発生回路８に基準信号を与えるための装置である。信号発生器７は、マルチファンクションジェネレータにより構成される。基準信号は、脳波を模した電気信号（擬似脳波信号）を生成するための基礎となる信号である。本実施形態では、信号発生器７は、基準信号として、特定の周波数帯域の強度変化を含む信号を出力するように構成される。特定の周波数帯域は、事象関連脱同期が生じることで脳波に生じる強度変化の周波数帯域であってよい。上述したように、事象関連脱同期によりパワーが減少する周波数帯域は、α波帯域及びβ波帯域を含み得る。したがって、このような基準信号は、α波帯域の周波数を有する信号とβ波帯域の周波数を有する信号との少なくとも一方を含み得る。

擬似脳波発生回路８は、図２に示すように、入力部８１と、出力部８２と、処理部８３と、を備える。また、擬似脳波発生回路８は、導電性を有する筐体（例えば金属製の筐体）に収容されるとよい。この場合、少なくとも擬似脳波発生回路８の使用時には、筐体に接地電位を与えて、静電シールドを施すことが可能となる。これによって、擬似脳波発生回路８をハムノイズ（商用交流電源ノイズ）及び静電気から保護できる。

入力部８１は、信号発生器７に接続される部位である。入力部８１は、信号発生器７からの基準信号を受け取るように構成される。入力部８１は、図６に示すように、第１入力端子８１１と、第２入力端子８１２と、を備える。第１入力端子８１１は、処理部８３に接続され、第２入力端子８１２は、接地されている。

出力部８２は、第１接続部８２１と、第２接続部８２２とを備える。第１接続部８２１及び第２接続部８２２は、ヘッドセット１の電極部１１の第１電極１１１及び第２電極１１２にそれぞれ電気的に接続される。擬似脳波発生回路８は、出力部８２の第１接続部８２１及び第２接続部８２２に加えて、第３接続部８２３及び第４接続部８２４を備えている。第３接続部８２３及び第４接続部８２４は、ヘッドセット１の参照電極１１３及びアース電極１１４にそれぞれ電気的に接続される。本実施形態において、第１接続部８２１、第２接続部８２２、第３接続部８２３、及び第４接続部８２４は、第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３、及びアース電極１１４にそれぞれ接触される電極である。図７に示すように、第１接続部８２１、第２接続部８２２、第３接続部８２３、及び第４接続部８２４は、頭部模型５００に設けられる。第１接続部８２１、第２接続部８２２、第３接続部８２３、及び第４接続部８２４は、第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３、及びアース電極１１４の頭部５２上の設置位置に対応する位置にあるように、頭部模型５００に設置される。

処理部８３は、入力部８１で受け取った基準信号に基づいて脳波を模した電気信号を出力部８２に生じさせるように構成される。本実施形態において、処理部８３は、測定環境による影響を基準信号に与えることで、脳波を模した電気信号を生成する。ここで、処理部８３は、基準信号の周波数帯域の変換は行わない。つまり、電気信号の周波数帯域は、基準信号の周波数帯域によって決定され、これらの間に実質的な変化はない。例えば、基準信号がα波帯域の周波数を有する信号とβ波帯域の周波数を有する信号との少なくとも一方を含む場合、電気信号も同様に、α波帯域の周波数を有する信号とβ波帯域の周波数を有する信号との少なくとも一方を含む。また、基準信号が事象関連脱同期に起因する特定の周波数帯域の強度変化を含む場合には、電気信号は、特定の周波数帯域の強度変化を含む脳波を模した信号となる。

処理部８３は、減衰器８４と、インピーダンス変換部８５と、分極電圧部８６と、接触抵抗部８７と、電源部８８と、を備えている。

減衰器８４は、信号発生器７からの基準信号を減衰させて、出力する。減衰器８４は、コンデンサＣ１１と、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２とを有している。抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は直列回路（分圧回路）を構成している。コンデンサＣ１１は、入力部８１の第１入力端子８１１と抵抗Ｒ１１との間に挿入され、信号発生器７からの基準信号の直流（ＤＣ）成分を除去している。コンデンサＣ１１の静電容量は、例えば、４７μＦである。例えば、減衰器８４は、基準信号の振幅を１／１００００程度に減衰させるため、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の抵抗値は、それぞれ１００ｋΩ、１０Ωに設定される。また、抵抗Ｒ１１，Ｒ１２は、抵抗値の精度が良好な金属皮膜抵抗を用いるのが望ましい。

インピーダンス変換部８５は、第１インピーダンス変換回路８５１と、第２インピーダンス変換回路８５２と、を有している。第１インピーダンス変換回路８５１は、オペアンプＯＰ２１を有している。オペアンプＯＰ２１では、反転入力端子と出力端子とが短絡されている。つまり、インピーダンス変換回路８５１は、増幅度が１のボルテージフォロワである。オペアンプＯＰ２１の非反転入力端子は、減衰器８４の抵抗Ｒ１１，Ｒ１２の接続点に接続されている。第１インピーダンス変換回路８５１では、オペアンプＯＰ２１の入力インピーダンスが高く、出力インピーダンスが低いという特性によって、インピーダンスの変換が実現される。第２インピーダンス変換回路８５２は、第１インピーダンス変換回路８５１と同じ回路構成を有している。第２インピーダンス変換回路８５２では、オペアンプＯＰ２１の非反転入力端子は抵抗Ｒ１２の抵抗Ｒ１１とは反対側に接続される。よって、減衰された基準信号のＤＣ電圧は、オペアンプＯＰ２１の出力電圧により決定される。

分極電圧部８６は、基準信号に、測定環境による影響を与えるために設けられている。ここで、測定環境による影響は、電極部１１での分極（イオン分極）による影響である。分極電圧部８６は、第１分極電圧回路８６１と、第２分極電圧回路８６２と、を有している。

第１分極電圧回路８６１は、入力部８１と出力部８２との間にあって電極部１１での分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる回路である。具体的には、第１分極電圧回路８６１は、第１インピーダンス変換回路８５１と第１接続部８２１との間に設けられており、第１電極１１１の分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる。第１分極電圧回路８６１によれば、測定環境による影響の一つである分極の影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第１分極電圧回路８６１は、図６に示すように、電圧源Ｖ３１と、スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２，ＳＷ３３と、を有している。

電圧源Ｖ３１は、電極部１１の分極電圧に相当する出力電圧を発生させる回路である。電圧源Ｖ３１の出力電圧は可変である。電圧源Ｖ３１は、図８に示すように、直流電源Ｖ３２と、可変抵抗ＶＲ３１と、コンデンサＣ３１と、を有している。直流電源Ｖ３２は、例えば、バッテリである。可変抵抗ＶＲ３１は、直流電源Ｖ３２の正極と負極との間に接続されている。コンデンサＣ３１は、電圧源Ｖ３１の出力電圧を安定化させるために、直流電源Ｖ３２の負極と可変抵抗ＶＲ３１の可動接点との間に接続されている。コンデンサＣ３１の両端間の電圧が電圧源Ｖ３１の出力電圧となる。

スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２は単極双投（ＳＰＤＴ）スイッチである。スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２は、第１端子ａ、第２端子ｂ、及び第３端子ｃを有し、第１端子ａと第３端子ｃとが接続された第１状態と、第２端子ｂと第３端子ｃとが接続された第２状態との間で切り替えられる。スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２の第１端子ａ同士はスイッチＳＷ３３を介して互いに接続されている。スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２の第２端子ｂ同士は互いに接続されている。スイッチＳＷ３１の第３端子ｃは第１インピーダンス変換回路８５１の出力端子に接続され、スイッチＳＷ３２の第３端子ｃは接触抵抗部８７に接続されている。

スイッチＳＷ３３は、２極双投（ＤＰＤＴ）スイッチである。スイッチＳＷ３３は、第１端子ｔ１、第２端子ｔ２、第３端子ｔ３、第４端子ｔ４、第５端子ｔ５、及び第６端子ｔ６を有している。スイッチＳＷ３３は、さらに、第１端子ｔ１と第６端子ｔ６が配線により接続され、第４端子ｔ４と第３端子ｔ３が配線により接続される。スイッチＳＷ３３は、第１端子ｔ１と第２端子ｔ２が接続され第４端子ｔ４と第５端子ｔ５が接続された第１状態と、第２端子ｔ２と第３端子ｔ３が接続され第５端子ｔ５と第６端子ｔ６が接続された第２状態との間で切り替えられる。スイッチＳＷ３３の第１端子ｔ１及び第４端子ｔ４は、スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２の第１端子ａにそれぞれ接続される。また、スイッチＳＷ３３の第５端子ｔ５及び第２端子ｔ２は、電圧源Ｖ３１のコンデンサＣ３１の高電位側の端子及び低電位側の端子にそれぞれ接続される（図８参照）。

