JP6856803B1

JP6856803B1 - 生体モニタリングシステム

Info

Publication number: JP6856803B1
Application number: JP2020082628A
Authority: JP
Inventors: 晋一森田; 稔泰田中; 山口　雅彦; 雅彦山口
Original assignee: マイクロウェーブファクトリー株式会社; コーンズテクノロジー株式会社
Priority date: 2020-05-08
Filing date: 2020-05-08
Publication date: 2021-04-14
Anticipated expiration: 2040-05-08
Also published as: JP2021176430A

Abstract

【課題】患者の体調変化を安定的にモニタリングでき、さらに患者に対する負担を軽減することが可能な生体モニタリングシステムを提供すること。【解決手段】患者の生体情報を送信可能な生体モニタリングシステムにおいて、患者の体に装着されるチェストピースを備え、前記チェストピースには、患者の生体情報を集音可能な集音手段と、前記生体情報の明瞭度を向上可能なフィルタ手段と、前記生体情報の音量を調節可能な音量調節手段と、前記集音手段によって取得した生体情報を記録可能な第１記録手段と、前記生体情報を送信可能な第１通信手段と、が設けられていることを特徴とする。【選択図】図１

Description

本発明は、患者が体に取り付けることにより、バイタルサインや心音、呼吸音などの生体活動指標を取得し、ネットワークを介した医療従事者によるオンラインまたはオフラインによる遠隔診療が可能な、生体モニタリングシステムに関するものである。

特許文献１には、チェストピースを本体に取り付けて、測定した患者の心音や呼吸音をデジタルデータとして記録し、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）などの近距離ネットワークを介して患者の身近にある端末(パーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット端末など)に転送するデジタル聴診器と、さらにこのデジタルデータを、外部ネットワークを介して遠隔の医療従事者に提供することでオンラインまたはオフラインによる診療を受診するための遠隔診療システムが示されている。

特許第６５８２２６１号公報

特許文献１に示されるデジタル聴診器では、測定に際し、毎回チェストピースを聴診器本体に取り付ける操作が必要であり、なおかつその手順も煩雑であるため、患者が急激に体調悪化を起こした際の即応性に欠けるという問題がある。

また、デジタル聴診器本体の大きさや重量が、患者の体にチェストピースを取り付けたまま常時生体活動指標を監視するという常時生体モニタリングへの利用を妨げている。特許文献１の図１０、図１１ではベルト状の保持手段Ｈによりデジタル聴診器本体を患者の体に巻き付けて固定する方法が図示されているが、この方法では、デジタル聴診器本体の大きさや重量により、患者の体の動揺に伴い、チェストピースが本来測定のために接触していなければならない体の測定点からずれてしまうという問題が容易に想定される。

さらに、デジタル聴診器本体の大きさや厚みがかなりあるため、保持手段Ｈで患者の体に固定していることで、逆に寝返りを打った際に患者の体に傷を負わせてしまう危険性がある。

そこで、本発明は上記問題点に鑑み、患者の体調変化を安定的にモニタリングでき、さらに患者に対する負担を軽減することが可能な生体モニタリングシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る生体モニタリングシステムは、患者の測定部位に直接接触するチェストピースに、集音手段、フィルタ手段、音量調節手段、記録手段、通信手段を実装することを特徴とする。

本発明によれば、デジタル聴診器本体がなくとも患者の生体活動指標を取得可能であり、即応性、常時生体モニタリング、患者の測定箇所へ長時間取り付けた状態を維持した際の安定性、安全性を向上させるという効果を持つ。

また、本発明によれば、チェストピースに近距離ネットワークを介した通信機能を備えることで、患者の身近にある端末(パーソナルコンピューター、スマートフォン、タブレット端末など)に測定データを無線伝送することが可能であり、さらに外部ネットワークを介して患者の生体活動指標データを遠隔の医療従事者へ送ることで、対面診療が困難な場合であっても、オンラインまたはオフライン診療を受診することが可能という効果も何ら変化なく維持する。

また、本発明の好ましい実施の形態では、患者の生体活動指標の測定に際し、特に心音や呼吸音などを集音する場合、それぞれの周波数や外部周囲雑音などに応じてフィルタ手段の動作を制御するパラメータ(フィルタの種類と特性、カットオフ周波数、デジタルフィルタの段数など)を、患者の身近にある端末から近距離ネットワークを介して設定可能であることを特徴とする。

