(57)【要約】【課題】安全で、大きな場所を必要とせず、娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことが可能な、呼吸鍛錬システム及びこの呼吸鍛錬システムに用いられる筒状体を提供すること。【解決手段】筒状体１００の実空間における向きと使用者の呼吸の所定量とに基づいて、表示部３００に表示される飛翔体の移動方向及び移動速度が決定される。使用者の呼吸の所定量を単に表示するだけでなく、呼吸の所定量と筒状体１００の実空間における向きとを加味して飛翔体の移動方向及び移動速度が決定されるため、娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことが可能になる。また、表示部３００に表示を行うため、安全で、大きな場所を必要とせず、室内で呼気鍛練を行うことが可能になる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空の筒状に構成された筒状体と、
前記筒状体に設けられ、使用者の呼吸の所定量を検出する呼吸検出部と、
前記筒状体の実空間における向きを検出する向き検出部と、
前記検出部に基づき画像空間に飛翔体及びターゲットを設定表示する表示部と、
前記呼吸検出部及び前記向き検出部の検出結果に基づいて、前記飛翔体の画像空間における移動方向及び移動速度を決定する表示処理部と、
を備えることを特徴とする呼吸鍛錬システム。
【請求項２】
前記呼吸検出部は、前記呼吸の所定量として使用者の呼気の圧力である呼気圧を検出し、
前記表示部は、放物運動をするように前記飛翔体を表示し、
前記表示処理部は、
前記飛翔体の軌道を決定するために、呼気圧に基づいて前記飛翔体の初速度と、前記筒状体の実空間における向きに基づいて前記飛翔体の飛翔方向とを決定し、
前記決定された軌道に従って、前記飛翔体を前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項１に記載の呼吸鍛錬システム。
【請求項３】
前記呼吸検出部は、更に前記呼吸の所定量として使用者の吸気の量である吸気量を検出し、
前記表示処理部は、前記吸気量に基づいて前記ターゲットまでの距離を設定し、前記表示部に前記ターゲットを距離に応じた様態で表示させる、
ことを特徴とする請求項２に記載の呼吸鍛錬システム。
【請求項４】
前記向き検出部は、前記筒状体の実空間における鉛直方向の向きと前記表示部に対する左右方向の向きを検出し、
前記表示処理部は、
前記鉛直方向の向きに基づいて、前記飛翔体の射出角度を決定し、
前記表示部に対する左右方向の向きに基づいて、前記飛翔体の射出方位を決定する、
ことを特徴とする請求項３に記載の呼吸鍛錬システム。
【請求項５】
前記表示処理部は、前記ターゲットの３次元位置と、前記飛翔体の軌道とに基づいて、前記飛翔体が前記ターゲットに命中したか否かを判断する命中判断部を有し、
前記表示処理部は、前記命中判断部の判断結果を前記表示部に表示させる、
ことを特徴とする請求項４に記載の呼吸器鍛錬システム。
【請求項６】
前記表示処理部は、
前記命中判断部の判断結果を記録する命中記録部と、
前記命中記録部の記録から、前記飛翔体が前記ターゲットに命中した割合である命中率を決定する命中率決定部とを有し、
前記命中率に基づいて前記ターゲットまでの距離を設定し、前記表示部に前記ターゲットを表示させる、
ことを特徴とする請求項５に記載の呼吸器鍛錬システム。
【請求項７】
前記表示処理部は、
前記吸気量を記憶する吸気量記録部を有し、
前記吸気量記録部の記録に基づいて前記ターゲットまでの距離を設定し、前記表示部に前記ターゲットを表示させる、
ことを特徴とする請求項３〜６の何れか１項に記載の呼吸器鍛錬システム。
【請求項８】
前記筒状体において、
前記呼吸検出部は、前記吸気量を検出するための吸気量検出素子と、前記呼気圧を検出するための呼気圧検出素子とを備え、
前記吸気量検出素子及び前記呼気圧検出素子は、前記筒状体の内部に設けられる、
ことを特徴とする請求項３〜７の何れか１項に記載の呼吸鍛錬システムに用いられる筒状体。
【請求項９】
前記筒状体は、一端に使用者の呼吸を前記筒状体の内部に導く呼吸誘導口が設けられ、
他端に前記呼気圧検出素子が設けられる、
ことを特徴とする請求項８に記載の筒状体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、使用者に腹式呼吸を促すための呼吸鍛錬システムに関し、特に使用者の呼気の検知結果に基づいて表示部の表示を変更することが可能な呼吸鍛錬システム及びこの呼吸鍛錬システムに用いられる筒状体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、呼吸器の鍛錬を目的として、使用者の呼吸を検知し、その結果を使用者に報知する装置が提案されている。例えば、特許文献１では、呼気量の瞬間最大値であるピークフロー及び呼気流量を１秒間に渡って積分した１秒量を測定し、その測定結果を使用者に放置報知する呼吸器官鍛錬器が開示される。
【特許文献１】実開平８−１６４２２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
呼吸器の鍛練を行うためには、呼吸鍛錬システムが反復、継続して使用されるのが望ましい。そして、呼吸鍛錬システムが反復、継続して使用されるためには、呼吸鍛錬システムにゲーム性を持たせる等、使用者の趣味嗜好に訴えて呼吸鍛錬を行えるための工夫が必要で有る。しかし、特許文献１に記載の呼吸器官鍛錬器は、圧力レベルランプ２６及び表示部３６を用いて呼気検知結果の表示を行い、所定の回数の鍛練が行われたのをトリガとしてスピーカ２８からメロディを流すという、単調な呼吸鍛錬の内容を提供するものである。呼吸鍛錬の内容が単調なため、呼吸鍛錬システムが反復して使用されない恐れがある。
