JP2022122975A - Biological monitoring system and program thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、無線通信を利用した生体モニタリングシステムに係り、特に、安価な生体装着器を用いて生体データにおける1つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を遠隔分析できる生体モニタリングシステム及びそのプログラムに関する。 The present invention relates to a biological monitoring system using wireless communication, and in particular, a biological monitoring system that can remotely analyze heart rate, respiration rate, ventilation volume, etc. from one vibration data in biological data using an inexpensive biological device. about that program.
[従来の技術]
従来の生体データをモニタする装置では、生体データを取得する装置が複雑になり、それらを安価に構成することができず、モニタリングシステム全体のコストアップとなっていた。
[Conventional technology]
In conventional devices for monitoring biological data, the devices for acquiring biological data are complicated and cannot be constructed at low cost, resulting in an increase in the cost of the monitoring system as a whole.
[関連技術]
尚、関連する先行技術文献として、特開平04-028345号公報「生体モニタ装置」(特許文献1)、特開平05-095914号公報「生体情報処理装置とそのモニタ装置」(特許文献2)、特開2004-121360号公報「生体電位検出装置及び生体情報システム」(特許文献3)がある。
[Related technology]
As related prior art documents, Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-028345 "Biological Monitoring Apparatus" (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-095914 "Biological Information Processing Apparatus and Its Monitoring Device" (Patent Document 2), There is Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2004-121360 entitled "Biopotential Detecting Apparatus and Biological Information System" (Patent Document 3).
特許文献1には、生体モニタ装置において、寝具に圧電素子を設置し、特定の周波数成分を抽出して、心拍数、呼吸数、寝返りをモニタすることが記載されている。
特許文献2には、病院の入院患者等を管理するモニタ装置で、寝台に帯状に設置された圧電素子で患者の心拍、呼吸の変化を検出し、電気的な信号に変換して出力することが記載されている。
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-200001 describes that a piezoelectric element is installed on bedding to extract a specific frequency component in a living body monitoring device to monitor a heart rate, a respiration rate, and turning over.
特許文献3には、生体電位検出装置において、心電図測定のために、衛生面と防水性を考慮し、生体の電位を検出するディスポーザブル生体電極パッド、その生体電極パッドにより検出された生体電位信号を処理する信号処理部を有することが記載されている。
しかしながら、上記従来のモニタリングシステムでは、生体データを取得する装置を安価にしてシステム全体のコスト低減を図ることが難しいという問題点があった。 However, the above-described conventional monitoring system has a problem that it is difficult to reduce the cost of the whole system by using inexpensive devices for acquiring biometric data.
尚、特許文献1~3には、生体装着器から取得した1つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量を分離して推定し、安価な生体装着器で全体のシステムを構築することについての記載がない。 In addition, in Patent Documents 1 to 3, heart rate, respiration rate, and ventilation volume are separately estimated from one vibration data acquired from a biological wearable device, and an entire system is constructed with an inexpensive biological wearable device. There is no mention of
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、生体装着器の圧電素子から得られる振動データを送信し、モニタ分析するクラウドサーバで当該振動データから心拍数、呼吸数、換気量を分離して推定し、安価な生体装着器でシステムのコストを低減できる生体モニタリングシステム及びそのプログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above-mentioned actual situation, and transmits vibration data obtained from the piezoelectric element of the body wearable device, and separates the heart rate, respiration rate, and ventilation volume from the vibration data in a cloud server for monitor analysis. It is an object of the present invention to provide a living body monitoring system and its program that can estimate the body weight and reduce the cost of the system with an inexpensive living body wearing device.
