JP2021501029A - ハンドヘルド心臓モニタリングデバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本出願は、2017年10月27日に提出された米国仮出願第62 / 578,274号、および2018年6月8日に提出された米国仮出願第62 / 682,180号の利益を主張し、それらの全体が参照により統合されている。
本開示に記載されているのは、正確で使いやすい心臓モニタリングデバイス(「デバイス」と呼ぶことにする)である。
I. 概要
ここで説明されている装置は、正確で明確な使いやすい心臓モニタリング装置である。(デバイスと呼ばれる)。本心臓モニタリング装置は手持ち式のモニターであり、正確かつ制限された方向、すなわち被験者が右手で心臓モニタリング装置を持ち、胸に対面する正確な向きで被験者の胸にデバイスを押しあてた際に(上記の図2H、3D、3Eを参照)被験者の心臓の活動を記録することが出来る装置である。被験者が心臓モニタリング装置を胸に対面する方向で右手に持つ際に、デバイスの向きを制限するために、デバイスの表面は被験者がデバイスを持った際に、正確な位置・方向に持ちやすいような特徴を持っている。このような表面デザインの特徴の一つとして、被験者が指を置くことのできる1つ以上のデバイス表面の溝を例に挙げることができる。
図1Aは、装置の一部形態である分析システム100であり、リアルタイムでの心臓の活動を測定、データを分析し、要約分析データを提供する。
III.A. 概論
図2Aから図2Gまでは、心臓モニタリング装置130の一部形態に沿って図説している。心臓モニタリング装置130は、被験者の心臓の活動を、エンクロージャー205、オーディオマイクロフォン210、電極220、そしてパルスオキシメーター230を通して記録する。心臓モニタリング装置130は、ドップラーセンサー270、力センサー275、リードスイッチ、複数の運動センサー等を追加的に含んでいてもよい。さらには、心臓モニタリング装置130は、捜査を目的として、様々なセンサーが含まれており、バッテリー260およびコントローラー(例えば、コンピューター140)は回路基板280及び電子リード285を構成する。エンクロージャー205には、オーディオマイクロフォン210、電極220、エンクロージャー205の外面にあるパルスオキシメーター230、エンクロージャー205の内部にあるコントローラー含めた数多くのセンサーが含まれている。このオーディオマイクロフォン210は、音声の強度を測る。電極220は、被験者の心臓の活動を測定する。パルスオキシメーター230は、脈拍を計算するために使用できる被験者の血中酸素レベルを測定する。バッテリー260は、オーディオマイクロフォン210、電極220、パルスオキシメーター230、ドップラーセンサー270、力センサー275、複数の運動センサー、およびコントローラー等のセンサーすべてに電力を供給する。コントローラーは、様々なセンサーから受けたデータを保存及び送信する。一部形態では、心臓モニタリング装置130は、上記のいずれかの組み合わせを含み、さらに追加的なセンサー(例えば気圧計、温度計など)との組み合わせを含む。
エンクロージャー205は円形で、平均的な人間の手の平にフィットするサイズに設計されている。溝204は、エンクロージャー外側の外表面に位置する。エンクロージャーは上面と底面があり、上面は人間の手にフィットするようにデザインされており、底面の表面は平らである。エンクロージャー205の上表面に設置されている第一の溝240は、被験者が被験者の右手にて心臓モニタリング装置130を持つ際に、被験者の右腕を被験者の左胸の前で曲げ、心臓モニタリング装置130が被験者の左胸に対面する位置、すなわち心臓の前の位置で持たれるように、デバイスの表面の溝は右手の指に合うように形作られ、方向づけられている。第一の溝240は被験者の右手によってデバイスが持たれ、被験者の左胸の前でデバイスが胸と対面する位置を決定づける。例えば、図2Hである。もし、心臓モニタリング装置130が被験者の右手290で持たれ、被験者の人差し指292が第一の溝240に押し込まれた際、心臓モニタリング装置130を被験者の胸に対する方向で握ろうとしても、方向は所望の範囲に限定される。
図2Hより、第一の溝240と第二の溝250はどちらも被験者が心臓モニタリング装置130を適切な向きで使用することを助ける。この図説には、被験者は2つの指骨を2つの溝に当てる。ここでいう2つの指骨と溝とは、被験者の右手の人差し指292を第一の溝240へ、被験者の右手の親指を第二の溝250へあてることである。
