(57)【要約】  人によって作られた気体を使用して人のアイデンティティを確証するためのブレスプリントセンサシステムが開示される。このブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサと、人によって作られた気体に対する1つまたは複数の第1のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取り、試験データのセットがその人のアイデンティティを確証するか否かを判定するように構成された1つまたは複数のプロセッサとを含む。本開示のいくつかの態様は、吸入を介するユーザへの薬物の送達を支援するのにブレスプリントセンサを使用するスマート吸入器システムに関する。ブレスプリントセンサおよびスマート吸入器システムを動作させるための方法ならびにその方法を実施するためのコンピュータ可読媒体も開示される。
2018503799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人のアイデンティティを確証するためのブレスプリントセンサシステムであって、
気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサであって、前記1つまたは複数の第1のセンサは、前記第1の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第1のセンサと、
前記1つまたは複数の第1のセンサと通信している1つまたは複数のプロセッサであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
試験段階中に前記人によって作られた気体に対する前記1つまたは複数の第1のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取り、
試験データの前記セットが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定する
ように構成される、1つまたは複数のプロセッサと
を含むブレスプリントセンサシステム。
【請求項２】
気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサであって、前記1つまたは複数の第2のセンサは、前記第2の応答特性を表す補足センサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第2のセンサ
をさらに含み、前記1つまたは複数のプロセッサは、前記1つまたは複数の第2のセンサとさらに通信しており、
前記試験段階中に前記人によって作られた前記気体への前記1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取り、
補足センサデータの前記セットに関連する生物学的条件または環境条件を識別し、
前記生物学的条件または前記環境条件を示す情報を提供する
ようにさらに構成される、請求項1に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項３】
試験データの前記セットが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定することは、
前記試験データを前処理することと、
前記前処理された試験データを(i)前記試験データのパターンが前記人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)前記試験データのパターンが前記人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用することと
を含む、請求項1または請求項2に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項４】
前記パターンクラシファイヤは、ニューラルネットワークパターンクラシファイヤを含む、請求項3に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項５】
前記1つまたは複数のプロセッサは、トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングするようにさらに構成される、請求項3または請求項4に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項６】
トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングすることは、
トレーニング段階中に前記人によって作られた気体への前記1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記1つまたは複数の第1のセンサによって提供された肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供することと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属することを前記パターンクラシファイヤに知らせることと
を含む、請求項5に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項７】
トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングすることは、
トレーニング段階中に前記人によって作られなかった気体への前記1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記1つまたは複数の第1のセンサによって提供された否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供することと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属さないことを前記パターンクラシファイヤに知らせることと
をさらに含む、請求項6に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項８】
前記1つまたは複数の第1のセンサは、導電性高分子、導電性高分子複合材料、本質的導電性高分子、およびその任意の組合せからなる群から選択されたセンサ材料から作られる、請求項1から7のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項９】
前記1つまたは複数の第1のセンサは、前記1つまたは複数の第1のセンサの表面温度が変調されない時にセンサデータを入手するようにさらに構成される、請求項1から8のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１０】
前記センサデータおよび/または前記センサデータから導出された情報を記憶するように構成されたメモリをさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１１】
各センサは、気体内の揮発性有機化合物(VOC)への露出に基づく可変コンダクタンスを有する高分子層を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１２】
前記1つまたは複数のプロセッサは、特徴抽出を介して前記試験データから試験特徴ベクトルを導出するようにさらに構成される、請求項1から11のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１３】
前記1つまたは複数のプロセッサは、前記試験特徴ベクトルをトレーニングデータから導出されたトレーニング特徴ベクトルと比較し、前記比較に基づいて、前記試験データが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定するようにさらに構成される、請求項12に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１４】
吸入によって人に薬物を送達するためのスマート吸入器システムであって、
前記人によって作られた気体を使用して前記人のアイデンティティを確証するように構成されたブレスプリントセンサシステムと、
吸入器装置が前記人によって受け取られる時に吸入を介して前記人に前記薬物を送達するように適合された前記吸入器装置と、
前記ブレスプリントセンサシステムおよび前記吸入器装置と通信している制御システムであって、前記制御システムは、
前記ブレスプリントセンサシステムから情報を受け取り、前記情報は、前記人のアイデンティティが確証されるかどうかを示し、
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の動作を制御する
ように構成される、制御システムと
を含む、スマート吸入器システム。
【請求項１５】
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の前記動作を制御することは、前記受け取られた情報に従って薬物の送達を制御することを含む、請求項14に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１６】
前記ブレスプリントシステム、前記吸入器装置、および/または前記制御システムにデータを入力し、かつ/またはそれからデータを出力するためのインターフェースシステムをさらに含む、請求項14または請求項15に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１７】
前記インターフェースシステムは、ワイヤレスネットワークを介して外部デバイスとデータを交換するためのワイヤレスネットワークインターフェースを含む、請求項16に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１８】
前記インターフェースシステムは、ユーザ入力を受け取り、ユーザに情報を提供するように構成された入出力デバイスを含む、請求項16または請求項17に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１９】
前記入出力デバイスは、ディスプレイデバイス、発光ダイオード、スピーカ、タッチ感知入力デバイス、ボタン、触覚デバイス、およびその任意の組合せからなる群から選択された1つを含む、請求項18に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２０】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、確証されない人が前記吸入器装置を使用することを試みたことを示す通知を送るようにさらに構成される、請求項14から19のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２１】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、前記吸入器装置を非アクティブ化するようにさらに構成される、請求項14から20のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２２】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、前記ブレスプリントセンサシステムに呼吸サンプルを提供するように前記人に促すようにさらに構成される、請求項14から21のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２３】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、前記人のアイデンティティを確証するために呼吸サンプルから導出されない代替情報を提供するように前記人に促すようにさらに構成される、請求項14から22のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２４】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムおよび前記吸入器装置に通信可能に結合された1つまたは複数のプロセッサを含む、請求項14から23のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２５】
前記プロセッサのうちの少なくとも1つは、
前記人によって作られた呼吸サンプルから導出された情報を分析し、前記人が呼吸障害を有すると判定し、
前記呼吸障害を1つまたは複数の環境条件に関連付け、
前記1つまたは複数の環境条件を位置データに関連付け、
前記呼吸障害に関連する前記1つまたは複数の環境条件の地図を作成する
ように構成される、請求項24に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２６】
前記ブレスプリントセンサシステムは、
気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサであって、前記1つまたは複数の第1のセンサは、前記第1の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第1のセンサと、
気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサであって、前記1つまたは複数の第2のセンサは、前記第2の応答特性を表す補足センサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第2のセンサと
を含み、
前記第1の応答特性は、前記人の前記アイデンティティを確証するためにチューニングされ、
前記第2の応答特性は、1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされる
請求項14から25のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２７】
前記1つまたは複数の生物学的マーカは、薬物の薬物動態学に関し、前記プロセッサのうちの少なくとも1つは、
前記1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされた前記第2の応答特性を表す前記補足センサデータを使用して前記吸入器装置によって送達される前記薬物の用量の効力を判定し、
前記効力に基づいて前記薬物の送達プランを判定する
ように構成される、請求項26に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２８】
気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサを含むブレスプリントセンサシステムを使用して人のアイデンティティを確証するための方法であって、前記方法は、
前記人によって作られた気体に対する前記1つまたは複数の第1のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取るステップと、
試験データの前記セットが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定するステップと
を含む、方法。
【請求項２９】
前記ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサをさらに含み、前記方法は、
前記人によって作られた前記気体への前記1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取るステップと、
補足センサデータの前記セットに関連する生物学的条件または環境条件を識別するステップと、
前記生物学的条件または前記環境条件を示す情報を提供するステップと
をさらに含む、請求項28に記載の方法。
【請求項３０】
試験データの前記セットが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定するステップは、
前記試験データを前処理するステップと、
前記前処理された試験データを(i)前記試験データのパターンが前記人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)前記試験データのパターンが前記人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用するステップと
を含む、請求項28または請求項29に記載の方法。
【請求項３１】
前記前処理された試験データを分類するステップの前に、トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングするステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
前記パターンクラシファイヤをトレーニングするステップは、
トレーニング段階中に前記人によって作られた気体への前記1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記1つまたは複数の第1のセンサによって提供された肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取るステップと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供するステップと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属することを前記パターンクラシファイヤに知らせるステップと
を含む、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記パターンクラシファイヤをトレーニングするステップは、
トレーニング段階中に前記人によって作られなかった気体への前記1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記1つまたは複数の第1のセンサによって提供された否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取るステップと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供するステップと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属さないことを前記パターンクラシファイヤに知らせるステップと
