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(In Japanese)EIT測定装置、EIT測定方法及びプログラム

Patent code P170013735
File No. (S2013-1112-N0)
Posted date Mar 14, 2017
Application number P2015-525246
Patent number P6385929
Date of filing Jul 1, 2014
Date of registration Aug 17, 2018
International application number JP2014067590
International publication number WO2015002210
Date of international filing Jul 1, 2014
Date of international publication Jan 8, 2015
Priority data
  • P2013-139164 (Jul 2, 2013) JP
Inventor
  • (In Japanese)根武谷 吾
  • (In Japanese)一二三 奏
Applicant
  • (In Japanese)学校法人北里研究所
Title (In Japanese)EIT測定装置、EIT測定方法及びプログラム
Abstract (In Japanese)EIT測定装置(1)は、並べて配置される複数の電極パッドと、当該複数の電極パッドと並列して配置される複数の歪みゲージと、を一体として貼着しながら、生体の測定対象とする部分Xに巻きつけられて使用される測定用ベルト(10)と、複数の電極パッドへの通電、及び、電極パッド間に生じる電圧信号の取得をしながら、測定対象とする部分Xの断層画像を取得するEIT測定制御部と、歪みゲージを介して取得される曲率データに基づいて、測定対象とする部分の輪郭形状及びその大きさを推定する輪郭推定部と、を備えている。
Outline of related art and contending technology (In Japanese)

電気インピーダンストモグラフィ(以下、単にEITと記載する)測定装置は、体表面上に貼付した電極対から微弱電流を流すとともに、体表面上に生じた電位差から、生体内の導電率分布または導電率変化の分布を画像化する技術である。
EITは、微弱電流を流すだけで断層画像を取得できるので、X線CT(Computed tomography)と比較して、被曝の問題がなく、小型化や長時間測定、リアルタイムの測定が容易であるという利点がある。

EIT測定では、一般的に、8個から64個の電極を用いる。これらの電極を測定対象部位の周囲に貼着し、かつ、それらの電極に対して個々に接続された信号ケーブルを引き回して、測定用回路に接続する。近年では、これら複数の電極並びに信号ケーブルをモジュールとして単一化し、電極の着脱、測定装置のセッティングを容易にする方法が試みられている。

さらに、そのような方法の中で、EITで使用する多数の電極ケーブルを、複数個ごとにモジュール化して電極と接続する技術や、EIT測定の際に必要である多数の電極を体表面に接続する手続きを簡略化させるために、複数個ごとに電極をモジュール化する技術が提案されている(例えば、特許文献1、特許文献2参照)。

Field of industrial application (In Japanese)

本発明は、生体の断層画像を測定する電気インピーダンストモグラフィ(Electrical Impedance Tomography)測定装置、断面形状取得方法及びプログラムに関する。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
並べて配置される複数の電極パッドと、当該複数の電極パッドと並列して配置される複数の歪みゲージと、を一体として貼着しながら、生体の測定対象とする部分に巻きつけられて使用される測定用ベルトと、
前記複数の電極パッドへの通電、及び、当該電極パッド間に生じる電圧信号の取得をしながら、前記測定対象とする部分の断層画像を取得するEIT測定制御部と、
前記歪みゲージを介して取得される曲率データに基づいて、前記測定対象とする部分の輪郭形状及びその大きさを推定する輪郭推定部と、
を備え、
前記輪郭推定部は、
前記曲率データに基づいて、前記歪みゲージごとの相対的な位置関係を特定する相対位置特定処理と、当該相対的な位置関係が特定された歪みゲージ間を、所定の関数曲線で結び合わせながら前記輪郭形状を特定する形状特定処理と、を実行し、
前記輪郭推定部は、前記相対位置特定処理において、
並べて配置される複数の前記歪みゲージのうち、一つ以上の前記歪みゲージを隔てた所定間隔ごとに指定される歪みゲージの位置を示す基準点の座標位置を、予め定められた初期座標値と特定する第1ステップと、
前記基準点の座標位置に対する、当該基準点が示す歪みゲージの中間に配される何れかの歪みゲージの位置を示す従属点の座標位置を示す相対座標値を、前記歪みゲージを介して取得される曲率データに基づいて算出する第2ステップと、
一の前記基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される第1従属点と、他の基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される従属点であって前記第1従属点と同一の前記歪みゲージの位置を示す第2従属点と、の座標位置が最も近くなるように、前記一の基準点及び前記他の基準点の座標位置を変更する第3ステップと、
前記第3ステップによって変更した後の前記第1従属点と前記第2従属点との中点を、前記基準点が示す歪みゲージの両隣に配される歪みゲージの位置を示す2つの従属点の座標位置と特定する第4ステップと、
を実行し、
前記輪郭推定部は、前記相対座標値を、前記基準点から前記従属点までの間に既知の間隔に配されるn個(nは2以上の整数)の座標位置Qi(1≦i≦n)それぞれにおける曲率半径Riの円弧に基づいて特定し、
前記曲率半径Riは、前記基準点に位置する歪みゲージが取得した曲率半径Raから前記従属点に位置する歪みゲージが取得した曲率半径Rbまでの間において、前記座標位置Qiと前記基準点及び前記従属点との位置関係によって特定される
EIT測定装置。

