(57)【要約】  肺疾患状態を有するユーザの状態を非侵襲的にモニタリングする方法を提供する。該方法は、第１のテスト期間中に前記ユーザの第１のビデオデータを取得するステップと、取得した第１のビデオデータを分析して、前記ユーザの第１の呼吸信号を決定するステップと、前記第１の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップと、後の第２のテスト期間中に前記ユーザの第２のビデオデータを取得するステップと、取得した第２のビデオデータを分析して、前記ユーザの第２の呼吸信号を決定するステップと、前記第２の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップと、検出するステップの結果に基づいて前記ユーザの呼吸状態を決定するステップと、前記ユーザの呼吸状態に関する状態を含む信号を出力するステップとを含む。
2017518834.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
肺疾患状態を有するユーザの健康状態を非侵襲的にモニタリングする方法であって、
（ａ）  処理ユニットを設けるステップと、
（ｂ）  第１のテスト期間中に前記ユーザの第１のビデオデータを取得するステップと、
（ｃ）  取得した第１のビデオデータを分析して、前記ユーザの第１の呼吸信号を決定するステップと、
（ｄ）  前記第１の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップであって、前記咳イベントは前記第１の呼吸信号のピークから検出される、ステップと、
（ｅ）  後の第２のテスト期間中に前記ユーザの第２のビデオデータを取得するステップと、
（ｆ）  取得した第２のビデオデータを分析して、前記ユーザの第２の呼吸信号を決定するステップと、
（ｇ）  前記第２の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップであって、前記咳イベントは前記第２の呼吸信号のピークから検出される、ステップと、
（ｈ）  ステップ（ｄ）と（ｇ）の検出するステップの結果に基づいて前記ユーザの呼吸状態を決定するステップと、
（ｉ）  前記ユーザの呼吸状態に関する状態を含む信号を出力するステップとを含み、
少なくともステップ（ｃ）、（ｄ）及び（ｆ）−（ｉ）は、設けられた処理ユニットにより行われる、
方法。
【請求項２】
前記ユーザの第１の呼吸信号は、前記第１のビデオデータ中の動きベクトルを分析することにより前記第１のビデオデータから抽出され、前記ユーザの第２の呼吸信号は、前記第２のビデオデータ中の動きベクトルを分析することにより前記第２のビデオデータから抽出される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｄ）は前記第１の呼吸信号中にある咳イベントの数を決定するステップを含み、ステップ（ｇ）は前記第２の呼吸信号中にある咳イベントの数を決定するステップを含み、
ステップ（ｈ）は、
ステップ（ｄ）と（ｇ）の結果を、上側閾値と下側閾値と比較するステップと、
所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記下側閾値より少ないとき、前記ユーザの呼吸状態が第１のリスクレベルにあると判断するステップと、
前記所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記下側閾値以上であるが、前記上側閾値より少ないとき、前記ユーザの呼吸状態が第２のリスクレベルにあると判断するステップと、
前記所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記上側閾値以上であるとき、前記ユーザの呼吸状態が第３のリスクレベルにあると判断するステップと、を含む、
請求項１ないし３いずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の呼吸信号と前記第２の呼吸信号中の、呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の呼吸信号と前記第２の呼吸信号中の、呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析するステップは、
各呼吸信号の平均呼吸率と平均呼吸振幅の値を計算するステップと、
計算した平均呼吸率の値を一以上の所定の閾値と比較するステップと、
計算した平均呼吸率の値と平均呼吸振幅の値とを分析して、前記平均呼吸率と平均呼吸振幅のトレンドを特定するステップとを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記呼吸状態は、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に追加的に基づいて決定される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び／又は第２のビデオデータが所定時間までに取得されていないとき、前記ユーザにリマインダメッセージを送信または表示するステップをさらに含む、
請求項１ないし６いずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｉ）で出力される信号は、前記信号に含まれる情報を含むメッセージを医療提供者に関連する電子デバイスに送信させるように構成される、
請求項１ないし７いずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第３のテスト期間中に前記ユーザの活動の第１の覚醒時活動測定結果を取得するステップと、
第４のテスト期間中に前記ユーザの活動の第２の覚醒時活動測定結果を取得するステップと、
前記第１と第２の覚醒時活動測定結果を分析し、前記ユーザの覚醒時活動レベルにおけるトレンドを検出するステップと、
検出された覚醒時活動トレンドに基づいて前記ユーザの覚醒時活動状態を決定するステップとを含み、
ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの覚醒時活動状態に関する情報を追加的に含む、
請求項１ないし８いずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
第５のテスト期間中に前記ユーザの活動の第１の睡眠時運動測定結果を取得するステップと、
第６のテスト期間中に前記ユーザの活動の第２の睡眠時運動測定結果を取得するステップと、
前記第１と第２の睡眠時運動測定結果を分析し、前記ユーザの睡眠の質におけるトレンドを検出するステップと、
検出された睡眠の質のトレンドに基づいて前記ユーザの睡眠の質の状態を決定するステップとをさらに含み、
ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの睡眠の質に関する情報を追加的に含む、
請求項１ないし９いずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
肺疾患状態を有するユーザの健康状態を非侵襲的にモニタリングするポータブルデバイスであって、
カメラにより取得される前記ユーザのビデオデータを受け取るカメラ入力を有する処理ユニットを有し、
前記処理ユニットは、請求項１ないし１０いずれか一項に記載の方法の少なくともステップ（ｃ）、（ｄ）及び（ｆ）−（ｉ）を実行するように構成されている、
ポータブルデバイス。
【請求項１２】
前記処理ユニットは、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に基づいて、前記ユーザの呼吸困難状態を決定するように構成され、
ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの呼吸困難に関する情報を追加的に含む、
請求項１１に記載のポータブルデバイス。
【請求項１３】
前記処理ユニットは、一以上の所定閾値を越える平均呼吸率の値を呼吸困難の兆候であると判断するようにさらに構成され、
前記ユーザの呼吸困難状態を決定するステップは、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する持続的トレンドが特定されない場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第１のリスクレベルであると決定するステップと、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する少なくとも１つの持続的トレンドが特定された場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第２のリスクレベルであると決定するステップと、
所定時間フレーム中に呼吸困難の兆候であると決定された平均呼吸率の値の数が所定の呼吸困難兆候閾値より大きいとき、前記ユーザの呼吸困難状態を第３のリスクレベルであると決定するステップとを含む、
請求項１２に記載のポータブルデバイス。
【請求項１４】
肺疾患状態を有するユーザの健康状態を非侵襲的にモニタリングするシステムであって、
センサから活動測定結果を受け取るように構成された請求項１１ないし１３いずれか一項に記載のポータブルデバイスと、
前記ユーザの活動を測定する一以上のセンサであって、前記ポータブルデバイスに活動測定結果を送信するように構成された一以上のセンサとを有し、
前記処理ユニットは請求項９及び／又は請求項１１に記載の方法を実行するように構成され、
睡眠時運動測定結果を取得し、覚醒時活動測定結果を取得するステップは、前記一以上のセンサから活動測定結果を受け取るステップを含む、
システム。
【請求項１５】
