JPH0556749B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、健康の維持及び回復のための腹式呼
吸の訓練に用いる腹式呼吸訓練装置に関する。

（従来技術） 従来、禅やヨーガ等にあつては、精神の安定状
態を得るための最も重要なものとして腹式呼吸法
が指摘されている。

しかしながら、多忙を極める現代人にあつて
は、適切な指導のもとに禅やヨーガ等を長期間に
渡つて行なう時間的な余裕は少なく、多忙ゆえに
肉体的及び精神的なストレスが蓄積されることが
多い。そこで、日常生活の中に禅やヨーガ等に見
られる腹式呼吸法を取入れることができれば、精
神的及び肉体的なストレスの解消を計ることがで
き、ここに家庭的に簡単に利用できる腹式呼吸の
訓練装置が望まれる。

従来、このような呼吸法を訓練する装置として
は、例えば呼吸器系疾病を有する患者などに最適
な肺への呼吸法を学ばせる装置が知られている。

即ち、被験者はマウスピース又はマスクを通し
て呼吸することで、マウスピース又はマスクを通
過する空気の速度や流量を計測し、この計測結果
をブラウン管上に理想呼吸波形パターンと共に比
較表示し、理想呼吸波形パターンに近づけるよう
に呼吸訓練を行なうようにしている。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このうな従来の呼吸訓練装置に
あつては、被験者がマウスピースやマスクを装着
しなければならないことから、自然な呼吸訓練が
おこないづらく、またマウスピースやマスクの装
着で被験者に不快感や緊張感を与えることとな
り、更に、呼吸量を測定するために流速計や流量
計を必要とするために装着コストが高くなり、加
えて、ブラウン管の表示画面を凝視しながら呼吸
訓練を行なわなければならなので疲労しやすく、
長時間の訓練ができないという問題があり、家庭
的に行なう腹式呼吸の訓練には適さなかつた。

（問題点を解決するための手段） 本発明は、このような従来の問題点に鑑みてな
されたもので、精神的及び肉体的なストレス解消
のために役立つ腹式呼吸の訓練を日常生活の中で
簡単且つ容易に使用でき、更に高い訓練効果が期
待できる腹式呼吸訓練装置を提供することを目的
とする。

この目的を達成するため本発明にあつては、被
験者の腹部に装着したセンサによつて腹式呼吸に
よる腹壁の動きを検出し、一方、精神的及び肉体
的なストレス解消のために必要な弛緩状態を得る
腹式呼吸の理想呼吸パターンを訓練パターン発生
手段によつて発生して被験者に音響出力及び又は
光電表示によつて報知して理想呼吸パターンに従
つて腹式呼吸を訓練させ、更にセンサ検出信号に
基づいて演算手段で演算した実際の呼吸パターン
を理想呼吸パターンと比較判断手段で比較判断し
て両者の一致度合いを被験者に音響出力及び又は
光電表示により報知するようにしたものである。

（作用） このような本願発明の構成によれば、腹部にセ
ンサを装着していることから、センサを装着して
も特に呼吸訓練の妨げとならず、また腹壁の動き
を検出することからセンサとしても歪計やマーキ
ユリー抵抗計等の簡単なセンサを使用することが
できる。

また理想呼吸パターンを光電表示のみならず音
響出力により被験者に伝達することから、被験者
は容易に理想呼吸パターンに従つた呼吸状態に向
かうことができ、更に、音響出力であることから
精神の安定状態が得やすい半眼状態や閉眼状態で
呼吸訓練を行なうことができる。

更に、理想呼吸パターンに近づいたときには、
装置の比較判断により一致度合いが報知されるた
め、被験者自身で特別な指導を受けることなく訓
練することができる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例を示したブロツク図
である。

まず構成を説明すると、１はセンサ部であり、
センサ部１としては例えば歪計、マーキユリー抵
抗計等が用いられ、ベルト等により被験者の腹部
に装着されるセンサ部１は被験者の腹式呼吸にお
ける腹壁の動き、即ち腹式呼吸における腹壁の膨
満状態と弛緩状態に応じた信号を出力する。

