(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極の配置状況を決定して使用者に対してフィードバックをもたらすよう、トレーニング装置のセンサ（２）と細動除去器（以下「ＡＥＤ」と略す）またはトレーニング用細動除去器（以下「ＡＥＤ−Ｔ」と略す）の電極（１）との間の通信のためのシステムであって、
前記トレーニング装置には、非導電性の胸皮膚（５）が設けられ、
前記通信は、無線式であるとともに２方向性であり、
前記各センサ（２）は、容量式結合または誘電式結合の半体を形成し、
前記容量式結合または誘電式結合は、前記通信の信号のための信号経路を決定し、
前記容量式結合または誘電式結合の他の半体が、前記胸皮膚（５）に対して取り付けられた電極（１）によって形成されており、
前記胸皮膚（５）が、前記２つの半体を絶縁していることを特徴とするシステム。
【請求項２】
請求項１記載のシステムにおいて、
前記トレーニング装置（Ａ）には、前記ＡＥＤ（Ｂ）を自動的にトレーニングモードへと切り換えるための識別信号を放出するデバイスが設けられている、あるいは、前記ＡＥＤ（Ｂ）には、前記トレーニング装置が動作しているモードに応じて、前記トレーニング装置が前記ＡＥＤ（Ｂ）を切り換えるための識別信号を放出する手段を設けて構成されていることを特徴とするシステム。
【請求項３】
請求項１または２記載のシステムにおいて、
前記センサ（２）に対しての前記電極（１）の配置状況を示すために、適正な電極位置の中心から発光するような光源の形態としての、表示手段が配置されていることを特徴とするシステム。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載のシステムにおいて、
前記容量式結合または誘電式結合が、容量式のものであることを特徴とするシステム。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれかに記載のシステムにおいて、
前記容量式結合または誘電式結合が、誘導式のものであることを特徴とするシステム。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載のシステムにおいて、
センサ（２）は、同中心的に配置された２つの面から構成され、
これら各面は、互いに異なる周波数の発振器（８）がそれぞれ接続され、
前記ＡＥＤ（Ｂ）は、複数の前記電極（１）の間において計測した信号内にこれら周波数の一方を検出したときには、自動的にトレーニングモードへと移行することを特徴とするシステム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載のシステムにおいて、
電極配置が、複数の前記電極（１）の間において計測した異なる周波数の信号成分の強度比に基づいて決定されることを特徴とするシステム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載のシステムにおいて、
電極配置が、前記トレーニング装置（Ａ）内の電流計（１２，１４）によってもたらされ前記トレーニング装置（Ａ）のマイクロプロセッサ（９）によって計測された異なる周波数の信号成分の強度比に基づいて決定されることを特徴とするシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の序に規定されているような、トレーニングデバイスのセンサと細動除去器（ＡＥＤ）またはトレーニング用細動除去器（ＡＥＤ−Ｔ）の電極１との間の通信のためのシステムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、急性心臓停止の場合のＡＥＤの使用は、治療のためだけの処置であると考えられてきた。細動除去器においては、患者の胸に連結された電極を介して、比較的高エネルギーでの電気パルスの印加を行う。電極の構成としていくつかのものが存在しているものの、これらの構成は、主に２つのグループに分類することができる。すなわち、「パドル」は、胸の上に手動で保持される電極である。接着型電極または「パッド」は、導電性接着剤を使用することによって胸に取り付けられる電極である。
【０００３】
電極は、電気ショックを印加するために、患者のＥＣＧを測定するために、さらに、インピーダンスを測定するために、使用される。
【０００４】
細動除去器は、その性質上、患者に触れたりあるいは何かのはずみで電極に触れてしまったりしたときには、患者を処置する人にとってリスクがある。
【０００５】
慣例的に、細動除去は、高度に訓練された病院職員によって、行われてきた。しかしながら、ここ十年くらいの間に、ＡＥＤは、使用がずっと容易なものとなっている。そのため、主に救急隊員によって、病院外でも使用されるようになってきた。救急隊員が患者のところに到達するよりも前に、素人によっても、細動除去器を使用できることの方が好ましいことは明らかである。
