JP7247319B2 - 頭部、脊椎および身体の健康をモニタリングするためのシステムおよび方法 - Google Patents

Description

関連出願の相互参照
本出願は、２０１８年４月１４日に出願された「頭部および脊椎のモニタリング用ウェアラブル装置」と題する米国仮特許出願第６２／６５７，７４９号の利益を主張するものであり、その出願の内容は参照することにより本明細書にすべて組み込まれる。

技術分野
本発明は、人間の健康およびウェルネス状態を測定するシステム、方法および装置に関するものであり、頭部、頸椎・胸椎・腰椎、関節、その他の筋骨格系、神経学的状態、心肺系のパラメータを含む、頭部および脊椎アライメントのモニタリングおよび矯正装置に関し、特に、頭部、脊椎および／または四肢の異なる位置に配置することができるウェアラブルなユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールを利用するシステムおよび方法、より具体的に、頭部、頸椎・胸椎・腰椎、その他の筋骨格系のアライメント指標および神経学的機能状態だけでなく、肺・心血管特性などの生理学的パラメータも検出することができるウェアラブルなユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールを利用するシステムおよび方法に関する。本出願は、リアルタイムな頭部、脊椎およびその他の身体の生理学的パラメータを検出し、人工知能によってこれらのモジュールからのデータを分析し、医療専門家が遠隔により個人の健康状態をモニタリングし、アライメント異常を積極的に矯正するようにユーザを支援し、位置異常症、損傷または疾患状態を予防および治療するようにユーザに通知するために使用することができる正確なフィードバックを提供するための新規方法を開示する。

脊椎および関連する筋骨格系プラス神経系の痛みは最もコストのかかる慢性疾患である。アメリカ人の８０パーセント（８０％）は生活のどこかの時点で背中の痛みを経験しており、アメリカの成人の３０パーセント（３０％）は過去３か月以内に腰痛に悩まされている。風邪を除き、背中の痛みは、仕事を休んだり、医師の診察を受けたりする理由として２番目に多く、直接医療費の総額は年間９０億ドルを超えている。

背中の痛み、首の痛み、脊柱のミスアライメントの原因として、電子機器の過剰な使用やスポーツ傷害の増加を含むいくつかの原因が特定されている。携帯電話、ゲーム、コンピュータなどの電子機器の使用の増加に伴い、多くの脊柱のミスアライメントは現在、特定の負傷後の人や高齢者ではなく、若い人の間で発生している。携帯型電子機器の過度の使用は、頸胸腰椎の生体力学的刺激とアライメントの変化により、頸部と背中の痛みを著しく増加させ得る。屈伸間の可動範囲が小さくなることも、痛みやメカニカルな不安定性と相関している。医療専門家は、首や背中の痛みは適切な運動とともに中立位を維持することで軽減できるとアドバイスしている。

脊椎・骨盤の全体的なミスアライメントおよび臨床関連パラメータの枠組み内で頚胸腰椎奇形を評価するメカニズムを提供する最近のＳＲＳ―Ｓｃｈｗａｂ分類によれば、限局性脊柱後弯症や脊柱側湾症、脊椎すべり症を最小化するために、外科的又は予防的なアライメント矯正を行うことができる。しかしながら、特定のアライメントが特定の変形に対応することを裏付ける科学的証拠はまだ存在しない。

既存のシステムは、身体の姿勢の限定された情報を表示し、悪い姿勢をユーザに通知することができる携帯機器に信号を送信する電子機器を用いて、身体の姿勢の悪さを検出する。しかしながら、これらのシステムは、頸胸腰椎の詳細な曲率やアラインメント指標の測定や可能な矯正を提供していない。

したがって、頭部、脊椎および身体のアライメントと神経学的機能を示すことができる、詳細な頭部、頸部および脊椎のアライメントデータ、並びに身体のその他の部分からの神経学的および筋骨格系的データを検出し送信するシステムおよび方法が必要とされている。本発明は、これらのニーズだけでなく、その他のニーズにも対応する。

本発明の一態様によれば、頭部、脊椎および身体の異常をモニタリングおよび治療するためのシステムおよび方法は、頭部、脊椎およびその他の身体部分上の異なる位置に取り付けることができる複数のユニバーサルモジュールを含んでもよい。各モジュールは、頭部、頸椎、胸椎、腰椎およびその他の筋骨格系のアライメント指標だけでなく、その身体の神経学的状態や、肺および／または心血管の特性などのその他生理学的パラメータも検出することができるマルチモダリティセンサを含んでいてもよい。さらなる態様によれば、ユニバーサルカプセル化モジュールは、異なる身体部位用に構成された、特別に設計された異なるキャリアに取り付けられることができ、それによって、選択的なセンサの作動により、各身体部位ごとに生理学的な検出および通知機能を区別することができる。システムおよび方法はまた、積極的に湾曲を矯正するよう着用者に気付かせ支援することができ、頭部や脊椎の位置異常症またはその他の損傷、疾患パラメータがセンサ装置によって検出された場合に、さらなる干渉を提供することができる。

