(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管の共振周波数を測定するシステムであって：
・複数の振動周波数においてそれぞれ管を振動させる振動ユニットと；
・管が各振動周波数で振動させられるときに管内の第一の位置から第二の位置への圧力パルスの伝達の時間遅延を検出する検出ユニットであって、管が前記複数の振動周波数の特定の振動周波数範囲内の各振動周波数において振動させられるとき、前記検出ユニットは前記時間遅延の変動を検出する、検出ユニットと；
・管が前記特定の振動周波数範囲内の諸振動周波数で振動させられるときの前記時間遅延の最大変動を判別する判別ユニットと；
・前記管の共振周波数である、前記時間遅延の前記最大変動に対応する振動周波数を示す指示ユニットとを有する、
システム。
【請求項２】
前記共振周波数をあらかじめ定義された周波数テーブルと比較して、管の属性または一組の属性を決定する比較ユニットをさらに有する、請求項１記載のシステム。
【請求項３】
前記共振周波数に基づいて管の属性／一組の属性を計算する計算ユニットをさらに有する、請求項１記載のシステム。
【請求項４】
管が気道である場合、前記共振周波数に基づいて咳を支援する支援ユニットをさらに有する、請求項１記載のシステム。
【請求項５】
管が気道である場合、前記圧力パルスを生成するために管を励起する励起ユニットをさらに有する、請求項１記載のシステム。
【請求項６】
管が血管である場合、前記圧力パルスが、心臓の収縮に基づいて管を励起することによって生成される、請求項１記載のシステム。
【請求項７】
前記指示ユニットが、キャラクタ情報、グラフ、光、音声または警告によって前記共振周波数を示すまたは前記共振周波数をメモリに記憶するよう意図されている、請求項１記載のシステム。
【請求項８】
管の共振周波数を測定するシステムの作動方法であって：
・前記システムの振動ユニットが、複数の振動周波数において振動圧力を生成するステップと；
・前記システムの検出ユニットが、管が前記振動圧力によって各振動周波数で振動させられるときに管内の第一の位置から第二の位置への圧力パルスの伝達の時間遅延を検出するステップであって、管が前記複数の振動周波数の特定の振動周波数範囲内の各振動周波数において振動させられるとき、前記検出するステップは前記時間遅延の変動を検出する、ステップと；
・前記システムの判別ユニットが、管が前記特定の振動周波数範囲内の諸振動周波数で振動させられるときの前記時間遅延の最大変動を判別するステップと；
・前記システムの指示ユニットが、前記管の共振周波数である、前記時間遅延の前記最大変動に対応する振動周波数を示すステップとを含む、
方法。
【請求項９】
前記システムの比較ユニットが、前記共振周波数をあらかじめ定義された周波数テーブルと比較して、管の属性または一組の属性を決定するステップをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
前記システムの計算ユニットが、前記共振周波数に基づいて管の属性／一組の属性を計算するステップをさらに含む、請求項８記載の方法。
【請求項１１】
管が気道である、請求項８記載の方法。
【請求項１２】
前記システムの励起ユニットが前記圧力パルスを生成する、請求項８記載の方法。
【請求項１３】
管が血管である場合、前記圧力パルスが、心臓の収縮に基づいて管を励起することによって生成される、請求項８記載の方法。
【請求項１４】
管の少なくとも一つの共振周波数をグラフによって示すシステムであって：
・複数の振動周波数においてそれぞれ管を振動させる振動ユニットと；
・管が各振動周波数で振動させられるときに管内の第一の位置から第二の位置への圧力パルスの伝達の時間遅延を検出する検出ユニットと；
・前記複数の振動周波数と前記時間遅延の間の相関を反映するようグラフを出力する指示ユニットとを有し、前記複数の振動周波数の少なくとも一つの特定の振動周波数範囲内において、各振動周波数が前記時間遅延の変動に対応し、前記少なくとも一つの特定の振動周波数範囲内において、前記時間遅延の最大変動に対応する振動周波数が前記管の前記少なくとも一つの共振周波数である、
