JP2003525653A

JP2003525653A - 生理学的センサーアレイ

Info

Publication number: JP2003525653A
Application number: JP2000611805A
Authority: JP
Inventors: ニユー，ウイリアム，ジユニア; ハリー，アンドレア・ジエイ; ジヨンソン，ポール; クマー，ハーパル・エス; マラーキー，ウイリアム・ジエイ; ニコルソン，ローレンス・ジエイ; プレイス，ジヨン・デイ; ウイルソン，アドリアン・ジエイ
Original assignee: ネキサン・リミテツド
Priority date: 1999-04-15
Filing date: 2000-04-10
Publication date: 2003-09-02
Also published as: US6494829B1; CA2365324A1; EP1176904A1; AU4224200A; WO2000062665A1; EP1176904A4; US20010047127A1; ZA200108429B

Abstract

(57)【要約】本発明は、哺乳類被験体（Ｓ）に取り付ける生理学的センサー装置（１０）であって、出力送信器（１２）、各が被験体の生理学的要因の一つを感知する少なくも２個の生理学的センサー、及び信号を遠隔の位置（１６）に操作可能に送信する出力送信器（１２）と通信するコントローラー（５９、６１）を備えた生理学的センサー装置（１０）である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】

【０００２】

【発明の分野】

本発明は、１以上の被験体の生理学的要因に関するデータを得るために、哺乳
類被験体に取り付ける生理学的センサー装置又はセンサーアレイに関する。特に
、本発明は、心電図データ及び呼吸データのような生理学的データを感知し得る
ように、人の被験者の胸に取付け可能なパッチの形式の生理学的センサー装置に
関する。

【０００３】

【従来技術の説明】

従来技術は、心臓機能の観察を要する患者の治療に使用する心電図信号の感知
及び送信装置を明らかにするルーイスのＵＳ３９４３９１８号を含む。この開示
された装置は、基本的に、長方形の発泡材ブロックの片面に１対の円形電極を有
する発泡パッドより構成される１回使用の使捨て式のものである。ブロックは、
ＲＦ信号を、患者から約３０．５ｍ（１００ｆｔ）以内にあることが必要な受信
器に送信する電子回路を備える。続いて、受信器及び同等装置を備えた監視ステ
ーションにおいて、信号の濾波及び増幅が行われる。装置は使捨て式であり、こ
のため多少粗雑でありかつ極めて基本的なＥＣＧ測定についての２個の電極を備
えるだけである。

【０００４】ＵＳ４１２１５７３号は、発泡体パッドに取り作られた１対の間隔を空けられ
た円形電極を使用して患者の心拍を監視するための胸部センサーを明らかにする
。心拍信号を獲得し送信するための電極と電子回路間の電気接続が、個別の電気
リード線又は電線により提供される。回路及び電線は、発泡体の第１層の裏面に
置かれそして発泡体の第２層により定位置に保持される。従って、この比較的粗
雑な２電極装置においては、明らかに厚い形状の発泡体層、電子回路及び電極が
設けられる。

【０００５】ＵＳ４９５７１０９号は、患者用の心電図信号を作るときに使用する電極アレ
イを明らかにする。このアレイは、人体の種々の部位に取り付けるための（半円
形電極の対を含んだ）１０個の異なった電極領域を備える。電極は、信号処理装
置に取り付けるための出力コネクターに接続される。電極センサー及び電極と出
力導電体との間の電気導体は、標準１２リード型の診断用心電図検査のために電
極を人体の適切な位置に置き得るように大きいデントリティック（ｄｅｎｔｒｉ
ｔｉｃ）又は樹状形態を有する大きな可撓性回路板に形成される。使用の際は、
各ＥＣＧ電極からの多重化されたデータを有するデジタル赤外線信号が遠隔位置
に送信される。この配列は、明らかに洗練されているが、１２リード型の心電図
検査の場合に意図されただけであり、かつ使捨て式でない。

【０００６】ＵＳ５６３４４６８号は、ヒドロゲル接着剤に包まれたＭＹＬＡＲ（商標名）
で形成された中央構造部材を有する長方形パッチよりなる患者の生理学的監視用
センサーを明らかにする。センサーの一方の面は、患者と接触する４個の円形電
極を持つ。電極は、構造部材の反対側の面上の電子回路パッケージに接続される
。電子回路パッケージは、ＥＣＧデータを受け、このデータを監視ユニットに送
信する。しかし、この小さなセンサーはＥＣＧ信号の測定に限定される。

【０００７】ＵＳ５３５３７９３号は、患者の胸のまわりを完全に取り巻くバンドを備えた
ＥＣＧ測定用のセンサー装置を明らかにする。胸バンドは、選択的にショルダー
ストラップ及び選択的な腹部バンドを持つことができる。電極は、呼吸、心拍及
びＥＣＧ信号を監視するためにバンドの内側周囲面のまわりに位置決めされる。
ＥＣＧ電極は、皮膚と電気的に接触する簡単な導電性センサーである。心拍セン
サー及び呼吸センサーは、圧電素子よりなる引張りセンサーを備える。最小で７
個のＥＣＧセンサーが設けられるが、バンドのまわりに空間を空けて１８個まで
置くことができる。１個の胸バンドに２個以上の圧電センサーを設けることがで
きる。種々のセンサーが配線で接続され、従って全体としての装置は非常に大き
い。また、センサーからのデータはコネクターを介して電線を介して遠隔位置に
転送される。ラジオリンクの可能性が述べられるが、使捨てができる経済性をい
かに達成し、しかもかつ種々のセンサーからのデータ転送の精度及び効率をいか
に確保するかについて詳細にされていない。

【０００８】国際特許出願ＷＯ９４／０１０３９号は、患者の胸部に取り付けるためのスト
リップ組立体を有する生理学的監視装置を明らかにする。このストリップは、Ｅ
ＣＧデータを得るために患者の胸の前胸部領域に取り付ける一連の９個の導電性
電極センサーを備える。ストリップは、ＲＦ搬送波信号を変調する多重アナログ
信号を、ストリップから５０ないし１００メートルまでとなし得る遠隔のデータ
解析ステーションに送信するために無線送信されるＥＣＧデータを測定するだけ
である。ここでは、携帯用システムを使った患者の全ＥＣＧ検査を提供すること
に力点が置かれ、従って使捨ての可能性及びＥＣＧ以外の別の形式のセンサーか
らのデータの効率的な通信については説明されない。

【０００９】

【発明の概要】

本発明の目的は、従来技術の諸問題を避け又は少なくも軽くすることである。
特に、本発明は、改良された生理学的センサー装置であって、例えば２４時間に
わたる１回の使用の後、経済的な問題なしに廃棄し得る比較的安価な電気システ
ムを使用して、種々の形式の生理学的データを正確及び又は連続的に収集できる
装置を提供すること探索する。本発明の更なる目的は、作るに比較的費用がかか
らずに、例えばＥＣＧ、呼吸、動き及び／又は温度のような種々の形式の生理学
的データを、収集し得る装置を提供することである。更なる目的は、１形式以上
の生理学的データを獲得するために１個のセンサーを使用することである。

【００１０】従って、本発明の第１の態様は、哺乳類被験体に取り付ける携帯式かつ使捨て
式の生理学的センサー装置であって、ＥＣＧ又は呼吸のような被験体の生理学的
要因を感知するための生理学的センサー、及び感知された生理学的要因の信号表
現を信号を、遠隔位置に操作可能に転送する出力に通信するために、生理学的セ
ンサーと操作可能に通信するコントローラーを備えた前記センサー装置を提供す
る。

【００１１】好ましくは、各が被験者の異なった生理学的要因を感知する少なくも２個の生
理学的センサーが設けられる。コントローラーは、感知された生理学的要因の両
者のデータ表現を、信号を遠隔位置に操作可能に送信する出力送信器に送信する
ために、生理学的センサーと操作可能に通信する。好ましくは、コントローラー
は、両生理学的センサーからのデータを一連の出力信号に挿入する。

