誘導プレスチモグラフモニタリング用途のための改良型センサ及びそれを用いた衣料
【課題】 誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）モニタリング用途のための改良型センサ及び改良型センサを組み込む衣料の実施形態を提供する。
【解決手段】 本発明は、改良された感度、性能、及び他の特性を有し、かつ多機能性でもある改良型ＩＰセンサを含む。改良型ＩＰセンサは、延伸の作動範囲にわたって実質的に平行である脚を有する波形を備えたＩＰセンサ導体を有する。多機能ＩＰセンサは、ＩＰセンサに加えて付属導体、付加的センサ、及び他の適合モジュールを含む。本発明はまた、改良型ＩＰセンサを組み込む衣料の実施形態を含む。この衣料は、バンド状からシャツ状まで及びその他に及び、かつ下に重なるモニタされる被験者の領域の拡張及び収縮に敏感な１つ又はそれよりも多くのＩＰセンサを含むことができる。
【解決手段】 本発明は、改良された感度、性能、及び他の特性を有し、かつ多機能性でもある改良型ＩＰセンサを含む。改良型ＩＰセンサは、延伸の作動範囲にわたって実質的に平行である脚を有する波形を備えたＩＰセンサ導体を有する。多機能ＩＰセンサは、ＩＰセンサに加えて付属導体、付加的センサ、及び他の適合モジュールを含む。本発明はまた、改良型ＩＰセンサを組み込む衣料の実施形態を含む。この衣料は、バンド状からシャツ状まで及びその他に及び、かつ下に重なるモニタされる被験者の領域の拡張及び収縮に敏感な１つ又はそれよりも多くのＩＰセンサを含むことができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）モニタリング用途のための改良型センサ及び改良型センサを組み込む衣料の実施形態を提供し、特に、改良型センサは、性能の改良及び多機能性能を有する。
【背景技術】
【０００２】
誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）は、生理学的モニタリング、特に移動式生理学的モニタリングに対して有用な測定技術である。ＩＰセンサは、様々な種類の快適で目立たない衣服に、例えば、バンドに、又は部分シャツに、又はシャツに、又は部分ボディスーツに、又はフルボディスーツに、又は帽子などに直接に取り付けるか又はその中に組み込むかのいずれかでモニタされる被験者上に配置することができる。例えば、２００３年４月２２日に付与された米国特許第６，５５１，２５２号Ｂ２を参照されたい。多くの場合、呼吸は、胸郭（ＲＣ）周囲のＩＰセンサ及び腹部（ＡＢ）周囲のＩＰセンサからの信号を組み合わせることによってモニタされる。呼吸信号においてＲＣ及びＡＢ信号を組み合わせるために用いる係数は、較正手順によって判断することができる。例えば、１９８９年５月３０日に付与された米国特許第４，８３４，１０９号及び２００２年７月２日に付与された米国特許第６，４１３，２２５号Ｂ１を参照されたい。分離肺機能は、上に重なる右及び左肺のより局在化したＩＰセンサからの信号を組み合わせることによって得ることができることも公知である。例えば、１９９２年１１月３日に付与された米国特許第５，１５９，９３５号を参照されたい。これらの引用特許の４つ全ては、全ての目的に対して本明細書にその全内容が引用により組み込まれている。
【０００３】
更に、被験者の胸部及び／又は腹部周囲の１つ又はそれよりも多くのＩＰベースセンサからの信号は、例えば、呼吸速度と、呼吸量と、咳などのような呼吸イベントの兆候とをもたらすために処理及び解釈することができる。例えば、２００４年４月９日に付与された米国特許出願第１０／８２２，２６０号を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。剣状突起のレベルでの被験者の胸部周囲の１つ又はそれよりも多くのＩＰベースセンサからの信号は、例えば心拍出量などをもたらすために処理及び解釈することができる。例えば、２００４年８月３１日に付与された米国特許第６，７８３，４９８号Ｂ２を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。
【０００４】
一般的に、ＩＰセンサは、モニタされる身体の一部分を通常囲むように周囲に設けられた導電要素を含む。囲まれた身体部分のサイズが、例えば呼吸及び／又は心収縮のために変化する時に、導電要素の電気特性は変化する。センサ電子機器は、これらの変化を測定し、面積、円周、直径、及び同様の幾何学的尺度を反映するデータに加工することができる、体の断面を囲むモニタされた身体部分の出力信号を生成する。得られる面積、円周、直径、及び同様の情報は、生理学的モニタリング用途に有用である。
【０００５】
通常はワイヤである導電要素は、モニタされる身体部分と共に移動することが重要であるから、この要素は、通常は直接取り付けられのではなく、それは、モニタされる身体部分と接触した弾性材料によって支持される。支持弾性材料は、通常は、編まれるか、織られるか、かぎ針で編まれるか、又は編組みされた布地であり、その上にセンサワイヤが、波形、曲がりくねった形、又は略正弦波のパターンで取り付けられて固定される。例えば、２００２年１月２９日に付与された米国特許第６，３４１，５０４号Ｂ１を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの公知のＩＰセンサは、一般的にＩＰセンサ機能だけの実施に限定されている。更に、それらのセンサ機能は、望ましい感度、性能、及び他の重要なセンサ特性を欠いている。
この節又は本出願のあらゆる節のあらゆる文献の引用又は特定は、そのような文献が、本発明に対する従来技術として入手可能であるとは解釈されないものとする。
【０００７】
従って、本発明の目的は、多機能性と改良された感度、性能、及び他の特性との両方を有する改良型ＩＰセンサを提供することを含む。本発明の目的はまた、改良型センサを組み込む衣料の実施形態を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この改良型センサは、モニタされる被験者の身体部分上に配置されるように意図された支持弾性材料を含む。そのように配置されると、材料は、下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能である。材料は、支持弾性材料と共に延伸して収縮する反復単位波のパターンで弾性材料と作動可能に固定された１つ又はそれよりも多くのセンサ導体を含む。これらの単位波の各々は、実質的に平行であって延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである脚部分を有するように構成される。好ましくは、脚部分は、延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満を超えない程度で偏位する。
【０００９】
センサ導体の単位波は、好ましくは、支持弾性体が延伸の作動範囲よりも小さく延伸されると、１インチ当たり約５、及びよりも好ましくは１インチ当たり約６よりも多い空間周波数を有する。導体は、好ましくは、ＤＣ抵抗要件に一致して通常２７ＡＷＧ又はそれよりも高い細いワイヤのものである。センサ導体が、延伸の作動範囲にわたって延伸して収縮する時に、センサ導体の電気特性は、好ましくは支持の延伸と共に直線的に変化する。電気特性は、通常、好ましくは実質的である交流インピーダンスである。
センサ導体は、支持弾性体に対して様々な向きを有することができる。例えば、それらの脚部分は、支持弾性体の表面に実質的に直角に延び、又はそれらの脚部分は、実質的に平行であって延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままであるとすることができ、又はそれらの脚部分は、支持弾性体の表面の間に直角で、かつ支持弾性体の表面に沿って平行に延びるように角度を成すことができる。
【００１０】
本発明のセンサは、弾性材料に固定された１つ又はそれよりも多くの付属導体を含むことができる。それらのパターンはまた、支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復単位波を含むが、付属導体の単位波及びセンサ導体の単位波は、通常、様々な空間周波数を有し、好ましくは、実質的に平行な脚部分のない滑らかなパターンを有する。特に、付属導体は、好ましくは１インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有する。付属導体は、微小同軸ケーブルを含むことができる。センサは、多くの場合、２つ又はそれよりも多くのセンサ導体及び４つ又はそれよりも多くの付属導体、並びに１０又はそれよりも多くまでの合計導体を有する。
【００１１】
誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）に適用される時には、センサ導体は、支持弾性体の外部の導体に架橋及び作動可能に連結される。すなわち、外部導体から見ると、２つのセンサ導体は電気的に連続的である。この構成は、センサ導体が衣服の閉じ線によって邪魔されることのないモニタリング衣服上の有利な配置を可能にし、外部接続をセンサ導体上の単一の場所に限定する。
これらのセンサは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、及び筋電図信号のためのセンサなどのような支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを含むことができる。このような付加的センサは、有利な態様においては、センサから信号を送る付属導体によって外部から作動可能に連結される。
弾性材料は、織られ、及び／又は編まれ、及び／又はかぎ針で編まれ、及び／又は編組みされた材料、及び／又は押し出された材料などとすることができる。一般的に、材料は、当業技術で公知の従来の手段及び機械によって作られるが、材料表面にわたって導体を分配するようになっている。
【００１２】
本発明はまた、本発明の改良型センサを用いる被験者を生理学的にモニタする方法を含む。これらの方法は、モニタされる被験者の身体部分上に改良型センサを配置する段階と、支持弾性体が延伸の作動範囲にわたって延伸される時に変化し、かつそこから導体の長さを判断することができるセンサ導体の電気特性を測定する段階とを含む。電気特性は、通常、センサ導体と作動可能に連結された外部リード間で測定される。測定特性は、通常は本質的に実質的に誘導性であって延伸の作動範囲にわたって実質的にヒステレシスなしに変化する交流インピーダンスである。延伸による変化は、好ましくは、できるだけ迅速であり、より好ましくは、作動範囲の実質的な割合を通して直線的である。
好ましい実施形態では、これらの特性は、少なくとも部分的にセンサ導体によって判断される周波数を保有する励磁信号をセンサ導体に印加することによって測定される。次に、励磁信号の周波数が測定される。
【００１３】
本発明はまた、本発明の改良型ＩＰセンサを有する生理学的モニタリング衣料を含む。衣料は、支持弾性材料及びＩＰセンサを支持する被験者が着用するものを含む。衣服は、バンド状、又はシャツ状、又はその他の構成とすることができる。
異なる生理学的情報は、衣服上のセンサの注意深い設置によって得ることができる。例えば、被験者の胸郭の左側面部上に配置された１つのセンサ導体と、被験者の胸郭の右側面部上の別のセンサ導体とを構成することにより、２つの胸郭測定結果の間の差を比較することによって分離肺機能を判断することができる。また、全肺機能は、両方の測定結果を累積することによって判断することができる。測定の品質は、被験者の腹郭の左側面部上に配置された１つのセンサ導体と、被験者の腹郭の右側面部上の別の導体とを含むことにより、かつこれらの腹部信号を胸郭信号と組み合わせることにより改善することができる。
【００１４】
これらの衣服は、ＩＰセンサ支持弾性体に取り付けられるか又はそうでなければ衣服によって担持された付加的なセンサを含むことができる。付加的センサは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、及び筋電図信号のためのセンサなどを含むことができる。本明細書で用いるＩＰセンサ及び衣服はまた、多くの場合に付加的センサを処理回路に連結する１つ又はそれよりも多くの付属導体を有することができる。衣服布並びに支持弾性材料は、織られ、及び／又は編まれ、及び／又はかぎ針で編まれ、及び／又は編組みされ、及び／又は押し出された材料などとすることができる。
【００１５】
好ましい実施形態では、本発明は、モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に、下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復単位波を含むパターンで弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体とを含む被験者をモニタするための生理学的センサを含み、各単位波は、実質的に平行であって延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである脚部分を有するように構成される。
【００１６】
この好ましい実施形態の態様には、脚部分が延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満偏位すること、センサが延伸していない時に、脚部分が単位波の頂点から単位波の基部に互いに収束すること、支持弾性体が延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、センサ導体の単位波が１インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有すること、支持弾性体が延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、センサ導体の単位波が１インチ当たり約６よりも多い空間周波数を有すること、及びセンサ導体が２７ＡＷＧ（米国電線規格）又はそれよりも高いワイヤを含むことが含まれる。
【００１７】
この好ましい実施形態の更に別の態様には、支持弾性体が延伸の作動範囲にわたって延伸される時に、センサ導体の電気特性が変化すること、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって、電気特性が実質的にヒステレシスがないこと、延伸及び弛緩の複数のサイクルが被験者をモニタする期間を含むこと、被験者をモニタする期間が１時間未満、又は１２時間未満、又は２４時間未満であること、電気特性がセンサ導体の交流インピーダンスを含み、そのインピーダンスが実質的に誘導性インピーダンスであること、及び延伸の作動範囲の実質的な部分において、電気特性が延伸に実質的に直線的に依存することが含まれる。
【００１８】
この好ましい実施形態の更に別の態様には、ＩＰ導体が、ＩＰセンサが身体部分上に配置された時に電気特性が延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって実質的にヒステレシスがないように支持弾性体に固定されること、少なくとも１つの付属導体が、支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復単位波を含むパターンで弾性材料に固定され、付属導体の単位波が、センサ導体の単位波の空間周波数よりも少ない空間周波数を有すること、付属導体の単位波が、１インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有すること、単位波が、実質的に平行な脚部分のない滑らかなパターンを有すること、付属導体が、微小同軸ケーブルを含むこと、及びセンサ導体が、付属導体の間に位置決めされることが含まれる。
【００１９】
好ましい実施形態のセンサは、本発明の生理学的センサ及び本発明の衣料の付加的な実施形態に含まれることを理解すべきである。同様に、この好ましい実施形態の態様は、上述の付加的実施形態に含めることができる。本発明の要素の更に別の態様及び詳細及び代替的な組合せは、以下の詳細説明から明らかなものになり、かつ本発明者の発明の範囲内でもある。
本発明は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細説明、本発明の特定的な実施形態の例示的実施例、及び添付図を参照することによってより完全に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本明細書に説明したＩＰ技術の要約に続くのは、本発明の改良型誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）センサ構成の好ましい実施形態、次に、多機能及びそれ以外に改良されたＩＰセンサ、最後に、生理学的モニタリングにおけるこれらのＩＰセンサ及び弾性材料の新規及び／又は例示的用途である。以下において（及び、全体的に本出願において）、表題及び説明文は、明確さ及び便宜上のみのために用いられる。
【００２１】
誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）は、身体部分の様々なサイズ、特に身体部分の容積を反映する信号を提供する。導電要素を含む弾性ＩＰセンサは、導電要素が、下に重なる部分と共に拡張及び収縮するような方法で身体部分上に配置される。導電要素の電気特性、多くの場合にインダクタンスは、その物理的構成と共に変化するので、要素特性の測定は、身体部分のサイズを確実に反映することになる。特に、電気特性は、センサの長さと共に変化するので、センサが身体部分を実質的に囲むように配置されると、プレスチモグラフ容積は、センサ出力から導出することができる。殆どの場合に、ＩＰセンサ導体を測定される身体部分に直接取り付けるのではなく、センサ導体は、弾性材料、例えば、織られ、編まれ、又は編組みされるなどしたバンド上に作動可能に固定されるか又は作動可能に取り付けられ、次に、この弾性材料は、例えば衣服の一部であることによって身体部分上に配置することができる。
【００２２】
本明細書で用いられる場合、「ＩＰセンサ」は、センサ導体（又はセンサ「導電要素」）、すなわち「センサ導体」と、支持弾性材料、すなわち「支持弾性体」とのような組合せである。ＩＰセンサは、センサ導体の様々な電気特性の変化を測定して好ましくはデジタル出力信号を提供する「ＩＰ電子機器」に連結される。「作動可能に固定された」又は「作動可能に取り付けられた」は、支持弾性体が延伸及び収縮するのに比例して変化することになるように、導電要素が支持弾性体に固定されていることを意味するように本明細書では用いられる。センサ導体は、例えば、弾性体への組込みによって作動可能に固定することができる。以下の説明を通して、センサ導体は、特定の特性のワイヤとして説明されるが、これは、限定的ではない。他の実施形態では、センサ導体は、例えば、金属又は非金属導電ネジ又はフィラメントから形成することができる。また、以下の説明を通して、支持弾性体は、通常、織られ、編まれ、又は編組みされるなどしたバンドであるが、これも限定的ではない。支持弾性体は、他の技術によって製造することができる。更に、センサ導体は、部分的又は完全な弾性衣服に直接固定することができ、これが、次に支持弾性体として機能を果たす。
【００２３】
ＩＰセンサ電子機器は、本発明の特定的な実施形態に対して例えば適切に小型化及び携帯用にすることによって適切なものになる当業技術で公知の様々な手段により、センサ導体の電気特性を測定することができる。説明する好ましいＩＰセンサにおいて、インピーダンスは、主に誘導性であり、好ましい測定技術は、センサの伸長に関して線形である出力値を推測するためにセンサ要素に励磁信号を印加し、感知要素のインピーダンスによって決まる固有振動周波数を用いることにより、インダクタンスを間接的に測定する。図１に示すこの測定技術は、発振周波数がセンサ導体のインダクタンスと共に変化することになるような方法で、発振回路内にセンサ導体を組み込んでいる。次に、発振周波数は、公知の信頼することができる正確な周波数検出技術の１つを用いて検出され、デジタル化され、出力される。
【００２４】
図示のようなこの測定は、センサ導体１１が、リンク１３によってインピーダンス測定回路１４に接続されており、インピーダンスは、励磁信号の周波数でのインダクタンスによって判断される。センサ導体１１は、周方向に連続したループの形態とすることができる。続いて説明するように、より好ましくは、センサ導体は、センサ導体が周方向に連続ではなく、代わりに限定領域１２内で遮断されるように配置される。好ましい実施形態では、インピーダンス測定回路は、発振回路の応答特性が発振器の作動周波数範囲にわたってセンサ導体の応答特性と適合するように構成された発振器１５を含む。センサ導体は、発振器同調回路１７の他の要素と協働して、発振器出力信号１９の周波数を判断する。最後に、周波数検知器２１は、例えば、規準時間間隔中の信号サイクルを数えることにより、又は発振器１５を安定規準周波数（図示せず）に位相固定することなどによるような公知の技術によって発振周波数を検出する。
【００２５】
ＩＰセンサ導体の好ましい配置
本発明者は、製造可能性及び費用などのような実際的な制約内に留まるかなり改善された性能を備えた好ましいＩＰセンサを発見した。以下では、本発明者によって見出されて応用された本発明の改良型センサに導く好ましい設計原理を説明する。以下ではまた、胸部及び腹部のサイズの測定に関する本発明の実施形態に対して好ましく、かつ容易に製造されて小型及び携帯用センサ電子機器によって作動させることができる特定の改良型センサの設計を説明する。これらの特定の好ましいセンサは、それらがいくつかの現在の測定作業に対する他の重要なセンサ特性に対して性能の調和のとれた１つのセンサを表すので、限定的ではないことを理解すべきである。
【００２６】
他の調和は、様々な好ましい実施形態をもたらす。かつ、以下の説明に鑑みて、他の特性に対する性能の異なる調和を表し、及び／又は他の測定作業に適切である改良型センサを作る方法は、当業者には容易に明らかであろう。例えば、センサ性能は、製造可能性があまり重要でない実施形態では、なお更に改良することができる。また、センサは、全てのサイズの動物の身体部分の測定のために開発することができる。実際に、動物生理学的モニタリング又は動物用薬剤などは、本発明の用途が期待され、かつ意図されている。更に、現在の改良型センサを導電要素、弾性材料、及び衣服に対する将来の技術に適応させる方法も容易に明らかであろう。
【００２７】
以上を考慮しながら、図２は、本発明の好ましいＩＰセンサの伝達特性を示している。水平軸は、センサの相対直線伸長又は延伸を示している。相対延伸は、ＩＰセンサが、例えば、測定被験者の胸部のような下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸される時、同じ寸法に対するＩＰセンサのベースライン寸法の比率の尺度である。それが、広範な寸法のＩＰセンサに等しく当て嵌まるので、それは、好ましい延伸尺度である。通常の作動中に、相対延伸は、一般的に示す範囲、Ｓ＿ｍｉｎとＳ＿ｍａｘの間で変化し、ここで、Ｓ＿ｍｉｎは、測定される身体部分が最も収縮される時の延伸であるが、Ｓ＿ｍａｘは、身体部分が最も拡張される時の延伸である。全体としては、最小センサ寸法に比較して相対延伸は、好ましくは１００％又はそれよりも大きい。典型的な生理学的測定結果では、相対延伸の作動範囲は、殆どの生理学的過程に対して０．１％又はそれ未満から１０−１５％又はそれ未満までである。更に、ＩＰセンサは、相対延伸の作動範囲にわたる延伸に対して、モニタされる被験者に少なくとも快適で控えめである必要がある。センサ弾性体の弾性率は、センサ導体が使用中に測定身体部分に対して殆ど又は全く動かないほど大きいが、着用者に対して目立つか又は不快である伸張力を要するほど大きくないことが必要である。
【００２８】
様々な延伸に応答して、センサ導体の電気特性、通常その交流インピーダンスはまた、図２のグラフ応答線によって一般的に示す状態で変化する。図２の縦軸は、センサの電気特性、通常インピーダンスの可能値を示している。例示的シグモイド曲線によって示す応答（又は伝達）特性は、通常、実際のセンサによって達成される。この例示的曲線は、限定していないが、他の伝達特性が可能であり、かつ公知である。より好ましいＩＰセンサ導体は、できるだけ多くの作動範囲にわたって実質的に線形の伝達特性を有するように配置される。最も好ましいセンサは、全作動範囲にわたって線形特性を有する。±１０％を超える線形性からの偏差は一般的に大きく、好ましくは、偏差は±１％を超えず、更により好ましくは、±０．１％を超えない。
【００２９】
