(57)【要約】本発明は、胸部誘導コイル及び腹部誘導コイルを伴うプレチスモグラフを用いて生理学的なデータをモニタリングするための方法及び装置に関し、患者の呼吸の深さを測定し、個々の重み（Ｋ１，Ｋ２）で重み付けされた呼吸の深さを総和して（３３）呼吸量を表す信号を取得し、測定信号のディジタル処理（５２，５３，５５，５６）により、患者の呼吸数及び心拍数の中の少なくとも一つの生理学的量をそこから抽出する。【選択図】図２
2004501713.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胸部誘導スパイラル（１０）及び腹部誘導スパイラル（２０）を伴うプレチスモグラフにより生理学的なデータをモニタリングするための方法において、
患者の呼吸振幅（６１，６２）を測定する（３１，３２）ステップと、
個々の重み付け係数（Ｋ１，Ｋ２）が割り当てられたこれらの呼吸振幅を総和して（３３）呼吸量を表す信号（６３）を得るステップと、
少なくとも１つのフィルタリングステップを有する測定信号のディジタル処理（５２，５３，５５，５６）を実行して、連続的な信号形態における患者の呼吸流量（６６）及び患者の心拍数（６７）の中の少なくとも一つの生理学的変数を測定信号から抽出するステップと
を含むことを特徴とする生理学的データのモニタリング方法。
【請求項２】
呼吸量（６４）を微分する（５２）ステップと、
微分結果（６５）にフィルタリング（５５）を適用して患者の呼吸流量（６６）を得るステップと
を含むことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記フィルタリングは、約２／３ヘルツから１２ヘルツまでの遮断周波数を有する帯域消去型のフィルタリングであることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
呼吸量（６４）をフィルタリングして（５６）患者の心拍数（６７）を得るステップを含むことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の方法。
【請求項５】
前記フィルタリングは、約２／３ヘルツから４ヘルツまでの間からなる通過帯域を有する帯域通過型のフィルタリングであることを特徴とする請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記他の生理学的変数（６６，６７）を抽出する前に、再構成された量（６３）に対して、２０ヘルツより小さな遮断周波数、好ましくは１０ヘルツオーダの遮断周波数を有する低域通過フィルタリング（５３）を実施するステップを含むことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
プレチスモグラフの胸部誘導スパイラル（１０）及び腹部誘導スパイラル（２０）に夫々組み込まれた発振器（１１，２１）から発生する信号をディジタル的に処理するための方法であり、前記信号に夫々の比例係数（Ｋ１，Ｋ２）を割り当てることにより前記信号を総和して（３３）再構成された呼吸量を得るステップを含む方法において、前記再構成された量を表す信号を微分する（５２）ステップと、この微分信号をフィルタリングして（５５）呼吸流量を得るステップとを含むことを特徴とするディジタル信号処理方法。
【請求項８】
前記呼吸量に帯域通過フィルタリング（５６）を適用してそこから患者の心拍数を抽出するステップを含むことを特徴とする請求項７記載のディジタル信号処理方法。
【請求項９】
前記比例係数（Ｋ１，Ｋ２）が、校正段階において、プレチスモグラフにより再構成された量とニューモタコグラフから得られた参照量との間の間隔の二乗の総和が最小になるような連続する近似により選択されることを特徴とする請求項７または８記載のディジタル信号処理方法。
【請求項１０】
胸部誘導スパイラル（１０）及び腹部誘導スパイラル（２０）を有するプレチスモグラフにより生理学的なデータをモニタリングするための装置において、請求項１〜６のいずれかに記載のモニタリング方法を実行するために適合した手段を備えることを特徴とする生理学的データのモニタリング装置。
【請求項１１】
前記誘導スパイラルが、高さ方向に非伸縮性であるステッチを伴う織物ジャケット（１）内に一体的に組み込まれていることを特徴とする請求項１０記載の装置。
【請求項１２】
患者の体位を検出するセンサ（１５）を更に備えることを特徴とする請求項１０または１１記載の装置。
【請求項１３】
請求項１０〜１２のいずれかに記載の装置により測定される呼吸量を校正するための装置であって、
気密で変形可能な円形の膜（８３）により分離されており、その第１のチャンバが、エアーダクト（８７）と連通すべくなされていると共に、体積が測定されるべくなされている２つのチャンバ（８４，８５）と、
