JP5108776B2 - ベッドにいる患者の複数の異なるパラメータをモニタリングするシステム - Google Patents

Description

本発明は、ベッドにいる複数の患者をモニタリングするシステムに関する。更に、本発明は、そのようなシステムを動作させる方法及びコンピュータで実行されるコンピュータプログラムに関する。

患者が眠っている間に患者をモニタリングすることは、病院の環境の大部分において適用される種々の状況下での標準的な活動である。診断に応じて、異なるパラメータがモニタされる。しばしば、モニタリングを必要とするパラメータは、睡眠中の特別な動きパターンのみならず、体重、心拍数、呼吸数及び呼吸異常である。それらの数値を測定することは重要な技術的努力を要し、そして異なる技術である。

従来技術により、例えば、ベッドで圧力感応性シートを用いて、心肺性能に関する情報を得るための異なる技術が知られている。米国特許出願公開第２００５／０１１３７２５１号明細書においては、患者の眠っているパターンを決定するように患者の動きの頻度及び強度が測定される技術について記載されている。このために、力センサが用いられ、該力センサは、患者のベッドの載置面に結合され、Ｘ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の何れかの方向に載置面に対して患者により加えられる力の適用を検出するように更に備えられている。それらの情報は、患者のＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸方向の動きを区別するように用いられる。しかしながら、それらの動きのデータを用いて、他の情報は得られない。他の技術は、ベッドの支柱において又はその下部に体重計を備えることにより患者の体重を測定する解決方法を提供する。そのような解決方法については、例えば、米国特許第５，８５９，３９０号明細書に記載されている。しかしながら、患者の体重及び他のパラメータの組み合わされた測定のための簡単な且つ高信頼性の方法については知られていない。

病院の環境下では、付加的な要件が適合される必要がある。典型的な病院のベッドは、固定的なベッドの支柱を備えていないが、患者の位置を操作する油圧式システムを備え、ベッドステッドは、通常、ベッドに装置（例えば、モニタリング装置、蓄尿瓶）を取り付けるために用いられる。更に、病院のベッドは移動可能である必要があり、マットレスの交換は、モニタリング装置に伴う何らかの煩わしさをもたらさない必要がある。
米国特許出願公開第２００５／０１１３７２５１号明細書 米国特許第５，８５９，３９０号明細書

本発明の目的は、ベッドにいる患者の複数の異なるパラメータについての簡単な且つ信頼性高いモニタリング技術を提供することである。

この目的は、本発明に従って、ベッドにいる患者の複数の異なるパラメータをモニタするシステムであって、第１方向に作用する第１力成分を測定するように適合された少なくとも１つの第１センサ装置であって、前記第１力成分は患者の第１パラメータに対応する、第１センサ装置と、第２方向に作用する第２力成分を測定するように適合されている少なくとも１つの第２センサ装置であって、前記第２力成分は患者の第２パラメータに対応する、第２センサ装置と、少なくとも１つの第１センサ装置及び少なくとも１つの第２センサ装置から測定データを取得して、患者の複数のパラメータに関する情報を与えるようにそれらのデータを処理するように適合されたデータ装置と、を有する、システムにより達成される。

本発明の目的はまた、ベッドにいる患者の複数の異なるパラメータをモニタする方法であって、第１方向に作用する少なくとも１つの第１力成分を測定するステップであって、前記第１力成分は患者の第１パラメータに対応し、前記第２力成分は患者の第２パラメータに対応する、測定するステップと、その測定されたデータを取得するステップと、患者の複数のパラメータについての情報を与えるようにそれらのデータを処理するステップと、を有する方法により達成される。

