JP2007190277A - 呼吸訓練器および呼吸訓練プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易に呼吸状態を判別することのできる呼吸訓練器および呼吸訓練プログラムを提供すること。
【解決手段】呼吸訓練器１００は、呼吸の訓練パターンをユーザにガイドするための情報を表示するための表示部４と、ユーザによる操作を検知可能であって、呼吸状態に応じた操作を受付けるための状態スイッチ２１．５を備える。これにより、呼吸訓練器１００は、訓練パターンがガイドされる訓練期間に、状態スイッチ２１．５からの信号に基づいて、呼気状態および吸気状態のうちいずれであるかを判別する。
【選択図】図１

Description

本発明は、呼吸訓練器および呼吸訓練プログラムに関し、特に、呼吸の訓練パターンをガイドする呼吸訓練器および呼吸訓練プログラムに関する。

ゆったりとした深い呼吸は自律神経の鎮静につながり、血圧の降圧効果をもたらすことが実証されており（非特許文献１参照）、従来より、自律神経系訓練法、バイオフィードバックとして研究がなされている。また、そのための呼吸訓練器が多数提案されている。

特許文献１には、被験者の腹式呼吸による腹腔の動きを検出するセンサを腹部に装着し、予め定めた理想呼吸訓練パターンを発生し、実際の呼吸パターンと理想呼吸訓練パターンとを比較し一致度合を判断し、その判断結果を音響または光電表示で報知する腹式呼吸訓練装置に関する発明が開示されている。

また、特許文献２には、生体の呼吸を検出する呼吸検出手段を備え、検出した呼吸信号から呼吸情報を抽出し、誘導すべき目標呼吸パターン情報と比較判定し、その差に基づく補正値で生体に与えられる刺激信号を制御する呼吸誘導装置に関する発明が開示されている。呼吸検出手段としては、生体の腹部や胸部に装着されて、呼吸に伴なう胴体長の変化を検出するタイプのもの、鼻腔付近に取り付けて温度変化を計測するタイプのもの、および、マスク型やマウスピース型の器具で気流速度変化を計測するタイプのものが例示されている。

また、睡眠中に気道の閉塞や自律神経系異常による無呼吸状態、いわゆる「睡眠時無呼吸症候群（ＳＡＳ）」は、単に睡眠の質が低下し、昼間の活動時間帯に眠気を催すだけでなく、高血圧を進行させ有害な血圧変動を誘発することによって心疾患や脳疾患など多くの重篤な疾患の原因となることが明らかになってきている。

ＳＡＳの治療法として、閉塞した気道に空気の陽圧を付加する装置（ＣＰＡＰ）、気道を拡張する外科的手術、薬物療法（肺胞界面活性剤製剤の咽頭後方領域への塗布（特許文献３参照）、頸部舌根の筋群の低周波バイブレーションによる筋力刺激訓練による筋群増強（特許文献４参照）などが提案されている。しかしながら、いずれも患者にとっては大きな負担であり、負担の少ないＳＡＳの防止法が提案されていないのが現状である。

このため、ＳＡＳの防止のためにも、患者が手軽に行なえる呼吸訓練は有用であると考えられる。
特開昭６２−２７７９７６号公報 特開２００２−３０１０４７号公報 特表２００１−５０７３６４号公報 特開２００５−２３７８０７号公報 Chcko N.Joseph,Cesare Porta,Gaia Casucci,Nadia Casiraghi,Mara Maffeis,Marco Rossi,Luciano Bernardi，「遅い呼吸は動脈の圧反射感受性を改善し、本能性高血圧の血圧を降下させる」，「高血圧（Hypertension）２００５年１０月号」，米国心臓協会，第４６号，ｐ．７１４−７１８

しかしながら、特許文献１および２のいずれも、ユーザは、自身の腹部にセンサを装着したり、器具を口にくわえたりする必要がある。したがって、ユーザは、これらの取扱いに不便さや不快感を感じることがあった。

本発明は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、その目的は、簡易に呼吸状態を判別することのできる呼吸訓練器および呼吸訓練プログラムを提供することである。

あるいは、コストダウンを可能とする呼吸訓練器および呼吸訓練プログラムを提供することを目的とする。

この発明のある局面に従う呼吸訓練器は、呼吸の訓練パターンをユーザにガイドするためのガイド手段と、ユーザによる操作を検知可能な検知手段と、訓練パターンがガイドされる訓練期間に、検知手段からの信号に基づいて、呼気状態および吸気状態のうちいずれであるかを判別するための判別手段とを備える。

