JP2019517371A - 脈拍特性の検出と信頼性のある捕捉のための装置 - Google Patents

Abstract

本発明は、被験者の手首の脈拍を感知し、リアルタイムで脈拍を捕捉し、脈拍信号の時間周波数特性と被験者のヴァータ、ピッタ及びカパの体質に基づいて脈拍を分析することによって被験者の健康状態に到達する装置に関する。この装置は、脈拍を測定する人の専門知識への依存を最小限に抑えながら、利用しやすい方法にて、最小限の位置誤差で、被験者の手首の適切な位置にて被験者の無雑音脈拍特性を確実に検出及び捕捉する。この装置は、脈拍の分析を容易にし、脈拍特性、視覚的特徴、構造化クエリに対する被験者の反応に基づいて包括的な診断システムを提供し、被験者の３つのドーシャレベルに到達する。

Description

本発明は、被験者の手首の脈拍を感知して、被験者が健康な状態に到達するための装置に関する。さらに、本発明は、リアルタイムで脈拍を捕捉するための装置に関し、脈拍信号の時間周波数特性と被験者のヴァータ（Ｖａｔａ）、ピッタ（Ｐｉｔｔａ）及びカパ（Ｋａｐｈａ）の体質とに基づいて脈拍を分析する。

アーユルヴェーダの診断と治療は、３つの体質、即ち（主に運動に関与する）ヴァータ、（主にエネルギーに関与する）ピッタ及び（主に構造に関与する）カパの観点から人体に存在する５つの基本的な要素に基づくものである。この３つの成分が適切な割合で存在すれば、人は健康であると言われている。脈拍に基づく検査（ナディパリクシャン（ｎａｄｉｐａｒｉｋｓｈａｎ））は、被験者の３つのドーシャ（ｄｏｓｈａ）（ヴァータ、ピッタ、及びカパ）レベルにアクセスして、特定のドーシャの優位性に到達するとともに、あらゆる不調の原因と考えられるドーシャの不均衡に到達するために実施される。

さらに、アーユルヴェーダ施術者は、ナディパリクシャンの評価と合わせて、目視検査及び被験者との質問に基づく対話を使用して、最終的に被験者の３つのドーシャレベルに到達する。

ナディパリクシャンでの重要な課題は、診断及び治療プロセスでの基本的な入力を形成する場合に、被験者の脈拍に対する主観的な感覚を最小にすることにある。

脈拍を正確に測定し、脈拍データを被験者の視覚的特徴及び質問に対する応答に結び付けるための装置を提供するために、過去にいくつかの試みがなされた。

最も類似する先行技術、特許文献１（インド国特許出願第１６７５／ＤＥＬ／２００７号）は、動脈ナディ（ｎａｄｉ）脈拍波形の定量的検出及び脈拍パターンを識別するための高度な機械学習アルゴリズムの適用のための非侵襲的装置に関する。ダイヤフラムから作成される３つのひずみゲージ要素が正確なヴァータ、ピッタ、カパを採集する位置に配置され、同等の電気出力を付与する。システムは、ＵＳＢポートにパーソナルコンピュータとのインタフェースを有するデジタイザを有する。圧力単位では小さいこの圧力は、正確で再現可能でノイズのない波形で捕捉され、正確な診断を実施する。各検知素子と人の皮膚との間には小さな空隙が導入されている。脈拍に存在するリズム、自己相似性、カオス性などの生理的特徴は、さまざまなタイプ及びサブタイプのナディ（ｎａｄｉ）パターンを表す厳密な機械学習アルゴリズムを使用して抽出される。

この先行技術は以下の制限を有する。
ｉ．記録された脈拍データは、被験者の手又は検査者の手の動きによるノイズを含む。
ｉｉ．オリフィスの矩形形状は、脈拍の検出にて歪みを引き起こす可能性があるため望ましくない。
ｉｉｉ．センサとネオプレンシート上に配置された３つのオリフィスの構成は、アーユルヴェーダの伝統を継ぐ「３本指の評価プロセス」を模倣するものではない。
ｉｖ．センサと皮膚の間に空隙を導入するのに使用されるネオプレンシートは、医学的に許容されるものでもなく、耐久性もない。
ｖ．コンピュータに脈拍信号を保存するためのコンピュータとの有線ＵＳＢインタフェースは簡単には持ち運ぶことができない。

