(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
対象の呼吸器疾患を検出するデバイスであって、
前記対象の体により生成される音を表す音信号を得る音入力部と、
前記対象の体により生成される動きを表す運動信号を得る運動入力部と、
前記運動信号に基づき対象の吸気及び／又は呼気期間を特定し、
前記音信号に基づき吸気及び／又は呼気期間中の異常な肺音である副雑音を検出し、
前記検出された副雑音の副雑音特性を決定し、前記副雑音特性が、前記検出された副雑音の数、振幅又は周波数を含み、
前記音信号に基づき前記対象の呼吸の呼吸特性を決定し、前記呼吸特性が、前記対象の呼吸の呼吸深度又は呼吸数を含み、
吸気−呼気サイクルにおける前記副雑音の位相を決定し、前記位相が、前記吸気−呼気サイクルにおける前記副雑音の位置及びタイミングを表し、並びに
前記決定された副雑音特性、前記決定された呼吸特性、及び前記吸気−呼気サイクルにおける副雑音の決定された位相に基づき、前記対象の呼吸器疾患を検出することにより、前記得られた音信号及び運動信号を処理するプロセッサとを有する、デバイス。
【請求項２】
前記プロセッサが、前記運動信号に基づき前記決定された副雑音特性を正規化し、前記対象の呼吸器疾患の検出において前記正規化された副雑音特性を使用する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記プロセッサが、前記検出された副雑音の数を副雑音特性として決定し、前記対象の呼吸の呼吸深度を呼吸特性として決定し、前記決定された呼吸深度に基づき前記決定された副雑音の数を正規化し、及び前記正規化された副雑音数の量に比例した呼吸器疾患の程度を決定する、請求項２に記載のデバイス。
【請求項４】
前記プロセッサが、前記音信号及び／又は運動信号に基づき心臓特性を決定し、前記心臓特性が、心拍数、心拍変動性又は第３心音を含み、前記対象の心臓疾患の検出において前記決定された心臓特性を使用する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記プロセッサが、前記音信号及び／又は前記運動信号に基づき、アーチファクト音を決定し、前記対象の呼吸器疾患の検出において前記アーチファクト音を考慮する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記プロセッサが、肺炎、肺水腫及び心不全の１つ又は複数を検出する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記プロセッサが、時間にわたり呼吸器疾患の進行を監視する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
対象の呼吸器疾患を検出するデバイスにおけるプロセッサの作動方法において、
前記対象の体により生成される音を表す音信号を受信するステップと、
前記対象の体により生成される動きを表す運動信号を受信するステップと、
前記運動信号に基づき前記対象の吸気及び／又は呼気期間を特定するステップと、
前記音信号に基づき吸気及び／又は呼気期間中の異常な肺音である副雑音を検出するステップと、
前記検出された副雑音の副雑音特性を決定するステップであって、前記副雑音特性が、前記検出された副雑音の数、振幅又は周波数を含む、ステップと、
前記音信号に基づき前記対象の呼吸の呼吸特性を決定するステップであって、前記呼吸特性が、前記対象の呼吸の呼吸深度又は呼吸数を含む、ステップと、
吸気−呼気サイクルにおける前記副雑音の位相を決定するステップであって、前記位相が、前記吸気−呼気サイクルにおける前記副雑音の位置及びタイミングを表す、ステップと、
前記対象の呼吸器疾患を検出するのに使用するため、前記決定された副雑音特性、前記決定された呼吸特性、及び吸気−呼気サイクルにおける前記副雑音の決定された位相を発するステップとを有する、方法。
【請求項９】
対象の呼吸器疾患を検出するシステムであって、
前記対象の体により生成される音を検知し、前記検知された音を表す音信号を生成する音センサと、
前記対象の体により生成される動きを検知し、前記検知された動きを表す運動信号を生成する運動センサと、
前記音センサを前記対象の体に音響的に結合し、及び前記前記運動センサを前記対象の体に機械的に結合する結合手段と、
取得された音信号及び運動信号に基づき前記対象の呼吸器疾患を検出する請求項１に記載のデバイスとを有する、システム。
【請求項１０】
前記音センサが、マイクロホン、空気圧センサ、加速度計及び／又はジャイロスコープを有し、前記運動センサは、加速度計、ジャイロスコープ及び／又は磁力計を有する、請求項９に記載のシステム。
