(57)【要約】      （修正有）【課題】ダイバーのリラックス度合いを判定し、より深いリラックス効果を得るためにはどうすれば良いかの指示をするシステムを提供する。【解決手段】血中酸素飽和度、体温、脈拍数、血圧、呼吸数、脳波のいずれか一項目を測定する手段及び測定した情報を送信する手段を備えるダイバー用端末と、測定情報を受信する手段、測定情報を記憶する記憶手段、記憶手段に記憶された測定情報に基づいて被験者のリラックス効果を判断する手段、及びリラックス効果を表示する手段を備えるインストラクター端末とからなるコンピュータ・システムによって解決する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
血中酸素飽和度、体温、脈拍数、血圧、呼吸数、脳波のいずれか一項目を測定する手段及び測定した情報を送信する手段を備えるダイバー用端末と、
前記測定情報を受信する手段、前記測定情報を記憶する記憶手段、前記記憶手段に記憶された測定情報に基づいて被験者のリラックス効果を判断する手段、及びリラックス効果を表示する手段を備えるインストラクター端末とからなるコンピュータ・システム。
【請求項２】
ダイバーの体型、年齢の少なくともいずれか一つを含むプロファイルデータ、潜水開始からの経過時間に基づいてリラックス効果を判定することに特徴を有する請求項１に記載のコンピュータ・システム。
【請求項３】
ダイバーのリラックス効果を、ダイバーのプロファイルに対応する一般的なダイバーのデータと比較して計算することに特徴を有する請求項１又は２に記載のコンピュータ・システム。
【請求項４】
ダイバー用端末又はインストラクター用端末は、ダイバーのリラックス効果に応じてダイバーに与える運動指示を選択する手段、選択した運動指示を出力する手段を備えることに特徴を有する請求項１乃至３に記載のコンピュータ・システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスキューバダイビングや水中リラクゼーションにおけるダイバー（潜水者）の支援を目的としたものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、陸上において、患者のバイタルサインを読み取って、データ通信を通じて医師に通報するシステムが開示されている。生命危機通報装置と携帯電話を近距離無線通信機構で接続制御することで、装着性の向上および小型化を図り、さらには発症現場において医師や救急隊員の携帯型医療情報端末機器等へのデータ通信を実現可能にする技術が開示されている。
【０００３】
特許文献２には、入浴中の被験者の呼吸状態のような生体情報を非接触で、且つ違和感を与えることなく検知できるようにするため、浴槽に電極を配置し、電極間のインピーダンス値を測定し解析すると共に、被験者の吸気と呼気とに起因する前記インピーダンス値の変動が発生しているか否かを判定する処理を行い、被験者の呼吸異常を検知すると、警報スピーカー及び表示装置から異常発生を報知させる技術が開示されている。
【０００４】
特許文献３には、潜在的に有害又は危険な活動に携わる対象の生理学的状態をリアルタイムで監視するためのシステム及び方法、及びこれを実行するためのプログラムを提供することを目的に、センサーによって生体情報を収集し、生理学的パラメータを抽出し、異常又は許容できない生理学的状態を決定し、かつ外部監視施設に対してデータ送信し、外部監視施設からの情報をもとにして、使用者に危険がないように管理するための技術が開示されている。
【０００５】
特許文献１乃至３の先行技術が開示している通り、バイタルサインを医師に遠隔通知する装置、入浴時の被験者モニタリングシステム、ジョギング等をするランナーの健康管理装置は開示されている。一方で、スキューバダイビングにおいてダイバーがどれだけリラックスしているかを評価する方法は開示されていない。また、インストラクターがどのような運動指導をすれば良いかについて考えられた技術は開示されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開2006-334369号公報
【特許文献２】特開2008-080088号公報
