JP2022527068A - 装着可能な生理学的監視システム - Google Patents

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Abstract

多重周波数AC磁場を生成および送信するように構成された送信器コイルと、AC磁場内の可変強度を検出し、監視対象の解剖学的変位を表すAC磁場強度信号を生成するように構成された複数の受信器コイルと、被験者の解剖学的位置および移動を検出および監視し、同信号を表す加速度計信号を生成および送信するように構成された少なくとも1つの加速度計とを有する、装着式呼吸監視システム。装着可能監視システムはAC磁場強度信号および加速度計信号を受信し、AC磁場強度信号の関数として少なくとも1つの呼吸障害を判定し、加速度計信号の関数として被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を決定するように適合された電子部品モジュールをさらに含む。【選択図】図1

Description

本発明は、被験者の生理学的特性を監視するためのシステムおよび方法に関する。より詳細には、本発明は複数の生理学的特性、特に、被験者の呼吸特性およびそれによって示される呼吸障害、ならびに被験者の解剖学的位置および運動を決定するための装置、システム、および方法に関する。
成人の約10%が呼吸障害に罹患していることは、当技術分野において周知である。ほとんどの呼吸器疾患は心血管系に対して長期的な影響を及ぼす可能性があり、実際にしばしば影響を及ぼすことから、重篤な危険因子とみなされている。実際、交感神経修飾は、有害な心拍変動、例えば、心不整脈と密接に関係することが見出されている。
成人に最もよくみられる呼吸器疾患は、睡眠時無呼吸と低呼吸である。
当技術分野において周知のように、睡眠時無呼吸は一般に、呼吸機能に基づいて3つのタイプに分類される。無呼吸の第1タイプは閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)であり、これは、被験体または患者が上気道の閉塞により呼吸を継続的に停止したときに起こる。
第2タイプの無呼吸は中枢性睡眠時無呼吸(CEN)であり、これは被験者または患者が呼吸を正しく調節することができないために、持続的に呼吸を停止したときに起こる。すなわち、脳が呼吸を制御する筋肉に対して適切な神経学的信号を一時的に伝達することができない場合である。機械的な問題と考えられる閉塞性睡眠時無呼吸とは異なり、中枢性睡眠時無呼吸は伝達の問題がより大きい。
第3タイプの無呼吸は一般に混合型無呼吸と呼ばれ、これは閉塞性および中枢性睡眠時無呼吸の組み合わせである。混合性無呼吸は一般に、上気道閉塞に起因する、空気交換を伴わない呼吸努力の欠如を特徴とする。
低呼吸は、呼吸が非常に浅くなったり、呼吸数が異常に低下したりすることが特徴の呼吸障害である。すなわち、肺への空気の移動量が減少することであり、これにより血液中の酸素濃度が低下することがよくある。
当技術分野でよく知られているように、様々な異常な重要呼吸パラメータおよび/または特性、例えば呼吸頻度(例えば、1分間当たりの呼吸)、1回換気量(V)、吸気量、呼気量、毎分換気量(例えば、1分間当たりの吸気量または1分間当たりの呼気量)、および/または最大呼気流量、ならびに生理学的パラメータおよび/または特性、例えばオキシヘモグロビン飽和および酸素不飽和指数などは、睡眠時無呼吸および/または呼吸低下を示す。
したがって、1つまたは複数の呼吸パラメータを検出し、そこから睡眠時無呼吸などの呼吸障害を判定するために、様々なシステムおよび方法が開発されている。システムおよび方法の大部分は、解剖学的変位、および、これと上記で参照した呼吸パラメータおよび特性のうちの1つ以上(例えば、呼吸頻度、V、および吸気量など)との関係に基づいている。
呼吸パラメータを決定するためのシステムおよび方法が、米国特許8,790,273 (以下「McCool特許」)に記載されている。McCool特許に開示されたシステムは一般に、少なくとも2つの同調された対の電磁(EM)コイル(本明細書では「磁力計」とも呼ばれる)を含み、EMコイルの各対は、単一の特定の高周波AC電磁場(すなわち、トランスデューサ)を送信するように適合された単一チャネル送信器EMコイルと、送信器EMコイルによって送信されたAC電磁場を受信するように適合されたEMコイル(すなわち、受信器)とを備える。
McCoolシステムの送信器EMコイルは被験者の前面に配置され、受信器EMコイルは被験者の背面に配置される。
McCoolの特許に開示されたシステムは、少なくとも1つの呼吸パラメータまたは特性、特に、一回換気量(V)を、複数の解剖学的距離、例えば、胸郭-前後距離および腹部-前後距離の関数として決定するように構成され、これらは、同調された対の電磁コイルおよび複数の所定の体積運動係数によって検出される。
McCoolシステムおよび付随する方法に関連する主な欠点および不都合な点は、単一チャネル送信器EMコイルを使用することであり、これは、(i)1つの特定のAC電磁場周波数に制限される、および(ii)EMコイルの電圧出力に対してマイナスの影響を与える外部からの電磁場からの干渉の影響を受けやすく、したがってAC電磁場周波数の一貫性が影響を受ける。
McCoolシステムに関連するさらなる欠点および不都合な点は、McCoolシステムおよび関連する方法が複雑なアルゴリズムの使用に依存することであり、これは個々の被験体間の生理学的差異を定量的に説明することができない。結果として、McCoolシステムは、一回換気量(V)および毎分換気量(Vドット)などの重要生理学的パラメータおよび/または特性を一貫して正確に決定することができない。
McCoolシステムに関連する別の欠点および不都合な点は、McCoolシステムが動作するために必要とされる配線の大量さが面倒なことである。
呼吸パラメータおよびそれに関連する呼吸障害を判定するためのさらなるシステムおよび方法は、出願人の発行した米国特許:10,064,570および10,314,517に開示されている。
McCoolシステムとは対照的に、米国特許10,064,570 および10、314、517に開示されているシステムは、永久磁石によって生成されるAC電磁場を受信するように構成される少なくとも1つの磁力計と結合される少なくとも1つの永久磁石を備える。磁力計は被験者の前部に、剣状突起に近接して配置され、永久磁石は被験者の背中に、脊柱に近接して、被験者の剣状突起を横切って配置される。
上述のシステムの磁力計は、永久磁石によって放射されるAC磁場の強度変動を検出するようになっており、これは磁力計と永久磁石との間の変位、すなわち、磁力計と永久磁石との間の距離の変化、したがって、被験者の胸壁の軸方向変位を反映する。次いで、システムは、被験者の胸壁の軸方向変位の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータを決定するようにプログラムされ、構成される。
米国特許10,064,570 および10,314,517に開示されているシステムの重要な利点は、従来の磁場トランスデューサと比較して、単位質量あたりの磁場強度が実質的に高いAC磁場を生成することができる永久希土類磁石の使用である。
永久希土類磁石によって提供されるさらなる利点は、永久磁石が(i)従来の磁場トランスデューサと比較して、経時的に大きな磁場安定性を有するAC磁場を提供することができ、(ii)従来の磁場トランスデューサと比較して、外部電磁場からの干渉による影響を最小限に抑えることができることである。この米国特許10,064,570および10,314,517に開示されているシステムは、したがって、ユーザまたは着用者に関連する複数の呼吸パラメータを高精度で測定するとともに、電磁放射などの外部源からの干渉を最小限に抑えることができる。
さらに、永久希土類磁石は、AC磁場を生成するために外部電源または制御モジュールを必要としないので、米国特許10,064,570 および10,314,517に開示されるシステムは、McCoolによって開示されたシステムなどの従来のシステムと比較して、動作するために必要な配線および電力が実質的に少ない。
米国特許10,064,570 および10,314,517に開示されているシステムは、リアルタイムで複数の呼吸パラメータを正確に決定し、呼吸障害を判定するために容易に使用することができ、特に、無呼吸およびそこからの呼吸低下を容易に判定できる。しかし、呼吸および生理的パラメータ検出精度を高め、それによって呼吸障害を判定する、改良されたシステムを提供することが望ましい。
睡眠中の被験者の解剖学的位置は、被験者による有害作用、例えば胃腸逆流を誘発するか、または被験者の既存の状態、例えば睡眠時無呼吸を悪化させる場合があり、多くの場合はそうなることも当技術分野で周知である。
現在、睡眠中の被験者の解剖学的位置および動きを正確に監視するように構成された、利用可能な装置および/またはシステムは、ほとんどない。
したがって、監視対象の解剖学的変位に基づいてリアルタイムで呼吸パラメータおよび/または特性を正確に検出および測定する、改善された生理学的監視システムを提供するニーズがある。
また、睡眠中の被験者の解剖学的位置および運動を正確に検出および監視することができる装置およびシステムを提供するニーズがある。
したがって、本発明の目的は、監視対象の解剖学的変位に基づいてリアルタイムで呼吸パラメータおよび/または特性を正確に検出および測定する装着可能な生理学的監視システムを提供することである。
本発明の別の目的は、監視対象の解剖学的変位に基づいてリアルタイムで呼吸および生理学的パラメータおよび特性を正確に検出および測定する装着可能な生理学的監視システムを提供することである。
本発明の別の目的は、被験者の解剖学的位置を正確に決定する装着可能な生理学的モニタリングシステムを提供することである。
本発明の別の目的は、検出された呼吸および/または生理学的パラメータおよび/または特性に基づいて、呼吸障害を判定するための改善された方法を提供することである。
本発明の別の目的は、検出された異常な呼吸および/または生理学的パラメータおよび/または特性に基づいて、睡眠時無呼吸および/または呼吸低下を決定するための改善された方法を提供することである。
本発明は、(i)測定された解剖学的変位および測定された生理学的パラメータおよび/または特性に基づいて呼吸障害および/または睡眠障害を判定し、(ii)被験者の解剖学的位置および運動を判定するための、装着可能な生理学的モニタリングシステムおよび改善された方法を対象とする。
本発明の好ましい実施形態において、装着可能な生理学的モニタリングシステムは、被験者(またはユーザ)の少なくとも胸部および背中上部を覆うように構成された装着可能な衣類を有する。
装着可能な生理学的モニタリングシステムは、呼吸パラメータ監視サブシステムと、電子部品、すなわち制御処理モジュールと、それに関連する統合シグナル伝達手段とを有する。
本発明のいくつかの実施形態において、装着可能な生理学的モニタリングシステムは、生理学的パラメータ監視サブシステムをさらに備える。
本発明の好ましい実施形態において、呼吸パラメータ監視サブシステムは、少なくとも1つの送信器コイルおよび複数の受信器コイルを備える。
本発明のいくつかの実施形態において、生理学的パラメータ監視サブシステムは、被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を確定し、被験者の身体運動を監視するように構成され配置される加速度計をさらに備える。
本発明の好ましい実施形態において、電子モジュールは、生理学的監視システムを制御するようにプログラムされ構成された(すなわち、プログラム、パラメータ、命令、および少なくとも1つのアルゴリズムを備える)マルチチャネルモジュールを備える。
本発明のいくつかの実施形態において、電子モジュールは好ましくは以下のようにプログラムされ、構成される:(i)受信器コイルによって生成され、送信されるAC磁場強度信号を受信する、(ii)関連するAC磁場AC磁場強度信号のそれぞれの周波数を識別する、(iii)AC磁場強度信号の周波数に基づいて受信器コイルのIDを決定する、(iv)AC磁場強度信号の関数として、監視対象に関連する少なくとも1つの呼吸パラメータ、より好ましくは複数の呼吸パラメータを決定する、(v)AC磁場強度信号の関数として少なくとも1つの呼吸パラメータ値を決定する、(vi)決定された呼吸パラメータおよび決定された値の関数として少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
本発明のいくつかの実施形態において、電子部品モジュールは、以下のようにさらにプログラムされ、構成される:(i)事前に測定されたベースライン呼吸パラメータ値を表す少なくとも1つの呼吸パラメータ信号を受信する、(ii)事前に測定されたベースライン呼吸パラメータ値およびAC磁場強度信号の関数として決定された呼吸パラメータとその値の関数として、少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
いくつかの実施形態において、電子部品モジュールは、生理学的パラメータ監視サブシステム(すなわちその生理学的パラメータセンサ)によって生成され送信される被験者の生理学的パラメータ値を表す生理学的パラメータ信号を受信し、処理するようにさらにプログラムされ、構成される。
