JP2013094341A - 医療機器のデータ伝送システムおよび方法 - Google Patents

Abstract

【課題】通信障害等によりデータ伝送レートが低下しても、通信の必要性の高い患者情報を無線通信により伝送することができる医療機器のデータ伝送システムを提供する。
【解決手段】それぞれ生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する複数の医療機器の動作が監視されて各医療機器から動作状態が収集され（Ｓ１）、データ伝送レートが予め設定された所定のしきい値を下回った医療機器が存在する場合に（Ｓ３）、複数の医療機器における通信の必要性の優先順位が決定され（Ｓ４）、通信の必要性の優先順位が低い医療機器の通信チャンネルに割り込みをかけ（Ｓ５）、この通信チャンネルを、データ伝送レートが所定のしきい値を下回ったと判定された医療機器に優先的に割り当てることにより、複数の通信チャンネルに分割したデータ伝送が実行される（Ｓ６）。
【選択図】図３

Description

この発明は、医療機器のデータ伝送システムおよび方法に係り、特に、それぞれ生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する複数の医療機器のデータ伝送を行うシステムに関する。

従来から、医療分野において、超音波画像を利用した超音波診断装置が実用化されている。一般に、この種の超音波診断装置は、超音波装置本体に接続された超音波プローブから被検体内に向けて超音波ビームを送信し、被検体からの超音波エコーを超音波プローブで受信して、その受信信号を電気的に処理することにより超音波装置本体で被検体の生体情報として断層画像が生成される。
超音波診断装置における断層画像以外にも、Ｘ線による被検体の透視画像を生成するＸ線撮影装置、体内の観察画像を生成する内視鏡システム等、生体情報としての診断画像を取得する各種の医療機器が使用されている。

このような複数の医療機器を備える医療施設では、患者の負担を軽減し、且つ種々の臨床担当者の作業効率を上げるために、例えば特許文献１に開示されるように、複数の医療機器にネットワークを介してサーバを接続した医療システムが構築されることがある。
特許文献１の医療システムでは、サーバにより複数の医療機器の状態が監視され、それぞれの臨床担当者が各医療機器の状態をチェックすることができる。

特表２００７−５２６０２４号公報

近年、超音波プローブと超音波装置本体との間を接続する通信ケーブルの煩わしさを解消して操作性を向上させるために、超音波プローブと超音波装置本体とを無線通信により接続する超音波診断装置が考案されている。同様に、Ｘ線撮影装置においても、操作性向上のために、Ｘ線電子カセッテがＸ線コンソールに無線接続されたものが開発され、内視鏡システムにおいても、内視鏡スコープが内視鏡プロセッサに無線接続されたものが開発されている。

これらの医療機器においては、取得された生体情報を含む患者の情報が無線通信により伝送されることとなるが、障害物による電波遮蔽、フェージングおよび他の通信機器との電波干渉に起因して通信障害が発生し、患者情報の伝送レートが低下すると、不具合を生じるおそれがある。例えば、超音波診断装置を用いた術中撮影画像のように、画像表示の高いリアルタイム性が要求される患者情報に対しては、データ伝送レートの低下は医療機器における処理に大きな支障を来すこととなる。
特許文献１の医療システムでは、このような通信障害による不具合は考慮されていない。

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、通信障害等によりデータ伝送レートが低下しても、通信の必要性の高い患者情報を無線通信により伝送することができる医療機器のデータ伝送システムおよび方法を提供することを目的とする。

この発明に係る医療機器のデータ伝送システムは、それぞれ患者の生体情報をセンシングすると共に生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する複数の医療機器を備え、いずれかの医療機器におけるデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、その医療機器に対して複数の通信チャンネルに分割してデータ伝送を行うものである。

複数の医療機器における通信の必要性の優先順位を決定し、優先順位が低い医療機器から割り込みをかけることにより優先的に分割データ伝送のチャンネルをデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器に割り当てることが好ましい。
通信の必要性の優先順位は、各医療機器のセンシング対象となる生体情報の動的度合いおよびモニタ表示のリアルタイム性の要求度に基づいて決定することができる。

複数の医療機器の動作を監視するアービターを備え、このアービターが、通信の必要性の優先順位の決定および割り込みによる分割データ伝送のチャンネルの割り当てを行うように構成してもよい。この場合、アービターは、アービターと複数の医療機器とを接続する通信回線のアクセスポイント、あるいは、複数の医療機器のいずれかに内蔵することができる。
あるいは、複数の医療機器は、定期的に相互間で動作状態を通信により確認し、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器にチャンネルを明け渡すように構成してもよい。
また、各医療機器は、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、他の医療機器に動作状態を問い合わせ、通信の必要性の優先順位の決定および割り込みによる分割データ伝送のチャンネルの割り当てを行うように構成してもよい。

