JP6054543B2 - 生体のバイタルサイン情報を得るデバイス及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、生体のバイタルサイン情報を得るデバイス及び対応する方法に関する。

ビデオカメラ又は遠隔ＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）を用いる目立たないバイタルサイン監視が、患者の監視に関して重要であることが証明及び発見された。遠隔フォトプレチスモグラフ撮像は、例えば、Wim Verkruysse、Lars O. Svaasand及びJ. Stuart Nelsonによる「Remote plethysmographic imaging using ambient light」、Optics Express、Vol. 16、No. 26、December 2008に記載される。それは、皮膚中の血液量における時間的変動が、皮膚による光吸収における変動をもたらすという原理に基づかれる。斯かる変動は、例えば顔といった皮膚領域を撮像するビデオカメラにより位置合わせされることができる。一方、選択された領域（概してこのシステムでは頬の部分）にわたりピクセル平均の算出が処理される。この平均信号の周期変化に注目することにより、心拍レート及び呼吸レートが抽出されることができる。一方で、遠隔ＰＰＧを用いて患者のバイタルサインを得るデバイス及び方法の詳細を表す複数の追加的な公報及び特許出願が存在する。

こうして、動脈血の脈動は、光吸収における変化を引き起こす。光検出器（又は光検出器のアレイ）で観察されるそれらの変化は、ＰＰＧ（フォトプレチスモグラフィ）信号（特にプレス波とも呼ばれる）を形成する。血液の脈動は、鼓動する心臓、即ち心臓の個別の鼓動に対応するＰＰＧ信号におけるピークによりもたらされる。従って、ＰＰＧ信号は、それ自体において鼓動信号である。この信号の正規化された振幅は、異なる波長に対して異なり、いくつかの波長に対しては、それは、血液酸化の関数でもある。

規則的なビデオデータが、多くの場合において十分なバイタルサイン（時々生物測定信号とも呼ばれ、例えば鼓動、呼吸レート、Ｓｐ０２レート等である）を産生することを示したが、強い運動、低い光量、白でない照明といった挑戦的なケースに関する画像取得は、更なる改良を必要とする。１つの支配的な光源が存在する限り、既知の方法及びデバイスは、運動及び異なる照明環境に対して一般に堅牢である。斯かる状態において、ＰＰＧ技術は、ある点まで正確及び堅牢であることが証明されており、それは、フィットネス運動の間、トレッドミルにおいて使用されることができる。

画像ベースの（例えばカメラベースの）バイタルサイン監視において遭遇される１つの大きな課題は、支配的な光がその環境に存在しないとき発生する。更に、例えば異なる皮膚タイプ、体の姿勢に関して、又は、体の運動後において、特定の照射が、すべての測定に必ずしも最適であるというわけではない。

本発明の目的は、既知のデバイス及び方法と比較して、特に条件が変化する状況において、より高い精度及び信頼性で生体のバイタルサイン情報を得るデバイス及び対応する方法を提供することである。

本発明の第１の側面において、生体のバイタルサイン情報を得るデバイスが与えられ、このデバイスは、
生体の少なくとも関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔における光を受信し、上記受信された光から入力信号を生成する検出ユニットと、
上記入力信号を処理して、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて上記入力信号から上記生体のバイタルサイン情報を得る処理ユニットと、
少なくとも上記関心領域を光で照射する照明ユニットと、
上記入力信号及び／又は上記得られたバイタルサイン情報に基づき、上記照明ユニットを制御する制御ユニットとを有する。

本発明の更なる側面において、生体のバイタルサイン情報を得る対応する方法が与えられる。

本発明の好ましい実施形態は、従属項において規定される。請求項に記載の方法が、請求項に記載のデバイス及び従属項に記載されるデバイスと類似する及び／又は同一の好ましい実施形態を持つ点を理解されたい。

バイタルサイン測定デバイスは、関心領域の皮膚領域における微妙な変化を測定することによりバイタルサイン情報を得る。この変化は照明に依存する。通常、専用の照明が必要である。しかしながら、１つの特定の予め設定された照明が、測定にとって必ずしも最適でないかもしれないことが分かっている。例えば、特にＳｐ０２測定に関して、鏡面反射は問題点の１つである。これは、測定に使用される関心領域（ＲＯＩ）において回避されなければならない。異なる皮膚タイプ（状態）及び体の姿勢が原因で、又は体の運動後において、鏡面反射が、ＲＯＩに存在し、又は現れるかもしれない。各測定に関して、又は、環境若しくはバイタルサイン測定デバイスにおける各変化後に、照明セットアップを手動で調整することは、主観的で時間がかかる。