【００１２】好ましい実施例においては、本発明のコントローラーは、用途特定集積回路、
及びセンサーと出力との間で信号を通信するように設計されたコントロール回路
を備える。好ましくは、出力は、例えば受信器と誘導結合するために、低周波Ｒ
Ｆ搬送波のようなデジタル変調された電磁波搬送周波数を使って遠隔位置と信号
の無線通信ができる。また、コントローラーは、生理学的センサーからアナログ
信号をサンプルし、そしてサンプルされた信号をアナルグデジタル変換器を使っ
てデジタル信号に変換する。

【００１３】或いは、第１及び第２の呼吸センサーが設けられ、その一方は、例えば被験者
の胸、好ましくは被験者の胸筋の上又は付近に置くことができる曲がりセンサー
よりなる。

【００１４】本発明により、出力は、２個以上の生理学的センサーからのデジタル信号を含
んだ送信信号を送信する。２個の生理学的センサーからの異なった信号の送信速
度が変更可能であることが好ましい。好ましくは、第１の生理学的センサーは、
ＥＣＧデータを操作可能に感知し、コントローラーはＥＣＧデータの信号表現を
第１のサンプリング周波数で出力送信器に操作可能に通信し、そして第２の生理
学的センサーは呼吸、動き及び温度のデータの少なくも一つを操作可能に検出し
、そしてこのデータの信号表現を第２のサンプリング周波数で出力送信器に操作
可能に通信する。好ましくは、第１のサンプリング周波数は、第２のサンプリン
グ周波数の大きさ又はより大きく、好ましくは第２のサンプリング周波数の約１
０倍である。例えば、第１のサンプリング周波数を２５０Ｈｚとし、第２のサン
プリング周波数を２５Ｈｚとすることができる。

【００１５】本発明の別の態様により、哺乳類被験体に取り付ける生理学的センサー装置で
あって、２４時間以上、又は実際はもっと長く、例えば４８時間の連続使用に適
し、そして、生理学的センサー、生理学的センサーと操作可能に通信してＥＣＧ
又は呼吸のような被験体の生理学的要因の信号表現を作るコントローラー、及び
遠隔位置に信号を送信するための出力を備えた前記生理学的センサー装置が提供
される。従って、装置は、一般に１回の連続使用後に廃棄される。装置に２個以
上の生理学的センサーが設けられることが好都合である。

【００１６】本発明の更なる態様により、哺乳類被験体に取り付ける生理学的センサー装置
であって、長い部材とその上に取り付けられかつ長い部材の曲がりの量に依存し
て変化する電気的特性を有する電気構成要素とを有する曲がりセンサー、及び電
気構成要素の電気特性の変動を検出しこれにより使用中の被験体の呼吸のような
生理学的要因を判定するための電気的監視装置を備える生理学的センサー装置が
提供される。好ましくは、電気構成要素は、長い部材の上に重ねられた長い抵抗
体よりなる。抵抗体は、導電性インキのトラック及び導電性インキ上の金属材料
のような高導電性材料の連続した２個以上の区域を備え、これにより個々の導電
性センサーは高導電性材料の連続区域なしの導電性インキのトラックより小さい
組合せ抵抗を持つ。好ましくは、長い抵抗体又は導電性インキのトラックは実質
的にＵ字形トラックである。長い部材は、ＭＡＹＬＡＲ（商標名）のような可撓
性基板より構成できる。本発明の装置は、使用時に、好ましくは人の胸部、例え
ば被験者の胸筋の上、より好ましくは被験者の前胸部位置から腋下の間に取り付
けられ、これにより、例えば被験者の呼吸を監視できる。

【００１７】本発明の更なる態様は、生理学的センサー装置であって、患者に操作可能に位
置決めできる２個の電極センサー、電極センサーの各に電流を駆動するための電
流発生器、及び使用時に患者に取り付けられたとき電極センサーのインピーダン
スの変動を判定するインピーダンス測定装置を備え、これにより被験者の運動の
変化が、かかる動きにより生じた電極センサーにおけるインピーダンスの変動と
して測定される。好ましくは、電流発生器は、２個の電極の各を操作可能に交互
に駆動するサイン波発生器より構成される。インピーダンス測定装置は、２個の
電極センサーの各からの入力を有する差動増幅器より構成することができる。差
動増幅器からの信号出力は、更なる増幅段階にＡＣ結合されるより前に、濾波器
及び復調器を通過することができる。好ましくは、電流発生器は交流を発生し、
そしてインピーダンス測定装置は、インピーダンス信号の適正な検出を確保する
ために、更なる増幅段階の後にエリアシング防止用濾波器を備える。好ましくは
、２個の電極センサーが、被験者の呼吸を監視するため４個の電極センサー配列
における駆動電極である。

【００１８】本発明のなお別の態様は、携帯式生理学的センサー装置であって、被験者の心
電図データ及び呼吸データの測定に使用する複数の電極センサーを備え、電極セ
ンサーの少なくも１個が心電図及び呼吸の測定の両者に使用され、更に心電図デ
ータ及び呼吸データを遠隔の位置に無線送信できるように電極センサーの出力に
応答する出力送信器を備える携帯式生理学的センサー装置を提供する。好ましく
は、少なくも１個の電極センサーからの信号がＥＣＧ測定装置により第１のサン
プリング周波数で周期的にサンプリングされ、更に呼吸測定装置により第２のサ
ンプリング周波数で周期的にサンプリングされる。第１のサンプリング周波数が
第２のサンプリング周波数より大きいことが好ましい。好ましい実施例において
は、第１のサンプリング周波数は、第２のサンプリング周波数の約１０倍であり
、例えば、第１のサンプリング周波数は、第２のサンプリング周波数２５Ｈｚと
比較して２５０Ｈｚとすることができる本発明の更なる態様は、使用時に哺乳類被験体に取り付けることができる携帯
式生理学的センサー装置であって、被験体の心電図データの一つ及び呼吸データ
の監視を支援するようにされた２個の電極センサーを備え、更に使用時の患者の
動きの大きさを判定する２個の電極センサー間のインピーダンスの変動を操作可
能に監視する運動検出器を備えた携帯式生理学的センサー装置を提供する。好ま
しくは、装置は、２個の電極センサーと更なる２個の電極センサーとを有する第
１の呼吸センサーを更に備え、２個の電極センサーの一方の対と２個の更なる電
極センサーとが１対の駆動電極を形成しこれに駆動電流が操作可能に加えられ、
更に２個の電極がセンサーの他方の対と更なる電極センサーとが呼吸センサーへ
の１対の入力電極を形成する。好ましくは、第１の呼吸センサーは入力電極の各
からの入力を有する差動増幅器を備える。また、装置は、例えば曲がりセンサー
を有する第２の呼吸センサーを備える。装置は、温度センサーを更に備える。

【００１９】本発明の別の態様は、哺乳類被験体に取り付ける生理学的センサー装置であっ
て、使用時に被験体に関する生理学的データを獲得するためのセンサー、及びセ
ンサーから生理学的データの信号表示を受けこの信号を遠隔位置に送信する出力
送信器を備え、出力送信器が、遠隔位置の遠隔の受信機に出力送信器を誘電結合
させるための誘導素子を備える生理学的センサー装置を提供する。誘導結合は装
置からのデータの転送を低電力で行わせることができる。

【００２０】好ましくは、出力送信器は、貯蔵用キャパシターと誘電素子とを備え、これら
は送信の電力効率を一緒に改善する。誘電素子は、第１及び第２の端部を有し、
誘電素子を横切る極性を逆転できるように端部の各が１対のスイッチを介して出
力送信器内の信号供給線路に接続される。誘電素子は、出力送信器のＨブリッジ
回路の部分を形成するコイルよりなることが好ましい。好ましい実施例において
は、誘電素子は、長方形で実質的に平らなコイルよりなる。

