JP3720768B2 - Newborn and infant diagnostic equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、新生児または乳児において生じることのある神経学的異常および/または筋疾患の有無を診断する新生児および乳児の診断装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
新生児および生後6ケ月程度までの乳児には、単純な反射運動とは理解できないGeneral Movement(以後、GMと略称する)と呼ばれる自発運動がある。このGMは、新生児および乳児が、特に仰臥位の状態で機嫌のよいとき、四肢を含む全身に生じる運動であり、脳神経系および筋骨格系のダイナミックを反映していると考えられている。
【0003】
人間に発症することのある神経学的異常および/または筋疾患は、明らかな症状が現出してからでは、効果的な治療を施すことのできないこともあり、早期発見早期治療が望まれている。前述した新生児および乳児のGMは、神経学的異常および/または筋疾患の評価に用いられる可能性を有すると考えられている。このような観点に基づき、新生児および乳児のGMを定量的に計測することを試みる先行技術が、たとえば多賀らによって開示されている(BPSE 2000 第15回生体・生理工学シンポジウム論文集、p165〜168)。この先行技術は、新生児または乳児(以後、被験児と総称することがある)の身体各部に複数個のマーカを貼着し、特定のストロボとフィルタを備える撮影装置によって前記マーカから反射した光のみを予め定められた時間にわたって撮影し、被験児の運動の軌跡を求めるというものである。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
前述した先行技術には、次のような問題がある。被験児の運動軌跡を求めるためには、少なくとも複数台のカメラ、ストロボおよびフィルタを備える撮影装置と映像解析装置とを必要とするように大掛かりな装置を準備しなければならないという問題がある。また被験児に貼着したマーカをカメラによって撮影しその軌跡を捉えるので、被験児の運動の状態によってはデータであるマーカの映像が欠損する場合を生じるという問題がある。
【0005】
また人間の運動状態を把握する先行技術には、前述した身体各部に貼着したマーカを撮影する技術以外にも、たとえば特開平7−250822公報に開示される重心揺動計がある。
【0006】
特開平7−250822公報に開示される重心揺動計は、立位姿勢にある被験者の体重である荷重を複数の荷重センサによって検出し、検出される各荷重を用いて被験者の重心位置を演算し、予め定められる時間内における重心移動の軌跡を求めるというものである。この重心揺動計は、主として被験者の重心変動を抑制しようとする意思と、実際の重心変動の軌跡とを比較して被験者自身および医師が運動機能の回復状態を把握するために用いられている。すなわち特開平7−250822公報に開示の技術は、重心揺動の軌跡を単に目視観察して被験者の意思との合致性を問うに過ぎないものであり、そこには運動状態から人間の神経学的な異常および/または筋疾患の判断を行うという技術思想を見出すことはできない。
【0007】
本発明の目的は、簡単な構成で新生児および乳児における神経学的な異常および/または筋疾患の有無を判断することのできる新生児および乳児の診断装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、仰臥位または腹臥位の状態にある新生児または乳児の重量を検出する複数の重量検出センサと、
前記重量検出センサによって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用い、前記複数の重量検出センサを含む仮想平面である2次元平面における新生児または乳児の重心位置を、前記一定時間t1毎に演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、前記一定時間t1毎に求められる重心位置が、予め定められる時間t2内に前記2次元平面の同一座標上に繰返し出現する回数である重心位置度数を演算する重心位置度数演算手段とを備えるデータ演算手段と、
重心位置度数演算手段の出力に応答し、重心位置度数を予め定められる弁別レベルである度数B1でレベル弁別し、新生児または乳児に異常があるかを判断する判断手段と、
判断手段の出力に応答し、新生児または乳児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を表示する表示手段とを含むことを特徴とする新生児および乳児の診断装置である。
【0013】
本発明に従えば、新生児または乳児の重心位置を一定時間t1毎に演算し、演算される重心位置の予め定められる時間t2内に2次元平面の同一座標上に繰返し出現する回数である重心位置度数を演算し、演算された重心位置の座標と重心位置度数の大小とに基づいて、新生児および乳児の神経学的な異常および/または筋疾患の有無を判断するので、容易に的確な診断をすることが可能になる。
【0014】
また本発明は、仰臥位または腹臥位の状態にある新生児または乳児の重量を検出する複数の重量検出センサと、
前記重量検出センサによって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用い、前記複数の重量検出センサを含む仮想平面である2次元平面における新生児または乳児の重心位置を、前記一定時間t1毎に演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、予め定められる時間t2内に前記2次元平面内で移動する重心位置の移動速度を前記予め定められる時間t1毎に演算する重心移動速度演算手段と、重心移動速度演算手段の出力に応答し、予め定められる速度間隔で区分される各速度範囲毎の重心移動速度のデータ数である移動速度度数を演算する移動速度度数演算手段とを備えるデータ演算手段と、
移動速度度数演算手段の出力に応答し、移動速度度数を予め定められる弁別レベルである度数C1でレベル弁別し、新生児または乳児に異常があるかを判断する判断手段と、
判断手段の出力に応答し、新生児または乳児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を表示する表示手段とを含むことを特徴とする新生児および乳児の診断装置である。
【0015】
本発明に従えば、新生児または乳児の重心位置を一定時間t1毎に演算し、演算される重心位置が予め定められる時間t2内に2次元平面内で移動する重心位置の移動速度を前記予め定められる時間t1毎に演算し、演算された重心移動速度の大小とその分布とに基づいて、新生児および乳児の神経学的な異常および/または筋疾患の有無を判断するので、容易に的確な診断をすることが可能になる。
【0022】
また本発明は、仰臥位または腹臥位の状態にある新生児または乳児の重量を検出する複数の重量検出センサと、
前記重量検出センサによって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用い、前記複数の重量検出センサを含む仮想平面である2次元X−Y平面における新生児または乳児の重心位置を、前記一定時間t1毎に演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、前記一定時間t1毎に求められる重心位置が、予め定められる時間t2内に前記2次元平面内で移動した実績に基づいて、回帰直線を演算する回帰演算手段と、回帰演算手段の出力に応答し、回帰直線を新たなXN軸とし、回帰直線に直交する軸を新たなYN軸として重心位置のX−Y座標値をXN−YN座標系の座標値に変換する座標変換手段と、座標変換手段によって変換される新たなXN−YN座標系における重心位置移動実績のXN軸方向の最大値XNmaxと最小値XNminとの差(=XNmax−XNmin)の絶対値Xmxと、重心位置移動実績のYN軸方向の最大値YNmaxと最小値YNminとの差(=YNmax−YNmin)の絶対値Ymxとの比である縦横比(Xmx/Ymx)を演算する縦横比演算手段とを備えるデータ演算手段と、
縦横比演算手段の出力に応答し、前記縦横比(Xmx/Ymx)を予め定められる弁別レベルF1でレベル弁別し、新生児または乳児に異常があるかを判断する判断手段と、
判断手段の出力に応答し、新生児または乳児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を表示する表示手段とを含むことを特徴とする新生児および乳児の診断装置である。
【0023】
本発明に従えば、前記散布図から求められる縦横比(Xmx/Ymx)、すなわち散布図の形状の特徴に基づいて、新生児および乳児の神経学的な異常および/または筋疾患の有無を判断するので、容易に一層的確な診断をすることが可能になる。
【0030】
【発明の実施の形態】
図1は本発明の実施の一形態である新生児および乳児の診断装置1の構成を簡略化して示す系統図であり、図2は図1の新生児および乳児の診断装置1に備えられるコット9を示す平面図である。
【0031】
本実施の形態の新生児および乳児の診断装置1(以後、単に診断装置1と略称する)は、仰臥位または腹臥位の状態にある新生児または乳児(以後、この両者を総称して被験児2と呼ぶ)の重量を検出する複数の重量検出センサ3a,3b,3c,3d(本実施の形態では4つ、重量検出センサを総称する場合には添字を省いて表す)の設けられる検出部4と、重量検出センサ3によって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用いて重量に関するデータを演算するデータ演算手段5と、データ演算手段5の出力に応答し、前記データによって新生児または乳児に異常があるかを判断する判断手段6と、判断手段6の出力に応答し、被験児2の異常の有無を表示する表示手段7とが設けられる制御表示部8とを含む。
【0032】
検出部4は、被験児2を収容するコット9と、コット9を支持するワゴン10とを含む。コット9は、略直方体の外形を有するたとえばアクリル樹脂製の中空容器であり、一面に開口部が形成され、その開口部から被験児2を内部空間に収容することができる。コット9の内部にはマット状の弾性部材で覆われた平板11が設けられ、その平板11上に前述した被験児2が仰臥位または腹臥位の状態で収容される。
【0033】
ワゴン10は、逆J字状に成形された4個の金属製パイプ12が、平面からみて長方形状の台板13の4隅に固着されて形成される。ワゴン10の短辺方向に並立する前記金属製パイプ12同志は、直状パイプ部材14で連結され、長辺方向に並立する前記金属製パイプ12同志は、型鋼部材15で連結される。型鋼部材15の上面(図1紙面上方側に向う面)に、前述した重量検出センサ3が設けられ、重量検出センサ3の上方側から前記コット9がワゴン10に装着される。
【0034】
なお、図2に示すように、コット9の平面図視した状態で、前記4つの重量検出センサ3a,3b,3c,3dは、コット9の4隅を支える形で設けられる。被験児2がコット9内に仰臥位におかれた状態で、右手位置に設けられる重量検出センサ3aをCH1と呼ぶことがあり、同様に左手位置の重量検出センサ3bをCH2、右足位置の重量検出センサ3cをCH3、左足位置の重量検出センサ3dをCH4と呼ぶことがある。重量検出センサ3は、ケーブル19によって制御表示部8に電気的に接続されるので、検出した重量値が制御表示部8に与えられる。
【0035】
制御表示部8に備わるデータ演算手段5および判断手段6は、CPU(Central Processing Unit)を備えるマイクロコンピュータなどによって実現される処理回路16である。表示手段7は、陰極線管または液晶ディスプレイなどによって実現され、処理回路16からの出力に応答してデータ演算結果および判断結果を表示する。
【0036】
また本実施の形態の診断装置1には、撮像装置17がたとえば衝立18などに支持されて設けられることも可能である。撮像装置17は、光学カメラでも良くまたCCD(Charge Coupled Device)でも良い。撮像装置17による映像情報は、ケーブル20を通じて制御表示部8に与えられる。医師は、撮像装置17によって得られる被験児2のGMの視覚データを診断に活用することができる。さらに診断装置1には、生体データ計測装置50が設けられることも可能である。生体データ計測装置50には被験児2の生体データを計測するセンサケーブル51が接続され、計測された生体データはケーブル52を通じて制御表示部8に与えられる。この生体データ計測装置50によって被験児2の一般的な生体データ(体温、動脈血酸素飽和度など)を計測し、診断装置1による判断結果と合わせて、より正確な診断を行うことができる。
【0037】
図3は、診断装置1の電気的構成を示すブロック図である。処理回路16には、重量検出センサ3a,3b,3c,3d、撮像装置17および生体データ計測装置50からの出力が与えられるとともに、後述するデータ演算手段5に備わる各種の演算機能のうちから実行するべき機能を選択する機能選択手段21からの出力が与えられる。機能選択手段21は、制御表示部8と接続されるたとえばキーボードのキーと関連付けて各種の演算機能が選択されるように設定されてもよく、また表示手段7である陰極線管または液晶ディスプレイにタッチパネル方式で各種の演算機能が選択されるように設定されてもよい。
【0038】
処理回路16には、表示手段7およびメモリ22が備えられるとともに、たとえば記録紙に表示手段7に表示内容を印字するプリンタ23が接続される。メモリ22は、ROM(Read Only Memory)およびRAM(Random Access Memory)を備える。ROMには、診断装置1が処理回路16によって診断処理を実行するためのプログラムがストアされ、RAMには、データ演算結果および判断結果などが随時書込みおよび読出しされる。
【0039】
まず被験児2の神経学的異常および/または筋疾患の評価の基礎データとされる診断装置1による被験児2の重心位置の演算方法について以下に説明する。コット9上に被験児2が乗載しない状態における各重量検出センサ3a〜3dによってそれぞれ計測される重量を、Wa0〜Wd0で表し、コット9上に被験児2が乗載している状態における各重量検出センサ3a〜3dによってそれぞれ計測される重量を、Wa1〜Wd1で表し、各重量検出センサ3a〜3dによってそれぞれ計測される被験児2の体重のみによる重量を、Wa,Wb,Wc,Wdで表すと、被験児2の重量Wは、式(1)によって求められる。
W=Wa+Wb+Wc+Wd …(1)
ここで、Wa=Wa1−Wa0
Wb=Wb1−Wb0
Wc=Wc1−Wc0
Wd=Wd1−Wd0
【0040】
図4は、コット9の簡略化した平面図である。4つの重量検出センサ3を含む2次元平面を想定し、その2次元平面上においてコット9の長手方向をX軸とし、長手方向に垂直な方向をY軸とし、原点を0とすると、重心の位置(GX,GY)は、前記2次元平面内での位置である。コット9の長手方向の長さをLxとし、長手方向に垂直な幅方向の長さをLyとするとき、重心GのX方向の座標位置GXとY軸の座標位置GYとは、式(2)および式(3)で示される。
GX={(Wa+Wb)/W}・Lx−Lx/2 …(2)
GY={(Wb+Wd)/W}・Ly−Ly/2 …(3)
【0041】
この被験児2の重心位置(GX,GY)の演算は、前述したデータ演算手段5によって実行される。本実施の形態では、予め定められる一定時間t1をたとえば1秒とし、予め定められる時間t2をたとえば60秒(1分)間とし、1秒毎に被験児2の重量を検出するとともに重心位置の演算を実行し、1分間で60個の重心位置データを得た。この重心位置演算結果およびその元データである重量検出センサ3による検出重量値は、前記メモリ22にストアされる。
【0042】
演算結果である重心位置は、前記2次元平面上にマークし重心位置の移動した実績を示す散布図として表示手段7に表示されるとともに、プリンタ23によって記録紙に記録される。図5は、表示手段7によって表示される表示画面の1例を示すイメージ図である。図5では、表示画面24に向って右下方部分に散布図表示部25が設けられ、被験児2の重心位置の移動実績を視認できるように構成される。この表示画面24の例では、重心位置の移動実績のうち、最近の座標位置を大きい直径を有する黒丸26によって、また予め定める複数回の過去の位置を小さい直径を有する黒丸27によって示し、こうして過去になるにつれて黒丸の直径を小さくして表示するので、重心の移動経過を知ることができる。なお重心位置の移動経過は、同一の大きさのマークによって表示することもできる。
【0043】
また表示画面24では、画面に向って右上方には、撮像装置17による被験児2の映像データを表示する映像表示部28が設けられ、画面に向って左方には、各重量検出センサ3a〜3dによる検出重量値および重心位置のX−Y座標値を表示する体重データ表示部29が設けられる。
【0044】
前述したような被験児2の重心位置のデータは、被験児2同志を比較することができるように同一の状態において採取しなければならず、また神経学的異常および/または筋疾患の評価に用いるべきGMの特徴を検知することができるような状態で採取されることが必要とされる。被験対象児である新生児および乳児の状態は、たとえばVolpeらによって表1に示すように分類されているけれども、さらに簡略化して目を開けているすなわち覚醒しているか否か、泣いているか否かおよび特別な運動状態にあるか否かによって類別可能と思われるので、表2に示す状態分類に従う条件1〜5について重量に関するデータ採取に適する状態について検討した。
【0045】
【表1】

Figure 0003720768
【0046】
【表2】
Figure 0003720768
【0047】
表2中に示すモロー反射とは、新生児および乳児に突然手ばたきなどの音響刺激または振動を与えると、驚いて手足や躯幹、頚筋を収縮させる反応のことである。選択された1被験児(被験児番号9)について、表2中に示す条件1〜5の各状態での重心位置を1秒毎に1分間継続して演算し、重心位置の移動実績を示す散布図を作成した。
【0048】
図6は、1被験児の状態別に採取された重心位置散布図を示す。図6(a)は、表2中の条件1の目を開けていて泣いていない状態すなわち覚醒し安静状態における重心位置の散布図である。図6(b)は、表2中の条件2の状態である目を開けていて泣いている状態における重心位置の散布図である。図6(c)は、表2中の条件3の目を閉じていて泣いていない状態すなわち睡眠状態における重心位置の散布図である。図6(d)および図6(e)は、表2中の条件4および5の特別な状態である手足をばたつかせている状態およびモロー反射後の状態におけるそれぞれの重心位置の散布図である。
【0049】
被験児が、睡眠状態およびモロー反射後の筋肉の収縮した状態にあるとき、重心位置はほとんど移動することがないので、GMの特徴を検知することが難しく、神経学的異常および/または筋疾患の評価に用いるデータの採取条件としては適当でない。また目を開けて泣いている状態および手足をばたつかせている状態では、重心位置の移動が甚だしく、不所望に広範囲に散布してしまうので、かえってGMの特徴を検知することが難しく、神経学的異常および/または筋疾患の評価に用いるデータの採取条件としては適当でない。したがって、表2中の条件1の覚醒し安静状態にあるとき、重心位置の移動は適度な範囲に散布し、GMの特徴把握に適すると判断されるので、以後条件1の安静状態において重量に関するデータの採取を行うこととする。
【0050】
本実施の形態のデータ演算手段5には、多種の演算機能が複数併設して備えられ、前記機能選択手段21によって演算機能を選択して実行できるように構成されるので、以下に各演算機能毎にその態様について説明する。
【0051】
データ演算手段5の基本的な態様では、前述した1秒毎に検出される重量値を用いて被験児2の重心位置を演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、1秒毎に求められる重心位置が、1分間に前記2次元平面内で移動した面積を演算する重心移動面積演算手段とが備えられる。
