本発明は、病院や福祉介護施設で使用されるナースコール装置に関する。

通常、病院や福祉介護施設では主に患者(福祉介護施設では被介護者)が看護師(福祉介護施設では介護士など)の呼出す為のナースコール装置が設置されている。このナースコール装置では、患者が呼び出しに使用する呼び出し子機が各ベッドに備えられ、ナースステーションにはナースコール親機が設置されていて、その間で通話できるようになっている。従来から一般的に用いられているナースコールシステムでは、患者からの呼出しにはスイッチが用いられ、ナースステーションで看護師が操作することにより音声通話回線が接続されてスピーカとマイクロホンに依って看護師と患者が会話するように構成されている。

一方、近年では例えば特開2007−150702号公報のようなナースコールの呼出し自体が患者の音声で行われるシステムが提案されている。このシステムでは、ナースコール子機が患者の一定以上の音声を感知すると該ナースコール子機はナースコール制御器を呼出して通話路を確保し、ナースコール処理装置により音声信号を認識して呼出しの種類及び内容を認識する。また、音声合成又は文字情報により患者に対応する機能、ナースコール制御器を介して看護師の保有する携帯端末に文字情報を、PHS及び親機に対しては音声信号を伝送する手段を有している。

また、他では特開2002−135435号公報のように患者に小型マイクロホンとイヤホンを装着させ、キーワードの音声によりナースコールを起動する構成も提案されている。

特開2007−150702号公報

特開2002−135435号公報

従来の音声認識機能を有するナースコールシステムでは、子機がシステムへの呼出しを行うのに一定以上の音量の音声が入力される事を閾値としているが、患者が看護師の呼出しを必要としている時は、患者の容態が不良である場合が多く、緊急の対応が必要な重篤な場合に声量が小さくなって閾値に到達しない可能性がある。また、旧来のスイッチ式の呼出し装置を併設していたとしても、患者が重篤であればある程、スイッチを探し且つ操作する事が困難になる。

また、患者は不安から状況を過大に申告する場合や遠慮から過少に申告する場合があり、看護師による対話では音声に含まれる息遣い等の言語外の情報を看護師が感じ取り対応を決定しているが、従来の機械式ナースコールシステムでは音声認識は言語認識であり、人であれば感知する事の出来る声色に含まれた患者の状態を検出出来ないため、ナースコールが複数重なって対応の順番待ちが生じるときなどに即時対応の必要な患者を後に回してしまうような誤りが発生する可能性が否定できない。

さらに、ナースコール制御器から送られる音声信号はベッドに設置されたナースコール子機より患者に向けて空間音波として放出されるため、相部屋等で音遮蔽の不十分な環境にある隣接の他患者に音声が到達する。特に重篤な患者や老人では聴力が減退しているため会話の音量が必要であり、夜中であれば安眠の妨げとなり病棟の環境として問題となる可能性がある。

一方、患者にイヤホンや小型マイクロホンを装着させる場合には、就寝中等に患者が無意識に器具を取り外してしまう可能性がるが、患者による取り外しを困難にすると患者の不快感が増すという問題点がある。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、患者が大きな音声を発することなくナースコールシステムが起動し、他の患者の迷惑にならずに会話し、言語による訴求以上に患者の容態を的確に判断して対応の優先順位付けをして看護指示を行うナースコールシステムを得ることである。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明のナースコールシステムでは、極めて限られた範囲で聞き取り可能な音量となるフェーズドアレイ型の収束音源又は耳の近傍にて二次音源を形成する超音波のパラメトリックアレイ音源によるスピーカと、複数の音波ピックアップをベッドの所定位置に分散配置し、前記音波ピックアップより得られる音響信号について相互の演算処理を行って特定領域より派生する音波のみを選択的に抽出且つ増幅することで、ベッド内の患者のみに音場を制限した音場制限呼出し・対話手段を備える。

また、本発明のナースコールシステムでは、前記音波ピックアップの演算処理によりベッド内で発生する音波の発生位置を特定する音分布解析手段と、前記音分布において音声又は呼吸音の発生位置から患者の顔の位置を検出する顔位置検出手段と、発生する音の周波数的特徴と発生位置により患者の体動を推定する患者動作推定手段を備える。

さらに、本発明のナースコールシステムでは、前記患者動作推定手段より得られる体動情報と音声に含まれる息遣い等の言語以外の情報から患者の要求に対する緊急度を判定する緊急度判定手段と、判定された緊急度に基づき看護師の対応計画を作成する対応計画作成手段を備える。

対応計画作成手段は対応計画に基づいた対応手順指示及び患者の状態情報を看護師に通達する看護情報制御手段と、必要であれば患者の不安を排除するよう患者と自律的に対話を行う患者対応制御手段を備える。

