(57)【要約】【課題】普段演奏時に使っているスティックでも伸筋優位のスティック制御練習を行うことを可能にすると共に、伸筋優位の手首の動きに矯正させることができるドラム演奏フォーム改善支援システムを提供する。【解決手段】打撃タイミングに基づいてドラム奏者が打面に加えた打撃を検出信号として出力する電子ドラムパッドと、前記検出信号に対してドラム奏者の聴覚的な弁別閾値以下の遅延時間を付加し、これを遅延信号として出力する遅延付加手段と、前記遅延信号に基づいてドラム奏者に電子打撃音を出力する電子音源とを備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
打撃タイミングに基づいてドラム奏者が打面に加えた打撃を検出信号として出力する電子ドラムパッドと、
前記検出信号に対してドラム奏者の聴覚的弁別閾値以下の遅延時間を付加し、これを遅延信号として出力する遅延付加手段と、
前記遅延信号に基づいてドラム奏者に電子打撃音を出力する電子音源とを備えることを特徴とするドラム演奏フォーム改善支援システム。
【請求項２】
前記聴覚的弁別閾値が３０msecであることを特徴とする請求項１に記載のドラム演奏フォーム改善支援システム。
【請求項３】
前記遅延信号がＭＩＤＩ信号であることを特徴とする請求項１又は２に記載のドラム演奏フォーム改善支援システム。
【請求項４】
前記打撃タイミングをドラム奏者に知らせるメトロノームを備えることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のドラム演奏フォーム改善支援システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、微小遅延聴覚フィードバックを利用することにより、普段演奏時に使っているスティックでも伸筋優位のスティック制御練習を行うことを可能にすると共に、伸筋優位の手首の動きに矯正させることができるドラム演奏フォーム改善支援システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
ドラム演奏において、ドラムスティックを制御する技術は重要な要素の一つである。
ドラム奏者はスティック制御によって正確なテンポを適切な強さで打拍するだけでなく、ドラムの音色も操っているからである。スティック制御において要になるのは手首の動きであり、この動きは手首を曲げる際に縮む屈筋と手首を返す際に縮む伸筋によって担われている。
非特許文献１には、これらの筋肉のうち伸筋を優位に働かせることによって、無駄な「力み」をなくすことができ、高速で長時間の演奏が可能になるだけでなく、ドラムの音色も良い音になることが開示されている。
【０００３】
また、非特許文献２には、ドラムループ演奏の練習を支援するシステムが開示されている。ドラムループ演奏とは1、2小節程度から構成されるリズムパターンを指定テンポで繰り返し演奏することであり、これは、ドラム演奏の基本的な練習方法のひとつである。このドラムループ演奏の際、MIDIドラムから入力される演奏情報から、演奏のメトロノームからのズレや音量変化などをリアルタイムに視覚化し、演奏に対するアドバイス等を奏者にフィードバックするものである。
【０００４】
また、非特許文献３には、スティック制御の改善を目的としたシステムとして、打拍フォ―ムのずれや手首の振り幅などのフィードバックシステムが開示されている。このシステムは、演奏情報のメトロノームからのズレだけでなく、手首につけたモーションキャプチャによる手首の振り幅などの打拍フォーム情報もフィードバックする。
【０００５】
また、非特許文献４には、スティックのみで練習する際に使用する練習台に液晶画面をつけ、自分が叩いたリズムのタイミングや音量を可視化したり、評価してくれる機能をもった装置が開示されている。本装置によれば上記各システムのようにパソコンと電子ドラムを用意する必要がなく、また、練習に必要なメトロノーム等も内蔵されているため、上記各システムに比べて手軽に練習することができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】長野祐亮著、「脱力！フィジカル・ドラミング」、リットーミュージック, 2011年
【非特許文献２】岩見直樹、三浦雅展、MIDI楽器を用いたドラム演奏練習支援システムの提案、情報処理学会研究報告 [音楽情報科学]pp.85-90,2007
【非特許文献３】辻康弘、西方淳博、リズム打拍とフォームに基づく打楽器学習支援システムの開発と評価、電子情報通信学会論文誌、pp.508-516,2005
【非特許文献４】RMP-5  リズム・コーチ・シリーズ                    http://www.roland.co.jp/products/jp/RMP-5/
