JP2014502188A - 患者の呼吸活動のペース調整をするための呼吸ペース調整装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、患者の呼吸活動をペース調整するための呼吸ペース調整装置に関する。本装置は、出力信号シーケンスを出力するための出力ユニットと、出力ユニットをコントロールするように備えられたコントロールユニットと、出力ユニットに接続され、または、出力ユニットの中に組み込まれている、患者の呼吸特性に関する入力信号を生成するための入力ユニットとを含んでいる。コントロールユニットは、少なくとも入力信号の特性に基づいて、シーケンスの長さをコントロールするように備えられている。本発明は、さらに患者の呼吸活動をペース調整するための方法に関する。

Description

本発明は、患者の呼吸活動の調整に係る分野に関し、特定的には、患者の呼吸活動を調整するための呼吸ペース調整装置及びそれに対応する方法に関する。

ゆっくりとした規則的な呼吸活動（ｂｒｅａｔｈｉｎｇ ａｃｔｉｖｉｔｙ）は、リラックスのために有益であると考えられている。呼吸プロセスをサポートするために、望ましい規則的な呼吸リズムに対応した、ユーザーによって容易に知覚できる出力信号を提供するための、いくつかの呼吸ペース調整装置が知られている。

米国特許出願公開第２００７０１４２０６号明細書は、患者の実際の呼吸に対するフィードバックとしてユーザーに対して表示される呼吸コンディション信号を生成するための呼吸センサーを含む呼吸ペース調整装置を開示している。

この信号を受け取ると、ユーザーは、学習目的のために呼吸の実行を調整することができる。

この場合に、センサーは、例えば、シャツといった衣類の中に組み込まれている。この装置は、リラックスすることが望まれる場合には、望ましいものではないからである。

ペース調整信号は、例えば、望ましい呼吸サイクルに従って、輝度、色、または形状を周期的に変化させる照明でもあり得る。一つの可能なアプリケーションにおいて、呼吸ペース調整装置は、睡眠開始までの時間を削減するために、ベッドの中の人によって使用され得る。こうした呼吸ペース調整装置は、ベッドルームの天井に、ゆっくりと大きさが変化する照明スポットを投射する。さらなるペース調整信号の例としては、音響または映像信号がある。

米国特許出願公開第２００７０１１４２０６号明細書 米国特許出願公開第２００６００４７２０２号明細書 米国特許第４０６４８６９号明細書

上記のアプリケーションのためには、例えば、ベッドルームのような、自宅環境において便利よく使用できるコンシューマープロダクトとして、呼吸ペース調整装置をデザインすることが望ましい。経験により、こうしたプロダクトは、その全ての機能が簡単かつ便利にコントロールできるようにデザインされている場合にのみユーザーに受け入れられることが分かっている。装置と患者の間の相互作用は、できる限る簡単かつ理解し易くあるべきである。こうした理由のため、患者の呼吸特性に関する入力信号を生成するための入力ユニットの好適な構成を含み、ペース調整装置の比較的単純な構成が不可欠である。加えて、ペース調整装置のユーザーフレンドリー性に関するさらなる問題は、装置が必要以上に長い時間使用され続ける場合に、装置の動作が騒々しいものであるとわかることである。例えば、人が眠りに落ちるのを手助けするためにベッドの中で使用される呼吸ペース調整装置は、夜を通して朝まで動作する場合に、その人の睡眠を邪魔しかねない。一方で、十分にリラックスするか、睡眠状態に達するまでは、装置は動作を停止することはできない。

従って、本発明の目的は、従来技術として知られている呼吸ペース調整装置と比較して、改善されたデザインとユーザーフレンドリー性を有する呼吸ペース調整装置を提供することである。

この目的は、呼吸ペース調整装置によってはもちろんのこと、独立請求項にクレームされたような対応する方法によっても同様に達成される。従属請求項は、有利な実施例を定めている。

本発明の実施例に従えば、呼吸ペース調整装置は、入力信号を生成するための入力ユニットを含んでいる。入力ユニットは、出力ユニットに接続されるか、出力ユニットの中に組み込まれ得る。コントロールユニットも、出力ユニットの中に組み込まれ得る。このように、好適な実施例において、入力ユニットは、コントロールユニットに接続され、両方のユニットは出力ユニットの中に組み込まれている。この構成により、ユーザーによって便利な方法で使用されるコンパクトなデザインができる。例えば、入力ユニットは、触覚出力ユニットの表面の中に直接的に組み込まれ得る。装置の追加的な動作ユニットであるものと認識されないようにである。このことは、消費者による装置の受け入れを高く改善する。しかしながら、入力ユニットを出力ユニットに対して便利よく接続するための他の可能性がある。出力ユニットは、触覚出力ユニットに対して直接的に取付けられ得る。好適な接続手段によって接続され得るのである。この点について、いくつかの代替案が認識されるだろう。

さらに、コントロールユニットは、患者が知覚することができる出力信号シーケンスの長さをコントロールするように備えられる。つまり、ペース調整動作期間を便利な方法でコントロールする。このことは、呼吸ペース調整装置が、少なくとも入力信号の特性に基づいてコントロールされることを意味している。このことにより、適合的な呼吸練習のための入力信号に応じた出力、もしくは、患者の現在の呼吸活動に基づく、または、コントロールユニットによって算出されるかユーザー入力に応じた時間スケジュールに基づく出力ユニットの自動的な電源オフ、ができる。時間スケジュールは、リラックス効果に達するには充分であるが、必要以上に長いペース調整装置の運転をしないように、選定することができる。コントロールが、入力信号の特性に基づく場合には、患者が所望のリラックス状態または睡眠状態に達したものと判断されたときに、ペース調整装置を電源オフするか、または、スタンバイモードに設定することができる。

本発明の好適な実施例に従えば、出力ユニットは、触覚出力信号を出力するための触覚出力ユニットとして備えられる。この実施例は、生成された出力信号が触覚的に知覚できるという点で有利であり、呼吸ペース調整装置のユーザーフレンドリー性にも貢献する。装置は、暗い環境においても動作し、他の人を邪魔することなく使用できる。触覚出力ユニットの例としては、クッション、枕、パッド、ぬいぐるみ、携帯電話、リストバンド、腕時計、または類似のもの、がある。しかしながら、こうした実施例は、限定的なものとして理解されるべきではなく、触覚出力ユニットは、あらゆる他のサイズまたは形状であり得る。

