JP2013511028A - 特にｃｐｒ時の胸部パラメータを測定する方法及びシステム - Google Patents

Abstract

本発明は、人、特に人の胸部に配置される測定部の位置を監視するシステムに関し、本システムは、所定の周波数で振動する磁界を発生し、例えば、胸部から背中までのような人の反対側に位置するように構成される駆動部を含み、測定部は、磁界強度を測定するように構成され、システムは、測定部と駆動部との距離を算出する算出手段を含む。
【選択図】図１ａ

Description

本方法は、特にＣＰＲ測定の一部として人に配置された場合の測定部の位置を監視するシステム及び方法に関する。

胸部圧迫及び人工呼吸で定義される心肺蘇生法（ＣａｒｄｉｏＰｕｌｍｏｎａｒｙ Ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ）（ＣＰＲ）の質は、心停止の結果に対して重要である。Ｇａｌｌａｇｈｅｒ、Ｖａｎ Ｈｏｅｙｗｅｇｈｅｎ及びＷｉｋ（Ｇａｌｌａｇｈｅｒ ｅｔ ａｌ； ＪＡＭＡ １９９５ Ｄｅｃ ２７；２７４（２４）：１９２２−５． Ｖａｎ Ｈｏｅｙｗｅｇｈｅｎ ｅｔ ａｌ； Ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ １９９３ Ａｕｇ；２６（１）：４７−５２； Ｗｉｋ Ｌ， ｅｔ ａｌ Ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ” １９９４；２８：１９５−２０３）は、それぞれ、救急隊員の到着に前に居合わせた人により行われる良質なＣＰＲが、要素（ｆａｃｔｏｒ）３−４での生還に影響を与えうることを示している。しかし、残念ながら、ＣＰＲは、ＪＡＭＡ（Ｗｉｋ ｅｔ ａｌ． Ｑｕａｌｉｔｙ ｏｆ Ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ Ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ Ｄｕｒｉｎｇ Ｏｕｔ−ｏｆ−Ｈｏｓｐｉｔａｌ Ｃａｒｄｉａｃ Ａｒｒｅｓｔ． Ｊａｍａ， Ｊａｎｕａｒｙ １９， ２００５ − Ｖｏｌ ２９３， Ｎｏ ３）発行の近年の研究によれば医療の専門家であっても最適な質には満たない状態で最も多く行われる。最も多い共通の失敗は、胸部圧迫が行われない、人工呼吸が行われない、胸部圧迫深さが浅すぎる、胸部圧迫回数が多すぎる又は少なすぎる、人工呼吸回数が多すぎる又は少なすぎる、又は膨張（ｉｎｆｌａｔｉｏｎ）時間が早すぎる、ことである。

Ｒｅｓｕｓｃｉｔａｔｉｏｎ， ｖｏｌｕｍｅ ６７， ２００５記載の２００５ ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｃｏｎｓｅｎｓｕｓ ｏｎ ｓｃｉｅｎｃｅは、効果的になされるためにＣＰＲがどのように行われるべきか、並びにＣＰＲ及び除細動が共にどのように用いられるべきかについての詳細を表している。胸部圧迫ガイドラインは、全ての成人及び成長した未成年患者に対して一様であり、深さは、少なくとも４−５ｃｍであり、回数は、少なくとも１００／分であり、救助者は、圧迫間で圧力を完全に開放するべきである。実際には、しかし、患者のサイズ等により必要な圧迫深さ及び力には大きな個別の違いがある。よって、ガイドラインは、最適とはいえない処置となる場合がありうる。

