JP2001129044A

JP2001129044A - 体調調整装置

Info

Publication number: JP2001129044A
Application number: JP31321499A
Authority: JP
Inventors: Toshio Fukuda; 敏男福田; Fumito Arai; 史人新井; Yasuhisa Hasegawa; 泰久長谷川; Hirotaka Takeda; 浩嵩武田; Mitsuo Kawaguchi; 三夫川口; Michio Sugimura; 道夫杉村; Susumu Kondo; 進近藤
Original assignee: Japan Science and Technology Corp; Daito Me Co Ltd
Current assignee: Japan Science and Technology Agency; Daito Me Co Ltd
Priority date: 1999-11-04
Filing date: 1999-11-04
Publication date: 2001-05-15

Abstract

(57)【要約】【課題】使用者のその後の行動に応じてマッサージ・ス
トレッチの施療を実施し、行動に合わせて体調を整える
ことができる体調調整装置を提供する。【解決手段】この体調調整装置は、マッサージ・ストレ
ッチ装置１により施療を実施する間、皮膚温測定装置７
と心拍波形測定装置８は使用者の皮膚温、心拍波形を測
定し、演算制御装置９は、その時系列データをアトラク
タ解析すると共に、アトラクタの相関次元又はリアプノ
フ指数を計算する。相関次元又はリアプノフ指数は、使
用者の疲労度、爽快度等の体調状態を数値化できるた
め、このアトラクタの相関次元又はリアプノフ指数に基
づき、マッサージ・ストレッチ装置１の動作強度等を制
御すれば、使用者の体調を希望する状態に或は最良の状
態に調整することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、人の皮膚温、心拍
波形等の身体情報を測定しながら、マッサージやストレ
ッチによる施療を行ない、人のその後の行動に合わせ
て、施療の強さを制御して、人の体調を行動に合わせて
調整する体調調整装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】人は、社会生活を行なう間、各種のスト
レスを受け、精神的緊張、心労、苦痛、疲労感等を感じ
ることがあるが、そのようなストレスを感じた場合、マ
ッサージ機等を利用して、精神的緊張、心労、苦痛、疲
労感等を和らげ、リラックスやリフレッシュ状態を取り
戻すことが行なわれている。

【０００３】ところで、ストレスとは、一般に、精神的
や肉体的に負担となる刺激や状況をいうが、人間には本
来、このようなストレスを受けた場合、体内で抗ストレ
スホルモンと呼ばれる糖質コルチコイドを分泌し、スト
レスに対する防護作用を行なう機能が備わっている。こ
の糖質コルチコイドは、副腎皮質から分泌される副腎皮
質ホルモンであり、この糖質コルチコイドが体内で分泌
されると、体は、タンパク質を分解してブドウ糖を合成
し、血液中にそれを送り込み、血糖値を上昇させると共
に、白血球の活動を抑える物質を出して炎症を抑え、脳
に直接作用してうつ状態を抑えると共に、やる気を高め
るように作用することが明らかになっている。

【０００４】また、ストレスを感じている人に、針治療
のような瞬間的な刺激やマッサージ機等による強い短時
間の刺激を与えると、糖質コルチコイドの分泌が抑制さ
れ、気分が落ち着き、精神的緊張を和らげることがで
き、一方、灸治療やマッサージ機等による弱くゆっくり
とした刺激を人体に与えると、体内に糖質コルチコイド
の分泌が促進され、血糖値を上昇させ、気分を高めて、
疲労感を解消し、体調を整えられることが、実験により
判明している。さらに、上記のような短時間の強い治療
的刺激により、糖質コルチコイドの分泌を抑制すると、
精神的緊張がとれて就寝しやすくなり、逆に、ゆっくり
とした治療的刺激を与えると、糖質コルチコイドの分泌
が促進されて、体が覚醒するように体調を整えられるこ
とも、判明している。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】そこで、マッサージ機
等の器具を使用してストレスを解消し、体調を整えよう
とする場合、使用者に与える治療的刺激の強さにより、
糖質コルチコイドの分泌が抑制或は促進されるため、使
用後の使用者の希望する状態に応じてマッサージ機等の
強さを調整することになるが、使用者に与える治療的刺
激の強弱をどのように調整したら、目的とする体調に調
整することができるかが不明であって、使用者自らがマ
ッサージ機の作動強さを調整することに限界があり、マ
ッサージ機等の施療器具の作動強さや動作時間を、使用
者の体調や使用後の行動に応じて自動的に制御する体調
調整装置の実現が望まれていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記の点に
鑑みてなされたもので、使用者のその後の行動に応じて
マッサージ・ストレッチの施療を実施して、体調を行動
に合わせて整えることができる体調調整装置を提供する
ことを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、鋭意研究開発を行なった結果、鼻部
等人の皮膚温の変化や脈拍波形の変化が人のストレスや
疲労度、爽快度を良く反映し、これらの皮膚温や脈拍波
形の変化はカオス的挙動を示すが、それらのカオス的挙
動の解析によって、人のストレスや疲労度、爽快度等の
体調を推定できることをつきとめ、以下の体調調整装置
に想到した。

【０００８】即ち、本発明の請求項１の体調調整装置
は、図１に示すように、人の皮膚温と心拍波形の少なく
とも一方を身体情報として一定時間毎に測定する身体状
態測定手段Ｋ１と、身体状態測定手段Ｋ１が測定した身
体情報の時系列データを取り込み、該時系列データの自
己相関関数が最初に０となる時を遅れ時間として、該遅
れ時間毎の差分を該時系列データから求め、アトラクタ
解析を行なうアトラクタ解析手段Ｋ２と、該アトラクタ
解析手段Ｋ２が解析したアトラクタに対し相関積分と相
関指数を算出し、該アトラクタの相関次元を算出する相
関次元算出手段Ｋ３と、駆動部を動作させて人のマッサ
ージ又はストレッチを行なう施療機器Ｋ４と、前記相関
次元算出手段Ｋ３が算出した相関次元データに基づき、
該施療機器Ｋ４の駆動部を制御する施療制御手段Ｋ５
と、を備えたことを特徴とする。

