(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザに刺激信号を通知する刺激システムであって：
測定された心拍を心拍信号へ変換するための少なくとも一つの心拍センサと；
前記心拍信号を処理するよう構成される処理回路と；
ユーザに刺激信号を通知するよう構成されるユーザインターフェースと；
を有し、
前記処理回路は：
前記測定された心拍の間の間隔を計算し、さらに、連続する間隔の所定の数を登録し；
前記登録された間隔に基づいて、検出された心拍と予測される将来の心拍との間の時間間隔を予測し；さらに
前記ユーザの前記心拍及び／又は心拍の一貫性（ｈｅａｒｔ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）を変更するために、前記予測される時間間隔の終わりに前記予測される心拍と非同時にユーザに刺激信号を通知するようユーザインターフェースに指示する；
よう構成され、
前記ユーザを興奮させようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直前に通知され、前記ユーザをリラックスさせようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直後に通知される
ことを特徴とする、刺激システム。
【請求項２】
前記処理回路は、前記登録された間隔を確率分析することにより前記予測される時間間隔を計算するよう構成されることを特徴とする、請求項１に記載の刺激システム。
【請求項３】
前記処理回路は：
前記登録された間隔のヒストグラムを計算し；さらに
前記ヒストグラムの所定のパーセンタイル値に基づいて心拍間隔を予測する；
よう構成されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の刺激システム。
【請求項４】
前記予測される時間間隔は、前記登録された間隔の中央値（ｍｅｄｉａｎ）に基づくことを特徴とする、請求項１乃至３何れか一項に記載の刺激システム。
【請求項５】
前記処理回路は、前記予測される心拍間隔に対応する前記所定のパーセンタイル値と異なる、前記ヒストグラムの第二の所定のパーセンタイル値において、前記刺激信号を通知するよう前記インターフェースに指示するよう構成されることを特徴とする、請求項３又は４に記載の刺激システム。
【請求項６】
前記ユーザを興奮させるとき、前記第二の所定のパーセンタイル値は中央値より低く、前記ユーザをリラックスさせるとき、前記刺激信号は中央値より高いパーセンタイル値に対応して通知されることを特徴とする、請求項４又は５に記載の刺激システム。
【請求項７】
前記登録された間隔の所定の数は２００以下であり、好ましくは１００以下であり、さらに好ましくは５０以下であることを特徴とする、請求項１乃至６何れか一項に記載の刺激システム。
【請求項８】
前記処理回路は：
時間に関して前記登録された間隔をプロットし；
前記登録された間隔の前記プロットから反復パターンが抽出できるか検証し；さらに
前記反復パターンのさらなる反復に基づいて前記将来の心拍間隔を予測する；
よう構成されることを特徴とする、請求項１乃至７何れか一項に記載の刺激システム。
【請求項９】
前記反復パターンは一貫性のある心拍を表す正弦曲線を有し、前記予測される心拍は時間に関する前記正弦曲線のさらなる反復に位置することを特徴とする、請求項８に記載の刺激システム。
【請求項１０】
前記処理回路は：
時間に関する前記登録された間隔において、心拍の一貫性に関する反復パターンが存在するかどうか検出し；さらに
一貫性が存在しないとき、前記ヒストグラムのパーセンタイル値に基づいて前記将来の心拍間隔を予測し、一貫性が存在するとき、前記一貫性に対応する前記反復パターンに基づき前記将来の心拍間隔を予測する；
よう構成されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の刺激システム。
【請求項１１】
前記ユーザインターフェースは、前記ユーザに前記刺激信号を通知するために触覚の刺激装置を有することを特徴とする、請求項１乃至１０何れか一項に記載の刺激システム。
【請求項１２】
前記ユーザインターフェースは、前記ユーザの体を直接刺激するため、前記ユーザの体に身につけることができるか、あるいは前記ユーザの体に近接して身につけることができる、柔軟な素材を有することを特徴とする、請求項１１に記載の刺激システム。
【請求項１３】