従って、本発明は、目立たないバイタルサイン測定（例えば鼓動監視、Ｓｐ０２監視等）に関する適合的デバイス及び方法を提案する。これは、最適な測定のために自動的に構成されることができる。従って、（上記ＲＯＩから反射される）検出された光から生成される上記入力信号及び／又は上記得られたバイタルサイン情報に基づき、上記照明ユニット、例えば１つ又は複数の制御可能な光源を制御する制御ユニットが提供される。こうして、状態が変化する場合でさえ、バイタルサイン情報が、最適な精度及び信頼性で得られることができる。

好ましい実施形態によれば、上記制御ユニットが、上記照明ユニットにより放出される上記光の強度、波長、方向及び／又は照明角度を制御するよう構成される。上記照射されたＲＯＩの状態に基づき、上記照明ユニットの所望のパラメータが適切に制御されることができる。

一般に照明ユニットとして１つの照明要素の使用で充分であるが、別の実施形態によれば、上記照明ユニットは、２つ又はこれ以上の照明要素（光源とも呼ばれる）を有する。これは、上記照明の制御時により柔軟性を提供する。好ましくは、上記２つ又はこれ以上の照明要素が、異なる位置に及び／又は異なる方向で構成される。なお更に、上記２つ又はこれ以上の照明要素は、異なるパラメータ、特に異なる波長、強度及び／又は照明角度を持つ。上記２つ又はこれ以上の照明要素は好ましくは、個別的に制御される。上記照明要素は、例えば制御されることができるＬＥＤ、レーザダイオード、従来の電球、ネオン等とすることができる。

有利には、上記制御ユニットが、１つ又は複数の所定のパラメータに基づき、上記照明ユニットを制御するよう構成される。こうして、ユーザは、どのパラメータが、実際の測定に最も重要であり、従って、上記照明ユニットの制御に使用されることができるかを前もって決定することができる。

実際的な実現において、上記制御ユニットが、上記関心領域における鏡面反射の量を決定し、上記鏡面反射の量を減らす又は最小化するよう、上記鏡面反射の決定された量に基づき、上記照明ユニットを制御するよう構成される。鏡面反射はしばしば、上記得られたバイタルサイン情報の品質に関する負の効果を持って現れることが示される。これは、上記照明ユニットの制御時に鏡面反射を考慮に入れることにより改良されることができる。

もちろん、他の（追加的又は代替的な）パラメータが、この制御に使用されることができる。例えば、例えば上記ＲＯＩにおける照明の均一性、すべての重要なチャネル（波長）における良好な／安定な照明、上記ＲＯＩにおいて陰影がないこと等である。

別の実際的な実現において、上記制御ユニットは、監視された領域及び／又は上記得られたバイタルサイン情報における１つ又は複数のパラメータに基づき、上記照明ユニットを制御するように構成される。このパラメータは特に、上記監視された領域の光強度、心拍、酸素飽和、拍動性振幅、パルス形状及び／又は上記バイタルサイン情報の周期性である。監視された領域は例えば、患者（例えば乳児）がベッド、保育器又は放射暖熱装置において構成される領域とすることができる。上記光強度を制御することは、充分な信頼性及び精度でバイタルサイン情報を得るため、及び他方で上記患者に対していずれの不必要な不快を回避するよう、上記関心領域が十分に照射されることを確実にする態様で実行されることができる。これは例えば、（例えば上記監視された領域とすることができる）上記顔又は上記患者の全体の領域が、例えば乳児の発達に何らかの負の効果を持つ、過度に照射されることを回避するために用いられることができる。

一般に検出ユニットとして１つの検出要素の使用が充分であるが、上記検出ユニットは好ましくは、２つ又はこれ以上の検出要素を有する。上記検出要素は、例えば、画像センサ、ビデオカメラ、ＲＧＢカメラ、赤外線カメラ又は静止画像カメラである。上記検出要素は一般に、同一のパラメータを持つが、異なる位置に及び／又は異なる方向で配置され、一方ある実施形態では、上記検出要素は、異なっており、及び／又は異なるパラメータを持つ。その結果、最高のバイタルサイン情報を生じさせる上記検出要素が、信号評価のために選択されることができる。さらに別の実施形態において、２つ又はこれ以上の検出要素からの上記入力信号が一般に、例えば上記入力信号を平均化した後、評価されることができる。

こうして、ある実施形態において、上記処理ユニットが、上記検出要素により受信される光から生成される上記入力信号を選択するように構成され、上記入力信号から，上記バイタルサイン情報を得るために、最高の品質を持つバイタルサイン情報が使用される。更に、ある実施形態において、上記処理ユニットが、最高の照明を持つ上記関心領域から光を受信した上記検出要素により受信される光から生成される上記入力信号を選択するよう構成される。

