(57)【要約】【課題】注射中の注射器の動きをデータに変換して記録するための注射器および注射実技用模擬腕と、これらを用いた注射実技記録再生装置を提供する。【解決手段】注射器から取得した第一角度および速度と、実技用模擬腕から取得した第二角度を時間情報とともに記録する。さらに、実技用模擬腕から取得する刺針信号に基づいて、刺針期間を算出して記録する。そして、この刺針期間における注射器の動きを記録した第一角度情報、第二角度情報および速度を利用して再現する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性の注射針と、
前記注射針を固定するシリンジと、
前記注射針と地面とのなす角度および前記注射針の移動速度を検出する加速度センサと、
前記加速度センサが検出した前記角度および前記移動速度を外部に無線送信するとともに、長波を発信する送信機兼発信機と、
前記加速度センサおよび前記送信機兼発信機が埋め込まれたピストンと、
前記ピストンの先端部分に設けられ、前記送信機兼発信機と電気的に接続される、導電性のゴム栓と
を備える注射器。
【請求項２】
導電性ゴムで形成される本体部と、
前記本体部の内部に設けられた模擬血管と、
前記本体部に接触するように内部に設けられた、長波を受信して所定の論理信号である刺針信号を生成する長波受信部と、
模擬血管と地面とのなす角度を検出すべく前記模擬血管の軸上に設けられた加速度センサと、
前記長波受信部で生成された信号および前記加速度センサで検出された角度を外部に送信する送信部と
を備える注射実技用模擬腕。
【請求項３】
導電性の注射針と、前記注射針を固定するシリンジと、前記注射針と地面とのなす角度である第一角度および前記注射針の移動速度を検出する加速度センサと、前記加速度センサが検出した前記第一角度および前記移動速度を外部に無線送信するとともに、長波を発信する送信機兼発信機と、前記加速度センサおよび前記送信機兼発信機が埋め込まれたピストンと、前記ピストンの先端部分に設けられ、前記送信機兼発信機と電気的に接続される、導電性のゴム栓とを備える注射器から前記第一角度および前記移動速度を無線受信する近距離無線受信部と、
導電性ゴムで形成される本体部と、前記本体部の内部に設けられた模擬血管と、前記本体部に接触するように内部に設けられた、前記本体部に長波が伝達された場合、長波を受信して、所定の論理信号である刺針信号を生成する長波受信部と、模擬血管と地面とのなす角度を検出すべく前記模擬血管の軸上に設けられた第二加速度センサとを備える注射実技用模擬腕の前記第二加速度センサおよび前記長波受信部に接続され、前記第二角度および前記刺針信号を取得するインターフェース部と、
時刻情報を発生するリアルタイムクロックと、
前記近距離無線受信部から得られる前記第一角度および速度と、前記インターフェース部から得られる第二加速度とを前記時間情報と対応付けそれぞれ記録媒体に記録するとともに、前記インターフェース部の取得した前記刺針信号が真となっている期間である指針期間を前記時間情報を利用して算出し、前記刺針期間を記録媒体に記録する記録処理部と、
前記記録処理部によって前記記録媒体に記録された情報を読み出し、前記刺針期間における、前記第一角度と前記第二角度の差で表される注射針進入角度および前記速度を再生する再生処理部と
を備える注射実技記録再生装置。
【請求項４】
前記再生処理部は、前記刺針期間および前記刺針期間の前後の所定の期間における、前記注射針進入角度および前記速度を再生する
請求項３に記載の注射実技記録再生装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、注射器、注射実技用模擬腕および注射実技記録再生装置に適用して好適な技術に関する。
より詳細には、注射の練習を行う研修医や新人看護師等の注射器の動きをデータに変換して記録する注射器および模擬腕と、これらを用いた注射器の動きのデータの記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、研修医や新人看護士が注射の訓練を行う方法は、ベテランの医師や看護士等の直接指導のみである。しかし、直接指導だけでは、指導者が異なると注射器の扱い方が異なってくるので、研修医や新人看護士にとって効率的な指導方法とはいえない。
【０００３】
ところで、医療技術の進歩に伴ない、医療技術を明確なデータとして蓄積し、これを活用しようという動きが高まっている。
