特許 6993005 肺機能検査装置及びその方法

(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】

(24)【登録日】2021-12-13

(45)【発行日】2022-01-13

(54)【発明の名称】肺機能検査装置及びその方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/087 20060101AFI20220105BHJP

   G01N 27/02 20060101ALI20220105BHJP

   A61B 5/0536 20210101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

A61B5/087

G01N27/02 Z

A61B5/0536

【請求項の数】 16

(21)【出願番号】P 2019547559

(86)(22)【出願日】2017-11-15

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2020-05-14

(86)【国際出願番号】 KR2017012920

(87)【国際公開番号】W WO2018093133

(87)【国際公開日】2018-05-24

【審査請求日】2019-05-20

(31)【優先権主張番号】10-2016-0154142

(32)【優先日】2016-11-18

(33)【優先権主張国・地域又は機関】KR

(73)【特許権者】

【識別番号】519179372

【氏名又は名称】株式会社バイラップ

【氏名又は名称原語表記】ＢＩＬＡＢ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100159547

【弁理士】

【氏名又は名称】鶴谷 裕二

(72)【発明者】

【氏名】ウ・ウンジェ

(72)【発明者】

【氏名】オ・ドンイン

【審査官】高松 大

(56)【参考文献】

【文献】米国特許出願公開第２０１４／００１２０６１（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２００３－５３４８６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１５／０２８９７８５（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特表２０１０－５３８７４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１４－５０２８５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／００２２９０５（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０８７

Ｇ０１Ｎ ２７／０２

Ａ６１Ｂ ５／０５３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

電流注入及び電圧感知のための複数の電極が形成され、測定しようとする被験者の胸部の周りに取り付けられる胸部電極部と、
前記被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを測定する呼吸測定部と、
前記複数の電極からの少なくとも１つ以上選択された電極対に電流を選択的に供給し、選択されない電極を介して測定された電圧により、インピーダンスデータに基づいて胸部の内部を映像化する制御部と、
前記測定された呼吸パラメータに基づいて、前記被験者の肺活量を算出する肺活量算出部と、
肺容積及び前記映像化された胸部映像でのピクセル値に関連した時間ごとの統合処理により、肺機能に関する診断情報を提供する肺機能診断部と、
を有し、
前記肺容積は、最大努力性吸気及び呼気を伴うまたは伴わない前記肺活量を含む、
肺機能検査装置。

【請求項2】

前記制御部はさらに、
前記肺容積に従い、既に設定された目標呼吸設定値を時間に応じて可変させる、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項3】

前記肺活量算出部はさらに、
前記呼吸パラメータに対応した空気の流速（flow）を積分して得られる体積（volume）により前記被験者の肺活量を算出する、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項4】

前記肺機能診断部はさらに、
前記映像化された胸部映像に基づいて、時間に応じた肺内部の空気分布の変化、空気分布の変化の程度、及び空気分布の変化の形状のうち、少なくともいずれか１つを得る、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項5】

前記肺機能診断部はさらに、
前記肺容積及び肺内部の空気分布の変化の時間差解析により、喘息または慢性閉塞性肺疾患に関する情報を含む診断情報を提供する、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項6】

前記制御部は、
前記被験者の胸部に取り付けられた前記複数の電極のうち少なくとも１つの選択された電極対を介して、複数の周波数範囲を有する電流を注入する電流注入モジュールと、
前記注入された電流によって誘起された（induced）電圧を前記複数の電極のうち選択されない電極から測定する電圧測定モジュールと、
前記測定された電圧に基づいて胸部における前記インピーダンスデータを測定して前記胸部の内部を映像化する映像生成モジュールと、
を含む、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項7】

前記電流注入モジュールは、
前記電極対と周波数を選択し、前記選択された周波数に応じた電圧信号を生成して電流に変換し、前記選択された電極対を介して前記被験者の胸部に前記変換された電流を注入する、請求項６に記載の肺機能検査装置。

【請求項8】

前記制御部は、
前記複数の電極からの少なくとも１つ以上の電極対の選択を制御し、前記選択されない電極の選択を制御し、前記呼吸測定部から出力された呼吸パラメータに基づいて全変数（global variable）が得られるように制御する制御モジュール
をさらに含む、請求項５に記載の肺機能検査装置。

【請求項9】

前記複数の電極は、
単純電極または複合電極のうち、少なくともいずれか１つであり、フレキシブル（flexible）な弾性材質で構成されたベースプレートの一面に配列され、前記胸部に取り付けられている、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項10】

前記呼吸測定部は、
一回性の紙またはプラスチック材質で構成され、前記被験者の口と接触する入口と前記入口に対向された出口を含む管状に形成され、前記入口から前記被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測する、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項11】

前記肺機能診断部から得られるリアルタイムの全変数（global variable）、並びに前記胸部映像から得られる肺の内部領域別の空気分布の変化のグラフ及び映像を表示するディスプレイ部
をさらに含む、請求項１に記載の肺機能検査装置。

【請求項12】

肺機能検査装置を用いて肺機能を検査する方法において、
前記肺機能検査装置が、被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測し、前記被験者の肺活量を算出する段階と、
前記肺機能検査装置が、前記被験者の胸部の周りに取り付けられた複数の電極からの少なくとも１つ以上の選択された電極対に電流を選択的に供給し、選択されない電極を介して測定された電圧でのインピーダンスデータに基づいて胸部の内部を映像化する段階と、
前記肺機能検査装置が、肺容積及び前記映像化された胸部映像でのピクセル値に関連した時間ごとの統合処理により、肺機能に関する診断情報を提供する段階と、
を有し、
前記肺容積は、最大努力性吸気及び呼気を伴うまたは伴わない前記肺活量を含む、
肺機能検査方法。

【請求項13】

前記肺活量を算出する段階は、
前記呼吸パラメータに対応した空気の流速（flow）を積分して得られる体積（volume）により前記被験者の肺活量を算出する、請求項１２に記載の肺機能検査方法。

【請求項14】

前記肺機能映像上で診断情報を提供する段階はさらに、
前記映像化された胸部映像に基づいて、時間に応じた肺内部の空気分布の変化、空気分布の変化の程度、及び空気分布の変化の形状のうち、少なくともいずれか１つを得ることを含む、請求項１２に記載の肺機能検査方法。

【請求項15】

前記診断情報は、
全体の呼吸量及び肺内部の空気分布の変化の時間差解析による、喘息または慢性閉塞性肺疾患に関する情報を含む、請求項１２に記載の肺機能検査方法。

【請求項16】

請求項１２乃至１５のうち少なくとも一項の方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、肺機能検査装置及びその方法に関し、さらに具体的には、被験者の呼吸パラメータによる肺活量と、胸部からのインピーダンスデータによる胸部映像に基づいて、肺機能を診断する肺機能検査装置及びその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

診断肺活量計（Diagnostic Spirometer）は被験者の肺から出てきたり入るガスの量（呼吸パラメータ）を測定し、被験者の肺機能を診断する医療機器である。前記診断肺活量計は肺機能を点検するために、患者の鼻を塞げた後膜後の患者の口に気流コンバータを接続して、その出力を電子的に直接積分することにより、肺活量を測定することになる。

