JP2022538768A - 身体からの信号を検知するためのデバイス及び方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】信号を送信し検知するための新規なデバイスを提供する。【解決手段】信号を送信し検知するためのデバイスは、被験者の皮膚に接着可能な非導電性基材と、基材に印刷された2つ以上の電気接点と、使い捨てコネクタを介して接点から信号を受信するケーブルの互換性ケーブルコネクタに接続可能な使い捨てコネクタと、を備える。使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタと互換性ケーブルコネクタとの間の嵌合が、2つの反転した配向のいずれかで確立されるように、対称的な形状を有している。【選択図】 図1A
Description
本発明は、そのいくつかの実施形態では、医療デバイスに関し、より詳細には、限定されるものではないが、身体からの高周波信号などであるがこれに限定されない信号を検知するためのデバイス及び方法に関する。
本出願は、2019年7月1日に出願された米国特許仮出願第62/869,069号の優先権の利益を主張し、その内容は、本明細書に完全に記載されているかのように参照により組み込まれる。
生体インピーダンスの測定など、器官の電気的特性の測定に関する技術が一般に知られている。生体インピーダンスを用いた様々な方法は、それらの内容が本明細書に参照により組み込まれる、国際公開第2004/098376号、同第2006/087696号、同第2008/102362号、同第2009/022330号及び同第2010/032252号、同第2013/014671号に見出される。
例えば、’696出願は、出力高周波信号を被験者の器官に送信し、器官から入力高周波信号を受信し、出力信号に対する入力信号の位相シフトを判断し、位相シフトを使用して被験者の心拍出量を計算することを開示している。
’362出願は、高周波信号を送信し検知するためのステッカーを記載している。電気接点は、可変電極間距離の測定への影響を低減するために、その間に距離を置いて固定されている。ステッカーは、導電性部材を有するコネクタを介してモニタリングシステムに接続され、各電気接点は、異なる導電線を介して1つの導電性部材と電気的に通信している。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、信号を送信し検知するためのデバイスが提供される。このデバイスは、被験者の皮膚に接着可能な非導電性基材と、基材に印刷された第1及び第2の電気接点と、使い捨てコネクタと、を備え、使い捨てコネクタは、生体インピーダンスを測定するためのシステムの信号処理デバイスに信号を送信するために、使い捨てコネクタを介して接点から信号を受信するケーブルの互換性ケーブルコネクタに接続可能である。使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタと互換性ケーブルコネクタとの間の嵌合が、2つの反転した配向のいずれかで確立されるように、対称的な形状を有している。
本発明のいくつかの実施形態によれば、デバイスは、デバイスが被験者の身体の複数の異なる位置それぞれに取り付けるためのものであることを示すラベルと一緒に包装される。
本発明のいくつかの実施形態によれば、複数の異なる位置は、左上腹部領域、右上腹部領域、左下腹部領域、右下腹部領域、左上背部領域、右上背部領域、左下背部領域、及び右下背部領域を含む。
本発明のいくつかの実施形態によれば、接点から使い捨てコネクタまでのデバイスの長さは、25cm未満である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタと非導電性基材とが互いに平行であるように、非導電性基材の一体型延長部に取り付けられている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、デバイスは、使い捨てコネクタに取り付けられ、印刷され、又は一体化された認証タグを備え、認証タグは、デバイスを認証するように構成され、使い捨てコネクタ及び認証タグの合計厚さは、4mm未満である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、認証タグは、内部クロック又はカウンタを有する電子チップを備え、内部クロック又はカウンタの状態に応答して、警告信号を生成し、警告信号をケーブルを介してシステムに送信するように構成されている。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、キットが提供される。キットは、信号を送信し検知するための複数のデバイスを備え、すべてのデバイスは、外観及び構造が同一であり、各デバイスは、上述されたデバイスであり、任意選択で、好ましくは、以下にさらに例示される通りである。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、信号を送信し検知するためのキットが提供される。キットは、信号を送信し検知するための複数のデバイスを含み、各デバイスは、上述したデバイスであり、任意選択で、好ましくは、以下にさらに例示される通りである。キットは、ケーブルの遠位端部にそれぞれの複数のケーブルコネクタを有するマルチ接続ケーブルも備え、各ケーブルコネクタは、デバイスのうちの1つの使い捨てコネクタと互換性がある。
キットの使い捨てコネクタ及びケーブルコネクタの各対に対する本発明のいくつかの実施形態によれば、使い捨てコネクタ及びケーブルコネクタのうちの少なくとも一方は、デバイスが取り付けられる被験者の身体部位に応じた接続配向を示すマークを備える。
