(57)【要約】      （修正有）【課題】褥瘡のリスクを減らすために、接触面圧をモニターする圧力感知パッドを提供する。【解決手段】圧力感知パッドまたはマットは、ピエゾ抵抗層３０と、ピエゾ抵抗層の一つの側面に沿って第一の方向に延在する多数の導電性上部ストリップ４２を備える上部導電層４０と、ピエゾ抵抗層のもう一方の側面に沿って、第一の方向と平行でない第二の方向に延在する多数の導電底部ストリップ５２を備える底部導電層５０と、ピエゾ抵抗層に対して、および互いに対してストリップが相対的にずれることを阻止するように、上部と底部のストリップをピエゾ抵抗層に対して保持している上部と底部の接着層４６、５６とを備える。また、圧力センサーパッドの製造方法と、センサーマットを使用する圧力感知システムと、圧力感知マット上に置かれた物体の圧力分布を表示するための圧力マップ表示も開示されている。【選択図】図１
2014168675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
上面および底面を持つピエゾ抵抗層と、
前記ピエゾ抵抗層の前記上面に沿って第一の方向に延在する複数の導電性上部ストリップであって、前記上部ストリップの各隣接対の間に上部ストリップ間空間を画定する複数の導電性上部ストリップを備える上部導電層と、
前記ピエゾ抵抗層の前記底面に沿って第二の方向に延在する複数の導電性底部ストリップであって、前記底部ストリップの各隣接対の間に底部ストリップ間空間を画定する複数の導電性底部ストリップを備え、前記第二の方向が前記第一の方向と平行でない底部導電層と、
前記ピエゾ抵抗層に対して、および互いに対しての前記ストリップの相対的なずれを阻止するために、前記それぞれの上部および底部のストリップを前記ピエゾ抵抗層に対して保持する上部および底部の接着層と、
を備える感知パッド。
【請求項２】
前記上部ストリップを覆う上面および前記底部ストリップを覆う底面を持つカバーであって、隣接する上部ストリップが互いに接触することを防ぎ、隣接する下部ストリップが互いに接触することを防ぐように、前記カバーが前記ストリップ間空間を塞いでいるカバーを備える、請求項１に記載のパッド。
【請求項３】
前記カバーが前記空間の前記ピエゾ抵抗層に取り付けられている、請求項２に記載のパッド。
【請求項４】
前記接着層が前記カバーを前記ピエゾ抵抗層に取り付ける、請求項３に記載のパッド。
【請求項５】
前記第一および第二の方向が実質的に互いに垂直である、請求項１に記載のパッド。
【請求項６】
前記ピエゾ抵抗層がＶｅｌｏｓｔａｔ（登録商標）である、請求項１に記載のパッド。
【請求項７】
前記接着層が実質的に連続している、請求項１に記載のパッド。
【請求項８】
前記導電性ストリップが導電性織物のストリップである、請求項１に記載のパッド。
【請求項９】
各導電性ストリップが横寸法を持ち、各ストリップ間空間が前記ストリップ横寸法よりも小さい横寸法を持つ、請求項１に記載のパッド。
【請求項１０】
前記パッドが実質的に非弾性である、請求項１に記載のパッド。
【請求項１１】
各導電性層が、前記導電性ストリップは導電性織物であり、前記ストリップ間空間は非導電性織物であるような織物層である、請求項１に記載のパッド。
【請求項１２】
各導電性ストリップに接続された導線を含む、請求項１に記載のパッド。
【請求項１３】
前記上部および底部ストリップの間の概念上の交差部がそれぞれ、一つ以上の非感知結合ゾーンおよび一つ以上のデッドゾーンに少なくとも部分的に隣接したセンサーノードを画定し、前記デッドゾーンの少なくとも一部で前記接着層が存在しない、請求項１に記載のパッド。
【請求項１４】
前記上部および底部ストリップの間の概念上の交差部がそれぞれ、一つ以上の非感知結合ゾーンおよび一つ以上のデッドゾーンに少なくとも部分的に隣接したセンサーゾーンを画定し、前記デッドゾーンの少なくとも一部で前記接着層および前記カバーが存在しない、請求項２に記載のパッド。
【請求項１５】
センサーパッドの製造方法であって、
第一の側面と第二の側面を持つピエゾ抵抗材料のシートを提供することと、
ストリップが第一の方向に縦方向に延在し、互いに横方向に間隔を置くように、前記側面の一つに沿って導電性ストリップの第一のセットを配置することと、
前記第一のストリップを前記ピエゾ抵抗シートに保持するために接着剤を塗布することと、
ストリップが前記第一の方向と平行でない第二の方向に縦方向に延在し、互いに横方向に間隔を置くように、前記ピエゾ抵抗シートのもう一方の側面に沿って導電性ストリップの第二のセットを配置することと、
前記第二のストリップを前記ピエゾ抵抗シートに保持するために接着剤を塗布することと、
を備えるセンサーパッドの製造方法。
【請求項１６】
前記第一および第二のストリップがそれに接着された前記ピエゾ抵抗シートが、第一の側面および第二の側面を持つ部分組立品を備え、前記方法が前記部分組立品をカバーで覆うことを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記第一および第二のストリップがそれに接着された前記ピエゾ抵抗シートが、第一の側面および第二の側面を持つ部分組立品を備え、前記方法が、
前記部分組立品の前記第一の側面に沿って第一のカバーパネルを配置することと、
前記部分組立品の前記第二の側面に沿って第二のカバーパネルを配置することと、
前記部分組立品を包み込むために前記第一および第二のカバーパネルをその周辺で互いに固定することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
