特許 6606965 呼吸計測装置、呼吸計測方法及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6606965

(24)【登録日】2019年11月1日

(45)【発行日】2019年11月20日

(54)【発明の名称】呼吸計測装置、呼吸計測方法及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/08 20060101AFI20191111BHJP

   A61B 7/04 20060101ALI20191111BHJP

【ＦＩ】

   A61B5/08ZDM

   A61B7/04 R

【請求項の数】13

【全頁数】24

(21)【出願番号】特願2015-202886(P2015-202886)

(22)【出願日】2015年10月14日

(65)【公開番号】特開2017-74190(P2017-74190A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2018年7月6日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003067

【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001737

【氏名又は名称】特許業務法人スズエ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高倉 潤也

(72)【発明者】

【氏名】福家 佐和

(72)【発明者】

【氏名】山内 康晋

【審査官】 遠藤 直恵

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−２０８２２５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４１−００５９０７（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／０１７２５５２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ａ６１Ｂ ５／０６−５／２２

Ａ６１Ｂ ７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

装着面をユーザの体表面に装着して使用される呼吸計測装置において、
呼吸に伴って生じる前記ユーザの体内音を検出する第１検出手段と、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段による検出結果及び前記第２検出手段による検出結果に基づいて、前記ユーザの呼吸の有無を判定する判定手段と
を具備し、
前記判定手段は、前記体内音が検出されず、かつ、前記装着面が前記体表面に密着していないことが検出されない場合、前記ユーザの呼吸がないと判定する
ことを特徴とする呼吸計測装置。

【請求項2】

装着面をユーザの体表面に装着して使用される呼吸計測装置において、
呼吸に伴って生じる前記ユーザの体内音を検出する第１検出手段と、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出する第２検出手段と、
前記第１検出手段による検出結果及び前記第２検出手段による検出結果に基づいて、前記ユーザの呼吸の有無を判定する判定手段と
を具備し、
前記第２検出手段は、
前記呼吸計測装置の内部に設けられた光源と、
光を検出する第３検出手段と
を含み、
前記光源から照射された光のうち、前記装着面と前記体表面との間の隙間を通過した光が前記第３検出手段によって検出された場合に前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出する
ことを特徴とする呼吸計測装置。

【請求項3】

前記光源は、遮光性を有する遮光部材によって分断された前記呼吸計測装置の内部の前記装着面を含む空間及び前記装着面を含まない空間のうちの一方の空間に配置されており、
前記装着面を含まない空間の前記呼吸計測装置の外壁の少なくとも一部には、光を透過する光透過手段が設けられており、
前記第３検出手段は、前記装着面を含む空間及び前記装着面を含まない空間のうちの他方の空間に配置されており、前記隙間を通過し、かつ、前記光透過手段を透過した光を検出する
ことを特徴とする請求項２記載の呼吸計測装置。

【請求項4】

前記体内音が検出されない場合に光を照射させるように前記光源を制御する制御手段を更に具備する請求項２記載の呼吸計測装置。

【請求項5】

前記光源は、予め定められた周波数で変調された光を照射し、
前記第３検出手段は、前記予め定められた周波数の光を検出し、
前記第２検出手段は、前記第３検出手段によって検出された光の強度が予め定められた値以上である場合に、前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出する
ことを特徴とする請求項２記載の呼吸計測装置。

【請求項6】

前記光源は、予め定められた時系列パターンで光を照射し、
前記第３検出手段は、前記予め定められた時系列パターンの光を検出し、
前記第２検出手段は、前記第３検出手段によって検出された光の強度が予め定められた値以上である場合に、前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出する
ことを特徴とする請求項２記載の呼吸計測装置。

【請求項7】

前記光源から照射される光の波長は、６００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の呼吸計測装置。

【請求項8】

前記光源によって照射された光のうち、前記ユーザの体表面で反射された光を検出する第４検出手段と、
前記第４検出手段によって検出された光の強度を表す信号から前記ユーザの脈波を示す脈波情報を抽出する抽出手段を更に具備することを特徴とする請求項２記載の呼吸計測装置。

【請求項9】

前記光源によって照射された光のうち、前記ユーザの体表面で反射された光を検出する第４検出手段と、
前記光源によって照射された光のうち、前記ユーザの体表面で反射されていない光を検出する第５検出手段と、
前記第４検出手段によって検出された光の強度を表す第１信号から前記第５検出手段によって検出された光の強度を表す第２信号を減算することによって前記ユーザの脈波を示す脈波情報を抽出する
ことを特徴とする請求項２記載の呼吸計測装置。

【請求項10】

装着面をユーザの体表面に装着して使用される呼吸計測装置が実行する呼吸計測方法であって、
呼吸に伴って生じる前記ユーザの体内音を検出するステップと、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップと、
前記体内音の検出結果及び前記密着していないことの検出結果に基づいて、前記ユーザの呼吸の有無を判定するステップと
を具備し、
前記判定するステップは、前記体内音が検出されず、かつ、前記装着面が前記体表面に密着していないことが検出されない場合、前記ユーザの呼吸がないと判定するステップを含む
ことを特徴とする呼吸計測方法。

【請求項11】

装着面をユーザの体表面に装着して使用される呼吸計測装置が実行する呼吸計測方法であって、
呼吸に伴って生じる前記ユーザの体内音を検出するステップと、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップと、
前記体内音の検出結果及び前記密着していないことの検出結果に基づいて、前記ユーザの呼吸の有無を判定するステップと
を具備し、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップは、前記呼吸計測装置の内部に設けられた光源から照射された光のうち、前記装着面と前記体表面との間の隙間を通過した光が検出された場合に前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップを含む
ことを特徴とする呼吸計測方法。

【請求項12】

装着面をユーザの体表面に装着して使用される呼吸計測装置のコンピュータによって実行されるプログラムであって、
前記コンピュータに、
呼吸に伴って生じる前記ユーザの体内音を検出するステップと、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップと、
前記体内音の検出結果及び前記密着していないことの検出結果に基づいて、前記ユーザの呼吸の有無を判定するステップと
を実行させ、
前記判定するステップは、前記体内音が検出されず、かつ、前記装着面が前記体表面に密着していないことが検出されない場合、前記ユーザの呼吸がないと判定するステップを含む
プログラム。

【請求項13】

装着面をユーザの体表面に装着して使用される呼吸計測装置のコンピュータによって実行されるプログラムであって、
前記コンピュータに、
呼吸に伴って生じる前記ユーザの体内音を検出するステップと、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップと、
前記体内音の検出結果及び前記密着していないことの検出結果に基づいて、前記ユーザの呼吸の有無を判定するステップと
を具備し、
前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップは、前記呼吸計測装置の内部に設けられた光源から照射された光のうち、前記装着面と前記体表面との間の隙間を通過した光が検出された場合に前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出するステップを含む
プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明の実施形態は、呼吸計測装置、呼吸計測方法及びプログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年では、睡眠中に呼吸停止を繰り返す疾患として睡眠時無呼吸症候群が知られている。この睡眠時無呼吸症候群は、日中に眠気を呈するといった自覚症状だけでなく、脳卒中及び心筋梗塞等の各種疾患の主要なリスクファクターとなり得る。このため、睡眠時無呼吸症候群の早期発見及び早期治療が望まれている。

