JP5769630B2 - 複数のセンサーを用いた触覚監視システムを提供する方法及び装置 - Google Patents

Description

本発明の例示の実施形態は、電子通信の分野に関する。より具体的には、本発明の例示の実施形態は、触覚フィードバックを用いた通信に関する。

［関連出願］
本出願は、本発明の譲受人に譲渡されている以下の同時係属中の出願に関連している。
ａ．２００８年１２月１２日付けで出願された「Method and Apparatus for Providing a Haptic Monitoring System Using Multiple Sensors」という発明の名称の出願第＿＿＿号（代理人の整理番号第ＩＭＭ２６９（１０５４．Ｐ０００５ＵＳ）号）

コンピューターベースのシステム、器具、現金自動預け払い機（Automated Teller Machine：ＡＴＭ）、ＰＯＳ端末等がより広く普及するにつれて、ヒューマンマシンインターフェースに関する使いやすさがより重要となってきている。このようなインターフェースは、直観的に動作すべきものであり、ユーザーのトレーニングをほとんど又は全く要しないものであるべきであり、それによって、事実上誰もが用いることができる。キーボード、音声、及びタッチスクリーン等の従来のヒューマンマシンインターフェースは、通常、動作、視覚、及び／又は音の組み合わせを伴うヒューマンインタラクションを要する。たとえば、ユーザーは、タッチスクリーン上で自身の選択を入力するとき、タッチするためにスクリーン上のロケーションを見て特定する必要がある。また、ユーザーは、マウスを操作するとき、マウスをクリックする前にスクリーン上のマウスアイコンを見る必要がある。

しかしながら、従来のヒューマンマシンインターフェースに関連した問題は、いくつかの状況及び／又は環境に関して、オペレーターが視覚能力及び音声能力を用いて入力を行うことができない場合があるということである。

たとえば、健康管理環境では、患者のバイタルサインを監視及び／又は検査するのに用いられる通常の医療及び健康に関連した監視／検査機器は、視覚的通知及び／又は聴覚的通知を介して或る特定のあまり望ましくない所定の状態を検出すると看護師又は医師等の看護人に通知する。たとえば、通常の心拍計は、患者の心臓の鼓動を示すビープ音と共にディスプレイに心拍の波形を示す。患者の状態を認識するには、たとえば、看護人は、通常、患者の現在の状態を観察するために心拍波形をディスプレイ上で見るか若しくは心拍ビープ音を聞くか、又はそれらの双方を行う必要がある。したがって、聴覚通知及び／又は視覚通知を用いた従来のヒューマンマシンインターフェースに関連した欠点は、インターフェースが、騒々しい若しくは視覚的に乱雑な状況、高ストレス環境、ディナーパーティのような社会イベント、又はポーカーゲーム等の娯楽会場等のいくつかの状況において不十分又は不適切であり得るということである。

本発明の実施形態は、検知された情報に基づいて触覚フィードバックを生成することができる触覚監視システム及び該生成を行う方法を含む。この触覚システムは、検知デバイス、デジタル処理ユニット、及び触覚ジェネレーターを備える。検知デバイスは、１つ又は複数の装着可能センサーを介して個人又はユーザーのバイタル情報を選択的に検知するように構成され、その後、検知したバイタル情報をデータ処理のためにデジタル処理ユニットに転送する。デジタル処理ユニットは、バイタル情報を受信すると、該バイタル情報に応じて触覚信号を提供する。触覚ジェネレーターは、その後、触覚信号に従って触覚フィードバックを生成する。代替的な実施形態では、触覚システムは、ユーザーの物理的なロケーションを特定することができる測位デバイスをさらに備える。

本発明の例示の実施形態のさらなる特徴及び利点は、以下で述べる詳細な説明、図、及び特許請求の範囲から明らかになる。

本発明の例示の実施形態は、以下に与える詳細な説明及び本発明のさまざまな実施形態の添付図面からより完全に理解される。しかしながら、これらの実施形態は、本発明をそれらの特定の実施形態に制限するものと解釈されるべきではなく、単なる説明及び理解のためのものである。

本発明の一実施形態による複数のイベントを監視することができる触覚システムを示す図である。 本発明の一実施形態によるイベント情報を収集する複数のセンサーを装着した人間を示す図である。 本発明の一実施形態による触覚健康モニターを示す図である。 本発明の一実施形態による触覚向上デバイスを装着しているサイクリングチームを示す図である。 本発明の一実施形態による触覚向上デバイスを有する水球の泳者のチームへの一例示の適用を示す図である。 本発明の一実施形態による触覚監視デバイスを有するポーカープレーヤーへの一例示の適用を示す図である。 本発明の一実施形態による連係触覚デバイスによって編成された数グループの人々を示す図である。 本発明の一実施形態による触覚アラートデバイスを装着している人を示す図である。 本発明の一実施形態による１つ又は複数のイベントに応じて触覚健康フィードバックを提供するプロセスを示すフローチャートである。 本発明の一実施形態による１つ又は複数のイベントに応じて触覚連係フィードバックを提供するプロセスを示すフローチャートである。

本明細書では、本発明の実施形態を、取り付け可能又は装着可能な触覚デバイスを用いて１つ又は複数のイベントに応じ触覚キューを提供する方法、システム、及び装置のコンテキストで説明する。

本発明の以下の詳細な説明は単なる例示であり、多少なりとも限定的であることを意図するものでないことが当業者には理解されよう。この開示の利益を有するそのような当業者には、本発明の他の実施形態が容易に思いつくであろう。次に、添付図面に示すような本発明の例示の実施形態の実施態様について詳細に言及する。同じ参照指示子（又は番号）は、図面及び以下の詳細な説明の全体を通じて同じ又は同様の部分を指すのに用いられる。