前記第一の側面に沿って前記第一のカバーパネルを配置するステップが、前記第一のストリップを前記ピエゾ抵抗シートに保持する前記接着剤が硬化する前に実行され、前記第二の側面に沿って前記第二のカバーパネルを配置するステップが、前記第二のストリップを前記ピエゾ抵抗シートに保持する前記接着剤が硬化する前に実行される、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記第一のカバーパネルを配置するステップに続いて、前記ピエゾ抵抗シートの前記第一の側面および導電性ストリップの前記第一のセットに対して前記第一のカバーパネルを平滑化し、
前記第二のカバーパネルを配置するステップに続いて、前記ピエゾ抵抗シートの前記第二の側面および導電性ストリップの前記第二のセットに対して前記第二のカバーパネルを平滑化して、前記第一および第二のカバーパネルが隣接する導電性ストリップ間空間を塞ぎ、前記ピエゾ抵抗シートに接着するようにする、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第一および第二のセットのストリップの間の概念上の交差部がそれぞれ、一つ以上の非感知結合ゾーンおよび一つ以上のデッドゾーンに少なくとも部分的に隣接したセンサーノードを画定し、前記方法がデッドゾーンを除去することを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
導線を前記導電性ストリップに取り付けることを含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２２】
圧力感知システムであって、
センサーマットは、
第一の方向に延在し、各ストリップがその隣接するストリップと間隔を置いている導電性ストリップの第一のセットと、
第一および第二の前記ストリップが、前記第一および第二のストリップの概念上の交差部にセンサーノードを持つセンサーアレイを画定するように、前記第一の方向と平行でない第二の方向に延在し、各ストリップがその隣接するストリップと間隔を置いている導電性ストリップの第二のセットと、
前記第一および第二のストリップを分離するピエゾ抵抗材料と、を備え、
各ノードでの電気抵抗が前記ノードに加えられた圧力の関数であるセンサーマットと、
前記第一のストリップを所定の順序で励起するように、前記第一のストリップに接続された電気励起源と、
前記第二のストリップに存在する電気特性を検出するための、前記第二のストリップと通信している検出器と、
前記マット上の圧力分布を報告するための、前記電気特性に反応する手段と、
を備える圧力感知システム。
【請求項２３】
前記電気励起源が電圧源である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２４】
前記ストリップを前記電圧源に所定の時間順序で曝露するためのスイッチを含む、請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記所定の時間順序が空間的に連続した順序である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２６】
前記報告手段が視覚的表示である、請求項２２に記載のシステム。
【請求項２７】
前記視覚的表示が、それぞれがノードに対応する多くのセルであり、各セルが前記ノードに加えられる前記圧力の関数である状態を呈する、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
各セルがＮ状態（Ｎ＞１）のうちの一つを呈し、各状態が圧力の範囲に対応する、請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記状態の一つがヌル状態である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
Ｎ＝２で、閾値と比較した、対応するノードに加えられる圧力の程度に応じて、セルが状態Ｎ１またはＮ２を呈する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
前記表示が前記マット上に置かれた物体の輪郭を含む、請求項２７に記載のシステム。
【請求項３２】
前記視覚的表示が前記マット上に置かれた物体の輪郭を表示し、前記マット上にかかる圧力が所定の閾値を超える場合、前記輪郭内の一つ以上の領域をハイライトするように適合される、請求項２６に記載のシステム。
【請求項３３】
感知ノードを持つ圧力感知マット上に置かれた物体の圧力分布を表示するように適合された表示モニター用の圧力マップ表示であって、前記表示が、圧力センサーマットのセンサーノード上にかかる圧力に対応するパターンに配列された個別セルを含み、各セルが圧力の範囲に対応する視覚的に認識できる特徴を表示する、圧力マップ表示。
【請求項３４】
前記視覚的に認識できる特徴が色である、請求項３３に記載のマップ表示。
【請求項３５】
前記視覚的表示が、それぞれが圧力感知ノードに対応する多くのセルであり、各セルが前記ノードに加えられる前記圧力の関数である状態を呈する、請求項３３に記載のマップ表示。
【請求項３６】
各セルがＮ状態（Ｎ＞１）のうちの一つを呈し、各状態が圧力の範囲に対応する、請求項３３に記載のマップ表示。
【請求項３７】
前記状態の一つがヌル状態である、請求項３６に記載のマップ表示。
【請求項３８】
