JP6789247B2

JP6789247B2 - 対象を監視するための装置及び方法

Info

Publication number: JP6789247B2
Application number: JP2017562001A
Authority: JP
Inventors: コライカラカヤ; マールテンペトルスヨセフクエネン; デクランパトリックケリー; リーショウトロンマルティヌスローレンティウスファン; サムベルマルクアンドレデ
Original assignee: Koninklijke Philips NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2015-06-05
Filing date: 2016-05-24
Publication date: 2020-11-25
Anticipated expiration: 2036-05-24
Also published as: US20180296123A1; JP2018518673A; US10813570B2; EP3304073A1; RU2017146396A3; RU2017146396A; EP3304073B1; RU2732957C2; CN107709987A; WO2016193049A1; EP3304073C0

Description

本発明は、対象を監視するための装置及び方法に関する。

大気汚染は一般に人間の健康に負の影響を及ぼすことが知られ、喘息及び慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ）のような、種々の起動の疾患に苦しむ患者は大気汚染に曝されることに対する影響が大きいことが知られている。高レベルの大気汚染に曝された患者は、より頻繁で深刻な増悪に苦しむこととなる。増悪は、一度始まると、肺活量を増大させるための種々の気管支拡張剤、粘液層を弛緩させ吐出させるための去痰薬、及び／又は増悪の長さ及び重度を軽減するためのステロイドによる介入を必要とする。これらの薬物は一般に、増悪期の間に高い投薬量で投与される。幾つかの深刻な場合においては、一般に病院で対処される酸素療法も必要とされ得る。

生活の質及び健康管理コストの観点から、始まる前に増悪を防止することが、患者の最大の関心事である。更に、積極的でパーソナライズされた始まる前の増悪の管理により、薬物摂取は良い影響を受け、増悪を処置するための高い投薬量での薬物の投与、及び深刻な場合においては入院処置は、非常にコストが高い。

リアルタイムの大気汚染データは、種々の都市で利用可能であり、公的な利用のためにアクセス可能である。幾つかの場合においては、当該データは、ラップトップ型コンピュータ又はスマートフォンにおけるアプリケーションを介して提供される。大気品質指数（ＡＱＩ）は、局所的な大気品質の指標であり、空気中の粒子物質（例えば直径が２．５マイクロメートルよりも小さい微粒子、即ちＰＭ２．５）、窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、一酸化炭素（ＣＯ）等を含む、主な大気汚染物質の濃度を用いて計算される。ＡＱＩレベルは、特定の国及び地域についての大気汚染及び健康基準に依存し、例えばＡＱＩ及び関連する健康影響は、中国と欧州と米国とでは異なる。ＡＱＩ及びＰＭ２．５濃度データは、町及び都市の種々の場所に配置された測定局から利用可能であり、設置された局の数は継続的に増えている。

同様に、リアルタイムのローカルな交通量データもますます利用可能になっており、ローカルの交通量監視局及び／又はクラウドソーシングによるデータ（即ち手動又は自動による領域の周囲の個人により供給されるデータ）により提供される。

リアルタイムの大気汚染データ及び交通量データに加えて、気象状態に関するリアルタイムの情報にアクセスすることも可能である。斯かる情報は、降雨量、風速、風向、相対湿度、日射量（例えば紫外線（ＵＶ））レベル等を含み得る。

スマートフォンを含む現代のモバイル装置は、全地球測位システム（ＧＰＳ）受信器及び／又はWi-Fi（登録商標）を通して、ユーザの位置情報を追跡及びトレースする能力を持つ。第３世代又は第４世代の携帯電話システムによるこれら装置のデータ接続性は、特定の位置に関連する大気汚染レベル、交通量負荷、気象データについてのリアルタイムデータへのアクセスも可能とする。

種々のデータ源を利用するための分散感知手法は、所与の位置において汚染レベルの好適な分解能を提供するが、個々の部屋レベルでの粒子状物質の汚染レベルについての実際のデータはそうではない。図１のグラフは、５日間に亘り屋内で測定されたＰＭ２．５のレベルを示す。結果は、プロフェッショナル向けのエアロゾル光度計により収集された。試験場所はアイントホーフェン（Eindhoven）市であり、ここでの典型的な屋外汚染レベルは１０μｇ／ｍ^３に届くことは殆ど無く、年間平均は世界保健機関（ＷＨＯ）の推奨値である１５μｇ／ｍ^３を下回る。しかしながら、部屋で食品が調理された時間に対応する、２つの大きなスパイク（ＰＭ２．５の量が１００μｇ／ｍ^３をかなり上回っている）がデータに見られる。

斯くして、近隣のレベルでは大気汚染を示す種々の公的なデータ源が容易に利用可能ではあるが、典型的な家庭においてさえ、調理のような日常的な日々の生活での出来事の間に、ＣＯＰＤ及び喘息のような気道疾患に苦しむ人にとって脅威的なレベルにまで、曝露レベルが容易に上昇し得ることが、図１から明らかである。屋内空気汚染の重要度は、平均的な人は約２０時間を屋内で過ごし、その約半分は家庭であるという事実を考慮すると、より明らかとなり得る。

空気の汚染レベルは、それ自体では、対象がＣＯＰＤ、喘息又はその他の呼吸疾患の増悪に見舞われる見込みが高いか否かの十分な尺度ではないかも知れないことが認識されている。その代わり、空気中の汚染物質に対する対象者の実際の曝露、即ち吸入による対象者の身体に入る汚染物質の量が重要である。このことは、同じ場所における別の対象者は、認識されるべき所与の時間に亘って、異なる量の汚染物質を吸入し得ることを示し、空気中の汚染物質に対する対象者の曝露のよりパーソナライズされた尺度をもたらす。或る期間の間に吸入される汚染物質の量は、対象者の身体的な特性（例えば肺活量、呼吸数等）、及び身体活動レベル（呼吸数に影響を与え得る）に依存し得る。