をさらに含む、請求項32に記載の方法。
【請求項３４】
ブレスプリントセンサシステムと、吸入器装置と、前記ブレスプリントセンサシステムおよび前記吸入器装置と通信している1つまたは複数のプロセッサとを含むスマート吸入器システムを制御するための方法であって、
人によって作られた気体を使用して前記人のアイデンティティが確証されるかどうかを示す情報を前記ブレスプリントセンサシステムから受け取るステップと、
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の動作を制御するステップと
を含む方法。
【請求項３５】
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の前記動作を制御するステップは、前記受け取られた情報に従って薬物の送達を制御するステップを含む、請求項34に記載の方法。
【請求項３６】
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の前記動作を制御するステップは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、
確証されない人が前記吸入器装置を使用することを試みたことを通知する通知を別の人に送る動作と、
前記吸入器装置を非アクティブ化する動作と、
呼吸サンプルを前記ブレスプリントセンサシステムに提供するように前記人に促す動作と、
前記人のアイデンティティを確証するためにどの呼吸サンプルからも導出されない代替情報を提供するように前記人に促す動作と、
その任意の組合せと
からなる群から選択された動作を実行するステップを含む、請求項34または請求項35に記載の方法。
【請求項３７】
1つまたは複数のプロセッサによって実行されるコンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記プログラムコードは、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサを含むブレスプリントセンサシステムに、
人によって作られた気体に対する前記1つまたは複数の第1のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取らせる命令と、
試験データの前記セットが前記人のアイデンティティを確証するかどうかを判定させる命令と
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項３８】
試験データの前記セットが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定することは、
前記試験データを前処理することと、
前記前処理された試験データを(i)前記試験データのパターンが前記人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)前記試験データのパターンが前記人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用することと
を含む、請求項37に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項３９】
前記プログラムコードは、前記ブレスプリントセンサシステムに
前記人によって作られた前記気体への1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取らせる命令と、
補足センサデータの前記セットに関連する生物学的条件または環境条件を識別させる命令と、
前記生物学的条件または前記環境条件を示す情報を提供させる命令と
をさらに含み、前記ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する前記1つまたは複数の第2のセンサをさらに含む、請求項37または請求項38に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４０】
1つまたは複数のプロセッサによって実行されるコンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記プログラムコードは、ブレスプリントセンサシステムおよび吸入器装置を含むスマート吸入器システムに、
人によって作られた気体を使用して前記人のアイデンティティが確証されるかどうかを示す情報を前記ブレスプリントセンサシステムから受け取らせ、
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の動作を制御させる
ように構成された命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
優先権データ
本特許文書は、2014年10月17日に出願されたSezan他による米国特許仮出願第62/065,465号、名称「BREATHPRINT SENSOR SYSTEMS, SMART INHALERS AND METHODS FOR PERSONAL IDENTIFICATION」の優先権および利益を主張する、2015年7月2日に出願されたSezan他による米国特許出願第14/791,049号、名称「BREATHPRINT SENSOR SYSTEMS, SMART INHALERS AND METHODS FOR PERSONAL IDENTIFICATION」の優先権および利益を主張するものである。米国特許出願第14/791,049号と米国特許仮出願第62/065,465号との両方が、その全体をすべての目的に関して参照によって本明細書に組み込まれている。
【０００２】
本開示は、全般的には個人識別に関する。より具体的には、本開示は、人の呼吸内の気体など、その人によって作られる気体を使用する、その人のアイデンティティの確証に関する。
【背景技術】
【０００３】
その人だけがその知識を有するパスワードまたは他の情報を提供するようにその人に要求すること、その人の写真と名前、性別、および年齢などの関連情報とを担持する写真IDカードをチェックすること、その人に固有のバイオメトリックサンプル(たとえば、指紋または網膜スキャン)をその人からとること、その人だけに与えられる一意トークンを検査することなど、ある人のアイデンティティを確証するための様々な従来の仕方が存在する。これらの従来の技法は、まだ幅広く使用され、面倒であり実施に時間がかかる可能性がある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Sinues, et al. (2013), Human Breath Analysis May Support the Existence of Individual Metabolic Phenotypes, PLOS One
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来のヘルスケア実践は、薬物投与における様々な問題を経験してきた、すなわち、患者が誤った薬物を受け取る可能性があり、正しい薬物が誤った患者に届けられる可能性があり、あるいは、正しい薬物が誤った用量で投与される可能性がある。薬物投与における問題を考慮する1つの仕方は、コンプライアンスすなわち、患者が処方通りに薬物を服用しているか否かである。従来のヘルスケア組織は、たとえば追跡および分析のために物理的なチャートに薬物情報を入力するのにクリップボードを使用して、手作業の抑制および均衡を実施するために人員を雇用する。これらの従来の技法は、非効率的であり、人的誤りをこうむりがちである。これらの従来の技法の有効性は、患者が臨床設定ではなくホームケア設定内にいる時に、コンプライアンスを保証するためのインフラストラクチャが家庭では使用可能ではないので、さらに低下する。したがって、コンプライアンス情報を提供し、使用するための信頼できるシステムを有することが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本開示のシステム、方法、装置、およびコンピュータ可読媒体のいくつかの実施態様は、複数の態様を有し、そのうちのどの単独の1つもが、本明細書内で開示される望ましい属性の責任を単独では負わない。
【０００７】
本開示のいくつかの態様は、患者などの特定の人のアイデンティティを確証するためのブレスプリント(breathprint)センサを提供する。本開示のいくつかの態様は、吸入を介する患者への薬物の送達を支援するためにブレスプリントセンサを使用するスマート吸入器システムに関する。
【０００８】
本開示において説明される主題の一態様は、たとえば呼気、分泌、排出、放出、および排泄を介して人によって作られる気体を使用してその人のアイデンティティを確証するためのブレスプリントセンサシステムにおいて実施され得る。このブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサを含む。1つまたは複数の第1のセンサは、第1の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成される。このブレスプリントセンサシステムは、1つまたは複数の第1のセンサと通信している1つまたは複数のプロセッサをも含む。1つまたは複数のプロセッサは、試験段階中に気体に対する1つまたは複数の第1のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取り、試験データのセットがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定するように構成される。
【０００９】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、生物学的条件または環境条件を識別するための1つまたは複数の第2のセンサをさらに含む。1つまたは複数の第2のセンサは、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する。1つまたは複数の第2のセンサは、第2の応答特性を表す補足センサデータを出力するように構成される。ブレスプリントセンサシステムの1つまたは複数のプロセッサは、1つまたは複数の第2のセンサとさらに通信している。1つまたは複数のプロセッサは、(a)試験段階中にその人によって作られた気体への1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取り、(b)補足センサデータのセットに関連する生物学的条件または環境条件を識別し、(c)生物学的条件または環境条件を示す情報を提供するようにさらに構成される。
【００１０】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、試験データを前処理することと、前処理された試験データを(i)試験データのパターンがその人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)試験データのパターンがその人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用することとによって試験データのセットがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定する。いくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤは、ニューラルネットワークパターンクラシファイヤを含む。
【００１１】
いくつかの実施態様において、1つまたは複数のプロセッサは、トレーニングデータの1つまたは複数のセットからパターンクラシファイヤをトレーニングするようにさらに構成される。いくつかの実施態様において、トレーニングデータの1つまたは複数のセットからパターンクラシファイヤをトレーニングすることは、トレーニング段階中にその人によって作られた気体への1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることと、肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットをパターンクラシファイヤに提供することと、肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットがその人に属することをパターンクラシファイヤに知らせることとを含む。いくつかの実施態様において、トレーニングデータの1つまたは複数のセットからパターンクラシファイヤをトレーニングすることは、トレーニング段階中にその人によって作られなかった気体への1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることと、否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットをパターンクラシファイヤに提供することと、否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットがその人に属さないことをパターンクラシファイヤに知らせることとをさらに含む。
【００１２】
いくつかの実施態様において、本明細書内で説明されるブレスプリントセンサシステムの1つまたは複数の第1のセンサは、導電性高分子、導電性高分子複合材料、本質的導電性高分子、およびその任意の組合せなどのセンサ材料から作られる。いくつかの実施態様において、1つまたは複数の第1のセンサは、1つまたは複数の第1のセンサの表面温度が約200℃以下、約100℃以下、約-50℃と約100℃との間、または約0℃と約50℃との間である時にセンサデータを入手するようにさらに構成される。いくつかの実施態様において、本明細書内で説明されるブレスプリントセンサシステムの1つまたは複数の第1のセンサは、1つまたは複数の第1のセンサの表面温度が変調されないか実質的に一定である時にセンサデータを入手するようにさらに構成される。いくつかの実施態様において、各センサは、気体内の揮発性有機化合物(VOC)への露出に基づく可変コンダクタンスを有する高分子層を含む。
【００１３】
いくつかの実施態様において、本明細書内で説明されるブレスプリントセンサシステムのいずれもが、センサデータおよび/またはセンサデータから導出された情報を記憶するように構成されたメモリをさらに含む。
【００１４】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサのいずれかの1つまたは複数のプロセッサは、特徴抽出を介して試験データから試験特徴ベクトルを導出するようにさらに構成される。いくつかの実施態様において、1つまたは複数のプロセッサは、試験特徴ベクトルをトレーニングデータから導出されたトレーニング特徴ベクトルと比較し、比較に基づいて、試験データがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定するようにさらに構成される。
【００１５】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、吸入器装置が人によって受け取られる時に吸入を介してその人に薬物を送達するように適合された吸入器装置と、ブレスプリントセンサシステムおよび吸入器装置と通信している制御システムと、ブレスプリントシステム、吸入器装置、および/または制御システムにデータを入力し、かつ/またはそれからデータを出力するためのインターフェースシステムとをさらに含む。制御システムは、ブレスプリントセンサシステムから情報を受け取り、情報は、その人のアイデンティティが確証されるかどうかを示し、受け取られた情報に従って吸入器装置の動作を制御するように構成される。
【００１６】
本開示において説明される主題の別の態様は、吸入によって人に薬物を送達するためのスマート吸入器システムにおいて実施され得る。このスマート吸入器システムは、その人によって作られた気体を使用してその人のアイデンティティを確証するように構成されたブレスプリントセンサシステムと、吸入器装置がその人によって受け取られる時に吸入を介してその人に薬物を送達するように適合された吸入器装置と、ブレスプリントセンサシステムおよび吸入器装置と通信している制御システムとを含む。制御システムは、ブレスプリントセンサシステムから情報を受け取り、情報は、その人のアイデンティティが確証されるかどうかを示し、受け取られた情報に従って吸入器装置の動作を制御するように構成される。スマート吸入器システムのいくつかの実施態様において、受け取られた情報に従って吸入器装置の動作を制御することは、受け取られた情報に従って薬物の送達を制御することを含む。いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、ブレスプリントセンサシステム、吸入器装置、および/または制御システムにデータを入力し、かつ/またはそれからデータを出力するためのインターフェースシステムをさらに含む。いくつかの実施態様において、インターフェースシステムは、ワイヤレスネットワークを介して外部デバイスとデータを交換するためのワイヤレスネットワークインターフェースを含む。いくつかの実施態様において、インターフェースシステムは、ユーザ入力を受け取り、ユーザに情報を提供するように構成された入出力デバイスを含む。いくつかの実施態様において、入出力デバイスは、ディスプレイデバイス、発光ダイオード、スピーカ、タッチ感知入力デバイス、ボタン、触覚デバイス、またはその任意の組合せを含む。
【００１７】
