JP2009207837A - 生体信号測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】患者から生体信号を得るモニタへの患者情報を入力する際、操作者が容易に入力でき、かつ誤入力による患者取り違えを防ぐ。
【解決手段】生体信号を測定する生体信号測定手段と、前記生体信号とその患者情報との対応付けを記録する患者情報記録手段と、測定された生体信号を正規化処理する正規化処理手段と、前記正規化された生体信号と正規化された他の生体信号とを比較する比較手段と、比較手段の結果をもとに、前記他の生体信号の被測定者と前記生体信号の患者とが同一である尤度を算出する尤度算出手段と、算出された尤度と前記患者情報記録手段とに基づいた出力を行う出力処理手段とを具備する。
【選択図】図１

Description

この発明は、患者から生体信号を得るモニタへの患者情報を入力する際、操作者が容易に入力でき、かつ誤入力による患者取り違えを防ぐことを可能とする生体信号測定装置に関するものである。

病院内に入院している患者等は病棟から検査室や手術室へと院内を移動することがある。その際に移動又は搬送中、検査室、手術室において、そこに配置されるモニタにて該患者の生体信号を測定する。このモニタを付け替える際には、移動先のモニタに患者の名前等の患者情報をその都度入力する必要がある。

従来、生体情報収集表示装置であるベッドサイドモニタとセントラルモニタのようなリモードビューワにより構成されるシステムにあっては、患者識別情報や患者氏名をベッドサイドモニタ或いはリモードビューワに入力して登録する処理からなる入床処理などを行う場合、人手によるキー入力にて行うものであった。しかしながら、この手法では入力ミスの可能性があるため、指紋や光彩を用いた生体認証を行う装置が導入されるようになっている（特許文献１参照）。

この生体認証を行う装置を導入すると、従来の医療現場に導入されているモニタリングネットワークシステムに別の装置を数多く導入する必要があり、またコストやスペースファクタの面でも問題があり、必ずしも好適な解決手法となっていない。

これに対し、血圧値、Ｋ音レベル等の生体情報を用いて生体個人を特定する装置が開発されている（特許文献２参照）。しかしながら、この装置は、測定環境や測定状態が変化した場合には生体情報を誤認識した場合による患者取り違いの可能性があり、十分なものではない。
特開平３−１９８８３５号公報 特開平６−１４２０６５号公報

本発明は上記のような生体情報を用いた生体信号測定装置が備える問題点を解決せんとしてなされたもので、その目的は、従来の医療現場に導入されているモニタリングネットワークシステムにおけるソフトウエアの変更だけで対応でき、また、測定環境や測定状態の変化にも対応することが可能な生体信号測定装置を提供することである。

本発明に係る生体信号測定装置は、生体信号を測定する生体信号測定手段と、前記生体信号とその患者情報との対応付けを記録する患者情報記録手段と、測定された生体信号を正規化処理する正規化処理手段と、前記正規化された生体信号と正規化された他の生体信号とを比較する比較手段と、比較手段の結果をもとに、前記他の生体信号の被測定者と前記生体信号の患者とが同一である尤度を算出する尤度算出手段と、算出された尤度と前記患者情報記録手段とに基づいた出力を行う出力処理手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置は、前記比較手段は相互相関処理と自乗誤差処理の少なくとも一つ以上により行われることを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置は、前記他の生体信号は、請求項１に記載の構成を有する他の生体信号測定装置で同時に測定されている生体信号であることを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置は、前記他の生体信号は、既に測定され前記患者情報手段に記録された生体信号であることを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置では、前記他の生体信号が、請求項１に記載の構成を有する他の生体信号測定装置で同時に測定されていると共に、既に測定され前記患者情報手段に記録されている場合、前記他の生体信号測定装置で同時に測定されている生体信号を優先することを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置は、前記出力手段は、前記尤度算出手段の結果に基づき、前記患者識別手段から該当する患者情報をリスト表示し、操作者が該リストより患者情報を選択入力するための入力手段が備えられていることを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置では、前記出力手段は、前記尤度算出手段の結果に基づき、前記患者識別手段から該当する患者情報とともに警告表示することを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置では、前記出力手段は、該当する患者情報とともに該患者の生体信号波形と数値の少なくとも一方を表示できることを特徴とする。

本発明に係る生体信号測定装置は、請求項1乃至８のいずれか1項に記載の生体信号測定装置における患者情報記録手段、正規化処理手段、比較手段、尤度算出手段のうち少なくとも一つ以上が、該生体信号測定装置とネットワークで接続されたサーバ、セントラルモニタ、リモートビューワのいずれかに存在することを特徴とする。

