JP2014233046A - 生体モニタ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】通信負荷が過大になりにくく、適切なモニタリングを可能とする生体モニタ装置を提供すること。【解決手段】生体に関する第１のデータを第１の周期で取得する第１のデータ取得手段（３、５、７）と、生体に関する第２のデータを前記第１の周期よりも長い第２の周期で取得する第２のデータ取得手段（３、５、７、９、１１）と、前記第１のデータ及び前記第２のデータを含む送信単位ごとにデータの送信を行うデータ送信手段（１１）と、を備え、同一の前記第２のデータを含む前記送信単位の数は、同一の前記第１のデータを含む前記送信単位の数よりも大きいことを特徴とする生体モニタ装置（１）。【選択図】図１

Description

本発明は、生体モニタ装置に関する。

従来、患者の心拍数や心電等を計測し、計測データをセントラルモニタやネットワーク上に送信する生体モニタ装置が用いられている。患者の拘束性を低減するために、生体モニタ装置とセントラルモニタ等とを接続する通信ケーブルを廃し、計測データを無線通信のネットワークを用いて送信する技術が提案されている（特許文献１参照）。

特表２０１１−５１５０４２号公報

ネットワークが不安定となった場合、計測データの一部が正常に送受信できない現象（以下、データ抜けとする）が生じる。この点に関し、特許文献１には、ネットワーク負荷に応じて通信データ量を制限することが記載されている。

しかしながら、通信データ量を制限した場合も、送受信できない計測データが生じる。送受信できない計測データの内容によっては、患者の適切なモニタリングが困難になることがある。

本発明は以上の点に鑑みなされたものであり、ネットワークの不安定性に対してロバストであり、適切なモニタリングを可能とする生体モニタ装置を提供することを目的とする。

本発明の生体モニタ装置は、生体に関する第１のデータを第１の周期で取得する第１のデータ取得手段と、生体に関する第２のデータを第１の周期よりも長い第２の周期で取得する第２のデータ取得手段と、第１のデータ及び第２のデータを含む送信単位ごとにデータの送信を行うデータ送信手段とを備え、同一の第２のデータを含む送信単位の数は、同一の第１のデータを含む送信単位の数よりも大きいことを特徴とする。

第２のデータは取得周期が長いので、仮に、第２のデータを正常に送受信できないと、その影響が大きい。本発明の生体モニタ装置は、同一の第２のデータを、第１のデータの場合よりも多い回数繰り返し送信する。そのことにより、第２のデータのデータ抜けが生じにくくなる。よって、患者のモニタリングを適切に行うことができる。

また、本発明の生体モニタ装置において、同一の第１のデータを繰り返し送信する回数は第２のデータの場合より少ないので、全てのデータを第２のデータと同様に繰り返し送信する場合に比べて、送信の負荷を低減することができる。なお、第１のデータは短い周期で取得されるので、仮に、第１のデータにおいてデータ抜けが生じても、第２のデータのデータ抜けに比べて影響は小さい。

前記第１の周期に対応する周波数（例えば、第１の周期がＮ（ｓｅｃ）である場合、それに対応する周波数は、１／Ｎ（Ｈｚ））は、例えば、４０Ｈｚ以上とすることができる。この場合、第１のデータとして、例えば、心電図の波形や脈波波形、体動などの生体信号の変化を直感的に捉える情報を提供することが容易となる。

前記第２の周期に対応する周波数（例えば、第２の周期がＮ（ｓｅｃ）である場合、それに対応する周波数は、１／Ｎ（Ｈｚ））は、例えば、１Ｈｚ以上とすることができる。第２のデータを、例えば、心拍数や血圧に代表される生体信号とした場合、それらの生体信号は急激には変化しにくいため、第１のデータにおける周期と同様の周期で計測しても有用な情報が得られにくい一方で、生体モニタ装置本体の負荷やネットワークの負荷を上昇させてしまう。そのため、第２の周期に対応する周波数を１Ｈｚ以上とすることで、生体モニタ装置本体やネットワークの負荷を減らし、かつ有用な情報を得ることが容易となる。