【0052】
重心位置演算手段による重心位置の演算は、前述のとおりであり、重心移動面積演算手段による重心位置の移動面積の演算は、次のようにして行われる。図7は重心位置散布のモデル図であり、図8は2次元平面のX軸を幅dの小区間に分割して面積を求める概要を示す図である。移動面積は、図7に示す重心散布図のように重心が2次元X−Y平面内で移動した領域を、図8に示すように、X軸を幅dの小区間に分割した個々の面積を求め、その小区間面積の和を演算することによって求められる。このとき、X軸の分割最小目盛と小分割区間dとを同一にすると演算を容易に行うことができる。
【0053】
図9は、データ演算手段5による重心移動面積演算の動作を説明するフローチャートである。図9を参照して重心移動面積演算の手順を説明する。ステップa1のスタートでは、メモリ22から重心位置の移動実績であるX−Y座標値が読出されている状態である。ステップa2では、読出された重心位置がX座標値の小さい順番に並べ替えられる。ステップa3では、小さい順番に並べ替えられたX座標値の数(n)が計数される。ここでnは自然数である。
【0054】
ステップa4では、i=1に設定される。ステップa5では、並べ替えの順番がi番目のX座標値におけるY座標値の最大値Yma、最小値Ymiが求められる。ステップa6では、並べ替えの順番が(i+1)番目のX座標値におけるY座標値の最大値Yma、最小値Ymiが求められる。なお、ここではi番目のX座標値と(i+1)番目のX座標値との差の絶対値は、小分割値dである。
【0055】
ステップa7では、小分割値dと、各X座標値において求めたY座標値の最大値Ymaおよび最小値Ymiとによって、小分割区間の面積diaを算出する。隣接するX座標値と、各X座標値におけるY座標の最大値Ymaおよび最小値Ymiとによって形成される小区間には種々の形状パターンがあり、個々の形状パターンに応じて面積diaが演算される。
【0056】
図10は幅dの小区間の形状パターン例を示す図であり、図11は図10(b)を座標表示した図であり、図12は図10(c)を座標表示した図であり、図13は図10(d)を座標表示した図である。図10(a)は、Y座標値が1点から1点に変化する区間であり、図10(b)は、Y座標値が1点から2点に変化する区間であり、図10(c)は、Y座標値が2点から2点に変化する区間であり、図10(d)は、Y座標値が2点から1点に変化する区間である。
【0057】
図10(a)に示す区間では、小分割区間の面積は、零と演算される。図10(b)すなわち図11に示す区間では、X座標値x1においてY座標の最大値と最小値とが同一である重心位置31のX−Y座標を(x1,y1)、X座標値x2においてY座標の最大値である重心位置32のX−Y座標を(x2,y2)およびY座標の最小値である重心位置33のX−Y座標を(x2,y3)とするとき、小分割区間diaの面積は、式(4)によって求められる。
dia=d・|y2−y3|/2 …(4)
ここで、d=x2−x1
【0058】
図10(c)すなわち図12に示す区間では、X座標値x1においてY座標の最大値である重心位置34のX−Y座標を(x1,y1)、Y座標の最小値である重心位置35のX−Y座標を(x1,y2)、X座標値x2においてY座標の最大値である重心位置36のX−Y座標を(x2,y3)およびY座標の最小値である重心位置37のX−Y座標を(x2,y4)とするとき、小分割区間diaの面積は、式(5)〜(8)によって求められる。
S1=d・|y3−y1|/2 …(5)
S2=d・|y1−y4| …(6)
S3=d・|y4−y2|/2 …(7)
dia=S1+S2+S3 …(8)
ここで、d=x2−x1
【0059】
図10(d)すなわち図13に示す区間では、X座標値x1においてY座標の最大値である重心位置38のX−Y座標を(x1,y1)およびY座標の最小値である重心位置39のX−Y座標を(x1,y2)、X座標値x2においてY座標の最大値と最小値とが同一である重心位置40のX−Y座標を(x2,y3)とするとき、小分割区間diaの面積は、式(9)によって求められる。
dia=d・|y1−y2|/2 …(9)
ここで、d=x2−x1
【0060】
図9に戻ってステップa8では、算出された小区間面積diaをメモリ22にストアする。ステップa9では、iを(i+1)に置換える。ステップa10では、iが(n−1)と同一であるか否かが判断される。判断結果が否定であるとき、ステップa5に戻り以降のステップに進む。判断結果が肯定であるとき、ステップa11に進む。ステップa11では、メモリ22から算出した小区間面積diaを読出し、その総和すなわち重心移動面積を算出し、一連の動作を完了する。
【0061】
図14は、重心移動面積演算結果の例を示す図である。図14には、予め頭部超音波断層検査、頭部CT(Computed Tomography)検査、頭部MRI(Magnetic Resonance Imaging)および脳波検査などによって、症例を予備診断した被験児(新生児)17人について、前述のようにして重心移動面積を演算した結果を棒グラフで示す。図14中予備診断結果は、被験児である新生児を識別する新生児番号の横に正常児を○印で示し、黄疸および横隔膜ヘルニアなどの症例の被験児を□印、新生児仮死および将来障害予見される症例の被験児を△印、PVL(脳室周囲白質軟化症)、脳梗塞、水頭症などを×印で示す。
【0062】
図14に示すように、神経学的異常および/または筋疾患を有する被験児によってほぼ占められる群と、正常な被験児によってほぼ占められる群との境界は、重心移動面積が35mm2近辺に存在する。神経学的に正常であり、筋疾患のない被験児のGMによる重心位置の移動は、異常を有する被験児に比較して広い範囲に及ぶので、重心移動面積の大小によって神経学的な異常および/または筋疾患の有無を診断することが可能と判断される。したがって、予め弁別レベルA1として面積値35mm2を判断手段6に設定しておくことによって、判断手段6は被験児毎に演算される重心移動面積が弁別レベルA1以上であるか否かによって、被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断することが可能になる。
【0063】
ただし図14に示すように、弁別レベルA1以上の重心移動面積を有し診断装置1による診断結果が正常と判断されるべき群に含まれる被験児にも、予備診断結果では□印および△印で示される異常症例に該当するものが一部存在する。しかしながら、図14に示す被験児は、複数の種類の異なる異常症例が混在しているので、検出したい神経学的異常および/または筋疾患別に異なる段階の弁別レベルを設定し検出したい神経学的異常および/または筋疾患別の診断をすることによって、さらに診断精度を向上させることが可能であると考える。
【0064】
図15は、診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心移動面積によって診断する動作を説明するフローチャートである。図15のフローチャートを参照し前述した被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心移動面積によって診断する一連の動作を説明する。
【0065】
ステップb1では、被験児である新生児または乳児を仰臥位になるようにコット9に乗せる。ステップb2では、重量に関するデータを採取し得る前記条件1すなわち安静状態にあるか否かが判断される。この判断は、たとえば医師によって行われる。判断結果が否定であるとき、安静状態になるまでステップb2を繰返す。判断結果が肯定であるとき、ステップb3に進む。ステップb3では、重量検出センサ3による重量検出のために予め定められる時間t2である1分間のタイマスタートが行われる。このタイマスタートは、たとえば前述した機能選択手段21にデータ演算機能の選択とともに演算を開始する信号として入力できるように構成することによって実現できる。
【0066】
ステップb4では、重量検出センサ3(CH1〜CH4)によって、1秒毎に被験児2の重量を計測する。ステップb5では、データ演算手段5の重心位置演算手段によって重心位置(Xi,Yi)を演算する。ステップb6では、重心位置演算結果をメモリ22にストアする。ステップb7では、1分間の計測時間が経過したか否かが判断される。判断結果が肯定であるとき、ステップb8に進み、判断結果が否定であるとき、ステップb4に戻って以降のステップに進む。
【0067】
ステップb8では、メモリ22から重心位置(Xi,Yi)を読出し、ステップb9では、データ演算手段5の重心移動面積演算手段によって重心移動面積を演算する。ステップb10では、演算結果である重心移動面積が、予め定められる弁別レベルである面積A1以上であるか否かが判断手段6によって判断される。判断結果が肯定であるときステップb11に進み、判断手段6は、出力信号によって表示手段7に判定結果が正常の旨の表示をさせる。判断結果が否定であるときステップb12に進み、判断手段6は、出力信号によって表示手段7に判定結果が異常の旨の表示をさせる。表示手段7による表示後、一連の診断動作が終了する。ここでステップb4〜ステップb10までの動作は、診断装置1の制御表示部8に備わる処理回路16によって実行される。
【0068】
データ演算手段5の本発明に係る第1の態様では、前述した1秒毎に検出される重量値を用いて被験児2の重心位置を演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、1秒毎に求められる重心位置が、1分間に2次元平面の同一座標上に繰返し出現する回数である重心位置度数を演算する重心位置度数演算手段とを含む。重心位置度数は、たとえばX軸およびY軸をともに1mm間隔で分割して区画を設定し、1秒毎に1分間すなわち60回演算される重心位置が、同一の区画内に出現する回数を計数することによって求めることができる。
【0069】
図16は、重心位置度数演算結果の例を示す図である。図16には、前述した図14に示す新生児番号10および16の被験児について、重心位置度数を演算した結果を3次元的にグラフ化して示す。図16(b)に示すように、神経学的異常を有する新生児番号16の被験児では、局所的に度数10を超える重心位置の集中が認められる。一方図16(a)に示すように正常な新生児番号10の被験児では、重心位置度数が10を超える場合がなく、前述の新生児番号16の被験児に比較して重心位置がばらついて分布している。
【0070】
このように神経学的に正常であり、筋疾患のない被験児のGMによる重心位置は、異常を有する被験児のように局所的に集中することがないので、重心位置度数によって神経学的な異常および/または筋疾患の有無を診断することが可能と判断される。したがって、予め弁別レベルB1としてたとえば度数10を判断手段6に設定しておくことによって、判断手段6は被験児毎に演算される重心位置度数が弁別レベルB1以下であるか否かによって、被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断することが可能になる。なお弁別レベル度数B1は、10に限定されるものではなく、検出したい神経学的異常および/または筋疾患によってその値を変更することができる。
【0071】
図17は、診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心位置度数によって診断する動作を説明するフローチャートである。図17のフローチャートを参照し前述した被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心位置度数によって診断する一連の動作を説明する。図17に示すフローチャートは、図15に示すフローチャートに類似し、同一の動作を表すステップについては説明を省略する。
【0072】
ステップc9では、データ演算手段5の重心位置度数演算手段によって重心位置度数を演算する。ステップc10では、演算結果である重心位置度数が、予め定められる弁別レベルである度数B1以上であるか否かが判断手段6によって判断される。ここでステップc4〜ステップc10までの動作は、診断装置1の制御表示部8に備わる処理回路16によって実行される。
【0073】
データ演算手段5の本発明に係る第2の態様では、前述した1秒毎に検出される重量値を用いて被験児2の重心位置を演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、1秒毎に求められる重心位置が、1分間に2次元平面内で移動する重心位置の移動速度Viを1秒毎に演算する重心移動速度演算手段と、重心移動速度演算手段の出力に応答し、予め定められる速度間隔で区分される各速度範囲毎の重心移動速度のデータ数である移動速度度数を演算する移動速度度数演算手段とを含む。
【0074】
重心移動速度Viは、次のようにして演算することができる。1秒毎に重心位置を演算する1分間の任意の時刻tにおける重心位置(Xi,Yi)を時刻表示に置換えて重心位置(Xt,Yt)とすると、次の重心位置演算時刻である時間t1後の重心位置は(Xt+t1,Yt+t1)で表される。このとき重心位置(Xt,Yt)から時間t1経過後の重心位置(Xt+t1,Yt+t1)への重心移動速度Viは、次式(10)によって求められる。なお本実施の形態では、前述のように時間t1を1秒としているので、重心移動速度Viを1秒あたりの速度で求める場合、式(10)の分母を省くことができる。
Vi=√{(Xt+t1−Xt)2+(Yt+t1−Yt)2}/t1…(10)
【0075】
重心の移動速度度数は、たとえば予め定められる速度間隔を1mm/secで区分し、1秒毎に1分間すなわち60回演算される重心移動速度Viが、同一速度区分内に属する数を計数することによって求めることができる。
【0076】
図18は、移動速度度数演算結果の例を示す図である。図18には、前述した図14に示す新生児番号10および16の被験児について、移動速度度数を演算した結果を棒グラフ化して示す。図18(b)に示すように、神経学的異常を有する新生児番号16の被験児では、重心移動速度Viは、速度0〜1mm/秒(s)の区分範囲に高い度数で集中していることが認められる。一方図18(a)に示すように正常な新生児番号10の被験児では、重心移動速度Viは、速度0〜1mm/秒(s)の区分範囲で最大の度数を示すけれども、その度数は新生児番号16の被験児に比べて小さく、また速度の速い区分範囲にもばらついて分布している。
【0077】
このように神経学的に正常であり、筋疾患のない被験児のGMによる重心移動速度Viは、異常を有する被験児のように特定の速度区分範囲に局所的に集中することがないので、移動速度度数によって神経学的な異常および/または筋疾患の有無を診断することが可能と判断される。したがって、予め弁別レベルC1としてたとえば度数35を判断手段6に設定しておくことによって、判断手段6は被験児毎に演算される移動速度度数が、特定の速度区分範囲において弁別レベルC1を超えることがあるか否かによって、被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断することが可能になる。なお弁別レベル度数C1は、35に限定されるものではなく、検出したい神経学的異常および/または筋疾患によってその値を変更することができる。
【0078】
図19は、診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を移動速度度数によって診断する動作を説明するフローチャートである。図19のフローチャートを参照し前述した被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心位置度数によって診断する一連の動作を説明する。図19に示すフローチャートは、図15に示すフローチャートに類似し、同一の動作を表すステップについては説明を省略する。
【0079】
ステップd9では、データ演算手段5の重心移動速度演算手段によって重心移動速度Viを演算する。ステップd10では、移動速度度数演算手段によって、重心移動速度Viを予め定められる速度区分に従って分類し、速度区分毎の移動速度度数を計数する。ステップd11では、演算結果である移動速度度数が、予め定められる弁別レベルである度数C1以下であるか否かが判断手段6によって判断される。ここでステップd4〜ステップd11までの動作は、診断装置1の制御表示部8に備わる処理回路16によって実行される。
【0080】
またデータ演算手段5は、前述した1秒毎に検出される重量値を用いて被験児2の重心位置を演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、1秒毎に求められる重心位置が、1分間に2次元平面内で移動する重心位置の移動速度Viを1秒毎に演算する重心移動速度演算手段と、重心移動速度演算手段の出力に応答し、1分間における重心移動速度Viの平均値である平均移動速度Vave、重心移動速度Viの最大値である最大移動速度Vmaxおよび重心移動速度Viの最小値である最小移動速度Vminを演算する移動速度データ演算手段とを含む。
【0081】
平均移動速度Vaveは、前述した重心移動速度演算手段による重心移動速度Viを用いて次式(11)によって求められる。
【0082】
【数1】
Figure 0003720768
【0083】
前述したように神経学的に正常であり、筋疾患のない被験児のGMによる重心移動速度Viは、異常を有する被験児のように特定の速度区分範囲すなわち遅い速度区分範囲に局所的に集中することがない。したがって、1分間の重心の平均移動速度Vaveを算出した場合、正常な被験児の平均移動速度Vaveは、異常を有する被験児の平均移動速度Vaveに比べて速いという結果が得られるので、平均移動速度Vaveによって神経学的な異常および/または筋疾患の有無を診断することが可能と判断される。いうまでもなく症例によっては、逆に異常を有する被験児の平均移動速度Vaveの方が速くなる場合も起こりうる。
【0084】
したがって、予め定められる速度値を弁別レベルD1として判断手段6に設定しておくことによって、判断手段6は被験児毎に演算される平均移動速度Vaveが、弁別レベルD1以上であるか否かによって、被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断することが可能になる。なお弁別レベルD1は、検出したい神経学的異常および/または筋疾患によってその値を変更することができる。
【0085】
図20は、診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心の平均移動速度Vaveによって診断する動作を説明するフローチャートである。図20のフローチャートを参照し前述した被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心の平均移動速度Vaveによって診断する一連の動作を説明する。図20に示すフローチャートは、図19に示すフローチャートに類似し、同一の動作を表すステップについては説明を省略する。
【0086】
ステップe10では、データ演算手段5の平均移動速度演算手段によって重心の平均移動速度Vaveを演算する。ステップe11では、演算結果である平均移動速度Vaveが、予め定められる弁別レベルである速度D1以下であるか否かが判断手段6によって判断される。ここでステップe4〜ステップe11までの動作は、診断装置1の制御表示部8に備わる処理回路16によって実行される。
【0087】
上記の事例では、平均移動速度Vaveによって被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断する例について説明したけれども、データ演算手段5によって演算される最大移動速度Vmaxまたは最小移動速度Vminによっても同様にして判断することができる。また、平均移動速度Vave、最大移動速度Vmaxおよび最小移動速度Vminのうちから選択されるいずれか2つの速度の組合せによって判断しても良く、さらに3つの速度すべてを用いて判断するようにしても良い。