【０００９】また、請求項２の体調調整装置は、人の皮
膚温と心拍波形の少なくとも一方を身体情報として一定
時間毎に測定する身体状態測定手段Ｋ１と、該身体状態
測定手段Ｋ１が測定した身体情報の時系列データを読み
込み、該時系列データの自己相関関数が最初に０となる
時を遅れ時間として、該遅れ時間毎の差分を該時系列デ
ータから求め、アトラクタ解析を行なうアトラクタ解析
手段Ｋ２と、該アトラクタ解析手段Ｋ２が解析したアト
ラクタを使用してリアプノフスペクトラムからリアプノ
フ指数を算出するリアプノフ指数算出手段６と、使用者
に対しマッサージ又はストレッチの施療を行なう施療機
器Ｋ４と、前記リアプノフ指数算出手段Ｋ６が算出した
リアプノフ指数データに基づき、該施療機器Ｋ４の駆動
部を制御する施療制御手段と、を備えたことを特徴とす
る。

【００１０】さらに、請求項３の装置は、請求項１の体
調調整装置において、本施療の前に使用者に対し、強い
刺激の施療を行なった時、及び弱い刺激の施療を行なっ
た時の皮膚温と心拍波形の少なくとも一方の時系列デー
タを測定し、該時系列データのアトラクタ解析を行なう
と共に、そのアトラクタから相関次元を算出して基礎デ
ータとしての強施療時と弱施療時の相関次元を記憶する
基礎データ記憶手段Ｋ７と、予め使用者の施療後の希望
体調状態を入力する入力手段Ｋ８と、を具備し、前記施
療制御手段は、入力された使用者の施療後の希望体調状
態に基づき、測定・算出された相関次元データが、基礎
データとしての強施療時又は弱施療時の相関次元に近づ
くように制御することを特徴とする。

【００１１】さらに、請求項４の装置は、請求項２の体
調調整装置において、本施療の前に使用者に対し、強い
刺激の施療を行なった時、及び弱い刺激の施療を行なっ
た時の皮膚温と心拍波形の少なくとも一方の時系列デー
タを測定し、該時系列データのアトラクタ解析を行なう
と共に、そのアトラクタからリアプノフ指数を算出して
基礎データとしての強施療時と弱施療時のリアプノフ指
数を記憶する基礎データ記憶手段と、予め使用者の施療
後の希望体調状態を入力する入力手段と、を具備し、前
記施療制御手段は、入力された使用者の施療後の希望体
調状態に基づき、測定・算出されたリアプノフ指数デー
タが、基礎データとしての強施療時又は弱施療時のリア
プノフ指数に近づくように制御することを特徴とする。

【００１２】

【作用】上記請求項１の体調調整装置では、使用者が、
マッサージ又はストレッチの施療を行なう施療機器、例
えば椅子式のマッサージ・ストレッチ装置上に身体を置
き、マッサージ又はストレッチ動作を行ないながら、身
体状態測定手段Ｋ１がその人の皮膚温と心拍波形又はそ
の何れか一方を身体情報として一定時間毎に測定する。
そして、アトラクタ解析手段Ｋ２が、身体状態測定手段
Ｋ１が測定した身体情報の時系列データを取り込み、時
系列データの自己相関関数が最初に０となる時を遅れ時
間として、その遅れ時間毎の差分を時系列データから求
め、アトラクタ解析を行なう。

【００１３】さらに、相関次元算出手段Ｋ３が、アトラ
クタ解析手段Ｋ２の解析したアトラクタに対し相関積分
と相関指数を算出し、アトラクタの相関次元を算出す
る。そして、施療制御手段Ｋ５が、相関次元算出手段Ｋ
３の算出した相関次元データに基づき、施療機器Ｋ４の
駆動部の動作強度を強く或は弱く制御する。

【００１４】人の皮膚温や心拍波形の時系列データは体
調に応じてカオス的挙動を示すが、そのカオス的挙動は
時系列データから求めたアトラクタの相関次元データに
より数値化できるから、施療機器Ｋ４によりマッサージ
やストレッチを受けた人の疲労度、爽快度等の体調状態
を施療制御手段Ｋ５が数値化して把握し、この相関次元
データに基づき、使用者の疲労度や爽快度等の体調が、
施療機器の動作により最良な状態に調整される。

【００１５】また、上記請求項２の体調調整装置では、
相関次元算出手段に代えてリアプノフ指数算出手段Ｋ６
が使用され、アトラクタ解析手段が解析したアトラクタ
を使用してリアプノフスペクトラムからリアプノフ指数
を算出し、施療制御手段が、そのリアプノフ指数に基づ
き、施療機器の駆動部の作動強度を強く或は弱く制御す
る。

【００１６】また、上記請求項３の体調調整装置では、
本施療の前に予備施療を行なって使用者の基礎データを
作成し記憶する。即ち、使用者に対して強い刺激の施療
を行なった時、及び弱い刺激の施療を行なった時の皮膚
温と心拍波形又は何れか一方の時系列データを測定し、
その時系列データのアトラクタ解析を行なうと共に、そ
のアトラクタから相関次元を算出する。そして、基礎デ
ータ記憶手段Ｋ７がその強施療時と弱施療時の相関次元
を基礎データとして記憶する。また、使用者は、入力手
段Ｋ８を用いて使用者の施療後の希望体調状態（例え
ば、この後、仕事などを行なう場合は「覚醒」、眠る場
合は「鎮静」）を入力する。

【００１７】施療制御手段は、入力された使用者の施療
後の希望体調状態に基づき、測定・算出された相関次元
データが、基礎データとしての強施療時又は弱施療時の
相関次元に近づくように、例えば、使用者の希望体調状
態が「覚醒」の場合、測定・算出された相関次元データ
が、弱施療の基礎データに近づくように、使用者の希望
体調状態が「鎮静」の場合、測定・算出された相関次元
データが、強施療の基礎データに近づくように、施療機
器の動作を強く又は弱く制御する。強施療時には体内で
糖質コルチコイドの分泌が抑制されて、鎮静状態に向か
い、弱施療時には糖質コルチコイドの分泌が促進されて
覚醒状態に向かうから、施療される人の体調は、入力し
た希望体調状態に応じて最適な状態に調整される。