また更に、ある実施形態において、上記検出ユニットが、監視された領域、上記環境及び／又は上記生体の変化を検出するように構成され、上記監視された領域、上記環境及び／又は上記生体の変化が検出される場合、上記制御ユニットは、上記照明ユニットの実際の制御設定をチェックし、上記入力信号及び／又は上記得られたバイタルサイン情報に基づき、上記照明ユニットを再び制御するよう構成される。こうして、上記制御は、任意の測定状態の任意の変更に柔軟に反応することができる。

最終的に、ある実施形態において、上記制御ユニットは、光の強度、波長、方向及び／又は照明角度の異なる設定で上記関心領域をシーケンシャルに照射するよう上記照明ユニットを制御し、最高の画像品質を持つ入力信号及び／又は最高の品質を持つバイタルサインを生じさせる設定を選択するよう構成される。こうして、一種の較正において、上記デバイスは、実際の測定にその後使用される上記照明ユニットの最高の設定を発見するために、最初に較正されることができる。

本発明による生体のバイタルサイン情報を得るデバイスの第１の実施形態の概略的なダイアグラムを示す図である。 本発明による生体のバイタルサイン情報を得るデバイスの第２の実施形態の概略的なダイアグラムを示す図である。 異なる照明設定で得られる画像及び上記画像において現れる反射を示す図である。 本発明による生体のバイタルサイン情報を得るデバイスの第３の実施形態の概略的なダイアグラムを示す図である。 本発明による方法の実施形態のフローチャートを示す図である。 本発明によるデバイスの保育器での照明ユニット及び検出ユニットの構成を示す図である。 本発明によるデバイスの放射暖熱装置にける照明ユニット及び検出ユニットの構成を示す図である。

本発明のこれらの及び他の態様が、以下に説明される実施形態より明らとなり、これらの実施形態を参照して説明されることになる。

図１は、本発明による生体２のバイタルサイン情報を得るデバイス１ａの第１の実施形態を示す。生体は例えば、病院における患者、在宅のベッドにおいて監視される高齢者、ＮＩＣＵの新生児又はフィットネスクラブでスポーツしている人である。デバイス１ａは、少なくとも生体２の関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔における光４を受信し、受信された光４から入力信号５を生成する検出ユニット３を有する。検出ユニット３は例えば、受信された光４の時空変動を位置合わせするよう構成され、好ましくは、画像を撮る撮像ユニットであり、例えば生体２又は少なくとも生体２の関心領域（ＲＯＩ）２０の画像を実質的に連続して、又は、定期的に撮るビデオカメラである。

デバイス１ａは、入力信号５を処理して、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて上記入力信号５から生体２のバイタルサイン情報７を得る処理ユニット６を更に有する。処理ユニット６は例えば、プロセッサ又はコンピュータ上で実行されるソフトウェアとし、専用ハードウェアとして、又は、ハードウェア及びソフトウェアの混成として実現されることができる。例えば鼓動、呼吸信号、Ｓｐ０２値、ヘモグロビン値等のバイタルサイン情報の導出は一般に、従来技術において知られており、詳細には遠隔フォトプレチスモグラフィの分野で知られている。例えば上述したWim Verkruysseらによる引用されたレポートに記載されており、この説明は本書において参照により含まれ、本書においてこれ以上の詳細な説明は省略される。

得られたバイタルサイン情報７はその後、デバイス１から出力され、例えばモニタでの表示のため中央監視ステーション（例えば病院において看護士がいるモニタルーム）に送られ、生体の隣のモニタに直接表示され、又は追加的な処理及び／若しくは表示のため遠隔コントロールセンターに送信される。

デバイス１ａは、少なくとも関心領域２０を光９で照射する照明ユニット８を更に有する。上記照明ユニット８は好ましくは、放出された光の明るさ及び／又は周波数スペクトルに関して制御可能である１つ又は複数の光源を有することができる。実際的な実現は、特定の波長又は波長範囲を持つＬＥＤの１つ又は複数のアレイを有することができる。他の実施形態は、
異なる波長を持つスペクトルフィルタと組み合わされる広いスペクトルを持つＬＥＤアレイであって、ＬＥＤが特定のフィルタを用いて切替えられる、ＬＥＤアレイと
その波長に（電子的に／機械的に）適合することができるスペクトルフィルタと組み合わされる広いスペクトルを持つＬＥＤアレイと、
幅広いスペクトルを持ち、プロジェクタにおいて適用されるような異なる波長を持つフィルタを含む回転ディスク（カラーホイール）を持つＬＥＤアレイであって、ホイール位置が、使用される波長を決定する、ＬＥＤアレイと、
特定の波長を持つ複数のレーザーと、
その波長に（電子的に／機械的に）適合することができるスペクトルフィルタと組み合わされる広いスペクトルを持つＬＥＤアレイと、
出力信号が制御されることができるＬＣＤスクリーン又は他のディスプレイであって、映像信号においてフレームを加算する又は交換することにより、及び検出ユニット（カメラ）を同期化させることにより、光条件が調整／制御されることができる、ＬＣＤスクリーン又はディスプレイとを利用する。