さらに、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器以外の医療機器に割り込みをかけることができない場合に警告を発することが好ましい。
なお、複数の医療機器は、超音波診断装置、Ｘ線撮影装置あるいは内視鏡システムを含むように構成することができる。

この発明に係る医療機器のデータ伝送方法は、それぞれ患者の生体情報をセンシングすると共に前記生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する複数の医療機器におけるデータ伝送レートを監視し、いずれかの医療機器におけるデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、その医療機器に対して複数チャンネルに分割してデータ伝送を行う方法である。

この発明によれば、生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する複数の医療機器におけるデータ伝送レートを監視し、いずれかの医療機器におけるデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、その医療機器に対して複数チャンネルに分割してデータ伝送を行うので、通信障害等によりデータ伝送レートが低下しても、通信の必要性の高い患者情報を無線通信により伝送することが可能となる。

この発明の実施の形態１に係る医療機器のデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１で用いられた医療機器を示し、（Ａ）は超音波診断装置、（Ｂ）はＸ線撮影装置、（Ｃ）は内視鏡システムの構成を示すブロック図である。 実施の形態１の動作を示すフローチャートである。 センシング対象の動的度合いおよびモニタ表示のリアルタイム性の要求度に対して設定された通信の必要性の優先順位を示す図である。 実施の形態１における複数の医療機器の動作状況とデータ伝送の関係を示すタイミング図である。 実施の形態２に係る医療機器のデータ伝送システムの構成を示すブロック図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
実施の形態１
図１に、実施の形態１に係る医療機器のデータ伝送システムの構成を示す。手術室Ｒ１に第１の超音波診断装置１が配置され、Ｘ線撮影室Ｒ２にＸ線撮影装置２が配置され、内視鏡検査室Ｒ３に内視鏡システム３が配置され、超音波検査室Ｒ４に第２の超音波診断装置４が配置されている。そして、第１の超音波診断装置１、Ｘ線撮影装置２、内視鏡システム３および第２の超音波診断装置４に有線による回線Ｌを介してアービター５が接続されている。

第１の超音波診断装置１、Ｘ線撮影装置２、内視鏡システム３および第２の超音波診断装置４は、それぞれ生体情報として超音波断層画像、Ｘ線透視画像および内視鏡観察画像を取得し、これら生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する医療機器である。
第１の超音波診断装置１は、図２（Ａ）に示されるように、超音波装置本体１ａと、超音波装置本体１ａに無線接続された超音波プローブ１ｂを有しており、超音波装置本体１ａがアービター５に接続されている。超音波プローブ１ｂは、被検体内に向けて超音波ビームを送信すると共に被検体からの超音波エコーを受信して受信信号を出力するもので、超音波プローブ１ｂで得られた受信信号が無線通信により超音波装置本体１ａへ伝送され、超音波装置本体１ａで被検体の断層画像が生成される。

Ｘ線撮影装置２は、図２（Ｂ）に示されるように、Ｘ線コンソール２ａと、Ｘ線コンソール２ａに無線接続されたＸ線電子カセッテ２ｂを有しており、Ｘ線コンソール２ａがアービター５に接続されている。Ｘ線電子カセッテ２ｂは、Ｘ線コンソール２ａを用いてＸ線撮影された画像を電子的に記録し、画像のデータを無線通信によりＸ線コンソール２ａに伝送する。
内視鏡システム３は、図２（Ｃ）に示されるように、内視鏡プロセッサ３ａと、内視鏡プロセッサ３ａに無線接続された内視鏡スコープ３ｂを有しており、内視鏡プロセッサ３ａがアービター５に接続されている。内視鏡スコープ３ｂは、被検体内に挿入されて被検体内を撮像するもので、内視鏡スコープ３ｂにより得られた撮像信号が無線通信により内視鏡プロセッサ３ａに伝送され、内視鏡プロセッサ３ａで処理されて被検体内の観察像が表示される。

なお、第２の超音波診断装置４は、第１の超音波診断装置１と同様の構成を有している。
アービター５は、第１の超音波診断装置１、Ｘ線撮影装置２、内視鏡システム３および第２の超音波診断装置４からなる複数の医療機器の動作を監視し、複数の医療機器への通信チャンネル割り当ての調停を行う。