２は呼吸データ入力処理部であり、呼吸訓練に
先立つ被験者の腹式呼吸によつてセンサ部１から
得られた検出信号に基づき、最も深く息を吸い込
んだ時の腹壁の膨満状態における最大値と、吸つ
た息を大きく吐き出した時の腹壁の弛緩状態にお
ける最小値を検出して記憶する。この呼吸データ
入力処理部２で得られた腹壁の膨満状態の最大値
と弛緩状態の最小値は、後の説明で明らかにする
報知手段における音響出力及び光電表示の最大値
と最小値を設定するために使用される。

３は理想呼吸訓練パターン信号発生部であり、
予め定めた腹式呼吸の訓練における理想呼吸訓練
パターンに基づいた信号を発生する。具体的に
は、腹式呼吸における理想吸気時間Ti及び呼気
時間Toの時間パターンを発生し、この時間パタ
ーンは理想腹式呼吸における呼吸比、呼吸回数及
び呼吸の深さ等に基づいて予め設定される。

４は訓練ステツプ切換部であり、理想呼吸訓練
パターン信号発生部３による理想呼吸パターンと
しての吸気時間Tiと呼気時間Toのいずれか一
方、若しくは双方を切換出力させるもので、併せ
て後の説明で明らかにする報知手段における音響
出力と光電表示の切換機能を有する。

この訓練ステツプ切換部４による切換ステツプ
として、この実施例にあつては、ステツプ１とス
テツプ２に切換えることができ、ステツプ１、２
は次のようになる。

［ステツプ１］ 理想呼吸パターンに基づく吸気時間及び呼気時
間を発生。

［ステツプ２］ 呼気時間のみを発生。

更に、前記ステツプ１、２のそれぞれにおいて
は、報知手段における光電表示と音響出力につき
モード１、２の切換ができ、モード１にあつては
光電表示のみによる理想呼吸パターンの報知とな
り、一方、モード２にあつては光電表示及び音響
出力による理想呼吸パターンの報知となる。

５は訓練レベル切換部であり、理想呼吸訓練パ
ターン信号発生部３より発生する理想呼吸パター
ン、即ち理想吸気時間及び又は理想呼気時間の時
間パターンを被験者の訓練度合いによつて複数の
レベル段階で選択できるようにしている。この訓
練レベル切換部５によるレベル選択としては、例
えば５段階のレベル選択ができ、各レベルの設定
は呼吸比（＝吸気時間／呼気時間）、呼吸の深さ、
及び呼吸回数に基づいて段階的に設定しており、
例えば呼吸比を例にとると、レベル１からレベル
５と訓練度合いが高くなるにつれて１以下の値を
とる呼吸比が0.7、0.5、0.3、0.2、0.1となるよう
な理想吸気時間及び理想呼気時間の時間パターン
の発生を理想呼吸訓練パターン信号発生部３に指
令するようになる。従つて、理想呼吸訓練パター
ン信号発生部３には訓練レベル切換部５で切換可
能な訓練レベルに応じた複数の理想呼吸訓練パタ
ーンが予め記憶されている。

６は理想呼吸訓練パターン信号発生部３からの
パターン信号に基づいて音響信号を発生する音響
信号発生部であり、音響信号発生部６からの音響
信号は音響発生部７に与えられており、この音響
発生部７としてはスピーカ、イヤホーン、ヘツド
ホーン等が用いられる。音響信号発生部６は理想
呼吸訓練パターン信号発生部３からの理想吸気時
間及び又は呼気時間のパターン信号を受けて、例
えば吸気時間と呼気時間とで異なる周波数の音響
信号を発生し、音響発生部７における異なる音色
の音響出力によつて被験者に理想呼吸パターンを
与える吸気時間及び呼気時間を知らせるようにし
ている。