本明細書内で開示されるスマート吸入器システムのいずれかのいくつかの実施態様において、制御システムは、ブレスプリントセンサシステムから受け取られた情報が、その人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、確証されない人が吸入器装置を使用することを試みたことを通知する通知を別の人に送る動作と、吸入器装置を非アクティブ化する動作と、呼吸サンプルをブレスプリントセンサシステムに提供するようにその人に促す動作と、その人のアイデンティティを確証するために呼吸サンプルから導出されない代替情報を提供するようにその人に促す動作とのうちの1つまたは複数を実行するようにさらに構成される。
【００１８】
本明細書内で開示されるスマート吸入器システムのいずれかのいくつかの実施態様において、制御システムは、ブレスプリントセンサシステムおよび吸入器装置に通信可能に結合された1つまたは複数のプロセッサを含む。プロセッサのうちの少なくとも1つは、その人によって作られた呼吸サンプルから導出された情報を分析し、その人が呼吸障害を有すると判定し、呼吸障害を1つまたは複数の環境条件に関連付け、1つまたは複数の環境条件を位置データに関連付け、呼吸障害に関連する1つまたは複数の環境条件の地図を作成するように構成される。
【００１９】
本明細書内で開示されるスマート吸入器システムのいずれかのいくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサであって、1つまたは複数の第1のセンサは、第1の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第1のセンサと、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサであって、1つまたは複数の第2のセンサは、第2の応答特性を表す補足センサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第2のセンサとを含む。第1の応答特性は、その人のアイデンティティを確証するためにチューニングされ、第2の応答特性は、1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされる。いくつかの実施態様において、1つまたは複数の生物学的マーカは、薬物の薬物動態学に関する。制御システムのプロセッサのうちの少なくとも1つは、1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされた第2の応答特性を表す補足センサデータを使用して吸入器装置によって送達される薬物の用量の効力を判定し、効力に基づいて薬物の送達プランを判定するように構成される。
【００２０】
本開示の一態様は、ブレスプリントセンサシステムを使用して人のアイデンティティを確証するための方法を含む。ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサを含む。この方法は、その人によって作られた気体に対する1つまたは複数の第1のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取るステップと、試験データのセットがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定するステップとを含む。いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサをさらに含む。この方法は、その人によって作られた気体への1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取るステップと、補足センサデータのセットに関連する生物学的条件または環境条件を識別するステップと、生物学的条件または環境条件を示す情報を提供するステップとをさらに含む。
【００２１】
その人のアイデンティティを確証するための方法のいくつかの実施態様において、試験データのセットがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定するステップは、試験データを前処理するステップと、前処理された試験データを(i)試験データのパターンがその人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)試験データのパターンがその人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用するステップとを含む。
【００２２】
いくつかの実施態様において、この方法は、前処理された試験データを分類するステップの前に、トレーニングデータの1つまたは複数のセットからパターンクラシファイヤをトレーニングするステップをさらに含む。いくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤをトレーニングするステップは、トレーニング段階中にその人によって作られた気体への1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取るステップと、肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットをパターンクラシファイヤに提供するステップと、肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットがその人に属することをパターンクラシファイヤに知らせるステップとを含む。
【００２３】
上で説明される方法のいくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤをトレーニングするステップは、トレーニング段階中にその人によって作られなかった気体への1つまたは複数の第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取るステップと、否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットをパターンクラシファイヤに提供するステップと、否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットがその人に属さないことをパターンクラシファイヤに知らせるステップとをさらに含む。
【００２４】
本開示の別の態様は、ブレスプリントセンサシステムと、吸入器装置と、ブレスプリントセンサシステムおよび吸入器装置と通信している1つまたは複数のプロセッサとを含むスマート吸入器システムを制御するための方法を含む。この方法は、人によって作られた気体を使用してその人のアイデンティティが確証されるかどうかを示す情報をブレスプリントセンサシステムから受け取るステップと、受け取られた情報に従って吸入器装置の動作を制御するステップとを含む。いくつかの実施態様において、受け取られた情報に従って吸入器装置の動作を制御するステップは、受け取られた情報に従って薬物の送達を制御するステップを含む。
【００２５】
いくつかの実施態様において、受け取られた情報に従って吸入器装置の動作を制御するステップは、ブレスプリントセンサシステムから受け取られた情報が、その人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、確証されない人が吸入器装置を使用することを試みたことを通知する通知を別の人に送る動作と、吸入器装置を非アクティブ化する動作と、呼吸サンプルをブレスプリントセンサシステムに提供するようにその人に促す動作と、その人のアイデンティティを確証するために呼吸サンプルから導出されない代替情報を提供するようにその人に促す動作とのうちの1つまたは複数を実行するステップを含む。
【００２６】
本明細書内で説明される方法の一部またはすべては、非一時的媒体上に記憶された命令(たとえば、ソフトウェア)に従って、1つまたは複数のデバイスによって実行され得る。そのような非一時的媒体は、ランダムアクセスメモリ(RAM)デバイス、読取り専用メモリ(ROM)デバイスなどを含むがこれに限定されない、本明細書内で説明されるものなどのメモリデバイスを含むことができる。したがって、本開示において説明される主題の他の態様は、ソフトウェアをその上に記憶された非一時的媒体内で実施され得る。本開示の一態様は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるコンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、プログラムコードは、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサを含むブレスプリントセンサシステムに、人によって作られた気体に対する1つまたは複数の第1のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取らせる命令と、試験データのセットがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定させる命令とを含む、非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。
【００２７】
いくつかの実施態様において、試験データのセットがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定することは、試験データを前処理することと、前処理された試験データを(i)試験データのパターンがその人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)試験データのパターンがその人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用することとを含む。
【００２８】
いくつかの実施態様において、コンピュータ可読プログラムコードは、ブレスプリントセンサシステムに、その人によって作られた気体への1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取らせる命令と、補足センサデータのセットに関連する生物学的条件または環境条件を識別させる命令と、生物学的条件または環境条件を示す情報を提供させる命令とをさらに含み、ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサをさらに含む。
【００２９】
本開示の一態様は、1つまたは複数のプロセッサによって実行されるコンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、プログラムコードは、ブレスプリントセンサシステムおよび吸入器装置を含むスマート吸入器システムに、人によって作られた気体を使用してその人のアイデンティティが確証されるかどうかを示す情報をブレスプリントセンサシステムから受け取らせ、受け取られた情報に従って吸入器装置の動作を制御させるように構成された命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体を提供する。
【００３０】
本明細書内で説明される主題の1つまたは複数の実施態様の詳細は、添付図面および下の説明内で示される。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図面の相対寸法が、原寸通りに描かれていない場合があることに留意されたい。
【００３１】
本明細書内で説明される主題の1つまたは複数の実施態様の詳細は、添付図面および下の説明内で示される。他の特徴、態様、および利点は、説明、図面および特許請求の範囲から明らかになるであろう。以下の図面の相対寸法が、原寸通りに描かれていない場合があることに留意されたい。様々な図面内の同様の参照番号および指定は、同様の要素を示す。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】本開示のいくつかの態様が実施され得るスマート吸入器システムの構成要素の例を示すブロック図である。
【図１Ｂ】本開示のいくつかの態様が実施され得るブレスプリントセンサシステムの構成要素の例を示すブロック図である。
【図２】ユーザのブレスプリントを使用してユーザのアイデンティティを確証するための方法の一例の概要を示す流れ図である。
【図３】ブレスプリントセンサアレイを使用してユーザのアイデンティティを確証するためにスマート吸入器システムを動作させる方法の例の概要を示す流れ図である。
【図４】センサアレイからのデータのパターン分類に基づいてユーザのアイデンティティを確証するためのシステムの例を示すブロック図である。
【図５】ユーザのアイデンティティを確証するためにパターン分類を実行するように構成されたニューラルネットワークを示す概略図である。
【図６Ａ】ブレスプリントセンサシステム内のセンサアレイの応答のパターンの例を示す図である。
【図６Ｂ】ブレスプリントセンサシステム内の2つのセンサアレイの応答のパターンの例を示す図である。
【図７】本開示のいくつかの態様がコンピュータネットワークを介して実施され得るシステムの構成要素の例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
薬物を人に投与する1つの仕方は、吸入を介する。いくつかの実施態様において、吸入器は、吸入器を使用する人に固有の環境であるその人の口内に挿入され得る。いくつかの他の実施態様において、電子鼻装置が、人を識別しまたは特定の人が薬物を投与していることを確認するのに使用され得る。
【００３４】
従来のスマート吸入器は、吸入による喘息または慢性心不全(CHF)の薬物療法などの薬物ならびにインスリンの吸入可能粉末版などの他の薬物を送達するのに使用される。従来のスマート吸入器は、主に、コンプライアンス問題およびアドヒアランス問題に対処する。たとえば、従来のスマート吸入器は、正しい用量、正しい形、および正しい薬物が正しい時に投与されることを保証する機能を提供する。
【００３５】
開示される実施態様のうちのいくつかは、ヘルスケア専門家または患者などのユーザにとって便利な仕方において「正しい患者」の識別を容易にするように構成される。アイデンティティ確証は、薬物コンプライアンスおよびアドヒアランスの確証、薬物の効力および安全性の判定、ならびに結果報酬(pay-per-outcome)モデルの使用可能化に関連して役立つ可能性がある。患者のアイデンティティの使い易い肯定の確証は、スマートワイヤレスモバイル薬物送達機構の場合において特に貴重である。これは、リモートモバイル治験においても役立つ。たとえば、薬物送達システムが薬物を受け取る患者のアイデンティティを確証し、追跡することができる時に、病院内の複数の患者に吸入可能薬物を送達することが望ましい可能性がある。別の例において、医師が、患者のアイデンティティを確証し、追跡することができる自動化されたシステムを使用して通院患者の吸入可能薬物投与をリモートに監視することが役立つ可能性がある。
【００３６】
開示される実施態様のうちのいくつかは、吸入によって薬物を送達し、ユーザに透過的な形において患者のアイデンティティを確証するためのシステムを提供する。開示される実施態様のうちのいくつかは、ユーザが薬物を投与し、吸入した後にユーザによって吐き出された呼吸を分析することによって、ユーザが薬物を正しく送達し、消費したかどうかを判定するように構成される。開示される実施態様のうちのいくつかは、ユーザによって吐き出された空気を分析することによって医学的条件のバイオマーカを検出するように動作可能なスマート吸入器を提供する。開示される実施態様のうちのいくつかは、呼気内に含まれる化合物、たとえば揮発性有機化合物(VOC)を分析し、これによってユーザのアイデンティティ、薬物の有効な投与、および/または医学的条件のバイオマーカを示すブレスプリントを判定する。開示される実施態様のうちのいくつかは、ユーザ識別確証のために、指紋センサ(たとえば、ユーザに押されるボタン上)またはDNAアナライザ(たとえば、唾液内のDNAを分析する)をスマート吸入器に一体化する。
【００３７】
開示される実施態様のうちのいくつかは、一般に本明細書内でその人のブレスプリントと呼ばれるその人の呼吸からの個人固有のシグネチャを認識するようにトレーニングされ得るセンサをスマート吸入器内に一体化する。シグネチャは、一般に、ある人に関連する情報のパターンの形であり、パターンは、その人の呼吸内に含まれる化合物の分析から導出される。人が、本開示においてその人のアイデンティティを確証するために分析される呼吸サンプルの提供者として説明されるが、ヒト以外の動物(たとえば、哺乳動物、鳥、または爬虫類)の呼吸も、本明細書内で開示される実施態様を使用して、獣医設定において動物のアイデンティティを確証するのに使用され得ることを理解されたい。
【００３８】
本開示のいくつかの実施態様は、異なる個人に固有のブレスプリントを入手することのできるブレスプリントセンサシステムを提供する。ブレスプリントセンサシステムのいくつかの実施態様は、経時的に存続するブレスプリントを入手することができる。いくつかの実施態様は、製作のコスト効率のよいブレスプリントセンサシステムを提供する。いくつかの実施態様は、モバイルプラットフォーム内での応用に適する。
【００３９】
ブレスプリントは、様々な仕方において分析され得る。たとえば、ブレスプリントの突然の変化は、患者の医学的条件の変化を知らせることができる。患者の呼吸内の気体は、その人に一意のパターンでの代謝表現型を含む、気化された、尿のような体液である。したがって、いくつかの実施態様において、「電子鼻」などの電子センサアレイが、患者の呼吸内のVOCを認識するために組み込まれ得る。
【００４０】
患者の呼吸の体液は、VOCに富む。質量分析を使用する研究が、呼吸サンプル内のイオン化された化合物のm/z(質量電荷比(molecular mass to charge ratio))、たとえばアセトンに関してm/z = 59によって特徴を表されるブレスプリントを識別した。Sinues, et al. (2013), Human Breath Analysis May Support the Existence of Individual Metabolic Phenotypes, PLOS One。しかし、質量分析は、質量分析機器のサイズおよび重量の問題に起因して、モバイル薬物送達システム内では実施されなかった。開示される実施態様のうちのいくつかは、モバイルパーソナルスマート吸入器システムに一体化された電子鼻を提供する。電子鼻は、ユーザによって吐き出されまたは他の形で提供される気体を分析することによって特定のユーザを認識するのに使用され得る。