システム。
【請求項１５】
管の少なくとも一つの共振周波数をグラフによって示すシステムの作動方法であって：
・前記システムの振動ユニットが、複数の振動周波数において振動圧力を生成するステップと；
・前記システムの検出ユニットが、管が前記振動圧力によって各振動周波数で振動させられるときに管内の第一の位置から第二の位置への圧力パルスの伝達の時間遅延を検出するステップと；
・前記システムの出力ユニットが、前記複数の振動周波数と前記時間遅延の間の相関を反映するようグラフを出力するステップとを含み、前記複数の振動周波数の少なくとも一つの特定の振動周波数範囲内において、各振動周波数が前記時間遅延の変動に対応し、前記少なくとも一つの特定の振動周波数範囲内において、前記時間遅延の最大変動に対応する振動周波数が前記管の前記少なくとも一つの共振周波数である、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、管の属性を測定するシステムおよび方法に、特に管の共振周波数を測定するシステムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人体または動物の体において、最も顕著な柔軟な管は血管および気道である。気道は気管、主な気管支、小さな細気管支などを含みうる。医用診断の分野では、励起に対する管の応答を知ることが有用である。励起は、心臓の収縮のような自然の励起であっても、あるいは人工的な励起であってもよい。人工的な励起は、外部ボディからの圧力励起であってもよい。励起に対する管の応答は、病理の診断のために使用でき、あるいは治療措置の最適化のために使用できる。
【０００３】
励起に対する管の応答は結果として共振を生じることができる。共振は、外部励起が管内の最大エネルギー蓄積につながり、管壁の動きの最大振幅を引き起こすときに起こる。管の共振は、管に加えられる励起によって引き起こされる動きに関係する。共振が起こる周波数は、種々の因子のうちでも、管の素材属性に依存する。診断目的のためには、励起によって引き起こされる管の動きを測定することがすでに実施されている。
【０００４】
たとえば、動脈の硬さ測定はしばしば、動脈に沿ってある位置から別の位置に伝わる圧力パルスの時間遅延を測定することに基づく。時間遅延は動脈中を進む圧力パルスの速度に依存し、時間遅延は動脈壁の弾性に相関している。現在のところ、動脈の共振周波数を検出する方法は、動物の動脈のセグメントを取り出し、該動脈のセグメントを励起するために圧力パルスを加え、管壁の動きの振幅を測定し、これが共振の観察につながるというものである。該動脈のセグメントが共振していることに人が気づいたとき、その共振に対応する周波数が動脈の共振周波数である。しかしながら、この現行の方法は臨床実施のためには有用ではない。動脈が人体または動物の体の中にあるので、通常の臨床実施では、人は動脈が共振しているかどうかを見ることができず、このため現行の方法に基づいて動脈の共振周波数を決定することは難しくなる。
【０００５】
もう一つの例は、振動／叩打（こうだ）処置が使われるときに処置周波数を最適化することによって咳を支援するために、あるいは診断もしくは疾病管理において支援するために気道の共振周波数を測定するよう、気道、たとえば気管、主な気管支または小さな細気管支の属性を測定することである。共振周波数は、粘液喀出を増進するよう患者を助けるための最適な振動周波数である。
【０００６】
現在のところ、病理を診断するために、肺系〔肺システム〕に加えられる圧力によって引き起こされるそれぞれ周期的な圧力変動および圧力パルスに応答する、口における空気圧力および気流を測定するために、強制振動技術（FOT:  Forced  Oscillation  Technology）およびインパルス振動測定（IOS:  Impulse  Oscillometry）が使用される。FOTおよびIOSに基づいて、加えられた圧力パルスと口における検出される応答との間に位相遅延がないとき、共振周波数が決定される。しかしながら、FOTまたはIOSによって決定される共振周波数は、系の内在的な不正確さに起因して、低周波数に限定される。
