(57)【要約】この発明は、医療用の電子モニタ装置に係る。この装置はある一定の時間にわたって、音をモニタする必要がある時に、非医療用としての利用を含め、人間の患者および動物をモニタするために使用される。更に別の観点からみれば、本発明は医療用の電子聴診器にも関わる。トランスデューサは、被検体から少なくとも一チャンネルの音の情報を記録する。読み出し装置は、時間の関数である一チャンネルの音の情報を現す視覚的な軌跡を表示する。オーディオ・システムは、被検体から記録され、視覚的な軌跡によって表示された音情報を選択的に再生する。更に、読み出し装置は再生される音情報に併せて、視覚的な軌跡上を移動するカーソルであって、聞こえてくる音と時間的に一致する視覚的な軌跡上の位置を認識できるようにしたカーソルを表示する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
医療用の電子モニタ装置であって、
被検体から少なくとも一チャンネルの音の情報を記録するためのトランスデューサと、
時間の関数である一チャンネルの音情報を表す視覚的な軌跡を表示するための読み出し装置と、
被検体から記録され、視覚的な軌跡によって表示された音の情報を選択的に再生するためのオーディオ・システムと、
を備え、
再生される音情報に併せて、当該視覚的な軌跡上を移動するカーソルであって、聞こえてくる音と時間的に一致する視覚的な軌跡上の位置を認識できるようにしたカーソルを更に表示することを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項２】
請求項1に記載の電子モニタ装置において、前記トランスデューサは追加の信号を記録するために、EEG、ECG、ビデオ、温度モニタ、あるいは動きモニタと一緒に使用されるものであることを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項３】
請求項1または2に記載の電子モニタ装置において、前記読み出し装置は、同時に記録された各信号をスクリーン上に視覚的な軌跡として表示するために配置されたVDUから成ることを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項４】
請求項3に記載の電子モニタ装置において、前記VDUは、スクリーン上の一部分に前記軌跡を表示し、スクリーン上の他の一部分に更にビデオ画像を表示するものであることを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項５】
請求項3または4に記載の電子モニタ装置において、異なったチャンネルの複数の軌跡を時間的に同調させて表すために、一つの軌跡の下に他の軌跡を配置して表示することを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項６】
請求項1から5までのいずれかに記載の電子モニタ装置において、インジケータ手段が、視覚的な軌跡の一部分を選択できるようにし、当該選択した軌跡の一部分に対応する音を再生することができることを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項７】
請求項1から6までのいずれかに記載の電子モニタ装置において、前記音がフィルタリングされ、そして増幅されたものであることを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項８】
請求項1から7までのいずれかに記載の電子モニタ装置において、前記オーディオ・システムが自動的に再生を繰返すことを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項９】
請求項1から8までのいずれかに記載の電子モニタ装置において、アルゴリズムを使用して記録された情報を解析し、前記軌跡の部分を特定するための電子プロセッサを更に備えたことを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項１０】
請求項1から9までのいずれかに記載の電子モニタ装置において、低周波または高周波の聞こえない音を、聞こえるように偽信号化するための電子プロセッサを更に備えることを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項１１】
請求項1から10までのいずれかに記載の電子モニタ装置において、警告を発するための電子プロセッサを更に備えることを特徴とする電子モニタ装置。
【請求項１２】
医療用の電子聴診器であって、
被検体の生理学上の音を電気信号に変換するためのトランスデューサを備え、当該電気信号には当該音をビジュアルに軌跡として表示し、またオーディオとして再生するための情報が含まれることを特徴とする電子聴診器。
【請求項１３】
請求項12に記載の電子聴診器において、前記電気信号を記憶するためのメモリを含むことを特徴とする電子聴診器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は医療用の電子モニタ装置に関係する。この装置はある一定の時間にわたって、音をモニタする必要がある時に、非医療用としての利用を含め、人間の患者および動物をモニタするために使用される。
