(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の呼吸を検出する方法であって、前記対象が胸部、腹部、および尾骨と前記胸部との間に配置された下部脊椎領域を含む脊椎を有し、
第１の加速度計を前記対象の下部脊椎領域に付着させることであって、前記第１の加速度計が、前記対象の背部の一部分に対して実質的に垂直な第１の感度軸を有し、かつ前記第１の感度軸に沿った運動を示す第１の運動信号を生成するように構成される、第１の加速度計を付着させることと、
第２の加速度計を前記対象の下腹部領域の前部部分に付着させることであって、前記第２の加速度計が、前記第１の感度軸に対して実質的に平行な第２の感度軸を有し、かつ前記第２の感度軸に沿った運動を示す第２の運動信号を生成するように構成され、前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が、前記対象の腹部が前記第１の加速度計と前記第２の加速度計との間に存在し、かつ前記第１の感度軸および前記第２の感度軸が前記対象の腹部を通過するように配置される、第２の加速度計を付着させることと、
回路中で、前記第２の運動信号および前記第１の運動信号を処理して、呼吸信号であって、前記対象の呼吸に応答する前記対象の腹部の運動を示す、呼吸信号を生成することと、
前記回路中で、事前定義された時間期間にわたる前記呼吸信号のサイクルの数を判定することと
を含む、方法。
【請求項２】
前記事前定義された時間期間が１分であり、それによって、前記患者の前記呼吸が、１分当たりのサイクルで表され得る、請求項１に記載の患者の呼吸を検出する方法。
【請求項３】
対象の呼吸を検出する方法であって、前記対象が胸部、腹部、および尾骨と前記胸部との間に配置された下部脊椎領域を含む脊椎を有し、
第１の加速度計を前記対象の下部脊椎領域に付着させることであって、前記第１の加速度計が、前記対象の背部の一部分に対して実質的に垂直な第１の感度軸を有し、かつ前記第１の感度軸に沿った運動を示す第１の運動信号を生成するように構成される、第１の加速度計を付着させることと、
第２の加速度計を前記対象の下腹部領域の前部部分に付着させることであって、前記第２の加速度計が、前記第１の感度軸に対して実質的に平行な第２の感度軸を有し、かつ前記第２の感度軸に沿った運動を示す第２の運動信号を生成するように構成され、前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が、前記対象の腹部が前記第１の加速度計と前記第２の加速度計との間に存在し、かつ前記第１の感度軸および前記第２の感度軸が前記対象の腹部を通過するように配置される、第２の加速度計を付着させることと、
回路中で、前記第２の運動信号および前記第１の運動信号を処理して、呼吸信号であって、前記対象の呼吸に応答する前記対象の腹部の運動を示す、呼吸信号を生成することと
を含み、
前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が、共通に適用された全体運動に応答して、前記第２の運動信号に対して補完的な第１の運動信号を生成するように配置され、
前記第２の運動信号と前記第１の運動信号との間の差を判定することが、前記第１の運動信号と前記第２の運動信号とを加算することを含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項４】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと、
前記処理回路中で、事前定義された時間期間にわたる前記呼吸信号のサイクルの数を決定することと
を含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項５】
前記事前定義された時間期間が１分であり、それによって、前記患者の前記呼吸が、１分当たりのサイクルで表され得る、請求項４に記載の患者の呼吸を検出する方法。
【請求項６】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと
を含み、
前記第１の加速度計を提供することおよび前記第２の加速度計を提供することが、前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が互いの３センチメートル以内にあるように、前記第１の加速度計および前記第２の加速度計を患者に付着させることを含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項７】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと
を含み、
前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が、積層された構成にある、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項８】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと
を含み、
前記第１の応答特徴が、前記第１の加速度計が、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低いノイズフロアを含み、
前記第２の応答特徴が、前記第２の加速度計が、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、前記患者の前記呼吸運動の振幅を超えるが、前記患者の全体運動の振幅未満であるノイズフロアを含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項９】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと
を含み、
前記第１の応答特徴が、前記第１の加速度計が、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低い周波数での低域遮断周波数を含み、
前記第２の応答特徴が、前記第２の加速度計が、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、前記患者の呼吸運動の周波数を超えるが、前記患者の全体運動の周波数未満である周波数での低域遮断周波数を含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項１０】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと
を含み、
前記第１の応答特徴が、前記第１の加速度計が、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低いノイズフロアを含み、
前記第２の応答特徴が、前記第２の加速度計が、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、前記患者の呼吸運動の周波数を超えるが、前記患者の全体運動の周波数未満である周波数での低域遮断周波数を含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項１１】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと
を含み、
前記第１の応答特徴が、前記第１の加速度計が、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低い周波数での低域遮断周波数を含み、
前記第２の応答特徴が、前記第２の加速度計が、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、前記患者の前記呼吸運動の振幅を超えるが、前記患者の全体運動の振幅未満であるノイズフロアを含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項１２】
患者の呼吸を検出する方法であって、
前記患者に付着された第１の加速度計であって、前記患者の呼吸運動と前記患者の全体運動との双方に応答して、第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
前記患者に付着された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、前記第１の加速度計から、前記第１の運動出力信号を取得することと、
前記回路を用いて、前記第２の加速度計から、前記第２の運動出力信号を取得することと、
前記回路中で、前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと
を含み、
第１の加速度計を提供することが、第１の感度軸および第３の感度軸を有する第１の加速度計を提供することを含み、前記第１の加速度計が、前記第１の感度軸に沿って前記第１の加速度計によって感知された運動に応答して第１の寄与信号を生成するように構成され、かつ前記第３の感度軸に沿って前記第１の加速度計によって感知された運動に応答して第３の寄与信号を提供するように構成され、
第２の加速度計を提供することが、第２の感度軸および第４の感度軸を有する第２の加速度計を提供することを含み、前記第２の加速度計が、前記第２の感度軸に沿って前記第２の加速度計によって感知された運動に応答して第２の寄与信号を生成するように構成され、かつ前記第４の感度軸に沿って前記第２の加速度計によって感知された運動に応答して第４の寄与信号を提供するように構成され、前記方法が、前記第１の寄与信号と前記第３の寄与信号とを加算して前記第１の運動出力信号を生成することと、前記第２の寄与信号と前記第４の寄与信号とを加算して前記第２の運動出力信号を生成することとをさらに含む、患者の呼吸を検出する方法。
【請求項１３】
患者の呼吸を検出するためのシステムであって、
前記患者の全体運動および前記患者の呼吸運動を受けるように前記患者に付着されるように構成された第１の加速度計であって、前記患者の前記呼吸運動と前記患者の前記全体運動との双方に応答して第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計と、
前記患者の少なくとも前記全体運動を受けるように前記患者に付着されるように構成された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計と、
前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定し、かつ呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成するように構成された回路と
を備え、
前記第２の加速度計が、前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が、実質的に同一の呼吸運動を受けるように、前記第１の加速度計に近接して配置され、
前記第２の加速度計が、前記第１の加速度計の３センチメートル以内に配置される、患者の呼吸を検出するためのシステム。
【請求項１４】
患者の呼吸を検出するためのシステムであって、
前記患者の全体運動および前記患者の呼吸運動を受けるように前記患者に付着されるように構成された第１の加速度計であって、前記患者の前記呼吸運動と前記患者の前記全体運動との双方に応答して第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計と、
前記患者の少なくとも前記全体運動を受けるように前記患者に付着されるように構成された第２の加速度計であって、前記患者の前記全体運動には応答するが、前記患者の前記呼吸運動には応答しない第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計と、
前記第２の運動出力信号と前記第１の運動出力信号との間の差を判定し、かつ呼吸信号であって、前記患者の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成するように構成された回路と
を備え、
前記第２の加速度計が、前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が、実質的に同一の呼吸運動を受けるように、前記第１の加速度計に近接して配置され、
前記第１の加速度計および前記第２の加速度計が、積層された構成にある、患者の呼吸を検出するためのシステム。
【請求項１５】
前記第２の加速度計が、前記第２の加速度計および前記第１の加速度計が実質的に同一の呼吸運動を受けないように配置される、請求項１３に記載の患者の呼吸を検出するためのシステム。
【請求項１６】
前記第１の加速度計が第１の感度軸および第３の感度軸を有し、前記第１の加速度計が、前記第１の感度軸に沿って前記第１の加速度計によって感知された運動に応答する第１の寄与信号を生成するように構成され、かつ前記第３の感度軸に沿って前記第１の加速度計によって感知された運動に応答する第３の寄与信号を提供するように構成され、
前記第２の加速度計が第２の感度軸および第４の感度軸を有し、前記第２の加速度計が、前記第２の感度軸に沿って前記第２の加速度計によって感知された運動に応答する第２の寄与信号を生成するように構成され、かつ前記第４の感度軸に沿って前記第２の加速度計によって感知された運動に応答する第４の寄与信号を提供するように構成され、前記システムが、
