特開 2024-170690 胸郭運動計測装置及び胸郭運動計測プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024170690

(43)【公開日】2024-12-11

(54)【発明の名称】胸郭運動計測装置及び胸郭運動計測プログラム

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/08 20060101AFI20241204BHJP

   A61B 5/113 20060101ALI20241204BHJP

【ＦＩ】

A61B5/08

A61B5/113

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021173223

(22)【出願日】2021-10-22

(71)【出願人】

【識別番号】000006677

【氏名又は名称】アステラス製薬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001519

【氏名又は名称】弁理士法人太陽国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】廣田 宗司

【テーマコード（参考）】

4C038

【Ｆターム（参考）】

4C038SS00

4C038SS05

4C038ST04

4C038ST05

4C038SV01

4C038SX07

4C038VA04

4C038VB02

4C038VB04

4C038VB11

4C038VB32

4C038VB33

4C038VB40

4C038VC02

4C038VC05

4C038VC14

4C038VC20

(57)【要約】

【課題】手持ちした状態で呼吸機能値を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる胸郭運動計測装置及び胸郭運動計測プログラムを得る。
【解決手段】胸郭運動計測装置１０は、被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の距離画像データを取得する取得部１１Ａと、第１時点及び第２時点の距離画像センサの位置及び姿勢を特定する第１特定部１１Ｂと、特定された第１時点及び第２時点の距離画像センサの位置及び姿勢を用いて、取得された第１時点及び第２時点の何れか一方の時点の距離画像データの写像を行うことで、他方の時点の距離画像センサの座標系に変換した距離画像データを導出する導出部１１Ｃと、取得部１１Ａにより取得された距離画像データと、導出部１１Ｃにより導出された距離画像データと、を用いて、被計測者の胸郭運動に関する物理量を計測する計測部１１Ｄと、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

手持ちされた状態で、搭載された距離画像センサによって得られた距離画像データを用いて被計測者の胸郭運動を計測する胸郭運動計測装置であって、
前記被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の前記距離画像データを取得する取得部と、
前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を特定する特定部と、
前記特定部によって特定された前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を用いて、前記取得部によって取得された前記第１時点及び第２時点の何れか一方の時点の前記距離画像データの写像を行うことで、前記第１時点及び第２時点の他方の時点の前記距離画像センサの座標系に変換した距離画像データを導出する導出部と、
前記取得部によって取得された前記他方の時点の距離画像データと、前記導出部によって導出された前記一方の時点の距離画像データとを用いて、前記被計測者の胸郭運動に関する物理量を計測する計測部と、
を備えた胸郭運動計測装置。

【請求項2】

前記特定部は、前記距離画像センサの位置及び姿勢を、加速度センサ及びジャイロセンサを用いて特定する、
請求項１に記載の胸郭運動計測装置。

【請求項3】

前記被計測者の胸郭運動は、当該被計測者の努力呼吸に伴う胸郭運動である、
請求項１又は請求項２に記載の胸郭運動計測装置。

【請求項4】

前記計測部は、前記被計測者の頭部及び頸部の少なくとも一部の位置を基準位置として継続的に特定される当該被計測者の胸郭運動の計測領域を対象として前記物理量を継続的に計測する、
請求項１～請求項３の何れか１項に記載の胸郭運動計測装置。

【請求項5】

前記物理量は、前記被計測者の１秒率及び１秒量の少なくとも一方である、
請求項１～請求項４の何れか１項に記載の胸郭運動計測装置。

【請求項6】

手持ちされた状態で、搭載された距離画像センサによって得られた距離画像データを用いて被計測者の胸郭運動を計測する胸郭運動計測装置において実行される胸郭運動計測プログラムであって、
前記被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の前記距離画像データを取得し、
前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を特定し、
特定した前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を用いて、取得した前記第１時点及び第２時点の何れか一方の時点の前記距離画像データの写像を行うことで、前記第１時点及び第２時点の他方の時点の前記距離画像センサの座標系に変換した距離画像データを導出し、
取得した前記他方の時点の距離画像データと、導出した前記一方の時点の距離画像データとを用いて、前記被計測者の胸郭運動に関する物理量を計測する、
処理をコンピュータに実行させるための胸郭運動計測プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、手持ちされた状態で用いられる胸郭運動計測装置及び胸郭運動計測プログラムに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、慢性閉塞性肺疾患（ＣＯＰＤ：Chronic Obstructive Pulmonary Disease）の患者数は増加傾向にある一方、実際に治療を受けている患者数は５％程度に留まっている。この理由として、多くの患者が罹患していることに気付いていないことや、正しく診断されていないこと等が考えられる。そこで、マウスピースを用いる必要のあるスパイロメータ等の特別な装置を用いることなく、簡易な方法で人の呼吸機能を計測することが求められている。

【0003】

従来、人の呼吸機能を計測するために適用することのできる技術として以下の技術があった。

【0004】

特許文献１には、マウスピースを使用しなくても呼吸器系の疾患を判別可能にすることを目的とした呼吸器系疾患判別装置が開示されている。この呼吸器系疾患判別装置は、被検者の体表からの距離を検出する第１の検出手段と、前記第１の検出手段とは異なる位置に配置され、被検者の体表からの距離を検出する第２の検出手段と、を備えている。また、この呼吸器系疾患判別装置は、前記第１の検出手段の検出結果と前記第２の検出手段の検出結果に基づいて、体動を除いた被検者の呼吸を計測する呼吸計測手段を備えている。そして、この呼吸器系疾患判別装置は、前記呼吸計測手段の検出結果に基づいて、被検者の呼吸器系の疾患を判別する疾患判別手段を備えている。

【0005】

特許文献２には、非接触かつリアルタイムで正確に呼吸波形を測定することができるようにすることを目的とした呼吸測定装置が開示されている。この呼吸測定装置は、測定対象者の対象領域の距離情報及び姿勢情報を含む三次元画像を単位時間ごとに取得する、三次元画像取得部と、前記三次元画像から測定基準位置と前記対象領域との間の距離情報を取得する、距離取得部と、を備えている。また、この呼吸測定装置は、前記三次元画像から前記対象領域の姿勢情報を取得する、姿勢取得部と、前記姿勢情報を用いて前記対象領域内の呼吸主要領域を確定する、呼吸主要領域確定部と、を備えている。また、この呼吸測定装置は、前記呼吸主要領域に対応する前記三次元画像の１つ又は複数の画素の前記距離情報を時系列に並べることによって、前記呼吸主要領域の移動量波形を生成する、移動量波形生成部を備えている。そして、この呼吸測定装置は、前記移動量波形から呼吸波形を生成する、呼吸波形生成部を備えている。

【0006】

特許文献３には、完全に非侵襲的に呼吸運動の異常又は呼吸器官の異常を測定することができるようにすることを目的とした呼吸運動のモニター装置が開示されている。この呼吸運動のモニター装置は、レーザーによりセンサと検体との距離を測定し得る２個又はそれ以上のレーザーセンサを備え、当該センサにより検体の異なる２箇所以上の動きを持続的に計測する。