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上記システム等では以下のような問題がある。
すなわち、非特許文献１は伸筋優位のスティック制御に関する教本であり、伸筋を使うためのフォームなどが紹介されているが、一般的に伸筋優位のスティック制御を獲得するのは容易ではなく、一般的なフォームとは異なるため慣れるまで時間がかかるという問題がある。
【０００８】
また、非特許文献２のシステムで評価対象にしているのはリズムや音量などであり、スティック制御については特に対象としていないという問題がある。
また、非特許文献３のシステムではフォームの間違いに気づくことはできるが、フォームの間違いに対する修正方法は提示されないという問題がある。また、この研究でフィードバック対象としているのはスティックや手首の視覚的な動きのみであり、伸筋優位の動きになっているかは分からないという問題がある。
【０００９】
また、非特許文献４のシステムも同様に評価対象にしているのはリズムや音量などであり、スティック制御については特に対象としていないという問題がある。
また、伸筋を優位に働かせるための練習方法として、スティックを持ち上げることに意識を向けさせるために、普段よりも重いスティックを用いて練習台を叩く方法が知られているが、重いスティックは負荷がかかりすぎて手首を痛めることがあるという問題がある。さらに、重いスティックは楽器も痛めてしまうため、スティック制御練習用のスティックと楽器を叩くスティックを分ける必要があり、各スティックでの練習が煩雑になるという問題もある。
【００１０】
本発明はこのような問題に鑑み、普段演奏時に使っているスティックでも伸筋優位のスティック制御練習を行うことを可能にすると共に、伸筋優位の手首の動きに矯正させることができるドラム演奏フォーム改善支援システム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】
【００１１】
本発明のドラム演奏フォーム改善支援システムは、打撃タイミングに基づいてドラム奏者が打面に加えた打撃を検出信号として出力する電子ドラムパッドと、前記検出信号に対してドラム奏者の聴覚的弁別閾値以下の遅延時間を付加し、これを遅延信号として出力する遅延付加手段と、前記遅延信号に基づいてドラム奏者に電子打撃音を出力する電子音源とを備えることを特徴とする。
また、前記聴覚的弁別閾値が３０msecであることを特徴とする。
また、前記遅延信号がＭＩＤＩ信号であることを特徴とする。
また、前記打撃タイミングをドラム奏者に知らせるメトロノームを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明者らは、電子ドラムの発音時にドラム奏者に微小な遅延聴覚フィードバックを与えることで、ドラム奏者の手首に伸筋優位の動きを発生させることができるという新規な知見に基づいて本発明を完成させた。
すなわち、本発明は、電子ドラムの発音時にドラム奏者に微小な遅延聴覚フィードバックを与えることで、ドラム奏者の無意識下で伸筋優位の手首の動きを生じさせ、これによりフォームの改善を支援することを目的とするシステムである。
【００１３】
ここで、遅延聴覚フィードバック（DAF: Delayed Auditory Feedback）とは、一般には話者の話し声を100〜200msec程度遅らせて話者の耳にフィードバックすることを言う。これにより、発話が円滑にできなくなり、音を繰り返したり伸ばしたりする吃音のような症状が現れることが知られている。
これを楽器演奏に適用した場合、演奏動作が普段と比べて変化することが知られている。例えば、人差し指を使ったタップ動作では、遅延聴覚フィードバックにより人差し指を振り上げる高さが増加する傾向がみられることが知られている。
【００１４】
しかし、遅延聴覚フィードバックとして従来知られている手法の通りに100〜200msec程度の大きな遅延聴覚フィードバックを与えてドラムを演奏すると、リズムを刻むことが困難になることが知られており、これでは練習を阻害しかねない。
そこで、本発明者らは、遅延時間に着目し、これを人間が動作と音のズレを認知し得る聴覚的弁別閾値以下にすることを思いつき、実際にドラム奏者に聴覚的弁別閾値以下の微小時間で遅延聴覚フィードバックを与えたところ、音のズレを聴覚ではほぼ認識できないにもかかわらずスティックの振り幅が増加し、ドラム奏者の手首に伸筋優位の動きを発生させることができたという知見に基づき本発明を完成させた。
【００１５】
本明細書では、遅延時間を聴覚的弁別閾値以下にして行う聴覚フィードバックを「微小遅延聴覚フィードバック」と呼ぶ。
遅延時間を聴覚的弁別閾値以下にすることで、ドラム奏者は違和感をほとんど感じることなく、通常行っている通りに演奏し続けることができると共に、無意識のうちにスティックの振り幅が増加することから、伸筋優位の好ましい演奏フォームを自然に習得することが可能となる。
