JP2017521106A - マルチセンサ生理学的モニタリングシステムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2014年5月15日に出願された米国特許仮出願第61/993,876号に対する優先権および恩典を主張するものであり、なお、当該仮出願は、参照によりその全体が本明細書に組み入れられる。
該当なし
該当なし
本特許文書中の資料の一部は、米国および他の国の著作権法の下において著作権保護を受ける。著作権の権利所有者は、米国特許商標庁の公的に利用可能なファイルまたは記録内に示される通りに、第三者による特許文献または特許開示の複製に対して異議を唱えないが、それ以外は全ての著作権を留保する。著作権所有者は、これらに限定されるわけではないが連邦規則第37条1.14に従う権利を含め、本特許文献を秘密裏に維持する権利のいずれもそれによって放棄するものではない。
本説明は、対象者が腹部の周辺に着用することのできる担持体に統合された少なくとも1つの音響センサを有する機器を含む。1つまたは複数の音響センサは、直接に、または有線もしくは無線通信リンクを介してコンピュータプロセッサに接続することができる。プロセッサ上のソフトウェアは、音響センサからデータを取得して、音響センサから取得した当該データを条件付き確率表のデータと比較し、当該比較に基づいて対象者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定するように機能し得る。条件付き確率表は、心臓・呼吸状態の研究を通じて経験的に得られたデータが投入され得るか、またはそのようなデータによって「訓練」され得る。当該ソフトウェアは、対象者の心臓または呼吸状態に特徴的な時間周波数領域における波形または他のシグニチャを検出するように構成され得る。
(b)使用者に対して外部の位置に配置された第二センサであって、前記対象者の生理学的特徴を測定するように構成された第二センサと、
(c)コンピュータプロセッサと、
(d)前記プロセッサにおいて実行可能なメモリ格納命令とを備えるマルチセンサ心臓・呼吸用システムであって、前記プロセッサによって実行される場合、前記命令は、
(i)前記第一センサおよび前記第二センサからデータを同時に取得することと、
(ii)前記第二センサから取得したデータの関数として前記第一センサから取得した音響信号における1つまたは複数のイベントを検出することと、および
(iii)前記1つまたは複数の検出されたイベントに基づいて前記患者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと、
を含む複数のステップを実施する、
マルチセンサ心臓・呼吸用システム。
センサの様々な空間分解が、前記異なる位置の間の波形の差の検出を可能にする、
あらゆる前述した実施の形態のシステム。
前記対象者の肺に関連する位置に配置された呼吸音響センサを含む第三センサをさらに備えた、あらゆる前述した実施の形態のシステム。
前記音響センサのそれぞれが、前記着用可能なセンサユニットに統合された関連する加振源を有し、
前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、センサに関連付けられた加振源を定期的に作動させること並びに異なるセンサが前記加振源からの振動信号を検出するかどうかを特定することを含む複数のステップを実施する、
あらゆる前述した実施の形態のシステム。
各フレームが、1つの心臓周期に関連付けられた時間間隔に対応する、
あらゆる前述した実施の形態のシステム。
前記抽出された音響イベントの特徴を、以前に得られたデータにおいて訓練された複数の分類モデルにインプットすること、
を含む複数のステップを実施し、
各モデルが、全てのセンサではないが1つまたは複数のセンサからのシグナル・インテグリティが損なわれる、全ての可能なシナリオを表している、
あらゆる前述した実施の形態のシステム。
前記第二センサから取得したECGデータの関数として前記第一センサから取得した音響信号における1つまたは複数のイベントを検出することと、
前記1つまたは複数の検出されたイベントに基づいて前記患者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと、
を備えた、心臓・呼吸用モニタリングを実施する方法。
センサの様々な空間分解が、前記異なる位置の間の波形の差の検出を可能にする、
あらゆる前述した実施の形態の方法。
前記患者の肺に関連する位置に配置された呼吸音響センサを含む第三センサから第三信号を取得することをさらに備えた、あらゆる前述した実施の形態の方法。
