JPH05161611A

JPH05161611A - 医用テレメータ装置

Info

Publication number: JPH05161611A
Application number: JP3330511A
Authority: JP
Inventors: Toru Tsutsui; 透筒井
Original assignee: NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
Current assignee: NEC Avio Infrared Technologies Co Ltd
Priority date: 1991-12-13
Filing date: 1991-12-13
Publication date: 1993-06-29

Abstract

(57)【要約】【目的】送信機側に計測・解析機能を有する医用テレメ
ータ装置を提供する。【構成】検出された生体信号を入力して計測及び解析
し、計数データ及び解析データとして出力する演算部１
７、及び、これら計数及び解析データを、生体信号と共
に生体情報信号として送出する送信部１４、及び電池に
よる電源部２５を有する送信機１′と、この送信機１′
より送信される生体情報信号を受信して表示・記録する
受信装置とにより構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、生体信号を入力して送
受信する医用テレメータ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、病院における患者監視装置は、
システムとして構成されている。生体信号の発生源は患
者であるが、その受信場所は、患者の病床付近（ベッド
サイド）、ナースセンタ、医師用詰所或は快復室等で、
これら様々な場所で同時に伝送信号を受信する必要があ
る。また、大学病院等においては、手術中の患者の病態
を、多数の学生又は看護婦に観察出来るための装置も必
要とされる。このため、患者監視装置は設置される場所
により、装置の規模、機能等が異なり、それにより装置
コストも当然異なってくる。例えば、ベッドサイドでは
装置の形状は出来るだけ小型で、機能は計測値と波形の
表示で十分であり、アラーム（警告）時の詳細な表示機
能、波形或はトレンドデータ等の記録紙上への記録機能
が必要となることは少ない。これに対し、ナースセンタ
では、全ての情報が総合的に要求される。即ち、各種生
体信号の経時的変化における定時記録機能が重要となる
と共に、多くの生体信号或は複数の患者数に合わせて表
示画面もより大型の画面が要求される。また、医師用詰
所においては、アラームによる報知機能が重要であり、
教育用の装置では表示のみの機種が数多く要求される。