【００１６】
また、一般的な電子打楽器は、本発明の構成要素である電子ドラムパッド、電子音源等を予め備えている。したがって、一般的な電子打楽器に遅延付加手段を組み込むだけで、きわめて簡易かつ安価に本発明のドラム演奏フォーム改善支援システムを実現できる。また、遅延を与える練習モードと遅延を与えない演奏モードを切り替えられるようなシステム構成にすることも容易であり、練習専用の装置を別途用意する必要がないというメリットがある。
【００１７】
なお、上級レベルのドラム奏者であれば聴覚的弁別閾値以下の遅延時間であっても自己の演奏に違和感を感じる可能性があるが、本発明の目的としている演奏フォームの改善を必要としている初級から中級レベルのドラム奏者であれば聴覚的弁別閾値以下の遅延時間では自己の演奏に違和感を感じる可能性が低く、本発明の効果を十分得られると考えられる。
なお、通常、人間が動作と音のズレを認知し始めるのは30msec程度からであることが知られているため（西堀  佑、多田  幸生、曽根  卓朗、遅延のある演奏系での遅延の認知に関する実験とその考察、情報処理学会研究報告[音楽情報科学], pp37-42, 2003）、聴覚的弁別閾値を30msecとすることが好ましい。
【００１８】
なお、電子楽器の分野においては、演奏者の動作に対して音のズレが極力発生しないように装置構成やプログラムの開発・改良は積極的に行われているが、本発明のように敢えて音のズレを生じさせて、このズレを演奏フォームの改善に利用することはほとんど行われていないのが現状である。
また、本発明のシステムはスティックを利用する打楽器に適用可能であり、ドラムに限らず、例えば和太鼓にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】（ａ）システム概要、（ｂ）システムのブロック図
【図２】（ａ）マッチドグリップ、（ｂ）レギュラーグリップ
【図３】被験者の音楽歴
【図４】（ａ）橈側手根伸筋の位置と電極貼りつけ位置、（ｂ）尺側手根屈筋の位置と電極貼りつけ位置
【図５】機材一覧表
【図６】ＲＤＳを求める式
【図７】橈側手根伸筋（左）における遅延量ごとの筋電位波形
【図８】橈側手根伸筋（右）における遅延量ごとの筋電位波形
【図９】遅延量ごとのRDS値標準偏差
【図１０】RDS値標準偏差における遅延なし時と重いスティック使用時・提案手法との比較
【図１１】スティック最高点でのハイスピードカメラ写真
【図１２】システム利用による筋電位変化の予想
【図１３】練習内容
【図１４】練習風景
【図１５】機材一覧表
【図１６】[遅延なし]橈側手根伸筋（左）における測定日ごとの筋電位波形
【図１７】[遅延なし]橈側手根伸筋（右）における測定日ごとの筋電位波形
【図１８】初日における遅延なし・ありの場合での橈側手根伸筋（左）筋電位波形
【図１９】中日における遅延なし・ありの場合での橈側手根伸筋（左）筋電位波形
【図２０】最終日における遅延なし・ありの場合での橈側手根伸筋（左）筋電位波形
【図２１】初日における遅延なし・ありの場合での橈側手根伸筋（右）筋電位波形
【図２２】中日における遅延なし・ありの場合での橈側手根伸筋（右）筋電位波形
【図２３】最終日における遅延なし・ありの場合での橈側手根伸筋（右）筋電位波形
【図２４】[遅延なし]尺側手根屈筋（左）における測定日ごとの筋電位波形
【図２５】[遅延なし]尺側手根屈筋（右）における測定日ごとの筋電位波形
【図２６】高速演奏時における1分間の拍打回数
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明のドラム演奏フォーム改善支援システム（以下、単に「システム」と表記することがある）の実施の形態について説明する。
図１(ａ)、（ｂ）に示すように、本システム１０は電子ドラムパッド２０、トリガーモジュール３０（ＭＩＤＩ信号出力手段）、MIDI音源４０（電子音源）、USB MIDIインターフェースとPC５０（遅延付加手段）で概略構成される。
ドラム奏者Ｐはメトロノームによって知らされる打撃タイミングに基づいて電子ドラムパッドの打面を打撃する。電子ドラムパッドからの打撃の検出信号は、トリガーモジュールによってMIDI信号に変換される。その後PCに送信され、PCによって信号を遅延させたい時間だけ一時停止させ、MIDI音源に遅延信号を送信することで遅延を発生させる。
また、PCがノートオンのMIDI信号を受信した際、シリアルポートからパルス信号を発し、筋電位測定時の同期信号として利用した。
一般的にWindows（登録商標）の時間分解能は10msec程度であるが、本システムでは微小な遅延を発生させるためにWindows（登録商標） APIを用いて時間分解能を1msecに設定している。上記のPCで行われる処理は全てC#によって実装した。
