CN101959455A - 呼吸阻抗测量装置及其测量方法、呼吸阻抗显示方法 - Google Patents

Abstract

能够进行噪声去除并以极高的精度连续测量呼吸阻抗。通过扬声器(21)，对口腔内施加基于振荡波的空气振动压，该振荡波是被频率抽取为仅具有从多个不同的频率中抽取而剩下的频率成分的波，检测口腔内的压力，检测呼吸的流量，由傅里叶变换单元(32)对该得到的信号进行傅里叶变换而得到频谱，由提取单元(33)对该傅里叶变换结果，根据抽取出的频率成分对应的频谱，求出作为噪声作用的呼吸高频成分，并从通过抽取而剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分来提取振荡波成分，对于该提取结果，在运算单元(34)中进行按每个频率将压力成分除以流量成分的运算，得到呼吸阻抗。

Description

呼吸阻抗测量装置及其测量方法、呼吸阻抗显示方法

技术领域

本发明涉及能够连续测量人等的呼吸阻抗的呼吸阻抗测量装置及其测量方法、以及呼吸阻抗显示方法。

背景技术

以往，这种装置已知具有：正弦波加压装置，用于对呼吸器系统施加正弦波空气振动压；气流速度检测器，用于检测呼吸器系统的气流速度；气压检测器，用于检测呼吸器系统的气压；以及电阻运算部，根据由上述气流速度检测器以及气压检测器检测出的气流速度以及气压，计算呼吸电阻。

上述以往的装置构成为，设有：基准信号变换器，用于将正弦波加压装置所施加的正弦波空气振动压的信号变换为基准信号；以及矢量运算器，根据来自该基准信号变换器的正弦波空气振动压的基准信号，对气流速度的信号进行处理，并仅取出与上述基准信号相同频率的成分；通过电阻运算部，根据由该矢量运算器得到的气流速度的信号和由上述气压检测器检测出的气压的信号，计算呼吸电阻。

该装置如上所述，根据由矢量运算器得到的气流速度的信号和由上述气压检测器检测出的气压的信号，由电阻运算部测量呼吸电阻，因此具有如下优点，即：即使是换气量少或换气数多的呼吸，也能够去除噪声，能够进行高精度的呼吸电阻的测量(参照专利文献1)。

但是，即使根据上述以往的装置，也不能说充分去除了噪声，要求实现更高性能的呼吸阻抗测量装置。

专利文献1：日本特开平03-39140号公报

发明内容

本发明是鉴于这种呼吸阻抗测量的现状而做出的，其目的在于提供一种能够将对应于多个频率的阻抗一次性连续测量的呼吸阻抗测量装置及其测量方法。此外，在于提供一种能够进行噪声去除并以极高精度进行呼吸阻抗测量的呼吸阻抗测量装置及其测量方法、呼吸阻抗显示方法。

有关本发明的呼吸阻抗测量装置的特征在于，具备：加压单元，用于对腔内施加空气振动压；控制单元，使基于振荡波的空气振动压产生，该振荡波是驱动该加压单元的信号，而且是被频率抽取为仅具有从多个不同的频率中进行抽取而剩下的频率成分的信号；压力检测单元，检测口腔内的压力；流量检测单元，检测呼吸的流量；傅里叶变换单元，在基于上述加压单元的加压状态下，得到由上述压力检测单元和上述流量检测单元得到的信号，并对该得到的信号进行傅里叶变换而得到频谱；提取单元，对于该傅里叶变换单元的变换结果，根据抽取出的频率成分对应的频谱，求出呼吸高频成分，并从通过抽取而剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分，来取出振荡波成分；以及运算单元，对于该提取单元的提取结果，按每个频率用压力成分除以流量成分。

在有关本发明的呼吸阻抗测量装置中，其特征在于，作为频率抽取，控制单元通过提供周期T的脉冲波，使基于仅具有n/T(n：整数，T：实数)的频率成分的振荡波的空气振动压产生。将这样的频率抽取设为<频率抽取1>。在<频率抽取1>中，若决定了T，则能够将n/T(n：整数)以外的频率成分抽取而成为剩下的多个频率成分。

