JP2020081314A - 呼吸同調誘導装置およびこれを用いた呼吸同調誘導方法並びに休憩状態の質の改善方法および睡眠状態の質の改善方法 - Google Patents

Abstract

【課題】使用者の呼吸周期を無理なく誘導して同調させることができる呼吸同調技術を提供する。【解決手段】呼吸同調誘導装置１０は、膨張及び収縮による触覚を使用者Ｐに付与可能に構成される筐体１８と、筐体１８の膨張及び収縮の周期および深度が可変に構成された膨縮機構３０を有する膨縮部と、膨縮部を膨張及び収縮させるコントローラ２０と、を備える。コントローラ２０は、膨縮機構３０の膨張及び収縮の周期を調整する膨縮周期調整部２０ａと、膨縮機構３０の膨張及び収縮の深度を調整する膨縮深度調整部２０ｂと、を有する。【選択図】図１

Description

本発明は、呼吸周期を同調させるように誘導する技術に関する。また、本発明は、呼吸周期を同調させることにより、使用者の心理状態を誘導する技術に関する。

呼吸の方法、深さなどが心理に与える影響については昔からよく研究されており、例えば仏教、特に禅宗における数息観やヨーガの呼吸法、武道家が用いる丹田呼吸法などが挙げられる。それら呼吸法においては、テンポを一定に保ち呼吸を行うことで、精神状態を落ち着け、リラックス又は集中状態に導入させられることが知られている。

なお、呼吸と心理の相関には、交感神経・副交感神経のバランスが影響しており、腹式呼吸のテンポによって交感神経・副交感神経の活動バランスが変化すること（片岡 秋子と渋谷 菜穂子）や、数息観呼吸法の実践による副交感神経の優位及びストレスマーカーの変化などが報告されている（奥野元子，京都大学博士論文）。

また、交感神経系が優位である時には、呼吸は速く規則的に、副交感神経系が優位であるときには呼吸数が落ちゆっくり深い呼吸になるなど、呼吸の速度、深さや不安定性は，自律神経活動を反映していることが知られている（Ｍｉｌｉｃ−Ｅｍｉｌｉ Ｊ．， Ｌｕｎｇ；梅沢章男）。

また、通常状態よりもリラックス状態の方が呼吸周期が長く、ストレス条件下では呼吸周期は短くなることが知られている（Ｂｏｉｔｅｎ，Ｆ．，ｅｔ ａｌ．）。

また、パニック症候群や深いストレスの負荷などで引き起こされる過換気症候群は、心理状態が呼吸テンポの乱れを引き起こし、血液のｐＨ変化を誘発し手足のしびれ、けいれんなどにつながる。この過換気症候群の治療は主に呼吸を意識的に遅らせる、又は呼吸を止めることであり、この病態からも、心理状態と呼吸、また全身が深い相関を示すことが理解できる。

このような研究から、一定のゆっくりしたテンポに呼吸をあわせることにより、心理状態を安定化させられると考えられている。そのための技術としては種々の手段が報告されているが、その中の一つが、外部の機器等に使用者の呼吸周期を同調させるように誘導する技術である。

呼吸周期を同調させるように誘導する技術については、例えば、睡眠誘導やストレスリリース等を目的として、種々の報告がなされている。

例えば、特許文献１および２には、使用者の呼吸パタンをモニタし、そのモニタ結果が目的とする呼吸周期になるまで、波形等の提示や、光、音、風、振動などを用いて、使用者の呼吸周期を同調させるように誘導する技術が開示されている。

また、例えば特許文献３および非特許文献６には、呼吸音や、呼吸を模した空気の吹出機構、腹部の膨張・収縮機構等が備わったぬいぐるみやクッションなどを用い、呼吸を模した動きにより、使用者の呼吸周期を同調させるように誘導する技術が開示されている。

また、外部刺激による心理状態の誘導技術については、例えば特許文献４には、ステレオ音響信号により意識状態を誘導することで、睡眠誘発や学習・行動の反復に適用できる旨が記載されている。
また、例えば特許文献５には、使用者のリラックス状態における生理データをあらかじめ取得し、その生理データに基づいた光の点滅により、使用者をリラックス状態に誘導できる旨が記載されている。
また、例えば特許文献６には、音、映像、稼動模型の動きなどの刺激を使用者に提供し、使用者の心拍、脈拍、呼吸や瞳孔の開きなどをモニタしつつ、当該刺激を変更することで、目的とする心理状態に近づけられる旨が記載されている。

特開２０１６−５３２４８１号公報 特表２０１７−５２７３２６号公報 特開２０００−２５４３５８号公報 特開平６−１９００４８号公報 特開平７−５１３７４号公報 特開２００４−２２２８１８号公報