前記膜（８３）に取り付けられた一方の端部を有していてその動きが膜面に垂直な方向に伝えられるロッド（８８）と連携する回転式の増分コーダまたは電位差計で形成されており、前記膜（８３）の変位を測定するための手段（８９）と　を備えることを特徴とする校正装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、人の心臓−呼吸モニタリングの分野に関するものであり、より詳細には、呼吸及び他の生理学的パラメータを測定するための非侵襲的な装置に関するものである。患者の呼吸は、例えば夜間無呼吸を検出するため、患者の睡眠中にしばしば測定される。そのような医業で最も頻繁に必要とされる生理学的な心臓−呼吸パラメータの中には、呼吸量、呼吸流量、心拍数、並びに呼吸頻度を見出すことができる。
【０００２】
更に詳細には、本発明は、誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフの使用に関するものである。そのような装置は、胸部スパイラルを含むストリップ及び腹部スパイラルを含むストリップから形成されることが最も多い。それらのスパイラルは、それぞれ、変動性の断面積を有しており、そして、それらのスパイラルが、ストリップに取り付けられた随伴発振器の周波数を決定する。それらのスパイラルは、このストリップの幅方向を横断する正弦的な配列により、変動性の断面積を有している。また、それらの発振器は処理回路に接続されており、この処理回路は、特に、発振器毎に一つの周波数−電圧変換器を含んでいる。これらの変換器は、胸部断面積を表す電圧と腹部断面積を表す電圧を提供する。これらの２つの電圧を総和することにより、患者の呼吸をモニタリングするための肺容量を表すことができる。
【０００３】
胸部誘導スパイラル及び腹部誘導スパイラルは、フランス特許出願ｎ°２７８７００８号に記載されているようないわゆる呼吸ジャケットに一体的に組み込むことができる。このジャケットは、高さ方向に非伸縮性の織物でできている。スパイラルの上方への変位をもたらしかねないジャケットの捲れ上がりを回避するため、上述のジャケットには、クロッチ、例えば、スナップファスナで取り付けられる一片のジャケット織物、または、引き伸ばすことができるバンド等が設けられている。
【０００４】
誘導スパイラルを伴う従来のプレチスモグラフの欠点は、それらの装置の場合、患者の呼吸流量を得ることができず、患者の呼吸量を表す情報しか得られないことである。この流量情報を得るためには、経鼻的及び経口的な流量の測定を可能にする呼吸運動記録器またはニューモタコグラフ等の更なる従来装置を使用しなければならない。一般的にはマスクの形態をなすこのタイプの装置の欠点は、この装置の装着があまりにも束縛的すぎることである。
【０００５】
プレチスモグラフによる呼吸量関連情報だけでなく、心拍数に関連する情報も得ることができる心臓−呼吸パラメータ測定装置も既知である。そのような装置は、例えば国際特許出願ＷＯ　８６／００７９３号及びＷＯ　８８／０２２３７号に記載されている。呼吸以外の測定値を得るため、そこには付加的なセンサが設けられており、その測定結果は、もし存在する場合、同一の中央演算処理装置で利用される。
【０００６】
そのような装置の欠点は、センサ数の増加が患者の快適性に悪影響を及ぼすことである。
【０００７】
上述の特許出願Ｎ゜２７８７００８号は、プレチスモグラフの胸部誘導スパイラル及び腹部誘導スパイラルによって測定される呼吸振幅に係数を割り当てることにより患者の肺容量を表す信号が得られる呼吸測定装置を記載している。
【０００８】
米国特許Ｎ゜６０１５３８８号は、患者の呼吸流量に関する連続的な情報ではなく、呼吸流量のピークを決定することを目的とした、呼吸波形を解析するための方法を記載している。
【０００９】
本発明の一つの目的は、上述の既知の解決策の欠点を克服する、心臓−呼吸に関する生理学的データをモニタリングするための方法及び装置を提供することである。
【００１０】
より詳細には、本発明は、呼吸流量を信頼性高く提供することができる非侵襲的で快適な装置の提供を目的としたものである。
【００１１】
また、本発明は、それらの生理学的パラメータの連続的な測定を可能にするシステムの提供を目的としたものでもある。
【００１２】
また、本発明は、誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフに関して、付加的なセンサを伴わずに心拍のモニタリングを得ることを目的としたものでもある。
【００１３】
更に、本発明は、そのような生理学的データモニタリングシステムの校正を最適化することを目的としたものである。
【００１４】
これらの目的を達成するため、本発明は、胸部誘導スパイラル及び腹部誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフにより生理学的なデータをモニタリングするための方法を提供し、その方法は、患者の呼吸振幅を測定するステップと、個々の重み付け係数が割り当てられたこれらの呼吸振幅を総和して呼吸量を表す信号を得るステップと、それらの測定信号のディジタル処理を実施してそこから患者の呼吸流量及び心拍数のうちの少なくとも一つの生理学的変数を抽出するステップとを含む。