【００１８】また、上記請求項４の体調調整装置では、
本施療の前に予備施療を行なって使用者の基礎データを
作成し記憶する際、上記相関次元データに代えてリアプ
ノフ指数を算出し、基礎データ記憶手段が強施療時と弱
施療時のリアプノフ指数を基礎データとして記憶する。
そして、施療制御手段は、入力された使用者の施療後の
希望体調状態に基づき、測定・算出されたリアプノフ指
数データが、基礎データとしての強施療時又は弱施療時
のリアプノフ指数に近づくように、施療機器を強く又は
弱く制御する。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図２は体調調整装置の側面構成図
を示し、図４はその正面構成図を示し、１は体調調整装
置で使用される施療機器としての椅子式のマッサージ・
ストレッチ装置である。

【００２０】６は、このマッサージ・ストレッチ装置１
の基台フレームであり、両側に略矩形の側部フレーム１
１を立てて配設し、脚部となる両側の側部フレーム１
１、１１間に水平フレーム１２を連結・固定して構成さ
れる。両側の側部フレーム１１上部と水平フレーム１２
で囲う部分に椅子の座部が形成され、両側の側部フレー
ム１１上に肘掛け部１３が設けられる。

【００２１】このような座部を固定した椅子の基台フレ
ーム１の後部に、背もたれ支持フレーム２が水平両側に
配置した回動軸２１により傾動可能に軸支される。この
背もたれ支持フレーム２は、図示しないリクライニング
ダンパーなどの作用により任意の角度まで傾動可能であ
る。そして、この背もたれ支持フレーム２の内側に、背
もたれ３がその下部中央に設けた軸支部４を介して、少
し後方に傾斜した中央縦軸の回りで回動可能に取り付け
られる。この軸支部４の構造は、例えば、背もたれ支持
フレーム２の下部中央に短い支持軸が立設され、背もた
れ３側に軸受が取り付けられ、その支持軸に軸受が嵌合
され、背もたれ３がその中央縦軸の回りで、図５のよう
に回動可能に支持される。

【００２２】背もたれ３は、長方形の背もたれフレーム
３１と、背もたれフレーム３１の背面側に突出して固定
された上円弧状フレームと、下円弧状フレーム３３とを
備えて構成され、上円弧状フレームと下円弧状フレーム
３３とを介して背もたれ支持フレーム２の内側で縦軸の
回りで回動可能に支持される。上円弧状フレーム上には
複数のガイドローラが軸支され、各ガイドローラは背も
たれ支持フレーム２側の上支持円弧フレーム２２上を転
動可能に接して支持される。

【００２３】一方、図５に示すように、下円弧状フレー
ム３３上には背もたれ回動機構３９の駆動部として、減
速機付きのモータ（捻り用モータ）３５が下向きに取り
付けられ、その出力軸にピニオン３６が固定される。こ
のモータ３５は背もたれ回動用のアクチュエータとなる
ものである。下円弧状フレーム３３の外側に位置する背
もたれ支持フレーム２の下支持円弧フレーム２３上に、
円弧状のラック２４が取り付けられ、上記ピニオン３６
がそのラック２４に噛合する。また、モータ３５の両側
の下円弧状フレーム３３上には、２個のガイド歯車３７
がラック２４に噛合して回転自在に軸支される。従っ
て、モータ３５の駆動によりピニオン３６が回転する
と、ラック２４つまり背もたれ支持フレーム２に対し背
もたれ３に回転力を生じ、背もたれ３は縦軸を中心にし
て所定の範囲で回動する。

【００２４】図示は省略しているが、下支持円弧フレー
ム２３には、近接センサ等の位置検出器が背もたれ３の
回転位置を検出するように設けられ、中央に原点位置検
出器が配置され、そこから所定角度位置に停止位置検出
器が設けられ、さらに限界位置検出器が配置される。各
検出器は背もたれ３の回転時に下円弧状フレーム３３の
中央位置に突設した金属部を検出し、その検出信号を制
御部に送り、制御部は背もたれ３を指令した角度だけ捻
り駆動可能としている。弱刺激の施療時には、背もたれ
３の回転角度を少なくかつ低速で回転させ、強刺激の施
療の際には、背もたれを３の回転角度をより大きくかつ
より高速で回転させるように動作する。

【００２５】さらに、上記背もたれ支持フレーム２の上
支持円弧フレーム２２と下支持円弧フレーム２３との間
に、縦に板状の取付フレーム２６が固定され、その取付
フレーム２６に、使用者の背中（腰部背面）を押してス
トレッチングをさせるための背中押し機構５が設けられ
る。この背中押し機構５は、箱体５１にバー５２を横方
向に移動可能に嵌挿させ、バー５２の先端にクッション
性のある押え部５３を取り付け、箱体５１内には背中押
し用のアクチュエータとなるモータ（背中押し用モー
タ）５４の駆動部を設けて構成される。バー５２には下
面にラック部が形成され、減速機付きのモータ５４の出
力軸にピニオンが取り付けられ、ピニオンとラック部が
噛合し、モータ５４の駆動によりバー５２が押え部５３
を押し出し又は引き戻すように移動する。

【００２６】バー５２は背もたれ３の背後から椅子の前
方に向けて配置され、背もたれ３の略中央位置で、着席
者の背中（腰部背面）を押え部５３により前方に押して
ストレッチングをするように配置される。バー５２には
その押出位置を検出するために複数の位置検出器が所定
の間隔で設けられる。この背中押し機構５は、着席者の
背中（腰部背面）を押え部５３により前方に押して、背
中から腰にかけて充分にストレッチングを行なうことが
できる範囲で、押え部５３を押し出すように、そのバー
５２の押出ストロークは充分に大きく設定される。ま
た、弱刺激の施療時には、バー５２のストロークを小さ
くすると共に、モータ５４の回転速度を下げて押し出す
速度を小さくし、強刺激の施療の際には、バー５２のス
トロークをより大きくすると共に、モータ５４の回転速
度を上げて押し出す速度を大きくするように動作する。

