(57)【要約】  方法およびシステムは、ラベル検証による明示的なラベリングを用いて、単一チャネル音響信号における呼吸フェーズを、吸気および呼気に分類するものである。その方法およびシステムでは、被験者が、ユーザ入力を介して、呼吸サイクルの開始（すなわち、吸気の開始）を指示する。フェーズ指示は、単一チャネル音響信号の連続したいくつかのフェーズを、吸気および呼気として、暫定的にラベル付けする。その後、暫定的なフェーズルールセットが、吸気および呼気フェーズ間の特性の相違に基づいて生成される。その後、フェーズ指示ステップと、暫定的なラベリングステップと、暫定的なルールセット生成ステップとが繰り返される。その後、生成された２つの暫定的なルールセットは、それらが一致するかどうかの観点から比較され、被検者のフェーズ指示の精度と、信号損失の場合におけるフェーズを自動的に回復する能力とが検証される。
2012523249.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
呼吸フェーズを分類するためのシステムであって、
データプロセッサと、
呼吸音変換器と、
ユーザインタフェースと、を含み、
上記データプロセッサは、上記呼吸音変換器から呼吸信号を受信するとともに、上記ユーザインタフェースから第１呼吸フェーズ指示を受信し、
上記第１呼吸フェーズ指示に基づいて、上記呼吸信号における複数の第１呼吸フェーズの一部分を吸気としてラベル付けし、上記呼吸信号における当該複数の第１呼吸フェーズの別の部分を呼気としてラベル付けするものであり、
上記データプロセッサは、吸気としてラベル付けされた上記複数の第１呼吸フェーズの上記一部分と、呼気としてラベル付けされた上記複数の第１呼吸フェーズの上記別の部分との間における特性の比較に基づいて、第１フェーズルールセットを生成することを特徴とするシステム。
【請求項２】
上記第１フェーズルールセットは、吸気としてラベル付けされた上記複数の第１呼吸フェーズと、呼気としてラベル付けされた上記複数の第１呼吸フェーズとの間における特性の相違に基づくルールを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
上記第１フェーズルールセットは、フェーズ存続期間、最大振幅、フェーズの開始から最大振幅までの振幅変化率、最大振幅からフェーズの終了までの振幅変化率、フェーズ幅、あるいはガウシアン曲線に適合させたフェーズ包絡線の下でのフェーズ表面積のうちの１つまたは複数における特性の相違に基づくルールを含むことを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項４】
上記データプロセッサは、上記ユーザインタフェースから第２呼吸フェーズ指示を受信し、
上記第２呼吸フェーズ指示に基づいて、上記呼吸信号における複数の第２呼吸フェーズの一部分を吸気としてラベル付けし、上記呼吸信号における当該複数の第２呼吸フェーズの別の部分を呼気としてラベル付けし、
吸気としてラベル付けされた上記複数の第２呼吸フェーズの上記一部分と、呼気としてラベル付けされた上記複数の第２呼吸フェーズの上記別の部分との間における特性の比較に基づいて、第２フェーズルールセットを生成し、
上記第１および第２フェーズルールセット間における特性を、それらが一致するかどうかの観点から比較し、比較された上記第１および第２フェーズルールセットの特性が一致した場合には、不変フェーズルールセットを生成することを特徴とする請求項１に記載のシステム。
【請求項５】
上記データプロセッサは、上記不変フェーズルールセットに基づいて、自動的に、上記呼吸信号における複数の第３呼吸フェーズの一部分を吸気としてラベル付けし、上記呼吸信号における当該複数の第３呼吸フェーズの別の部分を呼気としてラベル付けすることを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項６】
上記データプロセッサは、上記呼吸信号の一時的な中断からの回復後に、上記複数の第３呼吸フェーズの自動ラベリングを実行することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項７】
呼吸フェーズを分類するための方法であって、