この電極220は、被験者の心臓を含めたすべての電気回路の電圧の差を測定する。エンクロージャー205が適切な位置で配置されているとき、図3A及び図3Bで図説されているように、3つの電極220のうち、右手の親指に設置された電極132は被験者の右手親指にと、被験者の胸に配置された二つの電極136と138とセットになって機能する。胸上部の電極136は、被験者の胸に近い位置に配置され、一方で胸下部に設置される電極138は、被験者の腰よりも低い位置に設置される。3つの電極220は、被験者の心臓を含んだすべての電気回路の電圧の差を検知する。ここでいう1つ目の電気回路は被験者の胸上部に設置された電極136と右親指の電極132によって完成される電気回路であり、二つ目の電気回路とは、被験者の胸下部に設置された電極138と右親指の電極132によって完成される電気回路のことである。
図4Aと図4Bでは、心臓モニタリング装置130の一部実施形態である計測に基づいた、脈波伝播速度(PWV)と脈波伝達時間(PTT)の計算を示している。2つのパルスオキシメーター230は、パルスオキシメーター1230Aとパルスオキシメーター1 230Bと呼ばれ、被験者の指に沿って、互いに異なる位置から対になって測定する。パルスオキシメーター230は、人の指の血管415から血液の流れを測定する。パルスオキシメーター230Bは、パルスオキシメーター230Aよりも人間の心臓に近い位置に配置される。パルスオキシメーター230Bが、比較的おおよそ心臓付近に設置されていることによって、パルスオキシメーター230Bは、パルス波を第一に登録する。しばらくすると、パルスオキシメーター230Aがパルス波を登録する。図4Bにて、パルスオキシメーター230Aとパルスオキシメーター230Bの血中酸素レベルを測定する際の時間の遅れがチャート450に示されている。
ドップラーセンサ―270は、血流中のドップラーシフトを測ることができる。ドップラーセンサ―270は、互いに離れた距離で複数の変換器が設置されている。一部実施形態では、変換器は圧電性変換器であり、変形と電位の間の依存に基づいて動作する。その他の一部実施形態では、他の形式の変換器が使用される。1つの変換器は、一定期間のあいだ変換器から頻繁に胸を振動させるトランスミッターと構成されている。圧電性変換器の装置への実装は、トランスミッターは電位の周波関数を電圧に適用し、一定期間のあいだ送信周波数(例えば〜3MHz)で胸壁を振動させる。そのほかの変換器は、一定期間のあいだ受信周波数の胸壁の振動の測定するための受信機として機能する。圧電性変換器の実装においては、受信機は一定期間のあいだ圧電素子の変形に基づいて、受信周波数(例えば〜3MHz)の電位信号を受信し、測定する。
III.G.I. 力センサー
力センサー275は、力センサー275と対になっている電極に加えられた力を検出する。被験者が心臓モニタリング装置130を被験者の胸部に押しあてると、心臓モニタリング装置130を被験者がデバイスを胸部に押しあてるために使用された力は、胸部電極136および138にかかる力に変換される。力センサー275は、胸部電極136および138の1つと対になった力センサー275が結合された胸部電極上の圧力を測定することを可能にし、力センサーと対の関係の電極が、これを圧力データとして記録することができる。力センサー275が、力センサーと対になる胸部電極に対する圧力が小さすぎると検知した場合、力センサー275はデバイスが胸部に物理的に結合されていない、または結合部がしっかり接触しておらずに胸部表面に沿ってスライドしている可能性を推測し、動きアーチファクトを報告する可能性がある。
次に図6を参照する。図6を参照すると、リードスイッチ610は、磁石620と関連しながら心臓モニタリング装置の動きを検出する。リードスイッチ610は、閾値磁場よりも大きい磁場の存在に基づいて回路を完成させるように構成されている。磁石620は、外部構成要素に結合されてもよい。心臓モニタリング装置130が磁石620の近接内にあり、磁石620からの磁場がリードスイッチ610と係合して回路を完成させる場合、心臓モニタリング装置130は磁石620の近接を検出する。一部実施形態では、外部コンポーネントは、モニター130をドッキングするためのベースステーションである。一部実施形態では、外部コンポーネントは箱であり、磁石620は、心臓モニタリング装置130を格納するために使用される箱の蓋に結合される。被験者が箱の蓋を開けると、磁石が心臓モニタリング装置130から離れ、心臓モニタリング装置130によって検出される可能性のあるリードスイッチ610は解放される。このリードスイッチ610は、モニター130がボックス内にあるときに示し、モニター130の初期使用セットアップを実行するための特定のコンピュータープログラム(例えば、スマートフォンまたはその他の電子コンピューティングデバイス)を起動させる。同様に、ベースステーションの場合、リードスイッチ610は、 ドッキングステータスを報告してもよい。これは、スマートフォンまたは他の電子コンピューターデバイスでさまざまな関連プログラムを操作するために使用することができる。その他の実施形態では、リードスイッチとは異なる他のセンサーまたはスイッチを使用して、これらのモード検出動作を達成してもよい。