【００２１】本発明のなお別の態様は、哺乳類被験体の取り付ける生理学的センサー装置で
あって、１個又は複数個の生理学的センサー、１個又は複数個の生理学的センサ
ーからの信号を遠隔の位置に送信する出力、及び生理学的センサー装置を識別す
るための連続番号を記憶するためのメモリを有し、この連続番号は信号と共に出
力送信器により送信される生理学的センサー装置を提供する。連続番号は無作為
に作られる。装置は、乱数発生器及び乱数発生器からの無作為に作られた番号を
選択しかつ選択された乱数番号を装置連続番号としてメモリに蓄積するコントロ
ーラーを備える。

【００２２】本発明のいずれの態様による生理学的センサーの各は、恐らくは可変増幅段階
を含む第１段増幅器；濾波器、例えば帯域通過濾波器；及びいかなる搬送周波数
も除去する復調段階の１個以上を備えることができる。信号がＡＳＩＣ及び制御
回路とを備えたコントローラーを通過するより前にエリアシング防止段階及び続
くスイッチトキャパシターローパスフィルターの前に、同様に恐らくは可変増幅
段階を含んだ更なる増幅段階を設けることができる。このコントローラーは、予
め選定されたセンサーからの信号をアナログデジタル変換器に駆動し、この変換
器はデジタル信号を予め選ばれた搬送周波数を変調するために使用される。

【００２３】

【現在の好ましい実施例の詳細な説明】

さて、本発明の好ましい実施例の説明が、付属図面を参照し例示の方法で説明
されるであろう。

【００２４】図１は、人の被験者又は患者Ｓの胸部に取り付けられた本発明による生理学的
センサー装置又はアレイ１０を示す。装置１０は、被験者の生理学的状態に関す
るデータを発生する（後で説明される）センサーのアレイ１０ａを備える。この
データは携帯式信号転送ユニット１２に送られる。一方、信号転送ユニット１２
は、測定された生理学的諸要因の信号表示を基地ステーション１４に送り、基地
ステーションは、適切にプログラムされたコンピューター１６ｂを備え得る遠隔
の監視ステーション１６と操作可能に通信する。この通信は、例えばモデム１４
ｃ及び１６ａを使用して、例えば陸上電話システムのような電信又は電話回路網
Ｔを介して行われる。

【００２５】システムの種々の構成要素の基本的な構造が、図２の図式的なブロック図に示
される。見られるように、装置１０は、生理学的データを処理しかつ信号転送ユ
ニット１２と通信するためのコントローラーを形成する適切な電子回路と通信す
るセンサーのアレイ１０ａを備える。この例においては、装置１０は、用途特定
集積回路（ＡＳＩＣ）５９、及び少なくも１個のマイクロコントロラー６１ｃを
備える。電子回路の好ましい形式の更なる詳細及びセンサーの詳細は以下説明さ
れる。ただし、装置１０の構造及び製造方法の更なる詳細は、参考文献としてこ
こに取り入れられた出願人の同時係属出願の米国出願０９／２９２１５７号「生
理学的センサー装置」において与えられる。

【００２６】このシステムは、更にプロセッサー１２ｂと通信する受信器１２ａを有する携
帯式信号転送ユニット１２を備え、一方、ラジオモジュール１２ｃを介して基地
ステーション１４とデータ及び命令の双方向転送ができる。ユニット１２の好ま
しい形式の更なる詳細は、参考文献としてここに取り入れられた出願人の同時係
属出願の米国出願０９／２９２１５８号「携帯式信号転送ユニット」において与
えられる。

【００２７】基地ステーションユニット１４は、信号転送ユニット１２からデータ信号を受
け取るためのラジオモジュール１４ａ、生理学的データを操作しかつモデム１４
ｃと回路網Ｔとを介して基地ステーション１４から遠隔の監視ステーション１６
に転送できるように適切にプログラムされたプロセッサー１４ｂを備える。遠隔
の監視ステーション１６は、例えば、モデム１６ａ、及びプログラム可能なコン
ピューター１６ｂを備えることができる。基地ステーション１４及び遠隔監視ス
テーション１６並びに全体としてのシステムの、装置１０と信号転送ユニット１
２との間の送信データのフォーマット及び送信プロトコールの詳細を含んだ更な
る詳細は、参考文献として内容全体がここに取り入れられた出願人の米国同時係
属出願０９／２９２４０５号「携帯式遠隔患者用遠隔監視システム」に与えられ
る。

【００２８】図３は、本発明による生理学的センサー装置１０の好ましい実施例の正面図で
あり、使用時に被験者に取り付けられる装置の前面を示している。装置１０は、
前胸部に置くための第１のセンサー領域２０、及びヨーク又はウェブ２４により
連結された第２のセンサー領域２２を備える。装置１０は、更に被験者の左腕の
下で被験者の腋窩のすぐ下に置くための第３のセンサー領域２６を備える。第３
の領域２６は、ウェブ２８により第１の領域２０に取り付けられる。第１の領域
２０は、３個の電極３０、３２及び３４を備え、第２の領域２２は２個の電極３
６及び３８を備える。第３のセンサー領域２６の底部に電極４０の形式の第６の
電極が設けられる。電極センサーは、心拍、呼吸及び、又は以下説明されるよう
な運動のような生理学的要因を監視するために使用され、導電性ゲルの使用によ
り被験者の皮膚と電気接触して機能することができる。

【００２９】ウェブ２８に近い第１のセンサー領域２０に、従って使用中の被験者の胸に隣
接し又は少なくも近接して更なる生理学的センサー４２が設けられる。センサー
４２は、例えば被験者の胸の運動量を決定でき、従って呼吸を監視するために使
用することができる。センサー４２は、表面にインキのような導電性材料のスト
リップが取り付けられた可撓性の非導電性基板を有する曲がりセンサーより構成
することができる。一方では、これは、導電性ストリップの上に取り付けられた
一連の高導電性区域、例えば金属を持つ。導電性材料の抵抗は可撓性基板の曲が
り量に従って変化する。かかるセンサーは、例えば、ニューヨークのＡｂｒａｍ
ｓ／ＧｅｎｔｉｌｌｅＥｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔＩｎｃ．より入手可能で
ある。曲がりセンサー４２は、胸のどこに置くこともできるが、胸筋の上方又は
これに隣接するように前胸部と腋窩との間に置かれることが好ましい。例えばサ
ーミスターを備えた温度センサー４４の形式の更なる生理学的センサーが設けら
れる。

【００３０】導電性トラック４８を介して種々のセンサーと操作可能に通信するＡＳＩＣ５
９のような適切な電子回路及びマイクロコンピューター６１を有するオンボード
電気システムのために印刷回路板４６が設けられる。このシステムは、ＰＣＢ４
６のまわりに具合よく適合し得るように実質的に平らでかつ長方形となし得るコ
イルアンテナ５０を介して信号転送ユニット１２と通信できる。センサー領域２
０及び２２を通過する一連のスロット５２、５４及び５６が図３に示される。こ
れらスロットは、隣接した電極間に分離空隙を提供し、従ってこれらを非導電的
に分離し、更にセンサー領域２０及び２２に更なる可撓性を与える。印刷回路板
４６に取り付けられる適切な電池を受け入れるために装置１０の複数の層を通過
する開口部５８も図３に図式的に示される。

【００３１】使用時には、装置１０は、第１のセンサー領域２０が胸の前胸位置に置かれ、
ウェブ２４が胸骨を横切り、そして第２のセンサー領域２２が胸の右側で領域２
０と実質的に水平方向で揃うように置かれるように患者に取り付けられる。ウェ
ブ２８は被験者の胸筋の上を横切り、そして第３の領域２６は、患者の左腋窩又
は左腋の下の直下に置かれることが好ましい。