刺激信号をユーザに通知するユーザインターフェースの制御方法であって：
一連の心拍を検出する段階と；
前記検出された心拍の間の間隔を計算して登録する段階と；
前記登録された一連の心拍に基づいて、検出された心拍と将来の心拍との間の時間間隔を予測する段階と；
前記ユーザの前記心拍及び／又は心拍の一貫性（ｈｅａｒｔ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）を変更するために、前記予測される将来の心拍と非同時に前記ユーザインターフェースに刺激信号を通知させる段階と；
を有し、
前記ユーザを興奮させようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直前に通知され、前記ユーザをリラックスさせようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直後に通知される
ことを特徴とする、方法。
【請求項１４】
ユーザに刺激信号を通知するためのコンピュータプログラムであって、コンピュータ上で実行されるとき、前記コンピュータを：
心拍センサを通じて一連の心拍を検出し；
前記検出された心拍の間の間隔を計算して登録し；
前記登録された一連の心拍に基づいて、検出された心拍と将来の心拍との間の時間間隔を予測し；さらに
前記ユーザの前記心拍及び／又は心拍の一貫性（ｈｅａｒｔ  ｃｏｈｅｒｅｎｃｅ）を変更するために、ユーザインターフェースを通じて、前記予測される将来の心拍と非同時にユーザに刺激信号を通知する；
よう制御し、
前記ユーザを興奮させようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直前に提供され、前記ユーザをリラックスさせようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直後に提供される
ことを特徴とする、コンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、測定された心拍を信号に変換するための心拍センサを少なくとも一つ提供する、ユーザに刺激信号を通知する刺激システムに関する。本発明は、ユーザに刺激信号を通知する方法及びコンピュータプログラムにも関する。
【背景技術】
【０００２】
彼又は彼女の身体的状態について通知するため、心拍又は心拍数に関するフィードバックがユーザにしばしば与えられる。例えばスポーツマンは、パフォーマンスを最適にするために心拍の情報を用いる。測定された心拍数は、いくつかのトレーニング装置により提供され得る。これにより、スポーツマンは、心拍数がある範囲内であるかどうかを見て確認することができる。フィードバックは、スクリーン又は音声によってしばしば提供される。例えば、心拍数は、心拍に合わせて同時にパルスを発生させる視覚的なサイン又は聴覚的なサインによって通知されることができる。
【０００３】
公開された国際特許出願ＷＯ２００８／１１０９５６において、呼吸ガイダンスシステムが開示されている。前記呼吸ガイダンスシステムにおいて、ユーザは、少し前の心拍に基づく呼吸ガイダンス信号を得ることにより、望ましい心拍数と一致するようガイドされる。前記システムは、心拍数と同調して呼吸するようユーザを導くものである。ユーザは、ガイダンス信号にあわせて呼吸することにより、心拍数と同調して呼吸することができる。前記ガイダンス信号は、わずかな、以前の心拍数に基づいている。その方法で、ユーザは、心拍に同調して呼吸することにより、望ましい心拍数に直感的に到達することができる。
【０００４】
彼又は彼女の興奮の度合いに合うように、ユーザに影響を及ぼすことが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２００８／１１０９５６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非同時に、すなわちユーザの心拍の直前または直後に、刺激信号を提供するシステムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
