JP2006506160A - 簡単化された電極を有する個人との生体電気的相互作用のためのシステム - Google Patents

Abstract

個人の皮膚（Ｓ）と接触するようにするとき、個人との生体電気的相互作用を可能にするウェアラブルシステム（１）について開示している。そのウェアラブルシステム（１）は、前記相互作用を可能にするように電極（３）を有する電子装置を有する。電極（３）は適切なキャリア（７）において装置の固定を可能にするように形作られており、前記キャリアは前記固定を可能にするように受け入れ部（５）を備えている。

Description

本発明は、個人の皮膚と接触するようにされるとき、個人との生体電気的相互作用を可能にするために設けられたウェアラブルシステムであって、前記システムはキャリアに取り付けられるようにして設けられた電子装置を有し、前記電子装置は前記相互作用を実行するように設けられた電極を有する、ウェアラブルシステムに関する。

冒頭の段落において説明したシステムについて、独国特許第２０１１２１７５号明細書に記載されている。その既知のシステムは、個人との電気的相互作用を可能にするように電極を設けられたセンサ構成を有している。特に、その既知のシステムは、生理的活動の結果として個人の身体において伝搬する電気信号を測定するように設けられている。個人の身体にその既知のシステムを固定することができるように、センサ構成は、キャリアにそのセンサ構成の固定を可能にするために個別の固定構成を備えており、個人の身体に取り付けられる。

既知のシステムの欠点は、キャリアへのセンサ構成の固定を可能にするために、個別の固定構成を備える必要があることである。更に、固定構成は、個人とのシステムの耐久相互作用を可能にする目的に対する特定の要求に適合する必要がある。例えば、一方では、電極に加えられる外圧は、電極を移動できないようにするように十分高度な条件を満たさなければならない。他方、その外圧は、ユーザの快適さを可能にする程度に低くいじされなければならない。このような要求は、デザインがタスクを複雑化する固定構成であるような特定の制限を意味している。

本発明の目的は、個人との生理的相互作用を可能にするウェアラブルシステムであって、そのシステムにおいて、キャリアへの電子装置の固定が単純化されている、システムを提供することである。

本発明に従ったウェアラブルシステムは、キャリアにおいて電極の固定が可能であるように、電極が適切に形作られており、前記キャリアは電極を収容するように設けられた受け入れ部を備えていることを特徴とする。本発明の技術的手段は、適切な形状を備えている固定構成としての役割を電極の本体が果たすことができるという洞察に基づいている。本発明においては、電子装置が電極自体により固定され、全体としてのシステムのデザインを簡単化することができる、ウェアラブルシステムを提供する。更に、そのウェアラブルシステムは、それ故、多用途を有し、電極を受け入れるために適合されるいずれのキャリアにおいて取り付けられることができる。このような設定の更なる有利点は、特に、キャリアの洗浄が必要とされるとき、メンテナンスの容易さをもたらす。本発明に従って、提供されるシステムデザインのために、全てのエレクトロニクスは洗浄又は他のメンテナンス操作に先立って取り外し可能であるため、洗浄可能なコネクタの問題は削除されている。それ故、本発明に従ったシステムは容易に使用すること且つメンテナンスすることができ、このようなシステムは種々の生理的操作を実行するように備えることができる。

本発明に従ったシステムの実施形態は、電子装置は、前記相互作用を可能にするように、電極により動作するように備えられたエレクトロニクスを更に有し、電極及びエレクトロニクスは１つの取り外し可能なユニットに統合されていることを特徴とする。このような技術的手段は、ウェアラブルシステムの設定を更に簡単化する。今日のエレクトロニクスの達成可能な小型化の観点から、想定されるアプリケーション及び電極を可能にするために必要なエレクトロニクスは統合される。結果として得られるユニットは十分に小型化することができ、電極によりキャリアにおいて固定されることが可能である。好適には、電極はボタン型形状で与えられ、キャリアは対応する寸法のカットアウト又はスライドインを備えている。好適には、電極は実質的に半球形状にデザインされ、その半球形状は、装着されるとき、個人の皮膚において電極が移動できないように寄与する。個人の動作中に電極に加えられる力は、変移ではなく、電極の上部の周辺における電極の回転をもたらし、システムの信号対ノイズ比の改善をもたらす。電極を形成するための適切な材料は導電性ゴム又は導電性プラスチックである。それらの材料は、電気接触を可能にするためのいずれのゲルを用いることなく、乾式電極として使用されることができる。

