JP4611742B2 - Direct physical examination of remote patients using virtual examination function - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本明細は、2000年10月6日に出願された米国出願第685,327号の一部分継続出願であり、その出願日からの優先権を米国特許法120条に基づいて主張し、その開示は参考として本明細に組み込まれる。
This application is a continuation-in-part of US Application No. 685,327, filed October 6, 2000, and claims priority from that application date under Section 120 of the US Patent Act. The disclosure of which is incorporated herein by reference.

発明の属する分野
本発明は、一般に触覚情報を処理及び/又は取得する装置に関連し、さらに詳しくは、離れた場所で又は離れた時間に取得した触覚情報を送信、記録、再生、及び再現する装置に関連する。
The present invention relates generally to an apparatus for processing and / or acquiring haptic information, and more particularly, transmitting, recording, reproducing, and reproducing haptic information acquired at a remote location or at a remote time. Related to the device.

発明の背景
1980年代、農村部における医師不足を切り抜ける努力として、遠く離れた専門医と患者との間での医療情報交換のため、通信及びコンピュータ・システムを使うという発想が生まれ、「テレメディシン」の発展を促した。インターネット及び廉価な音声、映像システムの出現とともに、テレメディシンの応用範囲は拡大し続けている。多くの患者がインターネットを使用して一般医療情報を捜し求めている一方、現在、多くの医師がeメールを使って、患者と連絡している。しかしながら、現在の形のテレメディシン・システムでは、適切な身体診察が実施できず、限定されたものになっている。
Background of the Invention In the 1980s, as an effort to overcome the shortage of doctors in rural areas, the idea of using communication and computer systems for the exchange of medical information between specialists and patients far away was born. Promoted development. With the advent of the Internet and inexpensive audio and video systems, the application range of telemedicine continues to expand. While many patients use the Internet to search for general medical information, many doctors currently use email to contact patients. However, current forms of telemedicine systems are limited due to the lack of adequate physical examination.

医師は、基本的な身体診察プロセスとして、多様な情報源(病歴、直接身体診察、臨床試験及び画像診断)から、患者の状態についての情報を集め、それらのデータを解析して治療に反映させる必要がある。最も重要な情報源は、実際の患者の身体診察から来るものである。専門的に実施された身体診察だけを使っても、90%を超える精度で正しい診断を下すことができる。ある種の治療情報は、電話、ファックス又はインターネット経由で送信することができるが、手を使った診察プロセスにおける医師及び患者間の実際の物理的接触から得られた情報はそれができない、だが、これはテレメディシン全体の診察プロセスの中の数少ない主要ステップに当たる。リモートで身体データを取得し、その情報を離れた場所の医師に確実に転送することができないので、ほとんどの重大な医療問題に対するテレメディシンの信頼性は限られたものになっている。   As a basic physical examination process, doctors collect information on patient status from various sources (medical history, direct physical examination, clinical trials and diagnostic imaging), and analyze the data to reflect it in treatment. There is a need. The most important source of information comes from physical patient physical examination. Even using only physical examinations that are carried out professionally, a correct diagnosis can be made with an accuracy of more than 90%. Certain types of treatment information can be sent via phone, fax or the Internet, but information obtained from actual physical contact between the doctor and patient in a manual examination process cannot, This represents one of the few major steps in the entire telemedicine examination process. Telemedicine's reliability for most serious medical problems is limited because it cannot remotely capture physical data and reliably transfer that information to a remote physician.

このため、離れた場所にいる患者の直接身体診察を可能にするコンピュータ・ハードウエア及びソフトウエア・システムであって、患者と医師との間に実際の直接的な物理的接触をいっさいすることなく、医師が患者の身体の手による直接診察を行えるシステムが求められている。さらに、触覚及び「物理的接触」データを収集し、既存の世界的通信システムを通して送信するシステムが求められている。このようなシステムは、世界中のどの医師にも、農村部又は遠隔地域、緊急事態又は戦争又はいっさいの劣悪な環境の「現地」を含め、どのような場所のどのような患者をも診察する手段を提供するであろう。また、加えた/又は受けた触覚圧力をデジタルに変換し、これをインターネット、又はこのような信号を送受信できる他のいっさいのタイプの通信プラットフォーム経由で送信し、最後には、相手方の端末に送信して、そのデジタル信号を適切な出力(加圧)触覚圧力に変換できるようにすることが求められている。さらに、このデジタル触覚データを記録し、これにより、診察(問診)を受けた元の人又は物体に内在する身体的特徴の再現又はモデリングのため、システムによってこのデジタル触覚データを再生することができるようにすることが求められている。   Thus, a computer hardware and software system that allows direct physical examination of a patient at a remote location without any actual direct physical contact between the patient and the physician. There is a need for a system that allows doctors to conduct direct medical examinations of the patient's body. Further, there is a need for a system that collects haptic and “physical contact” data and transmits it through existing global communication systems. Such a system will allow any doctor in the world to see any patient in any location, including “local” in rural or remote areas, emergencies or wars or any adverse environment Will provide a means. It also converts the tactile pressure applied / received to digital and transmits it via the Internet or any other type of communication platform that can send and receive such signals, and finally to the partner's terminal Therefore, it is required to be able to convert the digital signal into an appropriate output (pressurized) haptic pressure. In addition, this digital haptic data can be recorded so that the system can reproduce the digital haptic data for the reproduction or modeling of the physical features inherent in the original person or object that was examined. It is requested to do so.

さらに、身体内部の2−D又は3−D画像データと同時に、触覚データを取得できるイメージング診断アセンブリが求められている。身体内部画像を含めることで、医師ユーザは、診察中に触診している内側の組織及び器官の場所及び内部特徴につながる、より充実した局所解剖的情報を得ることができる。現在、2−D又は3−D診断画像を得るために、患者は、診断プロセスで追加の検査項目又は検査ステップを受ける必要がある。現在利用可能な非侵襲性画像システムには、超音波、コンピュータ断層撮影(CT)スキャン、磁気共鳴影像法(MRI)、核スキャン、及び陽電子放出断層撮影(PET)スキャンが含まれる。CTスキャン、PETスキャン、及びMRIでは、患者は、検査データを作成するために、大きな囲いの中に体を横たえる必要がある。だが、超音波システムは、2−D又は3−Dの身体画像に変換できる音響情報を生成するため音波を使用する非常に持ち運び易く安全なシステムである。現在の超音波システムは、超音波装置使用に精通している技術者又は医師のいずれかを必要とし、手を使って患者の身体の関心のある箇所に超音波プローブを当てる。このプローブは、電力及び画像処理システムを備えた超音波機器に物理的に接続される。   Furthermore, there is a need for an imaging diagnostic assembly that can acquire tactile data simultaneously with 2-D or 3-D image data inside the body. By including internal body images, physician users can obtain richer local anatomical information that leads to the location and internal features of the inner tissues and organs being palpated during the exam. Currently, in order to obtain 2-D or 3-D diagnostic images, patients need to undergo additional examination items or examination steps in the diagnostic process. Currently available non-invasive imaging systems include ultrasound, computed tomography (CT) scan, magnetic resonance imaging (MRI), nuclear scan, and positron emission tomography (PET) scan. In CT scans, PET scans, and MRI, patients need to lay their bodies in large enclosures in order to create examination data. However, an ultrasound system is a very portable and safe system that uses sound waves to generate acoustic information that can be converted into 2-D or 3-D body images. Current ultrasound systems require either a technician or physician familiar with the use of ultrasound equipment, and use the hand to apply an ultrasound probe to a point of interest on the patient's body. The probe is physically connected to an ultrasound instrument equipped with power and an image processing system.

超音波装置は、特定の周波数で超音波エネルギーのパルスを放出し、身体組織に向け送り出す。組織からは反響が返され、これをトランスジューサが収集する。静止した組織から戻って来る反響が検出され、グレースケールの画像として表示される。深さ及び明度は、戻って来る反響特性の到着時間及び信号強度により決めることができる。戻って来る反響の周波数の変化は、下部の構造の内部での動きを示す。これらの情報は、検診している構造の内部画像を生成するため、画像システム・ソフトウエアによって処理される。医師は、映像及びスペクトル・データを使って、診断及び治療の決定をすることができる。超音波診断のでは、検診している内在構造のさらなる特性を検出するために、技術者又は医師ユーザがトランスジューサ・スキャン・ヘッドを身体表面に押し当てなければならない場合が多い。   Ultrasound devices emit pulses of ultrasonic energy at a specific frequency and deliver them toward body tissue. The response is returned from the organization and is collected by the transducer. The echo coming back from the stationary tissue is detected and displayed as a grayscale image. Depth and brightness can be determined by the arrival time and signal strength of the returning echo characteristics. Changes in the frequency of the reverberant returning indicate movement within the underlying structure. These pieces of information are processed by imaging system software to generate an internal image of the structure being examined. The physician can use the video and spectral data to make diagnosis and treatment decisions. In ultrasound diagnostics, a technician or physician user often has to press the transducer scan head against the body surface in order to detect additional characteristics of the underlying structure being examined.

上記のように、離れた場所にいる二人の人の間で、2−D及び3−D超音波情報をはじめ、触覚情報をリアルタイムで検出し送信するため使えるシステムが求められている。さらに、同時リアルタイム2−D又は3−Dの内部又は外部身体画像をユーザに提供するような画像データをはじめ、離れた場所にいる二人の人の間でリアルタイム触覚情報データを同時に送信、受信及び交換できる装置が必要である。また、他端のユーザが、問題の身体構造組織を感じ取る又は触診することを可能にし、加えた触覚圧力の体内への影響を観察する能力を持つ機能強化された医療診断機器が求められている。   As described above, there is a need for a system that can be used to detect and transmit tactile information in real time, including 2-D and 3-D ultrasound information, between two people at distant locations. Furthermore, simultaneous transmission and reception of real-time tactile information data between two people at remote locations, including image data that provides users with internal or external body images of simultaneous real-time 2-D or 3-D And a replaceable device is needed. There is also a need for an enhanced medical diagnostic instrument that allows the user at the other end to sense or palpate the body structure tissue in question and has the ability to observe the effect of the applied tactile pressure on the body. .

発明の要約
本発明に従って、物体の触覚感応をシミュレートするためのシミュレータ・アセンブリを提供する。このシミュレータ・アセンブリは、一般にシミュレートされる物体の少なくとも一部の形状に形作られた再生モジュール、外部表皮を含む再生モジュール体を含む。シミュレータ・アセンブリは再生モジュール体の中で外部表皮下部に配置された複数のキャビティをさらに含む。このシミュレータ・アセンブリは、複数の感覚変調サブユニットを含み、それぞれの感覚変調サブユニットは、少なくとも部分的に複数キャビティの一つの内部に配置されている。また、各感覚変調サブユニットは、入力信号に応じて外部表皮に対する力を発生させる構成になっている。
SUMMARY OF THE INVENTION In accordance with the present invention, a simulator assembly for simulating the tactile response of an object is provided. The simulator assembly generally includes a playback module that is shaped into at least a portion of the simulated object, and a playback module body that includes an outer skin. The simulator assembly further includes a plurality of cavities disposed in the outer epidermis within the regeneration module body. The simulator assembly includes a plurality of sensory modulation subunits, each sensory modulation subunit being at least partially disposed within one of the plurality of cavities. Each sensory modulation subunit is configured to generate a force against the external epidermis according to an input signal.

シミュレータ・アセンブリに、加えられた力に応じて出力信号を発生させるようになっている圧力トランスジューサを含めることができる。シミュレータ・アセンブリに、コンピュータ・システムを組み入れて感覚変調サブユニットに機能的に接続し、そのコンピュータ・システムに、感覚変調サブユニットが出す力を動的に制御するための入力信号を送信させることができる。コンピュータ・システムは、感覚変調サブユニットが発生した出力信号を受信し、受信した出力信号を使って感覚変調サブユニットへの入力信号を決定することができる。コンピュータ・システムに、シミュレートされた物体の硬さを判定するデータを格納したメモリ・モジュールを組み込んで、そのデータを使って感覚変調サブユニットへの入力信号を決定することができる。   The simulator assembly can include a pressure transducer that is adapted to generate an output signal in response to an applied force. The simulator assembly incorporates a computer system and is functionally connected to the sensory modulation subunit, causing the computer system to transmit input signals for dynamically controlling the force produced by the sensory modulation subunit. it can. The computer system can receive an output signal generated by the sensory modulation subunit and use the received output signal to determine an input signal to the sensory modulation subunit. The computer system can incorporate a memory module that stores data that determines the hardness of the simulated object, and the data can be used to determine the input signal to the sensory modulation subunit.

本発明に従って、プレーヤーから受信した入力信号をユーザの触感に変換する触覚再生アセンブリを提供する。この触覚再生アセンブリは、ユーザが取外し可能な双方型圧力再生着衣を含む。触覚再生アセンブリは、着衣中に配置された複数のセル、及び、それぞれがセルの一つの中に配置された複数の感覚変調サブユニットをさらに含む。感覚変調サブユニットは、入力信号に応じてユーザに加わる力を発生するように構成される。   In accordance with the present invention, a haptic reproduction assembly is provided that converts an input signal received from a player into a user's tactile sensation. The tactile regeneration assembly includes a bi-directional pressure regeneration garment that is removable by a user. The tactile reproduction assembly further includes a plurality of cells disposed in the garment and a plurality of sensory modulation subunits each disposed in one of the cells. The sensory modulation subunit is configured to generate a force applied to the user in response to the input signal.

触覚再生アセンブリに、プレーヤーから受信した入力信号に応じて、ユーザの身体上への力を発生させるための可変圧力生成装置を持つ感覚変調サブユニットを含めることができ、これによって力の大きさが可変となり、プレーヤーから受信した入力信号によって力を決めることができる。触覚再生アセンブリの中に、感覚変調サブユニットに入力信号を供給するため感覚変調サブユニットに機能的に結合された再生装置を含めることができる。触覚再生アセンブリに、映像出力を発生する再生装置を取り入れて、感覚変調サブユニットの信号とこの映像信号とを相関させることができる。   The tactile reproduction assembly can include a sensory modulation subunit having a variable pressure generating device for generating a force on the user's body in response to an input signal received from the player, thereby reducing the magnitude of the force. It becomes variable and the force can be determined by the input signal received from the player. A tactile playback assembly can include a playback device operably coupled to the sensory modulation subunit to provide an input signal to the sensory modulation subunit. The haptic playback assembly can incorporate a playback device that generates video output to correlate the sensory modulation subunit signal with this video signal.

本発明に従って、触覚データ記録アセンブリを提供する。触覚データ記録アセンブリは、ユーザの身体の少なくとも部分に脱着可能な双方型圧力記録着衣を含む。また、触覚データ記録アセンブリは、着衣内に配置された複数のセルも含む。触覚データ記録アセンブリは、複数の感覚変調サブユニットも含んでおり、各感覚変調サブユニットは、少なくとも部分的にセルの一つの中に収納され、感覚変調サブユニットに加えられた触覚圧力に応じて、出力信号を発生するよう構成される。触覚データ記録アセンブリは、出力信号記録装置をさらに含み、その出力信号記録装置は、感覚変調サブユニットが発生した出力信号を記録するために、機能的に複数の感覚変調サブユニットに連結されている。   In accordance with the present invention, a haptic data recording assembly is provided. The tactile data recording assembly includes a dual pressure recording garment that is removable from at least a portion of a user's body. The haptic data recording assembly also includes a plurality of cells disposed within the garment. The haptic data recording assembly also includes a plurality of sensory modulation subunits, each sensory modulation subunit being at least partially housed in one of the cells, depending on the haptic pressure applied to the sensory modulation subunit. , Configured to generate an output signal. The haptic data recording assembly further includes an output signal recording device that is functionally coupled to the plurality of sensory modulation subunits to record the output signal generated by the sensory modulation subunit. .

出力信号の大きさが感覚変調サブユニットに加わった触覚圧力の大きさと相関するように、感覚変調サブユニットが大きさを変えて出力信号を発生できるようにすることができる。触覚データ記録アセンブリに、圧力トランスジューサを内蔵した弾力性の厚板片を含む感覚変調サブユニットを含めることができ、この圧力トランスジューサは、感覚変調サブユニットに加えられた触覚圧力に直接的に関連する信号を発生するように構成される。   The sensory modulation subunit can be varied in size so that the output signal can be generated so that the magnitude of the output signal correlates with the magnitude of the haptic pressure applied to the sensory modulation subunit. The haptic data recording assembly can include a sensory modulation subunit that includes a resilient slab with a built-in pressure transducer, which is directly related to the haptic pressure applied to the sensory modulation subunit. Configured to generate a signal.

本発明に従って、身体を触診し、かつその身体画像を取得するためのイメージング診断アセンブリを開示する。このイメージング診断アセンブリは、筐体及び少なくとも部分的に筐体内に配置された画像化装置含み、その画像化装置を身体画像の取得のために使用する。また、イメージング診断アセンブリは、少なくとも部分的に筐体内に配置され、可変圧力生成装置を内蔵する感覚変調サブユニットを含み、この可変圧力生成装置は身体への触覚圧力を発生するために使われる。感覚変調サブユニットは、圧力トランスジューサをさらに含み、この圧力トランスジューサは、感覚変調サブユニットと身体との間の接触面圧力に直接相関する信号を発生するように構成される。   In accordance with the present invention, an imaging diagnostic assembly for palpating the body and acquiring the body image is disclosed. The imaging diagnostic assembly includes a housing and an imaging device disposed at least partially within the housing, and the imaging device is used for acquiring body images. The imaging diagnostic assembly also includes a sensory modulation subunit that is at least partially disposed within the housing and includes a variable pressure generating device that is used to generate haptic pressure on the body. The sensory modulation subunit further includes a pressure transducer, which is configured to generate a signal that is directly correlated to the contact surface pressure between the sensory modulation subunit and the body.

可変圧力生成装置に、膨張チャンバをさらに含めることができ、加圧流体を選択的に導き入れて膨張チャンバを膨張させ、所望の触覚圧力を身体に加えることができる。イメージング診断アセンブリに、バルブをさらに含めることができ、バルブを膨張チャンバと加圧媒体流のタンクの間に設置して、そのバルブを膨張チャンバへの媒体流の出入りの制御に使うことができる。イメージング診断アセンブリに、筐体内に配置した超音波トランスジューサをさらに含め、このトランスジューサが超音波を身体内に送り出すように構成することができる。超音波を超音波を検出するように構成することもできる。イメージング診断アセンブリに、筐体内に配置した二番目の超音波トランスジューサをさらに含め、この二番目の超音波トランスジューサを、超音波を検出するように構成することもできる。イメージング診断アセンブリを、身体の内部画像を取得するために使うことができる。   The variable pressure generator can further include an expansion chamber, which can selectively introduce pressurized fluid to expand the expansion chamber and apply a desired haptic pressure to the body. The imaging diagnostic assembly can further include a valve, which can be placed between the expansion chamber and the pressurized media flow tank and used to control the flow of media into and out of the expansion chamber. The imaging diagnostic assembly can further include an ultrasound transducer disposed within the housing, wherein the transducer can be configured to deliver ultrasound into the body. The ultrasound can also be configured to detect ultrasound. The imaging diagnostic assembly can further include a second ultrasound transducer disposed within the housing, and the second ultrasound transducer can be configured to detect ultrasound. An imaging diagnostic assembly can be used to acquire an internal image of the body.

本発明に従って、超音波画像システムを提供する。この超音波画像システムは、第一場所に配備された超音波パルス発生器及び超音波画像ディスプレー・システムを含む。また、超音波画像システムには、超音波を放出及び検出する超音波トランスジューサ・アセンブリが含まれ、この超音波トランスジューサ・アセンブリは第二場所に配備される。これら超音波トランスジューサ・アセンブリは、コンピュータ・システムを通して、超音波パルス発生器及び超音波画像ディスプレー・システムと結合される。   In accordance with the present invention, an ultrasound imaging system is provided. The ultrasound imaging system includes an ultrasound pulse generator and an ultrasound image display system deployed at a first location. The ultrasound imaging system also includes an ultrasound transducer assembly that emits and detects ultrasound, and the ultrasound transducer assembly is deployed at a second location. These ultrasonic transducer assemblies are coupled through a computer system with an ultrasonic pulse generator and an ultrasonic image display system.

本発明に従って、手を使った患者の直接診察をリモートで行う装置を提供する。この装置は、少なくとも一つの第一感覚変調サブユニットを備える手動制御ユニットを含み、この第一場所の感覚変調サブユニットは、これに加えられた力を検出し、検出された力に応じて第一信号を発生し、また、第二場所から受信した信号に応じて力を生成する。また、この装置は、患者検診モジュールを含み、この患者検診モジュールは、第一感覚変調サブユニットと選択的に接続可能な、複数の第二感覚変調サブユニットを有する。第二の感覚変調サブユニットは、第一からの信号を受信し、受信した第一の信号に応じて力を発生させることができる。また、第二の感覚変調サブユニットは、加えられた力に対する抵抗力を検出し、検出した抵抗力に基づいて第二信号を発生し、第一感覚変調サブユニットがこの第二信号を受信する。この装置は、第一及び第二感覚変調サブユニットと信号通信しており、第一及び第二の信号を記録する記録装置をさらに含む。   In accordance with the present invention, an apparatus is provided for remote direct medical examination of a patient using a hand. The apparatus includes a manual control unit that includes at least one first sensory modulation subunit, the sensory modulation subunit at the first location detects a force applied to the first sensory modulation subunit, and detects a force according to the detected force. One signal is generated and a force is generated in response to the signal received from the second location. The apparatus also includes a patient screening module, the patient screening module having a plurality of second sensory modulation subunits that are selectively connectable to the first sensory modulation subunit. The second sensory modulation subunit can receive the signal from the first and generate a force in response to the received first signal. The second sensory modulation subunit detects a resistance force against the applied force, generates a second signal based on the detected resistance force, and the first sensory modulation subunit receives the second signal. . The apparatus further includes a recording device in signal communication with the first and second sensory modulation subunits and recording the first and second signals.