【請求項2】
 
前記輪郭推定部は、
前記形状特定処理の後に、さらに、前記推定された輪郭形状の周囲長が、別途測定された前記測定対象とする部分の周囲長と一致するように、前記推定された輪郭形状を拡大または縮小するサイズ特定処理を実行する
請求項1に記載のEIT測定装置。

【請求項3】
 
前記輪郭推定部は、
前記相対位置特定処理の前記第1ステップにおいて、前記複数の歪みゲージのうち、前記測定対象とする部分の対称軸上に配される歪みゲージを示す基準点の座標位置を、予め定められた初期座標値と特定する
請求項1に記載のEIT測定装置。

【請求項4】
 
前記輪郭推定部は、
前記測定対象とする部分に巻き付けられた前記測定用ベルト上の、当該測定対象とする部分の対称軸上に配される位置に歪みゲージが配されない場合において、当該測定対象とする部分の対称軸上に配される位置に歪みゲージが配されているものとみなして、前記相対位置特定処理を実行する
請求項3に記載のEIT測定装置。

【請求項5】
 
前記輪郭推定部は、前記形状特定処理において、
一の歪みゲージの位置と、当該一の歪みゲージに隣接する他の歪みゲージの位置と、を結ぶ曲線を特定する複数の補完点を設定するとともに、前記複数の補完点の原点からの距離は、当該補完点と、原点と、前記一の歪みゲージの位置と、が成す角度についての所定の関数によって定められる
請求項1から請求項4の何れか一項に記載のEIT測定装置。

【請求項6】
 
前記複数の電極パッドと並列して配置されながら、前記測定用ベルトに貼着される周囲長計測用電極パッドと、
前記周囲長計測用電極パッドを介して取得される電圧信号に基づいて、前記測定対象とする部分の周囲長を計測する周囲長測定部と、
を備える請求項1から請求項5の何れか一項に記載のEIT測定装置。

【請求項7】
 
並べて配置される複数の電極パッドと、当該複数の電極パッドに沿って配置される複数の歪みゲージと、が一体として貼着された測定用ベルトを、生体の測定対象とする部分に巻きつけ、
EIT測定制御部が、前記複数の電極パッドへの通電、及び、当該電極パッド間に生じる電圧信号を取得しながら、前記測定対象とする部分の断層画像を取得し、
輪郭推定部が、前記歪みゲージを介して取得される曲率データに基づいて、前記歪みゲージごとの相対的な位置関係を特定する相対位置特定処理と、当該相対的な位置関係が特定された歪みゲージ間を、所定の関数曲線で結び合わせながら前記測定対象とする部分の輪郭形状を特定する形状特定処理と、を実行し、前記輪郭形状及びその大きさを推定し、
前記輪郭推定部は、前記相対位置特定処理において、
並べて配置される複数の前記歪みゲージのうち、一つ以上の前記歪みゲージを隔てた所定間隔ごとに指定される歪みゲージの位置を示す基準点の座標位置を、予め定められた初期座標値と特定する第1ステップと、
前記基準点の座標位置に対する、当該基準点が示す歪みゲージの中間に配される何れかの歪みゲージの位置を示す従属点の座標位置を示す相対座標値を、前記歪みゲージを介して取得される曲率データに基づいて算出する第2ステップと、
一の前記基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される第1従属点と、他の基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される従属点であって前記第1従属点と同一の前記歪みゲージの位置を示す第2従属点と、の座標位置が最も近くなるように、前記一の基準点及び前記他の基準点の座標位置を変更する第3ステップと、
前記第3ステップによって変更した後の前記第1従属点と前記第2従属点との中点を、前記基準点が示す歪みゲージの両隣に配される歪みゲージの位置を示す2つの従属点の座標位置と特定する第4ステップと、
を実行し、
前記輪郭推定部は、前記相対座標値を、前記基準点から前記従属点までの間に既知の間隔に配されるn個(nは2以上の整数)の座標位置Qi(1≦i≦n)それぞれにおける曲率半径Riの円弧に基づいて特定し、
前記曲率半径Riは、前記基準点に位置する歪みゲージが取得した曲率半径Raから前記従属点に位置する歪みゲージが取得した曲率半径Rbまでの間において、前記座標位置Qiと前記基準点及び前記従属点との位置関係によって特定される
EIT測定方法。