さらに、センサに関連する前記加振源を定期的に作動させることと、異なるセンサが前記加振源からの振動信号を検出するかどうかを特定することとを含む、
あらゆる前述した実施の形態の方法。
各フレームが、1つの心臓周期に関連付けられた時間間隔に対応する、
あらゆる前述した実施の形態の方法。
各モデルが、全てのセンサではないが1つまたは複数のセンサからのシグナル・インテグリティが損なわれる、全ての可能なシナリオを表している、
あらゆる前述した実施の形態の方法。
(a)対象者に対して外部に配置されるように構成された着用可能なセンサユニットと、
(b)着用可能なセンサユニットに統合された少なくとも1つの音響センサと、
(c)コンピュータプロセッサと、
(d)前記プロセッサにおいて実行可能なメモリ格納命令とを備え、
前記プロセッサによって実行される場合、前記命令は、
(i)前記音響センサからデータを取得することと、
(ii)前記音響センサから取得したデータを条件付き確率表のデータと比較することと、
(iii)前記比較に基づいて前記対象者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと
を含む複数のステップを実施する、
心臓・呼吸用診断機器。
下腹部の位置に配置された、横隔膜拡張および収縮の検出のための第二モーションセンサと、
をさらに備えた、あらゆる前述した実施の形態の機器。
前記音響センサのそれぞれが、前記着用可能なセンサユニットに統合された関連する加振源を有し、
前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、さらに、センサに関連する加振源を定期的に作動させることと、異なるセンサが前記加振源からの振動信号を検出するかどうかを特定することとを含む複数のステップを実施する、あらゆる前述した実施の形態の機器。
第一センサからの音響データと、第二センサからの生理学的データとを同時に取得することと、
前記第二センサから取得した生理学的データの関数として前記第一センサから取得した音響信号における1つまたは複数のイベントを検出することと、
前記1つまたは複数の検出されたイベントに基づいて前記患者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと
を含む複数のステップを実施する、あらゆる前述した実施の形態の機器。
前記患者の肺に関連する位置に配置された呼吸音響センサを含む第三センサをさらに備えた、あらゆる前述した実施の形態の機器。
Claims (39)
- (a)対象者に対して外部の位置に配置された音響センサを含む第一センサと、
(b)使用者に対して外部の位置に配置された第二センサであって、前記対象者の生理学的特徴を測定するように構成された第二センサと、
(c)コンピュータプロセッサと、
(d)前記プロセッサにおいて実行可能なメモリ格納命令とを備えるマルチセンサ心臓・呼吸用システムであって、前記プロセッサによって実行される場合、前記命令は、
(i)前記第一センサおよび前記第二センサからデータを同時に取得することと、
(ii)前記第二センサから取得したデータの関数として前記第一センサから取得した音響信号における1つまたは複数のイベントを検出することと、および
(iii)前記1つまたは複数の検出されたイベントに基づいて前記患者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと、
を含む複数のステップを実施する、
マルチセンサ心臓・呼吸用システム。 - 前記第一センサが、前記対象者において、前記第二センサとは異なる位置に配置され、
センサの様々な空間分解が、前記異なる位置の間の波形の差の検出を可能にする、
請求項1に記載のシステム。 - 1つまたは複数のイベントを検出することが、音響イベントの源および伝搬に関する空間および時間情報を取得することを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第二センサが、前記患者の心電図(ECG)信号をモニタリングするためにECGを含む、請求項1に記載のシステム。
- 前記第一センサが、前記対象者に対して外部の、前記対象者の心臓に関連する位置に配置された心臓音響センサを含み、
前記対象者の肺に関連する位置に配置された呼吸音響センサを含む第三センサをさらに備えた、請求項4に記載のシステム。 - 胸郭運動および胸郭体積および肺の機械的応答のうちの1つまたは複数のリアルタイム測定のために構成された第三センサをさらに備えた、請求項4に記載のシステム。
- 前記音響センサが、前記着用可能なセンサユニットに統合された多くの音響センサのうちの1つであり、
