(57)【要約】  【構成】  無線型振動提示システム１０は、複数の振動ユニット１２と、それらの振動ユニット１２に無線で制御コマンドを送信する無線送信ユニット１６とを含む。無線送信ユニット１６は制御コンピュータ１４からの制御コマンドを変調して３１５ＭＨｚ帯の微弱電波で送出する。各振動ユニット１２は、ハウジングを含み、このハウジング内に、振動モータとともに、受信回路部や制御回路部を収納する。受信回路部で制御コマンドの無線信号を受信しそれを復調して、制御コマンドを復元する。制御回路部のＣＰＵは、その制御コマンドに自己のＩＤ番号が含まれているときには、その制御コマンドの指示に従って、振動モータをオンまたはオフする。  【効果】  完全にワイヤレス化できるので、配線の煩わしさを回避して、患者の身体の自由な位置または部位に振動刺激を提示できる。【選択図】  図１
2006075715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング、
前記ハウジング内に収納される振動子、
前記ハウジング内に収納され、制御コマンドを含む無線信号を受信してその制御コマンドを復元する受信手段、および
前記ハウジング内に収納され、前記受信手段によって復元された制御コマンドに応じて前記振動子を制御する制御手段を含む、振動ユニット。
【請求項２】
複数の、請求項１記載の振動ユニットを用いて振動刺激を提示する振動刺激提示システムであって、
前記複数の振動ユニットのそれぞれをオンまたはオフする制御コマンドを含む無線信号を同報送信する無線送信ユニットをさらに備える、振動刺激提示システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は振動ユニットおよび振動刺激提示システムに関し、特にたとえば、記憶障害や痴呆症などの高次脳機能障害を持つ者を対象に集中力維持や注意誘導を行うことを目指して振動刺激を提示する、振動ユニットおよび振動刺激提示システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
このような試みが非特許文献１などで知られている。
【０００３】
一方で、従来、この種の振動刺激提示のインタフェースを身体や日用品に取り付けて利用しようとすると、振動子までの配線が大きな問題となっていた。すなわち、振動子の着脱のための配線作業が繁雑であると同時に、配線の長さにより行動の自由が制約されたり、引っかけて機器が破損する原因となる可能性があった。このため、実用上の観点から振動刺激提示システムにおける無線化への期待は大きい。
【０００４】
非特許文献２には、装着型のシステムが提案されている。この従来技術では、体に装着する振動子制御ユニットと外部から制御指令を送るコンピュータとの問の通信を無線化する工夫が施されている。
【非特許文献１】鉄谷信二ほか。「ネットワークを利用した情報セラピーインタフェース-軽度脳障害者のためのコミュニケーションを利用した療法への展開−」信学技報ＷＩＴ２００３−６８，２００４
【非特許文献２】A. Jones et al. “Development of a Tactile Vest” Proc. of 12th Intl. Symp. On Haptic Interfaces for Virtual Environment and Teleoperator Systems, pp.82-89,2004.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
非特許文献２の従来技術は或る程度の無線化には成功したものの、それでも振動子と当該ユニットとの間は配線でつながれており、たとえば振動子を組み込んだ衣服を洗濯する場合などには不都合であった。
【０００６】
それゆえに、この発明の主たる目的は、完全にワイヤレス化することによって装着等での不都合をなくせる、振動ユニットおよび振動刺激提示システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の発明は、ハウジング、ハウジング内に収納される振動子、ハウジング内に収納され、制御コマンドを含む無線信号を受信してその制御コマンドを復元する受信手段、およびハウジング内に収納され、受信手段によって復元された制御コマンドに応じて振動子を制御する制御手段を含む、振動ユニットである。
【０００８】
