特開 2024-160905 運動・健康クラウドシステム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024160905

(43)【公開日】2024-11-15

(54)【発明の名称】運動・健康クラウドシステム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/00 20060101AFI20241108BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20241108BHJP

   A61B 5/1455 20060101ALI20241108BHJP

   A61B 7/04 20060101ALI20241108BHJP

【ＦＩ】

A61B5/00 102C

A61B5/11 230

A61B5/1455

A61B7/04 Y

【審査請求】有

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

【外国語出願】

(21)【出願番号】P 2023096807

(22)【出願日】2023-06-13

(31)【優先権主張番号】112116647

(32)【優先日】2023-05-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】TW

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＡＮＤＲＯＩＤ

２．ＷＩＮＤＯＷＳ

３．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

４．ｉＯＳ

(71)【出願人】

【識別番号】523127969

【氏名又は名称】▲シ▼響先創科技股▲フン▼有限公司

【氏名又は名称原語表記】Ｄｅｃｅｎｔｒａｌｉｚｅｄ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｃｅ Ｃｏ．， Ｌｔｄ．

【住所又は居所原語表記】３Ｆ．－１， Ｎｏ． ３０９， Ｓｅｃ． ３， Ｒｏｏｓｅｖｅｌｔ Ｒｄ．， Ｄａ’ａｎ Ｄｉｓｔ．， Ｔａｉｐｅｉ Ｃｉｔｙ １０６０２１， Ｔａｉｗａｎ，

(74)【代理人】

【識別番号】100091683

【弁理士】

【氏名又は名称】▲吉▼川 俊雄

(74)【代理人】

【識別番号】100179316

【弁理士】

【氏名又は名称】市川 寛奈

(72)【発明者】

【氏名】周耀聖

(72)【発明者】

【氏名】呉崇媛

(72)【発明者】

【氏名】周研瀚

【テーマコード（参考）】

4C038

4C117

【Ｆターム（参考）】

4C038KK01

4C038KK10

4C038KL07

4C038VA04

4C038VB12

4C038VB14

4C117XA05

4C117XB02

4C117XC11

4C117XC13

4C117XC15

4C117XD22

4C117XD24

4C117XD38

4C117XE06

4C117XE13

4C117XE14

4C117XE15

4C117XE17

4C117XE26

4C117XE27

4C117XE29

4C117XE30

4C117XE33

4C117XE37

4C117XE48

4C117XE56

4C117XE76

4C117XF22

4C117XG06

4C117XG16

4C117XH02

4C117XH12

4C117XH16

4C117XJ45

4C117XL08

4C117XR02

(57)【要約】      （修正有）

【解決手段】本発明は、運動・健康クラウドシステムを提供する。当該システムは、スマート分析モジュールを有するクラウドサーバと、クラウドサーバに接続されるビッグデータ・データベースと、携帯機器に無線接続されて、心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素等のうちの少なくとも１種類を含む情報を収集するためのウェアラブルセンシング装置と、携帯機器に無線接続されて、少なくとも足部を含む情報を収集するためのインソール式センシング装置、を含む。本発明の運動センシングモジュールは、足部運動センシング、足関節運動センシング、膝運動センシング、手部運動センシング等のうちの少なくとも１つを実施可能である。本発明は、健康状態及び運動強度の評価を有利とすべく、スマート分析モジュールにより関連データを分析及び取得することを含む。
【効果】負傷のリスクを低下させられるとともに、健康にも配慮可能となる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

運動・健康クラウドシステムであって、
スマート分析モジュールを含むクラウドサーバと、
前記クラウドサーバに電気的に接続されるビッグデータ・データベースと、
心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素のうちの少なくとも１つを含む情報を収集するためのウェアラブルセンシング装置と、
少なくとも足部を含む情報を収集するためのインソール式センシング装置、を含み、
前記ウェアラブルセンシング装置と前記インソール式センシング装置は携帯機器に接続可能であり、前記携帯機器を介して前記クラウドサーバに接続され、収集したデータを前記スマート分析モジュールにより分析することで、健康状態又は運動強度の評価に有利となるよう健康又は運動データを取得し、前記運動は、足部の運動、足関節の運動、膝の運動、手部の運動のうちの少なくとも１つを含むシステム。

【請求項2】

上記のウェアラブルセンシング装置は、インターネットによるリアルタイムモニタリングに有利となるよう前記携帯機器とネットワーク化可能であるか、オフライン状態で前記心音情報を記録するＩｏＴウェアラブル聴診器を含み、上記の携帯機器は、前記分析後の心音情報を表示可能であるとともに、正常、異常、緊急事態を示すことが可能であり、上記の異常、緊急事態について、前記携帯機器を通じて警告を発し得る請求項１に記載の運動・健康クラウドシステム。

【請求項3】

上記の携帯機器には、緊急連絡先、救急機関、警察・消防機関又は保険会社を設定することで、医療機関、緊急連絡先、保険会社、緊急救援又は緊急救援ネットワークを事前に指定可能である請求項２に記載の運動・健康クラウドシステム。

【請求項4】

個人の移動又は運動を分析して運動と足圧との関係を構築し得るよう、前記インソール式センシング装置は前記足部情報を収集し、前記携帯機器を通じて即時に表示可能であり、上記のインソール式センシング装置は、圧力センサ、赤外線センサ、加速度計、ジャイロスコープ、ＧＰＳ又はこれらの任意の組み合わせを含み、
前記分析後のデータは、左右の足圧分布、左右の足への体重配分比率、歩き方、ピッチ及び人体の圧力中心のうちの１つ又は任意の組み合わせを含む請求項１に記載の運動・健康クラウドシステム。

