JP7296671B2 - 生体モニタリングシステム及びそのプログラム - Google Patents
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Description
本発明は、無線通信を利用した生体モニタリングシステムに係り、特に、安価な生体装着器を用いて生体データにおける１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を遠隔分析できる生体モニタリングシステム及びそのプログラムに関する。
［従来の技術］
従来の生体データをモニタする装置では、生体データを取得する装置が複雑になり、それらを安価に構成することができず、モニタリングシステム全体のコストアップとなっていた。
従来の生体データをモニタする装置では、生体データを取得する装置が複雑になり、それらを安価に構成することができず、モニタリングシステム全体のコストアップとなっていた。
［関連技術］
尚、関連する先行技術文献として、特開平０４－０２８３４５号公報「生体モニタ装置」（特許文献１）、特開平０５－０９５９１４号公報「生体情報処理装置とそのモニタ装置」（特許文献２）、特開２００４－１２１３６０号公報「生体電位検出装置及び生体情報システム」（特許文献３）がある。
尚、関連する先行技術文献として、特開平０４－０２８３４５号公報「生体モニタ装置」（特許文献１）、特開平０５－０９５９１４号公報「生体情報処理装置とそのモニタ装置」（特許文献２）、特開２００４－１２１３６０号公報「生体電位検出装置及び生体情報システム」（特許文献３）がある。
特許文献１には、生体モニタ装置において、寝具に圧電素子を設置し、特定の周波数成分を抽出して、心拍数、呼吸数、寝返りをモニタすることが記載されている。
特許文献２には、病院の入院患者等を管理するモニタ装置で、寝台に帯状に設置された圧電素子で患者の心拍、呼吸の変化を検出し、電気的な信号に変換して出力することが記載されている。
特許文献２には、病院の入院患者等を管理するモニタ装置で、寝台に帯状に設置された圧電素子で患者の心拍、呼吸の変化を検出し、電気的な信号に変換して出力することが記載されている。
特許文献３には、生体電位検出装置において、心電図測定のために、衛生面と防水性を考慮し、生体の電位を検出するディスポーザブル生体電極パッド、その生体電極パッドにより検出された生体電位信号を処理する信号処理部を有することが記載されている。
しかしながら、上記従来のモニタリングシステムでは、生体データを取得する装置を安価にしてシステム全体のコスト低減を図ることが難しいという問題点があった。
尚、特許文献１～３には、生体装着器から取得した１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量を分離して推定し、安価な生体装着器で全体のシステムを構築することについての記載がない。
本発明は上記実状に鑑みて為されたもので、生体装着器の圧電素子から得られる振動データを送信し、モニタ分析するクラウドサーバで当該振動データから心拍数、呼吸数、換気量を分離して推定し、安価な生体装着器でシステムのコストを低減できる生体モニタリングシステム及びそのプログラムを提供することを目的とする。
上記従来例の問題点を解決するための本発明は、生体装着器からの振動データを収集して分析するモニタ分析サーバを有する生体モニタリングシステムであって、モニタ分析サーバが、生体装着器の機器ＩＤと患者名をセットで管理し、入力された振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、機器ＩＤと患者名に対応付けてモニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示させるものであり、当該分離した帯域が１００Ｈｚ未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定心拍数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐脈心拍数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を頻脈心拍数とすることを特徴とする。