前記データ送信手段が前記送信単位を送信する周波数は、例えば、生体モニタ装置が備えるＣＰＵにおけるベースタイマの周波数の１０分の１以下とすることができる。この場合、送信処理の負荷が低減され、安定した送信が容易になる。

前記データ送信手段が前記送信単位を送信する周波数は、例えば、１〜１０Ｈｚとすることができる。この場合、例えば、セントラルモニタのような送信先で、適切な患者モニタリングを行なうことが容易となる。また、１０Ｈｚ以下とすることで、生体モニタ装置本体及びネットワークの負荷を低減した送信が容易となる。

送信単位の再送信は、例えば、行わないようにすることができる。この場合、ネットワークの負担を減らし、ロバストなデータ送信が容易になる。
データ送信手段は、例えば、無線通信により送信を行うことができる。無線通信においては、障害物などにより通信環境が大きく変動することがあるが、本発明によれば、通信環境の変化があっても、ロバストな通信が容易になる。

前記第１のデータは、例えば、心電電位、脈波、及び加速度情報から成る群から選ばれる１以上とすることができる。この場合、送信先で第１のデータを医療従事者が観察することにより、心電電位により不整脈などの状態、脈波により末梢の循環動態、加速度により動きの有無や姿勢など、患者の状態を把握することができ、適切なモニタリングが容易となる。一方で、これら情報は主に医療従事者の観察により判断されるため、データ抜けが生じたとしても医療従事者が判断することができるため、致命的なエラーには繋がりにくい。

前記第２のデータは、例えば、心拍数、脈拍数、動脈血酸素飽和度、体温、体位情報、及び活動量情報から成る群から選ばれる１以上とすることができる。特に、前記第２のデータは、例えば、心拍数、脈拍数、及び動脈血酸素飽和度からなる群から選ばれる１以上と、体位情報、及び活動量情報からなる群から選ばれる１以上と、を含むことができる。

この場合、第２のデータは、例えば、送信先で医療従事者の観察に加えて、送信先の装置自身が、内部に設定された閾値により、アラームを出すのに用いるパラメータとすることができる。例えば、心拍数が３０以下のデータを送信先（セントラルモニタ）が受信した場合、患者に異常があると判断し、音やＬＥＤを用いてアラームを出すことができる。本発明では、第２のデータを複数回送信できるため、第１のデータよりも、通信の不安定性に対してロバストになり、適切な患者モニタリングが容易となる。

特に第２のデータが、心拍数、脈拍数、及び動脈血酸素飽和度からなる群から選ばれる１以上と、体位情報、及び活動量情報からなる群から選ばれる１以上と、を含む場合、通信が不安定な状況における、少ないデータ送信数においても、適切な患者モニタリングが可能となる。例えば、第２のデータとして心拍数と活動量情報とを同時に送信する場合、心拍数の急激な変動が生じたときに、活動量情報を見ることで、原因が患者の異常であるか、計測のエラーであるかが判断でき、より適切な患者モニタリングが可能となる。

前記第２のデータの少なくとも一部は、例えば、前記第１のデータに基き算出することができる。この場合、通信の不安定性に対して、一層ロバストな患者モニタリングが容易となる。例えば、第１のデータが脈波である場合を考える。脈波信号から波の数を数えることにより脈拍数が求まるため、例えば、送信先装置に脈波信号を送信することにより、脈拍数を算出することが可能である。しかし、通信の不安定性が生じた場合には、このようなやり方では間違った脈拍数を算出し、適切なモニタリングができなくなる場合がある。そのため、第２のデータを本発明の生体モニタ装置内にて算出してから、送信することにより、第２のデータを確実に送信でき、通信の不安定性に対してロバストな患者モニタリングが容易になる。

前記第１のデータに基き算出された前記第２のデータのデータサイズは、例えば、前記第１のデータの１データよりも小さくすることができる。この場合、ネットワーク負荷を一層低減し、一層安定な通信が容易となる。ここで、１データとは、解析前の第１のデータのある時点での値のことを意味する。例えば、前述のように脈波信号から脈拍数を算出する場合、脈波信号の１点のデータサイズは、脈波の揺らぎを考慮して、例えば１２ｂｉｔとすることができるが、算出された脈拍数は、通常、３０ｂｐｍ〜３００ｂｐｍで算出されるため、８ｂｉｔ程度のデータサイズで十分である。

