人工呼吸

Jpn J Respir Care 2019；36：67-73◉呼吸管理の工夫◉

人工呼吸器における情報管理システムの構築
八反丸善裕 1）・森 雅俊 1）・松戸美樹 1）・下田純平 1）
永田泰士 1）・佐久間伸博 1）・土井研人 2）・張 京浩 1）

キーワード：情報管理システム，トレーサビリティ，人工呼吸器，遠隔モニタリング

要旨

本研究ではより詳細な人工呼吸管理のために、人工呼吸器の動作履歴を持続的に記録できるネットワークシステムを構築することを目的とした。動作履歴を記録するために、権限を与えられたコンピュータがデータの抽出、Network Attached Storsge（NAS）＝ネットワーク HDD への伝送を可能とするアプリケーションの作成を行った。
また、別のコンピュータを用いて NAS に蓄積されたデータの解析を行った。
本システムにより人工呼吸器から各種データをリアルタイムに取得、蓄積することで人工呼吸器の動作履歴に関するトレーサビリティを確保し、自在なトレンドグラフの作成も可能となった。また院内ネットワーク上の NASを介することで、情報共有が可能となり、あらゆる場所で解析を行え、インシデントやイベント発生時の振り返りにも有用な情報提供ができた。人工呼吸器のデータを持続的に取得・蓄積・集約し、遠隔でも活用できるシステム構築は、人工呼吸管理の質のさらなる向上に貢献できると考えられた。

Ⅰ．背景および目的ることは容易ではない。
当院の臨床工学技士は、人工呼吸器の使用中点検を2010 年 10 月に臨床工学合同委員会から臨床工学技

1 日 1 回ベッドサイドで実施している。しかし刻一刻士基本業務指針 2010 、2012 年 7 月には日本臨床工学と変化する状態に対して 1 日 1 回の断続的な使用中点技士会から業務別業務指針が発行された。これらの検による情報だけでは、呼吸療法への介入には不安が指針により、臨床工学技士の業務は生命維持管理装置生じる。使用中点検時の断続的なデータでは、たとえの運転業務に加えて、人工呼吸器を装着した患者へのばインシデント事例での振り返りなどで詳細な解析を喀痰などの吸引が行えるようになるなど、治療業務自行おうとしても情報量として不十分であるといえる。

体にもその役割が広がることになった。この状況におまた、現行の点検方法では、ベッドサイド以外の場所いては臨床工学技士にも重症患者の状態把握がより一でリアルタイムに人工呼吸器のデータを取得するのは層求められている。

難しい。

1）

2）

動作中の医療機器情報は常に変動しており、特に人機器情報の収集については、各メーカーより市販さ工呼吸器など長期間使用される生命維持管理装置は変れている臨床情報システムを利用することも検討され動が大きい。しかし、それらの情報の変動は常に重症るが、取得できる情報の種類や情報量がメーカーごと患者のベッドサイドで監視していなければ常時把握すに制約されてしまい、加えて導入・ランニングコスト

