JP2023544245A - 呼吸器の健康状態をモニタリングするための非接触デバイス - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2019年5月8日に出願され、「Sleep Tracking and Vital Sign Monitoring Using Low Power Radio Waves(小電力電波を用いた睡眠トラッキングおよびバイタルサインモニタリング)」と題されたPCT出願米国第2019/031,290号の関連出願である。また、本願は、2020年8月11日に出願され、「Contactless Sleep Detection and Disturbance Attribution(非接触睡眠検知および障害の原因特定)」(代理人整理番号:090421-1183285)と題された通常出願第16/990,705号の関連出願でもある。さらに、本願は、2020年8月11日に出願され、「Contactless Sleep Detection and Disturbance Attribution for Multiple Users(複数のユーザの非接触睡眠検知および障害の原因特定)」(代理人整理番号:090421-1183289)と題された通常出願第16/990,714号の関連出願である。また、本願は、2020年8月11日に出願され、「Contactless Cough Detection and Attribution(非接触咳検知および原因特定)」(代理人整理番号:090421-1183290)と題された通常出願第16/990,720号の関連出願である。また、本願は、2020年8月11日に出願され、「Precision Sleep Tracking Using a Contactless Sleep Tracking Device(非接触睡眠トラッキングデバイスを用いた高精度睡眠トラッキング)」(代理人整理番号:090421-1190042)と題された通常出願第16/990,726号の関連出願である。また、本願は、2020年8月11日に出願され、「Initializing Sleep Tracking on a Contactless Health Tracking Device(非接触ヘルストラッキングデバイス上での睡眠トラッキング初期化)」(代理人整理番号:090421-1198051)と題された通常出願第16/990,746号の関連出願である。これらの出願のすべての開示内容をあらゆる目的のために引用により本明細書に援用する。
人は、睡眠中、特に1人で睡眠を取る傾向にある場合、本人が気づいていない健康問題を抱えている場合がある。頻繁に目が覚める、疲労を感じる、過度の眠気、または運動パフォーマンスが悪いなどの症状を抱える傾向があるのにこれらの症状を特定することができなかったり、これらの症状の原因を睡眠時に現れる医学的問題を理由にすることができなかったりすることがある。たとえば、睡眠時無呼吸と関連がある可能性のある奇異呼吸では、言及したこれらの症状の一部またはすべての症状を抱えている場合がある。このような人は、呼吸など健康の原因特定を睡眠中にモニタリングすることでメリットが得られる場合がある。
非接触ヘルスモニタリングデバイスに関する様々な実施の形態について説明する。いくつかの実施の形態では、非接触ヘルスモニタリングデバイスについて説明する。このデバイスは、筐体を備えてもよい。デバイスは、複数のアンテナを含み得るレーダーセンサーを備えてもよい。レーダーセンサーは、筐体に収容されてもよい。デバイスは、レーダーセンサーと通信する、筐体に収容された1つ以上のプロセッサを含む処理システムを備えてもよい。処理システムは、複数のアンテナのアンテナごとに、レーダーセンサーからレーダーデータストリームを受信することによって、複数のレーダーデータストリームを受信するように構成されてもよい。処理システムは、受信した複数のレーダーデータストリームから、複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームを作成するビームステアリング処理を実行するように構成されてもよい。処理システムは、複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて、ユーザの呼吸による変位を判定するように構成されてもよい。処理システムは、複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについてユーザの呼吸による変位を解析するように構成されてもよい。処理システムは、複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームのうち、照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームごとの時間に応じたユーザの呼吸による変位を解析することに基づいたスクリーニング結果を出力するように構成されてもよい。
奇異呼吸では、人の胸部の動きと横隔膜(より一般に、腹部)の動きとが同期しない。図1は、奇異呼吸を定義する図100を示す。通常の呼吸例110は、膨張した胸部/腹部130と収縮した胸部/腹部131によって示されているように、人の胸部101と腹部102とが互いにほぼ同期して動く傾向があることを示している。すなわち、人が呼吸すると、胸部101と腹部102は、ほぼ同時に外側と内側に動く傾向がある。例111では、胸部101と腹部102とは、同期して内側と外側に動き、人の胸部の動きと人の腹部の動きとを表す個々の波形が加算された時に建設的な加算動き波形が得られる。
表2のスペクトルエネルギーが低くかつスペクトル濃度が低いことに基づくなどして、ユーザが存在しないと判断された場合、最適なビームステアリング処理が、チャネル重み付けエンジン431およびビームステアリングシステム432によって行われ得る。ユーザは存在しないが、レーダーサブシステム405をどの方向に位置合わせすればクラッターが最小になるかを判断する解析を行うことができる。
Claims (29)
- 非接触ヘルスモニタリングデバイスであって、
筐体と、
複数のアンテナを含むレーダーセンサーとを備え、前記レーダーセンサーは、前記筐体に収容され、前記非接触ヘルスモニタリングデバイスは、
処理システムを備え、前記処理システムは、前記レーダーセンサーと通信する、前記筐体に収容された1つ以上のプロセッサを含み、
前記処理システムは、
前記複数のアンテナのアンテナごとに、前記レーダーセンサーからレーダーデータストリームを受信することによって、複数のレーダーデータストリームを受信し、
