KR20230051516A - 웨어러블 청진기 - Google Patents
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Abstract
피험자의 상태를 결정하기 위해 피험자의 청각 신호를 측정하는 시스템, 장치 및 방법이 여기에 제공된다. 측정된 청각 신호는 질병 상태(들) 또는 비정상적인 생리학적 상태(예: 쌕쌕거림, 체액 축적, 비정상적인 심장 잡음 또는 박동 등)의 발달을 모니터링하는 도구를 제공할 수 있다.
Description
본 출원은 2020년 8월 19일에 출원된 미국 가출원 번호 63/067,502호의 이익을 주장하며, 이 출원은 여기에 참조로 포함된다.
전통적인 청진은 피험자의 건강 상태를 나타내는 인간의 폐, 위장, 심장 등과 같은 생물학적 시스템에서 방출되는 청각 신호를 관찰하기 위해 청진기를 사용한다. 안타깝게도 청진의 일반적인 단일 지점 측정 특성으로 인해 이러한 신호가 발생하는 위치에 대한 공간 정보가 손실될 수 있다. 또한, 청진기에 의해 달성되는 전형적인 청진의 불편한 특성은 그러한 기술의 적용이 단일 측정을 제공하는 전문 의사의 해석으로만 제한된다는 것이다. 따라서 피험자의 건강 상태 변화를 판단하기 위해서는 지속적인 청진이 가능한 플랫폼에 대한 요구가 존재한다.
본 개시는 피험자가 방출하는 청각 신호를 측정하기 위한 장치, 시스템 및 방법을 제공한다. 일부 경우에, 본 개시내용은 피험자의 개별 표면에서 각각 독립적으로 청각 신호를 측정할 수 있는 피험자 주위에 위치한 하나 이상의 청진 모듈을 설명한다. 피험자 주위에 위치한 하나 이상의 청진 모듈은 자이로스코프 및 가속도계 정보와 결합하여, 감지된 청각 신호의 3D 공간 위치를 제공할 수 있는 고유한 공간 주소를 포함할 수 있다.
본 발명은 피험자의 청각 신호 측정을 자동화하고 다중화하여 상술한 미충족 요구를 해결한다. 일부 경우에, 본 발명은 청각 신호의 공간적 위치가, 하나 이상의 청진 모듈의 각각에서 측정된 청각 신호 사이에서 계산될 수 있도록, 알려진 간격 및 각도 변위를 갖는 피험자 주위에 배치된 청진 모듈의 어레이를 제공한다. 또한, 본 발명은 청각 신호를 해석하고 분류하도록 구성된 프로세서 및/또는 계산 시스템을 제공하여 의사의 주관적인 해석을 제거하고, 전문가(예: 의사, 호흡 치료사 등)가 없는 상황에서 플랫폼을 더 광범위하게 이용할 수 있도록 한다. 마지막으로, 본 명세서에 기술된 개시 내용의 장치 및 시스템은 일부 실시예에서 청각 신호의 지속적인 모니터링을 가능하게 하는 비간섭 방식으로 피험자에 의해 고정되거나 달리 착용될 수 있다. 이러한 청각 신호의 연속 모니터링 및 장치의 비간섭적 특성은 질병 상태의 발생 또는 변화와 상관 및/또는 연관될 수 있는 피험자의 해부학적 구조 또는 생리학의 초기 변화를 결정하는 예상치 못한 결과를 제공한다.
일부 측면에서, 본 명세서에 제공된 개시 내용은 일부 실시예에서 생물학적 청각 신호를 측정하기 위한 장치를 설명하며, 장치는 웨어러블 하우징과, 상기 웨어러블 하우징에 결합되고 상기 웨어러블 하우징이 상기 피험자에 의해 착용될 때 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 트랜스듀서를 포함하며, 상기 하나 이상의 트랜스듀서는, 상기 하나 이상의 트랜스듀서가 피험자의 피부로부터 적어도 1밀리미터의 거리만큼 떨어져 있도록, 상기 웨어러블 하우징에 결합되어 있다. 일부 실시예에서, 장치는 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 생성하기 위해 피험자의 하나 이상의 영역에 압력을 유도하도록 구성된 하나 이상의 압력 소스를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 압력 소스는 에어 퍼프를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 압력 소스는 기계식 액추에이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 압력 소스는 보이스 코일, 스피커 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 하우징은 의복이다. 일부 실시예에서, 하우징은 강성 기계적 구조이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 청각 신호는 피험자의 건강한 상태 또는 건강하지 않은 상태를 구별할 수 있는 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 트랜스듀서는 원형이다. 일부 실시예에서, 장치는 하나 이상의 압력 소스, 하나 이상의 트랜스듀서, 제어 모듈, 또는 이들의 임의의 조합과 전기 통신하는 프로세서를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 모듈은 개인용 컴퓨터, 클라우드 처리 아키텍처, 개인용 모바일 컴퓨팅 장치 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다.
일부 측면에서, 본 명세서에 제공된 개시 내용은 일부 실시예에서 피험자의 생리학적 상태를 결정하기 위한 시스템을 설명하고, 시스템은 일부 실시예에서, 웨어러블 하우징과, 상기 웨어러블 하우징에 결합되고 상기 웨어러블 하우징이 상기 피험자에 의해 착용될 때 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 트랜스듀서로서, 상기 하나 이상의 트랜스듀서는, 상기 하나 이상의 트랜스듀서가 피험자의 피부로부터 일정 거리만큼 떨어져 있도록, 상기 웨어러블 하우징에 결합되어 있는, 하나 이상의 트랜스듀서와, 상기 하나 이상의 청각 신호를 처리하여 상기 피험자의 생리학적 상태를 결정하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함한다. 일부 실시예에서, 시스템은 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 생성하기 위해 피험자의 하나 이상의 영역에 압력을 유도하도록 구성된 하나 이상의 압력 소스를 더 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 압력 소스는 에어 퍼프를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 압력 소스는 기계식 액추에이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 압력 소스는 보이스 코일, 스피커 또는 이들의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 하우징은 의복이다. 일부 실시예에서, 하우징은 강성 기계적 구조이다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 청각 신호는 피험자의 건강한 상태 또는 건강하지 않은 상태를 구별할 수 있는 데이터를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 트랜스듀서는 원형이다. 일부 실시예에서, 시스템은 하나 이상의 프로세서, 하나 이상의 압력 소스, 하나 이상의 트랜스듀서 또는 이들의 임의의 조합과 전기 통신하는 제어 모듈을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제어 모듈은 개인용 컴퓨터, 클라우드 처리 아키텍처, 개인용 모바일 컴퓨팅 장치 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 상태는 건강한, 만성 폐쇄성 폐질환, 천식, 폐기종, 폐렴, 울혈성 심부전, 이들의 임의의 조합 또는 불확실한 상태이다.
