(57)【要約】本発明は、移動式であるように構成されたローミングデバイス；ローミングデバイスの位置情報を決定するように構成されたポジショニングデバイス；および位置情報を受け取り、位置情報を領域の既定セットを比較し、かつ位置情報が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す情報を送信するように構成されたコンピューティングデバイスを利用する、医学的容態をシミュレートして医学トレーニングを容易にするためのシステム、方法、および媒体を提供する。2008518277.tif 000003
2008518277.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動式であるように構成されたローミングデバイスと、
ローミングデバイスの位置情報を決定するように構成されたポジショニングデバイスと、
位置情報を受け取り、かつ位置情報を領域の既定セットと比較するように構成され、位置情報が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す情報を送信するようにさらに構成されたコンピューティングデバイスとを含む、
医学的容態をシミュレートして医学トレーニングを容易にするためのシステム。
【請求項２】
磁気追跡システムを使用して位置情報を決定する、請求項1記載のシステム。
【請求項３】
光学追跡システムを使用して位置情報を決定する、請求項1記載のシステム。
【請求項４】
医学的容態を示す情報が音として送信される、請求項1記載のシステム。
【請求項５】
音が自然発生音である、請求項4記載のシステム。
【請求項６】
音がデジタル処理音またはデジタル変更音である、請求項4記載のシステム。
【請求項７】
音が、正常呼吸音、湿性ラ音、乾性ラ音、喘鳴、胸膜摩擦音、正常心音、病的分裂、心雑音、クリック音、奔馬調律、心膜摩擦音、静脈コマ音、腸音、および雑音の少なくとも一つである、請求項4記載のシステム。
【請求項８】
音がスピーカーを介して送信される、請求項4記載のシステム。
【請求項９】
医学的容態が、気管支炎、心不全、肺硬化、肺炎、無気肺、胸水、気胸、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫、喘息、健常肺機能、僧帽弁逸脱、僧帽弁逆流、僧帽弁狭窄、肺動脈弁狭窄、大動脈狭窄、大動脈逆流、心室中隔欠損、心膜炎、健常心機能、腸閉塞、腎または大動脈の動脈雑音、正常腹部機能、および頚動脈雑音の少なくとも一つである、請求項1記載のシステム。
【請求項１０】
領域の既定セットが、検査を受ける被験者の心臓、肺、頚動脈、腎動脈、および腹部にわたる領域を含む、請求項1記載のシステム。
【請求項１１】
ローミングデバイスが、医学的容態を示す情報の送信を制御するように構成された接触スイッチをさらに含む、請求項1記載のシステム。
【請求項１２】
ローミングデバイスが聴診器である、請求項1記載のシステム。
【請求項１３】
医学的容態を示す情報が、聴診器のイヤピースを介して送信される音である、請求項12記載のシステム。
【請求項１４】
センサーシステムを使用して位置情報を決定する、請求項1記載のシステム。
【請求項１５】
ポジショニングデバイスが、検査を受ける被験者によって着用されるベスト上に配置されたセンサーである、請求項1記載のシステム。
【請求項１６】
コンピューティングデバイスが、検査を受ける被験者の個々の体形態または身体運動に従ってローミングデバイスの位置情報を較正するようにさらに構成される、請求項1記載のシステム。
【請求項１７】
ローミングデバイスが、グローブの位置情報が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す情報を送信するように構成されたグローブである、請求項1記載のシステム。
【請求項１８】
被験者上でローミングデバイスを動かす段階；
ポジショニングデバイスを使用してローミングデバイスの位置情報を決定する段階；
位置情報を受け取るように構成されたコンピューティングデバイスを使用して、位置情報を領域の既定セットと比較する段階；および
位置情報が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す情報を送信する段階
を含む、医学的容態をシミュレートして医学トレーニングを容易にするためのコンピューター実施方法。
【請求項１９】
ポジションデバイスを使用してローミングデバイスの位置情報を決定すること；
位置情報を受け取るように構成されたコンピューティングデバイスを使用して、位置情報を領域の既定セットと比較すること；および
位置情報が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す情報を送信すること
をコンピューターが実施できるようにするための使用説明書を含む、コンピューター可読媒体上に存在するコンピュータープログラム製品。
【請求項２０】
ヘッドピースの位置が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す音を送信するように構成されたイヤピースおよびヘッドピースを含む聴診器であって、ヘッドピースは、イヤピースを介して再生される音の送信を制御するように構成された接触スイッチをさらに含む、聴診器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、概して、医学的容態をシミュレートすること、より詳しくは、様々な医学的容態の診断を援助するために、レシピエントに医学的容態の兆候を送信することに向けられる。