【００３２】印刷回路板４６に取り付けられたＡＳＩＣ５９への種々のセンサーの接続が図
４に示される。好ましい実施例においては、電極３０は、ＥＣＧ基準電極として
作用し、電極４０及び３６は、それぞれ正及び負のＥＣＧ電極として作用する。
３個の電極センサーが標準ＥＣＧリードＩＩ信号に近似した作用をすることが好
ましい。基準電極、正と負のＥＣＧ電極として電極３０、３２、３４、３６、３
８及び４０のその他の組合せを使用し得ることは勿論である。この場合、基準電
極は正と負の電極からできるだけ離すことが好ましい。この配列は、呼吸センサ
ー及びＥＣＧセンサーの部分として電極の一つを共通使用するために特に適して
いる。

【００３３】電極３６は電極センサー３２、３４及び３８と同様に呼吸センサーとしても作
用し、その利用は以下詳細に説明される。加えて、曲がりセンサー４２は、電圧
分割器及び抵抗器Ｒ４とキャパシターＣ８とを有するフィルター構成を経てＡＳ
ＩＣ５９に接続される。温度センサー４４は、抵抗器Ｒ５を有する電圧分割器を
経てＡＳＩＣ５９に接続されたサーミスターＴＨ１を備える。

【００３４】電子システムへの電力は電池により供給され、電池は、この実施例においては
、ＤＡ６７５電池のような１．４Ｖの亜鉛空気電池を３個備え、これらは直列で
、ＰＣＢ４６の電力レール間の最大で約４．２Ｖを提供する。事実、構成要素の
大部分は２．５Ｖ電源を必要とし、システムに対する約２４時間の所要作動継続
時間に対して、３個の１．４Ｖ電池の使用が適切な電源を提供することが見いだ
された。

【００３５】図４に示された種々のピンの更なる記述が表１に与えられ、ＡＳＩＣ５９の機
能的構成要素及び外部構成要素の更なるブロック図が図５に与えられる。

【００３６】図４及び５に示されたＥＣＧセンサー又は回路は、大きい共通モード信号を排
除しつつ（ＡＳＩＣ５９のＥＣＧＩｎＰ／ＲｅｓｐＩｎＰ及びＥＣＧＩｎＮピン
で感知される）２個の胸電極３６、４０からの小さい電圧差を増幅することが要
求される。ＥＣＧＲｅｆピンにに接続された第３の電極３０は、接地基準電極と
して作用する。信号は、オフチップＲＣ回路網を使用してＡＳＩＣ５９内にＡＣ
結合される（図４）。ＡＳＩＣ５９は、入力信号を増幅し濾波し、更に調整可能
な利得及びオフセットのための設備を持つ。濾波されたＥＣＧ信号は、好ましく
は２５０Ｈｚでサンプリングされ、Ａ／Ｄ変換器１２０によりデジタル信号に変
換される。

【００３７】より詳細には、ＥＣＧ回路は、図５に示されるように電極センサー３６及び４
０に接続された差動増幅器又は演算増幅器６０を備える。増幅器６０は、例えば
増幅度５４ｄＢを提供する。次いで、信号は、０ないし１０．５ｄＢの可変増幅
度６２に送られる。ＥＣＧ信号は、続いてスイッチトキャパシタフィルターにお
ける適正なサンプリングを容易にするためにエリアシング防止装置６４を通過す
る。次いで、出力信号は、スイッチトキャパシターローパス回路６６に通過し、
マルチプレクサー７０に送られる。

【００３８】スイッチトキャパシターローパス回路６６により８５Ｈｚの高周波カットオフ
を与えることができるが、これは、例えば水晶発振器１１６の水晶の周波数を変
えてこれにより高周波カットオフを８５Ｈｚから１００Ｈｚに増加させることに
より変更することができる。

【００３９】温度の感知は、オフチップサーミスター／抵抗式電圧デバイダーを使用して行
われる。温度センサー４４にインターフェースするためにＡＳＩＣ５９の１個の
ピンＴｅｍｐが使用される。無信号条件付けは行う必要がない。代わりに、電圧
は直接多重化され、Ａ／Ｄ変換器１２０内に入る。Ａ／Ｄ変換器１２０は、電池
電圧の変化を相殺し得るため、基準電圧としてＶ_DDを使用することが好ましい。
このデジタル値の温度値への変換は、ＡＳＩＣ５９と無関係に行われる。皮膚温
度データは２５Ｈｚで集めることができる。好ましくは、サーミスター４４によ
り監視される温度範囲は、精度が約±０．５℃で２５から４５℃の間である。

【００４０】呼吸数測定の一方法は、身体の胸腔のインピーダンスの変化を検出するように
４極電極を使用する。１対の電極３８、３２がＲｅｓｐＤｒｖＰピン及びＲｅｓ
ｐＤｒｖＮピンから往復する電流により駆動され、これが、身体のインピーダン
スに比例して身体を横切る電圧を生ずる。例えば、５０ｋＨｚサイン波発生器７
２を使うことができる。電極３４と３６とが電圧の感知に使用される。一方の電
極３６はＥＣＧ入力（ピンＥｃｇＩｎＰ／ＲｅｓｐＩｎＰ）に割り当てられ、他
方の電極３４はＡＳＩＣ５９に至るピンＲｅｓｐＩｎＮに接続される。これら入
力は、例えば増幅度３４ｄＢを与える第１段増幅器９０に供給され、信号は、こ
れから、更に例えば０から１０．５ｄＢ増幅できる可変増幅器９２に通過される
。信号はバンドパスフィルター９４を通り復調回路９６に至る。復調回路９６は
、好ましくはローパスフィルターが続く精密整流器よりなり、これはノイズがあ
るときのピーク検出器型の回路よりもよい性能を与える。

【００４１】復調された呼吸信号はキャパシターＣ７を介してピンＲｅｓｐＡＣＩｎに容量
結合され、更に、例えば３４ｄＢ増幅器９８と可変増幅器１００（この場合も好
ましくは０から１０．５ｄＢ）とよりなる第２段階増幅を経てエリアシング防止
装置１０２に通過する。最後に、信号は、マルチプレクサー７０に行く前にスチ
ッチトキャパシターローパスフィルター回路１０４を通過する。復調器９６と第
２の利得段階及びフィルター（９８から１０４）は、必要がなければ（例えば、
別の方法の呼吸測定が使われた場合）他と無関係に電力を断つことができる。見
られるように、復調された呼吸信号を第２利得段階にＡＣ結合させるために、オ
フチップキャパシターＣ７と共にＡＳＩＣ５９の２個のピンＲｅｓｐＡＣＯｕｔ
及びＲｅｓｐＡＣＩｎが使用される。

【００４２】呼吸は曲がりセンサー４２を使用して測定することもできる。この方法は、呼
吸測定のために抵抗曲がりセンサー４２を使用し、このセンサーは、好ましい実
施例においては典型的に平らなときの１２ｋΩから９０゜曲げたときの４０ｋΩ
の間を変化するインピーダンスを持つ。呼吸モニターに使用するときのインピー
ダンス変化は、一般に約５００−１０００Ωである。別の例においては、２６ｋ
Ωから２００ｋΩの間の可変インピーダンス（０゜から９０゜の間の曲がり）を
有する曲がりセンサーが、正常な呼吸中、５００Ωから２０００Ωの間のインピ
ーダンス変動を提供する。かかる曲がりセンサーを使用して約５ｋΩのインピー
ダンスの大きな変動により深い呼吸を検出することができる。曲がりセンサー４
２は、可撓性の非導電性基板であってその上に例えばインキのような導電性材料
のストリップが取り付けられ、これが一方では導電性ストリップ上に取り付けら
れた金属の一連の高導電性区域を有する可撓性非導電性基板を備えることができ
る。かかるセンサーは、例えばニューヨークのＡｂｒａｍｓ／Ｇｅｎｔｉｌｌｅ
ＥｎｔｅｒｔａｉｎｍｅｎｔＩｎｃ．より入手可能である。一実施例におい
ては、導電性トラックはトラックのアームの各の端部に電気接点を有するＵ字形
である。

