WO2017163937A1 - 肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム - Google Patents

肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム Download PDF

Info

Publication number
WO2017163937A1
WO2017163937A1 PCT/JP2017/009786 JP2017009786W WO2017163937A1 WO 2017163937 A1 WO2017163937 A1 WO 2017163937A1 JP 2017009786 W JP2017009786 W JP 2017009786W WO 2017163937 A1 WO2017163937 A1 WO 2017163937A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sound
unit
lung
sound output
fluctuation
Prior art date
Application number
PCT/JP2017/009786
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
櫨田知樹
牧伸
Original Assignee
テルモ株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by テルモ株式会社 filed Critical テルモ株式会社
Priority to JP2018507223A priority Critical patent/JP6779978B2/ja
Publication of WO2017163937A1 publication Critical patent/WO2017163937A1/ja
Priority to US16/138,546 priority patent/US11103208B2/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08—Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/08—Detecting, measuring or recording devices for evaluating the respiratory organs
    • A61B5/0803—Recording apparatus specially adapted therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/46—Ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic devices with special arrangements for interfacing with the operator or the patient
    • A61B8/461—Displaying means of special interest
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/52—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/5215—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data
    • A61B8/5223—Devices using data or image processing specially adapted for diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves involving processing of medical diagnostic data for extracting a diagnostic or physiological parameter from medical diagnostic data
    • G—PHYSICS
    • G16—INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR SPECIFIC APPLICATION FIELDS
    • G16H—HEALTHCARE INFORMATICS, i.e. INFORMATION AND COMMUNICATION TECHNOLOGY [ICT] SPECIALLY ADAPTED FOR THE HANDLING OR PROCESSING OF MEDICAL OR HEALTHCARE DATA
    • G16H50/00—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics
    • G16H50/30—ICT specially adapted for medical diagnosis, medical simulation or medical data mining; ICT specially adapted for detecting, monitoring or modelling epidemics or pandemics for calculating health indices; for individual health risk assessment
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
    • A61B5/0205—Simultaneously evaluating both cardiovascular conditions and different types of body conditions, e.g. heart and respiratory condition
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B7/00—Instruments for auscultation
    • A61B7/003—Detecting lung or respiration noise
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/15—Transmission-tomography
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4477—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device using several separate ultrasound transducers or probes