呼吸信号を受信するステップと、
第１ユーザ入力に基づいて、第１呼吸フェーズ指示を受信するステップと、
上記第１呼吸フェーズ指示に基づいて、上記呼吸信号における複数の第１呼吸フェーズの一部分を吸気としてラベル付けし、上記呼吸信号における当該複数の第１呼吸フェーズの別の部分を呼気としてラベル付けするステップと、
吸気としてラベル付けされた上記複数の第１呼吸フェーズの上記一部分と、呼気としてラベル付けされた上記複数の第１呼吸フェーズの上記別の部分との間における特性の比較に基づいて、第１フェーズルールセットを生成するステップと、を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
上記データプロセッサは、ネットワーク接続の損失によるフェーズトラッキングの損失からの回復後に、上記複数の第３呼吸フェーズの自動ラベリングを実行することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項９】
上記データプロセッサは、ノイズを含む呼吸信号によるフェーズトラッキングの損失からの回復後に、上記複数の第３呼吸フェーズの自動ラベリングを実行することを特徴とする請求項５に記載のシステム。
【請求項１０】
上記データプロセッサは、上記第１呼吸フェーズ指示により処理される上記呼吸信号の上記フェーズと、上記第２呼吸フェーズ指示により処理される上記呼吸信号の上記フェーズとが、奇数個の介入フェーズによって離間されていることを検証することを特徴とする請求項４に記載のシステム。
【請求項１１】
呼吸フェーズを分類するためのシステムであって、
データプロセッサと、
呼吸音変換器と、を含み、
上記データプロセッサは、
上記呼吸音変換器から呼吸信号を受信し、
不変フェーズルールセットに基づいて、自動的に、上記呼吸信号における複数の呼吸フェーズの一部分を吸気としてラベル付けし、上記呼吸信号における当該複数の呼吸フェーズの別の部分を呼気としてラベル付けするものであって、
上記不変フェーズルールセットは、吸気フェーズおよび呼気フェーズを区別するために、フェーズ存続期間、最大振幅、フェーズの開始から最大振幅までの振幅変化率、最大振幅からフェーズの終了までの振幅変化率、フェーズ幅、あるいはガウシアン曲線に適合させたフェーズ包絡線の下でのフェーズ表面積のうちの１つまたは複数における特性の相違に基づくものであることを特徴とするシステム。
【請求項１２】
上記不変フェーズルールセットは、吸気フェーズ存続期間が、呼気フェーズ存続期間よりも一貫して長く、かつ、上記吸気フェーズが、一貫して、より高い最大振幅を有することを指示するものであることを特徴とする請求項５または１１に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、呼吸のモニタリングに関するものである。特に、ラベル検証による明示的なラベリングを用いて、単一チャネル音響信号における呼吸フェーズを、吸気および呼気として分類する方法およびシステム、並びに、信号が途切れた後に、フェーズを自動的に回復する方法およびシステムに関するものである。本発明は、全ての人間の吸気フェーズおよび呼気フェーズを識別するために、普遍的な信号特性の欠如から生じるこれらのフェーズ間での区別における問題を、特別なチャネル無しに対処するものである。さらに、本発明は、信号損失またはノイズ信号などの理由によるフェーズトラッキングの損失後のフェーズの自動回復を実現するものである。
【背景技術】
【０００２】
人間の呼吸は、概して、吸気（すなわち、肺への空気吸入）と、呼気（すなわち、肺からの空気吐出）という２つのフェーズにより特徴付けられる。呼吸フェーズを特徴付けるデータは、個々の呼吸の健康状態の判定、および呼吸器系統の病の研究において、非常に重要である。例えば、低分数吸気時間（すなわち、呼吸サイクル時間で除算された吸気フェーズ時間）、または、呼気に対する吸気時間の低い比率（すなわち、呼気フェーズ時間で除算された吸気フェーズ時間であり、Ｉ：Ｅ比としても既知である）は、気道閉塞を示す長期の呼気フェーズを反映することができる。高分数吸気時間またはＩ：Ｅ比は、監視される被検者の現在の状況について、例えば、いびきまたは話し方について、報知するために使用されてもよい。また、分数吸気時間及びＩ：Ｅ比の傾向は、幾つかのアプリケーションにおいて有益である。
