(57)【要約】  ユーザの呼吸数を測定するためのモニタリングシステムが、ユーザの胸壁に取り付けられるウェアラブルモニタリング装置を含む。ウェアラブルモニタリング装置は、モーションデータ、音データ及びＥＫＧデータなどの複数の独立した生体測定データタイプを生成するための複数の生体測定センサを含む。ウェアラブルモニタリング装置にはコントローラが含まれ、及び／又は装置に通信可能に結合される。コントローラは、生体測定センサから生体測定データを受け取り、共通のサンプリングタイムラインに従って、独立した各生体測定データタイプの生体測定データを互いに関連付けて多重化生体測定データセットを生成し、多重化生体測定データを使用してユーザの呼吸数を測定するように構成される。【選択図】図１
2021522966.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの呼吸数を測定するように構成されたモニタリングシステムであって、
それぞれが異なる生体測定センサタイプによって生成された複数の独立した生体測定データタイプを含む生体測定データを生成するように構成された複数の生体測定センサを含むウェアラブルモニタリング装置と、
前記ウェアラブルモニタリング装置に通信可能に結合されて、１又は２以上のプロセッサと、コンピュータ実行可能命令を記憶した１又は２以上のハードウェア記憶装置とを含むコントローラと、
を備え、前記コンピュータ実行可能命令は、前記１又は２以上のプロセッサによって、
前記複数の生体測定センサから生体測定データを受け取り、
共通サンプリングタイムラインに従って、前記独立した各生体測定データタイプの生体測定データを互いに関連付けて多重化生体測定データセットを生成し、
前記多重化生体測定データを使用して呼吸数を測定する、
ことを前記コントローラに行わせるように実行可能である、
ことを特徴とするモニタリングシステム。
【請求項２】
前記複数の生体測定センサは、モーションセンサタイプ、音センサタイプ及び電気センサタイプから成る群から選択された少なくとも２つの生体測定センサタイプを含む、
請求項１に記載のモニタリングシステム。
【請求項３】
前記ウェアラブルモニタリング装置は、前記ユーザの胴部に装着可能に配置されるようにサイズ及び形状が構成された胴部モニタリング装置である、
請求項１又は２に記載のモニタリングシステム。
【請求項４】
前記ウェアラブルモニタリング装置は、前記ユーザの皮膚への取り付けを可能にする接着剤を施された内側部を有する、
請求項１から３のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項５】
前記ウェアラブルモニタリング装置は、１又は２以上の丸みを帯びた外面を含む、
請求項１から４のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項６】
前記ウェアラブルモニタリング装置は、約４ｍｍ〜約２５ｍｍの、又は約６ｍｍ〜約１５ｍｍの高さを有する、
請求項１から５のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項７】
前記複数の生体測定センサは、モーションセンサ、マイク及び電気センサという各生体測定センサタイプからの少なくとも１つのセンサを含む、
請求項１から６のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項８】
前記電気センサは、ＥＫＧセンサである、
請求項７に記載のモニタリングシステム。
【請求項９】
前記マイクは、圧電素子を含む接触マイクである、
請求項７又は８に記載のモニタリングシステム。
【請求項１０】
前記コンピュータ実行可能命令は、前記コントローラに、前記多重化生体測定データの前記生体測定データタイプのうちの少なくとも１つを差別的に計量させるようにさらに構成される、
請求項１から９のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項１１】
前記差別的計量は、前記特定の生体測定データタイプと少なくとも２つの他の生体測定データタイプとの間の差分が所定の閾値を上回る場合に特定の生体測定データタイプの重みを低減することを含む、
請求項１０に記載のモニタリングシステム。
【請求項１２】
前記コンピュータ実行可能命令は、
特定の生体測定データタイプ内の混乱事象を識別し、
前記混乱事象が発生した前記サンプリングタイムライン内の時間セグメントを識別し、
前記識別された時間セグメントに関連する前記生体測定データの少なくとも一部を調整する、
ことを前記コントローラに行わせるようにさらに構成される、
