(57)【要約】  胃腸運動特性および予備的に他の生理学的特性（例えば心拍数）を評価するシステムおよび方法を開示する。同方法およびシステムは、身体の腹部領域から発せられる音響エネルギー（すなわち音）に関する１以上の信号を取得し、音響エネルギー信号に基づき少なくとも１つの胃腸パラメータまたはイベントを判定するために採用すると効果的である。胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進を含む胃腸イベントおよび胃腸通過時間、または逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調を含む胃腸システム不調を含む。【選択図】図２Ｂ
2011519663.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の胃腸機能を監視するシステムであって、
前記被験者の身体領域近傍に配置することができるセンサであって、音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーを表す少なくとも１つの音響エネルギー信号を生成ように構成された、少なくとも１つのセンサと、
前記音響エネルギー信号を受け取るように構成された処理部であって、さらに前記音響エネルギー信号を処理し、その処理結果から少なくとも１つの胃腸パラメータの発生を判定するように構成された処理部と、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進からなるグループから選択されたイベントおよび胃腸通過時間を含む
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記胃腸パラメータは、胃腸システム不調に関するイベントを含み、
前記胃腸システム不調は、逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項４】
前記センサは、前記音響エネルギーを表す複数の音響エネルギー信号を生成する
ことを特徴とする請求項１記載のシステム。
【請求項５】
前記処理部は、前記複数の音響エネルギー信号を受け取って処理し、その結果から少なくとも第１胃腸パラメータの発生を判定するように構成されている
ことを特徴とする請求項４記載のシステム。
【請求項６】
前記第１胃腸パラメータは、胃腸通過時間を含む
ことを特徴とする請求項５記載のシステム。
【請求項７】
被験者の胃腸機能を監視するシステムであって、
前記被験者の身体領域近傍に配置することができる音響エネルギーセンサであって、前記被験者が生成した音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーを表す少なくとも１つの音響エネルギー信号を生成するように構成された、少なくとも１つの音響エネルギーセンサと、
前記被験者の身体領域近傍に配置することができる空間パラメータセンサであって、前記被験者の身体に関連する少なくとも１つの空間パラメータを監視し、前記空間パラメータを表す少なくとも１つの空間パラメータ信号を生成するように構成された、少なくとも１つの空間パラメータセンサと、
前記音響エネルギー信号と前記空間パラメータ信号を受け取るように構成された処理部であって、さらに少なくとも１つの胃腸パラメータの発生を、前記音響エネルギー信号と前記空間パラメータ信号の関数として判定するように構成された処理部と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項８】
前記空間パラメータセンサは、前記被験者の身体の動きを監視するように構成された動きセンサを備える
ことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項９】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の動きを含む
ことを特徴とする請求項８記載のシステム。
【請求項１０】
前記空間パラメータセンサは、前記被験者の身体の方向を監視するように構成された方向センサを含む
ことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１１】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の方向を含む
ことを特徴とする請求項１０記載のシステム。
【請求項１２】
前記胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進からなるグループから選択されたイベントおよび胃腸通過時間を含む
ことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１３】
前記胃腸パラメータは、胃腸システム不調に関するイベントを含み、
前記胃腸システム不調は、逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項７記載のシステム。
【請求項１４】
胃腸機能と生理学的特性を監視するシステムであって、
被験者の身体領域近傍に配置することができる音響エネルギーセンサであって、前記被験者が生成した胃腸音を表す音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーを表す第１音響エネルギー信号を少なくとも生成するように構成された、少なくとも１つの音響エネルギーセンサと、
前記被験者の身体領域近傍に配置することができる生理センサであって、前記被験者に関する生理学的特性を検出し、前記生理学的特性を表す第１生理特性信号を少なくとも生成するように構成された、少なくとも１つの生理センサと、
前記第１音響エネルギー信号と前記第１生理パラメータ信号を受け取るように構成された処理部であって、さらに前記第１音響エネルギー信号を処理し、その結果から少なくとも１つの胃腸パラメータの発生を判定するように構成された処理部と、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１５】
前記胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進からなるグループから選択されたイベントおよび胃腸通過時間を含む
ことを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１６】
前記胃腸パラメータは、胃腸システム不調に関するイベントを含み、
前記胃腸システム不調は、逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１７】
前記生理学的特性は、心拍数、血圧、血中ガス飽和率、呼吸数、肌温度、心臓機能に関する電気パルスからなるグループから選択された生理学的特性を含む
ことを特徴とする請求項１４記載のシステム。
【請求項１８】
胃腸機能と生理学的特性を監視するシステムであって、
被験者の身体領域近傍に配置することができる音響エネルギーセンサであって、前記被験者が生成した胃腸音を表す音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーを表す少なくとも１つの音響エネルギー信号を生成するように構成された、少なくとも１つの音響エネルギーセンサと、
前記被験者の身体領域近傍に配置することができる空間パラメータセンサであって、前記被験者の身体に関連する少なくとも１つの空間パラメータを監視し、前記空間パラメータを表す少なくとも１つの空間パラメータ信号を生成するように構成された、少なくとも１つの空間パラメータセンサと、
前記被験者の身体領域近傍に配置することができる生理センサであって、前記被験者に関する生理学的特性を検出し、前記生理学的特性を表す少なくとも１つの生理特性信号を生成するように構成された、少なくとも１つの生理センサと、
前記音響エネルギー信号、前記空間パラメータ信号、前記生理パラメータ信号を受け取るように構成された処理部であって、さらに少なくとも１つの胃腸パラメータの発生を、前記音響エネルギー信号と前記空間パラメータ信号の関数として判定するように構成された処理部と、
を備えたことを特徴とするシステム。
【請求項１９】
前記空間パラメータセンサは、前記被験者の身体の動きを監視するように構成された動きセンサを備える
ことを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２０】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の動きを含む
ことを特徴とする請求項１９記載のシステム。
【請求項２１】
前記空間パラメータセンサは、前記被験者の身体の方向を監視するように構成された方向センサを含む
ことを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２２】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の方向を含む
ことを特徴とする請求項２１記載のシステム。
【請求項２３】
前記胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進からなるグループから選択されたイベントおよび胃腸通過時間を含む
ことを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２４】
前記胃腸パラメータは、胃腸システム不調に関するイベントを含み、
前記胃腸システム不調は、逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２５】
