(57)【要約】      （修正有）【課題】被験者の呼気および吸気の期間を判定する。【解決手段】情報管理装置３０ａは、被験者の呼吸に伴う体動を示す体動情報を取得する通信部３１と、通信部が取得した体動情報の規則性に基づいて、被験者の呼気および吸気の期間を判定する呼気・吸気判定部３６と、を備える。体動情報は、被験者に接触した加速度センサの情報である。体動情報が示す胎動が第１の方向へ向かう期間を呼気の期間として認識し、第１の方向とは反対の第２の方向へ向かう期間を吸気の期間として認識する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定装置であって、
上記被験者の呼吸に伴う体動を示す体動情報を取得する取得手段と、
上記取得手段が取得した体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定手段と、
を備えることを特徴とする判定装置。
【請求項２】
上記取得手段は、上記被験者に接触した加速度センサから出力される体動情報を取得することを特徴とする請求項１に記載の判定装置。
【請求項３】
上記判定手段は、上記体動情報が示す体動が第１の方向へ向かう期間を呼気の期間として認識し、当該体動が上記第１の方向とは反対の第２の方向へ向かう期間を吸気の期間として認識することを特徴とする請求項２に記載の判定装置。
【請求項４】
上記加速度センサは２軸または３軸の軸数を有し、
上記体動情報のうち、上記第１の方向および上記第２の方向とは異なる方向の体動に基づいて、上記第１の方向または上記第２の方向への体動を示す体動情報を利用するかどうかを判定する利用判定手段を備えることを特徴とする請求項３に記載の判定装置。
【請求項５】
上記判定手段により判定された上記被験者の呼気および吸気の期間を示す判定情報を表示する表示部を備えることを特徴とする請求項３または４に記載の判定装置。
【請求項６】
上記取得手段が、上記体動情報と、上記被験者の生体音を示す生体音情報とを混在して取得するときに、
その混在された上記体動情報および上記生体音情報から上記体動情報を分離する分離手段を備え、
上記判定手段は、上記分離手段が分離した体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の判定装置。
【請求項７】
上記判定手段による判定結果と上記体動情報とを対応付けて上記判定結果を利用する判定結果利用手段を備えることを特徴とする請求項６に記載の判定装置。
【請求項８】
被験者の呼吸に伴う体動を検知する検知部と、
上記検知部が検知した上記体動を示す体動情報を外部処理装置に送信する送信手段と、を備えることを特徴とする電子聴診器。
【請求項９】
上記外部処理装置は、被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定装置であることを特徴とする請求項８に記載の電子聴診器。
【請求項１０】
請求項１から７の何れか１項に記載の判定装置と、請求項８または９に記載の電子聴診器とを備えることを特徴とする電子聴診システム。
【請求項１１】
被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定方法であって、
上記被験者の呼吸に伴う体動を示す体動情報を取得する取得ステップと、
上記取得ステップにて取得された体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定ステップと、
を含むことを特徴とする判定方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の上記各工程をコンピュータに実行させるための判定プログラム。
【請求項１３】
請求項１２に記載の判定プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、被験者の呼気および吸気の期間を判定することが可能な判定装置、電子聴診器、電子聴診システム、判定方法、判定プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
測定した呼吸音をデジタル化し、そのデジタル化したデータを基にした解析を行うことで呼吸音を分類する技術が知られている。この技術において、聴診器等で測定された呼吸音に対応する音信号が呼気中もしくは吸気中のどちらで発生した音であるかという情報は、呼吸音の自動分類（判別）にとって重要である。一例を挙げると、連続性ラ音は、気管支の狭窄により生じる音であり、主として呼気において聴取される。また、断続性ラ音は、末梢気道や肺胞などに液体があるときにそこを空気が通過するときに生じる音であり、主として吸気において聴取される。
【０００３】
このように、ある生体音が呼気中もしくは吸気中のものであるかどうかが分類されれば、異常音の自動判別の精度を高めることができる。
【０００４】
特許文献１には、呼吸音を分類する処理装置であり、予め呼吸・吸気のタイミングを報知し、測定対象者がそれに合わせて呼吸・吸気をすることにより、呼吸か吸気かを示すデータを測定データに含ませておく手法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−６６０４５号公報（２００３年４月８日公開）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１の音データ処理装置には次のような問題がある。
【０００７】
具体的には、特許文献１の音データ処理装置は、予め呼吸・吸気のタイミングを報知し、測定者がそれに合わせて呼吸・吸気をすることにより、呼吸か吸気かを示すデータを測定データに含ませる。