片岡 秋子と渋谷 菜穂子；日本看護医療学会雑誌 ４巻１号，ｐｐ１４−１８，２００２年６月 奥野元子，禅的呼吸法によるストレス低減効果‐生理的指標（唾液アミラーゼ・血圧）と心理的指標（ＰＯＭＳ・感想）による評価，京都大学博士論文 Ｍｉｌｉｃ−Ｅｍｉｌｉ Ｊ．， Ｌｕｎｇ， １６０，ｐｐ１−１７，１９８２ 梅沢章男：第１１章 呼吸活動， 新生理心理学 第１巻， 宮田洋監修， 藤澤清志， 柿木昇治， 他編集， 北大路書房， ｐｐ１９６−２０９，１９９８ 浦谷 裕樹と大須賀 美恵子，人間工学 ｖｏｌ５１， ｎｏ．６， ｐｐ４２８−４３４，２０１５ Ｂｏｉｔｅｎ，Ｆ．，Ｆｒｉｊｄａ，Ｎ．Ｈ．，＆ Ｗｉｅｎｔｊｅｓ，Ｊ．Ｃ．（１９９４）．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＰｓｙｃｈｏｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，１７，１０３１２８．

しかし、上述した先行技術文献に開示される呼吸同調誘導技術は、使用者の呼吸周期をモニタする機器が必要となるため、モニタに要する装置の分だけ大掛かりな機器になる。そのため、安価な機器を構成する上では解決すべき課題がある。
また、生理データをあらかじめ取得する必要がある場合や、呼吸周期を装置と同調させるまでに学習や訓練を要する（例えば、光が照射しているときには吸気し、消光した時には吐くなどの機器に固有のシステムに対する学習）場合も多く、簡便に呼吸同調を誘導する上で解決すべき課題がある。

特に、リラックスや睡眠誘導を目的とした呼吸同調においては、使用者は、学習・訓練を意識して呼吸するがゆえに、逆にリラックスができず、想定された同調効果を得られないという問題がある。特に、使用者が子供の場合、うまく意識的に呼吸周期を同調することが難しい。

そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであって、事前の学習・訓練等の必要なしに、使用者の呼吸周期を無理なく誘導して同調させることができる、呼吸同調誘導装置およびこれを用いた呼吸同調誘導方法並びに休憩状態の質の改善方法および睡眠状態の質の改善方法を提供することを課題とする。

本願発明者らは、膨張及び収縮の周期を調整可能な機器によって種々の実験を繰り返し行ったところ、膨張及び収縮の周期に加え、膨張及び収縮の深度を可変させた場合に、この機器の使用者は、自身の呼吸周期を機器の膨張及び収縮の周期により同調しやすくなり、呼吸同調までにかかる時間が短縮され、また、同調の程度が良好になることを見出した。

すなわち、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導装置は、膨張及び収縮による触覚を使用者に付与可能に構成されるとともに膨張及び収縮の周期および深度が可変に構成されている膨縮部と、該膨縮部を膨張及び収縮させる制御部と、を備え、前記制御部は、前記膨縮部の膨張及び収縮の周期を調整する膨縮周期調整部と、前記膨縮部の膨張及び収縮の深度を調整する膨縮深度調整部と、を有することを特徴とする。

ここで、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導装置において、前記膨縮部は、枕、クッションまたはぬいぐるみ等のように人が持ち運び可能で抱きかかえられる大きさおよび重量を有するものであることが好ましい。

また、前記制御部は、前記膨縮周期調整部での膨張及び収縮の周期及び前記膨縮深度調整部での膨張及び収縮の深度を個別に制御可能に構成されていることが好ましい。
また、前記該制御部は、前記膨縮部を備える呼吸同調誘導装置本体と一体の機器とすることができる。また、前記該制御部は、前記膨縮部を備える呼吸同調誘導装置本体とは別体の機器として設けられ、前記膨縮部を有線または無線によるリモートコントロールが可能に構成することができる。

本発明の一態様に係る呼吸同調誘導装置によれば、例えば膨縮周期を長くするときに膨縮深度をも深くすることで、従来の呼吸周期を同調させるように誘導する機器に比べて、より早く、よりゆったりとした呼吸に無理なく誘導することができ、リラックス状態に無理なく近づけることができる。また、逆に、膨縮周期を短くするとともに膨縮深度を浅くすることで、使用者の心理を簡便に無理なく緊張状態に誘導することができる。