前記生理学的特性は、心拍数、血圧、血中ガス飽和率、呼吸数、肌温度、心臓機能に関する電気パルスからなるグループから選択された生理学的特性を含む
ことを特徴とする請求項１８記載のシステム。
【請求項２６】
被験者に関する胃腸パラメータを判定する方法であって、
前記被験者の胃腸システムが生成した音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーを表す音響エネルギー信号を生成するステップと、
前記被験者に関する少なくとも１つの空間パラメータを検出し、前記空間パラメータを表す空間パラメータ信号を生成するステップと、
少なくとも１つの胃腸パラメータを、前記音響エネルギー信号と前記空間パラメータ信号の関数として判定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２７】
前記空間パラメータ信号を利用して前記音響エネルギーを検出するステップを調整するステップを有する
ことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２８】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の動きを含む
ことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項２９】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の方向を含む
ことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３０】
前記胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進からなるグループから選択されたイベントおよび胃腸通過時間を含む
ことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３１】
前記胃腸パラメータは、胃腸システム不調に関するイベントを含み、
前記胃腸システム不調は、逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項２６記載の方法。
【請求項３２】
被験者に関する胃腸パラメータを判定する方法であって、
前記被験者の胃腸システムが生成した音響エネルギーを検出し、前記音響エネルギーを表す音響エネルギー信号を生成するステップと、
前記被験者に関する少なくとも１つの空間パラメータを検出し、前記空間パラメータを表す空間パラメータ信号を生成するステップと、
前記被験者に関する少なくとも１つの生理学的特性を検出し、前記生理学的特性を表す少なくとも１つの生理パラメータ信号を生成するステップと、
少なくとも１つの胃腸パラメータを、前記音響エネルギー信号と前記空間パラメータ信号の関数として判定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項３３】
前記空間パラメータ信号を利用して前記音響エネルギーを検出するステップを調整するステップを有する
ことを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の動きを含む
ことを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記空間パラメータは、前記被験者の身体の方向を含む
ことを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
前記胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進からなるグループから選択されたイベントおよび胃腸通過時間を含む
ことを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
前記胃腸パラメータは、胃腸システム不調に関するイベントを含み、
前記胃腸システム不調は、逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調からなるグループから選択されている
ことを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３８】
前記生理学的特性は、心拍数、血圧、血中ガス飽和率、呼吸数、肌温度、心臓機能に関する電気パルスからなるグループから選択された生理学的特性を含む
ことを特徴とする請求項３２記載の方法。
【請求項３９】
複数被験者の胃腸機能と生理学的特性を監視する方法であって、
第１被験者の胃腸システムが生成した第１音響エネルギーを検出し、前記第１音響エネルギーを表す第１音響エネルギー信号を生成するステップと、
前記第１被験者に関する第１生理学的特性を検出するステップと、
第２被験者に関する第２生理学的特性を検出するステップと、
前記第１被験者に関する少なくとも１つの胃腸パラメータを、前記第１音響エネルギー信号の関数として判定するステップと、
を有することを特徴とする方法。
【請求項４０】
前記第２被験者は、前記第１被験者の胎児を含む
ことを特徴とする請求項３９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胃腸の機能および生理学的特性を非侵襲評価する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
過去数十年間の医薬業界における進歩は、人間生命の長さと質を拡張させるために必要不可欠であった。新規化合物に加え、経口薬の製剤と送達の手法により、効能が向上し、一方で投薬量を最小化して副作用を減じることができた。しかし、人体の消化管は一様でなく、消化酵素、吸収速度、微生物叢、その他の要因における差異により、程度の差はあるものの、特定薬剤を送達するのに望ましい場所が胃腸管内に設けられる。
【０００３】
製薬会社は、目標薬剤送達に多大な努力を払ってきた。すなわち、胃腸（ＧＩ）管内における薬剤送達の位置と速度である。これら努力により、様々な基本的送達手法の形態が得られるようになってきた。例えば、ゲルカプセルと固形錠剤（タブレット）、被膜配合、などである。最近では、マイクロ〜ナノ粒子サイズを制御できるようになってきた。これら進歩は有用であることがわかっているが、一方で、胃腸システムは被験者間および被験者内における変化が特に大きい。鍵になる変数である胃腸運動特性、およびこれから導かれる胃腸通過時間（または消化時間）によって、望ましい目標薬剤送達手法を定めることが困難になっている。
【０００４】
胃腸運動特性はまた、製剤処方の効能の臨床評価に対して多大な影響を与え得る。また多くの場合において、実際に影響を与える。確かに、当該分野においてよく知られているように、経口投与される薬剤処方、例えば薬剤処方を内包するゲルカプセルが、最適に消化され、吸収される前に胃腸管を出ると、処方の効能は大幅に減じられる。さらに、事例によっては、カプセルは胃腸管の上部（すなわち、胃底上部）に長時間（例えば５時間超）滞在することが分かってきた。
【０００５】
胃腸運動特性と胃腸機能の間には、直接的な関係があることもよく知られている。確かに、多くの場合において、胃腸運動特性は、通常のおよび／または異常時の胃腸機能（例えば消化管閉塞）を反映している。
【０００６】
胃腸運動特性と通過時間を評価するため、様々な方法およびシステムが採用されてきた。一般的に用いられる手法は、ガンマシンチグラフ法である。しかし、ガンマシンチグラフ法には関連する重大なデメリットがある。
【０００７】
ガンマシンチグラフ法に関連するデメリットは、放射物質の処理と機器の取り扱い経験に関する問題（および規制）に起因して、同手法を用いることができる設備と専門家が少数に限られていることである。さらなるデメリットは、大規模な臨床薬試験は現実性がないことである。
【０００８】
胃腸運動特性を評価するその他の方法およびシステムは、胃腸音を取得して評価する仕組みを備える。例えば、米国特許第５，３０１，６７９号には、人体表面に配置されたマイクロホン、または胃腸管に経口または直腸挿入されたマイクロホンを用いて人体音を捕らえることにより、胃腸管の疾患を含む様々な疾患の診断情報を提供する方法およびシステムが開示されている。
【０００９】
その他のシステムは、特定周波数範囲内の胃腸音を検出するマイクロホンを採用している。この例は、以下に記載されている。Ｄａｌｌｅ他，“Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  Ａｎａｌｙｓｉｓ  Ｉｎ  Ｂｏｗｅｌ  Ｓｏｕｎｄｓ”，Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ  ｉｎ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ，Ｖｏｌ．４（３−４），ｐｐ．２４７−２５４（１９７５年２月）；Ｓｕｇｒｕｅ他，“Ｃｏｍｐｕｔｅｒｉｚｅｄ  Ｐｈｏｎｏｅｎｔｅｒｏｇｒａｐｈｙ：  Ｔｈｅ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｎｅｗ  Ｓｙｓｔｅｍ”，Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１８，Ｎｏ．２，ｐｐ．１３９−１４４（１９９４年）；Ｐｏｖｎａｒｄ他，“Ｏｕ’ａｔｔｅｎｄｒｅ  ｄｅｓ  ｓｙｓｔｅｍｅｓ  ｅｘｐｅｒｔｓ  ｐｏｕｒ  ｌｅ  ｄｉａｇｎｏｓｔｉｃ  ｄｅｓ  ｔｒｏｕｂｌｅｓ  ｆｏｎｃｔｉｏｎｎｅｓ  ｉｎｔｅｓｔｉｎａｕｘ”，Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ  Ｃｌｉｎｉｃａｌ  Ｂｉｏｌｏｇｙ，ｐｐ．４５ｃ−４８ｃ（１９９０年）。
