(57)【要約】【課題】緊張やストレス、冷温環境等の体動に因らない血流の乱れに対して、胸腔内圧の測定結果の信頼性を向上させる。【解決手段】脈波信号取得部１１は、被験者の脈波信号を取得する。呼吸信号取得部１２は、脈波信号と同時期における被験者の呼吸信号を取得する。脈波解析部１３は、脈波信号を解析して胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を推定する。信頼性判定部１６は、胸腔内圧信号と呼吸信号との類似性を判断することにより、胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定する。呼吸機能検査装置５は、判定された信頼性に応じて、胸腔内圧の推定結果の出力に関する扱いを区別する。【選択図】  図１
2018075076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の脈波信号と、前記脈波信号と同時期における前記被験者の呼吸動作の時系列波形を表す呼吸信号とを取得するように構成された取得部（１１，１２）と、
前記取得部により取得された脈波信号を解析して胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を推定するように構成された解析部（１３，Ｓ３００）と、
前記胸腔内圧信号と前記呼吸信号との類似性を判断することにより、前記胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定するように構成された判定部（１６，Ｓ３０２）と、
前記判定部により判定された信頼性に応じて、前記胸腔内圧の推定結果の出力に関する扱いを区別するように構成された制御部（５，Ｓ３０４〜Ｓ３０８）と、
を備える検査装置。
【請求項２】
前記判定部は、前記胸腔内圧信号と前記呼吸信号との相互相関係数を算出し、算出された相互相関係数に応じて前記信頼性を判定するように構成されている、
請求項１に記載の検査装置。
【請求項３】
前記判定部は、前記胸腔内圧信号及び前記呼吸信号それぞれから、一定期間内における呼吸回数、及び１呼吸ごとの波形のピークの間隔の少なくとも何れかに関する情報である呼吸情報を導出し、前記胸腔内圧信号に対応する前記呼吸情報と、前記呼吸信号に対応する前記呼吸情報との一致性に応じて前記信頼性を判定するように構成されている、
請求項１又は請求項２に記載の検査装置。
【請求項４】
前記判定部は、前記胸腔内圧信号及び前記呼吸信号それぞれについて、周波数解析を用いてピーク周波数を導出し、前記胸腔内圧信号のピーク周波数と、前記呼吸信号のピーク周波数との一致性に応じて前記信頼性を判定するように構成されている、
請求項１ないし請求項３の何れか１項に記載の検査装置。
【請求項５】
前記胸腔内圧信号及び前記呼吸信号に基づいて、前記被験者の呼吸機能の状態を判断する呼吸機能判断部（１５，Ｓ４１２）を更に備え、
前記制御部は、前記判定部により判定された信頼性に応じて、前記呼吸機能判断部により判断された呼吸機能の状態を表す情報の出力に関する扱いを区別するように構成されている、
請求項１ないし請求項４の何れか１項に記載の検査装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者から観測された脈波信号から胸腔内圧を推定したり、推定された胸腔内圧に基づいて呼吸機能を検査する検査装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
呼吸に伴う胸腔内圧の変化量は、呼吸器疾患の診断や呼吸機能の評価に有効な指標となる。例えば、呼吸機能の評価には、肺の柔軟性を表す肺コンプライアンスが用いられるが、この肺コンプライアンスの測定には胸腔内圧の測定が必要となる。
【０００３】