【請求項5】

前記携帯機器又は前記ビッグデータ・データベースに蓄積されるデータは、消費者の健康管理のために提供してもよいし、リスク分析或いは治療評価に有利となるよう第三者利用のために提供してもよく、前記第三者には、病院、保険業者、シルバーセンター又はブランドメーカーが含まれる請求項１に記載の運動・健康クラウドシステム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、クラウドシステムに関し、特に、運動・健康センシング機能を有するクラウドシステムに関する。

【背景技術】

【0002】

心不全は世界的に見られる健康問題である。近年は、健康に対する関心の高まりに伴い、長時間にわたり生理学的情報を記録・分析して、心身の状態をモニタリングする健康管理方法が普及し始めている。心筋の収縮や心臓弁の開閉等により生じる震動は、周辺組織を通じて胸壁に伝達され得る。そのため、センシング装置を胸腔付近に配置すれば音を聞くことができ、一般的にはこれを心音と称する。心臓の活動は心音を検出することで診断可能である。電子聴診器は心肺器官の活動を収集するツールであり、医師は音声信号に基づいて病因又は病巣を特定する。得られる生理学的情報には、心拍数、心電波形等が含まれ、生理学的情報をモニタリングすることで、効果的な健康改善又は疾病の早期発見等が可能となる。病気の徴候をできるだけ早期に発見し得るよう、特に、突然死率の極めて高い心臓系疾患において、医師は、上記の生理学的音声信号を分析することで健康警告やケアソリューションを提供可能となる。

【0003】

また、臨床における足底圧分布は人体の歩行パターンを示す重要な指標である。よって、足底圧分布を測定することには、バイオメカニクス、リハビリテーション医学、フィジカルトレーニング、靴製造等の分野において重要な指標的意味がある。しかし、現在、臨床で使用されている圧力測定ボードや測定台には空間的制限が存在し、装着可能性を有していない。また、足底圧を測定するためのこれまでのセンサは、センシングユニットが人間の足部と接触し、頻繁に足底と接触するため摩耗しやすい。よって、長時間にわたる装着及び測定には不向きであり、十分な健康情報を提供することもできない。

【0004】

クラウドコンピューティング、無線通信技術及び人工知能の急速な発展に伴って、各種センサ、無線通信及びインテリジェント・コンピューティングを統合した健康システムが研究・開発の要点となっている。よって、この点に鑑み、健康情報を収集することには緊急性及び必要性があるように思われる。また、ウェアラブルな心音装置は、即時の心拍検出及び記録を可能とする。そこで、本発明は、健康状態及び運動強度の評価に有利なクラウドシステムを提供する。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明における運動・健康クラウドシステムは、健康状態及び運動強度を完全に評価可能である。更に、個人の身体状態に基づいて適切な運動やトレーニングの調整を行うことで、負傷のリスクを低下させられるとともに、健康にも配慮可能となる。また、分析した健康状態及び運動強度を第三者に提供して利用させることで、異業種融合による相乗効果を達成することも可能となる。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の一観点において、本発明は、スマート分析モジュールを有するクラウドサーバと、クラウドサーバに電気的に接続されるビッグデータ・データベースを含む運動・健康クラウドシステムを提供する。ウェアラブルセンシング装置は、心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素等のうちの少なくとも１種類を含む情報を収集するために用いられ、携帯機器に無線接続される。インソール式センシング装置は、少なくとも足部を含む情報を収集するために用いられ、携帯機器に無線接続される。健康情報は、携帯機器によってクラウドのサーバにアップロード可能である。また、スマート分析モジュールにより心音情報、足部情報又は双方を分析することで健康又は運動データを取得し、ビッグデータ・データベースに蓄積可能である。このことは、ユーザの健康状態及び運動強度を評価するのに有利である。

【0007】

一実施例において、インターネットによるリアルタイムモニタリング又はオフライン状態での心音情報の記録に有利となるよう、ウェアラブルセンシング装置はＩｏＴウェアラブル聴診器とすることができる。携帯機器は、分析後の心音情報を表示可能であるとともに、正常、異常、緊急事態を示すことが可能であり、上記の異常、緊急事態について、携帯機器を通じて警告を発し得る。携帯機器には、緊急連絡先、救急機関、警察・消防機関又は保険会社を設定することで、医療機関、緊急連絡先、保険会社、緊急救援又は緊急救援ネットワークを事前に指定可能である。

【0008】

一実施例において、個人の移動又は運動分析情報を取得して運動と足圧状況との連動関係を構築すべく、インソール式センシング装置は足部情報を収集し、携帯機器を通じて即時に表示可能である。インソール式センシング装置には、圧力センサ、赤外線センシング装置、加速度計、ジャイロスコープ、ＧＰＳのうちの１つ又は任意の組み合わせが接続される。足部情報については、演算により、足部の圧力分布、地面との相互作用による圧力、足部の血液循環状態データを取得可能である。

