JP6432970B2 - Respiration monitoring apparatus and respiration monitoring method - Google Patents

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Description

本発明は、被験者の呼吸を監視する呼吸監視装置等に関する。   The present invention relates to a respiratory monitoring device that monitors the breathing of a subject.

従来より、呼吸器疾患の患者に対して酸素濃縮器等の酸素供給器を用いて酸素を供給する酸素療法が知られている(例えば特許文献1)。特に、自宅に酸素供給器を設置して、自宅に居ながら酸素を患者に供給することができる在宅酸素療法(HOT:Home Oxygen Therapy)は、慢性呼吸不全の患者の生命予後の改善などに役立っている。   Conventionally, oxygen therapy is known in which oxygen is supplied to a patient with respiratory disease using an oxygen supply device such as an oxygen concentrator (for example, Patent Document 1). In particular, Home Oxygen Therapy (HOT), which can install oxygen at home and supply oxygen to patients while at home, is useful for improving the prognosis of patients with chronic respiratory failure. ing.

特許第4416251号公報Japanese Patent No. 4416251

特に、喫煙者に多く見られる慢性閉塞性肺疾患(COPD:Chronic Obstructive Pulmonary Disease)患者に対する酸素療法は重要である。COPD患者の生命予後に影響する因子は多様であるが、とりわけ呼吸困難感の程度は、日常生活動作(ADL:Activities of Daily Living)や生活の質(QOL:Quality Of Life)を低下させ、日常生活を著しく制限することから重要な生命予後決定因子の一つである。   In particular, oxygen therapy is important for patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD), which is common in smokers. Factors affecting the life prognosis of patients with COPD are diverse, but the degree of dyspnea, in particular, reduces activities of daily living (ADL) and quality of life (QOL), It is one of the important life prognostic determinants because it significantly restricts life.

しかし、呼吸困難の程度はCOPDの重症度指標とされる従来の呼吸動態指標と乖離している場合もあり、呼吸困難感の客観的な評価や予測は困難である。発明者らは、覚醒時の安静呼吸不規則性がCOPD患者の呼吸困難感指標と有意に関連することを実験により明らかにした。つまり、呼吸不規則性は呼吸困難感を反映することから、呼吸不規則性が慢性呼吸不全COPD患者の生命予後を予測し得ることが示唆される。   However, the degree of dyspnea may be different from the conventional respiratory dynamics index, which is a COPD severity index, and it is difficult to objectively evaluate and predict dyspnea. The inventors have clarified through experiments that the disorder of resting breathing during arousal is significantly related to the index of dyspnea in COPD patients. That is, respiratory irregularity reflects a feeling of dyspnea, suggesting that respiratory irregularity can predict the prognosis of chronic COPD patients.

従って、HOT施行中の慢性呼吸不全COPD患者の呼吸波形を非侵襲的に連続モニターし、逐次呼吸不規則性といった被験者の呼吸動態を評価することができれば、COPDの急性憎悪や生命予後を予見することが可能になると考えられる。   Therefore, if non-invasive continuous monitoring of respiratory waveforms of COPD patients with chronic respiratory failure who are undergoing HOT and the respiratory dynamics of subjects such as sequential respiratory irregularities can be evaluated, COPD acute hatred and life prognosis can be predicted. It will be possible.

本発明は上記の課題に鑑みて為されたものであり、その目的とするところは、被験者の病態・病状及び呼吸動態を正しく評価するための新しい手法を提案することにある。   The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to propose a new technique for correctly evaluating a subject's disease state / pathology and respiratory dynamics.

以上の課題を解決するための第1の発明は、
酸素供給器(例えば、図1の酸素濃縮器3)から被験者に供給される供給酸素を含む前記被験者の呼吸の時系列データである呼吸波形を取得する取得手段(例えば、図2の圧力センサ10)と、
前記取得手段の取得結果に基づいて、前記酸素供給器により酸素を供給する際に経時的に変動して前記呼吸波形に重畳する誤差成分を推定する推定手段(例えば、図2のオフセット推定部31)と、
前記推定手段の推定結果を用いて、前記呼吸波形に重畳している前記誤差成分を補償した呼吸の時系列データである誤差補償呼吸波形を演算する演算手段(例えば、図2の誤差補償呼吸波形演算部32)と、
前記演算手段により演算された前記誤差補償呼吸波形に基づいて、前記被験者の呼吸動態指標値を算出する算出手段(例えば、図2の呼吸動態指標値算出部33)と、
を備えた呼吸監視装置(例えば、図1,図2及び図8の呼吸監視装置1)である。
The first invention for solving the above problems is:
Acquisition means (for example, the pressure sensor 10 of FIG. 2) that acquires a respiration waveform that is time-series data of the respiration of the subject including supplied oxygen supplied to the subject from an oxygen supply (for example, the oxygen concentrator 3 in FIG. 1). )When,
Based on the acquisition result of the acquisition means, an estimation means (for example, the offset estimation unit 31 in FIG. 2) that estimates an error component that fluctuates with time and is superimposed on the respiratory waveform when oxygen is supplied from the oxygen supplier. )When,
Using the estimation result of the estimation means, calculation means for calculating an error compensated respiratory waveform that is time series data of respiration in which the error component superimposed on the respiratory waveform is compensated (for example, the error compensated respiratory waveform of FIG. Calculation unit 32),
Based on the error-compensated respiratory waveform calculated by the calculation means, calculation means for calculating the respiratory dynamic index value of the subject (for example, the respiratory dynamic index value calculation unit 33 in FIG. 2);
A respiratory monitoring device (for example, the respiratory monitoring device 1 of FIGS. 1, 2, and 8).

また、他の発明として、
酸素濃縮器から被験者に供給される供給酸素を含む前記被験者の呼吸の時系列データである呼吸波形を取得することと(例えば、図3のステップA1)、
前記取得の結果に基づいて、前記酸素供給器により酸素を供給する際に経時的に変動して前記呼吸波形に重畳する誤差成分を推定することと(例えば、図3のステップA7)、
前記推定の結果を用いて、前記呼吸波形に重畳している前記誤差成分を補償した呼吸の時系列データである誤差補償呼吸波形を演算することと(例えば、図3のステップA9)、
前記演算された前記誤差補償呼吸波形に基づいて、前記被験者の呼吸動態指標値を算出することと(例えば、図4のステップB5)、
を含む呼吸監視方法を構成することとしてもよい。
As another invention,
Obtaining a respiratory waveform that is time-series data of the subject's breathing including oxygen supplied to the subject from an oxygen concentrator (eg, step A1 in FIG. 3);
Based on the result of the acquisition, estimating an error component that fluctuates with time when oxygen is supplied by the oxygen supply device and is superimposed on the respiratory waveform (for example, step A7 in FIG. 3);
Calculating an error-compensated respiration waveform that is time-series data of respiration compensated for the error component superimposed on the respiration waveform using the estimation result (for example, step A9 in FIG. 3);
Calculating a respiratory dynamic index value of the subject based on the calculated error-compensated respiratory waveform (for example, step B5 in FIG. 4);
It is good also as comprising the respiratory monitoring method containing these.

この第1の発明等によれば、被験者に供給される供給酸素を含む前記被験者の呼吸の時系列データである呼吸波形を取得する。しかし、酸素供給器により被験者に酸素を供給する際には、酸素濃縮器の物理的な構成や設計等に起因して、種々の誤差成分が呼吸波形に重畳し得る。具体的には、酸素供給器の吐出圧の変動に起因する誤差成分や、酸素供給器からの供給酸素の流量の設定変更により生ずる誤差成分といった誤差成分が呼吸波形に重畳し得る。そこで、取得した呼吸波形を用いて、酸素供給器により酸素を供給する際に経時的に変動して呼吸波形に重畳する誤差成分を推定する。そして、この推定の結果を用いて、呼吸波形に重畳している誤差成分が補償された呼吸の時系列データである誤差補償呼吸波形を演算する。これにより、被験者の正しい呼吸の状態を反映した呼吸情報(呼吸パターン)を得ることができる。   According to this 1st invention etc., the respiration waveform which is the time series data of the said test subject's respiration including the supply oxygen supplied to a test subject is acquired. However, when oxygen is supplied to the subject by the oxygen supply device, various error components can be superimposed on the respiration waveform due to the physical configuration and design of the oxygen concentrator. Specifically, error components such as an error component caused by fluctuations in the discharge pressure of the oxygen supply device and an error component caused by a change in the setting of the flow rate of oxygen supplied from the oxygen supply device can be superimposed on the respiratory waveform. Therefore, using the acquired respiratory waveform, an error component that varies with time when oxygen is supplied from the oxygen supply device and is superimposed on the respiratory waveform is estimated. Then, using this estimation result, an error-compensated respiration waveform, which is time-series data of respiration in which the error component superimposed on the respiration waveform is compensated, is calculated. Thereby, the respiration information (breathing pattern) reflecting the correct breathing state of the subject can be obtained.

また、演算された誤差補償呼吸波形に基づいて、被験者の呼吸動態指標値を算出する。ここで、呼吸動態指標値には、一回換気量(吸気一回換気量と呼気一回換気量を含む)の呼吸変動係数や、分時換気量の呼吸変動係数といった指標値が含まれる。呼吸波形から誤差成分が補償された誤差補償呼吸波形を演算し、当該誤差補償呼吸波形に基づいて被験者の呼吸動態指標値を算出することで、被験者の病態・病状及び呼吸動態を正しく評価することが可能となる。   Also, the respiratory dynamic index value of the subject is calculated based on the calculated error compensated respiratory waveform. Here, the respiratory dynamic index value includes an index value such as a respiratory fluctuation coefficient of a tidal volume (including an inspiratory tidal volume and an exhaled tidal volume) and a respiratory fluctuation coefficient of a minute ventilation. Correctly evaluate the patient's condition / pathology and respiratory dynamics by calculating the error compensated respiratory waveform with the error component compensated from the respiratory waveform and calculating the respiratory dynamic index value of the subject based on the error compensated respiratory waveform. Is possible.

また、第2の発明として、第1の発明の呼吸監視装置であって、
前記取得手段は、圧力検出手段(例えば、図2の圧力センサ10)を有し、
前記圧力検出手段は、前記被験者の呼吸圧の変化を前記呼吸波形として検出し、
前記推定手段は、前記圧力検出手段により検出された呼吸圧の変化に基づいて、前記圧力検出手段のドリフト成分を含む前記誤差成分を推定する、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
As a second invention, the respiratory monitoring device of the first invention,
The acquisition means includes pressure detection means (for example, the pressure sensor 10 in FIG. 2),
The pressure detection means detects a change in the respiratory pressure of the subject as the respiratory waveform,
The estimation means estimates the error component including a drift component of the pressure detection means based on a change in respiratory pressure detected by the pressure detection means;
A respiratory monitoring device may be configured.

この第2の発明によれば、圧力検出手段を用いることで、被験者の呼吸圧の変化を呼吸波形として簡易に取得することができる。圧力検出手段を用いて呼吸圧の変化を検出する際には、圧力検出手段の特性に起因して、検出される呼吸圧の変化にドリフト成分が重畳し得る。ここで、ドリフト成分には、例えば、圧力検出手段の温度特性に起因する温度ドリフトや、経時的に変化する経時ドリフトが含まれる。そこで、圧力検出手段により検出された呼吸圧の変化に基づいて、これらのドリフト成分を含む誤差成分を推定する。この推定した誤差成分を用いることで、圧力検出手段の特性に起因する誤差成分が補償された誤差補償呼吸波形を得ることができる。   According to the second aspect of the invention, the change in the respiratory pressure of the subject can be easily acquired as a respiratory waveform by using the pressure detection means. When detecting a change in respiratory pressure using the pressure detection means, a drift component can be superimposed on the detected change in respiratory pressure due to the characteristics of the pressure detection means. Here, the drift component includes, for example, a temperature drift due to the temperature characteristics of the pressure detecting means and a time-dependent drift that changes with time. Therefore, the error component including these drift components is estimated based on the change in the respiratory pressure detected by the pressure detection means. By using this estimated error component, it is possible to obtain an error compensated respiratory waveform in which the error component due to the characteristics of the pressure detecting means is compensated.

また、第3の発明として、第2の発明の呼吸監視装置であって、
前記供給酸素は鼻孔カニューラ(例えば、図1の鼻孔カニューラ5)を介して前記被験者に供給され、
前記圧力検出手段は、前記鼻孔カニューラに導通して前記呼吸圧の変化を検出するように構成されてなり、
前記推定手段は、前記鼻孔カニューラの背圧変動成分を含む前記誤差成分を推定する、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
Moreover, as 3rd invention, it is the respiration monitoring apparatus of 2nd invention,
The oxygen supply is supplied to the subject via a nostril cannula (eg, nostril cannula 5 in FIG. 1),
The pressure detection means is configured to detect a change in the respiratory pressure by conducting to the nostril cannula,
The estimating means estimates the error component including a back pressure fluctuation component of the nostril cannula;
A respiratory monitoring device may be configured.