このような構成とすることで、チェストピースでフィルタ手段の複雑な設定や操作を行うためのスイッチ部や表示部が不要となり、チェストピースの大型化を抑制できるという効果を持つ。

また、本発明の好ましい実施の形態では、患者の生体活動指標の測定に際し、特に心音や呼吸音などを集音する場合、それぞれの特徴音や外部周囲雑音などに応じた音量調整手段の制御を、患者の身近にある端末から近距離ネットワークを介して設定可能であることを特徴とする。

このような構成とすることで、チェストピースで音量調整手段の設定や操作を行うためのスイッチ部や表示部が不要となり、チェストピースの大型化を抑制できるという効果を持つ。

また、本発明の好ましい実施の形態では、チェストピースの電源スイッチを上面に設けたタクタイルスイッチ類としたことを特徴とする。

このような構成とすることで、チェストピースを患者が体に装着する際に、電源スイッチを指などが引っ掛かる機会が多い円周部ではなく上面に設けることで、誤って電源スイッチに触れて電源が入ってしまうような誤動作を防止できるという効果を持つ。
さらに、上記電源スイッチは、チェストピースの取り付け位置によって患者が電源スイッチのオン／オフ状態を直接視認できない場合でも、指先の感覚だけでオン／オフ状態を確認できるという効果も同時に備える。

また、本発明の好ましい実施の形態では、固定部はチェストピースから取り外し可能な構造であることを特徴とする。

このような構成とすることで、患者がチェストピースを体に固定取り付けするための手段として、吸盤以外に両面テープ、シート、ジェルなどを選択することが可能となる。

また、本発明の好ましい実施の形態では、常時生体モニタリングで定期的に測定し続けたデータの中から、患者の身近にある端末に表示される情報に基づき、患者がチェストピースから端末に近距離ネットワークを介して転送するデータを選択可能である。同時に、これらの測定済みデータのすべてを、ＵＳＢケーブルなどの有線接続を介して端末に一括ダウンロードすることも可能であるという特徴を持つ。

このような構成とすることで、チェストピースにおいて近距離ネットワークによる通信に必要な電力エネルギーを必要最小限に抑えることが可能である。ただし、常時生体モニタリングという使用用途では、生体活動指標の変化や特異点をある程度長期的な時系列データから抽出する必要がある。したがって、患者が端末へ近距離ネットワークを介して転送しなかったデータは、定期的にチェストピースと端末間をＵＳＢケーブルなどの有線接続を介してダウンロードすることが推奨される。および、このように定期的に有線接続を行うことで、チェストピースの内部バッテリーが充電され、緊急時にバッテリー切れなどにより使用できないという事態を回避できる。内部バッテリー方式を用いることで、電池交換などの手間が省けるほか、万一内部バッテリーが切れた状態でも端末と有線接続することにより緊急的に使用が可能になるという効果が得られる。

本発明によれば、患者の測定部位にチェストピースを装着したまま、患者が通常の生活や寝返りなどを打つことに支障を与えず、常時生体活動指標の測定が可能で、必要に応じて遠隔地の医療従事者とオンラインまたはオフライン診療を受診可能な生体モニタリングシステムを提供することが可能である。

本発明の実施の形態に係るチェストピースの外観図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は上面図、（ｃ）は側方図、（ｄ）は下方図である。本発明の実施の形態に係る生体モニタリングシステムおよび遠隔診療システムの模式図である。本発明の実施の形態に係るチェストピースと患者側の端末の機能ブロック図である。本発明の実施の形態に係るチェストピースのフィルタ手段、音量調節手段、および測定に関わる設定をアシストするための患者側の端末画面表示の一例である。本発明の実施の形態に係るチェストピースと患者側の端末を有線接続して常時生体モニタリングの測定データをダウンロードするのと同時にチェストピースの内部バッテリーを充電する実施態様を示す図である。

以下、図１〜図５を用いて、本発明の実施の形態に係る生体モニタリングシステムおよび遠隔診療システムについて説明する。
なお、以下に示す実施の形態は本発明の一例であり、本発明を以下の実施の形態に限定するものではない。

例えば、本実施の形態では生体モニタリングシステムおよび遠隔診療システムの構成、動作などについて説明するが、同様の構成の方法、装置、コンピュータープログラム、記憶媒体なども、同様の作用効果を奏することができる。また、プログラムは記憶媒体に記憶させてもよい。この記憶媒体を用いれば、例えばコンピューターに前記プログラムをインストールすることができる。ここで、前記プログラムを記憶した記憶媒体は、例えばＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、Ｂｌｕ−ｒａｙ（登録商標）ＲＯＭなどの一過性記憶媒体、またはＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリなどの書き換え可能な記憶媒体であってもよい。