【背景技術】
【０００２】
生理学的な活動によって発生する音は、病気の診断に役立つ重要な情報源として医者によってモニタされる。
【０００３】
生理学的な活動によって発生する音は、多くの音源から発生する。呼吸、心臓の鼓動、消化器官の筋肉や骨格に付随した筋肉の活動などがそれである。この他にも、身体の機能の多くのものが音を発生し、あるいは音として聞こえる振動を発生させている。呼吸による音は、肺の内外における空気の流れの乱れによって発生する。呼吸音は、例えば２−３KHzの範囲の音であり、これは人間が聞くことができるレベルである。そして、呼吸音の周波数は超音波の範囲にまで広がることがある。空気の流れの乱れは、更に２００−９００Hzの範囲の周波数であって、振幅の小さい微細な振動を発生させる。また、「いびき」をしているような状態では更に低い周波数の振動が発生する。
【０００４】
異常な呼吸音の例には、「いびき」と「喘息でゼーゼー息を切らす状態」があり、これは空気の流路の一部が狭くなり、そこを空気が流れる時に生じる流れの乱れによって生じるものである。
【０００５】
正常な心臓音は、４つの心臓の弁が閉じるときに生じ、異常な音(かすかな音ではあるが)は、弁を通過する際の血流の乱れによって起こるものである。
【０００６】
異常な消化器官の音は胃から食道へ流体が逆流するときに生じるものである。
【０００７】
このような音を聞くことは、被検体の健康状態の検査において重要な役割を果たし、異常音を聞くことにより多くの病弊や異常をある程度識別することができる。
【０００８】
医療スタッフによって正常音および異常音を検出するために使用されている装置として聴診器がある。この器具は物理的な増幅器であり、これを使うことによって医療従事者は、非常に小さいボリュームの音を聞くことができ、医者の基本的な器具でもある。
【０００９】
音を聞き、聞こえた音を解析するための電子モニタ装置が医療用として提案され、聴診器を持った医師と競い合うことを試みている。
【００１０】
高感度のトランスデューサが音を検出し、音の信号を高周波信号として形を変えて発生する。聞こえた音が何であるかを判断するために、その信号を分析するアルゴリズムが適用される。
【発明の開示】
【００１１】
本発明は、医療用の電子モニタ装置に係るものである。この装置は、被検体から少なくとも一チャンネルの音の情報を記録するためのトランスデューサと、時間の関数である一チャンネルの音の情報を表す視覚的な軌跡を表示するための読み出し装置と、被検体から記録され、視覚的な軌跡によって表示された音の情報を選択的に再生するためのオーディオ・システムとを備えている。更に、再生される音の情報に併せて、視覚的な軌跡上を移動するカーソルであって、聞こえてくる音と時間的に一致する視覚的な軌跡上の位置を認識できるようにしたカーソルを表示するものである。
【００１２】
この装置を使うことによって医療スタッフは、重要な意味を持つ患者の音を容易に捉え、かつ聞くことができるようになる。後で説明するように、音は強調することができる。この装置は、熟練した医療スタッフがその音を解析するときに、彼らのスキルを手助けするものである。言い換えれば、医療スタッフや彼らのスキルに代わるものを追求するというより、この装置は熟練した医療スタッフが効率的に働くことができるようにすることを狙ったものである。
【００１３】
トランスデューサとして、この特許出願の出願人と同一の出願人により出願された別の特許出願に記載されているような、音又は振動を検出する適切な機器を使用することができる。この検出機器は、基本的には記録された音を、変調した電気信号として提供するものである。各トランスデューサは、例えば異なった周波数の範囲または異なった音の強さに対して、一チャンネル以上の信号を発生する。
【００１４】
同時に複数のチャンネルの音情報を記録するために、数個のトランスデューサが使用される。例えば、患者の違った場所から音情報を収集するためである。トランスデューサを並べたものがマットレスの中に配置され、あるいは前述した目的のため患者の周りに置かれる。
【００１５】
このトランスデューサは、この他のトランスデューサと一緒に使用することもできる。この他のトランスデューサとしては、EEG(脳波計；electroencephalogram)、ECG(心電計；electrocardiograph)、ビデオ・モニタ、温度または動きモニタ等がある。
【００１６】
読み出し装置は、典型的には、同時に記録された異なった信号に対応して数個の視覚的な軌跡を表示するために配置されるものであり、VDU(視覚的表示装置; visual display unit)から構成される。例えば、VDUはスクリーン上の一部分に軌跡を表示し、スクリーン上の残りの部分には、更に患者の眠っているビデオ画像を表示することもできる。この表示装置は、リアルタイムあるいは高速での巻き戻しや早送りをしてレビューすることができる。
【００１７】
異なったチャンネルの複数の軌跡を時間的に同調させて表すために、一つの軌跡を表示したその下に別の軌跡を並べて表示することができる。別の軌跡として、呼吸器系の空気流、心電計、あるいは心臓の鼓動等を表示することができる。