特に、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導装置によれば、呼吸同調誘導装置との同調導入の際に、例えば、使用当初は膨縮深度を浅くし、時間が経過するにつれて、徐々に膨縮深度を深くするなど、使用者の状況に合わせて膨縮深度を段階的または無段階に変更することにより、使用者がより簡便に無理なく当該呼吸同調誘導装置に同調させることができる。

また、上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導方法は、本発明のいずれか一の態様に係る呼吸同調誘導装置を用い、当該呼吸同調誘導装置の使用者の呼吸周期を、当該呼吸同調誘導装置の膨張及び収縮の周期と同調させることを特徴とする。

ここで、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導装置によれば、使用者の心理状況を無理なく変化させられる。つまり、呼吸と心理状態には相関があることが知られている。そのため、この呼吸同調誘導装置により、心理的、生理的な状態を誘導することができる。

また、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導装置によれば、使用者の休憩時の精神的疲労の回復を促進したり、心地よい睡眠導入を促したりするための装置として利用できる。

すなわち、本発明の一態様に係る休憩状態の質の改善方法は、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導方法を用い、使用者の心理状態の変化を誘導することにより、使用者の休憩の質を改善することを特徴とする。

ここで、休憩の質とは、例えば、ある一定の時間作業をせずに安静にする休憩時間において、より疲労、特に精神・心理的な疲労を回復できる程度を示す。
精神的な疲労の回復度合いについては、例えば、問診やアンケートによる主観的な評価であってもよく、休憩前後の内田クレペリン精神検査などの単純計算テスト、短期記憶検査などの結果比較から評価できる。また、例えば、脈拍、脳波などから交感神経及び副交感神経の状態を測定し、休憩前後の値を比較することによっても評価できる。

また、本発明の一態様に係る睡眠状態の質の改善方法は、本発明の一態様に係る呼吸同調誘導方法を用い、使用者の心理状態の変化を誘導することにより、使用者の睡眠の質を改善することを特徴とする。

ここで、「睡眠改善」とは、寝つきが良くなる、不眠が改善される、睡眠状態が深くなる、覚醒後の気分が良くなる等の基準により評価され得る状態であり、自然の睡眠導入の促進（入眠促進）、熟眠感の向上など、睡眠全般の質が向上することをいう。

より具体的には、睡眠薬や睡眠導入薬を服用するほどではないが、眠りが浅い、寝覚めがすっきりしない、寝つきがよくない等の睡眠に関する不満を有する人達の睡眠満足度を高めることを意味する。

なお、睡眠改善は、脳波、筋電図、心電図、体温、血圧、行動（ｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ）などを測定し、当該動物の睡眠量を調べることによって評価できる。睡眠の質の評価は、公知の方法をもって評価することができ、例えば標準判定方法（Ｒｅｃｈｔｓｃｈａｆｆｅｎ Ａ． ＆ Ｋａｌｅｓ Ａ．， Ａ Ｍａｎｕａｌ ｏｆ ＳｔａｎｄａｒｄｉｚｅｄＴｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ， Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ ａｎｄ Ｓｃｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｆｏｒ Ｓｌｅｅｐ Ｓｔａｇｅｓ ｏｆ Ｈｕｍａｎ Ｓｕｂｊｅｃｔｓ．，Ｐｕｂｌｉｃ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｅｒｖｉｃｅ： Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ ＤＣ， １９６８）に従って行うことができる。

具体的には、動物からの脳波等の測定データに基づいて睡眠ポリグラフを作成し、睡眠ポリグラフのエポック（例えば４〜６０秒間）毎に、行動（ｌｏｃｏｍｏｔｉｏｎ）の有無、脳波（δ波）の振幅、脳波のθ波成分比〔θ／（δ＋θ）〕などに基づいて、動物の状態を覚醒、ノンレム睡眠、レム睡眠の各ステージとして判別すればよい。
睡眠ポリグラフに基づく覚醒又は睡眠の判別は、睡眠解析研究用プログラム：ＳｌｅｅｐＳｉｇｎ（登録商標）（キッセイコムテック株式会社）等により自動で行うことができる。その判別の結果、睡眠ステージを増加させた物質は、睡眠の質の改善効果を有し、睡眠障害を改善し得る物質として評価できる。

本発明において「睡眠改善」とは、特に、入眠潜時を短期化させる作用及びノンレム睡眠時間を長期化する作用をさす。入眠潜時は、覚醒状態から眠りに入るまでの所要時間を意味し、寝付きの良さの指標となる。