それ故、対象により吸入された空気中の汚染物質の量が監視されることを可能とする装置及び方法が提供される。種々の実施例は、呼吸疾患の増悪を予測し、薬物の使用又は投薬量について対象者に提案を提供し、及び／又は身体的活動について対象者に提案を提供するため、吸入された空気中の汚染物質の量についての情報を利用する。

第１の態様によれば、対象者による空気中の汚染物質の吸入を監視するための装置であって、前記対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値と、前記対象者により吸入された空気の量の測定値と、を決定又は受信し、前記測定値を組み合わせて前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定するよう構成された、処理ユニットを有する、装置が提供される。斯くして、該装置は、空気中の汚染物質に対する対象者の実際の曝露のパーソナライズされた測定を提供する。

幾つかの実施例においては、前記処理ユニットは、前記対象者の身体的活動に関連する測定値又は信号から、前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するよう構成される。幾つかの実施例においては、前記装置は更に、前記対象者の身体的活動の測定値を供給するためのセンサを有する。これら実施例は、身体的活動が簡便で邪魔にならない態様で測定され得るため、有利である。

代替の実施例においては、前記処理ユニットは、前記対象者による呼吸の間の流量に関連する測定値又は信号から、前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するよう構成される。幾つかの実施例においては、前記装置は更に、前記対象者が呼吸をするときに空気の流量を測定するための空気流量センサを有する。これらの実施例は、吸入された汚染物質の量のより正確な値を提供するため、有利である。

幾つかの実施例においては、前記空気中の汚染物質の測定値は、空気中の微粒子状物質、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素、超微粒子、及び／又は揮発性有機化合物の量の測定値である。

幾つかの実施例においては、前記装置は更に、空気中の汚染物質の量を測定するためのセンサを有する。幾つかの実施例においては、前記処理ユニットは、前記装置とは別個のセンサから、空気中の汚染物質の量の測定値を受信するよう構成される。幾つかの実施例においては、前記処理ユニットは、公的なデータ源から空気中の汚染物質の量の測定値を受信するよう構成される。

幾つかの実施例においては、前記処理ユニットは更に、前記対象者の地理的な位置、前記対象者が屋内に居るか屋外に居るか、窓及び／又はドアが開いているか閉まっているか、交通量、及び前記対象者の健康状態のうち１つ以上についての情報を決定するよう構成され、前記処理ユニットは更に、前記決定された情報及び前記対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値並びに前記対象者により吸入された空気の量を用いて、前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定するよう構成される。これらの実施例は、付加的な情報が、空気中の汚染物質の量の値の精度を向上させるという利点を持つ。

幾つかの実施例においては、前記処理ユニットは更に、前記決定された前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量に基づいて、前記対象者にフィードバックを提供するよう構成される。

幾つかの実施例においては、前記フィードバックは、前記対象者の呼吸状態の管理を改善するための情報を有する。

幾つかの実施例においては、前記フィードバックは、前記対象者のための投薬についての情報を有する。本実施例は、吸入された汚染物質の量による健康の問題を回避又は低減させるよう、対象者が適切な量の投薬（及び／又は適切な時間での投薬）を行うことができるという利点を持つ。

幾つかの実施例においては、前記フィードバックは、前記対象者が居るべき及び／又は避けるべき場所についての情報を有する。幾つかの実施例においては、前記フィードバックは、前記対象者が行なうべき及び／又は行うべきでない身体的活動についての情報を有する。これら実施例は、空気中の汚染物質の吸入により生じる健康問題のリスクが低減され得るという利点を持つ。

第２の態様によれば、対象者による空気中の汚染物質の吸入を監視するための方法であって、前記対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値を決定するステップと、前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するステップと、前記測定値を組み合わせて前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定するステップと、を有する方法が提供される。斯くして、該方法は、空気中の汚染物質に対する対象者の実際の曝露のパーソナライズされた測定を提供する。

幾つかの実施例においては、前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するステップは、前記対象者の身体的活動に関連する測定値又は信号から前記測定値を決定するステップを有する。幾つかの実施例においては、前記対象者の身体的活動に関連する測定値又は信号は、身体的活動センサを用いて取得される。これら実施例は、身体的活動が簡便で邪魔にならない態様で測定され得るため、有利である。

代替の実施例においては、前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するステップは、前記対象者による呼吸の間の流量に関連する測定値又は信号から前記測定値を決定するステップを有する。幾つかの実施例においては、前記対象者による呼吸の間の流量に関連する測定値又は信号は、空気流量センサを用いて取得される。これらの実施例は、吸入された汚染物質の量のより正確な値を提供するため、有利である。

幾つかの実施例においては、前記方法は更に、前記決定された前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量に基づいて、前記対象者にフィードバックを提供するステップを有する。

幾つかの実施例においては、前記空気中の汚染物質の量の測定値を決定するステップは、前記対象者により担持又は装着されたセンサを用いて空気中の汚染物質の量を測定するステップを有する。幾つかの実施例においては、前記空気中の汚染物質の量の測定値を決定するステップは、公的なデータ源から空気中の汚染物質の量の測定値を取得するステップを有する。

第３の態様によれば、適切なコンピュータ又はプロセッサによる実行時に、該コンピュータ又はプロセッサに以上に記載した方法のいずれかを実行させるよう構成された、コンピュータ読み取り可能なコードを持つ、コンピュータ読み取り可能な媒体を有する、コンピュータプログラム製品が提供される。