【0003】

なお、睡眠時無呼吸症候群の潜在的な患者数は、日本国内だけでも２００万人にものぼるとされているものの、実際に治療を受けている患者の割合は少ないのが現状である。

【0004】

この理由の１つとしては、例えば睡眠時無呼吸症候群の検査が煩雑であることが挙げられる。一般的な睡眠時無呼吸症候群の検査においては、睡眠時の呼吸の有無を確認するために、当該検査を受ける患者の鼻や口にカニューレ状の気流センサを取り付ける必要があるが、これは患者にとって非常に煩わしい。

【0005】

一方、人間が呼吸する際には、胸部において気管を流れる空気の音（以下、呼吸音と表記）が生じることが知られている。この呼吸音は、例えば聴診器を用いて聴取されることができる。

【0006】

よって、聴診器型の装置（呼吸計測装置）を睡眠中の患者の胸部に装着しておけば呼吸（音）の有無を判定することができるため、上記した気流センサ等を取り付けることなく睡眠時無呼吸症候群の検査（診断）をすることが可能となる。

【0007】

なお、終夜の計測を行うためには、呼吸計測装置は、例えば粘着性を有する両面接着テープまたはゲルパッド等を使用して、睡眠中の患者の胸部に装着される必要がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】実開昭５８−１０１６０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

しかしながら、両面粘着テープまたはゲルパッド等を使用した場合には、睡眠中の患者の姿勢及び体動に応じて呼吸計測装置と患者の体表面との間に隙間が生じてしまう（つまり、呼吸計測装置が患者の体表面に密着していない状態となる）可能性がある。このように呼吸計測装置が患者の体表面に密着していない場合には、呼吸計測装置の集音性能の低下により、患者が呼吸している状態であっても患者の呼吸音がないと判定される場合がある。

【0010】

したがって、呼吸計測装置において呼吸音がないと判定された場合には、当該判定結果が実際に患者の呼吸停止によるものであるかまたは呼吸計測装置が患者の体表面に密着していないことによるものであるかを区別する仕組みが必要である。このような仕組みがなければ、呼吸計測装置において正確に患者の呼吸の有無を判定することはできず、睡眠時無呼吸症候群の検査に有用であるとはいえない。

【0011】

そこで、本発明が解決しようとする課題は、睡眠時無呼吸症候群の検査に有用な呼吸計測装置、呼吸計測方法及びプログラムを提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

実施形態によれば、装着面をユーザの体表面に装着して使用される呼吸計測装置が提供される。前記呼吸計測装置は、第１検出手段と、第２検出手段と、判定手段とを具備する。前記第１検出手段は、呼吸に伴って生じる前記ユーザの体内音を検出する。前記第２検出手段は、前記装着面が前記体表面に密着していないことを検出する。前記判定手段は、前記第１検出手段による検出結果及び前記第２検出手段による検出結果に基づいて、前記ユーザの呼吸の有無を判定する。前記判定手段は、前記体内音が検出されず、かつ、前記装着面が前記体表面に密着していないことが検出されない場合、前記ユーザの呼吸がないと判定する。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第１の実施形態に係る呼吸計測装置の使用態様の一例を示す図。

【図2】呼吸計測装置の外観の一例を示す図。

【図3】呼吸計測装置をユーザの体表面に貼り付けるための構成の一例について説明するための図。

【図4】呼吸計測装置の断面の一例を示す図。

【図5】ユーザに装着されている状態の呼吸計測装置について説明するための図。

【図6】ユーザに装着されている状態の呼吸計測装置について説明するための図。

【図7】光源から照射された光が皮膚を透過する場合について説明するための図。

【図8】呼吸計測装置の機能構成の一例を示すブロック図。

【図9】呼吸計測装置の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図10】格納部に格納された判定結果を時系列順に示す図。

【図11】呼吸音判定処理の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図12】光源が配置される位置を変更した場合について説明するための図。

【図13】光検出器が配置される位置を変更した場合について説明するための図。

【図14】第２の実施形態に係る呼吸計測装置の機能構成の一例を示すブロック図。

【図15】呼吸計測装置の処理手順の一例を示すフローチャート。

【図16】第３の実施形態に係る呼吸計測装置の断面の一例を示す図。

【図17】呼吸計測装置の機能構成の一例を示すブロック図。

【図18】光検出器によって検出される光の強度の時系列信号を模式的に表す図。

【図19】第３の実施形態の変形例に係る呼吸計測装置の断面の一例を示す図。

【図20】Ｓ／Ｎ比の高い脈波成分を抽出する原理について説明するための図。

【図21】脈波情報を抽出する際の呼吸計測装置の処理手順の一例を示すフローチャート。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、図面を参照して、各実施形態について説明する。

【0015】

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る呼吸計測装置の使用態様の一例を示す。図１に示す呼吸計測装置１０は、例えば睡眠時無呼吸症候群の検査のために用いられる小型・軽量・薄型の装置であり、睡眠時のユーザの呼吸の有無（呼吸状態）を判定するために当該ユーザに装着して使用される。具体的には、呼吸計測装置１０は、図１に示すように、例えば呼吸計測装置１０の装着面を睡眠中のユーザの胸部等（の体表面）に装着して使用される。具体的にはユーザの胸部などに貼り付けて使用する。

【0016】

図２は、呼吸計測装置１０の外観の斜視図である。図２に示すように、呼吸計測装置１０（の筐体）は、ユーザの胸部中央付近に容易に装着することが可能なように、厚みのある円板型形状を有している。なお、呼吸計測装置１０の装着面１０ａは、例えば聴診器と同様のダイアフラムによって形成されている。ダイアフラムは、例えばガラスエポキシ樹脂の膜（弾性薄膜）であり、透明または半透明の光透過性を有する。

【0017】

なお、呼吸計測装置１０の装着面１０ａは、例えば図３に示すように当該装着面１０ａの縁に沿って配置される粘着性を有する両面接着テープ２０を介して睡眠中のユーザの体表面に貼り付けられる。呼吸計測装置１０の装着面１０ａをユーザの体表面に貼り付けることが可能であれば、両面接着テープ２０に代えて例えばゲルパッド等が用いられても構わない。

【0018】

図４は、呼吸計測装置１０の断面図である。図４に示すように、呼吸計測装置１０（の筐体）の内部には、集音部材１０ｂ、マイクロフォン１０ｃ、光源１０ｄ及び光検出器１０ｅが配置されている。

【0019】

集音部材１０ｂは、すり鉢状の形状を有し、装着面（ダイアフラム）１０ａを介してユーザの体内音を集音する機能を有する。集音部材１０ｂによって集音されるユーザの体内音は、ユーザの呼吸に伴って生じる音を含む。なお、集音部材１０ｂは、例えば遮光性のある材質で形成されるまたは遮光性のある塗料等で表面が塗装されることによって、十分な遮光性を有するように構成されている。この集音部材１０ｂ（つまり、遮光部材）により、呼吸計測装置１０の内部は、装着面１０ａを含む空間（つまり、集音部材１０ｂ内部の空間）３１と、当該装着面１０ａを含まない空間（つまり、集音部材１０ｂ外部の空間）３２とに分断されている。