本発明のセンサの応答特性は、重要な好ましい特性を有する。第１の重要な特性は、特性が有意なヒステレシスを欠くことである。より明確には、センサが延伸し（２６）、弛緩する（２６’）時に、電気特性の数値は、センサが延伸の特定のレベルにある時には、センサが以前に延伸のその特定のレベルにあった時の数値と実質的に同一であり、センサが延伸のその特定のレベルになることになる時には、同一であることになる。言い換えると、伝達特性は、線２５によって示す通りであり、センサの電気特性は、延伸の作動範囲内の延伸の各レベルで一意的かつ正確に定められる。延伸が現在の電気特性から推測することができる精度は、ヒステレシスに起因する変動によって限定される。精度が１％又はそれよりも良好、又は０．１％又はそれよりも良好、又はそれに類似である場合、ヒステレシスは、ヒステレシスに起因する変動が、それぞれ、１％又はそれよりも良好未満、又は０．１％又はそれよりも良好未満等々である範囲で実質的に存在しないはずである。
【００３０】
実際に、ヒステレシスは、好ましくは、少なくとも１つの測定セッション内には実質的に存在しない。伝達特性は、好ましくは、測定セッション間で全体的にドリフトしない。このようなドリフトが起こる場合、センサ出力の解釈は、好ましくはそれに応じて調節される。好ましいセンサは、延伸及び弛緩の１０、又は２０、又は３０、又はそれよりも多くの１００万サイクルの寿命にわたって全くないか又は限定されたドリフトを有する。
【００３１】
センサ導体構成の別の重要な特性は、相対延伸の作動範囲内の伝達特性の勾配ができるだけ大きいことである。勾配がより大きい状態で、相対延伸は、より正確に測定電気特性から推測することができる。その結果、他の制約の範囲内で最大勾配が好ましい。
実質的にヒステレシスのない（望ましいレベルの精度に対して）、かつできるだけ大きな勾配を有するＩＰセンサが与えられると、好ましい作動範囲は、以下のように選択することができる。センサが実質的に延伸がない時（２７）、センサ導体は、一般的に、弾性体に対して又は弾性体と共に延伸しないものに対してより柔軟で自由に移動することになる。これらの延伸範囲では、伝達特性は、より平坦かつより非線形、更に予測不能になり、Ｓ＿ｍｉｎは、領域２７上に設定すべきである。センサが、延伸の物理的限界に近づくと（２９）、センサ導体は、延伸の更に別の増加に等しく応答することはできず、伝達特性は、再びより平坦になる。Ｓ＿ｍａｘは、この領域下に設定すべきである。図２では、作動相対延伸の好ましい領域は２５である。
【００３２】
好ましいＩＰセンサの電気特性は、交流インピーダンスである。更に、作動周波数範囲で好ましいセンサのインピーダンスは、主に誘導性である。応答勾配は、インピーダンスの誘導構成要素が増加する時に改善される。センサ導体の抵抗性及びキャパシタンスは、最小にする必要があり、好ましいセンサＲは、約０．５Ωであり、Ｃは、約３０ｐＦである。電子機器によって見られるように、センサ要素に対する連結ワイヤ（図１の１３）は、上述の要素の電気部品であり、好ましくは、位置変化を受けた時に無視することができる量のインピーダンス変動に寄与するだけである。成人被験者に必要な長さのセンサに対して実用的な好ましい数値は、１Ω抵抗よりも小さく、６０ｐＦから１００ｐＦキャパシタンスである。センサ導体要素の直流抵抗は、最小値（好ましくは、約１Ω又はそれ未満）に維持すべきである。
【００３３】
この用途で実施されるような特定の好ましいセンサは、約１５０ｋＨｚから約６００ｋＨｚまでの周波数で、好ましくは約３００ｋＨｚから約３１０ｋＨｚまでの周波数で作動する。より生理学的な用途では、延伸の作動範囲にわたる相対的周波数変化は、小さなものになるので、関連電子機器は、好ましくは、例えば、少なくとも８０００のうちの１部の精度の周波数を正確に測定する。ヒステレシスは、同じレベルである必要はない。
【００３４】
周波数自体は、１／ＳＱＲＴ（Ｌ）に対して線形であるので、正確に線形Ｌを有するように設計することは、結果として非線形周波数応答を生じることに注意されたい。更に、全体的には、特定のＬ値でなくて、延伸に対して線形である数値をセンサ電気特性から推測することができることが望ましい。従って、図２の応答特性２５は、センサ要素が非延伸状態から作動延伸の範囲の上限を超えるまで変化する時、最大可能線形区域を維持しながらできるだけ急勾配とすべきである。線形部分は、これらの２つの機械的限界の中央のある場所に見られることになると予測される。
換言すると、好ましいＩＰセンサは、これらの相対的変化に対応する長さセンサの形態である。更に、これらは、たとえ三次元形状に形成されても、広範なサイズ及び三次元構成の長さセンサとして機能する。これは、これらのインダクタンスが、隣接する単位波（下記参照）の局所磁場に主に起因し、センサの離れた部分の磁場にはごく僅かに影響されるからであると考えられる。
【００３５】
以下に説明する好ましいＩＰセンサ、及び本出願の設計指針により構成されたセンサは、上述の好ましい特性を有することが見出されている。説明する好ましいセンサは、ヒステレシスのない伝達特性が見られる相対延伸の範囲を有し、更に、事例の大多数において、延伸のその範囲内にかなりの線形領域を有する。従って、好ましいセンサが得られると、相対延伸に基づく下限及び上限は、センサが好ましいセンサ特性を満足させる範囲内であることが分るであろう。相対延伸の作動範囲、すなわち、Ｓ＿ｍｉｎ及びＳ＿ｍａｘは、次に、この範囲内で選択することができる。多くの場合に、作動範囲は選択することができるので、かなりの線形領域を有する。線形領域は、その線形領域が相対延伸の作動範囲の少なくとも半分又はそれよりも大きい場合に十分であると考えられる。
【００３６】
説明した好ましい伝達特性は、支持弾性体上のセンサ導体の好ましい配置で達成される。センサ導体は、実質的に同じ単位波の反復を含む波形として作動可能に固定される。図３は、例えば、このような好ましいパターンの支持弾性体４１上に取り付けられた２つのセンサワイヤ３７及び３９を有するセンサ３３のようなＩＰセンサを概略的に示している。従来の単位波パラメータ振幅（Ａ）及び波長（Λ）（波長は、周波数（Ｆ）の逆数、すなわち、Λ＝１／Ｆである）も図示されている。Ａ及びＦの両方に関する製造変動は、製造制約が許容するほど小さいことが好ましく、約１０％よりも小さいあらゆる場合には、約２０％又はそれよりも大きい変動は回避されることになる。
【００３７】
ＩＰセンサワイヤに対して、周波数パラメータＦは、製造制約が許容するほど更に大きい必要があるが、固定された導体が、着用者に問題を引き起こす点まで弾性率を限定するほど大きい必要はない。例えば、織られた、かぎ針で編まれた、及び同様の弾性体に対して、Ｆは、弾性体の布又は糸の空間周波数を超えることはできない。更に、Ｆが増加した状態で、支持弾性体は、延伸性を妨げる可能な更に別の導体を担持し、たとえＦがセンサ弾性率に干渉するほど十分大きくなくても、着用者に対して更に敏感又は目立つ状態になる。織られ、かぎ針で編まれ、編まれ、又は同様にさた支持弾性体の場合には、約５．０／ｉｎ．（インチ）又はそれよりも大きいＦが好ましく、約５．５／ｉｎ．又はそれよりも大きいＦがより好ましい。支持弾性体、その製造、及び導体の重量が許容する場合、約６．０／ｉｎ．又はそれよりも大きいＦがより好ましい。一般的に、支持弾性体上の利用可能な空間により、同様に製造制約及び着用者の快適性によって限定された振幅Ａもできるだけ大きい必要がある。Ａは、通常、約１−２ｉｎ．又はそれ未満である。最も好ましい実施形態では、約０．５ｉｎ．又はそれよりも大きいＡは、満足のいくものであることが公知である。
【００３８】
以下に説明するように、１つのワイヤが存在して約Ａ／２の振幅の状態である場合、振幅Ａの１つのセンサワイヤでなくて、空間内に２つの連結センサワイヤを有することが多くの場合に有利である。振幅Ａ／２を有する２つの連結ワイヤのセンサ性能は、他の条件が同じ場合、振幅Ａの１つのセンサワイヤのセンサ性能に実質的になることが公知である。図３は、支持弾性体上の空間内の２つの平行センサのこのような配置を示している。０．３ｉｎ．から０．５ｉｎ．又はそれよりも大きいＡを有する２つの連結センサワイヤ各々は、満足のいくものであることが公知である。これらのパラメータは、振幅−波長比（又は同等に、振幅−周波数の積）として組み合わせることができる。約１．５又はそれよりも大きいこの積の数値が好ましく、２つ又はそれよりも多くの数値はより好ましい。偶数センサ導体ワイヤを用いることはまた、次に導体の末端（外部接触）点が互いの近くに設置することができるので有利である。それによって遮断又は外部接触の問題なく、あらゆる閉じた、開放した、又は重複した物理的構成内のセンサ要素を作動させる。このような構成はまた、連結ワイヤ（図１の１３）のための好ましい特性を達成するのに役立つ。
【００３９】
更に、単位波の形状は、重要な設計上の特徴になることが公知である。一般的に、好ましい単位波は、延伸の作動範囲（Ｓ＿ｍｉｎからＳ＿ｍａｘまで）にわたって平均して実質的に平行である上昇部分及び下降部分（本明細書では単位波の「脚」と呼ぶ）を有する。非平行又は傾斜脚の「波形」、又は「曲がりくねった」、又は「正弦波」、又は同様のパターンは、あまり利点がなく本発明に必要としない。好ましい単位波は、幾分異なる詳細な形状を有するが、全ての好ましい単位波は、延伸の作動範囲にわたって平均して実質的に平行であるので、これらの形状は、隣接する脚の対が架橋される方法で主に異なる。架橋（本明細書では「キャップ」とも呼ぶ）は、より「正方形状」単位波内に存在するより正方形状及び線形から、より「Ｕの字状」単位波内に存在するより丸い滑らかに変化するものまで変化する可能性があり、より正方形状の単位波がよりＵの字状の波よりも幾分好ましい。好ましい単位波は、約２又はそれよりも多くの振幅−波長比を有し、より大きな比率がより好ましい。
【００４０】
図３は、３度の延伸でよりＵの字状の単位波を有する図示の特定の好ましいセンサパターンを示している。図示の単位波は、実質的に平行な脚４５を有し、隣接する脚は、より丸いキャップ４３で架橋される。重要なことに、脚は、作動範囲３１の下の延伸から平均作動延伸３３まで、及び作動範囲３５の上の延伸増大まで作動延伸範囲にわたって実質的に平行のままである。更に、作動範囲にわたって波パターンは、延伸するように実質的に線形に応答する。例えば、より小さな延伸３１で示す距離マーカ４７及び４９は、１０単位波の長さを明示し、平均作動延伸３３では、同じマーカが９単位波を明示し、より大きな延伸３３では、同じマーカが８単位波だけを明示する。図３に示す単位波は、本発明に対しては好ましく、全く十分であるが、より正方形状単位波は、幾分より好ましいものになる。脚の実質的に平行な部分は、単位波振幅の少なくとも半分にわたって、好ましくは振幅の３分の２又はそれよりも多くにわたって延びる必要がある。
【００４１】
更に、図３のセンサパターンでは、単位波の脚は、延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである。制約がない場合、このようなセンサパターンは、正確な製造方法で実現可能である。しかし、製造制約条件、費用制約条件、及び他の制約要因のために、本発明の好ましいセンサの実際の実施は、多くの場合に延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままでありながら、図３と同じ平行のままではない脚を備えた単位波を有する。延伸の作動範囲にわたって実質的に平行な脚を有するセンサパターンで、幾分制約された実施はまた、本発明の範囲である。
単位波の実質的に平行な脚部分は単位波の振幅の実質的な部分を含むことが、その後の図４Ａ−Ｃ及び図５Ａ−Ｂから認めることができる。好ましくは、脚部分は、振幅の０．３又はそれよりも多く、好ましくは振幅の０．５又はそれよりも多く、より好ましくは振幅の０．７又はそれよりも多くで構成する。
【００４２】
図４Ａ−Ｃは、３度の延伸での本発明の好ましいＩＰセンサの実際の実施を示している。ワイヤ６１及び６３は、ＩＰセンサ導体であり、約６／ｉｎ．のＦで実質的に平行な脚を有するＵの字状単位波を含む好ましいパターンを有する。付属導体６５ａ、６５ｂ、６７ａ、及び６７ｂは、ＩＰセンサ導体ではなく、約４／ｉｎ．のＦで本発明のＩＰセンサ導体パターンを必要としない正弦波パターンを有する。これらを以下に説明する。支持弾性体は、弾性縦フィラメント及び非弾性横フィラメントでかぎ針で編まれたバンドであり、導体は、かぎ針編み中にこの弾性バンドに取り付けられている。従って、この実施は、容易に利用可能なかぎ針編み機の機能によって制約されていた。
【００４３】
図４Ａでは、ＩＰセンサは、実質的に延伸されない。図４Ｂは、延伸の通常作動範囲の下端におけるものであり、図４Ａは、通常作動範囲の上端におけるものである。図４Ｂ及び図４Ｃは、延伸の通常作動範囲にわたってＵの字状単位波の脚が実質的に平行のままであることを示している。同等に説明すると、脚の間の距離は、単位波の頂点近くから基部近くまで実質的に一定である。図４の試験は、実質的に未延伸状態においてさえ、単位波の脚が実質的に平行のままであることを示している。更に、これらの図は、延伸中のＩＰ導体と付属導体の間でかなりの挙動の差を示している。図４Ｂと比較し、図４Ｃと比較して、図４Ａの導体６５ａ、６５ｂ、６７ａ、及び６７ｂを調べると、これらの正弦単位波の脚が延伸中にかなり発散し、又は同等には、単位波の基部近くの脚の間の距離が、単位波の頂点近くの距離よりもかなり大きい量だけ増大することを示している。
【００４４】
図５Ａは、より正方形状単位波の一実施形態が作動範囲内で延伸するように応答する方法を、定型化されて誇張されているがより定量的に示すものである。パターン７１は、単位波が振幅Ａ及び波長Λを有する延伸の平均作動レベルを表している。全体的に線形架橋又はキャップ部分７３は、一般的に伸張性というよりもより可撓性であるから、延伸及び収縮は、脚７５及び７７がそれぞれ離れて移動すること又は一緒に移動することによって主に適応される。好ましくは、延伸の平均作動レベルでは、センサは、中間範囲延伸で単位波の脚が脚７５及び７７がそうであるように実質的に平行であるように設計される。次に、全体的に未延伸状態であると、脚は、パターン７９のように僅かに収束する（誇張された収束を示す）ことになるが、最大延伸で脚は、パターン８１が示す（誇張された収束を示す）ように僅かに外れることになる。このような設計がパターン７１に延伸の作動範囲の殆どにわたって実質的に平行である脚をもたらす方法は、容易に認めることができる。
【００４５】
より詳細には、全体的に未延伸パターン７９の脚は、約角度ΔΘ’で収束し、全体的に延伸パターン８１の脚は、約角度ΔΘ’’で発散する。好ましくは、ΔΘ’は、ΔΘ’’にほぼ等しく、この角度ΔΘ’は、以下の関係式（度で）によってほぼ与えられる。
ΔΘ＝±２８*（ｉｎ／ｉｎでの相対延伸Δｓ／ｓ）／（／ｉｎでの周波数Ｆ）*（ｉｎでの振幅Ａ）
その結果、相対延伸が１０％又はそれ未満である場合、周波数は、５．５／ｉｎ又はそれよりも大きく、振幅は、０．３５ｉｎ又はそれよりも大きく、ΔΘ’は、約±１．５°である。あまり好ましくないのは、パターン７１が全体的に未延伸状態を表し、ΔΘが、従って、約−０°＋３°であり、又はパターン７１が全体的に延伸状態を表し、ΔΘが、従って、約−３°＋０°である場合である。用語「ほぼ平行」は、延伸の作動範囲にわたって平行である約±２°以内であるような意味で用いられることに注意されたい。用語「実質的に平行」は、製造公差内で平行を意味するように取られる。
【００４６】
従って、一般的に、好ましくは、単位波パターンは、延伸の作動範囲にわたって平行である約３°内の脚を有する。用語「延伸の作動範囲にわたって実質的に平行」は、本明細書における意味で用いられる。平行から少なく外れる、例えば約１−２°偏位することがより好ましく、例えば、約４−５°を超えて偏位するのはあまり好ましくない。約５°の変動は、許容上限であるが、約±１０°又はそれよりも大きい偏差は、回避されることになる。
【００４７】
図５Ｂは、ＩＰ導体８７を支持弾性体８５に取り付けることができる別の方法を示している。ここで導体は、弾性体の本体を通って延びる弾性体の長軸に対して横方向に単位波を有する。この取付においても、単位波は、説明した好ましい構成を有することが好ましい。ここで、Ａの振幅及びΛの波長を有する正方形状単位波が図示されている。Ａ及びΛの数値は、好ましくは、約２又はそれよりも大きい振幅−波長比を達成するように調節される。
【００４８】
ＩＰセンサ導体に好ましいワイヤ（又は他のタイプの導体）は、ワイヤゲージ（小直径は、機械的により有利である）、抵抗（低い方がより有利である）、及び物理的自由度（大きい方がより有利である）との平衡を保っている。一般的に、適度な抵抗に適合する最も細かいゲージを有するワイヤが好ましい。２７又は２９ＡＷＧ又はそれよりも高いワイヤが、０．０８Ω／ｆｔ又はそれ未満の抵抗を有することが公知である。このようなワイヤは、通常費用制約条件内で銅又は銀被覆の銅である。絶縁される場合、絶縁は、発泡ポリ−テトラフロオロ−エチレンのような低誘電率を有するべきである。好ましいワイヤはまた、適切な延伸及び弛緩を許容するように、できるだけ可撓性（本明細書では「柔軟性」とも呼ぶ）である。例えば、適度に柔軟なワイヤは、そのワイヤ自体の重量の下で物体の縁部の上に垂れることになる。一般的に、約５１／４６又はそれよりも良好な高ストランドワイヤが適度であることが見出されている。
【００４９】
ＩＰセンサ設計の更に別の態様は、外部接続を含む。ＩＰセンサ導体の両端は、センサ電子機器に取り付ける必要があり、このような接続部は、継ぎ手、プラグなどを含む全てのタイプの接続が、多くの他のタイプの電気構成要素よりもより頻繁に機能しなくなることが公知であるので、故障する点になる可能性がある。これは、金属又はプラスチック基部とは対照的に、弾性基板が容易に引き裂かれる可能性があるので、ＩＰセンサに対して特定の問題になる可能性がある。従って、ＩＰセンサは、好ましくはセンサに沿って一点だけで作られたセンサ導体に外部接続を恒久的に取り付けてしまうように設計されて構成される。
【００５０】
センサ導体と外部ワイヤの間の好ましい接続は、多くのセンサ実施形態、特に移動式生理学的モニタリングに関するこれらのものに適切であることが公知である。外部ワイヤは、センサ導体に半田付け（低温半田付け）され、スリーブは、継ぎ手の周囲で圧着される。この接触は、十分な物理的安定性と共に良好な電気接触をもたらす。
更に、多くの身体部分をモニタするために、特に胸部及び腹部をモニタするために、モニタされる着用者が容易にセンサ又は衣服を着用することができるように、例えば、センサ又は衣服の中心線に沿ってＩＰセンサ及び／又は支持衣服が開閉可能であることが有利である。このようなセンサ及び衣服は、図８、９、及び１０に例示している。センサ又は衣服は、開閉可能にすることができるように通常はジッパー、「Ｖｅｌｃｒｏ」ストリップ、又は留め金などを含み、これらの装置は、中心線を横切るＩＰセンサ導体の経路を必ず遮断することになる。このような遮断は、綿密な構成がない場合、付加的外部接点を必要とする場合がある。
【００５１】
外部接触を最小にする好ましい構成において、センサ導体は、長い縦軸及び短い横軸を輪にして配置される。ループの一方の縦方向縁部で、センサ導体は、互いに架橋（又はジャンパ）され、他方の縦方向ループ端部で、導体は、外部接続に利用可能である。次に、ループは、問題なくループの反対端の間を通過する衣服又はセンサ中心線でモニタされる身体部分の周りに配置される。好ましいセンサ導体配置は、たとえ隣接アームを有するループ内に配置されても、相対長さセンサとして働く。
【００５２】
図６Ａは、例示的なこのような好ましい構成を示している。２つのＩＰ導体１０３及び１０５を有するＩＰセンサ１０１は、好ましい単位波で構成されている。２つの導体は、単一のループを形成するように１０７で架橋される。ループの自由端に対する外部接続は、領域１０９に限定される。次に、このセンサは、センサ又は衣服中心線又は閉鎖軸が１０７及び１０９でループの端部の間を通過するように、身体部分の周囲に配置することができる。いかなる外部リードも分離軸を横断する必要はないので、この構成は、あらゆる外部架橋リードの取付及び除去のためのいかなるプラグも必要としない。図６Ａ−Ｄを以下に更に説明する。
【００５３】
図６Ｂ−Ｃは、センサ導体が外部接触を最小にするためにループ内に配置されている付加的な例示的構成を示している。図６Ｂは、単一の折り畳みループに構成された４つのＩＰ導体を有するＩＰセンサ１１１を示している。導体の２つの外部対は、一端１１３で架橋されるが、導体の内部対は、反対端１１５で架橋される。外部接続は、１１７で２つの外部導体に対して行われる。あらゆる偶数センサ導体は、同様に構成することができる。４つの導体センサ１１１に対する機能的代替物は、センサ１１１の単位波の振幅の２倍の振幅の単位波を有しながら、１０１と同じの２つの導体センサである。
【００５４】
図６Ｃは、センサ１１１と同じであるが、それ以外に１２１で架橋されたセンサ１１９を示している。外部接続は、１２３で行われる。導体１２５及び１２７は、外部から取り付けられず、機能的ではない。このタイプのセンサは、残りの２つの導体の長さを妨げることなく、身体部分の限定された部分、すなわち、１２１から１２３の長さだけをモニタする必要がある時に有利である。
一部の場合には、恐らくは衣服又は衣服の一部に取り付けられたＩＰセンサは、衣服を開閉する必要のない部分の上を滑らせることにより、モニタされる身体部分の周囲に設置することができる。ここで、単一センサ導体は、限定された領域内に作られた外部接点で身体部分を囲むことができる。架橋は必要ない。代替的に、架橋導体を有する図６Ａ−Ｄに示す構成の１つを用いることができる。
【００５５】
多機能ＩＰセンサ−付属導体
本発明の更に別の態様では、ＩＰセンサの支持弾性体は、ＩＰセンサ導体に加えて、付加的導電要素（本明細書では「付属導体」とも呼ぶ）及び付加的センサなどを支持し、それによって多機能ＩＰセンサを形成する。付属導体（本明細書では「チャンネル」とも呼ぶ）は、一般的に、縦方向に沿って線形方式で配置される。図７Ａは、支持弾性体の中心線に沿って２つのＩＰセンサ導体１４５を有するＩＰセンサ（類似であるが、図４Ａ−ＣのＩＰセンサと同一ではない）、支持弾性体の上縁部に隣接する２つの付属導体１４１、及び支持弾性体の底縁部に隣接する２つの付加的付属導体１４３を示している。ＩＰ導体及び付属品は、異なる縦波長を有する。それらの振幅は、ここではほぼ等しいが、他の実施形態では、それらの振幅は、異なる可能性がある。
【００５６】
各種の線形導電要素は、本発明に好ましく、その製造工程中に支持弾性体、特に弾性布内に組み込むことになる十分に小さなサイズ及び十分な自由度を有する。代替的に、付属導体（及びＩＰセンサ導体）は、製造後の段階において支持弾性体と作動可能に固定することができる。導電要素は、布の弾性及び／又は延伸機能を妨げないような方法で、支持弾性体に組み込まれるか又は固定される。好ましい導電要素は、裸又は被覆ワイヤ、シールド被覆ワイヤ、及び同軸シールドワイヤなどを含む。他のタイプの可能な導電要素は、電話型ワイヤ及びケーブル、ツイスト対、一般的カテゴリ５等級接続、及びリボンワイヤなどを含む実質的にあらゆるタイプの可撓性ワイヤ（より高いワイヤゲージを有する）を含む。
【００５７】
ＩＰセンサ導体は、必ずしもシールドされず、一般的により小さなワイヤサイズの説明したような好ましい波長及び振幅で好ましいパターンに配置される。非シールドワイヤはまた、例えば、そのワイヤの他の場所に設けられた処理電子機器でＩＰセンサの支持弾性体上に又は隣接して設けられたセンサを相互接続するための相互接続電子構成要素に用いることができる。しかし、シールドワイヤ又は同軸ケーブルは、隣接ＩＰセンサ及び電気的干渉の他の発生源に起因する電気漏話及び干渉を回避することが好ましいものになる。
【００５８】
好ましいシールドワイヤ、シールドワイヤ、同軸ケーブル、及び他の導電要素は、１．０ｍｍ又はそれ未満、又は０．９ｍｍ又はそれ未満、又は０．８ｍｍ又はそれ未満、又は０．７ｍｍ又はそれ未満、又は０．６ｍｍ又はそれ未満、又は０．５ｍｍ又はそれ未満の外径（ＯＤ）を有し、例えば、０．１ｏｈｍ／ｆｏｏｔよりも小さな抵抗を有する高導電率である高導電要素を有する。銅は、好ましい導体であり、銀被覆銅を必要に応じて用いることができる。好ましい被膜及び絶縁は、一般的に低誘電率大絶縁破壊電圧を有し、フッ素化エチレンポリマー（ＦＥＰ）及びシリコーンポリマーなどを含む。特に、好ましいワイヤは、目の詰んだ裸銅ストランド（５１／４６）を有し、０．０８３ｏｈｍ／ｆｏｏｔを有し、０．５ｍｍＯＤを有し、シリコーンコーティングのＦＥＰを有する２９ゲージを含む。好ましい同軸ケーブルは、５０ｏｈｍインピーダンス及び０．８１ｍｍＯＤを有する。微小同軸ケーブルとしても公知である小さな同軸ケーブルは、例えば、「Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏａｘ、Ｉｎｃ．」（米国ペンシルベニア州ポッツタウン；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏ−ｃｏａｘ．ｃｏｍ／（２００４年９月２０日に最後に訪れた））から入手可能である。
【００５９】
殆どの導電要素の限定縦弾性率に適合させるために、好ましい実施形態は、支持弾性体の最大延伸で導電要素が張力が殆どないか又は全くない状態になるように十分過剰なワイヤ長を組み込んでいる。好ましくは、支持弾性体の未延伸長さＳにおいて、最大限延伸された弾性体の長さＳ’に等しいか又はそれよりも長い導電要素Ｗ＞Ｓの長さが、組み込まれるか又は固定される。更に、導電要素は、支持弾性体及び導電要素が、相対的に延伸中に移動することを可能にするように、組み込まれるか又は固定される。従って、導電要素は、延伸の最大範囲にわたって延伸のあらゆるレベルで張力がかからないことになる。弾性体の長さ当たりの導電要素の長さは、本明細書では、Ｗ−／−Ｓ比（１よりも大きい）によって特定される。
