特開 2024-171312 拍動情報伝達装置及び拍動情報伝達プログラム

(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】P2024171312

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】拍動情報伝達装置及び拍動情報伝達プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/0245 20060101AFI20241204BHJP

   A61B 5/0255 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

A61B5/0245 100

A61B5/0255 Q

A61B5/0255 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2024044882

(22)【出願日】2024-03-21

(31)【優先権主張番号】P 2023088095

(32)【優先日】2023-05-29

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】308036402

【氏名又は名称】株式会社ＪＶＣケンウッド

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100111235

【弁理士】

【氏名又は名称】原 裕子

(74)【代理人】

【識別番号】100170575

【弁理士】

【氏名又は名称】森 太士

(72)【発明者】

【氏名】菅原 孝

【テーマコード（参考）】

4C017

【Ｆターム（参考）】

4C017AA10

4C017AB02

4C017BC11

4C017CC01

4C017CC06

4C017DD17

4C017FF30

(57)【要約】

【課題】心臓の拍動に基づく拍動信号ＨＢＳを用いて心臓の鼓動感を光の明滅で表現及び伝達する。
【解決手段】拍動情報伝達装置は、心臓の拍動に基づく拍動信号ＨＢＳを取得する拍動信号取得部５１と、拍動信号ＨＢＳを所定の減衰率で減衰させながら遅延時間毎に繰り返した複数の遅延信号ＤＬＳを生成する遅延信号生成部５３と、拍動信号取得部５１が取得し且つ遅延信号生成部５３を迂回した拍動信号ＨＢＳに、遅延信号生成部５３から出力された複数の遅延信号ＤＬＳを加算した拍動発光信号ＨＢＬＳを生成する加算回路５４と、加算回路５４から出力される拍動発光信号ＨＢＬＳに基づいて発光するように構成された発光モジュールと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

心臓の拍動に基づく拍動信号を取得する拍動信号取得部と、
前記拍動信号を所定の減衰率で減衰させながら遅延時間毎に繰り返した複数の遅延信号を生成する遅延信号生成部と、
前記拍動信号取得部が取得し且つ前記遅延信号生成部を迂回した前記拍動信号に、前記遅延信号生成部から出力された前記複数の遅延信号を加算した拍動出力信号を生成する加算回路と、
前記加算回路から出力される前記拍動出力信号に基づいて発光するように構成された発光モジュールと、
を備える拍動情報伝達装置。

【請求項2】

前記遅延信号生成部は、
入力された前記拍動信号を前記遅延時間だけ遅らせた前記遅延信号を生成する遅延回路と、
前記遅延回路から出力された前記遅延信号を、前記減衰率で減衰させる減衰器と、を有し、
前記減衰器で減衰された前記遅延信号は、前記遅延回路に入力される
請求項１記載の拍動情報伝達装置。

【請求項3】

前記心臓の心拍数に基づいて前記減衰率を制御する減衰率制御部を更に備える請求項１又は２に記載の拍動情報伝達装置。

【請求項4】

前記拍動信号から音声又は振動を出力するように構成された出力部を更に備える請求項１に記載の拍動情報伝達装置。

【請求項5】

前記加算回路から出力される前記拍動出力信号に基づいて振動するように構成された振動モジュールを更に備える請求項１に記載の拍動情報伝達装置。

【請求項6】

コンピュータに、
心臓の拍動に基づく拍動信号を取得するステップ、
前記拍動信号を所定の減衰率で減衰させながら遅延時間毎に繰り返した複数の遅延信号を生成するステップ、及び
前記遅延信号を生成するステップを迂回した前記拍動信号に、前記複数の遅延信号を加算した拍動出力信号を生成するステップ、
を実行させるための拍動情報伝達プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、拍動情報伝達装置及び拍動情報伝達プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、合成音声を音響的に出力すると同時に、合成音声の意味内容に依存する光信号を放出し、音声の理解を視覚的にサポートするコミュニケーション装置が記載されている。

【0003】

一方、近年、心臓の拍動、触覚及び体温などの様々な生体情報を用いたコミュニケーションが研究されている。心臓の拍動の伝達に着目すると、心臓の拍動により発生する音（鼓動）、心臓の拍動により発生する起電力（心電図）及び脈波などの検出信号を、光の明滅として視覚的に表現及び伝達する技術が研究されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特表２００９－５００６７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかし、鼓動、心電図及び脈波などの検出信号をそのまま光信号に変換した場合、光の明滅が瞬間的なパルス状となるため、心臓の鼓動感を表現及び伝達することが困難であった。

【0006】

本開示の目的は、心臓の拍動に基づく拍動信号を用いて心臓の鼓動感を光の明滅で表現及び伝達することができる拍動情報伝達装置及び拍動情報伝達プログラムを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本開示の実施形態の一態様は、心臓の拍動に基づく拍動信号を取得する拍動信号取得部と、拍動信号を所定の減衰率で減衰させながら遅延時間毎に繰り返した複数の遅延信号を生成する遅延信号生成部と、拍動検出部が取得し且つ遅延信号生成部を迂回した拍動信号に、遅延信号生成部から出力された複数の遅延信号を加算した拍動出力信号を生成する加算回路と、加算回路から出力される拍動出力信号に基づいて発光するように構成された発光モジュールと、を備える拍動情報伝達装置である。

