JP4350506B2 - 非対称誘導バンド - Google Patents

Description

本発明は呼吸モニタの分野に関し、詳細には、本発明は、対象の周線の膨張および収縮を間接的に測定し、該対象の呼吸量および呼吸速度を決定するための改良型誘導バンドを対象としたものである。

多くのさまざまな種類の誘導バンドが発明され、過去数十年にわたって使用されている。また、呼吸を定量化可能信号に変換するための誘導ベストおよびその他の変換器が開発されている。バンドには、胸郭および／または腹部の周りの対象を完全に取り囲む設計のものと、対象を部分的に取り囲む設計のものとがある。

たとえば、米国特許第４，８１７，６２５号に、実質的に全体にわたって閉鎖領域を有する誘導バンド内に緊密に並置された閉鎖型対称頂部巻線および底部巻線の使用が教示されている。また、米国特許第５，９１３，８３０号には、誘導バンド上の交番活性セグメントおよび非活性セグメントの使用が開示されており、活性セグメントが実質的に閉鎖領域を形成している。

当分野には、誘導変換器バンドに対する数ある必要性の中でも、とりわけ容易に調整することができ、かつ、コンパクトな、より敏感な誘導変換器バンドが必要である。

本発明は、導体基板の第１のエッジから貼り付けられ、前記基板の両端間でループしている導体を備えていることが好ましい非対称誘導バンドを対象としている。導体の第１および第２のセクションは、基板の長さに沿った複数の位置の、いくつかおよび／またはすべての中間端点すなわちピボット部分に「ヘアピン様」フィーチャ（feature：構造）を有する形で形成されていることが好ましい。また、第１および第２のセクションは、互いに非対称の関係で配列され、一般的には、ヘアピン様フィーチャの各々は、他のヘアピン様フィーチャと真向かいにならないことが好ましい。

以下に、導体すなわちバンドの「ヘアピン」フィーチャあるいは他の任意のフィーチャによってもたらされる利点および／または工学考察を示す。既存の設計に勝る主な利点は、とりわけ非膨張位置からのバンドの偏りが小さい場合に、ヘアピンフィーチャがより敏感であることである。バンドが伸張していない場合、隣接する「ヘアピン」形状の導体は殆ど接触しており、したがってバンドが伸張すると、それがごく僅かであっても「ヘアピン」のギャップが広がり、それにより、既存の形状と比較すると、比較的大きい自己インダクタンス変化が得られる。インダクタンスの変化は、誘導呼吸バンドが接続されている、当分野で知られており、かつ、使用されている電子回路によって測定される。

戻り巻線（導体の下半分）のパターンは、頂部のパターンと同じであるが、パターンがずれているため、戻り巻線のヘアピンフィーチャと頂部巻線のヘアピンフィーチャが真向かいになることはない。この構成は、導体のヘアピンの数が増加し、延いては対象の極めて僅かな周線変化に対する導体の感度が向上するという望ましい特性を有している。

ヘアピンは、導体の頂点すなわちヘアピン形状に対する寄与だけでなく、伸張時における自己インダクタンスの変化にも寄与している鋸歯型導体によって接続されている。実際には、鋸歯型形状は、対向する導体巻線からのヘアピンに空間を提供している。事実、本発明による導体の好ましい構成は、重複並置、すなわち細長い導体の両方の部分を支えている細長い膨張性バンドの中央縦軸に沿った、頂点すなわちヘアピンフィーチャ間の関係を示している。

本発明による非対称誘導バンドは、人体対象の胸部または腹部の一部のみを取り囲むことが好ましい膨張性裏当て材に括り付けられている。対象を取り囲むべく、非膨張性材料の１本の帯（または複数本の帯）が膨張性材料に取り付けられている。バンドは、環状形状であることが好ましいインピーダンス整合変圧器（この変圧器も膨張性材料に取り付けられている）に接続され、また、他の２本の導体によって、非対称誘導バンドのインダクタンス変化を、対象が呼吸する際の、または吸入および吐出する際の膨張性バンドの長さの変化に比例した、したがって対象の周線の変化、したがって対象の呼吸量（および呼吸速度）に比例した電圧信号に変換する電子回路に接続されている。このような電子回路は、当分野で知られており、かつ、使用されている。

本発明は、図１に示す、対象の呼吸測定に使用するための非対称誘導バンド１０を対象としている。本発明による非対称誘導バンド１０は、膨張性材料３０の基板上に配置された第１の部分１２および第２の部分１４を有する細長い導体２０を備えていることが好ましい。前記膨張性材料は、一定の長さの非膨張性材料４０、すなわち、より典型的には、使用中、対象の胴、胸郭および／または腹部の一部を取り囲むべく膨張性材料３０を非膨張性材料４０に結合するためのファスナ、バックル、フックおよびループパッチ材、１対のインターロックスナップ、摩擦フィッティング材の一部、ノット、ボタン、クリート、一定の長さの連続した縫い目、接着剤、ジッパ等を有するベルトに機械的に結合されていることが好ましい。

