超聲波測(cè)量裝置以及超聲波測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及檢測(cè)被檢者的呼吸次數(shù)的超聲波測(cè)量裝置等。
【背景技術(shù)】
[0002]作為檢測(cè)被檢者的呼吸次數(shù)的方法之一，例如已知有基于從被檢者采集的脈搏信號(hào)來(lái)把握被檢者的呼吸狀態(tài)的技術(shù)(參照專(zhuān)利文獻(xiàn)I)。在該專(zhuān)利文獻(xiàn)I中，使用光學(xué)式的脈搏傳感器向被檢者照射光，通過(guò)檢測(cè)血液的流動(dòng)引起的受光量的變化來(lái)把握呼吸狀態(tài)。
[0003]專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)2002 - 17696號(hào)公報(bào)
[0004]然而，血管因周邊的器官、肌肉伴隨呼吸進(jìn)行動(dòng)作而反復(fù)進(jìn)行舒張/收縮，若知道伴隨該呼吸的血管的舒張/收縮的周期，則能夠了解單位時(shí)間的呼吸次數(shù)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]鑒于上述情況，本發(fā)明的目的在于提出一種能夠正確地檢測(cè)被檢者的呼吸次數(shù)的新的方法。
[0006]用于解決以上課題的第一發(fā)明是超聲波測(cè)量裝置，該超聲波測(cè)量裝置具備:收發(fā)部，其朝向血管發(fā)送超聲波，并接收反射波；以及檢測(cè)部，其使用上述反射波的接收信號(hào)來(lái)解析血管壁距生物體表面的深度方向的位移，并使用該解析結(jié)果來(lái)檢測(cè)單位時(shí)間的呼吸次數(shù)。
[0007]另外，作為其他方式，也可以構(gòu)成超聲波測(cè)量方法，該超聲波測(cè)量方法包括:朝向血管發(fā)送超聲波，并接收反射波；以及使用上述反射波的接收信號(hào)來(lái)解析血管壁距生物體表面的深度方向的位移，并使用該解析結(jié)果來(lái)檢測(cè)單位時(shí)間的呼吸次數(shù)。
[0008]根據(jù)第一發(fā)明以及其他方式，能夠解析血管壁距生物體表面的深度方向的位移，并計(jì)算出單位時(shí)間的呼吸數(shù)。
[0009]第二發(fā)明是在第一發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上，上述檢測(cè)部通過(guò)對(duì)上述血管壁的深度方向的位移進(jìn)行頻率解析并確定呼吸變動(dòng)成分的頻率來(lái)檢測(cè)上述呼吸次數(shù)。
[0010]根據(jù)第二發(fā)明，頻率解析血管壁的深度方向的位移并確定出呼吸變動(dòng)成分的頻率，能夠計(jì)算出呼吸次數(shù)。
[0011]第三發(fā)明是在第二發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上，上述檢測(cè)部具有計(jì)算心率的心率計(jì)算部，上述檢測(cè)部從上述頻率解析結(jié)果去除與上述心率對(duì)應(yīng)的頻率，并確定上述呼吸變動(dòng)成分的頻率。
[0012]根據(jù)第三發(fā)明，能夠在從頻率解析結(jié)果去除了心率的基礎(chǔ)上確定出呼吸變動(dòng)成分的頻率。
[0013]第四發(fā)明在第一?第三的任意一個(gè)發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上，上述檢測(cè)部基于血管前壁以及血管后壁中的任意一方的深度方向的位移來(lái)檢測(cè)上述呼吸次數(shù)。
[0014]根據(jù)第四發(fā)明，能夠解析血管前壁以及血管后壁的任意一方的深度方向的位移，并檢測(cè)出呼吸次數(shù)。