【0008】

本開示の実施形態の他の一態様は、コンピュータに、心臓の拍動に基づく拍動信号を取得するステップ、拍動信号を所定の減衰率で減衰させながら遅延時間毎に繰り返した複数の遅延信号を生成するステップ、及び遅延信号を生成するステップを迂回した拍動信号に、複数の遅延信号を加算した拍動出力信号を生成するステップを実行させるための拍動情報伝達プログラムである。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、心臓の拍動に基づく拍動信号を用いて心臓の鼓動感を光の明滅で表現及び伝達することができる拍動情報伝達装置及び拍動情報伝達プログラムを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ａ及び拍動検出装置１を含む拍動情報伝達システム１００の構成を示すブロック図である。

【図2】図２は、図１のマイコン２１２Ａの機能ブロック図である。

【図3】図３は、拍動発光信号ＨＢＬＳの一例を示すグラフである。

【図4A】図４Ａは、減衰率が、拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号ＤＬＳが十分に減衰する値に設定されている場合の拍動発光信号ＨＢＬＳを示すグラフである。

【図4B】図４Ｂは、減衰率が、拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号ＤＬＳが十分に減衰する値よりも大きい値に設定されている場合の拍動発光信号ＨＢＬＳを示すグラフである。

【図5】図５は、拍動信号ＨＢＳと拍動信号ＨＢＳを用いて生成された拍動発光信号ＨＢＬＳの時間変化の一例を示すグラフである。

【図6】図６は、第２の実施形態に係るマイコン２１２Ｂの機能ブロック図である。

【図7】図７は、第３の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｂ及び拍動検出装置１を含む拍動情報伝達システム１００の構成を示すブロック図である。

【図8】図８は、図７のマイコン２１２Ｃの機能ブロック図である。

【図9】図９は、拍動情報伝達プログラムによりマイコン２１２Ａが実行する拍動情報伝達方法の一例を示すフローチャートである。

【図10】図１０は、第５の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｃ及び拍動検出装置１を含む拍動情報伝達システム１００の構成を示すブロック図である。

【図11】図１１は、第６の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｄ及び拍動検出装置１を含む拍動情報伝達システム１００の構成を示すブロック図である。

【図12】図１２は、第７の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｅ、拍動検出装置１及び出力デバイス４Ａを含む拍動情報伝達システム１００の構成を示すブロック図である。

【図13】図１３は、第７の実施形態に係る出力デバイス４Ａの構成を示すブロック図である。

【図14】図１４は、第７の実施形態に係る出力デバイス４Ａの外観図である。

【図15】図１５は、第７の実施形態に係る出力デバイス４Ｂの外観図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、複数の実施形態について、添付図面を参照して説明する。以下に説明する図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付する。

【0012】

また、以下に示す実施形態は、技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、各構成部品の材質、形状、構造、配置等を特定するものではない。実施形態は、特許請求の範囲において、種々の変更を加えることができる。

【0013】

図１を参照して、第１の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ａ及び拍動情報伝達装置２Ａを含む拍動情報伝達システム１００の構成を説明する。拍動情報伝達システム１００は、心臓の拍動に基づく拍動信号を検出する拍動検出装置１と、拍動検出装置１により検出された拍動信号を用いて心臓の鼓動感を光の明滅で表現及び伝達する拍動情報伝達装置２Ａとを備える。

【0014】

「心臓の拍動」とは、心臓が周期的に収縮と弛緩を繰り返す運動を示す。心臓の拍動により血液が送り出される。単位時間あたりに心臓が拍動する回数を心拍数という。「心臓の拍動に基づく拍動信号」には、心臓の拍動により発生する音である鼓動、心臓の拍動により発生する微弱な起電力、及び動脈の拍動である脈拍などを検出した電気信号が含まれる。さらに「拍動信号」には、胸部に取り付けた心電センサによる心電信号、手首などに取り付けられた光センサによる血流（ヘモグロビン）の変化を計測した脈波信号が含まれる。心臓の拍動は「心拍」とも呼ばれる。鼓動は心拍音とも呼ばれる。微弱な起電力の時間変化をグラフにしたものが心電図に相当する。

【0015】

拍動検出装置１には、胸部に取り付けた心電センサ、手首などに取り付けられた光学式の脈波センサなど、鼓動、微弱な起電力及び脈拍などの電気信号からなる拍動信号を検出する全ての装置が含まれる。例えば、拍動検出装置１は、心臓又は動脈から発生する可聴域の振動を検出する聴診器と、検出した振動を電気信号に変換するマイクとを備えていてもよい。聴診器を用いず、マイクが可聴域の振動を直接検出してもよい。

【0016】

拍動検出装置１により検出された拍動信号は、通信手段３Ａを介して、拍動情報伝達装置２Ａへ送信される。通信手段３Ａには、拍動信号を有線又は無線にて拍動情報伝達装置２Ａへ送信するための全ての通信設備及び通信機器が含まれる。通信手段３Ａは、ケーブル、ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）、ワイファイ（Wi-Fi：登録商標）及びインターネットの少なくとも１つを介して、拍動検出装置１と拍動情報伝達装置２Ａとを接続する。通信手段３Ａは、パソコン、スマートフォンなどの通信端末や各種サーバーの間を有線や無線でつなぎ、情報の伝送を行うための通信設備であるコンピュータネットワークであってもよい。通信手段３Ａによれば、拍動検出装置１と拍動情報伝達装置２Ａとを個別の装置として構成することができる。

