JP2024072897A - 測定装置、測定方法および測定プログラム - Google Patents

Abstract

【課題】生体の心拍に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能な測定装置、測定方法および測定プログラムを提供する。【解決手段】測定装置は、生体の対象部位に向けて所定の波長域の電磁波を送信する送信部１１と、送信部１１から送信されて生体の対象部位および／または対象部位近傍を透過した電磁波を受信する受信部１２と、受信部１２により受信された所定期間の電磁波に関する電磁波情報を取得する取得部２１１と、取得部２１１により取得された電磁波情報に基づいて、生体の心臓から拍出される血液量を推定する心拍出量推定部２１５と、生体の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、所定期間における生体の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定する呼吸状態推定部２１４とを含んでいる。【選択図】図２

Description

本発明は、測定装置、測定方法および測定プログラムに関する。

心拍出量（ＣＯ：ｃａｒｄｉａｃ ｏｕｔｐｕｔ）、一回拍出量（ＳＶ：ｓｔｒｏｋｅ ｖｏｌｕｍｅ）および心係数（ＣＩ：ｃａｒｄｉａｃ ｉｎｄｅｘ）等の生体の心拍に関する情報は、心不全等の診療を行ううえで重要な指標となり得る。特許文献１には、マイクロ波を用いて生体の心拍に関する情報を得る方法が開示されている。

国際公開第２０１８／１９４０９３号

このような心拍に関する情報を、生体の呼吸に関する情報とともに得ることにより、診療等に、より効果的に役立てることができる。たとえば、一回拍出量変動（ＳＶＶ：ｓｔｒｏｋｅ ｖｏｌｕｍｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ）は、呼吸による一回拍出量の変動の大きさを表し、患者の輸液反応性を評価するための指標となり得る。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、生体の心拍に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能な測定装置、測定方法および測定プログラムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の測定装置は、生体の対象部位に向けて所定の波長域の電磁波を送信する送信部と、前記送信部から送信されて前記生体の前記対象部位および／または前記対象部位近傍を透過した前記電磁波を受信する受信部と、前記受信部により受信された所定期間の前記電磁波に関する電磁波情報を取得する取得部と、前記取得部により取得された前記電磁波情報に基づいて、前記生体の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、前記生体の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、前記所定期間における前記生体の呼気期間および吸気期間を推定する呼吸状態推定部とを備える。

また、上記目的を達成するため本発明の測定方法は、生体の対象部位に向けて所定の波長域の電磁波を送信することと、前記生体の前記対象部位および／または前記対象部位近傍を透過した前記電磁波を受信することと、受信された所定期間の前記電磁波に関する電磁波情報を取得することと、取得された前記電磁波情報に基づいて、前記生体の心臓から拍出される血液量を推定することと、前記生体の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、前記所定期間における前記生体の呼気期間および吸気期間を推定することとを含む。

また、上記目的を達成するため本発明の測定プログラムは、生体の対象部位に向けて送信され、かつ、前記生体の前記対象部位および／または前記対象部位近傍を透過して受信された所定の波長域の電磁波に関する電磁波情報を取得することと、取得された前記電磁波情報に基づいて、前記生体の心臓から拍出される血液量を推定することと、前記生体の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、前記所定期間における前記生体の呼気期間および吸気期間を推定することとを含む処理をコンピューターに実行させる。

本発明に係る測定装置、測定方法および測定プログラムでは、生体の心臓から拍出される血液量が推定されるとともに、呼気期間および吸気期間が推定される。したがって、生体の心臓から拍出される血液量に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能となる。これにより、たとえば、生体の呼気期間および吸気期間各々における心拍出量および一回拍出量と、一回拍出量の呼吸性変動とを推定することができる。

本発明の一実施形態に係る測定装置の全体構成の一例を表す図である。 図１に示した測定装置の各部を表すブロック図である。 図２に示した送信部の構成の一例を表す平面図である。 図２に示した受信部の構成の一例を表す平面図である。 図４に示したアンテナ素子の切り替えについて説明するための平面図である。 図２に示した制御部により取得される電磁波情報の一例を表す図である。 （Ａ）は、受信電圧のベースラインの一例を表す図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示した一部を拡大して表す図である。 図４に示した受信部と、患者の心臓との配置の一例を表す平面図である。 図２に示した信号処理部により推定される患者の呼気期間および吸気期間の一例を表す図である。 図２に示した信号処理部が一回拍出量変動等を推定する方法について説明するための図である。 図２に示した信号処理部による処理の一例を表すフローチャートである。 変形例１に係る測定装置の信号処理部の機能を表すブロック図である。 図１２に示した信号処理部による処理の一例を表すフローチャートである。 変形例２に係る測定装置の信号処理部の機能を表すブロック図である。 図１４に示した信号処理部による処理の一例を表すフローチャートである。 変形例３に係る測定装置の信号処理部の機能を表すブロック図である。 図１６に示した信号処理部による処理の一例を表すフローチャートである。 （Ａ）（Ｂ）は、図３および図４に示した送信部および受信部の他の例を表す平面図である。 （Ａ）（Ｂ）は、図３および図４に示した送信部および受信部のその他の例を表す平面図である。

以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。なお、図面の説明において同一の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明の都合上誇張されており、実際の比率とは異なる場合がある。また、心拍出量とは、通常は１分間に心臓から拍出される血液の量のことをいうが、本明細書においては、心臓の拍動により心臓から拍出される血液の量を心拍出量ということがある。

＜実施形態＞
〔測定装置１０００の構成〕
図１は、本発明の一実施形態に係る測定装置１０００の全体構成を示す概略図であり、図２は、この測定装置１０００の各部の構成の一例を示すブロック図である。測定装置１０００は、たとえば、送信部１１、受信部１２および制御部２０を有している（図１および図２）。送信部１１および受信部１２は、各々、信号ケーブル１３を介して制御部２０に電気的に接続されている。

この測定装置１０００は、たとえば、病院等で使用される装置であり、患者９０（生体）の心臓９１に関する指標、具体的には、心拍出量、一回拍出量、心係数および一回拍出量の呼吸性変動等の測定に用いられる。この測定装置１０００により、たとえば、心不全の検査、心臓９１の手術中および手術後の経過観察、または心臓病の薬の投薬効果および副作用等の検証等がなされる。

たとえば、看護師および医師等の測定装置１０００の使用者は、測定装置１０００を使用する際に、患者の心臓９１を間にして送信部１１および受信部１２が対向するように、これらを配置する。このとき、外部電波による影響を減少させるために、布製の電波シールドや電波吸収体等の素材をもちいて、患者９０の胸部、送信部１１および受信部１２を覆うようにしてもよい。

たとえば、使用者は、ベッド９５上に受信部１２を配置し、この受信部１２に乗るようにしてベッド９５上に仰向けになった患者９０の上方に送信部１１を配置する。送信部１１は、たとえば、移動式の固定台（図示せず）に取り付けられており、患者９０と離間した状態で、患者９０の上方に配置されている。患者９０と離間させて送信部１１を配置することにより、患者９０の呼吸動作を妨げることなく、患者９０の心臓９１に関する指標を測定することが可能となる。また、患者９０との接触に起因した送信部１１の位置ずれを抑えることが可能となる。

