JP6105703B1 - 生体情報モニタリングシステム - Google Patents
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Abstract
Description
ベッド上の被験者の生体情報をモニターする生体情報モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記検出された荷重に基づいて被験者の重心位置の時間的変動を求める重心位置算出部と、
前記求められた重心位置の時間的変動に基づいて被験者の体動情報を求める体動情報決定部と、
前記求められた重心位置の時間的変動及び前記体動情報決定部により求められた体動情報に基づいて呼吸数を算出する呼吸数算出部とを備える生体情報モニタリングシステムが提供される。
図1〜図12を参照して、本発明の第1実施形態について説明する。
荷重検出工程S101を行うために、荷重検出部1の4つの荷重検出器11、12、13、14は、被験者が使用するベッドの脚の下に配置される。具体的には荷重検出器11、12、13、14は、図3に示す通り、ベッドBDの四隅の脚の下端部に取り付けられたキャスターC1、C2、C3、C4の下にそれぞれ配置される。
重心軌跡算出工程S102では、重心位置算出部31が、荷重検出器11〜14からの荷重信号s1〜s4に基づいてベッドBD上の被験者Sの重心Gの位置G(X、Y)を所定の周期T(例えば上記のサンプリング周期0.1秒に等しい)で算出し、被験者Sの重心Gの位置の時間的変動(重心軌跡GT)を求める。ここで、(X、Y)は、ベッドBDの中心部を原点として長手方向にXを、短手方向にYを取ったXY座標面上における座標を示す(図6)。
呼吸数算出工程S103では、呼吸数算出部32が、重心位置算出部31で算出した重心軌跡GTに基づいて、被験者Sの単位時間当たりの呼吸数を算出する。
呼吸換気量算出工程S104では、呼吸換気量算出部33が、呼吸数算出部32が抽出した呼吸に基づく重心移動の軌跡(図12)に基づいて、被験者Sの1回の換気量を推定する。なお、呼吸換気量とは、呼吸の深さに相当する物理量である。
心拍数算出工程S105においては、心拍数算出部34が、荷重検出部1からの荷重信号より心拍成分を取り出す。具体的には次の方法を用いる。心拍成分は、0.5Hz〜2.5Hzの帯域にある信号成分であるため、心拍数算出部34は4つの荷重検出器11〜14の出力値より、この周波数帯域の信号成分を取り出す。心拍数算出部34は次いで重心軌跡算出工程S102と同様の方法により心拍成分での重心軌跡を算出し、算出された重心軌跡より被験者Sの単位時間当たりの心拍数を算出する。
心拍出量算出工程S106は、心拍出量算出部35が、心拍数算出部34が抽出した心拍に基づく重心軌跡に基づいて、被験者Sの1回の心拍出量を推定する。呼吸換気量算出工程S104と同様に振幅1回分が心拍1回に相当するため、1回の心拍出量は、この振幅と相関付けを行うことで、推定できる。例えば、あらかじめ被験者がベッドで仰向けの状態で、その時の心拍出量と振幅を記録しておく。取得した心拍に基づく重心軌跡に基づいて、振幅より心拍出量を算出する。心拍数と心拍出量より被験者Sの血圧状態が総合的に良い状態にあるのか悪い状態にあるのかをモニターすることができる。また、前述の1分間の呼吸回数と分時換気量を組み合わせることで、被験者Sの健康状態が総合的に良い状態にあるのか悪い状態にあるのかをモニターすることができる。
身体状態判定工程S107では、身体状態判定部36が、呼吸数算出部32が決定した被験者Sの呼吸数及び呼吸換気量算出部33が算出した被験者Sの呼吸換気量を、記憶部4に記憶された参照データと比較して、被験者Sの身体状態を判定する。
表示工程S108では、呼吸数算出部32が算出した被験者Sの呼吸数、呼吸換気量算出部33が算出した被験者Sの呼吸換気量、心拍数算出部34が算出した被験者Sの心拍数、心拍出量算出部35が算出した被験者Sの心拍出量、及び身体状態判定部36が判定した被験者Sの身体状態をモニターに表示する。使用者は、モニターを目視することで、被験者Sの呼吸数、呼吸換気量、心拍数、心拍出量、身体状態をモニターすることができる。
図13〜図19を参照して、変形例の生体情報モニタリングシステム200(図13)を用いて被験者の呼吸状態等の検知する方法の変形例を説明する。変形例の生体情報モニタリングシステム200は、制御部3が更に体動情報決定部37を備える点を除いては上記実施形態の生体情報モニタリングシステム100と同一である。変形例の方法は、荷重検出工程S201(図2)、呼吸数算出工程S203(図2)の処理内容が上記実施形態の方法とは異なっている。
変形例の荷重検出工程S201では、被験者SのベッドBDへの着床、及び被験者SのベッドBDからの離床も検出する。また被験者Sの体重の計測も行う。