前記送信単位は、例えば、前記第２のデータとともに、その第２のデータ取得時における時刻情報、又は計測条件情報を含むことができる。この場合、万が一データが抜けた場合に、次の受信時に、どの程度データが抜けたのか、どのような条件でデータを計測したのかが把握でき、適切な患者モニタリングが可能となる。

生体モニタ装置１の構成を表すブロック図である。 生体モニタ装置１が実行する処理を表す説明図である。 送信単位、第１のデータ、及び第２のデータの関係を表す説明図である。 セントラルモニタ１０１における表示例を表す説明図である。 計測パケットＰ２の内容を表す説明図である。 計測パケットＰ１の内容を表す説明図である。

本発明の実施形態を図面に基き説明する。
１．生体モニタ装置１の構成
生体モニタ装置１の構成を図１に基き説明する。生体モニタ装置１は、心電電極３、酸素飽和度センサ５、加速度センサ７、温度センサ９、及びＥＣＵ１１を備える。

心電電極３は患者に取り付けられ、心電電位を検出する。酸素飽和度センサ５は患者の指先、耳たぶ等に取り付けられる周知のパルスオキシメータである。酸素飽和度センサ５は、赤色光及び赤外光を発する発光部と、これらの光が患者の指先等を透過した透過光を受光する受光部とを備え、赤色光の吸収度と赤外光の吸収度との対比結果に基き、動脈血酸素飽和度を検出する。

加速度センサ７は、患者に取り付けられ、３次元の加速度を検出する。温度センサ９は患者に取り付けられ、その体温（皮膚温も含む）を検出する。
ＥＣＵ１１は入力ＩＦ（インターフェース）１３、演算部１５、及び出力ＩＦ（インターフェース）１７を備える。入力ＩＦ１３は、心電電極３、酸素飽和度センサ５、加速度センサ７、及び温度センサ９の検出信号を受け取り、演算部１５に出力する。演算部１５は後述する処理を実行して送信するデータの送信単位を作成し、出力ＩＦ１７に出力する。出力ＩＦ１７は、１個の送信単位ごとに、順次データを送信する。データの送信は無線通信により行う。演算部１５（ＣＰＵの一実施形態）におけるベースタイマの周波数は、後述する、送信単位の送信周波数（２Ｈｚ）の１０倍以上である。

なお、出力ＩＦ１７が送信したデータは、セントラルモニタ１０１が受信する。セントラルモニタ１０１は、出力ＩＦ１７が送信したデータを受信する入力ＩＦ１０３と、受信したデータを表示する表示装置１０５と、表示したデータが所定の条件を満たした場合にアラームを発する報知装置１０７とを備える。

２．生体モニタ装置１が実行する処理
生体モニタ装置１（特に演算部１５）が実行する処理を図２〜図６に基き説明する。図２のフローチャートに示す処理は、使用者が生体モニタ装置１の測定開始ボタン（図示略）を押したときに実行される。

図２のステップ１では、第２のデータを取得し、計測パケットＰ２に入れる。第２のデータとしては、体温、心拍数、脈拍数、動脈血酸素飽和度、体位情報、及び活動量情報がある。第２のデータのうち、体温及び動脈血酸素飽和度は、本ステップで温度センサ９及び酸素飽和度センサ５を用いて計測し、取得する。第２のデータのうち、心拍数、脈拍数、体位情報、及び活動量情報は、後述するステップ６を前回実行したときの計測結果に基き取得する。第２のデータの具体的な内容は以下のものである。

体温：温度センサ９を用いて取得した患者の体温。
心拍数：後述するステップ６の処理を前回実行したときに得られる、５０個の心電電位（心電図）に基き算出される値。なお、心拍数のデータサイズは、５０個の心電電位のデータサイズより小さい。

脈拍数：後述するステップ６の処理を前回実行したときに得られる５０個の脈波（脈波波形）に基き算出される値。なお、脈拍数のデータサイズは、５０個の脈波のデータサイズより小さい。