メトロノーム音や演奏音はミキサーで音量調整した後、ヘッドホンから発音され、演奏音色にはスネアドラムを使用した。
なお、本実施の形態ではPC50（遅延装置）と電子ドラムパッド２０とを別体の構成としたために、両者をMIDI信号で繋ぐべくトリガーモジュール３０（ＭＩＤＩ信号出力手段）を配置し、更に電子音源としてMIDI音源４０を用いた。しかし、電子ドラムパッド２０内に遅延装置及び電子音源を実装する場合には、これらをMIDI信号で繋ぐ必要がないので、トリガーモジュール３０（ＭＩＤＩ信号出力手段）は不要になる。
【００２１】
なお、本システムではユーザーはスティックの握り方が図２（ａ）のようなマッチドグリップ（左右対称の握り方）であるユーザーを想定している。教本で伸筋優位の動きを勧めているのはマッチドグリップのみであり、もう一つの代表的な握り方であるレギュラーグリップ（図２（ｂ）)については伸筋優位スティック制御の有用性が不明なためである。また、対象とする練習はドラムスティックのみを用いて1つの打面を叩く最も基礎的な練習を想定している。
【実施例１】
【００２２】
次に、上記実施の形態で示したシステムの実施例１について説明する。
本実施例では、被験者12名により実験を行った。被験者の性別、年齢、利き手、音楽歴を図３の表に示す。利き手はエジンバラ式利き手テストによって判定した。演奏課題は250msec間隔で発音する電子メトロノームにあわせ、左右の手に持ったドラムスティックを用いてドラムパッドを叩いてもらうというものである。さらに被験者8〜12に対しては普段使っているスティックよりも重いマーチング用スティック(YAMAHA MDS-503W)を用いた場合についても同様の演奏課題を行った。
【００２３】
実験に先立ち、尺側手根屈筋および橈側手根伸筋の最大随意収縮MVC（Maximum Voluntary Contraction）を3回測定した。実験では、1セットを1分30秒とし、遅延を0、20、10、30msecの順で変えながら演奏課題を4セット行った。また、奏者によって演奏音をメトロノームに合わせる者や、スティックがドラムパッドにつく瞬間をメトロノームにあわせる者、拍打時のスティックから伝わる衝撃をメトロノームに合わせる者などばらつきがあったため、被験者には目隠しを装着してもらい、できるだけ演奏音をメトロノームにあわせてもらうよう指示した。測定前には特にウォーミングアップは行わなかった。実験中は両腕の橈側手根伸筋（図４（ａ））および尺側手根屈筋（図４（ｂ））の表面筋電位と同期信号を生体アンプ・収録装置を用いて計測した。また、ハイスピードカメラによる撮影を行い、分析の参考として使用した。実験終了後、アンケートにより音楽歴を調査した。使用した機材は図５の表に示す。
【００２４】
実験の結果として得られた尺側手根屈筋および橈側手根伸筋の表面筋電位信号は、同期信号以前の250msecの範囲で加算平均法によるノイズ除去を行った後、RMS（Root Mean Square）値を求めた。その後、各筋から得られたMVCの最大値を100%として正規化した。さらに対象とする筋肉・遅延量ごとに、全被験者における筋電位波形の平均と活動量の平均をとった。また同期信号から遅延量ごとに全被験者について拍打時間間隔IOI（Inter-Onset Interval）を算出し、平均を求めた。なお解析の対象区間は最初の30秒を除く1分間とする。
【００２５】
次に、手首屈筋−伸筋間の共収縮指標として、手首屈筋―伸筋間の相対差分信号RDS（Relative Difference
Signal）を図６に示す式により算出した。
式において、F とE はそれぞれ屈筋（Flexor）と伸筋（Extensor）のRMS値を表している。屈筋と伸筋が交互収縮している場合、RDSは＋1と−1に近い値をとりながら両値間を交差する。一方で、屈筋群と伸筋群が共収縮傾向にある場合、RDSは0に近い値をとる。屈筋と伸筋が交互収縮の傾向にある場合は、RDS値の多くが＋1と−1付近に分布するのに対し、屈筋と伸筋が共収縮の傾向にある場合は、RDS値の多くが0値付近に分布する。よって、RDSの分散が大きい場合には交互収縮傾向、分散が小さい場合には共収縮傾向を表す。本実施例では、各被験者の250msec間隔でのRMS値平均からRDS値を算出しその標準偏差値を、屈筋、伸筋間の共収縮指標とした。
【００２６】
［遅延による被験者の混乱の有無］
全被験者のIOI平均には、遅延をかけた時とかけない時の間に一元配置分散分析を行ったところ、有意差は見られなかった（F（3,44）＝0.4, p<0.754）。また、遅延聴覚フィードバックによる混乱の指標としてよく用いられる変動係数CV(Coefficient of Variation)についても、遅延をかけた時とかけない時の間に有意差は見られなかった（F（3,44）＝0.436, p<0.728）。これらのことから、通常の遅延聴覚フィードバックで見られるような混乱は、微小遅延聴覚フィードバックでは起きないと考えられる。
