(57)【要約】  本発明は、発声のスペクトル特性を分析することにより患者の上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを特徴づけるシステム及び方法に関する。これは、上記患者の顎位置を制限する手段を含む機械的なカプラと、発声を記録する手段と、上記記録された発声から上記上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを決定し、上記記録された発声を閾値と比較する処理手段とを有する。更に、本発明は、閉塞性睡眠時無呼吸を評価する診断ツールとして、上述したシステムを使用することに関する。
2014532448.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発声のスペクトル特性を分析することにより、患者の上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを特徴づけるシステムであって、
前記患者の顎位置を制限する手段を含む機械式カプラと、
発声を記録する手段と、
前記記録された発声から前記上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを決定して、前記記録された発声を閾値と比較する処理手段とを有する、システム。
【請求項２】
前記処理手段が、リアルタイムフィードバックを提供する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記記録された発声の正当性を制御する音声認識に関する手段を更に有する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記患者の上気道を通り少なくとも１つの呼吸薬を供給する手段を更に有する、請求項１乃至３のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項５】
前記少なくとも１つの生体構造パラメータが、前記上気道の横断面であり、前記システムは更に、発声の間、前記横断面が最大である少なくとも１つの時間点を決定する手段を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項６】
前記上気道の横断面が最大である前記少なくとも１つの時間点で前記患者の上気道を通り少なくとも１つの呼吸薬を供給する手段を更に有する、請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
前記呼吸薬を供給する手段が、タイミングメカニズムを有する、請求項４又は６に記載のシステム。
【請求項８】
閉塞性睡眠時無呼吸を評価する診断ツールとしての、請求項１乃至７の任意の一項に記載のシステムの使用。
【請求項９】
発声のスペクトル特性を分析することにより患者の上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを評価する方法において、
前記患者の顎位置を制限するステップと、
発声を記録するステップと、
前記記録された発声を閾値と比較するステップと、
前記記録された発声と、前記記録された発声の閾値との比較とから、前記上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを決定するステップとを有する、方法。
【請求項１０】
リアルタイムフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記患者の体位置を適応させるステップを更に有する、請求項９又は１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記記録された発声の前記スペクトル特性をデータベースに格納するステップを更に有する、請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記閾値が、音声認識を用いて決定される、請求項９に記載の方法。
【請求項１４】
前記少なくとも１つの生体構造パラメータが、前記上気道の横断面であり、
前記方法は、発声を実行するとき前記横断面が最大になる少なくとも１つの時間点を決定するステップを更に有する、請求項９乃至１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記患者の上気道において少なくとも１つの呼吸薬を供給するステップを更に有する、請求項９乃至１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、音声特性を用いて上気道を特徴づけるシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
閉塞性睡眠時無呼吸（ＯＳＡ）は、患者が、呼吸することができない程度まで（無呼吸）、又は少ない肺活量を持つ程度まで（呼吸低下）、上気道が夜に何度も妨害される疾患である。ＯＳＡの診断は、一晩の測定の間、患者を監視することにより、睡眠研究室においてなされることができる。無呼吸及び呼吸低下の総数が特定の限界を上回る場合、ＯＳＡ診断が割り当てられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
