JP7273924B2 - Respiratory sensor, respiratory detection device, biological information processing device, biological information processing method, computer program, and mindfulness support device - Google Patents
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Description
本発明の実施形態は、呼吸センサ、呼吸検出装置、生体情報処理装置、生体情報処理方法、コンピュータプログラム及びマインドフルネス支援装置に関する。 The embodiments of the present invention relate to a respiratory sensor, a respiratory detection device, a biological information processing device, a biological information processing method, a computer program, and a mindfulness support device.
近年、人の内的又は外的な経験に注意を向ける心理的な過程を通して、自己認識や自己啓発などを実現するマインドフルネスが注目されている。また、このような背景を受けて、マインドフルネスを支援する装置のニーズが高まっている。マインドフルネスを支援する装置は、人の呼吸を検出する呼吸センサを備えている。この呼吸センサでは、ユーザの呼吸を安定して検出することが求められる。 In recent years, attention has been focused on mindfulness, which realizes self-awareness and self-enlightenment through the psychological process of paying attention to a person's internal or external experiences. Moreover, in response to such a background, the need of the apparatus which supports mindfulness is increasing. Devices that support mindfulness are equipped with respiration sensors that detect people's respirations. This respiration sensor is required to stably detect the respiration of the user.
本発明が解決しようとする課題は、ユーザの呼吸を安定して検出できる呼吸センサ、呼吸検出装置、生体情報処理装置、生体情報処理方法、コンピュータプログラム及びマインドフルネス支援装置を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a respiratory sensor, a respiratory detection device, a biological information processing device, a biological information processing method, a computer program, and a mindfulness support device that can stably detect the user's breathing. .
実施形態の呼吸センサは、信号発生器と、プローブと、を持つ。信号発生器は、５００ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下の周波数の信号を発生する。プローブは、前記信号発生器から発生された信号が通過する。前記プローブはキャパシタである。呼吸センサは、前記信号発生器から発生された信号の前記キャパシタを含む回路を通過する前後の位相のずれを検出することにより前記キャパシタの静電容量の変化を検出する。 A respiratory sensor of an embodiment has a signal generator and a probe. The signal generator generates a signal with a frequency between 500 kHz and 20 MHz. A probe is passed by the signal generated from the signal generator. The probe is a capacitor. The respiratory sensor detects changes in the capacitance of the capacitor by detecting the phase shift of the signal generated by the signal generator before and after passing through a circuit containing the capacitor.
以下、実施形態の呼吸センサ、呼吸検出装置、生体情報処理装置、生体情報処理方法、コンピュータプログラム及びマインドフルネス支援装置を、図面を参照して説明する。なお、図面は模式的または概念的なものであり、各部分の厚みと幅との関係、部分間の大きさの比係数などは、必ずしも現実のものと同一とは限らない。また、同じ部分を表す場合であっても、図面により互いの寸法や比係数が異なって表される場合もある。 Hereinafter, a respiratory sensor, a respiratory detection device, a biological information processing device, a biological information processing method, a computer program, and a mindfulness support device according to embodiments will be described with reference to the drawings. Note that the drawings are schematic or conceptual, and the relationship between the thickness and width of each portion, the ratio coefficient of the size between portions, and the like are not necessarily the same as the actual ones. Moreover, even when the same part is shown, the dimensions and ratio coefficients may be shown differently depending on the drawing.
（第１の実施形態）
図１～図３は、第１の実施形態の生体情報処理装置１の構成の概略を説明する図である。実施形態の生体情報処理装置は、自装置の筐体をなす筐体部と、自装置に駆動電力を供給する電源部と、ユーザの生体情報を取得する生体情報取得部と、ユーザのマインドフルネスを支援するための各種情報（以下「支援情報」という。）を生成する支援情報生成部と、支援情報を種々の形式で出力する出力部と、を備える。図１に示す生体情報処理装置１は、生体情報取得部の一例として呼吸センサ２０及び脈波センサ１３２を備え、出力部１４の一例として表示部１４１、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）１４２、振動子１４３及びスピーカ１４４を備える。
(First embodiment)
1 to 3 are diagrams for explaining the outline of the configuration of the biological
筐体部１１は、電力供給部１２、呼吸センサ２０、呼吸センサ制御装置３０、脈波センサ１３２－１及び１３２－２、表示部１４１、発光部１４２、振動子１４３、スピーカ１４４、及びこれらの動作を制御する回路部１５を内蔵する。図１では簡単のため省略しているが、筐体部１１は、内蔵する各機能部を所定の位置に保持するための連結部材を含む。呼吸センサ２０及び呼吸センサ制御装置３０によって呼吸検出装置が構成される。
The
電力供給部１２は、電源部の一例であり、生体情報処理装置１が備える各機能部に駆動電力を供給する。例えば、電力供給部１２は蓄電池やバッテリ装置を用いて構成される。また、電力供給部１２は、電源コンセントから電力を取得するための電源プラグを用いて構成されてもよい。
The
呼吸センサ２０は、ユーザの呼吸の状態をセンシングするセンサである。呼吸センサ２０は、ユーザの呼吸の状態を示す情報（以下「呼吸情報」という。）を取得できるセンサである。例えば、人の呼吸の状態を把握する方法の一つとして、人（ユーザ）の身体の一部、例えば腹部の動きを観測する方法がある。この場合、呼吸センサ２０には、プローブと人体との間の距離を計測可能な距離センサを用いることができる。
The
このような呼吸センサ２０としては、例えば、時間差検出センサと同等の機能を備えるセンサが用いられる。この呼吸センサ２０は、信号発生器２１と、コイル部２２（図４参照）と、を備えている。コイル部２２にはコイル５１が設けられている。コイル５１は、プローブであり、ユーザの腹部の変位の計測基準となる。信号発生器２１は、所定の周波数の信号（交流信号）を発生させて、コイル部２２に出力する。コイル部２２のコイル５１は、生体情報処理装置１の使用時に、ユーザの身体の一部に近接した位置に配置される。ユーザの身体の一部は、ユーザの呼吸に応じて変位する部位である。このユーザの身体の一部は、例えばユーザの腹部である。信号発生器２１から出力される信号の発振周波数は、例えば、吐切状態における掃引による検出値から吸切状態における掃引による検出値を差し引いた値が最大となる周波数としてもよい。
As such a
信号発生器２１から出力された信号は、コイル部２２を通過して呼吸センサ制御装置３０に入力される。ユーザは、呼吸を行うと腹部が変位する。例えば、ユーザは、息を吸い込むと腹部が張り出してコイル５１に近接する。ユーザは、息を吐きだすと腹部が引っ込んでコイル５１から離反する。コイル５１は、ユーザの腹部の近接や離反により、インダクタンスが変化する。コイル部２２を通過した信号は、呼吸検出信号となって呼吸センサ制御装置３０に出力される。呼吸センサ制御装置３０は、コイル部２２を流れる電気信号の伝播速度の変化を呼吸検出信号の位相のずれから計測することによってコイル５１と人体との間の距離を計測し、ユーザの呼吸を検出することができる。
A signal output from the
コイル５１の形状は、円筒形状が望ましいが、どのような形状でもよい。例えば、断面が楕円や長円でもよいし、断面が四角形や三角形、六角形などの多角形状でもよい。蜘蛛の巣のような扁平な同心円状でもよい。断面の面積が大きいほど、高感度に、腹部とコイルとの距離が離れていても計測できるので望ましい。また、コイル５１は、単一のものでもよいし、分割されていてもよい。コイル５１が分割されている場合には、分割されたそれぞれの形状が同じものでもよいし異なるものでもよい。また、コイル５１を配置する際には、コイル５１の軸がユーザの腹部表面と直角に近くなるように配置することが望ましい。言い換えれば、コイル５１の断面がユーザの腹部表面と平行に近くなるように配置することが望ましい。
The shape of the
脈波センサ１３２－１及び１３２－２は、ユーザの脈波をセンシングするセンサである。脈波センサ１３２－１及び１３２－２は、ユーザの脈波の状態を示す情報（以下「脈波情報」という。）を取得できるセンサであればどのようなセンサを用いて構成されてもよい。図１において生体情報処理装置１に２つの脈波センサが設けられているのは、生体情報処理装置１を図２のように保持するユーザの両手の脈波を計測することを想定したものであるが、生体情報処理装置１は必ずしも両手の脈波を計測する必要はない。また、脈波の計測箇所は必ずしも手である必要はない。そのため、脈波センサの数や設置位置は、計測部位や計測部位の数に応じて任意に決定されてよい。
The pulse wave sensors 132-1 and 132-2 are sensors that sense the user's pulse wave. The pulse wave sensors 132-1 and 132-2 may be configured using any sensor that can acquire information indicating the state of the user's pulse wave (hereinafter referred to as "pulse wave information"). . Two pulse wave sensors are provided in the biological
呼吸センサ２０及び脈波センサ１３２などの生体センサは、筐体の表面近傍又は腹部や手などに接することができる位置に配置することが好適である。呼吸センサ２０及び脈波センサ１３２をこれらの位置に配置することにより、ユーザの呼吸情報や脈波情報といった生体情報を容易に検知できる。
Biosensors such as the
表示部１４１は、液晶ディスプレイや有機ＥＬ（Electro-Luminescence）ディスプレイ等の表示装置を用いて構成される。表示部１４１は、視覚を通じてユーザに支援情報を知覚させる手段の一例である。表示部１４１は、文字や数字、記号、図形、色、画像等の表示によって支援情報の内容をユーザに通知する。表示部１４１は筐体部１１の外部に取り付けられていても構わないし、ＰＣ（Personal Computer）やスマホ、タブレットなどの表示部を利用しても構わない。
The
発光部１４２は、表示部１４１と同様に、視覚を通じてユーザに支援情報を知覚させる手段の一例である。発光部１４２は、その点灯色や点滅のパターンによって支援情報の内容を通知する。発光部１４２は、例えば、ＬＥＤ基板と、複数、例えば１６個のＬＥＤと、拡散レンズと、拡散用乳白板を備えている。複数のＬＥＤは、いずれもＬＥＤ基板に搭載されている。ＬＥＤが搭載されたＬＥＤ基板は、拡散レンズ及び拡散乳白板によって覆われている。ＬＥＤは点光源であるが、複数のＬＥＤを一斉に点灯させ、拡散レンズ及び拡散用乳白板によって光を拡散させることにより、発光部１４２は、点光源ではなく面光源として発光する。発光部１４２は、拡散レンズ及び拡散用乳白板を備えることにより、ＬＥＤの光が拡散されてぼんやりと広がったように見えるようにできる。発光部１４２は、拡散レンズ及び拡散用乳白板とともに又は代えて、ＬＥＤ基板を覆う拡散板や拡散フィルム等を有していてもよい。また、発光部１４２は、基板に搭載されていないＬＥＤでもよい。ＬＥＤの代わりに、有機ＥＬ素子やレーザダイオード、フラッシュランプなどを用いてもよい。
Like the
振動子１４３は、触覚を通じてユーザに支援情報を知覚させる手段の一例であり、通電により振動するモータやボイスコイル等の駆動部品を用いて構成される。振動子１４３は、その振動パターンによって支援情報の内容を通知する。
The
スピーカ１４４は、聴覚を通じてユーザに支援情報を知覚させる手段の一例である。スピーカ１４４は、音声の出力によって支援情報の内容を通知する。
The
回路部１５は、バスで接続されたプロセッサやメモリ、補助記憶装置などを備え、プログラムを実行する。このプログラムの実行により、回路部１５は、呼吸情報や脈波情報等の生体情報に基づいて支援情報を生成する支援情報生成部として機能する。回路部１５は、生成した支援情報を、その通知手段に応じた出力部の形式に変換して出力する。
The
例えば、画面表示によって支援情報を通知する場合、回路部１５は支援情報を示す画面データを生成して表示部１４１に出力する。また、例えば、発光部１４２の点灯又は点滅によって支援情報を通知する場合、回路部１５は支援情報の内容に対応する点灯色や点滅パターンを指示する制御情報を生成して発光部１４２に出力する。また、例えば、生体情報処理装置１の振動によって支援情報を通知する場合、回路部１５は支援情報の内容に対応する振動パターンを指示する制御情報を生成して振動子１４３に出力する。また、例えば、音声によって支援情報を通知する場合、回路部１５は生成した支援情報を音声データに変換してスピーカ１４４に出力する。なお、支援情報の種別と、通知手段との対応関係を示す情報は、予め回路部１５の補助記憶装置等に記憶されているものとする。
For example, when notifying support information by screen display, the
なお、回路部１５の各機能の全て又は一部は、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）やＰＬＤ（Programmable Logic Device）やＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のハードウェアを用いて実現されてもよい。プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録されてもよい。コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、例えばフレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置である。プログラムは、電気通信回線を介して送信されてもよい。
All or part of each function of the
図３は、第１の実施形態の生体情報処理装置１における各機能部の位置関係の概略を示す図である。図３（Ａ）は図２のように保持された生体情報処理装置１を上から（ｚ軸正方向からｚ軸負方向に）見た場合のイメージ図である。図３（Ｂ）は図２のように保持された生体情報処理装置１をユーザの対面方向から（ｙ軸負方向からｙ軸正方向に）見た場合のイメージ図である。
FIG. 3 is a diagram showing an outline of the positional relationship of each functional unit in the biological
この場合、呼吸センサ２０はユーザの腹部に近接し、ユーザの腹部との間の距離を計測する。呼吸センサ２０は計測値の時系列データを呼吸情報として取得する。また、この場合、脈波センサ１３２－１はユーザの右手の手のひら付近に接し、その状態でセンシング動作を行うことによりユーザの右手の指や手首の脈波を計測する。同様に、脈波センサ１３２－２はユーザの左手の手のひら付近に接し、その状態でセンシング動作を行うことによりユーザの左手の指や手首の脈波を計測する。脈波センサ１３２は、計測値の時系列データを脈波情報として取得する。なお、脈波センサ１３２は必ずしも指又は手首の脈波を計測する必要はない。脈波センサ１３２は、ユーザの身体のどの部分に接してもよく、どの部分の脈波を計測してもよい。
In this case, the
また、この場合、ユーザは図２のように保持された生体情報処理装置１を下に（ｚ軸正方向からｚ軸負方向に）見ることで表示部１４１に表示された支援情報を確認することができる。また、この場合、図２のように生体情報処理装置１が保持された状態で振動子１４３が振動することにより、ユーザはその振動有無や振動パターンによって支援情報を知覚することができる。
In this case, the user confirms the support information displayed on the
図４は、第１の実施形態の生体情報処理装置１における呼吸センサ２０及び呼吸センサ制御装置３０の機能構成の具体例を示すブロック図である。呼吸センサ２０は、図１に示した信号発生器２１及びコイル部２２を備える。コイル部２２はコイル５１以外にも抵抗やインダクタ、キャパシタを備える場合があり、コイル部２２を通過する電気信号の時間のずれや位相差を生むことのできる回路を全体として構成する。呼吸センサ制御装置３０は、信号処理部３１及び呼吸センサ制御部３２を備える。信号処理部３１は、信号変換回路３１Ａ、オフセット除去回路３１Ｂ、及び信号増幅回路３１Ｃを備えている。オフセット除去回路３１Ｂ、及び信号増幅回路３１Ｃは順番が逆になっても構わないし、いずれかもしくは両方を備えなくても構わない。
FIG. 4 is a block diagram showing a specific example of functional configurations of the
信号変換回路３１Ａは、コイル部２２から出力される信号の波形を変換する。具体的に、コイル部２２から出力される信号は、信号発生器２１からコイル部２２に入力される波形が矩形波の場合は、矩形波もしくは矩形波がコイル部２２を通過することにより崩れた波形となる。信号変換回路３１Ａは、コイル部２２を通過して出力される信号とコイル部２２を通過しない信号との時間差や位相差を電圧に変換するための回路である。例えば、望ましくはシュミットトリガ機能を備えたラインドライバーやインバーターと、時間差や位相差を検出するためのｅｘ－ＯＲやＮＡＮＤなどのロジック回路及びこの回路からの出力を一定の電圧値に変換するためのローパスフィルタ回路を備えており、この矩形波を滑らかな電圧波形に変換する。
The
信号変換回路３１Ａのカットオフ周波数は、キャリブレーションによって決定された周波数よりも小さい周波数に設定する。信号変換回路３１Ａのカットオフ周波数は、例えば、コイル部２２から出力される信号の周波数よりも１桁以上小さい周波数とすることが望ましい。さらに望ましくは、ユーザの呼吸の周波数範囲のみを通過するフィルタを構成すれば、呼吸以外のノイズ成分、例えば、呼吸以外の体の動きを除去することができる。例えば一般に、成人の呼吸数は１分あたり１２から１８回とされている。成人の呼吸は、周波数にすると、およそ０．２Ｈｚである。
The cutoff frequency of the
例えば、コイル部２２のコイル５１を被験者の腹部近傍に固定した場合、コイル５１のインダクタンスは、ユーザの吸切状態と吐切状態とのそれぞれで異なる。これは主として、コイル５１とユーザの腹部との距離が呼吸により変化するため、コイル５１周囲の透磁率が呼吸に伴って変化することが原因である。コイル部２２は前述の通りコイル部２２を通過する電気信号の時間のずれや位相差を生むことのできる回路を全体として構成しており、時間のずれや位相差の有無はコイル部２２を通過する信号の周波数とコイル部２２を構成する回路定数に依存する。例えば、コイル部２２が全体としてローパスフィルタ様の回路を構成していた場合、この回路によって決まるカットオフ周波数よりも十分に低い周波数の信号がコイル部２２を通過すれば時間のずれや位相差は生じず、逆に十分に高い周波数の信号が通過すれば時間のずれや位相差が生じる結果となる。さらに、前記透磁率の変化によりコイル部２２のカットオフ周波数が変化する。つまり、ユーザの吸切状態と吐切状態とで変化するカットオフ周波数が信号発生器２１から出力される信号の周波数をまたぐように設計された場合、信号の周波数がカットオフ周波数より低い場合、コイル部２２を通過して出力される信号の位相は元の信号の位相から変化しないが、カットオフ周波数よりも高い場合は元の信号の位相に対してずれが生じる。当然のことながら、カットオフ周波数近傍では中間のずれ量となるが、信号の周波数に対する位相の変化の割合やずれ量の最大値は回路の特性により異なる。したがって、この位相の変化を検出すれば、ユーザの呼吸を検出することができる。
For example, when the
オフセット除去回路３１Ｂは、信号処理部３１Ａから出力される信号に含まれるオフセット成分を除去する回路である。オフセット除去回路３１Ｂは、ユーザの呼吸の周波数、前記の例では０．２Ｈｚよりも低い周波数成分のオフセットを除去する。０．２Ｈｚよりも遅い周波数成分のオフセットの除去は、ハイパスフィルタでは実現が困難である。以下、オフセット除去回路３１Ｂの具体的な回路構成を数例説明する。
The offset
図５（Ａ）は、オフセット除去回路３１Ｂの一例を示す回路図である。オフセット除去回路３１Ｂは、例えば、図５に示す計装アンプ３１０を備える差動増幅回路で構成されている。計装アンプ３１０の＋入力に接続される入力ノード３１１には、信号変換回路３１Ａからの信号が入力される。計装アンプ３１０の－入力には、オフセット調整信号３１２が入力される。計装アンプ３１０の出力に接続される出力ノード３１３からは、オフセット除去信号が出力される。
FIG. 5A is a circuit diagram showing an example of the offset
図５（Ｂ）は、オフセット除去回路３１Ｂの他の一例を示す回路図である。オフセット除去回路３１Ｂは、例えば、図５（Ｂ）に示すオペアンプ４１０及び第１抵抗４１１～第４抵抗４１４を備える減算回路で構成されている。オペアンプ４１０の＋入力には、第１抵抗４１１の一端が接続され、第１抵抗４１１の他端は入力ノード４１５には、信号変換回路３１Ａからの信号が入力される。また、第１抵抗４１１とオペアンプ４１０の＋入力の間には、第３抵抗４１３の一端が接続されている。オペアンプ４１０の－入力には、第２抵抗４１２の一端が接続され、第２抵抗４１２の他端からはオフセット調整信号４１６が入力される。また、第２抵抗４１２とオペアンプ４１０の出力側の間には、第４抵抗４１４が接続されている。オペアンプ４１０の出力に接続される出力ノード４１７からは、オフセット除去信号が出力される。
FIG. 5B is a circuit diagram showing another example of the offset
図５（Ｂ）に示す減算回路において、第１抵抗４１１～第４抵抗４１４の抵抗値Ｒ１～Ｒ４において、Ｒ１＝Ｒ２、Ｒ３＝Ｒ４のとき、オペアンプ４１０の出力信号ＶOUTは、下記（１）式で示される。
ＶOUT＝Ｒ３｛（信号処理部３１Ａからの信号）－（オフセット調整信号）｝／Ｒ１［Ｖ］
（１）
In the subtraction circuit shown in FIG. 5B, when the resistance values R1 to R4 of the
V OUT =R3 {(signal from
(1)
作動増幅回路及び減算回路に用いるオフセット調整信号は、キャリブレーションの結果及び呼吸センサ制御部３２に取り込まれた過去の計測データから算出すればよい。キャリブレーションの結果から算出する場合には、キャリブレーション中に得られた最小値をオフセット調整信号として用いればよい。また、計測データから算出する場合には、現在から過去のある一定区間における計測データの最小値とするのが望ましい。現在から過去のある一定区間は、ユーザの呼吸１回にかかる時間よりも長い時間とするのが望ましい。オフセット調整信号は、例えば、制御部２３のＤＡＣ（digital to analog converter）からオフセット除去回路３２Ｂに印加される。例えば、吐切状態における信号変換回路３１Ａからの検出値をオフセット調整信号におけるオフセットの初期値とする。
The offset adjustment signal used for the differential amplifier circuit and the subtraction circuit may be calculated from the calibration result and past measurement data taken into the respiratory
図６（Ａ）は、信号増幅回路３１Ｃを含むオフセット除去回路３１Ｂの一例を示す回路図である。オフセット除去回路３１Ｂが、例えば、図５（Ａ）に示す作動増幅回路である場合、信号増幅回路３１Ｃは、計装アンプ３１０に含まれるゲイン調整抵抗５１０を可変抵抗とした回路となる。ゲイン調整抵抗５１０としての可変抵抗は、例えば、デジタルポテンショメータとしてもよい。デジタルポテンショメータを用いることにより、呼吸センサ制御部３２からの通信によって抵抗を常時変化させて増幅率を変化させることができる。信号増幅回路３１Ｃによって信号を増幅することにより、正規化されたオフセット信号を生成する。なお、呼吸センサ制御部３２としては、マイコンやＦＰＧＡ（field-programmable gate array）などを用いればよい。また、通信には、Ｉ２Ｃ（Inter-Integrated Circuit）やＳＰＩ（Serial Peripheral Interface）を用いればよい。信号増幅回路３２Ｃは、オフセット除去後の小信号を増幅する。このため、ＡＤＣ（analog to digital converter）の分解能を十分に活用し、ＳＮ比を向上させることができる。
FIG. 6A is a circuit diagram showing an example of an offset removing
信号増幅回路３１Ｃは、吐切状態における信号変換回路３１Ａの検出値から吸切状態における信号変換回路３１Ａの検出値を差し引いた値（電圧差）を正規化の基準とする。具体的に、信号増幅回路３１Ｃに対する増幅指令値は、例えば、ユーザの呼吸データを基に算出する。増幅指令値における増幅率gainは、一定区間の最大値maxと最小値minを用いればよく、例えば下記（２）式で決定すればよい。
gain＝ＡＤＣの入力電圧範囲［Ｖ］／（max－min）［Ｖ］ （２）
信号増幅回路３２Ｃは、反転増幅のものでもよいし、非反転増幅のものでもよい。信号増幅回路３１Ｃは、多段にしてもよい。信号増幅回路３１Ｃを多段にすることにより、増幅率をより大きく変化させることができる。なお、正規化の基準は、呼吸センサ２０による計測を開始した後に、順次更新されるようにしてもよい。
The
gain = ADC input voltage range [V]/(max-min) [V] (2)
The signal amplifier circuit 32C may be of inverting amplification or may be of non-inverting amplification. The
図６（Ｂ）は、信号増幅回路３１Ｃを含むオフセット除去回路３１Ｂの他の一例を示す回路図である。オフセット除去回路３１Ｂが、例えば、図５（Ａ）に示す差動増幅回路である場合、信号増幅回路３１Ｃは、抵抗とダイオードを併用したものでもよい。図６（Ｂ）に示す信号増幅回路３１Ｃを含むオフセット除去回路３１Ｂでは、可変抵抗６１０、第１抵抗６１１～第４抵抗６１４、第１ダイオード６１５、及び第２ダイオード６１６が設けられて増幅回路を構成している。可変抵抗６１０には、例えば、呼吸センサ制御部３２からの通信によって抵抗値が変化され、増幅率が変化させられる。
FIG. 6B is a circuit diagram showing another example of the offset removing
図６（Ｃ）は、信号増幅回路３１Ｃを含むオフセット除去回路３１Ｂの他の一例を示す回路図である。オフセット除去回路３１Ｂが、例えば、図５（Ａ）に示す差動増幅回路である場合、信号増幅回路３１Ｃは、ＦＥＴ（Field effect transistor、電界効果トランジスタ）７１０が設けられたものでもよい。ＦＥＴ７１０は、計装アンプ３１０の－入力に接続される。また、計装アンプ３１０とＦＥＴ７１０との間には、第１抵抗７１１が接続されている。計装アンプ３１０と出力ノード３１３の間と第１抵抗と計装アンプ３１０の間には、第２抵抗７１２が接続されている。
FIG. 6C is a circuit diagram showing another example of the offset removing
信号処理部３１は、上記のように、信号変換回路３１Ａ、オフセット除去回路３１Ｂ、及び信号増幅回路３１Ｃを備えて構成してもよいし、差動入力のＡＤＣ（Ａ／Ｄ変換部）を使用してもよい。図７は、呼吸センサ制御装置３０の他の一例を示す回路図である。図７に示すように、呼吸センサ制御装置３０は、ＡＤＣ８１０及びＡＤＣ８１０に接続される入力ノード８１１，８１２を備える。入力ノード８１１，８１２には、コイル部２２からの信号と信号発生器２１からの信号が入力される。この信号をＡＤＣ８１０において変換して、呼吸センサ制御部３２で処理してもよい。差動入力のＡＤＣ８１０を用いる場合には、オフセット除去は、呼吸センサ制御部３２においてソフトウェアで処理すればよい。
The signal processing unit 31 may include the
信号発生器２１から出力される信号の周波数は、既知の周波数であり、どのような周波数でもよいが、例えば５００ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下のいずれかの周波数とするのが好適である。また、コイル部２２のコイル長さはどのような長さでもよいが、例えば１０ｃｍ以上２０ｍ以下の長さとするのが好適である。望ましくは得られる感度の点から、８ｍ以上１２ｍ以下とするのがより好適である。以下、これらの好適な範囲について、信号発生器２１から出力される信号の周波数とともに説明する。
The frequency of the signal output from the
呼吸センサ２０は、例えば、以下の（１）～（４）の一連の処理で実現されるキャリブレーションを行うことで、プローブ部に印加する電気信号の周波数を決定する。このキャリブレーションは、最初の計測時に一度だけ行われてもよいし、毎回の計測ごとに行われてもよい。（１）の処理は省略することが可能である。
（１）ある周波数範囲（例えば０～２０ＭＨｚの間）を一定の周波数範囲で分割し（例えば１００分割）、全体の周波数範囲について、分割した周波数範囲を掃引の単位とするプローブ部の周波数掃引試験を実施する。ここで、試験に要する時間を短くするため、１点の測定は極力短時間（例えば１０ミリ秒）であることが望ましい。また、計測精度の低下を抑制するため、計測時にはプローブ部（コイルなど）の周りに手や体を近づけないことが望ましい。なお、この周波数範囲内で検出強度の基準を満たすセンシング結果が得られない場合、全体の周波数範囲を広げて再度周波数掃引試験を実施する。
（２）（１）で得られたセンシング結果のうち最も検出強度が高いセンシング結果を得た周波数（ピーク周波数）の前後で、全体の周波数範囲を狭めて再度周波数掃引試験を実施する。ここでの周波数範囲は、例えば下限をピーク周波数の中間値、上限をピーク周波数の１．５倍とする。ここでも、計測精度の低下を抑制するため、計測時にはプローブ部（コイルなど）の周りに手や体を近づけないことが望ましい。
（３）プローブ部に手や体を近づけた状態で（２）と同様の周波数掃引試験を実施する。（４）（２）と（３）での検出値の差を計算し、その差が最も大きな値となる周波数を求める。この周波数が、キャリブレーションの結果となり、呼吸情報の取得時に呼吸センサ２０に印加する電気信号の周波数となる。
The
(1) A certain frequency range (for example, between 0 and 20 MHz) is divided into a certain frequency range (for example, 100 divisions), and the frequency sweep test of the probe part with the divided frequency range as the sweep unit for the entire frequency range to implement. Here, in order to shorten the time required for the test, it is desirable that the measurement at one point is as short as possible (for example, 10 milliseconds). In addition, in order to suppress deterioration in measurement accuracy, it is desirable to keep hands and body away from the probe section (coil, etc.) during measurement. If no sensing result that satisfies the standard of detection strength is obtained within this frequency range, the entire frequency range is expanded and the frequency sweep test is performed again.
