(57)【要約】  身体装着式音声通信装置を含むシステムは、人の重大な健康上の緊急事態の際に言葉による指示を居合わせた人に提供できる。これは、突発的な心拍停止の初期のような、患者が無意識のままになった状況で特に有効である。本装置はあるシステムと通信し、人の健康の指示（「OK」又は「OKでない」のような簡易なものでもよい）を与える。この指示はマニュアルで起動されてもよいし、或いは自動監視でもよく、後者は患者の健康状態の自動判定に結び付いた１つ以上の患者属性を自動監視することを含む。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着者の医学的緊急事態に関するメッセージの身体装着式通報器であって、
前記装着者に結合された生命サインセンサと、
生命サイン信号プロセッサと、
予めコード化されたメッセージのソースと、
予めコード化されたメッセージを前記ソースから受けるように結合され、駆動信号出力を有する増幅器と、
前記駆動信号出力に結合され、オーディオメッセージを生成する圧電変換器と、
を有する身体装着式通報器。
【請求項２】
前記オーディオメッセージが、音声メッセージを含む請求項１記載の身体装着式通報器。
【請求項３】
前記オーディオメッセージが、アラームトーンを含む請求項１記載の身体装着式通報器。
【請求項４】
前記生命サインセンサが、不整脈センサを含む請求項１記載の身体装着式通報器。
【請求項５】
前記不整脈センサが、ECGセンサを含む請求項４記載の身体装着式通報器。
【請求項６】
前記生命サインセンサ、前記予めコード化されたメッセージのソース及び前記増幅器に給電するよう機能する１つの電源を更に有する請求項１記載の身体装着式通報器。
【請求項７】
前記電源が、１２ボルト以下の電圧を生成するバッテリを含む請求項６記載の身体装着式通報器。
【請求項８】
前記生命サイン信号プロセッサ、前記予めコード化されたメッセージのソース、前記増幅器、前記バッテリ及び前記圧電変換器を含むケースを更に有し、
前記生命サインセンサの少なくとも一部が、前記ケースの外側にある請求項７記載の身体装着式通報器。
【請求項９】
前記バッテリは、リチウムイオンバッテリを含む請求項７記載の身体装着式通報器。
【請求項１０】
前記生命サインセンサは前記生命サイン信号プロセッサに結合されたモーションセンサを更に有する請求項４記載の身体装着式通報器。
【請求項１１】
前記増幅器は、電圧可変電力供給部を更に有する請求項１記載の身体装着式通報器。
【請求項１２】
前記増幅器は、前記圧電変換器に結合された１対の電圧可変電源供給部を更に有する請求項１１記載の身体装着式通報器。
【請求項１３】
前記増幅器は、相補的な駆動出力を出力する請求項１記載の身体装着式通報器。
【請求項１４】
前記相補的な駆動出力は、プッシュプル出力増幅器によるものである請求項１３記載の身体装着式通報器。
【請求項１５】
前記相補的な駆動出力は、Hブリッジ出力増幅器によるものである請求項１３記載の身体装着式通報器。
【請求項１６】
前記予めコード化されたメッセージのソースが、ディジタルメモリ装置を含む請求項１記載の身体装着式通報器。
【請求項１７】
患者の皮膚表面とつながっている前記生命サインセンサと共に前記患者の体に前記ケースを取り付ける手段を更に有する請求項８記載の身体装着式通報器。
【請求項１８】
前記取り付ける手段が、接着ジェルを含む請求項１７記載の身体装着式通報器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願は06/24/2005に出願された米国仮出願第60/693,645号の利益を享受することを求めるものである。
【０００２】
本発明は一般に緊急医療報知装置に関連し、特に、体に装着式の音声通信装置を含むシステムに関連し、その装置は、ひどく悪い身体的な健康上の緊急事態の際、居合わせた人に言葉で指示を与えることができるものである。
【背景技術】
【０００３】