システムは、ユーザに刺激信号を通知する刺激システムであって：測定された心拍を心拍信号へ変換するための少なくとも一つの心拍センサと；前記心拍信号を処理するよう構成される処理回路と；ユーザに刺激信号を通知するよう構成されるユーザインターフェース；を有し、前記処理回路は：前記測定された心拍の間の間隔を計算し、かつ連続する間隔の所定の数を登録し；前記登録された間隔に基づいて、検出された心拍と予測される将来の心拍との間の時間間隔を予測し；さらに前記ユーザの前記心拍及び／又は心拍の一貫性を変更するために、前記予測される時間間隔の終わりに前記予測される心拍と非同時にユーザに刺激信号を通知するようユーザインターフェースに指示する；よう構成され、前記ユーザを興奮させようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直前に通知され、前記ユーザをリラックスさせようとするとき、前記刺激信号は前記予測される将来の心拍の直後に通知される；ことを特徴とする、刺激システムを備える。
【０００８】
心拍数刺激システムは、心拍センサを備えることができる。心拍センサは、測定された心拍を電気信号へ変換することができる。処理回路は、心拍間隔を計算し、登録することができるよう提供されることができる。これらの登録された間隔に基づいて、将来の心拍間隔が、最後に測定された心拍と予測される間隔の終端である次の心拍との間で予測されることができる。ユーザインターフェースは、前記予測される心拍と非同時に、刺激信号を通知するために提供されることができる。
【０００９】
本発明のさらなる実施形態及び利点は、クレーム及び説明において、図面への言及とともに明確に説明される。
【発明の効果】
【００１０】
ユーザを刺激しようとするとき、予測される将来の心拍の直前、かつ好ましくは、前記予測される次の心拍に対応する実際の心拍の前に生じた心拍の後に刺激信号を提供することができるシステムが提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】心拍刺激システムの概略図を表す。
【図２】ユーザの体のユーザインターフェースの前からの視点（左）及び後ろからの視点（右）を概略的に表す。
【図３】検出された心拍間隔のヒストグラムを表す。
【図４】検出された心拍間隔の正弦曲線のパターンを表す。
【図５】ポアンカレの方法（Ｐｏｉｎｃａｒｅ  ｍｅｔｈｏｄ）を検出された心拍間隔に適用することにより取得されるグラフを表す。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本システムは、非同時に、すなわちユーザの心拍の直前または直後に、刺激信号を提供することを目的とする。次の心拍が生じる確実な時点は明らかではないため、刺激信号は将来の心拍の予測に基づいたものであり、心拍の実際のタイミングに基づいたものであることはできない。
【００１３】
本システムは、ユーザを興奮させようとするとき、予測される将来の心拍の直前、かつ好ましくは、前記予測される次の心拍に対応する実際の心拍の前に生じた心拍の後に刺激信号を提供することができる。システムがユーザをリラックスさせようとするとき、予測される次の心拍の後、かつ好ましくはもう一つの次の心拍の前に刺激信号を提供することができる。本心拍刺激システムは、実際の心拍と同期しないで刺激信号を提供することにより、ユーザの興奮の度合いに影響を与えることができる、また、これによって、ユーザが彼又は彼女の心拍及び／又は心拍の一貫性を意識して知ることなく、ユーザの心拍を変えることができる。例えば、本システムは、一貫性のある心拍へユーザを無意識に導くことができる。
【００１４】
ユーザが相対的に興奮している状態であるとする。そのとき前記ユーザは、おそらく相対的に高い心拍を有する。ある刺激信号が、予測される心拍又は実際の心拍よりいくらか早いことを通知するとき、ユーザはさらに興奮させられることができる。一方で、前記刺激信号が、実際の心拍又は予測される心拍よりわずかに遅いことを通知するとき、ユーザはリラックスさせられることができる。
【００１５】
本システムは、最後に測定された心拍の所定の数に基づく将来の心拍の見積もりを基準として用いて、瞬間的な個人の心拍状態によく適合され得る。一実施形態において、登録された間隔の所定の数は２００以下、好ましくは１００以下、さらに好ましくは５０以下である。ある特定の実施形態において、本システムは、およそ最近の２０以下の検出された心拍に基づいて将来の心拍のタイミングを予測する。
【００１６】
前記予測は、次の心拍が生じるときの予想又は見積もりに基づくことができる。処理回路は、登録された間隔を確率分析することによって、最後の心拍と将来の心拍との間の次の時間間隔を予測するよう構成されることができる。このことは、心拍の予測についての相対的に良い結果を得ることを示す。望ましい一つの実施形態において、登録された間隔のヒストグラムが作成される。このヒストグラムに基づいて、将来の心拍間隔が予測されることができる。別の実施形態において、将来の心拍の予測は、例えば最近の５から１５の登録された心拍の平均値のような、登録された一連の心拍の平均値に基づくことができる。
