JP5021625B2

JP5021625B2 - 患者モニタリングシステム

Info

Publication number: JP5021625B2
Application number: JP2008507219A
Authority: JP
Inventors: ブラオアーズ，アンドレーアス; ラオター，ヨーゼフ; フルグト，ユルゲンテ; ヴァッフェンシュミット，エベルハルト
Original assignee: Koninklijke Philips NV; Koninklijke Philips Electronics NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 2005-04-20
Filing date: 2006-04-12
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2026-04-12
Also published as: WO2006111889A1; CN101163444B; EP1890602A1; CN101163444A; ATE527937T1; EP1890602B1; JP2008536610A; US20080221466A1

Description

本発明は、患者モニタリングシステム、患者モニタリング方法、及びコンピュータプログラムに係る。

睡眠中の患者のモニタリングは、主に病院環境において、多種の状況における標準的なツールである。診断に依存して、異なるパラメータがモニタされる。頻繁に必要とされるパラメータは、体重、心拍数、呼吸数、及び呼吸異常、並びに睡眠中の特別な動作パターンである。かかる量（ｑｕａｎｔｉｔｙ）を測定するには、通常、大きな技術的努力及び複合的な技術（ｍｕｌｔｉｐｌｅｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ）が要される。

ベッドポストの下又は中にスケールを取り入れることによって患者の体重を測定することは、既知である。更に、例えばベッドで感圧シーツを用いることによって心肺能力に関する情報を集めることは、既知である。例えば、国際特許出願ＷＯ２００４／０４５４０７Ａ１（特許文献１）は、身体動作、身体位置、呼吸数、及び／又は心拍数等のパラメータに関する患者モニタリングする装置及び方法を記載する。該装置及び方法は、ベッド等の表面上に与えられる少なくとも２つの圧電センサを有するセンサ装置を使用し、単純に患者を表面上に寝かせることだけによって、患者は装置に対して結合され得る。

ＵＳ２００３／０１１４７３６Ａ１（特許文献２）においては、患者モニタリングに対するシステム及び方法が開示され、患者の体重は、患者の睡眠表面（ｓｌｅｅｐｉｎｇｓｕｒｆａｃｅ）に対する力の適用を測定するよう位置付けられる力センサを使用して検出される。睡眠中の患者による動作は、追加的なセンサを使用して測定される。

ＵＳ２００４／００４６６６８Ａ１（特許文献３）においては、患者モニタリングに対する装置及び方法が開示され、患者の体重は、患者のベッドの各脚の下に置かれる体重感知パッドを使用して検出される。更には、歪みゲージが使用され、患者の動作に関する情報を得るよう、患者のベッドの構造部材の変形を測定するよう使用される。
ＷＯ２００４／０４５４０７Ａ１ＵＳ２００３／０１１４７３６Ａ１ＵＳ２００４／００４６６６８Ａ１

本発明は、特に心臓モニタリング及び体重モニタリングに対する患者のモニタリングを向上させる、ことを目的とする。

この目的は、患者モニタリングシステムにより本発明に従って達成される。当該システムは、患者のベッドに関連付けられる複数の力センサを有する。力センサは、第１の力構成要素に対応する第１の信号、及び第２の力構成要素に対応する第２の信号を生成するよう適合され、該第２の力構成要素は、第１の力構成要素に対して平行ではない。当該システムは、前出の信号から患者の体重及び患者の動作を導出するよう適合される分析モジュールを更に有する。

本発明の目的はまた、患者モニタリング方法によって達成される。当該方法は、第１の力構成要素に対応する第１の信号と、第１の力構成要素に対して平行ではない第２の力構成要素に対応する第２の信号とを生成するよう適合される複数の力センサを、患者のベッドに対して割り当てる段階と、前出の信号から患者の体重及び患者の動作を導出する段階と、を有する。

