JP6141765B2 - 対象者の呼吸活動のペーシングのための呼吸ペーシング装置及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、対象者の呼吸活動のペーシングの分野に関し、特に、対象者の呼吸活動のペーシングのための呼吸ペーシング装置及びそれに対応する方法に関する。

ゆっくりとした規則的な呼吸活動はリラクセーションのために有益であると考えられている。呼吸プロセスをサポートするために、望ましい規則的な呼吸リズムに対応した、ユーザーによって容易に知覚できる出力信号を提供する、様々な呼吸ペーシング装置が知られている。

米国特許出願公開第２００７０１１４２０６号明細書は、フィードバックとしてユーザーに表示される呼吸コンディション信号を生成するための呼吸センサーを有する呼吸ペーシング装置を開示している。この信号を受け取ると、ユーザーは、学習目的で自分の呼吸プラクティスを適応させることができる。この場合、センサーは、例えば、シャツといった衣類の中に組み込まれるので、この装置は、リラクセーションが望まれる各状況にとって適していない。

ペーシング信号は、また、若しくは代替的に、例えば、所望の呼吸サイクルに従って、その輝度、色、又は形状を周期的に変化させる光でもあり得る。一つの可能なアプリケーションにおいて、呼吸ペーサーは、入眠潜時を削減しようとする人によってベッドの中で使用され得る。こうした呼吸ペーサーは、ベッドルームの天井に、ゆっくりとサイズが変化する照明スポットを投射する。ペーシング信号のさらなる例は音響又は映像信号であり得る。

米国特許出願公開第２００７０１１４２０６号明細書 米国特許出願公開第２００６００４７２０２号明細書 米国特許第４０６４８６９号明細書

上記のアプリケーションのためには、例えば、ベッドルームのような、自宅環境において便利に使用できるコンシューマープロダクトとして、呼吸ペーシング装置をデザインすることが望ましい。経験によれば、こうしたプロダクトは、そのデザインがその全機能の容易で簡便な制御を可能にするときのみ、ユーザーによって受け入れられる。装置と対象者の間のインタラクションは、できる限り簡単で直感的であるべきである。こうした理由のため、対象者の呼吸特性に関する入力信号を生成するための入力ユニットの適切な構成を含め、ペーシング装置の比較的単純な構成が不可欠である。加えて、ペーシング装置のユーザーフレンドリー性に関するさらなる問題は、装置が必要以上に長い時間使用され続けると、装置の動作が邪魔だとみなされることである。例えば、人が眠りに落ちるのを手助けするためにベッドの中で使用される呼吸ペーシング装置は、夜を通して朝まで動作するとき、その人の妨げになり得る。一方で、十分にリラックスするか、又は睡眠状態に達するまでは、装置は動作を停止するべきではない。

従って、本発明の目的は、従来技術として知られている呼吸ペーシング装置と比較して、改善されたデザインとユーザーフレンドリー性を提供する呼吸ペーシング装置を提供することである。

この目的は、独立請求項で請求される呼吸ペーシング装置、並びに対応する方法によって達成される。従属請求項は有利な実施例を定める。

本発明の一実施例によれば、呼吸ペーシング装置は、入力信号を生成するための入力ユニットを有する。入力ユニットは、出力ユニットに接続されるか、又は出力ユニットの中に組み込まれ得る。制御ユニットも、出力ユニットの中に組み込まれ得る。このように、好適な実施例において、入力ユニットは制御ユニットに接続され、両方のユニットは出力ユニットの中に組み込まれる。この構成は、ユーザーによって便利な方法で使用されるコンパクトなデザインを可能にする。例えば、入力ユニットは、装置の追加的な動作ユニットとして認識されないように、触覚出力ユニットの表面の中に直接組み込まれ得る。このことは、消費者によるペーシング装置の受け入れを高く改善する。しかしながら、入力ユニットを出力ユニットへ便利に接続する他の可能性がある。入力ユニットは触覚出力ユニットへ直接取付けられ得る。すなわち入力ユニットは適切な接続手段によって触覚出力ユニットへ接続され得る。この点について、いくつかの代替案が想到され得る。

さらに、制御ユニットは、対象者によって知覚可能な出力信号のシーケンスの長さを、つまり、ペーシング動作の期間を便利な方法で制御するように備えられる。このことは、呼吸ペーシング装置が、少なくとも入力信号の特性に基づいて制御されることを意味する。このことは、適応的な呼吸運動のための入力信号に応じた出力、或いは、対象者の現在の呼吸活動に基づく、又は、制御ユニットによって算出され得るかユーザー入力に応じた時間スケジュールに基づく出力ユニットの自動的な電源オフを可能にする。時間スケジュールは、リラクセーション効果に達するには充分な動作時間を提供するが、必要以上に長いペーシング装置の運転を回避するように、選定することができる。制御が入力信号の特性に基づく場合には、対象者が所望のリラックス状態又は睡眠状態に達したと決定されたときに、ペーシング装置をオフにするか、又はスタンバイモードに設定することが可能である。

本発明の好適な実施例によれば、出力ユニットは、触覚出力信号を出力するための触覚出力ユニットとして備えられる。この実施例は、生成された出力信号が触覚的に知覚可能であるという利点を提供し、これは呼吸ペーシング装置のユーザーフレンドリー性にも貢献する。これは暗い環境においても機能し、他の人を邪魔することなく使用され得る。触覚出力ユニットの例としては、クッション、枕、パッド、ぬいぐるみ、携帯電話、リストバンド、腕時計、又は類似のものがある。しかしながら、こうした実施例は限定的なものとして理解されるべきではなく、触覚出力ユニットは任意の他の適切なサイズ又は形状をとり得る。