明瞭にするために、本明細書で説明する実施態様の標準的なハードウェア機能及びルーチン機能のすべてが図示及び説明されるわけではない。もちろん、このようなどの実際の実施態様の開発にも、用途に関連した制約及びビジネスに関連した制約との整合性等、開発者の特定の目標を達成するために、数多くの実施態様特有の判断を行う必要があること、及びこれらの特定の目標は実施態様ごと及び開発者ごとに変化することが理解されよう。さらに、このような開発努力は、複雑で多くの時間を要する場合もあるが、それでも、この開示の利益を有する当業者にとってはエンジニアリングの規定通りの作業になることが理解されよう。

本発明の実施形態は、検知された情報に基づいて触覚フィードバックを生成することができる触覚監視システムを含む。この触覚システムは、検知デバイス、デジタル処理ユニット、及び触覚ジェネレーターを備える。検知デバイスは、１つ又は複数の装着可能センサーを介して個人又はユーザーのバイタル情報を選択的に検知することができ、その後、検知したバイタル情報をデータ処理のためにデジタル処理ユニットに転送する。代替的な実施形態では、検知デバイスは、全地球測位システムを用いてユーザーの物理的なロケーションを特定することができる位置デバイスも含む。デジタル処理ユニットは、バイタル情報を受信すると、バイタル情報に応じて触覚信号を提供する。触覚ジェネレーターは、その後、触覚信号に従って触覚フィードバックを生成する。

図１は、本発明の一実施形態による複数のイベントを監視することができる触覚システムを示す図１００である。図１００は、触覚装着可能デバイス１０２、コンピューター１０４、携帯電話１０６、携帯情報端末（Personal Digital Assistant：ＰＤＡ）、通信ネットワーク１１０、及び検知デバイス１１４を含む。一態様では、図１００は、外部コンピューティングプロセッサ１１２をさらに含み、プロセッサ１１２は、触覚システムの命令を実行することができる。本発明の例示の実施形態の基礎にある概念は、付加的なブロック又はデバイスが図１００に追加されても又は図１００から削除されても変化しないことに留意すべきである。

検知デバイス１１４は、一実施形態では、１つ又は複数のセンサー又は検知素子１５０乃至１６０を備え、センサー１５０乃至１６０のそれぞれは、個人の特定のバイタルサイン（又はバイタル情報）を監視するために選択的にアクティブ化することができる。個人は、ユーザー、患者、顧客、子供、アスリート、チームのメンバー、グループ参加者等の特定の役割を有することができる。センサー１５０乃至１６０は、装着、固着、インプラント、及び接着等のさまざまな取り付けメカニズムを介して個人に取り付けることができる。センサー１５０乃至１６０の機能は、バイタルサイン（又はバイタル情報）を読み取ること又は監視することであり、バイタルサインは、基本的な身体状態を評価するのに用いられるさまざまな生理学的統計を示す。たとえば、バイタルサインは、体温、脈拍数（又は心拍数）、血圧、呼吸数等を含む。加えて、代替的な実施形態では、ユーザーの地理的ロケーションが求められる。

一実施形態では、検知デバイス１１４は、ユーザーの心臓を監視する心拍計１５０、ユーザーの血圧を監視する血圧モニター又は血圧計１５２、ユーザーの呼吸を監視する呼気センサー１５４、ユーザーの体温を監視する温度計１５６、ユーザーの身体の汗を監視する湿度センサー１５８、及びユーザーのロケーションを監視する動き検出器１６０を含む。センサー１５０乃至１６０は、同じユニット上に製作又は製造することができる。音を検知する音センサー及び／又は周囲の状態を検出する天候センサー等の他のセンサーを、バイタルデータを取得する他のバイタルセンサーと共に用いることができることに留意すべきである。一実施形態では、検知デバイス１１４は、バイタル情報を検知すると、そのバイタル情報を通信ネットワークを介してデジタル処理ユニットに転送する。この通信ネットワークは、有線ネットワーク、無線ネットワーク、又は有線ネットワーク及び無線ネットワークの組み合わせとすることができる。

一実施形態では、デバイス１０２は、センサー１２０、内部フィルター１２２、セレクター１２４、ジェネレーター１２６、及び触覚出力デバイス１２８を備える。デバイス１０２は、一例では、イヤピース、リストバンド、ネックレス、ベルト、ベルトバックル、時計、時計バンド、帽子、又は他の適切な構造体として構成することができる。センサー１２０は、一例では、センサー１５０乃至１６０とデバイス１０２との間のインターフェースを担当する検知デバイス１１４の一部とすることができる。フィルター１２２は、真のバイタルサイン（すなわち所望の情報）の検出と干渉する可能性のある不要な動作及び／又は誤ったパルス等の無関係の情報をフィルタリングする回路部である。別の実施形態では、内部フィルター１２２は、図１には図示しないホストコンピューターに配置することもでき、フィルタリングプロセスはホストプロセッサによって実施される。ジェネレーター１２６は、フィルタリングされたバイタルサイン又はバイタル情報に応じてコマンド（触覚信号）を生成し、その後、コマンド及び／又はバイタル情報を、通信チャネル１３０乃至１３８を介してコンピューター１０４又はＰＤＡ１０８等の１つ又は複数の宛先デバイスに送信する。通信チャネル１３０乃至１３８は、有線通信ネットワーク、無線通信ネットワーク、又は有線通信ネットワーク及び無線通信ネットワークの組み合わせとすることができることに留意すべきである。