Definitions

  • the present invention relates to a lung function measuring device, a lung function measuring method, and a lung function measuring program for measuring data for evaluating lung function.
  • Heart failure is not the name of a disease, but refers to such a “body condition resulting from insufficient cardiac function”.
  • Patent Document 1 describes an apparatus that outputs a sound toward a lung and receives a reflected sound to measure a lung state in order to evaluate cardiac function.
  • Patent Document 1 The device described in Patent Document 1 needs to be implanted in the body, is highly invasive, and places a heavy burden on the measurement subject.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and provides a lung function measurement device, a lung function measurement method, and a lung function measurement program that are non-invasive and have a small burden on a measurement subject. Objective.
  • a pulmonary function measuring device that achieves the above object is a pulmonary function measuring device for measuring data for evaluating pulmonary function, and can be fixed to the body surface on either the front side or the back side of the lung.
  • a sound output unit that outputs sound toward the lungs, and a sound output from the sound output unit that can be fixed to a body surface on a side different from the side on which the sound output units on the front and rear sides of the lung are fixed
  • a sound detection unit that detects a sound
  • a measurement unit that calculates a transmission time from when the sound is output by the sound output unit until a sound is detected by the sound detection unit, and a variation that calculates a variation amount of the transmission time
  • a calculation unit that calculates a variation amount of the transmission time
  • a lung function measurement method that achieves the above object is a lung function measurement method for measuring data for evaluating lung function, and is directed from the body surface on either the front side or the back side of the lung toward the lung.
  • the step of outputting the sound the step of detecting the sound on the body surface on the side different from the side outputting the sound on the front side and the rear side of the lung, and calculating the transmission time from when the sound is output until it is detected And a step of calculating a fluctuation amount of the transmission time.
  • a lung function measurement program that achieves the above object is a lung function measurement program that is executed by a computer to measure data for evaluating lung function, and outputs a sound to a sound output unit that outputs sound toward the lung.
  • the lung function measuring device, the lung function measuring method, and the lung function measuring program configured as described above use the transmission time of sound passing through the lungs to observe changes in the shape of the lungs that are indicators of lung function deterioration. Therefore, it is non-invasive and the burden on the measurement subject is small.
  • the pulmonary function measuring device 10 collects long-term time (transmission time) required for sound to pass from one side of the front and rear of the lung to the other side, for example, left every day. This device can determine the presence or absence of heart failure.
  • the pulmonary function measuring apparatus 10 is used on a daily basis by the measurement subject himself / herself and can monitor changes in the state of the heart over a long period of time. It can also be used for short-term monitoring applications in which the presence or absence of heart failure is determined by a doctor's instruction for a period of about 2 to 3 days, making it possible to make a diagnosis with higher accuracy than observing in a short time at the visit. .
  • the “front side” of the body means the side facing the face
  • the “rear side” of the body means the side facing the back.
  • the lung function measuring apparatus 10 measures lung function for the purpose of evaluating cardiac function, but the degree of congestion in the lung without aiming at evaluating cardiac function. May be measured.
  • the lung function measuring apparatus 10 includes a sound output unit 20 that outputs sound, a sound detection unit 30 that detects sound, a control unit 50, an input unit 70, a display unit 60, And an angle detection unit 110.
  • the lung function measuring apparatus 10 further includes a fixing member 80 for fixing the sound output unit 20, the sound detection unit 30, and the angle detection unit 110 to the body surface, a storage unit 40, a control unit 50, an input unit 70, and a display unit. 60, and a cable 100 that connects the sound output unit 20, the sound detection unit 30, and the angle detection unit 110 to the device main body 90.
  • the control unit 50 and the storage unit 40 constitute a computer for executing a program. Therefore, the operation of the lung function measuring apparatus 10 can be executed by a program.
  • the sound output unit 20 is a speaker including a vibrator and an amplifier that output sound.
  • the sound output from the sound output unit 20 is used to measure the time required for the sound to pass through the lungs.
  • the sound output unit 20 is fixed by a fixing member 80 on the front side or the back side of the lung (the back side in the present embodiment).
  • the fixing member 80 is, for example, an adhesive tape.
  • Two sound output units 20 are provided corresponding to the left and right lungs L.
  • the sound output unit 20 outputs a sound at an interval (sampling period) set in advance or input from the input unit 70 according to an instruction from the control unit 50.
  • the sampling period is not particularly limited, but is, for example, 0.1 to 1 second. Note that the sound output unit 20 may continue to output a sound having a predetermined waveform instead of outputting a sound at the sampling period.
  • the frequency of the sound output from the sound output unit 20 is not particularly limited as long as the sound can pass through the body, and is, for example, 50 to 500 Hz.
  • the sound waveform output from the sound output unit 20 is not particularly limited as long as it can be detected by the sound detection unit 30, but preferably has a shape that can accurately identify the timing at which the sound detection unit 30 is reached. Waves and so on.
  • the sound output from the two sound output units 20 may be different in frequency, waveform, output timing, etc. so that the sound output unit 20 can be easily identified from the sound detection result. Good.
  • the sound detection unit 30 is a microphone for detecting the sound output from the sound output unit 20 and passing through the lung L.
  • Two sound detectors 30 are provided corresponding to the left and right lungs L.
  • the sound detection unit 30 is fixed by a fixing member 80 on the opposite side (front side in the present embodiment) of the front side and the rear side of the lung L to the side on which the sound output unit 20 is attached.
  • the sound detection unit 30 fixed to the front side of the left lung L detects the sound output from the sound output unit 20 fixed to the rear side of the left lung L.
  • the sound detector 30 fixed to the front side of the right lung L detects the sound output from the sound output unit 20 fixed to the rear side of the right lung L.
  • the sound detection unit 30 transmits the detection result to the measurement unit 51 of the control unit 50.
  • the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 that make a pair are fixed to a position where the left and right lungs L are sandwiched and the distance fluctuates due to respiration.
  • the inclination of the rib R surrounding the lung L changes according to the volume change of the lung L.
  • Each rib R is generally lower on the front side than on the rear side. As shown in FIG. 2 (A), the rib R is inclined during inhalation and the front side is raised. Then, as shown in FIG. 2B, the rib R is inclined during exhalation and the front side is lowered. Therefore, any two ribs R1 and R2 on the same left and right sides of the body (left side in FIG. 2) form a substantially parallelogram when observed from the side of the body.
  • the distance Y between the position P1 on the rear side of the upper rib R1 and the position P2 on the front side of the lower rib R2 varies with changes in the inclination of the ribs R1 and R2. That is, the distance Y becomes longer during inhalation as shown in FIG. 2 (A), and becomes shorter during exhalation as shown in FIG. 2 (B). Therefore, it is preferable that the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 are fixed to the front side and the rear side of the end portions of the different ribs R1 and R2 so that the distance Y is likely to change due to respiration. And it is preferable that the position of the body surface which fixes the sound output part 20 and the sound detection part 30 is the same every time.
  • the position where the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 are fixed is not particularly limited as long as the distance fluctuates due to breathing. Therefore, the position where the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 are fixed may not correspond exactly to the positions of the ribs R1 and R2. For example, the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 may be fixed between two adjacent ribs R.
  • the angle detection unit 110 is a sensor that detects the inclination angle ⁇ of the long axis of the body with respect to the horizontal plane.
  • the angle detection unit 110 transmits the detected signal to the control unit 50 via the cable 100.
  • the position where the angle detection unit 110 is fixed is not particularly limited as long as the inclination of the body can be measured satisfactorily.
  • the angle detection unit 110 is not particularly limited as long as it can detect the inclination angle ⁇ of the body, but is an acceleration sensor, for example.
  • the apparatus main body 90 is connected to the sound output unit 20, the sound detection unit 30, and the angle detection unit 110 by a cable 100 as shown in FIGS.
  • the apparatus main body 90 is attached to the person to be measured by, for example, a belt.
  • the storage unit 40 stores various operation programs such as a measurement program executed by the control unit 50 and various parameters (threshold value, etc.).
  • the storage unit 40 further stores data detected by the sound detection unit 30 and the angle detection unit 110 and data calculated by the control unit 50.
  • the control unit 50 includes a measurement unit 51, a fluctuation calculation unit 52, and a warning determination unit 53.