前記一以上のセンサは活動アクティグラフ及び／又は睡眠アクティグラフを有する、
請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記一以上のセンサは加速度計またはジャイロスコープを含む、
請求項１４または１５に記載のシステム。
【請求項１７】
コンピュータ又は処理ユニットに、請求項１ないし１０いずれか一項に記載の方法の、ステップ（ａ）を除くステップを実行させ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、ユーザの健康状態のモニタリングに関する。より具体的には、本発明は、肺疾患を患うユーザの状態の非侵襲的モニタリングをする方法、装置及びシステムに関する。
【背景技術】
【０００２】
研究によると、肺疾患（例えば、ぜんそく、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）、肺気腫、嚢胞性線維症など）に罹った被験者の状態の悪化は、一組の特徴（ａｓｐｅｃｔｓ）により特徴付けられる。呼吸阻害により呼吸困難（呼吸の短縮）や咳が生じる。実際、呼吸困難の増加及び痰の膿性（ｐｕｒｕｌｅｎｃｅ）及び／又は量の増加（これにより咳が増加する）は、一般的に、肺疾患の悪化の最も明らかな主症状であると言われている（例えば、非特許文献１及び非特許文献２を参照）。悪化を特徴付けるその他の特徴は、睡眠に質の悪化、疲労／元気喪失である（例えば、非特許文献３−６を参照）。
【０００３】
被験者の肺疾患の状態をモニタリングする現在最新の手法は、スペインのＡＭＩＣＡプロジェクト、Ｚｙｄａｃｒｏｎ  Ｔｅｌｅｃａｒｅ  ｇｍｂｈのＣＯＰＤホームモニタリングソリューション、Ｃａｒｅ  Ｃｙｃｌｅ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎｓ社のＴｅｌｅｈｅａｌｔｈ  Ｓｏｌｕｔｉｏｎ、及び英国のＮＨＳ  Ｌｏｔｈｉａｎ社が提供するＣＯＰＤテレモニタリングサービスなどのテレモニタリングシステムと、非特許文献７で提案されたように悪化を管理する目的の遠隔医療サービスを用いるものである。テレモニタリングは、医療プロバイダーと同じロケーションにはいない患者の遠隔モニタリングを含む。かかるシステムでは、被験者は、自宅に多数のモニタリングデバイスを提供され、生理的パラメータ（例えば、血圧、心拍数、体重、血糖など）の測定に用いなければならない。モニタリングデバイスにより取得された結果は、例えば、電話やインターネットを介して、健康管理プロバイダーに送信される。
【０００４】
テレモニタリングシステムは、一般的に、ユーザにより、すなわち患者側と医療提供者側の両方により良いものと受け取られている。しかし、既存のシステムには幾つかの欠点がある。特に、多くのシステムはインストールするのが容易ではなく、患者に対して使いやすくもない。ほとんどのシステムは利用と管理のため医療専門家からの多くの情報（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  ｉｎｐｕｔ）を要する。多くは、専門的ハードウェア（例えば、医療モニタリングデバイス、センサ、通信機器など）が必要なため高価である。
【０００５】
それゆえ、肺疾患を患うユーザの状態の信頼できる評価を提供できる、低コストかつ使いやすいモニタリングシステムに対する必要性がある。かかるシステムであって、ユーザの現在の健康状態と状態悪化の尤度を評価し、肺疾患の悪化を検出する、及び／又は治療を受けた結果としてユーザの状態の改善をモニタリングするシステムを、テレモニタリングシステムの替わりに、又はそれと共に使うこともできる。かかるシステムは、医療提供者に、患者の状態についての早期洞察を提供し、状態が重大／深刻なものになる前に、適時の介入を可能にする。
【非特許文献１】G  C  Donaldson  and  J  A  Wedzicha著「COPD  exacerbations  -  1:  Epidemiology」(Thorax  2006;  61:164-168.  doi:  10.1136/thx.2005.041806)
【非特許文献２】Anthonisen  NR,  Manfreda  J,  Warren  CP,  et.  al.著「Antibiotic  therapy  in  exacerbations  of  chronic  obstructive  pulmonary  disease」(Ann.  Intern.  Med.  1987;  106:196-204)
【非特許文献３】American  Thoracic  Society著「Dyspnea  -  Mechanisms,  Assessment,  and  Management:  A  Consensus  Statement」(American  Journal  of  Respiratory  and  Critical  Care  Medicine,  vol.  159,  1999)
【非特許文献４】G  C  Donaldson  and  J  A  Wedzicha著「COPD  exacerbations  -  1:  Epidemiology」(Thorax  2006;  61:164-168.  doi:  10.1136/thx.2005.041806)
【非特許文献５】Collop  N.著「Sleep  and  sleep  disorders  in  chronic  obstructive  pulmonary  disease」(Respiration,  2010;80(1):78-86.  doi:  10.1159/000258676)
【非特許文献６】McSharry  DG  et.  al.著「Sleep  quality  in  chronic  obstructive  pulmonary  disease」(Respirology,  2012  Oct;  17(7):1119-24.  doi:  10.1111/j.1440-1843.2012.02217.x)
【非特許文献７】Maarten  Van  Der  Heijden,  et.  al.著「Managing  COPD  exacerbations  with  telemedicine」(Artificial  Intelligence  in  Medicine,  Springer  Berlin  Heidelberg,  2011,  169-178)
【発明の概要】
【０００６】
本発明の第１の態様によると、肺疾患状態を有するユーザの状態を非侵襲的にモニタリングする方法を提供する。該方法は、
（ａ）  処理ユニットを設けるステップと、
（ｂ）  第１のテスト期間中に前記ユーザの第１のビデオデータを取得するステップと、
（ｃ）  取得した第１のビデオデータを分析して、前記ユーザの第１の呼吸信号を決定するステップと、
（ｄ）  前記第１の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップであって、前記咳イベントは前記第１の呼吸信号のピークから検出される、ステップと、
（ｅ）  後の第２のテスト期間中に前記ユーザの第２のビデオデータを取得するステップと、
（ｆ）  取得した第２のビデオデータを分析して、前記ユーザの第２の呼吸信号を決定するステップと、
（ｇ）  前記第２の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップであって、前記咳イベントは前記第２の呼吸信号のピークから検出される、ステップと、
（ｈ）  ステップ（ｄ）と（ｇ）の検出するステップの結果に基づいて前記ユーザの呼吸状態を決定するステップと、
（ｉ）  前記ユーザの呼吸状態に関する状態を含む信号を出力するステップとを含み、
少なくともステップ（ｃ）、（ｄ）及び（ｆ）−（ｉ）は、設けられた処理ユニットにより行われる、方法。
【０００７】
本発明の実施形態は、肺疾患状態を有する患者の状態の悪化を示す特徴的なパラメータのバリュートレンドを目立たずにモニタリングする方法を提供する。これらのトレンドを用いて、肺疾患状態の悪化の尤度とともに、現在の状態を評価及び推定する。この情報は、ユーザの状態に関する初期の洞察（ｅａｒｌｙ  ｉｎｓｉｇｈｔｓ）をユーザの医療提供者に提供し、それにより適時に介入して重篤化（ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ  ｎｅｇａｔｉｖｅ  ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｓ）を防止できる。
【０００８】
有利にも、本発明の実装は、幾つかの実施形態では、スマートフォンやタブレットコンピュータなどのポータブル電子デバイス用のアプリケーションとして行える。このアプリケーションは、そのデバイスの内蔵機能を用いてユーザの生理的パラメータを定期的に測定し、医療提供者にユーザの状態を通知する。かかる実施形態は、従来の遠隔モニタリングシステムよりも非常に安価である。専門的なハードウェアを必要とせず、インストールと利用がより容易であり、ユーザにとってより便利である。さらに、本発明の実施形態は、操作のために訓練された医療専門家を必要としないので、ヘルスケアプロバイダの負担を軽減できる。
【０００９】
幾つかの実施形態では、本方法は、追加的に、第１のビデオデータの取得と第２のビデオデータの取得との間にさらに別のビデオデータを取得するステップを含む。かかる実施形態では、一以上のさらに別の呼吸信号が、さらに別のビデオデータに基づいて決定され、咳イベントも一以上のさらに別の呼吸信号において検出される。かかる実施形態では、呼吸状態の決定は、追加的に、一以上のさらに別の呼吸信号における咳イベントの検出の結果に基づく。