【0020】

マイクロフォン１０ｃは、集音部材１０ｂによって集音されたユーザの体内音を検出（計測）するように、例えば当該集音部材１０ｂの内部中央付近に配置される。マイクロフォン１０ｃとしては、例えばＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）型の小型のマイクロフォン等を使用可能である。

【0021】

光源１０ｄは、例えば発光するように構成された発光ダイオードを含む。光源１０ｄは、例えば集音部材１０ｂの内部（つまり、空間３１内）に配置される。なお、光源１０ｄは、予め定められた周波数で変調された上で発光する（つまり、当該周波数で変調された光を照射する）ように構成されているものとする。

【0022】

なお、図４に示すように、上記した空間３２を形成する呼吸計測装置１０の筐体（の外壁）の少なくとも一部には、光を透過する光透過窓１０ｆが設けられている。

【0023】

光検出器１０ｅは、集音部材１０ｂの外部（つまり、空間３２内）に配置され、例えばフォトダイオード及び電流−電圧回路を備える。これにより、光検出器１０ｅは、光透過窓１０ｆを透過して呼吸計測装置１０内に進入する光（の強度）を検出することができる。なお、光検出器１０ｅは、バンドパスフィルタを更に備え、光源１０ｄから照射される光（予め定められた周波数の信号）を選択的に検出する。

【0024】

上記したマイクロフォン１０ｃ、光源１０ｄ及び光検出部１０ｅは、呼吸計測装置１０内の例えばプリント基板１０ｇ上に実装される。

【0025】

次に、図５及び図６を参照して、ユーザに装着されている（つまり、装着面１０ａがユーザの体表面に貼り付けられている）状態の呼吸計測装置１０について説明する。

【0026】

ここで、上述したように、呼吸計測装置１０の装着面１０ａはユーザの体表面４１に貼り付けられる。このため、例えば睡眠中のユーザに呼吸計測装置１０が装着されている場合、当該呼吸計測装置１０は当該ユーザが着用する衣服（例えば、寝巻き等）４２に覆われた状態となる。

【0027】

図５に示すように、呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に適切に貼り付けられている（つまり、装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着している状態にある）場合、光源１０ｄから照射された光は装着面１０ａ側から漏れることはない。また、光源１０ｄは遮光性を有する集音部材１０ｂ内部（つまり、空間３１内）に配置されているため、当該光源１０ｄから照射された光が空間３２に直接進入することもない。

【0028】

すなわち、呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に適切に貼り付けられている場合には、空間３２内に配置されている光検出器１０ｅが光源１０ｄから照射された光を検出することはない。

【0029】

一方、本実施形態において、呼吸計測装置１０の装着面１０ａは、上述したように両面接着テープ２０を介して睡眠中のユーザの体表面４１に貼り付けられる。このため、睡眠中のユーザの姿勢及び体動によっては、図６に示すように呼吸計測装置１０の装着面１０ａとユーザの体表面４１との間に隙間が生じてしまう場合がある。

【0030】

この場合、光源１０ｄから照射された光は、空間３２に直接進入することはないが、装着面１０ａと体表面４１との間に生じた隙間から呼吸計測装置１０の外部に漏れる（つまり、当該隙間を通過する）。この光（漏れ光）４３は、例えば図６に示すようにユーザの体表面４１及び衣服４２等で反射されることにより、光透過窓１０ｆを透過して光検出器１０ｅに到達することになる。

【0031】

これにより、本実施形態において、光源１０ｄ及び光検出器１０ｅは、装着面１０ａが体表面４１に密着していない（つまり、装着面１０ａと体表面４１との間に隙間が生じている）ことを検出する検出部として機能する。すなわち、光検出器１０ｅが光源１０ｄから照射された光（漏れ光）４３を検出することによって、呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着していないことを検出することができる。

【0032】

なお、図７に示すように、例えば光源１０ｄから照射された光が皮膚を透過する場合には、呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着した状態であるにもかかわらず、光検出器１０ｅによって光が検出される場合がある。したがって、光源１０ｄから照射された光の皮膚に対する透過を抑制するために、光源１０ｄから照射される光の波長は、例えば６００ｎｍ以下であることが好ましい。

【0033】

図８は、呼吸計測装置１０の機能構成を示すブロック図である。図８に示すように、呼吸計測装置１０は、第１取得部１１、第１判定部１２、第２取得部１３、第２判定部１４、第３判定部１５及び格納部１６を含む。

【0034】

本実施形態において、第１取得部１１、第１判定部１２、第２取得部１３、第２判定部１４及び第３判定部１５の一部または全ては、例えば呼吸計測装置１０に備えられるＣＰＵ等のコンピュータにプログラムを実行させること、すなわち、ソフトウェアによって実現されるものとする。なお、これらの各部１１〜１５の一部または全ては、ＩＣ（Integrated Circuit）等のハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせ構成として実現されてもよい。なお、コンピュータに実行させるプログラムは、コンピュータ読み取り可能な記憶媒体に格納して頒布されてもよいし、またはネットワークを通じて当該呼吸計測装置１０にダウンロードされてもよい。

【0035】

また、本実施形態において、格納部１６は、呼吸計測装置１０に備えられる記憶装置に格納されているものとする。

【0036】

第１取得部１１は、マイクロフォン１０ｃによって検出されたユーザの体内音を表す音信号を取得する。

【0037】

第１判定部１２は、第１取得部１１によって取得された音信号に基づいて、ユーザの体内音（呼吸に伴って生じる呼吸音）の有無を判定する。

【0038】

第２取得部１３は、光検出器１０ｅによって検出された光の強度を表す光信号を取得する。

【0039】

第２判定部１４は、第２取得部１３によって取得された光信号に基づいて、呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着している（つまり、当該装着面１０ａとユーザの体表面４１との間に隙間が生じている）か否かを判定する。

【0040】

第３判定部１５は、第１判定部１２による判定結果（つまり、マイクロフォン１０ｃによる検出結果）及び第２判定部１４による判定結果（つまり、光検出器１０ｅによる検出結果）に基づいて、ユーザの呼吸の有無を判定する。第３判定部１５による判定結果は、例えば格納部１６に格納される。

【0041】

次に、図９のフローチャートを参照して、呼吸計測装置１０の処理手順について説明する。

【0042】

本実施形態において、マイクロフォン１０ｃは、ユーザが呼吸計測装置１０を装着している間（つまり、呼吸計測装置１０が動作している間）、集音部材１０ｂによって集音される音を検出する。同様に、光検出器１０ｅは、ユーザが呼吸計測装置１０を装着している間、光透過窓１０ｆを通過して呼吸計測装置１０内に進入する光を検出する。なお、本実施形態において、光源１０ｄは、ユーザが呼吸計測装置１０を装着している間、常に点灯しているものとする。