医療データを活用する具体例としては、医療行為をデータ化し、成功例と失敗例とで分類し、そのデータの推移を見ることで、ノウハウや手法を確立したり、教育や訓練に用いる等の応用が考えられる。しかしながら、従来の技術では、注射中の注射器の動きのデータ化が実現されていない。なお、本発明の先行技術文献を以下に示す。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４８７９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、注射中の注射器の動きをデータに変換して記録するための注射器および注射実技用模擬腕と、これらを用いた注射実技記録再生装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明の注射実技記録再生装置は、導電性の注射針と、注射針を固定するシリンジと、注射針と地面とのなす角度である第一角度および注射針の移動速度を検出する加速度センサと、加速度センサが検出した第一角度および移動速度を外部に無線送信するとともに、長波を発信する送信機兼発信機と、加速度センサおよび送信機兼発信機が埋め込まれたピストンと、ピストンの先端部分に設けられ、送信機兼発信機と電気的に接続される、導電性のゴム栓とを備える注射器から第一角度および移動速度を無線受信する近距離無線受信部と、導電性ゴムで形成される本体部と、本体部の内部に設けられた模擬血管と、本体部に接触するように内部に設けられた、本体部に長波が伝達された場合、長波を受信して、所定の論理信号である刺針信号を生成する長波受信部と、模擬血管と地面とのなす角度を検出すべく模擬血管の軸上に設けられた第二加速度センサとを備える注射実技用模擬腕の第二加速度センサおよび長波受信部に接続され、第二角度および刺針信号を取得するインターフェース部と、時刻情報を発生するリアルタイムクロックと、近距離無線受信部から得られる第一角度および速度と、インターフェース部から得られる第二加速度とを時間情報と対応付けそれぞれ記録媒体に記録するとともに、インターフェース部の取得した刺針信号が真となっている期間である指針期間を時間情報を利用して算出し、刺針期間を記録媒体に記録する記録処理部と、記録処理部によって記録媒体に記録された情報を読み出し、刺針期間における、第一角度と第二角度の差で表される注射針進入角度および速度を再生する再生処理部とを備える。
【０００７】
注射器から取得した第一角度および速度と、実技用模擬腕から取得した第二角度を時間情報とともに記録する。さらに、実技用模擬腕から取得する刺針信号に基づいて、刺針期間を算出して記録する。そして、この刺針期間における注射器の動きを記録した第一角度情報、第二角度情報および速度を利用して再現する。
【発明の効果】
【０００８】
本発明により、注射中の注射器の動きをデータに変換して記録するための注射器および注射実技用模擬腕と、これらを用いた注射実技記録再生装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施形態の例である注射器、注射実技用模擬腕および注射実技記録再生装置の外観図である。
【図２】注射器の第一加速度センサおよび送信機兼発信機を中心としたブロック図である。
【図３】注射実技用模擬腕の一部を示すブロック図である。
【図４】注射実技記録再生装置を示すブロック図である。
【図５】表示制御部を示すブロック図である。
【図６】表示部に表示される表示画面の一例を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態を、図１〜図６を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態の例である注射器、注射実技用模擬腕および注射実技記録再生装置の概観図である。
注射器１０２は、ピストン１０５、シリンジ１０６および注射針１０７で構成される。ピストン１０５の軸上には第一加速度センサ１０８および送信機兼発信機１０９が設けられており、このピストン１０５のシリンジ１０６に挿入する先端部分は、導電性のゴム栓１１０で形成されている。
【００１２】
ピストン１０５に設けられた第一加速度センサ１０８は、ピストン１０５の軸と地面がなす角度（以下、「第一角度」という）および注射器１０２の移動速度を検出して送信機兼発信機１０９に出力する。
【００１３】
送信機兼発信機１０９は、第一加速度センサ１０８から入力される第一角度および注射器１０２の移動速度信号をデジタルデータに変換して注射実技記録再生装置１０４に無線で送信する。さらに、送信機兼発信機１０９は、長波の発信も行う。そして、送信機兼発信機１０９は、ゴム栓１１０と電気的に接続されており、発信する長波をゴム栓１１０に出力する。
【００１４】
シリンジ１０６の内部は、ピストン１０５のゴム栓１１０と接触するように導電性液体１１１で満たされている。そのため、導電性液体１１１には、送信機兼発信機１０９の発信する長波がゴム栓１１０を介して伝達される。
【００１５】
