(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検者によって発生される音が被検者の身体の音発生部位から所定の距離で被験者の身体から離れて検知されているかのように音センサの出力をセンサ出力に変換することによって相当値を得るための方法であって、
第１音センサによって検知される音に対応する出力をプロセッサで受け取るステップと、
前記第１音センサの出力を第２音センサの出力と等しくする事前計算された伝達関数を適用することによって前記第１音センサの出力を自動的に変更するステップと、
を含み、
前記事前計算された伝達関数は、音発生部位から所定の距離で前記被験者の身体から離れて前記第２音センサによって検知されているかのように被験者の身体の特定領域上に配置された第１音センサの出力を音の相当値に変換するために適用可能であり、
前記第１音センサの前記変更された出力は、特定の生理学的状態の有無を決定する際に利用可能である、方法。
【請求項２】
前記伝達関数は、前記特定領域に配置された前記第１音センサ、および被検者の音発生部位から前記所定の距離に前記被験者の身体から離れて配置された前記第２音センサによって検知された音を同時に検出し、前記検知された音に対応する出力を生成し、かつ第１および第２音センサの前記出力をプロセッサによって処理して前記伝達関数を計算することによって事前計算される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１および第２音センサは、音レベルをデシベル単位で測定する音レベル計である、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１音センサは、被検者の身体の前記特定の領域に取り付けられる、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第１音センサは、基準音発生装置を前記第１音センサの領域に当着し、前記第１および第２音センサの作動と同時に前記基準音発生装置を作動させ、前記第１および第２音センサの２つの出力を処理して、周囲騒音指数を表わす２つの出力間の差を決定し、かつ前記事前計算された伝達関数を前記周囲騒音指数により変更することによって、周囲騒音を補償するために事前較正される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
被検者によって発生される音が被検者の身体の音発生部位から所定の距離で被験者の身体から離れて検知されているかのように音センサの出力をセンサ出力に変換することによって相当値を得るための方法であって、
第１音センサによって検知される音に対応する出力をプロセッサで受け取るステップと、
第１音センサの出力を第２音センサの出力と等しくする事前計算された周囲騒音関数を適用することによって前記第１音センサの出力を自動的に変更するステップと、
を含み、
前記事前計算された周囲騒音関数は、周囲騒音に対する補正を伴なって、音発生部位から所定の距離で前記被験者の身体から離れて前記第２音センサによって検知されているかのように被験者の身体の特定領域に配置された第１音センサの出力を音の相当値に変換するために適用可能であり、
前記第１音センサの前記変更された出力は、特定の生理学的状態の有無を決定する際に利用可能である、方法。
【請求項７】
前記周囲騒音関数は、
前記特定領域に配置された前記第１音センサ、および音発生部位から前記所定の距離に前記被験者の身体から離れて配置された前記第２音センサによって検知された音を同時に検出し、
前記検知された音に対応する出力を生成し、
前記第１および第２音センサの前記出力をプロセッサによって処理して前記第１音センサの出力を前記第２音センサによって検知された音の相当値に変換するために適用可能な伝達関数を計算し、
基準音発生装置を前記第１音センサの領域に当着し、前記第１および第２音センサの作動と同時に前記基準音発生装置を作動させ、
前記基準音発生装置の作動後に前記第１および第２音センサの２つの出力を処理して周囲騒音指数を表わす２つの出力間の差を決定し、かつ
前記計算された伝達関数を前記周囲騒音指数により変更して前記周囲騒音関数を作成することによって事前計算される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記特定領域の位置はさらに、前記特定領域に配置された身体位置センサを活性化し、特定の生理学的動きの有無を決定する際にも利用可能な出力を生成することによって検知される、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
特定領域の動きはさらに、前記特定領域に配置された身体動きセンサを活性化し、前記特定の生理学的動きの有無を決定する際にも利用可能な出力を生成することによって検知される、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記特定の生理学的状態は、いびきまたは呼吸障害である、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記特定の生理学的状態は、被検者の血圧、心臓弁閉鎖状態または他の心臓血管状態である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記特定の生理学的状態は、音のパターンに関係する関節の動きを測定することによって検知された被検者の関節疾患である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記特定の生理学的状態は、被検者の胃腸管系に関係する、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