本発明は、単純に、本明細書において教示する細長い導体からなっており、該導体は、任意の裏当て材すなわち基板、変圧器、あるいは該細長い導体から除去され、あるいは離れた位置に配置され、かつ、電気連絡している他の追加コンポーネントを備えている。本発明によるこの実施形態すなわち形態の場合、第１の部分または第２の部分のいずれか一方（あるいは両方）を使用して、対象を完全に取り囲むことができ、あるいは対象の一部のみを取り囲むことができ、また、それらを無線トランシーバを介して、あるいは他の遠隔測定対、たとえば赤外線、ＵＶあるいは他の１つまたは複数の周波数の電磁放射を介して、遠隔電子回路２４に結合することができる。

使用に際しては、誘導バンド変換器を保護し、かつ／または誘導バンド変換器を対象にとってより快適なものにするべく、任意選択のライナーまたはライナー材料の層を追加することができる。導体２０は、接着剤、ワイヤ、連続した縫い目を使用して膨張性基板３０に貼り付け、あるいはポケット中に保持し、さもなければ膨張性基板３０のフィーチャによって束縛することができる。

導体２０は、任意の導電金属、複合材、合金、樹脂ベース材、重合体を使用して製造することができ、あるいは正確に測定することができる信号を生成するだけの十分な電気を導く材料である限り、膨張性基板３０中に埋め込まれたトレース材で構築することができる。導体２０は、従来のワイヤ絶縁を使用して絶縁されていることが好ましい。好ましい一実施形態では、導体が非膨張状態にある場合、各ヘアピン２５の脚２５Ａおよび２５Ｂは、絶縁材によってのみ分離されている。

導体すなわちバンド２０の一連の「ヘアピン」（すなわち頂点）フィーチャ２５あるいは他の任意のフィーチャによってもたらされる利点あるいは工学考察には、以下が含まれている。このようなフィーチャ２５の既存の設計に勝る主な利点は、とりわけ非膨張状態からのバンドの偏りが小さい場合、つまり膨張性材料３０の伸張がごく僅かであり、したがって導体２０が生成する信号が極めて小さい場合に、フィーチャがより敏感であることである。膨張性バンド３０が伸張していない場合、導体２０の隣接する部分１２および１４、詳細にはヘアピンフィーチャ２５はほぼ接触しており、したがってバンド３０が伸張すると、それがごく僅かであっても、各ヘアピンフィーチャ２５の脚２５Ａと脚２５Ｂの間のギャップが広がり、それにより、既存の従来技術による誘導バンドと比較すると、比較的大きい自己インダクタンス変化が得られる。

図２Ａおよび２Ｂを参照すると、ヘアピンフィーチャ２５の脚部分２５Ａまたは２５Ｂの各々が、他の脚部分に対して平行あるいは僅かに広がった状態で配向されている。各ヘアピンフィーチャ２５の頂点フィーチャ２７は、多少とも共通の半径を有する文字「Ｃ」のような形状をした半円形であることが好ましい。導体２０が膨張すると、ヘアピンフィーチャ２５の脚部分２５Ａおよび２５Ｂの僅かに広がった配向が大きくなる。当分野で知られ、かつ、使用されているように、導体２０を移動させる膨張性材料３０の伸張によってもたらされるインダクタンスの変化は、通常、誘導呼吸バンド１０が接続されている遠隔電子回路２４によって測定され、また、遠隔電子回路２４によって測定されることが好ましい。遠隔電子回路２４には、通常、バンド励起信号すなわち搬送信号を生成するための発振器、および元の形状からのバンドの膨張によるインダクタンス変化を、記録または測定が可能な電圧に変換するための周波数−電圧変換器すなわちＡＭ復調器が含まれている。

導体２０の戻り巻線１４（つまり、図１に示す導体２０の底部部分）のパターンは、頂部部分１２すなわちアウトバウンド巻線のパターンと同じであり、かつ、ヘアピンフィーチャ２５が互いにぶつかる、すなわち接触することがないよう、頂部部分１２に対してパターンがずれていることが好ましい。この実施形態は、ヘアピンフィーチャ２５の数が増加し、したがって対象の極めて僅かな周線変化に対する誘導バンドの感度が向上するという望ましい特性を有している。本発明によるヘアピンフィーチャ２５は、導体２０の鋸歯型中間セクション３５によって接続されており、これらの中間セクション３５も、伸張時における自己インダクタンスの変化に寄与している。実際には、鋸歯型形状は、導体巻線２０の対向する部分１２および１４からのヘアピンフィーチャ２５に空間を提供している。