セレクター１２４は、触覚効果のリストを含む触覚データを記憶するのに用いられる１つ又は複数の触覚ライブラリを含む。一実施形態では、触覚効果のリストは、検出されたバイタル情報に従ってユーザーに触覚フィードバックを提供するのに用いられる。検出された各バイタルサインは、たとえば、一意の触覚フィードバックを必要とする場合がある。触覚データを含むライブラリはリモートホストコンピューターに配置することもできることに留意すべきである。代替的な実施形態では、触覚データを動的に生成し、連続的に更新して、検出されたバイタルサインをエミュレート及び／又は再現することができる。セレクター１２４は、バイタルサインをリアルタイムでエミュレートするために、触覚効果を動的に生成して、検出されたバイタルサインをエミュレートすることができる。たとえば、自転車レーシングチームを追跡するために、自転車レーシングチームの各アスリートは、該アスリートの心拍数を監視しかつ再現又はエミュレートするデバイスを携帯することができる。再現又はエミュレートされたアスリートの心拍数は、該アスリート、コーチ、又は他の任意の関係者が監視することができる。触覚出力デバイス１２８は、セレクター１２４によって選択された触覚データに従って触覚フィードバックを生成する。たとえば、緩やかな振動は、落ち着いた状態又はアスリートが所望のトレーニングゾーン若しくはレースゾーンにいることをエミュレートすることができる。強い振動は、深刻な状態又はアスリートが所望のゾーンにいないことをエミュレートすることができる。

デバイス１０２の機能は、ラップトップ１０４、移動電話又はスマートフォン１０６、ＰＤＡ１０８、ネットワーク１１０等の１つ又は複数のデバイスへの通信チャネルとして触覚フィードバックを同時に提供及び分配することである。構成要素１２０乃至１２８は、用途に応じていくつかの異なるエンティティに配置することもできることに留意すべきである。デバイス１０２は、ケーブル接続、無線接続、及びケーブルネットワーク及び無線ネットワークの組み合わせを介して他のデバイス１０４乃至１１０と通信することができる。バイタル情報を検知した後、バイタル情報は、次に、情報処理のためにデジタル処理ユニットに転送される。

一実施形態では、デジタル処理ユニットは、デバイス１０２内の、図１に図示しない独立した回路である。代替的に、デジタル処理ユニットは、プロセッサ１１２、フィルター１２２、及びセレクター１２４を含む。デジタル処理ユニットの機能は、通信ネットワークを介してバイタル情報を受信し、そのバイタル情報に基づいて触覚信号を提供することである。一実施形態では、デジタル処理ユニットは、バイタル情報又はパラメーターの所定の制限の範囲を提供する構成可能なソフトウェアプログラムを含む。所定の制限の範囲は、異常なバイタルサインに対する正常なバイタルサインの範囲を示す。触覚信号を特定した後、触覚信号は触覚ジェネレーターに転送される。

デバイス出力機構１２８の一部とすることができる触覚ジェネレーターは、触覚信号を受信し、触覚信号に従って触覚フィードバックを生成することができる。一実施形態では、検知デバイス１１４、デジタル処理ユニット、及び触覚ジェネレーターは、同じユニット内に実装又は配置することができる。代替的に、検知デバイス１１４、デジタル処理ユニット、及び触覚ジェネレーターは、回路基板、１つ若しくは複数の配線、及び／又は１つ若しくは複数の無線通信ネットワークを介して論理的に接続される。

図１を再び参照して、触覚システムは、デバイス、センサー、アクチュエーター／ジェネレーター、又は装着可能コンポーネントを備え、センサーは、ユーザーのバイタル状態又は身体状態を検出するのに用いられる一方、アクチュエーターは、ユーザーの状態に従って触覚フィードバックを提供するのに用いられる。一実施形態では、センサー及びアクチュエーターは、同じデバイスのもとで構築することができる。たとえば、心拍数センサーは、ユーザーの心拍数を検知し、この心拍数を処理し、一連の触覚フィードバックを生成して現在のユーザーの身体状態を示す。触覚フィードバックという用語は、触知効果、触知フィードバック、触覚効果、力覚フィードバック、振動触知フィードバック、触覚キュー等を指すことができることに留意すべきである。

圧電材料等のいくつかの触覚材料は、振動触知効果の検知及び提供を行う物理的特性を有する。たとえば、圧電材料は、圧力に起因してその物理形状が変形したときに圧力を検出したことを示す電流を放出する。一実施形態では、圧電材料には、石英（ＳｉＯ_２）等の結晶及び／又はセラミックが含まれる。電圧ポテンシャルが圧電材料に印加されたとき、圧電材料はその元の形状から拡大した形状に変形する。圧電材料は、電圧ポテンシャルが取り除かれるとすぐにその元の状態に戻ることができる。一方、圧電材料は、押圧されているとき、電流を放出する。その結果、圧電材料は、押圧されているとき、入力を検出することができる。振動触知フィードバック又は触覚フィードバックは、圧電材料、形状記憶合金（Shape Memory Alloy：ＳＭＡ）、偏心回転質量体（Eccentric Rotating Mass：ＥＲＭ）又はリニア共振アクチュエーター（Linear Resonant Actuator：ＬＲＡ）等を通じて提供することができる。圧電材料をＬＲＡ、ＥＲＭ、及びＳＭＡ等の他の材料又はデバイスに取り替えても、センサー／アクチュエーターの同様の機能を実行することができる。ＳＭＡは、一例では、電圧ポテンシャルが取り除かれた後、或る時間期間の間その変形形状を維持することができる。本発明の実施形態の基礎となる概念は、異なる材料が用いられても変化しないことに留意すべきである。デバイス１０２は、個人、チームのメンバー、又はチーム全体の身体状態を特定するために個人又はチームに適用可能である。たとえば、デバイス１０２は、検出された心理状態に従ってチームのパフォーマンスを改善するために自転車走者のうちの１人に加速又は減速するように通知することができる。デバイス１０２は、以下で検討する用途等、他の用途に用いることもできることに留意すべきである。一実施形態では、触覚システムは複数のユニットを備えることができ、それらのユニットのうちのいくつかは、胸、手首、足等に配置されて、ユーザーのバイタルサインを検知する。触覚ジェネレーター１２８は、たとえば、体力及び／又はパフォーマンスのレベルが異なれば異なるレベルの強度で触覚キュー又は触覚警報信号を生成することができる。たとえば、触覚ジェネレーター１２８は、ユーザーのパフォーマンスが最適なパフォーマンスレベルを僅かに下回っているときは小さな触覚キューを生成し、ユーザーのパフォーマンスが最小許容可能レベルを下回っているときは増強された触覚キューを生成する。触知フィードバックを用いてユーザーの身体状態を示すことは、繊細かつ控え目で邪魔にならない伝達方法とすることができることに留意すべきである。