【００４３】曲がりセンサー４２は、外部抵抗Ｒ４と直列に接続される。この組合せは供給
レールを横切って接続され、電圧デバイダーとして作用する。デバイダーの中間
点はＢｅｎｄＳｅｎｓｅピンを介してＡＳＩＣ５９内にＡＣ結合される。次いで
、信号は増幅１０６（例えば２６ｄＢ）及び１０８（例えば０−１０．５ｄＢ）
により増幅され、エリアシング防止装置１１０を通過し、そしてマルチプレクサ
ー７０内に駆動される前にスイッチトキャパシターフィルター１２２で濾波され
る。

【００４４】運動検出のためのインピーダンス測定値は、呼吸（インピーダンス）駆動電極
３８及び３２の間、即ちＲｅｓｐＤｒｖＰピンとＲｅｓｐＤｒｖＮピンとの間の
監視された電圧からも得られる。復調器及び利得／濾波段階は、呼吸（インピー
ダンス）チャンネルのものと同様であり、かつ独立的に非作動にすることができ
る。図５に示されるように、差動増幅器７４、例えば１６．９ｄＢ、がサイン波
発生器７２から電極３８及び３２への出力に接続される。差動出力信号は、可変
増幅器７６（例えば０から１０．５ｄＢの間）を通過し、続いてバンドパスフィ
ルター７８及び復調回路８０を通る。復調回路８０ららの出力は、キャパシター
Ｃ３を経て増幅器８２（例えば２０ｄＢ）に、続いて可変増幅器８４（例えば０
から１０．５ｄＢ）にＡＣ結合される。次いで、信号は、エリアシング防止装置
８６及びスイッチトキャパシターローパスフィルター８８を通過する。最後に、
出力信号がマルチプレクサー７０に送られる。

【００４５】従って、運動の検出は、電極センサー３２と３８との間のインピーダンスの変
動の効果的な測定である。このインピーダンス変動は、恐らくは、電極と使用者
の皮膚との間の導電性ゲルの電気コンダクタンスの変動により生ずる。被験者の
動きは装置１０のある種の運動を生じ、従って装置１０と患者との間の導電性イ
ンターフェースにおける小変動を検出することができる。検出された信号の大き
さは、運動の大きさを判定するために使用することができる。或いは、閾値以下
の信号は患者が実質的に安定していることを示し、一方閾値以上の信号は患者が
何かの形の運動を受けていることを示すように、検出された運動の信号について
の閾値を予め決定することができる。

【００４６】従って、図示された実施例においては、異なった５組の生理学的データが種々
のセンサーにより集められ、適切に復調され、濾波され、そしてマルチプレクサ
ー７０に通過する。一方では、マルチプレクサー７０は、所定のシーケンスで適
切にサンプルされた信号をアナログデジタル変換器１２０の次々と送る。また、
ＡＳＩＣ５９は、ＡＳＩＣ５９内で幾つかの演算の制御と適正なタイミングを提
供するために制御及び設定論理ユニット１２１を備える。

【００４７】種々のセンサーチャンネルからのアナログ信号は、オンチップのアナログデジ
タル（Ａ／Ｄ）変換器１２０を使ってデジタル値に変換される。この場合、Ａ／
Ｄ変換器の入力は、種々のセンサーチャンナル間で多重化される。Ａ／Ｄ変換器
１２０は、引用文献のように電力供給を横切って接続されたオンチップ抵抗器の
連鎖を使うことができる。Ａ／Ｄ変換器１２０は、非作動時（サンプル間）に出
力低下をさせることができ、そして例えば、分解能１０ビットの逐次近似形式の
変換器とすることができる。

【００４８】ＡＳＩＣ５９は、水晶発振器回路１１６に従属する２個のピン（Ｘｔａｌ／Ｃ
ｌｋ及びＸｔａｌＮ／ＣｌｋＮ）も持つ。もしオンチップ水晶発振器が使われる
ならば、外部水晶と２個のキャパシターを接続しなければならない。このとき、
クロック信号はＸｔａｌ／ＣｌｋＮピンから取ることができる。外部クロック信
号が使われる場合は、外部水晶及びキャパシターは除去されることが好ましく、
また外部クロックはＸｔａｌ／Ｃｌｋ入力に入れられる。

【００４９】命令及びデータは、３線リンク（ピンＳＤ，ＳＱ，ＳＣｌｋ）の直列リンクイ
ンターフェース１１４を介してＡＳＩＣ５９と１個の外部マイクロコントローラ
ー６１とを通過する。このマイクロコントローラーは、ＡＳＩＣ５９内の種々の
構成レジスター内に書き込むことができ、かつＡＳＩＣ５９上のＡ／Ｄ変換器１
２０を使ってどのセンサーチャンナルからのデータも読むことができる。インタ
ーフェース１１４を形成している直列ポートは、次の３個の線から構成される。
即ち、１．ＳＣｌｋ（直列クロック）：これはＡＳＩＣ５９への入力である。

【００５０】２．ＳＱ（直列データ出力）：この出力は、測定データ及びＡＳＩＣ５９か
らマイクロコントローラー６１の一つへの別の情報を運ぶ。

【００５１】３．ＳＤ（直列データ入力）：この入力は、命令及びマイクロコントローラ
ー６１の一つからＡＳＩＣ５９内へのデータを運ぶであろう。

【００５２】直列リンクインターフェース１１４は、３種の演算、即ち、命令、読出し、及
び書込みを支持する。命令は、ＡＳＩＣ５９内に８ビット演算コードをクロック
することにより実行される。レジスター読出し演算のために、データの更なるビ
ットがＡＳＩＣ５９内にクロックされる。レジスター書込み演算のために、演算
コードが受け取られた後で、データの１０ビットまでがＳＱピンにおいてクロッ
クアウトされる。

【００５３】ＳＣｌｋの立上がり縁はアクティブであり、ＳＤピン上のデータは立上がり縁
で読み取られる。立上がり縁に続いてＳＱピンにおけるデータ変化が生ずる。信
号ＳＣｌｋは連続的にクロックされる必要はない。ＡＳＩＣ５９は、論理１がク
ロックインされたときに演算コードの開始を認識する。ＳＣｌｋがトリガされる
が演算コードがＡＳＩＣ５９にクロックインされていないとき（例えば、読み出
しデータがクロックアウトされているとき）は、ＳＤは論理０に保持されるべき
である。

【００５４】命令、読出し、及び書込み操作の例が図６に示される。

【００５５】ＡＳＩＣ５９は、直列ポート１１４を介して読み取られ又は書き込み得るレジ
スターの集りを持つ。これらが、センサーチャンネルにおける値、構成の設定、
及び状況の情報のような種々のデータを保持する。書込み命令に８ビットのデー
タが続き、最上位ビット（ＭＳＢ）がまずクロックされる。読出し命令に対して
は、ＳＱピンが、演算コードを受けた後での第１のクロック縁における出力ワー
ドのＭＳＢの値となる。各アクティブなクロックの縁が、ＡＳＩＣ５９の次の最
下位ビット（ＬＳＢ）をクロックする。ＬＳＢが出力された後、ＳＱは論理０と
なり、ＡＳＩＣ５９が別のレジスター読出しコードを受けるまでその状態を保つ
。