この第3の発明によれば、鼻孔カニューラを介して酸素供給器から被験者に供給酸素が供給されるが、圧力検出手段は鼻孔カニューラに導通しているため、鼻孔カニューラを介して被験者の呼吸圧の変化を呼吸波形として検出することができる。鼻孔カニューラを介して被験者の呼吸圧の変化を検出する場合には、鼻孔カニューラの形状や装着状態等に起因する誤差成分が呼吸圧に重畳し得る。具体的には、例えば、鼻孔カニューラの折れ曲がりに起因する背圧変動成分や、被験者が鼻孔カニューラを装着する際の装着態様や装着位置のズレに起因する背圧変動成分が含まれる。そこで、推定手段は、圧力検出手段により検出された呼吸圧の変化に基づいて、鼻孔カニューラの背圧変動成分を含む誤差成分を推定する。この推定した誤差成分を用いることで、鼻孔カニューラの特性に起因する誤差成分が補償された誤差補償呼吸波形を得ることができる。   According to the third aspect of the invention, oxygen is supplied from the oxygen supply device to the subject through the nostril cannula. However, since the pressure detection means is connected to the nostril cannula, the respiratory pressure of the subject through the nostril cannula Can be detected as a respiratory waveform. When a change in the respiratory pressure of the subject is detected via the nostril cannula, an error component due to the shape of the nostril cannula or the wearing state can be superimposed on the respiratory pressure. Specifically, for example, a back pressure fluctuation component caused by bending of the nostril cannula, and a back pressure fluctuation component caused by deviation of the wearing mode and the wearing position when the subject wears the nostril cannula are included. Therefore, the estimation means estimates an error component including a back pressure fluctuation component of the nostril cannula based on the change in the respiratory pressure detected by the pressure detection means. By using the estimated error component, it is possible to obtain an error compensated respiratory waveform in which the error component due to the characteristics of the nostril cannula is compensated.

また、第4の発明として、第1〜第3の何れかの発明の呼吸監視装置であって、
前記算出手段により算出された呼吸動態指標値に基づいて、前記被験者の呼吸動態を評価する評価手段(例えば、図2の呼吸動態評価部35)と、
前記評価手段による評価の結果に基づく所定の報知を行う報知手段(例えば、図2のディスプレイ50、ランプ55及びスピーカ60のうちの少なくとも何れか)と、
を更に備えた、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
Further, as a fourth invention, the respiratory monitoring device according to any one of the first to third inventions,
Evaluation means for evaluating the respiratory dynamics of the subject based on the respiratory dynamic index value calculated by the calculation means (for example, the respiratory dynamic evaluation unit 35 in FIG. 2);
Notification means (for example, at least one of the display 50, the lamp 55, and the speaker 60 in FIG. 2) that performs predetermined notification based on the result of evaluation by the evaluation means;
Further comprising
A respiratory monitoring device may be configured.

この第4の発明によれば、算出手段により算出された呼吸動態指標値に基づいて、評価手段が、被験者の呼吸動態を評価し、報知手段が、評価手段による評価の結果に基づく所定の報知を行う。このため、被験者は自身の呼吸動態に関する評価を知ることができるとともに、被験者の病態・病状の把握が容易となる。   According to the fourth aspect of the invention, the evaluation unit evaluates the respiratory dynamics of the subject based on the respiratory dynamic index value calculated by the calculation unit, and the notification unit performs the predetermined notification based on the evaluation result by the evaluation unit. I do. For this reason, the test subject can know the evaluation about his / her respiratory dynamics and can easily grasp the test subject's disease state and condition.

また、第5の発明として、第4の発明の呼吸監視装置であって、
前記算出手段は、前記被験者の呼吸変動係数を前記呼吸動態指標値として算出し(例えば、図4のステップB5)、
前記評価手段は、前記呼吸変動係数に基づいて前記被験者の呼吸動態を評価する(例えば、図4のステップB7〜B9)、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
Further, as a fifth invention, the respiratory monitoring device of the fourth invention,
The calculation means calculates the respiratory variation coefficient of the subject as the respiratory dynamic index value (for example, step B5 in FIG. 4),
The evaluation means evaluates the respiratory dynamics of the subject based on the respiratory variation coefficient (for example, steps B7 to B9 in FIG. 4),
A respiratory monitoring device may be configured.

この第5の発明によれば、算出手段は、被験者の呼吸変動係数を呼吸動態指標値として算出し、評価手段は、呼吸変動係数に基づいて被験者の呼吸動態を評価する。ここで、呼吸変動係数とは、被験者の呼吸の変動の度合いを示す指標値であり、例えば一回換気量の変動係数として定義される。この呼吸変動係数に基づくことで、被験者の呼吸動態を適確に評価することが可能となる。   According to the fifth aspect of the invention, the calculating means calculates the respiratory fluctuation coefficient of the subject as a respiratory dynamic index value, and the evaluating means evaluates the respiratory dynamics of the subject based on the respiratory fluctuation coefficient. Here, the respiratory variation coefficient is an index value indicating the degree of variation of the subject's respiration, and is defined as, for example, a variation coefficient of tidal volume. Based on this respiratory variation coefficient, it is possible to accurately evaluate the respiratory dynamics of the subject.

また、第6の発明として、第5の発明の呼吸監視装置であって、
前記算出手段は、前記被験者の換気量(一回換気量(吸気一回換気量と呼気一回換気量を含む)や分時換気量)に係る呼吸変動係数を前記呼吸動態指標値として算出する(例えば、図4のステップB5)ことを特徴とする、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
Further, as a sixth invention, the respiratory monitoring device of the fifth invention,
The calculating means calculates a respiratory variation coefficient related to the subject's ventilation (tidal volume (including inspiratory tidal volume and exhaled tidal volume) and minute ventilation) as the respiratory dynamic index value. (For example, step B5 in FIG. 4)
A respiratory monitoring device may be configured.

この第6の発明によれば、算出手段は、被験者の換気量に係る呼吸変動係数を呼吸動態指標値として算出することで、急性増悪を適切に検出することが可能となる。   According to the sixth aspect of the invention, the calculating means can appropriately detect acute exacerbation by calculating the respiratory variation coefficient related to the subject's ventilation as the respiratory dynamic index value.

また、第7の発明として、第5又は第6の発明の呼吸監視装置であって、
前記評価手段は、前記呼吸変動係数が所定の高閾値条件を満たすか否かを判定し(例えば、図4のステップB7)、その判定の結果が肯定判定である場合に(例えば、図4のステップB7;Yes)、前記被験者が呼吸困難の状態にあると評価し(例えば、図4のステップB9)、
前記報知手段は、前記評価手段により前記被験者が呼吸困難の状態にあると評価された場合に(例えば、図3のステップA15)、その旨を前記被験者に報知する(例えば、図3のステップA17)、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
As a seventh invention, the respiratory monitoring device of the fifth or sixth invention,
The evaluation means determines whether or not the respiratory variation coefficient satisfies a predetermined high threshold condition (for example, step B7 in FIG. 4), and when the determination result is affirmative determination (for example, in FIG. 4). Step B7; Yes) and evaluate that the subject is in a state of difficulty breathing (for example, Step B9 in FIG. 4),
When the evaluation means evaluates that the subject is in a dyspnea state (for example, step A15 in FIG. 3), the notification means notifies the subject (for example, step A17 in FIG. 3). ),
A respiratory monitoring device may be configured.

本願発明者の先行研究を行った結果に基づく知見により、呼吸変動係数が一定レベルに達している場合には、被験者は呼吸困難の状態にあると考えてもよいことが明らかとなった。そこで、第7の発明によれば、評価手段が、呼吸変動係数が所定の高閾値条件を満たすか否かを判定し、その判定の結果が肯定判定である場合に、被験者は呼吸困難の状態にあると評価する。そして、評価手段により被験者が呼吸困難の状態にあると評価された場合に、報知手段がその旨を被験者に報知する。これにより、被験者が呼吸困難の状態にあるかどうかを適切に評価した上で、呼吸困難の状態にあると評価した場合には、その旨を被験者に報知することができる。   The knowledge based on the results of prior research conducted by the inventors of the present application has revealed that when the respiratory variation coefficient reaches a certain level, it may be considered that the subject is in a difficult breathing state. Therefore, according to the seventh invention, the evaluation means determines whether or not the respiratory variation coefficient satisfies a predetermined high threshold condition, and when the determination result is affirmative determination, the subject is in a state of difficulty in breathing It is evaluated that it is in. Then, when the evaluation means evaluates that the subject is in a difficult breathing state, the notification means notifies the subject to that effect. Thereby, after evaluating appropriately whether a subject is in the state of dyspnea, when evaluating that it is in the state of dyspnea, it can alert | report to that subject.

また、第8の発明として、第1〜第7の何れかの発明の呼吸監視装置であって、
前記推定手段は、前記呼吸波形の一の基準タイミングを基準とする所定期間分の前記呼吸波形の呼吸データを用いた所定の誤差推定処理を行って前記誤差成分を推定する(例えば、図3のステップA7、図6のステップC11〜C15)、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
Moreover, as an eighth invention, the respiratory monitoring device according to any one of the first to seventh inventions,
The estimation means estimates the error component by performing a predetermined error estimation process using respiration data of the respiration waveform for a predetermined period with reference to one reference timing of the respiration waveform (for example, FIG. 3). Step A7, Steps C11 to C15 in FIG. 6),
A respiratory monitoring device may be configured.

この第8の発明によれば、推定手段が、呼吸波形の一の基準タイミングを基準とする所定期間分の呼吸波形の呼吸データを用いた所定の誤差推定処理を行うことで、誤差成分を正しく推定することができる。   According to the eighth aspect of the invention, the estimation means performs the predetermined error estimation process using the respiration data of the respiration waveform for a predetermined period with reference to one reference timing of the respiration waveform, so that the error component is correctly corrected. Can be estimated.

より具体的には、第9の発明のように、第8の発明の呼吸監視装置であって、
前記誤差推定処理は、前記基準タイミングから遡った所定期間分の前記呼吸データを平均演算する処理を含む(例えば、図3のステップA7)、
呼吸監視装置を構成するようにすると好適である。
More specifically, as in the ninth invention, the respiratory monitoring device of the eighth invention,
The error estimation process includes a process of averaging the respiration data for a predetermined period retroactive from the reference timing (for example, step A7 in FIG. 3),
It is preferable to configure a respiratory monitoring device.

この第9の発明によれば、基準タイミングから遡った所定期間分の呼吸データを平均演算する処理を行うことで、誤差成分を正しく推定することができる。この場合における平均演算としては、例えば、移動平均演算を適用することが可能である。   According to the ninth aspect of the present invention, the error component can be correctly estimated by performing the process of averaging the respiration data for a predetermined period going back from the reference timing. As the average calculation in this case, for example, a moving average calculation can be applied.

また、第9の発明に代えて、第10の発明のように、第8の発明の呼吸監視装置であって、
前記誤差推定処理は、前記基準タイミングから遡った所定期間分の前記呼吸データを積分近似演算する処理を含む(例えば、図6のステップC11)、
呼吸監視装置を構成することも可能である。
Further, instead of the ninth invention, as in the tenth invention, the respiratory monitoring device of the eighth invention,
The error estimation process includes a process of performing integral approximation on the respiration data for a predetermined period retroactive from the reference timing (for example, step C11 in FIG. 6).
It is also possible to configure a respiratory monitoring device.

この第10の発明によれば、基準タイミングから遡った所定期間分の呼吸データを積分近似演算する処理を行うことで、誤差成分を正しく推定することができる。   According to the tenth aspect of the present invention, the error component can be correctly estimated by performing the integral approximation calculation of the respiration data for a predetermined period retroactive from the reference timing.

また、第9の発明に代えて、第11の発明のように、第8の発明の呼吸監視装置であって、
前記誤差推定処理は、
前記基準タイミングから遡った第1の所定期間分の前記呼吸データを積分近似演算する第1の積分近似演算処理(例えば、図6のステップC11)と
前記基準タイミング以降の第2の所定期間分の前記呼吸データを積分近似演算する第2の積分近似演算処理(例えば、図6のステップC13)と、
を含み、前記第1の積分近似演算処理の結果と前記第2の積分近似演算処理の結果とを用いて、前記誤差成分を推定する処理である(例えば、図6のステップC15)、
呼吸監視装置を構成することも可能である。
Further, instead of the ninth invention, as in the eleventh invention, the respiratory monitoring device of the eighth invention,
The error estimation process includes:
A first integral approximation calculation process (for example, step C11 in FIG. 6) for integrating and calculating the respiration data for a first predetermined period retroactive from the reference timing, and a second predetermined period after the reference timing. A second integral approximation calculation process (for example, step C13 in FIG. 6) for integrating and calculating the respiration data;
And the error component is estimated using the result of the first integral approximation calculation process and the result of the second integral approximation calculation process (for example, step C15 in FIG. 6).
It is also possible to configure a respiratory monitoring device.

この第11の発明によれば、基準タイミングから遡った第1の所定期間分の呼吸データを積分近似演算する第1の積分演算処理を行う。また、基準タイミング以降の第2の所定期間分の呼吸データを積分近似演算する第2の積分近似演算処理を行う。そして、第1の積分近似演算処理の結果と第2の積分近似演算処理の結果とを用いて、誤差成分を推定する。基準タイミングを基準とする前後の所定期間分の呼吸波形の呼吸データを積分近似処理し、それらの結果を用いることで、誤差成分の推定の正確性を一層向上させることができる。   According to the eleventh aspect of the invention, the first integral calculation process for performing integral approximation on the respiratory data for the first predetermined period that goes back from the reference timing is performed. In addition, a second integral approximation calculation process is performed in which the integral approximation calculation is performed on the respiration data for the second predetermined period after the reference timing. Then, the error component is estimated using the result of the first integral approximation calculation process and the result of the second integral approximation calculation process. By integrating and approximating the respiration data of the respiration waveform for a predetermined period before and after the reference timing, and using these results, the accuracy of the error component estimation can be further improved.