【００１７】
心拍間隔の所定の数が登録され、ヒストグラム内にプロットされるとき、心拍間隔の範囲は、それらのパーセンタイル値（ｐｅｒｃｅｎｔｉｌｅ）に従ってヒストグラム内にプロットされることができる。ヒストグラムを用いることにより、刺激信号のタイミングは、心拍が相対的に不規則であるときにも、相対的に制御されて効果的な方法で得られることができる。一つの実施形態において、予測される時間間隔は、中央値（ｍｅｄｉａｎ）、すなわち５０のパーセンタイル値又はその近似値に基づくことができる。５０のパーセンタイル値は、予測される心拍のタイミングが対応する実際の心拍のタイミングに真に等しい、又はほぼ等しい最大の機会をもたらす。
【００１８】
刺激信号は、前記中央値に対応する時間間隔が経過する前又は後にユーザに通知されることができる。ヒストグラムにおいて、０−５０のパーセンタイル値に対応する間隔は、ヒストグラムの中央値と等しい期間又はヒストグラムの中央値より低い期間を有する。さらに、５０−１００のパーセンタイル値に対応する間隔は、ヒストグラムの中央値と等しい期間又はヒストグラムの中央値より高い期間を有する。
【００１９】
５０より低いパーセンタイル値は、相対的に短い期間の心拍間隔を示す。５０より低いパーセンタイル値に対応する時間間隔の終わりにおいて刺激信号を通知することは、刺激信号が実際の心拍より早いという相対的に高い可能性を与えることができる。５０より高いパーセンタイル値は、相対的に長い期間の相対的な心拍間隔を示す。５０より高いパーセンタイル値に対応する時間間隔の終わりにおいて刺激信号を通知することは、刺激信号が実際の心拍より遅いという相対的に高い可能性を与えることができる。
【００２０】
処理回路は、ユーザインタフェースに、予測される将来の心拍間隔に対応する所定のパーセンタイル値とは異なる、ヒストグラムの第二の所定のパーセンタイル値における刺激信号を通知するように指示するよう構成されることができる。選択されたパーセンタイル値は、検出された間隔に基づき、ユーザの興奮の度合い又はリラックスの度合いに従って予め定められることができる。一つの実施形態において、刺激信号は、５０と異なるパーセンタイル値に対応する間隔において通知され得る。例えば、ユーザを興奮させるために、前記第二の所定のパーセンタイル値は、例えば０と４９との間の、中央値より低い値をとることができる。ユーザをリラックスさせるために、前記刺激信号は、例えば５１と１００との間の、中央値より高いパーセンタイル値に対応するよう通知されることができる。
【００２１】
実際には、刺激信号の頻度は、刺激信号が毎回の心拍の所定の数又は毎回の心拍の周期の前又は後に通知され得るように、心拍より低くなり得る。心拍の一周期は、一回に息を吸って吐く呼吸に関連し得る。例えば、毎回６、７、８若しくは９番目の予測される将来の心拍の後に信号が通知されることができる。あるいは、毎回６、７、８若しくは９番目の心拍の後に将来の心拍が予測され、次に信号が予測される心拍の直前若しくは直後に通知されることができる。
【００２２】
一貫性のある状態において、登録された心拍間隔は、反復パターンに従い時間に関してプロットされることができる。一貫性のある状態において、人は規則的な呼吸パターン及びその呼吸パターンに対応する反復的な心拍間隔のパターンを有し得る。大抵は、心拍間隔は、時間に関して正弦曲線のパターンを示す。ここで、正弦曲線の周波数は、呼吸頻度に対応する。そのような反復パターンが認識されるとき、心拍の一貫性が表れていることを示し得る。次の心拍は、そのような反復パターンに従って予測されることができる。したがって、そのような反復パターンが登録された間隔のプロットから抽出できるとき、将来の心拍間隔は、前記反復パターンのさらなる反復に基づくことができる。
【００２３】
一つの実施形態において、登録された間隔が時間に関してプロットされているとき、前記反復パターンは正弦曲線であることができる。正弦曲線は、一貫した心拍を表すことがてきる。そのような場合に、将来の心拍は、正弦曲線のさらなる継続に位置すると予測されることができる。
【００２４】
