JP3746335B2

JP3746335B2 - 鼻腔通気度検査装置

Info

Publication number: JP3746335B2
Application number: JP23927296A
Authority: JP
Inventors: 和憲篠田; 豊山下; 義二鈴木; 秋夫安原; 道彦野末
Original assignee: Hamamatsu Photonics KK
Current assignee: Hamamatsu Photonics KK
Priority date: 1996-09-10
Filing date: 1996-09-10
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2016-09-10
Also published as: JPH1080415A; WO1998010700A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鼻疾患の症状の一つである鼻閉塞の程度などを診断するための鼻腔通気度検査装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来からある鼻腔通気度検査装置として、特開昭６４−８９５０号公報に開示されるものがある。この鼻腔通気度検査装置は、液晶を内部に含んだ液晶シートで構成され、この液晶シートに鼻息を吹き付けると、鼻息により液晶シートの表面上に結露により水滴が形成され、この水滴の熱で液晶シートが色づき、鼻息像が観測される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開昭６４−８９５０号公報に開示される装置は、液晶シート内の液晶が水滴の熱で間接的に温められるので、鼻息が液晶シートに吹き付けられてから液晶シートが色づくまでに時間がかかる。このため、ある時刻に吹き付けられた鼻息が遅れて観測されることになり、時々刻々と変化する鼻息像の経時変化をリアルタイムに観測することができないという問題があった。
【０００４】
なお、自動車のウインドウガラス表面上に形成される水滴像を観測する装置として、特開平２−８３４３８号公報に示されるものがある。この装置は、ウインドウガラスに対向する位置に配置される光源と、ウインドウガラスに対して光源の反対側に配置されるスクリーンと、スクリーンに投影された水滴像を撮像するＴＶカメラ等とで構成され、光源からの光をウインドウガラスに投射して透過させ、スクリーン上に投影される水滴像をＴＶカメラ等で撮像する。
【０００５】
しかし、特開平２−８３４３８号公報に開示される技術を鼻腔通気度検査装置に適用させたと仮定しても、鼻が透明なガラス板のほぼ真上に置かれるので、ガラス板上に作られる鼻息像に光を投射して、ガラス板に対して鼻側で光を受光することはほぼ不可能であり、鼻息による水滴像を観測することができない。
【０００６】
本発明は、上述の課題に鑑みてなされたもので、鼻息像の経時変化を確実に観測し、鼻腔の通気度を検査することのできる鼻腔通気度検査装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による鼻腔通気度検査装置は、被検者の鼻腔の通気度を検査する鼻腔通気度検査装置において、一面が平坦面とされ、他面から入射された光が平坦面に入射可能な光透過手段と、光透過手段の他面側から光を入射して、平坦面を照明する光源と、平坦面を他面側から撮像する撮像手段と、平坦面に鼻息像を形成可能な位置に、被検者を位置決めする位置決め手段と、撮像手段で撮像した鼻息像を画像処理して、鼻息像の形状、面積、面積の時間変化又は特徴的な端点の位置座標の少なくとも一つを算出する画像処理手段とを備えることを特徴としている。
【０００８】
この鼻腔通気度検査装置によれば、被検者を位置決め手段により位置決めさせて平坦面に鼻息像を形成させた後、光源により光透過手段の他面側から平坦面が照明される。このとき、平坦面に鼻息像が形成されている部分と、平坦面に鼻息像が形成されていない部分とで撮像手段に入射する光の光量に差ができ、撮像手段で鼻息像が撮像される。そして、この鼻息像が画像処理手段で画像処理されて、鼻息像の形状、面積、面積の時間変化又は特徴的な端点の位置座標の少なくとも一つが算出される。このため、これらに基づき、鼻腔の通気度が検査できる。
