(57)【要約】【課題】呼吸波形におけるノイズ成分を正確に把握することができる。【解決手段】被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからの出力信号に基づいて濃度信号を生成する呼吸ガス濃度生成部１００，２１０と、前記濃度信号の経時変化に基づいて前記呼吸波形の平坦の程度を示す平坦度を算出する平坦度算出部２２０と、前記平坦度および前記濃度信号に基づいて前記呼吸波形の信頼度を算出する信頼度算出部２３０と、を備える。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、
前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからの出力信号に基づいて濃度信号を生成する呼吸ガス濃度生成部と、
前記濃度信号の経時変化に基づいて前記呼吸波形の平坦の程度を示す平坦度を算出する平坦度算出部と、
前記平坦度および前記濃度信号に基づいて前記呼吸波形の信頼度を算出する信頼度算出部と、
を備えることを特徴とする呼吸波形解析装置。
【請求項２】
前記平坦度は、前記濃度信号に基づいて、特定の時間間隔における差分の絶対値を複数の前記時間間隔にわたって積算した積算値の関数であることを特徴とする請求項１に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項３】
前記信頼度算出部は、所定のタイミングにおいて前記平坦度算出部が算出した前記平坦度と当該タイミングにおける前記濃度信号とに基づいて前記信頼度を算出することを特徴とする請求項１または２に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項４】
予め定められた濃度検出時間内において算出される前記信頼度が最大となるときの前記濃度信号を、当該濃度検出時間内における有効濃度として検出する有効濃度検出部を更に備えることを特徴とする請求項３に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項５】
前記有効濃度検出部は、前記濃度検出時間内における前記信頼度を積算し、その積算値が予め定められた信頼度を上回った場合にのみ、前記有効濃度を検出することを特徴とする請求項４に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項６】
前記濃度検出時間は、呼吸波形の１周期に対応する時間であることを特徴とする請求項５に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項７】
複数の前記有効濃度が検出された場合に、それぞれの前記有効濃度を、対応する前記信頼度の積算値の大きさに応じて重み付けして平均化した重み付け平均値を算出する重み付け平均化処理部を更に備えることを特徴とする請求項６に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項８】
前記有効濃度検出部が所定時間内において前記有効濃度を検出した回数、および、前記重み付け平均化処理部が算出した前記重み付け平均値の少なくとも一方を表示する表示部を更に備えることを特徴とする請求項７に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項９】
前記呼吸ガス濃度生成部は、前記センサからのアナログの前記出力信号をディジタルの呼吸ガス信号に変換する呼吸ガス濃度検出部と、当該呼吸ガス濃度検出部からの前記呼吸ガス信号に基づいて呼吸波形信号を生成する呼吸ガス濃度算出部と、を備え、
前記濃度信号は呼吸波形信号であり、前記有効濃度検出部は、前記特定成分の濃度が高いことを示す、前記呼吸ガス信号が所定値以上のとき前記濃度検出時間内において前記有効濃度を検出することを特徴とする請求項４から８のいずれかに記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１０】
予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１１】
被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、
前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからのアナログの出力信号をディジタルの呼吸ガス信号に変換する呼吸ガス濃度検出部と、
当該呼吸ガス濃度検出部からの前記呼吸ガス信号に基づいて呼吸波形信号を生成する呼吸ガス濃度算出部と、
予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部と、
を備えることを特徴とする呼吸波形解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸波形解析装置に関し、特に、被測定者の呼吸ガス中の特定成分の濃度を検出することにより呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
医療現場等において呼吸管理を要する患者の呼吸をモニタするための様々な機器および方法が提案されている。例えば、カプノメトリ(capnometry) と呼ばれる方法は、患者の呼気に含まれる二酸化炭素の分圧、すなわち呼気中の二酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度）の経時的な変化を測定することにより、患者の呼吸状態を把握する方法として知られている（例えば特許文献１を参照）。
【０００３】
また、患者の呼気中のＣＯ２濃度の測定方法としては、光音響分光法、質量分析法、ラマン散乱測定法、あるいは赤外吸収分光法（ＩＲ分光法）などが知られている。このうち、ＩＲ分光法は、患者の呼気ガスに対して赤外光などの二酸化炭素に吸収特性を有する光を照射してその透過光又は反射光を検出することにより、呼気ガスによる赤外光の吸収の割合から呼気中のＣＯ２濃度を測定する方法として知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特表２００３−５３２４４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、従来のカプノメトリでは、呼気中のＣＯ２濃度の時間波形のうち、患者の１呼吸に相当する波形の最大値をその呼吸における有効濃度とし、呼気終末炭酸ガス濃度（ＥＴＣＯ２）として検出していたが、特に上記のＩＲ分光法を用いて呼気中のＣＯ２濃度を測定する場合においてＥＴＣＯ２の検出精度の向上が課題であった。
【０００６】
例えば、呼吸回路中に接続してＣＯ２濃度を測定するメインストリーム方式の呼気ガスセンサを用いて呼気中のＣＯ２濃度を測定する際に患者の吸気に対して加湿しているような場合において、呼吸回路内に結露水などの水が貯留することがある。このような水が呼吸回路内における呼気ガスセンサの光の照射部位若しくは検出部位に付着すると、ＣＯ２濃度を正確に検出することができず、結果として測定される時間波形にノイズ成分となって表れる。そして、このようなノイズ成分のピークをＥＴＣＯ２として誤検出してしまうことがあった。
【０００７】
また、人工呼吸器による患者へのエアの供給に対する患者からの呼気のみを呼吸数としてカウントしたい場合に、測定される時間波形から患者の自発的な呼吸の成分を正確に除去することが難しかった。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上記課題を解決する呼吸波形解析装置であって、被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからの出力信号に基づいて濃度信号を生成する呼吸ガス濃度生成部と、前記濃度信号の経時変化に基づいて前記呼吸波形の平坦の程度を示す平坦度を算出する平坦度算出部と、前記平坦度および前記濃度信号に基づいて前記呼吸波形の信頼度を算出する信頼度算出部と、を備える呼吸波形解析装置を提供する。
【０００９】
ここで、前記平坦度は、前記濃度信号に基づいて、特定の時間間隔における差分の絶対値を複数の前記時間間隔にわたって積算した積算値の関数であることが好ましい。
【００１０】