【0007】

特許文献４には、患者のコンタクトレス呼吸監視に関するデバイスが開示されている。このデバイスは、前記患者の胸部に対する時間的距離変動を連続的に検出する距離センサと、前記検出された時間的距離変動に基づき前記呼吸活動を決定する計算ユニットと、を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２０２０－９２９８０号公報

【特許文献2】特開２０１７－２１７２９８号公報

【特許文献3】特開２０００－２１７８０２号公報

【特許文献4】特表２０１１－５１９６５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ところで、スパイロメータによって計測される１秒率等といった、人の呼吸機能に関する値（以下、「呼吸機能値」という。）をスパイロメータ等の特別な装置を用いることなく計測するためには、特許文献１に開示されている技術のように、人の胸郭運動を計測する方法が考えられる。そして、より簡易に呼吸機能値を計測するためには、スマートフォン、タブレット端末、ウェアラブルデバイス、ノートブック型ＰＣ（パーソナル・コンピュータ）等の手持ち可能で、かつ、汎用の携帯型の端末装置を計測装置として、自分自身が手持ちした状態で計測可能とすることが更に好ましい。

【0010】

携帯型の端末装置を計測装置として胸郭運動を計測する場合、被計測者には、当該計測を行っている最中に努力呼吸や深呼吸等の呼吸を行うことが求められる。このため、この場合には、呼吸に伴って計測装置と計測対象とする領域（以下、「計測領域」という。）との相対的な位置関係が時間の経過に伴ってずれることを想定する必要があり、当該ずれを考慮しないで計測を行うと、呼吸機能値の計測精度が低下してしまう、という問題点が生じる。

【0011】

これに対し、特許文献１～特許文献３に開示されている技術は、何れも手持ちした状態で計測装置を用いることは想定していないため、上述した問題点を解決することはできない。

【0012】

また、特許文献４に開示されている技術は、手持ちした状態で計測装置を用いることは想定しているものの、上記ずれに関しては考慮されていないため、この技術においても呼吸機能値の計測精度が低下してしまう、という問題点を解決することはできない。

【0013】

本開示は、マウスピースを用いる必要のあるスパイロメータ等の特別な装置を用いることなく、簡易な方法で呼吸機能値を計測するために、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、手持ちした状態で呼吸機能値を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる胸郭運動計測装置及び胸郭運動計測プログラムを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0014】

本発明の発明者は、手持ちした状態で呼吸機能値を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる胸郭運動計測装置及び胸郭運動計測プログラムを提供することを目的として検討を行った。その結果、本開示によれば、被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の距離画像センサによって得られた距離画像データを用いて、被計測者の胸郭運動に関する物理量を計測することにより手持ちした状態で呼吸機能値の計測時における手振れの影響を抑制することができ、手持ちした状態での呼吸機能値の計測精度の低下を抑制することができることを見出した。

【0015】

本開示の第１態様は、手持ちされた状態で、搭載された距離画像センサによって得られた距離画像データを用いて被計測者の胸郭運動を計測する胸郭運動計測装置であって、前記被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の前記距離画像データを取得する取得部と、前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を特定する特定部と、前記特定部によって特定された前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を用いて、前記取得部によって取得された前記第１時点及び第２時点の何れか一方の時点の前記距離画像データの写像を行うことで、前記第１時点及び第２時点の他方の時点の前記距離画像センサの座標系に変換した距離画像データを導出する導出部と、前記取得部によって取得された前記他方の時点の距離画像データと、前記導出部によって導出された前記一方の時点の距離画像データとを用いて、前記被計測者の胸郭運動に関する物理量を計測する計測部と、を備えた胸郭運動計測装置である。

【0016】

本開示の第２態様は、第１態様の胸郭運動計測装置において、前記特定部が、前記距離画像センサの位置及び姿勢を、加速度センサ及びジャイロセンサを用いて特定するものである。

【0017】

本開示の第３態様は、第１態様又は第２態様の胸郭運動計測装置において、前記被計測者の胸郭運動が、当該被計測者の努力呼吸に伴う胸郭運動であるものである。

【0018】

本開示の第４態様は、第１態様～第３態様の何れか１の態様の胸郭運動計測装置において、前記計測部が、前記被計測者の頭部及び頸部の少なくとも一部の位置を基準位置として継続的に特定される当該被計測者の胸郭運動の計測領域を対象として前記物理量を継続的に計測するものである。

【0019】

本開示の第５態様は、第１態様～第４態様の何れか１の態様の胸郭運動計測装置において、前記物理量が、前記被計測者の１秒率及び１秒量の少なくとも一方であるものである。

【0020】

本開示の第６態様は、手持ちされた状態で、搭載された距離画像センサによって得られた距離画像データを用いて被計測者の胸郭運動を計測する胸郭運動計測装置において実行される胸郭運動計測プログラムであって、前記被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の前記距離画像データを取得し、前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を特定し、特定した前記第１時点及び第２時点の前記距離画像センサの位置及び姿勢を用いて、取得した前記第１時点及び第２時点の何れか一方の時点の前記距離画像データの写像を行うことで、前記第１時点及び第２時点の他方の時点の前記距離画像センサの座標系に変換した距離画像データを導出し、取得した前記他方の時点の距離画像データと、導出した前記一方の時点の距離画像データとを用いて、前記被計測者の胸郭運動に関する物理量を計測する、処理をコンピュータに実行させるための胸郭運動計測プログラムである。

【発明の効果】

【0021】

本開示によれば、手持ちした状態で呼吸機能値を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる。

【0022】

従って、手持ちした状態で呼吸機能値を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる本開示の胸郭運動計測装置によれば、スパイロメータ等の特別な装置を用いることなく、汎用の携帯型の端末装置を胸郭運動計測装置とすることで、より簡易に、呼吸機能値を計測することができる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】一実施形態に係る胸郭運動計測装置のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。

【図2】一実施形態に係る胸郭運動計測装置の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【図3】一実施形態に係る属性情報データベースの構成の一例を示す模式図である。

【図4】一実施形態に係る胸郭運動計測装置を用いた胸郭運動の計測時における状態の一例を示す概略図である。

【図5】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】一実施形態に係る胸郭運動計測処理における計測領域の検出方法の説明に供する正面図である。

【図7】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の実行時において表示される距離警告画面の構成の一例を示す正面図である。

【図8】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の実行時において表示される努力呼吸指示画面の構成の一例を示す正面図である。

【図9】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の説明に供する図であり、不要成分除去処理の各種状態の一例を示す図である。

【図10】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の説明に供する図であり、不要成分除去処理の各種状態の一例を示す図である。

【図11】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の説明に供する図であり、計測された体積変化量の時間経過に伴う推移の一例を示すグラフである。

【図12】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の説明に供する図であり、推定された肺換気量の時間経過に伴う変化、及び当該肺換気量の要部領域の一例を示すグラフである。

【図13】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の説明に供する図であり、図１２における要部領域を拡大した場合の一例を示すグラフである。