例えば、チェストピースにはマイクロプロセッサまたはＦＰＧＡ、およびオペレーティングシステムとミッションプラグラムを搭載したＲＯＭ・ＲＡＭ記憶装置、観測データを記録する記録媒体、内部バッテリーを備える。ここで、ＲＯＭ・ＲＡＭ記憶装置は端末から無線または有線を介した指示で書き換え可能な構成とし、ミッションプログラムがバージョンアップした場合などにこれをアップデートできる。ただし、これは構成の一例であり、これに限定するものではない。

図１はチェストピースＡの外観と概要を示す図であり、（ａ）には斜視図が、（ｂ）には上面図が、（ｃ）には側方図が、（ｄ）には下方図が図示されている。図１において１１は電源スイッチ部、１２は円周部、１３は固定部、１４ａ〜１４ｂは接続端子である。

図２は本生体モニタリングシステムおよび遠隔診療システムの運用模式図であり、図２においてＢは患者、Ｃは第１の端末、２１はイヤホンである。

図３はチェストピースＡと第１の端末Ｃそれぞれの機能ブロック図であり、図３のチェストピースＡにおいて１０１は集音手段、１０２はフィルタ手段、１０３は音量調節手段、１０４は第１記録手段、１０５は第１通信手段である。また、第１の端末Ｃにおいて２０１はチェストピース制御手段、２０２は第２記録手段、２０３はデータ解析手段、２０４は表示手段、２０５は第２通信手段である。また第２の端末Ｄは遠隔の医療従事者の元にある端末である。
第１通信手段１０５と第２通信手段２０５は近距離ネットワークＥを介して無線接続されているか、ＵＳＢを通じて有線接続されている。さらに、第２通信手段２０５は外部ネットワークＦを介して遠隔の医療従事者の元にある第２の端末Ｄに接続されている。

患者Ｂは測定に際し、あらかじめ医療従事者から指示を受けている箇所、もしくは外部ネットワークＦを介して遠隔診療を受けている際は実際に医療従事者から指示を受けた箇所、または医療従事者の指示・指導に基づき第１の端末Ｃの表示手段２０４に表示されている箇所にチェストピースＡを固定する。

チェストピースＡを固定する方法は、固定部１３として吸盤、両面テープ、シート、ハードジェルなどの中から患者Ｂの要望、体への負担を考慮して選択してもよい。図１（ｃ）及び（ｄ）では固定部１３の例として吸盤を示している。

なお、チェストピースＡを固定する際、もっとも指の取っ掛かりが良いと思われる円周部１２を用いて固定操作を行うことを想定し、この周囲にはチェストピースＡの誤作動の原因となるような電源スイッチ部１１を配置していないため、患者Ｂの心的ストレスにも配慮している。

次に、電源スイッチ部１１を押下することによりチェストピースＡが動作を開始する。この際、チェストピースＡの取り付け位置においては、電源スイッチ部１１やチェストピースＡそのものが視認できない場合が考えられる。もし、そのときに家族などがおらず、患者Ｂ自身がどうしても電源スイッチ１１の操作をしなければならない状態を考え、仮に電源スイッチ部１１やチェストピースＡそのものが視認できない場合でも、指先のクリック感で感覚的に電源スイッチ部１１の位置と電源オン／オフ操作を認識できるタクテイルタイプを電源スイッチ部１１に採用することにより、患者Ｂの心的ストレスに配慮している。

チェストピースＡが動作開始すると、第１通信手段１０５は第１の端末Ｃの第２通信手段２０５との間で近距離ネットワークＥを介して第１の端末Ｃのチェストピース制御手段２０１からの制御やコマンドを受け付ける状態になる。
また、第１の端末Ｃとの接続がなく、また測定に関する指示がなくとも、前回の相互接続の際に第１の端末Ｃを用いて設定した測定動作をチェストピースＡが記憶し、その処理をバックグラウンドで実行するという運用も可能である。

以降では、初期状態にあるチェストピースＡに対して第１の端末Ｃから測定パラメータ等を設定して生体活動指標を測定・記録し、第１の端末Ｃおよび遠隔の医療従事者の元にある第２の端末Ｄへ転送するまでの手順を説明する。

