JP2008113180A - ナースコールシステム - Google Patents

Abstract

【課題】有線式ナースコールシステムでは配線工事や断線や共用部からの呼出の患者が特定できないなどの問題を抱えている。
【解決手段】電波の強度を患者や医療機器に悪影響を与えない微弱電波とし、連続的に配置されているナースコール子機同士及びナースコール親機が無線で送信・受信だけでなく通信を無線中継する手段を備え、ナースコール子機同士の短い距離で無線通信を行う手段を備える。中継局は中継されてきた通信文に中継した識別番号を中継した順番に付加して次へ中継する手段を備える。受信局は中継されてきた経路を逆方向に指定して応答通信文を送信局へ送信する手段を備える。送信局は、以降受信局と通信を継続する場合は、中継された経路を指定して受信局との間で通信を開始する。
【選択図】図１

Description

本発明は、病院や福祉介護施設で使用されるナースコールシステムに関する。

周知の様に、病院や福祉介護施設では主に看護師（福祉介護施設では介護士など）と患者が通話す
る為のナースコールシステムが設置されている。このナースコールシステムでは、患者が呼び出
しに使用するナースコール子機が各ベッドに備えられ、ナースステーションにはナースコール親機
が設置されていて、その間で通話できるようになっている。（特許文献１を参照）
特開２００３−１２６１８３号公報 特開平１０−１５５１８４号公報

従来のナースコールシステムは、ナースコール親機とナースコール子機の間を有線で接続するようにしているため、配線などに関わる病院設計が複雑となるばかりか建設費用が嵩むことになる。
ナースコール親機とナースコール子機の間には、一般的に病室の出入り口近傍に設置される廊下灯と、病室内の壁面に取り付けられる壁取り付け子機があり、ナースコール子機から壁取り付け子機、廊下灯、ナースコール親機へと接続されている。有線接続であると、ベッドの移動時やベッドの背の昇降時に接続線が強く引っ張られて壁取り付け子機とナースコール子機の間で断線することがしばしば発生している。

また、有線接続であると、患者と部屋番号・ベッド番号が関連付けて設定されている。たとえば１０１号室のベッド番号２から呼び出しがあると、呼び出した患者はそのベッドに登録されているＡさんであると判るようになっている。しかし、トイレや浴室などの共用部に設置されるナースコール子機からの呼出が行われた場合に、呼出を行った患者を特定することが出来ない。ベッド移動が行われると、患者と部屋番号・ベッド番号の対応を再設定しなくてはならず、これを怠ると患者の取り違いなどの医療ミスに繋がる。

上記の様に有線接続は、配線工事や断線や共用部からの呼出の患者が特定できないなどの問題を抱えている。これを解決するための１つの手段として、有線でなく無線接続にすれば良い。しかし、無線では電界強度の強い電波は患者の体に悪影響を与えたり、医療機器の誤動作を引き起こす問題がある。 微弱電波を使うとナースコール子機からナースコール親機まで通信が可能にはならず、壁取り付け子機からかまたは廊下灯で無線を受信してそこから有線でナースコール親機まで接続することになり、配線工事の問題に関しては解決されたとは言えない。

本発明は、微弱電波でもナースコール親機とナースコール子機の間で有線の中継を必要としない無線通信が可能なシステムを課題とする。

一般に病室は廊下に沿って片側または両側に配置されている。全体の形状は、直線のライン状かＴ字形、Ｌ字形、コの字形に病室が連続的に配置されている。各病室には複数のベッドまたは１つのベッドが設置されていて、各ベッドにはナースコール子機が備えられている。ナースステーションに設置されるナースコール親機は、上記の形状の中央か片端などに配置される事が多い。このような配置条件では、電波の強度を患者や医療機器に悪影響を与えない微弱電波とし、連続的に配置されているナースコール子機同士及びナースコール親機が送信・受信だけでなく通信を中継する手段を備え、ナースコール子機同士の短い距離で無線通信を行う手段を備える。