【０００２】
関連出願
本出願は、全体が参照により本明細書に組み入れられる、2004年10月25日に出願された、米国特許仮出願第60/621,084号の優先権を主張する。
【０００３】
連邦政府委託研究および開発下でなされた発明に対する権利に関する記述
本発明は、契約N61339-03-C-0157下で、NAVAIR Orlando TSDを介してNaval Health Research Centerによって部分的に支援される。政府は、本発明において特定の権利を有し得る。
【背景技術】
【０００４】
発明の背景
臨床的に有能な医師になるために、医学生は、医学の技術および科学の両方の多くのエリアにおける知識および技能を発達させなければならない。3つのエリアが、医学生の早期臨床トレーニングにおいて強調される：医者-患者コミュニケーション、患者病歴を引き出すこと、および身体検査を行うこと。患者を現実的に描写するようにトレーニングされた個人である標準化患者（SP）は、それらの3つのエリアにおいて医学生を指導しかつ査定するために一般的に採用される。SPと働くことによって、学生は、患者病歴を引き出すこと、身体検査を実施すること、および安全なセッティングにおけるその他の臨床技能などの、医者-患者コミュニケーションの技能を学習しかつ実践する機会を得る。SPは、人間と対話する現実的なセッティングにおいて学生の臨床技能を確実にテストするための手段も提供する。しかしながら、SPが描写し得る臨床問題の範囲は限定される。彼らは、典型的には、ほとんどまたは全く異常な身体所見を有しない健康な個人である。ある人は、身体異常をシミュレートするようにトレーニングされ得るが（例えば、一つの肺を介する呼吸、自発的に増加する血圧など）、彼らがシミュレートし得ない多くの異常がある。
【０００５】
学生がSPから学習するものを補うための一つの手段は、学生がシミュレーターから別個に学習しかつシミュレーター上で実践することである。臨床論法および診断技能をテストするためのソフトウェア、生理学的プロセスのコンピューターシミュレーション、および選択された手順技能を実践するための身体モデルを含む様々な機械的またはコンピューターに基づくシミュレーターが、医学教育において現在使用されている。例えば、完全仮想SP（例えば、対話型コンピュータープログラム）は、「The Virtual Standardized Patient」, Medicine Meets Virtual Reality 2000 (J.D. Westwood et al., eds., IOS Press)(非特許文献1)において記載されるように、完全に自動だが台本なしのトレーニングセッションを提供するために、自然言語処理および現実的な前後関係において感情を示す仮想患者を利用したHubalらによって、以前に試されている。これらのシミュレーターに対する主な限定は、それらの使用者（例えば、医学生）が、生きた人間（患者またはSP）と対話しないことである。ヒト-コンピューター対話は、医者-患者検査のヒト-ヒト対話よりも、心理学的な懸案事項の異なるセットをもたらす。有意なレベルの集中訓練は、患者との対話および診断に関するトレーニングの相当の受け渡し（transfer）が存在するように、ヒト-コンピューター対話局面を克服するために必要とされる。このレベルの集中訓練および双方向性は、到達されておらず、今日のテクノロジーによる全体的な仮想形式で達成可能ではあり得ない。異常な身体所見をシミュレートする能力でSPを増補することは、学生が自身の医者-患者コミュニケーション技能を実践しながら現実の人間（SP）をともなう現実的なセッティングにおいてさらなる臨床技能を学習する機会を拡大すると考えられる。
【０００６】
加えて、現在、SPによって描写され得る公知の医学的容態に関連する兆候の幅を拡大することに対する必要性がある。例えば、現実のまたは標準化患者を用いて、学生は、その単一の人間の音のみを聞くことに限定される。様々な音を学習することは、しばしば直接的な監視およびフィードバックをともなわずに、長期間にわたって多くの患者を検査することを伝統的に必要とした。心臓および肺音の市販されているレコーディングが存在するが、それらを使用することは、音の源を探すプロセス（例えば、聴診器の正しい配置）を無視し、かつ患者との同時対話を排除する。
【０００７】
医学的容態の増加した範囲を有する患者を描写する能力でSPを増補することは、SPの使用をさらにより価値のある指導ツールにすると考えられる。本発明は、これらおよびその他の重要な目的に向けられる。
【０００８】
【非特許文献１】Hubal et al., 「The Virtual Standardized Patient」, Medicine Meets Virtual Reality 2000 (J.D. Westwood et al., eds., IOS Press)
【発明の開示】
【０００９】
発明の概要