일부 측면에서, 본 명세서에 제공된 개시 내용은 일부 실시예에서 피험자의 생리학적 상태를 결정하는 방법을 설명하며, 이 방법은 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈을 사용하여 상기 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 감지하는 단계; 상기 피험자로부터의 상기 하나 이상의 청각 신호와 하나 이상의 청각 신호 라이브러리 사이의 상관 관계를 결정하기 위해 상기 하나 이상의 청각 신호를 처리하는 단계; 및 상기 하나 이상의 청각 신호 사이의 상기 상관 관계에 기초하여 상기 피험자의 상기 생리학적 상태를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈은 하나 이상의 트랜스듀서, 하나 이상의 충격 요소, 하나 이상의 프로세서 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시실시예에서, 생리학적 상태는 질병 상태를 포함하고, 여기서 질병 상태는 암, 만성 폐쇄성 폐질환, 폐기종, 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 라이브러리는 피험자의 생리학적 상태 및 대응하는 하나 이상의 청각 신호를 상관시키는 상관 데이터세트를 포함한다. 일부 실시예에서, 결정은 하나 이상의 기계 학습 알고리즘에 의해 달성된다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 기계 학습 알고리즘은 k-평균 클러스터링, 네트워크, 랜덤 포레스트, 나이브 베이즈, 서포트 벡터 머신, 결정 트리, 로지스틱 회귀, 선형 회귀 또는 이들의 임의의 조합을 포함한다. 일부 실시예에서, 처리는 클라우드 기반 아키텍처, 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈 내의 온보드, 원격 컴퓨터 서버 또는 이들의 임의의 조합에서 완료된다. 일부 실시예에서, 결정은 클라우드 기반 아키텍처, 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈 내의 온보드, 원격 컴퓨터 서버 또는 이들의 임의의 조합에서 완료된다.
일부 실시예에서, 본 명세서에 제공된 개시 내용은 일부 실시예에서 생물학적 청각 신호를 측정하기 위한 장치를 설명하며, 이 장치는 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 트랜스듀서를 포함하며, 여기서 하나 이상의 트랜스듀서는 피험자와 접촉하지 않는다.
본 발명의 다른 실시예는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서 및 이에 연결된 컴퓨터 메모리를 포함하는 시스템을 제공한다. 컴퓨터 메모리는 하나 이상의 컴퓨터 프로세서에 의해 실행될 때 위의 방법 또는 다른 임의의 방법을 구현하는 기계 실행 가능 코드를 포함한다.
본 발명의 추가적인 측면 및 이점은 본 발명의 예시적인 실시예만이 도시되고 설명되는 다음의 상세한 설명으로부터 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다. 이해되는 바와 같이, 본 발명은 다른 실시예 및 상이한 실시예가 가능하며, 그 몇몇 세부사항은 모두 본 발명에서 벗어나지 않고 다양한 명백한 측면에서 수정될 수 있다. 따라서 도면과의 설명은 본질적으로 예시적인 것으로 간주되어야 하며 제한적인 것으로 간주되어서는 안 된다.
참조 사항
명세서에 언급된 모든 간행물, 특허 및 특허 출원은 각각의 개별 간행물, 특허 또는 특허 출원이 구체적이고 개별적으로 참고로 포함되는 것으로 표시된 것과 동일한 정도로 본 명세서에 참조로 포함된다. 참조로 포함된 간행물 및 특허 또는 특허 출원이 명세서에 포함된 개시 내용과 모순되는 범위 내에서, 명세서는 이러한 모순되는 자료를 대체 및/또는 우선한다.
본 발명의 신규한 특징은 특히 첨부된 청구범위에 기재되어 있다. 본 발명의 특징 및 이점에 대한 더 나은 이해는 본 발명의 원리가 활용되는 예시적인 실시예를 설명하는 다음의 상세한 설명 및 첨부된 도면을 참조하라.
도 1a-1b는 본 명세서의 일부 실시예에서 설명된 바와 같이, 하나 이상의 청진 모듈(도 1a)을 수용하도록 구성된 의복을 예시하고 청진 모듈 및 내부 구성요소(도 1b)의 상세도를 보여준다.
도 2는 본 명세서의 일부 실시예에서 설명된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 청진 시스템의 개략도를 예시한다.
도 3은 본 명세서의 일부 실시예에 기술된 바와 같이, 피험자의 생리학적 상태를 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
도 2는 본 명세서의 일부 실시예에서 설명된 바와 같이, 본 명세서에 개시된 청진 시스템의 개략도를 예시한다.
도 3은 본 명세서의 일부 실시예에 기술된 바와 같이, 피험자의 생리학적 상태를 결정하는 방법에 대한 흐름도를 도시한다.
본 발명은 피험자에 의해 생성된 하나 이상의 청각 신호를 감지, 분석 또는 해석하도록 구성된 장치, 시스템 및 방법을 제공한다. 일부 경우에 피험자는 포유류 피험자이다. 일부 경우에, 포유류 피험자는 인간이다. 일부 경우에, 하나 이상의 청각 신호는 피험자의 생리학적 상태를 결정하기 위한 데이터 또는 정보를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 피험자의 생리학적 상태는 질병의 발달을 나타낼 수 있는 피험자의 생리학적 또는 해부학적 변화의 존재 또는 부족을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 질병은 암, 만성 폐쇄성 폐질환, 폐기종, 천식, 급성 호흡 곤란 증후군, 울혈성 심부전, 심장잡음, 심방세동, 혈전, 심장마비, 혈관 동맥류, 심실 및/또는 심방 비대, 또는 이들의 조합을 포함한다. 어떤 경우에, 청각 신호의 검출은 청각 신호의 수동적 검출을 포함할 수 있다. 경우에 따라 청각 신호는 해부학적 또는 생리학적 특성에 따라 분류될 수 있다. 예를 들어, 하나 이상의 청각 신호는 폐의 쌕쌕거림, 딱딱거리는 소리, 또는 피험자의 폐 기능 또는 피험자의 폐에 체액이 있는지 여부를 나타내는 다른 소리로 분류될 수 있다.
일부 경우에, 여기에 설명된 장치, 시스템 및 방법은 피험자의 기계적 특성을 결정하기 위해 외부 물리적 힘을 제공할 수 있다. 일부 경우에, 기계적 특성은 피험자의 체내 유체의 존재 또는 부족, 조직의 기계적 특성의 변화, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 조직의 기계적 특성의 변화가 피험자의 생리학적 또는 해부학적 상태의 변화를 나타낼 수 있다.
일부 경우에, 시스템은 청각 신호를 감지하고, 청각 신호를 처리하고, 시스템 사용자에게 정보를 표시하고, 시스템 사용자로부터 입력을 수신하거나, 이들의 임의의 조합을 위해 구성된 전기 통신의 하나 이상의 요소를 포함할 수 있다. 경우에 따라 사용자는 의사, 간호사, 개업 간호사 또는 피험자 자신일 수 있다. 일부 경우에 정보는 피험자의 생리학적 상태에 관한 데이터 및 분석을 포함할 수 있다. 시스템은 피험자로부터 청각 신호를 감지하도록 구성된 제어 시스템의 요소와 전기 통신하는 하나 이상의 청진 모듈을 포함할 수 있다. 시스템은 피험자에게 압력을 가하도록 구성된 하나 이상의 압력 소스를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 시스템은 하나 이상의 압력 소스 및 하나 이상의 청진 모듈과 전기 통신하는 제어 모듈을 포함하여 피험자와 하나 이상의 압력 소스에 의해 적용된 압력의 상호 작용에 의해 생성된 청각 신호를 감지할 수 있다. 대안적으로, 또는 결합하여, 제어 모듈은 하나 이상의 압력 소스에 의한 압력의 생성 없이 피험자의 하나 이상의 청각 신호를 감지하기 위해 하나 이상의 청진 모듈과 전기 통신할 수 있다.