本発明の目的はまた、コンピュータプログラムによって達成される。当該コンピュータプログラムは、コンピュータ上で実行される際に複数の信号から患者の体重及び患者の動作を導出するコンピュータ命令を有する。データは、患者の状態に対応し、信号は、第１の力構成要素及び第２の力構成要素に対応する。第２の力構成要素は、第１の力構成要素に対して平行ではなく、力構成要素は、患者のベッドに関連付けられる複数の力センサによって生成される。本発明に従って必要である技術的努力は、故に、本発明に従ったコンピュータプログラムの命令に基づき実現され得る。かかるコンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭ等の担体上に格納され得るか、あるいは、インターネット又は他のコンピュータネットワークで入手可能であり得る。実行される前に、コンピュータプログラムは、ＣＤ−ＲＯＭプレーヤ等を用いて担体から、又はインターネットから読み込まれてコンピュータへとロードされ、コンピュータのメモリにおいて格納される。コンピュータは、とりわけ、中央演算処理ユニット（ＣＰＵ）、バスシステム、ＲＡＭ又はＲＯＭ等のメモリ手段、フレキシブルディスク又はハードディスクユニット、及び入力／出力ユニット等の記憶手段、を有する。

本発明の基本的な考えは、患者の体重及び心肺能力の複合測定に対する大変単純且つ安価な解決法を与える、ことである。この目的を達成するよう、ベッド上の患者によって加えられる力を測定するよう適合される力センサ（ｆｏｒｃｅｓｅｎｓｏｒ）を使用する、ことが提案される。

言い換えれば、本発明は、患者の動作及び体重を測定及び特徴付けるよう、複数の力センサ（１つ、２つ、３つ、又は４つの力センサ）を使用する。特別なパターンは、分析モジュールを用いてこれらの量から抽出され、例えば心拍数、呼吸数、及び下肢静止不能症候群等における特別な動作等である。追加的には、ベッドにおける患者の存在は、推測される。かかる異なる力信号を分ける（ｓｅｐａｒａｔｅ）よう、力のベクトルの規模及び方向情報を得ることは、必須である。

歪みゲージ、圧電装置、容量性力センサ等である多種の力センサは、本発明と共に使用され得る。単一の種類のセンサが使用されなければならないため、先行技術から既知である解決法と比較して、大変単純なシステム設計が達成され得る。

本発明に従ったベッドは、従来のベッド、病院用ベッド、カウチ、従来の椅子、歯科用椅子、車椅子、（手術）台等の上で休む又は座る表面又は他の装置として定義される。

本発明のこれらの及び他の態様は、従属請求項において定義される以下の実施例に基づいて更に詳述される。

本発明の望ましい一実施例によれば、力センサは、鉛直力構成要素に対応する第１の信号を生成するよう適合され、更には、水平力に対応する第２の信号を生成するよう適合される。言い換えれば、患者モニタリングシステムは、測定された力を水平構成要素及び鉛直構成要素へと分散する（ｒｅｓｏｌｖｉｎｇ）よう適合される。結果として、患者の体重は、（主に鉛直力構成要素を使用することによって）確定され（ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ）得る。更に、水平及び鉛直力構成要素を分けることによって、患者の動作は、（主に水平力構成要素を使用することによって）確定され得る。心弾動計測の場合、患者が臥位にある間、大動脈に向かう心臓動作の異方性特質は、大きな水平力構成要素を送る（ｄｅｌｉｖｅｒ）。大きな水平力構成要素はまた、典型的には下肢静止不能症候群の動作によって与えられる。

望ましくは、分析モジュールは、前出の信号から患者の体重を導出するようにのみ適合されるのではない。追加的に、睡眠中の心拍数、及び／又は呼吸数、及び／又は呼吸異常、及び／又は特別な動作パターンは、確定され得る。

複数の力センサ（Ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｃｅｓｅｎｓｏｒｓ）は、望ましくは、複数のベッドポストに関連付けられる。かかる実施例において、分析モジュールがベッドへと一体的にされる場合、あるいは、センサと分析モジュールとの間、及び／又は分析モジュールと表示ユニット又はそれと同等なものとの間のデータ通信がワイヤレスで与えられる場合は特に、追加的なワイヤリング又はケーブルは必要無い。あるいは、力センサの一式は、マットレスとベッド骨組みとの間等である技術的に同等の位置において位置付けられ得る。

本発明の他の実施例において、力センサは、有効な力を分散するよう、力の適用の平面が互いに対して平行ではないよう配置される。基本的な配置では、力センサは、多少チルトされた配置においてベッドポストへと単純に一体的にされる。しかしながら、力構成要素の方向は、力の適用の平面が互いに対して直交するよう力センサが配置される場合により容易に分析され得る、ことは判明している。全ての場合において、センサ配置の性質は、分析モジュールを用いて患者の状態に対応するデータを導出する際に考慮されなければならない。言い換えれば、望ましくはコンピュータ、又はマイクロプロセッサ等である同等の手段を有する分析モジュールは、それに応じてプログラムされなければならない。