かつて、胸腔内圧の測定は、被験者の食道内にバルーンカテーテルを挿入する等、被験者に大変な負担がかかるものであったため、容易ではなかった。しかしながら、近年、非侵襲的な手段により被験者に苦痛を与えることなく、胸腔内圧を測定する方法が提案されている。例えば、特許文献１には、被験者の手足等に装着される脈波センサにより計測された脈波信号から胸腔内圧を推定する技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３５５２２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のような胸腔内圧の推定方法では、被験者の手足等の末梢部における血流変化量を脈波信号として取得する。しかしながら、呼吸動作以外の要因で末梢部にて血流の乱れが生じた場合、脈波から推定される胸腔内圧の精度が低下するおそれがある。血流に乱れが生じる要因としては、例えば、体や四肢、指先等の動きといった体動によるものがある。また、体動が伴わなくても、緊張や、ストレス状態、冷温環境等によっても血管や筋が収縮し、血流に乱れが生じる要因となる。特許文献１に記載の技術は、検出された体動を考慮して胸腔内圧の補正を行うように構成されているが、体動を伴わない血流の乱れについては考慮されていない。
【０００６】
本開示は、上述の問題を解決するためになされたものである。本開示は、体動に因るものだけでなく、緊張やストレス、冷温環境等の体動に因らない血流の乱れに対して、胸腔内圧の測定結果の信頼性を向上させるための技術を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本開示の一態様に係る検査装置は、取得部（１１，１２）と、解析部（１３，Ｓ３００）と、判定部（１６，Ｓ３０２）と、制御部（５，Ｓ３０４〜Ｓ３０８）とを備える。なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。
【０００８】
取得部は、被験者の脈波信号と、脈波信号と同時期における被験者の呼吸動作の時系列波形を表す呼吸信号とを取得するように構成されている。解析部は、取得部により取得された脈波信号を解析して胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を推定するように構成されている。判定部は、胸腔内圧信号と呼吸信号との類似性を判断することにより、胸腔内圧の推定結果の信頼性を判定するように構成されている。制御部は、判定部により判定された信頼性に応じて、胸腔内圧の推定結果の出力に関する扱いを区別するように構成されている。
【０００９】
本開示に係る検査装置によれば、胸腔内圧信号で表される呼吸動作の状態と、被験者の呼吸動作から実測された呼吸信号で表される呼吸動作の状態との比較に基づいて、胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価することができる。胸腔内圧は、呼吸の動作によって変動する。しかしながら、脈波信号には、体動や、緊張、ストレス、冷温環境等の様々な要因によって生じる血流の乱れが反映される。そのため、脈波信号から推定された胸腔内圧信号において、本来の呼吸の動作との差異が生じ得る。したがって、呼吸信号の実測値に基づいて胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価することで、体動に因るものだけでなく、緊張やストレス、冷温環境等の体動に因らない血流の乱れに対して、胸腔内圧の測定結果の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】システムの概要を表すブロック図。
【図２】脈波センサの概要を表す説明図。
【図３】脈波信号、胸腔内圧信号、及び呼吸信号の一例を表す説明図。
【図４】吸気量信号に関するデータ取得処理の手順を表すフローチャート。
【図５】口腔内圧信号に関するデータ取得処理の手順を表すフローチャート。
【図６】メイン処理の手順を表すフローチャート。
【図７】解析処理の手順を表すフローチャート。
【図８】胸腔内圧の推定方法を表す説明図。
