(57)【要約】  空気吸い込み口及び空気吹き出し口を有するハウジングを備える吸入器である。前記ハウジングの内部において、空気吸い込み口と空気吹き出し口との間に流路が規定され、ディスペンサーがエアロゾル又はドライパウダーを前記流路に投与するために配されている。２つの異なる位置において前記流路にあるフローから生じる音又は振動を検知するために、２つのセンサ、例えばマイクが前記ハウジングの外面に離間して配されている。これは、２つのセンサにより検知された音又は振動に基づいて、吸入中の正確な流速の決定を可能にし、故に吸入器の正しい使用の検査を可能にする。さらに、２つの離間したセンサの使用は、吸入器の使用を評価するのにも使用される前記検知された音又は振動において、プライミング及びファイヤリングイベントの特定を容易にする。好ましくは、雑音の多い環境であっても正確なフローの測定を可能にするために、２つのセンサから捕えられた音又は振動における差を利用する雑音低減アルゴリズムが使用される。
2017507756.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エアロゾル又はドライパウダーを投与するための吸入器を有するシステムにおいて、前記吸入器は、
空気吸い込み口及び空気吹き出し口を有するハウジングであり、前記空気吸い込み口と前記空気吹き出し口との間に流路を規定している、前記ハウジング、
前記ハウジングの外面の第１の位置に配される第１のセンサ、及び前記ハウジングの前記外面の第２の位置に配される第２のセンサであり、前記第１及び第２の位置は離間され、前記第１の位置は、前記第２の位置よりも前記空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択され、前記第１及び第２のセンサは、前記流路にあるフローから生じる音又は振動を検知するために配される、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサ、並びに
前記流路にあるフローの測定値を生成するために、アルゴリズムに従って前記第１及び第２のセンサからの出力信号を処理するために配される処理器であり、前記アルゴリズムは、少なくとも１つのイベントの特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された前記音又は振動を解析するために配されるイベント分類部を有する、前記処理器
を有するシステム。
【請求項２】
前記アルゴリズムは、前記第１及び第２のセンサからの制限された周波数範囲の前記出力信号に応じて、前記フローの測定値を生成するために配される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アルゴリズムは、前記第１及び第２のセンサにより検知された前記音又は振動の差を利用することにより、不要な背景雑音を抑制するための雑音抑制アルゴリズム部を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記雑音抑制アルゴリズム部は、適用ビームフォーマー部を適用することを有し、前記適用ビームフォーマー部は、第１の雑音抑制信号を示す第１の出力を生成するために配される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記アルゴリズムは、前記雑音抑制アルゴリズムからの出力に応じて、音又は振動のレベルを計算し、前記音又は振動のレベルを前記フローの測定値に変換することを有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
プライミングイベント、ファイヤリングイベント及び吸入イベントの全ての特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された前記音又は振動を解析するために配されるイベント分類部を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記ハウジングは、上端に前記空気吸い込み口を備える管部を有する、及び真っ直ぐな前記管部の下端は、前記空気吹き出し口を形成するマウスピースに接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記第１の位置は、前記上端から前記管部の長さの３０％未満の距離にある前記管部の部分上にあるように選択される、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
前記第２の位置は、前記下端から前記管部の長さの３０％未満の距離にある前記管部の部分上にあるように選択される、請求項７に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１及び第２のセンサは、ユーザが構造物を前記ハウジングに取り付ける及び取り外すことを可能にするように設計される前記構造物上に装着される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記第１及び第２のセンサは、ユーザが夫々別個の構造物を前記ハウジングに取り付ける及び取り外すことを可能にするように設計される前記夫々別個の構造物上に装着される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記処理器は、前記吸入器から分離したユニットに配されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記処理器は、工具を使用せずにユーザにより前記吸入器の前記ハウジングに取り付ける及び取り外すために配される増設構造物に実装されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記第２の位置は、前記第１の位置よりも前記空気吹き出し口までの距離が短くなるように選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記アルゴリズムは、プライミングイベント及びファイヤリングイベントの少なくとも一方の特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された前記音又は振動を解析するために配されたイベント分類部を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記イベント分類部は、２つのイベント間を区別するために、前記第１及び第２のセンサからの前記検知された音又は振動の差を解析するために配される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１７】
吸入器にあるフローを推定するための方法であり、前記吸入器は空気吸い込み口と空気吹き出し口との間に流路を規定しているハウジングを有し、前記方法は、
−前記ハウジングの外面の第１の位置にある第１のセンサにより検知される音又は振動を示す第１のデータを受信するステップ、
−前記ハウジングの前記外面の第２の位置にある第２のセンサにより検知される音又は振動を示す第２のデータを受信するステップであり、前記第１及び第２の位置は離間され、前記第１の位置は、前記第２の位置よりも前記空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択される、前記第２のデータを受信するステップ、
−処理器においてアルゴリズムに従って前記第１及び第２のデータを処理することにより、前記流路にあるフローの測定値を計算するステップ、並びに
−少なくとも１つのイベントを特定するステップ
を有する方法。
【請求項１８】
処理器において実施されるとき、請求項１７に記載の方法を行うために配されるコンピュータ実施可能なプログラムコード。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療分野に関する、特に本発明は、吸気流を検出するための２つのマイクを備える吸入器を提供する。
【背景技術】
【０００２】
閉塞性気道疾患のための薬剤を摂取するのに、吸入器がよく知られている。異なる種類の吸入器があり、各々の種類は、それ自身利点及び欠点を有する。ネブライザ／コンプレッサシステムは、最小限の患者の協力及び協調を必要とするが、これらのシステムは扱い難く、使用するのに時間がかかる。定量吸入器（ＭＤＩ）は、すぐに使用でき、携帯性に優れているが、適切に使用するために協調を確実にする訓練を患者に要求する。もう１つの吸入器の種類は、ドライパウダー吸入器（ＤＰＩ）である。
【０００３】
