【実施例】
【0082】
(実施例1)
背景レベルを計算するために、背景レベルは、ここで説明されるようなローパスフィルタ処理されたEMG信号エンベロープであり得る。
フィルタは、以下の形態における一次自己回帰フィルタである。
y(n)=0.99・y(n−1)+0.01・x(n−80)
式中、x(n−80)は、2.56秒の過去のエンベロープ値(80サンプル/31.25サンプル/秒=2.56秒)であり、
y(n−1)は、背景レベルの最新の値であり、
y(n)は、背景レベルの新しい値であり、
0.99は、フィルタ係数であり、
0.01は、入力信号のゲイン係数であり、1の全体的ゲインを確実にする。
【0083】
計算は、整数演算において実装され、埋め込まれたプロセッサ内の算出負荷を低減させる。これは、(8ビットアルゴリズムである)FFTアルゴリズムからの値を、10000のスケール係数で乗算することによって行われる。さらに、上記に説明されるフィルタは、以下のように計算される。
y(n)=(99・y(n−1)+1・x(n−80))/100
【0084】
これは、小数が整数演算において表されることができないためである。
【0085】
フィルタの大きさおよび位相応答が、
図1に示される。これは、0.05Hz(1/20Hz)の−3dbカットオフ周波数を有する。
(実施例2)
【0086】
歯クレンチングの自動検出のための方法の実施形態の例証が、
図2に示される。
図2では、データは、EMG信号から得られるEMGデータである。信号エンベロープ23は、未加工EMG信号24のFFTによって計算される。
図2から分かり得るように、推定される背景レベル22、22’は、計算が停止される、すなわち、本方法が閾値レベルを固定し、その後、計算が再開される周期を除いて、時間に対して常に変化している。
図2では、合計4つのバースト25が検出されることが分かり得る。
(実施例3)
【0087】
歯クレンチングの自動検出のための方法の別の実施形態の例証が、
図3に示される。
図3では、データは、EMG信号から得られるEMGデータである。
図3では、歯クレンチングに関連する活動が全く割り当てられなかったときの、本方法からの初期出力が示される。未加工EMG信号34は、2000Hzにおいてサンプリングされる。信号エンベロープ33は、64ポイントのFFTおよび平均化ピン7〜13によって計算され、これは、218〜406Hzの周波数のRMS値に対応する。
図3から分かり得るように、背景レベル31の初期出力は、非常に高く、本方法は、新しい出力の計算を開始する前に、5秒待機する(信号が本方法の開始前に存在し得たと仮定する)。背景レベル31の初期値は、記録された信号34において予期されるものよりも高い値に設定される。高い開始レベルに起因して、かつ背景活動の実際のレベルに応じて、フィルタが背景活動の精密なレベルを見出すために、最大10秒がかかり得る。本特定の実施例では、フィルタは、時定数τ=1/(2πf
3dB)を有し、式中、f
3dB=0.05Hz、すなわち、τ=3.2秒である。
(実施例4)
【0088】
測定ユニットの実施例が、
図4に示される。これは、3つの電極アセンブリを備え、各アセンブリは、電極コネクタ1と、上面3上に接続されるべき電極2とから成り、底面4が3つの電極2とともに皮膚に接続する。
(実施例5)
【0089】
フローチャートとして例証される、歯クレンチングの自動検出のための方法の別の実施形態が、
図5に示される。フローチャートは、最上部から開始し、新しい信号エンベロープが、計算される。これは、開示される方法の初期ステップであり、データセットの周波数領域変換を提供し得、周波数領域変換は、高速フーリエ変換(FFT)、離散フーリエ変換(DFT)、離散コサイン変換(DCT)、または離散ウェーブレット変換(DWT)等である。ここで例証されるような初期ステップはまた、事前定義された数の周波数を平均化するステップを含んでもよい。測定ユニットは、対象の皮膚に取り付けられるように構成される、電極アセンブリを備えてもよく、本デバイスは、電極アセンブリと皮膚との間の電気接続を監視するように構成されてもよく、処理ユニットは、皮膚と電極アセンブリとの間の接続が検出されると、信号を処理し始めるように構成されてもよいため、次のステップは、測定ユニットに関連し得る。電極アセンブリと皮膚との間の電気接続が不良の場合では、測定ユニットは、フローチャートに示されるように再始動する。信号を処理し始めると、これはまた、フローチャートにまた示されるように、イベント検出が有効にされているかどうかを確認してもよい。イベント検出が無効にされている場合では、最後のイベント以降の時間が、フローチャートに示されるように更新されている。ここから、あらゆる状況において、歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって全く割り当てられなかった場合、開始に戻ることが可能であり得る。ある場合には、開始への後戻りに、ある事前時間t=t
1−T
backにおいてデータデットから判定される背景レベルに基づく、時間t=t
1に割り当てられる咬合力の閾値レベルの計算が続いてもよく、式中、T
backは、第1の事前定義された時間周期である。開始から、咬合のレベルが確認されてもよく、時間tにおける咬合力のレベルが、第2の事前定義された時間周期T