本発明の一つの好適な実施例に従えば、入力ユニットは、出力ユニットの表面に配置されるか、出力ユニットの中に組み込まれる。入力ユニットを表面に配置することは、出力ユニットの内側にあっても、なお外部からアクセス可能な入力ユニットをデザインできるという点で有利である。多くの場合には、出力ユニットの中に完全に組み込んでしまうことも可能である。例えば、完全に組み込まれた入力ユニットは、出力ユニットの動きを記録し、それを入力信号として解釈することができる。

好適な実施例に従えば、入力ユニットは、患者の特性を検知するためのセンサーによって、及び／又は、触覚出力信号シーケンスの特性を調整するためのユーザー入力を受け取るユーザーインターフェイスによって代表される。センサーは、例えば、患者の呼吸活動をモニターするため、そして、対応する入力信号、所定の呼吸特性を示しているもの、を生成するために使用され得る。これに基づき、コントロールユニットは、出力信号シーケンスの長さをコントロールすることができる。ユーザーインターフェイスにより、ユーザーからの入力を受け入れることができる。例えば、シーケンスの望ましい長さ、および呼吸ペース調整装置の動作期間を選定する。

他の好適な実施例に従えば、センサーは、少なくとも一つの、患者の体の動きを検知するための体動作センサーである。レーダーセンサー、加速度計またはカメラ、患者に加えられる機械的な圧力を検知するための圧力センサー、フォトプレチスモグラフィー（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｇｈ（ＰＰＧ））、気流センサー、または重量センサー、といったものである。

さらに一つの好適な実施例に従えば、圧力センサーは、感圧フォイル（ｆｏｉｌ）を含んでいる。

排気（例えば、息を吐いているとき）、及び／又は、吸気の最中の気流を検知するために気流センサーが使用される場合には、この気流センサーは、温度検知エレメントを含むことができる。そうしたエレメントは、例えば、抵抗値が温度で変化するサーミスタ（ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）であり得る。吸気と排気の空気温度の違いは、呼吸活動に係る吸気と排気のフェイズ（ｐｈａｓｅ）を定めるために解釈される。マイクロフォンも、また、気流センサーとして使用することができる。

入力ユニットが、ユーザーインターフェイスによって代表される場合には、このユーザーインターフェイスは、望ましくは、マウスホイール、キーボード、少なくとも一つのボタン、タッチスクリーン、タッチパッド、スクイーズ（ｓｑｕｅｅｚｅ）センサー、圧力スイッチ、またはマイクロフォン、のうちの少なくとも一つのによって代表される。マイクロフォンには、例えば、音声認識機能が備えられ得る。スクイーズセンサーまたは圧力スイッチは、吸気、及び／又は、排気を開始するときにユーザーによってトリガーされる。ユーザー自身の呼吸、及び／又は、吸気と排気の回数に合わせるためである。

ユーザーインターフェイスは、望ましくは、患者の特性を判断するためのユーザー入力を受け取るように、出力信号シーケンスの出力を開始または停止するためのユーザー入力を受け取るように、及び／又は、呼吸ペース調整装置のステータス（ｓｔａｔｕｓ）情報を出力するように適合されている。そうしたステータス情報は、例えば、選定された時間スケジュールの長さ、といったものであり、スクリーンもしくは他の好適な出力装置によって表示され得る。

本発明の一つの実施例に従えば、触覚出力信号シーケンスステップの出力を停止するためのユーザー入力を受け取るように適合されている。

別の好適な実施例に従えば、入力ユニットは、患者の特性を判断し、ユーザー入力を受け取るように適合されている。

別の好適な実施例に従えば、入力ユニットは、呼吸周波数、呼吸振幅、患者の年齢または個性、一日の時刻、または一週の曜日、のうち少なくとも一つに関する入力信号を生成するように備えられている。これらは、所定の特性の例示であり、そこから出力信号シーケンスの好適な長さが引き出される。

別の実施例に従えば、コントロールユニットは、少なくとも、センサーから受け取った入力信号、及び／又は、ユーザーインターフェイスから受け取った入力信号に基づいて、触覚出力信号シーケンスの出力をコントロールするように備えられており、コントロールは、さらに、以前に保管された特性、及び／又は、以前に保管されたアルゴリズムに基づくものである。このことは、ユーザーインターフェイスを介して、センサー信号はもちろん、患者によるアクティブ（ａｃｔｉｖｅ）入力をも認識する可能性、および、それに応じて出力信号シーケンスの長さまたは特性をコントロールする可能性を含んでいる。

別の好適な実施例に従えば、コントロールユニットは、患者の睡眠またはリラックス状態に関する入力信号の生成により、及び／又は、既定の時間が経過した後で、停止信号を生成するように備えられている。停止信号が生成されると、触覚出力ユニットは、触覚出力信号シーケンスの出力を停止する。

別の好適な実施例に従えば、出力ユニットは、クッション、枕、パッド、ぬいぐるみ、携帯電話、リストバンドまたは腕時計、のうちの少なくとも一つによって代表されるものである。

望ましくは、本発明に従った呼吸ペース調整装置は、再充電可能な電源を含んでいる。これにより、主コンセント電源へのあらゆる邪魔な接続なしで、ペース調整装置を無線で動作させることができ、ユーザーフレンドリー性をさらに改善している。

本発明は、さらに、患者の呼吸活動のペース調整のための方法に関する。方法は、入力ユニットから患者の呼吸特性に関する入力信号を受け取る段階と、受け取った入力信号に応じて出力信号シーケンスを出力するように出力ユニットをコントロールする段階と、少なくとも入力信号の既定の特性の認識に基づいて出力信号シーケンスを停止する段階と、を含んでいる。

呼吸ペース調整装置は、望ましくは、温度コントロールユニットを含んでおり、ペース調整装置を温めるために使用され得る。こうした温度コントロールエレメントは、加熱エレメントとして実現され、決まった温度になるようにだけコントロールされ、及び／又は、出力ユニットに接触するユーザーの温度を検知するための温度センサーを有し得る。出力ユニットを温めることで、ユーザーの利便性が増す。このように、クッション、ハンドパッド、といったようなものの場合には、手が冷たいか、寒さを感じやすい人々は、より快適に感じるのである。一方で、これにより呼吸装置と接続している感触が増加し得る。このパッドの温度コントロールは、加熱エレメントをパッドの中に組み入れることによって実現され得る。

