JP2008224670A - 温度検出布 - Google Patents

Abstract

【課題】乳児などの対象用の毛布または衣服品（１０）を提供する。
【解決手段】光ファイバ温度検出素子（１２）は、織ることなどの方法によって布に組み込まれる。この温度検出素子（１２）は、光が光ファイバ（１４）中に導入され、グレーティングインタフェースで対象上に導かれるように中に作り込まれた１つまたは複数のファイバブラッググレーティングセンサを有する光ファイバ（１４）である。戻り光信号は、戻り光信号がブラッグ共鳴効果によって対象の温度を示す波長シフトを有する反射モードまたは透過モードのいずれかによって受信される。より高い温度感受性は、ファイバセンサクラッディングの周りに被覆される高い熱膨張係数の金属材料（２８）によって得られる。
【選択図】図１

Description

本発明は対象が身につけて使用するための布製品に関し、より具体的には、対象の温度を測定するための検出手段を中に含んでいる布製品に関する。

当然ながら、対象の温度を継続的または断続的に検出することが望ましい多くの場合がある。一例は、乳児が生命維持のために安定した温度を必要とする新生児の世話の場合に見られ、したがって乳児の温度を継続的または定期的にモニタし続けることが必要である。したがって、臨床医は、一貫した体温が維持されていることを保証するために独立してまたは熱調節デバイスの一部としてのいずれかで、乳児の温度を頻繁に測定することを要求される。

しかし、現在は、温度の読み取りは定期的に行われるだけであり、温度に問題が起こっている間に乳児の温度を測定するための継続的な記録用のデバイスは存在しない。その結果、乳児が温度自己調節機能を確立する間、病院からの乳児の退院が数日間遅れることがしばしばある。
米国特許第４６７２１７６号 米国特許第４９０７１３２号

乳児の温度をモニタする一手段は、サーミスタなどの１つまたは複数の温度センサを乳児の皮膚に取り付けて、センサからの温度信号を測定することである。しかし、乳児の皮膚に取り付けた温度センサのこのような使用は、センサが乳児に痛みを引き起こす恐れがあるために問題があり、また、センサをモニタリングデバイスに接続する配線が、切れる、または看護人が乳児に近づく際に単純に邪魔となるという問題が常にあるので難しい。加えて、電気的に作動するセンサの使用には、温度センサの近くの他の装置による干渉の問題があり、この問題が温度センサからの信号に誤差を生ずるまたは全体的な損失を引き起こす恐れがある。

温度測定のいくつかの手段を有するある種のカバーが公開されており、一例としてＫｉｓｈｉｍｏｔｏ等の米国特許第４６７２１７６号に、カバーに取り付けられた複数の温度センサを含む毛布があるが、これらのセンサは電気的に作動し、乳児または他の患者の看護で使用される他の装置からの電気的干渉を受ける。

現在入手可能であるがまだ温度検出布には施用または使用されていない技術があり、この技術はファイバブラッググレーティング（ＦＧＢ）温度センサの使用を含み、このセンサは標準紫外線レーザー光加工工程によって光ファイバに作り込まれる。この種のＦＢＧセンサは医療用途、例えば患者の温度プロファイルを得るために使用されている。Ｉｎ−Ｆｉｂｅｒ Ｂｒａｇｇ−Ｇｒａｔｉｎｇ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｓｅｎｓｏｒ Ｓｙｓｔｅｍ Ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃａｌ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｌｉｇｈｔｗａｖｅ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｖｏｌ．１５，Ｎｏ．５ Ｍａｙ，１９９７，ｐａｇｅｓ ７７９−７８５を参照されたい。この記事に記述されるように、温度検出のためのＦＢＧセンサの利点の１つは、無線周波数干渉の問題がないことである。ＦＢＧセンサの別の有利な性質は、光ファイバに沿って任意の位置に作り込み可能なことであり、ＦＢＧセンサはまた光ファイバの直径を増加することなく光ファイバ中に縦列させることが可能である。空間分解能は、数ミリメートルより小さくでき、ＦＢＧセンサ分布の最大長は数ミルにできる。ファイバセンサは直径および長さが、０．２５ｍｍおよび５．０ｍｍであり、生体適合性二酸化ケイ素ガラス材料から製造される。

