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公開番号2024065126
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2021039791
出願日2021-03-12
発明の名称生物体の健康状態分析システムおよび生物体の健康状態分析方法
出願人国立大学法人北海道大学,台湾国立成功大学,NATIONAL CHENG KUNG UNIVERSITY,学校法人日本医科大学
代理人個人
主分類A61B 5/00 20060101AFI20240508BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】光子等のボソンや人間等から放出される分子等のフェルミオンを媒介としたインターフェースを用いることでマルチ階層相関解析により人間等の健康状態をホリスティックに分析できる生物体の健康状態分析システムを提供する。
【解決手段】このシステムは、孤立閉鎖系を構成し、かつ外界/内部界面にガス交換膜を有する部屋等11とFFU15と部屋等の内部に生物体が入ったときの、内部のO₂濃度およびCO₂濃度と生物体からの放出分子種とダスト微粒子数密度とを含む環境情報および生物体の体動を含む生体情報を非接触かつ非侵襲等で測定する測定装置14とを有し、部屋等の内部を清浄化した状態で生物体から放出される分子種の測定結果に基づく体外放出ガス相関解析と、O₂濃度およびCO₂濃度の測定結果に基づく代謝相関解析と、ダスト微粒子数密度の時間変化等に基づく睡眠品質相関解析とを行うことにより生物体の健康状態を分析する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
外界と内部との間で気体のマスフローとしての交換のない孤立閉鎖系を構成し、かつ外界と内部との界面の少なくとも一部にダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有する部屋または閉空間と、
上記部屋または閉空間に設置された、上記部屋または閉空間の内部の気体を吸引する開口と、当該吸引気体をダスト微粒子数密度および分子濃度の双方に関して清浄化処理後、その全量を、再び、上記部屋または閉空間の内部に戻す吹き出し口とが対となって設けられている清浄化装置と、
上記部屋または閉空間の内部に設置され、上記部屋または閉空間の内部に生物体が入ったときの、少なくとも上記部屋または閉空間の内部の酸素濃度および二酸化炭素濃度と上記生物体から放出される分子種と上記部屋または閉空間の内部のダスト微粒子数密度とを含む環境情報および少なくとも上記生物体の体動を含む生体情報を上記生物体に対して非接触かつ非侵襲または接触かつ非侵襲で測定する一つまたは複数の測定装置とを有し、
上記清浄化装置により上記部屋または閉空間の内部を清浄化した状態において上記生物体から放出される分子種の測定結果に基づく体外放出ガス相関解析と、上記清浄化装置により上記部屋または閉空間の内部を清浄化した状態における上記部屋または閉空間の内部の酸素濃度および二酸化炭素濃度の測定結果に基づく代謝相関解析と、上記清浄化装置により上記部屋または閉空間の内部を清浄化した状態における上記部屋または閉空間の内部のダスト微粒子数密度の時間変化に基づく、または、上記生物体に装着された加速度計による上記生物体の体動の測定結果に基づく睡眠品質相関解析とを行うことにより上記生物体の健康状態を分析する生物体の健康状態分析システム。
続きを表示（約 2,000 文字）【請求項２】
上記部屋または閉空間の内部の上記生物体に健康回復および／または健康増進に有用な成分を経口または経肺で供給する供給装置をさらに有する請求項１記載の生物体の健康状態分析システム。
【請求項３】
上記供給装置により上記成分を上記生物体に供給したときに上記生物体から放出される分子種を測定することにより体外放出ガス相関解析を行う請求項２記載の生物体の健康状態分析システム。
【請求項４】
上記供給装置はミスト発生器である請求項２記載の生物体の健康状態分析システム。
【請求項５】
上記成分は消毒薬および経口または経肺薬効成分のうちの少なくとも一つを含む請求項２記載の生物体の健康状態分析システム。
【請求項６】
少なくとも二つの気体吸入口と少なくとも二つの気体吐出口とを有する、閉空間を構成する箱状構造体を有し、
上記少なくとも二つの気体吸入口の一つが、上記少なくとも二つの気体吐出口の一つと連通するとともに、上記少なくとも二つの気体吸入口の他の一つが、上記少なくとも二つの気体吐出口の他の一つと連通し、