【０００６】
このことは、細動除去器の使用者を訓練することの必要性が大きいことを意味している。このようなトレーニングシステムは、利用可能であって、主に、トレーニング用マネキンと電気シミュレータとから構成されている。細動除去器の患者ケーブルは、マネキンの胸上のコンタクトポイントに対して接続されており、シミュレータは、典型的な心臓鼓動を模擬するとともに、電気ショックの取扱いや記録を行う。マネキンおよび／またはＡＥＤは、また、行われている処置を記録して報告するための記録手段を備えている。
【０００７】
このようなトレーニングシステムにおいては、電気接続は、マネキンとＡＥＤとの間の電流式結合を介して行われており、通常は、細動除去器電極が使用されることはない。シミュレータによって生成されるＥＣＧ信号は、電極接続を介してＡＥＤに対して伝達される。また、ＡＥＤから印加される電気ショックは、別の経路を介して、マネキンに対して伝達される。その場合、マネキン上の接続は、約５０オームという典型的な患者のインピーダンスを有していなければならない。このインピーダンス値は、ＡＥＤからの比較的大きなエネルギーを吸収できるものでなければならない。このインピーダンス値を超えると、マネキンとＡＥＤとの間で直接的な通信が行えなくなる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これは、いくつかの欠点を有している。すなわち、ＡＥＤの接続のために、視認可能な複数のコンタクトポイントが使用されることである。このことは、解剖学的見地に基づいた複数の電極の実際的配置を訓練する機会がないこと、また、電極の効果的な接続および配置のために必要な操作手法を訓練する機会がないこと、を意味している。
【０００９】
ＡＥＤが使用されるときには、通常、２００ジュール〜３６０ジュールのエネルギーパルスが放出される。このことの欠点は、マネキン内のエレクトロニクスが、高電圧と高出力との双方を取り扱わなければならないことである。これにより、装置が大きくなってコスト高となってしまう。さらなる欠点は、トレーニングを受ける人が高電圧にさらされかねないことであり、時には安全面でのリスクがあることである。多くのＡＥＤが、高価で充電不可能なリチウムベースの一次電池を備えるものであることのために、ＡＥＤバッテリーからエネルギーが抽出されることが、さらなる欠点である。
【００１０】
高電圧で高価なリチウムバッテリーという欠点を有していないようなＡＥＤ−Ｔが利用可能である。このようなデバイスは、マネキンと相互作用するものではなく、電極がマネキンに対して接続されるかどうかは別として、同様に動作する。
【００１１】
トレーニング用ソフトウェアを駆動させ得るＡＥＤが、また、利用可能である。このモードにおいては、ＡＥＤは、高電圧システムを使用しない。そのかわりに、ＡＥＤは、電気ショックの印加を模擬し、心臓の電気的活性度の測定を模擬する。これらデバイスは、また、マネキンと相互作用するものではなく、電極がマネキンに対して接続されるかどうかは別として、同様に動作する。
【００１２】
よって、ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔは、電極が適正に配置されているかどうかまた電極が十分なコンタクトを形成しているかどうかを、決定することができない。また、マネキンは、模擬電気ショックを受けたときに顕著なパルスを生成するように、自動的にセットすることができない。
【００１３】
患者の処置においては、心筋に対して十分なエネルギーを供給するために、患者上の適正位置に電極が配置されることは、本質的なことである。この適正な配置は、例えばマネキン上で訓練されることによって、適正に訓練された使用者に依存する。
【００１４】
ＡＥＤ電極を配置できるようなトレーニング装置は、米国特許明細書第５  １３７  ４５８号によって公知である。この装置においては、グループ状に配置されたホール効果センサと、永久磁石と、電極位置を決定するために、また、電極配置が適正であるかあるいは不適正であるかに関してのフィードバックをもたらすために、マネキンに取り付けられたモニターと、が使用されている。
【００１５】
米国特許明細書第５  ６６２  ６９０号および米国特許明細書第５  ６１１  ８１５号には、手動で、２つのモードを設定可能な、すなわち、トレーニングと処置とを設定可能な、ＡＥＤが開示されている。ＡＥＤと装置との間の接続状態を自動検出するというオプションは、これら文献においては言及されていない。米国特許明細書第５  ２７５  ５７２号には、マネキンの胸上の皮膚に対して接着されているとともに、ケーブルを介してＥＣＧシミュレータに対して接続された、トレーニング用電極が開示されている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述の欠点を回避することを目的としている。