【図９】信頼性判定処理の手順を表すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本開示の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本開示は下記の実施形態に限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
［呼吸機能検査システムの構成の説明］
呼吸機能検査システム１の構成について、図１を参照しながら説明する。呼吸機能検査システム１は、被験者の末梢部から観測された脈波信号に基づいて胸腔内圧を推定し、推定された胸腔内圧に基づいて呼吸機能を検査して、その検査結果を報知するように構成されたシステムである。
【００１２】
図１に例示されるとおり、呼吸機能検査システム１は、呼吸機能検査装置５と、この呼吸機能検査装置５に接続される各部を含んで構成されている。呼吸機能検査装置５が、本開示における検査装置に相当する。呼吸機能検査装置５には、脈波センサ２、流量センサ３、口腔内圧センサ４、及び報知装置６が接続される。
【００１３】
脈波センサ２は、例えば、被験者の指先等の末梢部に取付けて用いられ、周知の光電脈波法により脈波信号を検出する光電式脈波センサである。脈波センサ２の具体的な構成について、図２を参照しながら説明する。図２に例示されるとおり、脈波センサ２は、被験者の指に装着される筐体２１と、筐体２１内に設けられた発光素子２２及び受光素子２４とを備える。
【００１４】
各発光素子２２は、特定の波長の光を照射する周知の発光素子（例えば、発光ダイオード：ＬＥＤ）である。発光素子２２は、例えば、生体への透過深度が比較的大きい、波長９００ｎｍ前後の近赤外光を照射する周知の赤外線ＬＥＤが用いられる。受光素子２４は、発光素子２２から照射され被験者の指の中を通ってきた光を受光し、その光の強度を検出するセンサ（例えば、フォトダイオード：ＰＤ）である。
【００１５】
発光素子２２は、筐体２１が装着された指を挟んで受光素子２４と対向する位置に配置される。すなわち、発光素子２２及び受光素子２４は、被験者の指を透過した透過光を検出して脈波を検出する透過型の光電式脈波センサを形成している。
【００１６】
発光素子２２から照射された近赤外光は、指の中を透過して受光素子２４に入射する。その過程において、発光素子２２から照射された光一部は、指の中を通る毛細血管を流れる血液に吸収され、残りの光は散乱を繰返し、その一部が受光素子２４に入射する。このとき、血液の脈動により毛細血管の血流量が波動的に変化するので、血液に吸収される光の量も波動的に変化し、受光素子２４で検出される受光量が変化する。受光素子２４は、発光素子２２からの受光量に応じた電圧信号を、センサ出力として呼吸機能検査装置５に出力する。
【００１７】
図１のブロック図の説明に戻る。流量センサ３は、呼吸により被験者の口又は鼻から流出入する単位時間当たりの空気量（すなわち、呼吸流量）を計測するためのセンサである。流量センサ３としては、例えば、差圧式や熱線式等の仕組みにより呼吸流量を検知する周知の流量センサを用いることができる。流量センサ３は、検知された呼吸流量に応じた電気信号を、センサ出力として呼吸機能検査装置５に出力する。
【００１８】
口腔内圧センサ４は、被験者の口腔内圧を計測するためのセンサである。口腔内圧センサ４としては、例えば、被験者の口腔内に挿入される内圧カテーテルにより口腔内圧を検知する周知の内圧センサを用いることができる。口腔内圧センサ４は、被験者の呼吸時における口腔内圧に応じた電気信号を、センサ出力として呼吸機能検査装置５に出力する。
【００１９】
呼吸機能検査装置５は、図示しないＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、フラッシュメモリ等の半導体メモリ、入出力インタフェース等を中心に構成された情報処理装置である。呼吸機能検査装置５は、脈波センサ２、流量センサ３及び口腔内圧センサ４からの入力信号に基づいて、胸腔内圧の推定に基づく呼吸機能の検査や、報知装置６の制御を行うものである。呼吸機能検査装置５は、例えば、コンピュータシステムとしての機能が集約されたマイクロコントローラ等により具現化される。呼吸機能検査装置５の機能は、ＣＰＵがＲＯＭや半導体メモリ等の非遷移的実体的記憶媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。なお、呼吸機能検査装置５を構成するマイクロコントローラの数は１つでも複数でもよい。