【００２７】さらに、背もたれ３の背面部には、揉み叩
きを行なうマッサージ機構４０が配設される。このマッ
サージ機構４０は、図示しないモータによって駆動され
る傾斜偏心軸に一対のアームが支持され、そのアームの
先端に揉み玉４１が軸支され、さらにアームを前後に揺
動させる叩き機構が設けられる。傾斜偏心軸の回転によ
り、アーム先端の揉み玉４１は回転せずに左右に揺動し
て、使用者の背中を揉み、叩き機構の動作によりアーム
と揉み玉４１は前後に揺動して使用者の背中を叩き、揉
み叩きのマッサージを行なう。マッサージ機構４０の強
刺激施療はモータの回転速度を高く、弱刺激施療はモー
タの回転速度を低くして行なわれる。

【００２８】なお、図面では、省略してあるが、椅子の
基台フレーム６の座部には適当なマットと椅子カバーが
装着され、また、背もたれ３にも適当なマットとカバー
が取り付けられ、椅子に着座した使用者が快適に座るこ
とができるように構成される。

【００２９】図２に示すように、椅子式のマッサージ・
ストレッチ装置１の前方に、使用者の鼻部の皮膚温を測
定するための皮膚温測定装置７が配設される。この皮膚
温測定装置７には、非接触で鼻部の皮膚温を検出するよ
うに、サーモグラフィが使用され、皮膚の表面から放射
される赤外線をＣＣＤ等の撮像素子により受光し、皮膚
の表面の温度分布を熱画像としてとらえて、それを平均
化し、鼻部皮膚温の測定データとしてその信号を所定時
間毎に演算制御装置９に送る。さらに、使用者の心拍波
形を測定するための心拍波形測定装置８が設けられる。
この心拍波形測定装置８は、例えば使用者の腕に装着し
た電極８ａから生体電気信号を入力し、その電圧信号が
示す心拍波形におけるＲ−Ｒ間（心室の収縮間隔）の時
間を計測し、その計測データを心拍波形データとして演
算制御装置９に送る。

【００３０】演算制御装置９は基本的にはマイクロコン
ピュータから構成され、ＣＰＵは、予め固定メモリのＲ
ＯＭに書き込まれたプログラムに基づき、後述の本施療
に先立つ基礎データ作成モード、及びマッサージ・スト
レッチ装置１の作動を、使用者の測定皮膚温と心拍波形
データに基づき、自動制御して行なう本施療モードを選
択的に実行する。演算制御装置９には、使用者の施療後
の希望体調状態（例えば、施療後に仕事などを行なう場
合の「覚醒」を、施療後に眠る場合には「鎮静」）を入
力するスイッチ等を含む入力スイッチ９ａが設けられ、
さらに、入力事項や演算結果等を表示するディスプレイ
９ｂが設けられる。

【００３１】次に、上記構成の体調調整装置の動作を、
図７〜図９のフローチャートを参照して説明する。本施
療を行なう前に、先ず予備施療を行なって使用者の基礎
データを作成し記憶する。使用者は、マッサージ・スト
レッチ装置１の上に、その上半身を背もたれ３上に置く
ようにして着座し、演算制御装置９を基礎データ作成モ
ードにセットし、皮膚温測定装置７と心拍波形測定装置
８を動作させ、基礎データ作成モードをスタートさせ
る。

【００３２】基礎データ作成モードでは、図７、８のフ
ローチャートに示すように、先ず、ステップ１００で、
マッサージ・ストレッチ動作が弱で開始され、マッサー
ジ・ストレッチ装置１は、背中押し機構５、背もたれ回
動機構３９、或はマッサージ機構４０を選択的に動作さ
せ、弱い施療を開始する。

【００３３】例えば、背中押し機構５を選択指示する
と、背中押し用モータ５４が回転駆動され、バー５２が
その先端の押え部５３を押し出す方向に低速で前進し、
押え部５３がマッサージ・ストレッチ装置１上の使用者
の背中の下部（腰の少し上）を後ろからゆっくりと押
し、所定のストロークだけ押し出した先端位置で一旦停
止した後、モータ５４が逆回転し、バー５２が後退して
押え部５３が元の位置に戻る。このような動作が比較的
ゆっくりと繰り返され、これにより使用者の腰が前方か
ら上方に延びるように動き、使用者の背中から腰にかけ
ての部位がゆっくりとストレッチングされる。

【００３４】一方、背もたれ回動機構３９が選択される
と、捻り用モータ３５が低速で回転駆動され、ピニオン
３６が円弧状のラック２４に噛合して移動することによ
り、上円弧状フレーム３２、下円弧状フレーム３３を含
む背もたれ３が、図６のように、軸支部４を軸に中央縦
軸の回りでゆっくりと回動し、所定の角度幅で設定され
た回動端でモータ３５が反転することにより、右又は左
に回動し、これにより、マッサージ・ストレッチ装置１
上の使用者は、上半身を右又は左に捻られ、腰から背中
にかけての筋肉や筋がのびてゆっくりとストレッチング
される。また、マッサージ機構４０が選択されると、マ
ッサージ機構４０は、図示しないモータを駆動してアー
ム上の揉み玉４１を左右に揺動させ、使用者の背中から
肩にかけて、揉み運動を行ない、或は揉み玉４１を前後
に揺動させて叩き運動を行ない、このような動作が弱く
行なわれ、揉み叩きの弱いマッサージが施療される。

【００３５】上記のように、マッサージ・ストレッチ装
置１の駆動によってマッサージやストレッチの施療が実
施される間、皮膚温測定装置７では使用者の鼻部の皮膚
温が測定され、心拍波形測定装置８では使用者の心拍波
形データが測定される。測定された皮膚温データと心拍
波形データ（R-R 間の時間）は、所定時間（例えば0.1
秒）毎に演算制御装置９に取り込まれる（ステップ１１
０）。

【００３６】取り込まれた皮膚温データと心拍波形デー
タについてアトラクタ解析を行なう。アトラクタ解析
は、計測された１変数の時系列データ（皮膚温データと
心拍波形データ）から、元のｎ次元空間における力学系
のアトラクタ上の軌道と等価な軌道を再構成して解析す
る。このために、先ず、ステップ１２０で、時系列デー
タξ_t の自己相関関数Ｒが最初に０となる時を遅れ時間
τを決定し、その遅れ時間τ毎の差分を時系列データξ
_t から求め、アトラクタを再構成する（ステップ１３
０）。