送信元のナースコール子機またはナースコール親機（送信局と呼ぶ）は、送信元識別番号と送信の宛先識別番号と通信要求内容を通信文に指定して送信する手段を備える。宛先に指定されていないナースコール子機またはナースコール親機（中継局と呼ぶ）は、中継されてきた通信文に中継した識別番号を中継した順番に付加して次へ中継する手段を備える。宛先識別番号を指定されたナースコール子機またはナースコール親機（受信局と呼ぶ）は、中継されてきた経路を逆方向に指定して応答通信文を送信局へ送信する手段を備える。受信局からの応答通信文に拠って中継経路を確認できた送信局は、以降受信局と通信を継続する場合は、中継された経路を指定して受信局との間で通信を開始する。

ナースコール子機が移動して無線の中継が切断した場合、送信局は通信の時間監視を行って、所定時間以上通信が切断したことを検出したら中継の経路を再度確立する手段を備える。

ナースコール呼出は同時期に複数発生する可能性があるため、キャリアを検出して衝突を回避し、通信路を１つの通信が占有しない様に通信文をパケット化して、複数の通信が時分割で複数実行できる手段を備える。

本発明に拠れば、ナースコール子機とナースコール親機の有線での配線が全く不要となり、配線工事の費用が掛からない。また、簡単にナースコールシステムを構築できる。構成の変更も自由で、ナースコール子機を増加または減少させることが容易に可能である。災害時や緊急時にも簡単にナースコールシステムを構成できる。

ナースコール子機がベッドに固定されないため、共用部からの呼出でも患者を特定出来る。患者はナースコール子機を持ち運んでどこからでも看護師を呼び出すことが出来る。また、ナースコール子機を看護師や医師が携帯することで、通信相手を患者と看護師の間に固定せず自由に選択できる。例えば、患者同士でも看護師同士でも可能である。

通話だけでなく文字や画像の通信も可能であるため、通信内容が豊富になる。文字同士での要求や意思の伝達、画像での説明が可能となる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。図１は、本発明の無線ナースコールシステムの全体構成を示す。ナースコール子機（１）のいずれかから、またはナースコール親機（２）から呼び出しが発生すると受信局を指定して電波を発信し、中継を許された中継局が順次中継して行き指定された受信局まで到達する。中継局は必ずしも隣接しているナースコール子機（１）とは限らない。電波の通信可能エリア（電波カバレッジ範囲）内にある中継局の内１つまたは複数の中継局が中継を行う。受信局は受信応答を送信局に発信することで通信経路が確定して、送信局と受信局間で送受信が開始される。

図８に従来の有線式ナースコールシステムの構成例を示す。ナースコール親機（２５）とベッドサイドのハンド形のナースコール子機（２８）及び握り押しボタン形のナースコール子機（２９）の間はナースコール通信線（有線３０）と接続線（有線３１）を介して廊下灯（２６）と壁取り付け子機（２７）が設置される。

患者がナースコール子機（２８及び２９）の呼び出しボタンを押すと、呼び出し信号が壁取り付け子機（２７）を経由して廊下灯（２６）へ送信され、廊下灯（２６）ではその病室の代表灯及び呼び出した患者を示す表示灯が点灯または点滅する。廊下を通行中の看護師に呼び出しを報知する様になっている。さらに呼び出し信号は廊下灯（２６）からナースコール親機（２５）へ送信され、ナースコール親機（２５）では呼び出しを行った患者の氏名や部屋番号・ベッド番号などが表示されると共に呼び出し音が鳴動し、看護師に報知する。看護師が呼び出しに応答すると親機と子機の間で通信路が形成されて通話できる。

従来のナースコールシステムが有線接続であるため、配線工事の負担や断線の不安や共用部からの呼び出し患者を特定できない問題を抱えていたが、図１の無線ナースコールシステムにすることで解決される。ナースコール子機が設置されている各病室は隣接して連続的に配置されているので、ナースコール子機の間で中継して行けばごく短い距離の微弱電波の無線通信で済み、患者や医療機器に悪影響を与えない。