clench/grindにわたって時間t
1に割り当てられた閾値レベルを超える場合、時間tに歯クレンチングのイベントが割り当てられてもよい。歯クレンチングのイベントが時間tに割り当てられた場合、事前定義された時間周期T
waitを待機する、または別の事前定義された時間周期T
endにわたって咬合のレベルが閾値を下回るまで待機する、いずれかのステップが存在してもよい。歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって全く割り当てられなかった場合、本手順自体が、繰り返される。
【0090】
一方、歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって割り当てられた場合、フローチャートに示されるようなステップのいくつかのみが繰り返されてもよい。
(実施例6)
【0091】
歯クレンチングの自動検出のための方法の別の実施形態の例証が、
図6に示される。
図6では、データは、EMG信号から得られるEMGデータである。
図6から分かり得るように、推定される背景レベル62は、計算が停止される、すなわち、本方法が閾値レベル61を固定し、その後、計算が再開されるこれらの周期を除いて、時間に対して常に変化している。
図6では、合計8つのグラインディングに関連するイベント65が検出されることが分かり得る。本実施例では、未加工信号64は、2000Hzにおいてサンプリングされる。信号エンベロープ63は、64ポイントのFFTおよび平均化ピン7〜13によって計算され、これは、218〜406Hzの周波数のRMS値に対応する。雑音レベル62は、少なくとも5秒にわたって活動が全く検出されないとき、エンベロープをローパスフィルタ処理することによって計算される。さらに、グラインディングおよび/またはクレンチングのイベント検出のための閾値61は、雑音レベル62と比較して、3倍高く、2.5秒遅延される。エンベロープ63が0.25秒を上回って閾値61を上回る場合、グラインディングおよび/クレンチングのイベント検出が、割り当てられる。故に、A、E、およびFとして着目されるイベントは、小さいバーストであり、持続時間が短すぎるため、グラインディングおよび/クレンチングのイベントに関連しない。B、D、G、H、I、およびKとして着目されるイベントは、持続時間が0.25秒よりも長いため、グラインディングおよび/クレンチングのイベントに関連するバーストである。Cとして着目されるイベントは、2〜3秒の長いバーストであり、定義に従って、バーストが持続時間において1秒として定義されるため、適宜、2つのバーストとして検出される。J、L、およびMとして着目されるイベントは、背景レベルの変化であり、信号エンベロープ63が振幅において低すぎるため、それらは、グラインディングおよび/クレンチングに関連するイベントとして割り当てられない。イベントAの前の時間では、雑音レベル62のみが、変化しており、閾値レベル61は、したがって、常にこれに適合している。背景レベル62がイベントLにおいて上昇されると、Mにおける閾値レベル61も、適宜、上昇される。
(実施例7)
【0092】
詳細なフローチャートとして例証される、歯クレンチングの自動検出のための方法の実施形態が、
図7に示される。詳細なフローチャートは、破線を用いて示されるような4つのブロックに分割され、4つのブロックは、
図8−11に拡大されて示される。
図7の左上のブロックは、
図8に拡大されて示され、
図7の右上のブロックは、
図9に拡大されて示され、
図7の右下のブロックは、
図10に拡大されて示され、
図7の左下のブロックは、
図11に拡大されて示される。
【0093】
フローチャートは、最上部から開始し、新しい信号エンベロープが、計算される。これは、開示される方法の初期ステップであり、データセットの周波数領域変換を提供し得、周波数領域変換は、高速フーリエ変換(FFT)、離散フーリエ変換(DFT)、離散コサイン変換(DCT)、または離散ウェーブレット変換(DWT)等である。ここで例証されるような初期ステップはまた、事前定義された数の周波数を平均化するステップを含んでもよい。測定ユニットは、対象の皮膚に取り付けられるように構成される、電極アセンブリを備えてもよく、本デバイスは、電極アセンブリと皮膚との間の電気接続を監視するように構成されてもよく、処理ユニットは、皮膚と電極アセンブリとの間の接続が検出されると、信号を処理し始めるように構成されてもよいため、次のステップは、測定ユニットに関連し得る。電極アセンブリと皮膚との間の電気接続が不良の場合では、測定ユニットは、フローチャートに示されるように再始動する。信号を処理し始めると、これはまた、フローチャートにまた示されるように、イベント検出が有効にされているかどうかを確認してもよい。イベント検出が無効にされている場合では、最後のイベント以来の時間が、フローチャートに示されるように更新されている。ここから、あらゆる状況において、歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって全く割り当てられなかった場合、開始に戻ることが可能であり得る。ある場合には、開始への後戻りに、ある事前時間t=t
1−T
backにおいてデータセットから判定される背景レベルに基づく、時間t=t