【0009】

本発明の別の観点において、携帯機器又はビッグデータ・データベースに蓄積されるデータは、消費者の健康管理のために提供してもよいし、第三者のビジネス利用のために提供してもよい。第三者のビジネスには、病院、保険業者、シルバーセンター又はブランドメーカーが含まれる。ビッグデータ・データベースはブロックチェーンを通信アーキテクチャとする。これにより、データは変更不可能となり、暗号化されて伝送される。前記ビッグデータ・データベースのデータは、サービスプラットフォームのカスタマイズのために提供可能である。

【0010】

本発明の更なる観点において、本発明は、正確な運動測定を達成可能である。上り運動か下り運動かに関わらず、データを正確にセンシングすることで、運動強度をレベル分けするのに有利となる。本発明は、運動のセンシング及び管理を提供可能である。運動中の各履歴の詳細を提供することで、過去の記録／別の場所の他人と比較して、トレーニング効果を向上させられる。本発明は、更に、２４時間の心音センシングが可能であり、２４時間／３６５日という長時間にわたり心音状態をウェアラブル記録可能である。また、ＡＩｏＴ技術により健康ビッグデータを追跡して分析するとともに、心拍数の変化をモニタリングし、緊急時の警告・通知を行い、動的な心臓状態を完全に記録する。且つ、過度な運動に対する警告・注意喚起を与える。

【発明の効果】

【0011】

上記に基づいて、本発明は従来技術に存在する欠点を解決可能である。本発明の一観点によれば、例えば、音響センシング装置を利用して、身体の心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素等のうちの少なくとも１種類の信号を収集するために用いられ、クラウドのビッグデータ・データベースが外部の演算用電子機器に通信可能に接続されるウェアラブルセンシングが提供される。

【0012】

一実施例において、本発明のＡＩによる比較及び状況分類については、外部の演算用電子機器に設定されているＡＩアルゴリズムによって、正常な心音信号と異常な心音信号を初期分類する。一実施例において、ＡＩアルゴリズムは下記のステップを含み得る。即ち、入力された心音信号につきプレフィルタリング及び正規化処理を行い、プレフィルタリング及び正規化処理された心音信号について、時間領域、周波数領域特性を抽出する。その後、畳み込みニューラルネットワーク（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＣＮＮ）モデルを用いて分類結果を出力する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】図１は、本発明で提供する運動・健康クラウドシステムの構成を示している。

【図2】図２は、本発明で提供する運動・健康クラウドシステムの機能ブロック図を示している。

【図3】図３は、本発明におけるクラウドサーバと携帯機器の機能ブロック図を示している。

【図4】図４は、本発明における運動・健康クラウドシステムと第三者とのデータ共有の概略図を示している。

【発明を実施するための形態】

【0014】

ここで、本発明では、発明の具体的実施例及びその観点について詳細に記載する。なお、これらの記載は本発明の構造又はステップのフローを解釈し、説明するためのものであって、本発明の特許請求の範囲を制限するものではない。よって、明細書の具体的実施例及び好ましい実施例以外にも、本発明はその他の異なる実施例において幅広く実行可能である。以下に、特定の具体的実施例によって本発明の実施形態につき説明する。当業者であれば、本明細書で開示する内容から本発明の効果及びその利点を理解可能である。また、本発明は、その他の具体的実施例によっても運用及び実施可能である。本明細書で詳述する各詳細事項はニーズの違いに応じて応用可能であり、且つ、本発明の精神から逸脱しなければ、各種の異なる改変又は補足を行ってもよい。

【0015】

本発明では、モノのインターネットＩｏＴと人工知能ＡＩをダイナミックセンシング技術と組み合わせ、一体的に設計することで、ユーザに違和感なく装着させつつ運動状態を正確に記録及び分析可能とし、最も完全な運動管理情報をユーザに提供する。アプリケーションプログラムＡＰＰによる運動情報の即時フィードバックは、全方位的な運動管理の手助けとなるだけではない。更には、運動履歴を利用して各種運動の特徴データを比較・分析することで、運動の状態及び適切度を完全に評価し、負傷リスクを低下させ、運動効率を向上させることも可能となるため、運動管理がより手軽で面白みのあるものとなる。これは、運動管理の実行にとって不可欠なツールである。

【0016】

本発明は、ウェアラブル心音検出システムを備える。当該システムは、主として人体に装着されるウェアラブル心音検出デバイスを用いる。当該デバイスは、音声センシング装置及び無線伝送を組み合わせたものであり、携帯型の心音収集装置としてＩｏＴに接続可能である。収集された生理学的データ（例えば、個人の心音）については、携帯型電子計算機（携帯機器）により演算処理を施して、クラウドネットワーク経由でクラウドサーバに送信し、蓄積する。また、本発明における足底圧検出システムは、複数の圧力センシング素子により構成され、測定動作の過程では、各センシング素子が収集した圧力値に基づき演算を行うことで、その回に測定された足底圧パラメータを取得する。

【0017】

図１は、本発明の運動・健康クラウドシステム１を示している。当該システムは、ビッグデータ・データベース１０８に電気的に接続されるクラウドサーバ１０７を含む。ウェアラブルセンシング装置１０１は、生理学的データを検出可能であるとともに、各種運動中のセンシング（例えば、足部運動センシング、足関節運動センシング、膝運動センシング、手部運動センシング等のうちの少なくとも１つ）についても検出可能である。各種運動センシングは、少なくとも、足部センシング装置（例えば、インソール式センシング装置）又はウェアラブルセンシング装置（例えば、膝関節サポーターセンサ）等を含む。ウェアラブルセンシング装置又はインソール式センシング装置を利用することで運動情報を収集可能となる。なお、運動には、足部、手部の運動のうちの少なくとも１種類が含まれる。必要に応じて、例えば、頸部、頭部、肩部、心肺領域、腕、手首、大腿、下腿、足首等のいずれかの適切な身体位置にウェアラブルセンシング装置１０１を配置してもよい。ウェアラブルセンシング装置１０１の配置及びアレンジによって、心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素等のうちの少なくとも１種類を生理学的健康検出に含ませることができる。