【０００８】
このとき、特許文献１の音データ処理装置は、上記報知に合わせて被験者が正しく呼気および吸気のタイミングを合わせたかどうかを確認する方法を持たないため、被験者の呼気および吸気の期間を正確に判定することができない。
【０００９】
本発明は、上記の問題を解決するためになされたものであり、その目的は、被験者の呼気および吸気の期間を判定することが可能な判定装置、電子聴診器、電子聴診システム、判定方法、判定プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の判定装置は、上記課題を解決するために、被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定装置であって、上記被験者の呼吸に伴う体動を示す体動情報を取得する取得手段と、上記取得手段が取得した体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定手段と、を備えることを特徴としている。
【００１１】
また、本発明の判定方法は、上記課題を解決するために、被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定方法であって、上記被験者の呼吸に伴う体動を示す体動情報を取得する取得ステップと、上記取得ステップにて取得された体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定ステップと、を含むことを特徴としている。
【００１２】
上記構成によれば、判定手段（判定ステップ）は、取得手段（取得ステップ）が取得した体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する。
【００１３】
ここで、通常、呼吸をすると胸から腹部までが膨張・収縮する。つまり、被験者の呼吸に伴う体動は、呼吸によって肺および腹部が膨張・収縮を繰り返すことにより規則的な動きを示す。具体的に、肺は、呼気の期間には空気がはき出されることで収縮し、吸気の期間には空気が吸い込まれることで膨張する。
【００１４】
つまり、呼吸に伴う体動には規則性が認められることから、その体動を示す体動情報にも規則性が現れる。本発明の判定手段（判定ステップ）は、その体動情報の規則性に注目し、その規則性に基づいて上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する。したがって、本発明の判定装置（判定方法）は、呼気および吸気の期間をより正確に判定することができる。
【００１５】
加えて、本発明の判定装置（判定方法）は、従来のように、被験者が正しく呼気および吸気のタイミングを合わせたかどうかを確認する必要がなく、被験者に過度な負担を課すこともない。さらに、本発明の判定装置（判定方法）は、判定手段（判定ステップ）が上記構成を備えることで、咳等の体動の影響による呼吸音の乱れに左右されることなく、呼気および吸気の期間を高い精度で判定することができる。
【００１６】
また、本発明の判定装置では、上記取得手段は、上記被験者に接触した加速度センサから出力される体動情報を取得する構成であってよい。
【００１７】
一般に、加速度センサは、物体が移動することによって生じる加速度を検出し、その加速度を連続的に記録することがで、物体の移動量を把握する。つまり、被験者に接触させた加速度センサから出力される体動情報を取得することで、その体動情報を通じて被験者の動作を把握することができる。したがって、加速度センサを被験者の胸や胸部に接触させておけば、取得手段は、呼吸による肺の膨張・収縮という体動を示す体動情報を加速度センサから取得することができる。
【００１８】
なお、加速度センサは、１軸、２軸、３軸の何れの軸数を有するものであってもよい。また、加速度センサは、機械式、光学式、半導体式など何れのタイプであってもよい。
【００１９】
また、本発明の判定装置では、上記判定手段は、上記体動情報が示す体動が第１の方向へ向かう期間を呼気の期間として認識し、当該体動が上記第１の方向とは反対の第２の方向へ向かう期間を吸気の期間として認識する構成であってよい。
【００２０】
肺は、呼気の期間には空気がはき出されることで収縮し、吸気の期間には空気が吸い込まれることで膨張する。つまり、呼気と吸気とでは、肺の動く方向は異なる。この性質に着目して、上記判定手段は、上記体動情報が示す体動が第１の方向へ向かう期間を呼気の期間として認識し、当該体動が上記第１の方向とは反対の第２の方向へ向かう期間を吸気の期間として認識する。
【００２１】
これにより、本発明の判定装置は、呼気および吸気の期間を正確に判定することができる。
【００２２】
また、本発明の判定装置では、上記加速度センサは２軸または３軸の軸数を有し、上記体動情報のうち、上記第１の方向および上記第２の方向とは異なる方向の体動に基づいて、上記第１の方向または上記第２の方向への体動を示す体動情報を利用するかどうかを判定する利用判定手段を備える構成であってよい。
【００２３】
加速度センサが２軸または３軸の軸数を有するときに、加速度センサが、上記第１の方向および上記第２の方向と異なる方向の動作を検知する場合が考えられる。このとき、その検知された動作に起因して、つまり、呼吸とは異なる動作に起因して、上記第１の方向および上記第２の方向の体動が検知される場合（エラー）が起こりうる。
【００２４】
そこで、利用判定手段は、上記第１の方向および上記第２の方向とは異なる方向の体動を検知することで、逆に、呼吸とは異なる動作に起因する上記第１の方向および上記第２の方向の体動を逆に検知することができる。これにより、利用判定手段は、上記第１の方向または上記第２の方向への体動を示す体動情報を利用するかどうかを判定でき、さらに高い精度で呼気および吸気の期間を判定することができる。
