JP2004513711A - 生命徴候を監視するための新規な布ベースのセンサ - Google Patents

生命徴候を監視するための新規な布ベースのセンサ Download PDF

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Abstract

本発明は、対象者の生命徴候又は他の電気的インパルスを監視するための、布ベースのセンサに関する。このセンサは導電性繊維で織られた又は編まれたものであり、身体と接触した際には、着用者からの信号を受け取り、それらの信号を、データ出力端子を介して処理又はモニタ装置に送る。センサは衣類の布地に統合されてもよく、又は、導電性パッチとして独立して用いられてもよい。更に、センサは、電気的インパルスを監視すると共にそれらを送ることにより、双方向通信を提供してもよい。

Description

【０００１】
技術分野
本発明は、被験者の生命徴候又は他の電気的インパルスを監視するための、布ベースのセンサに関する。このセンサは導電性繊維から織られた又は編まれたものであり、身体と接触した際には、着用者から信号を受け取り、その信号を、データ出力接続又は端子を介して、処理又はモニタ装置に送る機能がある。センサは衣類に統合されてもよく、又は、導電性パッチとして独立して用いられてもよく、被験者に電気的インパルスを送り返すことにより、双方向通信を提供してもよい。
【０００２】
背景技術
従来の医療用電極は、被験者の肌の表面と、モニタ装置に接続された電気リードとの間の電気の伝達を検出するために用いられる。一般的に、電極は、導電性リードを被験者の肌に固定するための、粘着性の裏当てを用いる。電気の伝達を高めるために、導電性ゲルが用いられることが多い。
【０００３】
既存のセンサの多くは、被験者の身体に粘着するゴム引き電極又はゲルベースのセンサである。両タイプのセンサとも、はずすのに骨が折れ、皮膚がかぶれたり擦れたりするという大きな短所を有する。
【０００４】
アクセルガールド（Ａｘｅｌｇａａｒｄ）の米国特許第４，７２２，３５４号及び第５，４５０，８４５号には、導電性繊維と、予め配線されたハード配線電気リードとを、柔軟な電極パッチとして統合した、電気刺激用電極が記載されている。柔軟なパッチは、電極の配置を崩すことなく、患者をより快適にし、かつより大きく動けるようにする。アクセルガールドが説明するパッチは、非導電性層、接着層及び導電性繊維層を含む複数の層で構成される。
【０００５】
あたかも上述したかのように、その全体が本明細書中に組み込まれている、ジャヤラマンら（Ｊａｙａｒａｍａｎ，ｅｔ ａｌ．）の米国特許第６，１４５，５５１号は、アームホールに対応可能であると共に、ある製織プロセスによって織布に一体化される導電性繊維を組み込んでもよい、織物衣類を製造するプロセスを開示している。ジャヤラマンのプロセスによって製造された衣類は、衣類に取り付けられた複数の異なるタイプのセンサからデータを収集し、そのデータを、スナップ式Ｔ型コネクタ等の単一のコネクタを介して送信できる。
【０００６】
更に、あたかも上述したかのように、その全体が本明細書中に組み込まれているジャヤラマンらによる１９９９年３月１９日に出願された係属中の米国特許出願第０９／２７３，１７５号は、情報の収集、処理、及び送受信のための統合情報インフラを含む布地又は衣類を開示している。この衣類は、「着用可能なマザーボード」として機能し、導電性繊維の相互接続を用いることにより、多くの独立形ワイヤやケーブルを必要とせずに、多くのデータ収集センサを衣類に統合する。情報は、単一の電子リード又はトランシーバを介して、複数のモニタ装置に送信されてもよい。
【０００７】