【請求項１１】
前記音センサ及び前記運動センサが、前記対象の皮膚に取り付けられる１つ又は複数のパッチに配置される、請求項９に記載のシステム。
【請求項１２】
コンピュータで実行されるとき、請求項８に記載の方法のステップをコンピュータに実行させるためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、肺炎、肺水腫及び／又は心不全などの対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するデバイス、システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
在宅ケア、病院内外の救急医療、スクリーニング／トリアージ環境（例えばアフリカ、インド、ブラジルなどにおける）のような多くの臨床シナリオでは、バイタルパラメータに基づき、対象の医療状態の邪魔にならず迅速で信頼性の高いスポットチェックを行うことが望ましい。
【０００３】
アトラスデバイス、例えばＷｅｌｃｈ  Ａｌｌｙｎにより配布され、Ｊ．Ｓｃｈｍｉｄｔによる「Ｓｕｍｍａｒｙ  ｆｏｒ  ＦＤＡ  ａｐｒｏｖａｌ」、Ｐｈｉｌｉｐｓ、Ｂｏｅｂｌｉｎｇｅｎ、Ｇｅｒｍａｎｙ、２０１４（現在はｈｔｔｐ:／／ｗｗｗ.ａｃｃｅｓｓｄａｔａ.ｆｄａ.ｇｏｖ／ｃｄｒｈ_ｄｏｃｓ／ｐｄｆｌ３／Ｋ１３２３２０.ｐｄｆで入手可能）に記載されるマルチパラメータ患者監視デバイスは、人体に機械的に取り付けられた小さな箱にフィットされた加速度計に基づき、呼吸数、脈拍数、姿勢、活動レベル、及び活動分類を目立たないように測定することができる単一のセンサモダリティである。一般病棟における予期される用途は、患者の悪化を検出することである。アフリカの使用シナリオでは、アトラスデバイスは迅速かつ浅い呼吸数を検出することにより肺炎診断に最適化されるが、その特異性は限られる。なぜなら、多くの非肺条件が、呼吸数の上昇をもたらすからである（脱水、貧血、発熱など）。
【０００４】
種々の心臓及び肺疾患の多くを診断する、より具体的な（及びより古典的な）方法は聴診により行われる。聴診とは、聴診器を使用して種々の体の音を聞くことである。異なる病気は、異なるサウンドプロファイルを持つ。十分に訓練された医師は、身体の音を聞くことにより疾患の重症度を特定し、その重症度をランク付けすることもできる。例えば、（例えば、ＥＲ、ＯＲ、及びＩＣＵにおいて）炎症（例えば、肺炎）、心不全、高血圧、静脈内の流体療法に関連する体液過負荷の結果として、肺における水分蓄積に強く関連付けられる吸気中のクラッキング音の検出を含む。別の例として、通常の２つの「心臓」の心音（Ｓ１及びＳ２）の直後に生じるまれな余分な心音である第３の心音（Ｓ３）が心不全に関連付けられる。
【０００５】
ＵＳ２０１２／０４１２７９Ａ１号は、患者を評価するデバイス及び方法を開示する。これらのデバイスは、インピーダンス測定を分析し、患者の少なくとも１つの呼吸パラメータの評価を提供するようプログラムされた、プログラム可能要素に機能的に接続された少なくとも１つのインピーダンス測定要素を持つ。一実施形態では、インピーダンスプレチスモグラフィ、身体に置かれた加速度計、ビデオ画像、音響信号、又は胸部、腹部若しくは他の身体部分の動きを追跡する他の手段を含む技術から得られる呼吸運動の測定値が、呼吸状態を評価する別の技術を用いて較正され、又はこれと相関される。
【０００６】
ＵＳ２０１３／００６０１００Ａ１号は、呼吸音を監視及び分析するデバイス及び方法を開示し、上記デバイスは、呼吸音の非接触記録のため監視される身体に隣接して配置されるよう構成された少なくとも１つのマイクロホンと、上記患者の身体の動きを検出する超音波距離センサを使用する動き検出器と、異常呼吸事象を検出するため、呼吸音及び患者の動きを受信及び処理するようマイク及び動き検出器に結合されるプロセッサとを含む。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
アトラスデバイスの用途を、ホスピタルトゥホーム、コネクテッドプライマリ及びセカンダリケア、ホームレスピレートリケアのようなより鋭敏さの低いケア環境に拡張する大きな機会が存在する。特異性と精度を改善する必要が存在する。
【０００８】
本発明の目的は、改善された特異性及び精度で対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するデバイス、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】
【０００９】
