JP5148890B2 - 医用テレメータ送信機、充電器、送信方法および充電方法 - Google Patents

Description

本発明は、医用テレメータ送信機、医用テレメータ送信機用充電器、医用テレメータ送信機における送信方法、および医用テレメータ送信機用充電器における充電方法に関する。

医用テレメータ送信機は、例えば心電図のような、生体の生命活動状態を波形で表現する生体信号とその生体信号より計測される計測データを、長時間にわたり計測すると共に、計測した生体信号と計測データを生体情報モニタに無線送信することができる、比較的小型で携帯可能な装置である（例えば特許文献１参照）。
特開２００５−１７７３４２号公報

しかしながら、従来の医用テレメータ送信機においては、測定対象とされる生体信号は通常、心電図を含め１〜３項目である。つまり、従来の医用テレメータ送信機は、数多くの生体信号を測定対象としていないため、必然的に、医用テレメータ送信機を用いて監視することのできる生体信号の数が制限されるという問題があった。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、送信可能な生体信号とその計測データの数を増加させることができる、医用テレメータ送信機、医用テレメータ送信機用充電器、医用テレメータ送信機における送信方法、および医用テレメータ送信機用充電器における充電方法を提供することを目的とする。

本発明の医用テレメータ送信機は、生体信号を計測する計測部と、充電器の誘導素子との相互誘導により電圧信号を誘導する誘導素子と、前記計測部に電力を供給するバッテリを、誘導された前記電圧信号で充電する充電部と、誘導された前記電圧信号から外部機器データを抽出する抽出部と、計測された前記生体信号とその計測データおよび抽出された前記外部機器データを多重する多重部と、多重された前記生体信号とその計測データ、外部機器データを無線送信する送信部と、を有する構成を採る。

本発明の医用テレメータ送信機用充電器は、外部機器データを受信する受信部と、医用テレメータ送信機を充電するための発振信号を生成する発振部と、生成された前記発振信号に、受信された前記外部機器データを重畳する重畳部と、受信された前記外部機器データを重畳された前記発振信号を、医用テレメータ送信機の誘導素子との相互誘導により前記医用テレメータ送信機の誘導素子に誘導させる誘導素子と、を有する構成を採る。

本発明の医用テレメータ送信機における送信方法は、生体信号を計測する計測ステップと、充電器の誘導素子との相互誘導により電圧信号を誘導する誘導ステップと、前記計測ステップでの計測に必要な電力を供給するバッテリを、誘導された前記電圧信号で充電する充電ステップと、誘導された前記電圧信号から外部機器データを抽出する抽出ステップと、計測された前記生体信号および抽出された前記外部機器データを多重する多重ステップと、多重された前記生体信号を無線送信する送信ステップと、を有するようにした。

本発明の医用テレメータ送信機用充電器における充電方法は、外部機器データを受信する受信ステップと、医用テレメータ送信機を充電するための発振信号を生成する発振ステップと、生成された前記発振信号に、受信された前記外部機器データを重畳する重畳ステップと、受信された前記外部機器データを重畳された前記発振信号を、医用テレメータ送信機の誘導素子との相互誘導により前記医用テレメータ送信機の誘導素子に誘導させる誘導ステップと、を有するようにした。

本発明によれば、医用テレメータ送信機を用いて監視することのできる生体信号の数を増加させることができる。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施の形態に係る医用テレメータ送信機およびその充電器の各構成を示すブロック図である。

図１において、医用テレメータ送信機１００は、コネクタ１０２、計測回路１０４、通知信号出力部１０６、変調回路１０８、誘導コイル１１０、１１２、フィルタ１１４、復調回路１１６、データ編集回路１１８、無線送信回路１２０、充電制御回路１２２、バッテリボックス１２４および電源回路１２６を有する。また、医用テレメータ送信機用充電器１４０は、誘導コイル１４２、１４４、復調回路１４６、発振制御部１４８、発振回路１５０、インタフェース（Ｉ／Ｆ）１５２、変調回路１５４および増幅器１５６を有する。