前記第１の寄与信号と前記第３の寄与信号とを受信して加算して、前記第１の運動出力信号を生成するように構成された第１の加算回路と、
前記第２の寄与信号と前記第４の寄与信号とを受信して加算して、前記第２の運動出力信号を生成するように構成された第２の加算回路と
をさらに備える、請求項１３に記載の患者の呼吸を検出するためのシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連出願）
本出願は、２０１３年１２月１８日に出願された、米国仮出願第６１／９１７，７９０号に対する優先権を主張するものである。前述の出願は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
（技術分野）
【０００２】
本発明は、患者の呼吸の測定に関し、より特定的には、加速度計を用いた呼吸の測定に関する。
【背景技術】
【０００３】
（背景技術）
先行技術においては、患者の胸郭の伸縮に応じてインピーダンスが変化するセンサーを有する呼吸ストラップの使用を含み、かつ、例えば、赤外線熱撮像を介する、患者の呼吸の測定が周知である。呼吸の直接的な測定は、肺活量計の使用によって得ることができる。
【０００４】
人間の呼吸速度もまた、患者の胸壁の角度の変化を感知する運動センサー（例えば、加速度計）を用いて測定されてきた。しかしながら、呼吸を検出するために運動センサーを用いることの問題は、呼吸による患者の胸壁の運動が、例えば、患者が歩行中である場合、患者の身体の運動に比較して小さくあり得ることであるが、それは、患者の胸壁の運動を感知するように配置された運動センサーが患者の身体の他の運動をも感知するからである。患者の呼吸による胸郭運動信号は、このような他の運動による信号に比較して小さく、それによって、小さい呼吸信号をより大きい運動信号から区別することを困難にし得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（発明の概要）
第１の実施形態は、対象の呼吸を検出する方法であって、対象が胸部、腹部、および尾骨と胸部との間に配置された下部脊椎領域を含む脊椎を有し、第１の加速度計を対象の下部脊椎領域に付着させるステップであって、第１の加速度計が、対象の背部の一部分に対して実質的に垂直な第１の感度軸を有し、かつ第１の感度軸に沿った運動を示す第１の運動信号を生成するように構成される、ステップと、第２の加速度計を対象の下腹部領域の前部部分に付着させるステップであって、第２の加速度計が、第１の感度軸に対して実質的に平行な第２の感度軸を有し、かつ前記第２の感度軸に沿った運動を示す第２の運動信号を生成するように構成され、第１の加速度計および第２の加速度計が、対象の腹部が第１の加速度計と第２の加速度計との間に存在し、かつ第１の感度軸および第２の感度軸が対象の腹部を通過するように配置される、ステップと、（例えば、回路中で）第２の運動信号および第１の運動信号を処理して、呼吸信号であって、対象の呼吸に応答する対象の腹部の運動を示す、呼吸信号を生成するステップと、を含む、方法を提供する。この方法はまた、例えば回路を用いて、事前定義された時間期間にわたって発生した呼吸のサイクル数を判定することを含み得る。
【０００６】
一部の実施形態では、第１の加速度計および第２の加速度計は、共通に適用された全体運動に応答して、第２の運動信号に対して補完的な第１の運動信号を生成するように配置される。さらに、第２の運動信号と第１の運動信号との間の差を判定するステップは、例えば、加算回路で、第１の運動信号と第２の運動信号とを加算することを含む。
【０００７】
別の実施形態では、患者の呼吸を検出する方法は、対象に付着された第１の加速度計であって、患者の呼吸運動と全体運動との双方に応答する第１の出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する第１の加速度計を提供することと、対象に付着された第２の加速度計であって、患者の全体運動に応答するが、患者の呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する第２の加速度計を提供することと、を含む。この方法は、次に、第１の加速度計から第１の運動出力信号を取得することと、第２の加速度計から第２の運動出力信号を取得することと、第２の運動信号と第１の運動信号との間の差を判定して、循環的な呼吸信号であって、対象の呼吸に応答して生成される循環的な呼吸信号を生成することと、のための回路を用いる。
【０００８】
加速度計は様々な構成で配列され得る。例えば、一部の実施形態は、第１の加速度計および第２の加速度計を患者に対して、第１の加速度計と第２の加速度計とが互いの３センチメートル以内にあるように付着させることを含む。一部の実施形態では、第１の加速度計および第２の加速度計は、積層された構成にある。
【０００９】
一部の実施形態では、第１の応答特徴は、第１の加速度計が、患者の呼吸運動と患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるに十分低いノイズフロアを持つ動的範囲を含み、第２の応答特徴は、第２の加速度計が、患者の全体運動に応答するが、患者の呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、患者の呼吸運動の振幅を超えるが、患者の全体運動の振幅未満であるローエンドを持つ動的範囲を含む。
【００１０】
別の実施形態では、第１の応答特徴は、第１の加速度計が、患者の呼吸運動と患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低い周波数での低域遮断周波数を含み、第２の応答特徴は、第２の加速度計が、患者の前記全体運動には応答するが、患者の呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、患者の呼吸運動の周波数は超えるが、患者の全体運動の周波数未満である周波数での低域遮断周波数を含む。
【００１１】
さらに別の実施形態では、第１の応答特徴は、第１の加速度計が、患者の呼吸運動と患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低いノイズフロアを持つ動的範囲を含み、第２の応答特徴は、第２の加速度計が、患者の全体運動には応答するが、患者の呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、患者の呼吸運動の周波数は超えるが、患者の全体運動の周波数未満である周波数での低域遮断周波数を含む。
【００１２】
さらに別の実施形態では、第１の応答特徴は、第１の加速度計が、患者の呼吸運動と患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるに十分低い周波数での低域遮断周波数を含み、第２の応答特徴は、第２の加速度計が、患者の全体運動に応答するが、患者の呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、患者の呼吸運動の振幅を超えるが、患者の全体運動の振幅未満であるローエンドを持つ動的範囲を含む。
【００１３】
一部の実施形態では、第１の加速度計を提供するステップが、第１の感度軸および第３の感度軸を有する第１の加速度計を提供することを含み、第１の加速度計が、第１の感度軸に沿って第１の加速度計によって感知された運動に応答して第１の寄与信号を生成するように構成され、かつ第３の感度軸に沿って第１の加速度計によって感知された運動に応答して第３の寄与信号を提供するように構成され、第２の加速度計を提供するステップが、第２の感度軸および第４の感度軸を有する第２の加速度計を提供することを含み、第２の加速度計が、第２の感度軸に沿って第２の加速度計によって感知された運動に応答して第２の寄与信号を生成するように構成され、かつ第４の感度軸に沿って第２の加速度計によって感知された運動に応答して第４の寄与信号を提供するように構成され、この方法が、第１の寄与信号と第３の寄与信号とを加算して第１の運動信号を生成することと、第２の寄与信号と第４の寄与信号とを加算して第２の運動信号を生成することと、をさらに含む。
【００１４】
一部の実施形態はまた、事前定義された時間期間にわたって循環的な呼吸信号のサイクルの数を判定することによって、対象の呼吸速度を判定することを含む。例えば、事前定義された時間期間は、患者の呼吸が１分当たりのサイクルで表され得るように１分であり得る。
【００１５】
患者の呼吸を検出するためのシステムであって、患者の全体運動および患者の呼吸運動を受けるように患者に付着されるように構成された第１の加速度計であって、患者の呼吸運動と患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計と、患者の少なくとも全体運動を受けるように患者に付着されるように構成された第２の加速度計であって、患者の全体運動には応答するが、患者の呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計と、第２の運動信号と第１の運動信号との間の差を判定し、かつ循環的呼吸信号であって、対象の呼吸に応答して生成される、循環的呼吸信号を生成するように構成された回路と、を含む。
【００１６】
一部の実施形態では、第２の加速度計が、第１の加速度計および第２の加速度計が、実質的に同一の呼吸運動を受けるように、第１の加速度計に近接して配置される。例えば、一部の実施形態では、第２の加速度計は、第１の加速度計の３センチメートル以内に配置される。一部の実施形態では、第１の加速度計および第２の加速度計が、積層された構成にある。
【００１７】
対照的に、一部の実施形態では、第２の加速度計が、第２の加速度計および第１の加速度計が、実質的に同一の呼吸運動を受けないように配置される。一部の実施形態では、第１の加速度計が第１の感度軸および第３の感度軸を有し、第１の加速度計が、第１の感度軸に沿って第１の加速度計によって感知された運動に応答して第１の寄与信号を生成するように構成され、かつ第３の感度軸に沿って第１の加速度計によって感知された運動に応答する第３の寄与信号を提供するように構成され、第２の加速度計が第２の感度軸および第４の感度軸を有し、第２の加速度計が、第２の感度軸に沿って第２の加速度計によって感知された運動に応答して第２の寄与信号を生成するように構成され、かつ第４の感度軸に沿って第２の加速度計によって感知された運動に応答する第４の寄与信号を提供するように構成される。このような実施形態では、第１の加算回路が、第１の寄与信号と第３の寄与信号とを受信して加算して、第１の運動信号を生成するように構成され、第２の加算回路が、第２の寄与信号と第４の寄与信号とを受信して加算して、第２の運動信号を生成するように構成される。
【００１８】
例えば、本願発明は以下の項目を提供する。
（項目１）
対象の呼吸を検出する方法であって、上記対象が胸部、腹部、および尾骨と上記胸部との間に配置された下部脊椎領域を含む脊椎を有し、
第１の加速度計を上記対象の下部脊椎領域に付着させることであって、上記第１の加速度計が、上記対象の背部の一部分に対して実質的に垂直な第１の感度軸を有し、かつ上記第１の感度軸に沿った運動を示す第１の運動信号を生成するように構成される、第１の加速度計を付着させることと、
第２の加速度計を上記対象の下腹部領域の前部部分に付着させることであって、上記第２の加速度計が、上記第１の感度軸に対して実質的に平行な第２の感度軸を有し、かつ上記第２の感度軸に沿った運動を示す第２の運動信号を生成するように構成され、上記第１の加速度計および上記第２の加速度計が、上記対象の腹部が上記第１の加速度計と上記第２の加速度計との間に存在し、かつ上記第１の感度軸および上記第２の感度軸が上記対象の腹部を通過するように配置される、第２の加速度計を付着させることと、
回路中で、上記第２の運動信号および上記第１の運動信号を処理して、呼吸信号であって、上記対象の呼吸に応答する上記対象の腹部の運動を示す、呼吸信号を生成することと、を含む、方法。
（項目２）
上記回路中で、事前定義された時間期間にわたる上記呼吸信号のサイクルの数を判定することをさらに含む、上記項目に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目３）
上記事前定義された時間期間が１分であり、それによって、上記患者の上記呼吸が、１分当たりのサイクルで表され得る、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目４）
上記第１の加速度計および上記第２の加速度計が、共通に適用された全体運動に応答して、上記第２の運動信号に対して補完的な第１の運動信号を生成するように配置され、
上記第２の運動信号と上記第１の運動信号との間の差を判定することが、上記第１の運動信号と上記第２の運動信号とを加算することを含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目５）
患者の呼吸を検出する方法であって、
上記対象に付着された第１の加速度計であって、上記患者の呼吸運動と上記患者の全体運動との双方に応答して、第１の出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計を提供することと、
上記対象に付着された第２の加速度計であって、上記患者の上記全体運動には応答するが、上記患者の上記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計を提供することと、