第１分極電圧回路８６１では、スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２が第１状態である場合に、電圧源Ｖ３１が第１インピーダンス変換回路８５１と接触抵抗部８７の後述する第１接触抵抗回路８７１との間に介在する。よって、電圧源Ｖ３１の出力電圧による変化を基準信号に重畳させることができる。ここで、スイッチＳＷ３３が第１状態であれば、電圧源Ｖ３１の出力電圧に応じた電圧上昇が生じる。スイッチＳＷ３３が第２状態であれば、電圧源Ｖ３１の出力電圧に応じた電圧降下が生じる。一方、スイッチＳＷ３１，ＳＷ３２が第２状態である場合には、電圧源Ｖ３１が第１インピーダンス変換回路８５１と接触抵抗部８７との間に介在しない。そのため、基準信号に与えられる電圧変化は実質的に０であり、これは、第１電極１１１で分極が生じていない（つまり、分極電圧が０である）場合に相当する。この第１分極電圧回路８６１では、測定環境に合わせて可変抵抗ＶＲ３１の可動接点を用いて適切な電圧源Ｖ３１の出力電圧を選択できる。よって、測定環境の変化により分極電圧が変化する場合にも対応できる。

第２分極電圧回路８６２は、入力部８１と出力部８２との間にあって電極部１１での分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる回路である。具体的には、第２分極電圧回路８６２は、第２インピーダンス変換回路８５２と接触抵抗部８７の後述する第２接触抵抗回路８７２との間に設けられており、第２電極１１２の分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる。第２分極電圧回路８６２は、第１分極電圧回路８６１と同じ回路構成を有しているから詳細な説明は省略する。

接触抵抗部８７は、基準信号に、測定環境による影響を与えるために設けられている。ここで、測定環境による影響は、電極部１１と人体（頭部５２）との間の接触抵抗による影響である。接触抵抗部８７は、第１接触抵抗回路８７１と、第２接触抵抗回路８７２とを有している。

第１接触抵抗回路８７１は、入力部８１と出力部８２との間にあって電極部１１と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。また、第１接触抵抗回路８７１は、抵抗値を切り替える機能を有している。具体的には、第１接触抵抗回路８７１は、第１分極電圧回路８６１と第１接続部８２１との間に設けられており、第１電極１１１と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。第１接触抵抗回路８７１は、スイッチＳＷ４０と、スイッチＳＷ４１と抵抗Ｒ４１との第１直列回路と、スイッチＳＷ４２と抵抗Ｒ４２との第２直列回路と、スイッチＳＷ４３と抵抗Ｒ４３との第３直列回路と、を有している。スイッチＳＷ４０と、第１直列回路と、第２直列回路と、第３直列回路とは、互いに並列に接続されている。スイッチＳＷ４０〜ＳＷ４３のオン・オフにより、第１接触抵抗回路８７１の抵抗値が切り替えられる。例えば、抵抗Ｒ４１の抵抗値は１０ｋΩであり、抵抗Ｒ４２の抵抗値は２０ｋΩであり、抵抗Ｒ４３の抵抗値は３０ｋΩである。ここで、スイッチＳＷ４０には抵抗が直列に接続されていない。そのため、スイッチＳＷ４０のみをオンとした場合、第１接触抵抗回路８７１の抵抗値はほぼ０Ωとなる。この場合の第１接触抵抗回路８７１の抵抗値は、接触抵抗が実質的に０Ωである場合に対応する。この第１接触抵抗回路８７１では、測定環境に合わせて適切な抵抗値を選択できる。よって、測定環境の変化により接触抵抗が変化する場合にも対応できる。

第２接触抵抗回路８７２は、入力部８１と出力部８２との間にあって電極部１１と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。また、第２接触抵抗回路８７２は、抵抗値を切り替える機能を有している。具体的には、第２接触抵抗回路８７２は、第２分極電圧回路８６２と第２接続部８２２との間に設けられており、第２電極１１２と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。第２接触抵抗回路８７２は、第１接触抵抗回路８７１と同じ回路構成を有しているから詳細な説明は省略する。

電源部８８は、インピーダンス変換部８５のオペアンプＯＰ２１に電源電圧を供給するように構成される。電源部８８は、例えば、バッテリの電圧を降圧した電源回路である。電源部８８は、図９に示すように、バッテリＶ６１と、コンデンサＣ６１，Ｃ６２と、レギュレータ８８１とを備えている。レギュレータ８８１は、三端子レギュレータであり、バッテリＶ６１の電圧をオペアンプＯＰ２１の駆動に適した電圧に変換して出力する。

更に、処理部８３は、第３インピーダンス変換回路８５３と、第３分極電圧回路８６３と、第４分極電圧回路８６４と、第３接触抵抗回路８７３と、第４接触抵抗回路８７４と、を備えている。

第３インピーダンス変換回路８５３は、第１インピーダンス変換回路８５１と同じ回路構成を有している。第３インピーダンス変換回路８５３では、オペアンプＯＰ２１の出力端子は抵抗Ｒ１２の抵抗Ｒ１１とは反対側に接続されている。なお、第３インピーダンス変換回路８５３のオペアンプＯＰ２１には、電源部８８から電源電圧が供給される。

第３分極電圧回路８６３は、参照電極１１３での分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる回路である。第３分極電圧回路８６３は、第２インピーダンス変換回路８５２と第３接触抵抗回路８７３との間に接続されている。特に、第３分極電圧回路８６３は、第２インピーダンス変換回路８５２のオペアンプＯＰ２１の出力端子と第３接触抵抗回路８７３との間に接続されている。第３分極電圧回路８６３は、第１分極電圧回路８６１と同じ回路構成を有しているから、詳細な説明は省略する。

第４分極電圧回路８６４は、アース電極１１４での分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる回路である。第４分極電圧回路８６４は、第３インピーダンス変換回路８５３と第４接触抵抗回路８７４との間に接続されている。特に、第４分極電圧回路８６４は、第３インピーダンス変換回路８５３のオペアンプＯＰ２１の非反転入力端子と第４接触抵抗回路８７４との間に接続されている。第４分極電圧回路８６４は、第１分極電圧回路８６１と同じ回路構成を有しているから、詳細な説明は省略する。

第３接触抵抗回路８７３は、入力部８１と第３接続部８２３との間にあって参照電極１１３と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。また、第３接触抵抗回路８７３は、抵抗値を切り替える機能を有している。具体的には、第３接触抵抗回路８７３は、第３分極電圧回路８６３と第３接続部８２３との間に設けられており、参照電極１１３と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。第３接触抵抗回路８７３は、スイッチＳＷ５０と、スイッチＳＷ５１と抵抗Ｒ５１との直列回路と、を有している。スイッチＳＷ５０と、直列回路とは互いに並列に接続されている。スイッチＳＷ５０，ＳＷ５１のオン・オフにより、第３接触抵抗回路８７３の抵抗値が切り替えられる。例えば、抵抗Ｒ５１の抵抗値は１０ｋΩである。ここで、スイッチＳＷ５０には抵抗が直列に接続されておらず、スイッチＳＷ５０のみをオンとした場合、第３接触抵抗回路８７３は、抵抗値はほぼ０Ωとなり、接触抵抗が実質的に０Ωである場合に対応する。

第４接触抵抗回路８７４は、入力部８１と第４接続部８２４との間にあってアース電極１１４と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。また、第４接触抵抗回路８７４は、抵抗値を切り替える機能を有している。具体的には、第４接触抵抗回路８７４は、第４分極電圧回路８６４と第４接続部８２４との間に設けられており、アース電極１１４と人体（頭部５２）との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する。第４接触抵抗回路８７４は、第３接触抵抗回路８７３と同じ回路構成を有しているから詳細な説明は省略する。

以上述べた擬似脳波発生回路８によれば、入力部８１で受け取った基準信号に基づいて脳波を模した電気信号を出力部８２に生じさせることができる。

特に、擬似脳波発生回路８は、第１〜第４接触抵抗回路８７１〜８７４を有している。これによって、ヘッドセット１の第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３及びアース電極１１４と人体（頭部５２）との間の接触抵抗を反映した電気信号をヘッドセット１に与えることができる。接触抵抗は、電極（第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３及びアース電極１１４）の特性と人体（頭部５２）の状態とに依存する。つまり、接触抵抗は、測定環境によって変わり得る。したがって、測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

また、擬似脳波発生回路８は、第１〜第４分極電圧回路８６１〜８６４を有している。これによって、ヘッドセット１の第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３及びアース電極１１４の分極電圧による影響を反映した電気信号をヘッドセット１に与えることができる。分極電圧は、電極（第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３及びアース電極１１４）の特性と人体（頭部５２）の状態とに依存する。つまり、分極電圧は、測定環境によって変わり得る。したがって、測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