【００３７】このアトラクタの再構成は、具体的には、
時系列データξ_t から、遅れ時間をτとして、ｍ次元の
再構成状態空間においてｍ次元ベクトルを作成して行な
う。例えば、計測された時系列データＹ（ｔ）からベク
トルＸ（ｔ）を作る場合、図１０に示すようになるが、
このベクトルＸ（ｔ）は、ｎ次元再構成状態空間の１点
を示すことになる。従って、時間ｔを変化させると、ｎ
次元再構成状態空間に軌道が描ける。ここで、元の力学
系にアトラクタが現れている場合、再構成状態空間には
このアトラクタの位相構造を保存したアトラクタが再現
されることになる。

【００３８】このように再構成したアトラクタは、それ
をディスプレイ９ｂ上に表示した場合、図１１に示すよ
うに描かれ、この弱い刺激の施療を行なった場合のアト
ラクタは、図１２に示す強い刺激の施療を行なった場合
に比べ、より左下に位置し、弱刺激と強刺激の施療の違
いが、再構成されたアトラクタにおいて明確に出ること
が分かる。

【００３９】次に、上記のように求めたアトラクタから
相関積分と相関指数を計算する（ステップ１４０）。再
構成されたアトラクタ上の１点をＸ_i ∈Ｒ^m とすると、
相関積分は、次式で定義することができる。

【００４０】

【式１】

【００４１】ただし、Ｈ（ｔ）はヘビサイド関数で

【式２】

【００４２】である。

【００４３】上記（１）式は、ｍ次元空間において再構
成されたアトラクタ上の１点Ｘ_i （ｉ＝１、２・・Ｎ）
を考えた場合、残りの（Ｎ−１）個の点に対して、図１
３に示すように、中心をＸ_i とした半径ｒのｍ次元超球
内に入る点Ｘ_j （ｊ＝１、２・・、Ｎ；ｉ≠ｊ）をカウ
ントし、それを全てのＸ_i を中心にして繰り返すことを
意味し、この式（１）から相関積分を得ることができ
る。

【００４４】そして、上記のように計算される相関積分
が、一辺ｒの適当な領域で次式（３）のようにスケーリ
ングされた場合、そのスケーリング指数ν（ｍ）が相関
指数となる。

【００４５】

【式３】

【００４６】そして、式（３）の両辺の対数をとると、

【００４７】

【式４】

【００４８】となり、ｌｏｇＣ^m （ｒ）とｌｏｇｒの関
係は、図１４のグラフに示すようになり、相関指数ν
（ｍ）はそのグラフの直線部分の傾きで与えられる。

【００４９】皮膚温等の時系列データを解析の対象とし
た場合、真の相関次元は未知であるから、相関指数ν
（ｍ）は、再構成状態空間の次元ｍ（埋め込み次元）を
上げながら計算することになる。実際のアトラクタの次
元より、再構成状態空間の次元ｍが小さければ、アトラ
クタは再構成状態空間をほぼ埋めつくすと考えられるか
ら、相関指数ν（ｍ）は次元ｍにほぼ等しくなる。従っ
て、相関指数ν（ｍ）と再構成状態空間次元ｍの関係を
グラフに示した場合、図１５のようになり、グラフが飽
和した値Ｄ_c が相関次元となる。

【００５０】しかるに、図７のステップ１５０では、相
関指数ν（ｍ）が飽和したか否かを判定し、飽和してな
い場合、ステップ１７０で、再構成状態空間の次元ｍを
（ｍ＋１）とし、再びステップ１３０に戻り、アトラク
タを再構成する。そして、上記ステップ１４０、１５０
を繰り返し、相関積分、相関指数を計算し、算出された
相関指数ν（ｍ）が飽和したとき、ステップ１６０に進
み、飽和した相関指数ν（ｍ）を相関次元Ｄ_c とするよ
うに決定する。

【００５１】次に、ステップ１８０で、上記ステップ１
３０で再構成したアトラクタを用いてリアプノフスペク
トラムから第一リアプノフ指数を算出する。一般に、カ
オスを生み出す力学系では不安定方向と安定方向が存在
し、２次元力学系に初期値として半径σの微少球を与え
た場合、最初は球であったものが、１回写像されること
により、例えば縦方向に引き伸ばされ、横方向に押し潰
されて、楕円体となる。このとき、縦（横）方向に対す
る指数的拡大（縮小）率λ₁ （λ₂ ）がリアプノフ指数
であり、これらの組がリアプノフスペクトラムである。

【００５２】リアプノフスペクトラムλ_i （ｉ＝１、
２、・・ｎ）は次式（５）で求めることができ、λ₁ が
第一リアプノフ指数（最大リアプノフ指数）である。

【００５３】

【式５】

【００５４】そして、上記ステップ１８０で第一リアプ
ノフ指数を算出した後、ステップ１９０で、所定時間の
経過をみた後、再び上記ステップ１１０に戻り、皮膚温
データと心拍波形データを取り込み、ステップ１２０
で、時系列データξ_t の自己相関関数Ｒが最初に０とな
る時を遅れ時間τを決定し、その遅れ時間τ毎の差分を
時系列データξ_t から求め、アトラクタを再構成する
（ステップ１３０）。そして、上記と同様に、ステップ
１４０でアトラクタの相関積分、相関指数を計算し、再
構成状態空間の次元ｍを増加させながら、相関指数を算
出し、相関次元Ｄ_cを上記と同様に決定する。また、ス
テップ１８０では、再構成したアトラクタを用いてリア
プノフスペクトラムから第一リアプノフ指数を算出す
る。

【００５５】このように、マッサージ・ストレッチ装置
１の駆動によってマッサージやストレッチの弱い刺激の
施療が実施される間、使用者の皮膚温と心拍波形を測定
しながら、所定時間毎に相関次元と第一リアプノフ指数
を計算していく。そして、例えば５分間の基礎データ取
得のための弱施療が終了した時、ステップ１９０からス
テップ１９５に進み、相関次元の平均値と第一リアプノ
フ指数の平均値を算出し、その使用者の弱施療時の基礎
データとしてメモリに格納する。

【００５６】上記のように弱い施療を行なってゆっくり
とした刺激を人体に与えると、体内に糖質コルチコイド
の分泌が促進され、血糖値を上昇させ、気分を高めて、
疲労感を解消し、体を覚醒させるように体調を整えられ
ることが、実験により判明しており、この基礎データ
は、その使用者の覚醒時の基準値（目標相関次元Ｄ_c2，
目標リアプノフ指数λ₁₁）として後述の本施療時に使用
される。