【００１０】
本発明の具体的な実施形態では、ステップ（ｄ）は前記第１の呼吸信号中にある咳イベントの数を決定するステップを含み、ステップ（ｇ）は前記第２の呼吸信号中にある咳イベントの数を決定するステップを含む。幾つかのかかる実施形態では、ステップ（ｈ）は、ステップ（ｄ）と（ｇ）の結果を、上側閾値と下側閾値と比較するステップと、
前記所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記下側閾値より少ないとき、前記ユーザの呼吸状態が第１のリスクレベルにあると判断するステップと、前記所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記下側閾値以上であるが、前記上側閾値より少ないとき、前記ユーザの呼吸状態が第２のリスクレベルにあると判断するステップと、前記所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記上側閾値以上であるとき、前記ユーザの呼吸状態が第３のリスクレベルにあると判断するステップと、を含む。
【００１１】
幾つかの実施形態では、第１のリスクレベルは低リスクレベルであり、第２のリスクレベルは中リスクレベルであり、第３のリスクレベルは高リスクレベルである。幾つかの実施形態では、第１、第２及び第３のリスクレベルは第１、第２及び第３の所定の色と関連付けられ、これらは例えば医療提供者へのメッセージで用いられても良い。これにより、有利にも、医療提供者は、かかるメッセージを受け取って、ユーザの現在のリスクレベルを素早く確認できる。
【００１２】
好ましい実施形態では、本発明は、前記第１の呼吸信号と前記第２の呼吸信号中の、呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析するステップをさらに含む。幾つかのかかる実施形態では、前記第１の呼吸信号と前記第２の呼吸信号中の、呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析するステップは、各呼吸信号の平均呼吸率と平均呼吸振幅の値を計算するステップと、計算した平均呼吸率の値を一以上の所定の閾値と比較するステップと、計算した平均呼吸率の値と平均呼吸振幅の値とを分析して、前記平均呼吸率と平均呼吸振幅のトレンドを特定するステップとを含む。
【００１３】
咳イベントを検出するだけでなく、呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析することにより、有利にも、本発明に基づいて生成される現在のユーザ呼吸状態の評価及び／又は将来のユーザ呼吸状態の予測の精度を改善できる。これにより、本方法に基づいて生成される、ユーザの肺疾患状態の現在の状態の評価、及び／又はユーザの肺疾患状態の将来の状態の予測の精度を改善できる。
【００１４】
好ましいかかる実施形態では、本方法は、第１のビデオデータの取得と第２のビデオデータの取得との間にさらに別のビデオデータを取得するステップと、前記さらに別のビデオデータに基づいて一以上のさらに別の呼吸信号を決定するステップと、一以上のさらに別の呼吸信号中の呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析するステップとを含む。具体的な好ましい実施形態では、ビデオデータは１日に一回取得され、第２のビデオデータは第１のビデオデータが取得された７日後に取得される。かかる実施形態では、さらに別のビデオデータは５組のビデオデータを含み、５つのさらに別の呼吸信号が決定される。
【００１５】
幾つかの実施形態では、前記呼吸状態は、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に追加的に基づいて決定される。
【００１６】
代替的な実施形態では、本方法は、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に基づいて、前記ユーザの呼吸困難状態を決定するステップをさらに含む。かかる代替的な実施形態では、ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの呼吸困難に関する情報を追加的に含む。幾つかのかかる実施形態では、本発明は、一以上の所定閾値を越える平均呼吸率の値を呼吸困難の兆候であると判断するステップをさらに含む。幾つかのかかる実施形態では、前記ユーザの呼吸困難状態を決定するステップは、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する持続的トレンドが特定されない場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第１のリスクレベルであると決定するステップと、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する少なくとも１つの持続的トレンドが特定された場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第２のリスクレベルであると決定するステップと、
所定時間フレーム中に呼吸困難の兆候であると決定された平均呼吸率の値の数が所定の呼吸困難兆候閾値より大きいとき、前記ユーザの呼吸困難状態を第３のリスクレベルであると決定するステップとを含む。
【００１７】
幾つかの実施形態では、第１のリスクレベルは低リスクレベルであり、第２のリスクレベルは中リスクレベルであり、第３のリスクレベルは高リスクレベルである。幾つかの実施形態では、第１、第２及び第３のリスクレベルは、第１、第２及び第３の所定の色に関連付けられる。
【００１８】
幾つかの実施形態では、本方法は、前記第１及び／又は第２のビデオデータが所定時間までに取得されていないとき、前記ユーザにリマインダメッセージを送信または表示するステップをさらに含む。かかる実施形態は、有利にも、患者のモニタリング体制遵守を改善できる。
【００１９】
幾つかの実施形態では、ステップ（ｉ）で出力される信号は、前記信号に含まれる情報を含むメッセージを医療提供者に関連する電子デバイスに送信させるように構成される。幾つかのかかる実施形態では、メッセージはＳＭＳメッセージを含む。他のかかる実施形態では、メッセージは電子メールメッセージを含む。
【００２０】
幾つかの実施形態では、本方法は、
第３のテスト期間中に前記ユーザの活動の第１の覚醒時活動測定結果を取得するステップと、
第４のテスト期間中に前記ユーザの活動の第２の覚醒時活動測定結果を取得するステップと、
前記第１と第２の覚醒時活動測定結果を分析し、前記ユーザの覚醒時活動レベルにおけるトレンドを検出するステップと、
検出された覚醒時活動トレンドに基づいて前記ユーザの覚醒時活動状態を決定するステップと、をさらに含む。
【００２１】
かかる実施形態では、ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの覚醒時活動状態に関する情報を追加的に含む。覚醒時活動レベルは一般的にユーザによる疲労／元気喪失の度合を反映する。疲労／元気喪失の増大は、肺疾患状態の悪化に伴う特徴なので、かかる実施形態は、ユーザの肺疾患状態の現在状態のより正確な評価及び／又はユーザの肺疾患状態の将来状態のより正確な予測を潜在的に生成できる。
【００２２】
幾つかの実施形態では、本方法は、
第５のテスト期間中に前記ユーザの活動の第１の睡眠時運動測定結果を取得するステップと、
第６のテスト期間中に前記ユーザの活動の第２の睡眠時運動測定結果を取得するステップと、
前記第１と第２の睡眠時運動測定結果を分析し、前記ユーザの睡眠の質におけるトレンドを検出するステップと、
検出された睡眠の質のトレンドに基づいて前記ユーザの睡眠の質の状態を決定するステップと、をさらに含む。
【００２３】
かかる実施形態では、ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの睡眠の質に関する情報を追加的に含む。睡眠の質の低下は、肺疾患状態の悪化に伴う特徴なので、かかる実施形態は、ユーザの肺疾患状態の現在状態のより正確な評価及び／又はユーザの肺疾患状態の将来状態のより正確な予測を潜在的に生成できる。
【００２４】
本発明の第２の態様によると、肺疾患状態を有するユーザの状態を非侵襲的にモニタリングするポータブルデバイスを提供する。該デバイスは、カメラにより取得される前記ユーザのビデオデータを受け取るカメラ入力を有する処理ユニットを有し、前記処理ユニットは、第１の態様の方法の少なくともステップ（ｃ）、（ｄ）及び（ｆ）−（ｉ）を実行するように構成されている。
【００２５】
好ましい実施形態では、デバイスは、カメラ入力に接続された、ユーザのビデオデータを取得するカメラをさらに有する。かかる実施形態では、処理ユニットは第１の態様の方法を実行するように構成され、前記処理ユニットは、カメラをトリガして、第１の期間中にビデオデータを取得することにより、第１の態様の方法のステップ（ｂ）を実行し、カメラをトリガして、後の、第２の期間中にビデオデータを取得することにより、請求項１−９いずれか一項に記載の方法のステップ（ｅ）を実行するように構成される。
【００２６】
好ましい実施形態では、ポータブルデバイスは、他のデバイスとの間でデータを送受信する通信インターフェースをさらに有する。かかる実施形態により、有利にも、ポータブルデバイスは、例えば、付加的センサにより取られた測定結果を受け取り、医療提供者にメッセージを送信し、リモートサーバにデータを送信することができる。好ましい実施形態では、ポータブルデバイスは、スマートフォン、タブレットコンピュータ、ラップトップコンピュータ、パーソナルデジタルアシスタント、デジタルカメラのうちの１つを含む。