本発明のいくつかの実施形態によれば、キット内のデバイスはすべて、外観及び構造が同一である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタ、非導電性基材、及び使い捨てコネクタに接続されたケーブルコネクタがすべて互いに平行であるように、非導電性基材の一体型延長部に取り付けられる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、キットには4つのデバイスがある。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、信号を送信し検知する方法が提供される。本方法は、信号を送信し検知するための複数のデバイスを被験者の身体に取り付けることを含み、各デバイスは、上述したデバイスであり、任意選択で、好ましくは、以下にさらに例示される通りである。本方法は、複数のデバイスと生体インピーダンス測定システムのコネクタパネルとの間にマルチ接続ケーブルを接続することを含む。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、信号を送信し検知するためのキットが提供される。キットは、複数のケーブルコネクタの各々と、ケーブルの近位端部に接続可能な生体インピーダンスを測定するためのシステムの信号プロセッサとの間の電気通信を確立するために、ケーブルの遠位端部に複数のケーブルコネクタを有するマルチ接続ケーブルと、信号を送信し検知するための複数のデバイスと、を備え、各デバイスは、被験者の皮膚に接着可能な非導電性基材と、基材に印刷された第1及び第2の電気接点と、使い捨てコネクタとを備える。本発明のいくつかの実施形態によれば、各使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタ及び互換性ケーブルコネクタの、接続された後の合計厚さが4mm未満となるように、ケーブルの互換性ケーブルコネクタに接続可能である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、キットの使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタと互換性ケーブルコネクタとの間の嵌合が、ある配向でのみ確立され、反転した配向では確立されないように、配向特異的である。本発明のいくつかの実施形態によれば、キットのデバイスの各々は、マークを備えるか、又はマークを備えた別のパッケージで包装され、マークは、デバイスが取り付けられる被験者の身体部位を示す。本発明のいくつかの実施形態によれば、各ケーブルコネクタは、それぞれの使い捨てコネクタによってケーブルコネクタに接続されるべきデバイスを示すマークを備える。
本発明のいくつかの実施形態によれば、使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタとケーブルコネクタとの間の嵌合が、2つの反転した配向のいずれかで確立されるように、対称的な形状を有している。本発明のいくつかの実施形態によれば、キットのデバイスのうちの1つは、少なくとも1つのデバイスが被験者の身体の複数の異なる位置それぞれ、任意選択で、好ましくは、被験者の身体の上半身に取り付けるためのものであることを示すラベルと一緒に包装される。本発明のいくつかの実施形態によれば、複数の異なる位置は、左上腹部領域、右上腹部領域、左下腹部領域、右下腹部領域、左上背部領域、右上背部領域、左下背部領域、及び右下背部領域を含む。使い捨てコネクタ及びケーブルコネクタの各対に対する本発明のいくつかの実施形態によると、使い捨てコネクタ及びケーブルコネクタのうちの少なくとも一方は、デバイスが取り付けられる被験者の身体部位に応じた接続配向を示すマークを備える。本発明のいくつかの実施形態によると、デバイスはすべて、外観及び構造が同一である。本発明のいくつかの実施形態によれば、4つのデバイスがある。
本発明のいくつかの実施形態によれば、接点から使い捨てコネクタまでのキットの各デバイスの長さは、25cm未満である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、キットの各デバイスは、接点から使い捨てコネクタまでつながる印刷された導電線を備える。
本発明のいくつかの実施形態によれば、使い捨てコネクタは、第1の電気接点に接続された第1の導電線と、第2の電気接点に接続された第2の導電線と、第1の導電線と第2の導電線との間の少なくとも1つのフローティング導電線とを備える。
本発明のいくつかの実施形態によれば、導電線は、印刷された導電線である。
本発明のいくつかの実施形態によれば、導電線及び印刷された電気接点は、同一平面に係合する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、使い捨てコネクタは、使い捨てコネクタ、非導電性基材、及び使い捨てコネクタに接続された後のケーブルコネクタがすべて互いに平行であるように、非導電性基材の一体型延長部に取り付けられる。
本発明のいくつかの実施形態によれば、使い捨てコネクタは、それぞれのデバイスを認証するための認証タグを備え、4mm未満の厚さは、使い捨てコネクタ、認証タグ及びケーブルコネクタを包含する。
本発明のいくつかの実施形態によれば、認証タグは、内部クロック又はカウンタを有する電子チップを備え、内部クロック又はカウンタの状態に応答して、警告信号を生成し、警告信号をケーブルを介して生体インピーダンス測定システムに送信するように構成されている。
本発明のいくつかの実施形態によれば、マルチ接続ケーブルは、送信信号を導く線及び受信信号を導く線のための別個の電気シールドを備える。
本発明のいくつかの実施形態の態様によれば、信号を送信し検知する方法が提供される。本方法は、上述され、任意選択で、好ましくは、以下にさらに例示されるキットを提供することと、複数のデバイスを、それぞれの複数の異なる位置で被験者の皮膚に取り付けることと、複数のデバイスと生体インピーダンスを測定するためのシステムのコネクタパネルとの間にマルチ接続ケーブルを接続することとを含む。
特に定義しない限り、本明細書で用いる技術的及び/又は科学的用語はすべて、本発明の属する分野における当業者に一般的に理解されるものと同じ意味を有する。本明細書に記載されるものと類似又は同等の方法及び材料を本発明の実施形態の実践又は試験に用いることができるが、例示的な方法及び/又は材料を以下に記載する。矛盾が生じた場合には、定義を含め、この特許明細書が優先する。さらに、材料、方法、及び例は、例示に過ぎず、必ずしも限定的であることを意図していない。
本発明の実施形態の方法及び/又はシステムの実施は、選択されたタスクを手動、自動、又はそれらの組み合わせで実行又は完了することを含み得る。さらに、本発明の方法及び/又はシステムの実施形態の実際の計装及び機器によれば、いくつかの選択されたタスクは、ハードウェアによって、ソフトウェアによって、又はファームウェアによって、又はオペレーティングシステムを使用するそれらの組み合わせによって実施され得る。