本発明のより好適な理解のため、また本発明がどのように実行されるかをより明確に示すため、単に例として添付図面への参照が為される。

屋内環境における５日間に亘るＰＭ２．５のレベルを示すグラフである。本発明の実施例による装置のブロック図である。本発明の実施例による方法を示すフロー図である。吸入された呼吸量の総量を算出するためのアルゴリズムの例を示す。屋外の大気汚染の位置固有の量を算出するためのアルゴリズムの例を示す。屋内の空気汚染の量を算出するためのアルゴリズムの例を示す。対象者により吸入された汚染物質の総量を算出するためのアルゴリズムの例を示す。曝露量に応じたパーソナライズされた投薬量調節の方法を示すフロー図である。自己学習処理の例を示すフロー図である。

図２は、本発明の実施例による装置２を示す。装置２は、装置２の動作を制御し、対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定する、処理ユニット４を有する。処理ユニット４は、対象者のまわりの空気中の汚染物質の量と、特定の時間に亘り対象者により吸入された空気の量と、から、対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定する。

処理ユニット４は、ここで説明される手法を実装するための１つ以上のプロセッサ、マルチコアプロセッサ、又は処理モジュールを有しても良い。幾つかの実施例においては、処理ユニット４は、それぞれがここで説明される手法の特定の部分又はステップを実行するよう構成された、複数の処理モジュールとして実装されても良い。

装置２は更に、処理ユニット４により実行されることができるコンピュータ読み取り可能なプログラムコードを保存するためのメモリユニット６を有し、それにより、当該方法を実行するのに必要とされるいずれの測定値又はデータと共に、本発明による方法を装置２が実行する。

幾つかの実施例においては、対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値、及び／又は対象者により吸入された空気の量の測定値は、装置２とは別個の（しかしながら対象者に配置された又は対象者の近くに配置された）センサを介して取得されても良く、これら測定値は、いずれかの適切な手段（例えばローカルの無線ネットワーク（例えばWi-Fi（登録商標）、Bluetooth（登録商標）等）若しくはセルラー通信ネットワークを介して無線により、又は有線接続を介して）によって処理ユニット４及び／又はメモリユニット６に供給されても良い。幾つかの実施例においては、装置２は、対象者及びセンサからリモートであっても良い（例えば対象者の家に配置されても良いし又は健康管理施設に配置されても良い）。

代替としては、装置２は、空気中の汚染物質の量の測定値を取得する及び／又はは対象者により吸入された空気の量を決定する際に使用するための情報を取得するための１つ以上のセンサを含んでも良い。従って、装置２は、空気中の汚染物質の量を測定するためのセンサ８、及び／又は対象者により吸入された空気の量の測定値を取得するための（又は対象者により吸入された空気の量を決定するため処理ユニット４により処理されることができる１つ以上のパラメータの測定値を取得するための）センサ１０を含んでも良い。センサ８、１０は、処理ユニット４に接続される。

いずれの場合においても（即ちセンサ８が装置２のなかにあっても別個のものであっても）、空気中の汚染物質の量の測定値は好適には、対象者にローカルな位置にある又は対象者の近くにある（即ち対象者と同じ部屋にある）センサにより取得され、対象者により装着又は担持されたセンサにより取得されることが更に好適である。このようにして、空気中の汚染物質の量の測定値は、対象者により体験される実際の空気汚染のレベルを反映することとなる。

空気中の汚染物質の量を測定するためのセンサ８は、１つ以上の必要なタイプの空気中の汚染物質を測定するための、いずれの適切なセンサであっても良い。例えば、必要とされる空気中の汚染物質は、粒子状物質（例えば微粒子状物質、ＰＭ２．５）、例えばＮＯ又はＮＯ_２のような窒素酸化物（ＮＯｘ）、二酸化硫黄（ＳＯ_２）、アンモニア（ＮＨ_３）、一酸化炭素（ＣＯ）、二酸化炭素（ＣＯ_２）、揮発性有機化合物、超微粒子（例えば排気、調理、排煙及び燃焼するろうそくから生成されるもののような、直径が１００ナノメートルより小さい粒子）、及び／又はその他のいずれかのタイプの空気中の汚染物質であっても良く、適切なタイプのセンサ８が、装置２に備えられても良い。幾つかの実施例においては、センサ８が測定できる汚染物質のタイプは、対象者の健康状態に依存しても良い（例えば特定の健康状態又は特定の対象者に影響を与える特定のタイプの汚染物質がある場合）。

センサ１０は、対象者により吸入された空気の量を直接に測定するセンサを有しても良く、例えば対象者により装着されたマウスピース又は顔マスクにおける空気流量センサであっても良い。代替としては、センサ１０は、対象者の呼吸数の測定値を提供するセンサであっても良い（例えば、対象者がいつ吸入している及び吐出しているかを測定する空気流量センサ、又は対象者の身体に配置され、呼吸の間の胸部の動きにより引き起こされる加速度を検出することができる、加速度計若しくはその他の動きセンサ）。これらの実施例においては、処理ユニット４は、例えば肺活量又は典型的な吸気体積のような、対象者の身体的な特性についての情報を用いて、これらの測定値から吸入された空気の量を決定又は推定しても良い。代替の実施例においては、センサ１０は、例えば加速度計及び／又は他の動きセンサ（ジャイロスコープ、磁気計等）のような、対象者の身体的活動の測定値を取得するためのものであり、処理ユニット４は、これらの測定値、及び例えば肺活量又は典型的な吸気体積等のような、対象者の身体的な特性についての情報から、又は、ルックアップテーブルにおいて身体的活動の測定値に対応する以前に算出された空気体積を探すことにより、吸入された空気の量を決定しても良い。該ルックアップテーブルは、例えば種々の身体的活動のレベルにおける実際の測定に基づく、個々の対象者ごとに特有のものであっても良い。代替としては、該ルックアップテーブルは、例えば年齢、性別、職業、身長、体重、体格指数、肺活量、ＣＯＰＤ疾患レベル等により定義されても良い、所与の対象者タイプに対応する、容易に利用可能なデータから編集されても良い。

