【手続補正書】
【提出日】平成30年1月26日(2018.1.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
を備え、
上記判定処理部は、上記ピークの高さと幅との比を求め、この比が予め定められた第１の閾値よりも大きいか否かに基づいて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の喘鳴検出装置において、
上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の喘鳴検出装置において、
上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける周波数が２００Ｈｚから１５００Ｈｚまでの範囲内のピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一つに記載の喘鳴検出装置において、
上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部を備え、
上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項５】
請求項４に記載の喘鳴検出装置において、
上記警報発生部が上記警報を発生したとき、上記呼吸音信号を録音する録音部を備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一つに記載の喘鳴検出装置において、さらに、
上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別するフェーズ識別部と、
上記呼吸音信号のうち上記呼気フェーズと上記吸気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力するフェーズ指示入力部と、
上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する録音部とを備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一つに記載の喘鳴検出装置において、
上記呼吸音検知部は、
上記被験者の胸の肌に取り付けられる聴診器型の第１のマイクロフォンと、
上記被験者の衣服または上記胸および呼吸器から離れた部位の肌に取り付けられる第２のマイクロフォンとを含み、
上記第１のマイクロフォンの出力から上記第２のマイクロフォンの出力を差し引いた差分を出力することを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項８】
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
を備え、
上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項９】
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部と
を備え、
上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
【請求項１０】
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別するフェーズ識別部と、
上記呼吸音信号のうち上記呼気フェーズと上記吸気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力するフェーズ指示入力部と、
上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する録音部とを備えたことを特徴とする喘鳴検出装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００６】
上記課題を解決するため、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
を備え、
上記判定処理部は、上記ピークの高さと幅との比を求め、この比が予め定められた第１の閾値よりも大きいか否かに基づいて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００８】
本発明者の解析では、喘鳴の「ひゅうひゅう」という笛のような音は、周波数スペクトルのピークの幅が比較的狭い（単一音に近い）という特徴をもつ。また、「ぜいぜい」という音は、幅が比較的狭いピークを幾つか含むという特徴をもつ。したがって、喘鳴を精度良く検出するためには、周波数スペクトルのピークの幅を何らかの形で判定に取り込むべきである。ここで、この発明の喘鳴検出装置では、呼吸音検知部が、被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する。判定処理部は、予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する。具体的には、上記判定処理部は、上記ピークの高さと幅との比を求め、この比が予め定められた第１の閾値よりも大きいか否かに基づいて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行う。この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを精度良く検出できる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
一実施形態の喘鳴検出装置では、
上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部を備え、
上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
この一実施形態の喘鳴検出装置では、集計処理部が、上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める。上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計する。警報発生部は、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する。この警報によって、ユーザ（典型的には、上記被験者自身、上記被験者のケアを行う保護者・介護者、または、看護師などの医療従事者などを指す。）は、上記被験者の症状が悪化したことを知ることができ、したがって、上記被験者に対して投薬を行うなどの対処をとることができる。この警報は、上記被験者が意思表示が困難な幼児や重篤者等である場合に、特に有益である。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１９】
一実施形態の喘鳴検出装置では、上記警報発生部が上記警報を発生したとき、上記呼吸音信号を録音する録音部を備えたことを特徴とする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
この一実施形態の喘鳴検出装置では、上記警報発生部が警報を発生したとき、録音部が上記呼吸音信号を録音する。したがって、上記喘鳴が比較的大きいとき（つまり、喘鳴が酷いとき）の上記被験者の呼吸音を自動的に録音できる。これにより、ユーザは、例えば上記被験者の次回の受診時にその録音内容を再生することで、喘鳴が酷いときの上記被験者の呼吸音を医師に聴いてもらうことができる。この結果、医師は、上記被験者が喘息であるか否かや喘息の重症度を診断し易くなり、治療方針を容易に立てることができる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２２】
この一実施形態の喘鳴検出装置では、フェーズ識別部が、上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別する。ユーザは、例えば医師の求めに応じて、フェーズ指示入力部によって、上記呼吸音信号のうち上記吸気フェーズと上記呼気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力する。すると、録音部が、上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する。したがって、ユーザは、喘鳴の録音内容を次回の受診時に医師に聴いてもらうときに、上記呼吸周期のうち医師が求めたフェーズの録音内容を聴いてもらうことができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
