(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを入力し、複数の周波数毎の振幅データに変換する周波数変換手段と、
前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示させるための画像処理を行う３次元画像処理手段と、
前記周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対する各種パラメータを設定するパラメータ設定手段と、
前記３次元画像処理手段によって画像処理される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更する表示自動変更手段と、
を備えたことを特徴とするビジュアル聴診器。
【請求項２】
呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音を集音し、電気信号に変換する集音手段と、
前記集音手段から出力される前記電気信号を可聴音デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段とをさらに備え、
前記パラメータ設定手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段に対して各種パラメータをさらに設定することを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項３】
前記３次元画像処理手段によって画像処理された３次元画像を表示する表示手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項４】
前記パラメータ設定手段に対して前記パラメータを手動で入力する入力手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項５】
前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段に入力される前記電気信号或いは前記Ａ／Ｄ変換手段から出力される前記可聴音デジタルデータに対して利得を変更でき、前記パラメータ設定手段は、前記利得を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項２に記載のビジュアル聴診器。
【請求項６】
前記周波数変換手段は、高速フーリエ変換による周波数変換手段であり、前記高速フーリエ変換のフレーム時間長の最小値は５ｍｓ以下であり、前記パラメータ設定手段は、前記高速フーリエ変換のフレーム時間長を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項７】
前記３次元画像処理手段は、振幅の表示範囲の上限値および下限値を変更することが可能であり、前記パラメータ設定手段は、前記振幅の表示範囲の上限値および下限値を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項８】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータに対して、所定の振幅値以上の振幅データに対しては振幅の圧縮処理を行い前記所定の振幅値未満の振幅データに対しては振幅の拡張処理を行うことができ、前記パラメータ設定手段は、前記所定の振幅値および前記圧縮処理の圧縮率を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項９】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、リニア表示、対数表示、ｐｈｏｎｅ値表示、ｓｏｎｅ値表示のうち少なくともいずれかひとつの振幅表示の方法によって表示でき、前記パラメータ設定手段は、前記振幅表示の方法を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１０】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータをｐｈｏｎｅ値表示或いはｓｏｎｅ値表示によって表示した場合において、ラウドネス等感曲線の中から任意に選定したｐｈｏｎｅ値曲線或いはｓｏｎｅ値曲線の１ｋＨｚを基準とした変化量を他のｐｈｏｎｅ値曲線或いはｓｏｎｅ値曲線の１ｋＨｚ以外の領域に適用してｐｈｏｎｅ値表示或いはｓｏｎｅ値表示することを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１１】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の表示周波数範囲の最小値及び最大値を変更でき、前記パラメータ設定手段は、前記表示周波数範囲の最小値及び最大値を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１２】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の表示時間範囲を変更でき、前記パラメータ設定手段は、前記表示時間範囲を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１３】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の更新時間を変更でき、前記パラメータ設定手段は、前記更新時間を含むパラメータを設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１４】
前記３次元画像処理手段は、回転、平行移動、拡大および縮小のうち任意のひとつ或いは任意の２以上の組み合わせによって前記３次元画像に対する視線方向および視点距離を変更することができ、前記パラメータ設定手段は、前記回転、平行移動、拡大および縮小をさせるための指示を設定できることを特徴とする請求項１に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１５】
前記表示自動変更手段は、パラメータ設定コマンドと移動コマンドとを含む複数のコマンドに基づいて前記３次元画像を自動的に変更するための手順を予め定めることができることを特徴とし、
前記パラメータ設定コマンドは、前記Ａ／Ｄ変換手段、前記周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対して前記パラメータを設定することができるコマンドであり、
前記移動コマンドは、移動後の前記３次元画像に対する視線方向および視点距離を示す視線ベクトルと、移動に要する時間とを含むコマンドであることを特徴とする請求項１又は２に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１６】
前記パラメータ設定コマンドは、手動で設定された前記パラメータの情報に基づいて作成することができ、
前記移動コマンドは、手動で設定された前記３次元画像に対する視線方向および視点距離の情報から移動コマンドを作成することができることを特徴とする請求項１５に記載のビジュアル聴診器。
【請求項１７】
呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを入力し、
周波数変換手段によって複数の周波数毎の振幅データに変換し、
前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、３次元画像処理手段によって振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示するビジュアル聴診器の画像表示方法において、
前記周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対するパラメータを手動で設定可能に構成するともに、前記３次元画像処理手段によって表示される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴とするビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項１８】
呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音を集音し電気信号に変換し、
前記電気信号をＡ／Ｄ変換手段によって可聴音デジタルデータに変換し、
前記Ａ／Ｄ変換手段によって変換された可聴音デジタルデータをさらに入力し、
前記Ａ／Ｄ変換手段に対するパラメータを手動でさらに設定可能に構成したことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項１９】
前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段に入力される前記電気信号或いは前記Ａ／Ｄ変換手段から出力される前記可聴音デジタルデータに対して利得を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記利得を含むことを特徴とする請求項１８に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２０】
前記周波数変換手段は高速フーリエ変換による周波数変換手段であり、前記高速フーリエ変換のフレーム時間長の下限値は５ｍｓ以下であり、前記手動で設定することができるパラメータは前記高速フーリエ変換のフレーム時間長を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２１】
前記３次元画像処理手段は、振幅の表示範囲の上限値および下限値を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記振幅の表示範囲の上限値および下限値を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２２】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータに対して、所定の振幅値以上の振幅データに対しては振幅の圧縮処理を行い前記所定の振幅値未満の振幅データに対しては振幅の拡張処理を行うことができ、前記手動で設定することができるパラメータは前記所定の振幅値および前記圧縮処理の圧縮率を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２３】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、リニア表示、対数表示、ｐｈｏｎｅ値表示、ｓｏｎｅ値表示のうち少なくともいずれかひとつの振幅表示の方法によって表示でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記振幅表示の方法を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２４】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータをｐｈｏｎｅ値表示或いはｓｏｎｅ値表示によって表示した場合において、ラウドネス等感曲線の中から任意に選定したｐｈｏｎｅ値曲線或いはｓｏｎｅ値曲線の１ｋＨｚを基準とした変化量を他のｐｈｏｎｅ値曲線或いはｓｏｎｅ値曲線の１ｋＨｚ以外の領域に適用してｐｈｏｎｅ値表示或いはｓｏｎｅ値表示することを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２５】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の表示周波数範囲の最小値及び最大値を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記表示周波数範囲の最小値及び最大値を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２６】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の表示時間範囲を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記表示時間範囲を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２７】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の更新時間を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記更新時間を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２８】
