(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
患者の呼吸活動をペース調整するための呼吸ペース調整システムであって：
患者の呼吸特性に関する入力信号を生成または決定するための入力ユニットと、
前記入力信号の中の信号パターンを認識するように備えられた信号解析ユニットと、
望ましい呼吸シーケンスに対応する出力信号を出力するための出力ユニットと、
を含み、
前記出力ユニットは、開始信号によって動作化され、以前に認識された信号パターンに関する信号パターンを含む出力信号シーケンスを出力し、
前記出力ユニットは、前記シーケンスの始まりにおいては、前記出力信号の前記信号パターンを前記以前に認識された信号パターンに適合し、前記シーケンスがさらに進むところでは、前記出力信号の前記信号パターンを変更するように備えられ、
前記開始信号は、前記患者の前記呼吸活動をモニターするための少なくとも一つのモニターフェイズの中で獲得された信号パターンを認識することによって、生成されるように備えられており、
前記モニターフェイズの長さは、前記モニターフェイズの中での前記患者の呼吸活動の進行に基づいてコントロールされる、
ことを特徴とする呼吸ペース調整システム。
【請求項２】
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備えられる、
請求項１に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項３】
前記入力ユニットは、前記出力ユニットの中に組み込まれている、
請求項１または２に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項４】
前記入力ユニットは、前記出力信号シーケンスの特性の調整の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によって代表される、
請求項１乃至３いずれか一項に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項５】
前記入力ユニットは、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、スクイーズセンサー、または圧力スイッチ、のうち少なくとも一つによって代表される、
請求項４に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項６】
前記入力ユニットは、前記患者の特性を検知するためのセンサーによって代表される、
請求項１乃至５いずれか一項に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項７】
前記出力信号シーケンスは、以前のモニターフェイズの中で獲得された信号パターンに関する信号パターンで始まる、
請求項１乃至６いずれか一項に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項８】
前記出力信号シーケンスは、周波数、吸気の排気に対する割合及び／又は前記周波数において変動する出力信号の振幅、または、吸気の排気に対する割合及び／又は以前のモニターフェイズから獲得された信号パターンに含まれる振幅、を伴なって始まる、
請求項７に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項９】
前記出力信号シーケンスのさらなる進行は、以前のモニターフェイズから獲得された信号パターンに基づいて決定される、
請求項７または８に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項１０】
前記出力信号シーケンスは、前記出力信号の周波数が減少するところの、スローダウンフェイズを含む、
請求項１乃至９いずれか一項に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項１１】
前記出力信号の振幅は、前記スローダウンフェイズにおいて増加する、
請求項１０に記載の呼吸ペース調整システム。
【請求項１２】
前記出力信号シーケンスは、前記出力信号の振幅が減少するところの、フェードアウトフェイズを含む、
請求項１乃至１１いずれか一項に記載の呼吸ペース調整システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、患者の呼吸活動の調整に係る分野に関し、特定的には、患者の呼吸活動を調整するための呼吸ペース調整システム及びそれに対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ゆっくりとした規則的な呼吸活動（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ  ａｃｔｉｖｉｔｙ）は、リラックス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ための、いくつかの呼吸ペース調整装置が知られている。
【０００３】
米国特許出願公開第２００９０１９２４０２号明細書は、請求項１のプリアンブルに係る特徴を含む呼吸ペース調整システムを開示している。患者の呼吸活動に応じて波形が生成され、波形は、モニターされた患者に対する目標波形を特定するために、既定のクライテリアに基づいて解析される。そして、この解析に基づいて、モニターされた患者に対して、適切な生物学的なフィードバックがなされる。
【０００４】
類似の呼吸ペース調整システムが、米国特許出願公開第２００６００４７２０２号明細書によって開示されている。
【０００５】
米国特許出願公開第２００７０１４２０６号明細書は、患者の実際の呼吸に対するフィードバックとしてユーザーに対して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含む呼吸ペース調整装置を開示している。この信号を受け取ると、ユーザーは、学習目的のために呼吸の実行を調整することができる。この場合に、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ている。このシステムは、リラックスすることが望まれる場合には、望ましいものではない。