回路を用いて、上記第１の加速度計から、上記第１の運動出力信号を取得することと、
上記回路を用いて、上記第２の加速度計から、上記第２の運動出力信号を取得することと、
上記回路中で、上記第２の運動信号と上記第１の運動信号との間の差を判定して、呼吸信号であって、上記対象の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成することと、を含む、方法。
（項目６）
上記処理回路中で、事前定義された時間期間にわたる上記呼吸信号のサイクルの数を決定することをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目７）
上記事前定義された時間期間が１分であり、それによって、上記患者の上記呼吸が、１分当たりのサイクルで表され得る、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目８）
上記第１の加速度計を提供することおよび上記第２の加速度計を提供することが、上記第１の加速度計および上記第２の加速度計が互いの３センチメートル以内にあるように、上記第１の加速度計および上記第２の加速度計を患者に付着させることを含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目９）
上記第１の加速度計および上記第２の加速度計が、積層された構成にある、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目１０）
上記第１の応答特徴が、上記第１の加速度計が、上記患者の呼吸運動と上記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低いノイズフロアを含み、
上記第２の応答特徴が、上記第２の加速度計が、上記患者の上記全体運動には応答するが、上記患者の上記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、上記患者の上記呼吸運動の振幅を超えるが、上記患者の全体運動の振幅未満であるノイズフロアを含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目１１）
上記第１の応答特徴が、上記第１の加速度計が、上記患者の呼吸運動と上記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低い周波数での低域遮断周波数を含み、
上記第２の応答特徴が、上記第２の加速度計が、上記患者の上記全体運動には応答するが、上記患者の上記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、上記患者の呼吸運動の周波数を超えるが、上記患者の全体運動の周波数未満である周波数での低域遮断周波数を含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目１２）
上記第１の応答特徴が、上記第１の加速度計が、上記患者の呼吸運動と上記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低いノイズフロアを含み、
上記第２の応答特徴が、上記第２の加速度計が、上記患者の上記全体運動には応答するが、上記患者の上記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、上記患者の呼吸運動の周波数を超えるが、上記患者の全体運動の周波数未満である周波数での低域遮断周波数を含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目１３）
上記第１の応答特徴が、上記第１の加速度計が、上記患者の呼吸運動と上記患者の全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成されるように十分低い周波数での低域遮断周波数を含み、
上記第２の応答特徴が、上記第２の加速度計が、上記患者の上記全体運動には応答するが、上記患者の上記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成されるように、上記患者の上記呼吸運動の振幅を超えるが、上記患者の全体運動の振幅未満であるノイズフロアを含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目１４）
第１の加速度計を提供することが、第１の感度軸および第３の感度軸を有する第１の加速度計を提供することを含み、上記第１の加速度計が、上記第１の感度軸に沿って上記第１の加速度計によって感知された運動に応答して第１の寄与信号を生成するように構成され、かつ上記第３の感度軸に沿って上記第１の加速度計によって感知された運動に応答して第３の寄与信号を提供するように構成され、
第２の加速度計を提供することが、第２の感度軸および第４の感度軸を有する第２の加速度計を提供することを含み、上記第２の加速度計が、上記第２の感度軸に沿って上記第２の加速度計によって感知された運動に応答して第２の寄与信号を生成するように構成され、かつ上記第４の感度軸に沿って上記第２の加速度計によって感知された運動に応答して第４の寄与信号を提供するように構成され、
上記方法が、上記第１の寄与信号と上記第３の寄与信号とを加算して上記第１の運動信号を生成することと、上記第２の寄与信号と上記第４の寄与信号とを加算して上記第２の運動信号を生成することとをさらに含む、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出する方法。
（項目１５）
患者の呼吸を検出するためのシステムであって、
上記患者の全体運動および上記患者の呼吸運動を受けるように上記患者に付着されるように構成された第１の加速度計であって、上記患者の上記呼吸運動と上記患者の上記全体運動との双方に応答して第１の出力信号を生成するように構成された第１の応答特徴を有する、第１の加速度計と、
上記患者の少なくとも上記全体運動を受けるように上記患者に付着されるように構成された第２の加速度計であって、上記患者の上記全体運動には応答するが、上記患者の上記呼吸運動には応答しない第２の出力信号を生成するように構成された第２の応答特徴を有する、第２の加速度計と、
上記第２の運動信号と上記第１の運動信号との間の差を判定し、かつ呼吸信号であって、上記対象の呼吸に応答して生成される、呼吸信号を生成するように構成された回路と、を備える、システム。
（項目１６）
上記第２の加速度計が、上記第１の加速度計および上記第２の加速度計が、実質的に同一の呼吸運動を受けるように、上記第１の加速度計に近接して配置される、上記項目に記載の患者の呼吸を検出するためのシステム。
（項目１７）
上記第２の加速度計が、上記第１の加速度計の３センチメートル以内に配置される、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出するためのシステム。
（項目１８）
上記第１の加速度計および上記第２の加速度計が、積層された構成にある、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出するためのシステム。
（項目１９）
上記第２の加速度計が、上記第２の加速度計および上記第１の加速度計が実質的に同一の呼吸運動を受けないように配置される、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出するためのシステム。
（項目２０）
上記第１の加速度計が第１の感度軸および第３の感度軸を有し、上記第１の加速度計が、上記第１の感度軸に沿って上記第１の加速度計によって感知された運動に応答する第１の寄与信号を生成するように構成され、かつ上記第３の感度軸に沿って上記第１の加速度計によって感知された運動に応答する第３の寄与信号を提供するように構成され、
上記第２の加速度計が第２の感度軸および第４の感度軸を有し、上記第２の加速度計が、上記第２の感度軸に沿って上記第２の加速度計によって感知された運動に応答する第２の寄与信号を生成するように構成され、かつ上記第４の感度軸に沿って上記第２の加速度計によって感知された運動に応答する第４の寄与信号を提供するように構成され、上記システムが、
上記第１の寄与信号と上記第３の寄与信号とを受信して加算して、上記第１の運動信号を生成するように構成された第１の加算回路と、
上記第２の寄与信号と上記第４の寄与信号とを受信して加算して、上記第２の運動信号を生成するように構成された第２の加算回路と、をさらに備える、上記項目のいずれか一項に記載の患者の呼吸を検出するためのシステム。
【００１９】
（摘要）
患者の呼吸速度は、２つのＭＥＭＳデバイスを用いて呼吸運動を感知することによって、かつこれら２つのＭＥＭＳデバイスの出力を処理することによって生成された呼吸信号を処理することによって測定され得る。一部の実施形態は、２つの加速度計を患者の腹部の周辺に配置して、これら２つの加速度計の出力間の差から呼吸運動を判定する。他の実施形態は、２つの非同一の加速度計を患者の身体上の実質的に同じ位置に配置し、それによって、これら加速度計の各々が、同じ呼吸運動に晒されるようにして、これら２つの加速度計の出力間の差から呼吸運動を判定する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
実施形態の前述の特徴は、以下の添付図面を参照として、次の詳細な説明を参照することによってより容易に理解されるであろう。
【図１】図１Ａおよび図１Ｂは、人間の脊椎を略図で示す。
【図２Ａ】図２Ａ〜２Ｃは、技術上周知の加速度計の実施形態の特徴を略図で示す。
【図２Ｂ】図２Ａ〜２Ｃは、技術上周知の加速度計の実施形態の特徴を略図で示す。
【図２Ｃ】図２Ａ〜２Ｃは、技術上周知の加速度計の実施形態の特徴を略図で示す。
【図２Ｄ】図２Ｄは、加速度計の感度軸のベクトルを略図で示す。
【図２Ｅ】図２Ｅは、いくつかの出力端子を有する加速度計を略図で示す。
【図３Ａ】図３Ａ〜３Ｃは、休止している段階および呼吸の様々な段階にある人間を略図で示す。
【図３Ｂ】図３Ａ〜３Ｃは、休止している段階および呼吸の様々な段階にある人間を略図で示す。
【図３Ｃ】図３Ａ〜３Ｃは、休止している段階および呼吸の様々な段階にある人間を略図で示す。
【図３Ｄ】図３Ｄは、患者の呼吸を検出するシステムの実施形態を略図で示す。
【図４】図４は、呼吸ベルトの実施形態を略図で示す。
【図５Ａ】図５Ａは、信号処理システムの実施形態を略図で示す。
【図５Ｂ】図５Ｂ〜５Ｆは、信号処理回路の実施形態を略図で示す。
【図５Ｃ】図５Ｂ〜５Ｆは、信号処理回路の実施形態を略図で示す。
【図５Ｄ】図５Ｂ〜５Ｆは、信号処理回路の実施形態を略図で示す。
【図５Ｅ】図５Ｂ〜５Ｆは、信号処理回路の実施形態を略図で示す。
【図５Ｆ】図５Ｂ〜５Ｆは、信号処理回路の実施形態を略図で示す。
【図６】図６Ａ〜６Ｃは、呼吸検出システムの代替実施形態を略図で示す。
【図７Ａ】図７Ａは、呼吸運動に対する加速度計の応答を略図で示す。
【図７Ｂ】図７Ｂおよび７Ｃは、呼吸運動と全体運動との双方に対する加速度計の応答の例を略図で示す。
【図７Ｃ】図７Ｂおよび７Ｃは、呼吸運動と全体運動との双方に対する加速度計の応答の例を略図で示す。
【図７Ｄ】図７Ｄは、患者の呼吸運動の周波数特徴と、患者の全体運動の周波数特徴との例を略図で示す。
【図７Ｅ】図７Ｅおよび７Ｆは、２つの加速度計の周波数応答特徴の例を略図で示す。
【図７Ｆ】図７Ｅおよび７Ｆは、２つの加速度計の周波数応答特徴の例を略図で示す。
【図８】図８Ａおよび８Ｂは、呼吸運動と全体運動との双方に対する別の加速度計の応答の例を略図で示す。
【図９Ａ】図９Ａ〜９Ｃは、患者の呼吸を検出する方法を略図で示す。
【図９Ｂ】図９Ａ〜９Ｃは、患者の呼吸を検出する方法を略図で示す。
【図９Ｃ】図９Ａ〜９Ｃは、患者の呼吸を検出する方法を略図で示す。
【図１０】図１０は、多軸式加速度計からの呼吸データを略図で示す。
【図１１】図１１Ａ、図１１Ｂおよび図１１Ｃは、加速度計呼吸感知システムの代替実施形を略図で示す。
【図１２】図１２は、呼吸感知システムの代替実施形態を略図で示す。
【図１３】図１３Ａおよび１３Ｂは、呼吸感知システムの代替実施形態を略図で示す。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
様々な実施形態が、患者が着用する目立たない腹部バンド上で２つの加速度計を用いることによって、患者の呼吸を測定する簡単で直接的な方法を提供する。このバンドは、加速度計のうちの一方（本明細書では、「後部」加速度計）を患者の脊椎の近くに維持し、他方の加速度計（本明細書では、「前部」加速度計）を、患者の腹部の前部側近くの患者の身体の他方の側に維持する。加速度計の各々は、患者の身体の運動を検知するが、前部加速度計は、患者の呼吸（すなわち、呼吸）のために、腹部の運動をより直接的に感知する。加速度計のいずれか一方が引力を感知する程度にまで、双方の加速度計は、ほぼ同じ重力的影響を感知する。したがって、患者の呼吸に起因する運動は、前部加速度計によって感知された運動から後部加速度計によって感知された運動を単に減算することによって、他の力（例えば、患者の運動、重力）から区別することが可能である。
【００２２】
一部の実施形態では、２つの加速度計は同一であり得る。他の実施形態では、しかしながら、２つの加速度計は非同一であり得る。例えば、一部の実施形態では、２つの加速度計は区別可能な応答特徴を有し得るが、これが、信号処理を実施することをより容易にし得る。