本発明のいくつかの実施形態において、電子モジュールは好ましくは以下のようにプログラムおよび構成される:(i)受信器コイルによって送信されるAC磁場強度信号および生理学的パラメータセンサによって送信される生理学的パラメータ信号を受信する、(ii)AC磁場強度信号のそれぞれの周波数を識別する、(iii)AC磁場強度信号の周波数に基づいて受信器コイルのIDを決定する、(iv)AC磁場強度信号の関数として、監視対象に関連する少なくとも1つの呼吸パラメータ、より好ましくは複数の呼吸パラメータを決定する、(v)AC磁場強度信号の関数として少なくとも1つの呼吸パラメータ値を決定する、(vi)生理学的パラメータ値、AC磁場強度信号の関数として決定された呼吸パラメータおよびその値の関数として、少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
いくつかの実施形態において、電子モジュールは以下のようにさらにプログラムされ、構成される:(i)加速度計によって生成され、送信される、監視対象の解剖学的位置および運動データを表す加速度計信号を受信する、(ii)AC磁場強度信号の関数として決定される、事前に測定されたベースライン呼吸パラメータ値、生理学的パラメータ値、加速度計データ、および呼吸パラメータとその値の関数として、少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
いくつかの実施形態において、電子部品モジュールはさらに、加速度計データの関数として、監視対象の少なくとも1つの解剖学的位置を決定するようにプログラムされ、構成される。
本発明のいくつかの実施形態において、電子部品モジュールはまた、被験者の決定された解剖学的位置および事前決定した解剖学的位置(例えば、直立、半直立、左横臥、右横臥、仰臥、または腹臥位置)の関数として(またはそれに応答して)、少なくとも1つの解剖学的位置警告信号を生成し、送信するようにプログラムされ、構成される。
好ましい実施形態において、解剖学的位置警告信号は、被験者の既存の呼吸障害または睡眠障害(例えば、閉塞性睡眠時無呼吸または胃食道逆流症)の症状を悪化および/または誘発する可能性が低い代替位置へ移行することを被験者に促すように構成された、励起または警告イベントを誘発する。
本発明のいくつかの実施形態において、生理学的監視システムはさらに、解剖学的位置警告信号を受信し、解剖学的位置警告信号に応答して所定の周波数で振動を生成するように構成された振動デバイスを備える。
本発明のいくつかの実施形態において、生理学的監視システムはさらに、解剖学的位置警告信号を受信し、解剖学的位置警告信号に応答して所定の振幅で可聴信号を生成するように構成された、一体型オーディオデバイスを備える。
本発明のいくつかの実施形態において、生理学的モニタリングシステムはさらに、解剖学的位置警告信号を受信し、解剖学的位置警告信号に応答して所定の振幅で可聴信号を生成するように構成された、リモートオーディオデバイスを備える。
本発明のいくつかの実施形態において、被験者の呼吸障害および解剖学的位置を決定するための方法は一般に、以下を含む:
(i)本発明の装着可能な生理学的モニタリングシステムを提供するステップ;
(ii)前記装着可能な生理学的モニタリングシステムを被験者へ配置するステップ;
(iii)前記装着可能な生理的監視システムを開始するステップであって、所定の周波数を含むAC磁場が送信器コイルによって生成および送信される、ステップ;
(iv)受信器コイルによってAC磁場の強度を検出および測定するステップ;
(v)受信器コイルで測定されたAC磁場強度を表すAC磁場強度信号を生成するステップ;
(vi)システム加速度計によって加速度計データを測定し、加速度計データを表す加速度計信号を生成するステップ;
(vii)AC磁場強度信号および加速度計信号を電子モジュールに対して送信するステップ;
(viii)AC磁場強度信号の関数として被験者の少なくとも1つの解剖学的変位を決定するステップ;
(ix)決定された解剖学的変位の関数として被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータを決定するステップ;
(x)AC磁場強度信号の関数として呼吸パラメータ量を決定するステップ;
(xi)決定された呼吸パラメータおよびその値の関数として少なくとも1つの呼吸障害を判定するステップ;
(xii)加速度計信号の関数として被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を決定するステップ。
さらなる特徴および利点は、添付の図面に示される、本発明の好ましい実施形態の以下のより具体的な説明から明らかになる。図面において、同様の参照符号は一般に、図面全体を通して同じ部分または要素を指す:
本発明による生理学的モニタリングシステムの1実施形態の概略図である;
本発明による生理学的モニタリングシステムの別実施形態の概略図である;
本発明による生理学的モニタリングシステムのさらに別の実施形態の概略図である;
本発明による、被験体上に配置された装着可能な生理学的モニタリングシステムの1実施形態の斜視図であり、剣状突起に近接する送信器コイルおよび臍に近接する1つの受信器コイルの位置を示す;
本発明の1実施形態による、装着可能な生理学的監視システムにおける送信器コイルおよび3つの受信器コイルの位置、ならびに被験体上の位置を示す、被験体の側面図である。
本発明を詳細に説明する前に、本発明は特に例示された装置、システム、構造、または方法に限定されず、そのようなものはもちろん、変更することができることを理解されたい。したがって、本明細書に記載されたものと類似または同等の多くの装置、システム、および方法を本発明の実施に使用することができるが、好ましい装置、システム、構造、および方法を本明細書に記載する。
また、本明細書で使用される用語は、本発明の特定の実施形態を説明するためのものにすぎず、限定することを意図するものではないことを理解されたい。
別段の定義がない限り、本明細書で使用されるすべての技術用語および科学用語は、本発明が関係する技術分野の当業者によって一般に理解されるものと同じ意味を有する。
さらに、本明細書中で引用される全ての刊行物、特許および特許出願は、上記または下記のいずれであっても、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本明細書および特許請求の範囲において、単数形は、内容が明確に異なる場合を除き、複数形を含むものである。例えば、「交流磁場強度信号」には、2つ以上の同様の信号が含まれる。
さらに、範囲は本明細書では「約」または「およそ」のある特定の値から、および/または「約」または「およそ」の別の特定の値までと表現することができる。このような範囲が表現される場合、別の実施形態は1つの特定の値から、および/または他の特定の値までを含む。同様に、値が近似として表現される場合、先行する「約」または「およそ」の使用によって、特定の値が別の実施形態を形成することが理解される。範囲の始点および終点はそれぞれ他方の点(終点および始点)との関連において重要な意味を持ち、かつ、当該他方の点とは独立した意味を有している。
また、本明細書に開示される値は複数あり、各値は値自体に加えて、特定の値の「約」または「およそ」としても開示されることが理解される。例えば、値「10」が開示される場合、「およそ10」も開示される。また、当業者には適切に理解されるように、値が「値より小さいか等しい」と開示される場合、「値より大きいか等しい」および値間の可能な範囲も開示されることが理解される。例えば、値「10」が開示される場合、「10より小さいか等しい」ならびに「10より大きいか等しい」も開示される。
<定義>
用語「呼吸器パラメータ」、「呼吸特性」、および「呼吸パラメータ」は本明細書では交換可能に使用され、呼吸システムおよびその機能に関連する特性を意味するとともに包含し、呼吸頻度、1回換気量、吸気量、呼気量、毎分換気量、吸気呼吸時間、呼気呼吸時間、および流量(例えば、胸壁容積の変化率)を含むが、これらに限定されない。
用語「呼吸器パラメータ」、「呼吸特性」、および「呼吸パラメータ」はさらに、胸壁区画の同期または非同期運動からの換気機構に関連するパラメータを意味し、包含する。
本明細書で使用される「生理学的パラメータ」および「生理学的特性」という用語は、心臓の電気的活動、他の筋肉の電気的活動、脳の電気的活動、脈拍数、血圧、血中酸素飽和レベル、皮膚温度、および中核温度を意味するが、これらに限定されない。
本明細書で使用される「無呼吸」という語は、少なくとも1つの呼吸パラメータおよび/または生理学的特徴を特徴とする、被験者の、本明細書で定義される異常呼吸を意味し、包含する。
したがって、「無呼吸」という語は、以下によって特徴付けられる異常呼吸を意味するとともに包含するが、これらに限定されない:呼吸頻度または呼吸数(f)(例えば、1分間当たりの呼吸)、1回換気量(V)、吸気量、呼気量、呼吸毎分換気量(例えば、1分間当たりの吸気量または1分間当たりの呼気量)、および/または最大呼気流量。
このように「無呼吸」という言葉は、被験体が呼吸を正しく調節することができないことを意味し、包含する。
「無呼吸」という言葉はまた、被験体の上気道の閉塞を意味するとともに包含するが、それに限定されるものではない。
「無呼吸」という語は、以下によって特徴付けられる異常呼吸を意味するとともに包含するが、これらに限定されない:重要血液酸素パラメータおよび/または血液酸素特性、例えば、被験者のオキシヘモグロビン飽和および酸素不飽和指数、例えば1時間当たりのオキシヘモグロビン不飽和イベント。
したがって、「無呼吸」という語は、被験者の正常なオキシヘモグロビン飽和レベルの5%以上、被験者のオキシヘモグロビン飽和レベルが減少することを意味するが、これに限定されない。
用語「無呼吸」はまた、少なくとも1つの呼吸周期の間における被験体の胸部および腹部領域の反相関する収縮および膨張、すなわち被験体の胸腔および腹腔の膨張および収縮が~180°位相不一致であることを意味するとともに包含するが、これに限らない。
「無呼吸」という言葉は、中枢性睡眠時無呼吸および閉塞性睡眠時無呼吸を意味するとともに包含する。
「無呼吸」という言葉は、複雑な睡眠時無呼吸または混合型睡眠時無呼吸、すなわち、中枢性および閉塞性睡眠時無呼吸の組み合わせを意味するとともに包含するが、これに限定されない。
本明細書で使用される「無呼吸イベント」という語は、被験者の正常毎分換気量の30%以上の被験者の毎分換気量の減少、および/または、オキシヘモグロビン飽和が減少することを伴う、被験者の呼吸の10秒以上の停止を意味するとともに包含するが、これに限定されない。
「無呼吸」関連して本明細書で使用される「正常な呼吸」という語は、「正常である」または「健康である」無呼吸/低呼吸指数(AHI)、すなわち、被験者の睡眠の1時間あたりのAHIスコア≦5無呼吸イベントであることを意味するとともに包含するが、これらに限定されない。無呼吸イベントは、(i)被験者の平均正常毎分換気の30%以上、被験者の毎分換気が減少すること、および/または、(ii)オキシヘモグロビン飽和の減少を伴う被験者の呼吸の10秒以上の停止、として定義される。
本明細書で使用される「異常呼吸」という語は、オキシヘモグロビン飽和度(または酸素飽和度)の低下を伴う、10秒以上の間の被験者の呼吸の停止を意味するとともに包含するが、これに限定されない。
「異常呼吸」という用語はさらに、被験者の平均正常換気量の≧30%の換気量の減少を意味するとともに包含するが、これに限定されない。
「異常呼吸」という用語はさらに、被験者の毎分換気量(V-dot)が被験者の平均正常毎分換気量の30%以上減少することを意味するとともに包含するが、これに限定されない。
用語「異常呼吸」はさらに、被験者の睡眠の1時間あたり5~15回の無呼吸イベントの範囲における「軽度」無呼吸/低呼吸指数(AHI)スコアを意味するとともに包含するが、これに限らない。無呼吸イベントは、(i)被験者の毎分換気量が平均正常毎分換気量の≧30%減少すること、および/または、(ii)オキシヘモグロビン飽和度の減少を伴う、被験者の呼吸が≧10秒停止すること、と定義される。
用語「異常呼吸」はさらに、被験者の睡眠の1時間あたり15~30イベントの範囲における「中等度」無呼吸/低呼吸指数(AHI)スコアを意味するとともに包含するが、これに限らない。無呼吸イベントは、(i)被験者の毎分換気量が平均正常毎分換気量の≧30%減少すること、および/または、(ii)オキシヘモグロビン飽和度の減少を伴う、被験者の呼吸が≧10秒停止すること、と定義される。
用語「異常呼吸」はさらに、被験者の睡眠の1時間当たりの「重度」無呼吸/低呼吸指数(AHI)≧30イベントを意味するとともに包含するが、これに限らない。無呼吸イベントは、(i)被験者の正常毎分換気の30%以上、被験者の毎分換気が減少すること、および/または、(ii)オキシヘモグロビン飽和の付随する減少を伴う少なくとも10秒間の被験者の呼吸の停止、として定義される。
「異常呼気」という言葉はさらに、被検者の平均正常Vの約5~30%の範囲で被検者の呼気量(VT)が減少することを意味するとともに包含するが、これに限らない。
「睡眠障害」および「呼吸障害」という用語は本明細書では互換的に使用され、無呼吸、睡眠時無呼吸、呼吸低下、および異常呼吸を意味し、これらに限定されない。
「無呼吸」および「睡眠時無呼吸」に関連して本明細書で使用される「休止位置」という語は、通常の呼吸に関連する運動を除いて、身体活動または運動が最小であること、および/または、身体活動または運動の欠如を意味するとともに包含する。