ＥＰ１０５７４５１では、Ｍｙｋｌｅｂｕｓｔは、胸部圧迫を測定するセンサについて記載している。このセンサは、加速度計及びフォース起動スイッチに配置されている。システムの一部は、また、加速度及びフォース起動スイッチからの信号の機能として、胸部圧迫動作を推定する手段である。このセンサによる制限の１つは、各胸部圧迫が完全に解放されたことを確実に検出する手段を提供できない（フォーススイッチの感度に制限される）ことである。この技術の他の制限の１つは、システムの精度が、どんな表面に患者が横たわっているかに依存することである。例えば、患者がマットレスに横たわっている場合、胸部上のセンサは、マットレス上の患者の動き及び胸部の圧迫の両方を測定する。同様の記載がＵＳ２００４／０２１０１７２及びＷＯ２００６／００６８７１でなされ、加速度計は、ベッドの動きを監視するために用いられる。今までは、この課題は、通常、患者の下に堅いプレートを追加することにより解決されてきたが、その場合にも、加えられる下向きの力の多くは、マットレスと共に胸部の圧迫を導くという証拠があり、胸部上の単一の加速度計は、マットレス及び胸部の両方を測定するため、胸部圧迫を過度に推定（ｏｖｅｒ−ｅｓｔｉｍａｔｅ）してしまうことを意味する。この課題の解決法は、ＵＳ２００４／２６７３２５で提供され、２つのコイルは、それらの相対的な距離を測定するために用いられ、それらの１つは、患者の反対側で第２のコイルによりピックアップされる変化する磁界を送信する。この解決法に関する課題の１つは、送信された磁界が周囲の金属物により広い範囲で変化することである。適応フィルタがＵＳ２００４／２６７３２５で提案されているが、これは、全ての状況下で十分な信号の質を提供できず、それにより、測定の精度が低下する。

よって、本発明の目的は、特にＣＰＲ時に患者の背中に対する患者の胸部の圧迫を監視する正確な手段を提供し、胸部から背中の寸法のような圧迫と圧迫の間での圧迫深さ及び胸部の寸法についての両方の情報を提供するようにし、胸部に加えられる圧力が、圧迫と圧迫の間で完全に開放されたかをさらに検出することを可能にする。この目的は、上述した記載を用いて得られ、独立請求項で述べるように特徴付けられる。

本発明は、好ましくは患者の背中に位置する駆動部で発生する、振動する磁界の強度の検出に基づき、測定部は、胸部に位置する。このように、測定は、駆動部の動作と無関係となり、ＣＰＲ時にマットレスが圧迫された場合であっても、測定には影響しない。磁界の検出は、よく知られており、かなり簡素な技術であるため、測定装置は、例えば、力センサ及び／又は加速度計を含む上述した文献に記載された患者の胸部に位置する、対応する装置と同一の大きさのように簡素であってもよい。

測定された特性は、胸部に位置する測定部と患者の背中のバックボードとの距離であるため、本発明に係るシステムは、さらに、他の状況よりも圧迫時の胸部の寸法を測定する手段をさらに提供し、例えば、ＣＰＲからの機械的な応力による胸部のつぶれにより生じる、胸部から背中への寸法での持続的な変化を意味する胸部「モールディング（ｍｏｌｄｉｎｇ）」についての情報をさらに提供するシステムである。

本発明は、複数の例により本発明を図示する添付の図面を参照しながら以下に詳細に説明される。
図１ａは、互いにある距離に位置する本発明に係る駆動部及び測定部を示す図である。 図１ｂは、測定部において得られた測定を示す図である。 図２ａは、磁界発生の他の実施形態を示す図である。 図２ｂは、磁界発生の他の実施形態を示す図である。 図２ｃは、磁界発生の他の実施形態を示す図である。 図２ｄは、磁界発生の他の実施形態を示す図である。 図３は、システムの他の実施形態を示す図である。 図４は、測定部を示す図である。

図１ａにおいて、本発明の実施形態が示され、測定部１は、駆動部２上のある距離に位置する。駆動部は、給電部（図示せず）に接続し、既知の大きさで、所定の周波数又は所定の周波数範囲内で変化する既知の磁界強度６を有する磁界強度を発生する第１の駆動コイル３を含む。得られた磁界強度６は、駆動部２からの距離に依存すると共に、磁界の軸７に対する位置に依存する。コイル３により発生される発生磁界の特性がよく知られているため、測定部１が磁界軸７に近接している限り、磁界強度６は、予測可能な手段で、駆動部からの距離に依存する。

本システムが患者に使用される場合、変化する磁界強度の周波数範囲は、患者の体内の水分が測定に大きく影響しない範囲であることが好ましく、よって５０−１００ｋＨｚの範囲となる。他の範囲でも可能であるが、磁界強度に影響する材料の影響に応じたキャリブレーションが必要となる。