デバイス１０２、検知デバイス１１４、及びコンピューター１０４は、ネットワーク１１０を介してデバイス間で通信することができ、ネットワーク１１０には、有線通信ネットワーク及び無線通信ネットワークが含まれ得る。無線通信ネットワークには、ローカル無線周波数、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、携帯（ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＧＳＭ、ＣＤＰＤ、２．５Ｇ、３Ｇ等）、超広帯域（Ultra-WideBand：ＵＷＢ）、ＷｉＭａｘ、ＺｉｇＢｅｅ、及び／又は他のアドホック／メッシュ無線ネットワーク技術が含まれ得る。電力消費を削減するために、中継局をネットワークに配置して、触覚信号を他の触覚デバイスを通じて中継することができる。

触覚システムを用いることの利点は、通信チャネルを本質的に作成してユーザーと機械との間で情報を送信することである。触覚システムは、複数の関係者間、スポーツチーム間、軍事ミッション間等の通信等、さまざまな用途を有する。

図２は、本発明の一実施形態によるイベント情報を収集する複数のセンサーを装着した人間を示す図２００である。図２００は、人２０２、ネットワーク２０１、及び全地球測位システム（Global Positioning System：ＧＰＳ）衛星２０３を含む一例示のフィードバック監視デバイスを示している。一実施形態では、人２０２及びネットワーク２０１は、無線通信ネットワーク、インターネット、パーソナルエリアネットワーク、ローカルエリアネットワーク、メトロポリタンエリアネットワーク、ワイドエリアネットワーク等の１つ又は複数の通信ネットワークを介して通信することができる。本発明の例示の実施形態の基礎にある概念は、付加的なブロック及び／又はデバイスが図２００に追加されても又は図２００から削除されても変化しないことに留意すべきである。

一実施形態では、人２０２は１つ又は複数の触覚装着可能デバイス２０４乃至２１０を装着し、これらのデバイスのうちのいくつかは人２０２のバイタルサインを取得するセンサーとすることができる。たとえば、装着可能デバイス２０４は、脈拍数を監視することができ触覚キューを提供することができる腕時計である。装着可能デバイス２１０は、ユーザーの呼吸数を検出することができる触覚ベルトである一方、装着可能デバイス２０８は、ユーザーの血圧を検出することができる触覚ネックレスである。また、装着可能デバイス２０６は、ユーザーの湿度及び／又は液体の汗を検知するのに用いられるリストバンドとすることもできる。この実施形態では、装着可能デバイス２０４乃至２１０は、監視機能を提供するのと同時に触覚フィードバック又は触覚キューを生成することができる。

一実施形態では、人２０２は、人２０２のリアルタイムの物理的なロケーションを提供することができるＧＰＳデバイスを携帯する。たとえば、ネックレス２０８に実装することができるＧＰＳデバイスは、無線周波数２１２乃至２１４を介して衛星２０３と通信し、人２０２のリアルタイムのロケーションを特定する。プロセッサ２２０は、無線信号２１６を介してバイタルサインを収集した後、検出されたバイタルサイン及びロケーションに基づいて人２０２の身体状態及びパフォーマンスを解析し、チームスポーツのパフォーマンスを向上させる調整を提供する。プロセッサ２２０はローカル又はリモートに配置することができることに留意すべきである。

触覚装着可能デバイス２０４、２０６、２０８、又は２１０は、犬、猫、車、又はエンジン等の他の哺乳類及び機械類又は無生物の物体にも適用可能である。たとえば、競馬の成績を向上させるために、ジョッキーは、触覚装着可能デバイスを用いて馬の心拍数を監視することができる。レースカードライバー又はピットクルーチーフは、たとえば、エンジン温度及びタイヤトラクション等の車の機械的状態に関する触覚出力を受信することができる。

図２を再び参照して、触覚システムは、検知デバイス、測位デバイス、デジタル処理ユニット、及び触覚ジェネレーターを備える。検知デバイスは、１つ又は複数の装着可能デバイス２０４乃至２１０を含むことができ、センサーを介して人２０２のバイタル身体サイン又はバイタル身体情報を検知するように選択的に設定することができる。一実施形態では、検知デバイスには、心拍センサー、動きセンサー、血圧センサー、呼気センサー、温度センサー、及び湿度センサーが含まれる。検知デバイスは、１つ又は複数の有線通信ネットワーク又は無線通信ネットワークを介してセンサー間での通信を容易にするセンサー通信ブロックを備えることもできることに留意すべきである。

一実施形態では、測位デバイスは、検知デバイスに結合され、ユーザーの物理的なロケーションを特定するように構成される。たとえば、測位デバイスは、ユーザー又は人２０２に関連したロケーション、速度、方向、及び時刻を特定することができるＧＰＳ回路部を備える。衛星２０３を介してＧＰＳデータが取得されると、ＧＰＳデータは、デジタル処理ユニットに処理のため転送される。

デジタル処理ユニットは、バイタル情報及びＧＰＳ情報を受信すると、その後、バイタル身体情報及びユーザーの物理的なロケーションに応じて触覚信号を提供する。デジタル処理ユニットは、用途に応じて、複数の触覚信号を生成して、より現実的な感覚をエミュレートすることができる。デジタル処理ユニットは、一例では、バイタル情報に関連したさまざまなパフォーマンスパラメーターの所定の制限を記憶することができる構成可能ソフトウェアを含む。これらのパラメーターは、汎用的なもの、又は問題の個人若しくは活動に特有のものとすることができる。触覚入力としても知られている触覚信号は、その後、触覚ジェネレーターに転送される。

