(57)【要約】  本開示で記載されるようなシステム及び方法は、脊椎動物からの生物信号の感知に応答して触覚フィードバックを生成することが可能である。特に、一実施形態による方法は、脊椎動物からの神経信号を検出することを包含する。該方法はまた、神経信号に相当する脊椎動物に対する触覚効果を生成することを包含する。
2010540088.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人間からの神経信号を感知するように構成されるセンサと、
前記センサと通信する処理デバイスであって、該センサからの神経信号を受信し、該神経信号を処理して、第１の信号を生成するように構成される、処理デバイスと、
コンピュータアプリケーションであって、前記第１の信号に応答し、該コンピュータアプリケーション内の事象の結果として第１の触覚応答信号を生成するように構成される、コンピュータアプリケーションと、
前記コンピュータアプリケーションと通信する触覚デバイスであって、前記第１の触覚応答信号を受信し、前記人間に対する第１の触覚効果を生成するように構成される、触覚デバイスと、
を備える、装置。
【請求項２】
前記処理デバイスはさらに、前記神経信号の受信に応答して第２の触覚応答信号を生成するように構成され、前記触覚デバイスはさらに、該第２の触覚応答信号を受信し、前記人間に対する第２の触覚効果を生成するように構成され、該第２の触覚効果は、神経信号がいつ感知されたかを前記人間に対して立証する、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
各前記センサ及び各前記触覚デバイスは、前記人間の皮膚に隣接して位置付けられる、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記センサは、前記人間の中枢神経系由来の神経活動を検出する、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記センサは、前記人間の脳活動を検出する、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記人間からの入力の二次セットのうちの１つ又は複数を検出するように構成される第２のセンサをさらに備え、該入力の二次セットは、眼球運動、顔面筋肉運動、体筋運動又は体筋収縮、呼吸数及び心拍数を包含する、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記触覚デバイスは、信号を前記人間の前記中枢神経系へ印加して、前記触覚効果を模倣する、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記触覚デバイスは、１つ又は複数のアクチュエータを備え、前記触覚効果は、振動触知効果である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
脊椎動物からの神経信号を検出するステップ、及び
前記神経信号に相当する前記脊椎動物に対する触覚効果を生成するステップ、
を含む、方法。
【請求項１０】
前記神経信号を検出するステップは、前記脊椎動物の脳活動からの複数の神経信号を検出するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記神経信号を検出するステップは、赤外線を放射し、血流を検出するステップを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１２】
前記脊椎動物からの入力の二次セットを検出するステップをさらに含み、該入力の二次セットは、眼球運動、身体運動、筋肉運動及び筋肉収縮から成る入力の群から選択される少なくとも１つの入力を包含する、請求項９に記載の方法。
【請求項１３】
前記触覚効果を作動させるステップは、
前記神経信号の検出に応答して第１の触覚効果を課すステップ、及び
前記神経信号により制御される外部デバイス内で起きる事象の検出に応答して第２の触覚効果を課すステップ、
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記触覚効果を生成するステップは、アクチュエータを用いて振動を前記脊椎動物に印加するステップ、及び電気出力を前記脊椎動物の身体の１つ又は複数の部分に印加するステップのうちの少なくとも１つを含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
前記触覚効果に対する前記脊椎動物の応答に基づいて該脊椎動物からの第２の神経信号を感知するステップ、及び