(2) Before and after the frequency (peak frequency) at which the sensing result with the highest detection intensity among the sensing results obtained in (1) is obtained, narrow the entire frequency range and perform the frequency sweep test again. For the frequency range here, for example, the lower limit is the middle value of the peak frequency and the upper limit is 1.5 times the peak frequency. Also here, in order to suppress deterioration in measurement accuracy, it is desirable to keep hands and body away from around the probe section (coil, etc.) during measurement.
(3) Carry out the same frequency sweep test as in (2) with the hand or body brought close to the probe. (4) Calculate the difference between the detected values in (2) and (3), and find the frequency at which the difference is the largest. This frequency becomes the result of the calibration and becomes the frequency of the electrical signal applied to the
図８は、電子回路５０の一例を簡略化して示す図である。電子回路５０は、コイル部２２の一部を構成する。例えば、図８に示すように、電子回路５０は、コイル５１、第１抵抗５２、キャパシタ５３、及び第２抵抗５４によって構成することができる。この電子回路５０では、コイル５１及びキャパシタ５３のいずれか一方又は両方をプローブとして使用できるが、ここでは、コイル５１をプローブとして使用する。また、コイル５１、第１抵抗５２、及び第２抵抗５４の少なくとも一つは、後段の回路の内部抵抗となるようにしてもよい。
FIG. 8 is a simplified diagram showing an example of the
図８に示す電子回路５０において、コイル５１のインダクタンスＬ＝０．５ｍＨ、第１抵抗５２の抵抗値＝０、キャパシタ５３の静電容量Ｃ＝２０ｐＦ、第２抵抗５４の抵抗値Ｒ＝１Ｍｏｈｍとして電子回路５０にパルス波を入力した場合のキャリブレーションの結果の一例を図９に示す。図９（Ａ）は、電子回路５０のゲイン線図、（Ｂ）は、電子回路５０の位相線図である。
In the
図９（Ａ）に示すように、周波数が１ＭＨｚ以下の場合、ゲインは見られないが、周波数が５００ｋＨｚとなったあたりからゲインが見られ、１ＭＨｚをわずかに超えた値でゲインがピークとなり、それより高い周波数ではゲインが漸減する。つまり、１ＭＨｚを超えて周波数が高くなりすぎると信号が得られなくなる。また、図９（Ｂ）に示すように、周波数が５００ｋＨｚ以下の場合には、入力波形と出力波形の位相のずれはほとんどなく、周波数が５００ｋＨｚを超えたあたりから電子回路５０の入力波形と出力波形の位相のずれがわずかに見られ、周波数が１ＭＨｚを超えた後に急激に大きくなる。このため、信号発生器２１から出力される信号の周波数は、５００ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下の範囲で決定するのが好適であり、より好適な範囲は８００ｋＨｚ以上５ＭＨｚ以下である。
As shown in FIG. 9(A), when the frequency is 1 MHz or less, no gain is seen, but the gain is seen around the frequency of 500 kHz. At higher frequencies the gain tapers off. In other words, if the frequency exceeds 1 MHz and becomes too high, no signal can be obtained. Further, as shown in FIG. 9B, when the frequency is 500 kHz or less, there is almost no phase shift between the input waveform and the output waveform. A slight shift in the phase of the waveforms is seen, which increases sharply after the frequency exceeds 1 MHz. Therefore, the frequency of the signal output from the
次に、コイル（インダクタ）の特性について説明する。コイル（ソレノイドコイル）のインダクタンスＬは、下記（３）式で表すことができる。また、周波数ｆは、下記（４）式で表すことができる。
Ｌ＝ｋμ（線の長さ）2/４ｎｌ （３）
ｆ＝１/２π（ＬＣ）1/2 （４）
ここで、Ｌはインダクタンス、ｎは巻き数、ｋは長岡係数（＝コイルの面積/長さ）、Ｓはコイルの断面積、μは透磁率、ｌはコイル長をそれぞれ表す。
Next, the characteristics of the coil (inductor) will be described. The inductance L of the coil (solenoid coil) can be expressed by the following equation (3). Also, the frequency f can be expressed by the following equation (4).
L=kμ (line length) 2 /4nl (3)
f=1/2π(LC) 1/2 (4)
Here, L is the inductance, n is the number of turns, k is the Nagaoka coefficient (=coil area/length), S is the cross-sectional area of the coil, μ is the magnetic permeability, and l is the coil length.
次に、コイルの線の長さと好適な周波数との関係について説明する。図１０（Ａ）は、線の径が０．３５ｍｍのコイルを用いた実験から得られた、長さと周波数との関係を示すグラフ、（Ｂ）は、線の径が０．６３ｍｍのコイルの長さと周波数との関係を示すグラフである。図１０（Ａ）（Ｂ）において、縦軸の左側は周波数を示し、右側は信号処理部３１から得られる出力の大きさを示している。 Next, the relationship between the wire length of the coil and the preferred frequency will be described. FIG. 10(A) is a graph showing the relationship between length and frequency obtained from an experiment using a coil with a wire diameter of 0.35 mm, and (B) is a graph of a coil with a wire diameter of 0.63 mm. 4 is a graph showing the relationship between length and frequency; 10A and 10B, the left side of the vertical axis indicates the frequency, and the right side indicates the magnitude of the output obtained from the signal processing section 31. FIG.
図１０（Ａ）に示すように、コイルの線の長さが３ｍ程度以下の場合には、周波数が５ＭＨｚを超え、６ｍ程度以下の場合には、出力が低下した。また、コイルの線の長さが１５ｍ程度以上となると、周波数及び出力ともに安定しなかった。特に、コイルの線の長さが８ｍ以上１２ｍ以下の範囲では、周波数及びピークともに安定した結果となった。このため、コイルとして好適に用いられる線の長さが６ｍ以上１５ｍ以下、より好適には８ｍ以上１２ｍ以下の範囲とするのがよい。また、図１０（Ｂ）に示すように、コイル線の径が０．６３ｍｍの場合でも、コイルとして好適に用いられる線の長さが６ｍ以上１５ｍ以下、より好適には８ｍ以上１２ｍ以下の範囲とするのがよい。 As shown in FIG. 10A, when the wire length of the coil was about 3 m or less, the frequency exceeded 5 MHz, and when it was about 6 m or less, the output decreased. Moreover, when the wire length of the coil was about 15 m or more, both the frequency and the output were unstable. In particular, when the wire length of the coil was in the range of 8 m or more and 12 m or less, both the frequency and the peak were stable. For this reason, the length of the wire preferably used as the coil should be in the range of 6 m to 15 m, more preferably 8 m to 12 m. Further, as shown in FIG. 10B, even when the diameter of the coil wire is 0.63 mm, the length of the wire suitably used as the coil is in the range of 6 m to 15 m, more preferably 8 m to 12 m. It is better to
以上より、信号発生器２１から出力される信号の周波数は、５００ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下の範囲、コイルの線の長さは８～１２ｍであることが好適である。また、コイルにおける線の長さは長いほど周波数が小さくなり、コイル長は短いほど周波数は小さくなることが分かる。また、コイルの線の太さは周波数とは無関係であることもわかる。このようなコイル特性を考慮して周波数を決定してもよい。なお、コイルは、空芯コイルが好適であるが、鉄芯コイル等を用いてもよい。また、周波数は前述の通り、ユーザの呼吸の吸切状態と吐切状態の間で周波数がまたがるように設定することが好適である。なお、ユーザの呼吸の吸切状態は、ユーザが息を吸い切った状態をいう。吸切状態では、ユーザの腹部は、最も張り出した状態となっている。ユーザの呼吸の吐切状態は、ユーザが息を吐き切った状態をいう。吐切状態では、ユーザの腹部は、最も引っ込んだ状態となっている。言い換えると、信号発生器２１から出力される信号の周波数は、吐切状態の周波数よりも低く、吸切状態の周波数よりも高くなるように設定するのが好適である。
From the above, it is preferable that the frequency of the signal output from the
また、浮遊容量や出力端のインピーダンスをあえて利用してもよい。例えば、図１１（Ａ）に示すように、コイルＬに対してキャパシタ６０を並列に接続するようにしてもよい。コイルＬに対してキャパシタ６０を並列に接続することにより、高い周波数のゲインが下がりすぎないようにできる。コイルＬに対してキャパシタ６０を並列に接続した場合のゲインの変化を図１１（Ｂ）に示す。図１１（Ｂ）に示すように、キャパシタ６０の静電容量Ｃｐ＝１ｐＦ、１００ｐＦの場合のいずれにおいても、ゲインが下がりすぎないようにできる。特に、キャパシタ６０の静電容量Ｃｐ＝１００ｐＦとしたときには、よりゲインが下がりすぎないようにできる。なお、キャパシタの面積は、３ｃｍ×３ｃｍ（９ｃｍ２）以上とするのが好ましい。また、キャパシタの形状は、正方形状でもよいし直方形状でもよい。あるいは、円形や楕円形、長円形などでもよい。
Also, stray capacitance or impedance at the output end may be used. For example, a
また、図１２（Ａ）に示すように、コイルＬの出力側に抵抗６１を接続し、抵抗６１を接地させることにより、周波数のゲインが大きく変化しないようにできる。コイルＬの出力側に抵抗６１を接続し、抵抗６１を接地させた場合のゲインの変化を図１２（Ｂ）に示す。図１２（Ｂ）に示すように、抵抗６１の抵抗値ＲＬ＝５ｋｏｈｍｓ、５００ｏｈｍｓのいずれの場合でも、ゲインのピークが小さくなり、ゲインが大きく変化しないようにできる。特に、抵抗６１の抵抗値ＲＬ＝５００ｏｈｍｓの場合には、ピークをほとんどなくすことができる。こうして、位相が変化する周波数幅を呼吸センサとして適切な範囲に設定できる。
Further, as shown in FIG. 12A, by connecting a
信号発生器２１から出力される信号と、電子回路５０もしくはコイル部２２から出力される信号の時間的な変化（差）の測定は、時間差をもって行う直接法でもよいし、位相差をもって行う間接法でもよい。直接法の場合、信号発生器２１から出力される信号と電子回路５０もしくはコイル部２２から出力される信号の時間差を時間カウンターにより直接的に測定すればいい。ただし、この場合の測定には非常に高速な測定回路を構成する必要があるため、より難易度の低い間接法を利用するのが一般的である。間接法には例えば非特許文献１の図１や図２にて説明される構成がある。図１３（Ａ）及び（Ｂ）は、信号発生器２１から出力される信号と電子回路５０もしくはコイル部２２から出力される信号の取り出し個所を説明する図である。図１３（Ａ）に示すように、電子回路５０の前後で時間差を測定しても良いし、電子回路５０から出力される信号と電子回路５０を通過しない信号との間で時間差を測定しても良い。
The measurement of temporal change (difference) between the signal output from the
図１４は、第１の実施形態の生体情報処理装置１の機能構成の具体例を示すブロック図である。生体情報処理装置１は、図１に示した呼吸センサ２０、脈波センサ１３２、表示部１４１、発光部１４２、振動子１４３及びスピーカ１４４に加えて、通信部１６１、増幅器１６２及びアドレス変換器１６３を備える。また、上記の回路部１５は、分析部１５１及び制御部１５２を備えることにより、上記の支援情報生成部として機能する。
FIG. 14 is a block diagram showing a specific example of the functional configuration of the biological
通信部１６１は、他の通信機器との通信を可能にする通信インタフェースである。通信部１６１は、無線通信インタフェースであってもよいし、有線通信インタフェースであってもよい。マインドフルネスという利用形態では、生体情報処理装置１の設置位置は所定の位置に固定されない場合が多い。その意味では、通信部１６１は無線通信インタフェースであることが望ましい。
The
増幅器１６２は、振動子１４３及びスピーカ１４４に出力する電気信号を増幅する増幅器である。増幅器１６２は、制御部１５２から出力される電気信号を必要に応じて増幅し、増幅した電気信号を振動子１４３又はスピーカ１４４に出力する。
The
アドレス変換器１６３は、脈波センサ１３２から出力される脈波情報に対してアドレス変換処理を施し、アドレス変換処理後の脈波情報を分析部１５１に出力する。ここでいうアドレス変換処理とは、脈波センサ１３２－１によって取得された脈波情報（以下「第１脈波情報」という。）と、脈波センサ１３２－２によって取得された脈波情報（以下「第２脈波情報」という。）との対応づけを行う処理である。
一般に、異なる複数のセンサが接続された装置は、各センサから出力される計測情報を正しく処理するために複数のセンサを個々に識別する必要がある。アドレス変換器１６３は、２つの脈波センサ１３２－１及び１３２－２の出力をメモリ上の異なるアドレス領域で管理することで、分析部１５１が個々の脈波センサ１３２の計測情報を個別に処理することを可能にする。
In general, a device to which a plurality of different sensors are connected needs to individually identify the plurality of sensors in order to correctly process measurement information output from each sensor. The
分析部１５１は、呼吸センサ２０によって取得された呼吸情報と、脈波センサ１３２によって取得された脈波情報とに基づいてユーザの心身状態の分析を行う。例えば、分析部１５１は、交感神経及び副交感神経のバランスや活性化の度合い等を分析する。分析部１５１は、分析結果を示す情報（以下「分析結果情報」という。）を制御部１５２に出力する。分析部１５１には、呼吸センサ制御部３２が含まれていてもよい。
The
一般に、呼吸の状態や脈波の状態と自律神経の状態との間には相関性があることが知られている。例えば、分析部１５１は、呼吸情報や脈波情報等の生体情報について、統計分析やパターン分析、周波数解析等を行うことにより、ユーザの呼吸数や呼吸周期などを取得する。分析部１５１は、取得した呼吸数や呼吸周期等に基づいてユーザの自律神経の状態を推定する。このような分析手法は一例であり、生体情報に基づいて自律神経の状態を推定する手法には、既存のどのような手法が用いられてもよい。
Generally, it is known that there is a correlation between the respiratory state, the pulse wave state, and the autonomic nerve state. For example, the
また、分析部１５１は、ユーザの心身状態を第３者の心身状態と比較してもよい。ここでの比較対象は、呼吸情報や脈波情報等の生体情報そのものであってもよいし、これらの生体情報の分析結果であってもよい。この場合、生体情報処理装置１は、第３者の生体情報や心身状態を示す情報を予め記憶するように構成されてもよいし、必要に応じて他の装置や記録媒体から取得するように構成されてもよい。
The
また、分析部１５１は、種々のタイミングで分析を行い、ユーザの心身状態を取得し、制御部１５２に記憶させるようにしてもよい。例えば、分析部１５１は、ユーザの心が乱れた瞬間の心身状態を取得して制御部１５２に記憶させるようにしてもよい。分析部１５１は、呼吸センサ２０によって取得されたユーザの呼吸情報と脈波センサ１３２によって取得されたユーザの脈波情報とに基づいて、ユーザの脈波を効果的に落ち着かせる又は活性化させる呼吸方法（吸う呼吸と吐く呼吸の周期等）を分析するようにしてもよい。分析部１５１がこのような分析を行うことにより、例えば、ユーザが早く落ち着くための呼吸や早く覚醒するための呼吸をユーザに知らせることができる。また、分析部１５１は、ユーザ自身の心身状態の分析情報とともに又は代えて、他のユーザの分析結果を元に、ユーザが早く落ち着くための呼吸や早く覚醒するための呼吸をユーザに知らせることができる。他のユーザの分析結果は、例えば、制御部１５２から取得するようにすればよい。また、分析部１５１は、ユーザがリラックスしている時の呼吸の揺らぎを分析するようにしてもよい。この分析により、ユーザがリラックスしている状態を好適に取得することができる。
Further, the
制御部１５２は、分析部１５１の分析結果情報に基づいてユーザに通知すべき支援情報を、その通知形態に応じた形式で生成する。例えば、視覚を通じて支援情報を通知する場合、制御部１５２は、表示部１４１に分析結果情報を表示させるための画面データを支援情報として生成する。また、発光部１４２の点灯又は点滅によって支援情報を通知する場合、制御部１５２は、発光部１４２に分析結果情報に対応した点灯又は点滅を行わせるための制御信号を支援情報として生成してもよい。
The
また、例えば、聴覚を通じて支援情報を通知する場合、制御部１５２は、分析結果情報を示す音声データを支援情報として生成してもよい。また、例えば、触覚を通じて支援情報を通知する場合、制御部１５２は、振動子１４３に分析結果情報に対応したパターンの振動を行わせるための制御信号を支援情報として生成してもよい。
Further, for example, when notifying the support information through hearing, the
なお、制御部１５２は、他の生体情報処理装置１から取得される情報に基づいて支援情報を生成するように構成されてもよい。例えば、制御部１５２は、他の生体情報処理装置１から他のユーザの心身状態を示す情報を取得し、他のユーザの心身状態を自装置のユーザの心身状態とともに表示させる支援情報を生成してもよい。また、制御部１５２は、自装置で取得された分析結果情報や支援情報等の情報を他の生体情報処理装置１に送信するように構成されてもよい。また、制御部１５２は、支援情報の生成を生体情報の取得に応じて行ってもよいし、過去に取得された生体情報を蓄積しておき、必要となったタイミングで支援情報を生成してもよい。また、支援情報の送信も支援情報の生成に応じて行ってもよいし、過去に生成した支援情報を蓄積しておき、必要となったタイミングで支援情報を送信してもよい。また、過去に取得された生体情報や支援情報は生体情報処理装置１に蓄積されてもよいし、生体情報処理装置１と通信可能な他の装置に蓄積されてもよい。
Note that the
図１５は、第１の実施形態の生体情報処理装置１がユーザに支援情報を通知する処理の流れを示すフローチャートである。まず、生体情報処理装置１において、呼吸センサ２０がユーザの呼吸の状態を示す呼吸情報を取得するとともに、脈波センサ１３２がユーザの脈波の状態を示す脈波情報を取得する（ステップＳ１０１）。呼吸センサ２０は取得した呼吸情報を分析部１５１に出力し、脈波センサ１３２は取得した脈波情報を分析部１５１に出力する。
FIG. 15 is a flow chart showing the flow of processing in which the biological
呼吸センサ２０によってユーザの呼吸を検出する際には、コイル５１をユーザの腹部の近傍に非接触、非侵襲の状態で配置する。ユーザが呼吸を行うと、ユーザとコイル５１との距離が変化し、コイル５１のインダクタンスが変動する。コイル部２２には、信号発生器２１から信号が出力されており、この信号は、コイル部２２から出力される。コイル部２２から出力される信号は、コイル５１のインダクタンスの変動に伴って位相にずれが生じる。呼吸センサ制御装置３０は、信号発生器２１から出力される信号とコイル部２２から出力される信号のずれに基づいて、ユーザの呼吸を検出する。
When the
続いて、分析部１５１が呼吸情報及び脈波情報に基づいて、ユーザの心身状態を分析する（ステップＳ１０２）。分析部１５１は、分析結果を示す分析結果情報を制御部１５２に出力する。
Subsequently, the
続いて、制御部１５２が分析結果情報に基づいて出力形式に応じた支援情報を生成する（ステップＳ１０３）。制御部１５２は、生成した支援情報を、その出力形式に対応する機能部に出力する（ステップＳ１０４）。例えば、制御部１５２は、呼吸や脈拍の強弱をＬＥＤ１１１の点灯色や明るさ又は点滅の周期によって表す支援情報を生成してもよい。
Subsequently, the
次に、呼吸情報の取得の際に行われる信号のキャリブレーションについて説明する。図１６は、キャリブレーションの手順を示すフローチャートである。図１６に示すように、キャリブレーションを開始する際には、まず、信号発生器２１は、ユーザの呼吸が吐切状態のときに、あらかじめ設定された範囲の発振周波数で掃引する（ステップＳ５１）。続いて、信号発生器２１は、ユーザの呼吸が吸切状態のときに、あらかじめ設定された範囲の発振周波数で掃引する（ステップＳ５２）。ステップＳ５１及びステップＳ５２における掃引が行われる間、呼吸センサ制御部３２は、信号処理部３１の出力信号を検出する。
Next, signal calibration performed when acquiring respiration information will be described. FIG. 16 is a flow chart showing the calibration procedure. As shown in FIG. 16, when starting the calibration, first, the
続いて、呼吸センサ制御部３２は、信号発生器２１から出力される信号の発振周波数を決定する（ステップＳ５３）。呼吸センサ制御部３２は、吸切状態における掃引による信号の検出値と、吐切状態における掃引による信号の検出値との差が最大となる周波数を、信号発生器２１から出力される信号の発振周波数として決定する。
Subsequently, the respiratory
続いて、呼吸センサ制御部３２は、オフセット除去回路３１Ｂにおいて除去されるオフセットの初期値を決定する（ステップＳ５４）。呼吸センサ制御部３２は、吐切状態における掃引による信号の検出値をオフセットの初期値として決定する。その後、呼吸センサ制御部３２は、正規化基準値を決定する（ステップＳ５５）。こうして、呼吸検出装置におけるキャリブレーションの処理を終了する。
Subsequently, the respiratory
また、コイル部２２から出力される信号には、ノイズが含まれる。ノイズのうち、大きなノイズについては、異常値として検出して除去する。以下、異常値の除去について説明する。図１７は、呼吸検出装置によって検出された検出値の時間変化の一例を示すグラフである。呼吸検出装置の検出値は、例えば、等間隔の時間でサンプリングされる。図１７に示すように、呼吸センサ検出装置によって得られる呼吸情報のうち、突発的に大きく変化する呼吸量が発生する部分がある。この部分は、異常値であると考えられる。また、異常値の検出には、例えばｋ近傍法が用いられる。以下、この異常値を除去した検出値Ｘnを描画する手順について説明する。図１８は、呼吸情報の検出値Ｘnの描画の手順を示すフローチャートである。なお、検出値Ｘnは、ｎ回目の検出値であることを意味する。
Also, the signal output from the
図１８に示すように、呼吸情報の異常値を検出する際には、呼吸センサ制御部３２は、検出値の取得数が４以上であるか否かを判断する（ステップＳ７１）。ここで、検出値が４以上でない場合（ステップＳ７１：ＹＥＳ）、呼吸センサ制御部３２は、検出した検出値Ｘｎをそのまま描画して（ステップＳ７５）、呼吸情報の検出値Ｘnの描画を終了する。また、検出値が４以上であると判断した場合（ステップＳ７１：ＮＯ）、呼吸センサ制御部３２は、Ｘn-3、Ｘn-2、Ｘn-1の中央値Ｍを算出する（ステップＳ７２）。
As shown in FIG. 18, when detecting an abnormal value of respiratory information, the respiratory
続いて、呼吸センサ制御部３２は、中央値Ｍと検出値Ｘnの差の二乗が所定の閾値以上であるか否かを判断する（ステップＳ７３）。中央値Ｍと検出値Ｘnの差の二乗が所定の閾値以上であると判断した場合（ステップＳ７３：ＹＥＳ）、呼吸センサ制御部３２は、検出値Ｘnは異常値であると判断する。この場合、呼吸センサ制御部３２は、検出値Ｘnを平均値Ｍに設定する（ステップＳ７４）。このため、異常値となった検出値Ｘnを平均値Ｍで置き換えるので、異常値が除去される。なお、ここでの閾値は、例えば、コイル部２２の性能試験等のデータに基づいて決定すればよい。
Subsequently, the respiratory
その後、呼吸センサ制御部３２は、平均値Ｍに置き換えた検出値Ｘｎを描画して（ステップＳ７５）、呼吸情報の検出値Ｘnの描画を終了する。また、中央値Ｍと検出値Ｘnの差の二乗が所定の閾値以上でないと判断した場合（ステップＳ７３：ＮＯ）、呼吸センサ制御部３２は、検出した検出値Ｘｎをそのまま描画して（ステップＳ７５）、呼吸情報の検出値Ｘnの描画を終了する。
After that, the respiratory
なお、異常値の除去にあたって、この例では、中央値Ｍを計算するためにはサンプリングデータを最低３個以上としているが、最低数を３個より多くしてもよいし少なくしてもよい。また、検出値Ｘｎは、描画することによって異常値の検出に用いているが、他の用途に利用してもよい。例えばデータ保管用の信号処理として使用してもよい。 In removing abnormal values, in this example, the number of sampling data is at least three in order to calculate the median value M, but the minimum number may be more or less than three. Moreover, although the detection value Xn is used for detecting an abnormal value by drawing, it may be used for other purposes. For example, it may be used as signal processing for data storage.