1）東京大学医学部附属病院 医療機器管理部
2）同 集中治療部［受付日：2018 年 1 月 16 日 採択日：2018 年 12 月 10 日］

も高額であるという欠点がある。
そこで、我々は人工呼吸器の刻一刻と変化する各種情報を持続的に取得し、さらにベッドサイド以外でもMay 30, 201967

Hattammaru Y, et al取得した情報が同じプラットフォーム（様式）で確認できるようなシステムの構築が必要と考えた。

1．対象機器および開発環境
1）対象機器本研究は、システム構築により人工呼吸器使用中の・‌人工呼吸器

Puritan Bennett TM 840 Ventilator

データの持続的取得によるトレーサビリティ（途切れ（コヴィディエン、日本）のない詳細な作動履歴の記録）の確立と、データ推移

2）開発環境の把握を目的とした。

・データベースサーバ：

また、ネットワークを介してベッドサイド以外でも‌Hewlett-Packard h8-1280jp CPU：Intel ® Core TM

情報取得を可能とし、取得した情報を臨床へ還元する

i7-2600 CPU 3.40GHz

ことで積極的な臨床介入を目指した。

SSD：256GB Memory：16：0GB

Ⅱ．方・ Network Attached Storsge（NAS）：

法

ELECOM Lacie LCN-2BN4TE4TB

当院 ICU 22 床で使用している人工呼吸器から、データを持続的に取得・蓄積・集約し、それらのデータを遠隔で活用できるシステムを構築した（Fig. 1）。デー
タ取得する人工呼吸器はコヴィディエン社製 NPB840であり、取得する情報は、機器識別番号、使用場所、稼働状況、設定値、実測値、アラームである。

・ LAN プロトコルコンバータ：
MDC-iT10 V2 モディアシステムズ
・ソフトウェア：OSMicrosoft Windows ® 7Ultimate・アプリケーション：‌Microsoft Visual Studio 2010、言語 Visual Basic2010

Bed 1

Bed 2

Bed 3-16

Mechanicalventilator（NPB840）②Receive data

LAN protocol converter①Send command

Intra-hospital network④Send and store data in
CSV ﬁle with VB

Mobile device①③Convert data

Mobile device②

Authorized PC（Application）
Fig. 1

NAS

Mobile device③

ICMCI data flow diagram

An ICMCI system is a ubiquitous data sharing system via intra-hospital network. Mobile devices, or PCs, are available to review
data only from network-attached storage（NAS）.
An authorized PC can contact to ventilators via intra-hospital network having high security level. After the PC sends commands toventilators（①）, those reply raw data（②）. The raw data is converted in comma-separated values（CSV）file（③）and sent to NAS（④）.

68

May 30, 2019

人工呼吸

2．システムの構成

Jpn J Respir Care Vol.36 No.1

対象機器は特定の IP アドレスを設定することができ人工呼吸器 NPB840（以下、人工呼吸器）の駆動状ないため、院内ネットワークへ直接接続することがで

況は本体付属 RS232C シリアルポートよりデータを取きない。そこで、ネットワーク機能を搭載しない機器得した。取得したデータは、LAN プロトコルコンバーなどから RS232C シリアルポートを介して LAN ポートタを使用して院内ネットワークに TCP/IP 接続を行いに接続を可能とする LAN プロトコルコンバータを用い伝送した。伝送したデータは、Microsoft Visual Studioた。このプロトコルコンバータに IP アドレスを設定す2010 にて構築したアプリケーションを用いてデータをることで、人工呼吸器と院内ネットワークの TCP/IP視覚化できるようシステムを作成した。また、取得し接続を可能とした。

たデータを Network Attached Storage（NAS）へ伝

3）Visual Basic ® を用いたアプリケーションの作成送し蓄積を行った。

管理者用コンピュータと人工呼吸器との通信を確立

1）人工呼吸器からの情報取得するために Visual Basic ®（VB）を用いてコマンドを対象機器は RS232C シリアルポートを介した通信が送信するコードを作成した。管理者用コンピュータで可能であり、人工呼吸器からデータを取得するためにアプリケーションを起動し、部屋番号を選択することは外部から指定されたコマンドを送信する必要がある。

で通信する IP アドレスを確定する。各人工呼吸器への実行可能なコマンドは人工呼吸器受信バッファからのコマンドの送受信間隔はコンバータの最小取り込み間データをクリアするコマンド（RSET）、人工呼吸器の設隔である 2 秒とした。

定とモニタデータのみを転送できるコマンド（SNDA）、生データは既定の文字列であり、そのままの形式で人工呼吸器設定の全データ、モニタ患者情報、アラーは活用することが難しい（Fig. 2）。そこで VB を用いム設定および発生を転送することが可能であるコマンて表示形式を変換し人工呼吸器の駆動状況を確認できド（SNDF）の 3 種類があるが、今回は SNDF コマンるモニタ画面を作成した（Fig. 3）。既定の文字列からドを実行した。SNDF コマンドは下記に示す 。

