JP2019503720A - ウィルス性感染と非ウィルス性感染の間のイン・サイチュ識別に関する装置、システムおよび方法 - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は2015年11月13日に出願された同時係属の米国仮特許出願第62/25,005の権利を主張し、前記出願は参照により全体としてここに組み込まれる。
−標的部位で疑わしい感染から蛍光を生じさせるように選択された励起光を発光するステップと、
−かかる励起光によって生じられる、標的部位から発せられる蛍光を感知するステップと、
−標的部位から発せられる周囲体温を超える熱を示す温度データを感知するステップと、
−感知された蛍光および熱レベルに少なくとも部分的に基づいて、標的部位が感染を含むか否かの可能性を判断するステップを含む。
●サーモパイル温度レジスタが、ポーリングループ(polling loop)内のサンプル毎に5msで読み取られる。
●温度がパラメータ化閾値よりも高くなるまで、サンプルが除外される。
●閾値を上回ると、アルゴリズムは、パラメータ化時間の間、スリープ状態となって対数温度を安定させる。
●アルゴリズムが起動すると、5msのサンプルレートでパラメータ化された数のサンプルを取り出すように実施される。
●サンプル収集が完了した後、サンプルは平均化され、単純平均が記録される。
●1次標準偏差がサンプル上で算出され、記録される。
●次いで、サンプルは標準偏差外のすべてのサンプルを除外するループに通される。
●残りのサンプルの平均値が算出される。
●最小サンプルのパラメータ化された数値は、この結果が高品質測定値(quality reading)を有するには良好な測定値が少なすぎるか否かを判断する。良好サンプルの数が少なすぎる場合はエラーが返される。
●次いで、結果がパラメータ化された一定のオフセット(parameterized constant offset)に加算され、口腔内のより低い平均温度に補正される。
●サーモパイル温度レジスタが、ポーリングループ内のサンプル毎に5msで読み取られる。
●サンプルが、パラメータ化された数でローリング平均キューに押し込まれる。
●ループの各通過で、全サンプルの合計に新たな測定値が加算され、最も古い値が全サンプルの合計から減算される。
●平均値が算出される。
●最新サンプルを含む、以前のサンプルのパラメータ化された数に関する勾配が算出される。
●勾配がパラメータ化された閾値を超えて減少するとき、温度が記録される(観念的には測定中は勾配がゼロになるが、これは報告される温度の持続時間および変動性により、実現可能ではない)。
●次いで、結果がパラメータ化された一定のオフセットに加算され、口腔内のより低い平均温度に補正される。
例示のシステムは、組込システムソフトウェアおよびホストクライアントソフトウェアを含む。この例の特徴は図10に示されている。組込システムソフトウェアはラズベリーパイ(RPI)コンピュータモジュールで作動する。このソフトウェアはデバイスドライバ、カーネルサービス、Linux(登録商標)カーネルおよびブートローダ、および、アプリケーションレベルのソフトウェアを含む。ホストソフトウェアは、PC上で作動する、クライアント・グラフィカル・ユーザ・インタフェース(GUI)である。クライアントGUIはユーザがシステムとインタラクトすることを支援する。
組込ハードウェアプラットフォームは、コンピュータモジュールの入出力(I/O)を利用した複数のハードウェア周辺機器を含むRPIコンピュータモジュールを備える。コンピュータモジュールは、512MBのRAM、および4GBのeMMCフラッシュメモリを搭載したBroadcom社のBCM2835プロセッサを使用する。さらに、コンピュータモジュールは、現像剤を使用するために(for developer use)、プロセッサのI/Oピンをすべて引き抜く。コンピュータモジュールは、ラピッドプロトタイピングおよび組込Linux(登録商標)の展開に観念的に適した状態にする、強化された組込Linux(登録商標)エコシステムを有する。組込ソフトウェアの実施は、ユニットを実施するのに適した、カスタム化して効率化された(custom streamlined)Linux(登録商標)カーネル、必要なカーネルモードドライバ、およびユーザモードアプリケーション機能を提供する。以下の表2は組込ソフトウェアアーキテクチャおよび、その個別のソフトウェアコンポーネントの構成を示している。
アプリケーションエグゼクティブ(application executive)は、ブート時に起動され、ユニットの電源が切れるまで作動するLinux(登録商標)ユーザモードプロセスである。アプリケーションエグゼクティブの目的は、ユニットとのユーザインタラクションに基づいて、様々な下層システムの機能性コンポーネントと連係する高レベル状態機械として機能することである。
保存
ユニットはそのフラッシュファイルシステム内に画像を保存する性能を有する。画像保存は動力サイクルを通じて持続する。ユニットのユーザは固有の患者識別子を1または複数の画像のグループに関連付ける性能を有する。ファイルシステムはLinux(登録商標)カーネルおよびアプリケーションソフトウェアを含む、同一のフラッシュ部分に存在する。40MBの容量がシステムソフトウェアのバイナリ保存域に確保される。
ユニットは、分析用画像をキャプチャするカメラを使用する性能を有してもよい。
(ディスプレイおよびメニュー)
