WO2012073900A1 - 圧迫深度計算システムおよび圧迫深度計算方法 - Google Patents

圧迫深度計算システムおよび圧迫深度計算方法 Download PDF

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depth calculation
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神鳥　明彦
緒方　邦臣
龍三 川畑
佑子 佐野
崇子 溝口
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株式会社日立製作所
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    • A61H2230/04—Heartbeat characteristics, e.g. E.G.C., blood pressure modulation

Definitions

  • the present invention relates to a technique for calculating (calculating) a compression depth which is the size (depth) of a dent of a compressed (forced) object.
  • CPR Cardio-Pulmonary Resuscitation
  • a large amount of oxygen is required for the normal activity of a human brain consisting of more than 10 billion brain cells.
  • the supply of oxygen to the brain is interrupted for more than 4 minutes, many brain cells die and even if the victim's life can be maintained, serious brain damage remains. Therefore, CPR that revives cardiopulmonary function and quickly resumes oxygen supply to the brain is very important for victims whose cardiopulmonary function has stopped.
  • chest compression among the above-described specific methods in CPR.
  • it is determined whether or not the chest is sufficiently released by comparing an output from a force sensor or an acceleration sensor with a predetermined threshold.
  • chest compression is appropriate.
  • relevant authorities in Japan and abroad recommend that, for example, about 3.8 to 5.1 cm if the victim is an adult. If the compression depth is too small, the heart massage effect is weak. If the compression depth is too large, the sternum may be damaged.
  • the compression depth cannot be obtained with high accuracy. This is because, in the prior art, the compression depth is obtained by second-order integration of the acceleration of the compression operation or first-order integration of the speed, and the method using such integration increases the error. Because.
  • Patent Document 1 described above has a description that “the compression depth at the time of CPR can be estimated by converting the output of the force sensor into the estimated compression depth using the estimated extension degree”. There is no specific description (see paragraph 0016 of Patent Document 1), and this is not a clue for obtaining the compression depth with high accuracy.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to calculate the compression depth easily and with high accuracy.
  • the present invention provides a compression depth calculation system for calculating a compression depth that is a size of a dent caused by the compression of a compressed object
  • the compression depth calculation system includes the object.
  • a compression depth calculation device that calculates the compression depth based on information from the measurement device.
  • the measurement apparatus includes an acceleration sensor that detects an acceleration of a movement of the compression portion in the object, and a magnetic sensor or a pressure sensor that outputs information corresponding to the size of the compression on the compression portion in the object.
  • the compression depth calculation device creates a second-order differential waveform that is a waveform of acceleration of movement of the compression portion by performing second-order differentiation on the storage unit that stores information and information acquired from the magnetic sensor or the pressure sensor.
  • a second-order differential waveform creation unit that compares the created second-order differential waveform with an acceleration waveform based on acceleration information acquired from the acceleration sensor, and outputs a comparison result, and the output Based on the comparison result, the ratio of the acceleration waveform based on the acceleration information to the created second-order differential waveform is calculated as a conversion coefficient, and the acquired conversion information is multiplied by the calculated conversion coefficient.
  • a displacement waveform that is a displacement waveform of the movement of the compression portion, and a calculation unit that calculates the compression depth based on the created displacement waveform. Other means will be described later.
  • the compression depth can be calculated easily and with high accuracy.
  • FIG. 1 It is a whole block diagram of the compression depth calculation system of this embodiment. It is a figure which shows the structure of a measuring apparatus, etc.
  • A is a figure which shows a magnetic sensor voltage
  • (b1) is a figure which shows a 2nd-order differential waveform in (b)
  • (b2) is a figure which shows the acceleration waveform based on an acceleration sensor output
  • (c) is It is a figure which shows a chest part displacement. It is a figure which shows the relationship between the output voltage by the side of a receiving coil, and the pressure by compression.
  • (a) is a diagram showing an output by an acceleration sensor
  • (b) is a diagram showing an output by a magnetic sensor
  • (c) is a pressure sensor.
  • (D) is a figure which shows the output by a displacement sensor. It is a figure which shows the 2nd-order integral value of an acceleration sensor at the time of using a spring with a spring constant of 0.935 kgf / mm.
  • (a) shows a displacement calculated based on the magnetic sensor output
  • (b) shows an output of the displacement sensor.
  • (a) is a diagram showing an output by an acceleration sensor
  • (b) is a diagram showing an output by a magnetic sensor
  • (c) is a diagram showing an output by a pressure sensor.
  • (D) is a figure which shows the output by a displacement sensor. It is a figure which shows the 2nd-order integral value of the acceleration sensor at the time of using the mannequin for CPR training.
  • (a) is a diagram showing displacement calculated based on the magnetic sensor output
  • (b) is a diagram showing output of the displacement sensor. It is a flowchart which shows the flow of a process by the compression depth calculation apparatus.
  • a compression depth calculation system 1000 includes a measurement device 1 and a compression depth calculation device 2.
  • the measuring apparatus 1 includes a receiving coil 11 (magnetic field detecting means), a transmitting coil 12 (magnetic field generating means), an acceleration sensor 13, a movable part 14, a fixed part 15, and a spring 16 (elastic body).
  • the receiving coil 11 and the transmitting coil 12 are collectively referred to as a magnetic sensor 19.
  • the transmission coil 12 and the acceleration sensor 13 are arranged in the fixed portion 15.
  • the fixing portion 15 is fixed to the body B of the patient.
  • the fixing method for example, a method using a double-sided tape can be considered.
  • the body B has a spring property and a damper property, but since the spring property is more dominant, the body B is approximately considered to be a spring 17 having a spring constant of K1.
  • the receiving coil 11 is disposed on the movable portion 14 so as to face the transmitting coil 12.
  • a spring 16 having a spring constant K2 is arranged between the movable part 14 and the fixed part 15.
  • the spring 16 is selected so that the relationship of K2> K1 is established. Otherwise, when the compression force F is applied to the movable portion 14 (see FIG. 2), the spring 16 contracts to the shortest length and the movable range is limited. This is because the role is impaired.
  • the distance D between the movable part 14 and the fixed part 15 is preferably about 2 mm, for example. Further, when the compression force F is applied to the movable portion 14 and the contraction amount of the spring 16 is X2, and the contraction amount of the spring 17 is X1, the following expressions (1) and (2) are established. . F ⁇ K1 ⁇ X1 (1) F ⁇ K2 ⁇ X2 Expression (2) If the distance D is about 2 mm, X2 is preferably about 0.5 mm.
  • the AC oscillation source 31 generates an AC voltage having a specific frequency (for example, 20 kHz).
  • the alternating voltage is converted into an alternating current having a specific frequency by the amplifier 32, and the converted alternating current flows through the transmission coil 12.
  • the magnetic field generated by the alternating current flowing through the transmission coil 12 causes the reception coil 11 to generate an induced electromotive force.
  • the alternating current generated in the receiving coil 11 by the induced electromotive force (the frequency is the same as the frequency of the alternating voltage generated by the alternating current oscillation source 31) is amplified by the preamplifier 33, and the amplified signal is input to the detection circuit 34.
  • the detection circuit 34 detects the amplified signal using the specific frequency or double frequency generated by the AC oscillation source 31. Therefore, the output of the AC oscillation source 31 is introduced as a reference signal 35 to the reference signal input terminal of the detection circuit 34.