【００５７】弱施療時の基礎データの作成が終了する
と、次に、図８のステップ２００に進み、マッサージ・
ストレッチ動作を弱から強に切り替え、強い刺激の施療
を行なうように、マッサージ・ストレッチ装置１の背中
押し機構５、背もたれ回動機構３９、マッサージ機構４
０を選択的に強動作させる。

【００５８】上記と同様に、ステップ２１０では、測定
された皮膚温データと心拍波形データを所定時間毎に取
り込み、ステップ２２０で、時系列データξ_t の自己相
関関数Ｒが最初に０となる時を遅れ時間τを決定し、そ
の遅れ時間τ毎の差分を時系列データξ_t から求め、ア
トラクタを再構成する（ステップ２３０）。そして、上
記と同様に、ステップ２４０で、アトラクタの相関積
分、相関指数を計算し、再構成状態空間の次元ｍを増加
させながら、相関指数を算出し、相関次元Ｄ_c を決定す
る。また、ステップ２８０では、再構成したアトラクタ
を用いてリアプノフスペクトラムから第一リアプノフ指
数を算出する。

【００５９】マッサージ・ストレッチ装置１の駆動によ
ってマッサージやストレッチの強い刺激の施療が実施さ
れる間、使用者の皮膚温と心拍波形を測定しながら、所
定時間毎に相関次元と第一リアプノフ指数を計算してい
く。そして、例えば５分間の基礎データ取得のための強
施療が終了した時、ステップ２９０からステップ２９５
に進み、相関次元の平均値と第一リアプノフ指数の平均
値を算出し、その使用者の強施療時の基礎データとして
メモリに格納する。強い施療を行なって短時間に強い刺
激を人体に与えると、体内の糖質コルチコイドの分泌が
抑制され、気分が落ち着き、精神的緊張を和らげて、気
分を鎮静させることが、実験により判明しており、この
基礎データは、その使用者の鎮静時の基準値（目標相関
次元Ｄ_c1，目標リアプノフ指数λ₁₂）として使用され
る。

【００６０】図１６は強い刺激の施療を行なった際と、
弱い刺激の施療を行なった際に、時間経過と共に算出し
た相関次元Ｄ_c を示すが、強い刺激の施療を行なった際
の相関次元Ｄ_c の値は、弱い刺激の施療を行なった際の
相関次元Ｄ_c に比べ、明確に高いことが分かる。また、
図１７は強い刺激の施療を行なった際と、弱い刺激の施
療を行なった際に、時間経過と共に算出した第一リアプ
ノフ指数λ₁ を示すが、強い刺激の施療を行なった際の
第一リアプノフ指数λ₁ の値は、弱い刺激の施療を行な
った際の第一リアプノフ指数λ₁ に比べ、明確に低いこ
とが分かる。

【００６１】これで、基礎データの作成が完了し、次
に、使用者は、入力スイッチ９ａを用いて使用者の施療
後の希望体調状態、つまりこの後、仕事などを行なう場
合は「覚醒」、眠る場合は「鎮静」、を入力すると共
に、体調調整装置の動作モードを基礎データ作成モード
から本施療モードに切り替え、上記で作成した基礎デー
タを使用して、図９のフローチャートに示すように、本
施療を実施する。

【００６２】本施療に入ると、先ずステップ３００で、
マッサージ・ストレッチ動作が弱で開始され、マッサー
ジ・ストレッチ装置１は、背中押し機構５、背もたれ回
動機構３９、或はマッサージ機構４０を選択的に動作さ
せ、弱い刺激の施療を開始する。そして、施療の開始と
共に、皮膚温測定装置７により使用者の鼻部の皮膚温を
測定し、また、心拍波形測定装置８により使用者の心拍
波形を測定しながら、ステップ３１０で、測定された皮
膚温データと心拍波形データに基づき、相関次元Ｄ_c を
計算していく。

【００６３】即ち、上述の基礎データ作成処理と同様
に、演算制御装置９は、測定された皮膚温データと心拍
波形データを所定時間毎に取り込み、時系列データξ_t
の自己相関関数Ｒが最初に０となる時を遅れ時間τを決
定し、その遅れ時間τ毎の差分を時系列データξ_t から
求め、アトラクタを再構成する。次に、そのアトラクタ
の再構成状態空間の次元ｍを増加させながら、相関指数
を算出し、相関次元Ｄ_cを決定する。

【００６４】さらに、ステップ３２０で、再構成したア
トラクタを用いて、上述の式（５）を用いてリアプノフ
スペクトラムから第一リアプノフ指数λ₁ を算出する。

【００６５】次に、ステップ３３０で、使用者の施療後
の希望体調状態が、「覚醒」であるか或は「鎮静」であ
るかを判定し、使用者の施療後の希望体調状態が「覚
醒」と入力されている場合、次に、ステップ３４０で、
弱い刺激の施療を実施した際に得た基礎データの相関次
元を目標相関次元Ｄ_c2として決定し、ステップ３５０
で、弱い刺激の施療を実施した際に得た基礎データの第
一リアプノフ指数を目標リアプノフ指数λ₁₁として決定
する。そして、ステップ３６０で、測定されたアトラク
タの相関次元Ｄ_c が目標相関次元Ｄ_c2以上であるか、或
は測定されたアトラクタの第一リアプノフ指数λ₁ が目
標リアプノフ指数λ₁₁以下であるか否かを判定し、少な
くとも何れか一方が「ｙｅｓ」と判定された場合、次
に、ステップ４１０に進み、マッサージ・ストレッチ装
置１を弱のまま、つまり弱い刺激の施療を実施する。

【００６６】このステップ３６０で、両者共に「ｎｏ」
と判定された場合、相関次元、第一リアプノフ指数共
に、目標値を越えて値が反対側に変化した状態であるか
ら、使用者の施療後の希望体調状態の設定が「覚醒」で
はあるが、ステップ３７０に進み、マッサージ・ストレ
ッチ装置１を少し強動作させ、多少強い刺激の施療を実
施して、相関次元Ｄ_c を目標相関次元Ｄ_c2に、第一リア
プノフ指数λ₁ を目標リアプノフ指数λ₁₁に近づけるよ
うに制御する。