請求項１から１１のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項１３】
前記生体測定データの少なくとも一部を調整することは、前記識別された時間セグメントにおける少なくとも１つの他の生体測定データタイプを調整することを含む、
請求項１２に記載のモニタリングシステム。
【請求項１４】
前記識別された時間セグメントにおける前記少なくとも１つの他の生体測定データタイプからの生体測定データは、前記呼吸数の測定において無視され、又は低い重みを与えられる、
請求項１３に記載のモニタリングシステム。
【請求項１５】
前記混乱事象は、音生体測定データタイプ内の音事象を含む、
請求項１２から１４のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項１６】
前記音事象は、前記ユーザが喋っていると判定される時間セグメントを含む、
請求項１５に記載のモニタリングシステム。
【請求項１７】
前記少なくとも１つの他の生体測定データタイプは、モーション生体測定データタイプ又は電気生体測定データタイプである、
請求項１４から１６のいずれか１項に記載のモニタリングシステム。
【請求項１８】
複数の生体測定データソースを使用して呼吸数を測定する方法であって、
請求項１から１７のいずれか１項に記載のモニタリングシステムを準備するステップと、
前記ウェアラブルモニタリング装置をユーザの動作可能な位置に配置するステップと、
前記複数の生体測定センサから複数の生体測定データタイプを取得するように前記ウェアラブルモニタリング装置を動作させるステップと、
前記モニタリングシステムが、前記生体測定データを使用して呼吸数を測定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項１９】
前記ウェアラブルモニタリング装置は、前記ユーザの胸壁上に配置される、
請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
複数の生体測定データソースを使用して呼吸数を測定するためのコンピュータ実装方法であって、
それぞれが異なる生体測定センサタイプによって生成された複数の生体測定データタイプを含む生体測定データを複数の生体測定センサから受け取るステップと、
共通のサンプリングタイムラインに従って、前記独立した各生体測定データタイプの前記生体測定データを互いに関連付けて多重化生体測定データセットを生成するステップと、
前記多重化生体測定データを使用して呼吸数を測定するステップと、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１から１７のいずれか１項に記載のモニタリングシステムを使用して実行される、
請求項２０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、複数の生体測定ソースから呼吸数を導出する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
患者の健康をモニタするには、患者の呼吸数を測定することが重要である。呼吸数の測定に使用される従来の方法は数多く存在する。このような方法は、胸腔の拡張の測定、胸部インピーダンス測定、カプノグラフ法（ｃａｐｎｏｇｒａｐｈｙ  ｍｅｔｈｏｄｓ）、体温の測定、又は患者の呼気中の二酸化炭素濃度の測定などの直接的方法を含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
呼吸は、会話又は運動などの他の多くの患者活動に影響されるので、患者の呼吸数を測定することは困難である。痛み及び薬剤が呼吸の深さ及び回数に影響を与えることもある。全ての状況において常に機能する１つの方法を発見しようとする試みが数多く行われてきたが、これらの試みは上手くいっていない。
【０００４】
また、患者が病院又は医院から離れている時の健康管理も困難になり得る。患者は、在宅時又は勤務時、或いは他の日常的な活動中には、高価でしばしば大型の設備を単純に利用できず、又は都合よく使用することができない。さらに、たとえ利用できたとしても、大型で固定された設備を効率的に使用することは非現実的と思われる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示では、ユーザの呼吸数を測定するためのモニタリングシステム、モニタリング装置及び関連する方法について説明する。本明細書で説明するいくつかの実施形態は、従来の呼吸数モニタリング手段に比べて改善された汎用性（ｖｅｒｓａｔｉｌｉｔｙ）及び快適性を提供する「ウェアラブル」モニタリング装置を含む。また、本明細書で説明するいくつかの実施形態は、複数のタイプの生体測定データを取得して呼吸数測定値の精度を改善する。