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、生体装着器からの振動データを収集して分析するモニタ分析サーバを有する生体モニタリングシステムであって、モニタ分析サーバが、生体装着器の機器IDと患者名をセットで管理し、入力された振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、機器IDと患者名に対応付けてモニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示させるものであり、当該分離した帯域が100Hz未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの1分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定心拍数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐脈心拍数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を頻脈心拍数とすることを特徴とする。 The present invention for solving the problems of the conventional examples is a biological monitoring system having a monitor analysis server that collects and analyzes vibration data from a biological wearable device, wherein the monitor analysis server is a device of the biological wearable device. ID and patient name are managed as a set, the input vibration data is separated by frequency band, a specific amplitude change pattern is extracted from the separated vibration data, and the heart rate is based on the number of amplitude change patterns extracted. Alternatively, the respiration rate is estimated , and the heart rate or respiration rate is displayed on the monitor terminal in association with the device ID and patient name. A change pattern is extracted, and if the number of times of the amplitude change pattern per minute is within a specific range, the number is set as an estimated heart rate, and if it falls below a specific range, the number is set as a bradycardia heart rate, and a specific range is set as the tachycardia heart rate.
本発明は、上記生体モニタリングシステムにおいて、モニタ分析サーバが、分離した帯域が100Hz以上で1000Hz未満の振動データについて、呼吸とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの1分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定呼吸数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐呼吸数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を過呼吸数とすることを特徴とする。 In the biological monitoring system of the present invention, the monitor analysis server extracts an amplitude change pattern regarded as respiration for vibration data with a separated band of 100 Hz or more and less than 1000 Hz, and the number of times of the amplitude change pattern per minute is If the number is within a specific range, the number is set as the estimated respiratory rate, if the number is below the specific range, the number is set as the bradypnea number, and if it exceeds the specific range, the number is set as the hyperpnea number.
本発明は、上記生体モニタリングシステムにおいて、モニタ分析サーバが、生体装着器で検知された体温を入力し、機器IDと患者名に対応付けて体温をモニタ端末に表示させることを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the above biological monitoring system, the monitor analysis server inputs the body temperature detected by the body wearable device and displays the body temperature on the monitor terminal in association with the device ID and the patient name .
本発明は、生体装着器からの振動データを収集して分析するモニタ分析サーバで動作するプログラムであって、モニタ分析サーバを、生体装着器の機器IDと患者名をセットで管理し、入力された振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、機器IDと患者名に対応付けてモニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示させるものであって、当該分離した帯域が100Hz未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの1分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定心拍数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐脈心拍数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を頻脈心拍数とするよう機能させることを特徴とする。 The present invention is a program that operates on a monitor analysis server that collects and analyzes vibration data from a biological wearable device, the monitor analysis server manages the device ID of the biological wearable device and the patient name as a set, The vibration data is separated by frequency band, a specific amplitude change pattern is extracted from the separated vibration data, the heart rate or respiratory rate is estimated based on the number of times of the extracted amplitude change pattern, and the device ID and the patient The heart rate or respiration rate is displayed on the monitor terminal in association with the person's name, and for the vibration data whose separated band is less than 100 Hz, an amplitude change pattern that is regarded as a heartbeat is extracted, and the amplitude change pattern is extracted. If the number of times per minute is within a specific range, the number is assumed to be the estimated heart rate, if it falls below the specific range, it is the bradycardia heart rate, and if it exceeds the specific range, the number is the tachycardia heart rate. It is characterized by functioning to
本発明は、上記プログラムにおいて、モニタ分析サーバを、分離した帯域が100Hz以上で1000Hz未満の振動データについて、呼吸とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの1分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定呼吸数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐呼吸数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を過呼吸数とするよう機能させることを特徴とする。 According to the present invention, in the above program, the monitor analysis server extracts an amplitude change pattern that is regarded as breathing for vibration data with a separated band of 100 Hz or more and less than 1000 Hz, and the frequency of the amplitude change pattern per minute is a specific number. If it is within the range, the number is assumed to be the estimated respiratory rate, if it falls below a specific range, the number is set to the slow breathing rate, and if it exceeds the specific range, the number is set to the hyperpnea rate. .
本発明は、上記プログラムにおいて、モニタ分析サーバを、生体装着器で検知された体温を入力し、機器IDと患者名に対応付けて体温をモニタ端末に表示するよう機能させることを特徴とする。 The present invention is characterized in that, in the above program, the monitor analysis server inputs the body temperature detected by the body wearable device and displays the body temperature on the monitor terminal in association with the device ID and the patient name .