在有关本发明的呼吸阻抗测量装置中，其特征在于，控制单元通过合成不同的多个频率的多个正弦波，由此得到被频率抽取的振荡波，来使基于该振荡波的空气振动压产生。将这样的频率抽取设为<频率抽取2>。在<频率抽取2>中，也能够成为仅具有从连续的整数中抽取希望的整数而剩下的多个整数的频率成分，因此能够将奇数的频率成分抽取而成为剩下的多个整数的频率成分。

在有关本发明的呼吸阻抗测量装置中，其特征在于，控制单元具备信号输入单元，该信号输入单元根据使用了加压单元的输入信号和输出信号以及上述加压单元的传递函数的逆运算，对上述加压单元提供输入信号，以使希望的压力波形的振荡波成为输出信号。

在有关本发明的呼吸阻抗测量装置中，其特征在于，信号输入单元将通过逆运算得到的信号的各频率成分与固定的值相加，或对在上述输出信号的开始部分加上脉冲所得到的信号进行逆运算，并将得到的信号作为输入信号提供给上述加压单元。

有关本发明的呼吸阻抗测量方法的特征在于，包括：加压步骤，对口腔内施加空气振动压；控制步骤，控制该加压步骤，使基于振荡波的空气振动压产生，该振荡波是被频率抽取为仅具有从多个不同的频率中抽取而剩下的频率成分的信号；压力检测步骤，检测口腔内的压力；流量检测步骤，检测呼吸的流量；傅里叶变换步骤，在基于上述加压步骤的加压状态下，得到通过上述压力检测步骤和上述流量检测步骤得到的信号，并得到对该得到的信号进行傅里叶变换而得到的频谱；提取步骤，对于该傅里叶变换步骤的变换结果，根据抽取出的频率成分对应的频谱，求出呼吸高频成分，并从通过抽取而剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分，来取出振荡波成分；以及运算步骤，对于该提取步骤的提取结果，按每个频率用压力成分除以流量成分；在计算机处理·控制中执行上述各步骤。

在有关本发明的呼吸阻抗测量方法中，其特征在于，作为频率抽取，控制步骤通过提供周期T的脉冲波，使基于仅具有n/T(n：整数、T：实数)的频率成分的振荡波的空气振动压产生。这样的频率抽取是<频率抽取1>。

在有关本发明的呼吸阻抗测量方法中，其特征在于，控制步骤通过合成不同的多个频率的多个正弦波，得到被频率抽取的振荡波并使基于该振荡波的空气振动压产生。这样的频率抽取是<频率抽取2>。

在有关本发明的呼吸阻抗测量方法中，其特征在于，控制步骤包括信号输入步骤，该信号输入步骤根据使用了加压步骤的输入信号和输出信号以及上述加压步骤的传递函数的逆运算，对上述加压步骤提供输入信号，以使希望的压力波形的振荡波成为输出信号。

在有关本发明的呼吸阻抗测量方法中，其特征在于，信号输入步骤将通过逆运算得到的信号的各频率成分与固定的值相加，或对在上述输出信号的开始部分加上脉冲所得到的信号进行逆运算，并将得到的信号向上述加压步骤提供。

有关本发明的呼吸阻抗显示方法，根据由呼吸阻抗测量装置测量的呼吸阻抗，在显示装置上进行显示，其特征在于，通过阻抗轴、频率轴以及时间轴，以三维取值并进行显示，生成以上述三维取值并显示的情况下包含对抽取出的频率进行插值处理而得到的呼吸阻抗的图像，并进行显示。