【００６０】
導電要素は、Ｗ−Ｓ追加ワイヤが長さＳの弾性体内に存在し得るように、延伸軸に沿っているが横（延伸軸に対して）偏差を反復する状態の実質的に線形方法で支持弾性体に組み込まれるか又は固定される。横偏差は、導電要素が弾性表面の両方の間で延びるように、好ましくは弾性体の平面内にあるが、図５Ｂのようにこの平面に対して角度を成すことができる。反復する限定横偏差の多くの形態もまた可能であるが、好ましい配置は、付属導体（ＩＰセンサ導体を除く）、特にシールドワイヤ、同軸ケーブル、及びマルチワイヤケーブルの捩れ及び破壊を回避するために限定曲率の所定のパターン内にある。
【００６１】
図７Ｂは、支持弾性布１５１に固定された２つの付属導体１４９の詳細を示している。これらの導体は、滑らかな変化及び限定曲率を有する好ましいパターンを有し、ここでは正弦波パターンに近づく。正弦波パターンの波長Λ及び振幅Ａによって判断された横偏差が、導体１４９を緊張させることなく弾性体１５１が延伸するのに十分過剰な導体長さを提供する方法を認めることができる。導体１４９は、正弦波パターンを容易に平坦化して長くする、すなわち、Λを増大させてＡを低減することを可能にする方法で縦フィラメントによって保持される。
【００６２】
Ｗ−／−Ｓ比は、以下の関係式から容易に判断される。
Ｗ−／−Ｓ＝（１．２／Λ）*ＳＱＲＴ（２*（Ａ**２）＋Λ**２）
例えば、付属導体では、Λ＝０．３３ｉｎ．（周波数＝３／ｉｎ．）及びＡ＝０．３２ｉｎ．である場合、Ｗ−／−Ｓ＝２．４である。更に、ＩＰセンサ導体では、Λ＝０．２ｉｎ．（周波数＝５／ｉｎ．）及びＡ＝０．３２ｉｎ．である場合、Ｗ：Ｆ＝３．８である。好ましくは、過剰な導体長さであるＷ−／−Ｓ比は、導体の緊張を防止するには十分であるが、重量を最小にし、弾性率を改善し、費用（微小同軸ケーブルは現在比較的高価である）を低減するために過剰ではない。約２から約３までのＷ−／−Ｓ比の範囲が適切であることが公知である。
【００６３】
好ましい多機能センサでは、非シールドＩＰセンサ導体及び付属導体の各々は、例えば、各種の導体、振幅、及び周波数の各特定の望ましい特性を有する。ＩＰセンサ導体は、好ましくは、上述のような約５．０又はそれよりも大きいものから約５．５又はそれよりも大きいもの、及び約６．０又はそれよりも大きいものまでのＦ（周波数＝１／Λ）を有する。それらの振幅Ａは、通常、弾性体が適合することができるほど大きい必要があり、約０．６−１．０ｉｎ．又はそれよりも大きいＡを有する１つの導体、又は各々が約０．３０−０．４０インチ又はそれよりも大きいＡを有する２つの導体が適切であることが公知である。その結果、ＩＰ導体は、より大きなＷ：Ｆ比を有する。
【００６４】
例えば、シールドワイヤ、又は同軸ケーブル、又は他のタイプのワイヤのような付属導体は、好ましくは約２から約３までのＷ：Ｆ比を有する。Ａ及びＦは、その結果選択することができる。例えば、Ｆは、約２．５−３．５／ｉｎ．とすることができ、Ａは、約０．３インチから約０．３インチとすることができる。
支持弾性体は、被験者の快適性及び許容度の限度内で、全導体又は全支持導体の振幅のほぼ合計に適合するのに十分に広い必要がある。多機能センサは、いかなる付属導体もないか又は１、２まで、４まで、６まで、及び８又はそれよりも多くまでを有する１、２まで、４又はそれよりも多くまでのＩＰセンサ導体を有することができる。
【００６５】
多機能ＩＰセンサ−付加的要素
付属導体を有するＩＰセンサは、付加的な非ＩＰ機能（本明細書では「多機能ＩＰセンサ」又は「多機能センサ」と呼ぶ）を実行することができる。例えば、付属導体は、外部接続に及びそれによってそれらの処理装置に、様々なタイプの付加的センサを電気的に連結することができる。好ましくは、付加的センサは、センサに隣接又は接触した状態であり、又はセンサの支持弾性体上に取り付けることができる。多機能ＩＰセンサは、例えば、単一方向に沿って延びるバンド状構成から全方向のほぼ同じ寸法の構成まで様々な物理的配置構成を有することができる。更に、多機能ＩＰセンサは、モニタされる被験者によって着用することになる衣服として構成することができ、又は支持衣料上に取り付けることができる。ＩＰセンサは、２、又は４、又は６、又はそれよりも多くのＩＰセンサ導体、及び２、又は４、又は６、又はそれよりも多くの付属導体を支持することができる。
【００６６】
以下において、選択された付加的機能を有する例示的バンド状多機能ＩＰセンサが示されて説明されている。しかし、説明するセンサは、限定ではなく、当業者には、他の構成及び機能の多機能センサを構成することができる方法が明らかである。
図８Ａ−Ｃは、例示的バンド状多機能ＩＰセンサを概略的に示している。センサ自体は、衣料として機能を果たすことができ、支持衣料上に取り付けることができる。明確にするために、これらの図は、既に説明して示した詳細は提供しない。重要なことには、両方のＩＰセンサ導体及び付属導体は、一般的に詳細ではなく、通常は単純な線として示されている。しかし、これらの導体の実際の実施では、既に説明した特性を有している。また、本発明に付随して起こる詳細は、示されていない。例えば、スナップ、バックル、及び電気コネクタなどは、このような要素を当業者は供給することができるので、概略のみで示されている。同様に、実施形態は、別々の信号及び接地接続のための導電要素を必要とする場合があり、これも当業者によって同様に供給することができ、別には示していない。
【００６７】
図８Ａは、センサ１１１（図６Ａ）に対して同様に構成されたＩＰセンサ導体を有する簡易ＩＰ多機能センサ１７１を示している。センサ１７１はまた、例えば、センサ１７１に隣接して設けられやアンテナループのような付加的センサ１７７に対してコネクタ１７５を通って外部から接続する付属導体１７３を支持する。付属導体はまた、コネクタ１７９で外部から接続し、アンテナを処理回路に電気的に連結する。付属導体は、上述の好ましい特性を備えた曲がりくねった波形を有するように示されている。
【００６８】
図８Ｂは、２つの導電要素を有し、３つのセンサ機能を実施するＩＰ多機能センサ１８１を示している。センサ１８１は、例えば、被験者の胴体の周囲に置くのに好ましいループに形成され、例えば、恐らくは付加的センサを含むシャツ状又はベスト状生理学的モニタリング衣服の一部としていずれかに組み込むことができ、又はそれは、快適性、便宜上、及び保護のために必要であるようなこのような付加的覆いのみを備えたバンド状衣服として構成することができる。センサは、中央領域１８７にわたるこれらの縦接続のための留め金、スナップ、ジッパーなどを備えることができる。図示のように、センサの導体要素に対する電気的接続は、中央領域１８７内のセンサの左及び右端部１８３で為される。別の実施形態では、センサは、連続的とすることができ、縦コネクタを付加することができるが、電気的接続は、センサの外部表面で好ましいコネクタ又は他の手段によって電気要素に対して行うことができる。
【００６９】
導電要素１８９は、邪魔されることなくセンサの周りのセンサの一端から他端へ延び、ＩＰセンサとして機能を果たすことができる。一端だけにおける外部接続によるループ構成は、一般的に好ましいが、図示の構成は、センサが連続的である時に特に適切である。導電要素１８９は、外部ＩＰセンサ電子機器１９１に連結するように示されている。
導電要素１９３Ｌ及び１９３Ｒ（まとめて、１９３）は、センサ１９５及び１９７に連結する。左半分１９３Ｌは、信号をセンサ１９５からセンサの左端部に運び、右半分１９３Ｒは、信号をセンサ１９７から右センサ端部に運ぶ。センサ１９５と１９７の間の部分は、両センサからの信号を外部から識別することができるように、必要に応じて電気的に遮断される。センサ電子機器１９９は、センサ１９５からの信号を処理し、１９３Ｌに連結する。同様に、センサ電子機器２０１は、センサ１９７からの信号を処理し、要素１９３Ｒに連結する。従って、単一導電要素１９３（１９３Ｌ及び１９３Ｒ）は、２つの別々のセンサに対して外部接続を備えることができる。好ましい実施形態では、センサ電子機器１９１、１９９、及び２０１は、単一の物理的モジュールにパッケージ化される。
【００７０】
センサ１９５及び１９７は、例えば、マイクロフォン、温度計、ＥＣＧ電極、及び加速度計など、また、脳波図、眼電図、及び筋電図などのためのセンサ、並びに他の非生理学的センサを含む様々な生理学的センサを含むことができる。これらは、センサ１８１の支持弾性体によって物理的に組み込むことができ、又は支持することができ、又は関連衣料によって担持することができる。要素１９５及び１９７はまた、例えば、恐らくはセンサ１９５、１９７、及びＩＰ導体１８９の１つ又はそれよりも多くのための電子機器モジュールのセンサ１８１に適合することになる大きさであり、かつ構成することができる他の構成要素とすることができる。
【００７１】
図８Ｃは、６つ又はそれよりも多くの導電要素を有し、モニタされる被験者の胸部を囲むことを意図した別のバンド状多機能ＩＰセンサ２０５を概略的に示している。明確にするために、この図には示していないが、導電要素は、センサの周りに完全に延びるが、必要に応じて電気的遮断を伴って延び、同様に好ましい以前に説明したパターンを有することを理解すべきである。特に、ＩＰセンサ導体は、上述の好ましいパターンを有する（ここでの図に関係なく）。
【００７２】
コネクタ２０７ａ及び２０７ｂ（まとめて２０７）は、センサの両端を機械的に連結し、センサのいずれかの側面上の導電要素の間及び／又は外部ユニットに電気的接続をもたらす。センサが連続的である場合、このようなコネクタは必要ではない。導電要素と外部センサの間の接続は、プラグにより、センサ上の導電パッドと接触した状態で導電要素を保持する固定器具により、又は半田付けによるなどによって当業技術で公知のように行うことができる。導電要素とセンサの間の接続は、好ましくは、説明したようなスリーブによって覆われた半田付け継ぎ手である。
【００７３】
好ましい実施形態では、センサ２０５は、２２５で単一の電気ループに架橋され、単一コネクタ２０７ａで外部から連結された２つのＩＰセンサ導体２２１及び２２３を含む。センサはまた、被験者の皮膚と電気接触し、前胸部の周りに分配されることになる、センサの内側上の３つの心電図（ＥＣＧ）センサ２０９、２１１、及び２１３を支持する。これらのＥＣＧ電極は、ＥＣＧ信号の電気的ノイズを低減するシールド導電要素２１５、２１７、及び２１９のそれぞれによってコネクタ２０７に（及び外部ユニット上に）連結される。
【００７４】
シールド又は非シールド要素２３３によって連結されたセンサ２３１は、一実施形態では、被験者表面温度を感知する。シールド導電要素２２９によって連結されたセンサ２２７は、一実施形態では、被験者に対して危険な衝撃の可能性がある音に敏感な衝撃マイクロフォンである。センサ２２７及び２３１又は付加的センサは、代替的に加速度計などにすることができ、又は説明したような電子モジュールとすることもできる。
【００７５】
好ましい支持弾性材料
好ましい実施形態では、本発明のＩＰセンサ及び多機能ＩＰセンサのための支持弾性体は、それらの横幅よりもかなり長い縦長を有するバンドに形成される。例えば、典型的なバンド幅（横サイズ）は、１インチから２インチ、又は２インチから４インチ、又は４インチから６インチであり、典型的なバンド長さ（縦サイズ）は、１フィートから数百フィートまでである。その結果、この好ましい支持弾性体はまた、本明細書では「バンド」又は「弾性バンド」と呼ぶ。
【００７６】
縦方向に延伸可能な弾性バンドに対して、縦糸を含むフィラメントは、エラストマー性である。「Ｓｐａｎｄｅｘ（登録商標）」又は「Ｌｙｃｒａ（登録商標）」は、本発明に最も適切であることが証明されている。これらの合成のストランドは、優れた弾性を有し、天然のストランドよりも素肌に対して摩耗が少なく、刺激性が少ないことが公知である。しかし、皮膚と布１０、１００の間の直接接触が考えられていない用途に対しては、押し出し天然ラテックスのストランドは、満足できる弾性をもたらすことになる。
【００７７】
様々な充填材、又は横糸、糸を用いて、支持弾性材料の形成を完成させることができる。単一層の１５０デニールポリエステルは、かなり適切であるが、２層の７０デニールナイロン、２層の１００デニールナイロン、及び２層の１５０デニールポリエステルを含む他の好ましい糸も適切であることが公知である。しかし、天然及び合成材料、並びに他のデニールで形成された他の糸も好ましく用いることができる。更に、バンドは、好ましくは、縦縁部に沿ってへりを有する。
【００７８】
支持弾性材料の伸長したバンドは、縦編み、横編み、織り、又は編組みすることを含む弾性布を形成するためのあらゆる従来の方法で形成することができる。かぎ針編み機での縦編みは、このタイプの機械が、狭い幅を有する弾性布バンドを生成するのに容易に適合するので、特に本発明に適切である。１つのこのような機械は、「ＲＤ３−８／４２０型」（８バー、４２０ｍｍ）としてヤコブ・ミュラーによって製造された８バーのかぎ針編み機である。
【００７９】
導電要素は、バンドの形成に続く別の作動における縫製によって支持弾性体と作動可能に固定することができるが、同じ編み作動中に全複合弾性体及び金網を一体化して形成することが効率的で費用効果の高いことが公知である。導電要素が、編みなどによって弾性体形成中に固定されると、導電要素を２つの連続する縫い目に対する編み針の間に残すことを可能にする編みパターン移動は、導電要素を支持弾性体が延伸する時に均一に延伸させる最適構成を提供することが見出されている。
【００８０】
編み布構造を形成する上で、かぎ針編み機は、案内棒に取り付けたガイドを通して各個々の縦糸を引き出すものである。張力は、縦糸を延伸するために印加される。複数の案内棒の移動は、各糸を針の周りで輪にする。各糸が輪になった後、機械上の針棒は、全ての針で同時に形成されることになる輪をもたらすように移動され、結果として全編みコースをもたらす。次に、糸インレーが、より低い縦糸にわたって引き出される。案内棒が、１つ又はそれよりも多くの針によって横向きに置換されると、上部と下部の縦糸は、次のサイクルが別のコースを生成する前に位置を変える。案内棒の置換は、布の構造を決めるものである。
【００８１】
例えば、同じ波長、振幅、及び単位波形を有する３つの導電ワイヤを備えたＩＰセンサでは、機械は、いくつかの縦糸（例えば、約１７又はそれよりも多くの「Ｌｙｃｒａ（登録商標）」縦糸）及び少なくとも１つのナイロン又はポリエステル横糸インレーを用いて設定される。奇数の縦糸は、一方の梁又は棒の上に重なるが、偶数の糸は、他方の梁又は棒の上に重なる。これに加えて、３つの導電ワイヤのうちの別の梁又は棒（「制御棒」と呼ばれる）が設定され、この制御棒によって誘導される糸ガイドを通して給送される。
【００８２】
この制御棒は、布が形成されている時に、反復するシーケンス位置（隣接縦糸によって定められている位置）にある布にわたって前後に３つのガイドを移動させ、好ましくは約２つの編目に対するシーケンスの各位置に留まる。制御棒のこの位置シーケンスは、導電ワイヤが固定される波長、振幅、及び単位波形を決める。２つ又はそれよりも多くの導電ワイヤは、別々の反復位置シーケンス内で別々に制御される２つ又はそれよりも多くの梁又は棒による設定を用いて、別々に選択された波長、振幅、及び単位波形（例えば、図７Ａ参照）とは無関係に固定することができる。
【００８３】
例えば、図７Ａに示すセンサと同様のＩＰセンサに対して、縦糸及び横フィラメントは、最高４つの制御棒を用いて従来の方法で織られる。ＩＰセンサ導体（図７Ａの１４５）のための制御棒は、０−０−０−４−４−４−０−０−０−４−４−４の位置シーケンスを有するようにプログラムされ、付属導体（図７Ａの１４１及び１４３）のための制御棒は、０−０−１−１−２−２−３−３−２−２−１−１の位置シーケンスを有するようにプログラムされる。付属導体制御棒のための別の位置シーケンスは、０−０−１−１−２−２−３−３−４−４−３−３−２−２−１−１であり、それは、約０．４ｉｎ．の振幅及び波長を有する正弦波パターンを備えた約１５又はそれよりも多くの同種の糸を有する１．５ｉｎ．幅のバンドに付属導体を固定する。代替的に、弾性体は、縦及び横フィラメントが、互いに対して、導体に対して、及び弾性体の縦方向縁部に対して約４５°の角度であるように織ることができる。
【００８４】
他の機械設定パラメータは、通常通りに選択することができる。特に、弾性体は、好ましくは、延伸の作動範囲の上限にほぼ等しい張力の下で形成される。約８０％の延伸は、生理学的モニタリング実施形態に適切であることが見出されている。また、導体を保持する縦フィラメント上により多くの張力を付与することが好ましい。
詳細には、図７ＡのＩＰセンサを作る８バーのかぎ針編み機のための設定指示書は、以下の事項を含む。
【００８５】
【表１】
【００８６】
以下の指示は、上記表を補足する：針−幅−３１−２；編み機における延伸−８０±１０％；２時間後の延伸−８０＋／−１０％；カレンダー加工後の延伸−ｎ／ｃ；フロントピック−１８；編み機におけるバックピック−３０＋／−１；２時間後のバックピック−３０＋／−１；カレンダー加工後のバックピック−ｎ／ｃ。
【００８７】
当業者は、要望通り機能することになる構造を形成する他の方法があることを認めるであろう。例えば、ＩＰセンサは、公知の方法で編組みすることによって形成することができる。別の実施例では、ＩＰセンサは、不織実施形態に形成される場合がある。正弦波配置に成形された少なくとも１つの導電ワイヤは、長細い鋳型内に設けられる。例えば、ポリエステル、ナイロン、他の製造フィラメントは、ウェブ又は網の目状オーバーレイを形成する成形ワイヤの少なくとも１つの側面の上に押し出され、交差される。最後に、エラストマー繊維の膜が押し出されて、ワイヤ及びウェブ層の片面又は両面を封入する。冷却及び乾燥すると、この構造は、満足できかつ信頼することができる出力信号を送り出すために延伸及び収縮することになる。
【００８８】
本明細書に説明した発明原理はまた、シート又はチューブのような他の形状でこの複合布を生成するために適用することができる。例えば、本発明はまた、２つ又はそれよりも多くの伸長した支持弾性バンドが、多層を有する単一支持弾性バンド内に接合され、又は単一のより広い弾性バンドが、多層を有する単一の弾性バンドを形成するように縦方向に折り畳まれて接合される実施形態を含む。そのワイヤ型に対して好ましいパターンを用いて、単一のワイヤ型を有する２つ又はそれよりも多くの弾性バンドの各々は、弾性バンドを支持する多層内に接合することができる。弾性バンドの接合対の１つのバンドは、５−６／ｉｎ．で非シールドワイヤを有することができ、第２の弾性バンドは、２−３／ｉｎ．で同軸ケーブルを有することができる。別の多層実施形態は、有用な幅を有する弾性バンドの導電要素数の制限を回避することができる。３．５−４．５インチの幅を有する単一弾性バンドは、４−６までの非シールド及び４−６までの同軸ケーブル導電要素に適合するように織ることができ、次に、縦方向に１回又はそれよりも多く折り畳むことができ、自由端に沿って接合することができる。そのように構成された多機能ＩＰセンサは、包含的に約１．７５から２．２５の正味幅中に８、又は１０、又は１２までの導電要素を有することができる。弾性バンド縁部は、縫合により、熱結合により、及び超音波結合によるなどで当業技術で公知のように接合することができる。また、２つ又はそれよりも多くの弾性バンド、又は１回又はそれよりも多く折り畳まれた弾性バンドはまた、単に薄い布スリーブに封入することができる。
【００８９】
局所的生理学的モニタリング衣料
本発明のＩＰセンサ及び多機能ＩＰセンサは、下に重なる領域の動きがモニタされるように、モニタされる被験者の一部分又は領域の上に配置することができる（本明細書では「局所的生理学的モニタ」又は「局所的モニタ」と呼ぶ）。説明したように、ＩＰセンサ導体からの信号は、センサの全長に対して主に応答する。従って、局所的生理学的モニタからの信号は、これらが配置される方法及びこれらの配置の幾何学的制約に応じて、面積、円周、直径、及び類似の尺度に主に敏感なものになる。例えば、胸部の前方部分の上の局所的センサは、その下に重なる前方部分のみの拡張及び収縮を感知することになるが、胸部を囲む局所的センサは、胸部全体の拡張及び収縮を感知することになる。
【００９０】
局所的生理学的モニタは、多くの用途を有する。例えば、左及び／又は右側、又は胸部及び／又は腹部の上の局所的モニタは、それぞれ、左及び／又は右肺の呼吸運動に最も反応し、分離肺機能の兆候を提供する。例えば、１９９２年１１月３日に付与された米国特許第５，１５９，９３５号を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。分離肺機能のモニタリングは、一側性実質性疾患、胸水又は胸膜疾患、肺塞栓症、及び肺炎又は他の疾患に起因する防御などの評価において多数の用途を有する。更に、このようなセンサを用いると、分離肺機能を外来患者でモニタすることができる。
【００９１】
図９Ａ−Ｃは、局所的生理学的モニタリング衣料の例示的実施形態を示している。明確にするために、図８Ｂ−Ｃのように、これらの図及び続く図１０Ａ−Ｂは、既に説明して示した詳細は示していない。重要なことには、ＩＰセンサ導体及び付属導体の両方は、一般的に、通常は詳細なしの単純線として示されている。しかし、これらの導体の実際の実施では、既に説明した特性を有する。
特に、図９Ａ−Ｃは、快適性及び耐久性に有用な覆いと共に弾性バンド２５１を支持してＩＰセンサのみを含む衣服を示している。図９Ａは前面図、図９Ｂは側面図、図９Ｃは後面図である。同じ参照番号は、これらの３つの図に関して同じ構造を示している。この衣服は、頭の上を滑るように連続的とすることができ、又は衣服を開閉することができるように中心線２５３に沿ってジッパー及び「Ｖｅｌｃｒｏ」ストリップなどを有することができる。この衣服及びＩＰセンサは、３つのＩＰ導体ループ、ループ２５５、１６１、及び２６７を含む。
【００９２】
ループ２５５は、全体的に胸郭を囲み、胸郭拡張及び収縮を反映する（すなわち、呼吸を反映する）信号を提供する。それは、２つのＩＰセンサ導体、導体の間の架橋２５９、及び導体を外部リードに連結するコネクタ２５７を含む。ループ２６１は、胸郭の左側面部を覆い、左肺の下に重なる領域の拡張及び収縮を反映する信号を提供する。このループはまた、２つのＩＰセンサ導体、導体の間の架橋２６５、及び導体を外部リードに連結するコネクタ２６３を含む。最後に、ループ２６７は、胸郭の右側面部を覆い、右肺の下に重なる領域の拡張及び収縮を反映する信号を提供する。このループはまた、２つのＩＰセンサ導体、導体の間の架橋２７１、及び導体を外部リードに連結するコネクタ２６９を含む。米国特許第５，１５９，９３５号に説明されているように、ＩＰセンサ２６１及び２６７からの信号は、それぞれ、左及び右肺呼吸量及びこれらの呼吸量の時間的変化の兆候を供給するために測定することができる。例えば、米国特許第５，１５９，９３５号を参照されたい。
【００９３】
図１０Ａ（前面図）及び図１０Ｂ（後面図）は、局所的生理学的モニタリング衣料の別の例示的実施形態を示している。衣服２９１は、衣服を開閉するための例えばジッパー又は「Ｖｅｌｃｒｏ」などの中心線閉鎖２９３を有するスリーブレスシャツの形態である。衣服がプルオーバーになるように構成されると、中心線閉鎖２９３なしで済ますことができる。衣服は、局所的モニタとして働く６つのＩＰセンサ２９５、２９７、２９９、３０１、３０３、及び３０５を支持する。衣服２９１は、下に重なる胴体領域の拡張及び収縮が確実にＩＰセンサに伝送されるように、十分に弾性である。簡単にするために、全てのＩＰセンサは、電気ループを形成するために一端で架橋されたセンサ導体に含めるように示されている。記号「Ｏ」で概略的に表した外部接点、及び導体の他方の端部が設けられている。
【００９４】
支持されたＩＰセンサからの信号を比較することにより、全体及び右−左の差（分離）肺及び心機能に関する生理学的モニタリング情報がもたらされる。ＩＰセンサ２９５及び２９７は、胸郭及び腹部の左部分の局所的拡張及び収縮に対して主に敏感である。説明したように、これらの信号は、左肺機能の確実な兆候に組み合わせることができる。ＩＰセンサ２９９及び３０１は、胸郭及び腹部の右部分の局所的拡張及び収縮に対して主に敏感である。説明したように、これらの信号は、右肺機能の確実な兆候に組み合わせることができる。右及び左肺機能の間の差は、説明したような病態を示すことができる。右及び左肺機能の合計は、呼吸容量及び呼吸数を含む呼吸機能全体の確実な兆候を提供する。更に、腹部センサ３９７及び３０１からの信号を比較することにより、腹部疾患で起こる可能性がある分離腹部運動を示すことができ、この場合、それは、「防御」及び他の同様の情報として公知である。
【００９５】