本発明によれば、モニタ分析サーバが、生体装着器の機器IDと患者名をセットで管理し、入力された振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、機器IDと患者名に対応付けてモニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示させるものであり、当該分離した帯域が100Hz未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの1分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定心拍数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐脈心拍数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を頻脈心拍数とする生体モニタリングシステムとしているので、1つの振動データから心拍数と呼吸数を推定でき、モニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示できるので、システム全体を安価に構築できる効果がある。 According to the present invention, the monitor analysis server manages the device ID of the biomountable device and the patient name as a set, separates the input vibration data by frequency band, and extracts a specific amplitude change pattern from the separated vibration data. heart rate or respiration rate is estimated based on the number of amplitude change patterns extracted, and the heart rate or respiration rate is displayed on a monitor terminal in association with the device ID and the patient name. For vibration data with a separated band of less than 100 Hz, an amplitude change pattern that is regarded as a heartbeat is extracted, and if the number of times of the amplitude change pattern per minute is within a specific range, the number is assumed to be an estimated heart rate, and a specific If the number falls below the range, the number is set as the bradycardia heart rate, and if the number exceeds a specific range, the number is set as the tachycardia heart rate . Since the heart rate or respiration rate can be displayed on the monitor terminal, there is an effect that the entire system can be constructed at low cost.
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
[実施の形態の概要]
本発明の実施の形態に係る生体モニタリングシステム(本システム)は、生体装着器の圧電素子で検出された振動データをブルートゥース(登録商標:BT)又は5G(第5世代移動通信システム)の2つの通信方式でモニタ分析処理を行うクラウドサーバに無線通信し、通信された振動データをクラウドサーバが周波数の帯域で分離し、分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて、心拍数、呼吸数を推定し、更に呼吸停止期間を計測し、推定換気量を演算するものであり、1つの振動データから心拍数と呼吸数を推定できるので、システム全体を安価に構築でき、医療現場、患者自宅、作業環境、畜産、警備等の幅広い分野で、生体モニタデータを遠隔測定により分析でき、種々の用途に利用できるものである。
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
[Outline of Embodiment]
A living body monitoring system (this system) according to an embodiment of the present invention transmits vibration data detected by a piezoelectric element of a living body wearable device via Bluetooth (registered trademark: BT) or 5G (5th generation mobile communication system). Wirelessly communicate with a cloud server that performs monitor analysis processing by a communication method, the cloud server separates the transmitted vibration data by frequency band, extracts a specific amplitude change pattern from the separated vibration data, and extracts the extracted amplitude change. Based on the number of patterns, the heart rate and respiration rate are estimated, and the respiratory arrest period is measured to calculate the estimated ventilation volume. The entire system can be constructed at a low cost, and biological monitor data can be analyzed by remote measurement in a wide range of fields such as medical sites, patient homes, work environments, animal husbandry, and security, and can be used for various purposes.
[本システム:図1]
本システムについて図1を参照しながら説明する。図1は、本システムの概略図である。
本システムは、図1に示すように、モニタ分析サーバ1と、生体データベース(DB)2と、ネットワーク3と、モニタ端末4と、生体装着器5a,5b(単に「生体装着器5」と記載することがある)と、基地局6と、中継端末7とを備えている。
[This system: Fig. 1]
The system will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of the system.