この装置は、第一感覚変調サブユニットを第一のコンピュータに信号通信結合させ、第二感覚変調サブユニットを第二のコンピュータに信号通信結合させるように構成することができる。通信ネットワークを通して、第一コンピュータと第二コンピュータとを動作可能なように接続する。また、手動制御ユニットと患者検診モジュールとを離れた場所に置くようにこの装置を構成することもできる。   The apparatus may be configured to couple the first sensory modulation subunit to the first computer in signal communication and to couple the second sensory modulation subunit to the second computer in signal communication. The first computer and the second computer are operatively connected through the communication network. The device can also be configured to place the manual control unit and the patient examination module at remote locations.

本発明に従って、身体への触感をユーザに伝える方法を提供する。この方法は、双方型圧力再生着衣でユーザの身体部分を包むことを含み、この双方型圧力再生着衣は、入力信号に応じてユーザの身体上に触覚圧力を発生させることのできるリニア・アクチュエータの配列を有する。また、この方法は、双方型圧力再生着衣と、ユーザの身体上の触覚圧力を選択的に伝えるリニア・アクチベータの配列に伝達する一連の入力信号を発生することのできるデータ出力装置とを、信号通信接続することも含む。   In accordance with the present invention, a method is provided for communicating tactile sensations to the user. The method includes wrapping a user's body part with a double pressure replay garment, the double pressure replay garment of a linear actuator capable of generating haptic pressure on the user's body in response to an input signal. Has an array. The method also includes a two-way pressure replay garment and a data output device capable of generating a series of input signals that are transmitted to an array of linear activators that selectively convey tactile pressure on the user's body. Including communication connection.

本発明に従って、触覚データを記録する方法を開示する。この方法は、圧力検知パッドでユーザの身体部分を包むことを含み、この圧力検知パッドは、圧力検知パッド上に受けた触覚圧力に応じて出力信号を発生する能力を持つ複数の感覚セルを有する。また、この方法は、圧力検知パッドと出力信号記録装置とを信号通信接続することも含む。この方法は、圧力検知パッドを少なくとも一つの力にさらすこと、及び接触力受圧パッドが発生する出力信号を出力信号記録装置に記録することをさらに含む。   In accordance with the present invention, a method for recording haptic data is disclosed. The method includes wrapping a user's body part with a pressure sensing pad, the pressure sensing pad having a plurality of sensory cells capable of generating an output signal in response to haptic pressure received on the pressure sensing pad. . The method also includes a signal communication connection between the pressure sensing pad and the output signal recording device. The method further includes exposing the pressure sensing pad to at least one force and recording an output signal generated by the contact force receiving pad on an output signal recording device.

添付の図面と関連付けて以下の詳細説明を参照すれば、前記の本発明の特徴及び付随する多くの利点がより分かりやすくなり、その十分な理解がより容易に得られよう。   The features of the invention described above and many of the attendant advantages will become more apparent and more fully understood when referring to the following detailed description in conjunction with the accompanying drawings.

好適な実施形態の詳細な説明
本明細書で開示する装置は、患者と医師との間で実際の直接接触又は接近なしに、医師が患者の身体の直接的身体診察ができるようにする。これは、通常は、患者と医師との間の手による直接の接触によって取得されるタイプのデータを、既存の世界的通信システムを経由して収集し、送信することを可能にする。現在のところ、「テレメディシン」、すなわち診断及び治療計画の提供を目的とした患者と医師との間の医療情報の交換はある程度までしか進展することができず、身体診察所見が意思決定プロセスの中で重要になると、患者は、かかりつけの医師に診てもらうように勧められるか、医師が身体診察を行える救急処置室に来るように勧められる。リモートで身体データを取得しそれを他の場所にいる医師に確実に送信することができないことは、他の産業が世界通信プラットフォームの進展及び世界中の潜在的な消費者から享受する効果性及び効率性を利用し医療行為及び医学の力を発展させるうえで障害となっている。
DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS The devices disclosed herein allow a physician to perform a direct physical examination of a patient's body without actual direct contact or access between the patient and the physician. This typically allows the type of data obtained by direct manual contact between the patient and the physician to be collected and transmitted via existing global communication systems. At present, the exchange of medical information between patients and physicians for the purpose of providing “telemediacin”, a diagnosis and treatment plan, can only progress to a certain extent, and physical examination findings are part of the decision-making process. When it comes to importance, patients are encouraged to see their physician or come to an emergency room where the physician can do physical examinations. The inability to remotely obtain physical data and reliably transmit it to physicians elsewhere is the benefit of other industries developing from global communications platforms and the potential consumers around the world. It is an obstacle to using efficiency to develop medical practice and the power of medicine.

本明細書に使用されている次の用語は、次に示す意味を持つものとする。   The following terms used herein shall have the following meanings:

感覚変調サブユニットとは、(1)その装置に加えられた力を検知し、検知された力と関連する出力信号発生させる能力、及び/又は(2)入力信号を受信し、その受信信号に関連する力及び/又は変位を発生させる能力を持ついっさいの装置をいう。   The sensory modulation subunit is (1) the ability to sense the force applied to the device and generate an output signal associated with the sensed force, and / or (2) receive the input signal and Any device that has the ability to generate an associated force and / or displacement.

手動制御ユニットすなわちHCUは、ユーザの手のようなユーザの身体の一部と接触するか、又はそれを受けるように構成されるいっさいの装置をいい、この装置が受け取ったユーザの手によってアクセスできる感覚変調サブユニットを備えるいっさいの装置をいう。   A manual control unit or HCU is any device configured to contact or receive a part of the user's body, such as the user's hand, which can be accessed by the user's hand that the device has received. All devices with sensory modulation subunits.

患者検診モジュールすなわちPEMとは、人(又は他の生命体)の生体組織の部分を受けるよう構成され、受けた生体組織に隣接する感覚変調サブユニットを備えるいっさいの装置をいう。本発明に従って、PEMを患者の検診に使用できるが、PEMという用語は、他の目的による生体組織への触感用になっている、又は他の物体や物質の触感用になっているいっさいの装置を包含すると理解されるべきものである。   A patient examination module or PEM refers to any device that is configured to receive a portion of a living tissue of a person (or other living organism) and that includes sensory modulation subunits adjacent to the received living tissue. In accordance with the present invention, PEM can be used to examine a patient, but the term PEM is any device that is intended for tactile sensation on living tissue for other purposes, or for tactile sensation of other objects or materials. Should be understood to encompass.

図1を参照しながら説明する。本発明は、実際に得られた医療データのリモート採取及び送信のために、三つの一般的部分を含む、すなわち、手動制御ユニット100(HCU)、患者検診モジュール200(PEM)、及び医師(HCUを通して)と患者(PEMを通して)との間での身体データの取得、校正、転送、及び変換を制御するためのコンピュータ・ソフトウエアの三つの部分である。本発明は、医師が、HCUに手で圧力を加え、それを離れた場所にいる患者に送信し、PEM200を通して患者の身体の選定された部分に加えることができるようにする。患者の身体からの圧力反応は、医師に返信され、これにより、医師と患者との間の直接接触をシミュレートする。   This will be described with reference to FIG. The present invention includes three general parts for remote collection and transmission of actually obtained medical data: a manual control unit 100 (HCU), a patient examination module 200 (PEM), and a physician (HCU). Three parts of computer software for controlling the acquisition, calibration, transfer, and conversion of body data between the patient (through) and the patient (through PEM). The present invention allows a physician to manually apply pressure to the HCU and transmit it to a patient at a remote location and through the PEM 200 to a selected portion of the patient's body. The pressure response from the patient's body is sent back to the doctor, thereby simulating direct contact between the doctor and the patient.


手動制御ユニット(HCU)
図2に示したHCU100は、実際の手の形状に形作られた成型プラスチック外部構造101を持つ。このタイプの構造の利点は、軽量で、製造が容易で、耐久性があり、耐衝撃性があることである。木材、紙、アルミニウム、石、プレキシグラス(商標)、又は今後開発される材料のような他の材料もこの装置の製作に使えよう。HCU100は人間の手首先の内側の部分、望ましくはその全体に合わせて形作られており、近位掌部分108及び遠位掌部分107、指先106、及び親指部分105を含む掌表面102を保有する。これらいっさいの設計配置構成の目的は、ユーザの手の感覚部分及び運動部分とHCU100との間になじめる接触面を提供することである。この好適実施形態において、HCU100は、掌表面102中の中央にわずかな盛上がりがある。掌表面102の周辺部はHCU100上の輪郭104に比べてわずかな下降があって、掌表面102上のユーザ手の落ち着きがよくなるよう調整されている。指先106及び近位掌部分108の位置と比べてのわずかな掌の盛上がり(ユーザの指関節のレベルが指及び手の他の部分より高くなることになる)により、ベースの広いピラミッドの形を形成する。このデザインにより、指先、遠位側掌及び近位側掌による加圧、受圧、装置の制御及びこれらの機能性に関して最大の柔軟性が得られる。HCU100は、ユーザの掌及び指の表面のすべての内側部分が、HCU100の掌表面102と完全に接触できるようにする。この好適実施形態において、HCU100の外部構造101は、一般に中央手掌線ひだの箇所に位置する横方向の割れ目110によって分離され、側面にそって配置された2つの部分101a、101bで形成されている。この2つの部分101a、101bは、スライドするように接続されていて、いろいろな手のサイズに合わせるためにその長さに対する調整ができるように、縦方向への相対的な動きができるように構成されている。オプションとしてHCU100に「手袋」型部品(図示せず)を含めることが可能で、手首から先全体を手動制御ユニットに挿入する。これによって、手の最高部(背面部)表面と接触ができるようになり、操作者の手の最高部表面から得られる診断動作及び感覚入力に関する機能が実施可能になる。

Manual control unit (HCU)
The HCU 100 shown in FIG. 2 has a molded plastic outer structure 101 shaped in the shape of an actual hand. The advantages of this type of construction are that it is lightweight, easy to manufacture, durable and impact resistant. Other materials such as wood, paper, aluminum, stone, Plexiglas ™, or materials developed in the future could also be used to make this device. The HCU 100 is shaped to fit the inner portion of the human wrist, preferably the entirety thereof, and has a palm surface 102 that includes a proximal palm portion 108 and a distal palm portion 107, a fingertip 106, and a thumb portion 105. . The purpose of all these design arrangements is to provide a familiar interface between the sensory and motion parts of the user's hand and the HCU 100. In this preferred embodiment, the HCU 100 has a slight bump at the center in the palm surface 102. The peripheral portion of the palm surface 102 has a slight descent as compared with the contour 104 on the HCU 100, and is adjusted so that the user's hand is more calm on the palm surface 102. Slight palm elevation compared to the position of the fingertip 106 and proximal palm portion 108 (the level of the user's knuckles will be higher than the rest of the finger and hand), resulting in a broad base pyramid Form. This design provides maximum flexibility with respect to fingertip, distal and proximal palm pressure, pressure, device control and their functionality. The HCU 100 allows all inner portions of the user's palm and finger surfaces to be in full contact with the palm surface 102 of the HCU 100. In this preferred embodiment, the external structure 101 of the HCU 100 is formed by two portions 101a, 101b that are generally separated by a lateral fissure 110 located at the location of the central palmar pleat and arranged along the sides. . The two parts 101a, 101b are connected to slide and are configured to allow relative movement in the vertical direction so that their length can be adjusted to fit different hand sizes. Has been. Optionally, the HCU 100 can include “glove” type parts (not shown), with the entire tip of the wrist inserted into the manual control unit. Thereby, it becomes possible to make contact with the surface of the highest part (back surface part) of the hand, and it is possible to perform functions relating to diagnostic operations and sensory inputs obtained from the surface of the highest part of the operator's hand.

凹部すなわちキャビティ112、114、116は、指先106、遠位掌部分107、及び近位掌部分108にそれぞれ設けられている。それぞれの凹部112、114、116の中には、図3で最も明瞭に見られるように、圧力リレー及び受圧感覚変調サブユニット140が収納されている。感覚変調サブユニット140の頂上部は、模擬皮膚面を形成するシリコンゴム又は柔らかなプラスチック基材のような柔軟な材料の厚板片142で構成されている。この「皮膚」接触面として適当な他の材料には、他の自然又は人工的生体適合物質(人工、模擬、培養、又は加工皮膚細胞又は代替材料)が含まれよう。各厚板片のサイズは、HCU100中のそれぞれの凹部112、114、116のサイズによって異なる。一般に、装置の指先106区域のそれおぞれに対しては、指先サイズの感覚変調サブユニット140、近位掌部分108及び遠位掌部分107に対しては、それぞれ、近位掌サイズのサブユニット140及び遠位掌サイズのサブユニット140がある。HCU100の感度と機能性とを増加させるために、各モジュールを複数に分割することができ、下記のサブユニット概要に基づいて、それぞれの凹部に、より小型のサブユニットの集合を含めることができよう。   Recesses or cavities 112, 114, 116 are provided in fingertip 106, distal palm portion 107, and proximal palm portion 108, respectively. Housed in each recess 112, 114, 116 is a pressure relay and pressure sensing sensation modulation subunit 140, as can be seen most clearly in FIG. The top of the sensory modulation subunit 140 is composed of a slab piece 142 of a flexible material such as silicon rubber or a soft plastic substrate that forms a simulated skin surface. Other materials suitable as this “skin” contact surface may include other natural or artificial biocompatible materials (artificial, simulated, cultured or processed skin cells or alternative materials). The size of each plank piece depends on the size of the respective recess 112, 114, 116 in the HCU 100. In general, for each of the fingertip 106 areas of the device, a fingertip-sized sensory modulation subunit 140, a proximal palm portion 108, and a distal palm portion 107, respectively, are proximal palm-sized sub-units. There is a unit 140 and a distal palm-sized subunit 140. In order to increase the sensitivity and functionality of the HCU 100, each module can be divided into multiple parts, and each recess can contain a smaller set of subunits based on the subunit outline below. Like.

図4を参照しながら説明する。感覚変調サブユニット140は、模擬表皮厚板片142に内蔵されている一方向単一チャンネル圧力トランスジューサ144を含む。圧力トランスジューサ144の作用面すなわち受圧面145は上方向を向いている、すなわちユーザの手の掌面に向き合う方向になっている。この圧力トランスジューサ144は、ユーザが加えた圧力が圧力トランスジューサ144の作用面145にかかるように方向付けされており、圧力トランスジューサ144の背面から加えられた圧力又は力は直接感知しない。この好適実施形態において、それぞれの指先106には一個の圧力トランスジューサ144が設置され、掌部分107、108はそれぞれ2つの圧力ゾーンにさらに分割されている。配線又は他の適切な接続メカニズム(図示せず)が圧力トランスジューサ144への出入り信号にアクセスを提供する。   This will be described with reference to FIG. The sensory modulation subunit 140 includes a unidirectional single channel pressure transducer 144 built into the simulated skin slab piece 142. The working surface of the pressure transducer 144, i.e., the pressure receiving surface 145, faces upward, i.e., faces the palm of the user's hand. The pressure transducer 144 is oriented so that the pressure applied by the user is applied to the working surface 145 of the pressure transducer 144 and does not directly sense the pressure or force applied from the back of the pressure transducer 144. In this preferred embodiment, each fingertip 106 is provided with a single pressure transducer 144, and the palm portions 107, 108 are each further divided into two pressure zones. Wiring or other suitable connection mechanism (not shown) provides access to the incoming and outgoing signals to the pressure transducer 144.

単一チャンネル圧力トランスジューサ144を内蔵する模擬皮膚の厚板片142は、望ましくは金属又はプラスチック製の薄い支持プラットフォーム136上に装着される。支持プラットフォーム136下側面に取り付けられているのはリニア・アクチュエータ、単一チャンネル・ピストン・タイプ可変圧力抵抗体のような可変圧力生成装置、又は他の可変圧力生成装置148である。リニア・アクチュエータ又は可変圧力生成装置、ここでは「ピストン抵抗体」という、は、電気的、機械的、気圧的又は液圧的プロセスによって可変圧力を生成する装置を含め、技術的に知られたいくつかのやり方で具現することができる。このような装置の代表的な見本は、例えば、クラマー(Kramer)の米国特許No.5,631,861中の図8a−mに図示され、その中では「指先組織シミュレータ」と呼ばれている。本発明のこの好適実施形態においては、磁気的に駆動される装置が使われている。ピストン抵抗体148は、患者検診モジュール200(後記)に由来する反応信号に従って、模擬皮膚厚板片142の下側面に対し逆圧又は抵抗圧力を加える。厚板片142、トランスジューサ144、支持プラットフォーム146及びピストン抵抗体148は、HCU100の凹部112、114、116の中に配置される。各凹部112、114、116の中には、穴150が設けられ、ピストン抵抗体148の開放端を挿入するように調整されている。穴150の深さは、支持プラットフォーム146が凹部の底面からやや持ち上がり、これによってユーザが感じる反発抵抗が模擬皮膚厚板片142自体によるものだけになるように選定される。   A simulated skin slab piece 142 containing a single channel pressure transducer 144 is mounted on a thin support platform 136, preferably made of metal or plastic. Attached to the underside of the support platform 136 is a variable pressure generator, such as a linear actuator, a single channel piston type variable pressure resistor, or other variable pressure generator 148. Linear actuators or variable pressure generators, here referred to as “piston resistors,” refer to any number known in the art, including devices that generate variable pressures through electrical, mechanical, pneumatic or hydraulic processes. It can be realized in that way. A representative example of such a device is described, for example, in Kramer US Pat. 8a-m in US Pat. No. 5,631,861, in which it is called a “fingertip tissue simulator”. In this preferred embodiment of the invention, a magnetically driven device is used. The piston resistor 148 applies a reverse pressure or a resistance pressure to the lower surface of the simulated skin plank piece 142 in accordance with a reaction signal derived from the patient examination module 200 (described later). The plank piece 142, the transducer 144, the support platform 146 and the piston resistor 148 are disposed in the recesses 112, 114, 116 of the HCU 100. A hole 150 is provided in each of the recesses 112, 114, 116 and is adjusted to insert the open end of the piston resistor 148. The depth of the hole 150 is selected such that the support platform 146 is slightly lifted from the bottom surface of the recess, so that the rebound resistance felt by the user is only due to the simulated skin plank piece 142 itself.

本発明の使用に適している様々の種類の圧力トランスジューサが技術的に知られている。例えば、以下の例示は本発明の範囲を制限するものでないが、ラインボルド(Reinbold)その他に発行された米国特許No.6,033,370は、2つの導電層の間にサンドイッチされたポリウレタン発泡材誘電体を持つ容量性圧力トランスジューサを開示している。ダンカン(Duncan)その他が米国特許No.4,852,443で類似の装置を開示しており、これはコンデンサ電極上に載せた圧縮性突起を絶縁シートの両側に配置している。可変抵抗力部品に基づく圧力トランスジューサが、米国特許No.5,060,527の中でバージェス(Burgess)によって開示されている。   Various types of pressure transducers suitable for use with the present invention are known in the art. For example, the following illustrations are not intended to limit the scope of the invention, but are described in US Pat. US 6,033,370 discloses a capacitive pressure transducer having a polyurethane foam dielectric sandwiched between two conductive layers. Duncan et al., US Pat. A similar device is disclosed in US Pat. No. 4,852,443, which has compressible protrusions placed on the capacitor electrode on both sides of the insulating sheet. A pressure transducer based on variable resistance components is described in US Pat. No. 5,060,527 by Burgess.

図2を再度参照しながら説明する。HCU100の親指に対応する部分105は、コンピュータ・ソフトウエアに関する機能及び選択肢を制御し、選択するためのボタン152を格納する(マウス・クリック制御又は他の入力デバイス)。HCU100の下側面は、追跡ボール154を支え、コンピュータの選択機能、及びPEM200を通して、患者にかかわる空間におけるHCU100の二次元座標軸の位置確認を可能にしている。当業者には、ボタン152及び追跡ボール154がコンピュータ・マウスの基本的機能を提供し、おなじみのよく知られたやり方でコンピュータと選択的にやり取りできることは明らかであろう。タッチ・パッド及び光システムを含め、他の種類の選択メカニズムの使用が可能なことも明らかであろう。また、HCU100は、信号プロセッサ130及びアナログ・デジタル/デジタル・アナログ信号コンバータ132にも連結されている。   This will be described with reference to FIG. 2 again. The portion 105 corresponding to the thumb of the HCU 100 stores buttons 152 for controlling and selecting functions and options related to the computer software (mouse click control or other input device). The underside of the HCU 100 supports the tracking ball 154 and allows the computer's selection function and through the PEM 200 to locate the 2D coordinate axis of the HCU 100 in the patient space. It will be apparent to those skilled in the art that buttons 152 and tracking ball 154 provide the basic functionality of a computer mouse and can selectively interact with the computer in a familiar and well-known manner. It will also be apparent that other types of selection mechanisms can be used, including touch pads and optical systems. The HCU 100 is also coupled to a signal processor 130 and an analog / digital / digital / analog signal converter 132.