【0043】

まず、第１取得部１１及び第２取得部１３は、マイクロフォン１０ｃによって検出された音を表す音信号及び光検出器１０ｅによって検出された光の強度を表す光信号を取得する（ステップＳ１）。この場合、第１取得部１１及び第２取得部１３は、予め定められた期間の音信号及び光信号を取得する。なお、第１取得部１１によって取得された音信号は、第１判定部１２の内部のメモリ（図示せず）に格納される。また、第２取得部１３によって取得された光信号は、第２判定部１４の内部のメモリ（図示せず）に格納される。

【0044】

次に、第１判定部１２は、当該第１判定部１２の内部のメモリに格納された音信号（予め定められた期間の音信号）に基づいて、呼吸音の有無を判定する処理（以下、呼吸音判定処理と表記）を実行する（ステップＳ２）。この呼吸音判定処理の詳細については後述する。なお、第１判定部１２による判定結果は、第３判定部１５の内部のメモリ（図示せず）に格納される。

【0045】

ステップＳ２の処理が実行されると、第２判定部１４は、当該第２判定部１４の内部のメモリに格納された光信号（予め定められた期間の光信号）に基づいて、呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着しているか否かを判定する（ステップＳ３）。

【0046】

ここで、上述した図５及び図６において説明したように、本実施形態においては、装着面１０ａが体表面４１に密着している場合には、光検出器１０ｅによって光は検出されない。一方、装着面１０ａが体表面４１に密着していない場合には、光検出器１０ｅによって光が検出される。このため、光検出器１０ｅによって光が検出されていれば装着面１０ａが体表面４１に密着していないと判定され、当該光検出器１０ｅによって光が検出されていなければ装着面１０ａが体表面４１に密着していると判定されるようにすることができる。

【0047】

しかしながら、光検出器１０ｅは外光またはノイズの影響を受ける可能性がある。このため、本実施形態においては、上記した予め定められた期間の光信号によって示される光の強度が予め定められた値（閾値）以上である場合に、装着面１０ａが体表面４１に密着していないと判定されるものとする。なお、上記したようにバンドパスフィルタを用いて光源１０ｄから照射される光を選択的に検出することによって、外光またはノイズの影響を緩和することも可能である。なお、第２判定部１４による判定結果は、第３判定部１５の内部のメモリに格納される。

【0048】

次に、第３判定部１５は、第１判定部１２による判定結果及び第２判定部１４による判定結果に基づいて、上記したステップＳ１において音信号及び光信号が取得された期間におけるユーザの呼吸の有無を判定する（ステップＳ４）。

【0049】

ここで、第１判定部１２によって呼吸音がないと判定され（つまり、マイクロフォン１０ｃによって呼吸音が検出されず）、かつ、第２判定部１４によって呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着していると判定された（つまり、密着していないことが検出されない）場合を想定する。この場合には、呼吸計測装置１０が呼吸音を検出可能な状態である（つまり、呼吸計測装置１０の装着面１０ａとユーザの体表面４１との間に隙間が生じていない）にもかかわらず、当該呼吸音が検出されていないのであるから、第３判定部１５はユーザの呼吸がないと判定する。

【0050】

一方、第１判定部１２によって呼吸音がないと判定され、かつ、第２判定部１４によって呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着していないと判定された場合を想定する。この場合には、呼吸計測装置１０は呼吸音を検出可能な状態でない（つまり、呼吸計測装置１０の装着面１０ａとユーザの体表面４１との間に隙間が生じている）ことにより呼吸音が検出されていない可能性があるため、第３判定部１５はユーザの呼吸があると判定する。

【0051】

なお、第１判定部１２によって呼吸音があると判定された場合には、第２判定部１４による判定結果にかかわらず、第３判定部１５はユーザの呼吸があると判定する。

【0052】

上記したステップＳ４における判定結果は、格納部１６に格納される（ステップＳ５）。

【0053】

次に、呼吸計測装置１０の動作（呼吸の計測）を終了するか否かが判定される（ステップＳ６）。ステップＳ６においては、例えば呼吸計測装置１０の電源が切られる等の操作が行われた場合または予め設定された終了時刻となった場合等に、呼吸計測装置１０の動作を終了すると判定される。

【0054】

呼吸計測装置１０の動作を終了すると判定された場合（ステップＳ６のＹＥＳ）、処理は終了される。一方、呼吸計測装置１０の動作を終了しないと判定された場合（ステップＳ６のＮＯ）、ステップＳ１に戻って処理が繰り返される。すなわち、図９に示す処理は、ステップＳ６において呼吸計測装置１０の動作を終了すると判定されない限り、ユーザの睡眠中に繰り返し実行される。

【0055】

ここで、図１０は、図９に示す処理が繰り返し実行されることによって格納部１６に格納された判定結果（ユーザの呼吸の有無）を時系列順に示している。なお、図１０においては、１がユーザの呼吸があると判定された判定結果を示し、０がユーザの呼吸がないと判定された判定結果を示している。

【0056】

図１０に示す例によれば、予め定められた時間以上（例えば、１０秒以上）ユーザの呼吸がないと判定された期間Ｔがユーザが無呼吸状態にある期間であることを容易に認識することができる。

【0057】

これにより、上記した図９に示す処理によって格納部１６に格納された判定結果（ユーザの呼吸の有無）は、睡眠時無呼吸症候群の検査等に利用することができる。

【0058】

なお、本実施形態においては、ユーザの呼吸が「ある」及び「ない」の２値で判定結果が出力されるものとして説明したが、当該判定結果は、例えばユーザの呼吸が「ある」、「ない」及び「ない（ただし、装着面１０ａが体表面４１に密着していない可能性あり）」等で出力されても構わない。

【0059】

また、図９に示す処理は、上記した予め定められた期間毎にリアルタイムに実行されてもよいし、例えばユーザの睡眠中に取得された音信号及び光信号を蓄積しておき、後の任意の時間帯に実行されても構わない。

【0060】

次に、図１１のフローチャートを参照して、上記した呼吸音判定処理（図９に示すステップＳ２の処理）の処理手順について説明する。この呼吸音判定処理の開始時点では、上記したように第１判定部１２の内部のメモリには予め定められた期間の音信号が格納されている。

【0061】

まず、時刻ｔにおける第１判定部１２の内部のメモリに格納されている音信号の振幅をＳ（ｔ）とすると、第１判定部１２は、当該Ｓ（ｔ）（によって表される波形）を一定の時間幅を持つ複数の区間に区切り、当該区間に対して周波数解析（ＦＦＴ）を実行する（ステップＳ１１）。以下、この周波数解析によって得られる例えばｉ（ｉは１以上の整数）番目の区間の周波数ｆ［Ｈｚ］成分のエネルギーをＰ_ｉ（ｆ）と表記する。

【0062】

次に、第１判定部１２は、予め定められた複数の周波数帯域別にエネルギーを算出する（ステップＳ１２）。具体的には、各Ｐ_ｉ（ｆ）について、帯域毎の積分値ＢＰ_ｉ（ｊ）を以下の式（１）により算出する。