As shown in FIG. 1, this system includes a monitor analysis server 1, a biological database (DB) 2, a
モニタ分析サーバ1と、モニタ端末4と、基地局6と、中継端末7とは、ネットワーク3に接続し、生体装着器5aは基地局6を介して、生体装着器5bは中継端末7を介してネットワーク3に接続する。生体DB2は、モニタ分析サーバ1に接続している。
The monitor analysis server 1, the
[本システムの各部]
[モニタ分析サーバ1]
モニタ分析サーバ1は、クラウドサーバであり、生体データを収集し、生体DB2に記憶すると共に生体データの分析を行う。
モニタ分析サーバ1は、制御部11と、記憶部12と、インタフェース部13とを備え、記憶部12に記憶された処理プログラムを制御部11で実行することで、生体データの収集と分析の機能を実現している。生体データの分析処理の詳細は後述する。
[Each part of this system]
[Monitor analysis server 1]
The monitor analysis server 1 is a cloud server, collects biometric data, stores it in the
The monitor analysis server 1 includes a
[生体DB2]
生体DB2は、収集された生体データを生体装着器5の機器識別子(機器ID)毎に記憶する。
また、生体DB2は、生体データの分析結果も記憶する。
[Biological database 2]
The
The
[ネットワーク3]
ネットワーク3は、インターネットを想定しており、5G通信用の基地局6が接続し、5Gの無線通信を可能にしている。
また、ネットワーク3には、有線でモニタ分析サーバ1、モニタ端末4、中継端末7が接続している。
[Network 3]
The
A monitor analysis server 1, a
[モニタ端末4]
モニタ端末4は、パーソナルコンピュータ又はタブレット端末であって、モニタ分析サーバ1に対して、生体データの分析の指示を入力部から入力して送信し、モニタ分析サーバ1から受信した分析結果を表示部に表示する。
[Monitor terminal 4]
The
[生体装着器5:図2]
次に、生体装着器について図2を参照しながら説明する。図2は、生体装着器の構成ブロック図である。
生体装着器5は、図2に示すように、センサ部50aと、機械部50bとを備え、人体の胸部等に装着されるものである。
センサ部50aで検知された振動信号が電気信号に変換されて、機械部50bに振動データとして入力され、送信されるようになっている。
[Body wearing device 5: FIG. 2]
Next, the biomountable device will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a configuration block diagram of the biomountable device.
As shown in FIG. 2, the
A vibration signal detected by the
センサ部50aは、人体に貼付可能な圧電素子を有している。圧電素子は、人体の振動を検知して検知した振動信号を電気信号に変換して機械部50bの制御部51に出力する。
また、センサ部50aに体温を検知する体温計を備えるようにしている。
The
Further, the
ここで、センサ部50aの圧電素子で検知された振動信号を電気信号に変換し、振動データ(心拍数、呼吸数等の振動が混在したデータ)として機械部50bがモニタ分析サーバ1に送信して、モニタ分析サーバ1で心拍数、呼吸数等のデータに分離して推定するようにしているので、生体装着器5のセンサ部50aの構成を簡易にでき、システム全体のコストを低減できるものである。
Here, the vibration signal detected by the piezoelectric element of the
機械部50bは、制御部51、通信部52、位置検出部53、電池54等を備えている。機械部50bの各部及びセンサ部50aは電池で駆動され、センサ部50aで検知された振動データは制御部51に入力され、通信部52から送信する。その送信に際して位置検出部53で検出された位置情報も付加される。
The
位置検出部53は、例えば、GPS(Global Positioning System)装置である。
通信部52は、5G通信用のSIM又は/及びBTの通信部(BT通信部)である。通信部52として、SIM又はBT通信部の一方を備えていてもよく、両方を備えていてもよい。
図1に示す生体装着器5aは、通信部52が5G通信用のSIM通信部であり、生体装着器5bは、通信部52がBT通信部である。
通信部52の通信用SIMは、5Gに限定するものではなく、4G(第4世代移動通信システム)であってもよい。
The
The
The
The communication SIM of the
[基地局6]
基地局6は、生体装着器5aからの生体データの5G通信を受信してネットワーク3を介してモニタ分析サーバ1に送信する。
[Base station 6]
The
[中継端末7]
中継端末7は、生体装着器5bからの生体データのBT通信を受信してネットワーク3を介してモニタ分析サーバ1に送信する。中継端末7は、ノートパソコン、タブレット、スマートフォン等の端末装置が想定される。
[Relay terminal 7]
The
[本システムの動作]
[データ送信処理]
生体装着器5aのセンサ部50aの圧電素子で振動を検知して電気信号(振動データ)に変換し、機械部50bが、検知した振動データ、検知した体温データ、GPSの位置データ、時刻データを機器IDと共に5G通信で送信する。
基地局6は、生体装着器5aからの5G通信のデータを、ネットワーク3を介してモニタ分析サーバ1に送信する。
[Operation of this system]
