用于判定呼吸状态的装置制造方法
【专利摘要】一种判断呼吸状态的装置，包括：信号获取部，其被配置成获取对应于受检者呼吸流量的信号；第一指数产生部，其被配置成产生与从该信号获得的受检者的呼吸流量相关的第一指数；第二指数产生部，其被配置成产生与从第一指数预测的受检者的呼吸需求相关的第二指数；第三指数产生部，其被配置成基于第一指数和第二指数产生与受检者的呼吸努力相关的第三指数；以及输出部，其被配置成输出第三指数。
【专利说明】用于判定呼吸状态的装置
【背景技术】
[0001]本发明涉及一种用于判断受检者呼吸状况，以便检测或监测睡眠呼吸障碍的装置。
[0002]作为发生在睡眠期间的呼吸暂停/低通气状态中的一种，存在在呼吸道阻塞的状况下持续呼吸努力的阻塞性呼吸暂停/低通气。换句话说，当受检者被检测到呼吸努力时，能够判定发生了睡眠呼吸障碍。呼吸努力可以通过测量呼吸道压力来识别。存在一种用于判断呼吸状态的装置，在该装置中，将传感器导管插入到受检者的食道中来测量呼吸道压力(例如:参见 JP-T-2010-540118)。
[0003]检测或监测睡眠呼吸障碍需要进行长期整夜测量。在导管插入到食道状态下进行长期测量不可避免的会对受检者增加显著的干扰和负担。这种情况下，受检者不能睡觉，并且很难进行充分的睡眠测试。另一方面，对于执行诊断的人来说，从已经整夜测量的大量的测量信号波形来视觉判断受检者的呼吸状态的工作造成巨大的负担。而且，在基于视觉观察而进行判断的情况下，难以消除由于观察者的主观性和经验造成的判断结果的差异。
【发明内容】
[0004]本发明可以提供一种技术，该技术能够正确且容易地判定睡眠呼吸障碍，同时降低对受检者的干扰和负担。
[0005]一种用于判定呼吸状态的装置，包括:信号获取部，其被配置成获取对应于受检者的呼吸流量信号；第一指数产生部，其被配置成产生第一指数，该第一指数与从该信号获得到受检者呼吸流量相关；第二指数产生部，其被配置成产生第二指数，该第二指数与从该第一指数预测的受检者的呼吸需求相关；第三指数产生部，其被配置成基于该第一指数和该第二指数产生第三指数，该第三指数与受检者的呼吸努力相关；以及输出部，其被配置成输出第三指数。
[0006]第一指数可以是对应于受检者的呼吸流量的信号波形，并且第二指数可以是正弦波形，基于第一部分的斜率和第二部分，该正弦波形被近似为包括:第一部分，其包括信号波形中受检者的吸气起点；以及第二部分，其指示受检者的吸气终点。
[0007]第三指数产生部可以配置为将正弦波形的振幅设定作为第三指数，并且该第三指数可以指示受检者呼吸努力的程度。
[0008]该装置还包括积分值获取部，该积分值获取部被配置成获取吸气起点和吸气终点之间的正弦波形的积分值和信号波形的积分值，其中，第三指数产生部可以被配置为将信号波形的积分值与正弦波形的积分值的比率设定为第三指数，并且第三指数可以指示由受检者的呼吸努力所而导致的通气达成度。
[0009]该装置还包括显示部，该显示部被配置成显示第一指数，其中，输出部可以被配置为输出第三指数，以便能与第一指数同步地显示在显示部上。
[0010]信号获取部可以被配置为基于受检者的呼吸压力来获取信号，受检者的呼吸压力从被配置为测量呼吸压力的压力传感器输出。
[0011]信号获取部可以被配置为对信号进行平方根校正。
[0012]信号获取部可以被配置为基于通过鼻套管引导的呼吸气体来获取信号，该鼻套管适于被附接到受检者。
[0013]输出部可以被配置为输出基于第三指数的报警
【专利附图】
【附图说明】
[0014]图1是示出本发明的一个实施例的监测装置的配置的功能框图。
[0015]图2是说明由图1的监测装置执行的信号处理视图。