擬似脳波発生システム６を利用する場合、ヘッドセット１は、頭部模型５００に装着される（図７参照）。これにより、ヘッドセット１の第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３、及びアース電極１１４は、擬似脳波発生システム６の第１接続部８２１、第２接続部８２２、第３接続部８２３、及び第４接続部８２４にそれぞれ電気的に接続される。擬似脳波発生システム６は、出力部８２に脳波を模した電気信号を生じさせる。これにより、ヘッドセット１は、電極部１１にて擬似脳波発生システム６からの電気信号（擬似脳波信号）を測定し、擬似脳波信号を表す脳波情報を生成する。つまり、ヘッドセット１は、擬似脳波発生システム６からの電気信号に基づいて脳波情報を生成する。ヘッドセット１は、例えば、無線通信により、脳波情報を情報処理装置２に送信する。

情報処理装置２は、ヘッドセット１から取得した脳波情報に対して、種々の処理を施したり、脳波情報を表示したりする。情報処理装置２は、例えば、パーソナルコンピュータ等のコンピュータシステムを主構成とする。情報処理装置２は、例えば、無線通信により、ヘッドセット１からの脳波情報を受信し、脳波情報に対する種々の処理を実行する。対象者５が随意運動を行おうと企図（想起）した際に生じ得る特徴的な変化を含む脳波の検出は、情報処理装置２にて行われる。

情報処理装置２は、プロセッサ２１と、メモリ２２と、を含むコンピュータシステムを主構成とする。情報処理装置２は、第２通信部２３と、操作部２４と、第３通信部２５と、表示部２６と、を更に有している。

第２通信部２３は、ヘッドセット１（第１通信部１３）との通信機能を有している。第２通信部２３は、少なくとも脳波情報をヘッドセット１から受信する。本実施形態では、第２通信部２３は、ヘッドセット１と双方向に通信可能である。第２通信部２３は、例えば、一例として、２００Ｈｚ程度のサンプリング周波数でサンプリングされた脳波情報を、ヘッドセット１から随時受信する。

第３通信部２５は、制御装置４との通信機能を有している。第３通信部２５は、少なくとも制御信号を制御装置４に送信する。第３通信部２５の通信方式は、例えば、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）に準拠した有線通信である。

本実施形態では、情報処理装置２は、タッチパネルディスプレイを搭載しており、タッチパネルディスプレイが操作部２４及び表示部２６として機能する。そのため、情報処理装置２は、表示部２６に表示される各画面上でのボタン等のオブジェクトの操作（タップ、スワイプ、ドラッグ等）が操作部２４で検出されることをもって、ボタン等のオブジェクトが操作されたことと判断する。つまり、操作部２４及び表示部２６は、各種の表示に加えて、対象者５又は医療スタッフからの操作入力を受け付けるユーザインタフェースとして機能する。ただし、操作部２４は、タッチパネルディスプレイに限らず、例えば、キーボード、ポインティングデバイス、又はメカニカルなスイッチ等であってもよい。

プロセッサ２１は、取得部２１１、解析部２１２、及び検出部２１３の機能を有している。メモリ２２に記録されているプログラムをプロセッサ２１が実行することによって、取得部２１１、解析部２１２、及び検出部２１３の機能が実現される。

取得部２１１は、電極部１１にて採取される脳波を表す脳波情報を取得する。すなわち、取得部２１１は、ヘッドセット１の電極部１１にて採取される脳波又は擬似脳波信号を表す脳波情報を、第２通信部２３を介してヘッドセット１から取得する。ここで、取得部２１１は、第１電極１１１にて採取される脳波又は擬似脳波信号を表す第１脳波情報及び第２電極１１２にて採取される脳波又は擬似脳波信号を表す第２脳波情報をそれぞれ取得する。つまり、本実施形態では、電極部１１が第１電極１１１及び第２電極１１２を含んでいるので、取得部２１１では、第１電極１１１で採取される脳波情報を第１脳波情報、第２電極１１２で採取される脳波情報を第２脳波情報として区別する。本実施形態では、取得部２１１はディジタル形式の脳波情報を取得し、取得した脳波情報をメモリ２２に記憶する。このとき、メモリ２２には、訓練時間の開始から終了までの間に脳波測定システム１０で測定された脳波情報の時系列データが記憶される。

解析部２１２は、取得部２１１で取得された脳波情報の解析を行う。解析部２１２は、メモリ２２に記憶されている脳波情報の周波数解析を行い、周波数帯域ごとの信号強度を示すスペクトルデータを生成する。具体的には、解析部２１２は、メモリ２２に記憶されている脳波情報を所定時間分だけ読み出して、例えば、短時間フーリエ変換（short-time Fourier transform：STFT）等の周波数解析を行う。これにより、時間経過に伴って変化する脳波信号について、周波数帯域ごとのパワーが算出される。本開示でいう「パワー」は、周波数帯域ごとの強度（スペクトル強度）の積算値である。

検出部２１３は、解析部２１２で解析された周波数帯域ごとのパワーに基づいて、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る特徴的な変化を含む脳波を検出する。具体的には、検出部２１３は、特定の周波数帯域のパワーが安静範囲と運動範囲とのいずれにあるかによって、特徴的な変化を含む脳波の有無を判断する。本開示でいう「安静範囲」は、対象者５が、身体を安静状態とし、つまり随意運動を行おうとする企図（想起）を行わず、リラックスした状態を維持しているときの、対象者５の脳波の特定の周波数帯域のパワーがとり得る範囲を意味する。本開示でいう「運動範囲」は、対象者５が、随意運動を行おうと企図した場合に脳波の特定の周波数帯域のパワーがとり得る範囲を意味する。つまり、検出部２１３は、特定の周波数帯域のパワーが安静範囲から運動範囲へ遷移したことをもって、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る特徴的な変化を含む脳波が発生したと判断する。

運動補助装置３は、対象者５に機械的な刺激と電気的な刺激との少なくとも一方を加えて、対象者５の運動を補助する装置である。本実施形態では、対象者５の左手指のリハビリテーションにリハビリテーション支援システム１００が用いられるので、図３に示すように、運動補助装置３は、対象者５の左手に装着される。

リハビリテーション支援システム１００では、対象者５が随意運動として伸展動作を行う際に、対象者５の左手に装着された運動補助装置３が、対象者５の左の手指５３に機械的な刺激と電気的な刺激との少なくとも一方を加えて、随意運動を補助する。具体的には、運動補助装置３は、図３に示すように、手指駆動装置３１と、電気刺激発生装置３２と、を有している。

手指駆動装置３１は、第１指（親指）を除く４本の手指５３（第２指〜第５指）を保持し、これら４本の手指５３に機械的な刺激（外力）を与えることによって、４本の手指５３を動かす装置である。手指駆動装置３１は、例えば、モータ又はソレノイド等の動力源を含み、動力源で発生した力を４本の手指５３に伝えることによって、４本の手指５３を動かす。手指駆動装置３１では、保持した４本の手指５３を、第１指から離れる向きに移動（つまり伸展動作）させる「開動作」と、第１指に近づく向きに移動（つまり把持動作）させる「閉動作」と、の２種類の動作が可能である。手指駆動装置３１の開動作により対象者５の伸展動作が補助され、手指駆動装置３１の閉動作により対象者５の把持動作が補助される。

電気刺激発生装置３２は、対象者５の手指５３を動かすための部位に、電気的な刺激を与える装置である。ここで、対象者５の手指５３を動かすための部位は、対象者５の手指５３の筋肉と神経との少なくとも一方に対応する部位を含む。例えば、対象者５の手指５３を動かすための部位は、対象者５の腕の一部である。電気刺激発生装置３２は、例えば、対象者５の身体（例えば腕）に貼り付けられるパッドを含む。電気刺激発生装置３２は、パッドから対象者５の身体に電気的な刺激（電流）を与えることによって、手指５３を動かすための部位への刺激を与える。

制御装置４は、脳波測定システム１０にて取得された脳波情報に基づいて、運動補助装置３を制御する。本実施形態では、制御装置４は、脳波測定システム１０の情報処理装置２、及び運動補助装置３に対して電気的に接続されている。制御装置４には、運動補助装置３及び制御装置４の動作用電力を供給するための電源ケーブルが接続されている。制御装置４は、運動補助装置３の手指駆動装置３１を駆動するための駆動回路、及び電気刺激発生装置３２を駆動するための発振回路を含んでいる。制御装置４は、例えば、有線通信により、情報処理装置２から制御信号を受信する。

制御装置４は、情報処理装置２から第１の制御信号を受信すると、駆動回路にて運動補助装置３の手指駆動装置３１を駆動し、手指駆動装置３１にて「開動作」が行われるように運動補助装置３を制御する。また、制御装置４は、情報処理装置２から第２の制御信号を受信すると、駆動回路にて運動補助装置３の手指駆動装置３１を駆動し、手指駆動装置３１にて「閉動作」が行われるように運動補助装置３を制御する。また、制御装置４は、情報処理装置２から第３の制御信号を受信すると、発振回路にて運動補助装置３の電気刺激発生装置３２を駆動し、対象者５の身体に電気的な刺激が与えられるように運動補助装置３を制御する。