当該技術分野では、被験者に苦痛を与える接着剤を使わずに被験者に接着できる、柔軟性のある電極が必要とされる。本発明は、アクセルガールドの電極のような多くの層を含まず、身体と接触した際に着用者からの電気信号を捕捉する、導電性の布のセンサに関する。ジャヤラマンの係属中の特許出願及びジャヤラマンの特許の製織技術及び導電性繊維の相互接続を用いれば、非常に軽量でハード配線や接着剤を必要としない、快適な布ベースのセンサの製造が可能である。
【０００８】
発明の概要
従って、本発明の目的は、被験者の生命徴候及び他の電気的インパルスを監視するための、接着剤の使用が必要ない、布ベースのセンサの提供である。
【０００９】
本発明の別の目的は、センサが衣類に編み込まれ又は織り込まれており、ハード配線によって又はスナップコネクタ等のコネクタによって別個のコンポーネントとして衣類に取り付けられる必要がない、被験者の生命徴候及び他の電気的インパルスを監視するための少なくとも１つの布ベースのセンサを有する衣類の提供である。
【００１０】
本発明の更に別の目的は、双方向通信が可能な布ベースのセンサの提供である。
【００１１】
本発明の革新的な一面は、導電性繊維から織られた又は編まれた布のパッチを用いた、生命徴候及び他の電気的インパルスの監視機能であり、このパッチは、被験者の上に電極を配置するための接着剤の必要をなくす。この導電性の布は、単独で用いられてもよく、又は、他の繊維を含む衣類に統合されてもよい。更に、この導電性パッチは、遠隔のソースへと又はソースから電気的インパルスを送受信するために用いられてもよい。
【００１２】
第１の実施形態では、被験者の生命徴候及び他の電気的インパルスを監視するための布ベースのセンサが提供される。このセンサは、例えばスナップコネクタ等のデータ出力端子に取り付けられた、ニット又は織物の、絶縁されていない導電性繊維で作られている。布は被験者の肌と直接接触し、裏当て材料又は導電性ゲルは必要ないが、導電性ペーストを任意に用いてもよい。センサは肌と直接接触し、電気信号を受け取り、それらをデータ出力端子に送信する。データ出力端子は、モニタ装置に信号を中継する。任意に、布ベースのセンサは、センサとデータ出力端子との間に導電性ペーストを含んでもよい。センサは、米国特許出願第０９／２７３，１７５号に記載の「着用可能マザーボード」又は他のモニタ装置のコネクタに差し込まれてもよい。
【００１３】
別の実施形態では、被験者の生命徴候及び他の電気的インパルスを監視するための布ベースのセンサを少なくとも１つ含む衣類であって、センサが一体的に編み込まれた又は織り込まれた衣類が提供される。導電性繊維を布地に一体的に編み込む又は織り込むことにより衣類全体を導電性繊維から作るか、又は、衣類が導電性の布の１つ以上の個別のパッチを有してもよい。織物又はニットの導電性繊維及びデータ出力端子で構成され、任意に導電性ペーストを有する、１つ又は複数の導電性パッチを、所望の信号を得るために必要な衣類の箇所に組み込んでもよい。例えば、複数の導電性パッチを、脈拍や体温を得るのに適したシャツの箇所に編み込んでも、織り込んでも又は縫い込んでもよい。これらの示度は、繊維から取得され、コネクタに送られ、次に、モニタ又は他の処理装置に送られて解釈される。
【００１４】
別の実施形態では、被験者への及び被験者からの双方向通信を与えるための導電性の布のパッチが提供される。独立して又は衣類に一体的に組み込まれて用いられる本発明の布ベースのセンサは、被験者からモニタソースへの生命徴候及び他の電気的インパルスの送信に用いられてもよい。更に、導電性パッチは、外部ソースからの電気信号を受け取ってもよい。パッチは、例えば呼吸が停止した乳児に対する電気ショック等、被験者に電荷を与えるために用いられてもよい。
【００１５】
本発明の本明細書の説明から、フルファッションの織物又はニット衣類に組み込むことができ、生命徴候の監視に又は被験者に電気パルスを送るために使用可能な、導電性繊維で作られた布ベースのセンサが提供されることがわかる。本発明の上記及び他の長所は、添付の図面と共に、以下の明細及び特許請求の範囲を読めば明らかになる。
