WO2008009320A1 - System zur darstellung einer virtuellen umbebung - Google Patents

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WO2008009320A1
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    • A63B2230/06—Measuring physiological parameters of the user heartbeat characteristics, e.g. ECG, blood pressure modulations heartbeat rate only

Definitions

  • the invention relates to a system for displaying a virtual environment, wherein it can be applied in the fields of wellness, fitness and / or medicine.
  • a utility model (DE 20 2004 007 273 U1) is already a recovery and / or experience device, in particular spa facility, described with film presentation by means of a film screening device and a Filmab Strukturs Scheme within closed rooms, said about a control device interconnected motion, sound , Wind, odor, light and / or other radiation generating devices and / or sensor devices whose activities and functions are tuned to events of the film presentation in time, place and / or in their intensities.
  • the object of the invention is to provide a user with a virtual environment in which different senses are stimulated, special fitness programs are completed and the body functions can be checked.
  • the object has been achieved by a system which comprises a fitness device, a means for two- and / or three-dimensional visual representation, at least one acoustic output and / or recording means and a means for generating wind, temperature and / or smell.
  • a system which comprises a fitness device, a means for two- and / or three-dimensional visual representation, at least one acoustic output and / or recording means and a means for generating wind, temperature and / or smell.
  • this system contains a means for the stimulation of the sense of touch and / or a means for changing the composition of the breathing air.
  • the components are interconnected and controlled via a computer system, wherein the computer system contains at least one control computer with a user interface and is connected to this control computer via a network for calculating right and left eye computing.
  • control computer such as a DVD or VCD player.
  • VCD player external data storage devices
  • the signals generated by the control computer be forwarded to a worn on the head of the user helmet with LCDs for generating the virtual environment (Head Mounted Display HMD).
  • the generated signals for a stereo projection can be used to create a three-dimensional representation on a screen.
  • control computer is connected to one or more input devices, which have at least six degrees of freedom each, for determining the position and orientation, wherein the input devices may optionally be equipped with one or more keys.
  • isometric, isotonic and / or elastic input devices are connected to the control computer, with these input devices, for example, an eye movement detection, body movement detection, head movement detection and / or position determination can take place.
  • gestures, facial expressions and / or speech can be detected with the input devices.
  • the input device used is, for example, a head tracker, which can also be attached to the helmet worn on the user's head with LCDs for generating the virtual environment (head-mounted display HMD).
  • the visual presentation unit reproduces a non-moving image, a moving or non-moving object, a computer graphic and / or two and / or three-dimensionally moving images or films. It is also possible to use conventional monitors for the two-dimensional representation.
  • the visual display unit can display an image with a viewing angle of 0 ° to 179 ° or also reproduce an image with a viewing angle of 180 ° or more than 180 ° for the use of the system in the fields of fitness, wellness or medicine, wherein also previously recorded by the user moving and / or still real images can be displayed.
  • a fitness device in the system for example, a rowing machine, bike or treadmill is integrated.
  • a combination of physical and mental stimuli is made possible and an aroma application or altitude training in a virtual three-dimensional environment feasible.
  • recorded by the user and medical parameters such as heart rate or heart rate are recorded.
  • more accurate blood-cell analyzes can also be carried out before, during and / or after use.
  • a cell analyzer connected to the computer system, preferably a device for flow cytometry, the composition of the blood cells can be determined exactly.
  • a fluorescent dye an analysis of surface markers on the cells is possible.
  • the acoustic output unit reproduces musical instruments, human voices, ambient sounds such as animal sounds, wind, rain, waterfalls, thunder and / or noises from vehicle engines, shots, pumps, explosions and / or earthworks.
  • wind, temperature, odor and / or air humidity can be adapted to the illustrated situation in virtual reality.
  • instructions and / or instructions can be forwarded from outside the system to the user via a communication unit.
  • acoustic or visual instructions may be given to the user, for example by a qualified therapist.
  • the user can change the oxygen content within a few seconds from a low value in the range between 9% and 17% up to a high value of up to 100% and vice versa.
  • elite and competitive athletes can optimally use high-altitude training units in the Prepare realistic environments for upcoming competitions.
  • the realistic training under oxygen-poor conditions aimed at amateur and recreational athletes rather on the increase in personal performance and the individual condition level.
  • the costly and time-consuming flights and stays in high mountain regions can be saved.
  • a much more efficient training is possible because the system is available 24 hours and logistically easily accessible.
  • this system could combine an aroma application with passive altitude training and oxygen therapy in a virtual three-dimensional environment.
  • a combination of relaxation and improvement in personal performance and strengthening of the immune system could be achieved.
  • the system can be used for aroma application, altitude training and / or oxygen therapy in a three-dimensional environment, stimulating the four senses of sight, touch, smell and hearing.
  • the mobilization of the body's defense system achieved in this way makes it possible to use it in people with diseases such as cancer, allergies and diseases of the metabolism.
  • the technique of three-dimensional representation offers the possibility of positively influencing specific mental illnesses, such as fears of autoimmune diseases, through the effect of images and sounds.