１つ以上の照明ユニット８が提供されてもよいこと、及び、環境光を提供する、又は例えば病室におけるルームライト又はフィットネスクラブにおける変化するライトといったユーザにより要求される照明条件を提供する他の光源が存在してもよい点に留意されたい。

最終的に、デバイス１ａは、制御信号１２を介して上記入力信号５及び／又は上記得られたバイタルサイン情報７に基づき、上記照明ユニット８を制御する制御ユニット１０を有する。こうして、最適品質を持つバイタルサイン情報が実現されることができる。

図２は、生体２のバイタルサイン情報を得るデバイス１ｂの第２の実施形態を示す。デバイス１ｂは、例えばｎ個のカメラといった複数の検出部材３１、...、３ｎを含む検出ユニット３を有する。更に、デバイス１ｂは、複数の可調照明要素８１、８２、８３、特に例えばＬＥＤといった光源を含む照明ユニット８とユーザインタフェース１１とを有する。カメラ３１、...、３ｎは、照明の下で測定される対象物を視覚的に検出するために用いられる。映像信号５は、バイタルサイン情報７（例えば、Ｓｐ０２信号）を得るためにプロセッサ６において処理及び分析される。この信号は、例えばディスプレイといったユーザインタフェース１１において視覚化されることができる。複数の照明要素８１、８２、８３は、異なる位置に及び／又は異なる角度で配置され、カメラ信号５及び／又は得られたバイタルサイン情報７に基づき、制御ユニット１０により制御される。

カメラベースのバイタルサイン測定に関して、１つ又は複数の関心領域が、好ましくは測定の前に、皮膚領域において、例えば、額又は頬において、（手動で又は自動的に）選択される。２つのＲＯＩが、図３に示される。

ある実施形態では、測定開始の前に、照明ユニットが自動的に構成される。例えば、個別の照明要素及びそれらの組合せは、シーケンシャルに（異なるレベルで）スイッチオンにされ、オフにされる。異なる照明設定で取得された画像はプロセッサによりその後分析され、最適な照明設定が、撮像データ（受信された光から生成される入力信号）及び／又は得られたバイタルサイン情報の分析に基づき、選択及び調整される。

ある実施形態において、ＲＯＩにおける鏡面反射が、基準の１つとして使用される。即ち、ＲＯＩにおける反射を生じさせない又はほとんど生じさせない照明が選択される。反射は、一般に既知のビデオ解析アルゴリズムで検出されることができる。

図３Ａ〜図３Ｃは、３つの異なる照明設定で得られる同じ対象物の顔画像を示し、図３Ｄ〜図３Ｆは、これらの画像において検出される対応する反射を示す。２つの例示的なＲＯＩがここで考慮される。明らかに、右上のＲＯＩ３０が使用される場合、図３Ａ及び３Ｄを得るのに使用する照明設定が選択され、左下のＲＯＩ３１が使用される場合、図３Ｂ及び３Ｅを得るのに使用する照明設定が選択される。

例えばＲＯＩにおける照明の均一性、すべての重要なチャネル（波長）において良好な／安定な照明、及び／又はＲＯＩにおいて陰影がないことといった他の要素が、基準において考慮されることもできる。

撮像品質の他に、ＲＯＩから得られたバイタルサイン情報（例えばＰＰＧ信号又はＳｐ０２信号）の特性又は品質は、照明、例えば合理的な心拍（例えば、３０〜２５０ｂｐｍ）、酸素飽和（すべてのケースにおいて５０〜１００％のＳｐ０２、ケースの９９％において９５〜１００％）、ＰＰＧ信号の拍動性振幅、パルス形状及び／又は周期性を選択及び調整する基準として使用されることもできる。

照明自己構成プロセスの（ユーザに対する）乱れ及び時間を減らすため、異なる位置に及び／又は異なる角度で配置される複数のカメラが、ある実施形態において使用される。１つの照明に対して、異なるカメラの取得された画像が分析される。これらのカメラのいずれかが最適照明を得る場合、カメラ（及び照明）が測定のために使用される。複数のカメラを用いると、最適照明を見つけることはより容易で高速である。