ＩＰセンサ３０５及び３０３は、それぞれ、前方胸部の左及び右部分の局所的拡張及び収縮に対して主に敏感である。これらのセンサの両方からの信号の合計は、呼吸機能に関する付加的情報を提供し、心拍動を反映する成分を含むことができる。これらのセンサからの信号の差は、これらの拍動が、ＩＰセンサ３０５からの信号に比較して心臓の上に重なるＩＰセンサ３０３からの信号に主に現れることになるので、分離呼吸機能に関する付加的情報を提供し、心拍動をより反映する成分を含むことができる。
【００９６】
本明細書に説明かつ請求した本発明は、本明細書に開示された好ましい実施形態が本発明のいくつかの態様の例証を意図しているので、これらの実施形態によって範囲を限定されないものとする。あらゆる均等実施形態は、本発明の範囲内であることを意図している。実際に、本明細書に示して説明したものに加えて、本発明の様々な修正は、以上の説明から当業者には明らかになるであろう。このような修正も特許請求の範囲に含まれるように意図している。
いくつかの参考文献が本明細書に引用されており、その開示全体は、全ての目的に対して引用により全内容が本明細書に組み込まれている。更に、これらの文献のいずれも、その特徴付けの方法に関わらず、本明細書に請求する内容の発明の先願として認められないものである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】ＩＰセンサ信号の処理の実施形態を示す図である。
【図２】好ましいＩＰセンサ性能を示す図である。
【図３】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施形態を示す図である。
【図４Ａ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図４Ｂ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図４Ｃ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図５Ａ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの他の実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの他の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】ＩＰセンサ内のＩＰセンサ導体の配置を示す図である。
【図６Ｂ】ＩＰセンサ内のＩＰセンサ導体の配置を示す図である。
【図６Ｃ】ＩＰセンサ内のＩＰセンサ導体の配置を示す図である。
【図７Ａ】付属導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図７Ｂ】付属導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図８Ａ】多機能ＩＰセンサの実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】多機能ＩＰセンサの実施形態を示す図である。
【図８Ｃ】多機能ＩＰセンサの実施形態を示す図である。
【図９Ａ】ＩＰセンサを含む衣服を示す図である。
【図９Ｂ】ＩＰセンサを含む衣服を示す図である。
【図９Ｃ】ＩＰセンサを含む衣服を示す図である。
【図１０Ａ】ＩＰセンサを含む別の衣服を示す図である。
【図１０Ｂ】ＩＰセンサを含む別の衣服を示す図である。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）モニタリング用途のための改良型センサ及び改良型センサを組み込む衣料の実施形態を提供し、特に、改良型センサは、性能の改良及び多機能性能を有する。
【背景技術】
【０００２】
誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）は、生理学的モニタリング、特に移動式生理学的モニタリングに対して有用な測定技術である。ＩＰセンサは、様々な種類の快適で目立たない衣服に、例えば、バンドに、又は部分シャツに、又はシャツに、又は部分ボディスーツに、又はフルボディスーツに、又は帽子などに直接に取り付けるか又はその中に組み込むかのいずれかでモニタされる被験者上に配置することができる。例えば、２００３年４月２２日に付与された米国特許第６，５５１，２５２号Ｂ２を参照されたい。多くの場合、呼吸は、胸郭（ＲＣ）周囲のＩＰセンサ及び腹部（ＡＢ）周囲のＩＰセンサからの信号を組み合わせることによってモニタされる。呼吸信号においてＲＣ及びＡＢ信号を組み合わせるために用いる係数は、較正手順によって判断することができる。例えば、１９８９年５月３０日に付与された米国特許第４，８３４，１０９号及び２００２年７月２日に付与された米国特許第６，４１３，２２５号Ｂ１を参照されたい。分離肺機能は、上に重なる右及び左肺のより局在化したＩＰセンサからの信号を組み合わせることによって得ることができることも公知である。例えば、１９９２年１１月３日に付与された米国特許第５，１５９，９３５号を参照されたい。これらの引用特許の４つ全ては、全ての目的に対して本明細書にその全内容が引用により組み込まれている。
【０００３】
更に、被験者の胸部及び／又は腹部周囲の１つ又はそれよりも多くのＩＰベースセンサからの信号は、例えば、呼吸速度と、呼吸量と、咳などのような呼吸イベントの兆候とをもたらすために処理及び解釈することができる。例えば、２００４年４月９日に付与された米国特許出願第１０／８２２，２６０号を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。剣状突起のレベルでの被験者の胸部周囲の１つ又はそれよりも多くのＩＰベースセンサからの信号は、例えば心拍出量などをもたらすために処理及び解釈することができる。例えば、２００４年８月３１日に付与された米国特許第６，７８３，４９８号Ｂ２を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。
【０００４】
一般的に、ＩＰセンサは、モニタされる身体の一部分を通常囲むように周囲に設けられた導電要素を含む。囲まれた身体部分のサイズが、例えば呼吸及び／又は心収縮のために変化する時に、導電要素の電気特性は変化する。センサ電子機器は、これらの変化を測定し、面積、円周、直径、及び同様の幾何学的尺度を反映するデータに加工することができる、体の断面を囲むモニタされた身体部分の出力信号を生成する。得られる面積、円周、直径、及び同様の情報は、生理学的モニタリング用途に有用である。
【０００５】
通常はワイヤである導電要素は、モニタされる身体部分と共に移動することが重要であるから、この要素は、通常は直接取り付けられのではなく、それは、モニタされる身体部分と接触した弾性材料によって支持される。支持弾性材料は、通常は、編まれるか、織られるか、かぎ針で編まれるか、又は編組みされた布地であり、その上にセンサワイヤが、波形、曲がりくねった形、又は略正弦波のパターンで取り付けられて固定される。例えば、２００２年１月２９日に付与された米国特許第６，３４１，５０４号Ｂ１を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらの公知のＩＰセンサは、一般的にＩＰセンサ機能だけの実施に限定されている。更に、それらのセンサ機能は、望ましい感度、性能、及び他の重要なセンサ特性を欠いている。
この節又は本出願のあらゆる節のあらゆる文献の引用又は特定は、そのような文献が、本発明に対する従来技術として入手可能であるとは解釈されないものとする。
【０００７】
従って、本発明の目的は、多機能性と改良された感度、性能、及び他の特性との両方を有する改良型ＩＰセンサを提供することを含む。本発明の目的はまた、改良型センサを組み込む衣料の実施形態を含む。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この改良型センサは、モニタされる被験者の身体部分上に配置されるように意図された支持弾性材料を含む。そのように配置されると、材料は、下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能である。材料は、支持弾性材料と共に延伸して収縮する反復単位波のパターンで弾性材料と作動可能に固定された１つ又はそれよりも多くのセンサ導体を含む。これらの単位波の各々は、実質的に平行であって延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである脚部分を有するように構成される。好ましくは、脚部分は、延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満を超えない程度で偏位する。
【０００９】
センサ導体の単位波は、好ましくは、支持弾性体が延伸の作動範囲よりも小さく延伸されると、１インチ当たり約５、及びよりも好ましくは１インチ当たり約６よりも多い空間周波数を有する。導体は、好ましくは、ＤＣ抵抗要件に一致して通常２７ＡＷＧ又はそれよりも高い細いワイヤのものである。センサ導体が、延伸の作動範囲にわたって延伸して収縮する時に、センサ導体の電気特性は、好ましくは支持の延伸と共に直線的に変化する。電気特性は、通常、好ましくは実質的である交流インピーダンスである。
センサ導体は、支持弾性体に対して様々な向きを有することができる。例えば、それらの脚部分は、支持弾性体の表面に実質的に直角に延び、又はそれらの脚部分は、実質的に平行であって延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままであるとすることができ、又はそれらの脚部分は、支持弾性体の表面の間に直角で、かつ支持弾性体の表面に沿って平行に延びるように角度を成すことができる。
【００１０】
本発明のセンサは、弾性材料に固定された１つ又はそれよりも多くの付属導体を含むことができる。それらのパターンはまた、支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復単位波を含むが、付属導体の単位波及びセンサ導体の単位波は、通常、様々な空間周波数を有し、好ましくは、実質的に平行な脚部分のない滑らかなパターンを有する。特に、付属導体は、好ましくは１インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有する。付属導体は、微小同軸ケーブルを含むことができる。センサは、多くの場合、２つ又はそれよりも多くのセンサ導体及び４つ又はそれよりも多くの付属導体、並びに１０又はそれよりも多くまでの合計導体を有する。
【００１１】
誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）に適用される時には、センサ導体は、支持弾性体の外部の導体に架橋及び作動可能に連結される。すなわち、外部導体から見ると、２つのセンサ導体は電気的に連続的である。この構成は、センサ導体が衣服の閉じ線によって邪魔されることのないモニタリング衣服上の有利な配置を可能にし、外部接続をセンサ導体上の単一の場所に限定する。
これらのセンサは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、及び筋電図信号のためのセンサなどのような支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを含むことができる。このような付加的センサは、有利な態様においては、センサから信号を送る付属導体によって外部から作動可能に連結される。
弾性材料は、織られ、及び／又は編まれ、及び／又はかぎ針で編まれ、及び／又は編組みされた材料、及び／又は押し出された材料などとすることができる。一般的に、材料は、当業技術で公知の従来の手段及び機械によって作られるが、材料表面にわたって導体を分配するようになっている。
【００１２】
本発明はまた、本発明の改良型センサを用いる被験者を生理学的にモニタする方法を含む。これらの方法は、モニタされる被験者の身体部分上に改良型センサを配置する段階と、支持弾性体が延伸の作動範囲にわたって延伸される時に変化し、かつそこから導体の長さを判断することができるセンサ導体の電気特性を測定する段階とを含む。電気特性は、通常、センサ導体と作動可能に連結された外部リード間で測定される。測定特性は、通常は本質的に実質的に誘導性であって延伸の作動範囲にわたって実質的にヒステレシスなしに変化する交流インピーダンスである。延伸による変化は、好ましくは、できるだけ迅速であり、より好ましくは、作動範囲の実質的な割合を通して直線的である。
好ましい実施形態では、これらの特性は、少なくとも部分的にセンサ導体によって判断される周波数を保有する励磁信号をセンサ導体に印加することによって測定される。次に、励磁信号の周波数が測定される。
【００１３】
本発明はまた、本発明の改良型ＩＰセンサを有する生理学的モニタリング衣料を含む。衣料は、支持弾性材料及びＩＰセンサを支持する被験者が着用するものを含む。衣服は、バンド状、又はシャツ状、又はその他の構成とすることができる。
異なる生理学的情報は、衣服上のセンサの注意深い設置によって得ることができる。例えば、被験者の胸郭の左側面部上に配置された１つのセンサ導体と、被験者の胸郭の右側面部上の別のセンサ導体とを構成することにより、２つの胸郭測定結果の間の差を比較することによって分離肺機能を判断することができる。また、全肺機能は、両方の測定結果を累積することによって判断することができる。測定の品質は、被験者の腹郭の左側面部上に配置された１つのセンサ導体と、被験者の腹郭の右側面部上の別の導体とを含むことにより、かつこれらの腹部信号を胸郭信号と組み合わせることにより改善することができる。
【００１４】
これらの衣服は、ＩＰセンサ支持弾性体に取り付けられるか又はそうでなければ衣服によって担持された付加的なセンサを含むことができる。付加的センサは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、及び筋電図信号のためのセンサなどを含むことができる。本明細書で用いるＩＰセンサ及び衣服はまた、多くの場合に付加的センサを処理回路に連結する１つ又はそれよりも多くの付属導体を有することができる。衣服布並びに支持弾性材料は、織られ、及び／又は編まれ、及び／又はかぎ針で編まれ、及び／又は編組みされ、及び／又は押し出された材料などとすることができる。
【００１５】
好ましい実施形態では、本発明は、モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に、下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復単位波を含むパターンで弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体とを含む被験者をモニタするための生理学的センサを含み、各単位波は、実質的に平行であって延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである脚部分を有するように構成される。
【００１６】
この好ましい実施形態の態様には、脚部分が延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満偏位すること、センサが延伸していない時に、脚部分が単位波の頂点から単位波の基部に互いに収束すること、支持弾性体が延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、センサ導体の単位波が１インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有すること、支持弾性体が延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、センサ導体の単位波が１インチ当たり約６よりも多い空間周波数を有すること、及びセンサ導体が２７ＡＷＧ（米国電線規格）又はそれよりも高いワイヤを含むことが含まれる。
【００１７】
この好ましい実施形態の更に別の態様には、支持弾性体が延伸の作動範囲にわたって延伸される時に、センサ導体の電気特性が変化すること、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって、電気特性が実質的にヒステレシスがないこと、延伸及び弛緩の複数のサイクルが被験者をモニタする期間を含むこと、被験者をモニタする期間が１時間未満、又は１２時間未満、又は２４時間未満であること、電気特性がセンサ導体の交流インピーダンスを含み、そのインピーダンスが実質的に誘導性インピーダンスであること、及び延伸の作動範囲の実質的な部分において、電気特性が延伸に実質的に直線的に依存することが含まれる。
【００１８】
この好ましい実施形態の更に別の態様には、ＩＰ導体が、ＩＰセンサが身体部分上に配置された時に電気特性が延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって実質的にヒステレシスがないように支持弾性体に固定されること、少なくとも１つの付属導体が、支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復単位波を含むパターンで弾性材料に固定され、付属導体の単位波が、センサ導体の単位波の空間周波数よりも少ない空間周波数を有すること、付属導体の単位波が、１インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有すること、単位波が、実質的に平行な脚部分のない滑らかなパターンを有すること、付属導体が、微小同軸ケーブルを含むこと、及びセンサ導体が、付属導体の間に位置決めされることが含まれる。
【００１９】
好ましい実施形態のセンサは、本発明の生理学的センサ及び本発明の衣料の付加的な実施形態に含まれることを理解すべきである。同様に、この好ましい実施形態の態様は、上述の付加的実施形態に含めることができる。本発明の要素の更に別の態様及び詳細及び代替的な組合せは、以下の詳細説明から明らかなものになり、かつ本発明者の発明の範囲内でもある。
本発明は、本発明の好ましい実施形態の以下の詳細説明、本発明の特定的な実施形態の例示的実施例、及び添付図を参照することによってより完全に理解することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本明細書に説明したＩＰ技術の要約に続くのは、本発明の改良型誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）センサ構成の好ましい実施形態、次に、多機能及びそれ以外に改良されたＩＰセンサ、最後に、生理学的モニタリングにおけるこれらのＩＰセンサ及び弾性材料の新規及び／又は例示的用途である。以下において（及び、全体的に本出願において）、表題及び説明文は、明確さ及び便宜上のみのために用いられる。
【００２１】
誘導プレスチモグラフ（ＩＰ）は、身体部分の様々なサイズ、特に身体部分の容積を反映する信号を提供する。導電要素を含む弾性ＩＰセンサは、導電要素が、下に重なる部分と共に拡張及び収縮するような方法で身体部分上に配置される。導電要素の電気特性、多くの場合にインダクタンスは、その物理的構成と共に変化するので、要素特性の測定は、身体部分のサイズを確実に反映することになる。特に、電気特性は、センサの長さと共に変化するので、センサが身体部分を実質的に囲むように配置されると、プレスチモグラフ容積は、センサ出力から導出することができる。殆どの場合に、ＩＰセンサ導体を測定される身体部分に直接取り付けるのではなく、センサ導体は、弾性材料、例えば、織られ、編まれ、又は編組みされるなどしたバンド上に作動可能に固定されるか又は作動可能に取り付けられ、次に、この弾性材料は、例えば衣服の一部であることによって身体部分上に配置することができる。
【００２２】
本明細書で用いられる場合、「ＩＰセンサ」は、センサ導体（又はセンサ「導電要素」）、すなわち「センサ導体」と、支持弾性材料、すなわち「支持弾性体」とのような組合せである。ＩＰセンサは、センサ導体の様々な電気特性の変化を測定して好ましくはデジタル出力信号を提供する「ＩＰ電子機器」に連結される。「作動可能に固定された」又は「作動可能に取り付けられた」は、支持弾性体が延伸及び収縮するのに比例して変化することになるように、導電要素が支持弾性体に固定されていることを意味するように本明細書では用いられる。センサ導体は、例えば、弾性体への組込みによって作動可能に固定することができる。以下の説明を通して、センサ導体は、特定の特性のワイヤとして説明されるが、これは、限定的ではない。他の実施形態では、センサ導体は、例えば、金属又は非金属導電ネジ又はフィラメントから形成することができる。また、以下の説明を通して、支持弾性体は、通常、織られ、編まれ、又は編組みされるなどしたバンドであるが、これも限定的ではない。支持弾性体は、他の技術によって製造することができる。更に、センサ導体は、部分的又は完全な弾性衣服に直接固定することができ、これが、次に支持弾性体として機能を果たす。
【００２３】
ＩＰセンサ電子機器は、本発明の特定的な実施形態に対して例えば適切に小型化及び携帯用にすることによって適切なものになる当業技術で公知の様々な手段により、センサ導体の電気特性を測定することができる。説明する好ましいＩＰセンサにおいて、インピーダンスは、主に誘導性であり、好ましい測定技術は、センサの伸長に関して線形である出力値を推測するためにセンサ要素に励磁信号を印加し、感知要素のインピーダンスによって決まる固有振動周波数を用いることにより、インダクタンスを間接的に測定する。図１に示すこの測定技術は、発振周波数がセンサ導体のインダクタンスと共に変化することになるような方法で、発振回路内にセンサ導体を組み込んでいる。次に、発振周波数は、公知の信頼することができる正確な周波数検出技術の１つを用いて検出され、デジタル化され、出力される。
【００２４】
図示のようなこの測定は、センサ導体１１が、リンク１３によってインピーダンス測定回路１４に接続されており、インピーダンスは、励磁信号の周波数でのインダクタンスによって判断される。センサ導体１１は、周方向に連続したループの形態とすることができる。続いて説明するように、より好ましくは、センサ導体は、センサ導体が周方向に連続ではなく、代わりに限定領域１２内で遮断されるように配置される。好ましい実施形態では、インピーダンス測定回路は、発振回路の応答特性が発振器の作動周波数範囲にわたってセンサ導体の応答特性と適合するように構成された発振器１５を含む。センサ導体は、発振器同調回路１７の他の要素と協働して、発振器出力信号１９の周波数を判断する。最後に、周波数検知器２１は、例えば、規準時間間隔中の信号サイクルを数えることにより、又は発振器１５を安定規準周波数（図示せず）に位相固定することなどによるような公知の技術によって発振周波数を検出する。
【００２５】
ＩＰセンサ導体の好ましい配置
本発明者は、製造可能性及び費用などのような実際的な制約内に留まるかなり改善された性能を備えた好ましいＩＰセンサを発見した。以下では、本発明者によって見出されて応用された本発明の改良型センサに導く好ましい設計原理を説明する。以下ではまた、胸部及び腹部のサイズの測定に関する本発明の実施形態に対して好ましく、かつ容易に製造されて小型及び携帯用センサ電子機器によって作動させることができる特定の改良型センサの設計を説明する。これらの特定の好ましいセンサは、それらがいくつかの現在の測定作業に対する他の重要なセンサ特性に対して性能の調和のとれた１つのセンサを表すので、限定的ではないことを理解すべきである。
【００２６】
他の調和は、様々な好ましい実施形態をもたらす。かつ、以下の説明に鑑みて、他の特性に対する性能の異なる調和を表し、及び／又は他の測定作業に適切である改良型センサを作る方法は、当業者には容易に明らかであろう。例えば、センサ性能は、製造可能性があまり重要でない実施形態では、なお更に改良することができる。また、センサは、全てのサイズの動物の身体部分の測定のために開発することができる。実際に、動物生理学的モニタリング又は動物用薬剤などは、本発明の用途が期待され、かつ意図されている。更に、現在の改良型センサを導電要素、弾性材料、及び衣服に対する将来の技術に適応させる方法も容易に明らかであろう。
【００２７】
以上を考慮しながら、図２は、本発明の好ましいＩＰセンサの伝達特性を示している。水平軸は、センサの相対直線伸長又は延伸を示している。相対延伸は、ＩＰセンサが、例えば、測定被験者の胸部のような下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸される時、同じ寸法に対するＩＰセンサのベースライン寸法の比率の尺度である。それが、広範な寸法のＩＰセンサに等しく当て嵌まるので、それは、好ましい延伸尺度である。通常の作動中に、相対延伸は、一般的に示す範囲、Ｓ＿ｍｉｎとＳ＿ｍａｘの間で変化し、ここで、Ｓ＿ｍｉｎは、測定される身体部分が最も収縮される時の延伸であるが、Ｓ＿ｍａｘは、身体部分が最も拡張される時の延伸である。全体としては、最小センサ寸法に比較して相対延伸は、好ましくは１００％又はそれよりも大きい。典型的な生理学的測定結果では、相対延伸の作動範囲は、殆どの生理学的過程に対して０．１％又はそれ未満から１０−１５％又はそれ未満までである。更に、ＩＰセンサは、相対延伸の作動範囲にわたる延伸に対して、モニタされる被験者に少なくとも快適で控えめである必要がある。センサ弾性体の弾性率は、センサ導体が使用中に測定身体部分に対して殆ど又は全く動かないほど大きいが、着用者に対して目立つか又は不快である伸張力を要するほど大きくないことが必要である。