有关本发明的呼吸阻抗显示方法的特征在于，将时间轴方向的长度设为将呼气和吸气的组至少重复两组的长度，生成图像并进行显示。

有关本发明的呼吸阻抗显示方法的特征在于，生成通过颜色的变化或浓淡变化来表现阻抗值的大小的图像，并进行显示。

发明效果

根据本发明，对口腔内施加基于被频率抽取的振荡波的空气振荡压，检测口腔内的压力，检测呼吸的流量，对该得到的信号进行傅里叶变换而得到频谱，根据对于该傅里叶变换结果抽取出的频率成分对应的频谱，求出作为噪声作用的呼吸高频成分，并从通过抽取剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分来提取振荡波成分，对于该提取结果，进行按每个频率用压力成分除以流量成分的运算而得到呼吸阻抗，因此能够使用可靠地去除了呼吸高频成分的振荡波成分来得到呼吸阻抗，并能够以极高的精度进行呼吸阻抗测量。

根据本发明，通过提供周期T的脉冲，生成基于仅具有n/T(n：整数，T：实数)的频率成分的振荡波的空气振动压，因此能够根据被抽取出的频率成分对应的频谱，求出呼吸高频成分，从通过抽取剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分而可靠地去除呼吸高频成分，从而以极高的精度进行呼吸阻抗测量。

根据本发明，通过合成不同的多个频率的多个正弦波，由此生成基于被频率抽取的振荡波的空气振动压，因此根据抽取出的频率成分对应的频谱，仅包含呼吸高频成分，能够可靠地去除呼吸高频成分，以极高的精度进行呼吸阻抗测量。

根据本发明，对加压执行部分提供输入信号，以便根据使用了加压的输入信号和输出信号以及加压执行部分的传递函数的逆运算，使希望波形的振荡波成为输出信号，因此能够利用希望的压力波形的振荡波来进行测量，能够以极高的精度进行呼吸阻抗测量。

根据本发明，将通过逆运算得到的信号的各频率成分与一定的值相加、或对在上述输出信号的开始部分加上脉冲所得到的信号进行逆运算，并将得到的信号作为输入信号，因此能够使逆运算的结果的信号波形稳定，由此能够利用希望波形的振荡波来进行测量，能够以极高的精度进行呼吸阻抗测量。

根据有关本发明的呼吸阻抗显示方法，根据由呼吸阻抗测量装置测量的呼吸阻抗，在显示装置上进行显示，在该呼吸阻抗显示方法中，通过阻抗轴、频率轴以及时间轴，在三维上取值并进行显示，通过生成上述在三维上取值并显示的情况下包含对抽取出的频率进行插值处理而得到的呼吸阻抗的图像，来进行显示，因此对于插值处理的结果也进行图形化并显示，所以能够极为精细且平滑地显示阻抗值的变化，对于所有频率适当进行阻抗的把握。

有关本发明的呼吸阻抗显示方法将时间轴方向的长度设为将呼气和吸气的组至少重复两组的长度，生成图像并进行显示，因此不是观察突发性的变化而能够进行具有某种程度的跨度的观察，确保了适当的观察。

有关本发明的呼吸阻抗显示方法生成通过颜色的变化或浓淡变化来表现阻抗值的大小的图像并进行显示，因此能够容易地一目了然地识别阻抗值的大小，对于呼吸阻抗的各种研究、检测能够期待做出重大贡献。

附图说明

图1是有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置的结构图。

图2是表示有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置中使用的作为振荡波的三角脉冲波的一例的图。

图3是表示有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置中使用的作为振荡波的汉宁脉冲(hanning pulse)的一例的图。

图4是表示有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置中使用的作为振荡波的噪声波的一例的图。

图5是用于说明通过逆运算生成有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置中使用的振荡波的过程的图。

图6是表示由有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置使用作为振荡波的三角脉冲波来求出呼吸阻抗的过程的图。

图7是表示有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置中采用的滤波器的频率特性的图。

图8是表示由有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置使用作为振荡波的三角脉冲波来求出呼吸阻抗的过程的图。

图9是表示由有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置使用作为振荡波的三角脉冲波来求出呼吸阻抗的过程的图。

图10是表示由有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置使用作为振荡波的三角脉冲波来求出呼吸阻抗的过程的图。

图11是表示由有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置得到的呼吸阻抗的图。

图12是表示由不使用本发明的方法的呼吸阻抗测量装置得到的呼吸阻抗的图。

图13是表示由有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置使用作为振荡波的噪声波来求出呼吸阻抗的过程的图。

