(57)【要約】【課題】  パイロットがＧＬＯＣをいつ体感しようとしているかを識別するために、プレチスモグラフ読取りを取得し、プレチスモグラフィを利用する方法及びデバイスの提供等。【解決手段】  ＧＬＯＣの予防支援システムであって、パイロットの中央源部位へ固定されるように構成され、中央源部位での血流を示す信号を生成すべく構成された少なくとも１つのパルスオキシメータ・プローブ１０と、前記少なくとも１つのパルスオキシメータ・プローブと通信するように接続され、血流が所定レベルに接近しているかどうかを判断すべく構成された少なくとも１つの処理モジュール５６を備えるアナライザ・ユニット５８と、前記アナライザ・ユニットと通信するように繋がれ、所定レベル未満の血流に応答して所定の反応を有効化すべく構成された少なくとも１つの処理モジュール５９を備える航空機コンピュータ５１と、を備えたシステム。【選択図】  図９
2008515465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パイロットの頭に対する血流状態を航空機の操作中にモニタリングする方法であって、
前記パイロットの中央源部位にパルスオキシメータ・プローブを固定して、前記中央源部位での血流を示す信号を生成するように前記プローブを配置することと、
前記中央源部位での血流をモニタリングすることと、
前記血流が予め定められた値より下に落ちることに応じて所定の反応を有効化することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記反応は、アラームを生成することを備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記アラームは、可視、可触又は可聴の警告であることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記反応は、訂正フライト操作を試みるように前記航空機の航行制御システムに指示することを備えることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記プローブは、プレチスモグラフィ信号を生成することを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記血流のモニタリングは、プレチスモグラフィ信号のベースライン値を設定し、続いて取得されたプレチスモグラフィ信号を前記ベースライン値と比較することを備えることを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
前記プレチスモグラフィ信号はＡＣ成分及びＤＣ成分を備え、前記ＡＣ成分は前記プレチスモグラフィ信号の山と谷を同定することにより前記プレチスモグラフィ信号から分離され、前記山と谷の間の中間点又は最小値を同定し、前記中間点又は最小値を繋ぐ補間線によって前記ＤＣ成分を表わし、前記プレチスモグラフィ信号から前記ＤＣ成分を抽出し、前記ＡＣ成分を取得すること、を備えることを特徴とする請求項６記載の方法。    
【請求項８】
航空機のフライト中にパイロットにガスを伝えるマスクであって、
前記パイロットの鼻と口を覆うように構成された隔室及び前記隔室へ取り付けられたエアホースと、
前記パイロットの中央源部位へ固定するように構成されたパルスオキシメータ・プローブと、
を備え、
前記パルスオキシメータ・プローブは、前記パルスオキシメータ・プローブによって生成された信号を伝播するためのワイヤに繋がれ、
前記ワイヤは、前記マスクに固定されていることを特徴とするマスク。
【請求項９】
重力により引き起こされる意識喪失の予防を支援するシステムであって、
パイロットの中央源部位へ固定されるように構成され、前記中央源部位での血流を示す信号を生成するように構成された少なくとも１つのパルスオキシメータ・プローブと、
前記少なくとも１つのパルスオキシメータ・プローブと通信するように接続され、前記血流が予め定められたレベルに接近しているかどうかを判断するように構成された少なくとも１つの処理モジュールを備えるアナライザ・ユニットと、  
前記アナライザ・ユニットと通信するように繋がれ、所定レベルより下に落ちる前記血流に応答して所定の反応を有効化するように構成された少なくとも１つの処理モジュールを備える航空機コンピュータと、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１０】
前記アナライザ・ユニットは、前記航空機コンピュータと一体化され、又は別ユニットを備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１１】
前記反応は、前記パイロットのための、可視アラーム、可触アラーム、可聴アラーム又はこれらの任意の組合せの生成を備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１２】
前記反応は、前記パイロットに加えられた重力を減少し又は反転すべく設計された訂正フライト操作を試みるように、前記航空機航行制御システムに指示することを備えることを特徴とする請求項９記載のシステム。
【請求項１３】
パルスオキシメータ・プローブであって、
ユーザの第１の鼻孔への挿入のために構成され、側腹領域及び内側領域を備えて空気通過用のチャネルを定義する第１鼻挿入部と、
前記第１鼻挿入部の前記内側領域上に又はその領域内に配置されたＬＥＤと、
前記ユーザの第２の鼻孔への挿入のために構成され、側腹領域及び内側領域を備えて空気通過用のチャネルを定義する第２鼻挿入部と、
前記第２鼻挿入部の前記内側領域上に又はその領域内に配置された光検出器と、
前記第１鼻挿入部及び前記第２鼻挿入部に接続されたブリッジ部と、
を備えることを特徴とするパルスオキシメータ・プローブ。
【請求項１４】
航空機のコンピュータとともに使用するためのコンピュータ・プログラム製品であって、
パイロットがＧＬＯＣに突入しようとしていることの表示に応答するように前記コンピュータに指示する複数のコンピュータ可読プログラム・コード・モジュールが具現されたコンピュータ使用可能なメディアと、
前記コンピュータに前記パイロットの中央源部位での血流を示す信号をモニタリングさせるコンピュータ可読第１プログラム・コード・モジュールと、
前記コンピュータに血流が第１の予め定められた値に達したことを前記パイロットに警告するアラームを始動させるコンピュータ可読第２プログラム・コード・モジュールと、
前記中央源部位での血流が、前記第１の予め定められた値より低い血流を表わす第２の予め定められた値に達した場合に、前記コンピュータに訂正操作を試みさせるコンピュータ可読第３プログラム・コード・モジュールと、
を備えることを特徴とするコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１５】
前記コンピュータ可読第１プログラム・コード・モジュールは、前記コンピュータにパルスオキシメータ・プローブからのＡＣ成分プレチスモグラフィ信号をモニタリングさせることを特徴とする請求項１４記載のコンピュータ・プログラム製品。
【請求項１６】
ユーザの鼻翼に使用するために設計されたパルスオキシメータ・プローブであって、
前記ユーザの鼻堤に沿って配置するために構成され、近位端と遠位端を備える細長いベースと、
前記細長いベースの前記近位端に取り付けられ又は前記近位端と一体化され、右端部と左端部を有するブリッジと、
前記ブリッジの前記右端部から延びる右フラップと、
前記ブリッジの前記左端部から延びる左フラップと、
前記右フラップ又は前記左フラップの何れか又は両方に配置された少なくとも１つのＬＥＤと、
前記右フラップ又は前記左フラップの何れか又は両方から下に延び、少なくとも１つの光検出器が配置された少なくとも１つの羽根襞と、
を備え、
前記少なくとも１つの羽根襞は、前記少なくとも１つの光検出器が前記少なくとも１つのＬＥＤから横切って整列されるように前記ユーザの右又は左の鼻孔に挿入可能に設計されていることを特徴とするパルスオキシメータ・プローブ。
【請求項１７】
前記右フラップ又は前記左フラップの何れかから下に延び、少なくとも１つの光検出器が配置され、前記ユーザの右又は左の鼻孔に挿入可能に設計された第１の羽根襞と、
前記右フラップ又は前記左フラップの内、前記第１のフラップが延び下がっていない側から下に延び、前記ユーザの右又は左の鼻孔に挿入可能に設計された第２の羽根襞と、
を備え、