Ｎ＝２で、閾値と比較した、対応するノードに加えられる圧力の程度に応じて、セルが状態Ｎ１またはＮ２を呈する、請求項３６に記載のマップ表示。
【請求項３９】
前記表示が前記マット上に置かれた物体の輪郭を含む、請求項３３に記載のマップ表示。
【請求項４０】
前記視覚的表示が前記マット上に置かれた物体の輪郭を表示し、前記マット上にかかる圧力が所定の閾値を超える場合、前記輪郭内の一つ以上の領域をハイライトするように適合される、請求項３５に記載のマップ表示。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に記載された主題は、圧力感知パッドまたはマット、そのようなパッドの製造方法、そのパッドを使用する圧力感知システム、およびパッドによって感知される圧力分布を報告するための圧力マップ表示に関する。パッドのアプリケーションの一例は、病院用ベッドとベッドの使用者との間の接触面圧をモニターすることである。
【背景技術】
【０００２】
病院ベッドの使用者は長期間ベッドに寝たきりとなる場合があり、これは患者が褥瘡（床擦れ）を発症するリスクを増加させる可能性がある。ベッドを短期間使用する患者であっても、褥瘡発生につながる状態がある場合は、褥瘡を発症する可能性がある。このような状態には、患者の発汗によって湿るベッドシーツや枕カバー、または単に褥瘡の発症しやすい患者の先天的素因を含む。
【０００３】
褥瘡のリスクを減らすためには、患者とマットレスの接触面での圧力である接触面圧をモニターし、患者の体の特定の部位の接触面圧が過度に高い場合および／または体の部位に長時間一定の圧力がかかりすぎた場合、是正措置を取ることが望ましい。その他の状態も、是正措置を取る必要性を示すことがある。是正措置の例としては、接触面圧が患者の体全体によりうまく分布されるまで患者を動かすか、またはマットレスの輪郭を調整することなどが挙げられる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
マットレスが膨張可能な空気袋を含むベッドについては、圧力モニタリングは、空気袋内の流体（一般的には空気）の圧力を測定することによって達成されうる。空気袋内の圧力は、空気袋内圧と呼ばれ、空気袋に加えられる重量によって単調に変化する。しかし、独立した空気袋の数量は一般的に小さいため、このようなモニタリング技術は適切な解決を欠いていることに悩まされている。代わりとして、患者とマットレスの間に介在する多くのセンサーを使用して接触面圧を測定できる。このようなセンサーアレイは、圧力センサーが埋め込まれたパッドまたはマットの形でもよい。このようなパッドが存在するにもかかわらず、当技術の実施者はそれらを改善する方法を求め続けている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、添付の請求項に記載された一つ以上の特徴および／または一つ以上の下記の特徴またはその組み合わせを含みうる。圧力感知パッドは、ピエゾ抵抗層と、ピエゾ抵抗層の上面に沿った第一の方向に延在し、上部ストリップの各隣接対の間に一つ以上の上部ストリップ間空間を画定する多数の導電性上部ストリップを備える上部導電層と、ピエゾ抵抗層の底面に沿って第一の方向と平行でない第二の方向に伸び、底部ストリップの各隣接対の間に底部ストリップ間空間を画定する多数の導電底部ストリップを備える底部導電層と、ピエゾ抵抗層に対して、および互いに対してストリップが相対的にずれることを阻止するように、上部と底部のそれぞれのストリップをピエゾ抵抗層に対して保持している上部と底部の接着層とを備える。一実施形態では、隣接する上部ストリップの間に追加的電気絶縁を提供し、隣接する底部ストリップの間に追加的電気絶縁を提供し、ストリップとマットの外部環境の間に絶縁を提供するために、パッドは上部および底部のストリップ間空間を塞ぐカバーも含む。
【０００６】
圧力センサーパッドの製造方法は、第一の側面と第二の側面を持つピエゾ抵抗材料のシートを提供するステップと、ストリップが第一の方向に沿って縦に伸び、互いに横方向に間隔を置いて配置されるように導電性ストリップの第一のセットを側面の一つに沿って配列するステップと、第一のストリップをピエゾ抵抗シートに保持するために接着剤を塗布するステップと、ストリップが第一の方向と平行でない第二の方向に伸び、互いに横方向に間隔を置いて配置されるようにピエゾ抵抗シートのもう一方の側面に沿って導電ストリップの第二のセットを配置するステップと、第二のストリップをピエゾ抵抗シートに保持するために接着剤を塗布するステップを含む。
【０００７】
圧力感知システムは、１）それぞれのストリップがその隣接するストリップから間隔を置いて配置されている、第一の方向に伸びる導電性ストリップの第一のセットと、２）第一および第二のストリップが、センサーノードが第一および第二のストリップの概念上の交差部にある状態でセンサーアレイを画定するように、それぞれのストリップがその隣接するストリップから間隔を置いて配置されている、第一の方向と平行でない第二の方向に伸びる導電性ストリップの第二のセットと、３）各ノードの電気抵抗がノードに加えられる圧力の関数となるように、第一および第二のストリップを分離するピエゾ抵抗材料を含むセンサーマットを備える。圧力感知システムは、第一のストリップを所定の順序で励起するように第一のストリップに接続された電気励起源、第二のストリップに存在する電気特性を検出するために第二のストリップと通信する検出器、およびマット上の圧力分布を報告するために電気特性に反応する方法も含む。
【０００８】