本発明の別の態様によれば、頭部、脊椎および身体のアライメント変化を検出するシステムおよび方法は、頚椎前弯角、頸部ＳＶＡ、骨盤固有角、腰椎前弯角、骨盤タイル、ＳＶＡ等を含む詳細で専門的な動的頭部、脊椎および身体のアライメントパラメータを定義するように、頭部、頸椎、胸椎、腰椎、骨盤及びその他の身体部分の動的分析に焦点を当てた外部身体写真画像と組み合わせて照合することができる。このような身体写真測定値は、専門的な医用画像によって提供されるものと不一致である場合がある。Ｘ線、ＣＴおよびＭＲＩなどの医用画像は、各センサモジュールの初期の脊柱または身体位置を較正し、体型、身長、またはどのような衣服を着用しているかにかかわらず、各個人の正常な可動域を計算するために、機械学習によって実行される身体写真画像と照合することに用いられてもよい。そのために、本発明のシステムおよび方法は、脊柱や他の身体部位を考慮して角度、距離及び曲率を計算するためのソフトウェアアルゴリズムを含む。その結果、本発明のシステムおよび方法は、センサモジュールからのデータを分析して、医療専門家が遠隔により個人の健康状態をモニタリングし、アライメント異常や損傷、疾患状態を予防および治療するようにユーザに通知するために使用することができる正確なフィードバックを提供するように設計されている。

したがって、本発明の一実施形態によれば、頭部、脊椎および身体の異常をモニタリングおよび治療するための方法を提供し、ａ）各々が着用者の身体上の選択された位置に固定されるように構成された、複数のレシーバユニットを提供することと、ｂ）電源と、プロセッサ、メモリおよび通信モジュールを含むプリント回路基板と、複数の個別のセンサと、を含むユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールを各レシーバユニットに取り付け、前記各マルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数の選択された個別のセンサが、前記着用者の身体上のそれぞれのレシーバユニットの前記選択された位置に応じて給電されることと、ｃ）前記給電された１つまたは複数の選択された個別のセンサを使用して、前記着用者の頭部、脊椎または身体の動きに関連する健康データを定期的に感知することと、を含む。もう一つの態様によれば、ｄ）前記感知されたデータを、前記通信モジュールを介して、コンピュータプロセッサおよびコンピュータメモリを含むコンピューティングデバイスに通信することと、ｅ）前記コンピュータプロセッサを介して、前記感知されたデータを、前記コンピュータメモリに記憶されている予め設定されたデータ範囲と比較することと、をさらに含む。さらに、ｆ）前記感知されたデータが前記予め設定された範囲外である場合に、前記感知されたデータが前記予め設定された範囲に戻るまで、前記着用者が頭部、脊椎、または身体の位置のうちの１つまたは複数を調整できるように、通知を前記着用者に配信すること、を含む。

さらに本発明の別の態様によれば、各ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールは、９軸加速度計と、パルスオキシメーターと、筋電計（ＥＭＧ）センサと、筋音計（ＭＭＧ）センサとを含む。前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、前記コンピューティングデバイスと通信するフィードバックデバイスをさらに含んでもよく、前記感知されたデータが前記予め設定された範囲外である場合に、前記通知を配信するように前記フィードバックデバイスがトリガーされる。前記フィードバックデバイスは、振動するように構成されたハプティックデバイスと、定常光または点滅光を放出するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）との一方または両方を含んでもよい。さらなる態様によれば、前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、スピーカ／マイクロフォンおよび聴覚プロセッサをさらに含み、前記方法は、ａ）前記スピーカ／マイクロフォンを使用して，関節摩擦の聴覚情報を記録することと、ｂ）聴覚プロセッサを使用して、前記聴覚情報をフィルタリングすることと、ｃ）フィルタリングされた聴覚情報を増幅することと、ｄ）増幅された前記フィルタリングされた聴覚情報を前記コンピューティングデバイスに通信することと、をさらに含む。前記スピーカ／マイクロフォンは、骨伝導スピーカ／マイクロフォンであってもよい。追加的または代替的に、前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、選択的に切り替え可能なスピーカ／マイクロフォンをさらに含み、患者が生成したデータを前記感知された健康データと組み合わせて記録するように、前記スピーカ／マイクロフォンは選択的にアクティブされ得る。

さらに本発明の別の態様によれば、頭部、脊椎および身体の異常をモニタリングおよび治療するためのシステムを提供する。前記システムは、各々が着用者の身体上の選択された位置に固定されるように構成された、複数のレシーバユニットと、複数のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールであって、各々が、１つまたは複数の個別のセンサと、電源と、プロセッサ、メモリおよび通信モジュールを含むプリント回路基板と、を含み、それぞれのマルチモダリティセンサモジュールがそれぞれのレシーバユニットに結合されている、複数のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールと、を備える。前記各マルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数の選択された個別のセンサは、前記着用者の身体上のそれぞれのレシーバユニットの前記選択された位置に応じて給電される。前記給電された１つまたは複数の選択された個別のセンサを使用して、前記着用者の頭部、脊椎または身体の動きに関連する健康データが定期的に感知される。前記システムは、コンピュータプロセッサおよびコンピュータメモリを含むコンピューティングデバイスをさらに備え、前記通信モジュールが前記感知されたデータを前記コンピュータプロセッサに通信することにより、前記コンピュータプロセッサが、前記感知されたデータを前記コンピュータメモリに記憶されている予め設定されたデータ範囲と比較する。前記コンピューティングデバイスは、スマートフォン、スマートウォッチ、またはタブレットコンピュータなどのモバイルコンピューティングデバイスであってもよい。