【００１６】
例示的な実施形態の詳細説明
Ａ．布ベースのセンサ
図１に示されるように、被験者の生命徴候及び他の電気的インパルスを監視するための、布ベースのセンサが提供される。このセンサは、例えばスナップコネクタ等のデータ出力端子に取り付けられた、ニット又は織物の、絶縁されていない導電性の布で作られる。センサは、任意に導電性ゲルを含んでもよい。布は、被験者の身体と直接接触し、裏当て材料又は接着剤の必要がない。センサは肌と直接接触し、電気信号を受け取り、それらをデータ出力端子に送信する。データ出力端子は、モニタ装置又は他の情報処理装置に信号を中継する。
【００１７】
導電性布センサを、例えば編み込む又は織り込む等の従来の任意の方法によって、布に組み込むことができる。布の密度及び構造に応じて、センサを他のタイプの導電性繊維から作ることができる。
【００１８】
１．ニット生地センサ
導電性繊維と共に、従来のニット生地に適用可能な任意の糸を、本発明の導電性布センサに組み込んでよい。非導電性糸の材料の選択は、通常、布地の最終用途によって決定され、快適性、フィット感、布地の手触り、通気性、吸湿性及び糸の構造的特徴の検討に基づく。適切な糸としては、綿、ポリエステル／綿の混紡、マイクロデニールポリエステル／綿の混紡、及びメラクロン（ＭＥＲＡＫＬＯＮ）（ダウテックス・インダストリーズ（Ｄａｗｔｅｘ Ｉｎｄｕｓｔｒｉｅｓ）社製）等のポリプロピレン繊維が挙げられるが、これらに限定されない。
【００１９】
下の表は、本発明のニット生地センサの実施形態の製造に用いられるパラメータを示す。ここに与えた情報は単なる例であり、本発明の範囲を限定することは意図しない。
【表１】
Figure 2004513711
【００２０】
２．織布センサ
下の表は、本発明の織布センサの実施形態の製造に用いられるパラメータを示す。ここに与えた情報は単なる例であり、本発明の範囲を限定することは意図しない。
【表２】
Figure 2004513711
【００２１】
更に、上述の実施形態の経糸繊維用の綿繊維材料の代わりに、導電性繊維を用いることもできる。
【００２２】
３．導電性繊維
布センサ用の導電性繊維としては、（ｉ）ドーピングされた無機繊維、（ｉｉ）ステンレス鋼繊維、及び（ｉｉｉ）細いゲージの銅線が挙げられるが、これらに限定されない。これらの繊維は全て、容易に布センサに組み込むことができる。入手可能な導電性繊維の一例は、ペンシルバニア州スクラントン（Ｓｃｒａｎｔｏｎ， Ｐｅｎｎｓｙｌｖａｎｉａ）に所在するスクアット・インダストリーズ（Ｓｑｕａｔ Ｉｎｄｕｓｔｏｒｉｅｓ）の非絶縁Ｘ−Ｓｔａｔｉｃである。入手可能な細い銅線の一例は、ジョージア州アトランタ（Ａｔｌａｎｔａ， Ｇｅｏｒｇｉａ）に所在するエイク・エレクトニクス（Ａｃｋ Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ）の２４ゲージ絶縁銅線である。
【００２３】
本発明の布センサに組み込まれるのに適した、高い導電性を有する糸の一例は、ベルギー国ウェッテレン（Ｗｅｔｔｅｒｅｎ Ｂｅｌｇｉｕｍ）に所在するベキンテックス（Ｂｅｋｉｎｔｅｘ）ＮＶの子会社である、ジョージア州マリエッタ（Ｍａｒｉｅｔｔａ， Ｇｅｏｒｇｉａ）に所在するベカート・コーポレーション（Ｂｅｋａｅｒｔ Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）から入手可能なベキノックス（Ｂｅｋｉｎｏｘ）である。この糸はステンレス鋼繊維で構成されており、６０オーム−メートルの比抵抗を有する。この糸の曲げ剛性は、ポリアミド高抵抗糸に比肩するものであると共に、容易に組み込むことができる。織物又はニットのセンサに用いられる導電性繊維は、絶縁されていないものが好ましい。