【０００３】従来、有線又は無線によるテレメータ装置
を含め、患者監視装置は、生体信号を検出し、増幅して
伝送する送信部と、伝送された生体信号を表示・記録す
る受信部に分けられていた。図８に斯かる装置の無線伝
送による従来例を示す。１は、電極又はトランスデュー
サ類１_Tを介して入力された多種類の生体信号を、アン
テナＡを介して、例えば電波により送信する多現象送信
機、２は、電極類２_Tを介して入力された心電図信号の
みを、アンテナを兼ねるリード線から送信するようにし
た心電図専用送信機である。３は、ナースセンタ等に設
置されるセンターモニタで、アンテナ３₁を介し多現象
送信機１或は心電図専用送信機２により送られる生体信
号を受信し、複数の患者の種々の計測値或は波形等を画
面上に表示すると共に、記録装置４により記録して監視
出来るようになっている。また、５は、患者の病床付近
に記録装置６と共に配置されているベッドサイドモニタ
で、アンテナ５₁で受信した生体信号の波形や測定デー
タを表示・記録する。これらセンターモニタ３及びベッ
ドサイドモニタ５は、記録装置４及び６と組み合わせて
受信装置を形成している。また、センターモニタ３或は
ベッドサイドモニタ５には計測・解析装置が内蔵され、
多現象送信機１或は心電図専用送信機２より送信された
生体信号が計測・解析されて、計数データや解析データ
が画面上に表示されるが、その計測精度及び解析精度
は、装置のコストと製造された時点における解析アルゴ
リズム（プログラム）により、ほぼ決められているのが
実情である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来構成においては、伝送路の終端部、即ち受信部側
で生体信号の計測・解析を行うため以下のような不都合
点が有った。伝送路の周波数特性及びダイナミックレンジにより、
計測・解析精度が制限される。例えば、心電図信号の伝
送において、心室期外収縮による心電図信号は、正常な
心電図信号より数倍大きな信号を発生するので、異常波
形を正確に伝送するためには、大きなダイナミックレン
ジを確保しておく必要があり、伝送路のダイナミックレ
ンジが十分でない場合には、装置内の判断に誤りが発生
することがある。また、電波の室内伝播では、電波によ
る反射波の干渉により多数の電波の谷間が生じ、電波の
瞬断が発生する。このため、不整脈検出プログラムが誤
った不整脈の検出を行うことがある。ベッドサイドモニタ及びセンターモニタのように同一
信号源を同時に複数の装置で表示・記録する場合、計
測、解析部分の差によりその結果に差が発生する。これ
は、ベッドサイドモニタ及びセンターモニタのように、
機種の違いにより、回路構成、或は解析プログラムの改
良により差が生ずるためである。また、同様の理由によ
り、同一機種においても、新型と旧形の機種で差が発生
する。このため、病院等の医療現場で混乱を招くことが
ある。更に、計測値のみの監視記録を行うだけで良い装置で
あっても、計測及び解析機能を内蔵しておく必要があ
り、その分装置が高価となる。本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、送信機側
に計測・解析機能を持たせることにより、上記不都合点
を解消したテレメータ送受信装置を提供することを目的
としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は例えば図１に示
す如く、生体信号を検出して送信する送信機と、この送
信機より送信された生体信号を受信する受信装置とによ
り構成されるテレメータ装置において、検出された生体
信号を入力して所定の演算を行い、計数データ及び解析
データとして出力する演算部１７、４４及び、これら計
数及び解析データを、生体信号と共に生体情報信号とし
て送出する送信部１４、４１及び電池による電源部２５
とを具える送信機１′、２′と、この送信機１′、２′
より送信される生体情報信号を受信して表示・記録する
受信装置（３′、４及び５′、６）とにより構成され
る。また、送信すべき生体信号を心電波形信号とし、こ
の心電波形信号を心拍数及び不整脈データと共に送信す
ることも出来る。更に、送信すべき生体信号を呼吸波形
信号とし、この呼吸波形信号を呼吸数と共に送信するこ
とも出来る。また更に、送信すべき生体信号を観血血圧
波形信号とし、この観血血圧波形信号を血圧値と共に送
信することも出来る。

【０００６】

【作用】上記構成により、送信機側において、検出され
た生体信号の計測及び解析機能を持たせ、演算により計
数データ及び解析データを求め、生体信号と共に送信す
るようにしたので、計測・解析精度が向上すると共に、
受信部側が簡略化され、システム全体のコストが低減で
きる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の実施例について、図１〜図７
により説明する。尚、図８の従来例と対応する部分には
同一符号を付し説明を省略する。図１は本発明による、
多現象送信機の一実施例を示すものである。１０は各種
生体信号、例えば、心電図、血圧、脈波等の信号を入力
して増幅する第一の入力アンプ群である。１１は第一の
アナログマルチプレクサで、入力される上記複数の生体
信号及び関連信号を循環サンプリングして、走査端子よ
り後述する送信部１４に生体情報信号として送出する。
１２は、第一のアンプ群１０に比較して変化の緩やかな
生体信号、例えば、インピーダンス呼吸信号、呼気ガス
信号（ＣＯ ₂）、酸素飽和度信号等を入力する第二の入
力アンプ群である。１３は第二のアナログマルチプレク
サで、その走査端子は第一のアナログマルチプレクサ１
１の入力端子の一つに接続されると共に、この第一のマ
ルチプクサ１１の８分の１の周期で、第二の入力アンプ
群１２から出力される生体信号及び以下述べる演算部１
７より出力される計数・解析データをサンプリングして
出力する。