前記音響センサのそれぞれが、前記着用可能なセンサユニットに統合された関連する加振源を有し、
前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、センサに関連付けられた加振源を定期的に作動させること並びに異なるセンサが前記加振源からの振動信号を検出するかどうかを特定することを含む複数のステップを実施する、
請求項1に記載のシステム。 - 1つまたは複数のイベントを検出することが、前記音響センサの音響信号をフレームへとセグメント化することを含み、
各フレームが、1つの心臓周期に関連付けられた時間間隔に対応する、
請求項3に記載のシステム。 - 前記フレームが、連続するR波のピークに対して各フレームが始まりかつ終わるようにセグメント化される、請求項8に記載のシステム。
- 前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、さらに、イベント候補として前記音響信号におけるピークを識別することを含む複数のステップを実行する、請求項9に記載のシステム。
- 前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、さらに、複数の心音タイプのうちの1つとしてイベント候補を分類することを含む複数のステップを実施する、請求項10に記載のシステム。
- 前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、さらに、各鼓動に対して音響イベントの時間および周波数領域の特徴の関数として音響イベントの特徴を抽出することを含む複数のステップを実施する、請求項11に記載のシステム。
- 前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、さらに、前記抽出された音響イベントの特徴を回帰モデルにインプットして、予測される所望の生理学的測定値をアウトプットすることを含む複数のステップを実施する、請求項12に記載のシステム。
- 前記プロセッサによって実行される場合、前記命令は、
前記抽出された音響イベントの特徴を、以前に得られたデータにおいて訓練された複数の分類モデルにインプットすること、
を含む複数のステップを実施し、
各モデルが、全てのセンサではないが1つまたは複数のセンサからのシグナル・インテグリティが損なわれる、全ての可能なシナリオを表している、
請求項13に記載のシステム。 - 第一センサからの音響データと、第二センサからの心電図(ECG)データとを同時に取得することと、
前記第二センサから取得したECGデータの関数として前記第一センサから取得した音響信号における1つまたは複数のイベントを検出することと、
前記1つまたは複数の検出されたイベントに基づいて前記患者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと、
を備えた、心臓・呼吸用モニタリングを実施する方法。 - 前記第一センサが、前記対象者において、前記第二センサとは異なる位置に配置され、
センサの様々な空間分解が、前記異なる位置の間の波形の差の検出を可能にする、
請求項15に記載の方法。 - 1つまたは複数のイベントを検出することが、音響イベントの源および伝搬に関する空間および時間情報を取得することを含む、請求項15に記載の方法。
- さらに、前記頸動脈における血流および血圧の変化に関連する信号源を検出することができる、前記対象者の頚部の位置に配置された第二音響センサを含む、請求項15に記載の方法。
- 前記第二音響センサから得られた前記データが、前記第一音響センサのデータと組み合わされる、請求項18に記載の方法。
- 前記第一センサが、前記対象者に対して外部の、前記対象者の心臓に関連する位置に配置された心臓音響センサを含み、
前記患者の肺に関連する位置に配置された呼吸音響センサを含む第三センサから第三信号を取得することをさらに備えた、請求項15に記載の方法。 - 第三センサから胸郭運動および胸郭体積および肺の機械的応答のうちの1つまたは複数のリアルタイム測定値を取得することをさらに備えた、請求項15に記載の方法。
- 前記音響センサが、前記着用可能なセンサユニットに統合された多くの音響センサのうちの1つであり、前記音響センサのそれぞれが、前記着用可能なセンサユニットに統合された関連する加振源を有し、
さらに、センサに関連する前記加振源を定期的に作動させることと、異なるセンサが前記加振源からの振動信号を検出するかどうかを特定することとを含む、
