JPH0414587B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、腹式呼吸によりアルフア波が主体に
現れる精神のリラクゼーシヨン状態（弛緩状態）
に被験者を導くためのバイオフイードバツク装置
に関する。

（従来技術） 従来、脳波の研究においては、精神が緊張した
状態では脳波の中に13〜22Hzのベータ波が主体に
現れることが知られており、これに対し禅やヨー
ガ等の精神訓練法の修行を積んだ人にあつては、
精神状態が非常に安定した所謂瞑想状態におい
て、脳波の中に８〜13Hzのアルフア波が主体に現
れるようになることが知られている。

そこで、精神医療の分野にあつては、アルフア
波の状態を意識的に持続させることによつて精神
状態を弛緩状態に保つてリラクゼーシヨンを高揚
させるための所謂バイオフイードバツク装置が考
えられている。

このような従来のバイオフイードバツク装置と
しては、脳波、筋肉電流、皮膚電気反応（GSR）
等の身体情報を電気的に検出し、治療担当者がこ
れらの人体情報を監視して精神の弛緩状態が得ら
れるように患者を訓練指導している。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来のバイオフイー
ドバツク装置にあつては、主に医療機関での利用
が主体となつていたため、人体情報として脳波、
筋肉電流、皮膚電気反応等の微弱な信号を電気的
に検出して弛緩状態を見るようにしており、この
ため例えば脳波検出法及び筋肉電流検出法にあつ
ては、頭部や腕に電極を装着することから被験者
に緊張感や不快感を与え、また電極表面の状態を
常にウエツトに保たなければならない等の使用環
境及び条件に制約があり、一般的な利用は期待で
きなかつた。

また、皮膚電気反応検出法にあつては、人によ
つて変化が出やすい人と出にくい人などの個人差
があり、更に温度や湿度等の周囲環境の影響を受
け易く、この場合にも一般的な利用が困難であつ
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、医療機関のみならず一般家庭にお
いても精神が安定した弛緩状態への誘導訓練が被
験者自身によつて簡単且つ容易にできるようにし
たバイオフイードバツク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願発明者等にあつて
は、呼吸と脳波との関係に着目して鋭意研究を重
ねたところ、統計的な結果から精神の弛緩状態を
得るアルフア波の増強に関し次の結論を得るに至
つた。

第１に、アルフア波の増強には胸式呼吸より腹
式呼吸のほうが有利である。

第２に、同じ腹式呼吸でも、呼吸回数が少な
く、腹壁の動きが大きい方がアルフア波の発生率
が高い。

第３に、（吸気時間）／（呼気時間）で定義さ
れる呼吸比が小さい程アルフア波の発生率が高
い。

このような研究結果に基づき本発明にあつて
は、上記問題点を解決するため、被験者の腹部に
装着したセンサで腹式呼吸による腹壁の動きに応
じた信号を検出し、この検出信号から吸気時間と
呼気時間を計測すると共に両者から呼吸比を計算
し、この呼吸比を予め定めた基準値と比較して弛
緩状態にあるか否か判別し、弛緩状態となつたと
きに音響出力等により被験者に報知するようにし
たものである。

（作用） このような本発明のバイオフイードバツク装置
によれば、腹式呼吸による腹壁の動き、即ち、腹
壁の膨満状態と弛緩状態の腹壁の変位をセンサで
検出することから、従来の脳波、筋肉電流、
GSR等のように特殊な電極の装着が不要であり、
また腹壁の変位は充分に大きいのでセンサ検出信
号のＳ／Ｎ比も高く、使用環境による制約を受け
ずに容易に使用できる。また被験者は吸気時間に
対し呼気時間が長くなるように腹式呼吸を行な
い、アルフア波の発生が持続する弛緩状態に至る
と呼吸比の比較演算処理により弛緩状態にあるこ
とを音響出力等により知ることができるため、特
別な訓練指導を受けなくとも被験者自身でアルフ
ア波が増強された精神の弛緩状態へ到達すること
ができ、一般家庭での使用を可能とする。

（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は被験者の腹部に装
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、皮膚電気抵抗
測定器等が使用される。センサ部１の検出信号は
呼気・吸気時間計測部２に与えられており、呼
気・吸気時間計測部２において吸気時間Ti及び
呼気時間Toが呼吸コードに計測される。

呼気・吸気時間計測部２で計測される吸気時間
Ti及び呼気時間Toは、例えばセンサ部１より検
出される腹式呼吸による膨満状態と弛緩状態のセ
ンサ検出信号が第２図ａに示すようになり、この
センサ検出信号を微分とすると第２図ｂに示す微
分信号が得られることから、微分信号が（＋）と
なつている時間を吸気時間Tiとして計測し、ま
た微分信号が（−）となつている時間Toを呼気
時間として計測する。

更に、具体的に説明するならば、第２図ｂの微
分信号から同図ｃに示すゲート信号を作り出し、
ゲート信号がＨレベルとなつている間、吸気時間
カウンタにクロツクパルスを供給して吸気時間
Tiを計数し、一方、ゲート信号がＬレベルとな
つている間、呼気時間カウンタにクロツクパルス
を供給して呼気時間Toを計数させる。