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Abstract

Es wird ein System zur Darstellung einer virtuellen Umgebung beschrieben, bei dem das System Mittel umfasst, die aus einem Fitnessgerät, einem Mittel zur zwei- und/oder dreidimensionalen visuellen Darstellung, mindestens einem akustischen Ausgabe- und/oder Aufnahmemittel und Mitteln zur Erzeugung von Wind, Temperatur und/oder Geruch bestehen.

Description

System zur Darstellung einer virtuellen Umgebung
Die Erfindung betrifft ein System zur Darstellung einer virtuellen Umgebung, wobei es in den Bereichen Wellness, Fitness und/oder Medizin angewendet werden kann.
Gemäß einer Gebrauchsmusterschrift (DE 20 2004 007 273 U1 ) ist bereits eine Erholungs- und/oder Erlebniseinrichtung, insbesondere Wellness-Anlage, mit Filmpräsentation mittels einer Filmvorführeinrichtung und einem Filmabbildungsbereich innerhalb geschlossener Räume beschrieben, wobei diese über eine Steuereinrichtung miteinander verbundene Bewegungs-, Ton-, Wind-, Geruchs, Licht- und/oder sonstige Strahlungs-Erzeugungseinrichtungen und/oder Sensoreinrichtungen enthält, deren Aktivitäten und Funktionsweisen auf Ereignisse der Filmpräsentation zeitlich, örtlich und/oder in ihren Intensitäten abgestimmt sind.
Dabei erfolgt bei solchen und ähnlichen Systemen aber keine Aufnahme und Analyse der Körperfunktionen bzw. Zustände, so dass auch keine Kontrolle ü- ber die Wirkung oder den Erfolg der Anwendung möglich ist. Weiterhin können mit solchen Systemen keine speziellen Fitness- bzw. Trainingsprogramme und auch keine medizinischen Anwendungen durchgeführt werden.
Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, einem Benutzer eine virtuelle Umgebung zur Verfügung zu stellen, in der verschiedene Sinne stimuliert, spezielle Fitness-Programme absolviert und dabei die Körperfunktionen überprüft werden können.
Die Aufgabe wurde durch ein System gelöst, das ein Fitness-Gerät, ein Mittel zur zwei- und/oder dreidimensionalen visuellen Darstellung, mindestens ein akustisches Ausgabe- und/oder Aufnahmemittel und ein Mittel zur Erzeugung von Wind, Temperatur und/oder Geruch besteht. In dieser ganzheitlichen Anlagentechnik kann ein für die Leistungs- und Breitensport wesentlich effizienteres spaß- und erlebnisorientiertes Training durchgeführt werden.
Dazu ist es vorteilhaft, dass dieses System ein Mittel für die Stimulation des Tastsinns und/oder ein Mittel zur Veränderung der Zusammensetzung der A- temluft enthält. Bei Verwendung des Systems können sowohl teuere Flüge zu Trainingsaufenthalten in Hochgebirgsregionen eingespart werden als auch die effektive Zeit zum Erzielen des gleichen konditioneilen Trainingseffekts von bei- spielsweise zwei Stunden auf eine Stunde verkürzt werden. Parallel ist eine um bis zu 10% höhere Leistungssteigerung im Vergleich zum herkömmlichen Training erreichbar.
Ferner ist es vorteilhaft, dass die Komponenten über ein Computersystem mit- einander verbunden und gesteuert werden, wobei das Computersystem mindestens einen Steuercomputer mit einer Benutzeroberfläche enthält und an diesem Steuercomputer über ein Netzwerk Rechner zur Bildberechnung für das rechte und linke Auge angeschlossen sind.