用語「患者」および「被験体」は本明細書中で互換的に使用され、温血哺乳類、ヒトおよび霊長類;鳥類;ペットまたは家畜、例えばネコ、イヌ、ヒツジ、ヤギ、ウシ、ウマおよびブタ;実験動物、例えばマウス、ラットおよびモルモット;魚類;爬虫類;動物園および野生動物などを含む。
用語「被験者」および「患者」はまた、本発明の呼吸パラメータ監視システムまたは呼吸-生理学的パラメータ監視システムの着用者または使用者を意味し、それらを含む。
用語「備える(comprise)」およびその変形「備えている(comprising)」および「含む(comprises)」などは、「含むがこれに限定されない(including)」ことを意味し、例えば、他の添加剤、成分、整数またはステップを排除することを意図しない。
以下の開示は、本発明の1つまたは複数の実施形態を実行する最良の形態を可能にする態様でさらに説明するために提供される。本開示は、本発明を何らかの方法で限定するのではなく、本発明の原理およびその利点についての理解を高めるためにさらに提供される。本発明は、本出願の係属中になされた補正および特許されたクレームのすべての同等物を含む添付のクレームによってのみ定義される。
呼吸および生理学的パラメータ、それに基づく呼吸障害ならびに被験者の解剖学的位置および動きを決定するための生理学的モニタリングシステムおよび関連する方法は、本明細書では呼吸および生理学的パラメータ、ならびにそれに基づく呼吸および睡眠障害、ならびにヒト被験者の解剖学的位置および動きを決定することに関連して記載されるが、本発明はそのような使用に限定されないことが理解される。実際に、生理学的モニタリングシステムおよび関連する方法は、呼吸および生理学的パラメータ、ならびにそれに基づく呼吸および睡眠障害、ならびに他の哺乳動物体の解剖学的位置および運動を決定するために容易に使用することができる。
本発明の生理学的モニタリングシステムおよび関連する方法は、液体および/または気体を収容するために使用される伸長可能な嚢の体積および/または体積変化を決定するなどのように、非医学的状況において使用することができる。
上述のように、本発明は以下を判定する生理学的監視システムおよび改善された方法を対象とする:(i)各受信器コイルと少なくとも1つの磁場源、すなわち送信器コイルとの間の距離の関数として複数の受信器コイルによって検出および測定されるAC磁場強度の測定された変動に基づく被験者の呼吸障害および睡眠障害、それに基づく解剖学的変位、および、いくつかの実施形態において、生理学的パラメータおよび/または特性、ならびに加速度計データ、および/または、(ii)被験者の解剖学的位置および運動。
以下で詳細に論じるように、好ましい実施形態において、本発明の監視システムは、着用者(またはユーザ)の少なくとも胸部および背中上部を覆うように構成された装着可能な衣類を備える。
いくつかの実施形態において、監視システムは、呼吸パラメータ監視サブシステムと、電子部品(すなわち、制御およびプロセッシング)モジュールと、それに関連する統合シグナル伝達手段とを備える。
いくつかの実施形態において、監視システムは同様に、呼吸パラメータ監視サブシステムと、生理学的パラメータ監視サブシステムと、電子部品モジュールと、それに関連する統合シグナル伝達手段とを含む。
本発明のいくつかの実施形態において、呼吸パラメータ監視サブシステムは、本出願人の同時係属中の米国特許出願16/363,290に開示されているように、少なくとも1つの永久磁石および少なくとも1つの磁力計を備える。同文献の全体は参照により本明細書に組み込まれる。
本発明の好ましい実施形態において、呼吸パラメータ監視サブシステムは、本出願人の同時係属中の米国特許出願16/363,404に開示されているように、少なくとも1つの送信器コイルおよび複数の受信器コイルを備える。同文献は、その全体が参照により本明細書に組み込まれる。
本発明によれば、呼吸パラメータ監視サブシステムは、2つの送信器コイルを備えることができる。以下に詳述するように、当該実施形態において、1つの送信器コイルが剣状突起の近くに配置され、別の送信器コイルが臍の近くに配置される。
本発明の好ましい実施形態において、呼吸パラメータ監視サブシステムは3つの受信器コイルを備える。しかしながら、本発明によれば、呼吸パラメータ監視サブシステムは、3つより多いまたは少ない受信器コイルを含むこともできる。
本発明の好ましい実施形態において、送信器コイルは例えばAC磁場などの電磁放射を複数の非高調波周波数で3次元的に生成および送信するように構成される。
好ましい実施形態において、非高調波周波数は10KHz未満である。
いくつかの実施形態において、非高調波周波数は5KHz未満である。
いくつかの実施態様において、非高調波周波数は、約5~10KHzの範囲である。
本発明によれば、送信器コイルは、複数の周波数で電磁放射を生成および送信するように構成された任意の装置またはシステムを備えることができる。
好ましい実施形態において、受信器コイルは、少なくとも1つのAC磁場の少なくとも1つの場次元における磁場強度を、規定された周波数で検出および測定し、AC磁場の検出された場次元における磁場強度を表す少なくとも1つのAC磁場の強度信号を生成し、それによって、監視対象者の解剖学的変位を生成するように、構成および位置決めされる。
より好ましくは、受信器コイルは、少なくとも1つのAC磁場の複数の磁場次元における磁場強度を、規定された周波数で検出および測定し、AC磁場の磁場次元における磁場強度を表す複数のAC磁場の強度信号を生成し、それによって、監視対象者の解剖学的変位を生成するように、構成および位置決めされる。
本発明によれば、受信器コイルは定義された周波数でAC磁場内の磁場強度を検出および測定し、AC磁場内の測定された磁場強度を表す少なくとも1つのAC磁場強度信号を生成するように構成された、磁力計またはホール効果センサなどの任意の装置またはシステムを備えることができる。
本発明の好ましい実施形態において、送信器コイルは、被験者の剣状突起に近接する第1解剖学的位置に配置され、第1受信器コイルは臍に近接する第2解剖学的位置に配置され、第2受信器コイルは送信器コイルに対向する被験者の脊椎に近接する第3解剖学的位置に配置され、第3受信器コイルは臍に対向する被験者の脊椎に近接する第4解剖学的位置に配置される。
本発明によれば、被験体上の他の受信器コイル配置構成を採用することができる。
1例として、本発明のいくつかの実施形態において、送信器コイルは被験者の臍に近接して配置され、第1受信器コイルは送信器コイルの反対側の被験者の脊椎に近接して配置され、第2受信器コイルは被験者の剣状突起に近接して配置され、第3受信器コイルは剣状突起の反対側の被験者の脊椎に近接して配置される。
本発明のいくつかの実施形態において、送信器コイルは、被験者の脊椎に近接して剣状突起に対向して配置され、第1受信器コイルは剣状突起に近接して配置され、第2受信器コイルは被験者の臍に近接して配置され、第3受信器コイルは被験者の脊椎に近接して臍に対向して配置される。
本発明の好ましい実施形態において、生理学的パラメータ監視サブシステムは以下のように構成された少なくとも1つの生理学的パラメータセンサを備える:(i)生理学的パラメータおよび好ましくはその値を検出および測定し、(ii)測定された生理学的パラメータおよび好ましくはその値を表す生理学的パラメータ信号を生成する。
いくつかの実施形態において、生理学的パラメータ監視センサはSpOセンサを含む。
いくつかの実施形態において、生理学的パラメータ監視センサは体温センサを含む。
本発明のいくつかの実施形態において、生理学的パラメータ監視サブシステムはさらに、ように構成され、配置される少なくとも1つの加速度計を備える:(i)監視対象の解剖学的位置を検出し、(ii)被験者の身体運動を監視する。
いくつかの実施形態において、加速度計は、X、Yおよび/またはZ方向の少なくとも1つの加速度計パラメータを検出するように構成された従来の3軸加速度計を含む。
本発明によれば、加速度計は、加速度計データを表す少なくとも1つの加速度計信号を生成し、送信するように構成されており、これは、被験者の解剖学的位置を表す少なくとも1つの加速度計パラメータを含んでいる。
好ましい実施形態において、加速度計は、被験者の少なくとも1つの解剖学的位置、すなわち、被験者が直立、半直立、左横臥、右横臥、仰臥、または腹臥位置にあるかどうかを決定するために処理され、使用される複数の加速度計信号を生成するように構成され、配置される。
上述のように、好ましい実施形態において、電子モジュールは、本発明の監視システムを制御するようにプログラムされ構成された(すなわち、プログラム、パラメータ、命令、および少なくとも1つのアルゴリズムを備える)マルチチャネルモジュールを備える。
本発明のいくつかの実施形態において、電子モジュールは、好ましくは以下のようにプログラムされ、構成される:(i)受信器コイルによって生成され、送信されるAC磁場強度信号を受信し、(ii)関連するAC磁場AC磁場強度信号のそれぞれの周波数を識別し、(iii)AC磁場強度信号の周波数に基づいて受信器コイルのIDを決定し、それによって受信器コイルの位置を決定し、(iv)AC磁場強度信号の関数として監視対象に関連する少なくとも1つの呼吸パラメータ、より好ましくは複数の呼吸パラメータを決定し、(v)AC磁場強度信号の関数として少なくとも1つの呼吸パラメータ値を決定し、(vi)決定された呼吸パラメータおよび決定された値の関数として少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
本発明のいくつかの実施形態において、電子部品モジュールは、以下のようにさらにプログラムされ、構成される:(i)事前に測定されたベースライン呼吸パラメータ値を表す少なくとも1つの呼吸パラメータ信号を受信し、(ii)事前に測定されたベースライン呼吸パラメータ値、およびAC磁場強度信号の関数として決定された呼吸パラメータとその値の関数として、少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
本発明のいくつかの実施形態において、電子モジュールは、生理学的パラメータ監視サブシステム(すなわちその生理学的パラメータセンサ)によって生成され、送信される被験者の生理学的パラメータ値を表す生理学的パラメータ信号を受信し、処理するようにさらにプログラムされ、構成される。
したがって、いくつかの実施形態において、電子モジュールは好ましくは以下のようにプログラムおよび構成される:(i)受信器コイルによって送信されるAC磁場強度信号および生理学的パラメータセンサによって送信される生理学的パラメータ信号を受信し、(ii)AC磁場強度信号のそれぞれの周波数を識別し、(iii)AC磁場強度信号の周波数に基づいて受信器コイルのIDを決定し、(iv)AC磁場強度信号の関数として監視対象に関連する少なくとも1つの呼吸パラメータ、より好ましくは複数の呼吸パラメータを決定し、(v)AC磁場強度信号の関数として少なくとも1つの呼吸パラメータ値を決定し、(vi)生理学的パラメータ値の関数として、およびAC磁場強度信号の関数として決定された呼吸パラメータおよびその値の関数として、少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
いくつかの実施形態において、電子モジュールは、以下のようにさらにプログラムされ、構成される:(i)加速度計によって生成され、送信される、監視対象の解剖学的位置および運動データを表す加速度計信号を受信し、(ii)AC磁場強度信号の関数として決定される、事前に測定されたベースライン呼吸パラメータ値、生理学的パラメータ値、加速度計データ、ならびに呼吸パラメータおよびその値の関数として、少なくとも1つの呼吸障害を判定する。
本発明のいくつかの実施形態において、電子モジュールはまた、生理学的パラメータ信号の関数として生理学的パラメータ値を決定するようにプログラムされる。
本発明のいくつかの実施形態において、電子部品モジュールはまた、所定の呼吸パラメータ閾値および/または生理学的パラメータ閾値の関数として(またはそれに応答して)、少なくとも1つの呼吸障害警告信号を生成し、送信するようにプログラムされ、構成される。
いくつかの実施形態において、電子部品モジュールは、決定された被験者の解剖学的位置および被験者の所定の解剖学的位置の関数として(またはそれに応答して)、少なくとも1つの解剖学的位置警告信号を生成し、送信するようにさらにプログラムされ、構成される。
本発明の好ましい実施形態において、監視システムは、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号に応答して、少なくとも1つの励起イベント(例えば振動)を生成または提供する、振動、オーディオ、または照明デバイスなどの少なくとも1つの励起デバイスをさらに備える。
したがって、本発明のいくつかの実施形態において、監視システムは、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号を受信し、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号に応答して、1つまたは複数の所定の周波数で振動を生成するように構成された振動デバイスをさらに備える。
本発明によれば、振動装置は、圧電振動子、偏心カムモータ、および電磁(EM)振動子を含む種々の従来の振動装置を含むが、これに限定されない。