好ましくは、検知手段は、ユーザによる操作を受付けるための操作手段を含む。
好ましくは、検知手段は、ユーザの所定の身体部位の、基準位置からの傾斜の変化を検知可能な傾斜センサを含む。

好ましくは、判別手段による判別結果に基づいて、ユーザの呼吸状態の特徴を表わす呼吸指標を算出するための算出手段と、算出された呼吸指標と、訓練パターンに対応付けられている所定の基準値とを比較するための比較手段と、比較手段による比較結果に基づき、ユーザに警告を行なうための警告手段とをさらに備える。

なお、比較手段は、呼吸指標が基準値から所定範囲内か否かを比較し、警告手段は、呼吸指標が基準値から所定範囲内でない場合に、ユーザに警告を行なうことが好ましい。

あるいは、比較手段は、呼吸指標が基準値から所定範囲内か否かを比較し、警告手段は、呼吸指標が基準値から所定範囲内でない場合の回数を計数するための計数手段と、計数手段による計数結果が所定の閾値を越えた場合に、ガイド手段による訓練パターンのガイドを中断するための中断手段とを含むことが好ましい。

この発明の他の局面に従う呼吸訓練プログラムは、ユーザによる操作を受付けるための操作部と、音声の出力または画像の表示をするための出力部と、演算処理部とを備えた制御装置において、呼吸訓練処理を演算処理部に実行させるためのプログラムであって、予め定められた呼吸の訓練パターンを出力部に出力するステップと、訓練パターンが出力される訓練期間に、操作部からの操作信号を受信するステップと、受信された操作信号に基づいて、呼気状態および吸気状態のうちいずれの状態であるかを判別するステップとを実行させる。

本発明によると、呼吸そのものを検出する呼吸センサを必要とせず、簡易に呼吸状態を判別することができる。あるいは、呼吸センサを必要としないため、コストダウンを図ることができる。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

［実施の形態１］
（構成について）
図１は、本発明の実施の形態１における呼吸訓練器１００の概観を示す図である。

図１を参照して、本実施の形態に係る呼吸訓練器１００は、文字や画像等を表示（出力）するための表示部４、および、ユーザによる操作を受付けるための操作部２１を備える。表示部４は、たとえばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により構成される。操作部２１は、ユーザからの指示の入力を受付けるための複数のスイッチ、たとえば、呼吸訓練器１００が有する機能のメニューの表示指示を受付けるためのメニュースイッチ２１．１、表示部４に表示された情報についての設定指示を受付けるための設定スイッチ２１．２、訓練開始の指示を受付けるための開始スイッチ２１．３、表示部４に表示されたカーソルなどを左右に移動するための左右スイッチ２１．４、および、ユーザによる操作を検知可能であって、呼吸状態に対応した操作を受付けるためのスイッチ（以下「状態スイッチ」という）２１．５を含む。

図２は、本発明の実施の形態１における呼吸訓練器１００の構成を示すブロック図である。図２を参照して、呼吸訓練器１００は、呼吸訓練器１００全体の制御および演算処理を行なうためのＣＰＵ（Central Processing Unit）２０、各種データおよびプログラムが格納されるメモリ１２、表示部４、表示部４の表示動作を制御するドライバ５、操作部２１、計時動作して計時データを出力するタイマ１３、アンプ（増幅器）２５、アンプ２５を介して音声を出力するためのスピーカ２４、および、呼吸訓練器１００内でのデータの入出力を制御する入出力インターフェイス（Ｉ／Ｏ）１０を備える。タイマ１３が出力する計時データおよび操作部２１に対して入力された情報は、Ｉ／Ｏ１０を介してＣＰＵ２０に入力される。また、ＣＰＵ２０は、Ｉ／Ｏ１０を介して表示部４およびスピーカ２４の動作を制御する。

なお、呼吸訓練器１００は、記録媒体１５ｂに記録された各種データやプログラムを読み出すためのドライブ装置１５ａをさらに備えていてもよい。また、呼吸訓練器１００は、必ずしも、表示部４およびスピーカ２４の双方を備える必要はなく、少なくとも、これらのうちいずれか一方を備えていればよい。