本発明の第１の態様では、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するデバイスが与えられ、これは、
上記対象の体により生成される音を表す音信号を得る音入力部と、
上記対象の身体により生成された動きを表す運動信号を得る運動入力部と、
上記運動信号に基づき上記対象の吸気及び／又は呼気期間を特定し、
上記音信号に基づき吸気及び／又は呼気期間中の異常な肺音を検出し、
上記検出された異常肺音の異常肺音特性を決定し、
上記音信号に基づき上記対象の呼吸の呼吸特性を決定し、
吸気−呼気サイクルにおける上記異常な肺音の位相を決定し、及び
上記決定された異常肺音特性、上記決定された呼吸特性、及び上記吸気−呼気サイクルにおける異常肺音の決定された位相に基づき、上記対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出することにより、上記得られた音信号及び運動信号を処理するプロセッサとを有する。
【００１０】
本発明の更なる態様では、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するシステムが与えられ、これは、
上記対象の身体により生成された音を検知し、上記検知された音を表す音信号を生成する音センサと、
上記対象の身体により生成された動きを検知し、上記検知された動きを表す運動信号を生成する運動センサと、
上記音センサを上記対象の身体に音響的に結合し、及び上記運動センサを上記対象の身体に機械的に結合する結合手段と、
取得された音信号及び運動信号に基づき上記対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出する請求項１に記載のデバイスとを有する。
【００１１】
本発明の更なる態様では、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するのに使用する情報を決定する方法が与えられ、これは、
上記対象の身体により生成された音を表す音信号を取得するステップと、
上記対象の身体により生成された動きを表す運動信号を取得するステップと、
上記運動信号に基づき上記対象の吸気及び／又は呼気期間を特定するステップと、
上記音信号に基づき吸気及び／又は呼気期間中の異常な肺音を検出するステップと、
上記検出された異常肺音の異常肺音特性を決定するステップと、
上記音信号に基づき上記対象の呼吸の呼吸特性を決定するステップと、
吸気−呼気サイクルにおける上記異常な肺音の位相を決定するステップと、
上記対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するのに使用するため、上記決定された異常な肺音特性、上記決定された呼吸特性、及び上記吸気−呼気サイクルにおける決定された異常肺音の位相を発するステップとを有する。
【００１２】
本発明の更に別の態様では、コンピュータで実行されるとき、本書に開示された方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムと、プロセッサにより実行されるとき、本書に開示された方法を実行させるコンピュータプログラムを格納した非一時的コンピュータ読み取り可能な記録媒体が与えられる。
【００１３】
本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載のシステム、方法、プロセッサ、コンピュータプログラム及び媒体は、請求項に記載されるデバイス及び従属項に規定されるデバイスと同様の及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。
【００１４】
心臓及び肺の音は、単純に心拍数及び呼吸数に優る優れた特異性を提供するが、これらの音の自動分析は、心臓及び呼吸サイクル（以下、吸気−呼気サイクル又は呼吸サイクルともいう）での位相の情報を必要とする。しかしながら、これは、音のみから得るのが非常に困難な場合があり、自動解析を妨害する。従って、本発明によれば、吸気−呼気サイクルを監視し、呼吸特性、特に呼吸深度の尺度を提供するのに、同期化された加速度計信号が使用される。
【００１５】
運動信号は、局所身体加速度、局所身体速度、局所身体位置／角度、及び身体（例えば、心臓及び／又は呼吸器）音を表し、これを得るために使用されることができる。音信号は、異常な肺音及び異常な肺音特性、例えば吸気及び／又は呼気中の異常な肺音の数を表し、これを得るために用いられることができる。特性は、運動信号を用いて検出される。これに基づき、対象の所望の心臓及び／又は呼吸器疾患が決定される。
【００１６】