動脈血酸素飽和度：酸素飽和度センサ５を用いて取得した患者の動脈血酸素飽和度。
体位情報：後述するステップ６の処理を前回実行したときに得られる５０個の加速度信号に基き得られる患者の体位（立位、座位、仰臥位、伏臥位のいずれか一つ）。なお、体位情報のデータサイズは、５０個の加速度信号のデータサイズより小さい。

活動量情報：後述するステップ６の処理を前回実行したときに得られる５０個の加速度信号に基き得られる患者の活動の程度。なお、活動量情報のデータサイズは、５０個の加速度信号のデータサイズより小さい。

ステップ２では、第１のデータを計測して取得し、計測パケットＰ１に入れるということを、０．０１秒ごとに（１００Ｈｚに該当する周期で）５０回繰り返す。第１のデータとしては、心電電位、脈波、及び加速度信号がある。第１のデータの具体的な内容は以下のものである。

心電電位：心電電極３を用いて取得した、本ステップの実行時における患者の心電電位。
脈波：酸素飽和度センサ５における、本ステップの実行時での出力値。

加速度信号：加速度センサ７を用いて取得した、本ステップの実行時における患者の加速度。
本ステップの処理により、計測パケットＰ１が５０個得られる。それぞれの計測パケットＰ１には、それぞれ、心電電位、脈波、及び加速度信号が１個ずつ含まれる。

ステップ３では、前記ステップ１で得られた１個の計測パケットＰ２と、前記ステップ２で得られた５０個の計測パケットＰ１とを合わせて、１個の送信単位とする。そして、その１個の送信単位を、直前のステップ７（後述）で送信単位を送信してから０．５秒経過したタイミングで、出力ＩＦ１７を用いて送信する。

ステップ４では、送信単位の内容をリセットする。
ステップ５では、直前の前記ステップ１で取得した第２のデータを計測パケットＰ２にいれる。

ステップ６では、前記ステップ２と同様に、第１のデータを取得し、計測パケットＰ１に入れるということを、０．０１秒ごとに（１００Ｈｚに該当する周期で）５０回繰り返す。

ステップ７では、前記ステップ５で得られた１個の計測パケットＰ２と、前記ステップ６で得られた５０個の計測パケットＰ１とを合わせて、１個の送信単位とする。そして、その送信単位を、直前の前記ステップ３で送信単位を送信してから０．５秒経過したタイミングで、出力ＩＦ１７を用いて送信する。

ステップ８では、送信単位の内容をリセットする。
ステップ９では、終了ＦｌａｇがＯＮであるか否かを判断する。ＯＮである場合は本処理を終了し、ＯＦＦである場合はステップ１に進む。なお、終了Ｆｌａｇは測定終了ボタン（図示略）を押した場合にＯＮになり、測定終了ボタンが押されない場合にはＯＦＦのままである。

なお、生体モニタ装置１は、既に送信した送信単位の再送信は行わない。
次に、図３に基き、送信単位、第１のデータ、及び第２のデータの関係を説明する。送信単位は、前記ステップ３、及び前記ステップ７で１個ずつ送信され、送信の間隔は０．５秒である。よって、送信単位は、０．５秒の周期（２Ｈｚに該当する周期）で送信される。

各送信単位には、５０個の計測パケットＰ１が含まれる。各パケットＰ１には、同じ種類の第１のデータが１個入れられているので、各送信単位には、同じ種類の第１のデータが５０個含まれる。この５０個の第１のデータは、０．５秒間の間に、０．０１秒の周期（１００Ｈｚに該当する周期）で繰り返し取得されたものである。なお、０．０１秒は第１の周期の一実施形態である。

任意の第１のデータは、１個の送信単位にのみに含まれる。すなわち、いずれの第１のデータも、２個以上の送信単位に含まれることはない。例えば、図３に示すように、前記ステップ２、又はステップ６において第１のデータを５０個取得する０．５秒間の時間帯をそれぞれＴ１、Ｔ２、Ｔ３・・・・とし、送信単位をそれぞれＵ１、Ｕ２、Ｕ３・・・としたとき、時間帯Ｔ１で取得された任意の第１のデータは、送信単位Ｕ１にのみ含まれ、送信単位Ｕ２、Ｕ３・・・・に含まれることはない。同様に、時間帯Ｔ２で取得された任意の第１のデータは、送信単位Ｕ２にのみ含まれ、送信単位Ｕ１、Ｕ３・・・・に含まれることはない。

