JP7222616B2 - センサ、および生体情報監視システム - Google Patents

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Description

本発明は、被検者に装着されて当該被検者の生体情報を取得するセンサ、および当該センサを用いて当該生体情報を監視するシステムに関する。
特許文献１は、無線テレメータとセントラルモニタを含む患者監視システムを開示している。セントラルモニタは、ナースステーションなどに設置されて複数の患者の生体情報を集中管理するための装置である。各患者には、生体情報を取得するセンサが装着されている。無線テレメータは、当該センサを通じて取得された生体情報を、無線通信を介してセントラルモニタへ送信する。セントラルモニタは、受信した生体情報に対して所定の解析処理や表示処理を実行する。
特開２００５－１７７３４２号公報
特許文献１に記載されたシステムは、セントラルモニタによる複数の患者の常時集中監視を前提としている。このようなシステムは大規模になる傾向があり、導入が容易でない場合がある。他方、各患者に装着されたセンサ自身に生体情報の解析機能や無線送信機能を実装したいという要望がある。この場合、センサを駆動する電力源として小型の電池などが使用されるので、無線送信に伴う電力消費を無視できなくなる。
本発明の目的は、電力消費を抑制可能かつ導入が容易な生体情報監視システムを提供することである。
上記の目的を達成するための一態様は、被検者に装着されるセンサであって、
前記被検者の生体情報を取得し、イベントの発生を検出するプロセッサと、
通信ネットワークを介して遠隔装置と通信が可能な通信インターフェースと、
前記プロセッサが前記イベントの発生を検出すると、前記遠隔装置への前記生体情報の送信に必要な第一電力を前記通信インターフェースに供給する給電部と、
を備えており、
前記イベントの発生が検出されていない場合、前記給電部は前記通信インターフェースへ前記第一電力よりも低い第二電力を供給する。
上記の目的を達成するための別態様は、生体情報監視システムであって、
被検者に装着されるセンサと、
遠隔装置と、
を備えており、
前記センサは、
前記被検者の生体情報を取得し、イベントの発生を検出するプロセッサと、
通信ネットワークを介して遠隔装置と通信が可能な通信インターフェースと、
前記プロセッサが前記イベントの発生を検出すると、前記遠隔装置への前記生体情報の送信に必要な第一電力を前記通信インターフェースに供給する給電部と、
を備えており、
前記イベントの発生が検出されていない場合、前記給電部は前記通信インターフェースへ前記第一電力よりも低い第二電力を供給する。
上記のような構成によれば、所定のイベントの発生が検出されていない場合、センサにおいて取得された被検者の生体情報は、遠隔装置へ送信されない。イベントの発生が検出されていない場合に給電部から通信インターフェースへ供給される電力は、生体情報の送信に必要とされる電力よりも低く設定される。したがって、センサに生体情報の解析機能や無線通信機能を実装しても電力消費を抑制でき、より長い期間にわたって監視環境を提供できる。
他方、遠隔装置の側においては、イベントの発生に基づいて特定の被検者からの生体情報が受信される。複数の被検者の生体情報を常時集中監視する必要がないので、携帯情報端末のような遠隔装置を用いた柔軟な遠隔監視を実現できる。また、複数の被検者の常時集中監視を前提としたセントラルモニタと比較すると、生体情報監視システムの導入を容易にできる。
一実施形態に係るセンサの機能構成を示している。 上記センサの動作を示している。 上記センサを含む生体情報監視システムの動作の一例を示している。 上記センサを含む生体情報監視システムの動作の別例を示している。 上記センサを含む生体情報監視システムの動作の別例を示している。