【０００９】
また、光透過手段は、平坦面から他面に平行に延びる複数本の光ファイバを束ねて構成されるファイバ光学プレートであることが好ましい。この鼻腔通気度検査装置によれば、光源によりファイバ光学プレートの他面側から平坦面を照明すると、平坦面を通過して被検者の鼻に入射した光は様々な方向に反射される。このため、この反射光がファイバ光学プレートに入射する場合に、光ファイバの平坦面と他面とを結ぶ方向に透過する光の光量は極めて少なくなり、鼻からの反射光は撮像手段でほとんど受光されなくなる。この結果、鼻に相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像される。
【００１０】
また、光透過手段は、平坦面を粗面としたスリガラスであることが好ましい。この鼻腔通気度検査装置によれば、光源によりスリガラスの他面側から粗面を照明すると、粗面を通過して被検者の鼻に入射した光は様々な方向に反射される。そして、この反射光がスリガラスに入射する場合、この反射光はスリガラスの粗面で散乱され、スリガラスを透過する光の光量は極めて少なくなり、鼻からの反射光は撮像手段でほとんど受光されなくなる。この結果、鼻に相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像される。
【００１１】
また、光透過手段はプリズムであり、このプリズムの他面は、平坦面と交差する第１面と、平坦面及び第１面と交差する第２面とで構成され、撮像手段は、平坦面を透過する光が受光されない第２面側の所定位置に設けられることが好ましい。この鼻腔通気度検査装置によれば、光源によりプリズムの第１面側から平坦面を照明すると、平坦面を通過して被検者の鼻に入射する光は様々な方向に反射される。この反射光が平坦面に入射する場合、この反射光は平坦面を通過して第２面から出射されても、撮像手段でほとんど受光されることがない。この結果、鼻に相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像される。
【００１２】
また、光源と光透過手段との間に配置されて、光源からの光を直線偏光にする偏光子と、光透過手段と撮像手段との間に配置されて、特定方向に偏光する光を選択的に通過させる検光子とを備えることが好ましい。この鼻腔通気度検査装置によれば、光源からの光を偏光子により直線偏光にして、光透過手段の他面側から平坦面を照明すると、平坦面を通過して被検者の鼻に入射した光は、鼻でその偏光がほぼ解消される。従って、この反射光が平坦面に入射しても、その光は特定方向に偏光していないので、検光子を通過して撮像手段でほとんど受光されることがない。この結果、鼻に相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面と共に本発明による鼻腔通気度検査装置の第１実施形態について詳細に説明する。
【００１４】
図１は、鼻腔通気度検査装置１の外観を示す斜視図であり、図２は、鼻腔通気度検査装置１を示す側面図である。図１に示すように、鼻腔通気度検査装置１は、平板状の支持台２から垂直上方に延びる２本の支持パイプ３ａ，３ｂ（位置決め手段）を有し、支持パイプ３ａ，３ｂには、その先端同士を結ぶテープ状の額当て４（位置決め手段）が固定されている。額当て４は、被検者Ｐが支持パイプ３ａ，３ｂの間に顔を差し込む際に被検者Ｐの額を当てるためのものである。額当て４の下方には、肉厚をもった細長い顎受け５（位置決め手段）が支持パイプ３ａ，３ｂに沿って上下方向に移動可能に設けられ、顎受け５は、その上部に、顎を受け入れるための顎受け凹部５ａを有している。顎受け５の側部には、平板状の顎受け支持部６（位置決め手段）が固定されている。
【００１５】
また、図２に示すように、支持パイプ３ａ，３ｂの向かい側には測定ボックス７が設けられ、測定ボックス７の顎受け５側には、平板状のボックス支持部８（位置決め手段）が固定されている。そして、顎受け支持部６とボックス支持部８との間には、顎受け支持部６に固定される平板状の移動ステージ９（位置決め手段）が設けられ、移動ステージ９は、その側部に取り付けられた回転ノブ９ａ（位置決め手段）を回転させることで、ボックス支持部８を介して測定ボックス７を上下方向に移動させることができる。ボックス支持部８と移動ステージ９とは、ラックピニオン機構により上下方向に移動される。このため、測定ボックス７は、被検者Ｐの鼻Ｎに対して適切な位置に移動させることができる。