【００２７】
［伸筋の平均筋電位］
左右の橈側手根伸筋において、遅延量ごとに全被験者を平均した筋電位波形を図７及び図８に示す。図中の黒い実線は拍打したタイミングを示している。つまり、0msecと250msecのタイミングでドラムが打拍されているということである。左手の橈側手根伸筋の筋電位波形（図７）を見ると、遅延なしの時よりも全ての遅延量において若干最大ピーク値が高いことが分かる。特に10msecの遅延をかけた時は遅延なし時よりも0.6%ほど高い。一方、右手の橈側手根伸筋における筋電位波形（図８）を見てみると、遅延なしの時に最大ピーク値が最も高くなっている。このように波形を比較すると若干の差があるが、これらに有意差があるのかは判断できない。そこで、同期信号以前の250msecの範囲で各遅延量における活動量の平均を求め、同一筋において遅延なしの場合と遅延ありの場合間で対応のあるt検定を行った。その結果、左手では10msecの遅延で遅延無しの場合に対して有意傾向が見られた（t（11）=−1.892, p<0.085）。また右手では有意差は見られなかった上に右手伸筋の平均活動量は遅延を発生させるといずれも減少傾向にあった。
【００２８】
［RDS値の比較］
遅延ごとにRDS値の標準偏差値における全被験者平均と一元配置分散分析の結果を図９の表に示す。結果から遅延をかけた場合、RDS値には変動があるものの、有意な差はみられなかった
次に重いスティックを使用した場合と20msecの遅延をかけた場合、及び遅延なしの場合におけるRDS値の標準偏差を棒グラフにしたものを図１０に示す。
図から重いスティックを使用した場合が最もRDS値の標準偏差が小さく、筋肉が共収縮していることがわかる。また遅延なしの場合と提案手法、重いスティックを用いた場合のそれぞれの間で対応のあるt検定を行った。その結果、右手における遅延なしの場合と重たいスティックを用いた場合との間に有意差が見られた（右：t（4）=3.004, p<0.04）。
【００２９】
図１１はある被験者の各セット計測開始から1分経過後、最初にスティックが最高点に達した際のハイスピードカメラ写真である。各写真で、動きの対象とするスティックの先端部分は●で表している。これを見ると、スティックの振り幅は遅延を増やすごとに増加傾向にあることがわかる。このような傾向はほとんどの被験者で見受けられた。
【００３０】
［考察］
今回の実験では遅延をかけた際の伸筋の活動量に大幅な差は見られなかった。一方、図１１を見ると、スティックの振り幅は遅延を増やすごとに増加傾向にあり、遅延を増やすほど手首を振り上げ、伸筋をより使っているように思われる。このような予想に反して、伸筋の活動量平均をみると右手は遅延をかけるほど減少し、左手は10msecを境に減少する。この理由は遅延をかけすぎると、間をとるため手首だけでなく肘の関節も動かしてスティックを振り上げているからではないかと推察される。肘の関節を動かさないようにするためには上腕を固定するなどの方法が考えられるが、その場合伸筋への負荷が大きくなり、重たいスティックと同じく手首にダメージを与えてしまう可能性があり、あまり良い方法だとは言えない。そのため、スティックの振り幅があまり大きくなり過ぎないように打拍間隔を短めに調整する、つまり演奏速度を速くすることで、手首の伸筋により微小遅延による影響を及ぼすことができると考えられる。またシステムによる変化が大幅でないことから、上記のような工夫をすれば、無理をせずに少しずつ伸筋を使うことができるということも考えられる。一朝一夕で効果が期待できるものではないが、打拍間隔の調整を行い、長期的に使用することによって、伸筋優位のスティック制御習得に役立つ可能性がある。
【００３１】
次に、RDS値について考察する。重いスティックを用いた場合は遅延なしの場合や提案手法と比べて共収縮度合いが大きいことがわかった。屈筋と伸筋が同時に収縮し、関節が硬直してしまうことは、打撃面からの反力が上手く吸収されず、関節へのダメージが大きい。また共収縮は、動かそうとする筋肉の活動により発生するはずのトルクをキャンセルするという一面もある。これは、エネルギー代謝コストが高くなることを意味するため、筋肉の共収縮はエネルギーコストの観点からすると、時に「無駄な収縮（wasted contraction）」と呼ばれることもある。今回の結果から従来行われてきた重いスティックを用いた練習は、けがを誘発する危険性があるだけでなく、スムーズなスティック制御を阻害する無駄な収縮を癖づけてしまう可能性があり、改めてあまり良い練習法とは言えないことがわかった。一方、RDS値の標準偏差において、提案手法と遅延がない場合の共収縮には有意な差は見られないことが分かった。このことから提案手法は共収縮を防ぎながら伸筋優位のスティック制御に矯正できる可能性が期待できる。
