HU203193B

HU203193B - Method and relaxation device for carrying out relaxation training

Info

Publication number: HU203193B
Application number: HU260290A
Authority: HU
Inventors: Janos Szabo; Ferenc Farkas
Original assignee: Janos Szabo; Ferenc Farkas
Priority date: 1990-04-27
Filing date: 1990-04-27
Publication date: 1991-06-28
Also published as: HU902602D0

Abstract

A találmány tárgya eljárás relaxációs tréning végzésére, amelynek során bőrellenállás - GSR -, vagy agyi alfa-hullám - EEG - mérése egyikének alkalmazásával mérjük az idegrendszer aktivációs szintjének nagyságát és ennek nagyságát visszajelezzük a relaxációs tréninget végző személy számára. Az eljárás lényege, hogy az egyik mérés - előnyösen GSR - alkalmazásával egyidejűleg a másik mérést - előnyösen EEG - is elvégezzük oly módon, hogy a bőrellenállás változását a relaxációs tréninget végző személy számára érzékszervi úton érzékelhető változássá -például hangfrekvencia-változássá - alakítjuk és a relaxá- ció mélyebb szintjén megjelenő alfa-hullámok jelenlétét és nagyságát további, megkülönböztetett, érzékelhető változásként - például frekvenciamodulált hangimpulzusokkal - visszajelezzük a relaxációs tréninget végző személy számára. A találmány tárgya továbbá relaxációs készülék is, amelynek az idegrendszer aktivációs szintjét érzékelő elektródái, az elektródákhoz csatlakozó erősítő és jelfeldolgozó áramköre, valamint az aktivációs szint jelzésére szolgáló kijelzője van. A készülék úgy van kialakítva, hogy homlokpánti elektródákat (El, E2, E3) tartalmaz, amelyek közül két elektróda (El, E3) dif- S4 HU 203193 A A leírás terjedelme: 8 oldal (ezen belül 2 ábra) -1-The present invention relates to a method of relaxation training by measuring the magnitude of the activation level of the nervous system by using one of the measures of skin resistance - GSR or brain alpha wave - EEG, and indicating its magnitude to a person conducting relaxation training. The essence of the process is that one measurement, preferably GSR, is simultaneously performed with the other measurement, preferably EEG, so that the change in skin resistance is converted into a sensory change for the person performing the relaxation training, for example, as a frequency change. The presence and magnitude of alpha waves appearing at a deeper level of the dysfunction are signaled to the person performing the relaxation training as additional, distinct, perceptible changes, such as frequency modulated voice pulses. The invention also relates to a relaxation device having electrodes for detecting the level of activation of the nervous system, an amplifier and signal processing circuit connected to the electrodes, and a display for indicating the activation level. The device is configured to include a forehead electrode (El, E2, E3), two electrodes (El, E3) dif- fer S4 EN 203193 A Scope of the description: 8 pages (including Figure 2) -1-

Description

ferens elektródaként, harmadik elektróda (E2) pedig indifferens elektródaként van kiképezve. A két elektróda (El, E3) differenciálerősítő (Al) bemenetelre csatlakozik, a differenciálerősítő (Al) kimenete potenciométeren (Pl) keresztül sávszűrőre (SÍ) van kötve. Összegző fokozatot (Ö) tartalmaz, amelynek egyik bemenetére a sávszűrő (SÍ) kimenete csatlakozik. További, bőrellenállás mérésére szolgáló elektródája (E4) van, melynek kimenete ellenállás-feszültség (EF) átalakítón keresztül az összegző fokozat (Ö) másik bemenetével van összekötve. Az összegző fokozat (Ö) kimenete feszültség-frekvencia átalakító (FF) bemenetére van kötve, ennek kimenete teljesítményerősítőn (TE) át az aktivációs szint kijelzésére szolgáló hangforrásra (HF) csatlakozik. (1. ábra)and a third electrode (E2) as an indifferent electrode. The two electrodes (E1, E3) are connected to a differential amplifier (Al) input, the differential amplifier (Al) output is connected to a bandpass filter (S1) via a potentiometer (P1). It contains a summing stage (Ö) with an input connected to the output of the bandpass filter (SI). It has an additional electrode (E4) for measuring skin resistance, the output of which is connected via a resistance-to-voltage (EF) converter to the other input of the totalization stage (Ö). The output of the totalizer (Ö) is connected to the input of a voltage-to-frequency converter (FF), and its output is connected to a power source (HF) to indicate the activation level via a power amplifier (TE). (Figure 1)

A találmány tárgya eljárás és relaxációs készülék, amelynek révén előnyösen összetett tanulási folyamat segítségével tudatosan csökkenthető az idegrendszer általános aktivációs szintje, relaxációs tréning végezhető.BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a method and a relaxation device which, by means of a complex learning process, deliberately reduces the overall activation level of the nervous system and provides relaxation training.

Ismeretes, hogy napjainkban az embereket egyre több külső behatás, stresszhatás éri, amelyek a fokozott szellemi igénybevétellel együtt pszichés zavarokat, szorongásokat idéznek elő. Az emberek mentálhi- 20 giénés körülményeinek javításával ezért egyre több kutató foglalkozik, mivel rohanó világunkban igényként jelentkezik a testi nyugalom biztosítása mellett a szellemi nyugalom időnkénti megvalósítása is, amelyet saját maguk az emberek önmaguktól megvalósítani nem képesek.It is known that nowadays people are subjected to more and more external influences, stress effects, which together with increased mental stress cause mental disorders and anxiety. Increasingly, therefore, researchers are engaged in improving the mental and hygienic conditions of people, as in our fast-paced world there is a need not only to provide physical rest, but also to attain mental rest from time to time, which people themselves cannot attain.

Kutatók hosszú kísérletsorozatokkal alátámasztott véleménye szerint az idegrendszer aktivációs szintjének nagysága mérhető és az aktivációs szint csökkenése kívánatos ahhoz, hogy az emberek szellemi nyugal- 30 mi állapota biztosítható legyen. Az idegrendszer aktivációs szintjének mérésére ismert megoldások vannak, amelyek közül a két legelterjedtebb megoldás a galvanikus bőrellenállás - GSR - mérése, valamint az agyi alfa-hullám - EEG - mérése.Researchers, supported by long series of experiments, believe that the level of activation of the nervous system is measurable and that a decrease in activation levels is desirable in order to maintain the mental state of humans. There are known methods for measuring the activation level of the nervous system, the two most common of which are measurement of galvanic skin resistance - GSR - and brain alpha wave - EEG.