本発明の好ましい実施形態において、振動装置は、約5~50Hzの範囲の周波数を有する振動を発生することができる。
いくつかの実施形態において、振動装置は、1~30秒の範囲の間隔、より好ましくは1~3秒の範囲の間隔で、一連のランダムパルスまたは連続パルスで複数の振動を生成するように構成される。
本発明のいくつかの実施形態において、監視システムは、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号を受信し、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号に応答して上記で参照した振動を生成するように構成された遠隔振動デバイスをさらに備える。
本発明によれば、遠隔振動装置は、圧電振動子、偏心カムモータ、および電磁(EM)振動子を含む種々の従来の振動装置を備えることができるが、これに限定されない。
本発明の好ましい実施形態において、遠隔振動装置は、約5~50サイクル/秒(Hz)の範囲の周波数で振動することができる。
いくつかの実施形態において、遠隔振動装置は、1~30秒の範囲の間隔、より好ましくは1~3秒の範囲の間隔で、一連のランダムパルスまたは連続パルスで複数の振動を生成するように同様に構成される。
本発明によれば、監視システムは、同じまたは異なる振動を生成し伝達するように構成された複数の振動装置を備えることができる。
いくつかの実施形態において、監視システムは、ベッドフレームまたはマットレス、または椅子など、被験者のベッドと接続した振動デバイスを備える。
本発明のいくつかの実施形態において、監視システムは、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号を受信し、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号に応答して所定の振幅で可聴信号を生成するように構成された一体型オーディオデバイスをさらに備える。
本発明によれば、一体型オーディオ装置は、圧電オーディオ装置および電磁オーディオ装置(例えばスピーカ)を含む種々の従来型オーディオ装置を備えることができるが、これに限定されない。
本発明の好ましい実施形態において、オーディオ装置は、約70~90dBの範囲の振幅を有する可聴信号を提供することができる。
本発明の好ましい実施形態において、オーディオ装置は、約300~1200Hzの範囲の周波数を有する音響信号を生成することができる。
本発明のいくつかの実施形態において、監視システムは、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号を受信し、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号に応答して所定の振幅で可聴信号を生成するように構成された遠隔オーディオデバイスをさらに備える。
本発明によれば、遠隔オーディオ装置は同様に、圧電オーディオ装置および電磁オーディオ装置(例えばスピーカ)を含む種々の従来のオーディオ装置を備えることができるが、これに限定されない。
本発明の好ましい実施形態において、遠隔オーディオ装置は、約70~110dBの範囲の振幅を有する可聴信号を生成し、送信することができる。
本発明の好ましい実施形態において、遠隔オーディオ装置は、約300~1200Hzの範囲の周波数を有する音響信号を生成し、送信することができる。
本発明のいくつかの実施形態において、監視システムは、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号を受信し、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号に応答して発光信号を生成するように構成された遠隔照明装置をさらに備える。
本発明によれば、遠隔照明装置は、ランプまたは任意の局所光源のような光を発生するように構成された任意の従来の装置を備えることができる。
本発明のいくつかの実施形態において、監視システムの電子モジュールはまた、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号に応答して、事前にプログラムされた言語通知または警告を送信するようにプログラムされ、構成される。
本発明のいくつかの実施形態において、電子部品モジュールは、無線リンクを介して、事前にプログラムされた呼吸障害言語警告を緊急連絡先またはエンティティに対して送信するようにプログラムされ、構成される。
1例として、いくつかの実施形態において、電子部品モジュールは、事前にプログラムされた呼吸障害言語警告を、事前にプログラムされた電話番号を介して緊急連絡先に対して送信するようにプログラムされる。
いくつかの実施形態において、電子部品モジュールは、事前にプログラムされた呼吸障害言語警告を、事前にプログラムされた緊急サービス電話番号(例えば、「911」)を介して、緊急サービス(例えば、警察または消防署)に対して送信するようにプログラムされる。
本発明の好ましい実施形態において、電子部品モジュールは、複数の呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号を提供するようにプログラムおよび構成される。これらの信号は、複数レベルの励起または警告イベント(すなわち、異なる周波数における振動デバイスの信号、異なる振幅における可聴信号、緊急連絡先および/またはサービスに対する口頭警告、これらの組み合わせ)を、呼吸障害警告信号および/または解剖学的位置警告信号の関数として(またはこれに応答して)誘起する。
表1を参照する。本発明の単一レベル睡眠障害警告システムの1実施形態が示されている。表1に示すように、単一レベル呼吸障害警告システムは、好ましくは少なくとも1つの呼吸-生理学的パラメータ閾値と、それに関連する少なくとも1つの励起イベントとを含む。
Figure 2022527068000002
表2を参照する。2レベル呼吸器障害警告システムの1実施形態が示されている。表2に示すように、2レベル呼吸障害警告システムは、好ましくは複数の呼吸-生理学的パラメータ閾値と、それに関連する少なくとも1つの励起イベントとを含む。
Figure 2022527068000003
表3を参照すると、3レベル呼吸器障害警告システムの1実施形態が示されている。表3に示すように、3レベル睡眠障害警告システムは同様に、複数の呼吸-生理学的パラメータ閾値と、それに関連する少なくとも1つの励起イベントとを含むことが好ましい。
Figure 2022527068000004
上述のように、好ましい実施形態において、加速度計は以下のように構成および配置される:(i)監視される被験者の解剖学的位置および動きを検出および監視し、(ii)電子モジュールによって処理および使用される複数の加速度計信号を生成して、被験者の解剖学的位置を決定する。
また、上述のように、いくつかの実施形態において、電子モジュールはまた、被験者の決定された解剖学的位置および所定の解剖学的位置の関数として(またはそれに応答して)、少なくとも1つの解剖学的位置警告信号を生成し、送信するようにプログラムされ、構成される。
本発明の好ましい実施形態において、所定のおよび決定された解剖学的位置は、少なくとも半直立、左横臥、右横臥、仰臥、および腹臥を含む。
好ましい実施形態において、解剖学的位置警告信号は、被験者の既存の呼吸障害または睡眠障害(例えば、閉塞性睡眠時無呼吸または胃食道逆流症)の症状を悪化および/または誘発する可能性が低い別の解剖学的位置へ移行することを被験者に促すように構成された、励起または警告イベントを誘起する。
表4を参照する。本発明の単一レベル解剖学的位置警告システムの1実施形態が示されている。表4に示すように、単一レベル解剖学的位置警告システムは、好ましくは少なくとも1つの望ましくない解剖学的位置または状態と、それに関連する少なくとも1つの励起イベントとを含む。
Figure 2022527068000005
表5を参照する。本発明の単一レベル解剖学的位置警告システムの別の実施形態が示されている。図示の実施形態は同様に、少なくとも1つの望ましくない解剖学的位置または状態と、それに関連する少なくとも1つの励起イベントとを含む。
Figure 2022527068000006
表6を参照する。本発明の単一レベル解剖学的位置警告システムの別の実施形態が示されている。
Figure 2022527068000007
したがって、本発明の好ましい実施形態において、解剖学的位置警告システムは、睡眠中に、被験者の既存の呼吸障害または睡眠障害の症状を悪化および/または誘発しにくい解剖学的位置を維持するように被験者を訓練するように構成される。
本発明のいくつかの実施形態において、解剖学的位置警告システムは特に、閉塞性睡眠時無呼吸に罹患した被験者を連続的に訓練して、睡眠中に左側または右側臥位解剖学的位置を維持するように構成される。
いくつかの実施形態において、解剖学的位置警告システムは特に、睡眠中に左横臥解剖学的位置を維持するために、胃食道逆流症に罹患した被験体を連続的に訓練するように構成される。
本発明によれば、解剖学的位置警告システムは、睡眠中に被験者の任意の既存の障害または疾患の症状を悪化および/または誘発する可能性が少ない解剖学的位置を維持するように被験者を訓練するように構成することができる。
本発明のいくつかの実施形態において、電子モジュールは、被験者の解剖学的位置遷移イベントの頻度を連続的に監視するようにさらにプログラムされ、構成される。
いくつかの実施形態において、電子部品モジュールはまた、取得された加速度計データおよび決定された呼吸パラメータ値の関数として、睡眠パラメータ(例えば、総睡眠時間(TST)、睡眠効率(SE)、および睡眠後覚醒(WASO))を決定するようにプログラムおよび構成される。
したがって、優先米国特許出願第16/363,404号に詳細に記載されているように、本発明の1実施形態において監視システムは一般に、被験体に対して取り外し可能に配置されるように構成された装着可能な衣類を含み、被験体は、胸部および腹部領域、脊柱、臍、および胸骨の剣状突起を含み、装着可能な衣類が被験体に配置されると、装着可能な衣類は被験体の少なくとも胸部および腹部領域を覆い、
装着可能な衣類は、呼吸パラメータ監視サブシステムと、それと通信する電子モジュールとを備え、
前記呼吸パラメータ監視サブシステムは、送信器コイルと、第1、第2、および第3受信器コイルとを備え、
送信器コイルと第1、第2、および第3受信器コイルは、装着可能な衣服上に配置され、それによって、装着可能衣服が被験者上に配置されると、送信器コイルは被験者の剣状突起に近接して配置され、第1受信器コイルは送信器コイルからの第1受信器コイル距離において被験者の臍に近接する被験者の第1解剖学的領域に配置され、第2受信器コイルは送信器コイルからの第2受信器コイル距離において被験者の背骨に近接する被験者の剣状突起に対向する第2解剖学的領域に配置され、第3磁力計は送信器コイルからの第3受信器コイル距離において被験者の臍に近接する被験者の第3解剖学的領域に配置され、
送信器コイルは、第1、第2および第3磁場次元において第1交流磁場を生成し、第4、第5および第6磁場次元において第2交流磁場を生成し、および第7、第8および第9磁場次元において第3交流磁場を生成するように構成され、
第1AC磁場の第1、第2および第3磁場次元は第1磁場周波数を有し、第2AC磁場の第4、第5および第6磁場次元は第2磁場周波数を有し、第3AC磁場の第7、第8および第9磁場次元は第3磁場周波数を有し、
第1AC磁場の第1磁場次元は、送信器コイルからの第1受信器コイルの第1距離の関数として第1可変強度を有し、第1AC磁場の第2磁場次元は、送信器コイルからの第1受信器コイルの第2距離の関数として第2可変強度を有し、第1AC磁場の第3磁場次元は、送信器コイルからの第1受信器コイルの第3距離の関数として第3可変強度を有し、
第2AC磁場の第4磁場次元は、送信器コイルからの第2受信器コイルの第4距離の関数として第4可変磁場強度を有し、第2AC磁場の第5磁場次元は、送信器コイルからの第2受信器コイルの第5距離の関数として第5可変磁場強度を有し、第2AC磁場の第6磁場次元は、送信器コイルからの第2受信器コイルの第6距離の関数として第6可変磁場強度を有し、
第3AC磁場の第7磁場次元は、送信器コイルからの第7距離の関数として第7可変磁場強度を有し、第3AC磁場の第8磁場次元は、送信器コイルからの第3受信器コイルの第8距離の関数として第8可変磁場強度を有し、第3AC磁場の第9磁場次元は、送信器コイルからの第3受信器コイルの第9距離の関数として第9可変磁場強度を有し、
第1受信器コイルは、第1AC磁場の第1、第2、および第3磁場次元の第1、第2、および第3可変磁場強度を検出および測定するように構成され、第1受信器コイルはさらに、第1AC磁場の第1磁場次元の第1可変磁場強度を表す第1AC磁場強度信号、第1AC磁場の第2磁場次元の第2可変磁場強度を表す第2AC磁場強度信号、および、第1AC磁場の第3磁場次元の第3可変磁場強度を表す第3AC磁場強度信号を生成するように構成されるとともに、第1、第2、および第3AC磁場強度信号を電子モジュールに対して送信するように構成され、
第2受信器コイルは、第2AC磁場の第4、第5、および第6磁場次元の第4、第5、および第6可変磁場強度を検出および測定するように構成され、第2受信器コイルはさらに、第2AC磁場の第4磁場次元の第4可変磁場強度を表す第4AC磁場強度信号、第2AC磁場の第5磁場次元の第5可変磁場強度を表す第5AC磁場強度信号、および、第2AC磁場の第6磁場次元の第6可変磁場強度を表す第6AC磁場強度信号を生成するように構成されるとともに、第4、第5、および第6AC磁場強度信号を電子モジュールに対して送信するように構成され、