図２は、ナースコール子機及びナースコール親機の内部構成を示す。操作部（１０）は、呼び出しと呼び出し先を指定する機能、呼び出しに対する応答等の操作機能を持つ。表示部（９）は、呼び出しの内容（患者名、部屋番号・ベッド番号、呼び出しの種類など）その他患者情報や通信情報が表示される。操作部（１０）にて呼び出し操作を行うと、それを受けた制御部（１４）は衝突判定部（７）の情報から他局が通信していないことを確認してから、送信部（６）で送信文を構成して無線通信部（４）、アンテナ（３）を経て送信電波を発信する。

制御部（１４）は、記憶部（１５）に保存されているプログラムに従って装置全体を制御する。
送信文には記憶部（１５）に保存されている装置固有の識別番号（送信元アドレスとも呼ぶ）と操作部（１０）で指定された呼び出し先（受信相手先の識別番号で受信先アドレスとも呼ぶ）を付けて送信する。図７に伝送フォーマットの一例を示す。

図７には送信元アドレス（１７）、受信先アドレス（１８）の他に中継局の順番に中継局１アドレス（１９）、中継局２アドレス（２０）・・・後続の中継局アドレス（２１）、通信の本文（２２）、誤りチェックコード（２３）を記述している。プレキャリア（１６）とポストキャリア（２４）は、通信の衝突を防止する為に設けた冗長信号である。衝突判定部（７）は他局のプレキャリアまたはポストキャリアを検出したり、通信が重なって通信に誤りが生じたりした場合に通信の衝突と判断する。

制御部（１４）は、送信を開始しようとした時、衝突判定部（７）の情報から他局が通信していると判定した場合は、遅延時間発生部（１３）を起動してランダムに発生する遅延時間を待機して再度送信を試みる。

受信部（５）は無線通信部（４）で復調された通信文を受信し、制御部（１４）は受信した通信文の受信先アドレスが自局である場合は自局の装置固有の識別番号（受信先アドレス）を添付した応答文を作成して送信部（６）から応答する。受信先アドレスが自局では無い場合は、通信文に自局の装置固有の識別番号（中継局アドレス）を中継されてきた順序に添付して送信する。制御部（１４）は、応答する場合も中継する場合も遅延時間発生部（１３）を起動してランダムに発生する遅延時間を待機して他局が通信していないことを確認してから送信する。送信を開始しようとする送信局及び受信局及び中継局は、他局が通信中であることを衝突判定部（７）で検知するとポストキャリア後にランダムに発生する遅延時間をもうけて遅延してから再度送信を試みる。送信を開始してから通信の衝突を検出した場合は、送信を中断して衝突が解除されてからランダムに発生する遅延時間後に送信を試みる。

応答文には中継されてきた逆の経路を指定して応答し、指定を受けた中継局のみが逆の経路で送信局まで中継する。送信局と受信局間で通信経路が確立し音声通信（通話）が開始されると、スピーカ（１１）とマイクロフォン（１２）と音声符号化・復号化部（８）を使って通話が行われる。勿論、通信は音声だけとは限らず文字や画像通信であっても構わない。その場合はスピーカ（１１）やマイクロフォン（１２）ではなく表示部（９）や操作部（１０）が活用される。

以降は、図３と図４を使って通信経路の確立を説明する。本発明の様な固定的なネットワークインフラを持たず自律分散された無線局がバケツリレーされて通信するアドホック（ＡｄＨｏｃ）通信は、ＩＥＴＦ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ Ｔａｓｋ Ｆｏｒｃｅ）等で議論されているが、経路を決める手順（ルーティング プロトコル）は汎用で無線局の移動が頻繁に発生する複雑なものが多い。通信する前に無線局の相対位置や絶対位置を把握する方法と通信する際にルートを開拓していく方法がある。電界強度を利用して通信する事前に相対位置を把握する提案（特許文献２を参照）もその一つである。本発明は、無線局に相当するナースコール子機が蜜に直線状に配列されていることと、移動が緩やかであることで複雑なルーティング プロトコルを必要とせず、装置を安価に製造することができる。