幾つかの実施例においては、吸入された空気の実際の量が、対象者により担持又は装着された「空気サンプリング装置」の形をとるセンサにより測定されても良く、この場合サンプリングされた空気の体積は、対象者の身体的活動のレベルに比例して変化する。斯かるサンプリング装置が用いられる場合、例えば所与の身体的活動のレベルにおいて吸入された空気の体積の１００単位に対し、サンプリングされた空気の体積が１単位であることを表す、１：１００体積比のように、サンプリングされた空気の体積の予め設定された体積を用いて呼吸体積を表すことが好適である。サンプリング装置１０の空気流量は次いで、例えば種々のタイプの動きセンサ（例えば加速度計）により検出されることができる、対象者の活動レベルに比例する演算の間に調節される。

対象者の身体的活動又は身体的活動のレベルが、加速度計の測定値から決定されることができる種々の方法を、当業者は認識するであろう。例えば、加速度計の信号が、活動「計数」、対象者が行なっている身体的活動（例えば歩行している、走っている、座っている、階段を上っている等）、対象者の姿勢、及び／又は他のいずれかの適切な対象者の身体的活動の測定を決定するために処理されても良い。幾つかの実施例においては、身体的活動又は身体的活動のレベルは、更に又は代替として、対象者の心拍数及び／又は呼吸数（いずれも加速度計を用いて測定されても良い）により与えられても良い。

処理ユニット４が、対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値を受信し、対象者により吸入された空気の量を受信又は決定すると、処理ユニット４は、これらの測定値を組み合わせ、対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定する。

幾つかの実施例においては、空気中の汚染物質の量が、空気の体積当たりの量で提供され（例えばμｇ／ｍ^３）、対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値は、所要の時間に亘り、空気中の汚染物質の量を、対象者により吸入された空気の量で乗算することにより得られる。代替としては、空気中の汚染物質の量、及び対象者により吸入された空気の量が、時間経過と共にサンプリングされ、対象者により吸入された汚染物質の量が、該サンプリングされた量を時間で積分することにより決定されても良い。

吸入された汚染物質の量が時間に亘って算出され、空気中の汚染物質の量の幾つかの測定値が得られる場合、これら空気中の汚染物質の量の測定値は、吸入された空気の量により乗算される前に、時間に亘って平均化されても良い。

吸入された汚染物質の量は、吸入された汚染物質の質量（例えばｇ、μｇ等）で与えられても良く、及び／又は、スコアのような対象者に容易に理解される形に、又は深刻度スケールにおける位置の形に変換されても良い。特定の測定値をスコア又はその他の形に変換するための手法は当業者には知られており、例えば決定された量を１つ以上の閾値と比較することを含み得る。

処理ユニット４は、吸入された汚染物質の量を、装置２のディスプレイ（図２には示されていない）上で、対象者又はその他の関係者（例えば家族又は健康管理者）に表示しても良く、及び／又は、処理ユニット４は、該量を、他の装置又は機器に、当該装置又は機器による使用又は保存のために送信しても良い。

実用的な実装においては、装置２は、対象者が装置２を作動させ及び／又は操作することを可能とするユーザインタフェース、及び装置２に電力供給するための、バッテリ又は主電源への接続部のような電源といった、図２に示され以上に説明されたものの他の更なる構成要素を有しても良い。該ユーザインタフェースは、対象者が装置２とインタラクトし装置２を制御することを可能とする１つ以上の構成要素を有しても良い。一例として、該１つ以上のユーザインタフェース構成要素は、装置２を作動及び停止させるための、及び／又は対象者により吸入された汚染物質の量を決定する処理を作動及び停止させるための、スイッチ、ボタン又はその他の制御手段を有しても良い。該ユーザインタフェース構成要素は、更に又は代替として、装置２の動作についての情報を対象者に提供するためのディスプレイ又はその他の視覚的なインジケータ（例えば照明）を有しても良い。同様に、該ユーザインタフェース構成要素は、装置２の動作についての可聴のフィードバック（対象者により吸入された汚染物質の量についての可聴のフィードバックを含む）を対象者に提供するための音源を有しても良い。

幾つかの実施例においては、装置２は、対象者により容易に装着又は担持されることができる装置であり、例えば、内蔵された空気中汚染物質センサ８を備えたスマートフォンの形をとっても良いし、又はスマートフォンに無線で接続されることができる若しくは直接に装着されることができる別個のモジュールにおける空気中汚染物質センサ８の形をとっても良い。これらの実施例においては、スマートフォンは、測定値の収集及び解析を制御し、対象者に該解析の結果を提供する、アプリケーションを有しても良い。

図３におけるフロー図は、処理ユニット４により実行されることができる、本発明の実施例による対象者を監視する方法の例を示す。ステップ１０１において、対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値が取得される。ステップ１０３（ステップ１０１の前に、ステップ１０１と同時に、又はステップ１０１の後で実行されても良い）において、対象者により吸入された空気の量の測定値が取得される。上述したように、対象者により吸入された空気の量の測定値は、吸入された空気の量の直接の測定値であっても良いし、又は間接的な測定値（空気の流れの時間及び方向の測定）であっても良いし、又は対象者により吸入された空気の量の値を決定するために処理ユニット４により用いられることができる他のパラメータの測定値（例えば身体的活動のタイプ又は身体的活動のレベルを決定するために処理されることができる加速度）あっても良い。これら測定値は次いで、対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定するために組み合わせられる。