本発明の別の態様によれば、本発明のシステムにおいて、各前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールは、９軸加速度計と、パルスオキシメーターと、筋電計（ＥＭＧ）センサと、筋音計（ＭＭＧ）センサとを含んでもよい。前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、前記コンピューティングデバイスと通信するフィードバックデバイスをさらに含んでもよい。前記感知されたデータが前記予め設定された範囲外である場合に、前記通知を配信するように前記フィードバックデバイスがトリガーされる。前記フィードバックデバイスは、振動するように構成されたハプティックデバイスと、定常光または点滅光を放出するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）との一方または両方を含んでもよい。さらに、前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、スピーカ／マイクロフォンおよび聴覚プロセッサをさらに含んでもよい。関節摩擦の聴覚情報は、前記スピーカ／マイクロフォンにより記録され、前記聴覚プロセッサによりフィルタリングおよび増幅され、前記コンピューティングデバイスに通信される。前記スピーカ／マイクロフォンは、骨伝導スピーカ／マイクロフォンであってもよい。追加的または代替的に、前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、選択的に切り替え可能なスピーカ／マイクロフォンをさらに含み、患者が生成したデータを前記感知された健康データと組み合わせて記録するように、前記スピーカ／マイクロフォンは選択的にアクティブされ得る。

さらに、本発明の別の態様によれば、第１のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールが着用者の左腕からの健康データを感知し、第２のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールが着用者の右腕からの健康データを感知する。前記コンピュータプロセッサは、前記左腕の健康データを前記右腕の健康データと比較し、前記左腕と前記右腕との間の対称性を分析して、神経学的および筋骨格系の状態や、その他の健康データを判断することができる。

本発明の追加の態様、利点、および新規の特徴は、以下の説明において部分的に記載され、添付図面と共に考慮されることで、本発明の属する分野の当業者にとってこれらが部分的であることが明らかになるはずである。

添付図面は、技術案をよりよく理解するための添付図面であり、本明細書の一部を構成し、それと併せて読まれるべきであり、ここで、各図面において、同様の参照番号は類似の部分を示すために使用されている。以下、具体的に示す。
本発明の一実施形態による頭部、脊椎、身体の動き異常をモニタリングおよび治療するためのシステムの側面図である。 図１に示すシステムに適用されるユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールの図である。 図１に示すシステムに適用されるユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールの代替図である。 図２及び図３に示すユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールに使用される回路基板と関連するセンサの平面図である。 本発明の一実施形態によるＵＳＢアダプタにより受け取られるユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールの上面図である。 図１に示すシステムの概略図である。 ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールを含むイヤピースの平面図である。 ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールを含む代替イヤピースの透視図である。 図７Ａに示されたイヤピースを眼鏡に装着した状態の側面図である。 頭部、頸椎および胸腰椎の全体的および局所的なアライメントパラメータを示す。

頸椎を含む脊椎の動的アライメントは、外傷性及び非外傷性の両方の頸背部痛の重要な要素である。脳神経外科医、理学療法士およびその他の医療従事者は臨床現場で予後を判断したり、理学療法の治療効果を評価したりするために、一般的に能動頸部可動域（ａＣＲＯＭ）を測定して、頸部可動性の障害という観点から患者の健康問題を把握している。ａＣＲＯＭは、６つの主要な動き（屈曲、伸展、左右回転、左右側屈を含む）のうちの１つにおける「ハーフサイクル」の運動または「フルサイクル」の運動として表現することができる。現在の研究では、ａＣＲＯＭの低下が通常、外傷性頸部症候群（ＷＡＤｓ）や変性変化のような非外傷性頸部痛を有する患者の臨床的特徴として見られるという理解をサポートしているため、特定の可動域を評価すべきである。頸部痛のない人は、すべての動きにおいてより大きいａＣＲＯＭを示した。また、患者の中には大きな動きができない人もいることにも注意が必要である。