【特許文献３】特開2011-245316号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】池田知純著  「潜水医学入門―安全に潜るために」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１乃至３の先行技術が開示している通り、バイタルサインを医師に遠隔通知する装置、入浴時の被験者モニタリングシステム、ジョギング等をするランナーの健康管理装置は開示されているものの、スキューバダイビングにおいてダイバーがどれだけリラックスしているかを評価する方法は開示されていない。また、インストラクターがどのような運動指導をすれば良いかについて考えられた技術は開示されていない。
【０００９】
本発明は、ダイバーのリラックス度合いを判定し、より深いリラックス効果を得るためにはどうすれば良いか、インストラクターがダイバーに指示するための技術的課題を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そこで、本発明の発明者らは、血中酸素飽和度、体温、脈拍数、血圧、呼吸数、脳波等を測定、送信するダイバー用コンピュータと、送信されたデータに基づいて被験者のリラックス度合いを判定するインストラクター用コンピュータからなるコンピュータ・システムを開発した。リラックス度に応じて、ダイバーがさらにリラックス出来るようであれば運動指示を与えるように構成されたものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るコンピュータ・システムによれば、ダイバーは、深いリラクゼーションを得られることになる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、各種センサーを装着した上で、潜水用ヘルメットを装着したダイバーの姿を示した外観図である。
【図２】図２は、潜水用ヘルメットを装着したダイバーの姿とヘルメットの断面図を合わせた模式図である。
【図３】図３は、本発明に係るシステムのハードウェアの構成を模式的に示したものである。
【図４】図４は、インストラクター用コンピュータ１３の構成を示したものである。
【図５】図５は、人物プロファイルとプロファイル別属性値テーブルの構成例を示したものである。
【図６】図６は、属性値別リラックス度テーブルの構成例を示したものである。
【図７】図７は、指導方法データベースのテーブル構成例を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本明細書で使用する主な用語の定義は次の意味である。
本明細書で、「生体データ」とは、脳波、心拍数、呼吸数、体温、血圧等のデータを含む。
本明細書で、「ダイバー」とは、潜水者であって本システムによる生体データの取得対象者を言う。
本明細書で、「インストラクター」とは、ダイバーを指導する者を言う。
本明細書で、「運動指示」とは、ダイバーの状態に応じてインストラクターやコンピュータからダイバーにかける言葉や、インストラクターのするジェスチャーやサインを含む。
【００１４】
以下、発明を実施するための形態について説明するが、本発明の権利範囲を限定する趣旨ではない。
【００１５】
本発明は、ダイバーが装着するセンサー及び通信手段を備えるコンピュータからなる。インストラクターが使用する通信手段を備えるコンピュータが構成に加わることもある。また、上記に加えてダイバー及びインストラクターをモニタリングする管理者（一般的には船上又は陸上でのモニタリング）が使用する通信手段を備えるコンピュータから構成されることがある。
【００１６】
図１は、潜水前のダイバーの様子を模式的に示したものである。ダイバーは、ヘルメット１を装着する。ヘルメット１は、ダイバーが前方を目視できるように前方は透明の樹脂で構成される。その他の部分はFRP等の樹脂で構成されることがある。
【００１７】
図２は、ヘルメットを装着したダイバーの様子を、模式的に示したものである。図２は、図１に示すヘルメット１よりも大きめのヘルメットを示したものである。また、ヘルメットを手で固定する方式のものを示している。ヘルメット２に取り付けられている重り３は、ヘルメット２にかかる浮力を調整するために取り付けられたものである。ヘルメット１にも同様に重りが取り付けられている。
【００１８】
［１  センサー機器の構成例］
ダイバーが装着するのは、脳波計４、心拍数計５（脈拍計）、呼吸計６、体温計７、血圧計８、その他、リラクゼーション効果の計測に必要なセンサーを含む。上述のダイバーのセンサー類は、全てを装着しても良いし、一部を装着するだけでも良い。
