JP2020198067A - 手指衛生監視制御システム及び使用方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】医療関係者の病院内での動作軌跡及び動作を正確に判断し、手指衛生遵守の正確性を向上させることができる手指衛生監視制御システムを提供する。【解決手段】手指衛生監視制御システムは、被検者の身分情報の識別に使われる身分認証モジュール、センサーデバイスを有する動作感知モジュール及びプロセッシングチップを有し、動作計算方法による校正済みのデータを算出する判断モジュールを含む。動作計算方法は、動作方向計算方法と動作軌跡計算方法を含む。身分認証モジュールと動作感知モジュールを組み合わせて活用すると、医療関係者が病院内での動作軌跡及び動作をより正確に判断し、判断ミスを避けて、手指衛生遵守の正確性とユーザ体験を向上させることができる。【選択図】図１
Description
本発明は衛生監視制御技術分野に関し、特に手指衛生監視制御システム及び使用方法に関する。
医療関係者の手指についた細菌は、病院内感染の主な感染源である。直接或は間接的に細菌を手から手へ伝播して発生した感染は、病院内感染の30％以上を占める。医療関係者が手を充分に洗浄することで、病原体を減少させ、直接接触伝播の経路を有効に切断することができる。
米国疾病対策予防センターが2002年10月に発表した医療機構手指衛生ガイドによると、手指衛生の有効性が証明されているだけでなく、他の病院内感染管理措置に比べて、手指衛生を強化することは、病院内感染の比率を降下させるための一番直接的で簡単で、費用が低く、有効な措置の一つであり、病院内感染を改善させる面で巨大な役割を果たし、院内感染の発生比率を50％も降下させることができた。
手指衛生遵守率が低いことは、中国の各層の病院でも解決する必要がある課題である。病院の手指衛生遵守率をどのように有効に向上させるかということは、病院の管理者が関心を持たなければならない重要な課題である。今まで、病院は、定期的な研修、医療関係者が自己で気を付けたり、感染専門担当者を設置したりする伝統的な管理方法を主にしているが、手指衛生監視制御に対してさらに有効な措置を見付けていない。この課題を解決するために人力、物力の投入を要し、病院の潜在コストを増やしている。
また、現在、病院の手指衛生遵守を向上させるための製品や技術などが出現している。例えば、中国で特許を獲得した「医療手指衛生遵守性知能監視制御システム」（中国特許公開CN105139320A号）と「医療行為管理に使われる一種の知能監視制御システム」（中国実用新案公告CN206133696U号）は、関連の監視制御システムを公開した。上述した特許は、433M/2.4G 信号と125K 無線周波数信号を利用して、端末と監視制御プロットフォームとの間の無線通信を構築する。端末を活用して医療関係者の活動路線と接触範囲を収集し、監視制御プラットフォームを通じて、医療関係者の手指衛生洗浄状況に対する監視、制御を行うことができる。
しかし、上述のような監視制御システムは次のような欠陥が存在している。
今までの技術では、距離感知は、低周波125K無線周波数信号しか利用できない。このような技術は、身分識別の課題しか解決できず、感染源と接触しているかどうかを判断できない。判断モードから見れば、病床の傍に近づけた場合、低周波125K信号を感知すると、感染源と接触していると判断するが、実際の臨床の場合では、これは正しくない。感染源を接触したと判断しているが、実際は誤った判断である。
患者に接触する前に距離を感知するだけで、医療関係者が患者に接触するかどうかを判断できないから、患者に接触する前の手洗浄のタイミングを正しく判断できず、医療関係者の作業負担が大幅に増える。
また、洗浄や無菌操作の前は、距離を感知するだけで、医療関係者が無菌操作を行うかどうかを判断できない。医療関係者が感知区域に入っただけで無菌操作を行うと判断することは正しくないから、誤った判断による医療関係者の負担が大幅に増える。
本発明は、従来技術での判断の不正確さ、作業負担の重さ、非効率さ、といった欠陥に対し、手指衛生監視制御システム及び使用方法を提供するものである。
上述の技術課題を解決するために、本発明は、次のような技術方案を採用した。