「異常な肺音」という表現は、特定の肺又は呼吸器疾患に関連付けられる「特定の又は偶然の肺（又は呼吸）音」の意味で一般的に理解される点に留意されたい。斯かる異常な肺音は、特に肺炎及びうっ血性心不全（ＣＨＦ）のクラックルであるが、他の肺音とすることができる。例えば、同じ及び／又は他の肺又は呼吸器疾患に関する喘鳴、水泡音、腹痛、吸気呼吸、胸膜摩擦擦過、又はＨａｍｍａｎ徴候である。
【００１７】
本書では、「異常な肺音」の一例として「クラックル」を特に参照して実施形態が説明される。しかしながら、本書において、クラックルが特に参照されるたび、これは一般に、１つ又は複数の「異常な肺音」への参照として広く理解されるべきであり、即ち、個別の例及び実施形態は一般に、クラックル以外の１つ又は複数の他の異常な肺音に関連して同様に使用されることができる。
【００１８】
従って、提案されたシステムは、（１）呼吸器疾患の診断（例えば、肺炎の検出）の特異性を高め、（２）（例えば、ホスピタルトゥホーム用途において）異常な肺音特有疾患の進行をモニタすることを可能にし、及び（３）呼吸及び脈拍数のモニタリング結果の正確性を改善する、運動センサと音センサ（音響センサ）との組み合わせを有する。上記２つの検知モダリティの組み合わせにより、結果が改善される。なぜなら、分類がより正確だからである。既存の加速度計ベースの呼吸数及び脈拍数測定は、音信号（音信号）を加えるとき、より正確でアーチファクトに強いものにされることができる。
【００１９】
本発明の用途は、アトラスベースの肺炎検出の改善である。現在、評価は呼吸数の評価のみに基づかれる。しかしながら、この方法の特異性は、非常に低い。なぜなら、脱水、貧血、発熱などの多くの非肺疾患が、呼吸数の上昇につながることが知られるためである。対照的に、吸気及び／又は呼気中の肺音におけるクラックルの存在は、（特に、標的集団を考慮すると）肺炎の非常に特異的なマーカーである。異常な肺音の量は、呼吸量に正規化された疾患の程度に比例する。従って、検知された音を検知された動きと組み合わせることは、呼吸深度／量に対する正規化を可能にする。
【００２０】
更に、本発明は、トレンディング（傾向分析）を可能にする。このため、センサは、例えばパッチを使用して同じスポットに保たれるべきである。
【００２１】
一実施形態では、上記センサの測定から、心拍数（変動性）、不整脈、呼吸数、相対呼吸深度、並びに心臓及び呼吸音特性（例えば、第３心音の存在又は異常な肺音の存在）が、追加的に得られ、これは、心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するのに追加的に使用されることができる。生理学的状態は、心臓状態（例えば、心不全）又は呼吸状態（例えば、肺炎）であり得る。
【００２２】
好ましい実施形態では、プロセッサが、異常肺音特性として、検出された異常肺音のカウント、振幅及び／又は周波数を決定するよう構成される。この情報は、心臓及び／又は呼吸器疾患の検出に更に役立つ。
【００２３】
別の実施形態では、プロセッサは、対象の呼吸の呼吸深度及び／又は呼吸数を呼吸特性として決定するよう構成される。この情報は、心臓及び／又は呼吸器疾患の検出に更に役立つ。
【００２４】
好ましい実施形態では、プロセッサは、検出された異常肺音の数を異常肺音特性として決定し、対象の呼吸深度を呼吸特性として決定し、決定された呼吸深度に基づき、決定された異常肺音数を正規化し、正規化された異常肺音数の量に比例した疾患の程度を決定するよう構成される。従って、疾患の進行を経時的に適切に解釈及び監視するため、（呼吸特性としての）呼吸深度に基づかれる正規化がこの実施形態では好ましい。更に、現在の肺音異常の程度（例えば、カウント、周波数、振幅）が、相対呼吸深度に対して正規化されることができる。
【００２５】
別の実施形態では、異常な肺音群分布及び長さが決定及び評価されることができる。この疾患は一般的に、異常な肺音群の長さ及び数の要因と相関されるが、これは異常な肺音の数と同じである場合がある。より異常な肺音が聞こえるほど、より長い又はより多くの異常な肺音群が見出され得る。
【００２６】
本発明によれば、吸気−呼気サイクルにおける異常な肺音の位相（検出された吸気及び呼気期間から決定される）が決定され、追加的に評価される。特に、呼吸サイクルにおける異常な肺音の位置及びタイミングが決定及び評価されることができる。特定の疾患（例えば、肺炎）では、クラックルのタイミングが重症度に関する情報を与えることができる。例えば、肺炎は、呼気中だけでなく、吸気位相においてもクラックルが現れる場合には、非常に重篤である。
【００２７】
加速度計は、呼吸深度を示す特定の身体位置の動きを検知するための運動センサとして使用され、特に呼吸深度への正規化、呼吸深度の標準化、呼吸サイクルの平均化により、スポット測定の正確さを改善するために使用され、時間にわたる疾患の進行のトレンディングを可能にするために使用される。