環境、生体及び／又は測定構成における変化後（例えば、ＲＯＩを再選択する、対象物が移動する）、照明及びカメラが評価されることができ、必要に応じて、再調整又は再選択される。

以下に、本発明の用途の別の分野が説明される。

未熟児は、産まれてくる準備が整う前に子宮における被保護環境を去る。かれらは、多くの領域において準備ができていない。新生児集中治療室（ＮＩＣＵ）は、早産児に対する特別な支援をケアするが、まだ多くの不利な点に苦しむ。集中治療は、乳児に対して邪魔となり、健康に過ごす及び成熟するのに負のインパクトを与える器具を用いて、ある態様で多くのタスクを実行しなければならない。この場合、胎児が母の子宮で経験するものに近いものは、何もない。

例は、バイタルサインを監視する必要があり、虚弱な乳児の皮膚に電極又はセンサを刺す必要があることである。その部分を変更する必要があるとき、皮膚はしばしばはがされる。これらの非常に幼い児童のサイズと比較すると、すべてのこれらの感知部分は通常扱いにくい。この部分は、十分な睡眠を防止又は中断する。成熟した市場でのＮＩＣＵにおける現在の実行は、例えばCarole Kenner、Jacqueline M McGrathによる「Developmental Care of Newborns and Infants, A Guide for Health Professionals」、National Association of Neonatal Nurses、2010に表されるように、いわゆる発達看護に従うことである。

本発明は、この努力を支援するために用いられることができる。更に、本発明は、乳児を過剰な光から及び皮膚に適用されるセンサから保護し、未熟児を外界から保護しつつ、カメラを通して親との接触を改善するのを助けることができる。本発明は、カメラの使用を今日実際的に使用不可能にする大きな器材の課題を解決することもできる。

以下、（例えばカメラの形の）検出ユニット及び照明ユニットが、ＮＩＣＵ環境にどのように最適に一体化されることができるかについて、本発明のさまざまな実施形態が説明される。一般に、特に斯かる環境において、カメラの使用は、乳児のバイタルサインの監視、親子のボンディング及び遠隔看護を含むさまざまな目的のため機能することができる。

上述したように、未熟児は、あまりに多くの光から保護されることを必要とする。胎児に関する理想的な位置は、外側からの光がごくわずかな存在しない母の子宮である。さらに、未熟児は、その生命及び成長を支援するために、多くの看護、処置及び手順を必要とする。一体化されたライトを持つカメラが、乳児の近くに最適に取り付けられ、これは、できるだけ子宮環境を模倣するのを助けることができる。カメラは、介護者及び両親に対して乳児とインターフェースすることを助けることができる。こうして、
ｉ）乳児の視覚的な確認のため、目を見る、運動を見るために、
ｉｉ）カバーされた状態を保ちつつ、両親を乳児に見せるために、及び
ｉｉｉ）乳児のバイタルサインを監視するために、専用及び最小の照明が使用されることができる。

バイタルサイン監視は、乳児上にいくつかのレベルの光を必要とする。ＮＩＣＵにおいてルームライトの量及び品質は、明確でもなく、一定でもない。乳児が眠る多くの時間がある。減光ライトは、最良の発達看護を提供するためにマストである。これはしばしば、保育器を毛布でカバーし、ルームライトのスイッチを切ることにより実現される。これは、光源レベルが検出ユニット（例えばカメラのビデオセンサ）に関して不適当になり、信号対ノイズレベルが、許容できないほど低くなる状況をもたらす場合がある。受信された光（例えばビデオ画像）の品質は、視聴又は更なる処理にはあまりに適さないものとなる。即ち、それはその意図された目的に関して役に立たなくなる。また、照明の波長分布は、カメラ（監視）目的には適していない場合もある。

好ましくは検出ユニット（例えばカメラ）においてレベル制御照明ユニット（例えば光源）が提案され、このユニットは、その目的に必要な波長で適切な強度を提供し、同時に、それをできるだけ低く保つことにより、乳児を不必要に不快にしない。

図４は、本発明による生体のバイタルサイン情報を得るデバイス１ｃの第３の実施形態の概略図を示す。本実施形態において、照明を含む一体化されたカメラフロントエンド４０が使用される。これは、入力信号５及び制御信号１２を送信する信号回線を含むケーブル１３を介して、プロセッサ６及びコントローラ１０に接続される。