【００１７】
さらに、本発明は、例えばマネキンの胸の皮膚を介した、ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔとトレーニング装置との間の非電流式通信を提供することを目的としている。また、マネキンの胸の皮膚上の電極の配置状況を検出することを目的としている。
【００１８】
また、本発明は、ＡＥＤがトレーニング装置に接続されているかあるいは患者に接続されているかを、ＡＥＤが自動的に計測できるようにすることを目的としている。
【００１９】
上記目的は、一般的性質が導入部分に記載されているとともに、特徴部分が請求項１に明示されているような、システムによってもたらされる。本発明のさらなる特徴点は、従属請求項に明示されている。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明について、添付図面を参照して説明する。
【００２１】
図１は、ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔの接着電極を備えたマネキンを概略的に示す図である。
図２は、センサと電極との間の容量結合を概略的に示す図である。
図３は、センサと電極との間の誘導結合を概略的に示す図である。
図４は、センサと電極との間のコイル結合を概略的に示す図である。
図５は、位置測定の例を概略的に示す図である。
図６は、センサのマトリクス配列を概略的に示す図である。
図７は、２つの周波数を使用することによる電極位置の決定の例を概略的に示す図である。
図８は、好ましい実施形態の概念を概略的に示す図である。
【００２２】
図１は、マネキン４を示しており、このマネキン４には、接着剤によって公知な様式で複数の電極１が取り付けられている。電極１は、ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔ３に対して、直接的に接続されている。
【００２３】
通信の目的は、トレーニング装置を使用することによって、患者上の実際のＡＥＤの使用を模擬することである。これは、模擬的な生理学的パラメータを伝達することによって、また、ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔに対してトレーニング装置上の動作を伝達することにより、さらに、ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔの操作をトレーニング装置に対して伝達することにより、行われる。
【００２４】
交換されるべき情報のタイプの例としては、次のようなものがある。すなわち、ＥＣＧのステータス・タイプ、リアルタイムでの模擬ＥＣＧ信号、気絶のチェック、触診パルス、頭を後方に反らせた後のおよび／または顎を持ち上げた後の、マネキン内の自由呼吸通路、心臓押圧の深さ／速度および換気（肺におけるガス交換）の速度／容積も含めたＨＬＲの質、送気時間、心臓押圧の場合の手の位置、同期パルスまたは非同期パルス、医療のタイプ、注射の量・時間・位置、点滴のタイプ、点滴の量・時間・位置、電極位置も含めた電極接続、伝達された電気ショック、ショック伝達時の模擬的筋肉けいれんの制御、自発呼吸、胸の動き、電気ショックエネルギー、ＳｐＯ2 値、呼吸終わり時のＣＯ2 、血圧の読取値、ＡＥＤおよびトレーニング装置のすべての動作パラメータ、生理学的な体の音、トレーニング装置の自動的オンオフスイッチング、および、ＡＥＤの自動的オンオフスイッチング、がある。
【００２５】
通信は、一次的には、マネキンの胸に接着されたまたは他の方法で取り付けられた電極上にわたって起こるものと考えられる。この場合、マネキンの皮膚は、非導電性材料から形成されている。そのため、すべての通信は、無線で行えるようになっており、電極とトレーニング装置のセンサとの間で行うことができるようになっている。あるいは、電極とは独立に、トレーニング装置とＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔトレーニングの間において直接的に無線通信を行うようにしても良い。その場合には、電極は、センサと電極との間のコンタクトを示すサインの形態としての信号を伝達する。これにより、他の直接的な無線通信が開始される。
【００２６】
特別のトレーニング用電極と処理用電極との双方を、使用することができる。これら電極は、ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔ３に対して、ケーブルを介して、接続されている。これら電極は、マネキン４の胸に対して、接着されているあるいは他の方法によって取り付けられている。センサ２は、マネキン４の胸の内部に配置されている。センサ２は、電極１の配置状況を計測して、電極１に対して無線式に通信を行うよう機能する。