【００２７】
幾つかの実施形態では、ポータブルデバイスの処理ユニットは、さらに、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に追加的に基づいて、呼吸状態を決定するように構成される。
【００２８】
代替的な実施形態では、ポータブルデバイスの処理ユニットは、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に基づいて、前記ユーザの呼吸困難状態を決定するように構成されている。かかる代替的な実施形態では、ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの呼吸困難に関する情報を追加的に含む。幾つかのかかる実施形態では、本発明は、一以上の所定閾値を越える平均呼吸率の値を呼吸困難の兆候であると判断するステップをさらに含む。幾つかのかかる実施形態では、前記ユーザの呼吸困難状態を決定するステップは、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する持続的トレンドが特定されない場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第１のリスクレベルであると決定するステップと、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する少なくとも１つの持続的トレンドが特定された場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第２のリスクレベルであると決定するステップと、
所定時間フレーム中に呼吸困難の兆候であると決定された平均呼吸率の値の数が所定の呼吸困難兆候閾値より大きいとき、前記ユーザの呼吸困難状態を第３のリスクレベルであると決定するステップとを含む。
【００２９】
幾つかの実施形態では、第１のリスクレベルは低リスクレベルであり、第２のリスクレベルは中リスクレベルであり、第３のリスクレベルは高リスクレベルである。幾つかの実施形態では、第１、第２及び第３のリスクレベルは、第１、第２及び第３の所定の色に関連付けられる。
【００３０】
本発明の第３の態様によると、肺疾患状態を有するユーザの状態を非侵襲的にモニタリングするシステムを提供する。このシステムは、センサから活動測定結果を受け取るように構成された、第２の態様に記載のポータブルデバイスと、前記ユーザの活動を測定する一以上のセンサであって、前記ポータブルデバイスに活動測定結果を送信するように構成された一以上のセンサとを有し、処理ユニットは、睡眠の質の測定結果を取得及び分析するステップ、及び／又は覚醒時活動測定結果を取得及び分析するステップを含む、第１の態様の方法の実施形態を実行するように構成されている。処理ユニットは、睡眠時運動測定結果を取得し、前記一以上のセンサから活動測定結果を受け取ることにより、覚醒時活動測定結果を取得するように構成されている。
【００３１】
好ましい実施形態では、前記一以上のセンサは活動アクティグラフ及び／又は睡眠アクティグラフを有する。幾つかの実施形態では、一以上のセンサは加速度計を含む。幾つかの実施形態では、一以上のセンサはジャイロスコープを含む。
【００３２】
本発明の第４の態様によると、コンピュータプログラム製品が提供される。これはコンピュータ読み取り可能コードが化体され、コンピュータ読み取り可能コードは、好適なコンピュータ又は処理ユニットにより実行されると、コンピュータ又は処理ユニットにより、第１の態様の方法を実行するように構成されている。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明をよく理解し、どのように実施するか明りょうに示すため、一例として添付した図面を参照する。
【図１】本発明の第１の実施形態による肺疾患を患うユーザの状態をモニタリングするシステムを示す図である。
【図２】本発明の一般的な実施形態による肺疾患を患うユーザの状態をモニタリングする方法を示すフローチャートである。
【図３ａ】咳イベントを含む呼吸パターンの第１の例を示す図である。
【図３ｂ】咳イベントを含む呼吸パターンの第２の例を示す図である。
【図４】正常な呼吸信号と、呼吸困難を伴う呼吸信号とを示すグラフである。
【図５】本発明の第２の実施形態による、活動レベル及び呼吸信号に基づく、肺疾患を患うユーザの状態をモニタリングする付加的な方法ステップを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
図１は、本発明の第１の実施形態による肺疾患を患うユーザの状態をモニタリングするシステムを示す。このシステムは、カメラ２１と処理ユニットとを有するポータブル電子デバイス２０を含む。好ましい実施形態では、ポータブル電子デバイスはスマートフォンやタブレットコンピュータである。カメラ２１は、数分の長さのビデオデータを取得できる。処理ユニットは、ユーザのビデオデータを分析して、呼吸信号を決定し、その呼吸信号中にある咳イベントを検出する。幾つかの実施形態では、処理ユニットは、呼吸信号中にある呼吸困難の兆候（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎｓ）を検出するようにも構成されている。処理ユニットは、さらに、咳イベント検出の結果（及び、任意的に呼吸困難の兆候）に基づきユーザの呼吸状態を決定し、決定された状態に基づき信号を出力するように構成されている。好ましい実施形態では、信号により、メッセージ（例えば、ＳＭＳテキストメッセージや電子メール）が生成され、医療提供者（ｃａｒｅｇｉｖｅｒ）に送信される。幾つかの実施形態では、処理ユニットは、外部センサデバイスから測定値を受信し、かかる測定値を分析するように構成されている。
【００３５】
本発明の場合、ポータブルとの用語は、デバイスが、通常のユーザにより、外的支援無しに、容易に持ち運ばれることを示すと解釈するものとする。上記の通り、スマートフォンやタブレットは、ポータブルデバイスの非限定的な例である。
【００３６】
好ましい実施形態では、ポータブル電子デバイス２０は、他の一以上の電子デバイスとの間でデータを送受信できるようにする通信インターフェースを含む。通信インターフェースは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＳＭＳメッセージング、電子メールなどの、本技術分野で知られた任意の好適な通信技術を利用できる。好ましい実施形態では、通信インターフェースは、かかる通信技術を２つ以上利用するように構成されている。
【００３７】
このシステムは、任意的に、第１の付加的センサ２４を含む。好ましい実施形態では、第１の付加的センサ２４は睡眠アクティグラフ（ｓｌｅｅｐ  ａｃｔｉｇｒａｐｈ）である。これは、夜間、ユーザの手首に装着するように構成された加速度計である。このシステムは、任意的に、第２の付加的センサ２５を含む。好ましい実施形態では、第２の付加的センサ２５は、活動アクティグラフ（ａｃｔｉｖｉｔｙ  ａｃｔｉｇｒａｐｈ）である。これは、日中、ユーザが例えば腰に装着するように構成された加速度計である。図１にある点線で囲まれたコンポーネント２０，２４及び２５は、これらのコンポーネントがシステムの患者側を構成する（すなわち、システムの利用中、一般に、肺疾患を有する被験者に又はその近くに配置される）ことを示している。
【００３８】
（もしあれば）第１の付加的センサ２４は、第１の通信リンク２６を介してポータブル電子デバイス２０の通信インターフェースにデータを送信するように構成される。（もしあれば）第２の付加的センサ２５は、第２の通信リンク２７を介してポータブル電子デバイス２０の通信インターフェースにデータを送信するように構成される。好ましい実施形態では、通信リンク２６と２７は無線通信リンクであり、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、赤外線又はＷｉＦｉ通信プロトコルを用いるものである。しかし、言うまでもなく、通信リンク２６と２７の一方または両方に有線リンクを用いることもできる。
【００３９】
ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットは、第１の付加的センサ２４及び／又は第２の付加的センサ２５からデータを受信し、受信したデータを分析するように構成されている。第１の付加的センサ２４が睡眠アクティグラフである実施形態では、処理ユニットは、第１の付加的センサ２４から受信したデータに基づいて、ユーザの睡眠の質を表す値を決定するように構成される。第２の付加的センサ２５が活動アクティグラフである実施形態では、処理ユニットは、第２の付加的センサ２５から受信したデータに基づいて、ユーザの覚醒時活動レベルを決定するように構成される。かかる実施形態では、処理ユニットは、さらに、ユーザの睡眠状態及び／又はユーザの活動状態を決定し、睡眠状態及び／又は活動状態に基づき、及び決定された呼吸状態に基づき、信号を出力する。
【００４０】
幾つかの実施形態では、ポータブル電子デバイス２０は、通信インターフェースを用いて、通信リンク２３を介して、データをリモートサーバに、例えばヘルスケアプロバイダのサーバに送信するように構成されている。好ましい実施形態では、通信リンク２３は電話ネットワークを用い、又は利用できれば、インターネット接続を用いる。幾つかの実施形態では、ポータブル電子デバイスは、通信リンク２３を介してデータを受信できる。
【００４１】
図２は、本発明の一実施形態による肺疾患を患うユーザの状態をモニタリングする方法を示す。
【００４２】