本発明に係る睡眠状態の質の改善は、不眠を主訴とする睡眠障害の治療に用いることができる。本発明に係る睡眠状態の質の改善方法は、例えば、不眠症、初期不眠症（就眠困難）、中途覚醒、早期覚醒、熟眠障害、睡眠周期の逆転等に適用可能であるが、これらに限らず、本発明に係る睡眠状態の質の改善方法は、不眠を主訴とする睡眠障害全般に適用可能である。

上述のように、本発明によれば、使用者の呼吸周期を無理なく誘導して同調させることができる。

本発明に係る呼吸同調誘導装置の一実施形態を示す模式的斜視図である。 図１の呼吸同調誘導装置の膨縮機構の駆動部の部分を説明する模式図である。 図１の呼吸同調誘導装置のシステム構成を説明するブロック図である。 図１の呼吸同調誘導装置による膨縮周期および膨縮深度の制御例を説明するグラフである。 図１の呼吸同調誘導装置による呼吸同調誘導方法により、使用者の心理状態の変化が誘導されるイメージを説明する図（（ａ）〜（ｃ））である。 本発明に係る休憩状態の質の改善方法の効果の一例を説明するグラフである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を適宜参照しつつ説明する。なお、図面は模式的なものである。そのため、厚みと平面寸法との関係、比率等は現実のものとは異なることに留意すべきであり、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。
また、以下に示す実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の材質、形状、構造、配置等を下記の実施形態に特定するものではない。

（呼吸同調誘導装置の構成）
図５に使用態様の一例を示すように、本実施形態の呼吸同調誘導装置１０は、枕（抱き枕を含む）、クッションまたは生物の形を模したぬいぐるみ等のように使用者Ｐが抱擁可能な機器である。

呼吸同調誘導装置１０は、小さすぎたり大きすぎたりすると、使用者Ｐが同調しづらくなる。そのため、使用者Ｐが抱持可能な大きさを有し、例えば膝に乗せられる程度の重さであり、また、外観の形態についても、抱き枕のような円筒形状を有するものも好ましい。

呼吸同調誘導装置１０は、図１に示すように、使用者Ｐに触覚を付与可能な筐体１８と、筐体１８を外側から覆うクッション部１とを有する。クッション部１は、布等の可撓性シートによって袋状に形成され、使用者Ｐが抱擁する態様に応じ、適当な箇所にクッション性をもたせるように中綿が装填されている。本実施形態では、筐体１８は、クッション部１によって全体が覆われ、クッションや抱き枕のような形態を備えている。

また、クッション部１を構成する素材についても、使用者Ｐが膨張及び収縮を触覚で感じられるように構成されていれば、特に限定されない。クッション部１は、使用者Ｐが膨張及び収縮を触覚で感じられるように、膨張及び収縮が使用者Ｐに伝わる適度な柔らかさを有する素材を用いることが好ましい。なお、図１に符号Ｍで示す矢印は、可動ベース３が固定ベース２との対向方向でスライド移動するイメージを示しており、同図上方への移動が膨張に対応し（符号Ｅ）、同図下方への移動が収縮に対応している（符号Ｃ）。

図１および図２に示すように、筐体１８は、矩形板状の固定ベース２と、固定ベース２に対向して配置される矩形板状の可動ベース３と、固定ベース２の適所に立設配置された支持ベース４と、を有する。支持ベース４は、基端側が固定ベース２の上面に固定されるとともに、適所に設けられた複数の支持梁１１によって固定状態が確実に保持されている。固定ベース２、可動ベース３および支持ベース４は、例えば、軽量なアルミ合金鋼によって形成されている。

そして、支持ベース４には、筐体１８を膨張及び収縮させる膨縮動作可能に構成された膨縮機構３０が設けられている。膨縮機構３０は、図３に示すコントローラ２０により、膨張及び収縮の周期と同時に膨張及び収縮の深度を調整可能に構成されている。
なお、膨縮機構３０は、本実施形態では、筐体１８の内部に、膨張・収縮を繰り返す膨縮機構３０を内蔵している例を示したが、これに限定されず、例えば風船のように、筐体部１８自体を膨張及び収縮する構成とすることができる。

図１に示すように、本実施形態の膨縮機構３０は、モータ５と、ロータリーエンコーダ６と、を有する。モータ５は、モータ支持台１５を介して支持ベース４の内壁面に固定されている。また、ロータリーエンコーダ６は、エンコーダ支持台１４を介して支持ベース４の内壁面に、モータ５と同軸上で対向する反対側の位置に固定されている。
モータ５と、ロータリーエンコーダ６との間には、ラックアンドピニオン機構７，８が設けられている。また、ラックアンドピニオン機構７，８のラック８と並行に、二組のスライドガイド９が適所に併設されている。