【００２５】
また、本発明の判定装置は、上記判定手段により判定された上記被験者の呼気および吸気の期間を示す判定情報を表示する表示部を備える構成であってよい。
【００２６】
上記構成によれば、被験者や判定装置を操作する医師らが、被験者の呼気および吸気の期間を、表示部に表示された判定情報を介して把握することができる。そして、その判定情報は本発明の判定装置によって判定された正確な結果であるため、例えば医師が判定情報を確認することで、次の処置を迅速かつ正確に実施できる。
【００２７】
また、本発明の判定装置では、上記取得手段が、上記体動情報と、上記被験者の生体音を示す生体音情報とを混在して取得するときに、その混在された上記体動情報および上記生体音情報から上記体動情報を分離する分離手段を備え、上記判定手段は、上記分離手段が分離した体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する構成であってよい。
【００２８】
上記構成によれば、分離手段は、混在された上記体動情報および上記生体音情報から上記体動情報を分離することができる。したがって、被験者の呼吸に伴う体動に被験者の生体音が混在する場合においても、判定手段は、上記分離手段が分離した体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定することができる。
【００２９】
また、本発明の判定装置では、上記判定手段による判定結果と上記体動情報とを対応付けて上記判定結果を利用する判定結果利用手段を備える構成であってよい。
【００３０】
上記構成によれば、判定結果利用手段は、判定結果と上記体動情報とを対応付けて上記判定結果を利用するため、判定手段が判定した結果を体動情報に紐付けて利用することが可能となる。したがって、本発明の判定装置は、呼気および吸気の期間ごとに、体動情報と紐付けして判定結果を利用することができる。
【００３１】
本発明の電子聴診器は、上記課題を解決するために、被験者の呼吸に伴う体動を検知する検知部と、上記検知部が検知した上記体動を示す体動情報を外部処理装置に送信する送信手段と、を備えることを特徴としている。
【００３２】
上記構成によれば、本発明の送信手段は、検知部が検知した上記体動を示す体動情報を外部処理装置に送信する。これにより、本発明の電子聴診器は、上記外部処理装置に上記被験者の呼気および吸気の期間を判定させるよう、当該外部処理装置と相互補完的に関連しあうことができる。
【００３３】
また、本発明の電子聴診器では、上記外部処理装置は、被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定装置であってよい。
【００３４】
また、本発明の電子聴診システムは、上記いずれかに記載の判定装置と、上記いずれかに記載の電子聴診器とを備える構成であってよい。
【００３５】
上記構成により、本発明の電子聴診システムは、被験者の呼気および吸気の期間を正確に判定することができる。
【００３６】
なお、上記判定装置は、コンピュータによって実現してもよく、この場合には、コンピュータを上記各手段として動作させることにより上記判定装置をコンピュータにて実現させる判定プログラム、およびそれを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体も、本発明の範疇に入る。
【発明の効果】
【００３７】
本発明に係る判定装置は、以上のように、上記被験者の呼吸に伴う体動を示す体動情報を取得する取得手段と、上記取得手段が取得した体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定手段と、を備える構成である。
【００３８】
また、本発明に係る判定方法は、以上のように、上記被験者の呼吸に伴う体動を示す体動情報を取得する取得ステップと、上記取得ステップにて取得された体動情報の規則性に基づいて、上記被験者の呼気および吸気の期間を判定する判定ステップと、
を含む構成である。
【００３９】
また、本発明の電子聴診器は、以上のように、上記被験者の呼吸に伴う体動を検知する検知部と、上記検知部が検知した上記体動を示す体動情報を外部装置に送信する送信手段と、を備える構成である。
【００４０】
それゆえ、被験者の呼気および吸気の期間を判定することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】本発明の実施形態における情報管理装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の実施形態における電子聴診システムの構成を示す概略図である。
【図３】チェストピースの構成の一例を示す断面図である。
【図４】チェストピースにおける動作を説明するためのブロック図である。
【図５】チェストピースの構成の一例を示す断面図である。
【図６】チェストピースにおける動作を説明するためのブロック図である。
【図７】本実施形態に係る情報管理装置の構成を示すブロック図である。
【図８】チェストピースが被験者の胸部に接触している様子を示す概略側面図である。
【図９】加速度センサによる体動の検知結果を示し、（ａ）は、加速度センサによって生成された電気信号を示し、（ｂ）は、加速度センサのＺ軸方向の出力値を示す。
【図１０】加速度センサのＺ軸方向の出力値およびゼロクロス点を示す図である。
【図１１】呼気および吸気の期間の判定方法を示すフローチャートである。
