(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超広帯域（ＵＷＢ）モニタリングシステムとともに使用して、ＵＷＢエネルギーの反射損失を最小限に抑えるためのインピーダンス変成器パッドであって、
少なくとも部分的には約０．４ｃｍから７ｃｍの間の厚さを有するインピーダンス変成器領域から形成された軟性または弾性の横臥面であって、前記インピーダンス変成器領域が、約５から約２０の間の誘電率を有する少なくとも１つの層を有する、軟性または弾性の横臥面と、
前記インピーダンス変成器領域に当接するＵＷＢアンテナとを備え、
前記ＵＷＢアンテナは、前記パッドの上に横たわっている患者を監視するために、前記インピーダンス変成器領域を介してＵＷＢ信号を送信し、受信するように構成されている、
インピーダンス変成器パッド。
【請求項２】
前記横臥面は、バシネット内に収まるように大きさが調整される、請求項１に記載のパッド。
【請求項３】
前記インピーダンス変成器領域は、単一の均質層を有する、請求項１に記載のパッド。
【請求項４】
前記インピーダンス変成器領域は、少なくとも２つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は、異なる厚さおよび誘電率を有する、請求項１に記載のパッド。
【請求項５】
前記インピーダンス変成器領域は、３つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は、異なる厚さおよび誘電率を有する、請求項１に記載のパッド。
【請求項６】
前記インピーダンス変成器領域は、シリコーンで形成される、請求項１に記載のパッド。
【請求項７】
前記インピーダンス変成器領域は、約０．５ｃｍから５ｃｍの間の厚さを有する、請求項１に記載のパッド。
【請求項８】
前記インピーダンス変成器領域および前記ＵＷＢアンテナの下にバッキング層をさらに備える、請求項１に記載のパッド。
【請求項９】
前記インピーダンス変成器領域の下に、前記インピーダンス変成器領域に当接する複数のＵＷＢアンテナをさらに備える、請求項１に記載のパッド。
【請求項１０】
前記アンテナは、ある帯域幅を有するＵＷＢ信号を放出するように構成され、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電体を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の前記誘電体における前記帯域幅の中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である、請求項１に記載のパッド。
【請求項１１】
反射損失を最小限に抑えるためのインピーダンス変成器パッドを有する超広帯域（ＵＷＢ）患者モニタリングシステムであって、検知信号を放出するためのＵＷＢ帯域幅を有するシステムにおいて、
インピーダンス変成器領域の下に、前記インピーダンス変成器領域を介して上に横たわっている患者にＵＷＢ信号を送信するように構成されたＵＷＢアンテナを有するインピーダンス変成器パッドであって、前記インピーダンス変成器領域が、１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さが、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である、インピーダンス変成器パッドと、
前記ＵＷＢアンテナから信号を受信して、前記患者を監視するように構成されたプロセッサと
をさらに備えるシステム。
【請求項１２】
前記インピーダンス変成器パッドは、インピーダンス変成器層および前記アンテナの下にバッキング層をさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記インピーダンス変成器パッドの前記アンテナを前記プロセッサに接続するケーブルをさらに備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１４】
前記インピーダンス変成器パッドは、可撓性があり、低アレルギー性で、防水性である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１５】
前記インピーダンス変成器パッドの前記インピーダンス変成器領域は、４分の１波長層として構成された単一の均質層を有し、厚さは、前記層の前記誘電体における前記帯域幅の前記中央周波数の前記波長の約４分の１である、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１６】
前記インピーダンス変成器パッドの前記インピーダンス変成器領域は、３つ以上の層を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１７】
前記インピーダンス変成器パッドの前記インピーダンス変成器領域は、４分の１波長層、２分の１波長層、および４分の１波長層として構成された隣接する平面層を備える３つの層を有する、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１８】
前記インピーダンス変成器パッドは、バシネット内に収まるように構成されている、請求項１１に記載のシステム。
【請求項１９】
前記インピーダンス変成器パッドは、複数のＵＷＢアンテナを備える、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２０】
前記ＵＷＢアンテナは、エアアンテナである、請求項１１に記載のシステム。
【請求項２１】
インピーダンス変成器パッドを含む超広帯域（ＵＷＢ）レーダーシステムを使用して乳児を監視する方法であって、
前記インピーダンス変成器パッドの上に前記乳児を置くステップと、
ＵＷＢアンテナからＵＷＢ信号を放出するステップであって、前記信号が、前記アンテナから前記インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域を介して前記乳児に入り、さらに、前記インピーダンス変成器領域が、約５から約２０の間の誘電率を有する少なくとも１つの層を有する、ステップとを含み、
前記インピーダンス変成器パッドは、前記アンテナと前記乳児との間のインピーダンス不整合を低減して、前記信号からのエネルギーの反射損失を低減する、
方法。
【請求項２２】
前記ＵＷＢアンテナを使用して前記乳児から反射したＵＷＢ信号を受信するステップをさらに含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２３】
前記ＵＷＢ信号を放出するステップは、前記インピーダンス変成器領域を介して前記信号を通過させるステップを含み、前記インピーダンス変成器領域は、前記アンテナの誘電体および前記乳児の誘電体の幾何平均である誘電体を有する単一の均質平面層を有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２４】
前記ＵＷＢ信号を放出するステップは、前記インピーダンス変成器領域を介して前記信号を通過させるステップを含み、前記インピーダンス変成器領域は、約０．４ｃｍから約７ｃｍの間の厚さを有する、請求項２１に記載の方法。
【請求項２５】
前記ＵＷＢ信号を放出するステップは、前記インピーダンス変成器領域を介して前記信号を通過させるステップを含み、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する複数の層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における前記放出された信号の帯域幅の中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である、請求項２１に記載の方法。
【請求項２６】
置くステップは、ＮＩＣＵバシネット内の前記インピーダンス変成器パッドの上に前記乳児を置くステップを含む、請求項２１に記載の方法。
【請求項２７】
放出するステップは、空気を通過させることなく、前記アンテナから前記インピーダンス変成器領域を介して前記乳児に前記ＵＷＢ信号を放出するステップを備える、請求項２１に記載の方法。
【請求項２８】
赤ん坊が横たわることができる軟性または弾性の横臥面を有するインピーダンス変成器パッドと、
前記インピーダンス変成器パッドに結合され、前記変成器パッドを介して前記赤ん坊に超広帯域（ＵＷＢ）信号を放出するように構成されたＵＷＢアンテナであって、前記インピーダンス変成器パッドが、前記ＵＷＢ信号のエネルギーの５０％を超える反射損失を防止するように構成されている、ＵＷＢアンテナと、
前記赤ん坊が前記インピーダンス変成器パッドの上に横たわっているときに、前記ＵＷＢアンテナと通信し、前記赤ん坊を監視するように構成されたプロセッサと
を備えるＵＷＢベビーモニタリングシステム。
【請求項２９】
中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され、前記インピーダンス変成器パッドは、前記横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが異なる誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有する、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３０】
中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され、前記インピーダンス変成器パッドは、前記横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の２分の１以下である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３１】