また、検出値であるユーザの波形データを蓄積し、蓄積した波形データを呼吸周期ごとに管理するようにしてもよい。また、管理された波形データと取得した波形データとの類似度又は非類似度を算出するようにしてもよい。また、算出した類似度又は非類似度から異常値を算出し、異常値が所定の閾値以上であるときに、取得した呼吸データが含まれる呼吸周期を異常値として検出するようにしてもよい。異常値として検出された呼吸周期は、ユーザの熟練度等を算出する際に含めない処理を行うようにすればよい。これにより、分析精度を向上させることができる。なお、異常値の検出等は、生体情報処理装置１の工場出荷時に行うようにしてもよい。
Alternatively, the user's waveform data, which are detected values, may be accumulated, and the accumulated waveform data may be managed for each respiratory cycle. Further, the degree of similarity or dissimilarity between the managed waveform data and the acquired waveform data may be calculated. Alternatively, an abnormal value may be calculated from the calculated similarity or dissimilarity, and when the abnormal value is equal to or greater than a predetermined threshold value, the respiratory cycle including the acquired respiratory data may be detected as an abnormal value. The respiratory cycle detected as an abnormal value may be processed so as not to be included when calculating the user's skill level or the like. As a result, analysis accuracy can be improved. The detection of abnormal values and the like may be performed when the biological
また、プローブとしては、また、プローブと人体との間の距離を計測可能な距離センサとしては、キャパシタ（静電容量センサ）と同等の機能を備えるセンサを用いてもよい。キャパシタは、プローブと人体とで形成されるキャパシタの静電容量の変化を計測することによってプローブと人体との間の距離を計測することができる。図８に示される電子回路５０において、キャパシタ５３がこの場合のプローブと人体とで形成されるキャパシタとなる。詳しくは、キャパシタ５３のうち、上側（抵抗５２に接続される側）の電極がプローブであり、下側（グラウンドに接続される側）の電極が人体に相当する。キャパシタとしては、プローブ電極をユーザの腹部の近傍に配置し、プローブ電極とユーザの腹部との間で帯電を行わせる。キャパシタの特性として、キャパシタのキャパシタンスＣは、下記（５）式で表すことができる。
Ｃ＝ε0εrＳ／ｄ （５）
ここで、ε0は真空誘電率、εrはキャパシタとグラウンドの間の総合的な比誘電率、Ｓはキャパシタの電極面積、ｄはキャパシタの電極とグラウンドとの間の総合的な距離をそれぞれ表す。
As the probe and as the distance sensor capable of measuring the distance between the probe and the human body, a sensor having a function equivalent to that of a capacitor (capacitance sensor) may be used. A capacitor can measure the distance between the probe and the human body by measuring the change in capacitance of the capacitor formed by the probe and the human body. In the
C=ε 0 ε r S/d (5)
where ε0 is the vacuum permittivity, εr is the total relative permittivity between the capacitor and ground, S is the electrode area of the capacitor, and d is the total distance between the capacitor electrode and ground. show.
キャパシタの特性としては、プローブ電極の面積が大きいほどキャパシタンスが大きくなる。キャパシタは、３ｃｍ×３ｃｍ以上の面積を持つのが好ましく、この場合には十分な感度を得ることができる。また、ユーザが吸切状態にあり、プローブ電極とユーザの腹部の距離が近いほどキャパシタンスＣが大きく、吐切状態にあり、プローブ電極とユーザの腹部の距離が遠いほどキャパシタンスＣが小さくなる。キャパシタンスＣの差が大きいほど、得られる信号振幅が大きくなる。 As a characteristic of the capacitor, the larger the area of the probe electrode, the larger the capacitance. The capacitor preferably has an area of 3 cm x 3 cm or more, in which case sufficient sensitivity can be obtained. In addition, the capacitance C increases as the user is in the exhausted state and the distance between the probe electrode and the user's abdomen is shorter, and the capacitance C decreases as the distance between the probe electrode and the user's abdomen is greater in the fully discharged state. The greater the difference in capacitance C, the greater the resulting signal amplitude.
プローブ電極の形状は、どのような形状でもよく、例えば円形、楕円形、長円形などとしてもよいし、四角形、三角形、六角形などの多角形状としてもよい。また、筒状や平面基板、フレキシブル基板のパターン、８の字形状等でもよい。また、プローブ電極を分割してもよい。この場合、プローブ電極をユーザの腹部を挟んだ前後両側に配置してもよいし横並びで配置してもよい。また、基板として、ベタ基板を用いてもよく、円形、楕円形、多角形などでもよい。この場合、面積は大きくすることが好ましい。また、筒状や平面基板、フレキシブルのパターン、テープ状でもよい。また、筐体部１１と一体化してもよい。これらの点は、プローブがコイル５１である場合にも適宜適用してもよい。また、プローブ電極を配置する際には、ユーザの腹部と平行となるように配置することが望ましい。
The shape of the probe electrode may be any shape, for example, circular, elliptical, oval, or polygonal such as quadrangular, triangular, and hexagonal. Further, it may be cylindrical, a flat substrate, a pattern of a flexible substrate, a figure-of-eight shape, or the like. Also, the probe electrode may be divided. In this case, the probe electrodes may be arranged on both front and rear sides of the user's abdomen, or may be arranged side by side. Further, as the substrate, a solid substrate may be used, or a circular, elliptical, polygonal, or the like may be used. In this case, it is preferable to increase the area. Moreover, it may be cylindrical, a flat substrate, a flexible pattern, or a tape shape. Alternatively, it may be integrated with the
また、プローブにキャパシタを用いる場合には、ユーザ（人体）を接地するか、ユーザ（人体）を回路のグランド側に接続すること望ましい。ユーザ（人体）を接地するか、ユーザ（人体）を回路のグランド側に接続することにより、高感度でノイズ耐性の高い測定を行うことができる。 Also, when a capacitor is used for the probe, it is desirable to ground the user (human body) or connect the user (human body) to the ground side of the circuit. By grounding the user (human body) or connecting the user (human body) to the ground side of the circuit, highly sensitive and noise-resistant measurements can be performed.
また、人の呼吸の状態を把握する方法には、人の腹部の動きを観測する上記方法以外にもさまざまな方法が考えられる。例えば、呼気による空気の動きを観測する方法や、呼気による温度又は湿度の変化を観測する方法なども考えられる。この場合、空気の動きを示す情報を出力するセンサや、人の口付近の温度又は湿度を出力するセンサが呼吸センサ２０として用いられてもよい。また、例えば、人の腹囲を観測することによって呼吸の状態を把握する方法も考えられる。この場合、例えば、腹囲に装着されるベルトの長さを示す電気信号を出力するベルトトランスデューサが呼吸センサ２０として用いられてもよい。
In addition to the above method of observing the movement of a person's abdomen, various other methods are conceivable as a method of grasping a person's breathing state. For example, a method of observing the movement of air caused by exhalation, a method of observing changes in temperature or humidity caused by exhalation, and the like are conceivable. In this case, a sensor that outputs information indicating the movement of air, or a sensor that outputs the temperature or humidity near the mouth of a person may be used as the
また、呼吸検出装置で取得された呼吸情報やその他のセンシングデータは、ＰＣやスマートフォンのディスプレイなどにグラフ化して表示するようにしてもよい。呼吸情報を示す波形は、例えば、図１９に示すように、グラフ化して示される。呼吸情報やその他のセンシングデータについては、リアルタイムで表示してもよいし、過去のデータを表示してもよい。 Further, the respiratory information and other sensing data acquired by the respiratory detection device may be graphed and displayed on the display of a PC or a smartphone. A waveform indicating respiration information is shown in a graph, as shown in FIG. 19, for example. Respiration information and other sensing data may be displayed in real time, or past data may be displayed.
また、例えばヨガ教室などでインストラクタがユーザを指導する場合に、インストラクタのセンシングデータ又はユーザにとって望ましいセンシングデータを表示して、ユーザ自身のデータと比較できるようにしてもよい。 Further, for example, when an instructor instructs a user in a yoga class or the like, sensing data of the instructor or sensing data desirable for the user may be displayed so that the data can be compared with the user's own data.
また、プローブは、ＰＣやタブレット、スマートフォンの画面の枠、ＰＣやタブレット、スマートフォンの画面透明電極、タブレットやスマートフォンのカバーに埋め込んだり、これらと兼用したりしてもよい。また、呼吸センサ２０を含む生体情報処理装置１を保持する際には、ユーザの手や指が呼吸センサ２０のプローブと腹部の間に入らないようにすることが望ましい。
Also, the probe may be embedded in the frame of the screen of a PC, tablet, or smart phone, the transparent electrode of the screen of a PC, tablet, or smart phone, or the cover of a tablet or smart phone, or may be used in combination with these. Also, when holding the biological
また、コイル部２２には、ローパスフィルタ様の回路が設けられているが、ハイパスフィルタ、バンドパスフィルタ、バンドエリミネーションフィルタ様の回路等が設けられてもよい。また、複数のフィルタが多段に構成されていてもよいし、オペアンプを使ったアクティブフィルタ等を構成してもよい。以下にこれらの構成例を電子回路の各種変形例として説明する。
In addition, the
図２０（Ａ）～（Ｃ）は、コイル部２２に含まれる電子回路の各種変形例を示す回路図である。図２０（Ａ）に示す電子回路では、コイルＬ１１の上流側（信号発生器２１側）に第１抵抗Ｒ１１が設けられ、下流側（呼吸センサ制御部３２側）には、第１キャパシタＣ１１及び第２抵抗Ｒ１２の一端がそれぞれ接続され、コイルＬ１１と並列に第２キャパシタＣ２１が設けられている。第２キャパシタＣ２１を設けることにより、カットオフ周波数近傍における位相の変化を急峻にし、呼吸センサ２０の感度を高めることができる。
20A to 20C are circuit diagrams showing various modifications of the electronic circuit included in the
図２０（Ｂ）に示す電子回路では、コイルＬ１１の上流側の第１抵抗Ｒ１１及び下流側に接続される第１キャパシタＣ１１及び第２抵抗Ｒ１２は、図２０（Ａ）に示す電子回路と共通である。また、コイルＬ１１の下流側に第２キャパシタＣ１２が第１抵抗Ｒ１１及びコイルＬ１１に対して直列に設けられている。 In the electronic circuit shown in FIG. 20(B), the first resistor R11 on the upstream side of the coil L11 and the first capacitor C11 and the second resistor R12 connected on the downstream side are common to the electronic circuit shown in FIG. 20(A). is. A second capacitor C12 is provided downstream of the coil L11 in series with the first resistor R11 and the coil L11.
図２０（Ｃ）に示す電子回路では、コイルＬ１１の上流側の第１抵抗Ｒ１１及び下流側に接続される第１キャパシタＣ１１及び第２抵抗Ｒ１２は、図２０（Ａ）に示す電子回路と共通である。また、コイルＬ１１の下流側において、第１キャパシタＣ１１と直列に第２コイルＬ２１が設けられている。 In the electronic circuit shown in FIG. 20(C), the first resistor R11 on the upstream side of the coil L11 and the first capacitor C11 and the second resistor R12 connected on the downstream side are common to the electronic circuit shown in FIG. 20(A). is. A second coil L21 is provided in series with the first capacitor C11 on the downstream side of the coil L11.
その他の例として、図２０（Ａ）～（Ｃ）に示す電子回路において、抵抗、キャパシタ、コイルの各部品を複数設けるようにしてもよいし、０としてもよい。また、各部品同士を入れ替えて構成するようにしてもよい。例えば、第１抵抗Ｒ１１とコイルＬ、コイルＬと第１キャパシタＣ１１などを適宜入れ替えるようにしてもよい。 As another example, in the electronic circuit shown in FIGS. 20A to 20C, a plurality of resistors, capacitors, and coils may be provided, or none may be provided. Also, each component may be replaced with another. For example, the first resistor R11 and the coil L, the coil L and the first capacitor C11, etc. may be exchanged as appropriate.
