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JP2019162315A - Inspection device - Google Patents

Inspection device

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Publication number
JP2019162315A
JP2019162315A JP2018052431A JP2018052431A JP2019162315A JP 2019162315 A JP2019162315 A JP 2019162315A JP 2018052431 A JP2018052431 A JP 2018052431A JP 2018052431 A JP2018052431 A JP 2018052431A JP 2019162315 A JP2019162315 A JP 2019162315A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
signal
pulse wave
respiratory
breathing
wave signal
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Pending
Application number
JP2018052431A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
酒井 一泰
Kazuyasu Sakai
一泰 酒井
理江 大崎
Rie Osaki
理江 大崎
慎也 黒澤
Shinya Kurosawa
慎也 黒澤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Denso Corp
Original Assignee
Denso Corp
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 Denso Corp filed Critical Denso Corp
Priority to JP2018052431A priority Critical patent/JP2019162315A/en
Publication of JP2019162315A publication Critical patent/JP2019162315A/en
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  • Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)

Abstract

To suppress confusion of a blood flow due to irregular breathing, thereby improving reliability of a measurement result of intrathoracic pressure.SOLUTION: A pulse wave signal acquisition part 12 acquires a pulse wave signal of a subject. A breathing assisting control part 11 controls an artificial respirator for assisting breathing in an artificial manner, by a non-invasive method from outside of a body of a subject, and assists breathing by a prescribed regular breathing motion in a period in which the pulse wave is acquired by the pulse wave signal acquisition part 12. The control part 14 analyzes the pulse wave signal acquired by the pulse wave signal acquisition part 12 in a condition in which the breathing assisting control part 11 assists breathing, thereby estimating an intrathoracic pressure signal indicating time series waveforms of intrathoracic pressure.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本開示は、被験者から観測された脈波信号から胸腔内圧を推定する検査装置に関する。   The present disclosure relates to an examination apparatus that estimates intrathoracic pressure from a pulse wave signal observed from a subject.

呼吸に伴う胸腔内圧の変化量は、呼吸器疾患の診断や呼吸機能の評価に有効な指標となる。例えば、呼吸機能の評価には、肺の柔軟性を表す肺コンプライアンスが用いられるが、この肺コンプライアンスの測定には胸腔内圧の測定が必要となる。   The amount of change in intrathoracic pressure associated with respiration is an effective index for diagnosis of respiratory diseases and evaluation of respiratory function. For example, lung compliance, which represents the flexibility of the lung, is used for the evaluation of respiratory function, and measurement of the lung compliance requires measurement of intrathoracic pressure.

かつて、胸腔内圧の測定は、被験者の食道内にバルーンカテーテルを挿入する等、被験者に大変な負担がかかるものであったため、容易ではなかった。しかしながら、近年、非侵襲的な手段により被験者に苦痛を与えることなく、胸腔内圧を測定する方法が提案されている。例えば、特許文献1には、被験者の手足等に装着される脈波センサにより計測された脈波信号から胸腔内圧を推定する技術が記載されている。   In the past, measurement of intrathoracic pressure has not been easy because it has been a heavy burden on the subject, such as inserting a balloon catheter into the subject's esophagus. However, in recent years, methods have been proposed for measuring intrathoracic pressure without causing pain to the subject by noninvasive means. For example, Patent Document 1 describes a technique for estimating intrathoracic pressure from a pulse wave signal measured by a pulse wave sensor attached to a subject's limbs or the like.

特開2002−355227号公報JP 2002-355227 A

特許文献1に記載のような胸腔内圧の推定方法では、被験者の手足等の末梢部における血流変化量を脈波信号として取得する。しかしながら、交感神経の活動や筋緊張等といった呼吸動作以外の要因で末梢部にて血流の乱れが生じた場合、脈波から推定される胸腔内圧の精度が低下するおそれがある。したがって、被験者がリラックスした状態で、呼吸を一定の強さ及び周期で行うことが肝要である。   In the method for estimating intrathoracic pressure as described in Patent Document 1, a blood flow change amount in a peripheral part such as a limb of a subject is acquired as a pulse wave signal. However, when blood flow disturbance occurs in the peripheral part due to factors other than respiratory action such as sympathetic nerve activity or muscle tone, the accuracy of intrathoracic pressure estimated from pulse waves may be reduced. Therefore, it is important to breathe with a constant intensity and cycle while the subject is relaxed.

しかしながら、呼吸器疾患を有する患者においては、胸郭や横隔膜の可動性が低下しており、リラックスした状態で規則的な呼吸をすることが困難となる場合がある。そのような場合、胸腔内圧の測定中において交感神経の活動や筋緊張が増大し、末梢部における血流が乱れてしまうおそれがある。また、小児や高齢者においては、呼吸を一定の強さ及び周期で安定的に行うことも難しい場合がある。特許文献1に記載の技術は、検出された体動を考慮して胸腔内圧の補正を行うように構成されているが、呼吸の不整に起因する血流の乱れについては考慮されていない。   However, in patients with respiratory disease, the mobility of the rib cage and diaphragm is reduced, and it may be difficult to breathe regularly in a relaxed state. In such a case, sympathetic nerve activity and muscle tone increase during measurement of intrathoracic pressure, and blood flow in the peripheral region may be disturbed. In addition, in children and the elderly, it may be difficult to stably perform breathing with a certain intensity and cycle. The technique described in Patent Document 1 is configured to correct the intrathoracic pressure in consideration of the detected body movement, but does not take into account blood flow disturbances caused by respiratory irregularities.

本開示は、上述の問題を解決するためになされたものである。本開示は、呼吸の不整に起因する血流の乱れを抑制して、胸腔内圧の測定結果の信頼性を向上させるための技術を提供する。   The present disclosure has been made to solve the above-described problems. The present disclosure provides a technique for improving the reliability of the measurement result of intrathoracic pressure by suppressing disturbance of blood flow due to respiratory irregularities.

本開示の一態様に係る検査装置は、脈波信号取得部(12)と、呼吸補助制御部(11)と、解析部(14)とを備える。なお、この欄及び特許請求の範囲に記載した括弧内の符号は、一つの態様として後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものであって、本開示の技術的範囲を限定するものではない。   The inspection apparatus according to an aspect of the present disclosure includes a pulse wave signal acquisition unit (12), a respiratory assistance control unit (11), and an analysis unit (14). Note that the reference numerals in parentheses described in this column and in the claims indicate the correspondence with the specific means described in the embodiment described later as one aspect, and the technical scope of the present disclosure It is not limited.

脈波信号取得部は、被験者の脈波信号を取得するように構成されている。呼吸補助制御部は、被験者の体外から非侵襲的な方法により人工的に呼吸を補助する人工呼吸器を制御して、脈波信号取得部により脈波が取得される期間において所定の規則的な呼吸動作による呼吸を補助するように構成されている。解析部は、呼吸補助制御部による呼吸の補助が行われている条件下において脈波信号取得部により取得された脈波信号を解析して胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を推定するように構成されている。   The pulse wave signal acquisition unit is configured to acquire the pulse wave signal of the subject. The breathing assistance control unit controls a ventilator that artificially assists breathing from outside the body of the subject by a noninvasive method, and performs a predetermined regularity in a period in which the pulse wave is acquired by the pulse wave signal acquisition unit. It is comprised so that the respiration by breathing action may be assisted. The analysis unit estimates the intrathoracic pressure signal representing the time-series waveform of the intrathoracic pressure by analyzing the pulse wave signal acquired by the pulse wave signal acquisition unit under a condition in which respiration assistance is performed by the respiration assist control unit It is configured as follows.