ＭＤＩは通例、ハウジングを有し、このハウジングは一般に全てプラスチックの構造物であり、噴射剤(propellant)を備える金属製のキャニスタがハウジング内に挿入される。ＭＤＩの正しい操作は難しく、それは、その後幾つかの行動、１）使用する前に吸入器を振る、２）吸入器が数日間使用されなかったとき又は他の幾つかの場合（新しいキャニスタである、ＭＤＩを落とした等）に、プライミングする（空気中でファイヤリング）、３）肺の機能的残気量（ＦＲＣ）をできるだけ多く使用するのに十分な息の吐き出し、４）ファイヤリング（口中でファイヤリング）、５）薬剤を吸入するのに十分な期間（数秒）の吸入、及び６）薬剤を肺の中で保つのに十分な期間の息止め、が行われなければならない。
【０００４】
従って、ＭＤＩを使用して、多くの間違いが起こし得る。例えば、ファイヤリングと吸入との間のタイミングが悪い、又は吸入が強力過ぎるので、吸入の期間が短くなり過ぎ、故に薬剤が肺の奥に到達できないようにする。ＭＤＩを使用している患者の２６−７０％は、ゆっくりと、そして深く吸入する、すなわち毎分２５−６０リットルの最適な流量内で吸入できていないことが分かっている。
【０００５】
欧州特許公開番号1,993,462 B1(Bang & Olufsen Medicom A/S)は、ＭＤＩに取り付けるための増設(add-on)装置に配されるマイクを備えるＭＤＩを開示している。このマイクは、１００−３，０００Ｈｚの周波数範囲の音を捕え、例えば吸気流の速度を決定するのに使用される。しかしながら、背景雑音を伴う通常環境にとって、そのような装置は、信頼できる流速の測定値を提供することができない。
【０００６】
国際特許出願公開第2014/033229 A1は、吸入装置の操作中に出る音を検知するためのマイクを用いて、この吸入装置のユーザ技術を監視するためのシステムを開示している。吸気及び呼気の特性は、時間及びスペクトル成分を用いて解析される。特定された呼吸音の周波数成分が解析され、検出した音を吸気又は呼気として分類するための手段が含められる。第２のマイクは、呼気と吸気とを見分けるために、第１のマイクと一直線にして使用されてもよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したものに続き、ユーザが通常環境において使用され得る所望の吸気流量又は流速を教える又は得るのを助けることができる吸入器を有するシステムを提供することが利点である。さらに、ユーザの吸気中の流量を低コストの機器を用いて検知できることも利点である。さらに他に、吸入器の使用中の異なるイベント、例えばプライミング、ファイヤリングイ及び吸入を自動的に特定することができる吸入器を提供することも利点である。
【０００８】
第１の態様において、本発明は、エアロゾル又はドライパウダーを投与する吸入器を有するシステムを提供し、この吸入器は、空気吸い込み口及び空気吹き出し口を有するハウジングであり、このハウジングが空気吸い込み口と空気吹き出し口との間の流路を規定しているハウジングと、前記ハウジングの外面の第１の位置に配される第１のセンサ及び前記ハウジングの外面の第２の位置に配される第２のセンサであり、前記第１及び第２の位置は離間され、前記第１の位置は、前記第２の位置よりも前記空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択され、並びに前記第１及び第２のセンサは、前記流路内のフロー、例えば空気（特に、エアロゾル及びドライパウダーの何れか一方と周囲空気との混合物）の流れであるフローから生じる音又は振動を検知するために配される、前記第１及び第２のセンサと、前記流路内のフローの測定値を生成するために、アルゴリズムに従って前記第１及び第２のセンサからの出力信号を処理するために配される処理器であり、前記アルゴリズムは、イベントの少なくとも１つの特定を可能にするために、第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動を解析するために配されるイベント分類部を有する、前記処理器とを有する。特に、前記フローは、ユーザの吸気により空気吸い込み口から生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
吸入器のハウジングの外面上において音又は振動を捕えるための２つの離間した音又は振動センサ、例えば２つのマイクに基づいて、毎分１５−１２０リットル内、特に正確には毎分２５−６０リットル内の流量（流速）を検知することが可能であることを吸入器は実証されているので、吸入器が有利である。従って、ユーザが吸入器の空気吹き出し口から１回分のエアロゾル又はドライパウダーを吸入するとき、第１及び第２のセンサからの出力に基づいて、例えば流速のようなフローの測定値又は吸入の時間的拡張を決定することが可能である。従って、吸気フローが正しく使用するための規定の範囲内にあるかを決定することが可能であり、それにより、吸入処置に関するフィードバック、例えば吸気が強すぎる、弱すぎる又は正しいかどうかをユーザにフィードバックすることを可能にする。さらに、２つの離間したマイクの使用はさらに、吸入器の使用中のイベント、すなわちプライミング、ファイヤリング及び吸入の向上した検出及び分類を可能にする、故に上記イベントの開始及び終了の決定を可能にする、並びにそれにより、これらのイベントの相対的なタイミングが所定の範囲内あるかの評価を可能にする。
【００１０】
本発明は、２つの上記センサを用いて、これら２つのセンサが本質的に同じ量の背景雑音を捕えるとの仮定に基づいて、別々の信号処理技術を使用することにより、この背景雑音を効果的に抑制することが可能であるという洞察に基づいている。さらに、例えば測定された音圧レベルの形式の検知された音又は振動信号を、例えば流速のような前記流路内のフローの測定値に変換するために、周波数範囲を３−６ｋＨｚの範囲に制限することが有利であることが分かっている。音又は振動からフローの測定値に変換するのに必要とされる特定のマッピングは実際の呼吸器の設計に左右されることも理解されるべきである。従って、特定の吸入器装置に必要とされる精度を得るために、音／振動及びフローの対応する測定値を提供することが必要とされる。
【００１１】
第１の態様に従う吸入器の場合、吸入器のハウジング内の流路にあるフローから生じる捕えられた信号がかなり弱かったとしても、背景雑音を持つ通常環境においてでさえも、吸気フローを高い精度で定量化することが可能である。例えば吸入処置の後、吸気力に関するフィードバックを患者に提供するシステムにより、最も効率的な流量で吸気を行う方法をユーザが学ぶことを可能にする。
【００１２】
吸入器のハウジングの外面上における２つのセンサの配置は、吸入器の訓練キットの形式での本発明の応用を可能にして、ここで２つのセンサは、ユーザがこれらセンサを現在の吸入器の型のハウジングに取り付ける及び取り外すことを可能にする構造物に装着される。吸気フローの測定値を計算するのに必要とされる信号処理は、この計算されたフローの測定値に応じて、ユーザに出力を提供することを可能にする別個の処理ユニットに設けられてもよい。例えばそのような別個の処理器ユニットは、第１及び第２のセンサ並びに処理器ユニットと有線若しくはワイヤレス接続するために配されるコンピュータ、スマートフォン又は専用の装置の形式でもよい。これは、粘着テープ又は把持アーム(gripping arm)等の形式の機械式の固定手段の形式で利用される。しかしながら、他の実施例において、吸入器は、装着される２つのマイクが吸入器のハウジングに固定されている特定の訓練用吸入器でもよいと理解されるべきである。
【００１３】
２つのセンサはさらに、吸入器を使用しているとき異なるイベントのタイミングを決定するために、吸入器の使用に関する他のイベントを検出する、すなわち分類アルゴリズムを前記検知した音又は振動に適用することにより検出するのにも使用される。これは、ユーザに吸入器のもっと適切な使用を教えるために、ユーザにフィードバックを供給するのにも使用されてもよい。第１及び第２のセンサにより取得された音又は振動に応じてのみ、吸入イベントを自動的に検出するアルゴリズムを提供することが可能であり、故に吸入器の簡単な使用を可能にすることが分かる。例えば、吸入器が動かされたことを一旦検知される、例えば第１及び第２のセンサの一方である加速度計を用いて一旦検知されると、吸入器は、例えばアクティブ状態に切り替わるように、完全に自動化されてもよい。
【００１４】
前記第１の位置は、空気吸い込み口の近くとなるように選択され、第２の位置は、空気吹き出し口の近くとなるように選択される。これによって、２つのセンサは、流路の又は流路に近い２つの位置に及び離間して配されることができる。ある実施例において、前記ハウジングは、上端に空気吸い込み口を備える管部、例えば直線の管部を有し、この管部の下端は、空気吹き出し口を形成するマウスピースに接続される。特に、マウスピースの長軸は、管部の長軸に対し曲がっている。このような実施例に関連して、前記第１の位置は、上端から管部の長さの３０％未満の距離、例えば２０％未満の距離にある前記管部の部分上となるように選択され、第２の位置は、下端から管部の長さの３０％未満の距離、例えば２０％未満の距離にある前記管部の部分上となるように選択されてもよい。
