(57)【要約】      （修正有）【課題】収縮期の心音データに基づいて心疾患の有無を判断する。【解決手段】生体の心音を電気信号として検出する心音検出部１１と、電気信号を入力し、予め定められた信号処理を行って心音データを出力する入力信号処理部１２と、収縮期の心音データの一部の周波数帯域におけるパワースペクトルの形状に基づいて、生体に心疾患があるかどうかを診断する心音解析部１３と、を備えた心疾患診断装置１０、コンピュータを心音解析部１３として機能させる心音解析プログラム、および、心音解析プログラムを有する媒体を提供する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の心音に基づく電気信号が入力され、予め定められた信号処理を行って心音データを出力する入力信号処理部と、
収縮期の前記心音データの一部の周波数帯域におけるパワースペクトルの形状に基づいて、前記生体に心疾患があるかどうかを診断する心音解析部と、
を備えた心疾患診断装置。
【請求項２】
前記心音解析部は、
前記一部の周波数帯域に第１閾値ラインを設定し、前記パワースペクトルが前記第１閾値ラインを超えたときに、前記心疾患があると診断する請求項１に記載の心疾患診断装置。
【請求項３】
前記心音解析部は、
前記一部の周波数帯域に前記第１閾値ラインよりも小さい第２閾値ラインを設定し、前記パワースペクトルが前記第２閾値ラインを超える周波数帯域の割合が、予め定められた割合を超えたときに、前記心疾患があると診断する請求項２に記載の心疾患診断装置。
【請求項４】
前記心音解析部は、収縮期の前記心音データを周波数変換し、複数の心拍分の前記周波数変換された前記心音データを平均したデータのパワースペクトルを生成する請求項１から３のいずれか１項に記載の心疾患診断装置。
【請求項５】
前記心音解析部は、
前記パワースペクトルの予め定められた極小値と予め定められた極大値との差分値が予め定められた閾値よりも大きいときに、前記心疾患があると診断し、前記差分値が前記予め定められた閾値以下のときに、前記心疾患がないと診断する請求項１に記載の心疾患診断装置。
【請求項６】
前記極大値は、前記極小値と隣接する請求項５に記載の心疾患診断装置。
【請求項７】
前記極大値は、低周波数側から高周波数側に極値を探索した場合に、前記極小値の次に検出される請求項６に記載の心疾患診断装置。
【請求項８】
前記予め定められた閾値として、過去の心音データに基づいて予測した予測値を生成する予測値生成部をさらに備える請求項５から７のいずれか一項に記載の心疾患診断装置。
【請求項９】
コンピュータを、請求項１から８のいずれか１項に記載の前記心音解析部として機能させる心音解析プログラム。
【請求項１０】
請求項９に記載の前記心音解析プログラムを有する媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、心疾患診断装置、心音解析プログラム、および、媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１は、心臓２００の内部構造を示す。心臓２００の内部は、右心室２０２、左心室２０４、右心房２０６、左心房２０８の４室に仕切られた構造を有する。右心室２０２、左心室２０４、右心房２０６、左心房２０８の各室の出口には、逆流を防ぐ、肺動脈弁２１０、大動脈弁２１２、三尖弁２１４、僧帽弁２１６がそれぞれ設けられる。
【０００３】
図２は、２心拍分の心音信号の波形の一例を示す。横軸は時間、縦軸は心音信号の強度を示す。通常、健常者の心音信号には、Ｉ音およびＩＩ音が含まれる。Ｉ音は、三尖弁２１４および僧帽弁２１６が閉じる際に生じる心音である。ＩＩ音は、肺動脈弁２１０および大動脈弁２１２が閉じる際に生じる心音である。
【０００４】
心音信号の波形は、Ｉ音とＩＩ音との間の収縮期、および、ＩＩ音と次の心拍のＩ音との間の拡張期を有する。心疾患のある患者の心音は、各弁の周辺で血液の乱流が生じるため、収縮期または拡張期に心雑音が生じる。例えば、心疾患には、弁が十分に開かなくなる狭窄症、弁が完全に閉鎖せずに逆流を生じる閉鎖不全症、右心房２０６と左心房２０８を隔てる壁に穴が存在する心房中隔欠損症、右心室２０２と左心室２０４を隔てる壁に穴が存在する心室中隔欠損症等がある。
【０００５】
心雑音は、心疾患の種類により発生する時相（収縮期、拡張期）が異なる。例えば、収縮期に心雑音が生じる心疾患には、僧帽弁閉鎖不全、大動脈弁狭窄、心房中隔欠損、心室中隔欠損等がある。一方、拡張期に心雑音が生じる心疾患には、大動脈弁閉鎖不全、僧帽弁狭窄等がある。なお、心疾患の種類により心雑音の生じる周波数もそれぞれ異なる。
【０００６】