本開示に係る検査装置によれば、非侵襲的な人工呼吸器を用いて被験者の規則的な呼吸を補助した条件下で計測された脈波信号に基づいて、被験者の胸腔内圧を推定することができる。それにより、呼吸器疾患等の影響による呼吸の不整に起因する末梢部の血流の乱れを抑制して、胸腔内圧の計測結果の信頼性を向上させることができる。   According to the inspection apparatus according to the present disclosure, the intrathoracic pressure of the subject is estimated based on the pulse wave signal measured under the condition of assisting the regular breathing of the subject using a noninvasive ventilator. Can do. Thereby, the disturbance of the blood flow in the peripheral portion due to respiratory irregularity due to the influence of respiratory diseases or the like can be suppressed, and the reliability of the measurement result of the intrathoracic pressure can be improved.

呼吸機能検査システムの概要を表すブロック図である。It is a block diagram showing the outline | summary of a respiratory function test | inspection system. 検査時における被験者への機器の装着状況を表す図である。It is a figure showing the mounting | wearing condition of the apparatus to the test subject at the time of a test | inspection. 脈波センサの概要を表す図である。It is a figure showing the outline | summary of a pulse wave sensor. メイン処理の手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure of the main process. 信頼性判定処理の手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure of a reliability determination process. 解析処理の手順を表すフローチャートである。It is a flowchart showing the procedure of an analysis process. 胸腔内圧の推定方法の概要を表す図である。It is a figure showing the outline | summary of the estimation method of the intrathoracic pressure. 呼吸補助の有無による検査結果の差異を表す図である。It is a figure showing the difference of the test result by the presence or absence of respiratory assistance.

以下、本開示の例示的な実施形態を図面に基づいて説明する。なお、本開示は下記の実施形態に限定されるものではなく様々な態様にて実施することが可能である。
[呼吸機能検査システムの構成の説明]
呼吸機能検査システム1の構成について、図1を参照しながら説明する。呼吸機能検査システム1は、被験者の末梢部から観測された脈波信号に基づいて胸腔内圧を推定し、推定された胸腔内圧に基づいて呼吸機能を検査して、その検査結果を報知するように構成されたシステムである。
Hereinafter, exemplary embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings. In addition, this indication is not limited to the following embodiment, It is possible to implement in various aspects.
[Description of configuration of respiratory function test system]
The configuration of the respiratory function test system 1 will be described with reference to FIG. The respiratory function testing system 1 estimates the intrathoracic pressure based on the pulse wave signal observed from the peripheral part of the subject, tests the respiratory function based on the estimated intrathoracic pressure, and reports the test result. It is a configured system.

図1に例示されるとおり、呼吸機能検査システム1は、呼吸機能検査装置5と、この呼吸機能検査装置5に接続される各部を含んで構成されている。呼吸機能検査装置5が、本開示における検査装置に相当する。呼吸機能検査装置5には、呼吸駆動部2、脈波センサ3、流量センサ4、及び報知装置6が接続される。   As illustrated in FIG. 1, the respiratory function testing system 1 includes a respiratory function testing device 5 and each unit connected to the respiratory function testing device 5. The respiratory function inspection device 5 corresponds to the inspection device in the present disclosure. The respiratory function test device 5 is connected to the respiratory drive unit 2, the pulse wave sensor 3, the flow sensor 4, and the notification device 6.

呼吸駆動部2は、被験者の体外から非侵襲的な方法により人工呼吸を行う体外式人工呼吸器を駆動する装置である。本実施形態では、陽陰圧体外式人工呼吸器を用いることを想定している。具体的には、図2に例示されるように、ベッドに仰向けで横たわる被験者の胸郭と上腹部とを胴鎧21で覆い、呼吸駆動部2が胴鎧21の内部に陰圧及び陽圧の二相の圧をかけることで、被験者による吸気と呼気を補助する。   The respiratory drive unit 2 is an apparatus that drives an external ventilator that performs artificial respiration from outside the body of a subject by a noninvasive method. In this embodiment, it is assumed that a positive / negative pressure external ventilator is used. Specifically, as illustrated in FIG. 2, the chest and upper abdomen of a subject lying on their back on the bed are covered with a torso 21, and the breathing drive unit 2 has negative and positive pressure inside the torso 21. Assists inspiration and expiration by the subject by applying two-phase pressure.

脈波センサ3は、図2に例示されるように、被験者の指先等の末梢部に取付けて用いられ、周知の光電脈波法により脈波信号を検出する光電式脈波センサである。脈波センサ3の具体的な構成について、図3を参照しながら説明する。図3に例示されるとおり、脈波センサ3は、被験者の指に装着される筐体31と、筐体31内に設けられた発光素子32及び受光素子34とを備える。   As illustrated in FIG. 2, the pulse wave sensor 3 is a photoelectric pulse wave sensor that is used by being attached to a peripheral part such as a fingertip of a subject and detects a pulse wave signal by a known photoelectric pulse wave method. A specific configuration of the pulse wave sensor 3 will be described with reference to FIG. As illustrated in FIG. 3, the pulse wave sensor 3 includes a housing 31 attached to the subject's finger, and a light emitting element 32 and a light receiving element 34 provided in the housing 31.

各発光素子32は、特定の波長の光を照射する周知の発光素子(例えば、発光ダイオード:LED)である。発光素子32は、例えば、生体への透過深度が比較的大きい、波長900nm前後の近赤外光を照射する周知の赤外線LEDが用いられる。受光素子34は、発光素子32から照射され被験者の指の中を通ってきた光を受光し、その光の強度を検出するセンサ(例えば、フォトダイオード:PD)である。   Each light emitting element 32 is a known light emitting element (for example, a light emitting diode: LED) that emits light of a specific wavelength. As the light emitting element 32, for example, a known infrared LED that irradiates near infrared light having a wavelength of about 900 nm and having a relatively large depth of penetration into a living body is used. The light receiving element 34 is a sensor (for example, a photodiode: PD) that receives light irradiated from the light emitting element 32 and passed through the subject's finger and detects the intensity of the light.

発光素子32は、筐体31が装着された指を挟んで受光素子34と対向する位置に配置される。すなわち、発光素子32及び受光素子34は、被験者の指を透過した透過光を検出して脈波を検出する透過型の光電式脈波センサを形成している。   The light emitting element 32 is disposed at a position facing the light receiving element 34 across the finger on which the housing 31 is mounted. That is, the light emitting element 32 and the light receiving element 34 form a transmission type photoelectric pulse wave sensor that detects transmitted light that has passed through the subject's finger and detects a pulse wave.

発光素子32から照射された近赤外光は、指の中を透過して受光素子34に入射する。その過程において、発光素子32から照射された光の一部は、指の中を通る毛細血管を流れる血液に吸収され、残りの光は散乱を繰返し、その一部が受光素子34に入射する。このとき、血液の脈動により毛細血管の血流量が波動的に変化するので、血液に吸収される光の量も波動的に変化し、受光素子34で検出される受光量が変化する。受光素子34は、発光素子32からの受光量に応じた電圧信号を、センサ出力として呼吸機能検査装置5に出力する。   Near-infrared light emitted from the light emitting element 32 passes through the finger and enters the light receiving element 34. In the process, a part of the light emitted from the light emitting element 32 is absorbed by the blood flowing through the capillary passing through the finger, the remaining light repeatedly scatters, and a part of the light enters the light receiving element 34. At this time, the blood flow volume in the capillaries changes in a wave manner due to the pulsation of blood, so that the amount of light absorbed in the blood also changes in a wave manner, and the received light amount detected by the light receiving element changes. The light receiving element 34 outputs a voltage signal corresponding to the amount of light received from the light emitting element 32 to the respiratory function testing device 5 as a sensor output.

図1のブロック図の説明に戻る。流量センサ4は、呼吸により被験者の口又は鼻から流出入する単位時間当たりの空気量(すなわち、呼吸流量)を計測するためのセンサである。流量センサ4としては、例えば、差圧式や熱線式等の仕組みにより呼吸流量を検知する周知の流量センサを用いることができる。流量センサ4は、検知された呼吸流量に応じた電気信号を、センサ出力として呼吸機能検査装置5に出力する。   Returning to the description of the block diagram of FIG. The flow sensor 4 is a sensor for measuring the amount of air per unit time flowing in and out from the mouth or nose of the subject by breathing (that is, the respiratory flow rate). As the flow sensor 4, for example, a known flow sensor that detects a respiratory flow rate by a mechanism such as a differential pressure type or a hot wire type can be used. The flow sensor 4 outputs an electrical signal corresponding to the detected respiratory flow rate to the respiratory function testing device 5 as a sensor output.