【００２３】
定義。この説明および付随する特許請求の範囲で用いられるような次の用語は、文脈で別様に要求しない限り、示された意味を有するものとする。
【００２４】
「脊椎領域」は、尾骨を含み、人間の首にまで延在する人間の脊椎の部分を意味する。人間の患者の脊椎１００の脊椎領域１０１を、図１Ａおよび図１Ｂに略図で示す。
【００２５】
「下部脊椎領域」は、図１Ａおよび図１Ｂに領域１０３と略図で示すように、尾骨１０２を含み、人間の腹部を通って、ほぼ人間の横隔膜の位置にまで延在する人間の脊椎１００の部分を意味する。
【００２６】
「胸部」または「胸郭領域」１０５は、図３Ａに略図で示すように、人間の胴体のうちで、その人物の横隔膜１１２とその人物の首１０４との間の部分を意味する。胸部１０５の位置は、図１Ａおよび図３Ａに略図で示す。
【００２７】
「下腹部領域」（例えば、３０３）は、人間の腹部領域のうちで、その人物の横隔膜と骨盤１１１との間の部分を意味する。人間の横隔膜の位置１１２は、図１Ａに略図で示されている。下腹部領域は、前部側（例えば、人物のヘソは、人間の下腹部領域の前部側に置かれている）および後部側（一般に、人物の腰１０３Ｂと呼ばれ得る）を有する。
【００２８】
ＭＥＭＳデバイスおよび患者の身体の部分で用いられるときの「付着される」という用語は、ＭＥＭＳデバイスが、患者の身体の部分の動きがＭＥＭＳデバイスに伝達され、かつこれらによって感知されることが可能であるように配置されることを意味する。例えば、極端な場合、加速度計は、この加速度計を外科手術用ネジで固着することによって、患者の身体中の骨に付着され得る。したがって、加速度計は、この加速度計が骨に対して絶対的に不動であり、したがって、骨の運動がこの加速度計によって容易にかつ正確に感知されることが可能であるように、患者の身体に取り付けられ得る。しかしながら、このような絶対的取り付けは、全ての実施形態で必要というわけではない場合がある。例えば、一部の実施形態では、１つ以上の加速度計３０１、３１１が、患者に着用される、シャツまたはベルトなどの衣服品目により付けられ、それによって、加速度計が患者の身体に対して実質的に不動となるようにし得る。患者の身体に対する加速度計の許容される運動の量は、加速度計が用いられるシステムの必要性によって決定され得るし、したがって、各々のシステムの設計者の裁量で、システムによって異なり得る。加速度計が、患者の身体に対するその加速度計の運動がシステム設計者にとって容認されるように、患者の身体に物理的に結合される場合、加速度計は、患者の身体に付着されていると言い得る。
【００２９】
「呼吸運動」は、患者の呼吸による患者の身体の部分の運動である。例えば、呼吸運動は、患者の下部脊椎上のポイントに対する患者の腹部の表面上のポイントの運動などの（すなわち、下部脊椎領域での）、患者の身体の１部分の、患者の身体の別の部分に対する運動であり得るが、この運動は、患者が息を吸ったり吐いたりする際に発生する。加えて、呼吸運動は、患者が息を吸った時点と患者が息を吐いた時点との間における患者の胸郭の運動などの、２つの位置の間での患者の身体の一部の運動であり得る。
【００３０】
患者の「全体運動」は、呼吸運動以外の身体の運動を含む。例えば、対象の全体運動は、対象の歩行、走行、またはベッド内での寝返りに応答してＭＥＭＳによって感知された運動であり得る。
【００３１】
ＭＥＭＳデバイスの「感度」は、所与の刺激に対するデバイスの出力の比である。例えば、加速度計は、加速度計に適用された加速度に応答して電圧出力を生成し得る。したがって、加速度計の感度は、１ｇ当たりのボルト値（ボルト／ｇ）または１ｇ当たりのミリボルト値（ｍＶ／ｇ）（式中、「ｇ」は、地球の表面上での重力による加速度の量（すなわち、９．８メートル／秒の二乗））を示す）と表され得る。例えば、第１の加速度計が、１ｇの加速度に応答して２ボルトの出力を生成すれば、この第１の加速度計は、２Ｖ／ｇの感度を有するものと説明され得る。同様に、第２の加速度計が、１ｇの加速度に応答して３ボルトの出力を生成すれば、この第２の加速度計は、３Ｖ／ｇの感度を有するものと説明され得る。
【００３２】
ＭＥＭＳデバイスの「動的範囲」は、デバイスが正確に変換することが可能な最大の刺激と、デバイスが正確に変換することが可能な最小の刺激との間の差である。デバイスが正確に変換することが可能な最大の刺激は、ＭＥＭＳデバイスの出力が非線形になる信号振幅、または別様に刺激の特徴を正確に伝える出力信号を生成するＭＥＭＳデバイスの能力を超えた信号振幅と定義され、かつ、例えば、ＭＥＭＳデバイス内の可動素子の吊りシステムの剛性またはＭＥＭＳデバイス内の可動素子が運動することが可能な範囲によって制限され得る。デバイスが正確に変換することが可能な最小の刺激は、所与の刺激に応答するデバイスからの出力信号がデバイスのノイズフロアよりも低い場合には、例えば、デバイスのノイズフロアによって制限され得る。所与のＭＥＭＳデバイスのノイズフロアは、一般的には、デバイスの製造業者によって指定される。
【００３３】
ＭＥＭＳデバイスの「帯域幅」は、デバイスが正確に変換することが可能な最高の周波数運動と、デバイスが正確に変換することが可能な最低の周波数運動との間の差である。デバイスが正確に変換することが可能な周波数は、例えば、デバイスの梁の質量またはデバイスの梁の吊りの剛性によって制限され得る。周波数は、その周波数の運動に対するデバイスの応答が、より高い周波数に対するデバイスの応答の半分（−３ｄｂ）または未満であれば、デバイスの帯域幅のボトムエンド（すなわち、デバイスの低域遮断周波数）未満であり得る。所与のＭＥＭＳの帯域幅は、一般的には、デバイスの製造業者によって指定される。
【００３４】
ＭＥＭＳデバイスの「応答特徴」は、入力された刺激に対するＭＥＭＳデバイスの応答の特徴を意味する。応答特徴はまた、ＭＥＭＳデバイスの伝達関数として説明され得る。ＭＥＭＳデバイスの応答特徴は、ＭＥＭＳデバイスの感度、動的範囲、帯域幅もしくは低域遮断周波数、およびノイズフロアによって影響され得る。例えば、区別可能な動的範囲を有する２つの加速度計は、これら加速度計のうちの一方の動的範囲内にあるが、これら加速度計の他方の動的範囲内にはない加速度に対して区別可能な応答特徴を有する。
【００３５】
「患者」という用語は、一般には呼吸する有機物のことであって、人間または、さらに、医学的配慮を求めている人間には限られない。例えば、患者は人間ではない動物であり得る。
【００３６】
図２Ａおよび図２Ｂは、ＭＥＭＳ加速度計２００の略図で示すが、本明細書で説明される実施形態は、必ずしも加速度計の使用に限られるわけではなく、かつ図２Ａおよび図２Ｂに関連して説明される加速度計の使用に限られない。図２Ａは、加速度計中で用いられ得る先行技術による差動コンデンサ２０９の単一のセルを略図で示す。加速度計２００は、上に吊るされ、かつ基板２０２に実質的に平行な梁２０１を有する。梁２０１は、加速度計２００の「感度軸」として周知であり得る軸２０３に沿って可動であるが、それは、これが、加速度計２００が加速度を感知する対象であり、かつ加速度計が電気出力信号を生成する対象の軸であるからである。言い換えれば、加速度計（例えば、２００）は、その感度軸に沿った運動を感知して、このような運動に応答して出力信号を生成する。
【００３７】
一部の加速度計は、２つ以上の感度軸を有する。例えば、一部の加速度計は、２つまたは３つの感度軸を有する。実際に、一部の多軸式加速度計では、軸は互いに対して直角である（または実質的に相互に直角である）。
【００３８】
くわえて、感度軸（例えば、２０３）は、正の感度方向を含み、それによって、加速度計が、正の感度方向と同じ方向の加速度に応答して正の出力を生成し、かつ正の感度方向と同じ線に沿った負の感度方向を含み、それによって加速度計が、正の感度方向と反対方向の加速度に応答して正の出力の逆である出力を生成することを特徴とし得る。言い換えれば、このような加速度計は、正の感度方向の方向にある加速度に対しては２Ｖ／ｇの出力と、負の感度方向の方向の等しい大きさの加速度に対して−２Ｖ／ｇの出力とを生成し得る。２つの加速度計を持つシステムでは、これら２つの加速度計は、それらのそれぞれの正の感度方向が全く反対になるように配置され得るし、それによって、これら２つの加速度計が、同じ適用加速度に応答して反対極性の出力信号を生成する（言い換えれば、これらの出力信号は、互いに対して補完的である）。したがって、これらそれぞれの出力信号間の差は、単に２つの出力信号を加算することによって生成され得る。
【００３９】
梁２０１は、梁と共に移動する少なくとも１つのフィンガ２０４を含む。可動フィンガ２０４は電極であり、複数のこのような可動フィンガは、互いに対して接続されて、より大きい可動電極を形成し得る。梁に隣接して固定されたフィンガ２０５および２０６があるが、これらも電極であり、かつ例示的な実施形態では電気的に独立している。固定フィンガ２０５および２０６は、可動フィンガ２０４とかみ合っているまたは相互嵌合していて、可動フィンガ２０４および固定フィンガ２０５から形成される第１のコンデンサ２０７と、可動フィンガ２０４および固定フィンガ２０６から形成される第２のコンデンサ２０８とを備える差動コンデンサ２０９を形成する。
【００４０】
力が軸２０３に沿って基板２０２に適用されるとき、基板２０２ならびに固定フィンガ２０５および２０６は、適用された力の方向に移動し、一方梁２０１は、最初は慣性力によって、その事前の位置に留まる。力が１つの方向にあるとき、可動フィンガ２０４と固定フィンガ２０５との間の距離間隔が増して、第１のコンデンサ２０７の容量が減少する。逆に、可動フィンガ２０４と固定フィンガ２０６との間の距離間隔が減少して、第２のコンデンサ２０８の容量が増す。基板２０２に対する力が反対方向であるとき、第１および第２のコンデンサ２０７および２０８に対する影響は逆になる。
【００４１】
様々な実施形態が、様々な可変コンデンサを持つＭＥＭＳデバイスに当てはまることに留意すべきである。例えば、例示内容は、１つの固定されたプレートもしくはフィンガおよび１つの可動のプレートもしくはフィンガを有する可変コンデンサに当てはまる。２つの固定フィンガを持つシステムのいかなる検討も、例示的であり、制限的であることを意図するものではない。
【００４２】
図２Ａの差動コンデンサセルのいくつかの部分の斜視図を図２Ｂに示す。全ての構造が示されているわけではない。双頭の矢印２１０は、梁２０１が吊られていることを、かつ基板２０２の上に固定フィンガ２０５および２０６の高さがあることを略図で示している。
【００４３】
梁２５１の代替配列２５０と、例示の可動フィンガ２６０および２６３ならびに固定フィンガ２５６、２５７、２５８、および２５９とを、図２Ｃに略図で示す。梁２５１は矩形であり、それぞれバネ２５４および２５５によってアンカー２５２および２５３から基板２６６（図示せず）上に吊られている。梁２５１はＹ軸で可動であり、加速度計２５０の感度軸は、Ｙ軸と平行である。
【００４４】
可動フィンガ２６０および２６３は、梁の内壁の側部から延在する。静止しているフィンガ２５６、２５７、２５８、および２５９は基板２６６に固定され、梁２５１の平面上にある。固定フィンガ２５６および２５７は、可動フィンガ２６０と共に、それぞれ第１のコンデンサ２６１および第２のコンデンサ２６２を形成する。同様に、固定フィンガ２５８および２５９ならびに可動フィンガ２６３は、それぞれコンデンサ２６４およびコンデンサ２６５を形成する。図２Ｃでは、加速度計は、梁がアンカー２５３よりもアンカー２５２に対して近いように、かつバネ２５４が圧縮され、バネ２５５は伸長されるように、Ｙ方向の加速度を受けるものとして略図で示されている。
【００４５】
図２Ｄは、感度軸２７１を有する加速度計２７０を略図で示す。加速度計が感度軸２７１に平行ではないＸ軸に沿った加速度を受けると、加速度計２７０は、それでも、適用された加速度の大きさの一部分を表す出力信号を生成する。したがって、加速度計（例えば、２７０）の感度軸２７１は、Ｘ軸に平行な感度ベクトル（例えば、２７２）（およびＸ軸に垂直な感度ベクトル２７３）を有し得ると言い得る。
【００４６】
図２Ｅは、各々が測定された加速度に応答して出力信号（例えば、電圧信号または電流信号またはデジタル信号）を生成するように構成された３つの出力端子（２８１、２８２、２８３）を有する３軸式加速度計２８０を略図で示す。例えば、出力端子２８１はＸ軸に沿った加速度に応答して信号を生成し、出力端子２８２はＹ軸に沿った加速度に応答して信号を生成し、出力端子２８３はＺ軸に沿った加速度に応答して信号を生成し得る（たとえば、図２Ｂを参照）。３つよりも少ない感度軸を持つ加速度計は、より少ない出力端子を有し得る。例えば、単軸式加速度計はたった１つの出力端子２８１を有し、双軸式加速度計は２つの出力端子２８１および２８２を有し得る。したがって、加速度計２８０は、本明細書中の実施形態のうちのいずれかに記載の加速度計のうちのいずれかを表し得る。
【００４７】
上述したように、加速度計は、人間という対象または人間という対象の一部の運動などの運動を電気信号に変換するあるタイプの変換器である。例えば、ジャイロスコープなどの他のタイプのＭＥＭＳデバイスもまた、人間という対象または人間という対象の一部の運動などの運動を電気信号に変換する変換器である。実際には、変換器は、「トップエンド」および「ボトムエンド」によって画定される動的範囲を有する。
【００４８】