【０００８】図２は、第一及び第二のアナログマルチプ
レクサ１１並びに１３の動作関係を示す説明図である。
第一の入力アンプ群１０及び第二の入力アンプ群１２よ
り出力される生体信号を、夫々、例えば、ａ₁、ａ₂・・
・・・ａ₆並びにｂ₁、ｂ₂・・・・・ｂ₅とする。また、第
一のアナログマルチプレクサ１１の先頭の入力端子に
は、１フレームの区切りを示すタイミング信号Ｔ_Mが加
えられている。また、第二のアナログマルチプレクサ１
３の先頭の入力端子には、第一のアナログマルチプレク
サ１１のタイミング信号Ｔ_Mに同期した、同期タイミン
グ信号Ｔ_Sが印加されている。これらの両タイミング信
号Ｔ_M及びＴ_Sは後述するコントロールロジック２４よ
り供給される。第一のアナログマルチプレクサ１１は、
上述した８入力の循環サンプリング（走査）を繰り返し
て行う。最初のフレームにおいては、先頭から順に、タ
イミング信号Ｔ_M、入力信号ａ₁、ａ₂・・・・・ａ₆及び
第二のマルチプレクサ１３から出力される同期タイミン
グ信号Ｔ_Sが出力され、次のフレームにおいては、順
に、タイミング信号Ｔ_M、入力信号ａ₁、ａ₂・・・・・ａ
₆及びｂ₁が出力され、以下同様の走査が繰り返され、
最後のフレームにおいて、順に、タイミング信号Ｔ _M、
入力信号ａ₁、ａ₂・・・・・ａ₆及び解析データが出力さ
れて、最初のフレームに戻る。このように、第二のアナ
ログマルチプレクサ１３の出力は、１フレーム毎に、即
ち、８回に１回の割合で順に第一のアナログマルチプレ
クサ１１より出力される。

【０００９】前述した送信部１４は、第一のアナログマ
ルチプレクサ１１の出力により、例えば、ＰＷＭ（パル
ス幅変調）変調する変調部１５、この変調部１５の出力
により、更に、例えば、ＦＭ変調により変調し、高周波
電力増幅する変調・増幅部１６及びこの変調・増幅部１
６の出力を電波として送信するアンテナ１６a より構成
されている。変調部１５は、第一のアナログマルチプレ
クサ１１の出力が時分割信号であるため、ＰＷＭ変調の
他に、この信号に適した、例えば、ＰＰＭ（パルス位置
変調）或はＰＣＭ（パルス符号変調）等の変調を行うよ
うにしても良い。

【００１０】１７は演算部で、例えば、マイクロコンピ
ュータ等のワンチップコンピュータで構成され、第三の
アナログマルチプレクサ１８、Ａ／Ｄ変換器１９、ＣＰ
Ｕ（中央処理装置）２０、ＲＡＭ（ランダムアクセスメ
モリ）２１、ＲＯＭ（リードオンリーメモリ）２２及び
入出力ポート２３を具えている。ＲＡＭ２１は、生体情
報信号、各種設定値、或はＲＯＭ２２より読み出したデ
ータ等を一時的に記憶し、ＲＯＭ２２は、所定の解析プ
ログラム等を予め保持している。第三のアナログマルチ
プレクサ１８の入力端子は、第一の入力アンプ群１０の
出力側と第一のアナログマルチプレクサ１１の各入力端
子並びに第二のアナログマルチプレクサ１３の２つの入
力端子に接続される。この第３のアナログマルチプレク
サ１８は、第一及び第二のアナログマルチプレクサ１１
及び１３とは無関係に、入力される生体信号を循環サン
プリングし、走査端子を介してＡ／Ｄ変換器１９に送出
する。生体信号はＡ／Ｄ変換器１９によりデジタル信号
に変換され、生体情報信号として取り込まれる。ＣＰＵ
２０は、この生体情報信号を入力して所定の演算を行
い、計数データ及び解析データを求め、この計数及び解
析データを入出力ポート２３を介して送出する。送出さ
れた計数及び解析データは、第二のアナログマルチプレ
クサ１３の２つの入力端子に加えられる。

【００１１】前述したコントロールロジック２４は、第
一及び第二のアナログマルチプレクサ１１並びに１３
に、夫々タイミング信号Ｔ_M及び同期タイミング信号Ｔ
_Sを供給すると共に、第一のアナログマルチプレクサ１
１、第二のアナログマルチプレクサ１３及び変調部１５
を制御する。このコントロールロジック２４による制御
は、上述したＣＰＵ２０により行うようにしても良い。
また、２５は電源部で、例えば、バッテリー等により構
成され、送信機全体に電流又は電圧を供給する。