呼吸機能検査装置5は、図示しないCPU、RAM、ROM、補助記憶装置、及び入出力インタフェース等を中心に構成された情報処理装置である。呼吸機能検査装置5は、脈波センサ3、及び流量センサ4からの入力信号に基づいて、胸腔内圧の推定に基づく呼吸機能の検査や、報知装置6の制御を行う。呼吸機能検査装置5の機能は、CPUがROMや半導体メモリ等の実体的な記憶媒体に格納されたプログラムを実行することにより実現される。   The respiratory function testing device 5 is an information processing device configured mainly with a CPU, RAM, ROM, auxiliary storage device, input / output interface, and the like (not shown). The respiratory function testing device 5 performs a respiratory function test based on the estimation of the intrathoracic pressure and controls the notification device 6 based on input signals from the pulse wave sensor 3 and the flow sensor 4. The function of the respiratory function testing device 5 is realized by the CPU executing a program stored in a substantial storage medium such as a ROM or a semiconductor memory.

呼吸機能検査装置5は、機能の構成要素として、呼吸補助制御部11、脈波信号取得部12、呼吸信号取得部13、及び制御部14を備える。なお、呼吸機能検査装置5を構成するこれらの要素を実現する手法はソフトウェアに限るものではなく、その一部又は全部の要素を論理回路やアナログ回路等を組合せたハードウェアを用いて実現してもよい。   The respiratory function testing device 5 includes a respiratory assistance control unit 11, a pulse wave signal acquisition unit 12, a respiratory signal acquisition unit 13, and a control unit 14 as functional components. Note that the method for realizing these elements constituting the respiratory function testing device 5 is not limited to software, and some or all of the elements are realized by using hardware that combines logic circuits, analog circuits, and the like. Also good.

呼吸補助制御部11は、与えられた呼吸動作の設定に従って呼吸駆動部2を駆動させることにより、被験者の規則的な呼吸を補助する。脈波信号取得部12は、脈波センサ3から血管の脈動の時系列波形を表す脈波信号を取得する。呼吸信号取得部13は、流量センサ4からのセンサ出力に基づき、呼吸動作の時系列波形を表す呼吸信号を取得する。具体的には、呼吸信号取得部13は、流量センサ4から呼吸流量を表すセンサ出力を取得し、その呼吸流量を積算することにより、呼吸動作により吸入されている空気量(すなわち、吸気量)の時間的推移を表す信号波形である吸気量信号を、呼吸信号として導出する。   The breathing assistance control unit 11 assists the subject in regular breathing by driving the breathing driving unit 2 in accordance with the given breathing action setting. The pulse wave signal acquisition unit 12 acquires a pulse wave signal representing a time-series waveform of blood vessel pulsation from the pulse wave sensor 3. The respiratory signal acquisition unit 13 acquires a respiratory signal representing a time-series waveform of the respiratory action based on the sensor output from the flow sensor 4. Specifically, the respiration signal acquisition unit 13 acquires a sensor output representing the respiration flow rate from the flow sensor 4 and integrates the respiration flow rate, whereby the amount of air inhaled by the respiration operation (that is, the inhalation amount). An inspiratory amount signal, which is a signal waveform representing the temporal transition of, is derived as a respiratory signal.

制御部14は、脈波信号取得部12により取得された脈波信号を解析することにより、胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を導出する。また、制御部14は、呼吸信号取得部13により取得された呼吸信号と胸腔内圧信号とに基づいて、呼吸機能を検査する。また、制御部14は、呼吸駆動部2の作動圧の時系列波形を表す制御呼吸信号、及び呼吸信号取得部13により取得された呼吸信号等の整合性に基づき、測定結果の信頼性を判定する。制御部14が、本開示における解析部、判定部及び制御部に相当する。   The control unit 14 derives an intrathoracic pressure signal representing a time-series waveform of the intrathoracic pressure by analyzing the pulse wave signal acquired by the pulse wave signal acquisition unit 12. In addition, the control unit 14 examines the respiratory function based on the respiratory signal acquired by the respiratory signal acquisition unit 13 and the intrathoracic pressure signal. Further, the control unit 14 determines the reliability of the measurement result based on the consistency of the control respiration signal representing the time-series waveform of the operating pressure of the respiration driving unit 2 and the respiration signal acquired by the respiration signal acquisition unit 13. To do. The control unit 14 corresponds to an analysis unit, a determination unit, and a control unit in the present disclosure.

胸腔内圧は、呼吸の動作によって変動する。ただし、脈波信号から推定された胸腔内圧信号には、末梢部での微小な血流の乱れが反映され得るため、本来の呼吸動作と異なる波形を示す可能性がある。特に、呼吸器疾患を有する患者や小児及び高齢者においては、リラックスした状態での安定した呼吸をすることが困難となる場合がある。そのような場合、胸腔内圧の測定中において交感神経の活動や筋緊張が増大し、末梢部における血流が乱れてしまうおそれがある。そこで、呼吸機能検査装置5は、呼吸駆動部2を制御することにより一定の強さ及び周期による規則的な呼吸を補助することにより、末梢部における血流の乱れを抑制し、胸腔内圧の推測結果の精度の向上を図る。   Intrathoracic pressure varies depending on breathing behavior. However, the intrathoracic pressure signal estimated from the pulse wave signal may reflect a minute blood flow disturbance in the peripheral portion, and thus may have a waveform different from that of the original breathing motion. In particular, it may be difficult for a patient having a respiratory disease, a child, and an elderly person to stably breathe in a relaxed state. In such a case, sympathetic nerve activity and muscle tone increase during measurement of intrathoracic pressure, and blood flow in the peripheral region may be disturbed. Therefore, the respiratory function test apparatus 5 controls the respiratory drive unit 2 to assist regular breathing with a certain intensity and cycle, thereby suppressing blood flow disturbance in the peripheral part and estimating the intrathoracic pressure. Improve the accuracy of results.

報知装置6は、呼吸機能検査装置5によって得られた呼吸機能の検査結果及びその信頼性に関する情報を報知するための装置である。報知装置6は、例えば、液晶ディスプレイ等の表示装置や、スピーカ等を備えている。   The notification device 6 is a device for notifying the respiratory function test result obtained by the respiratory function test device 5 and information relating to its reliability. The notification device 6 includes, for example, a display device such as a liquid crystal display, a speaker, and the like.

[メイン処理の説明]
呼吸機能検査装置5の制御部14が実行するメイン処理の手順について、図4のフローチャートを参照しながら説明する。このメイン処理は、図2に例示されるとおり、被験者の所定の位置に脈波センサ3、流量センサ4、並びに呼吸駆動部2及び胴鎧21が装着され、人工呼吸器による呼吸の補助と、脈波及び呼吸流量の計測とを同時に実行可能な状態で実行されることを前提とする。
[Description of main processing]
The procedure of main processing executed by the control unit 14 of the respiratory function testing device 5 will be described with reference to the flowchart of FIG. As illustrated in FIG. 2, the main process includes a pulse wave sensor 3, a flow sensor 4, a breathing drive unit 2, and a torso 21 at a predetermined position of the subject, It is assumed that the measurement is performed in a state where the measurement of the pulse wave and the respiratory flow rate can be performed simultaneously.

