JP5707504B2 - 生理学的信号を取得するためのセンサー - Google Patents
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Description
b)導電性層2に接続された電気的コネクター5と、からなり、
導電性層2が、導電性エリア全体を通して、シリコーンゴムで満たされた複数の開口部6からなることを特徴とするもの、に関する。
a)導電性織物の導電性層を型抜きするステップと、
b)導電性層の1つの表面上に熱く溶けた接着剤を加えるステップと、
c)電極3の開口部6または溝11上のアンチスリップシリコーンゴムでスクリーン印刷するステップと、
d)シリコーンを硬化するステップと、
からなり、ステップa)とb)はあらゆる順序で行われることができる、
センサー1の準備プロセスが提供される。
a)導電性織物の導電性層を型抜きするステップと、
b)導電性層の1つの表面上に熱く溶けた接着剤を加えるステップと、
c)10−30℃の間からなる温度において、電極3の開口部6または溝11上のアンチスリップシリコーンゴムでスクリーン印刷するステップと、
d)好ましくは2分間までの間130−190℃の間からなる温度において、シリコーンを硬化するステップと、
からなるプロセスによって準備されることができる。
ZephyrTM HxM (Zephyr Technology Corporationによって作られた)(I)、Polar TEAM2
(Polar Electro, OY.によって作られた)(II)、Numetrex(登録商標)Cardio-Shirt(Textronics, Inc.によって作られた)(III)、および発明のシャツ(IV)、トラックと電極が導電性織物で作られ、電極エリアがシリコーンゴムで満たされた開口部を有するもの、が試された。Numetrex(登録商標)Cardio-Shirtは、織物中に編み込まれた織物材料電極をもったシャツである。
起立(B):被験者が、動くことなく20秒間じっと脚で立った。
中速度走行(I):被験者が、20秒間6km/hの速度で走った。
視覚的測定
この測定は、単に信号を眺めることによる、形態学および検出された心拍の観点での取得された信号の品質の直接的な認識である。この視覚的認識はまた、どの心拍(QRSコンプレックス)が心拍として認識可能であり、それらの内のどれが心臓学者によって認識されるにはノイズが多すぎるかを同定するのに使われる。休憩と日常的活動についておよび強い物理的活動について、合計250個の心拍が分析された。合計500個の心拍が分析された。
これらの測定は、各活動セッションの各運動中に登録された信号上でなされた。これらの測定は、記録された信号の手動および自動分析が関与する。
信号は、ブロック間に2秒の重複をもって3秒毎にセグメント化され、各ブロックの自己相関が行われた。この測定は、次の式に従う:
N−1
Rx(m)=(1/N−|m|) Σ xnxn+m
n=0
ここでxはN個のサンプルの信号である。それからそれは、Rx(0)の値に対して正規化される。すると、信号がシフト無しでそれ自身と比較されたのでこのポイントに最大値を有することが確かなので、それがRxnorm(0)中の1つではないという自己相関最大値を得る。
T−PセグメントのRMS(二乗平均平方根)が、心拍(約20セグメント)の間で計算された。この測定は、各運動について行われ、平均され、T−Pセグメントが等電であるので、特に休憩状態における、信号中のノイズの推定を与える。
それは、異なるT−Pセグメントのノイズの最大ピークを測定する。この値は、ノイズの高いピークが信号を汚しているかどうかを見るのに有用であった。
各運動の心拍について、QRSピークの振幅が測定された(RS振幅を得るために、RピークとSピーク)。好ましい値はなかったが、より高い値は低いものに対してより良いものとなる傾向がある(低いものはよりノイズを生じやすい)。
このファクターは、前のポイントで説明された測定と共に計算された。このインデックスは、異なる運動におけるシステムのノイズの正確なアイデアを与える。各シャツ/ストラップは信号の異なる量、異なる振幅を捕捉するのでT−Pセグメント中のRMSは各センサーストラップまたはシャツに対して文脈化されなければならないために、それはRS振幅に対して正規化される。この値については、より低いものがより良い。
図6は、ZephyrTM HxMストラップ(I)、Polar TEAM2ストラップ(II)、Numetrex(登録商標)Cardio-Shirt(III)、および発明のシャツ(IV)についての、休憩(A)、起立(B)、起立/着座(C)、屈曲(D)、腕(E)、歩行(F)、および全ての活動、休憩、起立、起立/着座、屈曲、腕および歩行(G)における、振幅RS(A(v))を示す。振幅RSは、どれだけの信号をシステムが捕捉するかのアイデアを与えるので、より高い振幅RSがより良い。図6は、発明のシャツがその他のシステムよりもより良い信号を捕捉することを示し、それは乾燥した条件でより良く働く(この活動セッションは汗をかくことが関与しない)。
