ABML2011

O2-10

2011年11月3日-5日 東京（芝浦工業大学）

体外循環装置監視用データベースシステム（基礎）Development of a database system by using internet and network for monitoring blood dynamics
in a portable percutaneous cardiopulmonary support system○ 田谷真人（東京高専） , 吉崎昌彦（関東職能大）舟久保昭夫（東電大）,安田利貴（東京高専）○Masato TAYA, Tokyo National College of Technology, Masahiko YOSHIZAKI, kanto Polytechnic University
Akio FUNAKUBO, Tokyo Denki University, Toshitaka YASUDA, Tokyo National College of Technology
Abstract: Portable percutaneous cardiopulmonary support (PPCPS) is expected to apply treatment for acutecardiopulmonary failure in an ambulance and disaster area. In order to use PPCPS system to be safety and efficacy, it isnecessary for doctor to control blood dynamics until patient arrives at the hospital. The aim of this study is to de velop
monitoring and recording system for blood dynamics in PPCPS by using internet and local area network. The local area
network consists of a server and a client. A communication of between the server and the client is performed by using
TCP/IP. The client sends the server the dummy of blood pressure and temperature at interval of 1hour. The server isperformed to receive and display the blood pressure and temperature in the time course. The recorded data is made graphby the browser of Internet explorer. We confirm that the server and the client are able to communicate each other in thenetwork system.
Key Words: Blood Dynamics, extracorporeal circulation device
1. 研究背景我々は急性循環器疾患の救命用の携帯型体外循環装置（以下、体外循環装置）の開発を進めている 1)。体外循環装置を安全かつ効果的に使用するには、体外循環装置内の血行動態を専門医指導の下で制御する必要がある。一方、現在の日本全国のインターネット普及率は、78.0%を超えており 2)、さらには携帯端末器の普及により、何時でも何処でもインターネット回線にアクセスする環境が整いつつある。
本研究では、体外循環装置を使用する際にこのインターネットを利用することで、被災地や救急車内における体外循環の血行動態を病院の専門医に閲覧をしてもらい、その場で適切な指示を受けることが可能なシステムの開発を目指している。本報告では、研究室内に構築したネットワー
ク環境において、血行動態の模擬データ送信するクライアントと模擬データを受信しデータベース化および視覚化するサーバの通信環境の構築法について検討を行った。
2. システム概要
Fig.1 は、本研究で目標とするシステムの全体図である。
体外循環装置の血行動態を測定するシステムとクライアン
ト(PC や携帯端末など)は、医療機器の動作に影響を与えな
い BlueTooth,Wi-Fi などで接続されており、測定されたデー
タは PC からネットワークを経由してサーバに送信される。
また、サーバはデータを収集蓄積し、患者ごとに記録していく。そして、クライアントからの要求時には、必要な血行動態のデータを抽出して WEB ブラウザ上に可視化して表示する。これらのデータはインターネットでつながっているため病院などの担当医も閲覧することができ、治療の際の参考として役立てることが可能になる。
更には、体外循環装置の安全利用のために病院の担当医が必要に応じて体外循環装置の制御を行うことも可能となる。

Fig. 1 Diagram of data database system for PPCPS
3. 実験方法
3-1 サーバ
Fig.2 は、今回の実験で構成したサーバとクライアントの2 台 PC 上で動作させるプログラムの概要である。サーバ部
分、はサーバアプリケーションを JAVA で作成し、データベースには MySQL、WEB アプリケーションプログラムはTomcat を使用し、それぞれ連動させる。サーバは、クライアントからのデータを受信すると、それぞれの利用者 IDごとにデータベースへ蓄積していくため、あらかじめ起動しておく。
3-2 クライアント
クライアント側は、体外循環器内の血行動態を示す模擬データをランダムで生成するプログラムを Microsoft Visual
C# で作成し、TCP/IP 通信を使用してサーバにデータを送信する。送信するデータは、利用者の ID、送信時の時刻、血液温度、血圧の 4 種類で送信間隔は 1 秒ごとに設定した。

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模擬データの値の範囲は、血圧(高)は正常値である
100[mmHg]から 140[mmHg]の間、血圧(低)は 70[mmHg]から90[mmHg]の間、血圧温度は 36.5±0.5 の範囲で生成した。
また、ブラウザ上で 1 日分のデータをグラフ化して閲覧するために、1 時間ごとの模擬データを 24 回データベースに入力し、ブラウザを起動しパスワード認証をしてデータが正しく表示されるか確認した。確認内容は、利用者ごとにデータがわけられているか、測定日時とデータが整合しているか、血圧と血液温度が正しくグラフ化されているか、の 3 点とした。

Fig .4 Blood pressure graph in the browser receives
5. 考察
今回の実験では、パソコン同士を TCP/IP で通信することが可能となり、模擬データを蓄積・閲覧することに成功した。送信時間の間隔は 1Hz としたが、リアルタイムに体外循環装置内の血行動態を測定する場合、早いサンプリング周波数でも対応できるようにプログラムを修正し、評価実験を行う必要がある。さらに、ネットワーク通信を使用しているため、通信路のトラフィックにより環境が変わると考えられる。従って、リアルタイム通信には、ネットワー
ク内における通信スピードの評価が必要となる。
Fig. 2 Overview of the programs running on the server
4. 結果
サーバのデータベース上に保存されているデータは、MySQL のコマンドラインから確認した。送信データと受信データを比較したところ、正しく記録されていることが確認できた。また、Fig.3 に示す図は 1 時間おきに MySQLに保存したデータである。図中の ID は利用者 ID、BP_highは 血 圧 （ 高 ） の 値 、 BP_low は 血 圧 （ 低 ） の 値 、Blood_temperature は血液温度を示している。WEB ブラウザ
上では利用者 ID ごとに、測定時刻、血液温度、血圧が正しく受信できていることが確認できた。また、血圧と血液温度に関してはグラフ化することに成功した(Fig.4)。

Fig. 3 The example of recorded blood dynamics

6. 今後の課題
体外循環装置を無線化するためには、医療機器に影響しない電波を使用する必要がある。そこで、医療系の機器が影響しない 2.4GHz 帯の BlueTooth を使用して無線通信のできる測定装置を構築することで災害地や救急救命に使用することができる 3)。そこで、BlueTooth モジュールとクライアントの通信プログラムを作成を進めている。現在、体外循環装置に実装した送信機からの信号を受信できることを確認した。今後は受信したデータを測定項目ごとに分けて保存し、サーバに転送する部分を作成する。
また、個人情報を扱うためプライバシーの問題がある。
現状のプログラムではサーバにアクセスする際にパスワード認証をすることで、利用者本人であるかを確認している。
しかし、インターネット上では盗聴や成りすましなどの問題があり、情報を保護するためには SSL や TLS などの認証・暗号通信方式を使用し、セキュリティを強化する必要がある。
参考文献(1) Toshitaka Yasuda at el, Development of a Reflected OpticalFiber System for Measuring Oxygen Saturation in an
Integrated
Artificial
Heart-LungSystem,
ArtifOrgans,Vol.32,No.3,2008(2) 総 務 省 , 「 平 成 22 年 度
情報通信白書」,
http://www.soumu.go.jp/johotsusintokei/whitepaper/ja/h22/html/me411100.html(3) 総務省 , 「電波の医療機器への影響に関する調査」 ,http://www.tele.soumu.go.jp/j/sys/ele/medical/cyousa/inde
x.htm

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