同一の患者である確からしさを示す尤度を精度に高くの高い順に表示することで、患者選択を容易にし、誤入力による患者取り違え防止する効果がある。

本願発明は、心電図などの複数の生体信号を相互相関と自乗誤差の少なくとも一方を用いて比較し、同一患者である尤度を推定し、その尤度を警告や患者リスト表示に用いる生体信号測定装置である。ここで尤度とは、同種の生体情報が複数あった場合、その複数の生体情報が同一患者のものである確からしさを示す度合いをいう。

以下添付図面を参照して、本発明に係る生体信号測定装置の実施例を説明する。各図において同一の構成要素には、同一の符号を付して重複する説明を省略する。この生体信号測定装置の一例としてベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５であり、これらがネットワーク１１にサーバ６０、リモートビューワ端末７０及びセントラルモニタ１６と共に接続され、ネットワークシステムが構成さている。

ベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５には、患者から生体信号を得る心電図測定用プローブ、脈波検出用プローブ、血圧測定用プローブなどの生体信号測定手段１−１〜１−ｉ、２−１〜２−ｉ、・・・、ｎ−１〜ｎ−ｉ、１９−１〜１９−ｉが接続されており、これらにより生体信号の収集が行われる。

収集された生体信号には、各ベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５に入力された患者情報と対応付けられているものとする。ここで患者情報とは、患者の名前やＩＤ番号等でもよいし、ベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５やセントラルモニタ１６やサーバ６０により割り当てられた患者固有の識別子であってもよい。

測定した生体信号と付加された患者情報とは関連づけられて患者情報記録手段にて記録される。記録する生体信号は後述の正規化された生体信号であってもよい。患者情報記録手段は、ベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５に搭載されてもよいし、ネットワーク１１で接続されているセントラルモニタ１６やサーバ６０に搭載されてもよい。

さらに得られた生体信号を正規化処理手段で以下のように正規化処理する。正規化された生体信号と、患者情報記録手段に記録されている生体信号、あるいは他の装置で同時に測定されている生体信号と後述の比較手段により同一の患者であるかの尤度を求めるためである。患者情報記録手段と同様に、正規化処理手段も、ベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５に搭載されてもよいし、ネットワーク１１で接続されているセントラルモニタ１６やサーバ６０に搭載されてもよい。

測定された生体信号はサンプリングされて、現時系列データＸ₀＝｛・・・，ｘ_0,n，ｘ_0,n+1，ｘ_0,n+2，・・・｝とされて正規化処理手段へ送られる。正規化処理手段では、正規化後の時系列データをＸ＝｛・・・，ｘ_n，ｘ_n+1，ｘ_n+2，・・・｝とすると、正規化処理は次の（式１）により表すことができる。

上記において、μ_x0はＸ₀の平均値であり、σ_x0はＸ₀の標準偏差である。なお、データ系列全体の平均及び標準偏差を求めるのは困難であるから、処理対象の有限時間の間の平均及び標準偏差を用いても良い。

さらに、正規化処理手段による正規化された二つの時系列データＸ＝｛・・・，ｘ_n，ｘ_n+1，ｘ_n+2，・・・｝とＹ＝｛・・・，ｙ_n，ｙ_n+1，ｙ_n+2，・・・｝とは、比較手段により比較処理される。なお、Ｙは患者情報記録手段に記録されている生体信号であってもよいし、他の生体信号測定装置で同時に測定されている生体信号であってもよい。比較手段も、ベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５に搭載されてもよいし、ネットワーク１１で接続されているセントラルモニタ１６やサーバ６０に搭載されてもよい。

比較手段は、相互相関処理あるいは自乗誤差処理の少なくとも一つから構成される。ここで、ある有限時間区間［ｔ₁，ｔ₂］における、これらの系列の相互相関係数を次の（式２）に示す相互相関関数を採用して演算する。

ここに、τはＸ及びＹの比較対象区間の時差を示す。また、同時間区間における系列Ｘ及びＹの相互相関係数は、次の（式３）に示す通りである。なお、相互相関に関しては、正規化処理のうちの標準偏差で除算する処理は不要である。

また、正規化された二つの時系列データＸ＝｛・・・，ｘ_n，ｘ_n+1，ｘ_n+2，・・・｝とＹ＝｛・・・，ｙ_n，ｙ_n+1，ｙ_n+2，・・・｝とを用いて、ある有限時間区間［ｔ₁，ｔ₂］における、これらの系列の自乗誤差を次の（式４）に示す関数を採用して演算する。

上記相互相関係数は−１から＋１の範囲の値であり、１に近いほど相関が高いものである（ここでは、負の相関は考えないものとする）。一方、自乗誤差においては、０以上で、小さいほどデータ系列が一致していることになり、相互相関係数とは相関の条件が異なるので扱い難い。そこで、相互相関係数と同様の条件となるように係数を次の（式５）のように変更して、この式により求める。

