(57)【要約】【課題】在宅等での測定に適した連続測定が可能な簡便な胎児心拍数測定方法、並びに、胎児および母体の同時監視方法を提案すること。【解決手段】胎児心拍数測定方法を含む胎児および母体の同時監視方法では、ＦＢＧセンサ２を母体の腹部、あるいは、腹部および胸部に設置して、連続的に脈波（速度脈波あるいは加速度脈波）を測定し（ステップＳＴ３）、測定した脈波をバンドパスフィルタなどによりノイズ除去処理をし（ステップＳＴ４）、周波数分析により脈波のパターン抽出を行い（ステップＳＴ５）、胎児心拍数、あるいは、胎児心拍数、母体心拍数および母体呼吸数を算出する（ステップＳＴ６）。【選択図】図１
2020138022.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
妊婦の腹部表面に取り付けたＦＢＧセンサによって得られる測定脈波を、コンピュータを中心に構成される測定装置に取り込み、
前記測定装置において、前記測定脈波から、少なくとも胎児心拍に起因する脈波成分を抽出し、抽出した前記脈波成分に信号処理を施して胎児心拍数を算出することを特徴とする胎児心拍数測定方法。
【請求項２】
請求項１に記載の胎児心拍数測定方法において、
前記脈波成分を抽出するステップは、前記測定脈波を、予め定めた通過帯域特性のバンドパスフィルタに通して胎児心拍に起因しないノイズ成分を除去して前記脈波成分を抽出するノイズ除去ステップを含み、
前記脈波成分から前記胎児心拍数を算出するステップは、
前記脈波成分に対する信号処理として高速フーリエ変換を施して周波数解析を行なう周波数解析ステップ、および
前記周波数解析の結果から、予め定めた胎児心拍周波数帯域内に現れるピーク周波数を求め、当該ピーク周波数から胎児心拍数を算出する算出ステップを含んでいる胎児心拍数測定方法。
【請求項３】
請求項２に記載の胎児心拍数測定方法において、
前記脈波成分に基づき前記胎児心拍数を算出するステップでは、
前記バンドパスフィルタを通して得られる前記脈波成分を、設定した時間幅に分割し、分割された前記脈波成分の波形データのそれぞれに高速フーリエ変換を施して、前記胎児心拍数の経時的変化を算出する胎児心拍数測定方法。
【請求項４】
請求項２に記載の胎児心拍数測定方法において、
前記測定脈波と共に、妊婦の胸部表面に取り付けた第２ＦＢＧセンサによって得られる第２測定脈波を前記測定装置に取り込み、
前記ノイズ除去ステップでは、同時に取得した前記測定脈波および前記第２測定脈波を前記バンドパスフィルタに通して、胎児心拍、母体心拍および母体呼吸に起因しないノイズ成分を除去して、前記測定脈波から前記脈波成分を抽出すると共に前記第２測定脈波から第２脈波成分を抽出し、
前記ノイズ除去ステップの次に、前記脈波成分および前記第２脈波成分を、それぞれ、波長変位の最大値を１、最小値を０として規格化する規格化ステップを行い、
規格化後の前記脈波成分および規格化後の前記第２脈波成分に対して適応フィルタ処理を施して、前記脈波成分から、母体心拍および母体呼吸に起因する信号成分を除去して、胎児心拍信号を抽出する適用フィルタ処理ステップを行い、
前記周波数解析ステップでは、前記胎児心拍信号に高速フーリエ変換を施して得られる周波数スペクトルのスペクトル解析を行い、前記胎児心拍周波数帯域内においてスペクトル強度のピークが現れる周波数成分を抽出し、
前記算出ステップでは、前記周波数成分に基づき胎児心拍数を算出する胎児心拍数測定方法。
【請求項５】
請求項１に記載の胎児心拍数測定方法において、
前記脈波成分を抽出するステップは、前記測定脈波を、予め定めた通過帯域特性のバンドパスフィルタに通してノイズ成分を除去して前記脈波成分を抽出するノイズ除去ステップを含み、
前記脈波成分から前記胎児心拍数を算出するステップは、