音響、体位、および体動情報を後の解析のためおよび研究が行なわれた後に表示するために再生することをさらに含む、請求項９に記載の方法。
【請求項１５】
被検者によって発生されかつ被検者の身体の音発生部位から所定の距離で被験者の身体から離れて検知される音を利用する技術によって、特定の生理学的状態について被検者を検査するための装置であって、
被検者の身体の特定領域に配置されて、第１音センサによって検知された音に対応する出力を生成するように構成された第１音センサと、
被検者の身体の音発生部位から所定の距離に配置されて、第２音センサによって検知された音に対応する出力を生成するように構成された第２音センサと、
前記第１および第２音センサの出力を同時に受け取り、それらから前記第１音センサの出力を前記第２音センサの出力と等しくする伝達関数を計算し、前記第１音センサの出力を変更するために前記伝達関数を利用し、かつ前記特定の生理学的状態の有無を決定するのに有用な情報を生成するために前記第１音センサの前記変更された出力を利用するのに効果的なプロセッサとを備え、
前記等しくすることは、被験者の身体の音発生部位から所定の距離で被験者の身体から離れて検知されているかのように前記第１音センサの前記出力を音の相当値に変換することを含む装置。
【請求項１６】
前記第１音センサは、被検者の身体の前記特定領域に取り付け可能なように構成される、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記装置はさらに、被検者の身体の前記特定領域にも取り付け可能であるように構成された位置センサを含み、前記プロセッサはさらに、前記特定の生理学的状態を決定するのに有用な情報を生成するために前記位置センサの出力を利用するのに効果的である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１８】
前記装置はさらに、被検者の身体の前記特定領域にも取り付け可能であるように構成された動きセンサを含み、前記プロセッサはさらに、前記特定の生理学的状態を決定するのに有用な情報を生成するために前記動きセンサの出力を利用するのに効果的である、請求項１６に記載の装置。
【請求項１９】
前記装置はさらに、前記特定の生理学的状態の有無を決定するのに有用な情報を生成するために前記第１音センサの出力が使用されるときに周囲騒音に対して装置を事前較正するために使用される周囲騒音指数を決定するのに使用するための基準音を発生するために、被検者の身体の前記特定領域にも取り付け可能な基準音発生装置を含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２０】
音響、体位、および体動情報を後の解析のためおよび研究が行なわれた後に表示するために再生するための手段をさらに含む、請求項１６に記載の装置。
【請求項２１】
前記装置は、前記基準音発生装置として作用する動きセンサを含み、前記プロセッサはさらに、前記特定の生理学的状態を決定するのに有用な情報を生成するために前記動きセンサの出力を利用するのに効果的である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２２】
前記装置は、前記基準音発生装置として作用する位置センサを含み、前記プロセッサはさらに、前記特定の生理学的状態を決定するのに有用な情報を生成するために前記位置センサの出力を利用するのに効果的である、請求項１９に記載の装置。
【請求項２３】
前記身体位置センサおよび前記身体動きセンサの少なくとも一方が前記基準音発生装置として作用する、請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願
本出願は、２００８年５月２９日に出願された米国仮出願第６１／０７１，９９２号の主題を含み、その内容を参考として本明細書に組み入れられ、その仮出願の優先日を主張する。
【０００２】
発明の分野
本発明は、音響情報を用いて特定の生理学的状態について被検者を検査するための装置および方法に関する。本発明は、被検者によって発生され、かつ被検者の身体の音発生部位から所定の距離、例えば１メートルの距離で検知される音を利用する公知の技術で特に有用であり、したがって以下ではそのような技術に関連して記載する。
【背景技術】
【０００３】
特定の身体機能の音響特性、特に呼吸または呼吸停止または部分的呼吸停止に関係する音響特性の測定は、貴重な医療情報を提供する。適例として、特に睡眠医学の領域で重要な医療パラメータであるいびき強度の測定があるが、それに限定されない。呼吸器系に関係する他の例として、種々の呼吸器系の状態の診断において臨床的に重要な喘鳴強度、喘音、（高調音）、咳、呼吸数などがある。さらに、周知の「心音」のような心血管系に関係する音、筋骨格系に関係する音、胃腸系に関係する音、および血圧測定のような特定の測定方法に関係する音も臨床的に重要である。
【０００４】
いびき強度の測定は、患者の呼吸活動の状態および睡眠中の気道の状態の指標を提供する上で重要である。それは、数ある生理学的要因の中でもとりわけ患者の気道の開存度、上気道筋緊張、粘膜腫脹、および特に睡眠中の呼吸駆動度によって影響される。いびき音の周波数スペクトルの測定は、例えば被検者の呼吸器系におけるいびきの起源の主部位を決定するのに役立つ臨床情報をも提供するかもしれない。
【０００５】