[Data transmission process]
Vibration is detected by the piezoelectric element of the
The
また、生体装着器5bからのセンサ部50aの圧電素子で振動を検知して電気信号(振動データ)に変換し、機械部50bが、検知した振動データ、検知した体温データ、時刻データを機器IDと共にBT通信で送信する。
生体装着器5bは、屋内で使用されることを前提として、BT通信を行う省電力タイプであるので、位置検出部53のGPS機能を備えていない。
In addition, the vibration is detected by the piezoelectric element of the
The body-worn
中継端末7は、生体装着器5bからのBT通信のデータを、中継端末7の機器IDを付与してネットワーク3を介してモニタ分析サーバ1に送信する。
中継端末7が、BT通信のデータを送信する際に、当該機器の設置場所を示す情報も付加して送信するようにしてもよい。
The
When the
モニタ分析サーバ1は、ネットワーク3から生体データ等を受信すると、生体DB2に記憶する。生体DB2では、生体装着器5の機器ID毎に、時刻データ、振動データ、体温データ、位置情報がある場合には位置データを記憶する。
When the monitor analysis server 1 receives biological data and the like from the
[分析処理:図3]
そして、モニタ分析サーバ1は、1つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を解析する。振動データには、様々な振動が含まれており、周波数としては、全体が例えば、0~1000Hzの範囲となっている。
具体的には、図3に示すように、モニタ分析サーバ1の制御部11が以下に示す分析処理を行う。図3は、振動データ分析処理のフロー図である。
[Analysis processing: Fig. 3]
Then, the monitor analysis server 1 analyzes heart rate, respiration rate, ventilation volume, etc. from one vibration data. The vibration data includes various vibrations, and the frequencies are in the range of, for example, 0 to 1000 Hz.
Specifically, as shown in FIG. 3, the
つまり、制御部11は、図3に示すように、心拍や呼吸等の様々な振動を含む振動データを読み込み(S1)、振動データを通過帯域フィルタによって帯域100Hz未満と100Hz以上に分離し(S2)、帯域100Hz未満の振動データについて、振幅変化のパターン回数で心拍数を推定する処理を行い(S3)、帯域100Hz以上1000Hz未満の振動データについて、振幅変化のパターン回数で呼吸数を推定する処理を行う(S4)。
That is, as shown in FIG. 3, the
[心拍数推定処理:図4]
次に、振動データから心拍数を推定する処理について図4を参照しながら説明する。図4は、心拍数推定処理のフロー図である。
例えば、生体が正常成人安静時の場合、帯域100Hz未満、60~100回/分の一定の周期で観察される波形(振幅変化のパターン)を抽出して、1分当たりの回数を推定心拍数と定義する。尚、1分間で60回以下は徐脈、100回以上は頻脈となる。
[Heart rate estimation processing: Fig. 4]
Next, the process of estimating heart rate from vibration data will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flow diagram of heart rate estimation processing.
For example, when the living body is a normal adult at rest, extract the waveform (pattern of amplitude change) observed at a frequency of less than 100 Hz and a constant period of 60 to 100 times / minute, and estimate the number of times per minute Heart rate defined as Bradycardia is 60 beats or less per minute, and tachycardia is 100 beats or more per minute.
具体的には、図4に示すように、モニタ分析サーバ1の制御部11は、帯域が100Hz未満の振動データから心拍とみなされる波形(振幅変化パターン)を抽出する(S11)。
次に、抽出した振幅変化パターンの回数が1分間に60回以上100回未満であるか否かを判定し(S12)、60回/分以上100回/分未満/分の場合(Yesの場合)、当該振幅変化パターンの回数を推定心拍数とする(S13)。
Specifically, as shown in FIG. 4, the
Next, it is determined whether or not the number of amplitude change patterns extracted is 60 times or more and less than 100 times per minute (S12). ), and the number of times of the amplitude change pattern is set as the estimated heart rate (S13).