【００２８】
別の実施形態では、プロセッサは、音信号及び／又は運動信号に基づき心臓特性を決定し、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患の検出において決定された心臓特性を使用するよう構成される。好ましくは、心拍数、心拍変動及び／又は第３心音が心臓特性として決定される。この情報は、心臓及び／又は呼吸器疾患の検出を更に改善し得る。
【００２９】
更に、プロセッサは、音信号及び／又は運動信号に基づきアーチファクト音、特に咳、笑い声、話し声、いびき及び／又は泣き声を決定し、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患の検出においてアーチファクト音を考慮に入れるよう構成されてもよい。
【００３０】
本発明は好ましくは、肺炎、肺水腫及び心不全の１つ又は複数を検出するため、並びに／又は時間にわたり疾患の進行をモニタするために使用される。
【００３１】
本発明は、専用のポケットサイズのスタンドアロンデバイスとして、又は加速度計、マイクロホン、及び（専用の）電子聴診器を接続するためのオプションを既に含む既存のスマートフォンにおけるソフトウェアアプリケーションとして実現されることができる。
【００３２】
音センサは、マイクロホン、空気圧センサ、加速度計及び／又はジャイロスコープを有することができ、動作センサは、加速度計、ジャイロスコープ及び／又は磁力計を有することができる。
【００３３】
好ましくは、上記音センサ及び上記運動センサは、対象の皮膚に取り付けられるよう構成された１つ又は複数のパッチ内に配置される。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明によるシステム及びデバイスの第１の実施形態の概略的なダイアグラムを示す図である。
【図２】本発明によるシステムの第２の実施形態の概略的なダイアグラムを示す図である。
【図３】本発明による対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出する方法のフローチャートを示す図である。
【図４】本発明によるクラックル検出方法の実施形態のフローチャートを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
本発明のこれらの及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。
【００３６】
図１は、対象３の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出する本発明によるシステム１及びデバイス２の第１の実施形態の概略図を示す。システム１は、対象の身体により生成された音を検知し、検知された音を表す音信号を生成する音センサ４を有する。音センサ４は例えば、対象の身体、例えば対象の胸に音響的に結合されたマイクロホンであってもよい。システム１は、対象の身体により生成された動きを検知し、検知された動きを表す運動信号を生成する運動センサ５を更に有する。運動センサ５は例えば、対象の身体、例えば対象の胸部又は腹部領域に機械的に結合された加速度計であってもよい。
【００３７】
音センサ４及び運動センサ５を対象の体のそれぞれの部分に結合するため、システム１は結合手段６を有する。上記結合手段６は、センサ４、５を保持するベルト、センサ４、５を保持する自己粘着性のパッド、又は対象の皮膚に付けるためセンサ４、５の底面に配置される接着剤とすることができる。センサ４、５は、対象の身体に取り付けられたサウンドパッケージに組み合わされてもよい。
【００３８】
システム１の音センサ４及び運動センサ５により取得された音信号及び運動信号は、例えば共通のインターフェース又はデータ転送のための別個のインターフェースを用いて、有線又は無線の態様でデバイス２に転送されることができる。最後に、システム１は、取得された音信号及び運動信号に基づき、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するデバイス２を有する。
【００３９】
デバイス２は、この実施形態では、有線又は無線でセンサ４、５と結合された別個のデバイスである。例えば、Ｗｉｆｉネットワーク、ＬＡＮネットワーク、通信ネットワークなどのネットワークを介して、又はＢｌｕｅｔｏｏｔｈなどの他の任意の方法を介して、信号は、センサ４、５からデバイス２により取得されるか、又はセンサ４、５から能動的に送信される。信号を得るため、デバイス２は、対象の身体により生成された音を表す音信号を得る音入力部２０と、対象の身体により生成された動きを表す運動信号を得る運動入力部２１とを有する。