図３は、送信局１（Ｓ１）が電波を発信し、それを中継局１（Ｐ１）と中継局３（Ｐ３）が中継しさらにＰ１の中継を中継局２（Ｐ２）が中継した図を示す。ここで、本発明の前提条件は送信局、受信局、中継局の通信可能エリアが円形（無指向性アンテナを使用）で、かつどの局もほぼ通信可能エリアの大きさが同じ（つまり電界強度が同じに設定）であること。この前提条件は、前の中継局が次の中継が正常に中継されたかを監視するために必要な条件である。

送信局１（Ｓ１）の通信可能エリア（Ａ１）に居る中継局は、通信文を受信後ランダムな遅延時間を設けた後に中継を試みる。この場合は、中継局１（Ｐ１）と中継局３（Ｐ３）が中継波を先に発信する。中継局１（Ｐ１）の通信可能エリア（Ａ２）とＡ１が重なる部分に居る中継局は、Ｐ１が先に中継したので中継を放棄する。この理由は、全ての中継局に中継を許すと、煩雑になり無駄な中継が多くなり、中継の効率が悪くなるためである。Ｐ１とＰ３は通信可能エリアが重ならないため中継波を独立して発信する。（Ｐ２とＰ３の通信可能エリアは、煩雑になるため図３には省略してある）Ｐ１の中継波を受け、かつＡ１とＡ２が重ならない部分に居るＰ２が次の中継波を発信する。以上の様に前の中継波と重ならない部分に居る中継局が中継していく。

図４は、送信局１（Ｓ１）から中継局Ｐ１→Ｐ２→Ｐ３→Ｐ４→受信局１（Ｒ１）までの通信経路を示した図である。他の通信経路もあるが図示していない。受信局は、複数の経路で受信した場合、先に届いた経路を優先させ、後から届いた経路は捨てる、ほぼ同時着信の場合は経路が短い経路を選択する。受信局は中継されてきた経路を逆に指定（Ｒ１→Ｐ４→Ｐ３→Ｐ２→Ｐ１→Ｓ１）して送信局に向けて応答する。受信局は他の中継局の遅延時間より短い遅延時間で応答し、応答を受けた中継局は指定された局以外は中継を放棄する。指定を受けた中継局は、受信局の次に短い遅延時間で中継を実行していく。この理由は、経路を確立した通信は音声通信が主なため、優先度を高くして音声が途切れることがないようにする為である。

受信局から経路を指定して応答を受けた送信局は、それ以降受信局との間で通信を行う場合は、応答された経路を指定して通信を開始する。送信局または受信局が通信の停止を宣言するまで通信が継続する。しかし、中間の中継局が移動して指定した経路では通信が行えない場合、送信局は正常な通信の時間監視を行い、所定時間内に通信が出来ないと、経路を指定しない通信を再試行して経路の確立を行う。 送信局は、経路指定しない通信で所定時間内に応答を得られない時は所定回数同じ通信を繰り返し、所定回数繰り返しても通信できない時は鳴動音の発生と表示部（９）に通信できない旨の表示を行う。

送信局は、複数の受信局を指定して通信することが出来る。これを一斉通信または一斉放送と呼ぶ。一斉放送は特にナースコール親機から全てのまたは選択したナースコール子機に対して呼び出しを行う場合に使用される。一斉通信（一斉放送）の場合、通信文に一斉通信であることを示す制御文と受信局（全局の場合は制御文で指定）を指定して通信する。一斉通信の場合、受信局は応答を送信局に返送せず中継の役割も果す。中継の方法は通常の通信と同様にランダム時間の遅延時間を設け、他局が先に中継していれば中継を放棄する。一斉通信は、一定時間継続するかまたは送信局から一斉通信の切断を宣言するかで終了する。