ユニットは患者の温度収集のための温度センサを読み取る性能を有する。
ユニットは、画像収集に使用される白色照射LED、赤色LED、および青色LEDの3つのLEDを備えた3つのLEDを有する。
ユニットは、開発およびデバッグのためのLinux(登録商標)ターミナルを表示するのに使用されるシリアルポートを有する。
ホストクライアントソフトウェアは、ユニットを使用するために最小限の機能のGUIを備える。GUIは、Bluetooth(登録商標)デバイスのペアリング、ファイルアップロードおよびブラウジング、患者IDの表示、画像表示、デバイスワイプ、ならびに、必要に応じて他の機能を実施する性能を有する。
Claims (37)
- インビボの生物学的標的部位で疑わしい感染を検査および解明するように構成され、ハウジングを備える検出システムであって、
前記標的部位で疑わしい感染から蛍光を生じさせるように選択された励起光を発光するように構成された少なくとも1つの発光体と、
前記蛍光を検出するように構成された光センサと、
前記標的部位の前記疑わしい感染から発せられる周囲体温を超える熱を示す温度データを検出および識別するように構成された熱センサとを備え、
前記検出システムは、コンピュータ実装プログラムにさらに操作可能に接続され、前記コンピュータ実装プログラムは、a)前記蛍光に関連づけられた蛍光データ、および、周囲体温を超える熱レベルに関連づけられた温度データを受容し、b)前記標的部位が感染を含んでいる可能性を判断するためにデータを解明するように構成されたことを特徴とする検出システム。 - 前記システムは、前記疑わしい感染がウィルス性感染または非ウィルス性感染のいずれであるかを判断するようにさらに構成されることを特徴とする請求項1に記載の検出システム。
- 前記ハウジングは、前記標的部位の画像を提供するように意図および構成された撮像システムをさらに備えることを特徴とする請求項1に記載の検出システム。
- 前記標的部位の前記画像は、前記疑わしい感染の空間的組織を識別することを特徴とする請求項3に記載の検出システム。
- 前記システムは、前記感染がウィルス性感染または非ウィルス性感染のいずれかの可能性を判断する際、前記空間的組織を使用することを特徴とする請求項4に記載の検出システム。
- 前記疑わしい感染が非ウィルス性感染である場合、前記コンピュータ実装プログラムは、前記感染が細菌性であるか否かをさらに識別することを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記少なくとも1つの発光体、前記光センサおよび前記熱センサは、すべて前記ハウジングの遠位端に配置され、すべて前方を向き、前記標的部位の同一の領域を実質的にカバーするように向いていることを特徴とする請求項1から6のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記ハウジングは、ユーザが片手で握れるように構成されていることを特徴とする請求項1から7のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記ハウジングは、人間の口腔内に適合し、前記口腔の少なくとも後面または前記口腔の後方の喉を検査できるように構成されることを特徴とする請求項1から8のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記システムは、前記ハウジングの前記遠位端に取り外し可能に取り付けられる寸法で構成された分離可能な遠位要素をさらに備え、前記分離可能な遠位要素は、大幅な変化を伴うことなく、少なくとも前記励起光、前記蛍光および前記熱レベルを伝達するように構成された、少なくとも1つの遮光側部および前方を向いたウィンドウを備えることを特徴とする請求項1から9のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記分離可能な遠位要素は、前記前方を向いたウィンドウを備えないことを特徴とする請求項10に記載の検出システム。
- 前記分離可能な遠位要素は、前記少なくとも1つの遮光側部および前記前方を向いたウィンドウの両方を備えることを特徴とする請求項10に記載の検出システム。
- 前記分離可能な遠位要素の少なくとも2つの側部は、前記側部を前記熱センサから遮られた状態に維持するように構成された凹部を備えることを特徴とする請求項10から11のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記ハウジングの前記遠位端および前記分離可能な遠位要素は、前記分離可能な遠位要素が前記ハウジングの前記遠位端にスナップ式で着脱することができるように協働的に構成されることを特徴とする請求項10から13のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記ハウジングの前記遠位端および前記分離可能な遠位要素は、前記分離した遠位要素が前記ハウジングの前記遠位端にスナップ式で着脱できるように構成された、協働する突起部および戻り止めを備えることを特徴とする請求項10から13のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記ハウジングの前記遠位端は、検査に使用されない場合には、単独の回路基板上に取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項10から14のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記ハウジングは、前記ハウジング背面上にディスプレイスクリーンをさらに備えることを特徴とする請求項1から16のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記システムは、前記標的部位での周囲条件による熱レベルの歪みに対処するように構成されることを特徴とする請求項1から17のいずれか一項に記載の検出システム。
