JP6317172B2 - 医療機器 - Google Patents

Description

本発明は医療機器、特に異常監視機構を有する医療機器に関する。

近年、心室細動の際に被救助者に対する解析を行い、必要に応じて電気ショックを与えて心臓の働きを回復させるＡＥＤ（Automatic External Defibrillator, 自動体体外式除細動器）が広く使用されている。ＡＥＤは、心室細動による心停止状態となった心臓に強い電気ショックを与えて心筋のけいれんを除去する。このようにＡＥＤの動作は被救助者の命にかかわるものであるため、ＡＥＤが故障している場合には即座に認識できることが重要である。

一般的なＡＥＤは、筐体表面にステータスインジケータを備えている。そしてＡＥＤは、内部における異常（故障）を検出した場合、ステータスインジケータに異常状態を表示する。

更なる故障検知手法を持つ先行技術として例えば特許文献１が挙げられる。特許文献１は、内部に自己試験システムを備えた除細動器を開示している。この自動自己試験システムは、定期的に発生した試験信号に応答して自動的に機能テスト及び較正検証試験を実行する。そして自動自己試験システムは、テスト結果を視覚的及び聴覚的に出力する。これにより、人間の手を煩わせることなく、除細動の状態を自動的に判定／報知することができる。

特開平９−５００７９８号公報

前述のようにＡＥＤはセルフチェック機構を有し、異常を検出した場合にはステータスインジケータに異常が生じたことを表示している。インジケータ制御部（ステータスインジケータの表示を変更する処理部）は、他の制御部の動作監視を行い、動作異常の検出時にステータスインジケータの表示を変更する。しかし、インジケータ制御部が異常となった場合にはステータスインジケータを適切に制御することができなくなる場合がある。これによりユーザに故障したことをユーザに報知することができなくなってしまう。すなわち、これまでの医療機器では異常監視の機能が十分ではなく、ユーザに異常状態の報知を適切に行えない恐れがあるという問題があった。

なお、上述の課題はＡＥＤに限られるものではなくステータスインジケータ（表示部）を有する種々の医療機器に共通する課題である。

本発明は、上述の課題に鑑みてなされたものであり、ユーザに異常状態の報知を適切に行うことができる医療機器を提供することを主たる目的とする。

本発明にかかる医療機器の一態様は、自装置が異常状態であるか否かを出力する出力部と、自装置の制御を行う第１制御部と、前記第１制御部の動作異常を検出する監視部と、を備え、前記第１制御部は、前記監視部の動作監視を行い、動作異常を検出した場合に前記出力部に異常状態の出力を行わせ、前記監視部は、前記第１制御部の動作監視を行い、動作異常を検出した場合に前記出力部に異常状態の出力を行わせる、ものである。

本実施の形態にかかる医療装置では、第１制御部と監視部が動作を相互監視し、動作異常を検出した場合には出力部に異常を示す出力を行わせる。第１制御部と監視部が動作を相互監視することにより、一方的な動作監視を行う構成と比べて精度良く動作異常の検出を行うことができる。動作異常を精度良く検出できることにより、医療装置のユーザに異常状態をいち早く報知することができる。

本発明は、装置の異常状態を適切にユーザに報知することができる医療機器を提供することができる。

実施の形態１にかかるＡＥＤ１（医療装置）の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる通信部５が送信する電子メールの具体例である。 実施の形態１にかかるＡＥＤ１（医療装置）の構成を示すブロック図である。 実施の形態１にかかる監視部１５と電源制御部８による相互動作異常監視を示すタイミングチャートである。 実施の形態１にかかる動作制御部７と電源制御部８による相互動作異常監視を示すタイミングチャートである。

＜実施の形態１＞
以下、図面を参照して実施の形態１にかかる医療機器について説明する。本発明にかかる医療機器は、常時電源供給可能なバッテリ（第１バッテリ、第２バッテリ）と、着脱可能なバッテリ（着脱バッテリ）と、を有するものを主に想定している。以下の説明では、当該医療機器がＡＥＤ（Automated External Defibrillator：自動体外式除細動器）であるものとして説明する。

図１は、本実施の形態にかかるＡＥＤ１（医療装置）の構成を示すブロック図である。ＡＥＤ１は、複数のバッテリ、すなわち内部バッテリ１６（第１バッテリ）、内部バッテリ１７（第２バッテリ）、電源部２（着脱バッテリ）を有する構成である。より詳細にはＡＥＤ１は、電源部２（着脱バッテリ）、ＤＣ／ＤＣ電源部３、記憶部４、通信部５、操作部６、動作制御部７（第２制御部）、電源制御部８（第１制御部）、インジケータ９（表示部であり出力部の一態様）、発音部１０、心電図信号増幅部１１、高電圧発生部１２、高電圧コンデンサ１３、パッドコネクタ１４、監視部１５、内部バッテリ１６（第１バッテリ）、及び内部バッテリ１７（第２バッテリ）を備える。