Jungその他は、ＯＳＡの予測インジケータが、Kushidaインデックスの予測値において上気道に関連付けられる生体構造特徴であることを開示し、閉塞性睡眠時無呼吸の有無にかかわらず対象物における上気道の評価に関して音響咽頭測定（acoustic pharyngometry）を用いる（J Korean Med Sci、2004、19(5)：p. 662-7）。Jungらは、音声、特に母音のスペクトル特性が、喉の生体構造寸法に依存することも開示する。後者の結果として、音声のスペクトル特性が、ＯＳＡに関するインジケータとして用いられることができる。このために、音響咽頭メータは、喉に音響信号を送信し、この信号の反射を処理することにより、上気道の幾何学的なパラメータを能動的に抽出するために用いられることができる。しかしながら、従来技術において知られるデバイスにより実行される音響咽頭測定のテスト／再テスト有効性及び精度は、それほど高くない。
【０００４】
ＣＡ２５８５８２４号は、ＯＳＡをスクリーニングする方法を開示する。この方法は即ち、耳における呼吸音からフロー情報を得て、これらをいびきのレベルと結合する。しかしながらＣＡ'８２４号にて開示される方法は、それらが起こるときに無呼吸を検出するためにのみ用いられることができる。
【０００５】
更に、残念なことに、従来技術において共通する、ＯＳＡに関するこれらの診断ツールは、睡眠研究室において用いられる。これは、高価で、時間を消費し、患者にとって不快である。更に、ＯＳＡをスクリーニングするのに現在使用される方法は、非常に長く、多くの労働を必要とする。
【０００６】
従って、短く簡単な態様でＯＳＡを日中に検査し、スクリーニングするための、改良された時間のかからない検査に関する必要性が、なお存在している。
【０００７】
本発明の目的は、音声特性を用いて上気道を特徴づけるシステム及び方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的は、本発明による方法及びシステムにより実現される。本発明の特定のかつ好適な側面が、付随する独立及び従属請求項に記載される。請求項において明示的な記載がなくとも、従属項からの特徴は、独立項の特徴、及び他の従属項の特徴と適切に組み合わされることができる。
【０００９】
本発明の第１の側面は、発声のスペクトル特性を分析することにより患者の上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを特徴づけるシステムに関する。このシステムは、
上記患者の顎位置を制限する手段を含む機械式カプラと、
発声を記録する手段と、
上記記録された発声から上記上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを決定して、上記記録された発声を閾値と比較する処理手段とを有する。
【００１０】
いくつかの実施形態において、特徴化は、自律的に実行されることができる。本発明によるシステム及び方法は、独立して機能する。一旦処理が開始されれば、手動の介入なしに、可能であればコントローラの制御の下で、処理が終了されるまで、それは続く。有利には、本発明の実施形態によるシステムは、必要とされる発声をユーザが実行（preformed）したかどうかを自律的にチェックすることができる。
【００１１】
いくつかの実施形態において、処理手段は、リアルタイムフィードバックを提供する。更に、他の実施形態において、このシステムは更に、記録された発声の正当性を制御するため、音声認識に関する手段を有する。
【００１２】
他の実施形態において、システムは、患者の上気道を通り少なくとも１つの呼吸薬を供給する手段を更に有する。
【００１３】
本発明の一実施形態において、少なくとも１つの生体構造パラメータは、上気道の断面であり、このシステムは更に、発声の間、断面が最大限になる少なくとも１つの時間点を決定する手段を有する。
【００１４】
更に別の実施形態において、このシステムは更に、上気道の断面が最大になる少なくとも１つの時間点で、患者の上気道を通り少なくとも１つの呼吸薬を供給する手段を有する。本発明の一実施形態において、呼吸薬を供給する手段は、タイミング機構を有する。
【００１５】
本発明の第２の側面は、閉塞性睡眠時無呼吸を評価する診断ツールとして、上述したシステムを使用することに関する。
【００１６】
本発明の更なる側面は、発声のスペクトル特性を分析することにより患者の上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを評価する方法に関する。この方法は、
上記患者の顎位置を制限するステップと、
発声を記録するステップと、
上記記録された発声を閾値と比較するステップと、
上記記録された発声と、上記記録された発声の閾値との比較とから、上記上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを決定するステップとを有する。
【００１７】