【0088】
またデータ演算手段5は、前述した1秒毎に検出される重量値を用いて被験児2の重心位置を演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、1秒毎に求められる重心位置が、1分間に2次元平面内で移動する重心位置の移動加速度αiを1秒毎に演算する重心移動加速度演算手段と、重心移動加速度演算手段の出力に応答し、1分間における重心移動加速度αiの平均値である平均移動加速度αaveを演算する平均移動加速度演算手段、重心移動加速度αiの最大値である最大移動加速度αmaxおよび重心移動加速度αiの最小値である最小移動加速度αminを演算する移動加速度データ演算手段とを含む。
【0089】
重心移動加速度αiは、式(12)によって求められ、平均移動加速度αaveは、式(13)によって求められる。
【0090】
【数2】
Figure 0003720768
【0091】
前述したように神経学的に正常であり、筋疾患のない被験児のGMによる重心移動速度Viは、異常を有する被験児のように特定の速度区分範囲すなわち遅い速度区分範囲に局所的に集中することがない。したがって、1分間の重心の平均移動加速度αaveを算出した場合、正常な被験児の平均移動加速度αaveは、異常を有する被験児の平均移動加速度αaveに比べて速いという結果が得られるので、平均移動加速度αaveによって神経学的な異常および/または筋疾患の有無を診断することが可能と判断される。
【0092】
したがって、予め定められる加速度値を弁別レベルE1として判断手段6に設定しておくことによって、判断手段6は被験児毎に演算される平均移動加速度αaveが、弁別レベルE1以上であるか否かによって、被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断することが可能になる。なお弁別レベルE1は、検出したい神経学的異常および/または筋疾患によってその値を変更することができる。
【0093】
図21は、診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心の平均移動加速度αaveによって診断する動作を説明するフローチャートである。図21のフローチャートを参照し前述した被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心の平均移動加速度αaveによって診断する一連の動作を説明する。図21に示すフローチャートは、図19に示すフローチャートに類似し、同一の動作を表すステップについては説明を省略する。
【0094】
ステップf9では、データ演算手段5の重心移動加速度演算手段によって重心移動加速度αiを演算する。ステップf10では、重心移動加速度演算結果に応答し、重心の平均移動加速度αaveを演算する。ステップf11では、演算結果である平均移動加速度αaveが、予め定められる弁別レベルである加速度値E1以上であるか否かが判断手段6によって判断される。ここでステップf4〜ステップf11までの動作は、診断装置1の制御表示部8に備わる処理回路16によって実行される。
【0095】
上記の事例では、平均移動加速度αaveによって被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断する例について説明したけれども、データ演算手段5によって演算される最大移動加速度αmaxまたは最小移動加速度αminによっても同様にして判断することができる。また、平均移動加速度αave、最大移動加速度αmaxおよび最小移動加速度αminのうちから選択されるいずれか2つの加速度の組合せによって判断しても良く、さらに3つの加速度すべてを用いて判断するようにしても良い。
【0096】
またデータ演算手段5は、前述した1秒毎に検出される重量値を用いて被験児2の重心位置を演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、1秒毎に求められる重心位置が、1分間に前記2次元平面内で移動した実績である各座標値を記憶する重心位置散布記憶手段とを含む。重心位置散布記憶手段は、RAMなどからなるメモリであり、データ演算手段5の中に設けられてもよく、また前記メモリ22を利用するように構成されてもよい。
【0097】
重心位置散布記憶手段から読出される重心位置の移動実績は、X−Y座標系における散布図として表される。この散布図は、前述した表示手段7の表示画面をたとえば機能選択手段21に予め設けられる切換えスイッチによって散布図表示に切換えて表示することによって、また処理回路16に接続されるプリンタ23に印字出力することによって、目視観察可能にすることができる。
【0098】
判断手段6による被験児における異常の有無の判断は、たとえば予め症例別に散布図の典型例を判断手段6に設定しておき、被験児毎に得られる重心位置移動の散布図を典型例と比較照合することによって行う。
【0099】
図22は正常な新生児番号10の被験児の散布図であり、図23は神経学的異常を有する新生児番号16の被験児の散布図である。図22に示すように正常な新生児番号10の被験児では、重心位置は、X軸方向およびY軸方向の両方の広い範囲に散布している。一方図23に示すように、神経学的異常を有する新生児番号16の被験児では、重心位置は、X軸方向およびY軸方向ともにその散布範囲が小さいという特徴を有する。したがって、たとえば被験児のデータとしての散布図と典型例として設定される散布図とを比較照合し弁別することによって、被験児の異常の有無をおおよそ判断することができる。
【0100】
データ演算手段5の本発明に係る第の態様では、前述した1秒毎に検出される重量値を用いて被験児2の重心位置を演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、1秒毎に求められる重心位置が、1分間に前記2次元X−Y平面内で移動した実績に基づいて、回帰直線を演算する回帰演算手段と、回帰演算手段の出力に応答し、回帰直線を新たなX軸とし、回帰直線に直交する軸を新たなY軸として重心位置のX−Y座標値を変換する座標変換手段と、座標変換手段によって変換される新たなX−Y座標系における重心位置移動実績のX軸方向の最大値Xmaxと最小値Xminとの差(=Xmax−Xmin)の絶対値Xmxと、重心位置移動実績のY軸方向の最大値Ymaxと最小値Yminとの差(=Ymax−Ymin)の絶対値Ymxとの比である縦横比(Xmx/Ymx)を演算する縦横比演算手段とを含む。
【0101】
以下に縦横比(Xmx/Ymx)の演算方法について説明する。図24は、縦横比の演算方法の概略を示す図である。まず、回帰演算手段によって、1分間に演算される60個の重心位置データの回帰直線(Y=aX+b)を演算する。回帰直線は、最小2乗法によって求められ次の式(14)によって与えられる。
【0102】
【数3】
Figure 0003720768
【0103】
なお、回帰直線の傾きaおよび切片bは、それぞれ式(19)および(20)によって与えられる。
【0104】
【数4】
Figure 0003720768
【0105】
次に、前述のようにして求められる回帰直線(Y=aX+b)を新たなX軸とし、新たなX軸に直交する軸を新たなY軸とするように、座標変換手段によって座標系を変換する。この新たに設定されるX軸とY軸とには、アルファベットNを添えてXN軸、YN軸と呼ぶことにし、前のX−Y軸と区別する。XN−YN座標は、図24上では、X−Y軸を、Y軸方向に切片bだけ平行移動し、その後X軸と回帰直線であるXN軸とのなす角度θだけ回転(角変位)させることによって得ることができる。旧X−Y座標系における座標値は、以下の行列式(21)によって、XN−YN座標系における座標値に変換される。
【0106】
【数5】
Figure 0003720768
【0107】
変換されたXN−YN座標系における重心位置のXN座標値を小さい順番に並替えて、その最大値XNmaxおよび最小値XNminとを求め、次に最大値XNmaxと最小値XNminとの差の絶対値Xmx(=|XNmax−XNmin|)を求める。同様にしてXN−YN座標系における重心位置のYN座標値を小さい順番に並替えて、その最大値YNmaxおよび最小値YNminとを求め、次に最大値YNmaxと最小値YNminとの差の絶対値Ymx(=|YNmax−YNmin|)を求める。
【0108】
図24中では、絶対値Xmxは、重心位置41と重心位置42との間のXN軸方向の距離LXNであり、絶対値Ymxは、重心位置43と重心位置44との間のYN軸方向の距離LYNである。縦横比は、前述した絶対値Xmxと絶対値Ymxとの比(Xmx/Ymx)で求められる。縦横比(Xmx/Ymx)は、前記距離LNXと距離LNYとの比であり、1分間に移動した重心位置の散布の状態を定量的に特徴付けることができる。
【0109】
神経学的に正常であり、筋疾患のない被験児のGMによる重心位置の移動は、異常を有する被験児に比較して広い範囲に及ぶ。一方神経学的異常および/または筋疾患を有する被験児のGMでは、重心位置が局所的に集中するとともに、頭足方向もしくは左右の両手方向に片寄って移動する傾向がある。したがって、縦横比(Xmx/Ymx)でみた場合、神経学的異常および/または筋疾患を有する被験児では、その値は極端に大きいかまたは小さいという特徴を有するけれども、正常な被験児では、その値は異常を有する被験児の中間値付近で大きくばらつかないという特徴がある。
【0110】
このことから、縦横比(Xmx/Ymx)の大小によって神経学的な異常および/または筋疾患の有無を診断することが可能と判断される。予め弁別レベルF1もしくは、弁別レベルの上限値と下限値としてF11およびF12を判断手段6に設定しておくことによって、判断手段6は被験児毎に演算される縦横比(Xmx/Ymx)を弁別レベルF1またはF11およびF12と比較することによって、被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を判断することが可能になる。
【0111】
図25は、診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を縦横比(Xmx/Ymx)によって診断する動作を説明するフローチャートである。図25のフローチャートを参照し前述した被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を縦横比(Xmx/Ymx)によって診断する一連の動作を説明する。図25に示すフローチャートは、図15に示すフローチャートに類似し、同一の動作を表すステップについては説明を省略する。
【0112】
ステップg9では、データ演算手段5の回帰演算手段によって重心データの回帰直線(Y=aX+b)を演算する。ステップg10では、回帰直線の演算結果に応答し、座標変換手段が、回帰直線を新たなXN軸とし、XN軸に直交する軸を新たなYN軸として、重心位置の座標値を新たなXN−YN座標系の座標値に変換する。ステップg11では、縦横比演算手段が、重心位置のXN座標値の最大値XNmax、最小値XNminと、重心位置のYN座標値の最大値YNmax、最小値YNminとから、縦横比(Xmx/Ymx)を演算する。ステップg12では、判断手段6が、縦横比(Xmx/Ymx)が、予め定められる弁別レベルである比F1以上であるか否かが判断手段6によって判断される。なお、予め定められる弁別レベルは、前述したように上限値F11と下限値F12とが設定され、縦横比(Xmx/Ymx)が上下限値F11,F12の間であるか否かが判断されるようにしてもよい。ここでステップg4〜ステップg12までの動作は、診断装置1の制御表示部8に備わる処理回路16によって実行される。
【0113】
またデータ演算手段5は、前記重量検出センサ3によって1秒毎に検出される重量値を用い、前記2次元平面における被験児の重心位置を、1秒毎に演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段によって求められる重心位置または複数設けられる重量検出センサ3のうちの少なくとも1つの重量検出センサ設置位置における重量データの周波数を解析する周波数解析手段とを含む。
【0114】
重心位置または重量検出センサ設置位置における重量データの周波数解析手段は、たとえば高速フーリエ変換(FFT)などの手法によって実現することができる。本実施の態様では、重心位置および重量検出センサ3a(CH1)設置位置における重量データの周波数解析を行い、周波数成分と振幅とを求めた。
【0115】
図26は正常な新生児番号10の被験児の周波数解析結果を示す図であり、図27は神経学的異常を有する新生児番号16の被験児の解析結果を示す図である。正常な被験児と神経学的異常を有する被験児との差異は、特にCH1の周波数解析結果において顕著に認められる。
【0116】
図26に示すように正常な新生児番号10の被験児では、各周波数成分において振幅がある程度均一であり、特別大きく突出した振幅を示す周波数成分を見出すことができない。一方図27に示すように、神経学的異常を有する新生児番号16の被験児では、周波数成分によって振幅の片寄りが認められる。したがって、周波数成分とその周波数成分の振幅の弁別レベルを予め設定しておくことによって、周波数解析結果に基づいて被験児の異常の有無をおおよそ判断することができる。
【0117】
また、新生児または乳児の重量を複数の重量検出センサ3によって検出するステップと、重量検出センサ3によって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用いて重量に関するデータを演算するステップと、重量に関するデータの演算結果に応答し、前記データによって新生児または乳児に異常があるかを判断するステップと、新生児または乳児に異常があるかの判断結果を表示手段によって表示するステップとを、コンピュータに実行させるための新生児および乳児の診断プログラムにすることができる。
【0118】
このような新生児および乳児の診断プログラムは、重量に関するデータを演算するステップが多種の態様によって具現化されるので、たとえば、図15のフローチャートに示すステップb4〜ステップb10、図17のフローチャートに示すステップc4〜ステップc10、図19のフローチャートに示すステップd4〜ステップd11、図20のフローチャートに示すステップe4〜ステップe11、図21のフローチャートに示すf4〜ステップf11、図25のフローチャートに示すステップg4〜ステップg12をマイクロコンピュータである処理回路16に実行させるプログラムとして実現される。
【0119】
この新生児および乳児の診断プログラムをコンピュータに実行させることによって、新生児および乳児の重量を測定し、その重量に関するデータを演算した結果によって新生児および乳児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を客観的に判断し、その判断結果の表示が可能になる。
【0120】
さらに新生児および乳児の診断プログラムを、コンピュータによる読取り可能にたとえばフレキシブルディスク(FD)またはコンパクトディスク−レコーダブル(CD−R)などの記録媒体に記録させることができる。このような記録媒体として新生児および乳児の診断プログラムが提供されることによって、汎用コンピュータ、重量検出センサおよび表示手段という簡易な構成で、新生児および乳児の神経学的な異常および/または筋疾患の有無の診断をすることが可能になる。
【0121】
以上に述べたように本実施の形態では、データ演算手段5には、各種の態様で表される演算機能を備えるけれども、これに限定されることなく、データ演算手段5は単独の演算機能を備える構成であってもよく、また選択される2つ以上の演算機能を備える構成であってもよい。また診断装置1に設けられる重量検出センサの数は4つであるけれども、これに限定されることなく、重心位置を求めるに必要な3つ以上が設けられる構成であればよい。また予め定められる一定時間t1を1秒、予め定められる時間t2を1分として重量に関するデータを演算しているけれども、時間はこれらに限定されることなく、より短い時間またはより長い時間がt1およびt2として選択されてもよい。
【0122】
【発明の効果】
本発明によれば、新生児または乳児の重心位置を一定時間t1毎に演算し、演算される重心位置の予め定められる時間t2内に2次元平面の同一座標上に繰返し出現する回数である重心位置度数を演算し、演算された重心位置の座標と重心位置度数の大小とに基づいて、新生児および乳児の神経学的な異常および/または筋疾患の有無を判断するので、容易に的確な診断をすることが可能になる。成人では中枢神経系の発達が完成しているのでMRI(Magnetic Resonance Imaging)、CT(Computed Tomography)などの画像診断における異常所見が、機能異常を相当な確率をもって診断できると考えられる。しかしながら、新生児、乳児においては中枢神経系は発達途上にあり、未発達であるため画像診断上の異常所見は必ずしも成人のように機能異常を診断できない。
【0123】
そこでこの装置は中枢神経系の統御された機能を客観的に評価できるため、MRIなどで正確に診断できない生後まもない時期における神経学的異常および/または筋疾患の有無の客観的判断が可能になるので、早期に効果的な治療を施すことができる。
【0126】
また本発明によれば、新生児または乳児の重心位置を一定時間t1毎に演算し、演算される重心位置が予め定められる時間t2内に2次元平面内で移動する重心位置の移動速度を求め、該重心移動速度の予め定められる速度間隔で区分される各速度範囲毎のデータ数である移動速度度数に基づいて、新生児および乳児の神経学的な異常および/または筋疾患の有無を判断するので、容易に的確な診断をすることが可能になる。
【0129】
また本発明によれば、重心位置の各座標値の散布状態を示す散布図から求められる縦横比(Xmx/Ymx)、すなわち散布図の形状の特徴に基づいて、新生児および乳児の神経学的な異常および/または筋疾患の有無を判断するので、容易に一層的確な診断をすることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の一形態である新生児および乳児の診断装置1の構成を簡略化して示す系統図である。
【図2】図1の新生児および乳児の診断装置1に備えられるコット9を示す平面図である。
【図3】診断装置1の電気的構成を示すブロック図である。
【図4】コット9の簡略化した平面図である。
【図5】表示手段7によって表示される表示画面の1例を示すイメージ図である。
【図6】1被験児の状態別に採取された重心位置散布図を示す。
【図7】重心位置散布のモデル図である。
【図8】2次元平面のX軸を幅dの小区間に分割して面積を求める概要を示す図である。
【図9】データ演算手段5による重心移動面積演算手段の動作を説明するフローチャートである。
【図10】幅dの小区間の形状パターン例を示す図である。
【図11】図10(b)を座標表示した図である。
【図12】図10(c)を座標表示した図である。
【図13】図10(d)を座標表示した図である。
【図14】重心位置移動面積演算結果の例を示す図である。
【図15】診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心移動面積によって診断する動作を説明するフローチャートである。
【図16】重心位置度数演算結果の例を示す図である。
【図17】診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心位置度数によって診断する動作を説明するフローチャートである。
【図18】移動速度度数演算結果の例を示す図である。
【図19】診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を移動速度度数によって診断する動作を説明するフローチャートである。
【図20】診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心の平均移動速度Vaveによって診断する動作を説明するフローチャートである。