前記脈波成分に対する信号処理として独立成分分析を施して胎児心拍に対応する成分を抽出する独立成分分析ステップ、および
前記独立成分分析によって抽出された前記成分から胎児心拍数を算出する算出ステップを含んでいる胎児心拍数測定方法。
【請求項６】
請求項１ないし５のうちのいずれか一つの項に記載の胎児心拍数測定方法において、
前記妊婦の前記腹部表面における最聴取得部の位置を想定し、当該位置を中心とする所定距離内の任意の位置に取り付けた前記ＦＢＧセンサによって得られる前記測定脈波を、前記測定装置に取り込む胎児心拍数測定方法。
【請求項７】
請求項１ないし６のうちのいずれか一つの項に記載の胎児心拍数測定方法において、
前記ＦＢＧセンサとして、ファブリ・ぺロー干渉計型ＦＢＧセンサを用いる胎児心拍数測定方法。
【請求項８】
妊婦の腹部表面に取り付けたＦＢＧセンサによって得られる測定脈波を、コンピュータを中心に構成される測定装置に取り込む脈波測定ステップと、
前記測定装置において、前記測定脈波から、少なくとも胎児心拍に起因する脈波成分を抽出し、抽出した前記脈波成分に信号処理を施して胎児心拍数を算出する胎児心拍数算出ステップと
を含んでおり、
前記胎児心拍数算出ステップは、
前記測定脈波から、胎児心拍、母体心拍および母体呼吸に直接には起因しない信号成分を除去して脈波成分を抽出するノイズ除去ステップと、
前記脈波成分に高速フーリエ変換を施して周波数解析を行う解析ステップと、
前記周波数解析に基づき、胎児心拍数、母体心拍数および母体呼吸数を算出する算出ステップと
を含んでおり、
前記ノイズ除去ステップは、前記測定脈波を、予め定めた通過帯域特性のバンドパスフィルタに通すフィルタ処理ステップであり、
前記解析ステップは、前記脈波成分に高速フーリエ変換を施して得られる周波数スペクトルのスペクトル解析を行い、予め定めた胎児心拍周波数帯域内においてスペクトル強度のピークが現れる第１周波数成分と、予め定めた母体心拍周波数帯域内においてスペクトル強度のピークが現れる第２周波数成分と、予め定めた母体呼吸周波数帯域内においてスペクトル強度のピークが現れる第３周波数成分とを抽出し、
前記算出ステップは、前記第１周波数成分に基づき胎児心拍数を算出し、前記第２周波数成分に基づき母体心拍数を算出し、前記第３周波数成分に基づき母体呼吸数を算出することを特徴とする胎児および母体の同時監視方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、胎児心拍数測定方法、並びに、胎児および母体の心拍数等のバイタルサインを同時に監視可能な胎児および母体の同時監視方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、胎児の健全性診断では、ノンストレステストと呼ばれる手法が、妊娠後期の妊婦に施されてきている。これは、歪ゲージを用いた子宮収縮圧の測定、および超音波ドップラー法を適用した胎児心拍の測定から構成される。子宮収縮圧と胎児心拍の関係性で胎児の健康状態を診断している。例えば、特許文献１、２には、母体の腹部に腹帯等によって取り付けたドップラー超音波センサを用いて胎児心拍数を検出するシステムが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−１６１６８７号公報
【特許文献２】特表２０１４−５００７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