図５と図６は、中継と中継の監視について説明する図である。図５において中継局ｎ（Ｐｎ）はｎ番目の中継局を示し、中継局ｎ＋１（Ｐｎ＋１）はＰｎの次に中継するｎ＋１番目の中継局を示す。中継はランダム時間の遅延を持って先に中継波を出した局が中継局になるため、中継局はランダムに選ばれる。従って、ＰｎとＰｎ＋１が非常に接近していることも起こりえる。このような場合は、Ｐｎの通信可能エリアＡｎとＰｎ＋１の通信可能エリアＡｎ＋１がほぼ重なる。ＡｎとＡｎ＋１が重なった位置に居る局は中継を放棄するため、中継がそこで中断する。

この状態を解決するために、中継局は次の中継が正常に行われたかを時間監視する。所定時間内に中継が実施されないことを検知した中継局は、再送であることを示した制御文を付加して再度中継波を出力する。前回中継を放棄した中継局は再送の制御文を認識すると中継する権利を再び得て中継を行う。 中継局は、再送を所定回数実施しても次の中継が行われない場合は中継を放棄する。これは、局が存在しない末端になったことを示している。

前述した前提条件で送信局、受信局、中継局の通信可能エリアが円形（無指向性アンテナを使用）で、かつどの局もほぼ通信可能エリアの大きさが同じ（つまり電界強度が同じに設定）であることを示したのは、中継局が次の中継を監視するためである。図６は、Ｐｎ＋１の通信可能エリアＡｎ＋１が小さいため、中継したことがＰｎへ届かないことを示している。Ｐｎ＋１の中継波が前の中継局Ｐｎへ届かないと、中継局Ｐｎは中継が行われないと判断して再送信する。中継局が輻輳して通信効率を下げてしまう。このようなことがないように前述した前提条件を設けている。

ナースコールの通信は、同時に複数発生する可能性がある。従って、通信文は分割しパケット化して通信路を長時間占有しないことが必要である。また、通信文には音声を符号化した通信文だけでなく文字や画像を載せることで、文字の通信、画像の通信も可能である。以上の無線通信は、搬送周波数が単一の場合であり、衝突防止や時分割多重を行う方式であるが、複数の搬送周波数を利用して複数の送受信回路設ければ当然同時に送信・受信・中継が出来る様になる。前の中継周波数と次に中継する中継周波数が異なれば衝突を心配しなくて済み伝送効率が向上するが、装置のコストアップは避けられない。

無線ナースコールシステムの全体構成 ナースコール子機及びナースコール親機の内部構成 経路の説明図１ 経路の説明図２ 中継監視の説明図１ 中継監視の説明図２ 伝送フォーマットの一例 有線式ナースコールシステムの構成

符号の説明

１ ナースコール子機
２ ナースコール親機
３ アンテナ
４ 無線通信部
５ 受信部
６ 送信部
７ 衝突判定部
８ 音声符号化・復号化部
９ 表示部
１０ 操作部
１１ スピーカ
１２ マイクロフォン
１３ 遅延時間発生部
１４ 制御部
１５ 記憶部
１６ プレキャリア
１７ 送信元アドレス
１８ 受信先アドレス
１９ 中継局１のアドレス
２０ 中継局２のアドレス
２１ 中継局順のアドレス
２２ 通信の本文
２３ 誤りチェックコード
２４ ポストキャリア
２５ ナースコール親機
２６ 廊下灯
２７ 壁取り付け子機
２８ ハンド形のナースコール子機
２９ 握り押しボタン形のナースコール子機
３０ ナースコール通信線（有線）
３１ 接続線（有線）
Ｓ１ 送信局１
Ｐ１ 中継局１
Ｐ２ 中継局２
Ｐ３ 中継局３
Ｐ４ 中継局４
Ｐｎ 中継局ｎ
Ｐｎ＋１ 中継局ｎ＋１
Ｒ１ 受信局１
Ａ１ 送信局１（Ｓ１）の通信可能エリア
Ａ２ 中継局１（Ｐ１）の通信可能エリア
Ａｎ 中継局ｎ（Ｐｎ）の通信可能エリア
Ａｎ＋１ 中継局ｎ＋１（Ｐｎ＋１）の通信可能エリア