【０００３】
呼吸フェーズデータを得るための方法の１つとしては肺音方法があり、時として聴診と呼ばれる。肺音方法は、肺音検出システムの低コストおよび入手容易性にも起因して、ますます好評となっている。肺音方法では、人体に取り付けられた１つまたは複数の呼吸音変換器は、音を記録し、その音から、呼吸フェーズデータが決定される。気管音は、概して、胸骨の間（supreasternal notch）または咽頭近傍の首付近で聴こえるものであるが、多くの場合、呼吸音検出のために選択される。なぜなら、その音は、高いシグナル対ノイズ比と流れの変動に対する高い感度とを有しており、呼吸フェーズの開始点を精度よく判定することを可能とするからである。
【０００４】
肺音方法の既知の実施における問題の１つとしては、単一音変換器（すなわち、単一チャネル音信号）から、呼吸サイクルの吸気および呼気フェーズを区別できないことが挙げられる。全ての人間の吸気及び呼気フェーズを識別するための普遍的な信号特性はない。例えば、吸気および呼気の気管音間における振幅は、被検者によって大きく異なる。多くの人々にとっては吸気音がより大きいが、吸気と呼気とであまり違いがない人もいれば、呼気音がより大きい人もいる。それゆえ、呼吸サイクルの吸気および呼気フェーズ間の区別は、気管音を用いるのみでは困難である。この肺音方法の欠点を対処する１つの方法としては、被検者の人体の一部、例えば、吸気および呼気フェーズをより良好に区別することが可能な肺音を生成する被検者の胸部及び／または背部に、追加の音変換器を取り付けることが挙げられる。しかしながら、追加の音変換器（すなわち、マルチチャネル音信号）への依存は、システムに複雑性および演算処理上のオーバーヘッドを与えるとともに、被検者に不快感を与える。
【０００５】
肺音方法の既知の実施における別の問題としては、信号の中断後のフェーズ回復が挙げられる。吸気および呼気フェーズを特定する方法は、あらゆる理由から、フェーズのトラックを損失する可能性がある。１つの理由としては、不確実なネットワーク接続による信号損失が挙げられる。別の理由としては、例えば周囲の環境、被検者の発話、または被検者の行動により引き起こされるノイズ信号が挙げられる。フェーズトラッキングの損失がある都度、フェーズ回復のためのマニュアルでの介在を被験者に要求するのは、被験者に負担を与えフラストレーションの原因となりうる。
【発明の概要】
【０００６】
本発明は、ラベル検証による明示的なラベリングを用いて、単一チャネル音響信号における呼吸フェーズを、吸気および呼気として分類する方法およびシステムを提供する。
【０００７】
本発明の一形態では、呼吸フェーズを分類するためのシステムは、データプロセッサと、呼吸音変換器と、ユーザインタフェースと、を含み、上記データプロセッサは、上記呼吸音変換器から呼吸信号を受信するとともに、上記ユーザインタフェースから第１呼吸フェーズ指示を受信し、上記第１呼吸フェーズ指示に基づいて、上記呼吸信号における複数の第１呼吸フェーズの一部分を吸気としてラベル付けし、上記呼吸信号における当該複数の第１呼吸フェーズの別の部分を呼気としてラベル付けする。
【０００８】
本発明の別の形態では、呼吸フェーズを分類するための方法は、呼吸信号を受信するステップと、第１ユーザ入力に基づいて、第１呼吸フェーズ指示を受信するステップと、上記第１呼吸フェーズ指示に基づいて、上記呼吸信号における複数の第１呼吸フェーズの一部分を吸気としてラベル付けし、上記呼吸信号における当該複数の第１呼吸フェーズの別の部分を呼気としてラベル付けするステップと、を含む。
【０００９】
本発明のこれらの形態、およびその他の形態は、以下に簡単に説明される図面と関連した、次の詳細な説明を参照することにより、より理解されるだろう。当然ながら、本発明は付記されたクレームにより定義される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸フェーズを分類するシステムを示すものである。
【図２】図２は、本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸フェーズを分類するシステムにおいて、患者に提示されるユーザ画面のシーケンスを示すものである。