そのような音響活動の定量的較正は、医者が診断過程の一環として例えば被検者のいびき活動の臨床的意味を評価することを可能にするために必要不可欠である。従来、いびき音の強度は、ある所定の距離、通常は音発生部位から１メートルにおけるそのような音のデシベルレベルとして決定されてきた。いびき強度を定量化するための確立された臨床基準はこのようにして定義される。
【０００６】
臨床検査に基づく医療において、特に睡眠医学の臨床背景において、被検者の音響活動の記録は従来、マイクロホンのような音レベルレコーダを被検者から所定の距離（例えば１メートル）に配置することによって実行される。そのような音響測定環境の構築はかなりの技術的専門知識を必要とし、したがって専門検査室の領域外で測定を実行するには明らかに適さない。また、他のいびきをかく同床者、オーディオ装置などのような環境音響活動に非常に影響されやすく、それらは所与の被検者の呼吸活動の正確な測定を著しく混乱させるかもしれない。
【０００７】
実際には、専門検査室外の測定を適用することが増えている。特に、それは臨床医療で重要な役割を担う携帯型測定システムを含み、睡眠医学では特に重要である。携帯型検査の利点は多数あり、周知であり、患者の快適性の増大、利便性、およびかなりのコスト節約を含む。
【０００８】
とりわけ、被検者の体表面から呼吸音活動を直接記録する上で大きい利点は、環境騒音活動による音響的クロストークの問題をかなり軽減することである。この問題は、被検者から一定の距離をおく音レベルの測定に固有のものである。
【０００９】
種々の生理学的系に関連する音響的品質は、検査部位の身体の動き、ならびに重力に対する身体の検査部位の位置、姿勢、または向きによっても影響されることがある。さらに、生理学的状態の診断は音響情報のみならず、そのような位置および／または動きの情報をも利用する。
【００１０】
体位、体動、および身体の生理学的過程に関連する音響測定をはじめとする複数の生理学的信号の決定が、米国特許４７８４１６２、５２７５１５９、６１７１２５８、および米国特許出願２００５／０１１３６４６Ａ１をはじめとする多くの特許公報に関係している。これらの先行特許出願では、体位、体動、および／または音響活動の測定は一般的に、体表面上の別々のセンサを使用することによって達成された。これらのセンサは、単一の共通位置からの測定を可能にするようには設計されておらず、単一の位置からの測定を容易にするような配置を可能にするように構成されてもいない。
【００１１】
この分野に関連する他の特許公報として、米国特許６４６８２３４、７０７７８１０、および国際ＰＣＴ出願の国際公開第ＷＯ２００５／１２０１６７号がある。しかし、それらに記載された展開は音響または音センサを使用するものではなく、むしろ被検者の身体の振動を検知する振動センサを使用する。
【００１２】
体位、体動、および音響測定に関係する情報を共通部位から得、この情報を得る手段を共通筐体内に収容することが、以下の実施例によって例証する通り、種々の生理学的および病理学的状態の評価に有益である幾つかの理由が存在する。
【００１３】
呼吸器系への適用
上気道の抵抗増加の発生は、あるいは完全な虚脱の発生さえも、周知の閉塞性睡眠時無呼吸（ＯＳＡ）症候群の特徴である。ＯＳＡの患者の閉塞事象は通常、かなりの音響活動またはいびきがそれに先行するが、これは、気道狭窄の進行により空気の流れが充分に減弱したときに停止する。
【００１４】
他方、いびきの消失は単に、いびきを引き起こした部分的気道閉塞の回復によるものであるかもしれない。これらの２つの極端な状況間の区別は、測定部位の表面の動きを測定することによって容易になるかもしれない。閉塞が悪化する場合、事実上、副音響である表面の動きの増加は、呼吸努力によって引き起こされる閉塞部位の大きい圧力摂動による組織の進行中の振動によってもたらされるようである。適切な動きセンサはこれを検知することを可能にする。
【００１５】
いびきおよび睡眠時呼吸障害状態に関連する音響および／または振動活動を記録するのに適しているかもしれない体表面の位置は多数存在するが、我々は、そのような測定に最適な部位は頤から胸骨まで伸びる胸郭外領域、および胸骨上切痕を包囲する胸郭領域であることを見出した。摂動源に近接しているため、かつ体表面と気道内腔との間に主に軟組織が存在するため、これらの部位で音および表面の動きの信号は最もよく記録される。
【００１６】
この領域からこれらの複数のパラメータを効果的に測定するために、単一の位置から体位、体動、および音響情報測定値のフルセットを得ることが極めて望ましい。本発明は特にこの目的に取り組む。
【００１７】
血圧測定への適用
非侵襲性血圧測定を実行するための多数の周知の方法が存在する。最も一般的な方法のうちの２つはそれぞれ、いわゆる「聴診」法および「オシロメトリック」法である。
【００１８】
聴診法では、血圧測定用カフの漸進的収縮中に変動する動脈開通度に関連付けられる、聴診器によって検出される音響情報が検知され、関連付けられる音の品質に従って、それぞれの収縮期および拡張期血圧値を決定することができる。これは、診療で最も一般的に試用される方法であり、いわゆる「コロトコフ」音は血圧値を画定するために使用される。音響情報を解析する自動装置も利用可能である。
【００１９】
一般的に試用される第２の血圧測定法はいわゆる「オシロメトリック」法であり、それは血圧測定用カフの漸進的収縮中に変化する動脈開通度に関連付けられる被測定肢節の体積の変動の検出に基づく。関連付けられる体積変化の振幅に従って、それぞれの収縮期、平均、および導出された拡張期の血圧値を決定することができる。体積変化の検知は通常、カフの圧力変化または被測定動脈の近傍の皮膚の動きの大きさに基づく。
