JP6006254B2 - ユーザのバイタルサインを測定及び記録するためのシステム - Google Patents

Description

本発明は、一般的には、健康管理のため、血中酸素レベル、呼吸特性、心臓の電気的サイン（心電図測定用又はＥＣＧ）、心拍数、血圧及び血温度当の人体のバイタルサインを測定及び記録するためのシステムに関する。

現在、一つのベースユニットに接続される複数のセンサーを使用し、すべてのバイタルサインを一括して測定することのできる幾つかのシステムが存在する。これらの統合ユニットでは、ユーザが２個以上のセンサーを人体の特定箇所に接続することを依然として必要とされる。例えば、血中酸素の測定のために使用される従来のパルスオキシメトリーシステムは、ユーザの指に取り付けられるセンサーを備え、口腔温度計は舌又は腕の下方に配置される必要があり、赤外線温度計は外耳道に配置され、ＥＣＧセンサーは心臓を横切って配置される２個のプローブを必要とし、ほとんどの血圧の監視はユーザの腕にカフを装着することが必要な聴診又はオシロメトリック式のいずれかの方法を使用する。これらのシステムは、前記バイタルサインデータを測定及び記録するため、大きな又は重い依存する力であり、及び又はユーザによる複数の取り付け及び動作を必要とする。

ユーザによる一つの動作ですべての重要なバイタルサインを検出及び記録することのできるシステムが産業界で求められている。

ユーザによる一つの動作に応じてユーザのバイタルサインに関するデータを測定及び記録するためのシステムであって、該データを分析すると共に遠隔位置に伝達するように構成されるシステムが提供される。そのシステムは、コンピュータシステムを有するベースユニット、該ベースユニットの第１側面及び底面に固定される金属層、穴、及び該ベースユニットの底面から延びるフレキシブルシャフトと、前記ベースユニットの第２側面に回動可能に取り付けられる延長部材と、を備え、前記第１側面に配置される前記金属層上にユーザの親指、前記ベースユニットと前記延長部材との間に人差し指、前記金属層の底面に唇、及び前記フレキシブルシャフトの上方に舌を受け止め、前記バイタルサインデータを取得すると共に該データを前記遠隔位置に伝達するように構成されている。

本発明の実施の形態の詳細な説明は以下の添付図面を参照してなされ、図面は本発明の実施の形態を開示する。
本発明の実施の形態の斜視図を示している。 本発明の実施の形態の斜視図を示している。 使用中の本発明の実施の形態の側面図を示している。 本発明の実施の形態のコンピュータシステムのブロック図を示している。 使用中の本発明の実施の形態の側面図を示している。 使用中の本発明の実施の形態の正面図を示している。 本発明の実施の形態において分析された心電図測定波形を示している。 本発明の実施の形態において分析された一連の心電図測定波形を示している。 本発明の実施の形態の斜視図を示している。 本発明の実施の形態の斜視図を示している。

図１〜３はユーザのバイタルサインを測定するためのシステムの実施の形態を示している。そのシステム１００は、穴１０１を有するベースユニット、延長部材１０２、コンピュータシステムを備える内部ハウジング１０３、輪郭形成金属パッド１０４、検出先端部１０５、ベースユニット延長部２０１、舌休憩領域２０３、フレキシブルシャフト２０４、穴（空気開口）２０６、空気シャフト２０７、底部金属層２０８、及びタッチスクリーン３０７を備えている。