图14是表示由有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置使用作为振荡波的噪声波来求出呼吸阻抗的过程的图。

图15是表示使用有关本发明的实施例的呼吸阻抗测量装置对于健全者和非健全者显示了呼吸阻抗的一例的图。

符号说明

11管

12压力传感器

13流量传感器

21扬声器

30计算机

31控制单元

32傅里叶变换单元

33提取单元

34运算单元

35信号输入单元

36CIC滤波器

40显示部

具体实施方式

以下，参照附图说明有关本发明的呼吸阻抗测量装置及其测量方法的实施例。图1中表示有关本发明的呼吸阻抗测量装置的实施例结构图。该呼吸阻抗测量装置的主要结构要素为：管11，前端安装于人的口腔内，流过呼吸流；压力传感器12，构成安装在管11中并对口腔内的压力进行检测的压力检测单元；流量传感器13，构成在与压力传感器12相同的位置上对呼吸的流量进行检测的流量检测单元；扬声器21，构成用于对口腔内施加空气振动压的加压单元；以及计算机30。

压力传感器12的输出信号由放大器14进行放大，并由A/D变换器15进行数字化并取入至计算机30。此外，流量传感器13的输出信号由放大器16进行放大，并由A/D变换器17进行数字化并取入至计算机30。

计算机30具备控制单元31、傅里叶变换单元32、提取单元33以及运算单元34。此外，控制单元31具备信号输入单元35。控制单元31输出对作为加压单元的扬声器21进行驱动的信号，来产生基于仅具有奇数频率成分或偶数频率成分的振荡波的空气振动压。控制单元31的输出由D/A变换器22进行数字化并发送至驱动器23，驱动器23驱动扬声器21，对口腔内施加空气振动压。

在上述中，控制单元31通过提供以T秒为周期的脉冲波，产生基于具有n/T(n：整数，T：实数)的频率成分的振荡波的空气振动压(<频率抽取1>)。作为脉冲波可以考虑各种波形，例如三角脉冲如图2(a)所示，基面的时间宽度为25ms左右。若将该三角脉冲例如以T＝0.5秒为周期输出，则能够提供具有2、4、6、8Hz、…的频谱的三角脉冲波(图2(b))。此外，若将上述三角脉冲例如以T＝0.333秒为周期输出，则能够提供具有3、6、9、12Hz、…的频谱的三角脉冲波。

此外，作为其他例子的汉宁(Hanning)脉冲如图3所示，基面的时间宽度为25ms左右。与三角脉冲波的情况同样地生成并输出。

此外，控制单元31通过合成不同的多个频率的多个正弦波，由此提供通过合成得到的波，从而产生基于仅具有希望的实数频率成分的振荡波的空气振动压(<频率抽取2>)。在该情况下，输出作为噪声波且如图4所示的信号。这里，通过合成例如2、4、6、…、34Hz那样具有偶数频率的正弦波，得到仅具有偶数频率成分的噪声波。此外，通过合成例如1、3、5、…、33Hz那样具有奇数频率的正弦波，得到仅具有奇数频率成分的噪声波。噪声是将各正弦波的相位进行随机化来实现的。

控制单元31所具备的信号输入单元根据利用了扬声器21的输入信号和输出信号以及扬声器21的传递函数的逆运算，对扬声器21提供输入信号，以使希望波形的振荡波成为输出信号。

具体而言，例如用三角脉冲进行说明，在输入如图5(a)所示的三角脉冲来驱动了扬声器21的情况下，扬声器21的输出信号为如图5(b)所示的在零电平的上下具有极大点的信号。因此，考虑如图5(c)所示的模型。如果设扬声器21的传递函数为H(ω)，输入信号为X(ω)，输出信号为Y(ω)，则为如下所示，因此通过逆变换求出x′(t)作为驱动信号。

(公式1)

Y(ω)＝X(ω)H(ω)

若将成为X(ω)的输入设为X′(ω)，则

X(ω)＝X′(ω)H(ω)