このように構成された実施形態の生体情報処理装置１は、ユーザの生体情報に基づいてユーザの心身状態を分析し、その分析結果を種々の態様でユーザに通知することができる。これにより、生体情報処理装置１は、ユーザのマインドフルネスを支援することができる。生体情報には、上述した呼吸情報や脈波情報のほか、ユーザの表皮温度や経皮的動脈血酸素飽和度であるＳｐＯ２等の情報が用いられてもよい。
The biological
例えば、生体情報処理装置１は、呼吸情報及び脈波情報の一方又は両方を用いてユーザの自律神経の状態を推定し、その推定結果を示す情報を支援情報としてユーザに通知する。これにより、ユーザは、マインドフルネスの活動時における自己の状態を客観的に把握することが可能となり、自己の状態が改善するように活動を見直すことでマインドフルネスの効果を効率よく向上させることができる。
For example, the biological
また、例えば、生体情報処理装置１は、腹式呼吸の練習をサポートするヘルスケア用具としても利用可能である。この場合、例えば、分析部１５１は、ユーザの呼吸情報と、マインドフルネスの専門家の呼吸情報とを比較し、制御部１５２が、その比較結果に基づいて支援情報を生成する。このような支援情報が提供されることにより、ユーザは腹式呼吸を正しく行えているか否かを確認しながら腹式呼吸を練習することができ、効率よく腹式呼吸を体得することが可能になる。
Further, for example, the biological
例えば、分析部１５１は、ユーザの呼吸情報及び専門家の呼吸情報から振幅を正規化した波形データを抽出し、抽出した波形データ間の相互相関係数を算出する。また、例えば、分析部１５１は、それぞれの波形データから呼吸周期を求め、その差あるいは差の絶対値を比較する。ここでの呼吸周期は、連続する呼吸動作における呼気と吸気との時間間隔、及び吸気と呼気との時間間隔とする。又は、より簡単には、呼吸周期は１呼吸にかかる時間としてもよい。分析部１５１は、このように取得される相互相関係数や呼吸周期の差の変化を示す情報を分析結果情報として制御部１５２に出力する。
For example, the
また、実施形態の生体情報処理装置１は、マインドフルネス以外の用途にも利用可能である。例えば、生体情報処理装置１は、ユーザに注意喚起を行う装置としても利用可能である。この場合、例えば、分析部１５１は、ユーザの落ち着きの度合いや高揚の度合いなどを生体情報に基づいて分析し、制御部１５２が、その分析結果に基づいて支援情報を生成する。このような支援情報が提供されることにより、ユーザは、自己の暴走行為を自律的に抑制することが可能となる。具体的には、ギャンブルやスポーツ観戦等において、興奮によるユーザの暴走行為を抑制するのに効果的である。また、万引き等の犯罪を未然に防止するのにも効果的である。
Also, the biological
また、実施形態の生体情報処理装置１は、ユーザに自己暗示をかける装置としても利用可能である。この場合、例えば、分析部１５１は、ユーザの潜在意識をコントロールするための暗示の内容及び手段を示す情報を支援情報として生成し、制御部１５２が暗示の手段に応じた出力部に支援情報を出力する。このような支援情報が提供されることにより、例えば、ユーザは、緊張を伴う場面で自己暗示をかけて自身を落ち着かせることが可能になる。また、自己暗示は乗り物酔いにも効果的であるため、実施形態の生体情報処理装置１は、乗り物酔いの抑制にも効果的である。
In addition, the biological
また、実施形態の生体情報処理装置１は、ユーザ間のコミュニケーションの円滑化にも寄与することができる。この場合、例えば生体情報処理装置１は、人体に装着可能なサイズに構成され、視覚を通じて支援情報を知覚可能にする出力部を備える。この場合、例えば、生体情報処理装置１は、発光部１４２を出力部として備える。このように構成された生体情報処理装置１を装着したユーザ同士は、互いの心身状態を把握しながらコミュニケーションを行うことができる。これにより、複数のユーザが、感情を共有し、一体感を醸成することが可能になる。また、このような生体情報処理装置１によれば、ユーザは、生体情報処理装置１がどのように支援情報を通知するかを、感情を伝えたい特定の人にのみ伝えておくことで、自身の感情を直接的に伝えるのではなく、間接的にさりげなく伝えるといったことも可能になる。
In addition, the biological
また、生体情報処理装置１に設けられる呼吸センサ２０では、信号発生器２１からコイル部２２に入力された信号とコイル部２２から出力された信号との位相のずれに基づいて、ユーザの呼吸を検出する。従来、病院や介護施設などで患者や入所者の呼吸の有無や呼吸数、呼吸の深さなどを把握する用途ばかりでなく、禅、坐禅、ヨガ、マインドフルネスなどにおいてもユーザの呼吸を把握するツールの実用化が検討されている。従来には、マット、アンテナ、カメラなどを利用してマイクロ波、電波、レーザ、電磁誘導、接触電極、圧力、温度、流量、体積変化、形状変化、音、音響効果、脳波、ＮＩＲＳ（Near-infrared spectroscopy、近赤外線分光法、放射、ＳｐＯ２などから直接的、間接的に呼吸を検出するための検討が存在する。しかし、非接触、非侵襲、非装着で呼吸を検出する方法は少なかった。これに対して、生体情報処理装置１における呼吸センサ２０のコイル部２２は、ユーザから離れた位置に配置できるので、呼吸センサ２０を用いることにより、ユーザの呼吸の様子を非接触、非侵襲の状態で検出できる。また、ユーザが非装着の状態でもユーザの呼吸の様子を検出できる。
Further, the
また、呼吸センサ２０は、信号の位相差を利用してユーザの呼吸を検出している。このため、信号発生器２１から信号を出力するにあたり、制限抵抗を用いて出力電圧を調整する必要がないようにできる。また、回路構成やユーザとプローブとの位置関係などによっては、ユーザの実際の呼吸と呼吸センサによって得られるデータにずれが生じる場合がある。例えば、ユーザが一定の流量で息を吐き続けても、データが一定の勾配で変化しないことが起こりえる。この場合には、補正のための関数をあらかじめ算出しておき、呼吸センサ２０によって得られるデータをこの関数によって変換することにより、実際の呼吸と変換結果を対応付けることができる。
Also, the
以下、実施形態の生体情報処理装置１の変形例について説明する。生体情報処理装置１は、呼吸情報を精度よく取得することを目的として、加速度センサをさらに備えてもよい。例えば、腹式呼吸がうまく行えていない場合や、筐体部１１と腹部が常時接触している場合に、呼吸センサ２０では呼吸情報を十分に取得できないことがある。この場合、例えば分析部１５１は、呼吸センサ２０の計測情報を加速度センサの計測情報に基づいて補正することにより、腹式呼吸と関係ない体動の影響を除外した呼吸情報を取得することができる。加速度センサは、例えば、ＸＹＺ軸の３方向の加速度をセンシングし、呼吸をしているときはユーザの揺れ、肩・腕の動き等を検知・分析する。また、腹式呼吸と胸式呼吸の判定を呼吸センサと加速度センサによって行うようにしてもよい。また、加速度センサの変動が著しく大きい場合は、腹式呼吸ができていないことを光や音で通知するようにしてもよい。
Modifications of the biological
触覚を通じてユーザに支援情報を知覚させる手段には、印加電圧に応じた熱移動を生じるペルチェ素子が用いられてもよい。ペルチェ素子はユーザの身体に接触するように生体情報処理装置１の表面に配置される。この場合、例えば制御部１５２は、ユーザの呼吸状態に応じた制御信号をペルチェ素子に出力することで、呼吸状態の変化を温度の変化でユーザに知覚させることができる。具体的には、制御部１５２は、呼吸周期が短い場合にはペルチェ素子を吸熱方向に作動させる制御信号を出力することで、ユーザに「冷たさ」を知覚させることができる。また、制御部１５２は、呼吸周期が長い場合にはペルチェ素子を放熱方向に作動させる制御信号を出力することで、ユーザに「暖かさ」を知覚させることができる。なお、制御部１５２は、呼吸状態以外の情報に基づいて制御信号を生成してもよい。例えば、制御部１５２は、ユーザの脈波状態や、心身状態の分析結果等に応じた制御信号を出力してもよい。また、どのような場合にどのような温度をユーザに知覚させるかは任意に決定されてよい。例えば、制御部１５２は、ユーザの呼吸状態と専門家の呼吸状態との乖離が大きいほどより冷たい温度を知覚させ、乖離が小さいほどより暖かい温度を知覚させるような制御信号を出力してもよい。
A Peltier element that causes heat transfer according to applied voltage may be used as the means for allowing the user to perceive the support information through the sense of touch. The Peltier element is arranged on the surface of the biological
生体情報処理装置１は、嗅覚を通じてユーザに支援情報を知覚させてもよい。例えば、嗅覚を通じてユーザに支援情報を知覚させる手段として芳香素子が用いられてもよい。芳香素子は、香料を含有する蝋を電熱体の通電加熱により溶融、蒸散させることで周囲に芳香を発散させる電気素子である。制御部１５２は、ユーザの呼吸状態に応じた制御信号を芳香素子に出力することで、呼吸状態を芳香の有無や芳香の強さでユーザに知覚させることができる。ペルチェ素子と同様に、制御部１５２は、ユーザの呼吸状態と専門家の呼吸状態との乖離の大きさに応じた制御信号を芳香素子に出力してもよい。アロマセラピーに代表されるように、心地良い芳香には人の心身を落ち着かせる効果がある。そのため、マインドフルネスの支援情報を芳香によってユーザに知覚させることで、マインドフルネスの効果を向上させることが可能になる。
The biological
生体情報処理装置１は、ユーザの心身状態に応じて他の機器の動作を制御する機能を有してもよい。例えば、制御部１５２は、分析部１５１の分析結果に基づいて、照明の明るさや空調の設定温度等の変更を指示する制御情報を生成し、生成した制御情報を、通信部１６１を介して制御対象機器に送信する。これにより、生体情報処理装置１は、ユーザの周囲の環境をユーザの心身状態に応じた環境に調整することができる。
The biological
生体情報処理装置１は、充電装置及び蓄電池を備え、不使用時に充電可能となるようにしてもよい。また、生体情報処理装置１を載置する置台（スタンド）が設けられていてもよい。置台は、生体情報処理装置１の専用のものでもよいし、共用のものでもよい。置台は、例えば、室内の机等の家具等に設置してもよい。また、置台は、壁掛け、卓上、移動架台いずれかの形態でもよく、それぞれを兼用できる形態でもよい。
The biological
また、置台は、生体情報処理装置１の蓄電池に充電を行う充電機能を備えていてもよい。充電機能は、無線充電によるものでもよいし、有線充電によるものでもよい。無線充電の場合には、ＱＩ（ワイヤレス給電）等の規格に沿ったものでもよいし、ＱＩなどの規格以外の独自のものでもよい。有線充電の場合には、例えば、生体情報処理装置と置台に充電用の端子を設ければよい。
Further, the stand may have a charging function for charging the storage battery of the biological
充電には、振動発電を用いてもよいし太陽電池を用いてもよい。振動充電の場合、例えば、生体情報処理装置１に振動によって発電する発電装置を内蔵し、ユーザが生体情報処理装置１を振る（生体情報処理装置１を振動させる）ことで発電するようにすればよい。太陽電池の場合、例えば、生体情報処理装置１の上部に太陽光パネルを設置し、太陽光や蛍光灯の光に晒すことで発電させるようにすればよい。これらの各充電機能は、互いを組み合わせるようにしてもよい。例えば、振動発電や太陽光発電などの充電不足を有線による充電で補うようにしてもよい。
For charging, vibration power generation may be used or a solar battery may be used. In the case of vibration charging, for example, if the biometric
置台は、例えば、電源スイッチの機能を兼ね備えるようにしてもよい。この場合、例えば、置台には磁石が内蔵され、生体情報処理装置１には、ホールセンサが内蔵されているようにしてもよい。これらの磁石及びホールセンサにより、生体情報処理装置１は、置台に置いた際、磁石を検知し電源をＯＦＦにすることができる。
The stand may also have the function of a power switch, for example. In this case, for example, the pedestal may have a built-in magnet, and the biological
また、生体情報処理装置１において計測を開始する際のスタートスイッチとして、加速度センサを備えるものを用いてもよい。この場合、例えば、ユーザが生体情報処理装置１を握って腹式呼吸の練習を行うにあたり練習を始める際には、ダブルタップ終了する際にはトリプルタップするようにしてもよい。また、加速度センサは、ユーザのジェスチャを認識も可能であり、別の操作に割り振ることもできる。また、スタートスイッチは筐体部１１の底部など、生体情報処理装置１を使用する際にユーザが触れる位置に設けるのが好適である。この場合、ユーザが生体情報処理装置１を手で保持することをきっかけとして動作を開始させることができる。また、スタートスイッチが例えば光学センサである場合、設けられた生体情報処理装置１を載置する置台としては、スタートスイッチを遮蔽できる構造とするのが好適である。この場合、外光によるスタートスイッチの誤作動を防止できる。
Moreover, as a start switch for starting measurement in the biological
また、生体情報処理装置１は、風センサや送風システムを内蔵するものでもよい。風センサは、例えば、ユーザの周辺の風環境を計測する。具体的に、風センサは、例えば、風の向き、強さ、温度、水分量等を計測する。生体情報処理装置１は、風センサが計測したデータによって、発光部１４２の点灯や照明、スピーカから出力されるＢＧＭを変化させるために使用したり、生体情報との相関関係を分析するために使用したりできる。送風システムは、ユーザに任意の強さ、向きの風を与えることができる。送風システムによって与えられる風には、お寺や森等のにおいが付加させていてもよい。送風システムは、空気清浄機の役割を成してもよい。
Moreover, the biological
生体情報処理装置１は、電気筋肉刺激（ＥＭＳ：Electrical Muscle Stimulation）をユーザに付与するＥＭＳ装置を内蔵するものでもよい。ＥＭＳ装置からユーザの呼吸に合わせて、ユーザに電気刺激を与えることにより、ユーザが肩に警策を受けた感覚を与えることができる。ＥＭＳ装置の形状は、皮膚に触れる通電面にジェルを塗布して使用するものや、粘着性をもったパッドを直接皮膚に貼るものでもよい。また、警策以外にも、滝行や座禅を擬似的に体験できるように、送風システムや音感デバイスといったシステムと組み合わせてもよい。
The biological
生体情報処理装置１は、ホログラフィーを内蔵するものでもよい。例えば、ユーザと対話するシステムを、ホログラフィーを用いてマスコット等に映像化し、呼吸と連動してマスコットの映像を変化させてもよい。また、音声認識装置を設け、この音声認識装置と組み合わせることとで、ユーザが測定開始や記録を参照する際に声だけで操作が可能になる。ホログラフィーによる映像の表示場所としては、生体情報処理装置、床、机といった任意の場所が挙げられる。
The biological
呼吸センサ２０は、上記の静電容量センサや信号遅延センサ等に代えて、画像センサを用いて構成することも可能である。画像センサは、可視光の画像を取得するものであってもよいし、赤外光の画像を取得するものであってもよい。この場合、例えば、画像センサは、ユーザの腹部を撮像可能な位置に設置され、時系列に取得される画像データに基づいてユーザの腹部の動きを観測する。なお、画像センサの被写体がユーザの腹部の動きに応じて変化する場合、画像センサは必ずしもユーザの腹部を撮像可能な位置に設置される必要はない。この場合、画像センサは、任意の被写体の動きを観測し、観測した被写体の動きに基づいてユーザの腹部の動きを算出してもよい。ここで、被写体の動きを追跡する方法には、画像内の所定の領域を追跡するパーティクルフィルターや、画像内の特徴点を追跡するオプティカルフローなどの物体追跡手法を用いることができる。なお、被写体の移動量は、各フレーム（例えば３０ｆｐｓ）における同じ被写体間の距離を算出することによって取得することができるが、線形補間やスプライン補間等のリサンプリング処理を行うことによってサンプリングレートを向上させてもよい。また、画像センサは、腹部の輪郭の大きさや輪郭のゆがみ、腹部の平行移動量や回転量等を計測し、その計測値に基づいてユーザの呼吸の状態を計測するものであってもよい。また、画像センサは、必ずしも生体情報処理装置１に内蔵されたものでなくてもよい。例えば、画像センサは、生体情報処理装置１と別体に構成され、通信によって呼吸情報を生体情報処理装置１に送信するものであってもよい。
The
呼吸センサ２０は、腹部の体積の変化をセンシングするものであってもよい。これに対して、上記の実施形態で説明した静電容量センサや信号遅延センサなどは、腹部の体積と、センサと腹部との間の距離と、を分離せずにセンシングする。そのため、超音波センサやＴｏＦ（Time of Flight）センサなどの距離センサを併用し、静電容量センサや信号遅延センサなどの計測データから超音波センサやＴｏＦセンサなどの計測データを差し引くことにより腹部の体積の変化を検出することができる。
The
分析部１５１は、ユーザの自律神経の活性化の度合いやバランスを分析した結果に基づいて、より適切な呼吸ペースや呼吸時間を算出してもよい。例えば、分析部１５１は、交感神経が活性化しすぎている人に対しては副交感神経を活性化させる呼吸ペースや呼吸時間を算出する。また、例えば、分析部１５１は、副交感神経が活性化しすぎている人に対しては交感神経を活性化させる呼吸ペースや呼吸時間を算出する。このように算出された呼吸ペースや呼吸時間がユーザに通知されることにより、ユーザはより効率よく自律神経を整えることができる。
The
生体情報処理装置１は、自装置のユーザに提供する支援情報を他のユーザと共有する機能を有してもよい。例えば、生体情報処理装置１は、他の生体情報処理装置１との間で支援情報を送受信してもよいし、ネットワークを介して通信可能なクラウド上のサーバを介して支援情報を共有してもよい。また、この場合、分析部１５１が有する生体情報の分析機能や、制御部１５２が有する支援情報の生成機能はクラウド上のサーバに備えられてもよい。この場合、生体情報処理装置１は、取得した呼吸情報や脈波情報等の生体情報をクラウドサーバに送信し、クラウドサーバによって生成された支援情報を受信してユーザに通知してもよい。
The biological
また、この場合、クラウドサーバは、各ユーザの生体情報に基づいてユーザのランキングやスコアリング等を行い、その結果を示す支援情報を生体情報処理装置１に提供してもよい。例えば、クラウドサーバは、ユーザが座禅を開始してから理想的な状態（呼吸数や脈拍数）に至るまでの時間や、理想状態の持続時間、理想状態に達した累積回数などに基づいてランキングやスコアリングを行ってもよい。また、このような支援情報は、生体情報処理装置１だけでなく、スマートフォンや携帯電話、ＰＣ等のユーザ端末に送信されてもよい。
Further, in this case, the cloud server may perform user ranking, scoring, or the like based on the biometric information of each user, and may provide the biometric
生体情報処理装置１は、制御部１５２に学習機能（ＡＩ：artificial intelligence）を備えており、脈波データ、呼吸データからユーザを特定することができるようにしてもよい。また、ユーザのこれまでの使用時間や過去の練習結果からユーザの腹式呼吸の熟練度を算出してもよい。また、腹式呼吸の練習をサポートする際、ユーザの熟練度に合わせて適切な難易度の支援情報を提供するようにしてもよい。これにより、ユーザは常に効果的な腹式呼吸の練習が行える。
The biological
この学習機能は、スマートフォンやＰＣ等のユーザ端末と連動する際は、スマートフォンアプリやＰＣソフトに有してもよい。この場合、連動したアプリもしくはＰＣソフトのよって、ユーザ情報とこれまでの学習記録を取得する。アプリやＰＣソフトにユーザ情報があるため、普段使用していない別の生体情報処理装置においても普段通り、腹式呼吸の練習が可能である。新たに取得した腹式呼吸の練習の情報は、アプリ及びＰＣソフトに保存する。 This learning function may be included in a smartphone application or PC software when interlocking with a user terminal such as a smartphone or PC. In this case, user information and previous learning records are acquired by a linked application or PC software. Since the application and PC software have user information, it is possible to practice abdominal breathing as usual even with a different biological information processing device that is not normally used. The newly acquired information on abdominal breathing practice is saved in the application and PC software.
この学習機能は、クラウドサーバ上に有してもよい。この場合、生体情報処理装置１がネットワークに繋がれていれば、どの生体情報処理装置を用いてもこれまでの練習記録に基づいて練習ができる。上記機能を実現するためには、複数の生体情報処理装置間の個体差を無くす又は小さくする必要がある。個体差を無くす又は小さくするために、工場出荷時に呼吸センサ２０のキャリブレーションを行う。キャリブレーションは、呼吸センサ２０の出力が一定になるように、各個体のセンサに印加する信号の周波数を微調整する。
This learning function may reside on a cloud server. In this case, as long as the biological
また、生体情報処理装置１は、ＳＤカードを内蔵するようにしてもよい。この場合、生体情報処理装置１は、ＳＤカードによって、ユーザ情報、呼吸データ等の各種データの保存を行うことができる。また、ＳＤカードを差し替えることによって、異なるユーザであっても、ユーザごとに生体情報処理装置１をカスタマイズすることができる。また、生体情報処理装置１は、ヘッドホンジャックを内蔵し、ヘッドホンと連携できるようにしてもよい。この場合、生体情報処理装置１は、ユーザが腹式呼吸を行う際、より集中できるように心地よい音楽などをユーザに聞かせることができる。
Also, the biological
制御部１５２は、生体情報処理装置１の利用状況をユーザに通知するように構成されてもよい。例えば、制御部１５２は、生体情報処理装置１の利用回数に応じてＬＥＤ１１１を点灯又は点滅させてもよいし、利用回数をユーザ端末に通知するように構成されてもよい。また、例えば、制御部１５２は、生体情報処理装置１の利用状況を示す情報をクラウドサーバから取得してユーザに通知してもよい。この場合、例えば、クラウドサーバは、各生体情報処理装置１から各ユーザの利用状況を示す情報を収集し、利用回数の多さや利用時間の長さなどでランキングを行う。制御部１５２は、自装置のユーザが全ユーザ中の何番目であるかをクラウドサーバに問い合わせ、問い合わせの結果をユーザに通知する。
The
制御部１５２は、予め定められた所定の条件が満たされた場合に、所定の情報を出力部１４に出力させてもよい。例えば、制御部１５２は、祝日や祭日、ユーザが予め登録した日時にＬＥＤ１３を点滅させてもよいし、表示部１１３に所定のメッセージを表示させてもよい。なお、所定の情報は、ユーザ端末に通知されてもよい。
The
呼吸センサ２０の計測精度の低下を抑制するため、生体情報処理装置１は、呼吸センサ２０のプローブ部と腹部との間に呼吸センサ２０のセンシングに影響を及ぼす可能性のある電子部品や部材等を有さないことが望ましい。例えば、生体情報処理装置１は、呼吸センサ２０のプローブ部の周囲や、プローブ部とユーザの腹部との間には筐体部１１以外の部材を有さないように構成されることが望ましい。
In order to suppress the deterioration of the measurement accuracy of the
筐体部１１は、ユーザが安定して生体情報処理装置１を保持できるような形状であることが望ましい。また、筐体部１１は、ユーザが安定して生体情報処理装置１を保持できるように正しい保持の仕方などを示す表示を有していることが望ましい。例えば、筐体部１１には、呼吸センサ２０がユーザの腹部に対向した状態を正しい向きとして、ユーザが正しい向きで生体情報処理装置１を保持することを支援する表示がなされてもよい。また、例えば、筐体部１１は、そのような正しい向きで保持することを容易にする形状を有してもよい。そのため、筐体部１１は、例えば、生体情報処理装置１を所定の向きで保持させるための保持部を備えてもよいし、そのような保持を支援する表示を有してもよい。例えば、筐体部１１には、ユーザの指や手のひらの位置を定める窪みが設けられてもよい。また、例えば、筐体部１１は、座禅をしているユーザが組んだ手のひらに収まりやすいようにお椀型やすり鉢状の形状を有してもよい。また、筐体部１１は、正しく保持されたときに上側にくる部分と、下側にくる部分とを示す表示や配色、形状等を有してもよい。例えば、筐体部１１において、上側の表面が赤色に、下側の表面が青色に配色されてもよい。また、例えば、筐体部１１の表面には、上側と下側との境界を示す線や凹凸部などが設けられてもよい。また、例えば、筐体部１１は、上側が下側より小さい形状を有してもよい。この場合、上側を下側よりも明るい色にしてもよい。また、発光部１４２を上側に設け、上側を下側よりも軽くしてもよい。また、筐体部１１の表面には、生体情報処理装置１の上下、前後又は左右を識別可能にする表示や記載がなされてもよい。
The
発光部１４２は、例えば、色や明るさを外部から調整可能なＬＥＤを複数配列したものとすればよい。複数のＬＥＤが設けられることにより、装飾を華やかにできる。発光部１４２は、例えばそれぞれのＬＥＤの色や明るさを個別に調整するための制御部が接続されるものでもよい。制御部が設けられることにより、発光部１４２における発光を好適に制御できる。発光部１４２における複数のＬＥＤは、どのように配列されていてもよいが、例えば、筐体部１１の上部もしくは横側に円周上に配列されているとよい。このような配列により、外観上好ましいものにできる。
The
分析部１５１は、呼吸センサ２０及び脈波センサ１３２から計測情報を取得するタイミングを調整してもよい。例えば、分析部１５１は、脈波センサ１３２から脈波情報が取得されたタイミングで呼吸情報の取得を開始してもよいし、呼吸センサ２０から呼吸情報が取得されたタイミングで脈波情報の取得を開始してもよい。
The
生体情報処理装置１はスピーカ１４４から、自装置の使用方法を示す音声を出力するように構成されてもよい。また、生体情報処理装置１は、イヤホンやヘッドホン等の音声出力装置を接続する音声出力部を備え、自装置の使用方法を示す音声をこれらの音声出力装置に出力するように構成されてもよい。
The biological
生体情報処理装置１が出力部１４の１つとして備える表示部１４１は、生体情報処理装置１に内蔵されていない外部の表示装置であってもよい。例えば、複数のユーザ間で支援情報を共有する場合、外部の表示装置は、複数のユーザが視認しやすいように大型の表示部を備えた表示装置であることが望ましい。同様に、出力部１４として備えられる発光部１４２や振動子１４３、スピーカ１４４等も生体情報処理装置１に内蔵されていない外部装置として構成されてもよい。例えば、外部装置の一例として、イヤホンやネックバンド型スピーカ、スピーカ内蔵メガネなどの人体に装着可能な音響デバイスなどが挙げられる。
The
支援情報の表示は、呼吸センサ２０や脈波センサ１３２の計測開始又は計測終了を契機として行われてもよい。例えば、支援情報の表示は、計測開始又は計測終了と同時に行われてもよいし、計測開始又は計測終了から所定時間が経過した後に行われてもよい。
The display of the support information may be triggered by the start or end of measurement by the
制御部１５２は、現在の分析結果と過去の分析結果との比較を示す支援情報を生成してもよい。
The
生体情報処理装置１は、外部機器と連動させるようにしてもよい。例えば、生体情報処理装置１と外部機器とを連動させて、コンテンツを表示する。生体情報処理装置１と連動させる外部機器としては、例えば、テレビ、ＰＣ、スマートフォン、タブレット、スマートウォッチ、ヘッドマウントディスプレイ、プロジェクタ、航空機などの乗り物に搭載されているディスプレイなどを挙げることができる。また、これらの外部機器に表示するコンテンツとしては、呼吸教師データ、呼吸、脈波、体温、発汗量、温度、湿度、重心、Ｏ２、ＣＯ２、などの測定データやグラフ、アロマの種類、経過時間、呼吸情報処理装置の状況（計測中、試算中、電池残量、充電中など）、エラー表示、設定画面、ガイダンスムービー、風景の映像、遠隔地ユーザの状況、ランキング、ＳＮＳの画面、テレビ電話、自撮り画像（内蔵カメラ）などを挙げることができる。
The biological
また、生体情報処理装置１と連動させる外部機器には、ロボット、指輪、リストバンド、照明、空調などを挙げることもできる。指輪やリストバンドは、例えば、ユーザの脈波、体温、発汗量、重心、Ｏ２、ＣＯ２、などのセンサを内蔵したものが挙げられる。呼吸情報処理装置と指輪やリストバンドから得た情報を合わせてユーザの状況を細かくかつ精度よく把握できる。また、照明や空調は、ユーザの呼吸、脈波、体温、発汗量、重心、Ｏ２、ＣＯ２、などの測定データに応じて照度や強度などを調整できるものを用いる。照明や空調を調整することにより、ユーザが落ち着く環境を提供できる。
In addition, the external devices to be interlocked with the biological
また、ロボットは、以下のコンテンツに応じて作動させることができる。また、指輪やリストバンドは、以下のコンテンツによってユーザの状況の把握が補助される。また、照明や空調では、以下のコンテンツによって照度や強度などを変化させることができる。これらのためのコンテンツとしては、例えば、呼吸教師データ、呼吸、脈波、体温、発汗量、温度、湿度、重心、Ｏ２、ＣＯ２、などの測定データやグラフ、経過時間、呼吸情報処理装置の状況（計測中、試算中、電池残量、充電中など）、エラー表示、遠隔地ユーザの状況、ランキングなどを挙げることができる。 Also, the robot can be operated according to the following contents. In addition, the ring and wristband assist in grasping the user's situation with the following content. In lighting and air conditioning, the illuminance and intensity can be changed according to the following contents. Contents for these include, for example, respiratory teacher data, respiratory, pulse wave, body temperature, perspiration amount, temperature, humidity, center of gravity, O2, CO2, measurement data and graphs, elapsed time, status of respiratory information processing device (During measurement, during trial calculation, remaining battery level, during charging, etc.), error display, status of remote user, ranking, and the like.