中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され、前記インピーダンス変成器パッドは、前記横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３２】
前記インピーダンス変成器パッドは、バシネット内に収まるように構成されている、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３３】
前記インピーダンス変成器パッドは、非毒性で、低アレルギー性で、防水性である材料を備える、請求項２８に記載のシステム。
【請求項３４】
乳児の超広帯域（ＵＷＢ）モニタリング用に構成されたバシネットであって、
壁および下側面を有する温度調節されたバシネットエンクロージャと、
前記バシネットに一体化され、前記バシネットの前記下側面から前記バシネット内の乳児にＵＷＢエネルギーを放出するように構成された少なくとも１つのＵＷＢアンテナとを備え、
前記バシネットの前記下側面は、インピーダンス整合して、前記ＵＷＢアンテナと前記乳児との間のＵＷＢエネルギーの反射損失を最小限に抑える、
バシネット。
【請求項３５】
前記下側面は、前記ＵＷＢアンテナを覆うインピーダンス変成器パッドを備え、前記ＵＷＢアンテナが前記インピーダンス変成器パッドを介してＵＷＢ信号を放出するように構成される、請求項３４に記載のバシネット。
【請求項３６】
前記ＵＷＢアンテナは、中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され、さらに、前記下側面は、乳児が横たわることができる、前記ＵＷＢアンテナを覆うインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の２分の１未満である、請求項３４に記載のバシネット。
【請求項３７】
前記ＵＷＢアンテナは、前記乳児の誘電体にほぼ整合された誘電体を有する、請求項３４に記載のバシネット。
【請求項３８】
前記ＵＷＢアンテナは、約５０の誘電体を有する、請求項３４に記載のバシネット。
【請求項３９】
複数のＵＷＢアンテナをさらに備える、請求項３４に記載のバシネット。
【請求項４０】
前記ＵＷＢアンテナから信号を受信して前記乳児を監視するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項３４に記載のバシネット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
[0001]本特許出願は、２０１０年８月２日に出願された「Ｎｏｎ−Ｃｏｎｔａｃｔ  Ｂａｂｙ  Ｍｏｎｉｔｏｒ  ｆｏｒ  ｔｈｅ  Ｎｅｏｎａｔａｌ  Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ  Ｃａｒｅ  Ｕｎｉｔ  Ｗｉｔｈ  Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ  ｔｏ  Ｈｏｍｅ  Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ  ｏｆ  Ｃａｒｄｉｏｐｕｌｍｏｎａｒｙ  Ｄｉｓｔｒｅｓｓ」という表題の米国仮特許出願第６１／３６９８４３号の優先権を主張するものである。
参照による組込み
[0002]本明細書において述べられるすべての文献および特許出願は、それぞれの個々の文献または特許出願が、参照により組み込まれるように具体的にかつ個々に指示された場合と同じ程度に、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
[0003]本明細書に記載されるのは、乳児を監視するための非接触ベビーモニタである。詳細には、本明細書に記載されるのは、乳児の心肺状態を測定し、苦痛を検出するための超広帯域（ＵＷＢ）ベビーモニタリングシステムである。本明細書に含まれるのは、一体型ＵＷＢモニタおよびバシネットならびに／またはＵＷＢシステムと監視されている乳児との間のエネルギーの移動を最適化するためのインピーダンス変成器パッドを含むデバイスである。
【背景技術】
【０００３】
[0004]新生児集中治療室（ＮＩＣＵ：Ｎｅｏｎａｔａｌ  Ｉｎｔｅｎｓｉｖｅ  Ｃａｒｅ  Ｕｎｉｔ）は、病気のまたは未熟な生まれたばかりの乳児の治療を専門とする、病院の部署である。毎年、米国で生まれる約５００，０００人の赤ん坊が新生児集中治療室で治療を受けており、最も多い入院理由は早産、難産、呼吸障害、感染症、および出生異常である。
【０００４】
[0005]ＮＩＣＵプロトコールは、介護者に悪化状態または突発事象を知らせるために、生命徴候の継続的なモニタリングを規定している。これらの事象は、心不整脈を引き起こすことがある高カリウム血症の場合のように、ゆっくりと進行することもあれば、呼吸困難においてよく見られるように、突然現れることもある。現行のモニタリング技術は、接着性電極を介した直接的な皮膚接触を必要とするＥＣＧ技術に大きく依存しており、したがって、皮膚接触を必要とするために非常に望ましくないものである。未熟児は、合併症のリスクを高め、場合によってはＮＩＣＵでの時間を延ばす、損傷および感染を受けやすい非常に敏感な皮膚を有する。生後３０から３２週未満の未熟児は、妊娠の最後の数週間の間にのせられるはずであった体脂肪の層がない、薄い皮膚を有する。超未熟児では、皮膚のきめの粗い最上層がまだ形成されていない。超未熟児がＮＩＣＵで過ごす間、皮膚接触を最小限に抑えるためのあらゆる試みが行われ、両親および介護者による物理的な接触さえも制限する。
【０００５】
[0006]乳児の皮膚に電極を直接配置することから生じる合併症の可能性のほかに、接触は乳児にストレスを与えることが知られており、回復および発育を損なうことがあるので、新生児集中治療患者への物理的な接触の量を低減する特定された必要性がある。したがって、患者への電極の配置を最小限に抑えるとともに生命徴候情報を収集するために介護者が患者に触れる必要性を最小限に抑えるモニタリング技術は、非常に望ましいものである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
[0007]したがって、非接触ベビー／乳児モニタが必要であり、この必要性は、ＮＩＣＵの文脈では特に切実である。Ｓｅｎｓｉｏｔｅｃによって提供され、米国特許第７，４３２，８４７号および米国特許出願公開第２００９／０２２７８８２号に記載されているものなどの、非接触ＵＷＢセンサのいくつかの変形形態が提案されている。しかし、これらのデバイスは、信号強度の損失をもたらす、その構成に固有の制限事項を抱える。この信号強度の損失は効率が悪いデバイスをもたらし、浸透性（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ）および精度を制限し得る。したがって、信頼性が高く、低エネルギーで非接触の方法で乳児、特にＮＩＣＵ環境における乳児を監視するためのシステム、デバイスおよび方法を提供することが有益となろう。本明細書に記載されるのは、この必要性に対処することができるシステム、デバイスおよび方法である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
[0008]本明細書に記載されるのは、ＵＷＢレーダーシステムまたはＵＷＢレーダーモニタリングシステムと呼ばれることもある非接触モニタリングＵＷＢシステムである。特に、本明細書に記載されるのは、放出されたＵＷＢエネルギーが効率的に送信され、受信されるように、エミッタ（および／または受信機）アンテナと患者との間のインピーダンス整合を提供するＵＷＢモニタリングシステムである。いくつかの変形形態では、システムは、アンテナのインピーダンス（例えば、誘電体）を患者のインピーダンスと整合させるパッドまたは他のリクライニング面として構成されたインピーダンス変成器を含み得る。それによって、インピーダンス変成器は、アンテナと患者との間のＵＷＢエネルギーの反射を低減することができ、エネルギー損失を防止し、より効率的な動作を可能にする。いくつかの変形形態では、システムはＵＷＢ構成要素が一体化されている専用バシネットを含み、一体化はＵＷＢアンテナの位置決めの最適化を可能にすることができる。また、本明細書に記載されるのは、モニタリング（自宅でのモニタリングを含む）用の既存のベビーベッドまたはバシネットとともに使用されるように構成されたシステムである。
【０００８】
[0009]例えば、本明細書に記載されるのは、ＵＷＢエネルギーの反射損失を最小限に抑えるために、超広帯域（ＵＷＢ）モニタリングシステムとともに使用するためのインピーダンス変成器パッドである。インピーダンス変成器パッドは、少なくとも部分的には約０．４ｃｍから７ｃｍの間の厚さを有するインピーダンス変成器領域から形成された軟性または弾性の横臥面であって、インピーダンス変成器領域が、約５から約２０の間の誘電率を有する少なくとも１つの層を有する、軟性または弾性の横臥面と、インピーダンス変成器領域に当接するＵＷＢアンテナとを含むことができ、ＵＷＢアンテナは、パッドの上に横たわっている患者を監視するために、インピーダンス変成器領域を介してＵＷＢ信号を送信し、受信するように構成されている。
【０００９】
[00010]本明細書に記載されるパッドは、バシネットとともに（またはバシネットに一体化されて）使用するためのものであってもよい。例えば、横臥面は、バシネット内に収まるように大きさが調整され得る。
【００１０】