また、本発明の呼吸波形解析装置において、前記信頼度算出部は、所定のタイミングにおいて前記平坦度算出部が算出した前記平坦度と当該タイミングにおける前記濃度信号とに基づいて前記信頼度を算出することが好ましい。
【００１１】
また、本発明の呼吸波形解析装置は、予め定められた濃度検出時間内において算出される前記信頼度が最大となるときの前記濃度信号を、当該濃度検出時間内における有効濃度として検出する有効濃度検出部を更に備えてもよい。
【００１２】
また、本発明の呼吸波形解析装置において、前記有効濃度検出部は、前記濃度検出時間内における前記信頼度を積算し、その積算値が予め定められた信頼度を上回った場合にのみ、前記有効濃度を検出することが好ましい。
【００１３】
また、前記濃度検出時間は、呼吸波形の１周期に対応する時間であることが好ましい。
【００１４】
また、本発明の呼吸波形解析装置は、複数の前記有効濃度が検出された場合に、それぞれの前記有効濃度を、対応する前記信頼度の積算値の大きさに応じて重み付けして平均化した重み付け平均値を算出する重み付け平均化処理部を更に備えてもよい。
【００１５】
また、本発明の呼吸波形解析装置は、前記有効濃度検出部が所定時間内において前記有効濃度を検出した回数、および、前記重み付け平均化処理部が算出した前記重み付け平均値の少なくとも一方を表示する表示部を更に備えてもよい。
【００１６】
また、本発明の呼吸波形解析装置において、前記呼吸ガス濃度生成部は、前記センサからのアナログの前記出力信号をディジタルの呼吸ガス信号に変換する呼吸ガス濃度検出部と、当該呼吸ガス濃度検出部からの前記呼吸ガス信号に基づいて呼吸波形信号を生成する呼吸ガス濃度算出部と、を備え、前記濃度信号は呼吸波形信号であり、前記有効濃度検出部は、前記特定成分の濃度が高いことを示す、前記呼吸ガス信号が所定値以上のとき前記濃度検出時間内において前記有効濃度を検出することが好ましい。
【００１７】
また、本発明の呼吸波形解析装置は、予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部を更に備えてもよい。
【００１８】
本発明は、上記課題を解決することのできる他の形態として、被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからのアナログの出力信号をディジタルの呼吸ガス信号に変換する呼吸ガス濃度検出部と、当該呼吸ガス濃度検出部からの前記呼吸ガス信号に基づいて呼吸波形信号を生成する呼吸ガス濃度算出部と、予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号を補正する濃度検出値補正部と、を備える呼吸波形解析装置を提供する。
【００１９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではなく、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明は、かかる特徴を備えることにより、被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度を検出してその経時変化に基づく呼吸波形を解析する際に、当該呼吸波形の信頼度を参照することで、当該呼吸波形におけるノイズ成分を正確に把握することができる。
【００２１】
また、呼吸波形から各呼吸周期における上記特定成分の有効濃度を検出する際に、上記信頼度を利用することにより、各呼吸周期に対応する波形に含まれるノイズ部分のピークを有効濃度として誤検出することがない。
【００２２】
また、各呼吸周期に対応する波形の有効濃度について平均化した値（平均値）を算出する際に、各波形における信頼度の積算値の大きさに応じて有効濃度を重み付けしてから平均化することにより、算出された平均値（重み付け平均値）に対する各波形に含まれるノイズ成分の影響をより小さくすることができる。
【００２３】
また、有効濃度検出部が、特定成分の濃度を示す呼吸ガス信号が所定値以上のとき濃度検出時間内において有効濃度を検出することにより、以下の効果が奏される。すなわち、ＩＲ分光法を用いて呼気ガス中における特定成分の濃度を測定する際に、呼気に対する光の照射若しくは検出部位に水滴等が付着して当該検出部位からの出力信号が低下した場合でも、そのような誤差要因による出力信号の低下の影響を受けることなく、より正確に有効濃度を検出することができる。
【００２４】
また、予め定められた基準値に対する上記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部を備えることにより、上記誤差要因により測定される場合でも、出力信号の低下による影響をより小さくすることができる。したがって、１回の呼吸周期中において上記誤差要因より上記濃度信号が大きく変動した場合でも、当該濃度信号による波形（呼吸波形信号）から複数回の呼吸がなされていると判別されるのを防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本実施形態に係る呼吸波形解析装置１０の構成を示す分解斜視図である。
【図２】呼吸波形解析装置１０の呼吸気道アダプタ２０近傍を拡大して示す拡大側面図である。
【図３】図２におけるＡ−Ａ断面を図２に矢印で示す方向から見た断面図である。
【図４】測定器６０の構成を示す機能ブロック図である。
【図５】呼吸波形および当該呼吸波形の平坦度の一例を示す。
【図６】呼吸波形および当該呼吸波形の信頼度の一例を示す。
【図７】呼吸波形、当該呼吸波形の信頼度、および濃度検出時間毎の信頼度の積算値を示す。
【図８】呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧の時間波形および当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形の一例を示す。
【図９】本実施形態の他の例に係る測定器６５の構成を示す機能ブロック図である。
【図１０】測定器６５において、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧の時間波形、当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形、および補正後の呼吸波形の一例を示す。
【図１１】本実施形態の更に他の例に係る測定器６６の構成を示す機能ブロック図である。
【図１２】測定器６６において、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）の時間波形および当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形の例を示す。
【図１３】測定器６６において、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）の時間波形および当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形の例を示す。
【図１４】測定器６６において、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）の時間波形および当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形の例を示す。
【図１５】測定器６６において、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）の時間波形および当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形の例を示す。
【図１６】呼吸気中のＣＯ２濃度の変化に伴うＶrefとＶsig／Ｖrefとの関係を示す。
【図１７】呼吸気道アダプタ２０の内部におけるシグナル光およびレファレンシャル光の光路上に水が貯留していない状態における、Ｖsig、Ｖref、およびＶsigに基づいて生成されるＣＯ２濃度の各時間波形の例を示す。
【図１８】呼吸気道アダプタ２０の内部におけるシグナル光およびレファレンシャル光の光路上に水が貯留していない状態における、ＶsigおよびＶrefの各時間波形と、呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留する水による減衰度との関係を示す。
【図１９】呼吸気道アダプタ２０の内部におけるシグナル光およびレファレンシャル光の光路上に水が貯留している状態における、Ｖsig、Ｖref、およびＶsigに基づいて生成されるＣＯ２濃度の各時間波形の例を示す。