HCU100は、医師と離れた場所の患者との間のインタフェース又は接触ポイントの機能を果たしている。HCU100は、医師の手が発生させた機械的に加えられた圧力信号を受けて、それを圧力トランスジューサ144を通して電気信号に変換し、同時に、患者検診モジュール200での圧力反応から得られた着信電気信号を抵抗力信号に変換し、それが、支持プラットフォームに対し装着されたピストン抵抗体148に加えられる。この感覚変調サブユニット140の、ユーザが加えた入力圧力を「感知」し、同時にユーザに対して直接の抵抗フィードバック反応を提供する能力は、人がその手を他の物体に押し付けたときに起こる実際の事象をシミュレートする。患者に加えられた直接の圧力(HCU100からの入力圧力により決まる)に応じて、PEM200を通して感知された高いレベルの抵抗力(実際の患者の反応)は、HCU100にリレー返信され、ピストン抵抗体148を通して医師にフィードバックされる。PEM200が抵抗力の増大を感知すると、それに応じて、支持プラットフォーム146の下側面に加わる力が増大することになる。これは、模擬皮膚厚板片142に対するより大きな抵抗力の感覚、又はその「弾力性の欠如」に変換される。このフィードバック抵抗は、医師が加えた力に対する患者からの直接反応としてユーザに知覚される。   The HCU 100 functions as an interface or contact point between a physician and a remote patient. The HCU 100 receives the mechanically applied pressure signal generated by the physician's hand and converts it into an electrical signal through the pressure transducer 144, while at the same time the incoming electrical obtained from the pressure response at the patient screening module 200. The signal is converted to a resistance force signal that is applied to a piston resistor 148 mounted to the support platform. The ability of this sensory modulation subunit 140 to “sense” the input pressure applied by the user and at the same time provide a direct resistance feedback response to the user occurs when a person presses the hand against another object. Simulate actual events. Depending on the direct pressure applied to the patient (determined by the input pressure from the HCU 100), the high level of resistance (actual patient response) sensed through the PEM 200 is relayed back to the HCU 100 and the piston resistor 148 Is fed back to the doctor. When the PEM 200 senses an increase in resistance, the force applied to the underside of the support platform 146 will increase accordingly. This translates into a sense of greater resistance to the simulated skin plank piece 142, or its “lack of elasticity”. This feedback resistance is perceived by the user as a direct response from the patient to the force applied by the physician.

オプションとして単一又は複数の多重チャンネル圧力トランスジューサ/抵抗体デバイスをHCU100に組み入れることができ、及び/又は、抵抗力の絶対変化を変換し、手動制御ユニットを通して医師の手に加えることができよう。現在ソフトウエア命令機能に使用している親指部分105に、前記に代えて感覚変調サブユニット140を収納することができる。親指の動きを診察プロセスに組み入れ、手のこの箇所に戻り感知入力を保持することにより、HCU100の機能的能力及び感度を拡張することができよう。HCUの最も複雑な実施形態には、操作者の手のあらゆる箇所との全面的な接触、及び、HCU全体に多数の感覚変調サブユニット140を取り付けることが含まれよう。サブユニット140の数を制限するのは、これらの双方型圧力変換デバイスを小型化する能力だけである。数多くの感覚変調サブユニット140は、操作者の手のあらゆる部分で、機械的及び感覚的入力を生成し感受する能力をユーザに提供するであろう。   Optionally, a single or multiple multi-channel pressure transducer / resistor device can be incorporated into the HCU 100 and / or the absolute change in resistance can be converted and applied to the physician's hand through a manual control unit. Instead of the above, the sensory modulation subunit 140 can be accommodated in the thumb portion 105 currently used for the software command function. By incorporating thumb movement into the examination process and returning to this part of the hand to hold the sensing input, the functional capabilities and sensitivity of the HCU 100 could be expanded. The most complex embodiment of an HCU would include full contact with any part of the operator's hand and mounting multiple sensory modulation subunits 140 throughout the HCU. Limiting the number of subunits 140 is only the ability to miniaturize these dual pressure transducer devices. Numerous sensory modulation subunits 140 will provide the user with the ability to generate and sense mechanical and sensory input in any part of the operator's hand.


患者検診モジュール(PEM)
図5及び6を参照しながら説明する。PEM200は、ナイロン、ゴム、シリコン又は軟プラスチック・サブストレートのような柔らかく、半軟弱材料でできたパッド又はパッド様の構造202で構成される。全体のパッド202は、望ましくは、HCU100の擬似皮膚厚板片142に類似した粘弾性的な性質を持つ固形物である。パッド202は、セル又はセル域と呼ばれる基本構造に分割される。パッド202の全体サイズも、パッド202内のセル204の数も特定の用途によって変わることになる。各セル域204は、パッド202内の区域に対応し、望ましくは、対応するHCU100の感覚変調サブユニット140と同じようなサイズである。図6に示すように、単一チャンネル圧力トランスジューサ244は、各セル204内に装着されており、その作用/受圧面245が患者の方に向くよう方向付けされている。望ましいパッド202は、多数の圧力トランスジューサ244を内蔵する連続したゲル・タイプ構造242である。パッド202の背面206は、フレキシブルで、半硬質のシーティングを含む。現時点でこの背面206に好ましい材料は、セル域204に対ししっかりした支持を維持しながら、多様な身体サイズへの応用に合わせてある程度の屈曲が可能なプラスチック又はポリマー・サブストレートである。金属、木材又は合成材料のようなもっと硬い材料も、しっかりした支持構造を備え、身体の多様な輪郭を持つ表面のそった屈曲が可能ならば使用することができよう。単一チャンネル・ピストン・タイプ可変圧力生成感覚変調サブユニット240を含むリニア・アクチュエータは、望ましくは金属又はプラスチック製の薄い支持プラットフォーム246の下側面に取り付けられている。支持プラットフォーム246は、望ましくは、HCU100中の指先106と同じ様なサイズである。ピストン・タイプ可変圧力生成デバイス248、又は同様なリニア・アクチュエータは、一般にセル204と支持体206との間の境界面に所在する各圧力トランスジューサ244の直接真下に位置決めされ、支持体206内に収納されて圧力トランスジューサ244下部の支持プラットフォーム246の下側に配置されている。

Patient Examination Module (PEM)
This will be described with reference to FIGS. The PEM 200 is comprised of a pad or pad-like structure 202 made of a soft, semi-soft material such as nylon, rubber, silicon or soft plastic substrate. The entire pad 202 is preferably a solid having viscoelastic properties similar to the simulated skin plank piece 142 of the HCU 100. The pad 202 is divided into basic structures called cells or cell areas. Both the overall size of the pad 202 and the number of cells 204 in the pad 202 will vary depending on the particular application. Each cell area 204 corresponds to an area within the pad 202 and is preferably sized similar to the sensory modulation subunit 140 of the corresponding HCU 100. As shown in FIG. 6, a single channel pressure transducer 244 is mounted within each cell 204 and is oriented so that its working / pressure-receiving surface 245 faces the patient. The preferred pad 202 is a continuous gel type structure 242 that contains a number of pressure transducers 244. The back surface 206 of the pad 202 is flexible and includes a semi-rigid sheeting. The presently preferred material for this back surface 206 is a plastic or polymer substrate that can be flexed to some degree for a variety of body size applications while maintaining firm support for the cell area 204. Harder materials such as metal, wood or synthetic materials could also be used if they have a solid support structure and are capable of bending the surface with various contours of the body. A linear actuator including a single channel piston type variable pressure generating sensory modulation subunit 240 is attached to the underside of a thin support platform 246, preferably made of metal or plastic. Support platform 246 is desirably sized similar to fingertip 106 in HCU 100. A piston type variable pressure generating device 248, or similar linear actuator, is positioned directly under each pressure transducer 244 located at the interface between the cell 204 and the support 206, and is housed within the support 206. And is positioned below the support platform 246 below the pressure transducer 244.

診察パッド202は、診察する患者の身体表面部分に直接にあてがわれ、例えば、貼り付けチャック・タイプの固定具250でそこに固定される。貼り付けチャック固定具250は、融通が利き、多様な身体形状及びサイズへの使用が可能であろう。また、パッド202を、胸への使用にはベストに、腹部への使用には帯に、袖に、長手袋に、又は手腕上部には手袋に、ズボンの脚、又は足下部にはブーツに、また、手指や足指のような小さな用途には、小さな布片に仕立てることもできよう。このPEMの好適実施形態は、位置を固定したパッド構造になっているが、患者、他の人員又はロボット・ガイドが、患者の表皮面又は身体内の空洞を動かす移動式感知ユニットも本発明の範囲内である。   The examination pad 202 is applied directly to the body surface portion of the patient to be examined, and is fixed thereto by, for example, a sticking chuck type fixture 250. The affixing chuck fixture 250 is flexible and can be used in a variety of body shapes and sizes. In addition, the pad 202 is used as a vest for use on the chest, a belt for use on the abdomen, a sleeve, a glove on the upper arm, a glove on the upper arm, and a boot on the pants leg or lower leg And for small applications like fingers and toes, it could be tailored into small pieces of cloth. Although this preferred embodiment of the PEM is a pad structure with a fixed position, a mobile sensing unit in which the patient, other personnel, or a robot guide moves the patient's epidermis or cavity in the body is also of the present invention. Within range.

一つの好適実施形態では、PEM200は、電気接続コード302を介してコマンド制御ボックス300につながれている。この好適実施形態では、コマンド制御ボックス300は、電源304、小型中央演算装置(CPU)306、信号プロセッサ308、デジタル・アナログ・コンバータ310、及び通信システム312を含む。コマンド制御ボックス300は、PEM200からデータを受信及びこれに送信することによりPEM200を医師のHCU100に連結している。電源304は、望ましくは、交流(家庭用又は産業用)又は直流(バッテリ使用作業)双方での稼動能力を備える。接続コード302が図示されているが、無線データ・リンクのような他のデータ・リンクも、本発明の範囲である。   In one preferred embodiment, the PEM 200 is connected to the command control box 300 via an electrical connection cord 302. In this preferred embodiment, command control box 300 includes a power source 304, a small central processing unit (CPU) 306, a signal processor 308, a digital to analog converter 310, and a communication system 312. The command control box 300 couples the PEM 200 to the physician's HCU 100 by receiving and transmitting data from the PEM 200. The power source 304 preferably has the ability to operate on both alternating current (home or industrial) or direct current (battery work). Although the connection cord 302 is shown, other data links such as a wireless data link are within the scope of the present invention.

この好適実施形態の通信システム312は、内蔵モデム(図示せず)を含み、HCU100の近くに置かれた医師のコンピュータ160がPEM200の近くに置かれたリモート・コンピュータ260と接続できるようにしている。下記の通信方式に基づくシステムを含め、他の通信システムも可能である。(1)光ファイバー・ケーブル・チャンネル及び非ファイバー光ベースのデータ/音声/映像信号送信方法を含め、光ベースの通信;(2)以下に限定はされないが、ラジオ周波数、極超短波周波数、マイクロ波又は衛星システムを含め、音声及び/又はデータ情報を送受信できる無線通信;及び(3)赤外光、磁気、他の波長の可視又は非可視放射、生体材料(生体ロボット又はウイルス生命体を含む)、原子/素粒子、のような現在まだ使用されていないいっさいのメディアを使った将来のいっさいの音声又はデータ送信方法。好ましくは、直接患者に加わる重量の軽減、サイズ上の制限及びおそらくは安全性(通信/データ送信からのRF又はマイクロ波放射への曝露の低減)を考慮して、フレキシブルな接続コード302を通してパッド202をコマンド制御ボックス300に接続する。また、接続コード302は、感覚変調サブユニット240内の圧力トランスジューサ244及び可変圧力生成装置248を電源304に接続する。   The communication system 312 of this preferred embodiment includes an internal modem (not shown) that allows a physician's computer 160 located near the HCU 100 to connect to a remote computer 260 located near the PEM 200. . Other communication systems are possible, including systems based on the following communication schemes. (1) optical-based communications, including optical fiber cable channels and non-fiber optical-based data / audio / video signal transmission methods; (2) but not limited to: radio frequency, ultra-high frequency, microwave or Wireless communications capable of transmitting and receiving voice and / or data information, including satellite systems; and (3) infrared light, magnetism, visible or invisible radiation of other wavelengths, biomaterials (including biological robots or viral life forms), Any future voice or data transmission method using any media that is not currently in use, such as atoms / elements. Preferably, pad 202 through flexible connection cord 302 allows for weight savings directly on the patient, size limitations and possibly safety (reduction of exposure to RF or microwave radiation from communication / data transmission). Is connected to the command control box 300. The connection cord 302 connects the pressure transducer 244 and the variable pressure generating device 248 in the sensory modulation subunit 240 to the power supply 304.

他のデバイス構成に、単一又は複数の多重チャンネル圧力トランスジューサ/抵抗体デバイスを組み込んで、HCU100を通して、ユーザの手に抵抗力の絶対変化を変換伝達することができよう。PEM200の感度及び機能性を増大させる試みとして、各セル域204をさらに分割し、PEM200全体に多数の感覚変調サブユニット140を取り付けることができよう。機能サブユニットの数を制限するのは、これらの双方型圧力変換デバイスを小型化する能力だけである。数多くの感覚変調サブユニット140は、ユーザに、操作者の手のあらゆる部分で、機械的及び感覚的入力を生成し感受する能力を提供するであろう。   Other device configurations could incorporate single or multiple multi-channel pressure transducer / resistor devices to translate and transmit absolute changes in resistance to the user's hand through the HCU 100. In an attempt to increase the sensitivity and functionality of the PEM 200, each cell area 204 could be further divided and multiple sensory modulation subunits 140 could be attached to the entire PEM 200. The only limitation on the number of functional subunits is the ability to miniaturize these dual pressure transducer devices. Numerous sensory modulation subunits 140 will provide the user with the ability to generate and sense mechanical and sensory input in any part of the operator's hand.

PEM400の二番目の実施形態は、図7及び図8に示すように、前記の電気機械的構造でなく、気圧媒体流又は液圧媒体流を使う。この二番目の実施形態では、PEM400は、ナイロン、ゴム、シリコン又は軟プラスチック・サブストレートのような柔らかく、半軟弱材料でできたパッド402又はパッド様の構造で構成される。パッド402は複数のセル404に再分割される。パッド402の全体サイズも、パッド402内のセル404の数も装置のモデルと用途によって変わることになる。それぞれのセル404は、一つの流入/流出二重機能ライン410、及び空気、水、油圧液、又は電気化学ゲルのような加圧媒体流の流入及び流出を可能にする一つのバルブ414、及び単一圧力トランスジューサ444を伴った、気密性又は水密性の空洞チャンバ416として設計されている。圧力トランスジューサ444は、HCU100について前記した圧力トランスジューサ144と同様な単一チャネルのトランスジューサである。圧力トランスジューサ444は、患者の身体の表面に直接あてがうシート材料の中に装着されている。したがって、セル構造のオープン部分は圧力トランスジューサ444の後ろ側にくることになる。トランスジューサの受圧面445は患者の方向に向くことになる。   A second embodiment of PEM 400 uses a pneumatic or hydraulic medium flow rather than the electromechanical structure described above, as shown in FIGS. In this second embodiment, the PEM 400 is comprised of a pad 402 or pad-like structure made of a soft, semi-soft material such as nylon, rubber, silicon or soft plastic substrate. The pad 402 is subdivided into a plurality of cells 404. The overall size of pad 402 and the number of cells 404 in pad 402 will vary depending on the device model and application. Each cell 404 has one inflow / outflow dual function line 410 and one valve 414 that allows inflow and outflow of a pressurized media stream such as air, water, hydraulic fluid, or electrochemical gel, and Designed as an airtight or watertight cavity chamber 416 with a single pressure transducer 444. The pressure transducer 444 is a single channel transducer similar to the pressure transducer 144 described above for the HCU 100. The pressure transducer 444 is mounted in a sheet material that is applied directly to the surface of the patient's body. Thus, the open portion of the cell structure will be behind the pressure transducer 444. The pressure-receiving surface 445 of the transducer will face the patient.

パッド402は、診察する患者の身体表面部分に直接にあてがわれ、例えば、貼り付けチャック・タイプの固定具250でそこに固定される。貼り付けチャック固定具250は、融通が利き、多様な身体形状及びサイズへの使用が可能であろう。また、パッド402を、胸への使用にはベストに、腹部への使用には帯に、袖に、長手袋に、又は手腕上部には手袋に、ズボンの脚、又は足下部にはブーツに、また、手指や足指のような小さな用途には、小さな布片に仕立てることもできよう。また、必要に応じ、パッド402の外部表面に重量のある強化層(鉛、金属又はプラスチック)を取り付けて安定性又は逆圧を増すこともできよう。各セル404の流入/流出ライン410は、ポンプ(図示せず)及び加圧した媒体流を収納するための加圧タンク418を含むポンプ機構に接続されている。介在バルブ414は、流入/流出ライン410にそって加圧タンク418とそれぞれのセル404の間に設置される。PEM400は、前記したように、接続コード302を介してコマンド制御ボックス300につながれる。   The pad 402 is applied directly to the body surface portion of the patient to be examined and is fixed thereto with, for example, a sticking chuck type fixture 250. The affixing chuck fixture 250 is flexible and can be used in a variety of body shapes and sizes. The pad 402 can be worn as a vest for use on the chest, a band for use on the abdomen, a sleeve, a glove on the upper arm, a glove on the upper arm, and a boot on the leg of the pants or lower leg. Also, for small applications such as fingers and toes, it can be tailored into small pieces of cloth. Also, if necessary, a heavy reinforcing layer (lead, metal or plastic) may be attached to the outer surface of the pad 402 to increase stability or back pressure. The inflow / outflow line 410 of each cell 404 is connected to a pump mechanism that includes a pump (not shown) and a pressurized tank 418 for containing a pressurized media stream. An intervening valve 414 is installed between the pressurized tank 418 and each cell 404 along the inflow / outflow line 410. As described above, the PEM 400 is connected to the command control box 300 via the connection cord 302.

望ましくは、PEM400のこの制御部分は、直接患者に加わる重量の軽減、パックを手足や指のような身体の小さな部分に置く場合のサイズ上の制限、又はおそらくは安全性(通信/データ送信からのRF又はマイクロ波放射への曝露の低減)への考慮から、患者から離れた所に設置する。このコマンド制御ボックス300の仕様及び機能は前記されている。また、接続コード302は、加圧媒体流の流入/流出ライン410及びバルブ414をはじめ圧力トランスジューサ444を電源304に接続している。   Desirably, this control portion of the PEM 400 reduces the weight directly applied to the patient, size limitations when placing the pack on small parts of the body such as limbs and fingers, or possibly safety (from communication / data transmission). In consideration of (reduction of exposure to RF or microwave radiation), it is installed away from the patient. The specifications and functions of the command control box 300 are described above. Further, the connection cord 302 connects the pressure transducer 444 including the inflow / outflow line 410 and the valve 414 of the pressurized medium flow to the power supply 304.

特定のHCU100の設計によっては、ポンプ及び加圧タンク418双方ともにコマンド制御ボックス300部分に、又はともにPEM400自体に、又は相互にかかわり無くどちらかの区域に含めることができよう
加圧媒体流として空気を使っているPEM400は、半閉鎖式回路を使うことになろう。この好適実施形態において、ポンプ機構は、ユニットの外部からパッド402の背面に取り付けられた単一の加圧流体タンク418に空気を吸引する。一般に、加圧タンク418は、パッド402と同じサイズである。バルブ414は、加圧タンク418内の下側にあるセル404に対応する複数の場所に設置される。したがって、加圧タンク428は、介在バルブ414を通してそれぞれの圧力セル404と直接連絡する。適切なチャンバ圧力を確実にするため、チャンバ内部の圧力を感知しその情報をコマンド制御ボックス300に送り返すために、加圧タンク418内に圧力調整回路(図示せず)が組み込まれる。適切なセル404が駆動され、所望のポンプ・チャンバ圧力が実現され(HCU100からの対応加圧信号に応じて)、その結果生じた患者の反応信号がコマンド制御ボックス300を介してHCU100に返信された後、ポンプが排気して、加圧チャンバ416の内部を大気圧に戻す。液圧流体を使用しているPEM400は、内蔵型の閉鎖流体システムで構成される。
Depending on the particular HCU 100 design, both the pump and pressurized tank 418 may be included in the command control box 300 portion, or both in the PEM 400 itself, or in either area regardless of each other. A PEM 400 that uses a semi-closed circuit would use. In this preferred embodiment, the pump mechanism draws air from outside the unit into a single pressurized fluid tank 418 attached to the back of the pad 402. In general, the pressurized tank 418 is the same size as the pad 402. The valves 414 are installed at a plurality of locations corresponding to the cells 404 on the lower side in the pressurized tank 418. Thus, the pressurized tank 428 communicates directly with the respective pressure cell 404 through the intervening valve 414. In order to ensure proper chamber pressure, a pressure regulation circuit (not shown) is incorporated in the pressurized tank 418 to sense the pressure inside the chamber and send that information back to the command control box 300. The appropriate cell 404 is activated to achieve the desired pump chamber pressure (in response to a corresponding pressurization signal from the HCU 100), and the resulting patient response signal is returned to the HCU 100 via the command control box 300. After that, the pump evacuates and returns the pressure chamber 416 to atmospheric pressure. The PEM 400 using hydraulic fluid consists of a built-in closed fluid system.

PEM400の機能は、ユーザがHCU100に加えた圧力を患者へ直接「送信」し、その結果生ずる患者からの抵抗反応信号を医師のHCU100に送信することである。ソフトウエア及び医師のHCU100を使って、PEM400のカバー範囲内にある身体のいろいろな部分を、その上に乗った適切な加圧セルを「選定」することによって診断することができる。ソフトウエアが、選定されたセル404に対応するバルブ414を開くための適切なコマンドを送信する。選定されるセル404の数は、加えた「手」の圧力に対する患者の反応を引き出すため、医師が「押す」ことを望む患者の身体区域に対応している。さらに、医師はその戻り圧力データがユーザに返信されてくるセル、すなわち身体の区域を無差別に選定することができる。多くの状況では、圧力を加えるセルが、その戻り圧力データ信号を医師のHCU100に返信することになるが、いくつかの診察機能のために、あるセルのセットで圧力を加え、違ったセルのセットから圧力を受ける選択肢もある。   The function of the PEM 400 is to “send” the pressure applied by the user to the HCU 100 directly to the patient and send the resulting resistance response signal from the patient to the physician's HCU 100. Using software and the physician's HCU 100, various parts of the body that are within the coverage of the PEM 400 can be diagnosed by "selecting" the appropriate pressure cell on top of it. The software sends an appropriate command to open the valve 414 corresponding to the selected cell 404. The number of cells 404 selected corresponds to the body area of the patient that the physician wishes to “push” to elicit the patient's response to the applied “hand” pressure. Furthermore, the doctor can indiscriminately select a cell, that is, a body area, from which the return pressure data is returned to the user. In many situations, a cell that applies pressure will return its return pressure data signal to the physician's HCU 100, but for some diagnostic functions, it will apply pressure in one set of cells and a different cell's There is also an option to receive pressure from the set.