本発明のナースコールシステムは音場を患者の耳、口の周辺に制限することが可能となるので、隣接する患者の安静を妨げることなく対話を行う事ができ、病棟の療養の質を向上する事が出来る。また、患者の口の周辺に特化して選択的に音声及び呼吸音を取得する事が可能となるため、患者の状態が重篤で大きな音声が発せられない時、又は呻き声であっても呼出しを起動させることができ、漏れのない看護が可能となる。更に、患者の対応を先ずシステムが受け持ち、患者の緊急度を判断して順位付けして看護師に指示を与えるため効率的な看護を行うことができ、看護師の負担を軽減する事が可能となると共に、看護師が対応するまでの間、システムが患者と自律的に対話を維持し、必要に応じた情報を提供する等を実施し患者の不安を軽減する事が可能となる。

本発明のナースコールシステムの全体構成を示すブロック図である。

本発明の限定音場生成手段について、音波発生器を1個で構成する場合の概念図である。

本発明の限定音場生成手段について、音波発生器を2個で構成する場合の概念図である。

本発明の特定位置音源増幅手段の機能を説明する概念図である。

本発明の音分布解析を用いた顔位置検出と患者への対応の緊急度を判定する機能を説明するブロック図である。

従来の音声認識ナースコールシステムを説明するブロック図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

図1は、ナースコールシステムの全体構成を示した図である。患者又は被介護者6はベッドに設置された音場制限呼出し・対話手段2により通信手段8を介してナースコール管理手段1と連結されている。該ナースコール管理手段1はコンピュータシステムであり、1台であっても複数台の分散システムであっても良く、システムは患者からの呼出しを受けて患者とシステムが自律的に対話する音声合成を含む患者対応制御手段11と音声処理により患者との対話を成立させ患者の要求事項を抽出する言語認識手段9と、患者から発せられる音声及び音情報を解析することにより患者の緊急度を判定する緊急度判定手段10と患者の要求事項、緊急度、他患者の状態を総合的に判断し対応計画を作成する対応計画作成手段7と、前記対応計画作成手段7の情報を受けて看護師の携帯端末等看護情報伝達手段3に情報を提示する看護情報制御手段12を有する。

前記音場制限呼出し・対話手段2は図2又は図3に示される限定音場生成手段4と図4に示される特定位置音源増幅手段5で構成される。限定音場生成手段4は例えば図2のように単一の音波発生器13で構成される場合と図3のように複数の音波発生器13で構成される場合がある。ただし音波発生器は収束音波又は超音波二次音源を生成させる個々の伝達遅延の調整されたアレイ上の音源で構成される。

図2における限定音場生成手段4では、単一の音波発生器13は患者頭部15に向けて音波14を発生し、前記患者頭部15の概略中央を中心とした音場16を形成する。範囲の制限された音場16を形成するためには凹面を有する音波反射体で点音源から発する音波を収束する方法と、複数の点音源がアレイ状に配置され放射音波の遅延時間を制御して全体の位相分布を制御する事により収束波面を形成するフェーズドアレイを用いる方法が考えられるが、柔軟に波面を変更し患者の頭部15の動きへ追従する事を考えるとフェーズドアレイ音源が望ましく、アレイ数を増加すれば長円や2芯形状の音場を形成し他者への漏話の量を削減することも可能である。一方、音波発生器を複数搭載する限定音場生成手段4では、第1の音波発生器13aと第2の音波発生器13bが別々の耳に音声信号を伝送する。このため、両者の音波発生器13a及び13bの位相と音量を制御する事により、患者が知覚する音声信号の発生場所を任意に変化させ、患者があたかも看護師や介護者がベッド脇で話しかけているが如くに感じさせる事が可能である。これにより患者を意図する方向に向けさせ、例えば会話中に患者の発する音声がなるべく隣接患者に影響を与えないよう逆方向を向かせる等制御が可能である。

患者の音声の取得には図4に詳細を示した特定位置音源増幅手段5を用いる。本特定位置音源増幅手段5は複数の音波ピックアップ(マイクロホン)で構成され、個々の音波ピックアップはベッドに分散配置される。本実施の形態の図4ではベッドの四隅に配置した形態にて説明を行う。患者頭部側のベッド隅に実線により音波ピックアップ17a、17b、患者頭部と逆側のベッド隅に破線にて音波ピックアップ17c、17dを示した。例えば頭部側の2個の音波ピックアップにて時間差無にて相互相間により波形を抽出すると、2個の音波ピックアップ17a、17bを結ぶ線の垂直2等分線である1点鎖線上にて発生する音波が選択的に抽出され、他の領域から発せられる音波の影響を排除して高いSN比を持って音波を増幅する事ができる。また、相間演算の際に一方の音波ピックアップの信号に遅れ時間を付加すれば、抽出される音の発生位置を患者の左右に移動する事ができ、患者の移動に追従して患者音声の検出位置つまり口の位置を調整することができる。患者は重篤であるほど音声が小さくなるため、微小な音声もSN良く検出する事が重要であり、それを可能とすることができる。