一体化されたカメラフロントエンド４０は、フロントエンドハウジング４１、カメラレンズ４２（この後に、カメラ（図示省略）が、ハウジング内部に構成される）、複数の照明ＬＥＤ４３、及び保育器又は他のデバイスに対して一体化されたカメラフロントエンド４０を付ける柔らかい吸着カップリングを有する。

別の実施形態では、カメラに近い点光源が、画像における陰影を回避するため、及びカメラ及び光源の撮像野の位置を小さく保つために用いられる。さらに別の実施形態において、光源は、影を生み出し、光を遮断する機会を最小化するために、領域において大きくされ、拡散される。

光源レベルは、１つ又は複数の波長範囲で画像強度を用いてプロセッサ６のフィードバックにより制御されることができる。典型的なスタジオセットアップにおいて最善の画像を得るために光源レベルは最大化されるが、斯かる用途において、発展ニーズに適合するよう、及び子宮における薄暗い環境を模倣するために、未熟児に最小限の光源レベルを使用することが望ましい。最小は、カメラ使用の目的に特有である。こうして、例えば、（未熟児又は少なくとも乳児の顔を有する）監視領域における光源レベルが監視されて、照明ユニットの光源レベルを制御するために用いられる。

更に、光の色（波長）は目的に対して調整されることができ、それは人間の目に対して最少の視覚的な感度を持つよう選択されることができる。例えば、胸部の運動が主な関心である呼吸監視にカメラが使用される場合、赤又は近赤外線が好ましくは使用される。

図４に示されるように、照明ユニットは、監視目的の必要性に基づき選択される波長を備える、一セットのＬＥＤにより実現される。パルス監視に関して、皮膚色における変化が使用される場合、緑の範囲（例えば５００ｎｍ）におけるＬＥＤ及び赤い範囲（例えば６５０ｎｍ）における参照が必要とされる。カメラが皮膚を介してビリルビンレベルを測定するのに使用される場合、算出を行うために、複数の波長がカバーされる必要がある（例えば４６０ｎｍ、５２０ｎｍ、６５０ｎｍ）。

この実施形態において、照明要素４３（例えばＬＥＤ又はライト）は、リング照明としてカメラ周りで円形に構成される。好ましくは、照明円錐は、最善のエネルギー使用のためカメラの撮像野にマッチし、近くの類似するシステムとの光干渉だけでなく、介護者及び患者に対する反射及び閃光を回避する。

広拡散ライトが使用される別のアプローチにおいて、乳児を囲む白熱した表面が使用される。これは、拡散器を含む蛍光バルブといった任意の種類の従来の空間的な拡散光源又はより大きい表面にわたり光を放出する固有の特性を持つより新規なＯＬＥＤ技術により実現されることができる。それらは、保育器キャノピーの透過側面及び上部壁に埋められることができる。

カメラフロントエンド４１は好ましくは、ＮＩＣＵ看護において起こりそうな任意の状況が原因では、カメラ表示の遮蔽が起こらない態様において取り付けられる。監視対象、例えば顔といった関心ボディパーツが、良く見える位置にあり、意図されるカメラの機能に影響を与えることなく、赤ちゃんの眠りを保護するよう、外部のルームライトが遮蔽されることで、良好な位置が規定される。

異なる照明要素４３（例えばＬＥＤ）の出力は、信号対ノイズ比及び最少ベビー照明強度の間の最適なトレードオフを実現するよう独立して制御されることができる。対応する方法のフローチャートが、図５に示される。第１のステップＳ１０において、最初のＬＥＤ出力レベルがセットされる。第２のステップＳ１２において、（入力信号として）生の画像が取られる。第３のステップＳ１４において、この画像は、所望の情報（例えば所望のバイタルサイン）を得るために処理される。第４のステップＳ１６において、ＳＮＲが許容可能な範囲にあるかがチェックされる。このチェックの結果に基づき、ＬＥＤ出力レベルは、低下される（Ｓ１８）か、そのままにされる（Ｓ２０）、又は増加される（Ｓ２２）。その後、この方法は、ステップＳ１２に戻る。

図６は、本発明によるデバイスを含む保育器５０を示す。非常に小さく虚弱な乳児は典型的に、制御された湿度及び温度環境を可能にする斯かる閉じられた保育器５０において保たれる。乳児ベッドは、患者に対するアクセスを可能にする穴５４及びドアを持つ透過キャノピー５１でカバーされる。斯かる保育器に関して、一体化されたカメラフロントエンド５２を置く良好な位置は、キャノピー５１の上にある。これは、ほとんどの場合平坦な上端を持つ。

