JP7040825B2 - 生体からの生体信号の長期測定のための一体型信号記録装置を有するカフ - Google Patents
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Description
キャリア材料(4)は、熱可塑性ポリマー層(42)でコーティングされた織布および/または不織布層(41)を備えており、熱可塑性ポリマー層(42)は、好ましくはポリウレタン(PU)を備え、特にポリウレタン(PU)に基づいている
カフ(1)によって満たされ得ることが見いだされた。
1つ以上の信号電極(22)、主回路(23)のベース(23a)、導体(24)、および任意選択的な接地電極(21)は同じフレキシブルプリント回路基板(FPCB)(5)から製造され、
増幅器(23b)、コントローラ(23c)、バッテリ(23d)および任意選択的なメモリ(23e)および/または任意選択的な送信機またはトランシーバ(23f)、任意選択的な直流再生回路(23g)および/または任意選択的なフィードバック回路(23h)は、好ましくははんだ付け、溶接、ボンディング、および/または糊付けによって、ベース(23a)に、したがって主回路(23)に接続されており、
導体(24)および主回路(23)のベース(23a)は、キャリア材料(4)に実装されており、
可逆圧縮性材料(6)は、少なくとも1つの電極(21、22)および/またはキャリア材料(4)に取り付けられており、圧縮性材料(6)は、電極(21、22)をキャリア材料(4)に接続し、
電極(21、22)の反対側のFBCB(5)の面は、任意選択的な誘電体コーティング(58)でコーティングされてもよい、プロセスもまた特許請求される。
以下の図は、本発明を限定したり狭めたりしない、非限定的な実施形態を示す。これらの説明は、記載の一部である。
カフ(1)は、生体の外皮上の生体信号の簡単な測定を可能にする。したがって、カフ(1)は、生体の皮膚上の広範な生体信号を測定するために使用されることが可能であり、すなわちこれは人体に限定されない。カフ(1)は、ヒトによって、上腕および/または胴体などの様々な位置に装着され得る。ECG測定がヒトの上腕において高品質で実行され得るという事実は、大きな驚きであり、予測され得なかった。
カフ(1)
カフ(1)の別の特に好適な実施形態では、電極(21、22)、主回路(23)のベース(23a)、および導体(24)は、全く同じフレキシブルプリント回路基板(FPCB)(5)に基づいているため、間に界面を呈しておらず、
フレキシブルプリント回路基板(FPCB)(5)
信号記録装置(2)
i)電極(21、22)は乾式電極であり、第1導電材料層(51)は電極(21、22)の記録部分を構成し、すなわち層(51)は、皮膚からの生体信号を記録し、これらを主回路(23)に伝達し、
ii)主回路(23)のベース(23a)および導体(24)は、最も典型的には、FPCB(5)の第1導電材料層(51)を含まない。しかしながら、ベース(23a)および導体(24)は、第1誘電体層(52)と、信号層(53)と、接着剤層(54)と、さらなる誘電体層(55)と、任意選択的な信号層(56)および/またははんだマスク層(57)とを備えており、具体的にはこれらからなり、および/または
iii)導体(24)は、ジグザグ、U字型、Ω字型、および/または曲がりくねった形状を呈する。
キャリア材料(4)
キャリア材料(4)は、単一の層、または2つ以上の層を備え得る。キャリア材料(4)はまた、たとえば血圧を測定するための市販のカフであってもよく、またはこれを備えてもよい。
i)熱可塑性ポリマー層(42)、特にポリウレタン層でコーティングされており、主回路のベース(23a)および導体(24)は、最も典型的には熱および/または圧力を使用して、ベース(23a)および導体(24)のさらなる誘電体層(55)またははんだマスク層(57)をキャリア材料(4)の熱可塑性ポリマー層(42)に積層することによってキャリア材料(4)に実装され、および/または
ii)導体(24)をキャリア材料(4)に縫い付けおよび/または糊付けすることによる。
可逆圧縮性材料(6)
別の好適な実施形態では、可逆圧縮性材料(6)は、たとえばらせん状の、たとえばばね鋼の形態の、コネクタ(24)に取り付けられるか、またはその一部であってもよい。このため、依然として可能であるものの、追加のスペーシング材料は必要とされない。したがって、電極(21、22)は、コネクタ(24)のみを介してキャリア材料(4)に接続されている。後者は、電極(21、22)を主回路(23)に接続し、コネクタ(24)は、たとえばばね鋼などの一体型可逆圧縮性材料(6)を備える。したがって、コネクタ(24)は、可逆圧縮性材料(6)を備える。したがって、パリレンタイプのポリマーは明確に異なる材料特性を有していないため、後者はパリレンタイプのポリマーではあり得ず、特にパリレンCではあり得ない。