好ましい実施形態において、この方法は更に、リアルタイムフィードバックを提供するステップを有する。
【００１８】
いくつかの実施形態において、この方法は更に、患者の体位置を適応させるステップを有する。
【００１９】
他の実施形態において、この方法は更に、記録された発声のスペクトル特性をデータベースに格納するステップを有する。
【００２０】
本発明の更に他の実施形態において、閾値は、音声認識を用いて決定される。
【００２１】
本発明の実施形態による発明は更に、少なくとも１つの生体構造パラメータが、上気道の断面である方法を含み、この方法は更に、発声を実行しているとき断面が最大になる少なくとも１つの時間点を決定するステップを有する。
【００２２】
本発明の実施形態は、患者の上気道において少なくとも１つの呼吸薬を供給するステップを更に有する方法を含む。
【００２３】
本発明の教示は、上気道を特徴づける正確で信頼性が高い測定を実行する際にユーザを誘導する、改良型の方法及びシステムの設計を可能にする。
【００２４】
本発明のこれら及び他の特性、特徴及び利点は、例示を介して、本発明の原理を説明する対応する図面を考慮し、以下の詳細な説明から明らかとなるであろう。説明は、例示のためだけに与えられるものであり、本発明の範囲を限定するものではない。以下に示される参照符号は、添付された図面を参照するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１ａ】声道の近似された発語モデルの概略図である。
【図１ｂ】４つの無損失性円筒状音響管の連結を用いて近似された発語モデルの概略図である。
【図２】本発明の実施形態によるシステムの概略図である。
【図３】音響咽頭測定の代表的な出力を示す図である。
【図４ａ】本発明の実施形態によるシステムを用いる、発された音に基づく、上気道路のリアルタイム推定を示す図である。
【図４ｂ】本発明の実施形態によるシステムを用いる、発された音に基づく、上気道路のリアルタイム推定を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
異なる図面において、同じ参照符号は、同じ又は類似する要素を参照する。
【００２７】
本発明は、特定の実施形態及び特定の図面を参照して説明されることになるが、本発明はそれらに限定されるものではなく、請求項によってのみ定まるものである。更に、請求項における参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。記載された図面は、概略的なものに過ぎず非限定的なものである。図面において、幾つかの要素の大きさが誇張されている場合があり、説明目的のため実際のスケール通りに描かれていない場合がある。
【００２８】
明細書及び請求項で使用される「有する」という語は、他の要素又はステップを除外するものではない。「a」「an」「the」といった不定冠詞又は定冠詞が単数形名詞の前で使用される場合、これは、特に記述がない限り、その名詞が複数あることも含むものとする。
【００２９】
更に、明細書及び請求項において、第１、第２、第３等の用語は、類似する要素間を区別するために用いられるものであり、時間的に、空間的に、ランク付けされた態様で、又は他の任意の態様でシーケンスを表すものでは必ずしもない。そのように使用されるこれらの用語は、適切な環境下において交換可能であり、本書に述べられる本発明の実施形態は、本書に説明又は図示されるシーケンス以外の他のシーケンスで動作することができる点を理解されたい。
【００３０】
更に、明細書及び請求項におけるトップ(表面、上部)、ボトム(底面、下部)、オーバー(上)、アンダー(下)等の用語は、説明目的で使用されるものであり、必ずしも相対的な位置を表すものではない。そのように使用されるこれらの用語は、適切な環境下において互いに交換可能であり、本書に述べられる本発明の実施形態は、本書に説明又は図示される方向以外の他の方向で動作することができる点を理解されたい。
【００３１】
この明細書において、「一の実施形態」又は「ある実施形態」という参照は、この実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態に含まれることを意味する。従って、本書のさまざまな箇所で使用される「一の実施形態において」又は「ある実施形態において」というフレーズが登場しても、必ずしも同じ実施形態をすべて参照しているわけではない。しかし、この可能性は否定されない。更に、この開示から当業者にとって明らかであるように、特定の特徴、構造又は特性は、１つ又は複数の実施形態において、任意の適切な態様において結合されることができる。
【００３２】
同様に、本発明の例示的な実施形態の説明において、本発明の様々な特徴は時々、開示を合理化するため及び本発明の様々な側面の１つ又は複数の理解を助けるため、単一の実施形態、図又は説明に一緒にグループ化される点を理解されたい。しかしながら、この開示方法は、請求項に記載の発明が、各請求項に明示される特徴以上の特徴を必要とするものとして解釈されるべきではない。むしろ、請求項が反映するように、本発明の側面が、単一の前述の開示された実施形態のすべての特徴より少ないものの中に存在する。従って、詳細な説明に続く請求項は、これによりこの詳細な説明に明示的に組み込まれる。ここで、各請求項は、この発明の分離した実施形態としてそれ自身の上に立つ。