【００４１】
いくつかの実施態様において、電子鼻システムの例は、人の呼吸に対する「指紋」応答を検出するために非特異的センサのアレイを利用する。パターン分類および/または認識アルゴリズムが、その人のアイデンティティを確証するために適用される。入力呼吸は、感知材料内に逆転可能な物理的変化を誘導し、この物理的変化が、その電気伝導率など、センサ要素(または「セル」)の電気特性の変化を引き起こす。これらの変化は、電気信号に変換され、この電気信号は、その後、パターン認識の前に処理される。
【００４２】
いくつかの実施態様において、電子鼻は、センサのアレイを含み、各センサは、気体内のVOCへの露出に基づく可変コンダクタンスを有する高分子層を有する。いくつかの実施態様において、センサは、VOCなどの様々な化合物に対する異なる応答特性を有する。蒸気への露出の際に、各センサ内の高分子のコンダクタンスは、アレイ内の他のセンサとは異なる形において変化する。センサのコンダクタンスのパターンは、物体の異なるタイプまたは物体の条件に関連する可能性がある。
【００４３】
図1Aは、本開示のいくつかの態様が実施され得るスマート吸入器システムの構成要素の例を示すブロック図である。図1A内の例内に示されているように、スマート吸入器システムは、ブレスプリントセンサシステム152、吸入器装置154、制御システム156、およびインターフェースシステム158を含む。いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステム152は、下の図1Bに関連する説明に従って実施され得る。吸入器装置154は、ユーザの口または鼻孔によって受けられる時にユーザに薬物を送達するように構成される。
【００４４】
制御システム156は、スマート吸入器システムの動作を制御するように構成される。一例において、制御システム156は、ブレスプリントセンサシステム152またはインターフェースシステム158によって提供される情報に基づいて、吸入器装置154による薬物の送達を制御するように構成される。様々な実施態様において、制御システム156は、薬物の量、タイミング、および他の特性を制御するように構成される。
【００４５】
いくつかの実施態様において、制御システム156は、汎用のシングルチップもしくはマルチチップのプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート論理もしくはトランジスタ論理、またはディスクリートハードウェア構成要素のうちの少なくとも1つを含む。いくつかの実施態様において、制御システム156の1つまたは複数のプロセッサは、ブレスプリントセンサシステムおよび/または吸入器装置に通信可能に結合される。いくつかの実施態様において、1つまたは複数のプロセッサは、ブレスプリントセンサシステムおよび/または吸入器装置を制御するための命令を提供するように構成される。いくつかの実施態様において、1つまたは複数のプロセッサは、ブレスプリントセンサシステムおよび/または吸入器装置を含む、あるいは、ブレスプリントセンサシステムおよび/または吸入器装置に取り付けられるハウジング内に配置される。いくつかの実施態様において、プロセッサのうちの少なくとも1つは、コンピュータネットワークを介してブレスプリントセンサシステムおよび/または吸入器装置と通信するように構成される。いくつかの実施態様において、制御システムは、コンピュータネットワーク上で分散された2つ以上のプロセッサを含む。
【００４６】
インターフェースシステム158は、制御システム156、吸入器装置154、および/またはブレスプリントセンサシステム152にデータを入力し、かつ/またはそれらからデータを出力するように構成されたインターフェースを含む。いくつかの実施態様において、インターフェースシステム158は、これらの要素をメモリ(この図には図示せず)および/または外部デバイス(たとえば、有線またはワイヤレスのポートを介して)に通信可能に接続する。本開示のいくつかの実施態様において、インターフェースシステム158はオプションである。
【００４７】
いくつかの実施態様において、インターフェースシステム158は、直接にまたはイントラネットもしくはインターネットなどのコンピュータネットワークを介してのいずれかで、外部デバイスとリモート通信するためのワイヤレスネットワークインターフェースを含む。たとえば、いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、インターフェースシステムを介して、スマート吸入器システムに通信可能にリンクされたモバイルデバイス上で稼働するアプリケーションと通信することができる。様々な実施態様において、外部デバイスは、診断デバイス、生理学的感知デバイス、環境感知デバイス、スマートウォッチ、またはワイヤレス電話機とすることができる。いくつかの実施態様において、インターフェースは、複数の外部デバイスとの同時通信を可能にする。様々な実施態様において、外部デバイスは、ブレスプリントセンサシステム、吸入器装置、および/または制御システムからのデータに基づいてスマート吸入器に用量情報を通信する。いくつかの実施態様において、外部デバイスは、ユーザ入力を全く要求せずに、スマート吸入器に用量情報を通信する。
【００４８】
いくつかの実施態様において、インターフェースシステム158は、ユーザに情報を提供し、ユーザ入力を受け取るように構成された入出力デバイスを含む。たとえば、入出力デバイスは、ディスプレイデバイス、発光ダイオード、スピーカ、タッチ感知入力デバイス、ボタン、および触覚デバイスのうちの1つまたは複数を含む。いくつかの実施態様において、入出力デバイスは、ブレスプリントセンサシステム152によって判定されたある人のアイデンティティに関する情報を出力することができる。いくつかの実施態様において、入出力デバイスは、ブレスプリントセンサシステム152によって提供される情報に基づいて、薬物の送達に関する情報(たとえば、薬物の投与に関する推奨される投薬量または時刻)を出力することができる。たとえば、制御システム156は、ユーザの生物学的条件を示すブレスプリントセンサシステムの生物学センサからの情報を受け取ることができる。これに応答して、制御システム156は、生物学的条件に基づいて薬物の用量に関する推奨を出力するように入出力デバイスを制御することができる。たとえば、制御システムが、深刻なレベルの喘息を示すバイオマーカ、たとえばNO(一酸化窒素)がユーザの呼吸内に存在すると判定する場合に、スマート吸入器システムは、入出力デバイスを介して喘息薬の推奨される用量を提供することができる。様々な実施形態において、入出力デバイスは、視覚、聴覚、触覚、嗅覚、または味覚の形においてユーザに推奨される用量(または他の情報)を出力することができる。いくつかの実施態様において、制御システム156は、環境センサによって提供されるセンサデータから環境条件を判定することができ、入出力デバイスは、アレルゲンまたは汚染物質の高められたレベルなど、環境リスクに関する警告を提供するようにさらに構成される。
【００４９】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、ブレスプリントセンサシステムまたはその構成要素の動作を表すデータを記憶するように構成された記憶媒体を含む。これらの実施態様において、スマート吸入器システムは、患者アイデンティティ、薬物投与の時刻、および薬物投薬量など、異なる時刻における情報を記録することができる。いくつかの実施態様において、そのような記憶された情報は、吸入器を制御するために分析され、かつ/または使用され得る。たとえば、吸入器は、以前の薬物投与、生物学的条件、または環境条件に関する情報に基づいて、その投薬量を調整することができる。
【００５０】
図1Bは、本開示のいくつかの態様が実施され得るブレスプリントセンサシステム152の構成要素の例を示すブロック図である。ブレスプリントセンサシステム152は、図1A内に示されたスマート吸入器システム150内で実施され得る。この例において、ブレスプリントセンサシステム152は、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する複数の第1のセンサ160を含む。第1のセンサ160は、第1の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成される。この例において、ブレスプリントセンサシステム152は、下でさらに説明される1つまたは複数の第2のセンサ162をも含む。図1B内のブロック162の破線は、第2のセンサが、ブレスプリントセンサシステムのいくつかの実施態様に関してオプションであることを示す。第2のセンサ162は、第1のセンサ160の第1の応答特性とは異なる第2の応答特性を有する。第2のセンサ162は、第2の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成される。この図に示されたブレスプリントセンサシステム152は、センサデータを記憶するように構成されたメモリ164をも含む。ブロック164の破線は、メモリ164が、ブレスプリントセンサシステムのいくつかの実施態様においてオプションであることを示す。いくつかの実施態様において、メモリは、ブレスプリントセンサシステムの外部とすることができる。たとえば、スマート吸入器システムは、メモリとブレスプリントセンサシステムとを含むことができる。ブレスプリントセンサシステムは、組込みメモリを有しないが、スマート吸入器システムのメモリが、ブレスプリントセンサから入手された情報を記憶することができる。いくつかの実施態様において、ネットワーク化されたストレージが、ブレスプリントセンサシステムの情報を記憶することができる。
【００５１】
図1B内の例内に示されているように、ブレスプリントセンサシステム152は、1つまたは複数のプロセッサ166を含む。プロセッサは、第1のセンサ160と通信している。第2のセンサ162またはメモリ164を含むいくつかの実施態様において、プロセッサは、第2のセンサ162およびメモリ164と通信している。1つまたは複数のプロセッサ166は、第1のセンサ160によって提供されるセンサデータからある人のアイデンティティを確証するように構成される。図2は、プロセッサ166がその人のアイデンティティを判定するために実施することのできるプロセスの例を示す。
【００５２】
いくつかの実施態様において、電子鼻システムが、ブレスプリントセンサシステム152のセンサとして使用される。いくつかの実施態様において、電子鼻システムは、非特異的センサのアレイと、デジタル信号処理およびパターン分類アルゴリズムを実施するためのハードウェアおよびソフトウェアとを含む。電子鼻システムは、化合物をその成分に分解する必要なしに化合物を分類しまたは認識する際に使用される。1つまたは複数の気体が、電子鼻システムによって検出される。気体は、ユーザの口または鼻孔からのものとすることができる。気体内のいくつかの化合物は、ユーザの身体から発し、ユーザのバイオメトリックスを提供する。
【００５３】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステム152の第1のセンサ160は、第1の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成される。いくつかの実施態様において、センサは、気体内の揮発性有機化合物に対する異なる応答特性を有する。いくつかの実施態様において、第1のセンサは、人によって異なる応答特性を提供するようにチューニングされる。
【００５４】
導電性高分子、導電性高分子複合材料、本質的導電性高分子、金属酸化物、グラフェン、および他の材料を含むがこれに限定されない様々なセンサ材料が、電子鼻システム内で使用され得る。センサ材料は、センサと関心を持たれている化合物の分子との間の電荷移動を検出するための機構を提供することができる。
【００５５】
様々な状況の下で、ある温度において動作するように構成されたセンサを提供することが望ましい場合がある。たとえば、金属酸化物センサなど、いくつかの従来のセンサは、相対的に高い温度、たとえば約200℃より高い温度において許容できる動的感度を有する。これらの従来のセンサは、高温においてのみ良好に動作する可能性がある。そのような従来のセンサを用いてブレスプリントセンサシステムを動作させることは、センサおよび/または気体を加熱するための追加のエネルギおよびハードウェアを必要とする可能性がある。したがって、いくつかの実施態様において、開示されるセンサは、センサのうちの1つまたは複数の表面における温度すなわちセンサ表面温度が、約200℃を超えないか約100℃を超えない時にセンサデータを入手するように構成される。
【００５６】
いくつかの状況の下で、開示されるセンサの実施態様は、センサ表面温度が、ユーザがブレスプリントセンサを使用する環境の一般的な動作温度と一貫する範囲内にある時にセンサデータを入手するように構成される。たとえば、開示されるセンサのいくつかの実施態様は、約0℃から約50℃までのセンサ表面温度でセンサデータを入手するように構成される。いくつかの他の実施態様において、センサ表面温度は、宇宙空間、地球の極付近、または地下環境などのより極端な感知環境に対処するために、より広い温度範囲内にある。したがって、開示されるセンサのいくつかの実施態様は、約-50℃から約100℃までまたは約-100℃から約200℃までのセンサ表面温度でセンサデータを入手するように構成される。
【００５７】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントシステム内で使用されるセンサは、変調されないセンサ表面温度でセンサデータを入手するように構成される。たとえば、変調されない表面温度は、約10℃を超えずに変化する温度など、一定のまたは実質的に一定の表面温度とすることができる。別の例において、変調されない表面温度は、しばしば漸進的な形において、環境温度の結果として受動的に変化する温度である。
【００５８】
電子鼻システムを含むいくつかの実施態様において、導電性高分子複合材料が、センサの感知材料として使用される。導電性高分子複合材料は、絶縁高分子内に散在する導電性粒子、たとえばポリピロールおよびカーボンブラックを含む。気体への露出の際に、気体は、高分子に浸透し、高分子の膨張を誘導する。高分子複合材料のこの誘導された膨張は、膨張が電荷担体の伝導路の個数を減少させるので、高分子複合材料の抵抗の増加を引き起こす。いくつかの実施態様において、導電性高分子複合材料は、20秒未満の応答時間、またはより好ましくは10秒未満の応答時間、またはより好ましくは2〜4秒の応答時間を有する。
【００５９】
いくつかの実施態様において、導電性高分子センサは、使い捨てスマート吸入器内のブレスプリントセンサに適する、製造が安価であるか簡単な導電性高分子複合材料から作られ得る。いくつかの実施態様において、導電性高分子センサは、少量の蒸気、環境空気による希釈、変化する環境(たとえば、温度、光、および気流)、低い化合物濃度、または高い感知速度という条件のうちの1つまたは複数の下でブレスプリントを検出するためのデータを提供することができる。
【００６０】
人の口または鼻は、環境が導電性高分子センサのよい応答条件を提供することができる温度および湿度に関して電子鼻の安定した動作環境を提供する。いくつかの応用例において、導電性高分子センサは、制限された使用回数を有する使い捨てデバイス内で実施される。制限された使用回数は、高分子材料が相対的に速く経年変化する時であっても、導電性高分子センサの適用を実用的にする。
【００６１】
図1Bのブレスプリントセンサシステム152は、オプションで、第1のセンサ160の応答特性とは異なる応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサ162を含むことができる。第2のセンサは、本明細書内で以下、増強されたセンサとも呼ばれる。これらの第2のセンサ162は、生物学的条件または環境条件を検出するために提供される。いくつかの実施態様において、これらの第2のセンサ162は、1つまたは複数の生物学的条件または環境条件を判定するようにチューニングされる。たとえば、第2のセンサ162は、喘息の深刻度を判定するのに使用され得る、ユーザの呼吸内の一酸化窒素(NO)レベルを判定するためのデータを提供するようにチューニングされ得る。別の例において、第2のセンサ162は、アレルゲン、汚染物質、および空気内の他の健康関連要因を判定するためのデータを提供するようにチューニングされ得る。
【００６２】
図2は、ユーザの呼吸を使用してユーザのアイデンティティを確証するための方法200の一例の概要を示す流れ図である。本開示の一態様は、上で図1Bに関連して説明されたブレスプリントセンサシステム152の1つまたは複数のプロセッサ166上で命令を実行することによってこの方法を実施することができる。図示されているように、方法200は、試験段階中に気体に対する第1のセンサの露出に基づいて1つまたは複数の第1のセンサによって提供された試験データのセットを受け取ることを含む。ブロック202を参照されたい。様々な応用例において、試験段階中の気体は、彼女/彼のアイデンティティを確証するためにブレスプリントセンサシステムを使用する人によって提供される。いくつかの実施形態において、ブレスプリントセンサシステムは、スマート吸入器システムの一部として使用され得る。いくつかの実施態様において、この図内に示されているように、方法200は、オプションで、第1のセンサによって提供されたセンサデータを前処理すること(たとえば、センサデータのアナログ-デジタル変換またはセンサデータのフィルタリング)を含む。ブロック204を参照されたい。センサデータは、試験段階中に、ある人が彼女/彼のアイデンティティを確証するためにブレスプリントセンサシステムを使用する時に提供される試験データとすることができる。いくつかの実施態様において、方法200は、オプションで、試験データを(i)試験データのパターンがその人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティまたは(ii)試験データのパターンがその人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用することを含む。ブロック206を参照されたい。いくつかの実施態様において、試験データのパターンがクラシファイヤに従って第1のクラスと第2のクラスとの間にある時の「判定なし」の第3のクラスなど、2つを超えるクラスが実施され得る。いくつかの実施態様において、方法200は、パターンクラシファイヤが試験データをクラス(i)として分類する場合に、試験データがその人のアイデンティティを確証するとの判定に進む。ブロック208を参照されたい。いくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤは、ニューラルネットワークパターンクラシファイヤである。適用可能なニューラルネットワークパターンクラシファイヤは、下で図3を参照してさらに説明される。