添付の図面を参照しつつ、実施形態の例を以下詳細に説明する。各図面においては、説明対象の各要素を認識可能な大きさとするために縮尺を適宜変更している。
図１は、一実施形態に係るセンサ１の機能構成を示している。センサ１は、被検者Ｓの身体に装着されて当該被検者Ｓの生体情報を取得する装置である。生体情報としては、心電図、脈拍、脳波、非観血動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）、体温、血圧、呼吸気における二酸化炭素濃度または分圧などの生体パラメータ値のある時点における値や、当該生体パラメータ値の経時変化が例示されうる。
被検者Ｓには少なくとも一つのセンサ１が装着される。各センサ１は、例示した生体パラメータの少なくとも一つを取得可能な構成を有する。例えば、心電図や脳波を取得するためのセンサは、適宜の身体部分に装着されて当該部分の生体電位を検出するための複数の電極を備える。脈拍やＳｐＯ２を取得するためのセンサは、指先や耳朶に装着されて当該部位の吸光度を検出するための発光素子と受光素子を備える。
センサ１は、入力インターフェース１１、プロセッサ１２、給電部１３、通信インターフェース１４、およびバス１５を備えている。バス１５は、入力インターフェース１１、プロセッサ１２、給電部１３、および通信インターフェース１４の間で信号やデータのやり取り、ならびに電力の供給を可能にするように、これらの要素を相互に接続している。
検出対象である生体パラメータの状態に対応する信号が、入力インターフェース１１に入力される。入力インターフェース１１は、入力された信号を、プロセッサ１２が後述する処理を実行可能なデータに変換する適宜の回路構成を備えている。
プロセッサ１２は、入力インターフェース１１を通じて入力されたデータに基づいて、被検者Ｓの生体情報を取得する。プロセッサ１２は、取得した生体情報を解析し、被検者Ｓが正常な状態にあるかを判定する機能も有している。例えば、取得した心電図情報に基づいて、被検者Ｓの心臓の動きが正常であるかを判定できる。あるいは、取得した血圧情報に基づいて、被検者Ｓの血圧が正常であるかを判定できる。
給電部１３は、バス１５を介して入力インターフェース１１、プロセッサ１２、および通信インターフェース１４に電力を供給可能に構成されている。給電部１３は、一次電池や二次電池などにより実現されうる。
通信インターフェース１４は、通信ネットワークＮを介して遠隔装置２と無線通信が可能な構成を備えている。通信インターフェース１４は、少なくともプロセッサ１２により取得された生体情報を遠隔装置２へ無線送信可能な送信回路を備えている。遠隔装置２は、センサ１から受信した生体情報を可視化する表示部を備えている。また、通信インターフェース１４は、少なくとも後述する問合せ信号を遠隔装置２から無線受信可能な受信回路を備えている。
通信ネットワークＮは、Bluetooth（登録商標）やＮＦＣ（Near Field Communication）などの規格に基づく通信を可能にするＰＡＮ（Personal Area Network）、ＷｉＦｉなどの規格に基づく通信を可能にするＬＡＮ（Local Area Network）、ＬＴＥ（Long Term Evolution）やＬＰＷＡ（Low Power Wide Area）などの規格に基づく通信を可能にするＷＡＮ（Wide Area Network）の少なくとも一つを含みうる。したがって、通信インターフェース１４と遠隔装置２の各々は、無線通信に使用される規格に準拠した送信回路と受信回路を備える。