【００１６】
図３に示すように、測定ボックス７の上部には、撮像用開口部１４が形成され、撮像用開口部１４の上部には、光透過手段としての薄厚の矩形状の細長い透明ガラスＧが固定され、その厚さ方向の一面は平坦面７０とされている。ここで、平坦面とは、巨視的に見て平坦な面のことをいう。透明ガラスＧの平坦面７０は、被検者Ｐの鼻息像を形成させるためのもので、平坦面７０には、透明ガラスＧの他面７１から入射された光が平坦面７０に入射可能となっている。透明ガラスＧの他面７１には、撮像用開口部１４側から入射する光の表面反射を抑えるために、ＡＲ膜１５がコーティングされている。また、図１に示すように、測定ボックス７の上部には、透明ガラスＧの長手方向の両縁部を案内するために、一対のガイド部材１０ａ，１０ｂが一定の間隔を空けて並設され、測定ボックス７上部の支持パイプ３ａ，３ｂ側には、透明ガラスＧの平坦面７０の一端部を止めるための平板状のストッパ１１が取り付けられている。
【００１７】
また、図１に示すように、測定ボックス７の上部には、ガラス板つまみ１２が固定され、ガラス板つまみ１２の先端には、透明ガラスＧの上部を固定させるための円錐状の吸着板１３が取り付けられている。このようにして測定ボックス７に固定された透明ガラスＧの平坦面７０には、被検者Ｐによって鼻息が吹き付けられる。このとき、平坦面７０には、結露により瞬間的に水滴Ｗが付着され、この水滴Ｗにより鼻息像が構成される。この鼻息像は、被検者Ｐの呼吸に合わせて、その形状、及び面積等を時々刻々と変化させる。
【００１８】
図３に示すように、測定ボックス７の内部、すなわち透明ガラスＧの他面７１側には、透明ガラスＧの他面７１側から光を入射して、平坦面７０を照明する光源１６（例えば、ＥＬ光源）が設けられ、光源１６は、例えば透明ガラスＧの下方に配置され、波長４５０〜５５０ｎｍの均一光を平坦面７０の全体にわたって照明する。ここで、均一光とは、平坦面７０を照明する範囲において、ほぼ均一な光強度をもった光のことをいう。
【００１９】
光源１６と平坦面７０との間には、半透鏡１７が配置されている。半透鏡１７は、光源１６からの光を透過させると共に透明ガラスＧを透過してくる光を反射させる。特に、半透鏡１７は、光源１６以外からの光が入射されるのを防止するために、光源１６からの光を選択的に透過又は反射させる。例えば、前述した光源１６の波長範囲に合わせて、４５０〜５５０ｎｍの波長範囲の光を透過又は反射させる。
【００２０】
また、測定ボックス７の内部、すなわち透明ガラスＧの他面７１側には、平坦面７０を他面７１側から撮像するＣＣＤカメラ１８が設けられ、ＣＣＤカメラ１８は、半透鏡１７の側方で、且つ、測定ボックス７の内壁上面７ａ近傍に配置されている。また、ＣＣＤカメラ１８には、ＣＣＤカメラ１８で撮像した鼻息像を画像処理するための画像処理装置１９に接続されている。
【００２１】
なお、鼻腔通気度検査装置１には、被検者Ｐの鼻息像を測定する前に、被検者Ｐの鼻息による水滴Ｗが、透明ガラスＧの平坦面７０に結露により付着するのを防ぐため、結露防止装置２０が設けられている。結露防止装置２０は、透明ガラスＧを覆う大きさをもった平板状のシャッター２１と、シャッター駆動器２２と、呼吸検出器２３とで構成されている。シャッター２１は、被検者Ｐの鼻Ｎと透明ガラスＧとの間に挿入可能に配置されている。シャッター２１は、シャッター駆動器２２により、測定を開始する際に被検者Ｐの鼻Ｎの下から取り除かれ、シャッター２１を取り除くタイミングは、被検者Ｐの呼気に基づいて、呼吸検出器２３により決定される。
【００２２】
呼吸検出器２３は、円筒状の視野絞り２４を有し、視野絞り２４はシャッター２１の斜め上方に配置され、その開口部２５をシャッター２１の方に向けている。視野絞り２４は、鼻Ｎから放射される赤外線を遮断し、鼻息から放射される赤外線のみを通過させるためのものである。また、呼吸検出器２３は、視野絞り２４を通過する赤外線を検出するための赤外線素子２６（例えば、焦電素子）を有している。更に、呼吸検出器２３には、信号発生回路２７と、遅延回路２８が設けられ、赤外線素子２６で検出される信号を、信号発生回路２７で、呼気に同期した呼気パルス信号として出力させ、遅延回路２８により呼気パルス信号を遅延させて出力させる。なお、前述したシャッター駆動回路２２は、この遅延回路２８から出力されるパルス信号に基づいてシャッター２１を駆動し、鼻Ｎの下からシャッター２１を取り除かせる。