本システムは、一方では、将来の心拍間隔を予測するために登録された心拍間隔のヒストグラムを用いる。そして他方では、将来の心拍間隔を予測するために登録された一連の間隔から検出された反復パターンを用いる。処理回路は、ある反復パターン、好ましくは正弦曲線が、時間に関して登録された間隔のプロットにおいて現れているかどうか検出することにより、一貫性が表れているかどうか検出するよう構成されることができる。一貫性が検出されないとき、本システムは、ヒストグラムのあるパーセンタイル値に基づいて次の心拍間隔を予測することができる。一貫性が検出されたとき、本システムは、望ましくは将来において前記パターンを繰り返させることにより、前記反復パターンに基づいて次の心拍間隔を予測することができる。
【００２５】
一つのさらなる実施形態において、刺激信号は、バイブレーションのような触覚の刺激を有することができる。これにより、刺激信号に関する心拍の直感的な調整の水準を高めることができる。ユーザインターフェースは、刺激信号をユーザに通知するため、触覚の刺激を有することができる。ユーザインターフェースは、ユーザの体を直接刺激するため、ユーザの体に身に付けられることのできる柔軟な素材を有することができる。
【００２６】
第三の態様において、上で述べた目標及び／又は他の目標は、請求項１３に従った方法により達成されることができる。
【００２７】
第四の態様において、上で述べた目標及び／又は他の目標は、請求項１４に従ったコンピュータプログラムにより達成されることができる。
【００２８】
この説明において、同一又は対応する領域は、同一の参照番号又は対応する参照番号を有する。示される例示的な実施形態は、いかなる方法においても制限的に解釈すべきではなく、単なる説明としての役割を果たす。
【００２９】
この説明において、興奮（ｅｘｃｉｔｅｍｅｎｔ）は、奮起（ａｒｏｕｓａｌ）として理解されることができる。興奮の反対の語は、リラックスすること（ｒｅｌａｘａｔｉｏｎ）であり得る。ここで説明されるシステムは、ユーザの興奮、奮起、リラックスすること及び／又は心拍を調整することができる。
【００３０】
図１において、心拍刺激システム１の概略図が示される。本システム１は、ユーザ３から測定された心拍を信号へと変換するよう構成される心拍センサ２を有する。心拍センサ２は、ユーザ３の体に近接して、あるいは接触して取り付けられることができる。処理回路４は、心拍信号を処理するよう構成されて提供されることができる。処理回路４は、検出された心拍の間の心拍の時間間隔を計算し、デジタル記憶装置５に計算された間隔を登録することができる。処理回路４は、ユーザインターフェース６にユーザ３に対する刺激信号を送るように指示するようさらに構成されることができる。ユーザインターフェース６は、例えば心拍センサ２と同様の形式により、ユーザ３の体に取り付けられることができる。
【００３１】
登録された心拍の時間間隔を保管するためのデジタル記憶装置５は、揮発性メモリ又は例えばハードディスクのような不揮発性メモリのような、あらゆる既知のデジタル記憶装置５を含むことができる。
【００３２】
心拍センサ２は、心拍信号を電気信号に変換するためのあらゆる既知の装置を含むことができる。心拍センサ２は、例えばユーザ３の皮膚の上に選択的に配置される電極を通じて、あるいは心電図を通じて、あるいは心拍計、あるいは例えば光ダイオード若しくはインピーダンス測定技術を用いるプレチスモグラフ（ｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈ）により、心拍を検出するよう構成されることができる。心拍センサ２は、パッチ及び／若しくは衣類で提供され、並びに／又はパッチ及び／若しくは衣類に統合されることができる。心拍センサ２は、ユーザの体に身につけることができるか、あるいはユーザの体に近接して身につけることができる柔軟な素材で提供されることができる。
【００３３】
図２において示されるように、好ましくは、ユーザインターフェース６は、少なくとも一つ、好ましくは複数の触覚の刺激装置６Ａを有する。触感の刺激装置６Ａは、例えばバイブレーションにより、ユーザ３へ触覚の刺激信号を通知するよう構成されることができる。ユーザ３は、そのような信号を感知することができ、刺激のタイミングによってより興奮された状態になり、あるいはよりリラックスさせられた状態になることができる。
【００３４】