メモリ１２は、たとえば、不揮発性のメモリ（たとえばフラッシュメモリ）である。メモリ１２には、予め複数の訓練パターンのデータが記憶されたパターン記憶部１２０が含まれる。パターン記憶部１２０には、負荷レベルの異なる複数の訓練パターンデータが予め記憶されている。

訓練パターンデータは、少なくとも、訓練時間（訓練期間）または呼吸回数、呼吸周期または呼気時間・吸気時間、呼吸の深さの情報を含む。負荷レベルは、たとえば、少なくとも、訓練時間または呼吸回数、呼吸周期および呼吸の深さのうち少なくとも１つのパラメータにより定められる。

また、各訓練パターンデータは、負荷レベルの異なる複数のパターンデータを含んでいてもよい。すなわち、少なくとも１つのパラメータ（たとえば呼吸の深さ）の異なる複数のパターンが、各訓練パターンに含まれていてもよい。

ＣＰＵ２０は、呼吸の訓練パターンをユーザにガイドするためのガイド部２０１と、訓練期間に、状態スイッチ２１．５からの操作信号に基づいて、呼気状態および吸気状態のうちいずれであるかを判別するための呼吸状態判別部２０２と、呼吸状態判別部２０２による判別結果に基づいて、ユーザの呼吸状態の特徴を表わす呼吸指標を算出するための指標算出部２０３と、指標算出部２０３により算出された呼吸指標と、ガイド中の訓練パターン（以下「ガイドパターン」ともいう）に対応付けられている所定の基準値とを比較するための比較部２０４と、比較部２０４による比較結果に基づき、ユーザに警告を行なうための警告部２０５とを含む。

「訓練期間」とは、ガイド部２０１により訓練パターンがガイドされる期間をいう。
ガイド部２０１は、具体的には、訓練パターン（ガイドパターン）に基づく呼吸に導くための情報（以下「呼吸ガイド」ともいう）を、表示部４に表示する処理を行なう。なお、本実施の形態では、表示部４を用いて訓練パターンをガイドすることとして説明するが、スピーカ２４より音声によって訓練パターンをガイドしてもよい。また、ガイド対象の訓練パターンの決定方法については、後述する。

呼吸状態判別部２０２は、たとえば、状態スイッチ２１．５が押下されていることを検知した場合に呼気状態と判別し、状態スイッチ２１．５が押下されていない場合に、吸気状態と判別する。ここで、状態スイッチ２１．５の使用態様を図３に示す。

図３（ａ）は、ユーザが状態スイッチ２１．５を押下していない様子を示す図であり、図３（ｂ）は、ユーザが状態スイッチ２１．５を押下している様子を示す図である。図３（ａ）のように、状態スイッチ２１．５がユーザの右手３０１で押下されていない場合、すなわち、状態スイッチ２１．５がＯＦＦの場合、呼吸状態判別部２０２は、ユーザの呼吸状態は吸気状態であると判別する。一方、図３（ｂ）のように、状態スイッチ２１．５がユーザの右手３０１で押下されている場合、すなわち、状態スイッチ２１．５がＯＮの場合、呼吸状態判別部２０２は、ユーザの呼吸状態は呼気状態であると判別する。このように、ユーザは、訓練期間中、自身の呼吸状態に応じて状態スイッチ２１．５をＯＮ／ＯＦＦ操作する。このため、状態スイッチ２１．５の配置位置は、ユーザが操作しやすい位置に配置されることが好ましく、図１に示した位置に限定されない。

また、呼吸状態判別部２０２による呼吸状態の判別方法は、上記のような例に限定されるものではない。たとえば、逆に、状態スイッチ２１．５がＯＦＦの場合に呼気状態と判別し、状態スイッチ２１．５がＯＮの場合に吸気状態と判別してもよい。

また、本実施の形態では、呼吸状態に対応した操作を受付けるために、専用のスイッチ（状態スイッチ２１．５）を設けたが、このような形態に限定されるものではない。呼吸状態判別部２０２は、訓練期間においてのみ呼吸状態の判別を行なうため、たとえばメニュースイッチ２１．１を、訓練期間において状態スイッチ２１．５と同等の機能を持たせてもよい。また、本実施の形態では、ユーザによる操作を受付けるための入力装置として、スイッチを例に挙げたが、少なくとも、２つの状態（ＯＮ／ＯＦＦ）を検出可能であればよく、スイッチに限定されるものではない。あるいは、呼気状態および吸気状態それぞれにおいて操作するための２つのスイッチを設けてもよい。この場合、２つのスイッチはそれぞれ、左手および右手で操作可能な位置に設けられてもよい。あるいは、２つのスイッチはそれぞれ、左足および右足で操作可能な位置に設けられてもよい。