また、第12の発明として、第9又は第10の発明の呼吸監視装置であって、
前記基準タイミングをリアルタイムに設定更新する基準タイミング設定手段(例えば、図2の基準タイミング設定部39)を更に備えた、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
The twelfth invention is the respiratory monitoring device of the ninth or tenth invention,
Reference timing setting means for setting and updating the reference timing in real time (for example, a reference timing setting unit 39 in FIG. 2) is further provided.
A respiratory monitoring device may be configured.

この第12の発明によれば、基準タイミング設定手段が基準タイミングをリアルタイムに設定更新するため、誤差成分の推定をリアルタイムに行い、随時適切な誤差補償呼吸波形を演算することが可能となる。   According to the twelfth aspect, since the reference timing setting means updates and sets the reference timing in real time, it is possible to estimate the error component in real time and calculate an appropriate error compensated respiratory waveform as needed.

また、第13の発明として、第9〜第12の何れかの発明の呼吸監視装置であって、
前記呼吸波形の中から類似的な変化傾向を示す波形部分を判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された波形部分に基づいて、前記所定期間を可変に設定する期間設定手段と、
を更に備えた、
呼吸監視装置を構成することとしてもよい。
The thirteenth invention is the respiratory monitoring device of any of the ninth to twelfth inventions,
Determination means for determining a waveform portion showing a similar change tendency from the respiratory waveform;
A period setting means for variably setting the predetermined period based on the waveform portion determined by the determination means;
Further comprising
A respiratory monitoring device may be configured.

酸素供給器から供給される酸素の流量は一定であるとは限らず、経時的に変化し得るため、呼吸波形の形状は随時変化することが想定される。そこで、第13の発明によれば、判定手段が、呼吸波形の中から類似的な変化傾向を示す波形部分を判定する。そして、期間設定手段が、判定手段により判定された波形部分に基づいて、誤差成分の推定に用いる前記の所定期間を可変に設定する。これにより、供給酸素の流量の変化に関わらず、誤差成分を正しく推定することが可能となる。   Since the flow rate of oxygen supplied from the oxygen supply device is not necessarily constant and can change with time, it is assumed that the shape of the respiratory waveform changes at any time. Therefore, according to the thirteenth aspect, the determining means determines a waveform portion showing a similar change tendency from the respiratory waveform. Then, the period setting means variably sets the predetermined period used for estimation of the error component based on the waveform portion determined by the determination means. This makes it possible to correctly estimate the error component regardless of the change in the flow rate of the supplied oxygen.

呼吸監視システムのシステム構成の一例を示す図。The figure which shows an example of the system configuration | structure of a respiration monitoring system. 呼吸監視装置の機能構成の一例を示す図。The figure which shows an example of a function structure of a respiration monitoring apparatus. 呼吸解析処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a respiration analysis process. 呼吸動態評価処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a respiratory dynamics evaluation process. (1)呼吸波形の実際の検出結果の一例を示す図。(2)誤差補償呼吸波形の実際の演算結果の一例を示す図。(1) The figure which shows an example of the actual detection result of a respiration waveform. (2) The figure which shows an example of the actual calculation result of an error compensation respiratory waveform. 第2の呼吸解析処理の流れを示すフローチャート。The flowchart which shows the flow of a 2nd respiration analysis process. (1)呼吸波形の実際の検出結果の一例を示す図。(2)近似直線の実際の演算結果の一例を示す図。(3)誤差補償呼吸波形の実際の演算結果の一例を示す図。(1) The figure which shows an example of the actual detection result of a respiration waveform. (2) The figure which shows an example of the actual calculation result of an approximate straight line. (3) The figure which shows an example of the actual calculation result of an error compensation respiratory waveform. 変形例における鼻孔カニューラの構成例を示す図。The figure which shows the structural example of the nostril cannula in a modification.

以下、図面を参照して、本発明を適用した好適な実施形態の一例について説明する。但し、本発明を適用可能な形態が以下説明する実施形態に限定されるわけでないことは勿論である。   Hereinafter, an example of a preferred embodiment to which the present invention is applied will be described with reference to the drawings. However, it is needless to say that embodiments to which the present invention is applicable are not limited to the embodiments described below.

1.システム構成
図1は、本実施形態における呼吸監視システム100のシステム構成の一例を示す図である。呼吸監視システム100は、呼吸監視装置1と、酸素濃縮器3と、鼻孔カニューラ5とを有して構成される。
1. System Configuration FIG. 1 is a diagram illustrating an example of a system configuration of a respiratory monitoring system 100 in the present embodiment. The respiratory monitoring system 100 includes a respiratory monitoring device 1, an oxygen concentrator 3, and a nostril cannula 5.

呼吸監視装置1は、被験者の呼吸を監視し、被験者の呼吸パターンを解析することで、被験者の呼吸動態を評価する装置である。呼吸解析装置や呼吸パターン解析装置と言うこともできる。また、本願発明者の知見によれば、被験者の呼吸困難感や予後は呼吸の不規則性が寄与していると考えられることが明らかとなった。このため、呼吸監視装置1は、被験者の呼吸不規則性を解析する呼吸不規則性解析装置と言うこともできる。   The respiratory monitoring apparatus 1 is an apparatus that evaluates the respiratory dynamics of a subject by monitoring the subject's breathing and analyzing the respiratory pattern of the subject. It can also be called a respiratory analysis device or a respiratory pattern analysis device. Further, according to the knowledge of the present inventor, it has been clarified that irregular breathing is considered to contribute to the subject's dyspnea feeling and prognosis. For this reason, it can be said that the respiratory monitoring device 1 is a respiratory irregularity analysis device that analyzes a subject's respiratory irregularity.

呼吸監視装置1は、酸素濃縮器3から被験者に供給される供給酸素やノイズ成分を含む被験者の呼吸圧の変化である呼吸波形を、圧力センサ10を用いて検出・取得する。そして、当該圧力センサ10により検出された呼吸圧の変化に基づいて、呼吸波形に重畳するオフセットを推定する。そして、推定したオフセットを用いて、呼吸波形に重畳しているオフセットが補償された誤差補償呼吸波形を演算する。そして、演算した誤差補償呼吸波形に基づいて、被験者の呼吸動態指標値を算出し、当該呼吸動態指標値に基づいて、被験者の呼吸動態を評価する。詳細は後述する。   The respiration monitoring apparatus 1 detects and acquires a respiration waveform, which is a change in the respiration pressure of the subject including oxygen supplied and noise components supplied from the oxygen concentrator 3 to the subject using the pressure sensor 10. And based on the change of the respiratory pressure detected by the said pressure sensor 10, the offset superimposed on a respiration waveform is estimated. Then, using the estimated offset, an error compensated respiratory waveform in which the offset superimposed on the respiratory waveform is compensated is calculated. Then, the respiratory dynamic index value of the subject is calculated based on the calculated error compensated respiratory waveform, and the respiratory dynamics of the subject is evaluated based on the respiratory dynamic index value. Details will be described later.

酸素濃縮器3は、被験者に対して濃縮酸素を供給する供給装置であり、酸素供給器の一種である。この酸素濃縮装置としては、例えば酸素を選択的に吸着する吸着剤を用いた吸着型酸素濃縮装置や、酸素選択透過性膜を用いた膜型酸素濃縮装置といった公知の酸素濃縮装置を適用可能である。   The oxygen concentrator 3 is a supply device that supplies concentrated oxygen to a subject, and is a kind of oxygen supply device. As this oxygen concentrator, for example, a known oxygen concentrator such as an adsorption type oxygen concentrator using an adsorbent that selectively adsorbs oxygen or a membrane type oxygen concentrator using an oxygen selective permeable membrane can be applied. is there.

鼻孔カニューラ5は、被験者の鼻腔に装着して酸素濃縮器3から酸素を送り込むための細いチューブである。本実施形態では酸素濃縮器3から被験者の鼻腔に導通して酸素を供給する酸素供給用チューブ5aと、酸素供給用チューブ5aから分岐した被験者の鼻腔から呼吸監視装置1に導通して被験者の呼吸圧を検出する呼吸圧検出用チューブ5bとの2つのチューブを有して構成される。   The nostril cannula 5 is a thin tube that is attached to the nasal cavity of the subject and feeds oxygen from the oxygen concentrator 3. In this embodiment, the oxygen supply tube 5a that conducts oxygen from the oxygen concentrator 3 to the subject's nasal cavity and the subject's nasal cavity branched from the oxygen supply tube 5a conducts to the respiratory monitoring device 1 and breathes the subject. It has two tubes including a respiratory pressure detection tube 5b for detecting pressure.

酸素濃縮器3が生成した濃縮酸素は、酸素供給用チューブ5aを介して被験者の鼻腔に流入するように構成されている。また、被験者の呼吸は、呼吸圧検出用チューブ5bを介して呼吸監視装置1の圧力センサ10に流入し、圧力センサ10によって被験者の呼吸圧が検出される。   The concentrated oxygen generated by the oxygen concentrator 3 is configured to flow into the nasal cavity of the subject through the oxygen supply tube 5a. Further, the breathing of the subject flows into the pressure sensor 10 of the respiratory monitoring device 1 through the breathing pressure detection tube 5b, and the breathing pressure of the subject is detected by the pressure sensor 10.

なお、図1に示す鼻孔カニューラ5に代えて、デュアルルーメンカニューラを適用することとしてもよい。デュアルルーメンカニューラは、ダブルルーメンカニューラとも呼ばれる。具体的には、図8に示すように、酸素濃縮器3から被験者の鼻腔に導通して酸素を供給する酸素供給用チューブ5aと、被験者の鼻腔から呼吸監視装置1に導通して被験者の呼吸圧を検出する呼吸圧検出用チューブ5cとの2つのチューブを有して構成されるデュアルルーメンカニューラを鼻孔カニューラ5として構成する。   In place of the nostril cannula 5 shown in FIG. 1, a dual lumen cannula may be applied. Dual lumen cannula is also called double lumen cannula. Specifically, as shown in FIG. 8, an oxygen supply tube 5 a that supplies oxygen from the oxygen concentrator 3 to the subject's nasal cavity, and a breathing device of the subject that conducts from the nasal cavity of the subject to the respiratory monitoring device 1. A dual lumen cannula configured with two tubes, a respiratory pressure detection tube 5c for detecting pressure, is configured as a nostril cannula 5.

この場合、酸素濃縮器3が生成した濃縮酸素は、酸素供給用チューブ5aを介して被験者の鼻腔に流入する。また、被験者の呼吸は、呼吸圧検出用チューブ5cを介して呼吸監視装置1の圧力センサ10に流入し、圧力センサ10によって被験者の呼吸圧が検出される。   In this case, the concentrated oxygen generated by the oxygen concentrator 3 flows into the nasal cavity of the subject through the oxygen supply tube 5a. Further, the breathing of the subject flows into the pressure sensor 10 of the respiratory monitoring device 1 via the breathing pressure detection tube 5c, and the breathing pressure of the subject is detected by the pressure sensor 10.

2.機能構成
図2は、呼吸監視装置1の機能構成の一例を示す図である。
呼吸監視装置1は、圧力センサ10と、A/D(Analog Digital)変換器20と、CPU(Central Processing Unit)30と、操作キー40と、ディスプレイ50と、ランプ55と、スピーカ60と、ROM(Read Only Memory)80と、RAM(Random Access Memory)90とを有して構成される。
2. Functional Configuration FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a functional configuration of the respiratory monitoring device 1.
The respiratory monitoring device 1 includes a pressure sensor 10, an A / D (Analog Digital) converter 20, a CPU (Central Processing Unit) 30, an operation key 40, a display 50, a lamp 55, a speaker 60, and a ROM. (Read Only Memory) 80 and RAM (Random Access Memory) 90 are provided.

圧力センサ10は、呼吸圧検出用チューブ5bから流入した被験者の呼吸による圧力を検出するセンサである。呼吸圧検出用チューブ5bの管内を流れる呼吸の圧力の変化を内部の感圧素子によって電気信号(アナログ信号)に変換し、呼吸波形としてA/D変換器20に出力する。圧力センサ10としては、シリコンダイヤフラム式やステンレスダイヤフラム式の圧力センサを適用することができる。本実施形態では、呼吸監視装置1の筐体部に設けられているルアーコネクタ(図示せず)における圧力を検出する。このルアーコネクタに呼吸圧検出用チューブ5bが接続されることにより、圧力センサ10が呼吸圧を検出可能となる。   The pressure sensor 10 is a sensor that detects the pressure due to breathing of the subject that has flowed from the respiratory pressure detection tube 5b. A change in respiration pressure flowing through the respiration pressure detection tube 5b is converted into an electrical signal (analog signal) by an internal pressure-sensitive element and output to the A / D converter 20 as a respiration waveform. As the pressure sensor 10, a silicon diaphragm type or a stainless diaphragm type pressure sensor can be applied. In the present embodiment, a pressure at a luer connector (not shown) provided in the casing of the respiratory monitoring device 1 is detected. By connecting the respiratory pressure detection tube 5b to the luer connector, the pressure sensor 10 can detect the respiratory pressure.