【0018】

好ましい実施例において、ウェアラブルセンシング装置１０１は、心音の検出に使用可能なだけでなく、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素等のうちの少なくとも１種類を検出することも可能である。例えば、ウェアラブルセンシング装置１０１のセンサの配置によって心電を検出可能である。例えば、心臓の活動は、情緒の状態や心疾患の初期症状等を含む人体の情報を明らかにし得る。ウェアラブルセンシング装置１０１のタイプを例えばＥＣＧセンサやＰＰＧセンサに変更又は配置し、電極を接続することで、心臓組織により誘発される電気活動信号を測定する。血管には心拍に伴って圧力波が通過する。この波は血管の直径を変化させるため、ＥＣＧにより関連のパラメータを測定する。また、フォトプレチィスモグラフィ（Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ，ＰＰＧ）を選択し、光学技術を用いて心臓情報を測定及び取得してもよい。ＰＰＧは、主として血中酸素飽和度の測定に用いられ、心臓機能情報を提供することも可能である。ＰＰＧ技術を利用し、心拍数のモニタリングをウェアラブルデバイスに統合可能とすることで、連続検出との目的が達成される。

【0019】

ウェアラブルセンシング装置１０１には検出光が配置される。血圧の検出にあたっては、光学的に皮下血流をセンシングしたあと、アルゴリズムによって血圧データを取得可能である。また、血中酸素を透過式で検出する際の原理は次の通りである。即ち、血液が末梢に送られる際には、心拍数に応じて微量な体積変化が生じる。そこで、赤色光及び赤外線という２種類の光源を用いて照射し、組織の底部を透過させてセンサにより光線を受け付ける。そして、微量な体積の変化が光線の強度に及ぼす影響の違いに着目して信号に変換し、血中酸素濃度を算出する。なお、ウェアラブルに手首に装着する場合には、光線が透過しにくいため、反射式手法で血液の微量な体積変化を演算する。また、ウェアラブル血糖センシングについては、例えば、汗の成分を分析することで血糖濃度を推定し、ユーザが３０歩歩く度に１回測定し得るようにする。血糖センサは、汗の成分を分析し、乳酸又はグルコースを検出することで血糖濃度を推定する。これは、血液から血糖を検出せねばならない従来の方式と比較して、非侵襲式及び即時分析等の利点を有する。

【0020】

ウェアラブルセンシング装置１０１は慣性センサを含んでもよい。当該慣性センサは、加速度計、ジャイロスコープ（Ｇ－ｓｅｎｓｏｒ）等を含み、配置位置に応じて各種運動を検出可能である（足部、手部等の各種運動センシングのうちの少なくとも１つを含む）。ウェアラブルセンシング装置１０１は、例えば、腕、手首、大腿、下腿、足首等のいずれかの適切な身体位置に配置される。

【0021】

ウェアラブルセンシング装置１０１は、ユーザ１０の心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素等をモニタリングする。また、センシング装置１０１は、通信可能に携帯機器（例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ等の外部の演算用電子機器）１０３に接続される。ウェアラブル心音センシング装置１０１により収集された心音データは、無線伝送（例えば、ブルートゥース（登録商標）、ＷｉＦｉ等の無線通信方式）により、携帯機器１０３からクラウドネットワーク１０５を経由してクラウドサーバ１０７にアップロード可能である。クラウドサーバ１０７内のデータは、クラウドのビッグデータ・データベース１０８に蓄積される。上記のシステムは、更に、携帯機器にインストールされるアプリケーションプログラムを含む。当該アプリケーションプログラムは、ウェアラブル心音センシング装置１０１、携帯機器１０３及びクラウドサーバ１０７の間でデータの受信及び送信を行う旨の命令を含む。上記のアプリケーションプログラムは、Ａｎｄｒｏｉｄ、Ｗｉｎｄｏｗｓ又はｉＯＳオペレーティングシステムのプラットフォームをベースとして動作可能であるとともに、収集した関連のデータ／信号（例えば、心音信号及びその波形）をクラウドサーバ１０７にアップロードして蓄積することが可能である。且つ、データ分析及び特徴抽出アルゴリズムによってデータを分析し、演算処理したあと、評価レポートを生成するとともに、それに基づき医学的なアドバイスを提供する。