【0003】

このとき、出力を積分して算出することができる診断変数としては努力性肺活量（ＦＶＣ、Forced Vital Capacity）、１秒間努力性肺活量（ＦＥＶ、Forced Expiratory Volume in 1sec）、最大呼息気流量（ＰＥＦ、Peak Expiratory Air Flow rate） 、努力性呼息中間気流量（ＦＥＴ、Forced mid-Expiratory Air Flow rate）、１秒率（ＦＥＶ、ＦＥＶ/ＦＶＣ）などがある。

【0004】

従来の診断肺活量計（spirometer）は被験者の鼻を塞げた状態で口で呼吸する空気の流速（flow）と、それに伴う体積（volume）を測定して肺活量を測定する。このような従来の方法は、非侵襲的ではあるが、口を通過した空気が被験者の両方の肺それぞれの内部にどれくらいずつ分けられるかを分からないという限界が存在した。
また、被験者の各肺の内部に入った空気が各肺の内部にどのように分布するかを分からないという限界が存在した。

【0005】

つまり、従来の肺活量計は、被験者の口で測定した空気の全体積（global volume）と全体の流速（global flow）を測定する方法であり、肺の内部の特定の領域の体積（local volume）と、特定の領域の流速（local flow）についての情報を提供しないので、被験者の肺機能のより正確な診断を判断するのは難しい問題が存在した。

【0006】

また、単純な肺機能検査（simple spirometry）時最大限息を吸って吐くとき、空気の変化量を測定するべきか、高齢者や一部の被験者の場合、最大吸気、排気が難しくて、測定値の程度及び解析が難しいという問題がある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【文献】韓国登録特許第１０－１１３２５９５号（発明の名称：携帯型肺活量計）

【文献】韓国登録特許第１０－１５３３８８７号（発明の名称：診断肺活量計の補正と性能検証のための装置）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

本発明は、従来の肺活量計と電気インピーダンス断層撮影（ＥＩＴ、Electrical Impedance Tomography）方法を一緒に用いて被験者の口から測定した全変数（global variable）と、肺の内部で映像化したローカル変数（local variable）を統合処理及び解析して、肺活量映像検査法（spirotomometry）を提案する肺機能検査装置及びその方法を提供する。
また、本発明は、肺活量映像検査法による被験者の肺内部の気流力学情報を提供して肺活量検査の有用性を増加させる肺機能検査装置及びその方法を提供する。

【0009】

また、本発明は、被験者の胸部に取り付けられた電極による電気インピーダンス断層撮影方法を適用して胸部映像による肺内の空気分布を測定し、被験者の口に気流コンバータを接続して、その出力を電子的に積分することにより、肺活量を測定し、測定された肺の内部の空気分布と肺活量を用いて、肺機能を診断する肺機能検査装置及びその方法を提供する。

【0010】

また、本発明は、被験者の呼吸に伴うリアルタイム空気量の変化測定の積分値と呼吸目標値をモニター上に一緒に表示し、インピーダンス映像を通じて肺内部の空気分布の変化を一緒に測定することにより、最大吸気、排気ではない状態で、肺容積と肺機能に関連するパラメータを提供する肺機能検査装置及びその方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、電流注入及び電圧感知のための複数の電極が形成され、測定しようとする被験者の胸部の周りに沿って取り付けられる胸部電極部、前記被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータが入力される呼吸測定部と前記複数の電極からの少なくとも１つ以上の選択された電極対に電流を選択的に供給し、選択されない電極を介して電圧を測定し、インピーダンスデータから胸部の内部を映像化する制御部と前記入力された呼吸パラメータに基づいて、被験者の肺活量を算出する肺活量算出部及び、前記算出された肺活量で獲得される全変数（global variable）及び前記映像化された胸部映像から獲得されるローカル変数（local variable）を連携して前記被験者の肺機能を診断する肺機能診断部を含む。

【0012】

前記制御部は、前記算出された肺活量で獲得される全変数に基づいて、既に設定された目標呼吸設定値を時間に応じて可変させ、前記肺活量算出部は、前記可変された目標呼吸設定値に基づいて、前記被験者の呼吸パラメータを獲得して前記被験者の肺活量を算出することを特徴とする。

【0013】

前記肺活量算出部は、前記入力された呼吸パラメータによる空気の流速（flow）に基づいて、前記流速を積分して体積（volume）による前記被験者の肺活量を算出することができる。

【0014】

前記肺機能診断部は、前記算出された被験者の肺活量による前記変数全体を獲得し、前記映像化された胸部映像に基づいて、時間に応じた肺内部の空気分布の変化、程度、及び形状の内、少なくともいずれか１つを測定して前記地域変数を獲得することを特徴とする。
また、前記肺機能診断部は、前記全体変数による前記ローカル変数を連携して前記肺機能を診断することができる。

【0015】

前記制御部は、前記被験者の胸部に取り付けられた前記複数の電極の内、少なくとも１つの選択された電極対を介して、複数の周波数範囲を有する電流を注入する電流注入モジュールと前記複数の電極の内、選択されない電極から前記注入される電流に応じて、誘起された（induced）電圧を測定する電圧測定モジュール及び、前記測定された電圧に基づいて胸部からの前記インピーダンスデータを測定して前記胸部の内部を映像化する映像生成モジュールを含むことができる。

【0016】

前記電流注入モジュールは、前記選択された電極対と周波数を選択し、前記選択された周波数に応じた電圧信号を生成して電流に変換し、前記選択された電極対を介して前記被験者の胸部に前記変換された電流を注入することを特徴とする。

【0017】

また、前記制御部は、前記複数の電極からの少なくとも１つ以上の電極対の選択を制御し、前記選択されない電極の選択を制御し、前記呼吸測定部から入力された呼吸パラメータに基づいて前記変数全体が獲得されるように制御する制御モジュールをさらに含むことができる。

【0018】

前記複数の電極は、単純電極または複合電極の内、少なくともいずれか１つであり、フレキシブル（Flexible）な弾性材質で構成されたベースプレートの一面に配列され、前記胸部に取り付けられることができる。

【0019】

前記呼吸測定部は一回性の紙またはプラスチック材質で構成され、前記被験者の口と接触する入口と前記入口に対向された出口を含む管に形成され、前記入口から前記被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測することができる。

【0020】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、前記肺機能診断部から獲得されるリアルタイム前記全変数と、前記胸部映像から獲得される肺の内部地域別空気の変化のグラフ及び映像を表示するディスプレイ部をさらに含むことができる。

【0021】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置を用いて被験者の肺活量を含む肺機能を検査する方法は、被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測し、被験者の肺活量を算出する段階と、被験者の胸部の周りに沿って取り付けられた複数の電極からの少なくとも１つ以上の選択された電極対に電流を選択的に供給し、選択されない電極を介して測定された電圧でのインピーダンスのデータに基づいて胸部の内部を映像化する段階と、前記算出された肺活量で獲得される全変数（global variable）及び前記映像化された胸部映像から獲得されるローカル変数（local variable）を連携して、前記被験者の肺機能を診断する段階を含む。