【０００６】
ペース調整信号は、例えば、望ましい呼吸サイクルに従って、輝度、色、または形状を周期的に変化させる照明でもあり得る。一つの可能なアプリケーションにおいて、呼吸ペース調整装置は、睡眠開始までの時間を削減するために、ベッドの中の人によって使用され得る。こうした呼吸ペース調整装置は、ベッドルームの天井に、ゆっくりと大きさが変化する照明スポットを投射する。さらなるペース調整信号の例としては、音響または映像信号がある。
【０００７】
こうした装置のオペレーションおよびコントロールに関する一つの問題は、ペース調整シーケンスの開始にあたり、好適な動作モードを見つける必要があることである。別の言葉で言えば、システムがオペレーションを始める「開始点」を見つける必要がある。システムは、出力信号がユーザーの現在の呼吸特性に適合されている場合に、最も効率よく機能する。このことは、例えば呼吸サイクルの周波数といった、呼吸レートや、それぞれの呼吸サイクルにおける他の時間的な特性（例えば、吸気時間、排気時間、停止時間）を特に表しており、振幅もまた表している。現在のユーザーの呼吸周波数に同期した出力信号は、ユーザーが装置のペース調整リズムに適合するのを手助けする。しかしながら、現在、出力信号を、自動的にユーザーの呼吸に適合させるための効率的で実用的な方法はない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許出願公開第２００７０１１４２０６号明細書
【特許文献２】米国特許出願公開第２００９０１９２４０２号明細書
【特許文献３】米国特許出願公開第２００６００４７２０２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明の目的は、出力信号を自動的、そして効率的に患者の呼吸特性に適合させる可能性を提供する、患者の呼吸活動を調整するための呼吸ペース調整システム及びそれに対応する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的は、請求項１に従った呼吸ペース調整システムにより達成される。請求項１５に従った対応する方法によっても同様に達成される。
【００１１】
本発明に従った呼吸ペース調整システムにおいては、ユーザーの呼吸活動に関する入力信号を生成し、または決定するために入力ユニットが使用される。こうした入力ユニットは、直接的に、または呼吸に応じた信号を受け取るためのユーザーインターフェイスによって、呼吸活動をモニターするためのセンサーに代表され得る。入力信号は、入力信号の中に含まれる信号パターンに関する信号解析ユニットによって解析される。開始信号によって、出力ユニットが、以前認識された信号パターンに関する信号パターンを含む出力信号のシーケンスを出力するように動作化される。
【００１２】
呼吸ペース調整システムが使用される場合、出力装置は、出力信号を生成しないように、最初は非動作である。好適なセンサーといったような、入力ユニットだけが、ユーザーの呼吸活動に対応する入力信号を生成するために動作している。この動作に従って、入力信号が生成され、解析される。開始信号が生成されたそのときに、出力ユニットは、自動的に動作モードにスイッチされ、既に認識されていた信号に関する構成を有する出力信号のシーケンスを出力し始める。このように、出力信号を、入力信号によって表される「呼吸リズム」に同期させることができる。信号パターンの重要な特性は、例えば、動作の周波数または振幅、もしくは吸気の排気に対する割合であり、出力信号の出力を開始するときに、現在の呼吸リズムに対して適合され得る。しかしながら、この状況においては、他の特性も認識され得る。
【００１３】
開始信号の生成を開始する方法がいくつかある。患者による動作入力に基づくものであり、例えば、上述のように入力信号自身を生成するためにも使用されるユーザーインターフェイスまたは追加的なユーザーインターフェイス手段によるもの、もしくは、より詳しくは続いて説明されるように、モニタープロセスまたは以前の動作期間における信号パターンの認識に基づくものである。
【００１４】
出力信号の信号パターンは、必ずしも、入力信号の中に認識された信号パターンに、常に適合される必要はないことに留意すべきである。むしろ、出力信号シーケンスの始まりには信号パターンを適合させ、シーケンスの最中は、望ましい呼吸シーケンスに対応するために、出力信号の信号パターンを既定のパターンに変更することで、十分である。別の言葉で言えば、出力信号の構成の適合は、シーケンスの始まりにおいてだけ行われ、一方、出力信号は、シーケンスがさらに進むところでは、患者の現在の呼吸活動からは独立したものであり得る。
【００１５】
本発明の好適な実施例に従えば、触覚出力信号を出力するための信号出力ユニットとして、出力ユニットが備えられる。この実施例は、生成された出力信号を触覚的に感知することができ、システムが暗い環境においても動作し、他の人を妨げることなく使用できる、という点で有利である。
【００１６】
本発明の別の好適な実施例に従えば、入力ユニットは、出力ユニットの中に組み込まれる。これにより、装置全体をコンパクトに、そしてユーザーフレンドリーにデザインすることができる。しかしながら、入力ユニットは、出力ユニットの外側に配置することができ、出力ユニットを含むデバイスの外部に配置することもできる。外部の入力ユニットの場合、入力ユニットから生じた信号は、信号解析ユニットに対して伝送される。
【００１７】
好適な実施例に従えば、入力ユニットは、出力信号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ユーザーインターフェイスによって代表される。この場合、ユーザーは、自分の現在の呼吸活動を直接的に表す信号を入力することができる。例えば、ユーザーの現在の（または、所望の）呼吸活動をまねた周期的な動き（例として、圧縮と解放）を実行することによってである。もしくは、ユーザーは、直接に、出力信号の所定の特性をプリセットする。こうした特性は、特に、年齢、性別、生理的な状況、等といった、患者の個性に関するものであり得る。
