JP2003019120A

JP2003019120A - 生理的パラメータ測定用センサ手袋

Info

Publication number: JP2003019120A
Application number: JP2002186047A
Authority: JP
Inventors: Richard S Keirsbilck; スコットキーアズビルクリチャード
Original assignee: Eastman Kodak Co
Current assignee: Eastman Kodak Co
Priority date: 2001-06-27
Filing date: 2002-06-26
Publication date: 2003-01-21
Also published as: US6589171B2; EP1269910A3; US20030009087A1; EP1269910A2

Abstract

(57)【要約】【課題】生理的パラメータセンサの、人の末端への取
り付け性を向上させる。【解決手段】人の末端に、生理的パラメータのセンサ
２０２を一時的に取り付けるための装置２００は、人の
末端に配置されるよう構成され、有利なように織り糸状
の材料のループから形成されるファブリック構成であっ
て、ループが有孔性及び弾性を有するファブリック構成
と、ファブリック構成に取り付けられる１つ又は複数の
生理的パラメータのセンサであって、構成が人の末端に
配置された時に、センサが人の生理的パラメータを検知
するセンサ２０２と、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一般に被験者の生
理的パラメータの測定に関し、特に、温度、電気皮膚反
応、心臓の脈拍数、発汗などの様々な生理的パラメータ
を測定する目的で、手／指に一時的にセンサを取り付け
る方法及びそのような方法のために使われる装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】多くの医療用バイオフィードバック及び
生理的測定及び監視システムが使用されている。これら
のシステムは、被験者の生理的な変化を監視するため
に、専門家である臨床医や研究者などによって使われ、
したがって、様々な目的のため、異なるプロトコルを使
う。例えば、バーニア（Barnea）による米国特許第６，
１１７，０７５号は、末梢皮膚温度の変動性の抑制を検
知することにより、麻酔の深さを測定する方法を開示す
る。末梢皮膚温度は、患者の人差し指又は親指上の温度
プローブによって測定される。

【０００３】これらの測定を達成するために、センサを
手又は指に取り付けるための装置としては、ベルトや、
指輪や、ピンと張ったクリップなどが知られ、方法とし
ては、粘着テープ及び自動接着性センサなどが知られて
いる。

【０００４】よって、１９７６年１０月５日に発行され
た発明者グリーンリーフ等（Greenleaf et al.）による
米国特許第３，９８３，７５３号、１９８５年４月９日
に発行された発明者ワード（Ward）による米国特許第
４，５０９，５３１号は、リストバンドを使い、温度セ
ンサを被験者に取り付けることを開示する。１９９９年
１０月１２日に発行された発明者アサダ等（Asada et a
l.）による米国特許第５，９６４，７０１号及び２００
０年５月２３日に発行された発明者コレンマン等（Kore
nman et al.）による米国特許第６，０６７，４６８号
は、指輪又はバンドを使い、センサを被験者に取り付け
ることを開示する。後者の特許はまた、センサ取り付け
のために、リストバンドを使用することも開示する。１
９９４年１１月８日に発行された発明者ローゼンタール
（Rosenthal）等による米国特許第５，３６２，９６６
号は、末梢皮膚温度を検知するために指の基部の周りに
着用される、温度を検知するサーミスター型の指輪を開
示する。遮光性手袋もまた開示されるが、温度センサを
支持するためには使われない。１９７７年１０月２５日
に発行された発明者シンプソン等（Simpson et al.）に
よる米国特許第４，０５５，１６６号は、いくつかの皮
膚温度センサを含むブラジャを開示する。ブラジャ以外
の「他の衣類」も言及されているが、有利な特徴を有す
るファブリック（fabric）から成る手袋状の装置に関す
る特定の記載は存在しない。１９８３年１１月１５日に
発行された発明者ザルディアンスキ（Zarudiansky）に
よる米国特許第４，４１４，９８４号は、触覚による感
覚を記録する装置を開示し、この装置は、対象物の「感
触」を記録する場合に該対象物を触覚により診査するた
めに使われる、検知又は「レセプタ」手袋を含む。手袋
は、圧力及び温度センサの集まり（モザイク：mosaic）
を備え、これらの圧力及び温度センサは好適には、導電
材料を合成ゴム型の柔軟性絶縁材料のシートへ局地的に
散らばらせて形成される。この文献は、現在入手可能な
センサ、例えば安価なセンサの使用や、非絶縁性機能を
有するという両方の点で本発明と異なる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述の、個人にセンサ
を取り付けるための手段の各々は、さまざまに、１つ又
はそれ以上の以下の欠点を有する。・血流の制限・配置位置の変動性・接触圧力の変動性・センサ−皮膚間の結合／離脱の変動性・短期変動性の、熱を有する質量による（測定しようと
されるものの）減衰・熱を有する他の質量との接触により、影響を受けやす
い・通常の熱放射機能及び水分蒸発機能の阻害・接続ワイヤの緊張緩和の質及び寿命・長期間における被験者の快適性・取り付け装置の医療的な「外見」による、幼い被験者
の不安