チェストピースＡは集音手段１０１により、生体活動指標、特に心音や呼吸音を取得する。このとき患者Ｂは第１の端末Ｃへの表示だけでなく、イヤホン２１を介して実際の取得音を聴くことができる。
このとき、心音やその異常、または呼吸音やその異常と雑音をより明瞭に聴きたい場合、第１の端末Ｃの画面操作にしたがいチェストピース制御手段２０１が近距離ネットワークＥを介してチェストピースＡのフィルタ手段１０２の特性を操作する。例えば、フィルタの形状や特性、ローパスフィルタやバンドパスフィルタのカットオフ周波数、デジタルＦＩＲ(有限インパルス応答)フィルタの特性などが挙げられる。
なお、これらのフィルタに関する専門知識がない患者Ｂでも簡便に選択可能なように、第１の端末Ｃには例えば「測定したい項目＋測定環境」のようないくつかの選択肢を組み合わせるだけで、最適なフィルタ特性を第１の端末Ｃの内部メモリ(図示せず)から呼び出し、それをチェストピースＡのフィルタ手段１０２に設定するように構成することも可能である。また、上記したフィルタ手段１０２に対する設定操作は、遠隔の医療従事者の元にある第２の端末Ｄでも設定操作できるように構成してもよく、第１の端末Ｃと第２の端末Ｄのいずれか一方のみで設定操作できるように構成してもよい。

また、患者Ｂが測定中の周囲の状況によっては、取得音の音量調整が必要な場合がある。この場合、第１の端末Ｃの画面操作にしたがいチェストピース制御手段２０１が音量操作に関するコマンドを近距離ネットワークＥを介してチェストピースＡの音量調節手段１０３に送信する。音量調節手段１０３はこのコマンドにしたがって取得音量のゲイン調整を行う。なお、上記した取得音の音量調整は、遠隔の医療従事者の元にある第２の端末Ｄでも調整操作できるように構成してもよく、第１の端末Ｃと第２の端末Ｄのいずれか一方のみで調整操作できるように構成してもよい。

なお、上記のフィルタ制御や音量調節は、第１の端末Ｃにより患者Ｂ自身が行うことも可能であるが、さらに外部ネットワークＦを介して遠隔の医療従事者によるオンラインまたはオフライン診療中は、医療従事者がその制御、設定を行うことも可能である。この取得音をデジタルデータとして医療従事者が保存することで、電子カルテとしての機能を果たす。

図４は患者Ｂが上記のフィルタ手段１０２と音量調節手段１０３の設定に際して第１の端末Ｃの表示手段２０４に表示される画面の一例である。図４に示すように、表示手段２０４にはチェストピースＡの動作状態(電源ＯＮ／ＯＦＦ)と内部バッテリーの残量、第１の端末Ｃとの通信確立状態なども表示される。また、チェストピースＡの電源がＯＮすると、第１の端末Ｃのタッチパネルの操作によって、チェストピースＡにおける生体情報（呼吸音や心音）の取得開始、取得停止、記録等の操作が可能となっている。

また、これまで患者Ｂが取得した測定データに対し、データ解析手段２０３は、その内部に統計的または時系列的な変化点や異常と判定されるデータを検出し、図４に示すように「デバイスからのメッセージ」という形で患者Ｂに対して注意喚起を行う手段を有している。さらにデータ解析手段２０３が、その異常判定レベルを患者Ｂや遠隔の医療従事者が、その患者Ｂの症例に応じて設定することが可能である。異常と判定される頻度が設定値を超えると、自動的に第１の端末Ｃが患者Ｂに対して警告(アラーム)を発し、同時に遠隔の医療従事者にその緊急度を連絡し、遠隔によるオンライン診療をリクエストするように設定することも可能である。

図５はチェストピースＡと第１の端末Ｃを接続端子１４ａ〜１４ｂを用いて有線接続した場合の概念図である。接続端子としてはＵＳＢ、Ｌｉｇｈｔｎｉｎｇ（登録商標）など主要なものを備えるが、この種類によって制限が加わるものではない。常時生体モニタリングシステムの使用使途と意義において、チェストピースＡは患者Ｂが第１の端末Ｃから、チェストピースＡと第１の端末Ｃが近距離ネットワークＥで接続状態にない状況下でも、バックグラウンドでの測定・記録を行っていることが好ましい。このとき、チェストピースＡの第１記録手段１０４に保存されている定期的な測定データを、患者Ｂは一度に第１の端末Ｃの第２記録手段２０２へダウンロードする必要がある。