  • the full-wave rectifier circuit may be used without using the detector circuit 34 and the reference signal 35, and the circuit may be operated, and downsizing and downsizing can be realized by the configuration of the full-wave rectifier circuit.
  • the voltage information (output signal) from the detection circuit 34 passes through the low pass filter 36 and is then introduced into the drive circuit 21 (see FIG. 1) of the compression depth calculation device 2.
  • the relationship between the pressure (force F) applied to the movable portion 14 and the magnitude of the voltage represented by the output signal introduced from the low-pass filter 36 to the drive circuit 21 is shown by a line 4a (broken line) in FIG. Street.
  • the strength of the magnetic field has a characteristic of decaying with the square of the distance, but the line 4a is linear because the spring constant K2 of the spring 16 is large and the amount of contraction of the spring 16 with respect to the pressure on the movable portion 14 Is small, and can be handled as a linear characteristic.
  • the line 4b solid line
  • This correction can be performed, for example, by the processing unit 23 described later.
  • the compression depth calculation device 2 is a computer device, and includes a drive circuit 21, 22, a processing unit 23, a storage unit 24, a sound generation unit 25, a display unit 26, a power supply unit 27, and an input unit 28.
  • voltage information received from the receiving coil 11 of the measuring apparatus 1 via the low-pass filter 36 (see FIG. 2) or the like is transmitted to the processing unit 23.
  • acceleration information received from the acceleration sensor 13 of the measuring device 1 is converted into a voltage and transmitted to the processing unit 23.
  • the processing unit 23 is realized by, for example, a CPU (Central Processing Unit) and includes a second-order differential waveform creation unit 231, a waveform comparison unit 232, a calculation unit 233, and a determination unit 234.
  • a CPU Central Processing Unit
  • the processing unit 23 includes a second-order differential waveform creation unit 231, a waveform comparison unit 232, a calculation unit 233, and a determination unit 234.
  • the output from the acceleration sensor 13 is as shown in (a), and the output from the magnetic sensor 19 is as shown in (b).
  • the output when a pressure sensor (not shown) is used instead of the magnetic sensor 19 is as shown in (c), and the output (displacement true) by a displacement sensor (not shown) such as a laser sensor as a reference is shown.
  • the value (correct value) is as shown in (d).
  • the goal is to obtain information as close as possible to the information shown in (d) by using at least one of the output information shown in (a), (b), and (c).
  • a displacement sensor such as a laser sensor.
  • the output of the acceleration sensor 13 is second-order integrated as performed in the prior art, as shown in FIG. 6, the error of the second-order integral value increases with time, which is not practical.
  • the waveform of the output from the magnetic sensor 19 shown in (b) is very similar to the waveform of the output from the displacement sensor shown in (d). Therefore, if the waveform of the output from the magnetic sensor 19 shown in (b) is multiplied by a predetermined conversion coefficient, it can be approximated to the waveform of the output from the displacement sensor shown in (d). The same applies to the waveform of the output from the pressure sensor shown in (c).
  • the second-order differential waveform creation unit 231 creates a second-order differential waveform based on the voltage information acquired from the drive circuit 21. Specifically, as shown in FIG. 3, the second-order differential waveform shown in (b1) of (b) is created by performing second-order differential processing on the output voltage of the magnetic sensor 19 shown in (a).
  • the waveform comparison unit 232 compares the second-order differential waveform shown in (b1) of FIG. 3 with the acceleration waveform (similar to the waveform shown in FIG. 5 (a)) based on the output of the acceleration sensor 13 shown in (b2). .
  • the calculation unit 233 performs various calculations and the determination unit 234 performs various determinations, and details thereof will be described later in the description of the flowcharts of FIGS. 11 and 12.
  • the storage unit 24 is a means for storing various information, and is realized by, for example, a RAM (Random Access Memory), a ROM (Read Only Memory), an HDD (Hard Disk Drive), or the like.
  • a RAM Random Access Memory
  • ROM Read Only Memory
  • HDD Hard Disk Drive
  • the conversion coefficient initial value is an initial value of a conversion coefficient that is used until an appropriate conversion coefficient is calculated, and is obtained and input in advance by a user through an experiment or the like.
  • the first coefficient and the second coefficient are respectively a lower limit value and an upper limit value of a range of appropriate conversion coefficient values, and are obtained and input in advance by a user through experiments or the like.
  • the first distance and the second distance are respectively a lower limit value and an upper limit value of an appropriate compression depth range, and are input in advance by the user.
  • the first distance may be “3.8 cm” and the second distance may be “5.1 cm”.
  • the first time width and the second time width are respectively a lower limit value and an upper limit value of an appropriate interval (see FIG. 3C), and are obtained and input in advance by a user through experiments or the like.
  • the sound generator 25 is a means for generating sound, and is realized by a speaker, for example.
  • the display unit 26 is a means for performing various displays, and is realized by, for example, an LCD (Liquid Crystal Display) or a CRT (Cathode Ray Tube) Display.
  • the display unit 26 displays a waveform 261, the number of times 262, an indicator 263, and the like.
  • a waveform 261 represents how the compression depth changes with time.
  • the number of times 262 represents the number of times of compression.
  • the indicator 263 indicates the size of the compression depth.
  • the power supply unit 27 is a power supply unit in the compression depth calculation device 2.
  • the input unit 28 is a means operated by the user for inputting various information, and is realized by, for example, a keyboard or a mouse.
  • FIGS. 8 to 10 are the same as FIGS. 5 to 7 except that a CPR training mannequin is used instead of the spring. That is, as shown in FIG. 8, the waveform of the output from the magnetic sensor 19 shown in (b) is very similar to the waveform of the output from the displacement sensor shown in (d). Further, as shown in FIG. 9, when the output of the acceleration sensor 13 is second-order integrated, the error of the second-order integral value increases with the passage of time, which is not practical. Further, as shown in FIG. 10, the (displacement) waveform calculated based on the output of the magnetic sensor 19 shown in (a) and the displacement indicated by the displacement sensor output (true value of displacement) shown in (b) Approximate. Other detailed explanations are omitted.
  • the drive circuit 21 acquires voltage information based on the output of the receiving coil 11 from the low-pass filter 36, and the drive circuit 22 acquires acceleration information from the acceleration sensor 13 (step S1).
  • the second-order differential waveform creation unit 231 creates a second-order differential waveform (see FIGS. 3B and 3B) from the voltage information based on the output of the receiving coil 11 (step S2).
  • the waveform comparison unit 232 compares the second-order differential waveform (see FIGS. 3B and 3B) with the acceleration waveform based on the acceleration sensor 13 (see FIGS. 3B and 3B) (step). S3).
  • the calculation unit 233 calculates a conversion coefficient based on the comparison result in step S3 (step S4).
  • the conversion coefficient ⁇ can be calculated using the following equation (3) (see FIG. 3B).
  • Am indicates a second-order differential waveform
  • Aa indicates an acceleration (sensor) waveform.
  • t means a certain time width
  • ⁇ is a ratio of integral values in a certain time range. That is, the conversion coefficient ⁇ is the magnitude of the acceleration waveform (see FIGS. 3B and 3B) based on the acceleration sensor 13 with respect to the magnitude of the second-order differential waveform (see FIGS. 3B and 3B1). Is the ratio. Therefore, the ratio of these magnitudes can be calculated by the ratio of amplitude, signal power, and the like other than Expression (3).