延長部材１０２は、圧縮スプリングのような当技術分野で公知な構成部品によってベースユニット延長部２０１に回動可能に取り付けられている。

本発明の実施の形態では、第１のＬＥＤ装置は延長部材１０２に取り付けられ、第２のＬＥＤ装置はベースユニット延長部２０１に取り付けられている。これらのＬＥＤ装置は、フォトプレチスモグラフ（ＰＰＧ）又はプレチスモグラフを有する照明又は検出器のような当技術分野で公知な構成部品を備えている。フォトプレチスモグラフの一つの通常の使用はパルスオキシメーターで見つけることができ、それは動脈血の酸素飽和度を決定し、脈拍で動脈血の変化を測定する。パルスオキシメーター装置は、赤帯域の光（６６０ナノメートル）のものと赤外帯域の光（９４０（ナノメートル）のものの２個の発光ダイオードを含んでいる。酸化ヘモグロビンは赤外線光を吸収し、デオキシヘモグロビンは可視赤色光を吸収する。また、パルスオキシメーターは、秒当たり数百回の赤／赤外線吸収割合を検出するセンサーを含んでいる。その吸収を計算するための好適なアルゴリズムは媒体を通る距離の積の負数の指数関数、溶質の濃度、及び溶質の吸光係数を乗じられる入射光から透過光を決定する、ベール・アンベルトの法則から得られる。

図４は、ＰＣＢユニット４００と、プロセッサー４０１と、ユーザの呼吸及び人体からのアコースティックサウンドを検出するエアーフローセンサー４０３のアナログフィルタリングとバイアスを加えることとデジタル化を行うアナログフロントエンド（ＡＦＥ）ユニット４０２と、を備えるコンピュータシステムを示している。また、ＡＦＥユニット４０２は、金属パッド１０４及び底部金属層２０８に配置されるＥＣＧ及び温度パッド４０４のアナログフィルタリングとバイアスを加えることとデジタル化を行う。ＬＥＤコントローラユニット４０８は、フォトプレチスモグラフ（ＰＰＧ）に関連するデータを検出するため、延長部材１０２及びベースユニット延長部２０１又は反対に配置されるＬＥＤ光４０５及びＬＥＤ検出器４０６のフィルタリングとバイアスを加えることとデジタル化を行う。バッテリコントローラユニット４０９はバッテリ源４０７からシステムのすべての電子機器のための電力を供給する。ＲＦコントローラ４０１はシステム１００に対してデータを送信及び受信するための無線接続を備えている。ＬＣＤコントローラ４１１はタッチスクリーン３０７上において情報を表示すると共にユーザからの入力を受け取る。

図３及び５〜６は、使用中の本発明の実施の形態を示している。ユーザ５００は左手３００を使用してシステム１００を保持する。ユーザの左の親指３０１は輪郭形成金属パッド１０４に置かれ、左の人差し指３０６は延長部材１０２とベースユニット延長部２０１の間に置かれる。システム１００は左手３００によって保持されながらユーザの口内に入れられ、フレキシブルシャフト２０４の検出先端部１０５は舌休息領域２０３に舌を接触させて（又は休めて）空気シャフト２０７の下方でユーザの舌の下方にあるようになっている。この位置において、空気開口２０６はユーザの舌の上方にあり、唇は底部金属層２０８に置かれ、穴１０１及び２０６を急いで通る空気を介してユーザの鼻を通って呼吸が行われるようになっている。

この構成において、システム１００のコンピュータシステムは金属パッド１０４に置かれる親指３０１と底部金属層２０８との間の電気信号を検出し、図７に示されているようなＥＣＧ信号を生成する。その後、コンピュータシステムは図７のＥＣＧ信号からすべての心臓関連のデータを計算し、これはＱＲＳ複合波と呼ばれることもある。ユーザが呼吸すると、穴１０１及び２０６を急いで通る空気の量によってコンピュータシステムは気流を検出し、これにより、呼吸データを作り出す。検出先端部１０５は舌の下方においてユーザの体温を測定する。ユーザの左の人差し指３０６が延長部材１０２とベースユニット延長部２０１との間に置かれる時、ＬＥＤ検出器はＬＥＤ光の反射に基づきＰＰＧに関連するデータを測定する。この場合、人差し指はＬＥＤ光４０５とＬＥＤ検出器４０６の間に置かれる。