【図14】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の実行時において表示される計測結果表示画面の構成の一例を示す正面図である。

【図15】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の説明に供する図であり、不要成分除去処理の他の一例を示す図である。

【図16】一実施形態に係る胸郭運動計測処理の実行時において表示される努力呼吸指示画面の構成の他の一例を示す正面図である。

【図17】一実施形態に係る３次元座標変換の説明に供する模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図面を参照して、本開示の実施形態の一例を詳細に説明する。なお、各図面において同一または等価な構成要素および部分には同一の参照符号を付与している。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。

【0025】

本実施形態では、本開示の技術における胸郭運動計測装置を汎用のスマートフォンに適用した場合について説明する。但し、本開示の技術の適用対象はスマートフォンに限るものではなく、携帯型のゲーム装置、タブレット端末、ウェアラブルデバイス、ノートブック型パーソナルコンピュータ等の他の携帯型の情報処理装置にも適用することができる。

【0026】

まず、図１、図２を参照して、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０の構成を説明する。図１は、一実施形態に係る胸郭運動計測装置１０のハードウェア構成の一例を示すブロック図である。また、図２は、一実施形態に係る胸郭運動計測装置１０の機能的な構成の一例を示すブロック図である。

【0027】

図１に示すように、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１１、一時記憶領域としてのメモリ１２、不揮発性の記憶部１３、及びタッチパネルと各種スイッチ等の入力部１４を備えている。また、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０は、液晶ディスプレイ等の表示部１５、及び媒体読み書き装置（Ｒ／Ｗ）１６を備えている。また、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０は、予め定められた通信規格でモバイル通信を行う無線通信部１８、及び音声出力部１９を備えている。更に、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０は、撮影部２０、距離画像センサ２１、及び位置・姿勢検出部２２を備えている。ＣＰＵ１１、メモリ１２、記憶部１３、入力部１４、表示部１５、媒体読み書き装置１６、無線通信部１８、音声出力部１９、撮影部２０、距離画像センサ２１、及び位置・姿勢検出部２２はバスＢを介して互いに接続されている。媒体読み書き装置１６は、記録媒体１７に書き込まれている情報の読み出し及び記録媒体１７への情報の書き込みを行う。

【0028】

一方、記憶部１３はＨＤＤ（Hard Disk Drive）、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等によって実現される。記憶媒体としての記憶部１３には、胸郭運動計測プログラム１３Ａが記憶されている。胸郭運動計測プログラム１３Ａは、当該プログラム１３Ａが書き込まれた記録媒体１７が媒体読み書き装置１６にセットされ、媒体読み書き装置１６が記録媒体１７からの当該プログラム１３Ａの読み出しを行うことで、記憶部１３へ記憶（インストール）される。ＣＰＵ１１は、胸郭運動計測プログラム１３Ａを記憶部１３から読み出してメモリ１２に展開し、胸郭運動計測プログラム１３Ａが有するプロセスを順次実行する。

【0029】

このように、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０では、胸郭運動計測プログラム１３Ａを、記録媒体１７を介して胸郭運動計測装置１０にインストールしているが、これに限るものではない。例えば、無線通信部１８を介してダウンロードすることにより、胸郭運動計測プログラム１３Ａを胸郭運動計測装置１０にインストールする形態としてもよい。

【0030】

また、記憶部１３には、属性情報データベース１３Ｂが記憶される。属性情報データベース１３Ｂについては、詳細を後述する。

【0031】

更に、記憶部１３には、推定モデル１３Ｃが記憶される。

【0032】

本実施形態に係る推定モデル１３Ｃは、胸郭運動計測装置１０による被計測者の属性を示す属性情報、及び詳細を後述する、当該被計測者の胸郭運動時における体積変化量を示す情報が入力情報とされ、当該被計測者の肺換気量を示す情報が出力情報とされている。本実施形態では、属性情報として、性別及び年齢を示す情報を適用しているが、これに限るものではない。例えば、これらの性別及び年齢に加えて、身長及び体重の４種類の情報のうちの何れか１つ、又は複数の組み合わせを属性情報として適用する形態としてもよい。

【0033】

なお、本実施形態では、推定モデル１３Ｃとして、機械学習を用いた推定モデルであるＣＮＮ（Convolutional Neural Network、畳み込みニューラルネットワーク）によるものを適用しているが、これに限るものではない。他の機械学習を用いた推定モデル、例えば、ＲＮＮ（Recurrent Neural Network、再帰型ニューラルネットワーク）によるものを推定モデル１３Ｃとして適用する形態としてもよい。また、推定モデル１３Ｃは、機械学習を用いていない統計モデル等の推定モデルであってもよい。また、機械学習を用いた推定モデル１３Ｃの学習方法については、従来既知の方法（例えば、教師あり学習、強化学習等による方法）を適用することができるため、ここでの詳細な説明は省略する。

【0034】

一方、撮影部２０は、動画像を撮影する撮影装置として機能し、かつ、胸郭運動計測装置１０のユーザを撮影することができるものとされている。撮影部２０は、汎用の携帯型の情報処理装置には搭載されている場合が多く、この場合、撮影部２０のためにコストの上昇を招くことはない。

【0035】

また、距離画像センサ２１は、解像度に応じたサイズの画素毎に距離を示すデータである距離画像データを検出するものとして機能する。また、本実施形態に係る距離画像センサ２１は、距離画像データを取得する領域が、撮影部２０による撮影画角と一致するように設定されている。なお、本実施形態では、距離画像センサ２１として、ＴｏＦ（Time of Flight）方式のものを適用しているが、これに限るものではない。例えば、輝点投影方式のセンサ、ステレオ（多眼）カメラ、又は、変位センサを距離画像センサ２１として適用する形態としてもよい。また、距離画像センサ２１の信号のタイプとしては、光学式がよく用いられるが、電波式、超音波式のものであってもよい。距離画像センサ２１としてＴｏＦ方式のもの、又は輝点投影方式のものを適用する場合、これらのセンサは汎用の携帯型の情報処理装置には搭載されている場合が多く、この場合も、距離画像センサ２１のためにコストの上昇を招くことはない。

【0036】

更に、位置・姿勢検出部２２は、距離画像センサ２１の位置及び姿勢を検出するものとして機能する。本実施形態では、位置・姿勢検出部２２として加速度センサ及びジャイロセンサを適用している。この加速度センサ及びジャイロセンサも、汎用の携帯型の情報処理装置には搭載されている場合が多く、この場合にも、位置・姿勢検出部２２のためにコストの上昇を招くことはない。

【0037】

次に、図２を参照して、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０の機能的な構成について説明する。図２に示すように、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０は、取得部１１Ａ、第１特定部１１Ｂ、導出部１１Ｃ、計測部１１Ｄ、検出部１１Ｅ、第２特定部１１Ｆ、及び報知部１１Ｇを含む。胸郭運動計測装置１０のＣＰＵ１１が胸郭運動計測プログラム１３Ａを実行することで、取得部１１Ａ、第１特定部１１Ｂ、導出部１１Ｃ、計測部１１Ｄ、検出部１１Ｅ、第２特定部１１Ｆ、及び報知部１１Ｇとして機能する。