測定装置１０００の使用時には、たとえば、制御部２０は、移動式の架台（図示せず）上に配置され、ベッド９５近傍に配置されている。測定装置１０００の使用時の送信部１１、受信部１２および制御部２０の配置は、図１に例示した配置に限定されない。たとえば、図１に示した送信部１１および受信部１２の配置が、逆であってもよい。

（送信部１１）
送信部１１は、患者９０の心臓９１近傍に向けて所定の波長域の電磁波を送信する。この送信部１１は、たとえば、電磁波生成部１１１およびアンテナ素子ｔ１を有している（図２）。ここでは、心臓９１近傍が、本発明の対象部位の一具体例に対応する。

図３は、送信部１１の平面構成の一例を表している。電磁波生成部１１１およびアンテナ素子ｔ１は、たとえば、基板１１０上に設けられている。基板１１０は、たとえば、四角形または長方形の平面形状を有する板状部材であり、基板１１０の一辺の長さは、たとえば、数十ｍｍ～二百数十ｍｍである。

電磁波生成部１１１は、送信部１１から患者９０の心臓９１近傍に送信される電磁波を生成する。この電磁波生成部１１１は、たとえば、電磁波生成器により構成されている。電磁波生成部１１１により生成される電磁波は、電波であることが好ましく、マイクロ波であることがより好ましい。マイクロ波の周波数は、たとえば、０．３ＧＨｚ～３００ＧＨｚである。電磁波生成部１１１が生成する電磁波は、周波数０．３ＧＨｚ～３０ＧＨｚのマイクロ波であることが好ましく、０．４ＧＨｚ～１．０ＧＨｚのマイクロ波であることがより好ましい。このような周波数のマイクロ波は、生体透過性が高く、また、心臓９１の収縮および拡張に対応する誘電率変化の感度が高い。このため、マイクロ波を用いて心臓９１に関する指標を測定することにより、測定精度を高めることが可能となる。たとえば、電磁波生成部１１１が生成する電磁波は、連続波およびパルス波等であってもよく、位相変調または周波数変調が施されていてもよい。電磁波生成部１１１により生成される電磁波の電力の大きさは、受信部１２において十分検出できる程度の大きさであればよい。

アンテナ素子ｔ１は、電磁波生成部１１１により生成された電磁波を患者９０の心臓９１近傍に向けて放射する。送信部１１は、たとえば、基板１１０上に１つのアンテナ素子ｔ１を有している。このアンテナ素子ｔ１は、たとえば、パッチアンテナ、ダイポール形式の線状アンテナ、またはループアンテナ等により構成されている。アンテナ素子ｔ１は、たとえば、パッチアンテナにより構成されており、このパッチアンテナの一辺または直径の大きさは、数十ｍｍ～百数十ｍｍ程度である。

（受信部１２）
受信部１２は、送信部１１（より具体的には、アンテナ素子ｔ１）から送信されて患者９０の心臓９１および／または心臓９１近傍を透過した電磁波を受信するとともに、受信した電磁波に関する電磁波情報を制御部２０に出力する。この受信部１２は、たとえば、アンテナアレイ１２１、素子切替部１２２、およびサンプリング部１２３を有している（図２）。

図４は、受信部１２の平面構成の一例を表している。アンテナアレイ１２１、素子切替部１２２、およびサンプリング部１２３は、たとえば、基板１２０上に設けられている。基板１２０は、たとえば、四角形の平面形状を有する板状部材であり、基板１２０の一辺の長さは、たとえば、数十ｍｍ～二百数十ｍｍである。

アンテナアレイ１２１は、送信部１１から送信された電磁波の少なくとも一部を受信する。このアンテナアレイ１２１は、複数のアンテナ素子ｒ１，ｒ２，ｒ３・・・ｒｘ（以下、これらを総称して、「アンテナ素子ｒ」ともいう）を含んでいる。この複数のアンテナ素子ｒは、たとえば、基板１２０上に、マトリクス状（行列状）に配置されている。詳細は後述するが、ここでは、受信部１２が複数のアンテナ素子ｒを含んでいるので、複数のアンテナ素子ｒから、第１アンテナ素子（後述の図８の第１アンテナ素子ｒ_Ｈ）および第２アンテナ素子（後述の図８の第２アンテナ素子ｒ_Ｌ）を選択することが可能となる。これにより、測定装置１０００は、高い精度で、患者９０の心拍に関する情報および呼吸に関する情報を出力することが可能となる。

各アンテナ素子ｒは、たとえば、ダイポール形式の線状アンテナまたは微小ループアンテナ等により構成されている。各アンテナ素子ｒは、たとえば、ループアンテナにより構成されており、このループアンテナの一辺または直径の大きさは、数ｍｍ～十数ｍｍ程度である。アンテナアレイ１２１が有する複数のアンテナ素子ｒの種類および大きさ等は、同じであってもよく、異なっていてもよい。基板１２０上の隣り合う位置に配置されたアンテナ素子ｒの間には、間隙が設けられている。アンテナアレイ１２１の大きさは、平面（たとえば、図４の平面）視で、患者９０の心臓９１の大きさよりも大きいことが好ましく、アンテナアレイ１２１の平面形状は、たとえば、１辺が１００ｍｍ～２５０ｍｍ程度の四角形である。

アンテナアレイ１２１が有するアンテナ素子ｒの数は、４０個以上１００個以下であることが好ましい。アンテナアレイ１２１が、４０個以上のアンテナ素子ｒを有することにより、より好適な位置に配置された第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を選択することが可能となり、患者９０の心拍に関する情報および呼吸に関する情報の精度を向上させることができる。アンテナアレイ１２１が、１００個以下のアンテナ素子ｒを有することにより、測定装置１０００のコストを抑えることが可能となる。図４に例示したアンテナアレイ１２１は、７行×７列の４９個のアンテナ素子ｒ（アンテナ素子ｒ１～ｒ４９）を有している。

素子切替部１２２は、各アンテナ素子ｒ１・・・ｒｘに対応する複数のスイッチング素子ｓ１・・・ｓｘ（以下、これらを総称して、「スイッチング素子ｓ」ともいう）を有しており（図２）、複数のアンテナ素子ｒのうち、オン状態とするアンテナ素子ｒを順々に切り替える役割を担っている。素子切替部１２２では、たとえば、１つのアンテナ素子ｒがオン状態となっているとき、残りのアンテナ素子ｒがオフ状態となるようにスイッチング素子ｓが動作する。これにより、複数のアンテナ素子ｒが個々に、患者９０の心臓９１近傍を透過した電磁波を受信することが可能となる。

図５を用いて、アンテナ素子ｒの切り替え動作を説明する。素子切替部１２２は、たとえば、まず、スイッチング素子ｓ１をオン状態とすることにより、アンテナ素子ｒ１をオン状態とする。このとき、他のスイッチング素子ｓ２・・・ｓｘはオフ状態である。素子切替部１２２は、アンテナ素子ｒ１をオン状態とした後、切替時間ｔｓ経過後、スイッチング素子ｓ１をオン状態からオフ状態にするとともに、スイッチング素子ｓ２をオフ状態からオン状態にする。これにより、アンテナ素子ｒ１がオフ状態となり、アンテナ素子ｒ２がオン状態となる。このとき、他のスイッチング素子ｓ３・・・ｓｘ（アンテナ素子ｒ３・・・ｓｘ）はオフ状態に維持される。

