JP5150732B2 - 支持構造体とセンサストリップとによるセンサ適用装置と、支持構造体と、センサストリップと、該センサ適用装置の動作方法 - Google Patents

Description

本発明は、可動体に使用されるセンサ適用装置に関する。このセンサ適用装置は、結合面を有する弾性の支持構造体を有し、該支持構造体は、該結合面を介してボディの表面に固定可能に設けられている。さらに、センサ適用装置は可撓性のセンサストリップを有し、該センサストリップは前記支持構造体によって、前記ボディの表面の輪郭に追従するように保持されるように設けられている。さらに本発明は、可撓性のセンサストリップないしは支持構造体にも関し、該センサストリップないしは支持構造体の構成部分は、前記センサ適用装置で使用するのに適している。

たとえばＵＳ７０３３２８１Ｂ２に、冒頭に述べたセンサ適用装置ないしはセンサストリップおよび支持構造体が記載されている。それによれば、センサ適用装置はたとえば肘の曲げ角を求めるのに使用される。その際には、可動体を形成するのは人間の腕である。肘の運動を可能にするためには、センサストリップを支持するための支持構造体を弾性に形成しなければならない。ＵＳ７０３３２８１Ｂ２によれば、このことを保証するために、肘関節に摺動で嵌められ上腕ないしは前腕の一部を覆うリングが使用される。前記リングの弾性によって肘関節の運動が可能になり、かつそれと同時に、該リングが被験者の腕に密接すること、すなわち腕の表面の輪郭に追従することが保証される。このことにより、リングの内側に設けられたセンサストリップが可撓性に起因して前記リングによってボディの表面の輪郭に追従して保持されることが保証される。

前記支持構造体はもちろん、リングとして形成しなくてもよい。支持構造体が可撓性のセンサストリップを保持できるように、条片状の接着絆創膏として該支持構造体を形成することも考えられる。また、測定対象のボディの特性に依存して、吸盤、磁力または静電力等の別の作用原理も考えられる。

種々のボディの大きさに適合するため、ないしは衛生上の理由から、センサ適用装置を人体に使用する際には、該センサ適用装置を２つの別個のユニットから、すなわちセンサストリップと支持構造体とから構成することも考えられる。このような構成に関して本発明の課題は、使用時に確実かつ誤差のない動作を保証するセンサ適用装置、ないしはセンサ適用装置で使用するのに適した支持構造体およびセンサストリップを提供することである。

冒頭に述べたセンサ適用装置では、前記課題は本発明では次のような構成によって解決される。すなわち、前記センサストリップおよび支持構造体が解除可能な接続部を介して相互に接続されており、該支持構造体はデータメモリを有し、該データメモリ内にコードが格納されており、該データメモリは、該コードを送信するための送信インタフェースを備え、該センサストリップは、センサ機能を阻止および許可するためのスイッチングユニットを有する構成によって解決される。さらに前記センサストリップは、前記コードを評価することによって得られる許可信号または阻止信号を受信するための受信インタフェースも有する。支持構造体とセンサストリップとの通信を保証するためには評価ユニットが必要であるが、この評価ユニットは、センサストリップまたは支持構造体の一部である必要はない。評価ユニットは支持構造体の送信インタフェースと通信してコードを読み込む。前記コードを評価することにより、センサ適用装置の使用状況が適正であることを前提条件として、許可信号をセンサストリップの受信インタフェースへ送信することができる。しかし、コードの評価結果が、センサ適用装置を良好に使用できないという結果になった場合、センサストリップを阻止して測定誤差を回避する。このようなエラー状態は、たとえば赤色ＬＥＤ等の出力装置を介してユーザに表示することができる。

送信インタフェースおよび受信インタフェースという用語は本発明では、最も広い意味で解すべきである。送信および受信は無線で行うことができ、たとえば無線接続または赤外線接続として実現することができ、また、有線伝送メカニズム（電気的、光学的）も実施することができる。すなわち、後者の場合にも信号は送受信される。