前記感知された第２の神経信号に応答して前記触覚効果を調節するステップ
をさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１６】
前記外部デバイスはコンピュータを備え、前記検出された事象は、該コンピュータにより実行されるコンピュータアプリケーションのグラフィカルユーザインタフェース内のカーソルの位置に関連付けられる、請求項９に記載の方法。
【請求項１７】
生体の生物活動を感知する手段と、
前記生物活動を処理し、触覚応答信号を生成する手段と、
前記生体に対する触覚効果をレンダリングする手段と、
を備え、
該触覚効果は、前記処理する手段により生成される前記触覚応答信号に関連する、システム。
【請求項１８】
前記生物活動を感知する手段は、ヒトの中枢神経系からの神経活動を感知する手段を包含する、請求項１７に記載のシステム。
【請求項１９】
前記レンダリングする手段は、実際に起きる感覚を模倣するように前記ヒトの前記中枢神経系に対する前記触覚効果を生じさせるように構成される、請求項１８に記載のシステム。
【請求項２０】
前記生物活動を制御信号として解釈し、外部電子デバイスを制御する手段をさらに含む、請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記触覚効果をレンダリングする手段は、前記外部電子デバイス内で起きる事象に基づいて触覚効果を引き起こす、請求項２０に記載のシステム。
【請求項２２】
プロセッサにより実行可能である命令を格納するのに適応したコンピュータ可読媒体であって、該格納される命令は、
脊椎動物からの神経信号を検出するように、及び
該神経信号に相当する触覚効果を前記脊椎動物に課すように
前記プロセッサに命令するように構成されるロジックを含む、コンピュータ可読媒体。
【請求項２３】
前記格納される命令は、前記検出された神経信号に応答して、コンピュータプログラム中のカーソル又はアバターを制御するように前記プロセッサに命令するように構成されるロジックをさらに含む、請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２４】
前記触覚効果を課すように前記プロセッサに命令するように構成されるロジックは、前記脊椎動物の筋肉の収縮を引き起こして、前記アバターの仮想筋肉の収縮を模倣するように前記プロセッサに命令するように構成されるロジックをさらに含む、請求項２３に記載のコンピュータ可読媒体。
【請求項２５】
前記神経信号は、脳活動に関連する、請求項２２に記載のコンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は概して、生体からの神経活動及び他の生物学的情報を感知するためのシステム並びに方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、脳波を使用して、又は幾つかの他の生物活動により人が電子デバイスを制御するのを可能にするデバイスを開発するための振興が成されている。例えば、これらのデバイスは、生物信号を受信することができる幾つかのタイプのセンサを備え得る。これらの信号を、電子デバイスへの制御入力として使用して、検出された生物信号のタイプに応じて様々な方法でデバイスを制御する。生物信号は、本出願で定義される場合、脳、脊髄又は神経系の他の部分から受信される神経信号を指し得る。本明細書中に記載される生物信号はまた、脳を通る血流の変化のような脳の活動、又はさらには幾つかの実施態様では、眼球運動、顔面筋肉活動等のような他の生物活動を指し得る。電子デバイスは、ヒトからの生物学的入力を受信することにより、キーパッド、ボタン、キーボード及びコンピュータマウスのような他の従来の制御デバイスの使用を伴わずに入力情報に反応することができる。
【０００３】
脳制御デバイスは、他の場合では従来の手段によりデバイスを制御することが不可能であり得る人々により使用され得る。例えば、切断患者又は四肢麻痺患者のような身体障害者は、電子デバイスを取り扱う知能を有し得るが、その身体障害に起因して、物理的に操作される入力デバイスを使用して電子デバイスを制御することが不可能であり得る。単に頭脳を使用することにより、人は、脳コンピュータインタフェース（Brain-Computer Interface：ＢＣＩ）と称される対話(interaction)を介して特殊なタイプライターを制御することができる。同様に、コンピュータゲームの分野では、脳制御プログラムを使用することにより、ユーザとコンピュータとの間の対話の新たな水準を提供することができる。