本発明の更に他の実施例では、複数の力センサ（ｔｈｅｎｕｍｂｅｒｏｆｆｏｒｃｅｓｅｎｓｏｒｓ）は、測定／剪断（ｓｈｅａｒｉｎｇ）力を測定するよう適合される。この実施例では、患者の動作は、特に正確に確定され得る。圧電装置は、望ましくはこの目的に対して力センサとして使用される。

本発明のこれらの及び他の態様は、添付の図面及び以下の説明を例として参照し、以下に詳細に説明される。

患者モニタリングシステム１は、病院用ベッド３のベッドポストへと一体的にされた３つの力センサ２を有する。図１は、かかるベッド３の骨組みをマットレス無しで示す。３つの圧電センサは、力センサ２として使用される。３つの力センサ２を有して、完全三次元力モデルは、モニタリングシステム１を用いて再現され得る。力センサ２は、ベッド３上に加えられる力を測定するよう使用される。この目的で、力センサ２は、力の適用の平面が互いに対して直交するよう、位置付けられる。言い換えれば、力の水平及び鉛直構成要素は、確定される。各力センサ２は、有効な力に依存して信号を生成する。圧電力センサ２が使用されるため、生成される信号は、圧電層の変形に対応する電圧信号である。第１の信号は、鉛直力構成要素が検出される場合に生成され、第２の信号は、水平力構成要素が検出される場合に生成される。生成される信号は、関連する力構成要素の規模及び方向に対応する。

患者モニタリングシステム１は更に、分析モジュール３を有する。分析モジュール４は、ベッド３の骨組みに対して取り付けられる。力センサ２からの信号は、ブルートゥースワイヤレス技術に基づき、ワイヤレス通信パスにわたって分析モジュール４まで伝達される。分析モジュール４は、測定信号を受けるよう、また患者の状況に対応するデータをかかる信号から導出するよう、適合される。結果もたらされるデータは、データを表示するモニタ６に対して接続される外部レシーバ５に対して伝達される。他のディスプレイ方法は、可能である。測定される信号及び／又はデータは、分析モジュール、及び／又は外部受信ユニット５、及び／又は患者モニタリングシステム１に対して接続されるなんらかの他のユニット内において格納され得る。患者関連のデータを導出する目的に対して、分析ユニット４は、測定される信号の量からかかるデータを導出するようコンピュータプログラムを実行するよう適合されるコンピュータを有する。コンピュータは、データ伝達に対する入力及び出力インターフェイスを有する。

分析ユニット４は、患者の体重を確定するよう鉛直力構成要素に対応する信号に対してコンピュータプログラムを適用する。更には、分析ユニット４は、患者の心肺能力を判断するよう、特には心拍数、呼吸数、及び当然のことながら患者がベッド３において存在するか否かを判断するよう、水平及び鉛直力構成要素の両方に対応する信号を使用する。

図２中、先行技術より既知であるベッドポスト８において水平方向に取り付けられる、力センサ７が図示される（左図）。この場合、ベッドポスト８上に作用する力９の垂直部分（ｖｅｒｔｉｃａｌｐａｒｔｓ）のみが、確定され得る（右図）。センサ７上の力９の効果は、低減されたセンサ厚さとして概略的に図示される。

図３は、本発明の第１の実施例にしたがった２つのセンサ１０，１１を示す。第１の力センサ１０は、第１のベッドポスト１２においてチルトされて位置付けられ、第２の力センサ１１は、第２のベッドポストにおいて同様にして位置付けられる。即ち、力センサ１０，１１は、力の適用の平面が互いに対して平行ではなく直交するよう、配置される。力が加えられない場合は、力センサ１０，１１は、アンロードされる（左図）。患者がベッド３にいる場合、力９は、ベッド枠及び４つ全てのベッドポスト上に加えられる。この場合、第２のベッドポスト１３に向かう力構成要素がもたらされる患者の動作がある一方で、第１のベッドポスト１２に向かう力構成要素はない（右図）。その結果、第２のベッドポスト１３における力センサ１１は、力構成要素を確定し、関連する信号を生成する。信号は、力構成要素の規模を有する。センサ１１は、センサＩＤ（識別子（ｉｄｅｎｔｉｆｉｅｒ）と共に分析ユニット４に対して信号を伝達する。分析ユニット４は、全ての力センサの幾何学的配置を識別する（ｋｎｏｗｓ）。故に分析ユニット４は、受信した信号が第２のベッドポスト１３のセンサ１１と関連付けられなければならないということ、並びに、受信した規模がこのベッドポストに対応する力の有効平面に関連付けられなければならないこと、をセンサＩＤから確定する。分析ユニット４のコンピュータにおいて実行されるコンピュータプログラムは、適用される力の完全三次元モデルを処理する。患者関連のデータ（体重、心拍数等）は、かかるデータの処理から得られる。