A/D変換器20は、圧力センサ10から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換する変換器である。本実施形態では、A/D変換器20は、半導体のA/Dコンバータであり、圧力センサ10から出力される呼吸波形のアナログ信号を所定のサンプリング周波数(例えば10Hz)でサンプリング(標本化)し、量子化を行って、デジタル化された呼吸圧のデータ(以下、本実施形態において「呼吸データ」という。)をCPU30に出力する。A/D変換器20から出力される呼吸圧の時系列データが呼吸波形となる。   The A / D converter 20 is a converter that converts an analog signal output from the pressure sensor 10 into a digital signal. In this embodiment, the A / D converter 20 is a semiconductor A / D converter, and samples (samples) an analog signal of a respiratory waveform output from the pressure sensor 10 at a predetermined sampling frequency (for example, 10 Hz). Quantization is performed, and digitized respiratory pressure data (hereinafter referred to as “respiration data” in the present embodiment) is output to the CPU 30. Respiratory pressure time-series data output from the A / D converter 20 is a respiratory waveform.

CPU30は、ROM80に記憶されているシステムプログラム等の各種プログラムに従って呼吸監視装置1の各部を統括的に制御するプロセッサーである。なお、CPU30の代わりに、DSP(Digital Signal Processor)等のマイクロプロセッサや、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、IC(Integrated Circuit)メモリなどの電気電子素子を有する処理部を構成してもよいことは勿論である。CPU30は、ROM80に記憶されている呼吸解析プログラム81を、RAM90を作業領域として実行することにより、呼吸解析処理を実行する。   The CPU 30 is a processor that comprehensively controls each unit of the respiratory monitoring device 1 according to various programs such as a system program stored in the ROM 80. Instead of the CPU 30, a processing unit having a microprocessor such as a DSP (Digital Signal Processor) or an electric / electronic element such as an ASIC (Application Specific Integrated Circuit) or an IC (Integrated Circuit) memory may be configured. Of course. The CPU 30 executes a breath analysis process by executing the breath analysis program 81 stored in the ROM 80 using the RAM 90 as a work area.

CPU30は、主要な機能部として、オフセット推定部31と、誤差補償呼吸波形演算部32と、呼吸動態指標値算出部33と、呼吸動態評価部35と、報知制御部37と、基準タイミング設定部39とを有する。但し、これらの機能部は、CPU30の機能を説明するために分かりやすいように記載したものであり、一実施例として記載したものに過ぎない。必ずしもこれら全ての機能部を必須構成要素としなければならないわけではなく、また、これら以外の機能部を必須構成要素として追加してもよいことは勿論である。   The CPU 30 includes, as main functional units, an offset estimation unit 31, an error compensation respiratory waveform calculation unit 32, a respiratory dynamic index value calculation unit 33, a respiratory dynamic evaluation unit 35, a notification control unit 37, and a reference timing setting unit. 39. However, these functional units are described in an easy-to-understand manner to explain the functions of the CPU 30, and are merely described as an example. All of these functional units do not necessarily have to be essential components, and it is needless to say that other functional units may be added as essential components.

オフセット推定部31は、A/D変換器20から出力されるデジタル化された呼吸圧の時系列データに基づいて、所定のオフセット推定処理を行って、オフセットを推定する。本実施形態において、オフセット推定部31が推定するオフセットには、a)酸素濃縮器3の吐出圧変動成分、b)酸素濃縮器3の設定流量を変更した場合に生ずる変動圧成分、c)圧力センサ10の温度ドリフト成分、d)圧力センサ10の経時ドリフト成分、e)鼻孔カニューラ5の折れ曲がりにより発生する背圧変動成分、f)鼻孔カニューラ5の装着状態等に起因して発生する背圧変動成分、が少なくとも含まれる。f)の背圧変動成分とは、例えば、鼻孔カニューラ5のチューブを被験者の鼻の奥まで入れるか/浅く入れるか、被験者の耳への引っ掛け方を緩くするか/強くするか、といった鼻孔カニューラ5の装着状態に起因して発生する背圧変動成分を意味する。これは、被験者が睡眠中に無意識に鼻孔カニューラ5に触れることによっても生ずる。オフセット推定部31が推定するオフセットは、呼吸波形に重畳する誤差成分に相当する。   The offset estimation unit 31 performs a predetermined offset estimation process based on the digitized time series data of the respiratory pressure output from the A / D converter 20 to estimate the offset. In this embodiment, the offset estimated by the offset estimation unit 31 includes a) a discharge pressure fluctuation component of the oxygen concentrator 3, b) a fluctuation pressure component generated when the set flow rate of the oxygen concentrator 3 is changed, and c) a pressure. Temperature drift component of the sensor 10, d) drift component of the pressure sensor 10 with time, e) back pressure fluctuation component generated by bending of the nostril cannula 5, f) back pressure fluctuation generated due to the wearing state of the nostril cannula 5, etc. Component at least. The fluctuating back pressure component of f) is, for example, a nostril cannula such as whether the tube of the nostril cannula 5 is inserted / shallowed deeply into the subject's nose or whether the subject is loosely / strongly hooked on the ear of the subject. 5 represents a back pressure fluctuation component generated due to the wearing state 5. This also occurs when the subject unconsciously touches the nostril cannula 5 during sleep. The offset estimated by the offset estimation unit 31 corresponds to an error component superimposed on the respiratory waveform.

誤差補償呼吸波形演算部32は、A/D変換器20から出力されるデジタル化された呼吸波形と、オフセット推定部31によって推定されたオフセットとを用いて、当該呼吸波形に重畳しているオフセットが補償された呼吸圧の時系列データである誤差補償呼吸波形を演算する。   The error-compensated respiration waveform calculation unit 32 uses the digitized respiration waveform output from the A / D converter 20 and the offset estimated by the offset estimation unit 31 to superimpose on the respiration waveform. An error-compensated respiratory waveform that is time-series data of the respiratory pressure compensated for is calculated.

呼吸動態指標値算出部33は、誤差補償呼吸波形演算部32により演算された誤差補償呼吸波形に基づいて、被験者の呼吸動態指標値を算出する。本実施形態において、呼吸動態指標値には、一回換気量や分時換気量、一呼吸毎の呼気時間や吸気時間、一回呼吸時間、呼吸変動係数といった指標値が含まれる。   The respiratory dynamic index value calculator 33 calculates the respiratory dynamic index value of the subject based on the error compensated respiratory waveform calculated by the error compensated respiratory waveform calculator 32. In the present embodiment, the respiratory dynamic index value includes index values such as tidal volume and minute ventilation, expiration time and inspiration time for each breath, tidal time, and respiratory variation coefficient.

呼吸動態評価部35は、呼吸動態指標値算出部33によって算出された呼吸動態指標値に基づいて、被験者の呼吸動態を評価する。詳細は後述する。   The respiratory dynamic evaluation unit 35 evaluates the respiratory dynamics of the subject based on the respiratory dynamic index value calculated by the respiratory dynamic index value calculation unit 33. Details will be described later.

報知制御部37は、呼吸動態評価部35の評価結果に基づいて、ディスプレイ50やランプ55、スピーカ60といった報知手段に所定の報知を行わせる制御を行う。   The notification control unit 37 controls the notification unit such as the display 50, the lamp 55, and the speaker 60 to perform predetermined notification based on the evaluation result of the respiratory dynamic evaluation unit 35.

基準タイミング設定部39は、A/D変換器20が呼吸波形のサンプリングを行った際のサンプルタイミングに基づいて、オフセット推定部31がオフセットの推定を行う際に用いる基準タイミングを設定する。   The reference timing setting unit 39 sets the reference timing used when the offset estimation unit 31 estimates the offset based on the sample timing when the A / D converter 20 samples the respiratory waveform.

操作キー40は、計測項目の選択や被験者情報(年齢や身長、体重等の情報)の入力の際に使用される操作手段であり、押下されたボタンの信号をCPU30に出力する。例えば、0〜9の10個の数値キーや、計測項目を選択するための方向キー等からなる。また、ディスプレイ50に表示されるデータをプリントアウトする際に操作する印刷キーも含まれる。   The operation key 40 is an operation means used when selecting measurement items and inputting subject information (information such as age, height, weight, etc.), and outputs a signal of a pressed button to the CPU 30. For example, it consists of 10 numeric keys from 0 to 9, direction keys for selecting measurement items, and the like. In addition, a print key operated when printing out data displayed on the display 50 is also included.

ディスプレイ50は、LCD(Liquid Crystal Display)等を有して構成され、CPU30から入力される表示信号に基づく各種表示を行う表示手段である。ディスプレイ50には、呼吸波形や誤差補償呼吸波形、呼吸動態指標値、呼吸動態の評価結果等の各種の情報が表示される。   The display 50 is configured to include an LCD (Liquid Crystal Display) or the like, and is a display unit that performs various displays based on display signals input from the CPU 30. The display 50 displays various information such as a respiratory waveform, an error compensated respiratory waveform, a respiratory dynamic index value, and a respiratory dynamic evaluation result.

ランプ55は、LED(Light Emitting Diode)等を有して構成され、CPU30から出力される発光信号に基づき点灯又は点滅する発光装置である。ランプ55は、例えば、呼吸動態の評価結果が肯定的な評価である場合に、緑色に点灯或いは点滅し、呼吸動態の評価結果が否定的な評価である場合に、赤色に点灯或いは点滅するように制御される。   The lamp 55 includes a light emitting diode (LED) and the like, and is a light emitting device that lights or blinks based on a light emission signal output from the CPU 30. For example, the lamp 55 lights or blinks green when the evaluation result of respiratory dynamics is a positive evaluation, and lights or blinks red when the evaluation result of respiratory dynamics is a negative evaluation. To be controlled.

スピーカ60は、CPU30から入力される音出力信号に基づく各種音出力を行う音出力手段である。スピーカ60からは、呼吸の解析を行うための被験者への各種の指示を行うガイド用の音声や、呼吸の解析中に異常や故障等が発生した場合に、その旨を警告するための警告音、呼吸動態の評価結果を報知するための音声やブザー音等が音出力される。   The speaker 60 is sound output means for outputting various sounds based on the sound output signal input from the CPU 30. From the speaker 60, a voice for guiding to give various instructions to the subject for analyzing the breath, and a warning sound for warning when an abnormality or a failure occurs during the analysis of the breath A sound, a buzzer sound and the like for notifying the result of evaluation of respiratory dynamics are output.

ROM80は、不揮発性の記憶装置(メモリ)であり、呼吸監視装置1のシステムプログラム等の各種のプログラムが記憶される。本実施形態において、ROM80には、主要なプログラムとして、CPU30によって読み出され、呼吸解析処理(図3参照)として実行される呼吸解析プログラム81が記憶されている。呼吸解析プログラム81は、呼吸動態評価処理(図4参照)として実行される呼吸動態評価プログラム811をサブルーチンとして含む。また、図示を省略するが、ROM80には、ガイド用の音声データも記憶されており、この音声データはガイド用の音声としてスピーカ60から音出力される。呼吸解析処理については、フローチャートを用いて詳細に後述する。   The ROM 80 is a non-volatile storage device (memory), and stores various programs such as a system program of the respiratory monitoring device 1. In the present embodiment, the ROM 80 stores a respiratory analysis program 81 that is read by the CPU 30 and executed as a respiratory analysis process (see FIG. 3) as a main program. The respiratory analysis program 81 includes a respiratory dynamics evaluation program 811 executed as a respiratory dynamics evaluation process (see FIG. 4) as a subroutine. Although not shown, the ROM 80 also stores audio data for guidance, and this audio data is output from the speaker 60 as audio for guidance. The respiratory analysis process will be described later in detail using a flowchart.

RAM90は、揮発性の記憶装置(メモリ)であり、CPU30により実行されるシステムプログラム、各種処理プログラム、各種処理の処理中データ、処理結果などを一時的に記憶するワークエリアを形成する。本実施形態において、RAM90には、呼吸波形データ91と、オフセットデータ93と、誤差補償呼吸波形データ95と、呼吸動態指標値データ97とが記憶される。本実施形態において、呼吸動態指標値データ97には、一回換気量データ971と、呼吸変動係数データ973とが含まれる。   The RAM 90 is a volatile storage device (memory), and forms a work area that temporarily stores a system program executed by the CPU 30, various processing programs, data being processed in various processing, processing results, and the like. In the present embodiment, the RAM 90 stores respiratory waveform data 91, offset data 93, error compensated respiratory waveform data 95, and respiratory dynamic index value data 97. In the present embodiment, the respiratory dynamic index value data 97 includes tidal volume data 971 and respiratory variation coefficient data 973.

3−1.第1実施例
(1)処理の流れ
図3は、CPU30がROM80に記憶されている呼吸解析プログラム81に従って実行する呼吸解析処理の流れを示すフローチャートである。
最初に、CPU30は、A/D変換器20から数値化(デジタル化)された呼吸圧の時系列データの取得を開始し、RAM90に呼吸波形データ91として記憶させる処理を開始する(ステップA1)。以後、時系列の呼吸データが、呼吸波形データ91に随時記憶されることになる。
3-1. First Embodiment (1) Process Flow FIG. 3 is a flowchart showing the flow of a respiration analysis process executed by the CPU 30 in accordance with a respiration analysis program 81 stored in the ROM 80.
First, the CPU 30 starts to acquire time-series data of the respiratory pressure digitized (digitized) from the A / D converter 20, and starts processing to store the respiratory waveform data 91 in the RAM 90 (step A1). . Thereafter, time-series respiratory data is stored in the respiratory waveform data 91 as needed.