本発明の好適な一実施例によれば、入力ユニットは、出力ユニットの表面に配置されるか、又は出力ユニットの内部に組み込まれる。入力ユニットを表面に配置することは、出力ユニットの内側にあっても、なお外部からアクセス可能な入力ユニットのコンパクトなデザインを可能にするという利点を提供する。出力ユニットへの完全一体化も、多くの場合に可能であり得る。例えば、完全に一体化された入力ユニットは、出力ユニットの動きを記録し、それを入力信号として解釈することができる。

好適な実施例によれば、入力ユニットは、対象者の特性を検知するためのセンサーによって、及び／又は、触覚出力信号のシーケンスの特性を調節するためのユーザー入力を受け取るユーザーインターフェイスによってあらわされる。センサーは、例えば、対象者の呼吸活動をモニタリングするため、及び、所定の呼吸特性を示す、対応する入力信号を生成するために使用され得る。これに基づき、制御ユニットは、出力信号のシーケンスの長さを制御することができる。ユーザーインターフェイスは、例えば、シーケンスの所望の長さ、及び呼吸ペーシング装置の動作期間を選択する、ユーザーからの入力を受け入れる可能性を与える。

他の好適な実施例によれば、センサーは、レーダーセンサー、加速度計若しくはカメラ、対象者に加えられる機械的な圧力を検知するための圧力センサー、フォトプレチスモグラフィー（ＰＰＧ）センサー、気流センサー、又は重量センサーなど、対象者の体の動きを検出するための体動センサーの少なくとも一つである。

さらに好適な一実施例によれば、圧力センサーは感圧フォイルを有する。

呼気（例えば、息を吐いているとき）、及び／又は、吸気の最中の気流を検出する気流センサーが使用される場合、この気流センサーは感温素子を有し得る。かかる素子は、例えば、その抵抗が温度で変化するサーミスタであり得る。吸気と呼気の空気中の温度差は、呼吸活動の吸気及び呼気フェイズを決定するために解釈され得る。マイクロフォンも気流センサーとして使用され得る。

入力ユニットがユーザーインターフェイスによってあらわされる場合、このユーザーインターフェイスは、好適には、マウスホイール、キーボード、少なくとも一つのボタン、タッチスクリーン、タッチパッド、スクイーズセンサー、圧力スイッチ、又はマイクロフォンのうちの少なくとも一つによってあらわされる。マイクロフォンには、例えば、音声認識機能が備えられ得る。スクイーズセンサー又は圧力スイッチは、ユーザー自身の呼吸、及び／又は、吸気と呼気の時間に合わせるよう、吸気及び／又は呼気の開始時にユーザーによってトリガーされ得る。

ユーザーインターフェイスは、好適には、対象者の特性を決定するためのユーザー入力を受け取るように、出力信号のシーケンスの出力を開始又は停止するためのユーザー入力を受け取るように、及び／又は、呼吸ペーシング装置のステータス情報を出力するように適合される。そうしたステータス情報は、例えば、選択された時間スケジュールの長さなどであり、スクリーン若しくは任意の他の適切な出力装置によって表示され得る。

本発明の一実施例によれば、ユーザーインターフェイスは、触覚出力信号のシーケンスの出力を停止するためのユーザー入力を受け取るように適合される。

別の好適な実施例によれば、入力ユニットは、対象者の特性を決定し、ユーザー入力を受け取るように適合される。

別の好適な実施例によれば、入力ユニットは、呼吸周波数、呼吸振幅、対象者の年齢若しくは身元証明、一日の時刻、又は一週の曜日のうち少なくとも一つに関する入力信号を生成するように備えられる。これらは所定の特性の例示であり、そこから出力信号のシーケンスの適切な長さが導出され得る。

別の実施例によれば、制御ユニットは、少なくとも、センサーから受け取った、及び／又は、ユーザーインターフェイスから受け取った入力信号に基づいて、触覚出力信号のシーケンスの出力を制御するように備えられ、制御はさらに、以前に保存された特性、及び／又は、以前に保存されたアルゴリズムに基づく。このことは、センサー信号だけでなく、ユーザーインターフェイスを介した対象者によるアクティブ入力をも認識し、それに応じて出力信号のシーケンスの長さ又は特性を制御する可能性を含む。

別の好適な実施例によれば、制御ユニットは、対象者の睡眠又はリラックス状態に関する入力信号の生成により、及び／又は、既定の時間が経過した後で、停止信号を生成するように備えられる。停止信号が生成されると、触覚出力ユニットは、触覚出力信号のシーケンスの出力を停止する。

別の好適な実施例によれば、出力ユニットは、クッション、枕、パッド、ぬいぐるみ、携帯電話、リストバンド又は腕時計のうちの少なくとも一つによってあらわされる。

好適には、本発明に係る呼吸ペーシング装置は、再充電可能な電源を有する。これにより、主コンセント電源へのいかなる邪魔な接続も伴わずに、ペーシング装置の無線動作が可能であり、そのユーザーフレンドリー性をさらに改善する。

本発明は、さらに、対象者の呼吸活動のペーシングのための方法に関する。方法は、入力ユニットから対象者の呼吸特性に関する入力信号を受け取るステップと、受け取った入力信号に従って出力信号のシーケンスを出力するように出力ユニットを制御するステップと、少なくとも入力信号の既定の特性の認識に基づいて出力信号のシーケンスを停止するステップとを有する。

呼吸ペーシング装置は、好適には、ペーシング装置を温めるために使用され得る温度制御素子を含み得る。かかる温度制御素子は加熱素子として実現され、これは固定温度を持つようにだけ制御され、及び／又は、ペーシング装置に接触するユーザーの温度を検知するための温度センサーを持ち得る。装置を温めることで、ユーザーの利便性が増す。このように、クッション、ハンドパッド、といったようなものの場合には、手が冷たいか、又は寒さを感じる人々はより快適に感じることができる。一方で、これは呼吸装置と接続している感覚を増加し得る。このパッドの温度制御は、加熱素子をパッドの中に組み入れることによって実現され得る。