  • the control unit 50 includes a CPU (Central Processing Unit) and an operation program.
  • the control unit 50 controls the operations of the sound output unit 20, the sound detection unit 30, the angle detection unit 110, the storage unit 40, the measurement unit 51, the fluctuation calculation unit 52, the warning determination unit 53, the input unit 70, and the display unit 60. To control.
  • CPU Central Processing Unit
  • the measuring unit 51 transmits a signal to the sound output unit 20 to output a sound.
  • the measurement unit 51 receives detection data from the sound detection unit 30.
  • the measurement unit 51 identifies the sound output by the sound output unit 20 from the detection data.
  • the measurement unit 51 performs frequency analysis on the detection data acquired from the sound detection unit 30 and calculates an amplitude value of the same frequency component as the sound output from the sound output unit 20.
  • the measuring unit 51 can specify that the sound output from the sound output unit 20 has arrived when the calculated amplitude value exceeds a preset threshold value.
  • the measurement unit 51 can identify a pulse wave or the like whose amplitude exceeds a preset threshold without performing frequency analysis, and can specify that the sound output from the sound output unit 20 has arrived.
  • the measurement unit 51 specifies that the sound output from the sound output unit 20 has been detected, and then the transmission time T from when the sound is output by the sound output unit 20 until the sound is detected by the sound detection unit 30. Is calculated.
  • the measurement unit 51 calculates each transmission time T from each sound output unit 20 and sound detection unit 30 corresponding to the left and right lungs L.
  • the measurement unit 51 receives detection data of the inclination angle ⁇ from the angle detection unit 110 when the sound detection unit 30 detects sound.
  • the measurement unit 51 causes the storage unit 40 to store the transmission time T, the inclination angle ⁇ , and the measurement time t.
  • the fluctuation calculation unit 52 calculates the fluctuation amount V of the transmission time T from the data of the transmission time T recorded during a predetermined measurement time (for example, 24 hours).
  • the time-series data of the transmission time T has fine fluctuations (for example, several hundred Hz) due to the influence of sound refraction and the like in the internal structure of the lung. Since the fluctuation component due to respiration is several Hz, the fluctuation calculation unit 52 passes the transmission time T through a low-pass filter and acquires only the respiratory component. Note that the fluctuation calculation unit 52 may not perform the filtering process on the transmission time T.
  • the fluctuation calculation unit 52 calculates a unit fluctuation amount U of the transmission time T for each breath as shown in FIG.
  • the fluctuation calculation unit 52 calculates an average value of a plurality of unit fluctuation amounts U within a measurement time (for example, 24 hours) and sets it as a fluctuation amount V.
  • the fluctuation amount V is an evaluation value corresponding to the magnitude of lung deformation within the measurement time.
  • the curve T1 in FIG. 4 indicates that the fluctuation amount V is small, the cardiac function is reduced, the lungs are congested, and the deformation of the lungs associated with breathing is suppressed.
  • the curve T2 in FIG. 4 indicates that the fluctuation amount V is large, the cardiac function is normal, the lungs are not congested, and the lungs are smoothly deformed due to respiration. That is, the smaller the fluctuation amount V, the higher the possibility that the cardiac function is abnormal.
  • the fluctuation amount V is calculated one by one according to the left and right lungs L.
  • the state of the lung depends on the body inclination angle ⁇ .
  • the direction of the acting gravity is different, so the shape of the lung L changes and the position of the interstitial fluid also changes.
  • the transmission time T may also change. Therefore, the fluctuation calculation unit 52 reads the inclination angle ⁇ together with the transmission time T from the storage unit 40, selects only the transmission time T when the inclination angle ⁇ satisfies a predetermined condition, and selects the unit fluctuation amount U and the fluctuation amount V. Can be calculated.
  • variation calculation part 52 can calculate the transmission time T measured with the attitude
  • the condition of the inclination angle ⁇ is, for example, as in the following formula (1). 45 degrees ⁇ ⁇ ⁇ 90 degrees Formula (1)
  • the fluctuation calculation unit 52 can also calculate the fluctuation amount of the distance between the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 by multiplying the fluctuation amount V of the transmission time T by the sound speed.
  • the warning determination unit 53 compares the fluctuation amount V calculated by the fluctuation calculation unit 52 with a threshold value.
  • the threshold value is set in advance in the storage unit 40, input from the input unit 70, or calculated from past data, for example.
  • the warning determination unit 53 determines that the lung deformation is small and the cardiac function (or lung function) is abnormal.
  • the warning determination part 53 determines with the deformation
  • the warning determination unit 53 determines that the cardiac function is abnormal, the warning determination unit 53 causes the display unit 60 to display the determination result.
  • the threshold value of the warning determination unit 53 may be, for example, a lower limit value of an average value of a general person, or a value obtained by multiplying an average value for the past several months of a measurement subject by a coefficient. It may be.
  • the warning determination unit 53 can separately determine two fluctuation amounts V corresponding to the left and right lungs L. Further, the warning determination unit 53 may perform the determination using the average value of the fluctuation amounts V of both lungs L. In addition, the warning determination unit 53 may determine that the cardiac function is abnormal when the two fluctuation amounts V corresponding to the left and right lungs L are determined separately and then either of them is abnormal. In addition, the warning determination unit 53 may determine that the cardiac function is abnormal when the two fluctuation amounts V corresponding to the left and right lungs L are determined separately, and both are abnormal.
  • the input unit 70 is a part where the measurement subject performs an input operation.
  • the input unit 70 includes, for example, a switch and a button.
  • the input unit may be a touch panel, a keyboard, a mouse, or the like.
  • the input unit 70 is used for inputting and resetting various parameters (threshold value, sampling period, determination method, etc.), starting and ending measurement, selecting measurement results and calculation results to be displayed, and selecting graphs and tables to be displayed.
  • the display unit 60 is a display device such as an LCD (Liquid Crystal Display) or an organic EL (Electro-Luminescence) display.
  • the display unit 60 may be a touch panel that also serves as the input unit 70.
  • the display unit 60 can display values, measurement results, calculation results, determination results, and the like input to the input unit 70 as characters, numerical values, tables, graphs, or the like.
  • the measurement subject fixes the sound output unit 20 to the body surface behind the left and right lungs L.
  • the measurement subject fixes the sound detection unit 30 to the front body surface of the left and right lungs L.
  • the measurement subject fixes the angle detection unit 110 at a place where the major axis of the body can be detected.
  • the position where the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 are fixed is a position where the distance varies due to respiration.
  • the measurement subject operates the input unit 70 of the apparatus main body 90, inputs parameters such as measurement time, and starts measurement.
  • the control unit 50 starts measurement after receiving information indicating that measurement is started from the input unit 70. Thereby, the measurement part 51 of the control part 50 sends a signal to the sound output part 20, and outputs a sound for every sampling period (step 1). Next, the measurement part 51 receives a detection result from the sound detection part 30 (step 2). Next, the measurement unit 51 identifies the sound output by the sound output unit 20 from the acquired detection data. Next, the measurement unit 51 receives the detection result of the tilt angle ⁇ from the angle detection unit 110 (step 3). Subsequently, the measurement unit 51 calculates a transmission time T from when the sound is output from the sound output unit 20 until the sound is detected by the sound detection unit 30 in each of the left and right lungs L (step 4).
  • the measurement unit 51 stores the transmission time T, the inclination angle ⁇ , and the measured time t in the storage unit 40 (step 5).
  • the control unit 50 stops the sound output from the sound output unit 20 and stops the detection by the sound detection unit 30 and the angle detection unit 110 (step 6).
  • the fluctuation calculation unit 52 reads the transmission time T, the inclination angle ⁇ , and the measured time t stored in the storage unit 40.
  • the fluctuation calculation unit 52 performs a filtering process on the transmission time T.
  • variation calculation part 52 calculates the unit fluctuation amount U of the transmission time T for every breath
  • the fluctuation calculating unit 52 identifies a time t during which the inclination angle ⁇ is within a predetermined range, and selects a unit fluctuation amount U corresponding to the time t (step 8). Subsequently, the fluctuation calculation unit 52 averages the plurality of selected unit fluctuation amounts U and calculates the fluctuation amount V (step 9).
  • the warning determination unit 53 determines whether or not the fluctuation amount V of the day calculated by the fluctuation calculation unit 52 is normal (step 10). If the warning determination unit 53 determines that the fluctuation amount V is abnormal, the warning determination unit 53 displays a warning message on the display unit 60 as shown in FIG. 6 (step 11). Thereafter, the control unit 50 stores the calculated unit variation amount U, variation amount V, inclination angle ⁇ , and presence / absence of abnormality in the storage unit 40 (step 12). Thereby, the measurement for one day by the lung function measuring apparatus 10 is completed. The content of the warning message can be set as appropriate.