以下により詳細に説明される本発明の好適な実施例においては、対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の測定値が、従来の手段よりもより対象者に特有な汚染物質への曝露の示唆を提供する（例えば単に特定の汚染レベルを持つ空気のところに対象者がどのくらい長く居たかに基づいて）ため、吸入された汚染物質の量の測定値が、ＣＯＰＤ又は喘息のような気道疾患又は疾病の管理を改善するために用いられることができる。これら手法は、好適には身体上の（装着可能な）センサ、及び任意には身体のまわりのセンサ（例えば対象者の家の中のもの）並びに他の環境的なセンサから収集された地理的にローカルなセンサにより生成された空気汚染データから決定された、空気汚染への個人的な曝露を入力として用いる。斯かる状況の認知は、ＣＯＰＤ及び喘息のような疾患の管理のパーソナライズにおける改善をもたらす。

特定の実施例においては、ここで説明された手法は、幾つかの容易に利用可能なデータ源からの情報を利用する。これらのデータ源は、モバイル装置（例えばスマートフォン）上のセンサ、大気汚染、交通量及び気象状態についての公的に利用可能なデータ、更には、同様の関心を持つ個人が環境における状態を共有することによりデータカバレージを支援する「クラウドソーシングされた」データを含んでも良い。

幾つかの実施例においては、当該データは、対象者の個人的な空気中の汚染物質への曝露についての情報を提供するため、更には、例えばより汚染が少ない領域を通る経路を利用することを提案することにより、又は汚染された領域内での身体的活動のレベルについての助言を与えることにより、汚染された空気への曝露を最小化するよう日常的な動作を最適化するように対象者をガイドするため、用いられることができる。

上述したように、空気中の汚染物質への個人的な曝露は、対象者のまわりの空気中の汚染物質のレベル、及び対象者により吸入された空気の量の値又は示唆から決定されることができる。しかしながら、幾つかの実施例においては、個人的な曝露の測定値を改善するため、１つ以上の付加的なタイプのデータ又は測定値が取得され用いられても良い。

該付加的なタイプのデータは、以下を含む（これらに限定されるものではない）。

対象者の地理的な位置。該位置は、ＧＰＳ（全地球測位システム）、ＧＳＭ（Global system for mobile communications）、及び／又はWi-Fi（登録商標）ベースの位置認識方法を用いて決定されることができる。

対象者が屋内に居るか屋外に居るかについての情報。該情報は、ＧＰＳ信号の利用可能性／利用不可能性から決定されることができる（ＧＰＳの利用可能性は、対象者が屋外に居ることを示唆し、利用不可能性は、対象者が屋内に居ることを示唆する）。当該情報は、環境の（即ち外の）空気中の汚染物質が、対象者に影響を与え得るか否かを決定するために有用である。しかしながら、対象者は窓を開けたまま屋内に居ることもあり得、この場合には屋内の空気の汚染物質濃度が、屋外の汚染物質濃度と等しくなり得ることは、留意されるべきである。

窓状態情報（即ち開いている／閉じている）。当該情報は、以上に説明した影響を補償するために用いられることができる（即ち対象者が屋内に居るが窓が開いている）。当該情報は、例えばビルディングのセキュリティシステムの一部である窓／ドアセンサのような、接続された家における種々のセンサから受信されても良い。他の手法は、屋内温度及び／又は湿度データを用いて、公的に利用可能な気象情報と比較することであり、屋内で測定された温度及び湿度レベルが屋外のものと等しい又は近い場合には、屋外との平衡があり、個人の曝露レベルが、屋内の濃度の代わりに、屋外の濃度に基づいて推定されても良い。

交通量情報。当該情報は、所与の近隣／道路についての汚染物質のローカルな濃度勾配を推定するのに有用である。幾つかの都市については、当該情報は既に、交通量を調整し運転手を支援して経路を最適化させるよう都市管理を支援するために利用可能である。同様の情報は、クラウドソーシングを介して導出されても良く、システムのユーザが、交通状態についての入力を提供しても良いし、又はシステムのユーザの人口密度及び／又は特定の道路における移動速度（ＧＰＳを介して利用可能）から自動的に導出されても良い。

対象者の身体的活動のレベル。以上に説明された特定の実施例においても取得され、個人的な曝露を決定するために用いられるものであり、当該情報は、対象者により吸入された空気の量の直接の測定値がある場合に得られても良い。上述したように、対象者が歩いているか走っているかを決定するため加速度計の信号が処理されても良く、当該情報は、情報の正確性を向上させるため（例えばＧＰＳ測定を用いて得られた）移動の速度についての情報と組み合わせられても良い。対象者が屋内に居る場合には、気圧センサ若しくは慣性センサから、又は対象者が屋外に居る場合にはＧＰＳ信号から、垂直方向のスケールの移動（例えば高さ変化）が抽出され取得されても良い。身体的活動の更なる正確さは、ジャイロスコープのような他のセンサからの情報、又は建物の種々の部分に配置された無線通信ノード（例えばルータ）からの情報を用いることにより、実現されても良い。

大気汚染情報。上述の実施例において対象者の近くに配置されたセンサ８から得られ、対象者が屋外に居る場合、大気汚染情報は、最寄りの空気品質監視局から得られても良い。汚染レベルは非常に粒度の高いレベルで異なり得る（例えば通りによって、又は高層ビルの特定の階によって異なる等）が、空気汚染レベルは、所与の近隣については特定の範囲内に留まる見込みが高い。望ましい場合には、領域（例えば町、市）に亘る空間的な空気汚染分布が、例えば風速及び風向、気圧分布、降雨量等のような気象情報を考慮に入れることにより、種々の大気品質監視局から導出されても良い。

対象者が屋内に居る場合、上述したように、センサ８は、装置２におけるセンサであっても良いし、又は装置２に関連するセンサであっても良い。他の又は更なる実施例においては、屋内の空気汚染情報は、空気清浄システムにおけるセンサ、及び／又はスタンドアロン型のセンサユニットの一部であるセンサ、及び／又はビルディング管理システムの一部である空気品質センサにより、取得されても良い。

