JP2016510243A - 被験者のバイタルサインを決定するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、被験者１００のバイタルサインを決定するシステム１、１'、１"に関し、これにより誤警報を生成及び出力する可能性が減らされる。このシステムは、被験者のバイタルサインを得るため上記被験者に付けられるセンサ１０、１０'、１０ａ、１０ｂにより測定されるバイタルサイン情報信号を処理するバイタルサインプロセッサ３０、３０ａと、少なくとも上記センサ１０、１０'、１０ａ、１０ｂを含む撮像領域から撮像ユニット４０により得られた画像データに基づき、上記センサに付けられるマーカー２０、２０'、２０ａ、２０ｂの運動を検出する画像分析ユニット５０と、上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに上記マーカーの上記検出された運動に基づき、警報信号を生成及び出力する警報ユニット６０とを有する。

Description

本発明は、被験者のバイタルサインを決定するシステム及び方法、及び斯かるシステム及び方法に用いられるセンサに関する。本発明は、より詳細には、患者モニタリングシステム及び方法に関し、例えば病院における集中治療室において用いられる。

人のバイタルサイン、例えば心拍（ＨＲ）、呼吸レート（ＲＲ）又は酸素飽和（即ちＳｐ０２）は、被験者（即ち人又は動物）の現在の状態の指標として、及び重大な医学イベントの強力な予測器として機能する。このため、バイタルサインは、入院患者及び外来患者看護環境において、在宅で、又は、更なる健康、余暇及びフィットネス環境においてモニタされる。バイタルサイン情報信号を測定するために各種センサが使用されることができる。この信号から対応するバイタルサインが得られることができる。

バイタルサインを測定する１つの態様は、プレチスモグラフィである。プレチスモグラフィは概して、器官又は体部位のボリューム変化の測定を指し、特に、全ての心拍と共に被験者の体を通り進行する心血管脈波が原因によるボリュームの変化の検出を指す。光プレチスモグラフィ（ＰＰＧ）は、関心領域又はボリュームの光反射率又は透過率の時間変動変化を評価する光学測定技術である。ＰＰＧは、血液が周囲組織より多くの光を吸収する原理に基づかれる。そのため、すべての心拍に伴う血液量における変動は、これに対応して透過率又は反射率に影響を及ぼす。心拍に関する情報の他に、ＰＰＧ波形は、呼吸及び追加的な生理的現象に起因し得る追加的な埋め込み情報を有することができる。異なる波長（典型的に赤及び赤外線）での透過性及び／又は反射率を評価することにより、血中酸素飽和が決定されることができる。

被験者の心拍及び酸素飽和を測定する従来のパルス酸素濃度計は、被験者の皮膚に、例えば指先端、耳たぶ又は額に付けられる。従って、それらは、「接触」ＰＰＧデバイスと呼ばれる。典型的なパルス酸素濃度計は、光源としての赤色及び赤外線ＬＥＤと、患者組織を通り透過される光を検出するフォトダイオードとを有する。赤及び赤外線スペクトル範囲における透過性は、時間マルチプレックスにより測定される。時間にわたる透過性は、赤及び赤外線ＰＰＧ波形を与える。

病院における誤った医療警報、例えば、集中治療室（ＩＣＵ）における患者モニタリングデバイスにより生成される警報の頻発は、深刻で未解決の課題を与えることがよく知られている。なぜなら、それは、警報に対して介護者の脱感作をもたらすからである。更に、高感度な現代の患者のモニタリングシステムが今日の平均的ＩＣＵにおいて約８０ｄＢの警報ノイズレベルをもたらすことが知られている。これは、大通りにおける交通ノイズに相当する。しかしながら、登録された警報のうち最高９０％までが、医学的には無関係である。すべての警報の約２２％を構成する技術的な警報は、しばしば患者の運動が原因の悪いセンサ信号によるものである。これは特にＳｐ０２関連の警報に当てはまり、これは、技術的な警報の７９％を形成する。

従って、センサの運動に関連する情報を得て、この情報を利用して誤警報確率を減らすことが有益にみえる。これは、患者が病院において自由に動き回ることができる「ケーブルレス患者」アプローチと関連するとき特に重要である。

本発明の目的は、誤警報確率が確実に及びかなり減らされるよう、被験者のバイタルサインを決定する改良されたシステム及び方法を提供することである。本発明の別の目的は、斯かるシステム及び方法に用いられるセンサを提供することである。

本発明の第１の側面において、被験者のバイタルサインを決定するシステムが与えられ、これは、
上記被験者のバイタルサインを得るため上記被験者に取り付けられた又は取り付け可能なセンサにより測定されるバイタルサイン情報信号を処理するバイタルサインプロセッサと、
少なくとも上記センサを含む撮像領域から撮像ユニットにより得られた画像データに基づき、上記センサに付けられるマーカーの運動を検出する画像分析ユニットと、
上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに上記マーカーの上記検出された運動に基づき、警報信号を生成及び出力する警報ユニットとを有する。