【０００７】
さらに、肺粘液喀出を改善するために、患者は通常、まず粘液をより小さな細気管支から主な気管支に動かし、次いで粘液を主な気管支から気管に動かし、最後に粘液を咳で吐き出すよう、異なる複数の仕方で咳をするよう指示される。このため、より小さな細気管支、主な気管支および気管についての共振を別個に検出することが必要である。特に、一部の疾病は、肺系全体の一部に対する影響をもつだけである。たとえば、COPD（Chronic  Obstructive  Pulmonary  Disease［慢性閉塞性肺疾患］）は主として小さな細気管支に対してのみ影響をもつ。これは、COPDを診断するためには肺系のより小さな気道の共振を独立して同定する必要を示している。しかしながら、現在のところ、FOTまたはIOSに基づいて、肺系の小さな細気管支、主な気管支および気管の共振を別々に区別することは難しい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の目的は、管の共振周波数を精確に測定するシステムを提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
管の共振周波数を測定するシステムは：
・複数の振動周波数においてそれぞれ管を振動させる振動ユニットと；
・管が各振動周波数で振動させられるときに管内の第一の位置から第二の位置へ圧力パルを伝達させることの時間遅延を検出する検出ユニットであって、管が前記複数の振動周波数の特定の振動周波数範囲内の各振動周波数において振動させられるとき、前記検出ユニットは前記時間遅延の変動を検出する、検出ユニットと；
・管が前記特定の振動周波数範囲内の諸振動周波数で振動させられるときの前記時間遅延の最大変動を判別する判別ユニットと；
・前記管の共振周波数である、前記時間遅延の前記最大変動に対応する振動周波数を示す指示ユニットとを有する。
【００１０】
その利点は、本システムが管の共振周波数をより精確に測定できるということである。
【００１１】
ある実施形態では、本システムは、共振周波数をあらかじめ定義された周波数テーブルと比較して、管の属性または一組の属性を決定する比較ユニットを有する。
【００１２】
その利点は、精確な共振周波数に基づいて管のより精確な属性／一組のより精確な属性が測定できるということである。
【００１３】
もう一つの実施形態では、システムは、共振周波数に基づいて管の属性／一組の属性を計算する計算ユニットを有する。
【００１４】
その利点は、精確な共振周波数に基づいて管のより精確な属性／一組のより精確な属性が計算できるということである。
【００１５】
あるさらなる実施形態では、システムは、管が気道である場合、共振周波数に基づいて咳を支援する支援ユニットを有する。
【００１６】
その利点は、精確な共振周波数に基づいてより効果的に咳が実現できるということである。
【００１７】
本発明はさらに、管の少なくとも一つの共振周波数を測定するシステムを提案する。本システムは：
・複数の振動周波数において管を振動させる振動ユニットと；
・管が各振動周波数で振動させられるときに管内の第一の位置から第二の位置へ圧力パルを伝達させることの時間遅延を検出する検出ユニットと；
・前記複数の振動周波数と前記時間遅延の間の相関を反映するようグラフを出力する指示ユニットとを有し、前記複数の振動周波数の少なくとも一つの特定の振動周波数範囲内において、各振動周波数が前記時間遅延の変動に対応し、前記少なくとも一つの特定の振動周波数範囲内において、前記時間遅延の最大変動に対応する振動周波数が前記管の前記少なくとも一つの共振周波数である。
【００１８】
その利点は、本システムが管の少なくとも一つの共振周波数を示すグラフをより精確に生成できるということである。
【００１９】