対象者のＣＯＰＤ／健康状態。例えばＣＯＰＤステージ（０乃至ＩＶ）（例えば、Vestbo、Jorgenによる「Diagnosis and Assessment」（Global Strategy for the Diagnosis, Management, and Prevention of Chronic Obstructive Pulmonary Disease; Global Initiative for Chronic Obstructive Lung Disease、9乃至17頁）、及び／又は一般的な健康状態（例えば心拍数、ＨＲ、血圧、感染症の有無）は、現在においても過去においても（例えば感染症から回復している場合）、生活の質が低下して増悪が起こる前に、対象者が耐え得る空気汚染のレベルに影響を及ぼし得る。当該情報は、アンケート、健康記録、センサ１０からの信号の解析（例えば加速度計信号の解析）及び／又はその他の対象者により装着又は担持された装置（例えばフィットネスバンド、心拍数／血圧モニタ等）により収集されても良い。

以上の説明から、装置２は幾つかの異なる形をとり得ることは認識されるであろう。幾つかの実施例においては、装置２は、センサ８、１０と共に、対象者にローカルなものであっても良い。これらの実施例においては、装置２は、スマートフォン又はその他の対象者により装着又は担持される携帯型装置において実装されても良い。他の実施例においては、センサは対象者にローカルであっても良く（例えばスマートフォン又はその他の対象者により装着又は担持される携帯型装置のなかにあるか、又は対象者の近くに配置される）、装置２の機能はローカルのコンピュータ又はリモートのサーバにおいて実装されても良い。

上述したように、空気中の汚染物質に対する対象者の曝露（即ち対象者により吸入された空気の量）の算出は、対象者により吸入された空気の量、所与の位置における空気汚染のレベル、及び対象者が該所与の位置に居た時間の関数である。

図４は、特定の時間に亘り対象者により吸入された空気の量を算出するためのアルゴリズムの例を示す。該アルゴリズムは、入力として、幾つかの異なるタイプの情報を受信する。該アルゴリズムに入力される情報のタイプが多いほど、出力がより正確で信頼性が高いものとなる。従って、該アルゴリズムは、例えば体重、身長、年齢等のような対象者の身体的特性４１についての情報、肺活量４２についての情報、動き又は慣性センサ４３からの情報（例えば対象者の身体的活動又は動きについての情報）、及び生体信号センサ４４からの情報（例えば加速度計を用いて測定され得る心拍数、呼吸数等についての情報）を受信しても良い。身体的特性４１及び肺活量４２は、呼吸毎に対象者により吸入された空気の体積４５を算出するために用いられることができる。動き又は慣性センサ４３からの情報及び生体信号４４は、身体的活動又は身体的活動のレベル４６の値を算出するために用いられることができる。呼吸毎に対象者により吸入された空気の体積４５、身体的活動のレベル４６、及び（任意に）呼吸の数４７についての情報（呼吸計数器から、動き／慣性センサ情報４３の解析により、又は生体信号情報４４の一部として、取得されても良い）は、吸入された呼吸の総体積４８を算出するために用いられる。当業者は上述の算出が実装されることができる態様を認識でき、更なる詳細はここでは示されない。

図５は、所与の位置における空気中の汚染物質の量を算出するためのアルゴリズムの例を示す。該アルゴリズムは、入力として、幾つかの異なるタイプの情報を受信する。該アルゴリズムに入力される情報のタイプが多いほど、出力がより正確で信頼性が高いものとなる。従って、該アルゴリズムは、屋外の大気汚染レベル５１についての情報（ローカルの監視局のような公的に利用可能な情報源から取得されても良い）、対象者の位置５２、携帯型又は装着可能なセンサ（例えばスマートフォン又は装置２におけるセンサ）からの汚染レベルについての情報５３、及びピアからクラウドソーシングされた汚染レベルについての情報５４（例えば装置２の他のユーザ又は他のタイプの装置及びシステムのユーザからの情報）を受信しても良い。該アルゴリズムは、これらの情報源５１、５２、５３及び５４を用いて、屋外の大気汚染レベル５５の位置特有の値を決定する。当業者は上述の算出が実装されることができる態様を認識でき、更なる詳細はここでは示されない。

図６は、所与の位置における屋内の空気汚染のレベルを算出するためのアルゴリズムの例を示す。該アルゴリズムは、入力として、幾つかの異なるタイプの情報を受信する。該アルゴリズムに入力される情報のタイプが多いほど、出力がより正確で信頼性が高いものとなる。従って、該アルゴリズムは、屋内空気品質センサ６１（例えば加湿器／空気清浄器の一部であるセンサ、ビルディング監視システムの一部であるセンサ等）からの情報、及び携帯型又は装着可能なセンサ６２（例えばスマートフォン又は装置２のなかのセンサ）からの情報を受信しても良い。該アルゴリズムは、これらの情報源６１，６２を用いて、屋内の空気汚染の量６３を算出する。当業者は上述の算出が実装されることができる態様を認識でき、更なる詳細はここでは示されない。

最後に、図７は、対象者により吸入された空気中の汚染物質の総量を算出するためのアルゴリズムの例を示す。該アルゴリズムは、屋外の大気汚染レベル５５の位置特有の値５５、屋内の空気汚染の量６３、吸入された呼吸の総体積４８、及び当該特定の位置において対象者が過ごした時間についての情報７１を受信し、該情報を用いて、対象者により吸入された空気中の汚染物質の総量７２を算出する。