【発明の概要】
【０００４】
この分野において幾つかの開発が成されてきたが、この技術をさらに前進させるのに依然として多くのことが成され得る。さらなる振興により、物理的に操作される入力デバイスを使って従来の制御システムを単に使用することとは対照的に、人がＢＣＩを使用して電子デバイスをより良く制御することが可能となり得る。
【０００５】
本開示は、生体の感知された生物活動に関連する、生体に対する触覚効果を作動するためのシステム及び方法について記載している。多くの実施形態のうちの１つでは、例えば、本明細書中に記載される方法は、脊椎動物からの神経信号を検出することを含む。該方法はまた、神経信号に相当する、脊椎動物に対する触覚効果を生成することを包含する。
【０００６】
本明細書中には明確に開示されていない本開示の他の様々な特徴、利点及び実施態様は、以下の詳細な説明及び添付の図面の検討時に当業者には明らかである。かかる含蓄される変更もまた本発明に包含されると意図される。
【０００７】
図面の構成要素は、必ずしも縮尺通りに描かれているとは限らない。代わって、本開示の通則を明らかに示すことが重要視されている。相当する構成要素を指定する参照符号は、必要に応じて一貫性及び明瞭性の目的で図面全体にわたって繰り返される。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の実施形態による入力立証システムを示す図である。
【図２】一実施形態による図１に示されるフィードバックデバイスのブロック図である。
【図３】一実施形態による図２に示される処理デバイスのブロック図である。
【図４】ヒトからの検出された神経信号に応答して、ヒトへ触覚フィードバックを提供するプロセスの一実施形態を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
脳コンピュータインタフェース（ＢＣＩ）の開発は、ユーザがコンピュータへの入力を制御する方法を改善するための莫大な機会を開拓している。ユーザの脳波は感知することができ、続いて例えばコンピュータ、電動車椅子等のような電子デバイスで使用され得る電気信号に変換させることができる。この点において、コンピュータプログラム又は他の電子デバイスは、特定の方法でユーザが単に考えることにより制御することができる。或る特定の様式で脳に焦点を合わせるか、又は脳に集中することにより、注意欠陥問題のある子供を、特定の課題に集中し続けるよう訓練させることができる。運動選手は、より良好な運動能力を達成するのを助長することができる精神リラクゼーション技能を習得することができる。医学的改善並びに娯楽の有益性もまた、ＢＣＩの使用により達成され得る。脳波を検出するＢＣＩの他に、デバイスは、ユーザからの他の生物学的入力を受信することができる。本開示は、「神経信号」の形態で受信されている入力について説明するが、眼球運動、顔面筋肉運動、身体又は筋肉運動、筋肉収縮等のような他のタイプの生物信号もまた同様に感知され得ると意図される。
【００１０】
ＢＣＩはデバイスを制御するための高度な方法を提供するが、ユーザが制御状態にあることを立証するためにユーザが受信する唯一のフィードバックは、デバイス自体の実応答である。このフィードバックは、制御される電子デバイスの作用を見ること又は聞くことによってのみ検出することができる。例えば、頭脳を使用して電動車椅子を制御することにより、車椅子自体の反応のみが、ユーザが実際に制御状態にあることをユーザに対して立証する。フィードバックは、例えば或る特定の事象(event)がプログラム中に起きて、コンピュータモニター上に視覚的に表示される場合に、コンピュータプログラムからの視覚信号又は音響信号の形態で存在し得る。また、コンピュータプログラムは、フィードバックとして認識され得る音を包含し得る。ＢＣＩを用いて、ユーザに対するフィードバックは、ユーザが意図されるようにデバイスを制御していることをユーザに通信するのに重要であり得る。しかしながら、この開示では、神経入力に応答して触知フィードバック、振動触知フィードバック、運動感覚フィードバック又は「触覚」フィードバックを提供するためのシステム及び方法が記載されている。既存の視覚フィードバック又は音響フィードバックに加えて、触覚フィードバックが存在し得る。かかる触覚フィードバックは、ユーザが実際に電子デバイスを制御していることを立証又は確認するために、ユーザに対する触覚効果を生じるように提供される。
【００１１】