触覚の刺激装置６Ａは、例えば衝撃のような電気的な信号及び／又は機械的な信号を提供するよう構成されることができる。触覚の刺激装置６Ａは、一つの刺激信号に対応する一つの動作又は少量の動作を提供するよう構成されることができる。触覚の刺激装置６Ａは、ユーザによって検知されることのできるように振動するよう構成されてもよい。振動（バイブレーション）は、比較的高い周波数の動作を有し得る。例えば、金属部分又はプラスチック部分が、ユーザ３の体に接触して、及び／又は近接して提供されることができる。刺激信号の間、金属部分又はプラスチックの部分は、体に対して振動することができる。
【００３５】
ユーザインターフェース６は、パッチ及び／若しくは衣服で提供され、並びに／又はパッチ及び／若しくは衣服に統合されることができる。図２において示すように、ユーザインターフェース６は、ユーザの体を直接刺激するために、ユーザの体に身につけることができるか、あるいはユーザの体に近接して身につけることができる、柔軟な素材で提供されることができる。これらの場合において、ユーザインターフェース６は、好ましくは触覚の刺激装置６Ａを含む。センサ２及びユーザインターフェース６の両方は、例えば衣服及び／又はパッチの一部のような同一の装置の一部であることができる。
【００３６】
図２において図示されるように、一つの実施形態において、ユーザ３は、ベスト、ジャケット及び／又はパッチの中に、触覚の刺激装置６Ａ及び／又はセンサ２を身につけることができる。触覚の刺激装置６Ａは、振動触覚（ｖｉｂｒｏｔａｃｔｉｌｅ）アクチュエータを含むことができる。好ましくは、触覚の刺激装置６Ａは、ユーザ３の胴体に、又はそれに近接して設置されるよう構成される。触覚の刺激装置６Ａ及び／又はセンサ２が、ジャケット、コート、セーター、又は吸汗性下着、チェストベルト等のようなスポーツ用衣服のような衣服と統合できるパッド（ｐａｄ）の中で提供されるとき、心拍刺激システムは比較的目立たないことにより都合が良い可能性がある。一つの実施形態において、心拍刺激システム１は、心電図パッド（ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉａｇｒａｍ−ｐａｄｓ）及び触覚の刺激装置６Ａが統合されたチェストベルトを含む。
【００３７】
図２は、複数の触覚刺激装置６Ａが、ユーザ３の胴体７に近接して身に付けられていることを示す。円は、心臓領域８を示す。刺激装置６Ａがユーザ８の胴体７に近接して構成されるとき、有益であり得る。刺激装置６Ａがユーザ３の心臓領域８に近接して構成されるとき、特に有益であり得る。ユーザ３は、次に、受信された信号を彼又は彼女の心拍と関連付けることができる。例えば、ｎ回目の心拍の直前の１秒未満のバイブレーションのような、比較的短い時間の間にバイブレーションを提供することにより、ユーザ３を無意識に刺激することができることがわかっている。ここで、ｎは、一回の呼吸周期における複数の心拍を表す。
【００３８】
さらにる実施形態において、ユーザインターフェース６は、他の刺激信号を提供することができる。例えば、ユーザインターフェース６は、聴覚的な刺激信号を提供するためにオーディオ装置を有することができる。あるいは、ユーザーインターフェース６は、視覚的な刺激信号を提供するために視覚的なスクリーン装置を有することができる。
【００３９】
心拍刺激システム１は、ユーザインターフェース６を通じて刺激信号を通知することができる。システム１は、呼吸と一貫性のある心拍に到達するために、ユーザ３を刺激するよう構成されることができる。心拍が規則的であるとき、将来の心拍は、検出された信号を推定することにより予測されることができる。しかしながら、多くの場合、心拍は規則的なパターンに正確に従わず、むしろ不規則であり得る。したがって、将来の心拍のタイミングは、むしろ予測不可能であることがある。
【００４０】
図３において、心拍間隔１０のヒストグラム９が、検出された一連の心拍に従ってプロットされている。縦軸１１は、検出された個別の間隔１０の発生回数を表す。縦軸１１は、５０の目盛りで分割されている。横軸１３は、個別の間隔１０の時間を表す。ここで、個別の時間１０は、例えば２００分の１秒単位に四捨五入され得る。間隔１０は、２００分の１秒ごとにプロットされることができる。説明のために、ヒストグラムは、ユーザ３の心拍間隔１０の比較的大きな数をプロットしている。
【００４１】
心拍間隔は、確率変数としてモデル化されることができる。その確率分布は、以前に記録された心拍間隔のヒストグラムにより近似されることができる。次の心拍間隔の予測は、この確率変数から実行値（ｉｎｓｔａｎｃｅ）を取り出すことにより達成されることができる。
【００４２】