従来の心音情報処理装置は、心音からＩ音、ＩＩ音を検出し、収縮期区間から心音を抽出して時間領域で解析する（例えば、特許文献１参照）。また、従来の心雑音自動診断装置は、心疾患毎に、あらかじめ基準となる収縮期雑音の周波数解析パターンをメモリに記憶しておき、その基準パターンと、収縮期心音の周波数解析パターンとを照合して、いずれかの基準パターンに相関するか否かを判断する（例えば、特許文献２参照）。
特許文献１  特開２０１３−３４６７０号公報
特許文献２  特開昭６３−２５２１３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の心音情報処理装置は、時間領域における心雑音の型を判定するのみであり、心疾患の有無を判定できない。また、引用文献２に記載の心雑音自動診断装置は、心疾患ごとに用意された基準パターンと、入力心音の周波数解析パターンとのパターン照合を行うので、演算量が多くなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の第１の態様においては、生体の心音を電気信号として検出する心音検出部と、電気信号を入力し、予め定められた信号処理を行って心音データを出力する入力信号処理部と、収縮期の心音データの一部の周波数帯域におけるパワースペクトルの形状に基づいて、生体に心疾患があるかどうかを診断する心音解析部と、を備えた心疾患診断装置を提供する。
【０００９】
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、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。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】心臓２００の内部構造を示す。
【図２】２心拍分の心音信号の波形の一例を示す。
【図３】心疾患診断装置１０による判定処理のフローチャートを示す。
【図４】心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。
【図５】１０心拍分の心音信号の波形の一例を示す。
【図６】収縮期区間データの抽出の一例である。
【図７】収縮期区間データの単一対数パワースペクトルを示す。
【図８】１０心拍分の単一対数パワースペクトルと、その平均を示す。
【図９】心疾患なし学童の収縮期区間データの学童平均対数パワースペクトルを示す。
【図１０】心疾患あり学童１の収縮期区間データの多重対数パワースペクトルを示す。
【図１１】心疾患あり学童２の収縮期区間データの多重対数パワースペクトルを示す。
【図１２】診断基準Ａで使用する診断基準線Ａ１の設定例を示す。
【図１３】診断基準Ａを用いた心疾患あり学童１の診断例を示す。
【図１４】診断基準Ｂで使用するピーク差分値の設定例を示す。
【図１５】診断基準Ｂを用いた心疾患あり学童２の診断例を示す。
【図１６】心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。
【図１７】本発明の実施形態に係る心疾患診断装置１０のハードウェア構成の一例を示す。
【図１８】本発明の実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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い。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。
【００１２】
図３は、心疾患診断装置１０による心疾患の診断処理のフローチャートを示す。心疾患診断装置１０は、心音解析用のプログラムを読み込むことによって、ステップＳ１０−５０を実行する。心疾患診断装置１０は、収縮期の心音信号に基づいて、被検者の心疾患の有無を診断する。本明細書において、心疾患診断装置１０が実行するプログラムの各ステップを括弧内に示す。
【００１３】
図４は、心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。心疾患診断装置１０は、心音検出部１１、入力信号処理部１２、心音解析部１３および出力部１４を備える。
【００１４】
心音検出部１１は、被検者に装着され、被検者の心音を電気信号として検出する。例えば、心音検出部１１は、被検者の胸部を伝播する心音振動に応じた心音信号を検出する。心音検出部１１は、マイクロフォン、加速度センサ、圧力センサ等で構成される。
【００１５】