【００２０】
上記の両方の方法において、本願の発明装置は、両方の方法に従ってＢＰを決定するために必要なソース情報を提供することができるので、いずれかの方法単独の場合より優れた明確な利点をもたらすであろう。
【００２１】
さらに、例えば腕の上腕動脈からのＢＰの従来の測定に体位検出手段を追加すると、測定部位の向きに関する重要な情報が提供され、それは例えば着座した患者の腕の静水学的オフセットを、身体の長軸に対する腕の角度に基づいて決定するために使用することができる。
【００２２】
最後に、上記の適用例において、脈動域の位置は非常に限定されるので、センサの正確な配置は測定の成功のために重要である。全てのセンサを的確な部位に配置させる装置だけが、充分に信頼できるデータを提供するであろう。
【００２３】
心臓病学
単一の共通部位から音響および表面の動き両方の検知のみならず、体位の決定をも適用し、この情報を得るための手段を共通筐体内に収容すると、以下の実施例で解説する通り、心機能に関する有用な情報を提供することができる。
【００２４】
心音の検出は診療に一般的に使用されており、とりわけ心臓弁疾患状態を検出するのに特に有用である。
【００２５】
心音の意味の臨床的解釈は、患者の呼吸によって影響されることがある。例えばいわゆる第２心音（それは大動脈弁および肺動脈弁のそれぞれ心室収縮末期の閉鎖による逆行性血流の突然の遮断に関連する血液および周囲組織内の反響によって生じる）において、患者の呼吸の知識は、心音の「分裂」が本来病理学的であるかそれとも生理学的であるかを決定するのに役立てることによって、診断を行なうことを可能にすることができる。
【００２６】
本質的に、これは、右心に戻る血液に対する胸内圧の影響に関係する。吸息中に、より大きい負の胸内圧が発生し、それは右心室の血液容量を増大させる。これは、肺動脈弁が大動脈弁に対して開いている時間を延長させる。
【００２７】
したがってこの状況は結果的に、第２心音の生理学的「分裂」を引き起こす。
【００２８】
しかし、この分裂が吸息中に変動しない場合、それは、おそらく心臓自体内部の血液の左右短絡による病理学的状態を表わすかもしれない。これは心房または心室中隔欠損の懸念を惹起させる。
【００２９】
右心への静脈還流を増大させるために、仰臥位の採用を含め、特定の臨床的介入を実行することができ、それは上記診断を向上させることができる。
【００３０】
上述した実施例では、複合的体位、体動、および音響測定装置は、患者の胸壁上に適切に配置されたときに、音響検知手段を介しての心音、体位および体動信号の組合せを介しての呼吸パターン、および体位センサによる患者の姿勢の正確な記録を容易にするので、非常に有用であろう。
【００３１】
加えて、心臓弁の閉鎖およびその病理学的状態に関連付けられる機械的摂動に関係する、事実上副音響である振動が、信号測定部位に存在することがある。適切な動きセンサは、これを検知することを可能にする。
【００３２】
前述の実施例の場合と同様に、ここでも、心音および特に第２心音域の分裂の位置は非常に限定されるので、センサの正確な配置が測定の成功のために重要である。全てのセンサを的確な部位に配置させる装置だけが、充分に信頼できるデータを提供するであろう。
【００３３】
リウマチ学
複合的体位、体動、および音響測定装置はまた、音のパターンに関係する関節の動きを測定することによって、関節疾患を定量的に検出しかつ解析するためにも有用である。
【００３４】
該装置は３Ｄ空間における経時的な肢位置を提供するために使用することができ、かつ、肢の動きの動力学を特性化するために使用することができるので、関連する音情報は関節損傷の程度の定量的評価を提供することができる。前述の実施例の場合と同様に、ここでも、センサの正確な配置が測定の成功のために重要である。明らかに、装置を関節位置に配置するために利用可能な空間が限られることを考えると、全てのセンサを的確な部位に配置させる装置だけが、測定を適切に行なって充分に信頼できるデータを提供することを可能にするであろう。
【００３５】
胃腸病学
胃腸管系に関係する幾つかの生理学的過程の評価は、複合的体位、体動、および音響測定装置ならびに適切な信号解析を用いることによって有利に実行することができる。嚥下（飲み込み）、蠕動、腸雑音、腸通過時間のような過程はこうして解析することができる。さらに、評価を容易にするために、適切な身体部位で複数のユニットの使用を有利に適用することができる。例えば腸の上の腹部表面に複数のユニットを適用することは、腸通過時間ならびに腸活動およびその不調の動態を決定するのに有用であるかもしれない。同様に、咽頭／頸部および胸郭領域に適用されたときに、そのようなユニットは、嚥下および関連疾患を評価するのに役立つかもしれない。
【発明の概要】
【００３６】
本発明の１つの目的は、被検者の身体の特定の位置で発生する被検者の音響活動を利用し、したがって上記の点の１つ以上に関し利点を有する技術によって、特定の生理学的状態について被検者を検査するための方法および装置をも提供することである。本発明の別の目的は、音響活動の測定のみならず、被検者の検査部位の位置および／または動きの測定をも利用することによって、被検者の多数の生理学的状態を測定するための方法および装置を提供することである。
【００３７】