$X^{\&prime;}\left(\mathrm{\&omega;}\right)=\frac{X\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{H\left(\mathrm{\&omega;}\right)}=\frac{X\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{\frac{Y\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{X\left(\mathrm{\&omega;}\right)}}=\frac{X^2\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{Y\left(\mathrm{\&omega;}\right)}$

x′(t)＝F^-1(X′(ω))  …(式1)

实际上，

$x^{\&prime;}\left(t\right)=F^{-1}\left(\frac{X^2\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{Y\left(\mathrm{\&omega;}\right)+A_0}\right)$                     …(式2)

求出的Y(ω)不具有高频率之前的成分，因此从(式1)得到的x′(t)不稳定。因此如(式2)所示，对分母上加上常数A₀所得到的值进行傅里叶变换来求出x′(t)作为驱动信号。这也能够如下得出，即：对以下信号进行逆运算，从而得到如图5(e)所示的信号x′(t)，该信号为：对于如图5(b)所示的扬声器21的输出信号，如图5(d)所示在开始部分加上脉冲所得到的信号。

在以上的说明中，说明了三角脉冲的情况，但对于汉宁脉冲也同样能够通过逆运算来得到信号，根据该信号驱动扬声器21。进而，对于正弦波也同样能够通过逆运算来得到信号，并能够通过合成该信号得到噪声波。

关于使用脉冲波、噪声波以及具有单一频率的正弦波中的哪一个，能够通过未图示的键盘等向计算机30给出指示，与之相应地输出控制单元31所选择的信号波形。

说明计算机30所具备的傅里叶变换单元32、提取单元33、运算单元34。傅里叶变换单元32在扬声器21如上述那样被驱动的、口腔内的加压状态下，通过压力传感器12和流量传感器13得到信号，并对该得到的信号进行傅里叶变换而得到频谱。在傅里叶变换单元32的前级设有CIC(Cascade Integrator Comb：级联积分梳状)滤波器36，进行由压力传感器12和流量传感器13得到的呼吸信号和振荡成分的分离。此外，傅里叶变换单元32在处理之前若有必要，则通过汉宁窗进行信号的取出。

提取单元33对于傅里叶变换单元32的变换结果，根据抽取出的频率成分对应的频谱，求出呼吸高频成分，并从通过抽取剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分而取出振荡波成分。用<频率抽取1>进行说明，对于由傅里叶变换单元32得到的频谱，根据除了n/T(n：整数)的频率成分以外的其他频率对应的频谱，求出呼吸高频成分，并从通过抽取剩下的频率成分(n/T的频率成分)对应的频谱中减去该呼吸高频成分而取出振荡波成分。

用<频率抽取2>进行说明，提取单元33对于由傅里叶变换单元32得到的频谱，根据与提供给上述扬声器21的频率成分(这里是偶数频率成分或奇数频率成分)不同的频率成分(奇数频率成分或偶数频率成分)对应的频谱，求出呼吸高频成分，并从提供给上述扬声器21的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分而取出振荡波成分。

运算单元34对于提取单元33的提取结果，按每个频率用压力成分除以流量成分，从而计算呼吸阻抗。即，若将呼吸阻抗设为Z(ω)、将口腔内压力的振荡波成分设为P(ω)、将流量的振荡波成分设为F(ω)，并设呼吸阻抗Z(ω)由电阻成分R(ω)和电抗成分X(ω)构成，则可通过下面的算式来求出呼吸阻抗Z(ω)。

(公式2)

$Z\left(\mathrm{\&omega;}\right)=\frac{P\left(\mathrm{\&omega;}\right)}{F\left(\mathrm{\&omega;}\right)}=R+j(\mathrm{\&omega;L}-\frac{1}{\mathrm{\&omega;C}})=R\left(\mathrm{\&omega;}\right)+\mathrm{jX}\left(\mathrm{\&omega;}\right)$                     …(式3)