【００１８】
本発明の可能な実施例に従えば、入力ユニットは、特に、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、またはタッチパッドによって代表されるものである。例えば、信号特性は、ホイールをスクロールすることによって調整され得る。ホイールを押すことは、例えば、出力信号シーケンスを出力するための開始信号を生成するといった、別の機能を有し得る。入力ユニットは、装置を電源オフするためにも使用することができる。
【００１９】
別の実施例に従えば、スクイーズセンサーまたは圧力スイッチが、吸気、及び／又は、排気の開始においてユーザーによってトリガーされ、ユーザー自身の呼吸レート、及び／又は、吸気と排気の回数と適合され得る。
【００２０】
別の実施例に従えば、入力信号は、患者の特性を感知するためのセンサーによって生成されるように備えられる。こうしたセンサーによって、患者の呼吸活動は、ユーザーによるあらゆる入力を必要としないで、直接的にモニターされ得る。
【００２１】
ユーザーインターフェイスおよびセンサーとしての上述の入力ユニットの実施例は、必ずしもお互いを排除するものではないことに留意すべきである。つまり、両方の機能を一つの入力ユニットの中に結合することができる。このように、部分的にユーザー入力に基づき、かつ、他の部分は、患者の呼吸動作の測定に基づいて、出力信号を生成することができる。例えば、出力信号の一つの特性がユーザーによってプリセットされ、一方、この（または、他の）特性は、シーケンスがさらに進むところでは、センサー手段によって獲得された測定結果に基づいて変更される。
【００２２】
望ましくは開始信号は、患者の呼吸活動をモニターするための少なくとも一つのモニターフェイズの中で獲得された呼吸信号パターンを認識することで生成されるように備えられる。こうしたモニターフェイズは、例えば、出力ユニットを動作させる以前の較正フェイズがある。この較正フェイズにおいては、患者の呼吸活動がモニターされ、そこからパターンを生じさせる。パターンが特定されると、出力ユニットは、対応するパターンを伴なう出力信号を生成し始める。例えば、モニターされた周波数と同期した周波数、または、所定の関係を有する信号である。モニターフェイズの別の例は、システムの以降の動作期間であり、そこで呼吸データが獲得される。これらのデータも、また、ペース調整プロセスの望ましい開始周波数を選択するために使用され得る。
【００２３】
別の望ましい実施例に従えば、モニターフェイズの長さは、モニターフェイズの中での患者の呼吸活動の進行に基づいてコントロールされる。例えば、較正フェイズの長さは、モニターされた呼吸活動の傾きに依存し得る。
【００２４】
本発明のさらに別の実施例に従えば、出力信号シーケンスは、以前のモニターフェイズの中で獲得された信号パターンに関する信号パターンで始まる。
【００２５】
望ましくは、出力信号シーケンスは、周波数、吸気の排気に対する割合及び／又は周波数に関する振幅、または、吸気の排気に対する割合及び／又は以前のモニターフェイズから獲得された信号パターンに含まれる振幅、を伴なって始まる。例えば、所定の吸気の排気に対する割合が、以前のモニターフェイズの信号パターンの中に含まれており、それに対する明確な関係にたつ吸気の排気に対する割合を伴なって出力信号シーケンスが始まる。
【００２６】
より望ましくは、出力信号シーケンスのさらなる進行は、以前のモニターフェイズの中で獲得された信号パターンに基づいて決定される。
【００２７】
別の実施例に従えば、出力信号シーケンスは、出力信号の周波数が減少するところの、スローダウンフェイズを含んでいる。
【００２８】
より望ましくは、出力信号の振幅は、スローダウンフェイズにおいて増加する。同時に、周波数を減少させることも、さらに可能である。
【００２９】
本発明のさらに別の実施例に従えば、出力信号シーケンスは、出力信号の振幅が減少するところの、フェードアウトフェイズを含んでいる。このフェイズの最中は、ペース調整周波数が維持される。
【００３０】
本発明は、さらに、患者の呼吸活動をペース調整するための方法であって：患者の呼吸特性に関する入力信号を生成、または決定する段階と、信号パターンを認識するために前記入力信号を解析する段階と、開始信号によって、以前に認識された信号パターンに関する信号パターンを含む出力信号シーケンスの出力を開始する段階と、を含む方法に関する。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
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。
【図１】図１は、本発明に従った呼吸ペース調整システムの一つの実施例に関する模式的な断面図である。
【図２】図２は、患者の呼吸活動の調整のための本発明に係る方法の一つの実施例に関するフローチャートである。
【図３】図３は、本発明の一つのペース調整率の実施例に従った、時間に対するペース調整率の進展を示すグラフである。
【図４】図４は、本発明の一つのペース率調整の実施例に従った、時間に対するペース調整率の進展を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
図１における呼吸ペース調整システムは、ペース調整システム１０の外形と外見を定める触覚出力ユニット１２を含む触覚呼吸ペース調整システム１０として提供される。さらに説明するように、触覚呼吸ペース調整システム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の中に組み込まれている。触覚呼吸ペース調整システム１０は、本発明に従った呼吸ペース調整システムの単なる一つの実施例であり、触覚出力ユニット１２は、患者によって知覚され得る出力信号を生成するための他のあらゆる好適な出力ユニットによって置き換えることができる。例えば、音響出力ユニットまたは、映像出力ユニットである。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ス調整システム１０について言及する。
