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bFaaaP

仕組み

頭のかたむきは、4つの小さなハードウェアを通ってピアノのペダルへ伝わります。

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    頭のかたむき

    iPhone/iPad の ARKit / TrueDepth 顔トラッキングが頭の角度を計測。

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    iOSアプリ

    角度をペダル値に変換し、Bluetooth（BLE）への送信をペース調整。

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    BLEボード（nRF52）

    値を受け取り、UART でコントローラへ橋渡し。

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    Pico（RP2040）

    モーター（Pro）を駆動、またはスイッチ（Switch）を閉じ——ペダルが動く。

システム構成：頭のかたむき → iOSアプリ → BLEボード → Pico → ピアノのペダル

「airback（エアバック）」とは——造語であって “airbag” ではありません

Pro の「airback」は bFaaaP の造語で、“airbag（エアバッグ）” ではありません。空気クッション（WINBAG エアジャック。装置内の小型電動ポンプがエアチューブで膨らませます）が隣のペダルの下でふくらみ、アクチュエータの反力を受け止めて、装置を未改造のアコースティックピアノにしっかり固定します——ネジ留め不要・非破壊・着脱も速い。語源は air＋back（支える・裏打ちする）で、“airbag” の「安全用クッション」ではなく「支持・固定」を表す air-braced anchor（空気で支えるアンカー）です。

模式図：1つの幅広な「airback」が左2つのペダルの下に入り、右のサステインペダルを押す反力に抗して Pro 装置を固定。駆動部はそのペダルの上。ネジ留め不要。
airback による反力アンカリング（模式図）。© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。

設計のポイント：ARKit は Bluetooth が送るべき速度よりずっと速く角度を出力します。そこでアプリが無線送信をペース調整（100msタイマー＋スロットル）し、接続を安定させています。

bFaaaP とは？

あなたのしきい値と倍率
かたむき角度と倍率を調整すると追従の速さも決まり、自分にしっくりくるペダルに。
オンデバイスAI
ARKit / TrueDepth の顔トラッキングを iPhone/iPad 上で実行。クラウド不要・低遅延。
すべての人へ
足でペダルを使えない演奏者とともに、すべての人に開かれています。
わずかな頭の傾きが、奏者自身の意図した自然なペダリングを解き放つ「鍵」
制御則こそが鍵です。あなたが事前設定したオフセットと倍率で形づくられたわずかな頭の傾きが、あなた自身の意図した自然なペダリングを解き放ちます。そして、この具体的で調整可能な制御則こそが bFaaaP の特許成立の要件でした。イラスト：AIイラスト：Harmonia による塩川紗季風 © 宍戸＆アソシエーツ。

制御則を正確に（論文の図3・図4）

図3：(a) オフセットを超えた頭の角度がペダル値に比例し99でクランプ、(b) 踏む/離すのヒステリシス（不感帯）
図3 — 制御則。(a) 中立（オフセット）を超えると頭の角度がペダル値（0〜99）に比例し、あなたの倍率で拡大され全踏みで頭打ち。(b) 踏む／離すに小さなヒステリシス（不感帯）を設け、しきい値付近で頭が揺れてもパタつきません。（図中は英語。）© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。
図4：bFaaaP の比例的・ユーザー調整可能な指令（2本の傾き）と、単一しきい値で二値オン/オフする従来技術の比較
図4 — 特許になった理由。従来技術は頭の二値オン/オフスイッチ（破線の段差）。bFaaaP は連続的で比例的な指令を送り、その不感帯（オフセット 3〜10°）と傾き（倍率 10〜50）を奏者が事前設定します——これが特許成立の対象となった、定量的でユーザー調整可能な制御則です。（図中は英語。）© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。
GitHub で設計（アーキテクチャ）を読む ↗

本当に効くの？ APEE 試験

人を対象とした試験「補助ペダル効果評価（APEE）」を15名（成人、足がペダルに届かない子ども、障害のある方）で実施しました。

スマホを譜面台に置き床に装置を置いて、子どもや車いすの奏者がやさしいAPEE試験に参加する様子
APEE のひとこま（イラスト）。AIイラスト：Harmonia による塩川紗季風 © 宍戸＆アソシエーツ。

どう測ったか

各参加者が同じ短い旋律を3通り——ペダルなし、bFaaaP pattern 1（3音グループごとに踏み替え）、pattern 2（グループをまたいで保持）——で演奏し録音。波形の塗りつぶし面積＝音振動面積（TVA）を測り、各録音を自身のペダルなし録音で正規化（TVA₀ ≡ 1.00）。サステインスコア = TVAₙ / TVA₀。

APEE のパイプライン：2パターンの楽譜→3テイク録音→音振動面積測定→正規化→相対サステインスコア
APEE 法の全体像（論文図）。© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。図中は英語。
APEE 試験の楽譜：短い3音モチーフを、pattern 1（3音グループごとに踏み替え）と pattern 2（グループをまたいで1回保持）で演奏。譜面の下にペダル記号を表示。
試験の楽譜と、各参加者が演奏した2つのペダリングパターン——pattern 1 は3音グループごとに踏み替え、pattern 2 はグループをまたいで保持（論文図）。© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。図中は英語。
3つの波形——ペダルなし（1.00）、pattern 1（1.59）、pattern 2（1.80）——ペダルが多いほど面積が大
音振動面積からサステインを測定。試験平均は 1.00 / 1.59 / 1.80（論文図）。© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。

何がわかったか

  • bFaaaP はサステインを有意に増やす——両パターンともペダルなしを上回る（p < 0.01）。
  • 奏者自身の足と統計的に区別できない（p > 0.05、"n.s."）。
  • 参加者のクラス間で有意差なし。足の障害と気管切開のある参加者も問題なく演奏できた。
APEE 結果：(a) 両パターンがサステインを有意に増加（p<0.01）、(b) 自身の足と有意差なし
APEE の臨床結果（論文図）。© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。

