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公開番号2024143226
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-11
出願番号2023055791
出願日2023-03-30
発明の名称モバイル型呼吸計測装置、呼吸計測方法、および呼吸計測用コンピュータプログラム
出願人エンジニアリングシステム株式会社,国立大学法人浜松医科大学
代理人個人,個人
主分類A61B 5/08 20060101AFI20241003BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】持ち運びして簡便に使用でき、計測者の技量または経験に依存することなく定量的な呼吸計測を行うことが可能なモバイル型の呼吸計測装置を提供する。
【解決手段】モバイル型呼吸計測装置1は、サーモパイル型の赤外線検出素子21を有し、赤外線検出素子21により被計測対象者の呼吸に伴い温度変化を生じる被計測対象者の特定部位から放出された赤外線の放射エネルギー量を検出する検出部2と、放射エネルギー量に伴う検出データを所定時間収集し、検出データの経時的変化を示す収集波形データを生成する収集部4と、収集波形データから呼吸の状態を示す計測値を生成する演算部5と、計測値を出力する出力部9と、各部を収容する持ち運び可能なサイズの収容ケース11と、を備えている。モバイル型呼吸計測装置1は、持ち運びして簡便に使用でき、計測者の技量または経験に依存することなく定量的な呼吸計測を行うことができる。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
被計測対象者の呼吸の状態を計測するモバイル型呼吸計測装置であって、
ゼーベック効果を利用するサーモパイル型の赤外線検出素子を有し、当該赤外線検出素子により前記被計測対象者の呼吸に伴い温度変化を生じる前記被計測対象者の特定部位から放出された赤外線の放射エネルギー量を検出する検出部と、
前記検出部が検出した放射エネルギー量に伴う検出データを所定時間収集し、当該検出データの経時的変化を示す収集波形データを生成する収集部と、
前記収集部が生成した前記収集波形データから呼吸の状態を示す１又は複数種類の計測値を生成する演算部と、
前記演算部が生成した前記計測値を出力する出力部と、
前記検出部、前記収集部、前記演算部、および前記出力部を収容する持ち運び可能なサイズの収容ケースと、を備えていることを特徴とするモバイル型呼吸計測装置。
続きを表示（約 960 文字）【請求項２】
前記計測値は、少なくとも呼吸数を示す値を含む請求項１記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項３】
前記検出部は、前記放射エネルギー量における８～１４μｍの波長成分を検出する請求項１記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項４】
前記演算部は、前記収集波形データを周波数解析して前記呼吸数を示す値を算出する請求項２記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項５】
前記周波数解析に高速フーリエ変換または最大エントロピー法を用いる請求項４記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項６】
更に、前記収容ケースに収容されており、あらかじめ定められた複数の特定呼吸パターンのそれぞれに対応させた特定呼吸パターン波形データを記憶する記憶部を備えており、
前記演算部は、前記記憶部に記憶された前記特定呼吸パターン波形データと前記収集波形データとを比較参照することで、前記収集波形データが前記複数の特定呼吸パターンのうちどの特定呼吸パターンに該当するかを推定し、推定結果を前記計測値の一つとして生成する請求項１記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項７】
前記演算部は、前記推定する際に機械学習手法を用いる請求項６記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項８】
更に、前記赤外線検出素子が向く方向へガイド光を照射する照射部を備えている請求項１記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項９】
前記出力部は、前記収集波形データおよび前記計測値の少なくともいずれかをリアルタイムで出力する請求項１記載のモバイル型呼吸計測装置。
【請求項１０】
前記収容ケースが第１収容ケースと第２収容ケースとを含む複数体で構成されており、
前記第１ケースに前記検出部および第１通信部が収納された検出ユニットと、前記第２ケースに前記収集部、前記演算部、前記出力部および第２通信部が収納された制御ユニットと、に分離して構成されており、