前記第１の羽根襞及び前記第２の羽根襞は、前記ユーザの鼻孔へ挿入した際にそれらの形状を維持するように十分に固いことを特徴とする請求項１６記載のパルスオキシメータ・プローブ。
【請求項１８】
該細長いベースの近位端で取り付けられ又は一体化され、対応するレセプタクルと取付け及び電気通信可能に構成されたコネクタを備えることを特徴とする請求項１６記載のパルスオキシメータ・プローブ。
【請求項１９】
ユーザの耳のまわりにマウント可能に設計され、該ユーザの耳介前方領域からの読取りを取得可能に設計された反射型プローブであって、
遠位端と近位端を備え、前記ユーザの耳の後ろの周囲に曲がるように形成されたワイヤリングハーネスと、
前記ワイヤリングハーネスにその遠位端で取り付けられ又は一体化されたプローブベース構造と、
前記プローブベース構造に配置された少なくとも１つのＬＥＤと、
前記プローブベース構造に配置され、前記プローブベース構造に配置された前記少なくとも１つのＬＥＤから近位へ上昇して間隔が置かれた少なくとも１つの光検出器と、を備えることを特徴とする反射型プローブ。
【請求項２０】
前記ワイヤリングハーネスの近位端に取り付けられ又は一体化されたコネクタをさらに備えることを特徴とする請求項１９記載の反射型プローブ。
【請求項２１】
前記少なくとも１つのＬＥＤは、前記少なくとも１つの光検出器から約５ｍｍから約３０ｍｍの範囲内の間隔で遠位に配置されていることを特徴とする請求項１９記載の反射型プローブ。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのＬＥＤは、前記少なくとも１つの光検出器から約８ｍｍから約２０ｍｍの範囲内の間隔で遠位に配置されていることを特徴とする請求項１９記載の反射型プローブ。
【請求項２３】
前記少なくとも１つのＬＥＤは、前記少なくとも１つの光検出器から約１０ｍｍから約２０ｍｍの範囲内の間隔で遠位に配置されていることを特徴とする請求項１９記載の反射型プローブ。
【請求項２４】
ユーザの耳のまわりにマウント可能に設計され、該ユーザの耳介後部からの読取りを取得可能に設計された反射型プローブであって、
遠位端と近位端を備え、前記ユーザの耳の少なくとも一部の周囲で曲がるように形成された細長い本体部と、
前記ワイヤリングハーネスにその近位端で取り付けられ又は一体化されたプローブベース構造と、
前記プローブベース構造に配置された少なくとも１つのＬＥＤと、
前記プローブベース構造に配置され、前記プローブベース構造に配置された少なくとも１つのＬＥＤから遠位方向へ間隔が置かれた少なくとも１つの光検出器と、
を備えることを特徴とする反射型プローブ。
【請求項２５】
前記プローブベース構造の近位端に取り付けられ又は一体化されたコネクタをさらに備えることを特徴とする請求項２４記載の反射型プローブ。
【請求項２６】
前記少なくとも１つの光検出器は、前記少なくとも１つのＬＥＤから約５ｍｍから約３０ｍｍの範囲内の間隔で遠位に配置されていることを特徴とする請求項２４記載の反射型プローブ。
【請求項２７】
前記少なくとも１つの光検出器は、前記少なくとも１つのＬＥＤから約８ｍｍから約２０ｍｍの範囲内の間隔で遠位に配置されていることを特徴とする請求項２４記載の反射型プローブ。
【請求項２８】
前記少なくとも１つの光検出器は、前記少なくとも１つのＬＥＤから約１０ｍｍから約１２ｍｍの範囲内の間隔で遠位に配置されていることを特徴とする請求項２４記載の反射型プローブ。
【請求項２９】
ＧＬＯＣを引き起こす人の頭の血流の低下をもたらすであろうＧｚ負荷と持続時間の量に関する個別化されたプロファイルを取得する方法であって、
前記人をＧｚ負荷増加勾配に晒すことと、
中央部位に配置したパルスオキシメータ・プローブの使用により前記人の頭に対する血流をモニタリングすることと、
該人にＧＬＯＣを引き起こす、血流減少、減少した血流の持続時間、又はこれらの両方を判定することと、
該人のためにデータ・プロファイルを取得することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３０】
航空機コンピュータ上へ前記データ・プロファイルをロードすることをさらに備えることを特徴とする請求項２９記載の方法。
【請求項３１】
人から、プレチスモグラフィ読取り、酸素飽和度読取り、又はこれらの両方を取得する方法であって、
前記人の右又は左の鼻腔の外部に少なくとも１つのＬＥＤを配置することと、
前記少なくとも１つのＬＥＤからちょうど横切って該人の右又は左の鼻孔に少なくとも１つの光検出器を配置することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３２】
前記人の鼻の前記人の線維疎性結合領域上に少なくとも１つのＬＥＤが配置されていることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【請求項３３】
人から、プレチスモグラフィ読取り、酸素飽和度読取り、又はこれらの両方を取得する方法であって、
前記人の耳介前方領域で前記人の側頭動脈上に少なくとも１つのＬＥＤを配置することと、
前記人の耳介前方の領域で前記人の側頭動脈上であって前記少なくとも１つのＬＥＤより上に少なくとも１つの光検出器を配置することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３４】
人から、プレチスモグラフィ読取り、酸素飽和度読取り、又はこれらの両方を取得する方法であって、
前記人の耳介後部で前記人の後耳介動脈上に少なくとも１つのＬＥＤを配置することと、
前記人の耳介後部で前記人の後耳介動脈上であって前記少なくとも１つのＬＥＤより上に少なくとも１つの光検出器を配置することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３５】
人がＧＬＯＣを回避するのを訓練する方法であって、
ＧＬＯＣを引き起こす、血流減少、減少した血流の持続時間、又はこれらの両方を判定することと、
前記人のためのプレＧＬＯＣ条件を設定することと、
前記人をＧｚ負荷増加勾配に晒すことと、
中央部位に配置したパルスオキシメータ・プローブの使用により前記人の頭に対する血流をモニタリングすることと、
該人がプレＧＬＯＣ条件を経験している場合に前記人に対し、前記人がプレＧＬＯＣ条件に関連した内因感覚を認識可能となる警報を発することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３６】
航空機の操作中にパイロットの頭に対する血流をモニタリングする方法であって、
前記パイロットの鼻中隔、鼻翼、耳介前方領域、耳介後部、若しくは頬、又はそれらの組合せを備える前記パイロットの中央源部位に、前記中央源部位での血流を示す信号を生成するように形成されたパルスオキシメータ・プローブを固定することと、
前記中央源部位で血流をモニタリングすることと、
予め定められた値より下に落ちる前記血流に応答して所定の反応を有効化することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３７】
航空機の操作中にパイロットの頭に対する血流をモニタリングする方法であって、
前記パイロットの中央源部位に、プレチスモグラフィ信号を生成するように形成されたパルスオキシメータ・プローブを固定することと、
前記プレチスモグラフィ信号からＡＣ成分を分離することと、
予め定められた値より下に落ちる前記ＡＣ成分に応答して所定の反応を有効化することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３８】
前記プレチスモグラフィ信号の山と谷を同定することを備える、プレチスモグラフィ信号のストリームからＡＣ成分を分離する方法であって、
補間線によってＤＣ成分が表わされる前記山と谷の間の中間点又は最小値を同定することと、
前記プレチスモグラフィ信号から前記ＤＣ成分を抽出することと、
前記ＡＣ成分を取得することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項３９】
人から、プレチスモグラフィ読取り、酸素飽和度読取り、又はこれらの両方を取得する方法であって、
前記人の右又は左の鼻腔の外部に少なくとも１つの光検出器を配置することと、
前記少なくとも１つの光検出器からちょうど横切って該人の右又は左の鼻孔に少なくとも１つのＬＥＤを配置することと、
を備えることを特徴とする方法。
【請求項４０】