청진 모듈
일부 실시예에서, 본 명세서에 제공된 개시 내용은 도 1a-1b 및 도 2에 도시된 바와 같은 청진 모듈(104)을 설명한다. 하나 이상의 청진 모듈은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 피험자로부터 청각 신호를 감지하도록 구성될 수 있다. 어떤 경우에는 하나 이상의 청진 모듈이 피험자로부터 떨어진 곳에 위치할 수 있다. 경우에 따라 하나 이상의 청진 모듈이 피험자와 접촉하지 않을 수 있다.
일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈(104)은 피험자의 청각 신호를 측정하기 위해 피험자에 대해 하나 이상의 청진 모듈을 배치하도록 구성된 하우징(102) 내에 기계적으로 결합될 수 있다. 일부 경우에 하우징은 도 1a에 도시된 바와 같은 의복을 포함할 수 있다. 경우에 따라 의복은 피험자의 의복 아래에 입을 수 있다. 경우에 따라 의복이 피험자의 흉부를 덮을 수 있다. 어떤 경우에는 의복이 피험자에 헐거울 수 있다. 어떤 경우에는 의복이 심장 흉부 시술을 위해 피험자의 중앙 흉부 영역에 대한 접근을 제공할 수 있다. 일부 경우에, 심장 흉부 수술은 기흉 복구, 복강경 수술, 심장 도관술, 경피적 관상동맥 중재술, 또는 이들의 임의의 조합된 수술을 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 의복이 항균 특성을 포함할 수 있다. 경우에 따라 하우징은 손목 밴드 또는 손목 스트랩을 포함할 수 있다. 경우에 따라 손목 밴드 또는 손목 스트랩이 피험자의 팔이나 손목을 전체적으로 또는 부분적으로 감싸거나 둘러쌀 수 있다. 일부 사례에서 하우징은 강성의 기계적 구조를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈은 하나 이상의 전원 공급 장치(106)와 전기 통신할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 전원 공급 장치는 하나 이상의 배터리를 포함할 수 있다. 경우에 따라 하나 이상의 배터리를 재충전할 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 전원 공급 장치는 전기 소켓의 출력을 변환하여 하나 이상의 청진 모듈에 전력을 공급할 수 있는 AC-DC 변환기를 포함할 수 있다.
경우에 따라 하나 이상의 청진 모듈과 피험자 사이의 거리는 약 1mm에서 약 25mm일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈과 피험자 사이의 거리는 약 1mm 내지 약 2mm, 약 1mm 내지 약 3mm, 약 1mm 내지 약 4mm, 약 1mm 내지 약 5mm, 약 1mm 내지 약 8mm, 약 1mm 내지 약 10mm, 약 1mm 내지 약 12mm, 약 1mm 내지 약 14mm, 약 1mm 내지 약 16mm, 약 1mm 내지 약 18mm, 약 1mm 내지 약 25mm, 약 2mm 내지 약 3mm, 약 2mm 내지 약 4mm, 약 2mm 내지 약 5mm, 약 2mm 내지 약 8mm, 약 2mm 내지 약 10mm, 약 2mm 내지 약 12mm, 약 2mm 내지 약 14mm, 약 2mm 내지 약 16mm, 약 2mm 내지 약 18mm, 약 2mm 내지 약 25mm, 약 3mm 내지 약 4mm, 약 3mm 내지 약 5mm, 약 3mm 내지 약 8mm, 약 3mm 내지 약 10mm, 약 3mm 내지 약 12mm, 약 3mm 내지 약 14mm, 약 3mm 내지 약 16mm, 약 3mm 내지 약 18mm, 약 3mm 내지 약 25mm, 약 4mm 내지 약 5mm, 약 4mm 내지 약 8mm, 약 4mm 내지 약 10mm, 약 4mm 내지 약 12mm, 약 4mm 내지 약 14mm, 약 4mm 내지 약 16mm, 약 4mm 내지 약 18mm, 약 4mm 내지 약 25mm, 약 5mm 내지 약 8mm, 약 5mm 내지 약 10mm, 약 5mm 내지 약 12 mm, 약 5 mm 내지 약 14 mm, 약 5 mm 내지 약 16 mm, 약 5 mm 내지 약 18 mm, 약 5 mm 내지 약 25 mm, 약 8 mm 내지 약 10 mm, 약 8 mm 내지 약 12mm, 약 8mm 내지 약 14mm, 약 8mm 내지 약 16mm, 약 8mm 내지 약 18mm, 약 8mm 내지 약 25mm, 약 10mm 내지 약 12mm, 약 10mm 내지 약 14mm, 약 10mm 내지 약 16mm, 약 10mm 내지 약 18mm, 약 10mm 내지 약 25mm, 약 12mm 내지 약 14mm, 약 12mm 내지 약 16mm, 약 12mm 내지 약 18mm, 약 12mm 내지 약 25mm, 약 14mm 내지 약 16mm, 약 14mm 내지 약 18mm, 약 14mm 내지 약 25mm, 약 16mm 내지 약 18mm, 약 16mm 내지 약 25mm, 또는 약 18mm 내지 약 25mm일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈과 피험자 사이의 거리는 약 1mm, 약 2mm, 약 3mm, 약 4mm, 약 5mm, 약 8mm, 약 10mm, 약 12mm, 약 14mm, 약 16mm, 약 18mm 또는 약 25mm일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈과 피험자 사이의 거리는 적어도 약 1mm, 약 2mm, 약 3mm, 약 4mm, 약 5mm, 약 8mm, 약 10mm, 약 12mm, 약 14mm, 약 16mm 또는 약 18mm일 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈과 피험자 사이의 거리는 최대 약 2mm, 약 3mm, 약 4mm, 약 5mm, 약 8mm, 약 10mm, 약 12mm, 약 14mm, 약 16mm, 약 18mm, 또는 약 25mm일 수 있다.