８は理想呼吸訓練パターン信号発生部３からの
パターン信号に基づいて光電式表示部９を駆動す
る表示駆動部であり、光電式表示部９としては、
例えば10個の表示ランプをバーグラフ状に配列し
ており、理想呼吸訓練パターン信号発生部３から
の吸気時間信号が得られている間、バーグラフ状
に配列された表示ランプを吸気時間及び呼気時間
の経過に伴つて順次点灯することで、表示ランプ
数の点灯増加に応じて被験者が吸気及び呼気を行
なえるようにしている。

更に、音響発生部７の音響出力及び光電式表示
部９における光電表示の最小値と最大値は、呼吸
データ入力処理部２で訓練に先立つて被験者の腹
式呼吸で得られた腹壁の膨満状態の最大値と、弛
緩状態の最小値により規定される。例えば、光電
式表示部９に設けた複数の表示ランプの配列表示
を例にとると、呼吸訓練における点灯ランプ数が
呼吸データ入力処理部２で検出された膨満状態の
最大値と弛緩状態の最小値により決定され、この
表示ランプの設定数の範囲内で理想呼吸訓練パタ
ーン信号発生部３からの吸気及び時間信号に応じ
た表示ランプの点灯数を増加させる表示処理を行
なうようになる。

更に、１０はセンサ部１からの検出信号に基づ
いて被験者の呼吸状態を測定する呼吸状態測定部
であり、この呼吸状態測定部１０においては、例
えば吸気時間Ti、呼気時間To、呼吸の深さＤ、
更に呼吸回数Ｎが測定される。１１は呼吸データ
計算部であり、例えば呼吸状態測定部１０で測定
された吸気時間Tiと呼気時間Toに基づいて呼吸
比Ｋを、 Ｋ＝Ti／To として計算する。尚、呼吸の深さＤ及び呼吸回数
Ｎについてはそのまま出力する。

１２はデータ比較判断部であり、呼吸データ計
算部１１より得られた呼吸Ｋ、呼吸の深さＤ、及
び呼吸回数Ｎを理想呼吸訓練パターン信号発生部
３より与えられる各データの基準値Ko、Do、
Noと比較し、検出データと基準値が一致した時、
若しくは検出データが基準値に対し所定の範囲内
に入つた時、被験者による腹式呼吸の状態が理想
呼吸パターンになつたものとして判断出力を音響
信号発生部６及び表示駆動部８に出力し、音響発
生部７及び又は光電式表示部９によつて理想呼吸
訓練パターンに対する一致度合いを報知するよう
にしている。

第２図ａは第１図のセンサ部１より出力される
腹式呼吸時の検出信号を示したもので、呼吸状態
測定部１０においては、この検出信号における吸
気時間Ti、呼気時間To、及び信号レベルの最大
値と最小値の差から呼吸の深さＤを測定するよう
になる。また、吸気時間Ti及び呼気時間Toの測
定については、例えば第２図ａに示す検出信号を
微分して同図ｂに示す微分信号を求め、更にこの
微分信号をゼロクロスの検出により同図ｃに示す
ゲート信号に変換し、ゲート信号がＨレベル時の
クロツクパルスをカウンタで計数することで吸気
時間Tiを測定し、一方、ゲート信号がＬレベル
の時のクロツクパルスを他のカウンタで計数する
ことで、呼気時間Toを測定することができる。

次に、第３図のフローチヤートを参照して第１
図の実施例による腹式呼吸の訓練処理を説明す
る。

訓練に先立ち、まず被験者は腹部にセンサを装
着した状態で大きく腹式呼吸を行ない、この腹式
呼吸によつてブロツク20に示す被験者呼吸データ
の入力処理が行なわれる。このブロツク20の入力
処理は、第４図のサブルーチンＡに示すように、
まずブロツク40でセンサデータを一定時間に亘つ
て入力し、入力したセンサデータから膨満状態の
最大値と弛緩状態の最小値をブロツク42で検出し
てメモリに記憶し、更に次のブロツク44に進んで
検出した最大値と最小値に応じて光電式表示部９
における表示ランプ数及び音響発生部７に対する
音響出力レベルを決定する。