本発明の更なる側面において、被験者のバイタルサインを決定する方法が与えられ、この方法は、
上記被験者の測定されたバイタルサイン情報信号を処理するステップと、
少なくとも上記センサを含む撮像領域から得られた画像データに基づき、上記センサに付けられるマーカーの運動を検出するステップと、
上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに上記マーカーの上記検出された運動に基づき、警報信号を生成及び出力するステップとを有する。

本発明の更に別の側面において、コンピュータで実行されるとき、コンピュータに上記提案される方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムが提供される。更に、プロセッサにより実行されるとき、本書に記載される方法のステップが実行されることをもたらす斯かるコンピュータプログラムを格納する非一時的コンピュータ可読の記録媒体が与えられる。

本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載の方法、コンピュータプログラム及び記憶媒体が、請求項に記載のシステム及び従属項に記載されるものと類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。

患者のモニタリングに関するビデオカメラの使用は、特に病院において、ますます広範囲に使用されるようになる。これにより、遠隔光プレチスモグラフィ（例えばWim Verkruysse、Lars O. Svaasand及びJ. Stuart Nelsonによる「Remote plethysmographic imaging using ambient light」、Optics Express、Vol. 16、No. 26、December 2008において表される遠隔ＰＰＧ）の原理を用いて、直接（控え目に及び接触なしに）バイタルサイン情報を測定するのに、又はビデオアクティグラフィを介してといった患者状態に関するより一般の非バイタルサイン情報を得るのに、画像データ（例えば連続的なビデオデータ）が使用されることができる。後者の場合、ビデオ分析は、患者の運動におけるいくつかのグローバルな情報を明らかにすることができる。しかし、それは、患者から生じる特定のセンサ信号の信頼性に関する判断をするには不十分な情報である場合がある。

本発明は従って、（メディカル）センサとマーカーとの一体化を提案する。（例えば遠隔ＰＰＧシステム又はビデオアクティグラフィ・システムの）しばしばすでに利用可能な撮像ユニットを用いて、センサが配置される特定の撮像領域の画像データが得られる。その結果、センサの運動が、画像データにおいて特定されるマーカーの検出された運動から確実かつ正確に決定されることができる。従って、センサの運動及び信号信頼性に関する直接の証拠を提供する画像データから、マーカーの運動軌跡のリアルタイム分析がなされることができる。この証拠はその後、誤った警報確率を減らすために、警報ユニットにより使用されることができる。

ある実施形態によれば、上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、及び上記マーカーの上記検出された運動が第２の条件を満たす場合、上記警報ユニットが、警報信号を生成及び出力するよう構成される。これらの条件は、一般に事前に決定され、センサの種類、マーカーの種類、被験者の体へのセンサの取付けの位置、誤警報抑制の所望の精度などを含む要素の１つ又は複数に依存する。例えば、Ｓｐ０２センサに関しては一般に、心拍センサとは異なる第１の条件が使用される。この条件は、ユーザによる修正に対して利用可能であってもよい。

別の実施形態によれば、上記警報ユニットが、上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、警報信号を生成及び出力するよう構成され、上記第１の条件は、上記マーカーの上記検出された運動に基づき適合される。従って、例えば、マーカーがより強く移動している場合、誤警報が抑制されるよう、又は警報が本当に存在するというより高い可能性が与えられる場合にだけ警報が生成及び出力されるよう、第１の条件が適合される。

別の実施形態によれば、上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、上記警報ユニットが警報信号を生成するよう構成され、上記マーカーの上記検出された運動が第２の条件を満たす場合、上記警報信号の出力が抑制される。こうして、警報の生成及び出力を制御する別の態様が、この実施形態に基づき提供される。

上記警報ユニットが好ましくは、上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインのレベルの下限及び／又は上限閾値を第１の条件として使用するよう構成される。例えば、対応するセンサが使用される場合、上限及び／又は下限心拍、又は下限酸素飽和が使用されることができる。

また更に、上記警報ユニットが好ましくは、上記マーカーの運動の強度、周波数及び／又はパターンを示す運動閾値を第２の条件として使用するよう構成される。従って、例えばセンサの種類及び位置に基づき、適当な条件が選択されることができる。

有利には、上記警報ユニットが、警報を示す警報指示ユニットに対して上記警報信号を伝達する通信インタフェースを有する。警報ユニットは、例えば、視覚及び／又は音声信号として警報を直接出力することができるが、警報は、別々の指示ユニットに示されることが好ましい。この指示ユニットは、ディスプレイ、ラウドスピーカ、携帯電話等の形式とすることができ、この上で、例えば点滅信号、大きい警報音又は電話呼び出しとして、警報が発行されることができる。さまざまな他の実施形態が、斯かる指示ユニットに関して存在する。これは、遠隔位置に、例えば病院のステーションでの中央モニタリング室又は看護師室に配置されることができる。