【００６７】一方、上記ステップ３３０で、使用者の施
療後の希望体調状態が、「鎮静」と設定されていると判
定した場合、次に、ステップ３８０で、強い刺激の施療
を実施した際に得た基礎データの相関次元を目標相関次
元Ｄ_c1として決定し、ステップ３９０で、強い刺激の施
療を実施した際に得た基礎データの第一リアプノフ指数
を目標リアプノフ指数λ₁₂として決定する。そして、ス
テップ４００で、測定されたアトラクタの相関次元Ｄ_c
が目標相関次元Ｄ_c1以下であるか、或は測定されたアト
ラクタの第一リアプノフ指数λ₁ が目標リアプノフ指数
λ₁₂以上であるか否かを判定し、少なくとも何れか一方
が「ｙｅｓ」と判定された場合、次に、ステップ３７０
に進み、マッサージ・ストレッチ装置１を強のまま、強
い刺激の施療を実施する。

【００６８】このステップ４００で、両者共に「ｎｏ」
と判定された場合、相関次元、第一リアプノフ指数共
に、目標値を越えて値が反対側に変化した状態であるか
ら、使用者の施療後の希望体調状態の設定が「鎮静」で
はあるが、ステップ４１０に進み、マッサージ・ストレ
ッチ装置１を少し弱動作させ、弱い刺激の施療を実施し
て、相関次元Ｄ_c を目標相関次元Ｄ_c1に、第一リアプノ
フ指数λ₁ を目標リアプノフ指数λ₁₂に近づけるように
制御する。

【００６９】そして、上記ステップ３１０〜ステップ４
１０の処理が繰り返されることにより、測定された皮膚
温データと心拍波形データに基づき、アトラクタの相関
次元Ｄ_c と第一リアプノフ指数λ₁ を計算し、予め入力
された使用者の施療後の希望体調状態の「覚醒」または
「鎮静」に応じて設定された目標相関次元Ｄ_c1と目標リ
アプノフ指数λ₁₂に、測定値の相関次元Ｄ_c と第一リア
プノフ指数λ₁ を近づけるように、マッサージ・ストレ
ッチ装置１の動作が強く或は弱く制御される。そして、
ステップ４２０で、所定の施療時間（例えば１５分間）
が終了したか否かを判定し、所定の施療時間が終了した
場合、本施療の処理を終了し、マッサージ・ストレッチ
による体調調整を終える。

【００７０】このように、使用者は、上記マッサージ・
ストレッチ装置１を使用してマッサージ・ストレッチを
行なうことにより、自らの体調を、希望体調状態（覚
醒、鎮静）に合わせることができ、例えば、この後、仕
事をする場合には、体調を覚醒状態として、仕事に合わ
せて自動的に体調を整えることができる。また、この
後、睡眠を取る場合には、体調を鎮静状態として、眠り
に入り易くすることができる。

【００７１】なお、本発明の体調調整装置は、上記実施
例に限定されるものではなく、以下のような態様でも、
実施することができる。

【００７２】上記実施例では、使用者の皮膚温と心拍
波形を測定し、その皮膚温データと心拍波形データにつ
いてアトラクタ解析を行なったが、何れか一方のデータ
のみを測定しそのデータでアトラクタ解析を行なうこと
もできる。

【００７３】上記実施例では、アトラクタの相関次元
Ｄ_c と第一リアプノフ指数λ₁ を両方を算出したが、何
れか一方のみを算出し、その計算値でマッサージ・スト
レッチ装置１を制御することもできる。

【００７４】施療機器としてのマッサージ・ストレッ
チ装置１は、マッサージ機能とストレッチ機能の両方を
備えていたが、何れか一方の機能のみを持った施療機器
を使用することもできる。

【００７５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の請求項１
の体調調整装置によれば、施療機器により施療を実施す
る間、身体状態測定手段により使用者の皮膚温、心拍波
形等の身体情報を測定し、その時系列データをアトラク
タ解析すると共に、アトラクタの相関次元を計算する。
相関次元は使用者の疲労度、爽快度等の体調状態を数値
化できるため、このアトラクタの相関次元に基づき、施
療機器の動作強度等を制御すれば、使用者の体調を希望
する状態に或は最良の状態に調整することができる。ま
た、請求項２の体調調整装置によれば、施療機器により
施療を実施する間、身体状態測定手段により使用者の皮
膚温、心拍波形等の身体情報を測定し、その時系列デー
タをアトラクタ解析すると共に、アトラクタのリアプノ
フ指数を計算する。リアプノフ指数は使用者の疲労度、
爽快度等の体調状態を数値化できるため、このアトラク
タのリアプノフ指数に基づき、施療機器の動作強度等を
制御すれば、使用者の体調を希望する状態に或は最良の
状態に調整することができる。

【００７６】さらに、請求項３の体調調整装置によれ
ば、本施療の前に予備施療を行なって、使用者に対し強
い刺激の施療、または弱い刺激の施療を行ないながら、
皮膚温、心拍波形等の身体情報を測定し、その時系列デ
ータのアトラクタ解析を行ない、アトラクタの相関次元
を計算し、強施療時と弱施療時の相関次元を、その使用
者の基礎データとして記憶する。使用者は、その後の希
望体調状態を入力して、本施療を行ない、本施療時、入
力された使用者のその後の希望体調状態に基づき、測定
・算出された相関次元が、基礎データとしての強施療時
または弱施療時の相関次元に近づくように、施療機器の
動作を制御するから、使用者の体調を、希望体調状態に
合うように最適な状態に調整することができる。

【００７７】さらに、請求項４の体調調整装置によれ
ば、本施療の前に予備施療を行なって、使用者に対し強
い刺激の施療、または弱い刺激の施療を行ないながら、
皮膚温、心拍波形等の身体情報を測定し、その時系列デ
ータのアトラクタ解析を行ない、アトラクタのリアプノ
フ指数を計算し、強施療時と弱施療時のリアプノフ指数
を、その使用者の基礎データとして記憶する。使用者
は、その後の希望体調状態を入力して、本施療を行な
い、本施療時、入力された使用者のその後の希望体調状
態に基づき、測定・算出された相関次元が、基礎データ
としての強施療時または弱施療時のリアプノフ指数に近
づくように、施療機器の動作を制御するから、使用者の
体調を、希望体調状態に合うように最適な状態に調整す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示す構成ブロック図である。