ステップ１０では、第１のテスト期間中のユーザの第１のビデオデータが、例えばカメラ２１から受信又は取得される。このデータを取得するため、ユーザは、第１のテスト期間（好ましくは、少なくとも数分）の間、カメラの視野内にじっと座って自分を録画する。ポータブル電子デバイスは、ユーザの頭部及び導体が画像に含まれるように構成すべきである。これを実現するのは、ポータブル電子デバイス２０がスマートフォンやタブレットコンピュータであれば、非常に容易である。かかるデバイスは、一般的に、前向きのカメラを有し、それによりユーザは、カメラにより撮影している間、そのデバイス（そのカメラで撮影している画像を表示するようにできる）の画面を見ていられるからである。第１のテスト期間（及び録画）の長さは、好ましくは、２−１０分の範囲内にある。特に好ましい実施形態では、第１のテスト期間の長さは１０分である。幾つかの好ましい実施形態では、ある時間（例えば、毎日テストが必要な場合、午後６時）までにユーザが第１のビデオデータを取得していなければ、例えば、ポータブル電子デバイス２０によりリマインダが生成され、そのデバイスにより表示され、又は（例えば、ＳＭＳ又は電子メールで）ユーザに送信される。
【００４３】
ステップ１１において、第１のビデオデータが、例えばポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより分析され、第１の呼吸信号が決定される。第１の呼吸信号は、第１のビデオデータ中の動きベクトルを分析することにより、第１のビデオデータから取り出される。取り出しを行うのに適した手法は本技術分野で知られている。呼吸信号のこの取得方法は、目立たず（ユーザの都合が良い時と場所で行われ、ユーザの個人的な活動やインターラクションの記録を必要としない）、かつ計算効率が良いという点で有利である。例えば、オーディオデータからの呼吸信号の決定は、より困難である。オーディオデータは、信頼できる呼吸信号を取得する前にフィルターする必要があるバックグラウンドノイズを含むからである。上記のやり方で取得されたビデオデータから呼吸信号を決定するのに必要な処理リソースは比較的少ないので、分析は、スマートフォンなどの従来のポータブル電子デバイスの処理ユニットにより容易に行える。
【００４４】
第１のビデオデータを取得中にユーザが咳をすると、これは第１の呼吸信号に表される。ステップ１２において、例えば、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより、呼吸信号に含まれる咳イベントが検出される。咳イベントは、呼吸信号中のピークを検出して、それぞれ隣接する高いピークと低いピークの信号振幅値の間の差分を比較することにより、検出される。図３ａと図３ｂは、２つの異なる呼吸信号の例を示す。これらはそれぞれ通常（安静時）呼吸３０と咳イベント３１との期間を含む。両図において、ｘ軸は信号振幅を示し、ｙ軸は時間を示す。隣接するピークのペア中の各ピークの振幅間の差分が所定閾値より大きいとき、振幅が小さい方のピークが咳イベント３１のタイムスタンプを示すものと決定される。幾つかの実施形態では、所定閾値はユーザごとに決まる（すなわち、その値は問題のユーザに関するデータに基づいて選択される）。幾つかの実施形態では、所定閾値の値は、呼吸信号ごとに異なっても良い。かかる実施形態において、所定閾値は、ある呼吸信号の吸気−呼気サイクル（ｉｎｈａｌｅ−ｅｘｈａｌｅ  ｃｙｃｌｅ）の平均振幅の一部（ｐａｒｔｉｃｕｌａｒ  ｆｒａｃｔｉｏｎ）であると規定される。幾つかの好ましい実施形態において、所定閾値は、ある呼吸信号の吸気−呼気サイクルの平均振幅に０．５をかけたものであると規定される。別の実施形態では、所定閾値は呼吸信号が異なっても同じであってもよい。かかる実施形態において、所定閾値の値は、ユーザの履歴データ（例えば、呼吸信号データの履歴）に基づいて選択される。好ましい実施形態では、ステップ１２は、第１の呼吸信号に含まれる咳イベントの数（これはもちろんゼロでもよい）を決定するステップを含む。
【００４５】
ステップ１３において、第２のテスト期間におけるユーザの第２のビデオデータは、第１のビデオデータと同じやり方で受け取られ、又は取得される。好ましくは、第２のテスト期間は第１のテスト期間と同じ長さを有する。ステップ１３は、ステップ１０の後に実行され、第１と第２のテスト期間は時間的に離れている。好ましくは、ステップ１３はステップ１０の少なくとも１日後に実行される。好ましくは、ステップ１３はステップ１０の遅くとも７日後までに実行される。言うまでもなく、ステップ１０とステップ１３の実行の間に経過する時間の正確な長さは、本発明の機能にとって重要なことではない。実際、好ましい実施形態では、ユーザは、第１と第２のビデオデータを取得する時間を変更して、都合がよい時にこれらのステップを実行できるようにしてもよい。幾つかの実施形態では、ユーザは、（例えば、ポータブル電子デバイス２０により生成されるメッセージにより）指定された時間ウィンドウ内でステップ１０及び／又は１３を実行するように要求される。好ましくは、ステップ１０とステップ１３が実行される時間は、例えば、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより記録される。言うまでもなく、ステップ１０とステップ１３は、ユーザによるビデオデータの連続した取得を表す必要はない。例えば、ユーザは、毎日一回、ステップ１０とステップ１３のやり方でビデオデータを取得してもよいが、第１と第２のビデオデータは、１日より長く離間している。例えば、一実施形態では、第２のビデオデータは、最近取得されたビデオデータであり、第１のビデオデータは３日前に取得されたものである。好ましい実施形態では、第２のビデオデータは、最近取得されたビデオデータであり、第１のビデオデータは７日前に取得されたものである。
【００４６】
ステップ１４において、第１のビデオデータが分析され第１の呼吸信号が決定されるのと同じやり方で、第２のビデオデータが分析され、第２の呼吸信号が決定される。ステップ１５において、ステップ１２で用いられたのと同じ手法を用いて、第２の呼吸信号に含まれる咳イベントが検出される。
【００４７】
ステップ１６において、例えば、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより、ステップ１２とステップ１５の結果が用いられ、ユーザの呼吸状態が決定される。第１のビデオデータの取得と第２のビデオデータの取得との間の時間に付加的なビデオデータとそれに伴う呼吸信号が取得され、分析される場合、幾つかの実施形態では、この付加的信号の咳検出の結果は、呼吸状態の決定において使われる。
【００４８】
ユーザの呼吸状態は次の通り決定される。所定時間フレーム中に検出される咳イベントの数の上下の閾値が決定される。例えば、毎日一回ビデオデータが取得され分析される実施形態では、下の閾値は、現在のビデオデータに先行する（すなわち、現在のビデオデータで終わる）週に検出された１つの咳イベントであると定められ、上の閾値は、同じ期間に検出された２つの咳イベントであると定められる。検出された咳イベントの数が下の閾値より小さければ（すなわち、上記の例では、その週に咳イベントが検出されなければ）、ユーザの現在の呼吸状態は低リスクであると決定される。幾つかの実施形態では、低リスク状態は緑色で表される。検出された咳イベントの数が下の閾値以上であるが、上の閾値より小さければ（すなわち、上記の例では、その週に１回の咳イベントが検出されていれば）、ユーザの現在の呼吸状態は中リスクであると決定される。幾つかの実施形態では、中リスク状態は黄色で表される。中リスクの呼吸状態は、例えば、悪化する可能性のある併発状態（例えば、インフルエンザ、肺炎）を発祥するユーザのリスクを評価し、管理するために、ユーザにコンサルテーションをすべきことを、医療提供者に示す。検出された咳イベントの数が下の閾値以上であれば（すなわち、上記の例では、その週に２回以上の咳イベントが検出されていれば）、ユーザの現在の呼吸状態は高リスクであると決定される。幾つかの実施形態では、高リスク状態は赤色で表される。高リスクの呼吸状態は、ユーザは肺疾患状態を管理するより強い治療を提供されるべきであることを医療提供者に示す。
【００４９】
ステップ１７において、信号が、例えば、ステップ１６の結果に基づいて、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより出力される。好ましい実施形態では、ポータブル電子デバイス２０は、その信号により、ステップ１６において決定したように、ユーザの現在の呼吸状態に関する情報を含むメッセージを生成する。このメッセージは医療提供者に送信されてもよく、及び／又はユーザに表示されてもよい。好ましくは、ポータブル電子デバイス２０は、所定の頻度でかかるメッセージを生成し送信するように構成される。この頻度は、必ずしも必要ではないが、信号が出力される頻度と同じ頻度であってもよい。例えば、幾つかの実施形態では、信号は新しいビデオデータが取得され分析されるたびに（例えば、毎日）出力されるが、ポータブル電子デバイスは医療提供者にメッセージを週に一度送るように構成される。この場合、生成されるメッセージは、前週中に出力された信号のすべてに関連する情報を含む。
【００５０】
言うまでもなく、ステップ１０−１７は、図２に示した通りの順序で実行する必要はない。例えば、幾つかの実施形態では、ステップ１１と１２はステップ１３の後に実行される。幾つかの実施形態では、ステップ１１と１２はステップ１４と１５と同時に実行される。
【００５１】