【図３】図３は、本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸フェーズを分類する方法を示すものである。
【図４】図４は、本発明のいくつかの実施形態に係る方法であって、フェーズトラッキングの損失からの回復後に、呼吸フェーズを自動的に分類する方法を示すものである。
【図５】図５は、いくつかの呼吸フェーズにおける、フェーズ存続期間、最大振幅、および、図示されたフェーズの開始から最大振幅までの傾きを有する呼吸信号の一例を示すものである。
【図６】図６は、いくつかの呼吸フェーズにおける、図示された最大振幅からフェーズの終了までの傾きを有する呼吸信号の一例を示すものである。
【図７】図７は、いくつかの呼吸サイクルにおける、図示されたフェーズ包括線幅を有する呼吸信号の一例を示すものである。
【図８】図８は、いくつかの呼吸サイクルにおける、図示された包括線の下でのフェーズ表面積を有する呼吸信号の一例を示すものである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明は、基本的な特徴において、ラベル検証による明示的なラベリングを用いて、単一チャネル音響信号における呼吸フェーズを、吸気および呼気として分類する方法およびシステムを提供するものである。開示された方法およびシステムは、被検者が、ユーザ入力を介して、呼吸サイクルの開始（すなわち、吸気の開始）を明確に指示する。フェーズ指示は、単一チャネル音響信号のいくつかの連続したフェーズを、吸気および呼気として暫定的にラベル付けするように適用される。その後、暫定的なフェーズルールセットが、吸気および呼気フェーズ間の特性の相違に基づいて生成される。その後、フェーズ指示ステップと、暫定的なラベリングステップと、暫定的なルールセット生成ステップとが繰り返される。その後、生成された２つの暫定的なルールセットは、それらが一致するかどうかの観点から比較され、被検者のフェーズ指示の精度と、信号損失の場合におけるフェーズを自動的に回復する能力とが検証される。
【００１２】
図１は、本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸フェーズを分類するシステムを示すものである。本システムは、監視される被検者の気管１３０に置かれる呼吸音変換器１０５を含むものであるが、他の実施形態としては、変換器１０５が、その被験者の胸部または背部に置かれてもよい。変換器１０５は、前置増幅器１１０、バンドパスフィルタ１１５、最終増幅器１２０およびデータ取得部１２５と直列に通信可能に接続されている。データ取得部１２５は、変換器１０５によって検出され、増幅器１１０、１２０およびフィルタ１１５によって変更された呼吸信号を、データプロセッサ１４０に送信する。いくつかの実施形態では、呼吸信号は、連続的な単一チャネル呼吸音響信号である。また、データプロセッサ１４０は、入力を受信し、被検者に出力を送信するユーザインタフェース１５０に通信可能に接続されている。
【００１３】
いくつかの実施形態では、部材１０５、１１０、１１５、１２０、１２５および１４０は、呼吸信号を捕捉し、オンボード処理を行い、無線インタフェースを有する音響変換装置に属している。当該無線インタフェースは、ユーザインタフェース１５０が実装されている携帯電話機または個人情報端末（ＰＤＡ）などの携帯型電子装置との通信をサポートする。
【００１４】
他の実施形態では、部材１０５、１１０、１１５、１２０および１２５は、呼吸信号を捕捉し、無線インタフェースを有する音響変換装置に属している。当該無線インタフェースは、プロセッサ１４０およびユーザインタフェース１５０が実装されている携帯電話機またはＰＤＡなどの携帯型電子装置との通信をサポートする。
【００１５】
さらに他の実施形態では、部材１０５、１１０、１１５、１２０および１２５は、呼吸信号を捕捉し、ユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）インタフェースなどの有線インタフェースを有する音響変換装置に属している。当該有線インタフェースは、プロセッサ１４０およびユーザインタフェース１５０が実装されているデスクトップ型またはノート型パーソナルコンピュータとの通信をサポートする。