本発明の目的はまた、ベッドにいる患者の複数の異なるパラメータをモニタするコンピュータプログラムであって、そのコンピュータプログラムは、第１方向に作用する第１力成分を測定するように適合された少なくとも１つの第１センサ装置であって、前記第１力成分は患者の第１パラメータに対応する、少なくとも１つの第１センサ装置から、そして、第２方向に作用する第２力成分に適合された少なくとも１つの第２センサ装置であって、前記第２力成分は患者の第２パラメータに対応する、少なくとも１つの第２センサ装置から測定データを取得するコンピュータ指令と、コンピュータプログラムがコンピュータで実行されるとき、患者の複数のパラメータについての情報を与えるようにそれらのデータを処理するコンピュータ命令と、を有する、コンピュータプログラムにより達成される。本発明に従う技術的努力は、それ故、本発明にしたがったコンピュータプログラムの命令に基づいて実現される。そのようなコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の担体に記憶され、インターネット又は他のコンピュータネットワークにおいて利用可能である。実行に先だって、そのコンピュータプログラムは、例えば、ＣＤ−ＲＯＭプレーヤにより、担体から又はインターネットからコンピュータプログラムを読み取り、コンピュータのメモリに記憶することにより、コンピュータにロードされる。コンピュータは、特に、中央演算処理装置（ＣＰＵ）、バスシステム、ＲＡＭ又はＲＯＭ等のメモリ手段、例えば、フロッピー（登録商標）又はハードディスク装置等の記憶手段、及び入力／出力装置を有する。代替として、本発明の方法は、例えば、１つ又はそれ以上の集積回路を用いるハードディスクで実施されることが可能である。

本発明の中心概念は、力センサ装置を排他的に用いる異なる患者に関連するパラメータの組み合わされた測定のための技術を提供することである。機械力センサは簡単な且つロバストな低価格の装置である。本発明の概念は、従来技術の解決方法において、例えば、ＥＣＧ電極等の他の種類のセンサを使用して得られる患者のパラメータに関する情報を得るように、前記力センサ装置を用いることである。特に、本発明により、患者の体重に関する情報ばかりでなく、患者の呼吸及び心拍数に関する情報も得ることが可能である。異なるパラメータを決定する異なる力センサを用いることにより、高精度な且つ高信頼性の測定が、干渉を伴わずに行われる。本発明はまた、健常者の睡眠の質をモニタするために用いられる。

本発明に従ったベッドは、例えば、従来型のベッド、病院のベッド、ソファー、従来型の椅子、歯医者の患者用の椅子、車椅子、テーブル（手術台）等で休む又は腰掛ける面又は何れかの他の装置として定義される。しかしながら、本発明は、好適には、病院の環境で適用可能である。従って、そのベッドは、好適には、病院のベッドである。

本発明の上記の及び他の特徴については、以下に、実施形態に基づいて詳述し、それらの実施形態については、同時提出の特許請求の範囲において記載されている。

ベッドについての本発明の好適な実施形態に従って、少なくとも１つのジョイントセンサユニットが備えられ、そのセンサユニットは第１センサ装置及び第２センサ装置を有する。そのようなコンパクトなセンサユニットは、かなり容易な方法で設置され、それ故、設置コストを低減することができる。好適には、そのベッドは、ベースフレーム及び患者支持台を有し、患者支持台はベースフレームに接続されている。患者支持台については、何れかの種類の面を用いることが可能である。この場合、センサユニットは、好適には、ベースフレーム特有の部分であるように適合されている。このようにして、モニタリングシステムは、患者及び介護人に対して完全に目立たないものである。更に、センサユニット自体の存在及び測定処理は、ベッドに対する操作（例えば、患者支持台の高さ調節）のような臨床ルーチンに影響を及ぼすことはない。

代替の実施形態においては、センサユニットは、患者支持台特有の一部であるように適合されている。しかしながら、病院のベッドにおける患者支持台は、通常は、調節可能な様式で（例えば、高さ調節するように）ベースフレームに接続されているため、患者支持台へのセンサユニットの一体化は、力の成分の方向が患者支持台の可変位置に応じて変化することが可能であるため、測定及び／又はデータ処理のためにかなりの努力を必要とする。それ故、前記パラメータの目立たないモニタリングのための、ベースフレームへの一体化は好ましい。