第3受信器コイルは、第3AC磁場の第7、第8、および第9磁場次元の第7、第8、および第9可変磁場強度を検出および測定するように構成され、第3受信器コイルはさらに、第3AC磁場の第7磁場次元の第7可変磁場強度を表す第7AC磁場強度信号、第3AC磁場の第8磁場次元の第8可変磁場強度を表す第8AC磁場強度信号、および、第3AC磁場の第9磁場次元の第9可変磁場強度を表す第9AC磁場強度信号を生成するように構成されるとともに、第7、第8、および第9AC磁場強度信号を電子モジュールに対して送信するように構成され、
電子部品モジュールは、第1受信器コイルによって送信された第1、第2および第3AC磁場強度信号を受信するように構成され、第2受信器コイルによって送信された第4、第5および第6AC磁場強度信号を受信するように構成され、第3受信器コイルによって送信された第7、第8および第9AC磁場強度信号を受信するように構成され、
電子モジュールは、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータを決定するようにプログラムおよび構成された処理システムを備え、
処理システムは、前記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータの値を決定するようにさらにプログラムおよび構成され、
処理システムは、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータの値を決定するようにさらにプログラムおよび構成され、
処理システムは、決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその決定された値の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸障害を判定するようにさらにプログラムされ、構成される。
ベースライン呼吸パラメータ値が事前測定される本発明のいくつかの実施形態において、処理システムは、事前測定されたベースライン呼吸パラメータ値と、決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその値との関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸障害または睡眠障害を判定するようにさらにプログラムされ、構成される。
本発明の好ましい実施形態において、送信器コイルおよび第1受信器コイルは第1軸方向整列状態にあり、送信器コイルおよび第2受信器コイルは第2軸方向整列状態にあり、送信器コイルおよび第3受信器コイルは第3軸方向整列状態にある。
優先米国特許出願第16/363,404号に詳細に記載されているように、本発明の別の実施形態において、監視システムは同様に、被験体に対して取り外し可能に配置されるように構成された装着可能な衣類を含み、被験体は脊柱、臍、および胸骨の剣状突起を有し、装着可能な衣類が被験体に配置されると、装着可能な衣類は被験体の少なくとも胸部および腹部領域を覆い、
装着可能な衣類は、呼吸パラメータ監視サブシステムと、生理学的パラメータサブシステムと、電子モジュールとを備え、
呼吸パラメータ監視サブシステムは、送信器コイルと、第1、第2、および第3受信器コイルとを備え、
生理学的パラメータサブシステムは、少なくとも1つの生理学的パラメータセンサを備え、
送信器コイルおよび第1、第2、および第3受信器コイルは装着可能な衣服上に配置され、それによって、装着可能衣服が被験者上に配置されると、送信器コイルは被験者の剣状突起に近接して配置され、第1受信器コイルは送信器コイルからの第1受信器コイル距離において被験者の臍に近接する被験者の第1解剖学的領域に配置され、第2受信器コイルは送信器コイルからの第2受信器コイル距離において被験者の背骨に近接する被験者の剣状突起に対向する第2解剖学的領域に配置され、第3磁力計は送信器コイルからの第3受信器コイル距離において被験者の臍に近接する被験者の第3解剖学的領域に配置され、
送信器コイルは、第1、第2および第3磁場次元において第1交流磁場を生成し、第4、第5および第6磁場次元において第2交流磁場を生成し、第7、第8および第9磁場次元において第3交流磁場を生成するように構成され、
第1AC磁場の第1、第2および第3磁場次元は第1磁場周波数を有し、第2AC磁場の第4、第5および第6磁場次元は第2磁場周波数を有し、第3AC磁場の第7、第8および第9磁場次元は第3磁場周波数を有し、
第1AC磁場の第1磁場次元は、送信器コイルからの第1受信器コイルの第1距離の関数として第1可変強度を有し、第1AC磁場の第2磁場次元は、送信器コイルからの第1受信器コイルの第2距離の関数として第2可変強度を有し、第1AC磁場の第1磁場次元は、送信器コイルからの第1受信器コイルの第3距離の関数として第3可変強度を有し、
第2AC磁場の第4磁場次元は、送信器コイルからの第2受信器コイルの第4距離の関数として第4可変磁場強度を有し、第2AC磁場の第5磁場次元は、送信器コイルからの第2受信器コイルの第5距離の関数として第5可変磁場強度を有し、第2AC磁場の第6磁場次元は、送信器コイルからの第2受信器コイルの第6距離の関数として第6可変磁場強度を有し、
第3AC磁場の第7磁場次元は、送信器コイルからの第7距離の関数として第7可変磁場強度を有し、第3AC磁場の第8磁場次元は、送信器コイルからの第3受信器コイルの第8距離の関数として第8可変磁場強度を有し、第3AC磁場の第9磁場次元は、送信器コイルからの第3受信器コイルの第9距離の関数として第9可変磁場強度を有し、
第1受信器コイルは、第1AC磁場の第1、第2、第3磁場次元の第1、第2、および第3可変磁場強度を検出および測定するように構成され、第1受信器コイルはさらに、第1AC磁場の第1磁場次元の第1可変磁場強度を表す第1AC磁場強度信号、第1AC磁場の第2磁場次元の第2可変磁場強度を表す第2AC磁場強度信号、第1AC磁場の第3磁場次元の第3可変磁場強度を表す第3AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、第1、第2、第3AC磁場強度信号を電子モジュールに対して送信するように構成され、
第2受信器コイルは、第2AC磁場の第4、第5、および第6磁場次元の第4、第5、および第6可変磁場強度を検出および測定するように構成され、第2受信器コイルはさらに、第2AC磁場の第4磁場次元の第4可変磁場強度を表す第4AC磁場強度信号、第2AC磁場の第5磁場次元の第5可変磁場強度を表す第5AC磁場強度信号、第2AC磁場の第6磁場次元の第6可変磁場強度を表す第6AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、第4、第5、第6AC磁場強度信号を電子モジュールに対して送信するように構成され、
第3受信器コイルは、第3AC磁場の第7、第8、および第9磁場次元の第7、第8、および第9可変磁場強度を検出および測定するように構成され、第3受信器コイルはさらに、第3AC磁場の第7磁場次元の第7可変磁場強度を表す第7AC磁場強度信号、第3AC磁場の第8磁場次元の第8可変磁場強度を表す第8AC磁場強度信号、第3AC磁場の第9磁場次元の第9可変磁場強度を表す第9AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、第7、第8、第9AC磁場強度信号を電子モジュールに対して送信するように構成され、
電子部品モジュールは、第1受信器コイルによって送信された第1、第2および第3交流磁場強度信号を受信するように構成され、第2受信器コイルによって送信された第4、第5および第6交流磁場強度信号を受信するように構成され、第3受信器コイルによって送信された第7、第8および第9交流磁場強度信号を受信するように構成され、
電子モジュールは、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータを決定するようにプログラムおよび構成された処理システムを備え、
処理システムは、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータの値を決定するようにさらにプログラムおよび構成され、
処理システムは、第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータの値を決定するようにさらにプログラムおよび構成され、
処理システムは、生理学的パラメータ値と、決定された少なくとも1つの呼吸パラメータと、決定された値との関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸障害を判定するようにさらにプログラムおよび構成される。
本発明の好ましい実施形態において、送信器コイルおよび第1受信器コイルは同様に第1軸方向整列され、送信器コイルおよび第2受信器コイルは第2軸方向整列され、送信器コイルおよび第3受信器コイルは第3軸方向整列される。
ベースライン呼吸パラメータ値が事前測定される本発明のいくつかの実施形態において、処理システムは、事前測定されたベースライン呼吸パラメータ値、生理学的パラメータ値、ならびに決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその値の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸障害を判定するようにさらにプログラムされ、構成される。
優先米国特許出願第16/363,404号に記載され、上記で詳細に論じられているように、本発明のモニタリングシステムのいくつかの実施形態において、本発明のモニタリングシステムの生理学的パラメータサブシステムは、被験者の解剖学的位置および物理的移動を検出およびモニタし、被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を表す加速度計データを含む、加速度計信号を生成および送信するように構成された加速度計をさらに備える。
したがって、本発明のいくつかの実施形態において、処理システムは、あらかじめ測定されたベースライン呼吸パラメータ値、生理学的パラメータ値、加速度計データ、および決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその値の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸障害を判定するようにさらにプログラムされ、構成される。
本発明のいくつかの実施形態において、処理システムはまた、加速度計信号(したがって、それに組み込まれた加速度計データ)の関数として、被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を決定するようにプログラムされ、構成される。
本発明のいくつかの実施形態において、処理システムはさらに、生理学的パラメータ値と、決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその値の関数として、被験者の少なくとも1つの呼吸障害を選択的に決定し、または、加速度計信号(したがって、それに組み込まれた加速度計データ)の関数として、被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を選択的に決定するようにプログラムされ、構成される。
優先米国特許出願第16/363,404号にも記載されているように、本発明のいくつかの実施形態において、本発明の監視システムを用いて呼吸障害を判定する方法は一般に、以下を含む:
(i)呼吸パラメータ監視サブシステムと、生理学的パラメータ監視サブシステムと、電子制御処理モジュールとを備える装着可能な監視システムを提供するステップであって、呼吸パラメータ監視サブシステムは、1つの送信器コイルと、3つの(すなわち第1、第2、および第3)受信器コイルとを備え、生理学的パラメータ監視サブシステムは少なくとも1つの生理学的パラメータ監視センサを備える、ステップ;
(ii)被験体上にモニタリングシステムを位置決めするステップであって、送信器コイルは被験体の剣状突起に近接して位置決めされ、第1受信器コイルは臍に近接して位置決めされ、第2受信器コイルは送信器コイルに対向する被験体の背骨に近接して位置決めされ、第3受信器コイルは臍に対向する被験体の背骨に近接して位置決めされ、生理的パラメータモニタリングセンサは標的物理構造、例えば、被験体の皮膚に近接して位置決めされる、ステップ;
(iii)監視システムを開始するステップであって、送信器コイルによってAC磁場が生成および送信され、AC磁場は所定の周波数を含む、ステップ;
(iv)所定の周波数を含むAC磁場を送信器コイルによって生成および送信するステップ;
(v)受信器コイルによって交流磁場の強度を検出および測定するステップ;
(vi)受信器コイルで測定されたAC磁場強度を表すAC磁場強度信号を生成するステップ;
(vii)生理学的パラメータ監視サブシステムを用いて少なくとも1つの生理学的パラメータおよびその値を測定し、生理学的パラメータおよびその値を表す生理学的パラメータ信号を生成するステップ;
(viii)AC磁場強度信号および生理学的信号を電子モジュールに対して送信するステップ;