【００１５】
本発明の一つの実施態様によれば、上述の呼吸量が微分され、その微分結果がフィルタリングされて患者の呼吸流量を得る。
【００１６】
本発明の一つの実施態様によれば、そのフィルタリングは、約２／３ヘルツ及び１２ヘルツの遮断周波数を有する帯域消去型のフィルタリングである。
【００１７】
本発明の一つの実施態様によれば、上述の呼吸量がフィルタリングされて患者の心拍数を得る。
【００１８】
本発明の一つの実施態様によれば、そのフィルタリングは、約２／３ヘルツから４ヘルツまでの間からなる通過帯域を有する帯域通過型のフィルタリングである。
【００１９】
本発明の一つの実施態様によれば、上述の他の生理学的変数を抽出するステップの前に、再構成された体積の２０ヘルツより小さな遮断周波数を有する低域通過フィルタリング、好適には１０ヘルツオーダの遮断周波数を有する低域通過フィルタリングが実施される。
【００２０】
また、本発明は、プレチスモグラフの胸部誘導スパイラル及び腹部誘導スパイラルのそれぞれに組み込まれた発振器から生じる信号をディジタル処理する方法も提供し、その方法は、個々の比例係数を割り当てることによりそれらの信号を総和して再構成された呼吸量を得るステップと、その再構成された体積を表す信号を微分するステップと、この微分信号をフィルタリングして呼吸流量を得るステップとを含む。
【００２１】
本発明の一つの実施態様によれば、上述の呼吸量に帯域通過フィルタリングが適用されてそこから患者の心拍数を抽出する。
【００２２】
本発明の一つの実施態様によれば、上述の比例係数は、校正段階において、プレチスモグラフにより再構成された量と呼ニューモタコグラフから得られた参照量との間の間隔の二乗の総和が最小になるような連続的な近似により選択される。
【００２３】
また、本発明は、胸部誘導スパイラル及び腹部誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフにより生理学的なデータをモニタリングするための装置も提供する。
【００２４】
本発明の一つの実施態様によれば、それらの誘導スパイラルは、高さ方向に非伸縮性のステッチを伴う織物ジャケット内に一体的に組み込まれている。
【００２５】
本発明の一つの実施態様によれば、その装置は、更に、患者の体位を検出するセンサを含んでいる。
【００２６】
更に、本発明は、プレチスモグラフにより生理学的なデータをモニタリングするための装置で測定された呼吸量を校正するための装置を提供し、その校正装置は、気密で変形可能な円形の膜で分離された２つのチャンバを含んでおり、第一のチャンバはエアーダクトと連通するように意図されていて、この第一のチャンバの体積が測定されるようになっている。
【００２７】
本発明の一つの実施態様によれば、上述の測定手段は、一方の端部が上述の膜に取り付けられていて、その動きがこの膜の面に対して垂直な方向に伝えられるロッドと連携する回転式の増分コーダまたは電位差計で形成されている。
【００２８】
次に、添付図面との関連における特定の実施態様の以下の非制限的な説明において、本発明の上述の目的、特徴、及び利点を詳細に説明する。
【００２９】
異なる図面であっても、同じ構成要素には同一の参照番号が付与されている。簡明化するため、図面には、本発明を理解する上で必要なプレチスモグラフの構成要素のみが示されており、以降でも、それらの構成要素のみについて説明がなされる。
【００３０】
図１は、本発明による誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフの一つの実施態様を示している。例えばフランス特許出願ｎ゜２７８７００８号に記載されている如く、慣習的には、本装置は、胸部スパイラル１０と腹部スパイラル２０とを一体的に組み込んだジャケット１の形態をなしている。それらの各スパイラルは、変動性の断面を有しておりそれぞれ１１または２１で表されている随伴された発振器の周波数を決定する。それらのスパイラルは、ジャケットの幅方向を横断する正弦的な配列により、変動性の断面を有している。好適には、ジャケット１は、高さ方向に非伸縮性の織物でできている。本明細書の先行する部分で指摘されているように、このジャケットには、クロッチ２が設けられている。発振器１１及び２１は、発振器毎に一つの周波数−電圧変換器を含む処理回路３０に接続されている。変換器３１は胸部の断面積を表す電圧Ｃを提供し、そして、変換器３２は腹部の断面積を表す電圧Ａを提供する。電圧Ｃ、Ａ、及び、総和積分器３３によりもたらされるそれらの加重総和Ｓは、電圧計、オシロスコープ、グラフィックレコーダ等の何らかの電圧測定装置４０で視覚化することができる。
【００３１】