A bőr felületén mérhető ohmikus ellenállás szoros összefüggésben van az idegrendszer általános aktivációs szintjével és annak változásával. Növekvő aktivitás ugyanis ismert módon az ellenállás csökkenésével jár, így ennek mérése a bőrellenállás és az aktivitás között fennálló fordított arányosság alapján elvégezhető.The ohmic resistance measured on the skin surface is closely related to the general activation level of the nervous system and its changes. As increasing activity is known to cause a decrease in resistance, it can be measured by the inverse proportion between skin resistance and activity.

Az agy egészéről, illetve annak egyes részleteiről regisztrálható elektromos potenciálváltozások - makroritmusok - az agyi neuronok akciós potenciáljának eredője. Ezen potenciálváltozások jellege és mértéke 45 ismert módon tájékoztatást nyújt az idegrendszer aktivációs állapotáról. Az egészséges ember EEG-jeleinek spektruma - frekvencia és amplitúdó tartománya - többféle típusú lehet, azonban közismert, hogy a relaxált felnőtt ember EEG spektrumában a teljes rela- 50 xáció (ernyedt izomzat, pszichés kikapcsolódás és szellemi pihenés állapota) állapotában az alfa-hullámok dominálnak. Ma már bizonyos, hogy szoros öszszefüggés van a szendergő-meditatív állapot és az agyi alfa-hullám aktivitás között (Kamiya, 1968; Brown, 55 1971). Napjainkban már az is bizonyított, hogy a vizsgált személyek fokozott alfa-hullám aktivitást mutatnak, ha jelzést kapnak az alfa-hullámok jelenlétéről. Walsh 1974-ben olyan alapvető megfigyelésekhez jutott, amelyek szerint az alfa-ritmus eléréséhez megfe2 lelő visszajelzés - feedback - és ún. alfa-jellegű instrukciók szükségesek Ha ez a kettő együtt érvényesül, akkor nagyobb valószínűséggel jön létre az alfa-álla15 pót, vagyis az aktív pihenés állapota. Az agyi alfa-hullámok és a biológiai visszacsatolás összefüggéséről részletes ismertetés található dr. Bagdy Emőke, dr. Koronkai Bertalan: Relaxációs módszerek c. pszichoterápiás kézikönyvében.Changes in electrical potentials - macrorhythms - of the brain as a whole, or parts of it, are the result of the action potential of brain neurons. The nature and extent of these potential changes provide information on the activation state of the nervous system in a known manner. The spectrum of EEG signals in a healthy person - frequency and amplitude range - can be of various types, but it is well known that alpha waves dominate the EEG spectrum of a relaxed adult in a state of total relaxation (relaxed muscle, psychic relaxation, and mental rest). . It is now known that there is a close relationship between the sleep-meditative state and cerebral alpha-wave activity (Kamiya, 1968; Brown, 55, 1971). It has now been demonstrated that subjects exhibit increased alpha wave activity when signaled for the presence of alpha waves. In 1974, Walsh came to fundamental observations that feedback on the alpha rhythm and so called alpha-like instructions are needed If these two are combined, you are more likely to have an alpha15 replacement, that is, a state of active rest. The relationship between brain alpha waves and biological feedback can be found in dr. Emdy Bagdy, dr. Bertalan Koronkai: Methods of Relaxation c. Psychotherapy Handbook.

Az idegrendszer aktivációs szintjének mérésére szolgáló ismert megoldások vagy a bőrellenállás, vagy pedig az alfa-hullámok mérésén és ezek biológiai visszajelzésén alapulnak. A bőrfelület ellenállásának mérésével és visszajelzésével csökkenthető ugyan az idegrendszer általános aktivációs szintje, ezzel a megoldással azonban az igazi pihenést nyújtó teljes relaxáció nem mérhető, amely állapotot, vagy ezen állapot kezdetét az agyi alf a-hullámok megjelenése jelzi.Known solutions for measuring the activation level of the nervous system are based either on the measurement of skin resistance or alpha waves and their biological feedback. Measuring and responding to skin surface resistance can reduce the overall level of activation of the nervous system, but it does not measure total relaxation that provides true relaxation, which is indicated by the appearance of brain alpha waves.

Az agyi alfa-hullámok megjelenése és ezek nagyobb részaránya jobb közérzettel, pihentségi érzéssel jár együtt. Az alfaállapot elérésére azonban önmagától csak igen kevés ember képes. Azok az ismert megoldások, amelyek az aktivációs szint mérését alfa-hullámok detektálására vezetik vissza, csak abban az eset35 ben használhatók - a nyugatnémet ZAK cég ALFA biofeedback készüléke ha az azokat használó személyek képesek önmaguktól az alfa-állapot elérésére. Arelaxáció kezdeti szakaszán ugyanis még nem jelennek meg az alfa-hullámok, így a felhasználó személyek 40 részére az alfa-hullámok detektálásán alapuló biofeedback készülék a kezdeti szakaszon nem nyújt segítséget a relaxáció eléréséhez, sok esetben az lehetetlenné is válik.The appearance of brain alpha waves and the greater proportion of these are associated with a feeling of well-being and relaxation. However, very few people are able to achieve alpha status by themselves. Known solutions that measure activation levels to detect alpha waves can only be used 35 - the West German ZAK's ALFA biofeedback device, if users are able to achieve alpha status by themselves. Because alpha waves do not appear during the initial phase of arelaxation, the biofeedback device based on alpha wave detection for 40 users does not assist in the initial phase to achieve relaxation, and in many cases becomes impossible.

A találmány célja olyan megoldás létrehozása, amely lehetővé teszi a megfelelő relaxációs állapot elérését.SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a solution that enables a satisfactory state of relaxation to be achieved.