【００１８】
インジケータ手段は、視覚的な軌跡の一部分を選択することができるものである。インジケータ手段としては視覚的な軌跡の一部分をハイライトするために使用されるマウスのように、シンプルなものとすることができる。選択した軌跡の部分に対応する音を再生することが可能である。医療スタッフは、選択した軌跡を観察することができ、あるいは軌跡のどの部分をハイライトし、再生するかを決定するために他の記録した情報を観察することもできる。例えば、温度の上昇や脈拍の増加があった時には、心臓が正常に働いているかどうかを確認するために心臓の音を再生してみる必要があるような場合である。他の軌跡の関係する部分をレビューすることによって、例えば患者が動いたような場合であるが、医療スタッフが音を再生してみる必要があるかどうかを判断することができる追加的な情報を得ることができる。
【００１９】
音情報を再生している間、カーソルは連続的にその軌跡、あるいは選択した軌跡の部分を追跡する。このような方法によって、医療スタッフはオーディオ・システムから再生される音情報と視覚的な軌跡によって表示された情報とを関係づけることができる。
【００２０】
生理学上のイベントを呼び出し表示する際、イベントを時間軸に対して単純にプロットして表示するという形態が最も良く利用される。この方法によれば、ある時間の間に起きたイベントを容易に概念化することができ、イベントと時間の関係を示すパターンを認識することができる。一方、音の周波数を認識するためには、情報または信号を実時間軸上で聞かねばならない。これは、一つの部屋の中にいる多くの人間の声の中からある声を認識することができるように、人間の脳が持つ優れた能力によってその音の周波数を認識することができるようにするものである。
【００２１】
この発明の目的は、人体の生理学上の異常なイベントを認識し、診断する機能を高めるために、人間の脳が持つ二つの別の能力によって人体機能の特性を生理学上の観点から調べるための方法を提供するものである。これは、時系列的に連続してプロットしたデータ(これはイベントのパターンを概念的に把握することができる人間の脳の能力を利用することである)と、選択したエポックをリアルタイムで再生できる機能(これは、聴覚的信号を処理し識別することができる人間の脳の能力を利用することである。)を利用することによって実現されるものである。
【００２２】
従って、記録された音(これには、例えば呼吸音、心臓音、周辺環境からの音など、音を生じさせる原因となるものの情報が含まれている)を視覚的に表示することだけでは人間はその音の原因を認識することはできない。しかし、特定のエポック音を再生するとき、人間の脳はエポック音の各成分を容易に識別することができる。このようなシステムの大きな利点は、音の情報を処理しないことであり、したがって何がノイズであるかということを前もって推定したりしないことである。視覚的なスキルを使うことによって、エンドユーザーは重要な意味を持つ音が発生した時を容易に識別することができる。そして、一つのあるまとまった音を繰り返し再生することにより、人間の脳がもつ聴覚的スキルに基づいて、早く、効率的にその音の性質と発生源を識別できるのである。この方法によれば、エンドユーザはノイズが発生した時を知ることができ、それからその音を聞き、重要な意味のあるノイズの成分を分離することができる。従って、例えば外部からのノイズ(いわゆるベッドルームのドアが閉まる音や、建物の前をトラックが通過するときの音などであるが)が発生する場合があるが、これを再生した時には、このノイズは識別することができ、患者または被検体から発生した重要な意味を持つノイズ(例えば、喘息などでゼーゼー言う音などであるが)から分離することができる。
【００２３】
同じことが電子プロセッサまたはコンピュータ・プロセッサによって実現できるかも知れないが、これは非常に複雑になり、人工的に発生する潜在的な全てのノイズ（例えば、ドアーを閉じる音）と潜在的に存在する全ての生理学的なノイズを事前に認識しておく必要が生じる。
【００２４】
更に、音を聞き、それを理解し易くするために、オーディオ・システムによって音をフィルターリングし、増幅することができる。これによって、医療スタッフはフィルタリングした音を聞きながら、これに対応するフィルタリングした軌跡を見ることができるようになる。更に、これは必要な時、または役に立つときは何回でも再生することができる。このオーディオ・システムはリアルタイムで音を再生できるだけではなく、これを早く、または遅くして再生することもできる。
【００２５】
更に、このオーディオ・システムは自動的に繰り返して再生する機能を持たせることもでき、この機能によって医療スタッフは視覚的な軌跡と音情報の解析に集中することができる。
【００２６】
記録された情報を解析し、軌跡の部分を識別するために電子情報処理を利用することができる。例えば、患者が夜眠っている間に、患者から情報を記録した後、あるしきい値を越えて心拍数が増加した場合に、その部分の軌跡をレビューすることができる。電子情報処理することによって、このようなケースが発生している全ての期間を識別することができ、それを再生することができる。