本発明に係るこれらの、そして他の態様は、以降に記述される実施例から明らかであり、実施例に関して説明される。

本発明に係るこれらの、そして他の態様は、以降に記述される実施例から明らかになり、実施例に関して説明される。
図１は、本発明に従った呼吸ペース調整装置の一つの実施例に関する模式的な断面図である。 図２は、患者の呼吸活動の調整のための本発明に係る方法の一つの実施例に関するフローチャートである。 図３は、本発明の一つのペース調整率の実施例に従った、時間に対するペース調整率の進展を示すグラフである。 図４は、本発明の一つのペース率調整の実施例に従った、時間に対するペース調整率の進展を示すグラフである。 図５は、本発明に従った呼吸ペース調整装置のさらなる実施例についての患者の使用を示している。 図６は、本発明に従った呼吸ペース調整装置のさらなる実施例についての患者の使用を示している。 図７は、本発明に従った呼吸ペース調整装置の実施例についての使用を示している。 図８は、本発明に従った呼吸ペース調整装置の別の実施例についての使用を示している。 図９は、図８に係る呼吸ペース調整装置実施例についての詳細図である。

図１における呼吸ペース調整装置は、ペース調整システム１０の外形と外見を定める触覚出力ユニット１２を含む触覚呼吸ペース調整装置１０として提供される。さらに説明するように、触覚呼吸ペース調整装置１０の全ての機能的コンポーネントは、この触覚出力ユニット１２の中に組み込まれている。触覚呼吸ペース調整装置１０は、本発明に従った呼吸ペース調整装置の単なる一つの実施例であり、触覚出力ユニット１２は、患者によって知覚され得る出力信号を生成するための他のあらゆる好適な出力ユニットによって置き換えることができる。例えば、音響出力ユニット、及び／又は、映像出力ユニットである。以下の記述は、この点における本発明の範囲を限定することなく触覚呼吸ペース調整装置１０について言及する。代替的に、入力ユニットとコントロールユニットを出力ユニットから外側に配置することができ、そして、出力ユニットをコントロールするために必要な信号を、無線または有線で出力ユニットに対して提供することができる。さらに、ドッキングステーションにおいて開始特性を調整すること、および、設定を出力ユニットに対して伝送することが可能である。一方、出力ユニット自身は、少なくとも一つのセンサー、または、装置の使用中に出力信号シーケンスをさらにコントロールするためのスイッチオフ（ｓｗｉｔｃｈ ｏｆｆ）ボタンを含み得る。

本実施例において、触覚出力ユニット１２は、クッションまたはパッドであり、異なる種類の形状とサイズであり得る。しかしながら、代替的には、リストバンドとしても実現され得る。クッションまたはパッドは、そのサイズ、特には、その厚み、を周期的に変化させるように備えられており、この変化が、触覚出力ユニット１２と密接している患者によって知覚される触覚出力信号である。触覚出力ユニット１２によって出力された触覚出力信号は、患者の呼吸活動をペース調整するように働く。

入力ユニットとしてのセンサー１４は、呼吸特性、特には患者の呼吸レート（ｒａｔｅ）、を定めるために触覚出力ユニット１２の中に組み入れられ得る。本発明の実施例において、センサー１４は、例えば、マイクロフォンに代表される気流センサーであり得る。マイクロフォンに対する息の吹きかけは、患者の排気活動として解釈され、一方、２つの息の吹きかけの時間間隔は、吸気フェイズ（ｐｈａｓｅ）として解釈される。この気流を測定するために、センサーは直接的に触覚出力ユニット１２の表面に配置される。技術的な見地では、気流センサーは、必ずしもマイクロフォンである必要はなく、他のタイプのセンサーも使用できる。例えば、風力計またはサーミスタのような温度感知エレメントである。吸気と排気における温度の相違は、呼吸活動に係る吸気と排気のフェイズを特定するものとして解釈され得る。さらに、一つのオプションとして、排気の化学的構成を分析し、そこに含まれるＣＯ_２の割合を測定するためのセンサーが使用される。この情報は、さらに、呼吸活動の特性を決定し、ペース特性をそれに適合させるために使用され得る。

代替的には、この実施例においてセンサー１４として使用される気流センサーは、患者の呼吸活動をモニターするための動作センサーで置き換えることができる。この実施例は、呼吸活動が、体動作センサーによって容易に測定される、周期的な患者の体の動きを導くというアイデアに基づくものである。加速度センサーは、呼吸レートを胸または腹の動きから定めるためのこうした体動作センサーの一つの例である。気流センサーと比較すると、加速度センサーは、外部からアクセスすることなく、触覚出力ユニット１２の中に完全に組み込むことができることで有利である。所定の時間中に動作が測定されない場合、この状況は、患者と触覚出力ユニット１２が接触していない状態であるものと解釈され、触覚呼吸ペース調整装置１０は、自動的に電源オフされる。これは、気流センサーを使用する実施例においても可能である。例えば、気流センサーによって気流が測定されない場合、所定の時間に渡り入力が無いことは、触覚呼吸ペース調整装置１０が使用されていない状態であると解釈される。別の可能性としては、センサー１４として使用される加速度計が、装置の突然の落下を検知することがあり、ユーザーが寝りに落ちてしまったために、落下するようにユーザーが装置を離してしまったことを示している。このことは、電源オフするための信号であると理解される。

体動作センサーは、落下動作によって電流が変動するように、電極間で電流が流れるのを促進する状態と電流が流れない状態との間を移動する伝導性材料の落下という形式での動作検知器をも含み得る。上述のように、こうした機構は、変動が生じない場合に、触覚呼吸ペース調整装置１０をシャットダウンし、またはスタンバイモードに設定するために使用され得る。