公の場で人がひどく悪い病状になった場合、医療警報装置は人の命を救うことができる。それらの装置は、突発的な心臓停止後の初め頃のような患者の意識のない特定の状況で使用される。これらの装置は、人の健康のインジケータ（指示）を与えるシステムと通信することによって応答可能であり、「ＯＫ」又は「ＯＫでない」と同程度に基本的なものである。このインジケータはマニュアルでクティブにされてもよいし、患者の健康状態の自動判定結果に結び付いた1つ以上の患者属性の自動監視をふくんでもよい。
【０００４】
パーソナル緊急応答装置は手動で起動されるシステムであり、音声その他のローカルに生じた音響的命令を含み、居合わせた人に緊急事態の手助けを促す。そのような装置の1つは米国特許第6,292,687号(特許文献１)に記載されており、患者の胸又は手首に装着された心臓機能障害リーダ及びセンサを含む。生命に関するサインが監視され、センサは、そのサインが心臓機能障害であるか否かを判定する。信号はループプロセスに送られ、ループプロセスは患者に装着されている個人用警報器に信号を送る。個人用警報器は合成した又は記憶済みの音声を放送し、居合わせた人に病状を警告する。
【０００５】
他の装置はインプラント可能なセンサを述べている米国出願第2005/0065445号に記載されており、心臓の異常な挙動が検出されると、患者が携帯する外部受信機に無線周波数信号を送信する。外部受信機は複数の通信機能を有し、その通信機能には、居合わせた人に聞こえるように告知する機能も含まれる。
【０００６】
別の装置は米国特許第3,634,885号(特許文献２)に記載されている姿勢起動警報器である。本装置は患者の身に取り付けられ且つ水銀スイッチを含み、患者がうつ向いた位置から逸脱するとスイッチが閉じる。スイッチが閉じると装置内のエンドレステープを再生し始め、居合わせた人に拡声器により指示を与える。同様な装置は米国特許第6,570,503号（特許文献２）にも記載されている。なお、米国特許出願第2005/0030190号もある。
【特許文献１】米国特許第6,292,687号明細書
【特許文献２】米国特許第3,634,885号明細書
【特許文献３】米国特許第6,570,503号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、患者の生命サインをモニタし、機能不全を起こす医学的緊急事態の際、居合わせた人に言葉による指示を発行する装着式の音声通信装置を提供することである。また、そのような装置をコンパクトで控え目で低電力消費にすることが好ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の原理による音声通信装置は、患者の体に取り付けられている生理学的センサ及びプロセッサから言葉の形式で、居合わせた人に指示を与えることで、患者の生存率を向上させる。警報トーンの単なる音は、意識のない人への注意を居合わせた人に与えるようにするが、警報アラームが「これは医療緊急事態です。速やかに助けを呼んで下さい。」ということを述べている音声プロンプトを伴っている場合、居合わせた人は、そのアラームがセルラ電話の鳴動でなく、助けを呼ぶものであることを知る。音声の指示を聞くことで、居合わせた人は、アラームの性状を認識することができ、以後の更なる手順を実行でき、全体的な対処時間を減らし、患者予後を改善できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明の原理に従う携帯式緊急指示システムを実現する方法は多種多様に存在する。以下に説明される実施例では、システムは、生理学的信号センサ、プロセッサ及びスピーカを統合した装置を有し、その装置は皮膚に取り付けられ且つ目立たないものであり、装着者が装置の存在を過剰に負担に感じないようにする。従来の音声トランスジューサは、例えば、居合わせた人が聞き取れる程度に充分に大きな声にする場合、比較的大きく嵩張る傾向にある。例えばヘッドフォンドライバは小さいが、短い距離で容易に聞き取れる程度に充分な音量を生成しないおそれがある。モータ及び可動ダイヤフラムで構成するスピーカシステムは、大きくなり、嵩張る傾向にあり、かなりの電力を必要とする。これらの性質は全て対象物を目立たないようにすることに反する。