[00011]いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は単一の均質層を有する。この層は、（１つまたは複数の）ＵＷＢアンテナの誘電率および患者の誘電率の間の中間である誘電値（例えば、幾何平均）を有し得る。インピーダンス変成器領域は複数（例えば、２、３、４、５、６など）の層を含んでもよく、実質的に任意の数の層が含まれ得るが、これにより、デバイスのコストおよび複雑性が増大することがある。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は少なくとも２つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は異なる厚さおよび誘電率を有する。例えば、いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は３つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は異なる厚さおよび誘電率を有する。
【００１１】
[00012]インピーダンス変成器領域（そのそれぞれの層を含む）は、所望の厚さおよび誘電特性をとることができるとともに生体適合性があり、曲げやすく／軟性で、洗浄が容易で、非毒性で、低アレルギー性で、防水性である任意の適切な材料で形成され得る。例えば、いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域の（１つまたは複数の）層はシリコーンで形成される。
【００１２】
[00013]インピーダンス変成器領域の大きさは、２つ以上の層が存在する場合、すべての層を含めて、約０．５ｃｍから５ｃｍの間の厚さを有することができる。
[00014]いくつかの変形形態では、パッドは、インピーダンス変成器領域およびＵＷＢアンテナの下にバッキング層を含む。パッドは、インピーダンス変成器領域の下に、インピーダンス変成器領域に当接する複数のＵＷＢアンテナを含み得る。アンテナは、ある帯域幅を有するＵＷＢ信号を放出するように構成され得、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電体を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である。
【００１３】
[00015]また、本明細書に記載されるのは、反射損失を最小限に抑えるためのインピーダンス変成器パッドを有する超広帯域（ＵＷＢ）患者モニタリングシステムであり、システムは、検知信号を放出するためのＵＷＢ帯域幅を有し、システムは、インピーダンス変成器領域の下に、インピーダンス変成器領域を介してパッドの上に横たわっている患者にＵＷＢ信号を送信するように構成されたＵＷＢアンテナを有するインピーダンス変成器パッドであって、インピーダンス変成器領域が、１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さが、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である、インピーダンス変成器パッドと、ＵＷＢアンテナから信号を受信して患者を監視するように構成されたプロセッサとをさらに備える。また、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスのいずれも、ＵＷＢアンテナによる送信および受信のためのＵＷＢ信号を生成するためのＵＷＢ電子機器（プロセッサとは分離されていてもよく、またはプロセッサに一体化されていてもよい）を含み得る。そのようなＵＷＢ電子機器は、信号発生器、Ｄ／Ａ変換器およびＡ／Ｄ変換器、タイミング回路、比較器、増幅器、フィルタなどを含み得る。例えば、米国特許第７，７２５，１５０号、米国特許出願公開第２０１０／０２７４１４５号として公開された米国特許出願第１２／７６５，６８０号、および米国特許出願公開第２０１１／００６０２１５号として公開された米国特許出願第１２／７４９，８６１号を参照されたい。ＵＷＢ電子機器は、典型的には、（１つまたは複数の）アンテナから放出し、受信した信号（反射）を処理して生理学的データを抽出するための（１つまたは複数の）ＵＷＢ信号を生成するように構成されている。
【００１４】
[00016]上述のように、インピーダンス変成器パッドは、インピーダンス変成器層およびアンテナの下にバッキング層も含み得る。バッキング層は、インピーダンス移動領域によって形成された横臥面を支持することができる（または、バッキング層は、インピーダンス移動領域で横臥面を形成することができる）。
【００１５】
[00017]いくつかの変形形態では、パッドは、インピーダンス変成器パッドのアンテナをＵＷＢ電子機器および／またはプロセッサに接続するケーブルを含む。
[00018]概して、インピーダンス変成器パッドは、可撓性があり、低アレルギー性で、防水性である。パッドは、ベビーベッドまたはバシネットとともに使用され得る。例えば、パッドは、ＮＩＣＵを含め、ベビーベッドまたはバシネットで使用するために、大きさが調整され得る。いくつかの変形形態では、パッドは、センサ／アンテナの場所および／またはパッドの上に横たわっている患者（例えば、乳児）の好ましい位置決めを示す指標（例えば、マーキング）を含む。
【００１６】
[00019]いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域は、４分の１波長層として構成された単一の均質層を有し、その厚さは、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約４分の１である。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域は、３つ以上の層を有する。
【００１７】
[00020]いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域は、４分の１波長層、２分の１波長層、および４分の１波長層として構成された隣接する平面層を備える３つの層を有する。
【００１８】
[00021]本明細書に記載される変形形態のいずれかでは、インピーダンス変成器パッドは、複数のＵＷＢアンテナを含み得る。異なるアンテナまたは同じタイプのアンテナが使用され得る。例えば、ＵＷＢアンテナは、エアアンテナ（例えば、空中での送信用に構成され、したがって、約１の相対誘電率でエネルギーを媒体に移動するように設計された、容易に商業化が可能なアンテナ）であってもよい。
【００１９】
[00022]また、本明細書に記載されるのは、インピーダンス変成器パッドを含む超広帯域（ＵＷＢ）レーダーシステムを使用して乳児を監視する方法であり、本方法は、インピーダンス変成器パッドの上に乳児を置くステップと、ＵＷＢアンテナからＵＷＢ信号を放出するステップであって、信号が、アンテナからインピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域を介して乳児に入り、さらに、インピーダンス変成器領域が、約５から約２０の間の誘電率を有する少なくとも１つの層を有する、ステップとを含み、インピーダンス変成器パッドは、アンテナと乳児との間のインピーダンス不整合を低減して、信号からのエネルギーの反射損失を低減する。
【００２０】
[00023]また、本方法は、ＵＷＢアンテナを使用して乳児から反射したＵＷＢ信号を受信するステップと、信号を解析して乳児を監視するステップとを含み得る。本方法は、乳児の生命徴候を判定するステップと、いくつかの変形形態では、生命徴候を表示するステップとを含み得る。例えば、信号は、心拍数などを判定するために解析され得る。システムは、モニタリングに基づいて乳児が苦痛を受けているときを示すための１つまたは複数のアラームを含み得る。概して、本明細書に記載されるシステム、方法およびデバイスは、（ＵＷＢ信号を送信する）エミッタアンテナおよび／または受信機アンテナ（反射したＵＷＢ信号を受信する）、あるいはその両方として構成され得る１つまたは複数のアンテナを使用することができる。したがって、回収アンテナは、送信アンテナと同じものとすることができる。
【００２１】
[00024]ＵＷＢ信号を放出するステップは、インピーダンス変成器領域を介して信号を通過させるステップを含むことができ、インピーダンス変成器領域は、アンテナの誘電体および乳児の誘電体の幾何平均である誘電体を有する単一の均質平面層を有する。いくつかの変形形態では、ＵＷＢ信号を放出するステップは、インピーダンス変成器領域を介して信号を通過させるステップを含み、インピーダンス変成器領域は、約０．４ｃｍから約７ｃｍの間の厚さを有する。
【００２２】
[00025]ＵＷＢ信号を放出するステップは、インピーダンス変成器領域を介して信号を通過させるステップを含むことができ、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する複数の層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における放出された信号の帯域幅の中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である。概して、放出するステップは、ＵＷＢが空気または標準的なマットレスを通過する（このことは、本明細書に記載されるインピーダンス移動パッドのときの損失の増加をもたらし得る）ことなく、アンテナからインピーダンス変成器領域を介して乳児にＵＷＢ信号を放出するステップを含む。
【００２３】
[00026]本明細書に記載される方法のいずれかでは、パッドの上に乳児を置くステップは、ＮＩＣＵバシネット内のインピーダンス変成器パッドの上に乳児を置くステップを含み得る。
【００２４】