前記３次元画像処理手段は、回転、平行移動、拡大および縮小のうち任意のひとつ或いは任意の２以上の組み合わせによって前記３次元画像に対する視線方向および視点距離を変更することができ、前記手動で設定することができるパラメータは前記回転、平行移動、拡大および縮小をさせるための指示を含むことを特徴とする請求項１７に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項２９】
前記３次元画像を自動的に変更することができる予め定めた手順は、パラメータ設定コマンドと移動コマンドとを含む複数のコマンドに基づいて前記手順を定めることができ、
前記パラメータ設定コマンドは、前記Ａ／Ｄ変換手段、前記周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対して前記パラメータを設定することができるコマンドであり、
前記移動コマンドは、移動後の前記３次元画像に対する視線方向および視点距離を示す視線ベクトルと、移動に要する時間とを含むコマンドであることを特徴とする請求項１７又は１８に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項３０】
前記パラメータ設定コマンドは、手動で設定された前記パラメータの情報に基づいて作成することができ、
前記移動コマンドは、手動で設定された前記３次元画像に対する視線方向および視点距離の情報から移動コマンドを作成することができることを特徴とする請求項２９に記載のビジュアル聴診器の画像表示方法。
【請求項３１】
呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを周波数変換手段によって複数の周波数毎の振幅データに変換するステップと、
前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、３次元画像処理手段によって振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示させるステップと、
をコンピュータに実行させるビジュアル聴診器の画像表示プログラムにおいて、
前記周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対するパラメータを手動で設定可能に構成するとともに、前記３次元画像処理手段によって表示される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴とするビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３２】
前記可聴音デジタルデータは、呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音を集音し電気信号に変換した後、前記電気信号をＡ／Ｄ変換手段によって変換した可聴音デジタルデータであり、
前記Ａ／Ｄ変換手段に対するパラメータを手動でさらに設定可能に構成したことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３３】
前記Ａ／Ｄ変換手段は、前記Ａ／Ｄ変換手段に入力される前記電気信号或いは前記Ａ／Ｄ変換手段から出力される前記可聴音デジタルデータに対して利得を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記利得を含むことを特徴とする請求項３２に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３４】
前記周波数変換手段は高速フーリエ変換による周波数変換手段であり、前記高速フーリエ変換のフレーム時間長の下限値は５ｍｓ以下であり、前記手動で設定することができるパラメータは前記高速フーリエ変換のフレーム時間長を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３５】
前記３次元画像処理手段は、振幅の表示範囲の上限値および下限値を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記振幅の表示範囲の上限値および下限値を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３６】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータに対して、所定の振幅値以上の振幅データに対しては振幅の圧縮処理を行い前記所定の振幅値未満の振幅データに対しては振幅の拡張処理を行うことができ、前記手動で設定することができるパラメータは前記所定の振幅値および前記圧縮処理の圧縮率を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３７】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、リニア表示、対数表示、ｐｈｏｎｅ値表示、ｓｏｎｅ値表示のうち少なくともいずれかひとつの振幅表示の方法によって表示でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記振幅表示の方法を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３８】
前記３次元画像処理手段は、前記複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータをｐｈｏｎｅ値表示或いはｓｏｎｅ値表示によって表示した場合において、ラウドネス等感曲線の中から任意に選定したｐｈｏｎｅ値曲線或いはｓｏｎｅ値曲線の１ｋＨｚを基準とした変化量を他のｐｈｏｎｅ値曲線或いはｓｏｎｅ値曲線の１ｋＨｚ以外の領域に適用してｐｈｏｎｅ値表示或いはｓｏｎｅ値表示することを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項３９】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の表示周波数範囲の最小値及び最大値を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記表示周波数範囲の最小値及び最大値を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項４０】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の表示時間範囲を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記表示時間範囲を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項４１】
前記３次元画像処理手段は、前記３次元画像の更新時間を変更でき、前記手動で設定することができるパラメータは前記更新時間を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項４２】
前記３次元画像処理手段は、回転、平行移動、拡大および縮小のうち任意のひとつ或いは任意の２以上の組み合わせによって前記３次元画像に対する視線方向および視点距離を変更することができ、前記手動で設定することができるパラメータは前記回転、平行移動、拡大および縮小をさせるための指示を含むことを特徴とする請求項３１に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項４３】
前記３次元画像を自動的に変更することができる予め定めた手順は、パラメータ設定コマンドと移動コマンドとを含む複数のコマンドに基づいて前記手順を定めることができ、
前記パラメータ設定コマンドは、前記Ａ／Ｄ変換手段、前記周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対して前記パラメータを設定することができるコマンドであり、
前記移動コマンドは、移動後の前記３次元画像に対する視線方向および視点距離を示す視線ベクトルと、移動に要する時間とを含むコマンドであることを特徴とする請求項３１又は３２に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【請求項４４】
前記パラメータ設定コマンドは、手動で入力された前記パラメータの情報に基づいて作成することができ、
前記移動コマンドは、手動で設定された前記３次元画像に対する視線方向および視点距離の情報から移動コマンドを作成することができることを特徴とする請求項４３に記載のビジュアル聴診器の画像表示プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ビジュアル聴診器、その画像表示方法およびその画像表示プログラムに係り、特に呼吸音、心音等の可聴信号を表示器に３次元表示するビジュアル聴診器、その画像表示方法およびその画像表示プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、医師が麻酔中の患者の呼吸・循環・消化器などの体内状態を監視するために、或いは患者の呼吸器・循環器・消化器系の疾患を診断するため等に聴診器が広く用いられている。また特に麻酔下での手術中の患者の呼吸状態を確実に監視するために、マイクを患者の喉頭部に取りつけて気管呼吸音をスピーカで拡声する手法等も採られている。
【０００３】
しかしながら、聴診器を用いた場合、患者の呼吸・循環・消化器などの体内状態を監視できるのは聴診器をつけた医師のみであり、周囲の他の医師や看護師は監視できない。
【０００４】