図１ａの駆動部２は、また、コイル５として示され、駆動部での磁界強度を検出する第２の磁界センサを含む。これは、例えば、金属ベッドフレームのような本システムに近接する金属構造による磁界強度の損失をオペレーターが補償することを可能にする。オペレーターは、第２のコイルが所定の磁界強度を検出するまで磁界強度を増加させてもよく、又はこの処理は、センサコイル５で測定される磁界の特性を、例えば、選択された周波数の範囲で磁界強度を維持し、測定部１で選択された周波数の範囲に対応し、測定部１で正確な測定を提供するために十分な所定の閾値を超える、選択された値と比較する駆動制御システムにより自動的に実行されてもよい。

図１ａからわかるように、駆動コイル３の寸法は、駆動部２と測定部３との距離を比較しうる図示された例において、大きくなるように選択される。正確なサイズは、用途に応じて変化するが、可能な測定部の動作位置にわたって磁界が略均一となるのに十分である場合が有利である。このように、測定部１から磁界の軸７への変位は、測定された磁界強度にわずかに影響する。これは、図示され、駆動コイル３と略平行な曲線を示す磁界強度６から明らかであり、それにより、バックボード、マットレス又はベッドが患者を支持する。

広く知られているように、測定された磁界強度は、駆動コイル２と測定部１との距離に依存し、得られた測定結果は、初期状態でセンサに力が与えられなかった場合におけるセンサからの典型的な波形を示す図１ｂに図示される。イニシャルＡＰ（ＩＡＰ）は、圧迫前の胸部の寸法を示す。イニシャルＡＰに対する波形に基づくフィードバックは、符号７として示され、測定装置１の初期位置に対する深さを示す。使用時に、いわゆる「曲げ深さ（ｌｅａｎ ｄｅｐｔｈ）」８は、導入され、これは、例えば、圧迫を行う人が患者から圧迫する力を完全に開放していない等のために、測定装置１が圧迫と圧迫との間に位置する場合の深さである。相対的な深さ８は、その後の深さ、つまり、曲げ深さを無視した深さであり、それにより、患者に加えられた最大深さと最小深さとの間の圧迫深さが示される。

測定部１の作動領域内の均一な磁界を得る他の手法が図２ａ及び２ｂに図示される。図２ａでは、多数のコイル３ａ−３ｈは、バックボード領域において分布し、略均一な磁界を得るように同期されてもよい。前述した実施形態のように、第２のコイル５は、バックボードの局所的な磁界を測定するために、例えば磁界強度を調整するためにバックボードに施されてもよく、例えば中央のコイル３ｈのようなコイル３ａ−３ｈの１つを構成してもよく、図２ｂに示すような個別の異なるコイル５ａとして提供されてもよい。

図２ｂでは、コイルは、平面構造で製造されるような螺旋としてプリント基板に設けられる。螺旋形状は、付帯的なものであり、螺旋の中心に完全になっていないコイルとして有利に製造されてもよい。図２ｂでは、図１の第２のコイルに対応する検出コイルは、金属構造等にさらされる場合に、磁界を調整するために設けられる。

図２ａ及び２ｂに示される例では、各個別のコイルは、わずかに異なる周波数で駆動される。測定部１が、周波数同士を区別するように構成されると共に、各周波数での信号の相対的な強度を測定するように構成される場合、最も近いコイルが最も強い強度となる等のような、測定領域における測定部の位置の算出が可能となる。これは、例えば、測定部の位置についてユーザにフィードバックを提供するために有利であり、それにより、ＣＰＲは患者に行われる。

図２ｃでは、図２ａに図示されたバックボードに対応するソリューションが平面螺旋コイルに基づいて示される。他の実施形態によれば、コイルは、わずかに異なる周波数で振動する磁界強度を印加するように構成されてもよい。そして、測定装置１は、各周波数の磁界強度又は振幅を測定してもよく、最大の振幅又は磁界強度を有する周波数を検出することにより、この周波数は、測定装置に最も近いコイルを示し、バックボードに対する測定装置の位置を再び示す。図２ｄは、中央のコイル３ｈが最大周波数ｆ１を放射し、測定部と他のコイルとの距離が等しい場合における振幅及び周波数の分布を図示しており、これにより、測定部がバックボードの中央において最適な位置にあることを示している。