本発明の１態様では、被検者によって発生され、かつ被検者の身体の音発生部位から所定の距離で検知される音を利用する技術によって、特定の生理学的状態について被検者を検査するための方法であって、被検者の身体の特定領域に第１音センサを配置して、第１音センサによって検知される音に対応する出力を生成するステップと、第１音センサの出力を被検者の身体から所定の距離に配置された第２音センサの出力と等しくする事前計算された伝達関数によって第１音センサの出力を変更するステップと、特定の生理学的状態の有無を決定するために第１音センサの変更された出力を利用するステップとを含む方法を提供する。
【００３８】
記載した好適な実施形態では、伝達関数は、第１音センサを被検者の身体の特定領域に配置し、被検者の身体の音発生部位から所定の距離に第２音センサを配置し、第１および第２センサによって検知された音を同時に検出してそれらに対応する出力を生成し、かつ第１および第２音センサの出力を処理して第１音センサの出力を第２音センサの出力と等しくする伝達関数を計算することによって事前較正される。
【００３９】
被検者の身体の特定領域に配置された第１音センサは、基準音発生装置を第１音センサの領域に当着し、第１および第２音センサの作動と同時に基準音発生装置を作動させ、第１および第２音センサの２つの出力を処理して、周囲騒音指数（ＡＮＦ）を表わす２つの出力間の差を決定し、かつ計算された伝達関数を周囲騒音指数により変更することによって、特定の生理学的状態について被検者を検査するために使用される特定の時間に、周囲騒音を補償するために事前較正することができる。
【００４０】
本発明の別の態様では、被検者によって発生しかつ被検者から所定の距離で検知される音を利用する技術によって、特定の生理学的状態について被検者を検査するための方法であって、第１音センサを被検者の身体の特定領域に配置して、第１音センサによって検知される音に対応する出力を生成するステップと、第１音センサの出力を被検者の身体から所定の距離に配置された第２音センサの出力と等しくする事前計算された周囲騒音指数によって第１音センサの出力を変更するステップと、特定の生理学的状態の有無を決定するために第１音センサの変更された出力を利用するステップとを含む方法を提供する。
【００４１】
本発明のさらなる特徴によると、第１音センサが配置された被検者の身体の位置および／または動きは、被検者の身体の特定領域に配置された位置および／または動きセンサによっても検知され、これもまた特定の生理学的状態の有無を決定するのに利用される出力を生成する。患者の身体の音センサと同じ位置に追加の位置および／または動きセンサを設けることによって、上で略述したように、いびきまたは呼吸障害を検知し、被検者の血圧または他の心臓血管状態、音のパターンに関係する関節の動きを伴う被検者の関節疾患、または被検者の胃腸管状態に関係するパラメータを検知するのに当該方法を特に有用にする利点が上述の通りもたらされる。
【００４２】
本発明のさらに別の態様では、被検者によって発生されかつ被検者の身体の音発生部位から所定の距離で検知される音を利用する技術によって、特定の生理学的状態について被検者を検査するための装置であって、被検者の身体の特定領域に配置されて、第１音センサによって検知された音に対応する出力を生成するように構成された第１センサと、被検者の身体から所定の距離に配置されて、第２音センサによって検知された音に対応する出力を生成するように構成された第２音センサと、２つの音センサの出力を同時に受け取り、それらから第１音センサの出力を第２音センサの出力と等しくする伝達関数を計算し、第１音センサの出力を変更するために伝達関数を利用し、かつ特定の生理学的状態の有無を決定するのに有用な情報を生成するために第１音センサの変更された出力を利用するのに効果的なプロセッサとを備えた装置を提供する。
【００４３】
本発明のさらなる特長および利点は、以下の記述から明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
本発明をここで、単なる例として、添付の図面を参照しながら説明する。
【００４５】
【図１】図１は、本発明に従って構成された装置の１形態の主構成要素を示す略図を示す。
【００４６】
【図２】図２は、被検者の身体の音発生部位から所定の距離に配置された音センサに対して被検者の身体に当着された音センサの出力を等しくする伝達関数を決定するように装置を事前較正する際の主要ステップを示すフローチャートを示す。
【００４７】
【図３】図３は、現在受け入れられている音響活動技術を用いて特定の生理学的状態の有無を決定するために、被検者の身体に当着されたセンサの出力を変更するために伝達関数（ＴＦ）を利用するための、本発明に従って構成された装置の主構成要素を示すブロック図を示す。
【００４８】
【図４】図４は、被検者の身体の音発生部位から所定の距離に配置されたものと比較して、被検者の身体に配置された音センサを利用して、図３に従って構成されたシステムの出力を示すグラフを示す。
【００４９】
【図５】図５は、検査が行なわれるときに存在する周囲騒音状態に関して被検者の身体に配置された音センサの出力を補償するために、本発明に従って周囲騒音指数（ＡＮＦ）を決定する方法のフローチャートを示す。
【００５０】
【図６】図６は、全て被検者の身体の同一検査部位に配置されるマイクロホン型音センサ、体位または姿勢センサ、および動きセンサを含む、本発明に従って構成されたシステムであって、上記素子が共通筐体内に収容されて成るシステムの略図を示す。
【００５１】
【図７】図７は、被検者における特定の生理学的状態の有無を決定する際の図６の装置の使用を示すブロック図を示す。
【００５２】
【図８】図８は、本発明の実行時に存在する騒音を補償するために周囲騒音指数（ＡＮＦ）の計算にもシステムを使用することができるように変更された、図６に係るシステムを示す略図を示す。
【００５３】