【００１６】
変換器１０５は、気管１３０における呼吸信号を検出する。変換器１０５は、検出した呼吸信号をアナログ電圧として、前置増幅器１１０に出力する。
【００１７】
前置増幅器１１０は、変換器１０５から受信した呼吸信号のインピーダンスマッチを行い、呼吸信号を、後段のフィルタにとって適切なレベルまで増幅する。
【００１８】
バンドパスフィルタ１１５は、前置増幅器１１０から受信した呼吸信号に、カットオフ周波数を印加するアナログハイパスフィルタを含んでおり、例えば心音、筋音、および接触音を含むノイズを低減する。また、フィルタ１１５は、ハイパスフィルタの後段にある、呼吸信号に印加されるカットオフ周波数を有するローパスフィルタを含む。
【００１９】
最終増幅器１２０は、バンドパスフィルタ１１５から受信した呼吸信号を増幅する。
【００２０】
データ取得部１２５は、最終増幅器１２０から受信した呼吸音に対して、アナログ／デジタル（Ａ／Ｄ）変換を行うとともに、必要であれば、サンプルされたデータ長を低減するために、呼吸信号をダウンサンプリングする。データ取得部１２５は、処理の結果生じた呼吸信号を、分析のために、データプロセッサ１４０に送信する。
【００２１】
データプロセッサ１４０は、当該プロセッサにて実行可能なソフトウェアを有するマイクロプロセッサであり、データ取得部１２５から受信した呼吸信号において、呼吸フェーズを分類する。この処理には、呼吸信号に対する、フェーズラベリングと、フェーズルールセット生成と、フェーズルールセット比較と、独立した呼吸フェーズ分析および特定された呼吸フェーズ分析と、が含まれる。いくつかの実施形態では、プロセッサ１４０は、患者の呼吸の健康状態のリアルタイムな監視を可能とするために、連続的な基準となる呼吸信号に基づいて、分数吸気時間および／またはＩ：Ｅ比などの呼吸フェーズデータを生成する。
【００２２】
ユーザインタフェース１５０は、例えば、キーボード、キーパッド、タッチ画面、あるいはマウスのうちの１つまたは複数からなる入力装置を含み、被検者は、当該入力装置を介して、呼吸サイクルの開始（すなわち、吸気の開始）を指示するフェーズ指示などの情報を入力する。また、ユーザインタフェース１５０は、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）画面あるいは発光ダイオード（ＬＥＤ）ディスプレイ画面のうちの１つまたは複数からなる出力装置を含む。被検者は、その出力装置において、明示的なフェーズラベリングステータス情報および呼吸健康状態ステータス情報を提供するユーザ画面などの様々なユーザ画面を見る。
【００２３】
図２は、本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸フェーズを分類するシステムにおいて、被検者に提示されるユーザ画面のシーケンスを示すものである。まず、フェーズ指示入力命令画面２１０が提示される。画面２１０は、被検者に、当該被検者が息を吸い始めるときにボタンを押下するように命令する。これにより、第１呼吸フェーズ指示を開始することができる。被検者は、息を吸い始めるときにボタンを押下し、ボタンが押下された時間がシステムによって使用され、その対応する時間の呼吸信号のフェーズを吸気として、暫定的にラベル付けする。その後、システムは、その対応する時間後の呼吸信号のフェーズを呼気として、暫定的にラベル付けする。その暫定的なラベルを指標として用いて、システムは、いくつかの連続した（複数の）呼吸サイクルを介して、呼吸信号の追加的な呼吸フェーズを暫定的にラベル付けし、吸気として暫定的にラベル付けされたその複数の呼吸サイクルの呼吸フェーズと、呼気として暫定的にラベル付けされた呼吸フェーズとの間における特性の相違に基づいて、暫定的な第１フェーズルールセットを生成する。換言すれば、複数の呼吸サイクルの一部分は、暫定的に吸気としてラベル付けされ、当該複数の呼吸サイクルの別の部分は、暫定的に呼気としてラベル付けされる。この暫定的なラベリングおよび暫定的なルールセット生成が継続する一方で、待機画面２２０が被検者に提示される。暫定的なルールセット生成が完了するとすぐに、第２のインスタンスにおいて、フェーズ指示入力命令画面２１０が被検者者に提示され、第２呼吸フェーズ指示のために処理が繰り返される。しかしながら、第２のインスタンスにおいて、待機画面２２０が提示され、暫定的なフェーズルールセット生成（暫定的な第２フェーズルールセット）が完了した後に、完了画面２３０が提示される。