本発明に基づき使用されることができるマーカーのさまざまな実施形態が存在する。第１の実施形態において、マーカーは、グラフィックパターンを含む受動マーカーである。マーカーの運動ができるだけ良好な上記画像データから検出されることができるよう、上記グラフィックパターンは好ましくは設計される。更に、ある実施形態において、特に、上記グラフィックパターンが、上記被験者及び／又は上記センサに関する情報を含む場合、上記グラフィックパターンは好ましくは機械可読（例えばＱＲコード、バーコード又は単にグラフィックサイン若しくは文字）であり、上記画像分析ユニットが、更なる実施形態で提案されるように、上記グラフィックパターンから上記情報を決定するよう構成される。マーカーは、撮像ユニットを用いて追跡されることができる。斯かる機械可読マーカーは、既存のセンサに対してレトロフィットされることもできる。例えば、マーカーは、既存のＳｐ０２接触指プローブ又は血圧計カフなどに置かれることができるステッカーとして配備されることができる。

第２の実施形態において、マーカーは、光を放出するよう構成される能動マーカーである。例えば、能動光源（例えばＬＥＤ）が使用されることができる、又は、自己照射物質（例えば蛍光又は蛍光物質）が、マーカーにおいて、又はこの上で使用されることができる。能動マーカーは、光ビーコンと考えられることができる。これは、環境に光を放出する。光の強度は、時間変化することができる。即ち、符号化された光が放出されることができる。符号化された光を用いると、特定のセンサ及び／又は患者に関する情報がブロードキャストされることができる。例えば、各センサは、好ましい実施形態において提案されるように、自身の一意な署名光コードを放出することができる。その実施形態によれば、能動マーカーが、被験者及び／又はセンサに関する情報を含む光を放出するよう構成され、上記画像分析ユニットが、上記放出された光から上記情報を決定するよう構成される。放出された光は、人間の目に対して可視又は不可視（例えば赤外線）とすることができる。放出された光署名を用いて、センサは、撮像ユニットにより一意に特定及び追跡されることができる。

第３の実施形態において、マーカーは、上述したような能動及び受動マーカー要素を有することができる。

好ましくは、上記画像分析ユニットが、上記画像データから、上記マーカーの位置、並びに１つ又は複数の追加的なセンサ及び／又は上記被験者の体に付けられる１つ又は複数の追加的なマーカーの位置を検出するよう構成される。更に、センサが、付けられていない、誤って付けられている、若しくは、上記被験者の体の間違った部分に付けられている、及び／又は間違った被験者に付けられていることが検出される場合、上記警報ユニットが、警報信号を生成及び出力するよう構成される。従って、複数のマーカーを用いて、複数のセンサ及び被験者が容易に区別されることができる。誤った使用又はセンサの故障といった特定の状況も検出されることができる。

更になお、ある実施形態において、上記警報ユニットが、上記マーカーが上記撮像領域において検出されることができない場合、警報信号を生成及び出力するよう構成される。これは、センサが、例えば毛布により覆われる、若しくは患者から落ちたときの状況、又は更には、例えばベッドから落ちて患者が全く撮像領域にいない状況の検出を可能にする。

本発明の文脈にて用いられている「バイタルサイン」という用語は、被験者の生理的パラメータを指す点に留意されたい。特に、「バイタルサイン」という用語は、心拍（ＨＲ）、心拍変動性、トラウベ・エラン・マイヤー波、呼吸レート（ＲＲ）、体温、血圧、例えば酸素飽和若しくはブドウ糖濃度といった血液及び／又は組織における物質の濃度を有する。ここで使用される「センサ」は従って、１つ又は複数のバイタルサイン情報信号を測定することができるセンサである。この情報から、斯かるバイタルサインが得られることができる。即ち、この信号は、直接バイタルサインを表すか、又はバイタルサインを得るために処理又は分析されることができる。

また更に、バイタルサイン情報信号を感知するセンサ及び少なくとも上記センサを含む撮像領域の画像データを得る撮像ユニットは一般に、提案されたシステムの基本的な部分でない点に留意されたい。好ましい実施形態において、しかしながら、センサ及び／又は撮像ユニットは、提案されたシステムの部分である。

好ましい実施形態において、センサはプレチスモグラフのセンサであり、これは、上記センサにより覆われる皮膚へ光を放出する少なくとも１つの光源を有する。上記センサが、少なくとも１つの光源からの光が上記皮膚から離れる方向において放出されるよう設計され、その結果、上記光源は、能動マーカーとして機能する。従って、光ビーコン機能を促進するため、既存の配線と共にセンサにすでに一体化される１つ又は複数の光源（例えばＬＥＤ、例えば不可視赤外線ＬＥＤ）を再利用することが提案される。

好ましくは、ある実施形態において、上記１つ又は複数の光源を搬送する上記センサハウジングの少なくとも部分は、半透明材料から作られる。これは、センサが多くの（好ましくは全ての）方向からみられることができる、即ち（マーカーとしての）光源の検出が、被験者の手の実際の位置に（あまり）依存しないことを確実にする。追加的な効果として、センサの大きい表面は、発光体として機能し、３６０度放出パターンに対するクローザを実現する。