【図９】図９は、図８の装置の使用を示すブロック図を示す。
【００５４】
【図１０】図１０は、較正手段によって提供される音活動が体動センサから導出されること以外は、図８および９のシステムを示すブロック図を示す。
【００５５】
上述した図面および以下の記載は、主に、本発明の概念的態様、および現在好適な実施形態とみなされるものを含め、可能な様々な実施形態の理解を容易にする目的のために提示するものであることを理解されたい。明瞭かつ簡潔にするために、当業者が通常の技術および設計を使用して、記載する発明を理解しかつ実施することを可能にするために必要である以上の詳細を提示しようとは試みない。さらに、記載する実施形態は単なる例であって、本発明は本書に記載する以外の形態および適用例で実施することが可能であることを理解されたい。
【発明を実施するための形態】
【００５６】
図１〜４は、被検者から発出する音響活動を監視することによって、特定の生理学的状態について被検者を検査するための本発明の１つの好適な実施形態を示す。
【００５７】
かくして、図１は、ベッド４に横たわりながら、例えば眠りながら、検査される被検者２を示す。図１に示す通り、音センサＳＳ１は被検者の身体の特定領域、この場合は胸部に配置され、センサＳＳ１によって検知された音に対応する出力を生成する。センサＳＳ１の出力は、下述するように処理するためにプロセッサ６に送られる。
【００５８】
図１はさらに、現在受け入れられている音響情報解析の「ゴールドスタンダード」技術に従って、被検者の身体の音発生部位から（破線の円弧によって示される通り）所定の距離、例えば１メートルに配置された第２センサＳＳ２を示す。
【００５９】
プロセッサ６は、被検者からの音響情報を特定の生理学的状態について解析する受け入れられた方法に使用されるように、２つのセンサＳＳ１およびＳＳ２から同時に受け取った出力を処理し、被検者の身体に当着された音センサＳＳ１の出力を、被検者の身体の音発生部位から所定の距離に配置された第２センサＳＳ２によって生成される出力と等しくするために使用される、伝達関数（ＴＦ）と呼ばれる出力を生成する。
【００６０】
図２は、伝達関数（ＴＦ）を生成する主要ステップを示すフローチャートである。かくして、図２に示すように、第１センサＳＳ１が患者の身体に配置される一方、第２センサＳＳ２が患者の身体の音発生部位から所定の距離（例えば１メートル）に配置されることは、それぞれブロック１０および１１によって示される通りである。２つの音センサＳＳ１およびＳＳ２の出力は同時に検出され（ブロック１２）、プロセッサ６に送られ、プロセッサは２つの出力を処理して、音センサＳＳ１の出力を音センサＳＳ２の出力と等しくする伝達関数（ＴＦ）を決定する（ブロック１３）。
【００６１】
好ましくは、ブロック１２および１３によって示される２つのステップは、プロセッサ６が被検者の身体に配置された音センサＳＳ１の出力を、被検者の身体から所定の距離に配置された音センサＳＳ２によって検出される出力と等しくするのに使用される平均伝達関数（ＴＦ）を計算するように、何回も繰り返される（ブロック１４）。
【００６２】
被検者の身体に当着された第１音センサの出力を、被検者の身体の音発生部位から所定の距離（１メートル）に配置されたセンサを用いることによって生成される出力と等しくするために、第１音センサの出力は予め定められた伝達関数（ＴＦ）によって変更することができるので、被検者のその後の検査では、被検者の身体に当着された第１音センサだけを使用することが必要になる可能性がある。
【００６３】
ほとんどの場合、第１および第２音センサＳＳ１、ＳＳ２は、音レベルをデシベル単位で測定する音レベル計である。しかし用途によっては、２つの音センサの出力を他の検知パラメータ、例えばそれらのそれぞれの周波数スペクトルに従って解析することも望ましいかもしれない。
【００６４】
加えて、第１音センサＳＳ１は、伝達関数（ＴＦ）を決定するための初期使用中に、かつその後の被検者の実際の検査中の使用時に、被検者の身体の特定の領域に取り付けられる。図１は、この領域を被検者の胸部として示す。しかし、多くの測定部位、例えば胸骨上切痕、頤下領域、上唇、両側頸部を使用することができる。また、事前較正段階における２つのセンサＳＳ１およびＳＳ２の出力、または実際の検査段階におけるＳＳ１だけの出力は、有線または無線によりプロセッサ６に伝送することができる。
【００６５】
音センサは無指向性マイクロホンのみならず、指向性マイクロホンとすることもできる。それらは、例えばセンサと身体との間に接着剤を使用することによって、テーピングによって、または体表面への絆創膏固定によって、被検者の身体の検査部位に取り付けることが好ましい。
【００６６】
図３は、被検者から発出する音響情報を精査して特定の生理学的状態を示すのに有用な情報を提供するために、事前較正を行なって伝達関数ＴＦを決定した後の単一の身体当着センサＳＳ１を使用するためのシステムを示す略ブロック図である。かくして、図３は、被検者の身体に当着され、プロセッサ６（図１）に印加される出力を生成するためのマイクロホン２０の形の音センサを示す。プロセッサ６は、ハードウェアフィルタリングおよび処理機能（ブロック２１）ならびにアナログデジタル変換機能（ブロック２２）を実行する。プロセッサ６は、音響活動を検査するための現行技術に従って、マイクロホン２０の出力を被検者の身体の音発生部位から所定の距離に配置された音センサ（例えば図１のマイクロホンＳＳ２）によって得られる出力と等しくするために、フローチャート２に従って事前に決定された伝達関数ＴＦによって、Ａ／Ｄ変換器２２からの出力を変更する。伝達関数（ＴＦ）によって変更されたマイクロホン２０の出力は次いでＤ／Ａ変換器２４によってアナログ情報に変換され、ｄＢ出力として表示される（ブロック２５）。