【００２３】
次に、前述した構成をもった鼻腔通気度検査装置１により被検者Ｐの形成する鼻息像を観測する方法および作用を説明する。
【００２４】
まず、被検者Ｐの顔を支持パイプ３ａ，３ｂの間に挿入させて、額を額当て５に当接させ、顎受け５の位置を調節して顎を顎受け凹部５ａに当接させた後、移動ステージ９の回転ノブ９ａを回転させて、被検者Ｐの鼻Ｎの直下に透明ガラスＧが配置されるように測定ボックス７の位置を調節する。そして、被検者Ｐにしばらく鼻Ｎで呼吸をさせる。このとき、円筒状の視野絞り２４は、その開口部２５がシャッター２１に向けられているので、鼻Ｎから放射される赤外線は視野絞り２４で遮断され、鼻息から放射される赤外線のみが視野絞り２４の開口部２５を通過して、赤外線素子２６で検出される。
【００２５】
赤外線素子２６で検出された信号は、信号発生回路２７で呼気に同期した呼気パルス信号にされ、被検者Ｐの呼吸が安静呼吸に切り替わった頃、任意の時間設定した遅延回路２８により、水滴Ｗを形成する呼気の前に遅延した遅延パルス信号が出力される。この遅延パルス信号によりシャッター駆動器２２が駆動され、シャッター２１が鼻Ｎの下から取り除かれる。このとき、被検者Ｐの鼻息が透明ガラスＧの平坦面７０上に吹き付けられ、平坦面７０上に鼻息による水滴Ｗが形成される。
【００２６】
そして、光源１６により、均一光を半透鏡１７、撮像用開口部１４、及びＡＲ膜１５を通して、透明ガラスＧの他面７１側から平坦面７０を照明する。このとき、光が水滴Ｗに接触している平坦面７０に入射すると、平坦面７０で反射される光の光量は少なくなり（反射率は０．６％）、半透鏡１７に向けて反射される平坦面７０からの反射光量は少なくなる。一方、光が平坦面７０の水滴Ｗが付着していない部分に入射すると、平坦面７０で半透鏡１７に向けて反射される反射光量は多くなる（反射率は４．３％）。
【００２７】
このため、透明ガラスＧの平坦面７０からの反射光により、水滴Ｗによる鼻息像が形成される。この鼻息像は半透鏡１７で反射された後、ＣＣＤカメラ１８で受光される。このとき、ＣＣＤカメラ１８で平坦面７０からの反射光をリアルタイムに受光することにより、鼻息像の経時変化が撮像される。そして、このＣＣＤカメラ１８で撮像された鼻息像の画像出力が画像処理装置１９で処理される。
【００２８】
ここで、画像処理装置１９により、ＣＣＤカメラ１８により撮像される鼻息像から、鼻息像の形状、面積、面積の時間変化又は特徴的な端点の位置座標を算出する画像処理工程について、図４〜図７を参照して説明する。
【００２９】
図５に示すように、ＣＣＤカメラ１８から出力される鼻息像には、平坦面７０を通過して鼻Ｎに入射した光は、鼻Ｎで反射されて再び平坦面７０に入射する。この結果、本来鼻息像があることで暗くなるはずの部分が明るくなって、図５（ａ）に示すように、本来の鼻息像の中に鼻Ｎに相当する像が含まれる。そこで、この鼻Ｎの像を取り除くために、以下に示す画像処理を行う。すなわち、まず、図４に示すように、ＣＣＤカメラ１８から出力された画像をＡ／Ｄ変換器２９によりＡ／Ｄ変換し、２値化器３０により２値化を行う。このとき、図５（ｂ）において、白の輝度レベルを「１」、黒の輝度レベルを「０」で表す。
【００３０】
そして、この画像を、例えば１／１５秒毎に画像メモリ３１に記録し、フレーム毎に膨張器３２を通して、鼻息像をカウンター３３により所定のカウンター値だけ膨張させる（図５（ｃ）参照）。次いで、膨張器３２により膨張させたときのカウンター値と同じ回数だけ収縮させる（図５（ｄ）参照）。この結果、鼻息像の中の鼻Ｎに相当する像が取り除かれ、本来の鼻息像の形状が算出される。
【００３１】