S100では、制御部14は、呼吸駆動部2の動作に関する設定を行う。具体的には、制御部14は、被験者に対して行う人工呼吸に関する呼吸周期、吸気時間・呼気時間比(IE比)、及び陽圧・陰圧を設定する。それらの設定内容は、予め用意された設定値を被験者の状態に応じて自動的に適用してもよいし、医師の判断に基づく設定値を手動で入力してもよい。   In S <b> 100, the control unit 14 performs settings related to the operation of the breathing drive unit 2. Specifically, the control unit 14 sets a respiratory cycle, an inhalation time / expiration time ratio (IE ratio), and a positive pressure / negative pressure related to artificial respiration performed on the subject. As the setting contents, a setting value prepared in advance may be automatically applied according to the condition of the subject, or a setting value based on the judgment of the doctor may be manually input.

S102では、制御部14は、呼吸補助制御部11、脈波信号取得部12、及び呼吸信号取得部13による予行計測を開始する。予行計測は、胸腔内圧を実際の推定する本計測の事前段階として行う予備的な計測である。   In S <b> 102, the control unit 14 starts recurrent measurement by the respiratory assistance control unit 11, the pulse wave signal acquisition unit 12, and the respiratory signal acquisition unit 13. The prognostic measurement is a preliminary measurement performed as a preliminary stage of the actual measurement for actually estimating the intrathoracic pressure.

具体的には、呼吸補助制御部11が、S100において設定された動作設定に従って、被験者に対する呼吸の補助を行う。その際、呼吸補助制御部11は、呼吸駆動部2側の作動圧を設定値まで瞬時に合わせずに、設定値まで徐々に近づけることで被験者の負担にならない安全かつ自然な態様で呼吸を誘導する。また、呼吸補助制御部11は、健康な状態での自発呼吸に関する所与の実データに基づき、滑らかな圧力変化となるように呼吸駆動部2を制御する。   Specifically, the respiratory assistance control unit 11 assists the subject in breathing according to the operation setting set in S100. At that time, the breathing assistance control unit 11 guides breathing in a safe and natural manner that does not impose a burden on the subject by gradually bringing the operating pressure on the breathing drive unit 2 side close to the set value without instantaneously adjusting it to the set value. To do. Moreover, the respiratory assistance control part 11 controls the respiratory drive part 2 so that it may become a smooth pressure change based on the given real data regarding the spontaneous-respiration in a healthy state.

また、呼吸補助制御部11による呼吸の補助が行われている状態において、脈波信号取得部12及び呼吸信号取得部13が、所定の制御周期(例えば、1/100秒周期)で繰返し脈波のデータと呼吸流量のデータとを取得する。   In addition, in a state where respiration assistance is performed by the respiration assist control unit 11, the pulse wave signal acquisition unit 12 and the respiration signal acquisition unit 13 repeatedly perform pulse waves at a predetermined control cycle (for example, 1/100 second cycle). Data and respiratory flow data.

具体的には、脈波信号取得部12は、脈波センサ3の発光素子32からパルス光を1回照射し、その照射に対応して受光素子34から出力されるセンサ出力を取得する。脈波信号取得部12は、取得されたセンサ出力をデジタル信号に変換して、脈波の時系列としてメモリに蓄積する。また、呼吸信号取得部13は、流量センサ4からのセンサ出力(すなわち、呼吸流量)を取得する。呼吸信号取得部13は、取得されたセンサ出力をデジタル信号に変換して、呼吸流量の時系列としてメモリに蓄積する。   Specifically, the pulse wave signal acquisition unit 12 emits pulsed light from the light emitting element 32 of the pulse wave sensor 3 once, and acquires the sensor output output from the light receiving element 34 corresponding to the irradiation. The pulse wave signal acquisition unit 12 converts the acquired sensor output into a digital signal and stores it in a memory as a time series of pulse waves. The respiratory signal acquisition unit 13 acquires the sensor output from the flow sensor 4 (that is, the respiratory flow rate). The respiratory signal acquisition unit 13 converts the acquired sensor output into a digital signal and stores it in the memory as a time series of respiratory flow.

脈波信号取得部12及び呼吸信号取得部13によるデータの取得が一定時間繰返されることで、脈波信号の時系列波形と、当該脈波信号と同時期に観測された呼吸流量の時系列波形とが取得される。また、呼吸信号取得部13は、呼吸流量の時系列波形を積分することで、呼吸信号を導出する。   The data acquisition by the pulse wave signal acquisition unit 12 and the respiratory signal acquisition unit 13 is repeated for a certain time, so that the time series waveform of the pulse wave signal and the time series waveform of the respiratory flow observed at the same time as the pulse wave signal are obtained. And are acquired. The respiratory signal acquisition unit 13 derives a respiratory signal by integrating the time-series waveform of the respiratory flow rate.

S104では、制御部14は、S102において開始された予備計測において一定期間に取得された脈波信号及び呼吸信号の計測結果について信頼性を判定する、信頼性判定処理を実行する。具体的には、制御部14は、呼吸駆動部2の作動圧の時系列波形を表す制御呼吸信号と、呼吸信号取得部13により取得された呼吸信号との整合性等に基づき、測定結果の信頼性を判定する。制御呼吸信号と呼吸信号とが整合しない場合、人工呼吸器による呼吸動作と被験者の実際の呼吸動作とが一致していないため、計測が行われている状態に何らかの不具合が生じている可能性がある。そこで、制御呼吸信号と呼吸信号との整合性に基づいて信頼性を判定することで、不適切な状態で検査が行われることを抑制できる。なお、信頼性判定処理の詳細な手順については後述する。   In S104, the control part 14 performs the reliability determination process which determines reliability about the measurement result of the pulse wave signal and respiratory signal which were acquired in the fixed period in the preliminary measurement started in S102. Specifically, the control unit 14 determines the measurement result based on the consistency between the control respiration signal representing the time-series waveform of the operating pressure of the respiration driving unit 2 and the respiration signal acquired by the respiration signal acquisition unit 13. Judge reliability. If the control breathing signal and the breathing signal do not match, the breathing motion by the ventilator and the actual breathing motion of the subject do not match, so there may be some problem in the state where the measurement is being performed. is there. Then, it can suppress that a test | inspection is performed in an inappropriate state by determining reliability based on the consistency of a control respiration signal and a respiration signal. A detailed procedure of the reliability determination process will be described later.

S106では、制御部14は、S104における信頼性判定処理において「信頼性あり」と判定されたか否かを判定する。「信頼性なし」と判定された場合(S106:NO)、制御部14は処理をS104に戻し、次の一定期間に取得された計測結果について信頼性判定処理を実行する。一方、「信頼性あり」と判定された場合(S106:YES)、制御部14は処理をS108に移す。   In S106, the control unit 14 determines whether or not it is determined as “reliable” in the reliability determination process in S104. When it is determined that there is no reliability (S106: NO), the control unit 14 returns the process to S104, and executes a reliability determination process for the measurement result acquired in the next fixed period. On the other hand, when it is determined that there is “reliability” (S106: YES), the control unit 14 moves the process to S108.

S108では、制御部14は、本計測による脈波信号及び呼吸信号の取得を開始する。本計測では、予行計測と同様に、呼吸補助制御部11による呼吸の補助が行われている状態において、脈波信号取得部12及び呼吸信号取得部13が、所定の制御周期で繰返し脈波のデータと呼吸流量のデータとを取得する。制御部14は、本計測において取得されたデータを所定のメモリに記録する。   In S108, the control unit 14 starts acquiring the pulse wave signal and the respiratory signal by the main measurement. In this measurement, similarly to the prognosis measurement, the pulse wave signal acquisition unit 12 and the respiration signal acquisition unit 13 repeat the pulse wave with a predetermined control cycle in a state where the respiration assist is performed by the respiration assist control unit 11. Acquire data and respiratory flow data. The control unit 14 records the data acquired in the main measurement in a predetermined memory.