前記のうち、麻酔下での手術中の患者の呼吸状態をマイクとスピーカでモニタしようとしても、手術中の他の音声等に紛れて必ずしも正確な監視ができない場合もあり得る。
【０００５】
そこで、係る問題を解決するために、リアルタイムで呼吸の様子を確認することができ、客観的でかつ迅速な診断が可能で、呼吸音を聞き取るのと同様な感覚で、呼吸音を目視しつつ呼吸音の全体像を容易に把握することができる呼吸音監視モニタ装置に関する技術が特許文献１に開示されている。
【０００６】
特許文献１が開示する呼吸音監視モニタ装置は、呼吸音を集音しアナログ電気信号に変換する集音器と、アナログ電気信号をデジタルデータである呼吸音データに変換するＡ／Ｄ変換手段と、周波数成分、時間及び波高値を基に表示呼吸音データを３次元表示する表示手段を備え、少なくとも一フレーム時間長の呼吸の呼吸音を実時間で時系列的に３次元表示することを特徴とするものである。
【特許文献１】特開２００４−３３２５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１が開示する呼吸音監視モニタ装置によれば、呼吸音を振幅（波高値）軸、時間軸および周波数軸の３軸で３次元的に可視化することが可能となり、かつ３次元表示をリアルタイムで動的に表示することができる。この結果多くの医師や看護師が同時にかつリアルタイムで患者の呼吸状態を監視することができ、客観的でかつ迅速な診察・処置が可能となる。
【０００８】
しかしながら、特許文献１が開示する呼吸音監視モニタ装置には、視認性、操作性および監視対象の範囲において改善の余地がある。
【０００９】
（１）視認性の改善
特許文献１が開示する呼吸音監視モニタ装置は、呼吸音を３次元画像で表示することが可能である。
【００１０】
一方、医療現場においては、呼吸音の３次元画像を時間軸方向から監視したり、周波数軸方向から監視することが必要となることがしばしばある。また呼吸音をより詳細に監視するために３次元画像の特定方向からの拡大が必要となることもある。
【００１１】
このため、呼吸音の３次元画像に対する視線方向の変更や、３次元画像の移動、拡大、縮小等による視認性の改善が強く望まれている。
【００１２】
特許文献１には３次元画像に対する視認性向上に関する技術が十分開示されておらず、改善の余地がある。
【００１３】
（２）操作性の改善
呼吸音を３次元画像で適切に監視するためには、３軸（振幅軸、時間軸、周波数軸）の表示範囲やスケーリング等の表示に関する各種パラメータを監視する呼吸音に応じて設定する必要がある。またＦＦＴ・最大エントロピー法・ウェーブレット変換法を含む方法等によって周波数解析を行うためのサンプリング周波数やフレーム時間長等の周波数解析に関する各種パラメータも呼吸音に応じて適切に設定する必要がある。
【００１４】
一方、医療現場で呼吸音を監視する場合、呼吸音の大きさや呼吸の周期、或いは呼吸音の周波数成分は、個々の患者の状態や患者の疾患の内容に応じて大きく異なる。また、麻酔下で手術を行っている患者の呼吸状態がある時点から急激に変化する場合も十分考えられる。
【００１５】
このため、表示に関する各種パラメータや、周波数解析に関する各種パラメータの設定や変更は医療現場において医師が容易にできるような操作性の高いものが要求される。
【００１６】
特許文献１には操作性に関する技術が十分に開示されておらず、改善の余地がある。
【００１７】
（３）監視対象の範囲
特許文献１が監視の対象としているのは呼吸音である。これに対して、医師が聴診器を用いて監視や診断の対象とするものは呼吸音だけに限らず、人体から発生する可聴音でありこの中には心音も含まれる。従って、３次元表示による監視が可能な範囲を呼吸音だけでなく心音も含む広い範囲に拡大することが望まれている。
【００１８】
一方、心音は呼吸音に比べて各パルスの持続時間が短い。このため、心音も監視対象の範囲とするためには特許文献１が開示する技術に対して周波数解析周期の短縮化を含めたさらなる改善が必要となる。
【００１９】
また、監視対象を呼吸音に限定した場合においても、例えば捻髪音（ｆｉｎｅ  ｃｒａｃｋｌｅ）と呼ばれる異常呼吸音は呼気の終末時に短い持続時間で観測される。この捻髪音のような持続時間の短い呼吸音も監視対象としようとすると、心音と同様にさらなる改善が必要となってくる。
【００２０】
本発明は上述した事情に鑑みてなされたもので、人体から発生される呼吸音、心音等の可聴音をリアルタイムで３次元表示することができ、かつ視認性、操作性の高いビジュアル聴診器、その画像処理方法およびその画像処理プログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するために本発明に係るビジュアル聴診器は、請求項１に記載したように、呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを入力し、複数の周波数毎の振幅データに変換する周波数変換手段と、複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示させるための画像処理を行う３次元画像処理手段と、周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対する各種パラメータを設定するパラメータ設定手段と、前記３次元画像処理手段によって画像処理される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更する表示自動変更手段とを備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、上記課題を解決するために本発明に係るビジュアル聴診器の画像表示方法は、請求項１７に記載したように、呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを入力し、周波数変換手段によって複数の周波数毎の振幅データに変換し、複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、３次元画像処理手段によって振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示するビジュアル聴診器の画像表示方法において、周波数変換手段および３次元画像処理手段に対するパラメータを手動で設定可能に構成するともに、３次元画像処理手段によって画像処理される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴とする。
【００２３】
また、上記課題を解決するために本発明に係るビジュアル聴診器の画像表示プログラムは、請求項３１に記載したように、呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを周波数変換手段によって複数の周波数毎の振幅データに変換するステップと、複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、３次元画像処理手段によって振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示させるステップと、をコンピュータに実行させるビジュアル聴診器の画像表示プログラムにおいて、周波数変換手段および３次元画像処理手段に対するパラメータを手動で設定可能に構成するとともに、３次元画像処理手段によって画像処理される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更可能に構成したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明に係るビジュアル聴診器、その画像表示方法およびその画像表示プログラムによれば、人体から発生される呼吸音、心音等の可聴音をリアルタイムで３次元表示することができ、かつ視認性、操作性の高いビジュアル聴診器、その画像表示方法およびその画像表示プログラムを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明に係るビジュアル聴診器、その画像処理方法およびその画像処理プログラムの実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２６】
（１）ビジュアル聴診器のシステム構成
図１は、本発明に係るビジュアル聴診器１の実施形態の外観の一例を示す図である。図１に示すように、ビジュアル聴診器１は、ビジュアル聴診器本体２と集音手段３としてのマイク３を有する。
【００２７】
ビジュアル聴診器本体２は、薄型の箱形状をなす本体ケース４に主要な構成品を収納している。本体ケース４の前面には、例えば液晶表示器からなる表示手段５が設けられている。
【００２８】
また、表示手段５の図１において右方には、入力手段６としての各種キーが配設されている。入力手段６には、例えば表示手段５に表示されるポインタを上下左右に移動させる方向キー６ａ、ポインタで指定された内容を設定する等に用いられる確定キー６ｂ、表示手段５の画面に各種の機能を表示させるファンクションキー６ｃ等を備えている。
【００２９】
この他、表示手段５の図１において左方には、電源スイッチ７の他、本体ケース４に内蔵されたスピーカの音声を外部でモニタするための多数の連通孔８が設けられている。
【００３０】
集音手段３は、呼吸音、心音等の人体から発せられる可聴音を集音するために人体に装着されるものである。集音手段３とビジュアル聴診器本体２との間はケーブルによって接続される。
【００３１】
本発明に係るビジュアル聴診器１は、図１に示した形態に限定されるものではなく、本発明の範囲において種々の形態をとりうる。
【００３２】
例えば、図１に示した形態では表示手段５は本体ケース４と一体的に形成された形態となっているが、表示手段５を本体ケース４と分離させた形態であってもよい。
【００３３】
表示手段５を、薄型で大画面のディスプレーとすれば、多数の医師や看護師が同時にモニタすることができる。また、表示手段５を単眼用のＨＭＤ（Ｈｅａｄ  Ｍｏｕｎｔｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｙ）や透過型のＨＭＤとすれば、医師は患者の状態を肉眼で監視すると同時に表示手段５に表示される３次元画像をモニタすることが可能となる。
【００３４】
また、入力手段６も図１に示した形態の他、使用場所のスペース的な余裕がある場合は例えばキーボードやマウス等の形態であってもよい。
【００３５】
また、入力手段６は、医師が足を用いて操作を行うことができるフットコントローラであってもよい。入力手段６がフットコントローラの場合には、医師は両手で患者に対する所用の医療行為を継続させながらビジュアル聴診器１の表示内容を足の動作によって容易に変更することが可能となる。
【００３６】
さらに、医療現場においては、患者の体面に装着した集音手段３（マイク等）とビジュアル聴診器本体２とを接続するケーブルが診療の妨げになる場合も考えられる。このような場合には、集音手段３とビジュアル聴診器本体２とを無線によって接続する形態とすればよい。
【００３７】
この他、例えばＤＶＤ（Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｖｅｒｓａｔｉｌｅ  Ｄｉｓｋ）等の記憶媒体に記憶された可聴音デジタルデータを読み出したり、新たに取得した可聴音デジタルデータを書き込むことができるＤＶＤドライブ等のデータ入出力手段６０（図２参照）をビジュアル聴診器１の外部或いは内部に設けた形態としても良い。