Kísérleteket végeztünk, amelyek során bebizonyosodott az, hogy a bőrellenállás mérése, vagy az agyi alfa-hullámok mérése önmagában nem elegendő a teljes relaxációs folyamat leképezésére. A relaxációs tréning kezdeti szakaszán ugyanis a bőrellenállás - GSR - változás a domináns, míg a mélyebb relaxáció esetén az agyi alfa-hullámok a meghatározóak. Rájöttünk arra, hogy a megfelelő szintű relaxáció megvalósításához mindkét ismert mérés egyidejű alkalmazására van szükség, mert ennek révén a teljes relaxációs folyamat kézben tartható, illetve visszajelezhető a relaxációs tréninget végző személy számára az a tény, hogy jó irányban halad-e az aktív pihenést biztosító mélyebb 60 relaxáció felé. Felismertük, hogy a bőrellenállás és azExperiments have been conducted which have shown that measuring skin resistance or measuring brain alpha waves alone is not sufficient to map the complete relaxation process. In the initial phase of relaxation training, the change in skin resistance - GSR - is dominant, whereas in deeper relaxation, brain alpha waves are dominant. We have realized that a proper level of relaxation requires the simultaneous use of both known measurements to control the overall relaxation process and to provide feedback to the person performing the relaxation training on whether the deeper path of active relaxation is going in the right direction. 60 relaxation. We have discovered that skin resistance and

HU 203 193 A agyi alfa-hullámok egyidejű mérésével és ezek elérni kívánt változási irányának érzékszervi úton észlelhető visszajelzésével olyan körülmények biztosíthatók, amelyek lehetővé teszik a relaxációs tréning elsajátítását, megtanulását, az aktív pihenést biztosító alfaállapot elérését.By simultaneously measuring the alpha waves of the brain and sensing their desired direction of change, sensory conditions are provided that allow for the acquisition, learning, and alpha state of relaxation training.

A találmány tárgya eljárás relaxációs tréning végzésére, amelynek során bőrellenállás - GSR - vagy agyi alfa-hullám - EEG - mérése egyikének alkalmazásával mérjük az idegrendszer aktivációs szintjének nagyságát és ennek nagyságát visszajelezzük a relaxációs tréninget végző személy számára. Az eljárás lényege az, hogy az egyik mérés - előnyösen GSR - alkalmazásával egyidejűleg a másik mérést - előnyösen EEG - is elvégezzük oly módon, hogy a bőrellenállás változását a relaxációs tréninget végző személy számára érzékszervi úton észlelhető változássá alakítjuk és a relaxáció mélyebb szintjén megfelelő alfa-hullámok jelenlétét és nagyságát további, megkülönböztetett érzékelhető változásként visszajelezzük a relaxációs tréninget végző személy számára.FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a method of performing a relaxation training process by measuring one of the levels of activation of the nervous system by measuring skin resistance - GSR - or cerebral alpha wave - EEG and providing a feedback to a person performing a relaxation training. The essence of the method is to simultaneously perform one measurement, preferably GSR, and another measurement, preferably EEG, by converting the change in skin resistance into a sensory change for the person performing the relaxation training and, at a deeper level of relaxation, the presence and magnitude of the waves are signaled to the person performing the relaxation training as a further distinguished sensible change.

Az eljárás célszerű megoldása esetén az idegrendszer aktivációs szintjének bőrellenállás által bekövetkező változását hangfrekvencia változássá alakítjuk és az alfa-hullámok jelenlétét és nagyságát pedig frekvenciamodulált hangimpulzusokkal jelezzük vissza.In a preferred embodiment of the method, the change in the activation level of the nervous system by skin resistance is converted into a sound frequency change and the presence and magnitude of the alpha waves are signaled by frequency-modulated sound pulses.

A találmány tárgya továbbá relaxációs készülék relaxációs tréning végzésére, amelynek az idegrendszer aktivációs szintjét érzékelő elektródái, az elektródákhoz csatlakozó erősítő és jelfeldolgozó áramköre, valamint az aktivációs szint jelzésére szolgáló kijelzője van. Találmányunk értelmében a relaxációs készülék úgy van kialakítva, hogy homlokpánti elektródákat tartalmaz, amelyek közül két elektróda differens elektródaként, harmadik elektróda pedig indifferens elektródaként van kiképezve. A két elektróda differenciálerősítő bemenetelre csatlakozik, melynek kimenete potenciométeren keresztül sávszűrőre van kötve. Összegző fokozatot tartalmaz, amelynek egyik bemenetére a sávszűrő kimenete csatlakozik, további, bőrellenállás mérésére szolgáló elektródája van, melynek kimenete ellenállás-feszültség átalakítón keresztül az összegző fokozat másik bemenetével van összekötve. Az összegző fokozat kimenete feszültség-frekvencia átalakító bemenetére van kötve, ennek kimenete teljesítményerősítőn át az aktivációs szint kijelzésére szolgáló hangforrásra csatlakozik.The present invention also relates to a relaxation device for performing a relaxation training, comprising electrodes for sensing the activation level of the nervous system, an amplifier and signal processing circuit attached to the electrodes, and a display for indicating the activation level. According to the present invention, the relaxation device is configured to include forehead electrodes, two of which are designed as differential electrodes and a third electrode as an indifferent electrode. The two electrodes are connected to a differential amplifier input, the output of which is connected to a bandpass filter via a potentiometer. It contains a summing stage, one of which inputs is connected to the output of a bandpass filter, and has an additional electrode for measuring skin resistance, the output of which is connected to the other input of the summing stage via a resistor voltage converter. The output of the summing stage is connected to the input of a voltage-to-frequency converter, the output of which is connected via a power amplifier to an audio source for indicating the activation level.

Előnyösen a sávszűrő az agyi alfa-hullámok átengedésére szolgáló, előnyösen 8-13 Hz frekvenciájú sávszűrőként van kiképezve.Preferably, the bandpass filter is configured as a bandpass filter for transmitting cerebral alpha waves, preferably at a frequency of 8 to 13 Hz.