二番目のHCUを組み入れて、一番目のHCUと反対側の手に合わせ、医師が片側の手を使って患者のある部位に(一番目のHCUとPEMを通して)圧力を加え、患者の違った部位からの圧力反応を(二番目のHCUを通して)反対側の手に受けられるようにすることも考えられる。   Incorporating a second HCU and aligning it with the hand opposite the first HCU, the doctor uses one hand to apply pressure (through the first HCU and PEM) to the patient, It is also conceivable to allow the pressure response from the site to be received by the opposite hand (through the second HCU).

コンピュータ・ソフトウエアは、医師のHCU100、PEM200又は400、システム・ダイナミクス、及び通信プロトコルの様々な機能に対するコマンドを制御する。HCU100の機能は、アクチブにする特定のセル又はセルのグループ、及びその結果の戻り信号を伝えるセルを駆動するためのセル選定機能を含む。また、このソフトウエアは、医師の特定のHCU100圧力反応パッドを、医師が圧力信号を送信するための送りパッチ、及び患者のデータを医師に戻すための受信パッドに指定する割り当てができる。   The computer software controls commands for various functions of the physician's HCU 100, PEM 200 or 400, system dynamics, and communication protocols. The functions of the HCU 100 include a cell selection function for driving a specific cell or group of cells to be activated and a cell carrying the resulting return signal. The software can also assign the physician's specific HCU100 pressure response pad to be designated as a feed patch for the physician to send pressure signals and as a receiving pad for returning patient data to the physician.

患者の身体上における医師のHCU100の位置関係もコンピュータ・ソフトウエアが追跡する。HCU100の動きを変換し、PEM200又は400に送信して、患者の身体のあらゆる箇所で手の動きをシミュレートすることができる。加えて、解剖学的データベースを組み入れて、診断する特定身体区域の生体組織横断面及び三次元レンダリングを提供することができる。   Computer software also tracks the position of the physician's HCU 100 on the patient's body. The movement of the HCU 100 can be converted and transmitted to the PEM 200 or 400 to simulate hand movements anywhere on the patient's body. In addition, an anatomical database can be incorporated to provide a tissue cross-section and three-dimensional rendering of a particular body area to be diagnosed.

このソフトウエアは、医師がHCU100に加えた物理的圧力反応を電気信号に転換する。信号及び信号強度の標準化、校正及びリアルタイム監視は、典型的なプログラム機能である。このソフトウエアは、HCU100からPEM200又は400への、及びその反対方向への電気信号変換及び送信のための送信プロトコルも担っている。送信プロトコルは、地上ベース及び非地上ベースの通信プラットフォームを含む。ポンプ・チャンバ昇圧、校正、及び送信されてきた電気信号を、手動制御ユニットに加えられた実際の圧力と等しい大きさに相関を取って適切な昇圧コマンドに変換すること、ならびに、選定されたバルブの開閉状態を含め、ポンプ及びバルブに対するすべてのコマンドは、装置のソフトウエアにより制御される。   This software converts the physical pressure response applied by the physician to the HCU 100 into an electrical signal. Signal and signal strength standardization, calibration and real-time monitoring are typical program functions. This software is also responsible for the transmission protocol for electrical signal conversion and transmission from the HCU 100 to the PEM 200 or 400 and vice versa. Transmission protocols include terrestrial and non-terrestrial based communication platforms. Pump chamber pressurization, calibration, and the transmitted electrical signal is correlated to the same magnitude as the actual pressure applied to the manual control unit and converted to the appropriate boost command, and the selected valve All commands to the pumps and valves, including the open / closed state of, are controlled by the software of the device.

図9は、本発明の電気機械的及び気圧/液圧機構的双方の実施形態に対する装置機能の一般的プロセス流れを表す。医師は、関心のある身体区域を選定し、HCU100を使ってこれを触診を行う範囲に対応する駆動セル204又は404の下側にあわせる。感覚変調サブユニット140を介してHCU100に圧力を加えることにより信号が発生し、それが信号プロセッサ130及びアナログ・デジタル・コンバータ132を通して医師のコンピュータ160に送られ、今度はこれが、HCU100からの圧力信号を向けることになる、PEM200又は400上の関心範囲の感覚変調サブユニット240又は440を駆動するためのコンピュータ・コマンドを送信する。そこで、ユーザが、圧力刺激を加えた後で「感じ取り」たい患者の身体域に対応する圧力トランスジューサ244又は444が駆動される。このコマンドは、出力信号を医師のHCU100に返信できるように、受信セルの圧力トランスジューサ244又は444を駆動する。   FIG. 9 depicts the general process flow of device functions for both electromechanical and pneumatic / hydraulic embodiments of the present invention. The physician selects the body area of interest and uses the HCU 100 to align it to the underside of the drive cell 204 or 404 corresponding to the area to be palpated. Applying pressure to the HCU 100 via the sensory modulation subunit 140 generates a signal that is sent to the physician's computer 160 through the signal processor 130 and analog-to-digital converter 132, which in turn is the pressure signal from the HCU 100. Send a computer command to drive the sensory modulation subunit 240 or 440 in the range of interest on the PEM 200 or 400. Thus, the pressure transducer 244 or 444 corresponding to the patient's body area that the user wants to “feel” after applying the pressure stimulus is activated. This command drives the pressure transducer 244 or 444 of the receiving cell so that the output signal can be returned to the physician's HCU 100.

医師は、指先、近位側掌、及び遠位側掌の手表面のどんな組み合わせでも使って(一本指から掌表面全体までにわたって)HCU100の感覚変調サブユニット140上を直接押して、通常、自分が手で患者の診察を行うときに加えると同等な力の所望入力圧力刺激を発生させる。この加圧力は、人、環境及び患者の診断部位によって異なることになろう。医師がHCU100の感覚変調サブユニット140に加えた圧力は、圧力トランスジューサ144により感知され、電気出力信号に変換される。この電気信号は信号プロセッサ130に送信され、処理されたアナログ電気信号はデジタル信号132に変換される。次に、このデジタル信号は医師のコンピュータ160に入力される。   The physician uses any combination of fingertip, proximal palm, and distal palm hand surfaces (from one finger to the entire palm surface) to push directly on the sensory modulation subunit 140 of the HCU 100 and usually Produces a desired input pressure stimulus with a force equivalent to that applied when performing a patient visit by hand. This pressure will vary depending on the person, the environment, and the patient's diagnostic site. The pressure applied by the physician to the sensory modulation subunit 140 of the HCU 100 is sensed by the pressure transducer 144 and converted into an electrical output signal. This electrical signal is transmitted to the signal processor 130, and the processed analog electrical signal is converted to a digital signal 132. This digital signal is then input to the physician's computer 160.

医師のコンピュータ160では、ソフトウエア・プログラムは、HCU100及びPEM200又は400の様々な送信及び受信部分の間にリンクされたシステム経路;ユーザ側及び患者側双方設備の信号プロセッサ130、308、圧力トランスジューサ144、244、444、ピストン抵抗体148及び可変圧力生成装置248の校正、ならびに、HCU100からの入力電気信号を対応するPEM200、400への電気出力信号へ変換することについての責任を担っている。PEM400にポンプ・システムを使う場合には、メディア加圧タンク418内部の圧力センサー(図示せず)が校正されることになる。医師のコンピュータ160は、通信システム312を介してリモート・コンピュータ260にPEM200、400への電気信号及び関連するソフトウエア・コマンドを送信する。前記に代えて、患者側すなわちリモート側で、独立のコマンド制御ボックス300を使用し、PEM200又は400の近くに配置することができる。デジタル圧力発生信号は、デジタル・アナログ・コンバータによってアナログ電気信号310に再変換され、後処理308され、次にPEM200又は400の、前もって選定された適切な圧力発生装置に送られる。そこで、PEM200又は400が、ユーザすなわち医師がHCU100に加えた力に基づいて、直接、患者へ力を加える。   In the physician's computer 160, the software program is linked to the system path linked between the various transmit and receive portions of the HCU 100 and PEM 200 or 400; 244, 444, piston resistor 148 and variable pressure generator 248 are responsible for calibration and conversion of input electrical signals from HCU 100 into corresponding electrical output signals to PEMs 200, 400. When using a pump system for the PEM 400, a pressure sensor (not shown) inside the media pressure tank 418 will be calibrated. The physician's computer 160 sends electrical signals and associated software commands to the PEMs 200, 400 to the remote computer 260 via the communication system 312. Alternatively, a separate command control box 300 can be used on the patient side or remote side and placed near the PEM 200 or 400. The digital pressure generation signal is converted back to an analog electrical signal 310 by a digital-to-analog converter, post-processed 308, and then sent to a suitable pre-selected pressure generator in the PEM 200 or 400. Therefore, the PEM 200 or 400 applies force directly to the patient based on the force applied to the HCU 100 by the user, that is, the doctor.

ソフトウエアは、PEM400のために、HCU100のアクチブな各区域から入ってくる電気信号の受信、HCU100の様々な部分に加えられた入力圧力のそれぞれに対応する大きさの算定、及びこれらの情報を特定のポンプ・コマンドへ変換する役割を担う。この圧力コマンドは、次に患者のいる離れた場所のリモート・コンピュータ260、もしくは、前記のPEM400のコマンド制御ボックス300部分のいずれかに直接送信される。そこで、医師がHCU100に直接加えた圧力と等しい出力圧力を実現するために、PEM400がポンプ機構を駆動させ、加圧チャンバ418を昇圧することになる。圧力センサーがチャンバ418の内部圧力を監視し、所望の入力圧力が得られるまで、ポンプ稼動の継続、停止の必要性に関する連続したフィードバックを提供する。次に、加圧チャンバ418の中の加圧されたメディアが、流入/流出ライン410経由で、選定され圧力バルブ414が開かれたそれぞれのセル404に送り込まれる。加圧されたメディアは選定されたセル404に流入し、医師がHCU100に加えた力に応じてセルの容積及び内部セル圧力を増大させる。   The software receives, for PEM 400, the receipt of electrical signals from each active area of HCU 100, the calculation of the magnitude corresponding to each of the input pressures applied to the various parts of HCU 100, and the information. It is responsible for converting to a specific pump command. This pressure command is then sent either directly to the remote computer 260 at the patient's remote location or to the command control box 300 portion of the PEM 400. Therefore, in order to realize an output pressure equal to the pressure directly applied to the HCU 100 by the doctor, the PEM 400 drives the pump mechanism and pressurizes the pressurizing chamber 418. A pressure sensor monitors the internal pressure of chamber 418 and provides continuous feedback on the need to continue or stop pumping until the desired input pressure is obtained. The pressurized media in pressurization chamber 418 is then fed via inflow / outflow line 410 to each cell 404 that has been selected and opened pressure valve 414. The pressurized media flows into the selected cell 404 and increases the cell volume and internal cell pressure in response to the force applied by the physician to the HCU 100.

PEM200もしくは400によって患者に加えられた下向きの力は、患者から、まったくの無抵抗で診断した区域がさらにへこむ程度から、大きな抵抗又は「防御」に至る範囲の反応を引き出す。駆動されたセルが加えた力に対抗する患者からのこの抵抗力は、セルの圧力トランスジューサ244又は444により検出されることになる。   The downward force applied to the patient by the PEM 200 or 400 elicits a response from the patient ranging from the extent that the area diagnosed with no resistance is further depressed, leading to greater resistance or “protection”. This resistance force from the patient against the force applied by the driven cell will be detected by the cell pressure transducer 244 or 444.

PEM200又は400の作動された圧力トランスジューサ244に検出された機械的抵抗反応は電気信号に変換され、患者所在地のコマンド制御ボックス300又はリモート・コンピュータ260に返信される。入力コマンド・セットについて前記したように、このアナログ電気信号は、308で処理されデジタル信号310に変換されることになる。このデジタル信号は、通信システム312経由で医師のコンピュータ160に返信される。HCU100出力信号について前記したように、ソフトウエア・プログラムは、PEM200、400上のアクチブな各区域から着信するデジタル電気信号を受信すること、PEM200、400出力圧力それぞれに対応するの大きさを算定すること、及びこれらと同等なデジタルHCU100抵抗力信号へ変換することについての役割を担う。このデジタル信号は同等なアナログ電気信号132に変換され、後処理130され、そこで前もって選定された適切なHCU100のピストン抵抗体に向けらる。HCU100のピストン抵抗体148によって生成される抵抗出力は、患者がHCU100の入力圧力刺激に応じて生成した抵抗出力と等しい。   The mechanical resistance response detected by the actuated pressure transducer 244 of the PEM 200 or 400 is converted into an electrical signal and returned to the command control box 300 or remote computer 260 at the patient location. This analog electrical signal will be processed 308 and converted to a digital signal 310 as described above for the input command set. This digital signal is returned to the doctor's computer 160 via the communication system 312. As described above for the HCU100 output signal, the software program receives the incoming digital electrical signal from each active area on the PEM200, 400 and calculates the magnitude corresponding to each of the PEM200, 400 output pressures. And converting to digital HCU100 resistance signal equivalent to these. This digital signal is converted to an equivalent analog electrical signal 132 and post-processed 130 where it is directed to the appropriate preselected HCU 100 piston resistor. The resistance output generated by the piston resistor 148 of the HCU 100 is equal to the resistance output generated by the patient in response to the input pressure stimulus of the HCU 100.

ピストン抵抗体148が与える反応抵抗は、患者生体組織の選定された区域に加えられた圧力に対する患者の反応の触覚シミュレーションを医師に提供するものである。このシステムはリアルタイムかつ動的あり、医師は、前もって選定されたセル区域内に対し、連続して、押す−放す又は押す−部分的に放すの操作による刺激を行うことができる。この装置の3つの主要構成要素、すなわち医師の手動制御ユニット、コンピュータ・ソフトウエア、及び患者検診モジュールは、連続的、リアルタイム、作用・反作用フィードバック・ループのためのシステムを提供する。医師は、医師が加えた圧力と、医師の手が手動制御ユニットに対して感知した患者の抵抗反応との抵抗力の差異を解釈し、医療上の意思決定に使うのである。   The reaction resistance provided by the piston resistor 148 provides the physician with a tactile simulation of the patient's response to pressure applied to a selected area of patient tissue. The system is real-time and dynamic, allowing the physician to continuously stimulate within a preselected cell area by a push-release or push-partial release operation. The three main components of this device, the physician's manual control unit, the computer software, and the patient screening module, provide a system for continuous, real-time, action / reaction feedback loops. The physician interprets the difference in resistance between the pressure applied by the physician and the patient's resistance response sensed by the physician's hand to the manual control unit and uses it for medical decision making.

好適実施形態において、ソフトウエアが制御することになる全体的プロセスを示すフローチャートを図10A−10Cに図示する。ユーザは一般的に医師であるが、まずシステム500にログインする。ログインするための仕組みは、例えば、HCU中のバイオメトリック・スキャナ(指紋読取り装置、図示せず)を含め、何らかの既存の手段を備えるか、あるいは、もっと従来型のユーザ識別要求の仕組み及びパスワードを医師のコンピュータ160に備えることができる。次に、ソフトウエアはシステム日付及び時間502を問い合わせ、PEMとの接続を設定し、HCU及びPEM504のステータスを点検し、次にそれらの間に必要な通信リンクを設定する。この好適実施形態において、医師のコンピュータ160が第一データベースにアクセスして508、圧力トランスジューサ及び圧力生成デバイス(リニア・アクチュエータ)のようなHCU及びPEMの部品についての様々の校正ファクタを取得する。そこで、ソフトウエアが他の様々の初期化機能を実施するが510、この機能に圧力トランスジューサのサンプリング・レートの設定、部品類の初期化と校正を含めることができる(例えば、圧力トランスジューサに対して「ゼロ圧力」を設定する)。   In a preferred embodiment, a flowchart illustrating the overall process that the software will control is illustrated in FIGS. 10A-10C. The user is typically a doctor, but first logs into the system 500. The login mechanism may include any existing means, including, for example, a biometric scanner (fingerprint reader, not shown) in the HCU, or a more conventional user identification request mechanism and password. The doctor's computer 160 can be provided. The software then queries the system date and time 502, sets up a connection with the PEM, checks the status of the HCU and PEM 504, and then sets up the necessary communication links between them. In this preferred embodiment, the physician's computer 160 accesses the first database 508 to obtain various calibration factors for HCU and PEM components such as pressure transducers and pressure generating devices (linear actuators). Thus, the software performs various other initialization functions 510, which can include setting the sampling rate of the pressure transducer, initializing and calibrating the components (eg for pressure transducers). Set “zero pressure”).

次に、医療記録について特許の身元を検証すること、及び患者の一般的なサイズ及び年齢のような診察の助力となることのある基本パラメータを設定することの双方のために、患者の識別及びバイオメトリック情報が入力される512。次に、医師は診察する解剖学的部位を選定する514。この好適実施形態では、解剖学的データのデータベースへのアクセスが行われ516、これには診察する生体組織部分の包括的な静止画又は動画が含めることができる。本発明の実施形態において、診察する生体組織部分に関する包括的情報に加え、患者の治療及びバイオメトリック情報を使って、圧力トランスジューサ及びリニア・アクチュエータの感度のような各種のシステム・パラメータを調整することが考えられる。次に、医師は、PEMに出力信号を提供するHCUの部分518、PEMからフィードバック圧力を受け取るHCUの部分520、HCUから圧力信号を受信するPEMのセル522、及びHCUに圧力信号を返信するPEMのセル524を選定する。ほとんどの応用において、アクチブなHCUの部分と駆動されたPEMセルとの間で、例えば、HCUの感覚変調サブユニットが、PEMの同一セルとの間で圧力信号の送受信をするといった一対一の対応があると予期される。しかしながら、送信と受信信号を切り離せる能力は、システムにさらなる機能性を提供すると考えられている。本発明は、HCUの入力及び出力圧力信号を切り離すことができないシステムを意図している。   Next, both the identification of the patient and the identification of the patent for the medical record, and the establishment of basic parameters that may aid in the examination, such as the general size and age of the patient. Biometric information is entered 512. Next, the physician selects 514 the anatomical site to be examined. In this preferred embodiment, an access to a database of anatomical data is made 516, which can include a comprehensive still image or animation of the portion of tissue to be examined. In embodiments of the present invention, the patient treatment and biometric information is used to adjust various system parameters, such as pressure transducer and linear actuator sensitivity, in addition to comprehensive information about the portion of tissue to be examined. Can be considered. Next, the practitioner returns the pressure signal to the HCU, the HCU portion 518 that provides the output signal to the PEM, the HCU portion 520 that receives the feedback pressure from the PEM, the PEM cell 522 that receives the pressure signal from the HCU, and the PEM. Cell 524 is selected. In most applications, a one-to-one correspondence between the active HCU part and the driven PEM cell, for example, the sensory modulation subunit of the HCU sends and receives pressure signals to and from the same PEM cell. Expected to be. However, the ability to decouple transmitted and received signals is believed to provide additional functionality to the system. The present invention contemplates a system that cannot decouple the input and output pressure signals of the HCU.

また、このソフトウエアは、マウスを動かすのと同様な方法で、システムがHCUの動きを追跡し、それに対応して駆動するPEMセルを変更するといったように、HCUの駆動部分の位置をPEMのものと連係させることができる526。システムにいっさいの圧力を加える前に、HCU及びPEM出力信号の圧力増幅/拡大又は低減/最小化といった、前もって定めた力の修正機能を適用することができる528。ユーザがHCUに力を加え530、その圧力信号が圧力トランスジューサ144の中に低電流の信号(HCU−P1)を発生させ532、それが信号プロセッサに送られ、これに対応する、より高い電流の信号が生成され534、次にデジタル信号(D−HCU−P1)に変換される536。D−HCU−P1圧力信号を使って、PEMに対するデジタル圧力信号(D−PEM−P1)が生成され538、それが医師のコンピュータ160からリモートコンピュータ260に送信される540。そこで、D−PEM−P1圧力信号は低電流アナログ信号(PEM−P1)に変換され542、PEMの可変圧力生成装置248に印加され、それに対応する力が患者に加えられる546。   The software also positions the drive part of the HCU in a manner similar to moving the mouse, such that the system tracks the movement of the HCU and changes the corresponding PEM cell to drive. 526 that can be linked to things. Prior to applying any pressure to the system, a predetermined force correction function, such as pressure amplification / expansion or reduction / minimization of the HCU and PEM output signals, can be applied 528. The user applies a force 530 to the HCU, and its pressure signal generates a low current signal (HCU-P1) 532 in the pressure transducer 144 that is sent to the signal processor, corresponding to the higher current. A signal is generated 534 and then converted 536 to a digital signal (D-HCU-P1). Using the D-HCU-P1 pressure signal, a digital pressure signal (D-PEM-P1) for the PEM is generated 538, which is transmitted 540 from the physician's computer 160 to the remote computer 260. The D-PEM-P1 pressure signal is then converted to a low current analog signal (PEM-P1) 542, applied to the PEM variable pressure generator 248, and the corresponding force applied to the patient 546.

選定されたPEMセルが、患者の抵抗反応を検知して548、圧力反応信号(PEM−P2)を発生し550、それが処理されてより高い電流の信号を生成し552、デジタル化(D−PEM−P2)される554。D−PEM−P2圧力信号を使って、HCUのための対応デジタル圧力信号(D−PEM−P1)が生成され556、それがリモートコンピュータから医師のコンピュータに送信され558、アナログ信号に変換され560、それが適切なHCUピストン・タイプ可変圧抵抗体148に印加されて562HCU上に反応力を生成する。診察が完了した場合には556、システムはリセットされ、医師が、患者の身体組織の異なる部分の別の診察を開始することができるようにする。そうでなければ、医師は、引き続き力を加え、患者からのさらなる反応を検知することができる。   The selected PEM cell detects the patient's resistance response 548, generates a pressure response signal (PEM-P2) 550, which is processed to generate a higher current signal 552, digitized (D- PEM-P2) 554. Using the D-PEM-P2 pressure signal, a corresponding digital pressure signal (D-PEM-P1) for the HCU is generated 556, which is transmitted from the remote computer to the physician's computer 558 and converted to an analog signal 560. It is applied to the appropriate HCU piston-type variable piezoresistor 148 to generate a reactive force on the 562HCU. If the examination is complete 556, the system is reset to allow the physician to initiate another examination of a different part of the patient's body tissue. Otherwise, the physician can continue to apply force and detect further reactions from the patient.