前記人の鼻の前記人の線維疎性結合領域上に少なくとも１つの光検出器が配置されていることを特徴とする請求項３１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は、米国仮特許出願第６０／６００，５４８号の出願日である２００４年８月１１日の利益を主張するものである。
また、本願は、重力により引き起こされる意識喪失に逆らう方法及びデバイス並びに新規なパルスオキシメータ・プローブに関する。
【背景技術】
【０００２】
重力により引き起こされる意識喪失（ＧＬＯＣ：ｇｒａｖｉｔｙ−ｉｎｄｕｃｅｄ  ｌｏｓｓ  ｏｆ  ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ）は、人が一定時間著しく増加した重力負荷（＋Ｇｚ）にさらされる場合に生じる現象である。戦闘機のような高性能航空機は、人体の限度を越える＋Ｇｚを生成する操作を可能にする。これは、ＧＬＯＣ並びに生理機能及び認知機能の重大な低下を起こしやすい。ＧＬＯＣは、高性能航空機のパイロット及びクルーに対する主要な生理的脅威の内の１つである。１９８０年代半ば以来、米軍の一部門である米空軍は、ＧＬＯＣにより２９機の航空機と２２人のパイロットを失った。（ブロートン（Ｂｒｏｕｇｈｔｏｎ）「Ｔｈｅ  Ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  Ｎｅｇａｔｉｖｅ  Ｇｚ  Ｒｅｃｏｖｅｒｙ  ｆｒｏｍ  ＧＬＯＣ  ｏｎ  Ｃｅｒｅｂｒａｌ  Ｏｘｉｍｅｔｒｙ」２００３年テキサス州ブルックスＡＦＢ（エアフォースベース）にある米国空軍航空宇宙医学校での発表）似たような喪失割合は、高性能航空機を操縦するその他の役務従事者についても生じる場合がある。生命の損失に加えて、訓練及び失われた航空機のコストは驚異的である。
【０００３】
意識耗弱（ＡＬＯＣ：ａｌｍｏｓｔ  ｌｏｓｓ  ｏｆ  ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ）は、ＧＬＯＣに比してもっと一般的である。症状には、上機嫌、無感覚、置換え、離人症、聴覚刺激に対する乏しい応答、直接記憶障害、感覚異常、運動異常、混乱及び意識喪失のない夢状状態が含まれる。これらの症状はＧＬＯＣの前兆と考えられ、このＧＬＯＣは「増加したＧ（重力）によってもたらされる重要な血液循環の突然で危機的な低減の結果、人の現実に対する意識が失われた、変化した知覚に係る状態」として定義される。（モリセット・ケイ・エル（Ｍｏｒｒｉｓｓｅｔｔｅ  ＫＬ）＝マックガウアン・ディー・ジー（ＭｃＧｏｗａｎ  ＤＧ）ａ  ｓｕｒｖｅｙ  ｏｆ  ｍｉｌｉｔａｒｙ  ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｖｉａｔｏｒｓ．  Ａｖｉａｔ  Ｓｐａｃｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｅｄ．  ２０００年第７１号第４９６頁乃至第５００頁；  バートン・アール・アール（Ｂｕｒｔｏｎ  ＲＲ）Ｇ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｌｏｓｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ：  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，  Ｈｉｓｔｏｒｙ，  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｔａｔｕｓ．  Ａｖｉａｔ  Ｓｐａｃｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｅｄ．  １９８８年第５９号第２頁乃至第５頁）
【０００４】
遠心機トレーニング、ウェイトトレーニング、耐Ｇスーツ、陽圧呼吸法、耐Ｇ緊張訓練及びコックピット内姿勢変形法を含め、いくつかの方法がＧ−レベル許容範囲を増すために開発されてきた。＋９Ｇｚの維持露出の際に明確なビジョンを維持するように訓練された人間の現在の能力は、すなわち第２次世界大戦の戦闘機パイロットに対する約＋４Ｇｚという防御＋Ｇｚ許容範囲における増加は、その大部分は、ＧスーツとＭ−Ｉ、Ｌ−Ｉ及び加圧呼吸法（これらは、１９４０年代に開発されたバルサルバ法の変種である。）のような自己防衛緊張訓練とを一体的に使用することによるものである。（アール・ウッド（Ｅａｒｌ  Ｗｏｏｄ）Ｇ−ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｌｏｓｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ（１９８８）ミネソタ州ロチェスターメイヨークリニック。）しかしながら、そのような訓練にもかかわらず、ＧＬＯＣに起因する１０件の致命的な衝突の調査は、そのような手段がその問題を扱うことに至らないことを示す。Ｉｄ。ウッドの調査は、そのような失敗の原因として考えうるものは、次のようなものであったと述べる。すなわち、（１）最小のパイロット努力によって、症状のない３−８秒というＧＬＯＣに先行する大脳の虚血無酸素症時間より長い時間に及んで７−１０＋Ｇｚ範囲での加速を維持するジェット動源戦闘機の増強能力、（２）不適切に行なわれたバルサルバのような緊張訓練、及び（３）低血圧血管迷走神経性型反応の進展であったと述べる。
【０００５】
発明者らは、現在使用されている技術は、いつＧＬＯＣを被ろうとしているのかを認識する負担を最終的にはパイロットに課したので、ＧＬＯＣ（これは、この文献では、ＡＬＯＣとＧＬＯＣの両方に属する。）の問題を十分に扱わないと考える。
【０００６】
【非特許文献１】モリセット・ケイ・エル（Ｍｏｒｒｉｓｓｅｔｔｅ  ＫＬ）＝マックガウアン・ディー・ジー（ＭｃＧｏｗａｎ  ＤＧ）ａ  ｓｕｒｖｅｙ  ｏｆ  ｍｉｌｉｔａｒｙ  ｈｉｇｈ−ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ  ａｖｉａｔｏｒｓ．  Ａｖｉａｔ  Ｓｐａｃｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｅｄ．  ２０００年第７１号第４９６頁乃至第５００頁
【非特許文献２】バートン・アール・アール（Ｂｕｒｔｏｎ  ＲＲ）Ｇ−Ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｌｏｓｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ：  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ，  Ｈｉｓｔｏｒｙ，  Ｃｕｒｒｅｎｔ  Ｓｔａｔｕｓ．  Ａｖｉａｔ  Ｓｐａｃｅ  Ｅｎｖｉｒｏｎ  Ｍｅｄ．  １９８８年第５９号第２頁乃至第５頁
【非特許文献３】アール・ウッド（Ｅａｒｌ  Ｗｏｏｄ）Ｇ−ｉｎｄｕｃｅｄ  Ｌｏｓｓ  ｏｆ  Ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ  ａｎｄ  ｉｔｓ  Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ（１９８８）ミネソタ州ロチェスターメイヨークリニック
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記のような背景に鑑みてなされたものであり、従来技術の欠点ないし問題点を克服することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本願主題発明は、プレチスモグラフの読取りを得て、パイロットがＧＬＯＣを体感しようとしているのはいつなのかを識別するためにプレチスモグラフィを利用し、また、差し迫ったＧＬＯＣの徴候及び症状を認識するようにパイロットを訓練する方法、デバイス及びシステムに属する。さらに、他の実施形態において、本願発明は、パイロットに対しＧＬＯＣを被ろうとしている瞬間だと警告し、且つ／又は所定の訂正動作を採るように航空機に指図することにより破滅的な損害又は損傷を自動的に防ぐように設計された方法及びデバイスに属する。最後に、主題発明は、遠心機及び航空機における訓練の際になされた測定が、ＧＬＯＣ予防操作を最適化するようにパイロットに教示すべく、リアルタイムフィードバックのために表示されることを可能にし、また、先に収集されたデータに基づいて各々のパイロットがＧＬＯＣの初期段階にいつ入るのかを判定するようにフライト・システムへプログラムすることが可能なＧＬＯＣ「プロファイル」を創るために、各々のパイロットのプレチスモグラフィ・データを提供すべく保存及び使用されることを可能にする。