また、生体情報処理装置１と連動させる外部機器としてはプロジェクタを挙げることができる。プロジェクタは、生体情報処理装置１と離れた個別に設けられていてもよいし、生体情報処理装置１に内蔵されていてもよい。生体情報処理装置１に内蔵されたプロジェクタでは、例えば、以下のコンテンツに応じた情報を前方壁面又は床面に表示することができる。情報を表示するためのコンテンツとしては、例えば、呼吸教師データ、呼吸、脈波、体温、発汗量、温度、湿度、重心、Ｏ２、ＣＯ２、などの測定データやグラフ、アロマの種類、経過時間、呼吸情報処理装置の状況（計測中、試算中、電池残量、充電中など）エラー表示、設定画面、ガイダンスムービー、風景の映像、遠隔地ユーザの状況、ランキング、ＳＮＳの画面、テレビ電話、自撮り画像（内蔵カメラ）などを挙げることがきる。
Moreover, a projector can be mentioned as an external device to be interlocked with the biological
外部機器との連動にあたり外部機器とのデータの送受信には、ＢＬＥやＷｉｆｉ、ＳｕｂＧＨｚ通信などのプライベート通信機能および公衆回線（携帯通信網、公衆Ｗｉｆｉ、ＬＰＷＡなど）との通信機能の一方又は両方を利用するようにしてもよい。あるいは可視光通信を利用してもよい。また、これらの外部機器は、筐体部１１の内側に設けられていてもよい。
For interlocking with external devices, one or both of private communication functions such as BLE, Wifi, and SubGHz communication and communication functions with public lines (mobile communication networks, public Wifi, LPWA, etc.) are required for data transmission and reception with external devices. You may make use of it. Alternatively, visible light communication may be used. Further, these external devices may be provided inside the
また、生体情報処理装置１は、振動子、モータなどを内蔵し、これらによる表示を通知ができるようにしてもよい。また、スピーカを内蔵して、音楽や呼吸教師手順などを提供してもよい。さらには、これらによる通知や提供に代えて又は加えて、テレビ画面やＰＣ，スマートフォンなどの外部機器を利用した通知や提供を行えるようにしてもよい。なお、生体情報処理装置１に振動子を設ける場合、振動子の振動によって生じる雑音が不快となる得る場合等には、雑音をキャンセルするキャンセング構造を設けてもよい。
Also, the biological
また、生体情報処理装置１は、スピーカから音楽を出力したり、芳香素子によって芳香を提供したり、発光部１４２に発光させる際にユーザの状況に応じたサービスを提供してもよい。例えば、ユーザを落ち着かせたいときには落ち着かせる音楽をスピーカから出力したり、ユーザを覚醒させたいときには覚醒を促す音楽をスピーカから出力したりしてもよい。
Further, the biological
また、生体情報処理装置１は、筐体部１１の一部、例えば側部に光透過部を設け、この光透過部を介して発光部１４２から照射される光を筐体部１１の外部に放射するようにしてもよい。また、生体情報処理装置１は、光透過部を介して発光部から照射される光を筐体部１１の外部に放射するにあたり、内部位置センサを設け、筐体部１１が所定の姿勢となったときに光を照射するようにしてもよい。例えば、筐体部１１に設けられた開口部が真上を向いたときに、光照射部が上方に光を照射するようにしてもよい。
In addition, the biological
また、生体情報処理装置１は、正面にプロジェクタと３軸センサを内蔵したものでもよい。この生体情報処理装置１では、前方壁面又は床面に対して、画像による情報を表示し、表示された情報に基づく操作を行う。この生体情報処理装置１は、例えば、前後左右に傾けることにより、プロジェクタによって表示された情報を指定するポインタを動かせるようになっている。また、生体情報処理装置１を支持する指でダブルクリックを行うことにより、ポインタで指定した情報を決定できる。こうして、プロジェクタによって表示された画像内の複数のボタンから、任意のボタンを選定してできる。また生体情報処理装置１を下に下げることにより、ボタンを押下できる。また、生体情報処理装置１を前後左右に動かしても、プロジェクタによって表示される画像は３軸センサによる動きと連動して、元の表示位置から動かないようにできる。このため、目的のボタンを確実に選定して決定し、押下できる。
Also, the biological
また、生体情報処理装置１は、生体情報処理装置１の正面にプロジェクタと、ユーザの指先を感知するセンサを内蔵したものとしてもよい。この生体情報処理装置１では、前方壁面又は床面に対して、画像による情報を表示し、表示した情報に対する操作を行う。表示される情報（画面）としては、例えば、操作画面、設定画面、遠隔地ユーザとのコミュニケーションツールとしての画面などを挙げることができる。また、プロジェクタは、レーザプロジェクタでもよい。
Further, the biological
また、生体情報処理装置１は、落下防止、あるいは落下時の対策として、筐体部１１の表面素材、形状、構造、重心等を工夫したものでもよい。筐体部１１の表面素材としては、例えば、シリコンラバー、布地などやわらかく、滑りにくい素材とすればよい。この場合、生体情報処理装置１が手から滑り落ちにくくなり、落下防止に寄与できる。また、柔らかい素材であれば、落下時の衝撃を吸収しやすくできる。なお、筐体部１１をこれらの素材で構成するほか、筐体部１１の一部、例えばユーザが手で触れる位置や落下時に下方を向きやすい位置をこれらの素材としてもよい。また、筐体部１１にこれらの素材からなるカバーを被せるようにしてもよい。
In addition, the biological
生体情報処理装置１の形状（筐体部１１の形状）としては、指がかかりやすいよう凹みやガイドとなる溝を持たせ、手から滑り落ちにくい形状とするのが好適である。あるいは、筐体を球体形状としてもよい。この場合、生体情報処理装置１が落下した際には、転がることになるので、衝撃を吸収しやすくできる。また、生体情報処理装置１の形状は、お椀型、皿型、ボール型、スティック型、筒状の形状、ベルト型、マット型、ヘルメット型等であってもよい。
As for the shape of the biological information processing device 1 (the shape of the housing portion 11), it is preferable to have a recess or a guide groove so that the finger can easily be placed thereon, and to have a shape that does not easily slip off the hand. Alternatively, the housing may have a spherical shape. In this case, when the biological
また、生体情報処理装置１は、筐体部１１が互いに相対的に変位可能な外殻と内殻の２重構造を持ち、内殻にセンサや基板等の各種部品を封入し、外殻と内殻との間は空気やジェルといった流体や弾性体などの衝撃緩衝材が封入されたものとしてもよい。このうち、外殻の素材としては、固体から布地や風船などやわらかい素材まで様々のものを使用することができる。この場合、生体情報処理装置１が落下して床面等に衝突したとしても、内殻の内側に封入されたセンサや基板等の各種部品への衝撃を小さくできる。このため、各種部品の損傷等を防止できる。
Further, the biological
また、生体情報処理装置１は、外殻と内殻の２重構造を持ち、内殻にセンサや基板等の各種部品を封入し、外殻は衝撃によって分割易い構造としてもよい。この外殻の構造は、例えば、予め分割された半球状の部品同士が組み合わされたものでよい。この場合、生体情報処理装置１が落下して床面等に衝突し、生体情報処理装置１に衝撃が与えられた場合に、外殻が分割しやすくなっているので、内殻の内側に封入されたセンサや基板等の各種部品への衝撃を小さくできる。
Further, the biological
また、生体情報処理装置１は、外殻と内殻の２重構造を持ち、呼吸センサ２０がユーザの腹部側（例えば下側）に来るように、生体情報処理装置１（内殻）の向きを調整する向き調整構造としてもよい。向き調整構造としては、ジャイロセンサや加速度センサで生体情報処理装置１の向きを検出し、検出された生体情報処理装置１の向きを、呼吸センサ２０がユーザの腹部側に向くように調整する構造を有すればよい。また、呼吸センサ２０がユーザの腹部側（例えば下側）に来るようにボールの重心を設計してもよい。このため、例えば重量の大きい振動子を筐体部１１の下部に配置すればよい。また、重心を下方に配置した場合、落下した生体情報処理装置１は下面が床面に衝突する可能性が高いので、下面に衝撃吸収材（緩衝材）を配置してもよい。また、落下時の衝撃を防音材で緩和させてもよい。
Further, the biological
また、生体情報処理装置１における筐体部１１の上部には、表示部が設けられ、筐体部１１の重心が生体情報処理装置１の下部に位置するようにしてもよい、この場合、生体情報処理装置１が落下して床面等に衝突する場合でも、表示部の落下を抑制することができ、表示部の損傷を防止できる。また、この場合の筐体部１１の下部には、柔らかい緩衝材が設けられていてもよい。
Further, a display unit may be provided in the upper part of the
また、生体情報処理装置１の外装材、例えば筐体部１１として、自然材、天然由来の材料を用いてもよい。生体情報処理装置１の外装材が自然材、天然由来の材料であることにより、ユーザの気持ちが癒され、心の落ち着きを促すことができる。自然材、天然由来の材料としては、例えば、木材、漆器、ガラス、石類、布類などを例示できる。
Further, as the exterior material of the biological
また、生体情報処理装置１が前後左右に振幅を繰り返したり、発光部１４２が点滅したりするなど踊っているような動きを見せるものでもよい。このように、生体情報処理装置１が踊っているような動きをみせるタイミングとしては、種々のタイミングとしてよい。例えば、教師データとユーザの計測データのマッチングが特定の値を超えたときとしてもよい。あるいは、生体情報処理装置１が一定期間使用されていないときとしてもよい。あるいは、登録している遠隔地のユーザが使用を開始したときとしてもよい。
Alternatively, the biological
また、生体情報処理装置１を使用する際に、教師データに合わせた呼吸を行ってもよいし、それ以外の呼吸を行ってもよい。教師データに合わせた呼吸以外の呼吸としては、ユーザが自然体で呼吸を行うようにすればよい。この場合、生体情報処理装置１は、ユーザの呼吸、脈波、心拍、血圧、体温、ＣＯ２ガス、ＳｐＯ２、発汗、脳波などのセンサから得られる各種データを蓄積してもよい。また、生体情報処理装置１は、蓄積したデータと検出したデータとを比較し、両者の差異に基づいて、ユーザの異常を検知するようにしてもよい。
Also, when using the biological
また、生体情報処理装置１のスピーカ１４４からは、教師データに近いリズムを持つ音楽が流れるようにしてもよい。また、教師が遠隔地にいる場合でも、生体情報処理装置１から遠隔地にいる教師の音声が流れるようにしてもよい。また、生体情報処理装置１をマタニティヨガで利用することもできる。この場合、妊婦が胎動や胎児の脈を計測できる。計測したデータは、蓄積してもよいし医師に転送してもいし両方を行ってもよい。この場合、妊婦や医師は、妊婦と胎児の状況を把握できる。
Also, music having a rhythm close to that of the teacher data may be played from the
また、生体情報処理装置１における各種部品の組付けにあたり、特殊ねじや分解防止シールを使用したり、分解を検知するスイッチ等を設けたりしてもよい。また、ネジにスイッチ機能を持たせてもよい。これらの場合、生体情報処理装置１の分解の防止を図ることができる。
Also, when assembling various parts in the biological
また、生体情報処理装置１の故障を検知する故障検知構造を設けてもよい。この故障検知構造において、生体情報処理装置１の故障が検知された場合には、例えば、筐体部１１に設けられた発光部１４２におけるＬＥＤを点灯、点滅させるなどして故障の発生に応じた表示を行うようにしてもよい。この場合、生体情報処理装置１の故障を外部から認識しやすくできる。
Further, a failure detection structure for detecting a failure of the biological
生体情報処理装置１は、例えば、使用時と非使用時において、下記の機能を有するようにしてもよい。
［使用時］
（１）２周期以上の自呼吸の測定データをもとに平均値（呼吸周期、呼吸数、呼吸の深さ、呼吸の測定波形など）を表示する。この場合し、ユーザの呼吸ごとの乱れを抑制するための参考にできる。
（２）毎日の呼吸数や呼吸の深さのトレンドを記録し、表示する。この場合、ユーザは、自身の健康状態などを推定できる。
（３）推奨される呼吸数や呼吸の深さを表示する。この場合、ユーザの適切な運動等を補助できる。
（４）生体情報処理装置１を正しい向きに自然に持てるように、指や印字等のガイドを設けたり、内蔵ＬＥＤなどで誘導したりする。この場合、ユーザは、生体情報処理装置１を正しく持つことができる。
（５）生体情報処理装置１の向きが正しくない場合、内蔵ＬＥＤや振動、スピーカ等で通知する。この場合、生体情報処理装置１の向きが異なることをユーザに知らせることができる。
（６）各種設定（使用者の特定、カスタマイズなど）をＰＣやスマホで行えるようにする。この場合、生体情報処理装置１を複数のユーザが共用できる。
（７）脈波、心拍、血圧、加速度や傾き（重心移動や体幹の揺れ、姿勢の崩れ、体の振動）、室温、体温、ＣＯ２ガス、ＳｐＯ２、湿度、発汗、脳波、気圧、照度、筋電などのセンサも内蔵し、体調や環境の状態や変化などを測定、分析できるようにする。この場合、ユーザの生体情報のほか、ユーザの周囲の環境情報も取得できる。
（８）バイオマーカーを血液から取得することによりセロトニン量の計測を行うことでも同様な測定、分析が行えるようにする。この場合、呼吸情報や脈波情報以外の生体情報を好適に取得できる。
（９）クラウドでデータ処理する。この場合、データを容易に保存できる。
（１０）重心を下方にして落下時に床とぶつかる場所を固定、その場所を強化しておく。この場合、生体情報処理装置１の損傷を抑制できる。
（１１）首から吊り下げるひもや手首に巻くストラップを付けられる取付部を設ける。例えば、指の入る穴を設ける。この場合、生体情報処理装置１の保持姿勢の決定や落下防止に寄与できる。
（１２）筐体部１１内に加熱装置を内蔵してユーザのお腹や手を温める。この場合、温熱療法的な効果を生むことができる。
［非使用時］
（１）置台に置くだけで充電できるとともに、充電量を表示する。この場合、充電状況を容易に把握することができる。
（２）置台又は生体情報処理装置１にタイマを設け、一定時間でスリープモードに移行するようにする。この場合、生体情報処理装置１の省電力化を図ることができる。
（３）置台に生体情報処理装置１を載置したときに、ＰＣやスマートフォンの着信表示を行う。この場合、ＰＣやスマートフォンの着信を確実に認識できる。
The biological
[while using it]
(1) Display the average value (respiration cycle, respiration rate, respiration depth, respiration waveform, etc.) based on self-respiration measurement data of two or more cycles. In this case, it can be used as a reference for suppressing turbulence for each breath of the user.
(2) Record and display the trend of daily breathing rate and breathing depth. In this case, the user can estimate his/her own health condition.
(3) Display recommended breathing rate and breathing depth. In this case, it is possible to assist the user in appropriate exercise or the like.
(4) Provide a guide such as a finger or print, or use a built-in LED or the like to guide the user so that the biological
(5) If the orientation of the biological
(6) Various settings (user identification, customization, etc.) can be made on a PC or smartphone. In this case, the biological
(7) Pulse wave, heart rate, blood pressure, acceleration and tilt (movement of center of gravity, shaking of trunk, loss of posture, vibration of body), room temperature, body temperature, CO2 gas, SpO2, humidity, perspiration, electroencephalogram, atmospheric pressure, illuminance, Sensors such as myoelectricity are also built in to enable measurement and analysis of physical conditions and environmental conditions and changes. In this case, environmental information around the user can be acquired in addition to the user's biometric information.
(8) By obtaining a biomarker from the blood and measuring the amount of serotonin, it is possible to perform similar measurement and analysis. In this case, biological information other than respiratory information and pulse wave information can be preferably acquired.
(9) Data processing in the cloud. In this case, data can be saved easily.
(10) Set the center of gravity downward and fix the place where it hits the floor when it falls, and strengthen that place. In this case, damage to the biological
(11) Provide a mounting portion for attaching a string to hang from the neck or a strap to wrap around the wrist. For example, a finger hole is provided. In this case, it is possible to contribute to determining the holding posture of the biological
(12) A heating device is built in the
[When not in use]
(1) It can be charged just by placing it on the stand, and the amount of charge is displayed. In this case, the charging status can be easily grasped.
(2) A timer is provided in the stand or the biological
(3) When the biological
生体情報処理装置１は、例えば、自宅で使用する場合には、使用時と非使用時において、下記の態様で利用できる。
［使用時］
（１）家族の健康管理に役立てることができる。
（２）生体認証により使用者を特定することができる。
（３）生体情報処理装置１をぬいぐるみなどに内蔵することができる。
［非使用時］
（１）イルミネーション、スマートスピーカー、ＴＶスピーカ、ラジオ、臨時警報機能を内蔵することができる。
（２）遠隔家族の安否状態を表示できる。
（３）睡眠を誘導するＬＥＤやスピーカとして利用できる。
（４）実時刻を把握するためのクロックを内蔵することにより、目覚まし時計などに利用できる。
For example, when the biological
[while using it]
(1) It can be used for family health management.
(2) A user can be identified by biometric authentication.
(3) The biological
[When not in use]
(1) Built-in illumination, smart speaker, TV speaker, radio, and emergency alarm functions.
(2) The safety status of remote family members can be displayed.
(3) It can be used as an LED or speaker to induce sleep.
(4) It can be used as an alarm clock or the like by incorporating a clock for grasping the real time.
生体情報処理装置１は、例えば、教室、施設、職場、数十人程度の規模のイベント等で使用する場合には、使用時と非使用時において、下記の態様で利用できる。
［使用時］
（１）個人認証用のカードスロットや非接触型ＩＣカード等で個人認証や課金を行うことができる。
（２）教室で生徒のみで仕様する場合には、自宅使用時と同等の態様で利用できる。
（３）教室で教師と生徒で仕様する場合には、ＢＬＥ又はＷｉＦｉにて生徒を集中管理できる。また、クラスメイト全体の傾向を把握できる。
（４）机や椅子、ベッド、トイレなどに内蔵して常時使用できる。
［非使用時］
（１）保管、充電用のラック、コンテナなどに保管することができる。
When the biological
[while using it]
(1) Personal authentication and billing can be performed using a card slot for personal authentication, a contactless IC card, or the like.
(2) When used by only students in a classroom, it can be used in the same manner as when used at home.
(3) Students can be centrally managed by BLE or WiFi in the case of teacher and student specifications in a classroom. In addition, you can grasp the tendency of the classmates as a whole.
(4) It can be built into desks, chairs, beds, toilets, etc. and used at all times.
[When not in use]
(1) It can be stored in storage and charging racks, containers, and the like.
生体情報処理装置１は、例えば、数百人以上の規模のイベント等で使用する場合には、使用時と非使用時において、下記の態様で利用できる。
［使用時］
（１）アドホック通信により、少数の基地局からの電波が到達しないような広い範囲で使用する場合にも通信が途切れることなく利用できる。
（２）クライアントサーバー機能を発揮できる。
（３）内蔵ＬＥＤの全体連携表示（教師データ、音楽など）で盛り上げることができる。（４）防水、防塵機能を持たせることができる。この場合、滝に打たれた修行や湯船の中での使用などにも利用できる。
（５）ＧＮＳＳ、Ｂｅａｃｏｎ、高度計で位置を把握、記録し、位置に応じた処理をできる。例えば、ヨガスタジオや大規模イベント会場、電車内などの使用状況を把握し、その場に応じた設定を切り替えたりできる。
［非使用時］
（１）保管、充電用のラック、コンテナなどに保管することができる。
The biometric
[while using it]
(1) Ad-hoc communication enables uninterrupted communication even when used in a wide area where radio waves from a small number of base stations do not reach.
(2) A client-server function can be exhibited.
(3) The built-in LED's overall cooperative display (teacher data, music, etc.) can be exciting. (4) Waterproof and dustproof functions can be provided. In this case, it can be used for training under a waterfall or for use in a bathtub.
(5) GNSS, Beacon, and altimeter can grasp and record the position, and can process according to the position. For example, it is possible to grasp the usage status of yoga studios, large-scale event venues, trains, etc., and switch settings according to the situation.
[When not in use]
(1) It can be stored in storage and charging racks, containers, and the like.