本発明は、移動式であるように構成されたローミングデバイス；ローミングデバイスの位置情報を決定するように構成されたポジショニングデバイス；および位置情報を受け取り、位置情報を領域の既定セットと比較し、かつ位置情報が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す情報を送信するように構成されたコンピューティングデバイスを利用する、医学的容態をシミュレートして医学トレーニングを容易にするためのシステム、方法、および媒体を提供する。
【００１０】
本発明の少なくとも一つの局面において、ローミングデバイスの位置は、ポジショニングデバイスによって決定され、かつコンピューティングデバイスに送信される。いくつかの態様において、ローミングデバイスの位置情報を決定するために、磁気追跡システムが使用される。その他の態様において、ローミングデバイスの位置情報を決定するために、光学追跡システムが使用される。その他の態様において、ローミングデバイスの位置情報を決定するために、センサーデバイスが使用される。いくつかの態様において、ポジショニングデバイスは、検査を受ける被験者によって着用されるベスト上に配置されたセンサーである。コンピューティングユニットは、被験者の個々の体形態または身体運動に従ってローミングデバイスの位置を較正する。
【００１１】
コンピューティングユニットは、別個のユニットとしてまたはコンピューター内に含まれて、コンピューターに接続される。コンピューターは、ローミングデバイスの位置を領域の既定セットと比較するためのソフトウェアを含む。ローミングデバイスの位置情報が領域の既定セットと一致する場合、医学的容態を示す情報は、コンピューターに接続された出力デバイスに送信される。出力デバイスは、例えば、コンピューターに接続された聴診器イヤピースまたはスピーカーであってもよく、医学的容態を示す情報は、例えば、コンピューターデータ貯蔵所から選択された音ファイルであってもよい。いくつかの態様において、音ファイルは、物体の位置に対する音源位置を特定するためにサラウンド音においてスピーカーを介して再生され得る。ローミングデバイス上の接触スイッチは、ローミングデバイスが被験者に接触している場合にのみプレイバックが生じるように、コンピューターファイルのプレイバックを制御し得る。
【００１２】
本発明に従って、医学的容態を示す情報は、ローミングデバイスの位置が領域の既定セットと一致する場合に送信される。そのような領域は、被験者の実際の心臓、肺、頚および腎動脈、大動脈、ならびに腹部にわたるポジションを含む。本発明を使用してシミュレートされ得る医学的容態の例は、以下を含む：気管支炎、心不全、肺硬化、肺炎、無気肺、胸水、気胸、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫、喘息、健常肺機能、僧帽弁逸脱、僧帽弁逆流、僧帽弁狭窄、肺動脈弁狭窄、大動脈狭窄、大動脈逆流、心室中隔欠損、心膜炎、健常心機能、腸閉塞、腎動脈雑音、正常腹部機能、および頚動脈雑音。
【００１３】
本発明の一つの局面において、ローミングデバイスは、聴診器であり、医学的容態を示す情報は、聴診器のイヤピースを介して再生される音として送信される。音は、自然発生音またはデジタル処理音もしくはデジタル変更音のいずれかである。本発明に従って聴診器を介して聞かれる音の例は、正常呼吸音、湿性ラ音、乾性ラ音、喘鳴、胸膜摩擦音、正常心音、病的分裂、心雑音、クリック音、奔馬調律、心膜摩擦音、静脈コマ音、腸音、および雑音を含む。
【００１４】
本発明のさらに別の局面において、ローミングデバイスは、グローブの位置が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す情報を送信するように構成された特殊化したグローブである。グローブが既定領域における触覚フィードバックを検出する場合、医学的容態に対応する音は、聴診器のイヤピースへのまたはコンピューターに接続されたスピーカーを介するプレイバックのためにコンピューターによって選択される。
【００１５】
本発明は、ヘッドピースの位置が領域の既定セットと一致する場合に、医学的容態を示す音を送信するように構成されたイヤピースおよびヘッドピースを含む聴診器も提供する。聴診器のヘッドピース上の接触スイッチは、イヤピースを介して再生される音の送信を制御するために使用され得る。
【００１６】
発明の詳細な説明
本発明の原理の理解を促進する目的のために、参照が、ここで特定の態様に対してなされると思われ、特定の言語が、同じものを記載するために使用されると思われる。それにもかかわらず、それによって本発明の範囲の限定は意図されず、本発明のそのような変更およびさらなる改変、ならびに本明細書において例証されるような本発明の原理のそのようなさらなる応用が、本発明が関する当業者にとって普通に生じると考えられるように検討されることが理解されると思われる。また、本明細書において採用される語法および用語が、説明の目的に対するものであり、限定するとみなされるべきではないことも理解されるべきである。
【００１７】