請求項１の発明では、振動ユニット（１２：実施例で対応する部分を示す参照番号である。以下同じ。）は、ハウジング（１８）を含み、このハウジング（１８）内に構造体を収納し、その構造体が、受信手段（２６）および制御手段（３２）を含む。振動子はたとえば振動モータ（３８）であり、ハウジング（１８）の内面に固着される。受信手段（２６）は、無線送信ユニット（１６）から送信される無線信号を受信し、それを復調して、その中に含まれる制御コマンドを復元する。この制御コマンドが制御手段（３２）に与えられ、制御手段（３２）は、その制御コマンドに応じて、振動子すなわち振動モータ（３８）を、たとえば、オン／オフ制御する。
【０００９】
請求項１の発明によれば、振動ユニットを無線駆動型の振動ユニットとして構成できる。
【００１０】
請求項２の発明は、複数の、請求項１または２記載の振動ユニットを用いて振動刺激を提示する振動刺激提示システムであって、複数の振動ユニットのそれぞれをオンまたはオフする制御コマンドを含む無線信号を同報送信する無線送信ユニットをさらに備える、振動刺激提示システムある。
【００１１】
請求項２の発明では、無線送信ユニット（１６）から同報送信（放送）される無線信号に含まれる制御コマンドによって、各振動ユニットが個別にオンまたはオフされ得る。したがって、完全にワイヤレス化できるので、配線の煩わしさを回避して、記憶障害や痴呆症患者の身体の自由な位置または部位に振動刺激を提示できる。しかも、複数の振動ユニットを個別にオン／オフすることができるので、振動刺激のパターンを色々変化させることができる。
【発明の効果】
【００１２】
この発明によれば、振動ユニットを無線制御型の振動ユニットとして構成したので、その振動ユニットに対して無線信号で制御コマンドを与えるようにすれば、完全にワイヤレス化できる。したがって、患者の身体の自由な位置または部位に振動ユニットを装着できるので、任意の位置または部位に振動刺激を提示できる。
【００１３】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の実施例の詳細な説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１を参照して、この発明の一実施例である完全無線型振動刺激提示システム１０は、たとえば記憶障害や痴呆症などの高次脳機能障害を持つ患者に振動刺激を提示するためのものである。このシステム１０は、複数の振動ユニット１２を含み、この振動ユニット１２のどれをオンしまたはどれをオフするかをたとえばパソコンのようなコンピュータ１４で指定する。つまり、このコンピュータ１４は、制御指令用コンピュータであって、各振動ユニット（子機）１２についてのオン／オフ信号を、制御コマンドとして、たとえばＲＳ−２３２Ｃのような伝送線路でたとえば９６００ｂｐｓで無線送信ユニット１６に伝える。無線送信ユニットユニット１６は、無線信号送信機（親機）であり、コンピュータ１４から制御コマンドを受け取り、その制御コマンドを子機としての各振動子ユニット１２へ無線通信により伝達する役割を持つ。つまり、制御コマンドは、無線送信ユニット１６からブロードキャスト（放送）され、したがって、全子機ユニット１２に同報送信される。
【００１５】
この図１に示す実施例では、他の医療機器などとの併用を考慮するとともに、無線化による駆動タイミングの遅延が生じないようにするため、無線インタフェースは極力単純な仕様とした。すなわち、無線回路は３１５ＭＨｚ帯の微弱電波を用い、通信は親機から子機への単方向で、特定の振動ユニットを指定して制御コマンドを送出するのではなく、同報方式とした。この構成は、複数の振動ユニットを同時にオン／オフ制御することを想定したものである。各振動ユニットに個別のＩＤ番号を持たせ、制御コマンドの各ビットに振動ユニットＩＤを対応させておき、振動ユニット側で受信したコマンドの当該ビットを見て振動モータの駆動／停止を行うことにより、複数の振動子を同時に制御する方式とした。このように、複数の振動ユニット１２に対して同時に制御指令が行えるようにすれば、複数の振動ユニットの組み合わせで刺激パターンの多数のバリエーションを提示できる。
【００１６】
図２および図３に示すように、図１に示す振動ユニット１２は、全体として小型のハウジング１８に収納される。発明者らが実験したものでは、ハウジング１８は、２６ｍｍ×２６ｍｍ×５４ｍｍのサイズとした。ただし、更なる小型化は可能である。そして、この振動ユニット１２の重量は、実施例では、ハウジング１８や電池など全てを含んで、３０ｇであった。