注射針１０７は、導電性の金属でできており、シリンジ１０６内に満たされた導電性液体１１１と接触するように、シリンジ１０６のピストン１０５が挿入される側とは逆側に設けられている。そのため、この注射針１０７にも、送信機兼発信機１０９の発信する長波がゴム栓１１０および導電性液体１１１を介して伝達される。なお、注射器１０２の詳細な構成については図２にて後述する。
【００１６】
注射実技用模擬腕１０３は、ゴムシート１１２と、ゴムシート１１２の内部に設けられた長波受信部１１３および模擬血管１１４と、模擬血管１１４の軸上に設けられた第二加速度センサ１１５とよりなる。
【００１７】
ゴムシート１１２は、導電性のあるゴムである。このゴムシート１１２に、注射器１０２の注射針１０７が刺さると、注射針１０７を介して長波が伝達される。
【００１８】
長波受信部１１３は、ゴムシート１１２と電気的に接続されており、注射針１０７がゴムシート１１２に刺さると当該ゴムシート１１２に伝達される長波を受信する。そして、注射針１０７が注射実技用模擬腕１０３に刺さったことを示す刺針信号を生成する。また、このゴムシート１１２は、ＵＳＢインターフェース１１６（以下、「ＵＳＢＩ／Ｆ１１６」という）とも電気的に接続されており、生成した刺針信号を当該ＵＳＢＩ／Ｆ１１６を介して注射実技記録再生装置１０４に出力する。
【００１９】
一方、模擬血管１１４の軸上、すなわち内部に設けられた第二加速度センサ１１５は、模擬血管１１４と地面がなす角度（以下、「第二角度」という）を検出する。また、第二加速度センサ１１５は、ＵＳＢＩ／Ｆ１１６と接続されており、検出した第二角度をＵＳＢＩ／Ｆ１１６を介して注射実技記録再生装置１０４に出力する。なお、注射実技用模擬腕１０３の詳細については図３にて後述する。
【００２０】
注射実技記録再生装置１０４は、注射器１０２および注射実技用模擬腕１０３から入力される第一角度、第二角度および刺針信号に基づいて、注射器１０２の動きを示すコンピュータグラフィクスおよび注射器１０２の動きを示すデータを、ディスプレイ等の表示部に表示する。なお、注射実技記録再生装置１０４の詳細については図４にて後述する。
【００２１】
次に、注射器１０２について図２を参照して説明する。
図２は、注射器１０２の第一加速度センサ１０８および送信機兼発信機１０９を中心とした構成を示す機能ブロック図である。
【００２２】
第一加速度センサ１０８は、三軸加速度センサであり、地面に対する角度を検出するとともに、三次元方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）の加速度を検出し、検出した加速度に基づいて当該三次元方向の速度を算出する。この第一加速度センサ１０８は、第一角度検出部２０２と速度検出部２０３とよりなる。
【００２３】
第一角度検出部２０２は、例えば研修医等によって注射器１０２が動かされると、当該動きに基づいて前述の第一角度を検出する。また、速度検出部２０３は、当該動きに基づいて注射器１０２の加速度（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）をそれぞれ検出する。そして、速度検出部２０３は、検出した加速度をそれぞれ単位時間で積分し、注射器１０２の移動する速度（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）をそれぞれ算出する。この第一加速度センサ１０８の第一角度検出部２０２および速度検出部２０３で検出された第一角度および速度は、アナログの第一角度信号および速度信号として送信機兼発信機１０９に出力される。
【００２４】
送信機兼発信機１０９は、電源２０４と、スイッチ２０５と、Ａ／Ｄ変換器２０６と、近距離無線送信部２０７と、長波発信部２０８とを備える。
【００２５】
電源２０４は、第一加速度センサ１０８および送信機兼発信機１０９の各ブロックに電力を供給する。ただし、電源２０４は、Ａ／Ｄ変換器２０６、近距離無線送信部２０７および長波発信部２０８とはスイッチ２０５を介して接続されており、当該スイッチ２０５が‘オン’の状態のときにだけこれらの各ブロックに電力が供給される。なお、スイッチ２０５は、通常時‘オフ’の状態であり、第一加速度センサ１０８の加速度の検出をトリガーに‘オン’の状態になる。すなわち、第一加速度センサ１０８の速度検出部２０３が速度を算出した際には、Ａ／Ｄ変換器２０６、近距離無線通信部および長波発信部２０８に電源２０４から電力が供給され、これらの各ブロックは起動状態になっている。また、スイッチ２０５は‘オフ’から‘オン’に転換すると、所定時間（例えば５分）‘オン’を維持する。
【００２６】
Ａ／Ｄ変換器２０６は、第一加速度センサ１０８と電気的に接続されている。このＡ／Ｄ変換器２０６は、第一加速度センサ１０８の第一角度検出部２０２および速度検出部２０３からそれぞれ入力されるアナログの第一角度信号および速度信号をデジタルデータに変換して第一角度情報および速度情報を生成する。この第一角度情報および速度情報は、近距離無線送信部２０７に出力される。