本発明は、管の共振周波数を測定するシステムに対応する方法をも提案する。
【００２０】
本発明の詳細な説明およびその他の側面を下記に述べる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】Ａは振動させられていない管の断面を描いている。Ｂは、振動させられている管の最小直径から最大直径への周期的な変動を描いている。
【図２】本発明のある実施形態に基づく、共振周波数を測定するシステムを示す概略図である。
【図３】振動周波数と振幅の間の相関を示す図である。
【図４】時間遅延と振動周波数の間の相関を示す概略図である。
【図５】管の共振周波数を測定する例を示す概略図である。
【図６】管の共振周波数を測定するもう一つの例を示す概略図である。
【図７】本発明のある実施形態に基づく、管の共振周波数を測定する方法を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
諸図面を通じて同様の部分を表すために同じ参照符号が使用される。
【００２３】
管内で圧力パルスを伝える速度は管壁の属性、管内の内容（たとえば気体／液体）の属性、管の直径および管の直径の変動を引き起こす外的な振動圧力と相関する。
【００２４】
たとえば、血管内で圧力パルスを伝える速度は、血管壁のコンプライアンス、血管中の血液の密度、血管の直径および外的な振動圧力に相関する。外的な振動圧力は、血管壁を、正の発散および負の発散をもって振動させ、それにより血管の直径は循環的なパターンで増減させられる。血管中の圧力パルスの速度変動は、血管の直径変動に基づいて起こる。血管中の圧力パルスの速度変動は、血管に沿ったある位置から別の位置への圧力パルスの伝搬の時間変動を引き起こす。外的な振動圧力は、血管を覆う対応する皮膚を通じて、血管壁および血液に伝えられる。
【００２５】
もう一つの例では、肺の気道における圧力パルスを伝える速度は、管の直径、気道に含まれる空気の密度、気道のコンプライアンスおよび気道に加えられる外的な振動圧力に相関する。気道がある振動圧力で振動させられるとき、気道は循環的なパターンで膨張および収縮し、気道の直径も循環的なパターンで変動する。気道における圧力パルスの速度は、直径の変動に基づいて変動し、速度変動は気道に沿ったある位置から別の位置への圧力パルスの伝搬の時間変動を引き起こす。
【００２６】
図１のＡは、振動させられていない管の断面を描いており、Ｂは振動させられている管の最小直径から最大直径への周期的な変動を描いている。管の直径は周期的に変動し、それにより、管内における圧力パルスの速度は周期的に変動させられる。図１のＢに示すように、管の直径が最大のとき、圧力パルスを伝える速度は最大であり、管の直径が最小の時、圧力パルスを伝える速度は最小である。速度の最大変動は、振動圧力によって引き起こされ、振動圧力の対応する周波数は管の共振周波数である。
【００２７】
時間遅延は、管に沿った第一の位置から第二の位置への圧力パルスの伝搬の時間であり、該時間遅延は、管内の圧力パルスの速度と相関する。管内の圧力パルスの速度が変動すれば、時間遅延も変動する。速度の変動が最大であれば、時間遅延の変動も最大であり、よって時間遅延の最大変動は管の共振を示す。
【００２８】
図２は、本発明のある実施形態に基づく管の共振周波数を測定するシステムを概略的に示している。システム２０は：
・複数の振動周波数においてそれぞれ管を振動させる振動ユニット２１と；
・管が各振動周波数で振動させられるときに管内の第一の位置から第二の位置へ圧力パルを伝達させることの時間遅延を検出する検出ユニット２２であって、管が前記複数の振動周波数のある特定の振動周波数範囲内の各振動周波数において振動させられるとき、前記検出ユニットは前記時間遅延の変動を検出する、検出ユニット２２と；
・管が前記特定の振動周波数範囲内の前記諸振動周波数で振動させられるときの前記時間遅延の最大変動を判別する判別ユニット２３と；
・前記管の共振周波数である、前記時間遅延の前記最大変動に対応する振動周波数を示す指示ユニット２４とを有する。