【００４０】
更に、デバイス２は、得られた音信号及び運動信号を処理するプロセッサ２２を有する。上記処理において、対象の吸気及び／又は呼気期間は、運動信号に基づき識別される。更に、音信号に基づき、吸気及び／又は呼気期間中に、クラックル（及び／又は他の肺音、以下では説明のためクラックルのみが使用される）が検出される。検出されたクラックルから、クラックルの数を示すクラックル数などのクラックル特性が決定される。音信号から、対象の呼吸の呼吸特性が検出される。更に、吸気−呼気サイクルにおける異常な肺音の位相が決定される。最後に、決定されたクラックル特性、決定された呼吸特性、及び吸気−呼気サイクルにおける異常な肺音の決定された位相に基づき、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患が検出される。
【００４１】
検出の結果に関する情報は、例えば、医師のデバイス（例えば、医師のＰＣ、ワークステーション、スマートフォン、タブレットなど）、病院のステーションにおいて患者を監視するための中央モニタ、又は対象３のデバイス（例えば、対象３のＰＣ、ワークステーション、スマートフォン、タブレットなど）とすることができる外部出力デバイス７に出力されることができる。出力デバイスはまた、例えば、モニタ又はディスプレイといったユーザインタフェースの形態でデバイス２に組み込まれてもよい。
【００４２】
図２は、本発明によるシステム１'の第２の実施形態の概略図を示す。この実施形態では、システム１'は、対象の胸部又は背部に取り付けられ得るパッケージ８を有する。パッケージ８は、センサ４、５及びデバイス２を含むことができる。従って、検知された信号は、パッケージ８内で直接処理される。更に、ケーブル１０を介して（あるいは、無線接続を介して）、デバイス２により行われた検知信号及び／又は検出の結果を出力するためのインターフェース９が設けられてもよい。パッケージ８は好ましくは、パッド１１に取り付けられる。これは、対象の皮膚に接着できるよう底面に接着層を有していてもよい。
【００４３】
運動信号と音信号との組み合わせは好ましくは、同時に取得され、心拍数及び呼吸数における異常（即ち、高すぎる又は低すぎる）と音の異常（例えば、肺音におけるクラックルに加えて、第３の心音）との統合的解釈により、心臓又は呼吸器疾患（例えば、心不全又は肺炎）を診断及び／又はモニタするのに使用されることができる。
【００４４】
本発明の好ましい用途は、アトラスベースの呼吸器疾患の検出の改善である。吸気及び／又は呼気中の肺音におけるクラックルの存在は、最も一般的な呼吸状態の２つ、肺炎及び肺水腫の非常に特異的なマーカーであることが判明している。肺炎は、アフリカ及びアジアにおける５歳未満の小児における死亡原因の第１位であり、肺水腫は、心不全及び静脈内流体療法に関連付けられる体液過負荷の非常に一般的な合併症である。
【００４５】
これらのすべての状態について、クラックルの量は、状態及び呼吸量の程度に比例する。従って、状態の進行を経時的に適切に解釈及び監視するため、呼吸深度に基づかれる正規化が適用されることが好ましい。これは、運動センサを使用して行われることができる。特定の身体位置（例えば、胸壁又は腹部部分）の動きは、呼吸深度を示し、（１）呼吸数のスポット測定の精度、（２）（相対的な）呼吸深度へのクラックル数正規化;（３）呼吸サイクルの平均化;（４）経時的な疾患進行の傾向;及び（５）呼吸深度のプロトコル化された標準化（例えば、成人の最小相対呼吸深度）を改善するのに使用されることができる。
【００４６】
呼吸深度の絶対値を提供するため、加速度計などの運動センサに関して、適切な患者及び位置特有較正が有利であり得る。しかしながら、較正を行わなくても、異なる呼吸サイクルのクラックル特性を平均化することで精度を向上させ、相対的な（即ち、較正されていない）呼吸深度（異なる対象の間で一貫した配置を必要とする）を比較するのに、運動信号が有益に適用されることができる。更に、別個のスポットチェックを比較すること（例えば傾向を決定すること）は、センサ位置及び対象の姿勢に関して常に同じ測定条件を必要とする。
【００４７】
本発明による対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出する方法１００のフローチャートが図３に示される。方法１００は、以下のステップを含む。
【００４８】
Ｓ１０：対象の体により生成される音を表す音信号を得るステップ。
【００４９】
Ｓ１２：対象の身体により生成された動きを表す運動信号を得るステップ。