次いで、CPU30は、呼吸データの取得開始から一定期間分(例えば1分間分)のデータが記憶されるまで待機する(ステップA3;No)。そして、一定期間分のデータが記憶されたと判定したならば(ステップA3;Yes)、基準タイミング設定部39が、最新の時刻に相当するタイミングを基準タイミングとして設定する(ステップA5)。   Next, the CPU 30 waits until data for a certain period (for example, one minute) is stored from the start of acquisition of respiratory data (step A3; No). If it is determined that data for a certain period has been stored (step A3; Yes), the reference timing setting unit 39 sets the timing corresponding to the latest time as the reference timing (step A5).

その後、オフセット推定部31が、オフセット推定処理として、ステップA5で設定された基準タイミングから遡って過去所定期間分(例えば10秒間分)の呼吸波形の呼吸データ(すなわち、A/D変換器20によるサンプリングデータ)を平均演算する処理を行ってオフセットを推定し、オフセットデータ93としてRAM90に記憶させる(ステップA7)。ここで、ステップA7における平均演算としては、例えば移動平均演算を適用することができる。具体的には、過去所定期間分の呼吸データを単純移動平均演算する処理を行って、オフセットを推定する。   After that, the offset estimation unit 31 performs respiration waveform respiration data for the past predetermined period (for example, for 10 seconds) retroactively from the reference timing set in step A5 (ie, by the A / D converter 20) as the offset estimation process. The sampling data is averaged to estimate the offset, and the offset data 93 is stored in the RAM 90 (step A7). Here, as the average calculation in step A7, for example, a moving average calculation can be applied. Specifically, the offset is estimated by performing a simple moving average calculation on the respiration data for a predetermined period in the past.

次いで、誤差補償呼吸波形演算部32は、RAM90に呼吸波形データ91として記憶されている呼吸波形と、オフセットデータ93として記憶されているオフセットとを用いて、誤差補償呼吸波形を演算し、誤差補償呼吸波形データ95としてRAM90に記憶させる(ステップA9)。   Next, the error-compensated respiratory waveform calculation unit 32 calculates an error-compensated respiratory waveform using the respiratory waveform stored as the respiratory waveform data 91 in the RAM 90 and the offset stored as the offset data 93, and compensates for the error. The respiration waveform data 95 is stored in the RAM 90 (step A9).

次いで、CPU30は、呼吸動態の評価タイミングであるか否かを判定する(ステップA11)。呼吸動態の評価タイミングは、例えば、評価期間として予め定められた期間の長さに相当する時間間隔(例えば5分間)が経過する毎のタイミングとすることができる。   Next, the CPU 30 determines whether or not it is a respiratory dynamics evaluation timing (step A11). The evaluation timing of the respiratory dynamics can be set, for example, every time a time interval (for example, 5 minutes) corresponding to the length of a period predetermined as the evaluation period elapses.

ステップA11において呼吸動態の評価タイミングではないと判定したならば(ステップA11;No)、CPU30は、ステップA3に戻り、再び一定期間分のデータが記憶されるまで待機する。   If it is determined in step A11 that it is not the evaluation timing of respiratory dynamics (step A11; No), the CPU 30 returns to step A3 and waits until data for a certain period is stored again.

一方、呼吸動態の評価タイミングであると判定したならば(ステップA11;Yes)、CPU30は、ROM90に呼吸解析プログラム81のサブルーチンとして記憶されている呼吸動態評価プログラム811に従って、呼吸動態評価処理を行う(ステップA13)。   On the other hand, if it is determined that it is the respiratory dynamics evaluation timing (step A11; Yes), the CPU 30 performs a respiratory dynamics evaluation process according to the respiratory dynamics evaluation program 811 stored as a subroutine of the respiratory analysis program 81 in the ROM 90. (Step A13).

図4は、呼吸動態評価処理の流れを示すフローチャートである。
まず、呼吸動態指標値算出部33は、誤差補償呼吸波形データ95に記憶された誤差補償呼吸波形に基づいて、所定の評価期間(例えば最新の5分間の期間)における被験者の一回換気量(Vt)を呼吸動態指標値として算出し、RAM90に一回換気量データ971として記憶させる(ステップB1)。具体的には、誤差補償呼吸波形における1周期分の呼吸波形を対象として、吸気一回換気量(Vti)を算出して、これを一回換気量データ971として記憶するものとする。なお、吸気一回換気量(Vti)に限らず、呼気一回換気量(Vte)を一回換気量データ971として記憶するようにしても良い。また、吸気一回換気量(Vti)及び呼気一回換気量(Vte)に基づいた計算値、例えば、(Vti+Vte)/2を、一回換気量データ971として記憶するようにしても良い。
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of the respiratory dynamics evaluation process.
First, the respiratory dynamic index value calculation unit 33 performs a tidal volume (i.e., a subject's tidal volume) in a predetermined evaluation period (for example, the latest period of 5 minutes) based on the error compensated respiratory waveform stored in the error compensated respiratory waveform data 95. Vt) is calculated as a respiratory dynamic index value and stored in the RAM 90 as tidal volume data 971 (step B1). Specifically, the inspiratory tidal volume (Vti) is calculated for the respiratory waveform for one cycle in the error compensated respiratory waveform, and is stored as the tidal volume data 971. In addition to the inspiratory tidal volume (Vti), the exhaled tidal volume (Vte) may be stored as the tidal volume data 971. A calculated value based on the inspiratory tidal volume (Vti) and the exhaled tidal volume (Vte), for example, (Vti + Vte) / 2 may be stored as the tidal volume data 971.

ここで、発明者らは、COPDの患者11名に対して、安静呼吸時の呼吸波形データを取得しつつ、呼吸回数(RR)及び一回換気量(Vt)を計測する実験を行った。実験期間中において、11症例中の2症例に関しては、患者に急性憎悪が認められる結果となった。このとき急性増悪を含む11症例全てに関して、安静呼吸時の呼吸回数(RR)は安定していたものの、急性増悪の2症例に関しては、一回換気量(Vt)にばらつきが認められた。かかる事象を勘案して、ステップB1では、呼吸動態指標値として一回換気量(Vt)を算出するようにしている。   Here, the inventors conducted an experiment to measure the number of breaths (RR) and the tidal volume (Vt) for 11 patients with COPD while acquiring breathing waveform data during rest breathing. During the experimental period, for 2 out of 11 cases, acute aversion was observed in the patient. At this time, the respiratory rate (RR) during rest breathing was stable in all 11 cases including acute exacerbations, but the tidal volume (Vt) was varied in two cases of acute exacerbations. Considering such an event, in step B1, a tidal volume (Vt) is calculated as a respiratory dynamic index value.

次いで、呼吸動態評価部35は、RAM90に記憶された評価期間分の一回換気量データ971を用いて、当該評価期間における被験者の一回換気量の平均値(以下、「一回換気量平均値」という。)及び標準偏差(以下、「一回換気量標準偏差」という。)を算出する(ステップB3)。   Next, the respiratory dynamics evaluation unit 35 uses the tidal volume data 971 for the evaluation period stored in the RAM 90, and uses the average value of the subject's tidal volume during the evaluation period (hereinafter, “tidal volume average”). Value ”) and standard deviation (hereinafter referred to as“ tidal volume standard deviation ”) are calculated (step B3).

その後、呼吸動態評価部35は、次式(1)に従って呼吸変動係数を算出し、RAM90に呼吸変動係数データ973として記憶させる(ステップB5)。本実施例では、呼吸変動係数を、一回換気量の変動係数と定義する。
呼吸変動係数=(一回換気量標準偏差÷一回換気量平均値)×100 ・・・(1)
Thereafter, the respiratory dynamic evaluation unit 35 calculates a respiratory variation coefficient according to the following equation (1), and stores it in the RAM 90 as the respiratory variation coefficient data 973 (step B5). In the present embodiment, the respiratory variation coefficient is defined as the variation coefficient of the tidal volume.
Respiration coefficient = (Standard deviation of tidal volume ÷ Average tidal volume) x 100 (1)

次いで、呼吸動態評価部35は、呼吸変動係数が所定の閾値以上であるか否かを判定する(ステップB7)。呼吸変動係数が所定の閾値以上となることは、呼吸変動係数が所定の高閾値条件を満たす場合の一例である。本願発明者が先行研究を行った結果に基づく知見によれば、呼吸変動係数が約25以上の値を示していれば(つまり、高閾値条件:呼吸変動係数≧約25)、被験者は呼吸困難の状態にあると評価してもよいことが明らかとなった。   Next, the respiratory dynamics evaluation unit 35 determines whether or not the respiratory variation coefficient is equal to or greater than a predetermined threshold (step B7). The breathing variation coefficient being equal to or greater than a predetermined threshold is an example when the breathing variation coefficient satisfies a predetermined high threshold condition. According to the knowledge based on the results of the inventor's previous research, the subject has difficulty breathing if the respiratory variation coefficient shows a value of about 25 or more (that is, high threshold condition: respiratory variation coefficient ≧ about 25). It became clear that it may be evaluated that it is in the state of.

そこで、ステップB7の判定結果が肯定判定である場合は(ステップB7;Yes)、呼吸動態評価部35は、被験者は呼吸困難ありと判定する(ステップB9)。それに対し、ステップB7の判定結果が否定判定である場合は(ステップB7;No)、呼吸動態評価部35は、被験者は呼吸困難なしと判定する(ステップB11)。ステップB9又はB11の後、CPU30は、呼吸動態評価処理を終了する。   Therefore, when the determination result in step B7 is affirmative (step B7; Yes), the respiratory dynamics evaluation unit 35 determines that the subject has difficulty breathing (step B9). On the other hand, when the determination result of step B7 is negative (step B7; No), the respiratory dynamics evaluation unit 35 determines that the subject has no dyspnea (step B11). After step B9 or B11, the CPU 30 ends the respiratory dynamics evaluation process.

図3の呼吸解析処理に戻り、呼吸動態評価処理を行ったならば、CPU30は、呼吸動態評価処理における評価が「呼吸困難あり」であるか否かを判定する(ステップA15)。そして、この条件を満たすと判定したならば(ステップA15;Yes)、報知制御部37が、報知処理を行う(ステップA17)。具体的には、被験者が呼吸困難であると推定される旨をディスプレイ50やランプ55、スピーカ60といった報知手段に報知させる制御を行う。例えば、呼吸困難であると推定される旨のメッセージをディスプレイ50に表示させる制御や、ランプ55を赤色に点灯或いは点滅させる制御、所定のブザー音をスピーカ60から音出力させるなどの制御を行う。   Returning to the respiration analysis process of FIG. 3, if the respiration dynamic evaluation process is performed, the CPU 30 determines whether or not the evaluation in the respiration dynamic evaluation process is “difficult to breathe” (step A15). If it is determined that this condition is satisfied (step A15; Yes), the notification control unit 37 performs notification processing (step A17). Specifically, control is performed to notify an informing means such as the display 50, the lamp 55, and the speaker 60 that the subject is estimated to be having difficulty breathing. For example, control for displaying a message indicating that breathing is difficult on the display 50, control for lighting or blinking the lamp 55 in red, and output of a predetermined buzzer sound from the speaker 60 are performed.

ステップA17の後、又は、ステップA15において条件を満たさないと判定したならば(ステップA15;No)、CPU30は、解析を終了するか否かを判定する(ステップA19)。例えば、操作キー40を介して被験者によって解析の終了が指示されたことを検知した場合に、解析を終了すると判定する。解析を継続すると判定したならば(ステップA19;No)、CPU30は、ステップA3に戻る。また、解析を終了すると判定したならば(ステップA19;Yes)、CPU30は、呼吸解析処理を終了する。   After step A17 or if it is determined in step A15 that the condition is not satisfied (step A15; No), the CPU 30 determines whether or not to end the analysis (step A19). For example, when it is detected that the end of the analysis is instructed by the subject via the operation key 40, it is determined that the analysis is ended. If it is determined that the analysis is to be continued (step A19; No), the CPU 30 returns to step A3. Moreover, if it determines with complete | finishing an analysis (step A19; Yes), CPU30 will complete | finish a respiration analysis process.

(2)実験結果
図5(1)は、呼吸波形及び誤差補償呼吸波形を実際に計測及び演算した実験結果の一例を示す図である。図5(1)は、圧力センサ10により検出された呼吸圧の波形である呼吸波形を示し、図5(2)は、本実施形態の手法を用いて演算した誤差補償呼吸波形を示す。各図において、横軸は時間tである。また、縦軸は呼吸圧であり、図5(1)の呼吸波形の呼吸圧をP1(t)とし、図5(2)の誤差補償呼吸波形の呼吸圧をP2(t)として図示・説明する。本実験では、オフセットの推定に用いる所定期間を「10秒間」の期間として設定した。
(2) Experimental Results FIG. 5A is a diagram showing an example of experimental results obtained by actually measuring and calculating the respiratory waveform and the error compensated respiratory waveform. FIG. 5 (1) shows a respiratory waveform that is a waveform of the respiratory pressure detected by the pressure sensor 10, and FIG. 5 (2) shows an error-compensated respiratory waveform calculated using the method of this embodiment. In each figure, the horizontal axis is time t. The vertical axis represents the respiratory pressure. The respiratory pressure of the respiratory waveform in FIG. 5 (1) is P1 (t), and the respiratory pressure of the error compensated respiratory waveform in FIG. 5 (2) is P2 (t). To do. In this experiment, a predetermined period used for offset estimation was set as a period of “10 seconds”.