【0017】

拍動情報伝達装置２Ａは、信号処理部２１と、発光モジュール２２とを有する。

【0018】

信号処理部２１は、拍動検出装置１から通信手段３Ａを介して受信した拍動信号を処理することにより、心臓の鼓動感を光の明滅で表現及び伝達する拍動出力信号としての拍動発光信号を生成及び出力する。例えば、信号処理部２１は、Ａ／Ｄ変換回路２１１と、マイコン２１２Ａと、Ｄ／Ａ変換回路２１３とを有する。Ａ／Ｄ変換回路２１１は、通信手段３Ａを介して受信した拍動信号（アナログ信号）をデジタル信号へ変換する。マイコン２１２Ａは、デジタル信号である拍動信号を処理して拍動発光信号を生成する。Ｄ／Ａ変換回路２１３は、デジタル信号である拍動発光信号をアナログ信号へ変換する。信号処理部２１は、アナログ信号である拍動発光信号を出力する。Ａ／Ｄ変換回路２１１、マイコン２１２Ａ、及びＤ／Ａ変換回路２１３は、例えば、プリント基板上に搭載された電子部品にて実現可能である。Ａ／Ｄ変換回路２１１及びＤ／Ａ変換回路２１３は、既知の回路技術を用いて実現可能である。尚、Ａ／Ｄ変換回路２１１は通信手段３Ａにて拍動信号がデジタル伝送される場合は機能的に省略可能である。

【0019】

マイコン２１２Ａは、ＣＰＵ（中央処理装置）、メモリ、及び入出力ポートを備える汎用のマイクロコントローラである。後述するコンピュータプログラム（拍動情報伝達プログラム）をマイコン２１２Ａにインストールして実行する。これにより、マイコン２１２Ａは、図２を参照して後述する複数の情報処理手段５３、５４として機能する。ここでは、ソフトウェアによって拍動情報伝達装置２Ａの一部を実現する例を示すが、もちろん、各情報処理を実行するための専用のハードウェアを用意して、複数の情報処理手段５３、５４を構成することも可能である。専用のハードウェアには、ＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）など特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）や従来型の回路部品のような装置が含まれる。

【0020】

発光モジュール２２は、信号処理部２１から出力された拍動発光信号に基づいて発光する発光部２２２と、発光部２２２を駆動する光駆動回路２２１とを有する。発光部２２２は、拍動発光信号の強度に応じて輝度を変化させることができれば、特に問わない。例えば、白熱電球、発光ダイオード（ＬＥＤ）、垂直共振器型面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）など、既知の発光体と拡散レンズなどを組み合わせて実施可能である。光駆動回路２２１は、拍動発光信号の強度に応じて発光部２２２から射出される光の輝度を変化させることができれば、その回路構成は問わない。

【0021】

図２は、マイコン２１２Ａの機能ブロック図である。図２に示すように、マイコン２１２Ａは、拍動信号取得部の一例である入力ポート５１と、遅延信号生成部５３と、加算回路５４とを少なくとも備える。遅延信号生成部５３及び加算回路５４は、前記した拍動情報伝達プログラムにより実現可能な情報処理手段の例である。

【0022】

図２及び図３に示すように、マイコン２１２Ａは、入力ポート５１から、拍動信号ＨＢＳを取得する。遅延信号生成部５３は、拍動信号ＨＢＳを減衰率で減衰させながら遅延時間ＤＴ毎に繰り返した複数の遅延信号ＤＬＳ１、ＤＬＳ２、ＤＬＳ３、・・・、ＤＬＳ１０を生成する。以後、複数の遅延信号ＤＬＳ１、ＤＬＳ２、ＤＬＳ３、・・・、ＤＬＳ１０を纏めて、複数の遅延信号ＤＬＳと呼ぶ。図３には、１０の遅延信号ＤＬＳ１、ＤＬＳ２、ＤＬＳ３、・・・、ＤＬＳ１０を例示するが、複数の遅延信号ＤＬＳの数は１０に限定されない。加算回路５４は、拍動信号ＨＢＳに遅延信号生成部５３から出力された複数の遅延信号ＤＬＳを加算した拍動発光信号ＨＢＬＳを生成する。図１の発光モジュール２２は、加算回路５４から出力される拍動発光信号ＨＢＬＳに基づいて発光する。加算回路５４は、入力ポート５１が取得し且つ遅延信号生成部５３を迂回した拍動信号ＨＢＳに、複数の遅延信号ＤＬＳを加算して、拍動発光信号ＨＢＬＳを生成する。マイコン２１２Ａは、デジタル信号である拍動発光信号ＨＢＬＳを出力する。