【図２０】呼吸気道アダプタ２０の内部におけるシグナル光およびレファレンシャル光の光路上に水が貯留している状態における、ＶsigおよびＶrefの各時間波形の例と、呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留する水による減衰度との関係を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
【００２７】
図１は、本実施形態に係る呼吸波形解析装置１０の構成を示す分解斜視図である。また、図２は、呼吸波形解析装置１０の呼吸気道アダプタ２０近傍を拡大して示す拡大側面図である。また、図３は、図２におけるＡ−Ａ断面を図２に矢印で示す方向から見た断面図である。
【００２８】
呼吸波形解析装置１０は、呼吸管理を要する患者などの被測定者の呼気中のＣＯ２濃度の経時的な変化を測定することにより当該被測定者の呼吸状態をモニタするための装置であり、呼吸気道アダプタ２０と、Ｙ字アダプタ３０と、挿入部４０と、センサ部５０と、測定器６０とを備える。
【００２９】
呼吸気道アダプタ２０は、内部に被測定者の呼吸ガスが通過する呼吸気道２６が設けられており、当該呼吸気道２６の両端には、Ｙ字アダプタ３０の接続ポート３１に接続される接続ポート２１、および、挿入部４０の接続アダプタ４２に接続される接続ポート２２が設けられている。
【００３０】
また、呼吸気道アダプタ２０における呼吸気道２６の中間位置には、１組の互いに平行なセンサ取付面２４が形成されている。このセンサ取付面２４は、センサ部５０が呼吸気道アダプタ２０に取り付けられたときにセンサ部５０における凹部５４の内面と当接する。また、それぞれのセンサ取付面２４には、円形の空孔に透明部材が嵌め込まれた透明窓２５が設けられている。この透明窓２５は、センサ部５０が取り付けられたときに凹部５４の内面における開口５６に対応する位置に設けられている。
【００３１】
Ｙ字アダプタ３０は、呼吸気道アダプタ２０の接続ポート２１に接続される接続ポート３１と、人工呼吸器のエア供給源側に接続される吸気用通気管３２と、当該人工呼吸器の呼気排出弁側に接続される呼気用通気管３３とを有する。このＹ字アダプタ３０は、例えば人工呼吸器から被測定者に対して供給されるエアを通気し、また、被測定者からの呼気を人工呼吸器の呼気排出弁側へと通気するための部材である。
【００３２】
挿入部４０は、被測定者の気管に挿入されるチューブ４１と、当該チューブ４１の一端と呼吸気道アダプタ２０の接続ポート２２との接続を媒介する接続アダプタ４２とを有する。
【００３３】
センサ部５０は、内部に赤外光を発光する発光部５２、および発光部５２からの赤外光を受光し、その強度に応じた大きさの電圧を出力する受光部５３が配される略コの字型のセンサ収納部５１と、センサ収納部５１と測定器６０の機器本体６１との間を接続する接続ケーブル５５とを有する。発光部５２および受光部５３は、図１および図３に示すように、センサ収納部５１に形成された凹部５４を挟んで対向して配されている。
【００３４】
また、凹部５４の内面には、図２および図３に示すように、発光部５２および受光部５３が配される位置に円形の開口５６が設けられている。また、図３に示すように、発光部５２は配線５２ａ、５２ｂを介して、また、受光部５３は配線５３ａ、５２ｂを介して、それぞれ測定器６０の機器本体６１と電気的に接続されている。
【００３５】
本実施形態において、発光部５２は、機器本体６１からの電力に応じて赤外光を発光する。ここで、発光部５２は、発光波長が、その長波長側および短波長側と比べてＣＯ２ガスによる吸収の割合が高いものを使用する。したがって、受光部５３は、発光部５２からの光を受光すると、ＣＯ２濃度に略比例する大きさの電圧を出力する。
【００３６】
測定器６０は、センサ部５０のセンサ収納部５１と接続ケーブル５５を介して接続される機器本体６１と、機器本体６１の前面に設けられる表示部６２および操作部６３とを有する。
【００３７】
呼吸波形解析装置１０は、呼吸気道アダプタ２０、Ｙ字アダプタ３０、および挿入部４０が組み立てられ、更にセンサ部５０が呼吸気道アダプタ２０に取り付けられた状態で、被測定者の呼気または吸気（以下において、これらをまとめて「呼吸気」と略称する）中の二酸化炭素濃度（ＣＯ２濃度）の測定に用いられる。
【００３８】
呼吸波形解析装置１０による上記測定時には、呼吸気道アダプタ２０の呼吸気道２６を通過する被測定者の呼吸気に対して、測定器６０から供給される電力により発光部５２から赤外光が照射され、その透過光が受光部５３により受光される。そして、受光部５３は、受光した光の強度に応じた大きさの電圧を測定器６０へと出力する。
【００３９】
そして、測定器６０は、受光部５３からの電圧に基づいて、呼吸気道２６を通過する呼吸気の気圧に占める二酸化炭素の分圧を検出する。なお、上記二酸化炭素の分圧は、呼吸気道２６を通過する呼吸気に含まれるＣＯ２濃度に対応した値をとることから、以下の説明では、測定器６０において検出される二酸化炭素の分圧をＣＯ２濃度と称する。
【００４０】
測定器６０は、検出したＣＯ２濃度の経時変化に基づく時間波形を生成し、表示部６２に表示させる。以下の説明では、この時間波形を呼吸波形と称する。ここで、上記測定に際しての様々な測定条件の設定や、表示部６２に表示させる呼吸波形の表示方法の変更などは、測定器６０の操作部６３を操作することにより所定に設定することができる。
【００４１】
以下において、測定器６０による上記ＣＯ２濃度の検出、並びに、呼吸波形の生成および解析についてより詳細に説明する。
【００４２】
図４は、測定器６０の構成を示す機能ブロック図である。なお、発光部５２への電力供給に関する構成については図示を省略している（他の機能ブロック図についても同様）。図４に示すように、測定器６０は、機器本体６１内部に、呼吸ガス濃度検出部１００および演算処理部２００を有する。また、演算処理部２００は、呼吸ガス濃度算出部２１０、平坦度算出部２２０、信頼度算出部２３０、呼吸数検出部２４０、有効濃度検出部２５０、および重み付け平均化処理部２６０を含む。
【００４３】
呼吸ガス濃度検出部１００は、センサ部５０から例えば時間連続的に与えられるアナログの出力信号を受け取ると、その大きさに応じたディジタルの呼吸ガス信号に変換し、呼吸ガス濃度算出部２１０および有効濃度検出部２５０へと出力する。呼吸ガス濃度検出部１００は、Ａ／Ｄ変換器などで構成される。呼吸ガス濃度検出部１００および呼吸ガス濃度算出部２１０は、本発明の呼吸ガス濃度生成部に対応する。
【００４４】
呼吸ガス濃度算出部２１０は、呼吸ガス濃度検出部１００からのＣＯ２濃度の大きさに応じた値の電圧（呼吸ガス信号）を受け取り、呼吸波形を生成する。そして、呼吸ガス濃度算出部２１０は、生成した呼吸波形を、表示部６２、平坦度算出部２２０、信頼度算出部２３０、呼吸数検出部２４０、および有効濃度検出部２５０へと出力する。
【００４５】
平坦度算出部２２０は、呼吸ガス濃度算出部２１０からの呼吸波形の平坦の程度を示す平坦度を算出する。より具体的には、平坦度算出部２２０は、特定の時間間隔でその前後におけるＣＯ２濃度の検出値の差分を算出し、当該差分の値から以下の算出式（数１）に基づいて平坦度を算出する。平坦度算出部２２０は、算出した平坦度を時系列に順次、信頼度算出部２３０へと出力する。
【００４６】
【数１】
2010233611.tif 000003
【００４７】
上記数１において、時間間隔Δｔは、例えば０．０５秒であってよい。また、Σ(ＤΔtＣＯ２)2は、例えば平坦度の算出時から直前の０．１秒間について算出した上記差分の自乗の積算値であってよい。上記数１に示すように、平坦度算出部２２０が算出する平坦度は、上記差分の自乗の積算値の関数であり、当該積算値が最小となるときに最大の値をとる。
【００４８】
図５は、呼吸波形および当該呼吸波形の平坦度の一例を示す。図５に示す呼吸波形において、呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５への水滴の付着等に起因してＣＯ２濃度の時間変動が激しくなっている部分（図５における５秒および１５秒付近）や、被測定者による自発呼吸等に起因してＣＯ２濃度が変動している部分（図５における９秒および２０秒付近）においては、その平坦度は小さくなる。
【００４９】