このようにして求められた鼻息像に基づいて、鼻息像の面積はラン座標計測により算出される。すなわち、図５（ｅ）に示すように、Ｘ方向に計測される２値画像について、最初に「０」となったときのアドレスカウンタ値（Ｘ１）と、「０」となった画像が「１」となるアドレスカウンタ値（Ｘ２）とをテーブル（図示せず）に記憶させ、Ｘ２−Ｘ１の演算を行わせ、逐次Ｙ方向に同様な計算を行わせて、全体の面積を算出する。鼻息像の面積の経時変化をモニタする場合には、面積器３５の出力をグラフ器３６に送出させ、フレーム毎の面積値を、横軸を時間、縦軸を面積としてモニタ３７に出力させる。
【００３２】
鼻息像の面積の経時変化をモニタした結果が図８に示されている。同図中黒丸で示すものは、左の鼻についての面積の経時変化であり、白丸で示すものは、右の鼻についての面積の経時変化である。同図に示すように、左鼻の方が右鼻に比べて面積が小さい、すなわち、左鼻の方が呼気の強さ（呼気能）が小さくなっていることが分かる。
【００３３】
面積値の経時変化をモニタするにあたって、画像メモリ３１に記憶させる容量を減少させるために画像圧縮を行う場合には、面積器３５からのアドレスカウンタ値は、ラン座標メモリ３９で座標値として記憶され、ラン座標メモリ３９による鼻息像はエンコーダ４０でエンコードされて、画像としてモニタ３７に出力される。
【００３４】
また、面積の時間変化、すなわち面積速度を算出する場合には、面積器３５からの出力を速度器３８に送らせ、この速度器３８で面積値のフレーム毎の変化、すなわち面積速度を算出する。そして、この面積速度値をグラフ器３６に送らせ、横軸を時間、縦軸を面積速度としてモニタ３７に出力させる。
【００３５】
また、特徴的な端点の位置座標、すなわち端点座標を算出する場合には、収縮器３４の出力について、端点検出器４２で、図６（ａ）に示す５種類の近傍演算の３×３の端点検出フィルタ４１により鼻息像の端点Ｅを捜し出す。そして、端点検出フィルタ４１のパターンが合致する部分を発見したとき、この部分を端点Ｅとして、その座標を端点座標とする。なお、このとき、図６（ｂ）に示す出力パターンの中心値をゼロに変更する。
【００３６】
端点Ｅの位置座標の経時変化をモニタする場合には、鼻息像の端点座標を端点座標メモリ４３に記憶させ、この端点座標値に基づいて、鼻息像の端点Ｅの速度、および端点Ｅの変化の方向をベクトル表示器４４でベクトル表示し、このベクトル表示をモニタ３７に出力させる。例えば、図７（ａ）〜（ｃ）には、鼻息を透明ガラスＧに吹き付けるときに形成される鼻息像の２つの端点Ｅが時間と共に徐々に変化する一連の様子が示されている。この変化は、図７（ｄ）に示すように、図７（ａ）〜（ｃ）のそれぞれに対応する端点座標を結ぶベクトルで表示されている。
【００３７】
なお、前述した結露防止装置として、シャッター２１を用いた結露防止装置２０が用いられているが、結露を防止する他の手段として、図９に示すように、空気ブロア４５を用いた結露防止装置４６も可能である。空気ブロア４５は、透明ガラスＧの斜め上方に配置され、被検者Ｐの鼻Ｎが透明ガラスＧの真上に配置される際に、透明ガラスＧに向けて空気を送出し続け、鼻息が透明ガラスＧ上で結露するのを防止する。空気ブロア４５のＯＮ・ＯＦＦは、ブロア駆動回路４７により制御される。また、結露防止装置４６は、結露防止装置２０と同一構成の呼吸検出器２３を有し、この呼吸検出器２３は、その遅延回路２８から遅延パルス信号が出力されるときに、ブロア駆動回路４７を駆動させて、空気ブロア４５を停止させる。
【００３８】
次に、本発明による鼻腔通気度検査装置の第２実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００３９】
図１０に示すように、本実施形態の鼻腔通気度検査装置４８は、光透過手段として、ファイバ光学プレート４９が用いられている点で第１実施形態の鼻腔通気度検査装置１と異なっている。ファイバ光学プレート４９は平板状をなし、その平坦面７０から他面７１に平行に延びる複数本の光ファイバ５０を束ねて構成されている。
【００４０】