【００５６】水晶発振器１１６は（オンチップ又は外部ソースから）、スイッチトキャパシ
ターフィルター及びＡ／Ｄ変換器１２０用のクロックを提供するためにデバイデ
ットダウン（ｄｉｖｉｄｅｄｄｏｗｎ）される。スイッチトキャパシター（Ｓ
Ｃ）フィルター（６６，８８，１０４，１１２）の出力が、それらが安定である
クロックパルス間の周期を持つことは当然であり、これは、Ａ／Ｄ変換器１２が
変換を行うに最も望ましい所である。しかし、マイクロコントローラー６１はＡ
ＳＩＣ５９正確なロックステップで走ることが保証されないため、ときどきサン
プルが欠落する可能性のある危険がある。このため、ＡＳＩＣ５９は、好ましく
は、マイクロコントローラー６１の一つから（直列リンク１１４を介して）明確
に指示されたときに、センサーチャンネルの一つにおける変換をするだけである
。ＥＣＧ変換についての要求は、マイクロコントローラー６１の一つにより、こ
の例においては正確に２５０Ｈｚの速度で出され、運動、呼吸及び体温測定につ
いての要求は、図７に示されるように、２５Ｈｚの速度でＥＣＧ測定間に挿入さ
れる。図７は、４０ｍｓの繰返し時間枠における測定の可能な位置を示す。

【００５７】ＳＣフィルターのクロックとマイクロコントローラーのクロックとは同期する
必要がないため、Ａ／Ｄ変換器１２０は、フィルター出力が２個の隣接サンプル
間で移動中である間に変換をするように指令されることが有り得る。しかし、Ａ
／Ｄ変換器１２０は、２個の隣接レベル間のどこかの出力を与えるため、大きな
スパイク又は偽の値はない。更に、クロックノイズは、これを除去するようにＳ
Ｃフィルターが出力に平滑化フィルターを有するため問題が生じない。しかし、
Ａ／Ｄ変換器１２０は、ＳＣフィルター出力が設定されるまでその変換を遅らせ
るように（レジスタービットを使用して）構成することができる。

【００５８】電力供給電圧がある閾値以下の低下すると、ＳＣフィルターはもはや正確に作
動しない。外部マイクロコントローラー６１の一つがセンサー測定の統一性を決
定できるように、電池モニター回路１１８（図５）は、供給電圧が適正である否
かを定期的に測定し、状態レジスターのビットを更新する。

【００５９】ＡＳＩＣ５９は、好ましくは組込みの始動リセット機能を有し、この機能は、
電力がまず供給されるときに装置を定義状態にする。次いで、電力供給及びクロ
ックが定常状態になるための設定時間だけ待つ。始動リレー機能は、好ましくは
最大１００ｍｓの始動シーケンスの長さ（電力供給の安定後）、及び最終値の５
％内への最大１００ｍｓの電力供給安定化時間を含む。電力供給電圧は、単調に
増加することが好ましい。始動は電池Ｂ１、Ｂ２、及びＢ３から空気不浸透性の
膜を取り去ることにより生ずる。

【００６０】センサーアレイ、即ち装置１０と信号転送ユニット１２との間の通信には無線
通信回路網が使用される。バックアップオプションとして有線回路網（図示せず
）を介して同じ駆動回路を使うことができる。ＡＳＩＣ５９は、この目的でＨブ
リッジドライバー１２２を含むことができる。外部マイクロコントローラー６１
の一つがＨブリッジ用のデータをＨｉｎピン上に駆動し、外部アンテナ５０がＨ
ＯｕｔＰピン及びＨＯｕｔＮピンに接続される。ＡＳＩＣ５９は、電池から過剰
な電流が流れることを防ぐために保護回路を有し、始動時には、Ｈブリッジドラ
イバーは非作動状態にリセットされ、正常運転中は、Ｈブリッジドライバーは、
ある期間中データ伝送がない場合は作動しないようにされる。

【００６１】ドライバー１２２は、大きいピーク電流を送るトランジスターを備え、更にエ
ネルギーが電源に再循環できるように双方向で電流を流す。センサー増幅回路間
の結合又は干渉を最小にするために、Ｈブリッジドライバーは、それ自体の専用
電力供給ピンＨＶ_DD及びＨＶ_SSを持つ。これらのピンは、良好な外部減結合を持
つことが好ましい。

【００６２】好ましい実施例におけるＨブリッジドライバーの仕様は次のとおりである。

【００６３】出力抵抗最大１Ω 出力容量（１ピン当たり）最大５００ｐＦドライブトランジスターターンオン時間最大１００ｎｓタイムアウト遅延３２μｓ送信器のコイル駆動回路１２２の目的は、最小のエネルギー損失であり、従っ
て供給電流を最小にした状態で（信号転送ユニット１２の）受信用コイルにおけ
る所要の磁場の強さを作るように、１次コイル内に十分な信号電流を送ることで
ある。

【００６４】この回路における電力を節約するには、送信器の出力段階における抵抗損失を
避けることが必要である。これは、直線的な出力段階を避け、代わりにスイッチ
ング回路を使用することにより達成することができる。スイッチング装置は、送
信コイル５０に電力を直接供給するために適用でき、かつオン又はオフのいずれ
の状態においても完全スイッチは電力を消費しないため、基本的に電力損失なし
をもたらすであろう。実際のスイッチは、デジタル集積回路の出力段階にあるよ
うなトランジスターを使用して実行することができる。スイッチング回路段階は
、直接スペクトル拡散デジタル変調を含んだ位相変調又は周波数変調のような一
定振幅を有する信号を駆動するために、より容易に応用するすることができる。
振幅変調を達成することができるが、パルス幅変調の複雑性があり、出力のデュ
ーティーサイクルが変動することがある。

【００６５】コイルに加えられる各電圧サイクル中、磁場を強化するために使用されたエネ
ルギーをリサイクルするために二つの方法がある。狭帯域送信システムの場合は
、コイル５０は、これを横切って接続されたキャパシターを使用する送信周波数
において共振することができる。コイル５０における磁場が消滅する度に、解放
されたエネルギーはキャパシター内に通過し、ここに電荷として蓄えられる。磁
場が完全に消滅したとき、キャパシター内に蓄えられていたエネルギーは、コイ
ル５０に戻り始め、逆方向に磁場を作り、原理的に損失のないシステムを与える
。実際は、コイル５０の直列抵抗による残留損失があることは勿論であり、従っ
て駆動回路が必要である。直列共振回路を駆動するために電圧駆動を使用するか
、又は電流駆動を並列共振回路と共に使用するかのいずれかである。典型的な回
路インピーダンスレベルにおいて、電子装置における電力供給は、通常は電圧電
源の方がよいと考えられ、従って直列共振回路への方形波電圧駆動のスイッチン
グ回路が適切であろう。

【００６６】効果的な限定周波数帯域とは別に共振を使うことによる欠点は、コイル５０の
インピーダンスレベルが変動することである。例えば、直列共振回路の場合は、
共振の際の回路のインピーダンスは単純にコイルの自己共振の周波数であり、こ
れは損失を減らすように意図的に低くされるであろう。与えられた電力供給電圧
に対しては、これはコイルにおける不適切な大電流の結果を招くであろう。例え
ば、５Ωのコイル抵抗は、５Ｖ供給電源から供給されたとき、１Ａの電流となる
であろう。

【００６７】共振回路の欠点を克服する別の技法は、図８に示されるようなブリッジ構成の
スイッチを使ってコイル５０を駆動することである。この構成においては、消滅
する磁場からのエネルギーは電源に戻され、次のサイクルに備える。この技法を
成功させるには、電源は、戻ってきたエネルギーを蓄積できなければならないが
、これは貯蔵用キャパシター１２４の使用により容易に解決できる。得られた回
路は、コイル５０の自己誘導が出力電流を定める便利な方法として作用するが、
（原理的に）適宜の周波数で使うことができる。スイッチは、ＡＳＩＣ５９の出
力段階の個別トランジスターのような電子デバイスとすることができる。

【００６８】この回路の作動が図９に与えられた波形により示される。この図は、連続方形
波駆動信号であってかつ抵抗損失を示さない完全回路の場合にコイルに加えられ
る電圧ｖ（ｔ）及び結果として生じた電流ｉ（ｔ）を示す。区間Ａ及びＢにおい
ては、印加電圧は正であり、電流は直線的に増加し、一方、区間Ｃ及びＤにおい
ては、印加電圧は負であり、電流は直線的に減少する。区間Ｂ及びＤにおいては
、電流は印加電圧と同じ極性を有し、エネルギーがコイルに加えられていること
及び磁場が強化されていることを示している。区間Ａ及びＣにおいては、電流は
印加電圧と逆の極性を有し、エネルギーがコイル５０から電源の送られているこ
と及び磁場が弱くされていくことを示している。