【0022】

前記肺活量を算出する段階は、前記計測された呼吸パラメータによる空気の流速（flow）に基づいて、前記流速を積分して体積（volume）による前記被験者の肺活量を算出することができる。

【0023】

前記肺機能を診断する段階は、前記算出された被験者の肺活量による前記変数全体を獲得し、前記映像化された胸部映像に基づいて、時間に応じた肺内部の空気分布の変化、程度、及び形状の内、少なくともいずれか１つを測定し前記ローカル変数を獲得することができる。
また、前記肺機能を診断する段階は、前記変数全体に係る前記ローカル変数を連携して前記肺機能を診断することができる。

【発明の効果】

【0024】

本発明の実施形態に係ると、従来の肺活量計と電気インピーダンス断層撮影（ＥＩＴ、ElectricalImpedanceTomography）方法を一緒に用いて被験者の口から測定した全変数（global variable）と、肺の内部で映像化したローカル変数（ local variable）を統合処理及び解釈し、肺活量映像検査法（spirotomometry）を提案することができる。
また、本発明の実施形態に係ると、肺活量映像検査による被験者の肺内部の気流力学情報を提供して肺活量検査の有用性を増加させることができる。

【0025】

また、本発明の実施形態に係ると、被験者の胸部に取り付けられた電極による電気インピーダンス断層撮影方法を適用して胸部映像による肺内部の空気分布のリアルタイム相対的変化量を測定し、被験者の口に気流コンバータを接続して、その出力を電子的に積分することにより、肺活量を測定し、測定された肺内部の空気分布と肺活量を用いて、肺機能を診断することができる。

【0026】

また、本発明の実施形態に係ると、被験者の呼吸に伴うリアルタイム空気量の変化測定の積分値と呼吸目標値をモニター上に一緒に表示し、インピーダンス映像を通じて肺内部の空気分布の変化を一緒に測定することにより、最大吸気、排気ではない状態で、肺容積と肺機能に関連するパラメータを提供することができる。

【0027】

また、本発明の実施形態に係ると、口腔、気管支、肺で構成された呼吸器官において口腔で測定した全呼吸量変数と肺内部の呼吸指標の測定を介して気管支、肺の機能分析を行うことができる。
また、本発明の実施形態に係ると、高齢者のように、一部被験者で最大吸気、排気の不可により、低下した肺機能の測定の程度を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【0028】

【図1】図１は、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置の構成を説明するために示すブロック図である。

【図2a】図２ａは、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置の実施形態を示したものであり

【図2b】図２ｂは、胸部電極部の概略図を示すものである。

【図3a】図３ａは、図２ｂに示された肺機能検査装置に採用された複合電極を概略的に示したものである。

【図3b】図３ｂは、図２ｂに示された肺機能検査装置に採用された複合電極を概略的に示したものである。

【図4a】図４ａは、電極ベルトを概略的に示したものである。

【図4b】図４ｂは、電極ベルトを概略的に示したものである。

【図4c】図４ｃは、電極ベルトを概略的に示したものである。

【図4d】図４ｄは、電極ベルトが被験者の人体に取り付けられた例を示すものである。

【図5】図５は、呼吸パラメータによる肺呼吸曲線を示したものである。

【図6a】図６ａは、被験者の呼吸パラメータに基づいて算出された呼吸量の測定値を示したものである。

【図6b】図６ｂは、被験者の胸部からの測定されたインピーダンスデータと胸部映像を示したものである。

【図7a】図７ａは、区間での肺活量測定値を示したものである。

【図7b】図７ｂは、区間でのインピーダンス映像を示したものである。

【図8】図８は、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置を用いて被験者の肺活量を含む肺機能を検査する方法を示したフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0029】

以下、添付図面及び添付図面に記載された内容を参照して本発明の実施形態を詳細に説明するが、本発明が実施形態により制限されたり限定されるものではない。

【0030】

本明細書で用いられる用語は、実施形態を説明するためのものであり、本発明を制限するものではない。本明細書において、単数形は、文句で特に言及しない限り、複数形も含む。明細書で用いられる「含む（comprises）」及び/または「含む（comprising）」は、言及された構成要素は、段階、動作、及び/または素子は、１つ以上の他の構成要素は、段階、動作、及び/または素子の存在または追加を排除しない。

【0031】

本明細書で用いられる「実施形態」、「例」、「側面」、「例示」などは、記述された任意の様相（aspect）または設計が他の様相または設計より良好であるか、利点があると解釈されるべきものではない。

【0032】

また、「または」という用語は、排他的論理和「exclusive or」というよりは含む的な論理和」inclusive or」を意味する。つまり、特に異なり言及しない限り、または文脈から明らかでない限り、「ｘがａまたはｂを利用する」という表現は、含む的な自然順列の（natural inclusive permutations）内、いずれか１つを意味する。
また、本明細書及び請求項において用いられる単数表現（「ａ」または「ａｎ」）は、
異なり言及しない限り、または単数形のものと文脈から明らかでない限り、一般的に「１つ以上」を意味すると解釈されるべきである。

【0033】

また、本明細書及び請求項において用いられる第１、第２などの用語は、様々な構成要素を説明するために使用することができるが、前記構成要素は、前記用語によって限定されてはならない。前記用語は、１つの構成要素を他の構成要素から区別するための目的のみ用いられる。

【0034】

他の定義がない場合は、本明細書で用いられるすべての用語（技術及び科学的用語を含む）は、本発明が属する技術分野で通常の知識を有する者に共通的に理解することができる意味で用いられることができる。また、一般的に用いられる辞書に定義されている用語は明白に特別に定義されていない限り、理想的または過度に解釈されない。

【0035】

一方、本発明を説明するに当たって、関連する公知の機能または構成についての具体的な説明が本発明の要旨を不必要に曖昧にすると判断された場合には、その詳細な説明を省略する。また、本明細書で用いられる用語（terminology）は、本発明の実施形態を適切に表現するために用いられる用語として、これは、ユーザ、運用者の意図または本発明が属する分野の慣例などによって変わり得る。したがって、本用語の定義は、本明細書全般にわたった内容に基づいて理解されるべきである。
図１は、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置の構成を説明するために示すブロック図である。

【0036】

図１を参照すると、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００は、被験者の胸部の周りに取り付けられた胸部電極から測定されたインピーダンスデータを映像化し、被験者の呼吸パラメータに応じた肺活量を算出して、肺機能を診断する。

【0037】

そのため、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００は、胸部電極部１１０、呼吸測定部１２０、制御部１３０、肺活量算出部１４０及び、肺機能診断部１５０を含む。

【0038】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００は、バイオフィードバックのためのリアルタイム映像と信号出力するディスプレイ部１６０をさらに含むことができる。
胸部電極部１１０は、電流注入及び電圧感知のための複数の電極が形成され、測定しようとする被験者の胸部の周りに沿って取り付けられる。