[0016]图3是示出显示在图1的监测装置的显示部上的信号波形的实例的视图。
【具体实施方式】
[0017]在下文中，将参考附图对本发明的实施例进行详细描述。
[0018]图1是示出根据本发明的作为用于判定受检者的呼吸状态的装置的检测装置10的配置的功能框图。监测装置10可以包括信号获取部11、高频滤波器12、控制器13和显示部14。
[0019]鼻套管21是一装置，在该装置中，一对管部待插入到受检者的鼻孔中，以经过管22将受检者的鼻腔内的呼吸气体导入到压力传感器23。压力传感器23是测量由受检者的呼吸引起的压力变化，并且输出对应于受检者的呼吸状态(呼吸压力)的具有波形的测量信号(在下面的描述中，该信号仅仅被称作测量波形)。
[0020]起初，优选地通过测量呼吸流量来判断受检者的呼吸状态。然而，这种测量方法需要针对防止呼吸气体外漏的对策。相反，众所周知，呼吸流量的近似值可以通过以预定常数乘以呼吸压力值，然后提取平方根而得到。该计算处理可以称为平方根校正。在本实施例中，为更方便测量，信号获取部11通过对从压力传感器23输入的测量波形进行平方根校正来获取信号波S1。
[0021]高频过滤器12是移除信号波形S1的高频分量的电子滤波器，信号波形S1由信号获取部11通过平方根校正获得。当频率高于预定频率的分量被被移除后，信号波形是平滑的，并且将在后面进行描述的计算处理的正确性得到提高。将通过高频波滤器12的信号输入至控制器13.
[0022]控制器13包括执行各种计算处理的CPU、存储各种控制程序的ROM和用作储存数据和执行程序的工作区的RAM等，并且该控制器13执行监测装置10中的各种控制。
[0023]控制器13被用作第一指数产生部的实例，并且由从高频滤波器12输入的信号产生信号波形S1。图2所示的作为第一指数的实例的信号波形S1表示从信号获取受检者的呼吸流量。
[0024]呼吸流量受限是当在呼吸期间呼吸道受阻时所产生的现象，其对应于即使病人想呼吸但也无法呼吸的情况。如图2中的虚线S2所示，正常状态下，呼吸压力随着呼吸的进行而降低(负压升高)。图中信号波形S1示出呼吸流量受限发生的状态。作为由呼吸道阻塞引起的呼吸抑制的结果，发生在压力原本应该降低的部分呼吸压力不降低反而升高的现象。
[0025]信号波形S1的振幅值从正变负的时刻tl被称为吸气起点，而信号波形S1的振幅值从负变正的时刻t2被称为吸气终点。在这种情况下，虚线S2所表示的波形对应于正弦波形的一部分，该正弦波形被近似为以与信号波形S1的斜率相同的斜率在时刻tl处开始并且在时刻t2处结束。
[0026]时刻1处的斜率越大，则近似正弦波形S2的振幅越大。时刻tl处的斜率大的事实对应于受检者想要更强烈进行呼吸的事实。因此，近似信号波形S2的的振幅的大小能够作为指示受检者呼吸努力程度的指数。也就是说，持续地进行强烈的呼吸努力的状态即为发生睡眠呼吸暂停/低通气的状态。因此，当评估指数时，能够判定受检者是否出现睡眠呼吸障碍。
[0027]控制器13被配置成从信号波形S1获取近似正弦波形S2，信号波形S1对应于从受检者获取的呼吸流量。而且，控制器13被配置成根据正弦波形S2产生与受检者的呼吸努力相关的指数S3。该过程将被具体描述。
[0028]首先，当图2中的信号波形S1的振幅值从正变到负时，控制器13确定时刻tl，并且当信号波形S1的振幅值从负变为正时，控制器13确定时刻t2。如上所述，时刻tl指示吸气起点，时刻t2指示吸气终点。
[0029]接下来，控制器13被用作第二指数产生部，以获取在时刻tl处的信号波形的斜率。严格来说，信号波形S1的第一部分的斜率对应于在其中获取作为起点的时刻tl的微小区间。然后，通过计算，获取正弦波形S2(第二指数的实例)，该正弦波形S2被近似为包括该第一部分和被用作信号波形S1的第二部分的时刻t2。此处，术语“包括第一部分”是指在时刻tl处的信号波形S1的斜率与近似正弦波形S2的斜率相同。