本発明の手指衛生監視制御システムは、被検者の身分情報の識別に使われ、識別が完成すると、動作感知モジュールが稼働する身分認証モジュールと、センサーデバイスを有し、被検者の体に装着され、被検者が手を洗う時の動作データを収集し、動作データに対してスタティック誤差校正を行った後、校正済みのデータを判断モジュールに転送する動作感知モジュールと、プロセッシングチップを有し、校正済みのデータを、動作方向計算方法と動作軌跡計算方法を有する動作計算方法により算出して、動作がトリガー動作であるかどうかを判断し、トリガー動作であるかどうかにより、手を洗う動作が終わったかどうかを判断する判断モジュールを含む。
以下、本発明の実施するための形態を説明する。
好ましくは、身分認証モジュールは発信装置と識別装置を含み、発信装置は病室内の固定位置に取付けられて信号を発信し、識別装置は有効範囲内の信号を受信して情報を読み取り、被検者の体に装着されて休眠状態を保持し、発信装置からの信号を感知すると、即時に稼働して認証を行う。認証が完成すると、次のステップを行う。
好ましくは、センサーデバイスは6軸運動処理モジュールであり、この装置はジャイロセンサーと重力加速度センサーを含み、ジャイロセンサーは、被検者の動作の角速度を検出し、重力加速度センサーは被験者の動作の重力加速度を検出し、角速度も重力加速度は動作データである。
好ましくは、動作データに対してスタティック誤差校正を行うステップは、読み取った角速度データと重力加速度データに対して、カルマンフィルターでランダムノイズを消去する。
好ましくは、動作方向計算方法は、
右手系参考座標系を設定する第1ステップと、
ジャイロセンサーの角速度データと重力加速度センサーの重力加速度データを読み取る第2ステップと、
第２ステップで収集したデータをDMPに転送し、データプロセッシングを行って、四元数に変換する第3ステップと、
角速度、重力加速度及び転換済みの四元数などデータを、インターフェースを通じて200Hzの周波数でバッファーキューに転送する第4ステップと、
プロセッシングチップは300Hzの周波数でバッファーキューからデータを読み取った後、四元計算方法を利用して四元数をオイラー角に変換する第5ステップと、を有する。
右手系参考座標系を設定する第1ステップと、
ジャイロセンサーの角速度データと重力加速度センサーの重力加速度データを読み取る第2ステップと、
第２ステップで収集したデータをDMPに転送し、データプロセッシングを行って、四元数に変換する第3ステップと、
角速度、重力加速度及び転換済みの四元数などデータを、インターフェースを通じて200Hzの周波数でバッファーキューに転送する第4ステップと、
プロセッシングチップは300Hzの周波数でバッファーキューからデータを読み取った後、四元計算方法を利用して四元数をオイラー角に変換する第5ステップと、を有する。
オイラー角は、ピッチ角Pとロール角Rとヨー角Yを含む。計算方法はそれぞれ次のようであり、四元数を（q0、q1、q2、q3）に設定し、
P = asin（-2*q1*q3+2*q0*q2）*57.3；
R= atan2（2*q2*q3+2*q0*q1，-2*q1*q1-2*q2*q2+1）*57.3；
Y= atan2（2*（q1*q2+q0*q3），q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3）*57.3。
P = asin（-2*q1*q3+2*q0*q2）*57.3；
R= atan2（2*q2*q3+2*q0*q1，-2*q1*q1-2*q2*q2+1）*57.3；
Y= atan2（2*（q1*q2+q0*q3），q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3）*57.3。
好ましくは、動作軌跡計算方法は、Nを信号スキャン周期に、s（n）を運動変位関数に、運動座標系を [x，y，z]に、a（n）を角速度に、g（n）を重力加速度に設定した後、次の式に代入し、初期位置ｓ（ｔ0）＝０であり、
上述の式では、n＞1、Δｔは時間間隔である。
上述の式では、n＞1、Δｔは時間間隔である。
好ましくは、プロセッシングチップはトリガー動作を感知した後、その時の手指衛生状態を清潔必要状態に設定し、手を洗う動作を感知した後、その時の手指衛生状態を清潔状態に設定する。
好ましくは、この手指衛生監視制御システムはアラームモジュールを更に含み、アラームモジュールは音響光学アラームシステムであり、音響光学アラームシステムはプロセッシングチップに接続されて、被検者に判断結果を知らせる。
手指衛生監視制御システムの使用方法は、