  • the determination unit 234 determines whether or not the conversion coefficient ⁇ calculated in step S4 satisfies the following equation (4) that is an inequality (step S5), and if satisfied (Yes), the conversion is performed by the following calculation.
  • the calculated value is used as the coefficient ⁇ (step S6), and if not satisfied (No), the conversion coefficient initial value stored in the storage unit 24 in the following calculation is used as the conversion coefficient ⁇ . (Step S7).
  • step S8 is highly accurate.
  • the (displacement) waveform created in step S8 shown in (a) is approximate to the displacement shown in the displacement sensor output (true value of displacement) shown in (b). It can be seen that the waveform created by is highly accurate.
  • the calculation unit 233 based on the waveform D m that was created in step S8, to calculate the compression depth and interval (step S9 and S10). This calculation can be realized by a conventional method.
  • the determination unit 234 refers to the storage unit 24 to determine whether or not the compression depth calculated in step S9 is smaller than the first distance described above (step S11). 25 is instructed to generate voice guidance “please press more strongly” (step S12), and the process proceeds to step S15. If not smaller (No), the process proceeds to step S13.
  • step S13 the determination unit 234 refers to the storage unit 24, determines whether or not the compression depth calculated in step S9 is larger than the second distance described above. Instruct to generate voice guidance "Please press weaker" (step S14), and the process proceeds to step S15. If not (No), the process proceeds to step S15.
  • step S15 the determination unit 234 refers to the storage unit 24 to determine whether or not the interval calculated in step S10 is smaller than the first time width. “Please press” is instructed to generate voice guidance (step S16), and the process proceeds to step S19. If not (No), the process proceeds to step S17.
  • step S17 the determination unit 234 refers to the storage unit 24 to determine whether or not the interval calculated in step S10 is larger than the second time width. “Please press” is instructed to generate voice guidance (step S18), and the process proceeds to step S19. If not (No), the process proceeds to step S19.
  • step S19 the determination unit 234 determines whether or not the compression is finished. If the compression is finished (Yes), the process is finished. If the compression is not finished (No), the process proceeds to step S20. In step S19, specifically, for example, when there is no output from the magnetic sensor 19 or the acceleration sensor 13 for a predetermined time (for example, 20 seconds), it may be determined that “compression has been completed”.
  • step S20 the determination unit 234 determines whether or not the conversion coefficient initial value is used as the conversion coefficient ⁇ .
  • the calculation unit 233 needs to acquire voltage information based on the magnetic sensor 19 (Step S21), and then newly calculate the conversion coefficient ⁇ . Since there is not, it moves to step S8.
  • the calculation unit 233 needs to calculate the conversion coefficient ⁇ , and thus returns to Step S1.
  • the second-order differential waveform created based on the voltage information acquired from the magnetic sensor 19 and the acceleration waveform based on the acceleration information acquired from the acceleration sensor 13 are obtained.
  • a conversion coefficient is calculated by comparison, a displacement waveform of the movement of the compression portion is created by multiplying the acquired voltage information by the conversion coefficient, and a compression depth is calculated based on the displacement waveform.
  • the compression depth can be calculated with high accuracy. In particular, the accuracy can be greatly improved as compared with the conventional technique in which the output of the acceleration sensor is second-order integrated.
  • the initial value of the conversion coefficient is used, so that compression can be performed with a certain degree of accuracy, especially in the time zone immediately after the start of compression. Depth can be calculated.
  • the voice generation unit 25 when the calculated compression depth is smaller than the first distance, the voice generation unit 25 generates voice guidance that prompts the compression person to increase the compression strength, thereby performing appropriate guidance for the compression person. Can do.
  • the voice generation unit 25 when the calculated compression depth is greater than the second distance, the voice generation unit 25 generates a voice guidance that prompts the compression person to reduce the compression intensity, thereby appropriately guiding the compression person. Can do.
  • a battery 93 is disposed with respect to the fixed portion 15a, a substrate 91 on which the acceleration sensor 13 is mounted is attached via four pillars 94, and a base 92 on which the transmitter coil 12 is mounted. Are attached via four pillars 95.
  • the movable portion 14a has a hollow rectangular parallelepiped shape and is open only at the bottom portion, and is movably connected to the fixed portion 15 via four springs 16a to 16d (elastic bodies).
  • the receiving coil 11 is disposed at a position facing the transmitting coil 12.
  • an audio generating unit 25, a display unit 26, and an LED (Light Emitting Diode) 26a as a speaker are arranged on the upper surface of the movable unit 14a.
  • the LED 26a is turned on when a power switch (not shown) is turned on and turned off when the power switch is turned off.
  • each of the springs 16a to 16d can be one having an elastic force of about 1/4 compared to the spring 16 shown in FIG.
  • the receiving coil 11, the transmitting coil 12, and the acceleration sensor 13 are arranged side by side in the direction of the compression (force F) (on the same axis), so that the force acting on them becomes the same, The sensing accuracy can be improved.
  • the waveform of the compression displacement estimated (calculated) using the method described above (FIGS. 7A and 10A) is transmitted to the CPR device, so that the chest compression mixed in the ECG waveform can be applied. It can be used as a reference signal for removing the accompanying noise signal. For example, it is possible to remove a noise signal associated with chest compression by a method of removing noise in real time using an LMS (Least (Mean Square) algorithm using a compression displacement waveform.
  • the compression displacement detection method by hand compression has been described, but compression is detected with a small vibration device (such as a piezo element or a mechanical vibration device), and compression displacement detection or hardness (spring constant) is estimated.
  • a small vibration device such as a piezo element or a mechanical vibration device
  • compression displacement detection or hardness spring constant
  • the measuring apparatus 1 is arranged with respect to the object O as shown in the figure, and the cam 1301 is arranged so as to be in contact with the movable portion 14.
  • the cam 1301 has a shape having a major radius 1303 and rotates counterclockwise about the shaft 1302.
  • the belt 1304 is wound around the object O and the cam 1301.
  • the present invention can be applied to a delivery monitoring device that examines the abdominal tension of a pregnant woman.
  • the amount to be pressed may be reduced, and it may be used in combination with an ultrasonic device for checking the fetal heartbeat or the like.
  • the device is compact enough to attach a small mechanical compression device such as a piezo element to the fingertip, it can be used for measuring body hardness during palpation (such as breast cancer screening) and organs during surgery. Can be used to measure the hardness of As described above, a combination of the compression depth calculation system 1000 and the small mechanical compression device shown in FIG. 1 can constitute an ultra-small compression displacement detection or hardness (spring constant) estimation device.
  • a pressure sensor may be used in place of the magnetic sensor, but the pressure sensor may be of any type, such as one using a piezoelectric element or one using a strain gauge.
  • both data are further first-order differentiated to calculate the respective jerk.
  • the conversion coefficient may be calculated by comparing them.
  • the voice generating unit 25 may generate a continuous sound “pip pipi” that notifies an appropriate compression timing.
  • the first coefficient, the second coefficient, the first distance, the second distance, the first time width, and the second time width different values are used depending on the infant and adult, sex, height, weight, etc. May be.
  • a button for making such a selection may be provided in the compression depth calculation device 2.
  • the spring 16 in the measuring device 1 may be prepared in a plurality of types having different spring constants and used separately for infants and adults.
  • the spring 16 was used as an example of the elastic body in the measuring apparatus 1, other elastic bodies, such as rubber
  • specific configurations and processes can be appropriately changed without departing from the gist of the present invention.