[00027]また、本明細書に記載されるのは、赤ん坊が横たわることができる軟性または弾性の横臥面を有するインピーダンス変成器パッドと、インピーダンス変成器パッドに結合され、変成器パッドを介して赤ん坊にＵＷＢ信号を放出するように構成されたＵＷＢアンテナであって、インピーダンス変成器パッドが、ＵＷＢ信号のエネルギーの５０％を超える反射損失を防止するように構成されている、ＵＷＢアンテナと、赤ん坊がインピーダンス変成器パッドの上に横たわっているときに、ＵＷＢアンテナと通信し、赤ん坊を監視するように構成されたプロセッサとを含む超広帯域（ＵＷＢ）ベビーモニタリングシステムである。上述のように、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスのいずれかは、プロセッサの一部として（またはプロセッサに加えて）ＵＷＢ電子機器も含み得る。
【００２５】
[00028]システムは概して、中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され得、インピーダンス変成器パッドは、横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが異なる誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有する。例えば、システムは、中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され得、インピーダンス変成器パッドは、横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の２分の１以下である。具体的には、システムは、中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され得、インピーダンス変成器パッドは、横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の約４分の１または２分の１である。
【００２６】
[00029]上記に述べたように、インピーダンス変成器パッドは、バシネット内に収まるように構成され得る。さらに、インピーダンス変成器パッドは、非毒性で、低アレルギー性で、防水性である材料で作製され得る。
【００２７】
[00030]また、本明細書に記載されるのは、乳児の超広帯域（ＵＷＢ）モニタリング用に構成されたバシネットである。例えば、バシネットは、壁および下側面を有する温度調節されたバシネットエンクロージャと、バシネットに一体化され、バシネットの下側面からバシネット内の乳児にＵＷＢエネルギーを放出するように構成された少なくとも１つのＵＷＢアンテナとを含むことができ、バシネットの下側面は、インピーダンス整合して、ＵＷＢアンテナと乳児との間のＵＷＢエネルギーの反射損失を最小限に抑える。
【００２８】
[00031]いくつかの変形形態では、バシネットの下側面は、ＵＷＢアンテナがインピーダンス変成器パッドを介してＵＷＢ信号を放出するように、ＵＷＢアンテナを覆うインピーダンス変成器パッドを備える。上記に記載されたパッドのいずれかが使用され得、いくつかの変形形態では、パッドはバシネットに一体化される。
【００２９】
[00032]ＵＷＢアンテナは、中央周波数を有する帯域幅においてＵＷＢ信号を付与するように構成され得、さらに、下側面は、乳児が横たわることができる、ＵＷＢアンテナを覆うインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する１つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の２分の１未満である。
【００３０】
[00033]いくつかの変形形態では、ＵＷＢアンテナは、乳児の誘電体にほぼ整合された誘電体を有し得る。例えば、アンテナは、約５０の誘電体を有するように構成され得る。誘電体の外側面は、乳児がその上に横たわるのに快適なものであるように適合され得る。例えば、アンテナの上側面は、軟性で、柔軟（ｃｏｍｐｌｉａｎｔ）なものなどであってもよい。本明細書に記載される変形形態のいずれかでは、バシネットは、複数のＵＷＢアンテナを含み得る。さらに、バシネットは、ＵＷＢアンテナから信号を受信して乳児を監視するように構成されたプロセッサ（例えば、ＵＷＢレーダープロセッサ）および／またはＵＷＢ信号を放出し、受信し、生理学的データを抽出するためのＵＷＢ電子機器を含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】[00034]ＵＷＢモニタリングシステムの一変形形態を有するＮＩＣＵバシネットの一変形形態を示す図である。
【図２】[00035]インピーダンス整合パッドを含む、乳児のためのＵＷＢモニタリングシステムの一変形形態を示す図である。
【図３】[00036]図３Ａはインピーダンス変成器パッドの一変形形態による部分断面図である。図３Ｂは図３Ａのインピーダンス変成器パッドの上面図である。
【図４】[00037]図４Ａはインピーダンス変成器パッドの別の変形形態による部分断面図である。図４Ｂは図４Ａのインピーダンス変成器パッドの上面図である。
【図５】[00038]インピーダンス整合領域に３つの層を有するインピーダンス整合パッドを含んだ、乳児のためのＵＷＢモニタリングシステムの別の変形形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
[00039]本明細書に記載される超広帯域（ＵＷＢ）モニタリングシステムは、医療用レーダーシステムとも呼ばれ得る。これらのシステムは、安全で効果的である、小型で超低電力の医療用モニタリングシステムを可能にする。ＵＷＢ医療用レーダーは、機能的な概念において、超音波に類似しているが、音波エネルギーではなく電磁エネルギーに基づく、アクティブイメージング技術である。実際には、本明細書に記載されるシステムは、典型的にはおよそ１００ピコ秒の継続時間で、人体内に伝播する電磁エネルギーのマイクロパルスを放出する。エネルギーが身体に入ると、少量の入射エネルギーが反射してデバイスに戻る。反射は主に、下にある組織および臓器の誘電特性の差の結果であり、信号（「反射信号エネルギー」）として検出され得る。次いで、反射信号エネルギーは、照明される組織および臓器の場所、大きさ、および相対運動についての情報を抽出するための信号処理アルゴリズムを使用して受信され、処理される。また、短パルスの継続時間により、レーダーは、より一層近い距離で、従来のレーダーシステムよりも細かい解像度で「見る」ことができる。患者に送信されたエネルギーは、典型的には、ＵＷＢアンテナと患者の身体との間で生じる望ましくない反射によって低減される（「反射損失」）。いくつかの従来技術のＵＷＢシステムにおける一方向の反射損失は、放出されたエネルギーの８５〜９０％もの大きさであることがある。この損失は、全体的な信号強度の低下、および内部の解剖学的構造からの反射したエネルギーの顕著な減少をもたらし、所望の生理学的データの抽出をより困難で、精度および信頼性がより低いものにする。
【００３３】
[00040]したがって、本明細書に記載されるシステムは、ＵＷＢセンサシステムの反射損失を低減するためのシステムについて記載する。本明細書に記載されるすべてのＵＷＢシステムは、直接的な皮膚接触、導電性ゲル、電極またはリードを必要とすることなく、プラスチック、衣服、空気および骨などの物質を通過することが可能な超低電力の電磁エネルギーを用いる。実際の送信される電力レベルは、政府の安全基準用に設定された閾値をはるかに下回るとともに、広く採用された商用ワイヤレス技術（例えば、携帯電話、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈデバイス、ＺｉｇＢｅｅデバイス、２．４／５．８ＧＨｚコードレス電話、ワイヤレスインターコムおよびベビーモニタ、ならびに８０２．１１ワイヤレスインターネット機器）によって使用される閾値を下回る。
【００３４】
[00041]ＮＩＣＵ環境における乳児は、非侵襲な生命徴候モニタリングにいくつかの固有の課題および機会をもたらす。第一に、ＮＩＣＵの乳児は、典型的には未熟児であり、したがって、解剖学的構造は非常に小さく、非接触の能動的な技術を使用して生命徴候データを収集する機能を複雑にする。第二に、ＮＩＣＵに入院する赤ん坊は、乳児に保護環境を提供する特殊な隔離バシネットの中にいる。バシネットは、典型的には密閉構造であり、温度、光、湿度、および空気の流れを管理する。バシネットは、典型的には透明なプラスチックから作製される透過性の側面を特徴とする。上面は、手動または電動のいずれかで取外し可能であり、多くの場合、上面が開くまたは閉じるときに信号通信するために使用されるスイッチを含む。
【００３５】
[00042]本明細書に記載されるデバイスのいくつかの変形形態では、システムは、隔離バシネットの容量を問い合わせるためのＵＷＢ医療用レーダーを含み、乳児に触れることなく、心臓活動および呼吸活動を含む生命徴候の非接触モニタリングを可能にする。これらのバシネットは、典型的には、いずれも非導電性である透過性のプラスチックエンクロージャおよびマットレスパッドを使用して作製され、ＵＷＢレーダーは、壁またはパッドを介して動作することができる。
【００３６】
バシネットに取り付けられたＵＷＢセンサ