胎児の健全性診断において、簡便で連続測定が可能な測定法は少なく、在宅で測定する手法は一般的ではないのが現状であり未解決の課題が残っている。すなわち、検査装置が大型で操作に熟練が必要である、連続測定ができない、接触部（カフ）の衛生面の問題、拘束感が高じることによる利用者の忌避感が増大する等の課題がある。特に、胎児心拍検出用の超音波センサ等の既存のセンサは、胎児心拍を検出できるように、母体の腹部における最聴取得部に取り付ける必要がある。最聴取得部は、個々の母体により相違し、胎児の姿勢により変動するので、専門医による診断が必要とされる。このため、従来の検査装置は、基本的には在宅でのモニタリングには適していない。このため、在宅等での測定に適し、拘束感のない連続測定が可能な簡便な胎児の健全性診断のための測定法が強く求められている。
【０００５】
本発明の課題は、このような点に鑑みて、在宅等での測定に適した連続測定が可能な簡便な胎児心拍数測定方法、並びに、胎児および母体の同時監視方法を提案することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明者は、高感度で歪検出が可能な簡易・低コストセンサであるファイバブラッググレイティングセンサ（ＦＢＧセンサ）に着目し、このＦＢＧセンサを用いて、妊婦および胎児の脈波を１ｍｓ以上の時間分解能で、歪としてサブミクロン以下の高感度で測定可能なことを確認した。かかる知見に基づき、本発明の胎児心拍数測定方法、並びに、胎児および母体の同時監視方法では、ＦＢＧセンサを母体の腹部、あるいは、腹部および胸部に設置して、連続的に脈波（速度脈波あるいは加速度脈波）を測定し、測定脈波をバンドパスフィルタなどによりノイズ除去処理をしたうえで、測定脈波のパターン抽出（周波数分析、特徴抽出、自己相関関数算出など）により、胎児の心拍数、あるいは、胎児心拍数、母体心拍数および母体呼吸数を算出する。また、ＦＢＧセンサの歪検知機能を利用して、子宮収縮圧を測定することも可能である。この手法は被験者にはよらない汎用性を有している。
【０００７】
本発明の方法によれば、単一の脈波（１波）から、その時点の母体ならびに胎児の心拍数（脈拍数）を測定でき、測定時間は３０秒程度と短い。拘束感を最低限度まで抑制でき、連続測定も可能である。また、皮膚などに与える衛生面のリスクを最低限にできる。
【０００８】
特に、ＦＢＧセンサを用いた本発明の方法では、ＦＢＧセンサを妊婦の腹部において、最聴取得部に正確に固定しなくても、十分な精度で胎児心拍数を測定可能であることが確認された。よって、本発明によれば、専門医等に頼らずに妊婦等が簡単に胎児心拍数等を測定可能であり、在宅等での測定に適した簡便な測定方法を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明を適用した監視システムの一例を示す概略構成図である。
【図２】実験１の様子を示す説明図および胎児心拍測定部位を示す説明図である。
【図３】取得波形Ｎｏ．１の生波形の波長変位を示すグラフである。
【図４】取得波形Ｎｏ．１の生波形にバンドパスフィルタ処理を施した後の波長変位を示すグラフである。
【図５】取得波形Ｎｏ．１のバンドパスフィルタ処理後の波形に高速フーリエ変換を施して得られた周波数スペクトル図である。
【図６】異なる測定部位で取得された生波形をそれぞれ示す波形図である。
【図７】異なる測定部位で取得された生波形をそれぞれ示す波形図である。
【図８】異なる測定部位で取得された生波形をそれぞれ示す波形図である。
【図９】図６の生波形のバンドパスフィルタ処理後の波形をそれぞれ示す波形図である。
【図１０】図７の生波形のバンドパスフィルタ処理後の波形をそれぞれ示す波形図である。
【図１１】図８の生波形のバンドパスフィルタ処理後の波形をそれぞれ示す波形図である。
【図１２】図９の波形のそれぞれの周波数スペクトル図である。
【図１３】図１０の波形のそれぞれの周波数スペクトル図である。
【図１４】図１１の波形のそれぞれの周波数スペクトル図である。
【図１５】実験２におけるＦＢＧセンサの固定位置を示す説明図である。