A relaxációs készülék előnyös kiviteli alakja esetén az ellenállás-feszültség átalakító áramvezérelt feszültség-generátorként van kiképezve, amely első és második tranzisztort tartalmaz Az első tranzisztor bázisa első ellenálláson keresztül a további, bőrellenállás mérésére szolgáló elektródával van összekötve. Az első tranzisztor emittere a második tranzisztor emitterébez csatlakozik, a második tranzisztor kollektora pedig tápfeszültségre van kötve. A tápfeszültséghez egymással sorbakapcsolt második ellenállás és Zener-dióda csatlakozik, ezek közös pontja a második tranzisztor bázisával van összekötve. Az első tranzisztor kollektora egyrészről az ellenállás-feszültség átalakító kimenetét képezi, másrészről harmadik ellenálláson keresztül negatív tápfeszültségre van kötve.In a preferred embodiment of the relaxation device, the resistor voltage converter is configured as a current-controlled voltage generator comprising first and second transistors. The base of the first transistor is connected via a first resistor to a further electrode for measuring skin resistance. The emitter of the first transistor is connected to the emitter of the second transistor, and the collector of the second transistor is connected to a supply voltage. A second resistor and a Zener diode connected in series to each other are connected to the supply voltage, their common point being connected to the base of the second transistor. The collector of the first transistor forms the output of the resistor voltage converter on the one hand and is connected to a negative supply voltage via a third resistor.

Célszerűen az összegző fokozat kétbázisú tranzisztort tartalmaz, amelynek emittere egyrészről kondenzátoron keresztül az összegző fokozat egyik bemenetét, másrészről negyedik ellenálláson át az összegző fokozat másik bemenetét képezi. Az emitterhez továbbá két végén tápfeszültségre és negatív tápfeszültségre kapcsolt második potenciométer csuszkája ötödik ellenálláson keresztül csatlakozik. A kétbázisú tranzisztor egyik bázisa egyrészről közvetlenül az összegző Ö fokozat kimeneteként van kiképezve, másrészről hatodik R6 ellenálláson át a negatív -U_T tápfeszültséghez csatlakozik A kétbázisú T3 tranzisztor másik bázisa pedig a +U_T tápfeszültséggel van összekötve.Preferably, the summing stage comprises a two-base transistor whose emitter forms one of the inputs of the summing stage through a capacitor and the other input of the summing stage through a fourth resistor. In addition, a slider of a second potentiometer connected to a supply voltage and a negative supply voltage is connected to the emitter via a fifth resistor. On the one hand, the base of the binary transistor is directly connected to the output of the totalizing stage Ö and on the other hand is connected via a sixth resistor R6 to the negative supply voltage -U _T The other base of the binary T3 is connected to the + U _T supply voltage.

A relaxációs készülék további célszerű megoldásánál a feszültség-frekvencia átalakító hetedik ellenállást és második kondenzátort tartalmazó integráló taggal van ellátva. A feszültség-frekvencia átalakító komparátort tartalmaz, amelynek egyik bemenetére a feszültség-frekvencia átalakító bemenete a hetedik ellenálláson keresztül csatlakozik Ugyanez a komparátor bemenet diódán és azzal sorbakapcsolt nyolcadik ' ellenálláson át a komparátor kimenetével van összekötve. A komparátor másik bemenete egyrészről ti- zenegyedik ellenálláson keresztül tápfeszültségre van . kötve, másrészről tizenkettedik ellenálláson át harmadik potenciométer csuszkájával van összekötve. A » komparátor kimenete közvetlenül a feszültség-frekvencia átalakító kimenete és a komparátor kimenete egymással sorbakapcsolt kilencedik ellenállás, harmadik potenciométer és tizedik ellenállás, mint feszültségosztón át negatív tápfeszültséggel, valamint a második kondenzátorral van összekötve.In a further preferred embodiment of the relaxation apparatus, the voltage-frequency converter is provided with an integrating member comprising a seventh resistor and a second capacitor. The voltage-to-frequency converter comprises a comparator having an input connected to the voltage-to-frequency converter input through a seventh resistor. The same comparator input is connected to a comparator output via a diode and a connected eighth resistor. The other input of the comparator, on the one hand, is powered by a one-way resistor. connected, on the other hand, via a twelfth resistor connected to the slider of a third potentiometer. The output of the comparator is directly connected to the voltage-frequency converter output and the comparator output to a series-connected ninth resistor, a third potentiometer and a tenth resistor, as a voltage divider via a voltage divider and a second capacitor.

A találmány szerinti relaxációs készülék lehetséges példakénti megoldását a mellékelt rajzok alapján ismertetjük részletesen, aholA possible exemplary embodiment of a relaxation device according to the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which:

- az 1. ábra a készülék előnyös vázlatos felépítését,Figure 1 shows a preferred schematic layout of the device,

- a 2. ábra pedig a homlokpánti elektródák célszerű megoldását ábrázolja.and Figure 2 illustrates a preferred solution for the frontal strap electrodes.

Az 1. ábrán látható, hogy a relaxáció készülék homlokpánti El, E2, E3 elektródákat tartalmaz, amelyek közül két El, E3 elektróda differens - aktív EEG-s elektródaként, a harmadik E2 elektróda pedig indifferens - inaktív, ún. Wilson-féle - elektródaként van kiképezve. A két E1, E3 elektróda Al differenciálerősítő bemenetelre csatlakozik, Az Al differenciálerősítő kimenete pedig Pl potenciométeren keresztül SÍ sávszűrőre van kötve.Figure 1 shows that the relaxation apparatus comprises E, E2, E3 forehead electrodes, of which two E1, E3 electrodes are differential - active EEG electrodes, and the third E2 electrode is indifferent - so-called. It is designed as a Wilson electrode. The two electrodes E1, E3 are connected to a differential amplifier input A1, and the output of the differential amplifier A1 is connected to a bandpass filter S1 via a potentiometer P1.

A relaxációs készülék összegző Ö fokozatot tartalmaz, amelynek egyik bemenetére az SÍ sávszűrő kimenete csatlakozik A készülékeknek további, bőrellenállás mérésére szolgáló E4 elektródája van - azábrán szaggatott vonallal feltüntetjük GSR bőrellenáSást -, melynek kimenete ellenállás-feszültség - EF ífálakí3The relaxation device has a summing stage Ö with an input connected to the S1 bandpass output. The devices have an additional electrode E4 for measuring skin resistance - GSR skin resistance is shown with dashed line - output voltage - EF lobe

HU 203 193 A tón keresztül az összegző Ö fokozat másik bemenetével van összekötve. Az összegző O fokozat kimenete feszültség-frekvencia FF átalakító bemenetére van kötve. A feszültség-frekvencia FF átalakító kimenete TE teljesítményerősítőn át az aktivációs szint kijelezésére szolgáló HF hangforrásra csatlakozik.It is connected via the lake to the other input of the totalizer stage Ö. The output of the totalizer stage O is connected to the input of a voltage frequency converter FF. The output of the voltage-frequency converter FF is connected via a power amplifier TE to the HF audio source for indicating the activation level.