【００２０】
呼吸機能検査装置５は、機能の構成要素として、脈波信号取得部１１と、呼吸信号取得部１２と、脈波解析部１３と、呼吸機能判断部１５と、信頼性判定部１６とを備える。なお、呼吸機能検査装置５を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素を論理回路やアナログ回路等を組合せたハードウェアを用いて実現してもよい。
【００２１】
脈波信号取得部１１は、脈波センサ２から血管の脈動の時系列波形を表す脈波信号を取得する。呼吸信号取得部１２は、流量センサ３及び口腔内圧センサ４からのセンサ出力それぞれについて、呼吸動作の時系列波形を表す呼吸信号を取得する。
【００２２】
具体的には、呼吸信号取得部１２は、流量センサ３から呼吸流量を表すセンサ出力を取得し、その呼吸流量を積算することにより、呼吸動作により吸入されている空気量（すなわち、吸気量）の時間的推移を表す信号波形である吸気量信号を導出する。また、呼吸信号取得部１２は、口腔内圧センサ４から口腔内圧を表すセンサ出力を取得し、そのセンサ出力で表される口腔内圧の時間的推移を表す信号波形である口腔内圧信号を導出する。これらの吸気量信号及び口腔内圧信号が、本開示における呼吸信号の一例に相当する。
【００２３】
脈波解析部１３は、脈波信号取得部１１により取得された脈波信号を解析することにより、胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を導出する。呼吸機能判断部１５は、脈波解析部１３により導出された胸腔内圧信号と、呼吸信号取得部１２により導出された呼吸信号とに基づいて、呼吸機能を検査する。信頼性判定部１６は、脈波解析部１３により導出された胸腔内圧信号について、その推定結果の信頼性、ひいては呼吸機能の検査結果の信頼性を判定する。
【００２４】
報知装置６は、呼吸機能検査装置５によって得られた呼吸機能の検査結果及びその信頼性に関する情報を報知するための装置である。報知装置６は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置や、スピーカ等を備えている。
【００２５】
［動作の概要］
呼吸機能検査装置５の動作の概要について、図３を参照しながら説明する。図３において、上段のグラフは、脈波センサ２により検知された脈波信号の波形の一例を表している。中段のグラフは、脈波センサ２により検知された脈波信号から推定された胸腔内圧信号の波形の一例である。下段のグラフは、上記脈波信号と同時期における流量センサ３や口腔内圧センサ４からのセンサ出力に基づく呼吸信号（すなわち、吸気量信号及び口腔内圧信号）の波形の一例である。上記の胸腔内圧信号及び呼吸信号のグラフにおいて、極大値が現れた時点から極小値を経て次の極大値が現れるまでの期間が、呼吸１回分の期間に相当する。
【００２６】
胸腔内圧は、呼吸の動作によって変動する。ただし、脈波信号から推定された胸腔内圧信号には、被験者の緊張やストレスによる末梢部での微小な血流の乱れが反映され得るため、本来の呼吸動作と異なる波形を示す可能性がある。そこで、呼吸機能検査装置５は、脈波信号から推定された胸腔内圧信号と、呼吸動作から観測された呼吸信号とを比較することによって胸腔内圧の推測結果の信頼性を判定する。
【００２７】
具体的には、呼吸機能検査装置５は、胸腔内圧信号と呼吸信号との類似性を判定する。胸腔内圧信号と呼吸信号との差が大きい場合、何らかの要因により血流の乱れが生じており、胸腔内圧の推定結果の精度が低下していると推測される。よって、胸腔内圧信号と呼吸信号との差が大きい場合、呼吸機能検査装置５は、胸腔内圧の推定結果の信頼性が低いと判定する。この場合、胸腔内圧信号に基づいて行う呼吸機能の検査結果についても、信頼性が低いものとして扱う。
【００２８】
［データ取得処理の説明］