図１は、入力立証システム１０の実施形態のブロック図である。入力立証システム１０は、フィードバックデバイス１２を含み、フィードバックデバイス１２は、ヒト１４から感覚信号を受信して、またヒト１４へ触覚フィードバックを提供する。この開示では、図１に示されるように、フィードバックデバイス１２がヒト１４と対話することができるだけでなく、任意のタイプの哺乳類又は脊椎動物と対話することができる。本明細書中に記載される感覚信号は、中枢神経系若しくは脳から受信されるような神経信号を包含してもよく、又は他のタイプの検出可能な生物活動から受信される他の信号を包含してもよい。例えば、他のタイプの生物活動としては、眼球運動、顔面筋肉運動、身体運動及び／又は筋肉運動若しくは筋肉収縮が挙げられ得る。幾つかの実施形態では、他のタイプの生物活動には、ヒト１４の呼吸数、心拍数及び／又は他の検出可能な身体特性若しくは身体状態が含まれ得る。
【００１２】
フィードバックデバイス１２は、各種外部電子デバイスと連動して動作することができる。フィードバックデバイス１２は、上述するような感覚信号を検出して、続いて感知された信号に関連する電気信号を各々の電子デバイスに提供するのに使用され得る。他の実施形態では、外部電子デバイス自体が感覚信号を解釈して、フィードバックデバイス１２へ信号を提供し得る。さらに他の実施形態では、電子デバイス及びフィードバックデバイス１２の双方が別個に感覚信号を検出及び処理し得る。感覚信号の検出及び処理は、フィードバックデバイス１２が共に動作する特定の電子デバイスに依存し得る。
【００１３】
外部電子デバイスは、感覚信号、又は感覚信号から電気信号へ変換される信号により制御され得る。フィードバックデバイス１２は、感覚信号の検出に直接応答して触覚フィードバックをヒト１４に提供することができる。したがって、ヒト１４は、感覚信号が受信されたという立証又は確認を受信する。
【００１４】
他の実施形態では、フィードバックデバイス１２は、制御信号がいかに外部電子デバイスに影響を及ぼすかを解釈する。フィードバックデバイス１２は、制御されている電子デバイスのタイプに関して何らかの有意性を有し得る電子デバイスの領域内で、いつ事象が起きるかを検出することができる。例えば、電子デバイスが、コンピュータゲームを実行するコンピュータであり、そのゲームが例えば仮想環境の領域内で爆発を包含する場合、フィードバックデバイス１２は、仮想爆発を検出して、触覚フィードバック刺激をヒト１４へ提供することができ、その結果、ヒト１４は、実際の爆発よりも遥かに重度が低いが、爆発の感覚を体験することができる。
【００１５】
入力立証システム１０は、数多くの分野で数多くの用途を包含し得る。医療分野では、ヒト１４からの感覚信号は、人工器官を制御するのに使用することができる。人工器官は、フィードバックデバイス１２を介して、或いは人工器官に関して感覚信号を解釈するようにカスタマイズされた別の制御デバイスにより制御することができる。フィードバックデバイス１２はまた、感覚信号を受信して、触覚刺激を感じることが可能であるヒト１４の身体の部分に触覚フィードバックを提供する。このようにして、ヒト１４は、人工器官が、意図されるように制御されるという立証を受信することができるか、又はさらには人工器官若しくはヒトに対する考え得る損傷又は危険を示す触覚効果を受信することができる。
【００１６】
他の身体障害を持つユーザに関して、フィードバックデバイス１２は、ユーザが物理的に操作される入力デバイスなしでコンピュータプログラム又はアプリケーションを精神的に制御することを可能にするシステムにおいて使用され得る。幾つかの実施形態では、身体障害のあるユーザは頭脳を用いて幾何学パターンを描くことができ、それはフィードバックデバイス１２により受信することができる。フィードバックデバイス１２は、パターンが完全である場合に触覚フィードバックの形態で確認を提供することができる。他の用途では、視覚障害者が、感じることができる点字パターンを作成する点字デバイスにより触覚フィードバックを受信することができる。
【００１７】
コンピュータゲームの環境では、ゲーム中の事象から生じる音響は、ヒト１４への触知刺激で増強され得る。例えば、コンピュータゲームは、爆発、ゲーム中のアバターに対する遠心力、重力、痛み等のような事象を包含し得る。これらの事象がコンピュータゲームの領域内で起きる場合、フィードバックデバイス１２はまた、事象が実際に起きた場合に体験し得る感覚を模倣するために、触覚フィードバックをプレーヤー又はヒト１４へ提供することができる。さらに、ユーザに提供されるフィードバックは、ユーザからの感覚信号に応じて調節することができる。例えば、フィードバックデバイス１２は、ヒト１４がゲーム中の事象に応答して怯えていることを検出する場合、触覚効果の第１のセットをヒト１４へ印加することができる。そうではなく、ヒト１４が怯えていない場合は、触覚効果の異なるセットを印加することができる。