（式５）のＡ_xy[t1,t2]は、０以上であり、大きい（１に近い）ほどデータ系列が一致していることを示すものである。

さらに、尤度算出手段は、上において算出した相互相関係数と自乗誤差とを用いて次の通りの尤度を求める。即ち、正規化された二つの時系列データＸ及びＹの有限時間区間［ｔ₁，ｔ₂］、時差τにおける尤度Ｌ_xy[t1,t2]（τ）を次の（式６）により求める。尤度算出手段も、ベッドサイドモニタ１３−１〜１３−ｎ、１５に搭載されてもよいし、ネットワーク１１で接続されているセントラルモニタ１６やサーバ６０に搭載されてもよい。

ここで、α、βは、多数のデータを集めて好適な相関が得られるようにした値が設定される。相互相関係数と自乗誤差とのいずれかが有効でない場合には、α、βのいずれか対応する係数が０に設定される。例えば、α＝１、β＝０とすることにより相互相関係数のみを評価の対象とすることができ、α＝０、β＝１とすることにより自乗誤差のみを評価の対象とすることができる。

実際に時差τのとり得る範囲［τ₁，τ₂］は有限であり、尤度としてはとり得る範囲内においてτを変化させたときに最大となるものだけが意味を持つ。これを次の（式７）に示す尤度Ｌ_{xy[t1,t2]［τ1，τ2］}とし、尤度算出手段はこの（式７）により尤度を求める。

ここで、ネットワークシステムにおいて規定されている各機器の時計の最大誤差がτ₀であると、Ｌ_{xy[t1,t2]［−τ0，τ0］}が求められる。

出力手段は、尤度算出手段によって得られる尤度と患者情報記録手段による既知の患者識別情報とを対応付けて出力するものである。出力先は患者情報が未知のベッドサイドモニタである。
＜尤度の算出の実施例１： 時間的離散した生体信号との比較＞

例えば、患者が手術や検査のために病棟を離れ、該患者を測定するモニタが病棟のベッドサイドモニタ（ベッドサイドモニタ１３）から移動先のベッドサイドモニタ（ベッドサイドモニタ１５）に変わったような場合や、移動先からもとの病棟のベッドサイドモニタ（ベッドサイドモニタ１３）に戻ってきた場合における尤度の算出である。

ベッドサイドモニタ１３は、患者の移動前に患者情報記録手段に該患者の患者情報と生体信号（例えばＥＣＧ）とを対応付けた情報を保持している。ここで、保持される生体信号はノイズのない波形を平均化したものか単一の波形である。保持された生体信号はＥＣＧであれば、ＱＲＳやＳＴのような検出可能な特徴的なサンプルを基準に、図２に示すように前後一定時間の範囲である。なお対応付けた情報は患者毎に作成される。

患者の異動後、尤度を必要とするベッドサイドモニタ１５や１３は、患者情報記録手段に保持する情報、あるいはセントラルモニタ１６、サーバ６０が保持する情報から、測定している患者の生体信号と保持される生体信号とを比較手段により比較し、尤度Ｌ_{xy[t1,t2]［0，0］}を求める。
＜尤度の算出の実施例２： 他の装置で同時に測定する生体信号との比較＞

例えば、患者が手術や検査のために病棟を離れるため、その準備のために該患者に病棟のベッドサイドモニタ（ベッドサイドモニタ１３）と搬送用モニタ（搬送用モニタ１４）とが同時に接続された場合における尤度の算出である。

生体信号の測定を開始した搬送用モニタ１４は、ＥＣＧのような生体情報で安定して測定できる一定時間の生体信号ｘを切り出す。

搬送用モニタ１４は、患者情報記録手段に保持する情報、あるいはセントラルモニタ１６、サーバ６０が保持する情報から、既に測定している装置（ベッドサイドモニタ１３を含む測定中の装置）が患者情報記録手段に保持する患者情報と生体信号と比較し、尤度を求める。

比較手段により求められた各患者に関する尤度を出力手段は受け、尤度に基づき例えば後述する表示出力や音声出力する。出力手段はベッドサイドモニタ等の生体信号測定装置に搭載される。出力例を以下に挙げる。
＜出力表示例１： リスト表示＞

例えば、ベッドサイドモニタに入床患者の登録を行う際に、測定した生体信号のうちノイズのない波形を平均化したものか単一の波形と共に、患者情報は未知としてサーバ６０やセントラルモニタ１６に送る。サーバ６０やセントラルモニタ１６は前記比較処理等を行う。送信された生体信号と近似する（尤度が高い）保持された波形と、これに関連づけられた患者情報とが対応付けられて、尤度とともにベッドサイドモニタへ返送される。