センサー１４の別の実施例は、血液容量パルス信号から呼吸パターンを解析するためのフォトプレチスモグラフィー（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｇｈ（ＰＰＧ））である。一つの共通した実施例においては、患者の皮膚（例えば、指または手首の）が照明され、呼吸活動による光吸収の変化が測定される。ユーザーは、自分の指を触覚出力ユニット１２の表面にある窓に置くことにより、フォトプレチスモグラフィーを動作させることができる。

代替的に、及び／又は、追加的に、外部に配置されたレーダー（ｒａｄａｒ）センサーが、呼吸信号に関する入力信号を得るように体の動作を測定するために使用され得る。この目的のセンサーとして、代替的にカメラを使用することもできある。こうしたリモートの体センサーの別の実施例は、患者の呼吸活動に応じて、患者によって適用される機械的な圧力を検知するための、重量センサーまたは圧力センサーである。こうしたセンサーは、圧力に敏感なホイル（ｆｏｉｌ）を含んでいる。

触覚呼吸ペース調整装置１０のさらなる動作ユニットは、コントロールユニット１６とアクチュエーター１８であり、両方とも触覚出力ユニット１２の中に組み込まれている。コントロールユニット１６は、センサー１４から、患者の呼吸レートを示す入力信号を受け取る。センサー１４は、測定された呼吸特性に応じて、この呼吸信号を生成する。コントロールユニット１６は、入力信号を解析し、入力信号の中に含まれる信号パターンを探し出すために備えられる。さらに、コントロールユニット１６は、以降において説明されるように、この解析結果に従ってアクチュエーター１８をコントロールするために備えられる。アクチュエーター１８は、触覚出力ユニット１２に触覚出力信号を出力させるために備えられる。つまり、アクチュエーター１８の動きに応じて、触覚出力ユニット１２が動作し、この動きが患者によって知覚される。例えば、触覚出力ユニット１２は、自身のサイズを増加または減少させることができ、もしくは外形を変化させることができる。しかしながら、触覚出力ユニット１２の外側または内側の外見に係る、他の触覚または感触的に知覚できる変化を考慮することができる。触覚出力ユニット１２は、また、ユーザーに対して知覚できる信号を与えるための触覚的に知覚可能なクリック（ｃｌｉｃｋ）または他の力動作を実行する。

触覚呼吸ペース調整装置１０は、さらに、再充電可能なバッテリーのような再充電可能な電源（図示なし）またはアキュムレータ（ａｃｃｕｍｕｌａｔｏｒ）を含み得る。全ての装置が無線で動作できるようにである。

触覚出力ユニット１２は、入力信号が生成されると、触覚出力信号シーケンスを出力するように動作化される。本実施例において、この開始信号は、入力信号の中の信号パターンが呼吸信号であると認識された場合に、コントロールユニット１６によって生成される。このことは、例えば、呼吸レートといった、少なくとも一つの呼吸特性が、入力信号として特定されたことを意味する。この場合には、コントロールユニット１６は、アクチュエーター１８をコントロールし、認識された信号パターンに関する信号パターンを含む触覚出力信号シーケンスを起こす。例えば、こうした触覚出力信号は、測定された呼吸信号と同一または類似の周波数もしくは振幅を有している。別の可能性として、生成された触覚出力信号の信号パターンは、認識された信号パターンと所定の関係を有するものである。単に一つの例を挙げると、触覚出力信号の周波数は、測定された呼吸レートよりも幾分低いものである。同様に、アクチュエーターの拡張と引き合いとの時間の比率も、呼吸センサーによって測定された吸気の排気に対する比率よりも幾分異なるものである。コントロールユニット１６は、従って、アクチュエーター１８をコントロールするためのコンピュータープログラムを含み得る。

認識された信号パターンに関連した信号パターンを伴なう触覚出力信号シーケンスを生成することにより、生成された触覚出力信号をユーザーの現在の呼吸行為に同期させることができる。本実施例においては、触覚出力ユニット１２は、コントロールユニット１６によって入力信号の中に信号パターンが認識されるまで、触覚出力信号を生成しない。一旦パターンが認識されると、触覚出力信号シーケンスの出力を開始するように、触覚出力ユニット１２に対する開始信号が生成される。測定による影響を受けずにより早く触覚出力信号を生成すること、および、開始信号に応じて、後の時点において、認識された信号パターンに従って触覚出力信号シーケンスの出力を開始することも代替的に可能である。

追加的な入力ユニットとして、触覚出力ユニット１２の表面にマウスホイール２０が備えられる。マウスホイール２０は、触覚出力ユニットが外部からアクセスできるように組み込まれている。触覚出力信号シーケンスの特性を調整するためのユーザーインターフェイスである。例えば、ユーザーは、コントロールユニット１６への入力信号としての呼吸の周波数または振幅を選択、及び／又は、調整することができる。さらなる一つのマウスホイール２０の機能は、ユーザーによってマウスが押された場合に、触覚出力信号の出力を始めるための開始信号を生成することである。例えば、ユーザーがプロセスの調整を終了した場合、彼女／彼は、ペース調整を開始するためにマウスホイール２０を押す。同様に、ユーザーは、マウスホイール２０を押すことで、別の時に、触覚出力信号の出力を停止することができる。ユーザーとの相互作用が無いこと、例えば、彼女／彼が所定の期間入力動作を行わない場合にも、ぺース調整動作を停止させることができる。

マウスホイール２０は、ユーザーインターフェイスの単なる一つの実施例に過ぎず、キーボード、一つまたはそれ以上のボタンやスイッチ、タッチスクリーン、タッチパッド、スクイーズ（ｓｑｕｅｅｚｅ）センサーや圧力スイッチ、といったものに置き換えることができる。さらに、ユーザーインターフェイスは、触覚呼吸ペース調整装置に関するステータス（ｓｔａｔｕｓ）情報を出力することができる。ステータス情報は、光学ディスプレイまたは、あらゆる所望のタイプの音響信号によって生成され得る。例えば、指示照明、音響信号、またはブザーのような触覚信号である。さらに、触覚出力ユニット１２に組み込まれ、または、接続されたスピーカーもしくはディスプレイが、装置の使い方について、ユーザーに対してインストラクションを出力するために使用され得る。上述のように、センサー１４に対するあらゆる入力も、無線または有線で触覚出力ユニット１２に接続され得ることに、さらに留意すべきである。