[0030]然后，控制器13被用作第三指数产生部，以产生正弦波形S2的振幅，作为指示受检者的呼吸努力程度的指数S3 (第三指数的实例)。此外，控制器13被用作输出部，以将指数S3和信号波形S1 一起输出到显示部14 (参见图1)。控制器13可输出基于指数S3的警报。上述表述“产生”是指产生对应于将指数S3输出到显示部14的方式的数据和信号。
[0031]图3是示出信号波形S1和指数S3被实时地显示在包括显示装置的显示部14上的状态的视图。该视图示出随着朝向图的右侧前进而时间地更新数据。控制器13将信号S1和指数S3输出到显示部14，以便将指数S3与信号波形S1时间地同步显示。在本实施例中，指数S3就是由图2中的虚线所近似的正弦波形S2自身。
[0032]从图中可知，信号波形S1的振幅与指数S3的振幅并不总是彼此正相关的。在虽然呼吸努力，即指数S3的振幅大，但是呼吸流量，即信号波形S1的振幅小的情况下，极有可能的是受检者处于阻塞性呼吸暂停/低通气状态下，在阻塞性呼吸暂停/低通气中，在呼吸道阻塞的状态下持续呼吸努力。
[0033]即使仅基于指示呼吸努力程度的指数S3，也能够判定睡眠呼吸障碍的发生。例如，在指数S3的振幅大于给定值的状态持续预定时间以上的情况下，能够判定睡眠呼吸障碍的发生。当如图3所示将指数与信号波形S3同步地显示时，甚至能够更准确地判定睡眠呼吸障碍的类型。
[0034]指数S3的模式不限于图3所示的模式。例如，控制器13可以被配置成执行下列处理:获取每次呼吸产生的近似正弦波形S2的振幅的最大值，产生具有对应于该值的大下的长度的条形指数(bar index)，并且将产生的指数输出到显示部14。或者，控制器13可以配置成执行产生一符号并且将该符号输出到显示部14的处理，该符号的颜色和形状根据值的大小而改变，。
[0035]控制器13可以获取由于受检者的呼吸努力造成的通气的达成度，作为与呼吸努力相关的指数。通气的达成度可以表述为实际进行的通气量与受检者自身原本所需的通气量的比率。
[0036]当控制器13除了获取指示呼吸努力程度的指数以外，还获取上述通气达成作为指数时，能够更详细地分析并获取受检者睡眠呼吸障碍状态。
[0037]具体来说，控制器13被用作积分值获取部的一个实例，以获取吸气起点tl与终点t2之间的信号波形S1和近似正弦波形S2的积分值。在图2所示的实例中，获取位于时间轴下方的信号波形S1的面积A1，以及近似正弦波形S2的面积A2。
[0038]在本实施例中，近似正弦波形S2的积分值(即，面积A2)被视为受检者原本所需的通气量。相反，信号波形S1(即，面积A1)的积分值指示实际能够进行的通气量。因此，当计算面积A1与面积A2的比率时，能够获得通气达成度。控制器13被用作第三指数产生部，以产生面积比率Al/A2(积分值的比率)作为指示通气达成度的指数S4(第三指数的实例)。
[0039]控制器13将产生的指数S4输出到显示部14，以便如图3所示将指数S4与信号波形S1和指数S3时间地同步显示。在此，产生一条形指数，该条形指数具有对应于通过计算而获得的比率的值的大小的长度。或者，可以采用另一种产生并显示一符号的配置，该符号的颜色和形状根据比率的值的大小而改变。
[0040]根据该配置，对应于受检者呼吸流量的信号波形S1，指示呼吸努力程度的指数S3，和指示通气达成度的指数S4都被显示在显示部14上。当医务人员充分地将这些指数相互比较时，能够详细并综合地判定受检者的呼吸状态。例如，在图3中由字母A指示的时域中，可以看出通气达成度相对低。在下一个由字母B指示的时域中，能够见到大振幅的信号波形S1，据推测，这是由确保通气所导致的觉醒。并且，每一个指数都是基于常数判据而产生的。所以，能够在不用视觉观察测量波形的情况下，容易并准确地判定受检者的呼吸状态。所以判定结果高度可靠。