【０００６】
１つの実施形態では、ユーザの呼吸数を測定するように構成されたモニタリングシステムが、ウェアラブルモニタリング装置と、ウェアラブルモニタリング装置に通信可能に結合されたコントローラとを含む。コントローラは、ウェアラブルモニタリング装置に取り付け又はその内部に収容することができ、及び／又はモニタリング装置から分離されるが通信可能にリンクすることができる。ウェアラブルモニタリング装置は、ユーザの胸壁に取り付けられるように構成することができる。
【０００７】
ウェアラブルモニタリング装置は、複数の異なるタイプの生体測定データを取得する複数の生体測定センサを含む。例えば、ウェアラブルモニタリング装置は、生体測定モーションデータ（例えば胸壁の上下動）を取得するためのモーションセンサと、生体測定音データ（例えば呼吸音及び／又は心拍音）を取得するためのマイクと、ＥＫＧ波形データを取得するためのＥＫＧセンサとを含むことができる。
【０００８】
いくつかの実施形態では、コントローラが、生体測定センサによって取得された生体測定データを受け取り、これらの独立した各生体測定データタイプの生体測定データを互いに関連付けるように構成される。生体測定データは、例えば独立波形に共通するサンプリングタイムラインに基づいて関連付ける（すなわち、多重化する）ことができる。
【０００９】
以下でさらに詳細に説明するように、この多重化生体測定データ（ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ  ｂｉｏｍｅｔｒｉｃ  ｄａｔａ）は、より汎用的及び／又はより正確な呼吸数の測定を可能にする。１つの状況では、１つのタイプの生体測定データがより良好な呼吸数との相関性を提供することができ、別の状況では、別のタイプの生体測定データの方が有用となる場合もある。例えば、独立した生体測定データタイプに与えられる差別的重み（ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌ  ｗｅｉｇｈｔ）は、ユーザが歩いているかどうか、じっとしているかどうか、横になっているかどうか、又は喋っているかどうかに応じて異なることができる。複数のタイプの生体入力を組み合わせることにより、複数のタイプのユーザの状況及び環境にわたって全体的な精度が高められる。
【００１０】
以下の説明では、さらなる特徴及び利点もある程度示す。上述した概要及び以下の詳細な説明は例示的かつ説明的なものにすぎず、本開示をいずれかの特定の実施形態の組に限定するものとして解釈すべきではない。
【００１１】
添付図面に示す実施形態によって、より具体的な説明を行う。これらの図面は、本開示の例示的な実施形態を示すものにすぎず、従って本開示の範囲を限定するものとみなすべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】胴部モニタリング装置及び四肢モニタリング装置を含む例示的なモニタリングシステムを示す図である。
【図２】胴部モニタリング装置の詳細図である。
【図３】胴部モニタリング装置の生体測定センサ、ロジックコンポーネント及びその他のコンポーネントを示す胴部モニタリング装置の概略図である。
【図４Ａ】推定呼吸数を測定するために利用できるモーションセンサを使用して取得されたモーションデータの例を示す図である。
【図４Ｂ】推定呼吸数を測定するために利用できるモーションセンサを使用して取得されたモーションデータの例を示す図である。
【図４Ｃ】推定呼吸数を測定するために利用できるモーションセンサを使用して取得されたモーションデータの例を示す図である。
【図５】推定呼吸数を測定するために利用できるＥＫＧセンサを使用して取得された例示的なＥＫＧデータを示す図である。
【図６Ａ】推定呼吸数の測定において使用される音データを取得するために利用できる圧電素子を含む例示的な接触マイクの分解図である。
【図６Ｂ】推定呼吸数の測定において使用される音データを取得するために利用できる圧電素子を含む例示的な接触マイクの断面図である。
【図７】モニタリング装置に通信可能に結合されて複数の生体測定データタイプを受け取って呼吸数を測定できる、モニタリングシステムの一部として含まれるコントローラ（すなわち、コンピュータシステム）の概略図である。
【図８】複数の生体測定データソースを使用して呼吸数を測定する例示的な方法を示すフローチャートである。