このプロセスは、好適実施形態に関連して記載されているが、当業者には、前記のプロセスの変形応用が可能なことは明白であろう。例えば、圧力トランスジューサからの圧力信号を、より高い電流の信号へ前処理しないで使うことができるようにする、あるいは、内蔵A−Dコンバータとともに使用して、デジタル信号を直接生成することができるようにする実施形態が可能であろう。オプションとして、患者と医師とが近接している場合には、HCU及びPEMを直接共通のコンピュータ又はこの用途専用のデータ処理システムに接続することもできる。本発明は、解剖学的データベースにより提供される付加的な機能なしでも、明らかに実施可能である。さらに、当業者には、上記のPEMを液圧又は気圧による実施形態に合わせるため、図10A−10Cに示したプロセスをどのように変更したらよいかは明白であろう。   Although this process has been described in connection with a preferred embodiment, it will be apparent to those skilled in the art that variations of the above process are possible. For example, a pressure signal from a pressure transducer can be used without pre-processing to a higher current signal, or can be used with a built-in AD converter to directly generate a digital signal. Embodiments that would be possible would be possible. Optionally, if the patient and physician are in close proximity, the HCU and PEM can be directly connected to a common computer or a data processing system dedicated to this application. The present invention can obviously be implemented without the additional functionality provided by the anatomical database. Furthermore, it will be apparent to those skilled in the art how the process shown in FIGS. 10A-10C may be modified to adapt the PEM described above to a hydraulic or atmospheric embodiment.

このHCU100は、離れた場所にいる患者の身体診察のシミュレーションを可能にすることを意図したものである。医学分野における応用には、深海、宇宙、戦場状態、遠隔地、及び/又は山岳/ジャングル探検のような劣悪な環境の中で患者を診察する能力も含まれよう。また、本発明は、非医療及び/又はレクレーション用途にも合わせることができ、人が離れた場所に所在する他の人、身体又は物体からの触覚反応を調べたり、感じたり、又は他の方法で引き出すことを望むような場合に使えよう。   The HCU 100 is intended to enable simulation of physical examination of a patient at a remote location. Applications in the medical field may also include the ability to see patients in poor environments such as deep sea, space, battlefield conditions, remote areas, and / or mountain / jungle explorations. The present invention can also be adapted for non-medical and / or recreational applications to examine, feel, or otherwise use tactile responses from other people, bodies or objects located in a remote location. Use it when you want to pull it out with.

携帯バージョンを、例えば、患者が実際に職場を離れて医師の診察室に出かける必要性をなくすため、職場内の医療室で応用することもできよう。   The portable version could be applied in a medical room in the workplace, for example, to eliminate the need for the patient to actually leave the workplace and go to the doctor's office.

また、手術を実施するためのロボット用具使用の増加に伴い、医師がロボット・システムを使って手術を実施しているときに、触覚フィードバックを提供するように、上記の発明を直接的なやり方で改造することも考えられる。   Also, with the increasing use of robotic tools to perform surgery, the above invention can be applied in a straightforward manner to provide tactile feedback when a doctor is performing a surgery using a robotic system. Remodeling is also possible.

携帯バージョンを、例えば、家庭で応用し、家庭への来診、診察室訪問又は時間外の救急医療室への訪問を避けることもできよう。この効率性は、全体的な医療コストに大きな影響を与えよう。   A portable version could be applied at home, for example, to avoid visiting homes, visiting a doctor's office, or visiting an emergency room after hours. This efficiency will have a major impact on overall medical costs.

近接していない場所にいる人が必要とする身体構造の触覚情報又は三次元触覚モデリングを必要とするいっさいの応用は、本発明の範囲内である。   Any application that requires tactile information or 3D tactile modeling of body structures required by a person who is not in close proximity is within the scope of the present invention.

また、本発明を、物体と視覚障害者との間に実際の直接的な物理的接触なしに、その物体の感じを伝え又はシミュレートする視覚障害者の能力を高めるために適合させることもできよう

第一の代替実施形態
図11を参照しながら、本発明に従ったシミュレータ・アセンブリ600の一番目の代替実施形態を図示する。この代替実施形態は、身体診察の触診部分を記録し、再生する能力を提供する。下記で論じるように、シミュレータ・アセンブリ600は、身体診察の触診部分を医療記録に記録し、例えば、コンサルタント、予備の医師、患者、法医学の場、研究、教育、患者情報などに転送できるようにすることを意図している。シミュレータ・アセンブリ600は、身体形再生モジュール602と連結しているデータ操作システム628を含む。このデータ操作システム628は、その中にデジタル・データファイル622を格納しているコンパクトディスク626(以下「CD」)を含み、デジタル・データファイル622は、前記のHCU100及びPEM200を使って実施した検診のような、身体診察の触診部分をデジタル的に表現する。また、データ操作システム628は、周知のコンピュータ606のような、校正、変換、モデリング及び/又はデジタル・データファイル622の転送を制御するよう動作可能なコンピュータ・ソフトウエアを備えたコントローラを含む。周知のケーブル612が上記構成要素間の信号通信を結合する。
The present invention can also be adapted to enhance the ability of visually impaired people to convey or simulate the feeling of an object without actual direct physical contact between the object and the visually impaired person. Like

First Alternative Embodiment With reference to FIG. 11, a first alternative embodiment of a simulator assembly 600 according to the present invention is illustrated. This alternative embodiment provides the ability to record and replay the palpation portion of the physical examination. As discussed below, the simulator assembly 600 records the palpation portion of the physical examination in a medical record so that it can be transferred to, for example, consultants, spare physicians, patients, forensic settings, research, education, patient information, etc. Is intended to be. Simulator assembly 600 includes a data manipulation system 628 that is coupled to body shape reproduction module 602. The data manipulation system 628 includes a compact disc 626 (hereinafter “CD”) having a digital data file 622 stored therein, the digital data file 622 being examined using the HCU 100 and PEM 200 described above. The digital palpation part of physical examination is expressed. Data manipulation system 628 also includes a controller with computer software operable to control calibration, conversion, modeling and / or transfer of digital data file 622, such as well-known computer 606. A known cable 612 couples signal communication between the components.

運用において、図解したシミュレータ・アセンブリ600の実施形態では、前回の診断で得られ、デジタル・データファイル622として保存され、事前記録又は格納された触覚データを、身体形再生モジュール602上で再生することができる。このように、身体形再生モジュール602を、離れた時間又は場所において以前に診察した人又は物体の実際の物理的特徴を表現又は再現するために使うことができる。   In operation, in the illustrated simulator assembly 600 embodiment, the pre-recorded or stored haptic data obtained in the previous diagnosis and saved as a digital data file 622 is played on the body shape playback module 602. Can do. In this way, the body shape reproduction module 602 can be used to represent or reproduce the actual physical characteristics of a person or object previously examined at a remote time or place.

デジタル・データファイル622は身体診察のデジタル表現である。もっと具体的には、デジタル・データファイル622は、望ましくは、前記した実施形態の中で、HCU及びPEMを助力として行った身体診察の実施中に作動された圧力センサー、光エンコーダ、モータ・コマンド、ピストン・タイプ可変圧抵抗体、空気圧技術装置、マイクロコントローラなどの間の相互作用の複雑なシリーズを表現する。さらに、元の診察を行う際には、技術的に既知の方法を使って、前記のHCU及びPEMの圧力センサー、光エンコーダ、モータ、ピストン・タイプ可変圧抵抗体、空気圧技術装置、マイクロコントローラなどの間の相互作用を表現するデジタル・データを記録し、デジタル・データファイル622を作成する。   Digital data file 622 is a digital representation of a physical examination. More specifically, the digital data file 622 is preferably a pressure sensor, optical encoder, motor command activated during the physical examination performed with the help of the HCU and PEM in the above-described embodiments. Represents a complex series of interactions between piston-type variable piezoresistors, pneumatic technology devices, microcontrollers, etc. Furthermore, when performing the original examination, the above-mentioned HCU and PEM pressure sensors, optical encoders, motors, piston-type variable piezoresistors, pneumatic technology devices, microcontrollers, etc. are used using methods known in the art. Digital data representing the interaction between the two is recorded and a digital data file 622 is created.

このデジタル・データは、CD626、デジタル・ビデオ・ディスク(以下「DVD」)、光ディスク、フロッピー(登録商標)ディスク、テープ又は他の現在知られている、あるいは開発中の様々な記憶メディアいっさいのような、どのような既知のデジタル・データ記憶メディアにこれを記録又は格納し、これによりデジタル・データファイル622を形成してもよい。格納されたデジタル・データファイル622を持つことにより、医師ユーザは、医学論文作成、オンコール医師に引き渡す際の治療の継続、又は医学生、レジデント、患者に対する教育ツール及び研究のような目的に動作可能な診察所見及び患者の特徴を再現するための使用に適した情報を有することになろう。   This digital data may be a CD 626, a digital video disc (hereinafter “DVD”), an optical disc, a floppy disc, a tape or any other various storage media currently known or in development. Any known digital data storage media may be recorded or stored thereby forming the digital data file 622. Having a stored digital data file 622 allows physician users to operate for purposes such as medical dissertation, continuation of treatment when handing over to an on-call physician, or educational tools and research for medical students, resident, patients Would have information suitable for use in reproducing the correct examination findings and patient characteristics.

注記として、身体診察を行う中で実施される事柄及び処置の精密な順序は当業者にはよく知られており、したがって、本明細書には詳記しない。また、図解した実施形態においては、実際の診察中に得られたデジタル・データを記録することにより、デジタル・データの実施手順を得るのが望ましいが、当業者には、例えば、虫垂炎からくる腹部のこわばりのような、特定の疾病に対し身体の様々な部分に触れたときに予期される抵抗力をコンピュータ・モデリングするといった、技術的に周知の何らかの適当な方法で、格納デジタル・データファイル622を作成できることは明白であろう。   It should be noted that the exact sequence of things and procedures performed during a physical examination are well known to those skilled in the art and are therefore not described in detail herein. Also, in the illustrated embodiment, it is desirable to obtain a digital data implementation procedure by recording the digital data obtained during the actual examination, but for those skilled in the art, for example, the abdomen resulting from appendicitis Stored digital data file 622 in any suitable manner known in the art, such as computer modeling of the resistance expected when touching various parts of the body against a particular disease, such as stiffness. It will be clear that can be created.

図解した実施形態において、コンピュータ・ソフトウエアは、格納されたデジタル・データファイル622を取り出し、石のHCU100の様々の部分及びそれに対応するPEM200からの反応から加圧値の実施手順を再設定することができる。診察対象の身体の特定部分について、時間及び場所双方の面から、この作用・反作用の一連のパターンをソフトウエア・システムがマップすることになる。解剖学的場所の特定は、元の診察のときの元のPEMデータ要素の特徴を読むことによって決定される。   In the illustrated embodiment, the computer software retrieves the stored digital data file 622 and resets the procedure for applying pressure values from various parts of the stone HCU 100 and corresponding reactions from the PEM 200. Can do. The software system will map this series of action / reaction patterns for a specific part of the body to be examined, both in terms of time and place. Identification of the anatomical location is determined by reading the characteristics of the original PEM data element at the time of the original examination.

考え方としては、このプロセスには、患者の動的3−Dモデルを展開することが関わる。最初に、ソフトウエアは、格納されたデジタル・データファイル622からHCUとともに使用されたPEMユニットのデータを明確化する。次に、ソフトウエアは、(使用された特定の区域PEMに基づいて)診察された身体部分のグラフィック表現を設定し、デジタル・データファイル622内に格納されたデジタル・データを順番に再生する。入力圧力値、時間関数としての圧力(圧力プロフィール)、ストロークの動きの値、及び元の加圧から記録されたHCUの触覚表面の部品の動きの度合いが、それらのデータが指向した、すなわち加わえられた力で作動された元のPEMの特定区域について、詳細に描写されることになる。HCU100に加えられた力によりもたらされ、PEMが検知した引き続いての反応力も、上記の各パラメータに関して変換されることになる。   The idea is that this process involves developing a dynamic 3-D model of the patient. Initially, the software clarifies the data for the PEM unit used with the HCU from the stored digital data file 622. The software then sets up a graphical representation of the examined body part (based on the specific area PEM used) and plays the digital data stored in the digital data file 622 in turn. The input pressure value, the pressure as a function of time (pressure profile), the value of the stroke movement, and the degree of movement of the HCU haptic surface components recorded from the original pressurization are directed to the data. The particular area of the original PEM that was actuated with the resulting force will be depicted in detail. Subsequent reaction forces, which are caused by the force applied to the HCU 100 and detected by the PEM, will also be converted for each of the above parameters.

各PEMユニットはより小さなサブユニットのシリーズで構成されているので、その上に力と圧力データがマップできるます目パターンはすでに設定されている。そこで、このHCUに加えられた力とPEM反作用反応とは、問題のある生体組織の特定の区域に沿ってマップされることになる。診察の手順を再生して、診察時の力と圧力プロフィールのマップを判定し、診察された人又は物体に内在する特徴のモデルを生成することができる。このデータを、身体形再生モジュール602に直接接続されたコンピュータ606から身体形再生モジュール602にダウンロード、あるいは、通信ネットワークを通して送信し、離れた場所のコンピュータ又は身体形再生モジュール602にダウンロードすることができる。   Since each PEM unit is composed of a series of smaller subunits, there is already a grid pattern on which force and pressure data can be mapped. Thus, the force applied to the HCU and the PEM reaction reaction will be mapped along a specific area of the problematic biological tissue. The examination procedure can be replayed to determine a map of force and pressure profiles at the time of the examination and generate a model of features inherent in the person or object being examined. This data can be downloaded from the computer 606 directly connected to the body shape reproduction module 602 to the body shape reproduction module 602, or transmitted through a communication network and downloaded to a remote computer or body shape reproduction module 602. .

コンピュータ通信分野における通信ネットワークは周知のものである。定義としては、ネットワークは通信施設又は連結体によって接続されているコンピュータ及び関連装置のグループである。ネットワーク通信は、専用ケーブル経由のような恒久的性質のものであることもあり、電話回線又は無線連結を通して行われる通信のような一時的性質のこともある。ネットワークには、数台のコンピュータ又はワークステーション及び関連装置で構成されるローカル・エリア・ネットワーク(「LAN」)から、地理的に分散されたコンピュータ及びLANを相互接続する広域ネットワーク(「WAN」)や一時的通信リンク経由で離れた場所のコンピュータを相互接続する遠隔接続サービス(「RAS」)まで、いろいろなサイズのものがある。次に、インターネット・ワークは、データの転送及び様々のネットワークからの変換を容易にするゲートウエイ及びルータを使った類似の及び異なった種類の多数のコンピュータ・ネットワークの共同体である。   Communication networks in the computer communication field are well known. By definition, a network is a group of computers and related devices that are connected by a communication facility or link. Network communication may be of a permanent nature, such as via a dedicated cable, or may be of a temporary nature, such as communications performed over a telephone line or wireless connection. A network includes a wide area network ("WAN") interconnecting geographically distributed computers and LANs from a local area network ("LAN") consisting of several computers or workstations and associated equipment. And remote connection services ("RAS") that interconnect computers at distant locations via temporary communication links. Internetwork is then a community of many computer networks of similar and different types using gateways and routers that facilitate the transfer of data and conversion from various networks.

図11〜13を参照し、身体形再生モジュール602に焦点を合わせながら説明するが、身体形再生モジュール602は、PEMを使用して診察される身体組織に対応する三次元(3−D)身体モデルとして形作られている。例えば、身体形再生モジュール602を全身にも、又は、胸部、腹部、頭部、首、腕、手、脚、足、骨盤や指のような、身体のどこかの関心部分にも形作ることができる。図解した実施形態の身体形再生モジュール602は、人体の腹部を模倣して形成されている。望ましくは、元の診察で使われたPEMの身体構造に対応した身体形再生モジュール602を使用するが、それに代えて、一般的な身体形再生モジュールを使用することができる。   With reference to FIGS. 11-13, and focusing on the body shape regeneration module 602, the body shape regeneration module 602 is a three-dimensional (3-D) body corresponding to the body tissue being examined using PEM. Shaped as a model. For example, the body shape reproduction module 602 can be shaped in the whole body or in any part of the body of interest such as the chest, abdomen, head, neck, arms, hands, legs, feet, pelvis or fingers. The body shape reproduction module 602 of the illustrated embodiment is formed by imitating the abdomen of a human body. Desirably, the body shape regeneration module 602 corresponding to the body structure of the PEM used in the original examination is used, but a general body shape regeneration module can be used instead.

図解した実施形態において、身体形再生モジュール602は、ゲル、ナイロン、ゴム、シリコン又は軟プラスチック・サブストレートのような、柔らかで、半軟弱な材料で成型される。各身体形再生モジュール602は、望ましくは、皮膚表面618をシミュレートするために弾力性のある外部接触表面を含む。   In the illustrated embodiment, the body shape regeneration module 602 is molded from a soft, semi-soft material such as gel, nylon, rubber, silicone or soft plastic substrate. Each body shape regeneration module 602 desirably includes a resilient external contact surface to simulate a skin surface 618.

身体形再生モジュール602は、セル632の配列630を含む。セル632は、前記したHCU100及びPEM200のセル204と同様である。前に記した感覚変調サブユニット506は、力の検知及び発生の双方を行うが、当業者には、この実施形態のセル632は、前記に換えて、力を検出する能力なしに、加圧だけを行うように構成することができるのは明らかであろう。このような構成は、肋骨骨折による腹腔変形のような身体の形状又は状態を静的に表現するために使用することができる。   The body shape reproduction module 602 includes an array 630 of cells 632. The cell 632 is the same as the cell 204 of the HCU 100 and the PEM 200 described above. Although the sensory modulation subunit 506 previously described performs both force sensing and generation, those skilled in the art will recognize that the cell 632 of this embodiment could instead be pressurized without the ability to detect force. Obviously, it can be configured to do only. Such a configuration can be used to statically represent body shapes or conditions such as abdominal deformities due to rib fractures.

身体形再生モジュール602の全体サイズ、及び各身体形再生モジュール602中のセル632の数は、所望の用途に合わせて選定することができる。望ましくは、それぞれのセル632のサイズと場所は、対応するPEM200内のセル204のものと相関している。もちろん、セル602は、一般的には、対応するPEMのセルと反対に機能することになる。概念として、写真フィルムの処理を例えに使うと、PEMはネガを表し、身体形再生モジュール602は(ポジ)プリントを表すことになろう。   The overall size of the body shape reproduction module 602 and the number of cells 632 in each body shape reproduction module 602 can be selected according to the desired application. Desirably, the size and location of each cell 632 correlates with that of cell 204 in the corresponding PEM 200. Of course, the cell 602 will generally function in the opposite manner as the corresponding PEM cell. As a concept, using photographic film processing as an example, PEM would represent a negative and body shape reproduction module 602 would represent a (positive) print.

図13を参照しながら説明する。各セル632は、対応するPEM中の感覚変調サブユニットのサイズと寸法に対応した、数ミリメータ深さのキャビティ634を含む。各キャビティ634内には、感覚変調サブユニット636が収納される。感覚変調サブユニット636の最上部は、例えば、天然、人工又は生体適合材料(人工、模擬、培養又は加工皮膚細胞又はその代替品)を含め、擬似皮膚材料シリコン・ゴム、軟プラスチック基材、又は、他の適切な材料で形成された厚板片638を含む。それぞれの厚板片638は、のぞましくは、おおよそ指先サイズの大きさである。装置の感度と機能性を増大するために。各セル632をさらに分割し、各キャビティ634がより小型の機能感覚変調サブユニットの集合体を代表するようにすることができる。   This will be described with reference to FIG. Each cell 632 includes a cavity 634 that is several millimeters deep, corresponding to the size and dimensions of the sensory modulation subunits in the corresponding PEM. A sensory modulation subunit 636 is accommodated in each cavity 634. The top of the sensory modulation subunit 636 includes, for example, natural, artificial or biocompatible materials (artificial, simulated, cultured or processed skin cells or alternatives), artificial skin material silicon rubber, soft plastic substrate, or A plank piece 638 formed of other suitable material. Each plank piece 638 is preferably approximately the size of a fingertip. To increase the sensitivity and functionality of the device. Each cell 632 can be further divided such that each cavity 634 represents a collection of smaller functional sensory modulation subunits.

代表的な感覚変調サブユニット636の詳細を説明する。サブユニット636は、模擬皮膚の厚板片638中に内蔵された一方向圧力トランスジューサ640を含む。圧力トランスジューサ640の作用面642すなわち受圧面は上方向、すなわち、ユーザの手に面する方向を向いている。圧力トランスジューサ640の向きは、ユーザから入ってくる圧力が、圧力トランスジューサ640の作用面642と向き合うようになっている。   Details of an exemplary sensory modulation subunit 636 will be described. Subunit 636 includes a one-way pressure transducer 640 incorporated in a simulated skin slab piece 638. The working surface 642 of the pressure transducer 640, i.e. the pressure receiving surface, faces upward, i.e., facing the user's hand. The direction of the pressure transducer 640 is such that the pressure coming from the user faces the working surface 642 of the pressure transducer 640.