【００２８】
様々な延伸に応答して、センサ導体の電気特性、通常その交流インピーダンスはまた、図２のグラフ応答線によって一般的に示す状態で変化する。図２の縦軸は、センサの電気特性、通常インピーダンスの可能値を示している。例示的シグモイド曲線によって示す応答（又は伝達）特性は、通常、実際のセンサによって達成される。この例示的曲線は、限定していないが、他の伝達特性が可能であり、かつ公知である。より好ましいＩＰセンサ導体は、できるだけ多くの作動範囲にわたって実質的に線形の伝達特性を有するように配置される。最も好ましいセンサは、全作動範囲にわたって線形特性を有する。±１０％を超える線形性からの偏差は一般的に大きく、好ましくは、偏差は±１％を超えず、更により好ましくは、±０．１％を超えない。
【００２９】
本発明のセンサの応答特性は、重要な好ましい特性を有する。第１の重要な特性は、特性が有意なヒステレシスを欠くことである。より明確には、センサが延伸し（２６）、弛緩する（２６’）時に、電気特性の数値は、センサが延伸の特定のレベルにある時には、センサが以前に延伸のその特定のレベルにあった時の数値と実質的に同一であり、センサが延伸のその特定のレベルになることになる時には、同一であることになる。言い換えると、伝達特性は、線２５によって示す通りであり、センサの電気特性は、延伸の作動範囲内の延伸の各レベルで一意的かつ正確に定められる。延伸が現在の電気特性から推測することができる精度は、ヒステレシスに起因する変動によって限定される。精度が１％又はそれよりも良好、又は０．１％又はそれよりも良好、又はそれに類似である場合、ヒステレシスは、ヒステレシスに起因する変動が、それぞれ、１％又はそれよりも良好未満、又は０．１％又はそれよりも良好未満等々である範囲で実質的に存在しないはずである。
【００３０】
実際に、ヒステレシスは、好ましくは、少なくとも１つの測定セッション内には実質的に存在しない。伝達特性は、好ましくは、測定セッション間で全体的にドリフトしない。このようなドリフトが起こる場合、センサ出力の解釈は、好ましくはそれに応じて調節される。好ましいセンサは、延伸及び弛緩の１０、又は２０、又は３０、又はそれよりも多くの１００万サイクルの寿命にわたって全くないか又は限定されたドリフトを有する。
【００３１】
センサ導体構成の別の重要な特性は、相対延伸の作動範囲内の伝達特性の勾配ができるだけ大きいことである。勾配がより大きい状態で、相対延伸は、より正確に測定電気特性から推測することができる。その結果、他の制約の範囲内で最大勾配が好ましい。
実質的にヒステレシスのない（望ましいレベルの精度に対して）、かつできるだけ大きな勾配を有するＩＰセンサが与えられると、好ましい作動範囲は、以下のように選択することができる。センサが実質的に延伸がない時（２７）、センサ導体は、一般的に、弾性体に対して又は弾性体と共に延伸しないものに対してより柔軟で自由に移動することになる。これらの延伸範囲では、伝達特性は、より平坦かつより非線形、更に予測不能になり、Ｓ＿ｍｉｎは、領域２７上に設定すべきである。センサが、延伸の物理的限界に近づくと（２９）、センサ導体は、延伸の更に別の増加に等しく応答することはできず、伝達特性は、再びより平坦になる。Ｓ＿ｍａｘは、この領域下に設定すべきである。図２では、作動相対延伸の好ましい領域は２５である。
【００３２】
好ましいＩＰセンサの電気特性は、交流インピーダンスである。更に、作動周波数範囲で好ましいセンサのインピーダンスは、主に誘導性である。応答勾配は、インピーダンスの誘導構成要素が増加する時に改善される。センサ導体の抵抗性及びキャパシタンスは、最小にする必要があり、好ましいセンサＲは、約０．５Ωであり、Ｃは、約３０ｐＦである。電子機器によって見られるように、センサ要素に対する連結ワイヤ（図１の１３）は、上述の要素の電気部品であり、好ましくは、位置変化を受けた時に無視することができる量のインピーダンス変動に寄与するだけである。成人被験者に必要な長さのセンサに対して実用的な好ましい数値は、１Ω抵抗よりも小さく、６０ｐＦから１００ｐＦキャパシタンスである。センサ導体要素の直流抵抗は、最小値（好ましくは、約１Ω又はそれ未満）に維持すべきである。
【００３３】
この用途で実施されるような特定の好ましいセンサは、約１５０ｋＨｚから約６００ｋＨｚまでの周波数で、好ましくは約３００ｋＨｚから約３１０ｋＨｚまでの周波数で作動する。より生理学的な用途では、延伸の作動範囲にわたる相対的周波数変化は、小さなものになるので、関連電子機器は、好ましくは、例えば、少なくとも８０００のうちの１部の精度の周波数を正確に測定する。ヒステレシスは、同じレベルである必要はない。
【００３４】
周波数自体は、１／ＳＱＲＴ（Ｌ）に対して線形であるので、正確に線形Ｌを有するように設計することは、結果として非線形周波数応答を生じることに注意されたい。更に、全体的には、特定のＬ値でなくて、延伸に対して線形である数値をセンサ電気特性から推測することができることが望ましい。従って、図２の応答特性２５は、センサ要素が非延伸状態から作動延伸の範囲の上限を超えるまで変化する時、最大可能線形区域を維持しながらできるだけ急勾配とすべきである。線形部分は、これらの２つの機械的限界の中央のある場所に見られることになると予測される。
換言すると、好ましいＩＰセンサは、これらの相対的変化に対応する長さセンサの形態である。更に、これらは、たとえ三次元形状に形成されても、広範なサイズ及び三次元構成の長さセンサとして機能する。これは、これらのインダクタンスが、隣接する単位波（下記参照）の局所磁場に主に起因し、センサの離れた部分の磁場にはごく僅かに影響されるからであると考えられる。
【００３５】
以下に説明する好ましいＩＰセンサ、及び本出願の設計指針により構成されたセンサは、上述の好ましい特性を有することが見出されている。説明する好ましいセンサは、ヒステレシスのない伝達特性が見られる相対延伸の範囲を有し、更に、事例の大多数において、延伸のその範囲内にかなりの線形領域を有する。従って、好ましいセンサが得られると、相対延伸に基づく下限及び上限は、センサが好ましいセンサ特性を満足させる範囲内であることが分るであろう。相対延伸の作動範囲、すなわち、Ｓ＿ｍｉｎ及びＳ＿ｍａｘは、次に、この範囲内で選択することができる。多くの場合に、作動範囲は選択することができるので、かなりの線形領域を有する。線形領域は、その線形領域が相対延伸の作動範囲の少なくとも半分又はそれよりも大きい場合に十分であると考えられる。
【００３６】
説明した好ましい伝達特性は、支持弾性体上のセンサ導体の好ましい配置で達成される。センサ導体は、実質的に同じ単位波の反復を含む波形として作動可能に固定される。図３は、例えば、このような好ましいパターンの支持弾性体４１上に取り付けられた２つのセンサワイヤ３７及び３９を有するセンサ３３のようなＩＰセンサを概略的に示している。従来の単位波パラメータ振幅（Ａ）及び波長（Λ）（波長は、周波数（Ｆ）の逆数、すなわち、Λ＝１／Ｆである）も図示されている。Ａ及びＦの両方に関する製造変動は、製造制約が許容するほど小さいことが好ましく、約１０％よりも小さいあらゆる場合には、約２０％又はそれよりも大きい変動は回避されることになる。
【００３７】
ＩＰセンサワイヤに対して、周波数パラメータＦは、製造制約が許容するほど更に大きい必要があるが、固定された導体が、着用者に問題を引き起こす点まで弾性率を限定するほど大きい必要はない。例えば、織られた、かぎ針で編まれた、及び同様の弾性体に対して、Ｆは、弾性体の布又は糸の空間周波数を超えることはできない。更に、Ｆが増加した状態で、支持弾性体は、延伸性を妨げる可能な更に別の導体を担持し、たとえＦがセンサ弾性率に干渉するほど十分大きくなくても、着用者に対して更に敏感又は目立つ状態になる。織られ、かぎ針で編まれ、編まれ、又は同様にさた支持弾性体の場合には、約５．０／ｉｎ．（インチ）又はそれよりも大きいＦが好ましく、約５．５／ｉｎ．又はそれよりも大きいＦがより好ましい。支持弾性体、その製造、及び導体の重量が許容する場合、約６．０／ｉｎ．又はそれよりも大きいＦがより好ましい。一般的に、支持弾性体上の利用可能な空間により、同様に製造制約及び着用者の快適性によって限定された振幅Ａもできるだけ大きい必要がある。Ａは、通常、約１−２ｉｎ．又はそれ未満である。最も好ましい実施形態では、約０．５ｉｎ．又はそれよりも大きいＡは、満足のいくものであることが公知である。
【００３８】
以下に説明するように、１つのワイヤが存在して約Ａ／２の振幅の状態である場合、振幅Ａの１つのセンサワイヤでなくて、空間内に２つの連結センサワイヤを有することが多くの場合に有利である。振幅Ａ／２を有する２つの連結ワイヤのセンサ性能は、他の条件が同じ場合、振幅Ａの１つのセンサワイヤのセンサ性能に実質的になることが公知である。図３は、支持弾性体上の空間内の２つの平行センサのこのような配置を示している。０．３ｉｎ．から０．５ｉｎ．又はそれよりも大きいＡを有する２つの連結センサワイヤ各々は、満足のいくものであることが公知である。これらのパラメータは、振幅−波長比（又は同等に、振幅−周波数の積）として組み合わせることができる。約１．５又はそれよりも大きいこの積の数値が好ましく、２つ又はそれよりも多くの数値はより好ましい。偶数センサ導体ワイヤを用いることはまた、次に導体の末端（外部接触）点が互いの近くに設置することができるので有利である。それによって遮断又は外部接触の問題なく、あらゆる閉じた、開放した、又は重複した物理的構成内のセンサ要素を作動させる。このような構成はまた、連結ワイヤ（図１の１３）のための好ましい特性を達成するのに役立つ。
【００３９】
更に、単位波の形状は、重要な設計上の特徴になることが公知である。一般的に、好ましい単位波は、延伸の作動範囲（Ｓ＿ｍｉｎからＳ＿ｍａｘまで）にわたって平均して実質的に平行である上昇部分及び下降部分（本明細書では単位波の「脚」と呼ぶ）を有する。非平行又は傾斜脚の「波形」、又は「曲がりくねった」、又は「正弦波」、又は同様のパターンは、あまり利点がなく本発明に必要としない。好ましい単位波は、幾分異なる詳細な形状を有するが、全ての好ましい単位波は、延伸の作動範囲にわたって平均して実質的に平行であるので、これらの形状は、隣接する脚の対が架橋される方法で主に異なる。架橋（本明細書では「キャップ」とも呼ぶ）は、より「正方形状」単位波内に存在するより正方形状及び線形から、より「Ｕの字状」単位波内に存在するより丸い滑らかに変化するものまで変化する可能性があり、より正方形状の単位波がよりＵの字状の波よりも幾分好ましい。好ましい単位波は、約２又はそれよりも多くの振幅−波長比を有し、より大きな比率がより好ましい。
【００４０】
図３は、３度の延伸でよりＵの字状の単位波を有する図示の特定の好ましいセンサパターンを示している。図示の単位波は、実質的に平行な脚４５を有し、隣接する脚は、より丸いキャップ４３で架橋される。重要なことに、脚は、作動範囲３１の下の延伸から平均作動延伸３３まで、及び作動範囲３５の上の延伸増大まで作動延伸範囲にわたって実質的に平行のままである。更に、作動範囲にわたって波パターンは、延伸するように実質的に線形に応答する。例えば、より小さな延伸３１で示す距離マーカ４７及び４９は、１０単位波の長さを明示し、平均作動延伸３３では、同じマーカが９単位波を明示し、より大きな延伸３３では、同じマーカが８単位波だけを明示する。図３に示す単位波は、本発明に対しては好ましく、全く十分であるが、より正方形状単位波は、幾分より好ましいものになる。脚の実質的に平行な部分は、単位波振幅の少なくとも半分にわたって、好ましくは振幅の３分の２又はそれよりも多くにわたって延びる必要がある。
【００４１】
更に、図３のセンサパターンでは、単位波の脚は、延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである。制約がない場合、このようなセンサパターンは、正確な製造方法で実現可能である。しかし、製造制約条件、費用制約条件、及び他の制約要因のために、本発明の好ましいセンサの実際の実施は、多くの場合に延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままでありながら、図３と同じ平行のままではない脚を備えた単位波を有する。延伸の作動範囲にわたって実質的に平行な脚を有するセンサパターンで、幾分制約された実施はまた、本発明の範囲である。
単位波の実質的に平行な脚部分は単位波の振幅の実質的な部分を含むことが、その後の図４Ａ−Ｃ及び図５Ａ−Ｂから認めることができる。好ましくは、脚部分は、振幅の０．３又はそれよりも多く、好ましくは振幅の０．５又はそれよりも多く、より好ましくは振幅の０．７又はそれよりも多くで構成する。
【００４２】
図４Ａ−Ｃは、３度の延伸での本発明の好ましいＩＰセンサの実際の実施を示している。ワイヤ６１及び６３は、ＩＰセンサ導体であり、約６／ｉｎ．のＦで実質的に平行な脚を有するＵの字状単位波を含む好ましいパターンを有する。付属導体６５ａ、６５ｂ、６７ａ、及び６７ｂは、ＩＰセンサ導体ではなく、約４／ｉｎ．のＦで本発明のＩＰセンサ導体パターンを必要としない正弦波パターンを有する。これらを以下に説明する。支持弾性体は、弾性縦フィラメント及び非弾性横フィラメントでかぎ針で編まれたバンドであり、導体は、かぎ針編み中にこの弾性バンドに取り付けられている。従って、この実施は、容易に利用可能なかぎ針編み機の機能によって制約されていた。
【００４３】
図４Ａでは、ＩＰセンサは、実質的に延伸されない。図４Ｂは、延伸の通常作動範囲の下端におけるものであり、図４Ａは、通常作動範囲の上端におけるものである。図４Ｂ及び図４Ｃは、延伸の通常作動範囲にわたってＵの字状単位波の脚が実質的に平行のままであることを示している。同等に説明すると、脚の間の距離は、単位波の頂点近くから基部近くまで実質的に一定である。図４の試験は、実質的に未延伸状態においてさえ、単位波の脚が実質的に平行のままであることを示している。更に、これらの図は、延伸中のＩＰ導体と付属導体の間でかなりの挙動の差を示している。図４Ｂと比較し、図４Ｃと比較して、図４Ａの導体６５ａ、６５ｂ、６７ａ、及び６７ｂを調べると、これらの正弦単位波の脚が延伸中にかなり発散し、又は同等には、単位波の基部近くの脚の間の距離が、単位波の頂点近くの距離よりもかなり大きい量だけ増大することを示している。
【００４４】
図５Ａは、より正方形状単位波の一実施形態が作動範囲内で延伸するように応答する方法を、定型化されて誇張されているがより定量的に示すものである。パターン７１は、単位波が振幅Ａ及び波長Λを有する延伸の平均作動レベルを表している。全体的に線形架橋又はキャップ部分７３は、一般的に伸張性というよりもより可撓性であるから、延伸及び収縮は、脚７５及び７７がそれぞれ離れて移動すること又は一緒に移動することによって主に適応される。好ましくは、延伸の平均作動レベルでは、センサは、中間範囲延伸で単位波の脚が脚７５及び７７がそうであるように実質的に平行であるように設計される。次に、全体的に未延伸状態であると、脚は、パターン７９のように僅かに収束する（誇張された収束を示す）ことになるが、最大延伸で脚は、パターン８１が示す（誇張された収束を示す）ように僅かに外れることになる。このような設計がパターン７１に延伸の作動範囲の殆どにわたって実質的に平行である脚をもたらす方法は、容易に認めることができる。
【００４５】
より詳細には、全体的に未延伸パターン７９の脚は、約角度ΔΘ’で収束し、全体的に延伸パターン８１の脚は、約角度ΔΘ’’で発散する。好ましくは、ΔΘ’は、ΔΘ’’にほぼ等しく、この角度ΔΘ’は、以下の関係式（度で）によってほぼ与えられる。
ΔΘ＝±２８*（ｉｎ／ｉｎでの相対延伸Δｓ／ｓ）／（／ｉｎでの周波数Ｆ）*（ｉｎでの振幅Ａ）
その結果、相対延伸が１０％又はそれ未満である場合、周波数は、５．５／ｉｎ又はそれよりも大きく、振幅は、０．３５ｉｎ又はそれよりも大きく、ΔΘ’は、約±１．５°である。あまり好ましくないのは、パターン７１が全体的に未延伸状態を表し、ΔΘが、従って、約−０°＋３°であり、又はパターン７１が全体的に延伸状態を表し、ΔΘが、従って、約−３°＋０°である場合である。用語「ほぼ平行」は、延伸の作動範囲にわたって平行である約±２°以内であるような意味で用いられることに注意されたい。用語「実質的に平行」は、製造公差内で平行を意味するように取られる。
【００４６】
従って、一般的に、好ましくは、単位波パターンは、延伸の作動範囲にわたって平行である約３°内の脚を有する。用語「延伸の作動範囲にわたって実質的に平行」は、本明細書における意味で用いられる。平行から少なく外れる、例えば約１−２°偏位することがより好ましく、例えば、約４−５°を超えて偏位するのはあまり好ましくない。約５°の変動は、許容上限であるが、約±１０°又はそれよりも大きい偏差は、回避されることになる。
【００４７】
図５Ｂは、ＩＰ導体８７を支持弾性体８５に取り付けることができる別の方法を示している。ここで導体は、弾性体の本体を通って延びる弾性体の長軸に対して横方向に単位波を有する。この取付においても、単位波は、説明した好ましい構成を有することが好ましい。ここで、Ａの振幅及びΛの波長を有する正方形状単位波が図示されている。Ａ及びΛの数値は、好ましくは、約２又はそれよりも大きい振幅−波長比を達成するように調節される。
【００４８】
ＩＰセンサ導体に好ましいワイヤ（又は他のタイプの導体）は、ワイヤゲージ（小直径は、機械的により有利である）、抵抗（低い方がより有利である）、及び物理的自由度（大きい方がより有利である）との平衡を保っている。一般的に、適度な抵抗に適合する最も細かいゲージを有するワイヤが好ましい。２７又は２９ＡＷＧ又はそれよりも高いワイヤが、０．０８Ω／ｆｔ又はそれ未満の抵抗を有することが公知である。このようなワイヤは、通常費用制約条件内で銅又は銀被覆の銅である。絶縁される場合、絶縁は、発泡ポリ−テトラフロオロ−エチレンのような低誘電率を有するべきである。好ましいワイヤはまた、適切な延伸及び弛緩を許容するように、できるだけ可撓性（本明細書では「柔軟性」とも呼ぶ）である。例えば、適度に柔軟なワイヤは、そのワイヤ自体の重量の下で物体の縁部の上に垂れることになる。一般的に、約５１／４６又はそれよりも良好な高ストランドワイヤが適度であることが見出されている。
【００４９】
ＩＰセンサ設計の更に別の態様は、外部接続を含む。ＩＰセンサ導体の両端は、センサ電子機器に取り付ける必要があり、このような接続部は、継ぎ手、プラグなどを含む全てのタイプの接続が、多くの他のタイプの電気構成要素よりもより頻繁に機能しなくなることが公知であるので、故障する点になる可能性がある。これは、金属又はプラスチック基部とは対照的に、弾性基板が容易に引き裂かれる可能性があるので、ＩＰセンサに対して特定の問題になる可能性がある。従って、ＩＰセンサは、好ましくはセンサに沿って一点だけで作られたセンサ導体に外部接続を恒久的に取り付けてしまうように設計されて構成される。
【００５０】
センサ導体と外部ワイヤの間の好ましい接続は、多くのセンサ実施形態、特に移動式生理学的モニタリングに関するこれらのものに適切であることが公知である。外部ワイヤは、センサ導体に半田付け（低温半田付け）され、スリーブは、継ぎ手の周囲で圧着される。この接触は、十分な物理的安定性と共に良好な電気接触をもたらす。
更に、多くの身体部分をモニタするために、特に胸部及び腹部をモニタするために、モニタされる着用者が容易にセンサ又は衣服を着用することができるように、例えば、センサ又は衣服の中心線に沿ってＩＰセンサ及び／又は支持衣服が開閉可能であることが有利である。このようなセンサ及び衣服は、図８、９、及び１０に例示している。センサ又は衣服は、開閉可能にすることができるように通常はジッパー、「Ｖｅｌｃｒｏ」ストリップ、又は留め金などを含み、これらの装置は、中心線を横切るＩＰセンサ導体の経路を必ず遮断することになる。このような遮断は、綿密な構成がない場合、付加的外部接点を必要とする場合がある。
【００５１】
外部接触を最小にする好ましい構成において、センサ導体は、長い縦軸及び短い横軸を輪にして配置される。ループの一方の縦方向縁部で、センサ導体は、互いに架橋（又はジャンパ）され、他方の縦方向ループ端部で、導体は、外部接続に利用可能である。次に、ループは、問題なくループの反対端の間を通過する衣服又はセンサ中心線でモニタされる身体部分の周りに配置される。好ましいセンサ導体配置は、たとえ隣接アームを有するループ内に配置されても、相対長さセンサとして働く。
【００５２】
図６Ａは、例示的なこのような好ましい構成を示している。２つのＩＰ導体１０３及び１０５を有するＩＰセンサ１０１は、好ましい単位波で構成されている。２つの導体は、単一のループを形成するように１０７で架橋される。ループの自由端に対する外部接続は、領域１０９に限定される。次に、このセンサは、センサ又は衣服中心線又は閉鎖軸が１０７及び１０９でループの端部の間を通過するように、身体部分の周囲に配置することができる。いかなる外部リードも分離軸を横断する必要はないので、この構成は、あらゆる外部架橋リードの取付及び除去のためのいかなるプラグも必要としない。図６Ａ−Ｄを以下に更に説明する。
【００５３】
図６Ｂ−Ｃは、センサ導体が外部接触を最小にするためにループ内に配置されている付加的な例示的構成を示している。図６Ｂは、単一の折り畳みループに構成された４つのＩＰ導体を有するＩＰセンサ１１１を示している。導体の２つの外部対は、一端１１３で架橋されるが、導体の内部対は、反対端１１５で架橋される。外部接続は、１１７で２つの外部導体に対して行われる。あらゆる偶数センサ導体は、同様に構成することができる。４つの導体センサ１１１に対する機能的代替物は、センサ１１１の単位波の振幅の２倍の振幅の単位波を有しながら、１０１と同じの２つの導体センサである。
【００５４】
図６Ｃは、センサ１１１と同じであるが、それ以外に１２１で架橋されたセンサ１１９を示している。外部接続は、１２３で行われる。導体１２５及び１２７は、外部から取り付けられず、機能的ではない。このタイプのセンサは、残りの２つの導体の長さを妨げることなく、身体部分の限定された部分、すなわち、１２１から１２３の長さだけをモニタする必要がある時に有利である。
一部の場合には、恐らくは衣服又は衣服の一部に取り付けられたＩＰセンサは、衣服を開閉する必要のない部分の上を滑らせることにより、モニタされる身体部分の周囲に設置することができる。ここで、単一センサ導体は、限定された領域内に作られた外部接点で身体部分を囲むことができる。架橋は必要ない。代替的に、架橋導体を有する図６Ａ−Ｄに示す構成の１つを用いることができる。
【００５５】
多機能ＩＰセンサ−付属導体
本発明の更に別の態様では、ＩＰセンサの支持弾性体は、ＩＰセンサ導体に加えて、付加的導電要素（本明細書では「付属導体」とも呼ぶ）及び付加的センサなどを支持し、それによって多機能ＩＰセンサを形成する。付属導体（本明細書では「チャンネル」とも呼ぶ）は、一般的に、縦方向に沿って線形方式で配置される。図７Ａは、支持弾性体の中心線に沿って２つのＩＰセンサ導体１４５を有するＩＰセンサ（類似であるが、図４Ａ−ＣのＩＰセンサと同一ではない）、支持弾性体の上縁部に隣接する２つの付属導体１４１、及び支持弾性体の底縁部に隣接する２つの付加的付属導体１４３を示している。ＩＰ導体及び付属品は、異なる縦波長を有する。それらの振幅は、ここではほぼ等しいが、他の実施形態では、それらの振幅は、異なる可能性がある。
【００５６】
各種の線形導電要素は、本発明に好ましく、その製造工程中に支持弾性体、特に弾性布内に組み込むことになる十分に小さなサイズ及び十分な自由度を有する。代替的に、付属導体（及びＩＰセンサ導体）は、製造後の段階において支持弾性体と作動可能に固定することができる。導電要素は、布の弾性及び／又は延伸機能を妨げないような方法で、支持弾性体に組み込まれるか又は固定される。好ましい導電要素は、裸又は被覆ワイヤ、シールド被覆ワイヤ、及び同軸シールドワイヤなどを含む。他のタイプの可能な導電要素は、電話型ワイヤ及びケーブル、ツイスト対、一般的カテゴリ５等級接続、及びリボンワイヤなどを含む実質的にあらゆるタイプの可撓性ワイヤ（より高いワイヤゲージを有する）を含む。
【００５７】
ＩＰセンサ導体は、必ずしもシールドされず、一般的により小さなワイヤサイズの説明したような好ましい波長及び振幅で好ましいパターンに配置される。非シールドワイヤはまた、例えば、そのワイヤの他の場所に設けられた処理電子機器でＩＰセンサの支持弾性体上に又は隣接して設けられたセンサを相互接続するための相互接続電子構成要素に用いることができる。しかし、シールドワイヤ又は同軸ケーブルは、隣接ＩＰセンサ及び電気的干渉の他の発生源に起因する電気漏話及び干渉を回避することが好ましいものになる。
【００５８】