【００６３】
いくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤは、トレーニングデータの1つまたは複数のセットを使用してトレーニングされる。いくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤのトレーニングは、試験段階の前のトレーニング段階中に行われる。いくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤのトレーニングは、トレーニング段階中に人によって吐き出されまたは他の形で提供された気体への第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて第1のセンサによって提供された肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることを含む。いくつかの実施態様において、気体は、呼吸サンプル内の気体を受け取るように構成された装置にその人が気体を吐き出すことによって提供される。様々な実施態様において、気体は、吸入器装置、口または鼻を覆うマスク、体腔内に挿入されるように構成された装置などによって受け取られ得る。その人のアイデンティティは、パターンクラシファイヤがトレーニングされた後の試験段階中に試験され得る。パターンクラシファイヤのトレーニングは、肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットをパターンクラシファイヤに提供することと、肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットがその人に属することをパターンクラシファイヤに知らせることとをさらに含む。
【００６４】
いくつかの実施態様において、パターンクラシファイヤをトレーニングすることは、トレーニング段階中にその人によって提供されなかった気体への第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて第1のセンサによって提供された否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることと、否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットをパターンクラシファイヤに提供することと、否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットがその人に属さないことをパターンクラシファイヤに知らせることを含む。いくつかの実施態様において、否定のトレーニングデータは、環境吸気、対照被験者によって吐き出された気体、またはその人から入手されたのではない他の気体から導出され得る。
【００６５】
当技術分野で既知の特徴抽出技法を使用するいくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、試験データから試験特徴ベクトルを、肯定のトレーニングデータからターゲット特徴ベクトルを、および否定のトレーニングデータから対照特徴ベクトルを導出することができる。いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、試験特徴ベクトルをターゲット特徴ベクトルと比較し、比較に基づいて、試験データがその人のアイデンティティを確証するかどうかを判定することができる。いくつかの実施態様において、ターゲット特徴ベクトルに対する試験特徴ベクトルの比較は、試験特徴ベクトルとターゲット特徴ベクトルとの間の相違または距離を判定することを含む。いくつかの実施態様において、相違が、判断基準より小さい場合には、この方法は、比較に基づいてセンサデータのセットがその人を識別するとの判定に進む。いくつかの実施態様において、この方法は、試験特徴ベクトルをターゲット特徴ベクトルと対照特徴ベクトルとの両方と比較することができ、ターゲット特徴ベクトルは、肯定のトレーニングデータから導出され、対照特徴ベクトルは、否定のトレーニングデータから導出される。いくつかの実施態様において、この方法は、試験特徴ベクトルが対照特徴ベクトルよりターゲット特徴ベクトルに似ている場合に、試験データがその人のアイデンティティを確証すると判定する。
【００６６】
いくつかの実施態様によれば、方法200は、ソフトウェアをその上に記憶された非一時的媒体内で実施され得る。いくつかの実施態様において、方法200は、少なくとも部分的に、センサシステムの1つまたは複数のプロセッサ(たとえば、図1B内に示されたプロセッサ166)によって実行され得る。いくつかの実施態様において、方法200は、図1A内のスマート吸入器システム150内の1つまたは複数のプロセッサによって実行され得る。
【００６７】
図1Aに戻って、本開示のいくつかの実施態様は、制御システム156を含むスマート吸入器システム150を提供する。制御システム156は、ブレスプリントセンサシステム152によって提供される情報を受け取るように構成される。受け取られる情報は、人のアイデンティティが確証されるかどうかを示す。いくつかの実施態様において、制御システム156は、その人のアイデンティティが確証されるかどうかを判定するためにブレスプリントセンサシステムからの情報を分析することのできる1つまたは複数のプロセッサを含むことができる。様々な実施態様において、その人のアイデンティティが確証される場合に、制御システム156は、薬物の投薬量、濃度、タイミング、および他の態様を制御することによるなど、吸入器装置154を介する薬物の送達を制御する。いくつかの実施態様において、制御システムは、呼吸サンプルをスマート吸入器に提供する人のアイデンティティが確証されない場合に、確証されない人がスマート吸入器を使用することを試みたことを通知するために別の人(医師または介護士)またはコンピュータシステムに通知を送る動作、吸入器装置を非アクティブ化する動作、追加の呼吸サンプルをブレスプリントセンサシステムに提供するようにその人に促す動作、またはその人のアイデンティティを確証するために代替情報を提供する(たとえば、保護されたパスワードを入力することによって)ようにその人に促す動作のうちの1つまたは複数を実行するように構成される。いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、指紋センサをも含むことができ、この指紋センサを介して、その人は、彼または彼女のアイデンティティを確証するための代替情報として指紋サンプルを提供することができる。いくつかの実施態様において、制御システム156は、下で図3を参照して説明されるように、アイデンティティ確証の結果、投薬量、および吸入器による投薬量の投与のタイミングを含むコンプライアンスデータをストレージ内に記憶する。
【００６８】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システム150は、上で説明されたように1つまたは複数のプロセッサを有する。いくつかの実施態様において、プロセッサのうちの少なくとも1つは、人の呼吸サンプルから導出された情報を分析し、その人が呼吸障害を有すると判定するように構成される。この判定は、ブレスプリントセンサシステム152の1つまたは複数のセンサによって提供されたデータに基づくものとすることができる。スマート吸入器システム150は、その人が呼吸障害(たとえば、呼吸困難または喘息発作)を有している時を判定するためにその人の呼吸指数(breathing index)(たとえば、吸入の速度(rate of inhalation)または吸入量)を監視することができる。いくつかの実施態様において、プロセッサのうちの少なくとも1つは、呼吸障害を1つまたは複数の環境条件に関連付けるようにさらに構成される。いくつかの実施態様において、プロセッサのうちの少なくとも1つは、1つまたは複数の環境条件を位置データに関連付け、呼吸障害に関連する環境条件の地図を作成するようにさらに構成される。
【００６９】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システム150は、複数の人の使用に関する情報を有するデータベースを含むシステムの一部として実施される。スマート吸入器システム150のプロセッサのうちの少なくとも1つは、呼吸障害に関連する環境条件の地図を作成するために、複数の人から導出された情報を集計するように構成される。
【００７０】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システム150は、気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する1つまたは複数の第1のセンサと気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサとを含む。第1のセンサは、第1の応答特性を表すセンサデータを出力するように構成され、第2のセンサは、第2の応答特性を表す補足センサデータを出力するように構成される。いくつかの実施態様において、第1の応答特性は、その人のアイデンティティを確証するためにチューニングされ、第2の応答特性は、1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされる。いくつかの実施態様において、1つまたは複数の生物学的マーカは、薬物の薬物動態学に関する。いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、ユーザが実際に正しい薬物を服用していることを確証するために、その人の呼吸内の生物学的マーカ(投与されている薬物に固有である)を試験する。本明細書内の他所で説明されるように、スマート吸入器システムは、生物学的マーカを試験するためにブレスプリントセンサシステムの補足センサによって提供されるデータを試験するのに1つまたは複数のプロセッサを使用することができる。
【００７１】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、薬物送達の時刻および/または用量情報を記録し、この情報をデータベース内に記憶する。いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、コンプライアンス情報を判定するために、1つまたは複数のプロセッサを使用して、送達の時刻および/または用量情報をデータベース内に記憶されたスケジュールと比較する。いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムは、コンプライアンス情報に従って吸入器装置を制御する。
【００７２】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システム150の少なくとも1つのプロセッサは、1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされた第2の応答特性を表す補足データを使用して吸入器装置によって送達される薬物の用量の効力を判定するように構成される。いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムの少なくとも1つのプロセッサは、プロセッサによって判定された効力に基づいて薬物の送達プランを判定するようにさらに構成される。たとえば、プロセッサは、患者の呼吸内の化合物が、投薬量の変化を正当化する薬物動態学パラメータを示す場合に、薬物の投薬量を増加しまたは減少すると判定することができる。
【００７３】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システムの少なくとも1つのプロセッサは、複数の人の効力データを比較し、母集団全体での効力データのパターンを認識するように構成される。これらの実施態様において、母集団の効力データは、スマート吸入器システムの少なくとも1つのプロセッサによってアクセス可能なデータベース内に記憶され得る。
【００７４】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システム150は、ある人(たとえば、パイロット)が薬物(たとえば、アルコール)を消費したかどうか、および/またはその人が、ある活動(たとえば、航空機の操縦)を実行するのに適する生理学的状態にあるかどうかを判定するのに使用され得る。いくつかの実施態様において、スマート吸入器システム150は、本明細書内の他所で説明される第1のセンサからのセンサデータを使用して、薬物消費を試験するためにデバイスを使用している人(たとえば、航空機パイロット)のアイデンティティを確証することができる。スマート吸入器システムの少なくとも1つのプロセッサは、ブレスプリントセンサシステム152の第2のセンサによって提供される補足センサデータを使用して、その人が薬物を服用したかどうかを判定するように構成される。補足センサデータは、1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされた第2の応答特性を表す。スマート吸入器システムの少なくとも1つのプロセッサは、生物学的マーカのレベルを示す補足データに基づいて、その人が活動を実行するのに適する生理学的状態にあるかどうかを判定するようにさらに構成される。たとえば、このシステムは、パイロットが航空機を安全に操縦するには多すぎるアルコールを摂取したかどうかを判定することができる。
【００７５】
いくつかの実施態様において、スマート吸入器システム150を使用して、薬物嗜癖に関して人を監視することができる。そのような応用例において、スマート吸入器システムは、1)第1のセンサを使用してその人のアイデンティティを確証し、2)第2のセンサを使用してその人が薬物を使用しなかったことを監視し、かつ/または3)試験結果を官庁または機関に送ることができる。
【００７６】
図3は、ブレスプリントセンサアレイを使用して人のアイデンティティを判定するためにスマート吸入器システムを動作させる方法300の例の概要を示す流れ図を示す。初期化または登録ステージ(ブロック302)中に、このシステムは、トレーニングセットデータ304を受け取り、これを使用して、患者のブレスプリントを認識しまたは分類することのできる電子鼻をトレーニングする(ブロック306)。トレーニングセットデータ304は、図1B内で説明されたブレスプリントセンサシステム152などの電子鼻システムによって入手される。いくつかの実施態様において、トレーニングセットは、ブレスプリントセンサシステムによって識別される人の呼気から入手された肯定のトレーニングデータを含む。いくつかの実施態様において、トレーニングセットは、その人の呼気から入手されたのではない否定のトレーニングデータ(たとえば、環境空気または対照被験者からのデータ)を含む。いくつかの実施態様において、この登録ステージにおいて、ブレスプリントセンサシステムは、その人のデータから1つまたは複数のターゲット特徴ベクトルを抽出する。否定のトレーニングを含むいくつかの実施態様において、このシステムは、その人から入手されたのではないデータから1つまたは複数の対照特徴ベクトルを抽出することもできる抽出された特徴ベクトルまたはトレーニングデータから導出された他の情報は、(1)その人に関して確証されたアイデンティティまたは(2)その人に関して確証されないアイデンティティとして呼吸サンプルを分類するようにパターンクラシファイヤをトレーニングするためにパターンクラシファイヤに供給される。
【００７７】
使用ステージ(ブロック308)中に、呼吸サンプルが、様々な時(ti, i=1, 2…)に試験データとして入手される(ブロック310)。その後、試験データは、ユーザのブレスプリントを認識するようにトレーニングされた電子鼻システムに供給される(ブロック312)。いくつかの実施態様において、ユーザのブレスプリントの認識は、本明細書内で説明されるようにパターンクラシファイヤによって達成される(ブロック318参照)。いくつかの実施態様において、ユーザのブレスプリントの認識は、呼吸サンプルから導出されたデータを使用する二項分類すなわち、「ユーザのアイデンティティが確証される」および「ユーザのアイデンティティが確証されない」によって判定される。いくつかの実施態様において、二項分類は、下で説明されるニューラルネットワークなど、ニューラルネットワークパターンクラシファイヤによって実施され得る。いくつかの実施態様において、二項分類は、上で説明される試験特徴ベクトルとターゲット特徴ベクトルとの間の相違(または距離)を判定することによって実施され得る。
【００７８】
図3内に示された例において、様々な時刻における試験データおよび/またはそれから導出された情報(314)が、スマート吸入器システムのストレージ(316)内に記憶される。ブレスプリントのアイデンティティ確証結果も記憶され得る。さらに、結果は、スマート吸入器システムの吸入器装置を制御するのに使用され得る。たとえば、いくつかの実施態様において、ユーザのアイデンティティが確証されない場合に、吸入器装置は、薬物を投与しないものとすることができる。他の実施態様において、ユーザのアイデンティティが確証されない時に、吸入器は、警告を発行することができる。