【００３８】
図２は、ビジュアル聴診器１のシステム構成例を示す図である。
【００３９】
ビジュアル聴診器１は、患者の体面に装着され、人体から発生する可聴音を集音し電気信号に変換する集音手段３と、集音手段３から出力される電気信号を可聴音デジタルデータに変換するＡ／Ｄ変換手段１０と、Ａ／Ｄ変換手段１０から時系列として出力される可聴音デジタルデータを複数の周波数帯成分に変換する周波数変換手段２０と、周波数変換手段２０から出力される複数の周波数帯成分からなる可聴音デジタルデータを振幅、周波数および時間の３次元によって３次元画像化するための３次元画像処理手段３０と、３次元画像処理手段３０によって画像化されたデータを表示する表示手段５とが順次直列的に接続されて構成される。
【００４０】
また、ビジュアル聴診器１は、Ａ／Ｄ変換手段１０、周波数変換手段２０および３次元画像処理手段３０に対して各種パラメータを設定するパラメータ設定手段４０、パラメータ設定手段４０に対してユーザが外部から各種パラメータを入力する入力手段６、各種パラメータを自動的に設定しかつ予め定めた手順に従って変更することができる表示自動変更手段５０を備える。
【００４１】
さらに、ビジュアル聴診器１は、既に記憶されている可聴音デジタルデータや３次元画像処理された画像データ等を出力し、Ａ／Ｄ変換手段から出力される可聴音デジタルデータや３次元画像処理手段から出力される画像データ等を入力することができるデータ入出力手段６０を備える。データ入出力手段６０は、例えばＤＶＤ等の記憶媒体の読み出し・書き込みに基づいてデータを入力および出力する形態であっても良いし、例えばインタネットやＬＡＮ等の電気通信回線を介してデータを入力および出力する形態であっても良い。
【００４２】
なお、図２に示した本実施形態のビジュアル聴診器１のシステム構成例は、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変形可能である。また、本実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。
【００４３】
例えば、データ入出力手段６０を構成要素としない形態であっても良い。また逆にデータ入力手段６０を備え、集音手段３およびＡ／Ｄ変換手段１０を構成要素としない形態でもよい。或いはまた、表示手段５を構成要素としない形態であっても良い。
【００４４】
（２）ビジュアル聴診器１の動作概要
集音手段３は、例えばマイク等に代表される可聴音を電気信号に変換するトランスデューサである。呼吸音をモニタするような場合には集音手段３は例えば患者の喉頭部近傍に装着される。また心音をモニタするような場合には心臓近傍の体表面等に装着される。
【００４５】
集音手段３から出力される電気信号は、接続ケーブル等を介してＡ／Ｄ変換手段１０に接続される。この際、集音手段３とＡ／Ｄ変換手段１０との間に、不要な高周波成分を除去するためのフィルタ（図示していない）を設ける構成としてもよい。
【００４６】
また、集音手段３を複数設け、Ａ／Ｄ変換手段１０の前段にマルチプレクサ（図示していない）を設けた構成としても良い。係る構成によれば、人体の異なる場所に装着した複数の集音手段３からの可聴音をマルチプレクサを切り換えることによって１つの表示手段５でモニタすることが可能となる。
【００４７】
Ａ／Ｄ変換手段１０に入力された電気信号は、Ａ／Ｄ変換器を主構成とするＡ／Ｄ変換手段１０でサンプリングされて離散的なデジタル信号に変換される。このデジタル信号を可聴音デジタルデータという。可聴音デジタルデータは、集音手段３で集音された可聴音の振幅が時間方向に変化する時系列データである。
【００４８】
可聴音デジタルデータは、周波数変換手段２０に入力される。周波数変換手段２０は可聴音デジタルデータを複数の周波数帯成分に変換する。
【００４９】
周波数変換手段２０は、例えば高速フーリエ変換（以下、ＦＦＴ（Ｆａｓｔ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）という。）に代表されるＤＦＴ（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ  Ｆｏｕｒｉｅｒ  Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）や複数のデジタルフィルタバンク等によって実現される。
【００５０】
本実施形態では、周波数変換手段２０はＦＦＴによって実現しており、ソフトウェアによってＦＦＴ演算を実行している。ＦＦＴ演算はハードウェアによるＦＦＴ演算回路で構成してもよい。
【００５１】
周波数変換手段２０がＦＦＴの場合、一般的には２のｎ乗のサンプル数の時系列データが一括してＦＦＴに入力され、周波数成分に分解された振幅値が出力される。ＦＦＴの出力は振幅値を２乗した電力値であっても良い。
【００５２】
なお、ＦＦＴに入力される時系列データのサンプル数をＮ（Ｎ＝２ｎ）と表記するものとし（ＮはＦＦＴポイント数と呼ばれることもある）、Ａ／Ｄ変換のサンプリング周期Δｔとサンプル数Ｎの積をＦＦＴのフレーム時間長Ｔと表記する（Ｔ＝Δｔ・Ｎ）ものとする。また、ＦＦＴから出力される周波数成分の数をＭと表記するものとする。
【００５３】
ＦＦＴによる周波数変換手段２０は、サンプル数Ｎの一群の時系列データを逐次入力してＦＦＴ繰り返し周期Ｔ’で繰り返し演算を行うが、ＦＦＴ繰り返し周期Ｔ’とＦＦＴフレーム時間長Ｔとは本来異なった物理量である。しかしながら、リアルタイム処理システムでは両者は同じ値をとることが多い。この場合、Ｔ’＝Ｔとなり、ＦＦＴ繰り返し周期はフレーム時間長Ｔと同じ値となる。本実施形態においてもＴ’＝Ｔとしている。
【００５４】
周波数変換手段２０からは、ＦＦＴ繰り返し周期Ｔ’（Ｔ’＝Ｔ）毎にＭ個の周波数成分に分解された可聴音デジタルデータの振幅値が出力され、３次元画像処理手段３０に入力される。
【００５５】
３次元画像処理手段３０は、入力された可聴音デジタルデータを、振幅、周波数及び時間の３軸に対応させて３次元画像を生成する。
【００５６】
図３は、３次元画像処理手段３０で生成された３次元画像の一例を示すものである。図３に示した例では、可聴音デジタルデータの振幅は後述するｓｏｎｅ値表示となっており振幅の表示範囲は「０．０」ｓｏｎｅから「３．０」ｓｏｎｅの範囲となっている。表示周波数範囲は、最小値が「０」、最大値が「１０００」Ｈｚの設定となっている。
【００５７】
また、表示時間範囲は「２．０」ｓｅｃの設定となっている。表示時間範囲を「２．０」ｓｅｃと設定した場合、過去２秒間の可聴音デジタルデータが３次元表示されることになる。即ち、時間軸上の「２．０」ｓｅｃの位置には２．０秒前の可聴音デジタルデータが周波数成分に分解されて表示され、時間軸上の「０．０」ｓｅｃの位置には０．０秒前の、即ち最新の入力の可聴音デジタルデータが周波数成分に分解されて表示されることになる。
【００５８】
最新の入力は、時間軸上の「０．０」ｓｅｃの位置に逐次入力され、その後時間軸に沿ってスイープされて（流れて）行く。このように、３次元画像処理手段３０は、周波数成分に分解された可聴音デジタルデータを実時間で動画として表示することが可能である。
【００５９】
また、可聴音デジタルデータは、振幅の大きさに対応したカラー化が施されて表示される。例えば振幅の大きさを可視光の波長に対応させて、振幅の最大値を例えば赤色に、また振幅の最小値を例えば紫色に着色してカラー表示させている。このようなカラー化によって、３次元表示された可聴音デジタルデータの振幅の大きさをユーザは瞬時に判断することが可能となる。
【００６０】
図４は、ビジュアル聴診器１の表示手段５に表示される標準画面ウィンドウ３０１の一例を示したものである。
【００６１】
標準画面ウィンドウ３０１の中央部には、３次元画像表示領域Ａが設けられており、図３に例示した３次元画像が表示される。
【００６２】
標準画面ウィンドウ３０１の上部の領域には、入力波形表示領域Ｂが設けられており、周波数変換手段２０によって周波数成分に分解される前の可聴音デジタルデータの時間波形が表示される。
【００６３】
標準画面ウィンドウ３０１の右部および下部の帯状の領域には、操作ボタン領域Ｃが設けられている。操作ボタン領域Ｃには、スタートボタン３０２、ストップボタン３０３等、ビジュアル聴診器１に対する各種の操作を行うためのボタンや、負荷窓３１１，表示間隔窓３１２等のビジュアル聴診器１の内部状態を示すための窓が表示されている。
【００６４】
操作ボタン領域Ｃの特定のボタンをクリックすることにより、さらに詳細な操作や表示をさせることができる。例えば、設定ボタン３０４をクリックすると、図５に例示した表示設定ウィンドウ３３０が標準画面ウィンドウ３０１の一部に重ねて表示される。
【００６５】
図５に例示した表示設定ウィンドウ３３０によってさらに詳細にビジュアル聴診器１のパラメータを設定することが可能となる。
【００６６】
操作ボタン領域Ｃに設けられている各種ボタンや標準画面ウィンドウ３０１への各種パラメータの設定は、ビジュアル聴診器１の入力手段６を用いて行うことができる。
【００６７】
図２に示した入力手段６は、例えば図１に示した方向キー６ａや確定キー６ｂによって実現できる。この他、入力手段６としてマウスやジョイスティック等のポインティングデバイスを用いた実施形態としても良いし、キーボードを用いた実施形態としてもよい。またフットコントローラを用いた実施形態としても良い。
【００６８】
図２のパラメータ設定手段は、入力手段６を用いて指定された各種パラメータをビジュアル聴診器１に登録し、登録された各種パラメータを、Ａ／Ｄ変換手段１０、周波数変換手段２０および３次元画像処理手段３０に設定する。
【００６９】
各種パラメータの設定は、入力手段６と図５に示した表示設定ウィンドウ３３０等とを用いてユーザが手動で設定できる他、表示自動変更手段５０を用いて自動的に設定、変更をすることもできる。表示自動変更手段５０による自動設定、変更機能によって、医療現場における医師の操作負担が大幅に低減されることになり、ビジュアル聴診器１の操作性が大きく向上する。
【００７０】
（３）Ａ／Ｄ変換手段の構成と動作
図６は、Ａ／Ｄ変換手段１０の細部構成を示した図である。Ａ／Ｄ変換手段１０は、マイク等ならなる集音手段３の出力（アナログ信号である電気信号）が接続される利得可変増幅器１０１、アナログ信号をデジタル信号に変換し、可聴音デジタルデータとして出力するＡ／Ｄ変換器１０２、Ａ／Ｄ変換器１０２の出力に対して所定の係数を乗じることによって可聴音デジタルデータの利得をデジタル領域で変更可能とする利得制御部１０３が順次直列的に接続されて構成される。
【００７１】
利得可変増幅器１０１および利得制御部１０３に対する利得は、パラメータ設定手段４０から入力される。利得可変増幅器１０１および利得制御部１０３において利得を設定する或いは変更する理由は、Ａ／Ｄ変換手段１０の出力、即ち周波数変換手段２０の入力が適切な振幅範囲に入るようにするためである。
【００７２】
Ａ／Ｄ変換手段１０から出力される可聴音デジタルデータの時間波形は、図４に示した標準画面ウィンドウ３０１の上部の入力波形表示領域Ｂに表示される。