(ix)電子モジュールによってAC磁場強度信号の関数として被験者の少なくとも1つの解剖学的変位を決定するステップ;
(x)電子モジュールを用いて決定された解剖学的変位の関数として被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータを決定するステップ;
(xi)電子モジュールを用いてAC磁場強度信号の関数として呼吸パラメータ値を決定するステップ;
(xii)生理学的パラメータ値、決定された呼吸パラメータおよびその値の関数として少なくとも1つの呼吸障害を電子モジュールによって判定するステップ。
本発明のいくつかの実施形態において、被験者の呼吸障害および解剖学的位置を決定するための方法は一般に、以下を含む:
(i)呼吸パラメータ監視サブシステムと電子部品制御-処理モジュールとを備える装着可能な監視システムを提供するステップであって、前記呼吸パラメータ監視サブシステムは、1つの送信器コイルと、第1、第2、第3受信器コイルとを備え、前記呼吸パラメータ監視サブシステムは少なくとも1つの生理的パラメータ監視センサと加速度計とを備える、ステップ;
(ii)被験体上にモニタリングシステムを位置決めするステップであって、送信器コイルが被験体の剣状突起に近接して位置決めされ、第1受信器コイルが臍に近接して位置決めされ、第2受信器コイルが送信器コイルに対向する被験体の背骨に近接して位置決めされ、第3受信器コイルが臍に対向する被験体の背骨に近接して位置決めされ、生理的パラメータモニタリングセンサが標的物理構造、例えば、被験体の皮膚に近接して位置決めされるステップ;
(iii)監視システムを開始するステップであって、送信器コイルによってAC磁場が生成および送信され、AC磁場は所定の周波数を含む、ステップ;
(iv)受信器コイルによって交流磁場の強度を検出および測定するステップ;
(v)受信器コイルによって測定されたAC磁場強度を表すAC磁場強度信号を生成するステップ;
(vi)加速度計によって加速度計データを取得し、加速度計データを表す加速度計信号を生成するステップであって、加速度計データは、被験者の解剖学的位置および動きを表す加速度計パラメータを含む、ステップ;
(vii)AC磁場強度信号および加速度計信号を電子モジュールに対して送信するステップ;
(viii)電子モジュールによってAC磁場強度信号の関数として被験者の少なくとも1つの解剖学的変位を決定するステップ;
(ix)電子モジュールによって決定された解剖学的変位の関数として被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータを決定するステップ;
(x)電子モジュールによってAC磁場強度信号の関数として呼吸パラメータ値を決定するステップ;
(xi)取得されたベースライン加速度計データと、電子モジュールを用いた決定された呼吸パラメータとその値との関数として、少なくとも1つの呼吸障害を判定するステップ;
(xii)電子モジュールを用いて加速度計信号の関数として被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を決定するステップ。
図1を参照する。本発明の監視システムの1実施形態の概略図が示されている。図1に示すように、監視システム100は、好ましくは本発明の呼吸パラメータ監視サブシステム2と、電子モジュール6と、信号伝送導体8とを備える。
図1にも示されるように、呼吸パラメータ監視サブシステム2は、送信器コイル15、第1、第2および第3受信器コイル16a、16b、16cを備える。
図1にさらに示すように、呼吸パラメータ監視システム100は、電源10をさらに備える。本発明によれば、電源10は、バッテリなどの電気エネルギーを提供(または生成)するように構成された任意の装置またはシステムを備えることができる。
本発明の好ましい実施形態において、監視システム100は、好ましくは被験者の胴体の少なくとも一部、すなわち胸部および腹部領域を覆うように構成された装着可能な衣類を備える。
次に図2を参照する。本発明の監視システムの別の実施形態の概略図が示されている。図2に示すように、監視システム102は同様に、呼吸パラメータ監視サブシステム2と、電子モジュール6と、信号伝送導体8とを含むことが好ましい。
図2に示されるように、呼吸パラメータ監視サブシステム2は同様に、送信器コイル15、第1、第2および第3受信器コイル16a、16b、16cを備える。
図2にさらに示すように、監視システム102は、本発明の生理学的パラメータ監視サブシステム4aをさらに備える。
本発明の好ましい実施形態において、監視システム102は同様に、被験者の胴体の少なくとも一部、すなわち胸部および腹部領域を覆うように構成された装着可能な衣類を含むことが好ましい。
上述したように、本発明の好ましい実施形態において、送信器コイル15は、複数の高調波周波数で、例えばAC磁場などの電磁放射を複数の場、すなわち3次元場で生成し、送信するように構成されている。
上述のように、好ましくは、非高調波周波数は10KHz未満である。
また、上述したように、好ましい実施形態において、第1、第2、および第3受信器コイル16a、16b、および16cは、AC磁場の磁場次元のうちの少なくとも1つにおける場の強度を検出および測定し、AC磁場内の場の強度を表すAC磁場強度信号を生成し、それによって、監視対象の解剖学的変位を生成するように、構成および位置決めされる。
少なくとも1つの実施形態において、第1および第2送信器コイルは被験体上に構成および配置される。AC磁場の極性は、互いに垂直に、すなわち互いに対して90°角度に配向された送信器コイルによって生成される。AC磁場の少なくともXおよびYベクトル(または方向)を含むネットベクトル場が提供される。
本発明の好ましい実施形態において、少なくとも1つの受信器コイルはX方向の少なくとも1つのAC磁場ベクトルを検出するように構成され、少なくとも1つの受信器コイルはY方向の少なくとも1つのAC磁場ベクトルを検出するように構成される。
本発明の上述の実施形態において、2つの送信器コイルが採用され、XおよびY方向のAC磁場ベクトルが受信器コイルによって検出されるとき、XおよびYのAC磁場ベクトルとそれに基づくネットAC磁場ベクトルとの間の角度は、電子部品モジュールの処理システムによって決定される。次いで、XおよびY交流磁場ベクトルとネット交流磁場ベクトルとの間の角度を使用して、少なくとも1つのネット交流磁場強度ベクトルを決定する。
上述および図2に示すように、本発明の好ましい実施形態において、呼吸-生理学的パラメータ監視システム102の生理学的パラメータ監視サブシステム4aは、少なくとも1つの生理学的パラメータ監視センサを備える。
図2にさらに示されるように、いくつかの実施形態において、生理学的パラメータ監視センサ4aは、好ましくはSpOセンサ18を備える。
本発明のいくつかの実施形態において、生理学的パラメータ監視サブシステム4aは、温度センサ(仮想線で示され、19で示される)などの少なくとも1つの追加の生理学的パラメータ監視センサを備える。
本発明の好ましい実施形態において、電子モジュール6は好ましくは、呼吸-生理学的パラメータ監視システム2およびその機能を制御するようにプログラムされ構成された処理システムまたはモジュールと、呼吸パラメータ監視サブシステム2および生理学的パラメータ監視サブシステム4aとの間の信号の送受信を制御するようにプログラムされ構成されたデータ送信モジュールとを備える。
上述のように、本発明の好ましい実施形態において、処理システムは、AC磁場強度信号を分離および処理し、AC磁場強度信号の関数として被験者の少なくとも1つの呼吸パラメータ(または特性)を決定するようにプログラムされ構成された、少なくとも1つのアルゴリズムを備える。
優先米国特許出願第16/363,404号に記載されているように、AC磁場強度信号の関数として呼吸パラメータ(または特性)を決定するための処理システムアルゴリズムは、以下のような従来のアルゴリズムを含むが、これらに限らない:2自由度アルゴリズムおよび3自由度アルゴリズムを含む、従来のおよび/または修正された多自由度アルゴリズム、非パラメトリック方法を使用するスペクトル密度推定アルゴリズム、例えば特異スペクトル解析、短時間フーリエ変換、クロスパワー法、伝達関数推定および振幅二乗コヒーレンス、フーリエ級数アルゴリズム、フーリエ変換アルゴリズム、ラプラス変換アルゴリズム、Z変換アルゴリズムおよびウェーブレット変換アルゴリズムを含む周波数領域アルゴリズム。
また、優先米国特許出願第16/363,404号に記載されているように、処理システムは好ましくは少なくとも1つの診断データセットを生成し、連続的に更新するようにプログラムされ、構成される。好ましくは、診断データセットは、測定または決定された呼吸パラメータの少なくとも1つのアレイを、被験者の測定または決定された解剖学的変位パラメータの少なくとも1つのアレイと相関させる。
表7を参照する。被験者の診断データセットの1実施形態の図が示されている。表7に示されるように、診断データセットは好ましくは、本発明の呼吸パラメータまたは呼吸-生理学的パラメータ監視システムでの監視中に、被験体上の定義された点で測定された、測定または決定された毎分換気値および解剖学的変位のアレイを少なくとも含む。
Figure 2022527068000008
本発明によれば、表7に示される診断データセットはグラフィカルに、すなわち、y軸上の毎分換気量およびx軸上の解剖学的変位として提示することができ、以下に示される式1などの従来の式を使用して線形補間することができる。
Figure 2022527068000009
好ましい実施形態において、処理システムは、表7に示される診断データセットなどの診断データセットを線形補間し、所定の期間にわたって被験者によって示される少なくとも1つの無呼吸イベントの存在を決定し、それによって睡眠障害を判定するようにプログラムされ、構成される。
本発明によれば、診断データセットは、任意の適用可能な方法および/または式を使用して補間することができる。いくつかの実施形態において、処理システムは2次多項式補間を使用して診断データセットを補間し、所定の期間にわたって被験者によって示される少なくとも1つの無呼吸イベントの存在を決定し、それによって睡眠障害を判定するようにプログラムされ、構成される。
いくつかの実施形態において、被験者の一回換気量(V)および呼吸数(f)は、肺活量測定によって決定される。次いで、以下に示す式を用いて毎分換気量(Vドット)を求めることができる。
Figure 2022527068000010
本発明の好ましい実施形態において、処理システムは、睡眠障害の徴候、すなわち睡眠障害を示す呼吸および/または生理学的パラメータと、咳、くしゃみ、くしゃみなどのような外来性呼吸イベントとを、例えば、休止位置にある被験者のあらかじめ測定されたベースライン呼吸およびあらかじめ測定されたベースライン生理学的パラメータと、呼吸障害を反映するあらかじめ決定された呼吸および生理学的パラメータ閾値とを比較することによって、区別するようにさらにプログラムされる。
本発明の好ましい実施形態において、処理システムは、監視対象の検出された解剖学的変位に基づいて、睡眠時無呼吸のタイプ、すなわち閉塞性睡眠時無呼吸、中枢性睡眠時無呼吸、および複合睡眠時無呼吸を決定するようにさらにプログラムされる。
いくつかの実施形態において、処理システムは、少なくとも1つの呼吸サイクル中における被験者の胸部および腹部領域(または胸壁および腹壁)の拡張および収縮の間の相関または同期性に基づいて、被験者の睡眠時無呼吸のタイプを決定する。
十分に確立されているように、被験体が閉塞性睡眠時無呼吸に罹患した場合、被験体は少なくとも1呼吸周期の間に、胸部および腹部領域の逆相関の膨張および収縮を示す。すなわち、胸部および腹部領域の膨張および収縮は、~180°位相不一致である。
また十分に確立されているように、被験体が中枢性睡眠時無呼吸に罹患した場合、被験体は、胸部および腹部領域の拡大および収縮の完全な欠如を提示する。
したがって、本発明によれば、AC磁場強度信号が、少なくとも1つの呼吸サイクル中において被験者の胸部および腹部領域の逆相関の拡張および収縮を反映する場合、閉塞性睡眠時無呼吸と判定される。
AC磁場強度信号が胸部および腹部領域の拡張および収縮の欠如を反映する場合、中枢性睡眠時無呼吸が判定される。
本発明の好ましい実施形態において、電子モジュール6はさらに、呼吸パラメータ監視サブシステム2および生理学的パラメータ監視サブシステム4aからの信号の送信を制御するようにプログラムおよび構成されたデータ送信サブシステムを備える。
いくつかの実施形態においてデータ送信サブシステムはまた、呼吸パラメータ信号を遠隔信号受信デバイス、例えば、ベースモジュール、またはスマートフォン、タブレット、コンピュータなどのハンドヘルド電子デバイスに対して送信するようにプログラムされ、構成される。いくつかの実施形態において、遠隔信号受信デバイスは、受信および/または処理された信号、例えば、呼吸パラメータ信号、生理学的パラメータ信号、および電子モジュール6から受信した加速度計データを表示するように、プログラムおよび構成される。
図2にさらに示されるように、呼吸-生理学的パラメータ監視システム102は同様に、接続を容易にし、それによって、呼吸パラメータ監視サブシステム2、生理学的パラメータ監視サブシステム4a、および電子部品モジュール6による、およびそれらの間の信号通信を容易にする信号伝送導体8を含む。