また更に、上記光源を駆動する電流又は電圧は、それが被験者の心拍より高い周波数で変調されるよう構成される。従って、高周波符号化光放射が、センサ又は配線において追加的なハードウェアコストなしに実現される。これにより、光変調が（例えば３０Ｈｚを超える）心拍と比較して高周波バンドにおいてある限り、光変調はＳｐ０２測定処理と干渉しない。Ｓｐ０２測定及び符号化光放射は、高速時分割多重態様においてシーケンシャルに実行されることもできる。

本発明の更に別の態様において、プレチスモグラフセンサが与えられ、これは、上記センサにより覆われる被験者の皮膚へ光を放出する少なくとも１つの光源と、上記被験者の皮膚から反射及び／又は透過される光を受信する光検出器とを有し、上記センサが、少なくとも１つの光源からの光が上記皮膚から離れる方向において放出されるよう設計される。

被験者のバイタルサインを決定するシステムの第１の実施形態を示す図である。 被験者のバイタルサインを決定するシステムの第２の実施形態を示す図である。 被験者のバイタルサインを決定するシステムの第３の実施形態を示す図である。 被験者のバイタルサインを決定する方法のフローチャートを示す図である。 本発明によるシステムに用いられるセンサの別の実施形態を示す図である。

本発明のこれらの及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。

図１は、被験者１００のバイタルサインを決定するシステム１の第１の実施形態を概略的に示す。この例では患者である被験者１００が、ベッド１０１に横たわる。そこでは、被験者１００の頭には、枕１０２が配置され、被験者１００は毛布１０３で覆われる。上記被験者のバイタルサイン情報信号を測定するセンサ１０が、被験者１００に固定される。ここで、センサ１０は、被験者１００の血圧を測定するため被験者の上腕に構成される血圧計カフである。

マーカー２０が、センサ１０に付けられる。例えば、血圧計カフの外面に印刷されるか、又は、ステッカーの形でそこに付けられる。この実施形態において、マーカー２０は、いわゆるＱＲコードといったグラフィックパターン２１を有する受動的なマーカーである。ＱＲコードは、グラフィックパターン２１の方向及び／又は位置の機械読み取り可能な決定を可能にする異なる構造要素を特徴とすることができる。マーカー２０は、人間の目に対して可視又は不可視とすることができる。例えば、特定の（例えば赤外線であるか蛍光性の）インクを用いて印刷され、その結果、特別な撮像ユニットを用いてのみ、及び／又は特定の光源（例えば赤外線）による照射後にだけ検出されることができる。

システム１は、上記被験者のバイタルサインを得るため、即ち、血圧（特に収縮期及び拡張期圧力）を得るため、センサ１０により測定されるバイタルサイン情報信号を処理するバイタルサインプロセッサ３０を有する。このために、センサ１０により出力される信号は、処理される必要があるか、又はすでにこの情報を含むことができる。即ち、バイタルサイン情報信号が、バイタルサインを直接表すことができるか、又はバイタルサインを得るために何らかの処理を必要とすることができる。

少なくとも上記センサ２０を含む撮像領域４１の画像データを得る撮像ユニット４０が提供される。上記撮像ユニット４０は好ましくは、カメラであり、例えばビデオカメラ（例えばＣＣＤカメラ又は赤外線カメラ）である。これは、センサ２０が配置される所望の撮像領域に向けられる撮像野４２を持つ。好ましくは、撮像野４２は、より大きい領域、例えば完全な被験者１００を含む領域を監視するよう構成される。特定の実際的な状況において、例えば病院のＩＣＵにおいて、斯かる撮像ユニット４０は、例えば被験者１００を監視するのに、又は、遠隔光プレチスモグラフィの原理を用いてバイタルサインを目立たない態様で決定するのに、すでに利用可能である。

撮像ユニット４０により検出可能であるために特定の照射、例えば赤外線による照射を必要とする特別なマーカーが使用される場合、対応する照射ユニット（例えば赤外線ＬＥＤ）が、追加的に提供されることができる（図１にて図示省略）。

システム１は、上記撮像ユニット４０により得られた上記画像データから上記センサ１０に付けられるマーカー２０の運動を検出する画像分析ユニット５０を更に有する。上記画像分析ユニット５０は、例えばオブジェクト検出又は画像認識アルゴリズムを用いる画像プロセッサとすることができる。これは、画像データにおいてマーカー２０の位置及び／又は方向を検出するよう構成され、及びマーカー２０の運動を高い精度で検出することができる。例えば、マーカー２０の運動軌跡、即ち時間にわたる運動が検出されることができる。これは、時間にわたるセンサ１０の運動を反映する。

最終的に、システム１は、測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに上記マーカー２０の検出された運動に基づき、警報信号を生成及び出力する警報ユニット６０を有する。警報ユニット６０は、警報が生成及び出力されるかどうかを決定するため上記信号を処理するプロセッサとすることができる。