このようにして、素子切替部１２２は、たとえば、アンテナ素子ｒ１からアンテナ素子ｒ４９までの全てのアンテナ素子ｒを順次オン状態に切り替えた後、再び、アンテナ素子ｒ１をオン状態とし、同様のスイッチング動作を複数回繰り返す。素子切替部１２２は、たとえば、このアンテナ素子ｒ１～アンテナ素子ｒ４９までのスイッチング動作を２００回繰り返す。即ち、全てのアンテナ素子ｒが２００回ずつオン状態となる。アンテナ素子ｒのオン状態が切り替えられる間隔、即ち、切替時間ｔｓは１ミリ秒以下であることが好ましく、たとえば、１００マイクロ秒である。切替時間ｔｓが１００マイクロ秒であるとき、４９個のアンテナ素子ｒは、５ミリ秒以下の間に順次オン状態とされる。したがって、心臓９１の変動周期等の患者９０の体の変動周期よりも十分に短い時間、即ち、５ミリ秒以下の間に受信部１２の各アンテナ素子ｒが電磁波を受信する。これにより、全アンテナ素子について同一の時間帯に波形を取得できるため、各アンテナ素子ｒが電磁波を受信する時間帯のずれに起因するデータの精度等への影響を抑えることができる。

素子切替部１２２では、たとえば、オフ状態のアンテナ素子ｒの終端条件が制御される。具体的には、素子切替部１２２は、オフ状態のアンテナ素子ｒを、高周波的に接地する。これにより、オフ状態のアンテナ素子に起因する誘導障害等の影響を軽減することが可能となる。

サンプリング部１２３は、たとえば、サンプリング回路、ＡＤ変換回路およびバッファー回路を含んでいる。このサンプリング部１２３は、オン状態のアンテナ素子ｒ各々が受信した電磁波をサンプリングし、電界強度をデジタル化する。受信部１２により受信された電磁波に関する電磁波情報は、たとえば、このようにデジタル化され、制御部２０に送られる。サンプリング部１２３は、たとえば、サンプリングの都度、または所定単位（たとえば、アンテナ素子ｒ１～ｒｘ）毎に、制御部２０に電磁波情報を送信する。

（制御部２０）
送信部１１および受信部１２に電気的に接続された制御部２０は、送信部１１および受信部１２を制御するとともに、受信部１２から取得した電磁波情報に基づいて、たとえば、患者９０の心拍出量、一回拍出量および一回拍出量変動の少なくともいずれか１つを推定する。この制御部２０は、たとえば、送受信コントローラー１４、信号処理部２１、記憶部２２、入出力Ｉ／Ｆ（インターフェース）２３および通信Ｉ／Ｆ２４を有している。

送受信コントローラー１４は、送信部１１および受信部１２における電磁波の送受信のタイミングを制御する。受信部１２のアンテナ素子ｒ各々により受信された電磁波に基づく電磁波情報は、この送受信コントローラー１４を介して信号処理部２１に送られる。

信号処理部２１は、たとえば、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）およびＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等を含んでいる。この信号処理部２１では、たとえば、ＲＯＭまたは記憶部２２等に記憶されたプログラムにしたがって、受信部１２により受信された電磁波情報が処理される。信号処理部２１は、プログラムを実行することにより、たとえば、取得部２１１、選択部２１２、波形生成部２１３、呼吸状態推定部２１４、心拍出量推定部２１５および出力部２１６として機能する。これら信号処理部２１の各機能の詳細は後述する。

記憶部２２には、たとえば、予め各種プログラムおよび各種データ等が格納されている。この記憶部２２は、たとえば、半導体メモリまたはハードディスク等の磁気メモリ等から構成されている。

入出力Ｉ／Ｆ２３は、たとえば、ＵＳＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ Ｓｅｒｉａｌ Ｂｕｓ）およびＤＶＩ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｖｉｓｕａｌ Ｉｎｔｅｒｆａｃｅ）の規格等に準拠した入出力端子を有するインターフェースである。この入出力Ｉ／Ｆ２３は、たとえば、キーボード、マウスおよびマイク等の入力装置と、ディスプレイ、スピーカおよびプリンタ等の出力装置とに接続されている。図３に示した例では、入出力Ｉ／Ｆ２３は、液晶パネル５１に接続されている。液晶パネル５１は、タッチパネルであってもよい。

通信Ｉ／Ｆ２４は、たとえば、有線または無線通信によって、ＰＣ（パーソナルコンピュータ）およびタブレット端末等の外部の端末装置とデータ等の送受信を行うためのインターフェースである。測定装置１０００と外部の端末装置との通信は、たとえば、ネットワーク経由、またはピアツーピアで行われる。有線通信には、たとえば、イーサネット（登録商標）、ＳＡＴＡ（Ｓｅｒｉａｌ ＡＴＡ）、ＰＣＩ ＥｘｐｒｅｓｓおよびＩＥＥＥ１３９４等の規格が用いられる。無線通信には、たとえば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、ＩＥＥＥ８０２．１１および４Ｇ等が用いられる。図２に示した例では、通信Ｉ／Ｆ２４は、ＰＣ６１に接続されている。

ここで、信号処理部２１の各機能の詳細を説明する。

取得部２１１は、送受信コントローラー１４を介して、所定期間における電磁波情報を取得する。この電磁波情報は、所定期間において、複数のアンテナ素子ｒ各々に受信された電磁波に関する情報である。

図６は、所定のアンテナ素子ｒに受信された電磁波に関する電磁波情報の一例を表している。電磁波情報は、たとえば、アンテナ素子ｒにより受信された電磁波に対応する受信電圧に関する情報である。この受信電圧は、心臓９１の拡張および収縮に伴って変化する。取得部２１１は、たとえば、各アンテナ素子ｒの各時間における受信電圧に関する情報を取得する。

選択部２１２は、複数のアンテナ素子ｒから、第１アンテナ素子（後述の図８の第１アンテナ素子ｒ_Ｈ）および第２アンテナ素子（後述の図８の第２アンテナ素子ｒ_Ｌ）を選択する。第１アンテナ素子は、患者９０の心拍波形を生成して心臓が拍出する血液量を推定するためのアンテナ素子ｒであり、第２アンテナ素子は、患者９０の呼吸に関する呼吸情報を得るためのアンテナ素子ｒである。選択部２１２は、たとえば、取得部２１１により取得された電磁波情報に基づいて、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子を選択する。たとえば、呼吸（吸気または呼気）に伴う所定期間における受信電圧のベースラインの変動量が比較的小さいアンテナ素子ｒ（たとえば、後述の図７（Ａ）参照）を第１アンテナ素子に、受信電圧のベースラインの変動量が比較的大きいアンテナ素子ｒ（たとえば、後述の図１０参照）を第２アンテナ素子に、各々選択してもよい。