a)ばね、エラストマーを備えており、および/または渦巻き形状のFPCB(5)の1つ以上の層に基づいており、ばねは好ましくはばね鋼に基づいており、エラストマーは好ましくは発砲エラストマーポリマーであり、および/または
b)1Nの力が印加され、23℃および50%の相対湿度で測定され、DIN EN ISO3386-1(2015-10)にしたがって測定されたときに、少なくとも25%、特に少なくとも50%だけ可逆的に圧縮されることが可能である。
本発明によるカフ(1)を製造するプロセスは、信号記録装置(2)を製造するステップと、これをキャリア材料(4)に実装するステップとを備える。
第1のステップでは、信号記録装置(2)の1つ以上の信号電極(22)、主回路(23)のベース(23a)、導体(24)、および任意選択的な接地電極(21)が、同じフレキシブルプリント回路基板(FPCB)(5)から製造される。したがって、必要なアーキテクチャを有し、望ましい層、たとえば層(51)から(57)を備えるFPCB(5)が製造され、たとえばレーザー切断によって切り取られる。このような適切なFPCBを製造して所望の形状、特にジグザグ、U字型、Ω字型、および/または曲がりくねった形状で切り取るプロセスは、当業者に知られている。
さらに別のステップでは、信号記録装置(2)、すなわち導体(24)および主回路(23)のベース(23a)は、キャリア材料(4)に実装され、すなわち取り付けられ、たとえば糊付け、溶接、機械的粘着、および/または接着される。好ましくは、およびキャリア材料(4)が熱可塑性ポリマー層(42)を備えるとき、信号記録装置(2)は、熱および/または圧力を使用して、キャリア材料(4)に、すなわち層(42)に積層される。
本発明によるカフ(1)を用いて、生体の皮膚上の生体信号、特に人体の上腕(3)での長期ECG記録を測定するための、本発明によるプロセスは、一体型信号記録装置(2)を有するカフ(1)を生体に、特に人体の上腕(3)に配置するステップを備える。その後、身体は、所望の回路電位、たとえば中間電源電圧に強制され得、コモンモード電圧は、任意選択的なフィードバック回路(23h)の負帰還によってアクティブに抑制される。同時に、生体信号は、電極(21、22)を用いて、好ましくは継続的に測定され、前置増幅器またはバッファ(22a)によって任意選択的に増幅および/またはフィルタリングされ、導体(24)を介して信号記録装置(2)の主回路(23)に送信される。さらに、生体信号は、増幅器(23b)によって増幅され、任意選択的な直流再生回路(23g)によって任意選択的にクランプおよび/またはフィルタリングされ、コントローラ(23c)によって処理され、メモリ(23e)に保存され、および/または送信機またはトランシーバ(23f)を介して外部記録装置に送信される。
生体信号が、信号電極(22)を用いて、好ましくは継続的に測定されること、
こうして得られたデータが主回路(23)に、特に主回路(5)の任意選択的なメモリ(23e)内に格納され、好ましくは全ての測定データは、そのデータが読み出されるまで格納されること、および
測定および格納されたデータが、Bluetooth Low Energy、NFCなどのRFID、または他の低電力通信技術などの有線または無線通信を使用して、送信機またはトランシーバ(23f)を介して読み出されることを、さらに備え得る。しかしながら、主回路(23)がメモリ(23e)を備えないとき、データは継続的に読み出される。
電極(21、22)、特にFPCB(5)の第1導電層(51)は、皮膚、特に人体の上腕(3)の皮膚と直接接触する。言い換えると、電極(21、22)、特に生体信号を記録する層(51)と皮膚との間には、ポリマー層またはポリマーケーシングがない。したがって、記録された信号は、典型的には皮膚と層(51)との間の誘電体層によって歪ませられ、および/または弱められることはなく、および/または
生体信号は、増幅器(23b)によって増幅され、直流再生回路(23g)によって任意選択的にクランプおよび/またはフィルタリングされ、コントローラ(23c)によって処理され、メモリ(23e)に保存され、および/または送信機またはトランシーバ(23f)を介して外部記録装置に送信される。