冒頭に挙げたセンサ適用装置において、前記課題を解決する択一的な実施形態では、センサストリップおよび支持構造体は解除可能な接続部によって相互に接続されており、該支持構造体はデータメモリを有し、該データメモリ内にコードが格納されている。さらに、データメモリはコードを送信するための送信インタフェースも備える。センサストリップは制御装置に接続されており、該制御装置は、前記コードを受信するための受信インタフェースと、該コードを評価して許可信号または阻止信号を生成するための評価ユニットとを有し、該許可信号によってセンサの機能は許可され、該阻止信号によってセンサの機能は阻止される。したがってこの場合には、外部の制御装置は必要ない。というのも、支持構造体に記憶されたコードを受信および評価するために必要な機能エレメントが完全にセンサストリップに組み込まれているからである。このことにより、伝送距離が短くなり、ケーシングに組み込まれることによって、たとえば不十分な配線接続によって生じるエラー源が回避されるという利点が得られる。

本発明において阻止信号および許可信号は、最も簡単な実施例では、信号線路に電流を流すかまたは該電流を遮断することによってバイナリで生成される信号を指す。この簡単な実施例では、スイッチングユニットはリレーであり、たとえば、上記の信号線路に電流が流れている場合には（許可信号）該リレーはスイッチオンされ、センサストリップによる測定を行うことができるようになり、信号線路に電流が流れない場合（阻止信号）、該リレーはスイッチオフされ、該センサストリップによる測定は行われない。

前記課題は、冒頭に述べた形式の可撓性の支持構造体であって、前記センサストリップを固定するための解除可能な接続構造体とデータメモリとが設けられた支持構造体によっても解決される。前記データメモリにはコードが格納されており、送信インタフェースを介して該コードを読み出すことができる。

前記課題はさらに、冒頭に述べた形式の可撓性のセンサストリップであって、測定対象であるボディの表面の輪郭に追従して前記支持ストリップに固定するための解除可能な接続構造体と、スイッチングユニットとを有するセンサストリップによっても解決される。前記スイッチングユニットによってセンサ機能を阻止および許可することができ、該スイッチングユニットには、該スイッチングユニットの阻止および許可に使用される許可信号または阻止信号を受信するための受信インタフェースが設けられている。前記許可信号または阻止信号は、支持構造体に記憶されたコードを評価することによって得られる。

前記コードは、使用されるセンサ適用装置において確実な動作を行うために必要な前提条件として評価することができる、使用に関するデータを含む。それゆえ、このコードを評価することによって許可信号または阻止信号を生成し、許容できない動作状態の場合には測定を阻止することができる。このことによって有利には、測定誤差が生成されるのが防止される確実性が上昇し、たとえば、診断目的でセンサ適用装置を人体または動物体に使用する場合には、測定結果に必要な信頼性が保証され、誤診が阻止される。

本発明の特別な実施形態では、このコードはたとえば、使用されるセンサストリップの特性の情報を含むことができる。このことは、異なるセンサストリップと支持構造体とから成るユニット組立システムが使用される場合であって、特定のセンサストリップと特定の支持ストリップとだけを組み合わせることができるユニット組立システムが使用される場合に特に有利である。この場合には、使用されるセンサストリップの情報であって、該センサストリップ内の別のデータメモリに格納された情報も処理しなければならない。使用されるセンサストリップの特性に関する情報としてはたとえば、機械的な特性値（センサストリップの曲げ耐性）または幾何的な特性値（センサストリップの長さおよび／または幅）が使用される。たとえば、センサ適用装置が被験者の背中の脊柱湾曲を測定するために使用される場合、ボディの大きさに依存して、異なる長さのセンサストリップおよび支持構造体を設けなければならない場合がある。特定の支持構造体で使用されるセンサストリップの長さの情報を記憶することにより、たとえば、過度に短いセンサストリップが、別の長さのセンサストリップとともに使用しなければならない支持構造体に挿入されることがないことが保証される。