【0038】

本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０は、被計測者により手持ちされた状態で、搭載された距離画像センサ２１によって得られた距離画像データを用いて被計測者の胸郭運動を計測するものとされている。なお、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０は、被計測者以外の者により手持ちされた状態で、被計測者の胸郭運動を計測する形態としてもよい。そして、本実施形態に係る取得部１１Ａは、被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の距離画像データを距離画像センサ２１から取得する。

【0039】

また、本実施形態に係る第１特定部１１Ｂは、位置・姿勢検出部２２を用いて、上記第１時点及び第２時点の距離画像センサ２１の位置及び姿勢を特定する。

【0040】

また、本実施形態に係る導出部１１Ｃは、第１特定部１１Ｂによって特定された第１時点及び第２時点の距離画像センサ２１の位置及び姿勢を用いて、取得部１１Ａによって取得された第１時点及び第２時点の何れか一方の時点の距離画像データの写像を行う。この写像により、第１時点及び第２時点の他方の時点の距離画像センサ２１の座標系に変換した距離画像データを導出する。なお、本実施形態では、導出部１１Ｃにより、第２時点の距離画像データの写像を行うことで、第１時点の距離画像センサ２１の座標系に変換した距離画像データを導出しているが、これに限るものではない。導出部１１Ｃにより、第１時点の距離画像データの写像を行うことで、第２時点の距離画像センサ２１の座標系に変換した距離画像データを導出する形態としてもよい。

【0041】

そして、本実施形態に係る計測部１１Ｄは、取得部１１Ａによって取得された上記他方の時点（本実施形態では、第１時点）の距離画像データと、導出部１１Ｃによって導出された上記一方の時点（本実施形態では、第２時点）の距離画像データとを用いて、被計測者の胸郭運動（本実施形態では、努力呼吸に伴う胸郭運動）に関する物理量を計測する。なお、本実施形態では、上記物理量として被計測者の１秒率を適用した場合について説明するが、これに限るものではない。例えば、被計測者の１秒量を上記物理量として適用する形態としてもよい。

【0042】

一方、本実施形態に係る検出部１１Ｅは、被計測者の頭部及び頸部の少なくとも一部を検出する。なお、本実施形態では、検出部１１Ｅが被計測者の頭部における顎部を検出するものとされているが、これに限るものではない。例えば、被計測者の頭部における目、鼻等の他の部位を検出部１１Ｅにより検出する形態としてもよいし、被計測者の頸部における中心位置を検出部１１Ｅにより検出する形態としてもよい。

【0043】

また、本実施形態では、検出部１１Ｅによる対象部位の検出を、取得部１１Ａによって取得された距離画像データを用いて行っているが、これに限るものではない。例えば、撮影部２０によって得られた撮影画像を示す撮影画像データを用いて、検出部１１Ｅによる対象部位の検出を行う形態としてもよい。検出部１１Ｅによる対象部位の検出を、距離画像データを用いて行う場合、及び撮影画像データを用いて行う場合の何れの場合においても、当該検出を従来既知の画像認識技術によって行うことができるため、この点についての詳細な説明は省略する。

【0044】

また、本実施形態に係る第２特定部１１Ｆは、検出部１１Ｅによって検出された頭部及び頸部の少なくとも一部（本実施形態では、顎部）の位置を基準位置とする。そして、第２特定部１１Ｆは、当該基準位置の下方で、かつ、被計測者の属性に応じて予め定められた距離（以下、「属性対応距離」という。）を当該基準位置から隔てた領域を、当該被計測者に対する胸郭運動の計測領域として継続的に特定する。なお、本実施形態では、ここで適用する属性を示す属性情報として、被計測者の性別及び年齢を示す情報を適用している点は上述した通りである。

【0045】

そして、本実施形態に係る計測部１１Ｄは、第２特定部１１Ｆによって特定された計測領域を対象として、被計測者の胸郭運動の計測（本実施形態では、上記物理量の計測）を継続的に行う。

【0046】

更に、本実施形態に係る報知部１１Ｇは、被計測者との相対的な位置関係が適正なものとして予め定められた関係となった場合に、当該適正である旨を報知し、当該位置関係が不適正である場合に、当該不適正である旨を報知する。なお、本実施形態では、報知部１１Ｇによる報知として、表示部１５を用いた表示による報知を適用しているが、これに限るものではない。例えば、音声出力部１９を用いた音声による報知を、報知部１１Ｇによる報知として適用する形態としてもよい。

【0047】

また、本実施形態に係る第２特定部１１Ｆは、上記属性に応じて計測領域の寸法を決定する。

【0048】

ここで、導出部１１Ｃによって行われる写像について説明する。

【0049】

距離画像センサ２１に付随する光学系の焦点距離をｆとし、距離画像センサ２１によって得られる被写体までの距離に関する成分をＺとし、距離画像センサ２１における画素の２次元座標をｘとする。この場合、これらの各値は次の各数式によって表すことができる。下記数式における３×４行列Ｐｐを射影行列という。

【0050】

【数1】

【0051】

従って、焦点距離ｆと３次元座標の成分Ｚが既知である場合、２次元座標ｘが与えられることによって３次元座標Ｘを算出することができる。

【0052】

焦点距離ｆは、予め対象となる距離画像センサ２１のキャリブレーションを行うことで得ることができる。但し、実際には上記光学系のレンズの歪みや収差が存在するため、これらを補正しておく必要がある。また成分Ｚは距離画像センサ２１によって得ることができる。

【0053】

即ち、ある時点の距離画像センサ２１の位置で撮影された胸郭表面の点ｐは、距離画像センサ２１から得られる値と射影行列Ｐｐを用いることで、３次元座標として求めることができる。

【0054】

ここで、図１７を参照して、３次元座標変換について説明する。図１７は、一実施形態に係る３次元座標変換の説明に供する模式図である。

【0055】

図１７に示すように、距離画像センサ２１の位置がＣ_Ａである場合の位置Ｃ_Ａを原点とした座標系Ａにおける空間中の点ｐの座標を^ＡＸとし、座標系Ａにおける位置Ｃ_Ｂの座標を^ＡＣ_Ｂとし、距離画像センサ２１の位置がＣ_Ｂである場合の位置Ｃ_Ｂを原点とした座標系Ｂにおける点ｐの座標を^ＢＸとする。また、位置Ｃ_Ａから位置Ｃ_Ｂへの回転行列を^Ｂ _ＡＲとし、並進ベクトルを^Ｂ _Ａｔとする。