  • the control unit 50 can cause the display unit 60 to display the time variation of the measured variation amount V together with past data.
  • the control unit 50 can display the lower limit B (threshold value) of the normal value of the fluctuation amount V with a line on the graph displayed on the display unit 60.
  • the fluctuation amount V is lower than the lower limit B, it is determined that there is a possibility of heart failure or heart failure. In this way, the measurement subject himself / herself can easily monitor the degree of progression of heart failure over a long period of time using the fluctuation amount V as an index indicating a decrease in cardiac function.
  • the pulmonary function measuring device 10 is a pulmonary function measuring device 10 for measuring data for evaluating pulmonary function, and is either one of the front side and the rear side of the lung L.
  • the sound output unit 20 that can be fixed to the body surface on the side and outputs sound toward the lung L, and the body surface on the side different from the side on which the front and rear sound output units 20 of the lung L are fixed
  • a sound detection unit 30 that detects sound from the sound output unit 20 and a measurement that calculates a transmission time T from when the sound is output by the sound output unit 20 until the sound is detected by the sound detection unit 30
  • a fluctuation calculating section 52 that calculates the fluctuation amount V of the transmission time T.
  • the pulmonary function measuring apparatus 10 configured as described above can calculate the fluctuation amount V of the transmission time T measured by the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 attached to the body surface. As a result, the magnitude of the change in the shape of the lungs, which serves as an indicator of the decline in cardiac function, can be observed by the variation amount V, and monitoring of the cardiac function is facilitated.
  • the lung function measuring apparatus 10 is non-invasive and can be configured very compactly, it is easy to carry and operate, and even if monitoring is continued for a long period of time, there is no problem in life, and to the subject to be measured. The burden of is small.
  • the pulmonary function measuring apparatus 10 further includes a storage unit 40 capable of storing the fluctuation amount V, and can compare the fluctuation amount V measured and calculated at different times. Thereby, since the temporal change of the cardiac function can be observed, the cardiac function can be monitored for a long time and easily.
  • the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 can be fixed at different positions in the vertical direction of the front and back of the body and corresponding to different ribs R. Thereby, the distance of the sound output part 20 and the sound detection part 30 changes favorably by respiration, and the fluctuation amount V can be calculated accurately.
  • the fluctuation calculating unit 52 calculates the unit fluctuation amount U for each breath, and sets the average value of the plurality of unit fluctuation amounts U as the fluctuation amount V. Thereby, the variation in measurement for each breath can be removed, and the fluctuation amount V suitable for observation can be obtained.
  • the lung function measuring apparatus 10 further includes a warning determination unit 53 that compares the calculated fluctuation amount V with a lower limit B (threshold value) and determines whether or not to issue a warning. Thereby, the presence or absence of heart failure is automatically determined, and the presence or absence of heart failure can be easily monitored.
  • a warning determination unit 53 that compares the calculated fluctuation amount V with a lower limit B (threshold value) and determines whether or not to issue a warning. Thereby, the presence or absence of heart failure is automatically determined, and the presence or absence of heart failure can be easily monitored.
  • the present invention also includes a lung function measurement method for measuring data for determining the presence or absence of heart failure.
  • the lung function measuring method includes a step of outputting sound toward the lung L that can be fixed to the body surface on either the front side or the rear side of the lung L, and sound output on the front side and the rear side of the lung L.
  • a step of performing is a step of performing.
  • the pulmonary function measuring method configured as described above can calculate the fluctuation amount V of the transmission time T of sound passing through the lungs.
  • the magnitude of the change in the shape of the lungs which serves as an indicator of the decline in cardiac function, can be observed by the variation amount V, and monitoring of the cardiac function is facilitated.
  • this lung function measurement method is non-invasive, and the cardiac function is observed by the fluctuation amount V of the transmission time T of the sound passing through the lung. The burden on the measurement subject is small.
  • the lung function measuring method further includes a step of storing the fluctuation amount V in the storage unit 40 and a step of reading out the fluctuation amount V measured and calculated at different times from the storage unit 40 and comparing them.
  • the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 are fixed at different positions in the vertical direction before and after the body and corresponding to different ribs R before the step of outputting sound. Further comprising the step of: Thereby, the distance of the sound output part 20 and the sound detection part 30 changes favorably by respiration, and the fluctuation amount V can be calculated accurately.
  • the lung function measuring method further includes a step of comparing the calculated fluctuation amount V with a lower limit B (threshold value) to determine whether or not to issue a warning. This makes it possible to automatically determine the presence or absence of heart failure and facilitate the monitoring of the presence or absence of heart failure.
  • a lower limit B threshold value
  • the present invention also includes a lung function measurement program executed by a computer to measure data for determining the presence or absence of heart failure.
  • the lung function measurement program includes a step of outputting a sound to the sound output unit 20 that outputs a sound toward the lung L, a step of receiving a detection result from the sound detection unit 30 that detects the sound, and a sound output. A step of calculating a transmission time T until detection, and a step of calculating a fluctuation amount V of the transmission time T.
  • the lung function measurement program configured as described above can calculate the fluctuation amount V of the transmission time T of sound passing through the lungs.
  • the magnitude of the change in the shape of the lungs which serves as an indicator of the decline in cardiac function, can be observed by the variation amount V, and monitoring of the cardiac function is facilitated.
  • this lung function measurement method is non-invasive, and the cardiac function is observed by the fluctuation amount V of the transmission time T of the sound passing through the lung. The burden on the measurement subject is small.
  • the lung function measurement program further includes a step of storing the fluctuation amount V in the storage unit 40 and a step of reading the fluctuation amount V calculated by being measured at different times from the storage unit 40 and comparing it. Thereby, since the temporal change of the cardiac function can be observed, the cardiac function can be monitored for a long time and easily.
  • the sound output unit 20 and the sound detection unit 30 are fixed at different positions in the vertical direction before and after the body and corresponding to different ribs. Thereby, the distance of the sound output part 20 and the sound detection part 30 changes favorably by respiration, and the fluctuation amount V can be calculated accurately.
  • the lung function measurement program further includes a step of comparing the calculated fluctuation amount V with a preset lower limit B (threshold value) to determine whether or not to issue a warning. This makes it possible to automatically determine the presence or absence of heart failure and facilitate the monitoring of the presence or absence of heart failure.
  • a preset lower limit B threshold value
  • the apparatus main body may be configured by a portable terminal such as a smartphone or a tablet terminal and an application (program), or may be configured by a server computer terminal and an application (program) connected to the Internet.
  • the sound output unit, the sound detection unit, and the angle detection unit may be wirelessly connected to the apparatus body using a communication technology such as NFC (Near Field Communication) or Wifi (registered trademark). Further, the sound output unit, the sound detection unit, and the angle detection unit may be integrated with the apparatus main body.
  • the lung function measuring apparatus 10 is an apparatus assumed to be used by the measurement target person, a medical worker such as a doctor or a nurse may use it for the measurement target person.
  • the measurement is performed on both the left and right lungs L, but the measurement may be performed on only one of the left and right lungs L.
  • a plurality of sound detection units 30 may be provided in each of the left and right lungs L. If there is a gap between the lung L and the rib R, sound may not be detected. However, if there are a plurality of sound detection units 30, the data can be complemented using the detection results of the other sound detection units 30 when the sound cannot be detected by one sound detection unit 30. Further, the angle detection unit may not be provided.
  • a plurality of unit fluctuation amounts U for each breath are averaged to calculate the fluctuation amount V.
  • the unit fluctuation amount U of one breath can be set as the fluctuation amount V. .
  • the fluctuation amount V may be a median value or a mode value instead of an average value of the plurality of unit fluctuation amounts U.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Pulmonology (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Primary Health Care (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