IMU(ここでは運動センサーとも呼ばれる)は、心臓モニタリング装置130の動きを検出する。一部実施形態では、運動センサーは、最大3つまで並進運動の軸を検出する。動きセンサーには、加速度計を含めることができ、加速度、速度、および位置情報を取得するために使用することができる。運動センサーはまた、回転運動の3つの軸を検出することができるジャイロスコープを含み得る。動きセンサーはまた、3つの軸に沿った磁場を測定するための磁力計を含み得る。これらが合わさることにより、動きセンサーは、心臓モニタリング装置130での被験者の心臓活動の記録中に被験者の動きに関する状況の情報を提供するのに役立つ。運動センサーは、心臓モニタリング装置130が、運動アーチファクトとしても報告され得る、運動閾値を超えた運動しているかどうかを検出することができる。
心臓モニタリング装置130のコントローラーは、心臓モニタリング装置130内の様々なセンサー間でのデータ採取を監視および調整する。一部実施形態では、図2で示したように、コントローラーは回路基板280を有し、それは電力を供給するバッテリー260を備え、バッテリー260は電子リード線285を用いて回路基板280に電力を供給する。コントローラーは、電極220、パルスオキシメーター230、ドップラーセンサー270、および力センサー275のいずれかが測定を開始したときに信号を送る。また、コントローラーは、オーディオマイクロフォン210、電極220、パルスオキシメーター230、ドップラーセンサー270、力センサー275、およびリードスイッチ610からのデータを保存および送信する。コントローラーは、各オーディオマイクロフォン210で録音された音響信号を含むすべてのオーディオマイクロフォン210のデータを受信する。コントローラーは、被験者の指が溝240に押し当てられていることを、パルスオキシメーター230が送信する情報から確認する。コントローラーは、2つの電気回路が完成したことを電極220から発信される情報から確認する。コントローラーは、心臓モニタリング装置130が被験者の胸に押し付けられているということを第2のオーディオマイクロフォン210から発信される情報から確認する。コントローラーはまた、力センサー275から発信される圧力データを閾??値圧力と比較することによって、心臓モニタリング装置130が対象被験者の胸部に対して十分に押し付けられているというかということを確認する。コントローラーは、電極220、パルスオキシメーター230、およびドップラーセンサー270に、記録を開始する際は信号を送る。コントローラーは、2つの電気回路に対応する電極220から2組のEKGデータを受け取る。コントローラーは、各パルスオキシメーター230から2セットの血中酸素レベルデータを受信する。コントローラーはまた、ドップラーセンサー270から1セットのドップラーシフト信号データを受信する。他の実施形態の一部では、コントローラーは、追加的な2セットの圧力データを2つの力センサー275からさらに受信してもよい。ここでは、1つ目の力センサーは、胸部電極と対になり、二つ目の力センサーは、親指の電極と対になる。コントローラーは、音声データ、2セットの心臓の電気的活動データ、2セットの血中酸素濃度データ、およびドップラーシフト信号データを含むすべてのデータを、確立されたワイヤレス接続を介して外部システムに送信する。
実施形態に関する前述の説明は、例示の目的で提示されたものであり、説明が網羅的であること、または特許権を開示した正確な形式に限定する意図で書かれたものではない。当業者は、上記の開示に照らして、多くの修正および変更が可能であることを理解することができる。
Claims (21)
- 以下:
被験者の右手につなぐための上面と、被験者の胸部につなぐための底面とを備えた、被験者の右手に合うサイズのエンクロージャーであって、
該上面の、被験者の右手の対応する指骨に合うサイズの第1の溝、を含み、
心臓モニタリング装置が、被験者の心臓の活動を記録するための適切な向きを有し、対応する指骨が第1の溝に押し当てられた状態で心臓モニタリング装置が被験者によって保持されているときに、該適切な向きが、被験者に対する心臓モニタリング装置の向きに対する、向きの範囲を含む、エンクロージャー;