このように、制御装置４は、脳波測定システム１０から出力される制御信号に基づいて、運動補助装置３を制御することによって、脳波測定システム１０にて取得された脳波情報に基づいて運動補助装置３を制御することが可能である。また、制御装置４は、制御装置４に備えられた操作スイッチの操作に応じて、手指駆動装置３１にて「開動作」及び「閉動作」が行われるように運動補助装置３を制御することもできる。

（３）使用方法
次に、リハビリテーション支援システム１００の使用方法について説明する。本実施形態では、対象者５が、ペグ１０１（図５参照）を左手指でつかんだ姿勢から、手指５３の伸展動作によりペグ１０１を離す際の随意運動（伸展動作）を、リハビリテーション支援システム１００にて補助する場合について説明する。

まず、準備過程として、対象者５は、ヘッドセット１を頭部５２に装着し、運動補助装置３を左手に装着する。このとき、ヘッドセット１は、少なくとも電極部１１を測定箇所５１となる対象者５の頭部５２の右側表面の一部に接触させるように、対象者５の頭部５２に装着される。運動補助装置３は、少なくとも対象者５の左手の第１指（親指）を除く４本の手指５３（第２指〜第５指）を保持し、かつパッドを対象者５の腕に貼り付けた状態で、対象者５に装着される。ヘッドセット１及び運動補助装置３は、リハビリテーション中にずれたり外れたりしないように適宜固定される。準備過程では、運動補助装置３の手指駆動装置３１にて対象者５の４本の手指５３が保持されることにより、対象者５については、ペグ１０１を左手指でつかんだ姿勢が維持される。ヘッドセット１及び運動補助装置３を対象者５に装着する作業は、対象者５自身が行ってもよいし、医療スタッフが行ってもよい。

準備が完了し、かつヘッドセット１と情報処理装置２とが通信可能な状態になると、ヘッドセット１にて生成された脳波情報が、情報処理装置２にて取得可能となる。つまり、脳波測定システム１０は、情報処理装置２にて、対象者５の頭部５２の一部である測定箇所５１に配置される電極部１１にて採取される脳波を表す脳波情報を取得することができる。情報処理装置２は、取得した脳波情報を時系列に沿ってメモリ２２（図５参照）に記憶（蓄積）する。さらに、情報処理装置２は、例えば、記憶した脳波情報について時間周波数解析（Time Frequency Analysis）を行うことにより、脳波のパワースペクトルを生成する。脳波測定システム１０は、情報処理装置２にて、パワースペクトルのデータを常時監視することにより、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る特徴的な変化を含む脳波の検出が可能となる。

リハビリテーション支援システム１００は、対象者５のリハビリテーションを支援する訓練過程を開始する。訓練過程においては、訓練時間中に脳波測定システム１０で測定される脳波に基づいて、対象者５のリハビリテーションが支援される。具体的には、訓練時間は安静期間と運動期間とに２分されており、対象者５は、安静期間及び運動期間の各々において、リハビリテーション支援システム１００の指示に従ってリハビリテーションを実施する。本実施形態では一例として、訓練時間は「１０秒間」であって、訓練時間を２等分した場合の前半の「５秒間」が安静期間、後半の「５秒間」が運動期間であると仮定する。

安静期間においては、対象者５は、身体を安静状態とし、つまり随意運動を行おうと企図（想起）せず、リラックスした状態を維持する。このとき、脳波測定システム１０では、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る事象関連脱同期による特徴的な変化を含む脳波は検出されない。

一方、運動期間においては、対象者５は、手指５３の伸展動作、つまり随意運動を行おうと企図（想起）する。このとき、脳波測定システム１０では、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に生じ得る事象関連脱同期による特徴的な変化を含む脳波が検出され得る。本実施形態では脳波の、特徴的な変化を、活性化レベルと閾値とを比較し、活性化レベルが閾値を超えるか否かによって検出する。本開示でいう「活性化レベル」は、特定の周波数帯域のパワー（パワースペクトル）の減少量を表す値である。事象関連脱同期が生じて特定の周波数帯域のパワーが減少することで、活性化レベルが閾値を超えるため、脳波測定システム１０は、活性化レベルが閾値を超えることをもって、脳波の特徴的な変化を検出する。

脳波測定システム１０では、このような特徴的な変化を含む脳波を検出することをトリガにして、運動補助装置３を制御するための制御信号が発生する。そのため、リハビリテーション支援システム１００では、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に、随意運動の対象となる部位に対応する脳領域の活性化が実際に起きたタイミングに合わせて、運動補助装置３にて対象者５の随意運動を補助することが可能である。

次に、訓練過程における脳波測定システム１０の動作について詳しく説明する。

訓練過程においては、対象者５がリハビリテーションを実施する。つまり、リハビリテーション支援システム１００による訓練が開始する。訓練の開始と同時に、訓練時間のカウントが開始して、脳波測定システム１０は対象者５の脳波を測定する。そして、訓練時間の前半の安静期間（０〜５秒の期間）には、対象者５は、表示部２６の表示、又は医療スタッフの指示に従って、身体を安静状態とする。このとき、活性化レベル及び脳波はリアルタイムで表示部２６に表示される。ただし、安静期間においては、脳波測定システム１０は、活性化レベルと閾値との比較を行わず、事象関連脱同期による特徴的な変化を含む脳波の検出を行わない。

一方、訓練時間の後半の運動期間（５〜１０秒の期間）には、対象者５は、表示部２６の表示、又は医療スタッフの指示に従って、手指５３の伸展動作、つまり随意運動を行おうとする企図（想起）を行う。このとき、活性化レベル及び脳波はリアルタイムで表示部２６に表示される。さらに、運動期間においては、脳波測定システム１０は、活性化レベルと閾値との比較を行い、事象関連脱同期による特徴的な変化を含む脳波を検出する。

更に詳しく説明すると、脳波測定システム１０は、随時、取得部２１１で取得された脳波情報を解析部２１２にて解析する。さらに、脳波測定システム１０は、解析部２１２で解析された周波数帯域ごとのパワーに基づいて、検出部２１３にて活性化レベルを算出し、活性化レベルと閾値との比較を行う。脳波測定システム１０では、事象関連脱同期が生じて特定の周波数帯域のパワーが減少し、特定の周波数帯域のパワーが安静範囲から運動範囲へ遷移したときに、活性化レベルが閾値を超えたと判断される。

ここで、特定の周波数帯域は、単一の周波数帯域（一例として、α波の帯域又はβ波の帯域）でもよいし、複数の周波数帯域（一例として、α波の帯域及びβ波の帯域）であってもよい。特定の周波数帯域が、例えば、２つの周波数帯域である場合には、これら２つの周波数帯域のパワーで規定される座標値が、安静範囲から運動範囲へ遷移した場合、活性化レベルが閾値を超える。

また、本実施形態では、脳波測定システム１０は、活性化レベルが閾値を超えている状態の継続時間を測定する機能を有している。脳波測定システム１０は、活性化レベルが閾値以下の値から、閾値を超える値に立ち上がる（変化する）と、第３の制御信号を運動補助装置３に送信する。さらに、継続時間が規定時間（例えば、「１秒」）に達すると、脳波測定システム１０は、第１の制御信号を運動補助装置３に送信する。

上記より、活性化レベルが閾値を超えたときに、運動補助装置３の電気刺激発生装置３２が駆動され、運動補助装置３にて、対象者５の身体に電気的な刺激が与えられて、対象者５の随意運動（伸展動作）が補助される。さらに、活性化レベルが閾値を超える状態が規定時間継続したときに、運動補助装置３の手指駆動装置３１が駆動され、運動補助装置３にて、手指駆動装置３１の「開動作」が行われて、対象者５の随意運動（伸展動作）が補助される。

その結果、対象者５が随意運動を行おうと企図（想起）した際に、随意運動の対象となる部位に対応する脳領域の活性化が実際に起きたタイミングに合わせて、運動補助装置３にて対象者５の随意運動（左の手指５３の伸展動作）が補助される。このとき、対象者５の筋肉及び感覚神経が活動し、その情報が脳に伝達されることにより、神経の再構築が行われ、リハビリテーションの効果が得られる。したがって、リハビリテーション支援システム１００によれば、様々な状態の対象者５について、医療スタッフが補助する場合と同様に、対象者５が単独で随意運動を行う場合に比べて効果的な、運動療法によるリハビリテーションを実現可能となる。

擬似脳波発生システム６は、脳波測定システム１０を含むリハビリテーション支援システム１００の動作試験及び性能評価を行うために使用される。

例えば、動作試験及び性能評価では、擬似脳波発生システム６から擬似脳波信号をヘッドセット１に与えた場合に、ヘッドセット１、情報処理装置２、運動補助装置３、及び制御装置４が想定した通りの動作を行うかどうかを確認する。例えば、擬似脳波発生システム６を利用して、リハビリテーション支援システム１００が訓練課程の動作を正しく行うかを確認する。この場合、擬似脳波発生システム６により、事象関連脱同期による特徴的な変化を含む脳波を模した電気信号をヘッドセット１に与える。そして、このときに、ヘッドセット１及び情報処理装置２がこの特徴的な変化を検出し、運動補助装置３及び制御装置４が特徴的な変化の検出に応じた動作を行うかが確認される。