匿名化した全データ（Appendix A）

全46録音。参加者は No. 1–15 として匿名化し、各奏者のオフセット・倍率と pattern 1・2 の相対サステインを掲載。

Appendix A——匿名化したAPEE全記録：成人・子ども・障害のある方の46録音
Appendix A——匿名化したAPEE全データ（No. 1–15、46録音）。© 宍戸＆アソシエーツ（CC BY 4.0）。図中は英語。

倫理と同意

参加は任意で、全参加者から書面によるインフォームド・コンセントを取得しました。成人は本人が同意し、子どもは保護者がピアノ講師を通じて同意を確認したうえで本人が署名、障害のある方は保護者の同意のうえ付き添いのもとで参加しました。正式な倫理委員会（IRB）の承認番号はありませんが、ACM の人対象研究方針に従って実施し、データはすべて匿名化しています。

倫理・同意（GitHub） ↗
GitHub で APEE 試験の全文を読む ↗

コントローラ＝再利用可能なアクセシビリティ入力

bFaaaP のスマホコントローラ——汎用ハードウェア上の定量的・ユーザー調整可能な頭部角度チャンネル——が最も再利用しやすい部分です。同じコントローラが既に2種類のアクチュエータ（Pro のモーター、Switch の電子スイッチ）を駆動し、デバイス制御方式はペダルと独立に特許化され「あらゆる装置」を対象にしています。

  • 足を使わない——車いす利用者がしばしば使えない下肢に依存しません。
  • 顔や頭に何も付けない——スマホは譜面台に置きます（気管切開の方に重要）。
  • 狭い可動域に調整できる——小さなオフセット＋大きな倍率で、数度の頭の動きが全出力範囲をカバー。

頭部角度信号は連続的で比例的な値（単一のオン/オフではない）なので、汎用のアクセシビリティ制御プリミティブになります。同じチャンネルで他の段階的制御（環境制御、コミュニケーション支援のスキャン速度、電動機器のレベル）も調整可能です。これは今後の課題としての提示で、bFaaaP はピアノのペダリングで検証済み、より広い支援制御は未検証です。

対象集団は大きく全世界に及びます。以下の数値は定義・指標の異なる調査に基づき厳密には比較できません——規模を示すためのもので順位ではありません。（WHO は単一の世界推定のみで、車いすの国別表はありません。）

車いす利用者（または必要とする人）の地域別

地域推定値出典
世界約8,000万人（約1%）が必要WHO
米国利用者360万人（15歳以上の1.5%）, 2010US Census
英国（イングランド）利用者 約120万人（推定）, 2017NHS England
カナダ車いす/スクーター 288,800人（約1%）, 2012Smith et al.
日本使用中の手動車いす 約818,000台（約0.6%）, 2019Shirogane et al.
豪州手動車いす 約119,000人（65+）；移動補助 679,000人, 2018AIHW/ABS

在宅人工呼吸（HMV）と侵襲サブセットの国別

国HMV侵襲10万対出典
日本約21,0007,700（TPPV）—MHLW 2020
欧州（16）21,526国により異なる6.6Eurovent 2005
カナダ4,334約18%12.9Rose 2015
ポーランド12,616—2.8→20JCM 2022
ハンガリー38440（10.4%）3.9BMC 2018
韓国—気管切開62.8%9.3Resp. Care 2019
ドイツ約17,000/年*約6%—Dtsch. Ärztebl. 2021
米国登録なし——Mehta 2015

指標が異なり厳密比較不可。*入院エピソード/年。米国は全国の在宅人工呼吸登録なし。

引用文献

2026年6月確認。全リストと保存PDFはオープンソース・リポジトリにあります。

  1. WHO. WHO releases new wheelchair provision guidelines. 2023. link
  2. WHO & UNICEF. Global Report on Assistive Technology. 2022. link
  3. Brault M. Americans With Disabilities: 2010. US Census Bureau P70-131, 2012. link
  4. NHS England. Wheelchair services. link
  5. Smith EM, et al. Prevalence of Wheelchair and Scooter Use Among Community-Dwelling Canadians. Phys Ther 96(8):1135, 2016. link
  6. Shirogane S, et al. Provision of public funding for wheelchairs… in Japan. J Phys Ther Sci 31(2):122, 2019. link
  7. AIHW. People with disability in Australia (ABS SDAC 2018). link
  8. MHLW (Japan). Nationwide home mechanical-ventilation survey (2020). link
  9. Lloyd-Owen SJ, et al. Patterns of home mechanical ventilation use in Europe (Eurovent). Eur Respir J 25(6):1025, 2005. link
  10. Rose L, et al. Home Mechanical Ventilation in Canada: A National Survey. Respir Care 60(5):695, 2015. link
  11. Czajkowska-Malinowska M, et al. Home Mechanical Ventilation in Poland 2009–2019. J Clin Med 11(8):2098, 2022. link
  12. Valkó L, et al. National survey: home mechanical ventilation in Hungary. BMC Pulm Med 18:190, 2018. link
  13. Kim H-I, et al. Home Mechanical Ventilation Use in South Korea. Respir Care 64(5):528, 2019. link
  14. Schwarz SB, et al. Inpatient Initiation and Follow-up of Home Mechanical Ventilation in Germany. Dtsch Arztebl Int 118(23):403, 2021. link
  15. Mehta AB, et al. Trends in Tracheostomy for Ventilated Patients in the US, 1993–2012. Am J Respir Crit Care Med 192(4):446, 2015. link
  16. bFaaaP device-controller patent JP 7004771 B2 (covers “any device”). link
GitHub の引用文献・保存コピー ↗