JP7415167B2 - 生体運動誘導システム、生体運動誘導方法及びプログラム - Google Patents

Description

本発明は、生体運動誘導システム、生体運動誘導方法及びプログラムに係り、特に、使用者の生体運動を測定し、生体運動が所定の状態となるように誘導する生体運動誘導システム、生体運動誘導方法及びプログラムに関する。

従来、音や光の誘導による理想的な呼吸パターンの指示に従って腹式呼吸を行うことにより、使用者の精神を安定させリラックスした状態にする呼吸訓練装置が知られている。

例えば、特許文献１には、使用者（特許文献１では被験者と呼ばれる）の腹部に装着されて腹式呼吸による腹壁の動きに応じた信号を出力するセンサを備え、センサからの検出信号に基づいて吸気時間と呼気時間を測定すると共に、吸気時間と呼吸時間の呼吸比をと演算し、得られた呼吸比を予め定めた基準値と比較してアルファ波が主体的に現れる弛緩状態を判別し、弛緩状態にあることを使用者に音響出力により報知するバイオフィードバック装置が開示されている。

しかしながら、従来の呼吸訓練装置では、固定化された理想のパターンが決まっており、その信号に従って呼吸を行うといった強制感を伴うものであった。また、使用者の呼吸状態を把握しながら、ゆっくりと時間をかけて自然な状態で呼吸を誘導することは行われてこなかった。また、使用者にとって、呼吸訓練を楽しく行うことが考慮されていないため、より深くリラックスした状態に誘導することが困難であった。また、使用者の訓練中の呼吸状態が考慮されていないため、強制的な呼吸教示となり、緩やかで連続的な誘導ができなかった。

昭和６２－２７７９６８号公報

そこで、本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、使用者が楽しく感じられながら、生体運動を誘導することが可能な生体運動誘導システム、生体運動誘導方法及びプログラムを提供することである。

上記課題は、本発明の生体運動誘導システムによれば、使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導システムであって、前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定部と、前記生体運動測定部が前記生体運動を測定している間、前記使用者に聞かせる音楽を生成する音楽生成部と、前記生体運動測定部が測定した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較部とを備え、前記音楽生成部は、前記変化量比較部による比較結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成し、前記生体運動測定部は、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサを備えることにより解決される。

また、上記課題は、本発明の生体運動誘導方法によれば、センサを有するコンピュータを用いた使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導方法であって、前記センサは、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサであり、前記センサにより前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定ステップと、前記コンピュータが、前記使用者に聞かせる音楽を、前記センサが前記生体運動を測定している間、生成する音楽生成ステップと、前記コンピュータが、取得した前記生体運動を単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較ステップと、を含み、前記コンピュータは、前記変化量比較ステップで比較した結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成することにより解決される。

また、上記課題は、本発明のプログラムによれば、センサを有するコンピュータによりプログラムとして実行される、使用者の生体運動を誘導するプログラムであって、前記センサは、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサであり、前記センサにより前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定ステップと、前記コンピュータが、前記使用者に聞かせる音楽を、前記センサが前記生体運動を測定している間、生成する音楽生成ステップと、前記コンピュータが、取得した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較ステップと、を含み、前記コンピュータは、前記変化量比較ステップで比較した結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成することにより解決される。

本発明では、使用者の生体運動を測定しつつその変化量を算出して、その変化量に関する基準値と比較し、その比較結果に応じて音楽の速度（テンポ）を変更する。使用者は、音楽の速度（テンポ）が変更されたことに気付くことにより、自分自身の生体運動を調整することができる。使用者は音楽を聞きながら生体運動を調整するため、生体運動誘導システムは、使用者が楽しく感じられながら、生体運動を誘導することができる。
また、生体運動測定部が圧力センサを備えることにより、例えば、使用者の呼吸運動に基づく圧力値の変化量、並びに、呼気及び吸気にかかる時間を算出することができる。使用者の呼吸運動に基づく圧力値の変化量と、その変化量に関する基準値又は基準領域とを比較し、その比較結果に基づいて音楽の速度を変更することが可能になる。

上記の構成において、前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準値より大きい場合、前記音楽の速度を速くして前記音楽を生成するとよい。
使用者は、聞いている音楽の速度が速くなることにより、生体運動の変化量が基準値より大きいことに気付き、音楽の速度を遅くするために、生体運動の変化量を遅くするようになる。

上記の構成において、前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準値より小さい場合、前記音楽の速度を遅くして前記音楽を生成するとよい。
使用者は、聞いている音楽の速度が遅くなることにより、生体運動の変化量が基準値より小さいことに気付き、音楽の速度を速くするために、生体運動の変化量を速くするようになる。

上記の構成において、前記音楽生成部は、前記生体運動の前記変化量が前記基準値と同じである場合、前記音楽の速度を変更しないとよい。
使用者は、聞いている音楽の速度が変更されないことにより、生体運動の変化量が基準値であることを認識し、音楽の速度を維持するために、生体運動の変化量を維持するようになる。

また、上記課題は、本発明の生体運動誘導システムによれば、使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導システムであって、前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定部と、前記生体運動測定部が前記生体運動を測定している間、前記使用者に聞かせる音楽を生成する音楽生成部と、前記生体運動測定部が測定した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と、該変化量に関する基準値を中心とした所定範囲内である基準領域とを比較する変化量比較部と、を備え、前記音楽生成部は、前記変化量比較部による比較結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成し、前記生体運動測定部は、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサを備えることにより解決される。