【0022】

心音、肺音を検出する実施例において、ウェアラブルセンシング装置１０１は、装着しやすいよう、モニタリングパッチの形式でユーザ１０のみぞおちに貼り付けてもよい。この場合、内蔵される音響センサによって人体の音声信号を感知する。音響センサは、主に、圧電センサ及びマイクを主体とする。圧電センサの主な構成は圧電材料層（例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）高分子圧電薄膜、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）等の材料）であり、上下の表面に導電可能な金属（例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）等）がめっきされる。上下の層の金属からは、それぞれ回路基板に接続されるリード線が１本ずつ引き出され、振動に起因して発生する電圧信号を測定するために使用可能である。また、マイクの主な構成は一般的な静電容量式センサであり、極薄材料を振動板（例えば、３０μｍ厚のガラス）として用い、導電性材料をめっきする。そして、この振動板をフレーム接着方式で回路基板に封着することで、共振空洞を形成する。これは、心拍が発生させる音声を利用して振動板を振動させ、振動板と回路基板の間に静電容量の変化を生じさせることが目的である。心音捕捉装置は、この変化を捉えて心拍を記録する。また、心音センシング装置１０１には、静電容量式センサで構成されるマイクを採用してもよい。マイクの主な構成は一般的な静電容量式センサであり、極薄材料を振動板として用い、導電性材料をめっきするとともに、この振動板で共振空洞を形成する。

【0023】

本発明の運動・健康クラウドシステムは、足底圧を検出するための圧力センシング素子を含む。圧力センシング素子は、主に、静電容量式と電気抵抗式の２種類のタイプに分類可能である。電気抵抗式の圧力センシング素子は導電性のポリマーで構成される。導電性ポリマーは、圧力の変化に伴って電気抵抗が変化する。力が加わると導電性粒子が接触可能となることで、センシング素子を通過する電流が増加し、圧力値が算出される。図１は、本発明の一実施例に基づき、一体的に成型されたサンドイッチ型センサを有するインソール式センシング装置１０９を示している。圧力センシング層がインソール内に嵌め込まれて、アレイ配置を形成する圧力センサが含まれる。個々の圧力センサは、センシングポイントとして、足部の圧力が変化したときに圧力の変化及び位置分布をセンシングするために用いられる。圧力センサは、導線を介してセンシングモジュールに電気的に接続される。一実施例において、圧力センサは電気抵抗式の圧力センシング素子であってもよい。電気抵抗式の圧力センシング素子は導電性のポリマーで構成される。導電性ポリマーは、圧力の変化に伴って電気抵抗が変化する。力が加わると導電性粒子が接触可能となることで、センシング素子を通過する電流が増加し、圧力値が算出される。また、別の一実施例における圧力センサは静電容量式の圧力センシング素子である。静電容量式の圧力センシング素子は、ダイアフラムにより２つの導電板を隔離する。センシング素子のダイアフラムが圧力を受けて変形すると、ダイアフラムと２つの導電板との隙間が変化し、更には静電容量が変化して、静電容量の変化から圧力の大きさが演算される。また、一実施例において、本発明は、加速度センサ、ジャイロスコープ又はその他のセンサを備えてもよい。

【0024】

図２は、本発明の機能ブロック図を示している。図２及び関連の実施例に基づき、図示するように、ウェアラブルセンシング装置１０１、インソール式センシング装置１０９は、例えばスマートフォンやタブレットＰＣ等の携帯機器１０３にそれぞれ電気的に接続される。

【0025】

図２を参照して、ウェアラブルセンシング装置１０１は、センサ１３８とセンシングモジュール１１６を含む。ウェアラブルセンシング装置１０１は、センサ１３８を通じて、心臓の心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素等のうちの少なくとも１種類の信号を人体から取得可能であるとともに、信号をセンシングモジュール１１６に伝達する。センシングモジュール１１６は、無線伝送／受信モジュール１３２を通じてデータを受信及び送信可能である。無線伝送／受信モジュール１３２は、無線通信規格（例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＲＦＩＤ、ＮＦＣ、５Ｇ又は何らかのその他の将来的な無線通信規格）に適合している。無線伝送／受信モジュール１３２は、アンテナに接続されてデータの送信及びデータの受信を行う。

【0026】

センシングモジュール１１６は、ソフトウェアアプリケーションを実行可能であり、マイクロプロセッサ及び記憶ユニットを含む。マイクロプロセッサは、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、プログラマブルロジック回路、又は、命令を実行することで本発明に基づき処理及び演算を実行するその他のデジタルデータ処理装置とすることができる。マイクロプロセッサは、記憶ユニットに記憶されている各種アプリケーションプログラムを実行可能である。これには、ファームウェアアルゴリズムの実行が含まれる。また、記憶ユニットは、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、電気的に消去・書き換え可能なＲＯＭ（ＥＥＰＲＯＭ）、フラッシュメモリ又はコンピュータに一般的に使用される何らかのメモリを含み得る。

【0027】

図２は、左右のインソールセンシング装置１３０ａ，１３０ｂを含むインソール式センシング装置１０９を示している。また、図２は、その機能ブロック図を示している。当該装置は、無線伝送／受信（ＴＸ／ＲＸ）モジュール１３２ａ，１３２ｂを通じてデータの伝送／受信を実施可能な足部センシングモジュール１１６ａ，１１６ｂを含む。一実施例において、無線伝送／受信モジュール１３２ａ，１３２ｂは、ブルートゥース（登録商標）チップ、ＷｉＦｉ又は類似機能の無線データ伝送／受信装置としてもよい。換言すると、上記の無線伝送／受信モジュール１３２ａ，１３２ｂは、例えば、ＷｉＦｉ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ、ＲＦＩＤ、ＮＦＣ、５Ｇ又は何らかのその他の将来的な無線通信規格に適合している。足部センシングモジュール１１６ａ，１１６ｂは、インソールに設けられる複数の圧力センシング装置１３８ａ，１３８ｂ及び／又は赤外線センシング装置１３９ａ，１３９ｂに接続端子を介して電気的に接続される。足部センシングモジュール１１６ａ，１１６ｂは、更に、プロセッシングシステム（例えば、１つ又は複数のマイクロプロセッサ）、メモリ、付加的なセンサ（加速度計、ジャイロスコープ（Ｇ－ｓｅｎｓｏｒ）、ＧＰＳ等を含む）及び各ユニットに電気を供給する電源供給装置を含む。ここで、理解すべき点として、足部センシングモジュール１１６ａ，１１６ｂは、コンピュータプログラム／アルゴリズムによるデータ（例えば、ユーザの足部の圧力分布データ又は地面との相互作用による圧力データ、ユーザの足部の血液循環状態等）の収集及び蓄積の制御を提供可能であるとともに、これらのプログラム／アルゴリズムを記憶及び／又は実行可能である。