Abstract

　簡易かつ高精度に圧迫深度を計算することを課題とする。本発明は、圧迫された対象物の前記圧迫による凹みの大きさである圧迫深度を計算する圧迫深度計算システム１０００であって、前記対象物に取り付けられる測定装置１と、測定装置１からの情報に基づいて圧迫深度を計算する圧迫深度計算装置２と、を備える。圧迫深度計算装置２は、磁気センサ１９から取得した情報について作成した２階微分波形と、加速度センサ１３から取得した加速度情報とに基づいて変換係数を計算し、前記取得した情報にその変換係数を乗算することで圧迫部分の変位波形を作成し、その変位波形に基づいて圧迫深度を計算する。

Description

圧迫深度計算システムおよび圧迫深度計算方法
　本発明は、圧迫（加力）された対象物の凹みの大きさ（深さ）である圧迫深度を計算（算出）する技術に関する。
　近年、ＣＰＲ（Cardio-Pulmonary Resuscitation：心肺蘇生法）の重要性が注目されている。ＣＰＲとは、傷病者が心肺機能の停止あるいはそれに近い状態に陥ったときに、その心肺機能の蘇生を行う手法をいう。具体的には、人工呼吸、胸部圧迫による心臓マッサージ（以下、単に「胸部圧迫」と称する。）、ＡＥＤ（Automated External Defibrillator：自動体外式除細動器）による心臓の除細動などがある。
　１００億個以上の脳細胞からなる人間の脳が正常な活動をするには、大量の酸素が必要となる。脳への酸素の供給が４分以上途絶えると、多くの脳細胞が死滅し、たとえその傷病者の生命を維持できたとしても、深刻な脳障害が残ることになる。したがって、心肺機能が停止した傷病者に対しては、心肺機能を蘇生して脳への酸素供給をいち早く再開させるＣＰＲが非常に重要である。
　ここで、ＣＰＲにおける前記した複数の具体的な手法のうち、胸部圧迫に着目する。胸部圧迫については、重要なポイントがいくつかある。その１つは、圧迫者（胸部圧迫を行う者）の両手による圧迫の直後ごとに、胸部を充分に解放することである。この解放が充分でないと、血液の循環が不充分となる。例えば、特許文献１の技術では、ＣＰＲにおける胸部圧迫に関し、力センサや加速度センサによる出力と所定の閾値との比較により、胸部が充分に解放されているか否かを判断している。
　また、胸部圧迫に関する他の重要なポイントとして、圧迫深度が適切であることが挙げられる。この圧迫深度については、日本国内外の関係当局により、傷病者が成年の場合であれば、例えば、３．８～５．１ｃｍ程度がよいとされている。圧迫深度が小さすぎると、心臓へのマッサージ効果が弱い。また、圧迫深度が大きすぎると、胸骨などが損傷する可能性がある。
特開２００５－４６６０９号公報
　しかしながら、前記した特許文献１の技術を含めた従来技術では、圧迫深度を高精度で求めることができない。なぜなら、従来技術では、圧迫動作の加速度を２階積分したり、速度を１階積分したりすることで圧迫深度を求めており、そのような積分を用いた方法では、誤差が大きくなってしまうからである。
　また、その点、前記した特許文献１には、「ＣＰＲ時の圧迫深度は、推定伸展度を用いて力センサの出力を推定圧迫深度に変換することによって推定し得る。」という記載があるが（特許文献１の段落００１６参照）、具体的な記載はなく、圧迫深度を高精度で求める手がかりにはならない。
　また、人体の胸部の構造や骨の強度などには個人差があるため、胸部圧迫の力の大きさと圧迫深度の関係は一定ではなく、そのような個人差も考慮しなければ、圧迫深度を高精度で求めることはできない。
　そこで、本発明は、前記した問題に鑑みてなされたものであり、簡易かつ高精度に圧迫深度を計算することを課題とする。
　前記課題を解決するために、本発明は、圧迫された対象物の前記圧迫による凹みの大きさである圧迫深度を計算する圧迫深度計算システムであって、前記圧迫深度計算システムは、前記対象物に取り付けられる測定装置と、前記測定装置からの情報に基づいて前記圧迫深度を計算する圧迫深度計算装置と、を備える。
　測定装置は、前記対象物における圧迫部分の動きの加速度を検出する加速度センサと、前記対象物における圧迫部分に対する圧迫の大きさに応じた情報を出力する磁気センサまたは圧力センサと、を備える。
　圧迫深度計算装置は、情報を記憶する記憶部と、前記磁気センサまたは圧力センサから取得した情報について２階微分を行うことにより、前記圧迫部分の動きの加速度の波形である２階微分波形を作成する２階微分波形作成部と、前記作成された２階微分波形と、前記加速度センサから取得した加速度情報に基づく加速度波形とを比較し、比較結果を出力する波形比較部と、前記出力された比較結果に基づいて、前記作成された２階微分波形に対する、前記加速度情報に基づく加速度波形の比を、変換係数として計算し、前記取得した情報に、前記計算した変換係数を乗算することで、前記圧迫部分の動きの変位の波形である変位波形を作成し、前記作成した変位波形に基づいて、前記圧迫深度を計算する計算部と、を備える。
　その他の手段については後記する。
　本発明によれば、簡易かつ高精度に圧迫深度を計算することができる。
本実施形態の圧迫深度計算システムの全体構成図である。 測定装置の構成などを示す図である。 （ａ）は磁気センサ電圧を示す図であり、（ｂ）において（ｂ１）は２階微分波形を示す図で（ｂ２）は加速度センサ出力に基づく加速度波形を示す図であり、（ｃ）は胸部変位を示す図である。 受信コイル側の出力電圧と圧迫による圧力の関係を示す図である。 バネ定数が０．９３５ｋｇｆ／ｍｍのバネを用いた場合において、（ａ）は加速度センサによる出力を示す図であり、（ｂ）は磁気センサによる出力を示す図であり、（ｃ）は圧力センサによる出力を示す図であり、（ｄ）は変位センサによる出力を示す図である。 バネ定数が０．９３５ｋｇｆ／ｍｍのバネを用いた場合の加速度センサの２階積分値を示す図である。 バネ定数が０．９３５ｋｇｆ／ｍｍのバネを用いた場合において、（ａ）は磁気センサ出力に基づいて算出した変位を示す図であり、（ｂ）は変位センサの出力を示す図である。 ＣＰＲ訓練用マネキンを用いた場合において、（ａ）は加速度センサによる出力を示す図であり、（ｂ）は磁気センサによる出力を示す図であり、（ｃ）は圧力センサによる出力を示す図であり、（ｄ）は変位センサによる出力を示す図である。 ＣＰＲ訓練用マネキンを用いた場合の加速度センサの２階積分値を示す図である。 ＣＰＲ訓練用マネキンを用いた場合において、（ａ）は磁気センサ出力に基づいて算出した変位を示す図であり、（ｂ）は変位センサの出力を示す図である。 圧迫深度計算装置による処理の流れを示すフローチャートである。 圧迫深度計算装置による処理の流れを示すフローチャートである。 測定装置の変形例について、（ａ）は外観斜視図であり、（ｂ）は（ａ）におけるＡ方向に見た場合の断面図であり、（ｃ）は平面図（音声発生部、表示部、ＬＥＤの図示は省略）である。 （ａ）はベルトとカムを用いて対象物の圧迫深度を計算する場合の様子を示す模式図であり、（ｂ）は（ａ）の状態からカムが反時計回りに９０度回転した様子を示す模式図である。
　以下、本発明を実施するための形態（以下「実施形態」という。）について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