【００１８】
スポーツトレーニングでは、運動選手は多くの場合、身体能力だけでなく精神的強さも改善するよう尽力する。入力立証システム１０は、かかる環境において、運動選手からの神経信号及び／又は生物信号を受信するのに使用され得る。これらの信号の解釈に基づいて、フィードバックデバイス１２は、特定の精神状態が達成される場合、又は筋肉が正しい形態で動いている場合に、触覚フィードバックの形態での正の補強をヒト１４に提供することができる。また、運動選手の精神状態が散漫しているか若しくは集中していない場合、又は身体若しくは筋肉が適切な形態で動いていない場合には、負の補強を提供することができる。スポーツのための精神トレーニングは、運動選手が集中力を高めること、集中すること、冷静になること、リラックスすること等を練習するのを可能にする重要な試みであり得る。
【００１９】
フィードバックデバイス１２はまた、ドライバー覚醒デバイスと共同して使用することができる。この点では、フィードバックデバイス１２は、神経信号又はさらには眼球運動に基づいて、眠気又は集中の欠如を感知することができる。ドライバーの不適切な覚醒の検出に応答して、フィードバックデバイス１２は、触覚フィードバックをドライバーに提供して、ドライバーをより安全な覚醒レベルへと戻すことができる。図１の入力立証システム１０のこれらの用途及び他の用途は、本開示を読み且つ理解した当業者により想定或いは想像することができる。
【００２０】
図２は、図１に示されるフィードバックデバイス１２の実施形態のブロック図である。この実施形態では、フィードバックデバイス１２は、１つ又は複数のセンサ１６、処理デバイス１８及び１つ又は複数の触覚デバイス２０を備える。センサ１６は、神経活動又は他の生物活動を検出又は監視して、この感知された活動を電気信号へ変換する。また、センサ１６は、必要に応じて電気信号を増幅するための増幅デバイスを備えてもよい。次に、センサ１６は、電気信号を処理デバイス１８へ送信する。センサ１６から処理デバイス１８への信号の通信は、有線及び／又は無線送信を包含し得る。処理デバイス１８は、ヒト１４の感知された神経活動又は生物活動に関連する電気信号を処理する。信号の受信の確認として、処理デバイス１８は、幾つかの実施形態では、入力が受信されたことをヒト１４へ示すための信号を触覚デバイス２０へ提供する。このようにして、ヒト１４は、触覚フィードバックを通じて、ヒトの神経活動が検出されたと確約される。また、処理デバイス１８は、ヒト１４の神経活動により制御されている外部デバイスの領域内で起きる特定の事象に応答して、信号を触覚デバイス２０へ提供し得る。
【００２１】
センサ１６は、ヒト１４の身体の皮膚に対して又は皮膚付近に位置付けられるプレート或いはパッドを備え得る。センサ１６はまた、幾つかの状況では、皮下に配置することができる。例えば医療用途において皮下に配置される場合、センサ１６は、身体の部分に永続的に又は取り外し可能に取り付けることができる。例えば、センサ１６は、近距離から神経活動を感知することが可能であるように脳又は神経系の他の部分へ取り付けることができる。
【００２２】
幾つかの実施態様では、センサ１６は、眼球、顔面筋肉等の微細運動を検出するのに使用されるマイクロ波放出機を備え得る。また、センサ１６は、脳内の血流のような血流の変化を感知するための赤外線デバイスを備え得る。センサ１６は、神経信号及び／又は例えば眼球運動、顔面筋肉運動、筋肉収縮等を含む入力の二次セットを検出するための任意の適切なタイプの検出デバイスを備え得る。センサ１６はまた、従来の触覚効果に対する身体の応答を感知することができる。
【００２３】
処理デバイス１８は、センサ１６により受信される信号を感知すること、感知された信号を処理すること、及び触覚応答信号を触覚デバイス２０へ印加することにより、フィードバックデバイス１２の動作を制御する。幾つかの実施形態では、処理デバイス１８は、より初期の触覚効果に対する身体の応答に応じて、アクチュエータへ送信される触覚応答信号を調節することができる。このようにして、ヒトは、フィードバックシステムのループを完成させて、処理デバイス１８が触覚信号を調節して所望の触覚効果を達成又は最適化するのを可能にする。処理デバイス１８は、それによって感覚信号が受信される場合にフィードバックを提供して、感覚信号が確かに受信されたことをヒト１４へ通信することができる。処理デバイス１８はまた、事象がヒト１４により制御されている電子デバイスの領域内で起きる場合にフィードバックを提供することができる。したがって、ヒト１４は、事象がヒトの制御下にある場合、制御が行うよう意図されたことを遂行した場合等に確認を受信する。