【実施例２】
【００３２】
次に、上記実施の形態で示したシステムの実施例２について説明する。
上記実施例１では微小遅延聴覚フィードバックは伸筋優位のスティック制御を誘発する可能性が示唆された。しかしながら、伸筋優位のスティック制御が身に付かなければ意味がない。もし、練習を重ねるにつれ、システムの使用によって伸筋優位のスティック制御が習慣づけられるならば、図１２のように練習開始直後には見られるであろうシステムの有無による筋電位の差は、練習の進行とともに縮まっていくはずである。そこで、本実験では20msecの微小遅延聴覚フィードバックを発生させた電子ドラムを用いて12日間練習を行ってもらい、左右の尺側手根屈筋および橈側手根伸筋の表面筋電位の変化を調査した。さらに実際のスティック制御技術の向上を見るために1分間に叩ける回数をカウントし、その回数と筋電位を測定した。
【００３３】
図３の表中の被験者8〜12の計5名により実験を行った。練習内容は、500msごとに発音されるメトロノームにあわせて、シングルストロークを左右2分間ずつ、チェンジアップを3分間、16分音符連打を3分間の計10分間を毎日行う（詳細は図１３）。またシステムによる練習の前には、各自ウォーミングアップを行っている。
前章において、システムを効果的に使うには演奏速度の調整が必要である可能性があると述べた。しかしながら今回は、被験者全員が提示した練習を行える速度である500ms間隔のメトロノームを使用した。
【００３４】
［実験方法］
12日間、1日10分間、20msecの微小遅延聴覚フィードバックを発生させた電子ドラムパットを用いて練習を行った。初日と中日（6日目）、最終日（12日目）には、筋電位等の測定を行った。測定の手順は、最初に尺側手根屈筋および橈側手根伸筋の最大随意収縮MVCを3回測定した後、0msec、20msecの遅延をかけてそれぞれ1分半の間、250msec間隔で発音するメトロノームにあわせ、左右の手に持ったドラムスティックを用いてドラムパッドを叩いてもらうというものである。すばやくドラムを叩くスキルは最も基礎的なスキルの一つとされている。その重要性から「世界最速ドラマーコンテスト」なる国際大会が開催されているほどである。そのため、先に述べた実験に加えて、実際のスティック制御技術への影響を調べるため、1分間にできるだけ多く叩く（以後高速演奏と呼ぶ）よう指示し、1分間に叩いた回数を測定した。この際、同期信号を計測した。また、練習は図１４のように計2台のシステムをそれぞれ用いて行った。使用機材については図１５の表に示す。
【００３５】
［分析方法］
実験の結果として得られた尺側手根屈筋および橈側手根伸筋の表面筋電位信号は、同期信号以前の250msecの範囲で加算平均法によるノイズ除去を行った後、RMS値を求めた。その後、各筋から得られたMVCの最大値を100%として正規化した。さらに対象とする筋肉・遅延量ごとに、全被験者における筋電位波形の平均をとった。なお0msec、20msecの遅延をかけた際における測定の解析の対象区間は最初の30秒を除く1分間とする。一方、1分間に叩いた回数を測定した際の解析には、全ての区間を解析対象とし、同期信号以前の10msecの範囲で加算平均法によるノイズ除去を行った後、RMS値を求めた。その後、各筋から得られたMVCの最大値を100%として正規化した。打拍間隔に被験者によるばらつきが見られたため、筋電位波形の平均は拍打から次の拍打までの相対時間を用いておこなった。さらに同期信号から1分間に叩いた回数を測定した。
【００３６】
［実験結果］
［伸筋の平均筋電位について］
左右の橈側手根伸筋について、計測日ごとに全被験者を平均した遅延なし演奏における筋電位波形を図１６、図１７に示す
。図中の黒い実線は拍打したタイミングを示している。つまり、0と250msecのタイミングでドラムが打拍されているということである。左手の橈側手根伸筋（図１６）について見ると、日を追うごとに最大ピーク値が高くなっていることがわかる。しかしながら、グラフからではこのような変化が有意なものか判断できないため、同期信号以前の250msecの範囲で測定回数における活動量の平均を求め、同一筋における計測日に対する一元配置の分散分析を行った。その結果、左手において有意差が見られた（F(2, 12))=4.815, p<0.029）、一方、右手には有意差が見られなかった（F(2, 12))=2.062, p<0.170）。右手の波形（図１７）を見てみるとピークが複数あるようにみえる。これは被験者によって伸筋の筋電位がピーク値をとるタイミングにばらつきがあるためであると思われる。
【００３７】
左右の橈側手根伸筋について、遅延なし、及び20msec遅延発生下での演奏において、計測日ごとに全被験者を平均した筋電位波形を図１８〜図２３に示す。図中の黒い実線は拍打したタイミングを示している。つまり、0と250msecのタイミングでドラムが打拍されているということである。
