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公開番号2021010674
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210204
出願番号2019127432
出願日20190709
発明の名称生体検査装置
出願人株式会社日立製作所
代理人青稜特許業務法人
主分類A61B 5/11 20060101AFI20210108BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】被検者の負担を出来るだけ低減して、簡便な構成で嚥下装置の取付位置の変化を検知する生体検査装置を提供する。
【解決手段】被検体の首に装着される保持具113と、保持具に固定される測距ユニットと、測距ユニットに実装された、被検体の頸部との距離を計測する測距センサ120と、測距センサにより計測される計測データを用いて、被検体の頸部に対する保持具の装着位置の変化を判断する処理装置109とを有する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項1】
被検体の首に装着される保持具と、
前記保持具に固定される測距ユニットと、
前記測距ユニットに実装された、被検体の頸部との距離を計測する測距センサと、
前記測距センサにより計測される計測データを用いて、被検体の頸部に対する前記保持具の装着位置の変化を判断する処理装置と、
を有する生体検査装置。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記測距ユニットには複数の前記測距センサが縦方向に配置され、
前記複数の測距センサがそれぞれ、被検体の頸部までの距離を計測し、
前記処理装置は、前記複数の測距センサにより計測される計測データを元に、被検体の喉頭隆起の位置を検出する
請求項1の生体検査装置。
【請求項3】
前記処理装置は、
予め決められた少なくとも1つの前記測距センサ(第1のセンサ)を特定する情報を記憶部に保持し、
前記複数の測距センサによる計測データのうち、被検体の頸部までの最も近い距離を測定した測距センサ(第2のセンサ)を算出し、前記第1のセンサに対する前記第2のセンサの異同を基に、前記被検体への前記保持具の装着状態の変化を判定する、
請求項2に記載の生体検査装置。
【請求項4】
前記処理装置による処理結果を表示する出力装置を有し、
前記処理装置は、前記第2のセンサを特定する情報、およびまたは前記第1のセンサと前記第2のセンサの距離を示す情報を求めて、前記出力装置に出力する
請求項3に記載の生体検査装置。
【請求項5】
前記保持具には、さらに
前記被検体の喉頭部の変位を検出する喉頭部変位検出器と、
前記被検体の嚥下音を検出する嚥下音検出器と、が固定される、
請求項1乃至2のいずれかの項に記載の生体検査装置。
【請求項6】
被検体の首に装着される保持具と、
前記保持具に固定される測距ユニットと、
前記測距ユニットに縦方向に配置された複数の測距センサであって、各測距センサが被検体の頸部との距離を計測し、
前記複数の測距センサにより計測される計測データを用いて、被検体の咽頭部の変化を判断する処理装置と、
を有する生体検査装置。
【請求項7】
前記保持具は、被検体の首に装着される可撓性の首装着部材と、
前記複数の測距センサが搭載されたセンサ基板と、
前記首装着部材を挟んで、前記センサ基板を固定する固定基板と、を有する、
請求項2の生体検査装置。
【請求項8】
被検体の首に装着される嚥下装置用の保持具であって、
該被検体の頸部との距離を計測する複数の測距センサと、
前記複数の測距センサを所定方向に配置して搭載するセンサ基板と、
前記センサ基板が固定される、該被検体の首に装着される可撓性の首装着部材と、
を有する嚥下装置用の保持具。
【請求項9】
前記複数の測距センサは、前記センサ基板において該被検体の首の長さ方向に配置される、
請求項8に記載の嚥下装置用の保持具。
【請求項10】
前記首装着部材を挟んで、前記センサ基板を固定する固定基板を有する、
請求項8に記載の嚥下装置用の保持具
【請求項11】
前記固定基板の上下の2ヵ所には、ネジが貫通する孔が形成され、
該ネジが、それぞれの前記孔を通して前記センサ基板の上下の2ヵ所を押すことで、前記センサ基板を湾曲させる
請求項10に記載の嚥下装置用の保持具。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、生体検査装置に関し、特に、生体の嚥下の動作を検査する嚥下検査装置に関する。
続きを表示(約 6,300 文字)【背景技術】
【0002】