図２は、上記のように構成されたセンサ１の動作を示している。センサ１が起動されると、給電部１３から入力インターフェース１１、プロセッサ１２、および通信インターフェース１４へ通常電力の供給が開始される（ＳＴＥＰ１）。入力インターフェース１１へは、入力された信号をプロセッサ１２による処理が可能なデータに変換する回路の動作に必要とされる電力が供給される。プロセッサ１２へは、生体情報の取得処理および解析処理に必要な電力が供給される。プロセッサ１２は、当該電力の供給を受けて生体情報の取得処理および解析処理を実行する（ＳＴＥＰ２）。
通信インターフェース１４へは、遠隔装置２への生体情報の送信に必要な送信電力よりも低い電力が供給される。より具体的には、受信回路に遠隔装置２から送信される信号を受信可能にする待機電力が供給される。送信電力は、第一電力の一例である。待機電力は、第二電力の一例である。
プロセッサ１２は、所定のイベントが発生したかを判断する（ＳＴＥＰ３）。イベントが発生していないと判断された場合（ＳＴＥＰ３においてＮ）、処理はＳＴＥＰ２へ戻り、プロセッサ１２による生体情報の取得が継続される。すなわち、イベントの発生が検出されていない場合、取得された生体情報の遠隔装置２への送信はなされない。
所定のイベントが発生したと判断された場合（ＳＴＥＰ３においてＹ）、プロセッサ１２は、送信回路による生体情報の送信に必要な送信電力を給電部１３に通信インターフェース１４へ供給させる（ＳＴＥＰ４）。通信インターフェース１４は、送信電力の供給を受けて生体情報を遠隔装置２へ送信する（ＳＴＥＰ５）。
生体情報の送信が終了すると、処理はＳＴＥＰ１に戻り、給電部１３から通信インターフェース１４へ供給される電力は、送信電力から待機電力へ戻る。
上記のように構成されたセンサ１と遠隔装置２は、生体情報監視システムを構成する。図３は、そのような生体情報監視システムの動作の一例を示している。本例においては、第一患者Ｐ１の生体情報と第二患者Ｐ２の生体情報が、遠隔装置２によって監視されている。第一患者Ｐ１と第二患者Ｐ２の各々は、被検者の一例である。
第一患者Ｐ１にはセンサ１Ａが装着されている。センサ１Ａは、前述したセンサ１と同一の構成と機能を有している。第二患者Ｐ２にはセンサ１Ｂが装着されている。センサ１Ｂは、前述したセンサ１と同一の構成と機能を有している。図示された例においては、各患者に一つのセンサが装着されているが、各患者に複数種のセンサが装着されてもよい。また、患者ごとに装着されるセンサの数と種別が異なっていてもよい。
遠隔装置２は、医療従事者などの監視者Ｐ０による目視が可能な場所に配置されている。本例においては、遠隔装置２は、監視者Ｐ０により携帯可能な装置である。そのような装置としては、スマートフォンやタブレット端末などの携帯情報端末が例示されうる。
なお、センサは、通信ネットワークＮに直接接続が可能な構成とされてもよいし、中継装置Ｒを介して通信ネットワークＮに接続が可能な構成とされてもよい。図示された例においては、センサ１Ａは、ＬＴＥやＬＰＷＡなどの規格に基づいて通信ネットワークＮに直接接続が可能とされている。センサ１Ｂは、中継装置Ｒを介して通信ネットワークＮに接続可能とされている。例えば、センサ１Ｂと中継装置Ｒの間の無線通信は、Bluetooth（登録商標）などの規格に基づいてなされうる。中継装置Ｒと遠隔装置２の間の無線通信は、ＬＴＥやＬＰＷＡなどの規格に基づいてなされうる。
図示の例においては、センサ１Ａのプロセッサ１２によって、第一患者Ｐ１から取得した生体情報の異常状態が検出されている。生体情報の異常状態の例を以下に列挙するが、異常状態はこれらに限定されるものではない。
・心拍数の正常値範囲からの逸脱
・心室細動や心室頻拍などを示す心電図波形異常
・てんかんなどを示す脳波異常
・血圧の正常値範囲からの逸脱
・体温の正常値範囲からの逸脱
・ＳｐＯ２の正常値範囲からの逸脱
・呼吸気における二酸化炭素濃度または分圧の正常値範囲からの逸脱
・気道の狭窄などを示す呼吸気波形異常