圧力感知マット上に置かれた物体の圧力分布を表示するための圧力マップ表示は、圧力感知マットのセンサーノードにかかる圧力に対応するパターンで配置されたセルを含む。各セルは、マットの感知ノードでの圧力の範囲に対応する視覚的に認識できる特徴を表示するように適合される。
【０００９】
本明細書に記載した圧力感知パッド、製造方法、圧力感知システム、および圧力マップ表示の多様な実施形態の前述の特徴とその他の特徴は、下記の詳細な説明および付属の図面でより明らかとなる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】図１は、マットレス、マットレスの上に置かれた圧力感知パッド、およびマットレスに加えられる空間的に分散された荷重を示す、病院ベッドの一部の側面概略図である。
【図２】圧力感知パッドの特定の構成要素のみを示す、図１の方向２−−２での平面図である。
【図３】特定の構成要素のみを示す、圧力感知パッドの分解概略図である。
【図４】図１〜３のパッドの導電性層の概略図で、層の導電性ストリップは伝導性織物を含み、ストリップ間空間は非伝導性織物を含む。
【図５】非感知結合ゾーンとデッドゾーンに隣接しているセンサーノードを示すためにマットの一部を拡大した、圧力感知パッドまたはセンサーマットの平面概略図である。
【図６】一連の感知ノードを形成する導電性ストリップの第一および第二のセット、第一のストリップに接続された電気励起源、第二のストリップに存在する電気特性を検出するために第二のストリップと通信する検出器、およびマット上の圧力分布を報告する方法の２つの実施例を示す、圧力感知システムの平面概略図である。
【図７】圧力感知マットのセンサーノードにかかる圧力、ノードでのピエゾ抵抗材料の電気抵抗、およびノードの入力端子での所定の励起に対する時間の関数としてのノードの出力端子での電圧の間の関係の例を示す表である。
【図８】圧力センサーマット上に置かれた物体の圧力分布を表示するための個別セルを備える視覚的表示の図であり、各セルはマットの一つ以上の圧力感知ノードに対応する。
【図９】それぞれが圧力センサーマットの一つ以上のノードに対応する多くのセルの形態での視覚的表示で、各セルはノードに加えられる圧力の関数として２つの状態のうちいずれかを取る。
【図１０】図９と類似の図で、各セルの状態は、一連の圧力範囲と比べ、対応するセンサーノードにかかる圧力の程度に依存し、また各範囲に関連する状態は範囲に割り当てられた色によって表される。
【図１１】図１０と類似の図で、表示は、圧力センサーマットに荷重を加える物体のおおよその輪郭も示す。
【図１２】視覚的表示がマット上に置かれた物体の少なくとも一部の輪郭を表示し、またマットにかかる圧力が所定の閾値を超える、輪郭内の一つ以上の領域をハイライトする、視覚的表示の図である。
【図１３】圧力感知パッドのノードでの電気抵抗をノードに加えられる荷重の関数として示し、ここで抵抗と荷重の関係は非線形曲線適合で表されるグラフである。
【図１４】圧力感知パッドのノードでの電気抵抗をノードに加えられる荷重の関数として示し、ここで抵抗と荷重の関係は非線形曲線適合で表されるグラフである。
【図１５】圧力感知パッドのノードでの電気抵抗をノードに加えられる荷重の関数として示し、ここで抵抗と荷重の関係は線形曲線適合で表されるグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
感知パッド：
図１〜２は、病院ベッドマットレス２０、マットレス上に置かれた圧力感知パッド２２、およびマットレス上に支持されパッドを通して作用する空間的に分散された荷重２４を示す。一般的に図１に示されるように、荷重２４は縦方向Ｌに変化する。一般的に荷重２４は、図１の平面に垂直な幅方向Ｗにも変化し、これは図２に示されている。感知パッドは、センサーパッド、感知マットまたはセンサーマットとも呼ばれうる。当然のことながら、本出願の図は、マットの構造および作用についての読者の理解を助けるために描かれた概略図であり、図示された様々なパッド構成要素および特徴は、必ずしも互いにまたは実際の物に比例しない。
【００１２】
感知パッド２２は、上面３２および底面３４を持つピエゾ抵抗層３０（図２には図示せず）を含む。本明細書において、「上部」および「底部」という用語は特定の空間定位を示唆せず、単に２つの側面を簡単に区別するために使用される。適切なピエゾ抵抗層の一例は、３Ｍ  Ｃｏｍｐａｎｙ（旧Ｍｉｎｎｅｓｏｔａ  Ｍｉｎｉｎｇ  ａｎｄ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｃｏｍｐａｎｙ）の商標Ｖｅｌｏｓｔａｔ（登録商標）である。具体的には、Ｖｅｌｏｓｔａｔ（登録商標）は炭素含浸ポリオレフィンで、電気装置と電子装置および部品用の静電気防止パッケージを作るためにしばしば使用される。ピエゾ抵抗材料には、材料にかかる圧力が増加するとその電気抵抗が減少し、材料にかかる圧力が減少すると電気抵抗が増加する特性がある。
【００１３】
パッド２２は、ピエゾ抵抗層３０の上面３２に沿って第一の方向Ｄ１に延在し、上部ストリップのそれぞれの隣接する対の間に上部ストリップ間空間４４を画定する複数の導電性上部ストリップ４２を備える上部導電層４０も含む。上部空間の幅はＳＴである。パッドは、ピエゾ抵抗層３０の底面３４に沿って第二の方向Ｄ２に延在し、底部ストリップの各隣接対の間に底部ストリップ間空間５４を画定する複数の導電性底部ストリップ５２を備える底部導電層５０も含む。底部空間の幅はＳＢである。第二の方向Ｄ２は第一の方向Ｄ１に平行でない。