一般に、バイタルサイン情報信号及び／又はバイタルサインが所定の第１の条件を満たす場合、警報が生成される。この条件は、ユーザ又は監視している人（例えば看護婦又は医師）により事前に決定されることができる。バイタルサインの例として血圧を考える場合、第１の条件は、収縮期及び／又は拡張期血圧に関する下限及び／又は上限値とすることができる。この場合、限界値は一般に、患者及び健康条件に依存する。例えば、収縮期の血圧に関する所定の上限値が越えられる場合、警報が生成されて、（例えば中央モニタリング室におけるディスプレイといった警報インジケータにおける信号を介して）監視している人に、その人が特定の注意、例えば特定の薬剤の投与又は医療処置を必要とすることを知らせるために出力される。

実際的な状況において、センサ１０により測定されるバイタルサイン情報信号は、偽造されることができる、又はさまざまな理由で間違っていることがある。１つの主要な理由は、被験者１００の運動である。これは一般的に防ぐことができない。斯かる運動は、血圧測定にとってはあまり決定的ではないが、Ｓｐ０２測定にとってはかなり致命的であり、この場合、これらは、しばしば慣例的に誤警報をもたらす。

本発明によれば、誤警報の数は高い信頼性でかなり減らされる。これにより、本当の警報が抑制されないことになる。これは、警報ユニット６０により、マーカー２０の及び従ってセンサ１０の検出された運動を追加的に考慮に入れることにより実現される。一般に、センサ１０がバイタルサイン情報信号の測定の間、あまりに多く移動されると、これは、警報を生じさせ、この警報は、誤警報とみなされるか、又は、センサ運動がない（又はより少ない）測定を得るため、追加的な測定が行われるか、又は、「本当の」警報を生成及び出力する条件が本当に存在し、本当の警報状況にみえるような態様で運動が測定を偽造する状況が存在しないことを確実にするため、第１の条件が適合される。

特に、ある実施形態において、警報ユニット６０は、測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たし、上記マーカー２０の検出された運動が第２の条件を満たす場合、警報信号を生成及び出力する。一般に、上記第１の条件は、測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインのレベルの下限及び／又は上限閾値とすることができる（上記の例では、収縮期の血圧の上限レベル）。第２の条件は、上記マーカーの運動の強度、周波数及び／又はパターンを示す運動閾値とすることができる。こうして、マーカーが上記第２の条件により「許容される」より少ない移動である（即ちほんのわずかの強度、又は、全く移動しない）場合、第１の条件が満たされれば、警報が生成及び出力される。そうでない場合、たとえ第１の条件が満たされる場合であっても、警報は生成及び／又は出力されることはない。

別の実施形態では、測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、警報ユニット６０は警報信号を生成及び出力する。この場合、上記第１の条件は上記マーカーの検出された運動に基づき適合される。例えば、マーカーの運動が検出される場合、上記の例では、収縮期の血圧の上限レベルが増加されるこができ、これは、血圧測定を致命的であると判断するために実現されなければならない。この致命的との判断は、警報の生成及び出力を正当化する。

更に別の実施形態において、測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、警報ユニット６０は警報信号を生成及び出力する。この場合、上記マーカーの検出された運動が第２の条件を満たす場合、上記警報信号の出力は抑制される。例えば、マーカーが上記第２の条件により「許容される」より多く移動した場合、たとえ第１の条件が満たされる場合であっても、警報は出力されない。

警報ユニット６０による警報の出力は、警報が生成されたことを示す信号が少なくとも出力されるよう実現され、適切な態様で信号伝達される。こうして、警報ユニット６０の信号出力は、警報を示すため、例えば特定の部屋又は患者を表すアイコンに割り当てられる点滅信号を示すため、別の（可能であれば遠くにある）実体７０、例えばディスプレイ、ラウドスピーカ、ポケットベル又は携帯電話を制御する少なくとも一種の制御信号である。この目的のため、警報ユニット６０は、警報を示す警報指示ユニット７０（上記別の実体）に対して（例えば（有線又は無線）コンピュータネットワーク接続、電話網、携帯型の電話網等を介して）上記警報信号を通信する通信インタフェース６１をオプションで有する。

図２は、被験者１００のバイタルサインを決定するシステム１'の第２の実施形態を概略的に示す。この実施形態において、指クリップの形のパルス酸素濃度計が、センサ１０'として使用される。これは、バイタルサインとして酸素飽和（Ｓｐ０２）を連続して測定するため患者の指１０４に構成される。斯かるパルス酸素濃度計は一般に、従来技術において知られており、本書において更に詳細に説明されることはない。

センサ１０'において、又はこの上に、ここでは光源の形で、例えば可視又は赤外線光を放出しているＬＥＤの形で、能動マーカー２０'が構成される。画像データにおいて、撮像ユニット４０は、能動マーカー２０'を検出することができ、時間にわたり能動マーカー２０'（及び従って、センサ１０'）の運動を検出することができる。システムの他の要素は、図１に示されるシステム１の対応する要素に基本的に対応する。