【図21】診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を重心の平均移動加速度αaveによって診断する動作を説明するフローチャートである。
【図22】正常な新生児番号10の被験児の散布図である。
【図23】神経学的異常を有する新生児番号16の被験児の散布図である。
【図24】縦横比の演算方法の概略を示す図である。
【図25】診断装置1による被験児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を縦横比(Xmx/Ymx)によって診断する動作を説明するフローチャートである。
【図26】正常な新生児番号10の被験児の周波数解析結果を示す図である。
【図27】神経学的異常を有する新生児番号16の被験児の解析結果を示す図である。
【符号の説明】
1 診断装置
2 被験児
3 重量検出センサ
4 検出部
5 データ演算手段
6 判断手段
7 表示手段
8 制御表示部
9 コット
10 ワゴン
16 処理回路
17 撮像装置
22 メモリ[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a diagnostic apparatus for newborns and infants for diagnosing the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscle diseases that may occur in newborns or infants.
[0002]
[Prior art]
Newborns and infants up to about 6 months of age have a spontaneous movement called General Movement (hereinafter abbreviated as GM) that cannot be understood as a simple reflex movement. This GM is considered to reflect the dynamics of the cranial nervous system and the musculoskeletal system, and is a movement that occurs throughout the body, including the extremities, especially when the newborn and infant are in a supine position and are in good mood.
[0003]
Neurological abnormalities and / or muscular disorders that may develop in humans may not be able to be effectively treated after the manifestation of obvious symptoms, and early detection and early treatment are desired. . The aforementioned neonatal and infant GMs are believed to have potential for use in the assessment of neurological abnormalities and / or muscle diseases. Based on such a viewpoint, the prior art which tries to measure GM of a newborn and an infant quantitatively is disclosed by Taga et al. (BPSE 2000 15th Symposium on Biological and Physiological Engineering, p165-168, for example). ). In this prior art, a plurality of markers are attached to each part of the body of a newborn or an infant (hereinafter may be collectively referred to as a test child), and only light reflected from the markers by a photographing device equipped with a specific strobe and filter is used. Is taken for a predetermined time, and the trajectory of the subject's movement is obtained.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The prior art described above has the following problems. In order to obtain the movement trajectory of the subject child, there is a problem that a large-scale apparatus must be prepared so that an imaging apparatus including at least a plurality of cameras, a strobe, and a filter and an image analysis apparatus are required. In addition, since the marker attached to the subject is photographed with a camera and the trajectory is captured, there is a problem that the marker image as data may be lost depending on the state of movement of the subject.
[0005]
Further, as a prior art for grasping a human motion state, there is a center-of-gravity oscillating meter disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 7-250822, in addition to the above-described technique for photographing a marker attached to each part of the body.
[0006]
The center-of-gravity oscillating meter disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 7-250822 detects a load, which is the weight of a subject in a standing posture, using a plurality of load sensors, and calculates the position of the subject's center of gravity using each detected load. The trajectory of the center of gravity movement within a predetermined time is obtained. This center-of-gravity oscillometer is used mainly by the subject and the doctor to grasp the recovery state of the motor function by comparing the intention to suppress the subject's center of gravity variation with the actual locus of the center of gravity variation. . That is, the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-250822 is merely a visual observation of the locus of center of gravity swing to ask the conformity with the subject's intention. It is impossible to find a technical idea of making a judgment of general abnormality and / or muscle disease.
[0007]
An object of the present invention is to provide a diagnostic apparatus for newborns and infants that can determine the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscle diseases in newborns and infants with a simple configuration.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention comprises a plurality of weight detection sensors for detecting the weight of a newborn or infant in a supine or prone position;
Using the weight value detected at a predetermined time t1 predetermined by the weight detection sensor, the center of gravity position of the newborn or infant on the two-dimensional plane that is a virtual plane including the plurality of weight detection sensors is determined at the predetermined time t1. In response to the output of the center-of-gravity position calculating means and the position of the center-of-gravity position calculating means, the center-of-gravity position obtained at every predetermined time t1 repeatedly appears on the same coordinates on the two-dimensional plane within a predetermined time t2. A data calculation means comprising a centroid position frequency calculation means for calculating the centroid position frequency that is the number of times;
In response to the output of the center-of-gravity position frequency calculation means, the determination means for discriminating whether the center-of-gravity position frequency is level-determined by a frequency B1, which is a predetermined discrimination level, and whether there is an abnormality in the newborn or the infant;
A newborn and infant diagnostic apparatus comprising: a display means for displaying the presence or absence of a neurological abnormality and / or a muscular disease in a newborn or an infant in response to an output of a judging means.
[0013]
According to the present invention, the position of the center of gravity of a newborn or infant is calculated every predetermined time t1, and the position of the center of gravity is the number of times that it repeatedly appears on the same coordinates on the two-dimensional plane within a predetermined time t2 of the calculated position of the center of gravity. The frequency is calculated, and based on the calculated coordinates of the center of gravity position and the magnitude of the center of gravity position frequency, the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in newborns and infants is judged, making accurate diagnosis easy. It becomes possible to do.
[0014]
The present invention also includes a plurality of weight detection sensors for detecting the weight of a newborn or infant in a supine or prone position,
Using the weight value detected at a predetermined time t1 predetermined by the weight detection sensor, the center of gravity position of the newborn or infant on the two-dimensional plane that is a virtual plane including the plurality of weight detection sensors is determined at the predetermined time t1. In response to the output of the center-of-gravity position calculating means and the output of the center-of-gravity position calculating means, the moving speed of the center-of-gravity position that moves in the two-dimensional plane within a predetermined time t2 is calculated for each predetermined time t1. In response to the output of the center-of-gravity movement speed calculation means and the movement speed of the center-of-gravity calculation means, a movement speed frequency calculation that calculates the movement speed frequency that is the number of data of the center-of-gravity movement speed for each speed range divided by a predetermined speed interval. Data computing means comprising means,
In response to the output of the moving speed frequency calculating means, the judging means for discriminating whether the moving speed frequency is leveled by a frequency C1 which is a predetermined discrimination level and whether there is an abnormality in the newborn or the infant;
A newborn and infant diagnostic apparatus comprising: a display means for displaying the presence or absence of a neurological abnormality and / or a muscular disease in a newborn or an infant in response to an output of a judging means.
[0015]
According to the present invention, the center of gravity position of a newborn or an infant is calculated every predetermined time t1, and the movement speed of the center of gravity position where the calculated center of gravity position moves within a two-dimensional plane within a predetermined time t2 is determined in advance. It is calculated every time t1, and the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in newborns and infants is judged based on the calculated magnitude and distribution of the center of gravity movement speed. It becomes possible to do.
