帝​京​大学​薬学部​様​向け​iPad​による​生体​信号​計測・​モニタリング​システム

- 平澤 啓 氏, 株式会社 イー・​アイ・​ソル

"本​システム​により、​実験​室​で​計測​した​データ​を​iPad​を​使用​し​て​リアルタイム​に​確認​できる​こと​が​でき、​さらに​過去​の​実験​データ​の​PDF​ファイル​を​クライアント​環境​(iPad​上)​に​保管​し、​環境​に​依存​せ​ず​に​実験​データ​が​活用​する​こと​が​できる​ので、​場所​を​選​ば​ず​復習​や​レポート​作成​が​可能​となり​ま​した。"

- 平澤 啓 氏, 株式会社 イー・​アイ・​ソル

課題:

授業​に​iPad​を​導入​した​こと​で、​従来​の​実験​設備​を​iPad​に​対応​した​もの​に​移行​する​必要​が​あっ​た。

ソリューション:

アナログ​入力​ユニット​「NI USB-6009」​を​使用​し​て​マウス​の​血圧​と​心拍​数​を​計測​し​リアルタイム​に​データファイル​に​保存​し、​Web​アプリケーション​を​使​って​計測​ソフト​で​保存​した​データ​を​リアルタイム​に​読み込み、​血圧・​心拍​数​ならびに​マーカー​信号​を​トレンド​グラフ​に​表示​できる、​生体​信号​計測・​モニタリング​システム​を​開発​した。

【概要】

技術​の​進化​により、​大学​で​の​教育・​学習​方法​に​も​変化​が​認め​られる​よう​に​な​って​き​ま​した。​帝​京​大学​薬学部​では、​2012​年度​入​学生​から​学生​全員​が​iPad​を​使用​し​て​おり、​実験​設備​も​従来​の​もの​から​iPad​に​対応​した​もの​に​移行​する​必要​が​ありま​した。​イー・​アイ・​ソル​では、​アナログ​入力​ユニット​「NI USB-6009」​を​使用​し​て​マウス​の​血圧​と​心拍​数​を​計測​し​リアルタイム​に​データファイル​に​保存​し、​Web​アプリケーション​を​使​って​計測​ソフト​で​保存​した​データ​を​リアルタイム​に​読み込み、​血圧・​心拍​数​ならびに​マーカー​信号​を​トレンド​グラフ​に​表示​できる、​生体​信号​計測・​モニタリング​システム​を​開発​しま​した。

 

【背景・​経緯】

帝​京​大学​薬学部​様​では、​IT を​活用​した​教育​環境​づくり​を​積極​的​に​進​め​てい​ます。
​2012​年度​入​学生​から​は​学生​全員​が​iPad​を​所有​する​こと​を​前提​に、​未来​の​医療​関係​業界​を​担​って​いく​学生​に対し​新た​な​学び​方​を​提供​し​てい​ます。

本​システム​は、​現行​の​実験​設備​の​後継​設備​として​製作​する​「iPad​対応​の​血圧・​心拍​数​モニタリング​システム」​です。​システム​の​改善​により、​今まで​グループ​で​共有​し​てい​た​動物​実験​の​実験​結果​データ​が​学生​個々​の​iPad​上​に​表示​さ​れる​こと​により、​個人​の​視点​による​実験​データ​の​活用​が​可能​となり​ます。

計測​から​Web​アプリケーション​まで​ワン​ストップ​で​システム​検討・​設計・​開発・​検証​まで​対応​可能​な​株式会社​イー・​アイ・​ソル が​委託​を​受け、​製造・​構築​を​行​いま​した。

 

【システム​概要】

本​システム​は、​2​つ​の​ソフト​から​構成​さ​れ​てい​ます。

  • マウス​の​血圧・​心拍​数​を​計測​する​計測​ソフト
  • 計測​した​情報​を​Web​ブラウザ​上​に​表示​する​見える​化​ソフト​(Web​ソフト)

計測​ソフト は、​NI 社​製​の​アナログ​入力​ユニット​(USB-6009)​を​使用​し、​血圧​と​心拍​数​を​計測​し、​リアルタイム​に​データファイル​に​保存​し​ます。​本​ソフト​は、​LabVIEW​で​製作​し​てい​ます。

見える​化​ソフト は、​Web​アプリケーション​を​採用​し、​計測​ソフト​で​保存​した​データ​を​リアルタイム​で​読み込み、​血圧・​心拍​数​ならびに​マーカー​信号​を​トレンド​グラフ​に​表示​し​ます。​また、​過去​に​取得​した​計測​データファイル​(PDF​ファイル)​を​閲覧​できる​機能​も​備え​てい​ます。

 

 

 

▼ 計測​ソフト

■ 血圧・​心拍​数​の​計測​を​行う​に​あっ​た​って、​以下​の​機器​を​使用​し​てい​ます。

  1. アナログ​入力​ユニット​(NI 社​製:​USB-6009)
  2. 血圧​トランスジューサ
  3. 血圧​アンプ
  4. 心拍​トランスジューサ
  5. 心拍​アンプ
  6. パソコン​(Windows7)

 