【００１５】
第１及び第２の位置は、第１及び第２のセンサの中心位置は、例えば２つのセンサの中心から中心までを測定した距離のように、少なくとも１ｃｍ、好ましくは少なくとも２ｃｍの距離だけ離間する又は２つのセンサがマイクである場合、音響中心に基づく距離だけ離間するように選択される。これら第１及び第２の位置は好ましくは、第１及び第２のセンサにより検知される音又は振動において大きな差を可能にするように選択される。背景雑音は、２つのセンサ間の距離がかなりある場合、より効果的に抑制される。しかしながら、２つのセンサがマイクである場合、同じ背景雑音を効果的に捕えるため、すなわちハウジングからの異なるシャドーイング効果(shadowing effect)の影響を受けることなく捕えるために、２つのマイクは、ハウジングの同じ側に配されることが好ましい。
【００１６】
第１及び第２のセンサは、ユーザが構造物を前記ハウジングに取り付ける及び取り外すことを可能にするように設計される前記構造物に装着されてもよい。例えば、１つ以上の接着要素、把持アーム又は吸入器のハウジングに取り付けるためのクランプを有する構造物である。好ましくは、この構造物は、互いに対して及び吸入器に対して固定位置に固定するのに役立つ。マイクの場合、前記構造物は、同じ背景雑音が本質的に２つのマイクに届くことを保証する働きをする１つ以上の開口を備える音響シールドを有してもよい。その代わりに、前記構造物は、２つのセンサに届く背景雑音を減らす働きをするシールドを有する。第１及び第２のセンサは代わりに、ユーザが前記構造物を前記ハウジングに取り付ける及び取り外すことを可能にするように設計された夫々別個の構造物に装着されてもよい。このような別個の構造物は、例えばユーザが前記第１及び第２のセンサを個々に配することを可能にする、例えばあるキットが別の吸入器のハウジングに使用されることを可能にする。今述べた吸入器のハウジングへの取り付けと同じ方法が上記別個の構造物にも応用する。
【００１７】
第１及び第２のセンサは、マイク、歪みゲージ、圧電素子、加速度計、曲げセンサ、容量センサ、磁気センサ、変位センサ及び光センサからなる集合から選択されてもよい。特に、２つのセンサは、同じ種類であり、好ましくは同一のセンサである。
【００１８】
ハウジングは好ましくは、開口に、例えば空気取り込み口の開口に噴射剤を備えるキャニスタを収容するように構成される。
【００１９】
第１及び第２のセンサを補足するのに追加のセンサが使用されることも理解されるべきである。例えば、全部で３つ、４つ又はそれ以上の離間したセンサ、例えばマイクが背景雑音をさらにもっと減らすことになるさらなる情報を提供するのに使用されてもよく、従ってさらによい精度の流量データを提供する。
【００２０】
アルゴリズムは、第１及び第２のセンサからの信号の限られた周波数範囲に応じて、前記フローの測定値を生成するために配される。特に、限られた周波数範囲にある音又は振動のレベルが、流路における流速と良好な相関性を提供するように働くことが分かっているので、この限られた周波数範囲は、２−７ｋＨｚ、２−５ｋＨｚ、３−７ｋＨｚ、４−７ｋＨｚ又は３−６ｋＨｚである。特に、３ｋＨｚから６ｋＨｚの周波数範囲は、少なくとも毎分２５−６０リットルの範囲内の流量であるが、一般に毎分１５−１２０リットルの流量内の測定値の信頼できる決定を可能にするのに十分であることが分かっている。従って、前記アルゴリズムは、フローの測定値を決定する前に、帯域制限された信号で、例えば３ｋＨｚ及び６ｋＨｚの制限周波数で届くために、前記第１及び第２のセンサからの信号をバンドパスフィルタリングすることを有する。
【００２１】
さらに、前記アルゴリズムは、前記第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動の差を利用することにより、不要な背景雑音を抑制するための雑音抑制アルゴリズム部を有する。特に、このような雑音抑制アルゴリズム部は、適応ビームフォーマー部を第１及び第２のセンサの出力に適用することを有し、ここで適応ビームフォーマー部は、第１の雑音抑制信号を示す第１の出力を生成するために配される。さらなる情報のために、欧州特許公報EP 1 290 913（出願人：フィリップスエレクトロニクス  エヌ  ヴェ）又はM. E. Hoff Jr.著、"Adaptive switching circuits" in IRE WESCON Conv.Rec., 1960, vol. part4, pp.96-104, ISBN 0-13-605718-7を参照されたい。前記適応ビームフォーマー部からの出力に応じて、スペクトル減算法(spectral subtraction)を有する他の雑音抑制ステップが利用され、これはS. F. Boll, "Suppression of Acoustic Noise in Speech using Spectral Subtraction," IEEE Trans. Acoustics, Speech and Signal Processing, vol. 27, pp. 113-120, Apr. 1979を参照されたい。
【００２２】
前記アルゴリズムは、前記雑音抑制アルゴリズムからの出力に応じて、すなわち背景雑音の影響が減少した信号に基づいて、音又は振動のレベルを計算するステップ及び前記音又は振動のレベルを前記フローの測定値、例えば流速に変換するステップを有する。例えば、吸入期間中の平均流速は、検知され、背景抑制信号に応じて計算されてもよい。例えば、一連の音及び振動レベルは、例えば特定の吸入器装置に対し決定されたルックアップテーブルを使用して一連の流速レベルに変換されてもよく、それに応じて、平均流速レベルが計算されてもよい。
【００２３】
さらに、前記アルゴリズムは、前記第１及び第２のセンサからの信号に応じて、吸入処置に関するイベントを特定することを有する、並びに前記アルゴリズムは、押しボタン形式等の如何なるユーザ入力を用いない自動的な使用を可能にするために、吸入処置を特定する働きをする信号検出及び／又は信号分類アルゴリズム部を有する。さらに、第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動を解析するために配され、プライミングイベント、ファイヤリングイベント及び吸入イベントの少なくとも１つ若しくは全てを特定するイベント分類部を有する。特に、前記アルゴリズムは、プライミングイベント、ファイヤリングイベント及び吸入イベントの全ての特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動を解析するために配されるイベント分類部を有する。これは、ＭＤＩを使用するとき重要なイベントを特定することが可能である完全に自動化された製品を可能にして、これは２つの離間したセンサ、例えばマイクを使用することにより容易となる。
【００２４】
処理器は、第１及び第２のセンサとの有線又はワイヤレス接続により提供されるデジタル又はアナログ信号形式の第１及び第２のデータを入力するために配される別個のユニットに設けられてもよい。その代わりに、前記処理器は、工具を使用せずにユーザにより吸入器のハウジングに取り付ける／取り外すために配される増設構造物に取り付けられる又はその構造物内に実装されてもよい。第１及び第２のセンサは、ユーザにより吸入器のハウジングに取り付けられる及びハウジングから取り外されるために配される把持手段又は接着手段を用いてある１つのユニットに設けられもよく、故にユーザが例えばセンサ及び処理器の１つの組だけを用いて異なる吸入器のハウジングを使用することを可能にする。特に、前記処理器ユニットは、ワイヤレス接続（例えばBluetooth（登録商標））又は有線接続等を用いて前記第１及び第２のセンサに接続されるスマートフォン又はコンピュータでもよく、ここで、スマートフォン又はコンピュータにある処理器は、前記アルゴリズムを実行するように働くソフトウェアアプリケーションを具備している。他の実施例において、前記処理器は、センサと一緒に、吸入器のハウジングに取り付けるために配される１つのバッテリー給電型のユニット内に設けられる。
【００２５】
前記第２の位置は、前記第１の位置よりも空気吹き出し口までの距離が短いように選択され、故に、１つのセンサは空気吸い込み口に近くなる、１つのセンサは空気吹き出し口に近くなることを可能にして、これは、プライミングイベントとファイヤリングイベントとの間の特定を助ける。
【００２６】
前記アルゴリズムは、プライミングイベント及びファイヤリングイベントの少なくとも１つの特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動を解析するために配されるイベント分類部を有する。