この鼻腔通気度検査装置４８によれば、光源１６により、半透鏡１７、撮像用開口部１４、及びＡＲ膜１５を通して、ファイバ光学プレート４９に他面７１側から均一光を照明すると、この光は、他面７１に入射して光ファイバ５０で伝搬され、平坦面７０を照明する。そして、平坦面７０で反射される光は、光ファイバ５０を通ってファイバ光学プレート４９の他面７１で出射され、半透鏡１７で反射された後、ＣＣＤカメラ１８で受光される。一方、ファイバ光学プレート４９の平坦面７０を透過して透明ガラスＧの真上に配置された被検者Ｐの鼻Ｎに入射した光は、様々な方向に反射される。このため、この光がファイバ光学プレート４９の平坦面７０に再び入射する場合に、光ファイバ５０の平坦面７０と他面７１とを結ぶ方向に透過する光の光量は極めて少なくなり、鼻Ｎからの反射光は、最終的にＣＣＤカメラ１８でほとんど受光されることがなくなる。この結果、鼻Ｎに相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像され、ＣＣＤカメラ１８で撮像される鼻息像のコントラストの低下が防止される。従って、画像処理を行う際、鼻息像の中から鼻Ｎの像を取り除く工程が不要になる。
【００４１】
次に、本発明による鼻腔通気度検査装置の第３実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４２】
図１１に示すように、本実施形態の鼻腔通気度検査装置５１は、光透過手段としてスリガラス５２を用いている点で第１実施形態の鼻腔通気度検査装置１と異なっている。スリガラス５２は平板状をなし、その平坦面７０を粗面５３で構成している。粗面５３には、微視的に複数個の凹部および凸部が形成され、この粗面５３に入射する光は散乱される。
【００４３】
この鼻腔通気度検査装置５１によれば、光源１６により、半透鏡１７、撮像用開口部１４、及びＡＲ膜１５を通して、スリガラス５２の他面７１側から粗面５３を照明すると、この光は、スリガラス５２の他面７１を透過して平坦面７０を照明する。そして、平坦面７０で一部反射される光は、スリガラス５２の他面７１で出射され、半透鏡１７で反射された後、ＣＣＤカメラ１８で受光される。一方、スリガラス５２の平坦面７０で一部透過してスリガラス５２の真上に配置された被検者Ｐの鼻Ｎに入射した光は、鼻Ｎで様々な方向に反射される。そして、この光がスリガラス５２の平坦面７０に再び入射する場合に、光は粗面５３の凹部および凸部で散乱される。このため、鼻Ｎからの反射光は、最終的にＣＣＤカメラ１８でほとんど受光されることがなくなる。この結果、鼻Ｎに相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像され、ＣＣＤカメラ１８で撮像される鼻息像のコントラストの低下が防止される。従って、画像処理を行う際、鼻息像の中から鼻Ｎの像を取り除く工程が不要になる。
【００４４】
次に、本発明による鼻腔通気度検査装置の第４実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００４５】
図１２に示すように、本実施形態の鼻腔通気度検査装置５４は、光透過手段のとして、三角プリズム５５を有し、且つ、主として、水滴Ｗによる鼻息像からの散乱光を受光する点で第１〜第３実施形態の鼻腔通気同検査装置１と異なっている。三角プリズム５５は、鼻息像を形成させる平坦面７０を有し、三角プリズム５５の他面７１は、平坦面７０と交差する第１面５６と、平坦面７０及び第１面と交差する第２面５８とで構成され、第１面５６に対向する位置には光源１６が配置されている。ＣＣＤカメラ１８は、鼻息像において鼻Ｎに相当する像が写るのを防止するために、三角プリズム１８の第２面５８側に、平坦面７０を透過する光が受光されない位置に設けられている。この位置は以下のようにして決定される。
【００４６】
三角プリズム５５の屈折率をｎ、三角プリズム５５の頂角をθ２、鼻Ｎからの反射光の入射角をθ１とする場合、第２面５８で出射される光線の出射角θ３は、平坦面７０を基準として次式で表される。
【００４７】
θ３＝９０゜−θ２＋ｓｉｎ^-1（ｎｓｉｎ（θ２−ｓｉｎ^-1（ｓｉｎθ１／ｎ）））
ここで、例えば、三角プリズム５５の屈折率ｎをｎ＝１．５、三角プリズム５５の頂角θ２をθ２＝６０゜、鼻Ｎからの反射光が平坦面７０に入射する入射角θ１を０゜≦θ１≦９０゜とすると、θ３≧５８゜となる。この領域は鼻Ｎからの反射光がＣＣＤカメラ１８で受光される領域である。従って、ＣＣＤカメラ１８の位置は、第２面５８側でθ３＜５８゜の領域、すなわち図１２の斜線で示される領域Ｂとなる。
【００４８】