【００１９】
上述の各種センサー類は、ダイバー用のコンピュータに接続される。センサーで取得された生体データはダイバー用コンピュータ１０に備える記憶部で記憶される。ダイバー用コンピュータ１０はヘルメット内部に搭載されることが好適である。
【００２０】
脳波計４は、頭部に電極を取り付けて電極から脳波を計測する。脳波計４は、例えば、B-Bridge社のB3バンドや日本光電社製の脳波計EEG-9100 ニューロファックスμがある。
【００２１】
心拍数計５は、耳に装着するもの、指に装着するもの、腕時計式のものがあるが、どの方式のものでも採用することが出来る。例えば、米国BIOCOM社製ハートリズムスキャナーを用いることが出来る。
【００２２】
呼吸数計６は、レギュレータ使用時には、レギュレータ内部のバルブに圧力センサーを取り付けることにより計測することができる。吸う時と吐く時でレギュレータ内部の圧力が変化するため、変化を測定して呼吸数をカウントするものである。
【００２３】
また、水中で会話をする場合には、ダイバーの声を集音することになる。呼吸音は声とは異なる周波数帯に属する。また周期的である。そのことから、音声から呼吸数特有の周波数帯の音声（又は音声の周期的な変化）を収集・分析することにより呼吸数を特定することが出来る。
【００２４】
具体的には、ダイバーの音声をフーリエ変換し、呼吸数に対応した周波数の音声を特定し、時間あたりの呼吸数を特定するものである。ダイバー用マイクから集音された音声を元にして、ダイバー用コンピュータで解析する。例えば、１秒に１回の解析を６０回繰り返すことで、１秒間の短い呼吸音でも捕捉することが出来る。
【００２５】
本発明に係る機器では、ダイバーの音声からフーリエ変換する方法で呼吸数を計測することにした。
【００２６】
体温計７については、耳式の体温計７（常時計測タイプ）を利用することが出来る。本発明でも耳式の常時計測タイプを利用した。例えば、有限会社シスコムのDBTL-1を使用して常時体温を測定することが出来る。
【００２７】
血圧計８については、手首式、上腕式のいずれでも使用することが出来る。手首式で血圧を計測してデータ転送できる。例えば、オムロンヘルスケア社製のHEM-6310Fを利用して構成できる。
【００２８】
本発明に係る各コンピュータは通信する手段を備える。潜水時に使用するために、水中で使用できる必要があるものの、有線通信をしても良いし、無線通信をしても良い。無線通信の代表的なものには、超音波による通信、可視光による通信の方式が知られている。
【００２９】
本発明に係るコンピュータでも、例えば、ダイバー用コンピュータ１０には、データの送受信手段を備える。ヘルメット外部に送受信のためのアンテナ（超音波の場合）、LED発光部・受光部（可視光の場合）を取り付けることが出来る。インストラクター用コンピュータでも同様である。
【００３０】
インストラクターは、ヘルメットを被らずに潜水することがある。すなわち、レギュレータ及びゴーグルを装着して潜水する。ダイバー用コンピュータ１０の送受信手段に対応した送受信手段を備えるインストラクター用コンピュータ１３を装着して潜水し、ダイバーに対して運動指示・指導をする。
【００３１】
［２  全体的機器構成とデータ処理］
図３に示す通り、ダイバー用コンピュータ１０は、ダイバーの生体データを収集し、分析し、ダイバーにフィードバックする。また、インストラクター用コンピュータ１３、船用コンピュータ１７に送信することがある。
【００３２】
インストラクター用コンピュータ１３は、ダイバーの生体データを収集して蓄積し、データを処理する。データの処理はリラックス度合いの判定とインストラクターがダイバーに運動指示をすることを支援するために行われる。リラックス度合いの判定の内容によって、インストラクター用コンピュータ１３はインストラクター用スピーカー１１及びインストラクター用表示部１６に、ダイバーに対して運動指示を出力する。
【００３３】
なお、スピーカー１１、１５は、ヘルメットを着用する場合には一般的なコーン式のスピーカーで良いし、ヘルメットを着用しない場合には骨伝導式で良い。表示部は、ヘルメット式であれば、コンピュータ画面で良いし、ヘルメットを装着しない場合には防水のディスプレイで良い。
【００３４】