【００３３】
本実施例において、触覚出力ユニット１２は、クッション、枕、パッド、ぬいぐるみ、携帯電話、リストバンドまたは腕時計、であり、異なる種類の形状とサイズであり得る。これらの実施例は、限定的なものと理解されるべきではなく、触覚出力ユニットは、他のあらゆる好適なサイズまたは形状をとることができる。それぞれの触覚出力ユニット１２は、クッションまたは枕のようなものであるが、周期的にそのサイズを変化させる。特に、その厚みを変化させる。この変化が、触覚出力ユニット１２と密接している患者によって知覚される触覚出力信号である。触覚出力ユニット１２によって出力された触覚出力信号は、患者の呼吸活動を調整するように働く。携帯端末または腕時計の場合には、バイブレーション機能を使用することもできる。
【００３４】
入力ユニットとしてのセンサー１４は、呼吸特性、特には患者の呼吸レート（ｒａｔｅ）、を定め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、マイクロフォンに代表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、患者の排気活動として解釈され、一方、２つの息の吹きかけの時間間隔は、吸気フェイズ（ｐｈａｓｅ）として解釈される。この気流を測定するために、センサーは直接的に触覚出力ユニット１２の表面に配置される。排気の間の気流（例えば、息を吹きかけている、及び／又は息を吸い込んでいるとき）を検知するために気流センサーが使用される場合には、この気流センサーは、好ましくは、温度感知エレメントを含んでいる。例えば、温度によって抵抗が変化するサーミスタである。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、他のタイプのセンサーも使用できる。例えば、風力計またはサーミスタのような温度感知エレメントである。吸気と排気における温度の相違は、呼吸活動に係る吸気と排気のフェイズを特定するものとして解釈され得る。さらに、一つのオプションとして、排気の化学的構成を分析し、そこに含まれるＣＯ２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、ペース特性をそれに適合させるために使用され得る。
【００３５】
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、患者の呼吸活動をモニターするための動作センサーで置き換えることができる。この実施例は、呼吸活動が、体動作センサーによって容易に測定される、周期的な患者の体の動きを導くというアイデアに基づくものである。加速度センサーは、呼吸レートを胸または腹の動きから定めるためのこうした体動作センサーの一つの例である。気流センサーと比較すると、加速度センサーは、外部からアクセスすることなく、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ことで有利である。所定の時間中に動作が測定されない場合、この状況は、患者と触覚出力ユニット１２が接触していない状態であるものと解釈され、触覚呼吸ペース調整システム１０は、自動的に電源オフされる。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る。例えば、気流センサーによって所定の時間に渡り気流が測定されない場合、入力が無いことは、触覚呼吸ペース調整システム１０が使用されていない状態であると解釈される。
【００３６】
体動作センサーは、落下動作によって電流が変動するように、電極間で電流が流れるのを促進する状態と電流が流れない状態との間を移動する伝導性材料の落下という形式での動作検知器をも含み得る。上述のように、こうした機構は、変動が生じない場合に、触覚呼吸ペース調整システム１０をシャットダウンし、またはスタンバイモードに設定するために使用され得る。
【００３７】
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ためのフォトプレチスモグラフィー（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｇｈ（ＰＰＧ））である。一つの共通した実施例においては、患者の皮膚（例えば、指または手首の）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の表面にある窓に置くことにより、フォトプレチスモグラフィーを動作させることができる。
【００３８】
代替的に、及び／又は追加的に、外部に配置されたレーダー（ｒａｄａｒ）センサーが、呼吸信号に関する入力信号を得るように体の動作を測定するために使用され得る。こうしたリモートの体センサーの別の実施例は、患者の呼吸活動に応じて、患者によって適用される機械的な圧力を検知するための、重量センサーまたは圧力センサーである。こうしたセンサーは、圧力に敏感なホイル（ｆｏｉｌ）を含んでいる。
【００３９】
この目的のために、センサーとしてカメラを使用することもできる。
【００４０】