- 前記システムは、前記熱レベルの歪みに対処するように構成された少なくとも1つのアルゴリズムをさらに備えることを特徴とする請求項18に記載の検出システム。
- インビボの生物学的標的部位で疑わしい感染を検査する方法であって、
前記標的部位で疑わしい感染から蛍光を誘起ように選択された励起光を発光するステップと、
前記励起光によって引き起こされた前記標的部位から発せられる蛍光を感知するステップと、
前記標的部位から発せられる周囲体温を超える熱を示す温度データを感知するステップと、
前記感知された蛍光および前記熱レベルに少なくとも部分的に基づいて、前記標的部位が感染を含むか否かの可能性を判断するステップと、を含むことを特徴とする方法。 - 前記疑わしい感染がウィルス性感染または非ウィルス性感染のいずれであるかを判断するステップをさらに含むことを特徴とする請求項20に記載の方法。
- 前記方法は、前記疑わしい感染の空間的組織をさらに識別することを特徴とする請求項21に記載の方法。
- 前記方法は、前記感染がウィルス性感染または非ウィルス性感染のいずれかの可能性を判断する際、前記空間的組織をさらに使用することを特徴とする請求項22に記載の方法。
- 前記疑わしい感染が非ウィルス性感染である場合、前記方法は、前記感染が細菌性であるか否かをさらに識別することを特徴とする請求項20から22のいずれか一項に記載の方法。
- 前記励起光は、ハンドヘルド式検査システムのハウジングの遠位端に配置された発光体によって発光され、且つ、前記蛍光レベルおよび前記熱レベルは、前記ハウジングの前記遠位端に配置されたセンサによって検出され、前記発光体および前記センサはすべて前方を向き、前記標的部位の同じ領域を実質的にカバーするように向いていることを特徴とする請求項20から24のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ハウジングはユーザが片手で握れるように構成されていることを特徴とする請求項25に記載の方法。
- 前記ハウジングは、人間の口腔内に適合し、前記口腔の少なくとも後面、または前記口腔の後方の喉を検査できるように構成されることを特徴とする請求項25または26に記載の方法。
- 前記システムは、前記ハウジングの前記遠位端に取り外し可能に取り付けられる寸法で構成された分離可能な遠位要素をさらに備え、前記分離可能な遠位要素は、大幅な変化を伴うことなく、少なくとも前記励起光、前記蛍光および前記熱レベルを伝達するように構成された、少なくとも1つの遮光側部および前方を向いたウィンドウを備えることを特徴とし、
該方法は、前記ハウジングに前記遠位要素を追加するステップと、前記ハウジングから前記遠位要素を分離するステップと、をさらに含むことを特徴とする請求項25から27のいずれか一項に記載の方法。 - 前記分離可能な遠位要素は前記前方を向いたウィンドウを備えないことを特徴とする請求項28に記載の方法。
- 前記分離可能な遠位要素は、前記少なくとも1つの遮光側部および前記前方を向いたウィンドウの両方を備えることを特徴とする請求項28に記載の検出システム。
- 前記分離可能な遠位要素の少なくとも2つの側部は、前記側部を前記熱センサから遮られた状態に維持するように構成された凹部を備えることを特徴とする請求項28又は29一項に記載の方法。
- 前記ハウジングの前記遠位端および前記分離可能な遠位要素は、前記分離可能な遠位要素が前記ハウジングの前記遠位端にスナップ式で着脱できるように協働的に構成されることを特徴とする請求項28から31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ハウジングの前記遠位端および前記分離可能な遠位要素は、前記分離した遠位要素が前記ハウジングの前記遠位端にスナップ式で着脱できるように構成された、協働的な突起部および戻り止めを備えることを特徴とする請求項28から31のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ハウジングの前記遠位端は、検査に使用されない場合には、単独の回路基板上に取り付けられるように構成されることを特徴とする請求項28から32のいずれか一項に記載の方法。
- 前記ハウジングは、前記ハウジング背面上にディスプレイスクリーンをさらに備えることを特徴とする請求項20から34のいずれか一項に記載の方法。
- 前記方法は、前記標的部位での周囲条件による熱レベルの歪みを対処することを特徴とする請求項20から35のいずれか一項に記載の方法。
- 前記システムは、前記標的部位での周囲条件による前記熱レベルの歪みを対処するように構成された少なくとも1つのアルゴリズムをさらに備えることを特徴とする請求項20から35のいずれか一項に記載の方法。
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