【0039】

前記複数の電極は、単純電極または複合電極の内、少なくともいずれか１つであり、フレキシブル（Flexible）な弾性材質で構成されたベースプレートの一面に配列されて胸部に取り付けられることができる。
また、前記複数の電極は、被験者の胸部に応じて取り付けられた、肺の内部のインピーダンスデータを測定するためのＥＩＴ電極で有り得る。

【0040】

前記ＥＩＴ電極は、被験者が感知できない比較的低い電流、例えば１ｍＡ以下の高周波電流を注入し、誘導電圧を測定するために使用され、ＥＩＴ電極を介して測定された電流ー電圧データは、映像化アルゴリズムを介して胸部（肺）の閉鎖時、その形態と閉鎖の原因となる構造的変化を検出するために使用することができる。
呼吸測定部１２０は、被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータが入力される。

【0041】

例えば、呼吸測定部１２０は、一回の紙またはプラスチック材質で構成され、被験者の口と接触する入口と入口に対向された出口を含む管に形成され、入口から被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測することができる。

【0042】

さらに詳細には、呼吸測定部１２０は、従来の肺活量計から被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測することができ、肺活量計からの呼吸パラメータは、好ましくは、インピーダンス映像の判読とほぼ同時に、または同時にサンプリングされる。前記呼吸パラメータは同期化されて測定されるのが一般的である。

【0043】

前記呼吸パラメータは、被験者の呼吸数、被験者の呼吸圧力、被験者の呼吸気流、被験者の呼気末ＣＯ２、被験者の舌下ＣＯ２、及び被験者の呼吸強度の内、１つ以上の測定に係るものを指すことができる。

【0044】

実施形態にしたがって、呼吸パラメータは、被験者の呼吸曲線の形状、被験者の呼吸曲線の形状の変化、被験者の吸気量に基づく呼吸曲線、被験者の呼気圧力に基づく呼吸曲線、被験者の吸気圧力に基づく呼吸曲線、被験者の呼気圧力に基づく呼吸曲線、被験者の吸気流に基づく呼吸曲線、被験者の呼気流に基づく呼吸曲線及び被験者の呼吸間の間隔の変化、及びその組み合わせの内、少なくとも１つの測定と関連することができる。

【0045】

制御部１３０は、複数の電極からの少なくとも１つ以上の選択された電極対に電流を選択的に供給し、選択されない電極を介して電圧を測定し、インピーダンスデータから胸部の内部を映像化する。

【0046】

このため、本発明の実施形態に係る制御部１３０は、電流注入モジュール１３１、電圧測定モジュール１３２、映像生成モジュール１３３及び制御モジュール１３４を含むことができる。

【0047】

電流注入モジュール１３１は、被験者の胸部に取り付けられた複数の電極の内、少なくとも１つの選択された電極対を介して、複数の周波数範囲を有する電流を注入することができる。

【0048】

実施形態にしたがって、電流注入モジュール１３１は、選択された電極対と周波数を選択し、選択された周波数に応じた電圧信号を生成して電流に変換し、選択された電極対を介して被験者の胸部に変換された電流を注入することができる。

【0049】

他の実施形態にしたがって、電流注入モジュール１３１は、電圧信号を位相が互いに異なる二つの電流に変換し、振幅及び周波数が同じになるよう二つの電流とし、選択された電極対を介して被験者の胸部に校正された二つの電流を注入することもできる。

【0050】

電圧測定モジュール１３２は、複数の電極の内、選択されない電極から注入される電流に応じて、誘起された（induced）の電圧を測定することができる。

【0051】

例えば、電圧測定モジュール１３２は、測定された電圧の傾きに基づいて検出された電圧に含まれたノイズを除去し、検出された電圧の傾きが既に設定されたしきい値を超える場合、しきい値を超える区間の電圧を既設定された電圧値に置き換えることができる。
映像生成モジュール１３３は、測定された電圧に基づいて胸部からのインピーダンスデータを測定して胸部の内部を映像化することができる。

【0052】

例えば、映像生成モジュール１３３は、注入された電流によって誘起された電圧差信号を複数の電極の内、選択されない電極を介して獲得し、被験者の胸部の周り及び電極の位置に応じたインピーダンスデータを獲得することができる。

【0053】

以後、映像生成モジュール１３３は、測定されたインピーダンスデータ値に被験者の胸部の導電率と誘電率の映像を復元して胸部映像を映像化することができる。

【0054】

具体的に、映像生成モジュール１３３は、被験者の胸部の映像化のために、複数の電極が有する測定プロトコルを有することにより、胸部電極部１１０の位置に応じ敏感度と解像度を制御することもできる。このような複数の測定プロトコルを利用した測定値又はその組み合わせと胸部電極部１１０を介して生成した３次元モデリング映像で改善した敏感度行列を用いて、被験者の胸部の内部の導電率と誘電率の映像つまり、インピーダンス映像である胸部映像を生成することができる。

【0055】

制御モジュール１３４は、複数の電極からの少なくとも１つ以上の電極対の選択を制御し、選択されない電極の選択を制御し、呼吸測定部１２０から入力される呼吸パラメータに基づいて、全体の変数（global variable）が獲得されるように制御することができる。

【0056】

制御モジュール１３４は、被験者の胸部のインピーダンスデータを測定するように電流注入モジュール１３１を制御することができ、被験者の呼吸に応じて、入力された呼吸パラメータに基づいて、被験者の肺活量を算出するように肺活量算出部１４０を制御することもできる。

【0057】

例えば、制御部１３０の制御モジュール１３４は、肺活量を測定するために既に設定された呼吸目標値提示グラフの特徴点と肺活量算出部１４０の算出値の特定変化に同期化して、インピーダンスの映像を測定するための電流注入モジュール１３１と電圧測定モジュール１３２を制御して、インピーダンスデータ獲得、映像情報の獲得及び時間差情報の内、少なくともいずれか１つ以上を獲得するように制御することができる。

【0058】

実施形態にしたがって、制御部１３０は、肺活量算出部１４０から算出された被験者の肺活量で獲得される変数全体に基づいて既に設定された目標呼吸設定値を可変させてグラフ化してディスプレイ部１６０を介してディスプレイするように制御することができ、被験者は、ディスプレイされる目標呼吸値に基づいて呼吸を行うことができる。

【0059】

以降、呼吸測定部１２０は、被験者の呼吸パラメータを獲得し、肺活量算出部１４０は、可変された目標呼吸設定値に基づいて被験者の呼吸パラメータを獲得して、リアルタイム肺活量を算出することができる。

【0060】

また他の例として、制御部１３０の制御モジュール１３４は、ディスプレイ部１６０を介してバイオフィードバックのためのリアルタイム画像と信号を表示するように制御し、呼吸の目標値を時間に応じて異なって出力して被験者の呼吸量を目標値に合わせるように誘導することができる。

【0061】

また、制御モジュール１３４は、被験者の胸部の垂直方向と水平方向のインピーダンスを測定するために電圧測定モジュール１３２と映像生成モジュール１３３の内、少なくともいずれか１つ以上のモジュールを制御することもできる。

【0062】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００の被験者の胸部映像を獲得するための電気インピーダンス断層撮影（ＥＩＴ）の方法を説明すると、次の通りである。

