WO2007083495A1 - 成果を把握できる呼吸訓練器 - Google Patents

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WO2007083495A1
WO2007083495A1 PCT/JP2006/325904 JP2006325904W WO2007083495A1 WO 2007083495 A1 WO2007083495 A1 WO 2007083495A1 JP 2006325904 W JP2006325904 W JP 2006325904W WO 2007083495 A1 WO2007083495 A1 WO 2007083495A1
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WO
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respiration
breathing
training
respiratory
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PCT/JP2006/325904
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English (en)
French (fr)
Inventor
Osamu Shirasaki
Toshikazu Shiga
Yuzo Nakase
Kazuomi Kario
Original Assignee
Omron Healthcare Co., Ltd.
Jichi Medical University
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Publication date
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Priority to US12/161,146 priority patent/US20090170664A1/en
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    • A61B5/0816—Measuring devices for examining respiratory frequency
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A63—SPORTS; GAMES; AMUSEMENTS
    • A63B—APPARATUS FOR PHYSICAL TRAINING, GYMNASTICS, SWIMMING, CLIMBING, OR FENCING; BALL GAMES; TRAINING EQUIPMENT
    • A63B23/00—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body
    • A63B23/18—Exercising apparatus specially adapted for particular parts of the body for improving respiratory function
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    • A63B2230/08—Measuring physiological parameters of the user other bio-electrical signals
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    • A63B2230/40—Measuring physiological parameters of the user respiratory characteristics
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    • A63B71/00—Games or sports accessories not covered in groups A63B1/00 - A63B69/00
    • A63B71/06—Indicating or scoring devices for games or players, or for other sports activities
    • A63B71/0686—Timers, rhythm indicators or pacing apparatus using electric or electronic means

Definitions

  • the present invention relates to a breathing exerciser, and more particularly, to a breathing exerciser that guides a breathing exercise pattern.
  • Non-Patent Document 1 “Improve sensitivity and lower blood pressure of instinctual hypertension” (hereinafter, Non-Patent Document 1) can be a reference. For this reason, research has been made on autonomic nervous system training and biofeedback. Many breathing exercisers have been proposed for this purpose.
  • JP-A-62-277976 (hereinafter referred to as Patent Document 1), a sensor for detecting abdominal movement due to abdominal breathing of a subject is attached to the abdomen, and a predetermined ideal breathing exercise pattern is generated.
  • An invention relating to an abdominal breathing exercise apparatus that compares an actual breathing pattern with an ideal breathing exercise pattern to determine the degree of coincidence and notifies the determination result by acoustic or photoelectric display is disclosed.
  • JP 2005-535378 A (hereinafter referred to as Patent Document 2) discloses an invention of a breathing exerciser equipped with a signal generation device that determines a breathing pattern based on an input from an breathing sensor.
  • SAS serotonid apnea syndrome
  • Patent Document 1 JP-A 62-277976
  • Patent Document 2 Japanese Translation of Special Publication 2005-535378
  • Patent Document 3 Japanese Translation of Special Publication 2001-507364
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 2005-237807
  • Non-patent literature 1 Chacko N. Joseph, esare Porta, uaia Casucci, Nadia Casiraghi, Mara Maffeis, Marco Rossi, Luciano Bernardi, "Hypertension October 2005", American Heart Association, 46, p. 714-718
  • Patent Documents 1 and 2 are technologies that only bring the actual breathing state closer to the ideal breathing pattern, and the information from the breathing sensor is information for confirming the results of training. It is not used as a source. Therefore, the user cannot grasp the results of the training on the spot (immediately), and there is a problem that it leads to a decrease in motivation in continuing the breathing training.
  • the present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is
  • the aim is to provide a breathing exerciser that allows users to easily grasp the results of breathing exercises.
  • a breathing exerciser includes a guide unit for guiding a breathing exercise pattern to a user, a detection unit for detecting the user's breathing, and training in which the exercise pattern is guided. Based on the detection force signal at least one of before and after the period Therefore, a first calculation unit for calculating a breathing index representing the characteristics of the user's breathing state and a second calculation for calculating a result index representing the result of breathing exercise based on at least two breathing indices. And an informing unit for informing the user of the result index
  • the first calculation unit calculates two respiration indexes based on respiration detected before and after the exercise period, and the second calculation unit calculates based on the calculated respiration indexes. Calculate the performance indicators before and after the training period.
  • the information processing apparatus further includes a storage unit for storing information on a respiratory index based on respiration detected before the previous exercise period, and the first calculation unit is detected before the current exercise period.
  • the second calculation unit calculates a respiration index based on the breathing performed, and the second calculation unit calculates the exercise period based on the respiration index calculated by the first calculation unit and the respiration index information stored in the storage unit. Calculate the performance indicators for each previous event.
  • the information processing apparatus further includes a storage unit for storing information on a respiratory index based on respiration detected after the previous exercise period, and the first calculation unit is detected after the current exercise period.
  • the second calculation unit calculates the respiratory index based on the respiratory rate, and the second calculation unit performs after the training period based on the respiratory index calculated by the first calculation unit and the respiratory index information stored in the storage unit. Calculate the performance index.
  • the first calculation unit further calculates a plurality of respiration indices based on respiration detected a plurality of times during the exercise period, and the second calculation unit further calculates the respiration period. Based on the respiratory index in, the performance index during the training period is calculated.
  • the apparatus further includes a changing unit for changing the training pattern based on a comparison result between the outcome index during the training period calculated by the second calculating unit and a predetermined threshold value.
  • a breathing exerciser includes a guide unit for guiding a breathing exercise pattern to a user, a detection unit for detecting the user's breathing, and training in which the exercise pattern is guided. At least one of before and after the period, the i-th calculation unit for calculating a respiratory index representing the characteristics of the user's respiratory state based on the signal of the detection unit force, and at least two respiratory indexes to the user A notification unit for notification.
  • the breathing index is a variation between a breathing cycle or the number of breaths, an expiration operation and an inspiration operation. , Respiratory flow, uniformity of respiratory flow, and quietness.
  • the information processing apparatus further includes a storage unit for storing a result index related to the previous training period, and the notification unit further reports a trend between the stored result index and the calculated result index. To do.
  • the first calculation unit calculates a plurality of breathing indices, and calculates an ideal breathing index based on the plurality of calculated breathing indices and a predetermined calculation formula.
  • a third calculation unit is further provided.
  • the user can easily grasp the result of breathing exercise on the spot. This makes it possible to improve motivation to continue breathing exercises.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overview of a breathing exerciser according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a training device body in the respiratory training device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing functions of a CPU in the breathing exerciser according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing a structure example of a training result storage unit in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a flowchart showing a flow of breathing exercise processing in the embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of a screen displayed when inputting physical information.
  • FIG. 7 is a view showing a display example of a breathing guide.
  • FIG. 8 is a diagram for explaining a detailed display example of a breathing guide based on a training pattern during a training period.
  • FIG. 9 is a diagram showing a display example of information on the outcome index before and after training.
  • FIG. 10 is a diagram showing a display example of the trend of the performance index.
  • FIG. 11 is a diagram showing a screen display example showing the relationship between the values of two respiratory indices and the target value when there is one type of respiratory index.
  • FIG. 12 is a diagram showing a screen display example in which the relationship between two respiratory index values and target values is shown for each respiratory index type.
  • FIG. 1 is a diagram showing an overview of a breathing exerciser 100 according to an embodiment of the present invention.
  • a breathing exerciser 100 includes a training device main body 1, a respiratory sensor 2 for detecting a user's breathing, and a signal from the respiratory sensor 2 as a training device. Wiring 3 for supplying into the main body 1 is provided.
  • the respiratory sensor 2 is a mouthpiece type sensor having a cylindrical shape, and detects, for example, the rotational speed of a propeller provided inside the cylinder. As a result, when the user breathes with the breathing sensor 2 in his / her mouth, the flow rate of the air passing through the cylinder (the vital capacity) can be detected.
  • the training device main body 1 includes a display unit 4 provided so that a user can check display contents, and an operation unit 21 provided so that the user can also operate an external force.
  • the display unit 4 is configured by an LCD (Liquid Crystal Display), for example.