【００２９】
前記管は、血管または肺系の気道のような可撓性の管である。気道は気管、主な気管支または小さな細気管支であることができる。振動周波数に基づいて、管壁は振動させられる。管は気体または液体のような内容物を含む。管が気道である場合、圧力パルスは励起ユニット（図２には示さず）によって与えられる励起によって引き起こされてもよい。管が血管である場合、圧力パルスは心臓の収縮によって引き起こされてもよい。
【００３０】
指令信号（instruction  signal）（図２ではISとして示す）の受領後、振動ユニット２１は、前記管を振動させるために複数の振動圧力を一つずつ生成する。各振動圧力は異なる振動周波数に対応する。指示信号はユーザー（医師、患者など）によって入力されることができる。
【００３１】
前記複数の振動周波数はあらかじめ定義された周波数範囲内であり、該あらかじめ定義された周波数範囲はシステム２０の製造業者またはユーザー（医師、患者など）によって与えられてもよい。前記あらかじめ定義された周波数範囲がシステム２０に記憶されていない場合、ユーザーが前記あらかじめ定義された周波数範囲の諸振動周波数を、それぞれ前記管を振動させるために、振動ユニット２０に入力してもよい。前記あらかじめ定義された周波数範囲がシステム２０に記憶されている場合、ユーザーおよび／または振動ユニット２１は前記あらかじめ定義された周波数範囲から諸振動周波数を、それぞれ前記管を振動させるために、選択してもよい。前記あらかじめ定義された振動周波数範囲は、1Hzないし500Hz、1Hzないし100Hzなどの範囲であってもよい。
【００３２】
前記管の前記第一の位置は、前記管において圧力パルスの伝搬方向に沿った位置であることができ、前記管の前記第二の位置は、前記管の前記第一の位置から、圧力パルスの伝搬方向に沿った別の位置であることができる。圧力パルスが前記第一の位置に到着する時刻は第一の到着時刻（first  arriving  time）（以下ではFATと称する）によって表され、圧力パルスが前記第二の位置に到着する時刻は第二の到着時刻（second  arriving  time）（以下ではSATと称する）によって表される。検出ユニット２２は前記第一の位置のFATおよび前記第二の位置のSATをそれぞれ収集するよう、二つのセンサーを有する。それらのセンサーはマイクロホンであることができる。
【００３３】
あるいはまた、前記管が気道であり、圧力パルスが励起ユニットによって引き起こされる場合、前記管の前記第一の位置は、励起ユニットのところにある位置であることができ、前記管の前記第二の位置は、前記管において圧力パルスの伝搬方向に沿った別の位置である。検出ユニット２２は前記第二の位置のSATを収集するセンサーを有し、前記第一の位置のFATはほぼ0である。前記センサーはマイクロホンであることができる。
【００３４】
検出ユニット２２は、前記第一の位置のFATおよび前記第二の位置のSATに基づいて、前記第一の位置から前記第二の位置への圧力パルスの伝達の時間遅延（時間差）を計算するよう意図されている。
【００３５】
指示ユニット２４は、キャラクタ情報、グラフ、光、音声、警告などによって共振周波数（resonance  frequency）（図２ではRFとして示されている）を示すよう意図されている。指示ユニット２４は、メモリにおいて共振周波数を記憶するよう指示するようにも意図されていてもよく、前記メモリはシステム２０内であっても、外部装置内であってもよい。
【００３６】
医療診断用途のためには、システム２０は、管の属性／一組の属性を決定するために、前記共振周波数をあらかじめ定義された共振周波数テーブルと比較するための比較ユニット（図２には示さず）を有していてもよい。属性は、管壁の弾性のような、血管または肺系の機械的属性であってもよい。前記あらかじめ定義された周波数テーブルは、一組の共振周波数を含んでいてもよく、該テーブルにおいて、各共振周波数が人体もしくは動物の身体の状態に対応していてもよく、各共振周波数が管の属性もしくは一組の属性に対応していてもよい。