支持構造体の別の実施形態では、コードは連続番号を含むことができる。このことによって有利には、使用される支持構造体に記憶された連続番号に基づいて該支持構造体を一義的に割り当てることができる。たとえば、支持構造体を１回だけ使用できるように構成することができる。このことはたとえば、医療分野で衛生上の理由から必須要件とされることがある。この場合、コードを評価するために使用される評価ユニットは付加的なデータメモリを必要とし、該付加的なデータメモリに、使用される支持構造体の連続番号を格納することができる。実際に使用される支持構造体の連続番号と、メモリユニット内にある連続番号とを比較することにより、許可されていない複数回使用を識別してセンサストリップの機能を阻止することができる。

本発明の別の実施形態では、コードは使用期限を含む。とりわけ医療分野では、支持構造体の使用は、使用可能な期間に関連づけされることがある。たとえば包帯材料のように、有利には接着層によって絆創膏の形式で皮膚に被着することができる支持構造体は、経時によって有効性ないしは皮膚適合性を失うことがある。このコードを評価することによって評価ユニットは、使用される支持構造体の使用期限を超えたか否かを検出することができる。こうするためには評価ユニットは、実際の日付にアクセスできなければならない。このことはたとえば、内部カレンダ機能によって実現することができる。使用される支持構造体の使用期限を超えた場合、センサストリップの機能は阻止される。

最後に、コードを使用することは、たとえば偽造品等の許可されていない製品を支持構造体として使用することができなくなるという利点も有することを述べておく。このような未許可の製品は通常はコードなしで製造されるので、評価ユニットはコード問い合わせをしても応答が得られない。この場合にも、センサストリップの機能を阻止することができる。このようにして、許可された支持構造体のみがセンサストリップとともに使用されることを保証することができる。このことは、生成された測定値の信頼性および精度に有効である。というのも、最適な測定結果を得るためには、支持構造体の機械的な特性は、使用されるセンサストリップに最適に適合していなければならないからである。たとえば、ボディの形状が変化したときにセンサストリップが該ボディの表面に追従して支持構造体に支承されるのを保証しなければならない。というのも、センサストリップが外れるとたとえば測定誤差が発生するからである。

特に有利なのは、支持構造体のデータメモリおよび送信インタフェースがＲＦＩＤトランスポンダによって実現されることである。このような構成に相応して、受信装置がＲＦＩＤトランスポンダに対応する読出し装置から成ることにより、センサストリップの特別な構成が実現される。しかし、読出し装置を外部の評価装置によって構成することもできる。ＲＦＩＤ技術によって、しばしば交換しなければならない支持構造体の電子的なコーディングを行う手間が限界内に抑えられるという利点が得られる。このことは、製造の経済性に有利に影響する。支持構造体に使用されるＲＦＩＤトランスポンダは、エネルギー供給が読出し装置を使用してＲＦＩＤトランスポンダのアンテナを介して行われる場合、外部の給電を必要としない。さらに、ＲＦＩＤトランスポンダは有利には、非常にフラットに形成して支持構造体に簡単に組み込めるようにすることができる。このような支持構造体は、主に扁平な形状を維持する。このことは、ボディの表面に追従する接続を行うための重要な前提条件である。とりわけ支持構造体を人体に適用する際には、このことによって有利には、着用快適性も改善される。最後に、コードを無線で伝送することによっても、着用快適性が改善される。

さらに本発明は、可動体においてセンサ適用装置を動作させるための動作方法にも関する。この動作方法は以下のステップを実施する。結合面を有する弾性の支持構造体をボディの表面に固定する。可撓性のセンサストリップを前記ボディの表面の輪郭に追従するように前記支持構造体に固定する。前記ボディの輪郭を表す測定値を生成する。

冒頭にすでに述べたＵＳ７０３３２８１Ｂ１に、このような動作方法が記載されている。この動作方法では、冒頭に述べたセンサ適用装置を動作させるための動作方法であって、測定誤差が比較的小さい測定値を比較的確実に生成できる動作方法を提供することが課題となっている。

前記課題は、上記動作方法では本発明では、コードが格納されたデータメモリを有する支持構造体とセンサストリップとを解除可能な接続部によって相互に接続し、送信インタフェースを介して前記コードを読み出して評価し、該コードの評価で該支持構造体が該センサストリップに適しているという結果が得られた場合にのみ、測定値を生成するために該センサストリップを動作可能にし、該支持構造体が該センサストリップに適していない場合には該センサストリップを阻止する動作方法によって解決される。