本発明は、上記生体モニタリングシステムにおいて、モニタ分析サーバが、分離した帯域が１００Ｈｚ以上で１０００Ｈｚ未満の振動データについて、呼吸とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定呼吸数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐呼吸数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を過呼吸数とすることを特徴とする。
本発明は、上記生体モニタリングシステムにおいて、モニタ分析サーバが、生体装着器で検知された体温を入力し、機器ＩＤと患者名に対応付けて体温をモニタ端末に表示させることを特徴とする。
本発明は、生体装着器からの振動データを収集して分析するモニタ分析サーバで動作するプログラムであって、モニタ分析サーバを、生体装着器の機器ＩＤと患者名をセットで管理し、入力された振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、機器ＩＤと患者名に対応付けてモニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示させるものであって、当該分離した帯域が１００Ｈｚ未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定心拍数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐脈心拍数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を頻脈心拍数とするよう機能させることを特徴とする。
本発明は、上記プログラムにおいて、モニタ分析サーバを、分離した帯域が１００Ｈｚ以上で１０００Ｈｚ未満の振動データについて、呼吸とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定呼吸数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐呼吸数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を過呼吸数とするよう機能させることを特徴とする。
本発明は、上記プログラムにおいて、モニタ分析サーバを、生体装着器で検知された体温を入力し、機器ＩＤと患者名に対応付けて体温をモニタ端末に表示するよう機能させることを特徴とする。
本発明によれば、モニタ分析サーバが、生体装着器の機器ＩＤと患者名をセットで管理し、入力された振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、機器ＩＤと患者名に対応付けてモニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示させるものであり、当該分離した帯域が１００Ｈｚ未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、当該回数を推定心拍数とし、特定の範囲を下回ると当該回数を徐脈心拍数とし、特定の範囲を上回ると当該回数を頻脈心拍数とする生体モニタリングシステムとしているので、１つの振動データから心拍数と呼吸数を推定でき、モニタ端末に心拍数又は呼吸数を表示できるので、システム全体を安価に構築できる効果がある。
本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る生体モニタリングシステム（本システム）は、生体装着器の圧電素子で検出された振動データをブルートゥース（登録商標：ＢＴ）又は５Ｇ（第５世代移動通信システム）の２つの通信方式でモニタ分析処理を行うクラウドサーバに無線通信し、通信された振動データをクラウドサーバが周波数の帯域で分離し、分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて、心拍数、呼吸数を推定し、更に呼吸停止期間を計測し、推定換気量を演算するものであり、１つの振動データから心拍数と呼吸数を推定できるので、システム全体を安価に構築でき、医療現場、患者自宅、作業環境、畜産、警備等の幅広い分野で、生体モニタデータを遠隔測定により分析でき、種々の用途に利用できるものである。