[00043]いくつかの変形形態では、本明細書に記載されるシステムは、一体型ＵＷＢモニタリングシステムを有するバシネットを含む。この変形形態では、ＵＷＢモニタリングシステムおよびバシネットは、信号の送信および検出、ならびに、したがってモニタリングシステムの効率を最適化するように一緒に構成され得る。例えば、（１つまたは複数の）ＵＷＢアンテナは、乳児の生命徴候の検出を最適化する方法で、バシネットの周りに配列され得る（また、定位置で固定され得る）。いくつかの変形形態では、バシネットは、最適なモニタリングを提供する方法で、バシネット内に乳児を位置付けるための１つまたは複数の指標を含み得る。加えて、バシネットの底面は、乳児を検知するためのＵＷＢエネルギーの送信を最適化するように構成された横臥面を含み得る。また、ＵＷＢシステムは、バシネットにおける乳児の存在／不在を検知し、自動的に監視しまたはモニタリングを切り、乳児の状態に基づいて様々な警告を発するまたは提供するように構成され得る。
【００３７】
[00044]例えば、図１は、隔離バシネットの壁にある１つまたは複数のレーダー構成要素（例えば、送信機１０３、受信機１０５、または送受信機）が体外検出ならびに心臓活動および呼吸活動のモニタリングを可能にする、バシネットエンクロージャ１０１の一変形形態を示す。図１では、ＮＩＣＵバシネットは、送信１０３がエンクロージャ１０１の一端にあり、受信１０５がエンクロージャ１０１）の他端にあるバイスタティックモードで構成されたＵＷＢセンサを含む。したがって、概して、システムアーキテクチャは、バシネットの隅、側面、上面、底面、前面または背面を含む場所で、モノスタティックトポロジ、バイスタティックトポロジ、またはマルチスタティックトポロジを含み得る。一実装形態では、構成要素は、乳児との任意の物理的な触れ合いの可能性を最小限に抑えるために外面に固定される。しかし、いくつかの変形形態では、より広い探索区域を実現するために、バシネット内部、例えば、１つまたは複数の隅にレーダー構成要素を装着することが有利であり得る。一体型カバースイッチは、上面カバーが開いているときにレーダーを無効にするために使用され得る。
【００３８】
[00045]いくつかの変形形態では、システムは、バシネット内の所定の場所に位置決めされた複数のＵＷＢ送信機／受信機を含む。送信機、受信機または送受信機は、様々な構成で配列され得る。一変形形態では、ＵＷＢ構成要素（例えば、モノスタティックモードで操作される共同配置された送信機および受信機）は内部の隅に配置される。あるいは、ＵＷＢ構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、任意の２つの対向する内部の隅に配置され得る。いくつかの変形形態では、ＵＷＢ構成要素は、モノスタティックモードで操作される共同配置された送信機および受信機を用いて、バシネットの外部の短い側面に配置される。いくつかの変形形態では、ＵＷＢ構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、対向する外部の短い側面に配置される。いくつかの変形形態では、ＵＷＢ構成要素は、モノスタティックモードで操作される共同配置された送信機および受信機を用いて、外部の長い側面に配置される。あるいは、ＵＷＢ構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、対向する外部の長い側面に配置され得る。いくつかの変形形態では、ＵＷＢ構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、隣接する外部の長い側面で操作され得る。概して、４つ以上の隣接する外部の長い側面と別個の送信機および受信機との組合せは、マルチスタティックモードで操作され得る。
【００３９】
[00046]前述したばかりの変形形態に加えて、バシネットは、ＵＷＢ構成要素（例えば、送信機、受信機、または送受信機）が、本明細書に記載されるようにインピーダンス整合され得る（バシネットの底面またはバシネットの底面用のパッドなどの）横臥面の一部を形成するまたは横臥面に結合されるように構成され得る。このことは、ＵＷＢ信号の送信／受信およびしたがってモニタの信頼性および操作をさらに強化し得る。本明細書に記載されるインピーダンス整合が実行されない場合、ＵＷＢアンテナと乳児の身体の境界との間で（８５〜９０％もの）相当な量のエネルギーが失われることがあり、効率の顕著な減少および内部の解剖学的構造からの反射したエネルギーの損失をもたらし、所望の生理学的データの抽出をより困難で、精度および信頼性がより低いものにする。
【００４０】
[00047]概して、複数のＵＷＢ送信機、受信機および／または送受信機が使用され得る。これらの要素は多重化され得るまたは位相配列の一部として使用され得る。ＵＷＢアンテナの位相配列の構成の例は、（イメージング用のそのような配列の使用に特化した）米国特許出願公開第２００３／００９０４０７号に示されている。
【００４１】
[00048]いくつかの変形形態では、横臥面（例えば、乳児が直接置かれるバシネットの底面）は、以下に記載されるものなどの中間インピーダンス変成器パッドがなくても、１つまたは複数のＵＷＢアンテナ（送信機、受信機および／または送受信機）の外側面と同一平面上にある。そのような場合、アンテナの外側面は、（１）不快感または乳児もしくはアンテナへの損傷のリスクなしに、乳児がその上に直接置かれ得るように具体的に構成され（例えば、軟性または弾性の材料で形成され得る）、アンテナ自体は、乳児の身体の誘電値に近似する誘電値（例えば、約５０）を有するように適合され得る。
【００４２】
[00049]隔離バシネットにおいて（１つまたは複数の）ＵＷＢセンサを操作する１つの利点は、バシネットの構造が物理的にすべての側面に結合されているということである。バシネットは制約された容量を占め、したがって、対象すなわち乳児がバシネットに配置され得る有限の範囲がある。システムは、レーダー範囲を最適化し、空のバシネットを特徴付けるために、設置の間にまたは乳児をバシネットに配置する前に較正され得る。次いで、この較正データは、空のバシネットを表すフィルタを作成するために使用され得る。乳児がバシネットに置かれると、フィルタがレーダーリターンで動作し、乳児の存在および動作を強化する最適化された信号を生成し、誤判定の検出の可能性を最小限に抑える。
【００４３】
一体型ＵＷＢセンサを有するインピーダンス変成器パッド
[00050]本明細書に記載されるシステムのいずれかは、ＵＷＢアンテナと乳児との間のインピーダンスを整合させおよび／または最適化し、それによって、反射損失を実質的に低減するように構成された一体型ＵＷＢ構成要素を有する横臥面を含み得る。概して、横臥面は、乳児が横たわる、座る、またはよりかかるように構成されたパッド、テーブル、プラットフォーム、マットレス、クッション、毛布などであってもよく、横臥面は、ＵＷＢアンテナ間のインターフェースとして働き、反射を最小限に抑え、アンテナと乳児との間のエネルギー移動を改善するためのインピーダンス変成器としても働く。
【００４４】
[00051]例えば、ＮＩＣＵバシネットにおけるスリーピングパッドは、乳児を監視するための（１つまたは複数の）ＵＷＢアンテナに結合されたインピーダンス変成器パッドである（またはこれを含む）ように適合され得る。ＮＩＣＵバシネットパッドは、典型的には、ビニルコーティングを有する高密度発泡ゴムで作製され、主に快適であるように設計される。そのような発泡パッドは、典型的には、少なくとも部分的には発泡材料内に空気ポケットが存在するために、非常に損失が多く、その結果、発泡パッドがＵＷＢアンテナと乳児との間に置かれた場合、付与されるＵＷＢエネルギーの大半は反射または散乱で失われる。インピーダンス変成器パッドは、快適さを維持しながら反射の損失を回避するように構成され得る。快適な表面を提供することに加えて、パッドは、レーダーと乳児との間のエネルギー移動を最適化するために、ＵＷＢ医療用レーダーとともに動作するように最適化され得、このことは、乳児における解剖学的対象の小さいサイズを考慮すると特に重要であり得る。したがって、パッドの組成および（１つまたは複数の）レーダーアンテナとパッドの表面との間のパッドの厚さは、インピーダンス変成器として働くように構成され得る。送信機、受信機および／または送受信機を含む（１つまたは複数の）ＵＷＢセンサは、インピーダンス変成器パッドに一体化され得、インピーダンス変成器パッドは、既存のバシネットパッド／マットレスの上を含め、またはそのようなパッドの代わりに、乳児の下に置かれ得る。
【００４５】
[00052]本明細書に記載されるインピーダンス変成器表面は、本明細書においてインピーダンス変成器パッド、または便宜上、単に「パッド」と呼ばれ得るが、任意の適切な表面（マットレスタイプのパッドに限定されない）が使用され得る。インピーダンス変成器として構成された毛布、枕、席部、座部カバー、ガーメント、マットレスカバーなどを含むそのような代替実施形態は、インピーダンス変成器パッド、インピーダンス整合パッド、インピーダンス変成器とも呼ばれることがあり、またはインピーダンス変成器構造と呼ばれることがあり、この構造は実施形態の形、例えば、毛布、枕、座部などを指す。
【００４６】
[00053]インピーダンス変成器パッドは、２つの媒体間のインピーダンス不整合によるＵＷＢエネルギーの反射を最小限に抑えることによって、ある媒体から別の媒体に（例えば、アンテナから乳児に）エネルギーを効率的に移動するために使用され得る。概して、非導電性で非磁性の材料の場合、２つの媒体の（例えば、アンテナと対象との間の）相対誘電率は、この目的のための対象のパラメータである。
【００４７】
[00054]概して、インピーダンス変成器パッドは、ＵＷＢアンテナの外側面（アンテナ表面）と患者が横たわるパッドの外側面（横臥面）との間に置かれた１つまたは複数の材料（層）で形成され得る。パッドのこれらのインピーダンス変成器層は、（１つまたは複数の）変成器層の厚さおよび誘電特性を制御することによって、アンテナ表面と横臥面との間の所定の帯域幅においてＵＷＢエネルギーを効率的に伝えるように選ばれる。
【００４８】