総和Ｓは、信号Ａ及びＣの重み付け係数Ｋ１及びＫ２を適切に調整することにより、患者の肺容量を表すようにすることができる。一般的に、係数Ｋ１及びＫ２は校正段階で設定される。例えば、校正段階の第一ステップが、これらの係数を設定するのに使用され、そして、第二ステップが、体積単位に対応する測定電圧値に対するスケールを決定するのに使用される。
【００３２】
好適には、校正段階は、体位センサによりもたらされる体位に応じた校正を用いる呼吸の測定値を得るべく、患者の各姿勢（背臥位、腹臥位、右側での横臥位、左側での横臥位）に対してスパイラルを校正することからなるステップを含む。それ故、ジャケットには、患者の体位に従って測定結果を適合させるような情報を処理回路３０に提供する、患者の体位に関するセンサ１５（図１）も組み込まれている。体位検出器の一体的な組み込みと、誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフにおけるそれの利用とは、例えば上述の特許出願Ｎ゜２７８７００８号に記載されている。
【００３３】
本発明の特徴は、発振器１１及び２１により提供される信号を利用する回路３０内において、胸部信号及び腹部信号の特定のディジタル処理を提供することである。この処理は、図１では、胸部電圧信号Ｃ及び腹部電圧信号Ａの総和を受信するブロック３５で描かれている。また、図１のブロック３５は、本システムの校正と患者の体位に関する測定値とを適合させるべく、体位信号１５も受信する。
【００３４】
図２は、本発明の一つの好適な実施態様を機能ブロックの形態で示している。また、この図は、例えば図１のブロック３５により、総和積分器３３の出力信号Ｓで実行されるディジタル信号処理を描いている。
【００３５】
次に、図２を図３と共に説明するが、ここで、図３は、上述のディジタル信号処理の様々なポイントで得られる、異なる電圧対時間曲線の形状の一例を描いている。
【００３６】
慣習的には、本発明のディジタル信号処理は、個々のゲインＫ１及びＫ２を用いて、発振器１１及び２１（図１）の電圧Ａ及びＣをディジタル化することから始まる。総和ステップへと続くこのステップは、図２のブロック３３で描かれている。図３の曲線６１及び６２は、図１に描かれている如きジャケットにより、それぞれ、腹部及び胸部において測定された電圧Ａ及びＣの形状の一例を描いている。曲線６３は、これらの曲線の加算３３の結果を表している。従って、曲線６３は、患者の呼吸量を表している。
【００３７】
本発明によれば、患者の呼吸流量を表す信号を得るため、上述の体積信号が微分される。好適には、この微分（ブロック５２、ＤＥＲＩＶ）に先立って、低域通過フィルタ機能を果たすべく選択されるフィルタリングステップが実施される。このステップは、ブロック５３で表されており、ブロック５３は、出力５４として、そこから高周波外乱が取り除かれている点を除き、曲線６３と実質的に同じ全体的な形状を有する信号６４を発信する。本発明によれば、この信号６４が呼吸量を表すものとして発信される。上述の低域通過フィルタの遮断周波数は、好ましくは３Ｈｚから２０Ｈｚまでの間からなるように選択され、好適には約１０Ｈｚである。
【００３８】
信号６４を微分することにより、すべての寄生信号が増幅された状態の非常に外乱が強い信号６５が得られる。
【００３９】
これまでは、この曲線から、呼吸流量を表す、利用可能な信号を抽出することは不可能であると考えられていたであろう。今や、本発明者らは、これらの増幅された外乱は、大多数が１ヘルツ以上の周波数分布を呈するであろうという認識を得た。従って、本発明によれば、信号６５は、特に１ヘルツより高いこれらの周波数を抑制するため、好適には２／３ヘルツより高い周波数を抑制するため、フィルタリング（ブロック５５）される。一つの好適な実施態様によれば、低域通過フィルタリングの代わりに、帯域消去フィルタリングが実施され、そこでは、約２／３ヘルツから１０ヘルツほどまでの間（好適には３／４ヘルツから１２ヘルツまでの間）の範囲の周波数が抑制される。このようにして得られた曲線を参照装置で得られた曲線と比較することにより、本発明者らは、帯域消去フィルタが低域通過フィルタよりも良好な結果をもたらすであろうという認識を得た。患者の呼吸流量を表す曲線６６は、このようにして得ることができる（出力５８、図２）。図３に描かれているように、この曲線は完全に利用可能である。曲線６６の各瞬時値は、瞬間的な流量を表しており、その符号は、それが吸息流量であるか呼息流量であるかを表している。
【００４０】
図３から明らかなように、曲線６４、６５、及び６６は、原点を基準とした参照がなされている。これは、それらの曲線が校正されていることを示している。
【００４１】