【００１０】
従来の音響的手法およびシステムに関する重大なデメリットは、記録した音声から得られる情報の範囲が限られることである。確かに、胃腸音と胃腸通過時間の間の関係について開示したものは、あるとしても少ない。
【００１１】
したがって、腹部聴診により、胃腸運動特性を評価し、胃腸通過時間を判定する方法およびシステムを提供することが望ましい。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の実施形態は、胃腸機能を監視し、予備的に心拍数や呼吸数のような他の生理学的パラメータを監視する、システムおよび方法を提供する。本発明のシステムおよび方法は、これにより胃腸通過時間およびその他の生理学的パラメータを含む様々な情報を提供する。
【００１３】
本発明の１側面によれば、胃腸機能を監視するシステムおよび方法が提供される。同システムおよび方法を採用して、身体の腹部領域から発する音響エネルギーに関する１以上の信号を効果的に取得し、その音響エネルギー信号に基づいて少なくとも１つの胃腸パラメータを判定することができる。
【００１４】
本発明の１実施形態によれば、被験者の胃腸機能を監視するシステムが提供される。（ａ）同システムは、被験者の身体上または身体内に配置することができる少なくとも１つのセンサを備える。センサは、音響エネルギーを検出し、その音響エネルギーを表す音響エネルギー信号を少なくとも１つ生成するように構成されている。（ｂ）同システムはまた、音響エネルギー信号を受け取るように構成された処理部を備える。処理部はさらに、音響エネルギー信号を処理し、少なくとも１つの胃腸パラメータまたはイベントの発生を判定するように構成されている。
【００１５】
１実施形態において、胃腸パラメータは、胃腸混合、胃腸排出、胃腸収縮、胃腸推進からなるグループから選択されたイベントおよび胃腸通過時間を含む。
【００１６】
１実施形態において、胃腸パラメータは、逆流症、過敏性腸症、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群不調からなるグループから選択された、胃腸システム不調に関するイベントを含む。
【００１７】
本発明の他実施形態によれば、胃腸機能と生理学的特性を監視するシステムが提供される。（ａ）同システムは、被験者の身体領域上または身体内部に配置することができる少なくとも１つの音響エネルギーセンサを備える。音響エネルギーセンサは、被験者が生成した胃腸音を表す音響エネルギーを検出し、その音響エネルギーを表す音響エネルギー信号を生成するように構成されている。（ｂ）同システムはまた、被験者の身体領域上または身体内部に配置することができる少なくとも１つの生理センサを備える。生理センサは、被験者に関する生理学的特性を検出し、その生理学的特性を表す生理特性信号を生成するように構成されている。（ｃ）同システムはまた、音響エネルギー信号と生理特性信号を受け取るように構成された処理部を備える。処理部はさらに、音響エネルギー信号と生理特性信号を処理し、少なくとも１つの胃腸パラメータまたはイベントの発生を、音響信号の関数として判定するように構成されている。
【００１８】
本発明の他実施形態によれば、被験者の胃腸機能を監視するシステムが提供される。（ａ）同システムは、被験者の身体領域近傍に配置することができる少なくとも１つの音響エネルギーセンサを備える。音響エネルギーセンサは、被験者が生成した音響エネルギーを検出し、その音響エネルギーを表す少なくとも１つの音響エネルギー信号を生成するように構成されている。（ｂ）同システムはまた、被験者の身体領域近傍に配置することができる少なくとも１つの空間パラメータセンサを備える。空間パラメータセンサは、被験者の身体に関連する少なくとも１つの空間パラメータを監視し、その空間パラメータを表す少なくとも１つの空間パラメータ信号を生成するように構成されている。（ｃ）同システムはまた、音響エネルギー信号と空間パラメータ信号を受け取るように構成された処理部を備える。処理部はさらに、少なくとも１つの胃腸パラメータの発生を、音響エネルギー信号と空間パラメータ信号の関数として判定するように構成されている。
【００１９】
１実施形態において、空間パラメータセンサは、被験者の身体の動きを監視するように構成された動きセンサを備える。空間パラメータは、被験者の身体の動きを含む。
【００２０】
１実施形態において、空間パラメータセンサは、被験者の身体の方向を監視するように構成された方向センサを備える。空間パラメータは、被験者の身体の方向を含む。
【００２１】
本発明の他実施形態によれば、胃腸機能と生理学的特性を監視するシステムが提供される。（ａ）同システムは、被験者の身体領域近傍に配置することができる少なくとも１つの音響エネルギーセンサを備える。音響エネルギーセンサは、被験者が生成した音響エネルギーを検出し、その音響エネルギーを表す少なくとも１つの音響エネルギー信号を生成するように構成されている。（ｂ）同システムはまた、被験者の身体領域近傍に配置することができる少なくとも１つの空間パラメータセンサを備える。空間パラメータセンサは、被験者の身体に関する少なくとも１つの空間パラメータを監視し、その空間パラメータを表す少なくとも１つの空間パラメータ信号を生成するように構成されている。（ｃ）同システムはまた、被験者の身体領域近傍に配置することができる少なくとも１つの生理センサを備える。生理センサは、被験者に関する生理学的特性を検出し、その生理学的特性を表す少なくとも１つの生理特性信号を生成するように構成されている。（ｄ）同システムはまた、音響エネルギー信号、空間パラメータ信号、生理特性信号を受け取るように構成された処理部を備える。処理部はさらに、少なくとも１つの胃腸パラメータの発生を、音響エネルギー信号と空間パラメータ信号の関数として判定するように構成されている。
【００２２】
１実施形態において、空間パラメータセンサは、被験者の身体の動きを監視するように構成された動きセンサを備える。空間パラメータは、被験者の身体の動きを含む。
【００２３】
１実施形態において、空間パラメータセンサは、被験者の身体の方向を監視するように構成された方向センサを備える。空間パラメータは、被験者の身体の方向を含む。
【００２４】
本発明の他実施形態によれば、被験者に関する胃腸パラメータを判定する方法が提供される。同方法は、（ａ）被験者の胃腸システムが生成した音響エネルギーを検出し、その音響エネルギーを表す音響エネルギー信号を生成するステップ、（ｂ）被験者に関する少なくとも１つの空間パラメータを検出し、その空間パラメータを表す空間パラメータ信号を生成するステップ、（ｃ）少なくとも１つの胃腸パラメータを、音響エネルギー信号と空間パラメータ信号の関数として判定するステップ、を有する。
【００２５】
本発明の他実施形態によれば、被験者に関する胃腸パラメータを判定する方法が提供される。同方法は、（ａ）被験者の胃腸システムが生成した音響エネルギーを検出し、その音響エネルギーを表す音響エネルギー信号を生成するステップ、（ｂ）被験者に関する少なくとも１つの空間パラメータを検出し、その空間パラメータを表す空間パラメータ信号を生成するステップ、（ｃ）被験者に関する生理学的特性を検出し、その生理学的特性を表す少なくとも１つの生理特性信号を生成するステップ、（ｄ）少なくとも１つの胃腸パラメータを、音響エネルギー信号と空間パラメータ信号の関数として判定するステップ、を有する。
【００２６】
本発明の他実施形態によれば、複数被験者の胃腸機能と生理学的特性を監視する方法が提供される。同方法は、（ａ）第１被験者の胃腸システムが生成した第１音響エネルギーを検出し、第１被験者に関する第１音響エネルギー信号を生成するステップ、（ｂ）第１被験者に関する第１生理特性を検出するステップ、（ｃ）第２被験者に関する第２生理特性を検出するステップ、（ｄ）第１被験者に関する少なくとも１つの胃腸パラメータを、第１音響エネルギー信号の関数として判定するステップ、を有する。
【００２７】
１実施形態において、第２被験者は第１被験者の胎児を含む。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１Ａ】一般的な胃腸管を示す、人間胴体の部分図である。
【図１Ｂ】人間の腹部の図である。
【図２Ａ】本発明に係る胃腸分析システムの１実施形態の概略図である。
【図２Ｂ】本発明に係る、図２Ａに示す胃腸分析システムの他実施形態の概略図である。
【図３】図１に示す人間胴体の部分図である。同図は、本発明の１実施形態に基づく、胃腸音（または音響）センサの配置を示す。
【図４】分析器の概略図である。同図は、本発明の１実施形態に基づく、分析器のサブシステムまたはモジュールを示す。
【図５】本発明に係る蓄積動きパラメータ（ＡｃｃＭ）を、時間の関数として示すグラフである。
【図６】本発明の１実施形態に基づくシステムベストを身に着けた人間胴体の部分図である。
【図７】本発明の他実施形態に基づく、追加の生理センサを備えた胃腸運動特性分析システムの概略図である。
【図８】胃腸運動特性を調査する間に得られたガンマシンチグラフ法結果の要約である。
【図９】図８に要約を示している胃腸運動特性検査の間に得られた胃腸音を反映した胃腸音信号のグラフである。
【図１０】図８に要約を示している胃腸運動特性検査の間に得られた胃腸音を反映した胃腸音信号のグラフである。
【図１１】図８に要約を示している胃腸運動特性検査の間に得られた胃腸音を反映した胃腸音信号のグラフである。