Weiterhin können an den Steuercomputer externe Datenspeichergeräte angeschlossen sein, wie beispielsweise ein DVD oder VCD-Player. Somit kann das System je nach Anwendung flexibel angepasst werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass die vom Steuercomputer generierten Signale an einen auf dem Kopf des Nutzers getragenen Helm mit LCDs zur Erzeugung der virtuellen Umgebung (Head Mounted Display-HMD) weitergeleitet werden. Alternativ können die generierten Signale für eine Stereo-Projektion zur Erzeugung einer dreidimensionalen Darstellung auf einer Leinwand genutzt werden.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung des Systems ist der Steuercomputer mit einem oder mehreren Eingabegeräten, die mindestens jeweils sechs Freiheitsgrade besitzen, zur Bestimmung der Position und Orientierung verbunden, wobei die Eingabegeräte wahlweise mit einer oder mehreren Tasten ausgestattet sein können.
Vorteilhaft ist es ferner, dass beispielsweise isometrische, isotone und/oder e- lastische Eingabegeräte an dem Steuercomputer angeschlossen sind, wobei mit diesen Eingabegeräten beispielsweise eine Blickbewegungserfassung, Körperbewegungserfassung, Kopfbewegungserfassung und/oder Positionsbestimmung erfolgen kann. Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann mit den Eingabegeräten Gestik, Mimik und/oder Sprache erfasst werden.
In einer besonders vorteilhaften Ausführungsvariante wird als Eingabegerät beispielsweise ein Head Tracker verwendet, der auch an dem auf dem Kopf des Nutzers getragenen Helm mit LCDs zur Erzeugung der virtuellen Umgebung (Head Mounted Display-HMD) befestigt sein kann.
Vorteilhaft ist es ferner, dass die visuelle Darstellungseinheit ein nicht bewegtes Bild, einen bewegten oder nicht bewegten Gegenstand, eine Computergrafik und/oder zwei und/oder dreidimensional bewegte Bilder oder Filme wiedergibt. Es können dazu auch konventionelle Monitore für die zweidimensionale Dar- Stellung verwendet werden.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung kann die visuelle Darstellungseinheit ein Bild mit einem Sichtwinkel von 0° bis 179° wiedergeben oder für die Verwendung des Systems in den Bereichen Fitness, Wellness oder Medizin auch ein Bild mit einem Sichtwinkel von 180° oder mehr als 180° wiedergeben, wobei auch vom Benutzer vorher aufgenommene bewegte und/oder unbewegte reale Bilder dargestellt werden können.
Für die Anwendung im Fitness-Bereich ist es besonders vorteilhaft, dass als Fitness-Gerät in das System beispielsweise ein Rudergerät, Fahrrad oder Laufband integriert wird. Somit wird eine Kombination aus physischen und psychischen Reizen ermöglicht und eine Aromaanwendung oder ein Höhentraining in einem virtuellen dreidimensionalen Umfeld durchführbar. Dabei können Leis- tungsdaten des Nutzers erfasst sowie medizinische Kenngrößen wie Puls oder Herzfrequenz aufgezeichnet werden. Dazu können in einer Weiterentwicklung des Systems durch die Entnahme von Blut auch genauere Blutbildanalysen vor, während und/oder nach der Benutzung durchgeführt werden. Beispielsweise kann mit Hilfe eines mit dem Computersystem verbundenen Zellanalysegeräts, vorzugsweise eines Geräts für die Durchflusszytometrie, die Zusammensetzung der Blutzellen exakt bestimmt werden. Auch ist unter Verwendung, vorzugsweise mit einem Fluoreszenzfarbstoff gekoppelter, spezifischer Antikörper eine A- nalyse von Oberflächenmarkern auf den Zellen möglich.