触覚呼吸ペース調整システム１０のさらなる動作ユニットは、解析ユニット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の中に組み込まれている。信号解析ユニット１６は、センサー１４から、患者の呼吸レートを示す入力信号を受け取る。センサー１４は、測定された呼吸レートに応じて、この呼吸信号を生成する。信号解析ユニット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ために備えられる。さらに、信号解析ユニット１６は、以降において説明されるように、この解析結果に従ってアクチュエーター１８をコントロールするために備えられる。アクチュエーター１８は、触覚出力ユニット１２に触覚出力信号を出力させるために備えられる。つまり、アクチュエーター１８の動きに応じて、触覚出力ユニット１２が動作し、この動きが患者によって知覚される。例えば、触覚出力ユニット１２は、自身のサイズを増加または減少させることができ、もしくは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の外側または内側の外見に係る、他の触覚または感触的に知覚できる変化を考慮することができる。触覚出力ユニット１２は、また、ユーザーに対して知覚できる信号を与えるための触覚的に知覚可能なクリック（ｃｌｉｃｋ）または他の力動作を実行する。例えば、モーターの回転により、追加的な調整合図情報を与え得る。
【００４１】
触覚呼吸ペース調整システム１０は、さらに、再充電可能なバッテリーのような再充電可能な電源（図示なし）またはアキュムレータ（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）を含み得る。これにより、主電源への接続を妨げることなく、調整装置の無線でのオペレーションが可能となり、ユーザーフレンドリーがさらに改善している。
【００４２】
触覚出力ユニット１２は、入力信号が生成されると、触覚出力信号シーケンスを出力するように動作化される。本実施例において、この開始信号は、入力信号の中の信号パターンが呼吸信号であると認識された場合に、信号解析ユニット１６によって生成される。このことは、例えば、呼吸レートといった、少なくとも一つの呼吸特性が、入力信号として特定されたことを意味する。この場合には、信号解析ユニット１６は、アクチュエーター１８をコントロールし、認識された信号パターンに関する信号パターンを含む触覚出力信号シーケンスを起こす。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または類似の周波数もしくは振幅を有している。別の可能性として、生成された触覚出力信号の信号パターンは、認識された信号パターンと所定の関係を有するものである。単に一つの例を挙げると、触覚出力信号の周波数は、測定された呼吸レートよりも幾分低いものである。同様に、アクチュエーターの拡張と引き合いとの時間の比率も、呼吸センサーによって測定された吸気の排気に対する比率よりも幾分異なるものである。信号解析ユニット１６は、従って、アクチュエーター１８をコントロールするためのコンピュータープログラムを含み得る。
【００４３】
認識された信号パターンに関連した信号パターンを伴なう触覚出力信号シーケンスを生成することにより、生成された触覚出力信号をユーザーの現在の呼吸行為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、信号解析ユニット１６によって入力信号の中に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。モニター期間の初期に得られた測定による影響を受けないで触覚出力信号を生成すること、および、開始信号に応じて、システムの中に保管されている初期のモニター期間から認識された信号パターンに従って触覚出力信号シーケンスの出力を開始することも可能である。
【００４４】
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、触覚出力ユニットが外部からアクセスできるように組み込まれている。触覚出力信号シーケンスの特性を調整するためのユーザーインターフェイスである。例えば、ユーザーは、信号解析ユニットへの入力信号としての呼吸の周波数または振幅を選択、及び／又は、調整することができる。さらなる一つのマウスホイール２０の機能は、ユーザーによってマウスが押された場合に、触覚出力信号の出力を始めるための開始信号を生成することである。例えば、ユーザーがプロセスの調整を終了した場合、彼女／彼は、ペース調整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、マウスホイール２０を押すことで、別の時に、触覚出力信号の出力を停止することができる。
【００４５】
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一つの実施例に過ぎず、キーボード、一つまたはそれ以上のボタンやスイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド、スクイーズ（ｓｑｕｅｅｚｅ）センサーや圧力スイッチ、といったものに置き換えることができる。さらに、ユーザーインターフェイスは、触覚呼吸ペース調整システムに関するステータス（ｓｔａｔｕｓ）情報を出力することができる。ステータス情報は、光学ディスプレイまたは、あらゆる所望のタイプの音響信号によって生成され得る。例えば、指示照明、音響信号、またはブザーのような触覚信号である。さらに、触覚出力ユニット１２に組み込まれ、または、接続されたスピーカーもしくはディスプレイが、装置の使い方について、ユーザーに対してインストラクションを出力するために使用され得る。
【００４６】
マウスホイール２０は、センサー機能の一つの代替であり得ることに留意すべきである。つまり、ユーザーインターフェイスは、入力信号を生成するための入力ユニットとしてのセンサーを信号解析ユニット１６に置き換えることができる。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の中に結合することもでき、または、それぞれに信号解析ユニット１６に対する入力信号を生成する、異なる入力ユニットを備えることもできる。このように、触覚出力信号は、部分的にユーザーインターフェイスを介したユーザー入力に基づき、他の部分は患者の呼吸行為の測定に基づいて、生成され得る。例えば、少なくとも一つの触覚出力信号の特性は、年齢のような、人の個性、及び／又は、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、ペース調整プロセスを開始するときに、触覚出力信号の条件を設定するために使用される。センサーによって得られた測定結果は、ペース調整プロセスの最中に、触覚出力信号シーケンスを調整し、変更するために使用される。信号解析ユニット１６も、また、触覚出力信号を算出するために、以前に保管されたパラメーター、特性、またはアルゴリズムを使用する。