由运算单元34求出的呼吸阻抗Z(ω)作为与计算机30连接的LCD等显示部40用的显示信号而输出至显示部40，并进行显示。

说明如上构成的呼吸阻抗测量装置的动作。在本例中，选择了三角脉冲波而开始测量动作。由控制单元31及信号输入单元35根据被进行了逆运算的波形，以T秒为周期(例如以0.5秒为间隔)驱动扬声器21。

此时，由压力传感器12和流量传感器13得到的信号的波形都如图6(a)所示，成为在呼吸信号上重叠了三角脉冲波的波形，该波形通过CIC滤波器36被进行呼吸波与振荡波(三角脉冲波)的分离。在图7中表示CIC滤波器36的频率特性。通过CIC滤波器36能够没有相位变化地进行分离。但是，由于在呼吸信号中包含有高频成分(与振荡信号相同的频带)，因此不能完全分离。

在CIC滤波器36进行的分离之后如图6(b)所示，对于振荡波，从两个三角脉冲的中间点取出1秒钟的区间，用于信号处理。接着如图8所示，对取出了T秒的区间的各脉冲进行基于汉宁窗的处理，进行脉冲的取出。

在基于汉宁窗的处理之后，接着由傅里叶变换单元32进行傅里叶变换而得到频谱。此时，对于得到的频谱，在例如脉冲以0.5秒为周期驱动的情况下，如图9所示，抽取出的频率成分对应的1、3、5、…的奇数频率的频谱成为不包含振荡波成分的呼吸信号频谱。此外，通过抽取剩下的频率成分对应的2、4、6、…的偶数频率的频谱中包含振荡波成分和呼吸信号成分。

因此，在提取单元33中，如图10所示，从上述偶数频率的频谱中减去根据奇数频率的频谱来推测的噪声成分，并取出振荡波成分。

通过上述提取单元33的处理，去除以往设为未包含在呼吸信号中的3Hz以上的呼吸高频信号，能够进行高精度的呼吸阻抗测量。接着，运算单元34对于提取单元33的提取结果，按每个频率如式(2)所示，用压力成分除以流量成分，从而计算呼吸阻抗。生成被计算出的呼吸阻抗的显示信号并输出至显示部40，进行显示。

将这样测量并显示的呼吸阻抗表示在图11中。此外，图12中示出不进行呼吸高频信号的去除的情况的呼吸阻抗。在这些图中，横轴是刻度为1Hz的频率轴，纵轴是阻抗。斜轴是时间轴，在图的上侧显示纯电阻量，在图的下侧显示电抗量。这里，通过每0.5秒持续地提供三角脉冲波，由此一个接一个地呈现并更新新的阻抗的显示，从而进行阻抗的连续测量。从该图11和图12明确可知，噪声被去除，能够进行高精度的呼吸阻抗测量。另外，从上述提取单元33进行的减法运算中明确可知，通过减法运算留下的成分是通过抽取剩下的频率成分对应的2、4、6、…的偶数频率的成分，不存在抽取出的频率成分对应的1、3、5、…的奇数频率的成分。因此，运算单元34进行插值处理，对于不存在的成分也能够进行呼吸阻抗测量。

下面，说明代替三角脉冲波选择了噪声波而开始测量动作的情况(<频率抽取2>)。由控制单元31以及信号输入单元35通过由合成的波形产生的仅偶数频率成分的噪声波，驱动扬声器21。此时，由压力传感器12和流量传感器13得到的信号的波形都如图13(a)所示，成为呼吸信号与噪声波重叠的波形，该波形通过CIC滤波器36被进行呼吸波和振荡波(噪声波)的分离(图13(b))。

在CIC滤波器36进行的分离之后如图14(a)所示，对于振荡波取出一秒钟的区间用于信号处理。即，如图14(b)所示，对于取出了一秒钟的区间的噪声波，通过傅里叶变换单元32进行傅里叶变换并得到频谱。

对于通过该傅里叶变换得到的频谱，由控制单元31和信号输入单元35根据仅具有被合成的偶数频率成分的噪声波，来进行扬声器21的驱动，因此，抽取出的频率成分对应的1、3、5、…的奇数频率的频谱成为不包含振荡波成分的呼吸信号频谱。此外，通过抽取剩下的频率成分对应的2、4、6、…的偶数频率的频谱中包含振荡波成分和呼吸信号成分。