【００３７】
もう一つの医療診断用途のためには、システム２０は共振周波数に基づいて管の属性／一組の属性を計算する計算ユニット（図２には示さず）を有していてもよい。血管の共振周波数と血管の弾性との間の相関は次の既知の式：
f＝[√(E/3ρ)]/2πR
によって表すことができる。
【００３８】
この式で、fは共振周波数を表し、Eは血管壁の弾性（elasticity）を表し、ρは血管中の血液の密度を表し、Rは血管の内側半径を表す。この式および共振周波数に基づいて、血管の弾性が計算できる。血液の比較的一定の密度を想定すれば、共振周波数は血管壁の弾性と直接関係付けられるからである。
【００３９】
さらなる医療診断用途のためには、システム２０はさらに、管が気道である場合、共振周波数に基づいて、肺系が咳をするのを支援する支援ユニットをも有していてもよい。たとえば、共振周波数は、肺系が咳をするのを助けるために、肺系の気管支を振動させるために使われる。支援ユニットは、呼吸陽圧（PEP:  Positive  Expiratory  Pressure）療法装置と組み合わされることができる。
【００４０】
前記複数の振動周波数は一組の特定の振動周波数範囲を含んでいてもよい。前記一組の特定の振動周波数範囲において、各振動周波数が管を振動させるのに使われるとき、管において前記第一の位置から前記第二の位置に圧力パルスを伝達する時間遅延は変動する。時間遅延の最大変動は、各特定の振動範囲に含まれ、該範囲内のある振動周波数に対応する。検出ユニット２２は、前記一組の振動周波数範囲内の各振動周波数が管を振動させるのに使用されるとき、時間遅延の変動を検出するよう意図されてもよい。決定ユニット２３は、各組の特定の振動周波数範囲内の諸振動周波数が管を振動させるために使われるときに、時間遅延の最大変動を検出するよう意図されていてもよい。こうして、前記一組の特定の振動周波数範囲にそれぞれ対応して、時間遅延の一組の最大変動が決定される。指示ユニット２４は、管の共振周波数である、時間遅延の各最大変動に対応する振動周波数を示すよう意図されていてもよい。それにより、管の一組の振動周波数が示される。
【００４１】
代替的に、前記比較ユニットは、管の属性／一組の属性を決定するために、前記一組の共振周波数をあらかじめ定義された共振周波数テーブルと比較してもよい。前記計算ユニットは、前記一組の共振周波数に基づいて管の属性／一組の属性を計算してもよい。前記支援ユニットは、前記一組の共振周波数に基づいて、肺系が咳をするのを支援するために使われてもよい。たとえば、咳を支援するために、時間遅延の最大変動のうち最大のものに対応する共振周波数を選択してもよい。
【００４２】
複数の気道、たとえば気管、主な気管支および小さな細気管支の共振周波数は異なる。本発明の上述した実施形態に基づいて、種々の気道の共振周波数が別個に測定されることができる。たとえば、気管、主な気管支および小さな細気管支の共振周波数は、咳を支援するために、それぞれ気管、主な気管支および小さな細気管支に適用されることができる。
【００４３】
図３は、振動周波数（Fとして示されている）と振幅（Aとして示されている）の間の相関を示す図である。図３では、複数の振動周波数が三つの管に適用されており、該三つの管にそれぞれ対応して三組の最大（ピーク）振動振幅を引き起こしている。最大振幅をもつ振動周波数は共振周波数である。管壁の最大振幅は、管内の圧力パルスの速度の最大振動を引き起こし、よって、管内の第一の位置から第二の位置への圧力パルスの伝達の時間遅延の最大変動を引き起こすのである。
【００４４】
もう一つの実施形態では、システム２０の指示ユニット（２４）はさらに、前記複数の振動周波数と前記時間遅延との間の相関を反映するようグラフを出力するために使用される。ここで、前記複数の振動周波数の少なくとも一つの特定の振動周波数範囲において、各振動周波数は前記時間遅延のある変動に対応し、前記少なくとも一つの特定の振動周波数範囲において、前記時間遅延の最大変動に対応する振動周波数は、管の前記少なくとも一つの共振周波数である。