【０００４】
また、スポーツ吹き矢の分野があり、スポーツ吹き矢は、人間の吐く呼気で矢を的に向かって飛ばすスポーツである。スポーツ吹き矢は、普段の生活ではあまり使わない肺のフルスペースまで使うことによって、肺機能活性化等の効果が得られる。さらに、的を狙うという行為によって、娯楽性のある呼吸鍛錬の内容を提供することができる。しかし、スポーツ吹き矢は、実際に矢を飛ばすため、周囲の安全面などに配慮する必要がある。また、矢の発射位置と的との間にある程度の距離が必要なため、スポーツ吹き矢を行うためには広い場所が必要となる。そのため、スポーツ吹き矢を行うことで呼気鍛練を行うことが可能な場所は制限され、特に一般家庭の室内で行うことは困難である。
【０００５】
本発明は、安全で、大きな場所を必要とせず、娯楽性のある呼吸鍛錬システム及びこの呼吸鍛錬システムに用いられる筒状体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、中空の筒状に構成された筒状体と、前記筒状体に設けられ、使用者の呼吸の所定量を検出する呼吸検出部と、前記筒状体の実空間における向きを検出する向き検出部と、画像空間に飛翔体及びターゲットを設定表示する表示部と、前記呼吸検出部及び前記向き検出部の検出結果に基づいて、前記飛翔体の画像空間における移動方向及び移動速度を決定する表示処理部と、を備えることを特徴とする。尚、筒状体の形状は円筒に限定されず、例えば角柱形状等でも良い。また、テーパーを有していても構わない。要は、中空の棒状体であればよい。
【０００７】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記呼吸検出部は、前記呼吸の所定量として使用者の呼気の圧力である呼気圧を検出し、前記表示部は、放物運動をするように前記飛翔体を表示し、前記表示処理部は、前記飛翔体の軌道を決定するために、呼気圧に基づいて前記飛翔体の初速度と、前記筒状体の実空間における向きに基づいて前記飛翔体の飛翔方向とを決定し、前記決定された軌道に従って、前記飛翔体を前記表示部に表示させる、ことを特徴とする。
【０００８】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記呼吸検出部は、更に前記呼吸の所定量として使用者の吸気の量である吸気量を検出し、前記表示処理部は、前記吸気量に基づいて前記ターゲットまでの距離を設定し、前記表示部に前記ターゲットを表示させる、ことを特徴とする。
【０００９】
請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、前記向き検出部は、前記筒状体の実空間における鉛直方向の向きと前記表示部に対する左右方向の向きとを検出し、前記表示処理部は、前記鉛直方向の向きに基づいて、前記飛翔体の射出角度を決定し、前記表示部に対する左右方向の向きに基づいて、前記飛翔体の射出方位を決定する、ことを特徴とする。
【００１０】
請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の発明において、前記表示処理部は、前記ターゲットの３次元位置と、前記飛翔体の軌道とに基づいて、前記飛翔体が前記ターゲットに命中したか否かを判断する命中判断部を有し、前記表示処理部は、前記命中判断部の判断結果を前記表示部に表示させる、ことを特徴とする。
【００１１】
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の発明において、前記表示処理部は、前記命中判断部の判断結果を記録する命中記録部と、前記命中記録部の記録から、前記飛翔体が前記ターゲットに命中した割合である命中率を決定する命中率決定部とを有し、前記命中率に基づいて前記ターゲットまでの距離を設定し、前記表示部に前記ターゲットを表示させる、ことを特徴とする。
【００１２】
請求項７に記載の発明は、請求項３〜６の何れか１項に記載の発明において、前記表示処理部は、前記吸気量を記憶する吸気量記録部を有し、前記吸気量記録部の記録に基づいて前記ターゲットまでの距離を設定し、前記表示部に前記ターゲットを表示させる、ことを特徴とする。
【００１３】
請求項８に記載の発明は、請求項３〜７の何れか１項に記載の呼吸鍛錬システムに用いられる筒状体であって、前記筒状体において、前記呼吸検出部は、前記吸気量を検出するための吸気量検出素子と、前記呼気圧を検出するための呼気圧検出素子とを備え、前記吸気量検出素子及び前記呼気圧検出素子は、前記筒状体の内部に設けられる、ことを特徴とする。
【００１４】
請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の発明において、前記筒状体は、一端に使用者の呼吸を前記筒状体の内部に導く呼吸誘導口が設けられ、他端に前記呼気圧検出素子が設けられる、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の発明では、筒状体の実空間における向きと使用者の呼吸の所定量とに基づいて、表示部に表示される飛翔体の移動方向及び移動速度が決定される。使用者の呼吸の所定量を単に表示するだけでなく、呼吸の所定量と筒状体の実空間における向きとを加味して飛翔体の移動方向及び移動速度が決定されるため、娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことが可能になる。また、表示部に表示を行うため、呼気鍛練のために大きな場所を必要とせず、手軽で安全に呼気鍛練を行うことが可能になる。
