(57)【要約】  本発明はユーザの呼吸情報を検出するための方法を提案する。当該方法は、ユーザの呼吸挙動へと反映される動きをデバイスを用いて実行するよう当該ユーザに指示するステップと、前記動きを反映した信号を前記デバイスによって生成するステップと、前記信号からユーザの呼吸情報を得るステップと、を含む。本方法を用いることにより、ユーザの胸部に何らかのセンサを取り付けること無く呼吸情報が容易に検出される。
2013502968.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの呼吸情報を検出する方法であって、
当該ユーザの呼吸作用を反映する動作をデバイスにて実行するよう、同ユーザに指示するステップと、
前記動作を反映する信号を前記デバイスによって生成するステップと、
前記信号から前記ユーザの呼吸情報を抽出するステップと、
を含む、方法。
【請求項２】
前記方法が更に、周期的な変化をもつ信号部分を選択するステップを含み、
前記抽出するステップが、前記ユーザの呼吸情報を前記信号部分から抽出する、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記信号部分の変化する周期が所定の範囲内である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記抽出された呼吸情報を前記ユーザに提供するステップを更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
呼吸の指示を所定の要件に従って前記ユーザに提供するステップを更に含んでいる、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記方法が更に、
前記抽出された呼吸情報を前記所定の要件と比較するステップを含み、
前記呼吸の指示を提供するステップが更に、前記比較するステップの結果に基づいている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
ユーザの呼吸情報を検出するためのシステムであって、
当該ユーザの呼吸作用を反映する動作をデバイスにて実行するよう、同ユーザに指示するための第1のユニットと、
前記動作を反映する信号を生成するデバイスと、
前記信号から前記ユーザの呼吸情報を抽出するための第2のユニットと、
を有する、システム。
【請求項８】
前記システムが更に、周期的な変化をもつ信号部分を選択するための第3のユニットを有し、前記ユーザの呼吸情報が前記信号部分から抽出される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第1のユニットが、
ビデオ表示デバイスと、
オーディオ再生デバイスと、
のうちの少なくとも一つを有する、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記デバイスが、変形可能なオブジェクトと、当該オブジェクトの変形を検出するためのセンサと、を有し、当該変形が前記動作によって生じ、前記信号が前記変形の検出結果に応じて生成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１１】
前記デバイスが、可動電気接点と固定電気接点とを有するオブジェクトと、前記二つの接点間の電圧を測定するための電位差計と、を有し、前記動作によって前記可動電気接点が動かされ、電圧測定結果に応じて前記信号が生成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１２】
前記デバイスが圧力センサを備えたタッチパッドを有するオブジェクトを有し、当該圧力センサは前記タッチパッドに作用する圧力を検出するためのものであり、
前記圧力が前記動作によって生じ、 前記圧力センサの検出結果に応じて前記信号が生成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１３】
前記デバイスが、可動部と、当該可動部に取り付けられ同可動部の動きを検出するための動きセンサと、をもつオブジェクトを有し、前記可動部の動きが前記ユーザの動作によって生じ、前記動きセンサの検出結果に応じて前記信号が生成される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１４】
前記ビデオ表示デバイス及び前記オーディオ再生デバイスが更に、所定の要件に基づいて呼吸の指示を前記ユーザに提供するために使用される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１５】