【数1】

【0063】

ここで、Ｆ_ｊは、ｊ番目の周波数帯域を表す。なお、例えばＪ個の周波数帯域に分割したとすれば、上記した式（１）により、Ｊ次元のベクトルＢＰ_ｉが得られる。

【0064】

次に、式（１）によって得られたＢＰ_ｉについて、第１判定部１２は、ｉ番目の区間（以下、区間ｉと表記）の音信号が呼吸音を表すものであるか否かの識別を行う（ステップＳ１３）。この識別は、例えばＬＤＡ（線形判別分析）またはＳＶＭ（サポートベクターマシン）等の一般的な識別器を用いることによって行われる。これにより、区間ｉについて、呼吸音である可能性の高い音が検出されたか否かの識別結果を得ることができる。

【0065】

上記した処理により、第１判定部１２は、各区間における呼吸音の有無（識別結果）を得ることができるため、例えば呼吸音のない区間等を決定することができる（ステップＳ１４）。

【0066】

なお、上記した図１１に示す呼吸音判定処理は一例であり、呼吸音の有無を判定することが可能であれば他の処理が実行されても構わない。

【0067】

上記したように本実施形態においては、マイクロフォン１０ｃ（第１検出部）による呼吸に伴って生じるユーザの体内音（呼吸音）の検出結果と、光源１０ｄ及び光検出器１０ｅ（第２検出部）による呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着していないことの検出結果に基づいて、ユーザの呼吸の有無が判定される。具体的には、呼吸音が検出されず、かつ、装着面１０ａが体表面４１に密着していないことが検出されない場合、ユーザの呼吸がないと判定される。本実施形態においては、このような構成により、呼吸音がないと判定された場合であっても、当該判定結果が実際にユーザの呼吸停止によるものであるかまたは呼吸計測装置１０の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着していないことによるものであるかを考慮した上で、ユーザの呼吸の有無を判定することができる。換言すれば、本実施形態においては、ユーザの呼吸音を適切に検出可能でない状態であるにもかかわらずユーザの呼吸がないと判定することを回避することができるため、睡眠時無呼吸症候群の検査に有用であるといえる。

【0068】

なお、本実施形態に係る呼吸計測装置１０は、当該呼吸計測装置１０の内部に設けられた光源１０ｄから照射された光のうち、装着面１０ａと体表面４１との間の隙間を通過した光を光検出器１０ｅ（第３の検出部）によって検出するように構成されている。具体的には、光源１０ｄが遮光性を有する遮光部材（集音部材１０ｂ）によって分断された呼吸計測装置１０の内部の装着面１０ａを含む空間３１に配置されており、当該装着面１０ａを含まない空間３２の呼吸計測装置１０の外壁の少なくとも一部には光を透過する光透過窓１０ｆが設けられている。また、光検出器１０ｅは、空間３２に配置されており、装着面１０ａと体表面４１との間の隙間を通過し、かつ、光透過窓１０ｆを透過した光を検出する。本実施形態に係る呼吸計測装置１０は、このような構成において光検出器１０ｅが光を検出することによって装着面１０ａが体表面４１に密着していないことを検出することができる。

【0069】

上記した呼吸計測装置１０の構成（形状及び配置等）については適宜変更されても構わない。具体的には、図１２に示すように、光源１０ｄが空間３２側に配置される場合には、当該光源１０ｄによって照射される光を集音部材１０ｂの内部（つまり、空間３１内）に導くように構成された導光部材１０ｈを備える構成としても構わない。これによれば、例えば実装上の制限のために光源１０ｄを空間３１側に配置することができず、空間３２側に配置しなければならないような場合であっても、装着面１０ａと体表面４１との間の隙間を光源１０ｄによって照射された光が通過することができるため、装着面１０ａが体表面４１に密着していないことを検出することが可能である。なお、このような構成の場合であっても、光検出器１０ｅが光源１０ｄによって照射される光を直接検出することがないように、例えばプリント基板１０ｇ等によって当該光源１０ｄ及び光検出器１０ｅは分断されているものとする。

【0070】

更に、光検出器１０ｅが配置される位置は図４に示す位置に限られない。具体的には、図１３に示すように、光検出器１０ｅが基板の中央付近等に配置されても構わない。この場合、光透過窓１０ｆは、光検出器１０ｅが当該光透過窓１０ｆから進入する光を容易に検出することができるような位置に設けられればよい。また、例えば光検出器１０ｅの位置に応じて、光透過窓１０ｆの大きさを変更してもよい。更に、光透過窓１０ｆを介して空間３２内に進入した光を例えば導光部材等を用いて検出可能であり、かつ、光源１０ｄ及び光検出器１０ｅが分断されているのであれば、当該光検出器１０ｅは空間３１内に配置されていても構わない。

【0071】

また、本実施形態においては、光検出器１０ｅが装着面１０ａと体表面４１との間の隙間を通過し、かつ、光透過窓１０ｆを透過した光を検出する構成であればよいため、例えば光源１０ｄが空間３２に配置され、光検出器１０ｅが空間３１に配置される構成であってもよい。

【0072】

また、本実施形態において、光源１０ｄは予め定められた周波数で変調された光を照射し、光検出器１０ｅは予め定められた周波数の光を検出するように構成されており、光検出器１０ｅによって検出された光の強度が予め定められた値以上である場合に装着面１０ａ体表面４１に密着していないことを検出する。本実施形態においては、このような構成により、光検出器１０ｅが光源１０ｄによって照射された光を選択的に検出することが可能となるため、外光の影響を受けにくくすることができる。

【0073】

なお、ここでは光源１０ｄが予め定められた周波数で変調された光を照射するものとして説明したが、当該光源１０ｄが予め定められた時系列パターンで光を照射することによって、光検出器１０ｅが光源１０ｄによって照射された光を選択的に検出するようにしてもよい。

【0074】

更に、本実施形態においては、光源１０ｄによって照射される光の波長を６００ｎｍ以下とすることにより、装着面１０ａが体表面４１に密着した状態であるにもかかわらずユーザの皮膚を透過した光が光検出器１０ｅによって検出される（つまり、誤検出）ことを避けることが可能となる。

【0075】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。図１４は、本実施形態に係る呼吸計測装置の機能構成を示すブロック図である。なお、図１４においては前述した図８と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図８と異なる部分について主に述べる。

【0076】

また、前述した第１の実施形態と同様の部分については、適宜、図１〜図７等を用いて説明する。

【0077】

図１４に示すように、本実施形態に係る呼吸計測装置１００は、制御部１０１を含む点で前述した第１の実施形態とは異なる。なお、制御部１０１は、ソフトウェアによって実現されてもよいし、ハードウェアによって実現されてもよいし、ソフトウェア及びハードウェアの組み合わせ構成として実現されてもよい。

【0078】

制御部１０１は、ユーザの呼吸音が検出されない場合に光を照射させるように光源１０ｄを制御する機能を有する。

【0079】

次に、図１５のフローチャートを参照して、呼吸計測装置１００の処理手順について説明する。

【0080】

本実施形態において、マイクロフォン１０ｃは、前述した第１の実施形態と同様に、ユーザが呼吸計測装置１０を装着している間、集音部材１０ｂによって集音される音を検出する。

【0081】

一方、本実施形態では、光源１０ｄは、点灯または消灯が制御部１０１によって制御される。なお、図１５の処理が開始される時点では、光源１０ｄは消灯しているものとする。このように光源１０ｄが消灯している場合には、光検出器１０ｅも動作していないものとする。