【００３３】
更に、本書において説明されるいくつかの実施形態は、他の実施形態に含まれる特徴のいくつかを含むが、他の特徴を含まない。一方、異なる実施形態の特徴の組合せは、本発明の範囲内にあるものであり、異なる実施形態を形成する。これらは、当業者には理解されるものである。例えば、以下の請求項において、請求項に記載の実施形態のいずれかが、任意の組合せで用いられることができる。
【００３４】
更に、実施形態のいくつかは、コンピュータシステムのプロセッサ又この機能を実行する他の手段により実現されることができる方法又は方法の要素の組合せとして、本書において説明される。従って、斯かる方法又は方法の要素を実行するのに必要な命令を持つプロセッサは、この方法又は方法の要素を実行する手段を形成する。更に、装置の実施形態として本書で説明される要素は、本発明を実行するために要素により実行される機能を実行するための手段の例である。
【００３５】
本書において提供される説明において、多数の特定の詳細が記載される。しかしながら、本発明の実施形態が、これらの特定の詳細なしに実行されることができる点を理解されたい。他の例では、既知の方法、構造及び技術は、この説明の理解を不明瞭にしないため、詳細には示されていない。
【００３６】
以下の用語又は規定は、本発明を理解するための支援としてのみ提供される。
【００３７】
本書において使用される用語「発声」は、話し言葉における音声の完全なユニットに関する。それは、一般に、しかし必ずしもそうではないが、沈黙により挟まれる。それは、さまざまな方法で書き言葉において表現され、及び詳細に描写されることができる。発声は、書き言葉には存在せず、それらの表現だけが存在することは明らかである。
【００３８】
用語「リアルタイム」は、例えばイベントからシステム応答までの操作デッドラインといった「リアルタイム制約条件」に従うハードウェア又はソフトウェアシステムに関する。結果として、リアルタイムプログラムは好ましくは、応答時間に関する厳しい制約条件内で実行される。対照的に、非リアルタイムシステムは、速い応答又は高い性能が要求される又は好まれる場合であっても、デッドラインがないものである。リアルタイムソフトウェアの必要性はしばしば、リアルタイムオペレーティングシステム及び同期的プログラミング言語のコンテキストにおいて言及される。この言語は、リアルタイムアプリケーションソフトウェアを構築するフレームワークを提供する。デッドライン前に完了されない場合、リアルタイム計算は、失敗したと言われることができる。これにより、それらのデッドラインはイベントに対して相対的である。システム負荷に関係なく、リアルタイムデッドラインは守られなければならない。
【００３９】
用語「調音器官」又は「音声器官」は、言語に必要とされる多くのサウンド又は発声を生成することができる器官に関する。使用される器官は、唇、歯、舌、歯茎、硬口蓋、被膜（軟口蓋）、垂及び声門を含む。音声器官又は調音器官は、受動的な調音器官及び能動的な調音器官という２つのタイプでありえる。受動的な調音器官は、発音の間、静的なままであり、例えば上唇、歯、歯茎、硬口蓋、軟口蓋、垂及び咽頭壁である。一方、能動的な調音器官は、異なる態様において様々なスピーチ音を生成するため、これらの受動的な調音器官に対して移動する。ほとんどの重要な能動的な調音器官は、舌、下唇及び声門である。
【００４０】
人間は、調音器官の異なる生理的構造の相互作用を介して、発声を生成する。ここで、空気力学的なエネルギーが、音響エネルギーに変換される。空気力学的なエネルギーは、声道を通る気流を指す。そのポテンシャル形式は、空気圧力である。そのキネティック形式は、実際の動的な気流である。音響エネルギーは、音波として表されることができる空気圧力における変動である。空気キャビティは、特定のボリューム及び質量の空気分子のコンテナである。発語システムに存在するメイン空気キャビティは、声門上部キャビティ及び声門下部キャビティである。喉頭に対して内部の真声帯の間のオープン可能な空間である声門が、２つのキャビティを分離するので、そのような名前が付けられている。声門上部キャビティ又は口鼻音キャビティは、口サブキャビティ（鼻腔を除く、声門から唇へのキャビティ）及び鼻サブキャビティ（被膜を上昇させることにより閉じられる口蓋帆咽頭ポートから鼻孔へのキャビティ）へと分けられる。声門下部キャビティは、気管及び肺から成る。発語システム（articulatory stem）に対して外部の大気も、空気キャビティと考えられることができる。体に対するポテンシャル接続ポイントは、鼻孔及び唇である。母音の特性に注目すると、母音の多数の特性を観測することができる。これは、それらがどのように生成されなければならないかに関して我々に多くを教えてくれる。例えば、それらがピッチを持つ場合、それらは周期的な信号であり、異なる母音は異なる音質を持つ。その結果、それらは、それらのスペクトルにおいて異なるハーモニック振幅を持たなければならない。しかし、同じ母音が異なるピッチで話され、異なる母音が同じピッチで話される場合、ピッチは母音音質と独立して設定されなければならない。同じ母音が異なる声質で話される場合、声質は母音音質と独立して設定されなければならない。母音音質は、フロントバック及びオープンクローズという舌位置にほとんど依存するように見える。しかし、母音音質は、他の調音器官、顎、唇及び被膜の位置により影響を受けることもできる。