청진 모듈(104)은 다음을 포함할 수 있다: (a) 피험자에 의해 생성된 청각 신호의 음향 및/또는 압력파를 검출하도록 구성된 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114); (b) 하나 이상의 압력 소스(112); (c) 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114) 및/또는 하나 이상의 압력 소스(112)와 전기 통신하는 프로세서(108). 일부 사례에서, 하나 이상의 트랜스듀서 요소는 정전식 마이크로 기계 초음파 트랜스듀서(cMUT) 또는 압전 마이크로 기계 초음파 트랜스듀서(pMUT)와 같은 마이크로 기계 초음파 트랜스듀서일 수 있다. cMUT의 예는 미국 특허 출원 제17/004,568호에 제공되며, 이는 본 명세서에 참고로 포함된다. 경우에 따라 프로세서는 하나 이상의 회로 요소와 전기 통신할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 회로 요소는 무선(예를 들어, 블루투스) 송신기 및/또는 수신기, 초음파 디지털 신호 처리(DSP) 애플리케이션 특정 집적 회로, 전력 조절기, 무선(예를 들어, 블루투스) 송신기 및 수신기 안테나 또는 이들의 조합일 수 있다. 일부 경우에, 청진 모듈은 방열 구조, 예를 들어 히트 싱크를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 약 1개의 요소 내지 약 20개의 요소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 약 1개의 요소 내지 약 2개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 4개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 6개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 8개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 10개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 12개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 14개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 1개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 2개의 요소 내지 내지 약 10개의 요소, 약 2개의 요소 내지 약 12개의 요소, 약 2개의 요소 내지 약 14개의 요소, 약 2개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 2의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 2개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 6개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 8개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 10개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 12개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 14개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 4개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 6개의 요소 내지 약 8개의 요소, 약 6개의 요소 내지 약 10개의 요소, 약 6개의 요소 내지 약 12개의 요소, 약 6개의 요소 내지 약 14개의 요소, 약 6개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 6개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 6개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 8개의 요소 내지 약 10개의 요소, 약 8개의 요소 내지 약 12개의 요소, 약 8개의 요소 내지 약 14개의 요소, 약 8개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 8개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 8개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 10개의 요소 내지 약 12개의 요소, 약 10개의 요소 내지 약 14개의 요소, 약 10개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 10개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 10개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 12개의 요소 내지 약 14개의 요소, 약 12개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 12개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 12개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 14개의 요소 내지 약 16개의 요소, 약 14개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 14개의 요소 내지 약 20개의 요소, 약 16개의 요소 내지 약 18개의 요소, 약 16개의 요소 내지 약 20개의 요소, 또는 약 18개의 요소 내지 약 20개의 요소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 약 1개의 요소, 약 2개의 요소, 약 4개의 요소, 약 6개의 요소, 약 8개의 요소, 약 10개의 요소, 약 12개의 요소, 약 14개의 요소, 약 16개의 요소, 약 18개의 요소, 또는 약 20개의 요소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 적어도 약 1개의 요소, 약 2개의 요소, 약 4개의 요소, 약 6개의 요소, 약 8개의 요소, 약 10개의 요소, 약 12개의 요소, 약 14개의 요소, 약 16개의 요소, 또는 약 18개의 요소를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 최대 약 2개의 요소, 약 4개의 요소, 약 6개의 요소, 약 8개의 요소, 약 10개의 요소, 약 12개의 요소, 약 14개의 요소, 약 16개의 요소, 약 18개의 요소, 또는 약 20개의 요소를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 프로세서는 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)에 의해 검출된 청각 신호를 처리하도록 구성될 수 있다.
일부 경우에, 청진 모듈(104)은 인쇄 회로 기판일 수 있는 회로(110)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 프로세서(108), 하나 이상의 회로 요소, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114) 및 하나 이상의 압력 소스(112)는 인쇄 회로 기판 회로를 통해 전기 통신할 수 있다. 일부 경우에, 인쇄 회로 기판은 적어도 1개의 전도성 층, 적어도 2개의 전도성 층, 적어도 3개의 전도성 층, 또는 적어도 4개의 전도성 층을 포함할 수 있다. 일부 예에서, 인쇄 회로 기판은 최대 1개의 전도성 층, 최대 2개의 전도성 층, 최대 3개의 전도성 층, 또는 최대 4개의 전도성 층을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 회로(110) 상에 어레이로 배열될 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 원형 어레이, 선형 어레이, 다각형 어레이 또는 이들의 임의의 조합 어레이로 배열될 수 있다.
일부 경우에, 청진 모듈(104)은 피험자를 향해 압력을 발생시키도록 구성된 하나 이상의 압력 소스(112)를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 압력 소스(112)는 기계적 충격기, 예를 들어 기계적 진동을 피험자에 전달하도록 구성된 스프링 장착 CAM을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 압력 소스(112)는 음향 충격기, 예를 들어 자기 보이스 코일, 및/또는 저주파 압력파를 피험자에게 전송하도록 구성된 스피커를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 청진 모듈(104)은 인클로저 내에 전체적으로 또는 부분적으로 밀봉될 수 있다. 경우에 따라 인클로저는 플라스틱 인클로저를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 청진 모듈은 원형, 직사각형, 정사각형, 삼각형, 사다리꼴 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 경우에 인클로저는 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)가 피험자로부터 청각 신호를 수신 및/또는 전송할 수 있도록 하나 이상의 개구부를 제공할 수 있다. 일부 예에서 인클로저는 하나 이상의 압력 소스가 피험자와 접촉하여 위치할 수 있도록 하나 이상의 압력 소스를 전체적으로 또는 부분적으로 둘러쌀 수 있지만, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 피험자 사이에서 거리를 유지할 수 있다.