【００７９】
スマート吸入器システムのいくつかの実施態様において、図3内に示されているように、スマート吸入器システムは、さらに、現在のブレスプリントサンプルから導出された情報と、メモリ内に記憶された1つまたは複数の以前のブレスプリントサンプルとを比較する(ブロック320)。以前のブレスプリントサンプルは、同一のユーザからまたは他のユーザから入手され得る。比較の結果に基づいて、様々な実施態様において、スマート吸入器システムは、警告を発行し(たとえば、特定のユーザと健康リスクを有する他のユーザとの類似性または健康リスクを示すバイオマーカの変化を検出する時に)、または次の用量の命令を発行する(たとえば、有効な投薬量の決定に関係するバイオマーカを検出する時に)ことができる。
【００８０】
コンプライアンスデータおよびアドヒアランスデータを含む、スマート吸入器システムによって入手された様々な情報は、ストレージ316上に記憶され得る。記憶された情報は、本明細書内で説明されるワイヤレスネットワークインターフェースなど、様々な通信インターフェースを介してヘルスケアプロバイダと交換され得る。
【００８１】
図4は、センサアレイ404からのデータのパターン分類に基づいてユーザのアイデンティティを確証するためのブレスプリントセンサシステム400の例を示すブロック図である。センサアレイ404は、サンプルを提供するユーザのアイデンティティを判定するために分析されなければならない入力サンプル402として呼吸サンプルを受け取る。センサアレイ404は、上で説明されたセンサに従って実施され得る。センサアレイは、呼吸サンプルへの露出時に出力信号を提供する。その後、ブレスプリントセンサシステム400は、センサ出力信号に対して前処理および特徴抽出を適用する。ブロック406を参照されたい。信号前処理は、たとえば、パターン分類のためのセンサアレイ出力信号のデジタル化を含む。値のデジタルアレイなどの前処理されたデータは、その後、特徴抽出を受け、ここで、特徴ベクトルが抽出され、パターンクラシファイヤ408bに入力として供給される。様々な特徴抽出技法が、センサデータの顕著な特徴を有効に取り込み、表現する特徴ベクトルを入手するために使用され得る。特徴抽出によって入手された特徴ベクトルは、パターン分類のための入力として供給される。ブロック408を参照されたい。いくつかの実施態様において、パターン分類は、パターンクラシファイヤのトレーニングを必要とする。トレーニング段階において、トレーニングまたは学習アルゴリズム408aが、入力が「確証されたアイデンティティ」のクラスと「確証されないアイデンティティ」のクラスとに属するパターンを有するかどうかを判定するようにパターンクラシファイヤ408bをトレーニングするのに使用される。その後、分類結果が、出力として提供される。
【００８２】
上で説明されたように、トレーニングデータは、トレーニング段階において提供される。いくつかの実施態様において、試験される人から入手された肯定のトレーニングデータが、パターンクラシファイヤをトレーニングするのに使用される。いくつかの実施態様において、その人から入手されたのではない否定のトレーニングデータが、パターンクラシファイヤをトレーニングするのに使用される。トレーニングの後に、パターンクラシファイヤ408bは、試験データまたは試験データから抽出された特徴ベクトルが、「確証されたアイデンティティ」または「確証されないアイデンティティ」のどちらとして分類されるべきかを判定することができる。分類結果は、クラシファイヤのトレーニングに依存し、このトレーニングは、その人からのデータ、その人からではないデータ、およびデータのソースのアイデンティティの知識を含む。いくつかの実施態様において、追加の増分トレーニングまたはチューニングが、試験段階中すなわち通常の使用中に、教師なしの形において実行され得る。
【００８３】
パターン分類のための様々な方法が、使用され得る。図5内に示されたものなどの人工ニューラルネットワーク(ANN)が、いくつかの実施態様において、ユーザの識別を判定するために408のパターン分類のために使用される。図5は、ユーザのアイデンティティを判定するためにパターン分類を実行するように構成されたニューラルネットワークの概略図である。このプロセスは、鼻および脳が異なる匂いを分類する嗅覚機能の生物学的感覚過程を模倣するものである。
【００８４】
図5内に例として示されているように、ANNは、入力層および出力層に加えて隠れ層を含むマルチレイヤネットワーク(たとえば、マルチレイヤパーセプトロンネットワーク)である。特徴は、入力層に提示され、出力層は、分類結果を表す。ANNのパラメータは、誤差逆伝搬などのアルゴリズムを使用するトレーニング(教師付き学習)によって決定される。3層ANNが、一例として図5内に示されている。出力ノードの個数は、この応用例では2個とすることができ、1つのノードは、試験サンプルの情報パターンが確証される人によって提供された1つまたは複数のトレーニングサンプルの情報パターンに類似することを示す「確証されたアイデンティティ」の分類のためのものである。いくつかの実施態様において、入力ノードの個数は、アレイ内のセンサの個数またはセンサデータから抽出された特徴の個数と等しい。当業者は、ANNの望ましい性能を達成するために、異なる個数のノードおよび層を実施することができる。
【００８５】
ANNの隠れ層の重みは、ネットワークに肯定サンプルおよび否定サンプルを提示することによるトレーニングの結果として、たとえば誤差逆伝搬アルゴリズムを使用して決定される。重みは、分類誤りを減らすために反復して変更される。一実施態様において、患者は、たとえばスマート吸入気に接続されたモバイルデバイス上で稼働するアプリケーションによって案内されて、トレーニング段階において複数回彼/彼女の呼吸サンプルを提供する。他のサンプル、たとえば環境吸気のサンプルが、否定トレーニング例として使用され得る。このトレーニング段階は、上で登録段階とも呼ばれる。
【００８６】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、ユーザのアイデンティティを判定するように構成されたセンサの主アレイ(第1のセンサとも呼ばれる)を含む。図6Aは、ブレスプリントセンサシステム内の第1のセンサアレイの応答のパターンの例を示す図である。この例示的な例において、センサアレイは、左の4×4アレイ上に示された16個のセンサを有する。いくつかの実施態様において、第1のセンサは、非特異的応答特性を有する。すなわち、センサは、特定のプロパティに依存する応答の異なるレベルを有するように特にチューニングされてはいない。呼吸サンプルへの露出時に、センサは、右の4×4アレイ内に灰色の異なる陰影によって示されているように、応答の異なるレベルを作る。センサは、様々な応答レベルを表すデータを供給し、このデータは、その後、ブレスプリントセンサシステムによって処理される。いくつかの実施態様において、データは、上で説明されるようにユーザのアイデンティティを判定するためにパターンクラシファイヤによって分析される。
【００８７】
いくつかの実施態様において、ブレスプリントセンサシステムは、生物学的条件および/または環境条件を判定するように構成されたセンサの増強されたアレイ(本明細書内の他所では第2のセンサとも呼ばれる)をも含む。図6Bは、ブレスプリントセンサシステム内の第1のセンサアレイおよび第2のセンサアレイの応答のパターンの例を示す図である。この図の左半分に示されているように、4×4主センサアレイは、1×4増強されたセンサアレイに結合される。いくつかの実施態様において、増強されたセンサアレイは、1つまたは複数のターゲット化合物、たとえば一酸化窒素(NO)、アレルゲン、または汚染物質を検出するように特にチューニングされる。様々な実施態様において、増強されたセンサアレイは、様々な化合物に対して異なる応答特性を有するようにチューニングされ得る。主センサアレイおよび増強されたセンサアレイの応答は、右側で灰色の異なる陰影によって示されている。増強されたセンサアレイの応答は、様々な生物学的条件および/または環境条件を判定するのに使用され得る。アレイの図示されたサイズが、ユーザアイデンティティ、生物学的条件、または環境条件を判定するためのセンサアレイの実際の好ましいサイズを示さないことに留意する価値がある。
【００８８】
いくつかの実施態様において、増強されたセンサアレイは、疾病関連マーカに固有のVOCを認識するために、先験的に作られ、トレーニングされる。たとえば、増強されたセンサアレイは、喘息の深刻度(軽度対重度)を示す一酸化窒素(NO)にチューニングされ得る。
【００８９】
増強されたセンサを有するブレスプリントセンサシステムのいくつかの実施態様において、送達された薬物が消費されると、酸化および他の生理学的反応の後に、センサシステムは、呼吸内の他の条件、たとえば医学的条件または薬物に対する反応を検出できる場合がある。
【００９０】
増強されたセンサを有するブレスプリントセンサシステムのいくつかの実施態様において、システムは、他の条件、たとえば喘息発作の開始に関する環境内のトリガおよび他の医療的に関係する条件または健康関連の条件を検出することができる。ブレスプリントセンサシステムのいくつかの実施態様は、環境条件を検出する環境センサを有することができる。いくつかの実施態様において、環境センサは、環境要因がユーザに相互作用した後に環境要因を感知することができる。
【００９１】
いくつかの実施態様において、センサは、様々な特性すなわち、ユーザアイデンティティ、疾病状態、薬物応答などを区別するようにチューニングされる。いくつかの実施態様において、チューニングは、ハードウェアの変更を含む。たとえば、センサは、異なるコーティングおよびコーティングの構成を有することができる。一例において、NOセンサ抵抗は、NOの異なる濃度に敏感である範囲内で変化することができる。対照的に、アイデンティティシグネチャは、N2、CO2、O2、および他の化合物の相対濃度によって影響され得る。したがって、アイデンティティセンサは、NOセンサとは異なってチューニングされる必要がある可能性がある。様々な実施態様において、チューニングは、製造業者またはユーザによって実行され得る。いくつかの実施態様において、チューニングは、ソフトウェアまたはアルゴリズムの調整を含む。いくつかの実施態様において、応答特性のローカルトリミングが、チューニング中に適用される。
【００９２】
いくつかの実施態様は、気体内の化合物に対する異なる応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサであって、第2のセンサは、個人の異なる生物学的条件の間で区別するようにチューニングされる、第2のセンサを含む、増強されたセンサアレイを有するブレスプリントセンサシステムを提供する。ブレスプリントセンサシステムの少なくとも1つのプロセッサは、試験段階中に人によって吐き出された気体への露出に応答して第2のセンサから補足データのセットを受け取るように構成される。ブレスプリントセンサシステムの少なくとも1つのプロセッサは、補足データのセットが特定の生物学的条件に関連するかどうかを判定するようにさらに構成される。いくつかの実施態様において、第2のセンサアレイは、呼吸サンプルから喘息の深刻度を査定するために一酸化窒素を検出することができる。しかし、第2のセンサアレイは、呼吸サンプルを提供する人のアイデンティティに関連するシグネチャを入手するためのデータを提供しない。その代わりに、ブレスプリントセンサシステムの主センサアレイが、その人のアイデンティティに関連するシグネチャを入手するためのデータを提供することができる。
【００９３】
ある人が、その人の呼吸器系に薬物を実際には投与せずに吸入器上のボタンを押す場合に、いくつかの以前に入手可能なスマート吸入器は、薬物が投与されたことを記録するはずである。いくつかの実施態様において、本明細書で開示されるスマート吸入器システムは、ユーザの特定の口腔環境を検出でき、その結果、上記の状況がユーザへの薬物投与に実際にはつながらないと判定できるようになる。さらに、スマート吸入器システムは、ユーザのアイデンティティを判定し、誤った個人が吸入器の使用を試みているかどうかに関する知識を提供することができる。さらに、スマート吸入器システムのいくつかの実施態様は、薬物が適用され、消費されたかどうかを判定することができる。これらの実施態様において、第2のセンサアレイは、薬物の薬物動態学に関する1つまたは複数のマーカ(薬物の消費によって影響される)の変化を検出するのに使用され得る。
【００９４】
さらに、いくつかの実施態様において、増強されたセンサアレイを有するスマート吸入器は、疾病マーカとしてVOCを認識することができる(たとえば、喘息の深刻度)。スマート吸入器は、増強されたセンサアレイの読みに基づいて、次の用量を判定し、または警告を発行することができる。たとえば、スマート吸入器は、適当な次の用量を判定することができ、第1の用量に対するある人の生物学的応答に基づいて、第1の用量の3時間後に救助的投与を推奨することができる。生物学的応答は、増強されたセンサアレイによって判定され得る。様々な実施態様において、スマート吸入器は、以下の機能のうちの1つまたは複数を有することができる。
【００９５】
1)ブレスプリントからの患者確証。
【００９６】
2)疾病マーカを判定する。
【００９７】
3)ユーザによって吸入され、ユーザの呼吸内に現れる、空気内の悪い環境化合物/危険な化合物を判定する。たとえば、健康に悪いことが一般に知られている化学薬品(有毒ガスなど)が、ブレスプリントセンサシステムによってパターン認識方法を使用して認識され得る。
【００９８】
4)呼吸障害の特定のトリガである化合物を判定する。これらの化合物は、吸入され得、上の3)のサブセットである。スマート吸入器システムは、その化合物がユーザの悪い応答をトリガすることの知識を有することができる。この知識は、スマート吸入器のユーザの動作から学習され得る。この知識は、データベース内でも提供され得る。いくつかの実施態様において、関連データは、永続的に管理され得(たとえば、クラウド内で)、その結果、新しい吸入器を有する同一のユーザが、それでも、古い吸入器の過去の学習から利益を得られるようになる。いくつかの実施態様において、関連化合物は、吸入される必要があるのではなく、たとえば摂取され(食品または飲料)、それが発作をトリガする場合がある。いくつかの状況において、化合物の摂取は、ブレスプリントを残す場合がある。食品添加物に対するアレルギー反応を有する人は、食品添加物の消費から喘息発作を起こす場合がある。その人は、「汚染された」食品を食べたことを知らない可能性があるが、いくつかの実施態様におけるスマート吸入器は、ユーザの呼吸内の化学薬品を検出し、警告を提供し、かつ/または薬物の用量を提案することができる。
【００９９】
5)薬物動態学および薬物効力を判定する。いくつかの実施態様において、スマート吸入器は、呼吸サンプルを介して、ユーザによる薬物の吸収、滞留、代謝を監視することができる。スマート吸入器は、ユーザに関して薬物をどのように最適化すべきか(たとえば、用量、送達時間などに関して)を学習するために、ユーザの薬物使用および喘息発作を監視することができる。
【０１００】
6)正しい薬物の確証。
【０１０１】
図7は、本開示のいくつかの態様がコンピュータネットワークを介して実施され得るシステムの構成要素の例を示すブロック図である。いくつかの実施態様において、コンピュータネットワークは、ワイヤレスネットワーク構成要素を含む。図7内に示されたデバイスの個数、タイプ、および配置は、単に例として示されるものである。この例において、様々なデバイスが、1つまたは複数のネットワーク517を介して通信することができる。ネットワーク517は、たとえば、公衆交換電話網(PSTN)、インターネット、およびクラウドを含むことができる。図7内に示された外部デバイス500aおよび500bは、スマート吸入器システム150と通信することができる。外部デバイス500aおよび500bは、たとえば、スマートフォン、セルラー電話機、タブレットデバイスなどとすることができる。
【０１０２】
位置520において、モバイルデバイス500aは、スマート吸入器システム150とワイヤレス通信することができる。モバイルデバイス500aは、前述の議論において参照された「外部デバイス」の一例である。モバイルデバイス500aは、たとえば、識別機能性など、本明細書内で説明される方法のいくつかを実行するためにソフトウェアを実行し、制御信号を判定し、スマート吸入器システム150に送り、スマート吸入器システム150から情報を受信し、またはスマート吸入器システム150もしくはデータセンタ545からの情報を分析することができるものとすることができる。
【０１０３】
この例において、データセンタ545は、ネットワーク517を介して健康情報サービスを提供するように構成され得る様々なデバイスを含む。したがって、データセンタ545は、ゲートウェイ525を介してネットワーク517と通信することができる。スイッチ550およびルータ555は、ストレージデバイス560、サーバ565、およびワークステーション570を含むデータセンタ545のデバイスにネットワーク接続性を提供するように構成され得る。1つのデータセンタ545だけが図7内に示されているが、いくつかの実施態様は、複数のデータセンタ545を含むことができる。いくつかの実施態様において、データセンタ545は、2net(商標)サービスまたはHealthy Circles(商標)サービスなどのオンラインヘルスケア関連データサービスの一部として実施され得る。
【０１０４】
データセンタ545(または他所)内の1つまたは複数のタイプのデバイスは、たとえばデータ管理および/またはデバイス通信のためのミドルウェアを実行できるものとすることができる。スマート吸入器システム150によって入手された情報および/またはスマート吸入器システム150の許可されたユーザに関する他の情報を含むがこれに限定されない健康関連情報は、ストレージデバイス560および/またはサーバ565上に記憶され得る。健康関連ソフトウェアも、ストレージデバイス560および/またはサーバ565上に記憶され得る。いくつかの実施態様において、いくつかのそのような健康関連ソフトウェアは、「アプリ」として使用可能であり、許可されたユーザによってダウンロード可能とすることができる。