このため、被験者の脈拍を測定し分析する人の専門知識への依存を最小限に抑えながら、利用しやすく標準化された方法にて、最小限の位置誤差で、被験者の手首の適切な位置で被験者の無雑音脈拍特性を検出及び確実に捕捉するための装置を提供し、被験者の３つのドーシャレベルに到達するための被験者の脈拍特性、視覚的特徴、被験者の構造化クエリに対する応答を含む包括的な診断システムを提供して、被験者の適切な一連の治療を可能にするという要望が満たされていない。

インド国特許出願第１６７５／ＤＥＬ／２００７号

本発明の主な目的は、被験者の脈拍を高感度に感知して確実に測定し、脈拍を分析し、脈拍を被験者の健康指標と相関させる包括的な費用効果の高い装置を提供することである。

本発明の別の目的は、装置内に配置された３つのセンサに異なる圧力を付加して、施術者が３本の指を手首に当てることによって手動で脈拍を感じる方法を模倣する柔軟性を提供することである。

本発明の別の目的は、被験者の手又は検査者の手を手動で動かすことによって脈拍データと干渉するあらゆるノイズを補正することである。

本発明の別の目的は、診断プロセスのための健康指標を提供するために収集された脈拍信号の集中データについての機械学習を提供することである。

本発明の別の目的は、両手で同時に脈拍信号を捕捉するためのオプションを有する装置を提供することである。

本発明のさらに別の目的は、「スパルシャ（ｓｐａｒｓｈａ）、ダルシャナ（ｄａｒｓｈａｎａ）及びプラシュナ（ｐｒａｓｈｎａ）」を含む診断プロセスのための「ドルシャム（ｄｒｕｓｈｙａｍ）」情報を可能にするために被験者の顔を撮影することである。

本発明のさらに別の目的は、被験者の声を記録して、脈拍信号を記録するのと同時に被験者の声の高さを記録することである。

本発明のさらに別の目的は、脈拍信号を記録するのと同時に被験者の体温を記録することである。

本発明の装置は、少なくとも１つの脈拍用携帯型検出ユニットと、ベースユニットと、記憶システムとを備える。この装置では、
ｉ．脈拍用携帯型検出ユニットは、センサと脈動基板との間に空隙を設けて被験者の手首のヴァータ、ピッタ及びカパの位置で脈拍を感知するように構成された少なくとも３つの圧力センサと、加速度計と、圧力センサ及び加速度計による信号の制御された取得のためのコントローラと、の構成を備える。
ｉｉ．電力供給されたベースユニットは、通信装置、コンピュータ又はクラウドベースの記憶装置から選択された記憶ユニットに動作可能に接続される。

圧力センサと相関のある開口は、センサと脈動面との間に楕円形の空隙を設けて、施術者が手首に３本の指を当てて手動で脈拍を感じる方法を模倣するように構成される。

実施形態の１つでは、携帯用ユニットを用いて脈拍の読み取りが実施されるときに、被験者の手首を握るベースユニットにギャップが設けられる。

一実施形態では、被験者の両手で同時に脈拍信号を捕捉するために、２つの脈拍用携帯型検出ユニットを電力供給されたベースユニットに動作可能に接続してもよい。

三軸加速度計が好ましいが、一軸、二軸又は三軸の加速度計を使用してもよい。さらに好ましくは、加速度計は微小電気機械システム（ＭＥＭＳ）である。しかし、このほか、直角に取り付けられた２つの２軸加速度計が目的を果たすであろう。

一実施形態では、ベースユニットを、上面が１２０°から１７９°まで変化する角度θにて角度付けられた２つの傾斜を有する手首置き場として構成してもよい。手首置き場は、被験者の手首が脈拍信号を記録するための設定角度の範囲に置かれることを確実にする。