好ましいシールドワイヤ、シールドワイヤ、同軸ケーブル、及び他の導電要素は、１．０ｍｍ又はそれ未満、又は０．９ｍｍ又はそれ未満、又は０．８ｍｍ又はそれ未満、又は０．７ｍｍ又はそれ未満、又は０．６ｍｍ又はそれ未満、又は０．５ｍｍ又はそれ未満の外径（ＯＤ）を有し、例えば、０．１ｏｈｍ／ｆｏｏｔよりも小さな抵抗を有する高導電率である高導電要素を有する。銅は、好ましい導体であり、銀被覆銅を必要に応じて用いることができる。好ましい被膜及び絶縁は、一般的に低誘電率大絶縁破壊電圧を有し、フッ素化エチレンポリマー（ＦＥＰ）及びシリコーンポリマーなどを含む。特に、好ましいワイヤは、目の詰んだ裸銅ストランド（５１／４６）を有し、０．０８３ｏｈｍ／ｆｏｏｔを有し、０．５ｍｍＯＤを有し、シリコーンコーティングのＦＥＰを有する２９ゲージを含む。好ましい同軸ケーブルは、５０ｏｈｍインピーダンス及び０．８１ｍｍＯＤを有する。微小同軸ケーブルとしても公知である小さな同軸ケーブルは、例えば、「Ｍｉｃｒｏ−Ｃｏａｘ、Ｉｎｃ．」（米国ペンシルベニア州ポッツタウン；ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｉｃｒｏ−ｃｏａｘ．ｃｏｍ／（２００４年９月２０日に最後に訪れた））から入手可能である。
【００５９】
殆どの導電要素の限定縦弾性率に適合させるために、好ましい実施形態は、支持弾性体の最大延伸で導電要素が張力が殆どないか又は全くない状態になるように十分過剰なワイヤ長を組み込んでいる。好ましくは、支持弾性体の未延伸長さＳにおいて、最大限延伸された弾性体の長さＳ’に等しいか又はそれよりも長い導電要素Ｗ＞Ｓの長さが、組み込まれるか又は固定される。更に、導電要素は、支持弾性体及び導電要素が、相対的に延伸中に移動することを可能にするように、組み込まれるか又は固定される。従って、導電要素は、延伸の最大範囲にわたって延伸のあらゆるレベルで張力がかからないことになる。弾性体の長さ当たりの導電要素の長さは、本明細書では、Ｗ−／−Ｓ比（１よりも大きい）によって特定される。
【００６０】
導電要素は、Ｗ−Ｓ追加ワイヤが長さＳの弾性体内に存在し得るように、延伸軸に沿っているが横（延伸軸に対して）偏差を反復する状態の実質的に線形方法で支持弾性体に組み込まれるか又は固定される。横偏差は、導電要素が弾性表面の両方の間で延びるように、好ましくは弾性体の平面内にあるが、図５Ｂのようにこの平面に対して角度を成すことができる。反復する限定横偏差の多くの形態もまた可能であるが、好ましい配置は、付属導体（ＩＰセンサ導体を除く）、特にシールドワイヤ、同軸ケーブル、及びマルチワイヤケーブルの捩れ及び破壊を回避するために限定曲率の所定のパターン内にある。
【００６１】
図７Ｂは、支持弾性布１５１に固定された２つの付属導体１４９の詳細を示している。これらの導体は、滑らかな変化及び限定曲率を有する好ましいパターンを有し、ここでは正弦波パターンに近づく。正弦波パターンの波長Λ及び振幅Ａによって判断された横偏差が、導体１４９を緊張させることなく弾性体１５１が延伸するのに十分過剰な導体長さを提供する方法を認めることができる。導体１４９は、正弦波パターンを容易に平坦化して長くする、すなわち、Λを増大させてＡを低減することを可能にする方法で縦フィラメントによって保持される。
【００６２】
Ｗ−／−Ｓ比は、以下の関係式から容易に判断される。
Ｗ−／−Ｓ＝（１．２／Λ）*ＳＱＲＴ（２*（Ａ**２）＋Λ**２）
例えば、付属導体では、Λ＝０．３３ｉｎ．（周波数＝３／ｉｎ．）及びＡ＝０．３２ｉｎ．である場合、Ｗ−／−Ｓ＝２．４である。更に、ＩＰセンサ導体では、Λ＝０．２ｉｎ．（周波数＝５／ｉｎ．）及びＡ＝０．３２ｉｎ．である場合、Ｗ：Ｆ＝３．８である。好ましくは、過剰な導体長さであるＷ−／−Ｓ比は、導体の緊張を防止するには十分であるが、重量を最小にし、弾性率を改善し、費用（微小同軸ケーブルは現在比較的高価である）を低減するために過剰ではない。約２から約３までのＷ−／−Ｓ比の範囲が適切であることが公知である。
【００６３】
好ましい多機能センサでは、非シールドＩＰセンサ導体及び付属導体の各々は、例えば、各種の導体、振幅、及び周波数の各特定の望ましい特性を有する。ＩＰセンサ導体は、好ましくは、上述のような約５．０又はそれよりも大きいものから約５．５又はそれよりも大きいもの、及び約６．０又はそれよりも大きいものまでのＦ（周波数＝１／Λ）を有する。それらの振幅Ａは、通常、弾性体が適合することができるほど大きい必要があり、約０．６−１．０ｉｎ．又はそれよりも大きいＡを有する１つの導体、又は各々が約０．３０−０．４０インチ又はそれよりも大きいＡを有する２つの導体が適切であることが公知である。その結果、ＩＰ導体は、より大きなＷ：Ｆ比を有する。
【００６４】
例えば、シールドワイヤ、又は同軸ケーブル、又は他のタイプのワイヤのような付属導体は、好ましくは約２から約３までのＷ：Ｆ比を有する。Ａ及びＦは、その結果選択することができる。例えば、Ｆは、約２．５−３．５／ｉｎ．とすることができ、Ａは、約０．３インチから約０．３インチとすることができる。
支持弾性体は、被験者の快適性及び許容度の限度内で、全導体又は全支持導体の振幅のほぼ合計に適合するのに十分に広い必要がある。多機能センサは、いかなる付属導体もないか又は１、２まで、４まで、６まで、及び８又はそれよりも多くまでを有する１、２まで、４又はそれよりも多くまでのＩＰセンサ導体を有することができる。
【００６５】
多機能ＩＰセンサ−付加的要素
付属導体を有するＩＰセンサは、付加的な非ＩＰ機能（本明細書では「多機能ＩＰセンサ」又は「多機能センサ」と呼ぶ）を実行することができる。例えば、付属導体は、外部接続に及びそれによってそれらの処理装置に、様々なタイプの付加的センサを電気的に連結することができる。好ましくは、付加的センサは、センサに隣接又は接触した状態であり、又はセンサの支持弾性体上に取り付けることができる。多機能ＩＰセンサは、例えば、単一方向に沿って延びるバンド状構成から全方向のほぼ同じ寸法の構成まで様々な物理的配置構成を有することができる。更に、多機能ＩＰセンサは、モニタされる被験者によって着用することになる衣服として構成することができ、又は支持衣料上に取り付けることができる。ＩＰセンサは、２、又は４、又は６、又はそれよりも多くのＩＰセンサ導体、及び２、又は４、又は６、又はそれよりも多くの付属導体を支持することができる。
【００６６】
以下において、選択された付加的機能を有する例示的バンド状多機能ＩＰセンサが示されて説明されている。しかし、説明するセンサは、限定ではなく、当業者には、他の構成及び機能の多機能センサを構成することができる方法が明らかである。
図８Ａ−Ｃは、例示的バンド状多機能ＩＰセンサを概略的に示している。センサ自体は、衣料として機能を果たすことができ、支持衣料上に取り付けることができる。明確にするために、これらの図は、既に説明して示した詳細は提供しない。重要なことには、両方のＩＰセンサ導体及び付属導体は、一般的に詳細ではなく、通常は単純な線として示されている。しかし、これらの導体の実際の実施では、既に説明した特性を有している。また、本発明に付随して起こる詳細は、示されていない。例えば、スナップ、バックル、及び電気コネクタなどは、このような要素を当業者は供給することができるので、概略のみで示されている。同様に、実施形態は、別々の信号及び接地接続のための導電要素を必要とする場合があり、これも当業者によって同様に供給することができ、別には示していない。
【００６７】
図８Ａは、センサ１１１（図６Ａ）に対して同様に構成されたＩＰセンサ導体を有する簡易ＩＰ多機能センサ１７１を示している。センサ１７１はまた、例えば、センサ１７１に隣接して設けられやアンテナループのような付加的センサ１７７に対してコネクタ１７５を通って外部から接続する付属導体１７３を支持する。付属導体はまた、コネクタ１７９で外部から接続し、アンテナを処理回路に電気的に連結する。付属導体は、上述の好ましい特性を備えた曲がりくねった波形を有するように示されている。
【００６８】
図８Ｂは、２つの導電要素を有し、３つのセンサ機能を実施するＩＰ多機能センサ１８１を示している。センサ１８１は、例えば、被験者の胴体の周囲に置くのに好ましいループに形成され、例えば、恐らくは付加的センサを含むシャツ状又はベスト状生理学的モニタリング衣服の一部としていずれかに組み込むことができ、又はそれは、快適性、便宜上、及び保護のために必要であるようなこのような付加的覆いのみを備えたバンド状衣服として構成することができる。センサは、中央領域１８７にわたるこれらの縦接続のための留め金、スナップ、ジッパーなどを備えることができる。図示のように、センサの導体要素に対する電気的接続は、中央領域１８７内のセンサの左及び右端部１８３で為される。別の実施形態では、センサは、連続的とすることができ、縦コネクタを付加することができるが、電気的接続は、センサの外部表面で好ましいコネクタ又は他の手段によって電気要素に対して行うことができる。
【００６９】
導電要素１８９は、邪魔されることなくセンサの周りのセンサの一端から他端へ延び、ＩＰセンサとして機能を果たすことができる。一端だけにおける外部接続によるループ構成は、一般的に好ましいが、図示の構成は、センサが連続的である時に特に適切である。導電要素１８９は、外部ＩＰセンサ電子機器１９１に連結するように示されている。
導電要素１９３Ｌ及び１９３Ｒ（まとめて、１９３）は、センサ１９５及び１９７に連結する。左半分１９３Ｌは、信号をセンサ１９５からセンサの左端部に運び、右半分１９３Ｒは、信号をセンサ１９７から右センサ端部に運ぶ。センサ１９５と１９７の間の部分は、両センサからの信号を外部から識別することができるように、必要に応じて電気的に遮断される。センサ電子機器１９９は、センサ１９５からの信号を処理し、１９３Ｌに連結する。同様に、センサ電子機器２０１は、センサ１９７からの信号を処理し、要素１９３Ｒに連結する。従って、単一導電要素１９３（１９３Ｌ及び１９３Ｒ）は、２つの別々のセンサに対して外部接続を備えることができる。好ましい実施形態では、センサ電子機器１９１、１９９、及び２０１は、単一の物理的モジュールにパッケージ化される。
【００７０】
センサ１９５及び１９７は、例えば、マイクロフォン、温度計、ＥＣＧ電極、及び加速度計など、また、脳波図、眼電図、及び筋電図などのためのセンサ、並びに他の非生理学的センサを含む様々な生理学的センサを含むことができる。これらは、センサ１８１の支持弾性体によって物理的に組み込むことができ、又は支持することができ、又は関連衣料によって担持することができる。要素１９５及び１９７はまた、例えば、恐らくはセンサ１９５、１９７、及びＩＰ導体１８９の１つ又はそれよりも多くのための電子機器モジュールのセンサ１８１に適合することになる大きさであり、かつ構成することができる他の構成要素とすることができる。
【００７１】
図８Ｃは、６つ又はそれよりも多くの導電要素を有し、モニタされる被験者の胸部を囲むことを意図した別のバンド状多機能ＩＰセンサ２０５を概略的に示している。明確にするために、この図には示していないが、導電要素は、センサの周りに完全に延びるが、必要に応じて電気的遮断を伴って延び、同様に好ましい以前に説明したパターンを有することを理解すべきである。特に、ＩＰセンサ導体は、上述の好ましいパターンを有する（ここでの図に関係なく）。
【００７２】
コネクタ２０７ａ及び２０７ｂ（まとめて２０７）は、センサの両端を機械的に連結し、センサのいずれかの側面上の導電要素の間及び／又は外部ユニットに電気的接続をもたらす。センサが連続的である場合、このようなコネクタは必要ではない。導電要素と外部センサの間の接続は、プラグにより、センサ上の導電パッドと接触した状態で導電要素を保持する固定器具により、又は半田付けによるなどによって当業技術で公知のように行うことができる。導電要素とセンサの間の接続は、好ましくは、説明したようなスリーブによって覆われた半田付け継ぎ手である。
【００７３】
好ましい実施形態では、センサ２０５は、２２５で単一の電気ループに架橋され、単一コネクタ２０７ａで外部から連結された２つのＩＰセンサ導体２２１及び２２３を含む。センサはまた、被験者の皮膚と電気接触し、前胸部の周りに分配されることになる、センサの内側上の３つの心電図（ＥＣＧ）センサ２０９、２１１、及び２１３を支持する。これらのＥＣＧ電極は、ＥＣＧ信号の電気的ノイズを低減するシールド導電要素２１５、２１７、及び２１９のそれぞれによってコネクタ２０７に（及び外部ユニット上に）連結される。
【００７４】
シールド又は非シールド要素２３３によって連結されたセンサ２３１は、一実施形態では、被験者表面温度を感知する。シールド導電要素２２９によって連結されたセンサ２２７は、一実施形態では、被験者に対して危険な衝撃の可能性がある音に敏感な衝撃マイクロフォンである。センサ２２７及び２３１又は付加的センサは、代替的に加速度計などにすることができ、又は説明したような電子モジュールとすることもできる。
【００７５】
好ましい支持弾性材料
好ましい実施形態では、本発明のＩＰセンサ及び多機能ＩＰセンサのための支持弾性体は、それらの横幅よりもかなり長い縦長を有するバンドに形成される。例えば、典型的なバンド幅（横サイズ）は、１インチから２インチ、又は２インチから４インチ、又は４インチから６インチであり、典型的なバンド長さ（縦サイズ）は、１フィートから数百フィートまでである。その結果、この好ましい支持弾性体はまた、本明細書では「バンド」又は「弾性バンド」と呼ぶ。
【００７６】
縦方向に延伸可能な弾性バンドに対して、縦糸を含むフィラメントは、エラストマー性である。「Ｓｐａｎｄｅｘ（登録商標）」又は「Ｌｙｃｒａ（登録商標）」は、本発明に最も適切であることが証明されている。これらの合成のストランドは、優れた弾性を有し、天然のストランドよりも素肌に対して摩耗が少なく、刺激性が少ないことが公知である。しかし、皮膚と布１０、１００の間の直接接触が考えられていない用途に対しては、押し出し天然ラテックスのストランドは、満足できる弾性をもたらすことになる。
【００７７】
様々な充填材、又は横糸、糸を用いて、支持弾性材料の形成を完成させることができる。単一層の１５０デニールポリエステルは、かなり適切であるが、２層の７０デニールナイロン、２層の１００デニールナイロン、及び２層の１５０デニールポリエステルを含む他の好ましい糸も適切であることが公知である。しかし、天然及び合成材料、並びに他のデニールで形成された他の糸も好ましく用いることができる。更に、バンドは、好ましくは、縦縁部に沿ってへりを有する。
【００７８】
支持弾性材料の伸長したバンドは、縦編み、横編み、織り、又は編組みすることを含む弾性布を形成するためのあらゆる従来の方法で形成することができる。かぎ針編み機での縦編みは、このタイプの機械が、狭い幅を有する弾性布バンドを生成するのに容易に適合するので、特に本発明に適切である。１つのこのような機械は、「ＲＤ３−８／４２０型」（８バー、４２０ｍｍ）としてヤコブ・ミュラーによって製造された８バーのかぎ針編み機である。
【００７９】
導電要素は、バンドの形成に続く別の作動における縫製によって支持弾性体と作動可能に固定することができるが、同じ編み作動中に全複合弾性体及び金網を一体化して形成することが効率的で費用効果の高いことが公知である。導電要素が、編みなどによって弾性体形成中に固定されると、導電要素を２つの連続する縫い目に対する編み針の間に残すことを可能にする編みパターン移動は、導電要素を支持弾性体が延伸する時に均一に延伸させる最適構成を提供することが見出されている。
【００８０】
編み布構造を形成する上で、かぎ針編み機は、案内棒に取り付けたガイドを通して各個々の縦糸を引き出すものである。張力は、縦糸を延伸するために印加される。複数の案内棒の移動は、各糸を針の周りで輪にする。各糸が輪になった後、機械上の針棒は、全ての針で同時に形成されることになる輪をもたらすように移動され、結果として全編みコースをもたらす。次に、糸インレーが、より低い縦糸にわたって引き出される。案内棒が、１つ又はそれよりも多くの針によって横向きに置換されると、上部と下部の縦糸は、次のサイクルが別のコースを生成する前に位置を変える。案内棒の置換は、布の構造を決めるものである。
【００８１】
例えば、同じ波長、振幅、及び単位波形を有する３つの導電ワイヤを備えたＩＰセンサでは、機械は、いくつかの縦糸（例えば、約１７又はそれよりも多くの「Ｌｙｃｒａ（登録商標）」縦糸）及び少なくとも１つのナイロン又はポリエステル横糸インレーを用いて設定される。奇数の縦糸は、一方の梁又は棒の上に重なるが、偶数の糸は、他方の梁又は棒の上に重なる。これに加えて、３つの導電ワイヤのうちの別の梁又は棒（「制御棒」と呼ばれる）が設定され、この制御棒によって誘導される糸ガイドを通して給送される。
【００８２】
この制御棒は、布が形成されている時に、反復するシーケンス位置（隣接縦糸によって定められている位置）にある布にわたって前後に３つのガイドを移動させ、好ましくは約２つの編目に対するシーケンスの各位置に留まる。制御棒のこの位置シーケンスは、導電ワイヤが固定される波長、振幅、及び単位波形を決める。２つ又はそれよりも多くの導電ワイヤは、別々の反復位置シーケンス内で別々に制御される２つ又はそれよりも多くの梁又は棒による設定を用いて、別々に選択された波長、振幅、及び単位波形（例えば、図７Ａ参照）とは無関係に固定することができる。
【００８３】
例えば、図７Ａに示すセンサと同様のＩＰセンサに対して、縦糸及び横フィラメントは、最高４つの制御棒を用いて従来の方法で織られる。ＩＰセンサ導体（図７Ａの１４５）のための制御棒は、０−０−０−４−４−４−０−０−０−４−４−４の位置シーケンスを有するようにプログラムされ、付属導体（図７Ａの１４１及び１４３）のための制御棒は、０−０−１−１−２−２−３−３−２−２−１−１の位置シーケンスを有するようにプログラムされる。付属導体制御棒のための別の位置シーケンスは、０−０−１−１−２−２−３−３−４−４−３−３−２−２−１−１であり、それは、約０．４ｉｎ．の振幅及び波長を有する正弦波パターンを備えた約１５又はそれよりも多くの同種の糸を有する１．５ｉｎ．幅のバンドに付属導体を固定する。代替的に、弾性体は、縦及び横フィラメントが、互いに対して、導体に対して、及び弾性体の縦方向縁部に対して約４５°の角度であるように織ることができる。
【００８４】
他の機械設定パラメータは、通常通りに選択することができる。特に、弾性体は、好ましくは、延伸の作動範囲の上限にほぼ等しい張力の下で形成される。約８０％の延伸は、生理学的モニタリング実施形態に適切であることが見出されている。また、導体を保持する縦フィラメント上により多くの張力を付与することが好ましい。
詳細には、図７ＡのＩＰセンサを作る８バーのかぎ針編み機のための設定指示書は、以下の事項を含む。
【００８５】
【表１】
【００８６】
以下の指示は、上記表を補足する：針−幅−３１−２；編み機における延伸−８０±１０％；２時間後の延伸−８０＋／−１０％；カレンダー加工後の延伸−ｎ／ｃ；フロントピック−１８；編み機におけるバックピック−３０＋／−１；２時間後のバックピック−３０＋／−１；カレンダー加工後のバックピック−ｎ／ｃ。
【００８７】
当業者は、要望通り機能することになる構造を形成する他の方法があることを認めるであろう。例えば、ＩＰセンサは、公知の方法で編組みすることによって形成することができる。別の実施例では、ＩＰセンサは、不織実施形態に形成される場合がある。正弦波配置に成形された少なくとも１つの導電ワイヤは、長細い鋳型内に設けられる。例えば、ポリエステル、ナイロン、他の製造フィラメントは、ウェブ又は網の目状オーバーレイを形成する成形ワイヤの少なくとも１つの側面の上に押し出され、交差される。最後に、エラストマー繊維の膜が押し出されて、ワイヤ及びウェブ層の片面又は両面を封入する。冷却及び乾燥すると、この構造は、満足できかつ信頼することができる出力信号を送り出すために延伸及び収縮することになる。
【００８８】
本明細書に説明した発明原理はまた、シート又はチューブのような他の形状でこの複合布を生成するために適用することができる。例えば、本発明はまた、２つ又はそれよりも多くの伸長した支持弾性バンドが、多層を有する単一支持弾性バンド内に接合され、又は単一のより広い弾性バンドが、多層を有する単一の弾性バンドを形成するように縦方向に折り畳まれて接合される実施形態を含む。そのワイヤ型に対して好ましいパターンを用いて、単一のワイヤ型を有する２つ又はそれよりも多くの弾性バンドの各々は、弾性バンドを支持する多層内に接合することができる。弾性バンドの接合対の１つのバンドは、５−６／ｉｎ．で非シールドワイヤを有することができ、第２の弾性バンドは、２−３／ｉｎ．で同軸ケーブルを有することができる。別の多層実施形態は、有用な幅を有する弾性バンドの導電要素数の制限を回避することができる。３．５−４．５インチの幅を有する単一弾性バンドは、４−６までの非シールド及び４−６までの同軸ケーブル導電要素に適合するように織ることができ、次に、縦方向に１回又はそれよりも多く折り畳むことができ、自由端に沿って接合することができる。そのように構成された多機能ＩＰセンサは、包含的に約１．７５から２．２５の正味幅中に８、又は１０、又は１２までの導電要素を有することができる。弾性バンド縁部は、縫合により、熱結合により、及び超音波結合によるなどで当業技術で公知のように接合することができる。また、２つ又はそれよりも多くの弾性バンド、又は１回又はそれよりも多く折り畳まれた弾性バンドはまた、単に薄い布スリーブに封入することができる。
【００８９】
局所的生理学的モニタリング衣料
本発明のＩＰセンサ及び多機能ＩＰセンサは、下に重なる領域の動きがモニタされるように、モニタされる被験者の一部分又は領域の上に配置することができる（本明細書では「局所的生理学的モニタ」又は「局所的モニタ」と呼ぶ）。説明したように、ＩＰセンサ導体からの信号は、センサの全長に対して主に応答する。従って、局所的生理学的モニタからの信号は、これらが配置される方法及びこれらの配置の幾何学的制約に応じて、面積、円周、直径、及び類似の尺度に主に敏感なものになる。例えば、胸部の前方部分の上の局所的センサは、その下に重なる前方部分のみの拡張及び収縮を感知することになるが、胸部を囲む局所的センサは、胸部全体の拡張及び収縮を感知することになる。
【００９０】
局所的生理学的モニタは、多くの用途を有する。例えば、左及び／又は右側、又は胸部及び／又は腹部の上の局所的モニタは、それぞれ、左及び／又は右肺の呼吸運動に最も反応し、分離肺機能の兆候を提供する。例えば、１９９２年１１月３日に付与された米国特許第５，１５９，９３５号を参照されたい（これは、全ての目的のために本明細書においてその全内容が引用により組み込まれている）。分離肺機能のモニタリングは、一側性実質性疾患、胸水又は胸膜疾患、肺塞栓症、及び肺炎又は他の疾患に起因する防御などの評価において多数の用途を有する。更に、このようなセンサを用いると、分離肺機能を外来患者でモニタすることができる。
【００９１】
図９Ａ−Ｃは、局所的生理学的モニタリング衣料の例示的実施形態を示している。明確にするために、図８Ｂ−Ｃのように、これらの図及び続く図１０Ａ−Ｂは、既に説明して示した詳細は示していない。重要なことには、ＩＰセンサ導体及び付属導体の両方は、一般的に、通常は詳細なしの単純線として示されている。しかし、これらの導体の実際の実施では、既に説明した特性を有する。
特に、図９Ａ−Ｃは、快適性及び耐久性に有用な覆いと共に弾性バンド２５１を支持してＩＰセンサのみを含む衣服を示している。図９Ａは前面図、図９Ｂは側面図、図９Ｃは後面図である。同じ参照番号は、これらの３つの図に関して同じ構造を示している。この衣服は、頭の上を滑るように連続的とすることができ、又は衣服を開閉することができるように中心線２５３に沿ってジッパー及び「Ｖｅｌｃｒｏ」ストリップなどを有することができる。この衣服及びＩＰセンサは、３つのＩＰ導体ループ、ループ２５５、１６１、及び２６７を含む。
【００９２】
ループ２５５は、全体的に胸郭を囲み、胸郭拡張及び収縮を反映する（すなわち、呼吸を反映する）信号を提供する。それは、２つのＩＰセンサ導体、導体の間の架橋２５９、及び導体を外部リードに連結するコネクタ２５７を含む。ループ２６１は、胸郭の左側面部を覆い、左肺の下に重なる領域の拡張及び収縮を反映する信号を提供する。このループはまた、２つのＩＰセンサ導体、導体の間の架橋２６５、及び導体を外部リードに連結するコネクタ２６３を含む。最後に、ループ２６７は、胸郭の右側面部を覆い、右肺の下に重なる領域の拡張及び収縮を反映する信号を提供する。このループはまた、２つのＩＰセンサ導体、導体の間の架橋２７１、及び導体を外部リードに連結するコネクタ２６９を含む。米国特許第５，１５９，９３５号に説明されているように、ＩＰセンサ２６１及び２６７からの信号は、それぞれ、左及び右肺呼吸量及びこれらの呼吸量の時間的変化の兆候を供給するために測定することができる。例えば、米国特許第５，１５９，９３５号を参照されたい。
【００９３】