例えば、本発明の実施形態による選択されたタスクを実行するためのハードウェアは、チップ又は回路として実装され得る。ソフトウェアとして、本発明の実施形態による選択されたタスクは、任意の好適なオペレーティングシステムを使用するコンピュータによって実行される複数のソフトウェア命令として実施され得る。本発明の例示的な実施形態では、本明細書に記載される方法及び/又はシステムの例示的な実施形態による1つ又は複数のタスクは、複数の命令を実行するためのコンピューティングプラットフォームなどのデータプロセッサによって実行される。任意選択で、データプロセッサは、命令及び/若しくはデータを格納するための揮発性メモリ、並びに/又は命令及び/若しくはデータを格納するための不揮発性ストレージ、例えば、磁気ハードディスク及び/若しくはリムーバブルメディアを備える。任意選択で、ネットワーク接続も提供される。ディスプレイ及び/又はユーザ入力デバイス、例えば、キーボード又はマウスも任意選択で提供される。
本発明のいくつかの実施形態を、添付の図面を参照して、あくまで例として本明細書で説明する。ここで図面を詳細に参照すると、示されている詳細は、例として、本発明の実施形態の例示的な考察のためのものであることが強調される。この点について、図面について行う説明によって、本発明の実施形態を実施する方法が当業者には明らかになるであろう。
本発明は、そのいくつかの実施形態では、医療デバイス、特に、限定されるものではないが、身体からの高周波信号などである信号を検知するためのデバイス及び方法に関する。
本発明の少なくとも1つの実施形態を詳細に説明する前に、本発明は、その適用が、以下の説明で規定される、並びに/又は図面及び/若しくは実施例に示される構成要素並びに/又は方法の構成及び配置に必ずしも限定されないことが理解されよう。本発明は、他の実施形態が可能であり、又は種々の方法で実施若しくは実行することができる。
生体インピーダンス測定を用いる方法は、患者の皮膚、典型的には胸部に複数の電極を配置することを含む。電気信号は、電極を介して送信及び受信され、被験者の組織の電気インピーダンスの経時的変化が測定され、心臓のパラメータと相関させる。
様々な解剖学的要因故に、電極は典型的には、生体インピーダンスの測定された変化と心臓パラメータとのより良い相関を得るために、身体の特定の部位に配置される。身体部位の電気的特性をモニタするための典型的な構成は、身体の上半身の上部及び下部領域で被験者の皮膚に取り付けられた四極構成の電極である。電極の各対は、近位端部で信号プロセッサに接続されたケーブルの遠位端部にはんだ付けされている。信号プロセッサは、電極から受信した信号を分析し、心臓パラメータと相関させる。
本発明者らは、ケーブルを電極にはんだ付けすると、使いやすさに問題が生じることを見出した。例えば、手術中にケーブルが電極から外れ、信号が途絶えることがある。このような状況では、新しい電極セットを取り付けることは、手術を中断することになるため、しばしば不可能である。
本発明者らは、ケーブル内のワイヤが、外部からのノイズ信号にやや影響を受け、送信電極と受信電極との間のクロストークに影響を受けることも見出した。本発明者らは、そのような状況が、よりノイズの多い信号をもたらし、電極の皮膚から外れたことを検出することを困難にすることを見出した。
本発明者らは、生体インピーダンス測定が、電極を被験者の背部領域に接続することによっても実行できることも見出した。しかし、そのような実践すべき接続を低減する一方で、本発明者らは、電極が、特に被験者が仰臥位であるときに被験者に不快感を与え、褥瘡又は他のタイプの傷害をもたらすこともあることを見出した。
本発明者らは、上記課題のうちの少なくとも1つの解決策を模索する中で、信号を送信し検知するためのデバイス及びキットを考案した。ここで図面を参照すると、図1A~図1Cは、本発明のいくつかの実施形態による、信号を送信し検知するためのデバイス10の斜視図(図1A)、正面図(図1B)、及び背面図(図1C)である。デバイス10は、非導電性基材12と、基材12に印刷された2つの電気接点14と、使い捨てコネクタ16とを備えることができる。デバイス10は、その全体が使い捨てであることが好ましい。基材12の裏面は、典型的には、被験者の皮膚に接着可能である。例えば、基材12の裏面は、基材12の裏面を被験者の皮膚に取り付けるための接着剤層(図示せず、図2A~図2B参照)を備えることができる。
基材12は、任意選択で、好ましくは、多層構造を有する。基材12に適した多層構造の代表例は、図2A~図2Bを参照しながら以下に説明する。コネクタ16は、典型的には、コネクタ16と基材12とが互いに平行となるように、非導電性基材12の一体型延長部22に取り付けられる。これは、特に、デバイスが被験者の皮膚とベッドとの間にある(例えば、被験者が仰臥位である間に、被験者の背部領域に接続されている)とき、被験者に対する快適さを改善する。これは、接着可能な基材から突出するコネクタを備えた従来の電極とは異なる。一体型延長部22は、任意選択で、好ましくは、細長く、長さ対幅のアスペクト比が約3~約10である。
本明細書に記載された実施形態のいずれかでは、基材12に対して垂直に測定されたときのコネクタ16の厚さtは、好ましくは、4mm未満である。本発明者らによって行われた実験では、コネクタ16が4mm未満の厚さを有する場合、被験者の大半は気付かず、褥瘡又は他のタイプの傷害を引き起こすことがなく、したがって、被験者の快適さを著しく改善することが見出された。