【0082】

まず、第１取得部１１は、マイクロフォン１０ｃによって検出された音を表す音信号を取得する（ステップＳ２１）。第１取得部１１によって取得された音信号は、第１判定部１２の内部のメモリに格納される。

【0083】

次に、前述した図９に示すステップＳ２の処理に相当するステップＳ２２の処理が実行される。ステップＳ２２の処理が実行されると、当該処理結果に基づいてユーザの呼吸音があるか否かが判定される（ステップＳ２３）。

【0084】

ユーザの呼吸音がないと判定された場合（ステップＳ２３のＮＯ）、制御部１０１は、光を照射させるように光源１０ｄを点灯させる（ステップＳ２４）。このように光源１０ｄが点灯した場合、制御部１０１は、光を検出するように光検出器１０ｅの動作を開始させる。

【0085】

これにより、第２取得部１３は、光検出器１０ｅによって検出された光の強度を表す信号を取得する（ステップＳ２５）。

【0086】

なお、本実施形態においては、ステップＳ２５の処理が実行された後、制御部１０１は、光源１０ｄを消灯させ、光検出器１０ｅの動作を停止する制御を行う。

【0087】

ステップＳ２５の処理が実行されると、前述した図９に示すステップＳ３の処理に相当する処理が第２判定部１４によって実行される。この第２判定部１４の処理結果に基づいて呼吸計測装置１００の装着面１０ａがユーザの体表面４１に密着しているか否かが判定される（ステップＳ２６）。

【0088】

装着面１０ａが体表面４１に密着していると判定された場合（ステップＳ２６のＹＥＳ）、第３判定部１５は、ユーザの呼吸がないと判定する（ステップＳ２７）。

【0089】

一方、ステップＳ２３においてユーザの呼吸音があると判定された場合（ステップＳ２３のＹＥＳ）、第３判定部１５は、ユーザの呼吸があると判定する（ステップＳ２８）。

【0090】

また、ステップＳ２６において装着面１０ａが体表面４１に密着していないと判定された場合（ステップＳ２６のＮＯ）、同様にステップＳ２８の処理が実行される。

【0091】

上記したステップＳ２７またはＳ２８の処理が実行された場合、前述した図９に示すステップＳ５及びＳ６の処理に相当するステップＳ２９及びＳ３０の処理が実行される。なお、ステップＳ３０において呼吸計測装置１０の動作を終了すると判定された場合にはステップＳ２１に戻って処理が繰り返される。

【0092】

上記したように本実施形態においては、第１判定部１２によってユーザの体内音（呼吸音）がないと判定された（つまり、マイクロフォン１０ｃによって呼吸音が検出されない）場合に光を照射させるように光源１０ｄを制御する（つまり、光源１０ｄを点灯させる）。本実施形態においては、このような構成により、前述した第１の実施形態のように常に光源１０ｄを点灯させておく構成と比較して、呼吸計測装置１００の消費電力を低減させることが可能となる。同様に、ユーザの呼吸音が検出されない場合に光検出器１０ｅを動作させることによって、更に消費電力を低減させることが可能となる。

【0093】

なお、本実施形態においては、ステップＳ２５の処理が実行された後に、光源１０ｄが消灯され、光検出器１０ｅの動作が停止されるものとして説明したが、一旦光源１０ｄが点灯され、光検出器１０ｅの動作が開始された後は、ステップＳ２３において呼吸音があると判定されるまで当該光源１０ｄの点灯及び光検出器１０ｅの動作を継続させるようにしても構わない。

【0094】

（第３の実施形態）
次に、第３の実施形態について説明する。図１６は、本実施形態に係る呼吸計測装置の断面図である。なお、図１６においては前述した図４と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図４と異なる部分について主に述べる。

【0095】

図１６に示すように、本実施形態に係る呼吸計測装置２００は、光検出器１０ｉを備える点が前述した第１の実施形態とは異なる。

【0096】

光検出器１０ｉは、集音部材１０ｂの内部（つまり、空間３１内）に配置される。光検出器１０ｉは、光源１０ｄによって照射された光のうちユーザの体表面（皮膚）４１で反射された光を検出する。

【0097】

図１７は、呼吸計測装置２００の機能構成を示すブロック図である。図１７に示すように、呼吸計測装置２００は、抽出部２０１を含む。

【0098】

抽出部２０１は、光検出器１０ｉによって検出された光の強度を表す光信号からユーザの脈波を示す情報（以下、脈波情報と表記）を抽出（取得）する。抽出部２０１によって抽出された脈波情報は、格納部１６に格納される。

【0099】

以下、本実施形態に係る呼吸計測装置２００の動作について説明する。ここでは、脈波情報を抽出する際の呼吸計測装置２００の動作について主に述べる。なお、ユーザの呼吸の有無を判定する際の動作については、前述した第１の実施形態と同様であるため、その詳しい説明を省略する。

【0100】

まず、前述したように光源１０ｄから照射される光の波長が６００ｎｍ以下である場合、ユーザの皮膚を透過した光が光検出器１０ｅによって検出されることはないが、当該光の一部は、ユーザの体表面４１から体内に進入する。このように体内に進入した光は当該体内において吸収及び拡散され、当該光の一部は再び体表面４１から外に放射される。本実施形態において、光検出器１０ｉによって検出されるユーザの体表面４１で反射された光には、このように体表面４１から放射された光が含まれる。

【0101】

このようにユーザの体表面下（体内）で吸収される光の量は、当該体表面下における血液の量によって変化する。更に、血液の量は心臓の拍動と同期して増減する。このため、光検出器１０ｉによって検出される光（の強度）は、ユーザの心臓の拍動（つまり、脈波）に依存する。

【0102】

一方、光源１０ｄによって照射される光の多くは、集音部材１０ｂの内面及び装着面（ダイアフラム）１０ａ等で反射され、光検出器１０ｉによって検出される。

【0103】

このため、本実施形態において、光検出器１０ｉによって検出される光（の強度の時系列信号）は、模式的には図１８に示すように脈波とは関係のない直流成分と、脈波に応じた交流成分（脈波成分）の和として表される。

【0104】

そこで、本実施形態においては、光検出器１０ｉによって検出された光の強度を表す光信号から直流成分を除去することによって、上記した脈波情報（脈波成分）を抽出するものとする。

【0105】

具体的には、光検出器１０ｉは、フォトダイオード、電流−電圧変換回路、ハイパスフィルタ及び増幅器を備える構成とする。これによれば、光検出器１０ｉは、例えばフォトダイオード及び電流−電圧変換回路によって検出された光の強度を表す光信号からハイパスフィルタを用いて抽出される脈波成分を、増幅器を用いて選択的に増幅することができる。

【0106】

このような構成によれば、抽出部２０１は、上記したように増幅された脈波成分を脈波情報として取得することができる。

【0107】

なお、抽出部２０１によって抽出（取得）される脈波情報は、上記したように光信号から選択的に増幅された脈波成分であってもよいし、当該脈波成分を解析することによって得られる例えば単位時間当たりの脈拍数等であっても構わない。このように抽出部２０１によって抽出された脈波情報は、例えば格納部１６に格納される。