【図１６】実験２で測定した生波形にバンドパスフィルタ処理および規格化を施した後の波形を示す波形図である。
【図１７】図１６に示す波形に適応フィルタ処理を施した後の波形を示す波形図である。
【図１８】図１７に示す波形の周波数スペクトル図である。
【図１９】実験３の様子を示す説明図および胎児心拍測定部位を示す説明図である。
【図２０】胎児心拍数の予測値と参照値の経時変化を示すグラフである。
【図２１】実験４におけるＦＢＧセンサの固定位置を示す説明図である。
【図２２】胎児心拍数の算出値（予測値）と参照値の比較を示す波形図である。
【図２３】実験５におけるＦＢＧセンサの固定位置を示す説明図である。
【図２４】各ＦＢＧセンサから取得した信号に通過帯域０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタ処理を施した結果を示す波形図である。
【図２５】バンドパスフィルタ処理を施した信号に対して独立成分分析を行って得られた信号波形を示す波形図である。
【図２６】通過帯域に狭いバンドパスフィルタ処理を施した信号に対して独立成分分析を行って得られた信号波形を示す波形図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、図面を参照して本発明を適用した胎児および母体の同時監視方法の実施の形態を説明する。
【００１１】
図１（ａ）は、胎児および母体の同時監視方法を実施するための監視システムの構成例を示す説明図である。監視システム１は、妊婦２０の腹部表面２１に取り付けるＦＢＧセンサ２と、マイクロコンピュータを中心に構成される測定装置３とを備えている。測定装置３は、各部の制御を司る制御部４と、通過帯域が０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタ５と、信号解析部６と、胎児心拍数、母体心拍数および母体呼吸数を算出する算出部７と、算出結果等を記憶保持する記憶部８、算出結果等の出力表示を行う表示部９、および測定開始、算出結果表示等の各種の指令入力等を行う入力部１０などから構成されている。測定装置３は、内蔵メモリあるいは外付けメモリ（図示せず）に格納されている胎児心拍数測定用プログラムあるいは胎児および母体の同時監視用プログラムを実行することで、上記の制御部４、信号解析部６、算出部７等の各機能を実行する。
【００１２】
図１（ｂ）は監視システム１の測定動作を示す概略フローチャートである。まず、ＦＢＧセンサ２のセンサ部が、妊婦の腹部、あるいは、妊婦の腹部および胸部の双方に、医療用テープ等を用いて固定される（ステップＳＴ１）。腹部に固定されるセンサ部は、最聴取得部を中心とする所定の距離内の任意の位置であればよい（実験１参照）。また、ＦＢＧセンサ２としては、マハツェンダ干渉計型ＦＢＧセンサ（Ｍ−ＦＢＧセンサ）あるいはファブリ・ぺロー干渉計型ＦＢＧセンサ（ＦＰ−ＦＢＧセンサ）を用いることができる。測定感度の高いＦＰ−ＦＢＧセンサを用いることが望ましい（実験４参照）。
【００１３】
次に、システム電源が投入され、入力部１０から測定開始指令が入力されると（ステップＳＴ２）、制御部４の制御の下で、各部が駆動されて、胎児心拍数、母体心拍数および母体呼吸数の測定動作が開始する。測定動作においては、ＦＢＧセンサ２の検出信号（脈波）が一定のサンプリング周期で取得される（ステップＳＴ３：脈波測定ステップ）。
【００１４】
ＦＢＧセンサ２から出力される検出信号Ｓ１０（速度脈波、加速度脈波）には、胎児心拍、母体心拍、母体呼吸に起因する信号成分が含まれている。測定装置３に入力される検出信号Ｓ１０は、バンドパスフィルタ５を介して、胎児心拍、母体心拍および母体呼吸に直接起因しない信号成分が除去される（ステップＳＴ４：ノイズ除去ステップ）。例えば、通過帯域が０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタを使用できる。