接点14は、互いに離間されている。接点14の一方は、被験者の身体に送信信号Txを送信するように機能し、接点14の他方は、被験者の身体からの受信信号Rxを検知するように機能する。接点14の中心間の典型的な距離は、約10mm~約70mm、より好ましくは約20mm~約70mm、より好ましくは約30mm~約70mm、より好ましくは約40mm~約70mm、より好ましくは約50mm~約70mm、より好ましくは約55mm~約65mm、より好ましくは約57mm~約62mm、さらに好ましくは約57mm~約60mm、又は約58mm~約59mm、例えば、約58.5mmである。Tx信号の進入点とRx信号の退出点との間のこのような範囲の距離は、他の距離と比較して実質的に良好な結果を得られることが本発明者らによって見出された。接点14は、典型的には、延長部22が延びている基材12のセクション24に印刷され、延長部22よりも典型的には幅広である。典型的には、必ずしもそうではないが、セクション24の長さ対幅のアスペクト比は、約0.5~約1.5である。接点14からコネクタ16までのデバイス10の全長は、典型的には、25cm未満又は20cm未満、例えば、約5cm~約15cmである。以下に説明するように、デバイス10の使用は、ケーブルを介してデバイス10と信号プロセッサとの間の電気通信を確立することを含み、デバイス10は、ケーブルの遠位端部でケーブルコネクタに接続され、信号プロセッサは、ケーブルの近位端部でケーブルコネクタに接続されている。デバイス10とは異なり、その近位端部及び遠位端部にコネクタを備えたケーブルは、典型的には複数回使用することができ、したがって、使い捨てで製造されない。したがって、デバイス10を十分に小さくすること(例えば、25cm未満又は20cm未満又は15cm未満)は、この場合、接点14と信号プロセッサとの間の通信の長さのより大きな部分が、再利用可能な使い捨てではないケーブルによるものであるため、コストの観点から有利である。
本発明のいくつかの実施形態では、デバイスは、デバイス10の裏面で接点14を覆うゲルからなるボーラス32を含む。ボーラス32は、被験者の皮膚とのより良い電気接触及びインピーダンス整合をもたらすように機能する。ボーラス32は、例えば導電性ヒドロゲルであるがこれに限定されない任意の導電性ゲルを含むことができる。本発明のいくつかの実施形態では、デバイス10の裏面は、接点14、ボーラス32、及び接着剤層を保護するための取り外し可能な保護フィルム34によって少なくとも部分的に覆われている。
デバイス10は、接点14からコネクタ16につながる一対の導電線18をさらに備える。導電線18は、任意選択で、好ましくは、基材12にも印刷される。本発明のいくつかの実施形態では、デバイス10は、導電線18間に1つ又は複数のフローティング導電線20をさらに備える。これらの実施形態の利点は、フローティング線20が線18の間に電気的シールドを与えることである。フローティング導電線(複数可)20も基材12に印刷されることが好ましい。導電線18及び20(用いられる場合)は、好ましくは、電気接点14と同一平面に係合する。
本発明のいくつかの実施形態では、デバイス10は、コネクタ16に取り付けられるか、若しくは印刷されるか、又は他の方法で一体化された認証タグ30を備える。認証タグ30は、生体インピーダンス測定システムに接続されたときに、デバイス10を認証するように構成されている。タグ30が用いられる任意の実施形態では、コネクタ16及びタグ30の合計厚さtは、4mm未満であることが好ましい。
認証タグ30は、これらに限定されないが、バーコード、又は電子チップ、例えばRFIDチップ、EEPROMチップ、又はRTLSチップなどの、当該技術分野で知られている任意の機械可読タイプのものであり得る。本発明のいくつかの実施形態では、認証タグ30の電子チップは、内部クロック又はカウンタを備え、内部クロック又はカウンタの状態に応答して、警告信号を生成するように構成されている。例えば、電子チップは、任意選択で、好ましくは、デバイス10の最初の使用からの経過時間を測定し、使い捨てデバイス10が臨床使用に推奨されているプリセット時間(例えば、30分、又は1時間、又は2時間、又は6時間、又は12時間、又は24時間、又は48時間などのプリセット時間)を超える時間、デバイスが使用されているときに警告信号を生成することができる。警告信号に応答して、操作者はデバイスを交換することができる。認証タグ30が電子チップを備える場合、デバイス10は、任意選択で、好ましくは、信号(例えば、認証信号、クロック信号、警告信号など)を信号プロセッサに送信するための専用の認証導電線21を備える。認証線21も基材12に印刷されることが好ましく、好ましくは、線18及び20(用いられる場合)及び電気接点14と同一平面に係合する。
図2Aは、本発明のいくつかの実施形態による、デバイス10の分解図、及びデバイス10の製造方法を示す概略図である。本発明のいくつかの任意選択の実施形態では、基材12は、多層基材である。接点14、線18、及び任意選択で線20も、好ましくは銀含有導電性インクを用いて、基材12の内部層123に印刷される。コネクタ16のプリント回路基板162は、基材12の細長い延長部22で内部層123に取り付けられる。プリント回路基板162は、セクション24とは反対側にある延長部22の端部にあるか、又はその近くにある。プリント回路基板162は、コネクタ16の電子素子(例えば、導電性端子、コネクタ接点、備えられている場合は認証タグの素子)用のキャリア基材として機能する。プリント回路基板162は、任意選択で、好ましくは、これらに限定はされないが、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリシクロヘキシレンテレフタレートなどの熱可塑性ポリマーから作られる。
基材12は、接着剤層122によって内部層123に取り付けられるカバー121をさらに備えることができる。カバー121は非導電性であり、熱可塑性エラストマーなどであるがこれに限定されない非導電性高分子材料から作ることができる。カバー121は可撓性であり、約20~約50のショアA硬度を有することが好ましい。絶縁層124は、カバー121及び接着剤層122とは反対側の内部層に取り付けられている。絶縁層124は、導電線18及び20を覆うように形成されている。追加の接着剤層126は、絶縁層124、及び内部層123のセクション24に適用される。接着剤層126は、接点14を露出させる開口部127を有する。次いで、ボーラス32が、接着剤層126に適用され、開口部127、ひいては接点14も覆い、取り外し可能な保護フィルム34が、接点14、ボーラス32、及び接着剤層126を保護するために接着剤層126に取り付けられる。
コネクタ16の一対の非導電性接続部材164、166は、プリント基板162の上下にある。接続部材164、166は、ケーブルコネクタ(図示せず、図3A及び図3B参照)と形状及びサイズが適合し、以て、コネクタ16によってデバイス10をケーブルに接続可能にする。接続部材164、166は、任意選択で、好ましくは、プリント回路基板162よりも硬い熱可塑性ポリマーで作られている。接続部材164、166に好適なポリマーの代表例としては、限定されないが、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリアセタール、ポリカーボネートなどが挙げられる。