上述した図では、発生した磁界は、バックボード２に略直交であり、バックボードから測定部の作動領域へ向かう方向７を有する。図３では、他の実施形態が図示され、バックボードの平面において磁界を発生し、ベッド及び患者と平行であり、コイル３によって磁化されたフェライトロッド３ｂが設けられる。同様のセットは、磁界を検出するフェライトロッド４ｂ及び２つのコイル４ａを含む測定部１に設けられる。図３では、磁界ベクトル２１を示すものが図示される。この場合、測定部は、また、フェライトロッドに平行な方向における磁界を測定するように構成されるべきである。磁界強度は、近傍のベッド又は他の導体材料により摂動されない場合、患者の長さ方向において円形断面を有する図示された方向における図１に図示するような形状と略同一である。図示されていないが、適切に配向された第２の磁界センサ５は、また、送信される磁界強度を調整するために施されている。

図４に図示される測定部は、選択された周波数範囲内で変化する磁界強度に対して精度が高いピックアップコイル４を含む。このコイルは、増幅部１１に接続され、図示された実施形態では、その機能が当業者間でよく知られている増幅器１２、バンドパスフィルタ１３及び全波整流器１４を含み、図示された例においてＡＤ変換器１７及びマイクロコントローラ１９を含み、導体リードを介して測定した信号を、システムを制御する監視部２１へ送信するセンサ基板１５を含む。代替として、デジタル信号処理ユニットを考慮してもよい。導体リードは、直接に接続され、外部装置からの信号及び／又は電力を受信するために用いられてもよい。図４の測定部の実施形態は、また、ユニットの方向を測定可能な加速度計１６を含む。これは、測定装置がコイルを通じた磁束を測定するとき、測定された磁界強度の大きさが磁界強度に対するピックアップコイルの方向に依存するため、有利である。このように、測定された信号は、コイルの方向に応じて較正されてもよく、又はフィードバック信号は、ユーザが測定部の位置及び方向を補正しうるように提供されてもよい。

駆動部２における測定部１及び磁界センサ５の両方での磁界を測定する他の手段は、また、例えばホール効果センサ等が考慮されてもよく、測定した信号を転送する導体に代わるものとして、他の通信手段は、また、例えば光学又は無線信号等を用いてもよい。コードレス通信システムの場合、測定部は、バッテリ充電器又は磁界からエネルギーを抽出する充電ユニットを用いた充電可能なバッテリに設けられてもよい。例えば、測定部において周波数を変調し、受信した信号をフィルタリングすることにより、発生した磁界を介して測定部へ信号を転送することも可能である。

総括すると、本発明は、背中（ボード）から胸部（センサ）への距離を測定するＡＣ磁界を用いたシステムに関する。本システムは、水での吸収がない場合に周波数を用いて静的距離（ＡＰ）及び変動（深さ）の両方を測定可能である。

上述したように、本発明に係るシステムは、例えば第２のコイル等の金属の効果を最小化し、かつ磁界を測定することにより磁界強度を安定させる第２の磁界センサを用いる。第２のセンサは、例えばバックボードの駆動コイルと同じ位置にあり、この位置における磁界強度が適切なレベルにあるように、発生した磁界を調整する手段に接続される。上述した内容に加えて、これは、また、十分な精度を提供するために十分な強度を維持しながら、より大きな磁界強度に関する任意のリスクを低減する最小の値で磁界強度を維持する可能性を提供する。１．６３Ａ／ｍ以下のレベルは、１００ｋＨｚの範囲での周波数の安全なレベルと考えられる。

金属プレートは、また、金属の効果を最小化するためにバックボード駆動コイルの下に設けられてもよい。

１又はそれ以上の加速度計は、また、１又はそれ以上の方向の「チルト（ｔｉｌｔ）」を補償するために測定装置（及び／又はバックボード）に使用されてもよい。

本システムは、磁界の変調又はボードチルト、金属の存在、ボードの動作状況等のような様々な情報を通信するためのボードとセンサとの間での無線通信により、ボードとセンサとの間で通信するＡＣ磁界を用いてもよい。