【００４７】
図２のフローチャートは、ペース調整信号を生成するプロセスのための一つのシナリオを示している。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ものと仮定している。センサー１４（図１に示すように）によって患者の呼吸活動が測定され（ステップ１００）、患者の呼吸特性（呼吸レートといったもの）を示す入力信号が生成される（ステップ１１０）。この入力信号は、吸気に係る排気のフェイズを含む周期的な呼吸活動を示している。入力信号は、次に、信号解析ユニット１６に対して転送され、解析される(ステップ１２０)。この解析において、信号解析ユニット１６は、入力信号の中の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が動作する（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で信号解析ユニットによって解析された入力信号の認識された信号パターンに応じた信号パターンを含んでいる。
【００４８】
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の排気に対する割合をとることがある。吸気の排気に対する割合が１より小さいことが、リラックスのために有益であることが、観察により示されている。例えば、患者の現在の吸気の排気に対する割合が、１より大きいか、１に等しいと特定された場合には、触覚出力ユニット１２は、患者の現在の吸気時間に応じた拡張時間、大部分の人にとって自然であるもの、を伴なって、しかし、排気時間よりも長い収縮時間を伴なって始まる、触覚出力信号シーケンスを出力する。結果として、ペース調整率は、測定された呼吸周波数よりも低い周波数で始まる。触覚出力ユニット１２の収縮は、必ずしも排気フェイズにリンクする必要はなく（そして、結果的に、装置の拡張は吸気フェイズとリンクされる）、しかも、収縮と拡張の役割も保たれる、ということに留意すべきである。
【００４９】
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、触覚出力信号シーケンスの特性を調整するための入力ユニットとしてのユーザーインターフェイスからも生じ得る。例えば、ユーザーは、彼／彼女の個性と個人的な条件に関して、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、または同様のもの）を調整する。これは、図２におけるステップ１２０で、信号解析ユニット１６によって入力信号であると解釈され得る。そして、この解析の結果に応じて、触覚出力ユニット１２は、触覚出力信号シーケンスの出力を開始する。
【００５０】
代替として、センサー１４の入力信号が、例えば、マウスホイール２０といったユーザーインターフェイスと同様に、考慮される。例えば、ユーザーは、上述の個人的な呼吸特性を、ペース調整プロセスの事前条件を定めるために、入力することができる。すると、センサー１４は、患者の現在の呼吸活動をモニターし、信号解析ユニット１６は、両方の種類の入力信号に基づいて触覚出力信号シーケンスを算出する。
【００５１】
呼吸活動に対するガイダンスを提供するためには、フェイズの長さと周波数（図３を参照）を、得られた較正データ（または、以前のセッションにおいて得られた較正データ）に基づいて、触覚出力信号シーケンスの中でコントロールすることが望ましい。リラックス効果が生じるようにである。信号解析ユニット１６は、シーケンスのさらなるを決定し得る。認識された呼吸周波数に応じた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周波数を変更する。
【００５２】
図３のグラフは、触覚出力信号のペース調整率（周波数）に係る時間順の進展に関する一つの可能なペース調整シナリオを示している。図３の横軸は時間を表しており、一方、縦軸はペース調整率を表している。時間軸は、５つの異なるフェイズに分割されている。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、そこでは、触覚出力信号ユニット１２は非活動的で、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）が続く。そこでは、触覚出力信号ユニット１２は動作し、触覚出力信号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）、一定ペース調整率フェイズ（Ｐ４）、そしてフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。
【００５３】
較正フェイズ（Ｐ１）では、患者の呼吸活動がセンサー１４によってモニターされ、入力信号が生成される。この入力信号は、信号解析ユニット１６によって解析される。このモニター活動によって、患者の呼吸の進行が解析され、呼吸活動を示す曲線を生じる。図３では、３つの異なる曲線が、較正フェイズの最中の呼吸レートの進行に係る３つの例として示されている。
【００５４】
それぞれの曲線は、患者の「呼吸レートプロフィール」を表している。このプロフィールから、信号解析ユニット１６は、ペース調整活動の開始点を引き出すことができる。つまり、触覚出力信号シーケンスの最初における好適なペース調整率が引き出される。ペース調整率（周波数）は、触覚出力信号が選択することのできる一つの可能な特性に過ぎない。別の特性は、同様に較正フェイズ（Ｐ１）に係る測定から引き出される、ペース調整振幅である。一般的に、信号解析ユニット１６は、入力信号によって表される呼吸プロフィールの中に信号パターンを見つけようと努める。そして、そうしたパターンが認識された場合には、この信号パターンに関する触覚出力信号を出力するために、アクチュエーター１８に対する開始信号が生成される。