【図９】本明細書で説明するモニタリングシステムを使用して呼吸数を測定する例示的な方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１に、ユーザに装着されている間に１又は２以上のバイタルサインをモニタするように構成されたウェアラブルモニタリングシステム１００を示す。本明細書でさらに詳細に説明するように、モニタリングシステム１００は、複数の異なるタイプの生体測定データを収集し、このデータを使用して呼吸数測定値を効果的に導出するように構成される。ウェアラブルモニタリングシステム１００は、胴部モニタリング装置１０２及び四肢モニタリング装置１０４を含む。図示のように、胴部モニタリング装置１０２は、ユーザの胸壁に位置することが好ましい。本開示の文脈では、四肢モニタリング装置１０４は任意である。四肢モニタリング装置１０４は、利用時には図示のようにユーザの上腕部に位置することが好ましい。
【００１４】
四肢モニタリング装置１０４は、例えば胴部モニタリング装置１０２に加えて又は胴部モニタリング装置１０２と共に血圧及び／又はその他のバイタルサインをモニタするために使用することができる。四肢モニタリング装置１０４は、胴部モニタリング装置１０２に対する四肢モニタリング装置１０４の空間位置の決定を可能にする１又は２以上の位置センサを含むことができる。この空間位置データを利用して、四肢モニタリング装置１０４を使用して取得された血圧測定値を較正することができる。
【００１５】
図１には、中腋窩位置の第４肋間腔における胸壁に配置された胴部モニタリング装置１０２を示す。また、胴部モニタリング装置１０２は、ユーザからより良好に心電図信号を受け取るためにユーザの横断面に対して傾斜している。この位置は、胴部モニタリング装置１０２を四肢モニタリング装置１０４と併用する際に有用な、心臓の高さの効果的なベースライン水準（ｂａｓｅｌｉｎｅ  ｌｅｖｅｌ）をもたらす。
【００１６】
この位置は、胴部モニタリング装置１０２の典型的な配置を表すが、この配置は、特定の応用要件に従って、並びに特定のユーザの好み、ニーズ及び／又は生体構造に従って変更することもできると理解されるであろう。さらに、ここではモニタリングシステム１００のコンポーネントをユーザの右側に装着された形で示しているが、（例えば、心臓に近い配置が望ましい場合には）一方又は両方のコンポーネントを左側に装着することもできる。
【００１７】
図２に、胴部モニタリング装置１０２をさらに詳細に示す。胴部モニタリング装置１０２は、内側部１０３及び外側部１０５を含む。内側部１０３は概ね平坦であり、ユーザの皮膚に接して配置されるように構成される。配置は、例えば医学的に許容できる接着剤及び／又はゲルパッドを使用して行うことができる。これに加えて、又はこれとは別に、胴部モニタリング装置１０２に１又は２以上のストラップ／ベルトを取り付けて、ユーザが胴部に１又は２以上のストラップを巻き付けて装置を適所に固定できるようにサイズ設定することもできる。
【００１８】
以下で詳細に説明するように、胴部モニタリング装置１０２は、（使い捨ての又は再使用可能な）一体型バッテリ又は複数のバッテリと、ＥＫＧ信号を受け取る１又は２以上の電極と、断熱部品及び関連する温度センサインターフェイスと、マイクインターフェイス（例えば、呼吸音を感知するピエゾピックアップへのインターフェイスを有する穴）とを含むことができる。
【００１９】
胴部モニタリング装置１０２は、以下で詳細に説明する内部構成部品を収容するための図示の中間区画１０７及び側部区画１０９などの１又は２以上の区画を含むことができる。図示の設計は、空間を有効活用して装置の全体的寸法を扱いやすく装着可能なサイズ内に収めることが判明しているが、他の実施形態は、コンポーネントを別様に配置し、異なるサイズの区画を使用し、及び／又はより多くの又は少ない数の区画を使用することもできる。
【００２０】
これらの区画は、装置の装着性を有利に改善する丸みを帯びた外面を含む。例えば、ユーザの腕又は別の物体が丸みを帯びた表面とこすれ合った時に、ユーザの衣服がこのような表面に引っ掛かりにくくなり、丸みを帯びた表面がさらに快適になる可能性が高い。
【００２１】
胴部モニタリング装置１０２の表面、とりわけ内側部１０３は、比較的長期間にわたって皮膚に接触する可能性があり、従って長期にわたる皮膚との接触に適合することが好ましい。装置ハウジングは、柔軟な材料から成形又は別様に形成することができ、内部電子部品も、快適性及び耐久性のために柔軟（例えば、可撓性電子機器及び／又は可撓性ＰＣＢ部品）であることが好ましい。
【００２２】
胴部モニタリング装置１０２は、ユーザが効果的に装着できるサイズに設定される。大きすぎる又はかさばる装置は、実際の「ウェアラブル」装置として使用するには不快であり困難である。特に、胴部モニタリング装置１０２は、サイズ及び形状が、ユーザの移動性に対するあらゆる大幅な制限を最小化し、典型的な衣服の下に装着することができ、装着時の潜在的に不快な出っ張りの可能性を最小化するように構成される。