本発明の一つの好適な実施態様の特徴は、呼吸量を表す信号６４を用いて患者の心拍を決定することである。この目的上、帯域通過フィルタリングが実施され（ブロック５６）、その通過帯域は、約２／３ヘルツから４ヘルツまでの範囲である。この帯域通過フィルタリングの結果（出力５７、図２）は、曲線６７をもたらし、そこでは、その信号の周波数が患者の心拍の周波数に対応している。この帯域通過フィルタリングは、フィルタ５３の後に表されている。図示されていない代替的な実施態様によれば、このフィルタリングは、フィルタを通されていない体積情報（総和積分器３３の出力）に対して直接的に実施される。この代替的実施態様の利点は、上述の流量及び心拍数を得るためのフィルタのサイジングを相互に独立して行えることである。心拍数を抽出するためのフィルタが低域通過フィルタ５３の下流側にあって、このとき、それが充分に低い遮断周波数を呈するようなケースに適合する別の代替的実施態様によれば、心拍数は高域通過フィルタリングにより得られ、その遮断周波数は約３／４ヘルツである。
【００４２】
それがフィルタリング前の曲線６３であろうと、フィルタリング後の曲線６４であろうと、これらの測定体積の曲線を調べることにより、そのようなかなりのノイズから何らかのデータを表す信号を抽出できると考えるのは不可能なように思われる。この印象は、微分された信号６５が非常に外乱の強い形状をなしていることにより、更に高められた。しかし、予想に反して、本発明者らは、心拍に関する通常の周波数帯域に存在する信号が、患者の心拍数を効果的に表しており、従って、曲線６７で描かれているように、利用可能であることを認識した。この曲線に基づいて、その信号の周波数を充分に測定することができ、即ち、起こり得る残存外乱を斟酌し、この信号の符号変化を充分に検出することができる。
【００４３】
例えば、この信号の周波数スペクトルを解析することができる。心拍数が一般的には３／４ヘルツから４ヘルツまでの範囲であることは既知である。従って、この帯域においてそのスペクトルが最大となる周波数がこの解析期間にわたる平均心拍数であると考えられる。
【００４４】
他の方法は、それに満たないものはノイズとみなす振幅閾値を斟酌し、信号６７の連続的な最大と最小との間の期間を検出するステップを含む。このようにして得られたメディアン期間（起こり得る有意性がない極端な値を斟酌せずに）は、心拍期間を提供する。
【００４５】
勿論、上述の２つの方法を組み合わせることもできる。
【００４６】
本発明の一つの利点は、誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフにより呼吸量を測定するだけで、少なくとも２つの異なる生理学的変数が得られることである。より詳細には、従来のシステムにおけるが如き呼吸量だけでなく、呼吸流量か心拍数のいずれか、または両方をも連続的に測定することが可能である。論議を簡単化するため、図３には単一の呼吸サイクルが示されているが、測定は連続的に実施される。
【００４７】
本発明の他の利点は、患者に課すべきセンサの数が最小化されることである。
【００４８】
本発明は、他の生理学的変数の単離さえをも可能とし、その変数は、患者の呼吸頻度である。従来のシステムでは、この呼吸頻度は、曲線６３上に任意に配置された原点を基準として切り替わる符号を検出することで呼吸量信号を処理することにより単離されていた。本発明の一つの好適な実施態様によれば、流量信号６６を用いて呼吸頻度が決定される。従って、この決定は、実際、従来よりもずっと簡単である。この方法は、微分演算（５２）により、体積信号の傾きの変化に応じて原点（ゼロ次導関数）上に自動的に配置される流量信号頻度を充分に検出することができる。従って、呼吸信号の期間Ｔｒを単離し、そこから呼吸頻度を導き出すことは非常に簡単である。
【００４９】
勿論、簡明化のためアナログ信号に関して上で論議されている内容は、実際には、信号のディジタル処理に相応するものであり、その場合、それらの測定電圧は、本システムの入力部における変換器３１及び３２でディジタル化される。更に、それらがディジタル信号である場合、総和積分器３３並びに図１及び図２の各ブロックで描かれている内容は、実際には、ソフトウェアの形態で実行されてよい。
【００５０】
本発明の一つの実施態様によれば、処理された信号に適用されるそれらのフィルタは、時間場における限定された範囲でのたたみこみによるフィルタリングを実行する。別の表現をすれば、各サンプルｋの信号は、ｋ−ｐからｋ＋ｐまでの順序番号を有するすべてのサンプルを包含するそれの近隣の加重平均
【００５１】
【数１】
2004501713.tif 000003
【００５２】
で置き換えられる。これは、結果的に以下の式を適用することになる。
【００５３】
【数２】
2004501713.tif 000004
【００５４】
ここで、式中のωｒ は現行のサンプルの重みを表しており、そして、ｇはそのサンプルの値を表している。
【００５５】