【００２４】
処理デバイス１８は、どんな触覚効果がヒト１４に対して課されるべきであるか、及びそれらが課される順序を算出するためのアルゴリズムを使用してもよい。アルゴリズムはまた、ヒト１４へ伝達されるべきメッセージ又は信号のタイプ又は重大性に応じて、課されるべき様々な触覚効果の度合い、強度、周波数及び／又は持続期間を算出することができる。
【００２５】
触覚デバイス２０は、身体の様々な部分に対する触覚効果を提供するために、ヒト１４の身体の任意の部分上又は任意の部分付近に位置付けることができる。例えば、身体に対する触覚効果の位置は、外部デバイスとヒト１４との間の所定の通信パターンに関連し得る。触覚デバイス２０は、頭部の後部及び上部との接触用のヘルメットの内部上に位置付けてもよい。代替的に、触覚デバイス２０は、頭部の後部及び前額部の周囲に巻きつけられるか又は配置されるバンド上に位置付けられ得る。触覚デバイス２０は、ヒト１４の身体の部分に対して特定の配向で触覚デバイス２０を保持することができる任意の適切な支持構造へ配置され得るか、又は取り付けられ得る。触覚デバイス２０はまた、フィードバックの状況に従って、肩、腕、手、脚、足又は身体の他の部分上に位置付けられ得る。
【００２６】
幾つかの実施形態では、触覚デバイス２０は、所望の触覚効果を起動することが可能であるように身体の特定の神経に十分近い。幾つかの実施形態、例えば幾つかの医療用途では、触覚デバイス２０は、ヒトの皮下に包埋させることができ、さらにはヒトの神経系と直接接触させて配置させることができる。この点で、かかるアクチュエータは、ヒトの身体に永続的に埋め込まれ得るか、又は取り付けられ得る。触覚デバイス２０は、幾つかの実施態様では、センサ１６を支持する同一の支持構造に取り付けることができる。また、幾つかのセンサ１６及び触覚デバイス２０は、身体の同一の部分を感知して且つ作動させるための同一の空間を共有してもよい。
【００２７】
触覚デバイス２０は、振動の形態で触覚効果を提供するためのアクチュエータを備え得る。この点で、アクチュエータは、任意の適切な力印加機構、電磁気機構及び／又は電気機械機構を備え得る。例えば、アクチュエータは、偏心回転質量体（Eccentric Rotating Mass：ＥＲＭ）アクチュエータを備えてもよい。ＥＲＭでは、偏心質量体が、モータ又はリニア共振アクチュエータ（Linear Resonant Actuator：ＬＲＡ）により回転され、ＬＲＡでは、ばねに取り付けられた質量体は前後に駆動される。他の実施形態では、アクチュエータは、圧電回路、電気活性ポリマー回路、形状記憶合金回路等又は他の適切なスマート材料デバイスを備えてもよい。
【００２８】
幾つかの実施形態では、触覚信号は、ヒト１４に対する触覚効果を起動するために、電流、電圧又は電磁場として、身体の部分へ印加され得る。通常、触覚デバイス２０は、振動、圧力、強制的な筋肉収縮、又は或る特定の触知感覚を課すための神経系又は脳の刺激を提供するように構成される。強制筋肉収縮は、実際の筋肉の応答を模倣する筋肉応答を生じさせ得る（仮想領域内で使用される場合）。他の実施態様では、触覚デバイス２０は、熱、冷気、疼痛又は他の皮膚感覚刺激のようなさらなる触覚フィードバックを提供するように構成することができる。
【００２９】
触覚デバイス２０は、ヒトの皮膚に対して又は皮膚に近接して着用又は位置付けることができるプレート又はパッドとして形成され得る。また、触覚デバイス２０は、その中に組み込まれるか、或いは処理デバイス１８と触覚デバイス２０との間に位置付けられる１つ又は複数のデバイスドライバを備え得る。幾つかの実施形態では、デバイスドライバは、電力を触覚デバイス２０へ提供するために処理デバイス１８内に包含され得る。
【００３０】
図３は、図２に示される処理デバイス１８の一実施形態のブロック図である。この実施形態において処理デバイス１８は、プロセッサ２２、メモリ２４、センサインタフェース２６、触覚デバイスインタフェース２８、入力デバイス３０及び出力デバイス３２を備える。処理デバイス１８のこれらの構成要素は、内部バス３４を介して相互接続されて、それらの間での通信を可能にする。メモリ２４は、特に触覚フィードバックプログラム３６を備える。触覚フィードバックプログラム３６は、感知された神経活動に応答してヒト１４へ触覚フィードバックを提供するための、プロセッサ２２により実行される命令を備える。
【００３１】