本発明による、本発明によって製造されたカフ(1)は、生体の皮膚上の生体信号を記録するのに特に適している。
特定の好適な実施形態では、生体の皮膚上の生体信号の記録は、人体の上腕(3)でのECGの長期測定である。
2 信号記録装置(2)
21 接地電極(21)
22 1つ以上の信号電極(22)
22a 前置増幅器またはバッファ(22a)
23 主回路(23)
23a ベース(23a)
23b 増幅器(23b)
23c コントローラ(23c)
23d バッテリ(23d)
23e メモリ(23e)
23f 送信機またはトランシーバ(23f)
23g 直流再生回路(23g)
23h フィードバック回路(23h)
24 導体(24)
3 人体の腕(3)
4 キャリア材料(4)
41 織布および/または不織布層(41)
42 熱可塑性ポリマー層(42)
5 フレキシブルプリント回路基板(FPCB)(5)
51 第1導電材料層(51)
52 第1誘電体層(52)
53 さらなる導電材料信号層(53)
54 接着剤層(54)
55 さらなる誘電体層(55)
56 さらなる任意選択的な信号層(56)
57 はんだマスク層(57)
58 誘電体コーティング(58)
6 可逆圧縮性材料(6)
Claims (16)
- 生体の皮膚上の生体信号の測定のための一体型信号記録装置(2)を有する堅牢で適応性があり容易に装着可能なカフ(1)であって、前記カフ(1)はキャリア材料(4)を備えており、前記信号記録装置(2)は、任意選択的な接地電極(21)と、1つ以上の信号電極(22)と、ベース(23a)を備える主回路(23)と、前記電極(21、22)を互いにおよび/または前記主回路(23)の前記ベース(23a)に接続する導体(24)とを備えており、少なくとも1つの電極(21、22)は、可逆圧縮性材料(6)を介して前記キャリア材料(4)に接続されており、
前記電極(21、22)、前記主回路(23)の前記ベース(23a)、および前記導体(24)は、全く同じフレキシブルプリント回路基板(FPCB)(5)を備えているため、間に界面を呈しておらず、
前記キャリア材料(4)は、ISO13934-1:2013にしたがって測定された、23℃および50%の相対湿度で測定されたときに、1Nの引張力で、少なくとも10%の伸びを有する弾性キャリア材料(4)であり、前記導体(24)は、ジグザグ、U字型、Ω字型、および/または曲がりくねった形状を呈し、
前記可逆圧縮性材料(6)は、
a)ばね、エラストマー、または渦巻き形状の前記FPCB(5)の1つ以上の層を備えており、および/または、
b)1Nの力が印加され、23℃および50%の相対湿度で測定され、DIN EN ISO3386-1(2015-10)にしたがって測定されたときに、少なくとも25%可逆的に圧縮されることが可能であることを特徴とする、カフ(1)。 - 前記キャリア材料(4)は、熱可塑性ポリマー層(42)でコーティングされた織布および/または不織布層(41)を備えることを特徴とする、請求項1に記載のカフ(1)。
- 前記熱可塑性ポリマー層(42)は、ポリウレタン(PU)を備えることを特徴とする、請求項2に記載のカフ(1)。
- 前記主回路(23)は、増幅器(23b)、コントローラ(23c)、任意選択的にバッテリ(23d)、メモリ(23e)、送信機またはトランシーバ(23f)、直流再生回路(23g)、および/またはフィードバック回路(23h)をさらに備え、および/または前記1つ以上の信号電極(22)は、前置増幅器、又はバッファ(22a)を備えることを特徴とする、請求項1から3のいずれか一項に記載のカフ(1)。
- 前記フレキシブルプリント回路基板FPCB(5)は、前記皮膚との接触層としての第1導電材料層(51)と、第1誘電体層(52)と、信号層(53)と、任意選択的に接着剤層(54)と、さらなる誘電体層(55)と、任意選択的なさらなる信号層(56)および/または任意選択的なはんだマスク層(57)とを備える層状複合材料であり、および/または前記電極(21、22)の反対側の前記FPCB(5)の面は任意選択的な誘電体コーティング(58)でコーティングされることを特徴とする、請求項1から4のいずれか一項に記載のカフ(1)。
- i)前記電極(21、22)は乾式電極であり、前記第1導電材料層(51)は、前記電極(21、22)の記録部分を構成し、
ii)前記主回路(23)の前記ベース(23a)および前記導体(24)は、前記FPCB(5)の前記第1導電材料層(51)を含まないが、前記第1誘電体層(52)と、前記信号層(53)と、前記接着剤層(54)と、前記さらなる誘電体層(55)と、前記任意選択的な信号層(56)および/またははんだマスク層(57)とを備えており、および/または