【００４５】
図４は、時間遅延（TDとして示されている）と振動周波数（Fとして示されている）との間の相関を概略的に示している。各共振周波数は時間遅延の最大変動に対応する。たとえば、Fr1は、Fr11からFr12までの特定の振動周波数範囲における前記時間遅延の最大変動に対応し、Fr2は、Fr21からFr22までのもう一つの特定の振動周波数範囲における前記時間遅延の最大変動に対応する。図４では、Fr1に対応する最大変動が最大のものである。振動周波数の単位はHzであり、時間遅延の単位はms（ミリ秒）である。管がある振動周波数で振動させられるとき、対応する時間遅延は、該時間遅延が変動するかどうかを検査するために、数回検出される。
【００４６】
図５は、管の共振周波数を測定する例を概略的に示している。管５０は励起圧力（図５ではEPとして示されている）によって励起されて、管５０内を伝達される圧力パルスが引き起こされる。管５０を振動させるため、振動圧力（図５ではOPとして示されている）が管５０に適用される。第一の位置のFATを収集するためにセンサーS1が使用され、第二の位置のSATを収集するためにセンサーS2が使用される。FATおよびSATに基づいて、第一の位置および第二の位置の間の時間遅延が得られる。励起圧力は励起ユニットによって与えられ、振動圧力は振動ユニット２１によって与えられる。
【００４７】
図６は、管の共振周波数を測定するもう一つの例を概略的に示している。ある実施形態では、肺系が与えられ、該肺系は、気管６１、主な気管支６２および小さな細気管支６３のようないくつかの気道を含む。励起圧力（図６ではEPとして示されている）が口（図６には示さず）を通じて気管６１に加えられ、それが気管から主な気管支を介して小さな細気管支に伝達される圧力パルスを引き起こし、気道振動を引き起こすために振動圧力（図６ではOPとして示されている）が加えられる。気管６１、主な気管支６２および細気管支６３の共振周波数は別個に測定できる。ここで、気管６１の共振周波数を測定するためにセンサーS1およびS2が使用され、主な気管支６２の共振周波数を測定するためにセンサーS2およびS3が使用される。励起圧力は励起ユニットによって与えられ、振動圧力は振動ユニット２１によって与えられる。肺系の状態（息を吐いた状態（exhaled  state）にあるか、息を吐いた状態にないか）が圧力パルスの伝達に影響することがありうるので、肺系は、肺系の共振周波数の測定を完了するために、短時間の間、同一状態に、たとえば息をいっぱいに吸った状態に保たれるべきである。すべての気道が測定できることを保証するため、システム２０はさらに、測定が異なる肺体積においてなされることを保証するための装置を有していてもよい。
【００４８】
図７は、管の共振周波数を測定する方法を概略的に描いている。本方法は以下のステップを含む。
【００４９】
ステップ７１は、複数の振動周波数でそれぞれ管を振動させる。振動周波数はあらかじめ定義された周波数範囲内にあり、あらかじめ定義された周波数範囲はシステム２０の製造業者またはユーザーによって与えられてもよい。
【００５０】
ステップ７２は、管が各振動周波数で振動させられるときに、管内の第一の位置から第二の位置に圧力パルスを伝達する時間遅延を検出する。ここで、管が前記複数の振動周波数のある特定の振動周波数範囲内の各振動周波数で振動させられるとき、検出ステップ７２は時間遅延の変動を検出する。圧力パルスは、管が血管であれば、心臓の収縮によって引き起こされてもよい。
【００５１】
ステップ７３は、管が前記特定の振動周波数範囲内の諸振動周波数で振動させられるときの時間遅延の最大変動を決定する。
【００５２】
ステップ７４は、管の共振周波数である、前記時間遅延の前記最大変動に対応する振動周波数を示す。
【００５３】
指示ステップ７４は、キャラクタ情報、グラフ、光、音声、警告などによって共振周波数を示すよう意図される。指示ステップ７４はまた、メモリに振動周波数を記憶するよう示すことが意図されてもよい。
【００５４】