ラックアンドピニオン機構７，８は、ピニオン支持台１６を有し、ピニオン支持台１６の基端部が、支持ベース４の内壁面に固定されている。ピニオン支持台１６の上端側には、ピニオン７が支軸によって回転自在にピニオン支持台１６に支持されている。
ピニオン７を支持する支軸の一端は、カップリング１３を介してモータ５の出力軸に同軸に連結されている。また、ピニオン７を支持する支軸の他端は、カップリング１２を介してロータリーエンコーダ６の入力軸に同軸に連結されている。

図２に模式図を示すように、可動ベース３の下面には、ラック支柱１７が、可動ベース３を往復移動させる方向に沿って垂下され、ピニオン７に歯合する位置に、ラック８が装着されている。なお、この例では、ラック支柱１７の適所に、ラック支柱１７と可動ベース３とを繋ぐようにラック支持梁１９が斜めに張り渡されて補強されている。

なお、本実施形態の膨縮機構３０のように、可動ベース３を往復移動するような機構に限らず、筐体部分が実際に（風船のように）膨張、収縮する構造であってもよい。また、生き物の呼吸時の胸部・腹部のような動きが感じられるような上下運動であってもよい。すなわち、使用者Ｐが「呼吸を模した動き」を触覚で感じられるものであればよい。

つまり、膨縮機構３０としては、特に限定されるものではないが、本実施形態のような、例えば往復駆動する駆動モータやラックアンドピニオン構造を用いた直動駆動により、クッションの高さを操作するものでもよい。また、モータによる回転を用いてクランク機構によって往復運動に変換した運動機構であってもよく、また、エアバッグのように空気の流入量を変化させることによって膨張・収縮させるものでもよい。

図３に示すように、上記コントローラ２０は、当該呼吸同調誘導装置１０と一体の機器として筐体内部に設けられ、コントローラ２０による駆動制御が可能にモータ５に接続されている。また、ロータリーエンコーダ６もコントローラ２０に接続されており、モータ５の随時の出力軸の位置情報をコントローラ２０に出力可能になっている。また、コントローラ２０は、電源４０に接続され、必要な電力が供給される。

コントローラ２０は、マイクロコンピュータを含み、膨縮機構３０の膨張及び収縮の周期を調整する膨縮周期調整部２０ａと、膨縮部の膨張及び収縮の深度を調整する膨縮深度調整部２０ｂと、を有し、膨縮制御プログラムを実行して、膨縮機構３０の膨張・収縮の周期および膨張幅を制御可能になっている。これにより、呼吸同調誘導装置１０は、使用者Ｐの呼吸を効率よく同調させることができる。

なお、コントローラ２０は、本実施形態のように、当該呼吸同調誘導装置１０と一体の機器として設ける構成に限定されない。例えば、コードなどを介して接続されて、リモートコントロールできる構成とすることができる。リモートコントロールとしては、例えば、スマートフォンやＰＣなどの外部コントロール装置を用い、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）やインターネットを介したコントローラ２０との接続によって呼吸同調誘導装置１０を制御可能に構成してもよい。

ここで、特に、本実施形態の呼吸同調誘導装置１０では、コントローラ２０が実行する膨縮制御プログラムは、図４に示すように、呼吸同調誘導装置との同調導入の際に、例えば、使用当初（Ｔ１）では、膨縮周期を比較的早くする（Ｆ１）とともに膨縮深度を浅く（Ａ１）するようにプログラムが設定されている。
そして、膨縮制御プログラムは、時間がＴ２からＴ３へと経過するにつれて、徐々に膨縮周期を長くするＡ２からＡ３、但し、Ａ１＜Ａ２＜Ａ３）とともに、膨縮深度を深くする（Ｆ２からＦ３、但し、Ｆ１＜Ｆ２＜Ｆ３）。
この例のように、この呼吸同調誘導装置１０によれば、使用者Ｐの状況に合わせて膨縮周期および膨縮深度を、段階的または無段階に変更することにより、使用者がより簡便に無理なく当該呼吸同調誘導装置１０に同調させることができる。

（膨張及び収縮の深度）
ここで、本実施形態の膨縮機構３０において、膨縮深さの「深度が深い」とは、膨張・収縮の振幅が、小さきときと比べて大きいことをいう。使用者Ｐがクッション様の呼吸同調誘導装置１０を抱いたときに、使用者Ｐの体に感じるふくらみ・しぼみが、小さきときと比べて大きく感じられる状態を指す。膨縮の深さについては適宜設定できる。