判定処理S12で振幅変化パターンの回数が1分間に60回未満であれば(60回/分未満)、当該振幅変化パターンの回数を徐脈心拍数とする(S14)。また、判定処理S12で振幅変化パターンの回数が1分間に100回以上であれば(100回/分以上)、当該振幅変化パターンの回数を頻脈心拍数とする(S15)。 If the frequency of the amplitude change pattern is less than 60 times per minute (less than 60 times/minute) in the determination process S12, the frequency of the amplitude change pattern is set as the bradycardia heart rate (S14). If the number of amplitude change patterns is 100 times or more per minute (100 times/minute or more) in the determination process S12, the number of times of the amplitude change pattern is taken as the tachycardia heart rate (S15).
[呼吸数推定処理:図5]
次に、振動データから呼吸数を推定する処理について図5を参照しながら説明する。図5は、呼吸数推定処理のフロー図である。
例えば、帯域100~1000Hz、10~24回/分の一定の周期で観察される波形(振幅変化パターン)を抽出して、1分当たりの回数を推定呼吸数とする。1分で9回以下は徐呼吸、25回以上は過呼吸となる。
[Respiration rate estimation process: FIG. 5]
Next, the process of estimating the respiration rate from vibration data will be described with reference to FIG. FIG. 5 is a flowchart of respiratory rate estimation processing.
For example, a waveform (amplitude change pattern) observed at a frequency of 100 to 1000 Hz and a constant period of 10 to 24 times/minute is extracted, and the number of times per minute is taken as the estimated respiration rate. Less than 9 breaths per minute is bradypnea, and more than 25 breaths per minute is hyperventilation.
具体的には、図5に示すように、モニタ分析サーバ1の制御部11は、帯域が100Hz以上1000Hz未満の振動データから呼吸とみなされる波形(振幅変化パターン)を抽出する(S21)。
次に、抽出した振幅変化パターンの回数が1分間に10回以上24回以下であるか否かを判定し(S22)、10回/分以上24回以下/分の場合(Yesの場合)、当該振幅変化パターンの回数を推定呼吸数とする(S23)。
Specifically, as shown in FIG. 5, the
Next, it is determined whether or not the number of amplitude change patterns extracted is 10 times or more and 24 times or less per minute (S22). The number of times of the amplitude change pattern is set as the estimated respiration rate (S23).
判定処理S22で振幅変化パターンの回数が1分間に9回以下であれば(9回/分以下)、当該振幅変化パターンの回数を徐呼吸数とする(S24)。また、判定処理S22で振幅変化パターンの回数が1分間に25回以上であれば(25回/分以上)、当該振幅変化パターンの回数を過呼吸数とする(S25)。 If the frequency of the amplitude change pattern is 9 times or less per minute (9 times/minute or less) in the determination process S22, the frequency of the amplitude change pattern is set as the slow breathing rate (S24). If the number of amplitude change patterns is 25 times or more per minute (25 times/minute or more) in the determination process S22, the number of times of the amplitude change pattern is set as the hyperpnea number (S25).
[換気量・いびき分析処理]
呼吸波形測定不能であって、心拍測定可能な区間は、睡眠時無呼吸状態として呼吸停止時間を計測する。
また、1回の呼吸において、吸う動作の開始から吐く動作の終了までの時間を個人で平準化して推定換気量とする。正常成人は、400~500mlである。
具体的には、呼吸数、呼吸波形の継続時間、波形の間隔の長さから、正常成人の換気量を参考に1回の換気量を推定する。
[Ventilation volume/snoring analysis processing]
A period in which the respiratory waveform cannot be measured but the heart rate can be measured is regarded as a sleep apnea state, and the breathing stop time is measured.
In addition, in one breath, the time from the start of the inhalation to the end of the exhalation is leveled by the individual to obtain an estimated ventilation volume. A normal adult is 400-500 ml.