入力信号処理部１２は、心音検出部１１が検出した心音信号に対して所定の信号処理を行うことにより、心音データを出力する。例えば、入力信号処理部１２は、フィルタ回路、増幅器およびＡ／Ｄ変換器を有する。フィルタ回路は、心音信号に含まれるＤＣ周波数成分、エイリアシングを引き起こす可能性のある高周波成分、および、心音解析に不要な高周波成分を取り除く。また、増幅器は、Ａ／Ｄ変換器の入力レンジに合わせて心音信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換器は、増幅器が増幅した心音信号をデジタル信号に変換した心音データを出力する。
【００１６】
心音解析部１３は、収縮期の心音データの一部の周波数帯域におけるパワースペクトルの形状に基づいて、心疾患の有無を診断する。心音解析部１３は、デジタル化された心音データを取得する（Ｓ１０）。心音解析部１３は、デジタル化された心音データを解析して心疾患の有無を診断する。例えば、心音解析部１３はマイクロコンピュータ等の演算処理装置で構成される。心音解析部１３は、収縮期区間抽出部１３１、周波数解析部１３２および心疾患診断部１３３を備える。
【００１７】
収縮期区間抽出部１３１は、デジタル化された心音データから収縮期区間データを抽出する（Ｓ２０）。本明細書において、収縮期区間データとは、収縮期の心音データを指す。収縮期区間抽出部１３１は、収縮期区間データを抽出することにより、学童に多い心疾患の診断の精度を向上させる。収縮期区間抽出部１３１は、収縮期区間に限らず、心疾患に応じて抽出する区間を適宜変更してよい。
【００１８】
周波数解析部１３２は、収縮期区間データに対して周波数変換を行い、対数パワースペクトルを算出する（Ｓ３０）。また、周波数解析部１３２は、複数心拍において、対数パワースペクトルを平均する。これにより、環境雑音による影響が低減される。
【００１９】
心疾患診断部１３３は、平均された収縮期区間の対数パワースペクトルから、心疾患の有無を診断する（Ｓ４０）。心疾患診断部１３３は、予め定められた心疾患診断基準と周波数解析部１３２から入力された対数パワースペクトルとを比較することにより、心疾患の有無を診断する。
【００２０】
出力部１４は、心疾患診断部１３３が診断した結果を外部に出力する（Ｓ５０）。例えば、出力部１４は、診断結果を表示するディスプレイを備える。また、出力部１４は、外部に設けられたハードディスク等の記憶装置に出力してよい。
【００２１】
本例の心疾患診断装置１０は、入力信号処理部１２の備えるフィルタ回路により、周波数の一部を抽出した後に周波数変換した。しかし、心疾患診断装置１０は、周波数解析部１３２の後段にフィルタ回路を配置することにより、心音データを周波数変換した後に、周波数の一部を抽出してもよい。
【００２２】
図５は、１０心拍分の心音信号の波形の一例を示す。本例の心音信号の波形は、加速度センサを備える心音検出部１１により検出される。１０心拍分の心音信号波形からは、収縮期の心音信号を１０回分取得できる。入力信号処理部１２は、被検者の１０心拍分の心音信号を、２ｋＨｚサンプリング、１６ビットでデジタル化する。なお、図５において横軸は時間、縦軸は心音信号の強度を示す。
【００２３】
図６は、収縮期区間データの抽出の一例である。入力信号処理部１２によりデジタル化された心音データは、収縮期区間抽出部１３１に入力されて、収縮期区間データが抽出される。抽出された収縮期区間データは、周波数解析部１３２に入力される。
【００２４】
図７は、収縮期区間データの単一対数パワースペクトルを示す。単一対数パワースペクトルとは、１心拍分の収縮期区間データの対数パワースペクトルである。なお、図７において横軸は周波数［Ｈｚ］、縦軸は対数パワースペクトルである。
【００２５】
周波数解析部１３２は、１心拍毎に抽出された収縮期区間データに対して適当な窓関数を掛ける。その後、周波数解析部１３２は、窓関数を掛けられた収縮期区間データをフーリエ解析する。本例の周波数解析部１３２は、図５における最初の収縮期区間データに対して、１２８ミリ秒（２５６サンプル）のハミング窓関数を掛ける。また、周波数解析部１３２は、ハミング窓関数が掛けられた収縮期区間データをフーリエ変換することにより単一対数パワースペクトルを算出する。
【００２６】
図８は、１０心拍分の単一対数パワースペクトルと、その平均を示す。太線は、多重対数パワースペクトルである。多重対数パワースペクトルとは、複数心拍の単一対数パワースペクトルの平均を示す。本明細書における多重対数パワースペクトルは、１０心拍分の単一対数パワースペクトルの平均である。ただし、多重対数パワースペクトルは、必要に応じて、任意の心拍分の単一対数パワースペクトルの平均であってよい。
【００２７】