【0063】

本発明の実施形態に係る制御部１３０は、コマンドに応じたチャネルと正弦波の周波数を選択し、選択したチャンネルに対応する胸部電極部１１０からの一対の電極を選択する。選択された一対の電極は、被験者の胸部に電流を注入する用途で用いられ、選択されない電極は、被験者の表面の電圧を測定する用途で用いられる。

【0064】

前記チャンネルと正弦波の周波数が選択されると、制御部１３０は、ＦＰＧＡ（図示せず）を制御するための制御信号を出力する。前記制御信号は、選択された周波数についての情報を含むことができる。

【0065】

ＦＰＧＡは制御信号を受信及び格納し、受信した制御信号に基づいて正弦波電圧信号を生成する。特にＦＰＧＡは制御信号に含まれた周波数情報に基づいて電圧信号を生成し、生成された電圧信号を２つの１６ ｂｉｔ Ｄ/Ａコンバータ（図示せず）に伝送する。このとき、ＦＰＧＡは１６ｂｉｔ Ｄ/Ａコンバーターに伝送された電圧信号の振幅を調整するために８ｂｉｔ Ｄ/Ａコンバータ（図示せず）を制御する。以後、二つの16bit Ｄ/Ａコンバーターに出力された電圧信号は、電圧－電流コンバータ（図示せず）によって電流に変換され、２電流は校正器 （図示せず）に伝送される。校正器（図示せず）は、振幅と周波数が同じになるよう二つの電流を調節する。ここで、前記二つの電流は１８０°の位相差を有する。

【0066】

加えて、制御部１３０の制御モジュール１３４は、校正器を通過した二つの電流が胸部電極部１１０からの選択された電極対にそれぞれ伝送されるように、電流注入モジュール１３１を介して被験者の胸部に電流を注入する。

【0067】

被験者の胸部の周りに注入された電流は、内部組織の抵抗率または導電率の差に応じて、その表面に互いに異なるサイズの電圧を誘導（induce）することになる。胸部電極部１１０から選択されない電極が被験者の胸部の周りの表面電圧を感知すると、電圧測定モジュール１３２は、選択されない電極に対応する感知された表面電圧を受信する。

【0068】

以後、電圧測定モジュール１３２は感知された表面電圧データの傾きに基づいて、表面電圧データにノイズが含まれたかを判断した後、ノイズが含まれる場合、その電圧データを異なる電圧値に置き換える。また、制御モジュール１３４は、電圧データの最大値に基づいて電圧アンプ（図示せず）の利得を調節する。例えば、制御モジュール１３４は、電圧データの最大値がＡ/Ｄコンバータ（図示せず）最大出力の９０％に達すると、電圧アンプの利得を調整せず、逆に電圧データの最大値がＡ/Ｄコンバータ最大出力の９０％に満たない場合、電圧アンプの利得を大きくする。

【0069】

電圧データからノイズが除去され、電圧アンプの利得が調整されると、電圧測定モジュール１３２は、調整された利得値に基づいて電圧データを増幅させ、Ａ/Ｄコンバータは、電圧データをデジタル値に変換する。

【0070】

以後、映像生成モジュール１３３は、チャンネル情報と利得情報に基づいて、チャンネル別利得情報を考慮して、電圧データを処理する。利得値が互いに異なるため、検出された電圧データをそのまま使用すると、被験者の胸部の内部の電気的特性を正確に表現することが難しいからである。したがって、利得値に応じて、当該電圧値を差し引いたり、増大させなければならない。例えば、利得値が基準利得値よりさらに大きければ、その電圧値を減らし、利得値と基準利得値の比率を、当該電圧値と乗算することができる。

【0071】

これにより、映像生成モジュール１３３は、チャンネル別利得情報を考慮して、電圧データを処理した後、電圧データを用いて、インピーダンスデータを獲得することができる。

【0072】

以後、映像生成モジュール１３３は、インピーダンスデータから被験者の胸部の内部を映像化する。ただし、被験者の胸部表面の電圧データを用いて、測定対象（胸部）の内部を映像化するための様々な方法を適用することができる。

【0073】

また、映像生成モジュール１３３は、被験者の胸郭形態による３次元復元モデルを形成するために、電極に位置したマーカーを用いて光学的映像装置と長さ測定装置を用いて、外形情報を獲得することができ、これを用いた復元アルゴリズムを生成することができる。
ここで、復元アルゴリズムは、３次元映像を復元するためのアルゴリズムとして一般的に用いられるアルゴリズムを適用することができる。

【0074】

再び図１を参照すると、 本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００の肺活量算出部１４０は、入力された呼吸パラメータに基づいて、被験者の肺活量を算出する。

【0075】

例えば、肺活量算出部１４０は、入力された呼吸パラメータに基づいて、呼吸に伴う空気の流速（flow）をベースに、流速を積分して体積（volume）に基づく被験者の肺活量を算出することができる。

【0076】

実施形態にしたがって、肺活量算出部１４０は、呼吸パラメータに基づいて、呼吸流量および呼吸流速などを算出し、算出された呼吸流量及び呼吸流速から被験者の肺活量を算出することができる。肺活量の算出方法は、広く知られた汎用的な計算方式が用いられる。また、肺活量算出部１４０は、最大呼息気流（ＰＥＦ； peak expiratory flow rate）、１秒量（ＦＥＶ １．０； forced expiratory volume in 1 second）、強制肺活量（ＦＶＣ； forced vital capacity）とＦＥＶ １．０/ＦＶＣの少なくとも１つを算出することもできる。

【0077】

ここで、前記強制肺活量（または努力性肺活量）は、被験者が安定した状態で、最大限ゆっくりと息を深く吸い込んだ後、最大限迅速かつ強く出して吐く空気量を意味し、前記１秒量（または１秒間の努力性初期量）は最大努力性呼気（息を最大に吸い込み）を開始した後、１秒間被験者の努力を尽く息を吐く空気量を意味する。

【0078】

また、前記ＦＥＶ １．０ / ＦＶＣ（または１秒間努力性呼気量の努力性肺活量の割合）は、気道閉鎖の有無を確認する有用な指標として「１秒率」と称し、一般的な健常者は、磁気努力性肺活量（ＦＣＶ）の７０％以上を初の１秒以内に吐き出すことができるので、 健常者の正常範囲は、ＦＥＶ １．０ / ＦＶＣが７０％以上である。

【0079】

制御部１３０を介して被験者の呼吸量を目標値に合わせるように誘導された呼吸に基づいて、肺活量算出部１４０は、被験者の最大吸気、排気がなく、誘導された肺活量の変化に伴う全呼吸量の変化と肺の内部の領域別の空気分布の変化、そして目標値を合わせるために呼吸を努力する時間応答を介して肺活量指標を算出することができる。

【0080】

肺機能診断部１５０は、算出された肺活量で獲得される全変数（global variable）と映像化された胸部映像から獲得されるローカル変数（local variable）を連携して被験者の肺機能を診断する。