それぞれのフィルタリングのタイプ（低域通過型、帯域消去型、帯域通過型）に対して一組の重みωｒ が対応しており、−ｐから＋ｐまでの範囲のサンプルが斟酌される。それがディジタルサンプルである場合には、これがそのフィルタのパルス応答を表していることに留意すべきである。その周波数レベルに関して、上述の過程のたたみこみにより誘導される伝達関数は、サンプリング周波数（２つの連続するサンプル間のステップ）に依存する。好適には、すべてのフィルタは、入力と出力との間に位相のズレが導入されるのを回避するため、実時間的な伝達周波数を有している。従って、上述のパルス応答では、それらの重みは対称的（あらゆるｒに対し、ω−ｒ＝ωｒ）である。上述の式を表すディジタルフィルタの特徴の決定は、ここで提供されている機能的指示をベースとして、当業者の能力の範囲内で行われる。次に、そのフィルタ（−ｐから＋ｐまでの範囲）で用いられる係数の個数に従って加重平均を算出するために必要な遅延について説明する。これは、サンプリング周波数の関数であると共に、現行のサンプルに割り当てられる加重平均を算出する際に斟酌されねばならない未来的なサンプル個数の関数でもある、フィルタリング結果の提供に遅延を引き起こす。実際には、現行のサンプルの両側に約２０個から約６０個までの範囲のサンプル数があれば、非常に満足がいく結果をもたらす。サンプリング周波数は、一般的には、３０ヘルツから５０ヘルツまでのオーダであるので、上述の遅延が１秒を越えることは滅多になく、これは完全に許容可能である。
【００５６】
本発明を実行するには、従来のシステムの場合と同様、測定を実施する前に本システムを校正する必要がある。幾つかのサンプリング方法を想定することができる。それらはすべて、参照装置を使用する点で共通しており、参照曲線を得るため、この参照装置のマスクが患者の口及び鼻に装着される。次いで、同じ呼吸サイクルの間にプレチスモグラフによりもたらされる曲線をこれらの参照曲線とできるだけ適合させるべく試行がなされる。
【００５７】
一つの実施態様によれば、この校正の第一ステップは、例えば一つのサイクルにわたってそれらの信号の総和の形状（スケールは考慮されない）を実際の体積の形状に合わせるために必要な係数Ｋ１及びＫ２の最良の組み合わせを選択するステップを含む。これは、結果的に比Ｋ１／Ｋ２を設定することになる。実際の体積は、慣習的には、流量の測定に基づいて積分される。多くの場合、比Ｋ１／Ｋ２を実質的に２に等しくなるように選択すると、良好な結果がもたらされることが知られている。従って、そのような単純化された実施態様では、この校正段階で単一の係数を決定しなければならない。他の実施態様によれば、係数Ｋ１及びＫ２は、以降の部分で説明されているように、いわゆる「最小二乗」法を適用することにより算出されるであろう。
【００５８】
体積または流量の単位を校正する原理は、以下の変換則を適用することを含む。
Ｕ＝α（Ｎ−Ｚ）
式中、Ｕは、その性状に依存する単位系で表現された（流量の場合、例えば、１秒当たりのリットル数で表現することができる）校正後の信号の値を表しており、Ｎはアナログ−ディジタル変換器によりもたらされるその信号のディジタル値を表しており、Ｚは、その信号がゼロの場合に、この変換器によりもたらされるディジタル値を表しており、そして、αはスケール係数を表している。この数値単位校正は、数値α及びＺの両方を決定するステップを含む。数値Ｚは、一般的に、上述の信号がゼロである範囲にわたってのアナログ−ディジタル変換器によりもたらされる値の平均値を算出することにより得られる。
【００５９】
スケール係数αを取得するには基準量を持つことが必要である。
【００６０】
本発明の第一の校正方法によれば、呼吸流量を測定するための装置として完全且つ充分に知られているニューモタコグラフが使用される。この第一の方法の特徴は、重み付け係数が、任意に設定されるのではなく、校正によって最適化されることである。
【００６１】
ニューモタコグラフの場合、スケール係数αは幾つかの仕方で得ることができる。
【００６２】
第一の既知の例によれば、圧力に対して抵抗をもたらす隔膜型の装置において、一定の空気流が確立される。この抵抗は、隔膜のインレットとアウトレットとの間に圧力降下を惹起する。そして、この圧力降下が、Ｕ字形のチューブ内に包含された水位間の差により測定される。その隔膜は、他の方法で前もって校正されており、通常の単位（例えば、１秒当たりのリットル数）で表現された流量を水位差と関連付ける法則は既知である。
【００６３】
第二の既知の例によれば、容量が分かっているシリンジが用いられ、このシリンジを空化しながら流量曲線が変換される。
【００６４】
一旦校正されると、プレチスモグラフによる体積測定と並行して、このニューモタコグラフを用いて患者の呼吸流量が測定される。その後、係数Ｋ１及びＫ２が、いわゆる「最小二乗」法を適用することにより決定される。これは、結果的に、プレチスモグラフにより再構成された体積（Ｋ１Ａ＋Ｋ２Ｃ）とニューモタコグラフの結果を積分することによりもたらされた体積との間の間隔の二乗の総和が最小となるように係数Ｋ１及びＫ２を選択することになる。別な言い方をすれば、連続的な近似により、以下の式を最小にするように試行がなされる。
【００６５】
【数３】
2004501713.tif 000005
【００６６】