単一対数パワースペクトル（図７）では、背景ノイズ等の影響で生じる局所的な周波数変動により、収縮期区間データの周波数特性を正確に表現できない。一方、多重対数パワースペクトル（図８の太線）は、複数心拍の単一対数パワースペクトルで平均しているので、ランダムに発生する局所的なパワースペクトルが抑圧される。
【００２８】
図９は、心疾患なし学童の収縮期区間データの学童平均対数パワースペクトルを示す。本明細書において、心臓検診で心疾患なしと診断された学童を心疾患なし学童と称する。また、学童平均対数パワースペクトルとは、学童の多重対数パワースペクトルの平均である。
【００２９】
太線は、心疾患なし学童７０名分の学童平均対数パワースペクトルである。太線以外は、心疾患なし学童７０名分の多重対数パワースペクトルである。
【００３０】
心疾患なし学童の多重対数パワースペクトルは、学童平均対数パワースペクトルを中心に帯状に分布する。これにより、心疾患診断装置１０は、心疾患なし学童の多重対数パワースペクトルの傾向を把握できる。心疾患なし学童の多重対数パワースペクトルは、周波数の増加に伴い単調に減少する傾向がある。
【００３１】
図１０は、心疾患のある学童の収縮期区間データの多重対数パワースペクトルを示す。本明細書において、心臓検診で心疾患ありと診断された学童を心疾患あり学童と称する。本例の心疾患あり学童を心疾患あり学童１とする。
【００３２】
太線は、心疾患あり学童１の収縮期区間データに基づく多重対数パワースペクトルである。太線以外は、図９で示した心疾患なし学童７０名分の多重対数パワースペクトルに対応する。
【００３３】
心疾患なし学童の多重対数パワースペクトルと心疾患あり学童１の多重対数パワースペクトルとは、２５０Ｈｚから６５０Ｈｚの中間周波数帯域において形状が異なる。図１０より、心疾患あり学童１は、中間周波数帯域の心雑音を有することが分かる。
【００３４】
図１１は、心疾患あり学童２の収縮期区間データの多重対数パワースペクトルを示す。心疾患あり学童２は、心疾患あり学童１と異なる心疾患を有する学童である。
【００３５】
太線は、心疾患あり学童２の収縮期区間データに基づく多重対数パワースペクトルである。太線以外は、図９で示した心疾患なし学童７０名分の多重対数パワースペクトルに対応する。
【００３６】
心疾患なし学童の多重対数パワースペクトルと心疾患あり学童２の多重対数パワースペクトルとは、５０Ｈｚから１５０Ｈｚの狭い低域周波数帯において形状が異なる。図１１より、心疾患あり学童２が、狭い低域周波数帯において、鋭いピーク形状の成分を持つ心雑音を有することが分かる。
【００３７】
次に、心疾患診断装置１０による、心疾患の有無の診断方法について説明する。心疾患診断装置１０は、収縮期区間の多重対数パワースペクトルと、予め設定された心疾患の有無の診断基準により、心疾患の有無を診断する。
【００３８】
例えば、本例の心疾患診断装置１０は、診断基準Ａおよび診断基準Ｂと称する２種類の診断基準を有する。診断基準Ａは、心疾患の有無の診断基準として、中間周波数帯域の成分を持つ心雑音を検出する。一方、診断基準Ｂは、低域周波数帯において鋭いピーク形状の成分を持つ心雑音を検出する。
【００３９】
図１２は、診断基準Ａで使用する診断基準線Ａ１の設定例を示す。診断基準線Ａ１は、中間周波数帯域において、心疾患なし学童の収縮期区間データの多重対数パワースペクトル分布に沿った直線である。また、診断基準線Ａ１は、多重対数パワースペクトル分布に沿った曲線であってよい。本例の診断基準線Ａ１は、心疾患なし学童７０名について、収縮期区間データの多重対数パワースペクトル分布から導出される。
【００４０】
例えば、心疾患診断装置１０は、被検者の収縮期区間データの多重対数パワースペクトルが、診断基準線Ａ１を超えた場合に、心疾患ありと診断する。本明細書において、診断基準線Ａ１を超えた場合とは、多重対数パワースペクトルが診断基準線Ａ１を一度でも超えた場合であってよい。また、予め定められた回数だけ診断基準線Ａ１を超えた場合に、多重対数パワースペクトルが診断基準線Ａ１を超えたと判断してもよい。また、心疾患診断装置１０は、多重対数パワースペクトルが診断基準線Ａ１を超えなかった場合に、心疾患なしと診断してもよい。
【００４１】
本例の診断基準線Ａ１は、２５０Ｈｚから４５０Ｈｚの中間周波数帯域に設定される。診断基準線Ａ１は、中間周波数帯域の両端の周波数における２点を結ぶ直線である。各点は、２５０Ｈｚおよび４５０Ｈｚにおいて、学童７０名分の多重対数パワースペクトルの標準偏差を１．５倍した値であってよい。なお、診断基準線Ａ１は、中間周波数帯域の両端の周波数に限られず、適当な周波数を選択して決定されてよい。各点は、学童７０名分の多重対数パワースペクトルの標準偏差を１．５倍した値に限られず、対象となる心疾患、もしくは、被検者の年齢等に応じて、適宜変更されてよい。