（呼吸周期の同調）
呼吸には肺呼吸と組織呼吸があるが、本願発明では、肺呼吸（空気を肺に取り込む吸息活動と肺内部の気体を体外に排出する呼息運動）を指す。吸気と呼気の１セットを１呼吸とし、例えば１分間当たりの呼吸数で示すことができる。呼吸周期は人によって異なり、性別や年齢によっても差異があるが、安静時の健康な成人の平均的な呼吸周期は、１２〜２０回／分程度とされる。

呼吸周期の同調とは、呼吸周期が、呼吸同調誘導装置１０の膨張及び収縮の周期（膨張と収縮の１セット（「膨縮周期」と呼ぶ）を１回とする）と同調することをいう。なお同調の状態は感覚的なものである。そのため、呼吸周期の同調には誤差を含む。使用者Ｐの呼吸周期と呼吸同調誘導装置１０の膨縮周期が大幅にずれていなければ同調したものとする。なお、使用者Ｐの呼吸周期や深さをモニタする機構を有してもよく、当該モニタ機構により得られた使用者Ｐの呼吸状態を膨縮周期や深さに反映させてもよい。例えば、使用者Ｐの呼吸同調誘導装置１０の使用開始時の呼吸周期及び深さをモニタし、呼吸同調誘導装置１０の膨張周期及び深さを使用者Ｐの呼吸周期及び深さに合わせた上で、目的とする呼吸周期及び深さに徐々に移行させてもよい。
なお、使用者Ｐの呼吸周期や深さをモニタする機構については特に限定されないが、例えば、８軸加速度センサや導電ゴムを使用した機構、圧電フィルムを使用した機構であってもよい。

本実施形態では、使用者Ｐに対して、図５に示すように、膨張及び収縮の周期及び深度を適宜変更できる呼吸同調誘導装置１０を抱いた状態で用いる。本実施形態によれば、例えば図４に示す膨縮制御プログラムの実行により、事前の学習なしに、使用者Ｐの呼吸周期を、呼吸同調誘導装置１０による膨張及び収縮の周期と同調させることができ、使用者の心理状況を無理なく変化させられる。また、呼吸同調誘導装置１０により、入眠潜時の使用者の呼吸を整え、睡眠に適した呼吸周期に誘導することで、休憩時の精神的疲労の回復促進や、睡眠内容を改善できる。

本実施形態の呼吸同調誘導装置１０を用いることで、使用者Ｐの心理状態をリラックスした状態に誘導できる。これは、特に呼吸周期を長くとることで誘導される。また、使用者Ｐの心理状態が緊張状態にあるときは、通常状態に戻すように誘導できる。また、呼吸周期を短くすることにより、使用者Ｐの心理状態を軽い緊張状態に誘導させることもできる。

なお、呼吸周期は人によって異なる。そのため、リラックス状態に誘導できる「長い呼吸周期」や緊張状態に誘導できる「短い呼吸周期」についても使用者Ｐに応じて適宜設定できる。一般的には、上記成人の平均的な呼吸周期の１２〜２０回／分よりも長い／短いで決めることができる。

ただし、呼吸同調誘導装置１０の膨張周期（誘導呼吸周期）が早すぎると使用者Ｐが同調しづらくなり、また、膨張周期が遅すぎると、使用者Ｐの呼吸が苦しくなるなど悪影響が考えられる。そのため、誘導する呼吸周期は、例えば長い呼吸周期の場合は４〜１２回／分、好ましくは５〜１０回／分、さらに好ましくは５〜８回／分の間で、また短い呼吸周期の場合は２０〜３０回／分、好ましくは２１〜２８回／分、さらに好ましくは２２〜２７回／分の間で、例えば使用者Ｐが適宜設定できる。

（膨縮周期の調整）
膨縮周期の調整については、公知のどのような方法を用いてもよい。例えば本実施形態のように、ラックアンドピニオン構造を用いた往復直動駆動により膨縮機構３０を膨縮させる場合は、一呼吸分の膨縮量に応じて、モータ５の回転数や回転速度をコントローラ２０で制御すればよい。また、風船のようにして空気を流入・流出させる膨縮機構の場合は、コンプレッサをコントローラ２０で制御できるように構成してもよい。
誘導する呼吸周期の設定方法は、スマートフォンやＰＣなどの外部コントロール装置を用い、コントローラ２０に対して膨縮制御プログラムの実行のための各設定値（例えば、図４のＡ１〜Ａ３，Ｆ１〜Ｆ３、およびＴ１〜Ｔ３等の値）を入力する。

以下、上記呼吸同調誘導装置１０を用いて、使用者Ｐの呼吸周期を呼吸同調誘導装置１０の膨縮周期に同調させ、使用者Ｐの心理状態の変化を誘導する方法について実施例に基づき説明する。