図5(1)において、サンプルタイミングt1を基準タイミングとして設定した。そして、基準タイミングt1から遡って過去10秒間分の呼吸圧のデータを平均処理することで、オフセットOffset=ave(t1)を推定した。そして、図5(1)の呼吸波形の各サンプルタイミングにおける呼吸圧P1(t)からオフセットOffsetを減算することで呼吸圧P2(t)=P1(t)−Offsetを算出し、その時系列データを誤差補償呼吸波形として求めた結果が図5(2)である。   In FIG. 5A, the sample timing t1 is set as the reference timing. Then, the offset Offset = ave (t1) was estimated by averaging the respiratory pressure data for the past 10 seconds from the reference timing t1. Then, the respiratory pressure P2 (t) = P1 (t) −Offset is calculated by subtracting the offset Offset from the respiratory pressure P1 (t) at each sample timing of the respiratory waveform in FIG. FIG. 5B shows the result obtained as the error compensated respiratory waveform.

(3)作用効果
呼吸監視装置1において、圧力センサ10は、酸素濃縮器3から被験者に供給される供給酸素の流量による圧力を含む被験者の呼吸圧の変化(呼吸圧の時系列データ)を検出することにより、呼吸波形を取得する。オフセット推定部31は、圧力センサ10により検出された呼吸波形に基づいて、酸素濃縮器3により酸素を供給する際に経時的に変動して呼吸波形に重畳するオフセットを推定する。そして、誤差補償呼吸波形演算部32は、オフセット推定部31により推定されたオフセットを用いて、呼吸波形に重畳しているオフセットが補償された呼吸圧の時系列データである誤差補償呼吸波形を演算する。そして、呼吸動態指標値算出部33は、誤差補償呼吸波形演算部32により演算された誤差補償呼吸波形に基づいて、被験者の呼吸動態指標値を算出する。
(3) Effects In the respiratory monitoring device 1, the pressure sensor 10 detects a change in the respiratory pressure of the subject (time-series data of respiratory pressure) including the pressure due to the flow rate of supplied oxygen supplied from the oxygen concentrator 3 to the subject. To obtain a respiratory waveform. Based on the respiratory waveform detected by the pressure sensor 10, the offset estimation unit 31 estimates an offset that varies with time and is superimposed on the respiratory waveform when oxygen is supplied from the oxygen concentrator 3. Then, using the offset estimated by the offset estimation unit 31, the error compensation respiratory waveform calculation unit 32 calculates an error compensation respiratory waveform that is time-series data of the respiratory pressure compensated for the offset superimposed on the respiratory waveform. To do. Then, the respiratory dynamic index value calculation unit 33 calculates the respiratory dynamic index value of the subject based on the error compensated respiratory waveform calculated by the error compensated respiratory waveform calculation unit 32.

より具体的には、オフセット推定部31は、呼吸波形の一の基準タイミングから遡った所定期間分の呼吸波形の呼吸データ(呼吸圧データ)を平均演算する処理を行って、オフセットを推定する。酸素濃縮器3からは酸素供給用チューブ5aを介して被験者に酸素が供給され、被験者の呼吸が圧力検出用チューブ5bを介して圧力センサ10に入力される。この場合、a)酸素濃縮器3の吐出圧変動成分、b)酸素濃縮器3の設定流量を変更した場合に生ずる変動圧成分、c)圧力センサ10の温度ドリフト成分、d)圧力センサ10の経時ドリフト成分、e)鼻孔カニューラ5の折れ曲がりにより発生する背圧変動成分、f)鼻孔カニューラ5の装着状態に起因して発生する背圧変動成分、といったオフセットが誤差成分として呼吸波形に重畳する。これらの誤差成分を、呼吸波形の一の基準タイミングから遡った所定期間分の呼吸波形の呼吸データを平均演算処理することで推定する。そして、推定したオフセットを呼吸波形から減算することで、呼吸波形に重畳しているオフセットが補償された正しい呼吸波形を得ることができる。   More specifically, the offset estimation unit 31 estimates the offset by performing a process of averaging the respiration data (respiratory pressure data) of the respiration waveform for a predetermined period retroactive from one reference timing of the respiration waveform. From the oxygen concentrator 3, oxygen is supplied to the subject via the oxygen supply tube 5a, and the breath of the subject is input to the pressure sensor 10 via the pressure detection tube 5b. In this case, a) the discharge pressure fluctuation component of the oxygen concentrator 3, b) the fluctuation pressure component generated when the set flow rate of the oxygen concentrator 3 is changed, c) the temperature drift component of the pressure sensor 10, d) the pressure sensor 10 Offsets such as a drift component with time, e) a back pressure fluctuation component generated due to bending of the nostril cannula 5, and f) a back pressure fluctuation component generated due to the wearing state of the nostril cannula 5 are superimposed on the respiratory waveform as an error component. These error components are estimated by averaging the respiration data of the respiration waveform for a predetermined period going back from one reference timing of the respiration waveform. Then, by subtracting the estimated offset from the respiratory waveform, a correct respiratory waveform in which the offset superimposed on the respiratory waveform is compensated can be obtained.

ここで、単に呼吸回数(RR)を測定する場合には、上記のように呼吸波形に含まれるオフセット成分を推定するまでもなく、得られた呼吸波形を平滑化した後、微分処理を行うことにより容易且つ正確に呼吸回数(RR)を算出することが可能である。しかしながら、前述したように呼吸回数(RR)の測定のみでは患者の急性憎悪の検出が困難であることから、一回換気量(Vt)の測定が重要となる。そして、一回換気量(Vt)は、吸気一回換気量(Vti)や呼気一回換気量(Vte)にかかわるものであり、これら吸気一回換気量(Vti)や呼気一回換気量(Vte)は、前述したオフセット成分によって影響を受ける測定項目である。従って、一回換気量(Vt)に関しては、まずオフセット成分を推定し、そのオフセット成分を呼吸波形から除去した誤差補償後の呼吸波形に基づいて算出することが適切である。   Here, when simply measuring the number of respirations (RR), it is not necessary to estimate the offset component included in the respiration waveform as described above, and after the obtained respiration waveform is smoothed, differential processing is performed. Thus, the number of breaths (RR) can be calculated easily and accurately. However, as described above, since it is difficult to detect acute aversion of a patient only by measuring the number of breaths (RR), it is important to measure the tidal volume (Vt). The tidal volume (Vt) relates to the inspiratory tidal volume (Vti) and the exhaled tidal volume (Vte), and these inspiratory tidal volume (Vti) and expiratory tidal volume ( Vte) is a measurement item affected by the offset component described above. Therefore, regarding the tidal volume (Vt), it is appropriate to first calculate an offset component and then calculate based on the error compensated respiratory waveform obtained by removing the offset component from the respiratory waveform.

また、呼吸動態指標値算出部33が、被験者の一回喚気量及び呼吸変動係数を呼吸動態指標値として算出する。そして、呼吸動態評価部35が、呼吸動態指標値算出部33によって算出された呼吸変動係数が所定の高閾値条件を満たすか否かを判定し、その判定の結果が肯定判定である場合に、被験者は呼吸困難の状態にあると評価する。そして、この場合は、報知制御部37が、被験者が呼吸困難の状態にあると評価した旨を、ディスプレイ50やランプ55、スピーカ60といった報知手段に報知させるように制御する。これにより、被験者の病態・病状及び呼吸動態を精密に評価した上で、その評価の結果を被験者に報知することができる。従って、被験者は自身が呼吸困難の状態にあるかどうかを知ることができ、病状や病態の把握が容易となる。   Further, the respiratory dynamic index value calculation unit 33 calculates the amount of breathing and the respiratory variation coefficient of the subject as the respiratory dynamic index value. Then, the respiratory dynamics evaluation unit 35 determines whether the respiratory variation coefficient calculated by the respiratory dynamics index value calculation unit 33 satisfies a predetermined high threshold condition, and when the determination result is affirmative determination, The subject is assessed as having difficulty breathing. In this case, the notification control unit 37 controls the notification means such as the display 50, the lamp 55, and the speaker 60 to notify that the subject has evaluated that the subject is in a difficult breathing state. Thus, the subject's condition / pathology and respiratory dynamics can be accurately evaluated, and the result of the evaluation can be notified to the subject. Therefore, the test subject can know whether or not he / she is in a difficult breathing state, and it becomes easy to grasp the medical condition and condition.

なお、呼吸動態指標値算出部33が算出する呼吸動態指標値は、上記の一回換気量の呼吸変動係数に限られないことは勿論であり、分時換気量(MV)の呼吸変動係数等の、換気量に係る他の測定項目を算出するようにしても良い。そして、呼吸動態評価部35が、これらの呼吸動態指標値に基づいて、被験者の呼吸動態を評価してもよい。この場合は、上記の実施例と同様に、呼吸動態評価部35による評価の結果を、報知制御手段37が、ディスプレイ50やランプ55、スピーカ60といった報知手段に報知させる制御を行えばよい。   Of course, the respiratory dynamic index value calculated by the respiratory dynamic index value calculation unit 33 is not limited to the respiratory fluctuation coefficient of the tidal volume, and the respiratory fluctuation coefficient of the minute ventilation (MV), etc. Other measurement items related to the ventilation amount may be calculated. And the respiratory dynamics evaluation part 35 may evaluate a subject's respiratory dynamics based on these respiratory dynamics index values. In this case, similarly to the above-described embodiment, the notification control unit 37 may control the notification unit 37 such as the display 50, the lamp 55, and the speaker 60 to notify the result of the evaluation by the respiratory dynamic evaluation unit 35.

3−2.第2実施例
第2実施例は、オフセット推定部31が、第1実施例とは異なるオフセット推定処理を行って、オフセットを推定する実施例である。図示は省略するが、本実施例では、上記の呼吸監視装置1のROM80に、呼吸解析プログラム81に代えて第2の呼吸解析プログラムが記憶されていることとして説明する。
3-2. Second Example The second example is an example in which the offset estimation unit 31 estimates an offset by performing an offset estimation process different from that of the first example. Although illustration is omitted, in the present embodiment, it is assumed that the second respiratory analysis program is stored in the ROM 80 of the respiratory monitoring device 1 in place of the respiratory analysis program 81.

(1)処理の流れ
図6は、CPU30が、ROM80に記憶されている第2の呼吸解析プログラムに従って実行する第2の呼吸解析処理の流れを示すフローチャートである。なお、図3の呼吸解析処理と同一のステップについては同一の符号を付して、再度の説明を省略する。
(1) Process Flow FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the second respiration analysis process executed by the CPU 30 in accordance with the second respiration analysis program stored in the ROM 80. Note that the same steps as those in the breath analysis process of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will not be repeated.

ステップA1において呼吸波形の取得を開始した後、CPU30は、一定期間分(例えば3〜6時間分)の呼吸波形のデータがRAM90に記憶されたか否かを判定する(ステップC3)。CPU30は、一定期間分のデータが記憶されるまで待機し(ステップC3;No)、一定期間分のデータがRAM90に記憶されたと判定したらならば(ステップC3;Yes)、当該一定期間の中から呼吸動態の評価の対象とする評価期間を設定する(ステップC5)。本実施例では、5分間の時間で区切られるタイミングを評価期間として設定することとして説明する。   After starting the acquisition of the respiratory waveform in Step A1, the CPU 30 determines whether or not the respiratory waveform data for a certain period (for example, 3 to 6 hours) is stored in the RAM 90 (Step C3). The CPU 30 waits until data for a certain period is stored (step C3; No). If it is determined that data for a certain period has been stored in the RAM 90 (step C3; Yes), the CPU 30 starts from the certain period. An evaluation period for which respiratory dynamics is to be evaluated is set (step C5). In the present embodiment, description will be made assuming that the timing divided by the time of 5 minutes is set as the evaluation period.

次いで、CPU30は、ステップC5で設定した各評価期間について、ループAの処理を行う(ステップC7〜C17)。ループAの処理では、基準タイミング設定部39が、
当該評価期間について基準タイミングを設定する(ステップC9)。例えば、当該評価期間の中央の時刻に相当するタイミングを基準タイミングとして設定する。
Next, the CPU 30 performs a loop A process for each evaluation period set in step C5 (steps C7 to C17). In the process of loop A, the reference timing setting unit 39
A reference timing is set for the evaluation period (step C9). For example, a timing corresponding to the central time of the evaluation period is set as the reference timing.

次いで、オフセット推定部31は、オフセット推定処理として、次のステップC11〜C15の処理を行う。具体的には、ステップC9で設定された基準タイミングから遡って第1の所定期間分のデータを積分近似演算する第1の積分近似演算処理を行って第1のオフセットを推定する(ステップC11)。具体的には、第1の所定期間分の呼吸波形の呼吸データを積分する一次関数を算出する。この一次関数は、第1の所定期間をΔXとし、ΔXの期間において呼吸データを積分した積分値をΔYとしたときの、ΔXとΔYとの関係に基づいて算出される。そして、算出した一次関数の傾きを第1のオフセットと推定する。   Subsequently, the offset estimation part 31 performs the process of following step C11-C15 as an offset estimation process. More specifically, the first offset is estimated by performing a first integral approximation calculation process for integrating and calculating data for a first predetermined period retroactively from the reference timing set in step C9 (step C11). . Specifically, a linear function that integrates the respiration data of the respiration waveform for the first predetermined period is calculated. This linear function is calculated based on the relationship between ΔX and ΔY, where ΔX is the first predetermined period and ΔY is an integrated value obtained by integrating the respiratory data in the period of ΔX. Then, the calculated slope of the linear function is estimated as the first offset.