1に割り当てられる咬合力の閾値レベルの計算が続いてもよく、式中、T
backは、第1の事前定義された時間周期である。開始から、咬合のレベルが確認されてもよく、時間tにおける咬合力のレベルが、第2の事前定義された時間周期T
clench/grindにわたって時間t
1に割り当てられた閾値レベルを超える場合、時間tに歯クレンチングのイベントが割り当てられてもよい。歯クレンチングのイベントが時間tに割り当てられた場合、事前定義された時間周期T
waitを待機する、または別の事前定義された時間周期T
endにわたって咬合のレベルが閾値を下回るまで待機する、いずれかのステップが存在してもよい。歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって全く割り当てられなかった場合、本手順自体が、繰り返される。
【0094】
一方、歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって割り当てられた場合、フローチャートに示されるようなステップのいくつかのみが繰り返されてもよい。
【0095】
本開示のさらなる詳細
本開示は、以下の付記によって説明され得る。
1.より一般的な側面では、本開示は、対象の筋活動のレベル対時間を表すデータセット内の事前定義されたイベントの自動検出のためのコンピュータ実装方法であって、
a)ある事前時間t=t
1−T
backにおいてデータセットから判定される背景レベルに基づいて、時間t=t
1に割り当てられる筋活動の閾値レベルを計算するステップであって、式中、T
backは、第1の事前定義された時間周期である、ステップと、
b)筋活動のレベルを確認するステップであって、時間tにおける筋活動のレベルが、第2の事前定義された時間周期T
clench/grindにわたって時間t
1に割り当てられた閾値レベルを超える場合、時間tにあるイベントを割り当てるステップと、
c)あるイベントが時間tに割り当てられた場合、事前定義された時間周期T
waitを待機する、または別の事前定義された時間周期T
endにわたって筋活動のレベルが閾値を下回るまで待機する、いずれかのステップと、
d)イベントが第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって全く割り当てられなかった場合、ステップa)−c)を繰り返すステップと、
e)イベントが第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって割り当てられた場合、ステップb)−c)のみを繰り返すステップとを含む、方法に関する。
【0096】
2.対象の咬合力のレベル対時間を表すデータセット内の歯クレンチングおよび/または歯グラインディングの自動検出のためのコンピュータ実装方法であって、
a)ある事前時間t=t
1−T
backにおいてデータデットから判定される背景レベルに基づいて、時間t=t
1に割り当てられる咬合力の閾値レベルを計算するステップであって、T
backは、第1の事前定義された時間周期である、ステップと、
b)咬合のレベルを確認するステップであって、時間tにおける咬合力のレベルが、第2の事前定義された時間周期T
clench/grindにわたって時間t
1に割り当てられた閾値レベルを超える場合、時間tに歯クレンチングのイベントを割り当てるステップと、
c)歯クレンチングのイベントが時間tに割り当てられた場合、事前定義された時間周期T
waitを待機する、または別の事前定義された時間周期T
endにわたって咬合のレベルが閾値を下回るまで待機する、いずれかのステップと、
d)歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって全く割り当てられなかった場合、ステップa)−c)を繰り返すステップと、
e)歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントが、第3の事前定義された時間周期T
silenceにわたって割り当てられた場合、ステップb)−c)のみの繰り返すステップとを含む、
方法。
【0097】
3.歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントは、歯ぎしり、昼間歯ぎしり、夜間歯ぎしりのうちの1つまたはそれを上回るものとして特徴付けられる、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0098】
4.データセットは、対象の顎の筋活動対時間を表す、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0099】
5.データセットは、筋電図検査(EMG)データを含む、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0100】
6.データセットは、筋電図検査(EMG)データ、脳波検査(EEG)データ、筋音描写(PMG)データ、加速度データ、音データ、および歪みゲージデータのうちの1つまたはそれを上回るものを含む、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0101】