初日・中日については、左手において遅延がありと遅延なしの場合との差は微量であるが、最終日には差がひらく。一方右手については、中日にかけて遅延ありの場合と遅延ありの場合間で最大ピーク値の差が若干広がるが、最終日には差は縮まっている。
【００３８】
［被験者の屈筋の平均筋電位について］
左右の尺側手根屈筋において、計測日ごとに全被験者を平均した遅延なしの場合における筋電位波形を図２４、図２５に示す。図中の黒い実線は拍打したタイミングを示している。つまり、0と250msecのタイミングでドラムが打拍されているということである。
図によると、屈筋における筋電位波形の最大ピーク値を見ると、左右にかかわらず初日から中日にかけて大幅に低下し、最終日には初日と同じ程度に戻る。
同一筋における筋電位平均値について測定日に対する一元配置分散分析を行ったところ条件間に有意差は見られなかった。また、RDS値の標準偏差についても同様の分析をおこなったが、有意差はみられなかった。
【００３９】
［高速演奏時における打拍回数の変化］
図２６の表に高速演奏時における1分間の打拍回数を示す。網掛け欄は最高回数を示している。表を見ると、ほとんどの被験者が最終日に最高回数を記録している。被験者11は最終日に最低回数を記録しているが、その原因は計測中にスティックを落としてしまったためだと考えられる。特に被験者9については70回、被験者10については100回以上も記録が伸びている。
【００４０】
［考察］
［伸筋における筋活動の変化について］
システムの利用によって伸筋がより使われるようになり、さらにその動きが身についていれば、遅延なしの場合でも日を追うごとに伸筋が使われるようになると考えられる。その結果、遅延ありの場合と遅延なしの場合間において筋電位波形の差は縮まるはずである。図１６及び図１７から、システムを長期間使うことによって遅延なしの状態でも伸筋を使うようになっていることがわかる。また図１８〜図２３より日を追うごとに伸筋の筋電位波形や活動量に有意な増加傾向がみられることが分かった。遅延なし及び遅延ありの場合との差についても、右手の場合は日を追うごとに差が小さくなり、最終的には遅延なしのほうがピーク値は大きくなっている。以上から、システムによって矯正された伸筋の動きが習慣化されつつあることが推察される。
【００４１】
一方、左手については、初日及び中日において遅延なしと遅延ありの場合との差は微量であった。被験者は全員右利きであった。さらに、ドラムの基礎練習において左手は弱拍（アクセントをつけない拍）にあたることが多い。このようなことから右手に比べて左手はもともと動作が小さくなる傾向があったのではないかと推察される。しかし最終日には左伸筋の筋電位信号が大きくなり、遅延なしと遅延ありの場合の最大ピーク値にはっきりと差がでている。
【００４２】
このような変化に関係する現象として、メトロノームに合わせて叩く基礎練習時に本発明者らが経験した意識変遷が考えられる。メトロノームに拍打をあわせる場合、まず強拍である右手をきっちりとあわせることに意識を集中する。そのうち右手が慣れ、特に意識しなくてもメトロノームにあうようになってくると、今度は左手のズレが気になり始め、左手に意識を集中するようになる。右手伸筋について遅延ありの場合の最大ピーク値を見ると、中日に最大になり、最終日になってもあまり変化していないことがわかる。微小遅延聴覚フィードバックに対し、被験者は初日から中日にかけてある程度慣れていったと推察される。一方、最終日にかけて左手の筋電位波形が大幅に増加する。このようなことから、中日から最終日にかけて意識が左手に移ったことでこのような結果になったのではないかと推察される。
【００４３】
以上のような変化の原因は、システムによるものなのか日々の練習によるものなのか区別することは難しい。実際、もっとも筋電位波形が変化した中日から最終日にかけては初日から中日にかけての練習時間と比べてシステムを利用しない練習時間が4時間ほど長かった。この差が筋電位波形の変化に対し影響が全くないとは言えないが、4時間という短い時間だけで変動したとは考えにくい。このようなことから、システムの効果も含まれているのではないかと思われる。
【００４４】
伸筋優位のスティック制御を身につけると、より高速な演奏が可能になる。図２６の表を見ると、ほとんどの被験者が1分間あたりの拍打回数を伸ばしている。また、伸筋優位のスティック制御は楽器の振動を殺さず、音色を豊かにする効果がある。実験開始9日目に、毎日合奏で被験者の演奏を聞いている吹奏楽部顧問から、ある被験者の演奏するスネアドラムの音色が変化し、リズムがはっきり聞こえるようになったという指摘をうけたことから、システムによる効果が音色変化として実感できる形で表れた可能性がある。
【００４５】