  • the operation unit 21 includes a plurality of switches for receiving an instruction input from the user, for example, a menu switch 21 for receiving a menu display instruction representing various functions of the breathing exerciser 100. It has a setting switch 21.2, a start switch 21.3, a left / right scroll switch 21.4, etc. for receiving an instruction to start training.
  • FIG. 2 shows a configuration of the training device main body 1 in the respiratory training device 100 according to the embodiment of the present invention.
  • the training device body 1 includes a central processing unit (CPU) 20 for centrally controlling and monitoring each part, a memory 12 for storing various data and programs, a display part 4, and a display part 4 From the driver 5 that controls the display operation, the operation unit 21, the timer 13 that operates and outputs time data, the amplifier 25, the speaker 24 that outputs sound via the amplifier 25, and the respiration sensor 2
  • An AZD converter 15 for converting an output signal into an analog signal and a digital signal, and an input / output interface (IZO) 10 for controlling input / output of data in the breathing exerciser 100 are included. Timekeeping data output from the timer 13 and information input to the operation unit 21 are input to the CPU 20 via the IZO 10.
  • the CPU 20 controls the operation of the display unit 4 and the spinning force 24 via the I / O 10.
  • the respiration sensor 2 is not limited to the above-described form.
  • it may be a micro pressure sensor that can be attached under the nose of a user.
  • the micro pressure sensor is a sensor that can also detect changes in atmospheric pressure that change due to the movement of air. By attaching it under the nose, it is possible to measure with less influence of disturbance such as other atmospheric flows. . Therefore, it is possible to determine whether the inhalation state or the expiration state by attaching the fine pressure sensor so that the air flow of the nasal cavity force can be captured.
  • the respiration sensor 2 may be a temperature sensor. By attaching a temperature sensor under the nose, the temperature difference between exhaled air and outside air (inhalation) can be detected in the state of breathing.
  • FIG. 3 is a functional block diagram showing functions of the CPU 20 in the breathing exerciser 100 according to the embodiment of this invention.
  • CPU 20 obtains a guide unit 201 for guiding a breathing exercise pattern to a user, and a detection signal (hereinafter referred to as “breathing information”) from breathing sensor 2.
  • the respiratory information calculating unit 203 for calculating a respiratory index representing the characteristics of the respiratory state of the user, and at least two calculated by the respiratory index calculating unit 203
  • the breathing index includes a result index calculation unit 204 for calculating a result index representing the result of breathing exercise, and a notification unit 206 for notifying the user of the result index calculated by the result index calculation unit 204 .
  • the “training period” refers to a period during which the training pattern is guided by the guide unit 201.
  • the guide unit 201 performs processing for displaying information for guiding to breathing based on the exercise pattern (hereinafter also referred to as “breathing guide”) on the display unit 4.
  • the training pattern may be guided by voice from the power speaker 24 described as guiding the training pattern using the display unit 4.
  • the respiration information acquisition unit 202 acquires flow rate information from the respiration sensor 2 as respiration information at a predetermined timing for a predetermined time (for example, 1 minute). In this embodiment, respiratory information is acquired before and after the training period.
  • the respiration index calculation unit 203 calculates, for example, the respiration frequency, that is, the respiration frequency per fixed period (for example, 1 minute) as a respiration index. That is, the number of breaths is calculated by applying a predetermined algorithm to the acquired breath information. As the procedure for calculating the number of breaths, a well-known procedure provided in the past can be applied, so the detailed explanation is omitted here. In addition to the number of breaths, in addition to Z, other breathing indices such as breathing cycle, balance between expiration and inhalation, breathing flow, uniformity of breathing flow, and quietness may be calculated. . It is possible to calculate these respiration indices using known methods.
  • the result index calculation unit 204 calculates a result index before and after exercise.
  • Each outcome index is specifically calculated as, for example, the difference between two respiratory indices or the ratio of two respiratory indices. In the present embodiment, it is assumed that the degree of decrease in the number of breaths is calculated as a result index.
  • the outcome index before training is based on the respiratory index based on the respiratory information detected before (immediately before) the previous training period and the respiratory information detected before (immediately before) the current training period. Calculated using respiratory indices.
  • the “previous training period” refers to a training period in the breathing training process performed prior to the current breathing training process, for example, the first training period or the previous training period. May be.
  • the performance index for each pre-exercise is calculated based on the respiratory index before the first training period and the respiratory index before the current training period.
  • the outcome index before and after the exercise includes a respiratory index based on the respiratory information detected before (immediately before) the current training period and a respiratory information detected after the current training period (after a predetermined time). Base It is calculated using the respiration index.
  • the outcome index is calculated before each training and before and after the training, but at least one of the outcome indices may be calculated.
  • an outcome index for each post-training may be calculated. That is, the respiratory index based on the respiratory information detected after the previous training period (after a predetermined time) and the respiratory index based on the respiratory information detected after the current training period (after the predetermined time) are used.
  • an outcome index for each post-training may be calculated.
  • a performance index during the training period may be calculated based on a plurality of respiratory information detected during the training period, or based on the respiratory index before the current training period and the respiratory index during the current training period. Therefore, the performance index will be calculated.
  • the CPU 20 may further calculate a change (trend) in the result of breathing exercise based on the difference or ratio between the past result index and the current result index.
  • the current target value may be calculated based on a predetermined calculation formula and a past result index, and the deviation of the target value force of the current result index may be calculated.
  • the notification unit 206 performs a process of displaying information on the calculated result index on the display unit 4.
  • the notification unit 206 may further display the trend of the result index on the display unit 4.
  • each functional block in the CPU 20 may be realized by executing software stored in the memory 12, or at least one may be realized by hardware.
  • the memory 12 is a non-volatile memory, for example, a flash memory.
  • the memory 12 includes a pattern storage unit 122 in which data of a plurality of training patterns are stored in advance, and a training result storage unit 126 for storing training results. These storage units may be included in different recording media that need not be included in the same recording medium (memory 12).
  • the pattern storage unit 122 stores a plurality of training pattern data having different load levels in advance.
  • the exercise pattern data includes at least information on exercise time (exercise period) or number of breaths, breathing period, and breathing depth.
  • the load level is, for example, at least training time or It is determined by at least one of the following parameters: respiratory rate, respiratory cycle and respiratory depth. In the present embodiment, it is assumed that the load level is determined by the respiratory cycle (the number of breaths per fixed time).
  • Each training pattern data may include a plurality of pattern data having different load levels. That is, at least one parameter (eg breathing depth) with different pattern forces included in each training pattern.
  • at least one parameter eg breathing depth
  • training result storage unit 126 stores the training result in units of record R.
  • Record R includes date / time data DT indicating the date and time of exercise, respiratory frequency data RC indicating the number of breaths before exercise (respiration index), result index data EIb indicating the degree of decrease in the number of breaths before each exercise (result index), and Including the index data Elba, which indicates the degree of decrease in the number of breaths before and after exercise (result index).
  • Record R includes date / time data DT indicating the date and time of exercise, respiratory frequency data RC indicating the number of breaths before exercise (respiration index), result index data EIb indicating the degree of decrease in the number of breaths before each exercise (result index), and Including the index data Elba, which indicates the degree of decrease in the number of breaths before and after exercise (result index).
  • the breathing exercise process in the embodiment of the present invention shown in the flowchart of FIG. 5 is stored in advance in the memory 12 as a program, and the CPU 20 reads out and executes this program, thereby realizing the function of the breathing exercise process. Is done. For simplicity of explanation, it is assumed that this series of breathing exercise processing is the nth (n: natural number).
  • the physical information is information representing the characteristics of the user's body and includes, for example, at least one of a blood pressure value, height, weight, age, and sex.
  • height and weight information is accepted as physical information.
  • a training pattern to be guided by the user in this breathing training process is determined (step S4). Specifically, for example, the following processing is performed.
  • a correspondence table in which the height and weight are associated with the training pattern identification information is stored in advance in the pattern storage unit 122, for example.
  • the CPU 20 specifies identification information associated with the height and weight of the user in this correspondence table. In this way, the training pattern indicated by the identified identification information is the guide target.
  • the training pattern is determined.
  • the CPU 20 reads out the training pattern data to be guided from the non-turn storage unit 122.