本実施形態では一例として、訓練時間は「１０秒間」であって、訓練時間を２等分した場合の前半の「５秒間」が安静期間、後半の「５秒間」が運動期間であると仮定している。この場合に、動作試験に使用される擬似脳波信号を与えるための基準信号は次式で表され、基準信号の例としては、表１に示す４パターンが挙げられる。なお、ｆ_１及びｆ_２は周波数（［Ｈｚ］）を示し、ｎは周波数ｆ_１の正弦波と周波数ｆ_２の正弦波との位相差を決めるための値である。また、Ｖａ_１及びＶｂ_１は安静期間の振幅（［μＶ］）を示し、Ｖａ_２及びＶｂ_２は運動期間の振幅（［μＶ］）を示す。

パターン１は、脳波がα波（周波数９Ｈｚの信号）である場合に、特徴的な変化が生じた例に対応する。図１０は、パターン１の基準信号と、ヘッドセット１で測定された擬似脳波信号との波形を示す。図１０から明らかなように、擬似脳波信号においても、基準信号と同様に、特徴的な変化が生じている。パターン１では、運動期間の振幅Ｖａ_２が安静期間の振幅Ｖａ_１の９０％であるから、パワー変化率は８１％である。波の強度（パワー）は振幅の２乗に比例するからパワー変化率は振幅の変化率の２乗で与えられる。

パターン２は、脳波がβ波（周波数１８Ｈｚの信号）である場合に、特徴的な変化が生じた例に対応する。図１１は、パターン２の基準信号と、ヘッドセット１で測定された擬似脳波信号との波形を示す。図１１から明らかなように、擬似脳波信号においても、基準信号と同様に、特徴的な変化が生じている。パターン２では、運動期間の振幅Ｖｂ_２が安静期間の振幅Ｖｂ_１の９０％であるから、パワー変化率は８１％である。

パターン３は、脳波がα波（９Ｈｚの周波数を有する信号）とβ波（１８Ｈｚの周波数を有する信号）を含む場合に、α波に特徴的な変化が生じた例に対応する。図１２は、パターン３の基準信号と、ヘッドセット１で測定された擬似脳波信号との波形を示す。図１２から明らかなように、擬似脳波信号においても、基準信号と同様に、α波帯域に特徴的な変化が生じている。パターン３では、α波の運動期間の振幅Ｖａ_２が安静期間の振幅Ｖａ_１の９０％であるから、パワー変化率は８１％である。一方で、β波の運動期間の振幅Ｖｂ_２が安静期間の振幅Ｖｂ_１の１００％であるから、パワー変化率は１００％である。

パターン４は、脳波がμ波である場合に、特徴的な変化が生じた例に対応する。μ波は、α波帯域の第１成分とβ波帯域の第２成分とを含んでおり、第１成分と第２成分との位相差がｎπである（ｎは奇数）。図１３は、パターン４の基準信号と、ヘッドセット１で測定された擬似脳波信号との波形を示す。図１３から明らかなように、擬似脳波信号においても、基準信号と同様に、特徴的な変化が生じている。パターン４では、α波帯域の運動期間の振幅Ｖａ_２が安静期間の振幅Ｖａ_１の９０％であるから、パワー変化率は８１％である。同様に、β波帯域の運動期間の振幅Ｖｂ_２が安静期間の振幅Ｖｂ_１の９０％であるから、パワー変化率は８１％である。

パターン１〜４の基準信号により与えられる擬似脳波信号を利用して、リハビリテーション支援システム１００の動作試験を行うことにより、パターン１〜４に対応する事象関連脱同期による特徴的な変化のいずれについても正しく動作するかどうかを確認できる。

（変形例）
以上説明した上記実施形態は、本開示の様々な実施形態の一つに過ぎない。また、上記実施形態は、本開示の目的を達成できれば、設計等に応じて種々の変更が可能である。以下に、上記実施形態の変形例を列挙する。

（１）第１変形例
図１４は、第１変形例の擬似脳波発生システムの要部を示す。第１変形例の擬似脳波発生システムは、図６に示す擬似脳波発生回路８の代わりに、図１４に示す擬似脳波発生回路８Ａを備える。

擬似脳波発生回路８Ａは、擬似脳波発生回路８の処理部８３とは異なる処理部８３Ａを有する。処理部８３Ａは、静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４を更に備えている点で、処理部８３と異なる。静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４は、第１端が出力部８２に電気的に接続され、第２端に接地電位が与えられる。特に、静電気保護素子Ｃ８１は第１端が出力部８２の第１接続部８２１に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｃ８１は第１端が第１接続部８２１と第１接触抵抗回路８７１との間に電気的に接続される。また、静電気保護素子Ｃ８２は第１端が出力部８２の第２接続部８２２に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｃ８２は第１端が第２接続部８２２と第２接触抵抗回路８７２との間に電気的に接続される。また、静電気保護素子Ｃ８３は第１端が出力部８２の第３接続部８２３に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｃ８３は第１端が第３接続部８２３と第３接触抵抗回路８７３との間に電気的に接続される。また、静電気保護素子Ｃ８４は第１端が出力部８２の第４接続部８２４に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｃ８４は第１端が第４接続部８２４と第４接触抵抗回路８７４との間に電気的に接続される。また、静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４の各々は、第２端がグラウンドに接続される。例えば、静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４の第２端には、いずれかのオペアンプＯＰ２１の接地電位と等しい電位が与えられる。

静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４は、いずれも、コンデンサを含む。ここでは、静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４は、いずれも、単一のコンデンサであってよいし、複数のコンデンサで構成された回路であってよい。静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４は、いずれも、人体と地面の間の静電容量に相当する静電容量を有している。ここで、地面は、グラウンド（大地）を想定している。一例として、人体（例えば、足裏）と地面の間の静電容量は、約２００ｐＦである。一例として、静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４の静電容量は、いずれも、５０ｐＦ〜２００ｐＦの範囲であり、本実施形態では、１００ｐＦである。

静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４があることで、処理部８３Ａに出力部８２を通じて侵入した静電気をグラウンドに逃がすことができる。よって、静電気からの保護を図ることができる。更に、静電気保護素子Ｃ８１〜Ｃ８４が人体の静電容量に相当する静電容量を有していることから、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

また、第１変形例の擬似脳波発生システムは、擬似脳波発生回路８Ａ（すなわち、入力部８１、出力部８２、及び処理部８３Ａ）を保護するシールド９を更に備える。シールド９は、絶縁シールドと、静電シールドと、磁気シールドとの機能を有する。ここで、シールド９は、擬似脳波発生回路８Ａ（すなわち、入力部８１、出力部８２、及び処理部８３Ａ）を収容するように形成されている。ここで、シールド９は、可能な限り擬似脳波発生回路８Ａの全体を覆うことが好ましい。ただし、シールド９は、信号発生器７を入力部８１に接続可能とし、脳波計１を出力部８２に接続可能とすることが望まれる。シールド９は、導電性を有する筐体と、筐体の表面を全体的に覆う絶縁性のカバーとを含み得る。筐体は、金属製であってよく、少なくとも擬似脳波発生回路８の使用時には、筐体に接地電位を与えられる。なお、絶縁性のカバーの代わり又は加えて、筐体の表面に形成された絶縁被膜が用いられ得る。

擬似脳波発生システムで発生させる電気信号は脳波を模した信号であり、強度が比較的小さいため、外来ノイズ等を含む周囲環境の変動の影響を受けやすい。しかしながら、このようなシールド９を利用することで、周囲環境の変動の影響を低減できる。そのため、擬似脳波発生システムでは、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

（２）第２変形例
図１５は、第２変形例の擬似脳波発生システムの要部を示す。第２変形例の擬似脳波発生システムは、図６に示す擬似脳波発生回路８の代わりに、図１５に示す擬似脳波発生回路８Ｂを備える。

擬似脳波発生回路８Ｂは、擬似脳波発生回路８の処理部８３とは異なる処理部８３Ｂを有する。処理部８３Ｂは、静電気保護素子Ｄ８１〜Ｄ８４と、複数の出力保護回路８９１と、複数の入出力保護回路８９２とを更に備えている点で、処理部８３と異なる。