【００２３】
装置１０２は、上述した効果的なサイズ設定という利点に関し、約５０ｍｍ〜１５０ｍｍの長さ、又はさらに好ましくは約７０ｍｍ〜約１２０ｍｍの長さを有することができる。装置１０２は、約１２ｍｍ〜約５０ｍｍの幅、又はさらに好ましくは約２５ｍｍ〜約４０ｍｍの幅を有することができる。装置は、約４ｍｍ〜約２５ｍｍの高さ、又はさらに好ましくは約６ｍｍ〜約１５ｍｍの高さを有することができる。典型的な実装では、上述した範囲内の寸法的特徴が、この装置のより良い装着性及びユーザによる容易な利用を可能にする。しかしながら、特定の応用ニーズ及び／又はユーザ選択／要件に従って、より大きな又は小さな寸法を使用することもできる。
【００２４】
図示の胴部モニタリング装置１０２は、装置の端部付近に配置された、及び／又は装置の接着要素上又は接着要素内に部分的に配置されたタブ（図示せず）を含むこともできる。このタブは、装置１０２の端部を超えて延びることができ、装置の取り付け中及び／又は除去中にユーザが把持するための表面を提供する。例えば、ユーザは、装置を除去したいと望む場合、指の間にタブを掴んで、装置１０２を皮膚から持ち上げて剥がすのに十分なてこの作用を得ることができる。上述したように、いくつかの実施形態は、装置１０２を胴部に接して保持するために１又は２以上のストラップ／ベルトを利用することもできる。
【００２５】
図３に、胴部モニタリング装置１０２の生体測定センサ及びその他の動作部品を概略的に示す。図示のように、装置１０２は、モーションセンサ１１０と、マイク１１２と、ＥＫＧセンサ１１４とを含むことができる。本明細書で使用する「マイク」は、従来のマイクを意味することができるが、圧電ベースの振動センサなどの他の音響感知装置を意味することもできる。胴部モニタリング装置は、温度センサなどの１又は２以上のさらなる生体測定センサを含むこともできる。ここでは単一の共通区画内に概略的に示しているが、これらの動作区画は、１又は２以上のコンポーネントを図２に示す側部区画などに移動させることになどよって複数の区画に分割することもできる。
【００２６】
１つの実施形態では、モーションセンサ１１０が９軸センサである。９軸センサは、３軸ジャイロスコープと、３軸加速度計と、（３軸コンパスと呼ばれることもある）３軸磁力計とを含む。他の実施形態は、３軸ジャイロスコープ及び３軸加速度計を含む６軸センサなどの他のモーションセンサを使用することもできる。モーションセンサ１１０は、胴部モニタリング装置１０２がユーザの胸部に配置された時に胸壁の動きを追跡する。
【００２７】
マイク１１２は、呼吸音及び心拍音を含むユーザの呼吸に関する生体測定音データを検出するように構成される。当業で周知のあらゆる好適なマイク装置を利用することができる。好ましい実施形態では、マイク１１２が圧電ベースの振動センサを含む。マイク／音感知装置は、ゲル又はその他の音響結合媒体を介して患者に結合することができる。ＥＫＧセンサ１１４は、装置１０２の装着時にユーザの皮膚に接触するように、装置１０２の内側部に配置されたリード線（図示せず）に結合される。ＥＫＧセンサ１１４は、ＥＫＧ信号を検出して、パン・トンプキンス（Ｐａｎ  Ｔｏｍｐｋｉｎｓ）アルゴリズム及び／又は当業で周知の他のこのようなプロセスを使用してＲ−Ｒ信号の処理を可能にするように構成される。
【００２８】
図示のモニタリング装置１０２は、ロジックデバイス１１６も含む。ロジックデバイス１１６は、ロジック機能を実行できるいずれかの装置とすることができる。例えば、ロジックデバイス１１６は、ブール論理を実行することができ、又は入力に基づいて所定の出力を生成することができる。ロジックデバイス１１６は、ＲＯＭメモリ、プログラマブルロジックデバイス（ＰＬＤ）、プログラマブルアレイロジック（ＰＡＬ）、汎用アレイロジック（ＧＡＬ）、結合プログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）、ロジックゲート、プロセッサ、又は他のいずれかのロジック機能を含むことができる。ロジックデバイス１１６は、モニタリング装置１０２の他のコンポーネントの機能を制御することができる。とりわけ、ロジックデバイス１１６は、モニタリング装置１０２のコンポーネントが適切な時点に適切な方法で所望の機能を実行して生体測定データを正確に検出できるようにタイマを含み及び／又はタイマと通信することができる。
【００２９】