【００１４】
導電性ストリップ４２、５２および接着剤のパッチ（図２のみ示され下記でより詳細に記述）のみを示す図２〜３に示されるように、上部層４０のストリップ４２は底部層５０のストリップ５２に対して垂直である。その他の非平行方位も十分でありうる。図３に示されるように、ストリップは典型的に、高いアスペクト比を持つ（すなわち、ストリップの横寸法ＤLATに対するストリップの縦寸法ＤLONGの比率は１．０よりもかなり大きい）。本明細書で使用される場合、「縦」および「横」という用語は、一つの層（例えば、層４０）の縦方向がもう一方の層（例えば、層５０）の縦方向とは異なるように、ストリップの長い方の寸法と短い方の寸法をそれぞれ指す。互いに垂直な上部と底部のストリップの場合、一つの層の縦方向はもう一方の層の横方向である。感知パッドの製造の簡便性と経済性については、ストリップ４２および５２は、同じ横寸法ＤLATを持ち、互いに横方向に等間隔を置いている。しかし、層４０、５０のいずれかまたは両方のストリップの非均一寸法ＤLATを伴う構造、および／または非均一なストリップ間の間隔は、感知パッドが使用される特定の用途によっては十分または有利でありうる。同様に、ストリップ寸法ＤLATおよびストリップ間の横の間隔ＳＴ、ＳＢは、縦方向では異なりうる。すべてのストリップの横寸法ＤLATが同じ場合でも、ストリップ間の間隔ＳＴおよび／またはＳＢは、ＤLATより小さい、それと等しい、またはそれより大きいことがある。上部層のストリップの数量は、底部層のストリップの数量と等しいか、または異なることがある。図３に示されるように、導線６０、６２は上部および底部ストリップ４２、５２のそれぞれから延在する。
【００１５】
パッド２２は、ピエゾ抵抗層に対して、および互いに対してのストリップの相対的なずれを阻止するために、上部および底部の導電性ストリップ４２、５２それぞれをピエゾ抵抗層３０に対して保持する上部および底部の非導電性接着層４６、５６も含む。図１に最もよく示される通り、各接着層は、パッドの同じ側面上の導電性ストリップに重なり、ストリップ間空間４４、５４のピエゾ抵抗層をコートする。接着層は、図２の左下隅に示された接着パッチによって示唆されるように、縦方向と横方向に実質的に連続している。または、接着剤は、例えば導電性ストリップの上に、図２の右上隅に示された接着パッチによって示唆されるようにストリップの端を超えて横方向に短い距離だけ延在するように、より局所的に塗布されうる。いずれの場合も、製造中、ストリップの端の近くの境界内への接着剤の偶発的な漏出は避けられないことがあるが、接着剤は、ストリップとピエゾ抵抗層の間の境界６４に沿っては配置されず、またそのようには意図されない。ピエゾ抵抗層に対して、および互いに対してのストリップのずれを阻止するために、ストリップは、接着剤とピエゾ抵抗層の間に封入される。
【００１６】
導電性ストリップ４２、５２は金属であるか、または導電性織物のストリップでありうる。図４に示される実施形態では、各導電層（例えば、層４０）は、導電性ストリップ（例えば、４２）が導電性織物でストリップ間空間（例えば、４４）および境界４４Ａが非導電性織物である織物層である。
【００１７】
パッドの製造に使用される特定の材料の正確な性質によっては、パッドは弾性または伸縮性を持つか、実質的に非弾性または非伸縮性でありうる。
【００１８】
パッド２２は、上部ストリップ４２を覆う上面またはパネル７２を持つ非導電性カバー７０、および下部ストリップ５２を覆う底面またはパネル７４も含みうる。図１に示されるように、カバーは、上部層のストリップの間に追加絶縁を提供し、下部層のストリップの間に追加絶縁を提供し、ストリップとパッドの外部環境の間の追加絶縁を提供するために、ストリップ間空間４４、５４を塞ぐ。一実施形態では、カバーはストリップの間の空間のピエゾ抵抗層に取り付けられる。例示した実施例において、カバーは接着層４６、５６によって、ストリップ間空間のピエゾ抵抗層に取り付けられる。
【００１９】
上部および下部の導電層４０、５０のストリップ４２、５２は、概念上の交差部８０で互いに交差する。介在ピエゾ抵抗層３０が、一方の導電層のストリップと他方の導電層のストリップとの実際の接触を妨げるので、交差部は本明細書では「概念上」と呼ばれる。それぞれの概念上の交差部は、センサーノードであり、本明細書では参照数字８０でも示される。図２と５に示されるように、各センサーノード８０は、一つ以上の非感知結合ゾーン８２および一つ以上のデッドゾーン８４に少なくとも部分的に隣接する。図５では、各ストリップは同一の横寸法ＤLATを持ち、ストリップ間の間隔ＳＴ（またはＳＢ）はＤLATに等しい。結果として、ノード８０、非感知結合ゾーン８２およびデッドゾーン８４はすべて正方形で、すべてが同じ面積を持つ。しかし、すでに記述されているように、このような均一性は必要ではない。
【００２０】
接着層が一番右の導電性ストリップ４２の横方向の端を少しだけ越えて延在するように示されている図２の右上隅に示されるように、希望する場合、接着層４６、５６は、少なくとも一部のデッドゾーン８４では存在しないか、または実質的に存在しないことがある。別の実施形態では、カバー７０は、少なくとも一部のデッドゾーンで存在しない。別の実施形態では、接着剤とカバーの両方が、デッドゾーンで存在しないか、または実質的に存在しない。パッドが病院ベッドマットレスと組み合わせて使用されるとき、結果生じるパッドの開口部は患者から水蒸気（発汗蒸気）を運び去って、患者の皮膚を湿らないように保つことができ、これは患者が褥瘡を発症する可能性を減少させる。さらに、開口部は、付加的弾性または「伸縮性」をパッドに与えることになり、これは伸縮性が望ましい場合は有利である。
