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公開番号2024078465
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-11
出願番号2021057919
出願日2021-03-30
発明の名称計測装置、およびアンテナセット
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 20060101AFI20240604BHJP(医学または獣医学;衛生学)
要約【課題】心臓を透過した電磁波以外の電磁波の受信を抑制できる計測装置、およびアンテナセットを提供する。
【解決手段】心拍出量計測センサ100は、送信アンテナ12および受信アンテナ21を有するアンテナセットと、算出部32とを備える。送信アンテナ12は、被検者90の胸部側および背部側の一方に心臓91に対向して設置される。受信アンテナ21は、患者の胸部側および背部側の他方に心臓に対向して設置され、送信アンテナから放射された電磁波が被検者の生体を透過した透過波を受信する。算出部は、透過波に基づいて、血液量を算出する。送信アンテナおよび受信アンテナはそれぞれ、アンテナ素子を含むアンテナ面が配置された基板と、該基板上のアンテナ面と反対側にグランド面とを有し、アンテナセットのうち患者の背部側に設置される背部側アンテナのグランド面の面積は、患者の胸部側に設置される胸部アンテナのグランド面の面積よりも大きい。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
被検者の心臓によって送り出される血液量を非観血的に計測する計測装置であって、
前記被検者の胸部側および背部側の一方に前記心臓に対向して設置された送信アンテナと、前記被検者の胸部側および背部側の他方に前記心臓に対向して設置され、前記送信アンテナから放射された電磁波が前記被検者の生体を透過した透過波を受信する受信アンテナと、を有するアンテナセットと、
前記透過波に基づいて、前記血液量を算出する算出部と、を備え、
前記送信アンテナおよび前記受信アンテナはそれぞれ、アンテナ素子を含むアンテナ面が配置された基板と、該基板上の前記アンテナ面と反対側にグランド面とを有し、
前記アンテナセットのうち前記被検者の前記背部側に設置される背部側アンテナの前記グランド面の面積は、前記被検者の前記胸部側に設置される胸部側アンテナの前記グランド面の面積よりも大きい、計測装置。
続きを表示（約 1,000 文字）【請求項２】
前記胸部側アンテナは、前記被検者の前記胸部側に配置した際の前記アンテナ面に平行な方向の位置変化に対して、アンテナ特性の変動が所定の第１の範囲内となり、かつ、前記被検者の前記胸部側に配置した際の前記アンテナ面に垂直な方向の位置変化に対して、前記アンテナ特性の変動が所定の第２の範囲内となるように構成されており、
前記背部側アンテナは、前記被検者の前記背部側に配置した際の前記アンテナ面に平行な方向の位置変化に対して、前記アンテナ特性の変動が所定の前記第１の範囲内となるように構成されている、請求項１に記載の計測装置。
【請求項３】
前記アンテナ特性は、インピーダンス特性、および放射特性の少なくともいずれかを含む、請求項２に記載の計測装置。
【請求項４】
前記胸部側アンテナは、前記アンテナ特性であるＶＳＷＲの値が、前記被検者の胸部表面中央を中心とする１００ｍｍ×１００ｍｍの平面と該平面から－５ｍｍから５０ｍｍの高さの空間内において２．０以下であり、
前記背部側アンテナは、前記アンテナ特性であるＶＳＷＲの値が、前記被検者の背部表面中央を中心とする８０ｍｍ×８０ｍｍの平面内において２．０以下である、請求項３に記載の計測装置。
【請求項５】
前記受信アンテナの前記グランド面は、平均的な体格の前記被検者の胸部、または背部を全体的に覆う面積を有する、請求項１～４のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項６】
前記受信アンテナの前記グランド面は、矩形状であり、短手方向の長さは、前記被検者の肩幅よりも短い、請求項５に記載の計測装置。
【請求項７】
前記短手方向の長さは、２００ｍｍ～３００ｍｍの範囲内の長さである、請求項６に記載の計測装置。
【請求項８】
前記送信アンテナおよび受信アンテナのいずれか一方のアンテナは、前記アンテナ素子を１つのみ含む第１アンテナであり、他方のアンテナは、前記アンテナ素子を複数含むアレイ構造を前記アンテナ面に有する第２アンテナである、請求項１～７のいずれか１項に記載の計測装置。
【請求項９】
前記第２アンテナは、複数の微小ループアンテナ素子を含む前記アレイ構造を前記アンテナ面に有する、請求項８に記載の計測装置。
【請求項１０】
前記第２アンテナの前記グランド面は、前記アンテナ面に対して離間して配置されている、請求項９に記載の計測装置。
（【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、計測装置、およびアンテナセットに関する。
続きを表示（約 2,700 文字）【背景技術】
【０００２】
被検者の心臓によって送り出される血液量である心拍出量は、医師が被検者を診療する上で重要な生体パラメーターである。近年、心拍出量を非侵襲的に計測する方法として、マイクロ波等の電磁波を用いた計測技術の開発が進められている（例えば、下記特許文献１）。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磁波を送信し、受信アンテナは送信アンテナから送信された電磁波を受信し、推定部は、受信アンテナが受信した電磁波の位相また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。