前記抽出した呼吸情報を前記所定の要件と比較するための第4のユニットを更に有し、前記呼吸の指示が更に前記比較結果に基づいて提供される、請求項１４に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は呼吸情報を検出するための方法とシステムとに関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸によるエクササイズは有効な緩和テクニックであり、高血圧の治療にもよい。呼吸エクササイズ用の周知のデバイスは、測定及びユーザへのフィードバックの助けを借りて呼吸のテクニックを教示する。理想的には、ユーザの呼吸挙動が測定され、この後、以前に規定した要件と比較して、所定の要件に従った呼吸テクニックの方へとユーザが案内されるよう指示が与えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら呼吸挙動を測定することは、エクササイズの間に着用しなければならない何らかの種類のセンサ、例えば一体型のセンサを備えた胸ベルトを胸部に取り付けることを必要とし、これは望ましくないし不快でもある。
【０００４】
過去において、人々は彼等の体に取り付けられたケーブルに付属するデバイスを受け入れ、又は当該デバイスのコンピュータに接続している追加の箱状の機器さえ受け入れた。しかし今日では、複雑なセンサ及びワイヤの設置を必要としない着用可能な解決案が圧倒的に必要とされている。理想的には、ユーザが手に取ると直ちに、デバイスは動作準備ができていなければならない。
【０００５】
これゆえ、ユーザの呼吸情報を快適な態様で検出するための方法及びデバイスを提供することが本発明の目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様によれば、ユーザの呼吸情報を検出する方法が提案されている。当該方法は、
−    ユーザが彼の呼吸挙動へと反映される動きをデバイスを用いて実行するよう指示するステップと、
−    前記動きを反映した信号を前記デバイスによって生成するステップと、
−    前記信号からユーザの呼吸数を抽出するステップと、を含む。
【０００７】
実施例によれば、本方法は更に、周期的な変化をもつ信号の部分を選択するステップを含み、当該抽出ステップは、前記信号部分からユーザの呼吸情報を抽出する。
【０００８】
本発明の別の態様によれば、ユーザの呼吸情報を検出するためのシステムが提案されている。当該システムは、
−    ユーザが彼の呼吸挙動へと反映される動きをデバイスを用いて実行するよう指示するための第1のユニットと、
−    前記動きを反映した信号を生成するよう適応されたデバイスと、
−    前記信号からユーザの呼吸情報を抽出するための第2のユニットと、を有する。
【０００９】
実施例によれば、本システムは更に、周期的な変化をもつ信号部分を選択するためのユニットを有し、前記信号部分からユーザの呼吸情報が抽出される。
【００１０】
更にまた、呼吸の指示をユーザに提供するために第1のユニットが使用されることができる。
【００１１】
本発明は特に、ユーザの呼吸情報を決定することを必要とする携帯用のデバイスに役に立つ。本方法を用いることにより、センサをユーザの体に取り付けること無くユーザの呼吸挙動を測定することが実現される。更にまた本発明によれば、ユーザがデバイスを用いて実行しなければならない動きを通じて呼気相を強調することによって、ユーザの呼吸エクササイズが改善される。本システムは操作が容易で且つ頑強である。
【００１２】
本発明のこれらの及び他の特性、特徴、及び長所は、本発明の原理を例の態様で例示している添付の図面に関連して行われる以下の詳細な説明から明らかになることであろう。この説明が本発明の範囲を限定することはなく、例示目的で与えられているに過ぎない。下記で引用されている参照図番は、添付の図面を指し示す。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施例による、ユーザの呼吸情報を検出するためのシステムを示す。
【図２】本発明の一実施例による呼吸情報の検出のフロー図を示す。
【図３】デバイス130の実施例を示す。
【図４】呼吸に関連する信号の電圧変化を時間軸を横軸にして示す。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
上記の図面全体を通じて、同じ引用数字は、同じ、類似する、又は対応する特徴若しくは機能を指し示していると理解されたい。
【００１５】
本発明が、これより具体例に関して特定の図を引用して説明されるが、しかし本発明はこれらの例に限定されるのではなく、請求項により限定されるに過ぎない。説明されている図は概観的であり、限定しているのではない。図において、説明の便宜上幾つかのエレメントのサイズは誇張されており、一定の縮尺で描かれてはいない。図1のブロック線図において破線の部分は、様々な実施例においてシステムから削除されてもよいエレメントを示し、図2のフロー図で破線の部分は、様々な実施例においてプロセスから削除されてもよいステップを示す。単数名詞を指し示す場合、定冠詞又は不定冠詞、例えば" a"、"an"、"the"が使われるが、特に他で言及されていない限り、これらの冠詞は該当する名詞の複数形を含む。
【００１６】
図1は、例の態様にてユーザPの呼吸情報を検出するためのシステム10を表しており、図2は、本発明の一実施例による呼吸情報の検出のフロー図を表す。システム10は第1のユニット120と、デバイス130と、コントローラ110とを含む。
【００１７】