【００２７】
これは、図２に示すように、電極１がキャパシタの一方のディスク（あるいは、一方の電極板）として機能しかつセンサ２がキャパシタの他方のディスク（あるいは、他方の電極板）として機能するような容量結合によって、実現することができる。
【００２８】
また、マネキン内のセンサ２を、１回巻回されたまたは複数巻回されたコイルとすることによって、誘導を使用することもできる。電極１は、通信に使用するためのコイルとすることもでき、あるいは、図３に示すように金属箔とすることもできる。
【００２９】
また、電極１は、マネキンの胸の内部にすなわち皮膚５の内部に配置された複数のコイル２どうしの間の接続をなすよう機能することもできる（図４）。
【００３０】
電極の配置状況を計測するために、電極１とセンサ２とは、例えば図２および図３に示すように、１つの接続部材だけを使用して構成することができる。この場合、電極１とセンサ２との間の接続角度を計測することができ、この計測結果に基づいて適切な電極配置であるかどうかを決定することができる。このような計測は、それ自体が公知のものであって、当業者であれば実施方法を知っている。
【００３１】
図５は、電極１とセンサ２とがいくつかの接続部材を使用して構成されている例を、概略的に示している。この場合にも、電極１とセンサ２との間の接続角度を計測することができ、正確な電極配置がなされているかどうかを決定することができる。
【００３２】
また、図６に示すように、胸の皮膚全体にわたって、マトリクス状で検出を行うことが、考えられる。この場合には、胸の全領域にわたって、電極配置を決定することができる。
【００３３】
センサ２は、図７に示すように、互いにオーバーラップしないような２つの同一中心面から構成することができる。これら面は、互いに異なる２つの周波数を放出するそれぞれの発振器８に対して接続されている。ＡＥＤが、バンドパスフィルタ６および増幅器７を介して、一方の電極上に一方の周波数を検出したときには、自動的にトレーニングモードへと進むこととなる。バンドパスフィルタ６を通過した後の増幅器７からの信号強度間の比率は、電極配置に関しての情報をもたらす。
【００３４】
また、このような方法を、電極の配置状況（または、電極の位置）を計測するためだけに使用することが考えられ、また、マネキンとＡＥＤとの間のすべての通信を他のインターフェースを通して無線媒体によって行うことが考えられる。
【００３５】
これは、例えば電極ケーブルをアンテナとして使用するような、ラジオ波通信の形態とすることができる。他のアンテナ手段を使用することもできる。
【００３６】
これに代えて、主にＩＲ光といったような光、あるいは、超音波といったような音というような、他の通信形態を使用することができる。
【００３７】
無線通信のために、例えば、ＦＭ、ＡＭ、ＣＷ、ＢＰＳＫ（Binary PhaseShift Keying）、ＱＰＳＫ（Quadrature Phase Shift Keying）、 ＦＳＫ（Frequency Shift Keying）、Ｍ−ＦＳＫ（M-ary Frequency Shift Keying）といったような様々な形態のアナログ変調およびデジタル変調を、使用することができる。
【００３８】
ＡＥＤ内の受信機は、もっとも単純な形態においては、マネキンからの信号の受信機として、ＥＣＧ増幅器を使用する。ＥＣＧ増幅器は、トレーニングモードにおいては周波数特性を変化させ比較的高周波の信号を伝達できるようにするといったような、いくつかの動作モードを有することができる。
【００３９】
ＡＥＤ内の送信機は、もっとも単純な形態においては、トレーニングモードにおいては無害で電気的に安全なマイクロパルスを送出するような、いくつかの動作モードを有したショック伝達回路から構成することができる。
【００４０】
インピーダンスを測定するための公知システム、および、電極を接続するための公知システムを、また、ＡＥＤにおける送信機として使用することができる。これらシステムは、通常、患者の電極を介して送られる小さな交流電流をベースとしている。自明なように、交流電流を、また、マネキンと通信を行うために、変調した形態であってもあるいは変調しない形態であっても、使用することができる。
【００４１】
ＡＥＤは、しばしば、電気ショックを伝達するために、リレー接続を使用している。このリレー接続をオンオフスイッチングすることによって、ＡＥＤ患者回路のインピーダンスが変化するようになっている。このインピーダンス変化は、また、ＡＥＤとマネキンとの間の通信のために使用することができる。
【００４２】
送信機および受信機は、また、ＥＣＧ増幅器・ショック伝達回路・インピーダンス計測システムとは独立の（あるいは、個別の）回路手段として実現することができる。
【００４３】