したがって、乳児にとっては前述の技術を使用することによって、対象の個々の局部温度または全体温度を検出するために実際に織物毛布に組み込まれた効率的な温度センサを有して、暖かさおよび快適さを提供する布製品、特に乳児用毛布があることが望ましいであろう。また衣類品等をそれに限定せずに含む布製品中に組み込まれた温度検出機能を有する他の布製品があると有利であろう。

したがって、本発明は対象、特に乳児に接するための布製品に関する。本明細書に記述するように、例示の実施形態として、本発明の布製品の１つの用途は乳児用毛布であるが、理解されるように、本発明の温度検出機能を有する織布は、乳児用パジャマなどの対象用衣類品を含む、対象の温度がモニタされることが望ましい多くの他の用途に使用可能である。例示の実施形態および本明細書に記載されるように、毛布は通常の乳児用毛布の形態で乳児に暖かさと快適さを促進できる織物毛布である。

しかし、本発明の毛布では、毛布が乳児の上に配置されるときに乳児の温度を検出可能である少なくとも１つの光ファイバ温度検出素子が毛布に組み込まれている。

組み込まれているということは、毛布が乳児を覆う通常の形態で使用可能でありつつ、温度検出機能が毛布に組み込まれた１つまたは複数の検出素子によってもたらされるように、光ファイバ温度検出素子が実際に中に織り込まれることによって光ファイバに内蔵、または織物毛布に実際に結び付けられることを意味する。

したがって、毛布自体は織布であり、例示の実施形態では１つまたは複数の光ファイバが毛布に織り込まれる。光ファイバの織物は既知であり、例として「Ｓｍａｒｔ Ｓｈｉｒｔ」が「Ｆｉｂｅｒ ｏｐｔｉｃｓ ｉｎ ｔｅｘｔｉｌｅ」，ｂｙ Ｋａｍｉ Ｅｍｉｒｈａｎ，３ｒｄ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ ｓｙｍｐｏｓｉｕｍ ｏｆ Ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ Ｄｅｓｉｇｎ，２００５に表題をつけられた記事の中で示され、このＳｍａｒｔ Ｓｈｉｒｔは光ファイバで織られたＴシャツとして記されている。光ファイバはまたビリルビン血症を緩和する乳児への光線療法についての光を送出するためのパッドに織り込まれ、この織物パッドはＰａｒｋｅｒの米国特許第４９０７１３２号に図示され、記載される。

本発明の毛布に組み込まれた光ファイバのそれぞれは、１つまたは複数の光ファイバに組み込まれた１つまたは複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサを有する。そのようなものとして、乳児の特に重要または重大な範囲を検出するようにカスタマイズされる所定のパターンまたは任意のパターンの光ファイバそれぞれの中に１つまたは複数のこの種のＦＢＧセンサがあってよい。そのようなものとして、個別の温度が決定可能であり、例えば対象の中核温を計算するために、または任意の特定の位置で対象の局部温度を決定するために使用可能である。しかし、カスタマイズされた配置で、乳児に対して適切に配向された毛布が必要であろう。

したがって、本発明の温度検出毛布は、ファイバ中のＦＢＧセンサのそれぞれに到達するように光ファイバに導入される光の光源を含む温度検出システムの一部である。ＦＢＧの原理によると、その光はＦＢＧセンサから出て乳児の皮膚に到達し、戻り光は皮膚の温度を示す波長シフトを有する。戻り光信号は次いで光ファイバを通って戻って信号処理回路によって受信、解釈されて乳児の皮膚温度を決定する。そのため、温度を検出することは、回折格子の定期的な変化に依存し、乳児の体温は比例的にファイバブラッググレーティングの周期性を変更する金属膜の熱膨張を引き起こす。最大の温度感受性を得るために、ＦＢＧセンサはクラッディング表面を被覆する金属材料を含んでよく、この金属材料はマグネトロンスパッタリング方法によって付着されてよい。磁性材料は、Ａｌ、Ａｕ、Ｎｉおよび非腐食性アロイの組合せであってよいが、これらに限定されない。