【００２７】
近距離無線送信部２０７は、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（商標登録）の送信機であり、Ａ／Ｄ変換器２０６から得られる第一角度情報および速度情報に所定の変調処理を施し、後述するパソコンよりなる注射実技記録再生装置１０４に送信する。
【００２８】
一方、送信機兼発信機１０９の長波発信部２０８は、長波を発信する発信機である。注射器１０２の注射針１０７（図１を参照）が注射実技用模擬腕１０３に刺さっている場合、当該長波発信部２０８から長波が発信されると、この長波はゴム栓１１０、導電性液体１１１および注射針１０７を介して注射実技用模擬腕１０３に伝達される。
【００２９】
次に、注射実技用模擬腕１０３について図３を参照して説明する。
図３は、注射実技用模擬腕１０３の機能ブロック図である。
長波受信部１１３は、ゴムシート１１２を通じて注射器１０２の注射針１０７からの長波を受信すると、注射器１０２が刺さったことを示す信号（以下、「刺針信号」という）を生成し、この刺針信号をＵＳＢＩ／Ｆ１１６を介して注射実技記録再生装置１０４に出力する。刺針信号は、論理の「真」又は「偽」を示す二値の信号であり、注射器１０２の注射針１０７がゴムシート１１２に接触すると、長波受信部１１３から出力される刺針信号は、論理の「偽」から「真」に転換する。
【００３０】
また、第二加速度センサ１１５は、例えば三軸加速度センサであり、地面に対する角度を検出するセンサである。この第二加速度センサ１１５は、前述したとおり、模擬腕の模擬血管１１４と地面がなす角度である第二角度を検出してＡ／Ｄ変換器３０５に出力する。
【００３１】
Ａ／Ｄ変換器３０５は、第二加速度センサ１１５から入力される第二角度情報をアナログからデジタルに変換して第二角度情報を生成する。そして、第二角度情報がＵＳＢＩ／Ｆ１１６を介して注射実技記録再生装置１０４に出力される。
【００３２】
次に、注射実技記録再生装置１０４について図４を参照して説明する。
図４は、注射実技記録再生装置１０４を示すブロック図である。
Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）の受信機能を有する近距離無線受信部４０２は、注射器１０２の送信機兼発信機１０９から送信される第一角度情報および速度情報が変調された電波をアンテナを通じて受信し、復調し、デコードする。
【００３３】
記録処理部４０３は、近距離無線受信部４０２から出力される第一角度情報および速度情報を時間情報と対応付けて第一角度ファイルおよび速度ファイルを生成して、不揮発性記録媒体４０４に記録する。また、記録処理部４０３は、注射実技用模擬腕１０３からＵＳＢＩ／Ｆ１１６を介して入力される第二角度情報を時間情報と対応付けて大に角度ファイルを不揮発記録媒体に記録する。また、記録処理部４０３は、注射実技用模擬腕１０３からＵＳＢＩ／Ｆ１１６を介して刺針信号が入力されている期間（刺針期間情報）を時間情報を利用して算出し、算出した刺針期間情報も不揮発性記録媒体４０４に記録する。なお、時間情報は、後述するリアルタイムクロック４１０から取得される。
【００３４】
再生処理部４０５は、不揮発性記録媒体４０４に記録された各ファイルを読み出し、所定のデータ処理を施す。具体的には、第一角度ファイルと第二角度ファイルに基づいて、注射実技用模擬腕１０３に対する注射針１０７の進入角度を示す情報（以下、「注射針進入角度情報」）を算出する処理を行う。そして、刺針期間情報の前後５秒を含むデータ（注射針進入角度情報および速度情報）を表示制御部４０６に出力する。
【００３５】
表示制御部４０６は、再生処理部４０５から入力された情報を見やすいグラフ形式に変換し、ＬＣＤ等のディスプレイである表示部４０７に表示する。
【００３６】
制御部４０８には、キーボードおよびマウス等のポインティングデバイスよりなる操作部４０９が接続されている。
制御部４０８は、近距離無線受信部４０２、記録処理部４０３、不揮発性記録媒体４０４、再生処理部４０５および表示制御部４０６を制御する。
【００３７】
また、制御部４０８にはリアルタイムクロック４１０が接続されており、記録処理部４０３によって不揮発性記録媒体４０４に記録されるデータに、時間情報を付加する。
【００３８】
図５は、表示制御部４０６のブロック図である。
再生処理部４０５から出力された、刺針期間およびその前後５秒を含む注射針進入角度情報および速度情報は、注射シミュレーション処理部５０２とグラフ処理部に供給される。
【００３９】
注射シミュレーション処理部５０２は、入力される注射針進入角度情報および速度情報を基に、注射器１０２の画像データを作成する。