  • step S6 the user's respiration is detected by the respiration sensor 2 (step S6). That is, the respiratory information acquisition unit 202 acquires respiratory information from the respiratory sensor 2. Respiration information is acquired for a predetermined time (for example, 1 minute) (NO in step S8). If it is determined that a predetermined time has elapsed since the start of detection of respiration (YES in step S8), the process proceeds to step S10.
  • a predetermined time for example, 1 minute
  • step S10 the respiration index calculation unit 203 executes a pre-training respiration index calculation 'storage process based on the respiration information detected before the exercise. That is, the respiratory index calculation unit 203 calculates the number of breaths based on the respiratory information detected in step S6. Then, the calculated respiration frequency data (respiration index data) is stored in the exercise result storage unit 126 as respiration frequency data RCn. Note that the user may be encouraged to take a normal breath (not to take a deep breath or a quick breath) when or before breathing is detected.
  • step S11 a calculation, notification, and storage process of an outcome index for each pre-training is executed (step S11).
  • the outcome index calculation unit 204 calculates the outcome index for each pre-exercise, that is, the respiratory rate, based on the current respiratory rate data RCn calculated and stored in step S10 and the initial respiratory rate data RC1. Calculate the degree of descent.
  • Information representing the calculated degree of decrease in the number of breaths is displayed in a predetermined area of the display unit 4.
  • the user can be notified of the degree of decrease in the number of breaths before the current exercise based on the number of breaths before the first exercise.
  • the calculated degree of decrease in the number of breaths before each exercise is stored as result index data Elbn.
  • the guide unit 201 guides the training pattern determined in step S4 to the user (step S12). Specifically, based on the training pattern data read in step S4, a breathing guide (for example, how much expiration or inspiration should be performed) is displayed on the display unit 4. The process of step S12 is executed until the training period elapses (NO in step S14).
  • a breathing guide for example, how much expiration or inspiration should be performed
  • step SI1 after the processing of step SI1, the training period is automatically shifted to. However, when a user-initiated training start instruction is input, the training period starts. Migration It is good to do.
  • detection of respiration and calculation of a respiration index may be performed at a predetermined timing.
  • a performance index may be further calculated based on the two respiratory indices calculated during the exercise period.
  • the exercise pattern being executed may be changed based on the respiratory index or the outcome index during the training period. Specifically, for example, as described above, when each training pattern includes a plurality of patterns and the load level of the pattern is set to increase along the time axis, the breathing index or If the performance index exceeds a predetermined upper limit, the next load level pattern may be skipped.
  • the respiratory index or outcome index exceeds the upper limit, a pattern with a load level that is two steps ahead of the pattern being executed may be executed. In addition, if the respiratory index or the outcome index is below a predetermined lower limit, the pattern being executed may be repeated.
  • These processes can be performed by a known technique such as using a pointer.
  • the breathing guide according to the achievement level of the user can be displayed by dynamically changing the training pattern based on the value of the breathing index or the outcome index during the training period.
  • the respiration sensor 2 is a type that is attached under the user's nose rather than a mouthpiece type (for example, a micro-pressure sensor). ) Is preferred.
  • step S14 If it is determined in step S14 that the training period has elapsed (YES in step S14), the process proceeds to step S16.
  • step S16 it is determined whether or not a predetermined time (for example, 2 minutes) has elapsed after the end of the training period, and the system waits until the predetermined time elapses (NO in step S16).
  • the predetermined time here is preferably such a time that it is assumed that the user finishes the breathing exercise and returns to the normal breathing state.
  • the respiration sensor 2 detects the user's respiration (step S18).
  • the respiration information acquisition unit 202 acquires respiration information until a predetermined time (for example, 1 minute) of the detection start force of respiration has elapsed (NO in step S20). If it is determined that the predetermined time has passed for the detection of breath detection (YES in step S20), the process proceeds to step S22.
  • step S22 the respiratory index calculation unit 203, based on the detected respiratory information, The calculation process of the respiratory index after exercise is executed. That is, the respiratory index calculation unit 203 calculates the number of breaths based on the respiratory information detected in step S18. Note that the user may be prompted to take a normal breath when or before breathing is detected.
  • step S24 calculation / notification / storage processing of the result index before and after the training is executed (step S24).
  • the outcome index calculation unit 204 is based on the pre-exercise respiration index (respiration frequency) calculated in step S10 and the post-exercise respiration index (respiration frequency) calculated in step S22.
  • the outcome index before and after exercise that is, the degree of decrease in the number of breaths is calculated.
  • Information on the calculated degree of decrease in the number of breaths is displayed in a predetermined area of the display unit 4.
  • the calculated degree of decrease in the number of breaths before and after exercise is stored as performance index data Elban.
  • the user can browse the information of the result index memorize
  • the scroll switch 21.4 and the setting switch 21.2 to select the result browsing function the latest result index data Elbn, Elban stored in the training result storage unit 126 by the CPU 20 is stored. It is read and displayed on the display unit 4. Furthermore, by operating the scroll switch 21.4, past result index data Elbn, Elban may be read sequentially and displayed on the display unit 4.
  • the trend of the training index may be automatically displayed after the process of step S24. That is, when there is a past result index (result index related to the previous training period), the notification unit 206 displays a trend between the past result index and the current result index on the display unit 4.
  • FIG. 6 shows an example of a screen displayed when inputting physical information in step S2.
  • FIG. 6 the physical information items (height and weight) being entered are displayed blinking.
  • Physical information can be entered using the scroll switch 21.4 or the setting switch 21.2. Note that a user number may be input so that a plurality of users can use it. In this case, it is assumed that the training result is stored in association with the entered user number.
  • FIG. 7 is a diagram showing a display example of the breathing guide in step S12.
  • the breathing guide is performed by inverting * non-inverting 14 blocks displayed vertically on the screen.
  • the number of exercises (how many times) and the remaining time are displayed in each predetermined area.
  • FIG. (A) of FIG. 8 is a diagram showing an example of a training pattern
  • (B) is a diagram showing a display example of a breathing guide at an arbitrary time tl to t8 of the training pattern shown in (A).
  • the training period based on the training pattern shown here includes a warm-up period, a real training period, and a cool-down period.
  • this training pattern includes a plurality of patterns.
  • the blocks at positions indicating the depth of respiration are fixedly highlighted (filled) on each respiration guide.
  • the fifth blocks 81, 82 from the center in the upper and lower sides are fixedly highlighted.
  • the first to third blocks from the center upward are highlighted and block 81 blinks. In this way, the user can be informed of how much time should be inhaled.
  • block 81 is flashed and all the first to fourth blocks are displayed in reverse from the center. Thereby, it can be notified that the intake period is over.
  • Times t4, t5, and t6 in the real training period are the seventh blocks from the top and bottom, respectively.
  • Blocks at both ends are fixedly highlighted.
  • the block 84 is displayed blinking, and the blocks other than the block 83 are displayed non-inverted (blank display). This guides the end of inspiration and the transition to exhalation.
  • Times t7 and t8 in the cool-down period are similar to those in the warm-up period.
  • the fifth block 81, 82 from the center is fixedly highlighted.
  • block 82 blinks and the first block is displayed in reverse from the center. This guides you to keep the exhalation state about halfway.
  • the display mode of the breathing guide is not limited to inversion Z non-inversion as described above.
  • the display color of the block may be changed.
  • the result index is displayed as a level, for example.
  • Level display is performed by inverting 'non-inverting' 14 blocks as in the breathing guide. Of the 14 blocks, 7 blocks displayed on the upper side indicate improvement, and 7 blocks displayed on the lower side indicate deterioration.
  • the level (level 7 to level + 7) shall be determined in advance according to the value of the degree of decrease in the number of breaths.
  • the information of the performance index is notified at the level of improvement Z deterioration.
  • the present invention is not limited to this.
  • the value of the performance index (the degree of decrease in the number of breaths) itself is used. It is good also as reporting.
  • the number of exercises may be further displayed when information on the performance index is displayed.
  • the trend of the performance index before and after the training and the trend of the performance index before and after the training from the first time to this time are displayed.
  • El, E2,..., En indicate the performance index before and after training, that is, the results of each training.