食物を飲み込む動作(嚥下運動)に伴う障害(嚥下障害)に起因する病気疾患を防止するために、嚥下運動を検査・測定する技術が提案されている。
【0003】
例えば、特許文献1には、被検者の喉頭部における横方向の2箇所の変位を検出する喉頭部変位検出手段(発信用コイルと受信用コイル)と、被検者が嚥下するときの嚥下音を検出する嚥下音検出手段(マイクロフォン)と、表示手段と、喉頭部変位検出手段から得た情報に基づき生成した喉頭部の2箇所の変位に関する波形、および、嚥下音検出手段から得た情報に基づき生成した嚥下音に関する波形の表示を行うように表示手段に指示する処理手段と、を備える生体検査装置が開示されている。
【0004】
また、飲料を連続的に飲むときの嚥下運動を正確に測定する装置に関して、特許文献2には、食物の飲込み時における甲状軟骨の上下運動方向に沿って配列された複数の圧力センサと、前記圧力センサを被験者の前頸部に当接して固定するための圧力センサ装着具を備え、前記圧力センサ装着具は、前記圧力センサを固定する固定手段と、前記固定手段を支持する圧力センサ支持具と、前記圧力センサ支持具を被験者の前頸部に保持する保持バンドを備える連続嚥下運動測定装置が開示さている。
【0005】
また、非特許文献1には、頸部の複数個所で取得する音声データは、装置の取付位置によって敏感に変化することが開示されている。この文献では、頸部(甲状軟骨の上部から輪状軟骨の下部まで)を鉛直方向に6分割して計測して比較していることから,約5mm程度の位置ずれで音声データは変化すると考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0006】
特開2009―213592号公報
特開2012―223605号公報
【非特許文献】
【0007】
Takahashi, Koji, Michael E. Groher, and Ken−ichi Michi. ”Methodology for detecting swallowing sounds.”Dysphagia9.1 (1994): 54−62
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
特許文献2に記載の技術では、健常者を前提とした官能評価用に、頸部を圧迫して固定する装置を使用している。その結果、頸部を圧迫するため、嚥下障害を有する患者の場合には圧迫感から通常状態の嚥下を呈さない可能性がある。また、非特許文献1に記載の音声データの計測では、嚥下障害のフォローアップや嚥下リハビリテーションで長期間モニタリングする際に、頸部への取付位置が計測の度に異なってしまい、計測データが不安定となる。嚥下装置の取付位置がずれると、正確な測定ができなくなる恐れがある。計測データを安定して取得するためには、頸部への装置の取付位置の変動を正確に検知することが重要である。なお、特許文献1,2および非特許文献1には、嚥下装置の取付位置の変化を検知する技術的手段については言及されていない。
【0009】
そこで、本発明の目的は、被検者の負担を出来るだけ軽減して、簡便な構成で嚥下装置の取付位置の変化を検知することができる生体検査装置および嚥下装置用の保持具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明に係る生体検査装置の好ましい例は、被検体の首に装着される保持具と、前記保持具に固定される測距ユニットと、前記測距ユニットに実装された、被検体の頸部との距離を計測する測距センサと、前記測距センサにより計測される計測データを用いて、被検体の頸部に対する前記保持具の装着位置の変化を判断する処理装置とを有する生体検査装置、として構成される。
【発明の効果】
【0011】
本発明によれば、被検者の負担を出来るだけ軽減して、簡便な構成で嚥下装置の取付位置の変化を検知することができる。これにより、安定的な嚥下の計測データを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0012】
一実施形態に係る生体検査装置を示すブロック図である。
保持具113の構成を示す図である。
測距ユニット206の構成を示す図である。
計算機109の機能ブロック図である。
計算機の変位計測部421のフローチャートを示す図である。
計算機の処理部422のフローチャートを示す図である。
計測データのグラフの一例を示す図である。
計測データのグラフの一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0013】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
【実施例】
【0014】
図1は、生体検査装置の構成を示すブロック図である。