内蔵圧力トランスジューサ640を持つ模擬皮膚である厚板片642は、金属又はプラスチックのような硬い材料で形成された支持プラットフォーム644上に搭載される。支持プラットフォーム644の下側面には可変圧力生成抵抗体646が取り付けられ、これは、図解した実施形態では、単一チャンネルのピストン・タイプ可変圧抵抗体646である。ピストン抵抗体646は、データ操作システム628から受信した反応信号に応じて、擬似皮膚である厚板片638の下側面に対し逆圧又は反応力を与える。厚板片638、圧力トランスジューサ640支持プラットフォーム644及びピストン抵抗体646を含め、各セル632の部品類は、各セルのキャビティ634内に配置され、これに支持されている。各キャビティ634内には穴648が設けられ、ピストン抵抗体646の開放端を挿入するように合わされている。開始した実施形態では、この穴648のサイズは、支持プラットフォーム644が、キャビティ634の底面からわずかに上昇するように設定され、したがって、ユーザが感じる抵抗は模擬皮膚厚板片638自体によるものだけである。   A plank piece 642, which is simulated skin with a built-in pressure transducer 640, is mounted on a support platform 644 formed of a hard material such as metal or plastic. Mounted on the underside of the support platform 644 is a variable pressure generating resistor 646, which in the illustrated embodiment is a single channel piston type variable resistor 646. The piston resistor 646 applies a reverse pressure or a reaction force to the lower surface of the plank piece 638 that is a pseudo skin, in accordance with the reaction signal received from the data manipulation system 628. The components of each cell 632, including the slab 638, the pressure transducer 640 support platform 644, and the piston resistor 646, are disposed within and supported by the cavity 634 of each cell. A hole 648 is provided in each cavity 634 and is adapted to insert the open end of the piston resistor 646. In the starting embodiment, the size of this hole 648 is set so that the support platform 644 rises slightly from the bottom surface of the cavity 634, so the resistance felt by the user is only due to the simulated skin plank piece 638 itself. is there.

望ましくは、それぞれのセル632は、支持プラットフォーム644と擬似皮膚厚板片638の底面との境界面に配置された二番目の圧力トランスジューサ650を含む。この二番目の圧力トランスジューサ650は、望ましくは、その作用面652が、擬似皮膚厚板片638の底面654と反対側になるような方向にする。二番目の圧力トランスジューサ650の機能は、内部抵抗を監視し、各セル632内で適当な大きさの駆動力が維持されているかどうかを判定することである。このデータは、例えば、ユーザの手605が、身体形再生モジュールの表面に触れたり、動かしたりしたときに、適切な抵抗パターンが再現されることを確実にするために使われる。   Desirably, each cell 632 includes a second pressure transducer 650 disposed at the interface between the support platform 644 and the bottom surface of the simulated skin slab piece 638. This second pressure transducer 650 is preferably oriented so that its working surface 652 is opposite the bottom surface 654 of the simulated skin plank piece 638. The function of the second pressure transducer 650 is to monitor the internal resistance and determine whether an appropriate amount of driving force is maintained within each cell 632. This data is used, for example, to ensure that the appropriate resistance pattern is reproduced when the user's hand 605 touches or moves the surface of the body shape reproduction module.

前記に代えて、ピストン抵抗体システムを使うのでなく、リニア・アクチュエータ、モータ、及び/又は光エンコーダのシステムを使って、各セル632内に選定された力及び圧力のプロフィールを発生させ、維持するように各セル632を構築することができる。図14を参照しながら説明すると、例えば、図13のピストン抵抗体646を機械的作動システム680で置き換えることができる。機械的作動システム680は、リニア・ギア・ラック688を駆動できるステッパ・モータ684で構成されるリニア・アクチュエータ656を含む。ステッパ・モータ684は、ギア・ラック688とかみ合って、それを長さ方向に選択的に駆動するギア686を含む。ギア・ラックの先端部には支持プラットフォーム644が取り付けられている。このように、当業者には明白なように、ステップ・モータを選択的に制御して、ギア・ラック688及び取り付けられた支持プラットフォーム644をリニアに駆動し、厚板片683の下側面に対して加える圧力及び抵抗力を調整することができる。加える圧力及び抵抗力は、データ操作システムから受信する反応信号により決まる。図解した実施形態には、特定のリニア・アクチュエータ656の実施形態が描かれているが、当業者には、支持プラットフォーム644をリニアに駆動できる、技術的によく知られた他のリニア・アクチュエータが、本発明への使用に適していることは明らかであろう。   Alternatively, rather than using a piston resistor system, a linear actuator, motor, and / or optical encoder system is used to generate and maintain selected force and pressure profiles within each cell 632. Thus, each cell 632 can be constructed. Referring to FIG. 14, for example, the piston resistor 646 of FIG. 13 can be replaced with a mechanical actuation system 680. Mechanical actuation system 680 includes a linear actuator 656 composed of a stepper motor 684 that can drive a linear gear rack 688. Stepper motor 684 includes a gear 686 that engages with gear rack 688 and selectively drives it longitudinally. A support platform 644 is attached to the tip of the gear rack. Thus, as will be apparent to those skilled in the art, the stepper motor is selectively controlled to drive the gear rack 688 and attached support platform 644 linearly relative to the underside of the plank piece 683. The pressure and resistance force applied can be adjusted. The pressure and resistance applied are determined by the reaction signal received from the data manipulation system. Although the illustrated embodiment depicts an embodiment of a particular linear actuator 656, those skilled in the art will recognize other linear actuators well known in the art that can drive the support platform 644 linearly. It will be clear that it is suitable for use in the present invention.

機械的作動システム680は、望ましくは光エンコーダ682を含む。光エンコーダ682は、ギア・ラック688のいっさいのリニアな動きが、関連するギア690の回転を引き起こすような形で、ギア・ラック688とかみ合わせ配置されているギア690を含む。そこで、光エンコーダ682をギア・ラック688の位置を監視するのに使って、これにより、厚板片638の外部表面の境界面における力を間接的に監視することができる。   Mechanical actuation system 680 preferably includes an optical encoder 682. The optical encoder 682 includes a gear 690 that is in mesh with the gear rack 688 such that any linear movement of the gear rack 688 causes rotation of the associated gear 690. Thus, the optical encoder 682 can be used to monitor the position of the gear rack 688, thereby indirectly monitoring the force at the interface of the outer surface of the plank piece 638.

図13−15を参照しながら説明する。本発明では、他の感覚変調サブユニット構成も考慮している。例えば、各セル中の単一又は複数の多重チャンネル圧力トランスジューサ又は抵抗体を組み込んだ感覚変調サブユニットは、本発明での使用に適している。このような構成においては、圧力又は抵抗の絶対的変化は、単一又は複数の多重チャンネル圧力トランスジューサ又は抵抗体に負荷された力の集合を取って算定される。   This will be described with reference to FIGS. The present invention also contemplates other sensory modulation subunit configurations. For example, sensory modulation subunits incorporating single or multiple multi-channel pressure transducers or resistors in each cell are suitable for use in the present invention. In such a configuration, the absolute change in pressure or resistance is calculated taking a set of forces applied to a single or multiple channel pressure transducer or resistor.

図11を参照しながら説明する。図解した実施形態の身体形再生モジュール602は従来型のケーブル612を通してエンド・ユーザのコンピュータ606につながっている。   This will be described with reference to FIG. The body shape reproduction module 602 of the illustrated embodiment is connected to the end user computer 606 through a conventional cable 612.

図15を参照しながら説明する。前記のシミュレータ・アセンブリへの使用に適したセル700の他の実施形態を示す。この代替実施形態では、セル700は、空気、水、電気化学ゲル、又は油圧流体のような加圧媒体流を用いて、支持プラットフォーム722をリニアに変位させている。   This will be described with reference to FIG. Fig. 5 shows another embodiment of a cell 700 suitable for use in the simulator assembly described above. In this alternative embodiment, the cell 700 linearly displaces the support platform 722 using a pressurized media flow such as air, water, electrochemical gel, or hydraulic fluid.

それぞれのセル700は、加圧媒体流の流入と流出とを受け持つ一つの取入れ/排出二重機能ライン704とともに、膨張チャンバ702を含む。バルブ706は、膨張チャンバ702への加圧媒体流の出入り流入及び流出を調整する。また、各セル700は、一番目の単一チャンネル圧力トランスジューサ708及び二番目の単一チャンネル圧力トランスジューサ710を含む。一番目の圧力トランスジューサ708は、その作用面が外側に面する方向、二番目の圧力トランスジューサ710は、その作用面が内側の膨張チャンバに面する方向に設置されている。圧力トランスジューサ708及び710は、ユーザが加えた触覚圧力の監視及び記録はもとより、診察中に身体区域の特定の部分に検知された抵抗をシミュレートするため必要な膨張チャンバ702圧力を維持するため機能する。   Each cell 700 includes an expansion chamber 702 with a single intake / exhaust dual function line 704 responsible for the inflow and outflow of a pressurized medium stream. A valve 706 regulates the inflow and outflow of the pressurized medium flow into and out of the expansion chamber 702. Each cell 700 also includes a first single channel pressure transducer 708 and a second single channel pressure transducer 710. The first pressure transducer 708 is installed in the direction in which its working surface faces outward, and the second pressure transducer 710 is installed in the direction in which its working surface faces the inner expansion chamber. Pressure transducers 708 and 710 function to maintain the expansion chamber 702 pressure necessary to simulate the resistance sensed in a particular part of the body area during the examination as well as monitoring and recording the tactile pressure applied by the user. To do.

各セル700の取り入れ/排出ライン704は、望ましくは、加圧媒体流を収納するための貯蔵チャンバ716とつながれている。バルブ706は、各セルの膨張チャンバと貯蔵チャンバ716との間の加圧媒体流の流れを調整する。膨張チャンバ702への流入は、膨張チャンバ702の膨張をもたらし、これによりシミュレートされた抵抗力を増大させる。同様に、膨張チャンバ702からの流出は、膨張チャンバ702の縮小をもたらし、これによりシミュレート抵抗を低減させる。   The intake / exhaust line 704 of each cell 700 is preferably coupled to a storage chamber 716 for containing a pressurized media stream. Valve 706 regulates the flow of pressurized media flow between the expansion chamber and storage chamber 716 of each cell. Inflow into the expansion chamber 702 results in expansion of the expansion chamber 702, thereby increasing the simulated resistance. Similarly, outflow from expansion chamber 702 results in a reduction of expansion chamber 702, thereby reducing simulated resistance.

加圧アセンブリ712は、貯蔵チャンバ716に加圧媒体流を供給するために貯蔵チャンバ716と連結されたポンプ714のような、従来型の加圧装置を含む。望ましくは、加圧アセンブリ712及び関連する制御ハードウエアは、身体形再生モジュールの中に直接組み入れられるが、これを外部に設置することもできる。   The pressurizing assembly 712 includes a conventional pressurizing device, such as a pump 714 coupled to the storage chamber 716 to supply a pressurized media stream to the storage chamber 716. Desirably, the pressurizing assembly 712 and associated control hardware are incorporated directly into the body shape regeneration module, but can also be externally installed.

加圧媒体流として空気を使用している身体形再生モジュールには、例えば、ポンプ714が、身体形再生モジュールの外部から、セル700配列の下部に配置された貯蔵チャンバ716の中に空気を吸引するといった半閉鎖型の回路設計を使うことができる。この好適実施形態においては、複数のバルブ706が貯蔵チャンバ716内に配置され、それぞれのセル700が、その中の、各セル700の膨張チャンバ702と連結された一つのバルブ706を有する。そこで、バルブ706を選択的に作動させて、貯蔵チャンバ716と各セルの膨張チャンバ702との間の加圧媒体流の流れを制御することができる。したがって、この単一の貯蔵チャンバは、介在バルブ706を通して、各膨張チャンバ702と直接に連絡している。   For a body shape regeneration module that uses air as the pressurized media stream, for example, a pump 714 sucks air from outside the body shape regeneration module into a storage chamber 716 located at the bottom of the cell 700 array. A semi-closed circuit design can be used. In this preferred embodiment, a plurality of valves 706 are disposed within the storage chamber 716, each cell 700 having a single valve 706 coupled with an expansion chamber 702 of each cell 700 therein. Thus, the valve 706 can be selectively actuated to control the flow of pressurized medium flow between the storage chamber 716 and the expansion chamber 702 of each cell. Thus, this single storage chamber is in direct communication with each expansion chamber 702 through an intervening valve 706.

圧力調整回路718は、望ましくは、チャンバ内部圧力を感知してその情報をコントローラ720に送信し、所望の貯蔵チャンバ圧力を維持する。適切な膨張チャンバ702が加圧された後、貯蔵チャンバ716に所望の圧力が達成され(HCUから伝達されたしかるべき圧力信号に応じて)、これにより引き起こされた患者の反応信号が、コントローラ720を介してHCUへ返信される。必要ならば、貯蔵チャンバ716は、大気圧まで排出して、貯蔵チャンバ716内に収納されている加圧メディアの圧力を低減する。液圧加圧媒体流を使用している身体形再生モジュールは、内蔵型の、密閉流体システム回路で構成されることになろうが、当業者には、前記の開示に照らしてその構造は明白であろう。   The pressure regulation circuit 718 desirably senses the chamber internal pressure and sends that information to the controller 720 to maintain the desired storage chamber pressure. After the appropriate expansion chamber 702 is pressurized, the desired pressure is achieved in the storage chamber 716 (depending on the appropriate pressure signal transmitted from the HCU), and the patient response signal caused thereby is the controller 720. Is returned to the HCU via. If necessary, the storage chamber 716 vents to atmospheric pressure to reduce the pressure of the pressurized media contained in the storage chamber 716. A body regenerative module using hydraulic pressurized media flow would consist of a self-contained, closed fluid system circuit, but its structure will be apparent to those skilled in the art in light of the foregoing disclosure. Will.

図11を参照しながら説明する。身体形再生モジュール602は、前記のHCU及びPEMユニットの使用により得られ記録された内部抵抗及び圧力を再現し、ユーザに、離れた時間又は場所で感じられた患者の身体部分の触感の臨場感ある表現を提供するものである。身体形再生モジュール602は、事後においても、例えば他のユーザが、元の診察時に診察者が感じたシミュレート触感を感じるために、これを物理的に操作することができる。   This will be described with reference to FIG. The body shape reproduction module 602 reproduces the internal resistance and pressure obtained and recorded through the use of the HCU and PEM unit, and allows the user to feel the tactile sensation of the patient's body part felt at a remote time or place. It provides a certain expression. Even after the fact, the body shape reproduction module 602 can physically operate this so that, for example, another user feels the simulated tactile sensation felt by the examiner during the original examination.

上記に図解した本発明の実施形態は、説明目的のため、特定の医学上の応用に関して記載しているが、当業者は、開示された第一の実施形態が説明的性質のものであって、身体診察における実際の身体所見の再現への応用に限定されると解釈すべきでないことは十分理解するであろう。したがって、当業者には、この代替実施形態が広い応用分野を持ち、離れた場所にいる人が触覚情報又は身体構造の三次元モデリングを必要とするいっさいの状況下において使用できることは明白であろう。例えば、本発明に従って形成された実施形態は、科学的応用(考古学又は生物学のような)の中で、現場の科学者が自分たちの発見/作業成果の触覚的特性を所属する組織の同僚に送信する必要がある、又はそうすることを望むことがある場合のような、非医療面での応用に適している。このように、本発明に従って形成された実施形態は、非生物体のような、人体以外の物体にも適している。   While the embodiments of the present invention illustrated above have been described with respect to particular medical applications for illustrative purposes, those skilled in the art will recognize that the first embodiment disclosed is of an explanatory nature. It will be appreciated that it should not be construed as limited to application to the reproduction of actual physical findings in physical examination. Thus, it will be apparent to those skilled in the art that this alternative embodiment has a wide range of applications and can be used in any situation where a remote person requires tactile information or 3D modeling of body structure. . For example, an embodiment formed in accordance with the present invention can be used in a scientific application (such as archeology or biology) for organizations to which field scientists belong to the tactile characteristics of their findings / work outcomes. Suitable for non-medical applications, such as when you need to send to colleagues or may want to do so. Thus, embodiments formed in accordance with the present invention are also suitable for objects other than the human body, such as non-living organisms.


第二の代替実施形態
本発明の、エンタテインメント産業での使用に適したもう一つの実施形態において、触覚データは、DVD、CD、コンピュータ・ゲーム及びTV放送のようなエンタテインメント・メディアに組み入れられ、事前にレコードされた映画、オーディオ及びビデオ様式の中に触れ感覚を持ち込む。図16を参照しながら、触覚再生アセンブリ800を示す。触覚再生アセンブリ800は、再生装置802、多重チャンネル・コントローラ804及び双方向型圧力再生着衣806を含む。

Second Alternative Embodiment In another embodiment of the present invention suitable for use in the entertainment industry, haptic data is incorporated into entertainment media such as DVDs, CDs, computer games and TV broadcasts in advance. Bring a touching sensation into the recorded movie, audio and video formats. Referring to FIG. 16, a haptic reproduction assembly 800 is shown. Tactile regeneration assembly 800 includes a regeneration device 802, a multi-channel controller 804, and a bidirectional pressure regeneration garment 806.

図解した実施形態の再生装置802は、外観及び機能においてDVDプレイヤーに類似している。しかしながら、当業者には、再生装置802が、格納されたデータ、例えばデジタル・データ、を双方向型圧力再生着衣806が使用可能な制御信号に変換することができる、どのような適切な形をも取ることができるのは明白であろう。例えば、CD、デジタル・テープDAT、MP3ファイル、バードドライブ装置等のようなメディア記憶装置を使うことができ、これらにデジタル・エンコードされた触覚データを変換して、消費者/ユーザが着用している双方向型圧力再生着衣806に送信できるどのような再生装置も本発明での使用に適している。双方向型圧力再生着衣806は、前記の実施形態ですでに説明したPEM装置の構造及び動作と実質的に同様となろう。また、双方向型圧力再生着衣806は、図示するようにユーザの全身、あるいは胸部、腹部、腕、手、脚、足、などのようなユーザの一部だけを覆うことができる。   The playback device 802 of the illustrated embodiment is similar to a DVD player in appearance and function. However, those skilled in the art will know what suitable form that the regenerator 802 can convert stored data, eg, digital data, into control signals usable by the bi-directional pressure replay garment 806. It will be clear that it can also be taken. For example, media storage devices such as CDs, digital tape DAT, MP3 files, bird drive devices, etc. can be used to convert digitally encoded haptic data to consumers / users to wear Any regenerator that can transmit to the existing two-way pressure replay garment 806 is suitable for use with the present invention. The bi-directional pressure regeneration garment 806 will be substantially similar to the structure and operation of the PEM device already described in the previous embodiments. In addition, the bidirectional pressure regeneration garment 806 can cover only the user's whole body or only a part of the user such as the chest, abdomen, arms, hands, legs, feet, etc., as shown.

運用において、双方向型圧力再生着衣806は、再生装置801から送信されてくるデジタル・エンコード触覚データを受信し、そのデータを、双方向型圧力再生着衣806内に配置されたセル808配列の中に内蔵された複数の可変圧力生成装置を駆動するための入力信号に変換する。この圧力生成装置は選択的に作動され、双方向型圧力再生着衣806を着用したユーザに所望の力又は触感を加える。この圧力生成装置は前に説明しているので、ここでは説明しない。しかしながら、双方向型圧力再生着衣806を、着衣806が力を加えることだけができ、力の検知能力がないように簡素化することが可能なことは、十分理解できるであろう。したがって、簡素化した双方向型圧力再生着衣806を所望する場合には、前に説明した圧力トランスジューサのうちの一つを除去できる。   In operation, the bidirectional pressure regeneration garment 806 receives digitally encoded tactile data transmitted from the regeneration device 801 and stores the data in a cell 808 array disposed within the bidirectional pressure regeneration garment 806. Are converted into input signals for driving a plurality of variable pressure generating devices incorporated in the device. This pressure generator is selectively activated to apply a desired force or tactile sensation to the user wearing the interactive pressure replay garment 806. Since this pressure generating device has been described previously, it will not be described here. However, it will be appreciated that the bi-directional pressure regeneration garment 806 can be simplified so that the garment 806 can only apply force and lack the ability to detect force. Thus, if a simplified bi-directional pressure regeneration garment 806 is desired, one of the previously described pressure transducers can be removed.

触覚再生アセンブリ800は、触覚情報をエンコードし、現行のオーディオ及びビデオ情報と一緒に組み込み、これを、コンピュータ・ゲーム、映画及びインターネット・ベースのオーディオ/ビデオ通信を含む娯楽メディアのすべての形態に応用することを可能にする。例えば、DVDフィルム・トラックへ触覚イベント・データを組み込むことにより、消費者は、映写されているアクションの触覚感の一部を経験することができるであろう。このような例には、ホラーものやミステリーものを見ているときに、登場人物の後ろからその肩に置いた手を感じられること、また、アクション映画の中で登場人物が耐えるパンチやキックを感じる能力が含まれる。当業者には明らかなように、同様な応用を、コンピュータ・ゲーム、及び他の形態の娯楽メディアにも組み込むことができる。以下も当業者には明らかなことであるが、再生装置を使って、通信ネットワークを介し、離れた場所に設置された再生着衣806にデータを送信することができる。   The haptic playback assembly 800 encodes haptic information and incorporates it with current audio and video information, which is applied to all forms of entertainment media including computer games, movies and Internet-based audio / video communications. Make it possible to do. For example, by incorporating tactile event data into a DVD film track, the consumer will be able to experience some of the tactile sensation of the action being projected. For example, when watching horror or mystery things, you can feel the hand placed on the shoulder from the back of the character, and the punch or kick that the character will endure in the action movie. Includes the ability to feel. As will be apparent to those skilled in the art, similar applications can be incorporated into computer games and other forms of entertainment media. As will also be apparent to those skilled in the art, the playback device can be used to transmit data to the playback garment 806 located at a remote location via a communication network.


第三の代替実施形態
図17を参照しながら、本発明に従って形成された第三の実施形態を、触覚記録アセンブリ850として説明する。この触覚記録アセンブリ850は、記録装置852、多重チャンネル・コントローラ854、及び双方向型圧力記録着衣856を含む。

Third Alternative Embodiment With reference to FIG. 17, a third embodiment formed in accordance with the present invention will be described as a haptic recording assembly 850. The tactile recording assembly 850 includes a recording device 852, a multi-channel controller 854, and a bi-directional pressure recording garment 856.