ユーザがビデオデータを取得している最中に呼吸困難に陥った場合、これはそのビデオデータから決定される呼吸信号に表される。図４は、正常な安静時呼吸信号４０と、呼吸困難がある安静時呼吸信号４１とを示す。信号中の上側ピーク４２は呼気を表し、下側ピーク４３は吸気を表す。呼吸困難は浅く速い呼吸により特徴付けられる。浅い呼吸は、呼吸信号において、正常呼吸と比較して非常に小さい吸気−呼気振幅（ｉｎｈａｌｅ−ｅｘｈａｌｅ  ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）４４により表される。速い呼吸は、呼吸信号において、正常呼吸と比較して高い呼吸率（１分あたりの吸気−呼気サイクル数）により表される。正常安静時呼吸率は一般的に１分あたり１０−１８吸気−呼気サイクルの範囲内にある。１８サイクル／分より高い安静時呼吸率は健康境界の外である。呼吸率が高いことは吸気−呼気持続時間（ｉｎｈａｌｅ−ｅｘｈａｌｅ  ｄｕｒａｔｉｏｎ）４５が短いことも示唆する。それゆえ、平均の吸気−呼気持続時間が正常呼吸におけるよりも大幅に短い呼吸信号は、呼吸困難を示す。
【００５２】
幾つかの実施形態では、本方法は、第１と第２の呼吸信号に含まれる呼吸困難の何らかの兆候（ｉｎｄｉｃａｔｉｏｎ）を検知するステップを含む。平均呼吸率と平均呼吸振幅と（幾つかの実施形態では、平均吸気−呼気持続時間と）が、呼吸信号に対して計算される。平均呼吸率の値が、健康な被験者の正常な変動の範囲に対応する所定の境界と比較される。境界からはずれる計算された平均呼吸率の値は、呼吸困難の兆候であると判断される。例えば、具体的な一実施形態では、平均呼吸率の下側境界は１分あたり１０吸気−呼気サイクルであると定められ、平均呼吸率の上側境界は１分あたり１８吸気−呼気サイクルであると定められる。この具体的な実施形態では、１分あたり１０吸気−呼気サイクルより少ない、又は１８呼気−吸気サイクルより多い平均呼吸率の値は、異常であり、それゆえ呼吸困難の兆候であると判断される。幾つかの代替的な実施形態では、境界の替わりに１つの閾値を使うことも可能である。例えば、具体的な実施形態では、呼吸率の閾値は１分あたり１８吸気−呼気サイクルであると定められる。この閾値以下の平均呼吸率の値は正常であると見なされ、この閾値より大きい平均呼吸率の値は呼吸困難の兆候であると判断される。好ましい実施形態では、各呼吸信号に対して計算される平均値は、例えば、ポータブル電子デバイス２０のメモリに記憶される。
【００５３】
好ましい実施形態では、計算された各平均呼吸率値を正常又は呼吸困難の兆候と特徴付けるのに加えて、所定の時間フレームにわたり計算された平均呼吸率値と平均呼吸振幅値（すなわち、この時間フレーム中に取得されたビデオに基づいて計算される平均値）が分析され、本技術分野で知られた好適なトレンド分析手法を用いて、これらの値におけるトレンドが特定される。新しいビデオデータが毎日取得される好ましい実施形態では、所定の時間フレームが最新のビデオデータの取得までの（その取得を含む）週と定められ、７組の平均値がトレンド分析に用いられる。幾つかの実施形態では、平均吸気−呼気振幅が低下するトレンドが持続することは、呼吸困難の兆候であると判断される。幾つかの実施形態では、呼吸率が上昇するトレンドは、呼吸困難の兆候であると判断される。
【００５４】
所定時間フレームから検出した呼吸困難の兆候を用いて、ユーザの呼吸困難状態を判断する。一実施形態では、所定時間フレーム中に呼吸困難の兆候が検出されなければ（すなわち、計算された平均呼吸率の値がどれも正常な境界／閾値を越えないと判断され、呼吸振幅の低下及び／又は呼吸率の増加の持続的トレンドが見られなければ）、ユーザは呼吸困難のリスクが低い（緑色）状態にあると判断される。所定の時間フレームから計算した平均呼吸率の値がどれも異常ではないが、吸気−呼気振幅が減少する持続的トレンド及び／又は呼吸率が増加する持続的トレンドが見られる場合、ユーザは呼吸困難のリスクが中程度（黄色）の状態であると判断される。呼吸困難のリスクが中程度の状態であることは、患者が呼吸困難を起こすリスクがあることを医療提供者に示す。所定時間フレームから計算された平均呼吸率の値の少なくとも１つが境界／閾値を越える（ｖｉｏｌａｔｅ）すると判断されると、ユーザは、呼吸困難のリスクが高い（赤色）状態にあると判断される。呼吸困難のリスクが高い状態は、医療提供者に対して、呼吸困難が発症しことを示す。
【００５５】
咳イベントだけでなく呼吸困難がモニタされる実施形態では、判断された呼吸状態と、判断された呼吸困難状態との両方に基づいて、信号が出力される。かかる実施形態では、信号は、ユーザの現在の呼吸困難状態に関する情報を含むことを除けば、図２のステップ１７を参照して説明した通りである。
【００５６】
さらに、平均値のトレンドのさらなる進化は、ビデオデータ及び関連する呼吸信号の継続的な取得と分析により明らかにできる。本方法は、さらにユーザの肺疾患の状態を管理し、症状を管理下に置き、予定していない入院を防止する目的で、呼吸困難の負または正の進行を検出するために用い得る。
【００５７】
咳イベントに加えて呼吸困難の兆候が検出される幾つかの実施形態では、検出される咳イベントと検出される呼吸困難の兆候を用いて、（咳イベントのみに基づく）呼吸状態と別途の呼吸困難状態ではなく、ユーザの全体的な呼吸状態を決定する一実施形態では、所定時間フレーム中に呼吸困難の兆候が検出されず、その所定時間フレーム中に検出された咳イベントの数が、所定の小さい閾値より低いとき、ユーザは、全体的に呼吸のリスクが低い（緑色）状態にあると判断される。所定時間フレームから計算された平均呼吸率の値がどれも異常ではないが、吸気・呼気振幅が減少する持続的トレンド及び／又は呼吸率が増加する持続的トレンドが見られ、及び／又は所定時間フレーム中の咳イベントの数が下側閾値異常であり所定の上側閾値より小さい場合、ユーザは、中リスク（黄色）の全体的呼吸状態を有すると判断される。所定時間フレームから計算される平均呼吸率の値のうち少なくとも１つが境界／閾値を越えると判断され、又は所定時間フレーム中に検出される咳イベントの数が上側閾値以上である場合、ユーザは高リスク（赤色）の全体的呼吸状態にあると判断される。
【００５８】
このように、図２の方法は、肺疾患状態を有する患者の健康状態を正確に評価して、それにより医療提供者にこの状態を通知できる。この方法は、疾病管理と重症化防止を目的として、適時に介入をトリガー（ｔｒｉｇｇｅｒ）するために、いつ悪化トレンドが生じるかを示すことができる。有利にも、本方法は、スマートフォンやタブレットコンピュータなどの容易に入手できるポータブル電子デバイスのみを用いて実行でき、便利で使いやすく安価にできる。さらにまた、本方法により、評価の深さ及び精度を改善するのに用いられる水メイン及び活動アクティグラフなどの一般的に利用可能なセンサデバイスから付加データ組み込みが可能になる。
【００５９】
実際、幾つかの実施形態では、本方法は、例えば、付加的センサ２４及び／又は付加的センサ２５で、ユーザの活動を測定するステップを含む。ユーザが寝ている間にユーザの活動を測定すれば、その活動は睡眠の質を示す。ユーザの正常な毎日のルーティン（ｎｏｒｍａｌ  ｄａｉｌｙ  ｒｏｕｔｉｎｅ）の過程でユーザの活動を測定すると（例えば、ユーザがシフトワーカーである場合、日中に行う必要はない）、それは覚醒時の活動レベルを示し、それゆえに疲労／元気喪失を明らかにすることができる。好ましい実施形態では、ユーザの活動は、睡眠中と、ユーザの毎日のルーティンの両方の間に測定される。言うまでもなく、他の実施形態では、本方法は、睡眠時の動きのみ又は覚醒時の活動のみを測定するステップを含み得る。
【００６０】
睡眠中運動と覚醒時活動との両方を測定する一実施形態を、図５を参照して説明する。この実施形態では、ユーザの呼吸状態（及び、任意的に呼吸困難状態）が、図２のステップ１１−１６を参照して説明する。しかし、この実施形態の方法は、図５に示したステップ５０−５８の実行を含む。
【００６１】
ステップ５０において、ユーザの第１の覚醒時活動測定が、例えば付加的センサ２５を用いて、第３のテスト期間に為される。付加的センサ２５が活動アクティグラフである実施形態では、ユーザは、第３のテスト期間の持続時間に、自分の通常の毎日のルーティンを行いつつ、活動アクティグラフを装着することにより、これらの測定を行う。好ましくは、第３のテスト期間の長さは少なくとも３時間である。好ましくは、第３のテスト期間は一日の朝、昼及び晩をカバーする。幾つかの実施形態では、第３のテスト期間は、（第１のビデオデータが取得される）第１のテスト期間に隣接し、重なり、又は含む。好ましい実施形態では、第３のテスト期間は第１のテスト期間を含む（すなわち、ユーザは、付加的センサ２５により自分の活動が測定されている時に、第１のビデオデータを測定する）。幾つかの実施形態では、第３のテスト期間は、付加的センサ２５が起動される時間のセクションを含む。幾つかの実施形態では、第３のテスト期間は複数の分離した期間を含む。例えば、具体的な一実施形態では、第３のテスト期間は朝の１時間、昼の１時間、及び晩の１時間を含む。幾つかの実施形態では、本システムは、ユーザに、第１のビデオデータと第１の覚醒時活動データを毎日取得するように（例えば、ポータブル電子デバイスに表示されるメッセージ又はＳＭＳまたは電子メールで送信されるリマインダにより）要求し、一方、ユーザが各タイプのデータを取得する時間はユーザの自由選択にまかせる。好ましい実施形態では、ユーザがある時間までに（例えば、毎日のテストが必要な時に、６時までに）ある種のデータを取得していなければ、例えば、ポータブル電子デバイス２０によりリマインダが生成され、ユーザに表示または送信される。
【００６２】