  • Etl, Et2,..., Etn are the performance indicators before training, that is, the cumulative results of training according to the training process.
  • the user can visually grasp the short-term and long-term performance of the training.
  • the initial force may not display the trend of the performance index up to this time, and the trend of the performance index for a certain period (for example, one week) may be displayed.
  • a result index during training or after training may be further displayed. Or displayed
  • the user is notified of the result index representing the result of the breathing exercise.
  • two breathing indicators for example, the breathing index before the first exercise and the breathing index before the current exercise, etc.
  • the result index calculation unit 204 in FIG. 3 may not be included in the CPU 20.
  • the respiration index before exercise calculated in step S10 and the respiration index before the first exercise are notified. Specifically, for example, these two respiratory indices 1S are displayed on the display unit 4 simultaneously or alternately.
  • the respiration index before exercise calculated in step S10 and the respiration index after exercise calculated in step S22 may be notified.
  • the target value (ideal respiratory index) of the respiratory index may be additionally notified.
  • a target value is calculated (determined) based on, for example, the user's physical information and a predetermined calculation formula or table.
  • Figure 10 shows an example of the screen display in this case. It is assumed that such a target value for each physical information is determined in advance by, for example, clinical experiments.
  • FIG. 11 is a diagram showing a screen display example in which the relationship between the values of two respiratory indices and the target value is shown.
  • a bar graph corresponding to each of the initial respiratory index value, the current respiratory index value, and the target value is displayed side by side.
  • the user can easily grasp how close the target value is.
  • the result of breathing exercise can be grasped visually.
  • the information of each value can be displayed by selectively switching the information of each value.
  • the respiratory index calculation unit 203 may calculate (simultaneously) two or more types of respiratory indices (for example, the number of breaths and the respiratory flow rate) based on the detected respiratory information. Further, the result index calculation unit 204 may calculate the result index based on two values calculated for each type (respiration index).
  • Fig. 12 when there are multiple types of respiratory indices, the relationship between the values of the two respiratory indices for each type and the target value is displayed in a graph so that the achievement level of the results can be divided.
  • the respiratory indices A to E are as follows:
  • Respiration index A respiratory rate or respiratory cycle
  • Respiration index B Balance of time between expiration and inspiration
  • Respiration index C Respiratory flow (spiratory capacity),
  • Respiration index D Respiration flow uniformity (stable respiration)
  • Respiration index E Silence of breathing (quiet breathing).
  • the breathing index A indicates the time of one cycle of the exhalation operation and the inspiration operation, and a larger value is preferable.
  • the breathing index B indicates the ratio of the expiration time and the inspiration time, and it is preferable that both are the same time.
  • the respiratory index B may be calculated, for example, by the difference between the expiration time and the inspiration time.
  • the respiration index C indicates the vital capacity measured from the amount during exhalation (the amount exhaled), and a larger value is preferable.
  • the respiration index D indicates the uniformity of the air flow rate during the inspiration time, and it is preferable that the stable time is long.
  • the respiration index D indicates, for example, the time during which the flow rate is within 10% above and below the average flow rate in one cycle of breathing, and the larger value is preferable.
  • the breathing index E indicates noise generated by mouth or nose force during breathing, and a smaller value is preferable. In order to calculate all these respiratory indices, it is preferable that the respiratory sensor 2 includes a mouthpiece type sensor and a
  • the CPU 20 may further calculate an ideal breathing index indicating how close the user's breathing state is to the ideal breathing state.
  • the ideal breathing index is calculated by the following calculation formula, for example.
  • a ' time of one cycle (respiration index A) Z standard time