概して100において、図1は、本発明の例示的な態様のシステム略図である。被験者102は、例えば、マネキンなどの人工人間、または正常患者もしくは標準化患者などの生きた人間であり得る。本明細書において使用されるように、標準化患者（SP）は、現実的に患者を描写するようにトレーニングされた、またはそうでなければそうし得る個人を指す。聴診器などの物体116で被験者102を検査する使用者は、出力デバイス114を介して被験者の実際の医学的容態の兆候（例えば、実際の心拍音）を受け取らないと考えられる。その代わりに、使用者は、物体116上のローミング追跡デバイス112が医学的容態に関連するポジションまたは領域（例えば、図1におけるポジション110）に置かれる場合に、医学的容態をシミュレートするコンピューター122からコンピューターファイルの送信を受け取る。
【００１８】
本発明のいくつかの態様に従って、物体116上のローミング追跡デバイス112の位置を決定するために、低周波磁場テクノロジーが使用される。送信デバイス120、固定追跡デバイス104、ローミング追跡デバイス112、およびコンピューティングユニット118は、被験者102に対する物体116上のローミング追跡デバイス112の位置を決定するためのシステムを提供する。送信デバイス120は、例えば、デバイス120の公知の作業半径内で磁気センサーなどの追跡デバイスに送信される電磁信号を発生する電磁場発生器であり得る。図1において、固定追跡デバイス104は、被験者102上にあり、ローミング追跡デバイス112は、物体116上にあり、両方の追跡デバイスは、送信デバイス120の作業半径内にある。固定追跡デバイス104およびローミング追跡デバイス112の両方は、コンピューティングユニット118に接続される。図1は、コンピューター2に接続された別個のデバイスとしてコンピューティングユニット118を示す。コンピューティングユニット118は、図2において示されるように、コンピューター122に含まれてもよい。図1は、コンピューティングユニット118への固定追跡デバイス104およびローミング追跡デバイス112からの両方の接続が、コミュニケーションリンクを介して接続されることも示す。コミュニケーションリンクは、シリアルケーブル、USB接続、もしくは標準的な電話線接続などのケーブル、またはブルートゥースもしくは任意のその他の公知の短距離無線コミュニケーションテクノロジーなどの無線のいずれかによるものであり得る。送信デバイス120、追跡デバイス104および112、ならびにコンピューティングユニット118は、Polhemus Fastrak（Polhemus, Colchester, VT）などの単一電磁追跡システムとして市販されている。本発明において使用され得るその他の市販されている追跡システムは、PolhemusからのPatriotまたはLiberty、およびAscension Technology（Ascension Technology, Milton, VT）からのFlock of Birds、MiniBird、Nest of Birds、またはPC Birdsを含む。
【００１９】
空間における追跡デバイス104および112の位置は、送信デバイス120によって受け取られる信号を使用してコンピューティングユニット118によって計算される。例えば、ローミング追跡デバイス112は、そのポジションを示す信号をコンピューティングユニット118に送信する。次いで、コンピューティングユニット118に関連するソフトウェアは、ローミング追跡デバイス112の位置を算出する。コンピューティングユニット118は、固定追跡デバイス104の位置を同様に算出する。好ましくは、コンピューティングユニット118は、ポジション（例えば、X、Y、およびZデカルト座標）および/または方位（例えば、アジマス、仰角、および回転）の実質的な瞬間アップデートとして位置情報を提供する。本発明の態様において、方位は、例えば、方向余弦、オイラー角、または四元数として測定され得る。
【００２０】
送信デバイス120に対する追跡デバイス104および112に対して獲得された位置測定から、コンピューティングユニット118は、各々に対する追跡デバイス104および112の位置を決定する。より具体的には、ローミング追跡デバイス112の位置は、コンピューティングユニット118によって固定追跡デバイス104の位置に対して決定される。それ故に、コンピューティングユニット118は、被験者102の基準座標系（reference frame）に対するローミング追跡デバイス112の位置を決定する。したがって、コンピューティングユニット118は、異なる被験者の個々の基準座標系に従って発生される動的位置情報を提供する。
【００２１】
本発明の様々な態様に従って、被験者102上のローミング追跡デバイス112の正しい配置は、使用者への公知の医学的容態を示すフィードバックの発生と相関する。ローミング追跡デバイス112のポジションおよび方位測定は、コンピューティングユニット118からコンピューター122へ送信され、その他の応用に利用できる追跡データを作るために考案された任意の標準的な市販されているソフトウェアを利用してコンピューター可読フォーマットに転換される。例えば、TRACKD（VRCO、Virginia Beach, VA）などのソフトウェアは、ローミング追跡デバイス112の追跡測定をコンピューター可読フォーマットに転換するために使用され得る。図1において示されるように、コンピューティングユニット118は、ケーブル接続を使用してコンピューター122に接続される。この接続は、例えば、シリアルケーブル、USB接続、または標準的な電話線接続であり得る。別の態様において、コンピューティングユニット118は、無線接続を使用してコンピューター122に接続される。この無線接続は、例えば、ブルートゥース接続または任意のその他の公知の短距離無線コミュニケーションテクノロジーであり得る。