Megoldásunk értelmében az SÍ sávszűrő az agyi alfa-hullámok átengedésére szolgáló, előnyösen 8-13 Hz frekvenciájú, sávszűrőként van kiképezve.According to our solution, the S1 bandpass filter is designed as a bandpass filter for transmitting cerebral alpha waves, preferably at a frequency of 8-13 Hz.

A relaxációs készülék előnyös kiviteli alakja esetén az ellenállás-feszültség EF átalakító áramvezérelt feszültség-generátorként van kiképezve, amely az ábra szerint első és második, TI, T2 tranzisztort tartalmaz. Az első TI tranzisztor bázisa első Rl ellenálláson keresztül a további, bőrellenállás mérésére szolgáló E4 elektródával van összekötve. Az első TI tranzisztor emittere a második T2 tranzisztor emitteréhez csatlakozik. A második T2 tranzisztor kollektora +U_T tápfeszültségre van kötve. A +U_T tápfeszültséghez egymással sorbakapcsolt, második R2 ellenállás és ZD Zenerdióda csatlakozik. Ezek közös pontja a második T2 tranzisztor bázisával van összekötve. Az első TI tranzisztor kollektora egyrészről az ellenállás-feszültség EF átalakító kimenetét képezi, másrészről harmadik R3 ellenálláson át negatív -U_T tápfeszültségre van kötve.In a preferred embodiment of the relaxation device, the resistor voltage converter EF is designed as a current-controlled voltage generator comprising first and second transistors T1, T2 as shown. The base of the first transistor TI is connected via a first resistor R1 to a further electrode E4 for measuring skin resistance. The emitter of the first transistor T1 is connected to the emitter of the second transistor T2. The collector of the second transistor T2 is connected to a + U _T supply voltage. A second resistor R2 and a ZD Zener diode connected in series to each other are connected to the + U _T supply voltage. Their common point is connected to the base of the second transistor T2. The collector of the first transistor TI forms the output of the resistor voltage converter EF on the one hand and is connected to a negative -U _T supply voltage through a third resistor R3 on the other hand.

Célszerűen az összegző Ö fokozat kétbázisú T3 tranzisztort tartalmaz, amelynek emmitere egyrészről Q kondenzátoron keresztül az összegző Ö fokozat egyik bemenetét, másrészről negyedik R4 ellenálláson át az összegző Ö fokozat másik bemenetét képezi. A kétbázisú T3 tranzisztor emitteréhez továbbá két végén +U_T tápfeszültségre és negatív -U_T tápfeszültségre kapcsolt második P2 potenciométer csuszkája ötödik R5 ellenálláson keresztül csatlakozik. A kétbázisú T3 tranzisztor másik bázisa egyrészről közvetlenül az összegző Ö fokozat kimeneteként van kiképezve, másrészről hatodik R6 ellenálláson át a negatív -U_T tápfeszültséghez csatlakozik. A kétbázisú T3 tranzisztor másik bázisa pedig a +U_T tápfeszültséggel van összekötve.Preferably, the summing stage comprises a two-base transistor T3, the emitter of which is one of the inputs of the summing stage through a capacitor Q and the other of the fourth stage of the resistor Ö through a fourth resistor R4. Further, the slider of the second potentiometer P2 connected to the + U _T supply voltage and the negative -U _T supply voltage is connected to the emitter of the two-base transistor T3 via a fifth resistor R5. The other base of the two-base transistor T3, on the one hand, is directly output to the summing stage Ö and, on the other hand, is connected via a sixth resistor R6 to the negative -U _T supply voltage. The other base of the two-base transistor T3 is connected to the + U _T supply voltage.

A relaxációs készülék további célszerű megoldásánál a feszültség-frekvencia FF átalakító hetedik R7 ellenállást és második C2 kondenzátort tartalmazó integráló taggal van ellátva. A feszültség-frekvencia FF átalakító A2 komparátort tartalmaz, amelynek egyik bemenetére a feszültség-frekvencia FF átalakító bemenete a hetedik R7 ellenálláson keresztül csatlakozik, továbbá ugyanez a komparátorbemenet Dl diódán és azzal sorbakapcsolt nyolcadik R8 ellenálláson át az A2 komparátor kimenetével van összekötve. Az A2 komparátor másik bemenete egyrészről tizenegyedik Rll ellenálláson keresztül a +U_T tápfeszültségre van kötve, másrészről tizenkettedik R12 ellenálláson át harmadik P3 potenciométer csuszkájával van öszszekötve. Az A2 komparátor kimenete közvetlenül a feszültség-frekvencia FF átalakító kimenetét képezi és ez a kimenet egyben egymással sorbakapcsolt kilencedik R9 ellenállás, harmadik P3 potenciométer és tizedik RIO ellenállás, mint feszültségosztón át a nega4 tív -U_T tápfeszültséggel, valamint a második C2 kondenzátorral van összekötve.In a further preferred embodiment of the relaxation device, the voltage-to-frequency converter FF is provided with an integrating member comprising a seventh resistor R7 and a second capacitor C2. The voltage-to-frequency converter FF comprises a comparator A2, one of whose inputs is connected to the voltage-to-frequency converter FF through a seventh resistor R7, and the same comparator input is connected to a comparator output A2 via diode D1 and an eighth-connected resistor R8. The other input of comparator A2 is connected, on the one hand, to the supply voltage + U _T via the eleventh resistor R11, and on the other hand, via the twelfth resistor R12 to the slider of the third potentiometer P3. A2 comparator output directly form the voltage-frequency FF converter output and this output is also connected in series with each other ninth resistor R9, third P3 potentiometer and tenth RIO resistance than at a voltage of nega4 tive -U is connected to _T supply voltage and the second capacitor C2 .

A TE teljesítményerősítő, például önmagában ismert módon, harmadik C3 kondenzátort és ezzel sorbakapcsolt negyedik P4 potenciométert tartalmaz, amelynek csuszkája műveleti A3 erősítőre van kötve.The power amplifier TE, for example, in a manner known per se, comprises a third capacitor C3 and a fourth potentiometer P4 connected in series therewith, a slider of which is connected to an operational amplifier A3.