【００２７】
前記イベント分類部は、２つのイベント、例えばプライミングイベントとファイヤリングイベントとを区別するために、前記第１及び第２のセンサからの前記検知された音又は振動の差を解析するために配されてもよい。
【００２８】
ある実施例において、前記システムは、エアロゾル又はドライパウダーを投与するための吸入器であり、前記吸入器は空気吸い込み口及び空気吹き出し口を有するハウジングを有し、前記ハウジングは、空気吸い込み口と空気吹き出し口との間の流路を規定する、前記吸入器と、前記ハウジングの外面の第１の位置に配される第１のセンサ及び前記ハウジングの外面の第２の位置に配される第２のセンサであり、前記第１及び第２の位置は離間し、前記第１の位置は、前記第２の位置よりも空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択され、前記第２の位置は、前記第１の位置よりも空気吹き出し口までの距離が短くなるように選択され、前記第１及び第２のセンサは、（特にエアロゾル及びドライパウダーの何れか一方と周囲空気との混合物である）空気の流れであるフローのような、流路にあるフローから生じる音又は振動を検知するために配される、第１及び第２のセンサと、前記流路にあるフローの測定値を生成するために、アルゴリズムに従って第１及び第２のセンサからの出力信号を処理するために配される処理器であり、前記アルゴリズムは、プライミングイベント、ファイヤリングイベントの少なくとも一方の特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動を解析するために配されるイベント分類部を有し、並びに前記イベント分類部は、プライミングイベントとファイヤリングイベントとを区別するために、前記第１及び第２のセンサからの検知された音又は振動の差を解析するために配される、前記処理器とを有する。
【００２９】
第２の態様において、本発明は、吸入器内のフローを推定するための方法を提供し、ここで吸入器は、空気吸い込み口と空気吹き出し口との間の流路を規定するハウジングを有し、前記方法は、前記ハウジングの外面の第１の位置にある第１のセンサにより検知される音又は振動を示す第１のデータを受信するステップであり、前記第１の位置は、第２の位置よりも空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択される、前記第１のデータを受信するステップ、前記ハウジングの外面の前記第２の位置にある第２のセンサを用いて検知される音又は振動を示す第２のデータを受信するステップであり、前記第１及び第２の位置は離間している、前記第２のデータを受信するステップ、並びに処理器においてアルゴリズムに従って前記第１及び第２のデータを処理することにより前記流路にあるフローの測定値を計算し、少なくとも１つのイベントを特定するステップを有する。
【００３０】
前記アルゴリズムは、第１及び第２のデータの制限される周波数範囲、例えば２ｋＨｚから５ｋＨｚの周波数範囲を有する制限される周波数範囲、例えば３ｋＨｚから６ｋＨｚの周波数範囲を有する制限される周波数範囲を処理することにより、フローの測定値を計算するために配される。特に、３ｋＨｚから６ｋＨｚの周波数範囲は、少なくとも毎分２５−６０リットルの範囲内の流量であるが、一般に毎分１５−１２０リットルの流量内の測定値の信頼できる決定を可能にするのに十分であることが分かっている。故に、前記方法は、他の処理を適用する前に、前記制限される周波数範囲、例えば３ｋＨｚから６ｋＨｚに前記第１及び第２のデータをフィルタリングするステップを有する。
【００３１】
前記アルゴリズムは、第１及び第２のセンサにより捕えられた不要な背景雑音を抑制するための雑音抑制アルゴリズム部を有する。特に、前記雑音抑制アルゴリズム部は、適応ビームフォーマー部を第１及び第２のデータに適用するステップを有し、ここで適応ビームフォーマー部は、第１の雑音抑制信号を示す第１の出力と雑音基準信号を示す第２の出力とを生成するために配される。前記方法はさらに、背景雑音のさらなる抑制を得るために、第１の雑音抑制信号を示す第１の出力から雑音基準信号を示す第２の出力の適切にフィルタリングされたバージョンを取り去り、生じる信号にスペクトル減算法を適用するステップを有する。
【００３２】
前記アルゴリズムは、プライミングイベント、ファイヤリングイベント及び吸入イベントの全ての特定を可能にするために、第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動を解析するために配されたイベント分類部を有する。例えばこれは、吸入器を正しく使用するときの重要なパラメタであるこれらのイベント間の相対的なタイミングの評価を可能にする。
【００３３】
ある実施例において、前記方法は、ハウジングの外面の第１の位置にある第１のセンサにより検知される音又は信号を示す第１のデータを受信するステップであり、ここで第１の位置は、第２の位置よりも空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択され、ここで第２の位置は、第１の位置よりも空気吹き出し口までの距離が短くなるように選択される、前記第１のデータを受信するステップと、前記ハウジングの外面の第２の位置にある第２のセンサを用いて検知された音又は振動を示す第２のデータを受信するステップであり、ここで第１及び第２の位置は離間している、前記第２のデータを受信するステップと、処理器においてアルゴリズムに従って第１及び第２のデータを処理することにより、流路にあるフローの測定値を計算するステップと、プライミングイベント、ファイヤリングイベントの少なくとも一方を特定するステップと、プライングイベントとファイヤリングイベントとを区別するために、第１及び第２のセンサから前記検知した音又は信号の差を解析するステップとを有する。
【００３４】
第３の態様において、本発明は、処理器で実施されるとき、前記第２の態様に従って前記方法を行うのに適したコンピュータ実施可能なプログラムコードを提供する。このようなコンピュータ実施可能なプログラムコードは故に、例えば換気装置にある現在のソフトウェアの増設又は修正版としてソフトウェアで実施され得る、第２の態様に従う方法のステップを行うことが可能である。コンピュータ実施可能なプログラムコードは特に、非一時的なコンピュータ読取可能な記憶媒体にあってもよいし、又はこのプログラムコードを実施するために配された処理器システムのメモリにロードされてもよい。
【００３５】
第１の態様の同じ利点及び実施例は同様に第２及び第３の態様にも適用することが分かっている。一般的に、第１、第２及び第３の態様は、本発明の範囲内で可能である如何なる方法により組み合わされる及び結合されてもよい。本発明のこれら及び他の態様、特徴及び／又は利点は、以下に開示される実施例から明らかであり、これらの実施を参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】吸入器システムの実施例のブロック図を示す。
【図２】ＭＤＩを正しく使用するための重要なパラメタを示す。
【図３】２つのマイクを備えた吸入器の試作品の写真を示す。
【図４】対応して測定される音又はフローの例を示す。
【図５】測定されたフローと音との関係の例を示す、
【図６】ファイヤリングイベント及びプライミングイベントに対する測定された音の例を示す。
【図７】２つのセンサからの背景雑音を減らすための信号処理方法を示す。
【図８】プライミングイベントに対する音信号の例を示す。
【図９】ファイヤリングイベントに対する音信号の例を示す。
【図１０】吸入イベントに対する音信号の例を示す。
【図１１】強いバブル化雑音により汚染されたプライミング、ファイヤリング及び吸入のシーケンスに対し記録された音信号の例を示す。
【図１２】図１１の雑音を減らした音信号のバージョンを示す。
【図１３】図１２の信号に適用されるしきい値化及び開始／終了時間の検知を示す。
【図１４】プライミングイベントに対する捕えられた音、つまり２つのマイク信号のスペクトルパワー密度及びそれらの差の例を示す。
【図１５】ファイヤリングイベントに対する捕えられた音、つまり２つのマイク信号のスペクトルパワー密度及びそれらの差の例を示す。
【図１６】図１２の音の例に対し計算される、スペクトル中心及びスペクトルバンド幅を示す。
【図１７】図１２の音の例に対し計算される、スペクトル中心及びスペクトルバンド幅を示す。
【図１８】方法の実施例のステップを説明する。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
本発明の実施例は、単なる例として図面を参照して開示される。