【００１７】
ハウジング１８は、たとえばプラスチックで形成され、両端開口の４角筒状の本体２０と、その両端を封止するキャップ２２ａおよび２２ｂを含む。ただし、電池交換などの必要から、このキャップキャップ２２ａおよび２２ｂはねじ（図示せず）によって本体２０に着脱可能に固着される。また、本体２０には、適宜形状・サイズの電源オン／オフ用および動作確認用の孔が、適宜数、側面の適宜位置に形成される。通常の人は操作できるが、患者などには操作できないように、この孔の奥まった位置に電源オン、オフ用スイッチ（図示せず）を配置しておくことができる。通常の人は、ボールペンの先などをこの孔を通して差し込むことによって、その電源スイッチを操作できる。
【００１８】
ハウジング１８内には図３に示す構造体が収納されている。この構造体のサイズは、一例では、２０ｍｍ×１８ｍｍ×４５ｍｍであった。
【００１９】
構造体は、無線インタフェース基板２４を含み、この無線インタフェース基板２４の裏面に後に図５を参照して詳しく説明する、受信手段としての受信回路部２６が設けられる。無線インタフェース基板２４の上方に、適宜の間隔を隔てて、制御基板２８が設けられる。２枚の基板２４および２８は、それら電気的に接続する複数のピン端子３０によって固定的に保持される。制御基板２８の裏面には、後に図６を参照して詳細に説明する、制御手段としての制御回路部３２が設けられる。
【００２０】
制御基板２８の表面には電池ホルダ３４が設けられ、この電池ホルダ３４に、電池３６が保持される。この実施例では、電池３６として、コイン型リチウム電池ＣＲ２０３２型を用いた。この電池３６によって、上述の受信回路部２６および制御回路部３２に電源を供給する。電池寿命は、実施例において、振動モータを連続稼働させた場合に約３時間であったが、通常の使用ではモータを連続運転させることはないため、少なくとも数日以内程度の稼働は可能である。
【００２１】
ハウジング１８（図２）内には、さらに、振動モータ３８が設けられる。実施例では、(株)フジクラ製ボタン型振動モータＦＭＩＵ−００５を使用した。この振動モータ３８は、外径８．０ｍｍ、厚み３．７ｍｍ、重量０．９５gと小型軽量である。定格電圧３．０Ｖで動作する。実施例では、振動モータ３８は図２に示すキャップ２２ｂの内面に、たとえば接着などの方法で固着した。しかしながら、振動モータ３８を設ける位置や方向としては、ハウジング１８の寸法・形状や構造に応じて、人体すなわち外部への振動伝達効率を最大にするように任意の位置や方向が選定または設定され得る。実施例のようにキャップ２２ｂの内壁に固着すれば、振動モータ３８で生起された振動は、そのキャップ２２ｂやハウジング本体２０を通して外部（人体）に伝達される。
【００２２】
発明者らの実験では、振動モータ３８を１０，０００ｒｐｍで回転させ、３０ｇの筺体１８を使用した場合、振動加速度１０ｍ／ｓｅｃ２(重力加速度換算で１．０Ｇ)の大きさの振動を発生させることができた。また、実施例で用いた振動モータ３８の駆動電流は定常時２４ｍＡと少なく、電池で駆動させる用途に適している。
【００２３】
図４を参照して、無線送信ユニット１６は、３１５ＭＨｚ帯の微弱電波送信するもので、制御用コンピュータ１４（図１）からＲＳ−２３２Ｃを介して与えられる制御コマンドを、変調回路４０でたとえばＦＳＫ（Frequency-Shift Keying）変調し、その変調済み制御コマンドを、たとえばＳＡＷ（Surface Acoustic Wave：弾性表面波）素子４２を発振素子として有する発振回路４４に入力する。したがって、発振回路４４からは、その発振周波数の搬送波（３１５ＭＨｚ帯）に制御コマンドを載せた信号が出力され、それがＲＦ増幅回路４６およびＲＦフィルタ４８を経て、パターンアンテナ５０から同報送信（放送）される。
【００２４】
無線送信ユニット１６のパターンアンテナ５０から送信された微弱電波は、振動ユニット１２の受信回路部２６に含まれるチップアンテナ５２によって受信される。このチップアンテナ５２は、図３の例では無線インタフェース基板２４の裏面に組み込まれている。ただし、この実施例では受信アンテナをチップアンテナとしたが、その他の形式のアンテナ、たとえばパターンアンテナが利用されてもよい。その場合には、基板２４（図３）にアンテナパターンを形成する他、ハウジング１８の内面または外面にアンテナパターンを形成することもできる。つまり、受信アンテナはハウジング１８に関連して設けられる。