本発明の他の好適な実施形態にしたがって、センサ装置は、特定の構成で備えられる。４つの異なる構成があり、それらは次のようである。第１の構成においては、第１センサ装置は患者支持台に（固く）取り付けられ、第１センサ装置はスライドに接続され、そのスライドは第２センサ装置に移動可能であるように接続され、その第２センサ装置はベースフレームに（固く）取り付けられている。第２構成においては、第１センサ装置はベースフレームに取り付けられ、第１センサ装置はベースフレームに取り付けられ、第１センサ装置はスライドに接続され、そのスライドは第２センサ装置に移動可能であるように接続され、その第２センサ装置は患者支持台に取り付けられている。第３構成においては、第２センサ装置は患者支持台に取り付けられ、第２センサ装置はスライドに接続され、そのスライドは第１センサ装置に移動可能であるように接続され、その第１センサ装置はベースフレームに取り付けられている。第４構成においては、第２センサ装置はベースフレームに取り付けられ、第２センサ装置はスライドに接続され、そのスライドは第１センサ装置に移動可能であるように接続され、その第１センサ装置は患者支持台に取り付けられている。それらの４つの構成全てにおいては、第１センサ及び第２センサは、スライドを用いて、互いと協働し、そのスライドは、センサ装置から力を受け入れ、他のセンサ装置に前記力を適用するように備えられている。

他の好適な実施形態においては、対応するセンサ装置とのスライドの接続は弾力性のある要素により支持されている。その弾力性のある要素は、スライド及びセンサ装置のそれぞれに特定の規定された張力を与える。このように、センサユニット全てにおける力の測定は、規定された感度で行われる。従って、測定の精度及び再現性は高くなる。

本発明に従って、センサユニットの単一の種類のみが、患者の動き及び患者の体重の両方を測定し、特徴付けるように、病院のベッドに一体化されるように用いられる。好適には、第１センサは、患者の体重を与えるように、鉛直方向の力成分を測定するように適合されている。好適な実施形態においては、第１センサは、高信頼性の及びロバストな歪みゲージセンサである。好適には、第２センサは、患者の動きに関する情報を与えるように、水平方向の力成分を測定するように適合されている。好適な実施形態においては、第２センサは、高信頼性の及びロバストな圧電センサである。

好適には、データ装置は、例えば、心拍数及び呼吸数等の測定データから特定のパターンを抽出し、患者の体重を与えるように適合されている。更に、例えば、不穏下肢症候群の症状の発見の間の特定の動き、及び、勿論、ベッドにいる患者の存在が演繹されることが可能である。

最新技術における本発明にしたがったシステムの有利点は、そのシステムは１つの装置においてモニタされる最も重要なパラメータのうちの３つ（心拍数、呼吸数及び体重）を有していることである。そのシステムの他の有利点は、病院の環境下でさえ、目立たないモニタリングを可能にすることである。本発明の他の有利点は、そのシステムがロバストであり、安価であり、システムの実施について、既知の力センサ等の一般的な構成要素を用いることが可能であることである。

本発明の上記の及び他の特徴については、以下、例示として、添付図を参照して、実施形態について詳述する。

図１は、典型的な移動可能な病院のベッド２に適用される本発明に従ったシステム１を示している。ベッド２は、ベースフレーム３と、移動可能な患者支持台４と、を有する。患者のマットレス（図示せず）は、患者支持台４の上部５位置付けられている。ベースフレーム３は、４つの車輪７を有する車輪フレーム６を有し、患者支持台４を支えるように車輪フレーム６から上方に延びる４つのベッドの支柱８を更に、有している。各々のベッドの支柱８の上端部には、センサユニット９が備えられている。換言すれば、センサユニット９は、ベースフレーム３特有の部品であり、患者支持台４は、前記センサユニット９を介して４つのベッドの支柱８の上端部に接続されている。ベッド２は、互いに対してそれぞれ、患者支持台４の異なる領域１１の位置決め及び患者の高さについて構造化可能である。