【図１２】図８に要約を示している胃腸運動特性検査の間に得られた胃腸音を反映した胃腸音信号のグラフである。
【図１３】図８に要約を示している胃腸運動特性検査の間に得られた胃腸音を反映した胃腸音信号のグラフである。
【図１４】図８に要約を示している胃腸運動特性検査の間に得られた胃腸音を反映した胃腸音信号のグラフである。
【図１５】図８に要約を示している胃腸運動特性検査の間に得られた胃腸音を反映した胃腸音信号のグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２９】
本発明の詳細を説明する前に、この発明は、特に例示した構造、装置、システム、物質、方法などに限られるものではなく、これらは変更され得ることを理解されたい。したがって、ここに説明するものと類似または同等の、複数の装置、システム、方法を、本発明を実施する際に用いることができるが、以下では本発明に基づく装置、システム、方法の実施形態をここに説明する。
【００３０】
また、以下に示す図面全般にわたって、同様の符合は同様の部品または要素に対応することを理解されたい。
【００３１】
特に定義しない限り、ここで用いられる全ての技術用語および学術用語は、本発明に関連する分野の通常知識を有する者が一般に理解しているものと同様の意味を有する。さらに、上記または下記で引用する全ての刊行物、特許、特許出願は、その全てが参照によって本願に組み込まれる。
【００３２】
最後に、本明細書と特許請求の範囲で用いる限り、単一形（「ａ」「ａｎ」「ｔｈｅ」「ｏｎｅ」）は、明確に言及されない限り、複数の指示対象を包含する。したがって例えば、「センサ」は２以上のセンサを含み得る。また、「胃腸イベント」は２以上の同様なイベントを含み得る。
【００３３】
定義
「医薬組成物」という用語は、ここで用いる場合、生体組織（人間または動物）に投与されたとき、所望の薬理効果および／または生理効果をもたらす、任意の化合物もしくは合成物、または構成物質の組み合わせを意味し、これらを包含する。したがって同用語は、従来から活性剤、薬剤、プロドラッグ、生物活性剤として認識されてきた物質とともに、生物医薬品（例えば、ペプチド、ホルモン、核酸、遺伝構造、など）を包含する。
【００３４】
「薬剤」という用語は、ここで用いる場合、人間または動物に経口投与されたとき、胃腸管から音響エネルギーまたは胃腸音（または音）を生じさせる医薬組成物を意味し、これを包含する。例えば、これに限られるものではないが、固形錠剤（タブレット）、ゲルカプセル（硬くても柔らかくてもよい）、カプレット、その他の固体投与形状を有する医薬組成物のことである。
【００３５】
「摂取可能物」という用語は、ここで用いる場合、人間または動物に経口投与されたとき、胃腸管から音響エネルギーまたは胃腸音（または音）を生じさせる任意の物質または項目を意味し、これを包含する。したがって「摂取可能物」は、薬剤とともに、例えばプラシーボのような薬剤ではない合成物を含むが、これに限られるものではない。
【００３６】
「胃腸機能」という用語は、ここで用いる場合、胃腸システムに関する全ての臓器と構造の動作を意味し、これを包含するが、これに限られるものではない。
【００３７】
「胃腸システム不調」および「有害胃腸システムイベント」という用語は、ここで用いる場合、胃腸システムの機能不全を意味し、これを包含するが、これに限られるものではない。これには、例えば胃腸閉塞のような消化プロセスを妨げる機能不全が含まれるが、これに限らない。
【００３８】
「胃腸イベント」という用語は、ここで用いる場合、胃腸システムに関する活動または機能を意味し、これを包含する。これには、胃腸混合、胃腸内容排出、胃腸収縮、胃腸推進が含まれるが、これに限らない。「胃腸イベント」は、「胃腸システム不調」または「有害胃腸システムイベント」に関するイベントを含み得る。例えば、逆流症、過敏性腸疾患、潰瘍性大腸炎、便秘、下痢、強収縮群（ＭＭＣ）フェーズ不調が挙げられるが、これに限らない。
【００３９】
「胃腸パラメータ」という用語は、ここで用いる場合、胃腸機能に関する特性を意味し、これを包含する。これには胃腸イベントと胃腸通過時間が含まれるが、これに限らない。
【００４０】
「胃腸音」という用語は、ここで用いる場合、胃腸イベントによって生成された音響エネルギー（およびそれに含まれる全ての信号）を意味し、これを包含する。
【００４１】
「胃腸通過時間」という用語は、ここで用いる場合、胃腸管の１以上の領域を通過する運動時間を意味する。この時間は、通過する合成物、胃腸管の状態、生理学的ストレス、性別、その他の要因によって影響され得る。「胃腸通過時間」は、総合胃腸通過時間、基底部−直腸通過時間、および胃腸管の１以上の領域を通過するその他様々な運動時間を表すために用いることのできる一般用語である。
【００４２】
「総合胃腸通過時間」という用語は、ここで用いる場合、薬剤または摂取可能物が、投与された地点から、予定経路（例えば、経口、直腸）を介して、胃腸管の複数の領域を通過し、体外に排出されるまでの運動時間を意味する。
【００４３】
「基底部−直腸胃腸通過時間」という用語は、ここで用いる場合、薬剤または摂取可能物が、胃底部に入り、直腸から排出される（図１Ａおよび１Ｂ参照）までの、運動時間を意味する。
【００４４】
「信号電圧限度」という用語は、ここで用いる場合、複数の音響エネルギー信号電圧から得られる限度を意味する。「信号電圧限度」は、音響エネルギー信号電圧によって定義される、上方境界と下方境界を有する。
【００４５】
「信号振幅限度」という用語は、ここで用いる場合、複数の音響エネルギー信号振幅から得られる限度を意味する。「信号振幅限度」は、音響エネルギー信号振幅によって定義される、上方境界と下方境界を有する。
【００４６】
「Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄ」という用語は、ここで用いる場合、その値が重要であるとみなされる最小電圧を意味する。本発明によれば、信号電圧限度がＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄ未満になると、応答がなくなる（すなわち、信号は検出器の感度未満となる）。信号電圧限度が所定時間以上Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きければ、その値は重要であるとみなされる。
【００４７】
「生理学的特性」および「生理パラメータ」という用語は、ここで用いる場合、生命体（人間または動物）および／または胃腸パラメータを除く身体器官機能に関する任意の特性を意味し、これを包含する。これには、ＥＣＧ、心拍数、血圧、血中ガス飽和率（例えば、酸素飽和率）、呼吸数、皮膚温、深部体温が含まれるが、これに限らない。同用語はまた、薬物動態（ＰＫ）パラメータを含む。
【００４８】
「空間パラメータ」という用語は、ここで用いる場合、被験者の身体方向（例えば、被験者が仰向け、うつ伏せ、座位、立位などのいずれであるか）および／または身体動作（例えば、被験者が静止している、身体姿勢を変化させている、歩いている、などのいずれであるか）に関連する任意の特性を意味し、これを包含する。
【００４９】
「空間パラメータ値」および「空間パラメータ係数」という用語は、ここで用いる場合、空間パラメータを表す数値および／または「空間パラメータ」が胃腸パラメータまたはイベントに及ぼす影響を意味し、これを包含する。
【００５０】
「被験者」という用語は、ここで用いる場合、人間または動物を意味し、これを包含する。同用語はまた、出生前の人間すなわち胎児と動物を含む。
【００５１】
本発明は、胃腸機能および予備的に患者または被験者の他の生理学的特性を監視するシステムおよび方法を提供する。ここに詳細を説明するように、実施形態によっては、本発明に係る方法およびシステムは、被験者の身体の腹部領域から発する音響エネルギー（すなわち音）に関する１以上の信号を取得し、（ｉ）その音響エネルギー信号に基づいて少なくとも１つの胃腸パラメータおよび／またはその出現を判定し、および／または（ｉｉ）胃腸システム不調（および／または胃腸システム不調）に関するイベントおよび／またはその出現を判定するために採用すると効果的である。
【００５２】
ここに詳細に説明するように、本発明に係るシステムおよび方法の実施形態によっては、被験者に関する空間パラメータ、例えば被験者の身体方向および／または動きを効果的に捕らえるように構成されている。
【００５３】
本発明に係る方法およびシステムを採用し、例えば心拍数、呼吸数、血圧のような生理パラメータまたは特性に関する１以上の信号を取得すると効果的である。
【００５４】
本発明の実施形態に係る方法およびシステムは、ここに説明するように、選択されたタスクまたはステップを、手動もしくは自動またはこれらの組み合わせで実施または完遂することができる。本発明の実施形態によっては、選択されたステップをハードウェアまたはソフトウェアまたは任意のオペレーティングシステムまたは任意のファームウェアまたはこれらの組み合わせによって実装することができる。例えばハードウェアであれば、本発明の実施形態に係る選択されたステップは、チップまたは回路として実装することができる。ソフトウェアであれば、本発明の実施形態に係る選択されたステップは、任意の適切なオペレーティングシステムを用いるコンピュータが実行する複数のソフトウェア命令として実装することができる。いずれの場合でも、本発明に係る方法およびシステムの選択されたステップは、例えば複数命令を実行する計算プラットフォームのようなデータプロセッサにより実施されるものとして説明することができる。
【００５５】