本発明では、使用者の生体運動を測定しつつその変化量を算出して、その変化量に関する基準領域とを比較し、その比較結果に応じて音楽の速度（テンポ）を変更する。使用者は、音楽の速度（テンポ）が変更されたことに気付くことにより、自分自身の生体運動を調整することができる。使用者は音楽を聞きながら生体運動を調整するため、生体運動誘導システムは、使用者が楽しく感じられながら、生体運動を誘導することができる。

上記の構成において、前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準領域より大きい場合、前記音楽の速度を速くして前記音楽を生成するとよい。
使用者は、聞いている音楽の速度が速くなることにより、生体運動の変化量が基準領域より大きいことに気付き、音楽の速度を遅くするために、生体運動の変化量を遅くするようになる。

上記の構成において、前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準領域より小さい場合、前記音楽の速度を遅くして前記音楽を生成するとよい。
使用者は、聞いている音楽の速度が遅くなることにより、生体運動の変化量が基準領域より小さいことに気付き、音楽の速度を速くするために、生体運動の変化量を速くするようになる。

上記の構成において、前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準領域の範囲内である場合、前記音楽の速度を変更せず前記音楽を生成するとよい。
使用者は、聞いている音楽の速度が変更されないことにより、生体運動の変化量が基準領域の範囲内であることを認識し、音楽の速度を維持するために、生体運動の変化量を維持するようになる。

また、上記課題は、本発明の生体運動誘導システムによれば、使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導システムであって、前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定部と、前記生体運動測定部が前記生体運動を測定している間、前記使用者に聞かせる音楽を生成する音楽生成部と、前記生体運動測定部が測定した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較部とを備え、前記音楽生成部は、前記変化量比較部による比較結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成し、前記変化量の前記基準値は、前記生体運動測定部により過去に測定された前記使用者の前記生体運動の変化量によって補正されることにより解決される。
過去に取得した使用者の生体運動の変化量により、変化量に関する基準値を補正することで、過去の使用者の状態を考慮して生体運動を誘導することが可能になる。

上記の構成において、前記圧力センサは、前記使用者が着座する着座部材に設けられているとよい。
圧力センサを着座部材に設けることで、使用者を着座させた状態で生体運動を測定することができ、使用者にかかる負担を緩和し、使用者にはリラックスした状態で生体運動を調整させることができる。

本発明では、使用者の生体運動を測定しつつその変化量を算出して、その変化量に関する基準値とを比較し、その比較結果に応じて音楽の速度（テンポ）を変更する。使用者は、音楽の速度（テンポ）が変更されたことに気付くことにより、自分自身の生体運動を調整することができる。使用者は音楽を聞きながら生体運動を調整するため、生体運動誘導システムは、使用者が楽しく感じられながら、生体運動を誘導することができる。
また、使用者は、聞いている音楽の速度が速くなることにより、生体運動の変化量が基準値より大きいことに気付き、音楽の速度を遅くするために、生体運動の変化量を遅くするようになる。
また、使用者は、聞いている音楽の速度が遅くなることにより、生体運動の変化量が基準値より小さいことに気付き、音楽の速度を速くするために、生体運動の変化量を速くするようになる。
また、使用者は、聞いている音楽の速度が変更されないことにより、生体運動の変化量が基準値であることを認識し、音楽の速度を維持するために、生体運動の変化量を維持するようになる。
本発明では、使用者の生体運動を測定しつつその変化量を算出して、その変化量に関する基準領域とを比較し、その比較結果に応じて音楽の速度（テンポ）を変更する。使用者は、音楽の速度（テンポ）が変更されたことに気付くことにより、自分自身の生体運動を調整することができる。使用者は音楽を聞きながら生体運動を調整するため、生体運動誘導システムは、使用者が楽しく感じられながら、生体運動を誘導することができる。
また、使用者は、聞いている音楽の速度が速くなることにより、生体運動の変化量が基準領域より大きいことに気付き、音楽の速度を遅くするために、生体運動の変化量を遅くするようになる。
また、使用者は、聞いている音楽の速度が遅くなることにより、生体運動の変化量が基準領域より小さいことに気付き、音楽の速度を速くするために、生体運動の変化量を速くするようになる。
また、使用者は、聞いている音楽の速度が変更されないことにより、生体運動の変化量が基準領域の範囲内であることを認識し、音楽の速度を維持するために、生体運動の変化量を維持するようになる。
また、過去に取得した使用者の生体運動の変化量により、変化量に関する基準値を補正することで、過去の使用者の状態を考慮して生体運動を誘導することが可能になる。
また、生体運動測定部が圧力センサを備えることにより、例えば、使用者の呼吸運動に基づく圧力値の変化量、並びに、呼気及び吸気にかかる時間を算出することができる。使用者の呼吸運動に基づく圧力値の変化量と、その変化量に関する基準値又は基準領域とを比較し、その比較結果に基づいて音楽の速度を変更することが可能になる。
また、圧力センサを着座部材に設けることで、使用者を着座させた状態で生体運動を測定することができ、使用者にかかる負担を緩和し、使用者にはリラックスした状態で生体運動を調整させることができる。