［実施の形態の概要］
本発明の実施の形態に係る生体モニタリングシステム（本システム）は、生体装着器の圧電素子で検出された振動データをブルートゥース（登録商標：ＢＴ）又は５Ｇ（第５世代移動通信システム）の２つの通信方式でモニタ分析処理を行うクラウドサーバに無線通信し、通信された振動データをクラウドサーバが周波数の帯域で分離し、分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて、心拍数、呼吸数を推定し、更に呼吸停止期間を計測し、推定換気量を演算するものであり、１つの振動データから心拍数と呼吸数を推定できるので、システム全体を安価に構築でき、医療現場、患者自宅、作業環境、畜産、警備等の幅広い分野で、生体モニタデータを遠隔測定により分析でき、種々の用途に利用できるものである。
［本システム：図１］
本システムについて図１を参照しながら説明する。図１は、本システムの概略図である。
本システムは、図１に示すように、モニタ分析サーバ１と、生体データベース（ＤＢ）２と、ネットワーク３と、モニタ端末４と、生体装着器５ａ，５ｂ（単に「生体装着器５」と記載することがある）と、基地局６と、中継端末７とを備えている。
本システムについて図１を参照しながら説明する。図１は、本システムの概略図である。
本システムは、図１に示すように、モニタ分析サーバ１と、生体データベース（ＤＢ）２と、ネットワーク３と、モニタ端末４と、生体装着器５ａ，５ｂ（単に「生体装着器５」と記載することがある）と、基地局６と、中継端末７とを備えている。
モニタ分析サーバ１と、モニタ端末４と、基地局６と、中継端末７とは、ネットワーク３に接続し、生体装着器５ａは基地局６を介して、生体装着器５ｂは中継端末７を介してネットワーク３に接続する。生体ＤＢ２は、モニタ分析サーバ１に接続している。
［本システムの各部］
［モニタ分析サーバ１］
モニタ分析サーバ１は、クラウドサーバであり、生体データを収集し、生体ＤＢ２に記憶すると共に生体データの分析を行う。
モニタ分析サーバ１は、制御部１１と、記憶部１２と、インタフェース部１３とを備え、記憶部１２に記憶された処理プログラムを制御部１１で実行することで、生体データの収集と分析の機能を実現している。生体データの分析処理の詳細は後述する。
［モニタ分析サーバ１］
モニタ分析サーバ１は、クラウドサーバであり、生体データを収集し、生体ＤＢ２に記憶すると共に生体データの分析を行う。
モニタ分析サーバ１は、制御部１１と、記憶部１２と、インタフェース部１３とを備え、記憶部１２に記憶された処理プログラムを制御部１１で実行することで、生体データの収集と分析の機能を実現している。生体データの分析処理の詳細は後述する。
［生体ＤＢ２］
生体ＤＢ２は、収集された生体データを生体装着器５の機器識別子（機器ＩＤ）毎に記憶する。
また、生体ＤＢ２は、生体データの分析結果も記憶する。
生体ＤＢ２は、収集された生体データを生体装着器５の機器識別子（機器ＩＤ）毎に記憶する。
また、生体ＤＢ２は、生体データの分析結果も記憶する。
［ネットワーク３］
ネットワーク３は、インターネットを想定しており、５Ｇ通信用の基地局６が接続し、５Ｇの無線通信を可能にしている。
また、ネットワーク３には、有線でモニタ分析サーバ１、モニタ端末４、中継端末７が接続している。
ネットワーク３は、インターネットを想定しており、５Ｇ通信用の基地局６が接続し、５Ｇの無線通信を可能にしている。
また、ネットワーク３には、有線でモニタ分析サーバ１、モニタ端末４、中継端末７が接続している。
［モニタ端末４］
モニタ端末４は、パーソナルコンピュータ又はタブレット端末であって、モニタ分析サーバ１に対して、生体データの分析の指示を入力部から入力して送信し、モニタ分析サーバ１から受信した分析結果を表示部に表示する。