　図１に示すように、本実施形態に係る圧迫深度計算システム１０００は、測定装置１と圧迫深度計算装置２とを備えて構成される。
　ここで、図２も参照しながら、測定装置１の構成について説明する。測定装置１は、受信コイル１１（磁場検知手段）、発信コイル１２（磁場発生手段）、加速度センサ１３、可動部１４、固定部１５およびバネ１６（弾性体）を備えて構成される。なお、受信コイル１１と発信コイル１２とを合わせて磁気センサ１９と称する。
　発信コイル１２と加速度センサ１３は、固定部１５に配置される。固定部１５は、傷病者の胴体Ｂに固定される。固定方法は、例えば両面テープを用いた方法が考えられる。ここで、胴体Ｂはバネ的性質とダンパー的性質を有するが、バネ的性質のほうが支配的であるので、近似的に、胴体Ｂをバネ定数がＫ１のバネ１７であると考える。
　受信コイル１１は、発信コイル１２と対向するように、可動部１４に配置される。可動部１４と固定部１５の間には、バネ定数がＫ２のバネ１６が配置される。なお、Ｋ２＞Ｋ１の関係が成立するように、バネ１６を選択する。そうしないと、可動部１４に圧迫の力Ｆが加えられたときに（図２参照）、バネ１６が最短の長さにまで収縮してしまい可動域が制限されるため、磁気センサ１９としての役割が損なわれるからである。
　なお、可動部１４と固定部１５との間の距離Ｄは、例えば２ｍｍ程度が望ましい。また、可動部１４に圧迫の力Ｆが加えられたときの、バネ１６の縮み量をＸ２とし、バネ１７の縮み量をＸ１とすると、次の式（１）、式（２）が成立する。
　Ｆ≒Ｋ１×Ｘ１　・・・式（１）
　Ｆ≒Ｋ２×Ｘ２　・・・式（２）
　なお、距離Ｄが２ｍｍ程度であれば、Ｘ２が０．５ｍｍ程度となるのが好ましい。
　次に、図２を参照して、磁気センサ１９および周辺部品の動作について説明する。まず、交流発振源３１は、特定の周波数（例えば、２０ｋＨｚ）を持つ交流電圧を生成する。その交流電圧はアンプ３２によって特定の周波数を持つ交流電流に変換され、その変換された交流電流が発信コイル１２に流れる。発信コイル１２を流れる交流電流によって発生した磁場は、受信コイル１１に誘起起電力を発生させる。
　誘起起電力によって受信コイル１１に発生した交流電流（周波数は交流発振源３１によって生成された交流電圧の周波数と同じ。）は、プリアンプ３３によって増幅され、増幅後の信号が検波回路３４に入力される。検波回路３４では、交流発振源３１によって生成された特定の周波数又は２倍周波数によって、前記した増幅後の信号の検波を行う。そのため、交流発振源３１の出力を、参照信号３５として検波回路３４の参照信号入力端子に導入する。なお、検波回路３４や参照信号３５を用いずに全波整流回路を用いることで、回路で動作するようにしてもよく、全波整流回路の構成により小型化・低格化が実現できる。検波回路３４（または全波整流回路）からの電圧情報（出力信号）は、ローパスフィルタ３６を通過した後、圧迫深度計算装置２の駆動回路２１（図１参照）に導入される。
　なお、可動部１４に加えられる圧力（力Ｆ）と、ローパスフィルタ３６から駆動回路２１に導入される出力信号によって表される電圧の大きさとの関係は、図４の線４ａ（破線）に示す通りである。磁場の強さは距離の２乗で減衰していく特性があるが、線４ａが直線的であるのは、バネ１６のバネ定数Ｋ２が大きく、可動部１４への圧力に対するバネ１６の縮み量が小さいためであり、これにより、線形の特性として取り扱うことができる。この線４ａを、圧力が０のときに電圧が０になるように補正して線４ｂ（実線）とすることで、圧力と電圧との関係を、原点を通る比例関係にすることができる。この補正は、例えば、後記する処理部２３によって行うことができる。
　次に、図１に戻って、圧迫深度計算装置２について説明する。圧迫深度計算装置２は、コンピュータ装置であり、駆動回路２１，２２、処理部２３、記憶部２４、音声発生部２５、表示部２６、電源部２７および入力部２８を備えて構成される。
　駆動回路２１では、測定装置１の受信コイル１１からローパスフィルタ３６（図２参照）などを経由して受信した電圧情報を、処理部２３に伝える。
　駆動回路２２では、測定装置１の加速度センサ１３から受信した加速度情報を電圧に変換し、処理部２３に伝える。
　処理部２３は、例えばＣＰＵ(Central Processing Unit)によって実現され、２階微分波形作成部２３１、波形比較部２３２、計算部２３３および判定部２３４を備える。以下、それらの処理について、図３、図５、図６も参照しながら説明する。
　図５に示すように、バネ定数が０．９３５ｋｇｆ／ｍｍのバネを用いた場合において、加速度センサ１３による出力は（ａ）に示すようになり、磁気センサ１９による出力は（ｂ）に示すようになり、磁気センサ１９の代わりに圧力センサ（不図示）を用いた場合の出力は（ｃ）に示すようになり、リファレンスとしてのレーザセンサなどの変位センサ（不図示）による出力（変位の真値（正しい値））は（ｄ）のようになる。
　ここで、目標は、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す出力の情報のうち少なくとも１つ以上を用いて、（ｄ）に示す情報に極力近い情報を得ることである。つまり、心肺機能が停止あるいはそれに近い状態の傷病者に対して胸部圧迫を行う場合の圧迫深度を、レーザセンサなどの変位センサを用いて測定するのは極めて困難であるので、その代わりに、加速度センサ１３、磁気センサ１９、圧力センサによる出力の情報を用いて圧迫深度を高精度で求めたいのである。なお、例えば、従来技術で行っていたように、加速度センサ１３の出力を２階積分すると、図６に示すように、２階積分値の誤差が時間の経過とともに大きくなり、実用に耐えない。
　これに対して、図５において、（ｂ）に示す磁気センサ１９による出力の波形は、（ｄ）に示す変位センサの出力による波形とよく似ている。したがって、（ｂ）に示す磁気センサ１９による出力の波形に所定の変換係数を乗算してやれば、（ｄ）に示す変位センサの出力による波形と近似することができる。なお、（ｃ）に示す圧力センサによる出力の波形についても同様である。
　前記した変換係数を求めるために、まず、２階微分波形作成部２３１が、駆動回路２１から取得した電圧情報に基づいて２階微分波形を作成する。具体的には、図３に示すように、（ａ）に示す磁気センサ１９の出力電圧を２階微分処理することで、（ｂ）の（ｂ１）に示す２階微分波形を作成する。
　波形比較部２３２は、図３の（ｂ１）に示す２階微分波形と、（ｂ２）に示す加速度センサ１３の出力に基づく加速度波形（図５（ａ）に示す波形と同様）とを比較する。
　図１に戻って、計算部２３３は各種の計算を行い、判定部２３４は各種の判定を行うが、それらの詳細は図１１、図１２のフローチャートの説明のところで後記する。
　記憶部２４は、各種情報を記憶する手段であり、例えば、ＲＡＭ(Random Access Memory)、ＲＯＭ(Read Only Memory)、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）などによって実現される。
　記憶される情報のうち、変換係数初期値は、適正な変換係数が計算されるまで使用される変換係数の初期値であり、実験などによってユーザにより予め求められ入力される。