【００３８】
図１は、ＭＤＩ吸入器、２つのセンサＳ１、Ｓ２、並びに第１のアルゴリズム部Ａ１及び第２のアルゴリズム部Ａ２を備えるアルゴリズムを実施し、例えば吸気中の平均吸気流のような流量ＦＲを出力するために配される処理器Ｐを有するユニットを有する吸気システムの実施例の基本部品のブロック図を説明する。処理器Ｐはさらに、検出したイベントを、プライミング、ファイヤリング及び吸入に分類するアルゴリズム部（図示せず）を実施してもよいと理解されるべきである。
【００３９】
前記吸入器は、ハウジングＨ、例えばプラスチックのハウジングを有し、その内部において、上部にある空気吸い込み口Ａ＿Ｉと下部にある空気吹き出し口Ａ＿Ｏとの間に流路が規定されている。ハウジングＨはさらに、前記流路に１回分のエアロゾル又はドライパウダーを投与するためのディスペンサーＤＰも含み、好ましくは前記空気吸い込み口Ａ＿Ｉを形成する開口は、噴射剤を備えるキャニスタを収容するために配される。ユーザは、空気吹き出し口Ａ＿Ｏを介して薬物を吸入し、この空気吹き出し口は、マウスピースとして形成されてもよい。
【００４０】
好ましくは小さなマイクである２つのセンサＳ１、Ｓ２は、流路ＦＰを流れる空気から生じる音を捕まえることを目的として、（中心間）距離ｄだけ離間してハウジングＨの外面上に配され、故に吸入処置中に流路ＦＰにあるフローを定量化することを可能にする。第１のセンサＳ１は、ハウジングＨの空気吸い込み口Ａ＿Ｉ部の近くに配されるのに対し、第２のセンサＳ２は、ハウジングＨの空気吹き出し口Ａ＿Ｏ部の近くに配される。２つのマイクＳ１、Ｓ２が流路ＦＰにある雑音から別々の音信号を、すなわち流路ＦＰの外側であり、隣接する２つの異なる部分に置かれることにより別々の音信号を捕えることを保証するために、距離ｄは少なくとも１ｃｍ、例えば少なくとも２ｃｍであることが好ましいが、依然としてこれらマイクは本質的に同じ背景雑音を捕えている。そうするために、２つのマイクＳ１、Ｓ２は、これらマイクがハウジングＨの同じ音響陰影効果(acoustical shadowing effect)にさらされることを保証するために、同一方向に向けられる、すなわちハウジングＨの同じ面上に配されることが好ましい。センサＳ１、Ｓ２によって、これらセンサは、ハウジングＨの外面に例えば取り外せるように１つずつ取り付けられるか、又はセンサの相対距離ｄが固定されることを確実にするために１つの共通する構造物上に取り付けられるかの何れかである。しかしながら、センサＳ１、Ｓ２はその代わりに、ハウジングＨに永久に取り付けられてもよく、例えばハウジングＨの外装上に一体形成される専用の構造物内に又は構造物上に配されてもよい。
【００４１】
処理ユニット、例えばスマートフォンは、有線又はワイヤレス形式の何れかで、夫々の第１及び第２のセンサＳ１、Ｓ２により捕えられた音又は振動信号を示すデータを受信することが可能である第１のアルゴリズム部Ａ１の実施を可能にするソフトウェアアプリケーションを備えている。この第１のアルゴリズム部Ａ１は、２つのセンサＳ１、Ｓ２から捕えられた音又は振動信号の差を利用して、これらセンサＳ１、Ｓ２により取得された背景雑音を抑制するための雑音抑制アルゴリズムを利用する。Ａ１の幾つかの可能な実施に関する詳細は、後で示される。第１のアルゴリズム部Ａ１からの出力は、吸入処置中に測定される音レベルＳ＿Ｌ又は一連の音レベルであり、ここで背景雑音は抑制されている。第１のアルゴリズム部は、第２のアルゴリズム部Ａ２を適用するデータの組を自動的に決定することを可能にするために、２つのセンサＳ１、Ｓ２からの入力に応じて、吸入処置に関するイベントの開始及び終了を検出するために配されるアルゴリズム部を有する。
【００４２】
第２のアルゴリズム部Ａ２において、この音レベルのデータＳ＿Ｌは、例えば測定された音レベルＳ＿Ｌと対応する測定された流量ＦＲとの間における、本件の特別な吸入器の設計に対する変換係数の既定のルックアップテーブルを使用して、対応する流量ＦＲに変換される。特に、測定される音と流量との間の最適なマッピングを提供するために、捕えられた音信号を３−６ｋＨｚの周波数範囲に帯域制限することが好ましいことが分かっている。
【００４３】
吸入器の正しい使用を監視するために、２つの重要な使用、つまり１）患者が臨床医を訪ねている間に臨床医による抜き打ち検査(spotcheck)の使用(エキスパート装置)、並びに２）ユーザ及び／又は臨床医にフィードバックを提供するための患者による継続使用（トレンディング装置）がある。
【００４４】
図２は、時間を関数とする、その後に吸入が続くファイヤリングイベントを示すグラフの一例を、ファイヤリングイベントに対し測定される音圧［ｄＢ］及び吸入Ｉ＿Ｆに対し測定される吸入量［Ｌ/ｍｉｎ］の形式で説明している。吸入の開始(onset)Ｔ＿ＦＩＯ又は吸入の期間Ｔ＿Ｉは、吸入処置を特徴付けるのに使用されるタイミングパラメタである。良好な吸入の流量に対するカットオフレート(cutoff rate)は通例、２５から６０Ｌ／ｍｉｎに設定される。臨床医に情報を提供し得るもう１つのパラメタは、吸入処置の平均流量ＱＡＶＧである。そのようなパラメタは、正しい使用に関するフィードバックを臨床医に提供する及び正しい使用を客観的に比較するのに使用される。
【００４５】
図３は、噴射剤を備えるキャニスタＣＮがその中に収容されるハウジングの上部に空気吸い込み口を備える吸入器の特定の例の写真を示す。このハウジングは、上端に空気取り込み口を備える真っ直ぐな管部を持ち、この真っ直ぐな管部の下端は、空気吹き出し口を形成するマウスピースＭＰに接続され、ここで、マウスピースの長軸は、前記管部の長軸に対し曲がっている。２つの小さなマイクＳ１、Ｓ２は、テープを用いて試験設定でハウジングの外面に取り付けられる。第１のマイクＳ１は、真っ直ぐな管部の上端から、この管部の長さの１０−２０％の距離にある当該管部の部分に配され、第２のマイクＳ２は、真っ直ぐな管部の下端から、この管部の長さの１０−２０％の距離にある当該管部の部分、すなわちマウスピースＭＰがこの真っ直ぐな管部に接続される場所の近くに配される。さらに、マイクＳ１、Ｓ２を接続するための配線が見られる。
【００４６】
以下に示される及び参照される測定されるデータは、図３に示される２つのマイクＳ１、Ｓ２を用いた試験設定で測定される。
【００４７】
図４は、４４．１ｋＨｚでサンプリングされた２つのマイクＳ１、Ｓ２の時間に対する記録された音反応ＳＰ（上のグラフ）を、対応する流速Ｆ［Ｌ／ｍｉｎ］を示すフロー基準信号（下のグラフ）と一緒に示す。分かるように、これは、（垂直の破線で示される）１秒間にわたり略５５−６０Ｌ／ｍｉｎで吸入が行われたシナリオに対応している。空気吸い込み口に近い上部のマイクＳ１からの音は、マウスピースに近い下部のマイクＳ２からの音に比べより大きい（２つの信号は重畳されているので見ることができない）。さらに、音の振幅は、凡そ流速Ｆに従っていることが分かる。
【００４８】
吸入中、空気はＭＤＩの上部を通り入ってきて、音により測定され得る気流の乱れを引き起こす。ＭＤＩの上部にあるマイクＳ１は、下部のマイクＳ２に比べ前記気流の乱れに近く、口がマウスピースの周りを包むので、下部のマイクＳ２は、上部のマイクＳ１に比べかなり小さな音しか拾わない。このレベルの差が環境背景雑音を除くのに利用され得る。
【００４９】
図５は、流速Ｆに対しプロットされた、２つのマイクＳ１、Ｓ２により取得された（３ｋＨｚから６ｋＨｚの間でフィルタリングされた）測定される音レベルＳ＿Ｌ[ｄＢ]を示す。分かるように、１５から１２０Ｌ／ｍｉｎまでの間に良好な流速−音レベルの関係が存在し、これは上述したように、吸入中の流速を解析する及び重要なパラメタを出力するのに十分な範囲である。例えば、これは、（３ｋＨｚから６ｋＨｚでフィルタリングされた）測定される音レベルと流速との間の１対１の変換テーブル又はマッピングの確立を可能にする。（垂直の破線で示される）１５Ｌ／ｍｉｎより下は、現在の試験設定で測定された音に基づいて前記流速の信頼性のある決定は不可能である。
【００５０】
図６は、ファイヤリングイベントに対し測定された音の時間波形（上のグラフ）及びプライミングイベントに対し測定された音の時間波形（下のグラフ）を示す。ファイヤリングは、両方のマイクＳ１、Ｓ２に略等しい音のエネルギー量（図示せず）を持たせる一方、プライミングに対しては、Ｓ１からの出力とＳ２からの出力との差（図示せず）が存在する。この差は、ファイヤリングに対し、口がマウスピースの周りを包んでいる、並びにＳ１及びＳ２両方の信号が実質上非常に類似しているという事実により説明されることができる。プライミングに対しては、口がマウスピースを覆ってなく、Ｓ２は故に、より高い信号レベルを捕える。ファイヤリングとプライミングとのこの差は、プライミングとファイヤリングとを区別することが改善される臨床パラメタを計算することを可能にする。例えば、臨床医は、吸入器が長期間使用されなかったとき、プライミングが適切に起こったかを見ることができる。