【００２２】
コンピューター122は、コンピューターファイルのデータ貯蔵所を含む。各々のファイルは、公知の医学的容態に関連する兆候を発生するようにプログラムされる。次いで、被験者102に対するローミング追跡デバイス112の位置は、コンピューティングユニット118によって算出されかつコンピューター可読フォーマットに転換されるように、もしあればどのコンピューターファイルがコンピューター122に接続された出力デバイス114へのプレイバックのために選択されるかを決定するために、コンピューター122上で実行しているソフトウェアによって使用される。コンピューターソフトウェアは、物体116上のローミング追跡デバイス112の位置を、被験者102上の既定「ホットゾーン」位置（例えば、領域）の以前に記録されたマップと比較する。コンピューターファイルは、物体116上のローミング追跡デバイス112の位置が、「ホットゾーン」の既定作業半径内にある場合にのみ、プレイバックのために選択される。例えば、特定の心臓欠陥に関連する特定の音を再生するようにプログラムされたコンピューターファイルは、物体116上のローミング追跡デバイス112が、被験者の実際の心臓上に置かれた「ホットゾーン」110の既定作業半径内にある場合にのみ、プレイバックのために選択される。「ホットゾーン」の作業半径は、その位置およびシミュレートされる医学的容態に依存し、例えば、約1インチであってもよく、または当業者によって決定されかつ個々の被験者およびシミュレートされる医学的容態に対して調整されてもよい。
【００２３】
プレイバックのために選択されたコンピューターファイルは、コンピューター122から出力デバイス114に送信される。出力デバイス114は、例えば、聴診器イヤピースまたはスピーカーであり得る。いくつかの態様において、音ファイルは、物体116の位置に対する音源位置を特定するために、スピーカーを介してサラウンド音において送信され得る。図1は、コンピューター122が、ケーブル接続を使用して出力デバイス114に接続されることを示す。この接続は、例えば、シリアルケーブル、USB接続、または標準的な電話線接続であり得る。別の態様において、コンピューター122は、無線接続を使用して出力デバイス114に接続される。この無線接続は、例えば、ブルートゥース接続または任意のその他の公知の短距離無線コミュニケーションテクノロジーであり得る。
【００２４】
本明細書において使用されるように、「ホットゾーン」は、対応するコンピューターファイルのプレイバックをトリガーする被験者102の体上の位置を指す。被験者上の「ホットゾーン」位置は、一つまたは複数のシミュレートされる医学的容態に対応する。例えば、特定の心臓血管状態をシミュレートすることが望ましい場合、特定の心臓状態に対応する一つまたは複数の「ホットゾーン」は、例えば被験者の前胸部および/または頚もしくは腎動脈などの主要な動脈上に置かれると思われる。別の例として、特定の肺状態をシミュレートすることが望ましい場合、特定の肺状態に対応する一つまたは複数の「ホットゾーン」は、例えば被験者の肺上に置かれると思われる。本発明に従うその他の「ホットゾーン」は、全体が参照により組み入れられるBates' Guide to Physical Examination and History Taking (Bickley & Szilagyi, Philadelphia: Lippincott William & Wilkons 2003)において記載される26エリアなどの、肺検査の間に概して医師によって検査されるエリアを含む。
【００２５】
当業者は、与えられた「ホットゾーン」の空間における位置が、被験者間で変化することも高く評価し得る。例えば、「ホットゾーン」位置は、個々の被験者の体形態の型（例えば、肥満対痩身体型または男性対女性体型）または被験者が自身の肩をすくめるもしくはよじるかどうかに依存して変化し得る。本発明の一つまたは複数の態様において、追跡デバイス測定は、異なる被験者間のこれらのバリエーションおよび偏差を考慮するために、再較正される。送信デバイス120に対する被験者102上の固定追跡デバイス104に対するポジション測定は、コンピューティングユニット118によって、例えば平均身長、体重、および体格の被験者に付着された追跡デバイスによって測定されるような基準座標系を使用して獲得されるポジション測定と比較される。中立ポジションからの固定追跡デバイス104に対するポジション測定における任意の偏差は、従って、物体116上のローミング追跡デバイス112に対して獲得されたポジション測定から減算される。いくつかの態様において、「ホットゾーン」位置および較正基準点でラベルされた標準的なサイズ（例えば、XS〜XXL）のネオプレンベストが、任意の個々の被験者の形態型に従ってシステムを較正するために使用され得る。被験者は、被験者に対する「ホットゾーン」パターンを個別化するために、較正の短期間の間、適当なサイズのベストを着用し得る。
【００２６】