被検者が識別区域に入った後、被検対象として識別されると、動作感知モジュールが稼働して被検者の動作を収集する身分識別ステップ（１）と、
洗浄区域に入った後、デフォルトとして被検者に対して手指洗浄検査を行い、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを利用して、被検者の動作方向データと動作軌跡データを読み取り、プロセッシングチップはその時の被検者の動作が洗浄動作であるかどうかを判断し、洗浄動作であると判断すればその時の状態を清潔状態に変更し、洗浄動作ではないと判断すれば情報をアラームモジュールに転送してアラームメッセージを出す手指洗浄検査ステップ（２）と、
操作区域に入った後、被検者が操作を行う過程で、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを通じて被検者の動作方向データと動作軌跡データを獲得した後、被検者が操作区域を離れるまでに動作方向データと動作軌跡データをプロセッシングチップに転送する動作感知ステップ（３）と、
ステップ（3）で獲得した動作方向データと動作軌跡データにより、プロセッシングチップはその時の被検者の動作がトリガー動作であるかどうかを判断し、トリガー動作であると判断すれば、プロセッシングチップはその時の状態を清潔必要状態に変更し、トリガー動作ではないと判断すれば、その時の状態を清潔状態にする動作判断ステップ（４）と、
被検者は操作を終えて洗浄区域に入り、その時の状態が清潔必要状態であれば、ステップ（2）を再度行い、その時の状態が清潔状態であれば、迅速に洗浄区域から離れる操作済みの判断ステップ（５）を含む。
被検者が識別区域に入った後、被検対象として識別されると、動作感知モジュールが稼働して被検者の動作を収集する身分識別ステップ（１）と、
洗浄区域に入った後、デフォルトとして被検者に対して手指洗浄検査を行い、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを利用して、被検者の動作方向データと動作軌跡データを読み取り、プロセッシングチップはその時の被検者の動作が洗浄動作であるかどうかを判断し、洗浄動作であると判断すればその時の状態を清潔状態に変更し、洗浄動作ではないと判断すれば情報をアラームモジュールに転送してアラームメッセージを出す手指洗浄検査ステップ（２）と、
操作区域に入った後、被検者が操作を行う過程で、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを通じて被検者の動作方向データと動作軌跡データを獲得した後、被検者が操作区域を離れるまでに動作方向データと動作軌跡データをプロセッシングチップに転送する動作感知ステップ（３）と、
ステップ（3）で獲得した動作方向データと動作軌跡データにより、プロセッシングチップはその時の被検者の動作がトリガー動作であるかどうかを判断し、トリガー動作であると判断すれば、プロセッシングチップはその時の状態を清潔必要状態に変更し、トリガー動作ではないと判断すれば、その時の状態を清潔状態にする動作判断ステップ（４）と、
被検者は操作を終えて洗浄区域に入り、その時の状態が清潔必要状態であれば、ステップ（2）を再度行い、その時の状態が清潔状態であれば、迅速に洗浄区域から離れる操作済みの判断ステップ（５）を含む。
好ましくは、ステップ（2）からステップ（5）までの判断過程にはそれぞれ判断周期を含み、判断周期の時間は10〜15秒間である。
本発明は、上述の技術方案の採用により、著しい技術効果を奏する。本発明は、医療分野に応用される。このシステムを使用している病院では、全体の手指衛生遵守を著しく向上させるだけではなく、効果が安定しているので、感染発生率を大幅に降下させて、患者の平均入院日数を減少させることが分かった。身分認証モジュールと動作感知モジュールを組み合わせて活用すると、医療関係者が病院内での動作軌跡及び動作を更に正確に判断することで、判断ミスを避け、手指衛生遵守の正確性とユーザ体験を向上させることができる。
次は、図面と実施実例を組み合わせて、本発明についてさらに詳しく説明する。
＜実施実例1＞
図1から図3に示すように、手指衛生監視制御システムは、身分認証モジュールと動作感知モジュールと判断モジュールを含む。
図1から図3に示すように、手指衛生監視制御システムは、身分認証モジュールと動作感知モジュールと判断モジュールを含む。