【0081】

例えば、肺機能診断部１５０は、算出された被験者の肺活量に基づく変数全体を獲得し、映像化された胸部映像に基づいて、時間に応じた肺内部の空気分布の変化、程度、及び形状の内、少なくともいずれか１つを測定してローカル変数を獲得することができる。
以降、肺機能診断部１５０は、全体の変数に応じたローカル変数を連携して被験者の肺機能を診断することができる。

【0082】

さらに詳細には、肺機能診断部１５０は、算出された被験者の肺活量に基づき気道が閉鎖するかどうかと閉鎖の程度及び肺容積などを含む全変数を獲得することができ、胸部映像に基づいて、肺の内部の空気分布の変化、程度、及び形状の内、少なくともいずれか１つを測定し、ローカル変数を獲得することができる。これにより、肺機能診断部１５０は、全体の変数とローカル変数を連携して統合処理及び解析を介して肺の内部の肺拡散映像のような肺機能の診断情報を出力することができる。

【0083】

また、肺機能診断部１５０は、全体の呼吸量変数と肺内部の空気分布の変化の時間差解析を介して気管支収縮、拡張剤などによる反応性テストを介して、喘息または慢性閉塞性肺疾患などの肺機能診断を行うことができる。

【0084】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００は、バイオフィードバックのためのリアルタイム映像及び信号出力するディスプレイ部１６０をさらに含むことができる。

【0085】

ディスプレイ部１６０は、肺機能診断部１５０から獲得されるリアルタイムの全変数と、胸部映像から獲得される肺の内部地域別空気の変化のグラフ及び映像を表示する。

【0086】

実施形態にしたがって、ディスプレイ部１６０は、被験者の呼吸量を目標値に合わせるように誘導するための信号と映像をリアルタイムで表示することができ、他の実施形態に応じては、警報信号、アラーム、声及び映像の変化の内、少なくともいずれか１つを出力することもできる。

【0087】

他の実施形態にしたがって、ディスプレイ部１６０は、被験者の呼吸に伴う全体呼吸量の変化、映像化された胸部映像による肺内部の領域別の空気の分布の変化、及び目標値を合わせるために呼吸を努力する時間を映像及び波形、数値で表示することができる。

【0088】

他の実施形態にしたがって、ディスプレイ部１６０は、タッチスクリーン及びボタンを含むことができ、ユーザ（被験者または管理者）の選択入力に応じたタッチ入力及びボタン入力のうち、少なくともいずれか１つのユーザインターフェースを受信することもできる。
図２ａは、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置の実施形態を示したものであり、
図２ｂは、胸部電極部の概略図を示すものである。

【0089】

図２ａを参照すると、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００は、被験者の胸部に取り付け可能な胸部電極部１１０を含み、被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータが入力される呼吸測定部１２０を含むことができる。

【0090】

被験者の胸部の周りに取り付けられた胸部電極部１１０は、ベースプレート上に一定距離の間隔を維持して形成され、被験者の胸部に取り付けられて被験者の呼吸に伴う肺の形状からインピーダンスを測定することができる。

【0091】

実施形態にしたがって、胸部電極部１１０上の複数の電極は、 銀（Ａｇ）メッキされた弾性繊維または高分子ナノ繊維（ＰＶＤＦ nanofiber web）に基づいて製作された伝導性繊維電極を含むことができるが、実施形態によっては、長時間の測定の皮膚反応が少ない様々な材質の電極で形成されることもあるので、これに限定されるものではない。

【0092】

他の実施形態にしたがって、本発明の実施形態に係る胸部電極部１１０が形成されたベースプレートは、ベルト型配列電極の形状に必ずしも限定されない。これ以外にも被験者が感じる圧迫感を最小化しながら、データの測定レベルを高めるための接触レベルを考慮してベストの形状、ベルト形状、及びパッチの形態の内、少なくともいずれか１つの形状や構造を有する配列の胸部電極部１１０を含むベースプレートも十分に適用することができる。

【0093】

図２ａにおいて、本発明の実施形態に係る胸部電極部１１０の複数の電極は、ベースプレート上に一定の間隔で形成されるか、または測定対象部位（胸部）の特性及び活用用途に応じて多様な配列及び構造に配置することができる。また、ベースプレートは、被験者の胸部または腹部を含む測定対象部位に巻いた状態でインピーダンスを測定することができるよう、一定の長さと幅を有することができるが、長さと幅は、実施形態に基づいて変形可能なので、これに限定されるものはない。

【0094】

また、本発明の実施形態に係る胸部電極部１１０は、被験者の胸部に取り付けられて、複数の電極を２次元または３次元に配列する方式で、電極配列構造と測定構造の変更を介して胸部付近の表面での電界分布を効果的に測定することができる。

【0095】

実施形態にしたがって、ベースプレート上に形成された胸部電極部１１０は、３次元的位置での２次元的な断面映像のみを提供する従来の方法より正確で効果的な診断を図ることができる。

【0096】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００の呼吸測定部１２０は、一回性の紙またはプラスチック材質で構成された呼吸管を含み、被験者の口と接触する入口と、これに対向された出口を有する円筒形管を含むことができる。
前記円筒形管は、被験者の口と接触する入口、及び肺機能検査装置１００と接続された出口を接続する構造で有り得る。

【0097】

つまり、呼吸測定部１２０は、被験者の口と接触する円筒形管を介して被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測することができ、胸部電極部１１０から測定される胸部のインピーダンスデータとそれに伴う胸部映像の読み出しとほぼ同時に、または同時にサンプリングすることができる。前記呼吸パラメータは同期されて測定されるのが一般的である。

【0098】

また、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００は、被験者の測定対象部位に接触されて、生体信号をセンシングする感知部（図示せず）をさらに含むことができる。
感知部（図示せず）は、被験者の人体のどこでも接触されることができ、実施形態に応じては、胸部電極部１１０上に含まれて形成されることもできる。

【0099】

実施形態にしたがって、姿勢測定センサと心電図測定センサの内、少なくともいずれか１つで有り得、被験者の人体に取り付けるための繊維ベースのセンサで有り得る。

【0100】

他の実施形態にしたがって、感知部は被験者の血中酸素飽和度を測定するために、指先やつま先の末梢血管に流れる血流量を赤色光源を用いて透過する光量を測定する光センサを用いて、酸素飽和度（ＳｐＯ２）信号を測定することができる。

【0101】

例えば、感知部は指先に挟まれる測定端子形態で構成され、発光部に６６０ｎｍの赤色ＬＥＤと９４０ｎｍの赤外線ＬＥＤで構成され、受光部にはフォトダイオード（photo diode）とフォトトランジスタ（photo transistor）を取り付けた光モジュール（optic module）で構成されることができる。

【0102】

再び図２ｂを参照すると、本発明の実施形態に係る胸部電極部１１０は、複数の電極２０が設けられ、測定しようとする被験者の胸部の周りに沿って装着可能である。このため、胸部電極部１１０は、複数の電極２０が用意されるベースプレート３０（以下、電極ベルトと称する）を含む。
以下においては、図３ａ及び図３ｂを参照して、複数の電極２０を含む電極ベルトについて詳細に説明する。
図３ａ及び図３ｂは、図２ｂに示された肺機能検査装置に採用された複合電極を概略的に示したものである。