次に、実施の形態１の動作について図３のフローチャートを参照して説明する。
まず、ステップＳ１で、アービター５は、第１の超音波診断装置１、Ｘ線撮影装置２、内視鏡システム３および第２の超音波診断装置４の動作を監視し、これらの医療機器からそれぞれ動作状態を収集する。
このようにして各医療機器から収集した動作状態に基づき、ステップＳ２で、アービター５は、稼働中の各医療機器に通信チャンネルを割り当てる。各医療機器は、所定の処理を実行して患者の生体情報を所得し、割り当てられた通信チャンネルを利用して、生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する。

続くステップＳ３で、アービター５は、各医療機器におけるデータ伝送レートを監視し、データ伝送レートが予め設定された所定のしきい値を下回った医療機器が存在するか否かを判定する。
判定の結果、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器が存在する場合には、ステップＳ４に進み、アービター５は、複数の医療機器における通信の必要性の優先順位を決定する。このとき、通信の必要性の優先順位は、各医療機器によるセンシング対象の動的度合いおよびモニタ表示のリアルタイム性の要求度に基づいて決定される。

図４に、一例として、センシング対象の動的度合いとモニタ表示のリアルタイム性の要求度に対して設定された通信の必要性の優先順位を示す。図４では、通信の必要性の優先順位が、最も高いランクＡから最も低いランクＣまで、ランクＡ、ＢおよびＣの３段階にランク付けされている。医療機器によるセンシング対象が動的であるほど、また、モニタ表示のリアルタイム性に対する要求度が高いほど、通信の必要性の優先順位は高く、逆に、医療機器によるセンシング対象が静的であるほど、また、モニタ表示のリアルタイム性に対する要求度が低いほど、通信の必要性の優先順位は低く設定されている。

ステップＳ４で通信の必要性の優先順位が決定されると、続くステップＳ５で、アービター５は、通信の必要性の優先順位が低い医療機器の通信チャンネルに割り込みをかけ、この通信チャンネルを、ステップＳ３においてデータ伝送レートが所定のしきい値を下回ったと判定された医療機器に優先的に割り当てることにより、ステップＳ６で、２つの通信チャンネルに分割したデータ伝送を実行させる。
すなわち、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器に、それまで割り当てられていた通信チャンネルに加えて、通信の必要性の優先順位が低い医療機器に割り込みをかけた通信チャンネルが新たに優先的に割り当てられ、これら２つの通信チャンネルを利用して、生体情報を含む患者の情報を分割伝送することが可能となる。

このようにして実行された分割データ伝送の処理が終了すると、ステップＳ７で、アービター５は、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器に優先的に割り当てた通信チャンネルを、ステップＳ５において割り込みをかけた医療機器に明け渡す。これにより、ステップＳ５において割り込みをかけられた医療機器は、明け渡された通信チャンネルを利用してデータ伝送を再開することができる。
その後、ステップＳ１に戻り、各医療機器の動作の監視が繰り返される。
なお、ステップＳ３で、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器が存在しないと判定された場合も、ステップＳ１に戻って、医療機器の動作の監視が繰り返される。

ここで、図５のタイミング図を参照して、第１の超音波診断装置１、Ｘ線撮影装置２、内視鏡システム３および第２の超音波診断装置４の４つの医療機器が４つの通信チャンネルＣＨ１〜ＣＨ４を利用してそれぞれ患者の情報を伝送する場合の具体例について説明する。

図５に示されるように、時刻Ｔ０において、第１の超音波診断装置１は、割り当てられた通信チャンネルＣＨ１を利用して心臓の術中断層撮影の処理を実行し、内視鏡システム３は、割り当てられた通信チャンネルＣＨ３を利用して消化器官検査の処理を行い、第２の超音波診断装置４は、割り当てられた通信チャンネルＣＨ４を利用して患者履歴通信の処理を行い、Ｘ線撮影装置２は停止中である。
時刻Ｔ１になると、Ｘ線撮影装置２による健康診断の処理が開始され、通信チャンネルＣＨ２が割り当てられる。

そして、時刻Ｔ２に、通信障害が発生し、通信チャンネルＣＨ１を用いた第１の超音波診断装置１におけるデータ伝送レートが所定のしきい値を下回ると、稼働中の第１の超音波診断装置１、Ｘ線撮影装置２、内視鏡システム３および第２の超音波診断装置４の４つの医療機器に対して通信の必要性の優先順位が決定される。