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、生体情報処理装置１がより効率よくユーザに支援情報を知覚させることを可能にする筐体部１１、振動子１４３及びスピーカ１４４の構成例について説明する。
(Second embodiment)
In the second embodiment, a configuration example of the
［第１の構成例］
図２１は、第２の実施形態の生体情報処理装置１の第１の構成例を示す図である。第１の構成例において、筐体部１１は、呼吸センサ２０の保持部に振動の減衰率が所定の基準値よりも大きい第１部材１１１を備え、それ以外の部分に振動の減衰率が上記基準値よりも小さい第２部材１１２を備える。第１部材１１１と第２部材１１２は、同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。例えば、第１部材１１１と第２部材１１２とに同じ材質の部材を用いる場合、第１部材１１１に厚肉の部材を用い、第２部材１１２に薄肉の部材を用いてもよい。また、例えば、第１部材１１１と第２部材１１２とに異なる材質の部材を用いる場合、第１部材１１１に剛性の低い部材を用い、第２部材１１２に剛性の高い部材を用いてもよい。
[First configuration example]
FIG. 21 is a diagram showing a first configuration example of the biological
このような第１の構成例の生体情報処理装置１では、振動子１４３の振動やスピーカ１４４が出力する音声による振動が、減衰率の小さい第１部材１１１によって伝達されるため振動子１４３やスピーカ１４４が出力する支援情報をより確実にユーザに知覚させることができる。一方で、生体情報処理装置１では、振動の減衰率が大きい第１部材１１１が呼吸センサ２０を保持するため、振動子１４３やスピーカ１４４による振動が呼吸センサ２０に与える影響を低減することができる。そのため、呼吸センサ２０の計測精度の低下を抑制することができる。
In the biological
［第２の構成例］
図２２は、第２の実施形態の生体情報処理装置１の第２の構成例を示す図である。第２の構成例において、筐体部１１は、次の（１１）式を満たす面密度Ｍを有する材料で構成される。
[Second configuration example]
FIG. 22 is a diagram showing a second configuration example of the biological
式（１）において、ＴＬ［ｄＢ］は周波数ｆの音波が面密度Ｍを有する材料を透過する際の損失を表す。ここで、スピーカ１４４が出力する音声の周波数がｆであり、筐体部１１が面密度Ｍを有する材料で構成される場合、ＴＬが１０ｄＢ（閾値の一例）以上であると、スピーカ１４４が出力する音声が筐体部１１によって遮断される。その結果、筐体部１１の外部に伝播する音は相対的に振動子１４３の振動音の方が大きくなる。そのため、スピーカ１４４が出力する周波数ｆの音声の透過損失ＴＬが１０ｄＢよりも小さくなるような面密度Ｍを有する材料で筐体部１１を構成することにより、スピーカ１４４が出力する音声を高い音質で外部に伝播させることができる。これにより、生体情報処理装置１は、より効率よくユーザに支援情報を知覚させることができる。
In equation (1), TL [dB] represents the loss when sound waves of frequency f pass through a material having surface density M. Here, when the frequency of the sound output by the
［第３の構成例］
図２３は、第２の実施形態の生体情報処理装置１の第３の構成例を示す図である。第３の構成例において、振動子１４３及びスピーカ１４４に入力される支援情報の電気信号（以下「入力信号」という。）は、その振幅又は位相が支援情報に応じて調整される。この調整は、制御部１５２によって行われる。このような振幅又は位相の調整により、振動子１４３は支援情報に応じて異なる強度又は位相で振動し、スピーカ１４４は支援情報に応じて異なる強度又は位相の音声を出力する。この場合、生体情報処理装置１は、振動子１４３による筐体部１１の振動と、音声による筐体部１１の振動との干渉の度合いによって異なるパターンの振動を行う。そのため、振動子１４３への入力信号の振幅又は位相と、スピーカ１４４への入力信号の振幅又は位相との組み合わせを支援情報に応じて調整することで、支援情報に応じた異なる振動パターンで支援情報をユーザに知覚させることができる。また、振動子１４３は、支援情報に応じて調整された振幅又は位相で振動するため、支援情報に応じた強度又は位相の振動音を発生させる。そのため、生体情報処理装置１は、支援情報に応じて異なる振動音で支援情報をユーザに知覚させることができる。
[Third configuration example]
FIG. 23 is a diagram showing a third configuration example of the biological
［第４の構成例］
図２４は、第２の実施形態の生体情報処理装置１の第４の構成例を示す図である。第４の構成例において、生体情報処理装置１は第１振動子１４３－１及び第２振動子１４３－２を備える。２つの振動子１４３－１及び１４３－２は、制御部１５２によって位相が調整される。このような位相の調整により、生体情報処理装置１は、各振動子１４３の位相の組み合わせに応じて異なる振動を行う。制御部１５２は、支援情報に応じて位相の組み合わせを変更することで、支援情報に応じた振動パターンで生体情報処理装置１を振動させることができる。例えば、制御部１５２は、各振動子１４３の位相を同位相に調整することにより、より大きな振動を発生させてもよい。また、制御部１５２は、各振動子１４３の位相を逆位相に調整することにより、振動を抑制してもよい。また、制御部１５２は、各振動子１４３の位相差を９０°に調整することにより、筐体部１１の表面波を増幅してもよい。例えば、図２４の例において、振動子１４３－１の位相を振動子１４３－２の位相に対して＋９０°に調整した場合、筐体部１１の表面において右向きに伝搬する表面波が増幅される。また、振動子１４３－１の位相を振動子１４３－２の位相に対して－９０°に調整した場合、筐体部１１の表面において左向きに伝搬する表面波が増幅される。なお、このような振動パターンの調整は、生体情報処理装置１の正しい使い方をユーザに通知する手段として用いられてもよい。例えば、生体情報処理装置１は、脈波センサ１３２－１及び１３２－２の一方又は両方がユーザの脈波を正しく計測できていない場合、その旨を振動によってユーザに通知するように構成されてもよい。例えば、制御部１５２は、右手の脈波が計測されていない場合には右向きの表面波を増幅するように各振動子１４３の位相を調整してもよい。このような通知がなされることにより、ユーザは生体情報処理装置１の使用法を改善することができる。なお、増幅する表面波の伝搬方向は、左右のみに限定されず、振動子１４３の設置位置を変えることによって任意の方向に調整されてよい。
[Fourth configuration example]
FIG. 24 is a diagram showing a fourth configuration example of the biological
［第５の構成例］
図２５は、第２の実施形態の生体情報処理装置１の第５の構成例を示す図である。第５の構成例において、生体情報処理装置１は２つのスピーカ１４４－１及び１４４－２を備える。２つのスピーカ１４４－１及び１４４－２は、制御部１５２によって出力音声の位相が調整される。このような位相の調整により、生体情報処理装置１は、各スピーカ１４４の位相の組み合わせに応じて異なる振動を行う。制御部１５２は、支援情報に応じて位相の組み合わせを変更することで、各スピーカ１４４に支援情報に応じた位相の音波を出力させる。各スピーカ１４４がこのように調整された音声を出力することで、生体情報処理装置１は、筐体部１１の外側に伝播する音声（以下「放射音」という。）の指向性や音量を制御することができる。具体的には、スピーカ１４４－１及び１４４－２は、各機能部を支持する筐体部１１の内側表面上に設置され、筐体部１１内部でのバッフル効果によって放射音を増幅又は減衰させる。
[Fifth configuration example]
FIG. 25 is a diagram showing a fifth configuration example of the biological
図２６は、開放空間に配置された複数の音源の出力する音波が互いに干渉して減衰する様子を示す図である。図２６（Ａ）は、開放空間に２つの音源ＡＳ１１及びＡＳ１２が配置された場合における各音源の位置関係を示す。この例では、音源ＡＳ１１が主音源を示し、ＡＳ１２が副音源を示す。ここで、主音源は減衰させる対象の音波を出力する音源を意味し、副音源は主音源が発する音波に干渉して減衰させる音波を発する音源を意味するものとする。ｄは主音源ＡＳ１１と副音源ＡＳ１２との間の距離を表す。同様に、図２６（Ｂ）は、開放空間に３つの音源ＡＳ２１、ＡＳ２２及びＡＳ２３が配置された場合における各音源の位置関係を示す。この例では、音源ＡＳ２１が主音源を示し、音源ＡＳ２２及びＡＳ２３が副音源を示す。ｄは主音源ＡＳ２１と、各副音源ＡＳ２２及びＡＳ２３との間の距離を表し、Ｌは副音源ＡＳ２２とＡＳ２３との間の距離を表す。 FIG. 26 is a diagram showing how sound waves output from a plurality of sound sources placed in an open space interfere with each other and attenuate. FIG. 26A shows the positional relationship between two sound sources AS11 and AS12 when they are arranged in an open space. In this example, sound source AS11 indicates the main sound source and AS12 indicates the secondary sound source. Here, the primary sound source means a sound source that outputs a sound wave to be attenuated, and the secondary sound source means a sound source that emits a sound wave to be attenuated by interfering with the sound wave emitted by the main sound source. d represents the distance between the main sound source AS11 and the sub-sound source AS12. Similarly, FIG. 26B shows the positional relationship of each sound source when three sound sources AS21, AS22 and AS23 are arranged in an open space. In this example, the sound source AS21 indicates the main sound source, and the sound sources AS22 and AS23 indicate the secondary sound sources. d represents the distance between the primary sound source AS21 and each of the secondary sound sources AS22 and AS23, and L represents the distance between the secondary sound sources AS22 and AS23.
図２６（Ｃ）は、図２６（Ａ）及び図２６（Ｂ）に示す主音源が出力する音波（以下「主音波」という。）が、副音源が出力する音波（以下「副音波」という。）と干渉して減衰する様子を示す図である。ここで、横軸は、主音波と副音波との位相差を表し、縦軸は副音波の干渉による主音波の減衰量ηを表す。図２６（Ｃ）において、曲線Ｌ１は図２６（Ａ）に示す主音源ＡＳ１１の減衰量η１を表し、曲線Ｌ２は図２６（Ｂ）に示す主音源ＡＳ２１の減衰量η２を表す。減衰量η１及びη２は、それぞれ次の（１２）式及び（１３）式のように表される。 FIG. 26(C) shows that the sound wave output by the main sound source (hereinafter referred to as “main sound wave”) shown in FIGS. ) and is attenuated. Here, the horizontal axis represents the phase difference between the main sound wave and the secondary sound wave, and the vertical axis represents the attenuation amount η of the main sound wave due to the interference of the secondary sound wave. In FIG. 26(C), curve L1 represents the attenuation η1 of the main sound source AS11 shown in FIG. 26(A), and curve L2 represents the attenuation η2 of the main sound source AS21 shown in FIG. 26(B). Attenuation amounts η1 and η2 are represented by the following equations (12) and (13), respectively.
ここで、θｋ＝ｋｄであり、θｋは主音波と副音波との間の位相差を表す。また、Ｌ＝２ｄとした場合、２θｋ＝ｋＬであり、２θｋは副音波間の位相差を表す。（１２）式及び（１３）式は制御前の音圧に対する制御後の音圧の相対的な減衰量を表す。すなわち、図２６（Ｃ）の例において、０ｄＢでは制御前後で主音波の音圧に変化がなく、－１０ｄＢでは制御後に主音波の音圧が１０ｄＢ減少する。図２６（Ｃ）が示すように、主音波の減衰量は副音源が多い方が小さくなることが分かる。そのため、放射音の減衰量をより小さくするためには、生体情報処理装置１は、より多くのスピーカ１４４を備えることが望ましい。
where θ k =kd and θ k represents the phase difference between the main and secondary sound waves. Also, when L=2d, 2θ k =kL, and 2θ k represents the phase difference between subsonic waves. Equations (12) and (13) represent relative attenuation amounts of sound pressure after control with respect to sound pressure before control. That is, in the example of FIG. 26C, at 0 dB, the sound pressure of the main sound wave does not change before and after the control, and at -10 dB, the sound pressure of the main sound wave decreases by 10 dB after the control. As shown in FIG. 26(C), it can be seen that the amount of attenuation of the main sound wave decreases as the number of secondary sound sources increases. Therefore, in order to further reduce the amount of attenuation of radiated sound, it is desirable that the biological
なお、放射音の増幅又は減衰は、筐体部１１の内部でヘルムホルツ共鳴を発生させることによっても実現可能である。この場合、スピーカ１４４に代えて振動子１４３を筐体部１１の内部に設置するとともに、筐体部１１の内向きに円筒管を設置する。このようにすることで、振動子１４３によって筐体部１１の内部に生じる放射音が円筒管にてヘルムホルツ共鳴で増幅される。
Amplification or attenuation of the radiated sound can also be realized by generating Helmholtz resonance inside the
以上のように生体情報処理装置１は、呼吸情報を振動や音で周囲に伝えることも可能となるが、生体情報処理装置１の内部には、音響センサとしてマイクがさらに備えられてもよい。この場合、例えば、制御部１５２がマイクを介して計測した音圧情報に基づいて増幅器１６２の出力バランスを調整することによって、効果的に振動や音を伝えることができる。
As described above, the biological
例えば、振動子１４３が最大振幅で振動を行っている場合など、スピーカ１４４から出力された音声が振動子１４３の振動によって阻害され、所望の音量を確保できないことが考えられる。特に、振動子１４３による放射音と、スピーカ１４４による放射音とでは、筐体部１１の構成部材やサイズ等によって、実現可能な音の帯域に限界がある。そのため、このような音声の阻害を考慮せずに振動子１４３の振幅を過度に増大させると、筐体部１１のひずみが増大し、音質の劣化や、呼吸センサ２０等の他の精密部品に対する必要以上の加振が生じ、機器が破損してしまう恐れがある。そのため、実際に生じている音圧に基づいて増幅器１６２の出力バランスを調整することにより、音質の劣化や機器の破損を抑制することができる。具体的には、制御部１５２は、所望の音量が得られていない場合には、振動子１４３の出力レベルを抑制し、スピーカ１４４の出力レベルを増大させることによって所望の音量を確保することができる。
For example, when the
なお、このような出力バランスの調整に用いられるマイクは、複数の生体情報処理装置１の間での情報の共有手段として用いられてもよい。例えば、制御部１５２は、他の生体情報処理装置１から出力された音声をマイクから入力し、取得された音声信号を分析することによって他の生体情報処理装置１の支援情報を取得することができる。また、他の生体情報処理装置１が自身の状態を示す音声を出力すれば、制御部１５２は、音声信号を分析することによって他の生体情報処理装置１の状態を監視することもできる。よって、この機能を備えた生体情報処理装置１は、無線通信手段を備えずとも、複数のユーザが感情を共有し、一体感を醸成する活動をさらにきめ細かく支援することが可能になる。また、集音マイクでユーザの呼吸音を収集するようにしてもよい。集音マイクで収集した音源を分析し、ユーザが息を吸っている状態であるか吐いている状態であるかを検出するようにしてもよい。
Note that the microphone used for such output balance adjustment may be used as means for sharing information between a plurality of biological
また、生体情報処理装置１は、筐体部１１に内蔵したマイクで取得した周囲環境音を分析し、周囲騒音が大きい時には、振動子１４３の出力を上げて、振動でユーザの生体情報をより認識させやすくしてもよい。この場合、例えば、マイクに音響信号分析部、閾値判定部、信号加工部、信号増幅部等を接続して、振動子１４３の振動量を調整するようにしてもよい。
In addition, the biological
振動子１４３の振動の大きくすると、通常は、振動の増大に伴い、不要音も発生しやすくなるが、騒音にマスクされるため、不要音を気にせずに、振動を増幅できる。また、使用環境ごと、この音量や振動のレベルは異なることから、予め、閾値を事前に設定することにより、不要音を気にせずに、振動を増幅できるような対応も可能となる。
When the vibration of the
また、生体情報処理装置１は、スピーカ１４４から白色雑音などの計測用の音声（以下「計測音」という。）を出力し、マイクを介してその音声信号を取得することで、筐体部１１の内部の音響特性を取得することができる。このような音響特性を取得することにより、制御部１５２は、周波数特性や時間特性（インパルス応答）等の違いに基づいて、呼吸センサ２０がユーザの腹部の動きを正しく観測できる状態にあるか否かを間接的に検知することができる。特に、このような音響特性の計測においては周囲の雑音と計測音とは無相関であることから、周囲の環境（暗騒音や人の声、機械音、生体情報処理装置１による振動子１４３やスピーカ１４４からの放射音や稼働音など）に影響されずに音響特性を評価することができる。
In addition, the biological
［第６の構成例］
図２７は、第２の実施形態の生体情報処理装置１の第６の構成例を示す図である。第６の構成例において、生体情報処理装置１は２つのスピーカ１４４－１及び１４４－２を備える。２つのスピーカ１４４－１及び１４４－２は、制御部１５２の制御により、ユーザに仮想音像を知覚させる音声を出力する。具体的には、制御部１５２は、出力対象の音声データについて、ユーザの耳からスピーカ１４４までのＨＲＴＦ（Head-Related Transfer Function：頭部伝達関数）を用いた信号処理を行うことにより、生体情報処理装置１のユーザだけが頭部の周囲に仮想音像を知覚するような音声信号を生成してスピーカ１４４に出力する。
[Sixth configuration example]
FIG. 27 is a diagram showing a sixth configuration example of the biological
図２８は、第６の構成例の生体情報処理装置１がユーザの周囲に仮想音像を生成する様子を示す図である。図２８（Ａ）はユーザの頭部が仮想音像を知覚可能な位置にある状態を示し、図２８（Ｂ）はユーザの頭部が仮想音像を知覚しない位置にある状態を示している。ユーザは、仮想音像を知覚することができる図２８（Ａ）の位置（以下「知覚可能位置」という。）でのみ仮想音像を知覚し、図２８（Ｂ）のように知覚可能位置から外れた位置では仮想音像を知覚しない。このような仮想音像の性質を利用すれば、生体情報処理装置１は、ユーザに正しい姿勢を教示することができる。このような機能を有する生体情報処理装置１によれば、例えば、マインドフルネスの手段として座禅を行うユーザは、生体情報処理装置１が形成する仮想音像を知覚できる姿勢を保つことを意識することで、正しい座禅を効率よく学習することができる。
FIG. 28 is a diagram showing how the biological
仮想音像により、ユーザへ提供される音声は、ユーザの腹式呼吸の計測結果及びこれまでの練習結果によって変化するようにしてもよい。例えば、初期状態では正しい姿勢、腹式呼吸を促す音声が流れるが、徐々に心地よい音に変化するようにしてもよい。心地よい音とは、例えば、ヒーリングミュージック等のＢＧＭ、鳥のさえずり、川のせせらぎといったような自然界の音である。又は実際に仏寺で座禅しているかのように体感させるため、実際の仏寺で録音された音声を流してもよい。心地よい音の他にユーザが指定した楽曲やＢＧＭを流してもよい。また、仮想音像とともに又は代えて、においが変化するようにしてもよいし、映像などのコンテンツの配信を行ってもよい。また、ユーザと仮想音像とのマッチングの度合いによって、音量、リズム、楽曲の種類等が変化するようにしてもよい。 The voice provided to the user by the virtual sound image may be changed according to the measurement result of the user's abdominal respiration and the result of past practice. For example, in the initial state, a sound that encourages correct posture and abdominal breathing may be played, but the sound may gradually change to a more comfortable sound. Pleasant sounds are natural sounds such as background music such as healing music, chirping of birds, and babbling of a river. Alternatively, in order to make the user feel as if he or she is actually sitting in a Buddhist temple, audio recorded in an actual Buddhist temple may be played. In addition to comfortable sounds, music or BGM specified by the user may be played. Also, along with or instead of the virtual sound image, the smell may be changed, or content such as video may be distributed. Also, the volume, rhythm, type of music, etc. may be changed depending on the degree of matching between the user and the virtual sound image.