被験者の体温を記録する温度センサ、被験者を撮影するカメラ、被験者の声を記録するマイクロフォンを、脈拍用携帯型ユニット又はベースユニットに設けてもよい。

結果の表示を含むデータ取得及び分析システムは、記憶ユニットに適切に統合され、記憶ユニット内に配置されてもよい。

図１〜図８は、本発明の特定の実施形態を示す。
被験者の２つの手首上の脈拍のヴァータ、ピッタ及びカパの位置を示す。ここで、脈拍は伝統的な方法を用いて感知される。図１では、（ａ）は被験者の左手を示し、（ｂ）は被験者の右手を示し、（ｃ）は両手の手首の親指の付け根を示し、この付け根より下で脈拍が伝統的に感知され、（ｄ）は両手のヴァータ位置を示し、（ｅ）は両手のピッタ位置を示し、（ｆ）は両手のカパ位置を示す。 脈拍記録システムを示す。ここで、（ｇ）は脈拍信号測定用携帯型ユニットを示し、（ｈ）は電力供給されたベースユニットを示し、（ｉ）は２つのユニットを接続するケーブルを示す。 脈拍信号測定用携帯型ユニットを示す。ここで、（ｊ）は携帯型ユニットの空間移動を感知するためにベースユニットに動作可能に接続された携帯型ユニット内の加速度計であり、（ｋ）は３つの圧力センサと感知される脈動基板との間に空隙を導入するように構成されたベースユニットであり、（ｌ）は検査者が少なくとも３本の指を置くための携帯型ユニット内の空間を示し、（ｉ）は携帯型ユニットをベースユニットに接続するオプションのケーブルを示す。 脈拍信号測定用携帯型ユニットの底面図を示す。ここで、（ｍ）は携帯型ユニットの３本の柔軟な指状構造によって導入された３つの空隙を示す。 ベースユニットを示す。ここで、（ｎ）は電源オン／オフスイッチであり、（ｏ）はベースユニットを記憶システムに接続するマイクロＵＳＢコネクタであり、（ｐ）はバッテリ寿命レベルを表示するＬＥＤインジケータであり、（ｑ）は携帯型ユニットからケーブルを通すためのオリフィスであり、（ｒ）は被験者の他方の手のための任意の追加の携帯型ユニットからケーブルを通すためのオリフィスであり、（ｓ）は検査者の親指が被験者の手首を握るのに役立つ間隙を示し、（ｔ）は脈拍信号を同時に取得しながら被験者の温度を記録するための任意の温度センサであり、（ｕ）は被験者の写真を撮るオプションの写真カメラであり、（ｖ）は被験者の声を記録するオプションのマイクロフォンであり、（ｗ）は角度θを示し、この角度にて、脈拍信号を記録する被験者の手首の脈拍感知位置を上昇させるためにベースユニットが湾曲しており、角度θは１２０°から１７９°まで変化してもよい。 脈拍取得方法のプロセスを示す。ここで、（ｘ）は携帯型ユニット内に位置する検査者の３本の指を示し、（ｇ）は携帯型ユニットであり、（ｙ）は被験者の右手であり、（ｈ）はベースユニットであり、（ｉ）は携帯型ユニットをベースユニットに接続するオプションのケーブルを示す。 脈拍取得システムの一実施形態を示す。ここで、（ｇ）は携帯型ユニットであり、（ｈ）はベースユニットであり、（ａａ）、（ａｂ）、（ａｃ）はベースユニットに動作可能に接続された３つの圧力センサであり、（ｊ）はベースユニットに動作可能に接続された加速度計であり、（ｉ）はベースユニットを携帯型ユニットに接続するケーブルであり、（ａｄ）はプリセット動作を制御するためのマイクロコントローラであり、（ａｅ）は全構成要素に動作可能に接続されたバッテリ、（ａｆ）は記憶システムに動作可能に接続されたＢｌｕｅＴｏｏｔｈ（登録商標）、（ａｇ）は、取得されたデータを記憶するベースユニットのローカルメモリであり、（ｏ）は記憶システムに動作可能に接続されたマイクロＵＳＢ接続であり、（ｎ）はマイクロコントローラに動作可能に接続されたオン／オフスイッチ、（ｐ）はマイクロコントローラに動作可能に接続されたバッテリのＬＥＤ表示であり、（ｔ）はオプションの温度センサであり、（ｕ）はオプションの写真カメラであり、（ｖ）はオプションのマイクロフォンである。 記録された脈拍データからノイズを除去するための加速度計データの使用を示す。ここで、（ａｇ）はヴァータ位置に記録された２０秒のサンプル脈拍データであり、（ａｈ）は（ａｇ）と同時に記録された加速度計データの第１の成分であり、（ａｉ）は、信号対雑音比が７．２倍に増加した、結果として得られる雑音除去脈拍データである。