【００２４】
４．本発明のセンサに有用な他の布地
本発明の布センサに、形状適応性及び高い快適性を有する布地を用いてもよい。形状適応コンポーネントは、被験者が動いている間もセンサを被験者の身体上の適切な位置に保ち、接着剤の必要がない。材料は、通常、必要な形状適応を与えるための高い伸縮性を有する。
【００２５】
好ましい形状適応布は、ウレタン基を有するブロックポリマーであるスパンデックス（ＳＰＡＮＤＥＸ）繊維である。この繊維の破断時の伸びは５００〜６００％の範囲であるので、必要な形状適応を与えることができる。この繊維の弾性回復も非常に高く（２〜５％の伸びから９９％の回復）、強度は０．６〜０．９グラム／デニールの範囲である。この繊維は薬品に対して耐性があると共に、洗濯の繰り返しに耐える。スパンデックス繊維は、デラウェア州ウィルミントン（Ｗｉｌｍｉｎｇｔｏｎ， Ｄｅｌａｗａｒｅ）に所在のＥ．Ｉ．デュポン・ド・ネムール（Ｅ． Ｉ． ｄｕ Ｐｏｎｔ ｄｅ Ｎｅｍｏｕｒｓ）から入手できる。
【００２６】
形状適応コンポーネントは、センサを身体上の所望の位置に保持するために、形状適応繊維が統合された、織布又はニット生地センサと結合したストラップ若しくはラップ（ｗｒａｐ）又は他のコンポーネントの形態をとることができる。或いは、図２及び図３に示されるように、衣類の布地自体の中にセンサが統合される場合、又は、センサパッチの形態で、例えばＴ型コネクタによって衣類に取り付けられる場合には、センサパッチを所望の位置に保持するために、形状適応コンポーネントを衣類自体に組み込むこともできる。この後者の場合には、１９９９年３月１９日に出願された係属出願の米国特許出願第０９／２７３，１７５号に記載されているように、衣類の布地に、形状適応コンポーネントを織り込む又は編み込むことができる。
【００２７】
Ｂ．布ベースのセンサを含む衣類
図２及び図３に示されるように、上述した布ベースのセンサ１２を衣類に組み込むことができる。この場合、生命徴候又は他の電気的インパルスを監視するために、衣類の布地１０にセンサ自体を一体的に編み込む又は織り込む。布地に導電性繊維を編み込む又は織り込むことにより衣類全体を導電性繊維から作るか、又は、衣類が導電性の布の１つ以上の個別のパッチ１４を有してもよい。織物又はニットの導電性繊維及びデータ出力端子１６で構成され、任意に導電性ペーストを有する、１つ又は複数の導電性パッチを、所望の信号を得るために必要な衣類の箇所に組み込んでもよい。例えば、複数の導電性パッチを、編む、織る又は縫うことを含む任意の公知の手段で衣類に組み込んでもよい。衣類への組み込みは、脈拍や体温の示度を得るのに最適な選択的な箇所であってもよい。これらの示度は、導電性繊維から取得され、コネクタに送られ、次に、モニタ又は他の処理装置に送られて解釈される。
【００２８】
衣類は、任意の従来の製編、製織又は縫製プロセスで仕立てられてよい。本発明の布ベースのセンサを含むパッチを、縫うこと、編むこと、織ること、接着、面ファスナー（ＶＥＬＣＲＯ）等を含むがこれらに限定されない任意の公知の技術を用いて、衣類に組み込んでよい。意図されるあらゆる生命徴候を監視するために、パッチを戦略的に配置してもよく、複数の異なる生命徴候又は電気的インパルスを監視するために、単一の衣類に複数のパッチを組み込んでもよい。
【００２９】
本発明によって意図される衣類は、シャツ類、ドレス類、パンツ類、下着類、帽子類、手袋類、又は他の着用可能な品物を含むが、これらに限定されない。
【００３０】
上述したように、衣類は、導電性の布及びセンサを身体に固定するよう作用する、形状適応繊維コンポーネントを含むこともできる。形状適応繊維は、センサの移動を制限するようにも作用し、より一貫した監視を確実にする。
【００３１】
Ｃ．双方向通信を提供するセンサ