［第７の構成例］
図２９は、第７の構成例の生体情報処理装置を示す図である。図２９（Ａ）は、生体情報処理装置１を上方から見た状態を示す。図２９（Ｂ）は、生体情報処理装置１の使用状態を示す。図２９（Ｃ）は、生体情報処理装置１の他の使用状態を示す。図２９（Ａ）に示すように、生体情報処理装置１は、筐体部１１を備えている。この例での筐体部１１は、筒状をなしている。この例の生体情報処理装置１は、小型で携帯可能なスティック型の装置である。
[Seventh configuration example]
FIG. 29 is a diagram showing a biological information processing apparatus of a seventh configuration example. FIG. 29A shows the biological
筐体部１１の内側には、呼吸センサ２０が設けられている。呼吸センサ２０の左右両側方には、それぞれ脈波センサ１３２－１，１３２－２が設けられている。脈波センサ１３２－１，１３２－２の左右両側方には、押込ボタン２１１－１、２１１－２が設けられている。押込ボタン２１１－１、２１１－２は、いずれも図示しない付勢部材。例えばばねによって外方に付勢されている。また、生体情報処理装置１には、電力供給部２１２が接続されている。電力供給部２１２は、生体情報処理装置１に電力を供給する。
A
押込ボタン２１１－１，２１１－２をバネの付勢力に抗して内側に押し込むと、押込ボタン２１１－１，２１１－２が脈波センサ１３２－１，１３２－２に接触し、脈波センサ１３２－１，１３２－２が反応して計測を開始する。また、脈波センサ１３２－１，１３２－２が計測を開始すると、呼吸センサ２０も計測を開始する。この生体情報処理装置１は、図１に示す生体情報処理装置１のような発光部１４２、振動子１４３、スピーカ１４４、及び回路部１５を備えていないが、これらの一部又は全部を備えるものでもよい。
When the push buttons 211-1 and 211-2 are pushed inward against the biasing force of the spring, the push buttons 211-1 and 211-2 come into contact with the pulse wave sensors 132-1 and 132-2, and the pulse wave sensors 132-1 and 132-2 respond and start measurement. Further, when the pulse wave sensors 132-1 and 132-2 start measuring, the
この例の生体情報処理装置１は、押込ボタン２１１－１，２１１－２を内側方向に押し込むことで、使用できる。このため、例えば、図２９（Ｂ）に示すように、坐禅の恰好をしたユーザの右腕及び左腕のそれぞれの手首で生体情報処理装置１をはさんで使用することができる。また、図２９（Ｃ）に示すように、ユーザの指で生体情報処理装置１を左右に指で押し込んで使用する。このため、指刺激による腹式呼吸をしやすくすることができる。また、小型で携帯可能なスティック型であるので、携帯に便利である。
The biological
［第８の構成例］
図３０は、第８の構成例の生体情報処理装置を示す図である。この例では、生体情報処理装置１がカバー部材２３０に保持される。図３０（Ａ）は、カバー部材２３０が保持される前の生体情報処理装置１を示す。図３０（Ｂ）は、カバー部材２３０が保持された後の生体情報処理装置１を示す。図３０（Ａ）に示すように、生体情報処理装置１の筐体部１１よりも一回り大きいカバー本体２３１を備えている。カバー本体２３１は、筐体部１１に取り付けられた表示部１４１が露出した状態で筐体部１１を覆う形状となっている。
[Eighth configuration example]
FIG. 30 is a diagram showing a biological information processing apparatus of an eighth configuration example. In this example, the biological
カバー本体２３１の周囲には、先鋭状の突起部２３２が周面全方向に略等間隔で配置されている。突起部２３２は、人体、例えば指等に押し付けられることにより、人体における押し付けられた部位に刺激を与える。カバー本体２３１及び突起部２３２は、共通の素材で一体成型されていてもよいし、突起部２３２がカバー本体２３１に接着や溶着等されていてもよい。また、カバー本体２３１と突起部２３２は異なる素材でもよい。また、複数の突起部２３２は、同一形状でもよいし異なる形状でもよい。カバー本体２３１及び突起部２３２は、ゴムなどの弾性体で形成されていてもよいし、熱可塑性樹脂などで構成されていてもよい。また、カバー本体２３１は、伸縮性を備えていてもよい。また、突起部２３２は、先鋭状でない形状、例えば半球体形状等でもよい。また、突起部２３２に代えてくぼみ部が形成されていてもよい。
Around the cover
生体情報処理装置１における筐体部１１の先端部には、装置側連結部２２２－１，２２２－２が設けられている。また、カバー部材２３０におけるカバー本体２３１の先端部には、カバー側連結部２３３－１，２３３－２が設けられている。図３０（Ｂ）に示すように、装置側連結部２２２－１，２２２－２とカバー側連結部２３３－１，２３３－２とは、互いに連結可能とされている。
Device-side connecting portions 222-1 and 222-2 are provided at the distal end portion of the
カバー部材２３０は、ユーザの意思等によって、生体情報処理装置１に対して着脱可能である。カバー部材２３０は、装置側連結部２２２－１，２２２－２とカバー側連結部２３３－１，２３３－２によって生体情報処理装置１に保持されている。装置側連結部２２２－１，２２２－２とカバー側連結部２３３－１，２３３－２とが互いに連結されることにより、カバー部材２３０が生体情報処理装置１に固定される。
The
この例の生体情報処理装置１では、カバー部材２３０が取り付けられることにより、外部の衝撃等を緩和し、損傷などを抑制できる。また、カバー部材２３０は、装置側連結部２２２－１，２２２－２とカバー側連結部２３３－１，２３３－２とが互いに連結されて生体情報処理装置１に保持される。このため、カバー部材２３０を生体情報処理装置１に確実に取り付けておくことができる。また、カバー部材２３０には、突起部２３２が設けられている。このため、ユーザの人体に刺激を与えることができるとともに、生体情報処理装置１に対する外部からの衝撃をより緩和できる。また、カバー部材２３０が弾性体等で構成されることにより、生体情報処理装置１に対する外部からの衝撃をさらに緩和できる。
In the biological
［第９の構成例］
図３１は、第９の構成例の生体情報処理装置を示す図である。図３１は、カバー部材２４０が保持された生体情報処理装置１を示す。図３１に示すように、生体情報処理装置１は、カバー部材２４０を保持している。生体情報処理装置１には、連結部２４５が設けられている。連結部２４５は、カバー部材２４０の端部に対して連結可能とされている。
[Ninth configuration example]
FIG. 31 is a diagram showing a biological information processing apparatus of a ninth configuration example. FIG. 31 shows the biological
カバー部材２４０は、筐体部１１よりも一回り大きいカバー本体２４１を備えている。カバー本体２４１には、ユーザの手を挿入可能な把手２４２－１，２４２－２が設けられている。把手２４２－１，２４２－２は、貫通穴である。ユーザは、把手２４２－１，２４２－２に手を挿入することにより、カバー部材２４０で覆われた生体情報処理装置１を容易に保持することができる。
The
把手２４２－１，２４２－２が形成された位置に対応する筐体部１１の内部には、脈波センサ１３２－１，１３２－２が設けられている。ユーザが把手２４２－１，２４２－２に手を挿入して生体情報処理装置１を保持する場合、ユーザの手は、脈波センサ１３２－１，１３１－２の近傍に配置される。この把手２４２－１，２４２－２が形成されていることにより、生体情報処理装置１を保持するユーザの手を脈波センサ１３２－１，１３１－２の近傍に容易に誘導できる。なお、把手は、筐体部１１を貫通しない凹部でもよい。
Pulse wave sensors 132-1 and 132-2 are provided inside the
［第１０の構成例］
図３２は、第１０の構成例の生体情報処理装置１を示す図である。図３２は、周辺構造に囲まれた生体情報処理装置１を示す。図３２に示すように、生体情報処理装置１は、円筒状のホルダ２５１に収容されている。ホルダ２５１は、自立可能であり、ホルダ２５１の上面には、開口が形成され、この開口に生体情報処理装置１が挿入されている。生体情報処理装置１がホルダ２５１に収容されている。ホルダ２５１の内側であって、生体情報処理装置１の外側には、燃焼部材２５２が設けられている。燃焼部材２５２としては、例えばろうそくが用いられる。さらに、ホルダ２５１の内部には、そのほか図示しないファン、発光装置、スピーカなどが収容されている。これらの燃焼部材２５２、ファン、発光装置、スピーカは、生体情報処理装置１で計測した生体情報に基づいて作動する。
[Tenth configuration example]
FIG. 32 is a diagram showing the biological
ホルダ２５１における生体情報処理装置１が収容された開口の側方には、小径の小開口部２５３－１，２５３－２が設けられている。小開口部２５３からは、燃焼部材２５２が燃焼することによって発生、ファンによって送風される芳香が放出される。また、スピーカが発する音や発光装置が発する光などが放出される。このような、芳香、音、光等をホルダ２５１の外部に放出して可視化等することにより、生体情報処理装置１を観賞用として利用することもできる。
Small openings 253-1 and 253-2 having small diameters are provided on the sides of the opening in the
また、別の生体情報処理装置１を使って計測中の生体情報をこの容器内のファンや発光装置やスピーカに入力し、呼吸や脈波の揺らぎを、光や風や香りや音で可視化等するようにしてもよい。あるいは、ユーザが過去に計測した生体情報に基づいて、ホルダ２５１内におけるファンや発光装置やスピーカで可視化等してもよい。
In addition, by using another biological
また、生体情報処理装置１は、再生部が設けられているようにしてもよい。再生部は、生体情報処理装置１が取得した生体情報に基づいて、音、光、匂いなどを発生する構造である。再生部には、発光部１４２、振動子１４３、スピーカ１４４、などを用いてもよい。また、生体情報処理装置１では、生体情報を取得する構造、例えば呼吸センサ２０や脈波センサ１３２等を設けることなく、再生部のみを設けるようにしてもよい。
Further, the biological
他のユーザの生体情報の取得状態を第三者が可視化等する目的、例えば、呼吸法を指導するインストラクタが生徒の状態を把握したい場合は、その可視化等する部分だけの機能で十分である。生体情報を取得する構造があると、正確な生体取得を実現するために、筐体部に内蔵される呼吸センサ２０や脈波センサ１３２等を筐体部１１に保持する各連結部も複数必要となり、筐体部１１は頑丈な材料で構成され、発光部１４２のＬＥＤや振動子１４３の振動等を大幅に変化させることは難しくなる。その結果、他人の状態を正確に把握することは困難となる。そこで、発光部１４２、振動子１４３、スピーカ１４４など、再生部だけを内蔵した再生可視化専用のいわば生体情報可視化装置としてもよい。例えば、振動子１４３を振動させる際には、振幅を増幅させて、筐体部１１自体を変形させることで、より誇張させて微小な動きを再生、可視化してもよい。この場合、筐体部１１は、伸縮性や変形性などを有する素材で構成するのがよい。
For the purpose of allowing a third party to visualize the acquisition state of biometric information of another user, for example, when an instructor who teaches breathing techniques wants to grasp the state of a student, the function of only the visualization portion is sufficient. If there is a structure that acquires biological information, a plurality of connecting parts that hold the
［第１１の構成例］
図３３は、第１１の構成例の生体情報処理装置１を示す図である。図３３は、複数の生体情報処理装置１が共通プレート２６０の上に搭載されている状態を示す。図３３に示すように、生体情報処理装置１は、共通プレート２６０上に複数搭載されている。共通プレート２６０には、生体情報処理装置１を搭載するための搭載穴が複数設けられている。これらの搭載穴に生体情報処理装置１がそれぞれ搭載される。
[Eleventh configuration example]
FIG. 33 is a diagram showing the biological
例えば、生体情報処理装置１には、第１０の構成例で説明した再生部が設けられている。共通プレート２６０の各搭載穴及び生体情報処理装置１には、それぞれ接続可能なコネクタが取り付けられており、このコネクタを接続することにより、生体情報処理装置１の生体情報を共通プレート２６０側に出力可能となっている。このコネクタを生体情報処理装置１の充電に利用することもできるし、コネクタの代わりに、Ｑｉなどの無線給電装置を利用し、生体情報処理装置１の内部にレシーバーを設け、共通プレート２６０にトランスミッターを設けることで、充電することもできる。共通プレート２６０には、図示しない情報管理装置が設けられており、この情報管理装置によって複数の生体情報処理装置１から出力された生体情報を処理可能となっている。なお、この情報管理装置は共通プレート２６０とは別に設けられていてもよい。また、コネクタを接続することにより、共通プレート２６０から各生体情報処理装置１に対して、発光部１４２、振動子１４３、スピーカ１４４などを操作する操作信号が出力可能となっている。
For example, the biological
また、共通プレート２６０には、入出力情報データ送受信部及び目標データ発信部が設けられている。目標データ発信部は、生体情報に関する目標データが含まれている。また情報管理装置には、教師データ相関判別部が設けられている。情報管理装置は、教師データ相関判別部において、生体情報処理装置１から取得した生体情報と、目標データとの相関を判別することにより、各ユーザの生体情報に関する目標値を算出する。情報管理装置は、この目標値を入出力情報データ送受信部から各生体情報処理装置１に出力する。
Further, the
共通プレート２６０上に複数の生体情報処理装置１が搭載されることにより、他のユーザの生体情報の取得状態を第三者が可視化できる。共通プレート２６０に複数の生体情報処理装置１を搭載することにより、例えば、呼吸法を指導するインストラクタが、複数人が取得した生体情報を同時に可視化することができる。大人数になるほど、一人ひとりの動きを瞬時には把握しにくい。この点、複数の生体情報処理装置１を共通プレート２６０に搭載するだけで、時間同期、同時再生により、発光部１４２のＬＥＤの色の違い等から、正常にできていないユーザを特定できる。あるいは、この共通プレート２６０を介して、教師データを各自の生体情報処理装置の情報記憶部に一斉送信し、各ユーザは、このプレートから同装置を取り出し、この情報を元に、教師データを参照しながら呼吸法のトレーニングを実施することもできる。
By mounting a plurality of biological
また、上記の共通プレート２６０に代えて、図３４に示す装飾スタンド２７０を用いてもよい。装飾スタンド２７０は、上記の共通プレート２６０に設けられた情報管理装置が設けられている。また、装飾スタンド２７０には、生体情報処理装置１を取り付ける取付部が複数設けられており、これらの取付部には、生体情報処理装置１を保持するホルダ部及び共通プレート２６０と同様のコネクタが設けられている。この装飾スタンド２７０を用いることにより、共通プレート２６０を用いた場合と同様の作用効果を得られるとともに、装飾性を向上させることができる。
Also, instead of the
［その他の構成例］
また、生体情報処理装置１は、ユーザが横たわった状態で使用しやすい構造としてもよい。この場合には、例えば、坐禅の状態での生体情報処理装置１の使用をマスターしているユーザが、就寝前に横たわった状態で生体情報処理装置１を利用することができるようになる。また、生体情報処理装置１には、タイマ機能を設けてもよい。タイマ機能では、例えば、発光部１４２、振動子１４３、スピーカ１４４などの作動開始時間を設定しておき、作動開始時間が経過した後、発光部１４２、振動子１４３、スピーカ１４４から、強い光や振動や音を鳴らしてもよい。これらの光や振動や音によって、ユーザがそのまま就寝することを防止できる。また、生体情報処理装置１を横たえることにより、筐体部１１の側面から発光部１４２の光が漏れることを防止できる構造としてもよい。この場合には、睡眠中のユーザに発光部１４２が発した光が当たることを防止できる。
[Other configuration examples]
Further, the biological
また、生体情報処理装置１の筐体部１１の側面に光透過部を設け、光透過部を透過した光が、天井や壁などに映し出されるようにしてもよい。例えば、横たわったユーザが生体情報処理装置１を横向きに所持して、光透過部を透過した光が、天井に映し出されるようにしてもよい。この場合、例えば、ジャイロセンサ等によって生体情報処理装置１の向きを検知し、光透過部が上方に配置されているときに発光部１４２が所定の光を照射するようにしてもよい。このように、発光部１４２は、生体情報処理装置１の姿勢に基づいて光を照射してもよい。
Further, a light transmitting portion may be provided on the side surface of the
また、生体情報処理装置１が記憶する生体情報に応じた再生信号を、振動子１４３に出力して、振動子１４３において再生するようにしてもよい。この場合、筐体部１１の揺れの状態から、ユーザ自身の呼吸パターンを確認することができる。また、振動子１４３の配置およびその保持機構を工夫することで、振動の動きをディフォルメできる。
Alternatively, a reproduction signal corresponding to biological information stored in the biological
また、表示部１４１とともに又は代えて、ソーラパネルを設けてもよい。また、これらの表示部１４１、ソーラパネル、筐体部１１の少なくとも１つが防滴防水機能を備えるものでもよい。これらの構成では、生体情報処理装置１を、例えば海岸で使用する場合に、充電が可能となるとともに、海水による劣化を抑制することができる。また、生体情報処理装置１には、高温、直射日光回避機能を持たせてもよいし、紫外線回避機能を持たせてもよい。
A solar panel may be provided together with or instead of the
また、生体情報処理装置１は、ヨガスタジオやスポーツジム等で使用できるようにしてもよい。この場合、生体情報処理装置１は、例えば、インストラクタや受講生が使用するものでもよい。また、ヨガスタジオやスポーツジム等で生体情報処理装置１を使用するときには、使用者は、生体情報処理装置１を所持して使用してもよいし、使用者の近傍または離れた位置に載置して使用してもよい。また、複数の受講者が生体情報処理装置１を使用する場合に、多数の生体情報処理装置１を並べて使用してもよい。生体情報処理装置１を複数使用する場合に、例えば、複数の生体情報処理装置１とこれらを搭載する共通プレートを用いて生体情報処理システムなどを構成するようにしてもよい。生体情報処理システムでは、複数の生体情報処理装置１から得られるデータについて演算を行う制御部などを設け、各生体情報処理装置１から得られるデータに応じた種々の生体情報処理や生体情報処理によって得られた結果に基づく教師などを行うようにしてもよい。
Also, the biological
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、ユーザの呼吸の状態を示す呼吸情報を取得する呼吸センサ２０と、呼吸情報に基づいてユーザの活動を支援する支援情報を生成する分析部１５１及び制御部１５２（呼吸情報処理部の一例）と、呼吸情報又は支援情報を出力する表示部１４１、発光部１４２、振動子１４３又はスピーカ１４４を持つことにより、ユーザのマインドフルネスを支援することができる。ここで、表示部１４１、発光部１４２、振動子１４３又はスピーカ１４４は、呼吸情報又は支援情報を、呼吸情報又は支援情報に応じた所定の態様で出力する出力部の一例である。
According to at least one embodiment described above, the
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 While several embodiments of the invention have been described, these embodiments have been presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and modifications can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and spirit of the invention, as well as the scope of the invention described in the claims and equivalents thereof.
以下に、本願原出願の特許出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
［１］
所定周波数の信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器から発生された信号が通過するプローブと、を備え、
前記信号発生器から発生された信号の前記プローブを含む回路を通過する前後の位相のずれを検出する、
呼吸センサ。
［２］
前記プローブは、インダクタ及びキャパシタのうちの少なくとも一方である、
［１］に記載の呼吸センサ。
［３］
前記プローブは、インダクタであり、
前記インダクタは、１０ｃｍ以上２０ｍ以下のコイル長の電線を略円筒状に巻いて形成されている、
［２］の呼吸センサ。
［４］
前記プローブは、キャパシタであり、
前記キャパシタは、３ｃｍ×３ｃｍ以上の面積を持つ電極で形成されている、
［２］に記載の呼吸センサ。
［５］
前記信号発生器は、５００ｋＨｚ以上２０Ｍｚ以下の周波数の信号を発生する、
［１］から［４］のいずれか一項に記載の呼吸センサ。
［６］
前記信号発生器は、前記プローブが前記ユーザの身体に最も近づいた前記ユーザの吸切状態及び前記身体から最も離れた前記ユーザの吐切状態における前記信号発生器から発生された信号が前記プローブを含む回路を通過する前後の位相のずれに基づいて決定された所定周波数の信号を発生する、
［１］から［５］のいずれか一項に記載の呼吸センサ。
［７］
［１］から［６］のいずれか１項に記載の呼吸センサと、
前記呼吸センサによって検出された前記位相のずれに基づいて、前記ユーザの呼吸情報を生成する制御部と、を備え、
前記制御部は、
前記信号発生器から発生された信号の前記プローブを含む回路を通過する前後のそれぞれの位相から不要成分を除去したオフセット除去信号を生成するオフセット除去部を備える、
呼吸検出装置。
［８］ 前記オフセット除去部は、前記信号発生器から発生された信号及びオフセット調整信号を入力して、オフセット除去信号を出力する計装アンプを備える、
［７］に記載の呼吸検出装置。
［９］
前記計装アンプは、信号を増幅するゲイン調整抵抗を備えており、
前記ゲイン調整抵抗は、可変抵抗である、
［８］に記載の呼吸検出装置。
［１０］
前記オフセット除去部は、前記信号発生器から発生された信号からオフセット調整信号を減算する減算回路を備える、
［８］に記載の呼吸検出装置。
［１１］
前記減算回路は、オペアンプ及び前記オペアンプの出力側に接続される抵抗を備えており、
前記抵抗は、可変抵抗である、
［１０］に記載の呼吸検出装置。
［１２］
前記制御部は、前記プローブが前記ユーザの身体に最も近づいた前記ユーザの吸切状態における前記信号発生器から発生された信号の前記プローブを含む回路を通過する前後の位相のずれと、前記身体から最も離れた前記ユーザの吐切状態における前記信号発生器から発生された信号の前記プローブを含む回路を通過する前後の位相のずれと、を基準として、前記信号発生器から発生された信号の前記プローブを含む回路を通過する前後の正規化を行う、
［７］から［１１］のいずれか一項に記載の呼吸検出装置。
［１３］
前記正規化として、前記プローブを含む回路を通過した信号を増幅する増幅部を備える、
［１２］に記載の呼吸検出装置。
［１４］
前記増幅部は、抵抗及びダイオードを併用した回路を含む、
［１３］に記載の呼吸検出装置。
［１５］
前記増幅部は、電界効果トランジスタを備える、
［１３］に記載の呼吸検出装置。
［１６］
前記信号発生器から発生された信号及び前記プローブを含む回路を通過した信号をそれぞれデジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部でそれぞれ変換されたデジタルデータに基づいて、前記位相のずれを特定する特定部と、を備える、
［７］から［１５］のいずれか一項に記載の呼吸検出装置。
［１７］
前記制御部は、前記ユーザの呼吸の状態の履歴に基づいて、前記ユーザの呼吸の状態の異常値を求め、前記異常値を除去する、
［７］から［１６］のいずれか一項に記載の呼吸検出装置。
［１８］
前記制御部は、前記ユーザの呼吸の状態の履歴に基づいて、前記ユーザの呼吸の状態の中央値と求め、前記ユーザの呼吸の状態と前記中央値との差が所定の閾値以上であるときに、前記ユーザの呼吸の状態異常値として求める、
［１７］に記載の呼吸検出装置。
［１９］
［７］から［１８］のいずれか一項に記載の呼吸検出装置と、
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザの活動を支援する支援情報を生成する呼吸情報処理部と、
前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力する出力部と、
を備える生体情報処理装置。
［２０］
前記ユーザの脈波の状態を示す脈波情報を取得する脈波センサをさらに備え、
前記呼吸情報処理部は、前記呼吸情報又は前記脈波情報に基づいて前記ユーザの自律神経の状態を分析し、その分析結果を示す情報を前記支援情報として生成する、
［１９］に記載の生体情報処理装置。
［２１］
前記出力部はペルチェ素子を含み、
前記ペルチェ素子は、前記呼吸情報に応じた制御信号が入力されることにより、前記ユーザの呼吸の状態に応じた熱移動を発生させる、
［１９］又は［２０］に記載の生体情報処理装置。
［２２］
前記出力部は芳香素子を含み、
前記芳香素子は、前記呼吸情報に応じた制御信号が入力されることにより、前記ユーザの呼吸の状態に応じて芳香を発する、
［２１］に記載の生体情報処理装置。
［２３］
前記出力部は、電力の印加によって振動する振動子と、音声を出力するスピーカとを含み、
前記振動子は、前記呼吸情報に応じた制御信号が入力されることにより、前記ユーザの呼吸の状態に応じたパターンで振動し、
前記スピーカは、前記呼吸情報に応じた音声を出力する、
［１９］から［２２］のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。
［２４］
前記生体情報処理装置の筐体部は、前記呼吸センサを保持する第１部材と、前記呼吸センサ以外を保持する第２部材とを備え、
前記第１部材は、振動の減衰率が所定の基準値よりも大きい材質を有し、
前記第２部材は、振動の減衰率が所定の基準値よりも小さい材質を有する、
［２３］に記載の生体情報処理装置。
［２５］
前記生体情報処理装置の筐体部は、前記スピーカが出力する音声の透過損失を所定の閾値以下とする面密度を有する部材で構成される、
［２３］又は［２４］に記載の生体情報処理装置。
［２６］
前記呼吸情報処理部は、前記振動子又は前記スピーカに入力される呼吸情報の電気信号の振幅又は位相を、前記電気信号の値に応じて調整する、
［２３］から［２５］のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。
［２７］
前記出力部は、電力の印加によって振動する第１振動子及び第２振動子を含み、
前記呼吸情報処理部は、前記第１振動子及び第２振動子に入力される呼吸情報の電気信号の位相を、前記電気信号の値に応じて調整する、
［２３］から［２５］のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。
［２８］
前記出力部は、音声を出力する複数のスピーカを含み、
前記呼吸情報処理部は、前記複数のスピーカのそれぞれの音声出力条件を調整することで、自装置の外側に伝播する音声の指向性や音量を制御する、
［１９］から［２２］のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。
［２９］
前記出力部は、音声を出力する複数のスピーカを含み、
前記呼吸情報処理部は、前記複数のスピーカのそれぞれの音声出力条件を調整することで、自装置のユーザが所定の位置で知覚することができる仮想音像を生成する、
［１９］から［２２］のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。
［３０］
ユーザの呼吸の状態を示す呼吸情報を取得するステップと、
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザの活動を支援する支援情報を生成するステップと、 前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力するステップと、
を有する生体情報処理方法。
［３１］
ユーザの呼吸の状態を示す呼吸情報を取得するステップと、
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザの活動を支援する支援情報を生成するステップと、 前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力するステップと、
をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
［３２］
ユーザの腹部と自身との間の距離の変動を計測し、前記変動を示す情報を前記ユーザの呼吸の状態を示す呼吸情報として取得する呼吸検出装置と、
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザのマインドフルネスに関する活動を支援する支援情報を生成する呼吸情報処理部と、
前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力する出力部と、
自装置の筐体を構成する部材であって、前記ユーザに自装置を所定の向きで保持させるための保持部又は表示を有する部材である筐体部と、
を備え、
前記筐体部は、前記ユーザが自装置を前記所定の向きで保持したときに、前記呼吸検出装置における呼吸センサが前記ユーザの腹部に対向する位置に、前記呼吸センサを保持する、
マインドフルネス支援装置。
The invention described in the scope of claims at the time of filing of the original application of the present application is additionally described below.
[1]
a signal generator that generates a signal of a predetermined frequency;
a probe through which the signal generated from the signal generator passes;
detecting a phase shift of the signal generated from the signal generator before and after passing through a circuit including the probe;
respiration sensor.
[2]
the probe is at least one of an inductor and a capacitor;
The respiration sensor according to [1].
[3]
the probe is an inductor;
The inductor is formed by winding an electric wire with a coil length of 10 cm or more and 20 m or less in a substantially cylindrical shape,
The respiration sensor of [2].
[4]
the probe is a capacitor,
The capacitor is formed of an electrode having an area of 3 cm x 3 cm or more,
The respiration sensor according to [2].
[5]
The signal generator generates a signal with a frequency of 500 kHz or more and 20 MHz or less.
The respiration sensor according to any one of [1] to [4].
[6]
The signal generator is configured such that the signal generated from the signal generator in the user's breathless state when the probe is closest to the user's body and the user's breathless state when the probe is the farthest from the body causes the probe to move. generating a signal of a predetermined frequency determined based on the phase shift before and after passing through a circuit comprising
The respiration sensor according to any one of [1] to [5].
[7]
the respiratory sensor according to any one of [1] to [6];
a control unit that generates respiratory information of the user based on the phase shift detected by the respiratory sensor;
The control unit
An offset removal unit that generates an offset removal signal by removing unnecessary components from respective phases before and after the signal generated by the signal generator passes through a circuit including the probe,
Breath detection device.
[8] The offset removal unit includes an instrumentation amplifier that receives the signal generated by the signal generator and the offset adjustment signal and outputs the offset removal signal.
The respiration detection device according to [7].
[9]
The instrumentation amplifier includes a gain adjustment resistor that amplifies a signal,
wherein the gain adjustment resistor is a variable resistor;
The respiration detection device according to [8].