【0023】

図５は、拍動信号ＨＢＳと拍動信号ＨＢＳを用いて生成された拍動発光信号ＨＢＬＳの時間変化の一例を示すグラフである。縦軸が拍動信号ＨＢＳ及び拍動発光信号ＨＢＬＳの信号強度を示し、横軸が時間を示す。図５に示すように、拍動信号ＨＢＳは、心臓が拍動する周期（拍動周期）ＨＢＣで、その強度が不連続又はパルス状に変化する信号である。拍動信号ＨＢＳをそのまま光信号に変換した場合、光の明滅が不連続又はパルス状となるため、心臓の鼓動感を表現及び伝達することができない。そこで、信号処理部２１は、拍動信号ＨＢＳに複数の遅延信号ＤＬＳを加算した拍動発光信号ＨＢＬＳを生成する。図３の遅延時間ＤＴを十分に短くすることにより、拍動信号ＨＢＳに複数の遅延信号ＤＬＳを加算した拍動発光信号ＨＢＬＳは、所定の減衰率で減衰する、連続する１つの光信号として視認され得る。拍動発光信号ＨＢＬＳに基づいて発光モジュール２２を発光させる。人間が有する残像効果によって、発光モジュール２２の発光は、所定の減衰率で減衰する、連続する１つの光として視認され、心臓の鼓動感を光の明滅で表現及び伝達することができる。

【0024】

図２に戻り、遅延信号生成部５３は、例えば、遅延回路５３１と、減衰器５３２とを有していてもよい。遅延回路５３１は、入力された拍動信号ＨＢＳを遅延時間ＤＴだけ遅らせた遅延信号を生成する。減衰器５３２は、遅延回路５３１から出力された遅延信号を減衰率で減衰させる。減衰器５３２で減衰された各遅延信号ＤＬＳ１～ＤＬＳ９は、遅延回路５３１に再度入力される。遅延時間ＤＴ及び減衰率は、それぞれ予め定められた値である。これにより、拍動信号ＨＢＳを減衰率で減衰させながら遅延時間ＤＴ毎に繰り返した複数の遅延信号ＤＬＳを生成することができる。

【0025】

マイコン２１２Ａは、入力ポート５１から取得した拍動信号ＨＢＳに含まれるノイズを除去するためのローパスフィルタ５２を更に有していてもよい。ローパスフィルタ５２は、予め定めた周波数以上のノイズ成分を拍動信号ＨＢＳから除去する。遅延信号生成部５３には、ローパスフィルタ５２から出力された拍動信号ＨＢＳが入力される。

【0026】

遅延信号生成部５３は、遅延回路５３１から出力された複数の遅延信号ＤＬＳの強度を加算回路５４に入力する前に減衰させる第２の減衰器５３３を更に有していてもよい。第２の減衰器５３３によれば、複数の遅延信号ＤＬＳ全体の強度を一括して低減させることができる。

【0027】

図４Ａ及び図４Ｂは、減衰率が異なる２つの拍動発光信号ＨＢＬＳを示すグラフである。縦軸は拍動発光信号ＨＢＬＳの強度を示し、横軸は時間を示す。第１の実施形態では、図４Ａに示すように、減衰率は、拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号ＤＬＳが十分に減衰する値に設定されている。これにより、心臓の鼓動感を光の明滅として表現することができる。減衰率が小さ過ぎると、心臓の次の拍動の時に遅延信号ＤＬＳが十分に減衰しないため、光の輝度の変化が小さくなり、心臓の鼓動感を表現できない。一方、減衰率が大き過ぎると、図４Ｂに示すように、心臓の次の拍動の時よりも前に遅延信号ＤＬＳがほぼゼロまで減衰してしまうため、光の明滅が不連続又はパルス状になり、心臓の鼓動感を表現できない。

【0028】

例えば、減衰率は、図４Ａに示すように、心臓の次の拍動の時に遅延信号ＤＬＳが数％まで減衰する値に設定されていてもよい。これにより、心臓の鼓動感を光の明滅として表現することができる。

【0029】

また、遅延時間ＤＴは、人間が有する残像効果により連続点灯として認識できる残像持続時間以下に設定されている。或いは、遅延時間ＤＴは、人間が有する視覚の時間分解能以下に設定してもよい。以後、視覚の時間分解能と残像持続時間を纏めて、残像持続時間と表記する。これにより、遅延時間毎に繰り返される複数の遅延信号ＤＬＳは、連続する１つの光信号として視認されるので、心臓の鼓動感を光の明滅として表現することができる。

【0030】

例えば、遅延時間ＤＴは、１００ｍｓ以下である。光の強さ、色などにより残像持続時間は変化するが、人間が平均的に残像を継続して知覚する時間は１００ｓｍと言われている。よって、遅延時間ＤＴが１００ｍｓ以下であれば、遅延時間ＤＴ毎に繰り返される複数の遅延信号ＤＬＳは、連続する１つの光信号として視認される。一方、遅延時間ＤＴが短すぎると、心臓の次の拍動の時よりも前に遅延信号ＤＬＳは減衰してしまい、心臓の鼓動感を表現できない。よって、遅延時間ＤＴの下限値は、心臓の次の拍動の時に遅延信号が数％まで減衰する値に設定される。

【0031】

図４Ａは、遅延時間ＤＴを３０ｍｓ、ゲイン（増幅率）を０．９とし、心拍数が毎分６０回、拍動周期ＨＢＣが１０００ｍｓである場合の拍動発光信号ＨＢＬＳを示す。拍動周期ＨＢＣの間に、計３３回の遅延信号ＤＬＳが発生し、次の拍動の時には遅延信号ＤＬＳは十分（３％程度まで）減衰している。

【0032】

一方、図４Ｂは、ゲイン（増幅率）を０．７とし、その他の条件を図４Ａと同じにした場合の拍動発光信号ＨＢＬＳを示す。減衰率が高過ぎ、つまりゲインが低過ぎたため、拍動から３００ｍｓ後には、既に遅延信号ＤＬＳは３％程度まで減衰している。これでは、光の明滅は、心拍信号と同じように不連続又はパルス状になってしまう。