前記第１通信部と前記第２通信部とは、有線若しくは無線により互いにデータ授受が可能となっている請求項１記載のモバイル型呼吸計測装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、モバイル型呼吸計測装置に関し、より詳しくは医療、リハビリ、介護、スポーツなどの分野において、人体のバイタルサインの一つである呼吸を計測するモバイル型の装置に関する。また、本発明はこの装置に関連した呼吸計測方法および呼吸計測用コンピュータプログラムに関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
人体のバイタルサインを計測することは、日々の健康状態の把握および維持管理を行っていくうえで非常に有効であり、医療行為をはじめ、リハビリ、介護、スポーツなど、さまざまな分野で活用されている。バイタルサインとして一般に脈拍、血圧、呼吸、および体温の４つの指標が広く認知されており、バイタルサインは、基準となる正常値と計測により得られた値（以降、「計測値」という。）とを比較して、人体の状態を把握するのに用いられている。ここで、脈拍、血圧、および体温に関しては、専用の計測装置が広く普及し、特別な技術を要さずともある程度正確な測定を行うことができる一方で、呼吸に関しては、呼吸数、呼吸波形などのパターンを人間が目視により観察する方法が一般的に用いられているため、計測者の技量または経験に依存した誤差が生じやすい。そこで、呼吸を定量的に計測する手段として、赤外線カメラを用いた温度計測による方法が提案されている（例えば、特許文献１および特許文献２）。
【０００３】
特許文献１で開示されている計測方法では、サーモグラフィカメラとこのカメラからの動画像を処理する画像処理装置とを備えた生体活動計測システムを用いる。この計測方法では、被検者の鼻孔および口を特殊なマスクで覆い、そのマスクをサーモグラフィカメラが動画画像を撮像し、画像処理装置がその動画画像を解析することで被検者の呼吸に起因する生体活動温度変化に基づいて計測する。
【０００４】
また、特許文献２で開示されている計測方法では、被験者の顔の遠赤外線画像を撮像し、撮像した画像信号から被験者の鼻近傍の相対的温度情報を抽出し、この温度情報から信号処理をして呼吸情報を導出する。この呼吸情報については、ＰＣ等を用いて画像解析が行われる（特許文献２の段落００４８－００５１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開２０１７－０９３６４７号公報
特開２０１０－１９４００５号公報
【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で開示されている計測方法および特許文献２で開示されている呼吸計測方法では、被験者を撮像するための赤外線カメラ、赤外線カメラの動画や画像を解析するための画像解析システム、および画像解析結果を表示するための専用のディスプレイを備えた大掛かりなシステムを用いる必要がある。
【０００７】
このような大掛かりなシステムは、一時的な実験、研究などを目的とした計測においては非常に有用ではあるが、例えば実際の医療や介護の現場における数時間間隔といった定期的な計測を行いたい場合や、計測者が多数の被験者のもとへ逐次的に移動して計測を行いたい場合の使用には適していない。
【０００８】
本発明は、このような点に鑑みて、持ち運びして簡便に使用でき、計測者の技量または経験に依存することなく定量的な呼吸計測を行うことが可能なモバイル型の呼吸計測装置、並びに、この装置に関連する呼吸計測方法および呼吸計測用コンピュータプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
［１］上記課題を解決すべく、本発明に係るモバイル型呼吸計測装置は、被計測対象者の呼吸の状態を計測するモバイル型呼吸計測装置であって、ゼーベック効果を利用するサーモパイル型の赤外線検出素子を有し、この赤外線検出素子により被計測対象者の呼吸に伴い温度変化を生じる被計測対象者の特定部位から放出された赤外線の放射エネルギー量を検出する検出部と、この検出部が検出した放射エネルギー量に伴う検出データを所定時間収集し、検出データの経時的変化を示す収集波形データを生成する収集部と、この収集部が生成した収集波形データから呼吸の状態を示す１又は複数種類の計測値を生成する演算部と、この演算部が生成した計測値を出力する出力部と、検出部、収集部、演算部、および出力部を収容する持ち運び可能なサイズの収容ケースと、を備えていることを特徴とする。
【００１０】
［２］本発明に係るモバイル型呼吸計測装置においては、計測値は、少なくとも呼吸数を示す値を含むことが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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