モニタ端末４は、パーソナルコンピュータ又はタブレット端末であって、モニタ分析サーバ１に対して、生体データの分析の指示を入力部から入力して送信し、モニタ分析サーバ１から受信した分析結果を表示部に表示する。
［生体装着器５：図２］
次に、生体装着器について図２を参照しながら説明する。図２は、生体装着器の構成ブロック図である。
生体装着器５は、図２に示すように、センサ部５０ａと、機械部５０ｂとを備え、人体の胸部等に装着されるものである。
センサ部５０ａで検知された振動信号が電気信号に変換されて、機械部５０ｂに振動データとして入力され、送信されるようになっている。
次に、生体装着器について図２を参照しながら説明する。図２は、生体装着器の構成ブロック図である。
生体装着器５は、図２に示すように、センサ部５０ａと、機械部５０ｂとを備え、人体の胸部等に装着されるものである。
センサ部５０ａで検知された振動信号が電気信号に変換されて、機械部５０ｂに振動データとして入力され、送信されるようになっている。
センサ部５０ａは、人体に貼付可能な圧電素子を有している。圧電素子は、人体の振動を検知して検知した振動信号を電気信号に変換して機械部５０ｂの制御部５１に出力する。
また、センサ部５０ａに体温を検知する体温計を備えるようにしている。
また、センサ部５０ａに体温を検知する体温計を備えるようにしている。
ここで、センサ部５０ａの圧電素子で検知された振動信号を電気信号に変換し、振動データ（心拍数、呼吸数等の振動が混在したデータ）として機械部５０ｂがモニタ分析サーバ１に送信して、モニタ分析サーバ１で心拍数、呼吸数等のデータに分離して推定するようにしているので、生体装着器５のセンサ部５０ａの構成を簡易にでき、システム全体のコストを低減できるものである。
機械部５０ｂは、制御部５１、通信部５２、位置検出部５３、電池５４等を備えている。機械部５０ｂの各部及びセンサ部５０ａは電池で駆動され、センサ部５０ａで検知された振動データは制御部５１に入力され、通信部５２から送信する。その送信に際して位置検出部５３で検出された位置情報も付加される。
位置検出部５３は、例えば、ＧＰＳ（Global Positioning System）装置である。
通信部５２は、５Ｇ通信用のＳＩＭ又は／及びＢＴの通信部（ＢＴ通信部）である。通信部５２として、ＳＩＭ又はＢＴ通信部の一方を備えていてもよく、両方を備えていてもよい。
図１に示す生体装着器５ａは、通信部５２が５Ｇ通信用のＳＩＭ通信部であり、生体装着器５ｂは、通信部５２がＢＴ通信部である。
通信部５２の通信用ＳＩＭは、５Ｇに限定するものではなく、４Ｇ（第４世代移動通信システム）であってもよい。
通信部５２は、５Ｇ通信用のＳＩＭ又は／及びＢＴの通信部（ＢＴ通信部）である。通信部５２として、ＳＩＭ又はＢＴ通信部の一方を備えていてもよく、両方を備えていてもよい。
図１に示す生体装着器５ａは、通信部５２が５Ｇ通信用のＳＩＭ通信部であり、生体装着器５ｂは、通信部５２がＢＴ通信部である。
通信部５２の通信用ＳＩＭは、５Ｇに限定するものではなく、４Ｇ（第４世代移動通信システム）であってもよい。
［基地局６］
基地局６は、生体装着器５ａからの生体データの５Ｇ通信を受信してネットワーク３を介してモニタ分析サーバ１に送信する。
基地局６は、生体装着器５ａからの生体データの５Ｇ通信を受信してネットワーク３を介してモニタ分析サーバ１に送信する。
［中継端末７］
中継端末７は、生体装着器５ｂからの生体データのＢＴ通信を受信してネットワーク３を介してモニタ分析サーバ１に送信する。中継端末７は、ノートパソコン、タブレット、スマートフォン等の端末装置が想定される。
中継端末７は、生体装着器５ｂからの生体データのＢＴ通信を受信してネットワーク３を介してモニタ分析サーバ１に送信する。中継端末７は、ノートパソコン、タブレット、スマートフォン等の端末装置が想定される。
［本システムの動作］
［データ送信処理］
生体装着器５ａのセンサ部５０ａの圧電素子で振動を検知して電気信号（振動データ）に変換し、機械部５０ｂが、検知した振動データ、検知した体温データ、ＧＰＳの位置データ、時刻データを機器ＩＤと共に５Ｇ通信で送信する。