【００１６】
請求項２に記載の発明では、呼気圧及び筒状体の実空間における向きに基づいて飛翔体の軌道が決定され、その軌道に従って飛翔体が表示部に表示される。従って、使用者は、呼気圧及び筒状体の実空間における向きを調整し、飛翔体でターゲットを狙うことが可能になる。即ち、ターゲットを狙うという行為によって、より娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことが可能になる。
【００１７】
請求項３に記載の発明では、吸気量に基づいてターゲットまでの距離が設定されるため、更に吸気も利用した呼吸鍛錬を行うことが可能になる。また、ターゲットまでの距離が吸気量に基づいて設定されるため、個人の吸気量に合わせた呼吸鍛錬を行うことが可能になる。
【００１８】
請求項４に記載の発明では、筒状体の実空間における方向の向きに基づいて飛翔体の射出角度が決定され、表示部に対する左右方向の向きに基づいて前記飛翔体の射出方位が決定される。呼気圧で飛翔体の初速度が決定されているのに加え、鉛直方向の向きに基づいて飛翔体の射出角度が決定されることで、飛翔体の描く放物線が決定される。さらに、表示部に対する左右方向の向きに基づいて前記飛翔体の射出方位が決定されることで、飛翔体の軌道が正確に決定される。従って、的を狙うという行為がより現実性を帯びるので、さらに娯楽性があり、使用者の趣味嗜好に訴えて呼吸鍛錬を行うことが可能になる。
【００１９】
請求項５に記載の発明では、ターゲットの３次元位置と飛翔体の軌道とに基づいて、飛翔体がターゲットに命中したか否かが判断される。筒状体の向きと呼気圧とを調整することでターゲットを狙い、その命中可否が判断されることによって、さらに現実性と娯性のある呼吸鍛錬を行うことができる。
【００２０】
請求項６に記載の発明では、飛翔体がターゲットに命中したか否かの判断結果の記録に基づいて、命中率が決定される。そして、その命中率に基づいて、ターゲットまでの距離が設定される。命中率に基づいてターゲットまでの距離が設定されることで、ターゲットに飛翔体を命中させる難易度を調整することが可能になり、さらに娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことができる。
【００２１】
請求項７に記載の発明では、吸気量記録部の記録に基づいて、ターゲットまでの距離が設定される。吸気量に基づいてターゲットまでの距離が設定されることで、ターゲットに飛翔体を命中させる難易度を調整することが可能になり、さらに娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことができる。
【００２２】
請求項８に記載の発明では、吸気量検出素子及び呼気圧検出素子が、中空の筒状体の内部に設けられる。吹き筒状内部を通過する呼気及び吸気を検知できるため、実際のスポーツ吹き矢に近い感覚で、娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことができる。
【００２３】
請求項９に記載の発明では、使用者の呼吸を筒状体の内部に導く呼吸誘導口が筒状体の一端に設けられ、他端に呼気圧検出素子が設けられる。筒状体の一端を呼気の入り口として用い、呼気の出口となる他端で呼気圧を検知することで、筒状体から呼気が出るときの初速を正確に検知できる。従って、さらに実際のスポーツ吹き矢に近い感覚で、娯楽性のある呼吸鍛錬を行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、図面を用いて本発明の実施形態について詳述する。
【００２５】
［呼吸鍛錬システム１の概要］
図１は、本発明の実施形態に係る呼吸鍛錬システム１の概要図ある。呼吸鍛錬システム１は、筒状体１００と、制御部２００と、表示部３００とで構成される。使用者ＵＳＲは、筒状体１００を手で持ち、表示部３００に筒状体１００を向けて、筒状体１００に息を吹き込む。制御部２００は、使用者ＵＳＲが筒状体１００に吹き込んだ呼気の呼気圧と、筒状体１００の向きとに応じて、後述するモニタ３０２に表示される飛翔体の画像空間における移動方向及び移動速度を決定し、モニタ３０２にその飛翔体を表示する。飛翔体としては、吹き矢が表示される。表示部３００は、種々の表示を行うためのモニタ３０２と、モニタ３０２の４隅に設けられた赤外線ＬＥＤ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ（以下、４つの赤外線ＬＥＤ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄを区別しない場合は、単に赤外線ＬＥＤ３０１と表記する）とで構成される。本実施形態に係る呼吸鍛錬システム１は、スポーツ吹き矢の様に実際に矢を飛ばす必要がないため、安全で、大きな場所を必要とせず手軽に呼吸鍛錬ができる。尚、前記したモニタ３０２が、本発明の表示部の一例である。
【００２６】
［筒状体１００の構成］