そのため、図面、特に図１～５を参照し、本明細書の一態様によれば、頭部、脊椎および身体の異常をモニタリングおよび治療するためのシステム１００は、それぞれのレシーバユニット１０４に固定された／内蔵された複数のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２を含み得る。各レシーバユニット１０４は、弾性バンド１０５などを介して、着用者１０６のどこかの位置に選択的に配置される（図７～図７Ｂも参照する。マルチモダリティセンサモジュール１０２は、イヤピースｌ０７／ｌ０７ａに取り付けられてもよい。イヤピースｌ０７ａにはさらに、マルチモダリティセンサモジュール１０２の耳に対する位置を決め、テンプル先セル１１５に近接させるように、眼鏡／サングラス１１３のテンプル１１１を受け取るためのチャネル１０９を設けてもよい。）。各マルチモダリティセンサモジュール１０２は、電源（例えば、バッテリー）１１０と、プリント回路基板（ＰＣＢ）１１２と、ＰＣＢ１１２に、またはハウジング１０８内に、またはハウジング１０８に取り付けられることができる複数の個別のセンサと、を含むハウジング１０８を備える。例えば、個々のセンサは、オキシメータ１１４、９軸加速度計１１６、ＥＣＧセンサ１１８、およびＥＭＧセンサ１２０を含んでもよく、これらに限定されない。追加の補助センサ１２２は、ＭＭＧセンサ、力学センサおよび／またはスピーカ／マイクロフォンを含んでもよい。

ＰＣＢ１１２は、一般的にプロセッサ１２４、メモリ１２６、および通信モジュール１２８を含む。例示に過ぎないが、通信モジュール１２８は、無線通信（例えば、ブルートゥース（登録商標）、ＬＷＡＮ（例えば、ＷｉＦｉ（登録商標））、または他の類似の接続）または有線接続（例えば、ユニバーサルシリアルバス（ＥＴＳＢ）ドライブ）のように構成されてもよい。図６を参照し、各ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２は、他のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２および／または、限定されないが例えばモバイルコンピューティングデバイス（例えば、スマートフォン、スマートウォッチ、またはタブレットコンピュータ）またはデスクトップコンピュータ（例えば、パーソナルコンピュータ（ＰＣ））のようなコンピューティングデバイス１３０と通信してもよい。コンピューティングデバイス１３０は、ネットワークまたはクラウドベースのデータベース１３１を介してサーバと通信してもよい。

図５に示すように、本発明の別の態様によれば、バッテリー１１０および／または通信モジュール１２８は、ハウジング１０８上の１つまたは複数のリード１３２に結合されてもよい。ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２は、リード１３２がＵＳＢプラグ１３６上の対応する接点と嵌合するように、ＵＳＢアダプタ１３４において摺動的に受け取られてもよく、それにより、ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２が、コンピューティングデバイス１３０との間で情報を転送したり、充電可能なバッテリー１１０を充電したりするために、コンピューティングデバイス１３０に結合されることができる。リード１３２は、ハウジング１０８が実質的に水密であるように、ハウジング１０８に密封されてもよい。このようにして、システム１００は、水が侵入してユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２内の部品を損傷することなく、風呂またはシャワー中でも着用されることができる。

本発明のさらなる態様によれば、各マルチモダリティセンサモジュールのうちの選択された個別のセンサには、着用者身体上のそれぞれのレシーバユニットの選択された位置に応じて給電される。一態様において、リード１３２はまた、レシーバユニット１０４内の接点と係合してもよい。本発明の一態様によれば、レシーバユニット１０４内の接点は、特定の接点を有するレシーバユニットが着用者１０６上の特定の位置に配置されることができるように、選択的に区別されてもよい。ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２がレシーバユニット１０４に結合されるとき、リード１３２は、特定の接点を解釈してもよく、それにより、プロセッサ１２４は、どのセンサ１１４～１２２が着用者から健康データを受信するためにバッテリー１１０によって給電されるかを選択的に制御することができる。追加的または代替的な態様において、コンピューティングデバイス１３０は、各個別のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２と選択的に通信するように構成されたソフトウェアアプリケーションを含んでもよい。着用者１０６（または医師）は、アプリケーションを活用して、各ユニバーサルマルチモーダルセンサモジュール１０２に対して、どのセンサ１１４～１１２が給電され、どのセンサ１１４～１１２が給電されないようにするかを指示してもよい。一例として、着用者１０６の胸部に位置するレシーバユニットｌ０４ｃは、オキシメータ１１４が給電されないままにして、ＥＣＧセンサ１１８に給電してもよい。逆に、着用者１０６の膝に近接して配置されたレシーバユニットｌ０４ｋは、ＥＣＧセンサ１１８が給電されないままにして、スピーカ／マイクロフォン１２２に給電してもよい。

本発明の別の態様によれば、９軸加速度計１１６を使用して、ユーザが個々のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２をタップしたり、またはダブルタップしたりすることに起因する加速度データを検出することができる。このようにして、着用者は、運動中に背中、首、または身体のその他の部分の痛みを感知したときに、ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２をダブルタップすることができる。関連するイベントまたは活動のさらなる詳細、例えば痛みレベル、神経学的欠損に関連した活動などは、アルゴリズムを介して自動的に、またはコンピューティング装置１３０において手動で、記録されることができる。例えば、着用者は、センサデータがクラウドベースのデータベース１３１にアップロードされている間に、その瞬間に痛みレバーを１から１０までのスケールで記録することを選ぶことができる。このセンサデータは、頭部や頸椎・胸椎・腰椎のデータ、関節などの筋骨格系や神経学的状態または心肺パラメータを含んでもよい。本発明のさらなる態様によれば、人工知能は、ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２からのデータを分析し、医療専門家が遠隔により個人の健康状態をモニタリングし、位置異常症や損傷、疾患状態を予防および治療するように着用者に通知するために使用することができる正確なフィードバックを提供してもよい。