【００５０】
Ｓ１４：運動信号に基づき対象の吸気及び／又は呼気期間を識別するステップ。
【００５１】
Ｓ１６：音信号に基づき吸気及び／又は呼気期間中の異常な肺音を検出するステップ。
【００５２】
Ｓ１８：検出された異常肺音の異常肺音特性を判定するステップ。
【００５３】
Ｓ２０：音信号に基づき対象の呼吸の呼吸特性を決定し、吸気−呼吸サイクルにおける異常肺音の位相を決定するステップ。及び
【００５４】
Ｓ２２：決定された異常肺音特性、決定された呼吸特性、及び吸気−呼気サイクルにおける異常肺音の決定された位相に基づき、対象の心臓及び／又は呼吸器疾患を検出するステップ。
【００５５】
図４は、本発明によるクラックル検出の方法２００の実施形態のフローチャートを示す。第１ステップＳ３０において、１つ又は複数の専用アルゴリズムが、クラックル識別のため音信号に適用される（例えば、ウェーブレット解析を介した分類（例えば、Ａ.Ｋａｎｄａｓｗａｍｙ、Ｃ.Ｓａｔｈｉｓｈ  Ｋｕｍａｒ、Ｒ.Ｐ．Ｒａｍａｎａｔｈａｎ、Ｓ.Ｊａｙａｒａｍａｎ及びＮ．Ｍａｌｍｕｒｕｇａｎによる「Ｎｅｕｒａｌ  ｃａｌｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｌｕｎｇ  ｓｏｕｎｄｓ  ｕｓｉｎｇ  ｗａｖｅｌｅｔ  ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ」、Ｃｏｍｐｕｔｅｒｓ  ｉｎ  Ｂｉｏｌｏｇｙ  ａｎｄ  Ｍｅｄｉｃｉｎｅ、ｐｐ．５２３−５３７、２００４に記載される）、又はいくつかの機械学習方法を介した分類（例えば、  Ｋ．Ｓｕｎｄａｒａｊ、Ｒ．Ｐａｌａｎｉａｐｐａｎ、Ｎ．Ｕ．Ａｈａｍｅｄ、Ａ．Ｓｕｎｄａｒａｊ及びＳ．Ｓｕｎｄａｒａｊによる「Ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｂａｓｅｄ  ｒｅｓｐｉｒａｔｏｒｙ  ｓｏｕｎｄ  ａｎａｌｙｓｉｓ:  ａ  ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃ  ｒｅｖｉｅｗ」、ＩＥＴＥ  Ｔｅｃｈｎｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ、ｖｏｌ．３０、ｎｏ．３、ｐｐ．２４８−２５６、２０１３に記載される）を用いて）。第２のステップＳ３２において、呼吸サイクル中のある時点に関するクラックル特性（例えば、カウント、タイミング及び／又は振幅）が決定される。第３のステップＳ３４において、得られた加速度計信号を気流量及び体積の近似値として使用することにより、クラックル特性が正規化される。第４のステップＳ３６において、クラックル特性は、肺炎を診断するため、運動信号から得られる呼吸数及び／又は（相対）深度情報と組み合わせて特徴付けられる。
【００５６】
別の実施形態では、咳、話し、及び泣き声が、音信号及び／又は運動信号から同様に検出され、診断の精度に寄与することができる。
【００５７】
提案されたシステムの実際の実現では、例えば、図２に示される専用のパッチが、身体の異なる位置に配置されていてもいなくても、及び例えば、可撓性箔を介してガルバニックな態様で又は無線でプロセッサ２２に接続されていてもいなくても、運動センサと音センサとの組み合わせを有する。プロセッサ２２は、中央処理装置であってもよい。動きは、加速度計、ジャイロスコープ又は磁力計により測定されることができる。音信号は、マイクロホン、加速度計、又はジャイロスコープにより測定されることができる。指向性効果又は音響エコーキャンセルなどを実現するため、複数の運動センサ及び／又は複数の音センサが適用されることができる。斯かる専用のパッチは、時間にわたり同じセンサ位置を維持するという利点を持つ。これは、肺モニタリングの非常に重要な側面である傾向分析を可能にする。
【００５８】
システムの別の実施形態では、すべての要素は、スマートフォンのような携帯型電子ユーザーデバイスに一体化されることができる。既存のスマートフォンは、既に運動センサ及び音センサを有する。従って、スマートフォンのプロセッサは、これに応じて、例えば、スマートフォンが本発明の方法を実行することを可能にするアプリケーションプログラム（「ａｐｐ」）を用いてプログラムされることができる。例えば病院ネットワーク、外部出力デバイス又は他の健康ネットワークと通信するのに、スマートフォンのネットワーク機能が使用されることができる。例えば対象のジャケットのポケットに入れられ、運動センサ及び／又は音センサをまだ備えていないスマートフォン又はカメラのような他の携帯電子ユーザデバイスが、本発明の方法を実行することができるよう、これらを具備することができる。斯かる携帯電子ユーザデバイスは、提案されたシステムの実施形態を表す。