触覚システムは、軍事行動又は戦闘行動を連係させる触覚キューを提供することができる取り付け可能な連係デバイスとして用いることができることに留意すべきである。また、装着可能パフォーマンスエンハンサーは、チームサイクリング競技又は水球の競技等のチームスポーツ中に各チームメンバーの身体パフォーマンスを上げる触覚キューを提供することによりチームパフォーマンスを改善することができる。

図３は、本発明の一実施形態による触覚健康モニターを示す図３００である。図３００は、患者３０２、看護師３０４、及び点滴（IntraVenous：ＩＶ）スタンド３０６を含む。一実施形態では、ＩＶスタンド３０６は、リアルタイム検知能力を提供する触覚健康モニターを備える。本発明の例示の実施形態の基礎にある概念は、付加的なブロック及び／又はデバイスが図３００に追加されても又は図３００から削除されても変化しないことに留意すべきである。

たとえば、患者３０２は、心臓疾患、呼吸器疾患、高血圧等の内科的疾患に罹患しており、常時観察下に置かれている必要がある。一実施形態では、患者３０２は、患者３０２のバイタルサインを継続的に読み取る触覚健康モニターを装着している。触覚健康モニターは、バイタルサインを観察した後、バイタルサインに関する情報を患者３０２、看護師３０４、及び／又は他の関係者に配信する。触覚健康モニターは、一例では、ＩＶスタンド３０６に実装することができ、それによって、患者３０２がＩＶスタンド３０６と接触しているか又はその近くにいる限り、モニターは患者３０２のバイタルサインを検出及び記録することができる。代替的に、患者３０２は、患者のガウンの下に図３には図示しない異なる装着可能触覚健康デバイスを装着することもできる。

一実施形態では、触覚健康モニターは、検知能力、較正機能、及び触覚フィードバックを含む。たとえば、触覚健康モニターは、触覚アラートをいつどのようにしてトリガーすべきかの手順を容易にする構成可能なかつ／又は較正用のソフトウェアを含む。特定の患者の監視手順がセットアップされた後、モニター上の１つ又は複数のセンサーは、監視手順に従って個人、すなわち患者３０２のバイタル統計を読み取る。バイタル統計が処理されると、モニター内の電子機器及びアクチュエーターは、バイタル統計に応じて触覚イベント又は触覚フィードバックを患者３０２、看護師３０４、又は他の者に送信する。アラートに従って生成された触覚フィードバック又は触覚キューは、聴覚アラート又は視覚アラートの構成要素を含むこともできるし、含まないこともできることに留意すべきである。

触覚健康モニターは、入院患者だけでなく、退院患者にも特に役立つ。たとえば、血友病患者又は心臓疾患に罹患している患者の場合、それらの患者又は該患者の看護人は、患者の心拍数に際立った低下又は上昇があるとすぐにアラート又は通知を受ける必要がある。アラートによって、血友病患者が刃物等で傷を負って気付いていないことを該血友病患者に警告することができるので、血友病患者はアラートによって大きな利益を受けることができる。心臓疾患の患者も、異常に高い血圧又は異常に低い血圧が検出されると警告を受けることによって利益を受けることができる。アラートに従って生成される触覚フィードバックは、医学的治療が必要であることを示すことができる。

触覚健康モニターを用いることの利点は、代替的な通信チャネルを提供することである。触覚フィードバックは、或る特定の環境的に不利な状況の下で有効なものとなることができる。たとえば、触覚フィードバックは、音のアラートを妨げる雑音のある環境で効果を奏する傾向がある。触覚健康モニター及びアラーターは、高圧力の場所で作業する個人及び或る娯楽レジャー活動にも役立つことができる。

図４は、本発明の一実施形態による触覚向上デバイスを装着しているサイクリングチームを示す図４００である。図４００は、４台の自転車と共に４人の自転車走者４０２乃至４０８を有するサイクリングチームを示している。一実施形態では、各自転車走者は、触覚連係向上デバイス４１０を装着している。各デバイス４１０は、該デバイスを携帯する自転車走者のバイタルサインを検知し、他のデバイス４１０と連係してチームのパフォーマンスを向上させる。本発明の例示の実施形態の基礎にある概念は、付加的なブロック又はデバイスが図４００に追加されても又は図４００から削除されても変化しないことに留意すべきである。

各自転車走者又は一般的には各アスリートは、個人のパフォーマンスだけでなくチームのパフォーマンスを改善するために触覚向上デバイスを適用することによって利益を受けることができる。長期間にわたって行われる心臓血管系集中活動は、心拍数の常時監視によって利益を受けることができることに留意されたい。たとえば、フィードバックをアスリートに提供する触覚モニターは、より良いレース管理戦略を容易にすると共に、発揮すべきエネルギーレベルを提案することも容易にする。心拍数情報は、たとえば、無関係な運動中に酸素を消費する身体の最大容量であるＶＯ_２（最大酸素消費）に関係する情報を提供することができる。ミリリットルの単位による最大酸素量としても知られているＶＯ_２は、スポーツ活動によって用いられる測定値である。

触覚連係向上デバイス４１０は、たとえば、各自転車の物理的なロケーションを特定するＧＰＳシステムと通信することができる測位ブロック回路を備える。触覚連係向上デバイス４１０は、各自転車の物理的なロケーションに関するデータ及びすべての自転車走者のバイタル統計を解析すると、チームパフォーマンスを改善するために自転車走者４０２に自転車走者４０８の位置につくように指令することができる。触覚連係向上デバイス４１０は、フットボールチーム、水球チーム、及び／又はバスケットボールチーム等のさまざまなタイプのチームスポーツに適用することができることに留意すべきである。