本発明に従ったシステムの他の実施形態は、キャリアが衣類に統合されていることを特徴としている。耐久性アプリケーションの目的に対して、衣類の一部としてのシステムがユーザに対して装着の快適さ及びプライバシーの改善をもたらすという優位性を有することが理解される。例えば、本発明に従ったウェアラブルシステムとの統合のための適切な衣類はスポーツブラジャー、ボクサーパンツ又はベルトが電極に加える実質的な圧力が利用可能なその他の衣類が挙げられる。

本発明に従ったシステムの他の実施形態は、生理的相互作用が、電極を使用して個人の皮膚において電気信号を測定することによるバイタルサインのモニタリングを有する。バイタルサインの耐久性モニタリングの目的に対して、本発明のシステムを使用することは特に優位性がある。特に、そのような心臓活動のモニタリングの心臓への適用に対して、
ウェアラブルシステムを用いることは容易であり、快適さを用いることは重要である。本体電極を有するシステムにより心臓活動をモニタリングする原理は当該技術分野において周知であるため、ここではその詳細説明については省略する。

本発明の以上の及び他の特徴について、図を参照して以下で説明する。

図１は、本発明の実施形態に従ったウェアラブルシステムにおいて使用される、適切な電極キャリア構造の模式図である。電極キャリア構造１の実施形態の平面図（ａ）は、キャリア７における円形電極３の投影を模式的に示している。側面図（ｂ）は、個人の肌Ｓにおけるアセンブリ１の配置を模式的に示している。例示として図１に示すように、弾力性ベルトは、ウェアラブルモニタリングシステムのための適切なキャリア７としての役割を果たす。キャリア７としての弾力性ベルトの選択は、筋肉活動の電気刺激、運動中の物理的活動のモニタリングのような用途に対して、特に適する。受け入れ部５は、電極３を収容するために、キャリア７の本体中に設けられている。本発明の例は、キャリア７の材料におけるカットアウトである受け入れ部５の態様を示している。代替としての受け入れ部は、電極３の材料と個人の皮膚Ｓとの間の接触を可能にするためにプレビューされた位置における切り取りを有するポケットとして形成される。電極は種々の形状であって、即ち、円形、楕円形、矩形等の形状に形成されることができることに留意する必要がある。好適には、個人の肌に対向する電極の表面は丸みをつけられ、それにより、個人の皮膚Ｓに対して電極が良好に固定化されるようになる。この用途の好適な電極のタイプは乾式電極であり、その好適な電極の材料は導電性ゴム又は導電性プラスチックである。それらの両方の材料は、十分に硬いために固定配置として使用することができ、個人の皮膚において測定される電気信号を伝えるために用いられることができる。好適には、それらの電極は単一材料から形成されるが、皮膚に対向する表面は導電性ゴム又は導電性プラスチックにより形成され、電極の残りの部分に対しては、異なる材料であって、例えば、銅又は他の適切な金属を選択することが又、可能である。このように材料を構成することにより、電極の導電特性を改善することができる。ウェアラブルシステムの電子装置の電極との電気接続を確立するために、電極３にリード線９を設ける。エレクトロニクスの機能自体については、当該技術分野において周知であるため、ここでは、詳細説明は省略する。

図２は、本発明の実施形態に従ったウェアラブルシステムにおいて用いられる統合された電気装置１０の実施形態を模式的に示している。図２ａは統合ユニット１０の平面図であり、図２ｂは集積された装置１０の断面図である。本発明に従ったウェアラブルシステムの電子手段１２のハウジング１２ａと電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃを統合することは有利であると考えられる。ハウジング１２ａ内に、ＥＣＧ増幅器又は電気刺激器のような電子手段１２が収容されている。ハウジング１２ａに対する電極１１ａ、１１ｂ、１１ｃの位置を変えることは可能である。ベルト１３に非対称受け入れ部を設けることにより及びそれに対応して電極を位置付けることにより、その装置の方位を符合化することが可能である。このような設定は、ユーザの動きに対して障害がないため、バイタルサインのモニタリングのような耐久性用途に対して、特に適切である。耐久性用途に対して、キャリア１３は、ユーザの使い易さ及び快適さを可能にし、ユーザのプライバシーを改善する、スポーツウェア又は下着のような衣類に統合される。

