JP2004267240A

JP2004267240A - 痰詰り検出装置

Info

Publication number: JP2004267240A
Application number: JP2003058023A
Authority: JP
Inventors: Motonari Niikura; 倉基成新
Original assignee: Niikura Scales Co Ltd
Current assignee: Niikura Scales Co Ltd
Priority date: 2003-03-05
Filing date: 2003-03-05
Publication date: 2004-09-30
Anticipated expiration: 2023-03-05
Also published as: JP4151839B2

Abstract

【課題】人手によること無く、患者の痰詰りの有無を性格に検出することが出来る痰の詰り検出装置の提供。
【解決手段】患者（１）の呼吸音を計測する呼吸音センサ（例えば、マイクロフォン等の音声センサ２）と、患者（１）の胸郭部の運動における加速度を検出する加速度センサ（３）と、呼吸音センサ（２）及び加速度センサ（３）の計測結果に基いて患者（１）が痰詰り状態であるか否かを判断する制御手段（コントロールユニット４）とを備え、該制御手段（４）は、呼吸音センサ（２）及び加速度センサ（３）の計測結果から求められた音量データ、周波数データ、加速度データの各々を閾値と比較して、痰が詰まった状態か否かを判定する様に構成されていることを特徴としている。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する分野】
本発明は、病人の喉に痰が詰まったことを検知する技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体力が弱った病人にとって、痰が喉に詰まることは非常に危険である。詰まった痰を自力で排除することが出来ないので、呼吸困難に陥り、危険な状態に陥ってしまうからである。
【０００３】
そのため、痰を自力で排除できない程度に体力が弱った病人には、２４時間に亘って介護の者がつき、患者が痰詰まり状態となった際には直ちに医師或いは看護婦等の医療スタッフに連絡して、患者の喉から痰を排除するのに必要な処置を施す必要があった。
【０００４】
ここで患者の近傍に２４時間に亘って誰かが付き添い、患者の状態が急変しないか否かを観察することは、付き添いをするべきものにとって、体力的、精神的に非常な負担を強いることとなる。
係る負担を軽減するため、付添い人に頼ること無く、痰の詰りを的確に検出することの出来る技術が望まれている。
【０００５】
しかし、患者の痰詰り状態を正確に検出することが出来る技術は、実用化がされていないというのが現状である。
【０００６】
たとえば、呼吸状態をモニタリングする技術は提案されているが（非特許文献１参照）、呼気における二酸化炭素量の計測を目的とするものであり、患者の痰詰り状態を検出することは出来ない。
【０００７】
【非特許文献】
医薬の門２００１年ＶＯＬ４１第４７頁〜第５１頁
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述した従来技術の問題点に鑑みて提案されたものであり、人手によること無く、患者の痰詰りの有無を正確に検出することが出来る痰の詰り検出装置の提供を目的としている。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
発明者は種々研究の結果、痰が詰まった状態では、呼吸音に特有の乱れが生じると共に、痰を排出しようとして胸郭部に特有の動きが発生することに着目した。
【００１０】
本発明の痰の詰り検出装置（Ａ）は、患者（１）の呼吸音を計測する呼吸音センサ（例えば、マイクロフォン等の音声センサ２）と、患者（１）の胸郭部の運動における加速度を検出する加速度センサ（３）と、呼吸音センサ（２）及び加速度センサ（３）の計測結果に基いて患者（１）が痰詰り状態であるか否かを判断する制御手段（コントロールユニット４）とを備え、該制御手段（４）は、呼吸音センサ（２）及び加速度センサ（３）の計測結果から求められた音量データ、周波数データ、加速度データの各々を閾値と比較して、痰が詰まった状態か否かを判定する様に構成されていることを特徴としている（請求項１）。