【００６９】上述のブリッジ駆動回路においては、コイル５０には、供給電圧と常に同じ大
きさであるが極性が交互に変わる電圧が加えられる。このため、この回路は、低
周波波形を表しているパルス変調信号を形成できる２値の駆動信号についてのみ
適している。駆動信号を２個のプッシュプルブリッジ出力段階に分離することに
より、コイル５０に、ゼロ電圧の第３の駆動レベルに供給することができる。こ
の場合は、コイル５０の磁場は、理想的に損失なしに維持される。結論は、第３
の信号値を使い得ることであり、これが、パルス変調による信号のより良い表現
を許すことができる。

【００７０】異なった電圧レベルの追加の供給線路であって、その各がエネルギー貯蔵用キ
ャパシターに適合しかつスイッチイング装置の手段により１次コイル５０の両端
に接続された前記供給線路を使用することにより、回路を更に広げることができ
る。各キャパシターを出入するエネルギーの長期にわたる平衡を確保するために
、スイッチイング信号選定に注意しなければならない。この配列の使用により、
ＡＤＣ１２０からのデジタル多重化された信号は、コイル５０の誘電結合により
、予め選定された搬送周波数で信号転送ユニット１２の遠隔式受信器コイルに送
信される。

【００７１】関連して、５０ｋＨｚから１５０ｋＨｚの間、好ましくは５４ｋＨｚから１４
４ｋＨｚの間の基本搬送周波数の変調のための種々のプロトコールが、本願出願
人の同時係属出願の米国出願０９／２９２４０５号「携帯式遠隔患者遠方監視シ
ステム」に説明される。この中で説明されるように、好ましい実施例においては
、横軸位相偏移変調（ＱＰＳＫ）が使用され、これにより２進データはビット対
で送信され、各連続ビット対は固定された搬送波に関して送信信号の０、９０、
１８０又は２７０゜の異なった位相オフセットに相当する。好ましい実施例にお
いては、上の周波数範囲内で６ｋＨｚ分離したチャンネルにおける４ｋＨｚ帯域
のデジタル変調が好ましい。

【００７２】各装置１０について不作為に作られた特有の連続番号が作られて送信用データ
に挿入され、これにより個々の装置１０の追跡を容易にする。製造された装置１
０の各について順序通りの連続番号を使うことができるのは勿論であるが、好ま
しい形式においては、プレプログラムされたマイクロチップのような乱数発生器
が、マイクロコントローラー６１の一つに記憶される連続番号の割り当てに使用
される。好ましい実施例においては、マイクロコントローラー６１の一つは、そ
れ自体の乱数発生器を備える。従って、不作為に作られた番号が、与えられた装
置１０のための連続番号を表すようにマイクロコントローラー６１の一つにより
選定される。

【００７３】本発明の例示実施例が以上詳細に説明されたが、本技術熟練者は、本発明の新
規な教示及び利点から具体的に離れることなく、例示実施例に多くの追加の変更
が可能であることを容易に認めるであろう。かかる変更のすべては、特許請求の
範囲に定められた本発明の範囲内に含まれることが意図される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセンサー装置を適切に使用し得る生理学的監視システムの図式的
な図である。

【図２】図１に示されたシステムの図式的なブロック図である。

【図３】本発明による装置の図式的な正面図である。

【図４】種々のセンサー及びその他の外部装置を本発明のＡＳＩＣへの接続の図式的な
線図である。

【図５】本発明の装置又はアレイを形成している電子システムの図式的なブロック図で
ある。

【図６】ＡＳＩＣとマイクロコントローラーとの間を直列リンクを介して通信するため
のタイミングシーケンスのパルスダイヤグラムである。

【図７】４０ｍｓ間の時間フレームにわたる好ましい２５０ＨｚのＥＣＧサンプル周波
数及びその他の生理学的要因についての２５Ｈｚサンプル周波数を示しているパ
ルス線図である。