【００２１】
作動中、パッドに加えられる荷重２４は、ピエゾ抵抗層に圧力をかける。大部分の目的の用途では、荷重（例えば病院患者の体重）は、空間的に変化する荷重であり、ピエゾ抵抗層にかかる圧力は、それに対応する空間的に変化する力である。各ノード８０でのピエゾ抵抗層の抵抗は、そのノードにかかる圧力によって異なる。ノード間の抵抗の差は、電気的挙動の差を生じる。下記に詳述するように、これらの差は検出・解釈されて、パッド上に圧力がどのように分布しているかを明らかにする。
【００２２】
製造方法
センサーパッドの製造方法は、図１〜３を参照して説明できる。方法には、第一の側面３２と第二の側面３４を持つピエゾ抵抗材料３０のシートを提供することと、ストリップが第一の方向Ｄ１に縦方向に延在し、互いに横方向に間隔を置くように、いずれかの側面（例えば、側面３２）に沿って導電性ストリップ４２の第一のセットを配置することと、第一のストリップ４２をピエゾ抵抗シートに保持するために接着剤４６を塗布することを含む。方法は、ストリップが、第一の方向Ｄ１と平行でない第二の方向Ｄ２に縦方向に延在し、ストリップ５２が互いに横方向に間隔を置くように、導電性ストリップ５２の第二のセットをピエゾ抵抗シートのもう一方の側面（例えば、側面３４）に沿って配置することも含む。方法は、第二のストリップをピエゾ抵抗シートに保持するために、接着剤５６を塗布することも含む。そこに第一および第二のストリップが保持されているピエゾ抵抗シートは、第一および第二の側面３２、３４を持つ部分組立品を備える。
【００２３】
方法は、カバー７０で部分組立品を覆うことも含みうる。一実施形態では、カバーは、部分組立品の第一の側面３２に沿って配置された第一のカバーパネル７２、および部分組立品の第二の側面３４に沿って配置された第二のカバーパネル７４を備える。第一および第二のカバーパネルは、部分組立品を包み込むためにパネルの周辺で例えば、縫い目によって互いに固定される。製造方法の一つの変形では、第一の側面３２に沿って第一のカバーパネル７０を配置するステップは、第一のストリップ４２をピエゾ抵抗シート３０に保持するために使用される接着剤４６が硬化する前に実行され、第二の側面３４に沿って第二のカバーパネル７２を配置するステップは、第二のストリップをピエゾ抵抗シートに保持するために使用される接着剤５６が硬化する前に実行される。結果として、接着剤が硬化する時、接着剤はカバーまたはカバーパネルをストリップ間空間４４、５４のピエゾ抵抗材料に保持する。方法の関連変形では、ピエゾ抵抗シートの第一の側面に沿って第一のカバーパネルを配置するステップに続いて、第一の側面に対して（すなわち、ピエゾ抵抗シートの第一の側面および第一の導電性ストリップに対して）第一のカバーパネルを平滑化することが行なわれ、ピエゾ抵抗シートの第二の側面に沿って第二のカバーパネルを配置するステップに続いて、第二の側面に対して（すなわち、ピエゾ抵抗シートの第二の側面および第二の導電性ストリップに対して）第二のカバーパネルを平滑化することが行なわれ、第一および第二のカバーパネル７２、７４が隣接する導電性ストリップの間の空間４４、４６を占め、ピエゾ抵抗シートに接着することを確実にする助けとなる。
【００２４】
上述の方法は、すでに記述された構成を生じ、ここで第一のセットと第二のセットの間の概念上の交差部はそれぞれ、一つ以上の非感知結合ゾーン８２と一つ以上のデッドゾーン８４に少なくとも一部隣接したセンサーノード８０を画定する。方法は、すでに言及したように蒸気移送または伸縮性などの特性を促進するために、デッドゾーンを除去することも含むように拡大できる。
【００２５】
製造方法は、導線６０、６２を導電性ストリップに取り付けることも含む。
【００２６】
前述の方法のステップは、ステップが本質的に別のステップの必要条件でない限り、記述された順序で実行する必要はない。
【００２７】
圧力感知システム：
図６は、圧力感知システム１００を示す。前述の特徴に類似しているかまたは同じ特徴は、すでに使用された同じ参照数字で特定される。圧力感知システムは、構成要素として、第一の方向Ｄ１に延在し、各ストリップが隣接するストリップから横方向に間隔を置いている導電性ストリップ４２の第一のセット、および第一の方向Ｄ１と平行でない第二の方向Ｄ２に延在し、各ストリップが隣接するストリップから横方向に間隔を置いている導電性ストリップ５２の第二のセットを含み、第一および第二のストリップの概念上の交差部のセンサーノード８０がセンサーアレイ１０２を画定するようになっているセンサーマットを備える。図６では、図のわかりやすさを保つために、センサーノードのサブセットのみに参照数字８０が表示されている。センサーマット構成要素には、ピエゾ抵抗材料３０も含むが、これは図６には示されておらず、図１および３で表示されている。ピエゾ抵抗材料は、第一および第二のストリップを互いに分離する。ピエゾ抵抗材料は、各ノード８０での電気抵抗が、ノードにかかる圧力の関数になるようにする。
【００２８】
図１３〜１４は、ノードにかかる圧力の関数としての圧力センサーノード８０での電気抵抗の典型的な較正曲線を示す。データ記号は実験的に測定されたデータを示し、曲線はデータを用いた曲線適合である。図１３は、１平方インチあたり（ｐｓｉ）約０ポンド〜約１２．５ｐｓｉの間の圧力範囲の較正曲線を示す。図１４は、約０．４５〜１．４５ｐｓｉの間の曲線の部分を示すが、これは患者の体重によってノードにかかる事が予測される圧力の範囲である。図１５は、図１４の４個のデータ点を通る直線適合を示す。各グラフは、曲線の方程式も示し、「ｘ」は加えられる圧力を示し、「ｙ」は抵抗を示す。