【0108】

本実施形態においては、上記したように光検出器１０ｉ（第４の検出部）によって検出された光（ユーザの体表面４１で反射された光）の強度を表す光信号からユーザの脈波を示す脈波信号を抽出する。本実施形態においては、このような構成により、前述した第１の実施形態において説明したユーザの呼吸の有無の判定結果のみではなく、ユーザの検査において有用な脈波（を示す脈波情報）を得るために呼吸計測装置２００を活用することも可能となる。

【0109】

ここで、前述したように呼吸計測装置２００が装着される胸部は血流量が少ない。このため、例えば光源１０ｄの光量の揺らぎ等が脈波成分のＳ／Ｎ比に与える影響が大きく、上述したように体表面４１から放射される光（反射光）のみではＳ／Ｎ比の高い正確な脈波情報を得ることができない場合がある。

【0110】

そこで、本実施形態においては、変形例として、光検出器１０ｉによって検出されるユーザの体表面４１で反射された光に加えて、ユーザの体表面４１に到達していない光を利用して脈波情報を取得する構成とすることができる。以下、このような変形例について説明する。

【0111】

図１９は、本変形例に係る呼吸計測装置２００´の断面図である。図１９においては前述した図１６と同様の部分には同一参照符号を付してその詳しい説明を省略する。ここでは、図１６と異なる部分について主に述べる。

【0112】

図１９に示すように、本変形例に係る呼吸計測装置２００´は、光検出器１０ｊ及び反射部材１０ｋを備える点が前述した呼吸計測装置２００とは異なる。

【0113】

光検出器１０ｊは、集音部材１０ｂの内部（つまり、空間３１内）に配置される。また、反射部材１０ｋは、集音部材１０ｂの内部であって、光源１０ｄ及び光検出器１０ｊと対向する位置に配置される。なお、反射部材１０ｋは光源１０ｄによって照射される光を反射するように構成されており、当該反射部材１０ｋの反射率は一定であるものとする。

【0114】

このような構成によれば、光源１０ｄによって照射された光は、反射部材１０ｋで反射されて光検出器１０ｊによって検出される。これにより、光検出器１０ｊは、上記した光源１０ｄによって照射された光のうちユーザの体表面４１に到達していない光（当該体表面４１以外の面である反射部材１０ｋで反射された光）を検出することができる。

【0115】

なお、本変形例に係る呼吸計測装置２００´の機能構成は上述した図１７と同様であるため、以下の説明においては図１７を用いて説明する。本変形例において、抽出部２０１は、光検出器１０ｉによって検出された光の強度を表す光信号及び光検出器１０ｊによって検出された光の強度を表す光信号からＳ／Ｎ比の高い脈波成分（脈波情報）の抽出を行う。

【0116】

以下、図２０を参照して、本変形例においてＳ／Ｎ比の高い脈波成分を抽出する原理について説明する。

【0117】

まず、光源１０ｄの光量の揺らぎが脈波成分のＳ／Ｎ比に影響を与える原理につい説明する。

【0118】

ここでは、図２０に示すように、時刻ｔに光源１０ｄから照射される光の強度をＰ（ｔ）とし、少なくとも光源１０ｄと光検出器１０ｉとを備える呼吸計測装置２００´を装着するユーザの時刻ｔにおける体表面４１の反射率をＲ（ｔ）とする。

【0119】

一般的に、体表面４１の反射率Ｒ（ｔ）はほぼ一定であるものの、当該体表面下（体内）を流れる血液の量（血流量）に応じて微小に変化する。このため、体表面４１の反射率Ｒ（ｔ）は、以下の式（２）のように表すことができる。

【数2】

【0120】

なお、式（２）におけるＲ_ＤＣは一定の直流成分であり、Ｒ_ＡＣは体表面化を流れる血流量に応じて変化する交流成分である。

【0121】

ここで、理想的な状態においては、上記したＰ（ｔ）は一定であるため、Ｐ（ｔ）＝Ｐ_ＤＣと表記するものとすると、光検出器１０ｉによって検出される光の強度（を表す光信号）は、以下の式（３）によって示されるＹ_１（ｔ）に比例する。

【数3】

【0122】

この式（３）のうち、変化する成分（交流成分）は、Ｐ_ＤＣＲ_ＡＣ（ｔ）であり、血流量の変化に比例する。すなわち、光検出器１０ｉによって検出される光の強度を表す光信号の交流成分を観測することによって、血流に応じた脈波情報（脈波信号）を得る（計測）することができる。

【0123】

しかしながら、光の強度Ｐ（ｔ）が一定ではなく、微小な揺らぎ（ノイズ）を有していたと仮定すると、当該Ｐ（ｔ）は、以下の式（４）のように表すことができる。

【数4】

【0124】

ここで、Ｐ_ＤＣは一定の直流成分であり、Ｐ_{ＮＯＩＳＥ}（ｔ）は時刻ｔにおける光源１０ｄに含まれる揺らぎ成分（ノイズ）である。

【0125】

一般的に、Ｐ_{ＮＯＩＳＥ}（ｔ）はＰ_ＤＣと比較して非常に小さく、脈波の計測以外の用途においては概ね問題となることはないが、このようなノイズを考慮すると、上記した式（３）は式（５）のように書き直される。

【数5】

【0126】

ここで、この式（５）における第２項が第３項及び第４項と比較して十分大きいものである場合、当該式（５）におけるノイズの影響は小さいため、上記したＹ_１（ｔ）の交流成分は概ね血流量に応じた脈波信号を捉えているといえる。

【0127】

しかしながら、式（５）の第４項は第２項に比べて無視することができるほどに小さいが、第３項は第２項に比べて無視することができるほど小さいとはいえない。すなわち、光検出器１０ｉによって検出された光の強度（を表す光信号）は無視することができない程度のノイズの影響を受けており、当該光信号から正確な脈波信号を抽出することはできない。したがって、式（５）の第３項におけるノイズを除去すること（すなわち、Ｒ_ＤＣＰ_{ＮＯＩＳＥ}（ｔ）をＹ_１（ｔ）から除去すること）が、正確な脈波計測を行うために重要となる。

【0128】

そこで、上記した式（５）の第３項におけるノイズを除去する原理について説明する。なお、図２０に示す反射部材１０ｋの反射率は、一定であり、Ｒ_Ｃと表記する。

【0129】

光源１０ｄから照射された光の一部は、反射率Ｒ_Ｃの反射部材１０ｋで反射し、光検出器１０ｊによって検出される。この場合における光検出器１０ｊによって検出される光の強度（を表す光信号）は、上述した式（４）を考慮すると、以下の式（６）によって示されるＹ_２（ｔ）に比例する。

【数6】

【0130】

ここで、体表面４１の反射率Ｒ（ｔ）と反射部材１０ｋの反射率Ｒ_Ｃとは異なる値であるため、式（５）におけるＹ_１（ｔ）と式（６）におけるＹ_２（ｔ）とには差が生じている。このため、適切な係数αをＹ_２（ｔ）に乗算した上で、Ｙ_１（ｔ）から減算することで、当該式（５）の第３項におけるノイズを除去することを考える。この場合において、上記したように式（５）における第４項は第２項に比べて十分に小さく、無視することができるものとすると、以下の式（７）を得ることができる。