医療診断用途のためには、本方法は、管の属性／一組の属性を決定するために、前記共振周波数を、あらかじめ定義された共振周波数テーブルと比較するステップを含んでいてもよい。
【００５５】
もう一つの医療診断用途のためには、本方法は、前記共振周波数に基づいて、管の属性／一組の属性を計算するステップを含んでいてもよい。
【００５６】
さらなる医療診断用途のためには、本方法はまたさらに、管が気道である場合、前記共振周波数に基づいて肺系が咳をするのを支援するステップをも含んでいてもよい。
【００５７】
前記複数の振動周波数は一組の特定の振動周波数範囲を含んでいてもよい。前記一組の特定の振動周波数範囲において、各振動周波数が管を振動させるのに使われるとき、管において前記第一の位置から前記第二の位置に圧力パルスを伝達する時間遅延は変動する。時間遅延の最大変動は、各特定の振動範囲に含まれ、該範囲内のある振動周波数に対応する。検出ステップ７２は、前記一組の振動周波数範囲内の各振動周波数が管を振動させるのに使用されるとき、時間遅延の変動を検出するよう意図されてもよい。決定ステップ７３は、各組の特定の振動周波数範囲内の諸振動周波数が管を振動させるために使われるときに、時間遅延の最大変動を検出するよう意図されていてもよい。こうして、前記一組の特定の振動周波数範囲にそれぞれ対応して、時間遅延の一組の最大変動が決定される。指示ステップ７４は、管の共振周波数である、時間遅延の各最大変動に対応する振動周波数を示し、管の一組の振動周波数を示すよう意図されていてもよい。
【００５８】
代替的に、比較ステップは、管の属性／一組の属性を決定するために、前記一組の共振周波数をあらかじめ定義された共振周波数テーブルと比較してもよい。計算ステップは、前記一組の共振周波数に基づいて管の属性／一組の属性を計算してもよい。支援ステップは、前記一組の共振周波数に基づいて、肺系が咳をするのを支援するために使われてもよい。たとえば、咳を支援するために、時間遅延の最大変動のうち最大のものに対応する共振周波数を選択してもよい。
【００５９】
もう一つの実施形態では、指示ステップ７４はさらに、複数の振動周波数と時間遅延の間の相関を反映するようグラフを出力するために意図される。ここで、前記複数の振動周波数の少なくとも一つの特定の振動周波数範囲において、各振動周波数は前記時間遅延のある変動に対応し、前記少なくとも一つの特定の振動周波数範囲において、時間遅延の最大変動に対応する振動周波数が管の前記少なくとも一つの共振周波数である。
【００６０】
管の共振周波数を測定する前記方法においてコンピュータ・プログラムが使用される。
【００６１】
上述の実施形態は本発明を限定するのではなく例解するものであり、当業者は付属の請求項の範囲から外れることなく代替的な実施形態を設計できるであろうことを注意しておくべきである。請求項において、括弧に入れた参照符号があったとしても請求項を限定するものと解釈してはならない。「有する」「含む」の語は請求項または明細書に挙げられていない要素やステップの存在を排除するものではない。要素の単数形の表現はそのような要素の複数の存在を排除するものではない。本発明は、いくつかの相異なる要素を含むハードウェアのユニットによっても、プログラムされたコンピュータのユニットによっても、実装されることができる。いくつかのユニットを列挙するシステム請求項において、これらのユニットのいくつかがハードウェアまたはソフトウェアの同一の項目によって具現されることができる。第一、第二、第三などの語の使用はいかなる順序も示さない。これらの語は名称として解釈されるものである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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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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