【００７３】
一方、利得可変増幅器１０１および利得制御部１０３に対する利得は、図４に示した標準画面ウィンドウ３０１の右下部に設けられた「Ｗａｖｅ」バー３１８によって変更できる。ユーザは、「Ｗａｖｅ」バー３１８のスライドつまみ３１９をドラッグして上下させることによって利得可変増幅器１０１および利得制御部１０３に対する利得を変更させることができる。
【００７４】
入力波形表示領域Ｂに表示される可聴音デジタルデータの時間波形は、設定される利得に応じて実時間でその振幅が変化する。従って、入力波形表示領域Ｂの時間波形を目視ししながら振幅に対する利得を適切な値に設定することができる。
【００７５】
なお、利得可変増幅器１０１或いは利得制御部１０３のいずれか一方を省略した実施形態としても良い。例えばＡ／Ｄ変換器１０２のダイナミックレンジが十分広く、診断の対象とする可聴音によってＡ／Ｄ変換器１０２が飽和することが考えられないような場合にあっては利得可変増幅器１０１を省略することも可能である。
【００７６】
Ａ／Ｄ変換器１０２のサンプリング周期Δｔ（或いはその逆数のサンプリング周波数ｆｓでもよい。ｆｓ＝１／Δｔ）はパラメータ設定手段４０から設定される。
【００７７】
サンプリング周期Δｔ（或いはサンプリング周波数ｆｓ）は、ユーザが直接設定する形態としてもよいし、ユーザが設定する他のパラメータから間接的に設定しても良い。例えば、ユーザが設定したＦＦＴのフレーム時間長ＴとＦＦＴポイント数Ｎからサンプリング周期Δｔを算出する形態としても良い（Δｔ＝Ｔ／Ｎ）。
【００７８】
或いは、モニタする可聴音の周波数帯域が限定されている（極端に高い周波数成分は含まれない）という前提の基で、サンプリング周期Δｔ（或いはサンプリング周波数ｆｓ）を予め固定値として設定してもよい。例えばサンプリング周期Δｔを６２．５μｓ（或いはサンプリング周波数ｆｓを１６ｋＨｚ）と固定して設定しても良い。
【００７９】
（４）周波数変換手段の構成と動作
図７は、周波数変換手段２０の細部構成を示したものである。周波数変換手段２０は、Ａ／Ｄ変換手段１０から出力される時系列の可聴音デジタルデータに対して適宜の窓関数を乗じるウェイティング演算部２０１、ＦＦＴ演算および振幅値演算を行うＦＦＴ演算部２０２、周波数軸の表示をリニア表示、対数表示或いはＢａｒｋ値表示等で表示させるための周波数軸変換部２０３等から構成される。
【００８０】
ウェイティング演算部２０１で用いられる窓関数はパラメータとして選択することができる。窓関数の選択は、図５に示した表示設定ウィンドウ３３０の窓関数欄３３７をクリックすることによって表示される複数の窓関数の中から、例えば「ハミング」窓を選択することができる。
【００８１】
周波数軸変換部２０３では、ＦＦＴ演算部２０２から出力される周波数成分（リニアな周波数成分）を対数表示、或いはＢａｒｋ値表示させるために、例えば変換用テーブル等を用いて変換を行うものである。リニア表示、対数表示、或いはＢａｒｋ値表示等はパラメータとして選択可能である。図５に示した表示設定ウィンドウ３３０の周波数軸欄３３２をクリックすることによって表示される複数の表示種類の中から、例えば「Ｂａｒｋ」値表示を選択することができる。
【００８２】
なお、Ｂａｒｋ値については、例えば特許文献１の図３の説明において詳述されているためここでは説明を省略する。
【００８３】
ＦＦＴ演算部２０２に対しては、ＦＦＴフレーム長Ｔ、ＦＦＴポイント数Ｎ等のパラメータがパラメータ設定手段４０から設定される。ＦＦＴフレーム長Ｔ、ＦＦＴポイント数Ｎおよびサンプリング周期Δｔ（或いはサンプリング周波数ｆｓ）の３つのパラメータの間には、Ｔ＝Ｎ・Δｔ（或いはＴ＝Ｎ／ｆｓ）の関係がある。従って、２つのパラメータを決めれば残りの１つのパラメータは自動的に決まってしまう。さらに、サンプリング周期Δｔを固定とした場合には、ＦＦＴフレーム長Ｔの値を設定すればＦＦＴポイント数は自動的に決まる。
【００８４】
例えばサンプリング周期Δｔを６２．５μｓ（或いはサンプリング周波数ｆｓを１６ｋＨｚ）と固定している場合において、ＦＦＴフレーム長Ｔの値を例えば１００ｍｓと設定した場合、Ｔ／Δｔ＝１６００となるが、Ｎは一般に２のｎ乗数であるため、Ｎは２０４８となる。なお、ここに示した３つのパラメータの決定方法は一例を示したものであり、他の決定方法であってもよい。
【００８５】
ＦＦＴフレーム長Ｔは、図５に示した表示設定ウィンドウ３３０のＦＦＴ間隔欄３３５をクリックすることによって表示される複数の時間の中から例えば「１００」ｍｓを選択することができる。
【００８６】
なお、ＦＦＴフレーム長ＴとＦＦＴ繰り返し周期Ｔ’（或いはＦＦＴ間隔Ｔ’）とは、本来異なる物理量であるが、両者を同じ値としても支障はなく、本実施形態においてもＦＦＴフレーム長とＦＦＴ繰り返し周期とは同じ値に設定するものとしている。従ってＦＦＴ間隔欄３３５にひとつの値Ｔを設定することによってＦＦＴフレーム長ＴとＦＦＴ繰り返し周期Ｔが同時に設定される。
【００８７】
ところで、一般にＦＦＴフレーム長Ｔと時間分解能との間には密接な関係が存在する。ここで、時間分解能とは、時間軸上に２以上のピーク波形が各々ある時間間隔をもって隣接している場合において、各ピーク波形の存在を識別することができる最小時間間隔のことをいう。
【００８８】
ＦＦＴフレーム長Ｔが大きくなると時間分解能は低下する。逆にＦＦＴフレーム長Ｔが小さいと時間分解能は高くなる。
【００８９】
また、ＦＦＴフレーム長Ｔは、時間軸上の波形の位置精度にも影響を与える。例えば、ＦＦＴの入力が持続時間の短い単一のパルス状の波形であった場合において、ＦＦＴフレーム時間Ｔがパルスの持続時間に比べて例えば１０倍程度大きいとすると、ＦＦＴ出力におけるパルス状波形の持続時間は約１０ないし２０倍程度に広がった波形となってしまう。即ち、ＦＦＴの入力と出力との間において、時間軸上の波形の再現性が損なわれたものとなってしまう。
【００９０】
なお、ＦＦＴの出力における時間軸上の波形とは、実時間で繰り返し出力されるＦＦＴの周波数成分のうち、特定の周波数成分の振幅値をＦＦＴの周期毎に並べた波形のことをいう。
【００９１】
このように、ＦＦＴフレーム長Ｔが入力波形振幅の変動周期（或いは入力パルス波形の持続時間）に比べて大きくなると、時間分解能が低下するとともに、ＦＦＴ出力における時間波形の再現性が確保できなくなる。
【００９２】
特許文献１に開示する呼吸音可視化モニタ装置は、測定対象が呼吸音に限定されており、医師の聴診器による診断対象である心音は測定対象に含まれていない。この理由は、心音がもつパルス状の可聴音の持続時間が呼吸音に比べてはるかに短いためである。
【００９３】
心音がもつ短いパルス状の波形をＦＦＴ出力において正確に再現するためには、ＦＦＴフレーム長を心音のパルスの持続時間と同程度か或いはそれ以下に短縮化する必要がある。またＦＦＴフレーム長の短縮化にともなって、ＦＦＴ演算のＦＦＴ繰り返し周期も併せて短縮化される。
【００９４】
ＦＦＴフレーム長の短縮化およびＦＦＴ繰り返し周期の短縮化を実時間で実現するためにはいずれもＦＦＴの演算処理速度を向上させる必要がある。またＦＦＴ出力を実時間で３次元表示するためには画像処理速度も合わせて向上させる必要がある。特許文献１が開示する呼吸音可視化モニタ装置では係る処理速度の向上は実現困難であった。
【００９５】
本発明にかかるビジュアル聴診器１は、上記問題を解決するためにＦＦＴ演算速度および画像処理速度の高速化を図り、ＦＦＴフレーム長の短縮化およびＦＦＴ繰り返し周期の短縮化を可能としている。
【００９６】
一般にパルス状の心音の時間的な音響変化を描写するためには約５ｍｓ程度毎の解析と表示を高速にくりかえしていく必要である。このため、ＦＦＴフレーム長およびＦＦＴ繰り返し周期の下限値を約５ｍｓ以下でも処理可能となるように高速化を図り、対応するパラメータの設定も約５ｍｓ以下に設定可能となるようにしている。
【００９７】
この結果、ビジュアル聴診器１による監視、診断対象は、呼吸音だけでなく、心音を含めた人体から生じる可聴音全般に拡張することが可能となっている。
【００９８】
さらに、呼吸音に限定した場合においても、監視、診断可能な呼吸音の範囲は拡張させることができる。
【００９９】
異常呼吸音と呼ばれる呼吸音の中には正常な呼吸音に比べて持続時間がはるかに短いものが含まれることが知られている。例えば、間質性肺炎等の患者の呼吸音に含まれることが多いといわれている捻髪音（ｆｉｎｅ  ｃｒａｃｋｌｅ）は、その持続時間が正常な呼吸音に比べて短く（例えば数ｍｓ程度）、特許文献１が開示する呼吸音可視化モニタ装置では測定困難であった。
【０１００】
ビジュアル聴診器１によれば、ＦＦＴフレーム長およびＦＦＴ繰り返し周期の下限値を約５ｍｓとすることが可能であるため、捻髪音（ｆｉｎｅ  ｃｒａｃｋｌｅ）のような持続時間の短い異常呼吸音であっても監視、診断することが可能である。
【０１０１】
図８は、ＦＦＴフレーム長ＴとＦＦＴの出力における時間軸上の波形の再現性と関係を模式的に示したものである。
【０１０２】
図８（ａ）は、ＦＦＴの入力波形Ｄを示したものであり、横軸に時間を縦軸に振幅をとってプロットしたものである。入力波形Ｄは、比較的持続時間の長い波形Ｄ１と持続時間が短い（約５ｍｓ程度）パルス状の波形Ｄ２とからなる。入力波形Ｄ上のドットの間隔は２．５ｍｓとしている。なお、パルス状の波形Ｄ２は、異常呼吸音である捻髪音（ｆｉｎｅ  ｃｒａｃｋｌｅ）の時間波形を模擬したものである。
【０１０３】
図８（ｂ）は、ＦＦＴの出力における時間軸上の波形を示したものである。出力波形Ｅは、ＦＦＴフレーム長Ｔを２５ｍｓとしたときの出力波形を示している。また出力波形Ｆは、ＦＦＴフレーム長Ｔを５ｍｓとしたときの出力波形を示している。
【０１０４】
図８（ｂ）からわかるように、ＦＦＴフレーム長Ｔがパルス状の波形Ｄ２の持続時間に比べて長い場合は（出力波形Ｅの場合）パルス状の波形Ｄ２の再現性は悪く、パルス状の波形Ｄ２のピークは識別困難である。これに対してＦＦＴフレーム長Ｔとパルス状の波形Ｄ２の持続時間とが同程度の場合（出力波形Ｆの場合）、パルス状の波形Ｄ２の再現性は高く、パルス状の波形Ｄ２のピークが識別できる。
【０１０５】
（５）３次元画像処理手段の構成と動作
図９は、３次元画像処理手段３０の細部構成を示したものである。３次元画像処理手段３０は、振幅圧縮／拡大処理部３５１、振幅軸変換処理部３５２、上限リミット／下限カットオフ処理部３５３、原３Ｄ画像作成処理部３５４、表示更新用３Ｄ画像作成処理部３５５、回転等処理部３５６が順次直列的に接続されて構成される。
【０１０６】
振幅圧縮／拡大処理部３５１は、周波数変換手段２０から出力される周波数毎の振幅値に対して、所定の振幅値（圧縮閾値という）以上の振幅値に対しては利得を下げて振幅を圧縮し、圧縮閾値未満の振幅値に対しては利得を上げて振幅を拡大する処理を行うものである。
【０１０７】
ビジュアル聴診器１に入力される可聴音は、微弱な音と比較的大きな音が混在し時間的に変動している。微弱な可聴音に対してはその振幅を拡大してより見やすい状態で表示したいという要望がある。しかしながら、入力される可聴音に対して一律に利得を上げて振幅を拡大させると、大きな振幅入力に対しても拡大され飽和状態となるおそれがある。
【０１０８】