音声を聞いた（あるいは表示部を見た）インストラクターは、状況に応じて、ダイバーに運動指示を与える。運動指示は、インストラクター用マイク１４で音声が認識され、インストラクター用コンピュータ１３でデータ処理され、ダイバー用コンピュータ１０に送信される。受信部を備えるダイバー用コンピュータ１０は音声データを受信する。受信された音声データはダイバー用スピーカー１１によって音声を出力する。
【００３５】
また、図３の下の方には、インストラクター用コンピュータ１３を介さないでダイバー用スピーカー１１、ダイバー用表示部１２に直結している例を示している。これは、ダイバー用コンピュータ１０がダイバーに直接運動指示するように構成する例を示したものである。すなわち、ダイバー用のコンピュータがインストラクター用コンピュータ１３と同様に、リラックス度合いの判定とダイバーへの運動指示を与えるためにデータ処理する。リラックス度合いの判定次第で、ダイバー用コンピュータ１０は直接ダイバー用スピーカー１１及びダイバー用表示部１２にダイバー運動指示を表示する。
【００３６】
本発明では、インストラクター用コンピュータ１３でデータを分析することも出来る。すなわち、インストラクター用コンピュータ１３から、ダイバー用のコンピュータにデータが送信され、ダイバー用コンピュータ１０でダイバーに指示を与えるという形態である。
【００３７】
［３  ダイバー用コンピュータ］
前記指示は次のように行われる。インストラクター用のコンピュータ１３及びダイバー用コンピュータ１０は図４に示す通り構成されている。まず、ダイバー用コンピュータ１０であるが、脳波計４等の計器類２１によって、生体データが入力されると、入力部２２で受けて、生体データ記憶部２５に記憶する。
【００３８】
［リラックス度合いの判定と運動指示の選択］
判定部２３は、記憶されたデータをもとにリラックス度合いを判定する。具体的には、以下のように判定する。
【００３９】
一般的に、リラックスの度合いは、α波やβ波の脳波の電位、脳波の電位の比、継続時間、継続時間の比等で判定することが知られている。
【００４０】
他にも、心拍数のゆらぎから計測する方法が知られている。心拍数をフーリエ変換することによって周波数別の発生密度が計測される。発生密度は、０．１Hz（LFという）と０．２５Hz（HFという）に集中することが多い。このピークの比率を計測することによって、自律神経の働きを計測するものである。
【００４１】
例えば、次のとおりである。リラックス度合いを心拍数から計測する場合には、心拍数のゆらぎを計測することを説明した。より詳細には、リラックス度合いは、HFが発生しているか否かで判定されることがある。副交感神経が活性化することによってHFが発生するからである。また、リラックス度合いは、HF/LFの比で計測されることもある。LFは、交感神経優位でも副交感神経優位でも現れるからである。リラックス度合いは、HFの値をそのまま表示しても良いし、HF／LFの値をそのまま表示しても良い。HF／LFのの値を点数で表現し、例えば100点満点で表現しても良いし、上限なしの点数で表現しても良い。点数化の方式は問わない。
【００４２】
計測されたリラックス度合いから、ダイバーへの運動指示を選択することが出来る。図７には、横軸に潜水時間、縦軸にリラックス度が取られており、欄内にはダイバーへの運動指示が記憶されている。判定部２３は、該当する部分の運動指示を選択する。リラックス度が１００点以上で、潜水時間が５分であれば、「すごく良い状態です。」という言葉をインストラクターからダイバーにかけることになる。
【００４３】
［他人との比較でリラックス度を計測する場合］
しかしながら、ダイバーがどれだけリラックスしているかは、異なるプロファイルを持つ者の単純比較ではなく、プロファイル別の比較をした方が、より精度の高い比較が出来る。
【００４４】
すなわち、リラックスしやすいプロファイルを有する人とリラックスしにくいプロファイルを設定しておき、リラックスしやすいプロファイルのダイバーは、リラックスしやすい人のデータと比較すれば、水中でのリラックスがうまく行っているかどうかを、精度高く判定出来る。
【００４５】
ダイバーは、体型、年齢又は潜水時間等に応じてリラックスの度合いが異なることがある。例えば、太った人と平均的な体重の人では、平均的な体重の人の方がリラックスしやすい。また、年齢が高くなるとリラックスしにくくなることが経験上確認されている。
【００４６】
そのため、本発明に係るシステムでは、プロファイル別リラックス度判定テーブルを設けて、プロファイルに応じたリラックスの度合いを予め設定することが出来る。