Vorteilhaft ist es weiterhin, dass die akustische Ausgabeeinheit Musikinstrumente, menschliche Stimmen, Umgebungsgeräusche wie Tierlaute, Wind, Regen, Wasserfälle, Donner und/oder Geräusche von Fahrzeugmotoren, Schüssen, Pumpen, Explosionen und/oder Erdarbeiten wiedergibt.
In einer vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung können Wind, Temperatur, Geruch und/oder Luftfeuchtigkeit an die dargestellte Situation in der virtuellen Realität angepasst werden.
Weiterhin ist es vorteilhaft, dass über eine Kommunikationseinheit Anweisungen und/oder Hinweise von außerhalb des Systems an den Benutzer weitergegeben werden können. Dazu können, beispielsweise von einem qualifizierten Therapeuten, akustische oder visuelle Anweisungen an den Benutzer gegeben werden.
Dazu ist es vorteilhaft, dass der Benutzer über eine Kommunikationseinheit mit einer Person außerhalb des Systems in Kontakt treten kann.
In einer weiteren vorteilhaften Weiterentwicklung der Erfindung kann der Nutzer den Sauerstoffgehalt innerhalb von wenigen Sekunden von einem niedrigen Wert im Bereich zwischen 9% und 17% bis zu einem hohen Wert von bis zu 100% und umgekehrt verändern. Unter Anwendung dieses Systems können sich Spitzen- und Leistungssportler optimal mit Höhentrainingseinheiten im vir- tuellen realitätsnahen Umfeld auf anstehende Wettkämpfe vorbereiten. Das realitätsnahe Training unter sauerstoffarmen Bedingungen zielt bei Breiten- und Freizeitsportlern eher auf die Steigerung der persönlichen Leistungsfähigkeit und des individuellen Konditionsniveaus ab. Dabei können im speziellen die kosten- und zeitintensiven Flüge und Aufenthalte in Hochgebirgsregionen eingespart werden. Weiterhin ist ein wesentlich effizienteres Training möglich, da die Anlage 24 Stunden verfügbar und logistisch leicht erreichbar ist.
Im Bereich Wellness könnte dieses System in einem virtuellen dreidimensiona- len Umfeld beispielsweise eine Aromaanwendung mit einem passiven Höhentraining und einer Sauerstofftherapie kombinieren. In einer solchen Umgebung könnte eine solche Kombination aus Entspannung und Verbesserung der persönlichen Leistungsfähigkeit sowie eine Stärkung des Immunsystems erreicht werden.
Im Bereich der Medizin kann das System für eine Aromaanwendung, ein Höhentraining und/oder eine Sauerstofftherapie in einem dreidimensionalen Umfeld genutzt werden, wobei die vier Sinne Sehen, Fühlen, Riechen und Hören stimuliert werden. Durch die dabei erreichte Mobilisierung des körpereigenen Abwehrsystems ist eine Anwendung bei Personen mit Erkrankungen wie beispielsweise Krebs, Allergien und Erkrankungen des Stoffwechsels denkbar.
Weiterhin bietet besonders die Technik der dreidimensionalen Darstellung die Möglichkeit, spezielle psychische Erkrankungsverläufe, wie Ängste bei Autoim- munsystemerkrankungen, durch die Wirkung von Bildern und Geräuschen positiv zu beeinflussen.