本システムのエネルギー消費を最小化するために、駆動コイルは、駆動コイルの共振駆動である。各種のコイルソリューション及び方法が選択されてよく、ＡＣ磁界の使用に加えて、加速度計は、また、例えば圧迫深さのような測定部の動きを測定するために用いられてもよい。この場合、加速度部は、また、その動作を監視するためにバックボードに設けられてもよい。

本システムは、監視装置及び測定する人又は対象物についての情報を得て、当該情報を解析するソフトウェアを含む。上述したように、人に用いられた場合、胸部の寸法がわかり、また、ＣＰＲ時の圧迫深さもわかる。この分析は、また、圧迫を行う人が完全な圧力でリリースしたかどうか、又は胸部をつぶす等のような、圧迫が胸部でより持続的な変化をなすかどうかを検出するために、圧迫前後の胸部の寸法の変化を検出するように構成されてもよい。

本システムは、また、例えば測定部のインジケータによるサウンドエフェクト又は予め録音されたボイスメッセージ等のような、上述した分析に基づくユーザに視覚的又は音響的なフィードバックを提供するように構成されてもよい。測定部は、使用時には配置されない、磁界又は充電レシーバを介して充電される磁界又は無線によるコードレス通信であってもよい。

Claims (15)

1. 人、特に人の胸部に配置される測定部の位置を監視するシステムであって、前記システムは、所定の周波数で振動する磁界を発生し、胸部から背中までの寸法のような人の反対側に位置するように構成される駆動部を含み、前記測定部は、磁界強度を測定するように構成され、前記システムは、前記測定部と前記駆動部との距離を算出する算出手段を含み、
   前記駆動部は、発生した前記磁界強度を測定する第２の磁界センサを含み、
   前記システムは、発生した前記磁界強度が前記第２の磁界センサで所定の強度を得るまで前記駆動部への入力を調整する調整手段をさらに含み、それにより、周囲の金属物の影響を回避する、システム。
2. 前記駆動部は、ＣＰＲ時に患者の下に位置するバックボードであり、前記システムは、前記位置測定のシーケンスに基づいてＣＰＲ圧迫深さを監視するように構成される請求項１に記載のシステム。
3. 前記算出手段は、監視した前記ＣＰＲ圧迫深さを既知の推奨圧迫深さと比較し、圧迫の質を示す応答を生成するように構成される請求項２に記載のシステム。
4. 前記システムは、圧迫間の静的距離をさらに測定するように構成される請求項２に記載のシステム。
5. 前記駆動部は、ＡＣ電源に接続されるコイルを含む請求項１に記載のシステム。
6. 前記磁界の変化は、５０−１００ｋＨｚの周波数範囲内であり、それにより前記測定部と前記駆動部との間での水の吸収を回避する請求項１に記載のシステム。
7. 駆動周波数は、前記駆動部の共振周波数である請求項６に記載のシステム。
8. 前記第２の磁界センサは、コイルである請求項１に記載のシステム。
9. 前記測定部は、前記磁界に対する傾きを測定する方向測定部を含む請求項１に記載のシステム。
10. 前記方向測定部は、加速度計である請求項９に記載のシステム。
11. 前記駆動部により送信される変化する磁界の大きさを変化させる通信部をさらに含み、前記測定部は、変化した大きさを検出することによる通信信号を受信するように構成される請求項１に記載のシステム。
12. 前記測定部は、変化する磁界からのエネルギーを抽出し、当該エネルギーを前記測定部に蓄積するエネルギー蓄積手段を含む請求項１に記載のシステム。
13. 前記測定部は、エネルギー蓄積手段と、対応する充電器に接続された場合に、前記エネルギー蓄積手段に充電するように構成される充電器に接続する接続手段とを含む請求項１に記載のシステム。
14. 前記算出手段は、胸部つぶれ及びモールディングを検出するために、胸部圧迫の前後の距離の情報を比較する分析手段を含む請求項１に記載のシステム。
15. 前記測定部と前記駆動部との間の距離を測定することにより胸部の深さを測定する請求項１に記載のシステムの使用。

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