静電気保護素子Ｄ８１〜Ｄ８４は、いずれも、ダイオード（例えば、ツェナーダイオード）を含む。ここでは、静電気保護素子Ｄ８１〜Ｄ８４は、いずれも、単一のダイオードであってよいし、複数のダイオードの縦続接続（カスケード接続）又は並列接続で構成された回路であってよい。静電気保護素子Ｄ８１〜Ｄ８４は、第１端（カソード）が出力部８２に電気的に接続され、第２端（アノード）に接地電位が与えられる。特に、静電気保護素子Ｄ８１はカソードが出力部８２の第１接続部８２１に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｄ８１はカソードが第１接続部８２１と第１接触抵抗回路８７１との間に電気的に接続される。また、静電気保護素子Ｄ８２はカソードが出力部８２の第２接続部８２２に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｄ８２はカソードが第２接続部８２２と第２接触抵抗回路８７２との間に電気的に接続される。また、静電気保護素子Ｄ８３はカソードが出力部８２の第３接続部８２３に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｄ８３はカソードが第３接続部８２３と第３接触抵抗回路８７３との間に電気的に接続される。特に、静電気保護素子Ｄ８４はカソードが出力部８２の第４接続部８２４に電気的に接続される。より詳細には、静電気保護素子Ｄ８４はカソードが第４接続部８２４と第４接触抵抗回路８７４との間に電気的に接続される。また、静電気保護素子Ｄ８１〜Ｄ８４の各々は、アノードがグラウンドに接続される。例えば、静電気保護素子Ｄ８１〜Ｄ８４のアノードには、いずれかのオペアンプＯＰ２１の接地電位と等しい電位が与えられる。

このような静電気保護素子Ｄ８１〜Ｄ８４があることで、処理部８３Ｂに出力部８２を通じて侵入した静電気をグラウンドに逃がすことができる。よって、静電気からの保護を図ることができる。

複数（図示例では３つ）の出力保護回路８９１は、複数（図示例では３つ）のインピーダンス変換回路８５１，８５２，８５３にそれぞれ対応して設けられている。各出力保護回路８９１は、第１ダイオードＤ１１と第２ダイオードＤ１２とを含む。第１ダイオードＤ１１は、アノードがオペアンプＯＰ２１の出力端子に電気的に接続され、カソードに電源電位が与えられる。電源電位は、オペアンプＯＰ２１と同様に、電源部８８から与えられ得る。つまり、第１ダイオードＤ１１は、オペアンプＯＰ２１の出力端子と電源部８８との間に電気的に接続され得る。第２ダイオードＤ１２は、カソードがオペアンプＯＰ２１の出力端子に電気的に接続され、アノードに接地電位が与えられる。例えば、ダイオードＤ１２のアノードは、グラウンドに接続される。つまり、ダイオードＤ１２のアノードには、オペアンプＯＰ２１の接地電位と等しい電位が与えられ得る。

特に、第１インピーダンス変換回路８５１に設けられた出力保護回路８９１では、第１ダイオードＤ１１のアノード及び第２ダイオードＤ１２のカソードが第１インピーダンス変換回路８５１のオペアンプＯＰ２１の出力端子に電気的に接続される。また、第２インピーダンス変換回路８５２に設けられた出力保護回路８９１では、第１ダイオードＤ１１のアノード及び第２ダイオードＤ１２のカソードが第２インピーダンス変換回路８５２のオペアンプＯＰ２１の出力端子に電気的に接続される。また、第３インピーダンス変換回路８５３に設けられた出力保護回路８９１では、第１ダイオードＤ１１のアノード及び第２ダイオードＤ１２のカソードが第３インピーダンス変換回路８５３のオペアンプＯＰ２１の出力端子に電気的に接続される。

このような出力保護回路８９１があることで、処理部８３Ｂに入力部８１又は出力部８２を通して侵入した静電気を外部へ逃がすことができる。よって、静電気からの保護を図ることができる。

複数（図示例では３つ）の入出力保護回路８９２は、複数（図示例では３つ）のインピーダンス変換回路８５１，８５２，８５３にそれぞれ対応して設けられている。各入出力保護回路８９２は、複数（図示例では２つ）のダイオードＤ２１，Ｄ２２の逆並列回路を含み、オペアンプＯＰ２１の出力端子と入力端子との間に電気的に接続される。特に、第１インピーダンス変換回路８５１に設けられた入出力保護回路８９２では、逆並列回路が第１インピーダンス変換回路８５１の出力端子と非反転入力端子との間に電気的に接続されている。また、第２インピーダンス変換回路８５２に設けられた入出力保護回路８９２では、逆並列回路が第２インピーダンス変換回路８５２の出力端子と非反転入力端子との間に電気的に接続されている。また、第３インピーダンス変換回路８５３に設けられた入出力保護回路８９２では、逆並列回路が第３インピーダンス変換回路８５３の出力端子と非反転入力端子との間に電気的に接続されている。なお、各オペアンプＯＰ２１は、入力端子と反転入力端子とが短絡されているため、逆並列回路は、非反転入力端子と反転入力端子との間にも電気的に接続されている。

このような入出力保護回路８９２があることで、処理部８３Ｂに入力部８１又は出力部８２を通して侵入した静電気を外部へ逃がすことができる。よって、静電気からの保護を図ることができる。

また、第２変形例の擬似脳波発生システムは、擬似脳波発生回路８Ｂ（すなわち、入力部８１、出力部８２、及び処理部８３Ｂ）を保護するシールド９を更に備える。シールド９は、第１変形例と同様であるから、説明を省略する。このようなシールド９を利用することで、周囲環境の変動の影響を低減できる。これによって、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

（３）その他の変形例
擬似脳波発生システム６では、信号発生器７が、基準信号として、特定の周波数帯域の強度変化を含む信号を出力するように構成されている。この代わりに、擬似脳波発生回路８が、基準信号に特定の周波数帯域の強度変化を生じさせる回路を有していてもよい。ただし、このような回路は、スイッチングノイズ等の発生源となり得る。そのため、信号発生器７がマルチファンクションジェネレータである場合には、信号発生器７に特定の周波数帯域の強度変化を含む信号を出力させたほうが、出力部８２で発生される電気信号（擬似脳波信号）へのノイズの影響を低減できる。

また、第１接触抵抗回路８７１、第２接触抵抗回路８７２、第３接触抵抗回路８７３、及び第４接触抵抗回路８７４は、抵抗値を切り替える機能を有していなくてもよい。つまり、第１接触抵抗回路８７１、第２接触抵抗回路８７２、第３接触抵抗回路８７３、及び第４接触抵抗回路８７４は、固定の抵抗値を有していてもよい。

また、処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）は、第１分極電圧回路８６１、第２分極電圧回路８６２、第３分極電圧回路８６３、及び第４分極電圧回路８６４を有していなくてもよい。特に、ヘッドセット１の第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３、及びアース電極１１４が分極の生じにくい電極である場合、第１分極電圧回路８６１、第２分極電圧回路８６２、第３分極電圧回路８６３、及び第４分極電圧回路８６４は省略可能である。

また、処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）は、減衰器８４を有していなくてもよい。例えば、信号発生器７により十分に小さい振幅の基準信号を出力できる場合には、減衰器８４は省略してよい。

また、静電気保護素子としては、コンデンサ、ダイオード（ツェナーダイオード）、バリスタ、ＥＳＤサプレッサが挙げられる。また、静電気保護素子（Ｃ８１〜Ｃ８４；Ｄ８１〜Ｄ８４）は、第１端が出力部８２ではなく入力部（８１）に電気的に接続されてよい。つまり、静電気保護素子（Ｃ８１〜Ｃ８４；Ｄ８１〜Ｄ８４）は、第１端が入力部８１と出力部８２との一方に電気的に接続されてよい。また、処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）は、第１端が入力部８１に電気的に接続された静電気保護素子と第１端が出力部８２に接続された静電気保護素子との２種類の静電気保護素子を有していてよい。これら静電気保護素子の第２端には接地電位が与えられてよい。

また、第１インピーダンス変換回路８５１、第２インピーダンス変換回路８５２、及び第３インピーダンス変換回路８５３は、実施形態のボルテージフォロワに限らず、例えば、ソースフォロワ等のインピーダンス変換回路であってもよい。

擬似脳波発生システム６では、第１接続部８２１、第２接続部８２２、第３接続部８２３、及び第４接続部８２４は、いずれも、ヘッドセット１の電極（第１電極１１１、第２電極１１２、参照電極１１３、及びアース電極１１４）に接触される電極でなくてもよい。第１接続部８２１、第２接続部８２２、第３接続部８２３、及び第４接続部８２４は、ヘッドセット１の電極に接触される電極に電気的に接続される端子又はコネクタであってもよい。このようにすれば、例えば、頭部模型５００に設けた複数の電極から第１接続部８２１、第２接続部８２２、第３接続部８２３、及び第４接続部８２４の接続先を選択できるようになる。

例えば、擬似脳波発生システム６では、参照電極１１３とアース電極１１４を接続する場合、第３接続部８２３は必須ではない。第３接続部８２３を有していない場合、当然ながら、第３分極電圧回路８６３、第３接触抵抗回路８７３も必須ではない。

また、電源部８８は、バッテリＶ６１ではなく、商用交流電源からの電力を処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）に供給してもよい。ただし、バッテリＶ６１を利用したほうが商用交流電源を利用するよりも処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）へ混入するハムノイズ（商用交流電源ノイズ）を減らすことができる。