因此，在提取单元33中，进行从偶数频率的频谱中减去奇数频率的频谱的减法运算，取出振荡波成分。其以后的处理与使用了三角脉冲波的情况的处理(图9和图10以及式(2)的运算)相同，生成计算出的呼吸阻抗的显示信号，输出至显示部40，进行显示。像这样在使用了噪声波的情况下，也去除了噪声，能够进行高精度的呼吸阻抗测量，并且通过连续提供噪声波，一个接一个地呈现并更新新的阻抗的显示，从而进行阻抗的连续测量。在使用了噪声波的情况下，也与图11所示的情况相同地进行去除了噪声的显示，能够进行阻抗的连续测量。

在本发明的实施例中，运算单元34生成用于在显示装置上进行显示的图像并进行显示，从而实现呼吸阻抗显示方法。即，运算单元34对于自己计算出的呼吸阻抗，例如决定坐标以对各频率从画面的里侧向外侧取值，并对每个频率取出电阻成分Rrs，将其描绘在显示装置的画面的高度方向上，将测量时间作为画面的右方向，生成如图15所示的三维图像并显示在显示装置上。即，通过阻抗轴、频率轴以及时间轴，以三维取值来进行显示。

在上述的图像生成时，通过生成以上述三维取值而显示的情况下包含对于被抽取的频率进行插值处理所得到的呼吸阻抗的图像，来进行显示。例如，在抽取了奇数的频率的情况下，求出了与和抽取的奇数相邻的偶数的频率对应的两个阻抗值，由此求出该两个阻抗值的平均，将其作为抽取的频率对应的阻抗值。这样，对于插值处理的结果也进行图像化并显示，因此极其精细且平滑地显示阻抗值的变化，能够对频率整体适当进行阻抗的把握。

采样时间为0.5秒，如图15(b)所示，将时间轴方向的长度设为将呼气和吸气的组至少重复两组的长度，生成图像并进行显示。在图15的例子中，设为将呼气和吸气的组重复三组的长度。

进而，生成将阻抗值的大小通过颜色的变化或浓淡变化来表现的图像并进行显示。在图15中，对于电阻值Rrs，进行图15的下侧所示的基于比色刻度尺的着色，生成图像并显示。

由于显示通过以上的各处理得到的图像，因此被检者仅重复进行呼气和吸气，就自动以时序生成并显示如图15所示的图像，并且能够目测观察以下图像，该图像对于呼吸阻抗的变化，包括抽取的频率对应的部分在内，通过颜色的变化或浓淡变化来表现。

因此，从图15(a)所示的66岁的健全者的呼吸阻抗变化和图15(b)所示的65岁的COPD(慢性阻塞性呼吸疾病)患者的呼吸阻抗变化明显可看出，在视觉上能够容易一目了然地识别非健全者和健全者，期待对基于呼吸阻抗的各种研究、检查作出重大贡献。此外，图15(b)的％FEV1是表示一秒钟能呼出用力肺活量的百分之几的值。因此，在该例中表示一秒钟能够呼出24.4％。

Claims (13)

1.一种呼吸阻抗测量装置，其特征在于，具备：

加压单元，用于对口腔内施加空气振动压；

控制单元，使基于振荡波的空气振动压产生，该振荡波是驱动该加压单元的信号，而且是被频率抽取为仅具有从多个不同的频率中抽取而剩下的频率成分的信号；

压力检测单元，检测口腔内的压力；

流量检测单元，检测呼吸的流量；

傅里叶变换单元，在由上述加压单元产生的加压状态下，得到由上述压力检测单元和上述流量检测单元得到的信号，并对该得到的信号进行傅里叶变换而得到频谱；

提取单元，对于该傅里叶变换单元的变换结果，根据抽取出的频率成分对应的频谱，求出呼吸高频成分，并从通过抽取而剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分，来取出振荡波成分；以及