S110では、制御部14は、本計測を開始してから所定の計測期間(例えば、1分間)が満了したか否かを判定する。計測期間が満了していない場合(S110:NO)、制御部14は処理をS110に戻し、計測期間が満了するまで本計測を継続する。一方、計測期間が満了した場合(S110:YES)、制御部14は処理をS112に移す。   In S110, the control unit 14 determines whether or not a predetermined measurement period (for example, 1 minute) has expired since the start of the main measurement. When the measurement period has not expired (S110: NO), the control unit 14 returns the process to S110 and continues this measurement until the measurement period expires. On the other hand, when the measurement period has expired (S110: YES), the control unit 14 moves the process to S112.

S112では、制御部14は、呼吸駆動部2、脈波センサ3及び流量センサ4の動作を停止し、本計測及びデータの記録を終了する。S114では、制御部14は、本計測の計測期間において取得された脈波信号及び呼吸信号の計測結果について信頼性判定処理を実行する。なお、信頼性判定処理の詳細な手順については後述する。   In S112, the control unit 14 stops the operations of the breathing drive unit 2, the pulse wave sensor 3, and the flow rate sensor 4, and ends the main measurement and data recording. In S114, the control unit 14 performs a reliability determination process on the measurement results of the pulse wave signal and the respiratory signal acquired in the measurement period of the main measurement. A detailed procedure of the reliability determination process will be described later.

S116では、制御部14は、S114における信頼性判定処理において「信頼性あり」と判定されたか否かを判定する。「信頼性あり」と判定された場合(S106:YES)、制御部14は処理をS118に移す。S118では、制御部14は、本計測において取得された脈波信号について解析処理を実行する。この解析処理は、胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を導出すると共に肺コンプライアンスを導出する処理である。この解析処理の詳細な手順については後述する。   In S116, the control unit 14 determines whether or not “reliable” is determined in the reliability determination processing in S114. If it is determined that there is “reliability” (S106: YES), the control unit 14 moves the process to S118. In S118, the control unit 14 performs analysis processing on the pulse wave signal acquired in the main measurement. This analysis processing is processing for deriving an intrathoracic pressure signal representing a time series waveform of intrathoracic pressure and deriving lung compliance. The detailed procedure of this analysis process will be described later.

S120では、制御部14は、S118の解析処理において導出された肺コンプライアンスや胸腔内圧信号を表す画像情報や音声情報を含む測定結果を、報知装置6に出力する。一方、S116では、信頼性判定処理において「信頼性なし」と判定された場合(S116:NO)、制御部14は処理をS122に移す。S122では、制御部14は、呼吸機能の検査結果や胸腔内圧信号を表す測定結果を出力せず、再測定を促す旨のメッセージを含む画像情報や音声情報を報知装置6に出力する。   In S120, the control unit 14 outputs a measurement result including image information and audio information representing the lung compliance and intrathoracic pressure signal derived in the analysis processing of S118 to the notification device 6. On the other hand, in S116, when it is determined as “no reliability” in the reliability determination process (S116: NO), the control unit 14 shifts the process to S122. In S <b> 122, the control unit 14 outputs image information and audio information including a message for prompting remeasurement to the notification device 6 without outputting a respiratory function test result or a measurement result representing an intrathoracic pressure signal.

[信頼性判定処理の説明]
呼吸機能検査装置5の制御部14が実行する信頼性判定処理の手順について、図5のフローチャートを参照しながら説明する。この信頼性判定処理は、図4に例示されるメイン処理のS104及びS114において実行される処理である。
[Description of reliability judgment processing]
The procedure of the reliability determination process which the control part 14 of the respiratory function test apparatus 5 performs is demonstrated, referring the flowchart of FIG. This reliability determination process is a process executed in S104 and S114 of the main process illustrated in FIG.

S200では、制御部14は、脈波信号及び呼吸信号の計測期間と同時期における呼吸駆動部2の制御呼吸信号のピークの強度と周期を導出する。S202では、制御部14は、S200で導出された制御呼吸信号の強度及び周期が、正常な動作の範囲を表す所定の基準範囲内であるか否かを判定する。制御呼吸信号の強度及び周期が基準範囲内である場合(S202:YES)、制御部14は処理をS204に移す。一方、制御呼吸信号の強度及び周期が基準範囲内に入っていない場合(S202:NO)、制御部14は処理をS218に移す。   In S200, the control unit 14 derives the peak intensity and period of the control respiratory signal of the respiratory drive unit 2 at the same time as the measurement period of the pulse wave signal and the respiratory signal. In S202, the control unit 14 determines whether or not the intensity and cycle of the control respiratory signal derived in S200 are within a predetermined reference range that represents a normal operation range. When the intensity | strength and period of a control respiration signal are in a reference range (S202: YES), the control part 14 moves a process to S204. On the other hand, when the intensity | strength and period of a control respiration signal are not in the reference | standard range (S202: NO), the control part 14 moves a process to S218.

S202で肯定判定をした場合に進むS204では、制御部14は、呼吸信号取得部13により取得された呼吸信号のピークの強度と周期を導出する。S206では、制御部14は、S200で導出された制御呼吸信号の強度及び周期と、S204で導出された呼吸信号のピークの強度と周期とが整合するか否かを判定する。制御呼吸信号の強度及び周期と呼吸信号の強度及び周期とが整合する場合(S206:YES)、制御部14は処理をS208に移す。一方、制御呼吸信号の強度及び周期と呼吸信号の強度及び周期とが整合しない場合(S206:NO)、制御部14は処理をS218に移す。   In S204, which proceeds when an affirmative determination is made in S202, the control unit 14 derives the intensity and cycle of the peak of the respiratory signal acquired by the respiratory signal acquisition unit 13. In S206, the control unit 14 determines whether or not the intensity and period of the control respiratory signal derived in S200 and the peak intensity and period of the respiratory signal derived in S204 match. When the intensity and cycle of the control respiratory signal and the intensity and cycle of the respiratory signal match (S206: YES), the control unit 14 moves the process to S208. On the other hand, when the intensity | strength and period of a control respiration signal and the intensity | strength and period of a respiration signal do not correspond (S206: NO), the control part 14 moves a process to S218.

S206で肯定判定をした場合に進むS208では、制御部14は、制御呼吸信号と呼吸信号との相互相関係数を算出する。S210では、制御部14は、S208において算出された相互相関係数が予め定められた基準値より大きく、かつ制御呼吸信号と呼吸信号との位相差が予め定められた基準値未満であるか否かを判定する。相互相関係数が基準値より大きく、かつ位相差が基準値未満である場合(S210:YES)、制御部14はS212に進む。一方、相互相関係数が基準値以下、又は位相差が基準値上である場合(S210:NO)、制御部14はS218に進む。   In S208, which proceeds when an affirmative determination is made in S206, the control unit 14 calculates a cross-correlation coefficient between the control respiratory signal and the respiratory signal. In S210, the control unit 14 determines whether or not the cross-correlation coefficient calculated in S208 is greater than a predetermined reference value, and the phase difference between the control respiratory signal and the respiratory signal is less than a predetermined reference value. Determine whether. When the cross-correlation coefficient is greater than the reference value and the phase difference is less than the reference value (S210: YES), the control unit 14 proceeds to S212. On the other hand, when the cross-correlation coefficient is equal to or less than the reference value or the phase difference is above the reference value (S210: NO), the control unit 14 proceeds to S218.

S210で肯定判定をした場合に進むS212では、制御部14は、呼吸信号と脈波信号との相互相関係数を算出する。S214では、制御部14は、S212において算出された相互相関係数が予め定められた基準値より大きく、かつ呼吸信号と脈波信号との位相差が予め定められた基準値未満であるか否かを判定する。相互相関係数が基準値より大きく、かつ位相差が基準値未満である場合(S214:YES)、制御部14はS216に進む。一方、相互相関係数が基準値以下、又は位相差が基準値上である場合(S214:NO)、制御部14はS218に進む。   In S212, which proceeds when an affirmative determination is made in S210, the control unit 14 calculates a cross-correlation coefficient between the respiratory signal and the pulse wave signal. In S214, the control unit 14 determines whether or not the cross-correlation coefficient calculated in S212 is greater than a predetermined reference value and the phase difference between the respiratory signal and the pulse wave signal is less than a predetermined reference value. Determine whether. When the cross-correlation coefficient is greater than the reference value and the phase difference is less than the reference value (S214: YES), the control unit 14 proceeds to S216. On the other hand, when the cross-correlation coefficient is equal to or less than the reference value or the phase difference is above the reference value (S214: NO), the control unit 14 proceeds to S218.