【０００９】
他の側面によれば、主題発明は、新規なパルスオキシメータ・プローブに属する。ここで用いられる「パルスオキシメータ・プローブ」という用語は、動脈血酸素飽和のパルスオキシメトリ測定に用いることができ、且つ／又はプレチスモグラフィに用いることができるプローブを意味する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１において、人又は非人の鼻孔へ快適に配置することが可能となるように設計された鼻用パルスオキシメータ・プローブ１０が示されている。鼻用プローブ１０は、シリコン、ゴム、プラスチック若しくは他の高分子基材、又は他の適当な材料を含め（これらに限定されない。）、広範囲の材料から作製することができる。好ましくは、該鼻用プローブは、ユーザによる適切な快適性を可能にすべくソフトでフレキシブルな（補聴器イアモールドに類似した）材料を、少なくとも部分的に、備えているが、鼻の内部壁に適切に一致して、ユーザの鼻の中にプローブを固定すべく摩擦抵抗を提供するために、十分な剛性を有している。鼻用プローブ１０は、チャネル１５が描かれている第１インサート１６と、チャネル１７が描かれている第２インサート１８とを備える。チャンネル１５、１７は、ユーザがユーザの鼻の内外に吸入及び呼出するときに、空気の滑らかな流過を可能にするような寸法となっている。インサート１６の内壁において又はその内壁上に配置されているのは、発光ダイオード（ＬＥＤ：ｌｉｇｈｔ  ｅｍｉｔｔｉｎｇ  ｄｉｏｄｅ）のような光生成源である。光検出器１４が、インサート１８の内側領域上に又はその領域内に配置されている。ワイヤ２０、２２が、光生成源１２と光検出器１４にそれぞれ接続されている。ワイヤ２０、２２の取扱いを支援するために、ワイヤ２０、２２は、スリーブのようなファスナ２４によって一緒に固定されていてもよい。当業者は、ワイヤを束ねるために、クリップ、タイ、リング、バンドなど（これらに限定されない。）を含むあらゆる手段が、この目的のために用いられてもよいことを理解するであろう。
【００１１】
加えて、発明者らは、用いられてもよいプローブの形を制限するつもりでない。米国出願第１０／１７６，３１０号、第１０／７５１，３０８号、及び第１０／７４９，４７１号は、ここでの教示と一致して使用するために実施可能な種々のプローブ実施形態を開示する。これらの出願も、ＬＥＤと光検出器の機能的及び技術的側面を教示する。
【００１２】
ここで用いられているように、「中央源部位（ｃｅｎｔｒａｌ  ｓｏｕｒｃｅ  ｓｉｔｅ）」という用語はユーザの首より上の部位を意味し、そのような部位での血流に関する情報はユーザの脳に対する血流と相関する。中央源部位の例には、舌、唇、頬、鼻腔、鼻中隔、鼻翼、耳介前方領域、耳介後方領域及び耳が含まれるが、これらに限定するものでない。
【００１３】
図２は、図１に示される鼻用プローブ実施形態１０の断面側面図を示す。１つ又は複数のＬＥＤ１２と光検出器１４とが、相互に対向して配置されている。酸素飽和度をモニタするためには、２つ以上のＬＥＤが典型的には必要である。プレチスモグラフィについては、１つのＩＲ  ＬＥＤのみが必要である。さらに、具体的な機序又は理論は措くとして、酸素飽和度における変化より遥か前にプレチスモグラムがＧＬＯＣの兆しを示すであろうということが発明者らの確信である。しかしながら、主題発明のプローブ及び方法は、ユーザのプレチスモグラフィ及び酸素飽和度の両方をモニタリングするために設計して使用してもよいと思料する。
【００１４】
インサート１６は、内側領域２１と側腹領域２５を備える。インサート１８もまた、内側領域２３と側腹領域２７を備える。ユーザの鼻中隔は、インサート１６、１８のそれぞれの内側領域２１、２３によって定義されたスペースにあるであろう。したがって、該内側領域は、ユーザの鼻中隔と接触する該インサートの部分を表わす。該側腹領域は、ユーザの鼻腔に隣接した該インサートの部分を表わす。開示された実施形態はこれらインサートが、各インサートが内側領域と側腹領域がある状態で、完全に内側チャネルを定義することを示すものの、インサートは内側チャネルの周りの全周囲未満を定義するように作られていてもよい。ワイヤ２０、２２は、ＬＥＤ１２と光検出器１４にそれぞれ接続される。
【００１５】
図３は、鼻孔に鼻用プローブ実施形態１０を配置された者の側面図を示す。ワイヤ２０、２２は、スリーブによってともに覆われ且つ固定され、一体となってワイヤ３２を形成する。
【００１６】
図４は、マスク４０に取り付けられたヘルメット４６を着用しているパイロット４４を示す。マスク４０は、マスク隔室４３へ取り付けられたエアホース４８を備える。パイロットは、彼の鼻４５に、図１に示された鼻用プローブ１０を配置している。ワイヤ２０、２２を含んでいるワイヤ３２が、マスク隔室４３において定義された穴４２を通り抜けている。該ワイヤはマスク及び／又はエアホース４８に種々の方法で固定されてもよいことが当業者によって理解されるであろう。たとえば、ホース４８は、そこに定義され、ワイヤ３２が通ることが可能なチャネルを有していてもよい。図４に示される実施形態は、最も恐らくは、ワイヤ３２をホース４８の外部に固定することを備え、それがパイロット４４の行動を妨害しないようにするであろう。ワイヤ３２は、光検出器から、ここで更に詳細に議論される信号プロセッサとアナライザのユニットまで、信号を伝播する。マスク、鼻、頬等に関連して用いられるプローブは、具体的に示された実施形態に制限されるものでないことを再言することが重要である。
【００１７】
図５に移り、そこでは、パイロットによって装着されているパルスオキシメータ・プローブから得られた信号を処理し、前記パルスオキシメータ・プローブから受信された一定の情報に応じて応答するシステム５０が示されている。当該システムは、ライン５２、５４から信号を受け取って処理するように構成されたアナライザ・ユニット５８を備える。当業者は、その信号が別の信号プロセッサによってある程度前処理され、その後前記アナライザ・ユニット５８に１つの信号ストリームとして送られてもよいことを認識するであろう。このように、アナライザ・ユニット５８は、ライン５２、５４の何れか一方又はそれらの両方から信号を受け取るように構成されている。アナライザ・ユニット５８は、該パルスオキシメータ・プローブから受け取った信号がＧＬＯＣの誘発を示す血液量の減少に関係するかを判断するソフトウェア及び／又は電気的／回路構成部品を備えた処理モジュール５６を備える。アナライザ・ユニット５８は、また、警告信号を生成するように構成された別の処理モジュールを備えていてもよい。
【００１８】
典型的な高＋Ｇｚ訓練の際には、パイロットは、最大限の深い息をできるだけ速くして、吸下しつつ短時間の間それを維持し、そして次に、瞬間的に力強く呼息を行なうか、あるいはまた、深い息を吸い込んで、すぼめられた唇に抗ってそのエアを連続的に吐き出すように訓練される。これらの訓練による目的は、酸素化された血液を一時的に（３−５秒）頭の中に「捕捉」し、急速に、血液が肺に戻ることを可能にすることである。これらの訓練は、高＋Ｇｚ時間の始めから終わりまでの間、５−１０秒のインターバルで繰り返される。最大吸息を取り入れて、次にまた、吸下して抵抗に抗って吸息を解放することの何れもが重要である。深く息を中へ吸って吸下することは血液が頭へ行くのを強要するが、訓練があまりに長い間維持される場合、心臓に対する静脈還流は妨げられ、脳に対するフローは減少し、そしてＧＬＯＣが続いて起こる。このように、ＧＬＯＣを予防する訓練は「両刃の剣」であり、正しく行なわれなければならず、さもなくば、それらはＧＬＯＣを事実悪化させてしまう。
【００１９】