[00055]理論上は、単純な単一層インピーダンス変成器は、変成器の両側にある２つの主な媒体（例えば、アンテナおよび乳児）の幾何平均である誘電値を有する材料から製作され、エネルギーの基本波長の奇数倍である厚さを有し得る。以下により詳細に記載されるように、パッドが異なる誘電率および特定の厚さを有する複数の層の材料を含む、複雑性が増したインピーダンス変成器パッドも使用され得る。
【００４９】
[00056]本明細書に教示され、以下により詳細に記載されるように、インピーダンス変成器パッドの（１つまたは複数の）インピーダンス層の厚さおよび誘電体組成のより精密な決定が計算され得るが、いくつかの変形形態では、１つまたは複数の層を有するインピーダンス変成器パッドは、概して、０．４ｃｍから７ｃｍ（例えば、０．５ｃｍから５ｃｍ、またはいくつかの変形形態では、０．５から７ｃｍ）の間の厚さを有するインピーダンス変成器領域（例えば、アンテナの送信面／受信面と横臥面との間の領域）を有し、このインピーダンス変成器領域の少なくとも１つの平面層は、約５から約２０の間の誘電体を有するものとして記載され得る。例えば、以下に記載される理論的な計算および考慮に基づくと、典型的なインピーダンス変成器パッドは、均質材料の１つまたは複数の（平面）層で形成されたインピーダンス変成器領域を含むことができ、パッドの外側面（例えば、乳児に接触する面）とアンテナの放出面／受信面との間のインピーダンス変成器領域の厚さは、典型的には、約０．４ｃｍから約７ｃｍの範囲内であり、この領域における材料の少なくとも１つの層は、約５から約２０の間の誘電率を有する。
【００５０】
[00057]（上記に記載された範囲における厚さおよび誘電体特性を有する）そのような一般的なインピーダンス変成器パッドは、（１つまたは複数の）ＵＷＢアンテナと乳児の身体との間のＵＷＢ信号の反射損失を十分に最小限に抑えて、これらの２つの間で移動されるエネルギーの効率を実質的に増大させることができ、それによって、患者内の内部構造から反射したエネルギーを増大させ、受信した信号の強度およびシステムの精度を高める。操作の際、本明細書に記載されるインピーダンス変成器パッドは、アンテナと対象との間の一方向の反射損失を５０％未満に低減することができる。
【００５１】
[00058]本明細書に記載されるモニタの文脈では、ＮＩＣＵバシネットにおける主な媒体は、レーダーアンテナおよび乳児であり、したがって、変成器材料は、これらの２つの媒体の幾何平均である相対誘電率を有するように選択され得る。したがって、インピーダンス変成器パッドは、パッドの厚さが制御され、ＵＷＢセンサシステムのエネルギーの（１つまたは複数の）基本波長に整合するように構成され得、インピーダンス変成器パッドの材料組成は、選ばれた材料が、最適値の範囲（例えば、アンテナおよび乳児の幾何平均）内である誘電値を有するように制御され得る。
【００５２】
[00059]インピーダンス変成器パッドは、（平均の患者誘電体と仮定する）アンテナ誘電体およびＵＷＢ信号の帯域幅に基づく最適な範囲内の厚さ、ならびにアンテナ特性およびＵＷＢ信号の帯域幅にやはり基づく最適な範囲内の１つの誘電体（または層状のパッドの場合は複数の誘電体）を有するように構成され得る。厚さおよび（１つまたは複数の）誘電体の最適な範囲は、以下により詳細に記載される原則に基づく計算によって決定され得る。加えて、インピーダンス変成器パッドは、ＵＷＢプローブ信号を送信および／または受信するための１つまたは複数の一体型ＵＷＢアンテナも含み得る。そのような構成要素は、パッドのインピーダンス変成器領域の背面（例えば、患者に接触しない）側で一体化され得るおよび／またはインピーダンス変成器パッド内で一体化され得る。例えば、パッドは、（１つまたは複数の）アンテナがインピーダンス変成器領域の下に埋め込まれる１つまたは複数のバッキング層を含み得る。以下の説明では、インピーダンス変成器領域は、（１つまたは複数の）アンテナの外側（放出および／または受信）面と乳児が横たわることができるパッドの外側面（横臥面）との間のパッドの領域を指す。
【００５３】
[00060]上述のように、パッドのインピーダンス変成器領域の最適な厚さは、システムによって付与されるＵＷＢ信号の帯域幅およびパッドのインピーダンス変成器領域の誘電体特性に依存し得る。パッドのインピーダンス変成器領域の（１つまたは複数の）誘電体は、アンテナの誘電値および患者の誘電値に依存し得、インピーダンス変成器領域が複数の層を有する場合、それぞれの層の誘電値は、インピーダンス変成器領域のその他の層の誘電値にも基づき得る。
【００５４】
[00061]図３Ａは、単一層で形成されたインピーダンス変成器領域３０５を含むインピーダンス変成器パッド３０３の一変形形態を示す。インピーダンス変成器層の下には、少なくとも１つの（１つまたは複数の）ＵＷＢアンテナ３０７がある。（１つまたは複数の）ＵＷＢアンテナは平面アンテナであってもよく、エミッタ、受信機および／または送受信機として構成され得る。ＵＷＢアンテナは、（例えば、ケーブル３０８を介して）ＵＷＢ監視システムの一部を形成し得るプロセッサ３０９に結合される。システムは、パッド、（１つまたは複数の）アンテナ、およびプロセッサを含み得る。プロセッサは、アンテナからのＵＷＢ信号に基づいて、検知データを解析および／または出力することができる。追加のＵＷＢ電子機器も含まれ得る。例えば、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスは、プロセッサとは分離されたまたはプロセッサに一体化されたＵＷＢ電子機器も含み得る。これらのＵＷＢ電子機器は概して、送信用のＵＷＢ信号を生成し、（１つまたは複数の）ＵＷＢアンテナによって受信されたＵＷＢ信号（反射した信号）の処理を支援するように構成されている。ＵＷＢ電子機器は、信号発生器、Ｄ／Ａ変換器およびＡ／Ｄ変換器、タイミング回路、比較器、増幅器、フィルタなどを含み得る。例えば、米国特許第７，７２５，１５０号、米国特許出願公開第２０１０／０２７４１４５号として公開された米国特許出願第１２／７６５，６８０号、および米国特許出願公開第２０１１／００６０２１５号として公開された米国特許出願第１２／７４９，８６１号を参照されたい。ＵＷＢ電子機器は、（１つまたは複数の）アンテナから放出し、受信した信号（反射）を処理して生理学的データを抽出するための（１つまたは複数の）ＵＷＢ信号を生成するように構成され得る。
【００５５】
[00062]図３Ａでは、パッドは、（１つまたは複数の）アンテナおよびインピーダンス変成器表面が位置する基板としても働き得るバッキング領域３１１も含む。バッキング領域は発泡材料、または任意の他の適切な材料であってもよく、その上のインピーダンス変成器表面の誘電体と整合しない誘電体を有し得る。図３Ａでは、インピーダンス変成器表面は、約０．４ｃｍから７ｃｍ（例えば、０．５ｃｍから５ｃｍ、またはいくつかの変形形態では、０．５から７ｃｍ）の間の範囲の厚さを有し得る。このインピーダンス変成器表面は、概して５から２０の間の誘電体を有する均質材料で形成される。いくつかの変形形態では、このインピーダンス変成器表面は、添加剤（例えば、塩など）を加えることによって所望の誘電値を有するように調整されたシリコーンの溶液から作製される。この例では、外側インピーダンス変成器層は、バッキング層および（１つまたは複数の）アンテナに直接積層される。快適にするため、パッドは、身体の上の圧点で傷を作るのを回避するために、過度に硬性／剛性ではない支持体を提供し得る。また、パッドは、洗浄が容易で、非毒性で、低アレルギー性で、防水性であってもよい。したがって、いくつかの変形形態では、パッドの外側インピーダンス変換領域は、シリコーンゲルから製作され得る。述べたように、これらのゲルは、所望の範囲内（例えば、＜３０）の誘電体を有する層を作成するために、一般的な材料、例えば、カーボンブラックまたはチタン酸バリウムを添加することができる。
【００５６】
[00063]ＵＷＢアンテナの数および配向を含むパッドの全体的な形状は、異なってもよい。図３Ｂは、パッドの中央領域にわたって配列された４つのアンテナを有するＵＷＢモニタリングシステムとともに使用するためのＵＷＢ変成器パッドの一変形形態を示す。図３Ｂは、インピーダンス変成器領域の外側面を見下ろす上面図を示し、この領域の下のアンテナ３０７、３０７’、３０７’’、３０７’’’は破線のボックスによって示されている。いくつかの変形形態では、パッドは、パッドの上に横たわっている患者（例えば、乳児）の好ましい位置決めを示すマーキングも含み得る。図３Ｂでは、これは、乳児３２１の網掛けされた外形図によって示されている。これはパッドの上で目に見えるように示され得るか、またはパッドは単にアンテナの場所および／または患者の所望の配向を（例えば、カラーでおよび／またはテキストで）マークすることができる。パッドは、任意の適切な大きさであってもよい。例えば、パッドは０．０９２９ｍ２（１平方フィート）であってもよく、またはそれよりも小さくても大きくてもよい。また、ＵＷＢアンテナのタイプおよび大きさが調整され得、この例では、アンテナの長さは５．０８ｃｍ（２インチ）である。
【００５７】
[00064]図３Ａおよび図３Ｂに示された例のために上記に提示されたインピーダンス変成器領域の厚さおよび誘電体の値の範囲は概括的なものであるが、アンテナの特性を考慮し、ＵＷＢ信号の帯域幅を仮定して、より精密な値が計算され得る。例えば、パッドの単一層のインピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの一変形形態では、パッドの透過層の厚さは、典型的には、付与したＵＷＢ信号の中央周波数（例えば、帯域幅の幾何平均）の約１／４のあたりに集中する。したがって、厚さの範囲は、この推定値から最適にまたは適切に決定され得る。これらの値を概算するために、以下の仮定が行われる。（１）所望の送信帯域幅は約３ＧＨｚから６ＧＨｚである、（２）アンテナの特性インピーダンスは約３７７オーム（空中）であり、相対誘電率は１である、（３）患者の相対誘電率は（未熟児などの、低い脂肪含有量を有する身体に対して特に正確である）約５０であると仮定する。