本実施形態に係る呼吸誘導システムの外観を示す斜視図である。 呼吸誘導システムのハードウェア構成図である。 呼吸誘導システムの機能ブロック図である。 呼吸誘導システムを用いた呼吸トレーニング全体のフロー図である。 呼吸誘導処理のフロー図である。 腹式呼吸により息を吸う方法を示す図である。 腹式呼吸により息を吐く方法を示す図である。 基準値を得るときに圧力センサにより測定した圧力値を示すグラフである。 呼吸誘導処理中に測定した圧力値の例を示すグラフである。

以下、図１から図８を参照しながら、本発明の一実施形態（以下、本実施形態）に係る生体運動誘導システム及び生体運動誘導方法について説明する。だだし、以下に説明する実施形態は、本発明の理解を容易にするための一例に過ぎず、本発明を限定するものではない。すなわち、以下に説明する部材の形状、寸法、配置等については、本発明の趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。

なお、以下では、生体運動誘導システムの一例として、使用者の呼吸運動を誘導する呼吸誘導システムを挙げ、その構成について説明するが、本発明は呼吸運動だけでなく、他の生体運動、例えば、足の上げ下げの運動や腰をひねる運動等、使用者の動作・運動に関する情報を誘導する際にも適用され得る。

また、以下の説明において本発明による呼吸誘導システム及び呼吸誘導方法について説明するが、かかる呼吸誘導方法をコンピュータにより実行可能なプログラムとして実施するようにしてもよいし、あるいは、該プログラムをコンピュータにより読み取り可能な記録媒体に記録するようにしてもよいことはいうまでもない。

以下の説明中、「前後方向」とは、図１及び図２に示すようにシートＳに着座する使用者から見たときの前後方向を意味し、「シートの幅方向」とは、シートＳの横幅方向を意味し、使用者から見たときの左右方向と一致する。また、「上下方向」とは、シートＳの高さ方向を意味する。

＜＜呼吸誘導システム１のシステム構成＞＞
図１から図３を参照しながら、呼吸誘導システム１の構成について説明する。図１は、呼吸誘導システム１が搭載されたシートＳの斜視図、図２は呼吸誘導システムのハードウェア構成図、図３は呼吸誘導システム１の機能ブロック図である。使用者は、呼吸誘導システム１を使用して、呼吸運動を整える呼吸トレーニングを実施する。

図１に示すように、呼吸誘導システム１は、使用者が着座するシートＳ（着座部材）とシートＳに着座した使用者が操作するＥＣＵ１０（Electro Control Unit）とを備える。ＥＣＵ１０は、使用者により操作されるスマートフォン、タブレット端末等の携帯端末（コンピュータ）である。そしてＥＣＵ１０には、呼吸誘導システム１を実行するためのプログラム及びデータが記録されている。シートＳは使用者の臀部及び太腿部を支持するシートクッションＳ１と、使用者の背部を支持するシートバックＳ２と、使用者の頭部を支持するヘッドレストＳ３を備える。

図２を参照しながら、呼吸誘導システム１のハードウェア構成について説明する。図２に示すように、呼吸誘導システム１のＥＣＵ１０は、ハードウェアとして、プロセッサ１１、記憶装置１２、入力装置１３、表示装置１４、音出力装置１５、入出力インターフェース１７を備える。本実施形態のＥＣＵ１０は、プロセッサ１１、記憶装置１２、入力装置１３、表示装置１４、音出力装置１５及び入出力インターフェース１７は一体的に設けられているが、入力装置１３及び表示装置１４は外部装置として設けられてもよい。

プロセッサ１１は、プログラムに記述された命令セットを実行するためのハードウェア（例えばＣＰＵ：Central Processing Unit）である。そして、プロセッサ１１は、記憶装置１２に記憶されるプログラムやデータに基づいて各種の演算処理を実行すると共に、呼吸誘導システム１の各部を制御する。

記憶装置１２は、例えばメモリ、磁気ディスク装置を含み構成され、各種のプログラムやデータを記憶する。一例としては、記憶装置１２には、使用者の情報、測定された圧力データの値、圧力データの変化量、圧力データの変化量に関する基準値、測定中に再生される音楽データ等が記憶される。また、記憶装置１２は、プロセッサ１１のワークメモリとしても用いられる。なお、記憶装置１２には、フラッシュメモリ、光学ディスク等の情報記憶媒体が含まれてもよい。

入力装置１３は、例えばタッチパネル、キーボード、マウス等を含み構成され、ユーザからの入力を受け付ける装置である。

表示装置１４は、例えば液晶ディスプレイ装置、有機ＥＬディスプレイ装置等を含み構成され、プロセッサ１１により生成されるグラフィックデータに基づく画面を出力する装置である。