・センサの装着位置からのずれや脱落、故障やノイズ混入に起因しうる波形異常
生体情報の異常状態の検出は、前述したイベントの一例である。したがって、センサ１Ａにおいては、給電部１３から通信インターフェース１４へ送信電力が供給される。これにより、通信インターフェース１４は、プロセッサ１２により取得された生体情報Ｖ１を遠隔装置２へ送信する。
遠隔装置２は、センサ１Ａから送信された生体情報Ｖ１を受信する。生体情報Ｖ１は、遠隔装置２の表示部に可視化される。監視者Ｐ０は、表示部を通じて第一患者Ｐ１の生体情報の異常状態を認識し、必要な措置を行なう。
他方、センサ１Ｂのプロセッサ１２は、第二患者Ｐ２から取得した生体情報の異常状態を検出していない。したがって、センサ１Ｂにおいては、給電部１３から通信インターフェース１４へ待機電力が供給されている。よって、第二患者Ｐ２の生体情報は、センサ１Ｂから遠隔装置２へ送信されない。センサ１Ｂのプロセッサ１２によって第二患者Ｐ２から取得した生体情報の異常状態が検出されると、図３に破線で示されるように、センサ１Ｂから中継装置Ｒを介して遠隔装置２へ生体情報Ｖ２が送信される。
図４は、生体情報監視システムの動作の別例を示している。本例は、監視者Ｐ０が第一患者Ｐ１の生体情報の遠隔確認を希望する場合を示している。
監視者Ｐ０は、遠隔装置２に所定の操作を入力し、第一患者Ｐ１に装着されたセンサ１Ａへ問合せ信号Ｑ１を送信する。センサ１Ａの通信インターフェース１４において問合せ信号Ｑ１が受信されると、給電部１３から通信インターフェース１４へ通常電力が供給される。すなわち、通信インターフェース１４による遠隔装置２からの問合せの受信は、前述したイベントの一例である。
これにより、通信インターフェース１４は、プロセッサ１２により取得された生体情報Ｖ１を遠隔装置２へ送信する。遠隔装置２は、センサ１Ａから送信された生体情報Ｖ１を受信する。生体情報Ｖ１は、遠隔装置２の表示部に可視化される。監視者Ｐ０は、表示部を通じて第一患者Ｐ１の生体情報を遠隔確認できる。
他方、第二患者Ｐ２に装着されたセンサ１Ｂの通信インターフェース１４は、遠隔装置２からの問合せを受信していない。したがって、センサ１Ｂにおいては、給電部１３から通信インターフェース１４へ待機電力が供給されている。よって、第二患者Ｐ２の生体情報は、センサ１Ｂから遠隔装置２へ送信されない。
図４に破線で示されるように、続いて監視者Ｐ０が遠隔装置２からセンサ１Ｂへ問合せ信号Ｑ２を送信し、問合せ信号Ｑ２がセンサ１Ｂの通信インターフェース１４によって受信されると、給電部１３から通信インターフェース１４に供給される電力は、待機電力から送信電力に切り替えられる。これにより、センサ１Ｂから遠隔装置２へ生体情報Ｖ２が送信される。この間、第一患者Ｐ１に装着されたセンサ１Ａにおいては、給電部１３から通信インターフェース１４に供給される電力は、送信電力から待機電力に切り替えられる。したがって、第一患者Ｐ１の生体情報は、センサ１Ａから遠隔装置２へ送信されない。
図５は、生体情報監視システムの動作の別例を示している。本例においては、センサ１Ａに加えて動きセンサ３が第一患者Ｐ１に装着されている。同様に、センサ１Ｂに加えて動きセンサ３が第二患者Ｐ２に装着されている。動きセンサ３は、装着対象の動きを検出するセンサであり、加速度センサやジャイロセンサなどによって実現されうる。動きセンサ３は、センサ１Ａ（１Ｂ）に内蔵されてもよい。
図１に示されるように、動きセンサ３は、被検者Ｓに装着されて被検者Ｓの体動に対応する信号Ｍを出力するように構成されている。信号Ｍは、入力インターフェース１１に入力される。この場合、入力インターフェース１１は、信号Ｍをプロセッサ１２が処理可能なデータに変換するための適宜の回路構成を備える。プロセッサ１２は、信号Ｍに対応するデータに基づいて、被検者Ｓの動作が正常であるかを判定するように構成される。