【図１２】表示部での判定結果の表示例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００４２】
本発明に係る情報管理装置（判定装置）等を、２つの実施の形態により説明する。最初に、２つの実施形態について概略を説明する。
【００４３】
第１の実施の形態では、聴診器（電子聴診器）が、生体音を取得するための振動センサ（検知部）を備え、その振動センサは、被験者の呼吸に伴う体動および生体音を取得する。そして、情報管理装置は、その呼吸に伴う体動および生体音から体動情報を取得し、その体動情報の規則性に基づいて、被験者の呼気および吸気の期間を判定する。
【００４４】
第２の実施形態では、聴診器が、生体音を取得するための振動センサ、及び、被験者の呼吸に伴う体動を検知するための加速度センサ（検知部）を備える。そして、情報管理装置は、加速度センサが検知した体動から体動情報を取得し、その体動情報の規則性に基づいて、被験者の呼気および吸気の期間を判定する。
【００４５】
以下、２つの実施形態を図１等により説明する。
〔第１の実施の形態〕
本実施の形態は、聴診器が、生体音を取得するための振動センサを備え、加速度センサを備えていない場合に該当する。そして、被験者の呼気および吸気の期間を判定する情報管理装置は、例えばＰＣやサーバ、携帯型端末などの情報管理装置において実現される。よって、本実施形態では、振動センサが取得した体動情報は、通信部を介して無線または有線によって情報管理装置に送信される。なお、情報管理装置は、上記の構成に限定されず、聴診器に内蔵される構成で実現されてよい。
【００４６】
（電子聴診システム１００の概要）
まず、電子聴診システム１００の概要について、図２を参照しつつ説明する。
【００４７】
図２は、電子聴診システム１００の構成を示す概略図である。図示するように、電子聴診システム１００は、聴診器（電子聴診器）１および情報管理装置３０を含む。
【００４８】
聴診器１のチェストピース２を被験者（生体）５０の胸部や腹部などに当てることにより、被験者５０の生体音を取得できる。生体音の種類は、特に限定されず、例えば、心音、呼吸音、腸音である。本実施の形態では、特に呼吸音が取得される。取得した生体音は、デジタル化された生体音情報として情報管理装置３０に送信され、情報管理装置３０において、被験者の呼気および吸気の期間が判定される。
【００４９】
チェストピース２によって取得された生体音は、チェストピース２において電気信号に変換され、デジタル化される。その電気信号は、チェストピース２とチューブとの間に配置されたスピーカへ伝達され、スピーカによって音に変換される。そして、変換された音は、ケーブル３を介してイヤホン４に伝達される。
【００５０】
（聴診器１）
（チェストピース２ａ）
図３は、チェストピース２ａの構成の一例を示す断面図である。図３に示すように、チェストピース２ａは、ダイアフラム面２１、振動センサ（検知部）２２、デジタル信号変換部２４、および通信部（送信手段）２５を備えている。デジタル信号変換部２４および通信部２５は、基板２６の上に設けられている。
【００５１】
なお、チェストピース２ａは、各部に電力を供給するバッテリーを備えているが、本発明の特徴点とは関係ないため、当該バッテリーを図示していない。
【００５２】
（ダイアフラム面２１）
ダイアフラム面２１は、被験者５０が呼吸などを行うことにより生体音を発すると、この生体音の波長に合わせて微小振動する。このダイアフラム面２１の微小振動は、大気を介して振動センサ２２に伝搬される。
【００５３】
（振動センサ２２）
振動センサ２２は、ダイアフラム面２１の微小振動を検出し、検出した微小振動を電気信号に変換する。この振動センサ２２は、高周波の音（例えば、１ｋＨｚを超える音）をカットするフィルター（ローパスフィルター）を備えていてもよい。ほとんどの生体音は、１ｋＨｚ以下の周波数を有しているため、１ｋＨｚを超える音をカットすることにより、ノイズの少ない生体音を取得することができる。
【００５４】
振動センサ２２が生成した電気信号は、ケーブル３を介してイヤホン４に伝達されるとともに、デジタル信号変換部２４へ出力される。
【００５５】
（デジタル信号変換部２４）
デジタル信号変換部２４は、振動センサ２２が変換した電気信号をデジタル信号に変換し、生体音情報として通信部２５へ出力する。
【００５６】
デジタル信号変換部２４は、生体音情報を所定のファイル形式の音データに変換してもよい。上記ファイル形式として、例えば、ＭＰ３、ＷＡＶ、ＭＭＡ、ＭＰ２、ＡＣ３、ＯＧＧ、ＲＡ、ＡＡＣを挙げることができる。
【００５７】
なお、デジタル信号変換部２４については、図４を用いて後ほど詳しく説明する。
【００５８】
（通信部２５）
通信部２５は、デジタル信号変換部２４から出力された生体音情報を情報管理装置３０の通信部（取得手段）３１へ送信する送信部として機能する。
【００５９】
また、情報管理装置３０を介して聴診器１の設定条件等を変更できるように、通信部２５は、受信部としての機能を有していてもよい。
【００６０】
（チェストピース２ａの動作について）
図４は、チェストピース２ａにおける動作を説明するためのブロック図である。
【００６１】
上述したように、チェストピース２ａは、振動センサ２２、デジタル信号変換部２４、および通信部２５を備えている。
【００６２】
振動センサ２２は、ダイアフラム面２１の微小振動を検出し、検出した微小振動を電気信号に変換する。そして、振動センサ２２が生成した電気信号は、デジタル信号変換部２４へ出力される。
【００６３】