身分認証モジュールは、被検者の身分情報の識別に使われ、識別が完成すると、動作感知モジュールが稼働する。
動作感知モジュールは、センサーデバイスを含む。センサーデバイスは被検者の体に装着され、被検者が手を洗う時の動作データを収集し、動作データに対してスタティック誤差校正を行った後、校正済みのデータを判断モジュールに転送する。
判断モジュールは、プロセッシングチップを含み、校正済みのデータを動作計算方法により計算する。動作計算方法は、動作方向計算方法と動作軌跡計算方法を有し、動作がトリガー動作であるかどうかを判断することに使われ、トリガー動作であるかどうかにより、手を洗う動作が終わったかどうかを判断できる。
身分認証モジュールは、発信装置と識別装置を含み、発信装置は病室内の固定位置に取付けられて信号を発信し、識別装置は有効範囲内の信号を受信して情報を読み取り、それが被検者の体に装着されて休眠状態を保持し、発信装置からの信号を感知すると、直ちに稼働して認証を行う。認証が完成すると、次のステップを行う。
センサーデバイスは6軸運動処理モジュールであり、該6軸運動処理モジュールはジャイロセンサーと重力加速度センサーを含み、ジャイロセンサーは被検者の動作の角速度を検出し、重力加速度センサーは被検者の動作の重力加速度を検出し、角速度も重力加速度も動作データとされる。
動作データに対してスタティック誤差校正を行うステップは、読み取った角速度データと重力加速度データに対して、カルマンフィルターでランダムノイズを消去するステップである。
動作方向計算方法は、
右手系参考座標系を設定する第1ステップと、
ジャイロセンサーの角速度データと重力加速度センサーの重力加速度データを読み取る第2ステップと、
第２ステップで収集したデータをDMPに転送し、データプロセッシングを行って、四元数に変換する第3ステップと、
角速度、重力加速度及び転換済みの四元数データを、インターフェースを通じて200Hzの周波数でバッファーキューに転送する第4ステップと、
プロセッシングチップは300Hzの周波数でバッファーキューからデータを読み取った後、四元計算方法を利用して四元数をオイラー角に変換する第5ステップと、を有し、
オイラー角は、ピッチ角Pとロール角Rとヨー角Yを含み、計算方法として、四元数を（q0、q1、q2、q3）に設定し、
P = asin（-2*q1*q3+2*q0*q2）*57.3；
R= atan2（2*q2*q3+2*q0*q1，-2*q1*q1-2*q2*q2+1）*57.3；
Y= atan2（2*（q1*q2+q0*q3），q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3）*57.3である。
右手系参考座標系を設定する第1ステップと、
ジャイロセンサーの角速度データと重力加速度センサーの重力加速度データを読み取る第2ステップと、
第２ステップで収集したデータをDMPに転送し、データプロセッシングを行って、四元数に変換する第3ステップと、
角速度、重力加速度及び転換済みの四元数データを、インターフェースを通じて200Hzの周波数でバッファーキューに転送する第4ステップと、
プロセッシングチップは300Hzの周波数でバッファーキューからデータを読み取った後、四元計算方法を利用して四元数をオイラー角に変換する第5ステップと、を有し、
オイラー角は、ピッチ角Pとロール角Rとヨー角Yを含み、計算方法として、四元数を（q0、q1、q2、q3）に設定し、
P = asin（-2*q1*q3+2*q0*q2）*57.3；
R= atan2（2*q2*q3+2*q0*q1，-2*q1*q1-2*q2*q2+1）*57.3；
Y= atan2（2*（q1*q2+q0*q3），q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3）*57.3である。
動作軌跡計算方法は、Nを信号スキャン周期に、s（n）を運動変位関数に、運動座標系を [x，y，z]に、a（n）を角速度に、g（n）を重力加速度に設定して、次の式に代入し、初期位置ｓ（ｔ0）＝０であり、
上述の式において、n＞1、Δtは時間間隔である。
上述の式において、n＞1、Δtは時間間隔である。
プロセッシングチップは、トリガー動作を感知した後、その時の手指衛生状態を清潔必要状態に設定する。プロセッシングチップは手を洗う動作を感知した後、その時の手部衛生状態を清潔状態に設定する。