変換器の動的範囲のボトムエンドは、主として変換器に固有の電気ノイズ信号によって判定される。この電気ノイズは、「ブラウン」ノイズとして知られ得る。変換器によって出力される電気信号は、入射運動信号を表す成分と、ノイズを表す成分とを含む。ノイズ信号の振幅が運動信号のものに近づくと、運動信号はノイズから区別されない場合があり、または、ノイズ内から検出可能でなくなる場合がある。言い換えれば、ノイズは信号を圧倒し得る。ノイズが運動信号を圧倒するポイントは、ノイズフロアとして知られており、動的範囲のボトムエンドは、変換器のノイズフロアの関数である。
【００４９】
変換器の動的範囲のトップエンドは、出力された電気信号中に存在する歪みによって判定される。例えば、理想的な加速度計では、加速度計の出力は、常に、加速度計に作用する入射加速力の無歪み表現である。実際の加速度計では、しかしながら、入射加速度がより強力になるに連れて、加速度計から出力された電気信号は、加速度計の可動部材（すなわち「梁」）が高い加速度レベルに完全には応答することが不可能であり、出力が非線形になるため、歪み始める。あるポイントで、歪みのレベルはシステムの許容値を超え、そのため、そのポイントを超える加速度は、加速度計の動的範囲からはみ出す。容認不可能な歪みのポイントは、システム設計者によって、設計されているシステムの関数として判定されなければならない。一部の応用例は、他のそれらよりもより高い歪みを許容し得る。
【００５０】
したがって、変換器の動的範囲は、主として、ボトムエンドでのノイズフロアと、トップエンドでの容認不可能歪みのポイントとによって判定される。
【００５１】
図３Ａは、呼吸をしていない人間の患者３００を略図で示す。図３Ｂは息を吐いている患者３００を略図で示し、図３Ｃは息を吸っている患者３００を略図で示している。図３Ａ〜３Ｃの各々において、２つの加速度計３０１、３１１が患者３００付着されている。加速度計３０１、３１１は、例えば、上述したタイプであり得る。より具体的には、前部加速度計３０１は患者３００の腹部領域３０３に付着され、一方、後部加速度計３１１は患者３００の下部脊椎領域１０３に付着されており、それによって、患者の腹部３０３が、前部加速度計３０１と後部加速度計３１１との間に配置されるようになっている。一部の実施形態では、後部加速度計３１１の感度軸３１２は患者の背部に対して垂直であり、一部の実施形態では、前部加速度計３０１の感度軸３０２は後部加速度計３１１の感度軸３１２に対して平行である。
【００５２】
一部の実施形態では、加速度計３０１、３１１は、図４に略図で示すように、センサーベルトまたはバンド４００によって患者３００に付着され得る。センサーは、患者３００の周りに適合し、かつこれに固着されるように構成されたベルトストラップ４０１を含む。例えば、バンド４００は、患者の腹部３０３の周りに固着され、それによって、２つの加速度計３０１、３１１を上述した部分中に付着させるようにし得る。
【００５３】
バンド４００は、呼吸測定システム５７５の他の素子を含み得る。例えば、加速度計３０１、３１１に加えて、システム５７５は、電源５０２および／または信号処理回路などの素子を含み得る。電源５０２は、１つ以上のバッテリまたは他の電源を含み得る。信号処理回路５００の一部の実施形態は、例えば、１つ以上のバッファもしくは増幅器５２１、信号フィルタ５２２、アナログツーデジタルコンバータ５２３、マイクロプロセッサもしくはデジタル信号プロセッサ集積回路５０１（その各々が「ＤＳＰ」と呼ばれ得る）、無線送信機回路５０３、位相器５２７、または加速度計３０１、３１１の出力を受信して処理する他の回路を含み得る。一部の実施形態では、デジタル信号プロセッサ集積回路５０１は、デジタル信号プロセッサ集積回路５０１が、信号がサンプリングされる時間を制御して記録することが可能であるように、例えば、１つ以上の制御信号５２９を介して１つ以上のアナログツーデジタルコンバータ５２３を制御する。
【００５４】
例えば、図５Ｂに略図で示すように、回路５２０は、その差動入力部５２１Ａおよび５２１Ｂでそれぞれ加速度計３０１および３１１の出力５３０１および５３１１を受信するように構成され、かつその出力信号が加速度計３０１および３１１の出力５３０１および５３１１間の差によって画定される振幅を有する出力信号をその出力端子５２１Ｃに生成するように構成された差動増幅器５２１を含み得る。一部の実施形態では、加速度計３０１、３１１からの出力信号５３０１および５３１１が位相不一致である（例えば、加速度計３０１、３１１のうちの一方の出力が加速度計３０１、３１１の他方の出力に対して遅延している）場合、回路５２０は、１つ以上の遅延素子を含んで、信号５３０１、５３１１のうちの一方または双方を遅延させ、それによって、例えば、双方の加速度計３０１、３１１によって感知された運動に対する応答が増幅器５２１に到達する時間の差を減少させ得る。
【００５５】
回路５２０はまた、デジタル信号を生成するために増幅器５２１からの出力信号を変換して、そのデジタル化された信号を、加速度計３０１および３１１の出力５３０１および５３１１をフィルタリングするようにプログラムされたデジタル信号プロセッサ集積回路（すなわち、「ＤＳＰ」）などのコンピュータプロセッサハードウエア５０１に提供するように構成されたアナログツーデジタルコンバータ５２３を含む。２つの加速度計３０１および３１１が類似の感度を有しない場合、それらの出力は、それによって、例えば、加速度計３０１および３１１の出力５３０１および５３１１が類似のまたは同一の振幅を有するように、回路５２０中の増幅器５２１または図５Ｃの回路５３０中のオプションの増幅器５２６のうちのいずれかによって調整され得る。こうする代わりにまたはこうすることに加えて、増幅器５２６のうちの一方または双方が、出力５３０１と５３１１との間の遅延またが位相ずれを導入して、前に説明した様に、それらの間のあらゆる遅延または位相を軽減し得る。
【００５６】
一部の実施形態では、加速度計３０１および３１１の出力５３０１および５３１１が、例えば、図５Ｅに略図で示すように加算ジャンクション５５０によって加算され得る。例えば、加算ジャンクション５５０は、図５Ｂの回路５２０の増幅器５２１の代わりに導入され得る。３抵抗式加算ジャンクション５５０などの加算器ジャンクションの設計、構造、および用途は、技術上公知であり、したがって本明細書ではさらには詳述しない。
【００５７】
一部の実施形態は、加速度計３０１および３１１の出力５３０１および５３１１（図５Ｃ）のうちの一方または双方をフィルタリングするため、または、増幅器５２１の出力をフィルタリングするために、１つ以上のオプションのアナログフィルタ５２２を含む。例えば、このようなフィルタは、低周波数の呼吸運動を表す信号成分の振幅を減少させるように構成された高域フィルタであり得る。一部の実施形態は、図５Ｃの回路５３０が略図で示すように、増幅器５２１を省略する。
【００５８】
加えて、一部の実施形態は、図５Ｂおよび図５Ｃに略図で示すように、プロセッサ５０１からの出力を受信し、かつ、ラップトップコンピュータ、携帯電話、タブレットコンピュータ、またはコンピュータサーバなどの外部の受信機５１０（例えば、図５Ａ）に信号を無線で送信するように構成された送信機回路５０３を含み得る。このような信号は、加速度計３０１、３１１のデジタル化された出力５３０１および５３１１、または、信号プロセッサ５０１によって加速度計３０１、３１１の出力５３０１および５３１１から生成されたデジタル出力を含み得る。こうする代わりに、一部の実施形態は、例えば、図５Ｄの回路５４０によって略図で示すように、加速度計３０１、３１１の出力５３０１および５３１１をアナログドメインで送信し得る。
【００５９】
図３Ａに戻ると、略図で示すように、後部加速度計３１１および前部加速度計３０１は、患者の腹部３０３がそれらの間にあるように、または言い換えれば、感度軸３０２および３１２が双方とも、患者の腹部を通過するように配置される。したがって、それらの間には、名目上の距離３２０が存在する。
【００６０】
動作に際して、患者３００が呼吸するに連れて、後部加速度計３１１は、患者に対して実質的に不動である。したがって、後部加速度計３１１は、患者３００の全体運動を感知するが、患者の呼吸運動を感知しない。
【００６１】
対照的に、前部加速度計３０１は、患者の呼吸に応答して移動する。より具体的には、前部加速度計３０１は、図３Ｂの矢印３３０が略図で示すように、患者が息を吸うに連れて、後部加速度計３１１に近づく。図３Ｂに示すように、加速度計３０１と３１１との間の距離３２０は、患者３００が息を吐いた結果として、閉じるまたは量３２１だけ減少する。
【００６２】
同様に、前部加速度計３０１は、図３Ｃの矢印３３１が略図で示すように、患者が息を吸うときに後部加速度計３１１から離れるように移動する。図３Ｃに示すように、加速度計３０１と３１１との間の距離３２０は、患者３００が息を吸った結果として広がる、すなわち量３２２だけ増す。
【００６３】
患者３００が呼吸するに連れて、加速度計３０１と３１１との間の距離３２０は、患者の呼吸と同調して循環的に増減する。実際問題として、全ての人間腹部が、患者３００の腹部３０３のように平坦であるわけではない。このような状況下では、前部加速度計３０１の感度軸３０２は、後部加速度計３１１の感度軸３１２に対して正確には平行ではないことがあり得る。しかしながら、これらの加速度計３０１、３１１から出力された信号はそれでも、前部加速度計３０２の感度軸３１２が後部加速度計３１１の感度軸３１２に対して平行な感度ベクトルを有する限り、患者３００の呼吸速度を判定する際に有効である。
【００６４】
患者の呼吸速度は、とりわけ、所与の時間間隔にわたる患者の呼吸信号中のピークの数をカウントすることによって判定され得る。例えば、図７Ａの信号７０１中のピーク７０１−１、７０１−２、・・・、７０１−１２を参照のこと。
【００６５】
一部の実施形態は、患者の異なる位置における運動を感知する必要なくおよび／または患者の身体の異なる位置に配置される義務なく呼吸を検出する。例えば、代替実施形態６００は、図６Ａおよび６Ｂに略図で示すように、異なる（すなわち、非同一の）応答特徴を持つ２つの加速度計３０１と３１１を含む。加速度計３０１および３１１の双方は、対象３００に付着され、したがって、双方とも対象の１つ以上の運動（例えば、全体運動および／または呼吸運動）を受ける。一部の実施形態では、加速度計３０１および３１１は互いに対して非常に近く配置され得るが、それは、システム６００の動作が、患者３００の身体の２つの区別可能な位置からの運動の感知に依存しないからである。言い換えれば、一部の実施形態は、全体運動によって生成された第１の成分と、呼吸運動によって生成された第２の成分とを有する運動（「合成運動」）を感知することによって、呼吸信号を検出し得る。
【００６６】
その目的のため、一部の実施形態では、加速度計３０１および３１１は、互いの１センチメートルまたは２センチメートルまたは３センチメートル以内に位置決めされ得る。一部の実施形態では、加速度計３０１および３１１は、積層された構成にあり得る（例えば、患者の身体３００に垂直なライン６５０が、図６Ｃに略図で示すように、加速度計３０１および３１１の双方を通過する）。実際、一部の実施形態では、加速度計３０１および３１１の双方が同じ基板６０１上に搭載されるし、さらに同じシリコンダイすなわち基板６０１上に製造されることさえあり得る。
【００６７】
しかしながら、２つの加速度計は非同一の応答特徴を有するため、それぞれの加速度計の出力は、たとえそれらが双方とも同じ運動を受けても同じではない。好ましい実施形態では、これら加速度計のうちの一方は全体運動と呼吸運動の双方に応答して出力信号を生成するが、他方の加速度計は全体運動のみに応答して出力信号を生成する。したがって、２つの加速度計の出力は、呼吸運動のみによってなされる寄与を判定するために比較または処理され得る。
【００６８】
例えば、１つの実施形態では、２つの加速度計３０１、３１１は異なる（すなわち、区別可能な、非同一の）動的範囲を有し、それによって患者の呼吸運動が加速度計のうちの一方の動的範囲内にある（したがって、その加速度計からの出力信号中に表される）が、第２の加速度計の動的範囲内にはない（したがって、その加速度計からの出力信号中には表されない）ようにすることができる。この説明および付随する特許請求の範囲の目的のため、刺激が変換器の動的範囲外にあれば、その変換器は、その刺激を変換する（例えば、それに対する応答を生成する）ように構成されない応答特徴を有するものと見なされる。
【００６９】
代替の実施形態では、２つの加速度計は、異なる周波数範囲を有し、それによって、呼吸運動の低周波数（例えば、＜１Ｈｚ、＜５Ｈｚ、＜１０Ｈｚ）がその加速度計の帯域幅内にある（したがって、その加速度計の出力中に表される）が、他方の加速度計の帯域幅内にはない（したがって、その加速度計からの出力信号中には表されない）ようにし得る。この説明および付随する特許請求の範囲の目的のため、刺激が変換器の帯域幅の低域遮断周波数未満であれば、その変換器は、その刺激を変換する（例えば、それに対する応答を生成する）ように構成されない応答特徴を有するものと見なされる。
【００７０】
さらに別の実施形態では、２つの加速度計は区別可能な動的範囲（例えば、ノイズフロア）および区別可能な帯域幅さえも有し、それによって、呼吸運動がその加速度計の応答特徴内にある（したがって、その加速度計の出力中に表される）が、他方の加速度計の応答特徴内にはない（したがって、その加速度計からの出力信号中には表されない）ようにする。
【００７１】