同様に、オフセット推定部31は、ステップC9で設定された基準タイミング以降の第2の所定期間分のデータを積分近似演算する第2の積分近似演算処理を行って第2のオフセットを推定する(ステップC13)。具体的には、第2の所定期間分の呼吸波形の呼吸データを積分する一次関数を算出する。この一次関数は、第2の所定期間をΔXとし、ΔXの期間において呼吸データを積分した積分値をΔYとしたときの、ΔXとΔYとの関係に基づいて算出される。そして、算出した一次関数の傾きを第2のオフセットと推定する。本実施例では、第1の所定期間と第2の所定期間とを同じ長さの時間の期間として設定することとして説明する。具体的には、例えば、第1の所定期間及び第2の所定期間を、基準タイミングを基準とする前後5秒間の期間として設定する。   Similarly, the offset estimation unit 31 estimates a second offset by performing a second integral approximation calculation process that performs integral approximation calculation on data for a second predetermined period after the reference timing set in step C9 ( Step C13). Specifically, a linear function that integrates the respiration data of the respiration waveform for the second predetermined period is calculated. This linear function is calculated based on the relationship between ΔX and ΔY, where ΔX is the second predetermined period, and ΔY is an integrated value obtained by integrating the respiratory data in the period of ΔX. Then, the calculated slope of the linear function is estimated as the second offset. In the present embodiment, the first predetermined period and the second predetermined period will be described as being set as the same time period. Specifically, for example, the first predetermined period and the second predetermined period are set as a period of 5 seconds before and after the reference timing.

次いで、オフセット推定部31は、第1の積分近似演算処理で推定された第1のオフセットと、第2の積分近似演算処理で推定された第2のオフセットとを用いて、最終的なオフセットを推定する(ステップC15)。具体的には、例えば、第1のオフセットと第2のオフセットとを加算平均し、その結果を最終的なオフセットと推定して、RAM90にオフセットデータ93として記憶させる。そして、誤差補償呼吸波形の演算(ステップA9)及び呼吸動態評価処理(ステップA13)を行った後、CPU30は、次の評価期間へと処理を移行する。   Next, the offset estimation unit 31 uses the first offset estimated in the first integral approximation calculation process and the second offset estimated in the second integral approximation calculation process to calculate a final offset. Estimate (step C15). Specifically, for example, the first offset and the second offset are added and averaged, and the result is estimated as the final offset and stored in the RAM 90 as the offset data 93. Then, after calculating the error compensated respiratory waveform (step A9) and the respiratory dynamics evaluation process (step A13), the CPU 30 shifts the process to the next evaluation period.

全ての評価期間についてステップC7〜17の処理を行ったならば、CPU30は、呼吸困難ありと評価された評価期間が存在したか否かを判定し(ステップC19)、存在しなかったと判定した場合は(ステップC19;No)、ステップA19へと処理を移行する。また、呼吸困難ありと評価された評価期間が存在したと判定した場合は(ステップC19;Yes)、報知制御部37が報知処理を行った後(ステップA17)、ステップA19へと移行する。   If the processes in steps C7 to C17 are performed for all the evaluation periods, the CPU 30 determines whether or not there is an evaluation period evaluated as having difficulty breathing (step C19), and determines that it has not existed. (Step C19; No), the process proceeds to Step A19. When it is determined that there is an evaluation period evaluated as having difficulty breathing (step C19; Yes), the notification control unit 37 performs notification processing (step A17), and then the process proceeds to step A19.

この第2の呼吸解析処理は、ある程度長い期間の被験者の呼吸波形のデータを取得してメモリに蓄積的に記憶しておき、その後に、後処理として誤差補償呼吸波形を演算及び呼吸動態の評価を行う処理である。   In this second respiration analysis process, data on the respiration waveform of the subject over a relatively long period is acquired and stored in a memory, and thereafter, an error-compensated respiration waveform is calculated as post-processing and evaluation of respiration dynamics. It is a process to perform.

(2)実験結果
図7は、呼吸波形及び誤差補償呼吸波形を実際に計測及び演算した実験結果の一例を示す図である。図7(1)は圧力センサ10により検出された呼吸波形を示し、図7(2)は積分近似処理を行うことで得られた近似直線を示し、図7(3)は最終的に演算された誤差補償呼吸波形を示す。各図において、横軸は時間tである。また、縦軸は呼吸圧であり、図7(1)の呼吸波形の呼吸圧をP1(t)とし、図7(3)の誤差補償呼吸波形の呼吸圧をP2(t)として図示・説明する。本実験では、オフセットの推定に用いる第1の所定期間と第2の所定期間とを、同じ「5秒間」の期間として設定した。
(2) Experimental Results FIG. 7 is a diagram illustrating an example of experimental results obtained by actually measuring and calculating the respiratory waveform and the error compensated respiratory waveform. FIG. 7 (1) shows the respiration waveform detected by the pressure sensor 10, FIG. 7 (2) shows an approximate straight line obtained by performing integral approximation processing, and FIG. 7 (3) is finally calculated. The error compensated breathing waveform is shown. In each figure, the horizontal axis is time t. The vertical axis represents the respiratory pressure. The respiratory pressure of the respiratory waveform in FIG. 7 (1) is P1 (t), and the respiratory pressure of the error compensated respiratory waveform in FIG. 7 (3) is P2 (t). To do. In this experiment, the first predetermined period and the second predetermined period used for offset estimation were set as the same period of “5 seconds”.

図7(1)において、サンプルタイミングt2を基準タイミングとして設定した。そして、サンプルタイミングt2から遡った5秒間分の呼吸圧P1(t)のデータを積分近似演算する第1の積分近似演算処理を行うとともに、時刻t2以降の5秒間分の呼吸圧P1(t)のデータを積分近似演算する第2の積分近似演算処理を行った。その結果、図7(2)に示すような近似直線が得られた。図7(2)において実線で示した直線は、第1の積分近似演算処理を行うことで得られた第1の近似直線を示す。また、図7(2)において点線で示した直線は、第2の積分近似演算処理を行うことで得られた第2の近似直線を示す。   In FIG. 7A, the sample timing t2 is set as the reference timing. Then, a first integral approximation calculation process for integrating and calculating the respiratory pressure P1 (t) data for 5 seconds traced back from the sample timing t2 is performed, and the respiratory pressure P1 (t) for 5 seconds after time t2. A second integral approximation calculation process for performing integral approximation calculation on the data was performed. As a result, an approximate straight line as shown in FIG. 7 (2) was obtained. A straight line indicated by a solid line in FIG. 7B indicates a first approximate straight line obtained by performing the first integral approximation calculation process. Further, the straight line indicated by a dotted line in FIG. 7B is a second approximate straight line obtained by performing the second integral approximation calculation process.

ここで、オフセットの平均値は、常に同じ値が加算されるため、この第1の近似直線の傾きを第1のオフセットOffset1とし、第2の近似直線の傾きを第2のオフセットOffset2とした。そして、第1のオフセットOffset1と第2のオフセットOffset2とを加算平均した値をオフセットOffsetと推定した。最後に、図7(1)の呼吸波形の各サンプルタイミングにおける呼吸圧P1(t)からオフセットOffsetを減算して呼吸圧P2(t)=P1(t)−Offsetを算出し、その時系列データを誤差補償呼吸波形として求めた結果が図7(3)である。   Here, since the same value is always added as the average value of the offset, the slope of the first approximate line is set as the first offset Offset1, and the slope of the second approximate line is set as the second offset Offset2. A value obtained by averaging the first offset Offset1 and the second offset Offset2 was estimated as the offset Offset. Finally, the offset Offset is subtracted from the respiratory pressure P1 (t) at each sample timing of the respiratory waveform in FIG. 7 (1) to calculate the respiratory pressure P2 (t) = P1 (t) −Offset, and the time series data is obtained. FIG. 7 (3) shows the result obtained as the error compensated respiratory waveform.

(3)作用効果
呼吸監視装置1において、オフセット推定部31が、基準タイミングから遡った第1の所定期間分の呼吸波形の呼吸データを積分近似演算する第1の積分近似演算処理を行う。また、オフセット推定部31が、基準タイミング以降の第2の所定期間分の呼吸データを積分近似演算する第2の積分近似演算処理を行う。そして、第1の積分近似演算処理で演算された第1のオフセットと第2の積分近似演算処理で演算された第2のオフセットとを用いて、オフセットを推定する。基準タイミングを基準とする前後の所定期間分の呼吸波形の呼吸データを積分近似処理し、それらの結果を用いることで、誤差成分の推定の正確性を一層向上させることができる。
(3) Effects In the respiratory monitoring device 1, the offset estimation unit 31 performs a first integral approximation calculation process that performs integral approximation calculation on the respiratory data of the respiratory waveform for the first predetermined period that goes back from the reference timing. Moreover, the offset estimation part 31 performs the 2nd integral approximation calculation process which carries out integral approximation calculation of the respiration data for the 2nd predetermined period after a reference | standard timing. Then, the offset is estimated using the first offset calculated in the first integral approximation calculation process and the second offset calculated in the second integral approximation calculation process. By integrating and approximating the respiration data of the respiration waveform for a predetermined period before and after the reference timing, and using these results, the accuracy of the error component estimation can be further improved.

4.変形例
本発明を適用可能な実施例は、上記の実施例に限定されることなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることは勿論である。以下、変形例について説明するが、上記の実施例と同一の構成やフローチャートの同一のステップについては同一の符号を付して、再度の説明を省略する。
4). Modifications Embodiments to which the present invention can be applied are not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention. Hereinafter, although a modification is demonstrated, the same code | symbol is attached | subjected about the same step as the said Example and the same structure as said Example, and description for the second time is abbreviate | omitted.

4−1.呼吸波形の取得
上記の実施形態では、圧力センサ10を用いて被験者の呼吸波形を取得することとして説明したが、圧力センサ10の代わりに、例えば差圧型流量計を用いて、被験者の呼吸波形を取得することとしてもよい。
4-1. Acquisition of Respiration Waveform In the above embodiment, it has been described that the respiration waveform of the subject is acquired using the pressure sensor 10, but instead of the pressure sensor 10, for example, the respiration waveform of the test subject is acquired using a differential pressure type flow meter. It is good also as acquiring.

また、上記の実施形態では、圧力センサ10を1のルアーコネクタにおける圧力を検出可能な圧力センサとして説明したが、その代わりに、2つのルアーコネクタ間の差圧を検出可能な差圧センサを用いるようにしても良い。この場合には、一方のルアーコネクタに呼吸圧検出用チューブ5bを接続し、他方のルアーコネクタは大気開放されることにより、差圧センサでは、大気圧と、呼吸圧検出用チューブ5b内の圧力との差圧が検出されることになる。   In the above embodiment, the pressure sensor 10 has been described as a pressure sensor that can detect the pressure at one luer connector. Instead, a differential pressure sensor that can detect a differential pressure between two luer connectors is used. You may do it. In this case, the respiratory pressure detection tube 5b is connected to one luer connector, and the other luer connector is opened to the atmosphere, so that in the differential pressure sensor, the atmospheric pressure and the pressure in the respiratory pressure detection tube 5b are detected. Is detected.

4−2.呼吸動態の評価
上記の実施形態では、一回換気量の変動係数として定義される呼吸変動係数に基づいて被験者が呼吸困難の状態にあるか否かの評価を行うこととして説明したが、被験者の呼吸動態の評価の方法はこれに限られないことは勿論である。例えば、一回換気量の変動係数の代わりに分時換気量の変動係数を呼吸変動係数として算出し、これを用いて被験者が呼吸困難の状態にあるか否かを評価してもよい。また、一呼吸毎の吸気時間や呼気時間、一回呼吸時間といった呼吸動態指標値に基づいて、被験者の病態・病状や呼吸動態を評価することとしてもよい。
4-2. Evaluation of respiratory dynamics In the above embodiment, it has been described that the subject is evaluated whether or not the subject is in a state of difficulty in breathing based on the respiratory variation coefficient defined as the variation coefficient of the tidal volume. Of course, the method of evaluating respiratory dynamics is not limited to this. For example, the fluctuation coefficient of minute ventilation may be calculated as the respiratory fluctuation coefficient instead of the fluctuation coefficient of tidal volume, and this may be used to evaluate whether or not the subject is in a difficult breathing state. Moreover, it is good also as evaluating a test subject's pathological condition, a medical condition, and respiratory dynamics based on the respiratory dynamics index values, such as inhalation time for every breath, expiration time, and tidal time.

4−3.報知手段
被験者の呼吸動態の評価結果を報知する報知手段は、上記の実施形態で説明したディスプレイ50やランプ55、スピーカ60に限られない。また、必ずしもこれら全ての報知手段を呼吸監視装置1に具備させる必要はなく、これらのうち少なくとも何れか1つの報知手段を呼吸監視装置1に具備させればよいのであって、適宜設計変更可能であることは言うまでもない。
4-3. Notifying means The notifying means for notifying the evaluation result of the respiratory dynamics of the subject is not limited to the display 50, the lamp 55, and the speaker 60 described in the above embodiment. In addition, it is not always necessary to provide all of these notification means in the respiration monitoring device 1, and it is sufficient that at least one of these notification means is provided in the respiration monitoring device 1, and the design can be changed as appropriate. Needless to say.