  • the ideal breathing index value calculated by the above formula is closer to the ideal breathing state as it is smaller. It should be noted that the above-described formula for calculating the ideal respiratory index is preferably determined in advance based on a clinical experiment or the like. In the ideal respiratory index calculation formula, the coefficient may be increased according to the weight of each value (respiratory index). The two calculated ideal breathing indices (for example, the ideal breathing index before exercise and the ideal breathing index after exercise) may be notified to the user by the notification unit 206.
  • data of a plurality of training patterns is stored in advance in pattern storage unit 122.
  • the CPU 20 may calculate each parameter of the training pattern based on the subject's physical information and a predetermined calculation formula.
  • only one training pattern may be stored in advance.
  • a breathing exercise method performed by the breathing exerciser 100 of the present invention can also be provided as a program.
  • a program can be recorded on an optical medium such as a CD-ROM (Compact Disk-ROM) or a computer-readable recording medium such as a memory card and provided as a program product.
  • a program can also be provided by downloading via a network.
  • the provided program product is installed in a program storage unit such as the memory 12 and executed.
  • the program product includes the program itself and a recording medium on which the program is recorded.

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Abstract

　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、ユーザの呼吸を検出するための呼吸センサと、訓練パターンがガイドされる訓練期間の前および後のうち少なくともいずれかに、呼吸センサからの信号に基づいて、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呼吸指標算出部（２０３）と、少なくとも２つの呼吸指標に基づき、呼吸訓練の成果を表わす成果指標を算出するための成果指標算出部（２０４）と、成果指標を、ユーザに報知するための報知部（２０６）とを備える。

Description

明 細 書
成果を把握できる呼吸訓練器
技術分野
[0001] 本発明は、呼吸訓練器に関し、特に、呼吸の訓練パターンをガイドする呼吸訓練器 に関する。
背景技術
[0002] 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 ことが実証されている。たとえば、米国心臓協会発行の「高血圧（Hypertension) 200 5年 10月号」第 46号の p. 714— 718にぁる01&じ1«) N.Josephらの文献「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」（以下、非特許 文献 1)が参照文献となり得る。そのため、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。
[0003] 特開昭 62— 277976号公報（以下、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、特表 2005— 535378号公報（以下、特許文献 2)には、呼 吸センサからの入力により呼吸パターンを決定する信号発生装置を備えた呼吸訓練 器の発明が開示されている。
[0004] 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 催すだけでなぐ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。
[0005] 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 (特表 2001— 507364号公報 (以下、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 (特開 2005— 237807号公 報 (以下、特許文献 4)参照)などが提案されている。しカゝしながら、いずれも患者にと つては大きな負担であり、負担の少な 、SASの防止法が提案されて ヽな 、のが現状 である。
[0006] 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。
特許文献 1：特開昭 62— 277976号公報
特許文献 2：特表 2005 - 535378号公報
特許文献 3：特表 2001 - 507364号公報
特許文献 4：特開 2005 - 237807号公報
非特干文献 1 : Chacko N.Joseph, し esare Porta, uaia 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
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0007] し力しながら、特許文献 1, 2のいずれも、実際の呼吸状態を理想の呼吸パターン に近づけるだけの技術であり、呼吸センサからの情報は、訓練による成果を確認する ための情報源としては利用されていない。したがって、ユーザは、訓練による成果を その場で (すぐに)把握することができず、呼吸訓練を «続する上でのモチベーショ ンの低下に繋がると 、つた課題がある。
[0008] 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
、呼吸訓練による成果をユーザが容易に把握できる呼吸訓練器を提供することであ る。
課題を解決するための手段
[0009] 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 るためのガイド部と、ユーザの呼吸を検出するための検出部と、訓練パターンがガイ ドされる訓練期間の前および後のうち少なくともいずれかに、検出部力 の信号に基 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第 1の算出 部と、少なくとも 2つの呼吸指標に基づき、呼吸訓練の成果を表わす成果指標を算出 するための第 2の算出部と、成果指標を、ユーザに報知するための報知部とを備える
[0010] 好ましくは、第 1の算出部は、訓練期間の前後それぞれに検出された呼吸に基づ いて、 2つの呼吸指標を算出し、第 2の算出部は、算出された呼吸指標に基づき、訓 練期間の前後の成果指標を算出する。
[0011] 好ましくは、以前の訓練期間の前に検出された呼吸に基づく呼吸指標の情報を記 憶するための記憶部をさらに備え、第 1の算出部は、今回の訓練期間の前に検出さ れた呼吸に基づいて呼吸指標を算出し、第 2の算出部は、第 1の算出部により算出さ れた呼吸指標と記憶部に記憶された呼吸指標の情報とに基づき、訓練期間の前ごと の成果指標を算出する。
[0012] 好ましくは、以前の訓練期間の後に検出された呼吸に基づく呼吸指標の情報を記 憶するための記憶部をさらに備え、第 1の算出部は、今回の訓練期間の後に検出さ れた呼吸に基づいて呼吸指標を算出し、第 2の算出部は、第 1の算出部により算出さ れた呼吸指標と記憶部に記憶された呼吸指標の情報とに基づき、訓練期間の後ごと の成果指標を算出する。
[0013] 好ましくは、第 1の算出部は、さらに、訓練期間中に複数回検出された呼吸に基づ いて、複数の呼吸指標を算出し、第 2の算出部は、さらに、訓練期間中における呼吸 指標に基づき、訓練期間中の成果指標を算出する。
[0014] 好ましくは、第 2の算出部により算出された訓練期間中の成果指標と、所定のしきい 値との比較結果に基づき、訓練パターンを変更するための変更部をさらに備える。
[0015] この発明の他の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 するためのガイド部と、ユーザの呼吸を検出するための検出部と、訓練パターンがガ イドされる訓練期間の前および後のうち少なくともいずれかに、検出部力もの信号に 基づき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第 iの算出部 と、少なくとも 2つの呼吸指標を、ユーザに報知するための報知部とを備える。
[0016] 好ましくは、呼吸指標は、呼吸周期または呼吸回数、呼気動作と吸気動作とのバラ ンス、呼吸流量、呼吸流量の均一性、および、静音性のうちのいずれかである。
[0017] さらに好ましくは、以前の訓練期間に関連する成果指標を記憶するための記憶部 をさらに備え、報知部は、記憶された成果指標と算出された成果指標とのトレンドをさ らに報知する。
[0018] さらに好ましくは、第 1の算出部は、複数の呼吸指標を算出し、算出された複数の 呼吸指標と、予め定められた計算式とに基づいて、理想呼吸指標を算出するための 第 3の算出部をさらに備える。
発明の効果
[0019] 本発明によると、ユーザは、呼吸訓練による成果をその場で容易に把握することが できる。これにより、呼吸訓練を継続するモチベーションを向上させることが可能とな る。
図面の簡単な説明
[0020] [図 1]本発明の実施の形態における呼吸訓練器の概観を示す図である。
[図 2]本発明の実施の形態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。
[図 3]本発明の実施の形態の呼吸訓練器における CPUの機能を示す機能ブロック 図である。
[図 4]本発明の実施の形態における訓練結果記憶部の構造例を示す図である。