まず、医用テレメータ送信機１００の内部構成について詳しく説明する。

コネクタ１０２は、プラグ式の電極リード線１６１のレセプタである。コネクタ１０２に電極リード線１６１が接続されると、電極リード線１６１は、計測回路１０４および無線送信回路１２０と電気的に接続される。なお、電極リード線１６１は、芯線を静電シールド材で被覆してなるシールド構造を有し、一端には、コネクタ１０２に接続されるプラグが設けられ、他端には、複数の電極（図１には５個の電極が示されている）が設けられている。生体信号計測時には、被検者の体表に装着されたそれぞれの電極により検出された生体信号が、芯線により伝送されコネクタ１０２を介して医用テレメータ送信機１００に供給される。また、生体信号送信時には、コネクタ１０２を介して医用テレメータ送信機１００から供給された後述する送信フレーム信号が、アンテナとして機能する電極リード線１６１により空中に電磁放射される。

計測回路１０４は、アンプ、スイッチおよびアナログディジタル（Ａ／Ｄ）コンバータを主要構成として有し、電極リード線１６１からコネクタ１０２を介して入力された各生体信号をアンプにより増幅し、増幅された生体信号のいずれかをスイッチにより選択的に出力し、出力された生体信号をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換する。計測回路１０４は、Ａ／Ｄ変換された生体信号をデータ編集回路１１８に供給する。

通知信号出力部１０６は、ＤＳＰ（digital signal processor）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのような信号処理回路に実装される。通知信号出力部１０６は、医用テレメータ送信機１００の本体が、充電器１４０の本体に形成されたホルダまたはクレードルに載置されたときに、所定の通知信号を生成して変調回路１０８に出力する。通知信号は、医用テレメータ送信機１００の本体が充電器１４０のホルダまたはクレードルに載置されたことを充電器１４０に通知するための信号であり、あらかじめ決められたビット列を含むディジタル信号である。なお、通知信号は、本体載置時に生成されるものでなくてもよい。例えば、通知信号があらかじめＲＯＭ（Read Only Memory）などの記憶装置に記憶され、本体載置時に通知信号出力部１０６がこれを読み出して変調回路１０８に出力するようにしてもよい。

変調回路１０８は、ディジタルアナログ（Ｄ／Ａ）コンバータおよびアップコンバータを主要構成として有し、通知信号出力部１０６から出力された通知信号をＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換された通知信号を周波数変換（アップコンバート）し、周波数変換された通知信号を誘導コイル１１０に供給する。

誘導コイル１１０は、医用テレメータ送信機１００の本体が、充電器１４０の本体に形成されたホルダまたはクレードルに載置されたときに、充電器１４０の誘導コイル１４２に近接するような部分に設けられている。誘導コイル１１０は、本体載置時に、充電器１４０の誘導コイル１４２との相互誘導により、誘導コイル１４２に誘導電圧信号を生じさせる。なお、この誘導電圧信号は、入力された通知信号に対応する波形を有する。

誘導コイル１１２は、医用テレメータ送信機１００の本体が、充電器１４０の本体に形成されたホルダまたはクレードルに載置されたときに、充電器１４０の誘導コイル１４４に近接するような部分に設けられている。誘導コイル１１２は、本体載置時に、充電器１４０の誘導コイル１４４との相互誘導により、誘導電圧信号を生じる。この誘導電圧信号はフィルタ１１４に供給される。なお、この誘導電圧信号は、充電器１４０の増幅器１５６から誘導コイル１４４に供給された発振信号に対応する波形を有する。

このように、相互誘導を利用した非接触式の充電が行われるため、同一患者の他の生体信号の計測を行っている外部機器１６０を接続しても、患者に対する安全性を確保することができる。

受信部または抽出部としてのフィルタ１１４は、誘導コイル１１２から供給された誘導電圧信号に対してフィルタリングを行うことにより、誘導電圧信号を、充電用の発振信号と、変調外部機器データとに分波する。充電用の発振信号は充電制御回路１２２に供給され、変調外部機器データは復調回路１１６に供給される。なお、変調外部機器データは、変調を施された外部機器データを意味する。外部機器データの定義については後述する。

充電部としての充電制御回路１２２は、給電用のコイルを有し、フィルタ１１４から供給された発振信号によるバッテリ１５２（バッテリボックス１２４に収納されている）の非接触充電を制御する。