一体化されたカメラフロントエンド５２は、キャノピー５１内部又は外部に取り付けられることができる。それを適所に保持するため、それを内部若しくは外部に固定するため、又はそれを十分に重くするため、及び、キャノピー５１に対して滑りにくい表面に重力を用いて、外側の適所にとどまるようにするため、吸着カップ５３が好ましくは使用される。外側である場合、吸着カップ５３又はノンスリップリング（図４を参照すると参照符号４４）が、迷光を外側から離して保つある種類の不透明なゴム封止として形成されることができる。光学カメラ及び光表面のキャノピー５１に対する近い接触も、塵及び汚染を遠ざける。

もし何らかの理由で一体化されたカメラフロントエンド５２がキャノピー５１内部にあることを必要とする場合、例えば光の過剰な吸収を測定することが意図される場合、乳児の上端のコンパートメントの中央でそれを固定する固定態様が必要とされる。それは、乳児に対する透過的ウィンドウを持つコンパートメントのようなカップとすることができる。ウィンドウは、必要とされる全ての波長に対してキャノピーがなされるより透過的であるのに適した物質及び厚みで作られることができる。

親ボンディング又は音監視といったいくつかの用途に関して、一体化されたカメラフロントエンド５２にマイクロホンが含まれることができる。この場合、一体化されたカメラフロントエンド５２から汚染及び水を遠ざけつつ、音波が進むことを可能にする開口又は音響膜が好ましくは存在する。

保育器５０上又はこの中への直接的な取付けは、より良い機械的な安定性も与える。即ち、別々のアーム又はスタンド上での取付けと比較して、より不確実でない画像を与える。それでもまだ、乳児を外部光から保護するために、介護者は毛布により保育器をカバーすることができる。

図７は、本発明によるデバイスを含む放射暖熱装置６０を示す。より大きい乳児の場合及びより出産日に近い乳児の場合、乳児はしばしば、調整された温度を保つのを助けるために、斯かる放射暖熱装置６０に保たれる。これは、処置、看護及び手順に関して患者に対するより良好なアクセスを与える。しかし、乳児はうまく規定された場所におり、カメラ３は、所定の位置に取り付けられることができる。

放射暖熱装置６０は通常、乳児２の上で中心化されるＩＲウオーミングランプ６２を持つ。その熱素子６２を保持する手段は、スペースが許す限り同じ場所でこの熱素子６２と共に一体化されたカメラフロントエンドを一体化するのにそれを理想的な場所にする。熱素子６２を搬送するアーム６３は内部にカメラ６１を搬送することもできる（基本的に見えない。なぜなら、それは、小さい穴だけを必要とするからである）。それは、カメラ６１を支持する照明要素６４を含むこともできる。ケーブルルーティングは、もしプロセッサ、制御ユニット、並びにカメラパラメータ、制御及び結果に関するディスプレイも放射暖熱装置６０に一体化されるのであれば、暖熱装置、特にアーム６３内部で完全に管理されることができる。放射暖熱装置６０は、モニタリング及び加温機能の間で、ユーザインタフェース及び任意の計算手段を共有することができる。

別々のアームにおける一体化されたカメラフロントエンドにわたるこの構成の利点は、それが、目立たなくて、ほとんど見えなくて、流体の流出による汚染からうまく保護されて、及び器材が少なくケーブル管理が良好なことから、乳児へのより好適なアクセスを提供する点にある。

まとめると、後者の実施形態は、検出された信号の処理からのフィードバックループにより制御された光源レベルを提供し、カメラの目的を最適化して、同時に乳児への妨害が最も少ない専用の波長を提供し、及びカメラ及び照明の一体化によって保育器及び暖熱装置の改良されたワークフローを提供する。

こうして、本発明のこれらの後者の実施形態によれば、看護デバイスが与えられ、このデバイスは、
新生児を搬送するチャイルドキャリアと、
少なくとも関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔における光を受信し、上記受信された光から入力信号を生成する検出器と、
入力信号を処理し、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて上記入力信号から生体のバイタルサイン情報を得るプロセッサと、
少なくとも上記関心領域を光で照射する照明器と、
上記入力信号及び／又は上記得られたバイタルサイン情報に基づき、上記照明ユニットを制御するコントローラとを有する。

ある実施形態において、上記看護デバイスは、子供を収容するキャノピーを更に有する保育器であり、上記検出器及び上記照明器は、上記キャノピーに構成される。別の実施形態では、上記看護デバイスは、子供を暖める放射線を放出するラジエータを更に有する放射暖熱装置であり、上記検出器、上記照明器及び上記ラジエータが、上記放射暖熱装置のキャリアに又はこの中に構成される。好ましくは、上記看護デバイスは、新生児のバイタルサイン情報をケアし、及び得る新生児看護デバイスである。