【0028】

図２における左右のインソールセンシング装置１３０ａ，１３０ｂは外部の携帯機器１０３と通信する。左右のインソールセンシング装置１３０ａ，１３０ｂは、それぞれ、インソールの足弓部に内蔵される足部センシングモジュール１１６ａ，１１６ｂを含む。これらは、圧力センシング装置１３８ａ，１３８ｂ及び赤外線センシング装置１３９ａ，１３９ｂに電気的に接続されて、ユーザの足圧分布及び足部の血液循環データを受信及び分析するために用いられる。また、足部センシングモジュール１１６ａ，１１６ｂ内に位置する無線伝送／受信（ＴＸ／ＲＸ）モジュール１３２ａ，１３２ｂを通じて、上記のデータをリモートターミナルにおけるコンピューティングデバイス又はサーバに伝送する。上記の足部センシングモジュール１１６ａ，１１６ｂは、それぞれ、プロセッシングシステム（例えば、１つ又は複数のマイクロプロセッサ）、メモリ、付加的なセンサ及び電源供給装置を含む。

【0029】

携帯機器１０３は、プロセッサ１４２と、プロセッサ１４２にそれぞれ接続されるユーザインターフェース１４３、インターネットインターフェース１４４及び記憶装置１４６を含む。ユーザインターフェース１４３は、１つ又は複数の入力デバイス（例えば、キーボード、タッチスクリーン、音声入力装置等）、１つ又は複数の音声出力装置（例えば、スピーカ、イヤホンジャック等）、及び／又は、１つ又は複数の視覚出力装置（例えば、ビデオグラフィックディスプレイ、タッチスクリーン等）を含む。インターネットインターフェース１４４は、１つ又は複数のインターネット装置（例えば、無線ＬＡＮ（ＷＬＡＮ）装置、有線ＬＡＮ装置、ワイヤレスＷＡＮ（ＷＷＡＮ）装置）等を含む。記憶装置１４６は、フラッシュメモリ装置、１つ又は複数のハードディスクドライブ、１つ又は複数のソリッドステート（ＳＳ）記憶装置及び／又はクラウドストレージを含む。

【0030】

一実施例において、ビッグデータ・データベース１０８はクラウドサーバ１０７（図１）に接続される。また、ビッグデータ・データベース１０８は、ＡＩ演算モジュール１４８に電気的に接続される。一実施例において、ＡＩによる比較・状況分類は、クラウドサーバ１０７に設けられるＡＩ演算モジュール１４８によって、ビッグデータ・データベース１０８に収集された情報データを分析することで行われる。ＡＩアルゴリズムには一連のステップが含まれ得る。即ち、入力された信号についてプレフィルタリング及び正規化処理を行い、時間領域と周波数領域特性を抽出して、畳み込みニューラルネットワーク（Ｃｏｎｖｏｌｕｔｉｏｎａｌ Ｎｅｕｒａｌ Ｎｅｔｗｏｒｋｓ，ＣＮＮ）モデルにより分類結果を出力する。同様の原理で、クラウドサーバ１０７は、プロセッサ１４２ａにそれぞれ接続されるユーザインターフェース１４３ａ、インターネットインターフェース１４４ａ、記憶装置１４６ａを含む。

【0031】

一実施例では、上り運動か下り運動かに関わらず、インソールにより正確にデータをセンシングし、携帯機器１０３が運動強度をレベル分けすることで、適切な運動・トレーニングを行うのに有利となり、運動時の負傷や事故等が回避される。これは、歩行、ジョギング、競走、跳躍・・・といった各種の運動に適用される。また、ユーザの重量、速度、エネルギー消費、圧力等のデータを利用し、ＡＩ分析したあと、運動について強度のレベル分けが行われる。以上は、スポーツウォッチでは達成不可能な機能である。

【0032】

別の観点において、一般的に、従来の足を使う運動には、可視化／データ化された学習基準が欠けている。本発明は、平均速度だけでなく、即時又は特定時点における瞬間速度も提供可能なため、トレーニング管理をより柔軟なものとできる。本発明では、競走等の競技スポーツについて、１秒ごとの正確なデータを提供することで、ユーザに運動状態の各詳細事項を明確に把握させる。これは、ユーザのランニングペースやスパート等のトレーニング計画の手助けとなる。また、バスケットボール、サッカー、バドミントン、走り幅跳び等のその他の種目のトレーニング管理にも応用可能である。運動過程における個々の詳細な軌跡を提供することで、軌跡を比較して、トレーニング内容を明確に把握し、適切に調整することが可能となる。更には、友人と一緒に運動にチャレンジしたり、トレーナーデータと比較したりすることも可能である。また、グループの運動を記録することで、互いに競い合い、運動の楽しみを増すことが可能となる。