出力保護回路８９１は、第１ダイオードＤ１１と第２ダイオードＤ１２との両方を含んでいなくてもよく、第１ダイオードＤ１１と第２ダイオードＤ１２との少なくとも一方を含んでいればよい。また、第１ダイオードＤ１１及び第２ダイオードＤ１２は、いずれも、単一のダイオードであってよいし、複数のダイオードで構成された回路であってよい。また、入出力保護回路８９２では、ダイオードＤ２１，Ｄ２２は、いずれも、単一のダイオードであってよいし、複数のダイオードで構成された回路であってよい。

また、シールド９は、絶縁シールドと、静電シールドと、磁気シールドとの少なくとも一つの機能を有していればよく、これら全ての機能を有していなくてよい。ただし、シールド９がこれら全ての機能を有していれば、周囲環境の変動の影響をより低減でき得る。

本開示における脳波測定システム１０は、コンピュータシステムを含んでいる。コンピュータシステムは、ハードウェアとしてのプロセッサ及びメモリを主構成とする。コンピュータシステムのメモリに記録されたプログラムをプロセッサが実行することによって、本開示における脳波測定システム１０としての機能が実現される。プログラムは、コンピュータシステムのメモリに予め記録されてもよく、電気通信回線を通じて提供されてもよく、コンピュータシステムで読み取り可能なメモリカード、光学ディスク、ハードディスクドライブ等の非一時的記録媒体に記録されて提供されてもよい。コンピュータシステムのプロセッサは、半導体集積回路（ＩＣ）又は大規模集積回路（ＬＳＩ）を含む１ないし複数の電子回路で構成される。ここでいうＩＣ又はＬＳＩ等の集積回路は、集積の度合いによって呼び方が異なっており、システムＬＳＩ、ＶＬＳＩ（Very Large Scale Integration）、又はＵＬＳＩ（Ultra Large Scale Integration）と呼ばれる集積回路を含む。さらに、ＬＳＩの製造後にプログラムされる、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、又はＬＳＩ内部の接合関係の再構成若しくはＬＳＩ内部の回路区画の再構成が可能な論理デバイスについても、プロセッサとして採用することができる。複数の電子回路は、１つのチップに集約されていてもよいし、複数のチップに分散して設けられていてもよい。複数のチップは、１つの装置に集約されていてもよいし、複数の装置に分散して設けられていてもよい。

また、例えば、情報処理装置２の複数の構成要素が、１つの筐体内に集約されていることは脳波測定システム１０に必須の構成ではなく、情報処理装置２の複数の構成要素は、複数の筐体に分散して設けられていてもよい。複数の構成要素が複数の筐体に分散して設けられている場合でも、例えば、インターネット等のネットワークを介して複数の構成要素が接続されることにより、協働して脳波測定システム１０を実現することができる。さらに、脳波測定システム１０の少なくとも一部の機能は、例えば、サーバ又はクラウド（クラウドコンピューティング）等によって実現されてもよい。反対に、例えば、ヘッドセット１及び情報処理装置２のように、複数の装置に分散されている機能が、脳波測定システム１０の一部として、脳波測定システム１０の他の構成要素と共に１つの筐体内に集約されていてもよい。

また、電極部１１は、対象者５の頭部５２の表面（頭皮）に接触する構成に限らず、例えば、脳の表面（脳表）に電極部１１が接触するように電極部１１が構成されてもよい。

また、リハビリテーション支援システム１００は、対象者５の手指のリハビリテーションに限らず、例えば、肩、肘、上腕、腰、下肢、又は上肢等、対象者５の身体の任意の部位のリハビリテーションに用いられてもよい。対象者５が随意運動を行おうと企図（想起）した際に生じ得る脳波の特徴的な変化の仕方は、リハビリテーションの対象部位及び運動内容等によって異なる場合がある。例えば、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に事象関連同期（Event-Related Synchronization：ERS）が生じる場合には、随意運動時に運動野付近で測定される脳波において、特定の周波数帯域のパワーが増加する。この場合、脳波測定システム１０では、特定の周波数帯域のパワーが増加することをもって、脳波の特徴的な変化を検出する。これに対応して、擬似脳波発生システム６は、事象関連同期に起因する特定の周波数帯域の強度変化を含む脳波を模した電気信号を出力するように構成されていてもよい。

また、リハビリテーション支援システム１００は、対象者５に電気的又は機械的（力学的）な刺激を与える構成に限らず、例えば、映像を表示することで、対象者５に視覚的な刺激を与える構成であってもよい。この場合、リハビリテーション支援システム１００は、例えば、対象者５が随意運動を行おうと企図した際に、随意運動の対象となる部位に対応する脳領域の活性化が実際に起きたタイミングに合わせて、障害部位が正常に動いているような映像を対象者５に見せる。このようにしても、リハビリテーション支援システム１００は、対象者５の随意運動を補助することができる。

また、運動補助装置３と制御装置４とは別体に限らず、例えば、運動補助装置３と制御装置４とが１つの筐体内に収容され一体化されていてもよい。

また、ヘッドセット１と情報処理装置２との間の通信方式は、実施形態では無線通信であるが、この例に限らず、例えば、有線通信であってもよいし、中継器等を介した通信方式であってもよい。制御装置４と情報処理装置２との間の通信方式は、実施形態では有線通信であるが、この例に限らず、例えば、無線通信であってもよいし、中継器等を介した通信方式であってもよい。

また、ヘッドセット１は電池駆動式に限らず、信号処理部１２及び第１通信部１３等の動作用電力が、例えば、情報処理装置２から供給される構成であってもよい。

また、情報処理装置２は、専用のヘッドセット１から脳波情報を取得する構成に限らず、例えば、汎用の脳波計から脳波情報を取得するように構成されていてもよい。

（まとめ）
以上述べた実施形態及び変形例から明らかなように、第１の態様の擬似脳波発生システム（６）は、入力部（８１）と、出力部（８２）と、処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）と、を備える。前記入力部（８１）は、信号発生器（７）からの基準信号を受け取る。前記出力部（８２）は、脳波計（１）の電極部（１１）に電気的に接続される。前記処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）は、前記入力部（８１）で受け取った前記基準信号に基づいて脳波を模した電気信号を前記出力部（８２）に生じさせるように構成される。前記処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）は、接触抵抗部（８７）と、インピーダンス変換部（８５）と、を有する。前記接触抵抗部（８７）は、前記入力部（８１）と前記出力部（８２）との間にあって前記電極部（１１）と人体との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する接触抵抗回路（８７１，８７２）を含む。前記インピーダンス変換部（８５）は、前記入力部（８１）と前記接触抵抗回路（８７１，８７２）との間にあるインピーダンス変換回路（８５１，８５２）を含む。前記インピーダンス変換回路（８５１，８５２）は、前記接触抵抗回路（８７１，８７２）から見たインピーダンスが前記入力部（８１）から見たインピーダンスよりも小さい。第１の態様によれば、測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第２の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１の態様との組み合わせにより実現され得る。第２の態様では、前記処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）は、減衰器（８４）を更に備える。前記減衰器（８４）は、前記入力部（８１）と前記インピーダンス変換回路（８５１，８５２）との間にあって前記入力部（８１）で受け取った前記基準信号を減衰させるように構成される。第２の態様によれば、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第３の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１又は第２の態様との組み合わせにより実現され得る。第３の態様では、前記接触抵抗回路（８７１，８７２）は、前記抵抗値を切り替える機能を有する。第３の態様によれば、測定環境の変化により接触抵抗が変化する場合にも対応できる。

第４の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１〜第３の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第４の態様では、前記処理部（８３；８３Ａ；８３Ｂ）は、分極電圧部（８６）を更に備える。前記分極電圧部（８６）は、前記入力部（８１）と前記出力部（８２）との間にあって前記電極部（１１）での分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる分極電圧回路（８６１，８６２）を含む。第４の態様によれば、測定環境による影響の一つである分極電圧の影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第５の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第４の態様との組み合わせにより実現され得る。第５の態様では、前記分極電圧回路（８６１，８６２）は、前記インピーダンス変換回路（８５１，８５２）と前記接触抵抗回路（８７１，８７２）との間にある。第５の態様によれば、測定環境による影響の一つである分極電圧の影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第６の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１〜第５の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第６の態様では、前記擬似脳波発生システム（６）は、前記入力部（８１）と前記出力部（８２）と前記処理部（８３Ａ；８３Ｂ）とを保護するシールド（９）を更に備える。前記シールド（９）は、絶縁シールドと、静電シールドと、磁気シールドとの少なくとも一つの機能を有する。第６の態様によれば、周囲環境の変動の影響を低減できる。