図3を参照する。本発明の呼吸-生理学的パラメータ監視システムの別の実施形態の概略図が示されている。図3に示されるように、呼吸-生理学的パラメータ監視システム104は同様に、好ましくは、呼吸パラメータ監視サブシステム2と、生理学的パラメータ監視サブシステムとを備える。生理学的パラメータ監視サブシステムは、少なくとも1つの生理学的パラメータ監視センサと、電子モジュール6と、信号送信導体8と、上述の呼吸-生理学的パラメータ監視システム102に実装されるような電源10とを備える。
図3にさらに示されるように、この実施形態において、生理学的パラメータ監視サブシステム(ここでは「4b」と示される)は、被験者の解剖学的位置および物理的移動を検出および監視し、それを表す加速度計信号(被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を表す加速度計データを含む)を生成および送信するように構成される、加速度計20をさらに備える。
この実施形態において、電子モジュール6の処理システムはまた、測定された呼吸および生理学的パラメータ、ならびに被験者の加速度計データの関数として呼吸障害を判定し、加速度計データの関数として被験者の少なくとも1つの解剖学的位置を決定するようにプログラムされる。
図4を参照する。図1-3に示す監視システム100および102を含む、本発明の監視システムを組み込むことができる装着可能な衣服220の実施形態が示されている。
上述および図4に示されるように、装着可能な衣類220は、好ましくは被験者200の少なくとも上部胴体210、すなわち胸部および腹部領域を覆うように構成される。
しかしながら、本発明によれば、装着可能な衣類220は、、被験体200の他の領域を覆うように構成することもできる。他の領域は下腹部領域を含むがこれに限定されない。
図5に図示されるように、好ましい実施形態において、装着可能な衣類220が本発明の監視システムを組み込んでおり(従って、装着可能な監視システムを形成している)、かつ被験者の上半身210上に配置されている場合、送信器コイル15は被験者の剣状突起の近くに配置されることが好ましく、第1受信器コイル16aは臍の近くに配置され、第2受信器コイル16bは送信器コイル15の反対側の被験者の背骨に近接して配置され、第3受信器コイル16cは臍の反対側の被験者の背骨に近接して配置される。
本発明によれば、上述の装着可能な監視システムは、被験者200の上胴体210に近接して配置され、監視システムが開始されると、被験者200の呼吸障害および解剖学的位置を正確に決定することができる。
当業者には容易に理解されるように、本発明は、呼吸特性およびそれからの呼吸障害、ならびに被験者の解剖学的位置および運動を決定するための従来技術の方法およびシステムと比較して、多くの利点を提供する。
利点の中には、以下のものがある:
・監視対象の解剖学的変位に基づいてリアルタイムで呼吸パラメータおよび/または特性を正確に検出および測定する装着可能な生理学的監視システムを提供する。
・被験者の解剖学的位置を正確に決定する装着可能な生理学的モニタリングシステムを提供する。
・被験体の既存の呼吸または睡眠障害の症状を悪化および/または誘発しにくい睡眠中の解剖学的位置を維持するように被験体を訓練する装着可能な生理学的モニタリングシステムを提供する。
・検出された呼吸および/または生理学的パラメータおよび/または特性に基づいて呼吸障害を判定するための改善された方法を提供する。
・検出された異常な呼吸および/または生理学的パラメータおよび/または特徴に基づいて睡眠時無呼吸および/または低呼吸を決定するための改良された方法を提供する。
・被験体の既存の呼吸障害または睡眠障害の症状を悪化および/または誘発しにくい睡眠中の解剖学的位置を維持するように被験体を訓練するための方法を提供する。
本発明の精神および範囲から逸脱することなく、当業者は本発明を様々な用途および条件に適合させるために、本発明に様々な変更および修正を加えることができる。したがって、これらの変更および修正は適切に、公平に、および以下の特許請求範囲の均等物の全範囲内にあることが意図される。

Claims (16)

  1. 装着可能な監視システムであって、
    被験体に着脱可能に配置されるように構成される装着可能な衣類であって、前記被験体は、胸部および腹部領域、脊柱、臍、および胸骨の剣状突起を有し、前記装着可能な衣類が被験体に配置される場合、前記装着可能な衣類は、前記被験体の少なくとも前記胸部および腹部領域を覆う、装着可能な衣類を備え、
    前記装着可能な衣類は、呼吸パラメータ監視サブシステム、前記呼吸パラメータ監視サブシステムと通信する電子モジュール、を備え、
    前記呼吸パラメータ監視サブシステムは、送信器コイル、第1、第2および第3受信器コイル、を備え、
    前記送信器コイルおよび前記第1、第2および第3受信器コイルは前記装着可能な衣類上に配置され、それによって、前記装着可能な衣類が前記被検体上に配置されたとき、前記送信器コイルは前記被検体の剣状突起に近接して配置され、前記第1受信器コイルは前記送信器コイルから第1受信器コイル距離において前記被検体の臍に近接する前記被検体の第1解剖学的領域に配置され、前記第2受信器コイルは前記送信器コイルから第2受信器コイル距離において前記被検体の剣状突起に対向する前記被検体の脊椎に近接する前記被検体の第2解剖学的領域に配置され、前記第3磁力計は前記送信器コイルから第3受信器コイル距離において前記被検体の臍に対向する前記被検体の脊椎に近接する前記被検体の第3解剖学的領域に配置され、
    前記送信器コイルは、第1、第2および第3磁場次元において第1交流(AC)磁場を生成し、第4、第5および第6磁場次元において第2AC磁場を生成し、および第7、第8および第9磁場次元において第3AC磁場を生成するように構成され、
    前記第1AC磁場の前記第1、第2および第3磁場次元は第1磁場周波数を有し、前記第2AC磁場の前記第4、第5および第6磁場次元は第2磁場周波数を有し、前記第3AC磁場の前記第7、第8および第9磁場次元は第3磁場周波数を有し、
    前記第1AC磁場の前記第1磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第1受信器コイルの第1距離の関数として第1可変磁場強度を有し、前記第1AC磁場の前記第2磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第1受信器コイルの第2距離の関数として第2可変磁場強度を有し、前記第1AC磁場の前記第3磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第1受信器コイルの第3距離の関数として第3可変磁場強度を有し、
    前記第2AC磁場の前記第4磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第2受信器コイルの第4距離の関数として第4可変磁場強度を有し、前記第2AC磁場の前記第5磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第2受信器コイルの第5距離の関数として第5可変磁場強度を有し、前記第2AC磁場の前記第6磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第2受信器コイルの第6距離の関数として第6可変磁場強度を有し、
    前記第3AC磁場の前記第7磁場次元は、前記送信器コイルから前記第3受信器コイルまでの第7距離の関数として第7可変磁場強度を有し、前記第3AC磁場の前記第8磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第3受信器コイルの第8距離の関数として第8可変磁場強度を有し、前記第3AC磁場の前記第9磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第3受信器コイルの第9距離の関数として第9可変磁場強度を有し、
    前記第1受信器コイルは、前記第1AC磁場の前記第1、第2、および第3磁場次元における第1、第2、および第3可変磁場強度を検出および測定するように構成され、前記第1受信器コイルはさらに、前記第1AC磁場の前記第1磁場次元における前記第1可変磁場強度を表す第1AC磁場強度信号、前記第1AC磁場の前記第2磁場次元における前記第2可変磁場強度を表す第2AC磁場強度信号、および前記第1AC磁場の前記第3磁場次元における前記第3可変磁場強度を表す第3AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、前記第1、第2、および第3AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するように構成され、
    前記第2受信器コイルは、前記第2AC磁場の前記第4、第5、および第6磁場次元における第4、第5、および第6可変磁場強度を検出および測定するように構成され、前記第2受信器コイルはさらに、前記第2AC磁場の前記第4磁場次元における前記第4可変磁場強度を表す第4AC磁場強度信号、前記第2AC磁場の前記第5磁場次元における前記第5可変磁場強度を表す第5AC磁場強度信号、および前記第2AC磁場の前記第6磁場次元における前記第6可変磁場強度を表す第6AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、前記第4、第5、および第6AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するように構成され、
    前記第3受信器コイルは、前記第3AC磁場の前記第7、第8、および第9磁場次元における第7、第8、および第9可変磁場強度を検出および測定するように構成され、前記第3受信器コイルはさらに、前記第3AC磁場の前記第7磁場次元における前記第7可変磁場強度を表す第7AC磁場強度信号、前記第3AC磁場の前記第8磁場次元における前記第8可変磁場強度を表す第8AC磁場強度信号、および前記第3AC磁場の前記第9磁場次元における前記第9可変磁場強度を表す第9AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、前記第7、第8、および第9AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するように構成され、
    前記電子モジュールは、前記第1受信器コイルによって送信された前記第1、第2および第3AC磁場強度信号を受信するように構成され、前記第2受信器コイルによって送信された前記第4、第5および第6AC磁場強度信号を受信するように構成され、前記第3受信器コイルによって送信された前記第7、第8および第9AC磁場強度信号を受信するように構成され、
    前記電子モジュールは、前記被検体の少なくとも1つの呼吸パラメータを、前記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として決定するようにプログラムおよび構成された処理システムを備え、
    前記処理システムは、前記第1、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、前記被検体の前記少なくとも1つの呼吸パラメータの値を決定するようにさらにプログラムおよび構成され、
    前記処理システムは、前記決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよび前記決定された値の関数として、前記被検体の呼吸障害を判定するようにさらにプログラムおよび構成される
    ことを特徴とする監視システム。
  2. 前記送信器コイルおよび前記第1受信器コイルは第1軸方向に整列しており、前記送信器コイルおよび前記第2受信器コイルは第2軸方向に整列しており、前記送信器コイルおよび前記第3受信器コイルは第3軸方向に整列している、
    請求項1記載の監視システム。
  3. 前記第1AC磁場の前記第1、第2、および第3磁場次元の前記第1、第2、および第3可変磁場強度は、前記被検体の剣状突起に対する前記被検体の第1解剖学的領域の変位を表す、
    請求項2記載の監視システム。
  4. 前記第2AC磁場の前記第4、第5、および第6磁場次元の前記第4、第5、および第6可変磁場強度は、前記被検体の剣状突起に対する前記被検体の第2解剖学的領域の変位を表す、
    請求項2記載の監視システム。
  5. 前記第3AC磁場の前記第7、第8、および第9磁場次元の前記第7、第8、および第9可変磁場強度は、前記被検体の剣状突起に対する前記被検体の第3解剖学的領域の変位を表す、
    請求項2記載の監視システム。
  6. 前記装着可能な衣類は、生理学的パラメータ監視サブシステムをさらに備える、
    請求項1記載の監視システム。
  7. 前記生理学的パラメータ監視サブシステムは、前記被検体の生理学的パラメータを測定し、前記生理学的パラメータおよびその値を表す生理学的パラメータ信号を送信するように構成された、少なくとも1つの生理学的パラメータセンサを備える、
    請求項6記載の監視システム。
  8. 前記電子モジュールは、前記生理学的パラメータセンサによって送信された前記生理学的パラメータ信号を受信するようにさらに構成され、
    前記電子モジュールは、前記決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその決定された値、ならびに前記生理学的パラメータ値の関数として、前記被検体の前記呼吸障害を判定するようにさらにプログラムされる、
