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SYSTEM AND METHOD FOR OBTAINING RESPIRATORY WAVEFORM INFORMATION

Patent code P190016242
File No. 08005
Posted date Aug 19, 2019
Application number P2012-059219
Publication number P2013-192567A
Patent number P5995053
Date of filing Mar 15, 2012
Date of publication of application Sep 30, 2013
Date of registration Sep 2, 2016
Inventor
  • (In Japanese)上田 泰己
  • (In Japanese)砂川 玄志郎
  • (In Japanese)三上 隆
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人理化学研究所
Title SYSTEM AND METHOD FOR OBTAINING RESPIRATORY WAVEFORM INFORMATION
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To noninvasively obtain information required for generating a respiratory waveform of a subject over a long period of time and to measure/record it as needed.
SOLUTION: A method for obtaining respiratory waveform information of a subject and a system for executing the method are provided. The method includes: a step of measuring, with time, an air pressure difference between an air pressure inside a housing chamber that houses a subject of which the physiological functions are to be measured over a long period of time and an air pressure on the outside; and a step of generating respiratory waveform information of the subject on the basis of the measured air pressure difference. The housing chamber includes a suction unit for making a prescribed amount of air continuously flow from the outside of the housing chamber into the chamber, and an exhaust unit for making the prescribed amount of air continuously flow out from the inside of the housing chamber to the outside. After the subject has been housed, the inside and outside of the housing chamber are shut off except for the suction unit and the exhaust unit, and a resistor for adjusting the ventilation amount of the housing chamber is provided in at least one of a ventilation path in the suction unit and a ventilation path in the exhaust unit.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

呼吸波形を表示するには、呼吸波形の生成に必要な情報を経時的に測定することが必要である。マウスのような非ヒト小動物の呼吸を非侵襲的に測定する方法として最も普及している手法はWBPである。現在商業的に入手可能なWBPシステムとしては、例えばEMMS社(非特許文献1)、Buxco社(非特許文献2)、DSI社(非特許文献3)のシステムが挙げられる。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、呼吸波形情報を取得するためのシステムおよび方法に関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室
室内外が遮断されている、上記第一室と独立した第二室;
上記第一室の内部の気圧と上記第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ;および
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部
を備えており、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室の容積は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように決定されている、
被験体の呼吸波形情報を取得するためのシステム。

【請求項2】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室
室内外が遮断されている、上記第一室と独立した第二室;
上記第一室の内部の気圧と上記第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ;および
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部
を備えており、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室は、容積が可変である、
被験体の呼吸波形情報を取得するためのシステム。

【請求項3】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室
室内外が遮断されている、上記第一室と独立した第二室;
上記第一室の内部の気圧と上記第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ;および
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部
を備えており、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記差圧センサを介して上記第一室と上記第二室との間を気体が流れ得る、
被験体の呼吸波形情報を取得するためのシステム。

【請求項4】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室
室内外が遮断されている、上記第一室と独立した第二室;
上記第一室の内部の気圧と上記第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ;
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部;および
生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する睡眠覚醒情報生成部
を備えており、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記
第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室の容積は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように決定されている、
被験体の睡眠覚醒情報を取得するためのシステム。

【請求項5】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室
室内外が遮断されている、上記第一室と独立した第二室;
上記第一室の内部の気圧と上記第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ;
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部;および
生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する睡眠覚醒情報生成部
を備えており、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記
第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室は、容積が可変である、
被験体の睡眠覚醒情報を取得するためのシステム。

【請求項6】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室
室内外が遮断されている、上記第一室と独立した第二室;
上記第一室の内部の気圧と上記第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する差圧センサ;
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する呼吸波形情報生成部;および
生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する睡眠覚醒情報生成部
を備えており、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記
第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記差圧センサを介して上記第一室と上記第二室との間を気体が流れ得る、
被験体の睡眠覚醒情報を取得するためのシステム。

【請求項7】
 
前記睡眠覚醒情報生成部は、生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒判定を行うことによって睡眠覚醒情報を生成する、請求項4~6のいずれか1項に記載のシステム。

【請求項8】
 
生成された情報を記録する記録部;および
生成された情報を表示する表示部
をさらに備えている、請求項1~7のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項9】
 
前記気圧差が24時間以上にわたって測定される、請求項1~8のいずれか一項に記載のシステム。

【請求項10】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室の内部の気圧と、室内外が遮断されている、前記第一室と独立した第二室の内部の気圧との気圧差を、差圧センサを用いて経時的に測定する工程;および
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程
を包含し、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室の容積は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように決定されている、
被験体の呼吸波形情報を取得する方法。

【請求項11】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室の内部の気圧と、室内外が遮断されている、前記第一室と独立した第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程;および
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程
を包含し、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室は、容積が可変である、
被験体の呼吸波形情報を取得する方法。

【請求項12】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室の内部の気圧と、室内外が遮断されている、前記第一室と独立した第二室の内部の気圧との気圧差を、差圧センサを用いて経時的に測定する工程;および
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程
を包含し、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記差圧センサを介して上記第一室と上記第二室との間を気体が流れ得る、
被験体の呼吸波形情報を取得する方法。

【請求項13】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室の内部の気圧と、室内外が遮断されている、前記第一室と独立した第二室の内部の気圧との気圧差を、差圧センサを用いて経時的に測定する工程;
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程;および
生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する工程
を包含し、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室の容積は、上記気圧差を上記差圧センサの検出範囲内に調整するように決定されている、
被験体の睡眠覚醒情報を取得する方法。

【請求項14】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室の内部の気圧と、室内外が遮断されている、前記第一室と独立した第二室の内部の気圧との気圧差を経時的に測定する工程;
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程;および
生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する工程
を包含し、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記第二室は、容積が可変である、
被験体の睡眠覚醒情報を取得する方法。

【請求項15】
 
生理機能を測定されるべき被験体を長期間にわたって収容する第一室の内部の気圧と、室内外が遮断されている、前記第一室と独立した第二室の内部の気圧との気圧差を、差圧センサを用いて経時的に測定する工程;
測定された気圧差に基づいて被験体の呼吸波形情報を生成する工程;および
生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒情報を生成する工程
を包含し、
上記第一室には、該第一室の室外から室内へ所定量の空気を連続的に流入させる吸気部、および、該第一室の室内から室外へ所定量の空気を連続的に流出させる排気部が設けられており、
上記第一室は、上記被験体が収容された後に、上記吸気部および上記排気部を除いて室内外が遮断されており、
上記吸気部における換気路および上記排気部における換気路の少なくとも一方に、上記第一室の換気量を調整する抵抗が設けられており、
上記差圧センサを介して上記第一室と上記第二室との間を気体が流れ得る、
被験体の睡眠覚醒情報を取得する方法。

【請求項16】
 
生成された呼吸波形情報に基づいて被験体の睡眠覚醒判定を行う工程をさらに包含する、請求項13~15の何れか1項に記載の方法。

【請求項17】
 
請求項1~3の何れか1項に記載のシステムを用いて取得した被験体の呼吸波形情報に基づいて前記被験体の睡眠覚醒判定を行う睡眠覚醒判定装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、
上記呼吸波形情報が示す呼吸波形をセグメントに区切り、各セグメントのパワースペクトラムをフーリエ変換により算出する算出手段;
算出された各セグメントのパワースペクトラムの主成分を主成分分析により抽出する抽出手段;および
抽出された各セグメントのパワースペクトラムの主成分を用いて、呼吸波形の各セグメントを相異なる睡眠覚醒状態に対応する複数の群にクラスタリングするクラスタリング手段
として上記コンピュータを機能させるプログラム。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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