マーカー２０'は、光ビーコンとみなされることができる。これは、環境に光を放出する。光の強度は、時間変化することができる。即ち、符号化された光が放出されることができる。符号化された光を用いると、特定のセンサ２０'及び／又は被験者１００に関する情報がブロードキャストされることができる。その個別のマーカーをそれぞれが具備する複数のセンサを使用する場合、各マーカーは好ましくは、自身の一意な署名の光コードを放出する。放出された光署名を用いて、センサは、撮像ユニット４０、例えばビデオカメラシステムで、一意に特定及び追跡されることができる。画像データからの光ビーコンの運動軌跡のリアルタイム分析は、センサの運動及び信号信頼性に関する直接的な証拠を提供する。この証拠はその後、前述したような誤警報確率を減らすため、警報ユニットにおいて使用されることができる。

更に、本実施形態において、警報ユニット６０は、例えば音声映像信号の形で警報を直接出力する警報指示ユニット６２、例えばディスプレイ及び／又はラウドスピーカを有する。

従来のプレチスモグラフのセンサは、組み込まれる光源を持つ。例えば、Ｓｐ０２接触センサ（例えば指クリップセンサ又は耳クリップセンサ）は、付けられた体部位を通り光を照射する赤色ＬＥＴ及び赤外線ＬＥＤ、並びに組織から反射される及び／又は組織を通り透過される光を受信する光検出器を持つ。斯かるセンサのハウジングは一般に、環境において存在するかもしれない他の（干渉する）光源から光検出器を光学的に保護するため、非半透明材料から作られる。

本発明によるシステムの実施形態において使用される図５に示されるセンサ１０"の追加的な実施形態において、斯かるセンサが使用されるが、センサハウジングは、光源（好ましくは不可視赤外線源）の１つからの光が、環境にも放出される、即ち皮膚から離れる方向に放出されるよう設計される。（指クリップセンサ又はＳｐ０２センサとして設計される）図５に示される斯かるセンサ１０"の実施形態の断面は、光学的に単離された光検出器１１、ＬＥＤ光源１２、ハウジングの半透明の外側部分１３及びハウジングの（光検出器１１の光学シールド周囲部分としての）不透明な内側部分１４を示す。光検出器１１及びＬＥＤ光源１２の間の中央において、組織１０６（即ち指）が配置される。いかなるケーブルも示されない。なぜなら、それは従来のＳｐ０２センサのケーブルと均等だからである。

ＬＥＤ光源１２自体が、あまりに多くの迷光が環境から組織１０６へと進むことを可能にするのであれば、２つの光学的に分離されたＬＥＤ（図示省略）が、別の実施形態において使用されることができる（しかし、電気的に並列に接続される。即ち、追加的な配線なしで接続される。）。１つのＬＥＤ光源は、組織１０６（図５において下方）を照射し、他のＬＥＤ光源は、センサハウジングの半透明の部分１３（図５において上方）を照射する。

こうして、図２に示されるようにマーカー２０'として機能する追加的な光源を用いるのではなく、すでに利用可能な光源の１つが、前述したセンサ１０"の運動の検出を可能にする能動マーカーとして使用される。

斯かるセンサ１０"を有する被験者のバイタルサインを決定するシステムの実施形態は、
上記センサにより覆われる被験者の皮膚へ光を放出する少なくとも１つの光源と上記被験者の皮膚から反射及び／又は透過される光を受信する光検出器とを含むプレチスモグラフセンサあって、少なくとも１つの光源からの光が、上記皮膚から離れる方向に放出されるよう、上記センサが設計される、プレチスモグラフセンサと、
上記センサにより測定されるバイタルサイン情報信号を処理するバイタルサインプロセッサと、
少なくとも上記センサを含む撮像領域から撮像ユニットにより得られた画像データに基づき、上記センサの運動を検出する画像分析ユニットと、
上記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに上記センサの検出された運動に基づき、警報信号を生成及び出力する警報ユニットとを有するよう構成されることができる。

更に別の改良において、光源２０'（図２において）又は１２（図５において）に供給される電流又は電圧が、光コード生成に関する高周波情報信号で変調される。高周波が心拍より十分高い場合、この高周波変調は、実際のＳｐ０２測定処理に何の影響も与えない。

従って、センサにおいて任意の追加的な配線、ハードウェア又は回路なしに、それが、容易に、符号化された光を放出する光ビーコンに変換されることができる。これは、上述したように誤警報抑制のために使用されることができる。更に、センサの斯かる実施形態は、光ビーコンとして機能する光源が、任意の方向から、及び患者が手を保持する任意の位置の下で、（可能な限り）見えることを確実にする。好ましくは、斯かる実施形態において、光源は、オールラウンド（３６０度）のパターンにおいて、（好ましくは符号化された）光を放出する。