図１Ａに示すように、同図には一般的な胃腸管（符号１０で示す）が示されている。図１に示すように、胃腸管１０は一般に、食道１２、胃１３、小腸１５、大腸１６を有する。大腸は、盲腸１７、結腸１８、直腸１９を有する。
【００５６】
図１Ｂに示すように、胃１３は基底領域（または基底部）１４ａおよび幽門洞（または胃洞）１４ｂを有する。
【００５７】
当該分野でよく知られているように、胃腸運動特性（通常の男性／女性の被験者）は、一般に３つの個別フェーズが繰り返し現れる様子によって特徴付けられる。これらは、強収縮群（ＭＭＣ）と呼ばれる。フェーズ１は、収縮のない期間またはフェーズを含む。フェーズ２は、フェーズ１の後に続き、断続的で振幅が変化する収縮を含む。フェーズ３は、フェーズ２の後に続き、繰り返し伝搬する収縮のフェーズを含む。強収縮群は、８０〜１５０分の平均周期を有する。
【００５８】
上記各フェーズの間、胃腸管から個別の音が発することは、当該分野でよく知られ、実証されている。例えば以下を参照されたい。Ｔｏｍｏｍａｓａ他，“Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  Ｓｏｕｎｄｓ  ａｎｄ  Ｍｉｇｒａｔｉｎｇ  Ｍｏｔｏｒ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｉｎ  Ｆａｓｔｅｄ  Ｈｕｍａｎｓ”，Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．９４，Ｎｏ．２，ｐｐ．３７４−３８１（１９９９年）；Ｊ．Ｆａｒｒａｒ他，“Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  Ｍｏｔｉｌｉｔｙ  ａｓ  Ｒｅｖｅａｌｅｄ  ｂｙ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ａｂｄｏｍｉｎａｌ  Ｓｏｕｎｄｓ”，Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．５，ｐｐ．７８９−８００（１９５５年）；Ｗ．Ｂ．Ｃａｎｎｏｎ，“Ａｕｓｃｕｌａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ｒｈｙｔｈｍｉｃ  Ｓｏｕｎｄｓ  Ｐｒｏｄｕｃｅｄ  ｂｙ  ｔｈｅ  Ｓｔｏｍａｃｈ  ａｎｄ  Ｉｎｔｅｓｔｉｎｅｓ”，Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ  ｏｆ  Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｙ，ＶＩ，ｐｐ．３３９−３５３（１９０５年）。
【００５９】
上記に示すように、胃腸音に関する様々な研究とその刊行物があるが、胃腸音と強収縮群の間の関係に関する情報が不足している。また、胃腸音と胃腸通過時間の間の関係に関する情報は非常に少ない。
【００６０】
図２Ａに示すように、同図は本発明に係る胃腸分析システム２０の実施形態の概略図を示す。図２Ａに示すように、システム２０は、複数の音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、および少なくとも１つの分析器２４を備える。図２Ａに示す実施形態では、システム２０は表示手段２６を備える。
【００６１】
本発明によれば、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、被験者の皮膚表面またはその近傍で振動および／または音を検出し、これら振動および／または音を電気信号に変換する、接触または非接触トランスデューサをそれぞれ独立に備える。他のセンサは、経鼻胃チューブなどを用いて被験者（または患者）の体内に導入される食道内センサおよび胃内センサのような内部センサを備えることができる。
【００６２】
例示に過ぎないが、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、電子聴診器、接触マイクロホン、非接触振動センサ、容量または光学センサなど、またはその他の適切なタイプのセンサであってもよい。音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、皮膚表面のインピーダンスに合致する音響インピーダンスを有するものを選択し、皮膚表面に最適に音響結合することが望ましいが、これは必須ではない。さらに、胃腸音によって皮膚表面またはその近傍で生成される背景ノイズおよび比較的振幅の小さい振動または音のため、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、高信号対ノイズ比、高感度、および／または環境雑音被覆性能の高いものを選択することが望ましいが、これは必須ではない。
【００６３】
本発明によれば、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃおよび空間パラメータセンサ２２ｄ、２２ｅは、配線２３または任意の適切な媒体、例えば無線周波数、赤外線などを介して、低レベル（すなわち低パワー）電気信号を分析器２４に送信する。
【００６４】
本発明の範囲内で採用することができる音響エネルギーセンサとして適しているものは、米国特許第６，５１２，８３０号に開示されている。
【００６５】
図２Ａには３つの音響エネルギーセンサを示しているが、より多くのまたはより少ないセンサを用いて、被験者の腹部１１上の複数の位置、または胃腸機能および／または胃腸運動特性（および／または通過時間）を評価するのに都合のよい、被験者身体上のその他任意の関心位置で胃腸音を検出することもできる。例えば、単一の音響エネルギーセンサを被験者の身体上に配置し、および／または被験者の身体上の異なる重要位置に順次移動させて、胃腸音を検出することができる。
【００６６】
図２Ｂに示すように、同図には胃腸分析システム２０の他の実施形態が示されている。図２Ｂに示すように、システム２０は同様に音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、分析器２４、表示手段２６を備える。ただし、同実施形態では、システム２０はさらに少なくとも１つの、望ましくは２つの空間パラメータセンサ２２ｄ、２２ｅを備える。
【００６７】
本発明の１実施形態において、空間パラメータセンサ２２ｄは、被験者の身体動作に関する空間パラメータを監視し、これを表す少なくとも１つの動き信号を分析器２４へ送信するように構成された動きセンサを備える。被験者の身体動作として、例えば被験者が静止姿勢であるか、身体姿勢を変化させているか、歩いているか、などが挙げられる。
【００６８】
本発明の１実施形態において、空間パラメータセンサ２２ｅは、被験者の身体方向に関する空間パラメータを監視し、これを表す少なくとも１つの方向信号を分析器２４へ送信するように構成された方向センサを備える。被験者の身体方向として、被験者が仰向け、うつ伏せ、座位、立位などのいずれであるか、が挙げられる。
【００６９】
当該分野の通常スキルを有する者が容易に理解するように、身体動作および身体方向は複数の従来手法および手段によって判定することができる。これには、光エンコーダ、近接スイッチおよびホール効果スイッチ、レーザ干渉法、加速度計が含まれるが、これに限らない。
【００７０】
当該分野の通常スキルを有する者が容易に理解するように、動きセンサおよび方向センサ２２ｄ、２２ｅは、複数機能装置として一体化構成してもよい。したがって、本発明の実施形態によっては、センサ２２ｄ、２２ｅは、多機能３軸加速度計（以後は動き／方向センサとする）を備える。３軸加速度計の多機能性により、実施形態によっては、１つの動き／方向センサ（例えば２ｄ）のみを用いて、身体動作と身体方向を監視することができる。
【００７１】
以下に詳細を説明するように、分析器２４は、増幅器、フィルタ、過渡保護回路その他回路を備える。同回路は、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ（および予備的に、動き／方向センサ２２ｄ、２２ｅ）が送信した信号を増幅する。これにより、ノイズ信号を減衰させ、および／または偽信号（ａｌｉａｓｉｎｇ）の影響を減じる。特に、分析器２４は、約１１００〜１４００Ｈｚのカットオフ周波数を有するローパスフィルタを備える。本発明の１実施形態において、ローパスフィルタは１２００〜１３００Ｈｚのカットオフ周波数を有する。
【００７２】
これらに代えて、または追加して、分析器２４内にハイパスフィルタを組み込むこともできる。ハイパスフィルタは、例えば約７０〜９０Ｈｚのカットオフ周波数を有し、望ましくないノイズまたは音、例えば筋肉音、呼吸音、心臓音、胃のものでない胃腸音、その他任意の望ましくない音またはノイズが、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃによって送信された信号が処理される前に、実質的に減衰または除去されるようにする。
【００７３】
最も乱れている可能性の高い、胃腸のものでない音のスペクトルエネルギーは、約２０〜２５０Ｈｚの周波数帯にある。しかし、これら乱れた音の振幅は、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃの位置を慎重に検討することにより、成人被験者については低減することができるし、場合によっては大幅に減じることができる。
【００７４】