センサユニット９は、ベースフレームを移動可能な様式で患者支持台４と接続されている。このことは、患者がマットレスの上に位置している場合に、患者支持台４は矢印１２の方向に、即ち、下方に移動可能である。患者が動く場合、患者支持台４は、任意の方向に、例えば、矢印１３の方向に又は矢印１４の方向に、スライド式に移動可能である。それらの横方向への移動は、例えば、患者が向きを変えるときの“大きい”動きにより、又は、例えば、患者の心拍又は患者の呼吸等の“小さい”動きによりもたらされる。

より詳細に下で説明するように、各々のセンサユニット９は、異なる方向１２、１３、１４で力成分を検知する２つの力センサを有する。下で説明するように、各々のセンサユニット９は、有線又は無線データ通信リンク１７を用いるデータ装置１６に測定データを送るセンダ１５を有する。センサユニット９の特定の位置は、患者がベッド２のベースフレーム３に対して横になっているマットレス及び患者支持台４の力の測定を可能にする。患者の動きのみならず、患者の体重が特徴付けられ、患者の心拍数及び呼吸数が抽出されることが可能である。ベッド２のベースフレーム３は、測定に影響することなく、他の装置を備えることが可能である。

この実施形態においては、データ装置１６はベッドの支柱８の一に一体化されている。データ装置１６は、有線又は無線データ通信リンク１７を介してセンサユニット９から測定データを受信するように適合された取得ユニット１８を有する。データ装置１６はデータ処理ユニット１９を更に有し、そのデータ処理ユニットは、測定データの処理及び演算並びに結果の決定及び評価の全てのタスクを実行するように適合されている。特に、処理ユニット１９は、患者の体重、心拍数及び呼吸数に関する情報を供給するように、測定データを処理するように適合されている。このことは、ソフトウェアが処理ユニット１９で実行されるときに、本発明の方法のステップを実行するように適合されているコンピュータ命令を有するコンピュータソフトウェアにより、本発明に従って達成される。処理ユニット１９自体は、ハードウェア、ソフトウェアの形で又はそれらの両方を組み合わせた形で実施される、基本的なコンピュータモジュール又はユニットであることが可能である。好適な実施形態においては、本発明は、専用のハードウェアで実行されるソフトウェアを用いて実施される、即ち、そのハードウェアは、特定のソフトウェアを実行するように選択されている及び／又は設計されている。

体重、心拍数、呼吸数等に関する情報はデータ装置に記憶される、及び／又は、病院のスタッフに対して表示される、及び／又は、外部で記憶される及び／又は表示されるように外部の受信器２０に送信されることが可能である。このために、データ装置１６は、好適には、例えば、ハードディスク等のデータ記憶装置（図示せず）、及び／又は、例えば、ＬＥＤモニタ等の表示ユニット（表示せず）、及び／又は、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ又はＷＬＡＮを用いて、外部の受信器２０に好適な無線通信リンク２２を備えるように適合された送信機２１を有する。外部の受信器２０は、パラメータ情報を表示するように、ＬＥＤモニタ２３を有する。

データ装置１６は、好適には、例えば、風袋の重さを規定するように“ゼロ”ボタンを、例えば、枕等の加算中の、患者支持台４への処理中に患者の体重を記憶している“ホールド”ボタンを操作するルーチンを処理するツールを有する。そのようなツールは、好適には、ソフトウェアモジュールの形で実施される。