プリント回路基板162、及び接続部材164、166は、延長部22の端部に取り付けることも、又は当該端部からオフセットして取り付けることもできる。延長部22の端部での接続は、コネクタ16を、導電線がコネクタ16の片側にのみ存在する片面コネクタとすることが望まれる場合に有用である。延長部22の端部からオフセットした接続は、コネクタ16を、導電線がコネクタ16の両側に存在する両面コネクタとすることが望まれる場合に有用である。後者の実施形態では、接続部材164、166のうちの1つ又は複数の取り付けに続いて、導電線18を有する内部層123がそれぞれの接続部材の上に折り曲げられる。このような折り曲げを示す画像が図2Bに示される。
前述のように、デバイス10の使用時には、電気通信は、ケーブルを介してデバイス10とデータプロセッサとの間に確立される。図3A及び図3Bは、このような接続を確立するための本発明のいくつかの実施形態による、ケーブルコネクタ26によるコネクタ16とケーブル28との間の接続を示す概略図である。ケーブルコネクタ26は、典型的にはケーブル28の遠位端部にあるため、コネクタ26は、本明細書において遠位ケーブルコネクタ26と区別なく呼ばれる。コネクタ16は、遠位ケーブルコネクタ26と嵌合し、間に電気通信を確立することを可能にするように、遠位ケーブルコネクタ26とサイズ、構造、及び機能の点で互換性になっている。図3A及び図3Bには、切断状態(図3A)及び接続状態(図3B)のコネクタ16及び26が示されている。図3A及び図3Bは、コネクタ16がオスコネクタであり、コネクタ26がメスコネクタである構成を概略的に示しているが、コネクタ16がメスコネクタであり、コネクタ26がオスコネクタである構成も企図されている。
ケーブル28は、信号発生器(図示せず)から送信信号Txを受信し、この信号をコネクタ16を介して接点14の一方に送信する。ケーブル28は、コネクタ16を介して接点14の他方から受信信号Rxも受信し、これらの信号を信号プロセッサ(図示せず)に送信する。デバイス10がタグ30を備え、タグ30が電子チップを備える実施形態では、タグ30によって生成された認証信号は、ケーブル28を介して信号プロセッサに送信することができる。
本明細書に記載された実施形態のいずれかでは、コネクタ16及びケーブルコネクタ26の、接続された後の合計厚さtは、任意選択で、好ましくは4mm未満である。これにより、従来のシステムとは異なり、被験者に不快感を与えることなく、コネクタ26を被験者とベッドとの間(被験者が仰臥位になり、デバイス10が被験者の背部領域に接続されているとき)に配置することもできる。デバイス10が認証タグ30を備える場合、前述の4mm未満の厚さは、認証タグ30も包含することができる。
ケーブル28は、好ましくは、ケーブル28の遠位端部に複数のケーブルコネクタ26を有するマルチ接続ケーブルであり、デバイス10のようなそれぞれの複数のデバイスをケーブル28に接続することを可能にする。図4A及び図4Bは、ケーブル28が、その遠位端部42に、UR、LR、UL、及びLLと称する4つのケーブルコネクタ26を備え、それぞれが、被験者の身体の異なる部分(例えば、身体の上半身の右上領域、右下領域、左上領域及び左下領域)に取り付けられた使い捨てコネクタ16への接続のために称される実施形態におけるマルチ接続ケーブル28の概略図である。ケーブル28は、ケーブル28に接続されるデバイスの数に応じて、所望により、その遠位端部42に任意の数のコネクタを備えることができることが理解される。ケーブル28の近位端部44は、信号プロセッサ(図示せず)のコネクタパネルと互換性のある近位コネクタ46を備える。
コネクタ26はそれぞれ、例えば、コネクタ26内の専用のプリント回路基板261によって、導電線の編組物48に接続され、すべての編組物48は編組物結合器50で結合され、近位コネクタ46に接続する結合編組物52を形成する。本発明のいくつかの実施形態では、編組物52内の導電線の1つ又は複数が保護されている。異なる導電線、例えば、送信信号Txを導く線及び受信信号Rxを導く線は、別個の電気シールドによって保護されることが好ましい。本発明の様々な例示的実施形態では、結合編組物52内の導電線は、遠位コネクタのそれぞれに固有で、他の遠位コネクタの接続方式とは異なり、異なる導電線を流れるTx信号及びRx信号が近位コネクタ46で互いから分離されることを確実にする接続方式に従って、遠位コネクタ26のそれぞれと近位コネクタ46との間の電気通信を確立するように構成されている。
コネクタ26とコネクタ46との間の接続方式の代表的な非限定的実施例が、図4Bに概略的に示されている。本実施例では、各ケーブルコネクタ26は、5ピンコネクタであり、任意選択で、好ましくは、直線状5ピンコネクタである。コネクタ26のピンは、1から5まで直列に並べられ、本実施例では、各編組物48が4ワイヤ編組物であるように、ピン番号2と4が組み合わされて保護する機能を果たす。典型的には、コネクタ16がコネクタ26に接続されると、デバイス10のフローティング線20とコネクタ26のピン番号2及び4との間に電気通信が確立される。遠位コネクタ26のピン1、3及び5のうちの1つに接続される編組物48及び52の導電線の各々は、他のシールドから離間されたシールドによって保護される。編組物48及び52内の保護線(本実施例では、ピン2及び4に接続されている)は、すべての遠位コネクタ間を短絡させることができる。
非保護ピン1、3及び5のうち、1つはTx信号を伝送し、1つはRx信号を伝送する。例えば、ピン1に接続される編組物48、52の導電線はTx信号を伝送でき、ピン5に接続される編組物48、52の導電線はRx信号を伝送でき、ピン3に接続される編組物48、52のすべての導電線は認証の機能を果たすことができる。この場合、コネクタ16をコネクタ26に接続されると、デバイス10の導電線18とコネクタ26のピン番号1及び5との間にそれぞれ2つの別個の電気通信が確立され、デバイス10の認証線21とコネクタ26のピン番号3との間にはさらに別個の電気通信が確立される。編組物48及び52の認証線(本実施例では、コネクタ26のピン番号3に接続されている)は、編組物間で短絡させることができる。(保護線間、及び/又は認証線間の)短絡は、近位コネクタ46で、又はより好ましくは編組物結合器50で行うことができ、したがって、編組物52内の導電線の数を低減する。