取得した各データは、モニタ画面の指定された部分に3）

SNDF<CR>表示され、生データ取得ごとに表示は更新される。当人工呼吸器が SNDF<CR> コマンドを受信すると、院の管理番号である ME no. は生データに含まれる人工人工呼吸器は MISCF コードで人工呼吸器設定、モニ呼吸器のシリアルナンバーから自動的に変換され表示タしたデータ、およびアラーム情報を応答する。

される。たとえば、モニタ画面上で部屋番号を 410 と作成されたデータは、人工呼吸器設定、モニタした選択すると、通信する IP アドレスが確定され、その部患者実測値、アラーム情報を表し、このフォーマット屋で使用している人工呼吸器から生データを取得し変を生データとよぶ。

換することで設定値および測定値が確認できる。ネッ

2）院内セキュリティ（TCP/IP 変換について）

トワーク上に接続されている NAS に CSV 形式 2 秒間

当院では個人情報の保護、情報漏洩防止のためファ隔で伝送し保存・蓄積した（Fig. 1）。

イヤウォールによる防御システムを用いた院内セキュリティが確立されている。院内ネットワークへの接続、

Ⅲ．結果

情報の取得 / 閲覧ができるコンピュータにはそれぞれ本システムを構築することで、人工呼吸療法におけ特定の IP アドレスが定められ、許可された IP アドレるトレーサビリティの確立、トレンドグラフなどの作

スのみ院内ネットワークへの接続が可能となる。さら成によるデータ推移の把握、遠隔モニタリングを実現に各端末固有の MAC アドレスを鍵とする MAC アドすることができた。

レスフィルタリングも組み込まれている。今回構築したシステムではこの院内ネットワークを使用する。管

1．人工呼吸療法におけるトレーサビリティの確立

理者用コンピュータとして、セキュリティを管理する

本システムにより、人工呼吸器からモードや換気量情報企画運営部へ MAC アドレス、IP アドレス申請をなどの各種設定値、各種実測値、アラームをリアルタ行い、許可を得て管理者用コンピュータを院内ネットイムに取得することが可能となった。また、取得したワークへ接続した。

データを蓄積することで、過去の時系列データを見返May 30, 201969

Hattammaru Y, et al

Fig. 2

Sending code and received data

Ventilators reply raw data to host computers in MISCF format. The raw data is separated with commas in line. The data isconverted with an application.

Fig. 3ICMCI monitoring window

Each data is placed in a particular box. The monitoring window allows to review data on time.
Each data is placed in a particular box. The monitoring window allows to review data on time. Ventilator serial code is
automatically converted and displayed as “ME number”.
Ex）If the pull down box “ 部屋番号 ” is 410, this monitoring window shows the latest all settings and measurements of theventilator used at room 410.

すことが可能となり、人工呼吸療法のトレーサビリテ
ィを確立することができた。

70May 30, 2019

実際に、取得・蓄積した持続的なデータを活用した事例を以下に示す。

人工呼吸

対象機器は、モニタ画面に表示されるグラフィック

Jpn J Respir Care Vol.36 No.1

1．人工呼吸療法におけるトレーサビリティの確立

波形やデータ表示に乱れや文字化けなどが生じた場合、本システムで取得、蓄積された持続的なデータは、駆動部は動作させたままモニタ画面を 10 秒リセットさ機器のトラブル時の状況把握に活用することができた。

せることで表示異常を回復させるリセット機能を装備

前述したリセット事例のように、原因が不明瞭なトラしている。リセット機能が作動すると、アラームが発ブルに対し機器を交換するような対応を行った場合、生し画面が暗転する。そのため、人工呼吸器の故障な限られた記録や、不具合の生じた機器の履歴のみでは、のかリセット機能なのか判断が難しい。当院でも、臨確かな原因を調査することが難しい。本システムによ床使用中にリセット機能が作動した事例があり、今まりデータを蓄積することで、トラブル直前と直後のデでは患者バイタルサインを見返すことで推測していた。