【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、受信アンテナには被検者の心臓またはその近傍を透過した電磁波以外の電磁波も到来しうる。例えば、心臓以外の臓器を透過した電磁波や、体内を透過せずに体表面近傍を回折した回折波や、体表面で反射した後に周囲の物体で再反射された反射波等を、受信アンテナが受信した場合、推定部において心拍出量の計測誤差が発生する可能性がある。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、心臓を透過した電磁波以外の電磁波の受信を抑制できる計測装置、およびアンテナセット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】
【０００６】
本発明の上記目的は、下記の手段によって達成される。
【０００７】
上記目的を達成するため本発明の計測装置は、被検者の心臓によって送り出される血液量を非観血的に計測する。計測装置は、前記被検者の胸部側および背部側の一方に前記心臓に対向して設置された送信アンテナと、前記被検者の胸部側および背部側の他方に前記心臓に対向して設置され、前記送信アンテナから放射された電磁波が前記被検者の生体を透過した透過波を受信する受信アンテナと、を有するアンテナセットと、前記透過波に基づいて、前記血液量を算出する算出部と、を備え、前記送信アンテナおよび前記受信アンテナはそれぞれ、アンテナ素子を含むアンテナ面が配置された基板と、該基板上の前記アンテナ面と反対側にグランド面とを有し、前記アンテナセットのうち前記被検者の前記背部側に設置される背部側アンテナの前記グランド面の面積は、前記被検者の前記胸部側に設置される胸部アンテナの前記グランド面の面積よりも大きい。
【０００８】
また、上記目的を達成するため本発明のアンテナセットは、前記被検者の胸部側および背部側の一方に前記心臓に対向して設置された送信アンテナと、前記被検者の胸部側および背部側の他方に前記心臓に対向して設置され、前記送信アンテナから放射された電磁波が前記被検者の生体を透過した透過波を受信するおよび受信アンテナを有し、前記送信アンテナおよび受信アンテナはそれぞれ、アンテナ素子を含むアンテナ面が配置された基板と、該基板上の前記アンテナ面と反対側にグランド面とを有し、前記受信アンテナの前記グランド面の面積は、前記送信アンテナの前記グランド面の面積よりも大きい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係る計測装置、およびアンテナセットによれば、アンテナセットのうち被検者の背部側に設置される背部側アンテナのグランド面の面積は、被検者の胸部側に設置される胸部アンテナのグランド面の面積よりも大きいので、被検者の心臓またはその近傍を透過した電磁波以外の電磁波の受信を抑制し、心臓もしくはその近傍を透過する電磁波の送信、および／または心臓もしくはその近傍を透過した電磁波の受信を増大できる。その結果、計測装置は、心拍出量の計測精度の低下を防止または抑制できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本発明の第１の実施形態に係る心拍出量計測センサ全体を示す概略図である。
図１に示す心拍出量計測センサ全体を示す概略ブロック図である。
図２に示す送信アンテナを例示する模式図である。
図３Ａに示す送信アンテナを－Ｘ方向から視た模式図である。
図３Ａの送信アンテナのアンテナ素子を部分的に拡大した模式図である。
ダミーのアンテナ素子の配置を例示する模式図である。
送信アンテナのＸ方向およびＹ方向におけるＶＳＷＲ特性の測定結果の一部を例示する図である。
送信アンテナのＺ方向におけるＶＳＷＲ特性の測定結果の一部を例示する図である。
送信アンテナの放射特性を例示する図である。
図２に示す受信アンテナを例示する模式図である。
図７Ａに示す受信アンテナをＸ方向から視た模式図である。
図７Ａに示す受信アンテナのＸ方向およびＹ方向におけるＶＳＷＲ特性の測定結果の一部を例示する図である。
図７Ａに示す受信アンテナのＺ方向におけるＶＳＷＲ特性の測定結果の一部を例示する図である。
受信アンテナの放射特性を例示する図である。
電磁波シールドの設置を例示する模式図である。
図７Ａに示す受信アンテナのグランド面の大きさと透過マイクロ波の大きさとの関係を説明する模式図である。
比較例として、受信アンテナのグランド面を小さくした場合を例示する模式図である。
第２の実施形態の心拍出量計測センサ全体を示す概略ブロック図である。
図１３に示す送信アンテナを例示する模式図である。
図１４Ａに示す送信アンテナを－Ｘ方向に沿って視た模式図である。
図１４Ａに示す送信アンテナの放射強度のシミュレーション結果を例示する図である。
比較例として、幅広のアンテナ素子を有する送信アンテナの放射強度のシミュレーション結果を例示する図である。
図１３に示す受信アンテナを例示する模式図である。
図１６Ａに示す受信アンテナをＸ方向に沿って視た模式図である。
第３の実施形態の送信アンテナを例示する模式図である。
図１７Ａに示す送信アンテナを－Ｘ方向に沿って視た模式図である。
【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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