【００４７】
図５は、年齢と体型に応じたプロファイルのイメージを示している。横軸は年代であり、縦軸は体型である。例えば、０歳代の痩せ型はプロファイルAである。
【００４８】
図６は、横軸が潜水時間、縦軸が図６のプロファイルに応じたリラックス度テーブルを示している。「リラックス度」というのは、前記リラックスの判定方式で使用された計算式をわかりやすく表現したものを含む。図６では、１００点満点でリラックス度合いを表現している。
【００４９】
判定部２３は、前記の通り、リラックス度合いを計測する。判定部２３は、図５や図６に示されたプロファイル別リラックステーブル２６を参照にして、ダイバーのリラックス度合いを参照する。潜水時間は判定部２３が計測する。潜水時間やプロファイルに応じたリラックス度は、プロファイル別リラックステーブルを参照にして提供される。
【００５０】
設定部２８は、潜水前にダイバーのプロファイルを設定する手段を提供する。インストラクターは、潜水前に設定部２８を通じてダイバーの年齢、体型を入力することが出来る。入力されたプロファイルから、判定部２３は、ダイバーに対応したプロファイル別リラックス度テーブルを参照する。
【００５１】
判定部２３は、脳波、心拍数を含む生体データを利用してリラックス度を計算する。計算した値は、プロファイル別リラックスデーブルのリラックス度と比較され、点数差で表現される。判定部２３は点数差に応じて、インストラクターがダイバーに与える運動指示を選択する。例えば、次のとおりである。
【００５２】
図７は、指導方法テーブル２７を示したものである。前記指導方法テーブル２７は、横軸に潜水時間、縦軸にリラックス度の乖離をとって表中にダイバーへの運動指示の例を表現したものである。
【００５３】
リラックス度の乖離度合いが１０点以内で、潜水時間が５分であれば、ダイバーは一般的なプロファイルと比較しても十分にリラックスできていることを示している。そのため、「すごく良い状態です。」という言葉をインストラクターからダイバーにかければ良い。
【００５４】
判定部２３は、上記の通り、前記指導方法テーブル２７に基づいてダイバーへの運動指示を選択する。ダイバー用コンピュータは、ダイバー用スピーカー１１，ダイバー用表示部１２を使用してダイバーに対して運動指示を表示する。
【００５５】
［３−１  インストラクター用コンピュータ１３にデータを送信する場合］
前述のとおり、ダイバーへの運動指示は、判定部２３によって選定される。運動指示のデータは、ダイバー用コンピュータ１０がインストラクター用コンピュータ１３に送信することも出来る。インストラクター用コンピュータ１３は、受信部を通じてデータを受信し、インストラクター用スピーカー１５、インストラクター用表示部により、受信した運動指示データを出力する。
【００５６】
インストラクターは、ダイバーに対して、運動指示に基づいて声掛けをすることによって、ダイバーに運動指示を与える。
【００５７】
［４  インストラクター用コンピュータ１３］
インストラクター用コンピュータ１３も、ダイバー用コンピュータ１０と基本的な仕組みは同じである。以下説明していく。
【００５８】
［４−１  ダイバー用コンピュータ１０から生体データで受信した場合］
ダイバー用コンピュータ１０から生体データを受信する場合には、インストラクター用コンピュータ１３は、前記３及び３−１でダイバー用コンピュータ１０がデータを処理して、運動指示データにした通りに、処理することが出来る。処理された音声データは、インストラクター用スピーカー１５、インストラクター用表示部１６から出力する。
【００５９】
インストラクターは、この音声を聞いた上で、マイクを通じてダイバーに声をかける。なお、前述のとおり、インストラクター用マイク１４から入力された音声は、インストラクター用コンピュータ１３に備える送信手段によって有線通信、可視光通信を含む無線通信でダイバー用コンピュータ１０に送信される。受信手段を有するダイバー用コンピュータ１０は、受信した音声をダイバー用スピーカー１１から出力する。テキストデータの場合には、ダイバー用表示部１２に表示する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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