本発明に係るこれらの、そして他の態様は、以降に記述される実施例から明らかになり、実施例に関して説明される。

本発明に係るこれらの、そして他の態様は、以降に記述される実施例から明らかになり、実施例に関して説明される。
本発明に係る呼吸ペーシング装置の一実施例の略断面図である。 対象者の呼吸活動のペーシングのための本発明に係る方法の一実施例を概略的に示すフロー図である。 本発明の一実施例に係る、経時的なペーシングレートの進展を示す図である。 本発明の一実施例に係る、経時的なペーシングレートの進展を示す図である。 対象者による使用中の本発明に係る呼吸ペーシング装置のさらなる実施例である。 対象者による使用中の本発明に係る呼吸ペーシング装置のさらなる実施例である。 ドッキングステーションと一緒に図５若しくは６の呼吸ペーシング装置の一実施例を示す。 使用中の本発明に係る呼吸ペーシング装置の別の実施例を示す。 図８の呼吸ペーシング装置の実施例の詳細図である。

図１における呼吸ペーシング装置は、ペーシング装置１０の外形と外見を定める触覚出力ユニット１２を有する触覚呼吸ペーシング装置１０として提供される。さらに例示される通り、触覚呼吸ペーシング装置１０の全ての機能的コンポーネントは、この触覚出力ユニット１２の中に組み込まれる。触覚呼吸ペーシング装置１０は、本発明に係る呼吸ペーシング装置の単なる一実施例であり、その触覚出力ユニット１２は、例えば、音響出力ユニット、及び／又は、視覚出力ユニット、又はその組み合わせによって、対象者によって知覚され得る出力信号を生成するためのいかなる他の適切な出力ユニットによって置き換えられてもよい。以下の記述は、この点における本発明の範囲を限定することなく触覚呼吸ペーシング装置１０について言及する。代替的に、入力ユニットと制御ユニットを出力ユニットから外側に配置することができ、そして、出力ユニットを制御するために必要な信号を、無線又は有線で出力ユニットへ提供することができる。さらに、ドッキングステーションにおいて開始特性を調節すること、及び、設定を出力ユニットへ伝送することが可能である。一方、出力ユニット自身は、装置の使用中に出力信号のシーケンスをさらに制御するための少なくとも一つのセンサー又はスイッチオフボタンを含み得る。

本実施例において、触覚出力ユニット１２はクッション又はパッドであるが、異なる種類の形状とサイズをとることができる。しかしながら、これは代替的にリストバンドとして実現され得る。クッション又はパッドは、そのサイズ、特にその厚みを周期的に変化させるように備えられ、この変化は、触覚出力ユニット１２と密接している対象者によって知覚可能な触覚出力信号である。触覚出力ユニット１２によって出力される触覚出力信号は、対象者の呼吸活動をペース調整するように働く。

入力ユニットとしてのセンサー１４は、呼吸特性、特に対象者の呼吸レートを決定するために触覚出力ユニット１２の中に組み入れられ得る。本発明の実施例において、センサー１４は、例えば、マイクロフォンによってあらわされる気流センサーであり得る。マイクロフォンに対する息の吹きかけは、対象者の呼気活動として解釈され、一方、２つの息の吹きかけの間の時間間隔は、吸気フェイズとして解釈される。この気流を測定するために、センサーは触覚出力ユニット１２の表面に直接置かれる。技術的な見地では、気流センサーは必ずしもマイクロフォンである必要はなく、例えば風速計又はサーミスタのような感温素子によって、代替的に他のタイプのセンサーによってあらわされ得る。サーミスタはその抵抗が温度によって変化するレジスタの一種である。吸気と呼気における温度差は、呼吸活動の吸気と呼気のフェイズを特定するように解釈され得る。さらに、一つのオプションとして、呼気の化学組成を分析し、そこに含まれるＣＯ_２の割合を測定するためのセンサーが使用される。この情報は、さらに、呼吸活動の特性を決定し、ペーシング特性をそれに適応させるために使用され得る。

代替的には、この実施例においてセンサー１４として使用される気流センサーは、対象者の呼吸活動をモニタリングする体動センサーによって置き換えられるか、又は体動センサーに加えて使用され得る。この実施例は、呼吸活動が、体動センサーによって容易に測定され得る、対象者の体の周期的な動きにつながるというアイデアに基づくものである。加速度計は、呼吸レートを胸又は腹の動きから決定するこうした体動センサーの一例である。気流センサーと比較すると、これは外部からアクセス可能であることなく、触覚出力ユニット１２の中に完全に組み込むことができるという利点を提供する。所定時間、何の動きも測定されないとき、この状態は、対象者が触覚出力ユニット１２と接触していない状況と解釈され、触覚呼吸ペーシング装置１０は自動的にオフにされ得る。これは、気流センサーを使用する実施例においても可能であり、所定時間、入力が無いこと、すなわちブローセンサーによって気流が測定されないことは、触覚呼吸ペーシング装置１０が使用されていない状況であると解釈される。別の可能性としては、センサー１４として使用される加速度計が、装置の突然の落下を検知することがあり、これはユーザーが眠りに落ちてしまったために、ユーザーが装置を離して落としてしまったことを示し、これはスイッチオフにする信号とみなされる。

体動センサーは、落下動作によって電流が変調されるように、電極間で流れる電流を促進する位置と電流が流れることができない位置との間を移動することができる導電材料の落下という形式での動作検知器も有し得る。上述のように、こうした機構は、変調が生じないときに、触覚ペーシング装置１０をシャットダウンするか、又はスタンバイモードに設定するために使用され得る。

センサー１４の別の実施例は、血液容量パルス信号から呼吸パターンを解析するフォトプレチスモグラフィー（ＰＰＧ）である。一般的な一実施例では、対象者の（例えば、指又は手首の）皮膚が照明され、呼吸活動による光吸収の変化が測定される。ユーザーは、自分の指を触覚出力ユニット１２の表面にある窓の上に置くことにより、フォトプレチスモグラフィーを作動させることができる。