【００１１】
ここで、前記制御手段（コントロールユニット４）は、呼吸音センサ（２）及び加速度センサ（３）の計測結果から求められた音量データ、周波数データ、加速度データ、音量閾値、周波数閾値、加速度閾値を記憶する記憶手段（データベース１０）と、当該音量閾値、周波数閾値、加速度閾値の各々を決定する閾値決定手段（１１）とを備えており、該閾値決定手段（１１）は、記憶手段（データベース１０）を介して入力される音量データ、周波数データ、加速度データを痰詰り時データと通常時データとに分類するデータ分別部（１１ａ）と、痰詰り時データに分類された音量データ、周波数データ、加速度データを記憶する痰詰り時データ記憶部（１１ｂ）と、通常時データに分類された音量データ、周波数データ、加速度データを記憶する通常時データ記憶部（１１ｃ）と、痰詰り時データに分類されたデータと通常時データに分類されたデータとを比較する比較部（１１ｄ）と、該比較部（１１ｄ）の比較結果に基いて音量閾値、周波数閾値、加速度閾値を決定する決定部（１１ｅ）、とを有しているのが好ましい（請求項２）。
【００１２】
また、前記制御手段（コントロールユニット４）は、呼吸音センサ（２）及び加速度センサ（３）の計測結果から求められた音量データ、周波数データ、加速度データの各々と、閾値決定手段（１１）により決定された音声閾値、周波数閾値、加速度閾値とをそれぞれ比較して、音声、周波数、加速度の全てが痰詰り状態の範囲内であると判定された場合にのみ、痰が詰まった状態であると判断する様に構成されているのが好ましい（請求項３）。
【００１３】
さらに、閾値決定手段（１１）により閾値が決定される以前の段階で、痰詰り時或いは通常時の何れかに操作され、前記データ分別部に対して信号を出力する様に構成された外部入力手段（２０）を有するのが好ましい（請求項４）。
【００１４】
係る構成を具備する本発明によれば、呼吸音センサ（２）により、呼吸音或いは咳き込む音の音量、周波数が計測できるので、計測された音量及び周波数を各々閾値と比較して、音量が喉詰り時の音量範囲内であり（例えば、音量が音量閾値以上である場合）、且つ、周波数が喉詰り時の周波数範囲内にあれば（例えば、周波数が周波数閾値以下である場合）、通常の呼吸ではなく、痰詰り状態である可能性が高い。
それと共に、例えば患者（１）の胸郭部（１ｂ）に取り付けた加速度センサ（３）により、患者（１）の胸郭の運動が穏やかであるか急激であるかを計測する。ここで、痰が詰まって咳き込んだり、もがいたりすれば、患者（１）の胸郭部の運動は激しくなり、その加速度も大きい。従って、例えば加速度が加速度閾値以上であれば、計測された加速度が痰詰り状態である可能性が高い。
この様に、呼吸音及び胸郭の動きの両面から、痰詰りの有無が確認できるので、人手によらなくても、痰詰りの有無を確実に検出することが出来る。
【００１５】
ここで、痰詰り状態であるか否かは、患者毎の個人差が多い。従って、上述した音量、周波数、加速度のそれぞれについての閾値は、画一的には求めることが出来ない。
しかし、本発明では、呼吸音センサ及び加速度センサで計測したデータを、痰詰り時データと通常時データとに分類し、両者を比較した上で閾値を決定している。
すなわち、本発明によれば、患者一人毎に決定される閾値は別個の数値となる。そのため、患者毎に、或いは、ケース・バイ・ケースで、最も適切な閾値が設定され、誤判定の恐れが少なくなる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【００１７】
図１において、全体を符号Ａで示す痰詰まり検出装置は、患者１の咽喉１ａに装着された呼吸音センサ（音声センサ）２と、胸郭部１ｂに貼り付けられた加速度センサ３と、痰詰まりであるか否かを判定するコントロールユニット４、とから構成されている。
【００１８】
前記コントロールユニット４は、各患者個別の呼吸音の音量の閾値及び周波数の閾値と患者の胸郭部の加速度の閾値を記憶したデータベース１０と、外部入力手段によって前記各閾値を決定する閾値決定手段１１とを有している。