図７（Ａ）は受信電圧のベースラインの一例を表し、図７（Ｂ）は図７（Ａ）に示した部分Ｐの拡大図である。受信電圧は、心臓９１の拡張および収縮に加え、様々な要因で変化する（図７（Ｂ））。受信電圧のベースラインは、所定の時間毎の受信電圧の平均値Ａｖで表される。この所定の時間は、患者９０の心周期の整数倍、たとえば、心拍波形の１～１０拍分の平均値から算出する。なお、呼吸の周期に鑑み、より長く平均値を取得してもよい。

図８は、患者９０の心臓９１近傍に配置された受信部１２の一例を表している。患者９０の心臓９１により近い位置に配置されたアンテナ素子ｒ２５は、患者９０の呼吸の影響を受けにくく、高い精度で心臓９１に関する情報（具体的には、心拍波形）を得ることができる。なお、アンテナ素子ｒにより取得された情報が心臓９１に関する情報とともに呼吸情報を含んでいても、フィルタ処理により心拍波形を抽出できることから、アンテナ素子ｒ２５のみではなく、複数のアンテナ素子ｒを選択し、心臓に関する情報（具体的には心拍波形）を平均化してもよい。これにより、心臓に関する情報の精度を向上させることが可能となる。

一方、患者９０の肺（図示せず）により近い位置に配置されたアンテナ素子ｒ（アンテナ素子ｒ１、ｒ２、ｒ６、ｒ７等）は、患者９０の呼吸の影響を受けやすく、高い精度で呼吸情報を得ることができる。後述するように、発明者らは、呼吸に伴う空気容量の変化に起因して、吸気期間Ｔ_ｉの受信電圧のベースラインが、呼気期間Ｔ_ｅの受信電圧のベースラインよりも大きくなることを見出しており（後述の図９参照）、患者９０の肺により近い位置に配置されたアンテナ素子ｒでは、この呼吸に伴う受信電圧のベースラインの変動量がより大きくなることを確認している。したがって、選択部２１２が、呼吸（吸気または呼気）にともなう受信電圧のベースラインの変動量が小さいアンテナ素子ｒ（たとえば、アンテナ素子ｒ２５）を第１アンテナ素子ｒ_Ｈに選択し、受信電圧のベースラインの変動量がより大きいアンテナ素子ｒ（たとえば、アンテナ素子ｒ１、ｒ２、ｒ６、ｒ７等）を第２アンテナ素子ｒ_Ｌに選択することにより、測定装置１０００により測定される患者９０の心拍波形および呼吸情報の精度を向上させることが可能となる。

選択部２１２は、第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌを１つずつ選択してもよく、複数選択してもよい。第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌのうちの一方が、１つであり、他方が複数であってもよい。選択部２１２により選択される第１アンテナ素子ｒ_Ｈの数は、全てのアンテナ素子ｒの数の５０％以上であることが好ましい。これにより、より高い精度で患者９０の心臓９１に関する情報を取得することができ、より正確に心拍出量および一回拍出量等を推定することができる。

波形生成部２１３は、取得部２１１により取得された電磁波情報に基づいて、より具体的には、選択部２１２により選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈの受信電圧に基づいて、所定期間における患者９０の心拍に関する心拍波形（送信アンテナから照射された電磁波に対し、それを受け取った受信アンテナが作り出す電圧の波形）を生成する（後述の図１０参照）。

呼吸状態推定部２１４は、患者９０の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、より具体的には、選択部２１２により選択された第２アンテナ素子ｒ_Ｌの受信電圧に基づいて、所定期間における患者９０の呼気期間（後述の図９の呼気期間Ｔｅ）および吸気期間を推定する。吸気期間は、患者９０が息を吸っている期間であり、呼気期間（後述の図９の吸気期間Ｔｉ）は、患者９０が息を吐いている期間である。呼吸状態推定部２１４では、患者９０が医師等の指示に応じて、大きく息を吸ったタイミングに合わせて、吸気期間の開始時点を推定してもよい。

図９は、各時間における第２アンテナ素子ｒ_Ｌの受信電圧の一例を表している。発明者らは、患者９０の吸気期間Ｔｉでは、呼気期間Ｔｅに比べて受信電圧のベースラインが上昇することを確認している。呼吸状態推定部２１４は、たとえば、第２アンテナ素子ｒ_Ｌの受信電圧のベースラインがより高い期間を吸気期間Ｔｉ、より低い期間を呼気期間Ｔｅと推定する。

呼吸状態推定部２１４は、第２アンテナ素子ｒ_Ｌから取得される情報に加えて、外部の呼吸計測装置によって測定される患者９０の呼吸に関する計測情報を用いて、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定してもよい。この呼吸計測装置は、たとえば、スパイロメーター等であり、患者９０の呼吸量を定量的に測定できる装置であることが好ましい。

心拍出量推定部２１５は、取得部２１１により取得された電磁波情報に基づいて、患者９０の心臓９１から拍出される血液量を推定する。具体的には、心拍出量推定部２１５は、波形生成部２１３により生成された患者９０の心拍波形に基づいて患者９０の心拍出量を推定する。心拍出量推定部２１５は、さらに、この心拍出量と、呼吸状態推定部２１４により推定された患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉとに基づいて、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉ各々における一回拍出量または心拍出量を推定する。心拍出量推定部２１５は、さらに、患者９０の一回拍出量変動を推定することが好ましい。

図１０は、波形生成部２１３および呼吸状態推定部２１４によって得られた所定期間における患者９０の心拍波形と、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉとを表している。送信部１１から送信されたマイクロ波は、送信部１１と受信部１２との間に存在する血液を透過する際に損失が生じ、その血液の量に応じて減衰して受信部１２に到達し、受信電圧を生じさせる。したがって、送信部１１と受信部１２との間の血液量が多い時間帯では受信電圧は小さく検出され、血液量が小さい時間帯では、受信電圧は大きく検出されることから、受信電圧の振幅Ａｅ、Ａｉは、一回拍出量に応じた値となる。よって、心拍出量推定部２１５は、受信電圧の振幅に基づいて、心拍出量を推定することができる。第１アンテナ素子ｒ_Ｈが複数選択された場合は、各第１アンテナ素子ｒ_Ｈに関する波形に基づいて心拍出量を推定し、推定した心拍出量の平均値を心拍出量とする。心拍出量推定部２１５は、たとえば、呼気期間Ｔｅにおける心拍波形の振幅Ａｅおよび吸気期間Ｔｉにおける心拍波形の振幅Ａｉに基づいて、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉ各々における一回拍出量または心拍出量と、一回拍出量変動とを推定する。

本実施形態では、上記のように、波形生成部２１３、心拍出量推定部２１５および呼吸状態推定部２１４によって、所定期間における患者９０の心拍波形が生成され、心拍出量が推定されるとともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。したがって、患者９０の心臓から拍出される血液量に関する情報および呼吸に関する情報を含む一回拍出量変動等を推定することができる。

心拍出量推定部２１５は、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉの少なくとも一方における一回拍出量または心拍出量を推定してもよく、一回拍出量および心拍出量をともに推定してもよい。心拍出量推定部２１５は、心拍出量および一回拍出量の少なくとも一方の呼吸性変動値を推定することが好ましい。