【００１０】
本発明による以下の実施例は、サイズの小型化を増進させつつ電力効率を増進させる申し分のない忠実性をもたらす。有利なことに本実施例は喋る情報をパルス列の変調により通知する機能を有する。ある技法は、（通常の又は指定された共鳴周波数より低い）非常に低い周波数で圧電変換器を駆動する。以下の実施例の１つは、変換器の供給電圧を喋った言葉の包絡線で変調することで変換器を駆動する。これを行うことは、変換器の出力の振幅が言葉の振幅に追従することを引き起こす。更に、一般的な「カットオフ」特性に起因して、供給電圧が或る閾値を下回って落ち込んだ場合、変換器は音を一切生成せず、何らかの周波数成分が再生成可能である。結果の発音のボリュームを最大化するため、ソースマテリアルは、周波数成分の中で最適化されるべきであり、好ましくは変換器の共鳴周波数に合わせられる。同様に、ソースマテリアルのペース及びイントネーションを調整することで、言葉の理解度が最高になるようにする。例えば、2mmの厚さ及び6mm四方の圧電変換器は、僅か20mAの電流しか必要とせずに、85dBを越える音圧レベルを生成することができる。このようなレベルは居合わせた人が容易に聞き取れる。小型であることは、この圧電「スピーカ」を小型で軽量のパッケージに含めることを可能にし、そのパッケージは体に取り付ける監視システムに統合可能であり、圧電変換器に固有の特質により、最少の電力要請と共に高い音量をもたらす。
【００１１】
別の例では、周波数変調法が使用される。図１を参照するに、周波数変調システムの例が示されている。電極又はセンサ１０が、鼓動又はECGのような身体サインをモニタするために、患者の皮膚に付けられている。これらのセンサで受信された信号は、マルチプレクサ及びアナログトゥディジタル変換器１２により標本化（サンプリング）されてディジタル化される。ディジタル的にサンプリングされた信号はマイクロプロセッサ２０に与えられ、心拍停止のような医療状態の兆しを求めて信号は処理及び分析される。Mux及びADC１２は圧電運動センサ１４により生成された信号を受けるように結合され、例えば患者が急に無意識になった場合に生じるような急激な倒れ込みを患者がまさに体験したか否かを検出することができる。センサデータは処理及び分析用のマイクロプロセッサ２０にも与えられる。メモリ２２は、マイクロプロセッサ２０に結合され、プログラムデータを含み、例えば医療緊急時における患者の生理学的データを格納し、１つ以上の事前に記録された応答内容を本発明に従って格納する。マイクロプロセッサにより深刻な医療状態が検出された場合、マイクロプロセッサは適切な応答データをメモリ２２から呼び出す。例えば、不整脈信号が付随する運動センサからの無信号期間（患者は依然として無意識である）は、そのシステムにより、心拍停止の始まりとして解釈されてもよい。マイクロプロセッサ２０の出力は、ディジタルアナログ変換器２４の入力に与えられ、ディジタルアナログ変換器はその応答データからアナログ出力信号を生成し、アナログ出力信号は後段のローパスフィルタ２６で平滑化される。ディジタルアナログ変換器２４は、設計者が設計する如何なる分解能を備えていてもよく、１ビットD/A変換器と同程度に簡易にすることもできる。フィルタリングされたアナログ信号は増幅器３０の入力に与えられ、増幅器は圧電変換器スピーカ３２を駆動する。本実施例による構成例では、増幅器３０は相補的な装置の出力を有する。この装置は、図３ａの出力端子６６，６８と共にトランジスタ６２，６４で示されるようなプッシュプル出力増幅器として構築されてもよいし、或いは図３ｂに示されるようなＨブリッジ出力僧服器として構築されてもよく、後者の場合トランジスタ６２，６４が圧電スピーカ３２を駆動する。トランジスタ６２，６４は、トランジスタのベース電極に示されているような相補的な信号によって駆動される。増幅器の出力端子６６，６８は、圧電変換器３２の電極に結合される。出力増幅器は±３ボルト乃至±１２ボルト等のような電圧範囲で給電されてよい。所与の構成例で他の電圧範囲も許容可能である。