図３に示すように、同図には本発明の１実施形態に基づく、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、動き／方向センサ２２ｄ、２２ｅの望ましい配置が示されている。図３に示すように、音響エネルギーセンサ２２ａは胃底部近傍の左上四半部に、音響エネルギーセンサ２２ｂは盲腸近傍の右下四半部に、音響エネルギーセンサ２２ｃは小腸近傍の左下四半部に、より望ましくは下行結腸近傍に、それぞれ配置することが望ましい。
【００７５】
本発明の実施形態によれば、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃは、本発明の範囲と趣旨から逸脱することなく、図３に示した以外の位置に配置することができる。例えば、音響エネルギーセンサ２２ａは、中心線右側までへそと胸骨最下部（剣状突起）の間の距離の約３分の２の位置にある横断線上に配置することができる。音響エネルギーセンサ２２ｂは、左脇骨弓にわたって配置することができる。音響エネルギーセンサ２２ｃは、へそと恥骨結合の間の距離の約２分の１の位置にある中央線に配置することができる。
【００７６】
図３に示す実施形態において、動き／方向センサ２２ｄ、２２ｅは、腹部の前面近傍、望ましくは胸部領域の中央近傍に配置することが望ましい。
【００７７】
本発明によれば、動き／方向センサ２２ｄ、２２ｅは、本発明の範囲から逸脱することなく、同様に図３に示した以外の位置に配置することができる。さらに、上述したように動き／方向センサ（例えば２ｄ）を１つのみ用いることもできる。
【００７８】
図４に示すように、本発明の１実施形態によれば、分析器２４は以下の機能を実施するように構成されている。（ｉ）記録された音響エネルギー（または胃腸音）信号をセンサ（例えば、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）３０から受け取る。（ｉｉ）音響エネルギー信号をメモリ媒体３２に記録する。（ｉｉｉ）音響エネルギー信号を（信号処理モジュール３３を用いて）処理し、本発明の実施形態に基づき、少なくとも１つの胃腸パラメータおよび／またはそれに関する胃腸イベント（および／またはその発生）を得る。本発明の実施形態によっては、分析器２４はさらに、胃腸パラメータまたはイベントを、少なくとも１つの生理学的特性または生理パラメータと比較するように構成されている。生理パラメータの例として、医薬組成物を投与することによって被験者にもたらされる薬物動態（ＰＫ）パラメータが挙げられる。
【００７９】
本発明の実施形態によっては、分析器２４はさらに、胃腸システム閉塞のような胃腸システム不調（および／または胃腸システム不調）に関するイベントを判定するように構成されている。
【００８０】
本発明の他実施形態において、分析器２４はさらに、以下のように構成されている。（ｉ）記録された動き信号と方向信号を、配線３０を介して動き／方向センサ２２ｄ、２２ｅから受け取る。（ｉｉ）動き信号および／または方向信号をメモリ媒体３２に記録する。（ｉｉｉ）少なくとも１つの胃腸パラメータおよび／またはそれに関する胃腸イベント（および／またはその発生）および／または胃腸システム不調（および／または胃腸システム不調）を、記録された音響エネルギー、動き信号、および／または方向信号の関数として判定する。この実施形態において、分析器２４は、アルゴリズムおよび／または派生空間パラメータ係数（詳細は以下で説明する）を有する。これらは、派生胃腸パラメータ、イベント、および不調内の動き信号および方向信号内に反映された空間パラメータを効率的に捕らえる。例えば、空間信号は音響信号を調整するために用いることができる。
【００８１】
図４に示すように、分析器２４は、記録した音響エネルギーおよび／または被験者の身体動作および／または方向および／または、本発明のさらなる実施形態に基づき（以下に説明する）生理パラメータを表す、少なくとも１つの出力信号３９を提供するように構成されている。
【００８２】
本発明の実施形態によれば、信号処理モジュール３３は、以下を実施するように構成されている。（ｉ）信号３４からの外部作用をフィルタリングする。（ｉｉ）信号３６に基づき、信号振幅限度を判定する。（ｉｉｉ）信号３８の優位周波数を判定する。
【００８３】
本発明によれば、フィルタリングステップ３４は、コンピュータプログラムなどのソフトウェア、またはハードウェアによって実施することができる。したがって、本発明の実施形態によっては、分析器２４は音響エネルギー信号をフィルタリングして信号から関心周波数帯域を抽出するようにプログラムされている。
【００８４】
１実施形態において、関心周波数は、約７０〜１４００Ｈｚの範囲にある。別の実施形態において、関心周波数は約９０〜１２００Ｈｚの範囲にある。
【００８５】
本発明によれば、様々な従来のプログラムを本発明の範囲内で用いて、上記フィルタリングステップ３４を実施することができる。
【００８６】
本発明の他実施形態において、フィルタリングステップ３４は、ハードウェアによって実行することができる。１実施形態において、分析回路は、信号３４からの外部作用をフィルタリングするように構成されたハイパスフィルタとローパスフィルタを備える。本発明によれば、様々なハイパスフィルタとローパスフィルタを、本発明の範囲内で採用することができる。１実施形態において、ハイパスフィルタは、カットオフ周波数８０ＨｚでＢｌａｃｋｍａｎウインドウを有するバランス調整４０１−ｔａｐＦＩＲフィルタを備える。ローパスフィルタは、カットオフ周波数１２５０ＨｚでＢｌａｃｋｍａｎウインドウを有するバランス調整４００−ｔａｐＦＩＲフィルタを備える。
【００８７】
１実施形態において、信号振幅限度は、５マイクロ秒ウインドウを有する滑りヒルベルト変換を用いて判定することができる。当該分野でよく知られているように、ヒルベルト変換は信号限度を判定するために一般に用いられている。以下を参照されたい。Ｔｏｍｏｍａｓａ他，“Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  Ｓｏｕｎｄｓ  ａｎｄ  Ｍｉｇｒａｔｉｎｇ  Ｍｏｔｏｒ  Ｃｏｍｐｌｅｘ  Ｉｎ  Ｆａｓｔｅｄ  Ｈｕｍａｎｓ”，Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ， Ｖｏｌ．９４，Ｎｏ．２，ｐｐ．３７４−３８１（１９９９年）；Ｊ．Ｆａｒｒａｒ他，“Ｇａｓｔｒｏｉｎｔｅｓｔｉｎａｌ  Ｍｏｔｉｌｉｔｙ  ａｓ  Ｒｅｖｅａｌｅｄ  ｂｙ  Ｓｔｕｄｙ  ｏｆ  Ａｂｄｏｍｉｎａｌ  Ｓｏｕｎｄｓ”，Ｇａｓｔｒｏｅｎｔｅｒｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．２９，Ｎｏ．５，ｐｐ．７８９−８００（１９５５年）；これらは参照により本願に組み込まれる。
【００８８】
出願人は、ヒルベルト変換が短い「飛び出し」、すなわち音響エネルギーの断続的な突起部を平坦化し、二極音響エネルギー信号を上述の簡単なＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄで容易に解析できる信号へ変換することを見出した。
【００８９】
本発明の実施形態によれば、音響エネルギー信号の優位周波数は、同様に様々な従来手段によって判定することができる。１実施形態において、優位周波数は、Ｖｔｈｒｅｓｈｏｌｄより大きいピークを５μ秒より長い時間分離することによって判定される。
【００９０】
上述のように、本発明の実施形態の重要な特徴と利点は、胃腸分析システムおよび方法が、胃腸パラメータ、イベント、不調を判定する際に、効果的に空間パラメータすなわち身体動作と方向を捕らえることができる点である。
【００９１】
図５に示すように、同図は蓄積複合動作測定結果（ＡｃｃＭ）を時間の関数として示すグラフである。ＡｃｃＭは、身体のＸ軸とＹ軸の和である。図５に示すように、音響センサ（チャネル１）の音響信号は胃を出ていくタブレット薬剤（αで示す）を捕らえ、動き／方向センサ（すなわち３軸加速度計）の動き／方向信号は被験者が食事のため直立姿勢に起き上がる様子（βで示す）を捕らえている。図５はさらに、被験者の動きによって生じた記録信号のシフト（すなわち増加）を示す。
【００９２】
したがって、本発明の実施形態によっては、分析器２４はアルゴリズムおよび／または派生空間パラメータ係数を備える。これらは、派生胃腸パラメータ、イベント、不調内の動き信号および方向信号内に反映されている空間パラメータを効果的に捕らえる。
【００９３】
上述のように、空間パラメータ、すなわち身体動作および方向は、複数の従来手段、例えば光エンコーダ、近接スイッチおよびホール効果スイッチ、レーザ干渉計、多軸加速度計によって判定することができる。本発明の実施形態によっては、これらデジタル機器の出力、すなわち動き信号および／または方向信号は、空間パラメータ値または係数に変換することができる。
【００９４】
次に、被験者配列が生成され、メモリ媒体３２に格納される。この配列は、複数の身体位置と動作を含み、空間パラメータ係数に対応する。
【００９５】
表１に示すように、同表は被験者配列の例を示す。表１に示すように、被験者が立って静止していれば、最大値または空間パラメータは「０１１」となる。これらはＸＹＺ軸の出力に反映される。
【表１】
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【００９６】
空間パラメータ係数は、記録した音響信号を調整するために用いることができる。例えば、その場所における予測胃腸動作に基づき、各音響エネルギーセンサ（例えば、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ）についてＶｔｈｒｅｓｈｏｌｄを調整することができる。
【００９７】