さらに別の実施形態では、第１の加速度計（例えば、３０１）は、第１の加速度計が呼吸および全体運動の双方を変換するように構成されるような動的範囲を有し得るし、第２の加速度計（例えば、３１１）は、第２の加速度計（３１１）が全体運動を変換するが呼吸運動は変換しないように構成されるような呼吸運動の周波数を超える低域遮断周波数を有し得る。
【００７２】
こうする代わりに、別の実施形態では、第１の加速度計（例えば、３０１）は、第１の加速度計が呼吸および全体運動の双方を変換するように構成されるような周波数範囲を有し得るし、第２の加速度計（例えば、３１１）は、第２の加速度計（３１１）が全体運動を変換するが呼吸運動は変換しないように構成されるような動的範囲を有し得る。
【００７３】
一般に、異なる応答特徴を有する２つの変換器（例えば、２つの加速度計）は、同じ刺激に対する応答に際しても、互いから区別可能な出力信号を生成する。このようなシステム６００の実施形態を、図６Ａおよび図６Ｂに略図で示し、以下に説明する。
【００７４】
一部の実施形態では、２つの加速度計３０１、３１１は双方とも、同じ運動または実質的に同じ運動を受け得る。２つの運動は、それらの波形が同一であればおよび／またはそれらのそれぞれのエネルギーが互いの９０パーセントもしくは９５パーセント内にあれば実質的に同じである（または２つの運動を表す信号が実質的に同じである）と考えられ得るが、それらのエネルギーのより高いまたは低い比（すなわち、９５パーセントを超えるまたは９０パーセント未満）は、本システムを設計するエンジニアまたは本システムを動作させる人物によって判定される限り、一部の応用分野では容認され得る。２つのエネルギーの比は、例えば、設計されているシステムの要件および許容範囲に従って、様々な実施形態ではより高くまたはより低くなり得る。当業者は、本開示を読んだ後では、２つの運動（または２つの運動を表す信号）が実質的に同じであるかどうかを判定するために、２つのエネルギーの容認可能な比を判定することが可能であろう。
【００７５】
また、２つの積層された加速度計、すなわち共通の基板（例えば、６０１）上に緊密に搭載された２つの加速度計は、同じ運動を感知するものと見なされ得る。例えば、２つの加速度計は互いに緊密に近接して患者に付着され得るし、したがって、呼吸に応答して異なるように移動する患者の身体の部分に付着される、または患者の身体の前部および後部の部分に付着されるもしくは患者の身体の一部分が物理的に２つの加速度計間にあるように別様に位置決めされる必要はないということがあり得る。一般に、様々な実施形態６００は、２つの加速度計３０１、３１１が異なる刺激を受けることを要求しない。実際に、一部の実施形態では、２つの加速度計は１つのパッケージ内に組み込まれ得るし、さらに、例えば、シリコンまたはシリコンオンインシュレータの基板などの同じ基板上にさえあり得る。
【００７６】
（例としてのＮＦ）
【００７７】
区別可能な応答特徴および、特に、区別可能なノイズフロアを持つ２つの加速度計を有する実施形態のシステム６００の例を以下に説明する。区別可能なノイズフロアを持つ２つの加速度計を有するシステム６００の実施形態は類似の信号を生成するとはいえ、これらの信号は同一ではなく、かつ以下に説明する方法で処理されることが可能である。
【００７８】
呼吸の本質は、それが循環的であり、したがって、呼吸を表す信号も循環的であるが、正確には循環的ではないということがあり得る。したがって、患者の呼吸速度は、例えば、所与の時間間隔中に発生する呼吸信号のサイクルの数を判定することによって判定され得る。また、一般的には、人物の呼吸運動は、その人物の全体運動に対して小さい。
【００７９】
システム６００においては、第１の加速度計３０１は呼吸運動の振幅未満のノイズフロアを有し、したがって、第１の加速度計３０１は、呼吸運動に応答する成分を有する出力信号を生成する。
【００８０】
例えば、図７Ａに示すように、加速度計３０１は、呼吸信号に応答して０．０２５ボルト／ｇ（ピークツーピークで０．０５ボルトに等しい）の振幅を持つ運動信号７０１を生成し得る。図７Ａの信号７０１は、例えば、１２のピーク（７０１−１、７０１−２、・・・、７０１−１２）によって証明されるように、６０秒の期間にわたって１２サイクルを略図で示す。したがって、信号７０１で示される呼吸の呼吸速度は、毎分１２サイクル（すなわち、１２／６０＝０．２Ｈｚである。
【００８１】
実際には、第１の加速度計３０１はまた、図７Ｂに運動信号７０１の信号セグメント７１１によって略図で示すように、患者の全体運動を変換する。このような全体運動は、呼吸運動に加えて運動信号７０１に対する寄与を生成し得るが、それによって、運動信号７０１は、例えば、図７Ｂに示すように、２．２５ボルト（すなわち、ピークツーピークで４．５ボルト）の振幅を有する。このような全体運動に応答して生成された第１の加速度計３０１の出力の部分は、「アグレッサ」信号または単に「アグレッサ」と呼ばれ得る。
【００８２】
したがって、図７Ｃに略図で示すように、呼吸運動に応答して第１の加速度計３０１中で生成された運動信号７０１の部分７１２は、呼吸運動および全体運動の双方が第１の加速度計３０１の応答特徴内にある（すなわち、加速度計３０１は、呼吸運動および全体運動の双方を感知することが可能であり、例えば、運動信号は、加速度計３０１のノイズフロア未満ではない）とはいえ、患者の全体運動に応答して同じ加速度計３０１によって生成された運動信号７０１の部分よりもかなり小さい。図７Ｂに示すように、セグメント７１１中の合計の運動信号７０１は、約２．２５ボルト（ピークツーピークで３．４ボルト）の振幅を有し、図７Ｃに示すように、信号７１２は、約０．０２５ボルト（０．３２Ｖ−０．２７Ｖ＝ピークツーピークで０．０５Ｖ）の振幅を有する。したがって、前述の例では、これら２者（呼吸による運動と全体運動）の比は、約１００：１（２．２５：０．０２５）である。
【００８３】
実際、第１の加速度計３０１の出力も、ある程度のノイズを含む。加速度計のノイズ出力は、一般的には、ヘルツの二乗根当たりのマイクロｇの単位で表され、一般的には、加速度計の製造業者によって指定される。この実施形態では、第１の加速度計３０１および第２の加速度計３１１の双方が類似のノイズ密度を有する。好ましい実施形態では、第２の加速度計のノイズ密度に対する第１の加速度計のノイズ密度の比は、０．１〜１０の間にある。言い換えれば、一方の加速度計の指定されたノイズ密度は、他方の加速度計の指定されたノイズ密度をかなり超える（例えば、一部の実施形態では、１０倍以下）ことがあってはならない。
【００８４】
したがって、呼吸運動および全体運動に応答する第１の加速度計３０１の出力は、図７Ｂに略図で示す運動信号７０１であり、次式（１）で記述され得る。
【００８５】
（１）Ｖｏｕｔ１＝Ｖ＿呼吸１＋Ｖ＿アグレッサ１＋Ｖ＿ノイズ１
【００８６】
図７Ｂに略図で示すように、前述の成分の全て３つが、信号７０１のセグメント７１１中に現れる。しかしながら、この例では、全体運動は、３０秒ポイントで停止し、その後で、信号７０１のセグメント７１２は、楕円形窓７０２から信号７０１の拡大部分を略図で示す図７Ｃに略図で示すように、呼吸運動およびノイズに対する加速度計３０１の応答のみを含む。
【００８７】
システム６００では、第２の加速度計３１１は、第１の加速度計３０１の応答特徴から区別可能な応答特徴を有する。この実施形態では、呼吸運動に対する第２の加速度計３１１の応答は、第２の加速度計３１１のノイズフロア未満である。
【００８８】
したがって、呼吸運動および全体運動に応答する第２の加速度計３１１の出力５３１１は、図８Ａに略図で示す信号８０１であり、次の式（２）で記述され得る。
【００８９】
（２）Ｖｏｕｔ２＝Ｖ＿アグレッサ２＋Ｖ＿ノイズ２
【００９０】
Ｖｏｕｔ２は呼吸に対する応答を含まない（すなわち、「Ｖ＿呼吸２」はない）ことに留意すべきである。それは、この例の目的のために、呼吸信号が第２の加速度計３１１の応答特徴の外側になる（そして、具体的には、そのノイズフロア未満である）からである。
【００９１】
図８Ａに略図で示すように、前述の成分の双方が信号８０１のセグメント８１１中に現れる。しかしながら、全体運動は３０秒ポイントで停止し、その後は信号８０１のセグメント８１２は、楕円形窓８０２から信号８０１の拡大された部分（すなわち、セグメント８１２）を略図で示す図８Ｂに略図で示すように、加速度計３１１のノイズ出力のみを含む。
【００９２】
呼吸運動を表す信号７１２は、第１の加速度計３０１および第２の加速度計３１１から出力された信号から抽出され得る。一部の実施形態では、呼吸信号は、式（３）で表されるように、第１の加速度計３０１の出力から第２の加速度計３１１の出力を減算することによって判定され得る。
【００９３】
（３）Ｖ＿呼吸＿信号＝Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２＝
【００９４】
Ｖ＿呼吸１＋Ｖ＿アグレッサ１＋Ｖ＿ノイズ−Ｖ＿アグレッサ２−Ｖ＿ノイズ２
【００９５】
アグレッサ信号が、加速度計３０１および加速度計３１１の双方のノイズフロアを超え、かつ加速度計３０１および加速度計３１１の双方が同じボルト／ｇを有する出力信号を生成する場合、Ｖ＿アグレッサ１は、Ｖ＿アグレッサ２に等しい。しかしながら、加速度計３０１および加速度計３１１が同じボルト／ｇの振幅を有する出力信号を生成しない場合、加速度計３０１、３１１のうちの一方の出力は、Ｖ＿アグレッサ１の振幅がＶ＿アグレッサ２の振幅に等しくなるように増幅され得る。例えば、このような増幅は、図５Ｃに略図で示すように、増幅器５２６のどちらかまたは双方によって実施され得る。
【００９６】
したがって、呼吸信号の式は、式（４）に帰着する。
【００９７】
（４）Ｖ＿呼吸＿信号＝Ｖ＿呼吸１＋Ｖ＿ノイズ１−Ｖ＿ノイズ２ 
【００９８】
したがって、呼吸信号は一部のノイズを含むとはいえ、呼吸信号は、対象の呼吸速度を判定するに十分である。 
【００９９】
例としてのＮＦにおいては、第２の加速度計３１１の応答（Ｖｏｕｔ２）は、呼吸に応答する成分を含まない（すなわち、「Ｖ＿呼吸２」はない）ことを繰り返すべきである。しかしながら、加速度計３１１の出力信号（Ｖｏｕｔ２）が呼吸に応答して生成された成分（すなわち、「Ｖ＿呼吸２」）を含む場合、本システムはそれでも本明細書に説明する目的のために使用可能な出力を生成し得るが、その成分の存在は本システムの性能を劣化させ得る。例えば、このような出力信号は、式２’によって表され得る。
【０１００】
（２’）Ｖｏｕｔ２＝Ｖ＿呼吸２＋Ｖ＿アグレッサ２＋Ｖ＿ノイズ２
【０１０１】
このような場合、本システムの出力は、式（３’）によって表され得る。
【０１０２】
（３’）Ｖ＿呼吸＿信号＝Ｖｏｕｔ１−Ｖｏｕｔ２＝
【０１０３】
Ｖ＿呼吸１＋Ｖ＿アグレッサ１＋Ｖ＿ノイズ１−Ｖ＿呼吸２−Ｖ＿アグレッサ２−Ｖ＿ノイズ２
【０１０４】
式（３’）によって示されるように、加速度計３１１によって生成された呼吸信号Ｖ＿呼吸２は、加速度計３０１によって生成された呼吸信号Ｖ＿呼吸１を損なう。本システムは、それでも出力（Ｖ＿呼吸＿信号）を生成するが、その出力は式（４）で表される信号の忠実度を有しない。実際に、最悪のシナリオでは、Ｖ＿呼吸１＝Ｖ＿呼吸２である。その場合、本システムの出力は、呼吸成分（Ｖ＿呼吸１；Ｖ＿呼吸２）が互いを相殺しており、アグレッサ成分（Ｖ＿アグレッサ１；Ｖ＿呼吸２）が互いを相殺して、ノイズだけを残す式（４’）によって示されるように、呼吸を表す成分を含まない。
【０１０５】
（４’）システム出力＝Ｖ＿ノイズ１−Ｖ＿ノイズ２
【０１０６】
したがって、前述の開示に鑑み、システム設計者は、加速度計３０１が呼吸によって生成された成分を（Ｖ＿呼吸１）を有する出力信号（Ｖｏｕｔ１）を生成し、かつ加速度計３１１が、加速度計３０１の出力中の対応する成分（Ｖ＿呼吸１）に等しい呼吸（Ｖ＿呼吸２）によって生成された成分を含まない出力（Ｖｏｕｔ２）を生成するように、かつ好ましくは、呼吸によって生成されたいかなる成分（すなわち、Ｖ＿呼吸２＝０）も含まない出力（Ｖｏｕｔ２）を生成するように、加速度計３０１および３１１を選択することを知っている。
【０１０７】
（例としてのＦ）
【０１０８】
代替の実施形態では、これまた図６Ａ、６Ｂ、および図７Ａ〜７Ｃに略図で示すように、第１の加速度計３０１は、呼吸運動を変換するに十分低い低域遮断周波数を有する。言い換えれば、呼吸運動の周波数は、第１の加速度計３０１の周波数応答内にある。例示のため、患者（７８１）の呼吸運動の周波数と、患者の全体運動（７８２）の周波数とのプロット７８０を、図７Ｄに略図で示し、第１の加速度計（３０１）の周波数応答特徴７８４［「Ｈ（ｓ）」］を図７Ｅに略図で示す。この例に示すように、呼吸周波数７８１は、ここで１Ｈｚ未満であり、全体運動周波数７８２は約１００Ｈｚという成分を有する。第１の加速度計（３０１）の周波数応答特徴７８４は、呼吸周波数７８１と全体運動周波数７８２との双方に及ぶ帯域幅を有し、それによって、第１の加速度計が、患者の呼吸運動と全体運動の双方に応答して出力信号を生成する。
【０１０９】
第２の加速度計３１１は、呼吸信号の周波数成分と重ならない周波数応答を有する。例えば、図７Ｆに略図で示すように、加速度計３１１は、呼吸信号を遮断する高域周波数応答（７８６）を有し得る。例えば、第２の加速度計３１１の周波数応答７８６は、呼吸周波数７８１と全体運動周波数７８２との間の低域遮断周波数（７８７）を有し、それによって第２の加速度計が、患者の全体運動に応答して出力信号を生成するが、患者の呼吸運動を除去する（すなわち、これに応答した出力信号を抑制する、すなわち生成しない）。
【０１１０】