図２及び３においては、単一のセンサユニット９を示している。この実施形態においては、第１センサ装置としての役割を果たす歪みゲージセンサ２５が、患者の支持台４に固く取り付けられている。歪みゲージセンサ２５は、患者の体重を与えるように、鉛直方向１２の力成分を測定するように適合されている。歪みゲージセンサ２５は、円筒形の形状の保護ボックス２６内に水平方向１２に備えられている。歪みゲージセンサ２５の一端部は、鉛直方向の中間片２８により腰部の上部Ｔ字型接続プレート２７の自由端と連結されている。上部接続プレート２７は、３つの接続部材（図示せず）により患者支持台４の下側２９（図１を参照されたい）に対して備えられている。歪みゲージセンサ２５の他端部は、接続部材３２によりスライド３１と連結されている。スライド３１は、ベースフレーム３及び患者支持台４の相対運動を可能にしている。スライド３１はレール要素３３の上に備えられている。レール要素３３は、歪みゲージセンサ２５の長手方向の軸３４に対して垂直方向に且つ水平方向に広がりを有する。スライド３１の一の前端３５は、圧電センサ３６に対して接している。圧電センサ３６は第２センサ装置としての役割を果たし、主Ｕ字型下部接続プレート３７に固く取り付けられている。下部接続プレート３７は、４つの接続部材（図示せず）を用いてベースフレーム３に接続されている。スライド３１を案内するレール要素３３は下部接続プレート３７の２つのＵ字型脚部３９、４０間に備えられ、圧電センサ３６は第１Ｕ字型脚部３９の内側に備えられている。圧電センサ３６は、患者の動きに関する情報を与えるように、例えば、方向１３又は１４の水平方向の力成分を測定するように適合されている。換言すれば、全ての付加的な水平方向の力成分は、圧電センサ３６における信号をもたらす。スライド３１は、圧縮応力が与えられた螺旋状スプリング４１を介して圧電センサ３６に接続されている。圧電センサにおける特定の規定された張力を与える螺旋状スプリング４１は、対向する第２Ｕ字型脚部４０の内側に備えられ、スライド３１の他の前端４２に接続されている。螺旋状スプリング４１の最初の張力は、第２Ｕ字型脚部４０の外側の調整スクリュー４３により調整されることが可能である。螺旋状スプリング４１に代えて、他の種類の弾力性のある要素を用いることが可能である。

センサユニット９におけるスライド３１のアライメントは各々のセンサユニットについて異なる。本発明の好適な実施形態においては、スライド３１は垂直方向に配置され、それ故、両方の水平方向１３、１４における動きが検出されることが可能である。このために、センサユニット９は、互いに対して回転するように簡単に位置付けられている。

本発明の他の実施形態においては、例えば、何れかの方向における測定を実行する傾斜角度（図示せず）を用いるセンサユニット９の異なる形状の構成が用いられる。

他の実施形態においては、４つのセンサユニット９は、全てが等価ではない。例えば、１つ又は２つのセンサユニットのみが、水平方向の力成分を測定する第２センサを有していることが可能である。他の実施形態においては、センサユニット９は、鉛直方向の力成分を測定する第１センサを全てが有してはいない。好適には、３つの第１センサを有するシステムが、機械的に安定な体重測定を行うように用いられる。

他の実施形態においては、少ない数のセンサユニット９が用いられる。上記のような完全なパラメータ情報を得るために、３つのセンサユニット９が、好適には、用いられる。しかしながら、ベッドのデザインに応じて及び測定の所望の精度に応じて、２つ又は１つのセンサユニットのみを用いることが可能である。

本発明の更なる実施形態においては、ベッド２におけるセンサの位置並びにセンサの種類の選択及びセンサの品質の選択は、横たえられる患者の特別扱いの方向に応じて、好適に実行される。

本発明の他の実施形態においては、他の種類の力又は負荷センサを用いることが可能である。

本発明は、上記の例示の実施形態についての詳細に限定されるものではなく、本発明の範囲及び本質的な属性から逸脱することなく他の特定の様式で本発明が実施されることが可能であることを、当業者は理解することができるであろう。上記の実施形態は、それ故、全て、例示としてのものであり、限定的なものではなく、本発明の範囲は、上記の説明によるのではなく、同時提出の特許請求の範囲により示され、請求項との同等性の意味及び範囲内にある全ての変形が、それ故、包含されるように意図されている。更に、用語“を有する”は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数表現は複数の存在を排除するものではなく、コンピュータシステム又は他のユニット等の単独の要素は、請求項に記載している複数の手段の機能を実行することが可能であることは明らかである。

４つのセンサを有する病院のベッドの模式図である。 モニタリングシステムの模式図である。 センサユニットの第１の図である。 センサユニットの第２の図である。

Claims (10)