【００４１】
母音のこれらの上述した特性の全ては、例えば母音の生成を説明するために使用されるモデルを用いることにより、解析されることができる。上気道又は声道を説明するために用いられることができる１つの既知のモデルは、図１ａに示される声道の近似された発語モデルである。上気道の基本セグメント（図１ａにおいて１、２、３、４、５、６、７、８、９又は１０）は、特定の長さ及び断面積の円筒状チューブにより表される。異なる断面積を持つ直列の円筒状管を通り音波が進行して、１つのセグメントから別のセグメントへと横断するとき、音波が部分的に反射される。図１ｂは、４つの無損失性円筒状音響管の連結を用いて、近似された発語モデルの概略的な説明を示す。それぞれ長さはｌｉであり、断面積はＡｉである。こうして、上気道は、１つの端部で声帯により及び他の端部で唇開口部により終端される変化する断面積の音響チューブとして見られることができる。
【００４２】
用いられることができる別のモデルは、上気道における音生成の源−フィルタモデルである。音生成のこのモデルは、音源及びその音を形作るフィルタが、この音源及びフィルタが独立しているよう、組織化されることを想定する。この独立性は、フィルタから分離して、この源を測定及び定量化することを可能にする。母音に対して、音源は、喉頭における真声帯の規則的な振動であり、フィルタは、喉頭及び唇の間の全体の声道管である。源−フィルタモデルは、摩擦で生じる音に対しても適用されることができる。これにより、音源は、狭窄を介して通過する空気により生成される乱気流であり、フィルタは、狭窄の前方にある声道管である。
【００４３】
音声、特に母音のスペクトル特性が、喉の生体構造寸法に依存することは、上記から明らかである。発声のスペクトル成形に貢献するすべての調音器官は、例えば、Proceedings of AVIOS '95、the 14th Annual International Voice Technologies Applications Conference of the American Voice I/O Society、San Jose September 11 -14 1995、AVIOS：San Jose、pp. 27-44におけるD. Hillらにより開示される方法を適用することにより、リアルタイムに描写及び視覚化されることができる。本発明に関して好ましくは、気道の断面に影響を与える調音器官が決定される。より詳細には、上気道のジオメトリは好ましくは、上述したモデルを用いて決定される。更に、本発明は、例えば睡眠の間の又は薬吸気より前の、発声だけでなく、自然吸入された／自然呼気の呼吸ノイズを用いて適用されることもできる。
【００４４】
上気道が幾何学的に非常に複雑で、時間において変動するので、アーチファクトの可能な源の標準的なオペレーティングプロトコル及び理解を確立することは、信頼性が高い結果を得るのに非常に重要である。結果の有効性を確実にするために得られる測定の反復性も等しく重要である。
【００４５】
ある実施形態による本発明は、発声のスペクトル特性を解析することにより、患者の上気道、例えば喉又は声道の少なくとも１つの生体構造パラメータを特徴づけるシステム１０に関する。本発明は、ある実施形態において、発声のスペクトル特性を解析することにより患者の上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを特徴づけるシステムを提供する。このシステムは、
顎位置を制限し、患者が実行することになる発声に基づき解剖学的にフィットされることができるマウスピース１１を有する機械的なカプラ１と、
例えばマイク又は自由に動くマイクとして使用される機械的なカプラといった発声を記録する音記録ユニット２と、
記録された発声から上気道の少なくとも１つの生体構造パラメータを決定し、記録された発声を閾値と比較するよう構成される、好ましくは非一時的メモリを備えるコンピューティングデバイスとを有する。
【００４６】
本発明のある実施形態によるシステムは、図２に示される。このシステムは、例えば自然な吸入／呼気の呼吸ノイズのような、検査されるキャビティからシステム１０への声の発声又は非声の発声の生成された音声信号を送信するために用いられる機械的なカプラ１を有する。本発明の実施形態において、声の発声及び非声の発声の両方が生成されることができる。しかしながら、声の発声は、非声の発声と比較して、より低い気道システムではより少ない情報を提供する。本発明の一実施形態において、機械的なカプラ１は、顎位置の制限を可能にする。後者は、本発明の一実施形態において、患者が実行することになる発声に基づき解剖学的にフィットされることができる異なるマウスピース１１を用いて可能にされる。例えば、マウスピース１１は、歯及び顎が、特定の位置にあり、口の開口部が、うまく規定された測定設定をもたらす非常に特殊な直径を持つことを確実にすることができる。更に、マウスピース１１は、舌の位置も制限することができる。有利には、顎位置が固定され、歯及び顎が特定の位置にあるとき、口の開口部は、非常に特殊な直径を持つ。これは、発声における変動が減らされ、及び従って測定の精度を強化することをもたらす。