空間についての例を挙げると、空間係数が１である場合（０  １−１，すなわち立っている）、胃腸動作を判定する際に、音響エネルギーセンサ２２ｂおよび２２ｃ（図６参照）の音響信号をより強く強調することができる。これは、これらセンサが音響信号の内部発生源により近いからである。
【００９８】
他の例は、睡眠中の方向を判定する際のものである。これは胃内容排出に関するといわれている。睡眠中に空間パラメータ係数が（１００）であった場合、胃内容物が幽門に溜まっているので、強めの胃内容排出が期待される。この例において、音響エネルギーセンサ２２ａおよび２２ｃ（図６参照）の音響信号をより強く強調することができる。
【００９９】
図２Ａと図２Ｂに戻って、本発明によれば、表示手段２６は、記録した音響エネルギー信号（処理前後いずれも）および／または身体動作および／または身体方向および／または記録した生理学的特性を表す少なくとも１つの視覚表示を提供する任意の適切な媒体を備えることができる。１実施形態において、表示手段２６はコンピュータモニタを備える。
【０１００】
本発明の他実施形態によれば、表示手段２６は可聴ディスプレイを備える。可聴ディスプレイは、例えば身体動作、胃腸イベント、ＭＭＣフェーズを表す音またはトーンを提供するように構成することができる。可聴ディスプレイはさらに、身体動作または選択可能な胃腸イベントまたは胃腸システム不調またはＭＭＣフェーズまたはこれに関する特性、例えばフェーズ初期化を表す、複数の音またはトーンを提供するように構成することができる。
【０１０１】
表示手段２６は、記録した音響エネルギー信号（処理前後いずれも）および／または身体動作および／または身体方向および／または記録した生理学的特性を表す少なくとも１つの可視ディスプレイ、および身体動作または少なくとも１つの胃腸イベントまたは生理学的特性を表す少なくとも１つの可聴音またはトーンを提供することもできる。
【０１０２】
当該分野の通常知識を有する者が理解するように、表示手段２６は、分析器２４の統合構成要素または機能であってもよい。
【０１０３】
当該分野の通常知識を有する者が理解するように、本発明に係る音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、動きセンサ２２ｄ、方向センサ２２ｅ（または多機能動き／方向センサ２２ｄ、２２ｅ）は、様々な従来手段を用いて被験者の身体上に配置することができる。例えば、センサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅは、筐体上に接着リングまたは接着面を備えることができる。これは、被験者の肌に一時的に連結するように構成することができる。センサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、２２ｅはまた、医療テープまたは弾性包帯で被験者の肌に取り付けることができる。
【０１０４】
図６に示すように、本発明の１実施形態において、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、および動き／方向センサ２２ｄは、ベスト４０を介して、被験者の身体に対して実質的な固定位置に配置し保持することができる。本発明によれば、ベスト４０は様々なサイズと材質を含むことができる。
【０１０５】
１実施形態において、ベスト４０は調整可能であり、軽量でメッシュ状の材質、例えばナイロンまたはライクラ（登録商標）を含む。本発明の１実施形態において、ベスト４０は、少なくとも１つのセンサを受け入れて保持するように構成された少なくとも１つのポケットを備える。望ましくは、ベスト４０は複数のセンサを受け入れて保持するように構成された複数のポケットを備える。このポケットは、被験者がベストを着たとき、被験者の身体上の選択可能な位置に対応する場所に配置されている。
【０１０６】
他実施形態において、ベスト４０とセンサは、単純な凹凸スナップシステムを備える。１実施形態において、ベスト４０はスナップシステムの複数の凹部を備え、センサは凸部を備える。凸部は、凹部が凸部を受け入れることによって、ベスト４０に連結され、固定される。他実施形態において、ベスト４０はスナップシステムの複数の凸部を備え、センサは凹部を備える。凹部は、凸部を受け入れることによってベスト４０に固定される。
【０１０７】
本発明の実施形態によっては、ベスト４０は、音響エネルギーセンサ（例えばセンサ２２ａ）を受け入れて保持するように構成された、少なくとも１つのポケットを備える。ベスト４０はまた、分析器２４を受け入れて保持するように構成された、分析器ポケットを備えることが望ましい。
【０１０８】
図６に示す実施形態において、ベスト４０は、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、動き／方向センサ２２ｄを受け入れて保持するように構成された、少なくとも４つのポケット４２を備える。ベスト４０はまた、分析器２４を受け入れるように構成された分析器ポケット４４を備える。
【０１０９】
当該分野の通常スキルを有する者にとって明らかであるように、ベスト４０はシステム２０に移動性を提供する。
【０１１０】
本発明の他実施形態において、胃腸運動特性分析システム２０は、少なくとも１つの、望ましくは複数のセンサ、すなわち生理センサを備える。生理センサは、１以上の生理学的特性を記録するように構成されている。この生理学的特性には、ＥＣＧ、心拍数、ＳＯ２、肌温度、深部体温、呼吸数が含まれるが、これに限らない。
【０１１１】
本発明の実施形態によれば、追加の生理センサを被験者上に配置し、１以上の生理学的特性を監視および／または評価することができる。例として、第１生理センサ（すなわち心拍数センサ）を被験者の心臓近傍に配置して心拍数を監視し、第２生理センサ（すなわち呼吸数センサ）を横隔膜近傍に配置して被験者の呼吸数を監視することができる。
【０１１２】
図７に示すように、同図には本発明に係る胃腸運動特性分析システム５０の実施形態の概略図が示されている。図７に示すように、システム５０は、被験者の胃腸機能（または運動特性）、身体動作および方向、生理学的特性を監視するための多機能センサ２２ａ−２２ｅおよび５１−５８を備える。
【０１１３】
本発明の１実施形態において、生理センサ５１は、心臓性能および／または機能を監視するように構成されたＥＣＧセンサを備える。生理センサ５２は、被験者の心拍数を監視するように構成された心拍数センサを備える。生理センサ５３は、被験者の血中酸素濃度を監視するように構成されたＳＯ２センサを備える。生理センサ５４は、被験者の肌温度を監視するように構成された第１温度センサを備える。生理センサ５５は、被験者の深部体温を監視するように構成された第２温度センサを備える。生理センサ５６は、被験者の呼吸数と１回換気量を監視するように構成された呼吸センサを備える。
【０１１４】
図７に示すように、システム５０はまた、１つの追加センサ５７を備える。１実施形態において、センサ５７は、胃に関連していない音響エネルギー、例えば咳を監視するように構成された音響センサを備える。本発明によれば、音響センサ５７からの信号は、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃが記録する可能性がある、胃に関連しない信号または作用を識別し抽出するために用いることができる。
【０１１５】
本発明によれば、追加センサ５１−５７は、同様に被験者の肌に直接取り付けることができる。センサ５１−５７はまた、上述のようにベスト４０に組み込むこともできる。
【０１１６】
上述のように、システム５０は３つの音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、２２ｃを備えているが、システム５０は３つ未満の音響エネルギーセンサ、例えばセンサ２２ａまたは同様のセンサを備えるようにすることもできる。
【０１１７】
システム５０は１２個のセンサ、すなわちセンサ２２ａ−２２ｅ、５１−５７を備えているが、任意個数のセンサを備えることができることが理解されるであろう。例えば、１つのセンサ、３つのセンサ、６個のセンサなど、および／または少なくとも１つの音響エネルギーセンサ２２ａ−２２ｃとゼロまたはそれ以上のセンサ５１−５７の任意組み合わせが挙げられる。例えばシステム５０は、音響エネルギーセンサ２２ａ、２２ｂ、動き／方向センサ２２ｄ、生理センサ５２および５７または音響エネルギーセンサ２２ａと生理センサ５２および５６を備えることができる。
【０１１８】
本発明の実施形態に係るシステム５０を含む胃腸システムは、複数被験者の胃腸機能および生理学的特性を監視するために採用すると効果的である。例として、妊婦被験者の場合、３以上のセンサを妊婦被験者の身体上に配置し、妊婦被験者の胃腸機能および少なくとも１つの生理学的特性と、胎児の少なくとも１つの生理学的特性を、監視することができる。このセンサは例えば、妊婦被験者の腹部領域近傍に配置され、胃腸運動特性を監視する胃腸センサ（例えば音響エネルギーセンサ２２ａ）、妊婦被験者の心臓近傍に配置され、妊婦被験者の心拍数を監視する第１心拍数センサ（例えば、生理センサ５２）、妊婦被験者の腹部領域（すなわち胎児）近傍に配置され、胎児の心拍数を監視する第２心拍数センサである。
【０１１９】
本発明に係る方法およびシステムの実施形態は、複数の用途において採用することができる。この用途には以下が含まれるが、これに限らない。
【０１２０】
・医薬組成物の研究、およびこれに関する臨床試験の間に胃腸運動特性を監視し、研究および臨床データをより良好に評価する。
【０１２１】
・胃腸機能および／または運動特性を監視し、異常すなわちこれに関連する胃腸システム不調を判定する。
【０１２２】