7.データセットの周波数領域変換を提供する初期ステップをさらに含み、周波数領域変換は、高速フーリエ変換(FFT)、離散フーリエ変換(DFT)、離散コサイン変換(DCT)、または離散ウェーブレット変換(DWT)等である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0102】
8.該初期ステップはさらに、事前定義された数の周波数を平均化するステップを含む、付記7に記載の方法。
【0103】
9.背景レベルは、ローパスフィルタをデータセットに適用することによって判定される、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0104】
10.T
end≦T
clench/grind<T
wait<T
back<T
silenceである、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0105】
11.T
endは、0.125秒、または0.25未満、または0.5秒未満、または0.4秒未満、または0.35秒未満、または0.3秒未満、または0.25秒未満、または0.2秒未満、または0.15秒未満、または0.1秒未満、または0.05秒未満、または0.01秒未満である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0106】
12.T
clench/grindは、0.25秒、または0.5秒未満、または0.4秒未満、または0.35秒未満、または0.3秒未満、または0.25秒未満、または0.2秒未満、または0.15秒未満、または0.1秒未満、または0.05秒未満である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0107】
13.T
backは、2.5秒、または10秒未満、または8秒未満、または6秒未満、または5秒未満、または4秒未満、または3秒未満、または2秒未満、または1秒未満である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0108】
14.T
backは、少なくとも2.5秒、または少なくとも1秒、または少なくとも2秒、または少なくとも3秒、または少なくとも4秒、または少なくとも5秒、または少なくとも6秒、または少なくとも7秒、または少なくとも8秒、または少なくとも9秒、または少なくとも10秒である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0109】
15.T
silenceは、5秒、または10秒未満、または8秒未満、または6秒未満、または5秒未満、または4秒未満、または3秒未満、または2秒未満、または1秒未満である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0110】
16.T
silenceは、少なくとも5秒、または少なくとも1秒、または少なくとも2秒、または少なくとも3秒、または少なくとも4秒、または少なくとも6秒、または少なくとも7秒、または少なくとも8秒、または少なくとも9秒、または少なくとも10秒である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0111】
17.T
waitは、1秒、または10秒未満、または8秒未満、または6秒未満、または5秒未満、または4秒未満、または3秒未満、または2秒未満、または1秒未満である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0112】
18.T
waitは、少なくとも1秒、または少なくとも1秒、または少なくとも2秒、または少なくとも3秒、または少なくとも4秒、または少なくとも6秒、または少なくとも7秒、または少なくとも8秒、または少なくとも9秒、または少なくとも10秒である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0113】
19.T
endは、T
clench/grindの0.4〜0.6倍である、またはT
endは、T
clench/grindの0.3〜0.7倍である、またはT
endは、T
clench/grindの0.45〜0.55倍である、またはT
endは、T
clench/grindの0.5倍である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0114】
20.T
backは、T
silenceの0.4〜0.6倍、もしくはT
silenceの0.3〜0.7倍、もしくは、T
silenceの0.45〜0.55倍である、またはT
backは、T
silenceの0.5倍である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0115】
21.T
clench/grindは、T
backの0.05〜0.15倍、もしくはT
backの0.02〜0.25倍、もしくはT
backの0.08〜0.12倍である、またはT
clench/grindは、T
backの0.1倍である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0116】
22.T
waitは、T