そこで、圧縮閾値以上の振幅値に対しては利得を下げて振幅を圧縮し、圧縮閾値未満の振幅値に対しては利得を上げて振幅を拡大する処理を行うことにより、大きな入力に対しても飽和させることなく微弱な信号を拡大することが可能となる。
【０１０９】
振幅圧縮／拡大処理部３５１に対して設定するパラメータには、圧縮閾値と圧縮比がある。ビジュアル聴診器１は、圧縮閾値と圧縮比の入力方法をグラフ化したインタフェースを備えることによって簡素化を図り操作性を向上させている。
【０１１０】
図１０は、圧縮調節ウィンドウ３４０を示している。圧縮調節ウィンドウ３４０は、図４に示した標準画面ウィンドウ３０１の調節ウィンドウ表示ボタン３２０をクリックすると標準画面ウィンドウ３０１に重ねて表示される。
【０１１１】
圧縮調節ウィンドウ３４０のうち、大きな正方形をなす圧縮調節領域３４１は、入力振幅と出力振幅の関係を可視化している。横軸が入力振幅に対応し、縦軸が出力振幅に対応する。折れ線内にある調節ボタン３４２はポインタをドラッグすることによって移動する。図１０に示した折れ線の状態は、調節ボタン３４２より上の領域にある折れ線の傾斜は「１」より小さく、この領域（領域３４３）の振幅は圧縮される。一方、調節ボタン３４２より下の領域にある折れ線の傾斜は「１」より大きく、この領域（領域３４４）の振幅は拡大される。
【０１１２】
圧縮調節ウィンドウ３４０のうち右部にある帯状の領域には振幅値の大きさに割り振られている色表示がバー状に表示される。
【０１１３】
圧縮調節ウィンドウ３４０によれば、ユーザが調節ボタン３４２をドラッグさせるだけで圧縮閾値と圧縮比を同時にかつ極めて簡易に設定することができる。また、設定した圧縮閾値と圧縮比は圧縮調節ウィンドウ３４０の右下の圧縮閾値欄３４５（Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ）と圧縮比欄３４６（ｒａｔｉｏ）に数値として表示されるため、正確な数値設定が可能となる。
【０１１４】
振幅軸変換処理部３５２は、３次元画像表示における振幅値の単位を変更・設定するための処理を行う。音の大きさを表す単位としては、リニア表示としての音圧、音圧を対数に変換して対数表示（或いはｄＢ表示）で表す音圧レベルが一般的である。
【０１１５】
この他、人間の耳の感音特性を含めた特性（これをラウドネス特性という。）を表す単位としてｐｈｏｎｅ値或いはｓｏｎｅ値も音の大きさを表す単位としてしばしば用いられる。
【０１１６】
図１１は、音圧レベル（音圧の対数表示）とラウドネス特性の関係を示す図である。図１１に示した曲線群はラウドネス等感曲線とも呼ばれる。ｐｈｏｎｅ値は、周波数１ｋＨｚの点において音圧レベルとｐｈｏｎｅ値の数値を一致させ、周波数１ｋＨｚ以外の領域では人間の耳の感音特性を考慮して補正したものである。人間の耳の感音特性には周波数依存性があり、低い周波数に対しては感度が鈍くなる傾向がある。ｐｈｏｎｅ値はこの傾向を反映させたもので周波数依存性をもっている。これに対して、音圧レベルは絶対的な物理量であり、周波数依存性はない。
【０１１７】
例えば、図１１において、音圧レベル３０（ｄＢ）は、１ｋＨｚ（点α）においても１００Ｈｚ（点β）においても音圧レベル３０（ｄＢ）である。これに対して、ｐｈｏｎｅ値は、１ｋＨｚ（点α）においては音圧レベルと同じ数値の３０ｐｈｏｎｅであるが、１００Ｈｚ（点β）においは１０ｐｈｏｎｅとなり、音圧レベルに対して数値が２０低い値となる。これは、人間の耳の感音特性が低い周波数に対しては感度が鈍くなる傾向を反映させたものである。
【０１１８】
ｓｏｎｅ値は、ｐｈｏｎｅ値を別の尺度で表現したものであり、ｐｈｏｎｅ値と同じ曲線群で表される。ｓｏｎｅ値の定義は、４０ｐｈｏｎｅを１ｓｏｎｅとし、ｐｈｏｎｅ値の数値が１０上がるとｓｏｎｅ値を２倍とし、ｐｈｏｎｅ値の数値が１０下がるとｓｏｎｅ値を１／２倍とするものである。例えば３０ｐｈｏｎｅの曲線は１／２ｓｏｎｅの曲線と一致し、２０ｐｈｏｎｅの曲線は１／４ｓｏｎｅの曲線と一致する。
【０１１９】
ビジュアル聴診器１では、周波数依存性の無い物理量である音圧表示（リニア表示）およびその対数表示である音圧レベルに加えて、人間の耳の感音特性を反映したｐｈｏｎｅ値およびｓｏｎｅ値によって表示可能とし、これらをパラメータとして選択可能な形態としている。
【０１２０】
経験を積んだ医師は、従来の聴診器による診断によって自らの耳に聞こえる人体の可聴音の大きさを判断している。ビジュアル聴診器１においても、マイク等の集音手段３から出力される物理量に対して人間の耳の感音特性を反映したｐｈｏｎｅ値およびｓｏｎｅ値に変換して振幅値を表示可能とすることによって、医師の経験を活かした適切な監視、診断が可能となる。
【０１２１】
振幅軸変換処理部３５２では、音圧表示、対数表示、ｐｈｏｎｅ値表示およびｓｏｎｅ値表示の４種の表示に加えて、さらに１／Ｘｓｏｎｅ補正法を用いた振幅値の補正表示を可能としている。
【０１２２】
１／Ｘｓｏｎｅ補正法とは、１／Ｘｓｏｎｅ特性を表す曲線の１ｋＨｚを基準とした周波数特性（１ｋＨｚを基準とした変化量）を他の曲線の１ｋＨｚ以外の領域にも適用して振幅値を補正するものである。
【０１２３】
例えば１／Ｘｓｏｎｅ補正法において、Ｘとして「８」を選択した場合、基準となる曲線は１／８ｓｏｎｅ曲線（図１１において、曲線Ｇ）となる。この１／８ｓｏｎｅ曲線の１ｋＨｚを基準とした変化量を他の曲線の１ｋＨｚ以外の領域に適用して補正する。例えば２ｓｏｎｅの曲線（５０ｐｈｏｎｅの曲線と同じ）に適用して補正した場合、補正後の２ｓｏｎｅの曲線（或いは５０ｐｈｏｎｅの曲線）は、曲線Ｈに変更される。
【０１２４】
この結果、周波数が２００Ｈｚで音圧レベルが約５８ｄＢの振幅値（点γ）は、補正前は４ｓｏｎｅ（或いは６０ｐｈｏｎｅ）であったものが１／Ｘｓｏｎｅ補正法を適用した場合２ｓｏｎｅ（或いは５０ｐｈｏｎｅ）として表される。
【０１２５】
１／Ｘｓｏｎｅ補正法は、１ｋＨｚ以下の周波数において、同じ音圧レベルであってもｓｏｎｅ値或いはｐｈｏｎｅ値の値をより低く補正するものである。
【０１２６】
一般に人体からの可聴音を監視、診断しようとする場合に、ある周波数以下の成分は重要性が低い場合がしばしばある。例えば呼吸音の監視、診断においては１００Ｈｚ以下の周波数成分は重要性が低いとされる場合において、１００Ｈｚ以下の表示を完全にカットするのではなく、表示感度を下げて表示したいという要望がある。１／Ｘｓｏｎｅ補正法はかかる要望に答えるものである。
【０１２７】
なお、音圧表示、対数表示、ｐｈｏｎｅ値表示、ｓｏｎｅ値表示および１／Ｘｓｏｎｅ補正法の選択は、図５に示した表示設定ウィンドウ３３０のレベル軸欄３３３をクリックして容易に選択することができる。
【０１２８】
次に、図９に示す上限リミット／下限カットオフ処理部３５３は、設定される振幅の上限値および下限値に基づいて、上限リミット処理および下限カットオフ処理をおこなうものである。
【０１２９】
上限リミット処理は、設定されている上限値以上の振幅の信号に対しては、上限値をその振幅として表示させる。
【０１３０】
一方、下限カットオフ処理は、設定されている下限値以下の振幅の信号に対してはその表示を禁止する。下限カットオフ処理によって、監視、診断上不要な程度の微小な可聴音や不要な雑音の表示を排除することが可能となり、視認性を向上させることが可能となる。
【０１３１】
振幅の上限値、下限値は図４に示した標準画面ウィンドウ３０１の右下にある３Ｄバー３１５によって容易に設定・変更することができる。標準画面ウィンドウ３０１の上側バー３１６をドラッグすることによって上限値は変更できる。このとき、３次元画像表示領域Ａの振幅上限値３２２も併せて変更される。同様に、標準画面ウィンドウ３０１の下側バー３１７をドラッグすることによって下限値が変更でき、３次元画像表示領域Ａの振幅下限値３２３も併せて変更される。
【０１３２】
原３Ｄ画像作成処理部３５４は、３次元画像表示の基となる３次元データの作成を行う処理である。設定された表示周波数の下限値、上限値のパラメータを基にＦＦＴから出力された周波数成分の中から表示に必要な周波数成分を選択する。
【０１３３】
また、設定された表示時間範囲とＦＦＴ繰り返し周期のパラメータを基に、ＦＦＴから逐次繰り返し出力されてくるデータを時間方向で切り取る処理を行う。例えば表示時間範囲が６秒、ＦＦＴ繰り返し周期が５０ｍｓと設定されている場合、１２０個（６０００ｍｓ／５０ｍｓ＝１２０）のＦＦＴ出力を時間の新しい順から取り出し、これを３次元画像表示の基となる３次元データとする。
【０１３４】
なお、表示周波数の下限値、上限値の設定は、図５に示した表示設定ウィンドウ３３０の周波数表示範囲欄３３６から設定することができる。また、表示時間範囲とＦＦＴ繰り返し周期は、同じく図５に示した表示設定ウィンドウ３３０の時間軸欄３３１およびＦＦＴ間隔欄３３５から設定することができる。
【０１３５】
表示更新用３Ｄ画像作成処理部３５５は、原３Ｄ画像作成処理部３５４から出力される３次元データから表示更新用の３次元データを作成するものである。
【０１３６】
ビジュアル聴診器１は、心音や捻髪音を監視、診断可能とするため、ＦＦＴフレーム長ＴやＦＦＴ繰り返し周期の短縮化を図っている。このため、ＦＦＴからは例えば５ｍｓの繰り返し周期で新しいＦＦＴデータが出力される。従って、原理的には３次元画像の表示は５ｍｓ毎に更新することが可能である。
【０１３７】
しかしながら、人間が３次元画像を目視する場合、５ｍｓ毎の画像の変化は識別することができない。３次元画像の更新周期は人間が識別できる範囲であれば十分である。例えば３０ｍｓ程度の更新周期であっても人間の目には十分滑らかな連続性を確保できる。
【０１３８】
図１２は、３次元データのうち特定の周波数成分をとりだして、振幅波形と時間とをプロットしたものである。複数の同じ波形を時間方向にシフトして表示することによって画像が更新される様子を模擬したものである。また、各波形上のドットの周期はＦＦＴ繰り返し周期を表している。図１２においては、画像の更新周期とＦＦＴ繰り返し周期は同じ値となっている。
【０１３９】
これに対して図１３は、画像の更新周期をＦＦＴ繰り返し周期の２倍としたときの画像の更新状態を模擬したものである。ＦＦＴ繰り返し周期は図１２と同じ値であることから、画像の更新周期を２倍としても波形の形状そのものは図１２の形状と同じ形状が維持されている。
【０１４０】
ビジュアル聴診器１では、画像の更新周期とＦＦＴ繰り返し周期をそれぞれ独立に設定できるようにしている。従って、ＦＦＴ繰り返し周期を短く設定することによって持続時間が短い心音等の波形の再現性を確保しつつ、連続的な視認性が確保できる範囲で画像の更新周期を独立に低く設定することができる。この結果、後続する３次元画像の回転等処理に対して処理負荷を軽減することが可能となり、ハングアップ等の現象を排除することができる。
【０１４１】
回転等処理部３５６は、３次元画像に対して、回転・平行移動・拡大・縮小（以下回転等という）させて表示するための処理である。回転等処理は、３次元データに対して回転・平行移動・拡大・縮小を行うための変換行列演算や、３次元データから２次元画面への投射処理、隠れた部分の消去処理等を含む処理である。
【０１４２】
回転等を行う手法は種々の方法があるが、例えば３次元データに対する視線方向と視点距離を設定、変更することによって実現できる。
【０１４３】