【００５１】
図７は、２つのマイクＳ１、Ｓ２から背景雑音を抑制し、１つの雑音抑制された出力信号ＦＳを生じさせるための方法のブロック図を示す。このブロック図は本質的に、図１に対して説明した第１のアルゴリズム部Ａ１の内容の例に対応している。背景雑音は、特に音響センサにより低い流量を測定している測定値を乱す。しかしながら、２つのマイクＳ１、Ｓ２は音源の近く（空気吸い込み口及び空気吹き出し口の近く）に配され、不要な雑音源はマイクＳ１、Ｓ２からさらに（もっと）離れていると仮定するとき、雑音成分とフロー成分との分離は可能である。室内環境において、近接場(nearfield)の音源（フローにより生成される音）と、非近接場(farfield)の音源との間に２つの主要な差が存在している。
【００５２】
マイクＳ１、Ｓ２により測定されるような振幅レベルは、非近接場の音源に対しマイクＳ１、Ｓ２にとって略等しい一方、近接場に対する前記レベルは異なっている、つまり、音源に最も近いマイクは、それより遠くにあるマイクよりもより高いレベルを測定する。ＭＤＩに対するこのレベルの差は、１００−３０００Ｈｚまでの周波数及び１０Ｌ／ｍｉｎから１００Ｌ／ｍｉｎまでのフローに対し最大６ｄｂである。３−６ｋＨｚの周波数範囲において、６ｄＢの差は、４０Ｌ／ｍｉｎより上のフローに見られる（図５参照）。
【００５３】
近接場にある音源にとって、マイクの１つが他のマイクよりもより音源に近い場合、遅延が存在する。反射半径(reverberation dadius)の外側にある室内の非近接場の音源に対する平均位相差は零になる。（マイク間の距離に応じる）低い周波数に対し、２つのマイク信号にある雑音成分は、等しい大きさ及び零位相差と強い相関性がある。
【００５４】
両方の差は、近接場の音源を非近接場の音源から分離するのに使用される。ファイヤリング、プライミング及び強い吸入のような、背景雑音に比べかなり強いイベントに対し、２つのマイク信号を引き算することにより既に十分な雑音が取り除かれる。前記強い相関性により、特に、低い周波数の背景雑音が取り除かれる。特に、吸入に対し、より多くの雑音の抑制が、特に少なくとも２５から６０Ｌ／ｍｉｎの範囲において、フローを正確に測定できることが必要とされる。
【００５５】
ロバストな方法は、適応ビームフォーマーブロックＡＢＦ（さらなる説明のために、上記で既に参照した文献参照）を使用することである。このＡＢＦは、近接場の音源（すなわちフローの音）に送出(beam)し、背景雑音に関して改善された信号対雑音比（ＳＮＲ）を持つ信号ＦＳ１を含むが、依然として雑音成分も含む第１の出力を持つ。これは、ＡＢＦの一次出力と呼ばれる。ＡＢＦからの第２の出力は、殆どフロー音を含まず、雑音のみを含む信号Ｎである。これは雑音基準信号Ｎと呼ばれる。この雑音基準信号Ｎが一次信号にある残留雑音と相関がある場合、適応フィルタＡＦは、前記残留雑音を概算し、この残留雑音を前記ＦＳ１信号から取り去るのに使用され、ポスト処理器ＰＰで使用される出力を生じ、このポスト処理器ＰＰは、前記雑音をさらにもっと抑制するためにＡＢＦの雑音基準信号Ｎも使用する。ポスト処理器ＰＰは、スペクトル領域で動作し、スペクトル減算（上記で参照した文献参照）として知られている。ＡＢＦ及びＡＦは舵取りされなければならない、すなわちフロー信号が支配的であるとき、ＡＢＦが適用されなければならないのに対し、雑音が支配的であるとき、ＡＦが適用されなければならない。これを行うために、マイクＳ１、Ｓ２における振幅の差を使用する検出器が構築される、つまりフロー信号が支配的であるとき、大きな差があり、背景雑音が支配的であるとき、殆ど差は無い。検出器がかなりのフロー信号を検出する場合、ＡＢＦが適応可能となり、ＡＦの適応は停止される。背景雑音だけが検出される場合、ＡＦが適応し、ＡＢＦの適応は停止される。
【００５６】
ＡＢＦの適応は、最も重要な１つである。上述したオン／オフ検出器に加え音声強調アプリケーションにおいて、ポスト処理器にある情報から、周波数帯域当たりのＳＮＲの概算を得て、周波数依存のＳＮＲに基づいて周波数毎の適用速度を調節するために、この情報を使用することが可能である。音源は、マイクの位置に対し一定の位置にあるので、少なくとも素早い適応は不必要であり、所与の装置に対し、係数の初期訓練が十分である実験が示されている。
【００５７】
フローの測定値に変換され得る音レベルを得るために、全周波数帯域を得る必要は無く、３ｋＨｚから先の周波数帯域、例えば３−６ｋＨｚが良好な相関結果を提供することが示されている。１５Ｌ／ｍｉｎまで低下するフロー（正しく使用するための下限）は、前処理(pre-processing)は、６０ｄＢ（Ａ）の背景雑音レベルまで使用されるとき、正確に測定されることができる。低い背景レベルの場合も、低いフロー値が測定されるが、これは、吸入がより強くなければならないことを示すだけで十分である。
【００５８】
以下において、例えばＭＤＩが正しく使用されているかを調査するために、ＭＤＩの使用に関連付けられる音の検出及び分類の理論的根拠が示される。最初に、３つの異なる種類のＭＤＩの音（イベント）、つまりプライミング、ファイヤリング及び吸入を自動的に検出することが望ましい。
【００５９】
図８、９及び１０は、プライミング、ファイヤリング及び吸入の夫々に対する、２つのマイクＳ１、Ｓ２を用いて記録された時間に対する音の例を示す。上部のマイクＳ１からの音は、上のグラフとして示され、一方下部のマイクＳ２からの音は、下のグラフとして示される。図８及び９に見られるように、プライミング及びファイヤリング信号において、最初に、かなり大きな信号のバーストがあり、その次に小さなバーストが続いている。最初のバーストは、キャニスタを押すことにより発生し、第２のバーストは、キャニスタを離すことにより発生する。図１０は、吸入信号において、最初にかなり大きな信号のバーストがあり、その後、幾つかの小さな信号バーストが続いていることが示される。最初のバーストは、吸入によるものであり、一方小さな信号バーストは、吸入器を口から離すとき、吸入器の動きにより引き起こされる前記キャニスタにある（混合）ボールのガラガラという音によるものである。
【００６０】
図１１は、上部のマイクＳ１（上のグラフ）及び下部のマイクＳ２（下のグラフ）に対するバブル化雑音により汚染されるプライミング、ファイヤリング及び吸入を混合したイベントに対する記録された時間に対する音を示す。
【００６１】
"検出"によって、吸入器に取り付けられる２つのマイクＳ１、Ｓ２の所与の音の記録にＭＤＩイベントが存在しているか決定すること、並びにこれらイベントの開始時間、終了時間及び持続期間を決定することが理解される。第２に、検出したイベントを自動的にクラスに、つまりプライミング、ファイヤリング及び吸入に分類することが望ましい。検出段により供給されるＭＤＩイベントの開始時間、終了時間及び持続期間と組み合わせて、以下の追加情報、１）ＭＤＩイベントの順番、２）吸入の期間、３）ファイヤリングと吸入との間のタイミング、例えばａ）ファイヤリング（の先端又は終端）と吸入の開始との間の時間、ｂ）ファイヤリング後の早期の吸入の終了、ｃ）吸入の終了後のファイヤリング、４）吸入の後半におけるファイヤリングが得られる。この情報は、診断チェック及び/又は診断結論のための入力として使用される。例えば、異なるイベントが適切な順番で行われたかどうか、吸入が十分に長かったどうか等が決定される。明らかに、前記情報は、ＭＤＩの正しい使用に関する長期の傾向を検出するのにも使用されることができる。ＭＤＩイベントのアルゴリズム/方法のための入力は、２つのマイクの信号自身、雑音低減の前処理段の出力又はこれらの組み合わせの何れかである。雑音低減は、各チャンネルにおいて個々に行われるか又は２つのマイクの信号を使用して１つの強調信号を作るかの何れかである。
【００６２】
図１２は、図１１に示される２つのマイクＳ１、Ｓ２からの音入力に応じて計算された１つの雑音を減らした信号の一例を示す。前記アルゴリズムは、移動窓法(sliding-window approach)に基づいている。最初に、小さな期間、例えば１０−２０ｍｓの各窓に対し、エネルギー、短時間フーリエ変換（ＳＴＦＴ）及び後者から得られる幾つかの特徴が計算される。次いで、前記窓の指数の関数としてのエネルギー及び特徴曲線が中央値フィルタリング及びスムーシングにより、後処理(post-processed)される。生じる強調されたエネルギー及び特徴曲線は、実際の検出及び分類に対する入力として使用される。音雑音又は干渉が原因である（未処理又は強調された）マイクの記録にある成分は、関心のあるＭＤＩイベントが雑音レベルより高くなるように、かなり小さいと仮定される。これは明らかに図１２に示される雑音を減らした記録の例の場合であり、これは、以下において例として使用される。