電源部２（着脱バッテリ）は、ＡＥＤ１に着脱可能なバッテリであり、例えばリチウム一次電池である。電源部２は、後述する内部バッテリ１６（第１バッテリ）や内部バッテリ１７（第２バッテリ）よりも大容量でエネルギー密度が高いバッテリである。電源部２は、数年程度交換不要で動作可能であるものが望ましい。電源部２は、ＡＥＤ１内の各処理部に対してＤＣ／ＤＣ電源部３を介して電源供給を行う。

ＤＣ／ＤＣ電源部３は、電源部２から供給される電源電圧を装置内部の各回路で必要な電圧値に変換して供給する。ＤＣ／ＤＣ電源部３は、スイッチングレギュレータやシリーズレギュレータの手法を用いて電圧変換を行う。

記憶部４は、ＡＥＤ１が動作するために必要なプログラム、音声データ、装置固有の調整値、救助時の心電図データ等を記憶する。記憶部４は、例えばハードディスク等の２次記憶装置である。

通信部５は、記憶部４に保存された救助時の心電図データ等を任意のコンピュータ等に送信するための通信インターフェイスである。操作部６は、ＡＥＤ１の筐体表面に設けられた電源ボタンやショックボタンといった操作インターフェイスである。救助者は、操作部６を操作することにより被救助者に対する電気ショックを行う。

動作制御部７（第２制御部）は、自装置（すなわちＡＥＤ１）の制御を行う。詳細には動作制御部７は、エネルギー充電／放電の制御、シーケンス制御、心電図解析、音声出力制御等の各種動作制御を行う。動作制御部７は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ゲートアレイ、Ａ／Ｄコンバータ等から構成される。また動作制御部７は、後述する電源制御部８の動作監視を行い、電源制御部８の動作異常を検出した場合にはインジケータ９に異常状態が表示されるように制御する。当該動作監視の詳細は、図３等を参照して後述する。

電源制御部８（第１制御部）は、内部バッテリ１６（ＡＥＤ１に着脱不可能であり、常時電源供給が可能なバッテリ）からの電源供給を受けて動作可能である。なお電源制御部８は、電源部２からの電源供給も可能な場合、内部バッテリ１６からの電源供給ではなく電源部２からの電源供給で動作してもよい。これにより、より大容量で安定した電源供給元（電源部２）からの電源供給により電源制御部８を動作させることができる。

電源制御部８は、自装置（すなわちＡＥＤ１）の制御を行うものである。より詳細には電源制御部８は、定期点検時等にメインバッテリとなる電源部２からの電源供給の制御を行う。また電源制御部８は、動作制御部７の動作監視を行い、動作異常検出時にはインジケータ９の表示を切り替える。また電源制御部８は、監視部１５の動作監視を行い、動作異常検出時にはインジケータ９の表示を切り替える。電源制御部８による動作監視処理は、図３〜図５を参照して後述する。

なお動作制御部７（第２制御部）及び電源制御部８（第１制御部）は、それぞれＣＰＵ（Central Processing Unit）を内蔵し、各種のプログラムを記憶部４から読み出して実行する。

インジケータ９（表示部であり出力部の一態様）は、ＡＥＤ１の動作状態を表示する。インジケータ９は、例えばランプの色によりＡＥＤ１の動作状態を操作者に報知する。インジケータ９は、大容量の電源部２が電源供給を可能な場合には電源部２から電源供給を受けて動作する。インジケータ９は、電源部２が電源供給できない場合（例えば電源部２がＡＥＤ１から取り外されている場合）には、内部バッテリ１６または内部バッテリ１７からの電源供給を受けて動作する。

発音部１０は、動作制御部７の制御に応じて音声（操作者への指示、装置に異常が発見された場合のブザー等）を出力する。心電図信号増幅部１１は、パッドコネクタ１４と接続した除細動パッド（図示せず）から取り込まれた心電図信号に対してフィルタリングと増幅処理を行う。高電圧発生部１２は、動作制御部７からの制御により除細動に用いるエネルギーの充電と放電を実行する。高電圧コンデンサ１３は、除細動のためのエネルギーが充電される。パッドコネクタ１４は、被救助者の生体と接触する除細動パッド（図示せず）とのインターフェイスである。