上記二つの連通路は、おのおの独立流路を形成しつつも、上記膜を以てお互いから隔てられるように構成され、
上記部屋または閉空間の外界から導入される空気が上記気体吸入口の一つから上記箱状構造体に導入され、この気体吸入口と連通する上記気体吐出口から外界へと送出される一方、上記部屋または閉空間の内気が上記気体吸入口の他の一つから上記箱状構造体に導入され、この気体吸入口と連通する上記気体吐出口から上記部屋または閉空間へ還流され、
上記部屋または閉空間の体積をＶ、上記膜中の酸素の拡散定数をＤ、上記膜の厚みをＬとした時、上記体積Ｖと上記膜の面積Ａとを、｛（Ｖ／Ａ）／（Ｄ／Ｌ）｝でスケーリングさせて設計が行われ、
上記部屋または閉空間の内部の酸素消費レートをＢ、外部と平衡状態にあり上記部屋または閉空間の内部で酸素消費の無い時の酸素体積をＶ
O2
、上記部屋または閉空間内における目標酸素濃度をη（η＞０．１８）とした時、上記膜の面積Ａが、少なくとも、
TIFF
2024065126000013.tif
17
166
を満たすように設定されているガス交換ユニットが上記部屋または閉空間に設置されている請求項１記載の生物体の健康状態分析システム。
【請求項７】
上記部屋または閉空間は壁の少なくとも一部が上記膜により構成されたテントにより構成されている請求項１記載の生物体の健康状態分析システム。
【請求項８】
上記部屋または閉空間の内部をＵＳ２０９Ｄクラス１００以上の清浄度に維持する請求項１記載の生物体の健康状態分析システム。
【請求項９】
外界と内部との間で流体のマスフローとしての交換のない孤立閉鎖系を構成し、かつ外界と内部との界面の少なくとも一部にダスト微粒子を通さず、気体分子は通す膜を有する部屋または閉空間の内部に生物体が入った状態で、上記生物体に対して非接触かつ非侵襲または接触かつ非侵襲で上記生物体の、少なくとも上記部屋または閉空間の内部の酸素濃度および二酸化炭素濃度と上記生物体から放出される分子種と上記部屋または閉空間の内部のダスト微粒子数密度とを含む環境情報および少なくとも上記生物体の体動を含む生体情報を測定し、上記部屋または閉空間に設置された、上記部屋または閉空間の内部の気体を吸引する開口と、当該吸引気体をダスト微粒子数密度および分子濃度の双方に関して清浄化処理後、その全量を、再び、上記部屋または閉空間の内部に戻す吹き出し口とが対となって設けられている清浄化装置により上記部屋または閉空間の内部を清浄化した状態において上記生物体から放出される分子種の測定結果に基づく体外放出ガス相関解析と、上記清浄化装置により上記部屋または閉空間の内部を清浄化した状態における上記部屋または閉空間の内部の酸素濃度および二酸化炭素濃度の測定結果に基づく代謝相関解析と、上記清浄化装置により上記部屋または閉空間の内部を清浄化した状態における上記部屋または閉空間の内部のダスト微粒子数密度の時間変化に基づく、または、上記生物体に装着された加速度計による上記生物体の体動の測定結果に基づく睡眠品質相関解析とを行うことにより上記生物体の健康状態を分析する生物体の健康状態分析方法。
【請求項１０】
上記部屋または閉空間の内部の上記生物体に健康回復および／または健康増進に有用な成分を経口または経肺で供給し、当該成分を上記生物体に供給したときに上記生物体から放出される分子種を測定することにより体外放出ガス相関解析を行う請求項９記載の生物体の健康状態分析方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
この発明は、生物体の健康状態分析システムおよび生物体の健康状態分析方法に関し、例えば、病院、高齢者養護施設、一般家庭等における人間（ヒト）、動物病院等における犬等の健康状態を分析するのに適用して好適なものである。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
現代文明の進歩に伴い、人間活動に対して地球の有限性が無視し得なくなり、社会の「持続性」が大きな課題となっている。そうした背景にあって、人間の活動を、生産活動等の「動脈」部分から、その結果生じる副産物を処理する「静脈」部分まで、包括的に一体として対処できる環境産業基盤造りが重要である。
【０００３】
この「動脈」、「静脈」という考え方は、本来は、心臓から出て行った酸素分に富む血液が、太い動脈から、分岐により徐々に径の小さい血管を流れ、体の末端で毛細血管部（当該ループでは最も心臓から遠い地点）を経て、今度は逆に、徐々に太い血管へと合流して最後に心臓に戻ることを反映して居るが、これは、人間の一生のサイクルを対象に取ると、誕生を起点とし壮年期へ至るまでが、人生の動脈期であり、そこから徐々に死へと至る残り半分のサイクルを静脈と捉えることもできる。この人生に於ける静脈期を如何に、その時点々々のベストの健康状態に置いて、乗り切るかが重要になる。