A 2. ábra a homlokpánti El, E2, E3 elektródák egy igen előnyös megoldását ismerteti, ahol ezek FP fejpántba rögzítetten vannak kiképezve. A FP fejpánt előnyösen például műbőr-párt, amelynek egyik része a könnyű rögzíthetőség érdekében rugalmas GP gumipántként van kialakítva. A FP fejpántban az El, E2, E3 elektródák rögzített helyzetűek és például rozsdamentes acélból vannak kivitelezve. Az elektromos elvezetést önmagában ismert CS csatlakozó biztosítja.Figure 2 illustrates a very preferred embodiment of the headband electrodes E1, E2, E3, which are mounted in a FP headband. The FP headband is preferably, for example, a pair of imitation leather, one part of which is designed as an elastic GP rubber strap for easy attachment. In the FP headband, the electrodes E1, E2, E3 are fixed and are made, for example, of stainless steel. The electrical connection is provided by a CS connector known per se.

A találmány szerinti relaxációs készülék működését a következőkben ismertetjük részletesen.The operation of the relaxation device according to the invention will be described in detail below.

A relaxációs készülék a homlokr FP fejpánttal rögzített El, E2, E3 elektróda és egy további, ujjra rögzített E4 elektróda révén indikálja az agyi alfahullámokat és a bőrellenállás változásait. A homlokon lévő El, E2, E3 elektródák közül az E2 elektróda indifferens, az El, E3 elektródák pedig differens elektródák. A bőrellenállást és annak változásait az E2 elelektróda és a további E4 elektróda között mérjük.The relaxation device detects brain alpha waves and changes in skin resistance through an E1, E2, E3 electrode with a FP headband attached to the forehead and an additional E4 electrode fixed to the forehead. Among the E1, E2, E3 electrodes on the forehead, the E2 electrode is indifferent, and the E1, E3 electrodes are differential electrodes. The skin resistance and its changes are measured between the E2 electrode and the further E4 electrode.

Az El, E2, E3 elektródák által elvezetett mikrovolt-nagyságrendű jelek erősítése a nagy közösjel-elnyomású Al differenciálerősítő révén valósul meg. Az Al differenciálerősítő ugyanis az E2 elektródához képest mért, az E1 és E3 elektródákon megjelenő azonos fázisú és amplitúdójú jeleket elnyomja, nem erősíti, fly módon nem kerül erősítésre a zavarjelként jelentkező szórt 50 Hz-es hálózati frekvenciájú jel sem. Az Al differenciálerősítő erősítésének mértékét a Pl potenciométeren szabályozzuk, mely tulajdonképpen a relaxációs készülék alfa-hullám detektálási érzékenységét szabályozza. A kellő szintre erősített jelek az Al differenciálerősítőről az SÍ sávszűrőre kerülnek. Az SÍ sávszűrő a jelekből kiemeli az alfa-hullám-spektrumot - előnyösen 8-13 Hz illetve elnyomja a többi, detektálni nem kívánt frekvenciájú komponenseket. A SÍ sávszűrő kimenetén megjelenő Ua jelben ily módon már csak az agyi alfa-hullámok dominálnak.The amplification of the microvolt magnitudes signaled by the electrodes E1, E2, E3 is accomplished by the differential amplifier A1 with high common-mode suppression. The differential amplifier A1 suppresses the signals of the same phase and amplitude on the electrodes E1 and E3, as compared to the E2 electrode, neither amplifies it, nor does the fly-over 50 Hz network signal appearing as an interference signal. The magnitude of the gain of the differential amplifier A1 is controlled on the P1 potentiometer, which actually controls the detection sensitivity of the relaxation device's alpha wave. The signals amplified to the proper level are transmitted from the differential amplifier A1 to the bandpass filter S1. The S1 bandpass filter extracts the alpha-wave spectrum from the signals - preferably from 8 to 13 Hz, and suppresses other components with undetected frequencies. Thus, only the cerebral alpha waves dominate the Ua signal at the output of the S1 bandpass filter.

Az Ua jel kerül az összegző Ö fokozat egyik bemenetére. Az összegző O fokozat azonkívül, hogy az Ua és az ellenállás-feszültség EF átalakító U_G jelét öszszegzi, az összegzett jelet illeszti a feszültség-frekvencia FF átalakítóra.The Ua signal is applied to one of the inputs of the totalizer stage Ö. The cumulative O grades, in addition to the Ua and a resistance-voltage U _G öszszegzi EF signal converter, adjusts the summed signal to the voltage-frequency converter FF.

A GSR bőrellenállás és annak változásának mérését az ellenállás-feszültség EF átalakító végzi, amely áramvezérelt feszültséggenerátor. Az első T1 tranzisztor áramát - I_B áram - az E2 elektróda és a további E4 elektróda között lévő GSR bőrellenállás határozza meg az alábbiak szerint:The GSR skin resistance and its change is measured by a resistance-to-voltage converter EF, which is a current-controlled voltage generator. The first transistor T1 current - determined GSR skin resistance between the electrodes E2 and E4 additional electrode as follows - current I _B:

, Uz-Urpi-Ubf?, To-Urpi-Ubf?

^B GSR+R1 ^B GSR + R1

HU 203 193 A ahol U_z a ZD Zener-dióda referenciafeszültsége, U_BE1, U_be2 az első és a második TI, T2 tranzisztorok bázis-emitter nyitófeszültsége.EN 203 193 Where U _{z is} the reference voltage of the Zener diode ZD, U _BE1 , U _{be2 are} the base emitter open _{voltages of} the first and second transistors T1, T2.

Az ellenállás-feszültség EF átalakító kimenő U_G jele: Ug“Pi'Ib'R3 ahol az első TI tranzisztor áramerősítési tényezője.The output U _G signal of the resistor voltage EF converter is Ug “Pi'Ib'R3 where the current factor of the first TI transistor.

Abban az esetben, ha βι' R3(U_z-U_BEi-U_BE2)-k;In the case of βι 'R3 (U _z -U _BE iU _BE2 );

vagyis k - átalakítási konstans, akkorthat is, k - conversion constant, then

U°-k ·—— ^u GSRU ° -k · —— ^u GSR

Az ellenállás-feszültség EF átalakító kimenő U_G jele és a GSR bőrellenállás között reciprok összefüggés áll fenn, vagyis ha a GSR bőrellenállás értéke növekszik, akkor a kimenő U_G jel csökken. Az U_G jel tehát a relaxáció mértékével változó, a GSR bőreüenállással fordítottan arányos egyenfeszültségű jel.There is a reciprocal relationship between the output U _G signal of the resistor voltage EF converter and the GSR skin resistance, i.e., if the GSR skin resistance value increases, the output U _G signal decreases. The U _G signal is thus a DC signal which varies with the degree of relaxation and is inversely proportional to the GSR skin resistance.