幾つかの実施例においては、装置２は、ＣＯＰＤ管理システム及び助言システムであっても良いし、又は斯かるシステムの一部であっても良い。該システムは、決定された量の吸入された空気中の汚染物質が、どのように対象者に影響を与え得るかについての情報を、対象者に提供し得る（例えば増悪が発生する見込みの示唆を提供する）。該吸入された空気中の汚染物質の決定された量（及び現在の汚染及び／又は身体的活動のレベルにおいて吸入されることが予期される空気中の汚染物質の量）に基づいて、該システムは、増悪が起きるリスクに対処又は該リスクを低減させるための薬物の投与についての助言を対象者に提供し、及び／又は、身体的活動のレベル又は計画された身体的活動に対する変更についての助言を対象者に提供し得る。該助言は、ディスプレイ及び／又はスピーカのようなユーザインタフェースを介して提供されても良い。

汚染に対する対象者の感受性は、該対象者のＣＯＰＤの重症度に関連し得るため、幾つかの実施例においては、ＣＯＰＤ管理システムは、日常の行動についての対象者固有のデータ、典型的な及び実際の曝露された汚染レベル、観察されたＣＯＰＤ症状の重症度、通常の投薬のタイプ及び投薬量等を用いて、「トレーニング」させられても良い。

パーソナライズされた曝露認識型投薬量調節処理の例が、図８に示されている。当該処理は、パーソナライズされた曝露レベル（即ち吸入された空気中の汚染物質の量）、ＣＯＰＤの程度、及び、任意に推奨される投薬量摂取の実際結果についての対象者からのフィードバックを得ることにより時間経過に応じて適合されたものであっても良い「増悪限度」を考慮する。

第１のステップ（ステップ８０１）において、吸入された汚染物質の総量が決定される。該総量は、以上に説明されたように決定されても良い。次いで、ステップ８０３において、汚染レベルが対象者についての増悪限度よりも高いか否かが決定される。増悪限度は、対象者に固有の値であり、特に対象者の症状の重症度及び／又は対象者の空気汚染に対する感受性に基づく。以下に示されるように、対象者についての増悪限度は、薬物の投薬量の効果に基づいて調節されても良く、この場合、増悪限度は対象者又は対象者の集団についてのデフォルト値（例えば安全な下限）に最初に設定され、そこから調節されても良い。吸入された汚染物質の量が該限度よりも低い場合、本方法はステップ８０５に進み、該ステップにおいて、対象者が特定の薬物（例えば吸入）について基準投薬量を用いるよう助言される。基準投薬量は、対象者のＣＯＰＤの重症度の度合いに基づいて前もって決定されていても良いし、又は現在の対象者のＣＯＰＤの重症度の度合いに基づいて動的に決定されても良い（ステップ８０７）。対象者が該基準投薬量を参照した後、該処理は終了する（ステップ８０９）。

吸入された汚染物質の量が該限度よりも高い場合、提案される投薬量が算出される（ステップ８１１）。当業者は、新たな投薬量又は投薬量に対する変更が算出されることができる種々の態様を認識するであろう。新たに提案される投薬量は次いで、対象者に表示される（ステップ８１３）。幾つかの実施例においては、該処理は次いで終了する（ステップ８０９）。

他の実施例においては、該システムは、新たに提案された投薬量が適切であったか否かについてのフィードバックを受信し、それに応じて該システムの将来の動作を調節しても良い。斯くして、ステップ８１５において、提案された投薬量が適切であったか否かが決定されても良い。幾つかの実施例においては、該ステップは、該システムからの質問に対象者が応答するステップを有しても良いが、他の実施例においては、該ステップは、対象者の生体信号の測定値及び／又はその他の健康パラメータから、該システムが自律的に決定するステップを有しても良い。提案された投薬量が適切であった場合、該処理は終了する（ステップ８１７）。提案された投薬量が適切でなかった場合、増悪限度が調節され（ステップ８１９）、該処理はステップ８０３に戻る。

代替の手法においては、図８における方法は、投薬量を調節するべきか、又は増悪限度を調節することに加え若しくはその代わりに投薬量を算出するために用いられる方法／機能を調節するべきかを決定するために用いられても良い。

幾つかの実施例においては、装置２又はシステムは、対象者の咳の頻度及び／又は強さについての情報をも収集しても良い。咳についてのデータは、時間、位置及び曝露された汚染レベルに応じた咳の頻度及び強さの履歴記録を提供するため収集され得る。当該情報は特に、高いリスクの位置の特定、及び時間に応じた症状の改善／悪化の監視のため、有用である。咳の頻度及び強さは、音響センサ、咳に関連し得る胸部の動きを検出するための胸部ストラップ等のような装置を用いて検出されても良い。

医師／ＧＰにフィードバックを提供するため有用な該システムの自己学習態様を示す処理の例が、図９に示されている。第１のステップ（ステップ９０１）において、投薬量が必要量よりも高いか低いかが決定される。このことは、対象者が薬物治療の副作用のみではない空気汚染による不快感又は他の症状を報告若しくは表示することにより（この場合投薬量は必要量よりも高いものであった可能性がある）、又は対象者が空気汚染に対する増大した感受性を表示することにより（この場合投薬量は必要量よりも低いものであった可能性がある）、決定されても良い。投薬量が必要量よりも高かったと決定された場合、症状の改善がみられ得（ステップ９０３）、このことは対象者からのフィードバックによって、及び／又は対象者の生体信号又はその他の生理学的パラメータにおける改善から、認識され得る。該情報は、医師又はＧＰ（ステップ９０５）に供給され、それにより、次の薬物治療を処方する際に考慮に入れられ得る。該処理は次いで終了する（ステップ９１１）。投薬量が必要量よりも低かったと決定された場合、症状の悪化がみられ得（ステップ９０７）、このことはステップ９０３において、対象者からのフィードバックによって、及び／又は対象者の生体信号又はその他の生理学的パラメータにおける変化から、認識され得る。該情報は、ステップ９０５において医師又はＧＰに供給され、それにより、次の薬物治療を処方する際に考慮に入れられ得る。