【００２５】
アンテナ５２で受信したＲＦ信号は同調回路５４でチューニングされ、ＲＦ増幅回路５６に入力される。ＲＦ増幅回路５６には同時にＳＡＷ素子５８を発振素子として有する局部発振回路６０からの局部発振信号が入力される。したがって、ＲＦ増幅回路５６からはＩＦ（中間周波数）信号が出力される。このＩＦ信号が、ＳＡＷフィルタ６２を有するＩＦ増幅回路６４で増幅され、ＦＳＫ復調回路６６に入力される。このＦＳＫ復調回路６６は、ＩＦ信号をＦＳＫベースバンド信号に復調し、さらにそのＦＳＫ信号を制御コマンドに復元する。したがって、この受信回路部２６すなわち受信手段から、復調された制御コマンドが出力され、それが図６に示す制御回路部３２すなわち制御手段に入力される。
【００２６】
図６に示す制御回路部３２には、ＣＰＵ６８が設けられる。一例として、４ビットＣＰＵ（三菱電気製Ｍ３４５１８Ｍ４）を使用した。そして、このＣＰＵ６８の入力には、ＩＤ設定スイッチ(ｄｉｐスイッチ)７０からのＩＤ番号データが入力される。したがって、ＣＰＵ６８は、受信回路部２６から送られてきた制御コマンドに自己のＩＤ番号が含まれているか判断し、もし含まれていれば、その制御コマンドに従ってスイッチ７２をオンまたはオフする。スイッチ７２がオンされたとき、振動モータ３８が通電されてオンとなり、振動が発生する。スイッチ７２がオフのとき、振動モータ３８もオフとなる。なお、スイッチ７２には、たとえばＦＥＴ素子で構成され得る。
【００２７】
なお、発明者らの実験では、無線送信ユニット１６から送信する制御コマンドは数１の形式とした。
【００２８】
【数１】
2006075715.tif 000003
【００２９】
ただし、Ｄはコマンドの開始を示す文字であり、ｎｎｎｎは各振動ユニットのオン・オフパターンを示す１６進数のアスキー表現である。
【００３０】
したがって、この制御コマンドで、たとえば表１に示すように、各振動ユニットを個別にオンまたはオフ制御することができる。
【００３１】
【表１】
2006075715.tif 000004
【００３２】
ただし、実施例では、親機である無線送信ユニット１６から子機としての振動ユニット１２への単方向通信とし、子機から親機への受信完了やアクノレッジなどのメッセージを返信しないので、電波状態によっては正常に受信できず、制御コマンドを取りこぼすことも可能性としてはあるが、親機から連続して制御コマンドを送信するようにしているので、各振動ユニットは殆どの場合正常に制御コマンドを受け取れるようになっている。
【００３３】
以上説明した図１に示す実施例の無線型振動刺激システム１０では、振動ユニット１２を極力小型軽量化するために、振動モータ３８は単純なオン／オフ制御とし、振動強度(周波数)制御を対象外とした。しかしながら、振動強度を制御対象とすることも当然考えられる。この場合には、たとえば１つの振動ユニットに４ビットを割り当て、その４ビットでたとえば１６段階（オフも含めて）の強度制御することが可能である。
【００３４】
さらに、上述の実施例では振動子として振動モータを用いた。しかしながら、ボイスコイル型振動子など、他の形式の振動子が用いられてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１はこの発明の一実施例の振動刺激提示システムの構成の一例を示すブロック図である。
【図２】図２は図１に示す振動ユニットの一例を示す外観図である。
【図３】図３は図２の振動ユニットの内部構造の一例を示す図解図である。
【図４】図４は図１に示す無線送信ユニットを詳細に示すブロック図である。
【図５】図５は図１に示す振動ユニットの受信回路部を詳細に示すブロック図である。
【図６】図６は振動ユニットの制御回路部を詳細に示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３６】
１０  …無線型振動提示システム
１２  …振動ユニット
１４  …コンピュータ
１６  …無線送信ユニット
１８  …ハウジング
２６  …受信回路部
３２  …制御回路部
３８  …振動モータ
【図１】
2006075715.tif 000005
【図２】
2006075715.tif 000006
【図３】
2006075715.tif 000007
【図４】
2006075715.tif 000008
【図５】
2006075715.tif 000009
【図６】
2006075715.tif 000010