Az összegző 0 fokozat bemenetelre tehát az U_tt és az U_G jelek kerülnek, amelyekből az U_a jel a relaxáció mélyebb szintjén megjelenő, előnyösen 8-13 Hz-es frekvenciájú, váltakozó jel.Thus, the summing stage 0 input is the U _tt and U _G signals, from which the U _a signal is an alternating signal at a lower level of relaxation, preferably at a frequency of 8-13 Hz.

Találmányunk értelmében az összegző Ö fokozatban a negyedik R4 ellenállással és az ötödik R5 ellenállással, továbbá a második P2 potenciométerrel szabályozható mértékben kivonunk egy egyenfeszültségű - például U_r - jelet azért, hogy az összegző Ö fokozat kimenő U_sz jelében a relaxáció kezdetén az ellenállásfeszültség EF átalakító kimenő U_G jelét kompenzáljuk. Ezáltal a relaxáció kezdetén az U_G jel értékét az U_r jellel megközelítően Ο-értékűre csökkentjük annak érdekében, hogy a relaxáció következtében keletkező változásokat mutassa ki készülékünk. Ezáltal tehát az összegző Ö fokozat kimenő U_sz jele:According to the invention the summing Ö gear of the fourth resistor R4 and the fifth resistor R5 and the second potentiometer P2 controllable degree by subtracting a DC voltage - for example, U _r - signal so that the cumulative Ö stage output U _No sign of beginning the relaxation of resistance voltage EF converter the outgoing U _G signal is compensated. Thus, at the beginning of the relaxation, the value of the U _G signal with the U _r signal is reduced to approximately Ο in order to detect the changes resulting from the relaxation. This will therefore signal the summing stage output Ö U _c:

U§_z-=Ua+(U_G-U_r) ±AU_g · AiSK a relaxáció következtében létrejövő AGSR bőrellenállás-változás eredménye.U§ _z - = Ua + (U _G- U _r ) ± AU _g · AiSK is the result of a change in AGSR skin resistance due to relaxation.

Az összegző Ö fokozat kimenő U_sz jele a feszültség-frekvencia FF átalakítóra jut, amely a kimenetén az U_sz jellel arányos feszültség-frekvenciájú U_fjelet szolgáltat. A feszültség-frekvencia FF átalakító a bemenetére kerülő U_sz jelet a hetedik R_? ellenállásból és a második C2 kondenzátorból álló integráló taggal integrálja. Az integráló tag kimenő feszültségét az A2 komparátor negált bemenetén figyeli. Ha az integráló tag kimenő feszültsége eléri az A2 komparátor küszöbfeszültségét, akkor az A2 komparátor kimenő feszültsége polaritást vált és a nyolcadik RB ellenálláson és a Dl diódán keresztül kisüti a második C2 kondenzátort, amelynek eredményeképpen az előzőekben leírt áramkör visszabillen, az A2 komparátor kimenő feszültsége a kiindulási állapotát veszi fel. Az A2 komparátor küszöbfeszültségének előállítása és megfelelő értékű beállítása a kilencedik R9 ellenállás, harmadik P3 potenciométer, tizedik RIO ellenállás, tizenegyedik Rl 1 ellenállás és tizenkettedik R12 ellenállás megfelelő értékű megválasztásával történik. Az előzőekben leírt integrálási és billenési folyamat ismétlődési időtartama az U_szjellel arányos, meghatározza a feszültség-frekvencia FF átalakító kimenő frekvenciáját, az U_f jelet. Az U_fjel, illetve annak változása célszerűen a jól hallható 0-3 kHz-es tartományba esik és fordítottan arányos a GSR bőrellenállás értékével, illetve annak változásával. A frekvencia-tartomány beállítása a harmadik P3 potenciométerrel lehetséges.Ö the summing stage output signal of the voltage U _c FF-frequency converter which provides a signal proportional to the voltage U _c U-frequency signal _f at its output. The voltage-frequency converter to be the FF input signal U _c of the seventh _R? with an integrating member consisting of a resistor and a second C2 capacitor. The integrating member monitors the output voltage at the negative input of comparator A2. When the output voltage of the integrating member reaches the comparator threshold A2, the output voltage of the comparator A2 changes polarity and discharges the second capacitor C2 through the eighth resistor RB and diode D1, resulting in a reciprocal of the circuit described above, initial state. The threshold voltage of comparator A2 is generated and appropriately adjusted by selecting the ninth resistor R9, the third potentiometer P3, the tenth resistor R10, the eleventh resistor R111, and the twelfth resistor R12. The repetition time of the integration and tilting process described above is proportional to the U _s signal, defining the output frequency of the voltage-frequency converter FF, the U _f signal. The U signal _f, and its change is preferably within the audible range of 0-3 kHz, and inversely proportional to the value of the GSR skin resistance and its change. The frequency range can be adjusted with the third potentiometer P3.

A kimenő U_f jel frekvenciát moduláljuk az U_sz jelben egyik komponensként megjelenő, előnyösen 8-13 Hz-es alfa-hullámokkal. Ezáltal tehát a relaxációs készülékben egyidejűleg valósul meg a GSR bőrellenállás változása és az agyi alfa-hullámok detektálása.The output U _f signal frequency is modulated by alpha waves, preferably 8-13 Hz, which appear as a component of the U _s signal. Thus, the relaxation device simultaneously changes GSR skin resistance and detects alpha waves in the brain.

A feszültség-frekvencia FF átalakító U_f jele a TE teljesítményerősítőbe kerül, ahol például önmagában ismert módon a harmadik C/3 kondenzátor és negyedik P4 potenciométeren történő hangerőszabályozás és a műveleti A3 erősítőn bekövetkező erősítés, impedancia-illesztés után az aktivációs szint kijelzésére szolgáló HF hangforrásra kerül.The voltage-frequency FF transducer U _f signal is the TE power amplifier, wherein, after the volume control and the operational A3 gain in an amplifier, for impedance matching to the third C / capacitor 3 and the fourth P4 to the potentiometer for example, in a known manner for indication of the activation level of HF sound source It is.