4−4.オフセット推定処理
上記の第1実施例では、オフセット推定処理として、所定期間分の呼吸データを単純移動平均演算する処理を行ってオフセットを推定したが、オフセットを推定するための平均演算処理はこれに限られるわけではない。例えば、単純移動平均演算に代えて、加重移動平均演算を行ってオフセットを推定することとしてもよい。この場合は、加重移動平均として、例えば、線形加重移動平均を適用することとし、基準タイミングの呼吸データに対する重みが最も高くなるように呼吸データに対する重み付けを行って、加重移動平均演算を行うようにすることができる。
なお、上記の単純移動平均や加重移動平均に限らず、指数移動平均を行うこととしてもよく、オフセットを推定するための平均演算処理は適宜設定変更可能である。
4-4. Offset estimation process In the first embodiment described above, the offset estimation process is performed by performing a simple moving average calculation on the respiration data for a predetermined period, but the average calculation process for estimating the offset is performed here. It is not limited. For example, the offset may be estimated by performing a weighted moving average calculation instead of the simple moving average calculation. In this case, for example, a linear weighted moving average is applied as the weighted moving average, and weighting is performed on the respiration data so that the weight on the respiration data at the reference timing becomes the highest, and the weighted moving average calculation is performed. can do.
It should be noted that not only the above-mentioned simple moving average and weighted moving average but also exponential moving average may be performed, and the average calculation processing for estimating the offset can be appropriately changed.

また、上記の第2実施例では、第1のオフセットと第2のオフセットとを加算平均した値を最終的なオフセットと推定することとして説明したが、オフセットの推定方法はこれに限られない。例えば、第1のオフセットと第2のオフセットとを単純に加算平均するのではなく、第1のオフセットと第2のオフセットとを加重平均してオフセットを推定してもよい。つまり、第1のオフセットに対する重みを“α”とし、第2のオフセットに対する重みを“β”として(但し、α+β=1)、αとβの値を可変に設定して加重平均を行って、オフセットを推定してもよい。   In the second embodiment, the value obtained by averaging the first offset and the second offset is estimated as the final offset. However, the offset estimation method is not limited to this. For example, instead of simply adding and averaging the first offset and the second offset, the offset may be estimated by weighted averaging the first offset and the second offset. In other words, the weight for the first offset is “α”, the weight for the second offset is “β” (where α + β = 1), the values of α and β are variably set, and the weighted average is performed. An offset may be estimated.

また、第1のオフセットと第2のオフセットとを用いてオフセットを推定するのではなく、第1のオフセットを最終的なオフセットと推定してもよいことは勿論であるし、第2のオフセットを最終的なオフセットと推定してもよいことは勿論である。つまり、基準タイミングから遡った所定期間分の呼吸データを積分近似演算処理することで誤差成分を推定してもよいし、基準タイミング以降の所定期間分の呼吸データを積分近似演算処理することで誤差成分を推定してもよい。   In addition, the first offset and the second offset are not used to estimate the offset, but the first offset may be estimated as the final offset. Of course, the final offset may be estimated. In other words, the error component may be estimated by performing integral approximation calculation processing on respiration data for a predetermined period retroactive from the reference timing, or error by performing integral approximation calculation processing on respiration data for a predetermined period after the reference timing. Components may be estimated.

4−5.基準タイミングの設定
上記の第1実施例では、一定期間分の呼吸データが記憶された後に、基準タイミング設定部39が最新の時刻を基準タイミングとして設定することとして説明したが、基準タイミング設定部39がリアルタイムに基準タイミングを設定更新することとしてよい。つまり、一定期間分の呼吸データが記憶されるのを待って基準タイミングを設定するのではなく、呼吸データが取得される毎に随時最新の時刻に相当するタイミングを基準タイミングとして設定してもよい。
4-5. Although the reference timing setting unit 39 sets the latest time as the reference timing after the respiration data for a certain period has been stored in the first embodiment, the reference timing setting unit 39 has been described. The reference timing may be set and updated in real time. In other words, instead of waiting for breathing data for a certain period to be stored and setting the reference timing, a timing corresponding to the latest time may be set as the reference timing whenever breathing data is acquired. .

4−6.所定期間の設定
酸素濃縮器3から供給される酸素の量は一定であるとは限らないため、供給酸素やノイズに相当する誤差成分であるオフセットは経時的に変化し得る。そこで、呼吸波形の中から類似的な変化傾向を示す波形部分(以下、「類似変化傾向波形部分」という。)を判定し、判定した波形部分に基づいて所定期間を可変に設定することとしてもよい。
4-6. Setting of a predetermined period Since the amount of oxygen supplied from the oxygen concentrator 3 is not always constant, the offset, which is an error component corresponding to supplied oxygen and noise, can change over time. Therefore, it is also possible to determine a waveform portion showing a similar change tendency (hereinafter referred to as “similar change tendency waveform portion”) from the respiratory waveform and variably set the predetermined period based on the determined waveform portion. Good.

この場合、図示は省略するが、CPU30の機能部として、呼吸波形の中から類似的な変化傾向を示す波形部分を判定する類似変化傾向波形部分判定部を構成する。また、CPU30の機能部として、オフセットの推定に用いる所定期間を可変に設定する期間設定部を構成する。そして、期間設定部が、類似変化傾向波形部分判定部により判定された波形部分に基づいて、所定期間を可変に設定する。   In this case, although not shown in the figure, as a function unit of the CPU 30, a similar change tendency waveform portion determination unit that determines a waveform portion showing a similar change tendency from the respiratory waveform is configured. Moreover, the function setting part of CPU30 comprises the period setting part which sets the predetermined period used for offset estimation variably. The period setting unit variably sets the predetermined period based on the waveform portion determined by the similar change tendency waveform portion determination unit.

類似変化傾向波形部分の判定は、例えば、呼吸波形の極大値(極大ピーク)と極小値(極小ピーク)との差を算出し、この差が所定の閾値以下(或いは閾値未満)となる波形部分を類似変化傾向波形部分と判定するなどすることができる。また、呼気と吸気のそれぞれについて、例えば呼吸波形の呼吸データに対して最小二乗法を用いて近似直線を求め、呼気と吸気のそれぞれについて、近似直線の傾きの差が所定の閾値以下(或いは閾値未満)となる波形部分を類似変化傾向波形部分と判定するようにしてもよい。なお、上記の2つの手法を併用することにしてもよく、この場合は類似変化傾向波形部分の判定の正確性を一層向上させることができる。   The determination of the similar change tendency waveform portion is, for example, calculating the difference between the maximum value (maximum peak) and the minimum value (minimum peak) of the respiratory waveform, and the waveform portion where the difference is equal to or less than a predetermined threshold (or less than the threshold) Can be determined as a similar change tendency waveform portion. For each of exhalation and inspiration, for example, an approximate straight line is obtained by using the least square method for the respiration data of the respiration waveform, and the difference between the slopes of the approximate line for each of exhalation and inspiration is equal to or less than a predetermined threshold (or threshold value). May be determined as a similar change tendency waveform portion. Note that the above two methods may be used in combination, and in this case, the accuracy of determination of the similar change tendency waveform portion can be further improved.

これらの場合は、例えば、基準タイミング設定部39が、類似変化傾向波形部分判定部により判定された類似変化傾向波形部分に対応するサンプルタイミングのうちの最新のタイミングを基準タイミングとして設定する。そして、期間設定部が、当該類似変化傾向波形部分の一部又は全部に相当する期間を、オフセットの推定に用いる所定期間として設定する。類似変化傾向波形部分の時間的な長さは随時変化するため、オフセットに用いる所定期間も、その都度可変に設定されることになる。   In these cases, for example, the reference timing setting unit 39 sets the latest timing among the sample timings corresponding to the similar change tendency waveform portion determined by the similar change tendency waveform portion determination unit as the reference timing. Then, the period setting unit sets a period corresponding to a part or all of the similar change tendency waveform portion as a predetermined period used for offset estimation. Since the time length of the similar change tendency waveform portion changes at any time, the predetermined period used for the offset is also set to be variable each time.

また、第2実施例では、第1の所定期間と第2の所定期間とを同じ長さの期間とすることとして説明したが、必ずしも同じ長さの期間とする必要はなく、異なる長さの期間として設定することとしてもよい。この場合、上記と同様の手法を用いて類似変化傾向波形部分を判定し、その判定結果に基づいて、第1の所定期間と第2の所定期間とを可変に設定することとしてもよい。   In the second embodiment, the first predetermined period and the second predetermined period have been described as having the same length. However, it is not always necessary to have the same length. It is good also as setting as a period. In this case, the similar change tendency waveform portion may be determined using the same method as described above, and the first predetermined period and the second predetermined period may be variably set based on the determination result.

1 呼吸監視装置
3 酸素濃縮器
5 鼻孔カニューラ
5a 酸素供給用チューブ
5b、5c 呼吸圧検出用チューブ
10 圧力センサ
20 A/D変換器
30 CPU
40 操作キー
50 ディスプレイ
55 ランプ
60 スピーカ
80 ROM
90 RAM
100 呼吸監視システム
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Respiration monitoring apparatus 3 Oxygen concentrator 5 Nostril cannula 5a Oxygen supply tube 5b, 5c Respiratory pressure detection tube 10 Pressure sensor 20 A / D converter 30 CPU
40 operation keys 50 display 55 lamp 60 speaker 80 ROM
90 RAM
100 Respiration monitoring system

Claims (7)

酸素供給器から被験者に酸素が供給されている状態における呼吸波形を取得する取得手段と、
前記呼吸波形における所定期間分の呼吸データを用いた誤差推定処理を行うことにより、経時的に変動する誤差成分を推定する推定手段と、
前記推定手段により推定された誤差成分に基づいて誤差補償呼吸波形を演算する演算手段と、
記誤差補償呼吸波形に基づいて吸動態指標値を算出する算出手段と、
を備えた呼吸監視装置。
An acquisition means for acquiring a respiratory waveform in a state where oxygen is supplied to the subject from the oxygen supply device;
By performing the error estimation process using the respiration data for a predetermined period in the respiratory waveform, and estimating means for estimating a time fluctuating error component,
A computing means for computing an error-compensated respiratory waveform based on the error component estimated by the estimating means;
Calculation means for calculating the respiration dynamics index value based on the previous SL error compensation respiratory waveform,
A respiratory monitoring device.
前記誤差推定処理は、前記呼吸波形における基準タイミングから遡った所定期間分の吸データを平均演算する処理を含む、
請求項に記載の呼吸監視装置。
The error estimation process includes a process of averaging calculating the respiration data for a predetermined period going back from the reference timing in the respiratory waveform,
The respiratory monitoring device according to claim 1 .
前記誤差推定処理は、前記呼吸波形における基準タイミングから遡った所定期間分の吸データを積分近似演算する処理を含む、
請求項に記載の呼吸監視装置。
The error estimation process includes a process for integrating approximate calculation of respiration data for a predetermined period going back from the reference timing in the respiratory waveform,
The respiratory monitoring device according to claim 1 .
前記誤差推定処理は、
前記呼吸波形における基準タイミングから遡った第1の所定期間分の吸データを積分近似演算する第1の積分近似演算処理と、
前記基準タイミング以降の第2の所定期間分の吸データを積分近似演算する第2の積分近似演算処理と、
を含み、前記第1の積分近似演算処理の結果と前記第2の積分近似演算処理の結果とを用いて、前記誤差成分を推定する処理である、
請求項に記載の呼吸監視装置。
The error estimation process includes:
A first integral approximation calculation process of the first integral approximation calculates respiration data for a predetermined period going back from the reference timing in the respiratory waveform,
A second integral approximation calculation processing for the integral approximation calculates a second respiration data for a predetermined period after the reference timing,
And using the result of the first integral approximation calculation process and the result of the second integral approximation calculation process to estimate the error component,
The respiratory monitoring device according to claim 1 .
前記基準タイミングをリアルタイムに設定更新する基準タイミング設定手段を更に備えた、
請求項2〜4の何れか一項に記載の呼吸監視装置。
A reference timing setting means for setting and updating the reference timing in real time;
The respiratory monitoring device according to any one of claims 2 to 4 .
前記呼吸波形の中から類似的な変化傾向を示す波形部分を判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された波形部分に基づいて、前記所定期間を可変に設定する期間設定手段と、
を更に備えた、
請求項1〜5の何れか一項に記載の呼吸監視装置。
Determination means for determining a waveform portion showing a similar change tendency from the respiratory waveform;
A period setting means for variably setting the predetermined period based on the waveform portion determined by the determination means;
Further comprising
The respiratory monitoring device according to any one of claims 1 to 5 .
酸素供給器から被験者に酸素が供給されている状態における呼吸波形を取得することと、
前記呼吸波形における所定期間分の呼吸データを用いた誤差推定処理を行うことにより、経時的に変動する誤差成分を推定することと、
推定した誤差成分に基づいて誤差補償呼吸波形を演算することと、
記誤差補償呼吸波形に基づいて吸動態指標値を算出することと、
を含む呼吸監視方法。
Acquiring a respiratory waveform in a state where oxygen is supplied to the subject from the oxygen supply device;
Estimating an error component that varies over time by performing an error estimation process using respiration data for a predetermined period in the respiration waveform ;
And computing the erroneous difference compensation respiratory waveform based on the estimated error component,
And calculating the respiration dynamics index value based on the previous SL error compensation respiratory waveform,
Respiratory monitoring method.
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