第７の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１〜第６の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第７の態様では、前記処理部（８３Ａ；８３Ｂ）は、静電気保護素子（Ｃ８１〜Ｃ８４；Ｄ８１〜Ｄ８４）を更に備える。前記静電気保護素子（Ｃ８１〜Ｃ８４；Ｄ８１〜Ｄ８４）は、第１端が前記入力部（８１）と前記出力部（８２）との一方に電気的に接続され、第２端に接地電位が与えられる。第７の態様によれば、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第８の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第７の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第８の態様では、前記静電気保護素子（Ｃ８１〜Ｃ８４）は、人体と地面の間の静電容量に相当する静電容量を有するコンデンサを含む。第８の態様によれば、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第９の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１〜第８の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第９の態様では、前記インピーダンス変換回路（８５１〜８５３）は、オペアンプ（ＯＰ２１）を含む。第９の態様によれば、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第１０の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第９の態様との組み合わせにより実現され得る。第１０の態様では、前記処理部（８３Ｂ）は、出力保護回路（８９１）を更に備える。前記出力保護回路（８９１）は、第１ダイオード（Ｄ１１）と第２ダイオード（Ｄ１２）との少なくとも一方を含む。前記第１ダイオード（Ｄ１１）は、アノードが前記オペアンプ（ＯＰ２１）の出力端子に電気的に接続され、カソードに電源電位が与えられる。前記第２ダイオード（Ｄ１２）は、カソードが前記オペアンプ（ＯＰ２１）の出力端子に電気的に接続され、アノードに接地電位が与えられる。第１０の態様によれば、静電気からの保護を図ることができる。

第１１の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第９又は第１０の態様との組み合わせにより実現され得る。第１１の態様では、前記処理部（８３Ｂ）は、入出力保護回路（８９２）を更に備える。前記入出力保護回路（８９２）は、複数のダイオード（Ｄ２１，Ｄ２２）の逆並列回路を含み、前記オペアンプ（ＯＰ２１）の出力端子と入力端子との間に電気的に接続される。第１１の態様によれば、静電気からの保護を図ることができる。

第１２の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１〜第１１の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１２の態様では、前記電気信号は、事象関連脱同期に起因する特定の周波数帯域の強度変化を含む脳波を模した信号である。第１２の態様によれば、事象関連脱同期を利用したシステムの動作試験及び性能評価を行える。

第１３の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１２の態様との組み合わせにより実現され得る。第１３の態様では、前記擬似脳波発生システム（６）は、前記信号発生器（７）を更に備える。前記信号発生器（７）は、前記基準信号として、前記特定の周波数帯域の強度変化を含む信号を出力するように構成される。第１３の態様によれば、出力部（８２）で発生される電気信号へのノイズの影響を低減できる。

第１４の態様の擬似脳波発生システム（６）は、第１〜第１３の態様のいずれか一つとの組み合わせにより実現され得る。第１４の態様では、前記電気信号は、α波帯域の周波数を有する信号とβ波帯域の周波数を有する信号との少なくとも一方を含む。第１４の態様によれば、脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第１５の態様の脳波測定システム（１０）は、第１〜第１４の態様のいずれか一つの擬似脳波発生システム（６）と、脳波計（１）と、情報処理装置（２）と、を備える。前記脳波計（１）は、前記擬似脳波発生システム（６）からの前記電気信号に基づいて脳波情報を生成するように構成される。前記情報処理装置（２）は、前記脳波計（１）から前記脳波情報を取得するように構成される。第１５の態様によれば、測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

第１６の態様のリハビリテーション支援システム（１００）は、第１５の態様の脳波測定システム（１０）と、運動補助装置（３）と、制御装置（４）と、を備える。前記運動補助装置（３）は、機械的な刺激と電気的な刺激との少なくとも一方を前記人体に加える機能を有する。前記制御装置（４）は、前記情報処理装置（２）で取得された前記脳波情報に基づいて前記運動補助装置（３）を制御するように構成される。第１６の態様によれば、測定環境による影響を反映し脳波により近い電気信号を発生させることができる。

１０ 脳波測定システム
１ ヘッドセット（脳波計）
１１ 電極部
２ 情報処理装置
６ 擬似脳波発生システム
７ 信号発生器
８１ 入力部
８２ 出力部
８３，８３Ａ，８３Ｂ 処理部
８４ 減衰器
８５ インピーダンス変換部
８５１ 第１インピーダンス変換回路（インピーダンス変換回路）
８５２ 第２インピーダンス変換回路（インピーダンス変換回路）
８６ 分極電圧部
８６１ 第１分極電圧回路（分極電圧回路）
８６２ 第２分極電圧回路（分極電圧回路）
８７ 接触抵抗部
８７１ 第１接触抵抗回路（接触抵抗回路）
８７２ 第２接触抵抗回路（接触抵抗回路）
８９１ 出力保護回路
Ｄ１１ 第１ダイオード
Ｄ１２ 第２ダイオード
８９２ 入出力保護回路
Ｄ２１，Ｄ２２ ダイオード
Ｃ８１〜Ｃ８４ 静電気保護素子
Ｄ８１〜Ｄ８４ 静電気保護素子
９ シールド

Claims (15)

1. 信号発生器からの基準信号を受け取る入力部と、
   脳波計の電極部に電気的に接続される出力部と、
   前記入力部で受け取った前記基準信号に基づいて脳波を模した電気信号を前記出力部に生じさせる処理部と、
   を備え、
   前記処理部は、
   前記入力部と前記出力部との間にあって前記電極部と人体との間の接触抵抗に相当する抵抗値を有する接触抵抗回路を含む接触抵抗部と、
   前記入力部と前記接触抵抗回路との間にあって前記接触抵抗回路から見たインピーダンスが前記入力部から見たインピーダンスよりも小さいインピーダンス変換回路を含むインピーダンス変換部と、
   を有する、
   擬似脳波発生システム。
2. 前記処理部は、減衰器を更に備え、
   前記減衰器は、前記入力部と前記インピーダンス変換回路との間にあって前記入力部で受け取った前記基準信号を減衰させるように構成される、
   請求項１の擬似脳波発生システム。
3. 前記接触抵抗回路は、前記抵抗値を切り替える機能を有する、
   請求項１又は２の擬似脳波発生システム。
4. 前記処理部は、分極電圧部を更に備え、
   前記分極電圧部は、前記入力部と前記出力部との間にあって前記電極部での分極電圧に相当する電圧変化を生じさせる分極電圧回路を含む、
   請求項１〜３のいずれか一つの擬似脳波発生システム。
5. 前記分極電圧回路は、前記インピーダンス変換回路と前記接触抵抗回路との間にある、
   請求項４の擬似脳波発生システム。
6. 前記入力部と前記出力部と前記処理部とを保護するシールドを更に備え、
   前記シールドは、絶縁シールドと、静電シールドと、磁気シールドとの少なくとも一つの機能を有する、
   請求項１〜５のいずれか一つの擬似脳波発生システム。
7. 前記処理部は、静電気保護素子を更に備え、
   前記静電気保護素子は、第１端が前記入力部と前記出力部との一方に電気的に接続され、第２端に接地電位が与えられる、
   請求項１〜６のいずれか一つの擬似脳波発生システム。
8. 前記静電気保護素子は、人体と地面の間の静電容量に相当する静電容量を有するコンデンサを含む、
   請求項７の擬似脳波発生システム。
9. 前記インピーダンス変換回路は、オペアンプを含む、
   請求項１〜８のいずれか一つの擬似脳波発生システム。
10. 前記処理部は、出力保護回路を更に備え、
    前記出力保護回路は、第１ダイオードと第２ダイオードとの少なくとも一方を含み、
    前記第１ダイオードは、アノードが前記オペアンプの出力端子に電気的に接続され、カソードに電源電位が与えられ、
    前記第２ダイオードは、カソードが前記オペアンプの出力端子に電気的に接続され、アノードに接地電位が与えられる、
    請求項９の擬似脳波発生システム。
11. 前記処理部は、入出力保護回路を更に備え、
    前記入出力保護回路は、複数のダイオードの逆並列回路を含み、前記オペアンプの出力端子と入力端子との間に電気的に接続される、
    請求項９又は１０の擬似脳波発生システム。
12. 前記電気信号は、事象関連脱同期に起因する特定の周波数帯域の強度変化を含む脳波を模した信号である、
    請求項１〜１１のいずれか一つの擬似脳波発生システム。
13. 前記信号発生器を更に備え、
    前記信号発生器は、前記基準信号として、前記特定の周波数帯域の強度変化を含む信号を出力するように構成される、
    請求項１２の擬似脳波発生システム。
14. 前記電気信号は、α波帯域の周波数を有する信号とβ波帯域の周波数を有する信号との少なくとも一方を含む、
    請求項１〜１３のいずれか一つの擬似脳波発生システム。
15. 請求項１〜１４のいずれか一つの擬似脳波発生システムと、
    前記擬似脳波発生システムからの前記電気信号に基づいて脳波情報を生成する脳波計と、
    前記脳波計から前記脳波情報を取得する情報処理装置と、
    を備える、
    脳波測定システム。

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