【０１０５】
この例において、ヘルスケア専門家、患者、患者の家族、保険会社代理人などを含むがこれに限定されない様々な人および/またはエンティティが、スマート吸入器システム150に関するまたはこれによって入手された情報を入手することができる。情報は、スマート吸入器システム150によって入手された生理学的データ、スマート吸入器システム150によって送達された物質に関する情報などを含むことができるが、これに限定はされない。
【０１０６】
いくつかの実施態様において、送達された物質のタイプ、物質送達の時刻、投薬量、および/または他のデータに関する情報は、スマート吸入器システム150によってネットワーク571を介して送信され、データセンタ545の1つまたは複数のデバイス内に記憶され得る。タイムスタンプ情報、認証情報、および/または位置情報などの追加情報が、物質送達情報および/またはスマート吸入器システム150によって入手された生理学的データに関連付けられ得る。いくつかの実施態様において、そのような情報のうちの少なくともいくつかが、吸入器装置をも含むハウジング内に配置されたメモリ上に記憶され得る。そのような情報は、たとえば、指定された時刻に許可されたユーザ/患者に物質が投与されていた、および/または許可されたユーザ/患者からデータが入手されていたことの記録を作成するのに使用され得る。そのような情報は、監査証跡を作成するのに使用され得る。いくつかの実施態様において、そのような情報は、治験における患者が医療研究センタまたはヘルスケア施設などの特定の位置においてのみ薬物を投与されることを要求するのではなく、薬物に関するモバイルのおよび/またはリモートの臨床試験を可能にするのに使用され得る。
【０１０７】
いくつかの例において、許可された人および/またはエンティティが、そのような情報を、データセンタ545を介して入手することができる。代替案では、少なくともいく人かの人および/またはエンティティが、スマート吸入器システム150からのデータフィードを介してそのような情報を入手することを許可され得る。1つまたは複数の他のデバイス(モバイルデバイス500aおよび500bまたはデータセンタ545のデバイス)は、そのようなデータフィードに関する媒介物として働くことができる。そのようなデバイスは、たとえば、データフィルタリングアルゴリズムを適用すること、データ要約および/または分析ソフトウェアを実行することなどが可能とすることができる。いくつかの実施態様において、データフィルタリング、要約および/または分析ソフトウェアは、「アプリ」として利用可能であり、許可されたユーザによって(たとえば、データセンタ545から)ダウンロード可能とすることができる。
【０１０８】
許可されたユーザの家族構成員は、スマート吸入器システム150によってユーザから入手された生理学的データにアクセスするために、モバイルデバイス500bを介してシステムにログインすることができる。図7は、ヘルスケア専門家510が、データセンタ545からの情報にアクセスするためにラップトップ515を使用している診療所505をも示す。情報は、スマート吸入器システム150によって入手された情報(および/またはこれによって送達された物質)を含むことができる。
【０１０９】
本明細書内の説明は、本開示の諸態様を説明するためのある種の実施態様を対象とする。しかし、当業者は、本明細書内の教示が、複数の異なる仕方において適用され得ることをたやすく認める。説明される実施態様は、携帯電話機、マルチメディアインターネット対応セルラー電話機、モバイルテレビジョン受信器、ワイヤレスデバイス、スマートフォン、Bluetooth(登録商標)デバイス、携帯情報端末(PDA)、ワイヤレス電子メール受信器、ハンドヘルドコンピュータまたはポータブルコンピュータ、ネットブック、ノートブック、スマートブック、タブレット、全地球測位システム(GPS)受信器/ナビゲータ、カメラ、カムコーダ、腕時計、電子読書デバイス(たとえば、電子リーダー)、モバイルヘルスデバイスなどであるがこれに限定されない、様々な電子デバイス内に含まれまたはこれに関連付けられ得ることが企図されている。本明細書内の教示は、電子スイッチングデバイスと、無線周波数フィルタと、バイオメトリックセンサ、加速度計、ジャイロスコープ、動き感知デバイス、磁気計、家電用の慣性構成要素などを含むがこれに限定されないセンサとなどであるがこれに限定されない応用例内でも使用され得る。したがって、教示は、図面内に単独で示された実施態様に限定されることを意図されているのではなく、当業者にたやすく明白になる幅広い適用可能性を有する。
【０１１０】
本明細書内で使用される時に、項目のリスト「のうちの少なくとも1つ」に言及する句は、単一の要素を含むこれらの要素の任意の組合せを指す。一例として、「a、b、またはcのうちの少なくとも1つ」は、a、b、c、a-b、a-c、b-c、およびa-b-cを包含することを意図されている。
【０１１１】
本明細書内で開示される実施態様に関連して説明される様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、回路、およびアルゴリズムプロセスは、電子ハードウェア、コンピュータソフトウェア、またはその両方の組合せとして実施され得る。ハードウェアおよびソフトウェアの交換可能性は、概して機能性に関して説明され、上で説明される様々な例示的な構成要素、ブロック、モジュール、回路、およびプロセスにおいて例示された。そのような機能性がハードウェアまたはソフトウェアのいずれにおいて実施されるのかは、特定の応用例とシステム全体に課せられる設計制約とに依存する。
【０１１２】
本明細書内で開示される諸態様に関連して説明される様々な例示的な論理、論理ブロック、モジュール、および回路を実施するのに使用されるハードウェアおよびデータ処理装置は、汎用のシングルチップもしくはマルチチップのプロセッサ、デジタル信号プロセッサ(DSP)、特定用途向け集積回路(ASIC)、フィールドプログラマブルゲートアレイ(FPGA)もしくは他のプログラマブル論理デバイス、ディスクリートゲート論理もしくはトランジスタ論理、ディスクリートハードウェア構成要素、または本明細書内で説明される機能を実行するように設計されたその任意の組合せを用いて実施されまたは実行され得る。汎用プロセッサは、マイクロプロセッサ、または任意の従来のプロセッサ、コントローラ、マイクロコントローラ、もしくは状態機械とすることができる。プロセッサは、コンピューティングデバイスの組合せ、たとえば、DSPとマイクロプロセッサとの組合せ、複数のマイクロプロセッサ、DSPコアに関連する1つもしくは複数のマイクロプロセッサ、または任意の他のそのような構成としても実施され得る。いくつかの実施態様において、特定のプロセスおよび方法は、所与の機能に固有の回路網によって実行され得る。
【０１１３】
1つまたは複数の態様において、説明される機能は、本明細書内で開示される構造およびその構造的同等物を含む、ハードウェア、デジタル電子回路網、コンピュータソフトウェア、ファームウェア、またはその任意の組合せにおいて実施され得る。本明細書において説明される主題の実施態様は、1つまたは複数のコンピュータプログラムとして、すなわち、データ処理装置による実行のためのまたはデータ処理装置の動作を制御するための、コンピュータ記憶媒体上に符号化されたコンピュータプログラム命令の1つまたは複数のモジュールとしても実施され得る。
【０１１４】
ソフトウェアにおいて実施される場合に、機能は、非一時的媒体などのコンピュータ可読媒体上の1つまたは複数の命令またはコードとして記憶されまたは送信され得る。本明細書内で開示される方法またはアルゴリズムのプロセスは、コンピュータ可読媒体上に存在する場合があるプロセッサ実行可能ソフトウェアモジュールにおいて実施され得る。コンピュータ可読媒体は、ある場所から別の場所にコンピュータプログラムを転送することが可能にされ得る任意の媒体を含む、コンピュータ記憶媒体と通信媒体との両方を含む。記憶媒体は、コンピュータによってアクセスされ得る任意の使用可能な媒体とすることができる。限定ではなく例として、非一時的媒体は、RAM、ROM、EEPROM、CD-ROMもしくは他の光ディスク(disc)記憶装置、磁気ディスク(disk)記憶装置もしくは他の磁気記憶デバイス、または、命令もしくはデータ構造の形式で所望のプログラムコードを記憶するために使用され得、コンピュータによってアクセスされ得る任意の他の媒体を含むことができる。また、すべての接続は、適切に、コンピュータ可読媒体と呼ばれ得る。本明細書で使用される時に、ディスク(diskおよびdisc)は、コンパクトディスク(disc)(CD)、レーザディスク(disc)、光ディスク(disc)、デジタル多用途ディスク(disc)(DVD)、フロッピーディスク(disk)、およびブルーレイディスク(disc)を含み、diskは、通常、データを磁気的に再生するが、discは、レーザを用いて光学的にデータを再生する。上記の組合せも、コンピュータ可読媒体の範囲内に含まれなければならない。さらに、方法またはアルゴリズムの動作は、コンピュータプログラム製品内に組み込まれ得る機械可読媒体およびコンピュータ可読媒体上に、コードおよび命令の1つ、任意の組合せ、またはセットとして存在することができる。
【０１１５】
本開示内で説明される実施態様の様々な修正形態が、当業者には容易に明らかになる可能性があり、本明細書内で定義される包括的な原理は、本開示の趣旨または範囲から逸脱せずに他の実施態様に適用され得る。したがって、本開示は、本明細書内に示された実施態様に限定されることを意図されているのではなく、特許請求の範囲と本明細書内で開示される原理および特徴とに一貫する最も広い範囲を与えられなければならない。「例示的な」という単語は、本明細書内では、「例、事例、または例示として働く」を意味するためにのみ使用される。本明細書で「例示的な」と記載されるいかなる実装形態も、必ずしも他の実装形態よりも好ましいか、または有利であると解釈されるべきではない。本開示は、特許請求の範囲に従う以外に限定されてはならない。
【０１１６】
本明細書内で別々の実施態様の文脈において説明される特定の特徴は、単一の実施態様内で組み合わせて実施もされ得る。逆に、単一の実施態様の文脈において説明される様々な特徴は、複数の実施態様において別々にまたは任意の適切な副組合せにおいても実施され得る。さらに、特徴が、上では特定の組合せにおいて働くものとして説明される場合があり、最初にそのようなものとして主張される場合すらあるが、主張される組合せからの1つまたは複数の特徴は、いくつかの場合において、組合せから削除され得、主張される組合せが、副組合せまたは副組合せの変形形態を対象としてもよい。
【０１１７】
同様に、動作が、図面内で特定の順序で図示されるが、これを、そのような動作が図示の特定の順序または順番で実行されることまたはすべての図示された動作が所望の結果を達成するために実行されることを要求するものとして理解してはならない。ある種の状況において、マルチタスキングおよび並列処理が有利である場合がある。さらに、上で説明される実施態様における様々なシステム構成要素の分離は、すべての実施態様においてそのような分離を要求するものとして理解してはならず、説明されるプログラム構成要素およびシステムは、一般に、単一のソフトウェア製品として一体化されまたは複数のソフトウェア製品内にパッケージ化されてもよいことが、理解されなければならない。さらに、他の実施態様は、以下の特許請求の範囲の範囲内である。いくつかの場合において、特許請求の範囲に記載されているアクションは、異なる順序で実施されてもよく、それでも望ましい結果を達成する場合がある。
【０１１８】
特定の説明される実施態様のうちのいずれかにおける特徴が互いに非互換であると明確に識別され、または周囲の文脈が、それらの特徴が、相互排他的であり、補完および/または支援の意味で容易に組み合わせることができないことを暗示しない限り、本開示の全体は、それらの補完的実施態様の特定の特徴が、1つまたは複数の包括的であるがわずかに異なる技術的解決策を提供するために選択的に組み合わされ得ることを企図し、想定していることが理解されよう。したがって、上の説明は、例として与えられているにすぎず、本開示の範囲内で細部の修正が施されてもよいことがさらに諒解されよう。
【符号の説明】
【０１１９】
150  スマート吸入器システム
152  ブレスプリントセンサシステム
154  吸入器装置
156  制御システム
158  インターフェースシステム
160  第1のセンサ
162  第2のセンサ
164  メモリ
166  プロセッサ
200  方法
300  方法
304  トレーニングセットデータ
314  様々な時刻における試験データおよび/またはそれから導出された情報
316  ストレージ
400  ブレスプリントセンサシステム
402  入力サンプル
404  センサアレイ
408a  トレーニングまたは学習アルゴリズム
408b  パターンクラシファイヤ
500a  外部デバイス
500b  外部デバイス
505  診療所
510  ヘルスケア専門家
515  ラップトップ
517  ネットワーク
520  位置
525  ゲートウェイ
545  データセンタ
550  スイッチ
555  ルータ
560  ストレージデバイス
565  サーバ
570  ワークステーション
571  ネットワーク
【図１Ａ】
2018503799.tif 000003
【図１Ｂ】
2018503799.tif 000004
【図２】
2018503799.tif 000005
【図３】
2018503799.tif 000006
【図４】
2018503799.tif 000007
【図５】
2018503799.tif 000008
【図６Ａ】
2018503799.tif 000009
【図６Ｂ】
2018503799.tif 000010
【図７】
2018503799.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成29年4月18日(2017.4.18)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
人のアイデンティティを確証するためのブレスプリントセンサシステムであって、
気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する複数の第1のセンサであって、前記第1の応答特性は、第1の呼吸サンプルに対する前記第1のセンサの露出に応答する異なるレベルにあり、前記第1のセンサは、前記第1の応答特性の前記異なるレベルを表すセンサデータを出力するように構成される、第1のセンサと、
前記第1のセンサと通信している1つまたは複数のプロセッサであって、前記1つまたは複数のプロセッサは、
試験データとして前記出力されたセンサデータのセットを前記第1のセンサから受け取り、出力されたセンサデータの前記セットは、試験段階中に前記人によって作られた気体に対する前記第1のセンサの露出に基づき、
前記試験データが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定する
ように構成される、1つまたは複数のプロセッサと
を含むブレスプリントセンサシステム。
【請求項２】
気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサであって、前記1つまたは複数の第2のセンサは、前記第2の応答特性を表す補足センサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第2のセンサ
をさらに含み、前記1つまたは複数のプロセッサは、前記1つまたは複数の第2のセンサとさらに通信しており、
前記試験段階中に前記人によって作られた前記気体への前記1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取り、
補足センサデータの前記セットに関連する生物学的条件または環境条件を識別し、
前記生物学的条件または前記環境条件を示す情報を提供する
ようにさらに構成される、請求項1に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項３】
前記試験データが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定することは、
前記試験データを前処理することと、
前記前処理された試験データを(i)前記試験データのパターンが前記人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)前記試験データのパターンが前記人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用することと
を含む、請求項1または請求項2に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項４】
前記パターンクラシファイヤは、ニューラルネットワークパターンクラシファイヤを含む、請求項3に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項５】
前記1つまたは複数のプロセッサは、トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングするようにさらに構成される、請求項3または請求項4に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項６】
トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングすることは、
トレーニング段階中に前記人によって作られた気体への前記第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記第1のセンサによって提供された肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供することと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属することを前記パターンクラシファイヤに知らせることと