３次元画像の回転等は、図４に示した回転ボタン３０７，平行移動ボタン３０８および拡大・縮小ボタン３０９によって手動で実施させることができる。例えば回転ボタン３０７をクリックして回転可能な状態にした後、３次元画像が表示されている画面の上から回転させたい任意の方向にポインタをドラッグすることによって３次元画像を回転させることができる。
【０１４４】
図１４は、３次元画像を回転・拡大・縮小させたときの様子を例示したものである。図１４（ａ）は初期の状態を示している。ユーザが図４に示した回転ボタン３０７をクリックして回転可能な状態にした後、図１４（ａ）内にポインタ（図示せず）を移動させて例えば図１４（ａ）内を左方向から右方向にポインタをドラッグすると、３次元画像は図１４において反時計方向に回転して図１４（ｂ）の状態になる。
【０１４５】
次にユーザが拡大・縮小ボタン３０９をクリックして拡大・縮小が可能な状態にした後、ポインタを手前方向（画面上で上から下へ）にドラッグすると３次元画像は拡大されて図１４（ｃ）の状態になる。逆にポインタを奥方向に（画面上で下から上へ）ドラッグすると３次元画像は縮小されて図１４（ｃ）の状態に戻る。
【０１４６】
さらにユーザが、回転ボタン３０７をクリックした後、画面上のポインタを左方向から右方向にドラッグすると３次元画像を継続して反時計方向に回転させることが可能であり、図１４（ｂ）から図１４（ｄ）の状態へ、さらには図１４（ｅ）の状態へ回転する。
【０１４７】
平行移動ボタン３０８をクリックすれば、同様にポインタをドラッグすることで３次元画像を任意の方向に平行移動させることができる。
【０１４８】
このように極めて簡便な方法で３次元画像を自由に回転等させることができ、可聴音の監視、診断を容易かつ正確に行うことが可能となる。
【０１４９】
例えば、可聴音の時間的変化や周波数の変化を総合的に判断したいような場合は３次元画像を斜め上方向から鳥瞰する状態に設定すればよい。可聴音の時間的な変化に着目したいときは、３次元画像を水平にして時間軸を画面の正面方向に向ければよい。さらに周波数成分の変化に着目したい場合は、周波数軸を画面の正面方向に向ければよい。このように３次元画像を任意の方向から監視することでより正確な診断が可能となる。
【０１５０】
可聴音が３次元画像化されることによってさらに種々の利点が生じる。例えば、カルテ等の診断記録において客観的かつ正確な記録が可能となる。従来捻髪音等の異常呼吸音の存在をカルテ等に記録する際には、その音の特徴を示す専門用語を用いて記載する等の手段がとられていた。可聴音が３次元画像化されることによって例えば、捻髪音の周波数や振幅を付記することが可能となりより客観的な記載とすることも可能となる。また、プリントアウトした３次元画像をカルテ等の記録に含めることもできる。
【０１５１】
（６）パラメータ設定手段の構成と動作
図１５は、パラメータ設定手段４０および表示自動更新手段５０の細部構成を示したものである。
【０１５２】
パラメータ設定手段４０は、入力手段６によるクリック等の手動操作で入力された情報を基に作成された手動パラメータファイル４０１、パラメータ設定手段４０で作成された手動パラメータファイル４０１と表示自動更新手段５０が備えるシナリオパラメータファイル５０５とからパラメータを適宜選択する第１の選択部４０２を備える。また、入力手段６からクリック、ドラッグ等操作によって入力される情報を基に回転等の内容を識別する手動指示による回転等識別部４０３、識別された回転等の情報を基に求められる視線方向・視点距離データ４０４、パラメータ設定手段４０で求められた視線方向・視点距離データ４０４と表示自動更新手段５０で求められた視線方向・視点距離データ５０６とを適宜選択する第２の選択部４０５等を備える。
【０１５３】
手動パラメータファイル４０１は、標準画面ウィンドウ３０１の各種ボタン３１４等、表示設定ウィンドウ３３０の各種ボタン３３１等、圧縮調節ウィンドウ３４０の調節ボタン３４２等で選択或いは入力された各種パラメータを基に作成される。
【０１５４】
視線方向・視点距離データ４０４は、図１６に例示したベクトルの方向（視線方向）やベクトルの始点（視点距離）によって表される量であり、３次元画像処理手段３０における回転等の演算に用いられる。視線方向・視点距離データ４０４を変化させることによって３次元画像は回転等する。
【０１５５】
（７）表示自動変更手段の構成と動作
図１５には表示自動更新手段５０の細部構成も併せて示している。
【０１５６】
表示自動更新手段５０は、予め作成してあるシナリオファイル５０１に基づいてＦＦＴ繰り返し周期等の各種パラメータや３次元画像の回転等を自動的に更新するものである。
【０１５７】
シナリオファイル５０１はシナリオが記述されているファイルのことであり、シナリオは、パラメータ設定コマンド５０２や移動コマンド５０３等の実行コマンドと、コマンドの実行手順を示した手順コマンド５０４から構成されたものである。
【０１５８】
図１７は、シナリオファイル５０１の一例を示したものである。シナリオファイル５０１の行番号１にはシナリオファイル５０１を識別するためのシナリオ名称が記述される。図１７の例では、シナリオ名称は「呼吸音（１）」である。
【０１５９】
行番号２および３には、手順コマンド「手順Ａ（Ｂ，１）」とこの手順コマンドに従って実行される実行コマンドが記述されている。ここで手順コマンド「手順Ａ（Ｂ，１）」の最初の「Ａ」はこの手順コマンドの識別名を表している。次の「Ｂ」は、手順コマンドＡの手順が終了した後の次の手順を示すジャンプ先の手順コマンドの識別名を表している。
【０１６０】
行番号３には、実行コマンドとして、パラメータ設定コマンド「パラメータ設定（＃２）」と記述されている。「パラメータ設定（＃２）」の意味するところは、シナリオパラメータファイル（＃２）に記述されている各種パラメータをＡ／Ｄ変換手段１０、周波数変換手段２０および３次元画像処理手段３０に送信し、設定せよ、という意味である。
【０１６１】
また、「手順Ａ（Ｂ，１）」のうち、「１」は手順コマンドＡに含まれる実行コマンドの繰り返し数を示している。本例に示された手順によれば、「パラメータ設定（＃２）」コマンドを１回だけ実行し、その後、識別名Ｂの手順コマンドへジャンプせよ、ということになる。
【０１６２】
行番号４〜７には、手順コマンド「手順Ｂ（Ｂ，１）」とこの手順コマンドに従って実行される複数の実行コマンドが実行順に記述されている。このようにひとつの手順コマンドに含まれる実行コマンドの数はひとつに限らない。また本例では、識別名Ｂの手順コマンドの次のジャンプ先は同じく識別名Ｂの手順コマンドとなっていることから、識別名Ｂの手順コマンドに含まれる実行コマンド（本例では３つの実行コマンド）が繰り返し実行されることになる。
【０１６３】
行番号５の、移動コマンド「移動（ｘ１、ｙ１、ｚ１、ｘ２、ｙ２、ｚ２、ｔ１、ｎ）」の意味は、現在の視線ベクトル（図１６における視線ベクトルＡ０）から、始点座標（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、終点座標（ｘ２、ｙ２、ｚ２、）で表現される視線ベクトルＡ１へ移動時間ｔ１でかつｎ回のステップで移動せよ、という意味である。３次元画像の回転等の演算の基になる視線方向、視点距離は、視線ベクトルの方向および視線ベクトルの始点の位置によって表現される。したがって、視線ベクトルを本実行コマンドによって移動させることによって３次元画像を回転等させることができる。
【０１６４】
本例でｔ１を４秒（４０００ｍｓ）、ｎを１００と記述した場合、視線ベクトルは４０ｍｓ毎に１００回のステップで離散的に移動するが、人間の目にはほぼ連続的に滑らかに移動しているように見える。
【０１６５】
行番号６にも同様の移動コマンド「移動（ｘ３、ｙ３、ｚ３、ｘ４、ｙ４、ｚ４、ｔ１、ｎ）」が記述されている。行番号５および行番号６の移動コマンドの実行によって、図１６に例示したように、現在の視線ベクトルＡ０から視線ベクトルＡ１へ、さらに視線ベクトルＡ２へ移動する。
【０１６６】
行番号７の、停止コマンド「停止（ｍ）」は、ｍ秒間停止せよ、という意味である。
【０１６７】
図１７はシナリオファイル５０１の一例ではあるものの、基本的には本例で示した４種のコマンド、即ち、手順コマンド、パラメータ設定コマンド、移動コマンドおよび停止コマンドによって総てのシナリオファイル５０１を記述することが可能である。
【０１６８】
このようにシナリオファイルを構成するコマンドの種類は限定されているため、キーボード等を用いてシナリオを直接記述するとしてもそれ程大きな負担とはならない。さらに後述するシナリオ簡易作成機能を用いればより一層簡易な方法でシナリオファイル５０１を作成することが可能である。
【０１６９】
シナリオファイル５０１の実行方法を図４、図１５および図１７を参照して説明する。
【０１７０】
まず、標準画面ウィンドウ３０１の下部のシナリオ選択欄３２５（図４参照）をクリックして所望のシナリオファイル５０１のシナリオ名称を選択する。例えば「呼吸音（１）」を選択する。次に同じく標準画面ウィンドウ３０１の右上部にあるスタートボタン３０２をクリックする。この２つの操作だけでシナリオファイル５０１（「呼吸音（１）」）に記述されている各コマンドが実行される。
【０１７１】
具体的には、まず手順コマンド「手順Ａ（Ｂ、１）」に含まれるパラメータ設定コマンド５０２がデコードされた後実行される。図１７の例で言えばシナリオパラメータファイル（＃２）５０５に記憶されている各種パラメータがＡ／Ｄ変換手段１０、周波数変換手段２０および３次元画像処理手段３０に自動的に設定される。
【０１７２】
なお、シナリオファイルが選択されて実行される場合には、パラメータ設定手段４０の第１の選択部４０２は、表示自動更新手段５０から出力されるパラメータが優先的に選択されるが、入力手段６から手動で特定のパラメータが設定された場合には、シナリオパラメータファイル内の該当するパラメータはオーバーライド（上書き）される。
【０１７３】
次に手順コマンド「手順Ｂ（Ｂ、１）」に含まれている２つの移動コマンドと停止コマンドが繰り返し実行される。移動コマンドに含まれる視線ベクトルの座標情報、移動時間、ステップ数の情報から視線方向、視点距離データが順次求められ、パラメータ設定手段４０の第２の選択部４０５を介して３次元画像処理手段３０へ送られる。３次元画像処理手段３０では、逐次送られてくる視線方向、視点距離データに基づいて、３次元画像に対して回転等の処理を行う。
【０１７４】
患者の診断中において、呼吸音の監視、診断から心音の監視、診断に切り換える場合がある。呼吸音と心音とではそれぞれの周期や周波数範囲が大きく異なる。このため、呼吸音と心音をそれぞれ最適な状態で監視、診断するためには、表示時間範囲や表示周波数範囲、ＦＦＴ繰り返し周期等の各種パラメータを変更する必要がある。しかしながら、各種パラメータの設定を患者の診断中に手動で変更するのは非常に面倒であり又誤操作の可能性もある。
【０１７５】
ビジュアル聴診器１が備える表示自動更新手段５０によれば、呼吸音用のシナリオと心音用のシナリオを予めそれぞれ備えることによって、操作の煩雑さや誤操作の危険性は解消される。呼吸音用のシナリオを実行させれば呼吸音の監視、診断に適した各種パラメータが自動的に設定することができ、心音用のシナリオを実行させれば心音の監視、診断に適した各種パラメータが自動的に設定することができるからである。
【０１７６】