本発明のこのような動作方法により、既述の利点が得られる。測定品質を改善するため、すなわち測定値を生成する際に測定誤差を低減するため、ないしは信頼性を高くするためには、コードの評価によってセンサ適用装置の動作にエラーがあることを予測しなければならない場合にセンサストリップの機能を許可するのではなく阻止する。すなわち、このような場合には測定値は生成されない。その代わりに、このエラーは適切な出力装置を介して出力することができる。この出力装置はたとえばＬＥＤから構成することができ、また、ディスプレイを使用して該ディスプレイがエラーの種類に関する付加的な情報を出力する構成も可能である。

以下で本発明のさらに詳細な構成を、図面に基づいて説明する。この図面では、同一または相応の図面要素に同一の参照記号を付しており、各図間に相違点がある場合だけ、このような図面要素を重ねて説明する。

１実施例の本発明のセンサストリップと１実施例の本発明の支持構造体とを備えた、本発明の１つの実施例のセンサ適用装置の斜視図である。 図１に示した実施例の択一的な構成を示す側面図である。 本発明の１つの実施例のセンサストリップを示し、コードを評価するための回路をブロック回路図で示している。 本発明の動作方法によるコードの本発明の評価の別の実施例をブロック回路図で示す。

図１にセンサ適用装置１１を示しており、該センサ適用装置１１はセンサストリップ１２と支持構造体１３とから成る。さらに評価ユニット１４が設けられており、該評価ユニット１４に前記センサ適用装置１１が配線接続されている（センサストリップ１２がコンタクトしている）。センサストリップ１２は接続構造体１５（凹部）によって、支持ストリップの対応する接続構造体１６（スナップボタン）に形状接続して、センサ適用装置を１つのユニットにまとめることができる。センサ適用装置は結合面１７を介して、測定対象であるボディ（図示されていない）に固定することができ、たとえば被験者の背中に固定することができる。その際にはたとえば、接着層１８（図２参照）を使用することができる。センサ適用装置１１がボディに固定されたら可撓性のセンサストリップ１２が該ボディの表面の輪郭に追従し、支持構造体１３から外れないようにするためには、該支持構造体１３に付加的に弾性のポケット１９が形成され、前記接続構造体１５，１６が相互に接続される前に、該ポケット１９内にセンサストリップの自由端部２０が挿入される。支持構造体１３自体はフレキシブルなストリップから成り、該ストリップは可撓性の他に長さ方向に伸長性も有する。その際には適切な織り構造によって、該ストリップが伸長した場合に締め付けが生じないようにする。このようにして、センサ適用装置１１が撓曲することによりセンサストリップ１２と支持構造体１３とが相対的に運動しなければならない場合、該センサストリップが妨害されずに前記ポケット内に滑り込めるようになる。

接続構造体１６は剛性の基板２１に設けられており、支持構造体１３が弾性変形しても支持ストリップ１３とセンサストリップ１２とが確実に接続されるのが保証される。それと同時に基板２１は、ＲＦＩＤトランスポンダとして構成されたデータメモリ２２を収容するのにも使用される。このデータメモリ２２は、基板２１と支持構造体１３との間に収容して保護することができる。このデータメモリ２２は評価ユニット１４によってアクティベートされるので、該データメモリ２２に記憶された情報を無線で読み出すことができる。このデータに依存して、前記評価ユニットは許可信号または阻止信号を生成し、センサストリップ１４へ伝送する。許可信号が存在する場合だけ、前記センサストリップの機能がアクティベートされる。たとえば、過度に短いセンサストリップが使用されると（センサストリップ１２の端部２０ａによって示されている）、データメモリ２２から読み出されたデータと、センサストリップ内の図中にない別のデータメモリに記憶されたデータとを比較すると、誤ったセンサストリップが使用されていることを評価ユニット１４が識別して、この過度に短いセンサストリップ１２の機能を機能不能にする阻止信号を生成する。前記別のメモリに記憶されたデータは、評価ユニット１４の配線接続部を介して読み出すことができる。