本発明のファイバケーブルの例示の実施形態は、０．１２５ｍｍ直径のクラッディングおよび０．０９ｍｍ直径のファイバ芯を有する金属化した単一モードファイバ材料からなる。複数のファイバケーブルは、光学的切換装置または多重分岐光カプラによって問合せシステムに結合されてよい。この実施形態は、ファイバＦＢＧセンサ問合せについて８０ｎｍバンド幅の可変レーザーを導入しており、センサ波長間隔のそれぞれは約０．５ｎｍである。したがって、１６０個のファイバセンサが１つのチャネル内で、６４０個のファイバＦＢＧセンサが４チャネルの１システム内で処理可能である。各ＦＢＧセンサの波長シフトはＮＩＳＴ気体電池によって較正され、波長シフトおよび反射率または透過率は同時にソフトウェアで無線および遠隔でモニタされる。

したがって要約すれば、本発明の毛布およびシステムは、対象と熱的に接触するように毛布を単純に配置することによって対象の温度を検出可能であり、つまり、毛布は実際に対象に接触可能であり、または対象の温度を検出するように対象に簡単に十分に近接できる。毛布に組み込まれた光ファイバ中のＦＢＧセンサは対象の温度を検出可能であり、したがって、対象の温度を継続的にモニタ可能である。

本発明のこれらおよび他の特徴および利点は、本明細書の図面と併せて以下の詳細な記述を読んでいけばより容易に明らかになるだろう。

ここで図１を参照して、本発明の温度検出毛布１０の概略図を示す。図に示すように、毛布１０は光ファイバ１４中に作り込まれた複数のファイバブラッググレーティング（ＦＢＧ）センサ１２を有する。ＦＢＧセンサ１２はすべて直列に接続されているように図示され、したがって、光ファイバ１４によってすべて相互接続されているが、毛布１０は、直列接続されたＦＢＧセンサからなる群をいくつか有することにより、毛布１０が対象の選択された異なる位置で独立して温度を検出可能であるようにしてもよい。

ＦＢＧセンサ１２のそれぞれに到達するように光ファイバ１４に対して光を与える広帯域光源１６がある。この光源１６は、タングステンランプまたは他の広帯域光源であってよい。

図示のように、広帯域光源１６からの光は光カプラ１８を通って、次いで温度検出毛布１０中に組み込まれた光ファイバ１４内のＦＢＧセンサ１２中へと進む。ＦＢＧセンサ１２からの反射光信号は、光ファイバ１４に沿って後方向へ戻り、光カプラ１８を通って進んで信号プロセッサ２０に到達する。

直列接続されたＦＢＧ１２のそれぞれを通って進んで信号プロセッサ２０に到達する透過光信号もある。

したがって、反射光信号または透過光信号は、両方とも放出光と戻り光の間で波長のシフトを決定する光信号を与え、この光信号が検出された温度を示すので、本発明の実行に使用可能である。

反射モードまたは透過モードからの光信号は、信号プロセッサ２０によって処理され、そのデータは、ＦＢＧセンサ１２によって検出された対象の温度の決定が処理され導出されるデータ解析／処理ブロック２２中に送信される。１つの温度または複数の温度を示す信号は、その１つの温度または複数の温度あるいはこれらの温度に基づいた他の情報を看護職員に伝達可能であるディスプレイ２３に送信可能である。ディスプレイ２３は、温度情報、または検出された１つの温度情報、または複数の温度に基づいたいくつかの他の情報を使用者に伝達する画像または可聴デバイスを含む任意の数の適切なディスプレイの１つであってよい。

ここで図２を参照して、本発明で使用される単一ファイバブラッググレーティングセンサ１２の側面概略図を示す。広帯域光は矢印Ａの方向で光ファイバ１４に入り、光ファイバ１４に沿ってグレーティングインタフェース２４へと進み、このグレーティングインタフェース２４では、この光が光ファイバ１４を出てクラッディング２６を通って囲んでいる範囲に進む。温度検出毛布１０が乳児などの対象と熱伝導の関係にあるとき、グレーティングインタフェース１４からの光は、乳児に接し、乳児の皮膚温度を示す波長シフトを有する戻り光信号を生成する。

したがって、乳児の温度に関しての情報をここで含んでいる戻り信号は、反射モードの場合、光ファイバ１４に沿って戻って反射して矢印Ｂの方向に放出され、または透過モードの場合、光ファイバ１４に沿って進んで矢印Ｃの方向に放出される。