バッテリボックス１２４は、バッテリ１５２を収納する。バッテリ１５２は、充電制御回路１２２からの給電により充電され得る。

電源回路１２６は、バッテリボックス１２４に収納されたバッテリの電圧を医用テレメータ送信機１００内の、計測回路１０４および無線送信回路１２０をはじめとする各回路または各部で必要なレベルまで昇圧して、昇圧後の電圧を各回路または各部に供給する。

復調回路１１６は、フィルタ１１４から供給された変調外部機器データを復調して、外部機器１６０から充電器１４０に入力された外部機器データを得て、これをデータ編集回路１１８に供給する。

多重部としてのデータ編集回路１１８は、ＤＳＰやＡＳＩＣなどのような信号処理回路に実装される。データ編集回路１１８は、計測回路１０４から供給された生体信号を無線送信回路１２０に供給する。データ編集回路１１８は、復調回路１１６から外部機器データの供給がないタイミングでは、計測回路１０４から供給された生体信号をそのまま用いて送信フレーム信号を生成し、生成された送信フレーム信号を無線送信回路１２０に供給する。また、データ編集回路１１８は、復調回路１１６から生体信号の供給があるタイミングでは、計測回路１０４から供給された生体信号に、復調回路１１６から供給された外部機器データを多重し、多重された生体信号を用いて送信フレーム信号を生成し、生成された送信フレーム信号を無線送信回路１２０に供給する。ここで、送信フレーム信号の生成は、医用テレメータ送信機１００から無線送信される信号を受信する受信機（例えばセントラルモニタ）との同期を取るための同期信号や、医用テレメータ送信機１００の識別情報を示す識別信号などを、生体信号を表すビット列に付加する処理を含む。

無線送信回路１２０は、Ｄ／Ａコンバータ、アップコンバータおよびアンプを有し、データ編集回路１１８から供給された送信フレーム信号をＤ／ＡコンバータによりＤ／Ａ変換し、Ｄ／Ａ変換された送信フレーム信号をアップコンバータによりベースバンド帯の信号からＲＦ（Radio Frequency）帯の信号に周波数変換（アップコンバート）し、周波数変換された送信フレーム信号を増幅して、増幅された送信フレーム信号を、コネクタ１０２を介して電極リード線１６１に供給し、電極リード線１６１に送信フレーム信号を電磁放射させる。

続いて、充電器１４０の内部構成について詳しく説明する。

誘導コイル１４２は、医用テレメータ送信機１００の本体が、充電器１４０の本体に形成されたホルダまたはクレードルに載置されたときに、医用テレメータ送信機１００の誘導コイル１１０との相互誘導により、誘導電圧信号を生じる。この誘導電圧信号は復調回路１４６に供給される。なお、この誘導電圧信号は、医用テレメータ送信機１００の通知信号出力部１０６から変調回路１０８に出力された通知信号に対応する波形を有する。

復調回路１４６は、ダウンコンバータおよびＡ／Ｄコンバータを有し、誘導コイル１４２から供給された誘導電圧信号をダウンコンバータにより周波数変換（ダウンコンバート）し、周波数変換された誘導電圧信号をＡ／ＤコンバータによりＡ／Ｄ変換して、Ａ／Ｄ変換された誘導電圧信号を発振制御部１４８に供給する。

発振制御部１４８は、復調回路１４６から供給された誘導電圧信号が、医用テレメータ送信機１００の通知信号出力部１０６からの通知信号を含むか否かを判定し、誘導電圧信号が通知信号を含む場合は、発振回路１５０による発振信号の発振を許可し、誘導電圧信号が通知信号を含まない場合は、発振回路１５０による発振信号の発振を強制的に停止させる。

発振回路１５０は、充電器１４０のホルダまたはクレードルに載置された医用テレメータ送信機１００のバッテリボックス１２４に収納されたバッテリ１５２を充電するための発振信号の発振を、発振制御部１４８から許可されているときに限り行い、これにより発振信号を生成する。また、発振回路１５０は、変調回路１５４から供給された変調外部機器データにより発振信号を周波数変調することにより、発振信号に変調外部機器データを重畳する。ここで、周波数変調の一例について図面を参照して説明すると、図２（ａ）には、周波数変調を施されていない発振信号の波形が示されており、図２（ｂ）には、変調外部機器データの波形が示されており、図２（ｃ）には、図２（ｂ）の変調外部機器データにより周波数変調された発振信号の波形が示されている。周波数変調を施された発振信号は、増幅器１５６に供給される。