[0015]第五發(fā)明是在第一發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上，上述檢測(cè)部基于上述血管壁中的接收信號(hào)強(qiáng)度的時(shí)間變化來(lái)檢測(cè)上述呼吸次數(shù)。
[0016]根據(jù)第五發(fā)明，能夠根據(jù)血管壁中的接收信號(hào)強(qiáng)度的時(shí)間變化來(lái)檢測(cè)呼吸次數(shù)。
[0017]第六發(fā)明是在第一發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上，上述檢測(cè)部基于由血管前壁的深度方向的位移和血管后壁的深度方向的位移決定的血管直徑的時(shí)間變化來(lái)檢測(cè)上述呼吸次數(shù)。
[0018]根據(jù)第六發(fā)明，能夠根據(jù)血管直徑的時(shí)間變化來(lái)檢測(cè)呼吸次數(shù)。
[0019]第七發(fā)明是在第六發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上，上述檢測(cè)部從上述血管直徑的時(shí)間變化對(duì)表示舒張期血管直徑以及收縮期血管直徑中的任意一方的時(shí)間變化的血管直徑變動(dòng)進(jìn)行頻率解析來(lái)檢測(cè)上述呼吸次數(shù)。
[0020]根據(jù)第七發(fā)明，能夠提取表示舒張期血管直徑以及收縮期血管直徑的任意一方的時(shí)間變化的血管直徑變動(dòng)并進(jìn)行頻率解析，來(lái)檢測(cè)呼吸次數(shù)。
[0021]第八發(fā)明是在第一?第七的任意一個(gè)發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置的基礎(chǔ)上，上述血管為動(dòng)脈。
[0022]根據(jù)第八發(fā)明，能夠以動(dòng)脈血管為對(duì)象解析深度方向的位移，來(lái)檢測(cè)呼吸次數(shù)。
【附圖說(shuō)明】
[0023]圖1是表示第一實(shí)施方式中的超聲波測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)例的圖。
[0024]圖2是說(shuō)明血管壁變動(dòng)的檢測(cè)原理的圖。
[0025]圖3是表示血管壁變動(dòng)波形的一個(gè)例子的圖。
[0026]圖4是表示血管壁變動(dòng)波形的FFT處理結(jié)果的圖。
[0027]圖5是表示血管壁變動(dòng)波形的微分波形的圖。
[0028]圖6是表示第一實(shí)施方式中的超聲波測(cè)量裝置的功能結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0029]圖7是表示第一實(shí)施方式中的呼吸數(shù)檢測(cè)處理的處理順序的流程圖。
[0030]圖8是表不信號(hào)強(qiáng)度變動(dòng)波形的一個(gè)例子的圖。
[0031]圖9是表示變形例中的呼吸數(shù)檢測(cè)處理的處理順序的流程圖。
[0032]圖10是表示血管直徑變動(dòng)波形的一個(gè)例子的圖。
[0033]圖11是表示舒張期血管直徑變動(dòng)波形的FFT處理結(jié)果的圖。
[0034]圖12是表示第二實(shí)施方式中的超聲波測(cè)量裝置的功能結(jié)構(gòu)例的框圖。
[0035]圖13是表示第二實(shí)施方式中的呼吸數(shù)檢測(cè)處理的處理順序的流程圖。
[0036]圖14是表示變形例中的血管測(cè)量裝置的整體結(jié)構(gòu)例的圖。
【具體實(shí)施方式】