非侵襲であって測定対象者への負担が小さい肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラムを提供する。　肺機能を評価するためのデータを測定するための肺機能測定装置（１０）であって、肺（Ｌ）の前側および後ろ側のいずれか一方側の体表に固定可能であって肺（Ｌ）に向けて音を出力する音出力部（２０）と、肺（Ｌ）の前側および後ろ側の音出力部（２０）が固定される側と異なる側の体表に固定可能であって音出力部（２０）からの音を検出する音検出部（３０）と、音出力部（２０）によって音が出力されてから音検出部（３０）によって音が検出されるまでの伝達時間（Ｔ）を算出する計測部（５１）と、伝達時間（Ｔ）の変動量（Ｖ）を算出する変動算出部（５２）と、を有する。

Description

肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム
　本発明は、肺機能を評価するためのデータを測定する肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラムに関する。
　心臓の働きが不十分で拍出量の低下が起こると、心臓拍出量を維持する生体の仕組みが働き、拍出量の低下が抑えられる。しかしながら、体のさまざまな部分に負担がかかるため、結果として症状が出現する。心不全とは、病名ではなく、このような「心臓の働きが不十分な結果として生じた体の状態」を示す。
　心不全になると、心臓のポンプ機能が低下して十分に血液を送り出せなくなる。このため、心臓から送り出せなくなった血液が、循環系において心臓の直前の臓器に溜まり、症状が現れる。右心不全の場合には、体循環系に症状が現れ、左心不全の場合には、肺循環系に症状が現れる。左心不全の場合、肺から左心へ流れる血液が肺に滞るため、肺の中の血液の液成分が肺組織中に浸み出し、肺がうっ血した状態となる。
　心不全の兆候を自覚することは、困難である。このため、心筋梗塞などの急性増悪が起こることで、初めて気付くことが多い。したがって、心不全を監視しやすく、心不全を早期に発見できる方法が望まれる。
　このため、肺の状態を計測する様々な装置が提案されている。例えば特許文献１には、心機能を評価するために、音を肺に向かって出力し、反射された音を受信して、肺の状態を計測する装置が記載されている。
特表２０１０－５３４５４８号公報
　特許文献１に記載の装置は、体内へ埋め込む必要があり、侵襲性が高く、測定対象者への負担が大きい。
　本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、非侵襲であって測定対象者への負担が小さい肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラムを提供することを目的とする。
　上記目的を達成する肺機能測定装置は、肺機能を評価するためのデータを測定するための肺機能測定装置であって、肺の前側および後ろ側のいずれか一方側の体表に固定可能であって肺に向けて音を出力する音出力部と、肺の前側および後ろ側の前記音出力部が固定される側と異なる側の体表に固定可能であって前記音出力部からの音を検出する音検出部と、前記音出力部によって音が出力されてから前記音検出部によって音が検出されるまでの伝達時間を算出する計測部と、前記伝達時間の変動量を算出する変動算出部と、を有する。
　上記目的を達成する肺機能測定方法は、肺機能を評価するためのデータを測定するための肺機能測定方法であって、肺の前側および後ろ側のいずれか一方側の体表から肺に向けて音を出力するステップと、肺の前側および後ろ側の音を出力する側と異なる側の体表で音を検出するステップと、音が出力されてから検出されるまでの伝達時間を算出するステップと、前記伝達時間の変動量を算出するステップと、を有する。
　上記目的を達成する肺機能測定プログラムは、肺機能を評価するためのデータを測定するためにコンピュータによって実行される肺機能測定プログラムであって、肺に向けて音を出力する音出力部に音を出力させるステップと、音を検出する音検出部から検出結果を受け取るステップと、音を出力させてから検出されるまでの伝達時間を算出するステップと、前記伝達時間の変動量を算出するステップと、を有する。
　上記のように構成された肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラムは、肺を通る音の伝達時間を利用して、肺機能の低下の指標となる肺の形状変化を観察するため、非侵襲であって測定対象者への負担が小さい。
実施形態に係る肺機能測定装置を示すブロック図である。 測定対象者に肺機能測定装置を取り付けた状態を示す側面図であり、（Ａ）は吸気の状態、（Ｂ）は呼気の状態を示す。 測定対象者に肺機能測定装置を取り付けた状態を示す上面図である。 肺機能測定装置により計測される伝達時間の時間変化の一例を示すグラフである。 肺機能測定装置の制御の流れを示すフローチャートである。 警告メッセージが表示された表示部を示す平面図である。 肺機能測定装置により算出された変動量の日毎の変化を示すグラフである。
　以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。なお、図面の寸法比率は、説明の都合上、誇張されて実際の比率とは異なる場合がある。
　本発明の実施形態に係る肺機能測定装置１０は、肺の前後の一方側から他方側へ音が通過するために必要な時間（伝達時間）を長期的に収集して、例えば１日毎に左心不全の有無を判定できる装置である。肺機能測定装置１０は、測定対象者自身によって日常的に使用され、心臓の状態の変化を長期的に監視することができる。また、医師の指示により２～３日程度の期間心不全の有無を判定することで、来院時に短時間で観察するよりも精度の高い診断ができる、という短期的な監視用途にも用いることができる。本明細書において、体の“前側”は顔が向いている側を意味し、体の“後ろ側”は背部が向いている側を意味する。なお、本実施形態に係る肺機能測定装置１０は、心機能を評価することを目的として肺機能を測定するものであるが、心機能を評価することを目的とせずに、肺のうっ血の程度を測定するものであってもよい。
　肺機能測定装置１０は、図１～３に示すように、音を出力する音出力部２０と、音を検出する音検出部３０と、制御部５０と、入力部７０と、表示部６０と、角度検出部１１０とを有している。肺機能測定装置１０は、さらに、音出力部２０、音検出部３０および角度検出部１１０を体表に固定するための固定部材８０と、記憶部４０、制御部５０、入力部７０および表示部６０を収容する装置本体９０と、音出力部２０、音検出部３０および角度検出部１１０を装置本体９０に接続するケーブル１００とを備えている。制御部５０および記憶部４０は、プログラムを実行するためのコンピュータを構成する。したがって、肺機能測定装置１０の動作は、プログラムにより実行することができる。
　音出力部２０は、音を出力する振動子および増幅器を備えたスピーカである。音出力部２０から出力される音は、音が肺を通過するために必要な時間を計測するために用いられる。音出力部２０は、肺の前側または後ろ側（本実施形態では後ろ側）に固定部材８０により固定される。固定部材８０は、例えば粘着テープである。音出力部２０は、左右の肺Ｌに対応して２つ設けられる。音出力部２０は、制御部５０からの指示で、予め設定された、または入力部７０から入力された間隔（サンプリング周期）で音を出力する。呼吸の際の肺の変形量のデータを得るために、１回の呼吸において複数のサンプリングが行えることが好ましい。サンプリング周期は、特に限定されないが、例えば０．１～１秒である。なお、音出力部２０は、サンプリング周期で音を出力するのではなく、所定の波形の音を出力し続けてもよい。
　音出力部２０から出力される音の周波数は、音が体を通過可能であれば特に限定されず、例えば５０～５００Ｈｚである。音出力部２０から出力される音の波形は、音検出部３０において検出できれば特に限定されないが、音検出部３０に到達したタイミングを正確に識別できる形状であることが好ましく、例えば正弦波、パルス波等である。また、２つの音出力部２０から出力する音は、音の検出結果からどちらの音出力部２０から出力された音か容易に識別できるように、周波数、波形、出力するタイミング等が異なってもよい。
　音検出部３０は、音出力部２０から出力されて肺Ｌを通過した音を検出するためのマイクロフォンである。音検出部３０は、左右の肺Ｌに対応して２つ設けられる。音検出部３０は、肺Ｌの前側および後ろ側のうち、音出力部２０が取り付けられる側の反対側（本実施形態では前側）に固定部材８０により固定される。左の肺Ｌの前側に固定される音検出部３０は、左の肺Ｌの後ろ側に固定される音出力部２０から出力される音を検出する。右の肺Ｌの前側に固定される音検出部３０は、右の肺Ｌの後ろ側に固定される音出力部２０出力される音を検出する。音検出部３０は、検出結果を制御部５０の計測部５１へ送信する。