【００４２】
他の実施形態において、心疾患診断装置１０は、診断基準線Ａ１と異なる診断基準線Ａ２を有してよい。診断基準線Ａ２は、診断基準線Ａ１よりも小さい。心疾患診断装置１０は、被検者の多重対数パワースペクトルが診断基準線Ａ２を超えた周波数帯域の中間周波数帯域に対する割合に応じて、心疾患の有無を診断する。例えば、中間周波数帯域に対する、診断基準線Ａ２を超えた周波数帯域の割合が、８０％以上の場合に、心疾患ありと診断する。これにより、心疾患診断装置１０は、被検者の多重対数パワースペクトルが局所的に大きく変動した場合でも、正確に診断できる。
【００４３】
さらに他の実施形態において、心疾患診断装置１０は、診断基準線Ａ１および診断基準線Ａ２の両方を有してよい。この場合、心疾患診断装置１０は、被検者の多重対数パワースペクトルが診断基準線Ａ１を一度でも超えた場合、および、被検者の多重対数パワースペクトルが診断基準線Ａ２を超えた周波数帯域の割合が、予め定められた割合を超えた場合、の少なくとも一方が生じた場合に、心疾患ありと診断する。本例の心疾患診断装置１０は、診断基準線Ａ１および診断基準線Ａ２を最適化することにより、心疾患の診断の精度を向上できる。
【００４４】
図１３は、診断基準Ａを用いた心疾患あり学童１の診断例を示す。図１３では、設定した中間周波数帯域において、心疾患あり学童１の収縮期区間データの多重対数パワースペクトルが診断基準線Ａ１より大きい。したがって、心疾患あり学童１は、心疾患ありと診断される。なお、心疾患診断装置１０は、被検者の多重対数パワースペクトルの代わりに、被検者の単一対数パワースペクトルを用いてもよい。
【００４５】
図１４は、診断基準Ｂで使用するピーク差分値の設定例を示す。診断基準Ｂでは、多重対数パワースペクトル中のピーク形状の差分値が予め定められた値を超えたか否により、心疾患の有無を診断する。本例の多重対数パワースペクトルは、心疾患あり学童２の収縮期区間データに基づく。なお、心疾患診断装置１０は、被検者の多重対数パワースペクトルの代わりに、被検者の単一対数パワースペクトルを用いてもよい。
【００４６】
心疾患診断装置１０は、低域周波数帯において、被検者の収縮期区間データの多重対数パワースペクトルの極大部および極大部に隣接する極小部を有するピーク形状を探索する。心疾患診断装置１０は、ピーク差分値が、予め設定された閾値より大きい場合、心疾患ありと診断する。ピーク差分値とは、極大値に相当するピーク値と極小値に相当するボトム値との差を指す。
【００４７】
例えば、心疾患診断装置１０は、５０Ｈｚから２００Ｈｚの低周波数帯域において、低周波数側から高周波数側に向けてピーク探索する。心疾患診断装置１０は、極小部（以後、極小部１と呼ぶ）、極大部、極小部（以後、極小部２と呼ぶ）の順に多重対数パワースペクトルを検出した場合、極小部１と極小部２との間をピーク区間に設定する。本例のピーク差分値は、極大部の値をピーク値とし、極小部１の値をボトム値として計算される。しかし、心疾患診断装置１０は、ボトム値の次に検出される極小部２の値を用いて、ピーク差分値を計算してもよい。
【００４８】
図１５は、診断基準Ｂを用いた心疾患あり学童２の診断例を示す。本例では、ピーク差分値を評価するための閾値が０．７に設定される。ピーク差分値を評価するための閾値を０．７に設定した場合、対数化する前のパワースペクトルにおいて、ピーク値がボトム値の約５倍に相当する。
【００４９】
本例において、被検者の多重対数パワースペクトルのピーク差分値は約０．９４である。心疾患診断装置１０は、被検者のピーク差分値が、予め設定された閾値０．７より大きいので、心疾患の可能性ありと診断する。また、心疾患診断装置１０は、被検者のピーク差分値が予め設定された閾値０．７より小さいときに、心疾患の可能性なしと診断してもよい。
【００５０】
図１６は、心疾患診断装置１０の構成の一例を示す。本例の心疾患診断装置１０は、予測値生成部１５をさらに備える。
【００５１】
予測値生成部１５は、過去に取得された心音データに基づいて予測した予測値を生成する。予測値生成部１５には、心音解析部１３から心音データが入力される。また、予測値生成部１５には、収縮期区間抽出部１３１が抽出した収縮期区間データが入力されてもよい。
【００５２】
例えば、診断基準Ａを用いる場合、予測値生成部１５は、過去の心音データに基づいて、診断基準線Ａ１を設定する。また、診断基準Ｂを用いる場合、予測値生成部１５は、過去に取得された心音データに基づいて、ピーク差分値の閾値を設定する。
【００５３】