【００２７】
この電子情報処理によれば、低周波または高周波の聞こえない音を、聞こえるように偽信号化することもでき、医療スタッフは、その音の意味を理解できるようになる。例えば、胎児の心臓音は、普通母親の心臓音に隠れてしまうが、第二高調波(second harmonic)をとり、聞こえるように偽信号化するこにより、状態を診断するためのマーカーとして役立つようになる。
【００２８】
また、電子情報処理によれば、例えば、心臓音が停止したとき、あるいは特定の病理学上の音(例えば、いびき、喘息等によってゼーゼー息を切らす音、せき等)が発生したときに、警告を発するトリガーをかけることも可能となる。
【００２９】
この統合された機能性によってこの装置は、病院などで臨床的に設置されるもののみならず、家庭にいる患者を離れた所から観察するような場合にも役立つ。看護婦や医者はこの装置を使用して多数の患者をモニタすることができ、警告を発するような状態が生じたときに早期に対応することができる。
【００３０】
この装置を使用した方法では、音を聞きそれを評価するための専門的な技術に係るノウハウを導入することなく、医療スタッフのスキルを高めることができる。
【００３１】
更に別の観点からみれば、本発明は医療用の電子聴診器にも関わる。
【００３２】
この電子聴診器は、被検体の生理学上の音を電気信号に変換するためのトランスデューサを備えている。またこの電気信号には音をビジュアルに軌跡として表示し、またオーディオとして再生するための情報を含むものである。
【００３３】
電子聴診器は、オプションとして電気信号を記憶するためのメモリを含んでいる。
【００３４】
電子聴診器の利点は、医療スタッフの直接的な補助がなくても計測したデータを連続的に記録することができることである。計測したデータは医療スタッフによって、後で解析することができる。更に、状況を正しく解析するために、医療スタッフは何度も何度も再生できる能力を保有することになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３５】
まず、最初に図1について説明する。装置1は、マットレス3が置かれその上に患者4が横たわるベッド2から構成される。トランスデューサを並べたもの（この内の一つが5として示されているが）が患者の音と動きを記録するためにマットレス3内に配置されている。ビデオカメラ6は、更に患者4を撮影する。
【００３６】
トランスデューサ5とビデオカメラ６からの出力信号は、ケーブル8によってコンピュータ7へ入力される。コンピュータ7は収集した信号を表す軌跡をモニタ9上に表示する。
【００３７】
図2は、正常な呼吸をしている場合の軌跡を表示したサンプルを示したものである。第一のチャンネル21には呼吸音の軌跡が示されている。ここには、ゼロ・レベルの信号の中に、周期的に現れる大きい振幅を持ったスパイク状の呼吸音の波形22が存在している。
【００３８】
第二のチャンネル23は、心臓音の軌跡であり、心臓音の信号として良く知られた規則的に繰り返される波形が現れている。
【００３９】
第三のチャンネル24には、呼吸による動きを表す軌跡25を示してある。この軌跡は、振動に対して感度が高く、動きを検出することができるトランスデューサによって測定したものである。この軌跡の全体的な形状は、呼吸音の波形22が発生している間は振幅が小さくなって中断しているが、その他は大きい振幅となっている。この軌跡は、心臓の動き26によって変調されている。
【００４０】
医療スタッフが音の情報に符合した、視覚的な軌跡上での正確な位置の特定が容易にできるように、カーソル28が第一のチャンネル21の軌跡上に表示されている。このカーソルはチャンネル23とチャンネル24にも表示することができる。
【００４１】
図2の3つのチャンネルに示した3つの軌跡は、時間的に同調したものであることを認識しておくべきである。また、スクリーン上で同時に見ることができるのは、信号履歴のほんの数秒間の部分でしかないということも認識しておく必要がある。
【００４２】
図3には、逆流を伴った一時的な無呼吸による睡眠障害が生じている場合の軌跡を示したものである。まず最初に、軌跡の順番が変わっていることに注意する必要がある。この例では第一のチャンネル31には心臓音の軌跡が示されている。この場合のスケールは、図2に示すチャンネル23のスケールとはわずかに異なっており、心臓音の軌跡の全体が図2に示す軌跡に対して大きくなっている。
【００４３】
第二のチャンネル32には、呼吸音の軌跡が示されており、これらの軌跡は前のものに比べてより振幅が大きくなっているのが判る。ところどころで、無呼吸による睡眠障害33により呼吸が途絶えていることを示す呼吸音ゼロの状態になっている。この呼吸音ゼロの期間は、いびき34によって中断している。また、逆流音35も発生している。
【００４４】
第三のチャンネル36には、呼吸による動きの軌跡が示されており、軌跡32の信号がゼロになっている時であってもこの軌跡は継続している。このことは、空気の流路が呼吸できないようにブロックされ、無呼吸睡眠障害を起こしている間であっても、呼吸に必要な筋肉は呼吸するために強く働いていることを示すものである。