呼吸機能検査装置５が実行するデータ取得処理の手順について、図４及び図５のフローチャートを参照しながら説明する。データ取得処理は、呼吸機能検査装置５の脈波信号取得部１１及び呼吸信号取得部１２の機能として、所定の制御周期（例えば、１／１００秒周期）で繰返し実行される。
【００２９】
まず、図４を参照しながら、脈波のデータと呼吸流量のデータとを取得する手順について説明する。なお、図４のデータ取得処理は、被験者に脈波センサ２と流量センサ３とが取付けられ、脈波と呼吸流量とを同時に計測可能な状態で実行されることを前提とする。
【００３０】
Ｓ１００では、脈波信号取得部１１が、脈波センサ２の発光素子２２からパルス光を１回照射し、その照射に対応して受光素子２４から出力されるセンサ出力を取得する。脈波信号取得部１１は、取得されたセンサ出力をデジタル信号に変換して、脈波の時系列としてメモリに蓄積する。Ｓ１０２では、呼吸信号取得部１２が、流量センサ３からのセンサ出力（すなわち、呼吸流量）を取得する。呼吸信号取得部１２は、取得されたセンサ出力をデジタル信号に変換して、呼吸流量の時系列としてメモリに蓄積する。図４のデータ取得処理が一定時間（例えば、１分間）繰返されることで、脈波信号の時系列波形と、当該脈波信号と同時期に観測された呼吸流量の時系列波形とが取得される。また、呼吸信号取得部１２は、呼吸流量の時系列波形を積分することで、吸気量の時系列波形である吸気量信号を導出する。
【００３１】
次に、図５を参照しながら、脈波のデータと口腔内圧のデータとを取得する手順について説明する。なお、図５のデータ取得処理は、被験者に脈波センサ２と口腔内圧センサ４とが取付けられ、脈波と口腔内圧とを同時に計測可能な状態で実行されることを前提とする。
【００３２】
Ｓ２００では、脈波信号取得部１１が、脈波センサ２の発光素子２２からパルス光を１回照射し、その照射に対応して受光素子２４から出力されるセンサ出力を取得する。脈波信号取得部１１は、取得されたセンサ出力をデジタル信号に変換して、脈波の時系列としてメモリに蓄積する。
【００３３】
Ｓ２０２では、呼吸信号取得部１２が、現時点において口腔内圧センサ４から出力されるセンサ出力を取得する。呼吸信号取得部１２は、取得されたセンサ出力をデジタル信号に変換して、口腔内圧の時系列としてメモリに蓄積する。図４のデータ取得処理が一定時間（例えば、１分間）繰返されることで、脈波の時系列波形である脈波信号と、当該脈波信号と同時期に観測された口腔内圧の時系列波形である口腔内圧信号とが取得される。
【００３４】
［メイン処理の説明］
呼吸機能検査装置５が実行するメイン処理の手順について、図６のフローチャートを参照しながら説明する。このメイン処理は、上述のデータ取得処理によって所定時間分の脈波信号及び呼吸信号のデータが取得された後で実行される処理である。
【００３５】
Ｓ３００では、呼吸機能検査装置５は、データ取得処理によって取得された各脈波信号について、解析処理を実行する。この解析処理は、呼吸機能検査装置５の脈波解析部１３及び呼吸機能判断部１５の機能として実行される処理である。以下、Ｓ３００の解析処理の具体的な手順について、図７のフローチャートを参照しながら説明する。
【００３６】
（解析処理の説明）
図７に例示されるとおり、Ｓ４００では、脈波解析部１３は、データ取得処理により取得された一定期間分の脈波信号のデータを読込む。Ｓ４０２では、脈波解析部１３は、Ｓ４００において読込まれた脈波信号のデータに対してデジタルフィルタ処理を施す。このデジタルフィルタ処理は、脈波に反映されている胸腔内圧信号を抽出するために、脈波信号に対して、外乱交ノイズ等に起因する３Ｈｚ以上の周波数成分と、体動等に起因する０．１Ｈｚ以下の周波数成分とをカットする処理である。
【００３７】
Ｓ４０４では、脈波解析部１３は、Ｓ４０２におけるデジタルフィルタ処理により得られた脈波信号から第１包絡線を作成する。具体的には、脈波解析部１３は、脈波信号の波形から１拍ごとの脈波のピークを求める。そして、１拍動ごとの脈波のピークを順に結んで、図８の太線で例示されるような第１包絡線を作成する。Ｓ４０６では、脈波解析部１３は、Ｓ４０４において作成された第１包絡線から第２包絡線を作成する。具体的には、脈波解析部１３は、第１包絡線の波形のピークを求める。そして、第１包絡線のピークを順に結んで、図８の細線で例示されるような第２包絡線を作成する。