    請求項7記載の監視システム。
  9. 前記生理学的パラメータ監視サブシステムは、前記被検体の解剖学的変位を表す加速度計データを測定し、前記測定された加速度計データを表す加速度計パラメータ信号を生成および送信するように構成された少なくとも1つの加速度計を備える、
    請求項6記載の監視システム。
  10. 前記電子モジュールは、前記生理学的パラメータ監視センサによって送信された前記生理学的パラメータ信号および前記加速度計によって送信された前記加速度計パラメータ信号を受信するようにさらに適合され、
    前記電子モジュールは、前記決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその前記決定された値、前記生理学的パラメータ値、および前記加速度計データの関数として、前記被検体の前記呼吸障害を判定するようにさらにプログラムされる、
    請求項9記載の監視システム。
  11. 前記呼吸障害は無呼吸を含む、請求項1記載の監視システム。
  12. 被験者の呼吸障害および解剖学的位置を決定するための方法であって、
    (i)前記被検体に対して取り外し可能に配置されるように構成される装着可能な生理学的モニタリングシステムを提供し、前記被検体は、胸部および腹部領域、脊柱、臍、および胸骨の剣状突起を有し、前記生理学的モニタリングシステムが被験者に配置されるとき、前記生理学的モニタリングシステムは、前記被検体の少なくとも前記胸部および腹部領域をカバーする、ステップであって、
    前記生理学的モニタリングシステムは、呼吸パラメータ監視サブシステムと、生理学的パラメータサブシステムと、前記生理学的パラメータサブシステムと通信する電子モジュールとを備え、
    前記生理学的パラメータサブシステムは、前記被検体の解剖学的位置および動きを検出し、それを表す加速度計信号を生成および送信するように構成された加速度計を備え、
    前記呼吸パラメータ監視サブシステムは、送信器コイルと、第1、第2および第3受信器コイルとを備え、
    前記送信器コイルおよび前記第1、第2および第3受信器コイルは前記装着可能な衣類上に配置され、それによって、前記装着可能な衣類上に配置され、それによって、前記装着可能な衣類が前記被検体上に配置されたとき、前記送信器コイルは前記被検体の剣状突起に近接して配置され、前記第1受信器コイルは前記送信器コイルから第1受信器コイル距離において前記被検体の臍に近接する前記被検体の第1解剖学的領域に配置され、前記第2受信器コイルは前記送信器コイルから第2受信器コイル距離において前記被検体の剣状突起に対向する前記被検体の脊椎に近接する前記被検体の第2解剖学的領域に配置され、前記第3磁力計は前記送信器コイルから第3受信器コイル距離において前記被検体の臍に対向する前記被検体の脊椎に近接する前記被検体の第3解剖学的領域に配置され、
    前記送信器コイルは、第1、第2および第3磁場次元において第1交流(AC)磁場を生成し、第4、第5および第6磁場次元において第2AC磁場を生成し、および第7、第8および第9磁場次元において第3AC磁場を生成するように構成され、
    前記第1AC磁場の前記第1、第2および第3磁場次元は第1磁場周波数を有し、前記第2AC磁場の前記第4、第5および第6磁場次元は第2磁場周波数を有し、前記第3AC磁場の前記第7、第8および第9磁場次元は第3磁場周波数を有し、
    前記第1AC磁場の前記第1磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第1受信器コイルの第1距離の関数として第1可変磁場強度を有し、前記第1AC磁場の前記第2磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第1受信器コイルの第2距離の関数として第2可変磁場強度を有し、前記第1AC磁場の前記第3磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第1受信器コイルの第3距離の関数として第3可変磁場強度を有し、
    前記第2AC磁場の前記第4磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第2受信器コイルの第4距離の関数として第4可変磁場強度を有し、前記第2AC磁場の前記第5磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第2受信器コイルの第5距離の関数として第5可変磁場強度を有し、前記第2AC磁場の前記第6磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第2受信器コイルの第6距離の関数として第6可変磁場強度を有し、
    前記第3AC磁場の前記第7磁場次元は、前記送信器コイルから前記第3受信器コイルまでの第7距離の関数として第7可変磁場強度を有し、前記第3AC磁場の前記第8磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第3受信器コイルの第8距離の関数として第8可変磁場強度を有し、前記第3AC磁場の前記第9磁場次元は、前記送信器コイルからの前記第3受信器コイルの第9距離の関数として第9可変磁場強度を有し、
    前記第1受信器コイルは、前記第1AC磁場の前記第1、第2、および第3磁場次元における第1、第2、および第3可変磁場強度を検出および測定するように構成され、前記第1受信器コイルはさらに、前記第1AC磁場の前記第1磁場次元における前記第1可変磁場強度を表す第1AC磁場強度信号、前記第1AC磁場の前記第2磁場次元における前記第2可変磁場強度を表す第2AC磁場強度信号、および前記第1AC磁場の前記第3磁場次元における前記第3可変磁場強度を表す第3AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、前記第1、第2、および第3AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するように構成され、
    前記第2受信器コイルは、前記第2AC磁場の前記第4、第5、および第6磁場次元における第4、第5、および第6可変磁場強度を検出および測定するように構成され、前記第2受信器コイルはさらに、前記第2AC磁場の前記第4磁場次元における前記第4可変磁場強度を表す第4AC磁場強度信号、前記第2AC磁場の前記第5磁場次元における前記第5可変磁場強度を表す第5AC磁場強度信号、および前記第2AC磁場の前記第6磁場次元における前記第6可変磁場強度を表す第6AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、前記第4、第5、および第6AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するように構成され、
    前記第3受信器コイルは、前記第3AC磁場の前記第7、第8、および第9磁場次元における第7、第8、および第9可変磁場強度を検出および測定するように構成され、前記第3受信器コイルはさらに、前記第3AC磁場の前記第7磁場次元における前記第7可変磁場強度を表す第7AC磁場強度信号、前記第3AC磁場の前記第8磁場次元における前記第8可変磁場強度を表す第8AC磁場強度信号、および前記第3AC磁場の前記第9磁場次元における前記第9可変磁場強度を表す第9AC磁場強度信号、を生成するように構成されるとともに、前記第7、第8、および第9AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するように構成され、
    前記電子モジュールは、前記第1受信器コイルによって送信された前記第1、第2および第3AC磁場強度信号を受信するように構成され、前記第2受信器コイルによって送信された前記第4、第5および第6AC磁場強度信号を受信するように構成され、前記第3受信器コイルによって送信された前記第7、第8および第9AC磁場強度信号を受信するように構成され、
    前記電子モジュールは、前記被検体の少なくとも1つの呼吸パラメータを、前記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として決定するようにプログラムおよび構成された処理システムを備え、
    前記処理システムは、前記第1、第3、第4、第5、第6、第7、第8、および第9AC磁場強度信号の関数として、前記被検体の前記少なくとも1つの呼吸パラメータの値を決定するようにさらにプログラムおよび構成され、
    前記処理システムは、前記決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよび前記決定された値の関数として、前記被検体の呼吸障害を判定するようにさらにプログラムおよび構成され、
    前記処理システムはさらに、前記加速度計信号の関数として、前記被検体の解剖学的位置を決定するようにプログラムおよび構成される、
    ステップ、
    (ii)前記モニタリングシステムを第1被験者上に位置決めするステップ;
    (iii)前記モニタリングシステムを起動するステップであって、前記第1、第2、および第3磁場次元を含む前記第1、第2、および第3AC磁場が前記送信器コイルによって生成および送信される、ステップ;
    (iv)前記第1受信器コイルを用いて前記第1AC磁場の前記第1、第2、および第3磁場次元における前記第1、第2、および第3可変磁場強度を検出および測定するステップ;
    (v)前記第2受信器コイルを用いて前記第2AC磁場の前記第4、第5、および第6磁場次元における前記第4、第5、および第6可変磁場強度を検出および測定するステップ;
    (vi)前記第3受信器コイルを用いて前記第3AC磁場の前記第7、第8、および第9磁場次元における前記第7、第8、および第9可変磁場強度を検出および測定するステップ;
    (vii)前記第1、第2、および第3AC磁場強度信号を前記第1受信器コイルによって生成するステップ;
    (viii)前記第4、第5、および第6AC磁場強度信号を前記第2受信器コイルによって生成するステップ;
    (ix)前記第7、第8、および第9AC磁場強度信号を前記第3受信器コイルによって生成するステップ;
    (x)前記加速度計によって加速度計データを測定し、前記加速度計データを表す前記加速度計信号を生成するステップ;
    (xi)前記第1受信器コイルによって前記第1、第2、および第3AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するステップ;
    (xii)前記第2受信器コイルによって前記第4、第5および第6AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するステップ;
    (xiii)前記第3受信器コイルによって前記第7、第8および第9AC磁場強度信号を前記電子モジュールに対して送信するステップ;
    (xiv)前記加速度計によって前記加速度計信号を前記電子モジュールに対して送信するステップ;
    (xv)前記電子モジュールを用いて、前記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8および第9AC磁場強度信号の関数として、前記第1被験者の少なくとも1つの解剖学的変位を決定するステップ;
    (xvi)前記電子モジュールを用いて、前記少なくとも1つの解剖学的変位の関数として、少なくとも1つの呼吸パラメータを決定するステップ;
    (xvii)前記電子モジュールを用いて、前記第1、第2、第3、第4、第5、第6、第7、第8および第9AC磁場強度信号の関数として、前記呼吸パラメータの呼吸パラメータ値を決定するステップ;
    (xviii)前記電子モジュールを用いて、前記第1被験者の第1呼吸障害を、前記決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその前記決定された値の関数として決定するステップ;
    (xix)前記電子モジュールを用いて、前記加速度計信号の関数として、前記第1被験者の第1解剖学的位置を決定するステップ;
    を有する方法。
  13. 前記第1被験者の前記第1呼吸障害は無呼吸を含む、請求項12記載の方法。
  14. 前記方法は、 前記装着可能な衣類を提供する前記ステップの前に、前記第1被験者の第1ベースライン呼吸パラメータを事前測定して、前記第1被験者の第1ベースライン呼吸パラメータ値を決定するステップを有する、
    請求項12記載の方法。
  15. 前記第1被験者の前記第1呼吸障害は、前記第1ベースライン呼吸パラメータ値および前記決定された少なくとも1つの呼吸パラメータおよびその前記決定された値の関数として決定される、
    請求項14記載の方法。
  16. 前記処理システムはさらに、前記第1被験者の所定の解剖学的ポイントで測定される前記第1被験者の毎分換気値および解剖学的変位のアレイを含む診断データセットを生成し、前記診断データセットの関数として少なくとも1つの無呼吸イベントを決定し、前記少なくとも1つの無呼吸イベントの関数として前記呼吸障害を判定するように、プログラムおよび構成される、
    請求項12記載の方法。
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