【数7】

【0131】

式（７）において係数αがＲ_ＤＣ／Ｒ_Ｃであるものとすると、当該式（７）における第３項（及び第１項）はゼロとなるため、Ｙ_１（ｔ）−αＹ_２（ｔ）の変化する成分（交流成分）は第２項のＰ_ＤＣＲ_ＡＣ（ｔ）のみとなり、光源１０ｄの光量の揺らぎに起因したノイズＰ_{ＮＯＩＳＥ}（ｔ）を除去することができる。

【0132】

本変形例においては、上記したような原理に基づいてＳ／Ｎ比の高い脈波情報を抽出する。以下、図２１に示すフローチャートを参照して、本変形例において脈波情報を抽出する際の呼吸計測装置２００´の処理手順について説明する。

【0133】

本変形例において、光検出器１０ｉ及び１０ｊは、ユーザが呼吸計測装置２００´を装着している間、継続的に動作するものとする。これにより、光検出器１０ｉ及び１０ｊによって検出された光の強度を示す光信号は、それぞれ抽出部２０１に出力される。

【0134】

なお、光検出器１０ｉから出力される光信号は、例えば光検出器１０ｉによって検出された光の強度を表す信号から直流成分及び不要な高周波成分を除去した交流成分を増幅した後の信号である。光検出器１０ｊから出力される光信号についても同様である。 この場合、抽出部２０１は、光検出器１０ｉから出力された光信号（以下、第１光信号と表記）を取得する（ステップＳ４１）。抽出部２０１によって取得された第１光信号は、抽出部２０１の内部のメモリに格納される。

【0135】

また、抽出部２０１は、光検出器１０ｊから出力された光信号（以下、第２光信号と表記９を取得する（ステップＳ４２）。抽出部２０１によって取得された第２光信号は、抽出部２０１の内部のメモリに格納される。

【0136】

ここで、上記したように光検出器１０ｉ及び１０ｊが継続的に動作することによって、抽出部２０１は、第１光信号及び第２光信号を繰り返し取得することになる。以下の説明においては、ｎ（ｎは１以上の整数）回目に取得された第１光信号及び第２光信号（の値）をそれぞれＹ_１（ｎ）及びＹ_２（ｎ）と表記する。

【0137】

次に、抽出部２０１は、第１光信号及び第２光信号の各々が予め定められた回数（以下、所定回数と表記）取得されたか否かを判定する（ステップＳ４３）。なお、以下の説明においては、所定回数がＮ（Ｎは１以上の整数）であるものとする。

【0138】

第１光信号及び第２光信号の各々がＮ回取得されていないと判定された場合（ステップＳ４３のＮＯ）、上記したステップＳ４１に戻って処理が繰り返される。すなわち、第１光信号及び第２光信号の各々がＮ回取得されるまで、ステップＳ４１及びＳ４２の処理が繰り返される。

【0139】

一方、第１光信号及び第２光信号の各々がＮ回取得されたと判定された場合（ステップＳ４３のＹＥＳ）、抽出部２０１の内部のメモリには、第１光信号に関するＮ個の値Ｙ_１（ｎ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ）と、第２光信号に関するＮ個の値Ｙ_２（ｎ）（ｎ＝１、２、…、Ｎ）が格納されている。

【0140】

抽出部２０１は、このＹ_１（ｎ）及びＹ_２（ｎ）を用いて、以下の式（８）で与えられるＸが最小となうように、係数ａ及びｂを決定（算出）する（ステップＳ４４）。

【数8】

【0141】

なお、この係数ａ及びｂの決定処理は一般的な最適化問題であり、ステップＳ４４においては既知の方法を用いることができる。

【0142】

次に、抽出部２０１は、ステップＳ４４において決定された係数ａ及びｂを用いて、第１光信号から第２光信号を減算する処理を実行する（ステップＳ４５）。具体的には、抽出部２０１は、以下の式（９）に対して係数ａ及びｂを当てはめることによって、ノイズの除去された光信号の時系列Ｙ_Ｓ（ｎ）（但し、ｎ＝１，２，・・・，Ｎ）を算出する。

【数9】

【0143】

ステップＳ４５の処理が実行されると、抽出部２０１は、当該処理結果、すなわち、ノイズの除去された信号の時系列Ｙ_Ｓ（ｎ）を出力する（ステップＳ４６）。このように抽出部２０１によって出力された信号の時系列Ｙ_Ｓ（ｎ）は、ノイズの除去されたユーザの脈波を示す脈波情報に相当し、例えば格納部１６に格納される。

【0144】

なお、図２１においてはステップＳ４６の処理が実行されると呼吸計測装置２００´の処理が終了するものとして示されているが、図２１に示す処理は、例えば呼吸計測装置１０の電源が切られる等の操作が行われるまで繰り返されてもよいし、予め定められた時間間隔で実行されるようにしてもよいし、予め定められた時間帯にのみ繰り返し実行されるようにしてもよい。

【0145】

上記したように本変形例においては、光検出器１０ｉ（第４検出部）によって検出された光（ユーザの体表面４１で反射された光）の強度を表す第１光信号から光検出器１０ｊ（第５検出部）によって検出された光（ユーザの体表面４１で反射されていない光）の強度を表す第２光信号を減算することによってユーザの脈波を示す脈波情報を抽出する。本変形例においては、このような構成により、上述した呼吸計測装置２００と比較して、光源１０ｄの光量に含まれる揺らぎに起因したノイズが除去された脈波情報を抽出することが可能となるため、より有用な情報を得ることが可能となる。

【0146】

なお、本変形例では光源１０ｄによって照射された光を光検出器１０ｊが検出するために反射部材１０ｋを備える構成であるものとして説明したが、本変形例においては、光検出器１０ｊがユーザの体表面４１で反射されていない光を検出可能であれば、例えば図１９に示す以外の構成であっても構わない。すなわち、例えば光源１０ｄによって照射された光のうち導光部材等を用いて導かれた光を光検出器１０ｊが検出するようにしてもよいし、光源１０ｄによって照射される光を直接検出できるような位置に光検出器１０ｊを配置するようにしてもよい。

【0147】

以上述べた少なくとも１つの実施形態によれば、睡眠時無呼吸症候群の検査に有用な呼吸計測装置、呼吸計測方法及びプログラムを提供することができる。

【0148】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0149】

１０，１００，２００，２００´…呼吸計測装置、１０ａ…装着面、１０ｂ…集音部材、１０ｃ…マイクロフォン（第１検出手段）、１０ｄ…光源、１０ｅ…光検出器（第３検出手段）、１０ｆ…光透過窓（光透過手段）、１０ｇ…プリント基板、１０ｈ…導光部材、１０ｉ…光検出器（第４検出手段）、１０ｊ…光検出器（第５検出手段）、１０ｋ…反射部材、１１…第１取得部、１２…第１判定部、１３…第２取得部、１４…第２判定部、１５…第３判定部、１６…格納部、２０…両面接着テープ、１０１…制御部、２０１…抽出部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】