出力部２１６は、心拍出量推定部２１５によって推定された推定結果に関する情報を、たとえば、液晶パネル５１等に表示すること等によって出力する。

〔信号処理部２１の処理方法〕
図１１は、信号処理部２１による処理の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ１０１）
まず、信号処理部２１は、受信部１２によって受信された電磁波に関する電磁波情報を取得する。具体的には、制御部２０が、送信部１１に電磁波の送信を指示するとともに、受信部１２に電磁波の受信を指示することにより、受信部１２に電磁波が受信される。信号処理部２１は、複数のアンテナ素子ｒ各々の電磁波情報を取得する。

（ステップＳ１０２）
次に、信号処理部２１は、ステップＳ１０１で取得した電磁波情報に基づいて、受信部１２の複数のアンテナ素子ｒから、第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌを選択する。具体的には、信号処理部２１は、呼吸（吸気または呼気）にともなう各アンテナ素子ｒの受信電圧のベースラインの変動量に基づいて、第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌを選択する。

（ステップＳ１０３）
次に、信号処理部２１は、ステップＳ１０２で選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈの電磁波情報、具体的には、第１アンテナ素子ｒ_Ｈの受信電圧に基づいて、所定期間における患者９０の心拍に関する心拍波形を生成するとともに、生成した心拍波形に基づいて心拍出量を推定する。

（ステップＳ１０４）
続いて、信号処理部２１は、ステップＳ１０２で選択された第２アンテナ素子ｒ_Ｌの電磁波情報、具体的には、第２アンテナ素子ｒ_Ｌの受信電圧のベースラインの上昇および下降に基づいて、所定期間における患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定する。

（ステップＳ１０５）
次いで、信号処理部２１は、ステップＳ１０３で推定した心拍出量と、ステップＳ１０４で推定した患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉとに基づいて、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉ各々における一回拍出量または心拍出量と、一回拍出量変動とを推定する。

（ステップＳ１０６）
この後、信号処理部２１は、ステップＳ１０５で推定した推定結果を液晶パネル５１等に表示することにより出力し、処理を終了する。

〔測定装置１０００の作用効果〕
本実施形態の測定装置１０００では、信号処理部２１が波形生成部２１３、心拍出量推定部２１５および呼吸状態推定部２１４として機能するので、所定期間において、患者９０の心拍出量が推定されるとともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。したがって、患者９０の心臓から拍出される血液量に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能となり、たとえば、一回拍出量変動等を推定することができる。以下、この作用効果について説明する。

一回拍出量変動は、以下のように、臨床上、有用な指標である。

一回拍出量変動は、呼気期間の一回拍出量と吸気期間の一回拍出量との変化率であり、輸液反応性を評価するための指標となり得る。たとえば、一回拍出量変動が１０％以上～１５％以上であるとき、循環血液量が不足傾向であり、輸液反応性が有ると評価できる。これにより、医師等は、患者への輸液の実施または輸液の追加等が有効な治療であると判断することができる。一方、一回拍出量変動が１０％よりも低いとき、循環血液量は十分であり、輸液反応性が無いと評価できる。これにより、医師等は、患者に対し、輸液以外での治療（たとえば、強心剤または血管拡張剤等の薬剤）が必要であると判断することができる。このように、一回拍出量変動は、有効な治療法を決定するうえで重要な値となり得る。

たとえば、測定装置の信号処理部が、患者の呼気期間および吸気期間を推定しない場合、測定装置は、このような臨床上、有用な指標となり得る一回拍出量変動等を推定することはできない。

これに対し、測定装置１０００では、信号処理部２１が波形生成部２１３および呼吸状態推定部２１４として機能するので、所定期間において、患者９０の心拍出量が推定されるとともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。これにより、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉ各々の心拍出量および一回拍出量を推定することが可能となり、ひいては、一回拍出量変動等の臨床上の有用な指標を推定することができる。

また、測定装置１０００では、受信部１２により受信された電磁波に対応する受信電圧に基づいて、患者９０の心拍波形が生成されるとともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。具体的には、受信電圧のベースラインに基づいて、したがって、患者の呼気期間および吸気期間を推定するために、外部の呼吸状態計測装置を用いる必要がなく、簡便に、一回拍出量変動等を推定することができる。

また、測定装置１０００では、受信部１２が複数のアンテナ素子ｒを含んでいるので、心拍波形を生成するための第１アンテナ素子ｒ_Ｈと、呼吸情報を得るための第２アンテナ素子ｒ_Ｌとを選択することができる。これにより、高い精度で、患者９０の心拍に関する情報および呼吸に関する情報を得ることができ、一回拍出量変動等をより正確に推定することが可能となる。

たとえば、患者９０が心不全患者であるとき、起座呼吸および心房細動等に起因して、受信部１２で生成される電磁波情報が複雑になりやすい。このように、複雑な電磁波情報であっても、測定装置１０００では、第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌによって、患者９０の心臓９１に関する情報と、肺に関する情報とに分けられる。したがって、測定装置１０００では、患者９０が心不全患者であるときにも、高い精度で、患者９０の心拍に関する情報および呼吸に関する情報を得ることが可能となる。

また、測定装置１０００では、受信部１２により受信された電磁波を用いて、患者９０の心拍波形が生成されるので、非侵襲的に、患者９０の負担を軽減して心拍出量および一回拍出量を推定することができる。

以上説明したように、本実施形態に係る測定装置１０００では、所定期間において、患者９０の心拍波形が生成されるとともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。したがって、生体の心拍に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能となる。これにより、たとえば、１回心拍出量変動等の臨床上の有用な指標を推定することができる。

以下、上記実施形態で説明した測定装置の変形例を説明する。なお、以下では、説明の重複を避けるため、上記実施形態で説明した測定装置の各構成と同様の構成については詳細な説明を省略する。

＜変形例１＞
図１２は、変形例１に係る測定装置１０００の信号処理部２１の機能構成の一例を表している。この信号処理部２１は、取得部２１１、選択部２１２、波形生成部２１３、呼吸状態推定部２１４、心拍出量推定部２１５および出力部２１６に加えて、評価部３１１および輸液量決定部３１２として機能する。この点を除き、変形例１に係る測定装置１０００は、上記実施形態で説明した測定装置１０００と同様の構成を有しており、同様の作用効果を奏する。

評価部３１１は、心拍出量推定部２１５により推定された一回拍出量変動に基づいて、患者９０の輸液反応性の有無を評価する。評価部３１１は、たとえば、一回拍出量変動が１０％以上～１５％以上であるとき、患者９０の輸液反応性が有ると評価し、一回拍出量変動１０％よりも低いとき、患者９０の輸液反応性が無いと評価する。