　第１係数と第２係数は、それぞれ、適正な変換係数の値の範囲の下限値と上限値であり、実験などによってユーザによって予め求められ入力される。
　第１距離と第２距離は、それぞれ、適正な圧迫深度の範囲の下限値と上限値であり、ユーザによって予め入力される。例えば、第１距離を「３．８ｃｍ」とし、第２距離を「５．１ｃｍ」とすればよい。
　第１時間幅と第２時間幅は、それぞれ、適正なインターバル（図３（ｃ）参照）の範囲の下限値と上限値であり、実験などによってユーザによって予め求められ入力される。
　音声発生部２５は、音声を発生させる手段であり、例えばスピーカによって実現される。
　表示部２６は、各種表示を行う手段であり、例えば、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)やＣＲＴ(Cathode Ray Tube) Displayによって実現される。表示部２６には、波形２６１、回数２６２、インジケータ２６３などが表示される。波形２６１は、圧迫深度の経時的変化の様子を表す。回数２６２は、圧迫した回数を表す。インジケータ２６３は、圧迫深度の大きさを表す。
　電源部２７は、圧迫深度計算装置２における電源供給手段である。
　入力部２８は、各種情報入力のためにユーザによって操作される手段であり、例えば、キーボードやマウス等によって実現される。
　なお、図８～図１０については、図５～図７と比較して、バネの代わりにＣＰＲ訓練用マネキンを用いた以外は同様である。つまり、図８に示すように、（ｂ）に示す磁気センサ１９による出力の波形は、（ｄ）に示す変位センサの出力による波形とよく似ている。また、図９に示すように、加速度センサ１３の出力を２階積分すると、２階積分値の誤差が時間の経過とともに大きくなり、実用に耐えない。また、図１０に示すように、（ａ）に示す磁気センサ１９の出力に基づいて算出した（変位）波形と、（ｂ）に示す変位センサの出力（変位の真値）が示す変位とは近似している。その他の詳細な説明については省略する。
　次に、図１１、図１２のフローチャートを参照して（適宜他図参照）、圧迫深度計算装置２の処理について説明する。
　まず、駆動回路２１は受信コイル１１の出力に基づく電圧情報をローパスフィルタ３６から取得し、駆動回路２２は加速度センサ１３から加速度情報を取得する（ステップＳ１）。
　次に、２階微分波形作成部２３１は、受信コイル１１の出力に基づく電圧情報から２階微分波形（図３（ｂ）（ｂ１）参照）を作成する（ステップＳ２）。
　次に、波形比較部２３２は、その２階微分波形（図３（ｂ）（ｂ１）参照）と加速度センサ１３に基づく加速度波形（図３（ｂ）（ｂ２）参照）とを比較する（ステップＳ３）。
　なお、加速度センサ１３からの出力には、重力場（加速度１Ｇ（gravity））による直流成分（オフセット）が出る。一方、磁気センサ１９からの出力の２階微分波形にはそのようなオフセットが出ない。したがって、ステップＳ３での比較の際は、そのオフセットによる誤差をなくすため（あるいは減らすため）、例えば、（１）オフセットをとるように加速度センサ１３からの出力をハイパスフィルタに通す、（２）加速度センサ１３からの出力に対して、オフセットの平均値を計算して減算する、などを実施するのが望ましい。また、両方のデータを、カットオフ周波数を低くした同じローパスフィルタ（例えばカットオフ周波数が３０Ｈｚ程度)に通すことによっても、そのような誤差を減らすことができる。
　次に、計算部２３３は、ステップＳ３における比較結果に基づいて、変換係数を計算する（ステップＳ４）。具体的には、例えば、次の式（３）を用いて変換係数αを計算することができる（図３（ｂ）参照）。ここで、Amは２階微分波形を示し、Aａは加速度（センサ）波形を示す。また、tはある時間幅を意味し、一定時間範囲の積分値の比をαとしている。つまり、変換係数αとは、２階微分波形（図３（ｂ）（ｂ１）参照）の大きさに対する、加速度センサ１３に基づく加速度波形（図３（ｂ）（ｂ２）参照）の大きさの比である。したがって、これらの大きさの比は、式（３）以外でも振幅や信号のパワーなどの比率によって計算ができる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　次に、判定部２３４は、ステップＳ４で計算した変換係数αが不等式である次の式（４）を満たすか否かを判定し（ステップＳ５）、満たす場合は（Ｙｅｓ）以下の計算で変換係数αとしてその計算された値を使用することとし（ステップＳ６）、満たさない場合は（Ｎｏ）以下の計算で記憶部２４に記憶されている変換係数初期値を変換係数αとして使用することとする（ステップＳ７）。
　第１係数＜変換係数α＜第２係数　・・・式（４）
　次に、計算部２３３は、磁気センサ１９による出力波形と変換係数αとを用いて、波形を作成する。具体的には、図３に示すように、（ａ）に示す波形（Ｖｍ）と変換係数αを用いて、次の式（５）に基づいて波形Ｄｍを作成する（ステップＳ８）。
　Ｄｍ＝α・Ｖｍ　・・・式（５）
　ここで、図７を参照して、ステップＳ８で作成する波形が高精度であることについて説明する。図７に示すように、（ａ）に示すステップＳ８で作成した（変位）波形と、（ｂ）に示す変位センサの出力（変位の真値）が示す変位とは近似しており、ステップＳ８で作成する波形が高精度であることがわかる。
　図１１に戻って、次に、計算部２３３は、ステップＳ８で作成した波形Ｄｍに基づいて、圧迫深度とインターバルを計算する（ステップＳ９，１０）。この計算は従来手法によって実現できる。
　次に、判定部２３４は、記憶部２４を参照し、ステップＳ９で計算した圧迫深度が前記した第１距離よりも小さいか否かを判定し（ステップＳ１１）、小さければ（Ｙｅｓ）音声発生部２５に「もっと強く押してください」という音声ガイダンスを発生させるように指示して（ステップＳ１２）ステップＳ１５に移り、小さくなければ（Ｎｏ）ステップＳ１３に移る。
　ステップＳ１３で、判定部２３４は、記憶部２４を参照し、ステップＳ９で計算した圧迫深度が前記した第２距離よりも大きいか否かを判定し、大きければ（Ｙｅｓ）音声発生部２５に「もっと弱く押してください」という音声ガイダンスを発生させるように指示して（ステップＳ１４）ステップＳ１５に移り、大きくなければ（Ｎｏ）ステップＳ１５に移る。
　ステップＳ１５で、判定部２３４は、記憶部２４を参照し、ステップＳ１０で計算したインターバルが第１時間幅よりも小さいか否かを判定し、小さければ（Ｙｅｓ）音声発生部２５に「もっとゆっくり押してください」という音声ガイダンスを発生させるように指示して（ステップＳ１６）ステップＳ１９に移り、小さくなければ（Ｎｏ）ステップＳ１７に移る。
　ステップＳ１７で、判定部２３４は、記憶部２４を参照し、ステップＳ１０で計算したインターバルが第２時間幅よりも大きいか否かを判定し、大きければ（Ｙｅｓ）音声発生部２５に「もっと速く押してください」という音声ガイダンスを発生させるように指示して（ステップＳ１８）ステップＳ１９に移り、大きくなければ（Ｎｏ）ステップＳ１９に移る。
　ステップＳ１９で、判定部２３４は、圧迫が終了したか否かを判定し、圧迫が終了していれば（Ｙｅｓ）処理を終了し、圧迫が終了していなければ（Ｎｏ）ステップＳ２０に移る。ステップＳ１９では、具体的には、例えば、磁気センサ１９や加速度センサ１３による出力が所定時間（例えば２０秒）なかったときに、「圧迫が終了した」と判定すればよい。