【図２】本発明の一実施形態の体調調整装置を示す概略
側面図である。

【図３】装置の制御系の構成ブロック図である。

【図４】マッサージ・ストレッチ装置の正面図である。

【図５】背もたれ３の回動機構を示す断面図である。

【図６】背もたれ３を回動させた状態の側面図である。

【図７】基礎データ作成処理のフローチャートである。

【図８】基礎データ作成処理のフローチャートである。

【図９】本施療処理のフローチャートである。

【図１０】時系列データＹ（ｔ）からベクトルＸ（ｔ）
を作る場合を説明するグラフである。

【図１１】弱施療時に測定した皮膚温、心拍波形の時系
列データをアトラクタ解析した結果の出力図である。

【図１２】強施療時に測定した皮膚温、心拍波形の時系
列データをアトラクタ解析した結果の出力図である。

【図１３】中心をＸ_i とした半径ｒのｍ次元超球内に入
る点Ｘ_j をカウントし、それを全てのＸ_i を中心にして
繰り返す相関積分を説明するための説明図である。

【図１４】ｌｏｇＣ^m （ｒ）とｌｏｇｒの関係を示すグ
ラフである。

【図１５】再構成状態空間次元ｍと相関指数ν（ｍ）の
関係を示すグラフである。

【図１６】強施療と弱施療を行なった際の相関次元の違
いを示すグラフである。

【図１７】強施療と弱施療を行なった際の第一リアプノ
フ指数の違いを示すグラフである。

【符号の説明】

１−マッサージ・ストレッチ装置５−背中押し機構７−皮膚温測定装置８−心拍波形測定装置９−演算制御装置３９−背もたれ回動機構４０−マッサージ機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 593227132 ダイトーエムイー株式会社愛知県名古屋市千種区田代本通２丁目１番地 (71)出願人 396020800 科学技術振興事業団埼玉県川口市本町４丁目１番８号 (72)発明者福田敏男愛知県名古屋市東区矢田町２丁目66番地名大矢田宿舎122 (72)発明者新井史人愛知県名古屋市千種区青柳町６丁目５番地の１メイツ千種青柳501 (72)発明者長谷川泰久愛知県春日井市牛山町1464番地 (72)発明者武田浩嵩愛知県豊田市横山町４丁目26番68号 (72)発明者川口三夫愛知県名古屋市千種区田代本通２丁目１番地ダイトーエムイー株式会社内 (72)発明者杉村道夫愛知県名古屋市千種区田代本通２丁目１番地ダイトーエムイー株式会社内 (72)発明者近藤進愛知県名古屋市千種区田代本通２丁目１番地ダイトーエムイー株式会社内Ｆターム(参考） 4C100 AD13 AE06 AE07 AF02 BA03 BA05 BA09 BB03 BC04 CA06 DA04 DA05 EA12

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】人の皮膚温と心拍波形の少なくとも一方
を身体情報として一定時間毎に測定する身体状態測定手
段と、該身体状態測定手段が測定した身体情報の時系列データ
を取り込み、該時系列データの自己相関関数が最初に０
となる時を遅れ時間として、該遅れ時間毎の差分を該時
系列データから求め、アトラクタ解析を行なうアトラク
タ解析手段と、該アトラクタ解析手段が解析したアトラクタに対し相関
積分と相関指数を算出し、該アトラクタの相関次元を算
出する相関次元算出手段と、駆動部を動作させて人のマッサージ又はストレッチを行
なう施療機器と、前記相関次元算出手段が算出した相関次元データに基づ
き、該施療機器の駆動部を制御する施療制御手段と、を備えたことを特徴とする体調調整装置。
【請求項２】人の皮膚温と心拍波形の少なくとも一方
を身体情報として一定時間毎に測定する身体状態測定手
段と、該身体状態測定手段が測定した身体情報の時系列データ
を取り込み、該時系列データの自己相関関数が最初に０
となる時を遅れ時間として、該遅れ時間毎の差分を該時
系列データから求め、アトラクタ解析を行なうアトラク
タ解析手段と、該アトラクタ解析手段が解析したアトラクタを使用して
リアプノフスペクトラムからリアプノフ指数を算出する
リアプノフ指数算出手段と、駆動部を動作させて人のマッサージ又はストレッチを行
なう施療機器と、前記リアプノフ指数算出手段が算出したリアプノフ指数
データに基づき、該施療機器の駆動部を制御する施療制
御手段と、を備えたことを特徴とする体調調整装置。
【請求項３】請求項１の体調調整装置において、本施療
の前に使用者に対し、強い刺激の施療を行なった時、及
び弱い刺激の施療を行なった時の、皮膚温と心拍波形の
少なくとも一方の時系列データを測定し、該時系列デー
タのアトラクタ解析を行なうと共に、そのアトラクタか
ら相関次元を算出し、基礎データとしてその強施療時と
弱施療時の相関次元を記憶する基礎データ記憶手段と、予め使用者の施療後の希望体調状態を入力する入力手段
と、を具備し、前記施療制御手段は、入力された使用者の施
療後の希望体調状態に基づき、測定・算出された相関次
元データが、基礎データとしての強施療時又は弱施療時
の相関次元に近づくように制御することを特徴とする体
調調整装置。
【請求項４】請求項２の体調調整装置において、本施療
の前に使用者に対し、強い刺激の施療を行なった時、及
び弱い刺激の施療を行なった時の皮膚温と心拍波形の少
なくとも一方の時系列データを測定し、該時系列データ
のアトラクタ解析を行なうと共に、そのアトラクタから
リアプノフ指数を算出し、基礎データとしての強施療時
と弱施療時のリアプノフ指数を記憶する基礎データ記憶
手段と、予め使用者の施療後の希望体調状態を入力する入力手段
と、を具備し、前記施療制御手段は、入力された使用者の施
療後の希望体調状態に基づき、測定・算出されたリアプ
ノフ指数データが、基礎データとしての強施療時又は弱
施療時のリアプノフ指数に近づくように制御することを
特徴とする体調調整装置。