【００６３】
ＭＤＩイベントの検出は、未処理のエネルギー曲線の強調されたバージョンをしきい値処理することに基づいている。エネルギーの代わりに、平均絶対値又は他の何らかのエネルギーのような信号が使用される。ＭＤＩイベントのエネルギーが前記しきい値より高くなる時間がこれらイベントの開始時間、終了時間及び持続期間を決定する。
【００６４】
図１３は、図１２に示される信号に今述べたステップを適用する結果を示し、ここで、全てのエネルギーＥは、デシベル（ｄＢ）で表され、時間Ｔに対しプロットされている。上の図表は、窓の指数の関数として、図１２の信号から計算されたエネルギーを示している。真ん中の図表は、中央値フィルタを用いてこの窓ベースのエネルギーの信号をフィルタリングした結果を示す。この信号は、E(k)で示され、ここでｋは、窓の指数を示す。最後に、中央値フィルタの出力E(k)は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）を用いて円滑化され、その出力は、図１３の下の図表に示される。
【００６５】
ＭＤＩイベントの検出は、真ん中の図表における中央値フィルタリングされたエネルギー曲線E(k)を、又は真ん中の図表における前記曲線のローパスフィルタリングされたバージョンである下の図表における曲線をしきい値処理することにより行われる。この信号があるしきい値をより高くなる時間がＭＤＩイベントの開始時間、終了時間及び持続期間を決定する。しきい値は、真ん中の図表における太い黒線（−３０ｄＢ）として示され、以下の通りデータから動的に決定される。E_dB(k)をｄＢで表されるようなE(k)にする、すなわちE_dB(k)=10*log10(E(k))である。加えて、E_prct(p)をE_dB(k)のｐ番目のパーセンタイル値にする、すなわちE_dB(k)の値のｐ％が見つかったよりも低い値にする。次いで、E_dB(k)におけるＭＤＩイベントを検出するためのしきい値が以下のように規定される。
E_thr=max((1-c)*E_prct(p_min)+c*E_prct(p_max),q)
ここで、p_minは、低いパーセンタイル値、例えば０から５％の間であり、p_maxは、高いパーセンタイル値、例えば９５から１００％の間である。定数ｃは、０．２から０．７の範囲で選択されることができる。例としてｃ＝０．４が使用されている。定数ｑは、E_thrに最小値を設定する。しきい値E_thrは、図１３の真ん中の図表にある水平な黒線により示される。しきい値より高くなる部分は、見つかったＭＤＩイベントを規定している。これらの部分の各々の左側及び右側は、関連するＭＤＩイベントの夫々開始時間及び終了時間を規定している。下の図表にある信号は、前のステップで特定された並びにプライミング及びファイヤリングに対応しているセグメントにおけるピークを見つけるのに使用される。これらのピークの場所は、タイミングの計算に使用されることができる。
【００６６】
検出したイベントをプライミング、ファイヤリング及び吸入に分類するために、２つのステップからなる手法が使用される。最初に、一方はプライミング及びファイヤリング、他方は吸入にの区別が行われる。これは、イベントの開始時間及び終了時間から得られる期間の特徴に基づいて行われる。プライミング及びファイヤリングの期間は共に、吸入の期間よりもかなり少ない。プライミング及びファイヤリングは一般的に、３００ｍｓ未満であるのに対し、非常に短い吸入であっても５００ｍｓよりも長い。故に、この期間の特性は、一方はプライミング及びファイヤリング、他方は吸入（及び呼気）に分離するのに使用される。実際には、図７のブロック図の出力が吸入の検出に使用され、（場合により別々に前処理される）マイクの信号はプライミング及びファイヤリングを検出するのに使用されることを述べておく。第２のステップは、プライミングとファイヤリングとを区別することである。これを達成するために、２つのＭＤＩイベントに対し、２つのマイクの記録の間の出力差が異なっているという事実を利用することが可能であり、しかしその代わりに又はそれに加えて、夫々のイベント信号の固有の特徴を利用することが可能である。
【００６７】
図１４は、マイクＳ１、Ｓ２の両方に対する、周波数Ｆに対するプライミングイベントの音エネルギーＥ[ｄＢ]を示す。下部のマイクＳ２の信号のエネルギーは、かなり広い周波数範囲にわたり、上部のマイクＳ１の信号のエネルギーよりもかなり大きい。図１４の下のグラフは、Ｓ１を取り除いたＳ２の結果を示す。
【００６８】
図１５は、マイクＳ１、Ｓ２の両方に対する、周波数Ｆに対するファイヤリングイベントの音エネルギーＥ[ｄＢ]を示す。ここで、下部のマイクＳ２の信号のエネルギーは、かなり広い周波数範囲にわたり、上部のマイクＳ１の信号のエネルギーよりも小さい。図１５の下のグラフは、Ｓ２を取り除いたＳ１の結果を示す。
【００６９】
上記特徴は、比を使用してファイヤリングとプライミングとの簡単な区別を可能にする。例えば、ファイヤリング若しくはプライミングの何れか一方である各々検出されたイベントに対し、上部及び下部のセンサの信号のエネルギー間の比は、イベントが起こっている間の検出された期間にある信号の部分（図１３の真ん中及び上の図表の左にある２つの部分）だけを使用して計算される。この比があるしきい値よりも大きい場合、イベントはファイヤリングに対応し、この比が小さい場合、イベントはプライミングに対応する。
【００７０】
ファイヤリングのスペクトログラムの調査により、主要な共振周波数が時間の経過と共に変化する。特に、これら共振周波数は、時間が進むにつれて小さくなる。それどころか、プライミングのスペクトルグラムの調査により、主要な共振周波数は一定であることが分かる。この差は、幾つかの方法で説明されることができる。１）各イベントに対し、そのイベントの開始直後の（正規化された）スペクトルとそのイベントの終了直後の（正規化された）スペクトルとの差を計算し、それを（例えばこれら２つのスペクトルの平均を用いて）正規化することが可能である。ファイヤリングのスペクトルは、時間で大きく変化する一方、プライミングのスペクトルは、それほど変化しないので、ファイヤリングの（正規化された）差は、プライミングの（正規化された）差よりも大きい。２）ＭＤＩイベント内にある各窓に対するスペクトルのピークが、例えばＬＰＣを用いて検出され、これらピークが時間でどの程度変化するかを調査することができる。
【００７１】
プライミングとファイヤリングとを区別するのに使用される他の幾つかの特徴、例えばスペクトル中心、スペクトルバンド幅又はスペクトル中央周波数が存在する。図１２の信号のスペクトル中心及びバンド幅は、図１６及び図１７に夫々示されている。以下の特性、１）ファイヤリングのスペクトル中心は、プライミングのスペクトル中心よりも大きい、２）ファイヤリングのスペクトルバンド幅は、プライミングのスペクトルバンド幅よりも小さいことが観察される。加えて、スペクトル中心及びスペクトルバンド幅は、ＭＤＩイベントが時間で位置する場所をはっきりと示すので、これらは共に、アルゴリズムの検出段の入力信号として（単独で若しくはエネルギーと組み合わせて）使用されることもできる。
【００７２】
上述した全ての特徴は、例えば決定木、サポートベクターマシン等のような分類器において同時に利用されることができる。
【００７３】
図１８は、方法の実施例のステップの例を示す。最初に、２つのセンサから信号又は信号を示すデータが受信される（Ｒ＿Ｓ１＿Ｓ２）。次いで、雑音抑制アルゴリズムが
２つの離間したセンサから検知した信号間の差を利用して適用され、１つのチャンネル信号を生じる（Ａ＿ＮＳ）。この１つのチャンネル信号は、吸入イベントの開始時間及び終了時間を特定するために解析される（Ｉ＿ＩＨ）。それに基づいて、前記吸入イベントは、吸入イベント中の音レベル又は一連の音レベルを決めるために解析され（Ｄ＿Ｓ＿Ｌ）、最後に、この一連の音レベルは、フローの測定値、例えば流速又は一連の流速に変換される（Ｃ＿Ｆ＿Ｍ）。吸入が既定の範囲内にあるか、すなわち強すぎる又は弱すぎるかを判断するために、更なるステップが前記フローの測定値を基準値又はしきい値と比較してもよい。
【００７４】
要するに、本発明は空気吸い込み口及び空気吹き出し口を有するハウジングを備える吸入器を提供する。このハウジングの内部において、空気吸い込み口と空気吹き出し口との間に流路が規定され、ここでディスペンサーは、この流路にあるエアロゾル又はドライパウダーを投与するために配される。２つのセンサ、例えばマイクは、２つの別々の位置において、流路にあるフローから生じる音又は振動を検知するために、ハウジングの外面に離間して配される。これは、２つのセンサにより検知された音又は振動に基づいて、吸入中の流速の正確な決定を可能にする、従って吸入器の正しい使用の検査も可能にする。さらに、２つの離間したセンサの使用は、吸入器の使用を評価するのにも使用される前記検知された音又は振動におけるプライミング及びファイヤリングイベントの特定を容易にする。好ましくは、雑音の多い環境であっても正確なフローの測定を可能にするために、２つのセンサから捕えられる音又は振動の差を利用する雑音低減アルゴリズムが使用される。