[図 5]本発明の実施の形態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 6]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 7]呼吸ガイドの表示例を示す図である。
[図 8]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 9]訓練前後の成果指標の情報の表示例を示す図である。
[図 10]成果指標のトレンドの表示例を示す図である。
[図 11]呼吸指標が 1種類の場合における、 2つの呼吸指標の値と目標値との関係が 示された画面表示例を示す図である。 [図 12]呼吸指標の種別ごとに、 2つの呼吸指標の値と目標値との関係が示された画 面表示例を示す図である。
符号の説明
[0021] 1 訓練器本体、 2 呼吸センサ、 3 配線、 4 表示部、 5 ドライバ、 10 I/O、 12 メモリ、 13 タイマ、 15 AZD変^^、 20 CPU, 21 操作部、 24 スピーカ、 25 アンプ、 100 呼吸訓練器、 122 パターン記憶部、 126 訓練結果記憶部、 201 ガイド部、 202 呼吸情報取得部、 203 呼吸指標算出部、 204 成果指標算出部、 206 報知部。
発明を実施するための最良の形態
[0022] 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す。
[0023] (構成について）
図 1は、本発明の実施の形態における呼吸訓練器 100の概観を示す図である。
[0024] 図 1を参照して、本実施の形態に係る呼吸訓練器 100は、訓練器本体 1と、ユーザ の呼吸を検出するための呼吸センサ 2と、呼吸センサ 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。
[0025] 呼吸センサ 2は、筒状の形状を有するマウスピース型のセンサであり、たとえば、筒 の内部に設けられたプロペラの回転数を検出する。これにより、呼吸センサ 2を、ユー ザが口にくわえて呼吸をすることで、筒の中を通過する空気の流量 (肺活量）が検出 可能である。
[0026] 訓練器本体 1は、ユーザが表示内容を確認可能なように設けられた表示部 4および 、ユーザが外部力も操作可能なように設けられた操作部 21を含む。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ィッチ、たとえば、呼吸訓練器 100が有する 各種機能を表わすメニューの表示指示を受付けるためのメニュースィッチ 21. 1,各 機能や各操作の実行指示を受付けるための設定スィッチ 21. 2,訓練開始の指示を 受付けるための開始スィッチ 21. 3,左右のスクロールスィッチ 21. 4などを有する。
[0027] 図 2は、本発明の実施の形態の呼吸訓練器 100における訓練器本体 1の構成を示 すブロック図である。図 2を参照して、訓練器本体 1は、各部を集中的に制御および 監視するための 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、呼吸センサ 2からの出力信号をアナログ 信号カゝらデジタル信号に変換するための AZD変換器 15、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 (IZO) 10を含む。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、 IZO10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 一力 24の動作を制御する。
[0028] なお、呼吸センサ 2は、上記のような形態に限定されるものではない。たとえば、ュ 一ザの鼻の下に取り付けることのできる微圧センサであってもよい。微圧センサは、空 気の移動によって変化する気圧変化も捉えることができるセンサであり、鼻の下に取 り付けることにより、他の大気の流れなど外乱の影響を少なくした計測が可能である。 したがって、鼻腔力 の空気の流れを捕捉できるように微圧センサを取り付けることに より、吸気状態および呼気状態のいずれであるかを判別することができる。あるいは、 呼吸センサ 2は、温度センサであってもよい。温度センサを鼻の下に取り付けることに より、呼気と外気（吸気）との気温差力も呼吸の状態が検出可能である。
[0029] 図 3は、本発明の実施の形態の呼吸訓練器 100における CPU20の機能を示す機 能ブロック図である。
[0030] 図 3を参照して、 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、呼吸センサ 2からの検出信号 (以下「呼吸情報」という）を取得するための 呼吸情報取得部 202と、取得された呼吸情報に基づき、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呼吸指標算出部 203と、呼吸指標算出部 203に より算出された少なくとも 2つの呼吸指標に基づき、呼吸訓練の成果を表わす成果指 標を算出するための成果指標算出部 204と、成果指標算出部 204により算出された 成果指標をユーザに報知するための報知部 206とを含む。
[0031] 「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力 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。
[0032] 呼吸情報取得部 202は、所定のタイミングで、所定時間（たとえば 1分）、呼吸セン サ 2より流量の情報を呼吸情報として取得する。本実施の形態では、訓練期間前およ び訓練期間後にそれぞれ呼吸情報を取得する。
[0033] 呼吸指標算出部 203は、取得された呼吸情報 (流量の情報）に基づいて、呼吸指 標として、たとえば、呼吸回数、すなわち一定期間（たとえば 1分)あたりの呼吸回数 を算出する。つまり、取得された呼吸情報について、所定のアルゴリズムを適用して、 呼吸回数を算出する。呼吸回数の算出の手順は従来力 提供される周知の手順を 適用できるから、ここではその詳細説明は略す。なお、呼吸回数に代えて Z加えて、 他の呼吸指標、たとえば、呼吸周期、呼気動作と吸気動作とのバランス、呼吸流量、 呼吸流量の均一性、および、静音性などが算出されてもよい。これらの呼吸指標につ Vヽても、公知の手法を用いて算出することが可能である。
[0034] 成果指標算出部 204は、算出された呼吸指標に基づいて、訓練前ごとおよび訓練 前後の成果指標をそれぞれ算出する。各成果指標は、具体的には、たとえば、 2つ の呼吸指標の差、または、 2つの呼吸指標の比として算出される。本実施の形態では 、成果指標として、呼吸回数の降下度が算出されると想定する。
[0035] 訓練前の成果指標は、以前の訓練期間の前 (直前）に検出された呼吸情報に基づ く呼吸指標と、今回の訓練期間の前 (直前）に検出された呼吸情報に基づく呼吸指 標とを用いて算出される。「以前の訓練期間」とは、今回の呼吸訓練処理よりも前に 行なわれた呼吸訓練処理における訓練期間のことをいい、たとえば初回の訓練期間 であってもよいし、前回の訓練期間であってもよい。以下の説明においては、初回の 訓練期間前における呼吸指標と今回の訓練期間前における呼吸指標とに基づいて 、訓練前ごとの成果指標が算出されるものとする。
[0036] 訓練前後の成果指標は、今回の訓練期間の前 (直前）に検出された呼吸情報に基 づく呼吸指標と、今回の訓練期間の後 (所定時間後）に検出された呼吸情報に基づ く呼吸指標とを用いて算出される。
[0037] 本実施の形態においては、このように、訓練前ごと、および、訓練前後のそれぞれ において成果指標を算出することとするが、これらのうち少なくとも 1つの成果指標が 算出されればよい。あるいは、これらにカ卩ぇ Zこれらに代えて、たとえば、訓練後ごと の成果指標が算出されてもよい。すなわち、以前の訓練期間の後 (所定時間後）に 検出された呼吸情報に基づく呼吸指標と、今回の訓練期間の後 (所定時間後）に検 出された呼吸情報に基づく呼吸指標とを用いて、訓練後ごとの成果指標が算出され てもよい。あるいは、訓練期間中に検出された複数の呼吸情報に基づき訓練期間中 の成果指標が算出されてもよいし、今回の訓練期間の前における呼吸指標と今回の 訓練期間中における呼吸指標とに基づ 、て、成果指標が算出されてもょ 、。
[0038] また、 CPU20は、さらに、過去の成果指標と今回の成果指標との差または比に基 づいて、呼吸訓練の成果の変化（トレンド)を算出することとしてもよい。あるいは、予 め定められた計算式と過去の成果指標とに基づき今回の目標値を計算し、今回の成 果指標の当該目標値力 のずれを算出してもよい。
[0039] 報知部 206は、具体的には、表示部 4に、算出された成果指標の情報を表示する 処理を行なう。報知部 206は、さらに、成果指標のトレンドを表示部 4に表示すること としてちよい。
[0040] 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 されてちょい。
[0041] メモリ 12は、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 122と、訓練結果を記憶 するための訓練結果記憶部 126とが含まれる。なお、これらの記憶部は、同一の記 録媒体 (メモリ 12)に含まれる必要はなぐ異なる記録媒体に含まれていてもよい。
[0042] パターン記憶部 122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。
[0043] 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、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。本実施の形態では、呼吸周期（一定時間あたりの呼吸回数）により負荷レベル が定められているものと仮定する。
[0044] 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 複数のパターン力 各訓練パターンに含まれて 、てもよ 、。
[0045] 次に、訓練結果記憶部 126のデータ構造の具体例について、図 4を用いて説明す る。図 4を参照して、訓練結果記憶部 126には、訓練結果がレコード R単位で格納さ れる。レコード Rは、訓練日時を示す日時データ DT、訓練前の呼吸回数（呼吸指標） を示す呼吸回数データ RC、訓練前ごとの呼吸回数の降下度 (成果指標）を示す成 果指標データ EIb、および、訓練前後の呼吸回数の降下度 (成果指標)を示す成果 指標データ Elbaを含む。なお、これらのデータは、訓練毎に対応付けされて格納さ れればよぐレコード Rを用いた格納形式に限定されるものではない。
[0046] (動作について）
図 5のフローチャートに示す、本発明の実施の形態における呼吸訓練処理は、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、説明の簡単のために、 今回の一連の呼吸訓練処理は、 n回目（n:自然数)であるものと仮定する。