この一実施形態の喘鳴検出装置では、上記呼吸音検知部は、上記被験者の胸の肌に取り付けられる聴診器型の第１のマイクロフォンと、上記被験者の衣服または上記胸および呼吸器から離れた部位の肌に取り付けられる第２のマイクロフォンとを含む。そして、上記第１のマイクロフォンの出力から上記第２のマイクロフォンの出力を差し引いた差分を出力する。したがって、上記呼吸音信号から、上記被験者の周りのノイズ成分を除去できる。この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かをさらに精度良く検出できる。
別の局面では、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と
を備え、
上記判定処理部は、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークのみについて、上記喘鳴を示すか否かの判定を行うことを特徴とする。
この結果、被験者の呼吸音に喘鳴が含まれているか否かを精度良く検出できる。
さらに別の局面では、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
上記処理単位期間を複数含む集計単位期間を設定し、各集計単位期間内における上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを集計して喘鳴期間として求める集計処理部と
を備え、
上記集計処理部は、上記処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおける複数のピークのうち周波数対音圧グラフ上で最大の面積を与える支配的ピークの面積に基づいて喘鳴音のパワーを複数の段階に分類するとともに、上記喘鳴が含まれていると判定された処理単位期間の長さを上記分類された段階毎に集計し、
上記集計処理部による集計に基づいて、上記集計単位期間内で上記喘鳴音のパワーが特定の段階に達した時間割合が予め定められた第２の閾値を超えたとき、警報を発生する警報発生部を備えたことを特徴とする。
この警報によって、ユーザは、上記被験者の症状が悪化したことを知ることができ、したがって、上記被験者に対して投薬を行うなどの対処をとることができる。この警報は、上記被験者が意思表示が困難な幼児や重篤者等である場合に、特に有益である。
さらに別の局面では、この発明の喘鳴検出装置は、
被験者の呼吸音を検知して、その呼吸音を表す時系列の呼吸音信号を取得する呼吸音検知部と、
予め定められた処理単位期間毎に、上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して上記呼吸音の周波数スペクトルを取得し、上記周波数スペクトルにおけるピークの高さと幅とに基づいて、そのピークが喘鳴を示すか否かを判定する判定処理部と、
上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別するフェーズ識別部と、
上記呼吸音信号のうち上記呼気フェーズと上記吸気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力するフェーズ指示入力部と、
上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する録音部とを備えたことを特徴とする。
この局面の喘鳴検出装置では、フェーズ識別部が、上記呼吸音検知部が取得した上記呼吸音信号に基づいて、上記被験者の呼吸周期を呼気フェーズと吸気フェーズとに区分して識別する。ユーザは、例えば医師の求めに応じて、フェーズ指示入力部によって、上記呼吸音信号のうち上記吸気フェーズと上記呼気フェーズとのいずれか一方または両方のフェーズを選択する指示を入力する。すると、録音部が、上記呼吸音信号のうち上記フェーズ指示入力部によって指示されたフェーズを録音する。したがって、ユーザは、喘鳴の録音内容を次回の受診時に医師に聴いてもらうときに、上記呼吸周期のうち医師が求めたフェーズの録音内容を聴いてもらうことができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
【図１】この発明の一実施形態の喘鳴検出システムの概略的なブロック構成を示す図である。
【図２】図２（Ａ）は、上記喘鳴検出システムを構成する喘鳴検出器の外観を示す図である。図２（Ｂ）は上記喘鳴検出器の本体の外観を拡大して示す図である。
【図３】上記喘鳴検出器の本体のブロック構成を示す図である。
【図４】上記喘鳴検出システムを構成するスマートフォンのブロック構成を示す図である。
【図５】図５（Ａ）は、上記喘鳴検出器が被験者としての幼児に装着される態様を示す図である。図５（Ｂ）は、上記喘鳴検出器が上記スマートフォンを介して操作される態様を示す図である。
【図６】上記喘鳴検出器のマイクロフォンによって検出された呼吸音信号と、呼吸流量センサによって出力された呼吸流量信号とを併せて示す図である。
【図７】上記呼吸音信号を周波数空間へ変換して得られた周波数スペクトルを例示する図である。
【図８】或る処理単位期間に取得された呼吸音の周波数スペクトルを例示する図である。
【図９】或る喘息患者について、呼吸音の周波数スペクトルに含まれた支配的ピークのＬ／Ｄ値の時間推移と、支配的ピークの面積の時間推移とを併せて示す図である。
【図１０】実際に喘鳴無しと観察された正常呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ度数と、実際に喘鳴有りと観察された呼吸音についてのＬ／Ｄ値のデータ度数とを示すヒストグラム図である。
【図１１】喘鳴の頻度の時間推移を表す仕方を模式的に示す図である。
【図１２】喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフをスマートフォンの表示画面に表示した例を示す図である。
【図１３】上記喘鳴検出器のマイクロフォンによって検出された呼吸音信号と、その呼吸音信号について算出された包絡線とを併せて示す図である。
【図１４】図１３中の包絡線と、図６中の呼吸流量信号とを併せて示す図である。
【図１５】図１５（Ａ）は、上記スマートフォンにインストールされた「喘鳴チェッカー」プログラムの初期メニュー画面を示す図である。図１５（Ｂ）は、図１５（Ａ）において「投薬時」スイッチが押されたときに表示される画面を示す図である。
【図１６】図１６（Ａ）は、図１５（Ｂ）において「薬剤Ａ」スイッチと「薬剤Ｂ」スイッチが押されたときに表示される画面を示す図である。図１６（Ｂ）は、喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフと、投薬に関する情報とを併せて、スマートフォンの表示画面に表示した例を示す図である。
【図１７】上記スマートフォンの表示画面に図１２の表示例を表示させる場合の、ユーザの操作手順を示すフロー図である。
【図１８】上記スマートフォンの表示画面に図１６（Ｂ）の表示例を表示させる場合の、ユーザの操作手順を示すフロー図である。
【図１９】上記スマートフォンによって呼吸音を録音し、再生する場合の、ユーザの操作手順を示すフロー図である。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９６】
すると、スマートフォン２００の制御部２１０が表示処理部として働いて、表示画面１０に、図１６（Ｂ）に例示するように、喘鳴の頻度の時間推移を表す帯グラフＡＴに併せて、集計単位期間ごとの投薬情報が表示される（図１８のステップＳ２０）。図１６（Ｂ）の例では、集計単位期間５番の帯グラフＡＴ１の上方に「投薬Ａ」、集計単位期間６番の帯グラフＡＴ２の上方に「投薬Ｂ」と表示されている。ユーザ９１は、集計単位期間内における喘鳴の頻度とともに、投薬に関する情報、この例では、集計単位期間５番で幼児９０に対して薬剤Ａが与えられ、また、集計単位期間６番で幼児９０に対して薬剤Ｂが与えられたことを、視覚を通して直感的に知ることができる。これにより、ユーザ９１や、この図１６（Ｂ）の画面を見せてもらった医師は、幼児９０に対する投薬による効果（喘鳴の頻度の減少）があったか否かを容易に判断することができる。