脈拍を記録するプロセス
図１〜図８に示される特定の実施形態を使用して、被験者の手首のヴァータ、ピッタ及びカパの位置で脈拍信号を記録するプロセスは、以下のステップを含む。
ｉ．検査者がベースユニットの電源を入れ（図５のｎ）、システムに十分な電力があることを確認する。
ｉｉ．被験者の医療情報を記憶システムに入力する。
ｉｉｉ．必要に応じて、被験者の写真を撮影して記憶システムに保存する。
ｉｖ．被験者の手を「手首置き場」の上に置く。
ｖ．ベースユニットに設けられた隙間に親指を置くことによって、検査者が被験者の手首を適切に握る。
ｖｉ．携帯型ユニットの長孔に置かれた検査者の３本の指を使用して、検査者によって脈拍を感知し、モニタによって提供される視覚化を使用して被験者の手首の領域上に携帯型ユニットを適切に位置決めする。
ｖｉｉ．ベースユニットのローカルメモリにて圧力センサ、加速度計、オプションの温度センサからの信号を取得し、携帯型ユニットを被験者の手首から取り外した後のデータをさらに分析のために保存する。
ｖｉｉｉ．必要に応じて、被験者の声を録音して記憶システムに保存する。
ｉｘ．データ取得後、ベースユニットの電源を切る。

加速度計の機能は、データ取得中に、圧力センサを含む携帯型ユニットの空間的移動を監視し、被験者の手首又は検査者の手の動きのために、収集された脈拍データを破棄することである。加速度計のデータ値が安定している場合、同時に記録された脈拍データはノイズを伝達しない。加速度計データは、雑音除去脈拍データを生成するために使用される。

各脈拍信号は、深さ、強度、振幅、周波数、リズム、長さ、種類、量、質感に関して計算される。

脈拍データは、顔写真による視覚的情報（ダルシャナ）、脈拍信号による感覚情報（スパルシャ）及び質問（プラシュナ）を用いて分析され、ガティ（ｇａｔｉ）、スワループ（ｓｗａｒｏｏｐ）、プラクルティ（ｐｒａｋｒｕｔｉ）、ビクルティ（ｖｉｋｒｕｔｉ）、サマタ（ｓａｍａｔａ）、スツーラタ（ｓｔｈｏｏｌａｔａ）、ウッタナタ（ｕｔｔａｎａｔａ）、ギャンヒラタ（ｇａｍｂｈｉｒａｔａ）、スクシュマタ（ｓｕｋｓｈｍａｔａ）及びバラ（ｂａｌａ）などのアーユルヴェーダ用語で健康指標を導き出す。

脈拍データは、心拍数、リズム、脈拍数の変動性、トポロジー、心血管パラメータなどの対症療法用語に関して、健康対不健康の最終の見解と共に健康指標を導き出すために分析される。

本システムは、楕円形の空隙を有して医学的に順守された柔軟な材料で作成された３つの指状構造体の形態の３つの圧力センサが３本の指による伝統的な脈拍測定法をまさに緊密に模倣しているため、あらゆる従来技術の装置を越える技術的進歩を提供する。このシステムはこのほか、システム内に配置された３つの圧力センサに異なる圧力を付加する柔軟性を提供する。

加速度計を含めると、被験者の手首上の携帯型ユニットの空間的位置をリアルタイムに監視し、被験者の手首又は検査者の手の動きの間に収集されたデータのために、データを破棄する手段が提供される。

本発明のシステムはこのほか、被験者の両手の手首からの脈拍データを同時に取得する手段を提供する。

脈拍データ記録中の体温、視覚的様相、被験者の声を取得し、取得したデータを包括的に分析すると、信頼性の高い健康指標及び「スパルシャ、ダルシャナ及びプラシュナ」を含む診断が提供される。

Claims (10)