【００２９】
圧力感知システム１００は、励起源が所定の順序で第一のストリップを励起できるように、リード線（導線）６０で第一のストリップに接続された５ボルトＤＣ電圧源ＶDCなどの電気的励起源１０６も含む。図６に示されるシステムは、ストリップを所定の時間順序で電圧源に曝露するために、電圧源と上部ストリップ４２の間に介在するスイッチ１０８も含む。一実施形態では、所定の時間順序は、空間的に逐次的または連続的な順序である。つまり、スイッチ１０８は５ボルトをまずストリップ４２Ａに加え、次にストリップ４２Ｂ、次にストリップ４２Ｃにと、すべてのストリップ４２が励起されるまで加え、その後スイッチ１０８は励起の同じパターンを反復し続ける。すべてのストリップ４２の励起サイクルを完了するために必要な時間は、マット２２上の圧力分布が変化すると予期されるスピードよりもかなり短い。
【００３０】
圧力感知システムは、第二のストリップに存在する電気特性を検出するための、第二のストリップ５２と通信する検出器１１０と、マット上の圧力分布を報告または記録するための、検出された電気特性に反応する一つ以上の手段も含む。圧力分布の報告または記録の手段の例には、表示モニター１１４上に示される視覚的表示１１２と、電子医療記録データベース１１６に含まれる記録Ｐiのいずれかなどの患者固有の記録を含む。
【００３１】
作動中、スイッチ１０８は、電圧源の電圧を所定の時間順序でストリップ４２に加え、例えば、上述のように、スイッチは電圧を時間ｔ１で上部ストリップ４２Ａに、時間ｔ２で上部ストリップ４２Ｂに、時間ｔ３で上部ストリップ４２Ｃに加える。検出器１１０は、底部ストリップ５２に（すなわち、ストリップ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃなどに）存在する電圧を継続的に検出する。各ノード８０での抵抗は、ノードにかかる圧力に依存するので、どのストリップ４２がその時にスイッチ１０８によって励起されているかによって、検出器は一般的に、時間ｔ１、ｔ２、ｔ３などで、ストリップ５２Ａ、５２Ｂ、５２Ｃなどのいずれか一つで異なる電圧を検出する。例えば、時間ｔ１で、スイッチ１０８は、ストリップ４２Ａを励起するので、ストリップ５２Ａで検出される電圧はノード（５２Ａ、４２Ａ）にかかっている圧力を示し、ストリップ５２Ｂで検出される電圧はノード（５２Ｂ、４２Ａ）にかかっている圧力を示し、ストリップ５２Ｃで検出される電圧はノード（５２Ｃ、４２Ａ）にかかっている圧力を示す。時間ｔ２でスイッチ１０８は、ストリップ４２Ｂを励起するので、ストリップ５２Ａで検出される電圧はノード（５２Ａ、４２Ｂ）にかかっている圧力を示し、ストリップ５２Ｂで検出される電圧はノード（５２Ｂ、４２Ｂ）にかかっている圧力を示し、ストリップ５２Ｃで検出される電圧はノード（５２Ｃ、４２Ｂ）にかかっている圧力を示す。その後のｔ３などの時間においては、スイッチ１０８は５ボルトの励起を連続的な上部ストリップ４２に加えるので、ストリップ５２のそれぞれで検出される圧力は、励起された上部ストリップと下部ストリップのそれぞれによって画定されるノードにかかっている圧力に対応する。ストリップ５２で検出される各電圧は、図１３〜１５の較正関係の一つまたはその他の関係によって圧力測定値に変換できる。センサーマット上の圧力分布は、例えば患者が自分の体位を調整すると、経時的に変化する可能性がある。しかし、前述のように、すべてのストリップ４２の励起サイクルを完了するために必要な時間は、マット２２への圧力分布が変化すると予期されるスピードよりもかなり短い。結果として、圧力読み取り値の一部は「過去の値」であるが、それでも圧力測定値の集積は、ある時点での圧力分布の正確な描写を示す。
【００３２】
図７は、図６に示されるように圧力ｐ１、ｐ２およびｐ３がノードに加えられ、ｐ１  ＜  ｐ２  ＜  ｐ３である例を示す。時間ｔ１において、スイッチ１０８はストリップ４２Ａに５ボルトを加える。ノード（４２Ａ、５２Ａ）および（４２Ａ、５２Ｂ）にかかる圧力ｐ３は高いので、これらのノードでの抵抗は低く、検出器１１０は下部ストリップ５２Ａ、５２Ｂで比較的高い電圧（例えば、４．５ボルト）を検出する。ノード（４２Ａ、５２Ｃ）にかかる圧力ｐ１は低いので、そのノードでの抵抗は高く、検出器１１０は時間ｔ１において下部ストリップ５２Ｃで比較的低い電圧（例えば、０．５ボルト）を検出する。ノード（４２Ａ、５２Ｄ）にかかる圧力ｐ２は、他の２つの圧力の間なので、そのノードでの抵抗はノード（４２Ａ、５２Ａ）および（４２Ａ、５２Ｂ）での抵抗よりも高いが、ノード（４２Ａ、５２Ｃ）での抵抗よりも低い。結果として、検出器１１０は、時間ｔ１でのストリップ５２Ｄの中間電圧（例えば、３．０ボルト）を検出する。
【００３３】
引き続き図７を参照すると、時間ｔ２で、スイッチ１０８はストリップ４２Ｂに５ボルトを加える。ノード（４２Ｂ、５２Ａ）（４２Ｂ、５２Ｃ）および（４２Ｂ、５２Ｄ）にかかる圧力ｐ１は低いので、これらのノードでの抵抗は高く、検出器１１０は底部ストリップ５２Ａ、５２Ｃ、５２Ｄで比較的低い電圧（例えば、０．５ボルト）を検出する。ノード（４２Ｂ、５２Ｂ）にかかる圧力は中程度の圧力ｐ２なので、そのノードでの抵抗はノード（４２Ｂ、５２Ａ）（４２Ｂ、５２Ｃ）および（４２Ｂ、５２Ｄ）での抵抗より低く、検出器１１０は底部ストリップ５２Ｂでより高い電圧（例えば、３．０ボルト）を時間ｔ２において検出する。