監視部１５は、電源制御部８の動作監視を行い、動作異常の検出時にインジケータ９が異常通知の表示に切り替わるように制御する。動作異常の検出手法については、図４を参照して後述する。

ここで監視部１５は、大容量の電源部２が電源供給を可能な場合には電源部２から電源供給を受けて動作する。また監視部１５は、電源部２が電源供給できない場合（例えば電源部２がＡＥＤ１から取り外されている場合）には、内部バッテリ１７からの電源供給を受けて動作する。

内部バッテリ１６は、ＡＥＤ１内の常時電源供給が可能なバッテリ（ＡＥＤ１から取り外されることがないバッテリ）である。内部バッテリ１６は、電源制御部８、及びインジケータ９、に対して電源供給を行う。同様に内部バッテリ１７は、ＡＥＤ１内の常時電源供給が可能なバッテリ（ＡＥＤ１から取り外されることがないバッテリ）である。内部バッテリ１７は、インジケータ９、及び監視部１５に対して電源供給を行う。すなわち、本実施の形態では内部バッテリ１６と内部バッテリ１７により常時供給電源系を構成する。

なお、上述の通信部５、発音部１０、及びインジケータ９は、ＡＥＤ１の内部の異常状態を出力する出力部として捉えることができる。通信部５は、記憶部４が読み出し可能である場合、異常検出時に所定のアドレスに対して異常が生じた旨をメール通知（例えば図２）してもよい。なお、通知先のアドレス等は予め記憶部４内に記憶させておけばよい。

また発音部１０は、異常検出時に音声出力により異常状態を通知してもよい。インジケータ９は、上述のように異常検出時に筐体上のランプ等の表示により異常状態を報知する。これらの出力部は、同時に異常状態を報知するように動作してもよい。例えばインジケータ９の表示が異常状態を示すものに切り替わると同時に、発音部１０が異常状態を示す旨の音声出力を行ってもよい。

なおインジケータ９は、内部バッテリ１６または内部バッテリ１７からの電源供給でも動作可能であるため、電源部２からの電源供給が行われないようなタイミングで異常状態を検出した場合であっても適切な報知を行うことができる。以下の説明では、異常状態の出力はインジケータ９により行うものとする。

次に図３を参照して、動作異常監視に関する各処理部の関係についてさらに説明する。電源部２は、監視部１５、電源制御部８、及び動作制御部７に対して電源供給を行う。内部バッテリ１６は、電源部２からの電源供給が不可能な場合、電源制御部８に対して電源供給を行う。内部バッテリ１７は、電源部２からの電源供給が不可能な場合、監視部１５に対して電源供給を行う。インジケータ９は、電源部２が動作しない場合であっても内部バッテリ１６または内部バッテリ１７から電源供給を受ける。これにより監視部１５、電源制御部８、及びインジケータ９は、常時動作な状態となる。

監視部１５と電源制御部８は、お互いに動作異常の監視処理を行い、動作異常の検出時にはインジケータ９の表示を切り替える。電源制御部８と動作制御部７は、お互いに動作異常の監視処理を行い、動作異常の検出時にはインジケータ９の表示を切り替える。そのため、インジケータ９は、どこか１つの処理部が異常状態となった場合には、異常状態の表示を行う。すなわちＡＥＤ１内部では電源制御部８を中心とした相互の動作異常の監視を行い、どこか１つでも異常を検出した場合にはインジケータ９に異常を示す表示を行う。

続いて図４を参照して、監視部１５と電源制御部８との間の動作異常の監視処理の詳細を説明する。監視部１５は、電源制御部８に対して定期的に生存信号を送信する。ここで生存信号とは、省電力モードでも十分に対応可能な情報量（ビット数）の少ない信号である。

電源制御部８は、監視部１５から定期的に生存信号を受信した場合、監視部１５が正常であると判定する。電源制御部８は、監視部１５から定期的な生存信号を受信しない場合（すなわち前回の生存信号の受信時から所定時間経過後に監視部１５から生存信号を再び受信しない場合）、監視部１５の動作が異常と判定する。

同様に監視部１５は、電源制御部８からの定期的な生存信号を受信した場合、電源制御部８が正常であると判定する。監視部１５は、電源制御部８から定期的な生存信号を受信しない場合（すなわち前回の生存信号の受信時から所定時間経過後に電源制御部８から生存信号を再び受信しない場合）、電源制御部８の動作が異常と判定する。なお監視部１５及び電源制御部８による生存信号の送信間隔は、例えば１秒程度であればよい。