再び第１図を参照するに、呼気・吸気時間計測
部２で計測された呼気時間Ti及び呼気時間Toの
それぞれは呼吸比演算部３に与えられる。

呼吸比演算部３は単位時間、例えば１分間で得
られた複数の吸気時間Ti1〜ｎ、及び呼気時間
To1〜ｎの平均値Tia、Toaを演算し、この平均
値に基づいて呼吸比Ｋを、 Ｋ＝Tia／Toa ……(1) として演算する。

呼吸比演算部３で演算された呼吸比Ｋは比較部
４に与えられ、比較部４において基準値設定部５
によつて設定された基準値Koと比較される。

ここで、基準値設定部５による基準値Koは前
記第(1)式で演算された呼吸比Ｋがアルフア波が発
生する精神の弛緩状態に達したか否かを判別する
ための基準値であり、前記第(1)式から呼吸比Ｋを
求めた場合、基準値Koは１以下の適宜の値が設
定される。即ち、アルフア波の発生が増強される
精神の弛緩状態は第２図ａに示したように、呼気
時間Tiに対し呼気時間Toが充分に長くなる腹式
呼吸状態であり、１以下の値をとる基準値Koを
演算された呼吸比Ｋが下回つたとき、弛緩状態の
達したものとして比較部４が弛緩状態の判別信号
を出力する。

比較部４からの弛緩状態の判別信号は報知手段
として設けた音響発生部６に与えられており、音
響発生部６は比較部４より弛緩状態の判別信号を
受けるとスピーカ７、若しくはヘツドホーン８
（イヤホーンでもよい）により音を流して被験者
に弛緩状態の到達を知らせるようになる。

以上の回路構成が本発明におけるバイオフイー
ドバツク装置の基本構成となるものであるが、第
１図の実施例にあつては、更にセンサ部１からの
検出信号を入力した表示駆動部９によつて作動さ
れる光電式表示部１０が報知手段として設けられ
ており、例えば光電式表示部１０に設けた複数の
ランプをセンサ部１からの検出信号の信号レベル
に応じて点灯数を増加することで、被験者による
腹式呼吸の状態を視覚的に表示できるようにして
いる。

更に、第１図の実施例にあつては、センサ部１
からの検出信号に基づいて呼吸の深さを測定する
呼吸深さ測定部１１が設けられており、この呼吸
深さ測定部１１による呼吸深さの測定信号も表示
駆動部９に与えられ、光電式表示部１０において
呼吸の深さを複数のランプの点灯制御により表示
できるようにしている。

この呼吸深さ測定部１１で測定される呼吸の深
さとしては、例えば第２図ａの検出信号における
最高値と最低値のレベル差ΔVを測定するか、或
いは吸気時間Tiにおける検出信号の積分値、更
には呼気時間Toにおける検出信号の積分値とし
て測定される。

尚、光電式表示部１０による呼吸状態、及びま
たは呼吸深さの視覚的な表示は音響発生部６によ
る音響的な報知に対し補助的に設けられたもので
ある。即ち、アルフア波の発生が増強される弛緩
状態は開眼より閉眼または半眼で行なう方が得ら
れやすいので、被験者にとつて光電表示部１０に
よる表示はあくまで参考的なものにとどまる。

次に、第１図の実施例の動作を第３図のフロー
チヤートを参照して説明する。

まずセンサ部１をバンド等により腹部に固定し
た状態で装置の電源を投入し、被験者は椅子等に
座つた安定した状態で大きく息を吸つて大きくゆ
つくりと叶き出す腹式呼吸を行なう。この被験者
による腹式呼吸によるセンサ部１からの検出信号
に基づき１回の腹式呼吸が行なわれる毎にブロツ
ク２０で吸気時間Tiと呼気時間Toが測定され、
最初の測定開始から１分を経過したか否かが判別
ブロツク２２でチエツクされており、ブロツク２
０及び判別ブロツク２２の処理により１分間に亘
る腹式呼吸に於ける吸気時間Ti及び呼気時間To
が測定される。測定開始から１分を経過すると判
別ブロツク２２からブロツク２４に進み、１分間
の腹式呼吸で得られた吸気時間Tiと呼気時間To
の平均時間Tia、Toaを計算し、この平均値に基
づいてブロツク２６で呼吸比Ｋを計算する。続い
て判別ブロツク２８において予め設定した基準値
Koと計算された呼吸比Ｋとが比較され、計算さ
れた呼吸比Ｋが基準値Koより大きいときには再
びブロツク２０の計測処理に戻り、一方、計算さ
れた呼吸比Ｋが基準値Ko以下となつたときには
ブロツク３０に進み、アルフア波の発生が増強さ
れた弛緩状態になつたことを音響出力により被験
者に知らせ、再びブロツク２０の時間測定処理に
戻る。