物体116上のローミング追跡デバイス112の位置が、「ホットゾーン」の範囲内にある場合、コンピューターファイルは、プレイバックのために選択され、コンピューター122から出力デバイス114に送信される。いくつかの態様において、ローミング追跡デバイスは、接触スイッチ124を含み得る。作業において、接触スイッチ124は、出力デバイス114を有効にする。言い換えると、使用者は、接触スイッチ124が「閉」ポジションにない場合、選択されたコンピューターファイルのプレイバックを出力デバイス114を介して検出できない。コンピューター122は、出力デバイス114に接続された接触スイッチ124に選択されたファイルのプレイバックを送信する。接触スイッチ124が「開ポジション」にある場合、出力デバイス114へのプレイバック送信はブロックされる。しかしながら、接触スイッチ124は、被験者102とのコンタクトに際して「閉」ポジションへと閉じ、プレイバック送信が使用者によって出力デバイス114を介して検出されることを可能にする。接触スイッチ124は、スイッチからローラーを除去することによって改変されたRadio Shackカタログ番号275-017などの3/4"ローラーレバーを備える標準的な市販されているSDPTスイッチであり得る。
【００２７】
図5は、本発明の例示的な態様に従って行われる段階を図示するフロー略図である。段階310において、基準点を有する座標系が、コンピューティングデバイスを用いて作成される。基準点は、例えば、被験者に付着された固定追跡デバイスであり得る。次の段階、段階320において、「ホットゾーン」位置が、上に記載されるような当業者にとって公知の情報を使用して、座標系内にマッピングされる。段階330において、「ホットゾーン」マップが、コンピューティングデバイスに保存される。次いで、段階340において、ローミング追跡デバイスが、被験者上で動かされる。コンピューティングデバイスは、段階350において、ローミング追跡デバイスの位置を決定し、次いで、段階360において、ローミング追跡デバイスの位置を前記録「ホットゾーン」マップと比較する。段階370において、ローミング追跡デバイスの位置が、「ホットゾーン」の範囲内である場合、段階380において、コンピューティングデバイスは、コンピューティングデバイスに接続された聴診器イヤピースまたはスピーカーなどの出力デバイスを介して音のプレイバックをトリガーする。音は、ローミング追跡デバイスが「ホットゾーン」位置の範囲内にある限り、継続的に再生される。
【００２８】
本発明の一つまたは複数の態様において、物体116は、概して本明細書において記載されるように改変されるAndroscope i-stethos model IS-28A00（Andromed, Inc., St. Laurent, Quebec）などの標準的な電気聴診器である。図3は、本発明に従う例示的な聴診器を示す。図3において示されるように、接触スイッチ124およびローミング追跡デバイス112は、物体116のヘッドピース126上にマウントされる。イヤピース128（図1における出力デバイス114に対応する）は、ヘッドピース126とは別個のデバイスである。本発明のいくつかの態様において、ヘッドピース126およびイヤピース128は、単一デバイスに組み入れられる。イヤピース128は、コンピューター122の音声出力デバイスに接続される。
【００２９】
コンピューター122からイヤピース128へのコンピューター音ファイルの送信は、被験者102上のヘッドピース126の正しい配置と相関する。本発明の一つまたは複数の態様において、音ファイルは、.wavファイルである。しかしながら、.mp3ファイルなどのその他の音ファイルが使用され得る。音ファイルは、自然発生音（例えば、正常心拍）またはデジタル処理（例えば、正常心拍を異常心拍のような音に改変すること）もしくはデジタル変更（弁欠陥をシミュレートするために正常心音に余分な音を追加すること、または喘息をシミュレートするために呼吸音に乾性ラ音を追加すること）されている音のいずれかに対応し得る。デジタル信号処理に対して市販されているソフトウェアは、本発明の態様に関連して使用され得る。例えば、SoundsLogical（Glasgow, Scotland UK）からのWaveWrapが使用され得る。
【００３０】
音ファイルのコンピュータープレイバックは、被験者の実際の吸息および呼息に対応するように時間を合わせられる。音感知/改変アプローチは、コンピューターが被験者の吸息/呼息に関する入力デバイス情報を受け取り、それに従って肺音のタイミングを調整する場合に使用される。被験者の呼吸パターンに関する情報は、被験者制御アクチュエータースイッチまたは胸部運動をモニターするためのプレチスモグラフを使用して獲得される。
【００３１】