运算单元，对于该提取单元的提取结果，按每个频率用压力成分除以流量成分。

2.如权利要求1所述的呼吸阻抗测量装置，其特征在于，

控制单元通过提供周期T的脉冲波，从而使基于仅具有n/T的频率成分的振荡波的空气振动压产生，来作为频率抽取，其中n为整数，T为实数。

3.如权利要求1所述的呼吸阻抗测量装置，其特征在于，

控制单元通过合成不同的多个频率的多个正弦波，从而得到被频率抽取的振荡波，并使基于该振荡波的空气振动压产生。

4.如权利要求1至3中任一项所述的呼吸阻抗测量装置，其特征在于，

控制单元具备信号输入单元，该信号输入单元根据使用了加压单元的输入信号和输出信号以及上述加压单元的传递函数的逆运算，对上述加压单元提供输入信号，以使希望的压力波形的振荡波成为输出信号。

5.如权利要求4所述的呼吸阻抗测量装置，其特征在于，

信号输入单元将通过逆运算得到的信号的各频率成分与一定的值相加、或对在上述输出信号的开始部分加上脉冲而得到的信号进行逆运算，并将得到的信号作为输入信号提供给上述加压单元。

6.一种呼吸阻抗测量方法，包括：

加压步骤，用于对口腔内施加空气振动压；

控制步骤，控制该加压步骤，使基于振荡波的空气振动压产生，该振荡波是被频率抽取为仅具有从多个不同的频率中抽取而剩下的多个频率成分的信号；

压力检测步骤，检测口腔内的压力；

流量检测步骤，检测呼吸的流量；

傅里叶变换步骤，在由上述加压步骤产生的加压状态下，得到通过上述压力检测步骤和上述流量检测步骤得到的信号，并得到对该得到的信号进行傅里叶变换而得到的频谱；

提取步骤，对于该傅里叶变换步骤的变换结果，根据抽取出的频率成分对应的频谱，求出呼吸高频成分，并从抽取而剩下的频率成分对应的频谱中减去该呼吸高频成分，来取出振荡波成分；以及

运算步骤，对于该提取步骤的提取结果，按每个频率用压力成分除以流量成分；

在计算机处理、控制中执行各上述步骤。

7.如权利要求6所述的呼吸阻抗测量方法，其特征在于，

控制步骤通过提供周期T的脉冲波，从而使基于仅具有n/T的频率成分的振荡波的空气振动压产生，来作为频率抽取，其中n为整数，T为实数。

8.如权利要求6所述的呼吸阻抗测量方法，其特征在于，

控制步骤通过合成不同的多个频率的多个正弦波，从而得到被频率抽取的振荡波，并使基于该振荡波的空气振动压产生。

9.如权利要求6至8中任一项所述的呼吸阻抗测量方法，其特征在于，

控制步骤包括信号输入步骤，该信号输入步骤根据使用了加压步骤的输入信号和输出信号以及上述加压步骤的传递函数的逆运算，向上述加压步骤提供输入信号，以使希望的压力波形的振荡波成为输出信号。

10.如权利要求9所述的呼吸阻抗测量方法，其特征在于，

信号输入步骤将通过逆运算得到的信号的各频率成分与一定的值相加、或对在上述输出信号的开始部分加上脉冲而得到的信号进行逆运算，并将得到的信号提供给上述加压步骤。

11.一种呼吸阻抗显示方法，根据由呼吸阻抗测量装置测量的呼吸阻抗，在显示装置上进行显示，其特征在于，

通过阻抗轴、频率轴和时间轴，以三维取值并进行显示，

生成以下图像并进行显示，该图像在以上述三维取值并显示的情况下，包含对抽取出的频率进行插值处理而得到的呼吸阻抗。

12.如权利要求11所述的呼吸阻抗显示方法，其特征在于，

将时间轴方向的长度设为将呼气和吸气的组至少重复两组的长度，生成图像并进行显示。

13.如权利要求11或12所述的呼吸阻抗显示方法，其特征在于，

生成通过颜色的变化或浓淡变化来表现阻抗值的大小的图像，并进行显示。

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