일부 경우에, 밀봉된 청진 모듈(104)의 직경은 약 5mm 내지 약 50mm일 수 있다. 일부 경우에, 밀봉된 청진 모듈(104)의 직경은 약 5mm 내지 약 10mm, 약 5mm 내지 약 15mm, 약 5mm 내지 약 20mm, 약 5mm 내지 약 25mm, 약 5mm 내지 약 30mm, 약 5mm 내지 약 35mm, 약 5mm 내지 약 40mm, 약 5mm 내지 약 45mm, 약 5mm 내지 약 50mm, 약 10mm 내지 약 15mm, 약 10mm 내지 약 20mm, 약 10mm 내지 약 25mm, 약 10mm 내지 약 30mm, 약 10mm 내지 약 35mm, 약 10mm 내지 약 40mm, 약 10mm 내지 약 45mm, 약 10mm 내지 약 50mm, 약 15mm 내지 약 20mm, 약 15mm 내지 약 25mm, 약 15mm 내지 약 30mm, 약 15mm 내지 약 35mm, 약 15mm 내지 약 40mm, 약 15mm 내지 약 45mm, 약 15mm 내지 약 50 mm, 약 20 mm 내지 약 25 mm, 약 20 mm 내지 약 30 mm, 약 20 mm 내지 약 35 mm, 약 20 mm 내지 약 40 mm, 약 20 mm 내지 약 45 mm, 약 20 mm 내지 약 50mm, 약 25mm 내지 약 30mm, 약 25mm 내지 약 35mm, 약 25mm 내지 약 40mm, 약 25m m 내지 약 45 mm, 약 25 mm 내지 약 50 mm, 약 30 mm 내지 약 35 mm, 약 30 mm 내지 약 40 mm, 약 30 mm 내지 약 45 mm, 약 30 mm 내지 약 50 mm, 약 35 mm 내지 약 40mm, 약 35mm 내지 약 45mm, 약 35mm 내지 약 50mm, 약 40mm 내지 약 45mm, 약 40mm 내지 약 50mm, 또는 약 45mm 내지 약 50mm를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 밀봉된 청진 모듈(104)의 직경은 약 5mm, 약 10mm, 약 15mm, 약 20mm, 약 25mm, 약 30mm, 약 35mm, 약 40mm, 약 45mm, 또는 약 50mm를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 밀봉된 청진 모듈(104)의 직경은 적어도 약 5mm, 약 10mm, 약 15mm, 약 20mm, 약 25mm, 약 30mm, 약 35mm, 약 40mm, 또는 약 45mm를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 밀봉된 청진 모듈(104)의 직경은 최대 약 10mm, 약 15mm, 약 20mm, 약 25mm, 약 30mm, 약 35mm, 약 40mm, 약 45mm, 또는 약 50mm를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 약 1kHz 내지 약 20kHz의 청각 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 약 1kHz 내지 약 2kHz, 약 1kHz 내지 약 4kHz, 약 1kHz 내지 약 6kHz, 약 1kHz 내지 약 8kHz, 약 1kHz 내지 약 10kHz, 약 1kHz 내지 약 12kHz, 약 1kHz 내지 약 14kHz, 약 1kHz 내지 약 16kHz, 약 1kHz 내지 약 18kHz, 약 1kHz 내지 약 20kHz, 약 2kHz 내지 약 4kHz, 약 2kHz 내지 약 6kHz, 약 2kHz 내지 약 8kHz, 약 2kHz 내지 약 10kHz, 약 2kHz 내지 약 12kHz, 약 2kHz 내지 약 14kHz, 약 2kHz 약 16kHz, 약 2kHz 내지 약 18kHz, 약 2kHz 내지 약 20kHz, 약 4kHz 내지 약 6kHz, 약 4kHz 내지 약 8kHz, 약 4kHz 내지 약 10kHz, 약 4kHz 내지 약 12kHz, 약 4kHz 내지 약 14kHz, 약 4kHz 내지 약 16kHz, 약 4kHz 내지 약 18kHz, 약 4kHz 내지 약 20kHz, 약 6kHz 내지 약 8kHz, 약 6kHz 내지 약 10kHz, 약 6kHz 내지 약 12kHz, 약 6kHz 내지 약 14kHz, 약 6kHz 내지 약 16kHz, 약 6kHz 내지 약 18kHz, 약 6kHz 내지 약 20kHz, 약 8kHz 내지 약 10kHz, 약 8kHz 내지 약 12kHz, 약 8kHz 내지 약 14kHz, 약 8kHz 내지 약 16kHz, 약 8kHz 내지 약 18kHz, 약 8kHz 내지 약 20kHz, 약 10kHz 내지 약 12kHz, 약 10kHz 내지 약 14kHz, 약 10kHz 내지 약 16kHz, 약 10kHz 내지 약 18kHz, 약 10kHz 내지 약 20kHz, 약 12kHz 내지 약 14kHz, 약 12kHz 내지 약 16kHz, 약 12kHz 내지 약 18kHz, 약 12kHz 내지 약 20kHz, 약 14kHz 내지 약 16kHz, 약 14kHz 내지 약 18kHz, 약 14kHz 내지 약 20kHz, 약 16kHz 내지 약 18kHz, 약 16kHz 내지 약 20kHz, 또는 약 18kHz 내지 약 20kHz의 청각 신호를 검출하도록 구성될 수 있다. 일부 사례에서, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 적어도 약 1kHz, 약 2kHz, 약 4kHz, 약 6kHz, 약 8kHz, 약 10kHz, 약 12kHz, 약 14kHz, 약 16kHz, 또는 약 18kHz의 청각 신호를 감지하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 트랜스듀서 요소(114)는 최대 약 2kHz, 약 4kHz, 약 6kHz, 약 8kHz, 약 10kHz, 약 12kHz, 약 14kHz, 약 16kHz, 약 18kHz, 또는 약 20kHz의 청각 신호를 감지하도록 구성될 수 있다.
청진 시스템
여기에 제공된 개시 내용의 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이, 청각 신호(218)를 감지 하고/하거나 피험자의 청각 데이터를 제어 모듈(208) 및/또는 사용자 인터페이스(210)로 전송하도록 구성된 청진 시스템(201)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 청각 데이터의 전송은 블루투스, WIFI 또는 이들의 임의의 조합된 전송(205)을 통해 달성될 수 있다. 일부 경우에, 시스템은 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 청진 모듈(200)을 포함할 수 있다. 청진 모듈은 피험자의 표면(216)으로부터 청각 신호(218)를 감지하도록 구성될 수 있다. 하나 이상의 청진 모듈은 블루투스 및/또는 WIFI 데이터 송신 및 수신(244) 및/또는 초음파 디지털 신호 처리(240) 집적 회로를 포함할 수 있는 처리 백엔드(202)를 포함할 수 있다.
일부 경우에, 청진 모듈(200)은 피험자의 표면(216)으로부터 청각 신호(218)를 검출하도록 구성되고, 피험자(216)의 표면으로부터 거리(222)에 위치된 하나 이상의 초음파 트랜스듀서 요소(226)를 포함할 수 있다. 어떤 경우에는 청각 신호(218)가 피험자에 의해 생성될 수 있다. 일부 경우에, 청각 신호(218)는 하나 이상의 압력 소스(224, 220)와 본 명세서의 다른 곳에서 설명된 피험자의 상호 작용에 의해 생성될 수 있다.
일부 경우에, 프로세싱 백엔드(202)는 회로, 예를 들어 클록(241), 중앙 처리 장치(CPU)(238), 아날로그-디지털 컨버터(235), 디지털-아날로그 컨버터(232), 필터(234), 송신 펄서(236), 충격 제어기(230), 도플러 검출기(240), 무선 데이터 송신기 및 수신기(244), 가속도계 자이로스코프 집적 회로(246), 또는 시스템 요소(예를 들어, 하나 이상의 초음파 트랜스듀서 요소(226) 및/또는 하나 이상의 압력 소스(224)), 송신 데이터, 수신 데이터, 또는 이들의 조합을 제어하도록 구성된 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
경우에 따라, 피험자(216)에 의해 생성된 청각 신호(218)는 초음파 송수신 제어기(228)와 전기 통신하는 하나 이상의 초음파 트랜스듀서 요소(226)에 의해 검출될 수 있다. 어떤 경우에는, CPU(238)와 전기 통신하는 송신 펄서(236)는 디지털-아날로그 컨버터(235)와 전기 통신할 수 있는 하나 이상의 펄스 신호를 생성할 수 있다. 디지털-아날로그 컨버터(235)로 전송된 하나 이상의 펄스 신호는 피험자의 하나 이상의 영역으로 향하는 초음파 신호를 생성하기 위해 초음파 트랜스듀서 요소(226)로 전기적으로 전송될 수 있다. 피험자(216)의 하나 이상의 영역으로 향하는 초음파 신호는 피험자(218)에 의해 생성된 오디오 신호의 결과로서 피험자의 하나 이상의 영역의 움직임을 감지하는 데 사용될 수 있다.