好ましい実施形態においては、トレーニング装置Ａは、部分レスポンスタイプの変調信号を生成するためのアルゴリズムを有したマイクロプロセッサ９を備えている。デジタルからアナログへの変換回路１１をを通過することにより、この信号は、それぞれのドライバ１９へと伝達される。これにより、トレーニング装置Ａの各センサ２に対して、アース電位に対して対称的な信号が駆動される。これらセンサ２は、非導電性皮膚５の内側に取り付けられており、各センサは、キャパシタの半分を構成している。この場合、トレーニング装置Ａの胸皮膚５は、キャパシタディスク間に位置した絶縁体を構成する。細動除去器（ＡＥＤ）またはトレーニング用細動除去器（ＡＥＤ−Ｔ）に属している電極１は、キャパシタディスクのうちの他方の半分を構成する。接続されている装置がＡＥＤである場合には、現存のＥＣＧ入口１５またはインピーダンス計測信号の入口１５は、通信信号のための受信機として使用される。接続されている装置がＡＥＤ−Ｔである場合には、電極１は、信号メータ１５に対して接続されており、信号メータ１５は、さらに、アナログ−デジタルコンバータ１６に接続されている。その後、マイクロプロセッサ１７へと接続されており、マイクロプロセッサ１７において信号が復調される。
【００４４】
トレーニング装置の使用によって電極１とセンサ２とが相対移動し、そのため、キャパシタンスが変化してしまうことのために、電流計１２，１４が、トレーニング装置Ａに組み込まれている。これら電流計は、マイクロプロセッサ９に対して信号を伝達する（図示せず）。この電気信号を使用することによって、マイクロプロセッサ９は、バイアスを制御する。これにより、通信信号が電極１間においてほぼ均等に維持されることが保証される。
【００４５】
マネキン内の各センサは、直径が５〜１５ｃｍとされたフレキシブルな導電性領域から構成されている。各センサの周囲には、他の導電性領域が設けられている。これら他の導電性領域は、電極配置に関しての非適正領域を形成する。これら領域に対しては、固定サインＳ２または周波数Ｆ２の信号が伝達される。これに対して、各センサに対しては、固定サインＳ１または周波数Ｆ１の信号が伝達される。電極の適正配置は、Ｓ１とＳ２との比率、または、Ｆ１とＦ２との比率によって、決定される。これら比率は、トレーニング装置Ａ内の電流計１２，１４と、ＡＥＤ Ｂ 内のＥＣＧ計測システムの信号メータと、の双方によって計測することができる。
【００４６】
電極の適正配置を知らせるために、各センサの中央に、光源を設けておくことができる。この光源は、通常は、不可視なものであって、何も知らせるものではない。光源が発光したときには、発光は、厚さが１ｍｍ〜６ｍｍとされたＰＰ、ＰＥ、ＴＰＥ、ＰＶＣ、またはシリコン材料製の胸皮膚を透けて、輝くこととなる。
【００４７】
ＡＥＤからトレーニング装置への通信信号は、システムに属する信号であって、インピーダンス計測システム１８によって計測されるとともに、ＡＥＤ内のマイクロプロセッサ１７によって変調される。ＡＥＤ−Ｔからは、この信号は、５００Ｈｚ〜５００ｋＨｚの基本周波数を有した変調信号を構成することとなる。通信信号は、電極からトレーニング装置のセンサへと、容量的に伝達される。トレーニング装置内の信号メータ１３は、この信号を、アナログ−デジタルコンバータ１０へと伝達し、このアナログ−デジタルコンバータ１０からは、信号が、マイクロプロセッサへと伝達され、マイクロプロセッサにおいて信号が復調される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  ＡＥＤ／ＡＥＤ−Ｔの接着電極を備えたマネキンを概略的に示す図である。
【図２】  センサと電極との間の容量結合を概略的に示す図である。
【図３】  センサと電極との間の誘導結合を概略的に示す図である。
【図４】  センサと電極との間のコイル結合を概略的に示す図である。
【図５】  位置測定の例を概略的に示す図である。
【図６】  センサのマトリクス配列を概略的に示す図である。
【図７】  ２つの周波数を使用することによる電極位置の決定の例を概略的に示す図である。
【図８】  好ましい実施形態の概念を概略的に示す図である。
【符号の説明】
１  電極
２  センサ
５  胸皮膚
８  発振器
９  マイクロプロセッサ
１２  電流計
１４  電流計
Ａ  トレーニング装置
Ｂ  細動除去器（ＡＥＤ）またはトレーニング用細動除去器（ＡＥＤ−Ｔ）
【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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【図７】
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【図８】
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