【００３８】
Ｓ４０８では、脈波解析部１３は、Ｓ４０４及びＳ４０６において作成された第１包絡線及び第２包絡線から、胸腔内圧信号を導出する。具体的には、脈波解析部１３は、第１包絡線と第２包絡線との差分を算出し、この差分を胸腔内圧信号とする。なお、脈波信号の包絡線から胸腔内圧を推定する原理については、特許文献１に記載の胸腔内圧の推定方法と同様である。
【００３９】
Ｓ４１０では、脈波解析部１３は、キャリブレーション（すなわち、校正）により、胸腔内圧信号の絶対値を算出する。胸腔内圧信号に対してキャリブレーションを行う方法については、例えば、特開２０１４−２２６４２２号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する。上述のＳ４０８では、脈波信号の第１包絡線と第２包絡線との差を胸腔内圧信号として算出したが、この胸腔内圧信号は相対変化量であるので、胸腔内圧信号の絶対値を別途推定する。
【００４０】
具体的には、呼吸信号取得部１２により取得された口腔内圧信号に基づいて、胸腔内圧信号の相対変化がどの程度の圧力変化に相当するのかを換算するための換算係数を導出する。胸腔内圧信号の波形と口腔内圧信号の波形とは対応しているので、胸腔内圧の大きさと口腔内圧の大きさとの比較から、胸腔内圧信号を絶対値に換算するための換算係数が分かる。したがって、この換算係数を用いて、胸腔内圧信号の絶対値を導出することができる。
【００４１】
Ｓ４１２では、呼吸機能検査装置５が、キャリブレーションされた胸腔内圧信号と吸気量信号とに基づいて呼吸機能の状態を判断する。なお、本実施形態では、検査対象となる呼吸機能の一例として、肺の膨らみ易さを表す肺コンプライアンスを推定することを想定している。なお、胸腔内圧と吸気量に基づいて肺コンプライアンスを推定する方法については、例えば、特開２０１４−２２６４２２号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する。
【００４２】
同じ被験者において、呼吸における異なる吸気量とその吸気量に対応した胸腔内圧との関係が、一次関数（ｙ＝ａｘ＋ｂ）で表されることが知られている。ここで、ｙは吸気量Ｖであり、ｘは胸腔内圧Ｐである。そして、このような１次式において、その傾きａ、すなわちΔ（Ｖ／Ｐ）は、肺のふくらみ易さ、すなわち肺コンプライアンスを示すことが知られている。
【００４３】
そこで、呼吸機能判断部１５は、吸気量信号で表される異なる複数の吸気量Ｖと、その各吸気量に対応する胸腔内圧Ｐとから、一次関数の傾きに相当するΔ（Ｖ／Ｐ）を肺コンプライアンスとして算出する。
【００４４】
図６のフローチャートの説明に戻る。Ｓ３０２では、呼吸機能検査装置５は、Ｓ３００の解析処理により得られた胸腔内圧信号、及び上述のデータ取得処理によって取得された呼吸信号に基づいて、信頼性判定処理を実行する。この信頼性判定処理は、呼吸機能検査装置５の信頼性判定部１６の機能として実行される処理である。以下、Ｓ３０２の信頼性判定処理の具体的な手順について、図９のフローチャートを参照しながら説明する。
【００４５】
（信頼性判定処理の説明）
図９に例示されるとおり、Ｓ５００では、信頼性判定部１６は、胸腔内圧信号と呼吸信号との相互相関係数を算出する。なお、呼吸信号として吸気量信号と口腔内圧信号とが両方取得されている場合、吸気量信号及び口腔内圧信号それぞれに対応する胸腔内圧信号との間で、相互相関関数を算出する。ここでいう「対応する胸腔内圧信号」とは、吸気量信号及び口腔内圧信号それぞれと同時期に計測された脈波信号から推定された胸腔内圧信号のことをいう。
【００４６】