信頼度算出部２３０は、平坦度算出部２２０からの平坦度の大きさ、および呼吸ガス濃度算出部２１０からの呼吸波形に基づいて当該呼吸波形の信頼度を算出する。より具体的には、信頼度算出部２３０は、平坦度算出部２２０が算出した平坦度と、当該平坦度の算出タイミングに対応する呼吸波形の値（ＣＯ２濃度の大きさ）とを乗じた値を信頼度として算出する。そして、信頼度算出部２３０は、算出した信頼度を時系列に順次、呼吸数検出部２４０、有効濃度検出部２５０、および重み付け平均化処理部２６０へと出力する。
【００５０】
図６は、呼吸波形および当該呼吸波形の信頼度の一例を示す。図６に示すように、呼吸波形の信頼度は、当該呼吸波形に対応する平坦度が小さくなるタイミングでは、ＣＯ２濃度の大きさに依らず小さくなる傾向を示す。すなわち、例えば呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５へ水滴が付着したり、被測定者が自発的に呼吸することにより呼吸波形が短時間で大きく変動すると、信頼度は小さくなる傾向を示す。
【００５１】
有効濃度検出部２５０は、呼吸ガス濃度算出部２１０からの呼吸波形から１周期に対応する時間を検出する。本実施形態では、有効濃度検出部２５０は、呼吸波形においてＣＯ２濃度が所定の閾値（Ｃth）を上回ってから再び下回るまでの部分を当該呼吸波形の１周期における呼気波形として検出する。例えば図６に示す呼吸波形において、有効濃度検出部２５０は、８つの呼気波形（Ｗ1〜Ｗ8）を検出する。
【００５２】
有効濃度検出部２５０は、それぞれの呼気波形に対応する時間をその呼気波形における濃度検出時間（Ｔ1〜Ｔ8）として検出する。例えば、図６に示すように、有効濃度検出部２５０は、８つの呼気波形（Ｗ1〜Ｗ8）のそれぞれについて濃度検出時間（Ｔ1〜Ｔ8）を検出する。
【００５３】
有効濃度検出部２５０は、それぞれの濃度検出時間内における信頼度を抽出し、その値が最大となるタイミングを検出する。例えば、図６に示すように、有効濃度検出部２５０は、それぞれの濃度検出時間（Ｔ1〜Ｔ8）内における信頼度（Ｒ1〜Ｒ8）を抽出し、それぞれの濃度検出時間内において信頼度が最大値をとるタイミング（Ｐ1〜Ｐ8）を検出する。
【００５４】
有効濃度検出部２５０は、それぞれの濃度検出時間内において信頼度が最大となるタイミングでの呼気波形の値（ＣＯ２濃度）を、当該呼気波形における有効濃度として検出する。例えば、図６に示すように、有効濃度検出部２５０は、それぞれの濃度検出時間（Ｔ1〜Ｔ8）内において検出した上記タイミング（Ｐ1〜Ｐ8）でのＣＯ２濃度を、対応するそれぞれの呼気波形（Ｗ1〜Ｗ8）における有効濃度として検出する。
【００５５】
ここで、呼吸波形が大きく変動するタイミングでは、上記のように信頼度が小さくなることから、有効濃度検出部２５０は、当該タイミングにおけるＣＯ２濃度を有効濃度として検出しない。
【００５６】
このように、本実施形態の呼吸波形解析装置１０によれば、信頼度算出部２３０が算出する信頼度に基づいて呼吸波形におけるノイズ成分を正確に把握することができる。さらに、呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５への水滴の付着等に起因して呼吸波形が大きく変動した場合でも、上記信頼度を利用することにより、かかる変動部分のピークが有効濃度として検出されることがなく、呼吸波形の各周期におけるＣＯ２の有効濃度をより高い精度で検出することができる。
【００５７】
図７は、呼吸波形、当該呼吸波形の信頼度、および濃度検出時間毎の信頼度の積算値を示す。ここで、図７に示す呼吸波形および当該呼吸波形の信頼度は図６に示すものと同じである。したがって、呼気波形（Ｗ1〜Ｗ8）、濃度検出時間（Ｔ1〜Ｔ8）など、図６と同じ符号を付したものについては図６と同様であるのでその説明を省略する。
【００５８】
本実施形態において、有効濃度検出部２５０は、それぞれの上記濃度検出時間内における信頼度を積算し、その積算値を予め定められた下限信頼度と比較する。そして、有効濃度検出部２５０は、上記積算値が上記下限信頼度を上回った濃度検出時間内についてのみ、上記有効濃度の検出を行う。
【００５９】
図７に示す呼吸波形を参照してより具体的に説明すると、有効濃度検出部２５０は、それぞれの濃度検出時間（Ｔ1〜Ｔ8）内における信頼度を積算することにより、それぞれの濃度検出時間に対応する積算値（Ｓ1〜Ｓ8）を算出する。また、有効濃度検出部２５０には、下限信頼度として、例えば被測定者の自発的な呼吸により生じる呼気波形（Ｗ3、Ｗ6）に対応する信頼度の積算値（Ｓ3、Ｓ6）の何れよりも大きく、人工呼吸器からのエア供給に対しての正常な呼気波形（Ｗ1、Ｗ2、Ｗ4、Ｗ5、Ｗ7、Ｗ8）に対応する信頼度の積算値（Ｓ1、Ｓ2、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ7、Ｓ8）の何れよりも小さい値が記憶されている。
【００６０】
そして、有効濃度検出部２５０は、それぞれの濃度検出時間（Ｔ1〜Ｔ8）内における信頼度の積算値（Ｓ1〜Ｓ8）を算出し、当該積算値と上記下限信頼度と比較する。そして、有効濃度検出部２５０は、それぞれの積算値のうち、上記下限信頼度を上回った積算値（Ｓ1、Ｓ2、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ7、Ｓ8）に対応する濃度検出時間（Ｔ1、Ｔ2、Ｔ4、Ｔ5、Ｔ7、Ｔ8）内についてのみ、有効濃度を検出する。有効濃度検出部２５０は、検出した有効濃度（以下において、Ｃ1、Ｃ2、Ｃ4、Ｃ5、Ｃ7、Ｃ8と称する）を重み付け平均化処理部２６０および表示部６２へと出力し、表示部６２は、当該有効濃度を表示する。
【００６１】
このように、本実施形態の呼吸波形解析装置１０において、有効濃度検出部２５０は、例えば被測定者の自発的な呼吸により生じる信頼度の低い呼気波形については、有効濃度を検出しないので、人工呼吸器からのエア供給に対する被測定者からの正常な呼気についてのみ、ＣＯ２の有効濃度を検出することができる。
【００６２】
呼吸数検出部２４０は、呼吸ガス濃度算出部２１０からの呼吸波形、および信頼度算出部２３０からの信頼度に基づいて、被測定者の単位時間当たりの呼吸数を検出する。具体的には、呼吸数検出部２４０は、有効濃度検出部２５０と同様に、例えば、呼吸波形においてＣＯ２濃度が所定の閾値を上回ってから再び下回るまでの部分を当該呼吸波形の１周期における呼気波形として検出する。
【００６３】
そして、呼吸数検出部２４０は、信頼度算出部２３０からの信頼度の積算値を算出し、有効濃度検出部２５０と同様に上記下限信頼度と当該積算値とを比較する。そして、呼吸数検出部２４０は、それぞれの積算値のうち、上記下限信頼度を上回った積算値に対応する呼気波形についてのみ、被測定者の単位時間当たりの呼吸数としてその数値データを表示部６２へと出力し、表示部６２は、当該被測定者の単位時間当たりの呼吸数を表示する。
【００６４】
このように、本実施形態において、例えば被測定者の自発的な呼吸により生じる信頼度の低い呼気波形については、呼吸数としてカウントしないので、人工呼吸器からのエア供給に対する被測定者の呼吸運動に基づく呼吸数をより正確に検出することができる。
【００６５】
重み付け平均化処理部２６０は、有効濃度検出部２５０において呼吸波形から複数の上記有効濃度が検出された場合に、それぞれの有効濃度を、当該有効濃度に対応する信頼度の積算値の大きさに応じて重み付けして平均化した重み付け平均値を算出する。
【００６６】
例えば図７に示す呼吸波形において、重み付け平均化処理部２６０は、有効濃度検出部２５０が呼気波形Ｗ1、Ｗ2、Ｗ4、Ｗ5、Ｗ7、およびＷ８からそれぞれ検出した有効濃度（Ｃ1、Ｃ2、Ｃ4、Ｃ5、Ｃ7、Ｃ8）と、当該有効濃度の各々に対応する信頼度の積算値（Ｓ1、Ｓ2、Ｓ4、Ｓ5、Ｓ7、Ｓ8）とにより、以下の算出式（数２）に基づいて重み付け平均値を算出する。そして、重み付け平均化処理部２６０は、算出した重み付け平均値を表示部６２へと出力し、表示部６２は、当該重み付け平均値を表示する。
【００６７】
【数２】
2010233611.tif 000004
【００６８】
また、重み付け平均化処理部２６０は、有効濃度検出部２５０が呼吸波形に基づいて新たに有効濃度を検出したことに応じて、重み付け平均値を更新してもよい。例えば、重み付け平均化処理部２６０は、一定時間おきに、有効濃度検出部２５０が検出した新たな有効濃度と当該有効濃度に対応する信頼度の積算値の大きさに応じて重み付け平均値を更新してもよい。