図２は、筒状体１００の断面模式図である。筒状体１００は、筒部１０１，呼吸誘導口１０２，撮像部１０３，鉛直向き検知部１０４，呼吸検出部１０５，筒側インターフェス１０６で構成される。円筒形状の筒部１０１は、中空の内部を呼吸が通過するための構造である。筒部１０１の一端に設けられる呼吸誘導口１０２は、使用者が口を付けて筒部１０１の内部に呼吸を導入するための構成である。筒部１０１及び呼吸誘導口１０２は、特開２００１−１０８３９６号公報に記載の吹き矢羽根筒の様に、強化繊維プラスチックを用いて構成される。撮像部１０３は、発光部３０１を撮像するために、筒部１０１の呼吸誘導口１０２の他端外周部に設けられる。撮像部１０３としては、発光部３０１からの赤外光に対して感度を有するＣＣＤアレイが用いられる。鉛直向き検知部１０４は、筒状体１００の鉛直方向の向きを検知するために、筒部１０１の外周部に設けられる。鉛直向き検知部１０４としては、Ｘ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各々に沿う加速度を検出可能な３軸加速度センサが用いられる。好ましくは、３軸加速度センサは静電容量または容量結合型であり、シリコン微細加工ＭＥＭＳテクノロジを用いて作成される。呼気検知部１０５は、使用者の呼気圧及び吸気量を検知するために、筒部１０１の他端内部に設けられる。呼気検知部１０５は、互いに背向する吸気圧センサ１０５ａと呼気圧センサ１０５ｂとで構成される。使用者が呼吸誘導口１０２に口を付けて息を吸うと、空気が筒部１０１に流入する。吸気圧センサ１０５ａは、この筒部１０１の内部に流入する空気を感知することで、使用者の吸気圧を検知する。尚、後述するように、吸気量はこの吸気圧を時間で積分することで求められる。使用者が呼吸誘導口１０２に口を付けて息を吐くと、空気が筒部１０１から流入流出する。呼気圧センサ１０５ｂは、この筒部１０１から流出する空気を感知することで、使用者の呼気圧を検知する。吸気圧センサ１０５ａ及び呼気圧センサ１０５ｂとしては、拡散型半導体圧力センサが用いられる。筒側インターフェス１０６は、筒状体１００と制御部２００との間で通信を行うために、筒部１０１の外側に設けられる。図２おいて、筒側インターフェス１０６は例えばＵｎｉｖｅｒｓａｌ  Ｓｅｒｉａｌ  Ｂｕｓ（ＵＳＢ），ＩＥＥＥ１３９４等の規格に従って制御部２００に有線接続されるが、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線を用いて無線接続されても良い。尚、前記した筒部１０１，呼吸誘導口１０２，呼気検知部１０５，吸気圧センサ１０５ａ，呼気圧センサ１０５ｂが、本発明の筒状体，呼吸誘導口，呼吸検出部，吸気量検出素子，呼気圧検出素子の一例である。また、前記した鉛直向き検知部１０４，赤外線ＬＥＤ３０１，撮像部１０３が、本発明の向きを検知するためのシステムの一例である。
【００２７】
［呼吸鍛錬システム１の制御回路構成］
図３は、呼吸鍛錬システム１の制御回路構成を示すブロック図である。呼吸鍛錬システム１中の制御回路は、使用者が手に持って構える筒状筺体１００に設けられる構成要素と、呼吸鍛錬システム１全体を制御するための回路をまとめた制御部２００に設けられる構成要素と、種々の表示を行う表示部３００に設けられる構成要素との３つに大きく分けられる。
【００２８】
筒状体１００は、撮像部１０３，鉛直向き検知部１０４，呼吸検知部１０５，筒側インターフェス１０６，バス１１０を備える。撮像部１０３，鉛直向き検知部１０４，呼吸検知部１０５及び筒側インターフェス１０６は、バス１１０に接続される。筒側インターフェス１０６は、後述する制御側インターフェス２０６を介して制御部２００に接続される。制御部２００は、操作部２０１，ＣＰＵ２０２，フラッシュＲＯＭ２０３，ＲＡＭ２０４，画像形成部２０５，制御側インターフェス２０６、ＬＥＤ駆動回路２０７を備える。操作部２０１，ＣＰＵ２０２，フラッシュＲＯＭ２０３，ＲＡＭ２０４，画像形成部２０５，制御側インターフェス２０６，ＬＥＤ駆動回路２０７は、バス２１０に接続される。表示部３００は、赤外線ＬＥＤ３０１，モニタ３０２で構成される。発光部３０１はＬＥＤ駆動回路２０７に接続され、モニタ３０２は画像形成部２０５に接続される。尚、ＣＰＵ２０２，フラッシュＲＯＭ２０３及びフラッシュＲＯＭ２０３に記憶される種々のプログラム，ＲＡＭ２０４が、本発明の表示処理部の一例である。
【００２９】
ＣＰＵ２０２は、バス２１０を介して、操作部２０１，フラッシュＲＯＭ２０３，ＲＡＭ２０４，画像形成部２０５，制御側インターフェス２０６，ＬＥＤ駆動回路２０７との間で信号の送受信を行い、後記する図７に示されるような呼吸鍛錬のための処理を実行する。また、ＣＰＵ２０２は、制御側インターフェス２０６及び筒側インターフェス１０６を介してバス１１０に接続され、撮像部１０３，鉛直向き検知部１０４，呼吸検知部１０５との間でも信号の送受信が可能である。フラッシュＲＯＭ２０３は、後記する図４に示される様に、ＣＰＵ２０２が呼吸鍛錬を行うプログラムである吹き矢ゲームＰＧ２０３ａ及び吹き矢ゲームＰＧ２０３ａで用いられる種々のサブルーチンを記憶する。また、フラッシュＲＯＭ２０３は、以前に実行された吹き矢ゲームＰＧ２０３ａで得られた吸気量，命中率等の情報を含むログ等を記憶する。ＲＡＭ２０４は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶されたプログラムを実行する際に、後記する図５に示される種々の一時的なデータの読み込み／書き込みが行われる。
【００３０】
操作部２０１は、後記する吹き矢ゲームＰＧ２０３ａの開始，終了や、飛翔体の射出回数の設定等、使用者が呼吸鍛錬システム１を操作するためのボタンを備える。操作部２０１は、使用者の入力に応じた操作信号を、バス２１０を介してＣＰＵ２０２に送信する。
【００３１】
画像形成部２０５は、ＣＰＵ２０２からの制御信号に応じて後記する吹き矢ゲームＰＧ２０３ａに係る表示画像データを形成し、その表示画像データを後記するモニタ３０２に画像信号として送信する。画像形成部２０５は、１フレーム分の表示画像データを一時記憶するためのフレームメモリを備える。モニタ３０２は液晶ディスプレイであり、画像形成部２０５からの画像信号に応じた画像を表示する。