図５に示される例においては、第二患者Ｐ２に装着された動きセンサ３によって、第二患者Ｐ２の異常動作が検出されている。異常動作の例としては、睡眠時間における異常覚醒や徘徊が挙げられる。被検者の異常動作の検出は、前述したイベントの一例である。したがって、センサ１Ｂにおいては、給電部１３から通信インターフェース１４へ送信電力が供給される。これにより、通信インターフェース１４は、プロセッサ１２により取得された生体情報Ｖ２を遠隔装置２へ送信する。
遠隔装置２は、センサ１Ｂから送信された生体情報Ｖ２を受信する。生体情報Ｖ２は、遠隔装置２の表示部に可視化される。監視者Ｐ０は、表示部を通じて第二患者Ｐ２の異常動作を認識し、必要な措置を行なう。
他方、センサ１Ａのプロセッサ１２は、第一患者Ｐ１の異常動作を検出していない。したがって、センサ１Ａにおいては、給電部１３から通信インターフェース１４へ待機電力が供給されている。よって、第一患者Ｐ１の生体情報は、センサ１Ａから遠隔装置２へ送信されない。センサ１Ａのプロセッサ１２によって第二患者Ｐ２から取得した生体情報の異常状態が検出されると、図５に破線で示されるように、センサ１Ａから遠隔装置２へ生体情報Ｖ１が送信される。
これまで説明したように、所定のイベントの発生が検出されていない場合、センサ１において取得された被検者Ｓの生体情報は、遠隔装置２へ送信されない。イベントの発生が検出されていない場合に給電部１３から通信インターフェース１４へ供給される電力は、生体情報の送信に必要とされる電力よりも低く設定される。したがって、センサ１に生体情報の解析機能や無線通信機能を実装しても電力消費を抑制でき、より長い期間にわたって監視環境を提供できる。
他方、遠隔装置２の側においては、イベントの発生に基づいて特定の被検者Ｓからの生体情報が受信される。複数の被検者の生体情報を常時集中監視する必要がないので、携帯情報端末のような遠隔装置２を用いた柔軟な遠隔監視を実現できる。また、複数の被検者の常時集中監視を前提としたセントラルモニタと比較すると、生体情報監視システムの導入を容易にできる。
なお、上記のようなプロセッサ１２の機能は、メモリと協働して動作する汎用マイクロプロセッサによって実現されてもよいし、マイクロコンピュータ、ＡＳＩＣ、ＦＰＧＡなどの専用集積回路によって実現されてもよい。
上記の実施形態は、本発明の理解を容易にするための例示にすぎない。上記の実施形態に係る構成は、本発明の趣旨を逸脱しなければ、適宜に変更・改良されうる。
図４に示される例においては、監視者Ｐ０が自発的に遠隔装置２から問合せ信号を送信することによって処理が開始されている。しかしながら、監視者Ｐ０は、図３や図５に示されるようなセンサ側からの生体情報の送信に応答して遠隔装置２から問合せ信号を送信してもよい。例えば、センサからの生体情報の送信が一時的であった場合、監視者Ｐ０は、当該送信の原因を確認するために遠隔装置２から生体情報の再送信を要求してもよい。再送信された生体情報は、遠隔装置２の表示部を通じて監視者Ｐ０による目視診断に供されてもよいし、所定の期間、遠隔装置２に内蔵されたプロセッサによりセンサ１のプロセッサ１２と同等の分析処理に供されてもよい。後者の場合、生体情報の分析が二重に行なわれることにより、判断の精度が向上されうる。
図４に示されるような遠隔装置２からの問合せに対してセンサ１が応答する機能が不要であれば、通信インターフェース１４において受信回路を省略できる。この場合、イベントの発生が検出されていない場合に給電部１３から通信インターフェース１４に供給される通常電力は、送信回路の待機状態維持に最低限必要な電力とされうる。当該電力はゼロでもよい。
１：センサ、１２：プロセッサ、１３：給電部、１４：通信インターフェース、２：遠隔装置、３：動きセンサ、Ｎ：通信ネットワーク、Ｓ：被検者