受信部としてのＩ／Ｆ１５２は、ネットワークケーブル等を介して外部機器１６０と接続され、外部機器１６０からディジタル信号として入力される外部機器データを受信する。ここで、外部機器１６０としては、例えば、非観血血圧や呼気終末期炭酸ガス濃度などの生体情報を計測し得る医用計測機器であり、好ましくは、医用テレメータ送信機１００が計測することのできない生体信号、換言すれば医用テレメータ送信機１００の計測対象外の生体信号を計測する。すなわち、外部機器データは、外部機器１６０で得られた生体信号や、この生体信号より計測される計測データを含む。なお、外部機器データは、外部機器１６０自体の設定情報やメンテナンス情報等をさらに含んでいてもよい。

変調回路１５４は、Ｖ／Ｆコンバータを有し、Ｉ／Ｆ１５２により受信された外部機器データをＶ／ＦコンバータによりＶ／Ｆ変換し、Ｖ／Ｆ変換された外部機器データを周波数変換（アップコンバート）することにより、変調外部機器データを得て、この変調外部機器データを発振回路１５０に供給する。

増幅部としての増幅器１５６は、発振回路１５０からの発振信号を増幅する。増幅された発振信号は、誘導コイル１４４に供給される。

誘導コイル１４４は、医用テレメータ送信機１００の本体が、充電器１４０の本体に形成されたホルダまたはクレードルに載置されたときに、医用テレメータ送信機１００の誘導コイル１１２との相互誘導により、誘導コイル１１２に誘導電圧信号を生じさせる。なお、この誘導電圧信号は、入力された発振信号に対応する周波数を有する。

以上、医用テレメータ送信機１００および充電器１４０の構成について説明した。

次いで、上記構成を有する医用テレメータ送信機１００および受電器１４０を、病棟内を自由に出歩くことを許可されている入院患者に対して用いた場合について説明する。なお、ここでは、医用テレメータ送信機１００のバッテリ１５２があらかじめ十分に充電されていることと、充電器１４０が常時電源供給を受けていることとを前提として説明する。

医用テレメータ送信機１００は、通常時は、患者の腕や胴体などの任意の部位に装着され且つ充電器１４０のホルダまたはクレードルに載置されずに用いられる。そして、電源回路１２６がオンにされると、計測回路１０４が、コネクタ１０２に接続された電極リード線１６１により生体信号の計測を実行する。このとき誘導コイル１１２では、相互誘導作用は生じていない。すなわち、バッテリ１５２の充電は行われていない。よって、変調外部機器データがフィルタ１１４により抽出されることはなく、復調された生体信号がデータ編集回路１１８に供給されることもない。これにより、通常時、データ編集回路１１８では、医用テレメータ送信機１００で計測された生体信号と、外部機器１６０で計測された外部機器データとの多重は行われず、計測された生体信号のみを示す送信フレーム信号が無線送信される。

患者が就寝するときは、装着された医用テレメータ送信機１００が患者にとって邪魔になることがあるため、医用テレメータ送信機１００が患者から外されることがある。このときでも、電極リード線１６１の電極が患者に装着されていれば、生体信号の計測および無線送信を継続することができる。また、医用テレメータ送信機１００が患者から外されたときは、充電器１４０のホルダまたはクレードルに載置して充電を行うことが好ましい。医用テレメータ送信機１００が載置されると、誘導コイル１１２では相互誘導作用が生じるため、バッテリ１５２の充電を行うことができる。そして、これと同時に、生体信号の計測および無線送信を継続することができる。