【００２４】
図３は、本発明のいくつかの実施形態に係る、呼吸フェーズを分類する方法を示すものである。最初に、被検者は、息を吸い、第１呼吸フェーズ指示における吸気の開始の指示を、ユーザインタフェース１５０に入力する（３０５）。例えば、被検者は、フェーズ指示入力命令画面２１０の「吸入」ボタンを押下する。ユーザインタフェース１５０は、そのフェーズ指示にタイムスタンプを追加し（３１０）、データプロセッサ１４０にタイムスタンプされたフェーズ指示を中継する。データプロセッサ１４０は、データ取得部１２５から受信した呼吸信号を分析し、タイムスタンプによって指示された時間の呼吸フェーズを、吸気としてラベル付けする（３１５）。その後、システムは、タイムスタンプ後の呼吸信号のフェーズを呼気として、暫定的にラベル付けする。データプロセッサ１４０は、連続した呼吸サイクルを介した追加的な呼吸フェーズを、交互のフェーズに従って、順に、呼気および吸気として暫定的にラベル付けし続ける（３２０）。いくつかの実施形態では、３つの連続した呼吸サイクルがラベル付けされ、その結果、ラベル付けされた、合計６つの連続した呼吸フェーズ（すなわち、３つの吸気および３つの呼気）が生じる。
【００２５】
その後、データプロセッサ１４０は、６つのラベル付けされた呼吸フェーズにおける吸気フェーズと呼気フェーズとの間における特性の相違の分析に基づくルールを含む暫定的なフェーズルールセットを生成する（３２５）。一例として、データプロセッサ１４０が分析して、暫定的なルールセットを生成する特性の相違には、以下のものが含まれる。
【００２６】
（１）相対的なフェーズ存続期間：この確認は、吸気フェーズと呼気フェーズとのいずれのフェーズが長いかを判定する。図５を参照すれば、連続したフェーズのフェーズ存続期間５０５、５１０が図示されている。その確認において、３つの吸気フェーズのフェーズ存続期間が、３つの呼気フェーズのフェーズ存続期間と比較され、上記判定がなされる。
【００２７】
（２）相対的な最大振幅：この確認は、吸気フェーズと呼気フェーズとのいずれのフェーズが、より高い最大振幅を有するかを判定する。図５を参照すれば、連続したフェーズの最大振幅５２０、５３０が特定されている。その確認において、３つの吸気フェーズの最大振幅が、３つの呼気フェーズの最大振幅と比較され、上記判定がなされる。
【００２８】
（３）フェーズの開始から最大までの相対的な傾き：この確認は、吸気フェーズと呼気フェーズとのいずれのフェーズが、フェーズの開始から最大振幅までにおいて、より急な傾きを有するかを判定する。図５を参照すれば、連続したフェーズの開始から最高点までの傾き（すなわち、振幅の変化率）５１５、５２５が特定されている。その確認において、３つの吸気フェーズの開始から最高点までの傾きが、３つの呼気フェーズの開始から最高点までの傾きと比較され、上記判定がなされる。
【００２９】
（４）最大からフェーズの終了までの相対的な傾き：この確認は、吸気フェーズと呼気フェーズとのいずれのフェーズが、最大振幅からフェーズの終了までにおいて、より急な傾きを有するかを判定する。図６を参照すれば、連続したフェーズの最高点から終了までの傾き（すなわち、振幅の変化率）６０５、６１０が特定されている。その確認において、３つの吸気フェーズの最高点から終了までの傾きが、３つの呼気フェーズの最高点から終了までの傾きと比較され、上記判定がなされる。
【００３０】
（５）相対的なフェーズ幅：この確認は、吸気フェーズと呼気フェーズとのいずれのフェーズが、幅広であるかを判定する。図７を参照すれば、連続したフェーズのフェーズ幅７０５、７１０、７１５、７２０が図示されている。フェーズ幅７０５、７１０、７１５、７２０は、ガウシアン曲線に適合させたフェーズ包絡線の半値全幅を算出することによって判定される。その確認において、３つの吸気フェーズのフェーズ幅が、３つの呼気フェーズのフェーズ幅と比較され、上記判定がなされる。
【００３１】