図５Ａは、本発明の一実施形態による触覚向上デバイスを有する水球泳者のチームへの一例示の適用を示す図５００である。図５００は、第１の泳者５０２及び第２の泳者５０４を含み、各泳者は触覚向上デバイス５０６を装着している。一実施形態では、デバイス５０６は、すべての泳者のバイタルサイン、及びＧＰＳデバイスを介したその泳者の物理的なロケーションを監視及び記録する。デバイス５０６は、たとえば、収集されたバイタル情報に応じて、泳者５０４のパフォーマンス解析が所定の許容可能なパフォーマンスレベルを下回るとき、泳者５０４の疲労レベルを示す触覚フィードバック又は触覚キューを生成する。触覚フィードバック又は触覚キューは、デバイス５０６を装着している泳者、又はコーチ、トレーナー、若しくはチームメート等の他の関係者に送信することができる。

図５Ｂは、本発明の一実施形態による触覚監視デバイスを有するポーカープレーヤーへの一例示の適用を示す図５５０である。図５５０は、触覚監視デバイス５１０を装着しているポーカープレーヤー５５２を含む。デバイス５１０は、ポーカープレーヤー５５２のバイタルサインを監視するように構成することができ、或る特定のバイタルサインが望ましくない範囲に達した場合、プレーヤー５５２に触覚アラートを提供することができる。たとえば、ポーカープレーヤー５５２は、心拍数の制限を１５０に設定することができ、心拍計は、プレーヤー５５２の心拍数が制限に達したことをプレーヤー５５２に通知する触覚アラートを提供する。掛け金の高いカードのプレーヤー又はポーカープレーヤーは、自身の心拍数を示すサイレントアラームをありがたく思うことに留意すべきである。心拍数をより低く保ち、冷静なままでいることは、あらゆる顔色及び／又はジェスチャが対戦相手によって見抜かれるのを避けるためにポーカーテーブルにおいてきわめて重要となる可能性がある。

バイタルサインによる触覚キュー又は触覚アラートは、妊娠の医学的状態においても適用可能である。たとえば、妊婦は、母親が触覚キューを介して胎児の心拍数を感じることを可能にする心拍計を介して胎児の心臓の鼓動を感じることができる。妊婦は胎児の心臓の鼓動に応じて或る特定の事前の対策を講じることができる。代替的に、胎児のバイタルサインを医院（産科医院又は婦人科医院）に定期的に送信することもできる。医院への報告は無線通信ネットワークを介して自動的に行うことができることに留意すべきである。

バイタルサインによる触覚キュー又は触覚アラートは、スポーツ競技等の他の状況においても適用可能とすることができる。たとえば、バイアスロン競技中、各アスリートは或る距離をスキーで滑り（又は走り）、その後、的を射撃する。アスリートが触覚連係向上デバイスを装着している場合、触覚連係向上デバイスは、スキーで最も望ましい速度を有すると同時に的を狙うのに十分落ち着いているようにアスリートの身体状態を最適化することができる。

バイタルサインによる触覚キュー又は触覚アラートは、マシンオペレーター等のための他の状況においても適用可能である。たとえば、高速及び重力のもとでの操縦を行っている空軍パイロットは、操縦加速が、パイロットが装着しているＧスーツのしきい値に達した場合に警告を受けることができる。触覚キュー及び触覚アラートのデバイスは、高速自動車レーサー又は深海ダイバー等の状況にも適用することができることに留意すべきである。

図６は、本発明の一実施形態による連係触覚デバイスによって編成された数グループの人々を示す図６００である。図６００は、装着可能又は取り付け可能な触覚デバイス６０２、第１の人々のグループ６０４、第２の人々のグループ６０６、第３の人々のグループ６０８、第４の人々のグループ６１０、及び中継局６１２を含む。中継局６１２は、触覚信号を増幅して中継することができる。本発明の例示の実施形態の基礎にある概念は、電源等の付加的なブロックが図６００に追加されても又は図６００から削除されても変化しないことに留意すべきである。

各人々のグループは固有の特性を包含することができ、各人々のグループは特定の一組の触覚信号を送信又は受信することができる。たとえば、第１のグループ６０４は特殊部隊の兵士のグループ６４２を含む一方、第２のグループ６０６は後方支援部隊の兵士のグループを含む。第３のグループ６０８はおとり兵士のグループを含む一方、第４のグループ６１０は部隊長を含む。グループ６０４乃至６１０内の各人は、触覚連係デバイスを装着し、触覚デバイスはサイレント通信チャネルを提供するのに用いられる。たとえば、部隊長は、兵士のバイタルサインを介して兵士の身体ステータスをリアルタイムで検知することができる。

図１に示すデバイス１０２と同様の装着可能触覚デバイス６０２は、センサー１２０、内部フィルター１２２、セレクター１２４、ジェネレーター６２６、触覚出力デバイス１２８を備える。センサー１２０はバイタルサインを検知するように構成され、フィルター１２２は、バイタルサインには関係しない無関係な情報を除去するのに用いられる。セレクター１２４は、一群の記憶された触覚効果から１つの触覚キューを選択する。触覚出力デバイス１２８は、セレクター１２４から受信された情報に従って触覚フィードバックを生成することができるアクチュエーターである。グループとデバイス６０２との間の通信６３２乃至６３８は、有線通信ネットワーク又は無線通信ネットワークとすることができることに留意すべきである。

戦闘状況では、自身の現在の物理的な状況及びロケーションに関して自身の戦力を利用できるか否かを知ることが重要である。たとえば、物理的な状況は、活動できる兵士、負傷した兵士、及び死んだ兵士の数を示すことができる。物理的なロケーションは、兵士が攻撃可能距離内にいるか否かを示すことができる。また、衛生兵には、兵士が医学的治療を必要としていることを知らせることができる。兵士の医学的治療のための触覚フィードバックは、グループのバイタル統計及びグループの物理的なロケーションの読み取りに基づいて生成することができることに留意すべきである。