[0022]
The present invention also includes a plurality of weight detection sensors for detecting the weight of a newborn or infant in a supine or prone position,
Using the weight value detected at a predetermined time t1 predetermined by the weight detection sensor, the center of gravity position of the newborn or infant on the two-dimensional XY plane that is a virtual plane including the plurality of weight detection sensors is determined as the constant The center of gravity position calculating means for calculating at every time t1, and the results of the movement of the center of gravity determined at the predetermined time t1 within the two-dimensional plane within the predetermined time t2 in response to the output of the center of gravity position calculating means. XY of the center-of-gravity position with the regression line as the new XN axis and the axis orthogonal to the regression line as the new YN axis in response to the output of the regression line The coordinate conversion means for converting the coordinate value into the coordinate value of the XN-YN coordinate system, and the maximum of the center of gravity position movement record in the new XN-YN coordinate system converted by the coordinate conversion means in the XN-axis direction The absolute value Xmx of the difference (= XNmax−XNmin) between XNmax and the minimum value XNmin, and the absolute value Ymx of the difference (= YNmax−YNmin) between the maximum value YNmax and the minimum value YNmin in the YN-axis direction of the center of gravity position movement record A data calculation means comprising: an aspect ratio calculation means for calculating an aspect ratio (Xmx / Ymx) which is a ratio of
In response to the output of the aspect ratio calculation means, the aspect ratio (Xmx / Ymx) is discriminated at a predetermined discrimination level F1 to determine whether there is an abnormality in the newborn or the infant;
A newborn and infant diagnostic apparatus comprising: a display means for displaying the presence or absence of a neurological abnormality and / or a muscular disease in a newborn or an infant in response to an output of a judging means.
[0023]
According to the present invention, based on the aspect ratio (Xmx / Ymx) obtained from the scatter diagram, that is, the characteristics of the shape of the scatter diagram, the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in newborns and infants is determined. Therefore, it becomes possible to make a more accurate diagnosis easily.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a system diagram schematically showing a configuration of a newborn and infant diagnostic apparatus 1 according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 shows a cot 9 provided in the newborn and infant diagnostic apparatus 1 of FIG. FIG.
[0031]
The neonatal and infant diagnostic apparatus 1 (hereinafter simply referred to as diagnostic apparatus 1) of the present embodiment is a newborn or infant in a supine or prone position (hereinafter collectively referred to as test subject 2). Detecting unit 4 provided with a plurality of weight detection sensors 3a, 3b, 3c, and 3d (four in the present embodiment, and the weight detection sensors are omitted). And a data calculation means 5 for calculating weight-related data using a weight value detected at a predetermined time t1 determined in advance by the weight detection sensor 3, and a newborn or A control display unit 8 is provided that includes a determination unit 6 that determines whether there is an abnormality in the infant and a display unit 7 that displays the presence or absence of abnormality of the subject child 2 in response to the output of the determination unit 6.
[0032]
The detection unit 4 includes a cot 9 that accommodates the subject child 2 and a wagon 10 that supports the cot 9. The cot 9 is a hollow container made of, for example, an acrylic resin having a substantially rectangular parallelepiped shape. An opening is formed on one surface, and the subject 2 can be accommodated in the internal space from the opening. A flat plate 11 covered with a mat-like elastic member is provided inside the cot 9, and the test child 2 described above is accommodated on the flat plate 11 in a supine position or a prone position.
[0033]
The wagon 10 is formed by fixing four metal pipes 12 formed in an inverted J shape to the four corners of a rectangular base plate 13 as viewed from above. The metal pipes 12 juxtaposed in the short side direction of the wagon 10 are connected by a straight pipe member 14, and the metal pipes 12 juxtaposed in the long side direction are connected by a mold steel member 15. The weight detection sensor 3 described above is provided on the upper surface of the steel plate member 15 (the surface facing the upper side in FIG. 1), and the cot 9 is mounted on the wagon 10 from the upper side of the weight detection sensor 3.
[0034]
As shown in FIG. 2, the four weight detection sensors 3 a, 3 b, 3 c, and 3 d are provided to support the four corners of the cot 9 when the cott 9 is viewed in plan view. While the subject 2 is in the supine position in the cot 9, the weight detection sensor 3a provided at the right hand position is sometimes referred to as CH1, and similarly, the weight detection sensor 3b at the left hand position is CH2 and the weight at the right foot position. The detection sensor 3c may be referred to as CH3, and the weight detection sensor 3d at the left foot position may be referred to as CH4. Since the weight detection sensor 3 is electrically connected to the control display unit 8 by the cable 19, the detected weight value is given to the control display unit 8.
[0035]
The data calculation means 5 and the determination means 6 provided in the control display unit 8 are a processing circuit 16 realized by a microcomputer or the like having a CPU (Central Processing Unit). The display means 7 is realized by a cathode ray tube, a liquid crystal display, or the like, and displays a data calculation result and a determination result in response to an output from the processing circuit 16.
[0036]
In the diagnostic device 1 of the present embodiment, the imaging device 17 can be provided, for example, supported by a partition 18 or the like. The imaging device 17 may be an optical camera or a CCD (Charge Coupled Device). Video information from the imaging device 17 is given to the control display unit 8 through the cable 20. The doctor can utilize the GM visual data of the subject child 2 obtained by the imaging device 17 for diagnosis. Furthermore, the diagnostic device 1 can be provided with a biological data measuring device 50. A sensor cable 51 for measuring the biological data of the test child 2 is connected to the biological data measuring device 50, and the measured biological data is given to the control display unit 8 through the cable 52. The biological data measuring device 50 can measure general biological data (body temperature, arterial blood oxygen saturation, etc.) of the test child 2 and perform a more accurate diagnosis together with the determination result by the diagnostic device 1.
[0037]
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the diagnostic apparatus 1. The processing circuit 16 is provided with outputs from the weight detection sensors 3a, 3b, 3c, 3d, the imaging device 17 and the biological data measuring device 50, and is executed from among various calculation functions provided in the data calculation means 5 described later. An output from function selection means 21 for selecting a function to be performed is given. The function selection means 21 may be set so that various calculation functions are selected in association with, for example, keyboard keys connected to the control display unit 8, and a touch panel is provided on the cathode ray tube or the liquid crystal display as the display means 7. It may be set so that various calculation functions are selected by the method.
[0038]
The processing circuit 16 includes a display unit 7 and a memory 22, and a printer 23 that prints display content on the display unit 7 on a recording sheet, for example. The memory 22 includes a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory). The ROM stores a program for the diagnostic device 1 to execute a diagnostic process by the processing circuit 16, and the data calculation result and the determination result are written to and read from the RAM as needed.
[0039]
First, a calculation method of the center of gravity position of the test child 2 by the diagnostic apparatus 1 that is used as basic data for evaluation of the neurological abnormality and / or muscle disease of the test child 2 will be described below. The weights measured by the respective weight detection sensors 3a to 3d in a state where the test child 2 is not mounted on the cot 9 are represented by Wa0 to Wd0, and each of the states in the state where the test child 2 is mounted on the cot 9 The weights measured by the weight detection sensors 3a to 3d are represented by Wa1 to Wd1, respectively, and the weight based only on the body weight of the test child 2 measured by the respective weight detection sensors 3a to 3d is represented by Wa, Wb, Wc, and Wd. If it represents, the weight W of the test child 2 will be calculated | required by Formula (1).
W = Wa + Wb + Wc + Wd (1)
Here, Wa = Wa1-Wa0
Wb = Wb1-Wb0
Wc = Wc1-Wc0
Wd = Wd1-Wd0
[0040]
FIG. 4 is a simplified plan view of the cot 9. Assuming a two-dimensional plane including the four weight detection sensors 3, the longitudinal direction of the cot 9 on the two-dimensional plane is the X axis, the direction perpendicular to the longitudinal direction is the Y axis, and the origin is 0. The position (GX, GY) is a position in the two-dimensional plane. When the length in the longitudinal direction of the cot 9 is Lx and the length in the width direction perpendicular to the longitudinal direction is Ly, the coordinate position GX in the X direction of the center of gravity G and the coordinate position GY on the Y axis are expressed by the equation (2 ) And formula (3).
GX = {(Wa + Wb) / W} · Lx−Lx / 2 (2)
GY = {(Wb + Wd) / W} · Ly−Ly / 2 (3)
[0041]
The calculation of the center of gravity (GX, GY) of the test child 2 is executed by the data calculation means 5 described above. In the present embodiment, the predetermined time t1 is set to 1 second, for example, and the predetermined time t2 is set to 60 seconds (1 minute), for example. The calculation was executed and 60 gravity center position data were obtained in one minute. The center-of-gravity position calculation result and the weight value detected by the weight detection sensor 3 as the original data are stored in the memory 22.
[0042]
The barycentric position, which is the calculation result, is displayed on the display means 7 as a scatter diagram indicating the result of marking and moving the barycentric position on the two-dimensional plane, and is recorded on the recording paper by the printer 23. FIG. 5 is an image diagram showing an example of a display screen displayed by the display means 7. In FIG. 5, a scatter diagram display unit 25 is provided in the lower right portion toward the display screen 24, and is configured so that the movement results of the center of gravity position of the test child 2 can be visually recognized. In the example of the display screen 24, the latest coordinate position of the movement results of the center of gravity position is indicated by a black circle 26 having a large diameter, and a plurality of predetermined past positions are indicated by black circles 27 having a small diameter. Since the diameter of the black circle is reduced and displayed as it becomes, it is possible to know the progress of the movement of the center of gravity. Note that the progress of the movement of the center of gravity position can be displayed by a mark having the same size.
[0043]
In the display screen 24, an image display unit 28 for displaying the image data of the test subject 2 by the imaging device 17 is provided on the upper right side of the screen, and each weight detection sensor 3a is displayed on the left side of the display screen 24. A body weight data display unit 29 is provided for displaying the detected weight value by 3d and the XY coordinate value of the center of gravity position.
[0044]
The data on the center of gravity of the test child 2 as described above must be collected in the same state so that the test children 2 can be compared with each other, and for evaluation of neurological abnormalities and / or muscle diseases. It is required to be collected in such a state that the characteristics of the GM to be used can be detected. The status of newborn infants and infants as test subjects is classified as shown in Table 1, for example, by Volpe et al., But is further simplified to see if the eyes are open, i.e. whether they are awake or crying Since it seems possible to classify according to whether or not it is in a special exercise state, conditions suitable for collecting data on weight were examined for conditions 1 to 5 according to the state classification shown in Table 2.
[0045]
[Table 1]
Figure 0003720768
[0046]
[Table 2]
Figure 0003720768
[0047]
The Morrow reflex shown in Table 2 is a reaction that surprisingly contracts the limbs, trunk, and neck muscles when an acoustic stimulus or vibration such as flapping is suddenly applied to a newborn and an infant. For one selected child (subject number 9), the center of gravity position in each of the conditions 1 to 5 shown in Table 2 is continuously calculated for 1 minute every second, and the movement result of the center of gravity position is shown. A scatter plot was created.
[0048]
FIG. 6 shows the center-of-gravity position scatter diagram collected for each subject's condition. FIG. 6A is a scatter diagram of the positions of the center of gravity in a state where the eyes of condition 1 in Table 2 are open and not crying, that is, awake and resting. FIG. 6B is a scatter diagram of the center-of-gravity positions in the state of condition 2 in Table 2 with the eyes open and crying. FIG. 6C is a scatter diagram of the positions of the center of gravity in the state where the eyes of condition 3 in Table 2 are closed and not crying, that is, the sleeping state. 6 (d) and 6 (e) are scatter diagrams of the positions of the center of gravity in the state of flapping limbs and the state after Morrow reflection, which are special states of conditions 4 and 5 in Table 2. FIG. is there.
[0049]
When the subject is in a sleep state and in a contracted state of muscle after the Moro reflex, the position of the center of gravity hardly moves, so that it is difficult to detect the characteristics of GM, and neurological abnormalities and / or muscle diseases It is not appropriate as a data collection condition for the evaluation. Also, in the state of crying with the eyes open and the state of flapping the limbs, the movement of the center of gravity is so severe that it spreads undesirably over a wide area, so it is difficult to detect the characteristics of GM. It is not appropriate as a condition for collecting data used for the evaluation of neurological abnormalities and / or myopathy. Accordingly, when the condition 1 in Table 2 is awake and resting, it is determined that the movement of the center of gravity is dispersed within an appropriate range and is suitable for GM characteristic grasping. Data will be collected.
[0050]
The data calculation means 5 of the present embodiment is provided with a plurality of various calculation functions, and is configured so that the function selection means 21 can select and execute the calculation functions. Each aspect will be described.
[0051]
In the basic mode of the data calculation means 5, in response to the output of the gravity center position calculation means, the gravity center position calculation means for calculating the gravity center position of the subject 2 using the weight value detected every second described above, Center-of-gravity movement area calculation means for calculating the area of the center-of-gravity position obtained every second in the two-dimensional plane within one minute is provided.
[0052]
The calculation of the center of gravity position by the center of gravity position calculating means is as described above, and the calculation of the moving area of the center of gravity position by the center of gravity moving area calculating means is performed as follows. FIG. 7 is a model diagram of centroid position distribution, and FIG. 8 is a diagram showing an outline of obtaining an area by dividing the X axis of a two-dimensional plane into small sections having a width d. The moving area is the individual area obtained by dividing the area where the center of gravity moves in the two-dimensional XY plane as shown in the center of gravity scatter diagram shown in FIG. 7 and dividing the X axis into small sections of width d as shown in FIG. Is obtained by calculating the sum of the sub-section areas. At this time, if the X-axis division minimum scale and the small division section d are the same, the calculation can be easily performed.
[0053]
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the center-of-gravity movement area calculation by the data calculation means 5. The procedure for calculating the center of gravity movement area will be described with reference to FIG. At the start of step a1, the XY coordinate value, which is the movement result of the center of gravity position, is read from the memory 22. In step a2, the read barycentric positions are rearranged in ascending order of the X coordinate values. In step a3, the number (n) of X coordinate values rearranged in ascending order is counted. Here, n is a natural number.
[0054]
In step a4, i = 1 is set. In step a5, the maximum value Yma and the minimum value Ymi of the Y coordinate values in the i-th X coordinate value in the rearrangement order are obtained. In step a6, the maximum value Yma and the minimum value Ymi of the Y coordinate values in the (i + 1) th X coordinate value in the rearrangement order are obtained. Here, the absolute value of the difference between the i-th X coordinate value and the (i + 1) -th X coordinate value is the small division value d.
[0055]
In step a7, the area dia of the subdivision section is calculated from the subdivision value d and the maximum value Yma and the minimum value Ymi of the Y coordinate values obtained for each X coordinate value. There are various shape patterns in the small section formed by the adjacent X coordinate values and the maximum value Yma and minimum value Ymi of the Y coordinate in each X coordinate value, and the area dia is calculated according to each shape pattern. The
[0056]
FIG. 10 is a diagram showing an example of a shape pattern of a small section having a width d, FIG. 11 is a diagram showing coordinates of FIG. 10B, and FIG. 12 is a diagram showing coordinates of FIG. FIG. 13 is a diagram showing the coordinates of FIG. FIG. 10A shows a section where the Y coordinate value changes from one point to one point, and FIG. 10B shows a section where the Y coordinate value changes from one point to two points. ) Is a section where the Y coordinate value changes from two points to two points, and FIG. 10D is a section where the Y coordinate value changes from two points to one point.