基地局６は、生体装着器５ａからの５Ｇ通信のデータを、ネットワーク３を介してモニタ分析サーバ１に送信する。
［データ送信処理］
生体装着器５ａのセンサ部５０ａの圧電素子で振動を検知して電気信号（振動データ）に変換し、機械部５０ｂが、検知した振動データ、検知した体温データ、ＧＰＳの位置データ、時刻データを機器ＩＤと共に５Ｇ通信で送信する。
基地局６は、生体装着器５ａからの５Ｇ通信のデータを、ネットワーク３を介してモニタ分析サーバ１に送信する。
また、生体装着器５ｂからのセンサ部５０ａの圧電素子で振動を検知して電気信号（振動データ）に変換し、機械部５０ｂが、検知した振動データ、検知した体温データ、時刻データを機器ＩＤと共にＢＴ通信で送信する。
生体装着器５ｂは、屋内で使用されることを前提として、ＢＴ通信を行う省電力タイプであるので、位置検出部５３のＧＰＳ機能を備えていない。
生体装着器５ｂは、屋内で使用されることを前提として、ＢＴ通信を行う省電力タイプであるので、位置検出部５３のＧＰＳ機能を備えていない。
中継端末７は、生体装着器５ｂからのＢＴ通信のデータを、中継端末７の機器ＩＤを付与してネットワーク３を介してモニタ分析サーバ１に送信する。
中継端末７が、ＢＴ通信のデータを送信する際に、当該機器の設置場所を示す情報も付加して送信するようにしてもよい。
中継端末７が、ＢＴ通信のデータを送信する際に、当該機器の設置場所を示す情報も付加して送信するようにしてもよい。
モニタ分析サーバ１は、ネットワーク３から生体データ等を受信すると、生体ＤＢ２に記憶する。生体ＤＢ２では、生体装着器５の機器ＩＤ毎に、時刻データ、振動データ、体温データ、位置情報がある場合には位置データを記憶する。
［分析処理：図３］
そして、モニタ分析サーバ１は、１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を解析する。振動データには、様々な振動が含まれており、周波数としては、全体が例えば、０～１０００Ｈｚの範囲となっている。
具体的には、図３に示すように、モニタ分析サーバ１の制御部１１が以下に示す分析処理を行う。図３は、振動データ分析処理のフロー図である。
そして、モニタ分析サーバ１は、１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を解析する。振動データには、様々な振動が含まれており、周波数としては、全体が例えば、０～１０００Ｈｚの範囲となっている。
具体的には、図３に示すように、モニタ分析サーバ１の制御部１１が以下に示す分析処理を行う。図３は、振動データ分析処理のフロー図である。
つまり、制御部１１は、図３に示すように、心拍や呼吸等の様々な振動を含む振動データを読み込み（Ｓ１）、振動データを通過帯域フィルタによって帯域１００Ｈｚ未満と１００Ｈｚ以上に分離し（Ｓ２）、帯域１００Ｈｚ未満の振動データについて、振幅変化のパターン回数で心拍数を推定する処理を行い（Ｓ３）、帯域１００Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満の振動データについて、振幅変化のパターン回数で呼吸数を推定する処理を行う（Ｓ４）。
［心拍数推定処理：図４］
次に、振動データから心拍数を推定する処理について図４を参照しながら説明する。図４は、心拍数推定処理のフロー図である。
例えば、生体が正常成人安静時の場合、帯域１００Ｈｚ未満、６０～１００回／分の一定の周期で観察される波形（振幅変化のパターン）を抽出して、１分当たりの回数を推定心拍数と定義する。尚、１分間で６０回以下は徐脈、１００回以上は頻脈となる。
次に、振動データから心拍数を推定する処理について図４を参照しながら説明する。図４は、心拍数推定処理のフロー図である。
例えば、生体が正常成人安静時の場合、帯域１００Ｈｚ未満、６０～１００回／分の一定の周期で観察される波形（振幅変化のパターン）を抽出して、１分当たりの回数を推定心拍数と定義する。尚、１分間で６０回以下は徐脈、１００回以上は頻脈となる。