示されるヒストグラム９は、検出された心拍の相対的に高い量に関連する。実際には、システム１は、検出された心拍間隔１０のより小さな数であるヒストグラム９を用いる可能性がある。ヒストグラム９における直近に検出された心拍間隔１０のみを考慮することにより、例えばある動作の激しさにおける一時的な変化及び／又は興奮における一時的な変化による主なレベル及び／又は心拍間隔の中央値における一時的な変化が考慮に入れられ得る。一つの実施形態において、ヒストグラムにおける登録された間隔の数が２００以下であり、好ましくは１００以下、さらに好ましくは５０以下であり得る。ある特定の実施形態において、システムは、およそ最近の２０以下の検出された心拍間隔に基づいて、将来の心拍のタイミングを予測する。
【００４３】
このヒストグラムのｎ番目のパーセンタイル値を選択することにより、対応する予測値が実際の心拍値より小さい１００−ｎパーセントの可能性と、実際の値より大きい予測値であるｎパーセントの可能性が存在する。例えば、制限としてｎ＝１０が選択されたとき、実際の心拍より早く刺激する可能性、すなわち予測値が実際の心拍より小さい可能性はおよそ９０％である。
【００４４】
このアプローチを用いて、ｎ＝５０は、次の心拍間隔を正確に予測する最大の可能性を与えることができる。規則的な刺激のために、実際の心拍と同調して刺激信号を提供することに着目すると、刺激信号は、ｎ＝５０に対応する間隔の終わりである、予測される心拍信号に同調して通知される。
【００４５】
しかしながら、前記規則的な刺激の提供の次に、システム１はユーザ３を興奮させ、又はリラックスさせるよう構成されることができる。例えば、ユーザ３を興奮させるために、システム１は現在の心拍より早い刺激を提供することを目標とすることができる。したがって、最後に測定された心拍と予測される将来の心拍との間の間隔は、ヒストグラムの低いパーセンタイル値の間、すなわち５０より低いパーセンタイル値、又は最も低い測定された心拍間隔よりさらに低いパーセンタイル値であるように選択できる。例えば、１０のパーセンタイル値（ｎ＝１０）に対応する間隔を選択できる。一方で、システム１は、およそ８０又は９０に対応するような、５０より高いパーセンタイル値に対応する間隔を選択でき、ユーザ３をリラックスさせることを目標とすることができる。これらのパーセンタイル値は、ヒストグラムでの分布に基づき、目標とする興奮及び／又はリラックスの度合いに基づいて予め定められることができる。
【００４６】
ユーザ３が一貫性のある状態であるとき、彼の心拍及び呼吸パターンは同期し得る。そのような一貫性のある状態において、ユーザ３は例えば集中した状態かつリラックスした状態の両方であり得る。一貫性のある状態の間、心拍間隔及び呼吸頻度は、反復パターンで時間に関してプロットされることができ、そのプロットは互いに関連し得る。図４が示すように、時間に関してプロットされたとき、心拍間隔１０は、正弦曲線に対応するパターンを示し得る。ここで、各ピーク値は呼吸の周期に関連し得る。例えば、正弦曲線１４の一般的なモデル（α＊ｓｉｎ（ｂ＊ｘ＋ｃ）＋ｄ）は、例えば最小二乗法を用いることにより、検出されプロットされた間隔１０に合わせることができる。最小二乗法は、測定された間隔１０の間で曲線１４を合わせるために用いられる。
【００４７】
図４において、縦軸１５はそれぞれの心拍間隔の値を示し、横軸１６は時間に対応する。図示されるように、時間に関してプロットされる心拍間隔１０は、正弦曲線１４に沿ってプロットされることができる。この正弦曲線パターン１４は、人が息を吸って息を吐くそれぞれにおいて、心拍が瞬間的に増加し、及び減少するという事実によって説明することができる。
【００４８】
正弦曲線１４は、正弦曲線（図４における点線）の継続１８に沿う将来の一つ以上の心拍１７を予測するため、心拍間隔のパターンを推定するために用いられることができる。この方法において、一貫性のあるパターンが、比較的高い精度で次の心拍を予測するために任意で用いられることができる。
【００４９】
いくつかの方法が、それ自身あるいは組み合わせにより、ユーザの一貫性のある状態を区別するために用いられることができる。一つの方法は、検出された間隔が正弦曲線１４に適合するかどうか確認するために最小二乗適合法を用いることである。適合が非常によくないとき、すなわち推定された曲線と検出された間隔との間の自乗差の合計が高いとき、人は一貫性のある状態にない可能性がある。この場合において、将来の心拍間隔は、例えば上で説明したように、ヒストグラム法を用いることにより予測されることができる。
【００５０】