[0047] 図 5を参照して、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。
[0048] 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 一ブルが、予めたとえばパターン記憶部 122内に記憶されている。 CPU20は、この 対応テーブルにお ヽて、ユーザの身長および体重と対応付けられて ヽる識別情報を 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 、ノターン記憶部 122より読み出す。
[0049] 次に、呼吸センサ 2によりユーザの呼吸が検出される（ステップ S6)。つまり、呼吸情 報取得部 202は、呼吸センサ 2より呼吸情報を取得する。呼吸情報の取得は、所定 時間（たとえば 1分)行なわれる（ステップ S8において NO)。呼吸の検出の開始から 所定時間経過したと判断された場合 (ステップ S8において YES)、ステップ S 10に進 む。
[0050] ステップ S10において、呼吸指標算出部 203は、訓練前に検出された呼吸情報に 基づき、訓練前の呼吸指標の算出'記憶処理を実行する。すなわち、呼吸指標算出 部 203は、ステップ S6で検出された呼吸情報に基づき、呼吸回数を算出する。そし て、算出された呼吸回数のデータ（呼吸指標のデータ）を、呼吸回数データ RCnとし て訓練結果記憶部 126に記憶する。なお、呼吸を検出する際またはその前には、ュ 一ザに、通常の呼吸をするよう（深呼吸や早い呼吸をしないよう）促してもよい。
[0051] 続いて、訓練前ごとの成果指標の算出.報知.記憶処理が実行される (ステップ S 11 )。具体的には、成果指標算出部 204は、ステップ S 10で算出され記憶された今回の 呼吸回数データ RCnと、初回の呼吸回数データ RC1とに基づき、訓練前ごとの成果 指標、すなわち呼吸回数の降下度を算出する。算出された呼吸回数の降下度を表 わす情報は、表示部 4の所定の領域に表示される。これにより、初回の訓練前の呼吸 回数を基準とした今回の訓練前の呼吸回数の降下度を、ユーザに報知することがで きる。さらに、算出された訓練前ごとの呼吸回数の降下度は、成果指標データ Elbnと して記憶される。
[0052] 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 S12)。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。ステップ S12の処理は、訓練期間が経過 するまで実行される（ステップ S 14にお!/、て NO)。
[0053] なお、本実施の形態では、ステップ SI 1の処理の後、自動的に訓練期間に移行す ることとしたが、ユーザ力もの訓練開始の指示が入力された場合に、訓練期間に移行 することとしてもよい。
[0054] また、訓練期間中にも、所定のタイミングで呼吸の検出および呼吸指標の算出が実 行されてもよい。あるいは、算出された訓練期間中における 2つの呼吸指標に基づい て、成果指標がさらに算出されてもよい。このような場合、訓練期間中の呼吸指標ま たは成果指標に基づいて、実行中の訓練パターンを変更してもよい。具体的には、 たとえば、上記したように各訓練パターンが複数のパターンを含んでおり、かつ、時 間軸に沿ってパターンの負荷レベルが高くなるよう設定されている場合、呼吸指標ま たは成果指標が、所定の上限値を超えていれば、次の負荷レベルのパターンをスキ ップさせてもよい。つまり、呼吸指標または成果指標が上限値を超えている場合、実 行中のパターンより 2段階先の負荷レベルのパターンを実行することとしてもよい。ま た、呼吸指標または成果指標が所定の下限値を下回っていれば、実行中のパターン を繰り返すこととしてもよい。なお、これらの処理は、たとえばポインタを用いるなど公 知の技術で行なうことができる。このように、訓練期間中の呼吸指標または成果指標 の値に基づき、訓練パターンを動的に変化させることで、ユーザの達成度合に応じた 呼吸ガイドを表示することができる。なお、このように訓練期間中にも呼吸の検出を行 なう場合には、呼吸センサ 2は、マウスピース型のものよりも、ユーザの鼻の下に取り 付けるタイプのもの（たとえば微圧センサ）の方が好ま 、。
[0055] ステップ S14において、訓練期間が経過したと判断された場合 (ステップ S14にお いて YES)、ステップ S 16に進む。ステップ S16において、訓練期間終了後、所定時 間 (たとえば 2分)経過したカゝ否かが判断され、所定時間経過するまで待機する (ステ ップ S16において NO)。ここでの所定時間は、ユーザが呼吸訓練を終了して通常の 呼吸状態に戻ると想定されるような時間であることが好ましい。
[0056] 所定時間が経過すると (ステップ S16において YES)、呼吸センサ 2によりユーザの 呼吸が検出される (ステップ S18)。ここでも訓練前と同様に、呼吸情報取得部 202は 、呼吸の検出開始力 所定時間（たとえば 1分)経過するまで、呼吸情報を取得する（ ステップ S20において NO)。呼吸の検出の開始力も所定時間経過したと判断された 場合 (ステップ S20において YES)、ステップ S22に進む。
[0057] ステップ S22において、呼吸指標算出部 203は、検出された呼吸情報に基づき、 訓練後の呼吸指標の算出処理を実行する。すなわち、呼吸指標算出部 203は、ステ ップ S18で検出された呼吸情報に基づき、呼吸回数を算出する。なお、呼吸を検出 する際またはその前には、ユーザに通常の呼吸をするよう促してもよい。
[0058] 続いて、訓練前後の成果指標の算出 ·報知 ·記憶処理が実行される (ステップ S24) 。具体的には、成果指標算出部 204は、ステップ S10で算出された訓練前の呼吸指 標（呼吸回数)と、ステップ S22で算出された訓練後の呼吸指標（呼吸回数)とに基づ き、訓練前後の成果指標、すなわち呼吸回数の降下度を算出する。算出された呼吸 回数の降下度の情報は、表示部 4の所定の領域に表示される。これにより、訓練前の 呼吸回数を基準とした訓練後の呼吸回数の降下度を、ユーザに報知することができ る。さらに、算出された訓練前後の呼吸回数の降下度は、成果指標データ Elbanとし て記憶される。
[0059] 以上で、呼吸訓練処理は終了される。
なお、ユーザは、上述の呼吸訓練処理において訓練結果記憶部 126に記憶され た成果指標の情報を、所定の操作により閲覧することができることが好ましい。具体 的には、たとえば次のような操作を行なうことで、過去の成果指標の情報をユーザに 提示することができる。つまり、たとえば、ユーザカ -ユースィッチ 21. 1を押下する と、表示部 4には"成果閲覧"を含む複数の機能の情報が表示される。そして、ユー ザがスクロールスィッチ 21. 4および設定スィッチ 21. 2を操作して成果閲覧の機能 を選択すると、 CPU20により訓練結果記憶部 126に記憶された直近の成果指標デ ータ Elbn, Elbanが読み出されて、表示部 4に表示される。さらに、スクロールスイツ チ 21. 4を操作することで、過去の成果指標データ Elbn, Elbanが順次読み出され て、表示部 4に表示されてよい。
[0060] あるいは、これに代えて Zこれに加えて、ステップ S24の処理の後に、自動的に、 訓練指標のトレンドを表示してもよい。すなわち、過去の成果指標（以前の訓練期間 に関連する成果指標）がある場合、報知部 206は、過去の成果指標と今回の成果指 標とのトレンドを、表示部 4に表示する。
[0061] (表示例について）
図 6は、ステップ S 2にお 、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、スクロールスィッチ 21. 4や設定スィッチ 21. 2を用いて入力可 能である。なお、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もの とする。
[0062] 図 7は、ステップ S12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。
[0063] 呼吸ガイドの詳細な表示例にっ 、て、図 8を用いて説明する。図 8の (A)は、訓練 パターンの一例を示す図であり、（B)は、（A)に示した訓練パターンの任意の時間 tl 〜t8における呼吸ガイドの表示例を示す図である。
[0064] 図 8の (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。
[0065] 図 8の（B)を参照して、各呼吸ガイドにお!、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 tl, t2, t 3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 tl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。
[0066] 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。
[0067] 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。
[0068] なお、呼吸ガイドの表示態様は、上記のような反転 Z非反転に限定されるものでは なぐたとえば、ブロックの表示色を変更することとしてもよい。
[0069] 図 9を参照して、成果指標は、たとえば、レベル表示される。レベル表示は、呼吸ガ イドと同様に、 14個のブロックの反転 '非反転により行なわれる。 14個のブロックのう ち、上側に表示される 7個のブロックが改善を表わし、下側に表示される 7個のブロッ クが悪化を表わしている。なお、呼吸回数の降下度の値に応じて、予めレベル（レべ ル 7〜レベル + 7)が定められて 、るものとする。
[0070] 図 9では、上側に位置する 7個のブロックのうち、中央より 1つ目および 2つ目のブロ ックが反転表示 (塗潰し表示）され、中央より 3つ目のブロックは点滅表示されている。 これにより、訓練後の呼吸回数が訓練前の呼吸回数に比べて 3レベル分降下してい る（改善している）ということが、ユーザに報知される。この場合、訓練前の呼吸回数（ 呼吸指標）と訓練後の呼吸回数 (呼吸指標）とをさらに表示することが好ましい。これ により、ユーザは、より詳細に呼吸指標（呼吸回数)の改善 Z悪化度合を把握するこ とがでさる。
[0071] なお、ここでは、成果指標の情報を改善 Z悪化のレベルで報知することとしたが、こ れに限定されるものではなぐたとえば、成果指標の値（呼吸回数の降下度)そのもの を報知することとしてもよい。また、成果指標の情報が表示される際、訓練回数がさら に表示されてもよい。
[0072] 図 10には、初回から今回までの、訓練前ごとの成果指標のトレンドおよび訓練前後 の成果指標のトレンドが表示されている。この図において、 El、 E2、 · ··、 Enは、訓練 前後の成果指標、すなわち訓練 1回ごとの成果を示す。 Etl、 Et2、 · ··、 Etnは、訓練 前ごとの成果指標、すなわち訓練経過に従った訓練の累積成果を示す。このように、 成果指標のトレンドが表示されることで、ユーザは、訓練の短期的'長期的成果を視 覚的に把握することができる。 [0073] なお、初回力も今回までの成果指標のトレンドを示すものでなくてもよぐ一定期間（ たとえば 1週間分)の成果指標のトレンドを表示してもよい。