各送信単位には、１個の計測パケットＰ２が含まれる。１個の計測パケットＰ２には、同じ種類の第２のデータが１個含まれるので、各送信単位には、同じ種類の第２のデータが１個含まれる。また、任意の第２のデータは、２個の連続した送信単位にそれぞれ含まれる。すなわち、前記ステップ１で取得した第２のデータは、前記ステップ３で作成される送信単位に含まれ、送信されるとともに、その次の送信単位である、前記ステップ７で作成される送信単位にも含まれ、送信される。

例えば、図３に示すように、前記ステップ１において第２のデータを取得するタイミングをＶ１、Ｖ２、Ｖ３・・・としたとき、タイミングＶ１で取得された第２のデータは、送信単位Ｕ１とＵ２との両方に含まれる。同様に、タイミングＶ２で取得された第２のデータは、送信単位Ｕ３とＵ４との両方に含まれる。

よって、同一の第２のデータを含む送信単位の数は２個である。一方、上述したとおり、同一の第１のデータを含む送信単位の数は１個である。
第２のデータが新たに取得される周期（前記ステップ１が実行される周期であって、図３におけるＶｉとＶｉ+１との間隔（ｉは自然数））は１秒である。なお、１秒は第２の周期の一実施形態である。

次に、計測パケットＰ２の具体例を図５に示す。この計測パケットＰ２は、第２のデータと、時刻情報と、計測条件情報とを含む。時刻情報は、第２のデータを取得した時刻を表す情報である。計測条件情報は、第２のデータの計測に関連する情報であって、具体的には、心電の誘導番号、光量ゲインを含む。また、計測パケットＰ１の具体例を図６に示す。この計測パケットＰ１は、第１のデータを含む。

なお、セントラルモニタ１０１は、生体モニタ装置１が送信したデータを受信し、表示装置１０５を用いて、図４に示す画像の表示を行う。この表示では、ＨＲ（心拍数）、ＳｐＯ_２（動脈血酸素飽和度）、仰臥位（体位情報）、心電図（生体モニタ装置１から送信された心電電位に基き作成したもの）、及び脈波波形を表示している。

また、セントラルモニタ１０１は、表示する内容のうち、第２のデータに関するもの（体温、心拍数、脈拍数、動脈血酸素飽和度、体位情報、活動量情報）が所定の条件を満たすと、報知装置１０７を用いてアラームを発する。

３．生体モニタ装置１が奏する効果
（１）第２のデータは取得周期が長いので、仮に、第２のデータをセントラルモニタ１０１で受信できないこと（データ抜け）が生じると、その影響が大きい。生体モニタ装置１は、同一の第２のデータを、２個の送信単位にそれぞれ含めて、２回送信する。そのことにより、第２のデータのデータ抜けが生じにくくなる。よって、生体モニタ装置１は患者のモニタリングを適切に行うことができる。

また、生体モニタ装置１では、同一の第１のデータは１回だけ送信するので、全てのデータを複数回送信する場合に比べて、無線通信の負荷を低減することができる。なお、第１のデータは短い周期で取得されるので、仮に、第１のデータにおいてデータ抜けが生じても、第２のデータのデータ抜けに比べて影響は小さい。

（２）生体モニタ装置１は無線通信によりデータの送信を行うので、生体モニタ装置１とセントラルモニタ１０１とを有線ケーブルで接続する場合に比べて、患者の拘束性を低減することができる。

（３）第２のデータの少なくとも一部（心拍数、脈拍数、体位情報、活動量情報）は、第１のデータに基き算出されるものである。生体モニタ装置１は、その第２のデータのデータ抜けを低減できる。

（４）送信単位は、計測パケットＰ２に、第２のデータとともに、その第２のデータ取得時における時刻情報、及び計測条件情報を含む。そのことにより、パケット構成を簡素化できる。