前述した鼻腔通気度検査装置５４によれば、光源１６により、三角プリズム５５の第１面５６側から平坦面７０を照明すると、平坦面７０を通過して被検者Ｐの鼻Ｎに入射した光は、様々な方向に反射される。この反射光が再び平坦面７０に入射する場合、この反射光は、平坦面７０を通過して第２面５８から出射されても、ＣＣＤカメラ１８でほとんど受光されることがない。一方、平坦面７０を通過して平坦面７０上の水滴Ｗに光源１６からの光が入射した場合、この光は、平坦面７０を透過して水滴Ｗで散乱され、平坦面７０を通って第２面５８で出射され、領域Ｂに配置させたＣＣＤカメラ１８で受光される。
【００４９】
ここで、水滴Ｗで散乱される光がＣＣＤカメラ１８で撮像される原理を説明する。
【００５０】
水滴Ｗで散乱される光の散乱角をθ４とすると、第２面５８で出射される光線の出射角θ５は、平坦面５７を基準として次の式で表される。
【００５１】
θ５＝９０゜−θ２＋ｓｉｎ^-1（ｎｓｉｎ（θ２−θ４））
散乱角θ４を０゜≦θ４≦９０゜とすると、−１８゜≦θ５≦１２０゜となり、水滴Ｗから散乱光は、ＣＣＤカメラ１８を配置させた領域Ｂ、すなわちθ３＜５８゜の領域に含まれ、水滴Ｗからの散乱光はＣＣＤカメラ１８で受光されるのである。
【００５２】
この結果、水滴Ｗからの散乱光がＣＣＤカメラ１８で受光されるので、鼻Ｎに相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像され、ＣＣＤカメラ１８で撮像される鼻息像のコントラストの低下が防止される。従って、画像処理を行う際、鼻息像の中から鼻Ｎの像を取り除く工程が不要になる。
【００５３】
なお、このとき、光源１６から出射されて三角プリズム５５の平坦面７０で直接反射される光も含まれる。そこで、（理由をご記入下さい）のために、平坦面７０からの反射光がＣＣＤカメラ１８でほとんど受光されないようにする場合には、光源１６として、指向性の強い光源を使用し、光源１６から入射角θ６≦４２゜で平坦面７０を照明すればよい。この場合、平坦面７０で反射して第２面５８から出射される出射角θ７が、平坦面７０を基準としてθ７≧５８゜となり、光源１６からの光が平坦面７０で直接反射してＣＣＤカメラ１８でほとんど受光されることがない。
【００５４】
次に、本発明による鼻腔通気度検査装置の第５実施形態について説明する。なお、第１実施形態と同一又は同等の構成部分については同一符号を付し、その説明は省略する。
【００５５】
図１３に示すように、本実施形態の鼻腔通気度検査装置６１は、光源１６と半透鏡７との間に偏光子５９を有し、半透鏡１７とＣＣＤカメラ１８との間に検光子６０を有している点で第１実施形態の鼻腔通気度検査装置１と異なっている。偏光子５９は、光源１６から投射される光を直線偏光にするもので、検光子６０は、半透鏡１７で反射される光のうち、特定方向に偏光する光を選択的に通過させるものである。
【００５６】
この鼻腔通気度検査装置６１によれば、光源１６からの光を偏光子５９により直線偏光にして、半透鏡１７、及びＡＲ膜１５を通過させて、透明ガラスＧの他面７１側から平坦面７０を照明すると、平坦面７０を通過して被検者Ｐの鼻Ｎに入射した光は、鼻Ｎでその偏光がほぼ解消される。従って、この反射光が平坦面７０に入射しても、その光は特定方向に偏光していないので、半透鏡１７で反射された後、検光子６０を通過してＣＣＤカメラ１８でほとんど受光されることがない。この結果、鼻Ｎに相当する像をほとんど写さない鼻息像が撮像され、ＣＣＤカメラ１８で撮像される鼻息像のコントラストの低下が防止される。
【００５７】
本発明は前述した第１〜第５実施形態に限定されない。例えば、第１、第３及び第５実施形態において、ＣＣＤカメラ１８を、透明ガラスＧ又はスリガラス５２の平坦面７０からの反射光を受光する位置に配置させたが、ＣＣＤカメラ１８は、平坦面７０を通過して水滴Ｗから散乱される散乱光を受光することができる位置に配置されてもよい。例えば、図３において、半透鏡１７を取り除いて、ＣＣＤカメラ１８を平坦面７０に向ける位置に配置させればよい。この場合でも、鼻息像を撮像することができる。
【００５８】
勿論、平坦面７０で反射される光を積極的にＣＣＤカメラ１８で受光してもよいので、光源１６を平坦面７０に対して斜めから照明し、平坦面７０で反射される光の方向にＣＣＤカメラ１８を配置させてもよい。この場合でも、鼻息像を十分に撮像することができる。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明による鼻腔通気度検査装置は、前述したように構成されているので、以下に示す効果を有する。