その後、生成されたＥＣＧ信号８００及びＰＰＧ信号８０２から、図８で示されたパルス送信時間（ＰＴＴ）を作成することが可能である。患者の動脈システムにおいて心臓の鼓動により開始される圧脈のための送信時間として定義される、ＰＴＴは、収縮期と拡張期の両方の血圧に相互に関連するものと従来技術に示されている。ＱＲＳ複合波８００は心臓内の心室の最初の減少を示し、略式には、心臓の鼓動８００及びそれに続く脈圧を示す。パルスオキシメトリーは、ユーザの左の人差し指で上述したように測定される。光波形の経時的な特徴は、伝播する脈波により引き起こされる、指の下における動脈における脈拍数と容積測定の吸光度変化の両方を示す。

ＰＴＴ測定は、終端を示す８０３と共に、（心室の減少のピークを示す）ＱＲＳ複合波８０１における最大点と（脈圧の開始を示す）光波形８０４のすそとを分離する時間を決定する。ＰＴＴは、主に、動脈コンプライアンスと、（患者の腕の長さ６０３又は６０４により近似される）圧脈の伝播距離と、血圧と、に依存する。動脈コンプライアンスのような患者依存特性を説明すると、ＰＴＴベースの血圧測定は従来の血圧測定用カフを使用して調整される。この調整プロセスの間、血圧測定用カフは患者に当てられ、一回以上の血圧測定をするために使用された後、取り外される。さらに続けると、調整された血圧測定はＰＴＴの変化と共に使用され、患者の血圧及び血圧変化を決定する。通常、ＰＴＴは血圧に反比例し、すなわち、ＰＴＴの減少は血圧の増加を示す。

本発明の実施の形態では、バイタルサインデータはタッチスクリーン３０７上でユーザに表示される。図９では、クレードルユニット９００がシステム１００を充電し、各使用後にシステムを清浄及び殺菌する。クレードルユニット９００は組み込みのスピーカー及びマイクロフォン９１１により音声命令と同様に、いろいろなＬＥＤ色９０７，９０８，９０９又は９１０の押しボタン９０６を使用してユーザと相互に関係を有する。さらに、ユニット９００はインターネットにワイヤレス（Wi-Fi）又は有線接続（イーサネット（登録商標））を有し、ブルートゥース無線のような短波長周波数を使用してシステムを通信させることができる。この構成により、システム１００とクラウドベースのコンピュータ利用の双方向通信が可能となる。そのため、システム１００はすべてのバイタルサインデータをインターネットに送信し、外部のクラウドを利用して新しいプログラミングを受信する。クレードルユニット９００はまた、体重計、血液検査キット、血圧測定用カフ又は他の医療器具等の他の装置と任意に通信可能である。

クレードルユニット９００はコンセント９０１から電力を得る。ユーザは回転軸９０３の周りで蓋９０４を持ち上げることによって各使用後にクレードルユニット９００の内部にシステム１００を置く。選択的に、クレードルユニット９００の部品である活動追跡ユニット９０２を有している。図１０を参照すると、活動追跡ユニット９０２は、上面１０００と、好ましくは男性用肌着又は女性用ブラ・ストラップにおいて回転軸１００３及び１００１を有するクリップ１００４を使用してユーザの人体に取り付けられる動作センサーと、を備えている。活動追跡ユニット９０２は、アクセスポート１００５を介してクレードルユニット９００の溝内に配置されることによって、クレードルユニット９００を使用して充電される。活動追跡はまたクレードルユニット９００と無線で通信する。活動追跡ユニット９０２はユーザの人体及び又は活動についてさらなるデータを収集しても良いことが理解されるだろう。

動作において、図６に示されているように、ユーザ５００は、（通常、歯を磨いた後又はその他の時に）クレードルユニット９００からシステム１００を取り外し、右手６０４が真っ直ぐな位置で左手６０３が曲がった位置においてそれを左手３００で口に入れる。コンピュータシステムは、ユーザに対してシステム１００を口から取り外すように命令する音声が聞こえた時に、通常、３０秒以内に、すべての人体のバイタルサインを正確に計算すると共に取得する。その後、システム１００は洗浄され、クレードルユニット９００に戻される。ユーザは、選択的に、タッチスクリーン３０７上においてデータを再吟味したり、或いはアカウントにログインすると共にデータを再吟味することによりウェブサイトを訪問したりすることができる。