記録装置852は、双方向型圧力記録着衣856から受信したデジタル・エンコード触覚データをメディア記録装置に格納する。図解した実施形態の記録装置852は、その外観及び機能がDVDレコーダに類似している。望ましい使用において、例えば、俳優又はスタントパーソンといったユーザが、双方向型圧力記録着衣856を着用する。次に、双方向型圧力記録着衣856は、例えば、他の俳優又はスタントパーソンのような外部からの衝撃を受ける。双方向型圧力記録着衣856に加えられた触覚圧力は、双方向型圧力記録着衣856と信号通信結合された記録装置852によって記録される。このようにして、デジタル・ファイルデータを作成することができ、図16に描いたこの代替実施形態中の再生装置802が、双方向型圧力再生着衣806上にそれを再生することができる。   The recording device 852 stores the digitally encoded tactile data received from the bidirectional pressure recording garment 856 in the media recording device. The recording device 852 of the illustrated embodiment is similar in appearance and function to a DVD recorder. In a desired use, a user such as an actor or stunt person, for example, wears an interactive pressure recording garment 856. Next, the bi-directional pressure recording garment 856 is subjected to external impacts, such as other actors or stunt persons. The tactile pressure applied to the bidirectional pressure recording garment 856 is recorded by a recording device 852 that is in signal communication with the bidirectional pressure recording garment 856. In this way, digital file data can be created and the playback device 802 in this alternative embodiment depicted in FIG. 16 can play it back on the interactive pressure playback garment 806.

運用において、双方向型圧力再生着衣806は、セル858の配列中に内蔵された複数の感覚変調サブユニット上に触覚圧力を受け、受けた触覚圧力を出力信号に変換し、その出力信号を多重チャンネル・コントローラ854に送信する。感覚変調サブユニットは、大きさが可変の出力信号を発生させる能力を持ち、この出力信号の大きさが感覚変調サブユニットに加えられる触覚圧力の大きさと相関する。多重チャンネル・コントローラ854は、双方向型圧力記録着衣856から受信した信号を処理し、処理した信号を記録装置852に送信して格納する。双方向型圧力記録着衣856の感覚変調サブユニットは、その構造と機能において、前記の実施形態の中で説明したPEM装置の感覚変調サブユニットと実質的に同様なので、さらなる詳細はここでは説明しない。双方向型圧力記録着衣856は、ユーザの全体の身体を覆うように描かれているが、当業者には、前記に代えてこの双方向型圧力記録着衣856を、胸部、腹部、腕、手、脚、足など、ユーザの身体のどこかの部分を覆うようにすることもできるのは明らかであろう。   In operation, the bi-directional pressure regeneration garment 806 receives haptic pressure on a plurality of sensory modulation subunits built into the array of cells 858, converts the received haptic pressure into an output signal, and multiplexes the output signal. Transmit to channel controller 854. The sensory modulation subunit has the ability to generate a variable magnitude output signal that correlates with the magnitude of the haptic pressure applied to the sensory modulation subunit. Multi-channel controller 854 processes the signal received from bidirectional pressure recording garment 856 and transmits the processed signal to recording device 852 for storage. Since the sensory modulation subunit of the bi-directional pressure recording garment 856 is substantially similar in structure and function to the sensory modulation subunit of the PEM device described in the previous embodiment, further details are not described here. . Although the bidirectional pressure recording garment 856 is drawn so as to cover the entire body of the user, those skilled in the art will recognize that the bidirectional pressure recording garment 856 is replaced by the chest, abdomen, arms, and hands. Obviously, it can also cover some part of the user's body, such as the legs, feet, etc.

図16及び17を参照しながら説明する。この好適実施形態において、デジタル・データファイルは、双方向型圧力記録着衣856の着用を通して作成されるが、当業者には、このデータファイルを、双方向型圧力記録着衣856による助力なしで、コンピュータ生成デジタル・データファイルのような、他の手段によって生成することができるのは明らかであろう。まださらに、双方向型圧力再生着衣806を近接した場所にある双方向型圧力記録着衣856に直接結合すること、又は、着衣806と856とが離れた場所に所在する場合には、世界的コンピュータ・ネットワークのような通信ネットワークを通して結合することができるのは明白であろう。このようにして、双方向型圧力再生着衣806を着用した一番目のユーザは、双方向型圧力記録着衣856を着用した二番目のユーザから受信した触覚圧力を感じることができる。   This will be described with reference to FIGS. In this preferred embodiment, the digital data file is created through the wearing of the interactive pressure recording garment 856, but those skilled in the art will recognize this data file without the assistance of the interactive pressure recording garment 856. It will be apparent that it can be generated by other means, such as a generated digital data file. Still further, the two-way pressure regeneration garment 806 can be directly coupled to the two-way pressure recording garment 856 at a nearby location, or a global computer if the garments 806 and 856 are located remotely. It will be apparent that they can be coupled through a communication network such as a network. In this way, the first user wearing bi-directional pressure reproduction garment 806 can feel the tactile pressure received from the second user wearing bi-directional pressure recording garment 856.


第四の代替実施形態
図18−21に図示されているのは、本発明に従って形成された第四の実施形態であり、一般にイメージング診断アセンブリ900と呼ばれる。このイメージング診断アセンブリ900は、患者と医師との間に実際の直接的な物理的接触なしに、患者の体の身体診察を可能にする。イメージング診断アセンブリ900は、2−D又は3−Dの内部又は外部身体画像を同時に生成するよう動作可能な画像化装置936を含む。イメージング診断アセンブリ900は、身体画像データと同時並行して触覚データをも取得する。これにより、医師/ユーザは、問題の組織又は身体をリモートで触覚的に感じ又は動かしながら、同時に加えた触覚圧力の体内及び/又は体外への影響を視ることができよう。この能力は、医療診断機器としてのこの装置の機能性を高める。

Fourth Alternative Embodiment Illustrated in FIGS. 18-21 is a fourth embodiment formed in accordance with the present invention, commonly referred to as an imaging diagnostic assembly 900. This imaging diagnostic assembly 900 allows physical examination of the patient's body without actual direct physical contact between the patient and the physician. The imaging diagnostic assembly 900 includes an imaging device 936 operable to simultaneously generate 2-D or 3-D internal or external body images. The imaging diagnostic assembly 900 also acquires haptic data concurrently with the body image data. This would allow the physician / user to see the effect of the tactile pressure applied simultaneously and / or outside the body while remotely tactilely feeling or moving the tissue or body in question. This capability enhances the functionality of this device as a medical diagnostic instrument.

イメージング診断アセンブリ900は、一般に3つの構成部分からなる、すなわち、HCU(図示せず)、患者診察−イメージング・モジュール904(以下、「PEIM」)、及び、離れた場所にいる医師と患者との間での、身体触覚情報及び画像処理データ双方の、取得、校正、転送、及び変換の制御に使えるコンピュータ・ソフトウエアの3つである。このHCUは、図1−4に図示した実施形態について前記したHCUと実質的に同じなので、簡潔化のためにここでは説明しない。   The imaging diagnostic assembly 900 is generally comprised of three components: an HCU (not shown), a patient diagnosis-imaging module 904 (hereinafter “PEIM”), and a remote doctor and patient. Computer software that can be used to control acquisition, calibration, transfer, and conversion of both body tactile information and image processing data. This HCU is substantially the same as the HCU described above for the embodiment illustrated in FIGS. 1-4 and will not be described here for the sake of brevity.

PEIM904は、望ましくは、人の手のサイズに似せて、一般には直方体形状に形作られた成型プラスチック・デバイスである。このタイプの構造の利点は、その軽量さ、動かし易さ、デバイスの成形、耐久性、及び耐衝撃性の点からの製造の容易さにある。図示したPEIM904の実施形態は長方形であるが、当業者には、PEIM904をどのような適当な形状に形作ることもできることは明白であろう。ただし、望ましくは、PEIM904は、装置の重要な感知、運動及びイメージング部分と、診断される人又は物体との間になじみやすい接触面を備えるように形作られる。   The PEIM 904 is preferably a molded plastic device that is generally cuboid shaped to resemble the size of a human hand. The advantage of this type of structure is its ease of manufacture in terms of its light weight, ease of movement, device shaping, durability, and impact resistance. Although the illustrated embodiment of PEIM 904 is rectangular, it will be apparent to those skilled in the art that PEIM 904 can be shaped into any suitable shape. Desirably, however, PEIM 904 is shaped to provide a familiar interface between the critical sensing, motion and imaging portions of the device and the person or object being diagnosed.

図解した実施形態において、PEIM904は、PEIM904の上面910に、周辺部と比べてわずかな盛り上がりを有し、動作底面912には、わずかな凹部又は陥没部を有する。上面910のわずかな盛り上がりにより、患者は、PEIM904の上部に手を置いて、離れた場所に所在する診察医師の指示に従って、自分の身体の各部分にこれを固定したり、身体部分に沿って動かしたりできる。前記に代えて、PEIM904を「手袋」形状にデザインし、患者の手全体をPEIM904の中に挿入することもできる。   In the illustrated embodiment, the PEIM 904 has a slight bulge on the top surface 910 of the PEIM 904 relative to the periphery, and the operating bottom surface 912 has a slight recess or depression. The slight bulge on the top surface 910 allows the patient to place his hand on the top of the PEIM 904 and secure it to each part of his body or follow the body part according to the instructions of a remote physician. You can move it. Alternatively, PEIM 904 can be designed in a “glove” shape and the entire patient's hand can be inserted into PEIM 904.

PEIM904の動作底面912は、触感プロセッサとして機能するセル914に分割されている。PEIM904の触感処理の方式は、前記の実施形態の触感処理方式と実質的に同様なので、ここでは簡潔に述べる。手短には、セル914は、成型プラスチックのPEIM904上に、複数のキャビティ916(一般には深さ数ミリメータ)をくり抜いてこれを形成する。それぞれのキャビティ916内に、感覚変調サブユニット918を収納する。感覚変調サブユニット918の電気機械的及び/又は空気圧システム構造は、前記の実施形態で説明した感覚変調サブユニット918と変わりがないので、ここでは繰り返さない。   The operating bottom 912 of the PEIM 904 is divided into cells 914 that function as tactile processors. Since the tactile sensation processing method of PEIM 904 is substantially the same as the tactile sensation processing method of the above-described embodiment, it will be briefly described here. Briefly, the cell 914 forms a plurality of cavities 916 (typically several millimeters deep) on a molded plastic PEIM 904. A sensory modulation subunit 918 is housed in each cavity 916. The electromechanical and / or pneumatic system structure of the sensory modulation subunit 918 is the same as the sensory modulation subunit 918 described in the previous embodiment and will not be repeated here.

それぞれの感覚変調サブユニット918のサイズは、PEIM904中のそれぞれのキャビティ916によって異なることになる。一般に、各感覚変調サブユニット918の底面積は、指先の寸法に近いものにする。図の実施形態では、8つの感覚変調サブユニット918を収納する2×4行列のセル914が示されている。感覚変調サブユニット918のサイズ、形状及び数を変えて、装置の感度と機能性とを増大(望ましくはないが、減少)させることができる。例えば、ある好適実施形態においては、感覚変調サブユニットは、4×4行列で、16個の感覚変調サブユニット918が収納されるように形成される。それぞれの感覚変調サブユニット918をさらに分割して、各キャビティ916が、より小型の感覚変調サブユニット918の集合となるようにすることができる。   The size of each sensory modulation subunit 918 will be different for each cavity 916 in PEIM 904. In general, the base area of each sensory modulation subunit 918 is close to the size of the fingertip. In the illustrated embodiment, a 2 × 4 matrix of cells 914 containing eight sensory modulation subunits 918 is shown. The size, shape and number of sensory modulation subunits 918 can be varied to increase (though undesirable, but not) the sensitivity and functionality of the device. For example, in a preferred embodiment, the sensory modulation subunits are 4 × 4 matrices and are formed to accommodate 16 sensory modulation subunits 918. Each sensory modulation subunit 918 can be further divided such that each cavity 916 is a collection of smaller sensory modulation subunits 918.

PEIM904のイメージング・システム機能は、望ましくは、超音波画像化技術プラットフォームを通して提供される。図解したPEIM904の実施形態において、画像化装置936は、PEIM904の底面912の中央部分にそって配置される。画像化装置936は、超音波信号発生及び受信能力を備えるリニア・アレイ・トランスジューサ908を含む。リニア・アレイ・トランスジューサ908は、標準の信号ゲート技術を使って信号の送信及び受信双方を行う多機能トランスジューサ920を含む。ゲル・マトリクス材のような非干渉材料で構成される模擬皮膚表面922が、リニア・アレイ・トランスジューサ908の上に被せられる。空気が、望ましい超音波伝導に干渉するので、リニア・アレイ・トランスジューサ908と患者の皮膚との間の境界面にゲル・マトリクス材が置かれる。リニア・アレイ・トランスジューサ908は、所望するPEIM904の機能及び必要な超音波の浸透深さにより、その構成及び周波数双方の面で異なってこよう。一般に、深部の組織構造を画像化するための装置は、より低い放出周波数のリニア・アレイ・トランスジューサ908を使用し、もっと表面に近い身体構造のためには、より高い周波数能力を持つリニア・アレイ・トランスジューサ908を使用することになる。   The imaging system functionality of PEIM 904 is desirably provided through an ultrasound imaging technology platform. In the illustrated PEIM 904 embodiment, the imaging device 936 is positioned along the central portion of the bottom surface 912 of the PEIM 904. The imaging device 936 includes a linear array transducer 908 with ultrasonic signal generation and reception capabilities. Linear array transducer 908 includes a multifunction transducer 920 that both transmits and receives signals using standard signal gating techniques. A simulated skin surface 922 composed of a non-interfering material such as a gel matrix material is placed over the linear array transducer 908. A gel matrix material is placed at the interface between the linear array transducer 908 and the patient's skin as air interferes with the desired ultrasound conduction. The linear array transducer 908 may vary in both configuration and frequency depending on the desired PEIM 904 function and the required ultrasonic penetration depth. In general, devices for imaging deep tissue structures use a lower emission frequency linear array transducer 908, and a linear array with higher frequency capability for closer surface structures. -Transducer 908 will be used.

PEIM904は、前記の実施形態において説明したシステム・ソフトウエア及びHCUとともに使うように意図されている。PEIM904は、患者側端にあるコンピュータ又は通信装置(図示せず)に接続されることになる。患者は、PEIM904を保持し、医師の指示に従ってそれを自分の身体にそって動かすことになろう。そこで、医師は、HCUを使って通信ネットワークを通してPEIM904に圧力信号を送信することができる。次に、PEIM904は、患者の対抗圧力反応を検知し、これによる逆圧信号をHCUに送信することができる。   PEIM 904 is intended for use with the system software and HCU described in the previous embodiments. The PEIM 904 will be connected to a computer or communication device (not shown) at the patient end. The patient will hold PEIM 904 and move it along his body according to the doctor's instructions. The physician can then send a pressure signal to PEIM 904 through the communication network using the HCU. PEIM 904 can then detect the patient's counter pressure response and send a back pressure signal thereby to the HCU.

これに加えて、PEIM904は、超音波パルス情報を送受信できる。この好適実施形態において、医師側のコンピュータ上の処理ソフトウエアから通信ネットワーク経由で放出信号が送信され、PEIM904内のリニア・アレイ・トランスジューサ908を駆動し、患者に超音波信号が放出される。次に、ゲート機能が実行され、同じリニア・アレイ・トランスジューサ908が、帰ってくる反響を受信する。その情報は医師のホスト・コンピュータに返信される。   In addition, PEIM 904 can transmit and receive ultrasonic pulse information. In this preferred embodiment, an emission signal is transmitted via a communication network from processing software on the physician's computer to drive the linear array transducer 908 in the PEIM 904 to emit an ultrasound signal to the patient. The gating function is then performed and the same linear array transducer 908 receives the returning echo. The information is returned to the doctor's host computer.

図解した実施形態において、よく知られた画像処理方法を使って、Bモード、スペクトル、デュープレクス、及び/又は色情報を提供できる。これら情報を、望ましくは、通信ネットワークを介して診察を行っている医師が、リアルタイムで利用できる。イメージング診断アセンブリ900の他の機能と同様に、これらのデジタル情報を、触覚イベント・データを画像データに組み入れて保存し、再生することができる。   In the illustrated embodiment, well-known image processing methods can be used to provide B-mode, spectral, duplex, and / or color information. Such information is preferably available in real time by a doctor who is performing a medical examination via a communication network. Like other functions of the imaging diagnostic assembly 900, these digital information can be stored and played back by incorporating tactile event data into the image data.

前記のPEIMに対し、PEIMを、診察する患者の身体上に直接あてがい貼り付けチャック固定具のような取り外し可能固定具によって支える診察パッドを備えた、身に付けられる着衣として構成するといった、別途のデバイス構成を用いることができる。貼り付けチャック固定具は、融通が利き、多様な身体形状及びサイズへの使用を可能にしてくれよう。PEIMを、胸部用のベスト、腹部用の帯、袖、長手袋、又は上肢用の手袋、脚用のズボン又は下肢用のブーツ、あるいは手指や足指のような小さな箇所用に小バンドに仕立てることがでる。別途バージョンには、前記のような液圧及び気圧システムをベースにした感覚変調サブユニットも含まれる。   In contrast to the PEIM, the PEIM is configured as a clothing that can be worn on the body with a diagnostic pad supported by a removable fixture such as a chuck fixture that is applied directly on the body of the patient to be examined. A device configuration can be used. Affixing chuck fixtures will be flexible and allow use in a variety of body shapes and sizes. Tailor PEIM into small bands for chest vests, abdominal bands, sleeves, long gloves, or upper limb gloves, leg trousers or lower limb boots, or small areas such as fingers or toes It comes out. The separate version also includes sensory modulation subunits based on hydraulic and barometric systems as described above.

PEIM904を、電気接続コード938経由でコマンド制御ボックス(図示せず)又は直接に患者側端末コンピュータ、又は通信装置に取り付けることができる。コマンド制御ボックスには、周知の電源、小型中央演算ユニット、信号プロセッサ、デジタル・アナログ・コンバータ、及び、PEIM904がデータを受信及び送信しこれを医師のHCUの機能に連結するための通信システムが組み入れられよう。   The PEIM 904 can be attached to a command control box (not shown) or directly to the patient terminal computer or communication device via an electrical connection cord 938. The command control box incorporates a well-known power supply, small central processing unit, signal processor, digital-to-analog converter, and a communication system for the PEIM 904 to receive and transmit data and link it to the functions of the physician's HCU. I will be.

この通信システムには、通信ネットワークへの接続、地上ベース又は直接有線電話ライン、もしくは以下を可能にする他のいっさいの現行又は将来の装置へのコンピュータ接続又は直接接続を可能にする内蔵モデムが含まれよう;(1)光ファイバー・ケーブル・チャンネル及び非ファイバー光ベースのデータ/音声/映像信号送信方法を含め、光ベースの通信、(2)以下に限定はされないが、ラジオ周波数、極超短波周波数、マイクロ波又は衛星システムを含め、音声及び/又はデータ情報を送受信できる無線通信、及び(3)赤外光、磁気、他の波長の可視又は非可視放射、生体材料(生体ロボット又はウイルス生命体を含む)、原子/素粒子、のような現在まだ使用されていないいっさいのメディアを使った将来のいっさいの音声又はデータ送信。   This communication system includes a built-in modem that allows a computer connection or direct connection to a communication network, ground-based or direct wired telephone line, or any other current or future device that allows: (1) optical-based communications, including optical fiber cable channels and non-fiber optical-based data / audio / video signal transmission methods; (2) but not limited to: radio frequency, ultra-high frequency, Wireless communication capable of transmitting and receiving voice and / or data information, including microwave or satellite systems, and (3) infrared light, magnetism, visible or invisible radiation of other wavelengths, biomaterials (biological robots or viral life forms Any future audio using any media not currently in use, such as atoms / elements) Data transmission.

望ましくは、PEIM904のこの制御部分は、直接患者に加わる重量の軽減、特にPEIM904を手足や指のような身体の小さな部分に置く場合のPEIMサイズの低減、及び/又はユニットの安全性の向上(通信/データ送信からのRF又はマイクロ波放射への曝露の低減)のため、患者から離れた所に置かれることになろう。当業者には明らかなように、電気接続コード938に、感覚変調サブユニットの圧力トランスジューサ及び可変圧力生成装置、画像化装置908と、電源との間に配置された接続線を含めることができる。   Desirably, this control portion of PEIM 904 reduces the weight directly applied to the patient, particularly when PEIM 904 is placed on a small part of the body, such as a limb or finger, and / or increases the safety of the unit ( (Reduced exposure to RF or microwave radiation from communications / data transmission) would be placed away from the patient. As will be apparent to those skilled in the art, the electrical connection cord 938 may include a connection line disposed between the pressure transducer and variable pressure generator of the sensory modulation subunit, the imaging device 908, and the power source.

当業者には明らかなように、PEIM904を単一又は複数の多重チャンネル圧力トランスジューサ/抵抗体デバイスで構成して、HCU(図示せず)を通してユーザの手に抵抗力の絶対変化を変換、伝達することもできる。PEIM904の感度及び機能性を増大させるために、それぞれのセル914をさらに分割し、PEIM904全体に多数の感覚変調サブユニットを取り付けることができる。   As will be apparent to those skilled in the art, the PEIM 904 is constructed of a single or multiple multi-channel pressure transducer / resistor device to convert and transmit absolute changes in resistance to the user's hand through the HCU (not shown). You can also. To increase the sensitivity and functionality of PEIM 904, each cell 914 can be further divided and multiple sensory modulation subunits can be attached to the entire PEIM 904.

前記の実施形態では、リニア・アレイ・トランスジューサ908は、感覚変調サブユニット918を内蔵するセル914とは離されて、PEIM904内に配置されているが、当業者には、本発明の範囲において、他の構成が可能なことは明らかであろう。例えば、図21に示すように、超音波トランスジューサ908をそれぞれのセル914内に配置し、各セル914が感覚変調サブユニット及び超音波トランスジューサ908の両方を包含することができる。   In the above embodiment, the linear array transducer 908 is located within the PEIM 904, separate from the cell 914 that contains the sensory modulation subunit 918, but those skilled in the art within the scope of the present invention, It will be apparent that other configurations are possible. For example, as shown in FIG. 21, an ultrasound transducer 908 can be placed in each cell 914, and each cell 914 can include both a sensory modulation subunit and an ultrasound transducer 908.