このとき、第１の超音波診断装置１で実行されている心臓の術中断層撮影は、センシング対象である心臓が動的であり、また、施術に伴う撮影であることからモニタ表示のリアルタイム性に対する要求度が極めて高く、通信の必要性の優先順位は最も高いランクＡにランク付けされる。
Ｘ線撮影装置２で行われている健康診断と第２の超音波診断装置４における患者履歴通信は、いずれも、センシング対象が静的であり且つモニタ表示のリアルタイム性に対する要求度が低いため、通信の必要性の優先順位は最も低いランクＣにランク付けされる。
また、内視鏡システム３で行われている消化器官検査は、センシング対象が準動的であり、モニタ表示のリアルタイム性に対する要求度も中程度であるため、通信の必要性の優先順位は中間のランクＢにランク付けされる。

そこで、４つの医療機器のうち、通信の必要性の優先順位が最も低いランクＣにランク付けされたＸ線撮影装置２あるいは第２の超音波診断装置４の通信チャンネルに割り込みがかけられる。ここでは、同じランクＣにランク付けされているものの、第２の超音波診断装置４における患者履歴通信は、生体情報を直接センシングする処理ではなく、Ｘ線撮影装置２における健康診断よりもさらに通信の必要性の優先順位は低いと考えられるため、第２の超音波診断装置４の通信チャンネルＣＨ４に割り込みをかけ、この通信チャンネルＣＨ４を、データ伝送レートがしきい値を下回った第１の超音波診断装置１に割り当てる。これにより、第１の超音波診断装置１は、２つの通信チャンネルＣＨ１およびＣＨ４を利用することができるようになり、第１の超音波診断装置１で実行されている心臓の術中断層撮影のデータがこれらの通信チャンネルＣＨ１およびＣＨ４に分割して伝送される。

時刻Ｔ３に、第１の超音波診断装置１による術中断層撮影の処理が終了すると、時刻Ｔ２に割り込みをかけた通信チャンネルＣＨ４が第２の超音波診断装置４に明け渡され、第２の超音波診断装置４は、通信チャンネルＣＨ４を利用して患者履歴通信の処理を再開する。

このように、複数の医療機器のうち、いずれかの医療機器におけるデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、複数の医療機器における通信の必要性の優先順位が決定され、優先順位の低い医療機器の通信チャンネルに割り込みをかけてデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器に優先的に通信チャンネルが割り当てられ、複数の通信チャンネルを利用した分割データ伝送が行われる。このため、通信障害等によりデータ伝送レートが低下しても、通信の必要性の高い患者情報を無線通信により伝送することが可能となる。

なお、優先順位の低い医療機器の通信チャンネルに割り込みをかけることにより２つの通信チャンネルを利用しても、まだ、データ伝送レートが所定のしきい値以上にまで改善されない場合は、さらに他の医療機器の通信チャンネルに割り込みをかけて、３つ、あるいは、それ以上の通信チャンネルを利用することで、所定のしきい値以上のデータ伝送レートとして、分割データ伝送を行うこともできる。

実施の形態２
上記の実施の形態１では、アービター５が、有線による回線Ｌを介して各医療機器に接続されていたが、無線回線を介して医療機器に接続されていてもよい。この場合、例えば、図６に示されるように、無線通信のアクセスポイントにアービター５を内蔵することもできる。図６では、病院内の院内情報システムのアクセスポイントにアービター５が内蔵されている。無線回線としては、無線ＬＡＮ、赤外線通信、超音波通信、レーザ通信等を利用することができる。
また、アービター５を、少なくとも１つの医療機器に内蔵することもできる。さらに、複数の医療機器にそれぞれアービターを内蔵してもよく、この場合、リアルタイム通信している医療機器内のアービターがマスタとして機能するように構成することが好ましい。
この他、無線通信機構を有する各医療機器に非接触給電を行う非接触給電器にアービター５を内蔵させてもよく、また、診察台にアービター５を組み込むこともできる。

なお、上記の実施の形態１および２では、データ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器が存在することが判定された後に、アービター５が、複数の医療機器における通信の必要性の優先順位を決定したが、これに限るものではなく、予め設定された所定時間毎または予め設定されたタイムスケジュールに従って各医療機器から収集された動作状態に基づき、複数の医療機器における通信の必要性の優先順位を決定することもできる。

実施の形態３
上記の実施の形態１および２では、アービター５が、各医療機器の動作を監視し、複数の医療機器における通信の必要性の優先順位の決定および割り込みによる分割データ伝送の通信チャンネルの割り当てを行ったが、アービター５を使用せずに、複数の医療機器の間で割り込みによる分割データ伝送の通信チャンネルの割り当てを行うこともできる。
例えば、複数の医療機器が、定期的に相互間で動作状態を通信により確認し、通信チャンネルを明け渡しても直ちに処理に支障を来さない医療機器のリスト情報を各医療機器が定期的に更新しながら保有し、いずれかの医療機器でデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、保有しているリスト情報に基づいて、通信チャンネルを明け渡しても直ちに処理に支障を来さない医療機器に通信チャンネルの明け渡しを指示してもよい。
あるいは、いずれかの医療機器でデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、その医療機器が他の医療機器に動作状態を問い合わせ、通信チャンネルを明け渡しても直ちに処理に支障を来さない医療機器を判定して、通信チャンネルの明け渡しを指示することもできる。