輸液量決定部３１２は、評価部３１１により評価された患者９０の輸液反応性の有無に基づいて、患者９０への輸液量を決定する。輸液量決定部３１２は、たとえば、予め制御部２０に入力された患者９０への現在の輸液量と、評価部３１１により評価された患者９０の輸液反応性の有無とに基づいて、患者９０への今後の輸液量を決定する。たとえば、評価部３１１が、患者９０の輸液反応性が有ると評価したとき、輸液量決定部３１２は、現在よりも増加させて輸液量を決定する。一方、評価部３１１が、患者９０の輸液反応性が無いと評価したとき、輸液量決定部３１２は、現在よりも減少させて輸液量を決定する。あるいは、輸液量決定部３１２は、輸液の停止（輸液量ゼロ）を決定してもよい。輸液量決定部３１２により決定された輸液量に関する情報は、たとえば、液晶パネル５１等に表示されることによって出力されてもよく、あるいは、輸液ポンプ等に出力されてもよい。輸液ポンプは、測定装置１０００から出力された輸液量に関する情報に基づいて、患者９０への輸液を行ってもよい。

図１３は、このような信号処理部２１による処理の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ２０１～Ｓ２０５）
まず、信号処理部２１は、上記実施形態で説明したステップＳ１０１～Ｓ１０５と同様にして、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉ各々における一回拍出量または心拍出量と、一回拍出量変動とを推定する。

（ステップＳ２０６）
次に、信号処理部２１は、ステップＳ２０５で推定された一回拍出量変動に基づいて、患者９０の輸液反応性を評価する。たとえば、一回拍出量変動が１０％以上であるとき（ステップＳ２０６：ＹＥＳ）、信号処理部２１は患者９０の輸液反応性が有ると評価し、処理をステップＳ２０７に進める。一方、一回拍出量変動が１０％未満であるとき（ステップＳ２０６：ＮＯ）、信号処理部２１は患者９０の輸液反応性が無いと評価し、処理をステップＳ２０８に進める。

（ステップＳ２０７）
ステップＳ２０６で、患者９０の輸液反応性が有ると評価されたとき、信号処理部２１は、現在よりも増加させて、患者９０へ輸液量を決定する。

（ステップＳ２０８）
ステップＳ２０６で、患者９０の輸液反応性が無いと評価されたとき、信号処理部２１は、現在よりも減少させて、患者９０への輸液量を決定、あるいは、輸液を停止することを決定する。

（ステップＳ２０９）
信号処理部２１は、ステップＳ２０７またはステップＳ２０８で輸液量を決定した後、この輸液量に関する情報を出力して、処理を終了する。信号処理部２１は、輸液量に関する情報とともに、ステップＳ２０５で推定した推定結果を出力してもよい。

このような変形例に係る測定装置１０００では、上記実施形態で説明したのと同様に、所定期間において、患者９０の心臓９１から拍出される血液量が推定されるとともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。したがって、生体の心臓から拍出される血液量に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能となる。

さらに、この測定装置１０００では、患者９０の輸液反応性が評価され、患者９０への輸液量が決定されるので、医師等の負担をより軽減することが可能となる。

＜変形例２＞
図１４は、変形例２に係る測定装置１０００の信号処理部２１の機能構成の一例を表している。この信号処理部２１は、取得部２１１、選択部２１２、波形生成部２１３、呼吸状態推定部２１４、心拍出量推定部２１５および出力部２１６に加えて、判断部４１１および方向決定部４１２として機能する。この点を除き、変形例２に係る測定装置１０００は、上記実施形態で説明した測定装置１０００と同様の構成を有しており、同様の作用効果を奏する。

判断部４１１は、たとえば、現在の受信部１２の設置位置が適切か否かを判断する。判断部４１１は、送信部１１および受信部１２の少なくとも一方の設置位置が適切か否かを判断すればよい。判断部４１１は、たとえば、選択部２１２により選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈまたは第２アンテナ素子ｒ_Ｌの数が、全てのアンテナ素子ｒの数に占める割合に基づいて、現在の受信部１２の設置位置が適切か否かを判断する。たとえば、選択部２１２により選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈの数が、全てのアンテナ素子ｒの数に占める割合（以下、単に、第１アンテナ素子ｒ_Ｈの割合という。）が５０％以上であるとき、判断部４１１は、現在の受信部１２の設置位置が適切であると判断する。一方、選択部２１２により選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈの割合が５０％未満であるとき、判断部４１１は、現在の受信部１２の設置位置が適切でないと判断する。

方向決定部４１２は、判断部４１１により現在の受信部１２の設置位置が適切でないと判断されたとき、適切な設置位置への受信部１２の移動方向を決定する。方向決定部４１２は、送信部１１の移動方向を決定してもよく、送信部１１および受信部１２の移動方向を決定してもよい。方向決定部４１２は、たとえば、所定期間における各アンテナ素子ｒの受信電圧のベースラインの変動量に基づいて、移動方向を決定する。方向決定部４１２により決定された送信部１１または受信部１２の移動方向に関する情報は、たとえば、液晶パネル５１等に表示されることによって出力される。あるいは、測定装置１０００は、方向決定部４１２により決定された送信部１１または受信部１２の移動方向に応じて、送信部１１または受信部１２を動かす駆動部を有していてもよい。

図１５は、このような信号処理部２１による処理の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ３０１、Ｓ３０２）
まず、信号処理部２１は、上記実施形態で説明したステップＳ１０１、Ｓ１０２と同様にして、受信部１２の複数のアンテナ素子ｒから、第１アンテナ素子ｒ_Ｈまたは第２アンテナ素子ｒ_Ｌを選択する。

（ステップＳ３０３）
次に、信号処理部２１は、ステップＳ３０２で選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈの割合に基づいて、現在の受信部１２の設置位置が適切か否かを判断する。たとえば、信号処理部２１は、ステップＳ３０２で選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈの割合が５０％以上であるとき、現在の受信部１２の設置位置が適切であると判断し（ステップＳ３０３：ＹＥＳ）、処理をステップ３０６に進める。一方、ステップＳ３０２で選択された第１アンテナ素子ｒ_Ｈの割合が５０％未満であるとき、現在の受信部１２の設置位置が適切でないと判断し（ステップＳ３０３：ＮＯ）、処理をステップ３０４に進める。

（ステップＳ３０４、Ｓ３０５）
ステップＳ３０３で、現在の受信部１２の設置位置が適切でないと判断されたとき、信号処理部２１は、適切な設置位置への受信部１２の移動方向を決定した後（ステップＳ３０４）、決定した移動方向に関する情報を出力する（ステップＳ３０５）。信号処理部２１は、たとえば、この移動方向に関する情報を液晶パネル５１等に表示することによって出力し、医師等の使用者は、液晶パネル５１等に表示された移動方向に関する情報にしたがって、受信部１２を移動させる。この後、信号処理部２１は、ステップＳ３０１の処理に戻り、受信部１２から電磁波情報を取得する。

（ステップＳ３０６～Ｓ３０９）
ステップＳ３０３で、現在の受信部１２の設置位置が適切であると判断されたとき、信号処理部２１は、上記実施形態で説明したステップＳ１０３～Ｓ１０６と同様にして、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉ各々における一回拍出量または心拍出量と、一回拍出量変動とを推定し、この推定結果を出力することにより、処理を終了する。

このような変形例に係る測定装置１０００では、上記実施形態で説明したのと同様に、所定期間において、患者９０の心臓９１から拍出される血液量とともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。したがって、生体の心臓から拍出される血液量に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能となる。