【００７５】
本発明が図面及び上記記載において詳細に説明及び開示されているが、このような説明及び開示は、説明的又は例示的であると考えるべきであり、限定的であるとは考えない、つまり本発明は開示される実施例に限定されない。開示される実施例に対する他の変形例は、図面、本開示及び付随する特許請求の範囲を学ぶことにより、本発明を実施する当業者により理解される及び成し遂げられることができる。請求項において、"有する"という言葉は、それ以外の要素又はステップを排除するものではなく、複数あることを述べなくてもそれらが複数あることを排除しない。単独の処理器又は他のユニットが請求項に挙げられる幾つかの項目の機能を果たしてもよい。ある方法が互いに異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの方法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示しているのではない。コンピュータプログラムは適切な媒体、例えば他のハードウェアと一緒に若しくはその一部として供給される光学記憶媒体又はソリッドステート媒体に記憶／配布されるが、他の形式、例えばインターネット又は他の有線若しくはワイヤレス電話通信システムを介して配布されてもよい。請求項にある如何なる参照符号もその範囲を限定すると考えるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【手続補正書】
【提出日】平成28年9月16日(2016.9.16)
【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】
エアロゾル又はドライパウダーを投与するための吸入器を有するシステムにおいて、前記吸入器は、
空気吸い込み口及び空気吹き出し口を有するハウジングであり、前記空気吸い込み口と前記空気吹き出し口との間に流路を規定している、前記ハウジング、
前記ハウジングの外面の第１の位置に配される第１のセンサ、及び前記ハウジングの前記外面の第２の位置に配される第２のセンサであり、前記第１及び第２のセンサは、前記流路にあるフローから生じる音又は振動を検知するために配される、前記第１のセンサ及び前記第２のセンサ、並びに
前記流路にあるフローの測定値を生成するために、アルゴリズムに従って前記第１及び第２のセンサからの出力信号を処理するために配される処理器
を有するシステムにおいて、
前記第１及び第２の位置は離間され、前記第１の位置は、前記第２の位置よりも前記空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択され、
前記アルゴリズムは、少なくとも１つのイベントの特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された前記音又は振動を解析するために配されるイベント分類部を有し、
前記イベント分類部は、プライミングイベント、ファイヤリングイベント及び吸入イベントの全ての特定を可能にするために、前記第１及び第２のセンサにより検知された前記音又は振動を解析するために配され、並びに
前記イベント分類部は、イベントの開始時間及び終了時間から得られる期間の特徴に基づいて、一方はプライミングイベント及びファイヤリングイベント、他方は吸入イベントに区別するために配され、並びに前記イベント分類部は、前記第１及び第２のセンサにより検知された音又は振動との間の出力差に基づいて、一方はプライミングイベント、他方はファイヤリングイベントに区別するために配されている、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２】
前記アルゴリズムは、前記第１及び第２のセンサからの制限された周波数範囲の前記出力信号に応じて、前記フローの測定値を生成するために配される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記アルゴリズムは、前記第１及び第２のセンサにより検知された前記音又は振動の差を利用することにより、不要な背景雑音を抑制するための雑音抑制アルゴリズム部を有する、請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
前記雑音抑制アルゴリズム部は、適用ビームフォーマー部を適用することを有し、前記適用ビームフォーマー部は、第１の雑音抑制信号を示す第１の出力を生成するために配される、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記アルゴリズムは、前記雑音抑制アルゴリズムからの出力に応じて、音又は振動のレベルを計算し、前記音又は振動のレベルを前記フローの測定値に変換することを有する、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記ハウジングは、上端に前記空気吸い込み口を備える管部を有する、及び真っ直ぐな前記管部の下端は、前記空気吹き出し口を形成するマウスピースに接続される、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記第１の位置は、前記上端から前記管部の長さの３０％未満の距離にある前記管部の部分上にあるように選択される、請求項６に記載のシステム。
【請求項８】
前記第２の位置は、前記下端から前記管部の長さの３０％未満の距離にある前記管部の部分上にあるように選択される、請求項６に記載のシステム。
【請求項９】
前記第１及び第２のセンサは、ユーザが構造物を前記ハウジングに取り付ける及び取り外すことを可能にするように設計される前記構造物上に装着される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
前記第１及び第２のセンサは、ユーザが夫々別個の構造物を前記ハウジングに取り付ける及び取り外すことを可能にするように設計される前記夫々別個の構造物上に装着される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
前記処理器は、前記吸入器から分離したユニットに配されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
前記処理器は、工具を使用せずにユーザにより前記吸入器の前記ハウジングに取り付ける及び取り外すために配される増設構造物に実装されている、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記第２の位置は、前記第１の位置よりも前記空気吹き出し口までの距離が短くなるように選択される、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
吸入器にあるフローを推定するための方法であり、前記吸入器は空気吸い込み口と空気吹き出し口との間に流路を規定しているハウジングを有し、前記方法は、
−前記ハウジングの外面の第１の位置にある第１のセンサにより検知される音又は振動を示す第１のデータを受信するステップ、
−前記ハウジングの前記外面の第２の位置にある第２のセンサにより検知される音又は振動を示す第２のデータを受信するステップであり、前記第１及び第２の位置は離間され、前記第１の位置は、前記第２の位置よりも前記空気吸い込み口までの距離が短くなるように選択される、前記第２のデータを受信するステップ、
−処理器においてアルゴリズムに従って前記第１及び第２のデータを処理することにより、前記流路にあるフローの測定値を計算するステップ、並びに
−プライミングイベント、ファイヤリングイベント及び吸入イベントの全ての特定を可能にするために、前記第１及び第２のデータを解析することにより、少なくとも１つのイベントを特定するステップであり、一方はプライミングイベント及びファイヤリングイベント、他方は吸入イベントに区別することは、イベントの開始時間及び終了時間から得られる期間の特徴に基づき、並びに一方はプライミングイベント、他方はファイヤリングイベントに区別することは、前記第１のデータと第２のデータとの間の出力差に基づいている、前記特定するステップ
を有する方法。
【請求項１５】
処理器において実施されるとき、請求項１４に記載の方法を行うために配されるコンピュータ実施可能なプログラムコード。
【国際調査報告】
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