図３は、本発明の実施形態に従った心臓モニタリングシステムを技術的に実現した実施形態を示している。モニタリングシステム２０は、ユーザの生理的状態をモニタリングするように構成されたモニタリング手段２１を有する。モニタリング手段２１は、心臓活動の特徴的な信号であって、例えば、ＥＣＧ信号をピックアップするためにユーザの身体に設けられた電極２１ａ、２１ｂの集合を有する。更に、モニタリングシステム２１は、目的の生理的状態に直接関連しない信号をモニタリングするように設けられたセンサ２２を有することができる。そのようなセンサの例としては、動きセンサ又は血圧センサがある。モニタリング手段２１は、ユーザの心臓活動の連続的なモニタリングを実行するために設けられ、システム２０のフロントエンドエレクトロニクス３０に対応する信号を供給するために更に設けられている。モニタリング手段２１及びフロントエンドエレクトロニクス３０は、ユーザの身体であって、好適には、腰の部分に装着される。システムが装着された身体の好適な実施形態の例について、図２に示している。フロントエンドエレクトロニクス３０は、ユーザの心臓の状態における異常に特徴的な特徴を導き出すために、前記信号を解析するように設けられている。そのような目的のために、フロントエンドエレクトロニクス３０は、前置増幅器３１及びアナログ処理回路３２、ＡＤＣユニット３３、μ処理器３４、検出手段３５、アラーム手段３６並びに送信手段３７を有する。検出手段３５は、センサ信号変換ユニット３５ａと特徴抽出手段３５ｂとを有する。システム２０は次のように動作する。モニタリング手段２１は、フロントエンドエレクトロニクス３０に供給される生データを取得する。フロントエンドエレクトロニクス３０は、モニタリング手段からの信号を受信するための手段を備え、アナログ処理回路３２による適切なアナログ処理を実行する。処理された生データはＡＤＣ３３によりディジタルフォーマットに変換され、検出手段３５にμ処理器３４により転送され、ここで、ユーザの状態が解析される。心臓についてのアプリケーションに対して、検出手段３５は、心臓周期におけるＰ−Ｒピークインタバルを決定するために、それ自体周知であるＱＲＳ検出器を有する検出手段３５は、ユーザの異常な生理状態に特徴的な信号における特徴を導き出すために設けられたセンサ信号変換ユニット３５ａを有する。心臓に対して、前記特徴は信号の周波数であることが可能である。検出手段３５に送信される。そのアラームは、送信手段３７であって、例えば、傍観者又は医療関係者に警告を発するＲＦリンクにより送信される。

本発明に従ったウェアラブルシステムにおいて使用される適切な電極キャリア構成の実施形態の模式図である。 本発明に従ったウェアラブルシステムにおいて使用される統合された電子装置の実施形態の模式図である。 本発明に従った心臓モニタリングシステムを技術的に実現した実施形態を示す図である。

Claims (8)

1. 個人の皮膚との接触がもたらされるとき、該個人との生体電気的相互作用を可能にするために備えられたウェアラブルシステムであって：
   前記システムはキャリアに取り付けられるように備えられた電子装置を有し；そして
   前記電子装置は前記相互作用を実行するように備えられた電極を有する；
   ウェアラブルシステムであり、
   前記電極は前記キャリアにおける前記電極の固定を可能にするように適切に形作られており、前記キャリアは前記電極を収容するように備えられた受け入れ部を設けている；
   ことを特徴とするウェアラブルシステム。
2. 請求項１に記載のウェアラブルシステムであって、前記電子装置は、前記相互作用を可能にするために電極により動作されるように備えられた電子手段を更に有し、前記電極及び前記電子手段はキャリアに取り外し可能であるように備えられた１つのユニットに統合されている、ことを特徴とするウェアラブルシステム。
3. 請求項１又は２に記載のウェアラブルシステムであって、電極の材料は導電性ゴムを有する、ことを特徴とするウェアラブルシステム。
4. 請求項１又は２に記載のウェアラブルシステムであって、電極の材料は導電性プラスチックを有する、ことを特徴とするウェアラブルシステム。
5. 請求項１乃至４のいずれ一項に記載のウェアラブルシステムであって、前記電極はボタン型形状であり、前記キャリアの前記受け入れ部は適切な寸法のノッチである、ことを特徴とするウェアラブルシステム。
6. 請求項１乃至５のいずれ一項に記載のウェアラブルシステムであって、前記キャリアは衣類に統合されている、ことを特徴とするウェアラブルシステム。
7. 請求項１乃至６のいずれ一項に記載のウェアラブルシステムであって、前記生体電気的相互作用は、前記電極を用いて前記の個人の皮膚における電気信号の測定によりバイタルサインのモニタリングを有する、ことを特徴とするウェアラブルシステム。
8. 請求項７に記載のウェアラブルシステムであって、前記バイタルサインは前記個人の心臓活動である、ことを特徴とするウェアラブルシステム。

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