　ステップＳ２０で、判定部２３４は、変換係数αとして、変換係数初期値を使用しているか否かを判定する。変換係数初期値を使用していない場合（ステップＳ２０でＮｏ）、計算部２３３は、磁気センサ１９に基づく電圧情報を取得して（ステップＳ２１）、その後、変換係数αを新たに計算する必要がないのでステップＳ８に移る。変換係数初期値を使用している場合（ステップＳ２０でＹｅｓ）、計算部２３３は、変換係数αを計算する必要があるので、ステップＳ１に戻る。
　このように、本実施形態の圧迫深度計算システム１０００によれば、磁気センサ１９から取得した電圧情報に基づいて作成した２階微分波形と、加速度センサ１３から取得した加速度情報に基づく加速度波形とを比較して変換係数を計算し、前記取得した電圧情報にその変換係数を乗算することで圧迫部分の動きの変位波形を作成し、その変位波形に基づいて圧迫深度を計算することで、簡易かつ高精度に圧迫深度を計算することができる。特に、加速度センサの出力を２階積分する従来技術に比べて、大きく精度を上げることができる。
　また、計算された変換係数が適正な変換係数の値の範囲に収まっていない場合は変換係数初期値を使用することで、特に圧迫開始から間もない時間帯などにおいても、ある程度の精度で圧迫深度を計算することができる。
　また、計算された圧迫深度が第１距離よりも小さい場合、音声発生部２５から圧迫者に対して圧迫強度アップを促す音声ガイダンスを発生させることで、圧迫者に対して適切な誘導を行うことができる。
　また、計算された圧迫深度が第２距離よりも大きい場合、音声発生部２５から圧迫者に対して圧迫強度ダウンを促す音声ガイダンスを発生させることで、圧迫者に対して適切な誘導を行うことができる。
　次に、図１３（ａ）～（ｃ）を参照して、測定装置１の変形例について説明する。なお、図１３（ａ）～（ｃ）において、図２における構成と同じ構成については、同じ符号を付して、説明を適宜省略する。測定装置１ａにおいて、固定部１５ａに対して、電池９３が配置され、また、加速度センサ１３を搭載した基板９１が４本の柱９４を介して取り付けられ、また、発信コイル１２を搭載した台座９２が４本の柱９５を介して取り付けられている。
　可動部１４ａは、中空の直方体形状で、底面部分のみ開放しており、４つのバネ１６ａ～１６ｄ（弾性体）を介して固定部１５に対し可動に接続されている。可動部１４ａには、発信コイル１２と対向する位置に受信コイル１１が配置されている。また、図１３（ａ）に示すように、可動部１４ａの上面には、スピーカである音声発生部２５、表示部２６およびＬＥＤ（Light Emitting Diode）２６ａが配置されている。ＬＥＤ２６ａは、例えば、電源スイッチ（不図示）がオンのときに点灯し、オフのときに消灯する。
　このような測定装置１ａの場合、各バネ１６ａ～１６ｄは、図２に示すバネ１６に比べて、弾性力が１／４程度のものを使用することができる。また、このように、受信コイル１１、発信コイル１２および加速度センサ１３を圧迫（力Ｆ）の方向に（同軸上に）並べて配置していることで、それらに作用する力が同じになり、それらのセンシング精度を向上させることができる。
　上記に述べた手法を用いて推定（計算）された圧迫変位の波形（図７（ａ），図１０（ａ））を、ＣＰＲ装置にデータ送信することにより、心電図波形に混入する胸部圧迫に伴う雑音信号を除去する参照信号として使用することができる。例えば、圧迫変位波形を用いてＬＭＳ(Least Mean Square)アルゴリズムなどでリアルタイムにノイズを除去する手法で胸部圧迫に伴う雑音信号を除去することが可能である。
　次に、図１４を参照して、測定装置１の他の使用方法について説明する。上述した手法では、手による圧迫での圧迫変位検出手法を述べてきたが、圧迫を小型の振動装置（ピエゾ素子や機械的振動装置など）で行い、圧迫変位検出または硬度（バネ定数）を推定することが可能である。ここでは、小型機械装置を用いた圧迫手法を適用する対象物Ｏとして、人体の臓器や、人体のほかに工業製品（タイヤなど）や食品（青果物など）などが考えられる。対象物Ｏの圧迫深度を計算することで、間接的に、対象物Ｏの硬度を把握することができる。
　図１４（ａ）に示すように、対象物Ｏに対して測定装置１を図のように配置し、可動部１４に接するようにカム１３０１を配置する。カム１３０１は、長半径１３０３を有する形状となっており、軸１３０２を中心に反時計回りに回転する。ベルト１３０４は、対象物Ｏおよびカム１３０１の周りに巻きつけられている。
　図１４（ａ）の状態からカム１３０１が反時計回りに９０度回転すると、図１４（ｂ）の状態となる。図１４（ｂ）の状態では、図１４（ａ）の状態に比べて、カム１３０１が可動部１４を押す分、可動部１４と固定部１５が少し接近し、対象物Ｏも少し凹む。なお、ベルト１３０４の長さは一定である。また、可動部１４と固定部１５が接しないように、カム１３０１の形状やバネ１６のバネ定数を選択しておくことが必要である。
　このようにすれば、レーザセンサなどの変位センサを適用できない対象物Ｏに対しても、その圧迫深度を計算することで、間接的に、その硬度を把握することができる。具体的には、例えば、妊婦の腹部の張り具合を検査する分娩監視装置に応用できる。その場合、押す量を少なくし、また、胎児の心拍などを確認する超音波装置などと組み合わせて使用してもよい。
　さらに、ピエゾ素子などの小型機械圧迫装置と磁気センサ部が指先に取りつけられるほどの小型化をすれば、触診中の体の硬さ（例えば乳がん検診など）の計測の用途や、手術中の臓器の硬さ計測などに使うことができる。以上のように、図１に示す圧迫深度計算システム１０００と小型機械圧迫装置との組み合わせによって、超小型の圧迫変位検出または硬度（バネ定数）推定の装置を構成できる。
　以上で本実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこれらに限定されるものではない。
　例えば、磁気センサの代わりに圧力センサを用いてもよいが、その圧力センサは、ピエゾ圧電素子を使用したものや、歪ゲージを使用したものなど、どのようなタイプのものであってもよい。
　また、磁気センサ１９の出力波形を２階微分した２階微分波形と、加速度センサ１３の出力波形とを比較する代わりに、両方のデータをさらに１階微分してそれぞれの躍度を計算し、それらを比較することで変換係数を計算してもよい。そうすれば、加速度センサ１３からの出力における重力場による直流成分（オフセット）に起因する誤差をなくすことができる。
　また、検波回路３４の代わりに整流回路を用いてもよい。
　また、音声発生部２５によって、圧迫者に対する音声ガイダンスのほかに、適切な圧迫タイミングを知らせる「ピッピッピッ」という連続音を発生させるようにしてもよい。
　また、第１係数、第２係数、第１距離、第２距離、第１時間幅、第２時間幅については、乳児と大人、性別、身長、体重などによって、別々の値を使用するようにしてもよい。その場合、圧迫深度計算装置２にそのような選択をするためのボタンなどを設けておけばよい。また、測定装置１におけるバネ１６についても、バネ定数の異なる複数種類を用意しておき、乳児用と大人用などで使い分けてもよい。