[0037]以下，參照附圖對(duì)用于實(shí)施本發(fā)明的超聲波測(cè)量裝置以及超聲波測(cè)量方法的一方式進(jìn)行說(shuō)明。應(yīng)予說(shuō)明，并不通過(guò)以下說(shuō)明的實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限定，能夠適用本發(fā)明的方式也不局限于以下的實(shí)施方式。另外，在附圖的記載中，對(duì)相同部分標(biāo)注相同的符號(hào)。
[0038](第一實(shí)施方式)
[0039]圖1是表示第一實(shí)施方式中的超聲波測(cè)量裝置I的整體結(jié)構(gòu)例的圖。第一實(shí)施方式的超聲波測(cè)量裝置I基于測(cè)量對(duì)象血管(例如頸動(dòng)脈)的血管壁變動(dòng)來(lái)檢測(cè)被檢者7的呼吸數(shù)，如圖1所示，超聲波測(cè)量裝置I具備超聲波探針3以及主體裝置5。超聲波探針3用于測(cè)量超聲波的反射波，超聲波探針3例如具有二維排列了多個(gè)超聲波振子的作為收發(fā)部的超聲波傳感器4。主體裝置5進(jìn)行使用了超聲波探針3的超聲波測(cè)量來(lái)獲取血管壁變動(dòng)，并計(jì)算(估算)被檢者7的呼吸數(shù)。應(yīng)予說(shuō)明，對(duì)于呼吸數(shù)，以一分鐘的呼吸次數(shù)進(jìn)行說(shuō)明，但只要是單位時(shí)間的呼吸次數(shù)即可，并不局限于一分鐘的呼吸次數(shù)。
[0040](原理)
[0041]圖2是說(shuō)明血管壁變動(dòng)的獲取原理的圖，圖2的(I)示意地示出血管9的長(zhǎng)軸(血管9的行進(jìn)方向)剖面，圖2的(2)示意地示出血管9的短軸剖面(與血管9的行進(jìn)方向垂直的面)。在圖2中，將血管9的血管長(zhǎng)軸方向表記為Y方向，將距生物體表面的深度方向表記為Z方向，將與Y方向以及Z方向正交的血管9的血管短軸方向表記為X方向。
[0042]在超聲波測(cè)量時(shí)，通過(guò)將超聲波探針3例如貼在被檢者7的生物體表面(這里為頸部的皮膚表面)，來(lái)將超聲波傳感器4定位于血管(例如頸動(dòng)脈)9的正上。然后，如在圖2的(I)中以虛線(xiàn)箭頭所示那樣，超聲波傳感器4朝向血管9發(fā)送幾MHz?幾十MHz的超聲波的脈沖信號(hào)或者脈沖串信號(hào)，并接收包括來(lái)自血管9的血管前壁91的反射波以及來(lái)自血管后壁93的反射波的反射波。另一方面，主體裝置5通過(guò)對(duì)由超聲波傳感器4接收到的反射波的接收信號(hào)進(jìn)行放大、信號(hào)處理來(lái)生成被檢者7的生物體內(nèi)構(gòu)造所涉及的反射波數(shù)據(jù)。以規(guī)定的測(cè)量周期(例如每秒300幀?500幀的幀速率)反復(fù)執(zhí)行該超聲波測(cè)量。
[0043]反射波數(shù)據(jù)包括所謂的A模式、B模式、M模式、彩色多普勒模式的各模式的圖像。A模式是將第一軸作為距規(guī)定的生物體表面位置的深度方向(Z方向)的距離，并將第二軸作為反射波的接收信號(hào)強(qiáng)度來(lái)顯示反射波的振幅(A模式像)的模式。另外，B模式是通過(guò)將掃描生物體表面位置得到的反射波振幅(A模式像)轉(zhuǎn)換為亮度值而顯示可視化了的生物體內(nèi)構(gòu)造的二維圖像(B模式像)的模式。
[0044]血管9因心臟的跳動(dòng)而大致各向同性地反復(fù)進(jìn)行舒張/收縮。由于超聲波具有被介質(zhì)界面大量反射的特性，所以血管壁處的反射信號(hào)較強(qiáng)地顯現(xiàn)，但越是與超聲波的發(fā)送方向正交的面越能夠接收到較強(qiáng)的反射波。相反，越是接近與超聲波的發(fā)送方向平行的面越不易接收到反射波。因此，在超聲波測(cè)量中，較強(qiáng)地檢測(cè)到來(lái)自血管9的中心正上的血管前壁91以及中心正下的血管后壁9