具体的には、図４に示すように、モニタ分析サーバ１の制御部１１は、帯域が１００Ｈｚ未満の振動データから心拍とみなされる波形（振幅変化パターン）を抽出する（Ｓ１１）。
次に、抽出した振幅変化パターンの回数が１分間に６０回以上１００回未満であるか否かを判定し（Ｓ１２）、６０回／分以上１００回／分未満／分の場合（Ｙｅｓの場合）、当該振幅変化パターンの回数を推定心拍数とする（Ｓ１３）。
次に、抽出した振幅変化パターンの回数が１分間に６０回以上１００回未満であるか否かを判定し（Ｓ１２）、６０回／分以上１００回／分未満／分の場合（Ｙｅｓの場合）、当該振幅変化パターンの回数を推定心拍数とする（Ｓ１３）。
判定処理Ｓ１２で振幅変化パターンの回数が１分間に６０回未満であれば（６０回／分未満）、当該振幅変化パターンの回数を徐脈心拍数とする（Ｓ１４）。また、判定処理Ｓ１２で振幅変化パターンの回数が１分間に１００回以上であれば（１００回／分以上）、当該振幅変化パターンの回数を頻脈心拍数とする（Ｓ１５）。
［呼吸数推定処理：図５］
次に、振動データから呼吸数を推定する処理について図５を参照しながら説明する。図５は、呼吸数推定処理のフロー図である。
例えば、帯域１００～１０００Ｈｚ、１０～２４回／分の一定の周期で観察される波形（振幅変化パターン）を抽出して、１分当たりの回数を推定呼吸数とする。１分で９回以下は徐呼吸、２５回以上は過呼吸となる。
次に、振動データから呼吸数を推定する処理について図５を参照しながら説明する。図５は、呼吸数推定処理のフロー図である。
例えば、帯域１００～１０００Ｈｚ、１０～２４回／分の一定の周期で観察される波形（振幅変化パターン）を抽出して、１分当たりの回数を推定呼吸数とする。１分で９回以下は徐呼吸、２５回以上は過呼吸となる。
具体的には、図５に示すように、モニタ分析サーバ１の制御部１１は、帯域が１００Ｈｚ以上１０００Ｈｚ未満の振動データから呼吸とみなされる波形（振幅変化パターン）を抽出する（Ｓ２１）。
次に、抽出した振幅変化パターンの回数が１分間に１０回以上２４回以下であるか否かを判定し（Ｓ２２）、１０回／分以上２４回以下／分の場合（Ｙｅｓの場合）、当該振幅変化パターンの回数を推定呼吸数とする（Ｓ２３）。
次に、抽出した振幅変化パターンの回数が１分間に１０回以上２４回以下であるか否かを判定し（Ｓ２２）、１０回／分以上２４回以下／分の場合（Ｙｅｓの場合）、当該振幅変化パターンの回数を推定呼吸数とする（Ｓ２３）。
判定処理Ｓ２２で振幅変化パターンの回数が１分間に９回以下であれば（９回／分以下）、当該振幅変化パターンの回数を徐呼吸数とする（Ｓ２４）。また、判定処理Ｓ２２で振幅変化パターンの回数が１分間に２５回以上であれば（２５回／分以上）、当該振幅変化パターンの回数を過呼吸数とする（Ｓ２５）。
［換気量・いびき分析処理］
呼吸波形測定不能であって、心拍測定可能な区間は、睡眠時無呼吸状態として呼吸停止時間を計測する。
また、１回の呼吸において、吸う動作の開始から吐く動作の終了までの時間を個人で平準化して推定換気量とする。正常成人は、４００～５００ｍｌである。
具体的には、呼吸数、呼吸波形の継続時間、波形の間隔の長さから、正常成人の換気量を参考に１回の換気量を推定する。
呼吸波形測定不能であって、心拍測定可能な区間は、睡眠時無呼吸状態として呼吸停止時間を計測する。
また、１回の呼吸において、吸う動作の開始から吐く動作の終了までの時間を個人で平準化して推定換気量とする。正常成人は、４００～５００ｍｌである。
具体的には、呼吸数、呼吸波形の継続時間、波形の間隔の長さから、正常成人の換気量を参考に１回の換気量を推定する。
また、心拍波形が測定不能で呼吸波形が測定可能な区間は、いびきの振動が大きくて心拍を検知できない区間とし、当該区間の前に同様の心拍波形があれば、いびき波形区間とし、いびき波形を定義する。いびき波形の継続時間、回数を測定し、いびき波形があって呼吸波形がない場合には、その時間を無呼吸時間として測定し、いびき時間の長さ、無呼吸時間、最大心拍数、頻度から、いびき・無呼吸症状の重症度を推定する。
［モニタ端末表示画面：図６］
次に、モニタ端末４における表示画面について図６を参照しながら説明する。図６は、モニタ端末の表示画面例を示す概略図である。