【００１５】
ノイズ除去後の検出信号Ｓ１１は、信号解析部６において信号処理が施される（ステップＳＴ５：解析ステップ）。信号解析部６は、例えば、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）回路を備え、検出信号Ｓ１１に高速フーリエ変換を施して、リアルタイムで周波数解析を行い、当該信号の周波数スペクトルを生成する（実験１、２、３参照）。
【００１６】
一般に、胎児心拍数は２．０〜３．０Ｈｚの周波数帯域内に表れ、母体心拍数は１．５Ｈｚを含む周波数帯域内に表れ、母体呼吸数は０．４Ｈｚを含む周波数帯域内に表れる。これに基づき、予め設定した胎児心拍周波数帯域（例えば、２．０〜３．０Ｈｚ）内においてスペクトル強度のピークが現れる第１周波数成分Ｓａと、予め設定した母体心拍周波数帯域（例えば１．５Ｈｚを含む周波数帯域）内においてスペクトル強度のピークが現れる第２周波数成分Ｓｂと、予め設定した母体呼吸周波数帯域（例えば、０．４Ｈｚを含む周波数帯域）内においてスペクトル強度のピークが現れる第３周波数成分Ｓｃとを抽出する。
【００１７】
信号解析部６における信号処理として、妊婦の腹部と胸部の２点での取得信号(測定脈波)から、適応フィルタを利用して胎児信号（胎児心拍数、胎児心拍波形）の抽出を行うこともできる（実験２参照）。また、信号解析部６における信号処理として、独立成分分析を施して胎児心拍に対応する信号成分を抽出することもできる（実験５参照）。
【００１８】
次に、算出部７は、第１周波数成分Ｓａに基づき胎児心拍数Ａを算出し、第２周波数成分Ｓｂに基づき母体心拍数Ｂを算出し、第３周波数成分Ｓｃに基づき母体呼吸数Ｃを算出する（ステップＳＴ６：算出ステップ）。算出結果は、記憶部８に記憶保持されると共に、表示部９の画面上に出力表示される（ステップＳＴ７）。
【００１９】
＜実験１＞
（目的）
本発明者等は、ＦＢＧセンサを妊婦の腹部に固定し、測定を行い、取得した波形から胎児信号（胎児心拍数）が測定可能であることを実験により確認した。また、ＦＢＧセンサによる測定部位を胎児心拍の最聴取得部（従来法：超音波ドプラー法）から段階的に移動して測定し、最聴取得部で得られた波形形状と比較することで、波形取得可能な範囲が、最聴取得部の１点に限定されず所定の範囲内であれば良いことを明らかにした。
【００２０】
（実験方法）
図２（ａ）は実験の様子を示す説明図であり、図２（ｂ）はＦＢＧセンサによる測定部位を示す説明図である。測定装置として、アクトカルディオグラフＭＴ−６１０（製品名：トーイツ株式会社製）を使用し、そのセンサを妊婦の下腹部の最聴取得部である点Ａに固定し、胎児心拍数の参照値を取得する。
【００２１】
ＦＢＧセンサの第１センサ部を胎児心拍の最聴取得部である点Ａに、第２センサ部を最聴取得部から約４ｃｍ離れた点Ｂ１、点Ｂ１からさらに約５ｃｍ、１０ｃｍ離れた点Ｂ２、Ｂ３に、医療用テープで固定し測定を行う。被験者は１名、ＦＢＧセンサ２のサンプリング周波数１０００Ｈｚ、測定姿勢はセミファーラ位、測定時間は１回約３０秒である。表１に参照値と第２センサ部（センサ２）の位置を示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
（実験結果：ＦＢＧセンサ２の取得波形）
図３は、最聴取得部位である点Ａで取得した取得波形Ｎｏ．１の生波形（検出信号）を示す波形図である。図４は、取得波形Ｎｏ．１の生波形に、通過帯域０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタ処理を施した後の波形（ノイズ除去後の検出信号）を示す波形図である。図５は、フィルタ処理後の波形にさらに高速フーリエ変換を施して得られた周波数スペクトルを示す。