指標算出部２０３は、判別された呼吸状態と、タイマ１３からの計時データとに基づいて、呼吸指標として、たとえば、呼吸１サイクルの長さ（呼吸周期）を算出する。呼吸指標は、ユーザの呼吸状態の特徴を表わす値であればよく、呼吸周期に限定されるものではない。たとえば、呼吸指標は、所定時間あたりの呼吸回数、呼気時間、吸気時間、呼気動作と吸気動作とのバランス（たとえば、呼気時間と吸気時間との差または比）などであってもよい。

比較部２０４は、呼吸指標として算出された呼吸周期と、ガイドパターンに対応付けられている呼吸周期（基準値）とを比較する。パターン記憶部１２０において、各訓練パターンのデータに呼吸周期のデータが含まれていない場合には、各訓練パターンのデータに対応付けて呼吸周期のデータを予め記憶しておいてもよい。あるいは、各訓練パターンのデータに含まれる１以上のデータに基づいて、基準値となる呼吸周期が導出（算出）されてもよい。比較部２０４は、具体的には、算出された呼吸周期が、ガイドパターンにおける呼吸周期を基準として当該基準値から所定範囲（たとえば、基準値より上下２０％）以内であるか否かを比較する。あるいは、各訓練パターンのデータに、呼吸指標との比較対象となる範囲のデータが予め対応付けられていてもよい。この場合、比較のための制御を簡単にすることができる。

警告部２０５は、具体的には、スピーカ２４より警告音を出力する処理を行なう。なお、音による警告に限定されるものではなく、たとえば、表示部４に警告メッセージを表示することとしてもよい。警告部２０５は、算出された呼吸指標が、基準値から所定範囲内でない場合の回数を計数し、計数結果が所定の閾値を超えた場合に、訓練動作を中断する処理を含んでもよい。

なお、ＣＰＵ２０内の各機能ブロックの動作は、メモリ１２中に格納されたソフトウェアを実行することで実現されてもよいし、少なくとも１つについては、ハードウェアで実現されてもよい。

（動作について）
図４は、本発明の実施の形態１における呼吸訓練処理の流れを示すフローチャートである。図４のフローチャートに示す処理は、予めプログラムとしてメモリ１２に格納されており、ＣＰＵ２０がこのプログラムを読み出して実行することにより、呼吸訓練処理の機能が実現される。なお、以下に示す処理は、たとえば、開始スイッチ２１．３がユーザにより押下された場合に開始される。

図４を参照して、以下に処理動作の流れを説明する。はじめに、ＣＰＵ２０は、ユーザからの身体情報の入力を受付ける（ステップＳ２）。身体情報は、ユーザの身体の特徴を表わす情報であり、たとえば、血圧値、身長、体重、年齢、性別のうち少なくとも１つを含む。ここでは、身体情報として身長および体重の情報が受付けられるものとする。

次に、受付けた身体情報に基づき、この呼吸訓練処理においてユーザにガイドされる訓練パターン（ガイド対象の訓練パターン）が決定される（ステップＳ４）。具体的にはたとえば次のような処理が行なわれる。身長および体重と訓練パターンの識別情報とが対応付けられた対応テーブルが、予めたとえばパターン記憶部１２０内に記憶されている。ＣＰＵ２０は、この対応テーブルにおいて、ユーザの身長および体重と対応付けられている識別情報を特定する。このようにして、特定された識別情報が示す訓練パターンが、ガイド対象の訓練パターンとして決定される。ＣＰＵ２０は、ガイド対象の訓練パターンのデータを、パターン記憶部１２０より読み出す。なお、ここでの「ガイド対象の訓練パターン」は、訓練期間中において、先に述べたガイドパターンとなる。

次に、ＣＰＵ２０は、“長さ異常フラグ”をクリアする（ステップＳ６）。「長さ異常フラグ」とは、呼吸周期が異常である回数、すなわち、呼吸周期が許容範囲（基準値から所定範囲）を超えている回数をカウントするための情報である。なお、この処理は、訓練期間に移行する前に行なわれればよく、たとえばステップＳ２の処理の前に行なわれてもよい。