1. 少なくとも１つの脈拍用携帯型検出ユニットと、ベースユニットと、記憶システムとを具備する装置であって、
   Ｉ．前記脈拍用携帯型検出ユニットは、センサと脈動基板との間に空隙を設けて、被験者の手首上のヴァータ、ピッタ及びカパの位置にて脈拍を感知するように構成される少なくとも３つの圧力センサと、
   ＩＩ．加速度計システムと、
   ＩＩＩ．前記圧力センサ及び前記加速度計システムによる信号の取得を制御するコントローラと、
   ＩＶ．通信装置、コンピュータ又はクラウドベースの記憶装置から選択された記憶ユニットに動作可能に接続された、電力供給されたベースユニットと、を具備する、装置。
2. 前記圧力センサは、センサと脈動面との間に楕円形状の空隙を提供するように構成される、請求項１に記載の装置。
3. 前記加速度計システムは、一軸加速度計又はその組み合わせ、二軸加速度計又はその組み合わせ、あるいは多軸加速度計、好ましくはＭＥＭＳ三軸加速度計から選択される、請求項１に記載の装置。
4. 携帯型ユニットを用いて脈拍を読み取る場合に前記被験者の手首を把持するために、前記ベースユニットに間隙を設ける、請求項１に記載の装置。
5. 前記ベースユニットは、手首置き場であって、前記手首置き場の上面は１２０°〜１７９°の間で変化する角度θにて角度付けられる２つの傾斜を有して、被験者の手首が、脈拍信号を記録するために所定の角度の範囲内に置かれることを確実にする、手首置き場として構成される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の装置。
6. 前記脈拍用携帯型ユニット又は前記ベースユニットに、前記被験者の体温を記録する温度センサ、前記被験者を撮影するカメラ、前記被験者の声を記録するマイクロフォン及びその組み合わせを設ける、請求項１〜５のいずれか１項に記載の装置。
7. ディスプレイを含む、データを取得して分析するシステムは、前記記憶ユニットに動作可能に組み込まれる、請求項１〜６のいずれか１項に記載の装置。
8. ２つの脈拍用携帯型検出ユニットを、前記電力供給されたベースユニットに動作可能に接続して、被験者の両手の脈拍信号を同時に捕捉する、請求項１〜７のいずれか１項に記載の装置。
9. 脈拍計測用携帯型検出ユニットと、ベースユニットと、記憶システムとを具備する装置であって、
   三軸加速度計を前記ベースユニットに動作可能に接続して前記携帯型ユニットの空間的移動を感知し、
   ３つの可撓性指状構造体を、３つの圧力センサと感知されている脈動基板との間に空隙を導入するように構成される前記ベースユニットと、検査者が自身の少なくとも３本の指を置くための前記携帯型ユニットの空間と、前記携帯型ユニットを前記ベースユニットに接続するケーブルと、に動作可能に接続し、
   前記ベースユニットは、脈拍信号を記録するために被験者の手首上の脈拍感知位置を上昇させるために、１２０°〜１７９°の間で変化する角度θにて湾曲し、随意には、前記被験者の体温を記録する温度センサと、前記被験者を撮影するカメラと、前記被験者の脈拍信号を計測する時点にて前記被験者の声を記録するマイクロフォンと、を具備する、装置。
10. 請求項７の装置を使用して、被験者の手首上のヴァータ、ピッタ及びカパの位置にて脈拍信号を記録する方法であって、
    Ｉ．前記ベースユニットを起動するステップと、
    ＩＩ．前記被験者の医療情報を前記記憶システムに入力するステップと、
    ＩＩＩ．随意に、前記被験者の写真を撮り、前記記憶システムに保存するステップと、
    ＩＶ．前記被験者の手を手首置き場に置くステップと、
    Ｖ．前記被験者の手首を、検査者が自身の親指をベースユニットに設けられた間隙に置くことによって把持するステップと、
    ＶＩ．携帯型ユニットの長孔に置かれた前記検査者の３本の指を用いて脈拍を感知し、前記被験者の手首領域上に前記携帯型ユニットを位置決めするステップと、
    ＶＩＩ．前記圧力センサ、加速度計、前記ベースユニットのローカルメモリのオプションの温度センサから信号を取得し、さらに分析するためにデータを保存するステップと、
    ＶＩＩＩ．随意に、前記被験者の声を記録し、前記記憶システムに保存するステップと、
    ＩＸ．前記データの取得後に前記ベースユニットを停止するステップと、を含む方法。