このようにして、センサ１１４～１２２は、位置、運動、神経学的信号、血中酸素濃度、ＥＣＧ、ＥＭＧ、ＭＭＧなどを選択的に検出することができる。一例として、スピーカ／マイクロフォン１２２は、関節軟骨の間に病理学的プロセス（剥離）があるかどうかを判断するために、プロセッサ１２４によって収集され分析される関節摩擦の聴覚情報を検出してもよい。さらにこの例によると、プロセッサ１２４は、フィルタリングされたオーディオが増幅された状態でノイズをフィルタリングすることができる。そして、増幅されたオーディオデータは、コンピューティングデバイス１３０および／またはクラウドベースのデータベース１３１に送られてもよい。コンピューティングデバイス１３０のプロセッサユニット（またはクラウドベースのデータベース１３１に接続された別のコンピュータ）は、オーディオデータを分析してもよく、潜在的な病理学的周波数が検出された場合、通知が着用者および／または医療専門家に送信されてもよい。システム１００は、骨格筋系の検査に使用されてもよいだけでなく、例えば、心音、異常な心雑音、血管雑音を検出するための心血管系の検査、呼吸音および異常な呼吸音を検出するための呼吸器系の検査、および腸の運動音を検出するための消化器系の検査に使用されてもよいことに留意すべきである。さらなる例において、システム１００は、胎児の動きおよび心拍を検出およびモニタリングするために、妊婦と共に使用されてもよい。

本発明のさらなる態様によれば、システム１００は、ハプティック／タプティックエンジンおよび／または発光ダイオード（ＬＥＤ）などの通知デバイス１３８を含んでもよい。通知デバイス１３８の出力（例えば、音、振動または光）は、通知を発行するために選択されたユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２の位置に応じて変化してもよい。選択されたユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２は、通知の必要性に関連していてもよい。例えば、首の角度に関する通知が必要な場合、耳またはその近くに位置するユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２を選択して、スピーカ／マイクを介して音声アラームを発してもよい。ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２が身体に沿うバンドに配置されてもよく、ハプティック／タプティックエンジンを介して振動を発することができる。ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２が眼鏡／サングラス１１３（図７Ｂ参照）のヒンジ１１７に近接して配置されている場合、タンジェント、ＬＥＤ光通知が使用され、レンズ１１９への光のビームとして点滅する。さらなる態様によれば、コンピューティングデバイス１３０の通知はまた、振動するか、または音のアラームを発行するように作動させることができる。

本発明の別の態様によれば、着用者は、コンピューティングデバイス１３０上のソフトウェアアプリケーションを介してなど、通知方法を手動で選択してもよい。通知の異なる形態は、利便性およびアクセス性、ならびにバッテリー使用量により考慮されてもよい。また、着用者を保護するために緊急モードが存在してもよい。着用者の極限近くの頭部の揺さぶり動作や首の圧力などの外傷性脳損傷、全身の突然の震え、通常の範囲を超えた不当な屈曲、助けなしでの転倒、またはユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２によって検出された、脳卒中、心臓発作、癲癇発作または意識喪失を含むがこれらに限定されない他の緊急シナリオを含む損傷または障害の場合、通知装置１３８は、音（ブザー）アラーム、振動アラーム、およびアプリケーション通知を発行する。また、外傷性脳損傷、癲癇発作、脳卒中、心臓発作および／または脊髄損傷などの検出された状態に応じて、一定時間後にも正常範囲に戻らない緊急事態が検出された場合には、予め選択された家族や医療専門家／医療提供者などの連絡先に警報が送信されるようにしてもよい。

また、緊急時の投薬や指示は、介入治療が到着する前にソフトウェアアプリケーションを介して提供されてもよい。

上記の議論から、システム１００は、多くのシナリオにわたって使用され得ることが理解されるべきである。例えば、スポーツまたは運動中に、システム１００は、動的な頭部、脊椎、および身体部分の動きおよびストレスを検出して追跡し、負傷および／または慢性疾患をもたらす可能性のある着用者の動き方を修正するのに役立つことができる。医療分野では、異常な頭部、脊椎および身体部分の動きのデータを収集し、脳卒中、ＡＤＨＤ、パーキンソン病、本態性振戦、癲癇、および脊椎および脳手術の患者のような様々な障害を有する患者を監視および追跡するために使用することができる。