上述したように、幾つかの実施例においては、ＣＰＯＤ管理システムは、過度の空気中の汚染物質の吸入を回避又は最小化することを試みるための助言又はガイダンスを対象者に提供しても良い。これを行うための１つの方法は、該システムが、特に汚染された領域又は場所（例えば公的に利用可能な大気汚染情報から決定されたもの）を避けるよう、又はこれらの領域において設定された長さの時間以上過ごさないよう、対象者に助言することである。

しかしながら、汚染された領域を避けることは常に可能であるというわけではない場合もあるため、該システムは代替の助言又は提案を提供しても良い。例えば、過度の汚染レベルが検出された場合、及び／又は対象者により吸入された汚染物質の量が過度に高い場合、若しくは対象者が同じ場所に同じ活動のレベルで居続ければ過度に高くなるであろう場合、該システムは、以下のいずれかを対象者に助言しても良い。
−総呼吸量を最小化するよう、例えば階段の代わりにエスカレータ又はエレベータを用いる、自転車の代わりに車を利用する、走る代わりに歩く、のように、身体的活動のレベルを制限すること。
−危険の汚染物質をフィルタリングするために適切な呼吸マスクを用いること（及び／又は呼吸マスクにおける空気キャニスタを清掃すること）。
−空気フィルタリング／清浄化設備を持つ屋内の場所、又はその他の低い汚染レベルの場所に移動して、高い曝露／増悪リスクが低下するまで待つこと。
−所与の場所における適切な空気処置動作についての助言（例えば屋内の場合は窓／ドアを開ける／閉めること、空気清浄器をスイッチオンすること、空気清浄器のファン速度を増大させること等）。

上述した管理システムは、ＣＯＰＤに関連して説明されたが、該システムは、空気汚染に対する曝露により影響を受ける種々の医学的な疾患の管理にも用いられることができることは、理解されるであろう。

斯くして、対象者により吸入された空気中の汚染物質の量が監視されることを可能とする、装置及び方法が提供される。

図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する変形が理解され実行され得る。請求項において、「有する（comprising）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又はその他のユニットが、請求項に列記された幾つかのアイテムの機能を実行しても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体上で保存／配布されても良いが、インターネット又はその他の有線若しくは無線通信システムを介してのような、他の形態で配布されても良い。請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims

対象者による空気中の汚染物質の吸入を監視するための装置であって、
前記対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値と、前記対象者により吸入された空気の量の測定値と、を決定又は受信し、前記測定値を組み合わせて前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定するよう構成された、処理ユニットと、
呼吸の間の前記対象者の胸部の動きにより引き起こされる加速度を検出するよう構成された加速度計と、
を有し、前記処理ユニットは、前記加速度及び前記対象者の身体的な特性についての情報から、吸入された空気の量を決定するよう構成された、装置。
前記処理ユニットは、前記対象者の身体的活動に関連する測定値又は信号から、前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するよう構成された、請求項１に記載の装置。
前記対象者の身体的活動の測定値を供給するためのセンサを更に有する、請求項１又は２に記載の装置。
前記空気中の汚染物質の測定値は、空気中の微粒子状物質、窒素酸化物、二酸化硫黄、アンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素、超微粒子、及び／又は揮発性有機化合物の量の測定値である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の装置。
空気中の汚染物質の量を測定するためのセンサを更に有する、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の装置。
前記処理ユニットは更に、前記対象者の地理的な位置、前記対象者が屋内に居るか屋外に居るか、窓及び／又はドアが開いているか閉まっているか、交通量、及び前記対象者の健康状態のうち１つ以上についての情報を決定するよう構成され、前記処理ユニットは更に、前記決定された情報及び前記対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値並びに前記対象者により吸入された空気の量を用いて、前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定するよう構成された、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の装置。
前記処理ユニットは更に、前記決定された前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量に基づいて、前記対象者にフィードバックを提供するよう構成された、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の装置。
前記フィードバックは、前記対象者の呼吸状態の管理を改善するための情報を有する、請求項７に記載の装置。
前記フィードバックは、前記対象者のための投薬についての情報を有する、請求項７又は８に記載の装置。
前記フィードバックは、前記対象者が居るべき及び／又は避けるべき場所についての情報を有する、請求項７乃至９のいずれか一項に記載の装置。
前記フィードバックは、前記対象者が行なうべき及び／又は行うべきでない身体的活動についての情報を有する、請求項７乃至１０のいずれか一項に記載の装置。
対象者による空気中の汚染物質の吸入を監視するための方法であって、
前記対象者のまわりの空気中の汚染物質の量の測定値を決定するステップと、
加速度計により、呼吸の間の前記対象者の胸部の動きにより引き起こされる加速度を検出するステップと、
前記加速度及び前記対象者の身体的な特性についての情報から、前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するステップと、
前記測定値を組み合わせて前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量の値を決定するステップと、
を有する方法。
前記対象者により吸入された空気の量の測定値を決定するステップは、前記対象者の身体的活動に関連する測定値又は信号から前記測定値を決定するステップを有する、請求項１２に記載の方法。
前記決定された前記対象者により吸入された空気中の汚染物質の量に基づいて、前記対象者にフィードバックを提供するステップを更に有する、請求項１２又は１３に記載の方法。
適切なコンピュータ又はプロセッサによる実行時に、前記コンピュータ又はプロセッサに請求項１２乃至１４のいずれか一項に記載の方法を実行させるよう構成された、コンピュータ読み取り可能なコードを持つ、コンピュータ読み取り可能な媒体を有する、コンピュータプログラム製品。