Claims

Patentansprüche:
1. System zur Darstellung einer virtuellen Umgebung, dadurch gekennzeichnet, dass das System Mittel bestehend aus einem Fitnessgerät, Mittel zur zwei- und/oder dreidimensionalen visuellen Darstellung, mindestens ein akustisches Ausgabe- und/oder Aufnahmemittel und Mittel zur Erzeugung von Wind, Temperatur und/oder Geruch umfasst.
2. System nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass dieses ein Mittel für die Stimulation des Tastsinns und/oder ein Mittel zur Veränderung der Zusammensetzung der Atemluft enthält.
3. System nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Komponenten über ein Computersystem miteinander verbunden und gesteuert werden.
4. System nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Computersystem mindestens einen Steuercomputer mit einer Benutzeroberfläche enthält.
5. System nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass an den Steuercomputer über ein Netzwerk Rechner zur Bildberechnung für das rechte und linke Auge angeschlossen sind.
6. System nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die generierten Signale an einen auf dem Kopf des Nutzers getragenen Helm mit LCDs zur Erzeugung der virtuellen Umgebung (Head Mounted Display- HMD) weitergeleitet werden.
7. System nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die generierten Signale für eine Stereo-Projektion zur Erzeugung einer dreidimensionalen Darstellung auf einer Leinwand genutzt werden.
8. System nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuercomputer mit einem oder mehreren Eingabegeräten mit mindestens sechs Freiheitsgraden zur Bestimmung der Position und Orientierung verbunden ist und die Eingabegeräte wahlweise mit einer oder mehreren Tasten ausgestattet sind.
9. System nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass isometrische, isotone und/oder elastische Eingabegeräte an den Steuercomputer angeschlossen sind.
10. System nach den Ansprüchen 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Eingabegeräten eine Blickbewegungserfassung, Körperbewegungserfassung, Kopfbewegungserfassung und/oder Positionsbestimmung erfolgt.
11. System nach den Ansprüchen 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass mit den Eingabegeräten Gestik, Mimik und/oder Sprache erfasst werden.
12. System nach den Ansprüchen 1 bis 11 , dadurch gekennzeichnet, dass als Eingabegerät ein Head Tracker verwendet wird.
13. System nach den Ansprüchen 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Darstellungseinheit ein nicht bewegtes Bild, einen bewegten oder nicht bewegten Gegenstand, eine Computergrafik und/oder zwei- und/oder dreidimensionale bewegte Bilder oder Filme wiedergibt.
14. System nach den Ansprüchen 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Darstellungseinheit ein Bild mit einem Sichtwinkel von 0° bis 179° wiedergibt.
15. System nach den Ansprüchen 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Darstellungseinheit für die Verwendung des Systems in den Bereichen Fitness, Wellness oder Medizin ein Bild mit einem Sichtwinkel von 180° oder mehr als 180° wiedergeben kann.
16. System nach den Ansprüchen 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass die visuelle Darstellungseinheit vom Benutzer aufgenommene bewegte und/oder unbewegte Bilder wiedergibt.
17. System nach den Ansprüchen 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass als Fitnessgerät beispielsweise ein Rudergerät, Fahrrad oder Laufband verwendet wird.
18. System nach den Ansprüchen 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Leistungsdaten erfasst sowie medizinische Kenngrößen des Nutzers, wie
Puls oder Herzfrequenz, aufgezeichnet werden.
19. System nach den Ansprüchen 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die akustische Ausgabeeinheit Musikinstrumente, menschliche Stimmen, Um- gebungsgeräusche wie Tierlaute, Wind, Regen, Wasserfälle, Donner und/oder Geräusche von Fahrzeugmotoren, Schüssen, Pumpen, Explosionen und/oder Erdarbeiten wiedergibt.
20. System nach den Ansprüchen 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass Wind, Temperatur, Geruch, und/oder Luftfeuchtigkeit an die dargestellte Situation in der virtuellen Realität angepasst werden können.
21. System nach den Ansprüchen 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass über eine Kommunikationseinheit Anweisungen und/oder Hinweise von außer- halb des Systems an den Benutzer gegeben werden können.
22. System nach den Ansprüchen 1 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass der Benutzer über eine Kommunikationseinheit mit einer Person außerhalb des Systems in Kontakt treten kann.
23. System nach den Ansprüchen 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass der Nutzer den Sauerstoffgehalt innerhalb von wenigen Sekunden von einem niedrigen Wert im Bereich zwischen 9% und 17% bis zu einem hohen Wert von bis zu 100% und umgekehrt verändern kann.
24. System nach den Ansprüchen 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass mit dem Computersystem ein Zellanalysegerät, vorzugsweise ein Gerät für die Durchflusszytometrie, verbundenen ist.
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