【００６９】
このように、本実施形態の呼吸波形解析装置１０は、呼吸波形から検出される有効濃度を当該呼吸波形の信頼度の積算値に応じて重み付けして平均化した重み付け平均値を算出することにより、検出された有効濃度を表示部６２へそのまま表示させるだけでなく、ノイズ成分の少ない呼気波形から算出された有効濃度がより反映された平均値として表示させることができる。
【００７０】
図８は、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）の時間波形および当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形の一例を示す。図８に示す呼吸波形において、Ｗ11〜Ｗ13の波形は、図６に示す波形の場合と同様に、有効濃度検出部２５０が所定の閾値（Ｃth）との比較に基づいて検出した呼気波形である。また、Ｔ11〜Ｔ13は、それぞれの呼気波形（Ｗ11〜Ｗ13）における濃度検出時間を示す。
【００７１】
呼吸波形解析装置１０の使用時において、例えば、呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５へ水滴が付着することによりセンサ部５０の受光部５３における受光強度が低下すると、それに伴って受光部５３からの電圧値も低下する。このとき、呼吸ガス濃度算出部２１０において生成される呼吸波形は、呼吸気道２６を通過する呼吸気に含まれる実際のＣＯ２濃度の大きさに依らずに急激に変動することがある。
【００７２】
一方、測定器６０において、有効濃度検出部２５０は、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）を受け取り、当該電圧と予め設定された下限電圧とを比較する。そして、有効濃度検出部２５０は、電圧（Ｖsig）の値が下限電圧（Ｖth）を下回った時間を呼吸波形における濃度検出時間から除く。例えば図８に示す呼吸波形において、有効濃度検出部２５０は、それぞれの呼気波形（Ｗ11〜Ｗ13）についての濃度検出時間（Ｔ11〜Ｔ13）から、電圧（Ｖsig）の値が下限電圧（Ｖth）を下回った時間（ＴD1〜ＴD3）を除いた時間において有効濃度を検出する。
【００７３】
このように、本実施形態の呼吸波形解析装置１０は、呼吸波形におけるノイズ部分を除去してから有効濃度を検出するので、被測定者の呼気に含まれるＣＯ２の有効濃度をより正確に検出することができる。
【００７４】
図９は、本実施形態の他の例に係る測定器６５の構成を示す機能ブロック図である。測定器６５において、図４を参照して説明した測定器６０と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。
【００７５】
測定器６５は、機器本体６１内部に、呼吸ガス濃度検出部１００および演算処理部２０１を有する。そして、演算処理部２０１は、演算処理部２００が含む上記構成に加えて濃度検出値補正部２７０を更に含む。
【００７６】
濃度検出値補正部２７０は、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する上記電圧を受け取る。そして、その電圧値が予め定められた基準電圧値に対する割合に応じて、呼吸波形を補正する。より具体的には、濃度検出値補正部２７０は、例えば以下の算出式（数３）に基づいて呼吸波形における上記電圧値に対応するＣＯ２濃度を補正した補正値を算出し、当該補正値の時系列を補正した呼吸波形として表示部６２、および呼吸数検出部２４０へと出力し、表示部６２は、当該補正した呼吸波形を表示する。
【００７７】
【数３】
2010233611.tif 000005
【００７８】
上記数３において、基準電圧値（Ｖsig0）は、呼吸気道アダプタ２０の呼吸気道２６内部に気体が存在しない状態で呼吸波形解析装置１０による測定を行ったときに呼吸ガス濃度検出部１００から出力される電圧値である。
【００７９】
また、重み付け調整係数（ａ、ｂ）は、基準電圧値に対する現在の電圧値（補正対象とする電圧値）の変化の割合（Ｖsig／Ｖsig0）を、現在のＣＯ２濃度（Ｃｐ）および1つ前のタイミングにおけるＣＯ２濃度（Ｆ＿ＣＯ２〔１〕）の何れに対してより強く反映させた補正値とするかを調整する係数である。なお、本実施形態において、ａは０〜１の範囲の値であることが好ましく、ｂは０以上の値であることが好ましい。
【００８０】
図１０は、測定器６５において、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）の時間波形、当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形、および補正後の呼吸波形の一例を示す。図１０に「ＣＯ２濃度」として示す波形は、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）に基づいて呼吸ガス濃度算出部２１０が生成する呼吸波形である。また、図１０に「補正後のＣＯ２濃度」として示す波形は、「ＣＯ２濃度」として示す呼吸波形を濃度検出値補正部２７０が上記数３の算出式に基づいて補正した呼吸波形である。
【００８１】
なお、本例において、上記数３における重み付け調整係数（ａ、ｂ）は、何れも１とした。したがって、本例では、濃度検出値補正部２７０は、基準電圧値（Ｖsig0）に対する呼吸ガス濃度検出部１００から出力される電圧（Ｖsig）の割合が小さいほど、当該電圧（Ｖsig）に基づいて呼吸ガス濃度算出部２１０で生成されるＣＯ２濃度（Ｃｐ）を、その割合に応じて小さくした補正値（Ｆ＿ＣＯ２〔０〕）を算出する。
【００８２】
したがって、濃度検出値補正部２７０は、例えば呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５へ水滴が付着するなどの測定誤差要因により受光部５３における受光強度が低下することにより電圧（Ｖsig）が呼吸気道２６を通過する呼吸気のＣＯ２濃度を反映しない低い値となった場合でも、当該測定誤差要因の影響によるＣＯ２濃度（Ｃｐ）の急激な変動を緩和した呼吸波形を生成することができる。
【００８３】
また、呼吸数検出部２４０においても、被測定者の単位時間当たりの呼吸数をより正確に検出することができる。また、表示部６２において、上記測定誤差要因による影響が少なく、被測定者の呼吸気のＣＯ２濃度により近い呼吸波形を表示させることができる。
【００８４】
ところで、本実施形態の呼吸波形解析装置１０の使用時において呼吸回路内で発生した水は、上記のようにＣＯ２濃度の測定の誤差要因となるだけでなく、患者が誤って吸引すると肺炎の原因ともなり得ることから、その発生をより正確に検出することが必要とされる。以下において、このような課題を解決することのできる呼吸波形解析装置１０を例示して説明する。
【００８５】
図１１は、本実施形態の更に他の例に係る測定器６６の構成を示す機能ブロック図である。また、図１２から図１５は、測定器６６において、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）の時間波形および当該電圧の時間波形に基づいて生成される呼吸波形の例を示す。
【００８６】
図１１に示す測定器６６において、図４を参照して説明した測定器６０または図９を参照して説明した測定器６５と同様の構成については同じ符号を付してその説明を省略する。また、図１２から図１５に「ＣＯ２濃度」として示す波形は、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）に基づいて呼吸ガス濃度算出部２１０が生成する呼吸波形である。
【００８７】
測定器６６は、機器本体６１内部に、呼吸ガス濃度検出部１００および演算処理部２０２を有する。そして、演算処理部２０２は、演算処理部２００が含む上記構成に加えて貯留水検知部２８０を更に含む。
【００８８】
貯留水検知部２８０は、呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧（Ｖsig）を受け取り、当該電圧（Ｖsig）と予め設定された注意喚起電圧（ＶALM1）とを比較する。本例において、注意喚起電圧（ＶALM1）の大きさは、呼吸波形解析装置１０の使用時において呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５へ水が付着することなく測定が行われている場合には電圧（Ｖsig）の値が注意喚起電圧（ＶALM1）を上回る大きさに設定される。