[0057]
In the section shown in FIG. 10A, the area of the small divided section is calculated as zero. In the section shown in FIG. 10B, that is, in FIG. 11, the X-Y coordinates of the barycentric position 31 where the maximum value and the minimum value of the Y coordinate are the same in the X coordinate value x1 are (x1, y1), and the X coordinate value x2. Sub-division when the XY coordinate of the centroid position 32 that is the maximum value of the Y coordinate is (x2, y2) and the XY coordinate of the centroid position 33 that is the minimum value of the Y coordinate is (x2, y3). The area of the section dia is obtained by Expression (4).
dia = d · | y2-y3 | / 2 (4)
Where d = x2-x1
[0058]
In the section shown in FIG. 10C, that is, in FIG. 12, the XY coordinates of the centroid position 34 that is the maximum value of the Y coordinate in the X coordinate value x1 are (x1, y1), and the centroid position 35 that is the minimum value of the Y coordinate. X-Y coordinates of (x1, y2), X-coordinates of centroid position 36 that is the maximum value of Y coordinates in X-coordinate value x2 are (x2, y3), and centroid position 37 of minimum value of Y-coordinates. When the XY coordinates are (x2, y4), the area of the small divided section dia is obtained by the equations (5) to (8).
S1 = d · | y3-y1 | / 2 (5)
S2 = d · | y1-y4 | (6)
S3 = d · | y4-y2 | / 2 (7)
dia = S1 + S2 + S3 (8)
Where d = x2-x1
[0059]
In the section shown in FIG. 10D, that is, in FIG. 13, the X-Y coordinate of the barycentric position 38 that is the maximum value of the Y coordinate in the X coordinate value x1 is (x1, y1) and the barycentric position 39 that is the minimum value of the Y coordinate. When the XY coordinate of (x1, y2) and the XY coordinate of the center of gravity position 40 where the maximum value and the minimum value of the Y coordinate are the same in the X coordinate value x2 are (x2, y3), subdivision The area of the section dia is obtained by Expression (9).
dia = d · | y1-y2 | / 2 (9)
Where d = x2-x1
[0060]
Returning to FIG. 9, in step a <b> 8, the calculated small section area dia is stored in the memory 22. In step a9, i is replaced with (i + 1). In step a10, it is determined whether i is the same as (n-1). When the determination result is negative, the process returns to step a5 and proceeds to the subsequent steps. When the determination result is affirmative, the process proceeds to step a11. In step a11, the small section area dia calculated from the memory 22 is read, the sum, that is, the center of gravity movement area is calculated, and the series of operations is completed.
[0061]
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a calculation result of the center of gravity movement area. FIG. 14 shows 17 subjects (newborns) who were prediagnosed by a head ultrasonic tomography, head CT (Computed Tomography) examination, head MRI (Magnetic Resonance Imaging), electroencephalogram examination, etc. The bar graph shows the result of calculating the center of gravity movement area as described above. In FIG. 14, the preliminary diagnosis results indicate that the normal infant is indicated by a circle next to the newborn number identifying the newborn infant, the subject infant in cases such as jaundice and diaphragmatic hernia is indicated by □, neonatal asphyxia and future disability are predicted. △ mark, PVL (periventricular leukomalacia), cerebral infarction, hydrocephalus, etc. are indicated by X mark.
[0062]
As shown in FIG. 14, the boundary between the group almost occupied by the subject having neurological abnormality and / or muscle disease and the group almost occupied by the normal subject has a center-of-gravity movement area of 35 mm. 2 It exists in the vicinity. Since the movement of the center of gravity by the GM of a test child who is neurologically normal and has no muscular disease covers a wide range compared to a test child having an abnormality, the neurological abnormality and It is determined that it is possible to diagnose the presence or absence of muscle disease. Therefore, the area value is 35 mm as the discrimination level A1 in advance. 2 Is set in the determination means 6, the determination means 6 determines whether or not the center-of-gravity movement area calculated for each test child is equal to or higher than the discrimination level A1. It becomes possible to determine the presence or absence of.
[0063]
However, as shown in FIG. 14, even in the case of a test subject included in a group having a center-of-gravity moving area of the discrimination level A1 or higher and whose diagnosis result by the diagnosis apparatus 1 should be determined to be normal, There are some cases that correspond to the abnormal cases indicated by. However, since the test child shown in FIG. 14 includes a plurality of different types of abnormal cases, neurological abnormalities to be detected and / or neurological abnormalities to be detected by setting different levels of discrimination levels according to muscle diseases. It is considered that the diagnosis accuracy can be further improved by making a diagnosis for each muscle disease.
[0064]
FIG. 15 is a flowchart for explaining an operation of diagnosing the presence / absence of a neurological abnormality and / or a muscular disease in the test child by the diagnostic device 1 based on the movement area of the center of gravity. With reference to the flowchart of FIG. 15, a series of operations for diagnosing the presence or absence of the neurological abnormality and / or muscular disease of the test child described above based on the center of gravity movement area will be described.
[0065]
In step b1, a newborn or infant as a test child is placed on the cot 9 so as to be in a supine position. In step b2, it is determined whether or not the condition 1 in which data relating to weight can be collected, that is, whether or not the vehicle is in a resting state. This determination is made by, for example, a doctor. When the determination result is negative, step b2 is repeated until a resting state is reached. When the determination result is affirmative, the process proceeds to step b3. In step b3, a one-minute timer start, which is a predetermined time t2 for weight detection by the weight detection sensor 3, is performed. This timer start can be realized, for example, by being configured so that it can be input to the above-described function selection means 21 as a signal for starting the calculation together with the selection of the data calculation function.
[0066]
In step b4, the weight of the test child 2 is measured every second by the weight detection sensor 3 (CH1 to CH4). In step b5, the gravity center position (Xi, Yi) is calculated by the gravity center position calculation means of the data calculation means 5. In step b6, the gravity center position calculation result is stored in the memory 22. In step b7, it is determined whether or not a measurement time of 1 minute has elapsed. When the determination result is affirmative, the process proceeds to step b8. When the determination result is negative, the process returns to step b4 and proceeds to the subsequent steps.
[0067]
In step b8, the gravity center position (Xi, Yi) is read from the memory 22, and in step b9, the gravity center movement area is calculated by the gravity center movement area calculation means of the data calculation means 5. In step b10, the judging means 6 judges whether or not the center-of-gravity movement area as a calculation result is equal to or larger than an area A1 that is a predetermined discrimination level. When the determination result is affirmative, the process proceeds to step b11, and the determination means 6 causes the display means 7 to display that the determination result is normal by the output signal. When the determination result is negative, the process proceeds to step b12, and the determination means 6 causes the display means 7 to display that the determination result is abnormal by the output signal. After the display by the display means 7, a series of diagnostic operations is completed. Here, the operations from step b4 to step b10 are executed by the processing circuit 16 provided in the control display unit 8 of the diagnostic apparatus 1.
[0068]
In the first aspect according to the present invention of the data calculation means 5, the center-of-gravity position calculation means for calculating the center-of-gravity position of the subject 2 using the weight value detected every second described above, and the output of the center-of-gravity position calculation means Centroid position frequency calculating means for calculating a centroid position frequency that is the number of times that the centroid position obtained every second appears repeatedly on the same coordinates on the two-dimensional plane per minute. The center-of-gravity position frequency is determined by dividing the X-axis and the Y-axis at intervals of 1 mm, for example, and setting the section, and counting the number of times the center-of-gravity position calculated for one minute every 60 seconds appears in the same section. You can ask for it.
[0069]
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of the result of the gravity center position frequency calculation. FIG. 16 is a three-dimensional graph showing the results of calculating the center-of-gravity position frequency for the test children of the newborn numbers 10 and 16 shown in FIG. 14 described above. As shown in FIG. 16 (b), in the test child of the newborn number 16 having a neurological abnormality, the concentration of the center of gravity exceeding the frequency of 10 is recognized locally. On the other hand, as shown in FIG. 16 (a), the normal neonate No. 10 test child does not have a center-of-gravity position frequency exceeding 10, and the center-of-gravity position varies and is distributed as compared with the above-described neonate No. 16 test child. ing.
[0070]
Since the centroid position by GM of the test child who is neurologically normal and has no muscular disease does not concentrate locally unlike the test child having an abnormality, the neurological position depends on the frequency of the centroid position. It is judged possible to diagnose the presence of abnormalities and / or muscle diseases. Therefore, by setting, for example, the frequency 10 in the determination means 6 as the discrimination level B1 in advance, the determination means 6 determines whether the center-of-gravity position frequency calculated for each test child is equal to or lower than the discrimination level B1. It is possible to determine the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscle diseases. The discrimination level frequency B1 is not limited to 10, and can be changed depending on the neurological abnormality and / or muscle disease to be detected.
[0071]
FIG. 17 is a flowchart illustrating an operation of diagnosing the presence / absence of neurological abnormality and / or muscular disease in the test child by the diagnostic apparatus 1 based on the position of the center of gravity. A series of operations for diagnosing the presence or absence of the above-described neurological abnormality and / or muscular disease in the subject child with reference to the flowchart of FIG. 17 will be described. The flowchart shown in FIG. 17 is similar to the flowchart shown in FIG. 15, and description of steps representing the same operation is omitted.
[0072]
In step c9, the gravity center position frequency is calculated by the gravity center position frequency calculation means of the data calculation means 5. In step c10, it is judged by the judging means 6 whether or not the center-of-gravity position frequency that is the calculation result is equal to or higher than the frequency B1 that is a predetermined discrimination level. Here, the operations from step c4 to step c10 are executed by the processing circuit 16 provided in the control display unit 8 of the diagnostic apparatus 1.
[0073]
In the second aspect according to the present invention of the data calculating means 5, the center-of-gravity position calculating means for calculating the center-of-gravity position of the subject 2 using the weight value detected every second as described above, and the output of the center-of-gravity position calculating means Centroid movement speed calculation means for calculating the movement speed Vi of the gravity center position that moves within a two-dimensional plane per minute, and the gravity center movement speed calculation means In response to the output, a moving speed frequency calculating means for calculating a moving speed frequency that is the number of data of the center of gravity moving speed for each speed range divided by a predetermined speed interval is included.
[0074]
The center-of-gravity moving speed Vi can be calculated as follows. When the barycentric position (Xi, Yi) at an arbitrary time t for 1 minute for calculating the barycentric position every second is replaced with a time display to obtain the barycentric position (Xt, Yt), time t1 which is the next barycentric position calculating time The subsequent center of gravity position is represented by (Xt + t1, Yt + t1). At this time, the center-of-gravity moving speed Vi from the center-of-gravity position (Xt, Yt) to the center-of-gravity position (Xt + t1, Yt + t1) after the elapse of time t1 is obtained by the following equation (10). In the present embodiment, since the time t1 is 1 second as described above, the denominator of the equation (10) can be omitted when the center-of-gravity moving speed Vi is obtained at a speed per second.
Vi = √ {(Xt + t1−Xt) 2 + (Yt + t1-Yt) 2 } / T1 (10)
[0075]
The center-of-gravity moving speed frequency is determined by, for example, dividing a predetermined speed interval by 1 mm / sec, and counting the number of center-of-gravity moving speeds Vi calculated for one minute, that is, 60 times per second, belonging to the same speed section. Can be obtained.
[0076]
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of the moving speed frequency calculation result. FIG. 18 is a bar graph showing the results of calculating the moving speed frequency for the test children of the newborn numbers 10 and 16 shown in FIG. 14 described above. As shown in FIG. 18B, in the test child of the newborn number 16 having neurological abnormality, the center-of-gravity moving speed Vi is concentrated at a high frequency in the segment range of speed 0 to 1 mm / second (s). It is recognized that On the other hand, as shown in FIG. 18 (a), in the normal neonate No. 10 test subject, the center-of-gravity moving speed Vi shows the maximum frequency in the segment range of speed 0 to 1 mm / sec (s). It is smaller than the test child of No. 16 and distributed in a high speed range.
[0077]
Thus, the center-of-gravity movement speed Vi by the GM of a test child who is neurologically normal and has no muscular disease does not concentrate locally in a specific speed segment range as in a test child having an abnormality. It is judged that the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases can be diagnosed based on the moving speed frequency. Accordingly, by setting, for example, the frequency 35 in the determination means 6 in advance as the discrimination level C1, the determination means 6 allows the moving speed frequency calculated for each subject child to exceed the discrimination level C1 in a specific speed category range. Whether or not there is a neurological abnormality and / or muscular disease in the subject can be determined. The discrimination level frequency C1 is not limited to 35, and can be changed depending on the neurological abnormality and / or muscle disease to be detected.
[0078]
FIG. 19 is a flowchart illustrating an operation of diagnosing the presence / absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in a subject by the diagnostic device 1 based on the moving speed frequency. A series of operations for diagnosing the presence or absence of the neurological abnormality and / or muscular disease of the test child described above based on the frequency of the center of gravity will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart shown in FIG. 19 is similar to the flowchart shown in FIG. 15, and description of steps representing the same operation is omitted.
[0079]
In step d9, the center of gravity moving speed Vi is calculated by the center of gravity moving speed calculating means of the data calculating means 5. In step d10, the moving speed frequency calculating means classifies the center-of-gravity moving speed Vi according to a predetermined speed category, and counts the moving speed frequency for each speed category. In step d11, it is judged by the judging means 6 whether or not the moving speed frequency that is the calculation result is equal to or less than the frequency C1 that is a predetermined discrimination level. Here, the operations from step d4 to step d11 are executed by the processing circuit 16 provided in the control display unit 8 of the diagnostic apparatus 1.
[0080]
Also Data calculation means 5 is The barycentric position calculating means for calculating the barycentric position of the subject 2 using the weight value detected every second described above, and the barycentric position obtained every second in response to the output of the barycentric position calculating means, The center-of-gravity movement speed calculation means for calculating the movement speed Vi of the center-of-gravity position that moves within the two-dimensional plane per minute, and the average of the center-of-gravity movement speed Vi in one minute in response to the output of the center-of-gravity movement speed calculation means Moving speed data calculating means for calculating an average moving speed Vave as a value, a maximum moving speed Vmax as a maximum value of the center of gravity moving speed Vi, and a minimum moving speed Vmin as a minimum value of the center of gravity moving speed Vi.