図４は、本発明の第２の実施例を示す。この実施例は、トルク測定に基づく。圧電層１４は、２つの圧電素子（センサ）１５，１６を備えられる。圧電層１４は、ベッドポストの上方部分１７と下方部分１８との間において位置決めされる。圧電素子１５，１６は、ベッドポストの上方部分１７が第２の圧電素子１６に対してのみ結合される一方、第１の圧電素子１５は結合されずに残るよう配置される（左図）。患者の動作は、圧電層１４の非対称の変形をもたらすベッドポストに対して適用されるトルクを引き起こす。結果として、該トルクは、第２の圧電素子１６によって生成される信号に繋がる一方、第１の圧電素子１５によって生成される信号はない（右図）。該トルクがまた適用される力の水平構成要素に依存するため、分析モジュール４は、生成される信号から垂直構成要素だけではなく力の水平構成要素も確定し得る。

図５は、本発明の第３の実施例を示す。この実施例は、剪断力の測定に基づく。再度、圧電層２０は、２つの圧電素子（センサ）２１，２２を有して、与えられ、圧電層２０は、ベッドポストの上方部分１７と下方部分１８との間に位置決めされる。第１の圧電素子２１は、圧電層２０の上部上に位置決めされ、ベッドポストの上方部分１７に対して結合される一方、第２の圧電素子２２は、圧電層２０に対して横方向に位置決めされる。言い換えれば、第１の圧電素子２１は、鉛直力構成要素のみを測定するよう適合され、第２の圧電素子２２は、水平力構成要素のみを測定するよう適合される（左図）。純粋に鉛直力に繋がる患者の動作がある場合、第１の圧電素子２１のみが関連信号を生成し（右図）、純粋に水平力に繋がる患者の動作がある場合は、第２の圧電素子２２のみが関連信号を生成する。しかしながら、水平力構成要素並びに垂直力構成要素がある場合は、両圧電素子２１，２２は、信号を生成し、分析モジュール４が有効な力を分散し得るようにする。

図６は、本発明の第４の実施例を示す。力測定に対して使用される異なる平面は、ここでは単一のベッドポスト内において実現される。この目的に対して、単一のセンサモジュールが与えられ、ベッド３の単一のベッドポストにおいて位置付けられる。図１中に示される配置とは対照的に、他の３つのベッドポストは、力センサを有さない。

センサモジュールは、３つの力センサ２３，２４，２５を有する（図７参照）。ベッドポストの上方部分１７及び下方部分１８は、円錐形であり、互いに対してフィットする。間には、図３中に示される通り直交平面に沿って測定を与えるよう配置される３つの力センサ２３，２４，２５がある。３つの圧電層２６，２７は、ベッドポストの上方部分１７と下方部分１８との間において位置決めされ、複数の圧電素子（センサ）は、各有効平面に対して与えられる。動作が無い場合、信号は生成されない（左図）。例えば、右に向かって上方部分１７を押してベッドポストの上方部分１７に対して水平力構成要素２８が適用される場合、１つの圧電層２７は、圧縮され、関連信号は、それぞれの層２７の圧電素子２９によって生成される。同時に、他の圧電層２６は、拡大され、層２６の圧電素子３０による関連信号の生成に繋がる。分析モジュール４は、かかる２つの信号から所望されるデータを導出する。

図７は、この配置の平面図である。記載される形態は、単なる一例である。他の幾何学配置は、可能である。

当然のことながら、本発明は、患者のみにではなく健康な人間又は動物に対しても適用され得る。

本発明が前述された例証的な実施例の詳細に制限されないこと、並びに、本発明がその趣旨又は本質的な特性から逸脱することなく他の特定の形状において実施され得ることは、当業者にとって明らかである。したがって、本実施例は、全ての点において制限的ではなく例証的であると考えられ、本発明の範囲は、前述の説明によってではなく添付の請求項によって示され、故に請求項と同等のものの意図及び範囲内にある全ての変更は、そこに含有される。更に、「有する」という語が他の要素又は段階を除外するものではなく、単数形で示される語が複数の存在を除外するものではなく、コンピュータシステム又は他のユニット等である単一の要素が請求項において挙げられる複数の手段の機能を満たし得る、ことは明らかである。請求項中の参照符号は、関連する請求項を制限するものとして解釈されるべきではない。