図７は、本発明の一実施形態による触覚アラートデバイスを装着している人を示す図７００である。図７００は、子供７０２、教師７０４、及びネットワークシステム７０５を含む。一実施形態では、子供７０２は、触覚アラートを提供することができる触覚アラートデバイス７０６を装着している。教師７０４は触覚アラートデバイス７０７を携帯し、デバイス７０６及び７０７は１つ又は複数の無線信号７１２及び７１６を通じてネットワーク７０５を介し通信することができる。本発明の例示の実施形態の基礎にある概念は、付加的なブロックが図７００に追加されても又は図７００から削除されても変化しないことに留意すべきである。

一実施形態では、触覚アラートデバイス７０６は、イベントが検出されたときにアラート信号をブロードキャストすることができる位置特定ブロック又は測位ブロックを含む。たとえば、ＲＦ（無線周波数）技術を触覚技術と共に用いて、子供又は児童が学校構内の外に歩いて出て行ったときに教師に警告することができる。たとえば、デバイス７０６を装着している子供が、デバイス７０６から放出される無線周波数７０８を直ちに検出するＲＦポスト７１０を歩いて通過したとき、ＲＦポスト７１０は、子供７０２がポスト７１０を通過したことを示す警報信号を、無線信号７１４を用いてネットワーク７０５を介し教師７０４に発行する。教師７０４が携帯している触覚デバイス７０７は、警報信号を受信すると、子供７０２が学校の校庭を歩いて出て行っていることを教師７０４に知らせるサイレント触覚キューを送信する。いくつかの状況におけるサイレント触覚通信チャネルは、視覚及び聴覚等の通常の通信チャネルよりも効果的であることに留意すべきである。たとえば、騒々しい校庭及び／又はにぎやかな遊び場にいる教師又は教員は、サイレント振動触覚信号を介して警告を受けることができる。

触覚アラートデバイス７０６は、触覚アラート及び／又は触覚フィードバックを提供する他の状況にも適用することもできる。たとえば、デバイス７０６は、看護人の患者、身体障害者、身体的妨げを受ける人、又は高齢者が医学的治療又は身体的治療を必要としているときに看護人に警告するのに用いることができる。たとえば、触覚モニターは、人の垂直の向き及び水平の向きを監視することができる場合において地面又は床に倒れている人を検出したときは医学的治療を要求する触覚アラートを発行することができる。

本発明の例示の実施形態は、以下で説明するさまざまな処理ステップを含む。実施形態のステップは、マシン実行可能命令又はコンピューター実行可能命令で実施することができる。命令は、該命令を用いてプログラムされる汎用システム又は専用システムに本発明のステップを実行させるのに用いることができる。代替的に、本発明のステップは、該ステップを実行するハードワイヤードロジックを含む特定のハードウェア構成要素が実行することもできるし、プログラムされたコンピューター構成要素及びカスタムハードウェア構成要素の任意の組み合わせが実行することもできる。

図８は、本発明の一実施形態による１つ又は複数のイベントに応じて触覚健康フィードバックを提供するプロセスを示すフローチャート８００である。ブロック８０２において、プロセスは、ユーザーに関連した第１のバイタルサインを検知することができる。ユーザーは、たとえば、触覚デバイスを装着又は携帯している人である。一実施形態では、プロセスは、ユーザーに関連した第２のバイタルサインを検知することができる。たとえば、心拍数は心拍計が検出することができ、ユーザーの血圧は血圧モニターが測定することができる。代替的な実施形態では、プロセスは、呼吸センサーを介してユーザーの呼吸数を検出し、温度計を介してユーザーの体温を読み取るようにさらに構成される。

ブロック８０４において、プロセスは、第１のバイタルサイン及び／又は第２のバイタルサインをデータ処理のために処理ユニットに転送する。処理ユニットは、オンボードプロセッサ又はリモートプロセッサとすることができることに留意すべきである。

ブロック８０６において、プロセスは、第１のバイタルサインに応じて第１のバイタル信号を生成し、第２のバイタルサインに応じて第２のバイタル信号を生成する。バイタルサインに応じて、さまざまな触覚効果信号がさまざまな触覚感覚を生成する。

ブロック８０８において、プロセスは、ネットワークを介して第１のバイタル信号及び第２のバイタル信号を受信することができる。プロセスは、追加のバイタルサインを受信及び処理することができ、追加のバイタル信号又は触覚信号を生成することができることに留意すべきである。

ブロック８１０において、プロセスは、第１のバイタル信号に従って第１の触覚フィードバックを生成することができ、第２のバイタル信号に従って第２の触覚フィードバックを生成することができる。一実施形態では、プロセスは、第１の触覚フィードバック及び第２の触覚フィードバックに応じて触覚キューを生成することができる。また、プロセスは、胎児の心臓の鼓動を示す触覚キューを提供することもできる。プロセスは、現在の心臓の状態を示す触覚キューを提供することもできる。さらに、プロセスは、ユーザーのリアルタイムの血糖値を示す触覚キューを提供することもできる。別の実施形態では、プロセスは、現在の血圧レベルを示す触覚キューを提供することができる。さらに別の実施形態では、プロセスは、血友病のリアルタイムの出血状態を示す触覚キューを提供することができる。

図９は、本発明の一実施形態によるイベントに基づいて触覚連係フィードバックを提供するプロセスを示すフローチャート９００である。ブロック９０２において、プロセスは、第１のセンサーを介してリアルタイムで第１のユーザーに関連した第１のバイタルサインを監視し、第２のセンサーを介してリアルタイムで第２のユーザーに関連した第２のバイタルサインを監視する。プロセスは、その後、バイタルサインをデータ処理のために処理ユニットに転送する。一実施形態では、プロセスは心拍計を利用して心拍数を読み取るように構成される。プロセスは血圧モニターを介して第１のユーザーの血圧を読み取ることもできる。別の実施形態では、プロセスは呼吸センサーを介してユーザーの呼吸を検出することもできる。代替的に、温度計によって体温を読み取ることもできる。