上記の実施の形態１〜３において、複数の医療機器のいずれもが、通信チャンネルを明け渡すと処理に支障を来すために、割り込みをかけることができない場合に、警告を発することが好ましい。警告は、視覚的に表示するものでもよく、あるいは、警告音等の音、または、振動により通知するものでもよい。この警告により、各医療機器を操作する臨床担当者が無線通信によるデータ伝送不可のおそれがあることを認識し、無線通信から有線通信に切り替える、医療機器使用のタイムスケジュールを変更する等の措置を採ることが可能となる。
なお、通信チャンネルを明け渡しても直ちに処理に支障を来さない医療機器の数が所定値以下に減少した時点で警告を発することもできる。

各医療機器における処理に要求される通信の必要性のランク付けは、予め設定されたランクであってもよく、あるいは、各医療機器を操作する臨床担当者等により設定可能としてもよい。

１，４ 超音波診断装置、２ Ｘ線撮影装置、３ 内視鏡システム、５ アービター、１ａ 超音波装置本体、１ｂ 超音波プローブ、２ａ Ｘ線コンソール、２ｂ Ｘ線電子カセッテ、３ａ 内視鏡プロセッサ、３ｂ 内視鏡スコープ、Ｌ 回線、Ｒ１ 手術室、Ｒ２ Ｘ線撮影室、Ｒ３ 内視鏡検査室、Ｒ４ 超音波検査室。

Claims (10)

1. それぞれ患者の生体情報をセンシングすると共に前記生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する複数の医療機器を備え、
   いずれかの医療機器におけるデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、その医療機器に対して複数の通信チャンネルに分割してデータ伝送を行うことを特徴とする医療機器のデータ伝送システム。
2. 前記複数の医療機器における通信の必要性の優先順位を決定し、優先順位が低い医療機器から割り込みをかけることにより優先的に分割データ伝送のチャンネルをデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った医療機器に割り当てる請求項１に記載の医療機器のデータ伝送システム。
3. 前記通信の必要性の優先順位は、各医療機器によるセンシング対象の動的度合いおよびモニタ表示のリアルタイム性の要求度に基づいて決定される請求項２に記載の医療機器のデータ伝送システム。
4. 前記複数の医療機器の動作を監視するアービターを備え、
   前記アービターが、前記通信の必要性の優先順位の決定および前記割り込みによる分割データ伝送のチャンネルの割り当てを行う請求項２または３に記載の医療機器のデータ伝送システム。
5. 前記アービターは、前記アービターと前記複数の医療機器とを接続する通信回線のアクセスポイント、あるいは、前記複数の医療機器のいずれかに内蔵される請求項４に記載の医療機器のデータ伝送システム。
6. 前記複数の医療機器は、定期的に相互間で動作状態を通信により確認し、データ伝送レートが前記所定のしきい値を下回った医療機器にチャンネルを明け渡す請求項２または３に記載の医療機器のデータ伝送システム。
7. 各医療機器は、データ伝送レートが前記所定のしきい値を下回った場合に、他の医療機器に動作状態を問い合わせ、前記通信の必要性の優先順位の決定および前記割り込みによる分割データ伝送のチャンネルの割り当てを行う請求項２または３に記載の医療機器のデータ伝送システム。
8. データ伝送レートが前記所定のしきい値を下回った医療機器以外の医療機器に割り込みをかけることができない場合に警告を発する請求項２〜７のいずれか一項に記載の医療機器のデータ伝送システム。
9. 前記複数の医療機器は、それぞれ生体画像情報を取得する超音波診断装置、Ｘ線撮影装置および内視鏡システムのいずれかを含む請求項１〜８のいずれか一項に記載の医療機器のデータ伝送システム。
10. それぞれ患者の生体情報をセンシングすると共に前記生体情報を含む患者の情報を無線通信により伝送する複数の医療機器におけるデータ伝送レートを監視し、
    いずれかの医療機器におけるデータ伝送レートが所定のしきい値を下回った場合に、その医療機器に対して複数チャンネルに分割してデータ伝送を行う
    ことを特徴とする医療機器のデータ伝送方法。

Images