例えば、図６に示すように、モニタ端末４の表示画面には、生体装着器５の機器ＩＤ（ＢｉｔＩＤ）と患者名をセットに、振動データの心拍数又は呼吸数の変化（回数の変化）と体温の変化を表示している。心拍数又は呼吸数のいずれかは選択可能で、切り替えることができる。図６では、患者名としているので、本システムを医療機関の施設等に適用した例である。
尚、図６の表示画面を中継端末７に表示させるようにしてもよい。
次に、モニタ端末４における表示画面について図６を参照しながら説明する。図６は、モニタ端末の表示画面例を示す概略図である。
例えば、図６に示すように、モニタ端末４の表示画面には、生体装着器５の機器ＩＤ（ＢｉｔＩＤ）と患者名をセットに、振動データの心拍数又は呼吸数の変化（回数の変化）と体温の変化を表示している。心拍数又は呼吸数のいずれかは選択可能で、切り替えることができる。図６では、患者名としているので、本システムを医療機関の施設等に適用した例である。
尚、図６の表示画面を中継端末７に表示させるようにしてもよい。
［心電図］
また、医療機関で、患者の身体の適正な位置に生体装着器５を複数装着することで、２４時間測定できるホルター心電図として利用することができる。
モニタ端末４又は中継端末７での表示画面では、人体を模したシェーマ図を表示して生体装着器５の装着位置とチャネル番号の（＋，－）の電極を表示し、更に心電図の波形を表示するようにしている。
また、医療機関で、患者の身体の適正な位置に生体装着器５を複数装着することで、２４時間測定できるホルター心電図として利用することができる。
モニタ端末４又は中継端末７での表示画面では、人体を模したシェーマ図を表示して生体装着器５の装着位置とチャネル番号の（＋，－）の電極を表示し、更に心電図の波形を表示するようにしている。
［本システムの応用現場］
本システムを病院、高齢者施設の患者モニタリングに利用すると、医療・福祉の現場で活用できる。
特定の施設での利用になるため、生体装着器５は、ＢＴ通信用の機器（生体装着器５ｂ）を用い、中継端末７は各部屋に設けられ、ネットワーク３に接続している。
また、在宅での患者モニタリングに利用すると、患者自宅で活用できる。この場合も、ＢＴ通信の生体装着器５ｂを用い、部屋には中継端末７が設けられている。
本システムを病院、高齢者施設の患者モニタリングに利用すると、医療・福祉の現場で活用できる。
特定の施設での利用になるため、生体装着器５は、ＢＴ通信用の機器（生体装着器５ｂ）を用い、中継端末７は各部屋に設けられ、ネットワーク３に接続している。
また、在宅での患者モニタリングに利用すると、患者自宅で活用できる。この場合も、ＢＴ通信の生体装着器５ｂを用い、部屋には中継端末７が設けられている。
また、本システムを建設作業員、交通作業員のモニタリングに利用すると、作業環境管理に活用できる。この場合、建設作業員等は屋外で作業するので、５Ｇ通信用の生体装着器５ａを用いるものである。
また、本システムを以下の用途への応用の場合も、５Ｇ通信用の生体装着器５ａ又は生体装着器５ｂを用いるものである。
本システムを畜産のモニタリングに利用すると、畜産業に活用できる。
高齢者のモニタリングに利用すると、見守り、警備の現場で活用できる。
従業員の睡眠状態のモニタリングに利用すると、健康保険、予防医学に活用できる。
また、本システムを以下の用途への応用の場合も、５Ｇ通信用の生体装着器５ａ又は生体装着器５ｂを用いるものである。
本システムを畜産のモニタリングに利用すると、畜産業に活用できる。
高齢者のモニタリングに利用すると、見守り、警備の現場で活用できる。
従業員の睡眠状態のモニタリングに利用すると、健康保険、予防医学に活用できる。
［実施の形態の効果］
本システムによれば、圧電素子を備える生体装着器５からの１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量をモニタ分析サーバ１が分析し、モニタ端末４に表示出力しているので、簡易な生体装着器５を用いて１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を分析できる効果がある。