マウスホイール２０は、センサー機能の一つの代替であり得ることに留意すべきである。つまり、ユーザーインターフェイスは、入力信号を生成するための入力ユニットとしてのセンサーをコントロールユニット１６に置き換えることができる。しかしながら、ユーザーインターフェイスとセンサーの両方の機能を一つの入力ユニットの中に結合することもでき、または、それぞれにコントロールユニット１６に対する入力信号を生成する、異なる入力ユニットを備えることもできる。このように、触覚出力信号は、部分的にユーザーインターフェイスを介したユーザー入力に基づき、他の部分は患者の呼吸行為の測定に基づいて、生成され得る。例えば、少なくとも一つの触覚出力信号の特性は、年齢のような、人の個性、及び／又は、他の個人的な条件に従って、ユーザーによって設定され得る。この特性は、ペース調整プロセスを開始するときに、触覚出力信号の条件を設定するために使用される。センサーによって得られた測定結果は、ペース調整プロセスの最中に、触覚出力信号シーケンスを調整し、変更するために使用される。コントロールユニット１６も、また、触覚出力信号を算出するために、以前に保管されたパラメーター、特性、またはアルゴリズムを使用する。

図２のフローチャートは、ペース調整信号を生成するプロセスのための一つのシナリオを示している。以下の記述においては、入力信号が、センサー１４のみによって生成されるものと仮定している。センサー１４（図１に示すように）によって患者の呼吸活動が測定され（ステップ１００）、患者の呼吸特性（呼吸レートといったもの）を示す入力信号が生成される（ステップ１１０）。この入力信号は、吸気に係る排気のフェイズを含む周期的な呼吸活動を示している。入力信号は、次に、コントロール析ユニット１６に対して転送され、解析される(ステップ１２０)。この解析において、コントロールユニット１６は、入力信号の中の信号パターンを探す。一旦パターンが認識されると、アクチュエーター１８に対する開始信号が生成され、触覚出力信号シーケンスの出力を開始するように触覚出力ユニット１２が動作する（ステップ１３０）。少なくとも、このシーケンスの最初において、触覚出力信号は、ステップ１２０でコントロールユニットによって解析された入力信号の認識された信号パターンに応じた信号パターンを含んでいる。

一つの可能性として、触覚出力信号を生成するための参照として吸気の排気に対する割合をとることがある。吸気の排気に対する割合が１より小さいことが、リラックスのために有益であることが、観察により示されている。例えば、患者の現在の吸気の排気に対する割合が、１より大きいか、１に等しいと特定された場合には、触覚出力ユニット１２は、患者の現在の吸気時間に応じた拡張時間、大部分の人にとって自然であるもの、を伴なって、しかし、排気時間よりも長い収縮時間を伴なって始まる、触覚出力信号シーケンスを出力する。結果として、ペース調整率は、測定された呼吸周波数よりも低い周波数で始まる。触覚出力ユニット１２の収縮は、必ずしも排気フェイズにリンクする必要はなく（そして、結果的に、装置の拡張は吸気フェイズとリンクされる）、しかも、収縮と拡張の役割も保たれる、ということに留意すべきである。

既に述べたように、入力信号は、センサー１４によって生成されるのではなく、触覚出力信号シーケンスの特性を調整するための入力ユニットとしてのユーザーインターフェイスからも生じ得る。例えば、ユーザーは、彼／彼女の個性と個人的な条件に関して、マウスホイール２０によって、個人的な呼吸特性（周波数、振幅、または同様のもの）を調整する。これは、図２におけるステップ１２０で、コントロールユニット１６によって入力信号であると解釈され得る。そして、この解析の結果に応じて、触覚出力ユニット１２は、触覚出力信号シーケンスの出力を開始する。

代替として、センサー１４の入力信号が、例えば、マウスホイール２０といったユーザーインターフェイスと同様に、考慮される。例えば、ユーザーは、上述の個人的な呼吸特性を、ペース調整プロセスの事前条件を定めるために、入力することができる。すると、センサー１４は、患者の現在の呼吸活動をモニターし、コントロールユニット１６は、両方の種類の入力信号に基づいて触覚出力信号シーケンスを算出する。

呼吸活動に対するガイダンスを提供するためには、フェイズの長さと周波数（図３を参照）を、得られた較正データに基づいて、触覚出力信号シーケンスの中でコントロールすることが望ましい。リラックス効果が生じるようにである。コントロールユニット１６は、シーケンスのさらなるを決定し得る。認識された呼吸周波数に応じた周波数から開始して、触覚出力信号のさらなるコースにおいて周波数を変更する。

図３のグラフは、触覚出力信号のペース調整率（周波数）に係る時間順の進展に関する一つの可能なペース調整シナリオを示している。図３の横軸は時間を表しており、一方、縦軸はペース調整率を表している。時間軸は、５つの異なるフェイズに分割されている。ｔ（１）＝０から始まる最初のフェイズは較正フェイズ（Ｐ１）であり、そこでは、触覚出力信号ユニット１２は非活動的で、触覚出力信号を出力しない。較正フェイズ（Ｐ１）の後には、フェイズ（Ｐ２）、（Ｐ３）、（Ｐ４）、そして（Ｐ５）が続く。そこでは、触覚出力信号ユニット１２は動作し、触覚出力信号シーケンスを出力する。この動作期間は、開始フェイズ（Ｐ２）から始まり、スローダウンフェイズ（Ｐ３）、一定ペース調整率フェイズ（Ｐ４）、そしてフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。

較正フェイズ（Ｐ１）では、患者の呼吸活動がセンサー１４によってモニターされ、入力信号が生成される。この入力信号は、コントロールユニット１６によって解析される。このモニター活動によって、患者の呼吸の進行が解析され、呼吸活動を示す曲線を生じる。図３では、３つの異なる曲線が、較正フェイズの最中の呼吸レートの進行に係る３つの例として示されている。

それぞれの曲線は、患者の「呼吸レートプロフィール」を表している。このプロフィールから、コントロールユニット１６は、ペース調整活動の開始点を引き出すことができる。つまり、触覚出力信号シーケンスの最初における好適なペース調整率が引き出される。ペース調整率（周波数）は、触覚出力信号が選択することのできる一つの可能な特性に過ぎない。別の特性は、同様に較正フェイズ（Ｐ１）に係る測定から引き出される、ペース調整振幅である。一般的に、コントロールユニット１６は、入力信号によって表される呼吸プロフィールの中に信号パターンを見つけようと努める。そして、そうしたパターンが認識された場合には、この信号パターンに関する触覚出力信号を出力するために、アクチュエーター１８に対する開始信号が生成される。