センサインタフェース２６は、１つ又は複数のセンサ１６（図２）とプロセッサ２２との間で通信する。センサ１６から、センサインタフェース２６は、対象の神経活動又は他の生物学的入力を表す信号を受信する。入力デバイス３０は、情報を受信するための任意の適切な機構を備えてもよい。例えば、入力デバイス３０は、コンピュータキーボード、コンピュータマウス又は他の従来の物理的に操作される入力デバイスを包含してもよい。これらの入力デバイス３０は、実行するソフトウェアプログラムの選択又は選好の入力等の情報を入力するのに使用され得る。医療分野では、入力デバイス３０は、医師又は医療スタッフにより入力される入力を受信し得る。
【００３２】
プロセッサ２２は、処理デバイス１８の動作を制御して、メモリ２４中に格納されるソフトウェアプログラムを実行するように構成される。例えば、プロセッサ２２は、触覚フィードバックプログラム３６を実行することにより、ヒト１４からの神経活動の受信に応答して、フィードバックをヒト１４へ提供することが可能である。また、プロセッサ２２は、ヒトの神経活動により制御されている電子デバイスの領域内で起きる事象に応答してフィードバックを提供することができる。
【００３３】
触覚デバイスインタフェース２８は、ヒト１４に対する触覚効果を起動するための触覚作動インタフェースを包含してもよい。触覚信号がヒトへ提供されるべきである場合の状況をプロセッサ２２が検出すると、触覚デバイスインタフェース２８は、１つ又は複数の触覚デバイス２０と通信して、ヒトに対する適切な触覚効果を課す。触覚デバイスインタフェース２８と通信する触覚デバイス２０のタイプ及びヒトの身体に対する触覚デバイス２０の位置に応じて、触覚デバイスインタフェース２８は、１つ又は複数の適切な信号を提供して、意図される刺激を生じさせる。
【００３４】
出力デバイス３２は、例えば、処理デバイス１８上で実行されるコンピュータアプリケーションに関連し得るグラフィックイメージを視覚形態で表示するためのコンピュータモニターを備えてもよい。例えば、ゲーム環境では、グラフィックディスプレイは、ユーザにより制御されるスクリーン上の１つ又は複数の物体を示し得る。コンピュータアプリケーションの領域内でこれらの物体に対して起きる事象は、ヒトに課せられる触覚効果で演出され得るか、又は触覚効果と同期化され得る。この点で、処理デバイス１８は、コンピュータであり得るか、又はコンピュータに関連付けられ得る。ここで、コンピュータは、望ましい場合には或る特定の周辺デバイスを備え得る。処理デバイス１８が外部電子デバイスとしてコンピュータと協働して動作する実施形態では、入力デバイス３０、出力デバイス及び／又はバス３４は、外部コンピュータと通信し得る。この点で、外部コンピュータ及び処理デバイス１８は、処理デバイス１８が触覚効果を印加するのを可能にするのに必要とされる場合にデータを共有することができる。幾つかの実施形態では、処理デバイス１８は、メモリ２４が触覚フィードバックプログラム３６を格納するだけでなく、ヒト１４により制御されるべきコンピュータアプリケーションも格納するようにコンピュータと一体化され得る。本明細書中に記載されるコンピュータアプリケーションでは、生物信号又は神経信号は、アプリケーションに対する制御入力として使用される。生物学的入力は、グラフィカルユーザインタフェース（ＧＵＩ）のスクリーン上でのカーソルの動きを制御し、ＧＵＩ上のオプションを選択し、ウィンドウを通じてスクロールアップ若しくはスクロールダウンさせるのに使用することができ、又は他のタイプのコマンド若しくは入力をコンピュータアプリケーションで使用することができる。コンピュータアプリケーションの領域内では、触覚フィードバックは、コンピュータ上で実行しているコンピュータアプリケーションの領域内での事象に応答して触覚デバイスインタフェース２８を介して触覚デバイス２０へ送信することができる。
【００３５】
本開示の触覚フィードバックプログラム３６は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア又はそれらの組合せにおいて実施され得る。ソフトウェア又はファームウェアで実施される場合、触覚フィードバックプログラム３６は、上記で説明するようにメモリ内に格納されて、処理デバイスにより実行され得る。ハードウェアで実施される場合、触覚フィードバックプログラム３６は、例えば個別論理回路、特定用途向け集積回路（Application Specific Integrated Circuit：ＡＳＩＣ）、プログラマブルゲートアレイ（ＰＧＡ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）等又はそれらの任意の組合せを使用して実施され得る。触覚フィードバックプログラム３６はまた、アナログ回路を使用して実施され得る。本明細書中で記載される場合の実行可能な論理演算命令を含むプログラム又はソフトウェアコードは、任意の適切な処理デバイスにより実行されるために、任意の適切なコンピュータ可読媒体内で具現化され得る。コンピュータ可読媒体は、適度な時間、プログラム又はソフトウェアコードを格納することができる任意の物理媒体を包含し得る。