【００５８】
[00065]ＵＷＢ信号の帯域幅が約３〜６ＧＨｚであると仮定すると、幾何平均は約４．２５ＧＨｚであり、これは中央周波数（ｆｃ）と呼ばれ得る。この単一層の例では、単一層用にほぼ最適化された誘電体は、アンテナの誘電体と対象の誘電体（例えば、乳児の身体の合計誘電体）との間の平均値に基づき得る。例えば、単一層の４分の１波長パッドの場合、パッドの相対誘電率は、空気の誘電体（εａｉｒ）および患者の誘電体（εｐａｔｉｅｎｔ）の幾何平均すなわち約７．０７（εｄ）である。したがって、４分の１波長の場合のパッドの厚さは、誘電体における中央周波数での波長の４分の１、すなわち、
【００５９】
【数１】
0005918234.tif 000002
【００６０】
に等しい（式中、ｃは光の速度であり、ｆｃは中央周波数であり、εｄはパッドのインピーダンス変成器領域の誘電体である）。
[00066]したがって、この例では、図３Ａおよび図３Ｂに示されるものなどのパッドは、３〜６ＧＨｚの帯域幅の場合、容易に商業化が可能なエアアンテナ（εａｉｒ）を使用して作製され得、したがって、約０．６７ｃｍ（例えば、０．６から０．９ｃｍの間）の外側インピーダンス変成器領域の厚さおよび約７．０７（例えば、５から９の間）のこの領域に対する誘電値を有する。この外側インピーダンス変成器領域は、このインピーダンス値を達成するために、カーボンブラックを添加したシリコーンで形成され得る。パッドは、発泡ゴムで形成されたバッキング領域、およびＵＷＢエネルギーがインピーダンス変成器領域を介して患者に向けられるように、インピーダンス変成器領域に当接する複数（例えば、２、３、４、５、６、７、８など）のアンテナも含み得る。そのようなパッドを含むシステムは、上記に（または本明細書に記載されるその他の変形形態のいずれかに）記載されたパッドならびにパッド内のアンテナと通信するプロセッサおよび／または追加のＵＷＢ電子機器を含むことができ、いくつかの変形形態では、出力（例えば、可聴出力、視覚出力、電子出力などのうちの１つまたは複数）も、システムの一部であってもよい。プロセッサは、筺体、および情報を受信するための１つまたは複数の入力（例えば、タッチスクリーン、キーパッドなど）を含み得る。いくつかの変形形態では、アンテナは、ＵＷＢ信号を生成するおよび／または受信した信号反射を処理し、生理学的データを抽出するためのＵＷＢ電子機器に直接結合され得る。例えば、アンテナは、ＵＷＢ電子機器の一部またはすべてと一体化され得るか、またはアンテナはＵＷＢ電子機器に接続され得、ＵＷＢ電子機器（および／または追加のプロセッサ）は、図３Ａに示すように、パッドとは別に位置決めされ得る。
【００６１】
[00067]患者の推定される誘電率は、未熟児に対する妥当な値に基づく。未熟児はあまり体脂肪を有さないので、その合計相対誘電率は約４０から６０である。上記に記載されたように、この値の範囲に基づいて、単一層の４分の１波長変成器パッドは、少なくとも部分的には、アンテナからのエネルギーを患者に効率的に結合するための約５から約２０の間の相対誘電率を有する材料で形成され得る。本明細書に記載されるパッドに使用されるアンテナは、（例えば、空気以外の）異なる誘電値を有することができ、回路からのエネルギーを空気以外の媒体に結合するように最適化され得、このことは、アンテナの物理的な大きさを縮小することもできる。したがって、アンテナの変形形態に基づいて、インピーダンス変成器パッドの誘電率の最適な値は、いくぶんより低くするかより高くすることができ、例えば、約５から約２５の範囲内とすることができる。
【００６２】
[00068]単一層の４分の１波長インピーダンス変成器パッドは、狭帯域信号で特に有益であり得るが、ＵＷＢレーダーの場合と同様に、信号の帯域幅が増加するにつれて、その性能が低下することがある。これを補償するために、多層変成器パッドを使用することができ、スペクトルの所望の部分にわたる反射を最小限に抑えるように、より良く適合させることができる。例示的な多層変成器パッドは、２層「４分の１／４分の１」変成器パッドおよび３層「４分の１／２分の１／４分の１」変成器パッドを含むことができ、４分の１および２分の１という言及は、ＵＷＢモニタの中央周波数の予想された波長に関するものである。インピーダンス変成器領域に４つ以上の層を有するパッドも企図される。
【００６３】
[00069]例えば、インピーダンス変成器パッドの３つの例示的な変形形態は、４分の１の変形形態、４分の１／４分の１の変形形態、および４分の１／２分の１／４分の１の変形形態である。４分の１／４分の１の変形形態は、改善された帯域幅を提供することができ、アンテナの特性インピーダンスの誘電体と患者の誘電体との間の誘電体を有する材料から製作され得る。４分の１／２分の１／４分の１は、４分の１層の変形形態および４分の１／４分の１層の変形形態よりも帯域幅を改善するために、その他の２つの（４分の１層）のいずれかをかなり上回る誘電体を有する２分の１層用の材料を使用することができる。４つ以上の層を含む多数の他のトポロジが考えられる。しかし、典型的には、層の数が多くなるほど、関連する材料コストおよび製造上の複雑性が増大する。しかし、追加の層は、性能の適度な改善を実現し得る。
【００６４】
[00070]一例として、３層変成器（「４分の１／２分の１／４分の１」変成器パッド）は、例えば、３ＧＨｚから６ＧＨｚの１００％帯域幅の場合において良好な性能を実現し得る。同様に、複数の層を含む他の変成器パッド構造は、エネルギー移動を強化するために用いられ得る。
【００６５】
[00071]図５は、１／４波長層、１／２波長層、および１／４波長層の３つの層で形成されたインピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの一変形形態を示す。複数の層を有することによって、変成器パッドがエネルギーを効率的に移動する帯域幅を拡張することが可能になり得る。それぞれの層は、その層の誘電体に応じて、中央周波数（ｆｃ）の一部、例えば、１／４波長、１／２波長などによって表される。
【００６６】
[00072]図５では、ＵＷＢシステムは、４分の１（１／４波長）層５０１、２分の１（１／２波長）層５０３、および別の４分の１（１／４波長）層５０４の３つの層を有するインピーダンス変換パッドを含む。したがって、この変形形態を４分の１／２分の１／４分の１波長インピーダンス変成器パッドと呼ぶことができ、この変形形態は、少なくとも１つの一体型ＵＷＢアンテナ５０５を含む。図２に示されるように、アンテナはＵＷＢ平面アンテナ５０５であってもよく、（例えば、ＲＦケーブル５０７または、ワイヤレスを含む他の手段を介して）ＵＷＢプロセッサ５０９と通信することができる。上記に述べたように、送信用の（１つまたは複数の）ＵＷＢ信号を生成し、ＵＷＢ信号反射を受信し、反射を処理して所望の生理学的データを抽出するための追加のＵＷＢ電子機器は、プロセッサの一部として、または別々に含まれ得る。さらに、これらの機能は、上記に述べたように、アンテナと一体化されるか、またはアンテナから切り離して接続されてもよい。
【００６７】
[00073]概して、この変形形態のパッドはまた、上記に一般的に記載されたインピーダンス変成器領域の厚さおよび誘電値の同じ値の範囲に入っていてもよいが、それぞれの層は、それ独自の特徴的な誘電値、および特定の厚さを有し得る。全体的な厚さは、典型的には、０．４ｃｍから７ｃｍの間（インピーダンス変成器領域のすべての層の合計厚さ）であってもよく、インピーダンス変成器領域の少なくとも１つの層は、約５から約２０の間の誘電値を有し得る。
【００６８】
[00074]例えば、３層の４分の１／２分の１／４分の１インピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの一変形形態は、それぞれの層が、予測され得る以下の誘電値および厚さの値を有するように形成され得る。図５の構成を参照し、上記に述べた同じ仮定を行う（例えば、１のεａｉｒを有するアンテナ、３〜６ＧＨｚの帯域幅および５０のεｂｏｄｙを有する患者）と、値は以下に示すように計算され得る。
【００６９】
[00075]２分の１波長層（層２）５０３は、コストおよび／または製作しやすさで選択された材料で形成され得る。この例では、誘電体（εｄ２）は５であると仮定する。（１から＞５０の範囲の）他の誘電値を有する他の材料が使用され得る。この値に基づいて、厚さは、
【００７０】
【数２】
0005918234.tif 000003
【００７１】
として計算され得る。
[00076]同様に、アンテナに近いインピーダンス変成器領域の層である層３は、空気および層２の幾何平均、すなわち、約２．２４（例えば、εａｉｒおよびεｄ２の平方根）である相対誘電率を有する。この誘電体に基づくと、この層の厚さは、
【００７２】
【数３】
0005918234.tif 000004
【００７３】
である。
[00077]層１は、インピーダンス変成器領域の外側面に最も近く、横臥面に最も近い残りの層である。層１の相対誘電率（εｄ１）は、アンテナ、層３、および患者の誘電体の関数である。これは以下の式
【００７４】
【数４】
0005918234.tif 000005
【００７５】
を使用して計算され得る。
式中、
εａ＝（１つまたは複数の）アンテナに関連する相対誘電率であり、
ε３＝層３の相対誘電率であり、
εｂｏｄｙ＝患者の身体の相対誘電率である。
したがって、