図５において、第１の端末Ｃの表示手段２０４に常時生体モニタリングの表示の一例を示す。例えばこのように、ある一定期間（月間、週間、一日）のデータを統計的に分析して表示し、異常値が検出された日時とその頻度をハイライト表示するなどして患者Ｂが状態を把握するのをアシストする。

バックグラウンドのデータを無線の近距離ネットワークＥではなく有線でダウンロードするのは、有線の方がダウンロードスピードが速く、安定するためである。さらに、チェストピースＡを有線で第１の端末Ｃと接続することで、第１の端末Ｃから給電を受け、チェストピースＡの内部バッテリーを充電することができるというメリットがある。

このように、定期的にチェストピースＡと第１の端末Ｃを有線接続することにより、常時生体モニタリングに必要なバックグラウンドデータをダウンロードしながら、同時にチェストピースＡの内部バッテリーを充電することにより、無給電状態での動作時間を延伸することが可能である。汎用の電池を内部バッテリーとする場合には、その交換のためにチェストピースＡを外して取り付けなおす手間を要する。しかし本装置のように構成することで、チェストピースＡと第１の端末Ｃの有線による接続間隔を最適化すれば、チェストピースＡを一切患者Ｂの測定箇所から外すことなく、長期運用することも可能である。

Ａチェストピース
Ｂ患者
Ｃ第１の端末
Ｄ第２の端末
Ｅ近距離ネットワーク
Ｆ外部ネットワーク
１１電源スイッチ部
１２円周部
１３固定部
１４接続端子
２１イヤホン
１０１集音手段
１０２フィルタ手段
１０３音量調節手段
１０４第１記録手段
１０５第１通信手段
２０１チェストピース制御手段
２０２第２記録手段
２０３データ解析手段
２０４表示手段
２０５第２通信手段

Claims

患者の生体情報を送信可能な生体モニタリングシステムにおいて、
前記患者の体に装着されるチェストピースと、
前記チェストピースとワイヤレスによる通信が可能であるとともに、前記患者の操作により前記生体情報の取得開始、取得停止及び記録を行うことが可能な第１の端末と、
前記第１の端末から前記生体情報を受信可能であるとともに、医療従事者が遠隔から前記チェストピースを操作設定可能な第２の端末と、を備え、
前記チェストピースは、
前記生体情報を集音可能な集音手段と、前記生体情報の明瞭度を向上可能なフィルタ手段と、前記生体情報の音量を調節可能な音量調節手段と、前記集音手段によって所定期間継続して測定された生体情報を記録可能な第１記録手段と、前記生体情報を前記第１の端末へ送信可能な第１通信手段と、を有し、
前記第１の端末は、
前記第１通信手段から前記生体情報を受信可能な第２通信手段と、前記第２通信手段で受信した前記生体情報を記録可能な第２記録手段と、前記第２通信手段で受信した所定期間の前記生体情報を解析可能なデータ解析手段と、前記第２通信手段で受信した前記生体情報を表示出力可能な表示手段と、を有し、
前記チェストピースは、該チェストピースと前記第１の端末との通信状態が接続状態でない場合に、バックグラウンドで前記生体情報を前記第１記録手段に記録可能であり、
前記第１の端末が前記患者の前記生体情報をモニタリングし、該モニタリングの過程において前記生体情報を異常と判定した場合には、該第１の端末によって前記患者に警告を発するとともに、前記第２の端末によって医療従事者に異常情報が連絡される
ことを特徴とする生体モニタリングシステム。
前記表示手段は、
前記データ解析手段による解析結果に基づく情報及び前記医療従事者による指示に基づく情報を少なくとも表示可能である
ことを特徴とする請求項１に記載の生体モニタリングシステム。
前記表示手段は、
前記データ解析手段による解析結果に基づく情報として、所定の期間中において前記異常が検出された日時と、前記異常が検出された頻度を表示可能である
ことを特徴とする請求項２に記載の生体モニタリングシステム。
前記チェストピースは、前記第１の端末と有線接続可能な接続端子を備え、該接続端子を介して前記第１記録手段に記録された前記生体情報を前記第１の端末へダウンロード可能であるとともに、前記チェストピースのバッテリに充電することが可能である
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の生体モニタリングシステム。