ここで図３を参照すると、金属コーティング２８を有する金属で被覆されたＦＢＧセンサ１２を示し、この金属コーティング２８は高感受性温度検出をもたらす２０ｎｍ金アロイであってよい。ＦＢＧセンサ１２の表面上の金属コーティング２８は、石英ガラスファイバ材料よりも金属の熱膨張係数がより大きいため、温度感受性を２０倍を超えて高める。ＦＢＧセンサ１２の表面上に金属コーティング２８を使用することは熱伝導をよくし、この結果、ＦＢＧセンサ１２は乳児の温度変動に速い応答を与えることが可能である。

当業者は、温度検出毛布に対して行われることが可能な多数の適合および修正ならびに改良された温度検出毛布をもたらすその使用を容易に理解されよう。それらのすべては前述の特許請求の範囲で定義されるように本発明の範囲および精神の範囲内に含まれるものとする。したがって、本発明は前述の特許請求の範囲およびその均等物によってのみ限定される。また、図面の符号に対応する特許請求の範囲中の符号は、単に本願発明の理解をより容易にするために用いられているものであり、本願発明の範囲を狭める意図で用いられたものではない。そして、本願の特許請求の範囲に記載した事項は、明細書に組み込まれ、明細書の記載事項の一部となる。

本発明に従って構成された温度検出毛布の概略図である。 本発明と併せて使用される単一のファイバブラッググレーティングセンサの側面概略図である。 本発明と併せて使用可能な金属ファイバブラッググレーティングセンサの断面図である。

符号の説明

１０ 温度検出毛布
１２ ＦＢＧセンサ
１４ 光ファイバ
１６ 光源
１８ 光カプラ
２０ 信号プロセッサ
２２ 処理ブロック
２３ ディスプレイ
２４ グレーティングインタフェース
２６ クラッディング
２８ 金属コーティング

Claims (10)

1. 対象が身につけて使用するための温度検出布製品（１０）であって、前記布製品が、対象の少なくとも一部を覆い、対象の温度を検出するように織物材に組み込まれた少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）を有する前記織物材を含む、温度検出布製品。
2. 前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）が、前記織物材の中に織り込まれた光ファイバ（１４）中に形成される、請求項１記載の温度検出布製品。
3. 前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ素子（１２）がファイバブラッググレーティングセンサである、請求項１記載の温度検出布製品。
4. 前記ファイバブラッググレーティングセンサ（１２）が熱伝導率の高い材料（２８）で被覆されている、請求項３記載の温度検出布製品。
5. 前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）が、乳児と熱伝導の関係にある織物材中に位置し、乳児の皮膚温度を示す光信号を生成する、請求項１記載の温度検出布製品。
6. 対象の温度を測定するためのシステムであって、
   織物材中に組み込まれた少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）を有する前記織物材を含む製品（１０）と、
   前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）に光を送出し、前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）が前記対象上に光を導き、前記対象から反射した、対象の温度を示す変化した性質を有する光を受光する光源（１６）と、
   前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサによって受光された光を受光するための光センサと、
   前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサによって導かれ受光された前記光の性質の前記変化を解釈するように適合されて対象の温度を決定する信号プロセッサ（２０）と、を備えるシステム。
7. 前記対象から反射した前記光の前記変化した性質が、前記送出された光からの波長シフトである、請求項６記載のシステム。
8. 前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）がファイバブラッググレーティングセンサである、請求項６記載のシステム。
9. 前記信号プロセッサ（２０）が、前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）によって乳児の皮膚上に導かれた前記光と前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）によって受光された前記光の間の波長シフトを解釈して、乳児の皮膚温度を決定する、請求項６記載のシステム。
10. 対象の温度を検出する方法であって、
    織物材中に組み込まれた少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）を有する前記織物材を含む製品（１０）を与えるステップと、
    前記対象と熱伝達をする前記製品を配置するステップと、
    光信号を前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）に与え、それによって前記少なくとも１つの光ファイバ温度センサ（１２）が前記光信号を前記対象上に導き、前記対象の温度を示す特徴を有する、前記対象からの戻り光信号を受信するステップと、
    前記戻り光信号中の前記対象の温度を示す前記特徴を解釈することによって前記対象の温度を決定するステップとを含む方法。