再び第３図を参照するに、ブロツク20の入力処
理が終了したならば、次のブロツク21において呼
吸訓練ステツプの選択を行なう。この呼吸訓練ス
テツプの選択は第１図の訓練ステツプ切換部４の
スイツチ操作により行なうもので、例えば第５図
のサブルーチンＢに従つたステツプ切換選択が行
なわれる。

第５図のサブルーチンＢにあつては、まず判別
ブロツク50でステツプ１、２のいずれか一方の選
択をチエツクしており、訓練度合いが低い時には
例えばステツプ１が選択され、訓練が進むとステ
ツプ２が選択される。ステツプ１を選択した場合
には、判別ブロツク50からブロツク51に進み、理
想呼吸パターンとして吸気時間及び呼気時間をパ
ターン出力としてセツトする。更に、ステツプ１
の切換選択にあつては音響出力と光電表示を選ぶ
モード選択があり、例えばモード１を選択すると
判別ブロツク52からブロツク53に進んで光電表示
のみの報知となり、一方、モード２を選択する
と、判別ブロツク52からブロツク54に進み光電表
示及び音響出力による報知となる。

一方、ステツプ２を選択した時には、判別ブロ
ツク50からブロツク55に進み、理想呼吸パターン
として呼気時間のみをセツトするようになり、続
いてステツプ１と同様判別ブロツク56でモード１
又は２の選択を判別し、モード１であればブロツ
ク57に進んで光電表示のみの報知となり、モード
２の時にはブロツク58に進んで光電表示のみの報
知となる。

再び第３図を参照するに、ブロツク21で呼吸訓
練ステツプの選択処理が終了したならば、次のブ
ロツク22に進み、呼吸訓練レベルの選択を行な
う。この呼吸訓練レベルの選択は第１図の訓練レ
ベル切換部５により行なわれ、例えば訓練の進み
具合に応じて適宜のレベル段階を選択することが
できる。

続いてブロツク24において、ブロツク21、22で
設定した訓練レベル及びステツプに基づいて理想
呼吸パターン、即ちステツプ１であつたならば理
想吸気時間及び呼気時間を出力し、またステツプ
２であつたならば、呼気時間のみを出力する。こ
の理想呼吸パターンの出力に基づき第１図の音響
発生部７及び又は光電式表示部９に理想吸気時間
及び又は理想呼気時間の音響出力による報知及び
光電表示による報知が行なわれ、被験者はステツ
プ１であつたならば光電式表示部９の光電表示に
従つて腹式呼吸を行ない、またステツプ２であつ
たならば光電表示のみならず音響発生部７として
のスピーカ、イヤホーン、若しくはヘツドホーン
の吸気音響出力及び呼気音響出力に従つて腹式呼
吸訓練を行なうようになる。ブロツク24で理想呼
吸パターンの出力が開始されると、次のブロツク
25において被験者の呼吸データの比較判断処理が
行なわれる。このブロツク25の呼吸データ比較判
断処理は第６図のサブルーチンＣで示される。

即ち、ブロツク60でセンサデータを入力し、次
のブロツク61においてセンサデータに基づいて被
験者の腹式呼吸による吸気時間Ti、呼気時間
To、呼吸の深さＤ、及び呼吸回数Ｎを計測する。
続いて、ブロツク62において計測した吸気時間
Tiと呼気時間Toに基づいて呼吸比Ｋを計算す
る。続いて、判別ブロツク63においてブロツク62
で計算された呼吸比Ｋを予め設定された基準値
Koと比較し、この基準値Koは１以下の適宜な値
が定められており、呼吸比Ｋが基準値Ko以下に
なると、ブロツク64に進んで理想呼吸パターンに
達した旨の判定出力を生じ、判定出力に基づいて
光電表示若しくは音響出力を行なう。