一実施の形態では、システムは、バイタルサインの値が正常範囲外にあることを検出した場合に警報およびアラートを発生する。システムは、医師、ユーザ、及び又はユーザにより選ばれるそのような人に送られるそのような情報を含むメッセージ（例えば、電子メール又はＳＭＳのメッセージ）を発生しても良い。

別の実施の形態では、システム１００は、バイタルサインを検出する動作の間、人体の唾液のサンプルにアクセスする。人体の唾液が多くの方法で血液に類似しており、そのため、検出器は、ブドウ糖レベル、インフルエンザＡ又はＢ、アルコール又は薬のレベル及びＤＮＡ分析のような人体についての他の非バイタルサインデータを取得し、分析すると共に検出するように開発可能である。

幾つかの実施の形態において説明されるシステムの構成部品は、いろいろな色、サイズ及び又は寸法の金属及び成形プラスチック等、当技術分野で公知な材料を備えていても良いことが分かるだろう。

当業者であれば、本発明の機能的な利点を得るために多数の設計変更が可能であることが分かるだろう。したがって、本発明の実施の形態の構成及び配置は広く変形され、本発明の範囲は上述した実施の形態により狭められるよりむしろ特許請求の範囲により表される。

Claims (10)

1. ユーザによる一つの動作に応じてユーザのバイタルサインに関係するデータを測定及び記録するためのシステムであって、該システムは、該データを分析すると共に遠隔位置に伝達するように構成され、
   コンピュータシステムを有するベースユニット、該ベースユニットの第１側面及び底面に固定される金属層、前記ベースユニットを上下に貫通するように形成される穴、及び該ベースユニットの底面から延びるフレキシブルシャフトと、前記ベースユニットの第２側面に回動可能に取り付けられる延長部材と、を備え、前記第１側面に配置される前記金属層上にユーザの親指、前記ベースユニットと前記延長部材との間に人差し指、前記底面に固定される金属層に唇、及び前記フレキシブルシャフトの先端部にユーザの舌を接触させて該舌の上方に前記穴を配置することで、前記第１側面に配置される親指と前記底面の金属層に配置される唇との間の電気信号からユーザの心臓関連のデータを取得し、ユーザの呼吸により前記穴を通る空気の量によってユーザの呼吸データを生成し、前記フレキシブルシャフトの先端部に接触する舌によってユーザの体温を測定すると共に該データを前記遠隔位置に伝達するように構成されていることを特徴とするシステム。
2. 前記ユーザからの入力を受け取ると共に前記ユーザにバイタルサインのデータを表示するように構成されるディスプレイをさらに備えている請求項１に記載のシステム。
3. 前記延長部材は、プレチスモグラフとして使用されるように構成される発光ダイオード装置を備えている請求項１に記載のシステム。
4. 前記コンピュータシステムは、前記ユーザのバイタルサインデータの値が正常範囲外の場合、対象物に警報を送信するように構成されている請求項１に記載のシステム。
5. 前記コンピュータシステムは、前記金属層により検出される電気信号に基づき心電図測定用信号を生成する請求項１に記載のシステム。
6. 前記コンピュータシステムは、前記ユーザの呼吸に基づき前記穴を通る気流を検出すると共に該検出した気流に基づき呼吸データを生成する請求項１に記載のシステム。
7. 前記ユーザの非バイタルサインに関係するデータを測定すると共に記録するように構成される検出器をさらに備えている請求項１に記載のシステム。
8. 前記ベースユニット及び前記延長部材を格納、清浄及び殺菌するように構成されるクレードルユニットをさらに備えている請求項１に記載のシステム。
9. 前記ユーザの活動に関係するデータを収集するように構成される活動追跡ユニットをさらに備えている請求項８に記載のシステム。
10. 前記クレードルユニットは、前記遠隔位置及び他の装置に前記バイタルサインを無線で伝達するように構成される通信装置を備えている請求項８に記載のシステム。