生体検査装置100は、主に、被検体101の首に装着される保持具113と、計測データを処理する計算機109と、計算機109に接続される種々の機器と、を有して構成される。
【0015】
保持具113は、被検体101の頸部の甲状軟骨(俗称:のど仏)に装着される可撓性の部材である。この部材には、送信コイル102と、受信コイル103と、マイクロフォン106と、測距センサ120が設置されている。測距センサ120は測距ユニット206(図2参照)に実装される。各構成部位を機能的にみると、送信コイル102は喉頭部変位検出器、受信コイル103は喉頭部変位検出器、マイクロフォン106は嚥下音検出器、測距センサ120は装着位置検出器、としてそれぞれ機能する。なお、保持具113については、図2を用いて後述する。
【0016】
送信コイル102と送信機104は送信部として機能し、送信機104が生成する高周波信号を送信コイル102に送信することにより送信コイルから高周波磁場が照射される。受信コイル103が検出した信号は、受信機105を通してコイル間電圧の出力電圧計測値として計算機109に送られる。
【0017】
マイクロフォン106は、保持具113において被検体101の甲状軟骨近傍に配置される。マイクロフォン106は、嚥下以外の周囲の音を拾いに難いという点から、例えばピエゾ素子(圧電素子)を用いたマイクロフォンが好ましい。なお、コンデンサー型マイクロフォンであってもよい。マイクロフォン106は検出用回路107に接続され、電源供給を受けて音検出手段として機能する。検出用回路107は、検出される嚥下音を電圧として出力し、その出力電圧計測値は計算機109に入力される。
【0018】
測距センサ120は、測距制御装置121に接続され、電源供給を受けて被検体101の頸部に対する測距を行う。後述の説明からも分かるように、測距センサ120は複数のセンサ素子を有する。測距制御装置121は、計算機109から制御を受けるとともに、計測した測距データを計算機109へ送信する。測距センサ120は例えば赤外線近距離センサであり、測距制御装置121は、測距センサ120が測定する測距データを基に、被検体101に対する保持具100の装着位置の距離の変化を検出する。
【0019】
制御装置108は、送信機107、受信機108および検出用回路109の動作を制御し、電源の供給および信号の送信と受信のタイミングを制御する。
【0020】
計算機109は、CPU、メモリ、記憶装置などを有する情報処理装置であり、様々なデータ処理を行う。CPUが所定のプログラムを実行することにより、計算機109による種々の機能が実現される。なお、演算の一部は、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)やFPGA(Field Programable Gate Array)等のハードウェアで実現することも可能である。
【0021】
計算機109には、表示装置110、外部記憶装置111および入力装置112が接続されている。表示装置110は、計測波形や計算機による解析情報を表示するインタフェースを有する。特定の機能に関してはLEDや音声等で表示ないし出力してもよい。入力装置112は、計測や演算処理に必要な条件等を入力するためのインタフェースを有する。外部記憶装置111は、計算機109が実行する各種の演算処理に用いられるデータ、データ処理により得られるデータ、入力された条件、パラメータ等の種々のデータを記憶する。
【0022】
図2は、保持具113の一例を示す。
保持具113は、一対のセンサ保持部材203a、203bと、首装着部材202とを有し、これらの部材はそれぞれ独立した可撓性の構造体である。なお、狭義には、この保持具113を嚥下装置ということがある。首装着部材202が、一対のセンサ保持部材203a、203bの他端をそれぞれ保持するように一体結合され、その他端間が開放されて被検者の喉頭部に装着保持される構造を有する。すなわち、首装着部材202の内側に、一対のセンサ保持部材203a、203bが配置され、首装着部材202の両端とセンサ保持部材の他端とが一体結合されている。センサ保持部材203a、203bは首に接触せずに装着でき、首装着部材202とは独立に嚥下の動きに追随できる構成である。なお、保持具113は、可撓性を有しているものであれば、特にその材質や種類は問わない。
【0023】
一対のセンサ保持部材203a、203bの一端には、センサ部204a、204bが配置されている。センサ部204a、204b内部には、送信コイル102と、受信コイル103と、マイクロフォン106が実装されている。センサ保持部材203a、203bの他端部が首装着部材202の両端部と一体となって甲状軟骨などの動きに追従して動く開放の構成となっている。