【００３４】
その後の時間ｔ３、ｔ４などでは、スイッチ１０８は入力励起電圧を連続的上部ストリップ４２（すなわち、４２Ｃ、４２Ｄ）に加え、ストリップ５２のそれぞれで出力電圧を検出する。通信経路８２（図６）を経てスイッチ１０８から検出器１００に通信される同期信号は、ストリップ５２のそれぞれで検出された電圧が上部ストリップ４２Ａ、４２Ｂ、４２Ｃまたは４２Ｄに対応するノードに関連するかどうかを検出器に対して示す。
【００３５】
圧力マップ表示：
主に図６および８を参照すると、視覚的表示１１２の一実施例は、表示モニター１１４上の圧力マップ表示で、モニターは、感知ノード８０を持つ圧力感知マット２２上に置かれた物体の圧力分布を表示するように適合されている。表示には、１対１対応またはその他の対応のいずれかで圧力感知ノード８０に対応している個別セル１３０を含む（例えば、単一表示セルは、ノードの所定の四分円（例えば、図６の代表的四分円８４）の４つのノードで検出される圧力の平均を表示しうる）。簡略にするために、本出願の説明および実施例は、セルとノードの１対１対応に基づいている。図８は、セルの完全なマトリクスまたはアレイを示し、患者の臀部９２および大腿上部９４のセルアレイ上に重ね合わせたおおよその投影９０も示す。図８の患者投影９０は参照のために示されており、表示自体の一部ではない。
【００３６】
さらに図９〜１０を参照すると、選択されたセル１３０は、センサーマット２２上の圧力分布についての情報を伝えるパターンの視覚的に認識できる特徴を表示するために有効化される。図９〜１０の有効化されたセルのパターンは、マット上に置かれている物体の少なくとも一部の投影も概算する（例えば、図８の表示１１２に重ね合わせて示されている病院患者の臀部および大腿上部）。各セルは、圧力センサーマットの対応するノードに加えられた圧力の関数である状態を呈する。例えば各セルは、対応するノードにかかる圧力の程度に関連する、色などの視覚的に認識できる特徴を表示しうる。図１０に示す一実施形態では、各セルは、各状態が圧力の範囲に対応するように、Ｎ状態のうちのいずれかを呈する（Ｎ  ＞  １）。以下の表は、Ｎ  ＝  ５で、視覚的に認識できる特徴が色である例を示す（図１０に文字コードＲ、Ｏ、Ｙ、Ｂ、Ｇで示される）。表の「圧力範囲」の列で、「ｐ」はセンサーノード８０によって感知された圧力であり、ＰＢ１、ＰＢ２、ＰＢ３およびＰＢ４は、圧力範囲の境界である。
【００３７】
【表１】
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また、表２に示されるように、同じ例で、６つの状態を持ち、その一つがヌルまたはベースライン状態であるとして考えることもできる。圧力が最小圧力境界ＰＢ０以下であるノードに対応する表示セルは有効化されていない（例えば、色を表示しない）。その無効またはヌル状態のために、これらのセルは図１０では個別に示されていない。
【００３８】
【表２】
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図９を参照すると、別の特定の実施形態ではＮ  ＝  ２で、セルは、圧力閾値ＰＴに対する対応するノードに加えられる圧力の程度に応じて、状態Ｓ１またはＳ２を呈する。例えば、セルは、対応するノードでの圧力が閾値の一方の側にある場合は緑色（状態Ｓ２）を表示し、圧力が閾値と等しいかまたはもう一方の側にある場合は異なる状態（状態Ｓ１）を呈しうる。図９および表３に示される例では、状態Ｓ２は上述のヌル状態であり、すなわち、対応するノードが閾値と等しいかもう一方の側にある圧力の影響下にあるセルは、無効状態のままとなりうる。表３の「圧力」の列で、「ｐ」はノード８０で感知された圧力であり、ＰＴは感知された圧力ｐが比較される閾値圧力である。
【００３９】
【表３】
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図９の実施例は、表４に示されるように、閾値依存性ではなく範囲依存性として考えることもできる。
【００４０】
【表４】
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図１１を参照すると、別の実施形態では、センサーマットに圧力をかけている物体（患者）のおよその輪郭９０は、有効化されたセルに沿って表示されうる。輪郭の場所を決定するための一つの可能な方法は、ノード間の圧力傾斜が高く、そのノードに荷重が存在しないことを示唆するのに十分なほど圧力程度の一つが小さい隣接ノードを探すことである。
【００４１】
図１２を参照すると、別の実施形態では、視覚的表示はマット上に置かれた物体の輪郭を表示し、マット上にかかる圧力が所定の臨界閾値を超える場合、輪郭内の一つ以上の領域９６をハイライトするように適合される。例示した領域は、図１０の色コード「Ｒ」で示されるセルにほぼ対応する。
【００４２】
この開示では具体的な実施形態を記載しているが、当業者であれば、付随の請求項で規定される主題から逸脱することなく、形態や詳細に対して様々な変更を行うことができることが理解されるであろう。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【外国語明細書】
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