Ｖｏｕｔ２は、呼吸に対する応答を含まない（すなわち、「ＢＶ＿呼吸２」は存在しない）ことに留意すべきである。これは、呼吸信号が第２の加速度計３１１の外部にあり（かつ、具体的には、その周波数範囲または帯域幅の外部にある）からである。第１の加速度計３０１および第２の加速度計３１１からの出力信号（例えば、それぞれ５３０１、５３１１）が次に、上述したように処理されて、呼吸信号（すなわち、Ｖ＿呼吸＿信号）を生成し得る。
【０１１１】
一部の実施形態では、第１の加速度計３０１および第２の加速度計３１１からの出力信号をさらに処理して、ノイズの影響を減少させることが望ましいということがあり得る。一部の実施形態では、第１の加速度計３０１および第２の加速度計３１１からの出力信号またはこれらの出力間の差は、例えば図５Ｂおよび５Ｃに略図で示すように、アナログツーデジタルコンバータによってデジタル化され、信号データとしてデジタル信号プロセッサ５０１に提供され得る。デジタル信号プロセッサ５０１は、次に、この信号データにデジタルフィルタを適用して、ノイズの一部を除去し得る。
【０１１２】
患者の呼吸運動を判定する方法９００を、図９Ａのフローチャートに略図で示す。ステップ９０１で、方法９００は、２つの加速度計を提供し、次に、前述の様々な実施形態に説明したように、それを患者に付着させる。ステップ９０２で、方法９００は、次に、加速度計を用いて、前述の様々な実施形態で説明したように、直接的にまたは信号処理システム（例えば、システム５００）を介して、加速度計からの運動信号（または運動信号データ）を取得する。
【０１１３】
方法９００は、ステップ９０３で、前述の様々な実施形態で説明したように、運動信号を処理して、呼吸信号を生成する。例えば、ステップ９０３は、上述したように信号間の正味の差を計算することおよび／または運動信号の内の１つ以上の増幅、バッファリング、アナログツーデジタルコンバーティング、遅延化および／またはフィルタリングすることを含み得る。
【０１１４】
次に、ステップ９０４で、方法９００は、オプションとして、呼吸信号に対してなんらかの後処理または分析を実施し得る。例えば、方法９００は、このデータを処理して、息を吸うことと息を吐くことを表すピークを、これらのピークおよび／またはピークが発生する時点をカウントすることによって特定し得るが、方法９００は、患者の呼吸速度を判定し得る。
【０１１５】
例えば、呼吸速度を判定する方法９２０を、図９Ｂに略図で示す。例えば、呼吸信号がアナログツーデジタルコンバータ５２３を用いてアナログからデジタルにコンバーティングされると、結果として得られるデータは、デジタル信号プロセッサ５０１によって処理され得る。ステップ９２１で、ＤＳＰ５０１は、データ内の所定の数のピークをカウントして、ステップ９２２で、ＤＳＰ５０１は、この数のピーク内での最初と最後のピーク間に経過した時間の量を判定し得る。ステップ９２３で、方法９２０は、ピークの数を最初と最後のピーク間に経過した時間の量で除算することによって呼吸速度を判定する。
【０１１６】
図９Ｃに略図で示す代替の実施形態では、方法９３０は、データ内のピークの数をカウントするが、これらのピークは、所定の時間間隔にわたって発生する（ステップ９３１）。ステップ９３２で、方法９３０は、ピークの数を所定の時間量で除算することによって呼吸速度を判定する。
【０１１７】
方法９３０は、一部では、デジタル化されたデータに対して動作しているＤＳＰ５０１上に実装され得る。こうする代わりに、方法９３０は、図５Ｆに略図に示すように、回路５７０などの回路に実装され得る。例えば、増幅器５２１の出力５２１Ｃは、呼吸信号５７１を生成する。呼吸信号はコンパレータ５７２に入力され、これは呼吸信号５７１を参照電圧（Ｖｒｅｆ）５７２Ｒと比較する。呼吸信号５７１が参照電圧５７２Ｒを超える場合または超えるとき、コンパレータ５７２の出力５７２Ｃは、カウンタ５７８をインクレメントする。このようにして、カウンタは、患者がした息の数をカウントする。カウントされた息の数は、デジタルインターフェースに二進法出力として提供され、患者の息がカウントされた間の時間にわたる患者の呼吸速度を表す。
【０１１８】
カウンタ５７８によって息がカウントされた時間は、コントローラ５７５によって制御され、かつ事前決定され得る。コントローラは、入力クロック５７６の各々のパルスによって状態を変化させる状態機械またはこのようなクロックパルスをカウントするタイマーであり得る。代替的には、一部の実施形態では、コントローラはＤＳＰ５０１であり得る。コントローラは、周期的にリセット信号５７７をコントローラのリセット入力部５７９に送出して、デジタル出力部５７８Ｄを二進法のゼロにリセットさせる。リセット後、かつ次のリセット前に、カウンタは、上述したように患者の息の数をカウントする。一部の実施形態では、リセット間の時間は、患者の呼吸速度が計算された間隔であり得る。例えば、リセット間の時間が１分であれば、患者の呼吸速度はその１分の間にカウントされたピークの数であり、かつ１分当たりの息で表され得る。一部の実施形態では、ＤＳＰ５０１は、所定の時間量の後で、デジタル出力部５７８Ｄを読み取り得るが、したがって、ＤＳＰ５０１は、そのデータを有し、かつパルスがカウントされた時間間隔に関する情報も有する。
【０１１９】
前述の実施形態を単軸式加速度計を用いるものとして説明したが、それはすべての実施形態に対する制限ではない。例えば、一部の実施形態は、１つ以上の２軸式加速度計または３軸式加速度計を用いて、上述した信号処理という目的のため、このような２軸式加速度計によって生成された２つの出力信号のうちの一方を選択する。２軸式加速度計の各々の軸からの出力の例を、図１０に略図で示す。特に、用いられる加速度計は、Ａｎａｌｏｇ  Ｄｅｖｉｃｅｓ、Ｉｎｃ．からのＡＤＸＬ３６２であった。システム５００は、上述した目的のために、加速度計の出力としてこれらの信号１００２Ｘおよび１００２Ｙのいずれかを用い得る。
【０１２０】
図１０に示すデータを獲得するため、加速度計３０１は、バンドによって患者の腹部に締結され、患者はベッドに横たわっていた。加速度計３０１は、Ｘ軸運動に対するトレース１００２ＸおよびＹ軸運動に対するトレース１００２Ｙによって示されるように、２つの直交軸（ＸおよびＹ）に沿って患者の呼吸を監視した。トレース１００２Ｘおよび１００２Ｙは、患者の通常呼吸（領域１００１Ｎ）、深呼吸間（領域１００１Ｄ）、および患者の呼吸の中断（領域１００１Ｐ）による運動信号を示す。
【０１２１】
一部の実施形態では、様々な２軸式加速度計からの信号は、ほんの数例を特定すれば、例えば、図１１Ａの回路１１００または図１１Ｂの回路１１５０によって処理され得る。
【０１２２】
図１１Ａでは、加速度計３０１および３１１の各々は、２つの出力信号（それぞれ、５３０１Ｘおよび５３０１Ｙと、５３１１Ｘおよび５３１１Ｙ）を生成する。この実施形態では、信号５３０１Ｘおよび５３１１Ｘは、Ｘ軸上の運動に対する加速度計３０１、３１１のそれぞれの応答を表し、信号５３０１Ｙおよび５３１１Ｙは、Ｙ軸上の運動に対する加速度計３０１、３１１のそれぞれの応答を表すが、加速度計３０１、３１１のそれぞれのＸ軸およびＹ軸は、整列されるか、または共通の感度ベクトルを少なくとも有する。システムは次に、２つのＸ軸信号（５３０１Ｘおよび５３１１Ｘ）または２つのＹ軸信号（５３０１Ｙおよび５３１１Ｙ）またはこれらの信号の任意の組み合わせを、信号処理回路（例えば、回路５００）で処理し得る。
【０１２３】
代替の実施形態１１５０では、図１１Ｂに略図で示すように、加速度計３０１からのＸおよびＹ信号５３０１Ｘおよび５３０１Ｙが（例えば、加算回路５５０中で）加算されて複合信号５３０１Ｃを生成し、加速度計３１１からのＸおよびＹ信号５３１１Ｘおよび５３１１Ｙが（例えば、加算回路５５０中で）加算されて複合信号５３１１Ｃを生成する。したがって、信号５３０１Ｘおよび５３０１Ｙの各々は寄与信号と呼ばれ得るが、それは、それらは双方とも複合信号５３０１Ｃに寄与するからである。同様に、信号５３１１Ｘおよび５３１１Ｙの各々は寄与信号と呼ばれ得るが、それは、それらは双方とも複合信号５３１１Ｃに寄与するからである。
【０１２４】
複合信号５３０１Ｃおよび５３１１Ｃは、次に、信号処理回路５００に（例えば、図５Ｂ〜５Ｅの信号５３０１および５３１１として）提供され得る。図１１Ａおよび図１１Ｂでは、信号処理回路５００は、ほんの数例を指定すれば、図５Ａ〜５Ｃの回路のうちのいずれかであり得る。
【０１２５】
代替実施形態１１６０では、図１１Ｃに略図で示すように、Ｙ信号５３０１Ｙを、例えば、差動増幅器５２１によってＸ信号５３０１Ｘから減算して、患者の呼吸を表す信号を生成する。例えば、Ｙ軸信号５３０１Ｙが「Ａ」の振幅を有するアグレッサ信号に応答する成分と、例えば、０．２５ボルトの振幅を有する患者の呼吸に応答する成分とを含む実施形態を考えよう。また、その実施形態が、これまた「Ａ」の振幅を有するアグレッサ信号に応答する成分を有するが、信号５３０１Ｙ中の患者の呼吸に応答する成分の振幅未満の振幅を有する患者の呼吸に応答する成分を有するＸ軸信号５３０１を生成すると考えよう。例えば、患者の呼吸に応答する信号５３０１Ｘの成分が０．１５ボルトの振幅を有すると考えよう。この例では、減算の結果（例えば、差動増幅器５２１の出力５３０１Ｄ）は、次式で表され得る。
【０１２６】
（５）Ｖｏｕｔ＝Ａ＋０．２５Ｖ−（Ａ＋０．１５Ｖ）＝
【０１２７】
Ａ＋０．２５Ｖ−Ａ−０．１５Ｖ＝０．１０Ｖ
【０１２８】
言い換えれば、１つの軸（５３０１Ｙ）の信号を別の軸（５３０１Ｘ）からの信号から減算した結果は、患者の呼吸のみを表す振幅０．１Ｖの信号である。
【０１２９】
代替実施形態を図３Ｄに略図で示すが、患者３００の胸郭１０５上に配置された第１の加速度計３５０と、患者３００の腹部３３０上に配置された第２の加速度計３０１とを有している。加速度計３０１および加速度計３５０の双方が患者３００の全体運動を感知し、加速度計３０１および加速度計３５０の双方が、患者３００の呼吸運動に応答する。しかしながら、呼吸運動に対する２つの加速度計３０１、３５０の応答は、たとえ加速度計３０１、３５０が互いに同一でも、同一ではない。例えば、全体運動および呼吸運動に対する加速度計３５０の応答は、次式で説明され得る。
【０１３０】
（６）Ｖ３５０＝Ｖ（全体運動）＋ｎＶ（呼吸運動）
【０１３１】
さらに、全体運動および呼吸運動に対する加速度計３０１の応答は、次式で説明され得る。
【０１３２】
（７）Ｖ３０１＝Ｖ（全体運動）＋ｍＶ（呼吸運動）
【０１３３】
式中、「ｎ」および「ｍ」は、それぞれ、加速度計Ｖ３５０およびＶ３０１の出力信号に寄与する患者の呼吸運動の分数を表す倍率である。例えば、倍率「ｍ」および「ｎ」は、加速度計３０１および３５０の感度によって、または、それぞれ各々の加速度計３５０、３０１に到達する呼吸信号の量によって判定される。いずれの場合においても、前述の実施形態では、ｎは、ｍに等しくないし、かつ等しくあってはならない。
【０１３４】
これらの２つの信号（Ｖ３５０；Ｖ３０１）から、呼吸信号は、それらの間の差を判定するまたは生成する（すなわち、これらの信号のうちの一方を他方から減算する）ことによって抽出されるまたは生成され得る。例えば、呼吸信号は次のように表され得る。
【０１３５】
（８）Ｖ３０１−Ｖ３５１＝Ｖ（全体運動）＋ｍＶ（呼吸運動）−Ｖ（全体運動）−ｎＶ（呼吸運動）＝（ｍ−ｎ）Ｖ（呼吸運動）
【０１３６】
好ましい実施形態では、ｎ＝０およびｍ＝１であり、したがって、結果としての信号は、呼吸信号の倍率無しのバージョンである、すなわち、（ｍ−ｎ）Ｖ（呼吸運動）＝（１−０）Ｖ（呼吸運動）＝Ｖ（呼吸運動）である。
【０１３７】
図１２は、呼吸感知システム１２００の代替実施形態を略図で示す。システム１２００は、患者３００のそれぞれ腰１０３Ｂ、腹部３０３、および胸郭１５０の上に配置された３つの加速度計３０１、３１１、および３５０を含む。
【０１３８】
システム１２００は、例えば、３つの加速度計（３０１、３１１、３５０）のうちの２つの出力を処理することによって、上述した２加速度計の実施形態のうちのいずれかに従って用いられ得る。こうする代わりにまたはこうすることに加えて、システム１２００は、例えば、睡眠時無呼吸の患者３００で発生する呼吸などの異常呼吸を検出し得る。
【０１３９】
睡眠時無呼吸の間では、患者３００の肺１２０２に至る気道１２０１は、舌によって遮断される。また、睡眠時無呼吸の間では、患者３００の胸郭１０５および腹部３０３は、逆位相で運動する。言い換えれば、例えば、息を吸っている間に、患者の胸郭１０５が外側に運動するとき、患者の腹部３０３は内側に運動するため、任意の瞬間で、患者の胸郭１０５および腹部３０３は反対方向に運動する。
【０１４０】
胸郭１０５と腹部３０３との間の逆位相運動は、睡眠時無呼吸を検出するために用いられ得る。睡眠時無呼吸の検出は、たった２つの加速度計を、例えば、一方を胸郭の上、他方を腹部の上で用いることによって実施され得るとはいえ、システム１２００は、第３の加速度計３１１を用いて、加速度計３０１と３５０との間の逆位相運動を検出するように構成される。より具体的には、システム１２００では、すべての３つの加速度計３０１、３１１、および３５０は、＋Ｘ方向の運動に応答する正電圧の出力信号と、−Ｘ方向の運動に応答する負電圧の出力信号とを生成するように構成される。
【０１４１】
すべての３つの加速度計３０１、３１１、および３５０が、患者３００の全体運動を検出するとき、その出力信号によって表される加速度計３１１の運動は加速度計３０１および３５０の出力信号から減算されて、上記の式（１）〜（４）に関連して説明し、かつ図示したように、それぞれ患者の腹部３０３および胸郭１０５の正味の運動を表す信号を生成し得る。