図22は、イメージング診断アセンブリ900に関連する全体的なプロセスを示すフローチャートである。ソフトウエアは、HCU、PEIM、システム・ダイナミクス、及び通信プロトコルの様々の機能を制御する。ソフトウエア1000の個別機能は、本発明のイメージング側面に関する追加特性を除いて、前記の実施形態で説明したものと同様である。したがって、以下の説明は、PEIM904のイメージング側面を制御するため用いられる特徴に焦点を合わせ、簡潔化のため、前に記載したソフトウエアの機能の詳細については説明しない。   FIG. 22 is a flowchart illustrating the overall process associated with the imaging diagnostic assembly 900. The software controls various functions of HCU, PEIM, system dynamics, and communication protocols. The individual functions of the software 1000 are the same as those described in the above embodiment except for the additional characteristics related to the imaging aspect of the present invention. Accordingly, the following description focuses on features used to control the imaging aspects of PEIM 904 and, for the sake of brevity, does not describe the details of the previously described software functionality.

この追加のソフトウエア機能は、特定の信号処理機能、信号解析、及びBモード、スペクトル解析、色、及び/又は複式ドップラー画像を提供するための処理コマンドをはじめ、超音波信号放出、ゲート切替え、及び通信プロトコルのすべてを含む。このソフトウエアは、リニア・アレイ・トランスジューサ908の作動部分と、触覚データを提供するPEIM904の残りの部分との間に配置された通信ネットワークを使って、放出源及び帰還データのためのデバイス送信プロトコルを制御する。   This additional software functionality includes specific signal processing functions, signal analysis and processing commands to provide B-mode, spectral analysis, color, and / or duplex Doppler images, ultrasound signal emission, gate switching, And all of the communication protocols. This software uses a communication network located between the working portion of the linear array transducer 908 and the rest of the PEIM 904 to provide tactile data, and a device transmission protocol for emission sources and return data. To control.

図22を参照しながら説明する。コンピュータ1014は、パルス発生器1024からのパルス受信に基づいて放出信号を発生させる。この放出信号は、コンピュータ1016と一体的に形成されたマイクロプロセッサ1016によって受信される。放出信号はソフトウエアによって処理され、放出信号がデジタル・ゲート1006もしくはデジタル・アナログ変換ゲート1004のいずれを通過したかによって、デジタル信号又はアナログ信号のいずれかの形で、例えば世界的コンピュータ・ネットワークのようなコンピュータ・ネットワーク1012を介してリニア・アレイ・トランスジューサ1002に送信される。リニア・アレイ・トランスジューサ1002は、この放出信号を受信、処理して、受信放出信号に応じた超音波を発生させる。超音波は患者の身体内に向けられる。リニア・アレイ・トランスジューサ1002によって受信された戻り超音波は、適宜デジタル・ゲート又はアナログ・デジタル変換ゲートを経由して、マイクロプロセッサ1008に送信される。マイクロプロセッサ1008は、受信した信号を処理し、その信号をコンピュータ1010に送信する。コンピュータ1010は受信した信号を処理し、超音波画像を表現する処理データを、通信ネットワーク1012を介して、第二のコンピュータ1014に送信する。   This will be described with reference to FIG. The computer 1014 generates an emission signal based on the pulse reception from the pulse generator 1024. This emission signal is received by a microprocessor 1016 formed integrally with the computer 1016. The emission signal is processed by software, depending on whether the emission signal has passed through a digital gate 1006 or a digital-to-analog conversion gate 1004, either in the form of a digital signal or an analog signal, for example in a global computer network. To the linear array transducer 1002 via the computer network 1012. The linear array transducer 1002 receives and processes this emission signal, and generates an ultrasonic wave corresponding to the reception emission signal. The ultrasound is directed into the patient's body. The return ultrasonic wave received by the linear array transducer 1002 is transmitted to the microprocessor 1008 via a digital gate or an analog / digital conversion gate as appropriate. The microprocessor 1008 processes the received signal and transmits the signal to the computer 1010. The computer 1010 processes the received signal and transmits processing data representing an ultrasound image to the second computer 1014 via the communication network 1012.

コンピュータ1014は受信したデータを処理し、データをマイクロプロセッサ1016に送信し、次にデジタル・ゲート1018又はデジタル・アナログ変換ゲート1020を通して受信器1026に送る。受信器1026は、受信したデータを、グレースケール・ディスプレー装置又はカラー・ディスプレー装置で動作可能なように処理し、そのデータをメモリ・ユニット1020及び、望ましくは、ディスプレー装置1030に送信する。ディスプレー装置1030は、そのデータをユーザ/医師の使用のため視像様式で表示する。   The computer 1014 processes the received data, sends the data to the microprocessor 1016, and then sends it to the receiver 1026 through the digital gate 1018 or the digital to analog conversion gate 1020. The receiver 1026 processes the received data for operation on a gray scale display device or a color display device, and transmits the data to the memory unit 1020 and preferably to the display device 1030. Display device 1030 displays the data in a visual format for user / physician use.

パルス発生器1024は、図示したシステムの各種構成要素を同期させる。具体的には、技術的によく知られているように、超音波画像装置は、超音波を短時間放出する。次に、超音波トランスジューサは放出機能を停止し、戻り反響を短時間聴取する。パルス発生器1024は、超音波画像化プロセス中に実行される各種のイベントをトリガーし、同期するためのタイミング・パルスを発信する。   The pulse generator 1024 synchronizes the various components of the illustrated system. Specifically, as is well known in the art, an ultrasound imaging apparatus emits ultrasound for a short time. The ultrasonic transducer then stops the emission function and listens for a brief return echo. The pulse generator 1024 triggers various events performed during the ultrasound imaging process and emits timing pulses to synchronize.

図解した本発明の実施形態のパルス発生器1024は、メモリ・ユニット1028、受信器1024、及び増幅器1022と、信号通信結合されている。増幅器1022がパルス発生器1024からパルスを受信すると、増幅器1022は電圧の形で出力信号を発生させ、その信号は、マイクロプロセッサ1016への送信のため、デジタル・ゲート1018又はアナログ・デジタル変換ゲート1020のいずれかに向けられる。信号は、マイクロプロセッサ1016内で処理され、コンピュータ1014に送信される。コンピュータは信号をさらに処理し、その信号を、インターネット1012のような通信ネットワークにより、もう一つのコンピュータ1010に送信する。コンピュータ1010は、信号を処理し、その信号を、さらなる処理のためマイクロプロセッサ1008に送信する。次にマイクロプロセッサ1008は、望ましくは、信号増幅器1003を通して、トランスジューサ・アレイ1002に送信するために、信号をデジタル・ゲート1006又はアナログ・デジタル・ゲート1020のいずれかに伝送する。トランスジューサ・アレイ1002が受信した信号いかんによって、トランスジューサ・アレイ1002は、放出又は受信いずれかの構成をとる。   The illustrated pulse generator 1024 of the present invention is in signal communication with a memory unit 1028, a receiver 1024, and an amplifier 1022. When amplifier 1022 receives a pulse from pulse generator 1024, amplifier 1022 generates an output signal in the form of a voltage that is sent to digital gate 1018 or analog to digital conversion gate 1020 for transmission to microprocessor 1016. Directed to either. The signal is processed within microprocessor 1016 and transmitted to computer 1014. The computer further processes the signal and transmits the signal to another computer 1010 over a communication network such as the Internet 1012. Computer 1010 processes the signal and sends the signal to microprocessor 1008 for further processing. Microprocessor 1008 then preferably transmits the signal to either digital gate 1006 or analog to digital gate 1020 for transmission through signal amplifier 1003 to transducer array 1002. Depending on the signal received by the transducer array 1002, the transducer array 1002 can be configured to either emit or receive.

説明目的のため、本発明の実施形態を、特定の医療応用に関連させて延べているが、当業者は、開示された各種の実施形態が説明的な性質のものであって、身体診察に関する実際身体所見の再現に限定されると解釈すべきでないことを十分理解していよう。したがって、代替の実施形態は、幅広い応用範囲を持ち、離れた場所にいる人が、触覚情報や身体構造の三次元モデリング必要とするいっさいの状況において使用できることは明らかであろう。   For illustrative purposes, embodiments of the present invention have been extended in connection with specific medical applications, but those skilled in the art will appreciate that the various disclosed embodiments are of descriptive nature and are related to physical examination. Really understand that it should not be construed as limited to the reproduction of physical findings. Thus, it will be apparent that alternative embodiments have a wide range of applications and can be used in any situation where a remote person requires tactile information or 3D modeling of body structure.

例えば、例示した本発明の実施形態は、離れた場所にいる患者の身体診察をシミュレートするのに使えるものとして説明されているが、医学分野内におけるさらなる応用には、深海、宇宙、戦場状態、遠隔地、山岳/ジャングル探検のような劣悪な環境の中で、触診の他にリアルタイムの体内画像化能力も組み入れて患者を診察する能力も含まれよう。さらに、携帯バージョンを、患者が実際に職場を離れて医師の診察室に出かける必要性をなくすため、職場内の医療室で使うこともできよう。これは、患者及び医師の双方にとって非常に非効率的である。また、携帯バージョンを、家庭に応用し、いくつかの診断については、時間外の救急医療室への訪問を省くこともできよう。この効率性は、全体的な医療コストに大きな影響を与えるであろう。さらに、例示した実施形態を、他の科学的応用(考古学、生物学、深海のような)の中で、現場の科学者が自分たちの発見/作業成果の触覚的及び内部画像特性を所属する組織の同僚に送信する必要がある、又はそうすることを望むことがある場合に応用できる。   For example, although the illustrated embodiments of the present invention have been described as being usable to simulate physical examination of a patient at a remote location, further applications within the medical field include deep sea, space, battlefield conditions In remote environments, in harsh environments such as mountain / jungle exploration, this will include the ability to examine patients with real-time in-vivo imaging capabilities in addition to palpation. In addition, the portable version could be used in a medical room in the workplace to eliminate the need for the patient to actually leave the workplace and go to the doctor's office. This is very inefficient for both patients and physicians. The mobile version could also be applied to the home, and for some diagnoses, an overtime emergency room visit could be omitted. This efficiency will have a significant impact on overall medical costs. In addition, the illustrated embodiment, among other scientific applications (such as archeology, biology, deep sea), field scientists belong to the tactile and internal image characteristics of their findings / work results It can be applied when there is a need to send to a colleague of an organization who wants to do so or there is a desire to do so.

本発明の実施形態を例示して説明したが、本発明の精神と範囲から離れることなく、これに対し様々な変更を加えることができることが十分理解されよう。   While embodiments of the invention have been illustrated and described, it will be appreciated that various changes can be made thereto without departing from the spirit and scope of the invention.

図1は、本発明を使用したシステムの好適実施形態の図示で、医師が、離れた場所にいる患者を診察しているところを示す。FIG. 1 is an illustration of a preferred embodiment of a system using the present invention showing a physician examining a patient at a remote location. 図2は、本発明に従った手動制御ユニットの平面図である。FIG. 2 is a plan view of a manual control unit according to the present invention. 図3は、図2の手動制御ユニットの略断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the manual control unit of FIG. 図4は、本発明に従った、図3に示した手動制御ユニットのための感覚変調サブユニットの断面の略図である。4 is a schematic cross-sectional view of a sensory modulation subunit for the manual control unit shown in FIG. 3 in accordance with the present invention. 図5は、本発明に従った、患者の胴体診察のための患者検診モジュールの好適実施形態の前面図である。FIG. 5 is a front view of a preferred embodiment of a patient examination module for patient torso examination according to the present invention. 図6は、図5に示した患者検診モジュールのセルの断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view of the cell of the patient examination module shown in FIG. 図7は、本発明に従った、患者の胴体診察のための患者検診モジュールの第2の好適実施形態の前面図である。FIG. 7 is a front view of a second preferred embodiment of a patient examination module for patient torso examination according to the present invention. 図8は、図7に示す患者検診モジュールのセルの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of the cell of the patient examination module shown in FIG. 図9は、本発明の好適実施形態の一般的プロセス・フロー図である。FIG. 9 is a general process flow diagram of a preferred embodiment of the present invention. 図10A−10Cは、図1に示した好適実施形態を制御するソフトウエアの機能を詳記した流れ図を示す。10A-10C show a flowchart detailing the functions of the software that controls the preferred embodiment shown in FIG. 図10A−10Cは、図1に示した好適実施形態を制御するソフトウエアの機能を詳記した流れ図を示す。10A-10C show a flowchart detailing the functions of the software that controls the preferred embodiment shown in FIG. 図10A−10Cは、図1に示した好適実施形態を制御するソフトウエアの機能を詳記した流れ図を示す。10A-10C show a flowchart detailing the functions of the software that controls the preferred embodiment shown in FIG. 図11は、本発明に従って形成した第一の代替実施形態で、一般的にシミュレータ・アセンブリと称するものの斜視図であり、このシミュレータ・アセンブリは、データ操作システムとケーブルで連結された身体形状の再生モジュールを含む。FIG. 11 is a perspective view of a first alternative embodiment formed in accordance with the present invention, commonly referred to as a simulator assembly, which reproduces a body shape that is cabled to a data manipulation system. Includes modules. 図12は、図11に図示した身体形再生モジュールの組立分解図であり、シミュレートされた表皮部を除去した内部のセル配列を示している。FIG. 12 is an exploded view of the body shape regeneration module shown in FIG. 11 and shows an internal cell arrangement with the simulated skin removed. 図13は、図12に図示した身体形再生モジュールのセルの断面図であり、この断面図は、図12の「13−13」のほぼ断面を取ったものであり、セル内部に配置された感覚変調サブユニットとともに図示されている。FIG. 13 is a cross-sectional view of the cell of the body shape regeneration module shown in FIG. 12, and this cross-sectional view is a cross-section taken substantially along the line “13-13” of FIG. Shown with sensory modulation subunits. 図14は、本発明に従って形成された感覚変調サブユニットの代替実施形態で、図11及び12に図示した身体形再生モジュールへの使用に適したものの立面図である。FIG. 14 is an elevational view of an alternative embodiment of a sensory modulation subunit formed in accordance with the present invention suitable for use with the body shape reproduction module illustrated in FIGS. 図15は、本発明に従って形成された感覚変調サブユニットのペアの代替実施形態で、図11及び12に図示した身体形再生モジュールへの使用に適したものの立面図である。FIG. 15 is an elevational view of an alternative embodiment of a pair of sensory modulation subunits formed in accordance with the present invention, suitable for use with the body shape regeneration module illustrated in FIGS. 図16は、本発明に従って形成された、第2の代替実施形態の立面図で、この代替実施形態を一般に触覚再生アセンブリと称し、この触覚再生アセンブリは、再生装置、多重チャンネル・コントローラ、及び双方型圧力再生着衣を含む。FIG. 16 is an elevation view of a second alternative embodiment formed in accordance with the present invention, generally referred to as a haptic playback assembly, which includes a playback device, a multi-channel controller, and Includes two-sided pressure regeneration clothing. 図17は、本発明に従って形成された、第3の代替実施形態の立面図で、この代替実施形態を一般的にエンターティンメント記録アセンブリと称し、このエンターティンメント記録アセンブリは、記録装置、多重チャンネル・コントローラ、及び双方型圧力記録着衣を含む。FIG. 17 is an elevation view of a third alternative embodiment formed in accordance with the present invention, this alternative embodiment generally referred to as an entertainment recording assembly, the entertainment recording assembly comprising a recording device, Includes a multi-channel controller, and a dual-type pressure recording garment. 図18は、本発明に従って形成された、第4の代替実施形態の斜視図で、この代替実施形態を一般にイメージング診断アセンブリと称する。FIG. 18 is a perspective view of a fourth alternative embodiment formed in accordance with the present invention, generally referred to as an imaging diagnostic assembly. 図19は、図18に図示したイメージング診断アセンブリの斜視図で、イメージング診断アセンブリの底面を示している。FIG. 19 is a perspective view of the imaging diagnostic assembly illustrated in FIG. 18, showing the bottom of the imaging diagnostic assembly. 図20は、図19に図示したイメージング診断アセンブリの断面図で、図19のほぼ「20−20」を通る断面を取ったものである。FIG. 20 is a cross-sectional view of the imaging diagnostic assembly shown in FIG. 19, taken through approximately “20-20” of FIG. 図21は、図18−20に図示したイメージング診断アセンブリの代替実施形態の斜視図である。FIG. 21 is a perspective view of an alternative embodiment of the imaging diagnostic assembly illustrated in FIGS. 18-20. 図22は、本発明に従って形成され、図18−20に図示した第4の代替実施形態の一般的プロセス・フロー図である。FIG. 22 is a general process flow diagram of a fourth alternative embodiment formed in accordance with the present invention and illustrated in FIGS. 18-20.

Claims (12)

実物の触覚応答をシミュレートするシミュレータ・アセンブリであって、
該シミュレータ・アセンブリは、
(a)該実物の触診から作成された事前に記録されたデータファイルを有する再生モジュールであって、該実物は、身体であり、該事前に記録されたデータファイルは、該触診の間、時間および場所の面から該身体について該身体の応答をマップすることにより作成され、該再生モジュールは、該データファイルを使用して該実物の触覚特性をシミュレートし、該再生モジュールは、該実物の少なくとも一部の形状にほぼ形作られ、該再生モジュールは、外部表皮を含む、再生モジュールと、
(b)該身体の触診からの力および圧力データがマップされるます目パターンで、該再生モジュールの中かつ該外部表皮の下側に配置された複数のキャビティと、
(c)複数の感覚変調サブユニットであって、該複数の感覚変調サブユニットの各々は、少なくとも部分的に該複数のキャビティのうちの一つの中に配置され、該複数の感覚変調サブユニットの各々は、受信された入力信号に応答して該外部表皮に対して力を加え、該受信された入力信号は、ユーザの手により該再生モジュールに加えられた力に応答する、複数の感覚変調サブユニットと
を含む、シミュレータ・アセンブリ。
A simulator assembly that simulates the real tactile response,
The simulator assembly is
(A) a playback module having a pre-recorded data file created from the physical palpation, wherein the real is the body, and the pre-recorded data file is a time during the palpation Created by mapping the body's response to the body in terms of and location, the playback module uses the data file to simulate the real haptic characteristics, and the playback module A regeneration module that is generally shaped into at least a portion of the shape, the regeneration module including an outer skin;
(B) a plurality of cavities located in the regeneration module and below the outer epidermis in an increasingly eye pattern to which force and pressure data from the body palpation is mapped ;
(C) a plurality of sensory modulation subunits, each of the plurality of sensory modulation subunits being at least partially disposed within one of the plurality of cavities; A plurality of sensory modulations, each applying a force to the external skin in response to a received input signal, the received input signal responsive to a force applied to the playback module by a user's hand A simulator assembly that includes subunits.
前記感覚変調サブユニットは、加えられた力に応答して出力信号を生成するように適合された圧力トランスジューサをさらに含む、請求項1に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly of claim 1, wherein the sensory modulation subunit further comprises a pressure transducer adapted to generate an output signal in response to an applied force. 前記感覚変調サブユニットに機能的に接続されたコンピュータ・システムをさらに含み、該コンピュータ・システムは、該感覚変調サブユニットによって加えられる力をダイナミックに制御するために前記入力信号を伝送する、請求項2に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The computer system further comprising a computer system operatively connected to the sensory modulation subunit, the computer system transmitting the input signal to dynamically control the force applied by the sensory modulation subunit. 2. The simulator assembly according to 2. 前記コンピュータ・システムは、前記感覚変調サブユニットによって生成された前記出力信号をさらに受信し、さらに、前記受信された出力信号は、該感覚変調サブユニットの入力信号を決定するために使われる、請求項3に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The computer system further receives the output signal generated by the sensory modulation subunit, and the received output signal is used to determine an input signal of the sensory modulation subunit. Item 4. The simulator assembly according to item 3. 前記コンピュータ・システムは、シミュレートされる物体の硬さを定義するデータを含むメモリ・モジュールをさらに含み、該データは、前記感覚変調サブユニットの入力信号を決定するために使われる、請求項4に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The computer system further includes a memory module including data defining the hardness of the simulated object, the data used to determine an input signal of the sensory modulation subunit. The simulator assembly described in 1. 前記感覚変調サブユニットは、ピストン・タイプ可変抵抗体を含む、請求項4に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly according to claim 4, wherein the sensory modulation subunit includes a piston-type variable resistor. 前記感覚変調サブユニットは、リニア・アクチュエータを含む、請求項4に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly according to claim 4, wherein the sensory modulation subunit includes a linear actuator. 前記感覚変調サブユニットは、光エンコーダをさらに含み、該光エンコーダは、前記リニア・アクチュエータの動きを検知し、応答信号を生成する、請求項7に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly according to claim 7, wherein the sensory modulation subunit further includes an optical encoder, wherein the optical encoder detects movement of the linear actuator and generates a response signal. 前記感覚変調サブユニットは、加圧流体を受け入れるように適合された膨張チャンバを含む、請求項4に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly of claim 4, wherein the sensory modulation subunit includes an expansion chamber adapted to receive a pressurized fluid. 加圧流体のタンクをさらに含み、複数の感覚変調サブユニットは、バルブで該タンクに流体接続されている、請求項9に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly of claim 9, further comprising a tank of pressurized fluid, wherein the plurality of sensory modulation subunits are fluidly connected to the tank by valves. シミュレートされる物体は、人間の身体の一部である、請求項1に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly of claim 1, wherein the simulated object is a part of a human body. 前記データファイルは、患者の医療記録の一部を含む、請求項11に記載のシミュレータ・アセンブリ。  The simulator assembly of claim 11, wherein the data file includes a portion of a patient medical record.
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