【００３２】
ＬＥＤ駆動回路２０７は、後述する赤外線ＬＥＤ３０１に流れる電流を調節するための回路である。ＬＥＤ駆動回路２０７は、ＣＰＵ２０２からの制御信号に応じて、後記する赤外線ＬＥＤ３０１に発光信号を送信する。
【００３３】
モニタ３０２の４隅に設けられる赤外線ＬＥＤ３０１は、ＣＰＵ２０２からの制御信号を受けたＬＥＤ駆動回路２０７からの発光信号に応じて、発光／消灯を行う。赤外線ＬＥＤ３０１としては、例えば東芝セミコンダクター社製のＴＬＮ２００シリーズ（ピーク発光波長＝８７０ｎｍ〜８８０ｎｍ）が利用可能である。
【００３４】
制御側インターフェス２０６は、バス２１０に接続されている制御部２００の種々の構成要素からの信号を、通信信号として筒側インターフェス１０６に送信する。また、筒側インターフェス１０６からの通信信号を受信し、その通信信号の内容に対応する制御部２００の種々の構成要素に対して、対応する信号をバス２１０を介して送信する。
【００３５】
筒側インターフェス１０６は、バス１１０に接続されている筒状体１００の種々の構成要素からの信号を、通信信号として制御側インターフェス２０６に送信する。また、制御側インターフェス２０６からの通信信号を受信し、その通信信号の内容に対応する筒状体１００の種々の構成要素に対して、対応する信号をバス１１０を介して送信する。
【００３６】
撮像部１０３は、赤外線ＬＥＤ３０１を撮像し、赤外線画像データを得る。赤外線画像データは、撮像信号とＲＡＭ２０４に送信され、赤外線画像２０４ｈとしてＲＡＭ２０４に一時記憶される。一般に、ＣＣＤの波長感度は、可視光（４００ｎｍ〜７００ｎｍ）よりも赤外域（７００ｎｍ〜１０００ｎｍ）で劣る。撮像部１０３は、赤外線ＬＥＤ３０１を撮像する際に可視光がノイズとして邪魔をしないように、可視光を遮断し赤外線を透過する光学フィルタを備える。
【００３７】
鉛直向き検知部１０４は、吹き筒筺体１００の鉛直方向に対する角度を知るために、吹き筒筺体１００に加えられる加速度を検知する。検知された加速度は、向き信号としてＣＰＵ２０２に送信される。ＣＰＵ２０２に送信された向き信号は、ＲＡＭ２０４に一時記憶される。
【００３８】
呼吸検出部１０５は、吸気圧センサ１０５ａによって感知した吸気圧を吸気圧信号として、呼気圧センサ１０５ｂによって感知した呼気圧を呼気圧信号として、それぞれＣＰＵ２０２に送信する。ＣＰＵ２０２に送信された吸気圧信号及び呼気圧信号は、ＲＡＭ２０４に一時記憶される。
【００３９】
［フラッシュＲＯＭ２０３に含まれるプログラム］
以下、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶されるプログラム（以下、ＰＧと略す）の内容とＲＡＭ２０４に一時記憶されるデータの内容とを、図４と図５とを用いて説明する。本実施形態において、ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に含まれる吹き矢ゲームＰＧ２０３ａを実行することで、使用者に娯楽性のある呼気鍛練を促す。吹き矢ゲームＰＧ２０３ａは、サブルーチンとして呼気圧算出ＰＧ２０３ｂ，吸気量算出ＰＧ２０３ｃ，筒状体位置決定ＰＧ２０３ｄ，筒状体向き決定ＰＧ２０３ｅ，軌道決定ＰＧ２０３ｆ，ターゲット座標決定ＰＧ２０３ｇ，命中判定ＰＧ２０３ｈを備える。
【００４０】
呼気圧算出ＰＧ２０３ｂは、筒状体１００に吹き込まれる呼気の呼気圧を求めるためのプログラムである。ＣＰＵ２０２は、呼気圧算出ＰＧ２０３ｂを実行することで、センサ１０５ｂから送信される呼気圧信号に基づいて呼気圧を算出し、ＲＡＭ２０４に一時記憶する。ＣＰＵ２０２は、呼気圧を所定時間毎にＲＡＭ２０４に記憶し、呼気圧の時間変動を調べる。ＣＰＵ２０２は、変動した呼気圧の最大値を、呼気圧２０４ａとしてＲＡＭ２０４に一時記憶する。
【００４１】
吸気量算出ＰＧ２０３ｃは、筒状体１００を介して使用者によって吸い込まれる吸気の吸気量を求めるためのプログラムである。ＣＰＵ２０２は、吸気量算出ＰＧ２０３ｃを実行することで、吸気圧センサ１０５ａから送信される吸気圧信号に基づいて吸気圧を算出し、ＲＡＭ２０４に一時記憶する。ＣＰＵ２０２は、吸気圧を所定時間毎にＲＡＭ２０４に記憶する。吸気圧センサ１０５ａによって検知される吸気圧は、筒状体１００を介して使用者によって吸い込まれる吸気の流速、即ち時間当たりの吸気量に依存する。従って、吸気圧を時間に対して積分することで、吸気量が得られる。ＣＰＵ２０２は、吸気圧信号の送信が停止する、即ち使用者の吸気が停止すると、ＲＡＭ２０４に一時記憶された吸気圧を時間に対して積分することで吸気量を算出し、吸気量２０４ｂとしてＲＡＭ２０４に一時記憶する。
【００４２】
筒状体位置決定ＰＧ２０３ｄは、筒状体１００の表示部３００に対する左右方向の向きを求めるためのプログラムである。ＣＰＵ２０２は、筒状体位置決定ＰＧ２０３ｄを実行することで、ＲＡＭ２０４に一時記憶されている赤外線画像２０４ｈに基づいて、筒状体１００の表示部３００に対する左右方向の向きを算出する。具体的には、ＣＰＵ２０２は、赤外線画像２０４ｈに対して高輝度点を検出する処理を行うことによって、モニタ３０２の４隅に設けられた赤外線ＬＥＤ３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ，の赤外線画像データ上での位置を取得する。ＣＰＵ２０２は、赤外線ＬＥＤ３０１ａ，３０１ｂ，ＬＥＤ３０１ｃ，ＬＥＤ３０１ｄを頂点とした四角形の形状に基づいて、筒状体１００の表示部３００に対する左右方向の向きを算出する。ＣＰＵ２０２は、筒状体１００の表示部３００に対する左右方向の向きを、筒状体位置・向き座標２０４ｃに含まれるデータとして、ＲＡＭ２０４に一時記憶する。この左右方向の向きは、後記する軌道決定ＰＧ２０３ｆにおいて、射出方位を決定するのに用いられる。