［実施例１］
実施例１は、上述した呼吸同調誘導装置１０を用い、使用者Ｐの呼吸周期を、当該呼吸同調誘導装置の膨張及び収縮の周期と同調させる呼吸同調誘導方法の例である。
健常な大学生を被験者（ｎ＝７）として、上記実施形態の呼吸同調誘導装置１０を用いたときの、呼吸同調誘導装置１０に対する使用者Ｐの呼吸について評価を行った。実験は外部音が聞こえないように、個別空間でホワイトノイズを流すノイズキャンセリングヘッドホンを装着した状態で行った。

使用者Ｐの胸部にバンド型呼吸センサ（Ｂｉｏｓｉｇｎａｌ Ｐｌｕｘ：クレアクト株式会社製）を装着し、被験者（使用者）Ｐに呼吸同調誘導装置１０を与え、図５に示すように、椅子Ｃに着席した状態で呼吸同調誘導装置１０を抱えるような形で保持するよう指示した。呼吸同調誘導装置１０による呼吸の変化を計測している旨を被験者には伝えず、呼吸同調誘導装置１０の動きに呼吸を合わせる等の指示も行わなかった。

その後、呼吸同調誘導装置１０の膨縮周期および伸縮量を変化させ、５分間それぞれのパラメータで呼吸運動を提示した。提示条件としては、膨縮周期が８、１５、２４回／分の三種類、伸縮量は腹部からの法線方向に１４ｍｍ、３２ｍｍの二種類を用意し、それらの組み合わせで計六種類の条件を用意した。

比較のために、各被験者への呼吸運動を提示せず、呼吸同調誘導装置１０をただ抱えさせるだけの条件でも実験を行なった。実験結果として、運動提示した５分間のうち、最後の１分間の被験者の呼吸ペース・深さを以下の表１に示す。呼吸の深さについては、各被験者の呼吸運動提示無しの条件での結果で正規化したものを表１に示す。

表１に示す結果より、呼吸同調誘導装置１０を用いることで、事前に指示を与えずとも、自然に呼吸が同調され、呼吸の深さにも影響を与えることが示された。また、周期の大きな呼吸（ゆっくりした呼吸；長い呼吸周期）については深度が深い方が、また、周期の小さな呼吸（早い呼吸；短い呼吸周期）については深度が浅い方が、同調の度合いが高いことが示された。

［実施例２］
実施例２は、呼吸同調誘導装置１０を用いることで、使用者の心理状態の変化を誘導することにより、使用者の休憩の質を改善する例である。この例では、上述した呼吸同調誘導装置１０をタスク間の休憩に用いることによる、使用者Ｐの生理状態・タスクパフォーマンスの変化について実験を行った。

実施例２では、タスク間の休憩に、呼吸同調誘導装置１０を用いた場合の、使用者Ｐの生理状態・タスクパフォーマンスの変化を計測する。これにより、呼吸同調誘導装置１０が休憩に及ぼす影響を検証した。本実施例では、健常な大学生を被験者（ｎ＝７）として、以下の検証を行った。

まず、１分間の安静後、認知課題の一種である３−ｂａｃｋ課題を被験者に５分間実施させた。その後、５分間、呼吸同調誘導装置１０を被験者に与えて休憩を取らせた。その後に、再度、５分間３−ｂａｃｋ課題を課し、休憩前後の課題のパフォーマンスの比較を行うとともに、休憩中の生理状態（ＲＲ間隔）の比較を行なった。

実験は、２６℃に調整した個別空間において，外部音が聞こえないようホワイトノイズを流すノイズキャンセリングヘッドホンを装着した状態で行った。被験者には、心電を計測するための電極を装着し、休憩中のＲ−Ｒ間隔（ＲＲＩ）を計測した。

タスク間の休憩時において、試験対象者には、呼吸同調誘導装置１０を着席した状態で呼吸同調誘導装置１０を抱きしめるようにして休憩を取るように指示した。休憩中に被験者に提示する呼吸同調誘導装置１０の動きの条件としては、実施例１に示した７パタンを実施した（運動周期３パタンｘ伸縮量２パタン，運動提示なし１パタン）。

結果を以下の表２に記す。ＲＲＩ各被験者の呼吸運動提示無し条件での結果で正規化した。なお、ＲＲＩが大きいほど、呼吸運動の激しさが抑制されてリラックスしている状態になっていることが先行研究により確かめられている。