【００１２】
図２は図１の圧電変換器３２用に形成されたタイプの駆動信号の一例を示す。この図は２進パルス列５０を示し、この波形はメモリ２２に格納可能である。パルス列５０はアナログ信号に変換され、フィルタリングされ、±V3の電圧範囲に合わせられると、５２のような駆動信号が生じる。図示されているように、駆動信号のサイクルは２進パルス列のセグメントの幅に比例し、つまりこれはパルス幅変調信号になっている。パルス幅変調は周波数変調信号をもたらし、その信号は圧電変換器３２を駆動するのに使用される。
【００１３】
図１ａは電源サブシステムを示し、図１のシステムのコンポーネントを給電するのに使用可能である。再充電可能なリチウムイオンバッテリ４０は、3.6ボルトのようなバッテリ電圧VBを用意する。リチウムイオンバッテリは比較的低い内部直列抵抗を有し、スピーカ用の圧電変換器と共に、バッテリから電流を引き出しつつ出力電圧を維持する。バッテリ電圧VBは電源４２用の電力を供給し、システムに必要な電圧をもたらす。一実施例では、バッテリは４種の供給電圧を生成する。それらは：低電力回路用の1.8ボルト(V1)、フラッシュメモリ装置に使用されるメモリ用の3ボルト(V2)、圧電変換駆動回路用の±３ボルトである。上述したように、設計で使用される回路の必要性に依存して、他の電圧が使用されてもよい。
【００１４】
図４は本発明の別の実施例を示し、音響信号に振幅変調が使用される。上述したようにこのような実施例では、圧電変換器は変換器の供給電圧を変調することで駆動される。ディジタル化され、事前に記録された音声メッセージは、マイクロプロセッサ２０によりメモリ２２の中からアクセスされ、ｎビットD/A変換器１２４に与えられる。D/A変換器１２４からの出力電圧は、ローパスフィルタ２６により平滑化され、２つの電圧可変電源供給部３４，３６の基準電圧入力に与えられ、電圧可変電源供給部は供給電圧+V3及び−V3により相補的に給電される。電圧可変電源供給部３４，３６の出力は、圧電変換器３２の電極に結合され、±V3の範囲で変化する電圧と共にその変換器を駆動する。ユーザによっては、上述の周波数変調法よりもこの振幅変調法の音声の明瞭さの方を好むかもしれない。
【００１５】
図５は体に装着するセンサの分解図を示し、これは小型で軽量であり、導電性の接着剤で体に取り付けられる。センサは２つの半片８２，８４を有する２枚貝のようなケースを有する。ケース片側８２の外側は、センサを体に付ける導電性接着剤でコーティングされた電極であり、生命サイン信号をその電極に伝達する。センサの電極コンポーネントは、印刷回路基板アセンブリ８０上に設けられ、印刷回路基板アセンブリは圧電運動センサ１４を含む。バッテリ４０は印刷回路基板アセンブリ及びケース半片８４の間に設けられる。圧電変換器３２は、印刷回路基板アセンブリ８０に図示のように設けられてもよいし、或いは、ケース半片８４に取り付けられるようにし、ケースの音響特性に有利になるようにし、居合わせた人に音声メッセージを良好に伝えられるようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の原理により構築された医療音声信号通信システムをブロック図で示す。
【図１ａ】図１の医療音声通信システムの電源サブシステムをブロック図で示す。
【図２】図１のシステムで生成されるタイプの周波数変調波形を示す図である。
【図３ａ】図１のシステムの音声駆動回路のプッシュプル増幅器の部分を示す図である。
【図３ｂ】図１のシステムの音声駆動回路のプッシュプル増幅器のＨブリッジ増幅器部分を示す図である。
【図４】本発明の原理により構築された医療音声信号通信システムの第２実施例をブロック図で示す。
【図５】本発明の原理により構築された医療モニタ及び警報器の分解図である。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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