【００４３】
筒状体向き決定ＰＧ２０３ｅは、筒状体１００の鉛直方向の向きを求めるためのプログラムである。ＣＰＵ２０２は、筒状体向き決定ＰＧ２０３ｅを実行することで、鉛直向き検知部１０４から送信される向き信号に基づいて、筒状体１００の鉛直方向の向きを求める。具体的には、筒状体１００の鉛直方向に対する向きに応じて、鉛直向き検知部１０４が受ける重力加速度の向きは変化する。即ち、鉛直方向に対する向きに応じて鉛直向き検知部１０４が検知するＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各々に沿う加速度の値が変化する。ＣＰＵ２０２は、向き信号に含まれるＸ軸，Ｙ軸およびＺ軸の各々に沿う加速度の値から、筒状体１００の鉛直方向の向きを算出する。ＣＰＵ２０２は、筒状体１００の鉛直方向の向きを、筒状体位置・向き座標２０４ｃに含まれるデータとして、ＲＡＭ２０４に一時記憶する。この鉛直方向の向きは、後記する軌道決定ＰＧ２０３ｆにおいて、射出角度を決定するのに用いられる。
【００４４】
軌道決定ＰＧ２０３ｆは、モニタ３０２に飛翔体として表示される飛翔体の画像空間における軌道を決定するためのプログラムである。この軌道は、初速，射出角度，射出方位によって表現できる。ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０４に一時記憶されている呼気圧２０４ａ及び筒状体位置・向き座標２０４ｃに基づいて、飛翔体の画像空間における射出角度及び射出方位を決定する。呼気圧が強いほど飛翔体の初速は速くなるので、ＣＰＵ２０２は、呼気圧２０４ａが大きいほど飛翔体の画像空間における初速が大きくなるように、呼気圧２０４ａから飛翔体の画像空間における初速を算出する。ＣＰＵ２０２は、筒状体位置・向き座標２０４ｃに含まれる、筒状体１００の鉛直方向の向きに基づいて、飛翔体の画像空間における射出角度を決定する。飛翔体の画像空間における初速及び射出角度が決定されれば、以下の放物運動の式を用いて、飛翔体の描く放物線が決定される。
【００４５】
【数１】
2010142262.tif 000003
【００４６】
ここで、ｈは射出点からの鉛直方向距離、ｌは射出点からの水平方向距離、Ｖは初速、θは射出角度である。飛翔体の描く放物線の例を、図６に示す。図６の横軸は距離ｌで、縦軸は高さｈである。図６（ａ）は、初速Ｖ＝１００ｋｍ／ｈの場合において、図６（ｂ）は初速Ｖ＝８０ｋｍ／ｈの場合において、射出角度θ＝０°，１°，２°としたときの放物線をそれぞれ示す。ＣＰＵ２０２は、この放物線と、筒状体位置・向き座標２０４ｃに含まれる筒状体１００の表示部３００に対する左右方向の向きとに基づいて、飛翔体の画像空間における軌道を決定する。
【００４７】
ターゲット座標決定ＰＧ２０３ｇは、後記するようにモニタ３０２に表示されるターゲットＴＧの、画像空間における位置を決定するためのプログラムである。ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０４に一時記憶される吸気量２０４ｂ，後記する飛翔体のターゲットＴＧへの命中率，フラッシュＲＯＭ２０３に記憶される以前の吸気量の記録に基づいて、ターゲットＴＧまでの画像空間における距離を決定する。吸気量２０４ｂが大きい程、排気圧２０４ａ即ち飛翔体の初速が大きくなると考えられる。従って、吸気量２０４ｂが大きいほど、飛翔体は遠くまで飛ぶと考えられる。そこで、ターゲットＴＧまでの画像空間における距離は、吸気量２０４ｂが大きい程遠くなるように設定される。具体的な例としては、吸気量とその吸気量の場合における平均的な排気圧との関係が実験等で求められ、筒状体１００を水平にしてその平均的な排気圧において飛翔体が命中可能な位置にターゲットＴＧが配置される。飛翔体のターゲットＴＧへの命中率が高いほど、ターゲットＴＧまでの画像空間における距離は遠くなり、飛翔体をターゲットＴＧに命中させる難易度が上がる。フラッシュＲＯＭ２０３に記憶される以前の吸気量の記録に基づいて、ターゲットＴＧまでの画像空間における距離を以前よりも遠くすることにより、飛翔体をターゲットＴＧに命中させるためにより大きな排気圧２０４ａが求められる。即ち、呼気鍛練に役立つ。尚、ターゲットＴＧの画像空間における鉛直方向及び左右方向の位置は、固定されても良いし、操作部２０１からの操作信号に応じて決定されても良い。ＣＰＵ２０２は、ターゲットＴＧの画像空間における位置を、ターゲット座標２０４ｄとしてＲＡＭ２０４に一時記憶する。
【００４８】
命中判定ＰＧ２０３ｈは、飛翔体が、モニタ３０２に表示されるターゲットＴＧに命中したか否かを判定するためのプログラムである。ＣＰＵ２０２は、軌道決定ＰＧ２０３ｆによって決定された飛翔体の軌道と、ターゲット座標２０４ｄとを比較して、飛翔体がターゲットＴＧへの命中したか否かを判定する。以下、命中判定の方法を、鉛直方向を例にとって具体的に説明する。図６（ａ）、図６（ｂ）に示される様に、高さが０．１ｍ≦ｈ≦０．３ｍの位置を占めるターゲットＴＧが、飛翔体の射出位置から１５ｍの距離に存在する場合を考える。飛翔体の初速が１００ｍ／ｓ、即ち飛翔体が図６（ａ）に示される軌道を描く場合、射出角度θがθ＝１°であれば、飛翔体の射出位置から１５ｍの距離における飛翔体の高さは（数１）より、ｈ≒０．１５ｍとなり、ターゲットＴＧに命中する。