（６）包絡線の下での相対的なフェーズ表面積：この確認は、吸気フェーズまたは呼気フェーズの、包絡線の下でのいずれの表面積が、より大きいかを判定する。図８を参照すれば、包絡線の下でのフェーズ表面積８０５（ガウシアン曲線を適合して形成された包絡線）が、ハッチラインを付けられた領域として描かれている。その確認において、３つの吸気フェーズの包絡線の下でのフェーズ表面積が、３つの呼気フェーズの包絡線の下でのフェーズ表面積と比較され、上記判定がなされる。
【００３２】
暫定的なルールセットは、４つの結果のうちの１つの観点から表現された各特性の相違に対するルールを含んでもよい。第１の結果は、特性に関する吸気フェーズ値が、一貫して、呼気フェーズ値よりも大きい、ということである。第２の結果は、特性に関する呼気フェーズ値が、一貫して、吸気フェーズ値よりも大きい、ということである。第３の結果は、特性に関する吸気フェーズ値と呼気フェーズ値との間における相違が微小である、ということである。例えば、各吸気フェーズのフェーズ存続期間が２．０１秒であり、各呼気フェーズのフェーズ存続期間が１．９９秒である場合、第３の結果が重要となるであろう。第４の結果は、特性に関する吸気フェーズ値と呼気フェーズ値との間における相違が著しい一方で、不連続である、ということである。例えば、吸気フェーズが、３つの呼吸サイクルのうちの２つの呼吸サイクルに関して、呼気フェーズより高い最大振幅を有し、呼気フェーズが、３つの呼吸サイクルのうちの第３の呼吸サイクルに関して、吸気フェーズより高い最大振幅を有する場合、第４の結果が重要となるであろう。
【００３３】
暫定的なフェーズルールセットは、バイナリコードにより表現される。例えば、“１０”というコードは、吸気フェーズ値が、一貫して、呼気フェーズ値よりも大きい場合に用いられ、“０１”というコードは、呼気フェーズ値が、吸気フェーズ値よりも大きい場合に用いられる。また、“００”というコードは、吸気フェーズ値と呼気フェーズ値との間における相違が微小である場合に用いられ、“１１”というコードは、吸気フェーズ値と呼気フェーズ値との間における相違が著しい一方で、不連続である場合に用いられる。
【００３４】
ステップ３２５にて生成された暫定的なフェーズルールセットが、あらゆる特性に関して、一貫した相違がないことを示す場合には、暫定的なルールセット生成が失敗したと判断され、その処理の再試行（すなわち、ステップ３０５〜３２５の再処理）または中止の決定がなされる（３３０）。
【００３５】
ステップ３２５にて生成された暫定的なフェーズルールセットが、少なくとも１つの特性に関して、一貫した相違があることを示す場合には、暫定的なルールセット生成が成功したと判断され、ステップ３０５〜３２５が繰り返される（３３５）。
【００３６】
この場合、第２のインスタンスにおける繰り返し処理は、第２ユーザ入力に基づく第２呼吸フェーズ指示を受信するステップと、第２呼吸フェーズ指示に基づいて、呼吸信号における複数の第２呼吸フェーズのフェーズを、吸気および呼気としてラベル付けするステップと、吸気としてラベル付けされた複数の第２呼吸フェーズと、呼気としてラベル付けされた複数の第２呼吸フェーズとの間における特性の比較に基づいて、第２フェーズルールセットを生成するステップと、第１および第２フェーズルールセット間における特性を、それらが一致するかどうかの観点から比較するステップと、比較された第１および第２フェーズルールセットの特性が一致した場合には、不変フェーズルールセットを生成するステップとを含む。
【００３７】
また、第２のインスタンスは、第１呼吸フェーズ指示により処理される呼吸信号のフェーズと、第２呼吸フェーズ指示により処理される呼吸信号のフェーズとが、奇数個の介入フェーズによって離間されていることを検証するステップを含んでもよい。
【００３８】
また、この処理は、第３のインスタンスに対して繰り返されてもよい。第３のインスタンスは、不変フェーズルールセットに基づいて、自動的に、呼吸信号における複数の第３呼吸フェーズのフェーズを、吸気および呼気としてラベル付けすることを含む。
【００３９】