図１０Ａ（前面図）及び図１０Ｂ（後面図）は、局所的生理学的モニタリング衣料の別の例示的実施形態を示している。衣服２９１は、衣服を開閉するための例えばジッパー又は「Ｖｅｌｃｒｏ」などの中心線閉鎖２９３を有するスリーブレスシャツの形態である。衣服がプルオーバーになるように構成されると、中心線閉鎖２９３なしで済ますことができる。衣服は、局所的モニタとして働く６つのＩＰセンサ２９５、２９７、２９９、３０１、３０３、及び３０５を支持する。衣服２９１は、下に重なる胴体領域の拡張及び収縮が確実にＩＰセンサに伝送されるように、十分に弾性である。簡単にするために、全てのＩＰセンサは、電気ループを形成するために一端で架橋されたセンサ導体に含めるように示されている。記号「Ｏ」で概略的に表した外部接点、及び導体の他方の端部が設けられている。
【００９４】
支持されたＩＰセンサからの信号を比較することにより、全体及び右−左の差（分離）肺及び心機能に関する生理学的モニタリング情報がもたらされる。ＩＰセンサ２９５及び２９７は、胸郭及び腹部の左部分の局所的拡張及び収縮に対して主に敏感である。説明したように、これらの信号は、左肺機能の確実な兆候に組み合わせることができる。ＩＰセンサ２９９及び３０１は、胸郭及び腹部の右部分の局所的拡張及び収縮に対して主に敏感である。説明したように、これらの信号は、右肺機能の確実な兆候に組み合わせることができる。右及び左肺機能の間の差は、説明したような病態を示すことができる。右及び左肺機能の合計は、呼吸容量及び呼吸数を含む呼吸機能全体の確実な兆候を提供する。更に、腹部センサ３９７及び３０１からの信号を比較することにより、腹部疾患で起こる可能性がある分離腹部運動を示すことができ、この場合、それは、「防御」及び他の同様の情報として公知である。
【００９５】
ＩＰセンサ３０５及び３０３は、それぞれ、前方胸部の左及び右部分の局所的拡張及び収縮に対して主に敏感である。これらのセンサの両方からの信号の合計は、呼吸機能に関する付加的情報を提供し、心拍動を反映する成分を含むことができる。これらのセンサからの信号の差は、これらの拍動が、ＩＰセンサ３０５からの信号に比較して心臓の上に重なるＩＰセンサ３０３からの信号に主に現れることになるので、分離呼吸機能に関する付加的情報を提供し、心拍動をより反映する成分を含むことができる。
【００９６】
本明細書に説明かつ請求した本発明は、本明細書に開示された好ましい実施形態が本発明のいくつかの態様の例証を意図しているので、これらの実施形態によって範囲を限定されないものとする。あらゆる均等実施形態は、本発明の範囲内であることを意図している。実際に、本明細書に示して説明したものに加えて、本発明の様々な修正は、以上の説明から当業者には明らかになるであろう。このような修正も特許請求の範囲に含まれるように意図している。
いくつかの参考文献が本明細書に引用されており、その開示全体は、全ての目的に対して引用により全内容が本明細書に組み込まれている。更に、これらの文献のいずれも、その特徴付けの方法に関わらず、本明細書に請求する内容の発明の先願として認められないものである。
【図面の簡単な説明】
【００９７】
【図１】ＩＰセンサ信号の処理の実施形態を示す図である。
【図２】好ましいＩＰセンサ性能を示す図である。
【図３】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施形態を示す図である。
【図４Ａ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図４Ｂ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図４Ｃ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図５Ａ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの他の実施形態を示す図である。
【図５Ｂ】ＩＰセンサ導体の好ましいパターンの他の実施形態を示す図である。
【図６Ａ】ＩＰセンサ内のＩＰセンサ導体の配置を示す図である。
【図６Ｂ】ＩＰセンサ内のＩＰセンサ導体の配置を示す図である。
【図６Ｃ】ＩＰセンサ内のＩＰセンサ導体の配置を示す図である。
【図７Ａ】付属導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図７Ｂ】付属導体の好ましいパターンの実施を示す図である。
【図８Ａ】多機能ＩＰセンサの実施形態を示す図である。
【図８Ｂ】多機能ＩＰセンサの実施形態を示す図である。
【図８Ｃ】多機能ＩＰセンサの実施形態を示す図である。
【図９Ａ】ＩＰセンサを含む衣服を示す図である。
【図９Ｂ】ＩＰセンサを含む衣服を示す図である。
【図９Ｃ】ＩＰセンサを含む衣服を示す図である。
【図１０Ａ】ＩＰセンサを含む別の衣服を示す図である。
【図１０Ｂ】ＩＰセンサを含む別の衣服を示す図である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者をモニタするための生理学的センサであって、
モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体と、
を含み、
各単位波は、脚部分を有するように構成され、該脚部分は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記脚部分は、前記延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満偏位していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
センサが延伸していない時には、前記脚部分は、単位波の頂点から該単位波の基部まで互いに収束していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約６よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記センサ導体は、２７ＡＷＧ（米国電線規格）又はそれよりも高いワイヤを含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサ導体の電気特性は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲にわたって延伸する時に変化することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記電気特性は、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって実質的にヒステレシスがないことを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記延伸及び弛緩の複数のサイクルは、被験者をモニタする期間を含むことを特徴とする請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
被験者をモニタする前記期間は、１時間未満、又は１２時間未満、又は２４時間未満であることを特徴とする請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記電気特性は、前記センサ導体の交流インピーダンスを含むことを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記インピーダンスは、実質的に誘導性インピーダンスであることを特徴とする請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記電気特性は、前記延伸の作動範囲の実質的な部分で前記延伸に実質的に直線的に依存することを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記ＩＰ導体は、該ＩＰセンサが身体部分上に配置された時に、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって前記電気特性に実質的にヒステレシスがないように前記支持弾性体に固定されることを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に固定された少なくとも１つの付属導体を更に含み、
前記付属導体の前記単位波は、前記センサ導体の前記単位波の前記空間周波数よりも少ない空間周波数を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項１６】
前記付属導体の前記単位波は、インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有することを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１７】
前記単位波は、実質的に平行な脚部分のない滑らかなパターンを有することを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記付属導体は、微小同軸ケーブルを含むことを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１９】
２つ又はそれよりも多くのセンサ導体及び４つ又はそれよりも多くの付属導体を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項２０】
前記センサ導体は、前記付属導体の間に位置決めされていることを特徴とする請求項１９に記載のセンサ。
【請求項２１】
被験者をモニタするための生理学的センサであって、
モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に両方とも作動可能に固定された少なくとも２つのセンサ導体と、
を含み、
各単位波は、脚を有するように構成され、該脚は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままであり、
各センサ導体は、前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体と作動可能に連結されており、
架橋したセンサ導体が前記外部導体から見た時に電気的に連続であるような、２つのセンサ導体の間の少なくとも１つ架橋接続、
を更に含むことを特徴とするセンサ。
【請求項２２】
前記脚部分は、前記延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満偏位していることを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２３】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に全ての導体が作動可能に固定され、かつ導体のうちの２つが該支持弾性体の外部の導体と作動可能に連結されたセンサ導体と、
架橋したセンサ導体が前記外部導体から見た時に電気的に連続的であるように配置された、前記４つのセンサ導体の対の間の少なくとも３つの架橋接続と、
を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２４】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２５】
前記支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
前記付加的センサの少なくとも１つは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、筋電図信号のためのセンサ、及び受信／送信信号のためのアンテナから成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２６】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に固定された少なくとも１つの付属導体を更に含み、
前記付属導体の前記単位波は、滑らかなパターンと前記センサ導体の前記空間周波数よりも少ない空間周波数とを有する、
ことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２７】
前記付属導体の前記単位波は、インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有することを特徴とする請求項２６に記載のセンサ。
【請求項２８】
少なくとも１つの付属導体は、前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体と作動可能に連結されていることを特徴とする請求項２６に記載のセンサ。
【請求項２９】
前記支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
前記付属導体のうちの１つは、付加的センサからの信号が外部導体へ／から伝達されるように、該外部導体と作動可能に連結され、かつ該付加的センサにも作動可能に連結されている、
ことを特徴とする請求項２８に記載のセンサ。
【請求項３０】
複数の付加的センサと、
付加的センサからの信号が外部導体へ／から伝達されるように、該付加的センサ及び該外部導体に各々が作動可能に連結された複数の付属導体と、
を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載のセンサ。
【請求項３１】
前記弾性材料は、織り材料、及び／又は編み材料、及び／又はかぎ針編み材料、及び／又は編組み材料、及び／又は押し出し材料を含むことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項３２】
少なくとも１つのセンサ導体が、保護スリーブによって囲まれた半田接合を通して外部導体と作動可能に連結されていることを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項３３】
被験者をモニタするための生理学的センサであって、
モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体と、
を含み、
各単位波は、脚部分を有するように構成され、該脚部分は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままであり、
前記脚部分は、前記支持弾性体の面の間及び該支持弾性体の該面と実質的に直角の方向に延びている、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項３４】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つの第２のセンサ導体を更に含み、
前記脚部分は、前記支持弾性体の前記面に実質的に平行である、
ことを特徴とする請求項３３に記載のセンサ。
【請求項３５】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つの第２のセンサ導体を更に含み、
前記脚部分は、前記支持弾性体の表面の間に直角の成分と該支持弾性体の該表面に沿って平行な成分とを有する方向に延びるように角度を成している、
ことを特徴とする請求項３３に記載のセンサ。
【請求項３６】
被験者を生理学的にモニタする方法であって、
モニタされる被験者の身体部分上に支持弾性材料を配置する段階、
を含み、
前記支持弾性材料は、該支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体を含み、
各単位波は、脚を有するように構成され、該脚は、実質的に平行であり、かつ前記センサ導体が前記下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸の作動範囲にわたって延伸する時に実質的に平行のままであり、
前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲にわたって延伸する時に変化し、かつ導体長さをそこから判断することができる前記センサ導体の電気特性を測定する段階、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
前記電気特性は、前記センサ導体の交流インピーダンスを含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記インピーダンスは、実質的に誘導性インピーダンスであることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記電気特性は、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって実質的にヒステレシスがないことを特徴とする請求項３５に記載のセンサ。
【請求項４０】
前記延伸及び弛緩の複数のサイクルは、被験者をモニタする期間を含むことを特徴とする請求項３９に記載のセンサ。
【請求項４１】
被験者をモニタする前記期間は、１時間未満、又は１２時間未満、又は２４時間未満であることを特徴とする請求項４０に記載のセンサ。
【請求項４２】
前記電気特性は、前記延伸の作動範囲の実質的な部分で前記延伸に実質的に直線的に依存することを特徴とする請求項３５に記載のセンサ。
【請求項４３】
前記ＩＰ導体は、該ＩＰセンサが身体部分上に配置された時に、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって前記電気特性に実質的にヒステレシスがないように前記支持弾性体に固定されることを特徴とする請求項３５に記載のセンサ。
【請求項４４】
測定する段階は、少なくとも２つの異なる位置で前記センサ導体と作動可能に連結された少なくとも２つの外部リード間で測定する段階を更に含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
測定する段階は、前記センサ導体に励磁信号を印加する段階を含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
前記励磁信号は、少なくとも部分的に前記センサ導体の前記延伸によって判断された周波数を保有し、
測定する段階は、前記励磁信号の前記周波数を測定する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
１つのセンサ導体が被験者の胸郭の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の胸郭の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を有する支持弾性体を配置する段階と、
前記左胸郭のセンサ導体の電気特性及び前記右胸郭のセンサ導体の電気特性を測定する段階と、
前記２つの測定された電気特性の間の差を比較することによって分離肺機能を判断する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４８】
前記２つの測定された電気特性を累積することによって全肺機能を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
１つのセンサ導体が被験者の腹部の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の腹部の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を有する支持弾性体を配置する段階と、
前記左腹部のセンサ導体の電気特性及び前記右腹部のセンサ導体の電気特性を測定する段階と、
前記２つの胸郭電気特性の測定値及び前記２つの腹部電気特性の測定値を比較することによって分離肺機能を判断する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
モニタされる被験者によって着用される生理学的モニタリング衣料であって、
支持弾性材料を含む衣服と、
反復する単位波を含むパターンを有し、かつ前記支持弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体であって、それによって前記衣服が被験者によって着用された時に該支持弾性材料及び該センサ導体が、前記モニタされる被験者の身体部分上に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸の作動範囲にわたって延伸及び弛緩されるような方法で配置されたセンサ導体と、
を含み
各単位波は、脚を有するように構成され、該脚は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって延伸した時に実質的に平行のままであり、
前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲にわたって延伸する時に変化し、かつ導体長さをそこから判断することができる前記センサ導体の電気インピーダンスを該センサ導体に励磁信号を印加することによって測定する測定回路、
を更に含むことを特徴とする衣料。
【請求項５１】
前記衣服は、バンド状であることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５２】
前記衣服は、シャツ状であることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５３】
前記衣服は、胸部、腹部、腕、脚、及び首のうちの１つ又はそれよりも多くを含む身体部分上に着用される大きさであり、かつそのように構成されていることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５４】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項５０に記載のセンサ。
【請求項５５】
前記弾性材料は、織り材料、及び／又は編み材料、及び／又はかぎ針編み材料、及び／又は編組み材料、及び／又は押し出し材料を含むことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５６】
前記測定回路は、
少なくとも部分的に前記センサ導体の前記延伸によって判断される周波数で前記励磁信号を発生する発振器と、
前記発振器の信号の前記周波数を測定する周波数測定回路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５７】
前記電気特性は、前記延伸の作動範囲を通して前記延伸に実質的に直線的に依存することを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５８】
前記測定回路は、前記衣服に又は衣服上に担持されることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５９】
前記支持弾性材料は、１つのセンサ導体が被験者の胸郭の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の胸郭の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を更に含み、
前記測定回路は、前記左胸郭のセンサ導体の電気インピーダンス及び前記右胸郭のセンサ導体の電気インピーダンスの測定を更に含む、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６０】
前記支持弾性材料は、１つのセンサ導体が被験者の腹部の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の腹部の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を更に含み、
前記測定回路は、前記左腹部のセンサ導体の電気インピーダンス及び前記右腹部のセンサ導体の電気インピーダンスの測定を更に含む、
ことを特徴とする請求項５９に記載の衣料。
【請求項６１】
１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
前記付加的センサの少なくとも１つは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、及び筋電図信号のためのセンサから成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６２】
前記付加的センサの少なくとも１つは、前記支持弾性体上及び／又は前記衣服上に取り付けられることを特徴とする請求項６１に記載の衣料。
【請求項６３】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に固定された少なくとも１つの付属導体を更に含み、
前記付属導体の前記単位波は、前記センサ導体の前記単位波の前記空間周波数よりも少ない空間周波数を有する、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６４】
前記付属導体の前記単位波は、インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有することを特徴とする請求項６３に記載の衣料。
【請求項６５】
前記付属導体は、微小同軸ケーブルを含むことを特徴とする請求項６３に記載の衣料。
【請求項６６】