この手部衛生監視制御システムはアラームモジュールを更に含み、アラームモジュールは音響光学アラームシステムであり、音響光学アラームシステムはプロセッシングチップに接続されて、被検者に判断結果を知らせる。
手指衛生監視制御システムの使用方法は、
被検者が識別区域に入ると被検対象と識別されて、動作感知モジュールが稼働して、被検者の動作に対して収集を行う身分識別ステップ（１）と、
洗浄区域に入るとデフォルトとして被検者に対して手指洗浄検査を行い、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを利用して、被検者の動作方向データと動作軌跡データを読み取り、プロセッシングチップは、その時の被検者の動作が洗浄動作であるかどうかを判断し、洗浄動作であると判断すれば、その時の状態を清潔状態に変更し、洗浄動作ではないと判断すれば、情報をアラームモジュールに転送して、アラームメッセージを出す手洗浄検査ステップ（２）と、
操作区域に入ると、被検者が操作を行う過程で、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを通じて、被検者の動作方向データと動作軌跡データを獲得した後、被検者が操作区域を離れるまでに、動作方向データと動作軌跡データをプロセッシングチップに転送する動作感知ステップ（３）と、
ステップ（3）で獲得した動作方向データと動作軌跡データにより、プロセッシングチップは、その時の被検者の動作がトリガー動作であるかどうかを判断し、トリガー動作であると判断すれば、プロセッシングチップは、その時の状態を清潔必要状態に変更し、トリガー動作ではないと判断すれば、その時の状態を清潔状態にする動作判断ステップ（４）と、
被検者は操作を終えて洗浄区域に入り、その時の状態が清潔必要状態であれば、ステップ（2）を再度行い、その時の状態が清潔状態であれば、即時に洗浄区域を離れてもいい操作済みの判断をする操作済み判断ステップ（５）と、を有する。
被検者が識別区域に入ると被検対象と識別されて、動作感知モジュールが稼働して、被検者の動作に対して収集を行う身分識別ステップ（１）と、
洗浄区域に入るとデフォルトとして被検者に対して手指洗浄検査を行い、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを利用して、被検者の動作方向データと動作軌跡データを読み取り、プロセッシングチップは、その時の被検者の動作が洗浄動作であるかどうかを判断し、洗浄動作であると判断すれば、その時の状態を清潔状態に変更し、洗浄動作ではないと判断すれば、情報をアラームモジュールに転送して、アラームメッセージを出す手洗浄検査ステップ（２）と、
操作区域に入ると、被検者が操作を行う過程で、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを通じて、被検者の動作方向データと動作軌跡データを獲得した後、被検者が操作区域を離れるまでに、動作方向データと動作軌跡データをプロセッシングチップに転送する動作感知ステップ（３）と、
ステップ（3）で獲得した動作方向データと動作軌跡データにより、プロセッシングチップは、その時の被検者の動作がトリガー動作であるかどうかを判断し、トリガー動作であると判断すれば、プロセッシングチップは、その時の状態を清潔必要状態に変更し、トリガー動作ではないと判断すれば、その時の状態を清潔状態にする動作判断ステップ（４）と、
被検者は操作を終えて洗浄区域に入り、その時の状態が清潔必要状態であれば、ステップ（2）を再度行い、その時の状態が清潔状態であれば、即時に洗浄区域を離れてもいい操作済みの判断をする操作済み判断ステップ（５）と、を有する。
ステップ（2）からステップ（5）までの判断過程はすべて判断周期を含み、判断周期の時間は10〜15秒間である。
本発明は、医療分野に応用される。このシステムを使用している病院では、全体の手指衛生遵守を著しく向上させるだけではなく、効果が安定しているから、感染発生率を大幅に降下させて、患者の平均入院日数を減少させることが分かった。身分認証モジュールと動作感知モジュールを組み合わせて活用すると、医療関係者が病院内での動作軌跡及び動作をさらに正確に判断し、判断ミスを避けて、手指衛生遵守の正確性とユーザ体験を向上させることができる。
＜実施実例2＞
この実施実例の中で、6軸運動処理モジュールの型番はMPU6500で、医療関係者の名札に内蔵される。