更にコントロールユニット４は、前記音声センサ２からの情報に基づき患者１の発する音量を決定する音量決定ユニット１２と、その決定された異常時、また通常時の音量と前記データベース１０に記憶された音量閾値とを比較する音量比較ユニット１３と、前記音声センサ２からの情報に基づき患者１の発する音の周波数を決定する周波数決定ユニット１４と、その決定された異常時、また通常時の周波数と前記データベース１０に記憶された周波数閾値とを比較する周波数比較ユニット１５と、前記加速度センサ３からの情報に基づき患者１の胸郭１ｂの加速度を決定する加速度決定ユニット１６と、その決定された異常時、また通常時の胸郭１ｂの加速度と前記データベース１０に記憶された加速度閾値とを比較する加速度比較ユニット１７と、各比較ユニット１３、１５、１７からの比較情報に基づき、患者が異常であるか否かを判定する判定ユニット１８と、異常があった場合に異常であることを警報する警報手段１９とを有している。
【００１９】
前記閾値決定手段１１は、図２に示すように、データ分析部１１ａと、痰詰まり時のデータを記憶する痰詰まり時データ記憶部１１ｂと、通常時のデータを記憶する通常時データ記憶部１１ｃと、痰詰まり時データと、通常時のデータを比較する比較部１１ｄと、比較した結果に基づいて、音量閾値、周波数閾値及び加速度閾値を決定する決定部１１ｅとから構成されている。
【００２０】
すなわち、データ分別部１１ａで、データベース１０経由で送出された音量データ、周波数データ、加速度データを、通常時のデータと、痰詰り時のデータとに分別する。
【００２１】
閾値を決定する以前の段階では、患者１にはオペレータ（図示せず）が付き添っており、患者１が痰を詰まらせたことをオペレータが確認したならば、外部入力手段５（図１、図２参照）を操作して、データ分別部１１ａへ信号を送る。すると、データ分別部１１ａは、外部入力手段５から信号がある場合のデータが、痰詰り時のデータと認識して、当該データを痰詰り時データ記憶手段１１ｂに記憶させる。
【００２２】
或いは、上記とは逆に、通常時のみ、オペレータが外部入力手段５を操作し、データ分別部１１ａへ信号を送ってもよい。すなわち、データ分別部１１ａは、外部入力手段５から信号がある場合のデータが、通常時のデータと認識して、当該データを通常時データ記憶手段１１ｃに記憶させる。そして、外部入力手段５から信号が無い場合は痰詰り時のデータと認識して、当該データを痰詰り時データ記憶手段１１ｃに記憶させる。
【００２３】
比較部１１ｄ及び決定部１１ｅでは、分別された通常時のデータと、痰詰り時のデータとを比較して、閾値を決定する。
係る比較、決定については、ソフトウェア技術における従来・公知の手法をそのまま適用すれば良い。
【００２４】
ここで、痰が詰まっても通常時であると判断することが無い様に、痰詰り時のデータが全て包含されるという条件で、音量閾値、周波数閾値、加速度閾値をそれぞれ決定する。これにより、誤判断の可能性を可能な限り小さくする。
【００２５】
さらに安全性を向上するために、音量、周波数、加速度の全てについて、痰詰り時のデータが全て包含されるのみならず、それ以外の音量、周波数、加速度であっても痰詰りの範囲内であると判断するように閾値を設定して、安全係数を増加させることが好ましい。
ただし、ここの閾値については、患者１の状態に対応してケース・バイ・ケースで決定されるべきである。
【００２６】
決定された音量閾値、周波数閾値、加速度閾値の各々は、データベース１０で記憶される。
【００２７】
音量閾値、周波数閾値、加速度閾値の各々が、データベース１０で記憶された後、オペレータが患者１の傍に居なくても、患者１が痰詰り状態となったか否かの判断が可能となる。
以下、図４のフローチャート及び図１をも参照して閾値決定の手順について更に詳しく説明する。
【００２８】
先ず、音声センサ２及び加速度センサ３の計測結果をコントロールユニット４に入力し（ステップＳ１）、前記音量決定ユニット１３、周波数決定ユニット１５、加速度決定ユニット１７によって夫々音量、周波数、加速度を決定した（ステップＳ２）後、その値をデータベース１０に記録する。
【００２９】
次に、データ分別部１１ａにおいて、決定された音量、周波数、加速度のデータと痰詰まりのデータとに分類し（ステップＳ３）、通常時のデータと痰詰まり時のデータとを比較する（ステップＳ４）。