図４の例では、電源制御部８は、生存信号Ｓ１１、Ｓ１３、Ｓ１５、Ｓ１７を受信しているため、この期間では監視部１５が正常であると判定する。同様に監視部１５は、生存信号Ｓ１２、Ｓ１４、Ｓ１６、Ｓ１８を受信しているため、この期間では電源制御部８が正常であると判定する。電源制御部８は、生存信号Ｓ１７の受信をしてから一定時間以上（例えば１秒以上）経過しても生存信号を受信していない。そのため電源制御部８は、監視部１５が動作異常となったと判定する。動作異常と判定した場合、電源制御部８はインジケータ９の表示を異常状態に切り替える。

監視部１５及び電源制御部８は、電源容量の少ない内部バッテリ１６または内部バッテリ１７によって動作する場合がある。内部バッテリ１６や内部バッテリ１７は、一般的に容量が限られているため、消費電力の大きい使用方法は好ましくない。これに対し監視部１５と電源制御部８の動作監視は、情報量（ビット数）の少ない生存信号の受信確認のみによって行われる。換言すると監視部１５と電源制御部８は、いわゆるＡＣＫ（ACKnowledgement）またはＮＡＣＫ（Negative ACKnowledgement）のようなインタラクションの多いやり取りを行うことなく動作異常を検出している。これにより、内部バッテリ１６の電力消費を抑制し、装置全体としての高寿命化を図ることができる。

次に図５を参照して動作制御部７と電源制御部８との間の動作監視処理について説明する。電源制御部８は、動作制御部７に対して応答依頼情報を送信する。ここで応答依頼情報とは、例えばシリアル番号、各種の演算結果の要求等の種々の情報を含み得るものである。動作制御部７は、この応答依頼情報を受信し、この応答依頼情報に対応した応答情報を電源制御部８に対して送信する。電源制御部８は、応答依頼情報の送信後の所定時間以内に応答情報を受信しない場合、または応答依頼情報と応答情報が対応しない場合（例えばシリアル番号が不一致の場合や演算結果が所望のものではない場合等）、には動作制御部７が動作異常であると判定する。

同様の手法（応答依頼情報及び応答情報の送受信）により動作制御部７は、電源制御部８の動作異常を検出する。動作制御部７は、異常を検出した場合にはインジケータ９の表示を切り替える。

図５の例では電源制御部８は、応答依頼情報Ｓ２５を送信してから所定時間経過しても応答情報を動作制御部７から受信していない。そのため電源制御部８は、動作制御部７が動作異常であると判定する。動作異常と判定した場合、電源制御部８はインジケータ９の表示を異常状態に切り替える。

上述のように動作制御部７は、電源部２からの電源供給によって動作する。また電源部２からの電源供給が可能な場合、電源制御部８も電源部２からの電源供給を受けて動作する。すなわちこの２つの処理部間での異常検出を行う場合においては、電源部２からの電源供給が期待される状況である。この状況下で上述の応答依頼情報及び応答情報の送受信による異常検出を行うことにより、より詳細な動作異常検出を行うことができる。つまり、動作制御部７と電源制御部８は、送受信が行われたか否かだけではなく、適切な演算等ができる状態か否かも判断して動作異常を検出することができる。

続いて本実施の形態にかかるＡＥＤ１（医療装置）の効果について説明する。本実施の形態にかかるＡＥＤ１では、電源制御部８（第１制御部）と監視部１５が動作を相互監視し、動作異常を検出した場合にはインジケータ９（異常出力を行う出力部の一態様）が異常を示す表示を行うように制御する。電源制御部８と監視部１５が動作を相互監視することにより、一方的な動作監視を行う構成と比べて精度良く動作異常の検出を行うことができる。動作異常を精度良く検出できることにより、ＡＥＤ１のユーザに異常状態をいち早く知らせることができる。これにより、ＡＥＤ１内部に異常があるにも関わらず、ＡＥＤ１がそのまま放置されるようなケースを減少させることができる。

特に上述の構成では、電源制御部８、インジケータ９、監視部１５が常時電源供給可能な内部バッテリ１６からの電源供給を受けて動作可能な構成である。これにより、電源部２が取り外されているような場合であっても電源制御部８の動作を監視することができ、動作異常時にはインジケータ９にその旨を表示することができる。

また、動作監視部７（第２制御部）と電源制御部８（第１制御部）も相互の動作監視を行う構成である。すなわち電源制御部８を中心とする３つの処理部の相互監視（図３）が行われ、より正確に動作異常を検出して表示（出力）することができる。