【００５５】
入力信号の中の信号パターンを探すときに以前のモニターフェイズの結果を有効と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、こうしたモニターフェイズの単なる一つの例に過ぎないことを意味しており、そこでは、触覚出力ユニットは非活動的である。しかしながら、こうしたモニターフェイズは、また、患者の呼吸活動がモニターされてきた触覚呼吸ペース調整システム１０の以前の動作期間によっても表すことができる。触覚出力信号シーケンスの出力に先立つ較正フェイズ（Ｐ１）は、必ずしも必要でないことに留意すべきである。ペース調整活動の開始点は、むしろ単に履歴データに基づいて選択することができる。例えば、上述にように、以前の動作期間である。
【００５６】
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、ペース調整率の開始レベルｆ（１）からペース調整が開始される。図３での本発明の実施例においては、このフェイズ（Ｐ２）の最中に、触覚出力信号は、わずかに減少していく。この減少の進行、例えば、時間経過に対するペース調整率を表している曲線の傾き、も、較正結果に依存している。このフェイズ（Ｐ２）の最中に、ペース調整率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、スローダウンフェイズ（Ｐ３）が続き、ペース調整率は、時間ｔ（４）まで、より多く減少する。スローダウンフェイズ（Ｐ３）の最中に、ペース調整率は、値ｆ（２）から値ｆ（３）に減少する。この値ｆ（３）は、望ましい呼吸シーケンスの目標呼吸レートに対応するものであり、較正フェイズの最中に測定された呼吸特性から生じ得る。一つの実施例に従えば、ペース調整率ｆ（３）は、開始時に測定された呼吸レートの６０％の値である。
【００５７】
スローダウンフェイズ（Ｐ３）の後には、ペース調整率がレベルｆ（３）で一定に保たれている、一定ペース調整率フェイズ（Ｐ４）が続く。フェイズの長さ（Ｐ４）は、以前のモニター期間に基づいて算出される。つまり、触覚呼吸ペース調整システム１０の以前の動作フェイズ、と（任意的に）較正フェイズ（Ｐ１）である。スローダウンフェイズ（Ｐ３）において、ペース調整振幅（図示なし）は、所定のレベルまで線形に増加し、フェイズ（Ｐ４）の最中にこのレベルを維持することができる。触覚出力信号の他の特性も、フェイズ（Ｐ２）から（Ｐ５）の最中に、既定の方法において変化し得る。
【００５８】
フェイズ（Ｐ４）の後には、レベルｆ（３）で一定のペース調整率を伴なうフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。フェイズ（Ｐ５）では、ペース調整振幅はゼロまで減少し、この実施例においては、時間ｔ（６）でペース調整活動は終了する。
【００５９】
上述のように、フェイズ（Ｐ４）および（Ｐ５）の長さが、モニター結果に基づいて決定され得るが、その長さは、また、センサー１４に対する入力があるか否かに基づいても定められ得る。センサーが入力信号、つまり、患者の呼吸レートを表す周期的な信号、を生成しない場合、このことは、患者と触覚出力ユニット１２との間に接触がないこと、および触覚呼吸ペース調整システム１０が使用されていないことの表れであるとして捉えられる。そして、フェードアウトフェイズ（Ｐ５）を開始するか、ペース調整プロセスを完全に終了することができる。
【００６０】
ペース調整プロセスは、患者が眠りに落ちたか、または所望の程度にリラックスできたものと判断された場合には、停止することができる。フェードアウトフェイズ（Ｐ５）は、入力信号の中に所定の特性または信号パターンが認識された場合に開始され得る。さもなければ、この場合には、システムは直ちにシャットダウンされる。例えば、センサー１４は、寝ているか、深くリラックスしている患者の状態を示す、弱い呼吸活動であることを合図している、呼吸周波数、振幅、または吸気の排気に対する比率を測定することができる。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、信号解析ユニット１６によって認識される。信号解析ユニットは、触覚出力ユニット１２に対して、触覚出力信号シーケンスを直ちに停止するため、または、ペース調整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する。そして、システム全体が電源オフされる。この実施例において、信号解析ユニット１６は、患者の所定の条件に対応する入力信号の特性に基づいて、触覚出力信号シーケンスの長さをコントロールするように備えられている。
【００６１】
上に述べてきたのは、ペース調整の単なる一つの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）を執り行い、触覚呼吸ペース調整システム１０の以前の動作期間からだけ呼吸レートのプロファイルを生じさせることである。このことは、以前の使用期間は、信号パターンが探知されるモニター期間であるものと捉えられることを意味する。
【００６２】
第３のシナリオは、センサーによって生成された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た信号を認めることである。例えば、ユーザーは、上述のように、ペース調整プロセスに対する既定条件を決定し、それをユーザーインターフェイスの中に入力するために、個人的な呼吸特性を調整または選択することができる。そのような個人的な特性は、ユーザーの個性、年齢、性別、もしくは他の個人的な特徴を参照し得る。この入力信号は、次に、「開始時点」としての触覚出力信号シーケンスの始まりにおけるペース調整特性を選択するための入力信号として使用される。さらに先のペース調整の進行である図３におけるフェイズ（Ｐ２）から（Ｐ５）の最中に、触覚出力信号シーケンスは調整され得る。例えば、較正フェイズにおいて、または履歴データーとして以前の使用フェイズにおいて収集されセンサー信号に基づいて、さらに調整される。