図4Bの図示された非限定的実施例では、近位コネクタ46は、1から12まで並べられた12個のピンを備え、ここで、ピン番号9及び12は、組み合わされて保護の機能を果たす。接続方式は、各遠位コネクタ26に対して異なるTx信号及びRx信号が、近位コネクタ46の異なるピンを介して伝送されるという意味で、互いに異なる。本実施例では、コネクタURのTx信号及びRx信号は近位コネクタ46のピン番号3及び8を介して伝送され、コネクタLRのTx信号及びRx信号は近位コネクタ46のピン番号7及び4を介して伝送され、コネクタULのTx信号及びRx信号は近位コネクタ46のピン番号6及び1によって伝送され、コネクタLLのTx信号及びRx信号は近位コネクタ46のピン番号2及び5によって伝送される。
本実施形態は、デバイス10のコネクタ16とケーブル28の遠位コネクタ26との間を接続するための2つのシナリオのうちの1つを企図している。
第1のシナリオでは、コネクタ16は、コネクタ16とコネクタ26との間の嵌合が1つの配向でのみ確立され、反転した配向では確立されないように、配向特異的である。これは、コネクタ16及びコネクタ26の一方が接続のための適切な配向に対して反転されたとき、操作者が、コネクタ16及び26が横方向に整列されていても嵌合することができないように、コネクタ16及びコネクタ26を180°の反転に関して非対称にすることによって確実にすることができる。あるいは、コネクタ16及びコネクタ26の一方が接続のための適切な配向に対して反転したとき、操作者がコネクタ16及びコネクタ26を嵌合することはできるが、電気通信が確立されないように、コネクタ16は、その表面及び裏面の一方にのみ電気接点を有する片面型とすることができる。第1のシナリオの利点は、コネクタ16とコネクタ26との間の接続に関して人為的ミスを防止することである。第1のシナリオでは、デバイス10のそれぞれの導電線18の配置は、それぞれのデバイスが取り付けられる身体部位に固有のものである。
ユーザが、第1のシナリオにおいて、デバイス10それぞれを被験者の身体に適切に配置し、適切なケーブルコネクタ26に接続するのを手助けするために、それぞれのデバイス上、又はそれぞれのデバイスを収容したパッケージ上のマークなどの視覚的支援が表示され得る。マークは、デバイスが取り付けられる身体部位を示すことができる。これらの実施形態では、そのような又は同様のマークは、任意選択で、好ましくは、一旦それぞれの身体部位に取り付けられると、それぞれのデバイスに接続されるケーブルコネクタ26にも設けられる。このような視覚的支援の代表例を図5A~図5Eに概略的に示す。図5Aは、ケーブル28の遠位端部42を示し、ここでは、遠位ケーブルコネクタ26(本実施例では、4つのケーブルコネクタ)の各々に、被験者の異なる身体部位を示すマーク56がある。図5B~図5Eは、遠位ケーブルコネクタ26上のマークと同様のマーク56を有する、デバイス10の複数のパッケージ54(本実施例では、4つのパッケージ)を示し、施術者が、各デバイス10をその適切な位置に取り付け、さらに適切な遠位ケーブルコネクタに接続することを可能にする。
第2のシナリオでは、コネクタ16は、コネクタ16とコネクタ26との間の嵌合が2つの反転配向のいずれか1つで確立され得るような対称的な形状を有する。これらの実施形態では、コネクタ16は、その表面及び裏面の両方に電気接点を有する両面型とされるため、電気通信が、コネクタ16及びコネクタ26の互いに対する2つの反転配向のいずれかに対して確立される。例えば、デバイスが身体の背部側に取り付けられるときは一方の配向を使用することができるが、デバイスが身体の腹部側に取り付けられるときは反転した配向を使用できるように、反転配向は、Rx信号及びTx信号を伝送するケーブル28内の線の切り替えに対応することができる。図4Bに関して上述した接続方式は、そのような切り替え(例えば、遠位コネクタ26のピン番号1と5との切り替えに対応する)を例示する。
第2のシナリオの利点は、デバイス10が取り付けられる身体部位に固有のものにする必要がないことである。したがって、第2のシナリオでは、生体インピーダンス測定に用いるためのキットに含まれるすべてのデバイス10は、導電線の形状、サイズ、及び配置が同一であることが可能である。
第2の態様では、デバイス10は、デバイスが被験者の身体の複数の異なる位置のそれぞれ、より好ましくは被験者の身体の上半身に取り付けるためのものであることを示すラベルと一緒に包装することができる。図6Aは、左上腹部領域、右上腹部領域、左下腹部領域、右下腹部領域、左上背部領域、右上背部領域、左下背部領域、及び右下背部領域を含むが、これらに限定されない、8つのそのような異なる位置を示す例示的なラベルを示す。これらの実施形態では、遠位コネクタ26の各々は、任意選択で、好ましくは、その2つの配向の各々に対して、遠位コネクタが意図される適切な身体部位を示す2つのマークを付けられる。
8つの可能なマーク56のうちの2つの代表例が、図6B及び図6Cに示される。図6B及び図6Cに示すマーク56は、同じ遠位コネクタ26の表面及び裏面に設けることができる。図6Bは、それぞれの配向が、それぞれの遠位コネクタ26を、左上背部領域に取り付けられるデバイス10に接続するのに適していることを示すマークを示し、図6Cは、それぞれの配向が、それぞれの遠位コネクタ26を、左上腹部領域に取り付けられるデバイス10に接続するのに適していることを示すマークを示す。本明細書に記載された詳細を提供された当業者であれば、他の遠位コネクタにマークを設ける方法を知っているであろう。
図7は、本発明のいくつかの実施形態による生体インピーダンス測定システム710を示す概略ブロック図である。システム710は、典型的には、信号生成システム714と、信号処理システム728と、コネクタパネル730とを備える。マルチ接続ケーブル28の近位コネクタ46は、制御パネル730に接続されている。ケーブル28の遠位接続部26は、被験者の身体713に取り付けられる複数のデバイス10に接続されている。信号生成システム714は、1つ又は複数の出力電気Tx信号716を提供し、Tx信号716をコネクタパネル730に送信する。コネクタパネル730は、ケーブル28を介して信号をデバイス10に送信する。デバイス10は、1つ又は複数の入力電気信号Rx736を検知し、ケーブル28を介してコネクタパネル730にRx信号を送信する。パネル730は、Rx信号736を処理システム728に送信する。