ベッドサイドモニタにおいては、上記の返送された情報に基づき例えば図３に示されるような表示を表示部にて行い、表示部の画面上に設けられたタッチパネル等の入力手段により対応の患者の領域を操作して、入床患者の登録を行うことができる。
＜出力表示例２： 警告表示＞

上記に対し、例えば、ベッドサイドモニタに入床患者に関する登録のための入力を行う際に、入力した患者情報が適切か確認するために、測定した生体信号のうちノイズのない波形を平均化したものか単一の波形と共に、入力された患者情報をサーバ６０やセントラルモニタ１６に送る。サーバ６０やセントラルモニタ１６は前記比較処理等を行う。送信された生体信号と近似する（尤度が高い）保持された波形と、これに関連づけられた患者情報とが対応付けられて、尤度とともにベッドサイドモニタへ返送される。

ベッドサイドモニタにおいては、上記の返送された情報に基づき例えば図４に示されるような表示を表示部にて行い、先に入力した患者識別情報が正しいかを確認でき、表示部の画面上に設けられたタッチパネル等の入力手段により「はい」または「いいえ」の領域を操作して、入力情報の登録確認を行うことができる。

以上の通り、本発明に係る生体信号測定装置は、患者情報記録手段、正規化処理手段、比較手段、尤度算出手段を一台のベッドサイドモニタなどの装置に設ける構成を採用することもでき、また、患者情報記録手段、正規化処理手段、比較手段、尤度算出手段のうち少なくとも一つ以上が、ベッドサイドモニタなどである生体信号測定装置とネットワーク１１で接続されたサーバ６０、セントラルモニタ１６、リモートビューワ７０のいずれかに設けることもできる。

本発明に係る生体信号測定装置の実施例を用いて構成したモニタリングネットワークシステムの構成図。 本発明に係る生体信号測定装置の実施例における尤度算出手段の処理を説明するための波形図。 本発明に係る生体信号測定装置の実施例の使用例を説明するための表示例を示す図。 本発明に係る生体信号測定装置の実施例の使用例を説明するための表示例を示す図。

符号の説明

１−１〜１−ｉ、２−１〜２−ｉ、・・・、ｎ−１〜ｎ−ｉ 生体信号取得手段
１１ ネットワーク
１３−１〜１３−ｎ、１５ ベッドサイドモニタ
１６ セントラルモニタ
６０、 サーバ
７０−１、７０−２ リモートビューワ端末

Claims (9)

1. 生体信号を測定する生体信号測定手段と、
   前記生体信号とその患者情報との対応付けを記録する患者情報記録手段と、
   測定された生体信号を正規化処理する正規化処理手段と、
   前記正規化された生体信号と正規化された他の生体信号とを比較する比較手段と、
   比較手段の結果をもとに、前記他の生体信号の被測定者と前記生体信号の患者とが同一である尤度を算出する尤度算出手段と、
   算出された尤度と前記患者情報記録手段とに基づいた出力を行う出力処理手段と
   を備えたことを特徴とする生体信号測定装置。
2. 前記比較手段は
   相互相関処理と自乗誤差処理の少なくとも一つ以上により行われること
   を特徴とする請求項１記載の生体信号測定装置。
3. 前記他の生体信号は、請求項１に記載の構成を有する他の生体信号測定装置で同時に測定されている生体信号であること
   を特徴とする請求項１記載の生体信号測定装置。
4. 前記他の生体信号は、既に測定され前記患者情報手段に記録された生体信号であること
   を特徴とする請求項１記載の生体信号測定装置。
5. 前記他の生体信号が、前記他の生体信号測定装置で同時に測定されていると共に、既に測定され前記患者情報手段に記録されている場合、前記他の生体信号測定装置で同時に測定されている生体信号を優先すること
   を特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の生体信号測定装置。
6. 前記出力手段は、前記尤度算出手段の結果に基づき、前記患者識別手段から該当する患者情報をリスト表示し、
   操作者が該リストより患者情報を選択入力するための入力手段が備えられていること
   を特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の生体信号測定装置。
7. 前記出力手段は、前記尤度算出手段の結果に基づき、前記患者識別手段から該当する患者情報とともに警告表示すること
   を特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の生体信号測定装置。
8. 前記出力手段は、該当する患者情報とともに該患者の生体信号波形と数値の少なくとも一方を表示できること
   を特徴とする請求項６、７のいずれかに記載の生体信号測定装置。
9. 請求項1乃至８のいずれか1項に記載の生体信号測定装置における患者情報記録手段、正規化処理手段、比較手段、尤度算出手段のうち少なくとも一つ以上が、該生体信号測定装置とネットワークで接続されたサーバ、セントラルモニタ、リモートビューワのいずれかに存在すること
   を特徴とする生体信号測定装置。