[0081]
The average moving speed Vave is obtained by the following equation (11) using the center-of-gravity moving speed Vi by the center-of-gravity moving speed calculating means described above.
[0082]
[Expression 1]
Figure 0003720768
[0083]
As described above, the center-of-gravity movement speed Vi by the GM of a neurologically normal test subject without muscle disease is locally concentrated in a specific speed segment range, that is, a slow rate segment range as in a test subject having an abnormality. There is nothing to do. Therefore, when the average moving speed Vave of the center of gravity for one minute is calculated, the average moving speed Vave of the normal test child is faster than the average moving speed Vave of the test child having an abnormality, so the average moving speed is obtained. It is judged that the presence or absence of a neurological abnormality and / or muscle disease can be diagnosed by the speed Vave. Needless to say, depending on the case, the average movement speed Vave of the test child having an abnormality may be faster.
[0084]
Therefore, by setting a predetermined speed value as the discrimination level D1 in the determination unit 6, the determination unit 6 determines whether the average moving speed Vave calculated for each subject is equal to or higher than the discrimination level D1. It becomes possible to determine the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in the test children. The value of the discrimination level D1 can be changed depending on the neurological abnormality and / or muscle disease to be detected.
[0085]
FIG. 20 is a flowchart illustrating an operation of diagnosing the presence or absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in the subject child by the diagnostic device 1 based on the average moving speed Vave of the center of gravity. A series of operations for diagnosing the presence or absence of the neurological abnormality and / or muscular disease in the test child based on the average moving speed Vave of the center of gravity will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart shown in FIG. 20 is similar to the flowchart shown in FIG. 19, and the description of steps representing the same operation is omitted.
[0086]
In step e10, the average moving speed Vave of the center of gravity is calculated by the average moving speed calculating means of the data calculating means 5. In step e11, it is judged by the judging means 6 whether or not the average moving speed Vave as a calculation result is equal to or lower than a speed D1 that is a predetermined discrimination level. Here, the operations from step e4 to step e11 are executed by the processing circuit 16 provided in the control display unit 8 of the diagnostic apparatus 1.
[0087]
Examples above In the above, an example in which the presence or absence of a neurological abnormality and / or muscle disease in the subject child is determined based on the average moving speed Vave has been described, but the same applies to the maximum moving speed Vmax or the minimum moving speed Vmin calculated by the data calculating means 5. Judgment can be made. Further, the determination may be made based on a combination of any two speeds selected from the average moving speed Vave, the maximum moving speed Vmax, and the minimum moving speed Vmin, and may be determined using all three speeds. good.
[0088]
Also Data calculation means 5 is The barycentric position calculating means for calculating the barycentric position of the subject 2 using the weight value detected every second described above, and the barycentric position obtained every second in response to the output of the barycentric position calculating means, The center-of-gravity movement acceleration calculation means for calculating the movement acceleration αi of the center-of-gravity position that moves within a two-dimensional plane per minute, and the average of the center-of-gravity movement acceleration αi for one minute in response to the output of the center-of-gravity movement acceleration calculation means Average moving acceleration calculating means for calculating the average moving acceleration αave which is a value, moving acceleration data calculating for calculating the maximum moving acceleration αmax which is the maximum value of the centroid moving acceleration αi and the minimum moving acceleration αmin which is the minimum value of the centroid moving acceleration αi Means.
[0089]
The center-of-gravity movement acceleration αi is obtained by Expression (12), and the average movement acceleration αave is obtained by Expression (13).
[0090]
[Expression 2]
Figure 0003720768
[0091]
As described above, the center-of-gravity movement speed Vi by the GM of a neurologically normal test subject without muscle disease is locally concentrated in a specific speed segment range, that is, a slow rate segment range as in a test subject having an abnormality. There is nothing to do. Therefore, when the average movement acceleration αave of the center of gravity for one minute is calculated, the average movement acceleration αave of the normal test child is faster than the average movement acceleration αave of the test child having an abnormality. It is judged that the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscle diseases can be diagnosed by the acceleration αave.
[0092]
Therefore, by setting a predetermined acceleration value in the determination unit 6 as the discrimination level E1, the determination unit 6 determines whether the average moving acceleration αave calculated for each subject is equal to or higher than the discrimination level E1. It becomes possible to determine the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in the test children. The value of the discrimination level E1 can be changed depending on the neurological abnormality and / or muscle disease to be detected.
[0093]
FIG. 21 is a flowchart for explaining an operation of diagnosing the presence or absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in the subject child by the diagnostic device 1 using the average movement acceleration αave of the center of gravity. A series of operations for diagnosing the presence / absence of the neurological abnormality and / or muscular disease of the test child described above with the average movement acceleration αave of the center of gravity will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart shown in FIG. 21 is similar to the flowchart shown in FIG. 19, and the description of steps representing the same operation is omitted.
[0094]
In step f9, the center-of-gravity moving acceleration αi is calculated by the center-of-gravity moving acceleration calculating means of the data calculating means 5. In step f10, the average moving acceleration αave of the center of gravity is calculated in response to the result of calculating the center of gravity moving acceleration. In step f11, it is judged by the judging means 6 whether or not the average moving acceleration αave as the calculation result is equal to or higher than an acceleration value E1 that is a predetermined discrimination level. Here, the operations from step f4 to step f11 are executed by the processing circuit 16 provided in the control display unit 8 of the diagnostic apparatus 1.
[0095]
Examples above In the above, an example in which the presence or absence of a neurological abnormality and / or a muscular disease in the subject child is determined based on the average movement acceleration αave has been described, but the same applies to the maximum movement acceleration αmax or the minimum movement acceleration αmin calculated by the data calculation means 5. Judgment can be made. Further, the determination may be made based on a combination of any two accelerations selected from the average movement acceleration αave, the maximum movement acceleration αmax, and the minimum movement acceleration αmin, and may be determined using all three accelerations. good.
[0096]
Also Data calculation means 5 is The barycentric position calculating means for calculating the barycentric position of the subject 2 using the weight value detected every second described above, and the barycentric position obtained every second in response to the output of the barycentric position calculating means, Center-of-gravity position distribution storage means for storing each coordinate value that is a result of movement in the two-dimensional plane in one minute. The center-of-gravity position distribution storage unit is a memory including a RAM or the like, and may be provided in the data calculation unit 5 or may be configured to use the memory 22.
[0097]
The movement result of the gravity center position read from the gravity center position scatter storage means is expressed as a scatter diagram in the XY coordinate system. This scatter diagram is printed out by switching the display screen of the display means 7 described above to a scatter diagram display, for example, by means of a switch provided in advance in the function selecting means 21 and printing it to the printer 23 connected to the processing circuit 16. By doing so, visual observation can be made possible.
[0098]
The determination means 6 determines whether or not there is an abnormality in the test child by, for example, setting a typical example of a scatter diagram for each case in advance in the determination means 6 and comparing the scatter diagram of center of gravity position movement obtained for each test child with the typical example. This is done by matching.
[0099]
FIG. 22 is a scatter diagram of a normal neonate No. 10 test subject, and FIG. 23 is a scatter diagram of a newborn No. 16 test subject having a neurological abnormality. As shown in FIG. 22, in the normal infant No. 10 test subject, the positions of the center of gravity are scattered over a wide range in both the X-axis direction and the Y-axis direction. On the other hand, as shown in FIG. 23, in the test child of the newborn baby number 16 having a neurological abnormality, the center of gravity position has a feature that its spraying range is small in both the X-axis direction and the Y-axis direction. Therefore, for example, by comparing and comparing the scatter diagram as the data of the test child and the scatter diagram set as a typical example, it is possible to roughly determine the presence or absence of the test child's abnormality.
[0100]
The data calculation means 5 according to the present invention 3 In this aspect, the center-of-gravity position calculating means for calculating the center-of-gravity position of the subject 2 using the weight value detected every second described above, and the center of gravity obtained every second in response to the output of the center-of-gravity position calculating means Based on the result of the position moving within the two-dimensional XY plane in one minute, a regression calculation means for calculating a regression line, and responding to the output of the regression calculation means, the regression line is set as a new X axis, Coordinate conversion means for converting the XY coordinate value of the centroid position using the axis orthogonal to the regression line as the new Y axis, and the X axis of the centroid position movement record in the new XY coordinate system converted by the coordinate conversion means The difference (= Ymax−Ymin) between the absolute value Xmx of the difference (= Xmax−Xmin) between the maximum value Xmax and the minimum value Xmin in the direction and the maximum value Ymax and the minimum value Ymin in the Y axis direction of the center of gravity position movement record It is the ratio to the absolute value Ymx And a aspect ratio calculating means for calculating the aspect ratio (Xmx / Ymx).
[0101]
A method for calculating the aspect ratio (Xmx / Ymx) will be described below. FIG. 24 is a diagram showing an outline of an aspect ratio calculation method. First, a regression line (Y = aX + b) of 60 centroid position data calculated per minute is calculated by the regression calculation means. The regression line is obtained by the least square method and is given by the following equation (14).
[0102]
[Equation 3]
Figure 0003720768
[0103]
The slope a and intercept b of the regression line are given by equations (19) and (20), respectively.
[0104]
[Expression 4]
Figure 0003720768
[0105]
Next, the coordinate conversion means converts the coordinate system so that the regression line (Y = aX + b) obtained as described above is used as a new X axis and the axis orthogonal to the new X axis is used as a new Y axis. To do. The newly set X-axis and Y-axis are referred to as the XN-axis and the YN-axis by adding an alphabet N, and are distinguished from the previous XY axes. In FIG. 24, the XN-YN coordinates are translated (angular displacement) by an angle θ between the X-axis and the XN axis which is a regression line after the XY axis is translated by the intercept b in the Y-axis direction. Can be obtained. The coordinate value in the old XY coordinate system is converted into the coordinate value in the XN-YN coordinate system by the following determinant (21).
[0106]
[Equation 5]
Figure 0003720768
[0107]
The XN coordinate values of the center of gravity in the converted XN-YN coordinate system are rearranged in ascending order to obtain the maximum value XNmax and the minimum value XNmin, and then the absolute value of the difference between the maximum value XNmax and the minimum value XNmin Xmx (= | XNmax−XNmin |) is obtained. Similarly, the YN coordinate values of the barycentric positions in the XN-YN coordinate system are rearranged in ascending order to obtain the maximum value YNmax and the minimum value YNmin, and then the absolute value of the difference between the maximum value YNmax and the minimum value YNmin Ymx (= | YNmax−YNmin |) is obtained.
[0108]
In FIG. 24, the absolute value Xmx is the distance LXN in the XN-axis direction between the gravity center position 41 and the gravity center position 42, and the absolute value Ymx is in the YN-axis direction between the gravity center position 43 and the gravity center position 44. Distance LYN. The aspect ratio is obtained by the ratio (Xmx / Ymx) of the absolute value Xmx and the absolute value Ymx described above. The aspect ratio (Xmx / Ymx) is a ratio between the distance LNX and the distance LNY, and can quantitatively characterize the state of dispersion of the center of gravity moved in one minute.
[0109]
The shift of the center of gravity by GM of a test child who is neurologically normal and has no muscular disease covers a wide range compared to a test child having an abnormality. On the other hand, in the GM of a test child having a neurological abnormality and / or a muscular disease, the center of gravity position is concentrated locally and tends to move toward the head and feet or both left and right hands. Therefore, when viewed in terms of aspect ratio (Xmx / Ymx), in subjects with neurological abnormalities and / or muscular disorders, the value is extremely large or small, but in normal subjects, The value is characterized in that it does not vary greatly around the median value of test subjects with abnormalities.
[0110]
From this, it is determined that the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases can be diagnosed based on the aspect ratio (Xmx / Ymx). By setting F11 and F12 as the discrimination level F1 or the upper limit value and the lower limit value of the discrimination level in the judgment means 6 in advance, the judgment means 6 discriminates the aspect ratio (Xmx / Ymx) calculated for each subject. By comparing with the levels F1 or F11 and F12, it becomes possible to determine the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscle diseases in the test children.
[0111]
FIG. 25 is a flowchart illustrating an operation of diagnosing the presence / absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in a test child by the diagnostic apparatus 1 using an aspect ratio (Xmx / Ymx). A series of operations for diagnosing the presence / absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in the test child described above by the aspect ratio (Xmx / Ymx) will be described with reference to the flowchart of FIG. The flowchart shown in FIG. 25 is similar to the flowchart shown in FIG. 15, and description of steps representing the same operation will be omitted.
[0112]
In step g9, the regression line of the centroid data (Y = aX + b) is calculated by the regression calculation unit of the data calculation unit 5. In step g10, in response to the calculation result of the regression line, the coordinate conversion means sets the regression line as the new XN axis, the axis orthogonal to the XN axis as the new YN axis, and sets the coordinate value of the gravity center position as the new XN−. Convert to coordinate values in YN coordinate system. In step g11, the aspect ratio calculating means calculates the aspect ratio (Xmx / Ymx) from the maximum value XNmax and minimum value XNmin of the XN coordinate value of the center of gravity position, and the maximum value YNmax and minimum value YNmin of the YN coordinate value of the center of gravity position. Is calculated. In step g12, the determination means 6 determines whether or not the aspect ratio (Xmx / Ymx) is equal to or greater than a ratio F1 that is a predetermined discrimination level. As described above, the upper limit value F11 and the lower limit value F12 are set as the predetermined discrimination level, and it is determined whether or not the aspect ratio (Xmx / Ymx) is between the upper and lower limit values F11 and F12. You may do it. Here, the operations from step g4 to step g12 are executed by the processing circuit 16 provided in the control display unit 8 of the diagnostic apparatus 1.
[0113]
Also Data calculation means 5 is Using the weight value detected every second by the weight detection sensor 3, the center of gravity position calculating means for calculating the center of gravity position of the subject on the two-dimensional plane every second is obtained by the center of gravity position calculating means. Frequency analysis means for analyzing the frequency of weight data at the position of the center of gravity or at least one weight detection sensor installation position among the plurality of weight detection sensors 3 provided.
[0114]
The frequency analysis means for the weight data at the center of gravity position or the weight detection sensor installation position can be realized by a technique such as Fast Fourier Transform (FFT). In the present embodiment, the frequency analysis of the weight data at the center of gravity position and the weight detection sensor 3a (CH1) installation position is performed, and the frequency component and the amplitude are obtained.
[0115]
FIG. 26 is a diagram showing the frequency analysis result of a normal neonate No. 10 test child, and FIG. 27 is a diagram showing the analysis result of a neonatal No. 16 test child having a neurological abnormality. The difference between a normal test subject and a test subject having a neurological abnormality is particularly noticeable in the CH1 frequency analysis results.