【００６７】
図４は、患者の体表面から記録された音響振幅の経時的変化（上の図）を、遠隔音記録システムによって同時に記録された音響信号（下の図）と比較して示す。パターンの類似性は明白である。
【００６８】
事前較正された伝達関数を用いて、体表面から検知された音をデシベル相当値に変換するための上記の方法は、その後、予測デシベル値を１９名の患者群で実際に記録されたデシベル値と比較することによって正当性が立証された。結果的にもたらされた比較は、各研究の平均差の平均値は０．７ｄＢであり、研究標準偏差からの平均標準偏差が２ｄＢであることを示した。
【００６９】
先に説明した通り、管理された睡眠実験室環境の外では周囲環境騒音を回避することができないので、外来環境における主な利点は、患者から距離を置かず、むしろ患者の体表面に音検知システムを配置することによって得られる。患者の身体の音発生部位から離れた位置では、遠隔センサがあらゆる音源からの音にさらされるので、音センサを患者に配置することは、こうして患者由来の音と無関係の環境音とを区別する能力を改善するのに役立つ。かくして、身体装着される音検出器は依然として、これが直接的に発生するかそれとも外部音が体表面を介してまたは体表面上を伝わることにより発生するかに関係なく、環境騒音に影響されるが、騒音は測定環境によってかなり変化する。これは、例えばいびきの測定のように標準化された評価のために正確な定量的測定が要求されるときに、特に重要である。
【００７０】
したがって本発明のさらなる特徴は、センサと患者の体表面との間で標準化された音信号を発生する自己較正手段を含むことである。これは外部騒音の寄与を正確に決定することを可能にし、したがって患者から発出する内因性の音活動をより正確に測定することを可能にする。これはまた、測定タスクの特定の要求を満たすために必要に応じて、様々なタイプのマイクロホンをシステムに使用することを可能にする。周囲騒音のレベルは、患者の評価を実行する前に、装置が患者に取り付けられている間に、自己較正ＴＦ信号を用いる場合および用いない場合の音活動を検知することによって決定することができる。事前に決定された自己較正ＴＦ信号を用いた場合と用いない場合との全音響レベルの差を決定することによって、周囲騒音のレベルを決定することができ、かつ適切な補正のために使用することができる。
【００７１】
図５は、被検者が関心生理学的状態について検査される特定の時間に、それぞれのセンサの周囲騒音関数（ＡＮＦ）を決定するために、被検者の身体に配置される音センサ（ＳＳ１）を自己較正する方法を示す流れ図である。
【００７２】
図５の流れ図では、図２の流れ図に従って最初に伝達関数（ＴＦ）が決定される（ブロック３０）。身体当着センサＳＳ１の出力が検知され（ブロック３１）、伝達関数ＴＦによって変更され（ブロック３２）、プロセッサ６に記録される（ブロック３３）。
【００７３】
音センサＳＳ１の部位に配置された音発生装置（ＳＧ）は次いで作動される（ブロック３４）。センサＳＳ１の出力は、音発生装置が作動している間に検知され（ブロック３５）、伝達関数ＴＦによって変更され（ブロック３６）、プロセッサに記録される（ブロック３７）。次いでプロセッサは、周囲騒音指数（ＡＮＦ）を決定するために、２つの出力、すなわち１つは音発生装置が作動する前に生成されたもの、もう１つは音発生装置が作動した後に生成されたものを処理する。次いでＡＮＦは、特定の生理学的状態の有無を決定するためのその後の検査中に、身体当着センサＳＳ１の出力を補正するために使用される。
【００７４】
ＡＮＣを決定するために音センサＳＳ１を自己較正するために使用される追加の音発生装置（ＳＧ）は、適切に設計された音発生圧電シート（例えばＭｙｌａｒ）、または適切な小型の既製のスピーカ装置のような、システムの追加素子の形を取ることができる。
【００７５】
先に示した通り、本発明の特定の重要な特徴は、音響情報が検知される時間および部位で、体動のみならず体位または姿勢をも検知、測定することが可能になることである。そのような追加情報は、上述の通り、様々な生理学的状態を決定するのに非常に有用である。
【００７６】
体位または姿勢および体動を検知するための多くのセンサが公知である。例えば体位センサは通常、その傾きに応じて所定の位置を占める導電性ボール、適量の水銀、気泡などを含む傾き応答装置である。動き応答装置は通常、それらの速度の変化に従って出力信号を生成する加速度計型装置である。
【００７７】
代替的方法は、測定中の被検者の重力に対する加速度を無視できることを前提として、３Ｄ加速度計ユニットを使用して重力方向に対するセンサユニットの角度を測定するものである。また、重力に対するセンサ位置を決定するために２回測定される共通次元が存在する場合、２つの２Ｄ加速度計を使用することができ、あるいは３つの相互に直交する１Ｄ加速度計を使用することができる。加速度計は所定の小さい１組の向きだけを記録するように本質的に限定されず、実際には３次元の連続した向きの範囲を提供することができ、したがって試験中に向きの連続的変化の時間的経過を提供することができるので、加速度計が好ましい。
【００７８】
多次元加速度計を体位検出器および患者の動き検出器の両方として使用することは、例えば米国特許５５９３４３１、６４７７４２１、および７０５４６８７に開示されるように当業界で周知である。
【００７９】