ステップＳ６の処理が終わると、次に、ガイド部２０１は、ステップＳ４で決定された訓練パターンをユーザにガイドする（ステップＳ８）。具体的には、ステップＳ４において読み出された訓練パターンのデータに基づいて、呼吸ガイド（たとえば、呼気および吸気のいずれをあとどれくらい行なうべきかなど）を表示部４に表示する。

続いて、呼吸状態判別部２０２は、状態スイッチ２１．５からの信号に基づき、ユーザの呼吸状態を判別する（ステップＳ１０）。判別の結果（たとえば、１：呼気状態、または、０：吸気状態）は、たとえば図示しない内部メモリに、時間軸に沿って記録されることが好ましい。呼吸状態の判別方法については、上述のとおりであるので、ここでの説明は繰返さない。

続いて、後に図５を用いて説明する“長さ判断処理”が実行される（ステップＳ１２）。

上記ステップＳ８〜ステップＳ１２の処理は、訓練期間が経過するまで繰返される（ステップＳ１４でＮＯ）。訓練期間が経過したと判断された場合（ステップＳ１４でＹＥＳ）、呼吸訓練処理は終了される。

なお、ステップＳ１０での呼吸状態の判別結果の情報（たとえば、呼吸状態の推移を示したグラフ）を、表示部４に表示することとしてもよい。また、呼吸状態の判別結果の情報を、たとえばメモリ１２の所定の領域に訓練結果として蓄積しておき、別途閲覧可能としてもよい。

図５は、本発明の実施の形態１における長さ判断処理を示すフローチャートである。
図５を参照して、はじめに、指標算出部２０３は、ステップＳ１０での判別結果に基づいて、呼吸指標として呼吸１サイクルの長さ（呼吸周期）を算出する（ステップＳ１０２）。

次に、算出された呼吸周期が、ガイドパターンに対応付けられている呼吸周期の上下２０％以内か（許容範囲内か）否かを判断する（ステップＳ１０４）。許容範囲内であると判断された場合（ステップＳ１０４においてＹＥＳ）、長さ異常フラグをクリアする（ステップＳ１０８）。ステップＳ１０８の処理が終わると、処理はメインルーチンに戻される。

一方、許容範囲外であると判断された場合（ステップＳ１０４においてＮＯ）、長さ異常フラグに１を加える（ステップＳ１１０）。続いて、長さ異常フラグが所定の閾値（たとえば５）を超えたか否かを判断する（ステップＳ１１２）。閾値以内であると判断された場合（ステップＳ１１２においてＮＯ）、スピーカ２４より音による警告を行なう（ステップＳ１１４）。ステップＳ１１４の処理が終わると、処理はメインルーチンに戻される。

これに対し、ステップＳ１１２において、閾値を超えたと判断された場合（ステップＳ１１２においてＹＥＳ）、訓練動作中断処理が行なわれる（ステップＳ１１６）。具体的には、たとえば、まず音による警告を行ない、ガイド部２０１による訓練パターンのガイドを中断（中止）する。

上述のように、本実施の形態では、ユーザによる状態スイッチ２１．５のＯＮ／ＯＦＦ操作によって呼吸状態が判別されるので、入力ミスが発生する可能性も生じる。このため、本実施の形態では、呼吸指標の値（呼吸周期）が異常であると判別された場合には、ユーザに警告を行なって、正しい操作（自身の実際の呼吸状態に応じた操作）をするよう促す。なお、ここでは連続して所定回数、呼吸指標が許容範囲を超えていた場合に、訓練動作を中断することとしたが、訓練期間中、（連続しなくても、）所定回数呼吸指標が許容範囲を超えていれば、訓練動作を中断することとしてもよい。

なお、指標算出部２０３による呼吸指標の算出、比較部２０４による比較および警告部２０５による警告は、上記呼吸訓練処理において必ずしも必須ではない。この場合、図４のフローチャートに示した処理のうち、ステップＳ６およびＳ１２の処理が不要となる。また、この場合、図２のブロック図に示したＣＰＵ２０には、指標算出部２０３、比較部２０４および警告部２０５は、含まれなくてよい。