開示されたシステムは、パイロットがこれらの訓練を能率的に行うのを助けるべく可視の且つ／又は可聴のキューを介して実時間フィードバックを行なうために、遠心機及び航空機訓練の際に用いることができる。加えて、最善の訓練が得られる場合、当該システムは、ＧＬＯＣの発現を示すプレチスモグラムを保存することができる。これは、プレ＋Ｇｚプレチスモグラムの振幅を評価し、その後、プレチスモグラフィ信号が、いつ各パイロットのために個別化されたプレ予＋Ｇｚ値の所定割合分減少したのかを認識し、そしてＧＬＯＣがいつ差し迫るか（ここに定義されたプレＧＬＯＣ条件として）を判定するシステムとして構成することができる。パイロットの物理的特性を含む多数の要因は、被る＋Ｇｚ負荷に耐える彼らの能力に影響を及ぼす。個別化された情報は、水平飛行及び＋Ｇｚ演習の両方の間にプレチスモグラム（したがって頭に対する血流）を絶えず評価する計算機システムにロードすることができ、所定のデータに基づいて、パイロットが力及び頭に対する血流の減少を経験するところであり、高＋Ｇｚロードが維持されればＧＬＯＣに帰着する、と判定することができる。従来の研究は、脳血流量（ＣＢＦ：ｃｅｒｅｂｒａｌ  ｂｌｏｏｄ  ｆｌｏｗ）がベースライン・フローから７２−８０％減少した後およそ５−８秒後に、無意識が続いて起こることを示す。（フローレンス・ジー（Ｆｌｏｒｅｎｃｅ  Ｇ）、ボニエ・アール（Ｂｏｎｎｉｅｒ  Ｒ）、リオンデ・エル（Ｒｉｏｎｄｅｔ  Ｌ）、プラグネ・ディー（Ｐｌａｇｎｅｓ  Ｄ）、ラガルド・ディー（Ｌａｇａｒｄｅ  Ｄ）、ヴァン・ビール・ピー（Ｖａｎ  Ｂｅｅｒｓ  Ｐ）、セラ・エイ（Ｓｅｒｒａ  Ａ）、エティエンヌ・エックス（Ｅｔｉｅｎｎｅ  Ｘ）、トゥラン・ディー（Ｔｒａｎ  Ｄ）：Ｃｅｒｅｂｒａｌ  ｃｏｒｔｉｃａｌ  ｂｌｏｏｄ  ｆｌｏｗ  ｄｕｒｉｎｇ  ｌｏｓｓ  ｏｆ  ｃｏｎｓｃｉｏｕｓｎｅｓｓ  ｉｎｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｇｒａｖｉｔａｔｉｏｎａｌ  ｓｔｒｅｓｓ  ｉｎ  ｒｈｅｓｕｓ  ｍｏｎｋｅｙｓ．  Ｎｅｕｒｏｓｃｉ  Ｌｅｔｔ．  ２００１；３０５：９９−１０２．）
ＧＬＯＣ警報システムは、＋Ｇｚ加速がちょうど始まる時のプレチスモグラフの振幅を評価し、＋Ｇｚ演習の間のプレチスモグラフの振幅をモニタリングするように設計することができる。該プレ＋Ｇｚ振幅のプリセットされた割合で、警報を作動させることができる。パイロットが警報に応答せず、且つ振幅がＣＢＦに危険的な減少の方（例えば、ベースライン・フローより下へ６５−８５％）へ低下し続ければ、自動操縦装置が制御を採り、プレチスモグラフ振幅が危険水準より上に増加するまで＋Ｇｚ負荷を減少させることができる。
【００２０】
このように、別の実施形態によれば、図１６に示されるように、主題発明は、個人の頭への血流を低下させてＧＬＯＣをもたらすであろうＧｚロードと持続時間の量に関する個別化されたプロファイルを得る方法に属し、該方法は、該個人をＧｚ負荷増加勾配にさらすことと９００、中央ロケーションでパルスオキシメータの使用を通じて頭に対する血流をモニタリングすることと９１０；血流の減少と該個人に対してＧＬＯＣをもたらす減少血流持続時間とを判定することと９２０；該個人のためのデータ・プロファイルを取得することと９３０；航空機コンピュータに該データ・プロファイルをロードすることと９４０、を備える。個別化されたデータ・プロファイルを実現することは、個人がいつＧＬＯＣを体感するかを予測する精度を増加し、したがって、該個人のためにＧＬＯＣをより好ましく防ぐために用いることができる。特に、データ・プロファイルを含んでいる処理モジュールは、該個人のための、トリガされた時に警報を始動させ且つ／又は訂正操作を採用するように航空機コンピュータに指図するという、プレＧＬＯＣ条件を確立することができる。「プレＧＬＯＣ条件」ないし（１つ又は複数の）「条件」という用語は、ある個人にとってのＧＬＯＣに先行し、ＧＬＯＣへと繋がりそうな、経験的に決定された血流条件及び持続時間条件を表わすが、しかしそれらは、パイロットがＧＬＯＣを回避するために反応することを可能にするようにＧＬＯＣより十分前に所定時間において確立される。かかる個別化されたプロファイルの使用は、また、該個人のための不必要な誤報を回避するであろう。それは、ＧＬＯＣを引き起こすのに十分な生理的条件が各パイロットによって変化するので、パイロットに対し航空機への多くの制御を与えるであろう。パイロットは、遠心機演習、空でのフライト演習、又は他のＧｚ負荷を生成する手段の使用を通じて、Ｇｚ負荷を受けることができる。遠心機は、近くでそれを制御してモニタリングすることができるので、最も好適な手段である。
【００２１】
他の実施形態において、ＧＬＯＣ回避訓練は、主題発明の方法を用いて実行することができる。各パイロットのためのＧＬＯＣに繋がる生理的条件を近接してモニタリングすることによって、各パイロットは、彼らがいつＧＬＯＣに突入しようとしているのか感知することができ、また、バルサルバ演習又は他の訂正動作に対して適切に対応するように訓練することができる。好適な実施形態において、トレーニング過程の一部として、パイロットは、彼がプレＧＬＯＣ条件に突入しようとする時に、当該パイロットに通知するためにフィードバック信号が与えられる。これは、より迅速に該条件を認識するために、プレＧＬＯＣ条件に関連する体内の感情及び感覚を、パイロットが関連付けることを支援するであろう。さらに、以下で議論するように、バルサルバ演習を抑えすぎることは非生産的な効果があるかもしれない。主題訓練方法の利用は、パイロットが最適なバルサルバ演習技術を実施して精緻にすることを可能にするであろう。フィードバック信号が実現されてもよい。これは、パイロットがバルサルバ演習技術について適切にタイミングをとるのを支援するであろう。
【００２２】
図５に戻り、システム実施形態５０において、アナライザ・ユニット５８は航空機コンピュータ５１へ統合されたものとして示されている。航空機コンピュータ５１は、パイロットからの入力により、又は入力なくして、自動的に訂正フライト操作を行なうように構成された処理モジュール５９を備える。航空機コンピュータ５１も、所定の低レベルの血流を示す前記航空機コンピュータ５１に対して信号を送るアナライザ・ユニット５８に基づいて起動される、アラーム５５に接続されている。具体的な実施形態において、血流における変化の検出とモニタリングは、通常のＧｚ条件の下のプレチスモグラフィ信号のベースライン値を設定し、次に、後に得られたプレチスモグラフィ信号を前記ベースライン値と比較することを備える。典型的な実施形態において、当該アナライザ・ユニットは、ベースライン値を設定し、連続的に信号をモニタリングし、そしてベースライン値と比較するように構成された処理モジュールを備える。
【００２３】
図６は、パイロットによって装着されているパルスオキシメータ・プローブから取得された信号を処理し、前記パルスオキシメータ・プローブから受信された一定の情報に応じて応答する他の実施形態システム６０を示す。システム６０は、ワイヤ５２、５４に接続された独立型ユニットであるアナライザ・ユニット６８を備える。アナライザ・ユニット６８は、航空機コンピュータ６１にライン６３を通じて、また、直接にアラーム６５にライン６７を通じて接続されている。アナライザ・ユニット６８の低血流判定に基づいて、アナライザ・ユニット６８は、航空機コンピュータ６１に対して低血液量信号を送るのと同時にアラーム６５を始動させることができる。念のために再述するが、航空機コンピュータ６１はまた、ワイヤ６９を介してアラーム６５に接続されてもよい。システム実施形態５０のように、航空機コンピュータ６１は、訂正フライト操作を行なうように構成された少なくとも１つの処理モジュール（不図示）を備える。
【００２４】
アラーム５５、６５は、フライト・パネル上で起動された光や、ブザーのようなアラームを鳴らすスピーカのように、自然に見ることができ且つ／又は聴くことができるものである。該航空機コンピュータは、また、航空機の翼をアンロードしてパイロットのＧｚ負荷を減少させるように設計された訂正フライト操作を採用するように航空機に指図する少なくとも１つの処理モジュールを備えていてもよい。そのような操作の一例には、航空機を安定姿勢にして、飛行高度を水平にするために機首を下げることが含まれるが、これに限られるものでない。別の例には、急勾配（６０−９０度のバンク角度）の高速ターンの間に、直ちに翼を水平にすることが含まれる。翼のレベル姿勢は、脳に対する血流を引き起こすように設計されている。
【００２５】
ここで用いられる「航空機」という用語は、地上より上を移動するために設計された任意の型のクラフトを意味する。航空機という語はまた、地面で動作するように設計されたビークルを含め、速さ、加速度及びマニューバリングの性質によって、かかる航空機のオペレータにＧＬＯＣを引き起こすことが可能な力を生成する任意の走行車両に言及するようにより広く且つ非一般的な意味においても用いられる。