上述の2個の音声ピックアップの処理では抽出点が線上に分布することになるが、少なくとも3個の音波ピックアップを備えれば、抽出を1点に絞り込むことができる。ベッドの4隅であれば17c、17dの位置に少なくとも1個追加すればよく、頭部に近接する位置であれば、例えば音波ピックアップ17a、17bの中点のベッド端に配置すれば1点に特化した音声抽出と高SN増幅が可能になる。このような高SNの特定位置音源増幅手段5では患者は従来の会話システムのように一定以上の音量を発する必要がなく小声でナースコールシステムとの対話を行う事ができ、双方向において音場を制限する静寂な対話システムが可能となる。

音波ピックアップ17c、17dを付加する場合には、顔以外の胴部や手足部より発する動作音をSN良く検出することが出来る。例えば4個の音波ピックアップ17a、17b、17c、17dを図5に示す音分布解析手段21に導入し相互相間演算を行えば、ベッドの面内で音がどの位置から発せられたか特定する事ができる。患者より発せられる音は、呼吸音、擦れ音、体重移動に伴うベッドのきしみ音等患者の動作により様々で、かつその発生位置を特定することで患者がどの様な状態であるかを推測する事が可能であり、情報は通信手段8を経てナースコール管理手段1内の緊急度判定手段10に送られ、時間経過情報も併せて患者の状態が推定される。ナースコール時の患者との対話状態では、患者の息遣い、声色を上述の情報に加え、患者が切迫状態にあるかどうかといった対応の緊急度の判定が行われる。その判定には例えば発生位置、音の波形特性等を入力とした深層学習やパターンマッチングといった信号処理手法が適用される。

一方、前記音分布解析手段21で口や鼻より発せられる呼吸音や音声の位置を解析する事により顔の位置、向きが特定できる。このため、この情報を前記限定音場生成手段4に提供し音場の限定位置を患者の耳の位置に最適化する事により、患者が頭部を動かしたときでも変動の少ない明瞭な音声で対話する事ができ、患者の耳の位置により限定した音場を形成して周囲への静寂性を向上する事も可能となる。

対応計画作成手段7では、基本的には前記言語認識手段9より出力される患者のナースコール要求を意図する言語に反応して対応シーケンスを起動するが、上述の緊急度判定手段10にて譫言や喘ぎ声等の特に重篤と判断される状態を検知した場合は、前記言語認識手段9での応答がなくとも前記対応計画作成手段7の対応シーケンスを起動する。また、その場合、前記対応計画作成手段7は対話シーケンスなしに看護師の対応や看護機器の作動を指示する。

一方、患者の中には寂しさ、不安等から真の必要性が無くとも、錯覚又は故意にナースコールを行う場合がある。これは、他の重篤な患者とナースコールが重なった時に真に必要な患者への対応が遅れたりして、対応に追われる看護師の精神的肉体的ストレスを増大させる原因となる。上記対応計画作成手段7では、前記緊急度判定手段10の出力により上記寂しさ、不安等から発せられるナースコールに対して優先度を下げた看護師の最適対応計画を作成し、看護情報制御手段12に情報を提供する。前記看護情報制御手段では、看護師の保持する文字携帯端末や音声端末、ナースステーション端末等で構成される看護情報伝達手段3に対し最適な手段を選択してナースコール情報を伝達する。さらに、看護師が到着するまでの間、特に優先度の低く待ち時間が長くなる患者に対しては、不安解消のためにシステムが自律的な対話を行い、患者の状況、看護師の状態や待ち時間等の情報を必要に応じて提供する。

本発明に依れば、所定の患者に閉じて対話を実施し、患者の発する音、音声の波形、発生位置情報から患者の状況を判断して対応の優先度を付けて看護師に指示情報を伝達するので、他の患者の安静を妨げることなく、効率的な看護対応が可能なナースコールシステムを実現する事が可能となる。

1 ナースコール管理手段 2 音場制限呼出し・対話手段 3 看護情報伝達手段 4 限定音場生成手段 5 特定位置音源増幅手段 6 患者・被介護者 7 対応計画作成手段 8 通信手段 9 言語認識手段 10 緊急度判定手段 11 患者対応制御手段 12 患者情報制御手段 13 音波発生手段 14 伝搬音波 15 頭部 16 音場 17 音波ピックアップ 19 ベッド 20 患者 21 音分布解析手段 22 顔位置検出手段 23 患者動作推定手段