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公開番号2024072896
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-29
出願番号2021054938
出願日2021-03-29
発明の名称心拍出量計測センサ、および制御プログラム
出願人テルモ株式会社
代理人IBC一番町弁理士法人
主分類A61B 5/029 20060101AFI20240522BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】適正な位置に配置した送受信アンテナを用いて、心臓から拍出される血液量を高い精度で推定する。
【解決手段】心拍出量計測センサ1000は、送信アンテナ11と、受信アンテナ12と、心臓から拍出される血液量を推定する心拍出量推定部214を備え、送信アンテナ11および受信アンテナ12の少なくとも一方は、生体に対する位置が異なる複数のアンテナ素子rを含み、さらに、アンテナ素子rそれぞれに関して計測された計測値の経時的変化を表す波形データを作成するとともに、該波形データをアンテナ素子rそれぞれと対応付けた波形分布データを作成する1次分布作成部211と、波形分布データに基づいて、複数のアンテナ素子の中から、血液量の推定の際に用いるアンテナ素子を決定する素子決定部213と、を備える。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
電磁波を生体に向けて送信する送信アンテナと、
前記送信アンテナに対して、生体の心臓を挟んで対向するように配置された受信アンテナと、
前記受信アンテナで受信した、前記生体を透過した電磁波を用いて、心臓から拍出される血液量を推定する心拍出量推定部と、を備え、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの少なくとも一方は、前記生体に対する位置が異なる複数のアンテナ素子を含み、
さらに、前記アンテナ素子それぞれに関して計測された計測値の経時的変化を表す波形データを作成するとともに、該波形データを前記アンテナ素子それぞれと対応付けた波形分布データを作成する１次分布作成部と、
前記１次分布作成部が作成した前記波形分布データに基づいて、複数の前記アンテナ素子の中から、前記血液量の推定の際に用いるアンテナ素子を決定する素子決定部と、を備える、心拍出量計測センサ。
続きを表示（約 1,300 文字）【請求項２】
さらに、前記１次分布作成部により作成された波形分布データに基づいて、前記アンテナ素子の位置に応じた評価値の分布データを作成する２次分布作成部を備え、
前記素子決定部は、前記２次分布作成部により作成された前記評価値の分布データに基づいて、複数の前記アンテナ素子の中から、前記血液量の推定の際に用いるアンテナ素子を決定する、請求項１に記載の心拍出量計測センサ。
【請求項３】
前記計測値は、同時または略同時に計測された計測値である、請求項１、または請求項２に記載の心拍出量計測センサ。
【請求項４】
複数の前記アンテナ素子を含む前記一方は、さらに、該アンテナ素子それぞれのＯＮ／ＯＦＦを、所定の周期で順次切り替える高速切替部を含み、
前記１次分布作成部は、前記高速切替部によりＯＮとなった前記アンテナ素子それぞれにおける計測値を、該アンテナ素子と紐付けて点データとして記録する点データ記録部と、前記点データ記録部が記録した点データを、経時的に並べることで、前記波形データを作成する波形データ生成部と、を含む、請求項３に記載の心拍出量計測センサ。
【請求項５】
前記所定の周期は、複数の前記アンテナ素子へのＯＮが一巡する１サイクル時間が、心周期よりも十分に短くなるような周期に設定されている、請求項４に記載の心拍出量計測センサ。
【請求項６】
前記評価値は、前記波形データの振幅、フーリエ変換後の特定周波数における強度、波形データの変曲点時間、波形データの時間積分値、および／または自己相関係数である、請求項２から請求項５のいずれかに記載の心拍出量計測センサ。
【請求項７】
前記評価値は、前記波形データのピークのタイミングを、基準波形のピークのタイミングと比較した、差分時間である、請求項３から請求項５のいずれかに記載の心拍出量計測センサ。
【請求項８】
前記素子決定部は、記憶部に予め記録された比較分布パターンを、前記２次分布作成部で作成された前記分布データと比較することで、推定の際に用いる前記アンテナ素子の決定を行う、請求項２から請求項７のいずれかに記載の心拍出量計測センサ。
【請求項９】
複数の前記アンテナ素子は、同一平面上に格子状に配置されたアンテナアレイであり、
前記アンテナアレイの設置状態が適正か否かを判定する設置状態判定部を、備え、
前記設置状態判定部は、前記波形分布データ、または前記評価値の前記分布データから特徴データを抽出し、該特徴データに基づいて、前記アンテナアレイの設置状態の適否を判定する、請求項２から請求項８のいずれかに記載の心拍出量計測センサ。
【請求項１０】
前記特徴データは、波形データの振幅、自己相関係数、ピークのタイミングを基準波形のピークのタイミングと比較した差分時間、波形形状、および前記評価値のピーク位置の少なくともいずれかである、請求項９に記載の心拍出量計測センサ。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、心拍出量計測センサ、および制御プログラムに関する。
続きを表示（約 2,500 文字）【背景技術】
【０００２】
心拍出量の検出に関する従来技術として、特許文献１には、送信アンテナと、受信アンテナと、推定部と、を備えた装置が開示されている。この装置では、送信アンテナは患者の胸部にマイクロ波等の電波を送信し、受信アンテナは送信アンテナから送信された電波を受信し、推定部は、受信アンテナが受信した電波の位相又は振幅強度に基づいて、測定対象者の心拍出量を検出する（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