尚、第１図に示した基準値設定部５による弛緩
状態を判別する基準値Koは、１以下の値をとる
が、被験者によつて自由に基準値Koの値を設定
変更することができる。即ち、被験者の訓練度合
いが低い場合には、高めの基準値Koを設定し、
訓練が進むにつれて基準値Koを小さい値に変更
し、このような基準値Koの設定変更により訓練
度合いに合わせた弛緩状態の判別表示を行なうこ
とができる。

第４図は本発明の他の実施例を示したブロツク
図であり、この実施例にあつては腹式呼吸の呼吸
回数を測定表示したことを特徴とする。

即ち、センサ部１からの検出信号を呼吸回数測
定部１２に入力し、呼吸回数測定部１２において
単位時間、例えば１分当たりの呼吸回数Ｎを測定
する。呼吸回数測定部１２で測定された呼吸回数
Ｎは比較部１３に与えられ、基準回数設定部１４
で設定された基準回数Noと比較され、測定呼吸
回数Ｎが基準回数No以下となつたとき表示駆動
部９によつて光電式表示部１０に呼吸回数につい
ても弛緩状態に達したことを表示させるようにし
ている。

尚、呼吸回数測定部１２の測定回数Ｎは比較部
１３で基準回数Noと比較判別せずに、そのまま
表示駆動部９に与えて呼吸回数そのものを光電式
表示部１０に表示するようにしても良い。

尚、他の回路構成は第１図の実施例と同じにな
る。

更に、第１，４図の実施例にあつては、比較部
４で判別された呼吸比Ｋに基づく弛緩状態の判別
出力を音響発生部６により音響出力としてのみ被
験者に報知しているが、点線で示すように表示駆
動部９に比較部４の出力を与え、光電式表示部１
０に弛緩状態への到達を表示させてもよい。

また、本発明のバイオフイードバツク装置は、
第１，４図に示したようにハードウエアで回路構
成してもよいし、第３図のフローチヤートに示し
たようにマイクロコンピユータによるプログラム
制御で実現してもよい。

更に上記の実施例では、呼吸比を（吸気時
間）／（呼気時間）として計算しているが、（呼
気時間）／（吸気時間）として計算しても良く、
この場合に弛緩状態を判別する基準値は１以上の
任意の値を設定し、この基準値を越えたときに弛
緩状態の判別出力を生ずるようにする。

（発明の効果） 以上説明してきたように本発明によれば、弛緩
状態の判別出力が得られるように被験者が腹式呼
吸を行なうことでアルフア波の発生率が増強され
た精神の弛緩状態に到達して精神のリラクゼーシ
ヨンの高揚を計ることができ、このアルフア波の
発生率が高まる精神の弛緩状態への到達は被験者
自信で簡単且つ容易に行なうことができ、装置の
使用を繰り返すうちに弛緩状態への腹式呼吸の訓
練度が高められ、精神のリラクゼーシヨン状態を
得ることで、閃き等の想像力が高まつて自由な発
想ができ、また記憶回想に大いに威力を発揮し、
更に与えられた問題の解決方法が見つけやすくな
つたり、記憶能力が増強するという精神的及び能
力的にも多大な効果が家庭的な使用を通じて期待
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図のセンサ部からの検出信号及
び吸気・呼気時間の検出処理を示した信号波形
図、第３図は本発明の動作処理を示したフローチ
ヤート、第４図は本発明の他の実施例を示したブ
ロツク図である。 １：センサ部、２：呼気・吸気時間計測部、
３：呼吸比較演算部、４，１３：比較部、５：基
準値設定部、６：音響発生部、７：スピーカ、
８：ヘツドホーン、９：表示駆動部、１０：光電
式表示部、１１：呼吸深さ測定部、１２：呼吸回
数測定部、１４：基準回数設定部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 被験者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と、該セ
   ンサからの検出信号に基づいて吸気時間と呼気時
   間を計測する呼吸時間計測手段と、該呼吸時間計
   測手段で計測された吸気時間と呼気時間の時間比
   を呼吸比として演算する演算手段と、該演算手段
   から得られた呼吸比を予め定めた基準値と比較し
   てアルフア波が主体に現われる弛緩状態を判別す
   る判別手段と、該判別手段の判別出力を受けて弛
   緩状態にあることを被験者に報知する報知手段と
   を備えたことを特徴とするバイオフイードバツク
   装置。 ２ 前記報知手段は、弛緩状態にあることを音響
   出力により報知する音響発生部を備えたことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載のバイオフイ
   ードバツク装置。 ３ 前記報知手段は、弛緩状態を視覚的に表示す
   る表示部を備えたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載のバイオフイードバツク装置。 ４ 前記報知手段は、弛緩状態の報知手段に加え
   て、呼吸の深さ及び又は呼吸回数を表示する手段
   を備えたことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   ないし第３項記載のバイオフイードバツク装置。 ５ 前記呼吸回数の表示手段は、単位時間当りの
   呼吸回数が予め定めた基準回数以下となつたこと
   を表示する手段を備えた特許請求の範囲第４項記
   載のバイオフイードバツク装置。