S214で肯定判定をした場合に進むS216では、制御部14は、脈波信号及び呼吸信号の計測結果について「信頼性あり」と決定する。一方、S202、S206、S210、及びS214の何れかにおいて否定判定がなされた場合に進むS218では、制御部14は、脈波信号及び呼吸信号の計測結果について「信頼性なし」と決定する。   In S216, which proceeds when an affirmative determination is made in S214, the control unit 14 determines that the measurement result of the pulse wave signal and the respiratory signal is “reliable”. On the other hand, in S218 that proceeds when a negative determination is made in any of S202, S206, S210, and S214, the control unit 14 determines that the measurement result of the pulse wave signal and the respiratory signal is “unreliable”.

[解析処理の説明]
呼吸機能検査装置5の制御部14が実行する解析処理の手順について、図6のフローチャートを参照しながら説明する。この解析処理は、図4に例示されるメイン処理のS118において実行される処理である。
[Description of analysis processing]
The procedure of analysis processing executed by the control unit 14 of the respiratory function testing device 5 will be described with reference to the flowchart of FIG. This analysis process is a process executed in S118 of the main process illustrated in FIG.

S300では、制御部14は、本測定の計測期間において取得された脈波信号のデータを読込む。S302では、制御部14は、S300において読込まれた脈波信号のデータに対してデジタルフィルタ処理を施す。このデジタルフィルタ処理は、脈波に反映されている胸腔内圧信号を抽出するために、脈波信号に対して、外乱光ノイズ等に起因する3Hz以上の周波数成分と、体動等に起因する0.1Hz以下の周波数成分とをカットする処理である。   In S300, the control unit 14 reads pulse wave signal data acquired in the measurement period of the main measurement. In S302, the control unit 14 performs digital filter processing on the pulse wave signal data read in S300. In order to extract the intrathoracic pressure signal reflected in the pulse wave, the digital filter processing is performed on the pulse wave signal with a frequency component of 3 Hz or more caused by disturbance light noise or the like, and 0 caused by body movement or the like. This is a process of cutting frequency components of 1 Hz or less.

S304では、制御部14は、S302におけるデジタルフィルタ処理により得られた脈波信号から第1包絡線を作成する。具体的には、制御部14は、脈波信号の波形から1拍ごとの脈波のピークを求める。そして、1拍動ごとの脈波のピークを順に結んで、図7の太線で例示されるような第1包絡線を作成する。S306では、制御部14は、S304において作成された第1包絡線から第2包絡線を作成する。具体的には、制御部14は、第1包絡線の波形のピークを求める。そして、第1包絡線のピークを順に結んで、図7の細線で例示されるような第2包絡線を作成する。   In S304, the control unit 14 creates a first envelope from the pulse wave signal obtained by the digital filter processing in S302. Specifically, the control unit 14 obtains the peak of the pulse wave for each beat from the waveform of the pulse wave signal. And the peak of a pulse wave for every beat is connected in order, and the 1st envelope which is illustrated with the thick line of Drawing 7 is created. In S306, the control unit 14 creates a second envelope from the first envelope created in S304. Specifically, the control unit 14 obtains the peak of the waveform of the first envelope. And the peak of a 1st envelope is connected in order and the 2nd envelope as illustrated by the thin line of Drawing 7 is created.

S308では、制御部14は、S304及びS306において作成された第1包絡線及び第2包絡線から、胸腔内圧信号を導出する。具体的には、制御部14は、第1包絡線と第2包絡線との差分を算出し、この差分を胸腔内圧信号とする。なお、脈波信号の包絡線から胸腔内圧を推定する原理については、特許文献1に記載の胸腔内圧の推定方法と同様である。   In S308, the control unit 14 derives an intrathoracic pressure signal from the first envelope and the second envelope created in S304 and S306. Specifically, the control unit 14 calculates a difference between the first envelope and the second envelope, and uses the difference as an intrathoracic pressure signal. The principle for estimating the intrathoracic pressure from the envelope of the pulse wave signal is the same as the method for estimating the intrathoracic pressure described in Patent Document 1.

S310では、制御部14は、キャリブレーション(すなわち、校正)により、胸腔内圧信号の絶対値を算出する。胸腔内圧信号に対してキャリブレーションを行う方法については、例えば、特開2014−226422号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する。上述のS308では、脈波信号の第1包絡線と第2包絡線との差を胸腔内圧信号として算出したが、この胸腔内圧信号は相対変化量であるので、胸腔内圧信号の絶対値を別途導出する。具体的には、胸腔内圧信号の相対変化がどの程度の圧力変化に相当するのかを換算するための換算係数を用いて、胸腔内圧信号の絶対値を導出する。   In S310, the control unit 14 calculates the absolute value of the intrathoracic pressure signal by calibration (that is, calibration). A method for calibrating an intrathoracic pressure signal is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-226422, and will be briefly described here. In S308 described above, the difference between the first envelope and the second envelope of the pulse wave signal is calculated as an intrathoracic pressure signal. Since this intrathoracic pressure signal is a relative change amount, the absolute value of the intrathoracic pressure signal is separately calculated. To derive. Specifically, the absolute value of the intrathoracic pressure signal is derived using a conversion coefficient for converting how much pressure change the relative change of the intrathoracic pressure signal corresponds to.

S312では、制御部14は、キャリブレーションされた胸腔内圧信号と吸気量信号とに基づいて呼吸機能の状態を判断する。なお、本実施形態では、検査対象となる呼吸機能の一例として、肺の膨らみ易さを表す肺コンプライアンスを推定することを想定している。なお、胸腔内圧と吸気量に基づいて肺コンプライアンスを推定する方法については、例えば、特開2014−226422号公報に開示されているので、ここでは簡単に説明する。   In S312, the control unit 14 determines the state of the respiratory function based on the calibrated intrathoracic pressure signal and the inspiratory amount signal. In the present embodiment, as an example of a respiratory function to be examined, it is assumed that lung compliance representing the ease of lung swelling is estimated. Note that a method for estimating lung compliance based on intrathoracic pressure and inhalation volume is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-226422, and will be briefly described here.

同じ被験者において、呼吸における異なる吸気量とその吸気量に対応した胸腔内圧との関係が、一次関数(y=ax+b)で表されることが知られている。ここで、yは吸気量Vであり、xは胸腔内圧Pである。そして、このような1次式において、その傾きa、すなわちΔ(V/P)は、肺のふくらみ易さ、すなわち肺コンプライアンスを示すことが知られている。   In the same subject, it is known that the relationship between different inspiratory amounts in breathing and intrathoracic pressure corresponding to the inspiratory amount is expressed by a linear function (y = ax + b). Here, y is the inhalation amount V and x is the intrathoracic pressure P. In such a linear expression, the slope a, that is, Δ (V / P) is known to indicate the ease of swelling of the lung, that is, lung compliance.

そこで、制御部14は、吸気量信号で表される異なる複数の吸気量Vと、その各吸気量に対応する胸腔内圧Pとから、一次関数の傾きに相当するΔ(V/P)を肺コンプライアンスとして算出する。   Therefore, the control unit 14 calculates Δ (V / P) corresponding to the slope of the linear function from a plurality of different inhalation amounts V represented by the inhalation amount signal and the intrathoracic pressure P corresponding to each inhalation amount. Calculate as compliance.