音出力装置１５は、例えばスピーカを含み構成され、記憶装置１２に記憶された音楽データに基づき、プロセッサ１１により生成された音楽を出力する装置である。

入出力インターフェース１７は、ＥＣＵ１０と周辺機器とを接続するためのインターフェースであり、以下に示す圧力センサ１６と接続する。

ＥＣＵ１０は、入出力インターフェース１７を介して圧力センサ１６と接続している。
圧力センサ１６は、例えば抵抗式のセンサであり、シートＳのシートバックＳ２に取り付けられ、使用者が着座してシートバックＳ２に触れた状態において、使用者から圧力を受けて圧力センサ１６が変形し、この変形に伴う抵抗値の変化から圧力を検出するものである。本実施形態では、圧力センサ１６は、使用者が呼吸することにより受ける圧力値を測定し、使用者の呼吸の状態を測定するために用いられる。呼吸誘導システム１では、図１に示すように、二個の圧力センサ１６が、シートバックＳ２において、シート幅方向に並べて配置される。
なお、圧力センサ１６は、二つに限らず、一個でもよく、三つ以上の複数の圧力センサ１６がシートバックＳ２に配置されてもかまわない。また、圧力センサ１６はシートクッションＳ１に配置されてもよい。

次に、図３を参照しながらに呼吸誘導システム１に備えられる機能について説明する。図３に示されるように、呼吸誘導システム１は、情報記憶部２１、生体運動測定部２２、音楽生成部２３、変化量比較部２４及び情報表示部２５を備える。

呼吸誘導システム１に備えられる上記各部の機能は、プロセッサ１１が、記憶装置１２に記憶されるプログラム（アプリケーション）及びデータに基づいて、呼吸誘導システム１の各装置・センサを制御することにより実現されるものである。なお、呼吸誘導システム１のＥＣＵ１０は、上記のプログラムを、コンピュータ読み取り可能な情報記憶媒体（ＣＤ－ＲＯＭ、ＳＤカード、ＵＳＢメモリ等）から読み込むこととしてもよく、また、インターネット又はイントラネット等の通信回線を介して受信してもよい。
以下、呼吸誘導システム１に備えられる上記の各部の機能について説明する。

情報記憶部２１は、圧力センサ１６が計測した圧力値、変化量比較部２４が算出した圧力値の変化量を記憶する。また、音楽生成部２３が再生する音楽データを記憶する。情報記憶部２１は、ＥＣＵ１０のプロセッサ１１及び記憶装置１２により実現される。

生体運動測定部２２は、圧力センサ１６により測定された使用者がシートＳに着座したときに受ける圧力値を取得する。生体運動測定部２２により取得された圧力値は情報記憶部２１により記憶される。生体運動測定部２２は、ＥＣＵ１０のプロセッサ１１、記憶装置１２、入出力インターフェース１７及び圧力センサ１６により実現される。

音楽生成部２３は、使用者が呼吸トレーニングを実施している間、すなわち、呼吸誘導システム１が後述する呼吸誘導処理を実施している間、音楽を再生する。音楽生成部２３は、情報記憶部２１により記憶された音楽データを、音出力装置１５（スピーカ）により出力する。音楽生成部２３は、音楽データのテンポ（速度）を変更して出力することが可能である。また、テンポ以外に、音程、音圧、音源等を変更して出力することもできる。音楽生成部２３は、ＥＣＵ１０のプロセッサ１１、記憶装置１２及び音出力装置１５により実現される。
なお、「音楽」とは、音の長短・高低・強弱・音色などを組み合わせて演奏されるものであるが、メトロノームのように周期的断続音により所定のテンポで音を発生する場合も含むものとする。

変化量比較部２４は、使用者が呼吸トレーニングを実施している間、生体運動測定部２２により取得された圧力値について、単位時間当たり（例えば１秒毎）の変化量を算出する。生体運動測定部２２によって取得される圧力値は、図７に示すように、使用者がシートＳに座りシートバックＳ２にもたれてから、波状に変化するよう測定される。使用者が呼吸している間、吸気と呼気が交互に変化し、息を吸っている間（吸気期間ＩＰ）では圧力値が上がるよう変化し、息を吐いている間（呼気期間ＥＰ）は圧力値が下がるよう変化する。変化量比較部２４は、単位時間毎（Ｔ１～Ｔ８）に、圧力値の変化量（Ｅ１～Ｅ８）を算出し、吸気期間ＩＰと呼気期間ＥＰとのそれぞれについて平均値を算出する。例えば、図７に示す吸気期間ＩＰの場合、吸気期間ＩＰでの変化量の平均値を求める。すなわち、Ｅ１からＥ４を加え、吸気期間ＩＰの時間（約４秒）で除することにより単位時間当たりの圧力値の変化量を求める。呼気期間ＥＰの平均値は、Ｅ５からＥ８を加え、呼気期間ＥＰの時間（約４秒）で除することにより、単位時間当たりの圧力値の変化量を求める。

従来は、息を吐く呼気期間ＥＰと息を吸う吸気期間ＩＰを測定し一致しているか否かを判定していた。しかしながら、発明者らは、リラックスした状態を判定するには、単に呼気期間ＥＰや吸気期間ＩＰを比較するのではなく、単位時間当たりに呼吸する空気の量に着目して、単位時間当たりの変化量を所定の基準値と比較するようにした。

算出した変化量は、記憶装置１２に記憶されると共に、予め登録されている変化量の基準値と比較され、比較結果として記録される。この比較結果は、音楽生成部２３により利用される。例えば、算出した変化量が、基準値より大きい場合は、音楽生成部２３は、再生中の音楽のテンポを上げることにより、変化量が基準値より大きいことを使用者に知らせる。また、算出した変化量が基準値より小さい場合、音楽生成部２３は、再生中の音楽のテンポを下げることにより、変化量が基準値より小さいことを使用者に知らせる。