■ ソフト​の​機能・​仕様​は、​以下​に​なり​ます。

  1. 最大​測定​時間:​120分
  2. モニタリング​信号:​3​チャンネル
    • 血圧​波形​信号:​±10V​固定
    • 心拍​波形​信号:​±10V​固定
    • マーカー​信号:​ON​/​OFF
      ​※ マーカー​信号​と​は、​薬剤​を​投与​した​際​の​イベント​を​記録​する​為​の​信号
  3. サンプリング​周波数:​200 Hz​固定
  4. 主​な​機能
    • 波形​表示:​3​つ​の​信号​の​波形​を​同時に​トレンド​グラフ​表示
    • 縦​軸​表示:​チャンネル​毎​に​表示​範囲​の​設定​が​可能​(ただし、​マーカー​信号​は​除く)
    • 横​軸​表示:​記録​開始​から​の​経過​時間​を​表示​し、​表示​範囲​の​設定​が​可能​(単位:​秒)
  5. 計測​データ​ならびに​波形​の​ファイル​保存
    • 計測​データ​ならびに​マーカー​信号​は、​バイナリ​形式​で​保存
    • 記録​終了​と同時に​計測​した​データ​から​波形​キャプチャ​を​PDF​ファイル​に​保存
      ​※​ソフト​より​再度​①​の​計測​データ​を​読み込み​PDF​ファイル​の​再生​成​が​可能​です。
  6. 開発​環境:​LabVIEW2012​開発​システム

 

 

 

▼ 見える​化​ソフト

■ 環境​について

  1. 本​ソフト​は、​Web​アプリケーション​(ASP.NET​/​C#)​で​作成​し​てい​ます。
  2. サーバー​機​は、​帝​京​大学​様​が​管理​し​て​いる​パソコン​を​使用​し​てい​ます。
  3. ネットワーク​は、​帝​京​大学​様​の​学内​ネットワーク​を​使用​し​てい​ます。

 

■ クライアント​端末​は、​以下​の​端末​を​推奨​し​てい​ます。

Apple 社​製        iPad 64GByte Wi-​Fi 仕様

  1. OS​バージョン:​iOS6.xx      ~ iOS7.xx
  2. 動作​保証​ブラウザ:​Safari
  3. PDF​閲覧​ソフト:​GoodReader

 

■ ソフト​の​機能・​仕様​は、​以下​に​なり​ます。

  1. クライアント​接続​数:​最大​8​クライアント​(同時​接続​時)
    ​波形​リアルタイム​モニタリング​機能​計測​ソフト​が​リアルタイム​保存​し​て​いる​バイナリ​ファイル​を​読み込む​こと​で、 リアルタイム​に​波形​を​表示​する​こと​が​可能​となり​ます。
  2. 波形​表示​は、​JQuery を​使用​し​て​実現​し​てい​ます。
    • 波形​更新​間隔:​2秒
    • 波形​表示:​血圧・​心拍​数​の​波形、​マーカー​信号​の​ポイント​描画​を​同時に​トレンド​グラフ​に​表示
      ​以下​の​機能​が​あり​ます。
      ​・​モード​選択​(リアルタイム​表示​/​過去​データ​表示)
      ​・​マーカー​信号​ポイント​へ​の​移動
      ​・​次​頁​/​前​頁​へ​の​移動
    • 縦​軸・​横​軸​設定:​グラフ​設定​画面​より、​以下​の​設定​が​可能​となり​ます。
      ​・​横​軸​の​表示​時間
      ​・​血圧:​平均​グラフ​表示​の ON​/​OFF
      ​・​血圧:​縦​軸​の​最大値
      ​・​血圧:​縦​軸​の​最小値
      ​・​心拍​数:​縦​軸​の​最大値
      ​・​心拍​数:​縦​軸​の​最小値
 
  1.  実験​データ​閲覧​機能
    ​過去​に​実施​した​実験​波形​データ​を​ダウンロード​でき​ます。​ダウンロード​ファイル​の​ファイル​形式​は、​PDF​ファイル​に​なり​ます。​フォーマット​は、​記録​開始​から​記録​終了​まで​を​出力​し、 実験​時間​が​長い​場合​は、​30 分​単位​で​改​頁​する​方式​として​い​ます。

 

 

 

【導入​効果】

帝​京​大学​様​が​方針​として​掲げる​「iPad​を​活用​した​新た​な​学び​の​形」​に​沿​っ​た​システム​を​構築​する​こと​が​でき​ま​した。

本​システム​により、​実験​室​で​計測​した​データ​を​iPad​を​使用​し​て​リアルタイム​に​確認​できる​こと​が​でき、​さらに​過去​の​実験​データ​の​PDF​ファイル​を​クライアント​環境​(iPad​上)​に​保管​し、​環境​に​依存​せ​ず​に​実験​データ​が​活用​する​こと​が​できる​ので、​場所​を​選​ば​ず​復習​や​レポート​作成​が​可能​となり​ま​した。

株式会社​イー・​アイ・​ソル​では、​計測​ソフト​+​Web​アプリケーション​による​ネットワーク​計測​システム​を​更に​推​し​進​め、​お客様​の​課題​解決​に​繋​げた​いと​考え​て​おり​ます。

 

著者​情報:

平澤 啓 氏
​株式会社 イー・​アイ・​ソル
​Japan

図​1. システム​構成
図​2. ​計測​画面
図​3. ​波形​リアルタイム​モニタリング​画面
図​4. ​実験​データ​PDF​ファイル