【０００４】
現代社会は、電子計算機（Computer）並びに情報通信技術(Information and Communication Technology ：ＩＣＴ）の進化・発展により、人間の活動、社会生活に限りない恩恵を与えている。特に、近年深層学習(Deep Learning：ＤＬ）や人工知能（Artificial Intelligence ：ＡＩ）の進展が著しく、Singularity Issue も議論の俎上に上がっている（非特許文献１）。
【０００５】
特に、人間の、かつその意識的な決定によるところの所謂トップダウンのシステム／プロセッシング／データセット [人間を↑、意識状態を↑と表記してこれを（↑, ↑) と略記する] と、それと対極をなす非人間系（無機物および非生命体）による非意識的決定である所謂ボトムアップのシステム／プロセッシング [非人間系を↓、非意識状態を↓と表記してこれを（↓, ↓) と略記する] とを接続・統合することの意義と重要性が認識されたが、上記の表記法における矢印が反転していることからも見て取れるように、有効な結合が難しい状況（水と油のように互いに交じり合わない情報が並置されるだけ）であった。そこで、丁度、水と油の間を取り持つ”石鹸（親水性の部分と疎水性の部分とを併せ持つ）”の役割を果たすものとして、人間の非意識的（無意識的）な反応に対応する情報 [これは上記の表記法を用いると（↑, ↓) と略記できる] を加えた新しいデータセット、即ち（↑, ↑) （↑, ↓) （↓, ↓) なる属性を持つシステム／プロセッシング／データセットを活用することが提案された（特許文献１、２）。しかし、現時点では、残念ながら当該（↑, ↑）システムに関する情報が十分汲み取られているとは言い難い状況にある。
【０００６】
従来のマンマシンインターフェイス（Man Machine Interface ：ＭＭＩ）は、すべからくパーソナルコンピュータ（ＰＣ）やスマートフォン（Smart Phone)端末の画面を人間が視覚を以って、認知し、時には音響・音声情報も加えて行うものであった。光や音響を担うものは、各々光子（photon）やフォノン（phonon）であり、いずれもボース粒子（ボソン(boson))である。即ち、従来のＭＭＩは、ボース粒子を介してのものであったと大きく括ることができ、利用できる自由度の一部しか活用していなかった。
【０００７】
同時にまた、情報化社会の中で、コンピュータ／ＡＩの進展に伴うSingularity の発現もあり、生体としての人間は、ともすると矮小化されつつある存在となってしまいつつある。コンピュータテクノロジーの進展が必ずしも人類（Human beings）の全人的な発達・進化には必ずしも寄与しているとは言い難い状況である。
【０００８】
更にまた、上述の人生に於ける静脈期を如何に、その時点々々のベストの健康状態に置いて、乗り切るための有効な方策を人類はまだ得ていない。
【０００９】
老化の過程に於いて、如何にして、病院に掛かることなく（病気の状態に陥ることを極力回避して）、生活の質（Quality of Life:ＱＯＬ）を保つ有効な手立てを持つに至っていない。従来例では、終末期に家庭で過ごす選択をする場合以外は、基本的には自宅・家庭は、健康な状態でいるとき（状態“０”と定義）に過ごす場所であり、医療施設や病院等は、まさに病気になった時（状態“１”と定義）にいる場所であった。０か１かの二値性（バイナリー）な単純な区分であった。
【００１０】
病院が最も効率的なのは、寿命を左右する原因が一つに絞られ、この単一の原因を如何にして解決し抑えることで、健康状態に回復する場合であるが、人生の後半における健康状態は、かつては成人病と呼ばれ、昨今は生活習慣病と呼ばれる複合要因が絡まった上での結果としての健康状態（或いは、むしろ不健康状態）であり、その向上は一筋縄ではいかない状況である。このような状況においては、単一ではない、複数の階層やパラメーターによる複合的な解析が重要となる。即ち、上記のバイナリーな区分では、有効に扱えない、整数０と１の間の、或いは、白と黒の間の、グレーな（実数区分の）領域での判断（未病状態の扱い）が重要になる。これらを病院で扱えば、医療費も含め、医療システムが破たんしてしまい、これを家庭で扱えば、いたずらに健康状態の悪化を待つのみとなってしまう。
（【００１１】以降は省略されています）

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