予測値生成部１５は、被検者に合わせて、予測値の生成に用いる心音データの種類を決定する。例えば、予測値生成部１５は、被検者が学童である場合、学童の過去の心音データのみに基づいて、予測値を決定する。また、予測値生成部１５は、被検者が女性である場合、女性の過去の心音データのみに基づいて、予測値を決定する。このように、予測値は、被検者に合わせて適宜変更される。なお、予測値の決定は、心疾患診断装置１０を操作する人間によりマニュアルで行われてもよい。
【００５４】
以上の通り、本発明に係る心疾患診断装置１０は、収縮期区間データを測定して心疾患の有無を診断する。つまり、心疾患診断装置１０は、心音データの周波数帯域の一部に基づいて、心疾患の有無を診断するので、少ない演算量で簡易に診断できる。また、収縮期区間データは、学童に多い心房中隔欠損、心室中隔欠損等の先天性疾患の有力な手がかりとなるため、学童の心疾患の診断に有用である。
【００５５】
さらに、本発明に係る心疾患診断装置１０は、高周波帯域の心音データを除くことができる。高周波帯域の心音データは、呼吸音の影響を受けやすい一方、心音成分がほとんど含まれない。即ち、心疾患診断装置１０は、心疾患の診断に有効な周波数帯域に限定して、少ない演算量で心疾患の有無を診断できる。これにより、心疾患診断装置１０は、低価格で、かつ、精度の高い集団検診を実現できる。
【００５６】
図１７は、本実施形態に係る心疾患診断装置１０のハードウェア構成の一例である。加速度センサ１７００は、被検者の心音を電気信号として検出する心音検出部１１として機能する。入力信号処理回路１８００は、フィルタ回路１８２０と、増幅回路１８４０と、Ａ／Ｄ変換回路１８６０とを備え、入力信号処理部１２として機能する。フィルタ回路１８２０は、心音信号に含まれるＤＣ周波数成分、エイリアシングを引き起こす可能性のある高周波成分、および、心音解析に不要な高周波成分を取り除く。増幅回路１８４０は、Ａ／Ｄ変換回路１８６０の入力レンジに合わせて心音信号を増幅する。Ａ／Ｄ変換回路１８６０は、増幅回路１８４０が増幅した心音信号をデジタル信号に変換する。そして、コンピュータ１９００は、心音解析部１３、および、出力部１４として機能し、デジタル化された心音データに対して演算又は加工を行う。
【００５７】
図１８は、本実施形態に係るコンピュータ１９００のハードウェア構成の一例を示す。本実施形態に係るコンピュータ１９００は、ホスト・コントローラ２０８２により相互に接続されるＣＰＵ２０００、ＲＡＭ２０２０、グラフィック・コントローラ２０７５、及び表示装置２０８０を有するＣＰＵ周辺部と、入出力コントローラ２０８４によりホスト・コントローラ２０８２に接続される通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、及びＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を有する入出力部と、入出力コントローラ２０８４に接続されるＲＯＭ２０１０、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０を有するレガシー入出力部とを備える。
【００５８】
ホスト・コントローラ２０８２は、ＲＡＭ２０２０と、高い転送レートでＲＡＭ２０２０をアクセスするＣＰＵ２０００及びグラフィック・コントローラ２０７５とを接続する。ＣＰＵ２０００は、ＲＯＭ２０１０及びＲＡＭ２０２０に格納されたプログラムに基づいて動作し、各部の制御を行う。グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等がＲＡＭ２０２０内に設けたフレーム・バッファ上に生成する画像データを取得し、表示装置２０８０上に表示させる。これに代えて、グラフィック・コントローラ２０７５は、ＣＰＵ２０００等が生成する画像データを格納するフレーム・バッファを、内部に含んでもよい。
【００５９】
入出力コントローラ２０８４は、ホスト・コントローラ２０８２と、比較的高速な入出力装置である通信インターフェイス２０３０、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０を接続する。通信インターフェイス２０３０は、ネットワークを介して他の装置と通信する。ハードディスクドライブ２０４０は、コンピュータ１９００内のＣＰＵ２０００が使用するプログラム及びデータを格納する。ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０は、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。
【００６０】