表２に示す結果から、呼吸同調誘導装置１０を用いることで、被験者のストレスにまつわる生理状態を変化させることが確認できた。特に膨縮周期が長く且つ伸縮量が大きい場合、すなわち、ゆったりとした深い呼吸に誘導された場合において、ＲＲＩ値が良くなったことから、呼吸同調誘導装置１０は、休憩の質を高めることができると示された。逆に、短い膨縮周期を提示し、早い吸吸に誘導された場合は、意図的に焦った状況を作り出すことができることも示唆された。

加えて図６に、休憩前後の３−ｂａｃｋ課題の正答率の差（％）を示す。
同図に示す結果から、呼吸同調誘導装置１０を休憩時に用いることで、タスクパフォーマンスに影響を与えることが確かめられた。特に、休憩中ゆったりとした呼吸に誘導された場合は、休憩後のタスクパフォーマンスが向上し、早い呼吸に誘導された場合は、休憩後のタスクパフォーマンスが低下することが確かめられた。

以上の結果より、休憩の質を向上させたい場合は、ゆったりとした深い呼吸に誘導し、訓練等で負荷をかけた身体、生理状態を創出したい場合は、早い呼吸に誘導することが効果的であることが示唆された。

本発明では、上述した実施形態および実施例に基づき説明したように、クッション様の呼吸同調誘導装置１０を用い、膨縮周期と同時に膨縮深度を変化させる。これにより、本発明によれば、上記先行技術文献に開示される呼吸同調誘導技術よりも、簡便に、より深く、また、より早く、使用者の心理状態を無理なく変化させることができる。その結果、短時間の休憩でも、リラックス状態により良く無理なく誘導することができ、使用者は効率的に休憩を取得できる。また、睡眠状態の質を改善できるのである。

また、本発明に係る呼吸同調誘導装置１０においては、事前の呼吸同調のための学習が全く無い状況であっても、また、使用者Ｐの呼吸周期などの生体データをインプット・反映させなくても、ただ単に、使用者Ｐは、呼吸同調誘導装置１０を抱いて安静にしているだけで、自然に呼吸を呼吸同調誘導装置１０と同調できることが理解されよう。

なお、本発明に係る呼吸同調技術は、上記実施形態および実施例に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しなければ種々の変形が可能なことは勿論である。

１ クッション部
２ 固定ベース
３ 可動ベース
４ 支持ベース
５ モータ
６ ロータリーエンコーダ
７ ピニオン
８ ラック
９ リニアガイド
１０ 呼吸同調誘導装置
１１ 支持梁
１２、１３ カップリング
１４ エンコーダ支持台
１５ モータ支持台
１６ ピニオン支持台
１７ ラック支柱
１８ 筐体（膨縮部）
１９ ラック支持梁
２０ コントローラ（制御部）
３０ 膨縮機構（膨縮部）
４０ 電源

Claims (8)

1. 膨張及び収縮による触覚を使用者に付与可能に構成されるとともに膨張及び収縮の周期および深度が可変に構成されている膨縮部と、該膨縮部を膨張及び収縮させる制御部と、を備え、
   前記制御部は、前記膨縮部の膨張及び収縮の周期を調整する膨縮周期調整部と、前記膨縮部の膨張及び収縮の深度を調整する膨縮深度調整部と、を有することを特徴とする呼吸同調誘導装置。
2. 前記膨縮部は、枕、クッションまたはぬいぐるみ等のように人が持ち運び可能で抱きかかえられる大きさおよび重量を有するものである請求項１に記載の呼吸同調誘導装置。
3. 前記制御部は、前記膨縮周期調整部での膨張及び収縮の周期及び前記膨縮深度調整部での膨張及び収縮の深度を個別に制御可能に構成されている請求項１または２に記載の呼吸同調誘導装置。
4. 前記制御部は、前記膨縮部を備える呼吸同調誘導装置本体と一体の機器として設けられている請求項１〜３のいずれか一項に記載の呼吸同調誘導装置。
5. 前記制御部は、前記膨縮部を備える呼吸同調誘導装置本体とは別体の機器として設けられ、前記膨縮部を有線または無線によるリモートコントロールで膨縮可能に構成されている請求項１〜３のいずれか一項に記載の呼吸同調誘導装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の呼吸同調誘導装置を用い、
   当該呼吸同調誘導装置の使用者の呼吸周期を、当該呼吸同調誘導装置の膨張及び収縮の周期と同調させることを特徴とする呼吸同調誘導方法。
7. 請求項６に記載の呼吸同調誘導方法を用い、使用者の心理状態の変化を誘導することにより、使用者の休憩の質を改善することを特徴とする休憩状態の質の改善方法。
8. 請求項６に記載の呼吸同調誘導方法を用い、使用者の心理状態の変化を誘導することにより、使用者の睡眠の質を改善することを特徴とする睡眠状態の質の改善方法。

Images