[効果]
実施形態の呼吸機能検査装置5によれば、以下の効果を奏する。
非侵襲的な人工呼吸器を用いて被験者の規則的な呼吸を補助した条件下で計測された脈波信号に基づいて、被験者の胸腔内圧を推定することができる。それにより、被験者の呼吸の不整に起因する末梢部の血流の乱れを抑制して、胸腔内圧の計測結果の信頼性を向上させることができる。上記効果の具体的な事例について、図8を参照しながら説明する。
[effect]
According to the respiratory function testing device 5 of the embodiment, the following effects are produced.
The intrathoracic pressure of the subject can be estimated based on the pulse wave signal measured under the condition of assisting the subject's regular breathing using a noninvasive ventilator. Thereby, the disturbance of the blood flow in the peripheral portion due to the respiratory irregularity of the subject can be suppressed, and the reliability of the measurement result of the intrathoracic pressure can be improved. A specific example of the above effect will be described with reference to FIG.

図8の事例において、左欄は、呼吸器疾患を持つ被験者に対して、呼吸駆動部2による呼吸の補助が行われた状況下において、胸腔内圧を推定した結果を表すグラフである。左欄の上から、制御呼吸信号、呼吸信号、脈波信号、及び胸腔内圧信号のグラフを示す。また、右欄は、呼吸器疾患を持つ被験者に対して、呼吸駆動部2による呼吸の補助を行わない状況下において、胸腔内圧を推定した結果を表すグラフである。右欄の上から、制御呼吸信号、呼吸信号、脈波信号、及び胸腔内圧信号のグラフを示す。   In the example of FIG. 8, the left column is a graph showing the result of estimating the intrathoracic pressure in a situation where the subject with respiratory illness is aided in breathing by the breathing drive unit 2. From the top of the left column, a graph of a control respiratory signal, a respiratory signal, a pulse wave signal, and an intrathoracic pressure signal is shown. Moreover, the right column is a graph showing the result of estimating the intrathoracic pressure in a situation where the breathing drive unit 2 does not assist breathing for a subject with respiratory disease. From the top of the right column, graphs of the control respiratory signal, the respiratory signal, the pulse wave signal, and the intrathoracic pressure signal are shown.

図8の事例で示されるとおり、呼吸の補助がある場合において、脈波信号及び胸腔内圧信号の波形が、呼吸の補助が無い場合と比較して大きく安定していることが分かる。したがって、呼吸機能検査装置5により被験者の規則的な呼吸を補助した条件下で呼吸機能を検査することにより、検査結果の向上を実現できる。   As shown in the example of FIG. 8, it can be seen that the waveforms of the pulse wave signal and the intrathoracic pressure signal are largely stable when there is respiratory assistance compared to when there is no respiratory assistance. Therefore, the examination result can be improved by examining the respiratory function under the condition in which the subject's regular breathing is assisted by the respiratory function testing device 5.

また、呼吸駆動部2の動作圧を示す制御呼吸信号と、被験者の呼吸から計測された実際の呼吸信号との整合性を判定することで、脈波信号及び呼吸信号の計測結果の信頼性を評価し、その評価結果に応じて呼吸機能の検査結果の出力態様を区別することができる。また、脈波信号及び呼吸信号との整合性については、信号の強度及び周期や、相互相関関数等の複数の指標に基づいて判定することができる。また、それらの指標以外にも、波形のピークから特定される呼吸数及びピーク周期、周波数解析により特定されるピーク周波数等の複数の指標に基づいて整合性を判定することができる。   Moreover, the reliability of the measurement result of the pulse wave signal and the respiration signal is determined by determining the consistency between the control respiration signal indicating the operating pressure of the respiration drive unit 2 and the actual respiration signal measured from the respiration of the subject. It is possible to evaluate and distinguish the output mode of the test result of the respiratory function according to the evaluation result. Further, the consistency between the pulse wave signal and the respiratory signal can be determined based on a plurality of indices such as the intensity and period of the signal and a cross-correlation function. In addition to these indices, consistency can be determined based on a plurality of indices such as the respiration rate and peak period specified from the peak of the waveform, and the peak frequency specified by frequency analysis.

[特許請求の範囲に記載の構成との対応]
実施形態の各構成と、特許請求の範囲に記載の構成との対応は次のとおりである。
制御部14が実行する解析処理(図6参照)が、解析部としての処理に相当する。制御部14が実行する信頼性判定処理(図5参照)が、判定部としての処理に相当する。制御部14が実行するS116〜S122の処理が、制御部としての処理に相当する。
[Correspondence with configuration described in claims]
The correspondence between each configuration of the embodiment and the configuration described in the claims is as follows.
The analysis process (see FIG. 6) executed by the control unit 14 corresponds to the process as the analysis unit. The reliability determination process (see FIG. 5) executed by the control unit 14 corresponds to a process as a determination unit. The processing of S116 to S122 executed by the control unit 14 corresponds to the processing as the control unit.

[変形例]
上述の実施形態では、図5に例示される信頼性判定処理において、制御呼吸信号と呼吸信号との整合性を判定する指標として、信号の強度及び周期や、相互相関係数、位相差を用いる事例について説明した。それらの指標以外に、例えば、周波数解析を指標として用いてもよい。具体的には、制御呼吸信号及び呼吸信号それぞれについて周波数解析を行い、それぞれのピーク周波数を特定する。そして、周波数解析により特定された、制御呼吸信号のピーク周波数と呼吸信号のピーク周波数とが一致するか否かに応じて、両者の整合性を判定する。
[Modification]
In the above-described embodiment, in the reliability determination process illustrated in FIG. 5, the signal strength and period, the cross-correlation coefficient, and the phase difference are used as indices for determining the consistency between the control respiratory signal and the respiratory signal. Explained the case. In addition to these indicators, for example, frequency analysis may be used as an indicator. Specifically, frequency analysis is performed for each of the control breathing signal and the breathing signal, and each peak frequency is specified. And the consistency of both is determined according to whether the peak frequency of the control respiratory signal and the peak frequency of the respiratory signal specified by the frequency analysis match.

あるいは、図5に例示される信頼性判定処理は、信号の強度及び周期、相互相関係数、並びに位相差を指標にして信頼性を判定する構成であるが、これらの指標のうち少なくとも一部を省略してもよい。   Alternatively, the reliability determination process illustrated in FIG. 5 is configured to determine the reliability using the signal strength and period, the cross-correlation coefficient, and the phase difference as an index. At least a part of these indices May be omitted.

上述の実施形態では、非侵襲的な人工呼吸の手法として、被験者の胸郭と上腹部とを覆う胴鎧21内に空気圧をかけることにより呼吸を補助する事例について説明した。そのような事例に限らず、例えば、被験者の胸部や腹部に電極を貼付け、電気刺激により被験者の横隔膜を収縮させ、吸気を補助する構成であってもよい。あるいは、被験者の腹部に締め付け圧を制御可能なベルトを巻き付け、ベルトの巻き付け圧の制御により吸気を補助する構成であってもよい。   In the above-described embodiment, as an example of a non-invasive artificial respiration method, an example has been described in which respiration is assisted by applying air pressure to the torso 21 covering the subject's rib cage and upper abdomen. For example, the configuration may be such that electrodes are attached to the chest and abdomen of the subject, the subject's diaphragm is contracted by electrical stimulation, and inhalation is assisted. Alternatively, a configuration may be adopted in which a belt capable of controlling the tightening pressure is wound around the abdomen of the subject, and inhalation is assisted by controlling the belt winding pressure.

また、呼吸補助制御部11が、被験者の自発呼吸に同調するように呼吸駆動部2の作動圧を制御する構成であってもよい。また、胴鎧21をベッド側に配置し、被験者がうつ伏せに横たわる状態で呼吸を補助する構成であってもよい。そのようにすることで、被験者の背中側を開放することにより呼吸を楽にできることが考えられる。   Moreover, the structure which controls the working pressure of the respiration drive part 2 so that the respiration assistance control part 11 may synchronize with a test subject's spontaneous-respiration may be sufficient. Moreover, the structure which assists respiration in the state which arrange | positions the armor 21 on the bed side and a test subject lies on its face down may be sufficient. By doing so, it is conceivable that breathing can be facilitated by opening the back side of the subject.