代替的に、及び／又は、付加的に、外部に配置されるレーダーセンサーが、呼吸信号に関する入力信号を導出するように体の動きを測定するために使用され得る。代替的にこの目的でカメラをセンサーとして使用することも可能である。こうした遠隔体動センサーの別の実施例は、対象者の呼吸活動に対応して、対象者によって加えられる機械的な圧力を検出するための、重量センサー又は圧力センサーである。かかるセンサーは感圧フォイルを有し得る。

触覚呼吸ペーシング装置１０のさらなる動作ユニットは、制御ユニット１６とアクチュエーター１８であり、両方とも触覚出力ユニット１２の中に組み込まれる。制御ユニット１６は、センサー１４から、対象者の呼吸特性を示す入力信号を受け取る。センサー１４は、測定される呼吸特性に従って、この呼吸信号を生成する。制御ユニット１６は、入力信号を解析し、入力信号の中に含まれる信号パターンを探し出すように備えられる。さらに、制御ユニット１６は、以下で説明される通り、この解析結果に従ってアクチュエーター１８を制御するように備えられる。アクチュエーター１８は、触覚出力信号を出力するように触覚出力ユニット１２の動きを誘導するように備えられる。つまり、アクチュエーター１８の動きに従って、触覚出力ユニット１２が動き、この動きは対象者によって知覚可能である。例えば、触覚出力ユニット１２は、そのサイズを増加又は減少させることができ、或いはその外形を変化させることができる。しかしながら、触覚出力ユニット１２の外見の、他の触覚又は感触的に知覚可能な変化を考慮することができる。触覚出力ユニット１２は、ユーザーへ知覚可能な信号を与えるために触覚的に知覚可能なクリック若しくは他の力動作も実行することができる。

触覚呼吸ペーシング装置１０は、さらに、装置全体が無線で動作し得るように、再充電可能なバッテリー若しくはアキュムレーターのような再充電可能な電源（図示なし）を有し得る。

触覚出力ユニット１２は、入力信号が生成されるときに、触覚出力信号のシーケンスを出力するように駆動される。本実施例において、この開始信号は、入力信号内で信号パターンが呼吸信号であると認識されたときに、制御ユニット１６によって生成される。このことは、少なくとも一つの呼吸特性、例えば呼吸レートが、入力信号において特定されていることを意味する。この場合には、制御ユニット１６は、認識された信号パターンに関連する信号パターンを有する触覚出力信号のシーケンスを開始するようにアクチュエーター１８を制御する。例えば、こうした触覚出力信号は、測定された呼吸信号と同一又は類似の周波数若しくは振幅を持つ。別の可能性としては、生成される触覚出力信号の信号パターンは、認識される信号パターンに所定の関係を持つ。単に一例を挙げると、触覚出力信号の周波数は、測定される呼吸レートよりもいくらか低くなり得る。また、アクチュエーターの膨張と収縮の時間の比率も、呼吸センサーによって測定される吸気対呼気比率といくらか異なり得る。制御ユニット１６は、アクチュエーター１８をしかるべく制御するコンピュータープログラムを有し得る。

認識される信号パターンに関連する信号パターンを伴う触覚出力信号のシーケンスを生成することにより、生成される触覚出力信号を対象者の現在の呼吸挙動に同期させることができる。本実施例においては、触覚出力ユニット１２は、制御ユニット１６によって入力信号内で信号パターンが認識されるまで、触覚出力信号を生成しない。一旦パターンが認識されると、触覚出力信号のシーケンスの出力を開始するように、触覚出力ユニット１２に対する開始信号が生成される。測定による影響を受けずにより早く触覚出力信号の生成を開始すること、及び、開始信号の後の時点において、認識される信号パターンに従って触覚出力信号のシーケンスの出力を開始することが、代替的に可能である。

追加的な入力ユニットとして、触覚出力ユニット１２の表面にマウスホイール２０が備えられる。マウスホイール２０は、外側からアクセス可能であるように触覚出力ユニット１２に組み込まれる。これは触覚出力信号のシーケンスの特性を調節するユーザーインターフェイスをあらわす。例えば、ユーザーは、制御ユニット１６に対する入力信号として呼吸周波数若しくは振幅を選択、及び／又は、調節することができる。マウスホイール２０の追加機能の一つは、ユーザーによって押されるときに、触覚出力信号の出力を開始するための開始信号を生成することであり得る。例えば、ユーザーが調節手順を終了したとき、彼女／彼は、ペーシングを開始するためにマウスホイール２０を押す。同様に、ユーザーは、別のときにマウスホイール２０を押すことによって触覚出力信号の出力を停止し得る。ユーザーとのインタラクションが無いこと、例えば、彼女／彼が所定期間、入力動作を実行しなかった場合にも、ペーシング動作の停止を誘導することができる。

マウスホイール２０は、ユーザーインターフェイスの単なる可能な一実施例に過ぎず、キーボード、一つ以上のボタン若しくはスイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド、スクイーズセンサー、圧力センサー、又は同様のものによって置き換えられ得る。さらに、ユーザーインターフェイスは、触覚呼吸ペーシング装置についてのステータス情報を出力するように備えられ得る。ステータス情報は、任意の所望のタイプの視覚表示若しくは音響信号、例えば、表示灯、音声信号、若しくはブザーのような触覚信号によって生成され得る。さらに、触覚出力ユニット１２に組み込まれるか又は接続されるスピーカー若しくはディスプレイが、装置の使い方についての指示をユーザーへ出力するために使用され得る。上述の通り、センサー１４へのいかなる入力も、無線又は有線で触覚出力ユニット１２に接続され得ることが、さらに留意される。