（表示例について）
図６は、ステップＳ２において身体情報の入力の際に表示される画面の一例を示す図である。図６に示されるように、入力中の身体情報の項目（身長，体重）が点滅表示される。身体情報は、左右スイッチ２１．４や設定スイッチ２１．２を用いて入力可能である。なお、訓練結果が記憶される場合、複数のユーザが使用可能とするために、ユーザ番号を入力させてもよい。この場合、入力されたユーザ番号と関連付けられて訓練結果が記憶される。

図７は、ステップＳ８における呼吸ガイドの表示例を示す図である。図７を参照して、呼吸ガイドは、画面上の縦方向に表示される１４個のブロックの反転・非反転により行なわれる。また、それぞれ所定の領域に、訓練回数（何回目）および残り時間が表示される。

呼吸ガイドの詳細な表示例について、図８を用いて説明する。図８は、訓練期間中の訓練パターンに基づく呼吸ガイドの詳細な表示例を説明するための図である。

図８（ａ）は、訓練パターンの一例を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に示した訓練パターンの任意の時間ｔ１〜ｔ８における呼吸ガイドの表示例を示す図である。

図８（ａ）を参照して、ここで示される訓練パターンに基づく訓練期間は、ウォームアップ期間、実質訓練期間およびクールダウン期間を含んでいる。つまり、この訓練パターンは、複数のパターンを含んでいる。

図８（ｂ）を参照して、各呼吸ガイドにおいて、呼吸の深さを示す位置のブロックが固定的に反転表示（塗潰し表示）される。ウォームアップ期間における時間ｔ１，ｔ２，ｔ３におけるガイドは、上下それぞれ中央から５つ目のブロック８１，８２が固定的に反転表示されている。時間ｔ１における呼吸ガイドは、中央から上方向に１〜３つ目のブロックが反転表示され、ブロック８１が点滅表示される。これにより、あとどのくらいの時間吸気すべきかをユーザに知らせることができる。また、時間ｔ２における呼吸ガイドは、同様にブロック８１が点滅表示され、中央より上方向に１〜４つ目のブロック全てが反転表示されている。これにより、吸気期間の終わりであることを知らせることができる。

実質訓練期間における時間ｔ４，ｔ５，ｔ６は、上下それぞれ中央から７つ目のブロック（両端のブロック）８３，８４が固定的に反転表示されている。時間ｔ５における呼吸ガイドは、ブロック８４が点滅表示され、ブロック８３以外のブロックは非反転表示（空白表示）されている。これにより、吸気が終わり、呼気に移るべきことがガイドされる。

クールダウン期間における時間ｔ７，ｔ８は、ウォームアップ期間と同様、上下それぞれ中央から５つ目のブロック８１，８２が固定的に反転表示されている。時間ｔ７における呼吸ガイドは、ブロック８２が点滅表示され、中央より上方向に１つ目のブロックが反転表示されている。これにより、呼気状態をあと半分程度続けるべきことがガイドされる。

なお、呼吸ガイドの表示態様は、上記のような反転／非反転に限定されるものではなく、たとえば、ブロックの表示色を変更することとしてもよい。

以上説明したような、本発明の呼吸訓練器１００が行なう呼吸訓練方法を、プログラムとして提供することもできる。このようなプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ（Compact Disc-ROM）などの光学媒体や、メモリカードなどのコンピュータ読取り可能な記録媒体１５ｂにて記録させて、プログラム製品として提供することもできる。また、ネットワークを介したダウンロードによって、プログラムを提供することもできる。

提供されるプログラム製品は、たとえば、メモリ１２にインストールされて実行される。あるいは、図示しないハードディスクなどのプログラム格納部にインストールされて実行されてもよい。なお、プログラム製品は、プログラム自体と、プログラムが記録された記録媒体とを含む。

また、図２に示した呼吸訓練器１００と同様のハードウェアを備えた制御装置においても、上述の呼吸訓練処理が実現可能である。つまり、制御装置は、少なくとも、ユーザによる操作を受付けるための操作部、音声の出力または画像の表示をするための出力部、および、ＣＰＵなどの演算処理部を備えていればよい。そして、演算処理部が、呼吸訓練処理のためのプログラムを読み出して実行することで、制御装置は、呼吸訓練器として機能することができる。このような制御装置は、たとえば、一般的なパーソナルコンピュータ、携帯電話、あるいは、ゲーム機などであってよい。