使用者は、呼気や吸気の量を調整することにより、再生される音楽のテンポをもとのテンポに合わせようとする。そのため、単に音や光に合わせて息を調整する場合と比較して、強制感が緩和され、より楽しくトレーニングをすることができる。

変化量比較部２４は、ＥＣＵ１０のプロセッサ１１及び記憶装置１２により実現される。

情報表示部２５は、圧力センサ１６により測定した圧力値を表示装置１４に表示したり、実施された呼吸トレーニングの結果を表示装置１４に表示したりする。情報表示部２５は、ＥＣＵ１０のプロセッサ１１及び表示装置１４により実現される。

＜＜呼吸トレーニング＞＞
つぎに、図４を参照しながら、呼吸誘導システム１を用いた呼吸トレーニングについて説明する。
呼吸トレーニングでは、大きく二つのモード、一定リズムの音に合わせて呼吸することを練習して変化量の基準値を設定する練習モードＭ０１と、音楽に合わせて呼吸を訓練するトレーニングモードＭ０２とに分かれている。

呼吸トレーニングを開始する際、表示装置１４には、練習モードＭ０１を実施するか否かを選択する画像が表示される。過去において練習モードＭ０１を一度も実施したことがない場合は、練習モードＭ０１を実施することを促す（Ｓ１０１）。練習モードＭ０１を実施しない場合（Ｓ１０１でＮｏ）は、トレーニングモードＭ０２を実施する。

＜＜練習モードＭ０１＞＞
練習モードＭ０１では、呼吸誘導システム１は、使用者が所定のリズムに合わせて呼吸できるよう呼吸の練習をさせる。このとき表示装置１４に数字を表示し、数字の変化に合わせて息を吸ったり吐いたりすることを説明する。例えば、数字が上がると息を吸い、数字が下がると息を吐くことを示し、練習モードＭ０１では４秒間息を吸って次の４秒間息を吐くことを説明する。
また、練習モードＭ０１では、１分間に６０拍（６０ＢＰＭ）で、メトロノームのような周期的断続音を発生させ、その音に合わせて息を吸ったり吐いたりするようにする。

練習モードＭ０１が始まると、数字をカウントダウンして、その後、音楽生成部２３が周期的断続音を発生させると共に、表示装置１４に示される数字を『「１」→「２」→「３」→「４」』とカウントアップして順番に表示し、その後、『「４」→「３」→「２」→「１」』とカウントダウンして順番に表示する（Ｓ１０２）。
使用者は、音と数字に合わせて息を吸ったり吐いたりする。情報表示部２５と音楽生成部２３は、この処理を３回繰り返す。この繰り返し回数は３回に限定されず任意に設定することができる。
使用者が呼吸している間、生体運動測定部２２は、使用者が呼吸することにより変化する圧力センサ１６からの圧力値を取得する（Ｓ１０３）。また、変化量比較部２４は、単位時間当たりの圧力値の変化量を算出する。そして、情報記憶部２１が圧力値の変化量を、使用者の変化量の基準値として記憶装置１２に記憶する（Ｓ１０４）。

このとき、情報表示部２５は、表示装置１４に、腹式呼吸を促す画像を表示装置１４に表示してもよい。例えば、腹式呼吸により息を吸うことを示す場合は、図６Ａに示すように、カエルのキャラクタ３０を表示し、鼻から息を吸い、腹が萎んだ状態から徐々にお腹を膨らんでいく状態になる画像を示す。腹式呼吸により息を吐くときは、図６Ｂに示す画像を表示し、鼻から息を吐き、腹が膨らんだ状態からお腹が萎んだ状態になるように息を吐くことを示す。このように、視覚的に腹式呼吸の方法を示すことで、使用者はより楽しみながら呼吸の練習を実施することができる。

＜＜トレーニングモードＭ０２＞＞
練習モードＭ０１が終了した後、呼吸誘導システム１は、音楽に合わせて呼吸を訓練するトレーニングモードＭ０２を実行する。
トレーニングモードＭ０２では、表示装置１４にカウントダウンの数字を表示した後、呼吸誘導処理を開始する（Ｓ１０５）。
以下では、呼吸誘導処理について図５を参照しながら説明する。なお、圧力値の変化量は、吸気の場合は正の値、呼気の場合は負の値となるが、図５に示す呼気誘導処理において、呼気の場合の変化量についてはその絶対値に基づいて判定している。

生体運動測定部２２は、圧力センサ１６により圧力値を取得する（生体運動測定ステップＳ２０１）。また、同時に、音楽生成部２３は、１分間に１２０拍（１２０ＢＰＭ）の音楽を生成し、その音楽を音出力装置１５により再生する（音楽生成ステップＳ２０２）。圧力センサ１６による圧力値の測定は、音楽生成部２３により再生される音楽が終了するまで実施される。

また、圧力センサ１６が圧力値を測定すると同時に、変化量比較部２４が圧力値を基に、単位時間当たりの変化量を算出する（Ｓ２０３）。変化量比較部２４は、算出した変化量と、練習モードＭ０１で取得した変化量の基準値と比較する（Ｓ２０４）。