ステップ５１において、第１の覚醒時活動測定と同様に、第４のテスト期間中にユーザの第２の覚醒時活動測定を行う。好ましくは、第４のテスト期間は、第３のテスト期間と、長さ及びその他の特性（例えば、それが含む分かれた期間の数）に関して同じか同様である。ステップ５１はステップ５０の後に実行され、第３と第４のテスト期間が時間的に隔てられているようにする。好ましくは、第３と第４のテスト期間の間の時間は、（第１のビデオデータが取得される）第１と第２のテスト期間の間の時間に関連している。例えば、幾つかの実施形態では、ビデオデータと覚醒時活動データは、両方とも１日に一回取得される（１つのテスト期間は、たとえそのテスト期間が複数のテスト期間を含むとしても、一回のデータ取得と見なされる。）。ビデオデータと同様に、言うまでもなく、ステップ５０と５１の実行間に経過する時間の正確な長さは、本発明の機能性にとって重要なことではない。実際、好ましい実施形態では、ユーザは、第１と第２の覚醒時活動データを取得する時間を変更して、自分の都合のよい時間にこれらのステップを行えるようにしてもよい。幾つかの実施形態では、ユーザは、指定された時間ウィンドウ中にステップ５０及び／又は５１を実行するように（例えば、ポータブル電子デバイス２０により生成されたメッセージにより）要求される。好ましくは、ステップ５０とステップ５１とが実行される時間が、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより記録される。ビデオデータと同様に、言うまでもなく、ステップ５０と５１は、ユーザによる覚醒時活動データの連続的取得を表す必要はない。例えば、幾つかの実施形態では、ユーザは、毎日一回、覚醒時活動データを取得するが、第１と第２の覚醒時活動データは２日以上離れている。
【００６３】
ステップ５２において、ユーザの第１の睡眠時運動測定が、例えば付加的センサ２４を用いて、第５のテスト期間に為される。付加的センサ２４が睡眠アクティグラフである実施形態では、ユーザは、少なくとも第５のテスト期間の持続時間にわたり寝ている間に、睡眠アクティグラフを装着して、これらの測定を行う。ユーザは、就寝時に付加的センサ２４を起動しなければならず、起床時にそれを停止しなければならない。好ましい実施形態では、第５のテスト期間は、付加的センサ２４が起動される時間のセクションである。幾つかの実施形態では、付加的センサ２４が起動された時間のセクションが、例えば、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより選択され、第５のテスト期間となる。かかる実施形態では、この選択は睡眠時運動データ中の、患者がその選択された期間中に実際に寝ている兆候に基づいてもよい。好ましくは、第５のテスト期間の長さは少なくとも数時間である。好ましい実施形態では、第５のテスト期間は、第１のテスト期間に時間的に近い（すなわち、好ましくは、第１のテスト期間がある日の前後の夜間である）。
【００６４】
ステップ５３において、第１の睡眠時運動測定と同様に、第６のテスト期間中にユーザの第２の睡眠時運動測定を行う。好ましくは、第６のテスト期間は第５のテスト期間と同じ長さである。ステップ５３はステップ５２の後に実行され、第５と第６のテスト期間が時間的に隔てられているようにする。好ましくは、第５と第６のテスト期間の間の時間は、（第１のビデオデータが取得される）第１と第２のテスト期間の間の時間に関連している。好ましい実施形態では、ビデオデータと睡眠時運動は両方とも２４時間に一回取得される。ビデオデータ及び覚醒時活動データと同様に、言うまでもなく、第５と第６のテスト期間の間に経過する時間の正確な長さは、本発明の機能性にとって重要なことではない。実際、ユーザは毎日同じ時間に眠り及び／又は起きる訳ではないので、夜間の異なる時間に生じる第５と第６のテスト期間を選択する必要があることが多い。好ましくは、例えば、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより、第５と第６のテスト期間の開始及び／又は終了の時間が記録される。ビデオデータ及び覚醒時活動データと同様に、言うまでもなく、ステップ５２と５３は、ユーザによる睡眠時運動データの連続的取得を表す必要はない。
【００６５】
言うまでもなく、ステップ５０−５３の順序は、図５に示した順序と異なっても良い。例えば、好ましい実施形態では、ステップ５０と５２はステップ５１と５３の前に行われる。
【００６６】
ステップ５４において、第１と第２の覚醒時活動測定が分析され、ユーザの覚醒時活動レベルにおけるトレンドが検出される。覚醒時活動レベルが覚醒時活動測定の各組（一組の覚醒時活動測定は日中に取得されるものである）に対して計算される。これらのレベルを互いに比較してトレンドを特定する。
【００６７】
第１の覚醒時活動測定の取得と、第２の覚醒時活動測定の取得との間の時間に覚醒時活動測定がされた実施形態では、これらの中間的な覚醒時活動測定も分析に用いられる。好ましい実施形態では、覚醒時活動測定は毎日行われるが、第１と第２の覚醒時活動測定は時間的に１週間隔てられる。明らかに、かかる実施形態では、７組の覚醒時活動測定が分析に用いられる。好ましい実施形態では、ステップ５４は、（言うまでもなく、このステップはより低い頻度で行うこともできるが）新しい覚醒時活動測定の取得と同じ頻度で行われる。
【００６８】
ステップ５５において、第１と第２の覚醒時活動測定が分析され、ユーザの睡眠の質におけるトレンドが検出される。睡眠時運動測定を分析して覚醒イベントを検出する。幾つかの実施形態では、検出された覚醒イベントの頻度が計算される。幾つかの実施形態では、検出された覚醒イベントの持続時間が計算される。検出及び／又は計算の結果を用いて、理想的な状態では、覚醒イベントは起こらず、これは適当な睡眠の質を示す。覚醒イベントの頻度及び／又は持続時間の増加は睡眠の質の悪化を示す。睡眠の質レベルが睡眠時運動測定の各組（一組の睡眠時運動測定は夜間に取得されるものである）に対して計算される。これらのレベルを互いに比較してトレンドを特定する。
【００６９】
第１の睡眠時運動測定の取得と、第２の睡眠時運動測定の取得との間の時間に睡眠時運動測定がされた実施形態では、これらの中間的な睡眠時運動測定も分析に用いられる。好ましい実施形態では、睡眠時運動測定は夜間に行われるが、第１と第２の睡眠時運動測定は時間的に１週間隔てられる。好ましい実施形態では、ステップ５５は、（言うまでもなく、このステップはより低い頻度で行うこともできるが）新しい睡眠時運動測定の取得と同じ頻度で行われる。
【００７０】
ステップ５６では、ユーザの覚醒時活動状態がステップ５４の結果に基づいて決定される。具体的な一実施形態では、覚醒時活動レベルに持続的な減少トレンドがなければ、ユーザは、リスクが低い（緑色）覚醒時活動状態を有すると判断される。持続的な減少トレンドが特定されるが、分析期間にわたる悪化が所定閾値より小さい場合、ユーザは、リスクが中程度の（黄色）覚醒時活動状態を有すると判定される。持続的な減少トレンドが特定されるが、分析期間にわたる悪化が所定閾値以上である場合、ユーザは、リスクが高い（赤色）覚醒時活動状態を有すると判定される。
【００７１】
ステップ５７では、ユーザの睡眠の質の状態がステップ５５の結果に基づいて決定される。具体的な一実施形態では、睡眠の質のレベルに持続的な低下トレンドがなければ、ユーザは、リスクが低い（緑色）睡眠の質の状態を有すると判断される。持続的な減少トレンドが特定されるが、分析期間にわたる悪化が所定閾値より小さい場合、ユーザは、リスクが中程度の（黄色）睡眠の質の状態を有すると判定される。持続的な減少トレンドが特定されるが、分析期間にわたる悪化が所定閾値以上である場合、ユーザは、リスクが高い（赤色）睡眠の質の状態を有すると判定される。
【００７２】
ステップ５８が図２のステップ１７を置き換える。このステップでは、（図２のステップ１６で決定された）ユーザの現在の呼吸状態と、（ステップ５６で決定された）ユーザの現在の覚醒時活動状態と、（ステップ５７で決定された）ユーザの現在の睡眠の質の状態とに基づいて、例えば、ポータブル電子デバイス２０の処理ユニットにより信号が出力される。ステップ５８において出力される信号は、ユーザの、現在の覚醒時活動状態と現在の睡眠品質の状態に関する情報も含むことを除き、図２のステップ１７を参照して説明した通りである。
【００７３】
言うまでもなく、システムが、第１の付加的センサ２４のみを含む実施形態、又は（ビデオデータの取得と同時に）睡眠時運動データのみが測定されるように、第１の付加的センサ２４のみが用いられる実施形態が可能である。かかる実施形態では、ステップ５０、５１、５４及び５６は図５の方法からは省かれ、ステップ５８において、信号は、決定された呼吸状態と決定された睡眠の質の状態だけに基づいて出力される。
【００７４】
或いは、システムが、第２の付加的センサ２５のみを含む実施形態、又は（ビデオデータの取得と同時に）覚醒時活動データのみが測定されるように、第２の付加的センサ２５のみが用いられる実施形態が可能である。かかる実施形態では、ステップ５２、５３、５５及び５７は図５の方法からは省かれ、ステップ５８において、信号は、決定された呼吸状態と決定された覚醒時活動状態だけに基づいて出力される。
【００７５】
それゆえ、ポータブル電子デバイスのみを用いて、ユーザの状態の悪化を検出及び／又は予測するように、肺疾患状態を有するユーザの状態をモニタできるようにする方法、装置及びシステムが提供される。
【００７６】
本発明を図面と上記の説明で詳細に例示して説明したが、かかる例示と説明は、例であって限定ではないと考えるべきである。本発明は開示した実施形態に限定されない。
【００７７】
本技術分野の当業者は、図面、開示及び添付した特許請求の範囲の研究により、特許請求の発明の実施において、開示した実施形態の変形を理解し、行うことができる。請求項において、「有する（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」との用語は他の要素やステップを排除せず、「ａ」または「ａｎ」との不定冠詞は複数の場合を排除しない。単一のプロセッサまたはその他のユニットが請求項に記載の複数のアイテムの機能を満たしても良い。ある複数の手段が複数の異なる従属請求項に記載されているからと言って、その複数の手段の組み合わせを有利に用いられないということではない。コンピュータプログラムは、光学的ストレージ媒体又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固体媒体などの好適な媒体上に格納／分布されてもよいが、インターネットその他の有線又は無線通信システムを介した形式で分散されていてもよい。請求項中の参照記号はその範囲を限定すると解釈してはならない。