本システムによれば、圧電素子を備える生体装着器５からの１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量をモニタ分析サーバ１が分析し、モニタ端末４に表示出力しているので、簡易な生体装着器５を用いて１つの振動データから心拍数、呼吸数、換気量等を分析できる効果がある。
本発明は、生体装着器の圧電素子から得られる振動データを送信し、モニタ分析するクラウドサーバで当該振動データから心拍数、呼吸数、換気量を分離して推定し、安価な生体装着器でシステムのコストを低減できる生体モニタリングシステム及びそのプログラムに好適である。
１…モニタ分析サーバ、 ２…生体データベース（ＤＢ）、 ３…ネットワーク、 ４…モニタ端末、 ５，５ａ，５ｂ…生体装着器、 ６…基地局、 ７…中継端末、 １１…制御部、 １２…記憶部、 １３…インタフェース部、 ５０ａ…センサ部、 ５０ｂ…機械部、 ５１…制御部、 ５２…通信部、 ５３…位置検出部、 ５４…電池
Claims (6)
- 生体装着器からの振動データを収集して分析するモニタ分析サーバを有する生体モニタリングシステムであって、
前記モニタ分析サーバは、前記生体装着器の機器ＩＤと患者名をセットで管理し、入力された前記振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、前記機器ＩＤと前記患者名に対応付けてモニタ端末に前記心拍数又は前記呼吸数を表示させるものであり、
当該分離した帯域が１００Ｈｚ未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、前記回数を推定心拍数とし、前記特定の範囲を下回ると前記回数を徐脈心拍数とし、前記特定の範囲を上回ると前記回数を頻脈心拍数とすることを特徴とする生体モニタリングシステム。 - モニタ分析サーバは、分離した帯域が１００Ｈｚ以上で１０００Ｈｚ未満の振動データについて、呼吸とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、前記回数を推定呼吸数とし、前記特定の範囲を下回ると前記回数を徐呼吸数とし、前記特定の範囲を上回ると前記回数を過呼吸数とすることを特徴とする請求項１記載の生体モニタリングシステム。
- モニタ分析サーバは、生体装着器で検知された体温を入力し、機器ＩＤと患者名に対応付けて前記体温をモニタ端末に表示させることを特徴とする請求項１又は２記載の生体モニタリングシステム。
- 生体装着器からの振動データを収集して分析するモニタ分析サーバで動作するプログラムであって、
前記モニタ分析サーバを、前記生体装着器の機器ＩＤと患者名をセットで管理し、入力された前記振動データを周波数帯域で分離し、当該分離した振動データから特定の振幅変化パターンを抽出し、当該抽出した振幅変化パターンの回数に基づいて心拍数又は呼吸数を推定して、前記機器ＩＤと前記患者名に対応付けてモニタ端末に前記心拍数又は前記呼吸数を表示させるものであって、当該分離した帯域が１００Ｈｚ未満の振動データについて、心拍とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、前記回数を推定心拍数とし、前記特定の範囲を下回ると前記回数を徐脈心拍数とし、前記特定の範囲を上回ると前記回数を頻脈心拍数とするよう機能させることを特徴とするプログラム。 - モニタ分析サーバを、分離した帯域が１００Ｈｚ以上で１０００Ｈｚ未満の振動データについて、呼吸とみなされる振幅変化パターンを抽出し、当該振幅変化パターンの１分間の回数が特定の範囲内であれば、前記回数を推定呼吸数とし、前記特定の範囲を下回ると前記回数を徐呼吸数とし、前記特定の範囲を上回ると前記回数を過呼吸数とするよう機能させることを特徴とする請求項４記載のプログラム。
- モニタ分析サーバを、生体装着器で検知された体温を入力し、機器ＩＤと患者名に対応付けて前記体温をモニタ端末に表示するよう機能させることを特徴とする請求項４又は５記載のプログラム。
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