[0041]根据本实施例的监测装置10，通过简单地测量受检者呼吸压力，能够容易地执行经过所述一系列处理的受检者呼吸状态的判定。没必要在鼻腔里插入直接测量呼吸道压力的传感器导管，并且因此能够减轻受检者可能感受到的干扰和疼痛。在本实施例中，尤其是，仅仅将尺寸小并且重量轻的鼻套管附接到受检者，并且因此能够抑制对睡眠的干扰。另一方面，对于执行诊断的人，指示通气达成度的指数被用作判定结果的客观指数，并且，能够从整晚测量得到的大量测量的信号波形中容易地鉴定出问题波形。
[0042]控制器13的上述功能，即，作为第一到第三指数产生部、积分值获取部和输出部的功能可以通过诸如构成控制器13的电路装置的硬件的操作、诸如存储在运算装置中的程序的软件的操作，或这些操作的组合实现。
[0043]为了方便理解本发明，已经描述了本实施例，但是并非要限制本发明。理所当然的，在不脱离本发明主旨的前提下，本发明可以被改进或者提高，并且包括其等同的技术方案。
[0044]并非总是要求图2所示的吸气起点tl和吸气终点t2是信号波形S1的振幅的正负号转换的点。这些点可以被适当的设定，只要它们符合给定的要求即可。
[0045]不必总是获取并输出指数S3，S4。或者，可以采用仅仅获取并输出判定受检者的呼吸状况所需的指数中的一个的配置。
[0046]从控制器13 “输出”的指数S1，S3，S4的并不限于以在显示器部14上显示为目的。或者，例如，可以以在未示出的打印机中打印为目的，或者以存储在未示出的存储装置中为目的执行输出。在替换例中，控制器13根据目的以信号或数据的形式产生指数S1，S3，S4，并且朝向输出目标装置传输指数。在输出目标装置是呼吸机的情况下、可以根据所传输的指数改变设置等。
[0047]没必要总是在监测装置10的外部设置压力传感器23。或者，压力传感器可以配置成作为构成信号获取部11的部件而被并入监测装置10中。
[0048]可以用呼吸流量传感器或温度传感器来代替压力传感器23，只要替换的传感器能够测量对应于受检者呼吸状态的信号波形即可。
[0049]输入到信号获取部11的并且对应于受检者呼吸状态的的信号波形并非必须是受检者呼吸压力的测量波形。也可以采用将受检者的呼吸流量的测量波形直接输入至信号获取部11的配置。此种情况下，在信号获取部11中不需要平方根校正处理。
[0050]将受检者的呼吸气体引导到压力传感器23或者监测装置10的装置不限于鼻套管21。除了鼻套管之外或者代替鼻套管，也可以使用覆盖受检者口腔的面罩。
[0051]显示部14并非总是需要被设置为监测装置10的一部分。也可以采用将布置在监测装置10外部并且可通讯地连接到控制器13的显示装置用作显示部14的配置。
[0052]由于用于判定呼吸状态的装置，包括:
[0053]信号获取部，其被配置成获取对应于受检者的呼吸流量的信号；
[0054]第一指数产生部，其被配置成产生第一指数，该第一指数与从该信号获得到受检者呼吸流量相关；
[0055]第二指数产生部，其被配置成产生第二指数，该第二指数与由该第一指数预测的受检者的呼吸需求相关；
[0056]第三指数产生部，其被配置成基于该第一指数和该第二指数产生第三指数，该第三指数与受检者的呼吸努力相关；以及
[0057]输出部，其被配置成输出第三指数，
[0058]所以能够从对应于受检者的呼吸流量的信号获得与受检者呼吸努力相关的指数。没必要将直接测量呼吸道压力的传感器导管插入到食道中。因此，受检者的干扰和负担能够减少。