２つの暫定的なフェーズルールセットが首尾よく生成されると、ステップ３４０へと進み、暫定的なフェーズルールセットは、それらが一致するかどうかの観点から比較され、被検者のフェーズ指示の精度と、信号損失の場合におけるフェーズを自動的に回復する能力とが検証される。第１のインスタンスにおいて生成された暫定的なフェーズルールセットの各特性としてのバイナリコードが、これに対応する、第２のインスタンスにおいて生成された暫定的なフェーズルールセットの各特性としてのバイナリコードと一致する場合に、一致と判断される。一致していないと判断された場合、不変ルールセットの生成が失敗したと判断され、その処理の再試行（すなわち、ステップ３０５〜３２５の再処理）または中止の決定がなされる（３６０）。しかしながら、一致したと判断された場合には、暫定的なフェーズルールセットは、不変フェーズルールとして保存され（３４５）、その時点で、データプロセッサ１４０は、検証された明示的なラベルに基づく不変フェーズラベリングを開始するとともに（３５０）、呼吸信号の特定の呼吸フェーズ分析を開始する（３５５）。
【００４０】
いくつかの実施形態では、データプロセッサ１４０は、第２呼吸フェーズ指示に基づく暫定的なフェーズルールセットを生成する前に、第１および第２呼吸フェーズ指示間を介した呼吸フェーズを計数し、第２呼吸フェーズ指示によって処理されたフェーズと、第１呼吸フェーズ指示によって処理されたフェーズとが、奇数個の介入フェーズによって離間されていることを検証する。この確認は、両方のフェーズ指示が、同一タイプのフェーズ（例えば、両方の吸気）を処理することを確実にし、患者の明示的なラベリングにおける誤りに対する追加的な防衛手段を提供する。この確認が失敗した場合には、その処理の再試行または中止の決定がなされる。
【００４１】
図４は、本発明のいくつかの実施形態において、フェーズトラッキングの損失からの回復後に、呼吸フェーズを自動的に分類する方法を示すものである。例えば、データプロセッサ１４０によってデータ取得部１２５から受信された連続的な信号が失われた場合、または呼吸信号があまりに多くのノイズを含むことになった場合、フェーズトラッキングの損失が生じる可能性がある。また、フェーズトラッキングの損失は、信号に対する一時的な障害から生じる場合もあり、その結果、ネットワーク接続の損失が生じる。そのようなフェーズトラッキングの損失からの回復後、データプロセッサ１４０は、データ取得部１２５から受信した呼吸信号の独立した呼吸フェーズ分析を開始する（４１０）。その後、データプロセッサ１４０は、前もって保存した不変フェーズルール（フェーズルールセット）を考慮して呼吸信号を分析し、連続したフェーズを吸気および呼気として特定する（４２０）。例えば、吸気フェーズ存続期間が呼気フェーズ存続期間よりも一貫して長く、かつ、吸気フェーズが一貫してより高い最大振幅を有することを、不変フェーズルールが指示するものである場合、データプロセッサ１４０は、これらの特性の相違を用いて、呼吸信号における一対の連続した呼気フェーズおよび吸気フェーズを特定するとともに、そのようなフェーズであるものとして、自動的にそれらをラベル付けする。連続したフェーズが首尾よく特定されると、データプロセッサ１４０は、次のフェーズ、ここでは複数の第３呼吸フェーズで始める自動的な不変ラベリングを開始し（４３０）、呼吸信号の特定の呼吸フェーズ分析を開始する（４４０）。
【００４２】
本発明が、その精神または本質的な特徴から逸脱しない範囲であれば、他の特定の形式に具現化されてもよいことは、当業者であれば容易に理解するであろう。また、本明細書の記載は、あらゆる点において実施例を示すにすぎず、限定的に考慮されるものではない。本発明の範囲は、付記されたクレームにより示されており、そのクレームと同等の意図および範囲を含む全ての変更は、その範囲に取り入れられることを意味する。
【図１】
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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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【図８】
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【国際調査報告】
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