図示のモニタリング装置１０２は、メモリ１１８も含む。メモリ１１８は、コンピュータ可読形式でデータを記憶することができるいずれかの装置を含むことができる。メモリ１１８は、揮発性メモリ及び／又は不揮発性メモリを含むことができる。モニタリング装置１０２は、装置の様々なコンポーネントに給電するためのバッテリ１２２も含む。モニタリング装置は、例えば時間を測定してセンサのサンプリングレートを調整するタイマ１２４も含む。
【００３０】
モニタリング装置１０２は、通信モジュール１２０も含む。通信モジュール１２０は、モニタリング装置が外部基地局（図示せず）及び／又は医療提供者のコンピュータシステムなどの１又は２以上の他のコンピュータ装置と通信することを可能にする。通信モジュール１２０は、固定装置及び移動装置から短距離にわたって（２４００〜２４８０ＭＨｚのＩＳＭ帯域における短波長無線送信を使用して）データを交換して高セキュリティレベルのパーソナルエリアネットワーク（ＰＡＮ）を形成するＢｌｕｅｔｏｏｔｈ機能を含むことができる。インターネット、セルラーＲＦネットワーク、及び／又は限定するわけではないが８０２．ｘｘネットワークなどの他の有線又は無線ネットワークなどの他の通信手段を利用することもできる。
【００３１】
外部基地局は、例えばユーザの携帯電話機又はパーソナルコンピュータ及び／又は専用ユニットとすることができる。基地局を含む実施形態では、モニタリング装置１０２と基地局との間で処理を分割して、モニタリング装置１０２からデータ処理要件の少なくとも一部を負担軽減（ｏｆｆｌｏａｄ）することができる。いくつかの状況では、実質的に全てのデータ処理について基地局に未加工データを供給することができる。さらに、いくつかの実施形態は、さらなる処理及び／又は記憶のために、基地局が接続されているクラウドネットワークに未加工データ又は部分的に加工されたデータを中継することもできる。モニタリング装置１０２から（基地局に及び／又は基地局からさらにクラウドに送信することによって）処理要件及び／又はストレージ要件を負担軽減することにより、モニタリング装置１０２の消費電力を低減してバッテリ寿命を延ばすことができる。
【００３２】
図４Ａ〜図４Ｄに、モーションセンサ１１０などのモーションセンサを使用して取得される生体測定モーションデータの例を示す。生体測定モーションデータは、当業で周知の様々な信号処理技術を使用して処理することができる。１つの実施形態では、主成分分析（ＰＣＡ：Ｐｒｉｎｃｉｐａｌ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ  Ａｎａｌｙｓｉｓ）を使用して、共分散行列から導出された固有値及び固有ベクトルを使用して多次元モーションデータを直交成分に分解する。この直交成分データにバンドパスフィルタを適用して、図示の「リサンプリング」データを生成することができる。その後、フィルタ処理したＰＣＡデータに高速フーリエ変換（ＦＦＴ）を適用して、図４Ｄに示すようなデータの一次周波数を求めることができる。
【００３３】
図５に、ＥＫＧセンサ１１４などのＥＫＧセンサを使用して取得された生体測定電気データの例を示す。ＥＫＧの隣接するＲピーク間の間隔の測定値はＲ−Ｒ間隔と呼ばれる。図５には、Ｒ−Ｒ間隔を秒数で示しており、ユーザが息を吸い込む際にＲプライム間の時間間隔がどのように増加するかを示す。この例に示すように、５分間のサンプル周期中に２７回の呼吸が行われた。
【００３４】
図６Ａ及び図６Ｂに、推定呼吸数の測定において使用される音データを取得するために利用できる例示的な接触マイク５００の分解図及び断面図をそれぞれ示す。接触マイクは、伝導媒体５０４に埋め込まれて任意にハウジング５０６内に含まれる圧電素子５０２を含む。圧電素子５０２は、伝導媒体５０４内の中心に位置することが好ましい。圧電素子５０２は、メタルダイアフラムに接合された圧電水晶又は接点付きポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）フィルムなどの、圧電特性を有するいずれかの材料とすることができる。
【００３５】
圧電素子５０２は、電気接点（図示せず）を介して緩衝器及び／又はアナログ−デジタルコンバータに接続することができる。緩衝器は、電圧信号をソースに近付けて変換し、入力の電気インピーダンスをアナログ−デジタルコンバータに一致させるように構成することができる。緩衝器は、必要に応じてアナログフィルタリングを有することができる。緩衝器は、ハウジングに一体化して組み込むことも、又は物理的に独立したコンポーネントとすることもできる。
【００３６】
伝導媒体５０４は、身体組織の音響インピーダンスに一致するように構成されたゲル又はその他の材料とすることができる。伝導媒体５０４は、マイク５００が確実に呼吸音を拾うことを可能にして、空中を伝わる音からの干渉を最小化する。伝導媒体５０４のインターフェイス５０８は、測定のために呼吸音が直接インターフェイス５０８に伝わるように患者の皮膚に接触するドーム型又は曲面であることが好ましい。モーションデータと同様に、フィルタリングを使用して正しい周波数範囲を分離し、所与の期間内の呼吸を数えることができる。