【0033】

上述した第１の実施形態において、信号処理部２１を拍動検出装置１内に設けてもよい。または、信号処理部２１内の一部機能、例えばＡ／Ｄ変換回路２１１およびローパスフィルタ５２を拍動検出装置１内に設けてもよい。または、拍動検出装置１と拍動情報伝達装置２Ａとを同一の装置として構成してもよい。これらのいずれかの構成を適宜選択して用いることで、実施態様に応じてシステム内の構成を簡易化することができる。

【0034】

（第２の実施形態）
図６を参照して、第２の実施形態に係るマイコン２１２Ｂの構成を説明する。マイコン２１２Ｂは、図１に示したマイコン２１２Ａに比べて、心拍数に基づいて減衰率を制御する減衰率制御部５３５を更に有する点で相違するが、その他の点では一致している。マイコン２１２Ａ以外の拍動情報伝達装置２Ａの構成及び拍動情報伝達システム１００は、第１実施形態と一致している。

【0035】

減衰率制御部５３５は、心拍数から拍動周期ＨＢＣを算出し、拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号が十分に減衰するように減衰率を制御し得る。具体的には、心拍数が高くなる（拍動周期ＨＢＣが短くなる）程、減衰率を高くする。これにより、拍動周期ＨＢＣが変化しても、拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号が十分に減衰するように減衰率を制御することができる。よって、心拍数の高低によらず、心臓の鼓動感を光の明滅として表現することができる。

【0036】

減衰率制御部５３５には、拍動信号ＨＢＳが入力され、拍動周期ＨＢＣを算出する。減衰率制御部５３５は、予め、拍動周期ＨＢＣと減衰率との対応関係を示すデータテーブル、或いは、拍動周期ＨＢＣを変数として減衰率を求める演算機能を有している。減衰率制御部５３５は、データテーブルまたは演算機能を用いて、拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号が十分に減衰する減衰率を算出することができる。

【0037】

減衰率制御部５３５は、心臓の拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号ＤＬＳが減衰するように減衰率を制御する。これにより、心臓の鼓動感を光の明滅として表現することができる。減衰率が小さ過ぎると、心臓の次の拍動の時に遅延信号が十分に減衰しないため、光の輝度の変化が小さくなり、心臓の鼓動感を表現できない。一方、減衰率が大き過ぎると、図４Ｂに示すように、心臓の次の拍動の時よりも前に遅延信号ＤＬＳがほぼゼロまで減衰してしまうため、光の明滅が不連続又はパルス状になり、心臓の鼓動感を表現できない。

【0038】

減衰率制御部５３５は、心臓の次の拍動の時に遅延信号が数％まで減衰するように減衰率を制御する。これにより、心臓の鼓動感を光の明滅として表現することができる。

【0039】

減衰率制御部５３５は、心臓の拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号ＤＬＳが減衰するように、減衰率及び遅延時間ＤＴの一方を一定に保持し、他方を制御してもよい。あるいは、減衰率及び遅延時間の双方を同時に制御してもいい。心臓の拍動周期ＨＢＣの間に遅延信号ＤＬＳが減衰するにように、減衰率の代わりに又は減衰率に加えて遅延時間ＤＴを制御してもよい。すなわち、減衰率制御部５３５は、心臓の拍動周期の間に遅延信号ＤＬＳが減衰するように、減衰率及び遅延時間の少なくともいずれか一方を制御すればよい。

【0040】

上記した減衰率制御部５３５は、制御動作を連続的に実施してもよいし、所定期間内の拍動周期ＨＢＣの平均値に基づいて所定期間ごとに実施してもよい。

【0041】

（第３の実施形態）
図７を参照して、第３の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｂ及び拍動検出装置１を含む拍動情報伝達システム１００の構成を説明する。図７の拍動情報伝達システム１００は、拍動情報伝達装置２Ｂがスピーカ２３を更に有する点、及びマイコン２１２Ｃの構成が図１のマイコン２１２Ａと相違する点を除き、図１の拍動情報伝達システム１００と一致している。スピーカ２３は、拍動信号ＨＢＳから振動を出力するように構成された出力部の一例である。スピーカ２３は、振動板を有し、振動板を可聴域で振動させてその振動を空気等に伝える。

【0042】

スピーカ２３は、拍動信号ＨＢＳから音声を出力するように構成されている。スピーカ２３には、信号処理部２１のＤ／Ａ変換回路２１３から出力された拍動信号ＨＢＳ（アナログ信号）が入力される。スピーカ２３は、拍動信号ＨＢＳに基づく音声を出力する。スピーカ２３の駆動方式及び振動板の種類などは問わず、ボイスコイルスピーカ、ＭＥＭＳスピーカ等、どのような種類のスピーカ２３を用いてもよい。Ｄ／Ａ変換回路２１３は、２チャンネルを有し、拍動信号ＨＢＳと拍動発光信号ＨＢＬＳを同時に出力する。拍動信号ＨＢＳはパルス状の信号であるが、スピーカ２３から出力される音声は、心臓の鼓動感を表現及び伝達することができる。拍動検出装置１がマイクであり、可聴域の振動を直接検出する場合、拍動情報伝達装置２Ｂは、通信手段３Ａを介して取得した拍動信号ＨＢＳを音声信号として信号処理部２１を介さずにスピーカ２３へ直接出力してもよい。