図10は、ZephyrTM HxMストラップ(I)、Polar TEAM2ストラップ(II)、Numetrex(登録商標)Cardio-Shirt(III)、および発明のシャツ(IV)についての、中速度(H)、高速度(I)、胴体動かし(J)、ラケット(K)、ジャンプ(L)、および全ての活動(中速度、高速度、胴体動かし、ラケットおよびジャンプ)(M)における、振幅RS(A(v))を示す。強い物理的活動では、汗が電気的ポテンシャルの電極への伝導を助け、皮膚−電極インターフェースのインピーダンスを減少するので、汗のために、信号の振幅は技術の間でより類似している。
発明のシャツ(IV)、トラックと電極が導電性織物で作られ、電極エリアがシリコーンゴムで満たされた開口部を有するものと、シリコーンゴム無しの発明のシャツ(V)が試された。
Claims (19)
- 生理学的信号を取得するためのセンサーであって、
a)導電性繊維と非導電性繊維の導電性織物を含む導電性層であって、導電性織物は、導電性織物全体を通して導電性および非導電性繊維のインターレースと複数の開口部を形成するように編まれており、複数の開口部は、シリコーンゴムで満たされており、シリコーンゴムは、接着剤を使用することなく導電性織物に取り付けられているものと、
b)導電性層に接続された電気的コネクターであって、電気的コネクターは、導電性層と電子的機器の間に分離可能なインターフェースを提供するものと、
を含む、センサー。 - 導電性層が、少なくとも電極エリアとトラックを含み、トラックは、電気的コネクターが位置する導電性層のエリアであって、生理学的信号を電極エリアから電気的コネクターに送信し、電極エリアを含む導電性織物とトラックを含む導電性織物は、独立に同じかまたは異なる、請求項1によるセンサー。
- トラックが、絶縁性材料で覆われている、請求項2によるセンサー。
- 導電性繊維が、1)銀、銅、ニッケル、ステンレス鋼、金、カーボンまたは銀パウダーを装填されたシリコーンゴムを含む繊維、2)導電性材料で被覆された非導電性繊維、または3)それらの混合物、を含む、請求項1−3のいずれかによるセンサー。
- 非導電性繊維が、ウール、シルク、コットン、フラックス、ジュート、アクリリック、ポリアミドポリエステル、ナイロンまたは弾力性のあるより糸を含んだ繊維、を含む、
請求項1−4のいずれかによるセンサー。 - 導電性繊維が銀被覆ナイロンの繊維を含み、非導電性繊維がナイロンの繊維を含む、請求項1−5のいずれかによるセンサー。
- シリコーンゴムが、400g/molと600g/molの間からなる分子重量をもったシリコーンゴムである、請求項1−6のいずれかによるセンサー。
- 複数の開口部が、ランダムなパターンまたは組織化されたパターンを形成する、請求項1−7のいずれかによるセンサー。
- 組織化されたパターンが、円形パターン、正弦波パターン、直線パターン、六角形パターン、幾何学的形状の別のパターン、またはそれらの組み合わせである、請求項8によるセンサー。
- 皮膚表面に接触するように設計された導電性層の比率が、導電性層の50%と80%の間からなり、皮膚表面に接触するように設計されたシリコーンゴムの比率が、導電性層の20%と50%の間からなる、請求項1−9のいずれかによるセンサー。
- シリコーンゴムが、複数の開口部中にのみ位置する、請求項1−10のいずれかによるセンサー。
- 検出された生理学的信号が、心臓パルス、呼吸頻度、電気皮膚応答、電気的皮膚導電性、心電図、および/または筋電図を含む、請求項1−11のいずれかによるセンサー。
- 生理学的信号を取得するためのデバイスであって、
(a)少なくとも1つの、請求項1−12のいずれかに規定されたセンサーと、
(b)少なくとも1つのセンサーから取得された信号を受信して収集するための電子的機器と、
を含むデバイス。 - 電子的機器は更に、少なくとも1つのセンサーから受信され収集されたデータを格納する、および/または処理する、および/または送信する、請求項13のデバイス。
- 請求項13または請求項14に規定されたデバイスを含む、衣服。
- センサーに結合された衣服の部分が、2KPa以上の圧力を印加するように設計されている、請求項15による衣服。
- 衣服が内側および外側層という2つの層を含み、外側層は少なくとも2KPaでセンサーを身体に押し当てることができる、請求項15または請求項16による衣服。
- 外側層が、圧力を規制するためのシステムを含む、請求項17による衣服(7)。
- 請求項1−12のいずれかに規定されたセンサーの準備のためのプロセスであって、
a)導電性織物全体を通して導電性および非導電性繊維のインターレースと複数の開口部を形成するように編まれた導電性繊維と非導電性繊維の導電性織物を型抜きするステップと、
b)液体シリコーンが染み込み導電性織物に存在する複数の開口部を満たすようなやり方で液体シリコーンを加えるステップと、
c)液体シリコーンを硬化してシリコーンゴムを形成するステップと、
を含み、ステップa)とb)はあらゆる順序で行われることができる、プロセス。
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