【0056】

このとき、座標系Ｂにおける点ｐの座標^ＢＸは次式により表される。

【0057】

【数2】

【0058】

ここで、並進ベクトル^Ｂ _Ａｔ及び回転行列^Ｂ _ＡＲを次式のようにおく。

【0059】

【数3】

【0060】

この場合、座標^ＢＸは次式により表される。

【0061】

【数4】

【0062】

また、座標^ＡＸを次式のようにおく。

【0063】

【数5】

【0064】

この場合、点ｐの座標系Ｂにおける座標^ＢＸは次式により表すことができる。

【0065】

【数6】

【0066】

手振れを補正するためには、基準となる距離画像センサ２１の位置（第１時点の位置に相当）を予め決めておき、そこから手振れによって移動した距離画像センサ２１で得られた３次元座標を、基準となる距離画像センサ２１の座標に変換することによって、基準となる距離画像センサ２１の位置における測定座標の変化として捉えることができる。

【0067】

ここで、座標系Ａを胸郭運動の基準座標系とおき、座標系Ｂを手振れ後（第２時点に相当）の座標系とおけば、回転行列^Ｂ _ＡＲはジャイロセンサから与えられており、並進ベクトル^Ｂ _Ａｔは加速度センサの積分値から求めることができる。このため、最終的に得られた座標^ＢＸの演算式による座標変換を行うことによって、座標系Ｂにおいて射影変換によって求められた３次元座標を座標系Ａとして補正することが可能になる。射影行列は、上記光学系におけるレンズの焦点距離ｆが変化しない限り不変のものとして扱うことができるため、同一の距離画像センサ２１が移動した場合であっても同じ射影行列を用いればよい。

【0068】

但し、特定の点が手振れ後において同一点である保証はないことに留意する必要がある。なぜなら、手振れ後には胸郭運動によって、手振れ前に計測した点群は既に移動してしまっている可能性が高いためである。同一点の探索を行う場合、ステレオマッチング等によって距離計測を行うために、複数の画像に含まれる類似パターンを比較することで行われることが多いが、本実施形態に係る胸郭運動の計測では、そのような探索を行う必要はない。

【0069】

本実施形態に係る胸郭運動の計測においては、基準となる距離画像センサ２１の位置において面状に観測される空間中の点群の平均距離を用いる。このため、手振れ補正後の点群の空間座標のみが得られればよく、上記のような空間上の同一点を探索する必要はない。

【0070】

なお、写像の方法は以上の方法に限るものではない。例えば、距離画像センサがステレオカメラ等の場合は、以下に示す基本行列を使用する形態を適用することができる。

【0071】

即ち、エピポーラ幾何学に基づけば、空間上の同一点を異なる２箇所から観測している場合の当該２箇所の距離画像センサ２１の位置及び姿勢の関係を基本行列という行列を使って記述することが可能となる。この基本行列は、回転パラメータを記述した行列Ｒと、移動距離を記述した行列Ｓの積によって表現される。

【0072】

加速度センサで加速度を検出することにより、距離画像センサ２１の第１時点から第２時点までの移動距離を第１時点から第２時点までの経過時間から推定することができるため、行列Ｓを記述することができる。行列Ｒはジャイロセンサで得られる値であり、基本行列を計算することで、手振れが発生した場合の距離画像センサ２１の第１時点と第２時点との間の相対的な位置及び姿勢の変化を計算することができる。

【0073】

ここで重要なのは、エピポーラ幾何では空間上の固定された点についてのみ成立するということである。即ち、第１時点の距離画像センサ２１の座標系における、第１時点に取得された距離画像を構成するポイントクラウド（点群）、第１時点の距離画像センサ２１並びに第２時点の距離画像センサ２１の位置及び姿勢を特定することができる。

【0074】

努力呼吸時には身体が大きく動くため、第２時点で新たに得られた距離画像には、第１時点で得られた距離画像と同一の空間点は存在しない。しかし、第２時点の距離画像センサ２１の位置及び姿勢は計算で求められるため、第２時点の距離画像の各点の座標は、写像を行うことで第１時点の距離画像センサ２１の座標系として計算することができる。

【0075】

このようにして、第１時点及び第２時点のそれぞれで得られた距離画像を同一の座標系で記述することができるため、第１時点と第２時点との間の相対的な変化を算出することができる。

【0076】

次に、図３を参照して、本実施形態に係る属性情報データベース１３Ｂについて説明する。図３は、一実施形態に係る属性情報データベース１３Ｂの構成の一例を示す模式図である。

【0077】

本実施形態に係る属性情報データベース１３Ｂは、被計測者の属性に応じた各種情報を記憶するためのものである。図３に示すように、本実施形態に係る属性情報データベース１３Ｂは、性別、年齢、距離、及び寸法の各情報が記憶される。

【0078】

上記性別は、被計測者の性別を示す情報であり、上記年齢は、対応する性別の被計測者における、予め定められた段階別の年齢層を示す情報である。なお、本実施形態では、当該年齢層の段階として、６０歳以上の段階、及び６０歳未満で、かつ、１０歳刻みの段階を適用しているが、これに限るものでないことは言うまでもない。

【0079】

また、上記距離は、対応する性別及び年齢層の組み合わせに好適な、上述した属性対応距離を示す情報であり、上記寸法は、当該組み合わせに好適な、上述した計測領域の寸法を示す情報である。本実施形態では、属性対応距離として、上記基準位置から計測領域の中心位置までの距離を適用しているが、これに限るものではない。例えば、上記基準位置から計測領域の上端部までの距離を属性対応距離として適用する形態としてもよいし、上記基準位置から計測領域の下端部までの距離を属性対応距離として適用する形態としてもよい。

【0080】

図３に示す例では、６０歳以上の男性に対応する属性対応距離が１５．５（ｃｍ）で、計測領域の寸法が幅３５．５（ｃｍ）で、高さが２２．０（ｃｍ）であることが記憶されている。

【0081】

次に、図４を参照して、胸郭運動計測装置１０による被計測者の胸郭運動の計測方法について説明する。図４は、一実施形態に係る胸郭運動計測装置１０を用いた胸郭運動の計測時における状態の一例を示す概略図である。

【0082】

図４に示すように、胸郭運動を計測する場合に、被計測者Ｍは、胸郭運動計測装置１０を把持した状態で、胸郭運動計測装置１０の撮影部２０による撮影画角内に自身の頭部の少なくとも一部（本実施形態では、顎部）、及び胸郭部が含まれるように胸郭運動計測装置１０を位置決めする。この際、被計測者Ｍは、胸郭運動計測装置１０と自身の胸郭部との距離が、予め定められた基準範囲（本実施形態では、５０（ｃｍ）から５５（ｃｍ）までの範囲）内となることを目指して位置決めする。なお、基準範囲は、この範囲に限るものではなく、胸郭運動計測装置１０における距離画像センサ２１の性能や被計測者Ｍの属性等に応じて適宜設定する形態としてもよい。

【0083】

次に、図５～図１５を参照して、本実施形態に係る胸郭運動計測装置１０の作用を説明する。図５は、一実施形態に係る胸郭運動計測処理の一例を示すフローチャートである。なお、ここでは、錯綜を回避するため、属性情報データベース１３Ｂが既に構築済みである場合について説明する。また、ここでは、錯綜を回避するため、被計測者Ｍの属性（ここでは、性別及び年齢）を示す属性情報が予め設定されている場合について説明する。