【００６０】
すなわち、本発明による鼻腔通気度検査装置は、光透過手段の平坦面に他面側から光を入射して平坦面を照明し、この平坦面を他面側から撮像して得られた鼻息像を画像処理して、鼻息像の形状、面積、面積の時間変化又は特徴的な端点の位置座標の少なくとも一つを算出する構成としたので、鼻息像の経時変化を確実に観測し、鼻腔の通気度を検査することができる。この結果、鼻閉塞を主訴とするアレルギー性鼻炎、慢性副鼻腔炎、鼻中隔湾曲症等の鼻疾患に対し、有用な医療情報を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による鼻腔通気度検査装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１の鼻腔通気度検査装置を示す側面図である。
【図３】図１の鼻腔通気度検査装置の内部を示す断面図である。
【図４】画像処理装置の構成を示すブロック図である。
【図５】鼻息像の面積計算の様子を示す一連のラスター画像を示す図である。
【図６】近傍演算の３×３の端点検出フィルタを示す図である。（ａ）５種類の端点検出フィルタを示す図である。（ｂ）端点を検出した場合に行われる処理を示す図である。
【図７】鼻息像の端点座標の経時変化を示す図である。（ａ）端点座標の経時変化を画像で示す図である。（ｂ）端点座標の経時変化をベクトルで表示する図である。
【図８】鼻息像の面積値の経時変化の一例を示すグラフ図である。
【図９】結露防止装置の変形例を示す断面図である。
【図１０】本発明による鼻腔通気度検査装置の第２実施形態を示す断面図である。
【図１１】本発明による鼻腔通気度検査装置の第３実施形態を示す断面図である。
【図１２】本発明による鼻腔通気度検査装置の第４実施形態を示す断面図である。
【図１３】本発明による鼻腔通気度検査装置の第５実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
３ａ，３ｂ…支持パイプ（位置決め手段）、４…額当て（位置決め手段）、５…顎受け（位置決め手段）、６…顎受け支持部（位置決め手段）、８…ボックス支持部（位置決め手段）、９…移動ステージ（位置決め手段）、９ａ…回転ノブ（位置決め手段）、１６…光源、１８…ＣＣＤカメラ（撮像手段）、１９…画像処理装置（画像処理手段）、４９…ファイバ光学プレート（光透過手段）、５２…スリガラス（光透過手段）、５３…粗面、５６…第１面、５８…第２面、５５…三角プリズム（プリズム）、５９…偏光子、６０…検光子、７０…平坦面、７１…他面、Ｐ…被検者、Ｗ…水滴、Ｇ…透明ガラス（光透過手段）。

Claims

被検者の鼻腔の通気度を検査する鼻腔通気度検査装置において、
一面が平坦面とされ、他面から入射された光が前記平坦面に入射可能な光透過手段と、
前記光透過手段の前記他面側から光を入射して、前記平坦面を照明する光源と、前記平坦面を前記他面側から撮像する撮像手段と、
前記平坦面に鼻息像を形成可能な位置に、前記被検者を位置決めする位置決め手段と、
前記撮像手段で撮像した前記鼻息像を画像処理して、前記鼻息像の形状、面積、面積の時間変化又は特徴的な端点の位置座標の少なくとも一つを算出する画像処理手段と、
を備えることを特徴とする鼻腔通気度検査装置。
前記光透過手段は、前記平坦面から前記他面に平行に延びる複数本の光ファイバを束ねて構成されるファイバ光学プレートであることを特徴とする請求項１記載の鼻腔通気度検査装置。
前記光透過手段は、前記平坦面を粗面としたスリガラスであることを特徴とする請求項１記載の鼻腔通気度検査装置。
前記光透過手段はプリズムであり、このプリズムの前記他面は、前記平坦面と交差する第１面と、前記平坦面及び前記第１面と交差する第２面とで構成され、前記撮像手段は、前記平坦面を透過する光が受光されない前記第２面側の所定位置に設けられることを特徴とする請求項１記載の鼻腔通気度検査装置。
前記光源と前記光透過手段との間に配置されて、前記光源からの光を直線偏光にする偏光子と、
前記光透過手段と前記撮像手段との間に配置されて、特定方向に偏光する光を選択的に通過させる検光子と、
を備えることを特徴とする請求項１記載の鼻腔通気度検査装置。