【００４７】
機械的なカプラ１は更に、プローブ１２を有することができる。機械的なカプラ１、及び、本発明の一実施形態において、プローブ１２は、例えば発声を記録する音記録ユニット２を用いることにより、発声を記録する手段を有することができる。本発明の一実施形態において、機械的なカプラ１及びプローブ１２は、管状形状を持つことができる。しかし、異なる形状が、同様に適用されることもできる。いくつかの実施形態において、音記録ユニット２は、カプラ１及びプローブ１２により形成される管と一体化される。これは例えば、フィリップス・レスピロニクスにより開発されたOptiVent Inline Spacerにおいていびきマイクを一体化することにより、可能にされることができる。図２に示されるセットアップは、管状プローブ１２を示す。ここでは、管状プローブ３自体は、発声又は吸入／呼気の呼吸ノイズを生成しているユーザへの上手く規定された接続なしに自由に動くマイク２として用いられることができる。自由に動くマイクは、そのヘッドが減衰要素又はドラムとの接触を持たず、ホルダにおいて受けられるマイクである。音記録ユニット２は、本発明の一実施形態において、処理手段５に接続される。本発明の別の実施形態において、処理手段５は、記録された発声又は吸入／呼気の呼吸ノイズから上気道の生体構造パラメータを決定することができ、決定された生体構造パラメータを閾値と比較することができる。更に、処理手段５は、得られたデータをリアルタイムに処理する結果として、リアルタイムにフィードバックを提供することができる。処理手段５は、本発明の一実施形態において、非一時的メモリを備えるコンピューティングデバイスとすることができる。より詳細には、パーソナルコンピュータ、ラップトップ、タブレットコンピュータ、スマートフォン、携帯電話、腕時計又はタッチスクリーンを有することができる任意の電子視覚ディスプレイが、用いられることができる。本発明の別の実施形態において、処理手段５は、例えば所定のボタンに対する単一の処理により実行されることができ、及び従って、非常に簡単な処理により実行されることができる。当業者に対して知られるすべての処理手段５が用いられることができるだけでなく、必要な生体構造パラメータの特徴化を可能にすることができる任意のソフトウェアが適用されることができる。例えば、グラフィック及び統計的解析を介して、本発明によるシステムの様々な要素により格納される患者順応性データを表示することができる、フィリップスによるEncorePro ２ソフトウェアの適合されたバージョンが追加的に用いられることができる。EncoreProを用いると、患者の治療履歴が、維持されることができ、患者の治療順応性が、評価されることができる。
【００４８】
本発明の実施形態によるシステムは、患者の体位置を指示及び制御する手段を更に有することができる。異なる体位置（例えば横たわる及び起立している）にある上気道ジオメトリは、ＯＳＡ及び非ＯＳＡに苦しむ患者間の良好な差別化要素を得るために重要でありえる。患者の体位置を指示及び制御する手段は例えば、図２に示されるように３Ｄ加速度計をシステムに加えることにより可能にされることができる。これは、システムの方向を与え、ユーザインタフェースを介して患者に指示し、及び患者を制御するために用いられることができる（例えば、患者は、最初に立って測定を行うよう求められ、次に横になって測定することを求められる）。
【００４９】
他の実施形態では、処理手段５は、（局所的に又はリモートで）データベース４、及び例えばラウドスピーカ、ディスプレイ又はこの両方６に接続されることもできる。これらは、ユーザに対してフィードバックを提供する手段として用いられることができる。本発明の一実施形態において、ディスプレイは、被験者に指示及びフィードバックを与えるためのインタフェースを有する。インタフェースの有用性は、被験者にとって非常に使いやすい。本発明の更に別の実施形態において、ユーザインタフェースは、少なくとも１つのスクリーンを有する。１つのスクリーンは、メインスクリーンとすることができる。別のスクリーンは、特定のパラメータ、例えば圧縮を選択するために用いられることができる。更に、デバイスにより自律的に実行されることができる良好な結果に関して重要な機能の多くは、システム自体によりなされる。これの例は、シーケンスにおける画像の数及び音声フラグメントの長さを決定し、これらの数を用いてフレームレートを計算することにより実行されるフレームレートの決定である。
【００５０】
いくつかの実施形態によれば、データベース４は、本発明の一実施形態において、ユーザが実行することができる所定のシーケンスの発声を含む。いくつかの実施形態において、データベース４は、シーケンスのセットを含むことができる。このセットから、オペレータは選択をすることができる。