［実施の形態２］
次に、本発明の実施の形態２について説明する。実施の形態２における呼吸訓練器は、実施の形態１における呼吸訓練器１００とは、ハードウェア構成が一部異なる。以下に、実施の形態１との主な相違点について述べる。

図９は、本発明の実施の形態２における呼吸訓練器２００の概観を示す図である。
実施の形態１における呼吸訓練器１００と比較すると、呼吸訓練器２００では、操作部２１Ａに、呼吸状態に対応した操作を受付けるための状態スイッチ２１．５が含まれていない。これに代えて、呼吸訓練器２００は、ユーザによる操作を検知可能であって、ユーザの所定の身体部位の、基準位置からの傾斜の変化を検知可能な傾斜センサ、たとえば加速度センサ２と、加速度センサ２からの信号を訓練器本体１内に供給するための配線３とを備える。

図１０は、本発明の実施の形態２における呼吸訓練器２００の構成を示すブロック図である。呼吸訓練器２００は、実施の形態１における呼吸訓練器１００と比較すると、ドライブ装置１５ａに代えて、加速度センサ２からの出力信号をアナログ信号からデジタル信号に変換するためのＡ／Ｄ変換器２５を備える。Ａ／Ｄ変換器２５により変換された信号は、Ｉ／Ｏ１０を介してＣＰＵ２０に入力される。

実施の形態２では、呼吸状態判別部２０２は、加速度センサ２からの信号に基づいて、ユーザの呼吸状態を判別する。

図１１は、本発明の実施の形態２における、加速度センサ２の使用態様と加速度センサ２の読み取り値との関係を示す図である。図１１（ａ）は、ユーザが背を背面方向に傾斜させ始めたばかりの状態を示す図であり、図１１（ｂ）は、ユーザが背を背面方向に傾斜させている途中の状態を示す図である。また、図１１（ｃ）は、図１１（ａ）の状態における加速度センサ２による読み取り値を示す図であり、図１１（ｄ）は、図１１（ｂ）の状態における加速度センサ２による読み取り値を示す図である。

図１１（ａ），（ｂ）には、椅子４００の背もたれ４０１に加速度センサ２を取り付けた例が示される。椅子４００は、ユーザ３０２が着座する着座部と背もたれ４０１とを備えている。背もたれ４０１は、背面方向に傾斜可能であり、かつ、ユーザ３０２が着座していない状態（通常の状態）における所定の位置に復帰可能に形成されているものとする。

ユーザ３０２は、訓練期間中、呼吸動作と連動させて、たとえば、吸気状態のときに背もたれ４０１を押し、呼気状態のときに、背もたれ４０１の復元力を利用して所定の位置に戻る動作をする。つまり、ユーザ３０２は、訓練期間中、図１１（ａ）および（ｂ）に示した体勢を繰返す。

加速度センサ２は、背もたれ４０１の、基準位置における傾斜の角度（θ）を検出できることが好ましい。本実施の形態では、加速度センサ２は、重力加速度の変化を測定することで、角度を算出することができる。図１１（ｃ）では、角度θａが算出され、図１１（ｄ）では、角度θｂが算出される。すなわち、本実施の形態において、基準位置は、鉛直方向であり、加速度センサ２は、ユーザ３０２の背に密着して動作可能な背もたれ４０１の、鉛直方向における傾斜の変化を検出することができる。

呼吸状態判別部２０２は、加速度センサ２からの出力データ（傾斜角度の情報）に基づいて、吸気状態か呼気状態かを判別することができる。呼吸状態判別部２０２は、たとえば、０．１秒ごとに、傾斜角度の情報を取得し、角度の変化状況（角度が増加方向に変化しているか、あるいは、減少方向に変化しているか）を判断する。そして、呼吸状態判別部２０２は、傾斜角度が、増加方向に変化していると判断した場合には、呼気状態と判別し、傾斜角度が減少方向に変化していると判断した場合には、吸気状態と判別する。

このように、実施の形態２においても、呼吸訓練器２００は、呼吸センサを備えることなく、ユーザの呼吸状態を判別可能である。また、呼吸状態の判別方法が実施の形態１とは異なるだけで、実施の形態２においても、図４に示した呼吸訓練処理を実現することができる。