図３は、被験者１００のバイタルサインを決定するシステム１"の第３の実施形態を概略的に示す。この実施形態において、システム１"は、図１に示されるシステム１の要素に加えて、追加的なセンサ１０ａ、１０ｂを有する。これらは、ＥＣＧ信号を測定するため被験者１００の胸部１０５に付けられるＥＣＧ電極である。電極信号は、追加的なバイタルサインプロセッサ３０ａ（又は、代替的に、バイタルサインプロセッサ３０）に提供される。そこでは、警報ユニット６０にも提供される追加的なバイタルサインとしてＥＣＧ信号を得るため、電極信号が評価される

上記追加的なセンサ１０ａ、１０ｂの各々は、個別のマーカー２０ａ、２０ｂを具備する。これは、上述したように能動又は受動マーカーとすることができる。マーカー２１ａ、２１ｂは、それらの運動及び従ってセンサ１０ａ、１０ｂの運動を検出するため、撮像ユニット４０により監視される。従って、各個別のセンサ１０、１０ａ、１０ｂに関して、その個別のセンサにより測定される信号がどれくらい信頼性が高いかが判断されることができる。更に、特定の被験者１００に属する複数のセンサの検出された位置を共に分析することにより、特定のセンサが被験者から分離された（落ちた）とき、センサが、このセンサに付けられなかったとき（例えば、センサが撮像ユニット４０の撮像野にない場合、又はセンサが被験者の他のセンサからあまりに遠い場合）、又は、センサが、異なる／間違った被験者に誤って付けられたときといった状況を認識することが可能である。斯かるケースが検出される場合、適当な警報が生成及び出力されることができる。

特にＩＣＵ環境において、センサは一般に露出される、即ち、毛布等で覆われないが、それらは例えば天井に取り付けられる撮像ユニットの撮像野には含まれる点に留意されたい。マーカーが毛布により覆われて、画像データにおいて検出されることができない場合、ローカライゼーション情報が取得されることができない。この情報（即ち「センサが見えない」こと）は、警報ユニット６０に送信されることができる。このユニットはその後、従来のモードで作動することができる。しかしながら、他の全ての時間において、即ち、センサ及びそのマーカーが見えるとき、センサ運動に関する情報は利用可能であり、誤警報を減らすために用いられることができる。

図４は、被験者のバイタルサインを決定する方法のフローチャートを示す。第１のステップＳ１０において、上記被験者の測定されたバイタルサイン情報信号が、上記被験者のバイタルサインを得るために処理される。第２のステップＳ１２において、上記センサに付けられるマーカーの運動は、少なくとも上記センサを含む撮像領域から得られる画像データに基づき検出される。最終的に、第３のステップＳ１４において、測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに上記マーカーの検出された運動に基づき、警報信号が生成及び出力される。

方法のこれらのステップは、（例えば、対応するアルゴリズムを実行する）単一のプロセッサ若しくはコンピュータにより、又は、複数の別々のプロセッサ若しくはコンピュータにより、又は、この目的のために設計される専用ハードウェアにより実行されることができる。

以下に、例示的なシナリオが説明される。毛布の上に手／腕を置いてベッドに横たわり眠っているＩＣＵ患者が考慮される。患者は、連続的な心拍（ＨＲ）モニタリングを容易にするため、指の１つに付けられるマーカーを具備する指クリップセンサを持つ。斯かるセンサが、例えば患者の動きが原因で移動するとき、ＨＲ測定（以下においてＨＲ信号と呼ばれる）は、信号アーチファクトのため、かなり信頼性が低い。斯かる運動の間、（誤って）得られたＨＲは、許容可能な境界の外にある可能性がある。

時々、患者は、ベッドで位置を調整し、この処理の間、手を動かす。これは、何秒か要することがある。ＨＲ信号は、運動の間、アーチファクトを含み続ける。得られたＨＲは、ＨＲ信号における誤ったピーク検出により、連続的に高い（例えば２００ＢＰＭ）である。これは、許容可能なＨＲ範囲の外側にあり、警報が生成されるべきである。本発明によれば、しかしながら、速いセンサ運動は同時に、患者を監視する映像データストリームにおいても検出される。しかしながら、警報ユニット（例えば、提案された方法のステップをプロセッサに実行させるコンピュータプログラムを実行しているプロセッサ）は、警報を生成しないことを決定する。なぜなら、ＨＲが、境界の外にあり、センサが移動しているからである。即ち、誤警報は、防止される。

一旦、患者の動きがオーバーになると、患者の状態は悪化し、ＨＲは、安全なレベルを越えて実際に増加する。この状況において、センサ運動は、映像データストリームにおいて検出されない。ＨＲ推定は、信頼性が高いと決定される。その後、ＨＲがあまりに高く、センサは移動していないので、警報が正しく生成及び出力される。

類似するシナリオが、マーカーを備えるカフを用いた非侵襲性の血圧測定（ＮＩＢＰ）にもあてはまる。そこでは、患者が移動しないときにのみ、測定は信頼性が高い。ベッドにおけるＩＣＵ患者が、再び考慮される。ＮＩＢＰ測定は、システムにより開始される。患者が処理の間移動する場合、センサ／マーカーは移動する。運動強度が特定の閾値を越える場合、信頼性の低いＮＩＢＰ測定結果は放棄され、警報は生じない。代わりに、別の測定がその後まもなく開始されることができる。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。