[0059]通过参考基于常数判据而产生的指数，能够在不观察测量波形的情况下，容易并准确地判定受检者的呼吸状态。因而，判定结果具有很高的可靠性。
[0060]由于该仪器还包被配置成显示第一指数的显示部，并且输出部被配置成输出第三指数，以便与第一指数同步地显示在显示部上，所以当充分地对比第一指数和第三指数时，能够详细并综合地判定受检者的呼吸状态。
[0061]信号获取部可以基于受检者的呼吸压力获取信号，该呼吸压力从被配置成测量呼吸压力的压力传感器输出。此种情况下，与测量受检者的呼吸流量的情况相比，能够使测量更简单。。
[0062]当信号获取部对测量波形进行平方根校正时，呼吸流量的近似值能够准确的得到。
[0063]信号获取部可以基于由鼻套管引导的呼吸气体来获取信号，鼻套管被用于附接到受检者。此种情况下，没必要各种传感器到身体，因而，能够减轻受检者感受到的干扰和负担。尤其是，鼻套管的重量相对轻，因而，能够抑制对睡眠的干扰。
【权利要求】
1.一种用于判定呼吸状态的装置，包括: 信号获取部，该信号获取部被配置为获取对应于受检者的呼吸流量的信号； 第一指数产生部，该第一指数产生部被配置为产生第一指数，该第一指数与从所述信号获得的所述受检者的所述呼吸流量相关； 第二指数产生部，该第二指数产生部被配置为产生第二指数，该第二指数与从所述第一指数预测的所述受检者的呼吸需求相关； 第三指数产生部，该第三指数产生部被配置为基于所述第一指数和所述第二指数来产生第三指数，该第三指数与所述受检者的呼吸努力相关； 输出部，该输出部被配置成输出所述第三指数。
2.根据权利要求1所述的装置，其中， 所述第一指数是对应于所述受检者的所述呼吸流量的信号波形，并且所述第二指数是正弦波形，基于第一部分的斜率和第二部分，该正弦波形被近似为包括:所述第一部分，该第一部分包括所述信号波形中的所述受检者的吸气起点；所述第二部分，该第二部分指示所述受检者的吸气终点。
3.根据权利要求2所述的装置，其中， 所述第三指数产生部被配置为将所述正弦波形的振幅设定为所述第三指数，并且 所述第三指数指示所述受检者的所述呼吸努力的程度。
4.根据权利要求2所述的装置，还包括 积分值获取部，该积分值获取部被配置为获取所述吸气起点与所述吸气终点之间的所述正弦波形的积分值，其中， 所述第三指数产生部被配置为将所述信号波形的所述积分值与所述正弦波形的所述积分值的比率作为所述第三指数，并且 所述第三指数指示由于上述受检者的所述呼吸努力而造成的通气达成度。
5.根据权利要求1至4的任意一项所述的装置，还包括 显示部，该显示部被配置为显示所述第一指数，其中， 所述输出部被配置为输出所述第三指数，以便与所述第一指数同步地显示在所述显示部上。
6.根据权利要求1至5的任意一项所述的装置，其中， 所述信号获取部被配置为基于所述受检者呼吸压力来获取所述信号，所述呼吸压力从被配置为测量所述呼吸压力的压力传感器输出。
7.根据权利要求6所述的装置，其中， 所述信号获取部被配置为对所述信号进行平方根校正。
8.根据权利要求1至7的任意一项所述的装置，其中， 所述信号获取部被配置为基于经过鼻套管引导的呼吸气体来获取所述信号，所述鼻套管适于被附接到所述受检者。
9.根据权利要求1至7的任意一项所述的装置，其中， 所述输出部被配置成输出基于上述第三指数的报警。
【文档编号】A61B5/087GK104248438SQ201410302886
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2013年6月28日
【发明者】野中幸夫, 磯野史朗, 清水刚 申请人:日本光电工业株式会社, 国立大学法人千叶大学