【００８９】
呼吸波形解析装置１０の使用時において、呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留した水が呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５へ付着すると、センサ部５０の受光部５３による受光強度が低下する。そして、貯留水検知部２８０は、図１２に示すように、受光部５３による受光強度の低下に伴って電圧（Ｖsig）が低下してその値が注意喚起電圧（ＶALM1）を下回ると、呼吸気道アダプタ２０の内部に水が貯留している可能性を示す注意喚起信号を表示部６２へと出力する。表示部６２は、注意喚起信号を受け取ると、当該注意喚起信号に基づいて、例えば、呼吸気道アダプタ２０の内部に水が貯留している可能性がある旨を示す注意喚起メッセージを一定時間（ＴALM1）表示する。
【００９０】
また、貯留水検知部２８０は、電圧（Ｖsig）の値が低下して注意喚起電圧（ＶALM1）を下回ると、更に、当該電圧（Ｖsig）の値と予め設定された警告電圧（ＶALM2）とを比較する。本例において、警告電圧（ＶALM2）の大きさは、呼吸波形解析装置１０の使用時において呼吸気道アダプタ２０の透明窓２５の略全面に水が付着した状態で測定が行われているときに電圧（Ｖsig）の値が当該警告電圧（ＶALM2）を下回る大きさに設定される。
【００９１】
貯留水検知部２８０は、図１３に示すように、電圧（Ｖsig）の値が更に低下して上記警告電圧（ＶALM2）を下回ると、呼吸気道アダプタ２０の内部に水が貯留している旨を示す警告信号を表示部６２へと出力する。表示部６２は、警告信号を受け取ると、当該警告信号に基づいて、例えば、呼吸気道アダプタ２０の内部に水が貯留している旨を示す警告メッセージを一定時間（ＴALM2）表示する。
【００９２】
また、貯留水検知部２８０は、図１４に示すように、電圧（Ｖsig）の値が予め設定された注意喚起電圧（ＶALM1）を下回った回数を呼吸波形毎に積算し、下回った回数が予め設定された回数（図１４では３回）に達した段階で注意喚起信号を表示部６２へと出力してもよい。そして、貯留水検知部２８０は、電圧（Ｖsig）の値が注意喚起電圧（ＶALM1）を下回った回数を更にカウントし、上記回数よりも大きな回数として予め設定された回数（図１４では８回）に達した段階で警告信号を表示部６２へと出力してもよい。
【００９３】
また、貯留水検知部２８０は、図１５に示すように、電圧（Ｖsig）の値が予め設定された注意喚起電圧（ＶALM1）を下回っている時間を積算し、その積算時間が予め設定された時間に達した段階で注意喚起信号を表示部６２へと出力してもよい。また、貯留水検知部２８０は、図１５に示すように、電圧（Ｖsig）の値が予め設定された警告電圧（ＶALM2）を下回っている時間を積算し、その積算時間が予め設定された時間に達した段階で警告信号を表示部６２へと出力してもよい。
【００９４】
このように、本実施形態の呼吸波形解析装置１０は、貯留水検知部２８０を更に含むことにより、呼吸気道アダプタ２０の内部に水が貯留していることを検出して装置の利用者に対して注意喚起および警告をすることができる。なお、本例では、呼吸気道アダプタ２０の内部への水の貯留に関する注意喚起および警告を表示部６２によるメッセージの表示により行うが、例えばブザーあるいは音声案内等によって当該注意喚起および警告を行ってもよい。
【００９５】
以上において説明した呼吸波形解析装置１０の形態例は、発光部５２がＣＯ２ガスによる吸収の割合が高い帯域の光（シグナル光）を発光し、呼吸気に含まれるＣＯ２濃度に応じて吸収された当該光を受光部５３で受光するものである。これに対し、以下では、発光部５２がシグナル光に加えて、ＣＯ２ガスによる吸収の割合が低い帯域の光（レファレンシャル光）を発光する形態例について説明する。なお、以下において説明する呼吸波形解析装置１０は、上記形態例に係る呼吸波形解析装置１０と同様の構成を有する。
【００９６】
本例では、発光部５２は、シグナル光およびレファレンシャル光を交互に発光する。そして、呼吸ガス濃度検出部１００は、シグナル光およびレファレンシャル光それぞれの受光強度に応じた値の電圧を出力する。すなわち、本例では、呼吸ガス濃度検出部１００は、シグナル光の受光強度に応じた大きさの電圧（Ｖsig）とともに、レファレンシャル光の受光強度に応じた大きさの電圧（Ｖref）を出力する。ここで、レファレンシャル光がシグナル光と比べてＣＯ２による吸収がほとんどない光であることから、呼吸気に含まれるＣＯ２濃度の増減による電圧（Ｖref）の値の変化は、電圧（Ｖsig）と比べて小さくなる。
【００９７】
ところで、レファレンシャル光の受光強度については、ランバートベールの法則から以下の式が成立する。
【数４】
2010233611.tif 000006
上式（数４）において、ｒｅｆはレファレンシャル光の受光強度を、ｒｅｆ０は呼吸気道アダプタ２０の内部に水が全く貯留していない状態でのレファレンシャル光（基準レファレンシャル光）の受光強度をそれぞれ示す。また、Ｅは吸光係数を、Ｃはレファレンシャル光の光路上に存在した水の濃度を、Ｄは当該水の当該光路方向における厚みをそれぞれ示す。また、上式（数４）は以下のように変形することができる。
【００９８】
【数５】
2010233611.tif 000007
ここで、呼吸気道アダプタ２０内部に貯留する水の吸光係数（Ｅ）および当該水の濃度（Ｃ）は定数と見なすことができるので、上式（数５）は、呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留する水の量と、当該水に起因するレファレンシャル光の減衰の程度（水による減衰度）との関係を示す式となる。また、ｒｅｆ／ｒｅｆ０は、基準レファレンシャル光の受光強度に基づいて呼吸ガス濃度検出部１００が出力する電圧をＶref0とすると、Ｖref／Ｖref0で近似することができる。
【００９９】
本例の呼吸波形解析装置１０の貯留水検知部２８０は、上式（数５）を記憶しており、また、上式（数５）における吸光係数（Ｅ）、濃度（Ｃ）、および基準レファレンシャル光の受光強度に対応する電圧（Ｖref0）が予め設定される。本例において、基準レファレンシャル光の受光強度に応じた電圧（Ｖref0）は、測定により求めてもよいが、ＶrefおよびＶsigとＶrefとの比（Ｖsig／Ｖref）に基づいて、例えば以下のように求めることができる。
【０１００】
図１６は、呼吸気中のＣＯ２濃度の変化に伴うＶrefとＶsig／Ｖrefとの関係を示す。図１６に示す各プロットは、それぞれのプロット近傍に分圧値として示すＣＯ２濃度におけるＶrefとＶsig／Ｖrefとの関係を示す。また、図１６に示す直線は、各プロットの線形近似により得られる直線を示す。
【０１０１】
図１６に示すように、呼吸気道アダプタ２０の内部に水が全く貯留していない状態でのレファレンシャル光（基準レファレンシャル光）の受光強度に応じた電圧（Ｖref0）の値は、上記各プロットの線形近似により得られる直線上におけるＶsig／Ｖrefが１．０となるときのＶrefの値（図１６に「×」で示したプロットにおけるＶrefの値）として近似的に求めることができる。
【０１０２】
図１７は、呼吸気道アダプタ２０の内部におけるシグナル光およびレファレンシャル光の光路上に水が貯留していない状態における、Ｖsig、Ｖref、およびＶsigに基づいて生成されるＣＯ２濃度の各時間波形の例を示す。また、図１８は、当該状態における、ＶsigおよびＶrefの各時間波形と、呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留する水による減衰度との関係を示す。
【０１０３】
また、図１９は、呼吸気道アダプタ２０の内部におけるシグナル光およびレファレンシャル光の光路上に水が貯留している状態における、Ｖsig、Ｖref、およびＶsigに基づいて生成されるＣＯ２濃度の各時間波形の例を示す。また、図２０は、当該状態における、ＶsigおよびＶrefの各時間波形の例と、呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留する水による減衰度との関係を示す。