右手における伸筋の筋電位波形は日を追うごとにピーク値をとるタイミングに被験者間でばらつきがでている。このようなことは全く予想していなかった結果である。今回の演奏課題のような250msec間隔の拍打を行う場合、右手で演奏する拍は強拍のタイミングである。メトロノームに合わせる際、強拍を基準に合わせる場合が多い。そのため、遅延に慣れ、演奏タイミングに敏感になった結果として、このような結果になったのではないかと推察される。また、全員が右利きであったため、利き腕との関連も考えられる。プロのドラマーの筋電位波形をみると、拍打タイミングの少し前に伸筋のピークが、拍打タイミング間のちょうど中間に屈筋のピークが来る。このようなことからピーク値のタイミングにばらつきが生じるのはあまり良いとは言えない。よって、このような現象についてはさらなる慎重な調査が必要である。
【００４６】
［屈筋における筋活動の変化について］
屈筋の筋電位は図２４、図２５において、屈筋における筋電位波形の最大ピーク値を見ると、左右にかかわらず初日から中日にかけて大幅に低下し、最終日には初日と同じ程度に戻るという結果になった。ある研究によると、ボウリングの熟達プロセスにおいて、意識を集中する部位は日々変化しており、練習時、手や足の指といった細かい部位へ意識が集中している場合、パフォーマンス向上の過渡期であるという。一方、意識が身体全体などの広い範囲になると安定して高いスコアを記録するようになる。
本実験の場合も筋肉の使い方が変化していることから新しいスキル習得であると考えられる。また屈筋への意識が変化していることから、細かい部位へ意識が集中している、つまり伸筋優位スティック制御習得の過渡期であると考えられる。屈筋における筋電位波形の変化が落ち着いた時、高速演奏において打拍間隔が縮まるなど目に見えた変化がおこる可能性がある。
【００４７】
［まとめ］
上記実施例１及び２では、微小遅延聴覚フィードバックを利用した伸筋優位のスティック制御を身につけるためのシステムを提案した。微小遅延聴覚フィードバックによる演奏動作への影響をみる実験では、IOIの平均と変動係数に遅延量ごとの差は見られなかったため、微小遅延聴覚フィードバックによる演奏の混乱は起きにくいことが分かった。また、遅延量ごとの筋電位波形には若干の差がみられた。さらに伸筋の活動量において、左手は10msecの遅延をかけた際、有意に増加する傾向が見られた。一方、右手においては、有意な差はなかったものの、手首の伸筋の平均活動量に減少傾向がみられた。この原因はスティックの振り幅が増加したことによる動作関節の変化が原因ではないかと考えられる。このことから打拍間隔を狭め、振り幅を抑えることで、手首の伸筋により微小遅延による影響を及ぼすことができると考えられる。また、提案手法は従来行われていた重たいスティックを使った練習法よりも筋肉が共収縮せず、比較的手首に負担をかけずに伸筋優位な動きへと矯正できる可能性が示唆された。
【００４８】
次に、長期間システムを使用した所、練習日数を追うごとに伸筋の筋電位波形や活動量に有意な増加傾向がみられることが分かった。今回は、実験期間が10日と短かったため、変化は大幅なものではなかったものの、筋電位波形の変化について他要因に目立ったものがあまりない。また、測定日間のRDS値の標準偏差値に有意な差は見られなかった。このようなことから、共収縮を防ぎつつ、伸筋優位のスティック制御が身につけられる可能性が示唆された。また、屈筋の筋電位波形において、測定日による増減が激しいことから、被験者はまだ伸筋優位スティック制御習得の過渡期であると考えられる。トレーニングの効果が筋電位波形として明確に現れるには12〜14週間後であると言われている。このことからさらに長期間のシステム利用実験が必要であると言える。さらに、スティック制御の変化が、システムによるものなのか、普段の練習によるものなのかを調べるため、システムあり・なしの2群による長期の実験が必要である。
長期使用時において、右手のピークにばらつきがみられた。この原因については、詳しいことはわかっていない。さらなる調査が必要である。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
普段演奏時に使っているスティックでも伸筋優位のスティック制御練習を行うことを可能にすると共に、伸筋優位の手首の動きに矯正させることができるドラム演奏フォーム改善支援システムであり、産業上の利用可能性を有する。
【符号の説明】
【００５０】
１０  システム
２０  電子ドラムパッド
３０  トリガーモジュール
４０  MIDI音源
５０  PC
Ｐ    ドラム奏者
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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