図4は、本発明の例示的な態様の略図である。イヤピース128に送信される音ファイルは、使用者がヘッドピース126を適当な「ホットゾーン」上に配置する場合、使用者への聴診フィードバックを提供する。例えば、ヘッドピース126が、被験者の実際の心臓の位置上の「ホットゾーン」ポジション110上に置かれる場合、コンピューター122は、イヤピース128へのプレイバックのために、例えば心臓欠陥などに関連する異常音を発生する、「ホットゾーン」110に対応する音ファイルCを選択し得る。または、ヘッドピース126が、「ホットゾーン」ポジション110上に置かれる場合、コンピューター122は、正常心臓に関連する正常音を発生する、「ホットゾーン」110にも対応する音ファイルDを選択し得る。チャート130が図示するように、コンピューター122は、ヘッドピース126が「ホットゾーン」ポジション106上に置かれる場合、音ファイルAを選択すると思われ、コンピューターは、ヘッドピース126が「ホットゾーン」ポジション108上に置かれる場合、音ファイルBを選択すると思われる。聴診器へのプレイバックのために選択される音ファイルは、患者の身体検査の間に一般的に聴診される音に対応する。正常または異常な医学的容態のいずれかに関連する音の聴診は、例えば、被験者の医学的容態に関する医学診断をなすために使用者によって使用される。本明細書において使用されるように、「聴診」は、被験者の医学診断を援助するために、心臓、肺、腹部、および主要な動脈などの内部器官によって作られる音を聴く行動を指す。
【００３２】
本発明に従って、聴診される音は、被験者によってシミュレートされる特定の医学的容態に対応する。一つの態様において、心臓状態は、心臓関連音のプレイバックによってシミュレートされる。発生され得る心臓関連音、およびシミュレートされる関連心臓状態の例は、以下を含む：健常心機能、心不全、僧帽弁逸脱、僧帽弁逆流、僧帽弁狭窄、肺動脈弁狭窄、大動脈狭窄、大動脈逆流、心室中隔欠損、および心膜炎をシミュレートするための正常心音、病的分裂、心雑音、クリック音、奔馬調律、心膜摩擦音、静脈コマ音、および頚動脈雑音。別の態様において、肺状態は、肺関連音の発生によってシミュレートされる。発生され得る肺関連音、およびシミュレートされる関連肺状態の例は、以下を含む：健常肺機能、気管支炎、肺硬化、肺炎、無気肺、胸水、気胸、慢性閉塞性肺疾患、肺気腫、および喘息をシミュレートするための正常呼吸音、湿性ラ音、乾性ラ音、喘鳴、および胸膜摩擦音。別の態様において、腹部状態が、腹部関連音の発生によってシミュレートされる。発生され得る聴診音、およびシミュレートされる関連腹部状態の例は、以下を含む：腸閉塞、腎または大動脈の動脈雑音、および正常腹部機能をシミュレートするための腸音および雑音。
【００３３】
本発明の別の態様において、光学モーションキャプチャーを利用する光学追跡システムが、ローミングデバイスの位置を決定するために使用され得る。光学モーションキャプチャーは、長期間にわたる物体上のLEDマーカーなどのマーカーの追跡である。概して、カメラは、物体上に配置されたマーカーを追跡するために、キャプチャーエリアの周辺上に配置される。光学追跡システムを使用して、活動マーカーポジションは、カメラセンサーによって検出され、マーカーに対する座標ポジションを計算しかつ保存する中央処理装置に送信される。ARToolkit（Human Interface Technology Laboratory, University of Washington, Seattle, WA）、PhaseSpace光学モーションキャプチャーシステム（PhaseSpace, San Leandro, CA）、HiBall-3000（3rdTech, Inc., Chapel Hill, NC）、Vicon小型カメラシステム（Vicon Motion Systems, Inc., Lake Forest, CA）、Hawk System（Motion Analysis Corp., Santa Rosa, CA）、およびEagle System（Motion Analysis）などの光学追跡システムが、本発明とともに使用され得る。
【００３４】
概して400において、図6は、本発明の例示的な態様のシステム略図である。使用者が、被験者102の検査を行う間、光学マーカー134は、使用者の手132上に、または聴診器ヘッドピースなどの使用者の手に保持される物体上に配置される。光学マーカー134の公知の作業半径内に配置されかつコンピューター122に接続されるカメラセンサー136は、光学マーカー134の三次元におけるポジションを検出する。次いで、コンピューター122に関連する様々なソフトウェアは、カメラセンサー136の位置に対する光学マーカー134の位置を決定し、ポジション測定をコンピューター可読フォーマットに変換し、かつ光学マーカー134の位置を被験者102上の既定「ホットゾーン」位置の以前に記録されたマップと比較する。使用者が、例えば「ホットゾーン」位置110などの「ホットゾーン」位置上で被験者の背中をたたく場合、「ホットゾーン」に対応するコンピューターファイルは、プレイバックのためにコンピューター122からコンピューターに接続されたスピーカーまたは聴診器イヤピースなどの出力デバイス138に送信される。いくつかの態様において、コンピューターファイルは、使用者の手132の位置に対する音源位置を特定するために、サラウンド音ソフトウェアを使用してスピーカーにプレイバックのために送信される。サラウンド音放送に対して市販されているソフトウェアは、本発明の態様に関連して使用され得る。例えば、Emersys（Daejeon, South Korea）からのMaven3Dが使用され得る。
【００３５】