図１に戻り、本発明の別の態様によれば、アクティブコレクティブブレイス（ＡＣＢ）１４０が、着用者１０６の頭部、首、および背中１４２に沿って配置されてもよい。ＡＣＢ１４０は、電子的に調節可能な弾性包帯を含み、この包帯の締め付けの程度を選択的に調節することができる。したがって、動的頸椎および胸椎腰椎アライメントの軽度から中等度の位置異常が検出された場合、ＡＣＢ１４０の張力は、頭部、頸椎・腰椎および骨盤などの位置を含む着用者の身体姿勢を修正するように調整されてもよい。その結果、頭部および脊椎の生体力学的関連の損傷および疾患の進行を遅らせたり、防止したりすることができる。また、傷害や緊急時には、医療従事者が到着するまでの間に介入して過剰な動きを防止するように、ＡＣＢ１４０は、矯正張力を出力するように調整されてもよい。

初期セットアップの間、頸部ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２ｈは、頭部領域の周りに装着され、関連したポジショニングをＣ２からＣ７までのアライメントと比較する。次に、９軸加速度計１１６は、両方の点を基準として使用し、頸部較正のための中立位から頭と首を曲げ、伸ばし、回転させることによって較正される。腰部較正は、壁に対して立つか、または座ることによって初期化することができる。すべてのデータはメモリ１２６に安全に格納され、この較正されたデータにアクセスするためにコンピューティング装置１３０またはクラウドベースのデータベース１３１への通信は必要ない。較正が完了すると、システム１００は、システム１００が再較正されるべき前に、所定の長さ（例えば、１週間）の間で、使用の準備が整えられ得る。任意に、較正の間、通知デバイス１３８は、ベースラインの検出を可能にすることを無効化してもよい。その後、通知装置１３８は、上述したように通知介入のためにオンにされてもよい。

本発明のさらなる態様によれば、頭部および身体の側方および前後（ＡＰ）ビューの写真は、携帯電話またはデジタルカメラなどの任意の適切な装置によって撮影されることができる。次いで、これらの画像を、医療専門家によって撮影されたＸ線、ＣＴまたはＭＲＩなどの医用画像と照合し、比較することができる。写真および重要な内部ポイントを医用画像と照合、比較および結合することにより、頭部、脊椎および身体写真の分析は、頚椎前弯角、顎眉角、頸部矢状垂直軸（ＳＶＡ）、骨盤固有角、腰椎前弯角、骨盤タイル、ＳＶＡなどを含む、詳細なリアルタイムの頭部および脊椎アライメントパラメータを提供する（図８参照）。次いで、重要な脊椎アライメント指標は、機械学習によって照合され、較正され、要約されてもよい。このようにして、すべての重要な頸椎、胸椎および腰椎のアライメント指標は、高価で、繰り返しの放射線被曝のリスクを伴う専門的な医用画像の完全なバッテリーなしで、側方およびＡＰ方向の頭部および身体の写真を介して測定される。

上記から、および本発明の別の態様によれば、着用者の神経学的状態は、１２脳神経機能の検査、運動および感覚の検査、並びに、協調性および歩行の評価を含む最小の精神状態検査を介して、システム１００によって評価されてもよい。ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２およびコンピューティングデバイス１３０上のソフトウェアアプリケーションは、神経学的システム全体の各構成要素を評価することができる。ベースライン写真および更新された写真は、音声およびセンサデータとともに、左右非対称パターンと組み合わせて、着用者が神経学的欠損を有しているかどうかの判定を可能にする。

例として、時間、場所及び人物に関するオリエンテーション質問、短期および長期記憶を含む最小限の精神状態の検査は、ソフトウェアアプリケーション内の事前に設定された問題オプションによって評価することができる。言語評価は、事前に並べ替えられたベースラインの標準音声でリアルタイムの音声録音を構成することによって実行されることができ、嚥下障害または他の口腔障害を判定するためのアプリケーション内の非言語的なヒントによって支援されてもよい。精神医学的評価は、標準的なテストバッテリーを使用して、ソフトウェアアプリケーションを介して実行することができる。１２脳神経検査には、視力と視野が含まれる。瞳孔反応は、コンピューティング装置１３０から発せられる閃光の下で、ベースラインの両側瞳孔サイズと反応性瞳孔サイズ、形状および反応性パターンを比較することによって評価することができる。第３、第４、第６脳神経（ＣＮ）によって神経支配された眼球運動は、両眼中立位によって認識され得る。そして、コンピューティング装置１３０によって、すべての周辺側方方向への運動パターンが認識され得る。ＣＮ５による顔面感覚は、タッチフィーリングと、軽いタッチに対する両側の顔の３つのゾーンへの反応によってテストされる。顔のパターンは、笑顔のあるベースラインの顔写真と笑顔のない顔写真とを、コンピューティング装置１３０によって撮影されたリアルタイムの顔写真と比較して、左右の非対称パターンの違いを見ることによって認識することができる。両側聴覚は、異なる周波数と強度の異なるトーンの音に対する反応によって評価される。開口像は、ベースラインを見るために撮影され、左右対称パターンの変化を見るために、特定の音を発音した後に更新されたリアルタイム写真が撮影される。ショルダーシュラッグの有無による左右の肩の高さの違いを評価するために、正面から見た頭部と身体の写真を撮影することができる。両側身体、上肢及び下肢の運動強度及び運動パターンは、左右の身体、手首のような上肢および足首のような下肢の周りに配置された両側のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２によって実行されることができる。所定の画面領域に圧力を加えた後、コンピューティング装置１３０内の圧力センサによって検出された圧力データに加えて、運動パターンや速度差を比較してもよい。感覚は、身体の異なる部位や四肢の領域における、ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２またはコンピューティングデバイス１３０の予め設定された振動に対する応答によって評価される。協調機能は、手鼻試験のような上肢および下肢の協調性テストに応答するように、ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２からの動作パターンおよび速度によって検出されるか、またはコンピューティングデバイス１３０の画面上で静止している物体および移動している物体に触れる精度を検出することによって検出される。歩行は、歩行速度、パターン、旋回、初期、停止、および休息休憩を含むがこれらに限定されないデータを取得するユニバーサルマルチモダリティセンサモジュール１０２によって評価される。対称性モニタリングと共に、神経学的検査は、脳卒中、注意欠陥／多動性障害（ＡＤＨＤ）、パーキンソン病、本態性振戦、癲癇を検出するために、および／または脊椎および脳手術患者をモニタリングするために使用され得る。