マウスホイール２０は、センサーの提供の一つの代替案をあらわし得る、つまり、ユーザーインターフェイスは、制御ユニット１６に対する入力信号を生成する入力ユニットとして、センサーに取って代わることができることが留意される。しかしながら、ユーザーインターフェイスとセンサーの両方の機能を一つの入力ユニットに組み合わせること、又は、各々が制御ユニット１６に対する入力信号を生成する、異なる入力ユニットを設けることも可能である。このように、ユーザーインターフェイスを介したユーザー入力に一部基づき、他の部分は対象者の呼吸挙動の測定に基づく、触覚出力信号が生成され得る。例えば、触覚出力信号の少なくとも一つの特性は、ユーザーの身元証明、及び／又は、年齢のような他の個人的な条件に従って、ユーザーによって設定され得る。この特性は、ペーシングプロセスの開始時に、触覚出力信号の条件を設定するために使用され得る。センサーによって得られる測定結果は、触覚出力信号のシーケンスを調節し、変更するためにペーシングプロセス中に使用され得る。制御ユニット１６は、以前に保存されたパラメーター、特性、若しくはアルゴリズムを使用して触覚出力信号を算出することもできる。

図２のフロー図は、ペーシング信号を生成するプロセスについて一つのシナリオを示す。以下の記述においては、入力信号がセンサー１４のみによって生成されると仮定される。センサー１４（図１に図示の通り）によって対象者の呼吸活動が測定され（ステップ１００）、対象者の呼吸特性（呼吸レートなど）を示す入力信号を生成する（ステップ１１０）。この入力信号は、吸気及び呼気フェイズを含む周期的な呼吸活動をあらわす。入力信号は、次に、制御ユニット１６へ送信され、解析される（ステップ１２０）。この解析において、制御ユニット１６は、入力信号内で信号パターンを探す。一旦パターンが認識されると、アクチュエーター１８に対する開始信号が生成され、触覚出力信号のシーケンスの出力を開始するように触覚出力ユニット１２が駆動される（ステップ１３０）。少なくともこのシーケンスの最初において、触覚出力信号は、ステップ１２０で制御ユニット１６によって解析される入力信号の認識された信号パターンに対応する信号パターンを有する。

一つの可能性として、触覚出力信号を生成するための参照として吸気対呼気比率をとる。１よりも小さい吸気対呼気比がリラクセーションにとって有益であることが、観察により示されている。対象者の現在の吸気対呼気比が、例えば１より大きいか、又は１に等しいと特定される場合、触覚出力ユニット１２は、大部分の人によって自然であるとみなされる、対象者の現在の吸気時間に対応する膨張時間で、ただし、呼気時間よりも長い収縮時間で開始して、触覚出力信号のシーケンスを出力し得る。結果として、ペーシングレートは、測定される呼吸周波数よりも低い周波数で開始する。触覚出力ユニット１２の収縮は、必ずしも呼気フェイズにリンクする必要はなく（そして、結果的に、膨張は必ずしも吸気フェイズにリンクする必要はない）、収縮と膨張の役割が逆転することも可能であるということが留意されるべきである。

既に述べたように、入力信号は、センサー１４によって生成されるのではなく、触覚出力信号のシーケンスの特性を調節するための入力ユニットとしてユーザーインターフェイスに由来することもできる。例えば、ユーザーは、彼／彼女の身元証明と個人的な条件に関連して、マウスホイール２０によって、個人的な呼吸特性（周波数、振幅、又は同様のもの）を調節する。これは、図２におけるステップ１２０で、制御ユニット１６によって入力信号として解釈され得、この解析の結果に従って、触覚出力ユニット１２は、触覚出力信号のシーケンスの出力を開始する。

代替案として、センサー１４だけでなくユーザーインターフェイスの、すなわちマウスホイール２０の入力信号も考慮され得る。例えば、ユーザーは、ペーシングプロセスの前提条件を決定するために、上記の通り個人的な呼吸特性を入力し得る。そしてセンサー１４は、対象者の現在の呼吸活動をモニタリングし、制御ユニット１６は、両方の種類の入力信号に基づいて触覚出力信号のシーケンスを算出する。

呼吸活動に対するガイダンスを提供するためには、リラックス効果が生じるように、取得された較正データに基づいて触覚出力信号のシーケンス内でフェイズの長さと周波数を制御することが好適である（図３参照）。制御ユニット１６は、認識される呼吸周波数に対応する周波数から開始して、触覚出力信号のさらなるコースにおいてそれを変化させて、シーケンスのさらなる進展を決定することができる。

図３の図は、触覚出力信号のペーシングレート（周波数）の経時的進展に関する一つの可能なペーシングシナリオを示す。図３の図の横軸は時間をあらわし、一方、縦軸はペーシングレートをあらわす。時間軸は、５つの異なるフェイズに分割され、ｔ（１）＝０から始まる最初のフェイズは較正フェイズ（Ｐ１）であり、ここでは、触覚出力ユニット１２はパッシブであり、触覚出力信号を出力しない。較正フェイズ（Ｐ１）の後には、フェイズ（Ｐ２）、（Ｐ３）、（Ｐ４）、そして（Ｐ５）が続き、ここでは、触覚出力ユニット１２はアクティブであり、触覚出力信号のシーケンスを出力する。この動作期間は、開始フェイズ（Ｐ２）から始まり、スローダウンフェイズ（Ｐ３）、一定ペーシングレートフェイズ（Ｐ４）、そしてフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。

較正フェイズ（Ｐ１）では、対象者の呼吸活動がセンサー１４によってモニタリングされ、これが入力信号を生成する。この入力信号は制御ユニット１６によって解析される。このモニタリング活動によって、対象者の呼吸の進行が解析されることができ、呼吸活動の特性を示す曲線を生じる。図３では、較正フェイズ中の呼吸レートの進展の３つの例として異なる曲線が示される。