導体２０は、膨張性基板３０中に統合することができ、また、導体２０が導体２０の他の部分から電気的に絶縁されている限りにおいては、必要に応じて、基板３０（および／または対象）から特定の構成に貼り付けることができ、あるいは特定の構成に織り込むことができる。

導体２０は、人体対象の胸部または腹部の一部のみを取り囲む膨張性裏当て材３０に括り付けられていることが好ましい。対象を取り囲むべく、非膨張性材料４０の１本の帯（または複数本の帯）が膨張性材料３０に取り付けられている。導体２０は、環状インピーダンス整合変圧器５０（この変成器も膨張性材料３０に取り付けられている）に接続され、また、２本の導体５２によって、導体バンド２０のインダクタンス変化を対象の周線の変化に比例した電圧に変換することができる、当分野で知られ、かつ、使用されている遠隔電子回路２４に接続されている。

本発明による非対称誘導バンドのもう１つの利点は、米国特許第５，５４３，０１２号に記載されているようなバンドを製造するための専用の装置を必要とする従来の対称誘導バンドとは対照的に、従来のミシンを使用して容易に製造することができることである。図３に示す実施形態では、膨張性材料３０Ｂの底部片の上に膨張性材料３０Ａの頂部片が置かれており、各ヘアピン２５のためのポケット６０を形成するべく、従来のミシンを使用して２列の縦方向の連続した縫い目５５が材料中に縫製されている。導体２０は、ジグ上で形に曲げられ、ヘアピン２５の各々は、ヘアピン２５を所定の位置に保持するべくポケット６０中に置かれ、また、バンド１０の周囲５７は縫い付けられている。連続した縫い目にバンド自体を交差させる必要がないため、従来のミシンを使用して、本発明による誘導バンドを製造することができる。

その他の利点および変更態様については、当分野の技術者には容易に思いつかれよう。したがって、より広義の態様における本発明は、図に示し、かつ、説明した特定の詳細、個々の装置および例証した実施例には限定されない。したがって、本発明は、本出願人の一般的な発明概念の精神あるいは範囲を逸脱することなく、このような詳細から逸脱することができる。

本発明による好ましい実施形態の平面図である。 図２Ａは、導体が非膨張状態である、図１に示す導体実施形態の部分拡大図である。

図２Ｂは、導体が膨張状態である、図１に示す導体実施形態の部分拡大図である。
誘導バンドの製造に使用される連続した縫い目パターンの実施例を示す、本発明による他の実施形態の上面図である。

Claims (7)

1. 対象の部分の周線の変化を測定することによって、当該対象の呼吸をモニタするための誘導バンド（１０）であって、
   第１の部分（１２）と第２の部分（１４）を有する細長い導体（２０）と、前記細長い導体をサポートする膨張性の基板（３０）とを有し、前記第１の部分と第２の部分はそれぞれ、それらの長辺方向の複数の部分に一連のヘアピン形の構造（２５）を有し、前記ヘアピン形の構造は中間部分（３５）によって接続されかつそれぞれ第１の直線状の脚部分（２５Ａ）、第２の直線状の脚部分（２５Ｂ）及びそれら第１及び第２の直線状の脚部分を接続する頂点部分（２７）を有し、前記第１及び第２の直線状の脚部分は相互に密に間隔を隔てており、
   前記第１の部分と第２の部分は、前記第１の部分と前記第２の部分との間にある共通の縦軸に関して相互に非対称な関係に配置され、
   前記第１の部分のヘアピン形の構造と、前記第２の部分のヘアピン形の構造が、間隔を開けた関係でかつ前記縦軸に沿って交互に配置されている事を特徴とする、誘導バンド。
2. 前記細長い導体（２０）が前記基板（３０）に織り込まれ、あるいは縫い込まれる事を特徴とする、請求項１に記載の誘導バンド。
3. 非膨張性バンド（４０）をさらに備え、前記基板（３０）が、１対のフックおよびループパッチ材、バックル、摩擦フィッティング材の一部、ノット、ボタン、クリート、一定の長さの連続した縫い目、接着剤、ジッパ等の少なくとも１つを使用して前記非膨張性バンドに結合される事を特徴とする、請求項１に記載の誘導バンド。
4. 前記細長い導体（２０）が、金属、複合材料、合金、樹脂ベース材料及び重合体材料の一つ以上を含む導電性材料から製造される事を特徴とする、請求項１乃至３に記載の誘導バンド。
5. 更に、前記細長い導体（２０）の各端部に電気的に接続された変圧器（５０）を備える事を特徴とする、請求項１乃至４に記載の誘導バンド。
6. 前記ヘアピン形の構造（２５）がそれぞれ、共通半径を有する半円形の頂点部分（２７）を含む事を特徴とする、請求項１乃至４に記載の誘導バンド。
7. 前記中間部分（３５）がそれぞれ、実質的に鋸歯状の形状である事を特徴とする、請求項１乃至６に記載の誘導バンド。

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