Specifically, one ventilation volume is estimated from the respiratory rate, the duration of the respiratory waveform, and the length of the waveform interval, with reference to the ventilation volume of a normal adult.
また、心拍波形が測定不能で呼吸波形が測定可能な区間は、いびきの振動が大きくて心拍を検知できない区間とし、当該区間の前に同様の心拍波形があれば、いびき波形区間とし、いびき波形を定義する。いびき波形の継続時間、回数を測定し、いびき波形があって呼吸波形がない場合には、その時間を無呼吸時間として測定し、いびき時間の長さ、無呼吸時間、最大心拍数、頻度から、いびき・無呼吸症状の重症度を推定する。 In addition, the interval in which the heartbeat waveform cannot be measured and the respiratory waveform can be measured is the interval in which the vibration of snoring is large and the heartbeat cannot be detected. Define The duration and frequency of the snoring waveform are measured, and if there is a snoring waveform but no respiratory waveform, that time is measured as the apnea time. , to estimate the severity of snoring and apnea symptoms.
[モニタ端末表示画面:図6]
次に、モニタ端末4における表示画面について図6を参照しながら説明する。図6は、モニタ端末の表示画面例を示す概略図である。
例えば、図6に示すように、モニタ端末4の表示画面には、生体装着器5の機器ID(BitID)と患者名をセットに、振動データの心拍数又は呼吸数の変化(回数の変化)と体温の変化を表示している。心拍数又は呼吸数のいずれかは選択可能で、切り替えることができる。図6では、患者名としているので、本システムを医療機関の施設等に適用した例である。
尚、図6の表示画面を中継端末7に表示させるようにしてもよい。
[Monitor terminal display screen: Fig. 6]
Next, a display screen on the
For example, as shown in FIG. 6, on the display screen of the
Note that the display screen of FIG. 6 may be displayed on the
[心電図]
また、医療機関で、患者の身体の適正な位置に生体装着器5を複数装着することで、24時間測定できるホルター心電図として利用することができる。
モニタ端末4又は中継端末7での表示画面では、人体を模したシェーマ図を表示して生体装着器5の装着位置とチャネル番号の(+,-)の電極を表示し、更に心電図の波形を表示するようにしている。
[electro-cardiogram]
Moreover, at a medical institution, by attaching a plurality of
On the display screen of the
[本システムの応用現場]
本システムを病院、高齢者施設の患者モニタリングに利用すると、医療・福祉の現場で活用できる。
特定の施設での利用になるため、生体装着器5は、BT通信用の機器(生体装着器5b)を用い、中継端末7は各部屋に設けられ、ネットワーク3に接続している。
また、在宅での患者モニタリングに利用すると、患者自宅で活用できる。この場合も、BT通信の生体装着器5bを用い、部屋には中継端末7が設けられている。
[Application site of this system]
If this system is used for patient monitoring in hospitals and facilities for the elderly, it can be used in medical and welfare settings.
Since the body
In addition, when used for patient monitoring at home, it can be used at the patient's home. In this case as well, the
また、本システムを建設作業員、交通作業員のモニタリングに利用すると、作業環境管理に活用できる。この場合、建設作業員等は屋外で作業するので、5G通信用の生体装着器5aを用いるものである。
また、本システムを以下の用途への応用の場合も、5G通信用の生体装着器5a又は生体装着器5bを用いるものである。
本システムを畜産のモニタリングに利用すると、畜産業に活用できる。
高齢者のモニタリングに利用すると、見守り、警備の現場で活用できる。
従業員の睡眠状態のモニタリングに利用すると、健康保険、予防医学に活用できる。
In addition, if this system is used to monitor construction workers and traffic workers, it can be used for work environment management. In this case, since the construction worker or the like works outdoors, the
Also, in the case of applying the present system to the following uses, the
If this system is used for livestock monitoring, it can be used in the livestock industry.
When used for monitoring the elderly, it can be used at the site of watching over and security.
It can be used for health insurance and preventive medicine if it is used to monitor the sleeping state of employees.