第1のユニット120は、ユーザPに彼の呼吸挙動へと反映される動きをデバイス130を用いて実行するよう指示する（ステップ210）ために用いられる。第1のユニット120は例えば、表示画面をもつビデオ表示デバイスを有する。同ユニットは、スピーカ（図示されず）をもつオーディオ再生デバイスも有する。この場合、例えば表示画面上に指示を表示することによって指示ステップ210が実行されることができるか、又はスピーカを介して指示を再生することによって同ステップが実行されることができる。指示は例えば、動きを正しく実行する方法を示しているデモ画面のこともある。代替的には、当該指示はオーディオ信号のこともある。
【００１８】
代替的には指示ステップ210は、ユーザに彼の呼吸数が追随するであろう動きを実行することを気づかせるよう、テキスト形式の指示をデバイス130の表面に印刷することにより実行されることもできる。この場合、指示が印刷されるデバイス130の表面が第1のユニット120となる。
【００１９】
代替的には指示ステップ210が、デバイス130に関するユーザ・マニュアル若しくはリーフレット、又は何らかのタイプの宣伝広告上に当該指示を印刷することにより実行されることもできる。ユーザ・マニュアルは通常、システム10が販売されたときにシステム10と共に梱包されている。この場合第1のユニット120は、ユーザ・マニュアル若しくはリーフレット、又は宣伝広告を担持する。
【００２０】
本発明において、ユーザにより実行される動きはユーザの意識によって、例えばユーザの手による制御された動きによって完全に制御されることができる。対照的に、ユーザの呼吸挙動から生じるユーザの胸部の動きはユーザの意識によって完全に制御可能ではなく、これ故、本発明による動きではない。種々異なるデバイス130のタイプに応じて動きは異なることがあり、本願明細書において以下で詳細に説明されよう。
【００２１】
デバイス130は、当該デバイス130を用いてユーザにより実行された動きを反映した信号を生成するために、コントローラ110により制御される（ステップ220）。
【００２２】
図3はデバイス130の第1の実施例を示す。本実施例では、デバイス130は可動電気接点B及び固定電気接点Kをもつ機械式ユニットと、二つの接点間の抵抗値を測定するための回路とを有する。当該機械式ユニットは関節Eで連結された2本のロッドCK及びBDで作られている。関節Eに設置されたバネSはロッドの自由端を離すよう力を加え、結果として機械式ユニットは"V"の形状を呈する。延在部KFは抵抗性の材料で出来ており、点K（固定電気接点）でKCに固定されている。ロッドBDの自由端B（可動電気接点）がKFに沿って摺動することが出来るような態様で延在部KFが設計されている。前記回路は例えば、2箇所の接点間の電圧を測定する電位差計Pのことがあり得る。U＝I＊R（Φ）であるので、抵抗値の変化は、電位差計Pで測定されることができる電圧の変化に線形比例する。
【００２３】
本実施例では、デバイス130によって発生する信号は電圧の測定結果に基づく。
【００２４】
第1のユニット120により指示される動きは、例えばロッドの自由端を同時に押圧せよ、呼気の間はスプリング力に対抗して動かせ、吸入の間はロッドを解放せよ、である。この態様で、ユーザによって機械式ユニットを用いて実行される動きによってユーザの呼吸情報が反映される。そして点Bと点Kとの間の電圧を測定することによって呼吸情報がモニタされることができる。
【００２５】
この態様で、被験者の胸部へのセンサ無しで呼吸挙動が測定される。
【００２６】
別の実施例では、第1の実施例における機械式ユニットが、変形可能な物体と置き換えられ、電位差計が、当該物体の変形を検出するためのセンサと置き換えられる。当該変形はユーザにより実行される動きによって生じ、変形の検出結果に応じて信号が発生する。変形可能な物体は、例えばゴムのボール、又は伸張可能なプラスチックのストラップであろう。物体の変形を検出するためのセンサは、例えば、ボールの内側の（空気）圧力センサ、デジタル・ホログラム干渉計、抵抗性の動き位置センサ、磁気感応性センサ、線形ワイヤ電位差計/エンコーダである。ユーザの呼吸挙動に追随して、動きが物体を伸張/解放し、又は圧迫/解放する。
【００２７】
更に別の実施例では、第1の実施例における機械式ユニットがタッチパッドと置き換えられ、電位差計が圧力センサ、例えばタッチパッドに作用する圧力を検出するための圧電センサと置き換えられる。本実施例では、ユーザにより実行された動きがユーザの呼吸挙動に追随してタッチパッドを押圧/解放しなければならない。そして次に、圧力センサの検出結果に応じて信号が発生する。この結果、信号はユーザの呼吸挙動を反映する。
【００２８】
更なる実施例では、デバイス130は可動部と、当該可動部の動きを検出するために同可動部へと取り付けられた動きセンサとを有する物体を有する。動きセンサは例えば加速度計のこともある。この場合、ユーザにより実行された動きが、彼の呼吸挙動に追随して当該可動部に前後の動きを生じさせよう。したがって、デバイス130により生成された信号は当該動きを反映しており、これ故ユーザの呼吸挙動を反映している。
【００２９】
このように、種々異なる実施例における種々異なるタイプのセンサの検出結果に応じた信号がデバイス130により生成される。例えば第1の実施例では、適切な時間にわたって測定された抵抗値を直接記録することによって信号が生成されることができる。信号は例えば、適切な時間にわたるBK間の電圧の可能性があり、適切な時間にわたるタッチパッドの圧力の可能性があり、適切な時間にわたる物体の変形の可能性がある。