【００２６】
ここに用いられる１つ又は複数の「ワイヤ」という語は、電気信号を伝播する伝導特性を有する任意の構造を意味する。ワイヤという語はまた、２つの構造を接続するために用いられているワイヤとの語が、２つの構造間で電気信号を送信する無線手段によって代用されてもよいということを示すために、非一般的な方法において用いられている。また、ワイヤがプローブから別の部品まで信号を伝播するために用いられている場合、かかるワイヤは、信号を転送する無線手段と置き換えられてもよい。たとえば、従来の送信機／受信機をプローブに実装してもよく、プローブがそれを送り込む部品は信号を送る。
【００２７】
ここで用いられる「通信するように接続されている」という用語は、ワイヤ又はワイヤレス接続のいずれかを介して、通信するように接続されている少なくとも２つの部品に対し及び／又は当該部品から電気信号を伝えるのに十分な任意の接続を指す。
【００２８】
ここで用いられているように、「血流を示す信号」という用語は、血液の流れによって生じる組織内の血液量変化に対応する信号、すなわち、灌流又は血流を示す信号を意味する。マーレー＝フォスター、Ｔｈｅ  Ｐｅｒｉｐｈｅｒａｌ  Ｐｕｌｓｅ  Ｗａｖｅ：  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ  Ｏｖｅｒｌｏｏｋｅｄ，  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，  １２：３６５−３７７  （１９９６）を参照。典型的には、これらの信号は、赤血球内のヘモグロビンによって（例えば光源を介して）伝えられたエネルギーの吸収の結果生成された波形を生成するパルスオキシメータ・プローブから導出される。そのような信号は、ここでは、プレチスモグラフィ信号と呼ぶ。
【００２９】
「処理モジュール」という用語は、単一の処理装置又は複数の処理装置を含んでもよい。そのような処理装置は、マイクロプロセッサ、マイクロ・コントローラ・信号処理プロセッサ、マイクロコンピュータ、中央処理装置、フィールドプログラム可能ゲートアレイ、プログラム可能論理回路、状態機械、論理回路、アナログ回路、デジタル回路、及び／又は操作指令に基づいて信号（アナログ及び／又はデジタル）を扱うあらゆるデバイスであってもよい。処理モジュールは、メモリ装置に対し、操作可能に連結され、又は一体的に統合されてもよい。メモリ装置は、単一のメモリ装置又は複数のメモリ装置であってもよい。そのようなメモリ装置は、読み取り専用メモリ、ランダムアクセス記憶装置、揮発性メモリ、不揮発性メモリ、スタティックメモリ、ダイナミックメモリ、フラッシュメモリ、及び／又はデジタル情報を保管するあらゆるデバイスであってもよい。
【００３０】
図７に移り、耳介前方反射型プローブ５００が示されている。この耳介前方領域とは、耳の前の領域である。このプローブ５００は、その遠位端５１１でプローブベース構造５１０を、その近位端５１２でコネクタ５２０を有するワイヤリングハーネス５１５を備える。耳介前方反射型プローブ実施形態５００は、プローブベース構造５１０と耳のまわりで固定されるように、典型的にはユーザの耳の耳珠のちょうど前で固定されるように設計されている。プローブベース構造５１０はフレキシブルであってもよいが、プローブ５００を使用している間に曲がりも変形もしないように、固いか又は実質的に固いのが好適である。好適な実施形態において、該ワイヤリングハーネスは、米国５５４３２−３１７７ミミネソタ州ネアポリスコマースレーン（Ｃｏｍｍｅｒｃｅ  Ｌａｎｅ）７３００Ｍｉｎｃｏ  Ｐｒｏｄｕｃｔｓ，  Ｉｎｃ．又は６００６０イリノイ州マンデライン（Ｍｕｎｄｅｌｅｉｎ）パークアベニュー２０７東ＮｏｒｔｈＰｏｉｎｔ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓによって提供されているもののような（これらに限定されない）、フレックス回路で作られている。コネクタ５２０は、ワイヤリングハーネス５１５のワイヤに対し、アナライザ・ユニットに接続された別のワイヤを備えた対応するレセプタクルと、又はアナライザ・ユニット上のレセプタクルと直接に、電気通信させる任意の適当なコネクタであってもよい。
【００３１】
図８に示されるように、ワイヤリングハーネス５１５は、十分に絶縁された導電性物質で作られたワイヤ５１６を備える。ワイヤリングハーネス５１５内の該ワイヤは、プローブベース構造５１０のＬＥＤ  ５１４及び光検出器５１２（例えばフォトダイオード）と接続されている。ワイヤリングハーネス５１５は、プローブ実施形態の固定を耳の周りに及び耳珠の前に適所に支援する接着剤５２４が提供されていてもよい。適当な場所にプローブ５００を固定する前に、皮捲り層５２５が除去され、接着剤５２４が該プローブをユーザの皮膚に付着させる。
【００３２】
耳介前方反射型プローブ５００は、側頭動脈のプレチスモグラフィ読取り及び／又は酸素飽和測定を取得するように設計されている。側頭動脈は、（脳の一半球に対する主要動脈である）頚動脈から直接に分岐するので、理想的なターゲットである。ＬＥＤ  ５１４は光を側頭動脈へ送り、血流の量、すなわち酸素飽和度に拠って、側頭動脈の血液は出射光の量子を吸収するであろう。その光のいくらかは、側頭動脈から反射されて光検出機構５１２により感知される。反射された光の量は、血液の量及び／又は動脈の中の血液の酸素飽和度と直接に関連している。ＬＥＤ  ５１４と光検出器５１２の間に間隔をとることは、正確な測定を取得するために重要である。ＬＥＤ  ５１４と光検出機構５１２の間の間隔は、典型的には約５ｍｍから約３５ｍｍの範囲にある。好ましくは、当該間隔は、約１０ｍｍから約２０ｍｍの範囲にある。最も好適な範囲は、約１２ｍｍから約１６ｍｍの間隔である。
【００３３】
他の実施形態において、主題発明は耳介前方の反射型プローブに類似するプローブ実施形態、すなわち少なくとも１つのＬＥＤと光検出器を備えた単なるプローブベース構造に関し、それは、ヘルメットのパッド内のようなパイロットのヘルメットに埋め込まれる。プローブは、ユーザの頭にヘルメットを配置したときに、プローブが耳介前方領域に配置されて安定するような位置において、パイロットのヘルメットに埋め込まれる。したがって、典型的な実施形態において、プローブは、ユーザの耳をカバーし又は隣接するヘルメットのパッドに埋め込まれる。
【００３４】
図９−１２は、ユーザの鼻の翼状領域からプレチスモグラフィ読取り及び／又は酸素飽和度読取りを得るために構成された鼻用プローブ実施形態８００を示す。鼻用プローブ実施形態８００は、鼻の縦方向の隆起部に沿って走るベース部８１３を備える。ベース部８１３の遠位端８３３はブリッジ部８１９である。ブリッジ部８１９は、鼻を横に走り、一方のエンドに右フラップ部８１２を、そしてその左エンドに左フラップ８１７を備える。右・左のフラップ部８１２、８１７は、それぞれ、ユーザの右・左の鼻腔より上に配置される。左フラップ８１７は、それに取り付けられたか又は一体化された、少なくとも１つのＬＥＤ  ８１０ないし他の光源を有する。右・左フラップ８１２、８１７から下降して伸びると、右延長部８２３と左延長部８２４がある。左延長部８２４に取り付けられ又は一体化されているのは、ユーザの左の鼻孔に挿入されるように構成された羽根襞８２０である。羽根襞８２０は、その遠位端において、それに取り付けられ又は一体化されたフォトダイオード８２５を有する。羽根襞８２０は、フォトダイオード８２５が  ユーザの鼻の外部に配置されたＬＥＤ  ８１０から真直ぐ横切って配置されるように、ユーザの鼻孔を覆うように曲げて挿入されるように設計されている。延長部８２３は、ユーザの右の鼻孔に挿入されるように設計されている羽根襞８１４を備える。ユーザの右の鼻孔における羽根襞８１４の位置は、羽根襞８２０に対してプローブ８００を左へ引こうとする対抗力を提供する。したがって、右フラップ８１２、右延長部８２３、及び右羽根襞８１４は、鼻用プローブ８００を適当な場所に固定するように共働する。図１１に示されるように、鼻用プローブ８００は、接着剤８３５と皮捲り層８３０が提供されている。使用前に、皮捲り層８３０は除去され、接着剤８３５はユーザの鼻の皮膚に鼻用プローブ８００を固定するのを助ける。ベース８１３の近位端８３４では、コネクタ８４０が提供されている。ワイヤ８３６が当該鼻用プローブ実施形態において提供されており、ＬＥＤ  ８１０及びフォトダイオード８２５からコネクタ８４０まで走り上がる。さらに、上で記載したようなフレックス回路が、ＬＥＤ  ８１０とフォトダイオード８２５に必要な配線を提供するようにプローブ実施形態８００に取り付けられ又は一体化されていてもよい。