1. ベッドの上にいる患者の複数の異なるパラメータをモニタするシステムであって：
   第１方向に作用する第１力成分を測定するように適合されている前記ベッドに取り付けられた少なくとも１つの第１センサ装置であって、前記第１力成分は前記患者の第１パラメータに対応し、鉛直方向の力成分を測定するように適合されている、第１センサ装置；
   第２方向に作用する第２力成分を測定するように適合されている前記ベッドに取り付けられた少なくとも１つの第２センサ装置であって、前記第２力成分は前記患者の第２パラメータに対応し、水平方向の力成分を測定するように適合されている、第２センサ装置；並びに
   前記少なくとも１つの第１センサ装置及び前記少なくとも１つの第２センサ装置から測定データを取得するように、そして前記患者の前記複数のパラメータに関する情報を与えるために前記測定データを処理するように適合されているデータ装置；
   を有するシステム。
2. 請求項１に記載のシステムであって、少なくとも１つのジョイントセンサユニットが備えられ、前記ジョイントセンサユニットは前記第１センサ装置及び前記第２センサ装置を有する、システム。
3. 請求項２に記載のシステムであって、前記ベッドはベースフレーム及び患者支持台を有し、前記患者支持台は前記ベースフレームに接続され、前記センサユニットは前記ベースフレーム特有の部分である、システム。
4. 請求項３に記載のシステムであって、前記第１センサ装置又は前記第２センサ装置は前記患者支持台又は前記ベースフレームに取り付けられ、前記第１センサ装置又は前記第２センサ装置はスライドに接続され、前記スライドは、前記第２センサ装置又は前記第１センサ装置にそれぞれ、移動可能であるように接続され、前記第２センサ装置及び前記第１センサ装置は、前記患者支持台又は前記ベースフレームにそれぞれ、取り付けられている、システム。
5. 請求項４に記載のシステムであって、前記第２センサ装置又は前記第１センサ装置への前記スライドの接続は弾力性のある要素により支持されている、システム。
6. 請求項１に記載のシステムであって、前記第１センサ装置は歪みゲージセンサを有する、システム。
7. 請求項１に記載のシステムであって、前記第２センサ装置は圧電センサを有する、システム。
8. 請求項１に記載のシステムであって、前記データ装置は、体重及び／又は呼吸数及び／又は心拍数に関する情報を与えるように適合されている、システム。
9. ベッドの上にいる患者の複数の異なるパラメータをモニタする方法であって：
   前記ベッドに取り付けられた第１センサ装置により第１方向に作用する少なくとも１つの第１力成分を測定するステップであって、前記第１力成分は前記患者の第１パラメータに対応し、前記第１センサ装置は、鉛直方向の力成分を測定するように適合されている、ステップ；
   前記ベッドに取り付けられた第２センサ装置により第２方向に作用する少なくとも１つの第２力成分を測定するステップであって、前記第２力成分は前記患者の第２パラメータに対応し、前記第２センサ装置は、水平方向の力成分を測定するように適合されている、ステップ；並びに
   前記患者の前記複数のパラメータに関する情報を与えるように、測定データを取得して、前記取得データを処理するステップ；
   を有する方法。
10. ベッドの上にいる患者の複数の異なるパラメータをモニタするコンピュータプログラムであって：
    第１方向に作用する第１力成分を測定するように適合されている前記ベッドに取り付けられた少なくとも１つの第１センサ装置から、そして作用する第２力成分を測定するように適合されている前記ベッドに取り付けられた少なくとも１つの第２センサ装置から、測定データを取得するコンピュータ命令であって、前記第１力成分は前記患者の第１パラメータに対応し、前記少なくとも１つの第１センサ装置は、鉛直方向の力成分を測定するように適合され、前記第２力成分は前記患者の第２パラメータに対応し、前記第２センサ装置は、水平方向の力成分を測定するように適合されている、コンピュータ命令；及び
    前記コンピュータプログラムがコンピュータにおいて実行されるとき、前記患者の前記複数のパラメータに関する情報を与えるように、前記測定データを処理するコンピュータ命令；
    を有するコンピュータプログラム。

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