この実施実例の中で、6軸運動処理モジュールの型番はMPU6500で、医療関係者の名札に内蔵される。
名札をつけた医療関係者が病棟に入ると名札に内蔵された6軸運動処理モジュールは、ジャイロセンサーと重力加速度センサーを通じてデータの収集を行う。
収集されたX、Y、Z軸の角速度と加速度は、MPU6500自身の有するDMPを通じた処理により、四元数データに転換される。
その後、上述の加速度、角速度及び四元数データは、I2Cインターフェースを通じて200Hzの周波数でバッファーキューに転送された後、プロセッシングチップMSP430は300Hzの周波数でバッファーキューからデータを読み取る。
最後、読み取った角速度データと重力加速度データに対して、カルマンフィルターでランダムノイズを消去した後、フィルター済みの加速度データに対して積分計算を行い、動作軌跡を獲得した後四元数計算方法を利用して四元数データをEuler角に転換する(ピッチ角Pitch、ロール角Roll、ヨー角Yaw)。上述の両者を組み合わせることで、医療関係者の姿勢、軌跡の判断機能を実現できる。
具体的には、下記のステップにより実現される。
右手系参考座標系(OXgYgZg)を設定し、その時の参考座標系はMPU6500の出荷する際のデフォルト座標系である第1ステップと、
ジャイロセンサーがデータ(ax，ay，az)を収集し、重力加速度センサーがデータ(gx，gy，gz)を収集する第2ステップと、
MPU6500は、第１ステップで収集したデータを自身の有するDMPに転送し、データ処理を行って四元数(q0、q1、q2、q3)に転換する第3ステップと、
MPU6500は、I2Cインターフェースを通じて、角速度データ(ax，ay，az)、加速度データ(gx，gy，gz)及び転換済みの四元数データ(q0、q1、q2、q3)をバッファーキューに転送し、周波数が200Hzであり、バッファーキューが大きければ大きいほど、最終的に解析された動作がより滑らかであると判断する第4ステップと、
MSP430は300Hz の周波数でバッファーキューからデータを読み取った後、相応的な計算方法により動作方向計算方法と動作軌跡計算方法を算出する第5ステップと、有する。
右手系参考座標系(OXgYgZg)を設定し、その時の参考座標系はMPU6500の出荷する際のデフォルト座標系である第1ステップと、
ジャイロセンサーがデータ(ax，ay，az)を収集し、重力加速度センサーがデータ(gx，gy，gz)を収集する第2ステップと、
MPU6500は、第１ステップで収集したデータを自身の有するDMPに転送し、データ処理を行って四元数(q0、q1、q2、q3)に転換する第3ステップと、
MPU6500は、I2Cインターフェースを通じて、角速度データ(ax，ay，az)、加速度データ(gx，gy，gz)及び転換済みの四元数データ(q0、q1、q2、q3)をバッファーキューに転送し、周波数が200Hzであり、バッファーキューが大きければ大きいほど、最終的に解析された動作がより滑らかであると判断する第4ステップと、
MSP430は300Hz の周波数でバッファーキューからデータを読み取った後、相応的な計算方法により動作方向計算方法と動作軌跡計算方法を算出する第5ステップと、有する。
この二つの計算方法は次のようである。
1、四元数計算方法を利用して四元数をオイラー角に変換(ピッチ角Pitch、ロール角Roll、ヨー角Yaw)し、計算方法は、
Pitch= asin(-2*q1*q3+2*q0*q2)*57.3；
Roll= atan2(2*q2*q3+2*q0*q1,-2*q1*q1-2*q2*q2+1)*57.3；
Yaw= atan2(2*(q1*q2+q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3)*57.3である。
1、四元数計算方法を利用して四元数をオイラー角に変換(ピッチ角Pitch、ロール角Roll、ヨー角Yaw)し、計算方法は、
Pitch= asin(-2*q1*q3+2*q0*q2)*57.3；
Roll= atan2(2*q2*q3+2*q0*q1,-2*q1*q1-2*q2*q2+1)*57.3；
Yaw= atan2(2*(q1*q2+q0*q3),q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3)*57.3である。
2、積分原理により変位軌跡を算出し、計算方法は、