本発明の布ベースのセンサを、被験者の生命徴候又は他の電気的インパルスの監視に用いてもよい。更に、センサは、遠隔ソースからのインパルスを被験者に送るように作用することにより、双方向通信を提供してもよい。
【００３２】
センサを、呼吸、脈拍、体温、ＥＫＧ（心電図）、ＥＥＧ（脳波）、又は他の電気的インパルスの監視に用いてもよい。従って、布ベースのセンサは、（ａ）近く又は離れた場所にいる患者、（ｂ）手術後の患者、（ｃ）老人病患者、精神病患者（慢性的鬱等の病気をよりよく理解するために）、（ｄ）呼吸停止やＳＩＤＳ（乳幼児突然死症候群）を起こしやすい子供、及び（ｅ）アレルギー反応を起こしやすい患者（例えば、蜂に刺されたことによる過敏性反応）の連続的又は断続的な監視を含むがこれらに限定されない、複数の医療用途で有用である。
【００３３】
上述の監視用途と共に、本発明の布ベースのセンサを、センサを身につけている患者に電気的インパルスを送るために用いてもよい。例えば、ＳＩＤＳを起こしやすい乳児の呼吸が停止したことをセンサが検出した場合には、監視ソースから子供に、刺激によって呼吸させるための弱い電気ショックを送ることができる。
【００３４】
本発明の好ましい形態を開示したが、当業者が、添付の特許請求の範囲で述べられる本発明及びその等価物の精神及び範囲から逸脱せずに、多くの変形、追加及び削除を行えることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
織物の導電性パッチ及びニットの導電性パッチを示す、本発明の布ベースのセンサの設計を示す図である。
【図２】
布ベースのセンサが統合された衣類の正面図である。
【図３】
布ベースのセンサが統合された衣類を開いた状態の詳細を示す図である。

Claims (12)

  1. 電気的インパルス又は他の生命徴候を伝達する布ベースのセンサであって、
    （ａ）複数の繊維が一体化された十分に導電性のある布の層と、
    （ｂ）データ出力端子に接続するための、前記一体化された十分に導電性のある繊維の１つを含む電気リードと、
    を有する布ベースのセンサ。
  2. 前記繊維と前記データ出力端子との間に導電性ペーストを更に含む、請求項１に記載の布ベースのセンサ。
  3. 前記十分に導電性のある繊維の層がニットである、請求項１に記載の布ベースのセンサ。
  4. 前記十分に導電性のある繊維の層が織布である、請求項２に記載の布ベースのセンサ。
  5. 前記データ出力端子がスナップコネクタである、請求項１に記載の布ベースのセンサ。
  6. 前記データ出力端子がスナップコネクタである、請求項２に記載の布ベースのセンサ。
  7. 請求項１に記載の布ベースのセンサを少なくとも１つ含む衣類。
  8. 請求項２に記載の布ベースのセンサを少なくとも１つ含む衣類。
  9. 被験者の生命徴候又は他の電気的インパルスを監視する方法であって、請求項１に記載の布ベースのセンサを被験者に適用し、前記データ出力端子をモニタに接続することを含む方法。
  10. 被験者の生命徴候又は他の電気的インパルスを監視する方法であって、請求項２に記載の布ベースのセンサを被験者に適用し、前記データ出力端子をモニタに接続することを含む方法。
  11. 被験者に電気的インパルスを与える方法であって、請求項１に記載の布ベースのセンサを被験者に適用し、前記データ出力端子をインパルス送出装置に接続し、前記センサを介して前記インパルスを送ることを含む方法。
  12. 被験者に電気的インパルスを与える方法であって、請求項２に記載の布ベースのセンサを被験者に適用し、前記データ出力端子をインパルス送出装置に接続し、前記センサを介して前記インパルスを送ることを含む方法。
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