請求項15に記載の方法。 - 第三センサから横隔膜運動および横隔膜体積および肺の機械的応答のうちの1つまたは複数のリアルタイム測定値を取得することをさらに備えた、請求項15に記載の方法。
- 1つまたは複数のイベントを検出することが、前記音響センサの音響信号をフレームへとセグメント化することを含み、
各フレームが、1つの心臓周期に関連付けられた時間間隔に対応する、
請求項15に記載の方法。 - 前記フレームが、連続するR波のピークに対して各フレームが始まりかつ終わるようにセグメント化される、請求項24に記載の方法。
- イベント候補として前記音響信号におけるピークを識別することをさらに備えた、請求項24に記載の方法。
- 複数の心音タイプのうちの1つとしてイベント候補を分類することをさらに備えた、請求項26に記載の方法。
- 各鼓動に対して音響イベントの時間および周波数領域の特徴の関数として音響イベントの特徴を抽出することをさらに備えた、請求項27に記載の方法。
- 前記抽出された音響イベントの特徴を回帰モデルにインプットして、予測される所望の生理学的測定値をアウトプットすることをさらに備えた、請求項28に記載の方法。
- 前記抽出された音響イベントの特徴を、以前に得られたデータにおいて訓練された複数の分類モデルにインプットすることをさらに備え、
各モデルが、全てのセンサではないが1つまたは複数のセンサからのシグナル・インテグリティが損なわれる、全ての可能なシナリオを表している、
請求項28に記載の方法。 - 心臓・呼吸用診断機器であって、
(a)対象者に対して外部に配置されるように構成された着用可能なセンサユニットと、
(b)着用可能なセンサユニットに統合された少なくとも1つの音響センサと、
(c)コンピュータプロセッサと、
(d)前記プロセッサにおいて実行可能なメモリ格納命令とを備え、
前記プロセッサによって実行される場合、前記命令は、
(i)前記音響センサからデータを取得することと、
(ii)前記音響センサから取得したデータを条件付き確率表のデータと比較することと、
(iii)前記比較に基づいて前記対象者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと
を含む複数のステップを実施する、
心臓・呼吸用診断機器。 - 上腹部の位置に配置された、胸郭拡張および収縮の検出のための第一モーションセンサと、
下腹部の位置に配置された、横隔膜拡張および収縮の検出のための第二モーションセンサと、
をさらに備えた、請求項31に記載の機器。 - 前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、さらに、前記対象者の心臓もしくは呼吸状態の時間周波数領域の特徴におけるシグニチャを検出することを含む複数のステップを実施する、請求項31に記載の機器。
- 前記着用可能なセンサユニットに統合された少なくとも第二音響センサをさらに備え、
前記音響センサのそれぞれが、前記着用可能なセンサユニットに統合された関連する加振源を有し、
前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、さらに、センサに関連する加振源を定期的に作動させることと、異なるセンサが前記加振源からの振動信号を検出するかどうかを特定することとを含む複数のステップを実施する、請求項31に記載の機器。 - 前記命令が、前記プロセッサによって実行される場合、腹部の振動および音響信号の受動的測定値を取得することを含む複数のステップを実施する、請求項31に記載の機器。
- 前記プロセッサによって実行される場合、前記命令は、
第一センサからの音響データと、第二センサからの生理学的データとを同時に取得することと、
前記第二センサから取得した生理学的データの関数として前記第一センサから取得した音響信号における1つまたは複数のイベントを検出することと、
前記1つまたは複数の検出されたイベントに基づいて前記患者の1つまたは複数の心臓もしくは呼吸状態を特定することと
を含む複数のステップを実施する、請求項31に記載の機器。 - 前記第二センサが、前記患者の心電図(ECG)信号をモニタリングするためにECGを含む、請求項36に記載の機器。
- 前記第一センサが、前記患者に対して外部の、前記対象者の心臓に関連する位置に配置された心臓音響センサを含み、
前記患者の肺に関連する位置に配置された呼吸音響センサを含む第三センサをさらに備えた、請求項37に記載の機器。 - 胸郭運動および胸郭体積および肺の機械的応答のうちの1つまたは複数のリアルタイム測定のために構成された第三センサをさらに備えた、請求項37に記載の機器。
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