また、入出力コントローラ２０８４には、ＲＯＭ２０１０と、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０、及び入出力チップ２０７０の比較的低速な入出力装置とが接続される。ＲＯＭ２０１０は、コンピュータ１９００が起動時に実行するブート・プログラム、及び／又は、コンピュータ１９００のハードウェアに依存するプログラム等を格納する。フレキシブルディスク・ドライブ２０５０は、フレキシブルディスク２０９０からプログラム又はデータを読み取り、ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供する。入出力チップ２０７０は、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０を入出力コントローラ２０８４へと接続すると共に、例えばパラレル・ポート、シリアル・ポート、キーボード・ポート、マウス・ポート等を介して各種の入出力装置を入出力コントローラ２０８４へと接続する。また、入出力チップ２０７０は、入力信号処理回路１８００とも接続する。
【００６１】
ＲＡＭ２０２０を介してハードディスクドライブ２０４０に提供されるプログラムは、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５、又はＩＣカード等の記録媒体に格納されて利用者によって提供される。プログラムは、記録媒体から読み出され、ＲＡＭ２０２０を介してコンピュータ１９００内のハードディスクドライブ２０４０にインストールされ、ＣＰＵ２０００において実行される。
【００６２】
コンピュータ１９００にインストールされ、コンピュータ１９００を心疾患診断装置の一部として機能させるプログラムは、心音解析モジュール、出力モジュールとを備える。これらのプログラム又はモジュールは、ＣＰＵ２０００等に働きかけて、コンピュータ１９００を、心疾患診断装置の一部としてそれぞれ機能させる。
【００６３】
これらのプログラムに記述された情報処理は、コンピュータ１９００に読込まれることにより、ソフトウェアと上述した各種のハードウェア資源とが協働した具体的手段である心音解析部１３、出力部１４として機能する。そして、これらの具体的手段によって、本実施形態におけるコンピュータ１９００の使用目的に応じた情報の演算又は加工を実現することにより、心音検出部１１として機能する加速度センサ１７００と、入力信号処理部１２として機能する入力信号処理回路１８００と合わせて、使用目的に応じた特有の心疾患診断装置が構築される。
【００６４】
一例として、コンピュータ１９００と外部の装置等との間で通信を行う場合には、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０上にロードされた通信プログラムを実行し、通信プログラムに記述された処理内容に基づいて、通信インターフェイス２０３０に対して通信処理を指示する。通信インターフェイス２０３０は、ＣＰＵ２０００の制御を受けて、ＲＡＭ２０２０、ハードディスクドライブ２０４０、フレキシブルディスク２０９０、又はＣＤ−ＲＯＭ２０９５等の記憶装置上に設けた送信バッファ領域等に記憶された送信データを読み出してネットワークへと送信し、もしくは、ネットワークから受信した受信データを記憶装置上に設けた受信バッファ領域等へと書き込む。このように、通信インターフェイス２０３０は、ＤＭＡ（ダイレクト・メモリ・アクセス）方式により記憶装置との間で送受信データを転送してもよく、これに代えて、ＣＰＵ２０００が転送元の記憶装置又は通信インターフェイス２０３０からデータを読み出し、転送先の通信インターフェイス２０３０又は記憶装置へとデータを書き込むことにより送受信データを転送してもよい。
【００６５】
また、ＣＰＵ２０００は、ハードディスクドライブ２０４０、ＣＤ−ＲＯＭドライブ２０６０（ＣＤ−ＲＯＭ２０９５）、フレキシブルディスク・ドライブ２０５０（フレキシブルディスク２０９０）等の外部記憶装置に格納されたファイルまたはデータベース等の中から、全部または必要な部分をＤＭＡ転送等によりＲＡＭ２０２０へと読み込ませ、ＲＡＭ２０２０上のデータに対して各種の処理を行う。そして、ＣＰＵ２０００は、処理を終えたデータを、ＤＭＡ転送等により外部記憶装置へと書き戻す。このような処理において、ＲＡＭ２０２０は、外部記憶装置の内容を一時的に保持するものとみなせるから、本実施形態においてはＲＡＭ２０２０および外部記憶装置等をメモリ、記憶部、または記憶装置等と総称する。本実施形態における各種のプログラム、データ、テーブル、データベース等の各種の情報は、このような記憶装置上に格納されて、情報処理の対象となる。なお、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０の一部をキャッシュメモリに保持し、キャッシュメモリ上で読み書きを行うこともできる。このような形態においても、キャッシュメモリはＲＡＭ２０２０の機能の一部を担うから、本実施形態においては、区別して示す場合を除き、キャッシュメモリもＲＡＭ２０２０、メモリ、及び／又は記憶装置に含まれるものとする。