処理システム728は、被験者の血行動態に関連するモニタ情報を提供するように機能する。システム728は、信号を受信し、信号を処理し、処理された信号に関する出力を生成する。出力は、グラフィカル出力であることが好ましく、これは、コンピュータのディスプレイカード、ネットワークカード又はメモリ媒体などのコンピュータ可読媒体に送信される。出力は、コンピュータ可読媒体から、ローカル又はリモートのコンピュータによって読み取られ、例えばディスプレイデバイスに表示させることができる。被験者の血行動態に関する特性は、当該技術分野で公知の任意の技術、例えば、限定されないが、国際公開第2004/098376号、国際公開第2006/087696号、国際公開第2008/129535号、国際公開第2009/022330、及び国際公開第2010/032252号(これらの内容は参照により本明細書に組み込まれる)に開示された技術を用いてRx信号に基づいて計算することができる。本発明のいくつかの実施形態に従って計算することができる特性の代表例としては、一回拍出量(SV)、心拍出量(CO)、心室駆出時間(VET)、心指数(CI)、胸部体液容量(TFC)、総末梢血管抵抗指数(TPRI)、血管コンプライアンス、及びそれらの任意の組み合わせが挙げられる。任意選択で、好ましくは、処理システム728は、デジタル方式で処理を実行する。これらの実施形態では、処理システム728は、アナログデジタル変換器と、デジタルデータプロセッサ又はデジタル信号プロセッサとを備えることができる。
生成システム714によって提供される信号は、好ましくは、任意の周波数であることができる交流(AC)信号である。本発明者らは、高周波信号が有用であることを見出したが、本発明の範囲を特定の周波数に限定することは意図されていない。具体的には、送信される信号の周波数は、高周波領域未満、高周波領域内、又は高周波領域以上であることができる。本実施形態に好適な代表的な周波数範囲としては、限定されないが、20KHz~800KHz、例えば、約75KHzが挙げられる。本実施形態の信号生成システムによって生成された電流は、器官を流れ、身体のインピーダンスに起因する電圧降下を引き起こす。入力された高周波信号は、典型的には、義務的ではないが、被験者の器官のインピーダンスに関係する。本発明の様々な例示的実施形態において、出力信号(複数可)のパラメータ(例えば、周波数、振幅、位相)は、入力信号が器官のインピーダンスを示すように選択される。
本明細書で使用する場合、用語「約」とは±10%を意味する。
用語「例示的」は、「一実施例、例、又は例示として機能すること」を意味するために本明細書で使用されている。「例示的」として記載されている任意の実施形態は、必ずしも他の実施形態より好ましいか又は有利であるもの、及び/又は他の実施形態の特徴の組み込みを除外するものと解釈されるべきではない。
用語「任意選択で」は、本明細書では、「いくつかの実施形態に与えられるが、他の実施形態には与えられない」ことを意味するために使用される。本発明のいかなる特定の実施形態も、そのような特徴が対立しない限り、複数の「任意選択的な」特徴を含むことができる。
用語「含む/備える(comprises、comprising、includes、including)」、「有する」及びそれらの同根語は、「含むが、それらに限定されない(including but not limited to)」ことを意味する。
用語「からなる」とは、「含み、限定される」ことを意味する。
用語「から本質的になる」とは、さらなる成分、ステップ及び/又は部品が、特許請求される組成物、方法又は構造の基本的で新規な特徴を実質的に変化させない場合にだけ、組成物、方法又は構造がさらなる成分、ステップ及び/又は部品を含み得ることを意味する。
本明細書で使用する場合、単数形「a」、「an」、及び「the」は、その文脈にて別段の明確な指示がない限り、複数の指示対象を包含する。例えば、用語「化合物」又は「少なくとも1つの化合物」は、その混合物を含む複数の化合物を含むことができる。
本願を通して、本発明の様々な実施形態が範囲形式で提示され得る。範囲形式での記載は単に便宜上及び簡潔化のためであり、本発明の範囲に対する柔軟性のない限定として解釈すべきでないことを理解しなければならない。したがって、範囲の記載は、具体的に開示された可能なすべての部分範囲、並びにその範囲に含まれる個々の数値を有すると考えなければならない。例えば、1~6などの範囲の記載は、具体的に開示された部分範囲、例えば、1~3、1~4、1~5、2~4、2~6、3~6など、並びにその範囲に含まれる個々の数値、例えば、1、2、3、4、5及び6を有すると考えなければならない。このことは、範囲の広さにかかわらず、適用される。
数値範囲が本明細書中で示される場合には常に、示された範囲内の任意の言及された数字(分数又は整数)を含むことが意味される。第1の示された数字と第2の示された数字との「間の範囲である/範囲」という表現、及び第1の示された数字「から」第2の示された数「まで及ぶ/までの範囲」という表現は、本明細書で区別なく使用され、第1の示された数字と、第2の示された数字と、その間のすべての分数及び整数とを含むことが意図される。
本開示の特定の特徴が明確さのために別個の実施形態に関連して記述されているものの、単一の実施形態に組み合わせて提供されてもよいことが認識されるであろう。逆に、簡潔さのために単一の実施形態に関連して記述されている本開示の様々な特徴は、別個に、又は任意の好適な下位組合せで、又は本発明の記述された任意の他の実施形態において好適なものとして提供されてもよい。様々な実施形態に関連して記述された特定の特徴は、その実施形態がそれらの要素なしでは無効でない限り、それら実施形態の本質的な特徴として考えられるべきではない。
本明細書中で上述され、下記の請求項の節において特許請求される本発明の様々な実施形態及び態様は、実験的裏付けが下記の実施例において見出される。
次に下記の実施例が参照されるが、下記の実施例は、上記の説明と一緒に、本発明のいくつかの実施形態を非限定様式で例示する。