算出した変化量が基準値より大きい場合（Ｓ２０４でＹｅｓ）、音楽生成部２３は、再生中の音楽のテンポが速くなるように音楽を生成する。例えば、再生中の音楽のテンポが１２０ＢＰＭの場合、１．２倍の１４４ＢＰＭになるように音楽のテンポを変更して音楽を生成し、テンポが速くなった音楽を音出力装置１５により再生する（Ｓ２０６）。

算出した変化量が基準値より大きくない場合（Ｓ２０４でＮｏ）、変化量比較部２４は、変化量の基準値より小さいか否か判定する（Ｓ２０５）。算出した変化量が基準値より小さい場合（Ｓ２０５でＹｅｓ）、音楽生成部２３は、再生中の音楽のテンポが遅くなるように音楽を生成する。例えば、再生中のテンポが１２０ＢＰＭの場合、０．８倍の９６ＢＰＭになるように音楽のテンポを変更して音楽を生成し、テンポが遅くなった音楽を音出力装置１５により再生する（Ｓ２０７）。
変化量が基準値と同じである場合（Ｓ２０５でＮｏ）、音楽生成部２３は、再生中のテンポを変更することなく生成し、その音楽を音出力装置１５により再生する（Ｓ２０８）。
なお、Ｓ２０３～Ｓ２０５は変化量比較ステップである。

上記の呼吸誘導処理において、変化量比較部２４は、算出した変化量を基準値と比較しているが、変化量と比較する比較対象については、基準値を中心とした所定範囲内である基準領域としてもよい。例えば基準値を中心として、＋１０％～－１０％の範囲を基準領域として設定する。すなわち、基準領域の上限値を基準値の１．１倍、下限値を基準値の０．９倍とする。この場合、呼吸誘導処理は例えば以下のようになる。

生体運動測定ステップＳ２０１、音楽生成ステップＳ２０２、変化量算出ステップＳ２０３までは、基準値により判定する場合と同様の処理である。
ステップＳ２０４において、変化量比較部２４は、基準値を中心とした所定範囲内である基準領域と比較する。算出した変化量が、基準領域より大きい、すなわち、上限値である基準値の１．１倍より大きい場合（Ｓ２０４でＹｅｓ）、音楽生成部２３は、再生中の音楽のテンポが速くなるように音楽を生成し、テンポが速くなった音楽を音出力装置１５により再生する（Ｓ２０６）。

ステップＳ２０４において、算出した変化量が、基準領域の上限値以下であった場合（Ｓ２０４でＮｏ）、変化量比較部２４は、算出した変化量が基準領域より小さいか否か判定する（Ｓ２０５）。すなわち、変化量比較部２４は、算出した変化量が基準領域の下限値である基準値の０．９倍より小さいか否か判定する。変化量が基準値の０．９倍より小さい場合（Ｓ２０５でＹｅｓ）、音楽生成部２３は、再生中の音楽のテンポが遅くなるように音楽を生成し、テンポが遅くなった音楽を音出力装置１５により再生する（Ｓ２０７）。

変化量が基準領域の範囲内、すなわち基準値の０．９倍から１．１倍の範囲内である場合（Ｓ２０５でＮｏ）、音楽生成部２３は、再生中のテンポを変更することなく生成し、その音楽を音出力装置１５により再生する。

なお、呼吸トレーニング中、練習モードＭ０１と同様に、表示装置１４に図６Ａ，図６Ｂに示すキャラクタ３０を表示して、腹式呼吸をするよう促してもよい。

呼吸誘導処理を行うことにより、呼吸トレーニング中、例えば、音楽のテンポが速くなったとき、使用者は呼吸の量が大きく圧力値の変化量が大きいことに気付くことができる。使用者は、呼吸トレーニング中、呼吸の量を少なくして音楽のテンポを遅くするよう努めるようになる。
一方、音楽のテンポが遅くなった場合、使用者は呼吸の量が小さく圧力値の変化量が小さいことに気付くことができる。使用者は、呼吸トレーニング中、呼吸の量を大きくして音楽のテンポを速くするよう努めるようになる。
このように、使用者は呼吸誘導システム１により再生される音楽を聞きながら呼吸を調整し、音楽が終わるまで呼吸トレーニングを実施する。

音楽の再生が終了したとき、呼吸トレーニングの結果として、呼吸誘導システム１は、表示装置１４に、トレーニングモードＭ０２で再生した音楽の再生時間と、本来の音楽の再生時間との差異を出力する（Ｓ１０６）。例えば「４分の曲に対し、あなたの再生時間は３分４５秒でした。１５秒速いです。」と表示する。
使用者による音楽の再生時間が、本来の音楽の再生時間に近い場合、呼吸が整っていると判断し、呼吸誘導システム１は、使用者にヨガリスト（ヨガの達人）の称号を与える内容の画像を表示装置１４に表示する。

また、呼吸トレーニング中、使用者によっては吸気の時間と呼気の時間が異なる場合がある。そのため、呼吸誘導処理の後、情報表示部２５は、表示装置１４に呼気と吸気との時間の割合を出力し、呼気と吸気にかかる時間についてのコメントを表示する。例えば吸気にかかった合計時間を１とし、呼気にかかった合計時間が吸気の合計時間の０．９倍より少ない場合、呼気の時間を延ばすことを勧めるコメントを表示装置１４に表示する。一方、吸気にかかった合計時間の１．１倍より多い場合は、吸気にかかる時間を延ばすことを勧めるコメントを表示装置１４に表示する。