デジタル信号変換部２４は、分離部４０を備える。その分離部４０は、ローパスフィルタ４１と、第１アンプ４２と、第１Ａ／Ｄ４３と、ハイパスフィルタ４４と、第２アンプ４５と、第２Ａ／Ｄ４６とを備える。
【００６４】
まず、ローパスフィルタ４１およびハイパスフィルタ４４について説明する。
【００６５】
通常、心音、呼吸音、腸音などの生体内の可聴の生体音は数１０ヘルツ〜数百ヘルツ以上の周波数を有し、呼吸音は、１ヘルツ以下の周波数を有する。
【００６６】
そこで、ローパスフィルタ４１は、低周波数の呼吸音を抽出し、高周波数の心音等の生体音をカットする。これにより、ローパスフィルタ４１は、ノイズの少ない呼吸音（体動情報）を取得することができる。
【００６７】
ハイパスフィルタ４４は、低周波数の呼吸音をカットし、高周波数の心音等の生体音を抽出する。これにより、ハイパスフィルタ４４は、ノイズの少ない生体音（生体情報）を取得することができる。つまり、ローパスフィルタ４１およびハイパスフィルタ４４は、所定の周波数（例えば２０Ｈｚ）を境として、体動情報と生体情報とを分離する。
【００６８】
そして、ローパスフィルタ４１によって分離された体動情報は、第１アンプ４２および第１Ａ／Ｄ４３において、デジタル信号に変換される。また、ハイパスフィルタ４４によって分離された生体情報は、第１アンプ４２および第１Ａ／Ｄ４３において、デジタル信号に変換される。
【００６９】
その後、通信部２５は、デジタル信号変換部２４から出力された生体音情報を情報管理装置３０の通信部３１へ送信する。
【００７０】
このように、分離部４０は、被験者５０の呼吸に伴う体動を示す体動情報と、被験者５０の心音、呼吸音、腸音などの生体音を示す生体情報とが混在しているときに用いられる。
【００７１】
なお、分離部４０は、デジタル信号変換部２４の内部または外部の何れに設けられてもよく、ここでの説明は、その一例に過ぎない。
【００７２】
（情報管理装置３０ａ）
図１は、本実施形態に係る情報管理装置３０ａの構成を示すブロック図である。
【００７３】
情報管理装置３０ａは、通信部３１と、格納部３２と、表示部３３と、スピーカ３４と、主制御部３５と、を備える。
【００７４】
通信部３１は、聴診器１との情報の送受信を行うものであり、特に、聴診器１から生体情報を受信する受信部として機能する。
【００７５】
格納部３２は、主制御部３５が実行する（１）各部の制御プログラム、（２）ＯＳプログラム、（３）アプリケーションプログラム、および、（４）これらプログラムを実行するときに読み出す各種データを記録するものである。格納部３２は、ハードディスク、フラッシュメモリなどの不揮発性の記憶装置によって構成される。また、格納部３２は、通信部３１が受信した生体情報を格納する。
【００７６】
表示部３３は、例えば、液晶ディスプレイであり、生体情報を管理するための画面、聴診器１のユーザに呼気および吸気の期間を示すための画面、聴診器１のユーザに対してエラーメッセージを示すための画面などを表示する。
【００７７】
スピーカ３４は、聴診器１のユーザに対して、表示部３３に表示される情報などを通知するための音声を出力する。
【００７８】
（主制御部３５）
主制御部３５は、情報管理装置３０ａの制御を行うものであるとともに、被験者５０の呼気および吸気の期間を判定する呼気・吸気判定部（判定手段）３６を備える。
【００７９】
呼気・吸気判定部３６は、通信部３１から、聴診器１のデジタル信号変換部２４から出力された生体音情報を取得する。そして、呼気・吸気判定部３６は、体動情報の規則性に基づいて、被験者５０の呼気および吸気の期間を判定する（詳細は後述）。
【００８０】
以上、聴診器が、生体音を取得するための振動センサを備え、加速度センサを備えていない場合の実施の形態を説明した。次に、第２の実施の形態について説明する。
〔第２の実施の形態〕
本実施の形態では、聴診器が、生体音を取得するための振動センサ、及び、被験者の呼吸に伴う体動を検知する加速度センサを備える場合に該当する。そして、情報管理装置は、加速度センサが検知した体動から体動情報を取得し、その体動情報の規則性に基づいて、被験者の呼気および吸気の期間を判定する。本実施形態では、加速度センサが取得した体動情報は、通信部を介して無線または有線によって情報管理装置に送信される。
【００８１】
なお、情報管理装置は、上記の構成に限定されず、聴診器に内蔵される構成で実現されてよい。また、実施の形態１で説明したのと同一の内容は、ここでの説明を省略する。
【００８２】
（聴診器１）
（チェストピース２ｂ）
図５は、チェストピース２ｂの構成の一例を示す断面図である。図示するように、チェストピース２ｂは、ダイアフラム面２１、振動センサ２２、加速度センサ２３、デジタル信号変換部２４、および通信部２５を備えている。加速度センサ２３、デジタル信号変換部２４および通信部２５は、基板２６の上に設けられている。
【００８３】
（加速度センサ２３）
加速度センサ２３は、被験者５０の呼吸に伴う体動を検知し、検知した体動を体動情報として電気信号に変換する。加速度センサ２３が生成した電気信号は、デジタル信号変換部２４へ出力される。
【００８４】
なお、加速度センサ２３によって被験者５０の呼吸に伴う体動の変化を高い精度で検知するためには、チェストピース２を被験者５０の胸部から腹部にかけて接触させることが好ましい。なお、ここでいう接触とは、加速度センサ２３と被験者５０とが物理的に直接接触している場合、加速度センサ２３が内蔵されるチェストピース２が被験者５０と接触している場合の両方の場合を意味するものとする。
【００８５】
また、加速度センサ２３は、１軸、２軸、３軸の何れの軸数を有するものであってもよいし、機械式、光学式、半導体式等の何れのタイプであってもよい。
【００８６】
（チェストピース２ｂの動作について）