【００２４】
図５（ａ）に示すように、０．４Ｈｚ付近にピークが現れる。この周波数は妊婦呼吸を表していると考えられ、また１．５Ｈｚ付近のピーク（図５（ｂ））は母体心拍を表すと考えられる。さらに、胎児心拍の周波数２．０〜３．０Ｈｚ付近を拡大すると（図５（ｃ））、微小ではあるがピークが見られた。このことから、ＦＢＧセンサ２により、胎児心拍および母体心拍・呼吸数が測定可能であることが示された。
【００２５】
（波形取得可能範囲の検討）
ＦＢＧセンサの第１センサ部を胎児心拍の最聴取得部（点Ａ）に、ＦＢＧセンサの第２センサ部を図２に示すように段階的に変化させた点（点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３）に医療用テープで貼り付け、これら２点の同時測定を行った。
【００２６】
点Ａでの取得波形と点Ｂ１〜Ｂ３での取得波形を比較し、波形取得可能範囲の検討を行った。図６、図７および図８に、生波形の比較、図９、図１０、図１１に、通過帯域０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタ処理を施した波形、図１２、図１３、図１４に高速フーリエ変換した結果の比較を示す。
【００２７】
図６〜図８から、点Ａから離れるほど取得波形の振幅が小さくなることがわかる。また、バンドパスフィルタ処理を施した場合も、母体呼吸に対応する変動が確認し辛くなる。しかし、図１２〜１４から、点Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３でも点Ａと同様に胎児心拍数に対応するピークが確認できることから、胎児心拍数の最聴取得部から、１０ｃｍ程度の範囲でＦＢＧセンサによる胎児心拍測定が可能であることが示された。
【００２８】
実験１では、妊娠後期の妊婦１名の協力のもと、ＦＢＧセンサによる胎児心拍測定が可能か検討した。バンドパスフィルタ処理および高速フーリエ変換により、ＦＢＧセンサにより胎児心拍測定が可能であることが示された。また、妊婦心拍数及び呼吸の測定も可能であることが示された。胎児心拍の測定可能範囲の検討では、最聴取得部から１０ｃｍ程度離れた点からも最聴取得部と遜色なく胎児心拍測定が可能であることが示された。
【００２９】
＜実験２：適応フィルタを用いた胎児信号の抽出＞
（目的）
ＦＢＧセンサを妊婦の腹部と胸部の２点に固定し測定を行う。各点での取得信号と適応フィルタを利用し、胎児信号の抽出を行った。なお、胸部では母体信号が、腹部では母体信号と胎児信号が得られるものと仮定した。
【００３０】
（実験方法）
図１５に示すように、ＦＢＧセンサ２の第１センサと第２センサをそれぞれ腹部と胸部に、医療用テープで固定し、測定を行う。胎児心拍数の参照値は実験１と同様に取得する。被験者は２名、ＦＢＧセンサのサンプリング周波数１０ｋＨｚ、測定姿勢はセミファーラ位、もしくは左側臥位、測定時間は１回約１０秒とする。
【００３１】
（実験結果：ＦＢＧセンサの取得波形）
実験２で取得した生波形に通過帯域０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタを施し、最大値を１、最小値を０として、規格化を行った。規格化後の信号を図１６に示す。
【００３２】
腹部、胸部で取得した波形から母体の呼吸による変動が確認できる。これら２つの信号を用いて適応フィルタ処理を施した結果を図１７に示す。
【００３３】
図１７から多くのピークが確認できるが、それらが何を表すか明確でないため高速フーリエ変換を行った。その結果を図１８に示す。
【００３４】