【００１２】図３及び図４は、図１の実施例の伝送デー
タにおける、計数データ列並びに解析データ列の例を示
すものである。図３において、計数データ列は、データ
の先頭にスタートビットが配置され、次の現象データ部
は、例えば心電図の場合は１、呼吸の場合は２、等のよ
うに、異なる生体現象に数値を対応させて割り当てる。
現象データ部に続く計数データ部は、例えば、心電図の
場合は心拍数、呼吸の場合であれば呼吸数等となる。次
の現象データ及び計数データ部分には、他の生体現象に
対応する数字及び数値が配列される。チェックサム部
は、データ列の中間に配列されるもので、データの転送
誤りを防止するために挿入される。以下同様に、所定の
生体現象に対応した数字や数値を配され、最後にデータ
の終わりを示すストップビットが配列されて送信データ
の区切りとされる。

【００１３】図４は解析データ列を示し、例えば、不整
脈が多発し、且つ血圧異常が発生した場合のデータ列の
場合について説明する。図３の計数データ列と同様に、
最初にデータの開始を表すスタートビットが配列され、
次の時刻部には解析を行った時刻を示す時刻データが配
列される。次の現象部には、血圧等の現象名、アラーム
ビット部は、例えば予め決められた血圧値を超えた場
合、警報信号を発生させるための異常血圧値を配列し、
次の現象部分には、例えば、現象名として心電図を配列
する。更に、次の解析結果部には、例えば、不整脈の種
類を表すコードを配し、チェックサム部は、上述した計
数データ列と同様のデータの転送誤りを防止するための
ものである。最後にデータの終わりを示すストップビッ
トが配列される。

【００１４】図３及び図４に示した如く、これら一連の
計数及び解析データ列が、送信部１４（図１）より送信
され、図７に示す受信装置側（センターモニタ３′或は
ベッドサイドモニタ５′及び記録装置４、６）で受信さ
れ、患者の監視が行われる。

【００１５】次に、上述した実施例の動作について説明
する。入力アンプ群１０を介して生体信号が第一のマル
チプレクサ１１に入力されると共に、演算部１７の第三
のアナログマルチプレクサ１８にも入力される。演算部
１７に取り込まれた生体信号はデジタル信号に変換後、
ＲＡＭ２１に記憶され、ＲＯＭ２２に予め格納されてい
る解析プログラムにより、所定の演算が施されて計数及
び解析データが算定される。これら計数及び解析データ
は、入出力ポート２３を介して第二のアナログマルチプ
レクサ１３の２つの入力端子に送られ、順次走査されて
第一のアナログマルチプレクサ１１の１つの入力端子に
加えられる。この第一のアナログマルチプレクサ１１
は、生体信号、計数及び解析データ等の生体情報信号を
入力して順次走査し、時分割信号として送信部１４の変
調部１５に出力する。変調部１５は入力される生体情報
信号により、例えばＰＷＭ変調された変調信号を変調・
増幅部１６に出力する。更に、この変調・増幅部１６に
おいて、ＦＭ変調後、高周波電力増幅され、アンテナ１
６a から電波として送信される。このようにすることに
より、波形等の生体信号と共に、この生体信号に基づく
計数及び解析データが生体情報信号として送信されるこ
とになる。送信された生体情報信号は、図７に示す如
く、患者のベッドサイドモニタ５′或はナースセンタの
センタモニタ３′により受信され、生体信号波形、計数
及び解析データが適宜組み合わされて画面上に表示さ
れ、或は、記録装置４及び６により記録紙上に記録され
る。