iii)前記第1導電材料層(51)は、3Dパターンを提供するためにレーザー加工および/またはコーティングされる
ことを特徴とする、請求項5に記載のカフ(1)。 - 前記主回路(23)の増幅器(23b)、コントローラ(23c)、任意選択的なバッテリ(23d)、任意選択的なメモリ(23e)、任意選択的な送信機またはトランシーバ(23f)、任意選択的な直流再生回路(23g)、および/または任意選択的なフィードバック回路(23h)は、前記ベース(23a)の前記信号層(53、56)のうちの少なくとも1つに接続されていることを特徴とする、請求項5または6に記載のカフ(1)。
- 前記信号記録装置(2)は接地電極(21)を備え、前記主回路(23)は、前記接地電極(21)の前記第1導電材料層(51)の反対側の層に取り付けられていることを特徴とする、請求項5から7のいずれか一項に記載のカフ(1)。
- 前記主回路(23)の前記ベース(23a)および前記導体(24)は前記キャリア材料(4)に実装されており、前記キャリア材料(4)は、
i)熱可塑性ポリマー層(42)でコーティングされており、前記主回路のベース(23a)および前記導体(24)は、前記ベース(23a)および前記導体(24)のさらなる誘電体層(55)またははんだマスク層(57)を前記キャリア材料(4)の熱可塑性ポリマー層(42)に積層することによって前記キャリア材料(4)に実装され、および/または
ii)前記導体(24)を前記キャリア材料(4)に縫い付けおよび/または糊付けすることによる
ことを特徴とする、請求項1から8のいずれか一項に記載のカフ(1)。 - 前記可逆圧縮性材料(6)は、前記電極(21、22)のさらなる誘電体層(55)、信号層(56)、またははんだマスク層(57)に取り付けられており、および/または前記圧縮性材料(6)の裏面が前記キャリア材料(4)に取り付けられていることを特徴とする、請求項5から9のいずれか一項に記載のカフ(1)。
- a)前記可逆圧縮性材料(6)が、ばねを備える場合、前記ばねは、ばね鋼に基づいており、および/または、前記可逆圧縮性材料(6)が、エラストマーを備える場合、前記エラストマーは、発砲エラストマーポリマーであり、および/または
b)前記可逆圧縮性材料(6)が、1Nの力が印加され、23℃および50%の相対湿度で測定され、DIN EN ISO3386-1(2015-10)にしたがって測定されたときに、少なくとも50%可逆的に圧縮されることが可能である
ことを特徴とする、請求項1から10のいずれか一項に記載のカフ(1)。 - 請求項1から11のいずれか一項によるカフ(1)を用いて、生体の皮膚上の生体信号を測定するためのプロセスであって、前記一体型信号記録装置(2)を有する前記カフ(1)は、生体に配置され、前記任意選択的なフィードバック回路(23h)を用いてコモンモード電圧を任意選択的に低減し、前記生体信号は、前記電極(21、22)を用いて連続的に測定され、前記前置増幅器またはバッファ(22a)によって任意選択的に増幅および/またはフィルタリングされ、前記導体(24)を介して前記信号記録装置(2)の主回路(23)に送信されることを特徴とする、プロセス。
- 前記信号記録装置(2)が生体の皮膚上に配置されたとき、
前記電極(21、22)は、皮膚と直接接触し、および/または
前記生体信号は、前記増幅器(23b)によって増幅され、前記直流再生回路(23g)によって任意選択的にクランプおよび/またはフィルタリングされ、前記コントローラ(23c)によって処理され、前記メモリ(23e)に保存され、および/または前記送信機またはトランシーバ(23f)を介して外部記録装置に送信される
ことを特徴とする、請求項12に記載のプロセス。 - 生体の皮膚上の生体信号を記録するための、請求項1から11のいずれか一項によるカフ(1)の使用。
- 前記生体は人体であり、および/または前記生体信号の記録は、心電図(ECG)、筋電図(EMG)、脳波(EEG)などからの生体信号、または短期および/または長期のプレチスモグラフィ、インピーダンス、および/または温度測定から生じる生体信号の測定である、請求項14に記載のカフ(1)の使用。
- 生体の皮膚上の生体信号の前記記録は、人体の上腕(3)での前記ECGの長期測定である、請求項13または15に記載のカフ(1)の使用。
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