【0024】
本実施例では、送信コイル102と受信コイル103は2つのコイルが対向しやすい(首表面の鉛直方向に近い)向きに配置されるように一対のセンサ保持部材203a、203bの一端に装着してあり、信号対ノイズ(SN)比が高く検出が可能となっている。そのため、マクロフォン106と送信コイル102又は受信コイル103とはほぼ直交する位置に配置することができ、マイクロフォン106から発生する磁場ノイズが送信及び/又は受信コイルへ混入するのを低減することができる。
【0025】
なお、これらの送信コイルと受信コイルの対応の位置やマイクロフォンとの直交の位置については、上記の配置に限定されるものではなく、SN比が十分よく検出される位置であればよい。さらに、首装着部材202の両端部である2箇所の末端部(首の裏側の位置になる部位)には首への押さえ部205a、205bが円筒または球状などの形状で形成されている。この2箇所の押さえ部とセンサ保持部材203a、203bの一端に設けられた2箇所のセンサ部との合計4箇所の押さえによって首の大きさに関係なく装着が容易となっている。また、センサ部204a、204bに内蔵されたセンサは配線201aと201bによって、図1に示す送信機104と受信機105と検出用回路107にそれぞれ接続されている。
【0026】
首装着部材202の前方には、測距センサ120を実装した測距ユニット206が装着されている。測距ユニット206は、嚥下計測時に首に装着して使用できるように、着脱自在な構造である。測距センサ120は配線207を介して測距制御装置121に接続される。
【0027】
図3は、測距ユニット206の構成を示す。
測距ユニット206は、甲状軟骨による喉頭隆起との相対位置に関する計測を行う。
センサ基板301には、複数の測距センサ1201−1204(纏めて120と表すことがある)が縦方向(首の長さ方向)にアレイ型に実装されている。具体的には、例えば9個の測距センサ120が3.3mm間隔で実装されている(なお、便宜上、図3には4つの測距センサ1201〜1204のみが示されている)。センサ基板301はその内部に電子回路が形成されるリジットなプリント基板或いはフレキシブル基板である。測距センサ120は、センサ基板301の裏側に実装されたケーブル端子303に接続されており、ケーブル端子303には配線207が接続される。なお、使用するセンサの種類および配置間隔等についてはこの例に限定されない。
【0028】
固定基板305は、センサ基板301を首装着部材202に支持して固定するための基板である。固定基板305は、プリント基板或いはアルミ等の金属材料から成る鋼板でよい。固定基板305の中央部付近の4ヵ所に固定孔307が設けられている。これらの固定孔307に対応する、センサ基板301の位置にも同様に4つの孔308が設けられている。そして、センサ基板301と固定基板305の間に首装着部材202を介在させて、固定基板305の固定孔307とセンサ基板301の固定孔308とをインシュロックによる圧着することで、両者の基板301,305が一体的に固定される。なお、両者の基板301,305を固定する技術は上記の技術に限定されるものではない。例えば、両者の孔307,308にネジを貫通させることで、両者の基板301,305を固定してもよい。
【0029】
固定基板305には、ケーブル端子303からのケーブルを通過させるためのケーブル貫通穴306が開けられている。さらに、固定基板308の上端部と下端部にはそれぞれ押し出し孔309が開けられている。この2ヵ所の孔309にネジを貫通させて、ネジの貫通する長さに応じてセンサ基板301を、矢印Y方向へ押し出すことができる。すなわち、中央部付近は固定孔307、308により両者の基板301,305が固定されているので、上下2つの孔309からネジで矢印Y方向へ押し出すことで、センサ基板301が中心方向に凹面鏡のように湾曲する。しかも、ネジの押し出し量(貫通する長さ)を調整することで、湾曲する曲率を任意に変化させることができる。これにより、複数の測距センサ1021−1024が測距する対象点を任意に変更させることができる。
【0030】
図4は、計算機109の機能ブロック図を示す。
計算機109は、嚥下計測部410と、装着位置検出部420と、表示制御部430を有する。嚥下計測部410は、送信コイル102、受信コイル103、送信機104、受信機105、マイクロフォン106、検出用回路107、制御装置108、を用いて嚥下動作および嚥下音を計測する。
(【0031】以降は省略されています)

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