また、呼吸誘導処理が終了した後、情報表示部２５は、使用者が当日実施した呼吸トレーニングの体験回数及び今まで過去に実施した累計の体験回数を表示装置１４に表示してもよい。

図５に示す呼吸誘導処理では、音楽のテンポの変化量は１段階（１．１倍又は０．９倍）のみであったが、使用者の圧力値の変化量が基準値より大幅に異なる場合は、音楽のテンポの変化量を多段階にしてもよい。音楽のテンポの変化量を多段階にすることで、使用者に対して基準値と異なっている度合いをわかりやすく伝えることができる。

また、図５に示す呼吸誘導処理において、音楽生成部２３は再生する音楽のテンポを変化させていたが、これに限定されず、音楽生成部２３は、音楽の音程、音圧、音源を変更してもよい。例えば音源がピアノである場合、音楽生成部２３は、ピアノの音源からギターの音源に変更して音楽を生成する。

また、呼吸トレーニング中、情報表示部２５は、図８に示すように、生体運動測定部２２が取得した圧力値及びその変化量を、数値又はグラフ等を用いて基準値と共に表示してもよい。図８に示すグラフでは、基準値の圧力値ＰＡを実線で、トレーニング中、実際に測定した圧力値ＰＢ、ＰＣを点線と二点鎖線で示している。点線で示す圧力値ＰＢは、変化量が基準値より大きい場合を示す。二点鎖線で示す圧力値ＰＣは、変化量が基準値より小さい場合を示す。また、呼吸トレーニング後に、情報表示部２５は、表示装置１４に、基準値に対する変化量の正解率を得点化して表示してもよい。

また、呼吸トレーニングを開始する前に練習モードで基準値を取得しているが、取得した基準値が、過去に取得した基準値と大幅にずれている場合、基準値を過去に取得した変化量及び基準値等により補正してもよい。
例えば、以下の式（１）～式（３）により補正基準値を求める。
まず、初回（ｎ＝１）の補正基準値を求める。Ｓｃ（０）は初回の計算で使用する補正基準値で標準基準値（デフォルトの基準値）である。

Ｃｅ（１）＝Ｅｒ―Ｓｃ（０） （１）
Ｃｖ＝（Ｃｅ（１）／１［秒数］）×Ｗ （２）
Ｓｃ（１）＝Ｓｃ（０）＋Ｃｖ （３）

初回以降は、求められた補正基準値を使用する。ｎ回目の補正基準値については以下の式（１）～（３）により求める。

Ｃｅ（ｎ）＝Ｅｒ－Ｓｃ（ｎ－１） （１）
Ｃｖ（ｎ）＝（Ｃｅ（ｎ）／ｎｓ［秒数］）×Ｗ （２）
Ｓｃ（ｎ）＝Ｓｃ（ｎ－１）＋Ｃｖ（ｎ） （３）

この計算を呼吸トレーニングが終了するまで繰り返し計算する。ただし、ｎは整数、Ｃｅ（ｎ）はｎ回目の累計誤差値、Ｅｒは誤差、Ｓｃ（ｎ）はｎ回目の補正基準値、Ｃｖ（ｎ）はｎ回目の補正値、ｎｓは秒数、Ｗは重み係数とする。重み係数Ｗの値は、例えば０．２である。

また、本実施形態の呼吸誘導処理では、１分間に１２０拍（１２０ＢＰＭ）の音楽を生成しているが、変拍子の音楽を用いて呼吸誘導処理を実施してもよい。この場合、曲の全体の楽譜等を表示装置１４に表示し、テンポが変化するタイミングが使用者に分かるようにする。また、一拍の変化量のサンプリング周期を可変にしてもよい。

本実施形態では、着座部材としてのシートＳのシートバックＳ２に圧力センサ１６を設置し、使用者の呼吸の状態を把握している。そのため、使用者が呼吸を止めている又は使用者の体がシートバックＳ２から離れていると、圧力値の変化が測定できない場合がある。呼吸誘導システム１では、圧力値の変化が測定できない場合、表示装置１４にエラーメッセージを表示し、使用者に対して体をシートバックＳ２につけるよう促してもよい。

上記の本実施形態では、本発明の生体運動誘導システムの一例として呼吸誘導システム１について説明したが、圧力センサ１６により測定される生体運動は呼吸運動だけに限定されない。例えば、使用者の足を上げ下げする運動や腰をひねる運動により受ける圧力を測定し、変化量を算出することにより、使用者の生体運動を基準値に誘導するようにしてもよい。

また、呼吸誘導システム１は使用者が着座可能なシートＳに圧力センサ１６が取り付けられ着座した使用者の生体運動を検知していたが、圧力センサ１６が取り付けられるのはシートＳに限定されず、例えばベッドに取り付けられてもよい。

呼吸誘導システム１は、自動運転可能な車両（以下、自動運転車）へ適用することもできる。より具体的には、自動運転車のシートに呼吸誘導システム１を搭載することが可能である。
自動運転車が自動運転モードに入ったとき、呼吸誘導システム１が起動して、乗員を呼吸によりリラックス状態に導く。呼吸誘導システム１の起動は、自動運転モードに入ったときに自動で呼吸誘導システム１が起動するようにしてもよい。また、自動運転モードに入った後、乗員により手動で呼吸誘導システム１が起動するようにしてもよい。