なお、実施の形態２では、椅子の背もたれ４０１の背面側に加速度センサ２を設けたが、背もたれ４０１の内側（背面に対向する面側）に加速度センサ２を設けてもよい。あるいは、椅子４００を使用せずにユーザ３０２の背に直接取り付けて、ユーザ３０２の背の基準位置に対する傾斜の変化を検出してもよい。

あるいは、傾斜変化の検出対象の身体部位は、背に限定されるものではなく、たとえば、ユーザの腕や脚であってもよい。

また、本実施の形態では、基準位置は、鉛直方向であるものとして説明したが、これに限定されるものではない。たとえば、ユーザがはじめに着座した状態の背の傾きを示す位置であってもよいし、ユーザが基準位置を設定できてもよい。

なお、加速度センサ２を椅子４００に予め内蔵しておき、椅子４００と訓練器本体１とを備えた呼吸訓練器を提供することもできる。

以上説明したように、本発明の実施の形態１および２における呼吸訓練器は呼吸センサを備えないため、呼吸訓練器の構成をシンプルにすることができる。また、このため、呼吸センサのメンテナンスの煩わしさを解消することができる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

本発明の実施の形態１における呼吸訓練器の概観を示す図である。 本発明の実施の形態１における呼吸訓練器の構成を示すブロック図である。 （ａ）は、ユーザが状態スイッチを押下していない様子を示す図であり、（ｂ）は、ユーザが状態スイッチを押下している様子を示す図である。 本発明の実施の形態１における呼吸訓練処理の流れを示すフローチャートである。 本発明の実施の形態１における長さ判断処理を示すフローチャートである。 身体情報の入力の際に表示される画面の一例を示す図である。 呼吸ガイドの表示例を示す図である。 （ａ），（ｂ）は、訓練期間中の訓練パターンに基づく呼吸ガイドの詳細な表示例を説明するための図である。 本発明の実施の形態２における呼吸訓練器の概観を示す図である。 本発明の実施の形態２の呼吸訓練器における訓練器本体の構成を示すブロック図である。 （ａ）〜（ｄ）は、本発明の実施の形態２における、加速度センサの使用態様と加速度センサの読み取り値との関係を示す図である。

符号の説明

１ 訓練器本体、２ 加速度センサ、３ 配線、４ 表示部、５ ドライバ、１０ Ｉ／Ｏ、１２ メモリ、１３ タイマ、１５ａ ドライブ装置、１５ｂ 記録媒体、２０ ＣＰＵ、２１，２１Ａ 操作部、２４ スピーカ、２５ アンプ、２５ Ａ／Ｄ変換器、１００，２００ 呼吸訓練器、１２０ パターン記憶部、２０１ ガイド部、２０２ 呼吸状態判別部、２０３ 指標算出部、２０４ 比較部、２０５ 警告部、４００ 椅子。

Claims (5)

1. 呼吸の訓練パターンをユーザにガイドするためのガイド手段と、
   前記ユーザによる操作を検知可能な検知手段と、
   前記訓練パターンがガイドされる訓練期間に、前記検知手段からの信号に基づいて、呼気状態および吸気状態のうちいずれであるかを判別するための判別手段とを備える、呼吸訓練器。
2. 前記検知手段は、前記ユーザによる操作を受付けるための操作手段を含む、請求項１に記載の呼吸訓練器。
3. 前記検知手段は、前記ユーザの所定の身体部位の、基準位置からの傾斜の変化を検知可能な傾斜センサを含む、請求項１に記載の呼吸訓練器。
4. 前記判別手段による判別結果に基づいて、前記ユーザの呼吸状態の特徴を表わす呼吸指標を算出するための算出手段と、
   算出された前記呼吸指標と、前記訓練パターンに対応付けられている所定の基準値とを比較するための比較手段と、
   前記比較手段による比較結果に基づき、前記ユーザに警告を行なうための警告手段とをさらに備える、請求項１に記載の呼吸訓練器。
5. ユーザによる操作を受付けるための操作部と、音声の出力または画像の表示をするための出力部と、演算処理部とを備えた制御装置において、呼吸訓練処理を前記演算処理部に実行させるためのプログラムであって、
   予め定められた呼吸の訓練パターンを前記出力部に出力するステップと、
   前記訓練パターンが出力される訓練期間に、前記操作部からの操作信号を受信するステップと、
   受信された前記操作信号に基づいて、呼気状態および吸気状態のうちいずれの状態であるかを判別するステップとを実行させる、呼吸訓練プログラム。

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