[実施の形態の効果]
本システムによれば、圧電素子を備える生体装着器5からの1つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量をモニタ分析サーバ1が分析し、モニタ端末4に表示出力しているので、簡易な生体装着器5を用いて1つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を分析できる効果がある。
[Effects of Embodiment]
According to this system, the monitor analysis server 1 analyzes the heart rate, respiration rate, and ventilation volume from one vibration data from the
本発明は、生体装着器の圧電素子から得られる振動データを送信し、モニタ分析するクラウドサーバで当該振動データから心拍数、呼吸数、換気量を分離して推定し、安価な生体装着器でシステムのコストを低減できる生体モニタリングシステム及びそのプログラムに好適である。 The present invention transmits vibration data obtained from a piezoelectric element of a biological wearable device, and separates and estimates the heart rate, respiratory rate, and ventilation volume from the vibration data in a cloud server for monitor analysis, and uses an inexpensive biological wearable device. It is suitable for a living body monitoring system and its program that can reduce the cost of the system.
1…モニタ分析サーバ、 2…生体データベース(DB)、 3…ネットワーク、 4…モニタ端末、 5,5a,5b…生体装着器、 6…基地局、 7…中継端末、 11…制御部、 12…記憶部、 13…インタフェース部、 50a…センサ部、 50b…機械部、 51…制御部、 52…通信部、 53…位置検出部、 54…電池
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...
Claims (6)
前記モニタ分析サーバは、前記生体装着器の機器IDと患者名をセットで管理し、入力された前記振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、前記機器IDと前記患者名に対応付けてモニタ端末に前記心拍数又は前記呼吸数を表示させるものであり、
当該分離した帯域が100Hz未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの1分間の回数が特定の範囲内であれば、前記回数を推定心拍数とし、前記特定の範囲を下回ると前記回数を徐脈心拍数とし、前記特定の範囲を上回ると前記回数を頻脈心拍数とすることを特徴とする生体モニタリングシステム。 A biological monitoring system having a monitor analysis server that collects and analyzes vibration data from a biological wearable device,
The monitor analysis server manages the device ID and patient name of the biomountable device as a set, separates the input vibration data by frequency band, extracts a specific amplitude change pattern from the separated vibration data, estimating a heart rate or a respiration rate based on the number of amplitude change patterns extracted , and displaying the heart rate or the respiration rate on a monitor terminal in association with the device ID and the patient name ;
For vibration data in which the separated band is less than 100 Hz, an amplitude change pattern that is regarded as a heartbeat is extracted, and if the number of times of the amplitude change pattern per minute is within a specific range, the number is assumed to be an estimated heart rate, and A biological monitoring system, wherein the number of times is set as a bradycardia heart rate when the number falls below a specific range, and the number of times is set as a tachycardia heart rate when the number exceeds the specific range.
前記モニタ分析サーバを、前記生体装着器の機器IDと患者名をセットで管理し、入力された前記振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、前記機器IDと前記患者名に対応付けてモニタ端末に前記心拍数又は前記呼吸数を表示させるものであって、当該分離した帯域が100Hz未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの1分間の回数が特定の範囲内であれば、前記回数を推定心拍数とし、前記特定の範囲を下回ると前記回数を徐脈心拍数とし、前記特定の範囲を上回ると前記回数を頻脈心拍数とするよう機能させることを特徴とするプログラム。 A program that operates on a monitor analysis server that collects and analyzes vibration data from a biological wearable device,
The monitor analysis server manages the device ID and patient name of the biomountable device as a set, separates the input vibration data by frequency band, extracts a specific amplitude change pattern from the separated vibration data, A heart rate or respiration rate is estimated based on the number of amplitude change patterns extracted, and the heart rate or respiration rate is displayed on a monitor terminal in association with the device ID and the patient name. , extracting an amplitude change pattern that is regarded as a heartbeat from the vibration data in which the separated band is less than 100 Hz, and if the number of times of the amplitude change pattern per minute is within a specific range, the number of times is an estimated heart rate; A program characterized by functioning to make said number of times a bradycardia heart rate when below said specific range and to make said number of times a tachycardia heart rate when above said specific range.
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