대안적으로 또는 결합하여, CPU(238)는 하나 이상의 압력 소스(224)에 대한 구동 신호를 제공하도록 구성된 충격 제어기(230)에 구동 신호를 제공하고, 하나 이상의 초음파 트랜스듀서 요소(226)에 의해 감지될 수 있는 피험자(216) 내의 청각 신호를 생성할 수 있다. 일부 경우에, 청진 모듈(200)의 클록(241)은 하나 이상의 초음파 트랜스듀서 요소(226)에 의해 검출된 청각 신호를 비교하여 청각 신호 파면의 방향성 또는 방향성 벡터를 결정하기 위해 공통 시간 신호를 제공할 수 있다. 일부 경우에, 클록(241)은 알려진 시간 간격으로 검출된 청각 신호를 샘플링하기 위해 송신/수신 컨트롤러(228)에 시간적 클록 신호를 제공할 수 있다. 검출된 청각 신호는 필터(234)에 의해 필터링될 수 있다. 일부 경우에, 필터(234)는 대역 통과, 노치, 저역 통과, 고역 통과 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 청각 신호를 필터링한 후, 신호는 아날로그-디지털 컨버터(235)에 의해 디지털화되고 도플러 검출 회로(240)로 전달될 수 있다. 경우에 따라 도플러 검출 회로(240)는 디지털화된 데이터(피검체의 표면 변위를 거리 단위로 나타낸 도플러 초음파 데이터)를 상대 변위로 변환할 수 있다. 상대 변위는 오디오 데이터로 변환될 수 있다. 일부 경우에, 클록(241)은 알려진 시간 간격으로 디지털화된 아날로그 청각 신호를 샘플링하기 위해 시간적 클록 신호를 도플러 검출 회로에 제공할 수 있다. 그 다음 데이터는 검출된 청각 신호의 기원을 결정하기 위해 각각의 청진 모듈(200)에 대한 개별 채널을 갖는 데이터 패킷 버퍼(242)로 준비될 수 있다. 일부 경우에, 동시 가속도계 및/또는 자이로스코프 데이터는 가속도계 자이로스코프 집적 회로(246)에 의해 생성될 수 있고, 데이터 패킷 버퍼(242)의 디지털화된 청각 신호 데이터와 함께 CPU(238)에 의해 번들링된다. 일부 경우에, 가속도계 자이로스코프 집적 회로(246)는 공간 방향(예를 들어, 롤, 피치, 요), 각도 방향, 가속도, 속도 또는 이들의 임의의 조합 데이터를 측정할 수 있다. 경우에 따라 가속도계 자이로스코프 집적 회로(246)에 의해 측정된 데이터는 피험자 내에서 청각 신호가 발생한 위치를 파악하기 위해 하나 이상의 공간 벡터를 제공할 수 있다.
청각 신호의 채널을 데이터 패킷 버퍼(244)로 수집 및 번들링한 후 또는 도중에(예를 들어, 비동기식으로), 시스템은 전기 통신에서 무선 데이터 송신기 및 수신기(244)를 통해 추가 처리를 위해 안테나(204)로 데이터를 제어 모듈(208)에 무선으로 전송할 수 있다. 경우에 따라 무선 전송은 블루투스 전송, WIFI 전송 또는 이들의 조합일 수 있다. 신호는 안테나(206) 및 무선 데이터 송신기 및 수신기(245)에 대응하는 제어 모듈(208)에 의해 검출될 수 있다. 제어 모듈 CPU(238)는 데이터 패킷 버퍼(243)에 저장된 청각 신호의 채널 전부 및/또는 일부를 처리하기 위해 분석 회로(250)를 구동하는 클록 신호(252)를 생성할 수 있다.
대안적으로, 청각 신호의 채널은 클라우드 기반 처리 아키텍처에서 처리되도록 무선 전송 시스템(244, 204)을 통해 전송할 수 있다.
경우에 따라, 분석 회로(250) 및/또는 클라우드 기반 처리 아키텍처는 청각 신호 중 청각 신호를 분류하기 위해 하나 이상의 처리 동작을 수행할 수 있다. 일부 경우에, 처리 동작은 상호 상관, 고유 벡터 상관, 안-박 상관(Ahn-park correlation), 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 대안적으로 또는 결합하여, 처리 작업은 레이블이 지정된 청각 신호 라이브러리에서 이전에 훈련된 기계 학습 알고리즘에 의한 분류일 수 있다. 일부 실시예에서, 기계 학습 알고리즘은 심층 네트워크(DNN)를 포함할 수 있다. 심층 네트워크는 CNN(Convolutional Neural Network)을 포함할 수 있다. CNN은 예를 들어 U-Net, ImageNet, LeNet-5, AlexNet, ZFNet, GoogleNet, VGGNet, ResNet18 또는 ResNet 등일 수 있다. 다른 네트워크는 예를 들어, 딥 피드 포워드 네트워크(deep feed forward neural network), 순환 네트워크(recurrent neural network), LSTM(Long Short Term Memory), GRU(Gated Recurrent Unit), 자동 인코더(Auto Encoder), 변형 자동 인코더(Variational Autoencoder), 적대적 오토인코더(Adversarial Autoencoder), 노이즈 제거 자동 인코더(Denoising Auto Encoder), 희소 자동 인코더(Sparse Auto Encoder), 볼츠만 머신(Boltzmann Machine), RBM(Restricted BM), 딥 빌리프 네트워크(Deep Belief Network), 생성적 적대 네트워크(Generative Adversarial Network)(GAN), 딥 레시듀얼 네트워크(deep residual network), 캡슐 네트워크(capsule network) 또는 어텐션/트랜스포머 네트워크(attention/transformer networks) 등일 수 있다.
어떤 경우에, 기계 학습 모델은 클러스터링(clustering), 스칼라 벡터 머신(scalar vector machines), 커널 SVM(kernel SVM), 선형 판별 분석(linear discriminant analysis), 2차 판별 분석(Quadratic discriminant analysis), 이웃 구성요소 분석(neighborhood component analysis), 매니폴드 학습(manifold learning), 컨볼루션 네트워크(convolutional neural networks), 강화 학습(reinforcement learning), 랜덤 포레스트(random forest), 나이브 베이즈(Naive Bayes), 가우시안 혼합(gaussian mixtures), 히든 마코브 모델(Hidden Markov model), 몬테 가를로(Monte Carlo), 볼츠만 머신(Boltzmann Machine), 선형 회귀(linear regression) 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
경우에 따라 기계 학습 알고리즘에는 배깅(bagging), 부스팅(boosting) 및 스태킹(stacking)과 같은 앙상블 학습 알고리즘이 포함될 수 있다. 기계 학습 알고리즘은 각 채널에 대해 추출된 복수의 특징에 개별적으로 적용될 수 있으므로, 각 채널은 기계 학습 알고리즘을 개별적으로 반복할 수 있거나, 모든 채널 또는 채널의 하위 집합에서 추출된 복수의 특징에 한 번에 적용될 수 있다.
경우에 따라, 청각 신호의 분류된 채널과 가속도계 자이로스코프 집적회로(246)에 의해 결정된 각 채널에 대한 공간 정보는 피험자 내 채널의 청각 신호의 3차원 공간적 위치를 결정하는 데 사용될 수 있다.
일부 경우에, 시스템은 사용자가 각각의 채널에 대한 원시 청각 신호, 분류된 청각 신호, 청각 신호 분류의 재구성된 공간 이미지, 또는 이들 신호의 임의의 조합과 상호작용하거나, 탐색하거나, 시각화할 수 있는 사용자 인터페이스(210)를 포함할 수 있다. 일부 예에서, 사용자 인터페이스(210)는 시각화를 돕기 위해 인체의 모델 위에 오버레이된 청각 신호 분류의 3차원 공간 맵 및/또는 이미지를 표시할 수 있다. 일부 경우에, CPU(238)는 개인용 컴퓨터(212), 랩톱 컴퓨터, 스마트폰, 태블릿 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있는 사용자 인터페이스에 청각 신호를 전송할 수 있다. 대안적으로 또는 결합하여, 클라우드 기반 처리 아키텍처는 청각 신호의 채널을 사용자 인터페이스(210)에 무선으로 전송할 수 있다. 일부 경우에, 사용자는 키보드(214) 및 마우스(215)를 통해 청각 신호와 상호 작용할 수 있다. 일부 경우에, 사용자는, 사용자 인터페이스의 사용을 통해 청진 시스템(201)의 파라미터(예를 들어, 하나 이상의 초음파 트랜스듀서 요소(226)의 감도 및/또는 이득, 하나 이상의 압력 소스(224)에 의해 발생된 압력, 하나 이상의 압력 소스(224)에 의해 가해지는 압력의 주파수 등, 또는 이들의 임의의 조합)를 조정하거나 튜닝하여, 감지된 청각 신호 채널의 신호 대 잡음비를 개선한다.