【００３７】
図７に、モニタリングシステム全体の一部として含まれてモニタリング装置１０２に通信可能に結合できるコントローラ２３０を概略的に示す。コントローラ２３０は、モニタリング装置１０２の内部に（例えば、ロジックデバイス１１６の一部として）含めることも、外部基地局とモニタリング装置１０２との間で分散することも、或いは外部基地局内に完全に含めることもできる。
【００３８】
コントローラ２３０は、複数のタイプの生体測定データを受け取ってこれらの生体測定データを使用することにより、呼吸数２３２を測定するように動作する。ここに示すように、コントローラ２３０は、生体測定モーションデータ２１０、生体測定音データ２１２及び生体測定電気データ２１４を受け取る。モーションベースの呼吸数モジュール２４０、電気ベースの呼吸数モジュール２４４及び音ベースの呼吸数モジュール２４２を使用して、図４Ａ〜図６で上述した様々なデータ処理機能をそれぞれ実行することができる。共通サンプリングタイムラインにわたって異なる生体測定データタイプが取得されるので、コントローラ２３０は、共通タイムラインに従って複数の生体測定データタイプを割り当てて関連付けることにより、多重化生体測定データセットを形成するように動作する。
【００３９】
コントローラ２３０は、重み付けモジュール２４６及び／又はフィルタリングモジュール２４８を含むこともできる。重み付けモジュール２４６は、異なる生体測定データタイプ及び／又は生体測定データタイプの異なる時間セグメントに差別的重みを割り当てるように構成される。例えば、１つのデータタイプの推定呼吸値が他のタイプに関連する値と十分に異なる場合には、そのタイプの生体測定データの統計的重みを低減する（又はそのデータタイプを完全に無視する）ことができる。
【００４０】
特定のデータタイプが「著しく異なる」かどうかは、疑わしい外れ値データタイプ（ｓｕｓｐｅｃｔｅｄ  ｏｕｔｌｉｅｒ  ｄａｔａ  ｔｙｐｅ）のみを使用して計算された呼吸数と他のデータタイプを使用して計算された呼吸数の平均値とが何らかの選択されたパーセンテージよりも異なるかどうかなどの所定の閾値関係に基づいて決定することができる。このことは、この特定の外れ値データタイプがユーザの実際の呼吸数の正確な表現未満であることを示す。
【００４１】
異なる生体測定データタイプの各々は、異なる呼吸数測定法を提供するので、それぞれ独自の長所及び限界を有する。１つの特定の状況では１つの技術が優れている場合もあれば、異なる状況では別の技術が優れている場合もある。従って、最も正確な技術は、例えばユーザが喋っているか否か、歩いているか否か、じっとしているか否か、又は座っているか否かに依存することができる。複数の異なるタイプの生体測定データを多重化生体測定データセットに組み合わせることにより、より汎用的なデータセットを取得することができる。いずれかの所与のユーザ状況では、複数の生体測定データタイプのうちの少なくとも１つが優れている可能性が高く、従ってより正確な呼吸数の測定を行うことができる。
【００４２】
フィルタリングモジュール２４８は、特定の期間に対応する生体測定データの特定の部分を除去又は差別的に計量するために使用することができる。例えば、コントローラ２３０は、生体測定データの混乱事象（ｄｉｓｒｕｐｔｉｏｎ  ｅｖｅｎｔ）を検出することができ、フィルタリングモジュール２４８は、混乱事象の時間中に生じた生体測定データの一部を無視又は差別的に計量するように動作することができる。
【００４３】
１つの例では、混乱事象を、ユーザが喋っていることを示す音データ２１２内の音事象などの、検出された音事象とすることができる。ユーザが喋っている間に取得された測定値は、基準呼吸数（ｂａｓｅｌｉｎｅ  ｒｅｓｐｉｒａｔｉｏｎ  ｒａｔｅ）をあまり良く表さない場合があるので、ユーザが喋っていることに対応する時間セグメントには、呼吸数の測定にそれほど適していないものとして重み付けすることができる。このようなフィルタリングは、これらの識別された時間セグメントに関連する音データ２１２を除去又は差別的に計量し、或いはこれらの識別された時間セグメントに関連するモーションデータ２１０及び／又は電気データ２１４を除去又は差別的に計量することを含むことができる。
【００４４】
別の例では、混乱事象が、ユーザが歩いていること、走っていること、又は別様に比較的大きく動いていることを示すモーションデータ２１０に関連することができる。このことは、少なくとも同じ期間に対応するモーションデータを無視し、又は低い重みを与えるべきであることを示すことができる。