[0074] また、訓練中や訓練後ごとの成果指標をさらに表示してもよい。あるいは、表示した
V、成果指標をユーザに選択させて、選択された成果指標のトレンドを表示してもよ 、
[0075] 以上説明したように、本実施の形態では、呼吸訓練の成果を表わす成果指標をュ 一ザに報知するものであった。しかしながら、呼吸訓練の成果をユーザが把握できれ ばよぐたとえば、成果指標ではなぐ 2つの呼吸指標（たとえば、初回の訓練前の呼 吸指標および今回の訓練前の呼吸指標、など）をユーザに報知してもよい。この場合 、図 3における成果指標算出部 204は、 CPU20に含まれなくてよい。また、図 5のス テツプ S11に代えて、ステップ S10で算出された今回の訓練前の呼吸指標と、初回 の訓練前の呼吸指標とが報知される。具体的には、たとえば、これら 2つの呼吸指標 1S 同時にあるいは交互に表示部 4に表示される。同様に、ステップ S24に代えて、 ステップ S10で算出された今回の訓練前の呼吸指標と、ステップ S22で算出された 今回の訓練後の呼吸指標とが報知されてよい。
[0076] また、報知部 206が 2つの呼吸指標を報知する場合、さらに呼吸指標の目標値 (理 想の呼吸指標）を併せて報知することとしてもよい。このような目標値は、たとえば、ュ 一ザの身体情報と予め定められた計算式あるいはテーブルとに基づいて、算出（決 定)される。この場合の画面表示例を図 10に示す。このような身体情報ごとの目標値 は、予めたとえば臨床実験などにより定められているものとする。
[0077] 図 11は、 2つの呼吸指標の値と目標値との関係が示された画面表示例を示す図で ある。
[0078] 図 11を参照して、 1種類の呼吸指標の場合、初回の呼吸指標の値、今回の呼吸指 標の値および目標値それぞれに対応するバーグラフが並べて表示されて 、る。これ により、目標値までのどれ位近づいたかをユーザは容易に把握することができる。ま た、各値がグラフ表示により示されるため、視覚的に呼吸訓練の成果を把握すること ができる。なお、ここでは、各値の情報を同時に示すものであった力 各値の情報を 選択的に切替えて表示してもよ 、。 [0079] また、上述のように、本実施の形態では、 1種類の呼吸指標と、 1種類の呼吸指標 に対する成果指標とが算出されるものとして説明したが、 2種類以上の呼吸指標と、 それぞれの呼吸指標に対する成果指標とが算出されて、 2種類以上の成果指標がュ 一ザに報知されてもよい。つまり、呼吸指標算出部 203は、検出された呼吸情報に基 づき、 2種類以上の呼吸指標 (たとえば、呼吸回数と呼吸流量、など)を（同時に)算 出してもよい。また、成果指標算出部 204は、（呼吸指標の)種別ごとに算出された 2 つの値に基づき成果指標を算出してもよい。
[0080] あるいは、 2種類以上の呼吸指標が算出される場合、種別ごとに、 2つの値 (たとえ ば、訓練前における呼吸回数および訓練後における呼吸回数、訓練前における呼 吸流量および訓練後における呼吸流量、など）の情報が報知されてもよい。また、こ のような場合にも、種別ごとに、呼吸指標の値と目標値との関係がさらに示されてもよ い。この表示例を、図 12に示す。
[0081] 図 12に示されるように、呼吸指標が複数種類存在する場合、種別ごとの 2つの呼吸 指標の値と目標値との関係が、成果の達成度が分力るようにグラフ表示されてもょ 、 。ここでは、呼吸指標 A〜Eを用いる場合の例について示される。各呼吸指標はたと えば以下のとおりであるものと仮定する。
[0082] 呼吸指標 A:呼吸回数または呼吸周期、
呼吸指標 B:呼気動作と吸気動作との時間のバランス、
呼吸指標 C：呼吸の流量 (肺活量)、
呼吸指標 D：呼吸の流量の均一性 (安定した呼吸）、
呼吸指標 E：呼吸の静音性 (静かな呼吸)。
[0083] 呼吸指標 Aは、呼気動作と吸気動作との 1サイクルの時間を示し、値が大きい方が 好ましい。呼吸指標 Bは、呼気の時間と吸気の時間との割合を示し、両者が同じ時間 である方が好ましい。呼吸指標 Bは、たとえば、呼気時間と吸気時間との差により算 出されてもよい。呼吸指標 Cは、呼気の際の量 (息を吐く量)から測定される肺活量を 示し、値が大きい方が好ましい。呼吸指標 Dは、吸気時間中の空気の流量の均一性 を示し、安定した時間が長い方が好ましい。呼吸指標 Dは、たとえば、呼吸の 1サイク ルにおける平均流量から上下 10%以内の流量である時間を示し、値が大きい方が 好ましい。呼吸指標 Eは、呼吸の際に口または鼻力 発生するノイズを示し、値が小 さい方が好ましい。なお、これら全ての呼吸指標を算出するためには、呼吸センサ 2 は、マウスピース型のセンサとマイクとを含んで 、ることが好まし 、。
[0084] また、上記呼吸指標 A〜Eのうちの少なくとも 2つに基づいて、 CPU20は、ユーザ の呼吸状態がどの程度理想の呼吸状態に近づいているかを表わす理想呼吸指標を さらに算出してもよい。理想呼吸指標は、たとえば以下のような計算式で算出される。
[0085] 理想呼吸指標 = (Ι -Α') +B' + (1 -C) + (1 -D') +E'/30
A' = 1サイクルの時間（呼吸指標 A) Z標準時間
=呼気時間と吸気時間との差 (呼吸指標 B) Zlサイクルの時間（呼吸指標 A)
C =肺活量 (呼吸指標 c) z標準肺活量
D' =呼吸の 1サイクルにおける平均流量から上下 10%以内の流量である時間（呼 吸指標 D) Z1サイクルの時間（呼吸指標 A)
=ノイズ音量 dB (呼吸指標 E)—標準ノイズ音量 dB
上記計算式で計算された理想呼吸指標の値は、小さいほど理想の呼吸状態に近 づいていると考えることができる。なお、上記した理想呼吸指標の計算式は、予め臨 床実験などに基づき定められることが好ましい。また、理想呼吸指標の計算式におい て、各値 (呼吸指標）の重みに応じて、係数を大きくしてもよい。算出された 2つの理 想呼吸指標 (たとえば、訓練前の理想呼吸指標と訓練後の理想呼吸指標）は、報知 部 206によりユーザに報知されてもよい。
[0086] なお、本実施の形態では、予め、複数の訓練パターンのデータがパターン記憶部 1 22に記憶されているものとして説明した。し力しながら、 CPU20が被験者の身体情 報と所定の計算式とに基づいて、訓練パターンの各パラメータを算出することとしても よい。あるいは、 1つの訓練パターンのみが予め格納されていてもよい。
[0087] また、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 Disk-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。 [0088] 提供されるプログラム製品は、メモリ 12などのプログラム格納部にインストールされ て実行される。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。
[0089] 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請求の範囲によって 示され、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。

Claims

請求の範囲
[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部（201)と、
前記ユーザの呼吸を検出するための検出部と、
前記訓練パターンがガイドされる訓練期間の前および後のうち少なくともいずれか に、前記検出部からの信号に基づいて、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第 1の算出部 (203)と、
少なくとも 2つの前記呼吸指標に基づき、呼吸訓練の成果を表わす成果指標を算 出するための第 2の算出部（204)と、
前記成果指標を、前記ユーザに報知するための報知部（206)とを備える、呼吸訓 練 ¾=。
[2] 前記第 1の算出部は、前記訓練期間の前後それぞれに検出された前記呼吸に基 づいて、 2つの前記呼吸指標を算出し、
前記第 2の算出部は、算出された前記呼吸指標に基づき、前記訓練期間の前後の 前記成果指標を算出する、請求の範囲第 1項に記載の呼吸訓練器。
[3] 以前の前記訓練期間の前に検出された前記呼吸に基づく前記呼吸指標の情報を 記憶するための記憶部（126)をさらに備え、
前記第 1の算出部は、今回の前記訓練期間の前に検出された前記呼吸に基づい て前記呼吸指標を算出し、
前記第 2の算出部は、前記第 1の算出部により算出された前記呼吸指標と前記記 憶部に記憶された前記呼吸指標の情報とに基づき、前記訓練期間の前ごとの前記 成果指標を算出する、請求の範囲第 1項に記載の呼吸訓練器。
[4] 以前の前記訓練期間の後に検出された前記呼吸に基づく前記呼吸指標の情報を 記憶するための記憶部（126)をさらに備え、
前記第 1の算出部は、今回の前記訓練期間の後に検出された前記呼吸に基づい て前記呼吸指標を算出し、
前記第 2の算出部は、前記第 1の算出部により算出された前記呼吸指標と前記記 憶部に記憶された前記呼吸指標の情報とに基づき、前記訓練期間の後ごとの前記 成果指標を算出する、請求の範囲第 1項に記載の呼吸訓練器。
[5] 前記第 1の算出部は、さらに、前記訓練期間中に複数回検出された前記呼吸に基 づいて、複数の前記呼吸指標を算出し、
前記第 2の算出部は、さらに、前記訓練期間中における前記呼吸指標に基づき、 前記訓練期間中の前記成果指標を算出する、請求の範囲第 2〜4項のいずれか 1項 に記載の呼吸訓練器。
[6] 前記第 2の算出部により算出された前記訓練期間中の前記成果指標と、所定のし き 、値との比較結果に基づき、前記訓練パターンを変更するための変更部（20)をさ らに備える、請求の範囲第 5項に記載の呼吸訓練器。
[7] 前記呼吸指標は、呼吸周期または呼吸回数、呼気動作と吸気動作とのバランス、 呼吸流量、前記呼吸流量の均一性、および、静音性のうちのいずれかである、請求 の範囲第 1項に記載の呼吸訓練器。
[8] 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、
前記ユーザの呼吸を検出するための検出部（2, 202)と、
前記訓練パターンがガイドされる訓練期間の前および後のうち少なくともいずれか に、前記検出部からの信号に基づき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第 1の算出部（203)と、
少なくとも 2つの前記呼吸指標を、前記ユーザに報知するための報知部（206)とを 備える、呼吸訓練器。
[9] 前記呼吸指標は、呼吸周期または呼吸回数、呼気動作と吸気動作とのバランス、 呼吸流量、前記呼吸流量の均一性、および、静音性のうちのいずれかである、請求 の範囲第 8項に記載の呼吸訓練器。
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