本発明の好適実施態様の前記説明は、図示および説明の目的により提示されたものである。開示された本発明の精密な態様を網羅することを意図せず、また、限定することも意図しない。前記開示された実施態様が、上記の例示と照らし合わされることにより修正され得ることは、当業者には明らかであろう。記載された実施形態は、本発明の原理およびその実用的な適用例を説明するために選択されたものであり、これにより、当業者は、予期される特定の用途に適するように、様々な実施形態において、様々な変更とともに本発明を利用することができる。したがって、前記の説明は限定的ではなく例示的なものとみなされるべきであり、本発明の性格な範囲は以下の特許請求の範囲に記載されているものである。

Claims (14)

1. 頭部、脊椎および身体の健康をモニタリングするための方法であって、
   ａ）複数のレシーバユニットの各々が着用者の身体上の選択された位置に固定されるように構成されることと、
   ｂ）電源と、プロセッサ、メモリおよび通信モジュールを含むプリント回路基板と、９軸加速度計、パルスオキシメーター、筋電計（ＥＭＧ）センサ、および筋音計（ＭＭＧ）センサを含む複数の個別のセンサと、を含むユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールが各レシーバユニットに取り付けられ、各マルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数の選択された個別のセンサが、前記着用者の身体上のそれぞれのレシーバユニットの前記選択された位置に応じて給電されることと、
   ｃ）前記給電された１つまたは複数の選択された個別のセンサを使用して、前記着用者の頭部、脊椎または身体の健康状態に関連する健康データを定期的に感知することと、を含む、
   方法。
2. 前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、スピーカ／マイクロフォンおよび聴覚プロセッサをさらに含み、
   前記方法は、
   ａ）前記スピーカ／マイクロフォンを使用して，関節摩擦の聴覚情報を記録することと、
   ｂ）前記聴覚プロセッサを使用して、前記聴覚情報をフィルタリングすることと、
   ｃ）フィルタリングされた前記聴覚情報を増幅することと、
   ｄ）増幅された前記フィルタリングされた聴覚情報をコンピューティングデバイスに通信することと、をさらに含む、
   請求項１に記載の方法。
3. 頭部、脊椎および身体の健康状態をモニタリングするためのシステムであって、
   ａ）各々が着用者の身体上の選択された位置に固定されるように構成された、複数のレシーバユニットと、
   ｂ）複数のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールであって、各々が、９軸加速度計、パルスオキシメーター、筋電計（ＥＭＧ）センサ、および筋音計（ＭＭＧ）センサを含む複数の個別のセンサと、電源と、プロセッサ、メモリおよび通信モジュールを含むプリント回路基板と、を含み、それぞれのマルチモダリティセンサモジュールがそれぞれのレシーバユニットに結合されている、複数のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールと、を備え、
   各マルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数の選択された個別のセンサは、前記着用者の身体上のそれぞれのレシーバユニットの前記選択された位置に応じて給電され、
   前記給電された１つまたは複数の選択された個別のセンサを使用して、前記着用者の頭部、脊椎または身体の動きに関連する健康データが定期的に感知される、
   システム。
4. ｃ）コンピュータプロセッサおよびコンピュータメモリを含むコンピューティングデバイスをさらに備え、
   前記通信モジュールが前記感知されたデータを前記コンピュータプロセッサに通信することにより、前記コンピュータプロセッサが、前記感知されたデータを前記コンピュータメモリに記憶されている予め設定されたデータ範囲と比較する、
   請求項３に記載のシステム。
5. 前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、コンピューティングデバイスと通信するフィードバックデバイスをさらに含み、
   前記感知されたデータが予め設定された範囲外である場合に、通知を配信するように前記フィードバックデバイスがトリガーされる、
   請求項３に記載のシステム。
6. 前記フィードバックデバイスは、振動するように構成されたハプティックデバイスと、定常光または点滅光を放出するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）との一方または両方を含む、
   請求項５に記載のシステム。
7. 前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、スピーカ／マイクロフォンおよび聴覚プロセッサをさらに含み、
   関節摩擦の聴覚情報は、前記スピーカ／マイクロフォンにより記録され、前記聴覚プロセッサによりフィルタリングおよび増幅され、コンピューティングデバイスに通信される、