【００４５】
コントローラ２３０は、咳、喘鳴又はその他の呼吸困難を検出するように構成することもできる。例えば、このような状態は、音データ及び／又はその他のデータタイプ内の様々な検出可能なマーカを含むことができる。これらのタイプの苦痛が検出されると、コントローラ２３０は、医療提供者に関連する装置などの１又は２以上の接続装置に苦痛メッセージを統合することができる。
【００４６】
図８に、複数の生体測定データソースを使用して呼吸数を測定する例示的な方法３００を示す。方法３００は、本明細書で説明したシステム及び／又は装置のいずれかを利用することができる。図示のように、方法３００は、複数の生体測定センサから複数の生体測定データタイプを含む生体測定データを受け取るステップ（ステップ３０２）を含む。上述したように、生体測定センサ及び生体測定データタイプは、モーションデータ（とりわけ胸壁モーションデータ）を検出するためのモーションセンサと、音データ（とりわけ呼吸音及び／又は心拍音データ）を検出するためのマイクと、電気データ（とりわけＥＫＧ電圧データ）を検出するための電気センサとを含むことができる。
【００４７】
方法３００は、共通サンプリングタイムラインに従って、独立した各生体測定データタイプの生体測定データを互いに関連付けて多重化生体測定データセットを生成するステップ（ステップ３０４）も含む。このステップは、例えばモニタリング装置１０２又は外部基地局に動作可能に配置された、或いはこれらの間で分割されたコントローラ２３０を使用して行うことができる。
【００４８】
次に、方法３００は、多重化生体測定データを使用して呼吸数を測定する（ステップ３０６）。上述したように、このステップは、生体測定データ内の異なる生体測定データタイプ及び／又は異なる時間セグメントの差別的計量を含むことができる。このステップは、ユーザが喋っていること、過度に動いていることなどの１又は２以上の混乱事象の検出に基づくこともできる。
【００４９】
図９に、本明細書で説明したモニタリングシステムを使用して呼吸数を測定する方法４００を示す。方法４００は、本明細書で説明した装置のシステムの実施形態のいずれかを使用することができる。方法４００は、複数の異なる生体測定データタイプを取得するための複数の生体測定センサを有するウェアラブルモニタリング装置を含むモニタリングシステムを準備するステップ（ステップ４０２）を含む。ウェアラブルモニタリング装置は、ユーザの動作可能な位置に配置される（ステップ４０４）。上述したように、この位置はユーザの胸壁上であることが好ましい。
【００５０】
方法４００は、複数の生体測定センサから複数の生体測定データタイプを取得するようにウェアラブルモニタリング装置を動作させるステップ（ステップ４０６）も含む。その後、システムは、生体測定データを使用して呼吸数を測定することができる（ステップ４０８）。上述したように、この測定は、より正確に呼吸数を計算するための１又は２以上のフィルタリング、計量及び／又はその他の調整プロセスを含むことができる。
【００５１】
本明細書で使用する「近似的に（ａｐｐｒｏｘｉｍａｔｅｌｙ）」、「約（ａｂｏｕｔ）」及び「実質的に（ｓｕｂｓｔａｎｔｉａｌｌｙ）」などの用語は、常に所望の機能を実行する又は所望の結果を達成する規定の量又は状態に近い量又は状態を表す。例えば、「近似的に」、「約」及び「実質的に」という用語は、規定の量又は状態から１０％未満、５％未満、１％未満、０．１％未満又は０．０１％未満逸脱した量又は状態を意味することができる。
【００５２】
本明細書で説明したいずれかの特定の実施形態に関連して説明した特定の要素又はコンポーネントは、本明細書で説明した他のいずれかの実施形態に関連して説明した要素に置き換え又はこれらと組み合わせることができる。例えば、本明細書で説明した方法は、いずれも本明細書で説明した装置のシステムの実施形態のいずれかを使用して実行することができる。
【図１】
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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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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図５】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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