エンクロージャーに配置され、かつ心臓モニタリング装置が適切な向きにあるときに、人間の心臓を通る1つまたは複数の電気回路を作成するように構成された複数の電極であって、
被験者の右親指につなぐために、エンクロージャーの側面に配置された、右親指電極、および、
被験者の胸部につなぐために、エンクロージャーの底面に配置された、上部胸部電極および下部胸部電極、を含む、複数の電極;ならびに
第1の溝に配置され、かつ対応する指骨が第1の溝に押し当てられたときに、対応する指骨の血中酸素レベルを測定するように構成された、複数のパルスオキシメーター
を含む、心臓モニタリング装置。 - エンクロージャーが、
エンクロージャーの側面にあり、かつ被験者の右親指に合うサイズの、第2の溝
を含み、前記右親指電極が、該第2の溝に配置される、
請求項1に記載の心臓モニタリング装置。 - 複数の電極が、
地形的特徴を備えた、被験者の胸部につなぐための導電性表面を含む乾式接点電極
である、請求項1に記載の心臓モニタリング装置。 - 各電極の導電性表面が銀で作られている、請求項3に記載の心臓モニタリング装置。
- 複数の電極によって生成された複数の電気回路が、以下:
右親指電極と上部胸部電極によって完結される第1の電気回路であって、被験者の心臓を通る第1のリードを定義するために心臓モニタリング装置によって使用される、第1の電気回路;および
右親指電極と下部胸部電極によって完結される第2の電気回路であって、被験者の心臓を通る第2のリードを定義するために心臓モニタリング装置によって使用される、第2の電気回路
を含む、請求項1に記載の心臓モニタリング装置。 - 第1リード及び第2リードが、被験者に対する心臓モニタリング装置の適切な向きに少なくとも部分的に基づいて、非共線である、請求項5に記載の心臓モニタリング装置。
- 第3のリードが、第1のリードおよび第2のリードによって形成される基準に少なくとも部分的に基づいて計算される、請求項6に記載の心臓モニタリング装置。
- エンクロージャー内に配置され、かつ心臓モニタリング装置のローカルエリアからの音響信号を記録するように構成された、第1のオーディオマイクロフォン
をさらに含む、請求項1に記載の心臓モニタリング装置。 - エンクロージャーの底面に近接してエンクロージャー内に配置され、かつ被験者の胸部からの音響信号を記録するように構成された、第2のオーディオマイクロフォン
をさらに含む、請求項8に記載の心臓モニタリング装置。 - エンクロージャーの底面に配置され、かつ被験者の血流に対応するドップラーシフト信号を記録するように構成された、ドップラーセンサー
をさらに含む、請求項9に記載の心臓モニタリング装置。 - エンクロージャー内に配置され、かつ上部胸部電極および下部胸部電極のうちの一方に結合された、力センサー
をさらに含み、
該力センサーが結合された電極に対して加えられた力を測定するように、該力センサーが構成されている、請求項1に記載の心臓モニタリング装置。 - エンクロージャー内に配置され、かつ心臓モニタリング装置の動きを測定するように構成された、動きセンサー
をさらに含む、請求項1に記載の心臓モニタリング装置。 - 対象被験者の心臓の活動を、心臓モニタリング装置で正確に記録するための方法であって、以下の工程を含む、方法:
対象被験者に、心臓モニタリング装置を適切な方向に保持するように促す工程であって、
該被験者の右手にある対応する指骨が、心臓モニタリング装置のエンクロージャーの上面にある第1の溝に押し当てられるように、該被験者の右手で心臓モニタリング装置を該被験者の胸部に対して保持するときに、該適切な方向が生じる、工程;
対象被験者に、心臓モニタリング装置を保持しながら、フレーズを述べるように促す工程;
エンクロージャー内の、エンクロージャーの底面付近に設置され、かつ被験者の胸部からの音響信号を記録するように構成された第1のオーディオマイクロフォンから、第1の音響信号を受信する工程;
第1の音響信号に少なくとも部分的に基づいて、対象被験者が心臓モニタリング装置を該対象被験者の胸部に対して保持しているかどうかを決定する工程;
心臓のデータを測定するために、心臓モニタリング装置の1つまたは複数のセンサーを作動させる工程;
記録セッションからの、センサーからの心臓のデータを受信する工程;
記録セッション中に、心臓のデータに少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の記録アーチファクトの存在または欠如を決定する工程;および