２Ｈｚ付近にピークが見られ、参照胎児心拍は１２０ｂｐｍであることから、このピークは胎児心拍のものであると考えられる。また、０．５Ｈｚ、１．５Ｈｚ付近にピークが見られるが、これらは母体呼吸数、母体心拍を示していると考えられる。このことから、今回用いた適応フィルタでは完全には母体信号を取り除くことができていないと言える。
【００３５】
実験２では、ＦＢＧセンサを胸部、腹部に貼り付けて測定を行い、適応フィルタによる胎児信号の抽出を試みた。胸部、腹部ともに母体呼吸数による信号の変化が確認できた。また、適応フィルタによる胎児心拍の抽出が可能であることが示された。適応フィルタ条件を適切に設定し、適応フィルタ適用前の信号処理を適切に行うことで、明確な胎児信号の抽出が可能になる。
【００３６】
＜実験３：胎児心拍の連続的測定＞
（目的）
ＦＢＧセンサを妊婦の腹部に固定し、測定を行い、取得した波形から胎児心拍の連続的測定を試みた。
【００３７】
（実験方法）
胎児心拍の参照値は、実験１の場合と同様に、アクトカルディオグラフＭＴ−６１０を妊婦の下腹部に固定し、取得する。ＦＢＧセンサを胎児心拍の最聴取得部に医療用テープを用いて固定し、測定を行う。被験者は１名、ＦＢＧセンサのサンプリング周波数１０ｋＨｚ、測定姿勢はセミファーラ位、測定時間は約１００秒である。図１９に実験の様子と測定部位を示す。
【００３８】
胎児心拍数の測定は次のように行う。取得波形にバンドパスフィルタ（通過帯域０．５〜５．０Ｈｚ）を施し、フィルタを通して得られる測定波形を１０秒ごとに分割する。分割された波形データをそれぞれ高速フーリエ変換する。実験３での胎児心拍数が１２０〜１６０ｂｐｍであったことから、周波数２．０〜２．７Ｈｚの範囲で最大のピーク値をとる周波数を求める。上記の実験１、２の場合と同じく、周波数ピーク値に６０を乗算して得られる値を胎児心拍数とする（例：周波数２．０Ｈｚの場合、２．０×６０＝１２０ｂｐｍ）。
【００３９】
（実験結果）
図２０に、予測値（ＦＢＧセンサ信号から上記手順により求めた胎児心拍数の算出値）と、参照値（アクトカルディオグラフＭＴ−６１０による測定値）の比較を示す。予測値は、参照値に比べ１０ｂｐｍ程度小さくなっているものの、胎児心拍数の変動におおむね追従する結果となった。
【００４０】
実験３では妊娠後期の妊婦１名の協力のもと、ＦＢＧセンサによる胎児心拍測定を行った。バンドパスフィルタ処理および高速フーリエ変換により、ＦＢＧセンサ信号から経時的な胎児心拍数の予測を試みた。その結果、参照値と多少のずれはあるものの心拍数の変動におおむね追従することが確認された。適切な信号処理を行うことで、実用可能な精度での胎児心拍数の連続的測定の可能性が示された。
【００４１】
＜実験４：ファブリ・ぺロー干渉計型ＦＢＧセンサを用いた実験＞
（目的）
本実験では、マハツェンダ干渉計型ＦＢＧセンサ（Ｍ−ＦＢＧセンサ）を用いた測定よりも感度の高いファブリ・ぺロー干渉計型ＦＢＧセンサ（ＦＰ−ＦＢＧセンサ）を用いて測定を行った。Ｍ−ＦＢＧセンサとＦＰ−ＦＢＧセンサを妊婦の腹部に固定し測定を行い、両センサから取得したデータを用いて胎児心拍数を予測し、結果を比較した。
【００４２】
（実験方法）
図２１に実験の様子を示す。胎児心拍数の参照値はアクトカルディオグラフＭＴ６１０により取得した。Ｍ−ＦＢＧセンサとＦＰ−ＦＢＧセンサを胎児心拍の最聴取得部に医療用テープで固定し測定を行った。Ｍ−ＦＢＧセンサのサンプリング周波数１０ｋＨｚ、ＦＰ−ＦＢＧセンサのサンプリング周波数は１ｋＨｚ、測定姿勢はセミファーラ位である。
【００４３】
（胎児心拍数の予測方法）
取得データに通過帯域０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタを施し、測定データを１秒ずつずらしながら３０秒毎に分割する。その分割データをそれぞれ高速フーリエ変換し、参照胎児心拍数の周波数帯域でのピークを検出する。最大ピーク値をとる周波数に６０を乗算したものを胎児心拍数とした。