別の方法は、当該技術分野で知られるフーリエ変換を検出された間隔の値に適用することができる。フーリエ変換の結果はグラフ上にプロットされることができる。ここで、正弦曲線のパターンは、グラフ上で相対的にはっきりとしたピーク値により表現されることができる。一貫性のある状態を決定するための方法は、相対的にはっきりとしたピーク値が、人の典型的な呼吸頻度近くにおいて、例えばおよそ０．１Ｈｚにおいて表れるかどうかを検証することであり得る。この方法を用いて一貫性のある状態が検出されないとき、将来の心拍間隔は、例えば上で述べたようにヒストグラム法を用いて予測されることができる。
【００５１】
一貫性のある状態を推定するための別の方法として、ポアンカレの方法を用いることができる。この方法は、２００８年５月８日に出願された欧州特許出願０８１５５８９０．０号（又は先行してクレームしているあらゆる特許出願）においてとりわけ議論される。この方法において、グラフ１９がプロットされることができる。ここで、ｎ番目の測定された間隔がｘ軸２０においてプロットされ、これに対してｎ＋ｉ番目の測定された間隔がｙ軸２１においてプロットされる。ここで、ｉはｚ番目の測定された周期を表す。グラフ１９が示すように、結果として楕円又は円がもたらされ得る。より開いて（ｏｐｅｎｅｒ）、かつより細い（ｔｈｉｎｎｅｒ）楕円は、より“一貫性のある状態”、すなわち呼吸のペースと心拍との間で相対的に良く同期していることを表し得る。楕円の半径又は大きさは、心拍のばらつきの大きさの評価基準になり得る。楕円の線の厚さ、すなわち半径のばらつきは、一貫性の評価基準になり得る。さらなる説明のために、上で述べた欧州特許出願０８１５５８９０．０号を参照されたい。
【００５２】
ポアンカレの方法を用いることにより、ユーザ３の一貫性のある状態が決定されることができる。一貫性のある状態がまったくないとき、システム１は、上で述べたようにヒストグラム９の使用に触れることができる。
【００５３】
将来の心拍が、上で述べたあらゆる方法によって検出された間隔の推定に基づいて予測されるとき、刺激信号は、ユーザ３を興奮させ、又はリラックスさせるため、予測される心拍の前又は後に通知されることができる。ヒストグラムを用いることにより、時間に関してプロットされた検出された間隔において、特定のパターン又は規則性が存在しないときでさえ、興奮又はリラックスのための相対的に制御された方法を適用できる。別の実施形態において、予測される将来の心拍間隔は、例えば以前の測定された一連の心拍間隔の平均値、好ましくは間隔の比較的短い数の平均値に基づいたものであることができる。
【００５４】
システム１は、例えば、ユーザ３の生理的な状態に影響を与え得る衣服又は体のパッチにおいて用いられることができる。システム１は、スポーツマンのための最適性能インジケータにおいて適用されてもよい。システム１は、ユーザ３をリラックスさせ、及び／又は活発にさせる、いわゆる触覚の衣服（ｔａｃｔｉｌｅ  ｃｌｏｔｈｉｎｇ）において用いられてもよい。これらの刺激装置の種類は、比較的煩わしいものではないように理解されることができ、無意識のうちにユーザ３に影響を与えることができる。
【００５５】
上で述べた方法は、心拍センサ２から受信される信号を処理することにより適用されることができる。例えば装置、記憶装置５及び／又はネットワーク上に保管されるコンピュータプログラム製品は、処理回路４を指示するために用いられることができる。システム１は、例えば衣類の中に完全に統合されるデバイスを有し、又はモジュール化されて形成される。ここで、いくつかの部品はネットワークを通じて接続されることができる。
【００５６】
本発明は、詳細な説明及び図面において表現された実施形態に決して制限されないことは当然明らかであろう。多くのバリエーション及び組み合わせが、クレームにより要点をまとめられるように、本発明の構成の中で可能である。前記の実施形態の一つ以上の態様の組み合わせ又は異なる実施形態の組み合わせが、本発明の構成において可能である。全ての類似のバリエーションが、クレームにより要点をまとめられるように、本発明の構成に含まれることが理解される。
【符号の説明】
【００５７】
１  システム
２  心拍センサ
３  ユーザ
４  処理回路
５  記憶装置
６  ユーザインターフェース
【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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