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、これら
の問題に対する解決法及び上述の全ての要求を満たす装
置が提供される。

【０００７】本発明の１つの特徴によれば、生理的パラ
メータのセンサを人の末端に一時的に取り付けるための
装置であって、人の末端に配置されるよう構成され、織
り糸状の材料のループから形成されるファブリック構成
であって、前記ループが有孔性及び弾性を有するファブ
リック構成と、前記ファブリック構成上に取り付けられ
る生理的パラメータのセンサであって、前記構成が人の
末端に配置された時に前記人の生理的パラメータを検知
するためのセンサと、を含む装置が提供される。

【０００８】本発明は以下の利点を有する。１．ファブリックの弾性が、センサ位置の制止及び接触
圧力を提供する。２．ファブリックの弾性は更に、ワイヤがセンサに取り
付けられる位置及びワイヤが装置から出る位置におけ
る、緊張緩和を提供する。３．ファブリックの有孔性が、通常の熱放射及び水分蒸
発を可能にする。４．適合性を有し、快適で安価、丈夫であり、そして位
置を再現できる。５．２つ又は３つのセンサ手袋サイズを入手可能とする
ことにより、全ての手のサイズに合わせることができ
る。６．追加の利点として、本発明の外見及び感触はなじみ
深いものであるため、設定処理が迅速にされ、これによ
り、センサを取り付ける時に見られた、幼い被験者によ
る不安が相当に軽減される。

【０００９】

【発明の実施の形態】２０００年６月２０日に出願され
た、発明者ブレイジ等（Bｌazy et al.）による米国特
許出願第０９／５９７，６１０号は、個人が注意欠陥多
動性障害（Attention Deficit Hyperactivity Disorde
r）（ＡＤＨＤ）であるかどうかを判断する技法を開示
する。この技法は、ＡＤＨＤの痕跡が、指先などの末端
で測定された皮膚の温度などの末梢体温の揺らぎに隠さ
れているという発見に基づく。一般的に、人のストレス
のレベルが高まるにつれて、体内の血管が収縮し、血流
を阻害する。この現象は、指などの体の末梢において特
に顕著であり、これは末梢部の血管が小さく心臓から最
も離れているからである。直接的な結果として、末梢で
の末端温度が減少する。

【００１０】上述の特許出願に開示された新しい技法
は、熱センサによる、長時間にわたる被験者の指先温度
の測定を必要とする。温度測定値が分析され、被験者が
ＡＤＨＤであるかどうかが判断される。温度は、１つの
手から得られても、両方の手から得られてもよく、また
は、各々の手の１つ又はそれ以上の指から得られてもよ
い。

【００１１】上述のＡＤＨＤの判断技法の医療試験の際
に使うための準備として、現在入手可能なセンサ取り付
け手段が評価された。まとめて、「加圧帯」と呼ばれ
る、バンドや、指輪や、ピンと張ったクリップは、指を
圧迫し、時間の経過と共に不快となるため、その使用が
却下された。試験セッションの時間は、２時間に及ぶ場
合もあった。

【００１２】また、手段の「医療装置的な外見」が考慮
された。７歳の被験者も含まれていたため、感じられる
不安が可能な限り最小限になるものが望まれた。

【００１３】選択された方法は、指の周りに部分的にの
み巻き付けられ、止血帯効果を防止する「呼吸可能な」
テープであった。臨床医が、このテープによってセンサ
を取り付けた場合には、皮膚に対する配置、締めの程
度、及び平坦性において、変動性が観察された。また、
センサ接触圧力の変動及びセッション内でセンサが実際
に離脱してしまう場合の両方を可能にしてしまう、テー
プと皮膚との間の結合の一体性における、微少以上の変
動性も観察された。これは更に、指が汗をかきやすいこ
とにより悪化した。

【００１４】更に、被験者の幾人かが、センサを物には
触れさせないように、との指示を受けた後でも、手を、
膝や、脚や、頭や、椅子の肘掛けなどに置く傾向が見ら
れた。