各曲線は対象者の“呼吸レートプロファイル”をあらわす。このプロファイルから、制御ユニット１６は、ペーシング活動の開始点、つまり、触覚出力信号のシーケンスの最初における適切なペーシングレートを導出することができる。ペーシングレート（周波数）は、選択可能な触覚出力信号の一つの可能な特性に過ぎない。別の特性はペーシング振幅であり得、これも較正フェイズ（Ｐ１）の測定結果から導出される。一般的に言えば、制御ユニット１６は、入力信号によってあらわされる呼吸プロファイル内に信号パターンを見つけようとし、かかるパターンが認識されると、この信号パターンに関連する触覚出力信号を出力するようにアクチュエーター１８に対する開始信号が生成される。

入力信号内の信号パターンの検索において以前のモニタリングフェイズの結果を認めることも可能である。このことは、図３に示す較正フェイズ（Ｐ１）が、こうしたモニタリングフェイズの一例に過ぎないことを意味し、ここでは、触覚出力ユニットはパッシブである。しかしながら、こうしたモニタリングフェイズは、対象者の呼吸活動がモニタリングされてきた触覚呼吸ペーシング装置１０の以前の動作期間によってもあらわされ得る。触覚出力信号のシーケンスの出力に先立つ較正フェイズ（Ｐ１）が常に必要とは限らないことも留意される。ペーシング活動の開始点は、むしろ単に履歴データに、すなわち上記の通り以前の動作期間に基づいて選択され得る。

信号パターンが認識され、入力信号が生成されると、開始フェイズ（Ｐ２）の始まりである時間ｔ（２）において、ペーシングレートの開始レベルｆ（１）でペーシングが開始される。図３での本実施例においては、このフェイズ（Ｐ２）中に、触覚出力信号のペーシングレートは、わずかに減少する。この減少の進行、すなわち、経時的なペーシングレートをあらわす曲線の傾きも、較正結果に依存し得る。このフェイズ（Ｐ２）中に、ペーシングレートを一定に保つことも可能である。開始フェイズ（Ｐ２）の後には、時間ｔ（４）までペーシングレートのより強い減少を伴うスローダウンフェイズ（Ｐ３）が続く。スローダウンフェイズ（Ｐ３）中に、ペーシングレートは、値ｆ（２）から値ｆ（３）へ減少する。この値ｆ（３）は、所望の呼吸シーケンスの目標呼吸レートに対応し、較正フェイズ中に測定される呼吸特性から導出され得る。一実施例によれば、ペーシングレートｆ（３）は、開始時に測定された呼吸レートの６０％の値に対応し得る。

スローダウンフェイズ（Ｐ３）の後には、ペーシングレートがレベルｆ（３）で一定である、一定ペーシングレートフェイズ（Ｐ４）が続く。フェイズ（Ｐ４）の長さは、以前のモニタリング期間、すなわち、触覚呼吸ペーシング装置１０の以前の動作フェイズと（オプションとして）較正フェイズ（Ｐ１）に基づいて計算され得る。スローダウンフェイズ（Ｐ３）において、ペーシング振幅（図示なし）は、所定のレベルまで線形に増加し、フェイズ（Ｐ４）中にこのレベルで一定になり得る。触覚出力信号の他の特性も、フェイズ（Ｐ２）から（Ｐ５）の最中に、既定の方法で変更され得る。

フェイズ（Ｐ４）の後には、レベルｆ（３）で一定のペーシングレートを伴うフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。フェイズ（Ｐ５）では、この実施例においては時間ｔ（６）でペーシング活動が終了するように、ペーシング振幅がゼロまで減少し得る。

上述のように、フェイズ（Ｐ４）及び（Ｐ５）の長さはモニタリング結果に基づいて決定され得るが、その長さはセンサー１４への入力があるかどうかに基づいても決定され得る。センサーが入力信号、すなわち対象者の呼吸レートを示す周期的な信号を生成しないとき、これは、対象者と触覚出力ユニット１２との間に接触がないこと、及び触覚呼吸ペーシング装置１０が使用されていないことのサインとしてとらえられ得る。そして、フェードアウトフェイズ（Ｐ５）を開始するか、若しくはペーシングプロセスを完全に終了することができる。

ペーシングプロセスは、対象者が眠りに落ちたか、又は所望の程度までリラックスしたと決定されたときに停止され得る。入力信号内に所定の特性又は信号パターンが認識されたときにフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が開始され得るか、或いはこの場合に装置は直ちにシャットダウンされる。例えば、センサー１４は、寝ている若しくは深くリラックスしている対象者の状態を示す、弱い呼吸活動であることを合図する呼吸周波数、振幅、若しくは吸気対呼気比を測定し得る。センサー１４から生じる、入力信号の対応する信号パターンは、制御ユニット１６によって認識され、これは、触覚出力信号のシーケンスを直ちに停止するため、又は、ペーシング振幅がゼロまで減少するフェードアウトフェイズ（Ｐ５）を開始するために、触覚出力ユニット１２に対する停止信号を生成し、装置全体がオフになる。この実施例において、制御ユニット１６は、対象者の所定の条件に対応し得る入力信号の特性に基づいて、触覚出力信号のシーケンスの長さを制御するように備えられる。

前述のことは単なる一つの可能なペーシングシナリオに過ぎない。別の可能性としては、較正フェイズ（Ｐ１）を免除し、触覚呼吸ペーシング装置１０の以前の動作期間のみから呼吸レートプロファイルを導出することがある。これは、以前の使用期間が、信号パターンが検出され得るモニタリング期間とみなされることを意味する。

第３のシナリオは、センサー１４によって生成される入力信号だけでなく、図１のマウスホイール２０のようなユーザーインターフェイスから生じる入力信号も認めることである。例えば、ユーザーは、上述の通り個人的な呼吸特性を調節若しくは選択して、ペーシングプロセスに対する前提条件を決定し、それをユーザーインターフェイスへ入力し得る。そのような個人的な特性は、ユーザーの身元認証、年齢、若しくは他の個人的な特徴を参照し得る。そしてこの入力は、“開始点”として触覚出力信号のシーケンスの始まりにおけるペーシング特性を選択するための入力信号として使用され得る。図３におけるフェイズ（Ｐ２）から（Ｐ５）の最中のさらなるペーシング進行において、触覚出力信号のシーケンスは調整されることができる、すなわち、較正フェイズにおいて、又は履歴データとして以前の使用フェイズにおいて収集されているセンサー信号に基づいて、さらに適応されることができる。