【００３０】
次に、音量、周波数、加速度の各々について閾値を決定し（ステップＳ５）、決定された閾値をデータベース１０へ発信し（ステップＳ６）、更にコントロールユニット４はデータベース１０の閾値を更新するか否かを判断し（ステップＳ７）、更新するのであれば（ステップＳ７のＹＥＳ）、再びステップＳ１以下を繰返し、更新しないのであれば（ステップＳ７のＮＯ）、制御を終了する。
以下、図１及び図５を参照して、痰詰まりを検出する手順を説明する。
【００３１】
図３で示す様に患者１の咽喉部１ａに取り付けられた音声センサ２から検出された信号がコントロールユニット４の音量決定ユニット１２及び周波数決定予ニット１４に入力され（ステップＳ１１）、（呼吸音或いは咳き込む音の）音量、周波数が決定される（ステップＳ１２）。
【００３２】
その決定された音量、周波数を各々データベースで記憶された閾値と比較して、音量が喉詰り時の音量範囲内であり（例えば、音量が音量閾値以上である場合）、且つ、周波数が喉詰り時の周波数範囲内にある（例えば、周波数が周波数閾値以下である場合）か否かを判定する（ステップＳ１３）。判定の結果、音量が音量閾値以上であり、且つ周波数が閾値を上回れば（ステップＳ１３のＮＯ）、ステップＳ１１から再び繰り返す。
【００３３】
それと共に、患者１の胸郭部１ｂに取り付けた加速度センサ３により、患者１の胸郭の運動が穏やかであるか急激であるかを計測し、その計測結果がコントロールユニット４の加速度決定ユニット１６に入力され（ステップＳ１４）、加速度の大きさが決定される（ステップＳ１５）。
決定された加速度はデータベース１０に記憶された加速度の閾値と比較される（ステップＳ１６）。
【００３４】
通常の呼吸時であれば、共各部の動きは緩やかであり、計測される加速度は小さい。痰が詰まって咳き込んだり、もがいたりすれば、患者の胸郭部の運動は激しくなり、その加速度も大きい。
従って、例えば加速度が加速度閾値以上であれば（ステップＳ１６のＹＥＳ）、計測された加速度が痰詰り時の加速度範囲にあると推定して、すなわち痰詰まりが発生していると判断して、警告手段１９を作動させてオペレータ又は介護人に警告を与えた（ステップＳ１７）後、制御を終了する。
尚、加速度が閾値よりも小さければ（ステップＳ１６のＮＯ）、患者１に痰詰まりは発生していないと判断して、再度ステップＳ１４以下を繰り返す。
【００３５】
図示の実施形態では、痰詰り以外の状態を痰詰り状態であると判定してしまうことを防止するため、音量、周波数、加速度の全てが痰詰り範囲にある場合にのみ、患者が痰詰り状態になったと判定して、警報を発生する。
【００３６】
ここで、警報（警告手段）については、ブザーその他の音声発生手段による警報音の発生、非常用ランプの点灯、管理用ディスプレイによる表示等の手法をとることが出来る。勿論、その他の手法を採用しても良い。
【００３７】
上述した実施形態の痰詰まり検出装置によれば、呼吸音センサ２により、呼吸音或いは咳き込む音の音量、周波数が計測出来るので、計測された音量及び周波数を各々閾値と比較して、音量が喉詰り時の音量範囲内であり（例えば、音量が音量閾値以上である場合）、且つ、周波数が喉詰り時の周波数範囲内にあれば（例えば、周波数が周波数閾値以下である場合）、通常の呼吸ではなく、痰詰り状態である可能性が高い。
それと共に、例えば患者１の胸郭部１ｂに取り付けた加速度センサ３により、患者１の胸郭の運動が穏やかであるか急激であるかを計測する。ここで、痰が詰まって咳き込んだり、もがいたりすれば、患者１の胸郭部の運動は激しくなり、その加速度も大きい。従って、例えば加速度が加速度閾値以上であれば、計測された加速度が痰詰り状態である可能性が高い。
この様に、呼吸音及び胸郭の動きの両面から、痰詰りの有無が確認出来るので、人手によらなくても、痰詰りの有無を確実に検出することが出来る。
【００３８】
ここで、痰詰り状態であるか否かは、患者毎の個人差が多い。従って、上述した音量、周波数、加速度のそれぞれについての閾値は、画一的には求めることが出来ない。
しかし、本実施形態では、呼吸音センサ２及び加速度センサ３で計測したデータを、痰詰り時データと通常時データとに分類し、両者を比較した上で閾値を決定している。