自動運転車が自動運転モードから、乗員が運転する手動運転モードに切り替わる前に、呼吸誘導システム１が起動して、乗員に活動的な呼吸を促すことで覚醒を導くようにしてもよい。例えば、早いテンポの音楽を乗員に聞かせることにより、乗員の呼吸数をあげるようにする。呼吸誘導システム１の起動は、自動か又は乗員の選択によって実施される。
呼吸誘導システム１が自動で起動する場合、手動運転に切り替えるタイミングを予測して実行する。例えば、自動運転モードで走行中に、手動運転する区間への到着予想時刻より１５分前に呼吸誘導システム１を起動して、乗員の覚醒を導くようにする。
このように、呼吸誘導システム１を自動運転車に適用することで、乗員に対してリラックス状態に導いたり、覚醒を導いたりすることが可能である。

１ 呼吸誘導システム（生体運動誘導システム）
Ｓ シート（着座部材）
Ｓ１ シートクッション
Ｓ２ シートバック
Ｓ３ ヘッドレスト
１０ ＥＣＵ
１１ プロセッサ
１２ 記憶装置
１３ 入力装置
１４ 表示装置
１５ 音出力装置
１６ 圧力センサ
１７ 入出力インターフェース
２１ 情報記憶部
２２ 生体運動測定部
２３ 音楽生成部
２４ 変化量比較部
２５ 情報表示部
３０ キャラクタ

Claims (12)

1. 使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導システムであって、
   前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定部と、
   前記生体運動測定部が前記生体運動を測定している間、前記使用者に聞かせる音楽を生成する音楽生成部と、
   前記生体運動測定部が測定した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較部とを備え、
   前記音楽生成部は、前記変化量比較部による比較結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成し、
   前記生体運動測定部は、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサを備えることを特徴とする生体運動誘導システム。
2. 前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準値より大きい場合、前記音楽の速度を速くして前記音楽を生成することを特徴とする請求項１に記載の生体運動誘導システム。
3. 前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準値より小さい場合、前記音楽の速度を遅くして前記音楽を生成することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体運動誘導システム。
4. 前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準値と同じである場合、前記音楽の速度を変更せず前記音楽を生成することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の生体運動誘導システム。
5. 使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導システムであって、
   前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定部と、
   前記生体運動測定部が前記生体運動を測定している間、前記使用者に聞かせる音楽を生成する音楽生成部と、
   前記生体運動測定部が測定した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と、該変化量に関する基準値を中心とした所定範囲内である基準領域とを比較する変化量比較部と、を備え、
   前記音楽生成部は、前記変化量比較部による比較結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成し、
   前記生体運動測定部は、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサを備えることを特徴とする生体運動誘導システム。
6. 前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準領域より大きい場合、前記音楽の速度を速くして前記音楽を生成することを特徴とする請求項５に記載の生体運動誘導システム。
7. 前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準領域より小さい場合、前記音楽の速度を遅くして前記音楽を生成することを特徴とする請求項５又は６に記載の生体運動誘導システム。
8. 前記音楽生成部は、前記変化量が前記基準領域の範囲内である場合、前記音楽の速度を変更せず前記音楽を生成することを特徴とする請求項５から７のいずれか一項に記載の生体運動誘導システム。
9. 使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導システムであって、
   前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定部と、
   前記生体運動測定部が前記生体運動を測定している間、前記使用者に聞かせる音楽を生成する音楽生成部と、
   前記生体運動測定部が測定した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較部とを備え、
   前記音楽生成部は、前記変化量比較部による比較結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成し、
   前記変化量の前記基準値は、前記生体運動測定部により過去に測定された前記使用者の前記生体運動の変化量によって補正されることを特徴とする生体運動誘導システム。
10. 前記圧力センサは、前記使用者が着座する着座部材に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の生体運動誘導システム。
11. センサを有するコンピュータを用いた使用者の生体運動を誘導する生体運動誘導方法であって、前記センサは、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサであり、
    前記センサにより前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定ステップと、
    前記コンピュータが、前記使用者に聞かせる音楽を、前記センサが前記生体運動を測定している間、生成する音楽生成ステップと、
    前記コンピュータが、取得した前記生体運動を単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較ステップと、を含み、
    前記コンピュータは、前記変化量比較ステップで比較した結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成することを特徴とする生体運動誘導方法。
12. センサを有するコンピュータによりプログラムとして実行される、使用者の生体運動を誘導するプログラムであって、前記センサは、前記使用者の前記生体運動により受ける圧力を測定する圧力センサであり、
    前記センサにより前記使用者の前記生体運動を測定する生体運動測定ステップと、
    前記コンピュータが、前記使用者に聞かせる音楽を、前記センサが前記生体運動を測定している間、生成する音楽生成ステップと、
    前記コンピュータが、取得した前記生体運動の単位時間当たりの変化量を算出し、算出した前記変化量と該変化量に関する基準値とを比較する変化量比較ステップと、を含み、
    前記コンピュータは、前記変化量比較ステップで比較した結果に基づいて、前記音楽の速度を変更して前記音楽を生成することを特徴とするプログラム。

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