【０１０４】
図１７および図１８に示すように、呼吸気道アダプタ２０の内部におけるシグナル光およびレファレンシャル光の光路上に水が貯留していない状態では、レファレンシャル光の受光強度に応じた電圧（Ｖref）、およびシグナル光の受光強度に応じた電圧（Ｖsig）が被測定者の呼吸気に含まれるＣＯ２濃度の変化により変動した場合でも、上記減衰度（数５のＥＣＤ）はほぼ０となる。
【０１０５】
これに対し、図１９および図２０に示すように、呼吸気道アダプタ２０の内部に水が貯留してシグナル光およびレファレンシャル光の光路上の少なくとも一部を覆うと、レファレンシャル光およびシグナル光がともに減衰する。このとき、上記減衰度（数５のＥＣＤ）は、上記レファレンシャル光およびシグナル光の減衰の程度に応じて大きくなる。したがって、上記減衰度（数５のＥＣＤ）は、呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留する水の量が増えるのに伴って大きくなる。
【０１０６】
本例の呼吸波形解析装置１０の貯留水検知部２８０は、かかる傾向を示す上記減衰度（数５のＥＣＤ）を算出し、その値に基づいて呼吸気道アダプタ２０の内部に貯留する水の量を検知することができる。
【０１０７】
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることができることは当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
【０１０８】
例えば上記の呼吸波形解析装置１０は、被測定者の呼気中のＣＯ２濃度を測定する装置であるが、本発明はこのような被測定者の呼気中の特定成分を測定する装置に限られない。本発明の技術的範囲には、例えば被測定者の呼気あるいは吸気中の一又は複数の成分を測定する装置が含まれる。
【符号の説明】
【０１０９】
１０…呼吸波形解析装置
２０…呼吸気道アダプタ
２１…接続ポート
２２…接続ポート
２３…アダプタ本体
２４…センサ取付面
２５…透明窓
２６…呼吸気道
３０…Ｙ字アダプタ
３１…接続ポート
３２…吸気用通気管
３３…呼気用通気管
４０…挿入部
４１…チューブ
４２…接続アダプタ
５０…センサ部
５１…センサ収納部
５２…発光部
５２ａ、５２ｂ…配線
５３…受光部
５３ａ、５３ｂ…配線
５４…凹部
５５…接続ケーブル
５６…開口
６０、６５、６６…測定器
６１…測定器本体
６２…表示部
６３…操作部
１００…呼吸ガス濃度検出部
２００、２０１、２０２…演算処理部
２１０…呼吸ガス濃度算出部
２２０…平坦度算出部
２３０…信頼度算出部
２４０…呼吸数検出部
２５０…有効濃度検出部
２６０…重み付け平均化処理部
２７０…濃度検出値補正部
２８０…貯留水検知部
【図１】
2010233611.tif 000008
【図２】
2010233611.tif 000009
【図３】
2010233611.tif 000010
【図４】
2010233611.tif 000011
【図５】
2010233611.tif 000012
【図６】
2010233611.tif 000013
【図７】
2010233611.tif 000014
【図８】
2010233611.tif 000015
【図９】
2010233611.tif 000016
【図１０】
2010233611.tif 000017
【図１１】
2010233611.tif 000018
【図１２】
2010233611.tif 000019
【図１３】
2010233611.tif 000020
【図１４】
2010233611.tif 000021
【図１５】
2010233611.tif 000022
【図１６】
2010233611.tif 000023
【図１７】
2010233611.tif 000024
【図１８】
2010233611.tif 000025
【図１９】
2010233611.tif 000026
【図２０】
2010233611.tif 000027
【手続補正書】
【提出日】平成22年3月25日(2010.3.25)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、
前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからの出力信号に基づいて濃度信号を生成する呼吸ガス濃度生成部と、
前記濃度信号の経時変化に基づいて前記呼吸波形の平坦の程度を示す平坦度を算出する平坦度算出部と、
前記平坦度および前記濃度信号に基づいて前記呼吸波形の信頼度を算出する信頼度算出部と、
を備えることを特徴とする呼吸波形解析装置。
【請求項２】
前記平坦度は、前記濃度信号に基づいて、特定の時間間隔における差分の大きさを複数の前記時間間隔にわたって積算した積算値の関数であることを特徴とする請求項１に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項３】
前記差分の大きさは、絶対値であることを特徴とする請求項２に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項４】
前記差分の大きさは、前記差分を偶数乗し得られることを特徴とする請求項２または３に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項５】
前記信頼度算出部は、所定のタイミングにおいて前記平坦度算出部が算出した前記平坦度と当該タイミングにおける前記濃度信号とに基づいて前記信頼度を算出することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の呼吸波形解析装置。
【請求項６】
予め定められた濃度検出時間内において算出される前記信頼度が最大となるときの前記濃度信号を、当該濃度検出時間内における有効濃度として検出する有効濃度検出部を更に備えることを特徴とする請求項５に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項７】
前記有効濃度検出部は、前記濃度検出時間内における前記信頼度を積算し、その積算値が予め定められた信頼度を上回った場合にのみ、前記有効濃度を検出することを特徴とする請求項６に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項８】
前記濃度検出時間は、呼吸波形の１周期に対応する時間であることを特徴とする請求項７に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項９】
複数の前記有効濃度が検出された場合に、それぞれの前記有効濃度を、対応する前記信頼度の積算値の大きさに応じて重み付けして平均化した重み付け平均値を算出する重み付け平均化処理部を更に備えることを特徴とする請求項８に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１０】
前記有効濃度検出部が所定時間内において前記有効濃度を検出した回数、および、前記重み付け平均化処理部が算出した前記重み付け平均値の少なくとも一方を表示する表示部を更に備えることを特徴とする請求項９に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１１】
前記呼吸ガス濃度生成部は、前記センサからのアナログの前記出力信号をディジタルの呼吸ガス信号に変換する呼吸ガス濃度検出部と、当該呼吸ガス濃度検出部からの前記呼吸ガス信号に基づいて呼吸波形信号を生成する呼吸ガス濃度算出部と、を備え、
前記濃度信号は呼吸波形信号であり、前記有効濃度検出部は、前記特定成分の濃度が高いことを示す、前記呼吸ガス信号が所定値以上のとき前記濃度検出時間内において前記有効濃度を検出することを特徴とする請求項６から１０のいずれかに記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１２】
予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部を更に備えることを特徴とする請求項１１に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１３】
被測定者の呼吸ガスが流れる呼吸気道アダプタと、