【００３５】
上に記載した新規な翼状プローブ設計の使用を通じて、発明者らは、突起した部分のちょうど後ろの鼻孔の外側に意外と優れたプローブ位置を発見した。これは、線維疎性結合組織と呼ばれる。発明者は、鼻孔外のこの部分は顔面動脈の鼻外側枝によって供給されるものだと推測するが、（鼻中隔上で見つかったキーゼルバッハ叢に似た）いくつかの枝が存在する。この位置はまた、前篩骨動脈吻合枝（鼻外枝）を含み、それは内頚動脈の外の枝である。したがって、線維疎性結合組織部位は、ＧＬＯＣを予防するために、使用すべく配置されたプローブにとって意外に最適な部位である。したがって、好適な実施形態において、その線維疎性結合領域上への配置がユーザのために最適化されるように、翼状プローブ８００は寸法どりされる。
【００３６】
さらに別の実施形態によれば、主題発明は、耳介後部からの読取りを得するために設計されたプローブに属する。図１７に示されるように、耳介後部１７１１は耳の後ろの部位である。後耳介動脈は、外頚動脈から真直ぐ行った小さな枝である。それは、耳介の後部を側頭骨の乳様突起に対して皮相的に分布する。外頚動脈へ近接しているということは、耳介後部からの読取りが、前部のプローブよりも頚動脈の血流に対して改善された洞察を提供できることを意味する。加えて、側副血流はこの位置には存在しないようであるので、それは、頚動脈を通る一方性のフローに係る良い表示を与える。別の直接的利点は、動脈の皮相的な性質であり、それを覆う皮膚の相対的に薄い層と結合されている。前述の特徴に加え、堅い側頭骨がすぐ下にあるという事実は、耳介後部を反射モニタリングにとっての理想的な部位にさせる。
【００３７】
耳介後部での反射モニタリングの別の区別可能な利点は、前部モデルにより時おり経験される、飽和度読取りに干渉する静脈血が存在しないということである。皮膚の薄い層及び動脈からの強い脈動は、正しい動脈飽和度が計算されることを可能にする。他の利益は、読取りに干渉する髪の毛の不存在並びに皮脂及び汗腺が少ないことが含まれる。最後に、耳の後ろの領域はプローブを固定するのが簡単であり、それは通常他のデバイスではやり難い。したがって、別の実施形態によれば、主題発明は、細長本体部１７１０を備えた耳介後部反射プローブ１７００に属する。細長本体部１７１０は、ユーザの耳の少なくとも一部の周りを包むように曲げられている。細長本体部１７１０は、遠位端１７１３と近位端１７１４を備える。近位端１７１４では、該細長本体は、それに取り付けられ又は一体化されたプローブベース構造１７１５を有する。プローブベース構造１７１５は、少なくとも１つのＬＥＤ  １７１６と少なくとも１つの光検出器１７１７を備える。少なくとも１つのＬＥＤ１７１６と少なくとも１つの光検出器１７１７は、ワイヤ１７１８と接続されて電気的に通信可能となっている。ワイヤ１７１８は、プローブベース構造１７１５から延びて、コネクタ１７１９で切れていてもよい。ワイヤは、適用に応じて様々な長さとなろう。たとえば、ワイヤは、プローブベース構造１７１５の近位端１７２１で切れていてもよいし、あるいはプローブベース構造１７１５の外に一定距離延び、航空機コンピュータ若しくはその構成部品（例えば信号処理ユニット、アナライザ・ユニットなど）に接続していてもよい。
【００３８】
他の実施形態において、主題発明は、耳介後部反射プローブ１７００に類似するプローブ実施形態、すなわち単に少なくとも１つのＬＥＤと光検出器を備えたプローブベース構造１７１５に関し、これは、ヘルメットのパッド内などのように、パイロットのヘルメットへ埋め込まれる。プローブは、ユーザの頭にヘルメットを配置したときに、プローブが耳介後部に配置され安定する位置でパイロットのヘルメットへ埋め込まれる。
【００３９】
追加的な実施形態によれば、図１８に示されるように、主題発明は、外耳道から、より詳細には鼓膜の動脈からプレチスモグラフィ読取りを取得する外耳道プローブ実施形態１８００に属する。プローブ１８００は、耳の中の配置を支援するために先細となっているが、先細となっていなくてもよい。プローブは、外耳道に最初に挿入される内側端部１８１０、及び外側端部１８２０を備える。ＬＥＤは１８１２でプローブ１８００の一面上に提供され、そしてその反対側に光検出器１８１４が提供されている。当業者は、ＬＥＤ  １８１２及び光検出器１８１４の空間的構成及び配置が慣例の実験によって最適化されてもよいことを認識するであろう。ＬＥＤ  １８１２と光検出器１８１４に接続されているのは、それぞれ、ワイヤ１８２２と１８２４であり、それらはワイヤ１８１６を形成するように途中から一体となっている。ワイヤ１８１６は、出口１８１８から外側端部１８２０に出る。プローブ１８００は、米国特許第５，２１３，０９９号に記載されているものと類似しているが、外耳道からプレチスモグラフィ読取りを取得するために特別にアレンジされて用いられている。’０９９号特許は、酸素飽和度とパルス読取りを取得するために外耳道プローブを使用することを教示するものの、モニタ血流をモニタするための及びＧＬＯＣのリスクを減少する方法としてのプレチスモグラフィの使用を思料することも、教示することもない。発明者らは、血流（又は灌流）を正確にモニタリングし、迅速にプレ予ＧＬＯＣ条件を判定するのに、プレチスモグラフィ読取りが特に有利であることに気付いた。
例１
【００４０】
パルスオキシメータ・プローブをある人の右の頬と左の頬に配置した。図１３ａは、その人の右・左のプレチスモグラフ読取値を示す。ある時点で、その人の右の頚動脈を押圧し、これによって血流を止めた。図１３ｂは、両方の頬からモニタしながら、一方の頚動脈を押圧する効果を示す。右の頬プローブからの信号の振幅は劇的に減少する（矢印を参照）。図１３ｃは、頚動脈が解放されたとき、右の頬からのプレチスモグラフィ信号がスパイクし（充血反応、矢印を参照）、そして次に通常の振幅に戻ることを示す。ＧＬＯＣに、プレチスモグラフの振幅における同様又はより大きな減少が、頭からのプローブ・モニタリングの全てからみられるであろう。脳への血流を減少し、且つ／又はＧＬＯＣを引き起こすのに十分なＧｚ負荷の量は変化すると考えられる。各パイロットにおいてプレ＋Ｇｚ血流の何パーセントでＧＬＯＣに至るかを知ることによって、その人のためのアラームを最適化する、各パイロットのためのパーソナル・プロフィールが生成されうる。
例２
【００４１】
発明者らは、重要な情報が信号から推定されうる、プレチスモグラフィ信号の新規処理法を開発した。この新規な処理法は、プレチスモグラフィ信号ストリームから取得可能であると判断されるより前でない時点において、情報を明らかにする。前もって、プレチスモグラフィ信号ストリームを、指又は他の四肢のような末梢部位から典型的に取得した。中央部位からプレチスモグラフを取得することは、末梢部位からのプレチスモグラフにおいて見られるバックグラウンドノイズの多くを欠くというのが発明者の確信であり、また、呼吸数及び静脈のキャパシタンスのような情報が推定可能であるという認識に結局導くのは、その「あまり乱れていない」信号の獲得である。
【００４２】
パルスオキシメータ・プローブから取得されたローの信号ストリームは、パルスオキシメータ・プローブの光検出器に当るＬＥＤからの光量と関連する。光検出器からの信号の振幅は、ＬＥＤと光検出器の間の光の吸収量に反比例する（より大きな吸収によって光検出器を励起する光はより少なくなる）。吸収光は、組織による吸収、静脈血による吸収、動脈血による吸収、及び各心拍での動脈血の脈動による吸収を含め、複数の要因による。典型的には、光検出器からのロー信号は処理されて（例えばアーティファクトの除去や信号の自動ゲイン）、２つの成分へ分離される。２つの成分は、動脈における血液の脈動及びフローによってもたらされる各心拍変化と関連した経時変化する信号（典型的にはＡＣ成分と呼ばれる）、並びに、その信号の他の生理的及び物理的特性と関連した、典型的にはＤＣ成分と呼ばれる低周波成分（非拍動性動脈血、拍動性及び非拍動性の静脈血、組織及び骨を含む）であることが意図されている。ＡＣ信号は、見落とされたプレチスモグラフィ及びＤＣ成分と典型的には称される。
【００４３】
