JP2016202516A - 心容積及び心拍出量の推定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】人体の心臓に向けてマイクロ波を照射する送信部12及び送信アンテナ13と、心臓を透過したマイクロ波を受信する受信アンテナ14及び受信部15と、 マイクロ波を検波して検波信号を検出する検波部16と、検波信号の振幅又は位相の変化に基づいて心容積及び心拍出量の変化を推定する推定部とを備え、送信した電波の強度をE0とし、検波信号の強度をEとし、心臓を透過する電波の減衰定数をαとし、心容積をVとし、以下の数式1により推定された心容積Vの時系列変化を心容積の変化と推定する。
(数式1)V=−π/6・1/α3・ln(E/E0)3
【選択図】図2
Description
本実施形態に係る心容積及び心拍出量の推定装置(以下、単に推定装置とも称する)について説明する。推定装置は、電波(マイクロ波)により測定対象者の心臓の心容積及び心拍出量の変化を推定する装置である。測定対象者としては、人間以外の動物などについても適用可能であるが、本実施形態では測定対象を人間の心臓として説明する。
図1は本実施形態に係る推定装置の外観を示す概略図であり、図2は本実施形態に係る推定装置の機能を示した図である。
ここで、図3を用いて、人体1を透過したマイクロ波が変化することについて説明する。
ここで、検波信号に基づいて心容積の変化を推定する処理について説明する。図4は、心臓を透過するマイクロ波の電界強度と心臓の大きさの関係を表す図である。
減衰定数αの単位は[Np/m]であり、ωはマイクロ波の角周波数[rad/s]であり、ε、σ、μはそれぞれ心臓の誘電率、導電率、透磁率である。
ここで、検波信号に基づいて一回拍出量及び心拍出量の変化を推定する処理について説明する。一回拍出量とは、心臓が一回の収縮によって動脈へ拍出する血液の量[mL]であり、拍出量とは、一回拍出量に単位時間あたりの心拍数を乗じた量[mL/分]である。
実施形態1に係る推定装置10は、人体1の心臓2全体にマイクロ波を照射するものであったが、このような態様に限定されない。
本発明に係る推定装置は、装置構成としてはマイクロ波の送受信が行えるアンテナと、受信した電波を検波し、検波信号を処理する計算能力を備えた装置であればよい。したがって、推定装置は、様々な利用環境に適応した形状とすることができる。
図7は、本実施形態に係る推定装置の概略図である。同図に示すように、本実施形態に係る推定装置10は、人が就寝する寝具30を備えている。
2 心臓
10 推定装置
11 推定部
12 送信部
13 送信アンテナ
14 受信アンテナ
15 受信部
16 検波部
17 サンプリング部
20 筒状部材
30 寝具
Claims (10)
- 測定対象者の心臓に向けて電波を照射する電波送信手段と、
前記測定対象者の心臓を透過した電波を受信する電波受信手段と、
前記電波受信手段で受信した電波を検波して検波信号を検出する検波手段と、
前記検波信号の振幅又は位相の変化に基づいて心容積及び心拍出量の変化を推定する推定手段と、を備える
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項1に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
前記推定手段は、
前記電波送信手段により送信された電波の強度をE0とし、
前記検波信号の強度をEとし、
心臓を透過する電波の減衰定数をαとし、
心容積をVとし、
以下の数式1により推定された心容積Vの時系列変化を心容積の変化と推定する
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。
- 請求項1に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
前記推定手段は、前記検波信号のうち所定周期内の最大値及び最小値を含む範囲を一回の心臓の鼓動に対応する心拍信号とし、前記最大値の時系列変化を一回拍出量の変化と推定する
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項3に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
所定期間分の心拍信号の前記最大値を積算して心拍出量推定値とし、
当該心拍出量推定値の時系列変化を心拍出量の変化と推定する
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項1に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
前記推定手段は、前記検波信号のうち所定周期内の最大値及び最小値を含む範囲を一回の心臓の鼓動に対応する心拍信号とし、前記最大値及び前記最小値の差分値の時系列変化を一回拍出量の変化と推定する
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項5に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
所定期間分の心拍信号の前記差分値を積算して心拍出量推定値とし、
当該心拍出量推定値の時系列変化を心拍出量の変化と推定する
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項1〜請求項6の何れか一項に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
前記電波送信手段は、垂直偏波を心臓に向けて照射し、
前記電波受信手段は、心臓の右心室及び右心房又は左心室及び左心房を透過した垂直偏波を受信するように配置されている
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項1〜請求項6の何れか一項に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
前記電波送信手段は、水平偏波を心臓に向けて照射し、
前記電波受信手段は、心臓の右心室及び左心室又は右心房及び左心房を透過した水平偏波を受信するように配置されている
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項1〜請求項8の何れか一項に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
人体の胸回りに装着される筒状部材を備え、
前記筒状部材には、前記電波送信手段及び前記電波受信手段が対向するように取り付けられている
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。 - 請求項1〜請求項8の何れか一項に記載する心容積及び心拍出量の推定装置において、
寝具を備え、
前記寝具の床面側に、前記電波送信手段及び前記電波受信手段の一方を配置し、
前記寝具の上方に、前記電波送信手段及び前記電波受信手段の他方を配置した
ことを特徴とする心容積及び心拍出量の推定装置。
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