Claims (5)

  1. 被検者に装着されるセンサであって、
    前記被検者の生体情報を取得し、イベントの発生を検出するプロセッサと、
    通信ネットワークを介して遠隔装置と無線通信が可能な通信インターフェースと、
    前記プロセッサが前記イベントの発生を検出すると、前記遠隔装置への前記生体情報の送信に必要な第一電力を前記通信インターフェースに供給する給電部と、
    を備えており、
    前記イベントの発生が検出されていない場合、前記生体情報の取得が継続され、前記給電部は、前記第一電力よりも低い前記生体情報の送信待機状態を維持するための第二電力を前記通信インターフェースへ供給し、
    前記イベントは、前記通信インターフェースによる前記遠隔装置からの問合せの受信である、
    センサ。
  2. 被検者に装着されるセンサであって、
    前記被検者の生体情報を取得し、イベントの発生を検出するプロセッサと、
    通信ネットワークを介して遠隔装置と無線通信が可能な通信インターフェースと、
    前記プロセッサが前記イベントの発生を検出すると、前記遠隔装置への前記生体情報の送信に必要な第一電力を前記通信インターフェースに供給する給電部と、
    を備えており、
    前記イベントの発生が検出されていない場合、前記生体情報の取得が継続され、前記給電部は、前記第一電力よりも低い前記生体情報の送信待機状態を維持するための第二電力を前記通信インターフェースへ供給し、
    前記通信インターフェースは、前記被検者に装着された動きセンサと通信可能であり、 前記イベントは、前記動きセンサによる当該被検者の異常動作の検出である、
    センサ。
  3. 被検者に装着されるセンサと、
    遠隔装置と、
    を備えており、
    前記センサは、
    前記被検者の生体情報を取得し、イベントの発生を検出するプロセッサと、
    通信ネットワークを介して遠隔装置と通信が可能な通信インターフェースと、
    前記プロセッサが前記イベントの発生を検出すると、前記遠隔装置への前記生体情報の送信に必要な第一電力を前記通信インターフェースに供給する給電部と、
    を備えており、
    前記イベントの発生が検出されていない場合、前記生体情報の取得が継続され、前記給電部は、前記第一電力よりも低い前記生体情報の送信待機状態を維持するための第二電力を前記通信インターフェースへ供給し、
    前記イベントは、前記通信インターフェースによる前記遠隔装置からの問合せの受信である、
    生体情報監視システム。
  4. 被検者に装着されるセンサと、
    遠隔装置と、
    を備えており、
    前記センサは、
    前記被検者の生体情報を取得し、イベントの発生を検出するプロセッサと、
    通信ネットワークを介して遠隔装置と通信が可能な通信インターフェースと、
    前記プロセッサが前記イベントの発生を検出すると、前記遠隔装置への前記生体情報の送信に必要な第一電力を前記通信インターフェースに供給する給電部と、
    を備えており、
    前記イベントの発生が検出されていない場合、前記生体情報の取得が継続され、前記給電部は、前記第一電力よりも低い前記生体情報の送信待機状態を維持するための第二電力を前記通信インターフェースへ供給し、
    前記通信インターフェースは、前記被検者に装着された動きセンサと通信可能であり、 前記イベントは、前記動きセンサによる当該被検者の異常動作の検出である、
    生体情報監視システム。
  5. 前記遠隔装置は、携帯型の装置である、
    請求項３または４に記載の生体情報監視システム。
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