[10]
The offset removal unit includes a subtraction circuit that subtracts an offset adjustment signal from the signal generated by the signal generator.
The respiration detection device according to [8].
[11]
The subtraction circuit includes an operational amplifier and a resistor connected to the output side of the operational amplifier,
wherein the resistor is a variable resistor;
The respiratory detection device according to [10].
[12]
The control unit controls a phase shift before and after the signal generated from the signal generator passes through a circuit including the probe when the probe is closest to the user's body, and the body of the signal generated from the signal generator before and after passing through the circuit including the probe of the signal generated from the signal generator in the fully discharged state of the user farthest from the performing normalization before and after passing through a circuit containing the probe;
The respiratory detection device according to any one of [7] to [11].
[13]
An amplifier that amplifies a signal that has passed through a circuit that includes the probe as the normalization,
The respiratory detection device according to [12].
[14]
The amplification unit includes a circuit that uses both a resistor and a diode,
The respiratory detection device according to [13].
[15]
The amplification unit comprises a field effect transistor,
The respiratory detection device according to [13].
[16]
an A/D converter that converts the signal generated from the signal generator and the signal that has passed through the circuit including the probe into digital data;
a specifying unit that specifies the phase shift based on the digital data converted by the A/D conversion unit;
The respiratory detection device according to any one of [7] to [15].
[17]
The control unit obtains an abnormal value of the respiratory state of the user based on the history of the respiratory state of the user, and removes the abnormal value.
The respiratory detection device according to any one of [7] to [16].
[18]
The control unit obtains a median value of the user's respiratory state based on the history of the user's respiratory state, and when the difference between the user's respiratory state and the median value is equal to or greater than a predetermined threshold, , obtained as an abnormal state value of the user's breathing,
The respiratory detection device according to [17].
[19]
The respiratory detection device according to any one of [7] to [18];
a breathing information processing unit that generates support information for supporting the activity of the user based on the breathing information;
an output unit that outputs the support information in a predetermined manner according to the support information;
A biological information processing device comprising:
[20]
Further comprising a pulse wave sensor for acquiring pulse wave information indicating the state of the user's pulse wave,
The respiratory information processing unit analyzes the state of the user's autonomic nerves based on the respiratory information or the pulse wave information, and generates information indicating the analysis result as the support information.
The biological information processing device according to [19].
[21]
the output section includes a Peltier element;
The Peltier element generates heat transfer according to the user's respiratory state by receiving a control signal according to the respiratory information.
The biological information processing device according to [19] or [20].
[22]
the output unit includes a fragrance element;
When a control signal corresponding to the respiratory information is input to the fragrance element, the fragrance element emits fragrance according to the respiratory state of the user.
The biological information processing device according to [21].
[23]
The output unit includes a vibrator that vibrates when power is applied and a speaker that outputs sound,
the vibrator vibrates in a pattern corresponding to the respiratory state of the user by receiving a control signal corresponding to the respiratory information;
The speaker outputs audio according to the respiratory information.
The biological information processing device according to any one of [19] to [22].
[24]
The housing of the biological information processing apparatus includes a first member holding the respiratory sensor and a second member holding components other than the respiratory sensor,
The first member has a material with a vibration damping rate greater than a predetermined reference value,
The second member has a material with a vibration damping rate lower than a predetermined reference value,
The biological information processing device according to [23].
[25]
The housing part of the biological information processing device is made of a member having a surface density that makes the transmission loss of the sound output by the speaker equal to or lower than a predetermined threshold,
The biological information processing device according to [23] or [24].
[26]
The respiratory information processing unit adjusts the amplitude or phase of an electrical signal of respiratory information input to the vibrator or the speaker according to the value of the electrical signal.
The biological information processing device according to any one of [23] to [25].
[27]
the output unit includes a first oscillator and a second oscillator that vibrate when electric power is applied;
The respiratory information processing unit adjusts the phase of the electrical signal of respiratory information input to the first oscillator and the second oscillator according to the value of the electrical signal.
The biological information processing device according to any one of [23] to [25].
[28]
The output unit includes a plurality of speakers that output audio,
The respiratory information processing unit adjusts the sound output conditions of each of the plurality of speakers, thereby controlling the directivity and volume of the sound that propagates to the outside of the device itself.
The biological information processing device according to any one of [19] to [22].
[29]
The output unit includes a plurality of speakers that output audio,
The respiratory information processing unit adjusts the audio output conditions of each of the plurality of speakers to generate a virtual sound image that the user of the device can perceive at a predetermined position.
The biological information processing device according to any one of [19] to [22].
[30]
obtaining respiratory information indicative of a user's respiratory status;
a step of generating assistance information for assisting the activity of the user based on the breathing information; a step of outputting the assistance information in a predetermined manner according to the assistance information;
A biological information processing method comprising:
[31]
obtaining respiratory information indicative of a user's respiratory status;
a step of generating assistance information for assisting the activity of the user based on the breathing information; a step of outputting the assistance information in a predetermined manner according to the assistance information;
A computer program that causes a computer to execute
[32]
a respiration detection device that measures a change in the distance between the user's abdomen and himself/herself, and acquires information indicating the change as respiration information indicating the respiration state of the user;
a breathing information processing unit that generates support information for supporting activities related to mindfulness of the user based on the breathing information;
an output unit that outputs the support information in a predetermined manner according to the support information;
a housing part, which is a member constituting a housing of the device, and is a member having a holding portion or a display for allowing the user to hold the device in a predetermined orientation;
with
The housing part holds the respiratory sensor at a position where the respiratory sensor in the respiratory detection device faces the abdomen of the user when the user holds the device in the predetermined orientation.
Mindfulness support device.
１…生体情報処理装置、１１…筐体部、２０…呼吸センサ、１１１…第１部材、１１２…第２部材、１２…電力供給部、１３２，１３２－１，１３２－２…脈波センサ、１４…出力部、１４１…表示部、１４２…発光部、１４３，１４３－１，１４３－２…振動子、１４４…スピーカ、１５…回路部、１５１…分析部、１５２…制御部、１６１…通信部、１６２…増幅器、１６３…アドレス変換器
DESCRIPTION OF
Claims (33)
前記信号発生器から発生された信号が通過するプローブと、
を備え、
前記プローブはキャパシタであり、
前記信号の周波数は、前記信号発生器に前記信号を発生させる制御部において、呼吸情報を取得するに足る検出強度が得られる周波数を求めるための周波数掃引試験に基づいて実行されたキャリブレーション処理により決定されており、
前記信号発生器から発生された信号の前記キャパシタを含む回路を通過する前後の位相のずれを検出することにより前記キャパシタの静電容量の変化を検出し、
前記周波数掃引試験を、ユーザに近づけた状態と近づけない状態でそれぞれ実行して得られた検出結果の差に基づく周波数を前記キャリブレーション処理の結果とする、
呼吸センサ。 a signal generator that generates a signal with a frequency of 500 kHz or more and 20 MHz or less;
a probe through which the signal generated from the signal generator passes;
with
the probe is a capacitor;
The frequency of the signal is determined by a calibration process performed based on a frequency sweep test for obtaining a frequency at which a detection strength sufficient to obtain respiratory information is obtained in a control unit that causes the signal generator to generate the signal. has been decided,
detecting a change in capacitance of the capacitor by detecting a phase shift before and after the signal generated from the signal generator passes through a circuit including the capacitor ;
The frequency based on the difference between the detection results obtained by executing the frequency sweep test with and without approaching the user is the result of the calibration process.
respiration sensor.
前記信号発生器から発生された信号が通過するプローブと、
を備え、
前記プローブはキャパシタであり、
前記信号の周波数は、ユーザの吸切状態と吐切状態とで変化するカットオフ周波数が前記信号発生器から出力される信号の周波数をまたぐように設計されており、
前記信号発生器から発生された信号の前記キャパシタを含む回路を通過する前後の位相のずれを検出することにより前記キャパシタの静電容量の変化を検出する、
呼吸センサ。 a signal generator that generates a signal with a frequency of 500 kHz or more and 20 MHz or less under the control of the control unit;
a probe through which the signal generated from the signal generator passes;
with
the probe is a capacitor;
The frequency of the signal is designed so that the cutoff frequency, which changes according to the user's exhaustion state and exhaustion state, straddles the frequency of the signal output from the signal generator,
detecting a change in the capacitance of the capacitor by detecting a phase shift before and after the signal generated from the signal generator passes through a circuit containing the capacitor;
respiration sensor.
前記信号発生器から発生された信号が通過するプローブと、
を備え、
前記プローブはキャパシタであり、
前記信号の周波数は、前記信号発生器に前記信号を発生させる制御部において実行されたキャリブレーション処理により決定されており、
前記信号発生器から発生された信号の前記キャパシタを含む回路を通過する前後の位相のずれを検出することにより前記キャパシタの静電容量の変化を検出し、
前記周波数は、ある周波数範囲を一定の周波数範囲で分割し、全体の周波数について、分割した周波数範囲を掃引の単位とする周波数掃引試験の結果に基づいて前記キャリブレーション処理を実行して得られた周波数であり、
前記周波数掃引試験を、ユーザに近づけた状態と近づけない状態でそれぞれ実行し、双方の前記周波数掃引試験の検出結果の差が最も大きくなる周波数を前記キャリブレーション処理の結果とする、
呼吸センサ。 a signal generator that generates a signal with a frequency of 500 kHz or more and 20 MHz or less;
a probe through which the signal generated from the signal generator passes;
with
the probe is a capacitor;
the frequency of the signal is determined by a calibration process performed in a control unit that causes the signal generator to generate the signal;
detecting a change in capacitance of the capacitor by detecting a phase shift before and after the signal generated from the signal generator passes through a circuit including the capacitor;
The frequency is obtained by dividing a certain frequency range into a certain frequency range and performing the calibration process based on the results of a frequency sweep test in which the divided frequency range is used as a sweep unit for the entire frequency. is the frequency,
The frequency sweep test is performed in a state where it is close to the user and a state where it is not close to the user, and the frequency at which the difference between the detection results of both frequency sweep tests is the largest is taken as the result of the calibration process.
respiration sensor.
請求項１から３のうちいずれか１項に記載の呼吸センサ。 The capacitor is formed of electrodes having an area of 9 cm 2 or more,
Respiratory sensor according to any one of claims 1 to 3.
請求項１から４のうちいずれか１項に記載の呼吸センサ。 The signal generator includes the probe in which the signal generated from the signal generator in the user's breathless state in which the probe is closest to the user's body and in the user's breathless state in which the probe is farthest from the body. generating a signal of a predetermined frequency determined based on the phase shift before and after passing through the circuit;
Respiratory sensor according to any one of claims 1 to 4.
前記呼吸センサによって検出された前記静電容量の変化に基づいて、ユーザの呼吸情報を生成する制御部と、を備える、
呼吸検出装置。 a respiratory sensor according to any one of claims 1 to 5;
a control unit that generates user respiration information based on changes in the capacitance detected by the respiration sensor;
Breath detection device.
前記信号発生器から発生された信号の前記プローブを含む回路を通過する前後のそれぞれの位相から不要成分を除去したオフセット除去信号を生成するオフセット除去部を備える、
請求項６に記載の呼吸検出装置。 The control unit
An offset removal unit that generates an offset removal signal by removing unnecessary components from respective phases before and after the signal generated by the signal generator passes through a circuit including the probe,
7. A respiratory detection device according to claim 6.
請求項７に記載の呼吸検出装置。 The offset removal unit includes an instrumentation amplifier that inputs the signal generated from the signal generator and the offset adjustment signal and outputs the offset removal signal.
8. A respiratory detection device according to claim 7.
前記ゲイン調整抵抗は、可変抵抗である、
請求項８に記載の呼吸検出装置。 The instrumentation amplifier includes a gain adjustment resistor that amplifies a signal,
wherein the gain adjustment resistor is a variable resistor;
9. A respiratory detection device according to claim 8.
請求項８に記載の呼吸検出装置。 The offset removal unit includes a subtraction circuit that subtracts an offset adjustment signal from the signal generated by the signal generator.
9. A respiratory detection device according to claim 8.
前記抵抗は、可変抵抗である、
請求項１０に記載の呼吸検出装置。 The subtraction circuit includes an operational amplifier and a resistor connected to the output side of the operational amplifier,
wherein the resistor is a variable resistor;
11. A respiratory detection device according to claim 10.
請求項６から１１のいずれか一項に記載の呼吸検出装置。 The control unit controls a phase shift before and after the signal generated from the signal generator passes through a circuit including the probe when the probe is closest to the user's body, and the body of the signal generated from the signal generator before and after passing through the circuit including the probe of the signal generated from the signal generator in the fully discharged state of the user farthest from the performing normalization before and after passing through a circuit containing the probe;
12. A respiratory detection device according to any one of claims 6-11.
請求項１２に記載の呼吸検出装置。 An amplifier that amplifies a signal that has passed through a circuit that includes the probe as the normalization,
13. A respiratory detection device according to claim 12.
請求項１３に記載の呼吸検出装置。 The amplification unit includes a circuit that uses both a resistor and a diode,
14. A respiratory detection device according to claim 13.
請求項１３に記載の呼吸検出装置。 The amplification unit comprises a field effect transistor,
14. A respiratory detection device according to claim 13.
前記Ａ／Ｄ変換部でそれぞれ変換されたデジタルデータに基づいて、前記位相のずれを特定する特定部と、を備える、
請求項６から１５のいずれか一項に記載の呼吸検出装置。 an A/D converter that converts the signal generated from the signal generator and the signal that has passed through the circuit including the probe into digital data;
a specifying unit that specifies the phase shift based on the digital data converted by the A/D conversion unit;
16. A respiratory detection device according to any one of claims 6-15.
請求項６から１６のいずれか一項に記載の呼吸検出装置。 The control unit obtains an abnormal value of the respiratory state of the user based on the history of the respiratory state of the user, and removes the abnormal value.
17. A respiratory detection device according to any one of claims 6-16.
請求項１７に記載の呼吸検出装置。 The control unit obtains a median value of the user's respiratory state based on the history of the user's respiratory state, and when the difference between the user's respiratory state and the median value is equal to or greater than a predetermined threshold, , obtained as an abnormal state value of the user's breathing,
18. A respiratory detection device according to claim 17.
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザの活動を支援する支援情報を生成する呼吸情報処理部と、
前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力する出力部と、
を備える生体情報処理装置。 a respiratory detection device according to any one of claims 6 to 18;
a breathing information processing unit that generates support information for supporting the activity of the user based on the breathing information;
an output unit that outputs the support information in a predetermined manner according to the support information;
A biological information processing device comprising:
前記呼吸情報処理部は、前記呼吸情報又は前記脈波情報に基づいて前記ユーザの自律神経の状態を分析し、その分析結果を示す情報を前記支援情報として生成する、
請求項１９に記載の生体情報処理装置。 Further comprising a pulse wave sensor for acquiring pulse wave information indicating the state of the user's pulse wave,
The respiratory information processing unit analyzes the state of the user's autonomic nerves based on the respiratory information or the pulse wave information, and generates information indicating the analysis result as the support information.
The biological information processing apparatus according to claim 19.
前記ペルチェ素子は、前記呼吸情報に応じた制御信号が入力されることにより、前記ユーザの呼吸の状態に応じた熱移動を発生させる、
請求項１９又は２０に記載の生体情報処理装置。 the output section includes a Peltier element;
The Peltier element generates heat transfer according to the user's respiratory state by receiving a control signal according to the respiratory information.
The biological information processing device according to claim 19 or 20.
前記芳香素子は、前記呼吸情報に応じた制御信号が入力されることにより、前記ユーザの呼吸の状態に応じて芳香を発する、
請求項２１に記載の生体情報処理装置。 the output unit includes a fragrance element;
When a control signal corresponding to the respiratory information is input to the fragrance element, the fragrance element emits fragrance according to the respiratory state of the user.
The biological information processing apparatus according to claim 21.
前記振動子は、前記呼吸情報に応じた制御信号が入力されることにより、前記ユーザの呼吸の状態に応じたパターンで振動し、
前記スピーカは、前記呼吸情報に応じた音声を出力する、
請求項１９から２２のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。 The output unit includes a vibrator that vibrates when power is applied and a speaker that outputs sound,
the vibrator vibrates in a pattern corresponding to the respiratory state of the user by receiving a control signal corresponding to the respiratory information;
The speaker outputs audio according to the respiratory information.
The biological information processing apparatus according to any one of claims 19 to 22.
前記第１部材は、振動の減衰率が所定の基準値よりも大きい材質を有し、
前記第２部材は、振動の減衰率が所定の基準値よりも小さい材質を有する、
請求項２３に記載の生体情報処理装置。 The housing of the biological information processing apparatus includes a first member holding the respiratory sensor and a second member holding components other than the respiratory sensor,
The first member has a material with a vibration damping rate greater than a predetermined reference value,
The second member has a material with a vibration damping rate lower than a predetermined reference value,
The biological information processing apparatus according to claim 23.
請求項２３又は２４に記載の生体情報処理装置。 The housing part of the biological information processing device is made of a member having a surface density that makes the transmission loss of the sound output by the speaker equal to or lower than a predetermined threshold,
The biological information processing apparatus according to claim 23 or 24.
請求項２３から２５のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。 The respiratory information processing unit adjusts the amplitude or phase of an electrical signal of respiratory information input to the vibrator or the speaker according to the value of the electrical signal.
The biological information processing apparatus according to any one of claims 23 to 25.
前記呼吸情報処理部は、前記第１振動子及び第２振動子に入力される呼吸情報の電気信号の位相を、前記電気信号の値に応じて調整する、
請求項２３から２５のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。 the output unit includes a first oscillator and a second oscillator that vibrate when electric power is applied;
The respiratory information processing unit adjusts the phase of the electrical signal of respiratory information input to the first oscillator and the second oscillator according to the value of the electrical signal.
The biological information processing apparatus according to any one of claims 23 to 25.
前記呼吸情報処理部は、前記複数のスピーカのそれぞれの音声出力条件を調整することで、自装置の外側に伝播する音声の指向性や音量を制御する、
請求項１９から２２のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。 The output unit includes a plurality of speakers that output audio,
The respiratory information processing unit adjusts the sound output conditions of each of the plurality of speakers, thereby controlling the directivity and volume of the sound that propagates to the outside of the device itself.
The biological information processing apparatus according to any one of claims 19 to 22.
前記呼吸情報処理部は、前記複数のスピーカのそれぞれの音声出力条件を調整することで、自装置のユーザが所定の位置で知覚することができる仮想音像を生成する、
請求項１９から２２のいずれか一項に記載の生体情報処理装置。 The output unit includes a plurality of speakers that output audio,
The respiratory information processing unit adjusts the audio output conditions of each of the plurality of speakers to generate a virtual sound image that the user of the device can perceive at a predetermined position.
The biological information processing apparatus according to any one of claims 19 to 22.
請求項１から５のいずれか１項に記載の呼吸センサによって検出されたユーザの呼吸の状態を示す呼吸情報を取得するステップと、
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザの活動を支援する支援情報を生成するステップと、 前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力するステップと、
を有する生体情報処理方法。 The biological information processing apparatus according to claim 19,
obtaining respiratory information indicating a user's respiratory state detected by the respiratory sensor according to any one of claims 1 to 5;
a step of generating assistance information for assisting the activity of the user based on the breathing information; a step of outputting the assistance information in a predetermined manner according to the assistance information;
A biological information processing method comprising:
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザの活動を支援する支援情報を生成するステップと、 前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力するステップと、
を請求項１９に記載の生体情報処理装置に実行させるためのコンピュータプログラム。 obtaining respiratory information indicating a user's respiratory state detected by the respiratory sensor according to any one of claims 1 to 5;
a step of generating assistance information for assisting the activity of the user based on the breathing information; a step of outputting the assistance information in a predetermined manner according to the assistance information;
A computer program for causing the biological information processing apparatus according to claim 19 to execute.
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザのマインドフルネスに関する活動を支援する支援情報を生成する呼吸情報処理部と、
前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力する出力部と、
自装置の筐体を構成する部材であって、前記ユーザに自装置を所定の向きで保持させるための保持部又は表示を有する部材である筐体部と、
を備え、
前記筐体部は、前記ユーザが自装置を前記所定の向きで保持したときに、前記呼吸検出装置における呼吸センサが前記ユーザの腹部に対向する位置に、前記呼吸センサを保持する、
マインドフルネス支援装置。 19. Breathing according to any one of claims 6 to 18, wherein a change in the distance between the user's abdomen and the user is measured, and information indicating the change is acquired as breathing information indicating the user's breathing state. a detection device;
a breathing information processing unit that generates support information for supporting activities related to mindfulness of the user based on the breathing information;
an output unit that outputs the support information in a predetermined manner according to the support information;
a housing part, which is a member constituting a housing of the device, and is a member having a holding portion or a display for allowing the user to hold the device in a predetermined orientation;
with
The housing part holds the respiratory sensor at a position where the respiratory sensor in the respiratory detection device faces the abdomen of the user when the user holds the device in the predetermined orientation.
Mindfulness support device.
前記呼吸情報に基づいて前記ユーザのマインドフルネスに関する活動を支援する支援情報を生成する呼吸情報処理部と、
前記支援情報に応じた所定の態様で前記支援情報を出力する出力部と、
自装置の筐体を構成する部材であって、前記ユーザに自装置を所定の向きで保持させるための保持部又は表示を有する部材である筐体部と、
前記ユーザの脈波の状態を示す脈波情報を取得する脈波センサと、を備え、
前記呼吸センサは、
５００ｋＨｚ以上２０ＭＨｚ以下の周波数の信号を発生する信号発生器と、
前記信号発生器から発生された信号が通過するプローブと、を備え、
前記プローブはキャパシタであり、
前記信号発生器から発生された信号の前記キャパシタを含む回路を通過する前後の位相のずれを検出することにより前記キャパシタの静電容量の変化を検出し、
前記筐体部は、
前記ユーザが自装置を前記所定の向きで保持したときに、前記呼吸検出装置における呼吸センサが前記ユーザの腹部に対向する位置に、前記呼吸センサを保持し、
前記ユーザから見て、前記呼吸センサを保持する位置よりも遠い位置に前記脈波センサを保持する、
マインドフルネス支援装置。 Based on a breathing sensor and a change in capacitance detected by the breathing sensor, a control unit that generates user's breathing information is provided, and a change in the distance between the user's abdomen and himself is measured, and the change is measured. a breathing detection device that acquires the information indicated as breathing information indicating the breathing state of the user;
a breathing information processing unit that generates support information for supporting activities related to mindfulness of the user based on the breathing information;
an output unit that outputs the support information in a predetermined manner according to the support information;
a housing part, which is a member constituting a housing of the device, and is a member having a holding portion or a display for allowing the user to hold the device in a predetermined orientation;
A pulse wave sensor that acquires pulse wave information indicating the state of the user's pulse wave,
The respiration sensor is
a signal generator that generates a signal with a frequency of 500 kHz or more and 20 MHz or less;
a probe through which the signal generated from the signal generator passes;
the probe is a capacitor;
detecting a change in capacitance of the capacitor by detecting a phase shift before and after the signal generated from the signal generator passes through a circuit including the capacitor;
The housing part is
holding the respiratory sensor at a position where the respiratory sensor in the respiratory detection device faces the abdomen of the user when the user holds the device in the predetermined orientation;
holding the pulse wave sensor at a position farther from the position holding the respiratory sensor as viewed from the user;
Mindfulness support device.
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