【図８】送信コイルについての駆動配列の図式的な線図である。

【図９】図８に示された駆動回路の作動のための図式的な波形図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ，ＵＧ，ＺＷ )，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ (72)発明者ジヨンソン，ポールイギリス・オツクスフオードオーエツクス５２アールゼツト・アイリツプ・キングスヘツドレーン・レーンサイドハウス (72)発明者クマー，ハーパル・エスイギリス・ケンブリツジシービー４１エイゼツト・オークツリーアベニユー45 (72)発明者マラーキー，ウイリアム・ジエイイギリス・ウイガンダブリユーエヌ２３エイチエル・ヒンドレイ・ハーパーストリート７ (72)発明者ニコルソン，ローレンス・ジエイイギリス・リバプールエル15 ７エルエス・ヘイウツドロード・ヘイウツドコート・フラツト10 (72)発明者プレイス，ジヨン・デイイギリス・サフオークアイピー31 ２エイピー・バリーセントエドマンズ・スタントン・アツプソーンロード・ビカレイジフアーム (72)発明者ウイルソン，アドリアン・ジエイイギリス・シエフイールドエス11 ９ジエイエヌ・シルバーデイルクローズ９Ｆターム(参考） 2F073 AA01 AA31 AB01 AB11 AB14 BB01 BB09 BC02 CC15 DD07 EE11 FF16 FG01 FG02 FG04 FG14 GG01 GG02 GG04 GG05 GG07 2F076 BB01 BD02 BD07 BD13 BD19 BE18 4C027 AA02 BB05 FF01 JJ03 4C038 SS08 SU00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】哺乳類被験体に取り付ける生理学的センサー装置であって、
出力送信器、各が被験体の生理学的要因の一つを感知する少なくも２個の生理学
的センサー、及び生理学的センサーと操作可能に通信するコントローラーであっ
て異なったサンプリング速度で前記センサーの出力をサンプルしそして双方の感
知された生理学的要因のデータ表現を含む信号を、遠隔位置に信号を操作可能に
送信する前記出力送信器に通信する前記コントローラーを備え、コントローラー
が、生理学的センサーからサンプルされたデータを直列の出力信号内に挿入する
マルチプレクサーを備える前記生理学的センサー装置。
【請求項２】マルチプレクサーが用途特定集積回路（ＡＳＩＣ）において
実行される請求項１による生理学的センサー装置。
【請求項３】出力送信器が、信号を遠隔位置に無線送信できる請求項２に
よる生理学的センサー装置。
【請求項４】コントローラーが、生理学的センサーからアナログ信号をサ
ンプルしそしてサンプルされたアナログ信号を出力送信器に与えるためにデジタ
ル信号に変換する請求項１による生理学的センサー装置。
【請求項５】前記少なくも２個の生理学的センサーが、ＥＣＧセンサー、
呼吸センサー、運動センサー、及び温度センサーからの少なくも２個を備える請
求項１による生理学的センサー装置。
【請求項６】前記少なくも２個の生理学的センサーが、第１の呼吸センサ
ーと第２の呼吸センサーとよりなる請求項５による生理学的センサー装置。
【請求項７】第１の呼吸センサー及び第２の呼吸センサーの少なくも一方
が曲がりセンサーよりなる請求項６による生理学的センサー装置。
【請求項８】第１の生理学的センサーがＥＣＧデータを操作可能に検出し
、コントローラーはＥＣＧデータの信号表現を第１のサンプリング周波数で出力
送信器に操作可能に通信し、そして第２の生理学的センサーは呼吸、運動及び温
度のデータの少なくも１種を操作可能に検出しかつ前記少なくも１種のデータの
信号表現を第２のサンプリング速度で出力送信器に操作可能に通信する請求項１
による生理学的センサー装置。
【請求項９】第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数より
大きい請求項８による生理学的センサー装置。
【請求項１０】第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数よ
り約１０倍大きい請求項９による生理学的センサー装置。
【請求項１１】第１のサンプリング周波数が２５０Ｈｚの位数である請求
項１０による生理学的センサー装置。
【請求項１２】哺乳類被験体に取り付ける生理学的センサー装置であって
、長い部材とその上に取り付けられかつ長い部材の曲がりの量に依存して変化す
る電気的特性を有する電気構成要素を有する曲がりセンサー、及び電気構成要素
の電気特性の変動を検出しこれにより使用中の被験体の生理学的要因を判定する
ための電気的監視装置を備える前記生理学的センサー装置。
【請求項１３】電気構成要素が、長い部材の上に重ねられた長い抵抗体よ
りなる請求項１２による生理学的センサー装置。
【請求項１４】抵抗体が、導電性インキのトラック及び導電性インキ上の
高導電性材料の一連の少なくも２個の区域を備え、これにより個々の導電性セン
サーが高導電性材料区域なしの導電性インキのトラックより小さい組合せ抵抗を
有する請求項１３による生理学的センサー装置。
【請求項１５】導電性インキが実質的にＵ字形トラックを形成する請求項
１４による生理学的センサー装置。
【請求項１６】長い部材が可撓性基板よりなる請求項１２による生理学的
センサー装置。
【請求項１７】人の胸部に取り付けようにされた請求項１２による生理学
的センサー装置。
【請求項１８】曲がりセンサーが、使用時に、少なくも部分的に被験者の
胸筋の上に適用するようにされた請求項１７による生理学的センサー装置。
【請求項１９】曲がりセンサーが、使用時に被験者に取り付けられたとき
、被験者の前胸部位置から腋下にいたる間を伸びる請求項１７による生理学的セ
ンサー装置。
【請求項２０】患者に操作可能に位置決めできる２個の電極センサー、電
極センサーの各に電流を駆動するための電流発生器、及び使用時に被験者に取り
付けられたとき電極センサーのインピーダンスの変動を判定するインピーダンス
測定装置を備え、被験者の運動の変化が、かかる動きにより生じた電極センサー
におけるインピーダンスの変動として測定される生理学的センサー装置。
【請求項２１】電流発生器が、２個の電極の各を操作可能に交互に駆動す
るサイン波発生器よりなる請求項２０による生理学的センサー装置。
【請求項２２】インピーダンス測定装置が、２個の電極センサーの各から
の入力を有する差動増幅器を備える請求項２０による生理学的センサー装置。
【請求項２３】差動増幅器による信号出力が、更なる増幅段階にＡＣ結合
されるより前に濾波器及び復調器を通過する請求項２２による生理学的センサー
装置。
【請求項２４】電流発生器が交流を発生し、そしてインピーダンス測定装
置がエリアシング防止濾波器を備える請求項２３による生理学的センサー装置。
【請求項２５】２個の電極センサーが、被験者の呼吸を監視するための４
個の電極センサーにおける駆動電極である請求項２４による生理学的センサー装
置。
【請求項２６】遠隔の位置に被験者の動きの出力信号表現の無線送信がで
きる出力送信器を備える請求項２０による生理学的センサー装置。
【請求項２７】被験者の心電図データ及び呼吸データの測定に使用する複
数の電極センサーを備え、電極センサーの少なくも１個が心電図及び呼吸の測定
の両者に使用され、更に心電図データ及び呼吸データを遠隔の位置に無線送信で
きるように前記電極センサーの出力に応答する出力送信器を備える携帯式生理学
的センサー装置。
【請求項２８】前記複数の電極センサーの少なくも１個からの信号が、Ｅ
ＣＧ測定装置により第１のサンプリング周波数で周期的にサンプルされ、更に呼
吸測定装置により第２のサンプリング周波数で周期的にサンプリングされる請求
項２７による生理学的センサー装置。
【請求項２９】第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数よ
り大きい請求項２８による生理学的センサー装置。
【請求項３０】第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数の
約１０倍大きい請求項２９による生理学的センサー装置。
【請求項３１】第１のサンプリング周波数が２５０Ｈｚの位数であり、そ
して第２のサンプリング周波数が２５Ｈｚの位数である請求項３０による生理学
的センサー装置。
【請求項３２】使用時に哺乳類被験体に取り付けることができ、そして被
験体の心電図データと呼吸データの少なくも一方の監視を支援するようにされた
２個の電極センサーを備え、更に使用時の患者の動きの大きさを判定する２個の
電極センサー間のインピーダンスの変動を操作可能に監視する運動検出器を備え
る携帯式生理学的センサー装置。
【請求項３３】２個の電極センサーと更なる２個の電極センサーとを有す
る第１の呼吸センサーを更に備え、２個の電極センサーの一方の対と２個の更な
る電極センサーとが１対の駆動電極を形成しこれに駆動電流が操作可能に加えら
れ、更に２個の電極センサーの他方の対と更なる電極センサーとが第１の呼吸セ
ンサーへの１対の入力電極を形成する請求項３２による生理学的センサー装置。
【請求項３４】第１の呼吸センサーが、２個の電極センサーの各からの入
力を有する差動増幅器を備える請求項３３による生理学的センサー装置。
【請求項３５】呼吸を測定する曲がりセンサーを更に備える請求項３２に
よる生理学的センサー装置。
【請求項３６】温度センサーを更に備える請求項３２による生理学的セン
サー装置。
【請求項３７】心電図電極センサーからの出力を第１のサンプリング周波
数でサンプルし、かつ別の生理学的センサーを第１のサンプリング周波数より小
さい第２のサンプリング周波数でサンプルするコントローラーを更に備える請求
項３２による生理学的センサー装置。
【請求項３８】コントローラーが、心電図センサーでない少なくも２個の
生理学的センサーからの出力を実質的に同じ第２のサンプリング周波数でサンプ
ルする請求項３７による生理学的センサー装置。
【請求項３９】第１のサンプリング周波数が第２のサンプリング周波数の
約１０倍である請求項３７による生理学的センサー装置。
【請求項４０】哺乳類被験体に取り付ける生理学的センサー装置であって
、使用時に被験体に関する生理学的データを獲得するためのセンサー、及びセン
サーから生理学的データの信号表示を受けこの信号を遠隔位置に送信する出力送
信器を備え、出力送信器が、出力送信器を遠隔位置の遠隔の受信機に誘電結合さ
せるための誘電素子を備える前記生理学的センサー装置。
【請求項４１】出力送信器が誘電素子と並列な貯蔵用キャパシターを備え
る請求項４０による生理学的センサー装置。
【請求項４２】誘電素子が第１及び第２の端部を有し、供給線路間の誘電
素子を横切る極性を逆転できるように端部の各が１対のスイッチを介して出力送
信器内の信号供給線路に接続される請求項４０による生理学的センサー装置。
【請求項４３】誘電素子が、出力送信器のＨブリッジ回路の部分を形成す
るコイルよりなる請求項４０による生理学的センサー装置。
【請求項４４】誘電素子が長方形で実質的に平らなコイルよりなる請求項
４０による生理学的センサー装置。
【請求項４５】哺乳類被験体の取り付ける生理学的センサー装置であって
、１個又は複数個の生理学的センサー、１個又は複数個の生理学的センサーから
の信号を遠隔の位置に送信する出力送信器、及び生理学的センサー装置を識別す
るための連続番号を記憶するためのメモリを有し、この連続番号が信号と共に出
力送信器により送信される前記生理学的センサー装置。
【請求項４６】連続番号が無作為に作られる請求項４５による生理学的セ
ンサー装置。
【請求項４７】乱数発生器及び乱数発生器からの無作為に作られた番号を
選択しかつ選択された無作為に作られた番号を装置連続番号としてメモリに蓄積
するコントローラーを備えた請求項４５による生理学的センサー装置。