前記呼吸気道アダプタ内に水が貯留していることを検知する貯留水検知部を更に備えることを特徴とする請求項１〜１２のいずれかに記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１４】
被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、
前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからのアナログの出力信号をディジタルの呼吸ガス信号に変換する呼吸ガス濃度検出部と、
当該呼吸ガス濃度検出部からの前記呼吸ガス信号に基づいて呼吸波形信号を生成する呼吸ガス濃度算出部と、
予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部と、
を備えることを特徴とする呼吸波形解析装置。
【請求項１５】
被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、
被測定者の呼吸ガスが流れるとともに、前記呼吸ガスにおける前記特定成分の前記濃度を検出してその検出値に応じた信号を出力するセンサが配置された呼吸気道アダプタと、
前記センサからの前記信号に基づいて前記濃度の大きさを示す濃度信号を生成する呼吸ガス濃度生成部と、
前記濃度信号に基づいて、前記呼吸気道アダプタ内に水が貯留していることを検知する貯留水検知部を備えることを特徴とする呼吸波形解析装置。
【請求項１６】
前記貯留水検知部は、前記濃度信号の値と、予め設定した少なくとも一つの比較値との比較結果に基づいて、前記呼吸気道アダプタ内に水が貯留していることを検知することを特徴とする請求項１５に記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１７】
前記センサは、前記特定成分による吸収特性の異なるレファレンシャル光およびシグナル光を受光可能であり、
前記貯留水検知部は、前記センサにおける受光強度に基づいて、前記レファレンシャル光および前記シグナル光の減衰度を算出し、前記減衰度に基づいて前記呼吸気道アダプタ内に貯留する水の量を検知することを特徴とする請求項１５または１６のいずれかに記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１８】
前記貯留水検知部は、前記比較結果が注意喚起レベルに達した場合は前記被測定者に対して注意を促すための注意喚起信号を出力し、前記比較結果が警告レベルに達した場合は前記被測定者に対して警告するための警告信号を出力することを特徴とする請求項１６または１７いずれかに記載の呼吸波形解析装置。
【請求項１９】
前記貯留水検知部は、前記濃度信号の値と前記比較値との差分、前記濃度信号の値が前記比較値を上回った回数若しくは積算時間、または、前記濃度信号の値が前記比較値を下回った回数若しくは積算時間、のいずれかに基づいて、前記注意喚起レベルまたは前記警告レベルに達したことを検知することを特徴とする請求項１８に記載の呼吸波形解析装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
ここで、前記平坦度は、前記濃度信号に基づいて、特定の時間間隔における差分の大きさを複数の前記時間間隔にわたって積算した積算値の関数であることが好ましい。
また、本発明の呼吸波形解析装置において、前記差分の大きさは、絶対値であることが好ましい。
また、本発明の呼吸波形解析装置において、前記差分の大きさは、前記差分を偶数乗し得られることが好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
また、本発明の呼吸波形解析装置は、予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部を更に備えてもよい。
また、本発明の呼吸波形解析装置は、被測定者の呼吸ガスが流れる呼吸気道アダプタと、前記呼吸気道アダプタ内に水が貯留していることを検知する貯留水検知部を更に備えることが好ましい。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
本発明は、上記課題を解決することのできる他の形態として、被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、前記特定成分の前記濃度を検出するべく配置されたセンサからのアナログの出力信号をディジタルの呼吸ガス信号に変換する呼吸ガス濃度検出部と、当該呼吸ガス濃度検出部からの前記呼吸ガス信号に基づいて呼吸波形信号を生成する呼吸ガス濃度算出部と、予め定められた基準値に対する前記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号を補正する濃度検出値補正部と、を備える呼吸波形解析装置を提供する。
また、本発明は、上記課題を解決することのできるさらに他の形態として、被測定者の呼吸ガス中における特定成分の濃度の経時変化に基づく呼吸波形を解析する呼吸波形解析装置であって、被測定者の呼吸ガスが流れるとともに、前記呼吸ガスにおける前記特定成分の前記濃度を検出してその検出値に応じた信号を出力するセンサが配置された呼吸気道アダプタと、前記センサからの前記信号に基づいて前記濃度の大きさを示す濃度信号を生成する呼吸ガス濃度生成部と、前記濃度信号に基づいて、前記呼吸気道アダプタ内に水が貯留していることを検知する貯留水検知部を備えることを特徴とする呼吸波形解析装置を提供する。
また、本発明の呼吸波形解析装置において、前記貯留水検知部は、前記濃度信号の値と、予め設定した少なくとも一つの比較値との比較結果に基づいて、前記呼吸気道アダプタ内に水が貯留していることを検知することを特徴とすることが好ましい。
また、前記貯留水検知部は、前記濃度信号の値が前記比較値との差分、前記濃度信号の値が前記比較値を上回った回数若しくは積算時間、または、前記濃度信号の値が前記比較値を下回った回数若しくは積算時間、のいずれかに基づいて、前記呼吸気道アダプタ内に水が貯留していることを検知することが好ましい。
また、本発明の呼吸波形解析装置において、前記センサは、前記特定成分による吸収特性の異なるレファレンシャル光およびシグナル光を受光可能であり、前記貯留水検知部は、前記センサにおける受光強度に基づいて、前記レファレンシャル光および前記シグナル光の減衰度を算出し、前記減衰度に基づいて前記呼吸気道アダプタ内に貯留する水の量を検知することが好ましい。
また、前記貯留水検知部は、前記比較結果が注意喚起レベルに達した場合は前記被測定者に対して注意を促すための注意喚起信号を出力し、前記比較結果が警告レベルに達した場合は前記被測定者に対して警告するための警告信号を出力することが好ましい。
また、前記貯留水検知部は、前記濃度信号の値と前記比較値との差分、前記濃度信号の値が前記比較値を上回った回数若しくは積算時間、または、前記濃度信号の値が前記比較値を下回った回数若しくは積算時間、のいずれかに基づいて、前記注意喚起レベルまたは前記警告レベルに達したことを検知することが好ましい。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
また、予め定められた基準値に対する上記呼吸ガス信号の割合に応じて、当該呼吸ガス信号に対応する前記呼吸波形信号を補正する濃度検出値補正部を備えることにより、上記誤差要因により測定される場合でも、出力信号の低下による影響をより小さくすることができる。したがって、１回の呼吸周期中において上記誤差要因より上記濃度信号が大きく変動した場合でも、当該濃度信号による波形（呼吸波形信号）から複数回の呼吸がなされていると判別されるのを防ぐことができる。
また、貯留水検知部を備えることにより、被測定者の呼吸ガスが流れる呼吸気道アダプタの内部に水が貯留していることを検出して装置の利用者に対して注意喚起および警告をすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６７】
【数２】
2010233611.tif 000028
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１８】
2010233611.tif 000029
【手続補正８】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2010233611.tif 000030