本発明は、さまざまな用途において適用されることができる。心拍、呼吸レート及びＳｐ０２は、監視患者及びホームヘルスケアにおいて非常に重要な要素である。ここで、遠隔心拍監視がますます重要になる。更に、本発明は、フィットネスデバイスにおいて心拍を登録するのに適用されることができる。提案された本発明は、カメラベースのバイタルサイン監視が、変化する制御可能な照明を用いて、又は可変の光状態を用いて実行される任意の分野に適用されることができる。通常、バイタルサイン抽出は、かなりチャレンジングであり、場合によっては不可能であるが、これが正確で信頼性高く実行されることができる。

本発明が図面及び前述の説明において詳細に図示され及び説明されたが、斯かる図示及び説明は、説明的又は例示的であると考えられ、本発明を限定するものではない。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。図面、開示及び添付された請求項の研究から、開示された実施形態に対する他の変形が、請求項に記載の本発明を実施する当業者により理解され、実行されることができる。

請求項において、単語「有する」は他の要素又はステップを除外するものではなく、不定冠詞「ａ」又は「ａｎ」は複数性を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが、請求項に記載される複数のアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有利に使用されることができないことを意味するものではない。

請求項における任意の参照符号は、発明の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (12)

1. 生体のバイタルサイン情報を得るデバイスであって、
   生体の少なくとも関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔における光を受信し、前記受信された光から入力信号を生成する検出ユニットと、
   前記入力信号を処理して、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて前記入力信号から前記生体のバイタルサイン情報を得る処理ユニットと、
   少なくとも前記関心領域を光で照射する照明ユニットと、
   前記入力信号及び／又は前記得られたバイタルサイン情報に基づき、前記照明ユニットを制御する制御ユニットとを有し、
   前記制御ユニットが、前記関心領域における鏡面反射の量を決定し、前記鏡面反射の量を減らす又は最小化するよう、前記鏡面反射の決定された量に基づき、前記照明ユニットを制御するよう構成される、デバイス。
2. 前記制御ユニットが、前記照明ユニットにより放出される前記光の強度、波長、方向及び／又は照明角度を制御するよう構成される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記照明ユニットが、２つ又はこれ以上の照明要素を有する、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記２つ又はこれ以上の照明要素が、異なる位置に及び／又は異なる方向で構成される、請求項３に記載のデバイス。
5. 前記２つ又はこれ以上の照明要素が、異なるパラメータを持つ、請求項３に記載のデバイス。
6. 前記制御ユニットが、前記照明要素を個別的に制御するよう構成される、請求項４又は５に記載のデバイス。
7. 前記検出ユニットが、２つ又はこれ以上の検出要素を有する、請求項１に記載のデバイス。
8. 前記処理ユニットが、前記検出要素により受信される光から生成される前記入力信号を選択するように構成され、前記入力信号から，前記バイタルサイン情報を得るために、最高の品質を持つバイタルサイン情報が使用される、請求項７に記載のデバイス。
9. 前記処理ユニットが、最高の照明を持つ前記関心領域から光を受信した前記検出要素により受信される光から生成される前記入力信号を選択するよう構成される、請求項７に記載のデバイス。
10. 前記検出ユニットが、監視された領域、環境及び／又は前記生体の変化を検出するように構成され、
    前記監視された領域、前記環境及び／又は前記生体の変化が検出される場合、前記制御ユニットは、前記照明ユニットの実際の制御設定をチェックし、前記入力信号及び／又は前記得られたバイタルサイン情報に基づき、前記照明ユニットを再び制御するよう構成される、請求項１に記載のデバイス。
11. 前記制御ユニットは、光の強度、波長、方向及び／又は照明角度の異なる設定で前記関心領域をシーケンシャルに照射するよう前記照明ユニットを制御し、最高の画像品質を持つ入力信号及び／又は最高の品質を持つバイタルサインを生じさせる設定を選択するよう構成される、請求項１に記載のデバイス。
12. 生体のバイタルサイン情報を得る方法において、
    生体の少なくとも関心領域を光で照射するステップと、
    少なくとも前記関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔における光を受信するステップと、
    前記受信された光から入力信号を生成するステップと、
    前記入力信号を処理し、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて前記入力信号から前記生体のバイタルサイン情報を得るステップと、
    前記入力信号及び／又は前記得られたバイタルサイン情報に基づき、前記照射を制御するステップとを有し、
    前記制御するステップが、前記関心領域における鏡面反射の量を決定し、前記鏡面反射の量を減らす又は最小化するよう、前記鏡面反射の決定された量に基づき、前記照射を制御することにより行われる、方法。

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