電源制御部８、インジケータ９、監視部１５は、内部バッテリ１６（第１バッテリ）や内部バッテリ１７（第２バッテリ）で動作可能な構成であるが、電源部２（着脱バッテリ）が使用可能な場合には電源部２から電源供給を受けて動作する。双方のバッテリが動作可能な場合には大容量の電源部２を優先して使用することにより、装置全体のバッテリの高寿命化を実現することができる。

上述のように電源制御部８と監視部１５との間の動作監視は、情報量（ビット数）の少ない生存信号の受信が行われたか否かにより行うことが好ましい（図４）。最小限のデータの受信確認のみによって動作確認を行うことにより、内部バッテリ１６のバッテリ消費量を最小限に抑えることができる。

本発明は以下のようにも捉えることができる。本実施の形態にかかるＡＥＤ１は、従来の構成では存在しない監視部１５を有する構成である。監視部１５は、常時供給電源系で動作し、電源制御部８を監視する。すなわち本実施の形態にかかるＡＥＤ１は、常時供給電源系に動作異常の監視を行う機構（監視部１５）を有している。これにより、電源部２が取り外された場合であっても動作異常の検出を行うことができる状態となる。また電源制御部８が監視部１５の動作異常の監視を行うことにより、より正確な異常検出を行うことができる。これにより、ＡＥＤ１内部に異常があるにも関わらず、ＡＥＤ１がそのまま放置されるようなケースを減少させることができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

例えば図３の構成では、監視部１５及び電源制御部８が電源部２からも電源供給を受けられるものとして説明したが、各処理部の電源供給元はそれぞれ１つだけであってもよい。またインジケータ９は、ランプではなく、文字ベースで異常状態を表示するものであってもよい。

また、電源制御部８と動作制御部７が相互の動作監視を行うものとして説明したが、少なくとも一方が他方の動作監視を行う構成であっても、従来の構成よりは十分に効果が期待できる。同様に上述の説明では電源制御部８及び監視部１５の双方が電源部２と内部バッテリ１６の双方使用が可能と説明したが必ずしもこれに限られず、電源制御部８及び監視部１５の少なくとも一方が脱着可能な電源系と常時供給電源系の双方使用が可能という構成であっても十分に効果は期待できる。また、安定動作のために電源制御部８と監視部１５が異なる内部バッテリを使用することが好ましいが、電源制御部８と監視部１５が同一の内部バッテリを使用する構成とすることも理論上可能である。

１ ＡＥＤ（Automated External Defibrillator）
２ 電源部
３ ＤＣ／ＤＣ電源部
４ 記憶部
５ 通信部
６ 操作部
７ 動作制御部
８ 電源制御部
９ インジケータ
１０ 発音部
１１ 心電図信号増幅部
１２ 高電圧発生部
１３ 高電圧コンデンサ
１４ パッドコネクタ
１５ 監視部
１６ 内部バッテリ
１７ 内部バッテリ

Claims (4)

1. 常時電源供給可能な第１バッテリ、常時電源供給可能な第２バッテリ、着脱可能な着脱バッテリ、のいずれかで動作し、自装置が異常状態であるか否かを出力する出力部と、
   他の処理部の動作監視を行う第１制御部と、
   前記第１制御部の動作異常を検出する監視部及び第２制御部と、を備え、
   前記第１制御部は、前記第１バッテリまたは前記着脱バッテリで動作し、前記監視部及び前記第２制御部の動作監視を行い、動作異常を検出した場合に前記出力部に異常状態の出力を行わせ、
   前記監視部は、前記第２バッテリまたは前記着脱バッテリで動作し、前記第１制御部の動作監視を行い、動作異常を検出した場合に前記出力部に異常状態の出力を行わせ、
   前記第２制御部は、前記着脱バッテリで動作し、前記第１制御部の動作監視を行い、動作異常を検出した場合に前記出力部に異常状態の出力を行わせる、医療機器。
2. 前記第１制御部は、前記着脱バッテリが使用可能な場合には、前記第１バッテリに代わって前記着脱バッテリで動作する、ことを特徴とする請求項１に記載の医療機器。
3. 前記第１制御部及び前記監視部の少なくとも一方は、他方からの定期的な生存信号を受信しなかった場合に当該他方が動作異常であると判定する、請求項１または請求項２に記載の医療機器。
4. 前記第１制御部は、前記第２制御部に応答依頼情報を送信し、前記第２制御部から前記応答依頼情報に対応する適切な応答情報を所定のタイミングで受信しなかった場合、前記第２制御部が動作異常であると判定する、請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の医療機器。

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