【００４５】
コンピュータに接続したマウス6は、必要な軌跡の特定の部分にハイライトを当てるために使用することができる。例えば、第二の軌跡32上の35の周辺部分をマウスでドラッグすることによって、スクリーン上でハイライトを当てることができる。医療スタッフは、特定時間の音情報に対応する視覚的な軌跡に注目するために、マウス6を使ってスクリーン上の自動繰り返し再生ボタンを起動することもできる。
【００４６】
スピーカー11を含むオーディオシステムは、不必要な音を取り除いたり、高周波の信号を取り除くため、軌跡32に記録された音をフィルタリングし、または増幅することができる。心臓のモニタ音がそのオーディオシステムのスピーカから出力され、経験によって聞いている音を認識でき、逆流が起こっているかどうかを判断できる医療スタッフはこの音を聞き取る。
【００４７】
特定の例に言及して本発明を説明してきたが、この他にも多くのオプションが可能であることを認識する必要がある。たとえば、医療スタッフが乳幼児の逆流(「もどす」こと)を発見すると、その逆流に対して徐脈や無呼吸がないか調査することができる。
【００４８】
この発明の大きな利点の一つは、医療スタッフが患者を連続的に観察する必要がないことである。実際、この装置を使用して無呼吸睡眠の患者を一晩を通してモニタすることができる。データを早送りし、医療スタッフが更に詳細に観察する必要がある特別なエポックを識別することによって、8時間にもわたって記録された軌跡を、翌日、極めて早くレビューすることができる。この作業は、軌跡に適用することができるアルゴリズムを使用して自動的に識別するこができ、または適切な資格を有する臨床医によって軌跡を早送りでスクロールしながら識別することもできる。例えば、ビデオのモニタを早送りで見ることにより、更に詳細に調査すべき特定の挙動を識別することができる。一方、軌跡に異常な挙動が見当たらない時はビデオのモニタを無視することができる。例えば、もし被検体が夜に起き上がってそして咳き込んだりして、センサーから異常なデータが読み取れたとしても、それは臨床医学の上からは重要なものではないと見なされる。このことは、医療スタッフが実時間である8時間全てにわたってモニタし続ける必要がなく、重要なエポックがあった部分だけモニタすればよい訳であり、医療スタッフの時間を効率的に使うことができる。さらに、重要なエポックがあった部分全ての音を医療スタッフは聞くことができ、また必要なら何度でも聞くことができる。
【００４９】
全ての信号は、離れた場所から中央のモニタ・ステーションまで送ることができるものであることにも注目すべきである。
【００５０】
本発明の別の形態として、電子モニタ装置に関連した電子聴診器がある。トランスデューサは、スリーブ内に保持され、患者の皮膚に向かって配置されている。このトランスデューサは軌跡としてビジュアルに表示するための情報と、音として再生されるオーディオの情報とを含んだ電気信号を発生する。この信号は、コンピュータに記憶するために電子モニタ装置のインプット・チャンネルへ供給され、コンピュータのモニタに表示し、これと同時にスピーカを使って音を再生するために使用される。
【００５１】
本明細書は広い範囲にわたって記載してあので、特定の実施例を使用して示した本発明に対して、本発明の範囲および基本的な考え方から外れることなく、多数の変形や改良を行うことができることは、当該技術分野に精通したものであれば認識できるものである。従って、ここでの実施例は例示として考えるべきであり、これに限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
本発明の実施例について説明するに当たって参照した図面は以下の通りである。
【図１】図1は、本発明に係る装置の例についてその概要図を示したものである。
【図２】図2は、正常な呼吸状態を観察した際に、図1に示す装置によって同時にスクリーン上に表示された3つの軌跡を示したものである。
【図３】図3は、逆流を伴った無呼吸睡眠障害が観察された際に、図1に示す装置によって同時にスクリーン上に表示された3つの軌跡を示したものである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際公開パンフレット】
2004529716.tif 000006
2004529716.tif 000007
2004529716.tif 000008
2004529716.tif 000009
2004529716.tif 000010
2004529716.tif 000011
2004529716.tif 000012
2004529716.tif 000013
2004529716.tif 000014
2004529716.tif 000015
2004529716.tif 000016
2004529716.tif 000017
2004529716.tif 000018
2004529716.tif 000019
2004529716.tif 000020
【国際調査報告】
2004529716.tif 000021
2004529716.tif 000022
2004529716.tif 000023