【0033】

本発明では、スマート健康センシング方案、クラウドビッグデータ管理及び遠隔健康管理システムを統合する。人工知能（ＡＩ）、モノのインターネット（ＩｏＴ）及び圧力センシングＭＥＭＳマイクロフォン技術を組み合わせて、快適且つ極めて軽量薄型のウェアラブルセンシング製品を設計することで、生理（例えば、心音）状態を２４時間センシング及び記録可能とし、ユーザが自身の健康状態を把握する状況を提供する。本発明は、ＡＩアルゴリズムにより心音データを分析して健康管理レポートを生成し、健康状態及び傾向・方向性を自身の健康管理のための参考として把握させる。また、異常や緊急事態（例えば、心室細動）が発生した場合には、すぐに警報を発して救援機関に連絡し、即座に緊急措置を講じられるようにする。

【0034】

携帯機器１０３は、データを処理して各種結果を生成する。例えば、処理に演算回路を組み合わせ、靴内のセンサからのデータを処理することで、装着者の左右の足圧分布、左右の足への体重配分比率、歩き方、ピッチ、及び人体の動態時における圧力中心（ｃｅｎｔｅｒ ｏｆ ｐｒｅｓｓｕｒｅ，ＣＯＰ）など、移動時の足圧に関連する何らかのデータを分析可能である。足圧分布は、人間が移動する際に重要な役割を果たす。また、足型及び歩行（走行）姿勢は、人体の姿勢や骨格の変化、及びスポーツ選手のパフォーマンスや限界に影響を及ぼす。本発明で提供する一体的に成型されたサンドイッチ型センサを有するインソールは、上記インソールを通じて靴内に設置され、時間、空間に対する多くのユーザの足圧分布のパラメータデータを取得可能である。そして、無線伝送によって、外部のコンピューティングデバイス（例えば、スマートフォン、パソコン、コンピュータサーバ等）にアップロードして演算及び分析するとともに、クラウドシステムに蓄積して関連のビッグデータ・データベースとする。

【0035】

そのほか、本発明で提供する一体的に成型されたサンドイッチ型センサを有するインソールは、赤外線検出装置と統合することで、ユーザの血液循環状況の情報を同期して提供することも可能となる。これにより、医療機関や運動研究機関でのみデータの取得及び分析が可能であるという従来の制約が解消されるため、より多様な運動種目やより多くのユーザが個人に特化した移動又は運動分析を取得可能となる。また、同時に、各専門分野によるデータプラットフォームの構築及び使用をオープンにすることで、異なる専門分野（例えば、運動、医療・ヘルスケア、靴製造等の分野）が足圧状況との連動関係を構築可能となる。

【0036】

一実施例において、上記データは無線方式で伝送される。また、アプリケーションプログラムＡＰＰを組み合わせることで即時に表示可能となり、上記データの可視化が達成される。上記の運動分野に応用されるデータによって、より多様な運動やより多くのユーザが個人に特化した移動又は運動分析を取得可能となる。また、同時に、各専門分野によるデータプラットフォームの構築及び使用をオープンにすることで、異なるプロスポーツが運動と足圧状況との連動関係を構築可能となる。更に、各種のアルゴリズムとＡＰＰを開発することで、人間の運動と姿勢の秘密が解明される。

【0037】

本発明におけるＩｏＴウェアラブル聴診器は、携帯機器１０３とネットワーク化され、２４時間のインターネットによるウェアラブルリアルタイムモニタリングを備える。また、携帯機器１０３を有さないユーザは、オフライン状態でも心音情報を完全に記録可能である。携帯機器１０３が情報をサーバ１０７にアップロードすると、ＡＩ演算モジュール１４８が分析を行い、携帯機器１０３のアプリケーションプログラムＡＰＰが分析結果をスクリーンに表示することで、正常、異常、緊急事態がそれぞれ記録及び表示される。また、上記の異常、緊急事態については、携帯機器１０３を通じて警告を発する。例えば、異常事態が不整脈の場合には、受診するよう注意喚起する。また、例えば、緊急事態が心室細動や心停止の場合、ＡＰＰは警告を発するだけでなく、緊急連絡先、救急機関、警察・消防機関、保険会社等に通知してもよい。よって、上記のＡＰＰには、医療機関の指定、緊急連絡先の指定、保険会社や緊急救援通報、緊急救援ネットワークの設定を事前に行ってもよい。

【0038】

図４は、本発明に固有の運用方式を示している。本発明の運動・健康クラウドシステム１は、クラウドのビッグデータ・データベース１０８に電気的に接続されるクラウドサーバ１０７を含む。ウェアラブルセンシング装置１０１とインソール式センシング装置１０９は携帯機器１０３に接続される。本発明におけるビッグデータ・データベース１０８に蓄積される分析データは、消費者自身の健康管理のために提供可能なだけでなく、例えば、病院、保険業者、シルバーセンター、ブランドメーカー等の多くのビジネスと異業種融合することも可能である。例えば、情報をセンシングして携帯電話からクラウドにアップロードし、ＡＩでビッグデータ分析を行うことで、運動及び健康情報を正確に分析して、消費者に対し参考として提供してもよい。また、消費者の同意の下で、保険会社や病院に参考として提供すれば、保険のリスク分析や病院の治療評価に有利となる。更に、ビッグデータ・データベース１０８はブロックチェーンを通信アーキテクチャとする。これにより、データは変更不可能となり、伝送が暗号化される。加えて、ＡＩでビッグデータ分析を行うことで、世界的大手企業／病院／保険会社と連携するカスタマイズされたサービスプラットフォームモデルを提供可能となる。また、スポーツトレーナーモデルやグループ対戦等のゲーム化ＡＰＰを構築し、ゲームとしての運動を普及させて使用トラフィック量を拡大してもよい。