　対をなす音出力部２０および音検出部３０は、左右の肺Ｌを挟む位置であり、かつ呼吸によって距離が変動する位置に固定される。肺Ｌを囲む肋骨Ｒは、肺Ｌの体積変化に応じて、傾きが変化する。各々の肋骨Ｒは、一般的に、後ろ側よりも前側が下がっている。肋骨Ｒは、図２（Ａ）に示すように、吸気の際に傾いて前側が上がる。そして、肋骨Ｒは、図２（Ｂ）に示すように、呼気の際に傾いて前側が下がる。したがって、体の左右の同じ側（図２では左側）のいずれか２本の肋骨Ｒ１、Ｒ２は、体の側面方向から観察すると、略平行四辺形を構成する。上側の肋骨Ｒ１の後ろ側の位置Ｐ１と、下側の肋骨Ｒ２の前側の位置Ｐ２の間の距離Ｙは、肋骨Ｒ１、Ｒ２の傾きの変化に伴って変動する。すなわち、距離Ｙは、図２（Ａ）に示すように、吸気の際に長くなり、図２（Ｂ）に示すように、呼気の際に短くなる。したがって、音出力部２０および音検出部３０は、呼吸によって距離Ｙが変動しやすいように、異なる肋骨Ｒ１、Ｒ２の端部の前側および後ろ側に固定されることが好ましい。そして、音出力部２０および音検出部３０を固定する体表の位置は、毎回同じとすることが好ましい。なお、音出力部２０および音検出部３０を固定する位置は、呼吸により距離が変動する位置であれば特に限定されない。したがって、音出力部２０および音検出部３０を固定する位置は、肋骨Ｒ１、Ｒ２の位置に正確に対応させなくてもよい。例えば、音出力部２０および音検出部３０は、隣接する２本の肋骨Ｒの間に固定されてもよい。
　角度検出部１１０は、水平面に対する体の長軸の傾斜角度θを検出するセンサである。角度検出部１１０は、検出した信号を、ケーブル１００を介して制御部５０へ送信する。角度検出部１１０を固定する位置は、体の傾きを良好に計測できれば、特に限定されない。角度検出部１１０は、体の傾斜角度θを検出できれば特に限定されないが、例えば加速度センサである。
　装置本体９０は、図１、２に示すように、ケーブル１００により音出力部２０、音検出部３０および角度検出部１１０と接続されている。装置本体９０は、例えばベルト等により測定対象者に取り付けられる。
　記憶部４０は、制御部５０にて実行される測定プログラムなどの各種動作プログラムや、各種パラメータ（閾値など）を格納する。記憶部４０は、さらに、音検出部３０および角度検出部１１０で検出されたデータと、制御部５０にて算出されたデータを格納する。
　制御部５０は、計測部５１と、変動算出部５２、警告判定部５３とを含んでいる。制御部５０は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　Ｕｎｉｔ）および動作プログラムにより構成される。制御部５０は、音出力部２０、音検出部３０、角度検出部１１０、記憶部４０、計測部５１、変動算出部５２、警告判定部５３、入力部７０および表示部６０の動作を統括的に制御する。
　計測部５１は、音出力部２０へ信号を送信して音を出力させる。計測部５１は、音検出部３０から検出データを受け取る。計測部５１は、音検出部３０から検出データを受け取ると、検出データから、音出力部２０が出力した音を特定する。例えば、計測部５１は、音検出部３０から取得した検出データを周波数分析し、音出力部２０から出力した音と同じ周波数成分の振幅値を算出する。計測部５１は、算出した振幅値が予め設定された閾値を超える場合に、音出力部２０から出力された音が到達したことを特定できる。また、計測部５１は、周波数分析せずに、振幅が予め設定された閾値を超えるパルス波等を識別し、音出力部２０から出力された音が到達したことを特定することもできる。計測部５１は、音出力部２０から出力された音が検出されたことを特定した後、音出力部２０によって音が出力されてから音検出部３０で音が検出されるまでの伝達時間Ｔを算出する。計測部５１は、左右の肺Ｌに対応した各々の音出力部２０および音検出部３０から、各々の伝達時間Ｔを算出する。
　さらに、計測部５１は、音検出部３０で音を検出する際に、角度検出部１１０から傾斜角度θの検出データを受け取る。計測部５１は、伝達時間Ｔ、傾斜角度θおよび計測を行った時間ｔを記憶部４０に記憶させる。
　変動算出部５２は、所定の測定時間（例えば２４時間）の間に記録された伝達時間Ｔのデータから、伝達時間Ｔの変動量Ｖを算出する。伝達時間Ｔの時系列データは、肺の内部構造での音の屈折等の影響により、細かい変動（例えば、数百Ｈｚ）がある。呼吸による変動成分は、数Ｈｚであるため、変動算出部５２は、伝達時間Ｔをローパスフィルタに通し、呼吸成分のみを取得する。なお、変動算出部５２は、伝達時間Ｔにフィルター処理を施さなくてもよい。変動算出部５２は、フィルター処理を施した伝達時間Ｔの時系列波形から、図４に示すように、呼吸毎の伝達時間Ｔの単位変動量Ｕを算出する。変動算出部５２は、測定時間（例えば２４時間）内の複数の単位変動量Ｕの平均値を算出し、変動量Ｖとする。変動量Ｖは、測定時間内の肺の変形の大きさに対応した評価値である。図４中の曲線Ｔ１のように、変動量Ｖが小さいことは、心機能が低下して肺がうっ血し、呼吸に伴う肺の変形が抑制されていることを示す。また、図４中の曲線Ｔ２のように、変動量Ｖが大きいことは、心機能が正常で肺がうっ血せず、呼吸に伴う肺の変形が円滑であることを示す。すなわち、変動量Ｖが小さいほど、心機能に異常がある可能性が高い。変動量Ｖは、本実施形態においては、左右の肺Ｌに応じて１つずつ算出される。
　なお、肺の状態は、体の傾斜角度θに依存する。例えば、立った状態（θ＝９０度）と寝た状態（θ＝０度）では、作用する重力の方向が異なるため、肺Ｌは、形状が変化し、間質液の位置も変化する。このため、体の傾斜角度θが変化すると、伝達時間Ｔも変化する可能性がある。したがって、変動算出部５２は、記憶部４０から伝達時間Ｔとともに傾斜角度θを読み出し、傾斜角度θが所定の条件を満たす場合の伝達時間Ｔのみを選別して、単位変動量Ｕおよび変動量Ｖを算出することができる。これにより、変動算出部５２は、所定の範囲内の姿勢で計測された伝達時間Ｔを算出できるため、高い精度の単位変動量Ｕおよび変動量Ｖを算出できる。傾斜角度θの条件は、例えば、以下の式（１）の通りである。
　４５度≦θ≦９０度　　　式（１）
　また、変動算出部５２は、伝達時間Ｔの変動量Ｖに音速を乗じることで、音出力部２０と音検出部３０の間の距離の変動量を算出することもできる。
　警告判定部５３は、変動算出部５２で算出された変動量Ｖを、閾値と比較する。閾値は、例えば、予め記憶部４０に設定されているか、入力部７０から入力されるか、または、過去のデータから算出される。警告判定部５３は、変動量Ｖが閾値よりも低い場合、肺の変形が小さく、心機能（または肺機能）に異常があると判定する。また、警告判定部５３は、変動量Ｖが閾値以上である場合、肺の変形が大きく、心機能（または肺機能）が正常であると判定する。警告判定部５３は、心機能に異常があると判定した場合、表示部６０に判定結果を表示させる。なお、警告判定部５３の閾値は、例えば、一般の人の平均的な値の下限値であってもよく、または、測定対象者の過去の数か月分の平均値に係数を乗じた値であってもよい。
　警告判定部５３は、左右の肺Ｌに応じた２つの変動量Ｖを別々に判定することができる。また、警告判定部５３は、両方の肺Ｌの変動量Ｖの平均値を用いて、判定を行ってもよい。また、警告判定部５３は、左右の肺Ｌに応じた２つの変動量Ｖを別々に判定したのち、いずれか一方で異常がある場合に、心機能に異常があると判定してもよい。また、警告判定部５３は、左右の肺Ｌに応じた２つの変動量Ｖを別々に判定したのち、両方で異常がある場合に、心機能に異常があると判定してもよい。
　入力部７０は、測定対象者が入力操作を行う部位である。入力部７０は、例えば、スイッチ、ボタン等を有している。また、入力部は、タッチパネル、キーボード、マウス等であってもよい。入力部７０は、各種パラメータ（閾値、サンプリング周期、判定方法など）の入力や再設定、測定の開始や終了、表示する計測結果や算出結果の選択、表示するグラフや表の選択等に使用される。
　表示部６０は、例えばＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ　Ｃｒｙｓｔａｌ　Ｄｉｓｐｌａｙ）や有機ＥＬ（Ｅｌｅｃｔｒｏ－Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）ディスプレイ等のディスプレイデバイスである。表示部６０は、入力部７０を兼ねたタッチパネルであってもよい。表示部６０は、入力部７０に入力した値、計測結果、算出結果、判定結果等を、文字、数値、表またはグラフ等で表示できる。
　次に、本実施形態に係る肺機能測定装置１０を用いた測定方法を、図５に示すフローチャートを参照しつつ説明する。
　まず、測定対象者は、図２、３に示すように、左右の肺Ｌの後ろ側の体表に、音出力部２０を固定する。次に、測定対象者は、左右の肺Ｌの前側の体表に、音検出部３０を固定する。次に、測定対象者は、体の長軸を検出できる場所に、角度検出部１１０を固定する。音出力部２０および音検出部３０を固定する位置は、呼吸によって距離が変動する位置とする。次に、測定対象者は、装置本体９０の入力部７０を操作し、測定時間等のパラメータを入力し、計測を開始する。
　制御部５０は、入力部７０から計測を開始することを示す情報を受け取った後、計測を開始する。これにより、制御部５０の計測部５１が、音出力部２０に信号を送り、サンプリング周期毎に音を出力させる（ステップ１）。次に、計測部５１は、音検出部３０から検出結果を受信する（ステップ２）。次に、計測部５１は、取得した検出データから、音出力部２０が出力した音を特定する。次に、計測部５１は、角度検出部１１０から傾斜角度θの検出結果を受信する（ステップ３）。続いて、計測部５１は、左右の肺Ｌの各々において、音出力部２０から音が出力されてから音検出部３０で音が検出されるまでの伝達時間Ｔを算出する（ステップ４）。この後、計測部５１は、記憶部４０に伝達時間Ｔ、傾斜角度θおよび計測した時間ｔを記憶させる（ステップ５）。制御部５０は、所定の計測時間が経過すると、音出力部２０からの音の出力を停止させ、音検出部３０および角度検出部１１０による検出を停止させる（ステップ６）。