ブロック９０４において、プロセスは、第１の測位デバイスを介してリアルタイムで第１のユーザーに関連した第１のロケーションを取得し、第２の測位デバイスを介してリアルタイムで第２のユーザーに関連した第２のロケーションを取得する。第１の人及び第２の人は同じ人とすることができることに留意すべきである。

ブロック９０６において、プロセスは、第１の所定のパフォーマンスパラメーターを記憶ロケーションからフェッチし、第２の所定のパフォーマンスパラメーターを記憶ロケーションからフェッチする。所定のパフォーマンスパラメーターは、ユーザーが入力して記憶することができる。

ブロック９０８において、プロセスは、第１のバイタルサイン、第１のロケーション、及び第１の所定のパフォーマンスパラメーターに応じて第１のパフォーマンスレベルを計算することができる。プロセスは、第２のバイタルサイン、第２のロケーション、及び第２の所定のパフォーマンスパラメーターに応じて第２のパフォーマンスレベルをさらに計算することができる。

ブロック９１０において、プロセスは、第１のパフォーマンスレベルが所定の最適なパフォーマンスと整合しないとき、第１の触覚信号を発行する。代替的に、プロセスは、第２のパフォーマンスレベルが所定の最適なパフォーマンスと整合しないとき、第２の触覚信号を発行する。

ブロック９１２において、プロセスは、第１のユーザーに現在の行動方針を変更するように指令する第１の触覚フィードバックを生成し、第２のユーザーに現在の行動方針を変更するように指令する第２の触覚フィードバックを生成する。プロセスは、第１の触覚信号及び第２の触覚フィードバックに応じて第１の触覚キューを生成することができ、第１の触覚信号及び第２の触覚信号に応じて第２の触覚キューを生成することができる。一実施形態では、プロセスは、第１のユーザーに第２のユーザーの位置を引き継ぐように指令することができる。加えて、プロセスは、第１のユーザーのロケーションを第２のユーザーに知らせることもできる。一実施形態では、プロセスは、現在の血圧レベルを示す触覚キューを提供することができる。代替的に、プロセスは、血友病患者のリアルタイムの出血状態を示す触覚キューを提供することもできる。

本発明の特定の実施形態を図示及び説明してきたが、本明細書の教示に基づいて、本発明及びそのより広い態様から逸脱することなく、変更及び改良を行うことができることが当業者に明らかであろう。したがって、添付の特許請求の範囲は、本発明の例示の実施形態の真の趣旨及び範囲内にあるすべての変更及び改良をその範囲内に包含するように意図されている。

Claims (10)

1. 触覚システムであって、該触覚システムは、
   第１のユーザーによって着用されるように構成された第１の触覚デバイスと、
   前記第１のユーザーとは異なる第２のユーザーによって着用されるように構成された第２の触覚デバイスと、
   を備え、
   前記第１の触覚デバイス及び前記第２の触覚デバイスはそれぞれ、
   それぞれのユーザーのバイタル身体情報をセンサーを介して検知するように選択的に設定することができ、かつ前記バイタル身体情報を処理のために転送することができる検知デバイスと、
   前記検知デバイスに結合され、かつそれぞれのユーザーの物理的なロケーションを特定するように構成された測位デバイスと、
   前記検知デバイスに結合され、かつ前記それぞれの触覚デバイスを着用しているユーザーの前記バイタル身体情報及び物理的なロケーションに応じて触覚信号を提供するように構成されたデジタル処理ユニットと、
   前記デジタル処理ユニットに結合され、かつ前記触覚信号に従って触覚フィードバックを生成することができる触覚ジェネレーターと、
   を備え、
   前記第１の触覚デバイスの前記触覚ジェネレーターは、前記第２のユーザーの前記バイタル身体情報及び前記物理的なロケーションに基づいて、触覚フィードバックを生成するように構成されており、且つ、
   前記第２の触覚デバイスの前記触覚ジェネレーターは、前記第１のユーザーの前記バイタル身体情報及び前記物理的なロケーションに基づいて、触覚フィードバックを生成するように構成されている、触覚システム。
   
2. 前記検知デバイスは、
   心拍数を検知することができる心拍数センサーと、
   身体の動作を検出するように構成された動きセンサーと、
   個人の血圧を読み取ることができる血圧センサーと、
   を備える、請求項１に記載のシステム。
   
3. 前記検知デバイスは、
   空気呼吸を検出するように動作可能な呼気センサーと、
   体温を読み取るように動作可能な温度センサーと、
   身体の液体の汗を検知するように構成された湿度センサーと、
   を備える、請求項２に記載のシステム。
   
4. 前記検知デバイスは、
   １つ又は複数の無線ネットワークを介して該検知デバイスと前記センサーとの間で通信するように構成されたセンサー通信ブロックと、
   無線通信ネットワークを介して前記バイタル身体情報を送信するように動作可能な送受信機と、
   を備える、請求項３に記載のシステム。
   
5. 前記測位デバイスは、前記ユーザーに関連したロケーション、速度、方向、及び時刻を特定することができる全地球測位システム（ＧＰＳ）を含む、請求項１に記載のシステム。
   
6. 前記デジタル処理ユニットは、さまざまなバイタルパラメーターの所定の制限を記憶することができる構成可能なソフトウェアを含む、請求項５に記載のシステム。
   
7. 前記デジタル処理ユニットは、チームスポーツのパフォーマンスを向上させる、１人又は複数の人への触覚キューを生成する、請求項１に記載のシステム。
   
8. 前記検知デバイス、前記測位デバイス、前記デジタル処理ユニット、及び前記触覚ジェネレーターは、１つ又は複数の無線通信ネットワークを介して論理的に接続される、請求項１に記載のシステム。
   
9. 請求項１に記載のシステムを備える、ユーザーの身体状態に従って軍事ミッションを連係する触覚キューを提供することができる取り付け可能連係デバイス。
   
10. 請求項１に記載のシステムを備える、チームサイクリング活動中の身体パフォーマンスを増大させる触覚キューを提供することができるフィードバック監視デバイス。

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