【００６６】
また、ＣＰＵ２０００は、ＲＡＭ２０２０から読み出したデータに対して、プログラムの命令列により指定された、本実施形態中に記載した各種の演算、情報の加工、条件判断、情報の検索・置換等を含む各種の処理を行い、ＲＡＭ２０２０へと書き戻す。例えば、ＣＰＵ２０００は、条件判断を行う場合においては、本実施形態において示した各種の変数が、他の変数または定数と比較して、大きい、小さい、以上、以下、等しい等の条件を満たすかどうかを判断し、条件が成立した場合（又は不成立であった場合）に、異なる命令列へと分岐し、またはサブルーチンを呼び出す。
【００６７】
また、ＣＰＵ２０００は、記憶装置内のファイルまたはデータベース等に格納された情報を検索することができる。例えば、第１属性の属性値に対し第２属性の属性値がそれぞれ対応付けられた複数のエントリが記憶装置に格納されている場合において、ＣＰＵ２０００は、記憶装置に格納されている複数のエントリの中から第１属性の属性値が指定された条件と一致するエントリを検索し、そのエントリに格納されている第２属性の属性値を読み出すことにより、所定の条件を満たす第１属性に対応付けられた第２属性の属性値を得ることができる。
【００６８】
また、特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【００６９】
以上に示したプログラム又はモジュールは、外部の記録媒体に格納されてもよい。記録媒体としては、フレキシブルディスク２０９０、ＣＤ−ＲＯＭ２０９５の他に、ＤＶＤ又はＣＤ等の光学記録媒体、ＭＯ等の光磁気記録媒体、テープ媒体、ＩＣカード等の半導体メモリ等を用いることができる。また、専用通信ネットワーク又はインターネットに接続されたサーバシステムに設けたハードディスク又はＲＡＭ等の記憶装置を記録媒体として使用し、ネットワークを介してプログラムをコンピュータ１９００に提供してもよい。
【００７０】
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可能であることが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。
【００７１】
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
【符号の説明】
【００７２】
１０・・・心疾患診断装置、１１・・・心音検出部、１２・・・入力信号処理部、１３・・・心音解析部、１４・・・出力部、１５・・・予測値生成部、１３１・・・収縮期区間抽出部、１３２・・・周波数解析部、１３３・・・心疾患診断部、２００・・・心臓、２０２・・・右心室、２０４・・・左心室、２０６・・・右心房、２０８・・・左心房、２１０・・・肺動脈弁、２１２・・・大動脈弁、２１４・・・三尖弁、２１６・・・僧帽弁、１７００・・・加速度センサ、１８００・・・入力信号処理回路、１８２０・・・フィルタ回路、１８４０・・・増幅回路、１８６０・・・Ａ／Ｄ変換回路、１９００・・・コンピュータ、２０００・・・ＣＰＵ、２０１０・・・ＲＯＭ、２０２０・・・ＲＡＭ、２０３０・・・通信インターフェイス、２０４０・・・ハードディスクドライブ、２０５０・・・フレキシブルディスク・ドライブ、２０６０・・・ＣＤ−ＲＯＭドライブ、２０７０・・・入出力チップ、２０７５・・・グラフィック・コントローラ、２０８０・・・表示装置、２０８２・・・ホスト・コントローラ、２０８４・・・入出力コントローラ、２０９０・・・フレキシブルディスク、２０９５・・・ＣＤ−ＲＯＭ
【図１】
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【図３】
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【図４】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図２】
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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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