図２に、センサストリップ１２が（図１にも示されている）端部ケーシング２３内に評価ユニットを有する実施例を示す。この評価ユニットは、図中では詳細に示されていない。このことにより、図１に示した外部の評価ユニット１４を省略することができる。データメモリ２２としては、基板２１上に設けられたコンタクトプレートが使用される。このコンタクトプレートには、特定のコンタクトパターンが３×３のコンタクトアレイで形成されている。このコンタクトパターンは、端部ケーシング２３に設けられた対応するコンタクトプレート２４によってばねコンタクト２５を介して取り出すことができるデータセットに相応する。このばねコンタクト２５は評価ユニットに接続され、該評価ユニットは検出されたデータをさらに処理することができる。前記評価ユニットは図中に示されておらず、該評価ユニットとばねコンタクト２５との接続の仕方も図中に示されていない。

図３に示したセンサストリップ１２の端部ケーシング２３は、支持ストリップに記憶されたデータを評価するための回路に使用される回路要素のブロック回路図で示している。まず受信装置２６が設けられており、該受信装置２６は、ＲＦＩＤトランスポンダとして構成された図中にないデータメモリをアクティベートし、図中に詳細に示されていない（無線インタフェースとして構成された）受信インタフェースを介してコードを読み込む。このコードは評価装置２７へ伝送され、該評価装置２７において、該コードに含まれる情報が復号化されて評価される。前記評価の結果に依存して、支持ストリップが適切であるかまたは適切でないかが区別される。前記支持ストリップが適切である場合、スイッチングユニット２８へ許可信号が送信され、該スイッチングユニット２８はセンサストリップ１２を駆動するためのドライバ電子回路２９を動作可能にし、測定値を生成できるようになる。そうでない場合には、評価装置２７は前記スイッチング装置２８へ阻止信号を送信し、該スイッチング装置は前記ドライバ電子回路２９を動作不能にする。

本発明の動作方法は図４にも示されており、同図では、図１に示したような外部の評価装置１４が使用される。評価装置１４に、評価装置２７本体がモジュールによって構成されている。この実施形態では、スイッチングユニット２８のみがセンサストリップ１２の端部ケーシング２３内に設けられている。このスイッチングユニット２８は評価装置２７に配線接続されている。その他の点では、図４中の構成は図３の構成に相応し、同様に動作する。図４中、ＲＦＩＤトランスポンダとして構成されたデータメモリ２２も示されている。ここではさらに、受信装置２６によって送信されてデータメモリ２２をアクティベートするアクティベート信号３０と、該データメモリ２２が該アクティベート信号３０に応答して送信するコード信号３１とが示されている。このコード信号３１は、コードに格納された情報を含む。

Claims (11)