【００１５】この場合の問題点は、センサが、被験者の
体や椅子の肘掛けなどの、熱を有する質量に近づくにつ
れて、これらの質量が、測定される小さな温度変動を弱
め、超低域フィルタとして機能するようになり、最終的
に、センサが接触に達する際に指の温度を圧倒すること
である。

【００１６】これに加え、取り組み方法のいずれも、セ
ンサの精巧なワイヤに対して、相当の緊張緩和を提供し
ないことがわかった。図１及び図２に示す医療試験で使
われた方法は、ワイヤへの屈曲ダメージを和らげたが、
これはセンサにおいてのみであった。

【００１７】図１を参照し、手１の手のひら側の図を示
し、センサ２が指に対して配置されている。センサ２
は、一片のテープ３によってその位置に保持され、セン
サからの精巧なワイヤ４が、指の周りのルートに配置さ
れている。図２を参照し、部分的に巻かれたセンサテー
プ３と共に、同じ手１の背面側の図を示す。また、配置
された第２のテープ５も示し、センサまでの間のワイヤ
４に弛み６を残す。これにより、手及び指の移動の際
に、センサにおけるワイヤには緊張緩和が提供される
が、この方法では、ワイヤがこの第２のテープ５から出
る部分７においては、緊張緩和できないことがわかる。
このテープ出口点７と記録機器（図示せず）の間を接続
するワイヤリードの部分８の重さが、テープ出口点７に
おいて、ワイヤの曲げ／よじれを引き起こしていること
が観察された。この状態は「かろうじて許容範囲内」と
考えられる、これは、この曲げ／よじれがどこに発生し
たかが、セッション毎に変化するため、実質的に摩耗を
拡散し、また、これにより発生した回避不能な故障のた
めに、手の上での交換を必要としたからである。

【００１８】図３（ａ）から図３（ｄ）及び図４（ａ）
から図４（ｃ）に、遭遇したセンサの問題点の例を示
す。図３（ａ）及び図４（ａ）には、臨床医が記録し
た、セッション中の異常のそれぞれのセッションログか
らのイメージ化された抜粋を示し、これらは、図３
（ｂ）から図３（ｄ）及び図４（ｂ）及び図４（ｃ）の
グラフに示される未処理（生）のデータに見られるよう
な予測されない温度測定値と相関する。これらの誤った
データの結果、異常な分析結果が生じた。すなわち、下
のグラフ、図３（ｃ）、図３（ｄ）、及び図４（ｃ）に
おいて、注釈を付けられた数における高い値である。こ
れらのため、またここに記載される他の問題のため、セ
ッション活動ログを参照して全てのデータを手動でチャ
ートにし、吟味する必要があった。コンセンサスによっ
て判断が行われ、分析への入力前に、誤ったデータが削
除された。

【００１９】これに加え、分析アルゴリズムを再度コー
ド化し、データ内のこれらの間隙を取り扱うことを可能
にする必要があった。

【００２０】したがって、これらの問題の結果、医療試
験から正確な統計学的な結果を生成するために、コスト
が相当に高くなった。これらの問題は、本発明により解
決される。

【００２１】本発明は、体の末端で生理的なパラメータ
を測定するセッションの際に被験者の手に配置される、
手袋に似た構造であり、１つ又は複数のセンサ及びワイ
ヤが、正しい位置に予め装着されている。手袋材料の弾
性は、手袋が止血帯として機能することなく、十分な位
置の拘束及びセンサ接触圧力を可能にするよう設計され
ている。これは、束縛の力が、指の長手方向に沿って分
配されており、これにより、どの点においても、低い圧
迫を可能にする。

【００２２】逆に、本発明により提供される出口でのワ
イヤの緊張緩和は、手の背面において、そのファブリッ
クの全部分に分配されており、これにより、どの点にお
いても、低い拘束を可能にする。

【００２３】本発明のファブリックは、実質上、織り糸
又は同様の材料による編まれたパターンのループであ
り、おおまかに、スカーフ、マフラー、プルオーバ帽
子、寒い気象での手袋などに使われるものに似ている。
織り糸は弾性に伸びる性質を有さないが、このループは
弾性に伸びる性質を有する。これは、バネ状のループ
が、静止した球形の形状から卵形に変形可能であること
による。

【００２４】本発明のもう１つの利点は、材料のループ
を、センサと、手がその上で休む、熱を有する質量との
間に十分な距離を保つために必要なだけ硬くできること
である。