【0039】

以上の実施例は、本発明の技術方案を説明するためのものにすぎず、制限するものではない。上記の実施例を参照して本発明とその効果について詳細に説明したが、当業者であれば、次の点を理解すべきである。即ち、上記の各実施例の記載を修正したり、一部の技術的特徴について同等の置換を行ったりしてもよい。また、これらの修正或いは置換によって、対応する技術方案の本質が本発明の特許請求の範囲を逸脱することはない。

【符号の説明】

【0040】

１ 運動・健康クラウドシステム
３ 保険会社
５ 病院
７ ブランドメーカー
９ シルバーセンター
１０ ユーザ
１１ 消費者
１０１ ウェアラブルセンシング装置
１０３ 携帯機器
１０５ クラウドネットワーク
１０７ クラウドサーバ
１０８ ビッグデータ・データベース
１０９ インソール式センシング装置
１１６ センシングモジュール
１１６ａ，１１６ｂ 足部センシングモジュール
１３０ａ，１３０ｂ 左右のインソールセンシング装置
１３２，１３２ａ，１３２ｂ 無線伝送／受信モジュール
１３８ センサ
１３８ａ，１３８ｂ 圧力センシング装置
１３９ａ，１３９ｂ 赤外線センシング装置
１４２，１４２ａ プロセッサ
１４３，１４３ａ ユーザインターフェース
１４４，１４４ａ インターネットインターフェース
１４５ 無線伝送／受信モジュール
１４６，１４６ａ 記憶装置
１４８ ＡＩ演算モジュール

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【手続補正書】

【提出日】2024-06-12

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

運動・健康クラウドシステムであって、
スマート分析モジュールを含むクラウドサーバと、
前記クラウドサーバに電気的に接続されるビッグデータ・データベースと、
心音、心電、肺音、血圧、血糖、血中酸素のうちの少なくとも１つを含む情報を収集するための、モノのインターネット（ＩｏＴ）ウェアラブルセンシング装置と、
少なくとも足部を含む情報を収集するためのインソール式センシング装置と、を含み、
前記ＩｏＴウェアラブルセンシング装置と前記インソール式センシング装置は、携帯機器に接続可能であり、収集されたデータを送信するために、前記携帯機器を介して前記クラウドサーバに接続され、
前記収集されたデータは、送信中に暗号化され、
前記クラウドサーバは、前記収集されたデータを前記スマート分析モジュールにより分析することで、健康の状態及び運動の強度の評価に有利となるよう健康及び運動のデータを取得し、
前記運動は、足部の運動、足関節の運動、膝の運動、手部の運動のうちの少なくとも１つを含み、
前記スマート分析モジュールは、前記収集されたデータについて時間領域と周波数領域の特徴を抽出して、ＣＮＮモデルにより分類結果を出力し、
前記携帯機器は、前記運動について前記スマート分析モジュールによる分類結果に基づいて、強度のレベル分けを行い、
前記ビッグデータ・データベースは前記収集されたデータが改ざんされないようにブロックチェーンを採用し、
前記ビッグデータ・データベースに保存された前記収集されたデータは、健康管理のために第三者によって使用され、前記第三者は、病院、保険会社、シルバーセンターまたはブランドメーカーを含むシステム。

【請求項2】

前記ＩｏＴウェアラブルセンシング装置は、インターネットによるリアルタイムモニタリングに有利となるよう前記携帯機器とネットワーク化可能であるか、オフライン状態で心音情報を記録するＩｏＴウェアラブル聴診器を含み、前記携帯機器は、前記分析後の心音情報を表示可能であるとともに、正常、異常、緊急事態を示すことが可能であり、前記異常、緊急事態について、前記携帯機器を通じて警告を発し得る請求項１に記載の運動・健康クラウドシステム。

【請求項3】

前記携帯機器には、緊急連絡先、救急機関、警察・消防機関又は保険会社を設定することで、医療機関、緊急連絡先、保険会社、緊急救援又は緊急救援ネットワークを事前に指定可能である請求項２に記載の運動・健康クラウドシステム。

【請求項4】

個人の移動又は運動を分析して運動と足圧との関係を構築し得るよう、前記インソール式センシング装置は前記足部の情報を収集し、前記携帯機器を通じて即時に表示可能であり、前記インソール式センシング装置は、圧力センサ、赤外線センサ、加速度計、ジャイロスコープ、ＧＰＳ又はこれらの任意の組み合わせを含み、
前記分析後のデータは、左右の足圧分布、左右の足への体重配分比率、歩き方、ピッチ及び人体の圧力中心のうちの１つ又は任意の組み合わせを含む請求項１に記載の運動・健康クラウドシステム。

【外国語明細書】