JP5029950B2 - 腹式呼吸の評価方法および装置 - Google Patents

Description

本願発明は、腹式呼吸の評価方法および装置に関する。

腹式呼吸は、種々の観点から好ましい効果を生じるといわれている。例えば、快眠、ストレス緩和、足腰の冷えの改善、風邪の予防、美肌効果及び生活習慣病の予防に効果があるといわれている。

また、日本人の肺炎で死亡する人の９４．４％が６５歳以上の高齢者であり、なかでも多いのが、食事中の飲み込み不良によって食物や唾液などが気道から肺に入って起こる誤嚥性肺炎である。食物をしっかりと飲み込むには、呼吸との協調が重要である。そして、呼吸は、姿勢との関係が深いため、上記肺炎を予防するためにも、正しい姿勢を維持しながら腹式呼吸が身につくことが好ましいことであった。

そこで、どのようにしたら、腹式呼吸が身に付くかを検討したところ、腹式呼吸は、声を出す、すなわち発声を伴うことで腹式呼吸のしかたを意識しやすいことがわかった。腹式呼吸を意識しながら、童謡を歌っている高齢者は、歌う前に比べて姿勢がよくなっており、かなり腹式呼吸をしていることが確認された。そればかりか、そのような腹式呼吸を行っている人は、階段の昇り降りなどの自覚症状においても楽になったという人が増えていることが判明した。

そこで、発明者自身も声楽家のもとに歌のレッスンに通い、歌の練習を行っていると、歌うことにより腹式呼吸が行われるということを確認した。

しかしながら、どの程度、腹式呼吸が行われているかを客観的に確かめる術はなかった。

一方、腹式呼吸を計数する方法は知られており、例えば、可動体を装着部材と人体の腹部との間に装着し、腹部に接触する可動体が腹部の膨張、収縮を可動体の変位で検出する腹式呼吸計数方法がある（例えば、特許文献１および２参照）。

しかし、この方法では、腹式呼吸の回数を知ることはできても、どの程度、腹式呼吸が達成されているかを、確認することはできない。
特開２００３−２５０７７９号公報 特開２００６−２３５４２７号公報

本願発明の課題は、腹式呼吸がどの程度達成されているかを目に見える形で表示することである。

本願発明は、人の発する音声信号を骨伝導により取得し、該取得された音声信号を周波数解析し、基準となる周波数信号と比較することにより、該音声の腹式呼吸度合を評価し、評価結果を表示することである。

図１に、声楽家が「七つの子」を胸式呼吸により歌ったときの周波数解析結果と、腹式呼吸により歌ったときの周波数解析結果を示す。周波数解析は、高速フーリエ変換ソフトであるサウンドモニターＦＦＴを用いて行った。図１においては、８６Ｈｚから２２ｋＨｚまでを周波数ごとに８領域に分割し、領域ごとに、腹式呼吸と胸式呼吸の周波数解析結果を示す。この図から明らかなように、声楽家の腹式呼吸による発声時には、２．８ｋＨｚ〜５．５ｋＨｚの高周波成分が非常に多くなっていることが見受けられる。

このような発生信号の周波数解析を複数の被験者において、試験したところ、上記声楽家のように振幅が大きく、ビブラートのかかった綺麗な歌声ではなくとも、人により、各周波数における特徴が出ることが確認された。

このことから、胸式呼吸と腹式呼吸においては、周波数解析を行えば、被験者の腹式呼吸の度合いがどれほどであるかを判断することができる。

次に、本願発明においては、発生信号を通常のマイクロフォンにより採取するのではなく、骨伝導マイクロフォンにより採取した点に特徴を有している。

そこで、骨伝導について少し、説明しておく。

音が聞こえる経路としては、（１）「耳で聴いている」といえる空気の振動で伝わる経路（聞こえる音を「気導音」という。）だけでなく、（２）「音の振動を直接伝える」といえる骨の振動で伝わる経路（聞こえる音を「骨導音」という。）の２つの伝達経路がある。つまり、音や声は、空気の振動で伝搬するモードと、骨や皮膚組織の振動により伝搬するモードの２つの経路で伝搬する。

骨伝導の一つの有名な例として、ベートーベンは、耳が聞こえなくなってからは、口にタクトを銜えてピアノに押し付け、ピアノの音の振動を歯から頭蓋骨を経て、聴覚器官まで伝えることで音を聴いたと言われている。

また、私達の発する声は、声帯を振動させることで生まれる。その声、つまり振動がまわりの空気を介して他人の耳へと伝わる「気導音」が、すなわち、他人が聴いている私たちの声である。一方、声帯の振動は、自分自身の頭蓋骨にも伝わっており、「骨導音」として自分の聴覚器官に届いている。

骨伝導で声をひろうと、外部騒音、すなわち、伴奏するピアノやオルガンの音、カラオケの音等の影響が少ないという効果があるし、口の近くにマイクがなくてもよいというメリットがある。

従来腹式呼吸の回数しか知ることができなかったが、本願発明によれば、簡単な方法で、腹式呼吸の達成度合いを知ることが可能となった。

また、本願発明においては、腹部に装着した歪み計等の計測器ではなく、骨伝導により音声振動を取得するので、外界の雑音、例えば、伴奏するピアノやオルガンの音、あるいは、カラオケの音等の影響が少ないという効果があるし、口の近くにマイクがなくてもよいとメリットがある。