Claims (9)

1. 複数の無線ナースコール子機と無線ナースコール親機が自立分散的に無線ネットワークを構築し、送信元の前記無線ナースコール子機または前記無線ナースコール親機（この両者を送信局と呼ぶことにする）が宛先を指定した呼出通信文を他の無線ナースコール子機が自局の識別番号を付加して中継し、前記宛先を指定されたナースコール子機またはナースコール親機（この両者を受信局と呼ぶことにする）が呼出に対して中継されてきた識別番号を指定して応答通信文を送信し、中継を逆に遡って送信元（送信局）へ返信することを特徴とするナースコールシステム。
2. 通信文を中継する前記無線ナースコール子機（中継局と呼ぶことにする）は、中継されてきた通信文を受信した後、ランダムに発生させた遅延時間を設けた後に他の中継局が電波キャリアを発信していないことを確認した場合、自局の識別番号を中継されてきた識別番号の順番の最後尾に付加して通信文を構成して送信し、他の中継局が先に電波キャリアを発信したことを検知した場合及び前記受信局が応答通信文を送信した場合は中継することを放棄することを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。
3. 前記受信局は通信文を受信した時、前記中継局がランダムに発生させる全ての遅延時間より短い遅延時間を設けた後、中継局が電波キャリアを発信していないことを確認して応答通信文を中継されてきた逆の経路を指定して送信局へ送信することを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。
4. 中継された識別番号による経路を認識した前記送信局と前記受信局は、さらに通信を継続する場合には中継する識別番号を経路順に通信文の中に指定して送信し、指定された識別番号を持つ中継局のみが中継することを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。
5. 前記送信局及び前記中継局及び前記受信局は、通信文をパケットに分断して通信路を占有することを避けると共に他の電波キャリアが発信されていないことを確認した後に通信文を発信し、他の電波キャリアが発信されている場合は他の電波キャリアが無くなってからランダムに発生させた遅延時間を設けた後に発信し、発信後にキャリアの衝突が発生した場合は発信を中断しランダムに発生させた遅延時間を設けた後に再度他の電波キャリアが発信されていないことを確認した後に通信文を発信することを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。
6. 前記中継局は次の中継局が所定時間内に中継することを監視し、所定時間内に中継が行われない場合前記中継局は中継する通信文を再度発信し、所定回数だけ再度の発信を繰り返しても次の中継が実行されない場合は中継を放棄することを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。
7. 前記送信局は前記受信局からの応答通信文が送信されてくることを監視し、所定時間内に応答が無い場合前記送信局は経路指定している時は経路指定を解除して、経路指定していない時は前回と同じ通信文を所定回数だけ再度の発信を繰り返し、所定回数発信を繰り返しても応答がないときはエラーを音及び表示で操作者に報知することを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。
8. 前記送信局と前記受信局の間では文字、画像及び音声をパケットにして送受信することが出来、通話するための音声は符号化する手段を持ち、前記送信局から前記受信局がナースコール呼出を受けると前記受信局は音と表示で呼出を報知し、操作者が呼出の応答操作を行うと前記送信局と前記受信局の間で中継経路を指定された通信路が形成されて両者間で通話することができることを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。
9. 前記送信局は複数の受信局を選択する、または全ての受信局を指定して一斉通信（または一斉放送）する手段を備え、一斉通信の場合前記受信局は前記送信局へ応答を返信せず中継局の機能も受け持ち後続の中継局へ中継し、一斉通信が開始されると前記送信局から一定時間または一斉通信を切断する宣言を通信するまで指定された受信局は通信を受信することを特徴とする請求項１記載のナースコールシステム。

Images