また、呼吸音の監視、診断と心音の監視、診断とでは、３次元画像に対する回転等を変更しなければならない場合もある。このような場合には、予め呼吸音用のシナリオと心音用のシナリオとにそれぞれの監視、診断に適した回転等を移動コマンドで記述しておけばよい。
【０１７７】
（８）シナリオ簡易作成機能
シナリオファイル５０１は例えば４種程度のコマンドで簡便に記述することができるが、各種パラメータの内容や、視線ベクトルの座標点をキーボードを使って入力する操作は煩雑である。
【０１７８】
表示自動更新手段５０はシナリオファイル５０１を簡易に作成することができるシナリオ簡易作成部５１０を備えている。
【０１７９】
シナリオ簡易作成部５１０は、基本的にはシナリオファイル５０１の実行の手順（図１５参照）と逆の手順でシナリオファイル５０１を作成するものである。この際、各種パラメータの設定や、回転等の設定はパラメータ設定手段４０が備える手動入力機能を利用することによって簡易に設定できるようにしている。
【０１８０】
図１８は、シナリオファイル５０１を簡易に作成するためのシナリオ作成ウィザードを示したものである。
【０１８１】
まず、呼吸音用のシナリオを作成しようとする場合、呼吸音の監視、観測に適した各種パラメータを入力手段６および表示設定ウィンドウ３３０等を用いて手動で設定する。この結果、手動パラメータファイル４０１が作成される。
【０１８２】
次に、表示設定ウィンドウ３３０の下部にあるシナリオ作成ボタン３３８をクリックすると手動パラメータファイル４０１の内容がシナリオパラメータファイル５０５に転送・保存される。さらに、図１８に示したシナリオ作成ウィザード５１１が画面上に表示される。また、シナリオ作成ウィザード５１１の内部のシナリオ記述部５１３には、行番号１ないし４に相当するシナリオ名称および各コマンドが自動的に作成される。なお、シナリオ名称は当初は仮の名称が付されるが、シナリオ名称欄５１２に所望の名称（例えば「呼吸音（１）」）を入力することによって変更できる。
【０１８３】
次に、標準画面ウィンドウ３０１の内部にあるポインタをドラッグすることによって、３次元画像に対して手動で所望の回転等の設定を行う。そして、その状態のままシナリオウィザード５１１の移動ボタン５１４をクリックする。その結果、表示されている３次元画像の状態に対応する回転等の情報が視線ベクトル情報に変換されて行番号５に相当する移動コマンドを自動的に作成する。なお、移動コマンドのｔ１、ｎにはそれぞれ既定値として、例えば４０００（ｍｓ）、２００が設定されるが、これらの数値はシナリオ記述欄５１３に直接数値を入力することで変更可能である。
【０１８４】
さらに、標準画面ウィンドウ３０１の内部にあるポインタをドラッグすることによって、３次元画像に対して回転等を変更する。そして、変更後の画像の状態のままシナリオウィザード５１１の移動ボタン５１４を再度クリックする。その結果、表示されている３次元画像の状態に対応する回転等の情報が視線ベクトル情報に変換されて行番号６に相当する移動コマンドを自動的に作成する。
【０１８５】
つぎに、シナリオウィザード５１１の停止ボタン５１５をクリックする。その結果、行番号７の停止コマンドが自動作成される。停止時間ｍには既定値として例えば２０００（ｍｓ）が設定されるが、この数値もシナリオ記述欄５１３に直接数値を入力することで変更可能である。
【０１８６】
最後に、シナリオウィザード５１１の右上部にある、ＯＫボタン５１６をクリックすれば、シナリオ名称「呼吸音（１）」のシナリオファイルが作成される。
【０１８７】
（９）ソフトウェアによる処理
図２に示したビジュアル聴診器１のシステム構成、図７，図９および図１５に示した細部構成は、ハードウェアによっても実現可能であるが、ソフトウェアによっても実現できる。
【０１８８】
図１９は、図７，図９および図１５に示した細部構成による処理をソフトウェアによって実現した場合の処理の流れの一例を示すフローチャートである。
【０１８９】
まず、ステップＳＴ１０で、ＦＦＴ繰り返し周期、表示周波数範囲等の各種パラメータを入力する。また、最初に入力した各種パラメータの変化をモニタし、いずれかのパラメータに変化があった場合は再度変化のあったパラメータを入力する。
【０１９０】
次に、ステップＳＴ１１で、Ａ／Ｄ変換手段１０から、可聴音デジタルデータを入力する。ステップＳＴ１２では、入力した可聴音デジタルデータに対して、ＦＦＴ処理によって周波数変換処理を行う。ＦＦＴ処理は、ＦＦＴ演算の他、設定された窓関数によるウェイティング演算、ＦＦＴ演算結果に対する振幅値演算、リニア、Ｂａｒｋ等の周波数軸変換処理を含むものである。
【０１９１】
ステップＳＴ１３では、ＦＦＴ処理された各周波数成分毎の振幅値に対して、圧縮および拡大処理を行う。
【０１９２】
ステップＳＴ１４では、振幅軸を、リニア表示、対数表示、ｐｈｏｎｅ値表示、ｓｏｎｅ値表示等で表示させるために各周波数成分の振幅値に対して加工処理を行う。
【０１９３】
ステップＳＴ１５では、各周波数成分毎の振幅値に対して、上限値以上の信号に対してはリミットし、下限値以下の信号に対しては除去する処理をさらに行う。
【０１９４】
ステップＳＴ１６では、パラメータとして設定された表示時間範囲、表示周波数範囲の振幅値を３次元データとして作成する。ステップＳＴ１６で作成される３次元データは、ＦＦＴ繰り返し周期に対応した時間間隔で更新されるものである。
【０１９５】
ステップＳＴ１７では、パラメータとして設定された画像更新周期に基づいて、ステップＳＴ１６で作成された３次元データを取り出す。従って、ステップＳＴ１７で作成される３次元データは、画像更新周期に対応した時間間隔で更新されるものである。
【０１９６】
ステップＳＴ１８では、視線方向、視点距離データを入力する。
【０１９７】
ステップＳＴ１９では、ステップＳＴ１７で作成された３次元データと、ステップＳＴ１８で入力された視線方向、視点距離データとに基づいて回転等の演算を行った後、３次元データから２次元への投射演算、隠れ部分の消去処理等を行って３次元画像データを作成する。またステップＳＴ１９では、３次元画像データに加えて、Ａ／Ｄ変換手段１０から出力される時間波形も表示させる処理を行う。
【０１９８】
ステップＳＴ２０では、ビジュアル聴診器１が備える例えば液晶表示器等の表示手段５に対して画像データを出力する。
【０１９９】
図１５に示したパラメータ設定手段４０および表示自動更新手段５０の細部構成もソフトウェアによって実現できるが、その内容は図１５等に関する説明と重複するためここでは省略する。
【０２００】
なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０２０１】
【図１】本発明に係るビジュアル聴診器の外観の一例を示す図。
【図２】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態のシステム構成例を示す図。
【図３】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態の３次元画像表示例を示す図。
【図４】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における標準画面ウィンドウの表示例を示す図。
【図５】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における表示設定ウィンドウの表示例を示す図。
【図６】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態におけるＡ／Ｄ変換手段の細部構成例を示す図。
【図７】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における周波数変換手段の細部構成例を示す図。
【図８】ＦＦＴフレーム長とＦＦＴ出力の時間波形の再現性との関係を説明する図。
【図９】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における３次元画像処理手段の細部構成例を示す図。
【図１０】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態における圧縮調節ウィンドウの表示例を示す図。
【図１１】音圧レベルとラウドネス特性の関係を示す図。
【図１２】ＦＦＴ繰り返し周期と画像更新周期の関係を説明する第１の図。
【図１３】ＦＦＴ繰り返し周期と画像更新周期の関係を説明する第２の図。
【図１４】回転等を行ったときの３次元画像の表示例を示す図。
【図１５】本発明に係るビジュアル聴診器の実施形態におけるパラメータ設定手段および表示自動更新手段の細部構成例を示す図。
【図１６】視線ベクトルと視線方向および視点距離の関係を示す図。
【図１７】本発明に係るビジュアル聴診器の表示自動更新手段で用いるシナリオの一例を示す図。
【図１８】本発明に係るビジュアル聴診器のシナリオ簡易作成機能の一例を説明する図。
【図１９】本発明に係るビジュアル聴診器のソフトウェア処理の一例を示すフローチャート。
【符号の説明】
【０２０２】
１  ビジュアル聴診器
３  集音手段
５  表示手段
６  入力手段
１０  Ａ／Ｄ変換手段
２０  周波数変換手段
３０  ３次元画像処理手段
４０  パラメータ設定手段
５０  表示自動更新手段
６０  データ入出力手段
１０１  利得可変増幅器
１０２  Ａ／Ｄ変換器
１０３  利得制御部
２０１  ウェイティング演算部
２０２  ＦＦＴ演算部
２０３  周波数軸変換部
３０１  標準画面ウィンドウ
３３０  表示設定ウィンドウ
３４０  圧縮調節ウィンドウ
３５１  振幅圧縮／拡大処理部
３５２  振幅軸変換処理部
３５３  上限リミット／下限カットオフ処理部
３５４  原３Ｄ画像作成処理部
３５５  表示更新用３Ｄ画像作成処理部
３５６  回転等処理部
４０１  手動パラメータファイル
５０１  シナリオファイル
５０２  パラメータ設定コマンド
５０３  移動コマンド
５０４  手順コマンド
５０５  シナリオパラメータファイル
５１０  シナリオ簡易作成部
【要約】
【課題】人体から発生される呼吸音、心音、消化器音等の可聴音をリアルタイムで３次元表示することができ、かつ視認性、操作性の高いビジュアル聴診器を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係るビジュアル聴診器は、呼吸音および心音を含む人体から発生する可聴音がデジタルデータに変換された可聴音デジタルデータを入力し、複数の周波数毎の振幅データに変換する周波数変換手段と、複数の周波数毎の振幅データに変換された可聴音デジタルデータを、振幅、周波数および時間に基づいて３次元画像として実時間で表示させるための画像処理を行う３次元画像処理手段と、周波数変換手段および前記３次元画像処理手段に対する各種パラメータを設定するパラメータ設定手段と、３次元画像処理手段によって画像処理される３次元画像を予め定めた手順に従って自動的に変更する表示自動変更手段とを備えたことを特徴とする。
【選択図】  図２
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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