【0084】

胸郭運動計測装置１０のＣＰＵ１１が胸郭運動計測プログラム１３Ａを実行することによって、図５に示す胸郭運動計測処理が実行される。図５に示す胸郭運動計測処理は、被計測者Ｍにより、胸郭運動計測プログラム１３Ａの実行を開始する指示入力が入力部１４を介して行われた場合に実行される。なお、この際、被計測者Ｍは、一例として図４を参照して説明したように胸郭運動計測装置１０を位置決めする。

【0085】

図５のステップ１００で、ＣＰＵ１１は、撮影部２０、距離画像センサ２１、及び位置・姿勢検出部２２の駆動を開始するように制御する。ステップ１０２で、ＣＰＵ１１は、予め設定されている被計測者Ｍの属性情報に対応する距離（属性対応距離）及び寸法の各情報を属性情報データベース１３Ｂから読み出す。

【0086】

ステップ１０４で、ＣＰＵ１１は、距離画像センサ２１から１画像分の距離画像データを取得する。ステップ１０６で、ＣＰＵ１１は、図６に示すように、取得した距離画像データを用いて、被計測者Ｍの頭部における一部領域（本実施形態では、顎部）を上述したように画像認識により検出する。

【0087】

ステップ１０８で、ＣＰＵ１１は、図６に示すように、検出した顎部の位置を基準位置Ｅとして、当該基準位置の下方で、かつ、読み出した属性対応距離Ｄを隔てた位置を中心Ｃとし、更に、幅Ｗ及び高さＨが読み出した寸法とされた領域を計測領域Ａとして検出する。なお、図６は、一実施形態に係る胸郭運動計測処理における計測領域Ａの検出方法の説明に供する図であるが、この図では、計測領域Ａを明確に示すために、被計測者Ｍが胸郭運動計測装置１０を把持していない状態で図示している。

【0088】

ステップ１１０で、ＣＰＵ１１は、取得した距離画像データを用いて、この時点における胸郭運動計測装置１０と被計測者Ｍとの距離Ｆを検出する。なお、本実施形態では、距離Ｆとして、距離画像データにおける中心の画素に対応する画素データが示す距離を適用しているが、これに限るものではない。例えば、距離画像データにおける中心の画素を含む予め定められた領域の画素（例えば、１０画素×１０画素）の各画素データが示す距離の平均値を距離Ｆとして適用する形態としてもよい。

【0089】

ステップ１１２で、ＣＰＵ１１は、距離Ｆが上述した基準範囲（本実施形態では、５０（ｃｍ）から５５（ｃｍ）までの範囲）内となっているか否かを判定し、肯定判定となった場合はステップ１１６に移行する一方、否定判定となった場合はステップ１１４に移行する。なお、本実施形態では、基準範囲として、距離Ｆが当該範囲内となった場合に胸郭運動計測装置１０による計測が精度よく行うことができると見なされる範囲として、予め実機を用いた実験や、コンピュータ・シミュレーション等によって得られた範囲を適用している。但し、この形態に限るものではなく、例えば、胸郭運動計測装置１０に求められる計測精度や、被計測者Ｍの属性等に応じて基準範囲を適宜設定する形態としてもよい。

【0090】

ステップ１１４で、ＣＰＵ１１は、予め定められた構成とされた距離警告画面を表示するように表示部１５を制御し、その後にステップ１０４に戻る。

【0091】

図７には、本実施形態に係る距離警告画面の一例が示されている。図７に示すように、本実施形態に係る距離警告画面では、胸郭運動計測装置１０と自身の胸郭部との距離を、概ね上述した基準範囲とすることを指示するメッセージが表示される。従って、被計測者Ｍは、自身が把持している胸郭運動計測装置１０と胸郭部との距離が基準範囲となっていないことを把握することができる。そして、被計測者Ｍが、当該指示に従うことで、胸郭運動計測装置１０と胸郭部との距離が基準範囲となった状態でステップ１１６に移行することになる。

【0092】

ステップ１１６で、ＣＰＵ１１は、予め定められた構成とされた努力呼吸指示画面を表示するように表示部１５を制御する。

【0093】

図８には、本実施形態に係る努力呼吸指示画面の一例が示されている。図８に示すように、本実施形態に係る努力呼吸指示画面では、被計測者Ｍと胸郭運動計測装置１０との位置関係が適正である旨を示すメッセージと、被計測者Ｍに対して努力呼吸を指示する旨のメッセージとが表示される。従って、被計測者Ｍは、このタイミングで努力呼吸を行う。

【0094】

そこで、ステップ１１８で、ＣＰＵ１１は、距離画像データを距離画像センサ２１から取得する。ステップ１２０で、ＣＰＵ１１は、前回取得した距離画像データ（以下、「第１距離画像データ」という。）と、今回取得した距離画像データ（以下、「第２距離画像データ」という。）との間で、上述したように第２距離画像データの写像を行う。この写像により、第２距離画像データを、第１距離画像データを取得した時点の距離画像センサ２１の座標系に変換した距離画像データが導出される。なお、本胸郭運動計測処理の実行を開始して、初めてステップ１２０の処理を実行する場合には第１距離画像データがないため、この場合にはステップ１２０の処理は実行しない。

【0095】

ステップ１２２で、ＣＰＵ１１は、写像が行われた距離画像データを記憶部１３に記憶する。ステップ１２４で、ＣＰＵ１１は、距離画像データを予め定められた量（本実施形態では、３秒分に相当する量）だけ記憶したか否かを判定し、否定判定となった場合はステップ１１８に戻る一方、肯定判定となった場合はステップ１２６に移行する。なお、ステップ１１８～ステップ１２４の処理を繰り返し実行する際に、ＣＰＵ１１は、これと並行して、ステップ１０４～ステップ１１４と同様の処理を実行する。これにより、距離Ｆが基準範囲内とされた状態で計測領域Ａに対応する距離画像データを得ることができる。

【0096】

ステップ１２６で、ＣＰＵ１１は、全ての距離画像データ（以下、「対象距離画像データ」という。）を記憶部１３から読み出し、読み出した対象距離画像データに対して、予め定められた不要成分除去処理を以下のように行う。

【0097】

まず、ＣＰＵ１１は、図９の左下図に示すグラフのように、対象距離画像データの各々毎に、対象距離画像データにおける各画素データ（距離を示すデータ）のヒストグラムを導出する。このヒストグラムでは、主として、被計測者Ｍの腕の領域と、被計測者Ｍの腕の領域を除く体表の領域と、被計測者Ｍの背景の領域と、の３種類の領域に大別され、かつ、当該体表の領域の度数の最大値が最大となる。また、体表の領域は、腕の領域及び背景の領域の中間部に位置し、かつ、背景の領域よりも腕の領域に、相対的に近いものとなる。

【0098】

そこで、ＣＰＵ１１は、図９の右下図に示すグラフのように、導出したヒストグラムにおける、度数が最大となる距離を中心として、予め定められた範囲（本実施形態では、±１０（ｃｍ）の範囲）に距離が含まれる対象距離画像データの画素を処理対象とする画素（以下、「処理対象画素」という。）として抽出する。なお、本実施形態では、上記予め定められた範囲を固定値としているが、これに限るものではなく、被計測者Ｍの属性等に応じて適宜設定する形態としてもよい。