【００４０】
グラフ表示処理部５０３は、入力される注射針進入角度情報および速度情報を基に、グラフを作成する。
【００４１】
画像合成部５０４は、注射器１０２の画像データとグラフを一画面上に合成したビデオ信号を作成し、表示部４０７に出力する。なお、制御部４０８から与えられる種々の情報も合成する。
【００４２】
図６は、表示部４０７に表示される表示画面の一例である。
表示画面６０２の左側には、注射器表示領域６０３が設けられている。注射器表示領域６０３の中には、注射シミュレーション処理部５０２によって描画された注射器画像６０４が表示されている。
【００４３】
表示画面６０２の右側には、グラフ表示領域６０５が設けられている。グラフ表示領域６０５の中には、グラフ表示処理部５０３によって描画されたグラフ６０６が表示されている。各々のグラフ６０６の横軸は時間軸であり、縦軸は注射器および実技用模擬腕の各センサ等から得られた情報を基に、再生処理部４０５の演算によって得られた注射針進入角度および三次元方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）の速度を示している。また、グラフ６０６の中心には現在時間を示すカーソル６０７が描かれている。
【００４４】
このカーソル６０７を操作部４０９の一例であるマウス等で移動することにより、移動した時間情報に対応する注射器画像６０４が注射器表示領域６０３に表示される。
【００４５】
本実施形態には、以下のような応用例が考えられる。
（１）注射実技記録再生装置１０４に記録されるデータは、時間軸上の情報である。この情報をフーリエ変換すると、注射器の動作の周波数スペクトルを得ることができる。フーリエ変換を施すことで、注射器の振動を検出することができる。つまり、実技を実施する対象者がどれだけ緊張しているのかを推測することができる。
【００４６】
本実施形態においては、注射器、注射実技用模擬腕１０３および注射実技記録再生装置１０４を開示した。
注射器のピストン１０５の軸上と注射実技用模擬腕１０３の模擬血管１１４の軸上にそれぞれ加速度センサを埋め込み、注射針１０７が注射実技用模擬腕１０３に刺さった期間を中心として各加速度センサが検出した情報を時間情報とともに記録する。記録されたデータを再生する際、各加速度センサで検出したデータを利用して模擬血管１１４に対する注射針１０７の進入角度を算出することで、注射器の動きを再現することができる。
上述のとおり、本実施形態の注射器、注射実技用模擬腕１０３および注射実技記録再生装置１０４は、ビデオカメラでは撮影できないような部分まで注射器の動きを記録することができる。また、注射器の動きを明確なデータに変換し、時系列に沿って記録することができる。したがって、注射器の動きを正確に再現できる。また、模範実技と実習とのデータを比較する等の利用が可能になる。
【００４７】
さらに、本実施形態の注射器、注射実技用模擬腕１０３および注射実技記録再生装置１０４を用いて、熟達した医師や看護師等から予め「お手本」となるデータを記録して保存しておき、これを模倣することで、研修医や新人看護師等の注射の訓練にも活用できる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態例について説明したが、本発明は上記実施形態例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した本発明の要旨を逸脱しない限りにおいて、他の変形例、応用例を含む。
【符号の説明】
【００４９】
１０２…注射器、１０３…注射実技用模擬腕、１０４…注射実技記録再生装置、１０５…ピストン、１０６…シリンジ、１０７…注射針、１０８…第一加速度センサ、１０９…送信機兼発信機、１１０…ゴム栓、１１１…導電性液体、１１２…ゴムシート、１１３…長波受信部、１１４…模擬血管、１１５…第二加速度センサ、１１６…ＵＳＢＩ／Ｆ、２０２…第一角度検出部、２０３…速度検出部、２０４…電源、２０５…スイッチ、２０６…Ａ／Ｄ変換器、２０７…近距離無線送信部、２０８…長波発信部、３０５…Ａ／Ｄ変換器、４０２…近距離無線受信部、４０３…記録処理部、４０４…不揮発性記録媒体、４０５…再生処理部、４０６…表示制御部、４０７…表示部、４０８…制御部、４０９…操作部、４１０…リアルタイムクロック、５０２…注射シミュレーション処理部、５０３…グラフ表示処理部、５０４…画像合成部、６０２…表示画面、６０３…注射器表示領域、６０４…注射器画像、６０５…グラフ表示領域、６０６…グラフ、６０７…カーソル
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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