1. 可動体に使用されるセンサ適用装置であって、
   ・結合面（１７）を有し、該結合面（１７）を介して前記可動体の表面に固定されるように設けられた弾性の支持構造体（１３）と、
   ・前記支持構造体（１３）によって前記可動体の表面の輪郭に追従するように保持される可撓性のセンサストリップ（１２）と
   を含む、センサ適用装置において、
   前記センサストリップ（１２）と前記支持構造体（１３）とは、解除可能な接続部（１５，１６）によって接続され、
   ・前記支持構造体（１３）はデータメモリ（２２）を備えており、該データメモリ（２２）内にコードが格納されており、該コードを送信するための送信インタフェースを備えており、
   ・前記センサストリップは、センサ機能を阻止および許可するためのスイッチングユニット（２８）を備えており、該スイッチングユニット（２８）は、前記コードの評価によって得られた許可信号または阻止信号を受信するための受信インタフェースを備えている
   ことを特徴とする、センサ適用装置。
2. 可動体に使用されるセンサ適用装置であって、
   ・結合面（１７）を有し、該結合面（１７）を介して前記可動体の表面に固定されるように設けられた弾性の支持構造体（１３）と、
   ・前記支持構造体（１３）によって前記可動体の表面の輪郭に追従するように保持される可撓性のセンサストリップ（１２）と
   を含む、センサ適用装置において、
   前記センサストリップ（１２）と前記支持構造体（１３）とは、解除可能な接続部（１５，１６）によって接続され、
   ・前記支持構造体（１３）はデータメモリ（２２）を備えており、該データメモリ（２２）内にコードが格納されており、該コードを送信するための送信インタフェースを備えており、
   ・前記センサストリップは制御装置に接続されており、該制御装置は、前記コードを受信するための受信インタフェースと、該コードを評価して許可信号または阻止信号を生成するための評価ユニット（１４）とを有し、該許可信号によってセンサ機能が許可され、該阻止信号によって該センサ機能が阻止される
   ことを特徴とする、センサ適用装置。
3. 弾性の支持構造体（１３）であって、
   当該支持構造体（１３）を可動体の表面に固定するための結合面（１７）を有し、かつ、当該支持構造体（１３）によって前記可動体の表面の輪郭に追従するように固定可能な可撓性のセンサストリップ（１２）を保持するための保持部を有する支持構造体（１３）において、
   ・前記センサストリップ（１２）を固定するための解除可能な接続構造体（１６）と、
   ・コードが格納されており、該コードを送信するための送信インタフェースが備えられたデータメモリ（２２）と
   を備えていることを特徴とする、支持構造体。
4. 前記データメモリ（２２）および前記送信インタフェースはＲＦＩＤトランスポンダによって構成されている、請求項３記載の支持構造体。
5. 前記コードは、使用される前記センサストリップの特性に関する情報を含む、請求項３または４記載の支持構造体。
6. 前記コードは連続番号を含む、請求項３から５までのいずれか１項記載の支持構造体。
7. 前記コードは使用期限を含む、請求項３から６までのいずれか１項記載の支持構造体。
8. 結合面（１７）によって可動体の表面に固定可能な弾性の支持構造体（１３）によって保持できる可撓性のセンサストリップ（１２）において、
   当該センサストリップ（１２）は、
   ・前記可動体の表面の輪郭に追従するように前記支持構造体に固定するための解除可能な接続構造体（１５）と、
   ・センサ機能を阻止または許可するためのスイッチングユニット（２８）
   とを備えており、
   前記スイッチングユニット（２８）は、前記支持構造体（１３）に記憶されたコードを評価することによって得られた許可信号または阻止信号を受信するための受信インタフェースを備えている
   ことを特徴とする、センサストリップ。
9. 当該センサストリップ（１２）に、前記コードを受信する受信装置（２６）と、前記許可信号または阻止信号を生成するための評価ユニット（２７）とが組み込まれており、
   前記受信装置（２６）は前記評価ユニット（２７）に接続されており、
   前記評価ユニット（２７）は、前記スイッチングユニット（２８）の受信インタフェースと通信する、請求項８記載のセンサストリップ。
10. 前記受信装置（２６）は、ＲＦＩＤトランスポンダに対応する読取り装置から成る、請求項９記載のセンサストリップ。
11. 可動体に使用されるセンサ適用装置を動作させる動作方法であって、
    ・弾性の支持構造体（１３）を結合面（１７）によって、前記可動体の表面に固定し、
    ・可撓性のセンサストリップ（１２）を前記支持構造体（１３）に、前記可動体の表面の輪郭に追従するように固定し、
    ・前記可動体の輪郭を表す測定値を生成する
    動作方法において、
    ・コードが格納されたデータメモリ（２２）を備えた前記支持構造体（１３）と、前記センサストリップ（１２）とを、解除可能な接続部（１５，１６）によって相互に接続し、
    ・送信インタフェースを介して前記コードを読み出して評価し、
    ・前記コードの評価により、前記支持構造体（１３）が前記センサストリップに適しているという結果になった場合にのみ、該センサストリップが測定値を生成するのを許可し、該コードの評価で該支持構造体（１３）が該センサストリップに適していないという結果になった場合には、該センサストリップが測定値を生成するのを阻止する
    ことを特徴とする、動作方法。

Images