【0099】

そして、ＣＰＵ１１は、抽出した処理対象画素の画素データを１とし、処理対象画素を除く画素（以下、「非処理画素」という。）の画素データを０（零）とすることで二値化されたマスク画像データを、対応する対象距離画像データに関連付けて記憶部１３に記憶する。

【0100】

以上の処理により、対象距離画像データの各々について、一例として図９の左上図に示す距離画像を示す対象距離画像データから、一例として図９の右上図に示すマスク画像データを導出することができる。

【0101】

次いで、ＣＰＵ１１は、マスク画像データにおける画素データが１とされた画素を対象として、一例として図１０に示すように、対象距離画像データの各々間の対応する画素データの差分（変位）の最大値が、努力呼吸を行っている場合の対応する距離の最大値及び最小値の差分（変位）より大きな画素を抽出する。そして、ＣＰＵ１１は、抽出した画素に対応するマスク画像データの画素データを０（零）とすることで、努力呼吸よりも大きな動きがあった部分の画素をマスキング（非処理画素化）する。

【0102】

ステップ１２８で、ＣＰＵ１１は、以上の処理によって得られたマスク画像データにおいて画素データが１とされている画素を対象として、時系列順で隣接する対象距離画像データ間における、対応する画素の画素データの差分の合計値を体積変化量として導出する。これにより、一例として図１１に示す経過時間に応じて変化する体積変化量を得ることができる。

【0103】

ステップ１３０で、ＣＰＵ１１は、導出した体積変化量を示す情報と、予め設定されている被計測者Ｍの属性情報とを推定モデル１３Ｃに入力することで、被計測者Ｍの肺換気量の推定値を導出する。

【0104】

ステップ１３２で、ＣＰＵ１１は、導出した肺換気量の推定値を用いて１秒率ＦＥＶ１％を算出する。以下、図１２及び図１３を参照して、１秒率ＦＥＶ１％の算出方法を説明する。なお、図１２は、推定された肺換気量の時間経過に伴う変化、及び当該肺換気量の要部領域Ｘを示すグラフであり、図１３は、当該要部領域を拡大したグラフである。

【0105】

まず、ＣＰＵ１１は、一例として図１３に示すように、肺換気量の要部領域Ｘにおける、１秒量ＦＥＶ１の始点ｔ_０を逆外挿法により導出する。

【0106】

即ち、図１３におけるｔ_ｍａｘは最大吸気時間であり、波形Ｖ（ｔ）の最大値（頂点）である。また、図１３におけるｔ_ＰＦは気流最大時間であり、波形Ｖ（ｔ）の傾きが最大となる点であり、次の式（１）により求められる。

【0107】

【数7】

【0108】

点（ｔ_ＰＦ，Ｖ（ｔ_ＰＦ））及び点（ｔ_０，Ｖ（ｔ_０））の２点より、急峻点接線の傾きａを算出する式を変形して、始点ｔ_０は次の式（２）によって算出される。

【0109】

【数8】

【0110】

そして、１秒量ＦＥＶ１を次の式（３Ａ）により算出し、当該１秒量ＦＥＶ１と推定モデル１３Ｃにより導出された肺換気量の推定値ＦＶＣから式（３Ｂ）により１秒率ＦＥＶ１％を算出する。

【0111】

【数9】

【0112】

ステップ１３４で、ＣＰＵ１１は、以上の処理によって得られた１秒率ＦＥＶ１％を用いて、予め定められた構成とされた計測結果表示画面を表示するように表示部１５を制御する。

【0113】

図１４には、本実施形態に係る計測結果表示画面の一例が示されている。図１４に示すように、本実施形態に係る計測結果表示画面では、以上の処理によって得られた１秒率ＦＥＶ１％が表示される。従って、被計測者Ｍは、計測結果表示画面を参照することで、自身の１秒率ＦＥＶ１％の推定値を把握することができる。

【0114】

ステップ１３６で、ＣＰＵ１１は、ステップ１００の処理によって開始した撮影部２０、距離画像センサ２１、及び位置・姿勢検出部２２の駆動を停止させ、その後に本胸郭運動計測処理を終了する。

【0115】

以上説明したように、一実施形態によれば、被計測者の頭部及び頸部の少なくとも一部を検出し、検出した頭部及び頸部の少なくとも一部の位置を基準位置として、当該基準位置の下方で、かつ、被計測者の属性に応じて予め定められた距離を当該基準位置から隔てた領域を、被計測者に対する胸郭運動の計測領域として継続的に特定し、特定した計測領域を対象として、被計測者の胸郭運動の計測を継続的に行っている。従って、呼吸に伴う計測領域の移動に追随することができる結果、手持ちした状態で呼吸機能値を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる。

【0116】

また、一実施形態によれば、被計測者との相対的な位置関係が適正なものとして予め定められた関係となった場合に、当該適正である旨を報知している。従って、計測精度の低下を、より抑制することができる。

【0117】

また、一実施形態によれば、上記位置関係が不適正である場合に、当該不適正である旨を更に報知している。従って、計測精度の低下を、より抑制することができる。

【0118】

また、一実施形態によれば、属性に応じて計測領域の寸法を決定している。従って、計測領域の寸法を属性別に的確に設定することができる結果、計測精度の低下を、より抑制することができる。

【0119】

また、一実施形態によれば、距離画像センサを用いて、被計測者の頭部及び頸部の少なくとも一部の位置を検出し、当該距離画像センサを用いて、計測領域における胸郭運動の計測を行っている。距離画像センサは多くの装置に搭載されているため、当該距離画像センサを用いることで、コストの上昇を招くことなく、計測精度の低下を抑制することができる。

【0120】

また、一実施形態によれば、属性を、性別、年齢、身長、及び体重の少なくとも１つとしている。従って、適用した属性に応じた、より高精度な計測を行うことができる。

【0121】

また、一実施形態によれば、被計測者の胸郭部の少なくとも一部を含む領域の第１時点及び第２時点の距離画像データを取得し、第１時点及び第２時点の距離画像センサの位置及び姿勢を特定し、特定した第１時点及び第２時点の距離画像センサの位置及び姿勢を用いて、取得した第１時点及び第２時点の何れか一方の時点の距離画像データの写像を行うことで、第１時点及び第２時点の他方の時点の距離画像センサの座標系に変換した距離画像データを導出し、取得した他方の時点の距離画像データと、導出した一方の時点の距離画像データとを用いて、被計測者の胸郭運動に関する物理量を計測している。従って、計測時における手振れの影響を抑制することができる結果、手持ちした状態で呼吸機能値を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる。

【0122】

また、一実施形態によれば、距離画像センサの位置及び姿勢を、加速度センサ及びジャイロセンサを用いて特定している。加速度センサ及びジャイロセンサは多くの装置に搭載されているため、当該加速度センサ及びジャイロセンサを用いることで、コストの上昇を招くことなく、計測精度の低下を抑制することができる。