図６は、チェストピース２ｂにおける動作を説明するためのブロック図である。
【００８７】
上述したように、チェストピース２ｂは、振動センサ２２、加速度センサ２３、デジタル信号変換部２４、および通信部２５を備えている。
【００８８】
振動センサ２２は、ダイアフラム面２１の微小振動を検出し、検出した微小振動を電気信号に変換する。そして、振動センサ２２が生成した電気信号は、デジタル信号変換部２４でのデジタル処理を経て、通信部２５へ出力される。
【００８９】
加速度センサ２３は、被験者５０の呼吸に伴う体動を検知し、検知した体動を体動情報として電気信号に変換する。加速度センサ２３が生成した電気信号は、デジタル信号変換部２４でのデジタル処理を経て、通信部２５へ出力される。
【００９０】
なお、図６では、呼気・吸気判定部３６はチェストピース２ｂには含まれていないが（不図示の情報管理装置３０に含まれている）、チェストピース２ｂに含まれる構成で実現されてもよい。
【００９１】
（情報管理装置３０ｂ）
図７は、本実施形態に係る情報管理装置３０ｂの構成を示すブロック図である。
【００９２】
情報管理装置３０ｂは、通信部３１と、格納部３２と、表示部３３と、スピーカ３４と、主制御部３５と、を備える。
【００９３】
（主制御部３５）
主制御部３５は、情報管理装置３０ｂの制御を行うものであるとともに、被験者５０の呼気および吸気の期間を判定する呼気・吸気判定部３６、雑音有無判定部（利用判定手段）３８、及び判定結果利用部（判定結果利用手段）３９を備える。
【００９４】
呼気・吸気判定部３６は、通信部３１から、聴診器１のデジタル信号変換部２４から出力された生体音情報を取得する。そして、呼気・吸気判定部３６は、体動情報の規則性に基づいて、被験者５０の呼気および吸気の期間を判定する。
【００９５】
以下、実施の形態１、２に共通する、被験者５０の呼気および吸気の期間の判定方法を説明する。なお、雑音有無判定部３８、及び判定結果利用部３９については後述する。
【００９６】
〔呼気・吸気の期間の判定方法について〕
以上、情報管理装置３０（情報管理装置３０ａと情報管理装置３０ｂとを区別しないときは、単に情報管理装置３０と称する）を第１の実施の形態、第２の実施の形態により説明した。これら説明からも分かるように、本発明では、呼気・吸気判定部３６が、体動情報の規則性に基づいて、被験者５０の呼気および吸気の期間を判定する。そこで、呼気・吸気判定部３６が被験者５０の呼気および吸気の期間を判定する方法を、図８等を用いて説明する。
【００９７】
なお、以下の説明では、聴診器が、生体音を取得するための振動センサ、及び、被験者の呼吸に伴う体動を検知するための加速度センサを備える場合を例に説明する（実施の形態２に対応）。しかしながら、実施の形態１においても、同様の技術的思想によって呼気・吸気判定部３６が同じ役割を果たすものであることを付言しておく。
【００９８】
図８は、チェストピース２が被験者５０の胸部に接触している様子を示す概略側面図である。図中のＹ軸は被験者５０の起立方向を、Ｚ軸は被験者５０の正面方向を、Ｘ軸は、Ｙ軸およびＺ軸に垂直な方向を示す。
【００９９】
一般に、呼吸を行うと、横隔膜が下がり、胸部から腹部辺りまでが膨張・収縮する。つまり、肺は、呼気の期間には空気がはき出されることで収縮し、吸気の期間には空気が吸い込まれることで膨張する。したがって、被験者５０の呼吸に伴う体動は、呼吸によって肺が膨張・収縮を繰り返すことによって規則的な動きを示す。
【０１００】
このとき、加速度センサ２３は、被験者５０の呼吸に伴う体動を検知し、検知した体動を体動情報として電気信号に変換する。図９は、加速度センサ２３による体動の検知結果を示す。このうち、図９（ａ）は、振動センサ２２によって生成された電気信号を示し、図９（ｂ）は、加速度センサ２３のＺ軸方向の出力値を示す。
【０１０１】
上述したように、被験者５０の呼吸に伴う体動は、呼吸によって肺が膨張・収縮を繰り返すことで規則的な動きを示す。その規則的な動きに伴って、図９（ａ）に示す電気信号にも規則的に呼気・吸気を示す特徴が現れる。そして、その特徴に対応するように、加速度センサ２３のＺ軸方向の出力値にも波形で表される規則的な動きが現れる。
【０１０２】
呼気・吸気判定部３６は、Ｚ軸方向の出力値の規則的な変化に基づいて、呼気および吸気の期間を判定する。その具体的な判定方法を図１０、図１１を用いて説明する。
【０１０３】
図１０は、加速度センサ２３のＺ軸方向の出力値およびゼロクロス点を示す図である。ゼロクロス点は、加速度センサ２３の出力値が０となる点に相当し、波形で示される出力値が正値から負値へ、および、負値から正値へ移るときにゼロクロス点が得られる。つまり、ゼロクロス点は、呼吸による体動を微分し、その微分値がプラスかマイナスかで判定することができる。
【０１０４】
したがって、ゼロクロス点が規定されることで、加速度センサ２３が連続的に動作する期間を、ゼロクロス点よりも出力値が高い期間と、ゼロクロス点よりも出力値が低い期間とに二分することができる。そして、呼気・吸気判定部３６は、ゼロクロス点よりも出力値が高い期間を呼気の期間と、ゼロクロス点よりも出力値が低い期間を吸気の期間と判定する。
【０１０５】
図１１は、呼気および吸気の期間の判定方法を示すフローチャートである。
【０１０６】
Ｓ２０では、呼気・吸気判定部３６が、その体動情報を取得して、加速度センサ２３のＺ軸方向の出力値におけるゼロクロス点を規定する。
【０１０７】