【0043】

図８は、図７のマイコン２１２Ｃの機能ブロック図である。マイコン２１２Ｃは、図２のマイコン２１２Ａと比べて、ローパスフィルタ５２から出力された拍動信号ＨＢＳを出力する点が相違するが、その他の点で一致している。出力された拍動信号ＨＢＳ（デジタル信号）は、図７のＤ／Ａ変換回路２１３に入力され、アナログ信号に変換された後に、スピーカ２３に入力される。

【0044】

第３の実施形態によれば、心臓の拍動に基づく拍動信号ＨＢＳから、光信号及び音声信号を同時に出力することができる。なお、第３の実施形態を、減衰率制御部５３５を有する第２の実施形態と組み合わせて実施してもよい。また、拍動情報伝達装置２Ｂは、スピーカ２３に替えて、またはスピーカ２３に加えて、振動板を振動させるバイブレーターを備えていてもよい。バイブレーターは、拍動信号ＨＢＳから振動を出力するように構成された出力部の他の例である。バイブレーターは心臓の拍動に合わせて振動板の振動を出力する。バイブレーターが備える振動板の上に利用者の手を載せるなど、利用者の人体の一部を振動板に接触させることにより、振動板の振動によって心臓の鼓動感を表現及び伝達することができる。心臓の鼓動感は、空気の振動である音声のみならず、振動板自体の振動によっても表現及び伝達することができる。

【0045】

（第４の実施形態）
第４の実施形態では、図９を参照して、マイコン２１２Ａにインストールされ、実行されるコンピュータプログラム（拍動情報伝達プログラム）の実施例を説明する。図９は、拍動情報伝達プログラムによりマイコン２１２Ａが実行する拍動情報伝達方法の一例を示すフローチャートである。

【0046】

拍動情報伝達プログラムは、コンピュータの一例であるマイコン２１２Ａ、２１２Ｃを、拍動信号取得部の一例である入力ポート５１、遅延信号生成部５３、及び加算回路５４として機能させるコンピュータプログラムである。図９に示すように、先ずステップＳ１において、入力ポート５１は、心臓の拍動に基づく拍動信号ＨＢＳを取得する。ステップＳ２に進み、遅延信号生成部５３は、拍動信号ＨＢＳを減衰率で減衰させながら遅延時間ＤＴ毎に繰り返した複数の遅延信号ＤＬＳを生成する。ステップＳ３に進み、加算回路５４は、入力ポート５１が取得し且つ遅延信号生成部５３を迂回した拍動信号ＨＢＳに、遅延信号生成部５３から出力された複数の遅延信号ＤＬＳを加算した拍動発光信号ＨＢＬＳを生成する。最後に、ステップＳ４において、マイコン２１２Ａは、出力ポートから発光モジュール２２へ拍動発光信号ＨＢＬＳを出力する。

【0047】

遅延時間ＤＴを十分に短くすることにより、拍動信号ＨＢＳに複数の遅延信号ＤＬＳを加算した拍動発光信号ＨＢＬＳは、所定の減衰率で減衰する、連続する１つの光信号として視認され得る。よって、拍動情報伝達プログラムによれば、心臓の拍動に基づく拍動信号ＨＢＳを用いて心臓の鼓動感を光の明滅で表現及び伝達するための拍動発光信号ＨＢＬＳを生成することができる。

【0048】

（第５の実施形態）
図１０を参照して、第５の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｃ及び拍動検出装置１を含む拍動情報伝達システム１００の構成を説明する。図１０の拍動情報伝達システム１００は、拍動情報伝達装置２Ｃが信号記憶部２４を更に有する点、信号処理部２１が記憶制御部２１４および読出部２１５を有する点を除き、図１の拍動情報伝達システム１００と一致している。記憶制御部２１４は、マイコン２１２Ａが生成した拍動発光信号ＨＢＬＳを信号記憶部２４に記憶させる。読出部２１５は、任意のタイミング、例えば利用者により指定されたタイミングで、信号記憶部２４に記憶された拍動発光信号ＨＢＬＳを読み出して、Ｄ／Ａ変換回路２１３に送出する。

【0049】

第５の実施形態によれば、マイコン２１２Ａが生成した拍動発光信号ＨＢＬＳを記憶させる信号記憶部２４を設けることで、拍動検出装置１が拍動を検出したタイミングとは異なる任意のタイミングで、拍動から生成された拍動発光信号ＨＢＬＳに基づいて発光モジュール２２を発光させることができる。

【0050】

本実施形態において、信号記憶部２４に記憶する信号は、拍動発光信号ＨＢＬＳに限らず、入力ポート５１から取得した拍動信号ＨＢＳ、またはローパスフィルタ５２から出力された拍動信号ＨＢＳであってもよい。信号処理部２１は、記憶された拍動信号ＨＢＳを任意のタイミング、例えば利用者により指定されたタイミングで読み出し、拍動発光信号ＨＢＬＳを生成して出力してもよい。信号記憶部２４に拍動発光信号ＨＢＬＳを記憶する場合は、拍動信号ＨＢＳを記憶する場合に比べて、記憶した信号を利用者の指定等により読み出したときに拍動発光信号ＨＢＬＳを生成する処理を必要とせず、読み出し時の処理を簡易にすることができる点で好ましい。