【0123】

また、一実施形態によれば、被計測者の胸郭運動を、当該被計測者の努力呼吸に伴う胸郭運動としている。従って、努力呼吸を伴う胸郭運動の計測を行う場合であっても、計測精度の低下を抑制することができる。

【0124】

更に、一実施形態によれば、上記物理量を、被計測者の１秒率及び１秒量の少なくとも一方としている。従って、被計測者の１秒率及び１秒量の少なくとも一方を計測する場合における計測精度の低下を抑制することができる。

【0125】

なお、上記実施形態では、胸郭運動計測処理におけるステップ１２６の不要成分除去処理において、距離画像データにおける腕等の重なり領域、背景領域、及び呼吸よりも大きな動きをしている領域を除去する場合について説明したが、これに限定されない。例えば、これらの領域に加えて、明らかな異常値の領域を除去する処理を不要成分除去処理に含める形態としてもよい。

【0126】

この異常値の領域を除去する処理を実行する場合、例えば、ＣＰＵ１１は、マスク画像データにおける画素データが１とされた画素を対象として、次の式（４）に示される条件を満足しない画素に対応するマスク画像データの画素データを０（零）とする。これにより、異常値であると考えられる画素をマスキング（非処理画素化）する。なお、式（４）におけるＦＥＶ１％（ｉ，ｊ）は、一例として図１５に示す、対応する画素（ｉ，ｊ）の１秒率を表す。また、式（４）におけるＡＶＥ（ＦＥＶ１％）は１秒率ＦＥＶ１％の平均値を表し、σは１秒率ＦＥＶ１％の標準偏差を表す。

【0127】

【数10】

【0128】

また、上記実施形態では、報知部１１Ｇが、被計測者との相対的な位置関係が適正である場合及び不適正である場合に、その旨を報知する場合について説明したが、これに限定されない。

【0129】

例えば、一例として図１６に示すように、報知部１１Ｇが、第２特定部１１Ｆによって特定された計測領域Ａを表示部１５により表示することで当該計測領域Ａを更に報知する形態としてもよい。この形態によれば、特定されている計測領域を被計測者に把握させることができる結果、より的確に計測領域を設定させることができる。

【0130】

また、この形態において、報知部１１Ｇが、計測領域Ａの報知を、上記位置関係が上記予め定められた関係となった場合に行う形態としてもよい。この形態によれば、計測領域Ａの表示の有無によって上記位置関係が適正であるか否かを被計測者に把握させることができため、被計測者にとっての利便性を、より向上させることができる。

【0131】

更に、この形態において、報知部１１Ｇが、上記位置関係が上記予め定められた関係であるか否か、即ち、当該位置関係が適正であるか否かに応じて計測領域Ａの表示形態を切り換える形態としてもよい。この形態によれば、計測領域Ａの表示形態によって上記位置関係が適正であるか否かを被計測者に把握させることができため、被計測者にとっての利便性を、更に向上させることができる。

【0132】

この場合の切り換え対象とする表示形態の具体的な例としては、例えば、上記位置関係が適正である場合は、不適正である場合に比較して、計測領域Ａの外周線を太くする形態が例示される。また、この場合の切り換え対象とする表示形態の具体例として、上記外周線の線種（実線、破線、鎖線等）を変える形態、当該外周線の色を変える形態が例示される。

【0133】

また、上記実施形態では、本発明の胸郭運動計測装置を単体構成とされた装置（上記実施形態では、スマートフォン）により構成した場合について説明したが、これに限定されない。例えば、クラウドサーバ等のサーバ装置と端末装置との、複数の装置を用いたシステムによって本発明に係る胸郭運動計測装置を構成する形態としてもよい。この場合、例えば、端末装置にて被計測者に対する胸郭運動の距離画像センサ２１による計測値をサーバ装置に転送し、サーバ装置にて受信した計測値を用いて１秒率を導出して端末装置に送信し、端末装置にて１秒率を提示する形態を例示することができる。

【0134】

また、上記実施形態で説明した各種数式（数（１）～数（４）等）は一例であり、実施態様等に応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。

【0135】

また、上記実施形態で説明した属性情報データベース１３Ｂも一例であり、実施態様等に応じて適宜変更してもよいことは言うまでもない。

【0136】

また、上記実施形態において、例えば、取得部１１Ａ、第１特定部１１Ｂ、導出部１１Ｃ、計測部１１Ｄ、検出部１１Ｅ、第２特定部１１Ｆ、及び報知部１１Ｇの各処理を実行する処理部（processing unit）のハードウェア的な構造としては、次に示す各種のプロセッサ（processor）を用いることができる。上記各種のプロセッサには、前述したように、ソフトウェア（プログラム）を実行して処理部として機能する汎用的なプロセッサであるＣＰＵに加えて、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）等の製造後に回路構成を変更可能なプロセッサであるプログラマブルロジックデバイス（Programmable Logic Device：PLD）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）等の特定の処理を実行させるために専用に設計された回路構成を有するプロセッサである専用電気回路等が含まれる。

【0137】

処理部は、これらの各種のプロセッサのうちの１つで構成されてもよいし、同種又は異種の２つ以上のプロセッサの組み合わせ（例えば、複数のＦＰＧＡの組み合わせや、ＣＰＵとＦＰＧＡとの組み合わせ）で構成されてもよい。また、処理部を１つのプロセッサで構成してもよい。

【0138】

処理部を１つのプロセッサで構成する例としては、第１に、クライアント及びサーバ等のコンピュータに代表されるように、１つ以上のＣＰＵとソフトウェアの組み合わせで１つのプロセッサを構成し、このプロセッサが処理部として機能する形態がある。第２に、システムオンチップ（System On Chip：SoC）等に代表されるように、処理部を含むシステム全体の機能を１つのＩＣ（Integrated Circuit）チップで実現するプロセッサを使用する形態がある。このように、処理部は、ハードウェア的な構造として、上記各種のプロセッサの１つ以上を用いて構成される。

【0139】

更に、これらの各種のプロセッサのハードウェア的な構造としては、より具体的には、半導体素子などの回路素子を組み合わせた電気回路（circuitry）を用いることができる。

【符号の説明】

【0140】

１０ 胸郭運動計測装置
１１ ＣＰＵ
１１Ａ 取得部
１１Ｂ 第１特定部
１１Ｃ 導出部
１１Ｄ 計測部
１１Ｅ 検出部
１１Ｆ 第２特定部
１１Ｇ 報知部
１２ メモリ
１３ 記憶部
１３Ａ 胸郭運動計測プログラム
１３Ｂ 属性情報データベース
１３Ｃ 推定モデル
１４ 入力部
１５ 表示部
１６ 媒体読み書き装置
１７ 記録媒体
１８ 無線通信部
１９ 音声出力部
２０ 撮影部
２１ 距離画像センサ
２２ 位置・姿勢検出部
Ａ 計測領域
Ｄ 属性対応距離
Ｅ 基準位置
Ｍ 被計測者

【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】