【0103】

図２ｂを再度注意深く見ると、ケーブルベルト６１は、複数の電極２０（以下、複合電極と称する）が固定された電極取り付け穴３１を介して露出されるボタンの形のコネクタ（２２、connecter）に接続される。このとき、ケーブルベルト６１は、複合電極２０に対応して、電流を注入するための複数の接続ケーブル端子６１ａを含むことができる。

【0104】

これにより、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置１００の電圧測定モジュール１３２は、ケーブルベルト６１を介して複合電極２０に注入された電流によって誘起された電圧を測定する。具体的に、ケーブルベルト６１を介して多周波数の電流を生成して大きさと位相を制御しながら、被験者の胸部に装着された電極ベルト３０の複数の電極２０に電流を印加する。この際、前記多周波数を有する電流は、複合電極２０の第１電極２１を介して注入され、注入された電流により誘起された電圧差信号を複合電極２０の第２電極２４を用いて獲得する。

【0105】

図３ａを参照すると、複合電極２０は、電流を注入する導電性材質の第１電極２１と、電圧を測定する導電性材質の第２電極２４、ケーブルベルト６１と接続されるボタン形のコネクタ２２で構成される。第１電極２１は、第２電極２４と比較して相対的に広い面積を有し電流を注入し、第２電極２４は、第１電極２１に比べて相対的に小さい面積を有し電圧を測定し、繰り返される複合電極２０の第２電極２４とケーブルベルト６１上で一対に設けられる。

【0106】

このとき、第１電極２１の平板状を有し、ボタンの形状のコネクタ２２は、第１電極２１及び第２電極２４と接続されて突出するように一対の突起形状を有する。このような複数の複合電極２０のそれぞれの第１及び第２電極２１，２４は、非伝導性材質で形成される非伝導体２３を間に置いて電極ベルト３０に設置される。

【0107】

一方、複数の電極２０が、複合電極を含むように図示及び例示しているが、必ずこれに限定されず、図３ｂのような単純電極２０ ’を含む変形例も可能である。単純電極２０ ’の場合、電流の注入または電圧の測定が１つの導電性電極２１’からなり、非伝導体２２ ’に支持される。
また、電極２０、２０‘は、柔軟な素材の伝導性繊維または伝導性高分子物質で製作されたり乾式電極形状を有することができる。
図４ａ～図４ｃは、電極ベルトを概略的に示したものであり、図４ｄは、電極ベルトが被験者の人体に取り付けられた例を示すものである。

【0108】

図４ａを参照すると、電極ベルト３０は、繊維、シリコンのような高分子化合物のような弾性材質で形成され、用意された複数の電極取り付け穴３１の数と設置される複数の複合電極２０の数は変更可能である。一方、電極ベルト３０の両端部には、互に結合される一対の固定部３２が設けられ、被験者の人体の周りに巻かれた状態を相互に固定されて維持させる。

【0109】

本発明の実施形態においては、電極ベルト３０が被験者の測定対象部位である胸部の周りに沿って包まれ両端部に設けられたベルクロ（Velcro）タイプの固定部３２によって相互に固定されるように図示し例示する。しかしながら、必ずしもこれに限定されず、固定部３２がフックタイプなどのような、様々な固定手段の内、いずれか１つが採用されてもよい。

【0110】

電極ベルト３０は、図４ｂに示すように、複数の複合電極２０が設置されて被験者に接触される接触面３３と図４ｃに示すように接触面３３に対向して本発明の実施形態に係る制御部１３０の方向に露出される露出面３４を備える。このとき、電極ベルト３０の接触面３３には、複合電極２０の第１電極２１と第２電極２４が露出され、露出面３４には、ケーブルベルト６１と接続されるボタンの形状のコネクタ２２が電極取り付け穴３１を介して露出される。さらに、電極ベルト３０の露出面３４には、複数の複合電極２０のそれぞれの情報に対応する複数の色とパターンで形成された表示部４０つまり、マーカー（marker）が複数の複合電極２０にそれぞれ対応するように複数用意される。

【0111】

実施形態にしたがって、表示部４０つまり、マーカーは複合電極２０ごとに各々異なる形で形成されていることがあり、それに伴う互いに異なるチャネル番号もしくはデータの情報が含まれており、表示部４０の認識（感知）に基づいて、電極の位置を確認することができる。

【0112】

図４ｄを参照すると、電極ベルトに含まれた複合電極２０は、測定しようとする被験者１の人体周りに沿って３次元配列で配置され、選択される電極対を介して電流を注入し、注入された電流に基づいて印加された電圧を測定し、それぞれの層に対応するインピーダンス測定が可能なので、特定位置（胸部）での３次元的な映像を獲得することができる。

【0113】

図５は、呼吸パラメータによる肺呼吸曲線を示したものである。さらに詳細には、図５aは、被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータから獲得された肺呼吸曲線を示したものである。

【0114】

図５を参照すると、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータから肺呼吸曲線を獲得し、獲得された肺呼吸曲線から各種呼吸指標を獲得することができる。

【0115】

さらに詳細には、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、肺呼吸曲線から機能的残気の容量（ＦＲＣ）、肺活量ＶＣ、呼気予備容積（ＥＲＶ）と残気容積（ＲＶ）を獲得することができる。

【0116】

前記機能的残気容量（ＦＲＣ）は、正常の呼気後、肺の中に残っている空気の体積を意味し、前記肺活量ＶＣは、最大吸気後の最大呼気時出る空気の最大体積を意味し、前記呼気予備容積（ＥＲＶ） 正常的呼気後強制最大呼気時吐き出すことができる空気の追加体積を意味し、前記残気容積（ＲＶ）は、最大呼気後の肺に残っている空気の最小体積を意味する。
前記肺活量は吸気予備容積（ＩＲＶ）、呼吸容積（ＶＴ）と呼気予備容積（ＥＲＶ）を含みから算出することができる。

【0117】

前記吸気予備容積（ＩＲＶ）は、最大で吸い込むことができる空気の追加体積を意味し、呼吸容積（ＶＴ）は、一度呼吸するときに入って出る空気の体積を意味し、呼気予備容積（ＥＲＶ）は正常的呼気後強制的最大呼気時吐き出すことができる空気の追加体積を意味する。
すなわち、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、呼吸パラメータによる肺呼吸曲線から被験者の肺活量を含む各種の呼吸指標を獲得することができる。

【0118】

図６ａは、被験者の呼吸パラメータに基づいて算出された呼吸量の測定値を示したものであり、図６ｂは、被験者の胸部からの測定されたインピーダンスデータと胸部映像を示したものである。

【0119】

図６ａを参照すると、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は呼吸量、呼吸測定部から被験者の呼吸に応じて測定された呼吸パラメータに基づいて、被験者の肺活量を算出することができ、それに伴う全体空気量の変化を獲得することができる。