入力信号の中の信号パターンを探すときに以前のモニターフェイズの結果を有効と認めることも可能である。このことは、図３に示す較正フェイズ（Ｐ１）が、こうしたモニターフェイズの単なる一つの例に過ぎないことを意味しており、そこでは、触覚出力ユニットは非活動的である。しかしながら、こうしたモニターフェイズは、また、患者の呼吸活動がモニターされてきた触覚呼吸ペース調整装置１０の以前の動作期間によっても表すことができる。触覚出力信号シーケンスの出力に先立つ較正フェイズ（Ｐ１）は、必ずしも必要でないことに留意すべきである。ペース調整活動の開始点は、むしろ単に履歴データに基づいて選択することができる。例えば、上述にように、以前の動作期間である。

信号パターンが認識され、入力信号が生成されると、開始フェイズ（Ｐ２）の始まりである時間ｔ（２）において、ペース調整率の開始レベルｆ（１）からペース調整が開始される。図３での本発明の実施例においては、このフェイズ（Ｐ２）の最中に、触覚出力信号は、わずかに減少していく。この減少の進行、例えば、時間経過に対するペース調整率を表している曲線の傾き、も、較正結果に依存している。このフェイズ（Ｐ２）の最中に、ペース調整率を一定に保つことも可能である。開始フェイズ（Ｐ２）の後には、スローダウンフェイズ（Ｐ３）が続き、ペース調整率は、時間ｔ（４）まで、より多く減少する。スローダウンフェイズ（Ｐ３）の最中に、ペース調整率は、値ｆ（２）から値ｆ（３）に減少する。この値ｆ（３）は、望ましい呼吸シーケンスの目標呼吸レートに対応するものであり、較正フェイズの最中に測定された呼吸特性から生じ得る。一つの実施例に従えば、ペース調整率ｆ（３）は、開始時に測定された呼吸レートの６０％の値である。

スローダウンフェイズ（Ｐ３）の後には、ペース調整率がレベルｆ（３）で一定に保たれている、一定ペース調整率フェイズ（Ｐ４）が続く。フェイズの長さ（Ｐ４）は、以前のモニター期間に基づいて算出される。つまり、触覚呼吸ペース調整装置１０の以前の動作フェイズ、と（任意的に）較正フェイズ（Ｐ１）である。スローダウンフェイズ（Ｐ３）において、ペース調整振幅（図示なし）は、所定のレベルまで線形に増加し、フェイズ（Ｐ４）の最中にこのレベルを維持することができる。触覚出力信号の他の特性も、フェイズ（Ｐ２）から（Ｐ５）の最中に、既定の方法において変化し得る。

フェイズ（Ｐ４）の後には、レベルｆ（３）で一定のペース調整率を伴なうフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。フェイズ（Ｐ５）では、ペース調整振幅はゼロまで減少し、この実施例においては、時間ｔ（６）でペース調整活動は終了する。

上述のように、フェイズ（Ｐ４）および（Ｐ５）の長さが、モニター結果に基づいて決定され得るが、その長さは、また、センサー１４に対する入力があるか否かに基づいても定められ得る。センサーが入力信号、つまり、患者の呼吸レートを表す周期的な信号、を生成しない場合、このことは、患者と触覚出力ユニット１２との間に接触がないこと、および触覚呼吸ペース調整装置１０が使用されていないことの表れであるとして捉えられる。そして、フェードアウトフェイズ（Ｐ５）を開始するか、ペース調整プロセスを完全に終了することができる。

ペース調整プロセスは、患者が眠りに落ちたか、または所望の程度にリラックスできたものと判断された場合には、停止することができる。フェードアウトフェイズ（Ｐ５）は、入力信号の中に所定の特性または信号パターンが認識された場合に開始され得る。さもなければ、この場合には、システムは直ちにシャットダウンされる。例えば、センサー１４は、寝ているか、深くリラックスしている患者の状態を示す、弱い呼吸活動であることを合図している、呼吸周波数、振幅、または吸気の排気に対する比率を測定することができる。センサー１４から生じる、入力信号の対応する信号パターンは、コントロールユニット１６によって認識される。コントロールユニットは、触覚出力ユニット１２に対して、触覚出力信号シーケンスを直ちに停止するため、または、ペース調整振幅がゼロまで減少するフェードアウトフェイズ（Ｐ５）を開始するために、触覚出力ユニット１２に対する停止信号を生成する。そして、システム全体が電源オフされる。この実施例において、コントロールユニット１６は、患者の所定の条件に対応する入力信号の特性に基づいて、触覚出力信号シーケンスの長さをコントロールするように備えられている。

上に述べてきたのは、ペース調整の単なる一つのシナリオに過ぎない。別の可能性としては、較正フェイズ（Ｐ１）を執り行い、触覚呼吸ペース調整装置１０の以前の動作期間からだけ呼吸レートのプロファイルを生じさせることである。このことは、以前の使用期間は、信号パターンが探知されるモニター期間であるものと捉えられることを意味する。

第３のシナリオは、センサーによって生成された入力信号だけでなく、図１のマウスホイール２０のようなユーザーインターフェイスから生じた信号を認めることである。例えば、ユーザーは、上述のように、ペース調整プロセスに対する既定条件を決定し、それをユーザーインターフェイスの中に入力するために、個人的な呼吸特性を調整または選択することができる。そのような個人的な特性は、ユーザーの個性、年齢、もしくは他の個人的な特徴を参照し得る。この入力信号は、次に、「開始時点」としての触覚出力信号シーケンスの始まりにおけるペース調整特性を選択するための入力信号として使用される。さらに先のペース調整の進行である図３におけるフェイズ（Ｐ２）から（Ｐ５）の最中に、触覚出力信号シーケンスは調整され得る。例えば、較正フェイズにおいて、または履歴データとして以前の使用フェイズにおいて収集されセンサー信号に基づいて、さらに調整される。