【請求項8】
 
並べて配置される複数の電極パッドと、当該複数の電極パッドに沿って配置される複数の歪みゲージと、を一体として貼着するとともに、生体の測定対象とする部分に巻きつけられて使用される測定用ベルトと、を備えるEIT測定装置のコンピュータを、
前記複数の電極パッドへの通電、及び、当該電極パッド間に生じる電圧信号を取得しながら、前記測定対象とする部分の断層画像を取得するEIT測定制御手段、
前記歪みゲージを介して取得される曲率データに基づいて、前記測定対象とする部分の輪郭形状及びその大きさを推定する輪郭推定手段、
として機能させ、
前記輪郭推定手段は、
前記曲率データに基づいて、前記歪みゲージごとの相対的な位置関係を特定する相対位置特定処理と、当該相対的な位置関係が特定された歪みゲージ間を、所定の関数曲線で結び合わせながら前記輪郭形状を特定する形状特定処理と、を実行し、
前記輪郭推定手段は、前記相対位置特定処理において、
並べて配置される複数の前記歪みゲージのうち、一つ以上の前記歪みゲージを隔てた所定間隔ごとに指定される歪みゲージの位置を示す基準点の座標位置を、予め定められた初期座標値と特定する第1ステップと、
前記基準点の座標位置に対する、当該基準点が示す歪みゲージの中間に配される何れかの歪みゲージの位置を示す従属点の座標位置を示す相対座標値を、前記歪みゲージを介して取得される曲率データに基づいて算出する第2ステップと、
一の前記基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される第1従属点と、他の基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される従属点であって前記第1従属点と同一の前記歪みゲージの位置を示す第2従属点と、の座標位置が最も近くなるように、前記一の基準点及び前記他の基準点の座標位置を変更する第3ステップと、
前記第3ステップによって変更した後の前記第1従属点と前記第2従属点との中点を、前記基準点が示す歪みゲージの両隣に配される歪みゲージの位置を示す2つの従属点の座標位置と特定する第4ステップと、
を実行し、
前記輪郭推定手段は、前記相対座標値を、前記基準点から前記従属点までの間に既知の間隔に配されるn個(nは2以上の整数)の座標位置Qi(1≦i≦n)それぞれにおける曲率半径Riの円弧に基づいて特定し、
前記曲率半径Riは、前記基準点に位置する歪みゲージが取得した曲率半径Raから前記従属点に位置する歪みゲージが取得した曲率半径Rbまでの間において、前記座標位置Qiと前記基準点及び前記従属点との位置関係によって特定される
プログラム。

【請求項9】
 
並べて配置される複数の電極パッドと、当該複数の電極パッドと並列して配置される複数の曲率センサと、を一体として貼着しながら、生体の測定対象とする部分に巻きつけられて使用される測定用ベルトと、
前記複数の電極パッドへの通電、及び、当該電極パッド間に生じる電圧信号の取得をしながら、前記測定対象とする部分の断層画像を取得するEIT測定制御部と、
前記曲率センサを介して取得される曲率データに基づいて、前記測定対象とする部分の輪郭形状及びその大きさを推定する輪郭推定部と、
を備え、
前記輪郭推定部は、
前記曲率データに基づいて、前記曲率センサごとの相対的な位置関係を特定する相対位置特定処理と、当該相対的な位置関係が特定された曲率センサ間を、所定の関数曲線で結び合わせながら前記輪郭形状を特定する形状特定処理と、を実行し、
前記輪郭推定部は、前記相対位置特定処理において、
並べて配置される複数の前記曲率センサのうち、一つ以上の前記曲率センサを隔てた所定間隔ごとに指定される曲率センサの位置を示す基準点の座標位置を、予め定められた初期座標値と特定する第1ステップと、
前記基準点の座標位置に対する、当該基準点が示す曲率センサの中間に配される何れかの曲率センサの位置を示す従属点の座標位置を示す相対座標値を、前記曲率センサを介して取得される曲率データに基づいて算出する第2ステップと、
一の前記基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される第1従属点と、他の基準点の座標位置に対する相対座標値から座標位置が特定される従属点であって前記第1従属点と同一の前記曲率センサの位置を示す第2従属点と、の座標位置が最も近くなるように、前記一の基準点及び前記他の基準点の座標位置を変更する第3ステップと、
前記第3ステップによって変更した後の前記第1従属点と前記第2従属点との中点を、前記基準点が示す曲率センサの両隣に配される曲率センサの位置を示す2つの従属点の座標位置と特定する第4ステップと、
を実行し、
前記輪郭推定部は、前記相対座標値を、前記基準点から前記従属点までの間に既知の間隔に配されるn個(nは2以上の整数)の座標位置Qi(1≦i≦n)それぞれにおける曲率半径Riの円弧に基づいて特定し、
前記曲率半径Riは、前記基準点に位置する曲率センサが取得した曲率半径Raから前記従属点に位置する曲率センサが取得した曲率半径Rbまでの間において、前記座標位置Qiと前記基準点及び前記従属点との位置関係によって特定される
EIT測定装置。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP2015525246thum.jpg
State of application right Registered


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