一方、飛翔体の初速が１００ｍ／ｓの場合でも、射出角度θがθ＝０°，θ＝２°であれば、飛翔体の射出位置から１５ｍの距離における飛翔体の高さは（数１）より、それぞれｈ≒−０．１１ｍ，ｈ≒０．４１ｍとなり、ターゲットＴＧに命中しない。次に、飛翔体の初速が８０ｍ／ｓ、即ち飛翔体が図６（ｂ）に示される軌道を描く場合、射出角度θがθ＝１°であっても、飛翔体の射出位置から１５ｍの距離における飛翔体の高さは（数１）より、ｈ≒０．０９ｍとなり、ターゲットＴＧに命中しない。飛翔体の初速が８０ｍ／ｓで射出角度θがθ＝０°，θ＝２°の場合も、飛翔体の射出位置から１５ｍの距離における飛翔体の高さは（数１）より、それぞれｈ≒−０．１７ｍ，ｈ≒０．３５ｍとなり、ターゲットＴＧに命中しない。以上説明したように、軌道決定ＰＧ２０３ｆによって決定された飛翔体の軌道が、画像空間においてターゲットＴＧが占める座標を通過するか否かによって、飛翔体のターゲットＴＧへの命中判定が行われる。また、命中判定の結果飛翔体がターゲットＴＧに命中した場合は、飛翔体がターゲットＴＧのどの座標位置に命中したのかも同時に判定できる。尚、ＣＰＵ２０２，フラッシュＲＯＭ２０３，ＲＡＭ２０４を用いて実行される命中ＰＧ２０３ｈが、本発明の命中判断部の一例である。
【００４９】
［吹き矢ゲームＰＧ２０１ａの実行］
以下、図３乃至図８を用いて、使用者に娯楽性のある呼気鍛練を促すために、吹き矢ゲームＰＧ２０１ａがＣＰＵ２０２によって実行される一連の流れを説明する。図７は、吹き矢ゲームＰＧ２０１ａの実行に係るＣＰＵ２０２の動作を説明するフローチャートである。図８は、モニタ３０２に表示される吹き矢ゲームＰＧ２０１ａに係る表示の例である。まず、ＣＰＵ２０２は、使用者に飛翔体の射出を行う回数の入力を促す表示を行うための制御信号を、画像形成部２０５に送信する。そして、使用者が操作部２０１に飛翔体の射出を行う回数を入力することで生じるの操作信号を受信し、ＲＡＭ２０４にプレイ繰返回数２０４ｆとして一時記憶する（ステップＳ１）。
【００５０】
ステップＳ１の後、ＣＰＵ２０２は、使用者に吸気を促す表示を行うための制御信号を、画像形成部２０５に送信する。呼吸検知部１０５は、使用者が筒状体１００の呼吸誘導口１０２に口を付けて吸気する際の吸気圧を検知し、その吸気圧の値を吸気圧信号としてＣＰＵ２０２に送信する。ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶された吸気量算出ＰＧ２０３ｃを用いて、受信した吸気圧信号から吸気量を算出し、吸気量２０４ｂとしてＲＡＭ２０４に一時記憶する（ステップＳ２）。
【００５１】
ステップＳ２の後、ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０４に一時記憶される射出回数２０４ｅ及び命中回数２０４ｇを用いて、飛翔体のターゲットＴＧへの命中率を算出する。そして、ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶されたターゲット座標決定ＰＧ２０３ｇを用いて、命中率と、ＲＡＭ２０４に一時記憶される吸気量２０４ｂと、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶される以前の吸気量の記録とに基づいて、ターゲットＴＧの画像空間における座標を決定する。ＣＰＵ２０２は、決定したターゲットＴＧの画像空間における座標を、ターゲット座標２０４ｄとしてＲＡＭ２０４に一時記憶する（ステップＳ３）。例えば、吸気量２０４ｂが小さい場合は、図８（ａ）に示される様に、ターゲットＴＧは近くに設定される。一方、吸気量２０４ｂが大きい，命中率が高い等の場合、図８（ｂ）に示される様に、ターゲットＴＧは遠くに設定される。ここで、ＣＰＵ２０２及びＲＡＭ２０４が、本発明の命中率決定部の一例である。尚、少なくとも射出回数２０４ｅ又は命中回数２０４ｇの一方が「０」の場合、命中率の算出は行われず、従って命中率はターゲットＴＧの画像空間における座標の決定に寄与しない。
【００５２】
ステップＳ３の後、ＣＰＵ２０２は、使用者に息を吐くことを促す表示を行うための制御信号を、画像形成部２０５に送信する。そして、呼吸検知部１０５は、使用者が筒状体１００の呼吸誘導口１０２に口を付けて息を吐く際の呼気圧を検知し、その呼気圧の値を呼気圧信号としてＣＰＵ２０２に送信する。ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶された呼気圧算出ＰＧ２０３ｂを用いて、受信した呼気圧信号から呼気圧を算出する。ＣＰＵ２０２は、算出された呼気圧を呼気圧２０４ａとしてＲＡＭ２０４に一時記憶する（ステップＳ４）。
【００５３】
ステップＳ４の後、ＣＰＵ２０２は、撮像部１０３に制御信号を送信することで、撮像部１０３に赤外線ＬＥＤ３０１を撮像させる。撮像部１０３によって得られた赤外線画像データは、撮像信号としてＲＡＭ２０４に送信され、赤外線画像２０４ｈとして一時記憶される。ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶された筒状体位置決定ＰＧ２０３ｄを用いて、ＲＡＭ２０４に一時記憶された赤外線画像２０４ｈをに基づいて筒状体１００の表示部３００に対する左右方向の向きを算出する。ＣＰＵ２０２は、算出された筒状体１００の表示部３００に対する左右方向の向きを、筒状体位置・向き座標２０４ｃに含まれるデータとして、ＲＡＭ２０４に一時記憶する（ステップＳ５）。
【００５４】