４．その他の実施形態
（１）第１のデータは、上述したもの以外のデータであってもよい。また、第１のデータは、心電電位、脈波、及び加速度情報のうちの任意の１種、又は２種であってもよい。また、第２のデータは、上述したもの以外のデータであってもよい。また、第２のデータは、心拍数、脈拍数、動脈血酸素飽和度、体温、体位情報、及び活動量情報のうちの任意の１種〜５種であってもよい。

（２）生体モニタ装置１は、セントラルモニタ１０１に対し、有線通信によりデータを送信してもよい。
（３）同一の第２のデータを、３個以上の送信単位にそれぞれ含め、３回以上送信してもよい。

（４）第１のデータの一部（例えば、０．５秒間の時間帯の初期、又は終期に取得された第１のデータ）又は全部を、２個以上の送信単位にそれぞれ含め、２回以上送信してもよい。なお、この場合も、同一の第２のデータを含む送信単位の数は、同一の第１のデータを含む送信単位の数よりも多くすることができる。

（５）生体モニタ装置１は、第１のデータ、及び第２のデータに加えて、それ以外の生体に関するデータ（以下、第３のデータとする）を取得してセントラルモニタ１０１に送信してもよい。第３のデータの取得周期は任意に設定できる。また、同一の第３のデータを含む送信単位の数は、任意に設定でき、例えば、１、２、３・・・個とすることができる。

（６）第１の周期、第２の周期は、０．０１秒、１秒には限定されず、両者の大小関係の条件を満たす限り、適宜設定できる。
（７）同一の第２のデータを含む送信単位の数は、第２のデータの種類により異なっていてもよい。例えば、心拍数については、同一の第２のデータを含む送信単位の数を２とし、脈拍数については、同一の第２のデータを含む送信単位の数を３とすることができる。

１…生体モニタ装置、３…心電電極、５…酸素飽和度センサ、７…加速度センサ、９…温度センサ、１１…ＥＣＵ、１３…入力ＩＦ、１５…演算部、１７…出力ＩＦ、１０１…セントラルモニタ、１０３…入力ＩＦ、１０５…表示装置、１０７…報知装置

Claims (13)

1. 生体に関する第１のデータを第１の周期で取得する第１のデータ取得手段と、
   生体に関する第２のデータを前記第１の周期よりも長い第２の周期で取得する第２のデータ取得手段と、
   前記第１のデータ及び前記第２のデータを含む送信単位ごとにデータの送信を行うデータ送信手段と、
   を備え、
   同一の前記第２のデータを含む前記送信単位の数は、同一の前記第１のデータを含む前記送信単位の数よりも大きいことを特徴とする生体モニタ装置。
2. 前記第１の周期に対応する周波数は４０Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１に記載の生体モニタ装置。
3. 前記第２の周期に対応する周波数は１Ｈｚ以上であることを特徴とする請求項１又は２に記載の生体モニタ装置。
4. 前記データ送信手段が前記送信単位を送信する周波数は、前記生体モニタ装置が備えるＣＰＵにおけるベースタイマの周波数の１０分の１以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。
5. 前記データ送信単位が前記送信単位を送信する周波数は、１〜１０Ｈｚであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。
6. 前記送信単位の再送信は行なわないことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。
7. 前記データ送信手段は無線通信により送信を行うことを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。
8. 前記第１のデータは、心電電位、脈波、及び加速度情報から成る群から選ばれる１以上を含むことを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。
9. 前記第２のデータは、心拍数、脈拍数、動脈血酸素飽和度、体温、体位情報、及び活動量情報から成る群から選ばれる１以上を含むことを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。
10. 前記第２のデータは、心拍数、脈拍数、及び動脈血酸素飽和度からなる群から選ばれる１以上と、体位情報、及び活動量情報からなる群から選ばれる１以上と、を含むことを特徴とする請求項９に記載の生体モニタ装置。
11. 前記第２のデータの少なくとも一部は、前記第１のデータに基き算出されることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。
12. 前記第１のデータに基き算出された前記第２のデータのデータサイズが前記第１のデータの１データよりも小さいことを特徴とする請求項１１に記載の生体モニタ装置。
13. 前記送信単位は、前記第２のデータとともに、その第２のデータ取得時における時刻情報、又は計測条件情報を含むことを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の生体モニタ装置。