【0120】

そこで、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、獲得される被験者の全体空気量の変化に伴う呼吸量測定値と、既設定された目標呼吸設定値（呼吸目標値）を比較し、被験者の呼吸量が呼吸目標値に到達できるように誘導することができる。

【0121】

前記呼吸目標値は、被験者の最大吸気、排気ではない、 既設定された空気量の変化を意味する。前記既設定された空気量は、一般的な平均呼吸量を意味することができ、被験者が設定した値で有り得る。

【0122】

図６ｂを参照すると、被験者の胸部の周りに沿って取り付けられた電極から測定されたインピーダンスデータに基づく胸部映像を通じて肺内部の空気分布に応じた呼気（expiration）と吸気（inspiration）及び全体肺活量の領域別の空気分布を確認することができる。

【0123】

これにより、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、被験者の呼吸による最大吸気、排気がない、誘導した肺活量の変化に伴う全呼吸量の変化と、肺の内部の領域別の空気分布の変化、そして目標値を合わせるために呼吸を努力する時間応答を介して、肺活量の指標を獲得することができる。

【0124】

図６ａ及び図６ｂを参照すると、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、胸部電極部から測定された電圧に応じたインピーダンスデータに基づいて、肺の内部の胸部映像を確認し、測定された呼吸パラメータに基づく呼吸量を測定することにより、被験者の肺活量に応じた肺機能をより正確に診断することができる。

【0125】

また、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、気管支収縮、拡張剤などの反応性テストを介して、肺の内部の機能と気管支の機能の分離、分析、及び喘息または慢性閉塞性肺疾患などの肺機能診断を行うことができる。
図７ａは、区間での肺活量測定値を示したものであり、図７ｂは、区間でのインピーダンス映像を図示したものである。

【0126】

さらに詳細には、図７ａ及び図７ｂは、被験者の口腔で測定した全肺活量の変化に伴う各時間（Ｔａ）からの肺領域別の空気の分布の変化量を映像で示したものであり、これは肺容積とともに、肺拡散能を推定することができる例を示すものである。
また、図７ａ及び図７ｂは、同じ時間（Ｔａ）で測定された肺活量測定値と、インピーダンス映像を示したものである。
図７ａを参照すると、全体の肺活量測定値の内、Ｔａ区間で肺活量値が最大値であることを確認することができる。

【0127】

図７ｂは肺活量の値が最大であるＴａ区間での胸部映像を示す。図７ｂを参照すると、インピーダンスデータから映像化された胸部映像からのピクセル値を算出し、吸気の領域別に分割程度を確認することができる。

【0128】

例えば、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、下記の[数式１]を介して全体のインピーダンスの変化量に応じたピクセル単位のインピーダンスの変化量と、全体の肺活量測定値から胸部映像からのピクセル値を算出することができる。

【数式１】

【0129】

【0130】

このことから、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置は、胸部映像内の（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）のそれぞれの領域でのピクセル値を算出することができ、算出されたピクセル値を介して毎時間ごとに全体吸気空気の地域別空気変化の分割程度を獲得することができる。

【0131】

（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）の領域は、肺内の地域別空気の変化に応じて、各ピクセルの値がリアルタイムに変動して提供されることができ、１％、３％、５％、７％及び１０％などの数値で空気の変化に伴う程度を表示することもできる。
図８は、本発明の実施形態に係る肺機能検査装置を用いて被験者の肺活量を含む肺機能を検査する方法を示したフローチャートである。
図８を参照すると、段階８１０で、被験者の呼吸に伴う呼吸パラメータを計測し、被験者の肺活量を算出する。

【0132】

段階８１０は、計測された呼吸パラメータによる空気の流速（flow）をベースに、流速を積分して体積（volume）に基づく被験者の肺活量を算出する段階で有り得る。

【0133】

段階８２０で、被験者の胸部の周りに沿って取り付けられた複数の電極からの少なくとも１つ以上の選択された電極対に電流を選択的に供給し、選択されない電極を介して測定された電圧でのインピーダンスのデータに基づいて胸部の内部を映像化する。

【0134】

段階８２０は、注入された電流によって誘起された電圧差信号を複数の電極の内、選択されない電極を介して獲得し、被験者の胸部の周囲及び電極の位置に応じたインピーダンスデータを獲得し、胸部の内部を映像化する段階で有り得る。

【0135】

段階８３０で算出された肺活量で獲得される全変数（global variable）と映像化された胸部映像から獲得されるローカル変数（local variable）を連携して被験者の肺機能を診断する。

【0136】

段階８３０は、算出された被験者の肺活量に基づく変数全体を獲得し、映像化された胸部映像に基づいて、時間に応じた肺内部の空気分布の変化、程度、及び形状の内、少なくともいずれか１つを測定し、ローカル変数を獲得する段階で有り得る。
以降、段階８３０は、変数全体に基づくローカル変数を連携して、肺機能を診断する段階で有り得る。

【0137】

本発明の実施形態に係る肺機能検査装置を用いて被験者の肺活量を含む肺機能を検査する方法は、既設定された目標呼吸設定値を可変させて被験者の呼吸を誘導する段階（図示せず）をさらに含むことことができる。

【0138】

実施形態による方法は、様々なコンピュータ手段を介して実行することができるプログラム命令形態で実現され、コンピュータ読み取り可能な媒体に記録されることができる。前記コンピュータ可読媒体は、プログラム命令、データファイル、データ構造などを単独または組み合わせて含むことができる。前記媒体に記録されるプログラム命令は、実施形態のために特別に設計されて構成されたものであるか、またはコンピュータソフトウェア当業者に公知されて使用可能なもので有り得る。コンピュータ読み取り可能な記録媒体の例には、ハードディスク、フロッピーディスク、及び磁気テープのような磁気媒体（magnetic media）、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤなどの光記録媒体（optical media）、フロプティカルディスク（floptical disk）のような磁気－光媒体（magneto-optical media）、及びロム（ＲＯＭ）、ラム（ＲＡＭ）、フラッシュメモリなどのようなプログラム命令を格納して実行するように特別に構成されたハードウェア装置が含まれる。プログラム命令の例には、コンパイラによって作られるような機械語コードだけでなく、インタプリタなどを用いて、コンピュータによって実行されることができる高級言語コードを含む。前記されたハードウェア装置は、実施形態の動作を実行するための１つ以上のソフトウェアモジュールとして動作するように構成することができ、その逆も同様である。

【0139】

以上のように、実施形態を、限定された実施形態と図面によって説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であれば、前記の記載から、様々な修正及び変形が可能である。例えば、説明された技術が説明された方法とは異なる順序で実行されたり、及び/または説明されたシステム、構造、装置、回路などの構成要素が説明された方法とは異なる形で結合または組み合わせか、他の構成要素または均等物によって替えるか置換されても、適切な結果を達成することができる。
従って、他の実現、他の実施形態及び特許請求の範囲と均等なものも、後述する特許請求の範囲に属する。

【図1】

【図2a】

【図2b】

【図3a】

【図3b】

【図4a】

【図4b】

【図4c】

【図4d】

【図5】

【図6a】

【図6b】

【図7a】

【図7b】

【図8】