また、骨伝導のマクロフォンとして、耳たぶに掛ける方式を採用すれば、腹部に計器を装着するのに対し、比較的簡単な操作で填めはずしを行うことができる。また、骨伝導マイクロフォンを耳たぶにかける方式を採用することにより、音声の取得が常に同一条件で行われるので、前回の取得した音声との比較を同一条件で行えるので、判定がより正確に行える特長がある。一方一般の気導式マイクロフォンにより音声を取得すると、音の強さは距離の二乗に比例し、近接効果の影響も有り、マイクロフォンと発声者の距離のわずかな差により音声取得結果が大きく異なり、音声取得ごとの比較を正確に行うことが困難である。

さらに、表示方法として、音声信号を周波数領域ごとに分割して解析すれば、どの周波数に変化が生じているかを簡単に知ることができる。

以下においては、本願発明を実施するための最良の形態を示す。

図２に、被験者１が「七つの子」を歌った時の周波数解析結果を示す。腹式呼吸法指導前（すなわち胸式呼吸）と腹式呼吸指導３週間後を比較すると、まず、指導３週間後には、声量が大幅に増加していることが見て取れる。また、各周波領域において音圧が増加している、特に、６９０〜１．４ｋＨｚの周波数領域の音声が増加していることがわかる。しかしながら、声楽家のグラフにみられたような、２．８〜５．５ｋＨｚの領域においては、まだ、ごくわずかな音圧が見られるにすぎない。すなわち、被験者１は、まだまだ、腹式呼吸を修練することが好ましい。

このように、己の過去のデータと比較して、腹式呼吸の進展度合いを評価することができる。

また、図１における声楽家の腹式呼吸のデータと被験者１の腹式呼吸３週間目のデータとを比較して、数値化することにより、被験者１が現在どの程度腹式呼吸を達成しているかを簡単明瞭に示すことも可能である。

図３に、被験者２が「七つの子」を歌った時の周波数解析結果を示す。腹式呼吸法指導前（すなわち胸式呼吸）と腹式呼吸指導３週間後を比較すると、後者の各周波領域において音圧が増加していることが見て取れる。しかしながら、声楽家のグラフにみられたような、２．８〜５．５ｋＨｚの領域においては、まだ、ごくわずかな音圧が見られるにすぎない。すなわち、被験者１は、まだまだ、腹式呼吸を修練することが好ましい。

図４に、上記声楽家、被験者１及び被験者２の音声を取得した骨伝導ヘッドフォン（株式会社テムコジャパン社のＨＧ１７等）の形状を示す。該骨伝導ヘッドフォンは、骨伝導マイクロフォン１、耳当て２及びヘッドバンド３を含む。なお、骨伝導マイクロフォン１は、一方にのみ設置することとしてもよい。

図５に、音声信号の取得から表示までの情報処理装置全体の概略を示す。
骨伝導マイクロフォンで取得した音声信号は、該骨伝導ヘッドフォンに内蔵された発信器から有線又は無線により、受信装置に送られ、そこから、信号解析装置に伝送され、音声信号の周波数解析が行われる。解析された信号は、表示装置に送られ、種々の表示が行われる。

実施例の１、２及び３においては、周波数領域におけるグラフを示したが、一般人には、理解しづらい面もあるので、音圧の強さをカラー表示にすることもできる。例えば赤色が最も強い音圧を表示するとし、青色は最も弱い音圧を示すという具合である。

また、声楽家の腹式呼吸による波形の２乗平均値に対して、各被験者の腹式呼吸による波形の２乗平均値の比をとり、１００分率表示をしても良い。
カラオケシステムにおいて、歌唱力の点数に並べて、腹式呼吸の度合いを点数で表示してもよい。

声楽家の歌声の周波数解析結果 被験者１の歌声の周波数解析結果 被験者２の歌声の周波数解析結果 骨伝導ヘッドフォンの一例 全体装置の概略図

符号の説明

１・・・骨伝導マイクロフォン
２・・・耳当て
３・・・ヘッドバンド

Claims (6)

1. 腹式呼吸評価方法であって、人の発する音声信号を骨伝導により取得し、該取得された音声信号を周波数解析し、２．８ｋＨｚ〜５．５ｋＨｚの周波数範囲において、基準となる周波数信号と比較することにより、該音声の腹式呼吸度合を評価し、評価結果を表示することを特徴とする腹式呼吸評価方法。
2. 請求項１に記載の腹式呼吸評価方法において、上記骨伝導による音声信号の取得は、耳の周辺部において行うことを特徴とする腹式呼吸評価方法。
3. 請求項１に記載の腹式呼吸評価方法において、上記表示は、前回の評価と今回の評価を比較して行うことを特徴とする腹式呼吸評価方法。
4. 請求項１に記載の腹式呼吸評価方法において、上記評価度合を数値化して表示することを特徴とする腹式呼吸評価方法。
5. 腹式呼吸評価装置であって、人の発する音声信号を取得する骨伝導マイクロフォン、該マイクロフォンにより取得した該音声信号を周波数変換し、２．８ｋＨｚ〜５．５ｋＨｚの周波数範囲において、基準となる周波数信号と比較する信号解析部及び該解析部において解析された結果を表示する表示部を備えていることを特徴とする腹式呼吸評価装置。
6. 請求項５に記載の腹式呼吸評価装置において、上記骨伝導マイクロフォンは、耳の周辺部における音声信号を取得するものであることを特徴とする腹式呼吸評価装置。

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