【０１４２】
システム１２００は、図９のフローチャート９００のステップで略図として示した方法に従って動作し得る。例えば、システム１２００が胸郭３５０および腹部３０１の上の加速度計しか含まない場合、方法９００はステップ９０１〜９０３を含む。方法９００は、これらの加速度計３５０、３０１を提供して、それらを患者のそれぞれ胸郭および腹部に付着させて（ステップ９０１）、それらを用いて患者の胸郭１０５および腹部３０３それぞれの運動を検出することから始まる。したがって、加速度計３５０は、その出力部に胸郭運動信号を生成し、加速度計３５０は、その出力部に腹部運動信号を生成する。
【０１４３】
胸郭運動信号および腹部運動信号はステップ９０３で処理されて、胸郭運動信号と腹部運動とが逆位相にあるかどうかを判定することによって、患者が睡眠時無呼吸を体験しているかどうかを判定する。
【０１４４】
３つの加速度計を持つシステム１２００では、加速度計を提供するステップ９０１は、上述したように加速度計３５０および３０１を提供することを含み、ステップ９０２で、加速度計３１１を提供して加速度計を、例えば、第３の加速度計３１１の感度軸が患者の脊椎に対して垂直になるように患者の腰領域１０３Ｂに付着させることと、第３の加速度計３１１を用いて、患者３００の全体運動を検出することをさらに含む。第１の２つの加速度計３５０および３０１からの出力信号もまた、それぞれ、全体運動に対する応答を含むため、正味の腹部運動信号は、第２の加速度信号３０１からの腹部運動信号から第３の加速度計３１１からの全体運動信号を減算することによって生成されて、ステップ９０３で、正味の腹部運動信号を生成し得る。同様に、正味の胸郭運動信号は、第１の加速度信号３５０からの胸郭運動信号から第３の加速度計３１１からの全体運動信号を減算することによって生成されて、ステップ９０３で、正味の胸郭運動信号を生成し得る。正味の胸郭運動信号および正味の腹部運動信号はステップ９０３で処理されて、正味の胸郭運動と正味の腹部運動が逆位相になるかどうかを判定することによって、患者が睡眠時無呼吸を体験しているかどうかを判定する。
【０１４５】
図１３Ａおよび図１３Ｂは、２つの加速度計１３０１および１３１１が患者３００の腹部３０３に付着される別の実施形態を略図で示す。図３Ａに略図で示すように、加速度計１３０１および１３１１は、患者の腹部の対側（すなわち、それぞれ右側および左側）に配置される。例えば、加速度計１３０１および１３１１は、患者の腹部を両断する垂直平面１３０５の対側に配置される。図３Ｂは、ライン１３２０に沿った患者の腹部３０３の断面図を略図で示し、かつ加速度計１３０１および１３１１ならびに患者の脊椎１００を示す。
【０１４６】
動作に際して、患者３００の呼吸中、加速度計１３０１および１３１１の各々は、それぞれ運動ベクトル１３０２および１３１２によって示されるように、運動を体験する。一方、運動ベクトル１３０２は、呼吸によるベクトル１３０２Ｒと、全体運動によるベクトル１３０２Ｇとを含む。加速度計１３０１は、これらのベクトルの双方に応答し、したがって、加速度計１３０２の出力は、次式で表され得る。
【０１４７】
（９）Ｖｏｕｔ１３０１＝Ｖ＿呼吸１３０１＋Ｖ＿全体１３０１
【０１４８】
同様に、運動ベクトル１３１２は、呼吸によるベクトル１３１２Ｒと、全体運動によるベクトル１３１２Ｇとを含む。加速度計１３１１は、これらのベクトルの双方に応答し、したがって、加速度計１３１１の出力は、次式で表され得る。
【０１４９】
（１０）Ｖｏｕｔ１３１１＝Ｖ＿呼吸１３１１＋Ｖ＿全体１３１１
【０１５０】
この実施形態では、図１３Ｂに略図で示すように、呼吸ベクトル１３０２Ｒおよび１３１２Ｒは、少し反対方向を刺しているが、それは、それらが腹部３０３の対側（３０３Ｒおよび３０３Ｌ）に配置されており、かつ腹部のこれらの対側が呼吸に応答して異なって運動するからであることに留意すべきである。しかしながら、全体運動ベクトル１３０２Ｇおよび１３１２Ｇは、大きさでは実質的に同一であり、実質的に平行である。
【０１５１】
結果として、呼吸運動は、加速度計の一方の出力を他方の出力から減算することによって発見され得る。
【０１５２】
Ｖ呼吸＝Ｖｏｕｔ１３０１−Ｖｏｕｔ１３１１
【０１５３】
＝Ｖ＿呼吸１３０１＋Ｖ＿全体１３０１−（Ｖ＿呼吸１３１１＋Ｖ＿全体１３１１）
【０１５４】
＝Ｖ＿呼吸１３０１＋Ｖ＿全体１３０１−Ｖ＿呼吸１３１１−Ｖ＿全体１３１１
【０１５５】
このような減算は、ほんの数例を指定すれば、図５Ｂの回路５２０または図５Ｃの回路５３０などの電子回路で実施され得る。全体運動ベクトルが互いに等しい（すなわち、Ｖ＿呼吸１３０１＝Ｖ＿呼吸１３１１）場合では、結果としての呼吸信号は次のように表され得る。
【０１５６】
（１１）Ｖ呼吸＝Ｖ＿呼吸１３０１＋Ｖ＿呼吸１３１１
【０１５７】
一般に、本明細書に説明する実施形態は、加速度計などの２つ（以上）のセンサーを用いることによって呼吸運動を判定するように構成される。しかしながら、他のタイプのセンサーを用い得る。例えば、呼吸運動は、例えば、ＭＥＭＳジャイロスコープを用いて検出されて定量化され得る。また、上述した様々な実施形態は電圧出力センサーで例示されているが、例えば、電流出力センサーなどの他のセンサー用い得る。したがって、上述したセンサーのいずれもが、電圧出力センサーまたは電流出力センサーであり得る。
【０１５８】
本発明の様々な実施形態は、この段落に続く（そして、本出願の最後に提供される実際の特許請求の範囲に先行する）段落に列挙される潜在的請求項を特徴とし得る。これらの潜在的請求項は、本出願の記述された説明の一部を形成する。したがって、続く潜在的請求項の主題は、本出願または、本出願に基づく優先権を要求するいずれかの出願を伴う後の手続きにおける実際の特許請求の範囲として提示され得る。このような潜在的請求項の包含は、実際の特許請求の範囲が潜在的請求項の主題を網羅しないことを意味するものと解釈されるべきではない。したがって、これらの潜在的請求項を後の手続きで提示しないという判断は、主題の公衆への寄贈と解釈されるべきではない。
【０１５９】
制限なく、請求され得る潜在的主題（以下に提示される実際の特許請求の範囲との混乱を避けるために文字「Ｐ」で始まる）は以下を含む。
【０１６０】
Ｐ１：患者の睡眠時無呼吸を検出する方法であって、本方法は、
【０１６１】
第１の加速度計を患者の下腹部領域の前部部分に付着させることであって、この第１の加速度計が、第１の感度軸を有し、かつ第１の感度軸に沿った運動を示す第１の運動信号を生成するように構成される、第１の加速度計を付着させることと、
【０１６２】
第２の加速度計を患者の胸郭領域に付着させることであって、第２の加速度計が、第１の感度軸に対して実質的に平行な第２の感度軸を有し、かつ第２の感度軸に沿った運動を示す第２の運動信号を生成するように構成される、第２の加速度計を付着させることと、
【０１６３】
第１の運動信号および第２の運動信号を処理して、第１の運動信号が第２の運動信号と逆位相になっているかどうかを判定することによって、患者が睡眠時無呼吸を体験しているかを判定することと、を含む。
【０１６４】
Ｐ２：潜在的請求項Ｐ１に記載の患者の睡眠時無呼吸を検出する方法であって、本方法は、
【０１６５】
第３の加速度計を患者の下部脊椎領域に付着させることであって、第３の加速度計が、対象の背部の一部分に対して実質的に垂直な第３の感度軸を有し、かつ第３の感度軸に沿った運動を示す第３の運動信号を生成するように構成される、第３の加速度計を付着させることと、
【０１６６】
第１の運動信号および第３の運動信号を処理して、正味の腹部運動信号を生成することと、
【０１６７】
第２の運動信号および第３の運動信号を処理して、正味の胸郭腹部運動信号を生成することと、
【０１６８】
正味の腹部運動信号および正味の胸郭腹部運動信号を処理して、正味の腹部運動信号が正味の胸郭腹部運動信号と逆位相にあるかどうかを判定することによって、患者が睡眠時無呼吸を体験しているかどうかを判定することと、をさらに含む。
【０１６９】
Ｐ３：対象の呼吸を検出する方法であって、対象が腹部を有し、本方法は、
【０１７０】
第１の加速度計を患者の腹部の左側部分に付着させることであって、この第１の加速度計が、患者の呼吸および全体運動に応答して第１の運動信号を生成するように配置される、第１の加速度計を付着させることと、
【０１７１】
第２の加速度計を患者の腹部の右側部分に付着させることであって、この第２の加速度計が、患者の呼吸および全体運動に応答して第２の運動信号を生成するように配置される、第２の加速度計を付着させることと、
【０１７２】
回路中で、第２の運動信号および第１の運動信号を処理して呼吸信号であって、対象の呼吸に応答して対象の腹部の運動を示す、呼吸信号を生成することと、を含む。
【０１７３】
Ｐ３では、第２の運動信号および第１の運動信号を処理して呼吸信号を生成する行為は、第１の運動信号を第２の運動信号から減算することを含み得る。
【０１７４】
本発明の様々な実施形態は、少なくとも一部では、任意の従来のコンピュータプログラミング言語で実装され得る。例えば、一部の実施形態は、手続き型プログラミング言語（例えば、「Ｃ」）またはオブジェクト指向型プログラミング言語（例えば、「Ｃ＋＋」）で実装され得る。本発明の他の実施形態は、プログラムされたハードウエア素子（例えば、特定用途向け集積回路、ＦＰＧＡ、およびデジタル信号プロセッサ）、または他の関連コンポーネントとして実装され得る。
【０１７５】
代替実施形態では、開示される装置および方法は、コンピュータシステムで用いられるコンピュータプログラム製品として実装され得る。このような実装は、非一時的コンピュータ読み取り可能媒体（例えば、ディスケット、ＣＤ−ＲＯＭ、ＲＯＭ、または固定ディスク）などの有形の媒体上に固定された一連のコンピュータ命令を含み得る。この一連のコンピュータ命令は、本システムに関して本明細書に以前に説明した機能性の全てまたは一部を具現化することが可能である。
【０１７６】
当業者は、このようなコンピュータ命令は、多くのコンピュータアーキテクチャまたはオペレーティングシステムで用いられるように、いくつかのプログラミング言語で記述することが可能であることを理解すべきである。さらにそのうえ、このような命令は、半導体、磁気、光、または他のメモリデバイスなどのいずれかのメモリデバイスに記憶され、かつ、光、赤外線、マイクロ波、または他の送信技術を用いて送信され得る。
【０１７７】
他の方法の中で、このようなコンピュータプログラム製品は、添付の印刷されたまたは電子式の文書（例えば、収縮包装されたソフトウエア）と共に取り外し可能媒体として分配され得るか、（例えば、システムＲＯＭまたは固定ディスク上に）コンピュータシステムを事前ロードされ得るか、またはネットワーク（例えば、インターネットまたはワールドワイドウェブ）上でサーバまたは電子掲示板から分配され得る。もちろん、本発明の一部の実施形態は、ソフトウエア（例えば、コンピュータプログラム製品）とハードウエアとの双方の組み合わせとして実装され得る。本発明のさらに他の実施形態は、完全にハンドウエアまたは完全にソフトウエアとして実装される。
【０１７８】
上述した本発明の実施形態は、単に例示であることを意図するものであり、多くの変更例および修正例が、当業者には明らかであろう。すべてのこのような変更例および修正例は、いずれかの付随する特許請求の範囲に定義される本発明の範囲内にあることを意図するものである。
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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【図２Ｄ】
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【図２Ｅ】
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【図４】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図５Ｆ】
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【図７Ａ】
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【図７Ｂ】
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【図７Ｃ】
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【図７Ｄ】
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【図７Ｅ】
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【図７Ｆ】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図５Ａ】
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【図６】
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【図１２】
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【図１３】
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