すなわち、本実施形態によれば、患者一人毎に決定される閾値は別個の数値となる。そのため、患者毎に、或いは、ケース・バイ・ケースで、最も適切な閾値が設定され、誤判定の恐れが少なくなる。
【００３９】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【００４０】
【発明の効果】
本発明の作用効果を以下に列挙する。
（１）呼吸音センサによって呼吸音及び胸郭の動きの両面から、痰詰りの有無が確認出来るので、人手によらなくても、痰詰りの有無を確実に検出することが出来る。
（２）詰り状態であるか否かは、患者毎の個人差が多く、呼吸センサの検出した音量、周波数、加速度のそれぞれについての閾値は、画一的には求めることが出来ない。しかし、本発明では、呼吸音センサ及び加速度センサで計測したデータを、痰詰り時データと通常時データとに分類し、両者を比較した上で閾値を決定してので、患者一人毎に決定される閾値は別個の数値となる。そのため、患者毎に、或いは、ケース・バイ・ケースで、最も適切な閾値が設定され、誤判定の恐れが少なくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態における全体の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の実施形態における閾値決定手段の構成を示すブロック図。
【図３】本発明の実施形態において音声センサの取付の一態様を示す図。
【図４】本発明の実施形態における閾値を決定する手順を示すフローチャート。
【図５】本発明の実施形態における痰の詰りを検出する手順を示すフローチャート。
【符号の説明】
Ａ・・・痰詰まり検出装置
１・・・患者
２・・・音声センサ／呼吸音センサ
３・・・加速度センサ
４・・・コントロールユニット／制御手段
５・・・外部入力手段
１０・・・データベース
１１・・・閾値決定手段
１２・・・音量決定ユニット
１３・・・音量比較ユニット
１４・・・周波数決定ユニット
１５・・・周波数比較ユニット
１６・・・加速度決定ユニット
１７・・・加速度比較ユニット
１８・・・判定ユニット
１９・・・警報手段

Claims

患者の呼吸音を計測する呼吸音センサと、患者の胸郭部の運動における加速度を検出する加速度センサと、呼吸音センサ及び加速度センサの計測結果に基いて患者が痰詰り状態であるか否かを判断する制御手段とを備え、該制御手段は、呼吸音センサ及び加速度センサの計測結果から求められた音量データ、周波数データ、加速度データの各々を閾値と比較して、痰が詰まった状態か否かを判定する様に構成されていることを特徴とする痰詰り検出装置。
前記制御手段は、呼吸音センサ及び加速度センサの計測結果から求められた音量データ、周波数データ、加速度データ、音量閾値、周波数閾値、加速度閾値を記憶する記憶手段と、当該音量閾値、周波数閾値、加速度閾値の各々を決定する閾値決定手段とを備えており、該閾値決定手段は、記憶手段を介して入力される音量データ、周波数データ、加速度データを痰詰り時データと通常時データとに分類するデータ分別部と、痰詰り時データに分類された音量データ、周波数データ、加速度データを記憶する痰詰り時データ記憶部と、通常時データに分類された音量データ、周波数データ、加速度データを記憶する通常時データ記憶部と、痰詰り時データに分類されたデータと通常時データに分類されたデータとを比較する比較部と、該比較部の比較結果に基いて音量閾値、周波数閾値、加速度閾値を決定する決定部、とを有している請求項１の痰詰り検出装置。
前記制御手段は、呼吸音センサ及び加速度センサの計測結果から求められた音量データ、周波数データ、加速度データの各々と、閾値決定手段により決定された音声閾値、周波数閾値、加速度閾値とをそれぞれ比較して、音声、周波数、加速度の全てが痰詰り状態の範囲内であると判定された場合にのみ、痰が詰まった状態であると判断する様に構成されている請求項１、２の何れか１項の痰詰り検出装置。
閾値決定手段により閾値が決定される以前の段階で、痰詰り時或いは通常時の何れかに操作され、前記データ分別部に対して信号を出力する様に構成された外部入力手段を有する請求項２の痰詰り検出装置。