姿勢および動き情報の分離は、信号の高低周波数成分の適切なフィルタリングに基づく。すなわち信号の低周波数成分は体位を決定するために使用され、かつ高周波数成分は（例えば呼吸パターンの種類の識別に役立つように）体動を決定するために使用される。そのようなセンサは、患者の動きおよび体位の両方を検知するために使用することができる。
【００８０】
図６は、身体当着音センサ（図１のＳＳ１）として使用されるマイクロホン４１に配置された姿勢および動きセンサ４０を利用して、本発明に従って構成された装置の１形態を概略的に示す。姿勢および動きセンサ４０に対するマイクロホン４１の相対的配置は逆にすることができ、あるいはこれらの素子を並列に配置することができる。図６に示す通り、マイクロホン４１の出力は、ケーブル４２によって、図１のプロセッサ６に相当するプロセッサ４３に伝達され、該プロセッサは上述の通り情報を処理し、ケーブル４４を介してそれを出力コネクタ４５に送る。
【００８１】
図７は、図６のプロセッサ４３によって実行される機能を特に示す装置全体のブロック図である。かくして、図７に示す通り、プロセッサ４３は、受け取った信号をフィルタリングしかつ処理する機能（ブロック４６）、処理された信号をデジタル形式に変換する機能（ブロック４７）、伝達関数ＴＦを決定する機能（ブロック４８）、後者の信号をアナログ形式に再変換する機能（ブロック４９）、および次いで、姿勢出力４９ａ、動き出力４９ｂ、およびｄＢ出力４９ｃを含め、図７に示す様々な出力を生成する機能を実行する。
【００８２】
本発明の重要な特徴は、音響、体位、および体動情報をその後の解析のためおよび研究が行なわれた後に表示するために再生することが可能になることである。
【００８３】
音響情報の場合、実際の研究中に記録された音を再生するために当業界で公知の任意の手段と共に、実際の記録情報を使用することができ、あるいは音の大きさおよび周波数内容の表現を表わすグラフィックディスプレイとして表わすことができる。前に示した通り、この情報は、とりわけ、呼吸器系の気道の状態を理解するのに役立ち、かつ呼吸器系の気道の特定の閉塞の程度および／または位置を画定するための関連情報を提供することができる。
【００８４】
同様に、体位情報は、様々なやり方で視覚的に表示することができる。体位情報を表示する１つの特に効果的な方法は、収集したデジタル情報を利用して、研究中の被検者の体位に相応する体位のマネキンを示す視覚的表示を駆動することである。体表面の動き情報も、動きの大きさおよび周波数プロファイルまたは内容の表現を描くグラフィックディスプレイを含め、種々の方法を利用して視覚的に表示することができる。
【００８５】
上記の全てにおいて、関連データは任意の組合せで時系列で表示することができ、これは研究の臨床評価に大いに役立つであろう。収集した信号は全てさらに、研究中に収集したいずれかの他のデータと併せて表示することができる。
【００８６】
図８は、特に図５のフローチャートに関連して上述した通り、周囲騒音指数（ＡＮＦ）のために装置の自己較正を可能にする、本発明に従って構成された装置を概略的に示す。かくして、そのような装置は基本的に図６の場合と同様に構成され、したがって音発生装置ＳＧがセンサ４０および４１に追加されていることを除いて、部品を識別するために同一参照番号が使用されている。特に図５のフローチャートに関連して上述した通り、音発生装置ＳＧは、使用する特定のセンサ、および検査が行なわれるときの特定の周囲状態のＡＮＦ（周囲騒音指数）を決定することによって、周囲または過渡的騒音に対しセンサ４０、４１を自己較正するために使用される。
【００８７】
図９は、図７のそれに相応するが音発生装置ＳＧをも含むブロック図である。該ブロック図は、それ以外では図７と同じであり、したがって音発生装置ＳＧの追加以外は、相応する部品を識別するために同一参照番号が使用されている。
【００８８】
図１０は、較正手段によって提供される音の活動が体位および体動の決定に使用される加速度計装置から導出される、図９の代わりに使用することのできる代替的システムを示す。
【００８９】
かくして、図１０に示すシステムでは、図９の音発生装置ＳＧが省かれ、代わりに、プロセッサの出力のアナログを姿勢および動きセンサ４０にフィードバックするために、デジタル／アナログ変換器４９からフィードバックライン５０が適用される。
【００９０】
本発明は、測定信号の全てまたは一部の追加が価値を持つ任意の公知の医用装置と組み合わせて使用することができる。本発明はそれ自体、利用可能なデータを利用するために適切なデータ収集システムに連結することによって独立した測定システムとして使用することもできる。複数の装置を異なる身体部位に同時に適用して、有用な情報の記録をさらに増強することができる。そのような有利な組合せの実施例として、関節の問題を特異的に識別するために相同関節を比較すること、音源の位置を識別するのを助けるために様々な部位で呼吸音情報を記録すること、異常音の性質を識別するのを助けるために様々な位置で心音を記録することなどが挙げられる。
【００９１】
本発明を、いくつもの好ましい実施態様について説明してきたが、これら実施態様は、単に例示として記載したのであり、本発明のその外の多くの種類の変形、改変及び用途があることは分かるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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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４】
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