ここで、式中のＶはニューモタコグラフによりもたらされる流量から抽出された体積を表しており、そして、ｉは装置を校正するために用いたｎ個の一連のサンプルにおけるそれらのサンプルの順序番号を表している。
【００６７】
そのような校正方法を実際に実行することは、既知のディジタル処理方法（例えば、適切にプログラムされたマイクロコンピュータ）により、当業者の能力の範囲内で行われる。
【００６８】
一つの代替的な方法では、係数Ｋ１及びＫ２間の比が設定され（例えば、Ｋ＝Ｋ１／Ｋ２＝２）、係数Ｋは、以下の総和を最小化することによる最小二乗法により決定される。
【００６９】
【数４】
2004501713.tif 000006
【００７０】
本発明の第二の校正方法によれば、体積測定値から直接的にプレチスモグラフを校正することが要望される。この場合には、参照体積を基準とした直接的な比較（積分を伴わない）により呼吸量を校正するための装置が使用されなければならない。この第二の方法は、第一のステップにおいて、重み付け係数間の比を任意に設定する必要がある（例えば、Ｋ１＝２Ｋ２）。
【００７１】
第二のステップでは、患者のマスクに接続される既知容量の通常のシリンジが使用され得る。各呼吸サイクルで、この参照シリンジは患者の吸息量を無理強いし、その際、患者は、校正を可能にするため、参照シリンジの全量を吸息しなければならない。この場合、プレチスモグラフにより得られた吸息信号の振幅は、上述の参照体積に対応している。
【００７２】
シリンジの使用は、この第二の方法の好適な実施態様ではない。実際、本発明者らは、この慣習的な方法によりもたらされる校正結果は非常に大まかなものであると考えている。その上、この参照シリンジを使用する場合には、患者に吸息と呼息とを強制することが必要である。患者のそのような努力は、自然な状態での呼吸に対して、呼吸の様相を変えてしまう可能性があり、これは、誤差の一原因となり得る。
【００７３】
従って、第二の校正方法の一つの好適な実施態様によれば、本発明は、これらの困難性を克服する、呼吸量を校正するための特殊な装置の使用を提供する。
【００７４】
図４は、本発明による参照装置の一つの実施態様の単純化された断面図を示している。
【００７５】
装置８０は、例えばそれらのそれぞれの辺縁部で結合された２つの皿形壁部８１及び８２により形成される気密な囲い込みを含んでいる。この囲い込み８０の内部体積は、変形可能で気密な膜８３により分割され、２つのチャンバ８４及び８５を定めている。いわゆる測定チャンバ８４は、測定チューブ８７にピッタリと接続される開口８６を含んでいる。チューブ８７は、例えば、患者の顔に装着されるマスク（図示せず）に接続されるようになっている。参照チャンバと呼ばれる他方のチャンバ８５は、上述の膜の変位を検出するセンサを含んでいる。このセンサは、測定が妨害される危険性を最小化するため、最小の摩擦で設けられている。例えば、それは、第一の端部が膜８３の中心に接続されていて、増分コーダ８９または電位差計と協同するロッド８８である。ロッド８８の第二の端部は、ジョイント９０によりスプリング９１の第一の端部に接続されていてもよく、そして、スプリングのもう一方の端部は、ジョイント９２によりチャンバ８５の壁部に取り付けられている。この実施態様では、上述の膜の弾性は、その静止位置へ復帰するには充分でないという仮定がなされている。もしこれが当てはまらない場合には、復帰阻止装置が必要になる。
【００７６】
好適には、コーダ８９は、参照チャンバ８５の体積内に包含されている。こうすることにより、ロッド８８がシーリングジョイントを横断するのを回避することができ、そうではなく、もし、ロッドがシーリングジョイントを横断する場合には、測定に悪影響を及ぼす摩擦が生じることとなろう。従って、チャンバ８５は、好適には、ロッド（それの第二の端部）の後方への張り出し部を含んでいる。コーダ８９により変換された変位結果を提供する電気的結線９３のみが、チャンバ８５の壁部を横切っている。変位測定ロッドと連携する増分コーダの動作及び形成は、完全且つ充分に知られている。例えば、コーダ８９は、それの長さ方向部分においてロッド８８に設けられている歯９５と協同するための歯車９４を含んでいる。
【００７７】
本発明の参照装置における種々の異なるコンポーネントで起こり得る個々の変位が、図４に矢印で描かれている。ロッド８８の変位は、それがコーダ８９及びスプリング９１に接続されていることにより、膜８３の面に対して垂直な方向に伝えられる。
【００７８】
患者が呼吸をすると、これが膜８３の変位（患者が息を吸うか、息を吐くかによって、一方の方向への変位、または他方の方向への変位）を引き起こす。コーダ８９により、この変位が電気的な信号（好適にはディジタル信号）に変換される。膜８３の形状が円形の場合、それの横方向への変位ｈは、体積変動Ｖ＝πＲ２ ｈ／３（式中のＲは膜の半径を表している）に相当する。従って、膜の静止位置を基準とし、呼吸された量を非常に正確に、且つ、直接的に測定することができる。
【００７９】