さらにこのとき、充電器１４０が、他の何らかの生体信号を計測している外部機器１６０に接続されると、発振回路１５０からの発振信号に、外部機器１６０で計測された外部機器データを重畳することができ、相互誘導作用を生じる誘導コイル１１２、１４４を介して、重畳後の発振信号を充電器１４０から医用テレメータ送信機１００に伝送することができる。よって、変調信号はフィルタ１１４により抽出され、復調回路１１６により復調された外部機器データがデータ編集回路１１８に供給される。これにより、充電時、データ編集回路１１８では、医用テレメータ送信機１００で計測された生体信号と、外部機器１６０で計測され且つ充電器１４０から受信された外部機器データとの多重が行われる。そして、双方のデータを示す送信フレーム信号が無線送信される。

このように、本実施の形態によれば、外部機器１６０により計測された外部機器データを、充電器１４０において生成される医用テレメータ送信機１００のバッテリ充電用発振信号に重畳して、この発振信号に対応する周波数信号を、誘導コイル１１２、１４４の相互誘導により医用テレメータ送信機１００において誘導して、誘導電圧信号に含まれる外部機器データを抽出して、抽出された外部機器データと、医用テレメータ送信機１００により計測された生体信号とを多重する。これにより、バッテリ充電時には、医用テレメータ送信機１００を用いてモニタリングすることができる生体信号を増やすことができる。

以上、本発明の実施の形態について説明した。なお、以上の説明は本発明の好適な実施の形態の例証であり、本発明の範囲はこれに限定されない。つまり、上記各装置の構成および各装置の使用時の動作についての説明は一例であり、本発明の範囲においてこれらの例に対する様々な変更や追加が可能であることは明らかである。

本発明の一実施の形態に係る医用テレメータ送信機および充電器の構成を示すブロック図 本発明の一実施の形態に係る加算器による信号加算を説明するための図

符号の説明

１００ 医用テレメータ送信機
１０２ コネクタ
１０４ 計測回路
１０６ 通知信号出力部
１０８ 変調回路
１１２、１４４ 誘導コイル
１１４ フィルタ
１１６ 復調回路
１１８ データ編集回路
１２０ 無線送信回路
１２２ 充電制御回路
１２４ バッテリボックス
１２６ 電源回路
１４０ 医用テレメータ送信機用充電器
１４２、１４４ 誘導コイル
１４６ 復調回路
１４８ 発振制御部
１５０ 発振回路
１５２ インタフェース
１５４ 変調回路
１５６ 増幅器
１６１ 電極リード線

Claims (4)

1. 生体信号を計測する計測部と、
   充電器の誘導素子との相互誘導により電圧信号を誘導する誘導素子と、
   前記計測部に電力を供給するバッテリを、誘導された前記電圧信号で充電する充電部と、
   誘導された前記電圧信号から外部機器データを抽出する抽出部と、
   計測された前記生体信号および抽出された前記外部機器データを多重する多重部と、
   多重された前記生体信号を無線送信する送信部と、
   を有することを特徴とする医用テレメータ送信機。
2. 外部機器データを受信する受信部と、
   医用テレメータ送信機を充電するための発振信号を生成する発振部と、
   生成された前記発振信号に、受信された前記外部機器データを重畳する重畳部と、
   受信された前記外部機器データを重畳された前記発振信号を、医用テレメータ送信機の誘導素子との相互誘導により前記医用テレメータ送信機の誘導素子に誘導させる誘導素子と、
   を有することを特徴とする医用テレメータ送信機用充電器。
3. 生体信号を計測する計測ステップと、
   充電器の誘導素子との相互誘導により電圧信号を誘導する誘導ステップと、
   前記計測ステップでの計測に必要な電力を供給するバッテリを、誘導された前記電圧信号で充電する充電ステップと、
   誘導された前記電圧信号から外部機器データを抽出する抽出ステップと、
   計測された前記生体信号および抽出された前記外部機器データを多重する多重ステップと、
   多重された前記生体信号を無線送信する送信ステップと、
   を有することを特徴とする医用テレメータ送信機における送信方法。
4. 外部機器データを受信する受信ステップと、
   医用テレメータ送信機を充電するための発振信号を生成する発振ステップと、
   生成された前記発振信号に、受信された前記外部機器データを重畳する重畳ステップと、
   受信された前記生体信号を重畳された前記発振信号を、医用テレメータ送信機の誘導素子との相互誘導により前記医用テレメータ送信機の誘導素子に誘導させる誘導ステップと、
   を有することを特徴とする医用テレメータ送信機用充電器における充電方法。

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