　次に、変動算出部５２が、記憶部４０に記憶された伝達時間Ｔ、傾斜角度θおよび計測した時間ｔを読み込む。変動算出部５２は、伝達時間Ｔにフィルター処理を施す。次に、変動算出部５２は、フィルター処理を施した伝達時間Ｔから、呼吸毎の伝達時間Ｔの単位変動量Ｕを算出する（ステップ７）。変動算出部５２は、傾斜角度θが所定の範囲内にある時間ｔを特定し、この時間ｔに対応する単位変動量Ｕを選別する（ステップ８）。続いて、変動算出部５２は、選別した複数の単位変動量Ｕを平均化し、変動量Ｖを算出する（ステップ９）。
　次に、警告判定部５３が、変動算出部５２で算出されたその日の変動量Ｖが正常か否かを判定する（ステップ１０）。警告判定部５３は、変動量Ｖを異常と判定した場合、図６に示すように、表示部６０に、警告メッセージを表示させる（ステップ１１）。この後、制御部５０は、算出した単位変動量Ｕ、変動量Ｖ、傾斜角度θ、異常の有無を、記憶部４０に記憶させる（ステップ１２）。これにより、肺機能測定装置１０による１日分の計測が完了する。なお、警告メッセージの内容は、適宜設定できる。
　制御部５０は、図７に示すように、計測された変動量Ｖの時間変化を、過去のデータとともに、表示部６０に表示させることができる。制御部５０は、表示部６０に表示させるグラフに、変動量Ｖの正常値の下限Ｂ（閾値）を線で表示できる。このグラフにおいて、変動量Ｖが下限Ｂよりも低くなると、心不全または心不全の可能性があると判定される。このように、心不全の進行の程度を、変動量Ｖを心機能の低下を示す指標として、測定対象者自身が長期にわたって容易に監視できる。
　以上のように、本実施形態に係る肺機能測定装置１０は、肺機能を評価するためのデータを測定するための肺機能測定装置１０であって、肺Ｌの前側および後ろ側のいずれか一方側の体表に固定可能であって肺Ｌに向けて音を出力する音出力部２０と、肺Ｌの前側および後ろ側の音出力部２０が固定される側と異なる側の体表に固定可能であって音出力部２０からの音を検出する音検出部３０と、音出力部２０によって音が出力されてから音検出部３０によって音が検出されるまでの伝達時間Ｔを算出する計測部５１と、伝達時間Ｔの変動量Ｖを算出する変動算出部５２と、を有する。
　上記のように構成された肺機能測定装置１０は、体表に取り付ける音出力部２０および音検出部３０によって測定される伝達時間Ｔの変動量Ｖを算出できる。これにより、心機能の低下の指標となる肺の形状変化の大きさを、変動量Ｖにより観察でき、心機能の監視が容易となる。また、肺機能測定装置１０は、非侵襲であり、かつ非常にコンパクトに構成できるため、持ち運びおよび操作が容易となり、長期的に監視を継続しても生活に支障が生じず、測定対象者への負担が小さい。
　また、肺機能測定装置１０は、変動量Ｖを記憶可能な記憶部４０をさらに有し、異なる時間に測定されて算出された変動量Ｖを比較可能である。これにより、心機能の時間変化を観察できるため、心機能を長期的かつ容易に監視できる。
　また、音出力部２０および音検出部３０は、体の前後の上下方向に異なる位置であって、異なる肋骨Ｒに対応する位置に固定可能である。これにより、呼吸によって音出力部２０および音検出部３０の距離が良好に変化し、変動量Ｖを精度よく算出できる。
　また、変動算出部５２は、一呼吸毎の単位変動量Ｕを算出し、複数の単位変動量Ｕの平均値を変動量Ｖとする。これにより、呼吸毎の測定のばらつきを除去し、観察に適した変動量Ｖを得ることができる。
　また、肺機能測定装置１０は、算出された変動量Ｖを下限Ｂ（閾値）と比較し、警告を出すか否かを判定する警告判定部５３をさらに有する。これにより、心不全の有無の判定が自動で行われ、心不全の有無の監視が容易となる。
　また、本発明は、心不全の有無を判定するためのデータを測定するための肺機能測定方法をも含む。本肺機能測定方法は、肺Ｌの前側および後ろ側のいずれか一方側の体表に固定可能であって肺Ｌに向けて音を出力するステップと、肺Ｌの前側および後ろ側の音出力部２０が固定される側と異なる側の体表で音を検出するステップと、音が出力されてから検出されるまでの伝達時間Ｔを算出するステップと、伝達時間Ｔの変動量Ｖを算出するステップと、を有する。
　上記のように構成された肺機能測定方法は、肺を通過する音の伝達時間Ｔの変動量Ｖを算出できる。これにより、心機能の低下の指標となる肺の形状変化の大きさを、変動量Ｖにより観察でき、心機能の監視が容易となる。また、本肺機能測定方法は、非侵襲であり、肺を通過する音の伝達時間Ｔの変動量Ｖにより心機能を観察するため、長期的に監視を継続しても生活に支障が生じず、測定対象者への負担が小さい。
　また、肺機能測定方法は、変動量Ｖを記憶部４０に記憶させるステップと、異なる時間に測定されて算出された変動量Ｖを記憶部４０から読み出して比較するステップと、をさらに有する。これにより、心機能の時間変化を観察できるため、心機能を長期的かつ容易に監視できる。
　また、肺機能測定方法は、音を出力するステップの前に、音出力部２０および音検出部３０を、体の前後の上下方向に異なる位置であって、異なる肋骨Ｒに対応する位置に固定するステップをさらに有する。これにより、呼吸によって音出力部２０および音検出部３０の距離が良好に変化し、変動量Ｖを精度よく算出できる。
　また、肺機能測定方法は、算出された変動量Ｖを下限Ｂ（閾値）と比較し、警告を出すか否かを判定するステップをさらに有する。これにより、心不全の有無の判定を自動で行うことができ、心不全の有無の監視が容易となる。
　また、本発明は、心不全の有無を判定するためのデータを測定するためにコンピュータによって実行される肺機能測定プログラムをも含む。本肺機能測定プログラムは、肺Ｌに向けて音を出力する音出力部２０に音を出力させるステップと、音を検出する音検出部３０から検出結果を受け取るステップと、音を出力させてから検出されるまでの伝達時間Ｔを算出するステップと、伝達時間Ｔの変動量Ｖを算出するステップと、を有する。
　上記のように構成された肺機能測定プログラムは、肺を通過する音の伝達時間Ｔの変動量Ｖを算出できる。これにより、心機能の低下の指標となる肺の形状変化の大きさを、変動量Ｖにより観察でき、心機能の監視が容易となる。また、本肺機能測定方法は、非侵襲であり、肺を通過する音の伝達時間Ｔの変動量Ｖにより心機能を観察するため、長期的に監視を継続しても生活に支障が生じず、測定対象者への負担が小さい。
　また、肺機能測定プログラムは、変動量Ｖを記憶部４０に記憶させるステップと、異なる時間に測定されて算出された変動量Ｖを記憶部４０から読み出して比較するステップと、をさらに有する。これにより、心機能の時間変化を観察できるため、心機能を長期的かつ容易に監視できる。
　また、肺機能測定プログラムにおいて、音出力部２０および音検出部３０は、体の前後の上下方向に異なる位置であって、異なる肋骨に対応する位置に固定されている。これにより、呼吸によって音出力部２０および音検出部３０の距離が良好に変化し、変動量Ｖを精度よく算出できる。
　また、肺機能測定プログラムは、算出された変動量Ｖを予め設定された下限Ｂ（閾値）と比較し、警告を出すか否かを判定するステップをさらに有する。これにより、心不全の有無の判定を自動で行うことができ、心不全の有無の監視が容易となる。
　なお、本発明は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の技術的思想内において当業者により種々変更が可能である。例えば、装置本体は、例えばスマートフォンやタブレット端末などの携帯用端末およびアプリケーション（プログラム）により構成されたり、インターネットに接続されたサーバーコンピューター端末およびアプリケーション（プログラム）により構成されてもよい。音出力部、音検出部および角度検出部は、例えばＮＦＣ（Ｎｅａｒ　Ｆｉｅｌｄ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）やＷｉｆｉ（登録商標）などの通信技術を用いて、装置本体と無線で接続されてもよい。また、音出力部、音検出部および角度検出部は、装置本体と一体であってもよい。また、肺機能測定装置１０は、測定対象者が自分で使用することを想定した装置であるが、医師や看護師などの医療従事者が測定対象者のために使用してもよい。
　また、上述の実施形態では、左右の肺Ｌの両方で計測を行っているが、左右の肺Ｌのいずれか一方でのみ計測を行ってもよい。また、左右の肺Ｌの各々に、複数の音検出部３０が設けられてもよい。肺Ｌと肋骨Ｒの間に隙間が空くと、音を検出できない可能性がある。しかしながら、複数の音検出部３０があれば、１つの音検出部３０で音を検出できない場合に、他の音検出部３０の検出結果を用いて、データを補完することができる。また、角度検出部は、設けられなくてもよい。また、上述の実施形態では、呼吸毎の複数の単位変動量Ｕを平均化して、変動量Ｖを算出しているが、一回の呼吸の単位変動量Ｕを変動量Ｖとすることもできる。また、変動量Ｖは、複数の単位変動量Ｕの平均値ではなく、中央値や最頻値であってもよい。
　さらに、本出願は、２０１６年３月２３日に出願された日本特許出願番号２０１６－５８３６４号に基づいており、それらの開示内容は、参照され、全体として、組み入れられている。
　　１０　　肺機能測定装置、
　　２０　　音出力部、
　　３０　　音検出部、
　　４０　　記憶部、
　　５０　　制御部、
　　５１　　測定部、
　　５２　　変動算出部、
　　５３　　警告判定部、
　　６０　　入力部、
　　７０　　表示部、
　　Ｂ　　下限（閾値）、
　　Ｈ　　内頸静脈圧、
　　Ｌ　　肺、
　　Ｒ　　肋骨、
　　ｔ　　時間、
　　Ｔ　　伝達時間、
　　Ｕ　　単位変動量、
　　Ｖ　　変動量。