   請求項３に記載のシステム。
8. 第１のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールが着用者の左腕からの健康データを感知し、
   第２のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールが着用者の右腕からの健康データを感知し、
   コンピュータプロセッサは、前記左腕からの健康データを前記右腕からの健康データと比較し、前記左腕と前記右腕との間の対称性を分析する、
   請求項３に記載のシステム。
9. 前記ユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数は、選択的に切り替え可能なスピーカ／マイクロフォンをさらに含み、
   患者が生成したデータを前記感知された健康データと組み合わせて記録するように、前記スピーカ／マイクロフォンは選択的にアクティブされ得る、
   請求項３に記載のシステム。
10. 頭部、脊椎および身体の健康をモニタリングするためのシステムであって、コンピュータプロセッサ、コンピュータメモリ、臨床データベースおよび画像照合ソフトウェアを備えるコンピューティングシステムを含むシステム、が作動する方法であって、
    ｂ）頭部および身体の側方および前後（ＡＰ）ビューの写真が前記コンピューティングシステムに受信されることと、
    ｃ）前記頭部および身体の側方およびＡＰビューを含む医用画像が前記コンピュータメモリに格納されることと、
    ｄ）複数のレシーバユニットの各々が着用者の身体上の選択された位置に固定されるように構成されることと、
    ｅ）電源と、プロセッサ、メモリおよび通信モジュールを含むプリント回路基板と、複数の個別のセンサと、を含むユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールが各レシーバユニットに取り付けられ、各マルチモダリティセンサモジュールのうちの１つまたは複数の選択された個別のセンサが、前記着用者の身体上のそれぞれのレシーバユニットの前記選択された位置に応じて給電されることと、
    ｆ）前記給電された１つまたは複数の選択された個別のセンサを使用して、頭部および脊椎のアライメント、ならびに、筋骨格系および神経学的パラメータを含む、前記着用者の頭部、脊椎または身体の健康状態に関連する健康データが定期的かつ自動的に感知されることと、
    ｇ）前記コンピュータプロセッサおよび画像照合ソフトウェアを介して、受信された前記写真と、前記医用画像とを比較して、頭部および脊椎のアライメント指標がリアルタイムかつ自動的に測定されることと、を含む、
    方法。
11. 前記システムが、モバイルコンピュータプロセッサ、モバイルコンピュータメモリ、マイクロフォン、スピーカ、カメラ、健康ソフトウェアアプリケーションおよびタプティックエンジンを含むモバイルコンピューティングデバイスをさらに含み、
    前記方法が、
    ｉ）前記タプティックエンジンまたはマイクロフォンを使用して、前記着用者からの通知を受信することと、
    ｊ）コンピュータプロセッサを使用して、前記通知を前記感知された健康データと照合することと、をさらに含む、
    請求項１０に記載の方法。
12. ｋ）前記健康ソフトウェアアプリケーション、前記感知された健康データ、前記マイクロフォンおよび前記タプティックエンジンを使用して、精神状態検査を実行すること、をさらに含む、
    請求項１１に記載の方法。
13. 前記健康ソフトウェアアプリケーションが、オリエンテーション質問に対する着用者の応答を提示して記録し、標準的なテストバッテリーを使用して精神医学的評価を実行し、前記カメラが瞳孔反応、両眼中立位、着用者の眼球運動パターン、顔面感覚、顔面対称性および口対称性を検出し、前記カメラおよびスピーカが、異なるトーン、周波数および強度の音に対する前記着用者の反応を評価することによって両側聴覚テストを実行し、前記マイクロフォンが嚥下障害または他の口腔障害を判定し、前記タプティックエンジンが運動強度、運動動作および速度を検出し、第１のユニバーサルマルチモーダルセンサモジュールが前記着用者の左手足に配置され、第２のユニバーサルマルチモーダルセンサモジュールが前記着用者の右手足に配置されることにより、第１と第２のユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールが着用者の協調性と前記着用者の手足の対称性を記録する、
    請求項１２に記載の方法。
14. ｈ）電子的に張力が調節可能な弾性包帯を含むアクティブコレクティブブレイス（ＡＣＢ）が、２つまたは複数のレシーバユニットまたはユニバーサルマルチモダリティセンサモジュールに結合されることと、
    ｉ）前記感知されたデータが予め設定された範囲外にある場合に、前記弾性包帯の締め付けの程度を調節することにより前記ＡＣＢの張力が自動的に調整されることと、をさらに含む、
    請求項１０に記載の方法。

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