【００６３】
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できる。停止信号は、上述のように、センサー１４から生じた入力信号の中に含まれている特定の信号パターンを認識することで、信号解析ユニット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するため、例えば、シーケンスの動作時間といった、他の要因が考慮されるべきである。停止信号を、時間だけに基づいて生成することもできる。つまり、シーケンスの継続時間として固定の期間を定め、または、ユーザーインターフェイスを介したユーザー入力に基づいて期間を定める。この実施例において、信号解析ユニット１６は、プログラムされ、及び／又は、ユーザーによって変更され得るタイムスケジュールに基づいて、触覚出力信号シーケンスの長さをコントロールするように備えられている。
【００６４】
このバージョンでは、患者によって活動的に動作され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既定条件を選択することができる。例えば、開始フェイズ（Ｐ２）の始まりにおいて、より遅いか、より早い呼吸シーケンスを選択する。しかしながら、以前に認識された信号パターンの影響は、いまだに存在し、生成された触覚出力信号シーケンスが、ユーザーに適合され、ある程度パーソナル化され得る。
【００６５】
図１の本発明の実施例には示されていないのだが、触覚呼吸ペース調整システム１０は、ユーザーに対して触覚呼吸ペース調整システム１０の動作状況を表示するディスプレイ装置を備えることもできる。こうしたディスプレイ装置は、ＬＥＤのような光源の視覚ディスプレイ、または、ユーザーに対して音響フィードバックを与える音響ディスプレイであり得る。このディスプレイ装置は、触覚出力ユニット１２の中に組み込まれないように、外部に配置することもできる。
【００６６】
フェイズ（Ｐ３）、（Ｐ４）、そして（Ｐ５）における触覚出力信号の特性の変換をさらに詳しく説明するために、ペース調整率および振幅に関して、時間（横軸）に対するペース調整動作の進行を示している図４を参照する。図４は、３つの異なる曲線を示している。上側の曲線は、時間（横軸）に対する触覚出力ユニット１２の実際の動き（ペース調整動作）を示しており、この動きの振幅は、縦軸に延びている。上から２番目の曲線は、時間に対するペース調整率（縦軸）の進行を示しており、一方、３番目の曲線は、ペース調整振幅（縦軸）を示している。上側と下側の曲線では、ペース調整動作の振幅が１を最大値として正規化されており、一方、ペース調整率は、一分間におけるペース調整サイクルとして与えられている。
【００６７】
ペース調整率の進行は、図３における進行と対応している。つまり、この実施例においては、ペース調整率は、約４分間続くスローダウンフェイズ（Ｐ３）において減少し、しかし、それぞれに続くフェイズ（Ｐ４）においては、さらに４分間は一定であり、２分間のフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。しかしながら、上側の曲線において既に示したように、ペース調整振幅の進行は異なっている。下側の曲線が、この進行についてより明確に示している。つまり、フェイズ（Ｐ３）において、振幅は最大値に向かって線形に増加し、フェイズ（Ｐ３）から（Ｐ４）への転換時点で最大値となり、（Ｐ４）においては一定のレベルを維持し、フェイズ（Ｐ５）の最終にゼロに向かって線形に減少していく。
【００６８】
さらに、触覚出力ユニット１２の中に組み込まれ、または、接続されたスピーカー、及び／又は、ディスプレイが、ユーザーに対して装置の使い方についてインストラクションを出力するために使用される。さらに、上述のあらゆる入力ユニット１４は、また、有線または無線で触覚出力ユニット１２に接続され得ることに留意すべきである。
【００６９】
出力ユニットは、望ましくは、温度コントロールエレメントを含んでおり、出力ユニットを温めるために使用され得る。こうした温度コントロールエレメントは、加熱エレメントとして実現され、決まった温度になるようにだけコントロールされ、及び／又は、出力ユニット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有し得る。出力ユニットを温めることで、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、寒さを感じやすい人々は、より快適に感じるのである。一方で、これにより出力ユニットと接続している感触が増加し得る。このパッドの温度コントロールは、加熱エレメントをパッドの中に組み入れることによって実現され得る。
【００７０】
本発明は、図面または前出の記載において、その詳細が説明され記述されてきたが、そうした説明および記載は、説明的また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、および添付の特許請求の範囲を研究すれば、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「含む（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ“」は、他のエレメントまたはステップの存在を排除するものではなく、不定冠詞「一つの（”ａ“または”ａｎ“）」は、複数を排除するものではない。異なる独立請求項がお互いに特定のエレメントを引用しているという事実だけでは、これらのエレメントが組合せにおいて使用され得ないことを示すものではない。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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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