これら全てのシナリオにおいては、触覚出力ユニット１２が触覚出力信号をさらに生成することを停止するための停止信号を生成することが可能である。停止信号は、上述のように、センサー１４から生じる入力信号内に含まれる特定の信号パターンを認識することで、制御ユニット１６によって生成され得る。しかしながら、既定の時間が経過するまで停止信号が生成されないように、例えば、シーケンスの実行時間といった、他の要因が考慮されることができる。停止信号を、時間だけに基づいて生成すること、すなわち、シーケンスの継続時間として固定期間を決定すること、又は、ユーザーインターフェイスを介したユーザー入力に依存してこれを決定することも可能である。この実施例において、制御ユニット１６は、プログラムされ得る、及び／又は、ユーザーによって変更され得る時間スケジュールに基づいて、触覚出力信号のシーケンスの長さを制御するように備えられる。

このバージョンでは、対象者によってアクティブに作動され得る入力ユニットによって、出力信号に影響を与えることができる。ユーザーは、触覚出力信号の生成において所定の前提条件を選択すること、例えば、開始フェイズ（Ｐ２）の始まりにおいて、より遅いか、若しくはより早い呼吸シーケンスを選択することが可能であり得る。しかしながら、生成された触覚出力信号のシーケンスが、ユーザーに適応され、パーソナライズされるように、以前に認識された信号パターンの影響があり得る。

図１の本実施例には示されないが、触覚呼吸ペーシング装置１０は、ユーザーに触覚呼吸ペーシング装置１０の動作状態を示す表示装置を備えることもできる。こうした表示装置は、視覚表示、ＬＥＤのような光源、又は、ユーザーに音声フィードバックを与える音響表示装置であり得る。この表示装置は、触覚出力ユニット１２に組み込まれないように、外部に配置することもできる。

フェイズ（Ｐ３）、（Ｐ４）、及び（Ｐ５）における触覚出力信号の特性の変化をさらに説明するために、ペーシングレート及び振幅に関して、経時的な（横軸）ペーシング動作の進展を示す図４を参照する。図４は３つの異なる曲線を示す。上の曲線は、経時的な（横軸）触覚出力ユニット１２の実際の動き（ペーサー動作）を示し、この動きの振幅は縦軸に延びる。上から２番目の曲線は、経時的なペーシングレート（縦軸）の進展を示し、一方、３番目の曲線は、ペーシング振幅（縦軸）の進展を示す。上と下の曲線におけるペーサー動作の振幅は１を最大値として正規化されており、一方、ペーシングレートは一分あたりのペーシングサイクルで与えられる。

ペーシングレートの進展は、図３におけるものと対応している、つまり、これは本実施例では約４分間続くスローダウンフェイズ（Ｐ３）において減少するが、さらに４分間の続くフェイズ（Ｐ４）、及び２分間のフェードアウトフェイズ（Ｐ５）では一定レベルを保つ。しかしながら、上の曲線において既に示したように、ペーシング振幅の進展は異なる。下の曲線はこの進展をさらにより明確に示す。フェイズ（Ｐ３）において、振幅はその最大値に向かって線形に増加し、フェイズ（Ｐ３）から（Ｐ４）への転換点で最大値となり、（Ｐ４）において一定レベルを保ち、フェイズ（Ｐ５）中にゼロに向かって線形に減少する。

図５と図６は、対象者の手３０の中に保持することができるパッドによってあらわされる触覚出力ユニット１２の一実施例を示す。制御ユニット１６とアクチュエーター１８が触覚出力ユニット１２に組み込まれる。図５には、パッドが、そのサイズ、特にその厚みを周期的に変化させることによって、触覚的に知覚可能な出力信号を生成することが示されている。こうした出力信号は、図５に示すように、彼女／彼がその手３０を出力ユニット１２の上に置くときに、又は、図６に示すように、彼女／彼の手の中に出力ユニット１２を保持することによって、対象者によって知覚され得る。

図７は、その電源を充電するためにドッキングステーション３２の上にある図５及び図６の呼吸ペーシング装置を示し、電源も出力ユニット１２に組み込まれる。ドッキングステーション３２は、誘導充電に基づいて再充電可能な電源を無線で充電するように備えられ得るか、又は、ドッキングステーション３２と出力ユニット１２の両方が、電気的な接続を確立するために、適切な電気コネクター（例えば、プラグとソケットのようなもの）を備えることができる。ドッキングステーション３２は、ドッキングステーション３２の上に配置されるボタンによってあらわされるユーザーインターフェイス３４を介してユーザー入力を受け取る、といった他の機能を持つこともできる。ドッキングステーション３２は、例えば対象者の体の動きを無線で検出するための、入力信号を生成する入力ユニットとしてのセンサーを有することもできる。さらに、ドッキングステーション３２は、オプションとして、ユーザーにステータス情報を提供するために、ディスプレイ、表示灯、スピーカー、若しくは同様のものを備え得る。別のオプションとして、ドッキングステーション３２は、時計機能、好適にはアラームクロックを備える。この実施例において、ドッキングステーション３２は、時間表示、調節ボタン、アラーム装置などを備え得る。ドッキングステーション３２を主コンセントに接続するためのケーブル３４が備えられる。

図８は、ベッド４０の上に横たわっている対象者３８によって身に付けられるリストバンドの形態での出力ユニット１２の別の実施例を示す。リストバンドは、触覚出力信号を出力するための出力ユニットとして備えられる。例えば、リストバンドは、そのサイズを変化させることができ、この変化が出力信号として知覚され得る。