【0051】

（第６の実施形態）
上述した第３の実施形態では、信号処理部２１が、拍動信号ＨＢＳによって振動板を振動させる場合の例を記載したが、第６の実施形態では、拍動発光信号ＨＢＬＳと同様に遅延信号加算処理を行った拍動振動信号ＨＢＶＳによって振動モジュールを振動させる場合について説明する。

【0052】

図１１を参照して、第６の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｄ及び拍動検出装置１を含む拍動情報伝達システム１００の構成を説明する。図１１の拍動情報伝達システム１００は、図１に示した拍動情報伝達装置２Ａに比べて、信号処理部２１内のマイコン２１２Ｄが、デジタル信号である拍動信号を処理して拍動出力信号としての拍動振動信号ＨＢＶＳを生成する点、および信号処理部２１に通信可能に接続されたモジュールが振動モジュール２５である点で相違するが、その他の点では一致している。

【0053】

マイコン２１２Ｄは、図２に示すように、マイコン２１２Ａと同様に複数の遅延信号ＤＬＳを生成し、生成した遅延信号ＤＬＳを拍動信号ＨＢＳに加算した拍動振動信号ＨＢＶＳを生成する。

【0054】

振動モジュール２５は、信号処理部２１から出力された拍動振動信号ＨＢＶＳに基づいて振動する振動部２５２と、振動部２５２を駆動する振動駆動回路２５１とを有する。振動部２５２としては、例えば電磁駆動により錘を振動させるハプテックデバイス、圧電駆動型のデバイス、または静電駆動型のデバイス等を用いて構成することができるが、振動とエネルギーとのバランスを考慮するとハプテックデバイスが好ましい。また振動部２５２としては、他にも拍動振動信号ＨＢＶＳで示される強度で振動するように振動モジュール２５の振幅を調整させることができれば、その回路構成は問わない。

【0055】

第６の実施形態によれば、心臓の拍動に基づく拍動信号ＨＢＳから出力する振動信号により、心臓の鼓動感を振動で表現及び伝達することができる。

【0056】

（第７の実施形態）
図１２および図１３を参照して、第７の実施形態に係る拍動情報伝達装置２Ｅ、拍動検出装置１、及び出力デバイス４Ａを含む拍動情報伝達システム１００の構成を説明する。図１２の拍動情報伝達システム１００は、図１に示した拍動情報伝達装置２Ａに比べて、発光モジュール２２等の出力モジュールを、拍動情報伝達装置２Ｅと別媒体である出力デバイス４Ａ内に設ける点で異なっている。

【0057】

本実施形態による拍動情報伝達装置２Ｅは、信号処理部２１を有する。信号処理部２１内のマイコン２１２Ｅは、デジタル信号である拍動信号を処理して拍動出力信号としての拍動発光信号ＨＢＬＳおよび拍動振動信号ＨＢＶＳを生成する。マイコン２１２Ｅは、拍動発光信号ＨＢＬＳおよび拍動振動信号ＨＢＶＳとして共有する１種類の信号を生成してもよいし、それぞれ異なる信号を生成してもよい。信号処理部２１で生成された信号は、通信手段３Ａを介して、出力デバイス４Ａに送信される。

【0058】

出力デバイス４Ａは、図１３に示すように、所定形状の本体部４０Ａ内に、出力モジュールとして発光モジュール２２、スピーカ２３、振動モジュール２５、および発熱モジュール４１を有し、この他に信号取得部４２、バッテリー４３、および放熱シート４４を有する。信号取得部４２は、拍動情報伝達装置２Ｅから送信された信号を取得する。

【0059】

発光モジュール２２の発光部２２２を２つのＬＥＤ（Light Emitting Diode）で構成し、光駆動回路２２１が、これらの２つのＬＥＤの各極性をバッテリー４３のプラス極とマイナス極とに対して逆に並列接続させて発光させてもよい。このように発光部２２２を２つのＬＥＤで構成することで、より高い明度で発光させることができる。

【0060】

発熱モジュール４１は、例えばペルチェ素子を用いて構成され、信号処理部２１から拍動発光信号または拍動振動信号を取得すると、本体部４０Ａの表面が一般的な人体の体温と同等の温度になるように発熱する。また発熱モジュール４１は、本体部４０Ａの表面が、体温計（図示せず）で計測され拍動検出対象者の体温と同等の温度になるように発熱してもよい。バッテリー４３は、発光モジュール２２、スピーカ２３、振動モジュール２５、発熱モジュール４１、および信号取得部４２に電力を供給する。放熱シート４４は、本体部４０Ａ内の熱伝導率を向上させて発熱モジュール４１による発熱を効率良く本体部４０Ａの表面に伝導させる。

【0061】

図１４は、出力デバイス４Ａの外観図である。出力デバイス４Ａは携帯型のデバイスであり、本体部４０Ａが、樹脂を用いて人の手のひら内に収まる大きさでハート型に形成されている。この本体部４０Ａ内に、発光モジュール２２に加えてスピーカ２３、振動モジュール２５、発熱モジュール４１、信号取得部４２、バッテリー４３、および放熱シート４４が設けられている。

【0062】

出力デバイス４Ａでは、拍動情報伝達装置２Ｅから送信される信号に基づいて、発光モジュール２２が発光し、スピーカ２３が音声を出力し、振動モジュール２５が振動し、発熱モジュール４１が発熱する。