・妊娠中に胃腸機能および／または運動特性を監視する。特に、胃腸障害が生じ易いハイリスク妊娠中。
【０１２３】
・妊婦被験者の胃腸機能および／または運動特性、および妊婦被験者と胎児の生理学的特性、例えば心拍数などを、妊娠中に監視する。
【０１２４】
様々な摂食障害の診断および治療を促進するためにこれら本発明に係る方法およびシステムを採用することは容易である。確かに、当該分野においてよく知られているように、様々な胃腸イベントおよびこれに関する音響エネルギー（または音）は、消化活動を反映している。例として、１以上の強収縮群（ＭＭＣ）が長時間にわたって（例えば１２時間）存在しない場合、これは過食症または拒食症の被験者を示している。反対に、長時間にわたってＭＭＣフェーズが繰り返される場合は、過度な食べ過ぎを示す。
【０１２５】
実施例
以下の例は、当業者がより明確に本発明を理解し、実施できるようにするために提供される。これら例は、発明の範囲を限定するのではなく、単に代表例を示すものである。
【０１２６】
実施例１
６人の男性被験者が最初に健康診断を実施した。全ての被験者は初期健康診断をパスした。被験者は次に、診断センターに泊まり、検査が始まる前に少なくとも１１時間絶食（すなわち水のみ）した。
【０１２７】
３つの音響エネルギーセンサが各被験者上に配置された。センサ＃１は被験者の右乳頭の４−６インチ下方、すなわち胃底部近傍に配置された。センサ＃２は右乳頭の１１−１１．５インチ下方、すなわち盲腸近傍に配置された。センサ＃３は左下四半部内、左乳頭の約１１インチ下、すなわち小腸／下行結腸の最も音が大きい部分近傍に配置された。センサは、ベスト４０のような軽量でぴったりフィットするナイロンメッシュベストによって、各被験者の身体にしっかり取り付けられた。
【０１２８】
このセンサは、カスタマイズされた、Ｗｅｌｃｈ−Ａｌｌｅｎ  Ｍａｓｔｅｒ  Ｅｌｉｔｅ  Ｐｌｕｓ  聴診器である。従来の聴診器とは異なり、これら圧力ベースのマイクロホンは、間接振動すなわち環境雑音に対する感度が小さい技術を採用している。さらにこのセンサは、信号対ノイズ比を向上させ、従来の音声信号またはモノラルライン出力端子信号のいずれかを出力する信号処理回路を備えている。
【０１２９】
筐体は、マイクロホンヘッドまたは信号処理電子部品を阻害することなく取り除かれ、マイクロホンを再パッケージングしている。パワーと、ライン出力端子信号は、長い配線を介してカスタマイズされたフロントエンドアナログ電子部品に引き渡される。この配線により、患者は動き易くなる。さらに、音量は最大にセットされ、オンボードのフィルタリングは「全てパス」にセットされている。これにより、１００−１２００Ｈｚの周波数帯域を網羅することができる。
【０１３０】
全てのマイクロホンチャネルは増幅され、アナログ２極１２００Ｈｚローパスベッセルフィルタによってフィルタリングされた後、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＤＡＱＰａｄ−６０１５上に８０００Ｈｚでサンプリングされた。データは１０分セグメントで記録され、Ｎａｔｉｏｎａｌ  Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ  ＬａｂＶＩＥＷ  ７．１内で記述したソフトウェアで処理された。
【０１３１】
ガンマシンチグラフ法を同時に実施し、胃腸運動特性を評価した。消化可能な固形ゼラチンカプセルと、放射性マーカ（それぞれ１１１ＩｎＣｌ３および９９ｍＴｃ−ＤＴＰＡ）を付与した非分解タブレットを、各被験者に投与した。水なしで飲み込んだカプセルは食道に２時間程度留まることが知られているので、タブレットとカプセルは、グラス１杯の水と同時に飲み込まれた。
【０１３２】
当該分野でよく知られているように、放射性核種マーカは複数の特性エネルギーのガンマ線を出射する。よって、タブレットとカプセルの内容物は個別にトラッキングできる。
【０１３３】
１１１ＩｎＣｌ３の微小点源を含むプラスチックケースに入れられた取り外し可能なステッカーを各被験者の胸部と臀部に配置し、被験者がガンマ線カメラの撮像範囲内に位置し続けていることを確認する基準とした。ガンマシンチグラフシステムによって画像が２０秒毎に撮像され、１分毎に統合画像が記録された。後続分析のため、胃腸管内のタブレットとカプセルの位置が判定され記録された。
【０１３４】
消化可能固形カプセルと非分解タブレットを摂取する間、胃腸音が記録された。記録された音、すなわち音声ファイルは、本発明に実施形態に基づく分析器に格納された。音声ファイルは上述のように処理された。
【０１３５】
最初の検査の間、被験者はガンマシンチグラフカメラの下で仰向け姿勢で安静にするように要求された。複数のパラメータがその後に分析された。個々の音の優位周波数、期間、強度が計算された。Ｓｏｕｎｄ  Ｉｎｄｅｘ（ＳＩ）が計算された。ＳＩは、ここで用いる場合、１分間の間に検出された全ての音についての絶対振幅の和を意味する。単位はｍＶ／ｍｉｎである。
【０１３６】
上述のように、絶食状態において、上部管消化が４ステージの巡回パターンで生じることが知られている。このとき、腹部の最大収縮（すなわちフェーズ３）は、腹部から小腸の回腸に進む強収縮群（ＭＭＣ）によって開始される。ＭＭＣ間の期間は十分に検証されており、一般に２時間程度である（もっとも、１〜３時間の範囲にある場合も比較的よくある）。
【０１３７】
検査の間、明確に識別できるＭＭＣが、ほとんどの被験者（〜６６．７％）において観察された。これらは、３つのセンサ全てにおける強ＳＩとして識別され、センサ＃１と＃２が最大であった。
【０１３８】
図８に示すように、同図にはガンマシンチグラフ法の評価結果の要約が示されている。図８に反映されているように、１つの「異常値」を除く全ての検査において、ガンマシンチグラフ法により、タブレットが１１〜２９分間（平均１８．８８分）で胃から排出されたことが判定された。よって、被験タブレットは胃液とともに通過したと推測することができる。
【０１３９】
興味深いことに、「異常値」はタブレットが移動しないＭＭＣを示した。胃内におけるタブレットの移動は、大きな音とチャネル１のＳＩに対応して、１時間４０分後になって初めて生じた。タブレットは、５時間５１分の検査中には完全には排出されなかった。この原因は分からないが、胃腸通過を監視する必要性を浮き彫りにした。
【０１４０】
図９〜図１５には、センサが記録した音を反映したグラフ、すなわち毎分の音インデックス（ＳＩ）対時間が示されている。図９〜図１５に示すように、６つの検査全てにおいて、胃が内容物であるタブレットを監視中に排出した。排出のとき、顕著な腸音とＳＩが記録された。５人の被験者において、胃腸音を監視するチャネル＃１（またはセンサ＃１）は、その時点で記録された最大ＳＩを生じさせた。
【０１４１】
筋肉活動が生じる胃洞に着地したタブレットは、チャネル＃１の最大音に対応して移動した。胃洞に着地したタブレットは、一般に２〜３の大きなＳＩをもって移動した。第１または第２ＳＩは、胃底部への移動に対応する。
【０１４２】
「異常値」については、腸音は概ねシンチグラフ法のデータに合致した。ＭＭＣは１時間４０分程度であり（すなわち３つのチャネル全てにおいて信号が強い）、タブレットの移動には影響しなかった。しかしその後、顕著なＳＩが、タブレットが上部胃底部の初期位置から胃洞へ異動するのにともなって生じた。その後、断続音がチャネル１で記録されたが、タブレットは移動しなかった。注目すべきなのは、他の２つのセンサにおいては音量レベルが非常に小さかったことである。これは、胃腸が全体として休止していることを示唆している。
【０１４３】
検査結果は、仰向けで安静にしていた被験者においては、ガンマシンチグラフ法が示すように、本発明に係るセンサが記録した識別可能な腸音はタブレットの排出に対応していることを反映している。確かに、胃内のタブレット位置（胃洞または胃底部）の移動は大きな音によって特徴付けられていた。胃腸からタブレットが排出されなかった被験者においては、全体的に静かな音が検出された。複数の被験者において、ＭＭＣを明確に識別することができた。
【０１４４】
当業者にとって明らかであるように、本発明の実施形態は、以下の利点のうち１以上を提供する。
【０１４５】
・医薬組成物の研究およびこれに関連する臨床試験において採用すると効果的な、胃腸運動特性を監視する方法およびシステムを提供する。これにより、研究と臨床試験をより良好に評価することができる。
【０１４６】
・医薬組成物とこれに関する臨床試験に関する時間とリソースを節約することが期待できる、胃腸運動特性を監視する方法およびシステムを提供する。
【０１４７】
・医師が容易に用いることができる、胃腸機能を監視する方法およびシステムを提供する。これは、胃腸動作の評価に際しての診断目的で提供される。
【０１４８】
本発明の趣旨と範囲から逸脱することなく、当業者は様々な用途と条件に合わせるため、本発明に様々な変更および修正を施すことができる。これら変更および修正は、適切かつ公正に、特許請求の範囲の等価範囲内に全て含まれ、かつそのように意図される。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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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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【国際調査報告】
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