を含む、請求項5に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項７】
トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングすることは、
トレーニング段階中に前記人によって作られなかった気体への前記第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記第1のセンサによって提供された否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取ることと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供することと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属さないことを前記パターンクラシファイヤに知らせることと
をさらに含む、請求項6に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項８】
前記第1のセンサは、導電性高分子、導電性高分子複合材料、本質的導電性高分子、およびその任意の組合せからなる群から選択されたセンサ材料から作られる、請求項1から7のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項９】
前記第1のセンサは、前記第1のセンサの表面温度が変調されない時にセンサデータを入手するようにさらに構成される、請求項1から8のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１０】
前記センサデータおよび/または前記センサデータから導出された情報を記憶するように構成されたメモリをさらに含む、請求項1から9のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１１】
各センサは、気体内の揮発性有機化合物(VOC)への露出に基づく可変コンダクタンスを有する高分子層を含む、請求項1から10のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１２】
前記1つまたは複数のプロセッサは、特徴抽出を介して前記試験データから試験特徴ベクトルを導出するようにさらに構成される、請求項1から11のいずれか一項に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１３】
前記1つまたは複数のプロセッサは、前記試験特徴ベクトルをトレーニングデータから導出されたトレーニング特徴ベクトルと比較し、前記比較に基づいて、前記試験データが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定するようにさらに構成される、請求項12に記載のブレスプリントセンサシステム。
【請求項１４】
吸入によって人に薬物を送達するためのスマート吸入器システムであって、
前記人によって作られた気体を使用して前記人のアイデンティティを確証するように構成されたブレスプリントセンサシステムと、
吸入器装置が前記人によって受け取られる時に吸入を介して前記人に前記薬物を送達するように適合された前記吸入器装置と、
前記ブレスプリントセンサシステムおよび前記吸入器装置と通信している制御システムであって、前記制御システムは、
前記ブレスプリントセンサシステムから情報を受け取り、前記情報は、前記人のアイデンティティが確証されるかどうかを示し、
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の動作を制御する
ように構成される、制御システムと
を含む、スマート吸入器システム。
【請求項１５】
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の前記動作を制御することは、前記受け取られた情報に従って薬物の送達を制御することを含む、請求項14に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１６】
前記ブレスプリントシステム、前記吸入器装置、および/または前記制御システムにデータを入力し、かつ/またはそれからデータを出力するためのインターフェースシステムをさらに含む、請求項14または請求項15に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１７】
前記インターフェースシステムは、ワイヤレスネットワークを介して外部デバイスとデータを交換するためのワイヤレスネットワークインターフェースを含む、請求項16に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１８】
前記インターフェースシステムは、ユーザ入力を受け取り、ユーザに情報を提供するように構成された入出力デバイスを含む、請求項16または請求項17に記載のスマート吸入器システム。
【請求項１９】
前記入出力デバイスは、ディスプレイデバイス、発光ダイオード、スピーカ、タッチ感知入力デバイス、ボタン、触覚デバイス、およびその任意の組合せからなる群から選択された1つを含む、請求項18に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２０】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、確証されない人が前記吸入器装置を使用することを試みたことを示す通知を送るようにさらに構成される、請求項14から19のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２１】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、前記吸入器装置を非アクティブ化するようにさらに構成される、請求項14から20のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２２】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、前記ブレスプリントセンサシステムに呼吸サンプルを提供するように前記人に促すようにさらに構成される、請求項14から21のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２３】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、前記人のアイデンティティを確証するために呼吸サンプルから導出されない代替情報を提供するように前記人に促すようにさらに構成される、請求項14から22のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２４】
前記制御システムは、前記ブレスプリントセンサシステムおよび前記吸入器装置に通信可能に結合された1つまたは複数のプロセッサを含む、請求項14から23のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２５】
前記プロセッサのうちの少なくとも1つは、
前記人によって作られた呼吸サンプルから導出された情報を分析し、前記人が呼吸障害を有すると判定し、
前記呼吸障害を1つまたは複数の環境条件に関連付け、
前記1つまたは複数の環境条件を位置データに関連付け、
前記呼吸障害に関連する前記1つまたは複数の環境条件の地図を作成する
ように構成される、請求項24に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２６】
前記ブレスプリントセンサシステムは、
気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する複数の第1のセンサであって、前記第1の応答特性は、第1の呼吸サンプルに対する前記第1のセンサの露出に応答する異なるレベルにあり、前記第1のセンサは、前記第1の応答特性の前記異なるレベルを表すセンサデータを出力するように構成される、第1のセンサと、
気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサであって、前記1つまたは複数の第2のセンサは、前記第2の応答特性を表す補足センサデータを出力するように構成される、1つまたは複数の第2のセンサと
を含み、
前記第1の応答特性は、前記人の前記アイデンティティを確証するためにチューニングされ、
前記第2の応答特性は、1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされる
請求項14から25のいずれか一項に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２７】
前記1つまたは複数の生物学的マーカは、薬物の薬物動態学に関し、前記プロセッサのうちの少なくとも1つは、
前記1つまたは複数の生物学的マーカのためにチューニングされた前記第2の応答特性を表す前記補足センサデータを使用して前記吸入器装置によって送達される前記薬物の用量の効力を判定し、
前記効力に基づいて前記薬物の送達プランを判定する
ように構成される、請求項26に記載のスマート吸入器システム。
【請求項２８】
気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する複数の第1のセンサを含むブレスプリントセンサシステムを使用して人のアイデンティティを確証するための方法であって、前記第1の応答特性は、第1の呼吸サンプルに対する前記第1のセンサの露出に応答する異なるレベルにあり、前記第1のセンサは、前記第1の応答特性の前記異なるレベルを表すセンサデータを出力するように構成され、前記方法は、
試験データとして前記出力されたセンサデータのセットを前記第1のセンサから受け取るステップであって、出力されたセンサデータの前記セットは、前記人によって作られた気体に対する前記第1のセンサの露出に基づく、ステップと、
前記試験データが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定するステップと
を含む、方法。
【請求項２９】
前記ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する1つまたは複数の第2のセンサをさらに含み、前記方法は、
前記人によって作られた前記気体への前記1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取るステップと、
補足センサデータの前記セットに関連する生物学的条件または環境条件を識別するステップと、
前記生物学的条件または前記環境条件を示す情報を提供するステップと
をさらに含む、請求項28に記載の方法。
【請求項３０】
前記試験データが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定するステップは、
前記試験データを前処理するステップと、
前記前処理された試験データを(i)前記試験データのパターンが前記人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)前記試験データのパターンが前記人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用するステップと
を含む、請求項28または請求項29に記載の方法。
【請求項３１】
前記前処理された試験データを分類するステップの前に、トレーニングデータの1つまたは複数のセットから前記パターンクラシファイヤをトレーニングするステップをさらに含む、請求項30に記載の方法。
【請求項３２】
前記パターンクラシファイヤをトレーニングするステップは、
トレーニング段階中に前記人によって作られた気体への前記第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記第1のセンサによって提供された肯定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取るステップと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供するステップと、
肯定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属することを前記パターンクラシファイヤに知らせるステップと
を含む、請求項31に記載の方法。
【請求項３３】
前記パターンクラシファイヤをトレーニングするステップは、
トレーニング段階中に前記人によって作られなかった気体への前記第1のセンサの1つまたは複数の露出に基づいて前記第1のセンサによって提供された否定のトレーニングデータの1つまたは複数のセットを受け取るステップと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットを前記パターンクラシファイヤに提供するステップと、
否定のトレーニングデータの前記1つまたは複数のセットが前記人に属さないことを前記パターンクラシファイヤに知らせるステップと
をさらに含む、請求項32に記載の方法。
【請求項３４】
ブレスプリントセンサシステムと、吸入器装置と、前記ブレスプリントセンサシステムおよび前記吸入器装置と通信している1つまたは複数のプロセッサとを含むスマート吸入器システムを制御するための方法であって、
人によって作られた気体を使用して前記人のアイデンティティが確証されるかどうかを示す情報を前記ブレスプリントセンサシステムから受け取るステップと、
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の動作を制御するステップと
を含む方法。
【請求項３５】
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の前記動作を制御するステップは、前記受け取られた情報に従って薬物の送達を制御するステップを含む、請求項34に記載の方法。
【請求項３６】
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の前記動作を制御するステップは、前記ブレスプリントセンサシステムから受け取られた前記情報が、前記人のアイデンティティが確証されないことを示す時に、
確証されない人が前記吸入器装置を使用することを試みたことを通知する通知を別の人に送る動作と、
前記吸入器装置を非アクティブ化する動作と、
呼吸サンプルを前記ブレスプリントセンサシステムに提供するように前記人に促す動作と、
前記人のアイデンティティを確証するためにどの呼吸サンプルからも導出されない代替情報を提供するように前記人に促す動作と、
その任意の組合せと
からなる群から選択された動作を実行するステップを含む、請求項34または請求項35に記載の方法。
【請求項３７】
気体内の化合物に対する第1の応答特性を有する複数の第1のセンサを含むブレスプリントセンサシステムに関連する1つまたは複数のプロセッサによって実行されるコンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記第1の応答特性は、第1の呼吸サンプルに対する前記第1のセンサの露出に応答する異なるレベルにあり、前記第1のセンサは、前記第1の応答特性の前記異なるレベルを表すセンサデータを出力するように構成され、前記コンピュータ可読プログラムコードは、
試験データとして前記第1のセンサから受け取られた前記出力されたセンサデータのセットを処理するための命令であって、出力されたセンサデータの前記セットは、人によって作られた気体に対する前記第1のセンサの露出に基づく、命令と、
前記試験データが前記人のアイデンティティを確証するかどうかを判定する命令と
を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項３８】
前記試験データが前記人の前記アイデンティティを確証するかどうかを判定することは、
前記試験データを前処理することと、
前記前処理された試験データを(i)前記試験データのパターンが前記人に属するものとして認識される時の確証されたアイデンティティおよび(ii)前記試験データのパターンが前記人に属さないものとして認識される時の確証されないアイデンティティを含む複数のクラスのうちの1つに分類するためにパターンクラシファイヤを使用することと
を含む、請求項37に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項３９】
前記プログラムコードは、前記ブレスプリントセンサシステムに
前記人によって作られた前記気体への1つまたは複数の第2のセンサの露出に基づいて前記1つまたは複数の第2のセンサによって提供された補足センサデータのセットを受け取らせ、
補足センサデータの前記セットに関連する生物学的条件または環境条件を識別させ、
前記生物学的条件または前記環境条件を示す情報を提供させる
ように構成された命令をさらに含み、前記ブレスプリントセンサシステムは、気体内の化合物に対する第2の応答特性を有する前記1つまたは複数の第2のセンサをさらに含む、請求項37または請求項38に記載の非一時的コンピュータ可読媒体。
【請求項４０】
1つまたは複数のプロセッサによって実行されるコンピュータ可読プログラムコードを記憶する非一時的コンピュータ可読媒体であって、前記プログラムコードは、ブレスプリントセンサシステムおよび吸入器装置を含むスマート吸入器システムに、
人によって作られた気体を使用して前記人のアイデンティティが確証されるかどうかを示す情報を前記ブレスプリントセンサシステムから受け取らせ、
前記受け取られた情報に従って前記吸入器装置の動作を制御させる
ように構成された命令を含む、非一時的コンピュータ可読媒体。
【国際調査報告】
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