本発明による参照装置の一つの利点は、患者が自然な状態で呼吸できることである。この校正は少数の呼吸サイクルで実施されるため、校正中に患者が空気を更新しないことを妨げない。
【００８０】
本発明の参照装置を用いることにより、誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフの信頼性がかなり改善される。その上、サンプリングは、患者にとって（特に、呼吸が困難な患者、または、例えば意識がない状態等、無理強いして呼吸するよう頼むことができない患者に対して）格別に簡単且つ快適である。また、複雑で高価なニューモタコグラフ型の機器の使用も回避される。
【００８１】
本発明の一つの好適な実施態様によれば、誘導スパイラルが組み込まれたジャケット１と表示装置または記憶装置（４０、図１）との間に、専用のインターフェース回路が使用される（回路３０、図１）。
【００８２】
図５は、本発明によるインターフェースパッケージ７０の一つの実施態様を、それの入力−出力により、非常に概略的に示している。
【００８３】
パッケージ７０は、マイクロプロセッサ（例えば、８ビットのマイクロプロセッサ）をベースとした信号処理回路３０を含んでいる。それらの信号入力は、本質的に、発振器１１から発生する信号用の入力端子７１、発振器２１によりもたらされる信号用の入力端子７２、及び、体位検知用素子１５と連携する入力端子７３を含む。それは、フランス特許出願ｎ゜２７８７００８号に記載されている如きボールシステムであり、５つの入力端子及び一つの参照端子が使用される。好適には、例えばニューモタコグラフからもたらされる校正された流量信号を受け入れるようにされた入力端子７４も提供される。従って、本発明のインターフェース回路７０を用いて、それが測定段階中であるか、または校正段階中であるかによって、異なる装置間の切り換えを系統だてて行うことができる。また、この回路は、測定値を利用する装置（図示せず）、例えばマイクロコンピュータ等への一連のリンク（それのアクセス７５で象徴的に表されている）も含んでいる。更に、パッケージ７０は、電源の供給を必要とするので、電源ブロック（図示せず）に対する一つもしくは数個の接触端子７６も含んでいる。
【００８４】
これまでに説明されているように、本発明のインターフェース回路７０は、すべての必要なエレメントを含んでいる。しかし、測定されたアナログ変数を持ち、このタイプのデータを受け入れるべく設けられた通常の表示装置でそれらの変数を視覚化することが望ましい場合がある。従って、一つの好適な実施態様では、得られた測定値及び決定値のディジタル−アナログ変換が提供される。種々の異なる測定値が、アナログ信号を提供する端子ブロック７７で復元される。これらは、例えば、誘導胸部スパイラル、誘導腹部スパイラル、体積信号（５４、図２）、体位信号、流量（５８、図２）、心拍数（信号５７、図２）、呼吸頻度等のアナログ形の電圧であろう。
【００８５】
勿論、本発明は、当業者であれば容易に思いつく様々な変形態様、変更態様、及び改良点を有するであろう。特に、本発明の方法を実行するために必要な回路の実際的な形成は、以上で与えられている機能的な指示をベースとして、当業者の能力の範囲内で行われる。同様に、同一のインターフェースパッケージ内における種々の異なる機能の寄せ集めは、前述の説明及び既知の技術から推定することができる。更に、使用するディジタルフィルタの実際の形成は、本明細書における説明で与えられている機能的な指示をベースとして、当業者の能力の範囲内で行われる。更には、好適な校正方法への言及がなされているが、本発明のシステムを校正するために他の慣習的な方法を実行してもよい。更に、一つの好適な適用形態では、患者が着用するジャケットに誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフが一体的に構成されるが、本発明の信号処理方法は、別々のストリップを有する誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフを用いてもっと一般的に実行することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されるタイプの誘導スパイラルを伴うプレチスモグラフを概略的に示す図である。
【図２】本発明に係る生理学的データモニタリング方法の実行をブロック図の形態で示す図である。
【図３】本発明の方法を実行することにより連続的に得られるタイミング状態の一例を示す図である。
【図４】本発明に係る校正装置の一つの実施態様を示す図である。
【図５】本発明に係るプレチスモグラフの信号を処理するためのインターフェースの一つの実施態様を概略的に示す図である。
【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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