A relaxációs készülék tehát a relaxált állapot felé _ttörténő haladást mélyülő hanggal - relaxáció kezdeti. szakasza, amelyet a GSR bőrellenállás változása okoz- illetve a relaxáció mélyebb szintjén a megjelenő agyi alfa-hullámok jelenlétét és nagyságát pedig frekvenciamodulált hangimpulzusokkal jezi.The relaxation device thus progress towards deepening the relaxed state _was to sound - initial relaxation. which is caused by changes in GSR skin resistance and, at a deeper level of relaxation, by the presence and magnitude of the cerebral alpha waves that appear, with frequency-modulated sound pulses.

A relaxációs gyakorlatot ingerszegény környezetben, célszerűen fekve, vagy esetleg ülve, behunyt szemmel kell végezni. A relaxációs tréninget végző személy homlokán az FP fejpántot úgy kell elhelyezni, hogy a középső E2 elektróda az orr vonalába kerüljön és az El, E2, E3 elektródák jól felfeküd jenek a homlok bőrfelületére. A biztos elektromos kontaktus elérése érdekében esetenként szükséges lehet az Ε1, E2, E3, valamint a további E4 elektróda felületét vékonyan elektródgéllel bekenni, és ezt úgy felhelyezni.Relaxation exercise should be performed with the eyes closed, preferably lying down or sitting, preferably with the eyes closed. On the forehead of the person performing the relaxation training, the FP headband should be positioned so that the middle E2 electrode is in line with the nose and the E1, E2, E3 electrodes are well seated on the skin surface of the forehead. In some cases, it may be necessary to apply a thin layer of electrode gel to the surface of the Ε1, E2, E3, and other E4 electrodes to obtain a secure electrical contact and apply this.

A találmány szerinti megoldás alkalmas relaxációs tréning végzésére, amelynek révén a relaxációs tréninget végző személy elsajátíthatja az aktív szellemi pihenést biztosító alfa-állapot megvalósítását, amelynek létrehozásához megoldásunk jelentős segítséget biztosít.The present invention is suitable for carrying out a relaxation training, whereby the person performing the relaxation training can acquire the implementation of an alpha state providing active mental rest, for which our solution provides significant assistance.

Claims

PATENT CLAIMS:

CLAIMS 1. A method of performing a relaxation training, comprising measuring a level of activation of the nervous system using one of the skin resistance measurements, GSR, or brain alpha wave EEG, characterized in that one of the measurements, preferably GSR. - the other measurement, preferably EEG, is performed simultaneously

The donation is transformed into a sensory change for the person performing the relaxation training, and the presence and magnitude of the alpha waves appearing at a deeper level of relaxation are signaled to the person providing the relaxation training as a differentiated, perceptible change.

The method of claim 1, wherein the change in the activation level of the nervous system by skin resistance is converted into a sound frequency change and the presence and magnitude of the alpha waves are signaled by frequency-modulated sound pulses.

3. A relaxation device for performing relaxation training, comprising electrodes for sensing the activation level of the nervous system, an amplifier and signal processing circuit for attaching to the electrodes, and a display for indicating the activation level, comprising: elbow straps (E1, E2, E3), two electrodes (E1, E3) are configured as differential electrodes and a third electrode (E2) is provided as an indifferent electrode, the two electrodes (E1, E2) are connected to a differential amplifier (Al) input, the differential amplifier (Al) output via a potentiometer (P1) (S1) is connected, it has a summing stage (Ö), one of whose inputs is connected to the output of a bandpass filter (S1), and has an additional electrode (E4) for measuring skin resistance, the output of which is via a resistor voltage converter (EF) ) is connected to another input ve, the output of the totalizer (Ö) is connected to the input of a voltage-to-frequency converter (FF), its output is connected via a power amplifier (ΤΈ) to the sound source (HF) for indicating the activation level

Device according to claim 3, characterized in that the bandpass filter (SI) is designed as a bandpass filter for transmitting cerebral alpha waves, preferably at a frequency of 8 to 13 Hz.

Apparatus according to claim 3 or 4, characterized in that the resistor voltage converter (EF) is configured as a current-controlled voltage generator comprising first and second transistors (T1, T2), the base of the first transistor (T1) on a first resistor. (R1) is connected via a further electrode (E4) for measuring skin resistance, its emitter connected to the emitter of the second transistor (T2) connected to the supply voltage (+ U _T ) of the collector of the second transistor (T2), to the supply voltage (+ U _T ) a second resistor (R2) and a Zener diode (ZD) connected in series connect the common point of the second resistor (R2) and the Zener diode (ZD) to the base of the second transistor (T2), the colector of the first transistor (TI) It is connected to a negative supply voltage (-U _T ) via a third resistor (R3).

6. Device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that the summing stage (Ö) comprises a two-base transistor (T3), the emitter of which is one of the inputs of the summing stage (Ö) through a capacitor (G) and the summing stage (Ö) ) is the other input, and the slider of the second potentiometer (P2) connected to the supply voltage (+ U _T ) and the negative supply voltage (-U _T ) is connected to the emitter via a fifth resistor (R5) on one hand directly to the base of it is designed as an output of the summing stage (Ö), on the other hand it is connected to a negative supply voltage (-U _T ) through a sixth resistor (R6) and the other base of the bipolar transistor is connected to the supply voltage (+ U _T ).

Apparatus according to claim 6, characterized in that an integrating member comprising a seventh resistor (R7) and a second capacitor (C2) is provided with a voltage frequency converter (FF) comprising a comparator (A2) at one of the inputs of the comparator (A2). the input of the voltage-to-frequency converter (FF) is connected via the seventh resistor (R7) and the same comparator input diode (D1) and the eighth resistor (R8) connected in series to the output of the comparator (A2); its input is connected via a eleventh resistor (R11) to a supply voltage (+ U _T ) and through a twelfth resistor (R12) to a slider of a third potentiometer (P3), the output of a comparator (A2) directly to the voltage converter (FF) series-connected ninth resistor (R9), third potentiometer (P3) and tenth resistor (RIO), as a voltage divider, is connected to a negative supply voltage (-U _T ) and to a second capacitor (C2).