Ｓ５０２では、信頼性判定部１６は、Ｓ５００において算出された相互相関係数が、予め定められた基準値以上であるか否かを判定する。相互相関係数が基準値以上である場合（Ｓ５０２：ＹＥＳ）、信頼性判定部１６はＳ５０４に進む。一方、相互相関係数が基準値未満である場合（Ｓ５０２：ＮＯ）、信頼性判定部１６はＳ５１４に進む。なお、吸気量信号及び口腔内圧信号の２つの呼吸信号について、例えば、両方の相互相関係数が基準値以上であれば信頼性判定部１６は肯定判定をし、少なくとも一方の相互相関係数が基準値未満であれば信頼性判定部１６は否定判定をする。
【００４７】
Ｓ５０２において肯定判定がなされた場合に進むＳ５０４では、信頼性判定部１６は、胸腔内圧信号及び呼吸信号それぞれについて、波形のピークを検出する。なお、呼吸信号として、吸気量信号と口腔内圧信号とが両方取得されている場合、吸気量信号及び口腔内圧信号、並びにそれぞれに対応する胸腔内圧信号について、波形のピークを検出する。
【００４８】
Ｓ５０６では、信頼性判定部１６は、胸腔内圧信号のピークから特定される呼吸回数及びピークの周期（すなわち、ピーク間の時間間隔）と、当該胸腔内圧信号に対応する呼吸信号のピークから特定される呼吸回数及びピークの周期とが一致するか否かを判定する。呼吸回数及びピークの周期が一致する場合（Ｓ５０６：ＹＥＳ）、信頼性判定部１６はＳ５０８に進む。一方、呼吸回数及びピーク周期が一致しない場合（Ｓ５０６：ＮＯ）、信頼性判定部１６はＳ５１４に進む。なお、吸気量信号及び口腔内圧信号の２つの呼吸信号について、例えば、両方の呼吸回数及びピーク周期が胸腔内圧信号と一致すれば信頼性判定部１６は肯定判定をし、少なくとも一方が不一致であれば信頼性判定部１６は否定判定をする。
【００４９】
Ｓ５０６において肯定判定がなされた場合に進むＳ５０８では、信頼性判定部１６は、胸腔内圧信号及び呼吸信号それぞれについて周波数解析を行い、それぞれのピーク周波数を特定する。なお、呼吸信号として、吸気量信号と口腔内圧信号とが両方取得されている場合、吸気量信号及び口腔内圧信号、並びにそれぞれに対応する胸腔内圧信号について、周波数解析を行い、ピーク周波数を特定する。
【００５０】
Ｓ５１０では、信頼性判定部１６は、周波数解析により特定された、胸腔内圧信号のピーク周波数と呼吸信号のピーク周波数とが一致するか否かを判定する。ピーク周波数が一致する場合（Ｓ５１０：ＹＥＳ）、信頼性判定部１６はＳ５１２に進む。一方、ピーク周波数が一致しない場合（Ｓ５１０：ＮＯ）、信頼性判定部１６はＳ５１４に進む。なお、吸気量信号及び口腔内圧信号の２つの呼吸信号について、例えば、両方のピーク周波数が胸腔内圧信号と一致すれば信頼性判定部１６は肯定判定をし、少なくとも一方が不一致であれば信頼性判定部１６は否定判定をする。
【００５１】
Ｓ５１０において肯定判定がなされた場合に進むＳ５１２では、信頼性判定部１６は、胸腔内圧の推定結果並びに呼吸機能の検査結果について「信頼性あり」と決定する。一方、Ｓ５０２、Ｓ５０６、Ｓ５１０の何れかにおいて否定判定がなされた場合に進むＳ５１４では、信頼性判定部１６は、胸腔内圧の推定結果並びに呼吸機能の検査結果について「信頼性なし」と決定する。
【００５２】
図６のフローチャートの説明に戻る。Ｓ３０４では、呼吸機能検査装置５は、Ｓ３０２の信頼性判定処理において「信頼性あり」と判定されたか否かを判定する。「信頼性あり」と判定された場合（すなわち、Ｓ３０４：ＹＥＳ）、呼吸機能検査装置５はＳ３０６に進む。一方、「信頼性なし」と判定された場合（すなわち、Ｓ２０４：ＮＯ）、呼吸機能検査装置５はＳ３０８に進む。
【００５３】
「信頼性あり」と判定された場合に進むＳ３０６では、呼吸機能検査装置５は、Ｓ３００の解析処理において導出された呼吸機能の検査結果（すなわち、肺コンプライアンス）や胸腔内圧信号を表す画像情報や音声情報を含む測定結果を、報知装置６に出力する。一方、「信頼性なし」判定された場合に進むＳ３０８では、呼吸機能検査装置５は、呼吸機能の検査結果や胸腔内圧信号を表す測定結果を出力せず、再測定を促す旨のメッセージを含む画像情報や音声情報を報知装置６に出力する。
【００５４】
［効果］
実施形態の呼吸機能検査システム１によれば、以下の効果を奏する。