【００５９】
一般に、提案されたシステム及びデバイスの種々の実施形態は、それらの臨床用途に基づき実現されることができる。センサは例えば、単一の小さなパッチに埋め込まれることができるだけでなく、例えば、（左下のリブにある）アトラスデバイスの位置において運動センサを保持し、胸部のより高い位置に置いて音センサを保持する大きなＩ又はＬ字形パッチに埋め込まれることもできる。
【００６０】
バリュー・セグメント・ソリューション並びにコネクテッドプライマリ及びセカンダリケアは、アフリカ及びアジアの肺炎検出ユースケースを改善するためのものである。デバイスのコストが第一の関心事であるので、運動及び音機能は、単一のセンサに組み合わせられることができる。例えば、高帯域幅加速度計／ジャイロスコープ、又は重い膜を有する低周波数マイクロホン、例えば（ほぼ）ＤＣ結合コンデンサー又はエレクトレットマイク、空気圧センサ、クリスタルマイクなどである。
【００６１】
ホスピタルトゥホーム及び在宅医療の場合、一般開業医、看護師、医師、又は家庭介護者及び地域健康従事者のような非医療（しかし、好ましくは訓練された）人員により使用されることができるハンドヘルドデバイスが設計されることができる。これは、例えば、肺炎、心不全及びＣＯＰＤ患者の診断又はフォローアップ（好ましくは、一貫した配置及び姿勢を必要とする）に使用される。
【００６２】
本発明は例えば、肺炎、心不全及びＣＯＰＤ患者のホスピタルトゥホームで機能するウェアラブルパッチに埋め込まれてもよい。ウェアラブルパッチは、通常のスポットチェック測定が常に同じ身体位置で行われることを確実にする。同じ姿勢で測定を行うこと、及び患者の基礎知識（例えば、年齢、身長、体重）により、運動信号は、気流量及び体積の安定した近似を提供し、肺音解析結果の正規化に確実に使用されることができる。これにより、疾患の進行又は治癒プロセスの有効な傾向分析が可能になる。
【００６３】
胸部又は背部に取り付けられたセンサパッケージと同時に取得される運動信号（加速度計、ジャイロスコープ）及び音信号の組み合わせが、転倒検出の信頼性を向上させるのに使用されることもできる。
【００６４】
患者のモニタリングに関して、本発明は、静脈内流体（体液過負荷）を受けている患者における一般的な合併症である肺水腫の存在及び程度をモニタするため、救急部、集中治療室及び手術室での患者のベッドサイドモニタに埋め込まれてもよい。これは、自発呼吸及び機械的に換気された患者の両方で機能する。これは、例えばＩＣＵでのウイーンニング過程を導くためである。
【００６５】
ホームレスピレートリケアのため、生物医学的撮像ユニットにおいて、睡眠の質が強い関心対象になっている。睡眠時無呼吸、いびき、咳及び睡眠中の活動の外観及び特徴（例えば、速度、持続時間、強度及び性質）は、集めるべき重要な臨床情報である。従って、身体に取り付けられた運動センサと音センサとの組み合わせは、この情報を非常に一貫性のある正確な方法で収集するのに追加的に使用されることができる。これは例えば、換気療法（人工呼吸器及びマスクの種類、人工呼吸器の設定）を最適化し、睡眠の位置及び快適性を改善するために使用されることができる。
【００６６】
運動検知と組み合わせられる体音分析の考え方は、外科手術患者の術前訓練（例えば、腹部呼吸の練習）、警報（改善された転倒検出）、ミュージシャン及び歌手の呼吸支援訓練のような追加の使用シナリオにおいて更に使用されることができる。環境音を拾うためにマイクロホンが存在する場合、スマートアラーム、寝床退出検出、転倒検出、悪夢検出などの分野で更に多くの用途が実現可能である。
【００６７】
本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解及び実行されることができる。
【００６８】
請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。
【００６９】
コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な非一時的媒体において格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。
【００７０】
請求項における任意の参照符号は、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。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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