방법
본원에 제공된 개시내용은 도 3에 도시된 바와 같이 피험자의 생리학적 상태를 결정하는 방법(300)을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 방법(300)은 (a) 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈(302)을 사용하여 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 검출하는 단계; (b) 하나 이상의 청각 신호를 처리하여 피험자로부터의 하나 이상의 청각 신호와 하나 이상의 청각 신호 라이브러리(304) 사이의 상관 관계를 결정하는 단계; 및 (c) 하나 이상의 청각 신호(306) 사이의 상관 관계에 기초하여 피험자의 생리학적 상태를 결정하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 본 명세서의 다른 곳에 설명된 공기 결합 청진 모듈은 하나 이상의 트랜스듀서, 하나 이상의 압력 소스, 하나 이상의 프로세서 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다.
어떤 경우에는, 생리학적 상태가 바이탈을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 바이탈은 혈압, 맥박, 혈류, 헤마토크리트, 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 생리학적 상태는 질병 상태를 포함할 수 있다. 질환 상태는 암, 만성 폐쇄성 폐질환, 폐기종, 천식, 급성 호흡곤란 증후군, 울혈성 심부전, 심장잡음, 심방세동, 혈전, 심장마비, 혈관 동맥류, 심실 비대, 폐렴 또는 이들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 일부 경우에 라이브러리는 피험자의 생리학적 상태와 대응하는 하나 이상의 분류된 청각 신호를 연관시키는 상관 데이터세트를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 분류된 청각 신호는 전문가(예를 들어, 의료진, 레지던트 의사, 주치의, 호흡 치료사, 간호사 등)에 의해 분류될 수 있다. 일부 경우에, 단계 306의 결정은 여기의 다른 곳에서 설명된 하나 이상의 기계 학습 알고리즘에 의해 완료될 수 있다. 일부 예에서, 단계 304의 처리는 클라우드 기반 아키텍처, 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈 내의 온보드, 원격 컴퓨터 서버 또는 이들의 임의의 조합에서 완료될 수 있다. 일부 경우에, 단계 306의 결정은 클라우드 기반 아키텍처, 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈 내의 온보드, 원격 컴퓨터 서버 또는 이들의 임의의 조합에서 완료될 수 있다.
일부 경우에, 본 명세서에 제공된 내용은 청각 신호의 공간적 기원을 결정하는 방법을 포함할 수 있다. 일부 경우에, 방법은 (a) 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈을 사용하여 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 감지하는 단계; (b) 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈 내의 하나 이상의 초음파 트랜스듀서로부터 청각 신호의 파면 방향을 결정하는 단계; 및 (c) 유사한 청각 신호의 파면 방향의 공간적 중첩을 비교하여 청각 신호의 공간적 기원을 결정하는 단계를 포함한다. 일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈은 블루투스 전송 회로를 포함할 수 있다. 일부 경우에, 블루투스 전송 회로는 하나 이상의 청진 모듈 사이의 상대 각도 및 거리를 결정하기 위해 하나 이상의 청진 모듈 사이에서 통신하도록 구성될 수 있다. 일부 경우에, 하나 이상의 청진 모듈의 주어진 청진 모듈의 상대 각도는 청진 모듈의 가속도계 또는 자이로스코프 회로에 의해 결정될 수 있다. 일부 예에서, 하나 이상의 청진 모듈 사이의 상대적인 각도 및 거리는 블루투스 안테나를 통해 하나 이상의 청진 모듈 사이에서 전송될 수 있다.
상기 단계가 실시예에 따른 각각의 방법 또는 작업 세트를 나타내지만, 당업자는 여기에 설명된 교시에 기초하여 많은 변형을 인식할 것이다. 단계는 다른 순서로 완료될 수 있다. 단계를 추가하거나 생략할 수 있다. 일부 단계는 하위 단계를 포함할 수 있다. 여러 단계를 유익한 만큼 자주 반복할 수 있다.
각각의 방법 또는 동작 세트의 단계 중 하나 이상은 본 명세서에 기술된 바와 같은 회로, 예를 들어 필드 프로그램 가능 게이트 어레이를 위한 프로그램 가능 어레이 로직과 같은 하나 이상의 프로세서 또는 로직 회로와 함께 수행될 수 있다. 회로는 각각의 방법 또는 동작 세트의 단계 중 하나 이상을 제공하도록 프로그래밍될 수 있으며, 프로그램은 비일시적 컴퓨터 판독 가능 메모리에 저장된 프로그램 명령 또는 프로그래밍 가능한 어레이, 또는 예를 들어 필드 프로그래밍 가능 게이트 어레이와 같은 논리 회로의 프로그래밍된 단계를 포함할 수 있다.
"적어도", "보다 큼" 또는 "보다 크거나 같음"이라는 용어가 두 개 이상의 일련의 숫자 값 중 첫 번째 숫자 값 앞에 올 때마다, "적어도", "보다 큼" 또는 "보다 크거나 같음"이라는 용어는 일련의 숫자 값의 각 숫자 값에 적용된다. 예를 들어, 1, 2 또는 3 보다 크거나 같음은 1 보다 크거나 같음, 2 보다 크거나 같음, 또는, 3 보다 크거나 같음과 동일하다.
"이하", "미만" 또는 "이하"라는 용어가 두 개 이상의 일련의 숫자 값 중 첫 번째 숫자 값 앞에 올 때마다, "이하", "미만" 또는 "이하"라는 용어는 일련의 숫자 값의 각 숫자 값에 적용된다. 예를 들어, 3, 2 또는 1 이하는 3 이하, 2 이하 또는 1 이하와 동일하다.