【図１】
2017518834.tif 000003
【図２】
2017518834.tif 000004
【図３ａ】
2017518834.tif 000005
【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年2月23日(2017.2.23)
【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】
肺疾患状態を有するユーザの健康状態を非侵襲的にモニタリングする方法であって、
（ａ）  処理ユニットを設けるステップと、
（ｂ）  第１のテスト期間中に前記ユーザの第１のビデオデータを取得するステップと、
（ｃ）  取得した第１のビデオデータを分析して、前記ユーザの第１の呼吸信号を決定するステップと、
（ｄ）  前記第１の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップであって、前記咳イベントは前記第１の呼吸信号のピークから検出される、ステップと、
（ｅ）  後の第２のテスト期間中に前記ユーザの第２のビデオデータを取得するステップと、
（ｆ）  取得した第２のビデオデータを分析して、前記ユーザの第２の呼吸信号を決定するステップと、
（ｇ）  前記第２の呼吸信号中にある咳イベントを検出するステップであって、前記咳イベントは前記第２の呼吸信号のピークから検出される、ステップと、
（ｈ）  ステップ（ｄ）と（ｇ）の検出するステップの結果に基づいて前記ユーザの呼吸状態を決定するステップと、
（ｉ）  前記ユーザの呼吸状態に関する状態を含む信号を出力するステップとを含み、
少なくともステップ（ｃ）、（ｄ）及び（ｆ）−（ｉ）は、設けられた処理ユニットにより行われる、
方法。
【請求項２】
前記ユーザの第１の呼吸信号は、前記第１のビデオデータ中の動きベクトルを分析することにより前記第１のビデオデータから抽出され、前記ユーザの第２の呼吸信号は、前記第２のビデオデータ中の動きベクトルを分析することにより前記第２のビデオデータから抽出される、
請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップ（ｄ）は前記第１の呼吸信号中にある咳イベントの数を決定するステップを含み、ステップ（ｇ）は前記第２の呼吸信号中にある咳イベントの数を決定するステップを含み、
ステップ（ｈ）は、
ステップ（ｄ）と（ｇ）の結果を、上側閾値と下側閾値と比較するステップと、
所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記下側閾値より少ないとき、前記ユーザの呼吸状態が第１のリスクレベルにあると判断するステップと、
前記所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記下側閾値以上であるが、前記上側閾値より少ないとき、前記ユーザの呼吸状態が第２のリスクレベルにあると判断するステップと、
前記所定の時間フレーム中に検出された咳イベントの数が前記上側閾値以上であるとき、前記ユーザの呼吸状態が第３のリスクレベルにあると判断するステップと、を含む、
請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記第１の呼吸信号と前記第２の呼吸信号中の、呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析するステップをさらに含む、請求項１または２に記載の方法。
【請求項５】
前記第１の呼吸信号と前記第２の呼吸信号中の、呼吸困難に関連する特徴を検出及び分析するステップは、
各呼吸信号の平均呼吸率と平均呼吸振幅の値を計算するステップと、
計算した平均呼吸率の値を一以上の所定の閾値と比較するステップと、
計算した平均呼吸率の値と平均呼吸振幅の値とを分析して、前記平均呼吸率と平均呼吸振幅のトレンドを特定するステップとを含む、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記呼吸状態は、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に追加的に基づいて決定される、請求項４に記載の方法。
【請求項７】
前記第１及び／又は第２のビデオデータが所定時間までに取得されていないとき、前記ユーザにリマインダメッセージを送信または表示するステップをさらに含む、
請求項１ないし６いずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップ（ｉ）で出力される信号は、前記信号に含まれる情報を含むメッセージを医療提供者に関連する電子デバイスに送信させるように構成される、
請求項１ないし７いずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
第３のテスト期間中に前記ユーザの活動の第１の覚醒時活動測定結果を取得するステップと、
第４のテスト期間中に前記ユーザの活動の第２の覚醒時活動測定結果を取得するステップと、
前記第１と第２の覚醒時活動測定結果を分析し、前記ユーザの覚醒時活動レベルにおけるトレンドを検出するステップと、
検出された覚醒時活動トレンドに基づいて前記ユーザの覚醒時活動状態を決定するステップとを含み、
ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの覚醒時活動状態に関する情報を追加的に含む、
請求項１ないし８いずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
第５のテスト期間中に前記ユーザの活動の第１の睡眠時運動測定結果を取得するステップと、
第６のテスト期間中に前記ユーザの活動の第２の睡眠時運動測定結果を取得するステップと、
前記第１と第２の睡眠時運動測定結果を分析し、前記ユーザの睡眠の質におけるトレンドを検出するステップと、
検出された睡眠の質のトレンドに基づいて前記ユーザの睡眠の質の状態を決定するステップとをさらに含み、
ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの睡眠の質に関する情報を追加的に含む、
請求項１ないし９いずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
肺疾患状態を有するユーザの健康状態を非侵襲的にモニタリングするポータブルデバイスであって、
カメラにより取得される前記ユーザのビデオデータを受け取るカメラ入力を有する処理ユニットを有し、
前記処理ユニットは、請求項１ないし１０いずれか一項に記載の方法の少なくともステップ（ｃ）、（ｄ）及び（ｆ）−（ｉ）を実行するように構成されている、
ポータブルデバイス。
【請求項１２】
前記処理ユニットは、呼吸困難に関連する特徴の検出及び分析の結果に基づいて、前記ユーザの呼吸困難状態を決定するように構成され、
ステップ（ｉ）において出力される信号は、前記ユーザの呼吸困難に関する情報を追加的に含む、
請求項１１に記載のポータブルデバイス。
【請求項１３】
前記処理ユニットは、一以上の所定閾値を越える平均呼吸率の値を呼吸困難の兆候であると判断するようにさらに構成され、
前記ユーザの呼吸困難状態を決定するステップは、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する持続的トレンドが特定されない場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第１のリスクレベルであると決定するステップと、
計算された平均呼吸率の値がどれも呼吸困難の兆候であるとは決定されず、呼吸振幅が減少及び／又は呼吸率が増加する少なくとも１つの持続的トレンドが特定された場合、前記ユーザの呼吸困難状態を第２のリスクレベルであると決定するステップと、
所定時間フレーム中に呼吸困難の兆候であると決定された平均呼吸率の値の数が所定の呼吸困難兆候閾値より大きいとき、前記ユーザの呼吸困難状態を第３のリスクレベルであると決定するステップとを含む、
請求項１２に記載のポータブルデバイス。
【請求項１４】
肺疾患状態を有するユーザの健康状態を非侵襲的にモニタリングするシステムであって、
センサから活動測定結果を受け取るように構成された請求項１１ないし１３いずれか一項に記載のポータブルデバイスと、
前記ユーザの活動を測定する一以上のセンサであって、前記ポータブルデバイスに活動測定結果を送信するように構成された一以上のセンサとを有し、
前記処理ユニットは請求項９及び／又は請求項１０に記載の方法を実行するように構成され、
睡眠時運動測定結果を取得し、覚醒時活動測定結果を取得するステップは、前記一以上のセンサから活動測定結果を受け取るステップを含む、
システム。
【請求項１５】
前記一以上のセンサは加速度計又はジャイロスコープ及び／又は活動アクティグラフ及び／又は睡眠アクティグラフを有する、
請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
コンピュータ又は処理ユニットに、請求項１ないし１０いずれか一項に記載の方法の、ステップ（ａ）を除くステップを実行させるコンピュータプログラム。
【国際調査報告】
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