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Hitachi

株式会社 日立ソリューションズ・テクノロジー

生体情報センシングシステム「Vital Analyst」

社会の高齢化により、介護の現場では看護師や介護士の負荷が高まっています。入居者のベッドに振動センサを設置し、就寝時に精度の高いデータを取得し、離着床の判定などを自動化することにより、サポートに出向く看護師や介護士の作業負荷を軽減します。また、就寝時の心拍数や呼吸数などのデータを活用した入居者に対する健康管理サービスを実現します。

介護現場の課題

看護師や介護士の負荷軽減と健康管理サービスの充実

  • 看護師や介護士の負荷の軽減
    →センサによる離着床判定の自動化
  • 入居者のケアプランの充実
    →入居者の就寝時の生体情報の活用

ソリューション

振動センサから精度の高いデータを収集し、入居者の健康状態を見える化するセンサ機器および、解析ソフトウェアの提供

  • 入居者のベッドに設置する非接触な振動センサ端末の提供
  • 振動データを解析し、心拍数、呼吸数、睡眠状態などの健康状態を表すデータに変換する解析ライブラリ(VALIB)の提供

特長

  1. センサユニットの設置が容易
    • みぞおちの下に体に対して垂直に設置するだけ
    • センサユニットの設置位置は、ベッドマットの下でもベッドマットの上でもデータ取得可能
  2. エンドユーザ(施設入居者)に意識をさせない
    • ベッドマット下に設置し、非接触でのデータ収集が可能なため、入居者に負担を掛けることなく高精度なデータを取得可能
  3. システム構築を柔軟に検討できる解析ライブラリ(VALIB)製品形態
    • サーバ処理向けのWindows版とエッジ端末処理向けのCPUボード版を用意
  4. 精度が高い
    • 振動データを解析する技術は、国立大学法人秋田大学医学部との共同研究の成果を採用

製品概要

1.振動センサ端末製品(開発中)

生体が発する振動を振動センサで捕らえ、センサが捕らえたアナログ情報をデジタル変換し上位システムに転送するシステム

(1)製品構成

振動データ変換ユニットと振動センサユニットの構成


振動データ変換ユニット


振動センサユニット

(2)仕様

仕様
No. 項目 内容
1 寸法 80o×80o×40o(振動データ変換ユニット)
850o×90o×15o(振動センサユニット)
ケーブル長 2,000o
2 センサ方式 PVDFセンサ
3 ケーブル 1芯同軸ケーブルΦ2.54o
4 検出信号のサンプリング周波数 200Hz
5 使用温度範囲 0〜40℃
6 使用湿度範囲 25〜80%RH
7 保存温度範囲 0〜60℃
8 保存湿度範囲 25〜80%RH
9 電源電圧 DC4.5〜5.25V
10 消費電力 70mA@DC5.0V
11 インタフェース 振動センサユニット I/F 3.5Φミニジャック
USB I/F Micro USBコネクタ(電源供給含む)
USB2.0 FS
Baud rate:115200bps
(Data=8, Stop=1, Parity=non, Flow=non)
200Hz周期で測定データを出力
電源ON(USB VBUS ON)から5秒後にデータ出力開始
12 耐用年数 3年

2.解析ライブラリ(VALIB)

国立大学法人秋田大学医学部との共同研究成果のアルゴリズムをベースに製品化。振動センサ端末が収集した振動データから、心拍、呼吸、体動、いびき、睡眠などの生体情報(解析データ)を出力することができます。この結果は、健康管理などに応用が可能です。 

(1)ソフトウェア機能仕様

No. 項目 内容
1 入力データ 5分間の振動データ(60,000点)を入力

(2)出力データ一覧

分類 No. 名称 内容
心拍 1 心拍ウェーブ 振動データから心音に相当する周波数帯域を抽出した波形データ
2 心拍スペクトル 解析した心拍ウェーブのパワースペクトル密度
3 心拍変動LF/HF比 自律神経系の活動を推定するための指標
4 心拍数推定指標 心拍の回数を推定した指標
呼吸 5 呼吸ウェーブ 振動データから呼吸に相当する周波数帯域を抽出した波形データ
6 無呼吸データ 無呼吸の有無を推定したデータ
7 低呼吸データ 低呼吸の有無を推定したデータ
8 呼吸スペクトル 解析した呼吸ウェーブのパワースペクトル密度
9 呼吸数推定指標 呼吸の回数を推定した指標
いびき 10 いびき数推定指標 いびきの回数を推定した指標
11 いびき量 いびきの量を推定した指標
体動 12 体動指標 一過性の大きな振動の量を示す指標

(3)動作環境

解析ライブラリ(VALIB)を使用するにあたっての推奨ハードウェア・ソフトウェア環境

  1. Windows版:PC、サーバ向け
    • CPU:インテル Coreプロセッサー・ファミリー
    • OS:Windows 7 Professional Service Pack 1(64ビット オペレーティングシステム)
    • RAM:2GB以上
    • HDD:16GB以上
    • 言語:C言語
  2. CPUボード版:BeagleBone Green Wireless向け(開発中)
    • プラットフォーム:BeagleBone Green Wireless
    • CPU:TI AM3358 1GHz ARM® Cortex–A8 プロセッサ
    • RAM:512MB
    • eMMC:4GB
    • OS:Debian 9.5
    • コンパイラ:gcc version 6.3.0 20170516(Debian 6.3.0–18+deb9u1)

3.システム構築例

振動センサ端末と解析ライブラリ(VALIB)を活用したシステム構築例(*1)
下記の構築例は、サーバ上で解析ライブラリ(VALIB)を処理するシステムですが、市販のCPUボードで解析ライブラリ(VALIB)の処理をすることも可能です。

*1
各種アプリケーションソフトの開発が必要になります。

4.アプリケーションソフトのカスタム開発

介護システムの構築に必要なアプリソフトをカスタム開発いたします。

  1. 離着床検知アプリケーションソフト
    • 離着床検知は、リアルタイム性が要求されるため、振動データを利用したアルゴリズムが必要になります。
    • 振動データ変換ユニット上で離着床検知するアプリケーションソフトをカスタム開発いたします。
  2. 振動データ解析アプリケーションソフト
    • 解析ライブラリ(VALIB)を操作するアプリケーションソフトをカスタム開発いたします。

本システムは、研究・開発・評価用部品としての使用を想定しており、医療機器向け製品に組み込み使用する場合は、薬機法(*2)認定の取得が必要です。

*2
薬機法は、医薬品、医療機器などの品質、有効性および安全性の確保などに関する法律です。
  • Windowsは、米国Microsoft Corporationの米国およびその他の国における登録商標または商標です。
  • 「Vital Analyst」は、株式会社日立ソリューションズ・テクノロジーの登録商標です。

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