【００５１】
他の実施形態では、処理手段５は例えば、携帯電話といった携帯型デバイスに一体化される又はインストールされることができる。この例において、携帯電話のスクリーン又はスピーカは、ユーザに対してフィードバックを提供する手段として用いられることができ、及び従って、携帯電話に標準的に備わる一体化されたマイクが、音記録ユニットとして用いられることができる。本発明の一実施形態において、機械的なカプラ１は、携帯電話に付けることができるカバーとすることができる。ここで、このカバーは、マイクの前に管を有する。本発明の別の実施形態において、管は、一体化されたマイクに対して所定の態様でユーザのマウントを固定する手段として用いられることができる。有利には、携帯電話を用いることは、閉塞性睡眠時無呼吸（ＯＳＡ）の日中のスクリーニングに関する簡単で便利で正確な測定を可能にする。更に、ほとんどの携帯型のデバイスは、加速度計を含む。これは、患者の体位置を指示及び制御するよう容易に構成される。
【００５２】
いくつかの実施形態による本発明は、呼吸薬の最適な投与及び供給に関するリアルタイムフィードバックを提供することができる。上気道生体構造の知識は、所望の位置に供給されなければならない投与薬の割合を改良することができる。従来技術において知られる薬物送達システムは、効率的でない。なぜなら、投与された薬の約２５％だけが、それがあるべき場所に供給されるからである。上気道上でリアルタイムフィードバックを得ることにより、これらの上気道を通る粒子のフローがモデル化されることができる。上気道生体構造の知識は、所望の位置に供給されなければならない投与薬の割合を改良することができる。呼吸薬供給において、問題は、「喉を越えて」薬を得る点にある。一度喉を越えると、薬が目標とされた肺胞に達するための様々な全身ルートが存在する。「喉を越えて」供給される複数の薬は、より短い処理時間を意味する。これは、現実の識別要素である。患者の気道を通り少なくとも１つの呼吸薬を供給する手段は例えば、エアゾール装置とすることができ、速いエアゾールを生成システムであるフィリップス・レスピロニクスによるＩ―ｎｅｂ  ＡＡＤシステムが使用されることができる。エアゾール技術を適用することにより、肺の周辺又は肺胞部位へのより大きな程度の浸透を伴う薬の一様な供給が、実現されることができる。呼吸薬の正確な量は、フローモデリングを適用することにより、算出及び視覚化されることができる。これに基づき、例えばＣＤ―ａｄａｐｃｏにより製造されるＳｔａｒ  ＣＤ及びＳｔａｒ  ＣＣＭ＋といったＣＦＤツールを適用することにより、粒子供給がモデル化される。より詳細には、粒子供給及びエアゾール生成のタイミングが最適化されることができる。こうして、薬供給が、個人化されることができるが、薬物処方箋により制限されることができる。本発明のいくつかの実施形態において、上気道の横断面が、処理手段５により決定される。更に、発声の間横断面が最大になる時間点が、決定されることができる。上気道の横断面が最大であるこの時間点は、エアゾール生成のタイミングに関して使用されることができる。このタイミングは、薬供給に関して最適化されることができる。こうして、システム調整方法が提供される。更に、例えば、段階状のマウスピースを適用することにより、顎位置を制限する機械式カプラ（K. Nikanderらによる「Manipulation of upper airway volume using a stepped mouthpiece」、 ERS、September 2010参照）が、上気道を強制的に開放させる方法として使用されることができる。上気道が開けられる方法に関する患者へのフィードバックは、この目的にとって有益である。更に、それは、順守及びコンプライアンスを支持することもできる。有利なことに、本発明の実施形態は、薬供給の量が、さまざまな治療セッションにわたりより制御可能で、一貫しており、及び反復可能であることを可能にする。
【００５３】
本発明のある実施形態による方法は、次のステップの１つを有することができる。システムはどの発声を実行するべきかについて患者に伝え、この発声をシステムは記録する。次のステップにおいて、処理手段５は、例えば正しい発声が実行されたかどうかを決定する音声認識を用いて、記録された発声の正当性をチェックすることができる。従来技術において知られる複数の音声認識モデルが、後者を可能にするために用いられることができる。例えば、環境から独立した認識に関してベクトルテイラー級数法を適用することにより、又は、パラレルモデルコンビネーション（ＰＭＣ）方式又はヒドンマルコフモデルを使用することにより、行われる。発声が正しくない場合、システムは患者にそれを繰り返すよう依頼することができる。次のステップにおいて、システムは、すべての事前に規定された発声が患者により正しく行われるまで、前のステップを繰り返すことができる。処理手段は、ＯＳＡ診断にとって重要な特徴を抽出及び分析することができる。