ＡＣ成分の振幅は、検出器を流れ過ぎる動脈血の量に関する情報を含む。正しくこの情報を解釈するために、ＡＣ成分及びＤＣ成分を、標準モニタにおけるよりも厳格に分離しなければならない。特に、拍動性の動脈成分は、心臓の各心拍変化に関連する情報のみを含むべきである。ＤＣ成分は他方、呼吸器系の効果、血液湛水、静脈インピーダンスなど）の生理からの低周波効果及び物理センサ変化（例えばプローブの方向変化など）を含むべきである。
【００４４】
主題発明の一信号処理方法実施形態によれば、プレチスモグラフにおける個人の心拍動の効果は別の情報から分離される。これは、基本的に十分なＡＣ成分を取得することを目的としてＤＣ成分を切り捨てる従来の処理とは基本的に幾分異なる到達点である。標準的手法は、ローパスフィルタによってＤＣ成分を除去することを含むＤＣ除去技術を実装することである。しかしながら、この技術は、２つの情報源からデータのすべてを十分に分離するとは限らない。主題加工方法はより高いフィディリティ信号を取得するが、これはプレＧＬＯＣ条件を判定するための変数の的確な測定を取り扱う場合に重要である。具体的な実施形態において、プレチスモグラフィ信号のハイファイＡＣ成分とＤＣ成分（当該技術において従前無視されたもの）は、以下のものによって達成される：
１）信号の山と谷を離散的に選択すること（改善されたノイズ／アーティファクト排除は、フーリエ解析又は自己相関解析によって、すなわち過去の適切なデータから見積もって、予測される心拍数で存在する山と谷を探すことにより達成することができる。）
２）山と谷の間の中間点（又は最小値）を見つけること
３）これらの中間点（又は最小値）を繋ぐ補間された（恐らくは滑らかであるか又はスプライン状となっている）線としてＤＣ成分を抽出すること
４）ロー信号からＤＣ成分を引いたものとしてＡＣ成分を抽出すること。
【００４５】
図１４は、頬に配置されたパルスオキシメータ・プローブからのプレチスモグラフを表わす。ＡＣ成分は上に提供され、ＤＣ成分は下に提供されている。ＡＣ成分において見られるように、頚動脈を押圧することは血流を減少させる（矢印を参照）。反対に、頚動脈を押圧した場合には、ＤＣ成分は上昇する（矢印を参照）。このことは、ＤＣ成分において表わされる生理現象についての発明者の確信を強固にする。すなわち、この例に関し、ＤＣ成分の増加は頬に流れるより少ない血液と、動脈のみが塞がれ静脈還流はそうでないので低い静脈インピーダンスと、の両方が存在することを示す。その効果は、より少ない血液が頬に流れ、その血液が頬を去ることができるということである。ＬＥＤと光検出器の間の血液は少ないので、信号の吸収は少なく、ＤＣコンポーネント信号はより高くなる。ＡＣ成分とＤＣ成分を分離することによって、動脈血フローおよび静脈還流に対する両方の効果を評価することができる（ＧＬＯＣのための変数をモニタリングする場合の望ましい特徴である）。
例３
【００４６】
図１５において、ＤＣ成分は上に、ＡＣ成分は下にプロットされている。指プローブが心臓の高さに当初配置され、「ベースライン」ＡＣ成分の振幅が得られた。対象は、パイロットがＧＬＯＣを防ぐための保持＋Ｇｚの間に行うように教えられるものに類似するバルサルバ試験を行なった。しかしながら、バルサルバは１０秒以上の間維持され、これは、ＧＬＯＣを生じさせる共通問題である（あまりに長い間正圧をかけること）、血流減少（ＡＣ成分の振幅の低減）に帰着した。［０６２］  次に、対象は、（立ちながら）彼の頭の高さの上に彼の指を持ってきた。これは、ＡＣ成分の振幅の増加に帰着する。これはＡＣ成分に関する従来の教示と矛盾し、これは、正確な反対結果を予測し、心臓に関する位置変化に対する局所的血管反応の効果を実証する。ＡＣ成分は、恐らくＬＥＤと検出器の間の指にある細動脈の局所的血管拡張によるより低い血管インピーダンスとより多くの血流とが存在し、ＤＣ成分の増加によって実証されたように指により少ない静脈血が存在するので、増加する。対象は再びバルサルバ試験を行ない、血流（ＡＣ成分）は減少し、減少した静脈還流によりＤＣ成分もまた減少した。
【００４７】
最後に、対象は、彼の心臓の高さより下に彼の手を維持した。プレチスモグラフ信号の異なる成分についての本発明の新規な理解が予測するようにＡＣ成分は、増加した静脈のインピーダンス及び細動脈と小静脈の間の圧力低下のために減少し、ＬＥＤと光検出器の間の静脈側により多くの血液が蓄積されたのでＤＣ成分は減少した。上記と同様の結果がバルサルバ試験の間に生じた。各バルサルバには、小さいけれども検知可能なＤＣ成分の減少があることに留意が必要である。上記は、ＤＣ成分が高度に正確なＡＣ成分信号を得て、かつ静脈側の効果（すなわち静脈還流）を実証するためには、十分に分離なければならないということを更に実証する。
【００４８】
本発明の種々の実施形態をここに示し記載したが、それらの実施形態は例を提示するためにのみ提示したものであることが自明であろう。多くの変形、変更及び置換を、当該発明から乖離することなくここに行なうことが可能であろう。したがって、本発明は、添付されたクレームの精神及び範囲によってのみ限定されることが意図されている。ここに参照したすべての特許と他の引用文献の教示は、それらがここでの教示と一致しないようにならない程度において、参照したことによってここに盛り込まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、ユーザの鼻の中で固定するように設計されたパルスオキシメータ／プレチスモグラフィ・プローブの斜視図を示す。
【図２】図２は、図１に示された実施形態の側面断面図を示す。
【図３】図３は、図１に示されたパルスオキシメータ・プローブを鼻に挿入して固定したユーザの側面図を示す。
【図４】図４は、マスクを着用し、これと相互に作用するパルスオキシメータ・プローブを有しているパイロットの側面図を示す。
【図５】図５は、航空機コンピュータと統合されたアナライザ・ユニットを備える主題発明の実施形態の概略図である。
【図６】図６は、航空機コンピュータに操作可能に結合されたアナライザ・ユニットを備える主題発明の実施形態の概略図を示すダイヤグラムである。
【図７】図７は、主題発明に係る耳介前方反射プローブ実施形態の斜視図を示す。
【図８】図８は、主題発明に係る耳介前方反射プローブ実施形態の側面図を示す。
【図９】図９は、翼状パルスオキシメータ・プローブ実施形態の斜視図を示す。
【図１０】図１０は、図９に示される翼状パルスオキシメータ・プローブ実施形態の正面斜視図を示す。
【図１１】図１１は、ＦＩＧ  ９に示される翼状パルスオキシメータ・プローブ実施形態の後方斜視図を示す。
【図１２】図１２は、図９に示される翼状パルスオキシメータ・プローブ実施形態の下面図を示す。
【図１３】図１３は、ある人の右頬と左頬から得られたプレチスモグラフを示す。図１３ａは、頚動脈の押圧無しの、左右プレチスモグラフを示す。図１３ｂは、右頚動脈の押圧ありの、左右プレチスモグラフを示す。図１３ｃは、右頚動脈を解き放った後の、左右プレチスモグラフを示す。
【図１４】図１４は、頬に配置されたパルスオキシメータ・プローブからのプレチスモグラフを表わす。ＡＣ成分（又はこの例のために心性成分）は、上側で提供されており、ＤＣオフセット（又はこの例のに非心性成分）は下側で提供されている。このＡＣ成分において見られるように、頚動脈を押圧することにより血流が減少する（矢印を参照）。反対に、頚動脈が押圧された時に、ＤＣオフセットは上昇する（矢印を参照）。
【図１５】図１５は、指から得られたプレチスモグラフを表わす。ＤＣオフセットは下側にプロットされ、ＡＣ成分が上側である。
【図１６】図１６は、各人がＧＬＯＣに入るところかどうか判断するための情報を備えた、各人のために個別化されたデータ・プロファイルを得るための、主題発明の方法実施形態を図示するダイヤグラムを表わす。
【図１７】図１７は、耳介後方プローブ実施形態の斜視図を表わす。
【図１８】ＦＩＧ  １８は、ユーザの外耳道からプレチスモグラフィ読取りを得るための、外耳道プローブ実施形態の斜視図を表わす。
【符号の説明】
【００５０】
１０  鼻用プローブ実施形態（パルスオキシメータ・プローブ）
５００  耳介前方反射型プローブ（パルスオキシメータ・プローブ）
８００  鼻用プローブ実施形態（パルスオキシメータ・プローブ）
１７００  耳介後部反射プローブ（パルスオキシメータ・プローブ）
１８００  外耳道プローブ実施形態（パルスオキシメータ・プローブ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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