【００２５】この解決法はまた、皮膚が普通に呼吸する
ため、そして、熱及び水分を放射するために必要な有孔
性を提供する（通常の機能を果たせない場合の混乱要
因）。

【００２６】ここで図１０を参照し、本発明の手袋状の
実施の形態を示す。図示するように、本発明の装置２０
０は、人間の被験者の手２０５に適合するよう構成され
る。装置２００は、織り糸又は同様の材料のループを編
んだパターンのファブリックから成る。センサ２０２
は、装置２００の複数の「指」２０４の１つの先端にお
いて、装置２００内で被験者の皮膚２０５に対して正し
い位置に拘束されるよう、装置２００に取り付けられ
る。このセンサは、装置２００の着用者の末梢皮膚温度
を検知するための熱センサなどの、被験者の生理的パラ
メータを検知する、既知のいずれの種類のものであって
もよい。導電体２１０がセンサ２０２から出て、まず指
２０５の周りを手の裏へと巻かれ、蛇行するよう（２０
６）に続き、複数の取付点２０８でファブリックに取り
付けられ、装置２００のファブリックを通って通され
る。センサ２０２からの信号は、本発明を出た後、相互
接続部２１４（例えば、有線チャネル、ＲＦ無線チャネ
ル、赤外線光学チャネル）を通じて、信号処理装置２１
２に伝達される。もう１つの指２０４上に第２のセンサ
２０２を設けることもできる。よって、センサ２０２を
装置２００上のどの位置に配置することも、１つより多
いセンサ２０２を有すること、例えば、皮膚上の異なる
位置に拘束される２つ又はそれ以上のセンサ、も本発明
の範囲に含まれると理解されたい。

【００２７】ここで図７から図９を参照し、本発明の装
置に有効な織り糸ファブリックの例示構成を示す。図７
は、ループ１０９、ループ１１０、及びループ１１１が
連続的に配列され、積み重なる平面上に配置された列を
形成する、ファブリックの１つの構成を示す。ループ１
０９は、垂直に配置され、紙と垂直に伸びる。ループ１
１０は、垂直に配置され、紙に平行に伸びる。ループ１
１１は、水平に配置され、紙と垂直に伸びる。複数のル
ープ１１０が、平行な平面１１２を形成し、複数のルー
プ１１１が平行な平面１１３を形成し、相互接続１１４
によって接続される。この結果、弾性のある３次元立方
体状の構成が形成される。基本構成単位の繰り返しはい
ずれの方向に続いていてもよい。

【００２８】図８に、類似したファブリックループの構
成を示し、この構成では、水平ループ１２２及び垂直ル
ープ１２４と相互接続された斜方向のループ１２０を用
いる。図９は、図８の一部を９０度回転したものを示
す。

【００２９】これらの構成の組み合わせが、ファブリッ
ク全体において異なる量の弾性及び異なる弾性のベクタ
を好適に可能にし、これにより、装置の設計において、
最適な性能に必要なように、それぞれの位置毎に、材料
の張力を調整することを可能にする。よって、多くのこ
のようなループの形状の組み合わせを使い、本発明の目
的の特性を最良に生成することができると理解された
い。

【００３０】図５は、本発明の１つの実施の形態の指部
分の断面図であり、本発明のファブリックの編まれたル
ープ９と、センサ２の取り付け位置と、ファブリック内
のワイヤ１０のルーティングと、を示す。

【００３１】図６を参照し、好適な実施の形態を、簡略
化した概略図で示し、本発明により達成される望ましい
特徴を示す。材料のループの変形への抵抗の関数とし
て、本発明のファブリックの弾性を、軸を横切る弧１１
の形で示す。ここで、（ａ）センサ２に関しては、全て
の軸に対して、指との関係で、位置「拘束」が生じ、そ
して（ｂ）２つの可能な位置で示される、出るワイヤリ
ード１２に関しては、いくらかの動きの「自由」１６が
生じ、これにより、緊張緩和機能を実現する。

【００３２】後者の場合、ワイヤがファブリックに固定
される位置に追加の点が示され、点１３、点１４、点１
５の各々が、仮定的な、中心の静止状態から２つの反対
の方向、すなわち、この図の遠近法において、読者(vie
wer)に向かう方向及び読者から離れる方向へワイヤが引
かれた場合を表す２つの伸張位置で示される。図示する
弾性によれば、この緊張緩和は、ワイヤが上方向に引か
れた場合でも、手から離れるように引かれた場合でも、
同様に機能することがわかる。