使用されることができる方法の例は、Robbらによる「Vocal tract resonance characteristics of adults with obstructive sleep apnoea」、Acta Otolaryngology、1997、117(5)：p. 760-3において開示される。又は、代替的な実施形態として、次のステップが適用されることができる。発声のスペクトル特性が、分析されることができる。これは、上気道の生体構造パラメータ、例えば声帯及び口の間の喉の寸法の決定をもたらす。本発明の一実施形態において、得られた寸法は、ＯＳＡに関するインジケータとして使用されることができる。他の実施形態において、この寸法は、予測出力がすでに確立された他の測定に、例えば図３に示されるような音響咽頭測定の測定データにリンクされることができる。Jungらから取られた図３は、音響咽頭測定の代表的な出力を示し、これは、Y軸にパラメータ領域を持ち、X軸にパラメータ距離を持つ。（矢印及び厚いラインにより強調されるように）グラフ上で５つのパラメータが識別されることができる。それは、（１）口咽頭接合領域（ＯＰＪ）、（２）最大咽頭領域（Ａｐｍａｘ）、（３）声門域（ＧＬ）、（４）ＯＰＪからＧＬまでの平均咽頭領域（Ａｐｍｅａｎ）（５）ＯＰＪとＧＬとの間の曲線下の積分面積としての咽頭ボリューム（Ｖｐ）である。すべてのパラメータは、例えば本発明の実施形態による処理手段により算出されることができる。
【００５４】
代替的に、この値は、スピーチ特徴に基づき検出器の微分に関して特異的に実行される試みにおいて、ＯＳＡの存在にリンクされることもできる。唇から声門への断面寸法を得る別の方法は、例えば線形予測分析（ＬＰＣ）によるスピーチ符号化を適用することにより行われる。ＬＰＣは、人間の声道をモデル化するために実行されることができる。この方法は、図４ａ及び図４ｂに示されるように、より効率的な堆積及びより短い処理時間の観点から、呼吸薬供給を最適化するため、瞬間的な喉ジオメトリのリアルタイム推定を得るのに使用されることもできる。本発明の実施形態は、患者に対するフィードバックを提供しつつ、患者が音を発声する、例えば息を吐き出すことにより、その喉を開いたままにする。後続の吸気において、喉を固定された状態に保ちつつ、薬供給が行われることができる。直接のフィードバックは、順守及びコンプライアンスを改善することができる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態において、図４ａ及び４ｂに示されるように、患者がＯＳＡに苦しんでいる確率を与えるため、この決定された値は、事前に規定された閾値に対して比較されることができるか、又は、より洗練された分類器により使用されることができる。結果は、オペレータに与えられることができる。分類器の例は、従来技術において知られるベイズ識別器である。分類器は、スクリーニングパフォーマンスを増加させるため、例えばＢＭＩ及び頚囲といった生理的尺度を含むこともできる。本発明は更に、ＯＳＡ表現型検査に適用されることができる。処理手段から得られる喉寸法は、異なるタイプのＯＳＡを特定するのに役立つ。これは、最も成功する処理（ＣＰＡＰ、手術）に関する指示を提供する。
【００５６】
本発明の別の実施形態は、トレーニングモードを有するシステムである。トレーニングモードは、患者の２つのグループに適用されることができる。１つのグループは、ＯＳＡありと診断され、別のグループは、非ＯＳＡと診断される。２つのグループが調べられるとき、将来の測定において使用されることができる基準データが得られることができる。プロセッサは、将来の試験に使用されるよう、実現された分類器を自律的に訓練することができる。
【００５７】
更に別の実施形態において、システムは、１回限りの測定のために使用されるだけでなく、検査を繰り返す際にも使用される。このために、患者の結果は、（ローカル又はリモートにあり、前に言及されたデータベースと必ずしも同一であるわけではない）データベースに格納されることができる。患者が次に検査を受けるとき、システムは別の測定を記録するために用いられることがありえる。これは、この患者の以前の結果と比較されることができる。これは、１回限りの測定の間に得られる絶対的な数の重要性を減少させ、傾向の観察及び評価を可能にする。複数の測定の比較を単純化するため、システムは、従来技術のスピーカ―認識モジュールを具備することができる。それは、実行された発声に基づき、話者を特定することにより、以前の測定に対して新規測定を自律的に割り当てることができる。
【００５８】
本発明を実現するデバイスの目的を達成する他の構成は、当業者には明らかであろう。
【００５９】
好ましい実施形態、特定の構造及び構成並びに物質が、本発明によるデバイスに関して本書で論じられたが、形及び細部におけるさまざまな変化又は修正が、本発明の範囲及び精神を逸脱しない範囲でなされることができる点を理解されたい。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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【国際調査報告】
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