これら全てのシナリオにおいては、触覚出力ユニット１２が触覚出力信号をさらに生成することを停止するための停止信号を生成することができる。停止信号は、上述のように、センサー１４から生じた入力信号の中に含まれている特定の信号パターンを認識することで、コントロールユニット１６によって生成され得る。しかしながら、既定の時間が経過するまで停止信号が生成されないようにするため、例えば、シーケンスの動作時間といった、他の要因が考慮されるべきである。停止信号を、時間だけに基づいて生成することもできる。つまり、シーケンスの継続時間として固定の期間を定め、または、ユーザーインターフェイスを介したユーザー入力に基づいて期間を定める。この実施例において、コントロールユニット１６は、プログラムされ、及び／又は、ユーザーによって変更され得るタイムスケジュールに基づいて、触覚出力信号シーケンスの長さをコントロールするように備えられている。

このバージョンでは、患者によって活動的に動作される入力ユニットによって、出力信号に影響を与えることができる。ユーザーは、触覚出力信号の生成において所定の既定条件を選択することができる。例えば、開始フェイズ（Ｐ２）の始まりにおいて、より遅いか、より早い呼吸シーケンスを選択する。しかしながら、以前に認識された信号パターンの影響は存在し、生成された触覚出力信号シーケンスが、ユーザーに適合され、パーソナル化され得る。

図１の本発明の実施例には示されていないのだが、触覚呼吸ペース調整装置１０は、ユーザーに対して触覚呼吸ペース調整装置１０の動作状況を表示するディスプレイ装置を備えることもできる。こうしたディスプレイ装置は、ＬＥＤのような光源の視覚ディスプレイ、または、ユーザーに対して音響フィードバックを与える音響ディスプレイであり得る。このディスプレイ装置は、触覚出力ユニット１２の中に組み込まれないように、外部に配置することもできる。

フェイズ（Ｐ３）、（Ｐ４）、そして（Ｐ５）における触覚出力信号の特性の変換をさらに詳しく説明するために、ペース調整率および振幅に関して、時間（横軸）に対するペース調整動作の進行を示している図４を参照する。図４は、３つの異なる曲線を示している。上側の曲線は、時間（横軸）に対する触覚出力ユニット１２の実際の動き（ペース調整動作）を示しており、この動きの振幅は、縦軸に延びている。上から２番目の曲線は、時間に対するペース調整率（縦軸）の進行を示しており、一方、３番目の曲線は、ペース調整振幅（縦軸）を示している。上側と下側の曲線では、ペース調整動作の振幅が１を最大値として正規化されており、一方、ペース調整率は、一分間におけるペース調整サイクルとして与えられている。

ペース調整率の進行は、図３における進行と対応している。つまり、この実施例においては、ペース調整率は、約４分間続くスローダウンフェイズ（Ｐ３）において減少し、しかし、それぞれに続くフェイズ（Ｐ４）においては、さらに４分間は一定であり、２分間のフェードアウトフェイズ（Ｐ５）が続く。しかしながら、上側の曲線において既に示したように、ペース調整振幅の進行は異なっている。下側の曲線が、この進行についてより明確に示している。つまり、フェイズ（Ｐ３）において、振幅は最大値に向かって線形に増加し、フェイズ（Ｐ３）から（Ｐ４）への転換時点で最大値となり、（Ｐ４）においては一定のレベルを維持し、フェイズ（Ｐ５）の最終にゼロに向かって線形に減少していく。

図５と図６は、患者の手３０の中に保持することができるパッドによって代表される触覚出力ユニット１２の実施例を示している。コントロールユニット１６とアクチュエーター１８は、触覚出力ユニット１２の中に組み込まれている。図５には、パッドが、そのサイズ、特には厚み、を周期的に変化させることによって、触覚的に知覚することのできる出力信号を生成することが示されている。こうした出力信号は、図５に示すように、彼女／彼が手３０を出力ユニット１２の上に置く場合に、または、図６に示すように、彼女／彼の手３０の中に出力ユニット１２を保持する場合に、患者によって知覚される。

図７は、電源を充電するためにドッキングステーション３２の上に置かれた図５および図６の呼吸ペース調整装置を示している。電源も、また、出力ユニット１２の中に組み込まれている。ドッキングステーション３２は、インダクティブ（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ）充電に基づいて、再充電可能な電源を無線で充電するように備えられており、または、ドッキングステーション３２と出力ユニット１２の両方は、電気的な接続を確立するために、好適な電気コネクター（例えば、プラグとソケットのようなもの）を備えることができる。ドッキングステーション３２は、また、他の機能を有し得る。ドッキングステーション３２の上部に配置されたボタンに代表されるユーザーインターフェイスを介して、ユーザー入力を受け取る、というようなことである。ドッキングステーション３２は、また、例えば、患者の体の動きを無線で検知するための、入力信号を生成する入力ユニットとしてのセンサーを含み得る。さらに、ドッキングステーション３２は、オプションとして、ディスプレイ、光表示器、スピーカー、といったようなユーザーにステータス情報を提供するためのものを備え得る。別のオプションとして、ドッキングステーション３２は、時計機能、望ましくはアラームクロックとしての機能、を備える。この実施例において、ドッキングステーション３２は、時間表示器、調整ボタン、アラーム装置、等を備える。ケーブル３６が、ドッキングステーション３２を主コンセントに接続するために備えられている。

図８は、ベッド４０の上に横たわっている患者３８によって身に付けられるリストバンドの形態での出力ユニット１２の別の実施例を示している。リストバンドは、触覚出力信号を出力するための出力ユニットとして備えられている。例えば、リストバンドは、そのサイズを変化させることができ、この変化が出力信号として知覚され得る。

図９は、皿のようなプレート４２の上にある図８の触覚出力ユニット１２を示しており、プレートは、図７におけるドッキングステーション３２と同一または類似の機能を有している。例えば、サポート４２は、リストバンドの中の充電可能な電源を再充電するための再充電機能を備えることができ、触覚出力ユニット１２を構成する。センサーまたはユーザーインターフェイスのような他の機能的ユニットは、図９には示されていない。しかしながら、サポート４２は、また、そうした特徴を備えることができる。