請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又はその一部として供給される光学的記憶媒体又は固体媒体といった適切な非一時的媒体に格納／配布されることができるが、インターネット又は他の有線若しくは無線通信システムを介してといった他の形式で配布されることもできる。

請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (17)

1. 被験者のバイタルサインを決定するシステムであって、
   前記被験者のバイタルサインを得るため前記被験者に取り付け可能なセンサにより測定されるバイタルサイン情報信号を処理するバイタルサインプロセッサと、
   少なくとも前記センサを含む撮像領域から撮像ユニットにより得られた画像データに基づき、前記センサに付けられるマーカーの運動を検出する画像分析ユニットと、
   前記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに前記マーカーの前記検出された運動に基づき、警報信号を生成及び出力する警報ユニットとを有する、システム。
2. 前記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、及び前記マーカーの前記検出された運動が第２の条件を満たす場合、前記警報ユニットが、警報信号を生成及び出力するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
3. 前記警報ユニットが、前記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、警報信号を生成及び出力するよう構成され、前記第１の条件は、前記マーカーの前記検出された運動に基づき適合される、請求項１に記載のシステム。
4. 前記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインが第１の条件を満たす場合、前記警報ユニットが警報信号を生成するよう構成され、前記マーカーの前記検出された運動が第２の条件を満たす場合、前記警報信号の出力が抑制される、請求項１に記載のシステム。
5. 前記警報ユニットが、前記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサインのレベルの下限及び／又は上限閾値を第１の条件として使用するよう構成される、請求項２、３又は４に記載のシステム。
6. 前記警報ユニットが、前記マーカーの運動の強度、周波数及び／又はパターンを示す運動閾値を第２の条件として使用するよう構成される、請求項２又は４に記載のシステム。
7. 前記警報ユニットが、警報を示す警報指示ユニットに対して前記警報信号を通信する通信インタフェースを有する、請求項１に記載のシステム。
8. マーカーを有し、前記マーカーが、グラフィックパターンを含む受動マーカー、又は光を放出するよう構成される能動マーカーである、請求項１に記載のシステム。
9. 前記マーカーが、グラフィックパターンを含む受動マーカーであり、前記グラフィックパターンは、前記被験者及び／又は前記センサに関する情報を含むよう構成され、前記画像分析ユニットが、前記グラフィックパターンから前記情報を決定するよう構成される、請求項８に記載のシステム。
10. 前記マーカーが、光を放出するよう構成される能動マーカーであり、前記能動マーカーは、前記被験者及び／又は前記センサに関する情報を含む光を放出するよう構成され、前記画像分析ユニットが、前記放出された光から前記情報を決定するよう構成される、請求項８に記載のシステム。
11. 前記画像分析ユニットが、前記画像データから、前記マーカーの位置、並びに１つ又は複数の追加的なセンサ及び／又は前記被験者の体に付けられる１つ又は複数の追加的なマーカーの位置を検出するよう構成され、
    センサが、付けられていない、誤って付けられている、若しくは、前記被験者の体の間違った部分に付けられている、及び／又は間違った被験者に付けられていることが検出される場合、前記警報ユニットが、警報信号を生成及び出力するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
12. 前記警報ユニットが、前記マーカーが前記撮像領域において検出されることができない場合、警報信号を生成及び出力するよう構成される、請求項１に記載のシステム。
13. 前記センサが、前記センサにより覆われる皮膚へ光を放出する少なくとも１つの光源を含むプレチスモグラフセンサであり、少なくとも１つの光源からの光が前記皮膚から離れる方向において放出されるよう、前記センサは設計される、請求項１に記載のシステム。
14. 前記１つ又は複数の光源を搬送する前記センサハウジングの少なくとも部分は、半透明材料から作られる、請求項１に記載のシステム。
15. プレチスモグラフセンサであって、
    前記センサにより覆われる被験者の皮膚へ光を放出する少なくとも１つの光源と、
    前記被験者の皮膚から反射及び／又は透過される光を受信する光検出器とを有し、
    前記センサが、少なくとも１つの光源からの光が前記皮膚から離れる方向において放出されるよう設計される、プレチスモグラフセンサ。
16. 被験者のバイタルサインを決定する方法において、
    前記被験者の測定されたバイタルサイン情報信号を処理するステップと、
    少なくとも前記センサを含む撮像領域から得られた画像データに基づき、前記センサに付けられるマーカーの運動を検出するステップと、
    前記測定されたバイタルサイン情報信号及び／又は得られたバイタルサイン、並びに前記マーカーの前記検出された運動に基づき、警報信号を生成及び出力するステップとを有する、方法。
17. コンピュータで実行されるとき、コンピュータに請求項１６に記載の方法のステップを実行させるプログラムコード手段を有する、コンピュータプログラム。

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