本発明に従った患者モニタリングシステムを示す概略図である。先行技術より既知であるベッドポストにおいて配置される力センサの概略的断面図であり、力センサがまずアンロードされ、続いてロードされる。本発明に従った異なるベッドポストにおいて配置される２つの力センサの概略的断面図であり、１つの力センサがまずアンロードされ、続いてロードされる。本発明に従ったベッドポストにおいて配置される力センサの概略的断面図であり、力センサがまずアンロードされ、続いてロードされる。本発明に従ったベッドポストにおいて配置される他の力センサの概略的断面図であり、力センサがまずアンロードされ、続いてロードされる。本発明に従ったベッドポストにおいて配置される力センサモジュールの概略的断面図であり、力センサモジュールは、３つの力センサを有し、力センサがまずアンロードされ、続いてロードされる。図６中に示される力センサモジュールの概略的平面図である。

Claims

患者モニタリングシステムであって、
患者のベッドに関連付けられる複数の力センサを有し、
該力センサは、第１の力構成要素に対応する第１の信号、及び第２の力構成要素に対応する第２の信号を生成するよう適合され、該第２の力構成要素は、前記第１の力構成要素に対して平行ではなく、
当該患者モニタリングシステムは、前記信号から前記患者の状態を示すデータを導出するよう適合される分析モジュールを更に有し、
前記患者のベッドが、第１の力センサを含んだ第１のベッドポスト、及び、第２の力センサを含んだ第２のベッドポストを含み、前記第１及び第２の力センサは、前記患者のベッドによって定められた平面に対してチルトされた力の適用の平面を有し、前記第１及び第２の力センサの前記力の適用の平面は互いに対して直交であることを特徴とする患者モニタリングシステム。
前記分析モジュールは、前記患者の体重を導出するよう適合される、請求項１記載の患者モニタリングシステム。
前記分析モジュールは、前記患者の動作を導出するよう適合される、請求項１記載の患者モニタリングシステム。
前記分析モジュールは、前記患者の心拍数、及び／又は呼吸数、及び／又は呼吸異常、及び／又は特別な動作パターンを前記信号から導出するよう適合される、請求項１記載の患者モニタリングシステム。
前記複数の力センサは、複数のベッドポストと関連付けられる、請求項１記載の患者モニタリングシステム。
少なくとも２つの力センサは、単一のベッドポストにおいて位置付けられるよう複合センサモジュールを形成するよう配置される、請求項１記載の患者モニタリングシステム。
患者モニタリング方法であって、
第１の力構成要素に対応する第１の信号と、前記第１の力構成要素に対して平行ではない第２の力構成要素に対応する第２の信号とを生成するよう適合される複数の力センサを、患者のベッドに対して割り当てる段階と、
前記信号から前記患者の状態を示すデータを導出する段階と、
を有し、
前記患者のベッドが、第１の力センサを含んだ第１のベッドポスト、及び、第２の力センサを含んだ第２のベッドポストを含み、前記第１及び第２の力センサは、前記患者のベッドによって定められた平面に対してチルトされた力の適用の平面を有し、前記第１及び第２の力センサの前記力の適用の平面は互いに対して直交である、方法。
コンピュータプログラムであって、
当該コンピュータプログラムがコンピュータ上で実行される際に複数の信号からデータを導出するコンピュータ命令を有し、
前記データは、患者の状態に対応し、前記信号は、第１の力構成要素及び第２の力構成要素に対応し、該第２の力構成要素は、前記第１の力構成要素に対して平行ではなく、前記力構成要素は、患者のベッドに関連付けられる複数の力センサによって生成され、前記患者のベッドが、第１の力センサを含んだ第１のベッドポスト、及び、第２の力センサを含んだ第２のベッドポストを含み、前記第１及び第２の力センサは、前記患者のベッドによって定められた平面に対してチルトされた力の適用の平面を有し、前記第１及び第２の力センサの前記力の適用の平面は互いに対して直交である、コンピュータプログラム。