さらに、この測定装置１０００では、送信部１１および受信部１２の少なくとも一方の設置位置について、適切か否かが評価されるので、より適切な位置で患者９０の心臓９１および肺に関する情報を取得することが可能となる。これにより、より正確に、一回拍出量変動等を推定することができる。

＜変形例３＞
図１６は、変形例３に係る測定装置１０００の信号処理部２１の機能構成の一例を表している。この信号処理部２１は、取得部２１１、選択部２１２、波形生成部２１３、呼吸状態推定部２１４、心拍出量推定部２１５および出力部２１６に加えて、設計部５１１およびフィルタ波形生成部５１２として機能する。この点を除き、変形例３に係る測定装置１０００は、上記実施形態で説明した測定装置１０００と同様の構成を有しており、同様の作用効果を奏する。

設計部５１１は、患者９０の心拍波形を生成するためのフィルタを設計する。このフィルタは、たとえば、患者９０の呼吸に関する周波数および患者９０の心拍に関する周波数を用いて設計される。患者９０の呼吸に関する周波数および患者９０の心拍に関する周波数は、たとえば、信号処理部２１が取得した電磁波情報から算出される。このフィルタをかけることにより、電磁波情報から、患者９０の呼吸に関する情報が除去されるとともに、患者９０の心拍に関する情報が抽出される。

フィルタ波形生成部５１２は、設計部５１１により設計されたフィルタを用いて、心拍波形を生成する。たとえば、フィルタ波形生成部５１２は、第１アンテナ素子ｒ_Ｈにより受信された電磁波に基づく電磁波情報を、フィルタにかけることにより、心拍波形を生成する。

図１７は、このような信号処理部２１による処理の一例を示すフローチャートである。

（ステップＳ４０１～Ｓ４０３）
まず、信号処理部２１は、上記実施形態で説明したステップＳ１０１、Ｓ１０２と同様にして、受信部１２の複数のアンテナ素子ｒから、第１アンテナ素子ｒ_Ｈまたは第２アンテナ素子ｒ_Ｌを選択する（ステップＳ４０１、Ｓ４０２）。次いで、信号処理部２１は、上記実施形態で説明したステップＳ１０４と同様にして、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定する（ステップＳ４０３）。

（ステップＳ４０４）
次に、信号処理部２１は、ステップＳ４０１で取得した電磁波情報を用いてフィルタを設計する。

（ステップＳ４０５）
続いて、信号処理部２１は、第１アンテナ素子ｒ_Ｈにより受信された電磁波情報に、ステップＳ４０４で設計したフィルタをかけることにより、患者９０の心拍波形を生成する。

（ステップＳ４０６、Ｓ４０７）
この後、信号処理部２１は、上記実施形態で説明したステップＳ１０５、Ｓ１０６と同様にして、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉ各々における一回拍出量または心拍出量と、一回拍出量変動とを推定し、この推定結果を出力することにより、処理を終了する。

このような変形例に係る測定装置１０００では、上記実施形態で説明したのと同様に、所定期間において、患者９０の心拍波形が生成されるとともに、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉが推定される。したがって、患者９０の心拍に関する情報とともに、呼吸に関する情報を得ることが可能となる。

さらに、この測定装置１０００では、患者９０の心拍波形を生成するためのフィルタが設計され、このフィルタを用いて、心拍波形が生成されるので、より高い精度で、患者９０の心拍に関する情報を得ることができる。

＜その他の変形例＞
本発明に係る測定装置の構成は、上述の実施形態および変形例で説明した測定装置１０００の構成に限られず、特許請求の範囲内において、種種改変することができる。

たとえば、上記実施形態では、１つのアンテナ素子ｔ１を有する送信部１１と、複数のアンテナ素子ｒを有する受信部１２とを含む測定装置１０００について説明したが、送信部１１および受信部１２の構成は、これに限定されない。

図１８（Ａ）（Ｂ）および図１９（Ａ）（Ｂ）は、送信部１１および受信部１２の構成の他の例を表している。たとえば、測定装置１０００は、複数のアンテナ素子ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔｘを有する送信部１１と、複数のアンテナ素子ｒ１，ｒ２，ｒ３・・・ｒｘを有する受信部１２とを含んでいてもよい（図１８（Ａ）（Ｂ））。あるいは、測定装置１０００は、複数のアンテナ素子ｔ１，ｔ２，ｔ３・・・ｔｘを有する送信部１１と、１つのアンテナ素子ｒ１を有する受信部１２とを含んでいてもよい（図１９（Ａ）（Ｂ））。

上記実施形態で説明したように、測定装置１０００が、１つのアンテナ素子ｔ１を有する送信部１１と、複数のアンテナ素子ｒを有する受信部１２とを含むことにより、送信される電磁波の位置が安定し、制御部２０が安定して電磁波情報を取得することができる。

また、上記実施形態では、第１アンテナ素子と第２アンテナ素子が選択された後に、改めて第１アンテナ素子と第２アンテナ素子を用いて取得した波形に基づいて一回拍出量変動等を推定したが、第１アンテナ素子および第２アンテナ素子により既に取得した波形に基づいて一回拍出量変動等を推定してもよい。

また、上記実施形態では、信号処理部２１（より具体的には、呼吸状態推定部２１４）が、受信電圧のベースラインに基づいて、患者９０の呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定する例について説明したが、信号処理部２１は、他の方法を用いて呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定してもよい。たとえば、呼吸に関する波形の振幅強度等に基づいて、複数のアンテナ素子から肺の影響を大きく受ける素子を選別、併せて心臓由来の波形を取得できる素子を選別し（肺に近いアンテナ素子程、肺由来の波形幅は大きくなる）、呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定してもよい。あるいは、スパイロメーター等の外部の呼吸計測装置から取得した情報を用いて呼気期間Ｔｅおよび吸気期間Ｔｉを推定してもよい。

また、上記実施形態では、信号処理部２１（より具体的には、選択部２１２）が、呼吸（吸気または呼気）にともなう受信電圧のベースラインの変動量に基づいて、第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌを選択する例について説明したが、信号処理部２１は、他の方法を用いて第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌを選択してもよい。たとえば、信号処理部２１は、取得した電磁波情報に対応する波形の振幅、自己相関係数または波形面積（振幅の時間積分値）等に基づいて、第１アンテナ素子ｒ_Ｈおよび第２アンテナ素子ｒ_Ｌを選択してもよい。

また、上記実施形態では、信号処理部が取得する電磁波情報がアンテナ素子の受信電圧である例について説明したが、電磁波情報は、アンテナ素子が受信した電磁波に関する他の情報であってもよい。

また、上記実施形態では、測定装置が患者の心拍出量および一回拍出量を推定する例について説明したが、測定装置は、心係数等を推定してもよく、他の心臓から拍出される血液量に関する指標を推定してもよい。

また、測定装置は、それぞれ上記の構成要素以外の構成要素を含んでいてもよく、あるいは、上記の構成要素のうちの一部が含まれていなくてもよい。

また、送信部１１、受信部１２および制御部２０は、それぞれ、複数の装置によって構成されてもよく、あるいはこれらの一部が単一の装置によって構成されてもよい。

また、各構成が有する機能は、他の構成によって実現されてもよい。たとえば、送信部１１および受信部１２が有する各機能の一部または全部が制御部２０によって実現されてもよく、制御部２０の各機能の一部または全部が送信部１１または受信部１２が有する各機能の一部または全部によって実現されてもよい。