初期条件ｓ（ｔ0）＝０であり、すなわち、
が得られる。
初期条件ｓ（ｔ0）＝０であり、すなわち、
が得られる。
式4、式5により、現在の瞬時運動速度ｖ（ｎ）と運動変位ｓ（ｎ）は、ｓ（ｎ−１）、ｖ（ｎ−１）、a（ｎ−１）と現在のa（ｎ）により算出できる。式4、式5中のｖ（ｎ）、ｓ（ｎ）の推算結果を加速度センサーに応用して、三次元空間変位の式が得られる。
積分方法により、一回の動作軌跡を計算すれば、2*3*n回の積分計算を行う必要がある。ニュートン運動法則及び微積分の中の梯形方法で面積を計算する方法を利用して、全体の計算を2*3*n回の加法計算に簡素化して、計算効率を大幅に向上させる。
医療関係者が腰を曲げる前と腰を曲げた後は、ピッチ角Pitchの数値が変化し、これらの数値により、医療関係者が腰を曲げる軌跡を算出できる。読み取ったピッチ角Pitchが90度から60度までの動作軌跡である時、医療関係者が腰を曲げたと判断する。その判断結果により、医療関係者が患者のために腰を曲げる動作をするかどうかを判断し、病室の巡視と患者の看護を区別して様々な音響光学警報を行う。医療関係者が病床の傍で患者の看護を行う時のみ手指衛生の注意をさせるため、手指衛生遵守の信頼性と真実性を向上させる。
医療関係者は手を洗う時、標準の七歩手指洗浄方法は、ピッチ角Pitch、ロール角Roll、及びヨー角Yawの数値が変化して、所定の手指洗浄軌跡を形成する。モデル訓練を行って、経験値空間を決めることができる。医療関係者の手指洗浄軌跡がこの経験値空間の範囲にある時、手指洗浄が完成したと判断して記録し、名札が清潔状態に変更される。これにより、医療関係者が他の操作を行う時、手指衛生の注意をさせない。
＜実施実例3＞
実施実例3と実施実例2がほぼ同じであるが、異なる所は次のようである。
実施実例3と実施実例2がほぼ同じであるが、異なる所は次のようである。
医療関係者が手を上げて点滴瓶を掛ける時、名札の座標値が変化して、短距離の動作軌跡が形成し、ピッチ角も変化軌跡が発生する。この二つの軌跡に対して総合判断を行うことにより、手を上げて点滴瓶を掛ける判断が行われる。医療関係者が手を上げて点滴瓶を掛けることを識別すると、プロセッシングチップは、清潔状態から清潔必要状態に変更される。これにより、医療関係者が他の操作を行う時、医療関係者に手指衛生の注意をさせる。
医療関係が注射したり薬物を均衡に振ることで揺れる時、機体座標のZ軸が相応に変化する。他の二つの軸の変化が一定の閾値より小さく、かつZ軸の変化がその閾値より大きい場合、医療関係者が揺れ操作を行うと判断し、清潔状態から清潔必要状態に変更する。これにより、医療関係者が他の操作を行う時、医療関係者に手指衛生の注意をさせる。
上述は本発明の比較的優れた実施実例のみであり、本発明の特許請求の範囲により均等変化と修飾を行うことができるが、これは全て本発明の特許保護範囲内に属する。
Claims (10)
- 手指衛生監視制御システムであって、被検者の身分情報の識別に使われ、識別が完成すると、動作感知モジュールが稼働する身分認証モジュールと、
センサーデバイスを含み、該センサーデバイスが被検者の体に装着されて、被検者が手を洗う時の動作データを収集して、動作データに対してスタティック誤差校正を行った後、校正済みのデータを判断モジュールに転送する動作感知モジュールと、
プロセッシングチップを含み、校正済みのデータを、動作方向計算方法と動作軌跡計算方法を含む動作計算方法により算出して、トリガー動作であるかどうかを判断することに使われ、かつトリガー動作により、手を洗う動作が終わったかどうかを判断する判断モジュールを含むことを特徴とす手指衛生監視制御システム。 - 身分認証モジュールは発信装置と識別装置を含み、発信装置は病室内の固定位置に取付けられて信号を発信し、識別装置は有効範囲内の信号を受信して情報を読み取り、被検者の体に装着されて休眠状態を保持し、発信装置の信号を感知すると、直ちに稼働して認証を行い、認証が完成すると、次のステップを行うことを特徴とする請求項1に記載の手指衛生監視制御システム。
- センサーデバイスは、6軸運動処理モジュールであり、ジャイロセンサーと重力加速度センサーを含み、ジャイロセンサーは被検者の動作の角速度を検出し、重力加速度センサーは被験者の動作の重力加速度を検出し、角速度も重力加速度も動作データであることを特徴とする請求項1に記載の手指衛生監視制御システム。