ステップＳ５の後、鉛直向き検知部１０４は、筒状体１００の鉛直方向の向きを検知し、その向きを向き信号としてＣＰＵ２０２に送信する。ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶された筒向き決定ＰＧ２０３ｅを用いて、筒状体１００の鉛直方向の向きを算出する。ＣＰＵ２０２は、算出された筒状体１００の鉛直方向の向きを、筒状体位置・向き座標２０４ｃに含まれるデータとして、ＲＡＭ２０４に一時記憶する（ステップＳ６）。
【００５５】
ステップＳ６の後、ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶された軌道決定ＰＧ２０３ｆを用いて、ＲＡＭ２０４に一時記憶されている呼気圧２０４ａ及び筒状体位置・向き座標２０４ｃに基づいて飛翔体の画像空間における軌道を決定する。（ステップＳ７）。
【００５６】
ステップＳ７の後、ＣＰＵ２０２は、フラッシュＲＯＭ２０３に記憶された命中判定ＰＧ２０３ｈを用いて、飛翔体がターゲットＴＧに命中したか否かを判定する（ステップＳ８）。飛翔体がターゲットＴＧから外れた場合（ステップＳ８がＮ）、ＣＰＵ２０２は制御信号を画像形成部２０５に送信することで、画像形成部２０５に図８（ｃ）に示される様な飛翔体がターゲットＴＧから外れた画像を表示するための画像信号をモニタ３０２に対して送信させる（ステップＳ１０）。
【００５７】
飛翔体がターゲットＴＧに命中した場合（ステップＳ８がＹ）、ＣＰＵ２０２は制御信号を画像形成部２０５に送信することで、画像形成部２０５に図８（ｄ）に示される様な飛翔体がターゲットＴＧに命中した画像を表示するための画像信号をモニタ３０２に対して送信させる（ステップＳ９）。前記したように、命中判定ＰＧ２０３ｈは、飛翔体がターゲットＴＧに命中した場合は、飛翔体がターゲットＴＧのどの座標位置に命中したかも判定できる。従って、飛翔体のターゲットＴＧへの命中位置に応じて表示画像を変えることもできる。一例として、飛翔体のターゲットＴＧへの命中位置に応じて得点を決める等して、図８（ｄ）の様に飛翔体がターゲットＴＧの周囲に命中した場合と、図８（ｅ）の様に飛翔体がターゲットＴＧの中心に命中した場合で、表示するメッセージを変えることが可能である。
【００５８】
ステップＳ９の後、ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０４に一時記憶された命中回数２０４ｇを「１」増加させる（ステップＳ１１）。ここで、ＲＡＭ２０４及び命中回数２０４ｇが、本発明の命中記録部の一例である。
【００５９】
ステップＳ１１の後、又はステップＳ１０の後、ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０４に一時記憶された射出回数２０４ｅを「１」増加させる（ステップＳ１２）。
【００６０】
ステップＳ１２の後、ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０４に一時記憶される射出回数２０４ｅとプレイ繰返し回数２０４ｆとを比較する（ステップＳ１３）。射出回数２０４ｅがプレイ繰返し回数２０４ｆよりも小さい場合（ステップＳ１３がＮ）、ステップＳ２に戻る。
【００６１】
射出回数２０４ｅがプレイ繰返し回数２０４ｆ以上の場合（ステップＳ１３がＹ）、ＣＰＵ２０２は、ＲＡＭ２０４に一時記憶される命中回数２０４ｇを射出回数２０４ｅで割ることで命中率を算出する。ＣＰＵ２０２は、制御信号を画像形成部２０５に送信することで、画像形成部２０５に算出された命中率を表示するための画像信号をモニタ３０２に対して送信させる（ステップＳ１４）。
【００６２】
ステップＳ１４の後、ＣＰＵ２０２は、命中率及びＲＡＭ２０４に一時記憶される吸気量２０４ｂを含む情報を、ログとしてフラッシュＲＯＭ２０３に記憶し、一連の処理を終了する（ステップＳ１５）。ここで、フラッシュＲＯＭ２０３が、本発明の吸気量記録部の一例である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】呼吸鍛錬システム１の概要図。
【図２】筒状体１００の断面模式図である。
【図３】呼吸鍛錬システム１の回路構成を示すブロック図。
【図４】フラッシュＲＯＭ２０３が記憶するプログラムの内容を説明する図。
【図５】ＲＡＭ２０４が一時記憶するデータの内容を説明する図。
【図６】放物運動をする飛翔体の軌道を説明する図。
【図７】吹き矢ゲームＰＧ２０１ａの実行に係るＣＰＵ２０２の動作を説明するフローチャート。
【図８】モニタ３０２に表示される吹き矢ゲームＰＧ２０１ａに係る表示の例。
【符号の説明】
【００６４】
１  呼吸鍛錬システム
１００  筒状体
１０１  筒部
１０２  呼吸誘導口
１０３  撮像部
１０４  鉛直向き検知部
１０５  呼吸検出部
１０５ａ  吸気圧センサ
１０５ｂ  呼気圧センサ
１０６  筒側インターフェス
１１０，２１０  バス
２００  制御部
２０１  操作部
２０２  ＣＰＵ
２０３  フラッシュＲＯＭ
２０４  ＲＡＭ
２０５  画像形成部
２０６  制御側インターフェス
２０７  ＬＥＤ駆動回路
３００  表示部
３０１，３０１ａ，３０１ｂ，３０１ｃ，３０１ｄ  赤外線ＬＥＤ
３０２  モニタ
ＵＳＲ  使用者
【図１】
2010142262.tif 000004
【図２】
2010142262.tif 000005
【図３】
2010142262.tif 000006
【図４】
2010142262.tif 000007
【図５】
2010142262.tif 000008
【図６】
2010142262.tif 000009
【図７】
2010142262.tif 000010
【図８】
2010142262.tif 000011