受信した前記複数のレーダーデータストリームから、複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームを作成するビームステアリング処理を実行し、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて、ユーザの呼吸による変位を判定し、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて前記ユーザの呼吸による変位を解析し、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームのうち、照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームごとの時間に応じた前記ユーザの呼吸による変位を解析することに基づいたスクリーニング結果を出力するよう、構成され、
照準が合わせられた空間ゾーンレーダーストリームのうち、第1は、前記ユーザの胸部ゾーンに対応し、
照準が合わせられた空間ゾーンレーダーストリームのうち、第2は、前記ユーザの腹部ゾーンに対応し、
前記解析は、前記腹部ゾーンの前記呼吸による変位と、前記胸部ゾーンの前記呼吸による変位との間の、奇異呼吸状態を示すのに十分な位相差を検出することを含み、
出力される前記スクリーニング結果は、検出された前記奇異呼吸状態を表す情報を含む、非接触ヘルスモニタリングデバイス。 - 前記ビームステアリング処理は、WDAS(重み付き遅延和)ビームステアリングを適用して前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームを作成することを含む、請求項1に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて前記ユーザの呼吸による変位を解析するように前記処理システムが構成されることは、予め訓練済みの機械学習モデルを適用するように前記処理システムが構成されることを含む、請求項1に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記予め訓練済みの機械学習モデルは、ニューラルネットワークである、請求項3に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンの各照準が合わせられた空間ゾーンは、ユーザの体の異なる部分に対応する、請求項1に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンは、少なくとも5つの照準が合わせられた空間ゾーンを含む、請求項5に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記処理システムは、前記複数のレーダーデータストリームに基づいて、前記ユーザが睡眠状態にあり動いていないとステートマシンを用いて判定するようにさらに構成される、請求項1に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するワイヤレスネットワークインタフェースと、
前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するタッチスクリーンディスプレイとをさらに備える、請求項1に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。 - 前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するマイクロフォンと、
前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するスピーカーとをさらに備え、
前記処理システムは、
前記ユーザの呼吸による変位を解析することに関する発話コマンドを受信し、
前記ワイヤレスネットワークインタフェースを介して前記発話要求をクラウドベースのサーバシステムに送信させ、
前記発話要求を前記クラウドベースのサーバシステムに送信したことに応答して、前記ワイヤレスネットワークインタフェースを介してコマンドを受信し、
受信した前記コマンドに少なくとも一部基づいて、前記タッチスクリーンディスプレイを介して前記スクリーニング結果を出力するようにさらに構成される、請求項8に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。 - 非接触ヘルスモニタリングデバイスであって、
筐体と、
複数のアンテナを含むレーダーセンサーとを備え、前記レーダーセンサーは、前記筐体に収容され、前記非接触ヘルスモニタリングデバイスは、
処理システムを備え、前記処理システムは、前記レーダーセンサーと通信する、前記筐体に収容された1つ以上のプロセッサを含み、
前記処理システムは、
前記複数のアンテナのアンテナごとに、前記レーダーセンサーからレーダーデータストリームを受信することによって、複数のレーダーデータストリームを受信し、
受信した前記複数のレーダーデータストリームから、複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームを作成するビームステアリング処理を実行し、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて、ユーザの呼吸による変位を判定し、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて前記ユーザの呼吸による変位を解析し、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームのうち、照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームごとの時間に応じた前記ユーザの呼吸による変位を解析することに基づいたスクリーニング結果を出力するよう、構成される、非接触ヘルスモニタリングデバイス。 - 前記スクリーニング結果は、前記ユーザが奇異呼吸を抱えていることを示す、請求項10に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記ビームステアリング処理は、WDAS(重み付き遅延和)ビームステアリングを適用して、前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームを作成することを含む、請求項10に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記処理システムが前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて、ユーザの呼吸による変位を判定するように構成されることは、前記処理システムが、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームのうち、照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームごとに位相値を判定するように構成されることを含む、請求項10に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。 - 前記処理システムが前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて前記ユーザの呼吸による変位を解析するように構成されることは、前記処理システムが、予め訓練済みの機械学習モデルを適用するように構成されることを含む、請求項10に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記予め訓練済みの機械学習モデルは、ニューラルネットワークである、請求項14に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンの各照準が合わせられた空間ゾーンは、ユーザの体の異なる部分に対応する、請求項10に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンは、少なくとも5つの照準が合わせられた空間ゾーンを含む、請求項16に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記処理システムは、前記複数のレーダーデータストリームに基づいて、前記ユーザが睡眠状態にあり動いていないとステートマシンを用いて判定するようにさらに構成される、請求項10に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。
- 前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するワイヤレスネットワークインタフェースと、
前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するタッチスクリーンディスプレイとをさらに備える、請求項10に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。 - 前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するマイクロフォンと、
前記筐体に収容された、前記処理システムと通信するスピーカーとをさらに備え、
前記処理システムは、
前記ユーザの呼吸による変位を解析することに関する発話コマンドを受信し、
前記ワイヤレスネットワークインタフェースを介して前記発話要求をクラウドベースのサーバシステムに送信させ、
前記発話要求を前記クラウドベースのサーバシステムに送信したことに応答して、前記ワイヤレスネットワークインタフェースを介してコマンドを受信し、
受信した前記コマンドに少なくとも一部基づいて、前記タッチスクリーンディスプレイを介して前記スクリーニング結果を出力するようにさらに構成される、請求項19に記載の非接触ヘルスモニタリングデバイス。 - レーダーサブシステムの複数のアンテナのアンテナごとに、レーダーデータストリームを受信することによって、複数のレーダーデータストリームを受信することと、
1つ以上のプロセッサが、受信した前記複数のレーダーデータストリームから、複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームを作成するビームステアリング処理を実行することと、
前記1つ以上のプロセッサが、前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて、ユーザの呼吸による変位を判定することと、
前記1つ以上のプロセッサが、前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて前記ユーザの呼吸による変位を解析することと、
前記1つ以上のプロセッサが、前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームのうち、照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームごとの時間に応じた前記ユーザの呼吸による変位を解析することに基づいたスクリーニング結果を出力することとを含む、非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。 - 前記スクリーニング結果は、前記ユーザが奇異呼吸を抱えていることを示す、請求項21に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。
- 前記ビームステアリング処理は、WDAS(重み付き遅延和)ビームステアリングを適用して、前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームを作成することを含む、請求項21に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて、ユーザの呼吸による変位を判定することは、
前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームのうち、照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームごとに位相値を判定することを含む、請求項21に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。 - 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームの各照準が合わせられた空間ゾーンレーダーデータストリームについて前記ユーザの呼吸による変位を解析することは、予め訓練済みの機械学習モデルを適用することを含む、請求項21に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。
- 前記予め訓練済みの機械学習モデルは、ニューラルネットワークである、請求項25に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンの各照準が合わせられた空間ゾーンは、ユーザの体の異なる部分に対応する、請求項21に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。
- 前記複数の照準が合わせられた空間ゾーンは、少なくとも3つの照準が合わせられた空間ゾーンを含む、請求項27に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。
- 前記複数のレーダーデータストリームに基づいて、前記ユーザが睡眠状態にあり動いていないとステートマシンを用いて判定することをさらに含む、請求項21に記載の非接触で呼吸器の健康状態をモニタリングするための方法。
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