脈波信号から推定された胸腔内圧信号と、呼吸流量や口腔内圧等から取得された呼吸信号との類似性を判定することにより、胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価し、その評価結果に応じて呼吸機能の検査結果の出力態様を区別することができる。また、胸腔内圧信号と呼吸信号との類似性については、相互相関係数や、波形のピークから特定される呼吸数及びピーク周期、周波数解析により特定されるピーク周波数等の複数の指標に基づいて判定することができる。
【００５５】
このように、呼吸信号の実測値に基づいて胸腔内圧の推定結果の信頼性を評価することで、体動に因るものだけでなく、緊張やストレス、冷温環境等の体動に因らない血流の乱れに対して、胸腔内圧の測定結果並びに胸腔内圧に基づく呼吸機能の検査の信頼性を向上させることができる。
【００５６】
［特許請求の範囲に記載の構成との対応］
実施形態の各構成と、特許請求の範囲に記載の構成との対応は次のとおりである。
脈波信号取得部１１及び呼吸信号取得部１２が、取得部に相当する。脈波解析部１３が実行するＳ３００の処理が、解析部としての処理に相当する。信頼性判定部１６が実行するＳ３０２の処理が、判定部としての処理に相当する。呼吸機能判断部１５が実行するＳ４１２の処理が、呼吸機能判断部としての処理に該当する。呼吸機能検査装置５が実行するＳ３０４〜Ｓ３０８の処理が、制御部としての処理に相当する。
【００５７】
［変形例］
上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が、本開示の実施形態である。
【００５８】
例えば、上述の実施形態では、脈波センサ２として近赤外光を用いる透過型の光電式脈波センサを適用した事例について説明した。これに限らず、例えば、波長５２０ｎｍ前後の緑色光を照射する光源を用いる反射型脈波センサや、波長６６０ｎｍ前後の赤色光を照射する光源を用いる透過型脈波センサ等の、他の検出方式の脈波センサを用いてもよい。また、上述の実施形態では、図４及び図５に例示されるデータ取得処理において、呼吸量信号及び口腔内圧信号を呼吸信号として取得する事例について説明した。これに限らず、呼吸量信号又は口腔内圧信号の一方のみを呼吸信号として取得する構成であってもよい。
【００５９】
図９に例示される信頼性判定処理は、胸腔内圧信号と呼吸信号との間で、相互相関係数、呼吸回数及びピーク周期、並びに周波数解析によるピーク周波数を指標にして信頼性を判定する構成であるが、これらの指標のうち少なくとも一部を省略してもよい。
【００６０】
また、上述の実施形態は、胸腔内圧の推定結果について「信頼性なし」と判定された場合、呼吸機能の検査結果や胸腔内圧の推定結果を出力せず、再測定を促す旨の報知を行うように構成されている。これに限らず、例えば、呼吸機能の検査結果や胸腔内圧の推定結果と、これらの信頼性を表す情報とを併せて報知する構成であってもよい。
【００６１】
上述した呼吸機能検査装置５を構成要件とするシステム、呼吸機能検査装置５としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した半導体メモリ等の非遷移的実態的記録媒体、呼吸機能検査方法等の種々の形態で本開示を実現することもできる。
【符号の説明】
【００６２】
１…呼吸機能検査システム、２…脈波センサ、３…流量センサ、４…口腔内圧センサ、５…呼吸機能検査装置、６…報知装置、１１…脈波信号取得部、１２…呼吸信号取得部、１３…脈波解析部、１５…呼吸機能判断部、１６…信頼性判定部、２１…筐体、２２…発光素子（赤外線ＬＥＤ）、２４…受光素子。
【図１】
2018075076.tif 000003
【図２】
2018075076.tif 000004
【図３】
2018075076.tif 000005
【図４】
2018075076.tif 000006
【図５】
2018075076.tif 000007
【図６】
2018075076.tif 000008
【図７】
2018075076.tif 000009
【図８】
2018075076.tif 000010
【図９】
2018075076.tif 000011