【００３３】使用中の残る１つの可能な応力の方向は、
ワイヤが着用者の前腕部に向かって引かれた場合であ
る。この場合や、本発明を被験者の手に配置する場合及
び被験者の手から取り外す場合の緊張緩和は、ワイヤ１
２を本発明のファブリックのループ４０を通って、蛇行
するように（図１１及び図１０の２０６に示すような）
ルートを決めることにより、達成される。

【００３４】したがって、本発明が、センサワイヤリー
ドに対する、曲げによるダメージを大きく和らげつつ、
再現性のある、しっかりしたセンサ取り付け法を容易に
することが説明された。

【００３５】ここでは、本発明において末梢皮膚温度を
検知するためのセンサが使用されたが、他の生理的パラ
メータを検知するためのセンサを、単独で又は組み合わ
せて使うこともできる。よって、心拍数、心拍数変動、
表面筋電計（ＥＭＧ）により測定された筋肉緊張度、電
気皮膚反応（ＥＤＲ）、血酸素（Ｓ_pＯ₂）、及び光血量
計（ＰＰＧ）によって測定された末梢血流もまた、適切
なセンサによって検知できる。さらに、１つより多い生
理的パラメータを検知するためのセンサを設けてもよ
い。

【００３６】本発明は、５つの指を有する手袋を使い説
明されたが、手又は脚などの末端に配置されるよう構成
された他のファブリック構成を使うこともできる。よっ
て、５本より少ない指を有する手袋を使うこともでき、
また、人の手が利用できない場合などのように、靴下状
の構成も可能である。ファブリックの厚さ、ループの大
きさ、及びファブリックの材料は応用法に依存し、本発
明はそれによって制限されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】医療研究で使われる取り付け方法の手のひら
側から見た線図である。

【図２】図１の取り付け方法を背面側から見た線図で
ある。

【図３】図１及び図２に示す方法を使う、引用された
医療研究からの実際の文書のグラフ図（図３（ａ）から
図３（ｄ））であり、センサが、熱を有する質量付近に
来たことに起因する異常なデータの瞬間を示す図であ
る。

【図４】図１及び図２に示す方法を使う、医療研究か
らの実際の文書のグラフ図（図４（ａ）から図４
（ｃ））であり、センサが、関係者の指に取り付けられ
た状態から外れることに起因する異常データの瞬間を示
す図である。

【図５】本発明の１つの実施の形態の指部分の断面図
である。

【図６】本発明の１つの好適な実施の形態における、
特性を示す概略図である。

【図７】本発明で有効な、編まれたパターンを示す図
である。

【図８】本発明で有効な、編まれたパターンを示す図
である。

【図９】本発明で有効な、編まれたパターンを示す図
である。

【図１０】本発明の１つの好適な実施の形態を示す図
である。

【図１１】本発明の１つの好適な実施の形態における
ファブリックを蛇行して通るセンサ導電体を示す図であ
る。

【符号の説明】

１手、２センサ、３テープ、４ワイヤ、５テ
ープ、６弛み、７出口、８ワイヤリード、９ルー
プ、１０ワイヤルート、１１弧、１２ワイヤ、１
３，１４，１５点、１６自由度、１０９，１１０，
１１１，１２０，１２２，１２４ループ、１１２，１
１３平行な平面、１１４相互接続、２００装置、
２０２センサ、２０４指、２０５皮膚、２０６
蛇行ワイヤ、２０８取付点、２１０導電体、２１２
信号処理装置、２１４相互接続部。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】生理的パラメータのセンサを、人の末端
に一時的に取り付けるための装置であって、人の末端に配置されるよう構成され、織り糸状の材料の
ループから形成されるファブリック構成であって、前記
ループが有孔性及び弾性を有するファブリック構成と、前記ファブリック構成に取り付けられる生理的パラメー
タのセンサであって、前記ファブリック構成が人の末端
に配置された時に、前記センサが前記人の生理的パラメ
ータを検知するセンサと、を、含む装置。
【請求項２】請求項１に記載の装置であって、前記フ
ァブリック構成が、少なくとも１つの指が人の手に配置
されるような手袋形状を有して構成される装置。
【請求項３】請求項１に記載の装置であって、前記フ
ァブリック構成が、前記ファブリックの特定の位置に、
好適な及び選択的な弾性の量及びベクトルを提供するよ
う、材料の編まれた形状によって構成される装置。