ータを外部の記録から見返すことができるようになり、本システムで持続的なデータを取得するようになってトラブル時に人工呼吸器が正常に動作していたかを確からは、画面暗転の前後に人工呼吸器が実際にどのよ認することが可能となる。また、医師の指示通りに人うな動作をしていたかを確認できるようになったため、工呼吸器の設定がされていなかったなどの人為的ミスリセット機能時の駆動部の正常動作を正確に確認するが起こった場合も、いつから指示とは異なる設定で患ことが可能となった。

者に換気を行っていたかなどの確認も行うことができる。このように、人工呼吸器本体のトラブル時や人為2．データ推移の把握的なミスが発生した場合、データを見返すことが可能

当院で使用している対象機器にはトレンド機能が付属されていないため、経時的変化を把握できなかった。となり、本システムにより人工呼吸療法のトレーサビリティを確立させたと考える。

本システムにより取得したデータを集約しさまざまな今回構築したアプリケーションは、人工呼吸器からトレンドグラフを作成することで、データ推移の把握データを取得し、データを蓄積するシステムである。

が可能となった。

しかし、患者情報のデータベースの共有は行われていない。そのため、人工呼吸器から得られたデータと患

3．遠隔モニタリング者情報（生体情報や検査データなど）の紐づけまで行対象機器のデータを、ネットワークを介し複数の場うことができない。人工呼吸器からの取得したデータ所で共有することが可能となり、遠隔モニタリングシを臨床で活用するには、患者情報との紐づけは必要不ステムを実現することができた。これにより、多数の可欠であり、今後、情報共有によるデータベースを確病棟で使用している人工呼吸器の状況を、1 カ所です

立することが必要である。

べて把握することができるようになった。また、NASを使用することで、人工呼吸器の状況把握を複数の場所で行うことができるようになった。

Ⅳ．考察

2．データ推移の把握
近年、人工呼吸器における測定値は一定間隔で記録され、トレンドグラフを表示できる機能が搭載されている機種が増えてきている。しかし、一方でトレンド今回構築したシステムは、人工呼吸器使用中のデーグラフ化される値や間隔は一般化されていないため、タの持続的取得、データ推移の把握などを可能にし、機種ごとに差異が生じてしまう。また、対象機器のよ人工呼吸療法のトレーサビリティを確立させた。また、

うにトレンド機能を標準搭載していない機種も存在す

ネットワークを介して遠隔でデータを活用できるようる。本システムは人工呼吸器より得たデータを変換し、にしたことで、病棟以外でも人工呼吸器使用中の装置独自のトレンドグラフを描出することが可能である。

や患者の状態を把握することが可能となった。以下に、本システムを導入することで、機種にかかわらず、統結果で示した項目に沿って、その意義と問題点を考察一したトレンドを確認することができ、治療状況を把する。

握することができると考えられる。しかし、機種ごとのデータ通信仕様の相違により、すべての機種に適応することができない点が問題として挙げられる。人工May 30, 201971

Hattammaru Y, et al

呼吸器のデータ通信ポートは、機種により、RS232C

工呼吸器使用状況をあらゆる場所で把握することがでや LAN ポート、USB ポートなどさまざまである。まきるようになると考えている。さらに、アラートを発た、通信プロトコールも機種によって異なる。今回構する機能を搭載することが可能となれば、異常時にす築したアプリケーションは、1 機種の人工呼吸器にしぐに患者のもとへ駆けつけることができる。