본 발명의 특정 실시예는 수치 범위를 고려한다. 범위가 있는 경우 범위에는 범위 끝점이 포함된다. 또한 범위 내의 모든 하위 범위와 값은 명시적으로 작성된 것처럼 표시된다. 용어 "약" 또는 "대략"은 특정 값에 대한 허용 가능한 오차 범위 내를 의미할 수 있으며, 이는 값이 측정되거나 결정되는 방법, 예를 들어 측정 시스템의 한계에 부분적으로 의존할 것이다. 예를 들어, "약"은 해당 분야의 관례에 따라 1 이내 또는 1 초과의 표준 편차를 의미할 수 있다. 대안적으로, "약"은 주어진 값의 최대 20%, 최대 10%, 최대 5%, 또는 최대 1%의 범위를 의미할 수 있다. 특정 값이 명세서 및 청구범위에 기술되어 있는 경우, 달리 명시되지 않는 한, 용어 "약"은 특정 값에 대해 허용 가능한 오차 범위 내를 의미하는 것으로 가정할 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예가 여기에서 도시되고 설명되었지만, 이러한 실시예는 단지 예로서 제공된다는 것이 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명이 명세서 내에 제공된 특정 예에 의해 제한되는 것으로 의도되지 않는다. 본 발명은 전술한 명세서를 참조하여 설명되었지만, 본 명세서의 실시예의 설명 및 예시는 제한적인 의미로 해석되는 것을 의미하지 않는다. 이제 본 발명을 벗어나지 않고 당업자에게 수많은 변형, 변경 및 대체가 일어날 것이다. 또한, 본 발명의 모든 측면은 다양한 조건 및 변수에 의존하는 본 명세서에 제시된 특정 묘사, 구성 또는 상대적인 비율에 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에 기술된 본 발명의 실시예에 대한 다양한 대안이 본 발명을 실시하는데 사용될 수 있음을 이해해야 한다. 따라서 본 발명은 그러한 대안, 수정, 변경 또는 등가물도 포함하는 것으로 생각된다. 다음 청구범위는 본 발명의 범위를 정의하고 이들 청구범위 및 그 등가물 범위 내의 방법 및 구조를 포함하도록 의도된다.
Claims (32)
- 생물학적 청각 신호를 측정하는 장치로서,
(a) 웨어러블 하우징과,
(b) 상기 웨어러블 하우징에 결합되고 상기 웨어러블 하우징이 상기 피험자에 의해 착용될 때 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 트랜스듀서를 포함하며,
상기 하나 이상의 트랜스듀서는, 상기 하나 이상의 트랜스듀서가 피험자의 피부로부터 적어도 1밀리미터의 거리만큼 떨어져 있도록, 상기 웨어러블 하우징에 결합되어 있는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 피험자로부터 상기 하나 이상의 청각 신호를 생성하기 위해 상기 피험자의 하나 이상의 영역에 압력을 유도하도록 구성된 하나 이상의 압력 소스를 더 포함하는, 장치. - 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 압력 소스는 에어 퍼프를 포함하는, 장치. - 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 압력 소스는 기계식 액추에이터를 포함하는, 장치. - 제2항에 있어서,
상기 하나 이상의 압력 소스는 보이스 코일, 스피커 또는 이들의 조합을 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하우징은 의복인, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하우징은 강성의 기계적 구조인, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 청각 신호는 상기 피험자의 건강한 상태 또는 건강하지 않은 상태를 구별할 수 있는 데이터를 포함하는, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 트랜스듀서는 원형인, 장치. - 제1항에 있어서,
상기 하나 이상의 압력 소스, 상기 하나 이상의 트랜스듀서, 제어 모듈 또는 이들의 임의의 조합과 전기 통신하는 프로세서를 더 포함하는, 장치. - 제10항에 있어서,
상기 제어 모듈은 개인용 컴퓨터, 클라우드 처리 아키텍처, 개인용 모바일 컴퓨팅 장치 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 장치. - 피험자의 생리학적 상태를 결정하기 위한 시스템으로서,
(a) 웨어러블 하우징과,
(b) 상기 웨어러블 하우징에 결합되고 상기 웨어러블 하우징이 상기 피험자에 의해 착용될 때 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 트랜스듀서로서, 상기 하나 이상의 트랜스듀서는, 상기 하나 이상의 트랜스듀서가 피험자의 피부로부터 일정 거리만큼 떨어져 있도록, 상기 웨어러블 하우징에 결합되어 있는, 하나 이상의 트랜스듀서와,
(c) 상기 하나 이상의 청각 신호를 처리하여 상기 피험자의 생리학적 상태를 결정하도록 구성된 하나 이상의 프로세서를 포함하는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 피험자로부터 상기 하나 이상의 청각 신호를 생성하기 위해 상기 피험자의 하나 이상의 영역에 압력을 유도하도록 구성된 하나 이상의 압력 소스를 더 포함하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 하나 이상의 압력 소스는 에어 퍼프를 포함하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 하나 이상의 압력 소스는 기계식 액추에이터를 포함하는, 시스템. - 제13항에 있어서,
상기 하나 이상의 압력 소스는 보이스 코일, 스피커 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 하우징은 의복인, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 하우징은 강성의 기계적 구조인, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 청각 신호는 상기 피험자의 건강한 상태 또는 건강하지 않은 상태를 구별할 수 있는 데이터를 포함하는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 트랜스듀서는 원형인, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 하나 이상의 프로세서, 상기 하나 이상의 압력 소스, 상기 하나 이상의 트랜스듀서 또는 이들의 임의의 조합과 전기 통신하는 제어 모듈을 더 포함하는, 시스템. - 제21항에 있어서,
상기 제어 모듈은 개인용 컴퓨터, 클라우드 처리 아키텍처, 개인용 모바일 컴퓨팅 장치 또는 이들의 조합을 포함하는, 시스템. - 제12항에 있어서,
상기 생리학적 상태는 건강한, 만성 폐쇄성 폐질환, 천식, 폐기종, 폐렴, 울혈성 심부전, 이들의 임의의 조합 또는 불확실한 상태인, 시스템. - 피험자의 생리학적 상태를 결정하는 방법으로서,
(a) 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈을 사용하여 상기 피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 감지하는 단계;
(b) 상기 피험자로부터의 상기 하나 이상의 청각 신호와 하나 이상의 청각 신호 라이브러리 사이의 상관 관계를 결정하기 위해 상기 하나 이상의 청각 신호를 처리하는 단계; 및
(c) 상기 하나 이상의 청각 신호 사이의 상기 상관 관계에 기초하여 상기 피험자의 생리학적 상태를 결정하는 단계
를 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서,
상기 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈은 하나 이상의 트랜스듀서, 하나 이상의 압력 소스, 하나 이상의 프로세서 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서,
상기 생리학적 상태는 질병 상태를 포함하고, 상기 질병 상태는 암, 만성 폐쇄성 폐질환, 폐기종 또는 이들의 조합을 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서,
상기 라이브러리는 상기 피험자의 생리학적 상태 및 대응하는 하나 이상의 청각 신호를 상관시키는 상관 데이터세트를 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 하나 이상의 기계 학습 알고리즘에 의해 달성되는, 방법. - 제28항에 있어서,
상기 하나 이상의 기계 학습 알고리즘은 k-평균 클러스터링, 네트워크, 랜덤 포레스트, 나이브 베이즈, 서포트 벡터 머신, 결정 트리, 로지스틱 회귀, 선형 회귀 또는 이들의 임의의 조합을 포함하는, 방법. - 제24항에 있어서,
상기 처리하는 단계는 클라우드 기반 아키텍처, 상기 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈 내의 온보드, 원격 컴퓨터 서버 또는 이들의 임의의 조합에서 완료되는, 방법. - 제24항에 있어서,
상기 결정하는 단계는 클라우드 기반 아키텍처, 상기 하나 이상의 공기 결합 청진 모듈 내의 온보드, 원격 컴퓨터 서버 또는 이들의 임의의 조합에서 완료되는, 방법. - 생물학적 청각 신호를 측정하는 장치로서,
피험자로부터 하나 이상의 청각 신호를 수신하도록 구성된 하나 이상의 트랜스듀서를 포함하며,
상기 하나 이상의 트랜스듀서는 피험자와 접촉하지 않는, 장치.
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