【００３６】
図４は、一実施形態による、検出された神経活動に応答して触覚効果を提供するプロセスを示すフローチャートである。ブロック３８では、ヒトからの神経信号が検出される。ブロック３８に関して記載されるように、検出するプロセスは、代替的に神経活動が検出され得る任意の哺乳類又は脊椎動物からの神経信号を検出することを包含し得ることが理解されるべきである。また、神経信号は、脳から又は中枢神経系の別の部分から検出されてもよい。信号はまた、眼球運動、筋肉運動又は筋肉収縮、呼吸数、心拍数等のような他の生物活動から検出されてもよい。ブロック３８で検出される神経信号に応答して、図４のプロセスは、（図示するように、）ブロック４０及び４２を含む第１のブランチ、ブロック４４、４６、４８及び５０を含む第２のブランチ、又は両方のブランチへ分岐することができる。両方のブランチが実行される場合、プロセッサ２２のような処理システムは、例えば第１のブランチと並行して第２のブランチにおけるタスクを実施し得る。
【００３７】
第１のブランチでは、ブロック４０は、神経信号に応答して触覚応答信号を生成することを包含する。ブロック４２では、触覚応答信号に関連する触覚効果が、ヒトに対して作動される。第２のブランチでは、ブロック４４は、検出された神経信号を処理して、外部デバイスを制御することを包含する。外部デバイスは、コンピュータ又は他のプロセッサベースのデバイスであり得る。幾つかの実施形態では、外部デバイスは、電動車椅子、人工器官又は他のタイプのロボットデバイス若しくは運動制御可能なデバイスであり得る。制御されるデバイスはまた、入力制御信号に基づいて動作する任意の他の適切な電子デバイスを包含し得る。ブロック４６では、事象は、外部デバイスの領域内で検出される。制御されている外部デバイスのタイプに応じて、事象は、外部デバイスの或る部分に対して又は或る部分により起きる任意のタイプの反応、結果、作用等を包含し得る。例えば、コンピュータゲームでは、事象は、ゲーム内の他の物体と対話する制御アバターであり得る。誰か又は何かに出くわしているか、又は或る種の仮想感覚を体験しているアバターは、コンピュータゲームの領域内で検出され得る。
【００３８】
ブロック４８では、触覚応答信号は、ブロック４６で検出される事象に応答して生成される。この点で、触覚応答信号は、事象のタイミングと連係され得る。また、触覚応答信号は、事象の緊急性、強度又は他の品質に相当するように生成され得る。さらに、種々の事象に関して種々の触覚応答信号を生成して、ユーザとの或る種のコミュニケーションの一貫性を創出することができる。ブロック５０では、触覚応答信号に基づく触覚効果は、人間に対して作動される。概して、触覚応答信号は、信号を解釈して、且つ信号内の情報に相当する人に関する感覚を印加又は擬態することが可能な触覚アクチュエータにより受信され得る。
【００３９】
本明細書に記載されるステップ、プロセス又は動作は、ソフトウェア又はファームウェア内で実施され得る任意のモジュール又はコード配列を表し得ることは理解されるべきである。これに関して、これらのモジュール及びコード配列は、物理的構成要素内で特定の論理ステップ、プロセス又は動作を実行するためのコマンド又は命令を包含し得る。さらに、本明細書に記載されるステップ、プロセス及び／又は動作のうちの１つ又は複数が、当業者に理解されるように実質的に同時に又は明確に記載されるものとは異なる順序で実施されてもよいことは理解されるべきである。
【００４０】
本明細書に記載される実施形態は、単に例示的な実施態様を表すものであり、本開示をいかなる特定の例にも必ずしも限定すると意図されるものではない。代わって、当業者に理解されるように、これらの実施形態に対して様々な変更が成され得る。任意のかかる変更は、本開示の精神及び範囲内に包含されると意図され、特許請求の範囲により保護される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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