【００３０】
システム10は、生成された信号からユーザの呼吸情報を抽出する（ステップ230）ための第2のユニット140も含む。
【００３１】
人間の典型的な呼吸パターンは、四つの部分に分けられることができる。即ち、吸気部分と、吸気と呼気との間の遷移部分と、呼気部分と、各々の呼吸サイクルの間にある休止部分とである。これらの部分の各々は非常に主観的であり、一人々々で異なる。信号を分析することによって呼吸情報が抽出されることができよう。例えば、吸気相の長さ、呼気相の長さ、各々の呼吸サイクルの間の休止期間の長さ、及び呼吸頻度が抽出されることができる。
【００３２】
例えば第1の実施例によれば、図4は、適切な時間にわたる電圧変化を信号が反映していることを示している。図4に示される信号から、一つの呼吸サイクルADにおいて期間ABが吸気相である場合、期間BCは遷移相であり、期間CDは呼気相である。また、各々隣接する最大値と最小値との間の時間間隔、例えばADの期間又は期間ADの平均値を算出することにより呼吸頻度が抽出されることができ、呼吸頻度を算出するためにDGが使用されることができる。
【００３３】
どの相が吸気相であるかを決定することは、呼吸の指示がユーザへと同期をとって提供されているかどうかによる。呼吸の指示がある場合は吸気相及び呼気相が、当該指示に従って生成された信号から決定できる。
【００３４】
同様に、呼吸情報が他のタイプの信号、例えば物体の変形等により抽出されることができる。
【００３５】
一実施例において、デバイス130により生成された信号がノイズを含む場合、システム10は更に周期的に変化する信号部分を選択する（ステップ240）ための第3のユニット150を有してもよい。例えばユーザが指示された動きを実行することを止めた場合、又はユーザが彼の呼吸挙動に従わない動きを実行した場合、ノイズが誘発される。この場合、ユニット150は周期的な変化をもつ信号部分を選択することができ、当該部分がユーザの呼吸情報を抽出するために使われる。より詳しく説明すると、変化の周期が所定の呼吸に対する要件、例えば呼吸頻度の範囲と比較される。当該信号部分の変化する周期が呼吸頻度の範囲を超えている場合、この部分がノイズであると考えられ、したがって選択ステップ240において選択されることはない。
【００３６】
別の実施例では、上述のビデオ表示デバイス又はオーディオ再生デバイスが更に、抽出した呼吸情報をユーザに提供する（ステップ250）ために用いられる。ユーザが後でチェックするために、抽出された呼吸情報がメモリに記憶されることもできる。
【００３７】
別の実施例では上述のビデオ表示デバイス又はオーディオ再生デバイスが更に、所定の呼吸に対する要件に基づいて呼吸の指示をユーザに提供する（ステップ260）ために用いられる。この場合、システム10はユーザの呼吸情報を検出するために使われるだけでなく、健康的な態様で呼吸するようユーザに指示するためにも使われ、例えば、息を吸う（吸気相）よりも長く息を吐く（呼気相）方が良いことが知られており、所定の呼吸のスタイルは、4秒間の吸気及び6秒間の呼気である。
【００３８】
別の実施例で、呼吸に対する所定の要件がある場合、システム10は更に、抽出された呼吸情報を呼吸に対する所定の要件と比較する（ステップ270）ための第4のユニット160を有してもよい。更にまた、更なる比較結果に基づいて呼吸の指示が更新され且つ提供されることができる。例えば比較結果が、ユーザの実際の呼吸頻度が呼吸の指示と非常に異なることを示す場合、ユーザによって容易に満たすことができるようシステムは要件を下げることができるし、又はユーザに彼が呼吸の指示に従おうとしなければならないと気付かせるようシステムが警報信号を発してもよい。
【００３９】
ハードウェア機材若しくはソフトウェアを用いて、又はハードウェアとソフトウェアとの組合せを用いて機能を実装する多数の方法がある。この点に関して図は例示目的であり、各々の図は本発明の一つの考えられる実施例のみを表している。例えば、上で説明したコントローラ110が、指示データを有するメモリ又はマイクロチップにより実装されることもあるし、同じことがユニット120、ユニット140、ユニット150、及びユニット160にも適用し、種々異なる機能が種々異なる指示データを有するメモリに実装されることもできる。
【００４０】
上で説明した実施例が本発明を限定するよりはむしろ説明のために与えられている点に留意する必要があり、当業者が容易に理解するように、本発明の範囲及び意図から逸脱することなく修正及び改変が訴求されることができる点を理解すべきである。斯様な修正及び改変は、本発明の範囲内及び添付の請求項の範囲内であると考えられる。本発明の保護範囲は添付の請求項により規定されている。加えて、請求項中の引用番号が請求項を限定するものとして解釈されてはならない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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