続いて、Ｓ３０では、呼気・吸気判定部３６が、ゼロクロス点よりも出力値が高い期間を呼気の期間と判定する。一方、Ｓ４０では、呼気・吸気判定部３６が、ゼロクロス点よりも出力値が低い期間を吸気の期間と判定する。なお、Ｓ３０およびＳ４０の順序は、逆であっても、また、同時であってもよい。また、加速度センサ２３の設定によっては、ゼロクロス点よりも出力値が高い期間を吸気の期間と、ゼロクロス点よりも出力値が低い期間を呼気の期間と判定してもよい。
【０１０８】
そして、図１１には不図示であるが、呼気・吸気判定部３６が判定結果を表示部３３に表示させる。このとき、判定結果をスピーカ３４を介して音声出力してもよい。
【０１０９】
（表示部３３での判定結果の表示）
表示部３３では、呼気・吸気判定部３６による判定結果が表示される。具体的な表示内容を図１２により説明する。
【０１１０】
図１２は、表示部３３での判定結果の表示例を示す。図示するように、表示部３３には、被験者ＩＤ、被験者名、年齢、日付、振動センサ２２が生成した電気信号、呼気・吸気判定部３６による、被験者の呼気および吸気の期間の判定結果、聴診音分類結果が表示される。このとき、判定結果は、呼気と吸気のタイミングが分かるように表示されている。
【０１１１】
なお、聴診音分類結果としては、図中では、断続性ラ音のひとつであるクラックルが表示されているが、判定結果によっては、ロンカス（低音性ラ音）、ウィーズ（高音性ラ音）といった結果が表示されうる。この判定結果は、呼気・吸気判定部３６による判定結果を取得した、主制御部３５の判定結果利用部３９によって導出される（図７参照）。このとき、判定結果利用部３９は、呼気・吸気判定部３６から取得した判定結果に基づき、さらに呼気の期間および吸気の期間をそれぞれ２分割して、呼吸１周期分の音波形を４つの区分に分割する。そして、全４区分のそれぞれに含まれる音波形の特徴を特定し、その音波形の特徴に基づいて、当該音波形を含む生体音情報が属する音の種別（連続性ラ音・断続性ラ音）を当該区分ごとに判定し、その結果を表示部３３に表示することができる。
【０１１２】
なお、判定結果利用部３９は、情報管理装置３０の外部に設けられていてよい。このとき、判定結果利用部３９は、情報管理装置３０と有線・無線で接続されることで、上記機能を実行すればよい。
【０１１３】
また、表示部３３における判定結果の表示とともに、判定結果がスピーカ３４によって出力されてもよい。
【０１１４】
また、図１２の表示内容は一例であって、他の表示内容、方法で判定結果が表示されてもよい。
【０１１５】
（雑音有無判定部３８について）
次に、図７に記載される雑音有無判定部３８について説明する。
【０１１６】
上記説明では、加速度センサ２３は、１軸、２軸、３軸の何れの軸数を有するものであってもよいと説明した。ただし、加速度センサ２３が２軸または３軸の軸数を有する場合には、雑音有無判定部３８が、Ｘ軸および／またはＹ軸方向の体動を示す体動情報を利用するかどうかを判定する。このことを、加速度センサ２３が３軸の軸数を有する場合を例に説明する。
【０１１７】
加速度センサ２３がＸ軸および／またはＹ軸方向の体動を検知する場合を考える。このとき、その検知された動作に起因して、つまり、呼吸とは異なる動作に起因して、Ｚ軸方向の体動が加速度センサ２３によって検知される可能性が考えられる。
【０１１８】
そこで、雑音有無判定部３８は、Ｚ軸方向の体動とともに、Ｘ軸および／またはＹ軸方向の体動を示す体動情報を取得し、かつ、そのＸ軸および／またはＹ軸方向の出力値が所定の値を上回る場合に、Ｘ軸および／またはＹ軸方向の体動に起因して、Ｚ軸方向の体動が生じたことを認識する。
【０１１９】
このとき、雑音有無判定部３８は、Ｘ軸および／またはＹ軸方向の体動に起因して生じたＺ軸方向の体動を示す体動情報を利用しないと決定する。この決定を受けて、Ｚ軸方向の体動が加速度センサ２３によって再検知されることになるため、その決定を、呼気および吸気の期間をさらに高い精度で判定する契機とすることができる。
【０１２０】
あるいは、雑音有無判定部３８は、Ｘ軸および／またはＹ軸方向の体動を示す体動情報を取得し、かつ、そのＸ軸および／またはＹ軸方向の出力値が所定の値を上回る場合に、表示部３３および／またはスピーカ３４からその旨（エラー発生）を被験者に報知する。これにより、被験者に再測定が促され、呼気および吸気の期間をさらに高い精度で判定する契機とすることができる。
【０１２１】
なお、上記の所定の値は、被験者が適宜決めうる設定にしてよい。高い精度で判定結果を得たいときは所定の値を小さく設定し、さほど高い精度での判定結果が要求されていないときは所定の値を大きく設定すればよい。
【０１２２】
（その他）
なお、本実施の形態には、生体の一所定部位の生体振動を測定する生体振動測定部と、生体振動測定部で得られた生体振動により呼吸によって生体が膨張・収縮することに由来する呼吸振動成分と生体内から発生する生体内音成分に分離する生体音・呼吸成分分離部と、生体音・呼吸成分分離部から得られた呼吸振動成分より呼気・吸気を判定する呼気・吸気判定部と、生体内音成分および呼気・吸気判定結果をデータ受信部に送信するデータ送信部とを備える電子聴診器も含まれる。
【０１２３】
また、本実施の形態には、上記生体音・呼吸成分分離部が、低周波の信号を通すローパスフィルタと高周波の信号を通すハイパスフィルタによって構成される構成も含まれる。
【０１２４】
また、本実施の形態には、上記呼気・吸気判定部が、上記呼吸振動成分からゼロクロス点を算出し、ゼロクロスの立上りから次のゼロクロス点までの期間を呼気期間、ゼロクロスの立下がりから次のゼロクロス点までの期間を吸気期間とする構成も含まれる。
【０１２５】