[0116]
As shown in FIG. 26, in the normal infant No. 10 test child, the amplitude is uniform to some extent in each frequency component, and it is not possible to find a frequency component having a particularly large protruding amplitude. On the other hand, as shown in FIG. 27, the deviation of the amplitude is recognized by the frequency component in the test child of the newborn No. 16 having the neurological abnormality. Therefore, by setting the frequency component and the discrimination level of the amplitude of the frequency component in advance, it is possible to roughly determine whether the subject has an abnormality based on the frequency analysis result.
[0117]
A step of detecting the weight of the newborn or infant by the plurality of weight detection sensors 3; a step of calculating weight-related data using a weight value detected by the weight detection sensor 3 every predetermined time t1; In response to the calculation result of the weight-related data, a step of determining whether there is an abnormality in the newborn or infant based on the data and a step of displaying the determination result on whether there is an abnormality in the newborn or infant on the computer are displayed on the computer. It can be a newborn and infant diagnostic program to be implemented.
[0118]
In such a diagnostic program for newborns and infants, the step of calculating the weight-related data is embodied in various aspects, and therefore, for example, steps b4 to b10 shown in the flowchart of FIG. 15 and steps shown in the flowchart of FIG. c4 to step c10, step d4 to step d11 shown in the flowchart of FIG. 19, step e4 to step e11 shown in the flowchart of FIG. 20, f4 to step f11 shown in the flowchart of FIG. 21, step g4 to step shown in the flowchart of FIG. This is realized as a program for causing g12 to be executed by the processing circuit 16 which is a microcomputer.
[0119]
By executing this diagnostic program for newborns and infants on a computer, the weights of the newborns and infants were measured, and the data on the weights were calculated to objectively determine the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscle diseases in the newborns and infants. Judgment and display of the judgment result becomes possible.
[0120]
Furthermore, the diagnostic program for newborns and infants can be recorded on a recording medium such as a flexible disk (FD) or a compact disk-recordable (CD-R) so as to be readable by a computer. By providing a diagnostic program for newborns and infants as such a recording medium, with a simple configuration of a general-purpose computer, a weight detection sensor and a display means, the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscle diseases in the newborns and infants Can be diagnosed.
[0121]
As described above, in the present embodiment, the data calculation means 5 is provided with calculation functions represented in various aspects, but the data calculation means 5 is not limited to this, and the data calculation means 5 has a single calculation function. The structure provided may be sufficient, and the structure provided with two or more selected calculation functions may be sufficient. Although the number of weight detection sensors provided in the diagnostic apparatus 1 is four, the configuration is not limited to this, and any configuration may be used as long as three or more necessary for obtaining the position of the center of gravity are provided. The weight-related data is calculated by setting the predetermined time t1 as 1 second and the predetermined time t2 as 1 minute. However, the time is not limited to these, and the shorter time or the longer time is t1 and It may be selected as t2.
[0122]
【The invention's effect】
According to the present invention, the position of the center of gravity of a newborn or an infant is calculated every certain time t1, and the position of the center of gravity is the number of times that it repeatedly appears on the same coordinates on the two-dimensional plane within a predetermined time t2 of the calculated position of the center of gravity. The frequency is calculated, and based on the calculated coordinates of the center of gravity position and the magnitude of the center of gravity position frequency, the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in newborns and infants is judged, making accurate diagnosis easy. It becomes possible to do. Since adults have completed development of the central nervous system, abnormal findings in diagnostic imaging such as MRI (Magnetic Resonance Imaging) and CT (Computed Tomography) are considered to be able to diagnose functional abnormalities with a considerable probability. However, in neonates and infants, the central nervous system is still developing and is not yet developed, so abnormal findings in diagnostic imaging cannot always diagnose functional abnormalities like adults.
[0123]
Therefore, since this device can objectively evaluate the centralized functions of the central nervous system, it is possible to objectively determine the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases at an early age that cannot be accurately diagnosed by MRI or the like. Therefore, effective treatment can be performed at an early stage.
[0126]
Further, according to the present invention, the center of gravity position of a newborn or infant is calculated at a constant time t1, and the center of gravity position moving speed at which the calculated center of gravity position moves within a two-dimensional plane within a predetermined time t2 is calculated. The moving speed frequency is the number of data for each speed range divided by the predetermined speed interval of the center of gravity moving speed Based on the above, since it is determined whether or not there is a neurological abnormality and / or a muscular disease in a newborn and an infant, an accurate diagnosis can be easily performed.
[0129]
Also according to the invention, Shows the distribution status of each coordinate value of the center of gravity Based on the aspect ratio (Xmx / Ymx) obtained from the scatter plot, that is, the shape characteristics of the scatter plot, the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in newborns and infants is easily determined. Diagnosis is possible.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a system diagram showing a simplified configuration of a diagnostic apparatus 1 for newborns and infants according to an embodiment of the present invention.
2 is a plan view showing a cot 9 provided in the newborn and infant diagnostic apparatus 1 of FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is a block diagram showing an electrical configuration of the diagnostic apparatus 1;
4 is a simplified plan view of the cot 9. FIG.
FIG. 5 is an image diagram showing an example of a display screen displayed by the display means 7;
FIG. 6 is a scatter diagram of the center of gravity collected for each subject's condition.
FIG. 7 is a model diagram of centroid position scattering.
FIG. 8 is a diagram showing an outline of obtaining an area by dividing an X axis of a two-dimensional plane into small sections having a width d.
FIG. 9 is a flowchart for explaining the operation of the center-of-gravity movement area calculation means by the data calculation means 5;
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of a shape pattern of a small section having a width d.
FIG. 11 is a diagram showing coordinates of FIG.
12 is a diagram showing coordinates of FIG. 10 (c).
13 is a diagram showing coordinates of FIG. 10 (d).
FIG. 14 is a diagram illustrating an example of a calculation result of a gravity center position movement area.
FIG. 15 is a flowchart for explaining an operation of diagnosing the presence or absence of a neurological abnormality and / or a muscular disease in a subject by the diagnostic apparatus 1 based on the center of gravity movement area.
FIG. 16 is a diagram illustrating an example of a result of calculating a gravity center position frequency.
FIG. 17 is a flowchart for explaining an operation of diagnosing the presence or absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in a test child by the diagnostic device 1 based on the position of the center of gravity.
FIG. 18 is a diagram illustrating an example of a moving speed frequency calculation result.
FIG. 19 is a flowchart illustrating an operation of diagnosing the presence / absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in a test child by the diagnostic device 1 based on the moving speed frequency.
FIG. 20 is a flowchart for explaining an operation of diagnosing the presence or absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in the subject child by the diagnostic apparatus 1 based on the average moving speed Vave of the center of gravity.
FIG. 21 is a flowchart illustrating an operation of diagnosing the presence or absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in a test child by the diagnostic apparatus 1 based on the average movement acceleration αave of the center of gravity.
FIG. 22 is a scatter diagram of a normal neonate No. 10 test child.
FIG. 23 is a scatter diagram of a test infant with neonate number 16 having neurological abnormalities.
FIG. 24 is a diagram showing an outline of a method for calculating an aspect ratio.
FIG. 25 is a flowchart illustrating an operation of diagnosing the presence / absence of a neurological abnormality and / or muscular disease in a test child by the diagnostic apparatus 1 using an aspect ratio (Xmx / Ymx).
FIG. 26 is a diagram showing the frequency analysis result of a normal infant No. 10 test child.
FIG. 27 is a diagram showing an analysis result of a test child of a newborn number 16 having a neurological abnormality.
[Explanation of symbols]
1 Diagnostic device
2 test children
3 Weight detection sensor
4 detector
5 Data calculation means
6 Judgment means
7 Display means
8 Control display section
9 cots
10 wagons
16 Processing circuit
17 Imaging device
22 memory

Claims (3)

仰臥位または腹臥位の状態にある新生児または乳児の重量を検出する複数の重量検出センサと、
前記重量検出センサによって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用い、前記複数の重量検出センサを含む仮想平面である2次元平面における新生児または乳児の重心位置を、前記一定時間t1毎に演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、前記一定時間t1毎に求められる重心位置が、予め定められる時間t2内に前記2次元平面の同一座標上に繰返し出現する回数である重心位置度数を演算する重心位置度数演算手段とを備えるデータ演算手段と、
重心位置度数演算手段の出力に応答し、重心位置度数を予め定められる弁別レベルである度数B1でレベル弁別し、新生児または乳児に異常があるかを判断する判断手段と、
判断手段の出力に応答し、新生児または乳児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を表示する表示手段とを含むことを特徴とする新生児および乳児の診断装置。
A plurality of weight detection sensors for detecting the weight of a newborn or infant in a supine or prone position;
Using the weight value detected at a predetermined time t1 predetermined by the weight detection sensor, the center of gravity position of the newborn or infant on the two-dimensional plane that is a virtual plane including the plurality of weight detection sensors is determined at the predetermined time t1. In response to the output of the center-of-gravity position calculating means and the position of the center-of-gravity position calculating means, the center-of-gravity position obtained at every predetermined time t1 repeatedly appears on the same coordinates on the two-dimensional plane within a predetermined time t2. A data calculation means comprising a centroid position frequency calculation means for calculating the centroid position frequency that is the number of times;
In response to the output of the center-of-gravity position frequency calculation means, the determination means for discriminating whether the center-of-gravity position frequency is level-determined by a frequency B1, which is a predetermined discrimination level, and whether there is an abnormality in the newborn or the infant;
A diagnostic apparatus for newborns and infants, comprising display means for displaying the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in the newborn or infant in response to the output of the judging means.
仰臥位または腹臥位の状態にある新生児または乳児の重量を検出する複数の重量検出センサと、
前記重量検出センサによって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用い、前記複数の重量検出センサを含む仮想平面である2次元平面における新生児または乳児の重心位置を、前記一定時間t1毎に演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、予め定められる時間t2内に前記2次元平面内で移動する重心位置の移動速度を前記予め定められる時間t1毎に演算する重心移動速度演算手段と、重心移動速度演算手段の出力に応答し、予め定められる速度間隔で区分される各速度範囲毎の重心移動速度のデータ数である移動速度度数を演算する移動速度度数演算手段とを備えるデータ演算手段と、
移動速度度数演算手段の出力に応答し、移動速度度数を予め定められる弁別レベルである度数C1でレベル弁別し、新生児または乳児に異常があるかを判断する判断手段と、
判断手段の出力に応答し、新生児または乳児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を表示する表示手段とを含むことを特徴とする新生児および乳児の診断装置。
A plurality of weight detection sensors for detecting the weight of a newborn or infant in a supine or prone position;
Using the weight value detected at a predetermined time t1 predetermined by the weight detection sensor, the center of gravity position of the newborn or infant on the two-dimensional plane that is a virtual plane including the plurality of weight detection sensors is determined at the predetermined time t1. In response to the output of the center-of-gravity position calculating means and the output of the center-of-gravity position calculating means, the moving speed of the center-of-gravity position that moves in the two-dimensional plane within a predetermined time t2 is calculated for each predetermined time t1. In response to the output of the center-of-gravity movement speed calculation means and the movement speed of the center-of-gravity calculation means, a movement speed frequency calculation that calculates the movement speed frequency that is the number of data of the center-of-gravity movement speed for each speed range divided by a predetermined speed interval. Data computing means comprising means,
In response to the output of the moving speed frequency calculating means, the judging means for discriminating whether the moving speed frequency is leveled by a frequency C1 which is a predetermined discrimination level and whether there is an abnormality in the newborn or the infant;
A diagnostic apparatus for newborns and infants, comprising display means for displaying the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in the newborn or infant in response to the output of the judging means.
仰臥位または腹臥位の状態にある新生児または乳児の重量を検出する複数の重量検出センサと、A plurality of weight detection sensors for detecting the weight of a newborn or infant in a supine or prone position;
前記重量検出センサによって予め定められる一定時間t1毎に検出される重量値を用い、前記複数の重量検出センサを含む仮想平面である2次元X−Y平面における新生児または乳児の重心位置を、前記一定時間t1毎に演算する重心位置演算手段と、重心位置演算手段の出力に応答し、前記一定時間t1毎に求められる重心位置が、予め定められる時間t2内に前記2次元平面内で移動した実績に基づいて、回帰直線を演算する回帰演算手段と、回帰演算手段の出力に応答し、回帰直線を新たなXN軸とし、回帰直線に直交する軸を新たなYN軸として重心位置のX−Y座標値をXN−YN座標系の座標値に変換する座標変換手段と、座標変換手段によって変換される新たなXN−YN座標系における重心位置移動実績のXN軸方向の最大値XNmaxと最小値XNminとの差(=XNmax−XNmin)の絶対値Xmxと、重心位置移動実績のYN軸方向の最大値YNmaxと最小値YNminとの差(=YNmax−YNmin)の絶対値Ymxとの比である縦横比(Xmx/Ymx)を演算する縦横比演算手段とを備えるデータ演算手段と、Using the weight value detected at a predetermined time t1 predetermined by the weight detection sensor, the center of gravity position of the newborn or infant on the two-dimensional XY plane that is a virtual plane including the plurality of weight detection sensors is determined as the constant The center of gravity position calculating means for calculating at every time t1, and the results of the movement of the center of gravity determined at the predetermined time t1 within the two-dimensional plane within the predetermined time t2 in response to the output of the center of gravity position calculating means. XY of the center-of-gravity position with the regression line as the new XN axis and the axis orthogonal to the regression line as the new YN axis in response to the output of the regression line The coordinate conversion means for converting the coordinate value into the coordinate value of the XN-YN coordinate system, and the maximum of the center of gravity position movement record in the new XN-YN coordinate system converted by the coordinate conversion means in the XN-axis direction The absolute value Xmx of the difference (= XNmax−XNmin) between XNmax and the minimum value XNmin, and the absolute value Ymx of the difference (= YNmax−YNmin) between the maximum value YNmax and the minimum value YNmin in the YN-axis direction of the center of gravity position movement record A data calculation means comprising: an aspect ratio calculation means for calculating an aspect ratio (Xmx / Ymx) which is a ratio of
縦横比演算手段の出力に応答し、前記縦横比(Xmx/Ymx)を予め定められる弁別レベルF1でレベル弁別し、新生児または乳児に異常があるかを判断する判断手段と、In response to the output of the aspect ratio calculation means, the aspect ratio (Xmx / Ymx) is discriminated at a predetermined discrimination level F1 to determine whether there is an abnormality in the newborn or the infant;
判断手段の出力に応答し、新生児または乳児の神経学的異常および/または筋疾患の有無を表示する表示手段とを含むことを特徴とする新生児および乳児の診断装置。A diagnostic apparatus for newborns and infants, comprising display means for displaying the presence or absence of neurological abnormalities and / or muscular diseases in the newborn or infant in response to the output of the judging means.
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