呼吸数算出工程S203では、大きな体動決定工程S2031の処理内容及び小さな体動決定工程S2032の処理内容が、呼吸数算出工程S103に含まれる大きな体動決定工程S1031の処理内容及び小さな体動決定工程S1032の処理内容とは異なっている。呼吸数算出工程S203の詳しい手順を、1分間の呼吸数を算出する場合を例として説明する。
により実施することができる。
11、12、13、14 荷重検出器
2 A/D変換部
3 制御部
31 重心位置算出部
32 呼吸数算出部
33 呼吸換気量算出部
34 心拍数算出部
35 心拍出量算出部
36 身体状態判定部
37 体動情報決定部
4 記憶部
5 表示部
6 報知部
7 入力部
100 生体情報モニタリングシステム
BD ベッド
BDS ベッドシステム
GT 重心軌跡
S 被験者
Claims (12)
- ベッド上の被験者の生体情報をモニターする生体情報モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記検出された荷重に基づいて被験者の重心位置の時間的変動を求める重心位置算出部と、
前記求められた重心位置の時間的変動に基づいて被験者の体動情報を求める体動情報決定部と、
前記求められた重心位置の時間的変動及び前記体動情報決定部により求められた体動情報に基づいて呼吸数を算出する呼吸数算出部とを備え、
前記体動情報は、前記被験者の呼吸とは異なる身体の全部または一部の移動に関する情報であり、
前記体動情報は、大きな体動に関する情報と、前記大きな体動よりも前記被験者の所定時間内の重心の移動量が小さい小さな体動に関する情報を有し、前記体動情報決定部は、前記大きな体動に関する情報を決定する第1体動情報決定部と、前記小さな体動に関する情報を決定する第2体動情報決定部とを含み、
前記第1体動情報決定部は、前記重心位置の時間的変動から、所定時間内に移動する重心位置の移動距離に基づいて前記大きな体動を決定し、
前記第2体動情報決定部は、前記第1体動情報決定部により決定された前記大きな体動が除去された前記重心位置の時間的変動から、重心位置の移動方向に基づいて、前記小さな体動を決定する生体情報モニタリングシステム。 - 前記呼吸数算出部は、前記第1体動情報決定部により決定された前記大きな体動と前記第2体動情報決定部により決定された前記小さな体動が除去された前記重心位置の時間的変動から呼吸数を算出する請求項1に記載の生体情報モニタリングシステム。
- 前記大きな体動に関する情報、前記小さな体動に関する情報及び呼吸数を同期して求める請求項1または2に記載の生体情報モニタリングシステム。
- ベッド上の被験者の生体情報をモニターする生体情報モニタリングシステムであって、
ベッド又はベッドの脚下に設けられ、被験者の荷重を検出する複数の荷重検出器と、
前記検出された荷重に基づいて被験者の重心位置の時間的変動を求める重心位置算出部と、
前記求められた重心位置の時間的変動に基づいて被験者の体動情報を求める体動情報決定部と、
前記求められた重心位置の時間的変動及び前記体動情報決定部により求められた体動情報に基づいて呼吸数を算出する呼吸数算出部とを備え、
前記体動情報は、前記被験者の呼吸とは異なる身体の全部または一部の移動に関する情報であり、
前記重心位置の時間的変動は、前記被験者の体動に起因する変動と前記被験者の呼吸に起因する変動とを含み、
前記呼吸に起因する変動から被験者の体軸を求める手段を更に備える生体情報モニタリングシステム。 - 前記求められた被験者の体動情報及び/又は呼吸数に基づいて、被験者が睡眠状態であるか覚醒状態であるかを判断する身体状態判定部を更に備える請求項1〜4のいずれか一項に記載の生体情報モニタリングシステム。
- 前記検出された荷重に基づいて被験者が前記ベッド上に存在するか否かを判定する離着床判定部を更に備え、
前記身体状態判定部は、被験者が睡眠状態であると判断し、且つ前記離着床判定部が被験者が前記ベッドから離床したと判定した時に被験者がベッドから転落したと判定する請求項5に記載の生体情報モニタリングシステム。 - 前記求められた重心位置の時間的変動に基づいて被験者の心拍数を求める心拍数算出部を更に備える請求項1〜6のいずれか一項に記載の生体情報モニタリングシステム。
- 前記身体状態判定部は、前記求められた被験者の、体動情報、呼吸数、及び心拍数に基づいて被験者の生死判定を行う請求項7に記載の生体情報モニタリングシステム。
- 前記求められた被験者の体動情報の時間的変化を、ベッド上での前記重心位置の移動履歴として表示する表示部を更に備える請求項1〜8のいずれか一項に記載の生体情報モニタリングシステム。
- 前記求められた被験者の重心位置の時間的変動に基づいて報知を行う報知部を更に備える請求項1〜9のいずれか一項に記載の生体情報モニタリングシステム。
- 前記検出された荷重に基づいて被験者の体重を求める体重計測部を更に備える請求項1〜10のいずれか一項に記載の生体情報モニタリングシステム。
- ベッドと、
請求項1〜11のいずれか一項に記載の生体情報モニタリングシステムとを備えるベッドシステム。
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