国際公開第２０１８／１９４０９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、電波を送受信する１対の送受信アンテナの生体に対する位置、特に心臓に対する送受信アンテナの位置関係によっては、受信アンテナが得る受信波が心拍出量の測定に適さない場合も考えられる。心臓に対して送受信アンテナの位置がずれている等で、心拍出量の測定に適さない状態で用いられた場合、得られる心拍出量の計測精度が低下する。
【０００５】
また、計測毎の心拍出量の変化を診療に用いる際、送受信アンテナの位置を、測定に適した場所に配置させる技術がなければ、得られた心拍出量の変化がアンテナの設置位置が変化したためなのか、患者状態の変化によるものなのか判断できない。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、適正な位置に配置した送受信アンテナを用いて、心臓から拍出される血液量を高い精度で推定可能な心拍出量計測センサ、および制御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】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の心拍出量計測センサは、電磁波を生体に向けて送信する送信アンテナと、前記送信アンテナに対して、生体の心臓を挟んで対向するように配置された受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した、前記生体を透過した電磁波を用いて、心臓から拍出される血液量を推定する心拍出量推定部と、を備え、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの少なくとも一方は、前記生体に対する位置が異なる複数のアンテナ素子を含み、さらに、前記アンテナ素子それぞれに関して計測された計測値の経時的変化を表す波形データを作成するとともに、該波形データを前記アンテナ素子それぞれと対応付けた波形分布データを作成する１次分布作成部と、前記１次分布作成部により得られた前記波形分布データに基づいて、複数の前記アンテナ素子の中から、前記血液量の推定の際に用いるアンテナ素子を決定する素子決定部と、を備える。
【０００８】
また、上記目的を達成するため本発明の制御プログラムは、電磁波を生体に向けて送信する送信アンテナと、前記送信アンテナに対して、生体の心臓を挟んで対向するように配置された受信アンテナと、前記受信アンテナで受信した、前記生体を透過した電磁波を用いて、心拍出量を推定する心拍出量推定部と、を備え、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナの少なくとも一方は、前記生体に対する位置が異なる複数のアンテナ素子を含む、心拍出量計測センサを制御するコンピューターで実行される制御プログラムであって、
前記アンテナ素子それぞれに関して計測された計測値の経時的変化を表す波形データを作成するとともに、該波形データを前記アンテナ素子それぞれと対応付けた波形分布データを作成する１次分布作成ステップと、前記１次分布作成ステップで作成された前記波形分布データから、複数の前記アンテナ素子の中から、前記血液量の推定の際に用いるアンテナ素子を決定する素子決定ステップと、を含む処理を、前記コンピューターに実行させる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る心拍出量計測センサおよび制御プログラムによれば、適切な位置に配置した送受信アンテナを用いて、高い精度で心臓から拍出される血液量を推定できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
第１の実施形態における心拍出量計測センサ全体を示す概略斜視図である。
第１の実施形態に係る心拍出量計測センサの構成を示すブロック図である。
第１の実施形態における送受信アンテナの構成例を示す図である。
変形例における送受信アンテナの構成例を示す図である。
別の変形例における送受信アンテナの構成例を示す図である。
素子走査処理における各アンテナ素子の高速切り替え処理を示す模式図である。
図５Ａの処理で得られた点データを示す模式図である。
図５Ｂの点データにより生成した波形データを示す模式図である。
第１の実施形態におけるアンテナ素子決定処理および心拍出量測定処理を示すフローチャートである。
図６のステップＳ１９の処理を示すサブルーチンフローチャートである。
波形分布データ（１次分布データ）の例を示す模式図である。
各種の評価値の例を示す表である。
評価値の分布データ（２次分布データ）の例を示す模式図である。
ピークタイミングの差分時間を説明する模式図である。
位置による差分時間の違いを説明するための模式図である。
第２の実施形態における図６のステップＳ１９の処理を示すサブルーチンフローチャートである。
図１２Ａに続く処理を示すフローチャートである。
各種の特徴量の例を示す表である。
２次分布データに、特徴データとしてのピーク位置を重ねて示したものである。
ＸＹステージの構成を示す斜視図である。
ＸＹステージの構成を示す側面図である。
変形例における図１２Ａに続く処理を示すフローチャートである。
第３の実施形態におけるアンテナ素子決定処理および心拍出量測定処理を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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