【００１６】図５は他の実施例を示し、心電図専用送信
機に応用した場合の例である。斯かる構成において、演
算部４４は図１の演算部１７と同様のものである。ま
た、心電図信号専用のため、図１の実施例で示した３つ
のアナログマルチプレクサ１１，１３，１８及びコント
ロールロジック２４は不要となる。図５において、心電
図信号（心電図波形）を単に送信する場合は、心電図信
号は、心電図用アンプ４０を介して取り込まれ、第一の
サブキャリア変調部４２において、心電図信号により、
例えば一次ＦＭ変調を行い、更に変調・増幅部４３によ
り二次ＦＭ変調を行って高周波電力として増幅後、アン
テナ４３a より電波として送信される。これは従来より
使用されている、ＦＭ−ＦＭ型の変調方式である。心電
図信号の計測・解析データを送信する場合は、心電図用
アンプ４０で増幅された生体信号は演算部４４に取り込
まれ、Ａ／Ｄ変換器４５により心電図データに変換さ
れ、関連データと共に、生体情報信号としてＲＡＭ４８
に記憶される。ＣＰＵ４６は、ＲＯＭ４９に予め保持さ
れている、例えば、心電図解析用のプログラムに従い、
ＲＡＭ４８の心電図データを読み出し、所定の演算を行
って、例えば、心拍数、不整脈等の計数及び解析データ
を算出し、入出力ポート４７を介して第二のサブキャリ
ア変調部５０に出力する。

【００１７】第二のサブキャリア変調部５０は、例えば
２値ＦＳＫ（周波数偏移変調）を用いたもので、電圧制
御発振器、マルチバイブレータ等よりなる発信器で構成
され、周波数ｆ₁及びｆ₂の２つの信号を有する。これ
らの信号の周波数ｆ₁及びｆ ₂は、第一のサブキャリア
変調部４２のサブキャリアの周波数ｆa より低く、且つ
復調時に分離フィルターで分離可能な周波数に選定され
る。例えば、サブキャリアの周波数ｆa を１．５ＫＨz
とし、２つの信号の周波数ｆ₁及びｆ₂を夫々６００Ｈ
Z 及び５００ＨZ とする。このように選定することによ
り、電波の帯域幅を広げることなく電波を有効に利用す
ることが出来る。入出力ポート４７より出力される生体
情報信号は、Ｈ／Ｌ（ハイレベル又はローレベル）の２
値のデジタル値であるので、第二のサブキャリア変調部
５０において、２つの信号の周波数ｆ₁及びｆ₂に対応
して夫々変換され、即ち２値ＦＳＫとしてサブキャリア
と共に出力される。この出力は、第一のサブキャリア変
調部４２の出力（ｆa ）と混合され、変調・増幅部４３
においてこの混合信号により、更に無線周波数に変調さ
れ、高周波電力増幅されてアンテナ４３a を介して送信
される。受信側においては、フィルタ（図示せず）によ
りサブキャリアと周波数ｆ₁及びｆ₂の信号に分離され
て復調される。サブキャリア変調部５０は、２値ＦＳＫ
を用いたが、ＭＳＫ（Ｍinimum phaseＳhift Ｋeying
）を用いても良い。また、変調方式も前述の種々のパ
ルス変調方式、即ち、ＰＷＭ、ＰＰＭ或はＰＣＭが使用
出来ることは云うまでもない。

【００１８】上述の他の実施例おいて、ステータス発生
部５１は、例えば、従来と同様の電極はずれ信号、電池
低下信号或はナースコール信号等を発生するもので、入
出力ポート４７を介しＣＰＵ４６に入力され、生体情報
信号に混合されて第二のサブキャリア変調器５０より出
力される。

【００１９】図６は、図５に示した他の実施例におけ
る、伝送する計数データ列を表している。例えば、先頭
部はデータの開始を表すスタートビット、順に、上述し
たステータス信号、心拍数を表すデータ、不整脈種類の
部分は、検知分類された不整脈に対応した、例えば、予
め定められた数値コードとし、更に、測定時刻を表す時
刻データ及びデータの区切りを表すストップビットとな
るように配列して順次伝送される。

【００２０】上記図５に示した他の実施例においては、
心電図専用送信機として構成したが、例えば、呼吸に関
する計測の場合は、呼吸波形信号と呼吸数を同時に送信
し、或は、観血式の血圧に関する測定の場合は、観血血
圧波形信号と血圧値を同時に送信するように、夫々の生
体信号に応じた専用送信機として構成することも出来
る。