【0063】

第７の実施形態によれば、心臓の拍動に基づく拍動信号ＨＢＳから、心臓の鼓動感を表現した光信号及び振動信号と音声信号とを、携帯型の出力デバイス４Ａから同時に出力することができる。またこの出力デバイス４Ａでは、心臓の鼓動感を表現した信号が出力されているときに、本体部４０Ａの表面を人体の体温と同等の温度にして、拍動情報伝達装置２Ｅから離れた場所で出力デバイス４Ａを持っている利用者に、よりリアルに心臓の鼓動感を認識させることができる。

【0064】

本実施形態において、出力デバイス４Ａには、発光モジュール２２、スピーカ２３、振動モジュール２５、および発熱モジュール４１のうち、少なくともいずれか１つが設けられていればよい。

【0065】

また本実施形態において、拍動検出装置１をマイクで構成して拍動信号ＨＢＳを取得するかまたは、センサ等で構成された拍動検出装置１とは別に、マイクをさらに設けてもよい。このようにマイクを用いる場合には、拍動検出対象者等から発せられる音声も含めて収音し、収音した音声を、拍動情報伝達装置２Ｅを介してスピーカ２３から出力させてもよい。このとき拍動情報伝達装置２Ｅは、音声として出力させる信号に対してはローパスフィルタを設けないかまたは、ローパスフィルタのカットオフ周波数を拍動信号の処理の場合よりも高く設定してもよい。このように設定することで、音声を高い精度で出力させることができる。

【0066】

また、上述したようにマイクを用いて取得した拍動信号ＨＢＳを分岐させて、一方の信号はローパスフィルタでノイズ成分を除去して拍動発光信号ＨＢＬＳの生成に用い、他方の信号はローパスフィルタを介さずに拍動信号ＨＢＳを音声としてスピーカ２３から出力させてもよい。

【0067】

また、出力デバイス４Ａ内のスピーカ２３と振動モジュール２５とを一体化して、骨伝導スピーカを設置してもよい。このように骨伝導スピーカを用いて拍動情報伝達システム１００を構成することで、出力デバイス４Ａの利用者に、よりリアルに心臓の鼓動感を認識させることができる。

【0068】

鼓動から生成した拍動出力信号を出力するデバイスとして、図１５に示すような人型の外観に形成された本体部４０Ｂを有する出力デバイス４Ｂを用いてもよい。出力デバイス４Ｂは、出力モジュールとして発光モジュール２２およびスピーカ２３を有し、この他に信号取得部４２およびバッテリー４３を有し、拍動出力信号に基づいて発光モジュール２２を発光させ、またスピーカ２３から音声を出力させる。

【0069】

また、鼓動から生成した拍動出力信号を出力するデバイスとして、表示部およびスピーカを備えたスマートデバイス等の情報処理装置を用いてもよい。情報処理装置は、表示部に発光モジュールとして例えばアバター画像を表示させ、拍動出力信号に基づいてアバター画像内を発光させ、スピーカから音声を出力させる。

【0070】

本発明は以上説明した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。ブルートゥース（Bluetooth：登録商標）、ワイファイ（Wi-Fi：登録商標）及びインターネットの少なくともいずれか１つを用いて、拍動検出装置と拍動情報伝達装置との間、拍動情報伝達装置と出力デバイスとの間、または拍動検出装置と出力デバイスとの間を無線接続してもよい。これにより、拍動検出装置を装着する利用者の心臓の拍動を、他の利用者が所持する拍動情報伝達装置または出力デバイスへ光の明滅または振動の少なくともいずれかで伝達することができる。

【0071】

拍動情報伝達装置２Ａ～２Ｅは、それぞれが有する機能に相当する電子部品を備える汎用の電子機器、例えば、スマートフォン、タブレットＰＣ、ラップトップ型ＰＣを用いて実現可能である。通信手段３Ａを介してこれらの電子機器を拍動検出装置１と無線接続し、電子機器内の信号処理部２１に拍動情報伝達プログラムをインストールし実行することにより、拍動情報伝達装置２Ａ～２Ｅ及び拍動情報伝達システム１００を実現することができる。

【符号の説明】

【0072】

１ 拍動検出装置
２Ａ～２Ｅ 拍動情報伝達装置
３Ａ、３Ｂ 通信手段
２１ 信号処理部
２２ 発光モジュール
２３ スピーカ
２４ 信号記憶部
２５ 振動モジュール
４１ 発熱モジュール
４２ 信号取得部
４３ バッテリー
４４ 放熱シート
５１ 入力ポート（拍動信号取得部）
５２ ローパスフィルタ
５３ 遅延信号生成部
５３ 情報処理手段
５４ 情報処理手段
５４ 加算回路
１００ 拍動情報伝達システム
２１１ Ａ／Ｄ変換回路
２１２Ａ～２１２Ｅ マイコン
２１４ 記憶制御部
２１５ 読出部
２５１振動駆動回路
２５２ 振動部
５３１ 遅延回路
５３２ 減衰器
５３５ 減衰率制御部
ＤＬＳ、ＤＬＳ１～ＤＬＳ１０ 遅延信号
ＤＴ 遅延時間
ＨＢＣ 拍動周期
ＨＢＬＳ 拍動発光信号
ＨＢＳ 拍動信号
ＨＢＶＳ 拍動振動信号

【図1】

【図2】

【図3】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】