続いて、判別ブロツク65において、呼吸の深さ
Ｄを基準値Doと比較しており、呼吸の深さＤが
基準値Do以上になると、ブロツク66に進んで理
想呼吸パターンを与える呼吸の深さに達した旨の
判定出力を生じ、判定出力に基づいて音響出力若
しくは光電表示を行なう。更に、判別ブロツク67
で呼吸回数Ｎを基準値Noと比較しており、呼吸
回数Ｎが基準値No以下になると、ブロツク68に
進んで理想呼吸パターンを与える呼吸回数に達し
た旨の判定出力を生じ、同様に音響出力若しくは
光電表示により被験者に報知する。尚、第６図の
判別ブロツク63、65及び67における基準値Ko、
Do、Noのそれぞれは、第１図に示した訓練レベ
ル切換部５によるレベル選択に応じて異なつた値
をとる。例えば、呼吸比基準値Koについては、
レベル段階を高くするにつれて順次低くなる１以
下の基準値が設定され、また、呼吸深さ基準値
Doについては訓練レベルが高くなるにつれて大
きくなる基準値が設定され、更に呼吸回数基準値
Noについては訓練レベルが上がるにつれて小さ
くなる基準値が設定される。

再び第３図を参照するに、ブロツク25における
呼吸データ比較判断処理が終了すると、判別ブロ
ツク26に進んで訓練条件の変更の有無をチエツク
しており、訓練ステツプや訓練レベルを変更する
と、ブロツク21に戻つて設定変更に伴う新たな理
想呼吸パターンの出力を行なう。訓練条件に変更
がなければ判別ブロツク27に進んで訓練の終了の
有無をチエツクし、訓練が終了するまではブロツ
ク24からの処理を繰り返す。

尚、上記の実施例にあつては、訓練レベル及び
訓練ステツプを被験者が適宜に切換えるようにし
ているが、他の実施例として、訓練経過時間によ
つて訓練ステツプ及び訓練レベルを低いレベルか
ら高いレベルに自動的に切換えるようにしても良
い。

また、上記の実施例にあつては、訓練プログラ
ムは全て被験者の判断によるものであつたが、こ
の訓練プログラムが最適となるように、例えば訓
練開始からある時間までは理想呼吸訓練パターン
に基づく音響出力及び又は光電表示のみを行なつ
て被験者呼吸データの比較判断結果は出さず、あ
る程度の訓練時間が経過した後に理想呼吸訓練パ
ターンの伝達を停止して被験者に単独で訓練を行
なわせ、この場合にだけ被験者呼吸データの比較
判断結果を出すように訓練プログラムを設定して
も良い。

更に、訓練結果の良否を被験者に知らせず、理
想呼吸訓練パターンのみを一方的に被験者に伝達
するようにしても良く、この場合には第１図にお
ける呼吸状態測定部１０、呼吸データ計算部１１
及びデータ比較判断部１２は不要となる。更に、
データ計算部における呼吸比は（呼気時間）／
（吸気時間）により１以上の値として計算しても
良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、被験
者の腹部にセンサを設置することから従来のマウ
スピースやマスクを使用した場合に比べ、被験者
に不快感を与えたり、緊張感を与えることがな
く、センサの設置により被験者の呼吸訓練を何ら
妨げることはない。また、センサは腹式呼吸によ
る腹壁の動きを検出することから、歪計やマーキ
ユリー抵抗計等の簡単なセンサを使用することが
でき、従来の流速や流量測定に比べコスト的に安
価にすることができる。

更に、被験者は音響出力及び又は光電表示によ
る理想呼吸訓練パターンの指示に従つて腹式呼吸
による呼吸訓練を行なうようになるため、特別な
指導等を受けることなく簡単且つ容易に精神が安
定した理想的な腹式呼吸状態に到達することがで
き、その結果、腹部の内臓が圧迫されて血流を活
発にすると共に、肺におけるガス交換も活発な
り、血液中の溶存酸素濃度が高まると共に脳を含
む身体全体の細胞の代謝が改善され、精神的及び
肉体的なストレスの解消に大きく役立ち、健康を
維持すると共に疲労回復にも大きな効果が得られ
る。