少なくとも１つの付属導体は、前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体と作動可能に連結され、かつ該外部導体へ／から信号を伝達することを特徴とする請求項６３に記載の衣料。
【請求項６７】
前記支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
外部導体と作動可能に連結された付属導体は、付加的センサからの信号が該外部導体へ／から伝達されるように該付加的センサにも作動可能に連結されている、
ことを特徴とする請求項６６に記載の衣料。
【請求項６８】
複数の付加的センサと、
付加的センサからの信号が外部導体へ／から伝達されるように、該付加的センサ及び該外部導体に各々が作動可能に連結された複数の付属導体と、
を更に含むことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６９】
前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体に各々が作動可能に連結された２つのセンサ導体と、
架橋したセンサ導体が前記外部導体から見た時に電気的に連続であるような２つのセンサ導体の間の少なくとも１つの架橋接続と、
を更に含み、
前記２つのそのようなセンサ導体は、ごく僅かな間隙を除いて実質的に身体部分の周りに延びている、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項１】
被験者をモニタするための生理学的センサであって、
モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体と、
を含み、
各単位波は、脚部分を有するように構成され、該脚部分は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままである、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記脚部分は、前記延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満偏位していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
センサが延伸していない時には、前記脚部分は、単位波の頂点から該単位波の基部まで互いに収束していることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項４】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項５】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約６よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項４に記載のセンサ。
【請求項６】
前記センサ導体は、２７ＡＷＧ（米国電線規格）又はそれよりも高いワイヤを含むことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項７】
前記センサ導体の電気特性は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲にわたって延伸する時に変化することを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項８】
前記電気特性は、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって実質的にヒステレシスがないことを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項９】
前記延伸及び弛緩の複数のサイクルは、被験者をモニタする期間を含むことを特徴とする請求項８に記載のセンサ。
【請求項１０】
被験者をモニタする前記期間は、１時間未満、又は１２時間未満、又は２４時間未満であることを特徴とする請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記電気特性は、前記センサ導体の交流インピーダンスを含むことを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記インピーダンスは、実質的に誘導性インピーダンスであることを特徴とする請求項１１に記載のセンサ。
【請求項１３】
前記電気特性は、前記延伸の作動範囲の実質的な部分で前記延伸に実質的に直線的に依存することを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項１４】
前記ＩＰ導体は、該ＩＰセンサが身体部分上に配置された時に、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって前記電気特性に実質的にヒステレシスがないように前記支持弾性体に固定されることを特徴とする請求項７に記載のセンサ。
【請求項１５】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に固定された少なくとも１つの付属導体を更に含み、
前記付属導体の前記単位波は、前記センサ導体の前記単位波の前記空間周波数よりも少ない空間周波数を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項１６】
前記付属導体の前記単位波は、インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有することを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１７】
前記単位波は、実質的に平行な脚部分のない滑らかなパターンを有することを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１８】
前記付属導体は、微小同軸ケーブルを含むことを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項１９】
２つ又はそれよりも多くのセンサ導体及び４つ又はそれよりも多くの付属導体を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【請求項２０】
前記センサ導体は、前記付属導体の間に位置決めされていることを特徴とする請求項１９に記載のセンサ。
【請求項２１】
被験者をモニタするための生理学的センサであって、
モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に両方とも作動可能に固定された少なくとも２つのセンサ導体と、
を含み、
各単位波は、脚を有するように構成され、該脚は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままであり、
各センサ導体は、前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体と作動可能に連結されており、
架橋したセンサ導体が前記外部導体から見た時に電気的に連続であるような、２つのセンサ導体の間の少なくとも１つ架橋接続、
を更に含むことを特徴とするセンサ。
【請求項２２】
前記脚部分は、前記延伸の作動範囲にわたって平行から約±２°又はそれ未満偏位していることを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２３】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に全ての導体が作動可能に固定され、かつ導体のうちの２つが該支持弾性体の外部の導体と作動可能に連結されたセンサ導体と、
架橋したセンサ導体が前記外部導体から見た時に電気的に連続的であるように配置された、前記４つのセンサ導体の対の間の少なくとも３つの架橋接続と、
を更に含むことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２４】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２５】
前記支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
前記付加的センサの少なくとも１つは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、筋電図信号のためのセンサ、及び受信／送信信号のためのアンテナから成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２６】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に固定された少なくとも１つの付属導体を更に含み、
前記付属導体の前記単位波は、滑らかなパターンと前記センサ導体の前記空間周波数よりも少ない空間周波数とを有する、
ことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項２７】
前記付属導体の前記単位波は、インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有することを特徴とする請求項２６に記載のセンサ。
【請求項２８】
少なくとも１つの付属導体は、前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体と作動可能に連結されていることを特徴とする請求項２６に記載のセンサ。
【請求項２９】
前記支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
前記付属導体のうちの１つは、付加的センサからの信号が外部導体へ／から伝達されるように、該外部導体と作動可能に連結され、かつ該付加的センサにも作動可能に連結されている、
ことを特徴とする請求項２８に記載のセンサ。
【請求項３０】
複数の付加的センサと、
付加的センサからの信号が外部導体へ／から伝達されるように、該付加的センサ及び該外部導体に各々が作動可能に連結された複数の付属導体と、
を更に含むことを特徴とする請求項２８に記載のセンサ。
【請求項３１】
前記弾性材料は、織り材料、及び／又は編み材料、及び／又はかぎ針編み材料、及び／又は編組み材料、及び／又は押し出し材料を含むことを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項３２】
少なくとも１つのセンサ導体が、保護スリーブによって囲まれた半田接合を通して外部導体と作動可能に連結されていることを特徴とする請求項２１に記載のセンサ。
【請求項３３】
被験者をモニタするための生理学的センサであって、
モニタされる被験者の身体部分上に配置され、そのように配置された時に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮により、延伸の作動範囲にわたって延伸可能であるようになった支持弾性材料と、
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体と、
を含み、
各単位波は、脚部分を有するように構成され、該脚部分は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって実質的に平行のままであり、
前記脚部分は、前記支持弾性体の面の間及び該支持弾性体の該面と実質的に直角の方向に延びている、
ことを特徴とするセンサ。
【請求項３４】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つの第２のセンサ導体を更に含み、
前記脚部分は、前記支持弾性体の前記面に実質的に平行である、
ことを特徴とする請求項３３に記載のセンサ。
【請求項３５】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つの第２のセンサ導体を更に含み、
前記脚部分は、前記支持弾性体の表面の間に直角の成分と該支持弾性体の該表面に沿って平行な成分とを有する方向に延びるように角度を成している、
ことを特徴とする請求項３３に記載のセンサ。
【請求項３６】
被験者を生理学的にモニタする方法であって、
モニタされる被験者の身体部分上に支持弾性材料を配置する段階、
を含み、
前記支持弾性材料は、該支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体を含み、
各単位波は、脚を有するように構成され、該脚は、実質的に平行であり、かつ前記センサ導体が前記下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸の作動範囲にわたって延伸する時に実質的に平行のままであり、
前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲にわたって延伸する時に変化し、かつ導体長さをそこから判断することができる前記センサ導体の電気特性を測定する段階、
を更に含むことを特徴とする方法。
【請求項３７】
前記電気特性は、前記センサ導体の交流インピーダンスを含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記インピーダンスは、実質的に誘導性インピーダンスであることを特徴とする請求項３７に記載の方法。
【請求項３９】
前記電気特性は、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって実質的にヒステレシスがないことを特徴とする請求項３５に記載のセンサ。
【請求項４０】
前記延伸及び弛緩の複数のサイクルは、被験者をモニタする期間を含むことを特徴とする請求項３９に記載のセンサ。
【請求項４１】
被験者をモニタする前記期間は、１時間未満、又は１２時間未満、又は２４時間未満であることを特徴とする請求項４０に記載のセンサ。
【請求項４２】
前記電気特性は、前記延伸の作動範囲の実質的な部分で前記延伸に実質的に直線的に依存することを特徴とする請求項３５に記載のセンサ。
【請求項４３】
前記ＩＰ導体は、該ＩＰセンサが身体部分上に配置された時に、延伸及び弛緩の複数のサイクルにわたって前記電気特性に実質的にヒステレシスがないように前記支持弾性体に固定されることを特徴とする請求項３５に記載のセンサ。
【請求項４４】
測定する段階は、少なくとも２つの異なる位置で前記センサ導体と作動可能に連結された少なくとも２つの外部リード間で測定する段階を更に含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
測定する段階は、前記センサ導体に励磁信号を印加する段階を含むことを特徴とする請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
前記励磁信号は、少なくとも部分的に前記センサ導体の前記延伸によって判断された周波数を保有し、
測定する段階は、前記励磁信号の前記周波数を測定する段階を更に含む、
ことを特徴とする請求項４５に記載の方法。
【請求項４７】
１つのセンサ導体が被験者の胸郭の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の胸郭の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を有する支持弾性体を配置する段階と、
前記左胸郭のセンサ導体の電気特性及び前記右胸郭のセンサ導体の電気特性を測定する段階と、
前記２つの測定された電気特性の間の差を比較することによって分離肺機能を判断する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項３５に記載の方法。
【請求項４８】
前記２つの測定された電気特性を累積することによって全肺機能を判断する段階を更に含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
１つのセンサ導体が被験者の腹部の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の腹部の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を有する支持弾性体を配置する段階と、
前記左腹部のセンサ導体の電気特性及び前記右腹部のセンサ導体の電気特性を測定する段階と、
前記２つの胸郭電気特性の測定値及び前記２つの腹部電気特性の測定値を比較することによって分離肺機能を判断する段階と、
を更に含むことを特徴とする請求項４７に記載の方法。
【請求項５０】
モニタされる被験者によって着用される生理学的モニタリング衣料であって、
支持弾性材料を含む衣服と、
反復する単位波を含むパターンを有し、かつ前記支持弾性材料と作動可能に固定された少なくとも１つのセンサ導体であって、それによって前記衣服が被験者によって着用された時に該支持弾性材料及び該センサ導体が、前記モニタされる被験者の身体部分上に該下に重なる身体部分の拡張及び収縮によって延伸の作動範囲にわたって延伸及び弛緩されるような方法で配置されたセンサ導体と、
を含み
各単位波は、脚を有するように構成され、該脚は、実質的に平行であり、かつ前記延伸の作動範囲にわたって延伸した時に実質的に平行のままであり、
前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲にわたって延伸する時に変化し、かつ導体長さをそこから判断することができる前記センサ導体の電気インピーダンスを該センサ導体に励磁信号を印加することによって測定する測定回路、
を更に含むことを特徴とする衣料。
【請求項５１】
前記衣服は、バンド状であることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５２】
前記衣服は、シャツ状であることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５３】
前記衣服は、胸部、腹部、腕、脚、及び首のうちの１つ又はそれよりも多くを含む身体部分上に着用される大きさであり、かつそのように構成されていることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５４】
前記センサ導体の前記単位波は、前記支持弾性体が前記延伸の作動範囲よりも小さく延伸した時に、インチ当たり約５よりも多い空間周波数を有することを特徴とする請求項５０に記載のセンサ。
【請求項５５】
前記弾性材料は、織り材料、及び／又は編み材料、及び／又はかぎ針編み材料、及び／又は編組み材料、及び／又は押し出し材料を含むことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５６】
前記測定回路は、
少なくとも部分的に前記センサ導体の前記延伸によって判断される周波数で前記励磁信号を発生する発振器と、
前記発振器の信号の前記周波数を測定する周波数測定回路と、
を含む、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５７】
前記電気特性は、前記延伸の作動範囲を通して前記延伸に実質的に直線的に依存することを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５８】
前記測定回路は、前記衣服に又は衣服上に担持されることを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項５９】
前記支持弾性材料は、１つのセンサ導体が被験者の胸郭の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の胸郭の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を更に含み、
前記測定回路は、前記左胸郭のセンサ導体の電気インピーダンス及び前記右胸郭のセンサ導体の電気インピーダンスの測定を更に含む、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６０】
前記支持弾性材料は、１つのセンサ導体が被験者の腹部の左側面部上に配置され、かつ第２の導体が被験者の腹部の右側面部上に配置された２つのセンサ導体を更に含み、
前記測定回路は、前記左腹部のセンサ導体の電気インピーダンス及び前記右腹部のセンサ導体の電気インピーダンスの測定を更に含む、
ことを特徴とする請求項５９に記載の衣料。
【請求項６１】
１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
前記付加的センサの少なくとも１つは、マイクロフォン、体温計、ＥＣＧ電極、加速度計、脳波図信号のためのセンサ、眼電図信号のためのセンサ、及び筋電図信号のためのセンサから成る群から選択される、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６２】
前記付加的センサの少なくとも１つは、前記支持弾性体上及び／又は前記衣服上に取り付けられることを特徴とする請求項６１に記載の衣料。
【請求項６３】
前記支持弾性材料と共に延伸及び収縮する反復する単位波を含むパターンで該弾性材料に固定された少なくとも１つの付属導体を更に含み、
前記付属導体の前記単位波は、前記センサ導体の前記単位波の前記空間周波数よりも少ない空間周波数を有する、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６４】
前記付属導体の前記単位波は、インチ当たり約３よりも少ない空間周波数を有することを特徴とする請求項６３に記載の衣料。
【請求項６５】
前記付属導体は、微小同軸ケーブルを含むことを特徴とする請求項６３に記載の衣料。
【請求項６６】
少なくとも１つの付属導体は、前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体と作動可能に連結され、かつ該外部導体へ／から信号を伝達することを特徴とする請求項６３に記載の衣料。
【請求項６７】
前記支持弾性体に固定された１つ又はそれよりも多くの付加的センサを更に含み、
外部導体と作動可能に連結された付属導体は、付加的センサからの信号が該外部導体へ／から伝達されるように該付加的センサにも作動可能に連結されている、
ことを特徴とする請求項６６に記載の衣料。
【請求項６８】
複数の付加的センサと、
付加的センサからの信号が外部導体へ／から伝達されるように、該付加的センサ及び該外部導体に各々が作動可能に連結された複数の付属導体と、
を更に含むことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【請求項６９】
前記支持弾性体の外部の少なくとも１つの導体に各々が作動可能に連結された２つのセンサ導体と、
架橋したセンサ導体が前記外部導体から見た時に電気的に連続であるような２つのセンサ導体の間の少なくとも１つの架橋接続と、
を更に含み、
前記２つのそのようなセンサ導体は、ごく僅かな間隙を除いて実質的に身体部分の周りに延びている、
ことを特徴とする請求項５０に記載の衣料。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【図２】
【図３】
【図４Ａ】
【図４Ｂ】
【図４Ｃ】
【図５Ａ】
【図５Ｂ】
【図６Ａ】
【図６Ｂ】
【図６Ｃ】
【図７Ａ】
【図７Ｂ】
【図８Ａ】
【図８Ｂ】
【図８Ｃ】
【図９Ａ】
【図９Ｂ】
【図９Ｃ】
【図１０Ａ】
【図１０Ｂ】
【公表番号】特表２００８−５１３１５２（Ｐ２００８−５１３１５２Ａ）
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−５３２６２１（Ｐ２００７−５３２６２１）
【出願日】平成１７年９月２１日（２００５．９．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３３７０４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０３４２９１
【国際公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＥＬＣＲＯ
【出願人】（５０６１６９７１３）ヴィーヴォメトリックス インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２０年５月１日（２００８．５．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年９月２１日（２００５．９．２１）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２００５／０３３７０４
【国際公開番号】ＷＯ２００６／０３４２９１
【国際公開日】平成１８年３月３０日（２００６．３．３０）
【公序良俗違反の表示】
（特許庁注：以下のものは登録商標）
１．ＶＥＬＣＲＯ
【出願人】（５０６１６９７１３）ヴィーヴォメトリックス インコーポレイテッド (6)
【Ｆターム（参考）】
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