本発明は、図面または前出の記載において、その詳細が説明され記述されてきたが、そうした説明および記載は、説明的または例示的なものであり、制限的なものではないと考えられるべきである。つまり、本発明は、開示された実施例に限定されるものではない。図面、明細書、および添付の特許請求の範囲を研究すれば、クレームされた本発明の実施において、当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され、もたらされ得る。請求項において、用語「含む（“ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ“」は、他のエレメントまたはステップの存在を排除するものではなく、不定冠詞「一つの（”ａ“または”ａｎ“）」は、複数を排除するものではない。異なる独立請求項がお互いに特定のエレメントを引用しているという事実だけでは、これらのエレメントが組合せにおいて使用され得ないことを示すものではない。請求項におけるいかなる参照番号も、発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。

米国特許出願公開第２００６００４７２０２号明細書は、請求項１のプリアンブルに係る特徴を含む呼吸ペース調整装置を開示している。装置は、患者が、彼／彼女の呼吸を同期させるべき音響、視覚、またはオーディオビジュアルな信号を出力するための出力ユニットを含んでいる。この出力ユニットは、呼吸周波数または呼吸深さが限度を超える場合に動作化される。信号は、呼吸周波数が所定の閾値以下に下がるまで継続する。

米国特許第４０６４８６９号明細書は、患者の呼吸パターンを調整するための装置を開示している。

米国特許出願公開第２００７０１４２０６号明細書は、患者の実際の呼吸に対するフィードバックとしてユーザーに対して表示される呼吸コンディション信号を生成するための呼吸センサーを含む呼吸ペース調整装置を開示している。この信号を受け取ると、ユーザーは、学習目的のために呼吸の実行を調整することができる。この場合に、センサーは、例えば、シャツといった衣類の中に組み込まれている。この装置は、リラックスすることが望まれる場合には、望ましいものではないからである。

Claims (15)

1. 患者の呼吸活動をペース調整するための呼吸ペース調整装置であって：
   出力信号シーケンスを出力するための出力ユニットと、
   前記出力ユニットをコントロールするように備えられたコントロールユニットと、
   前記出力ユニットに接続され、または、前記出力ユニットの中に組み込まれている、患者の呼吸特性に関する入力信号を生成するための入力ユニットと、
   を含み、
   前記コントロールユニットは、少なくとも前記入力信号の特性に基づいて、前記シーケンスの長さをコントロールするように備えられている、
   ことを特徴とする呼吸ペース調整装置。
2. 前記出力ユニットは、触覚出力信号を出力するための触覚出力ユニットとして備えられる、
   請求項１に記載の呼吸ペース調整装置。
3. 前記入力ユニットは、前記出力ユニットの表面に配置されているか、または、前記出力ユニットの中に組み込まれている、
   請求項１または２に記載の呼吸ペース調整装置。
4. 前記入力ユニットは、前記患者の特性を感知するためのセンサーによって代表され、及び／又は、前記出力信号シーケンスの特性を調整するためのユーザー入力を受け取るためのユーザーインターフェイスによって代表される、
   請求項１乃至３に記載の呼吸ペース調整装置。
5. 前記センサーは、前記患者の体の動きを検知するための体動作センサー、レーダーセンサー、加速度計、カメラ、前記患者によって加えられる機械的な圧力を検知するための圧力センサー、フォトプレチスモグラフィー（ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｇｈ（ＰＰＧ））センサー、気流センサー、または重量センサー、のうち少なくとも一つである、
   請求項４に記載の呼吸ペース調整装置。
6. 前記圧力センサーは、感圧性のフォイル（ｆｏｉｌ）を含む、
   請求項５に記載の呼吸ペース調整装置。
7. 前記気流センサーは、温度感知エレメント、及び／又は、マイクロフォンを含む、
   請求項５に記載の呼吸ペース調整装置。
8. 前記ユーザーインターフェイスは、マウスホイール、キーボード、少なくとも一つのボタン、タッチスクリーン、タッチパッド、スクイーズセンサー、または圧力スイッチ、のうち少なくとも一つによって代表される、
   請求項４に記載の呼吸ペース調整装置。
9. 前記ユーザーインターフェイスは、患者の特性を判断するためにユーザー入力を受け取り、出力信号シーケンスの出力を開始または停止するためにユーザー入力を受け取り、及び／又は、前記呼吸ペース調整装置のステータス情報を出力するように備えられている、
   請求項４に記載の呼吸ペース調整装置。
10. 前記入力ユニットは、呼吸周波数、呼吸振幅、前記患者の年齢または特性、のうち少なくとも一つに関する入力信号を生成する、
    請求項１乃至９に記載の呼吸ペース調整装置。
11. 前記コントロールユニットは、少なくとも、前記センサーから受け取られた、及び／又は、前記ユーザーインターフェイスから受け取られた入力信号に基づいて、前記出力信号シーケンスの前記出力をコントロールするように備えられ、
    前記コントロールは、さらに、以前に保管された特性、及び／又は、以前に保管されたアルゴリズムに基づく、
    請求項１乃至１０に記載の呼吸ペース調整装置。
12. 前記コントロールユニットは、前記患者が寝ている又はリラックスしている状態に関する入力信号の生成により、しかしながら、所定の時間が経過した直後に、停止信号を生成するように備えられており、
    前記出力ユニットは、前記停止信号の生成により、前記出力信号シーケンスの前記出力を停止する、
    請求項１乃至１１に記載の呼吸ペース調整装置。
13. 前記出力ユニットは、クッション、枕、パッド、ぬいぐるみ、携帯電話、リストバンドまたは腕時計、のうち少なくとも一つによって代表される、
    請求項１乃至１２に記載の呼吸ペース調整装置。
14. 前記呼吸ペース調整装置は、
    再充電可能な電源、及び／又は、温度コントロールエレメント、を含む、
    請求項１乃至１３に記載の呼吸ペース調整装置。
15. 患者の呼吸活動をペース調整するための方法であって：
    患者の呼吸特性に関する入力信号を、入力ユニットから受け取る段階と、
    前記受け取った入力信号に応じて、出力信号シーケンスを出力するための出力ユニットをコントロールする段階と、
    少なくとも前記入力信号の既定の特性の認識に基づいて、前記出力信号シーケンスを停止する段階と、を含む、
    ことを特徴とする方法。

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