上述の実施形態では、脈波センサ3として近赤外光を用いる透過型の光電式脈波センサを適用した事例について説明した。これに限らず、例えば、波長520nm前後の緑色光を照射する光源を用いる反射型脈波センサや、波長660nm前後の赤色光を照射する光源を用いる透過型脈波センサ等の、他の検出方式の脈波センサを用いてもよい。   In the above-described embodiment, a case where a transmission type photoelectric pulse wave sensor using near infrared light as the pulse wave sensor 3 is applied has been described. For example, other detection methods such as a reflection type pulse wave sensor using a light source that emits green light having a wavelength of about 520 nm and a transmission type pulse wave sensor using a light source that emits red light having a wavelength of about 660 nm are used. Other pulse wave sensors may be used.

上記各実施形態における1つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を1つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が、本開示の実施形態である。   The functions of one component in each of the above embodiments may be shared by a plurality of components, or the functions of a plurality of components may be exhibited by one component. Moreover, you may abbreviate | omit a part of structure of each said embodiment. In addition, at least a part of the configuration of each of the above embodiments may be added to or replaced with the configuration of the other above embodiments. It should be noted that all aspects included in the technical idea specified from the words described in the claims are embodiments of the present disclosure.

上述した呼吸機能検査装置5を構成要件とするシステム、呼吸機能検査装置としてコンピュータを機能させるためのプログラム、このプログラムを記録した実体的な記録媒体、検査方法等の種々の形態で本開示を実現することもできる。   The present disclosure is realized in various forms such as a system having the respiratory function testing device 5 described above as a constituent, a program for causing a computer to function as the respiratory function testing device, a substantive recording medium recording the program, and a testing method. You can also

1…呼吸機能検査システム、2…呼吸駆動部、3…脈波センサ、4…流量センサ、5…呼吸機能検査装置、6…報知装置、11…呼吸補助制御部、12…脈波信号取得部、13…呼吸信号取得部、21…胴鎧、31…筐体、32…発光素子(赤外線LED)、34…受光素子。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Respiratory function test | inspection system, 2 ... Respiration drive part, 3 ... Pulse wave sensor, 4 ... Flow rate sensor, 5 ... Respiratory function test | inspection apparatus, 6 ... Notification apparatus, 11 ... Respiration assistance control part, 12 ... Pulse wave signal acquisition part , 13 ... Respiration signal acquisition unit, 21 ... Armor, 31 ... Housing, 32 ... Light emitting element (infrared LED), 34 ... Light receiving element.

Claims (5)

被験者の脈波信号を取得するように構成された脈波信号取得部(12)と、
前記被験者の体外から非侵襲的な方法により人工的に呼吸を補助する人工呼吸器を制御して、前記脈波信号取得部により脈波が取得される期間において所定の規則的な呼吸動作による呼吸を補助するように構成された呼吸補助制御部(11)と、
前記呼吸補助制御部による呼吸の補助が行われている条件下において前記脈波信号取得部により取得された脈波信号を解析して胸腔内圧の時系列波形を表す胸腔内圧信号を推定するように構成された解析部(14)と、
を備える検査装置。
A pulse wave signal acquisition unit (12) configured to acquire a pulse wave signal of a subject;
Breathing by a predetermined regular breathing motion during a period in which a pulse wave is acquired by the pulse wave signal acquisition unit by controlling a ventilator that artificially assists breathing by a non-invasive method from outside the subject's body A respiratory assistance controller (11) configured to assist
An intrathoracic pressure signal representing a time-series waveform of intrathoracic pressure is estimated by analyzing the pulse wave signal acquired by the pulse wave signal acquisition unit under a condition in which respiration assistance is performed by the respiratory assistance control unit. A configured analysis unit (14);
An inspection apparatus comprising:
前記脈波信号取得部により脈波信号が取得されるのと同時期における前記被験者の呼吸動作の時系列波形を表す呼吸信号を取得するように構成された呼吸信号取得部(13)と、
前記呼吸補助制御部によって制御された呼吸動作の時系列波形を表す制御呼吸信号と、前記呼吸信号取得部により取得された呼吸信号との整合性を判断することにより、計測結果の信頼性を判定するように構成された判定部(14)と、
前記判定部により判定された信頼性に応じて、前記胸腔内圧信号の推定結果の出力に関する扱いを区別するように構成された制御部(14)と、
を更に備える請求項1に記載の検査装置。
A respiratory signal acquisition unit (13) configured to acquire a respiratory signal representing a time-series waveform of the respiratory motion of the subject at the same time that the pulse wave signal is acquired by the pulse wave signal acquisition unit;
The reliability of the measurement result is determined by determining the consistency between the control respiratory signal representing the time-series waveform of the respiratory motion controlled by the respiratory assistance controller and the respiratory signal acquired by the respiratory signal acquisition unit. A determination unit (14) configured to:
A control unit (14) configured to distinguish the handling of the output of the estimation result of the intrathoracic pressure signal according to the reliability determined by the determination unit;
The inspection apparatus according to claim 1, further comprising:
前記判定部は、前記制御呼吸信号と前記呼吸信号との相互相関係数を算出し、算出された相互相関係数に応じて前記信頼性を判定するように構成されている、
請求項2に記載の検査装置。
The determination unit is configured to calculate a cross-correlation coefficient between the control respiration signal and the respiration signal, and to determine the reliability according to the calculated cross-correlation coefficient.
The inspection apparatus according to claim 2.
前記判定部は、前記制御呼吸信号及び前記呼吸信号それぞれについて、周波数解析を用いてピーク周波数を導出し、前記制御呼吸信号のピーク周波数と、前記呼吸信号のピーク周波数との一致性に応じて前記信頼性を判定するように構成されている、
請求項2又は請求項3に記載の検査装置。
The determination unit derives a peak frequency using frequency analysis for each of the control breathing signal and the breathing signal, and the peak frequency of the control breathing signal and the peak frequency of the breathing signal match the peak frequency. Configured to determine reliability,
The inspection apparatus according to claim 2 or 3.
予行計測として、前記呼吸補助制御部による呼吸の補助と、前記脈波信号取得部による前記脈波信号の取得と、前記呼吸信号取得部による前記呼吸信号の取得と、前記判定部による信頼性の判定とを行い、
前記予行計測における信頼性の判定結果が所定の要件を満たしたことを条件に、本計測として、前記呼吸補助制御部による呼吸の補助と、前記脈波信号取得部による前記脈波信号の取得と、前記呼吸信号取得部による前記呼吸信号の取得と、前記判定部による信頼性の判定と、前記解析部による前記解析部による前記胸腔内圧信号の推定とを行い、
前記制御部は、前記本計測において前記判定部により判定された信頼性に応じて、前記胸腔内圧信号の推定結果を出力するように構成されている、
請求項2ないし請求項4の何れか1項に記載の検査装置。
As prognosis measurement, respiration assistance by the respiration assist control unit, acquisition of the pulse wave signal by the pulse wave signal acquisition unit, acquisition of the respiration signal by the respiration signal acquisition unit, and reliability of the determination unit Judgment and
On the condition that the determination result of reliability in the recurrent measurement satisfies a predetermined requirement, as the main measurement, respiration assistance by the respiration assist control unit and acquisition of the pulse wave signal by the pulse wave signal acquisition unit; Performing the acquisition of the respiratory signal by the respiratory signal acquisition unit, the determination of reliability by the determination unit, and the estimation of the intrathoracic pressure signal by the analysis unit by the analysis unit,
The control unit is configured to output an estimation result of the intrathoracic pressure signal according to the reliability determined by the determination unit in the main measurement.
The inspection apparatus according to any one of claims 2 to 4.
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