か対応できず、他機種の人工呼吸器に使用する場合は今後、本システムを効率的に運用するためには、他個別のアプリケーションを構築しなければならない。のプログラムとの情報連携を図り、情報共有によるデ個別のアプリケーションの構築には、時間や費用、労ータベースを確立することが必要である。データベー力がかかってしまうため、すべての人工呼吸器に包括スを確立することで、安全な人工呼吸管理を実現する的に対応できるようなシステムを構築することが望まために大いに活用することができると考える。

しいと言える。
3．遠隔モニタリング

Ⅴ．結語

今後、本システムを構築することで、人工呼吸器か本システムの構築による効果として、当該患者のベら各種設定値、各種実測値、アラーム、アラーム履歴

ッドサイドにいなくても機器の作動状況が参照できるなどをリアルタイムに取得することが可能となった。という、遠隔モニタリングの実現も挙げることができそのデータは途切れることなく蓄積されているため、る。本システムを用いて、複数の場所でデータの閲覧人工呼吸療法のトレーサビリティを確保し、インシデが可能となることで、カンファレンスルームにて行わント事例への解析にも活用できた。さらに人工呼吸器れる多職種での議論などでも実際の機器情報をリアルのデータを、ネットワークを介し複数の場所で情報共タイムで共有して役立てることができる。

有することが可能となり、遠隔モニタリングシステム

一方、人工呼吸器から得られるデータは、患者情報であるため、漏洩を予防しなければならない。同様に、医療機器への外部機器のアクセスは厳重に監視しなけも実現した。
本稿の全ての著者には規定された COI はない。

ればならない。本システムは NAS に集約されたデータの閲覧のみを可能としているため、セキュリティレベルを維持したまま、院内の複数の端末でモニタリングが可能となっている。現在は、各病室にネットワーク環境がある一部の病棟からのデータのモニタリングのみ可能だが、今後環境が整うことで、院内全体の人

72

May 30, 2019参考文献
1） 日本臨床工学技士会臨床工学合同委員会：臨床工学技士基本業務指針 2010．
2） 日本臨床工学技士会呼吸治療業務指針検討委員会：呼吸治療業務指針．
3） 800 シリーズベンチレータシステム．テクニカルレファレ
ンス．第 19 章 RS-232C コマンド．

人工呼吸Jpn J Respir Care Vol.36 No.1

Establishment of an Intra-Hospital Cloud Management of Clinical Information（ICMCI）system
for intensive monitoring of mechanical ventilators
Yoshihiro HATTAMMARU 1）, Masatoshi MORI 1）, Miki MATSUDO 1）, Junpei SHIMODA 1）
Taishi NAGATA 1）, Nobuhiro SAKUMA 1）, Kento DOI 2）, Kyung-ho CHANG 1）
Department of Medical Engineering, The University of Tokyo Hospital

1）

Department of Critical Care Medicine, The University of Tokyo Hospital2）

Corresponding author：Yoshihiro HATTAMMARU
Department of Medical Engineering, The University of Tokyo Hospital
7-3-1 Hongo, Bunkyo-ku, Tokyo, 113-8655, Japan
Key words：data management system, traceability, ventilator, ubiquitous monitoring
Abstract
To achieve high-grade ventilator management, clinical engineers established a real-time ubiquitous systemthat enabled data storing and sharing from ventilators used in the intensive care unit（ICU）.
A system connected to ventilators was constructed via the intra-hospital network, which was inaccessible
from outside the hospital. An authorized personal computer continuously collected all data available from theventilators and sent the data to the network attached storage（NAS）.
The ICMCI system enabled the online recording of detailed ventilator logs, including parameters and alarms,
and their storage in the NAS. Continuous data acquisition and storage ensured traceability, allowing review ofall ventilator-related incidents. Moreover, this system enabled trend charts of ventilator parameters to be
drawn as intended. Remote monitoring of ventilator conditions has allowed the medical team outside the ICU
to evaluate the respiratory status of patients.
This system has succeeded in providing clinically relevant information promptly to the medical team,highlighting the substantial contributions made by clinical engineers.
Received January 16, 2018
Accepted December 10, 2018

May 30, 201973