- 動作データに対してスタティック誤差校正を行うステップは、読み取った角速度データと重力加速度データを読取って、カルマンフィルターを通じてランダムノイズを消去するステップであることを特徴とする請求項3に記載の手指衛生監視制御システム。
- 動作方向計算方法は、
右手系参考座標系を設定する第1ステップと、
ジャイロセンサーの角速度データと重力加速度センサーの重力加速度データを読み取る第2ステップと、
第２ステップで収集したデータをDMPに転送して、データプロセッシングを行って、四元数に変換する第3ステップと、
角速度、重力加速度及び転換済みの四元数データをインターフェースを通じて200Hzの周波数でバッファーキューに転送する第4ステップと、
プロセッシングチップが300Hzの周波数でバッファーキューからデータを読み取った後、四元計算方法を利用して四元数をオイラー角に変換する第5ステップとを有し、
オイラー角はピッチ角Pとロール角Rとヨー角Yを含み、計算方法は四元数を（q0、q1、q2、q3）に設定し、
P = asin（-2*q1*q3+2*q0*q2）*57.3；
R= atan2（2*q2*q3+2*q0*q1，-2*q1*q1-2*q2*q2+1）*57.3；
Y= atan2（2*（q1*q2+q0*q3），q0*q0+q1*q1-q2*q2-q3*q3）*57.3
であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の手指衛生監視制御システム。 - 動作軌跡計算方法は、Nを信号スキャン周期に、s（n）を運動変位関数に、運動座標系を [x，y，z]に、a（n）を角速度に、g（n）を重力加速度に設定した後、下記の式に代入し、初期位置ｓ（ｔ0）＝０であることを特徴とする請求項5に記載の手指衛生監視制御システム。
上述の式では、n＞1と設定し、Δｔは時間間隔を表示する。 - プロセッシングチップは、トリガー動作を感知した後、その時の手指衛生状態を清潔必要状態に設定し、手を洗う動作を感知した後、その時の手指衛生状態を清潔状態に設定することを特徴とする請求項6に記載の手指衛生監視制御システム。
- アラームモジュールを更に含み、アラームモジュールは音響光学アラームシステムであり、音響光学アラームシステムにはプロセッシングチップが接続されて、被検者に判断結果を知らせることに使われることを特徴とする請求項7に記載の手指衛生監視制御システム。
- 請求項1乃至８のいずれか一項に記載の手指衛生監視制御システムの使用方法であって、
被検者が識別区域に入ると、被検対象と識別されて、動作感知モジュールが稼働し、被検者の動作の収集を行う身分識別ステップ（１）と、
洗浄区域に入った後、デフォルトとして被検者に対して手指洗浄検査を行い、被検者の胸部に装着された6軸運動処理モジュールを利用して、被検者の動作方向データと動作軌跡データを読み取り、プロセッシングチップはその時の被検者の動作が洗浄動作であるかどうかを判断し、洗浄動作であると判断すれば、その時の状態を清潔状態に変更し、洗浄動作ではないと判断すれば、情報をアラームモジュールに転送してアラームメッセージを出す手指洗浄検査ステップ（２）と、
操作区域に入った後、被検者が操作を行う過程で、被検者の胸部に装着した6軸運動処理モジュールを通じて、被検者の動作方向データと動作軌跡データを獲得し、かつ被検者が操作区域を離れるまでに動作方向データと動作軌跡データをプロセッシングチップに転送する 動作感知ステップ（３）と、
ステップ（3）で獲得した動作方向データと動作軌跡データにより、プロセッシングチップはその時の被検者の動作がトリガー動作であるかどうかを判断し、トリガー動作であると判断すれば、プロセッシングチップはその時の状態を清潔必要状態に変更し、トリガー動作ではないと判断すれば、その時の状態を清潔状態に変更する動作判断ステップ（４）と、
被検者の操作が終えた後洗浄区域に入り、その時の状態が清潔必要状態であれば、ステップ（2）を再度行い、その時の状態が清潔状態であれば、直接洗浄区域を離れる操作完了判断（５）ステップを含むことを特徴とする請求項1乃至8のいずれか一項に記載の手指衛生監視制御システムの使用方法。 - ステップ（2）からステップ（5）までの判断過程には全て判断周期を含み、判断周期の時間は10〜15秒間であることを特徴とする請求項9に記載の手指衛生監視制御システムの使用方法。
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