記録セッション中の記録アーチファクトの欠如の決定に応じて、記録セッションが有効な記録であると決定する工程。 - 第1の音響信号の少なくとも一部に基づいて、対象被験者が心臓モニタリング装置を該対象被験者の胸部に対して保持しているかどうかを決定する工程が、
第1の音響信号が閾値強度を超えていると決定すること
を含み、
この、対象被験者が心臓モニタリング装置を該対象被験者の胸部に対して保持しているかどうかを決定する工程が、第1の音響信号が閾値強度を超えているという決定に基づく、請求項13に記載の方法。 - エンクロージャー内の、エンクロージャーの上面付近に配置され、かつ心臓モニタリング装置のローカルエリアからの音響信号を記録するように構成された第2のオーディオマイクロフォンから、第2の音響信号を受信する工程
をさらに含む、請求項13に記載の方法。 - 第2の音響信号の少なくとも一部にもまた基づいて、対象被験者が心臓モニタリング装置を該対象被験者の胸部に対して保持しているかどうかを決定する工程が、
第2の音響信号が、対象被験者の声のグラウンドトゥルース音響信号と一致すると決定すること
を含む、請求項15に記載の方法。 - 第1の音響信号および第2の音響信号の少なくとも一部に基づいて、対象被験者が心臓モニタリング装置を該象被験者の胸部に対して保持しているかどうかを決定する工程が、
第1の音響信号と第2の音響信号の同時発生を決定すること
を含み、
この、対象被験者が心臓モニタリング装置を該対象被験者の胸部に対して保持しているかどうかを決定する工程が、この同時発生にもまた基づく、請求項15に記載の方法。 - センサーが、対象被験者の心臓を通る1つまたは複数の電気回路を完結させる複数の電極を含み、
心臓のデータが、完結された複数の電気回路を伴う複数の電極によって測定される、1つ以上のリードを含むEKGデータを含む、
請求項13に記載の方法。 - 記録セッション中に、心臓のデータに少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の記録アーチファクトの存在または欠如を決定する工程が、
EKGデータからノイズ信号を計算すること;および
該ノイズ信号が、閾値ノイズ信号を超えているかどうかを決定すること
を含み、
ノイズ信号が閾値ノイズ信号を超えているという決定は、1つ以上の記録アーチファクトの存在を決定することに相当し、
ノイズ信号が閾値ノイズ信号よりも低いという決定は、1つ以上の記録アーチファクトの欠如を決定することに相当する、
請求項18に記載の方法。 - プロセッサーと;
該プロセッサーによって実行されると、プロセッサーに以下の工程を遂行させる、エンコードされた命令を含む非一時的なコンピューター可読記憶媒体と
を含むシステムであって、該工程が以下である、システム:
対象被験者に、心臓モニタリング装置を適切な方向に保持するように促す工程であって、
該被験者の右手にある対応する指骨が、心臓モニタリング装置のエンクロージャーの上面にある第1の溝に押し当てられるように、該被験者の右手で心臓モニタリング装置を該被験者の胸部に対して保持するときに、該適切な方向が生じる、工程;
対象被験者に、心臓モニタリング装置を保持しながら、フレーズを述べるように促す工程;
エンクロージャー内の、エンクロージャーの底面付近に設置され、かつ被験者の胸部からの音響信号を記録するように構成された第1のオーディオマイクロフォンから、第1の音響信号を受信する工程;
第1の音響信号に少なくとも部分的に基づいて、対象被験者が心臓モニタリング装置を該対象被験者の胸部に対して保持しているかどうかを決定する工程;
心臓のデータを測定するために、心臓モニタリング装置の1つまたは複数のセンサーを作動させる工程;
記録セッションからの、センサーからの心臓のデータを受信する工程;
記録セッション中に、心臓のデータに少なくとも部分的に基づいて、1つまたは複数の記録アーチファクトの存在または欠如を決定する工程;および
記録セッション中の記録アーチファクトの欠如の決定に応じて、記録セッションが有効な記録であると決定する工程。 - 以下:
被験者の手につなぐための上面と、被験者の胸部につなぐための底面とを備えた、被験者の手に合うサイズのエンクロージャー;
エンクロージャーに配置され、かつ心臓モニタリング装置が被験者の手に保持されているときに、被験者の胸部に対して、人間の心臓を通る1つまたは複数の電気回路を作成するように構成された複数の電極であって、
被験者の手の親指につなぐために、エンクロージャーの側面に配置された、親指電極、および、
被験者の胸部につなぐために、エンクロージャーの底面に配置された、1つまたは複数の胸部電極、を含む、複数の電極
を含む、心臓モニタリング装置。
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