本発明の別の態様において、少なくとも部分的に医学的容態をシミュレートするために、概してCyberTouchまたはCyberGlove（Immersion Corp., San Jose, CA）などの特殊化したグローブ140が使用される。概して500において、図7は、本発明の例示的な態様を示すシステム略図である。グローブ140は、ローミング追跡デバイス142を手首部分にマウントされ、そのポジションを示す信号をコンピューティングユニット118に送信する。したがって、ローミング追跡デバイス142のポジションの測定は、手首ポジションからグローブ140の全般的な位置を提供し、複数の光ファイバーセンサーが、指の屈曲を測定するためにグローブ140に埋め込まれ得る。グローブ140は、コンピューター122にも接続され、コンピューターに様々な情報を送信することが可能である。例えば、使用者が「ホットゾーン」位置上で被験者102の背中をたたく場合、グローブ140は、被験者102の体から発する振動を検出し、コンピューター122に信号を送信する。信号は、プレイバックのためにコンピューター122から出力デバイス114へまたはコンピューター122に接続されたスピーカー138を介して送信される「ホットゾーン」に対応するコンピューターファイルのプレイバックをトリガーする。コンピューターファイルは、例えば、スピーカー138を介してサラウンド音において送信される音ファイルであり得る。さらに特定の例において、使用者は、被験者の肺上の「ホットゾーン」ポジション110上で被験者102に背中をたたき得る。コンピューター122は、コンピューティングユニット118によって決定されるように、出力デバイス114へのまたはスピーカー138を介するプレイバックのために、グローブ140のポジションを、反響性または鈍性肺音を発生する音ファイルと相関させると考えられる。様々なその他の音ファイルは、異なる医学的容態をシミュレートするためにアクセスされ得る。
【００３６】
本発明の別の態様において、ローミングデバイスの位置を決定するために、センサーシステムが使用される。例えば、マーカーが作業半径内で動く場合に検出するように構成されたセンシングデバイスは、被験者によって着用されるベスト上の「ホットゾーン」位置に固定またはマウントされ得る。使用者の手上または使用者の手における聴診器などの物体上にマウントされたマーカーが、「ホットゾーン」内で動かされる場合、センシングデバイスは、この情報をコンピューターに通信し、コンピューターに関連するソフトウェアは、コンピュータースピーカーまたは聴診器のイヤピースなどの出力デバイスを介する音ファイルのプレイバックをトリガーする。いくつかの態様において、センシングデバイスは、ベスト上の「ホットゾーン」位置に固定されたマーカーを検出するためのローミングデバイスとして使用され得る。マーカーを検出するように構成されたセンシングデバイスは公知であり、当業者にとって容易に利用できる。
【００３７】
本発明の一つまたは複数の態様に従って、正常または異常な医学的容態をシミュレートするためのシステムの構成要素は、異なる手段で接続され得る。例えば、接続は、有線、無線、光学、電磁気、および同様のものであり得る。加えて、一つまたは複数のカメラは、追跡デバイスに対して情報および/またはポジションデータを提供するために使用され得る。または、または付加的に、当技術分野において公知の追跡デバイスまたは磁気センサーは、追跡デバイスの位置を助力するまたは検出するために、追跡システムへ組み入れられ得る。一つまたは複数のデバイスの機能は、単一デバイスに組み合わせられてもよい。例えば、コンピューターは、追跡システムの機能を行うために、プログラムされていてもよく、適当なハードウェアを含んでいてもよい。様々な構成要素は、データがその他によって交換されかつ/または解析され得るように、一つまたは複数のネットワークにわたって接続されてもよい。例えば、教室セッティングにおいて、インストラクターは、聴診器を位置決めするために適当な位置を実証し得る。適当な信号は、コンピューターに送られ、無線ネットワークをわたって送信され得る。次いで、教室における使用者は、彼らの独自の聴診器において適当な音を受け取ると考えられる。すべてのそのような態様、改変、およびバリエーションは、本発明の範囲内に収まる。
【００３８】
本発明は、図面および前述の説明において詳細に図示されかつ記載されているが、同じものが、例証的でありかつ特徴において制限的ではないと考えられ、好ましい態様のみが示されかつ記載されていること、ならびに本発明の趣旨の範囲内で生じるすべての変化および改変が、保護されることが望ましいことが理解される。加えて、本明細書において引用されるすべての参照は、当技術分野における技能のレベルを示し、全体が参照により本明細書に組み入れられる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の例示的な態様に従うシステム略図である。
【図２】本発明の例示的な態様に従うシステム略図である。
【図３】本発明の例示的な態様に従う聴診器を図示する。
【図４】本発明の例示的な態様に従う略図である。
【図５】本発明の例示的な態様に従う方法を図示するフロー略図である。
【図６】本発明の例示的な態様に従うシステム略図である。
【図７】本発明の例示的な態様に従うシステム略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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