また、本実施の形態には、生体の一所定部位の生体音を測定する生体音測定部と、呼吸によって生体が膨張・収縮することに由来する振動成分を検出する振動成分検出部と、振動成分検出部によって得られた振動成分により呼気・吸気を判定する呼気・吸気判定部と、生体内から発生する音成分および呼気・吸気判定結果をデータ受信部に転送するデータ転送部を備える電子聴診器も含まれる。
【０１２６】
また、本実施の形態には、上記振動成分検出部が、被測定者の腹部に配置する構成も含まれる。
【０１２７】
また、本実施の形態には、上記生体音・呼吸成分分離部が、低周波の信号を通すローパスフィルタと高周波の信号を通すハイパスフィルタによって構成される構成も含まれる。
【０１２８】
また、本実施の形態には、上記呼気・吸気判定部は、上記呼吸振動成分からゼロクロス点を算出し、ゼロクロスの立上りから次のゼロクロス点までの期間を呼気期間、ゼロクロスの立下がりから次のゼロクロス点までの期間を吸気期間とする構成も含まれる。
【０１２９】
（その他の変更例）
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１３０】
また、上述した情報管理装置３０の各ブロックは、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにＣＰＵを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
【０１３１】
すなわち、情報管理装置３０は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するＣＰＵ（central processing unit）、上記プログラムを格納したＲＯＭ（read only memory）、上記プログラムを展開するＲＡＭ（random access memory）、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置（記録媒体）などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである情報管理装置３０の制御プログラム（認証プログラム）のプログラムコード（実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム）をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記情報管理装置３０に供給し、そのコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
【０１３２】
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー（登録商標）ディスク／ハードディスク等の磁気ディスクやＣＤ−ＲＯＭ／ＭＯ／ＭＤ／ＤＶＤ／ＣＤ−Ｒ等の光ディスクを含むディスク系、ＩＣカード（メモリカードを含む）／光カード等のカード系、あるいはマスクＲＯＭ／ＥＰＲＯＭ／ＥＥＰＲＯＭ／フラッシュＲＯＭ等の半導体メモリ系などを用いることができる。
【０１３３】
また、情報管理装置３０を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、ＬＡＮ、ＩＳＤＮ、ＶＡＮ、ＣＡＴＶ通信網、仮想専用網（virtual private network）、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、ＩＥＥＥ１３９４、ＵＳＢ、電力線搬送、ケーブルＴＶ回線、電話線、ＡＤＳＬ回線等の有線でも、ＩｒＤＡやリモコンのような赤外線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、８０２．１１無線、ＨＤＲ（high data rate）、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
被験者の呼気および吸気の期間を判定することが可能な判定装置、電子聴診器、電子聴診システム、判定方法、判定プログラム、およびコンピュータ読み取り可能な記録媒体に好適に適用することができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１    聴診器（電子聴診器）
２    チェストピース
３    ケーブル
４    イヤホン
２１  ダイアフラム面
２２  振動センサ（検知部）
２３  加速度センサ（検知部）
２４  デジタル信号変換部
２５  通信部（送信手段）
２６  基板
３０  情報管理装置（判定装置）
３１  通信部（取得手段）
３２  格納部
３３  表示部
３４  スピーカ
３５  主制御部
３６  呼気・吸気判定部（判定手段）
３８  雑音有無判定部（利用判定手段）
３９  判定結果利用部（判定結果利用手段）
４０  分離部（分離手段）
４１  ローパスフィルタ
４２  第１アンプ
４３  第１Ａ／Ｄ
４４  ハイパスフィルタ
４５  第２アンプ
４６  第２Ａ／Ｄ
１００  電子聴診システム
【図１】
2013123496.tif 000003
【図２】
2013123496.tif 000004
【図３】
2013123496.tif 000005
【図４】
2013123496.tif 000006
【図５】
2013123496.tif 000007
【図６】
2013123496.tif 000008
【図７】
2013123496.tif 000009
【図８】
2013123496.tif 000010
【図９】
2013123496.tif 000011
【図１０】
2013123496.tif 000012
【図１１】
2013123496.tif 000013
【図１２】
2013123496.tif 000014