【００２１】図７は、本発明のテレメータ装置の概略使
用例を示すものである。電極又はトランスデューサ類１
_Tを介して入力された複数の生体信号は、生体情報信号
として多現象送信器１′より送信される。あるいは、心
電図専用送信機２′から、電極類２_Tを介して入力され
た心電図信号が生体情報信号として送信される。送信さ
れた生体情報信号は、センターモニタ３′或はベッドサ
イドモニタ５′に受信され、画面上に生体信号の波形や
データが表示され、或は記録装置４又は６により記録さ
れる。

【００２２】このように、計測・解析装置はワンチップ
コンピュータにより小型に構成出来るので、送信機側に
組み込みが容易であり、しかも設置スペースも小さいた
め、送信機は従来と同程度の大きさが維持できる。更
に、受信機としてのセンターモニタ及びベッドサイドモ
ニタは、計測・解析装置が省略できるので、従来に比較
してモニタの機能が簡略化出来る。

【００２３】尚、上述の実施例において、演算部にワン
チップコンピュータを用いたが、計数データのみが必要
とされる場合には、ロジックＩＣ（論理集積回路）を組
合せることによって構成でき、目的に応じてワンチップ
コンピュータと使い分けることが出来る。また、本発明
は上述の実施例に限ることなく、本発明の要旨を逸脱す
ることなくその他種々の構成がとり得ることは勿論であ
る。

【００２４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、送
信機側に生体信号の計測及び解析部を持たせ、計数及び
解析データを求めるようにしたので、次のような顕著な
効果が得られる。計測・解析装置が信号源に近いため、伝送路の特性に
よる伝送信号の劣化の影響が無くなる。必要に応じて解析結果のみ送信すれば良いので、狭帯
域伝送が可能となり、特に、無線伝送においては周波数
帯域が限られているため、電波資源の有効活用が促進さ
れる。複数の場所或は装置で受信し、記録する場合、装置間
での表示値に差が発生しない。受信装置側に、計測・解析装置が不要となるため、モ
ニタの機能が簡略化され、総合的なシステムコストが低
減出来る。信号解析プログラムの変更を行う際、送信機側の計測
・解析部分のみ変更すれば良いので、システム全体の更
新が容易となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の医用テレメータ装置における多現象送
信機の実施例を示すブロック図である。

【図２】図１の実施例における第一及び第二のアナログ
マルチプレクサの動作関係を説明する図である。

【図３】図１の実施例における計数データ列の構成を示
す図である。

【図４】図１の実施例における解析データ列の構成を示
す図である。

【図５】本発明の医用テレメータ装置における心電図専
用送信機の実施例を示すブロック図である。

【図６】図５の実施例における計数データ列の構成を示
す図である。

【図７】本実施例の概略使用例を示す図である。

【図８】従来例の概略使用例を示す図である。

【符号の説明】１′多現象送信機２′心電図送信機３′センターモニタ４、６記録装置５′ベッドサイドモニタ１１、１３、１８第一、第二、第三のアナログマルチ
プレクサ１４、４１送信部１７、４４演算部２４コントロールロジック２５電源部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ａ６１Ｂ 5/04 Ｒ 8119−4Ｃ 5/08 8932−4Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生体信号を検出して送信する送信機と、
この送信機より送信された生体信号を受信する受信装置
とにより構成された医用テレメータ装置において、検出された上記生体信号を入力して所定の演算を行い、
計数データ及び解析データとして出力する演算部及び、
上記計数及び解析データを、上記生体信号と共に生体情
報信号として送信する送信部及び電池による電源部を有
する上記送信機と、該送信機より送信される上記生体情報信号を受信して表
示・記録する上記受信装置とを具えることを特徴とする
医用テレメータ装置。
【請求項２】生体信号を心電波形信号とし、該心電波
形信号を心拍数及び不整脈データと共に送信することを
特徴とする請求項１記載の医用テレメータ装置。
【請求項３】生体信号を呼吸波形信号とし、該呼吸波
形信号を呼吸数と共に送信することを特徴とする請求項
１記載の医用テレメータ装置。
【請求項４】生体信号を観血血圧波形信号とし、該観
血血圧波形信号を血圧値と共に送信することを特徴とす
る請求項１記載の医用テレメータ装置。