【００４４】
（実験結果）
図２２は、予測値（算出値）と参照値の比較を示す波形図である。どちらの結果も、参照値と比べ予測値が小さくなっているが、値の変動は類似している。また、Ｍ−ＦＢＧセンサで取得したデータから予測した胎児心拍数とＦＰ−ＦＢＧセンサで取得したデータから予測した胎児心拍数を比較すると、ＦＰ−ＦＢＧセンサを用いた予測値の方が参照値により近い値をとる。
【００４５】
本実験４では、Ｍ−ＦＢＧセンサとＦＰ−ＦＢＧセンサを用いて同時測定を行い、胎児心拍数の経過的な予測を試みた。その結果、ＦＰ−ＦＢＧセンサで測定したデータから算出した予測胎児心拍数のほうがＭ−ＦＢＧセンサで測定したデータから算出した予測値より参照値に近い値をとることが確認された。このことから胎児心拍数を予測するにはＦＰ−ＦＢＧセンサの方が適していると考えられる。なお、母体信号と胎児信号を分離するためには、複数点センサ部をもつＦＰ−ＦＢＧセンサを用いたデータ取得を行えばよい。
【００４６】
＜実験５：独立成分分析による胎児心拍波形の抽出＞
（目的）
多点ＦＢＧセンサにより取得したデータに対して独立成分分析を施すことで、胎児心拍波形を抽出可能か検討した。
【００４７】
（実験方法）
胎児心拍数の参照値はアクトカルディオグラフＭＴ６１０により取得した。多点ＦＢＧセンサを妊婦の腹部に医療用テープで固定し同時多点測定を行った。本実験では、波長掃引方式（ＳｍａｒｔＦｉｂｒｅｓ）を用いての１０点の同時測定を行った。取得データ（測定脈波）を用いて独立成分分析を行い、胎児心拍波形を抽出可能か検討した。図２３にセンサの貼り付け位置を示す。サンプリング周波数１ｋＨｚ、測定姿勢はセミファーラ位である。
【００４８】
（実験結果）
妊婦の胎動やセンサ部の曲げによる光の減衰により、信号の取得が難しかった。以下は測定可能であった範囲のみを選択し、処理を行った結果を示している。図２４にそれぞれのセンサ部から取得した信号に通過帯域０．５〜５．０Ｈｚのバンドパスフィルタを施した結果を示す。これらの信号を用いて独立成分分析を行った結果を図２５に示す。この結果から、母体心拍と思われる信号が抽出できることが確認できる。しかし、胎児心拍と思われる信号の抽出は難しかった。そこで、バンドパスフィルタの通過帯域を狭め、同様に独立成分分析を適用した。その結果を図２６に示す。胎児心拍に対応すると思われる信号が抽出された。
【００４９】
なお、分離された信号には、胎児心拍とは異なる信号ノイズが含まれていると考えられるため、さらに信号処理を加えて、胎児心拍波形（胎児心拍数）を明瞭にすることが望ましい。
【００５０】
本実験５では、多点ＦＢＧセンサより得られたデータ（測定脈波）を用いて独立成分分析を行い、胎児心拍信号の抽出を試みた。センサ部の配置を適切に行い、出力光を強化することが望ましいことが確認された。また、独立成分分析に使用するデータの前処理を適切に行うことが望ましいことが確認された。さらに、精度良く胎児心拍波形または胎児心拍数を得るためには、信号の分離だけでなく、信号分離後に、さらに信号処理を加えることが望ましいことが確認された。
【符号の説明】
【００５１】
１    監視システム
２    ＦＢＧセンサ
３    測定装置
４    制御部
５    バンドパスフィルタ
６    信号解析部
７    算出部
８    記憶部
９    表示部
１０  入力部
２０  妊婦
２１  腹部表面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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