　また、測定装置１における弾性体の例としてバネ１６を用いたが、それ以外に、ゴムなどの他の弾性体を用いてもよい。
　その他、具体的な構成や処理について、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適宜変更が可能である。
　１，１ａ　測定装置
　２　　　圧迫深度計算装置
　１１　　受信コイル（磁場検知手段）
　１２　　発信コイル（磁場発生手段）
　１３　　加速度センサ
　１４，１４ａ　可動部
　１５，１５ａ　固定部
　１６，１６ａ　バネ（弾性体）
　１７　　バネ
　１９　　磁気センサ
　２１　　駆動回路
　２２　　駆動回路
　２３　　処理部
　２４　　記憶部
　２５　　音声発生部
　２６　　表示部
　２６ａ　ＬＥＤ
　２７　　電源部
　２８　　入力部
　３１　　交流発振源
　３２　　アンプ
　３３　　プリアンプ
　３４　　検波回路
　３５　　参照信号
　３６　　ローパスフィルタ
　９１　　基板
　９２　　台座
　９３　　電池
　９４　　柱
　９５　　柱
　２３１　２階微分波形作成部
　２３２　波形比較部
　２３３　計算部
　２３４　判定部
　２６１　波形
　２６２　回数
　２６３　インジケータ
　１０００　圧迫深度計算システム
　１３０１　カム
　１３０２　軸
　１３０３　長半径
　Ｂ　　　胴体
　Ｏ　　　対象物

Claims (6)

  1. 　圧迫された対象物の前記圧迫による凹みの大きさである圧迫深度を計算する圧迫深度計算システムであって、
    　前記圧迫深度計算システムは、前記対象物に取り付けられる測定装置と、前記測定装置からの情報に基づいて前記圧迫深度を計算する圧迫深度計算装置と、を備えており、
    　前記測定装置は、
    　前記対象物における圧迫部分の動きの加速度を検出する加速度センサと、
    　前記対象物における圧迫部分に対する圧迫の大きさに応じた情報を出力する磁気センサまたは圧力センサと、を備えており、
    　前記圧迫深度計算装置は、
    　情報を記憶する記憶部と、
    　前記磁気センサまたは圧力センサから取得した情報について２階微分を行うことにより、前記圧迫部分の動きの加速度の波形である２階微分波形を作成する２階微分波形作成部と、
    　前記作成された２階微分波形と、前記加速度センサから取得した加速度情報に基づく加速度波形とを比較し、比較結果を出力する波形比較部と、
    　前記出力された比較結果に基づいて、前記作成された２階微分波形に対する、前記加速度情報に基づく加速度波形の比を、変換係数として計算し、
    　前記取得した情報に、前記計算した変換係数を乗算することで、前記圧迫部分の動きの変位の波形である変位波形を作成し、
    　前記作成した変位波形に基づいて、前記圧迫深度を計算する計算部と、
    　を備えることを特徴とする圧迫深度計算システム。
  2. 　前記記憶部は、予め入力された適正な変換係数の値の範囲と、予め入力された変換係数初期値と、を記憶しており、
    　前記圧迫深度計算装置は、
    　前記計算された変換係数が前記範囲に収まっているか否かを判定し、収まっていないと判定したときは、前記変換係数として前記変換係数初期値を使用すると決定する判定部をさらに備える
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧迫深度計算システム。
  3. 　前記記憶部は、予め入力され、適正な圧迫深度の下限値である第１距離を記憶しており、
    　前記圧迫深度計算装置は、音声を発生させる音声発生部をさらに備えており、
    　前記判定部は、前記計算された圧迫深度が前記第１距離よりも小さいか否かを判定し、小さいと判定したときは、前記音声発生部から、前記対象物の圧迫者に対して圧迫強度アップを促す音声ガイダンスを発生させる
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧迫深度計算システム。
  4. 　前記記憶部は、予め入力され、適正な圧迫深度の上限値である第２距離を記憶しており、
    　前記圧迫深度計算装置は、音声を発生させる音声発生部をさらに備えており、
    　前記判定部は、前記計算された圧迫深度が前記第２距離よりも大きいか否かを判定し、大きいと判定したときは、前記音声発生部から、前記対象物の圧迫者に対して圧迫強度ダウンを促す音声ガイダンスを発生させる
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧迫深度計算システム。
  5. 　前記測定装置は、
    　前記対象物における圧迫部分に対する圧迫の大きさに応じた情報を出力するセンサとして、磁気センサを備えており、
    　前記磁気センサは、
    　前記対象物における圧迫部分に対して固定される固定部と、
    　前記固定部に配置され、磁場を発生させる磁場発生手段と、
    　前記固定部と対向する位置に、前記圧迫の方向に移動可能に設けられる可動部と、
    　前記可動部に配置され、磁場を検知する磁場検知手段と、
    　両端がそれぞれ前記固定部と前記可動部とに取り付けられ、前記対象物よりも剛性が大きい弾性体と、を備えており、
    　前記磁場発生手段と、前記磁場検知手段と、前記固定部に配置される前記加速度センサとが、前記圧迫の方向に並んで配置されている
    　ことを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧迫深度計算システム。
  6. 　圧迫された対象物の前記圧迫による凹みの大きさである圧迫深度を計算する圧迫深度計算システムによる圧迫深度計算方法であって、
    　前記圧迫深度計算システムは、前記対象物に取り付けられる測定装置と、前記測定装置からの情報に基づいて前記圧迫深度を計算する圧迫深度計算装置と、を備えており、
    　前記測定装置は、
    　前記対象物における圧迫部分の動きの加速度を検出する加速度センサと、
    　前記対象物における圧迫部分に対する圧迫の大きさに応じた情報を出力する磁気センサまたは圧力センサと、を備えており、
    　前記圧迫深度計算装置は、
    　情報を記憶する記憶部と、２階微分波形作成部と、波形比較部と、計算部と、を備えており、
    　前記２階微分波形作成部は、
    　前記磁気センサまたは圧力センサから取得した情報について２階微分を行うことにより、前記圧迫部分の動きの加速度の波形である２階微分波形を作成し、
    　前記波形比較部は、
    　前記作成された２階微分波形と、前記加速度センサから取得した加速度情報に基づく加速度波形とを比較し、比較結果を出力し、
    　前記計算部は、
    　前記出力された比較結果に基づいて、前記作成された２階微分波形の大きさに対する、前記加速度情報に基づく加速度波形の大きさの比を、変換係数として計算し、
    　前記取得した情報に、前記計算した変換係数を乗算することで、前記圧迫部分の動きの変位の波形である変位波形を作成し、
    　前記作成した変位波形に基づいて、前記圧迫深度を計算する
    　ことを特徴とする圧迫深度計算方法。
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