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心容積及び心拍出量の推定装置

国内特許コード	P170013599
整理番号	S2015-0937-N0
掲載日	2017年1月13日
出願番号	特願2015-087127
公開番号	特開2016-202516
出願日	平成27年4月21日(2015.4.21)
公開日	平成28年12月8日(2016.12.8)
発明者	鈴木哲古池竜祐古角剛士
出願人	学校法人　関西大学
発明の名称	心容積及び心拍出量の推定装置
発明の概要	【課題】非接触かつ非拘束で測定対象者の心容積及び心拍出量の時系列変化を検出することができる心容積及び心拍出量の推定装置を提供する。【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Ｅ_０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／α^３・ｌｎ（Ｅ／Ｅ_０）^３【選択図】図２
従来技術、競合技術の概要	従来、心不全の診断、予後における治療効果又は投薬効果を確認するために、一回拍出量及び心拍出量を計測することが行われている。具体的な計測方法としては、Ｆｉｃｋ法、色素希釈法、スワンガンツカテーテルによる熱希釈法などに代表される観血式が挙げられる。非観血式の計測方法は、キュビチェクの四電極法や超音波エコーによる診断が提案されている。しかし、これらの計測方法は、測定対象者を拘束する必要があったり、十分な精度がでないなどの問題があり、現在では使用されていない。一方、本発明者は、心臓を透過したマイクロ波は、心臓の収縮、拡張の動きに応じて振幅や位相が変化することを発見し、このような発見に基づいて、心臓を透過したマイクロ波を解析することで心拍を得ることができる心拍検知装置を提案した（特許文献１参照）。この特許文献１に係る心拍検知装置によれば、非接触かつ非拘束で測定対象者の心拍を得ることができる。しかしながら、心拍を得ることはできるものの、一回拍出量及び心拍出量やそれらの時系列変化を得ることについては検討されていなかった。また、心不全の診断等の目的で、心臓の容積（以下、心容積）の変化を測定することも行われているが、非接触かつ非拘束で行うものは提案されていなかった。
産業上の利用分野	本発明は、非接触かつ非拘束で心容積及び心拍出量の変化を検出することができる心容積及び心拍出量の推定装置に関する。
特許請求の範囲	【請求項1】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2】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Ｅ_０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。【数１】【請求項3】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4】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5】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6】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7】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8】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9】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10】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。
国際特許分類(IPC)	A61B 5/0265 電磁手段を用いるもの，例．電磁流量計 A61B 5/05 電流または磁場による診断のための測定
Fターム	4C017AA03 心拍流量 4C017AC22 電磁型 4C017AC40 その他 4C017BC01 信号を変換するもの 4C017BC11 データを演算するもの 4C017FF05 信頼性向上 4C027AA10 磁場，電場，電磁波 4C027GG18 心拍数検知 4C127AA10 4C127GG18
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出願権利状態	公開

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発明の名称	DEVICE FOR ESTIMATING CARDIAC VOLUME AND CARDIAC OUTPUT
発明の概要	PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for estimating a cardiac volume and a cardiac output, the device capable of detecting time series variation of the cardiac volume and of the cardiac output of a measurement subject in a non-contact and unconstrained manner. SOLUTION: The device for estimating a cardiac volume and a cardiac output comprises: a transmission unit 12 and a transmitting antenna 13 for applying microwave toward the heart of a human body; a receiving antenna 14 and a receiving unit 15 for receiving the microwave passing through the heart; a detection unit 16 for detecting the microwave and detecting a detection signal; and an estimation unit for estimating the change of the cardiac volume and of the cardiac output based on the change of the amplitude or the phase of the detection signal. When a transmitted radio wave intensity is E₀, a detection signal strength is E, a damping constant of the radio wave passing through the heart is α and a cardiac volume is V, the time series variation of the cardiac volume V estimated by the following mathematical formula 1 is estimated to be a change of the cardiac volume. (mathematical formula 1) V=-π/6 1/α³ ln(E/E₀)³.

発明の名称

DEVICE FOR ESTIMATING CARDIAC VOLUME AND CARDIAC OUTPUT

発明の概要

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device for estimating a cardiac volume and a cardiac output, the device capable of detecting time series variation of the cardiac volume and of the cardiac output of a measurement subject in a non-contact and unconstrained manner.
SOLUTION: The device for estimating a cardiac volume and a cardiac output comprises: a transmission unit 12 and a transmitting antenna 13 for applying microwave toward the heart of a human body; a receiving antenna 14 and a receiving unit 15 for receiving the microwave passing through the heart; a detection unit 16 for detecting the microwave and detecting a detection signal; and an estimation unit for estimating the change of the cardiac volume and of the cardiac output based on the change of the amplitude or the phase of the detection signal. When a transmitted radio wave intensity is E₀, a detection signal strength is E, a damping constant of the radio wave passing through the heart is α and a cardiac volume is V, the time series variation of the cardiac volume V estimated by the following mathematical formula 1 is estimated to be a change of the cardiac volume. (mathematical formula 1) V=-π/6 1/α³ ln(E/E₀)³.

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