back未満であって、T
silenceの0.15〜0.25倍等、T
silence未満である、またはT
waitは、T
silenceの0.1倍である、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0117】
23.閾値レベルは、背景レベルを上回り、それに比例する、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0118】
24.閾値は、背景レベルの少なくとも1.5、2、3、4、または少なくとも5倍となるように定義される、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0119】
25.歯クレンチングおよび/または歯グラインディングの自動検出は、連続的に受信されるデータストリーム上で実行されるリアルタイムプロセスである、前述の付記のいずれかに記載の方法。
【0120】
26.データセットは、測定ユニットから連続的に受信されるデータストリームである、前述の付記のいずれか記載の方法。
【0121】
27.プロセッサと、メモリとを備え、前述の付記のいずれかに記載の方法を実施するように構成される、データ処理システム。
28.対象の歯クレンチングおよび/または歯グラインディングに関連する顔面活動を監視するためのデバイスであって、
−該顔面活動を示す信号を提供するための測定ユニットと、
−該歯クレンチングおよび/または歯グラインディングを検出するために、該信号を処理するための処理ユニットとを備える、
−デバイス。
【0122】
29.処理ユニットは、前述の付記1から26のいずれかに記載の閾値レベルを自動的に判定するように構成される、付記28に記載のデバイス。
【0123】
30.処理ユニットは、前述の付記1から26のいずれかの方法を実施するように構成される、付記28−29に記載のデバイス。
【0124】
31.付記7に記載の周波数領域変換は、処理ユニット内に実装されるハードウェアである、付記28−30に記載のデバイス。
【0125】
32.該顔面活動を示す信号は、対象の咬合力のレベル対時間を表し、処理ユニットは、前述の付記1から26のいずれかの方法を実施するように構成され、歯クレンチングおよび/または歯グラインディングのイベントは、歯ぎしりのイベントである、付記28−31に記載のデバイス。
【0126】
33.測定ユニットは、該信号を提供するための少なくとも1つの電極アセンブリを備える、付記28−32に記載のデバイス。
【0127】
34.顔面活動は、筋活動、歯グラインディング、および/または歯クレンチングである、付記28−33に記載のデバイス。
【0128】
35.該歯ぎしりの検出に応答して、フィードバック信号を提供するためのフィードバックユニットをさらに備える、付記28−34に記載のデバイス。
【0129】
36.測定ユニットは、該歯ぎしりの検出に応答して、フィードバック信号を提供するように構成される、付記28−35に記載のデバイス。
【0130】
37.フィードバック信号は、対象に送達される視覚、触覚、音響、および/または緩和剤等の医療フィードバックである、付記28−36に記載のデバイス。
【0131】
38.処理ユニットは、測定ユニット内に統合される/組み込まれる、付記28−37に記載のデバイス。
【0132】
39.測定ユニットは、対象の皮膚に取り付けられるように構成される、電極アセンブリを備え、本デバイスは、電極アセンブリと皮膚との間の電気接続を監視するように構成され、処理ユニットは、皮膚と電極アセンブリとの間の接続が検出されると、信号を処理し始めるように構成される、付記28−38に記載のデバイス。
【0133】
40.本デバイスに給電するための、バッテリ等の内部充電可能電力源をさらに備える、付記28−39に記載のデバイス。
【0134】
41.付記40に記載のデバイスと、本デバイスを格納および充電するための貯蔵ケースとを備え、本デバイスは、貯蔵ケースから除去されると、自動的にオンに切り替えられるように構成される、歯ぎしりシステム。
【0135】
42.本デバイスおよび貯蔵ケースは、貯蔵ケースが外部電力源に接続されていない場合、本デバイスが、貯蔵ケース内に設置されると、自動的にオフに切り替えられるように構成される、付記41に記載の歯ぎしりシステム。
【0136】
43.貯蔵ケースは、貯蔵ケースと本デバイスとの間の電気接続を検出するように構成される、電気回路を備える、付記41から42のいずれかに記載の歯ぎしりシステム。
【0137】
44.本デバイスは、少なくとも1つの磁石を備え、貯蔵ケースは、ホール効果スイッチ等の磁場の存在を感知するためのセンサユニットを備え、貯蔵ケースセンサは、貯蔵ケース内の本デバイスの存在を検出するように構成される、付記41から43のいずれかに記載の歯ぎしりシステム。
【0138】
45.本デバイスは、本デバイスが貯蔵ケース内に設置されると、本デバイスによって係合されるように構成される、機械的スイッチを備える、付記41から44のいずれかに記載の歯ぎしりシステム。
【0139】
46.貯蔵ケースおよび本デバイスは、本デバイス内の内部充電可能電力源が、貯蔵ケースから本デバイスに無線で伝送される電力によって充電されるように構成される、付記41から45のいずれかに記載の歯ぎしりシステム。