また、上記の実施形態および変形例におけるフローチャートの処理単位は、各処理の理解を容易にするために、主な処理内容に応じて分割したものである。処理ステップの分類の仕方によって、本願発明が制限されることはない。各処理は、さらに多くの処理ステップに分割することもできる。また、１つの処理ステップが、さらに多くの処理を実行してもよい。

上述した実施形態に係る測定装置における各種処理を行う手段および方法は、専用のハードウェア回路、またはプログラムされたコンピューターのいずれによっても実現することが可能である。上記プログラムは、たとえば、フレキシブルディスクおよびＣＤ－ＲＯＭ等のコンピューター読み取り可能な記録媒体によって提供されてもよいし、インターネット等のネットワークを介してオンラインで提供されてもよい。この場合、コンピューター読み取り可能な記録媒体に記録されたプログラムは、通常、ハードディスク等の記憶部に転送され記憶される。また、上記プログラムは、単独のアプリケーションソフトとして提供されてもよいし、測定装置の一機能としてその装置のソフトウエアに組み込まれてもよい。

１０００ 測定装置、
１１ 送信部、
１１０ 基板、
１１１ 電磁波生成部、
１１２ 素子切替部、
１１３ アンテナアレイ（送信側）、
ｔ１～ｔｘ アンテナ素子（送信側）、
１２ 受信部、
１２０ 基板、
１２１ アンテナアレイ（受信側）、
１２２ 素子切替部、
１２３ サンプリング部、
１３ 信号ケーブル、
１４ 送受信コントローラー、
２０ 制御部、
２１ 信号処理部、
２２ 記憶部、
２３ 入出力Ｉ／Ｆ、
２４ 通信Ｉ／Ｆ、
５１ 液晶パネル、
６１ ＰＣ。

Claims (21)

1. 生体の対象部位に向けて所定の波長域の電磁波を送信する送信部と、
   前記送信部から送信されて前記生体の前記対象部位および／または前記対象部位近傍を透過した前記電磁波を受信する受信部と、
   前記受信部により受信された所定期間の前記電磁波に関する電磁波情報を取得する取得部と、
   前記取得部により取得された前記電磁波情報に基づいて、前記生体の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、
   前記生体の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、前記所定期間における前記生体の呼気期間および吸気期間を推定する呼吸状態推定部と
   を備える測定装置。
2. 前記呼吸情報は、前記取得部により取得された前記電磁波情報を含む請求項１に記載の測定装置。
3. 前記呼吸状態推定部は、前記受信部により受信された前記電磁波に対応する受信電圧に基づいて、前記生体の前記呼気期間および前記吸気期間を推定する請求項１または２に記載の測定装置。
4. 前記心拍出量推定部は、前記電磁波情報と、前記呼吸状態推定部により推定された前記生体の呼気期間および前記吸気期間とに基づいて、前記生体の呼気期間および前記吸気期間の少なくとも一方における前記生体の心臓から拍出される血液量を推定する請求項１～３のいずれか１項に記載の測定装置。
5. 前記心拍出量推定部は、さらに、前記生体の一回拍出量の呼吸性変動値を推定する請求項４に記載の測定装置。
6. 前記心拍出量推定部により推定された前記呼吸性変動値に基づいて、前記生体の輸液反応性を評価する評価部をさらに有する請求項５に記載の測定装置。
7. 前記評価部により評価された前記生体の輸液反応性に基づいて、前記生体への輸液量を決定する輸液量決定部をさらに有する請求項６に記載の測定装置。
8. 前記送信部および前記受信部の少なくとも一方は、互いに異なる位置に配置された複数のアンテナ素子を含み、
   各々の前記アンテナ素子によって前記電磁波情報が生成される請求項１～７のいずれか１項に記載の測定装置。
9. 複数の前記アンテナ素子のうち、オン状態とする前記アンテナ素子を順に切り替える素子切替部をさらに有する請求項８に記載の測定装置。
10. 前記素子切替部は、オン状態とする前記アンテナ素子を、１ミリ秒以下の間隔で切り替える請求項９に記載の測定装置。
11. 複数の前記アンテナ素子から、前記心臓から拍出される血液量を推定するための第１アンテナ素子と、前記呼吸情報を得るための第２アンテナ素子とを選択する選択部をさらに有する請求項８～１０のいずれかに記載の測定装置。
12. 前記受信部が、複数の前記アンテナ素子を含む請求項１１に記載の測定装置。
13. 前記選択部は、各々の前記アンテナ素子により受信された前記電磁波に対応する受信電圧のベースラインの変動量に基づいて、前記第１アンテナ素子と前記第２アンテナ素子とを選択する請求項１１に記載の測定装置。
14. 前記選択部により選択された前記第１アンテナ素子または前記第２アンテナ素子の数が、全ての前記アンテナ素子の数に占める割合に基づいて、前記送信部および前記受信部の少なくとも一方の設置位置が適切か否かを判断する判断部をさらに有する請求項１１～１３のいずれか１項に記載の測定装置。
15. 前記判断部により前記送信部および前記受信部の少なくとも一方の設置位置が適切でないと判断されたとき、前記送信部および前記受信部の少なくとも一方の適切な設置位置への移動方向を決定する方向決定部をさらに有する請求項１４に記載の測定装置。
16. 前記取得部により取得された前記電磁波情報を用いて、前記生体の心拍波形を生成するためのフィルタを設計する設計部をさらに有する請求項１２または１３に記載の測定装置。
17. 前記選択部により選択された前記第１アンテナ素子を用いて取得された前記電磁波に関する電磁波情報および前記選択部により選択された前記第２アンテナ素子を用いて取得された前記電磁波に関する電磁波情報に基づいて、前記生体の一回拍出量の呼吸性変動値を推定する、請求項１１～１６のいずれかに記載の測定装置。
18. 前記呼吸情報は、呼吸計測装置により測定された前記生体の呼吸に関する計測情報を含む請求項１～１７のいずれか１項に記載の測定装置。
19. 前記電磁波はマイクロ波である請求項１～１８のいずれか１項に記載の測定装置。
20. 生体の対象部位に向けて所定の波長域の電磁波を送信することと、
    前記生体の前記対象部位および／または前記対象部位近傍を透過した前記電磁波を受信することと、
    受信された所定期間の前記電磁波に関する電磁波情報を取得することと、
    取得された前記電磁波情報に基づいて、前記生体の心臓から拍出される血液量を推定することと、
    前記生体の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、前記所定期間における前記生体の呼気期間および吸気期間を推定することと
    を含む測定方法。
21. 生体の対象部位に向けて送信され、かつ、前記生体の前記対象部位および／または前記対象部位近傍を透過して受信された所定の波長域の電磁波に関する電磁波情報を取得することと、
    取得された前記電磁波情報に基づいて、前記生体の心臓から拍出される血液量を推定することと、
    前記生体の呼吸に関する呼吸情報に基づいて、前記所定期間における前記生体の呼気期間および吸気期間を推定することと
    を含む処理をコンピューターに実行させるための測定プログラム。