本実施形態のデバイス10及びケーブル28がクロストーク及びノイズを低減する能力を調査するための実験を実行した。実験は、リード線のうちの1つが外れている間のRx信号の測定を含んでいた。結果は図8A及び図8Bに示され、図8Aは、従来の電極を用いて受信した信号を示し、図8Bは、本実施形態のデバイス10を用いて受信した信号を示す。図8Aに示すように、リード線のうちの1つが外れた後であっても、電極は依然として信号を拾っており、電極から信号プロセッサにつながるワイヤ間のクロストークを示している。対照的に、図8Bは、外れた後に信号が受信されないことを示し、デバイス10及びケーブル28内のクロストークがないことを示している。
本発明をその具体的な実施形態とともに説明したが、多くの代替案、修正及び変形が当業者には明らかであろうことは明らかである。したがって、添付の特許請求の範囲の趣旨及び広範な範囲に含まれるすべてのこのような代替案、変形、及び改変を包含することが意図されている。
本明細書で言及されるすべての刊行物、特許及び特許出願は、それぞれ個別の刊行物、特許又は特許出願が参照によって明確に個別に組み込まれるかのごとき程度に、それらの全文が参照によって本明細書に組み込まれる。さらに、本願における任意の参考文献の引用又は特定は、そのような参考文献が本発明の先行技術として利用可能であることを認めるものとして解釈されるべきではない。節の見出しが使用されている限り、それらは必ずしも限定的であると解釈されるべきではない。さらに、本願の優先権文書(複数可)はいずれも、その全文が参照により本明細書に組み込まれるものとする。
Claims (20)
- 信号を送信し検知するためのデバイスであって、前記デバイスは、
被験者の皮膚に接着可能な非導電性基材と、
前記基材に印刷された第1及び第2の電気接点と、
使い捨てコネクタと、を備え、
前記使い捨てコネクタは、生体インピーダンスを測定するためのシステムに信号を送信するために、前記使い捨てコネクタを介して前記接点から前記信号を受信するケーブルの互換性ケーブルコネクタに接続可能であり、前記使い捨てコネクタと前記互換性ケーブルコネクタとの間の嵌合が、2つの反転した配向のいずれかで確立されるように、対称的な形状を有している、デバイス。 - 前記デバイスが被験者の身体の上半身の8つの異なる位置それぞれに取り付けるためのものであることを示すラベルと一緒に包装される、請求項1に記載のデバイス。
- 前記8つの異なる位置が、左上腹部領域、右上腹部領域、左下腹部領域、右下腹部領域、左上背部領域、右上背部領域、左下背部領域、及び右下背部領域を含む、請求項2に記載のデバイス。
- 前記接点から前記使い捨てコネクタまでの前記デバイスの長さが、25cm未満である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記接点から前記使い捨てコネクタへと導く印刷された導電線を備える、請求項4に記載のデバイス。
- 前記使い捨てコネクタが、前記第1の電気接点に接続された第1の導電線と、前記第2の電気接点に接続された第2の導電線と、前記第1の導電線と前記第2の導電線との間の少なくとも1つのフローティング導電線とを備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記導電線が、印刷された導電線である、請求項6に記載のデバイス。
- 前記導電線及び前記印刷された電気接点が同一平面に係合する、請求項6に記載のデバイス。
- 前記使い捨てコネクタが、前記使い捨てコネクタと前記非導電性基材とが互いに平行であるように、前記非導電性基材の一体型延長部に取り付けられている、請求項1に記載のデバイス。
- 前記使い捨てコネクタに取り付けられ、印刷され、又は一体化された認証タグを備え、前記認証タグは、前記デバイスを認証するように構成され、前記使い捨てコネクタ及び前記認証タグの合計厚さは、4mm未満である、請求項1に記載のデバイス。
- 前記認証タグが、内部クロック又はカウンタを有する電子チップを備え、前記内部クロック又はカウンタの状態に応答して、警告信号を生成し、前記警告信号を前記ケーブルを介して前記システムに送信するように構成されている、請求項10に記載のデバイス。
- 前記認証タグが、内部クロック又はカウンタを有する電子チップを備え、前記内部クロック又はカウンタの状態に応答して、警告信号を生成し、前記警告信号を前記ケーブルを介して前記システムに送信するように構成されている、請求項11に記載のデバイス。
- 前記ケーブルが、送信信号を導く線及び受信信号を導く線のための複数の別個の電気シールドを備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記使い捨てコネクタ及び前記ケーブルのうちの少なくとも一方が、接続配向を示すマークを備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記ケーブルが、マルチ接続ケーブルである、請求項1に記載のデバイス。
- 信号を送信し検知する方法であって、
信号を送信し検知するための複数のデバイスを被験者の身体に取り付けるステップであって、各デバイスは、
被験者の皮膚に接着可能な非導電性基材と、
前記基材に印刷された第1及び第2の電気接点と、
使い捨てコネクタと、を備え、前記使い捨てコネクタは、生体インピーダンスを測定するためのシステムに信号を送信するために、前記使い捨てコネクタを介して前記接点から前記信号を受信するケーブルの互換性ケーブルコネクタに接続可能であり、前記使い捨てコネクタと前記互換性ケーブルコネクタとの間の嵌合が、2つの反転した配向のいずれかで確立されるように、対称的な形状を有している、ステップと、
前記複数のデバイスと生体インピーダンス測定システムのコネクタパネルとの間にマルチ接続ケーブルを接続するステップと、
を含む方法。 - 各デバイスが、被験者の身体の上半身の8つの異なる位置それぞれに取り付けるために構成されている、請求項16に記載の方法。
- 前記8つの異なる位置が、左上腹部領域、右上腹部領域、左下腹部領域、右下腹部領域、左上背部領域、右上背部領域、左下背部領域、及び右下背部領域を含む、請求項17に記載の方法。
- 前記接点から前記使い捨てコネクタまでの各デバイスの長さが、25cm未満である、請求項16に記載の方法。
- 前記接点から前記使い捨てコネクタへと導く印刷された導電線を備える、請求項19に記載の方法。
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