更に、理想呼吸訓練パターンは、被験者の訓練
度合に応じて訓練ステツプ及び又は訓練レベルを
自由に選ぶことができるため、訓練の進み具合に
応じた適切な理想呼吸訓練パターンが設定され、
日常的に腹式呼吸の訓練を行なうことで無理なく
理想的な腹式呼吸を習熟することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示したブロツク
図、第２図は第１図のセンサ部の検出信号、吸気
及び呼気時間を測定するための信号処理を示した
信号波形図、第３図は本発明による訓練処理のメ
インルーチンを示したフローチヤート、第４図は
第３図の入力処理の詳細をサブルーチンで示した
フローチヤート、第５図は第３図の訓練ステツプ
選択の詳細をサブルーチンで示したフローチヤー
ト、第６図は第３図のデータ比較判断処理の詳細
をサブルーチンで示したフローチヤートである。 １：センサ部、２：呼吸データ入力処理部、
３：理想呼吸訓練パターン信号発生部、４：訓練
ステツプ切換部、５：訓練レベル切換部、６：音
響信号発生部、７：音響発生部、８：表示駆動
部、９：光電式表示部、１０：呼吸状態測定部、
１１：呼吸データ計算部、１２：データ比較判断
部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被験者の腹部に装着され腹式呼吸による腹壁
   の動きを検出するセンサと、予め定めた理想呼吸
   訓練パターンを発生する訓練パターン発生手段
   と、前記センサ検出信号から被験者による実際の
   呼吸パターンを演算する呼吸パターン演算手段
   と、該呼吸パターン演算手段による演算パターン
   と前記訓練パターン発生手段からの理想呼吸訓練
   パターンとを比較し一致度合いを判断する比較判
   断手段と、前記理想呼吸訓練パターン及び一致度
   合いの判断出力を被験者に音響出力及び又は光電
   表示により報知する報知手段とを備えたことを特
   徴とする腹式呼吸訓練装置。 ２ 前記訓練パターン発生手段は、呼吸比、呼吸
   深さ、呼吸回数等の理想値に基づいて吸気時間及
   び又は呼気時間の理想パターンを発生する手段を
   備えたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の腹式呼吸訓練装置。 ３ 前記訓練パターン発生装置は、訓練レベルの
   設定切換えに応じた呼吸訓練パターンを発生する
   訓練レベル切換手段を備えたことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載の腹式呼吸訓練装置。 ４ 前記訓練パターン発生手段は、理想吸気時間
   及び理想呼気時間の訓練パターンと、理想呼気時
   間のみの訓練パターンを切換出力する訓練ステツ
   プ切換手段を備えたことを特徴とする特許請求の
   範囲第２項記載の腹式呼吸訓練装置。 ５ 前記訓練パターン設定手段は、訓練パターン
   の前記報知手段による光電表示及び又は音響出力
   をいづれか一方または両方に切換選択する切換手
   段を備えた特許請求の範囲第１項記載の腹式呼吸
   訓練装置。 ６ 前記訓練パターン発生手段は、訓練開始に先
   立つて得られた前記センサ検出信号から腹式呼吸
   による腹壁膨満状態の最大値と腹壁弛緩状態の最
   少値を検出して記憶し、該最大値と最少値に基づ
   いて前報知手段における音響出力及び光電表示の
   最大値及び最少値を設定する手段を備えた特許請
   求の範囲第１項記載の腹式呼吸訓練装置。 ７ 前記呼吸パターン演算手段は、前記センサ検
   出信号から呼吸比、呼吸深さ、呼吸回数を演算す
   る手段を備えた特許請求の範囲第１項記載の腹式
   呼吸訓練装置。