Claims (10)

  1. 　肺機能を評価するためのデータを測定するための肺機能測定装置であって、
    　肺の前側および後ろ側のいずれか一方側の体表に固定可能であって肺に向けて音を出力する音出力部と、
    　肺の前側および後ろ側の前記音出力部が固定される側と異なる側の体表に固定可能であって前記音出力部からの音を検出する音検出部と、
    　前記音出力部によって音が出力されてから前記音検出部によって音が検出されるまでの伝達時間を算出する計測部と、
    　前記伝達時間の変動量を算出する変動算出部と、を有する肺機能測定装置。
  2. 　前記変動量を記憶可能な記憶部をさらに有し、
    　異なる時間に測定されて算出された前記変動量を比較可能である請求項１に記載の肺機能測定装置。
  3. 　前記音出力部および音検出部は、体の前後の上下方向に異なる位置であって、異なる肋骨に対応する位置に固定可能である請求項１または２に記載の肺機能測定装置。
  4. 　前記変動算出部は、一呼吸毎の単位変動量を算出し、複数の前記単位変動量の平均値、中央値または最頻値を変動量とする請求項１～３のいずれか１項に記載の肺機能測定装置。
  5. 　肺機能を評価するためのデータを測定するための肺機能測定方法であって、
    　肺の前側および後ろ側のいずれか一方側の体表から肺に向けて音を出力するステップと、
    　肺の前側および後ろ側の音を出力する側と異なる側の体表で音を検出するステップと、
    　音が出力されてから検出されるまでの伝達時間を算出するステップと、
    　前記伝達時間の変動量を算出するステップと、を有する肺機能測定方法。
  6. 　前記変動量を記憶部に記憶させるステップと、
    　異なる時間に測定されて算出された前記変動量を前記記憶部から読み出して比較するステップと、をさらに有する請求項５に記載の肺機能測定方法。
  7. 　前記音を出力するステップの前に、前記音出力部および音検出部を、体の前後の上下方向に異なる位置であって、異なる肋骨に対応する位置に固定するステップをさらに有する請求項５または６に記載の肺機能測定方法。
  8. 　肺機能を評価するためのデータを測定するためにコンピュータによって実行される肺機能測定プログラムであって、
    　肺に向けて音を出力する音出力部に音を出力させるステップと、
    　音を検出する音検出部から検出結果を受け取るステップと、
    　音を出力させてから検出されるまでの伝達時間を算出するステップと、
    　前記伝達時間の変動量を算出するステップと、を有する肺機能測定プログラム。
  9. 　前記変動量を記憶部に記憶させるステップと、
    　異なる時間に測定されて算出された前記変動量を前記記憶部から読み出して比較するステップと、有する請求項８に記載の肺機能測定プログラム。
  10. 　前記音出力部および音検出部は、体の前後の上下方向に異なる位置であって、異なる肋骨に対応する位置に固定されている請求項８または９に記載の肺機能測定プログラム。
PCT/JP2017/009786 2016-03-23 2017-03-10 肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム WO2017163937A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018507223A JP6779978B2 (ja) 2016-03-23 2017-03-10 肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム
US16/138,546 US11103208B2 (en) 2016-03-23 2018-09-21 Pulmonary function measurement device, pulmonary function measurement method, and pulmonary function measurement program

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016058364 2016-03-23
JP2016-058364 2016-03-23

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US16/138,546 Continuation US11103208B2 (en) 2016-03-23 2018-09-21 Pulmonary function measurement device, pulmonary function measurement method, and pulmonary function measurement program

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2017163937A1 true WO2017163937A1 (ja) 2017-09-28

Family

ID=59900121

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2017/009786 WO2017163937A1 (ja) 2016-03-23 2017-03-10 肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム

Country Status (3)

Country Link
US (1) US11103208B2 (ja)
JP (1) JP6779978B2 (ja)
WO (1) WO2017163937A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180103845A (ko) * 2015-11-12 2018-09-19 레스피노르 에이에스 호흡 모니터링을 위한 초음파 방법 및 장치
JP2022500147A (ja) * 2018-09-14 2022-01-04 アソシアシオン アンスティチュ ドゥ ミヨロジーAssociation Institut De Myologie 横隔膜機能的パラメータを測定するための方法、機器および装置

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11266840B2 (en) 2018-06-27 2022-03-08 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Wireless cardiac pace making
US11696713B2 (en) 2019-03-15 2023-07-11 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Contour electrocorticography (ECoG) array
US11428588B2 (en) 2019-03-28 2022-08-30 Arizona Board Of Regents On Behalf Of Arizona State University Fully-passive pressure sensors and methods for their use

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002509747A (ja) * 1998-03-30 2002-04-02 ラッシュ−プレズビテリアン−セント ルークス メディカル センター 身体内の気体腔の検出方法およびその装置
JP2010534548A (ja) * 2007-08-03 2010-11-11 カーディアック ペースメイカーズ， インコーポレイテッド 音響エネルギーを使用した肺流体状態の監視
US20130018240A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 Mccoy Kim Body measurement and imaging with a mobile device

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8430817B1 (en) * 2009-10-15 2013-04-30 Masimo Corporation System for determining confidence in respiratory rate measurements
JP5811654B2 (ja) * 2011-07-15 2015-11-11 カシオ計算機株式会社 画像処理装置、画像処理方法及びプログラム
CA2851839C (en) * 2011-10-17 2020-09-15 Butterfly Network, Inc. Transmissive imaging and related apparatus and methods
US9883847B2 (en) * 2014-01-29 2018-02-06 University Of Maryland, Baltimore Ultrasound localization of obstruction for obstructive sleep apnea
US20150342518A1 (en) * 2014-05-07 2015-12-03 Andre Maxim Persidsky System and method to monitor, guide, and evaluate breathing, utilizing posture and diaphragm sensor signals

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002509747A (ja) * 1998-03-30 2002-04-02 ラッシュ−プレズビテリアン−セント ルークス メディカル センター 身体内の気体腔の検出方法およびその装置
JP2010534548A (ja) * 2007-08-03 2010-11-11 カーディアック ペースメイカーズ， インコーポレイテッド 音響エネルギーを使用した肺流体状態の監視
US20130018240A1 (en) * 2011-07-12 2013-01-17 Mccoy Kim Body measurement and imaging with a mobile device

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20180103845A (ko) * 2015-11-12 2018-09-19 레스피노르 에이에스 호흡 모니터링을 위한 초음파 방법 및 장치
KR102646465B1 (ko) 2015-11-12 2024-03-11 레스피노르 에이에스 호흡 모니터링을 위한 초음파 방법 및 장치
JP2022500147A (ja) * 2018-09-14 2022-01-04 アソシアシオン アンスティチュ ドゥ ミヨロジーAssociation Institut De Myologie 横隔膜機能的パラメータを測定するための方法、機器および装置
JP7393419B2 (ja) 2018-09-14 2023-12-06 アソシアシオン アンスティチュ ドゥ ミヨロジー 横隔膜機能的パラメータを測定するための方法、機器および装置

Also Published As

Publication number Publication date
US11103208B2 (en) 2021-08-31
JP6779978B2 (ja) 2020-11-04
US20190021692A1 (en) 2019-01-24
JPWO2017163937A1 (ja) 2019-02-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2017163937A1 (ja) 肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム
US11963744B2 (en) Bio-information output device, bio-information output method and program
JP2015529488A5 (ja)
JP6394784B2 (ja) ストレスモニタリングシステムおよびコンピュータプログラム
JP2014530670A5 (ja)
JP2019509153A5 (ja)
JP2020501707A (ja) 感知された静脈波形から患者パラメータを監視および決定するためのシステムおよび方法
US20180252689A1 (en) Personalized capnography
US20180338733A1 (en) Determining a health status for a user
JP5940725B1 (ja) 血管弾性率評価装置
US20170035325A1 (en) Physiological information measuring apparatus, respiration interval displaying method, and computer readable medium
JP4868395B2 (ja) 睡眠時呼吸状態判定装置
US20190298190A1 (en) Pulse detection, measurement and analysis based health management system, method and apparatus
JP6779979B2 (ja) 肺機能測定装置、肺機能測定方法および肺機能測定プログラム
JP2017140091A (ja) 生体情報表示装置
JP2018075378A (ja) 肺の健康を監視するシステム及び方法
JP6705902B2 (ja) 被験者における疾病の進行をモニタリングする装置およびプログラム
KR20210104814A (ko) 피험자 인식 정보를 이용한 혈압 모니터링 시스템 및 방법
WO2017159572A1 (ja) 心機能測定装置、心機能測定方法および心機能測定プログラム
WO2023048158A1 (ja) 睡眠時無呼吸症候群判定装置、睡眠時無呼吸症候群判定方法およびプログラム
EP3127479A1 (en) Physiological information measuring apparatus, respiration interval displaying method, and program
AU2018421463A1 (en) Method and apparatus for determining the impact of behavior-influenced activities on the health level of a user
US20210267554A1 (en) Establishment of a baseline measurement of respiratory activity for efficient measurement of changes
JP2017023612A (ja) 生体情報測定装置および生体情報測定方法
Gosink et al. Wearable health monitoring device

Legal Events

Date Code Title Description
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2018507223

Country of ref document: JP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17769981

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 17769981

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1