図９は、図７におけるドッキングステーション３２と同一又は類似の機能を持ち得るプレート状のサポート４２の上にある図８の触覚出力ユニット１２を示す。例えば、サポート４２は、リストバンド内の再充電可能な電源を再充電するための再充電機能を備えることができ、触覚出力ユニット１２を構成する。センサー又はユーザーインターフェイスのような他の動作ユニットは、図９には示されていない。しかしながら、サポート４２はかかる特徴を備えることもできる。

本発明は、図面又は前出の記載において、その詳細が説明され記述されているが、そうした説明及び記載は、説明的又は例示的なものであり、制限的なものではないと考えられるべきである。つまり、本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。図面、明細書、及び添付の特許請求の範囲の考察から、クレームされた本発明の実施において、当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され、もたらされ得る。請求項において、用語“有する”は、他の要素若しくはステップの存在を排除するものではなく、不定冠詞“ａ”若しくは“ａｎ”は、複数を排除するものではない。特定の手段が相互に異なる従属請求項において列挙されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示さない。請求項におけるいかなる参照番号も、発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

Claims (15)

1. 対象者の呼吸活動のペーシングのための呼吸ペーシング装置であって：
   出力信号のシーケンスを出力するための出力ユニットと、
   前記出力ユニットを制御する制御ユニットと、
   対象者の呼吸特性に関する入力信号を生成するための入力ユニットと、
   を有し、
   前記制御ユニットは、少なくとも前記入力信号の特性に基づいて、前記出力信号のシーケンスの長さを制御し、前記入力信号において第一の信号パターンを認識すると、前記出力ユニットが前記出力信号のシーケンスの出力を開始するための開始信号を生成し、前記入力信号において第二の信号パターンを認識すると、前記出力ユニットが前記出力信号のシーケンスの出力を停止するための停止信号を生成し、
   前記出力ユニットは、触覚出力信号を出力するための触覚出力ユニットとして構成され、
   前記触覚出力ユニットの中に前記制御ユニットが組み込まれ、
   前記触覚出力ユニットは、前記対象者の手の中に保持されるパッドを有し、
   前記制御ユニットによって、前記パッドの厚みが、前記出力信号のシーケンスに応じて制御される、
   ことを特徴とする呼吸ペーシング装置。
2. 前記入力ユニットは、前記出力ユニットの表面に配置されているか、又は、前記出力ユニットの中に組み込まれている、
   請求項１に記載の呼吸ペーシング装置。
3. 前記入力ユニットは、前記対象者の特性を感知するためのセンサー、及び／又は、前記出力信号のシーケンスの特性を調整するためのユーザー入力を受け取るためのユーザーインターフェイスである、
   請求項１に記載の呼吸ペーシング装置。
4. 前記センサーは、前記対象者の体の動きを検知するための体動センサー、レーダーセンサー、加速度計、カメラ、前記対象者によって加えられる機械的な圧力を検知するための圧力センサー、フォトプレチスモグラフィー（ＰＰＧ））センサー、気流センサー、又は重量センサー、のうち少なくとも一つである、
   請求項３に記載の呼吸ペーシング装置。
5. 前記圧力センサーは、感圧性のフォイルを含む、
   請求項４に記載の呼吸ペーシング装置。
6. 前記気流センサーは、感温素子、及び／又は、マイクロフォンを含む、
   請求項４に記載の呼吸ペーシング装置。
7. 前記ユーザーインターフェイスは、マウスホイール、キーボード、少なくとも一つのボタン、タッチスクリーン、タッチパッド、スクイーズセンサー、又は圧力スイッチ、のうち少なくとも一つである、
   請求項３に記載の呼吸ペーシング装置。
8. 前記ユーザーインターフェイスは、対象者の特性を決定するためにユーザー入力を受け取り、出力信号のシーケンスの出力を開始又は停止するためにユーザー入力を受け取り、及び／又は、前記呼吸ペーシング装置のステータス情報を出力する、
   請求項３に記載の呼吸ペーシング装置。
9. 前記入力ユニットは、呼吸周波数、呼吸振幅、前記対象者の年齢又は特性、のうち少なくとも一つに関する入力信号を生成する、
   請求項１乃至８のいずれか一項に記載の呼吸ペーシング装置。
10. 前記制御ユニットは、少なくとも、前記センサーから受け取られた、及び／又は、前記ユーザーインターフェイスから受け取られた入力信号に基づいて、前記出力信号のシーケンスの前記出力を制御し、
    前記制御は、さらに、以前に保存された特性、及び／又は、以前に保存されたアルゴリズムに基づく、
    請求項３乃至８のいずれか一項に記載の呼吸ペーシング装置。
11. 前記制御ユニットは、前記対象者が寝ている又はリラックスしている状態に関する入力信号の生成により、及び／又は、所定の時間が経過した直後に、停止信号を生成し、
    前記出力ユニットは、前記停止信号の生成により、前記出力信号のシーケンスの前記出力を停止する、
    請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の呼吸ペーシング装置。
12. 前記呼吸ペーシング装置は、
    再充電可能な電源、及び／又は、温度制御素子、を含む、
    請求項１乃至１１のいずれか一項に記載の呼吸ペーシング装置。
13. 前記制御ユニットは、較正フェイズ、開始フェイズ、スローダウンフェイズ、一定ペーシングレートフェイズ、フェーズアウトフェイズに従って作動するように前記出力ユニットを制御する、
    請求項１に記載の呼吸ペーシング装置。
14. 前記較正フェイズにおいて前記第一の信号パターンが認識され、前記開始信号が生成される、
    請求項１３に記載の呼吸ペーシング装置。
15. 前記フェーズアウトフェイズの前に前記第二の信号パターンが認識され、前記停止信号が生成される、
    請求項１３に記載の呼吸ペーシング装置。

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