【００７６】
【数５】
0005918234.tif 000006
【００７７】
であり、この誘電体に基づいて、層１の厚さは上記に記載されたように
【００７８】
【数６】
0005918234.tif 000007
【００７９】
として計算され得る。
[00078]したがって、インピーダンス変成器領域の厚さは、すべての３つの層の合計厚さ（０．４４ｃｍ＋１．５８ｃｍ＋２．６４ｃｍ）、４．６６ｃｍであり、誘電率は、１５．８４、２．２４および５である。３つの層を有する上記に示された（例えば、４分の１／２分の１／４分の１パッドとして構成された）ものなどのパッドは、帯域幅が単一層または二重層の変形形態よりも良いものであり得るので、特に有益であり得る。
【００８０】
[00079]図４Ａおよび図４Ｂは、４分の１／４分の１変成器パッドとして構成された、ＵＷＢシステムのインピーダンス変成器パッドの二重層の変形形態を示す。この例では、パッドは、第１の層４０３および第２の層４０１で形成されたインピーダンス変成器領域４０５を含む。この例では、アンテナ４０７、４０７’は第２の層４０１に当接し、信号処理構成要素４０９、４０９’を含み、信号処理構成要素は、オンボード回路（例えば、信号処理）および／または信号をＵＷＢシステム４０９の他の部分に渡すための通信回路を含むことができ、ＵＷＢシステムは、オフパッドプロセッサおよび／またはＵＷＢ電子機器を含むことができる。いくつかの変形形態では、プロセッサおよび任意の追加のＵＷＢ電子機器は、パッドに一体化され得る。
【００８１】
[00080]図４Ｂは、図３Ｂに示される変形形態に類似した、インピーダンス変成器パッド４００の別の変形形態の上面図を示す。この例では、２つのアンテナの位置は、パッドの外側面の下の破線のボックス４０４、４０７’によって示される。述べたように、ＵＷＢ信号がパッドの上に横たわっている乳児に達することを可能にするアンテナの任意の適切な数および位置決めが使用され得る。インピーダンス変成器パッドの一部として使用され得るアンテナは、平面構造（アンテナ）を含み、この平面構造（アンテナ）は、不快感を最小限に抑えることができ、典型的には電子回路からのエネルギーを空気に結合するように設計される。
【００８２】
[00081]複数の層で形成されたインピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの変形形態のいずれかでは、様々な層が一緒に積層され得る。したがって、例えば、示されるように、単一層、二重層、三重層、またはそれ以上の層が使用され得る。加えて、１つまたは複数の追加のバッキング層（例えば、発泡バッキング層）を積層するか、そうでない場合は、インピーダンス変成器領域に固定することができる。
【００８３】
[00082]上記に示されるすべての変形形態では、インピーダンス変成器領域は、パッドの表面全体にわたって広がる平面層として形成される。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域はパッドの表面のサブ領域のみにわたって広がり、このサブ領域は、アンテナの上の、アンテナ送信面／受信面とパッドの上側（横臥位）面との間の領域のみに制限され得る。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は、下にあるアンテナ表面よりもわずかに大きくてもよい。複数のそのようなインピーダンス変成器領域（「島」）は、それぞれのアンテナの上にあるパッドの表面にわたって広がってもよく、これらの離散したインピーダンス変成器領域は、インピーダンス変成器領域の下にある同じ支持体層材料（例えば、発泡ゴムなど）によって囲まれてもよい。そのような変形形態は、異なる特性（例えば、異なる誘電体）を有する複数のタイプのアンテナが使用される場合に、特に有益であり得る。この変形形態では、異なるインピーダンス変成器領域は、異なる数の層を有することができ、または異なる特徴的な厚さおよび／または誘電体を有することができる。
【００８４】
[00083]ここで図２に戻ると、一体型ＵＷＢアンテナを有する４分の１／４分の１インピーダンス変成器パッドとして構成されたインピーダンス変成器パッドの別の変形形態が示されている。この例では、インピーダンス変成器パッドは、２つの層（第１の層２０１および第２の層２０２）およびインピーダンス変成器パッドの裏面に取り付けられた一体型平面ＵＷＢアンテナ２０５を含む。ＵＷＢアンテナは、ＲＦケーブル２０７を介してＵＷＢプロセッサ２０９に接続された状態で示されており、ＵＷＢプロセッサ２０９は、バシネットの外に配置され得る。（１つまたは複数の）信号を生成し、（１つまたは複数の）受信した信号をコンディショニングしおよび／または（１つまたは複数の）受信した信号から情報を抽出するための追加のＵＷＢ電子機器（図示せず）も（ＵＷＢプロセッサの一部としてまたはＵＷＢプロセッサに加えて）含まれ得る。あるいは、いくつかの変形形態では、プロセッサ２０９および他のＵＷＢ構成要素（例えば、電子機器）は、バシネット内に配置され得るか、またはワイヤレスでアンテナ２０５に結合され得る。いくつかの変形形態では、プロセッサは、ＵＷＢ信号の送信および受信を制御し、患者の（例えば、乳児の）バイタルの信号処理および解析を提供し得る。アラームを含む出力、（アラームなどを含む）信号の記憶、およびＵＷＢシステムからのデータの送信も、プロセッサによって調整され、制御され得る。
【００８５】
[00084]本明細書に記載されるインピーダンス変成器パッドは、他のＵＷＢセンサシステム、特に横臥位の患者に使用されるものに存在する問題および非効率性に対処することができる。上記に述べたように、ベッドまたは椅子にいる個人の健康状態を監視するための「マットレス」ＵＷＢセンサが記載されているが、レーダー性能を改善するように最適化されていない。ＵＷＢシステムが標準的なマットレス材料とともに使用されるとき、最適化は不可能である。例えば、大半のマットレスに使用される発泡ゴムは、スチレンブタジエンまたはポリウレタンから作製され、スチレンブタジエンおよびポリウレタンは、発泡体に変換される前に、最適な誘電体の範囲外である２から４の範囲の相対誘電率を有する。発泡ゴムを作成するために、ベースゴム化合物は製造時にスチレンブタジエンおよびポリウレタンにガス注入されて、硬度を下げ、快適さを改善するとともに絶縁特性を高め、ガスの導入は、製品に使用されるガスの容量に占める割合に比例して、これらの材料の誘電率を低下させる。また、ガス気泡は散乱を引き起こし、レーダーの性能を低下させる。非常に低い相対誘電率の不整合およびガス気泡による散乱の両方により、従来の発泡ゴムマットレス材料は、本明細書に記載されるインピーダンス変成器での使用には適さないものとなる。さらに、マットレスの厚さは、インピーダンス変成器パッドの最適な構成のための本明細書に記載される厚さの範囲よりもはるかに大きい。
信号処理
[00085]ＵＷＢ医療用レーダーシステムからのデータを処理して、心臓壁運動の波形または指標、心拍数の波形または指標、および呼吸の波形または指標ならびこれらの基本データタイプから導出された精密なデータを含む、適切な出力を提供することができる。プログラム可能なアラームは、介護者に乳児の状態の変化を通知するために、介護者によって設定され得る。結果として生じたデータはローカルモニタまたは中央モニタに表示され得る。病院ネットワークに接続すると、データは健康管理の専門家によって遠隔からアクセスされ得る。
【００８６】
[00086]心臓活動および呼吸活動を含む基本的な生命徴候の検出に加えて、本明細書に記載されるＵＷＢセンサシステムは、頭部の回転または四肢運動を含む他の動作を検出するようにプログラムされ得、事前定義された期間にわたって月齢に応じた動作がないとアラームをトリガし、乳児を確認するよう介護者を促すように構成され得る。例えば、いくつかの変形形態では、プロセッサは、プロセッサが乳児を監視するのに役立ち得る１つまたは複数の入力を受信することができる。例えば、プロセッサは、乳児の月齢を受信し、この情報を使用して、警告または解析情報を適切に切り換えることができる。例えば、未熟児において典型的に観測される動作量は、出生時の妊娠期間の関数である。例えば、２８週以下で生まれた赤ん坊はあまり動かず、動作はこぶしを握り締めることまたは四肢の屈曲に限定される。妊娠２９週から３２週の間、動作は発作的であり、頭部の回転を含むことができる。３５週では、赤ん坊は、胎児のような姿勢で丸くなることを含め、様々な動作ができる。加えて、温度（例えば、赤外線）センサ、圧力センサなどの他のセンサを一体化して、強化されたモニタリング機能を提供することができる。
【００８７】
[00087]概して、生成され、生命特性（例えば、心拍数、身体運動など）の判定が続けられるＵＷＢ信号は、例えば、米国特許第７，７２５，１５０号、米国特許出願公開第２０１０／０２７４１４５号として公開された米国特許出願第１２／７６５，６８０号、および米国特許出願公開第２０１１／００６０２１５号として公開された米国特許出願第１２／７４９，８６１号に既に記載されているように処理され得る。
【００８８】
[00088]システムは、１つまたは複数の他の病院モニタ、記録、または病院制御システムと一体化するようにさらに構成され得る。したがって、これらのモニタは、既存の乳児モニタリングシステムとインターフェースすることができる。例えば、プロセッサは、他のモニタリングシステムまたは病院患者ケアシステムとの通信／インターフェースを可能にすることができる。
【００８９】
[00089]加えて、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスは、自動オン／オフまたは他の電源管理機能を含むことができ、これらの機能は、警告およびデータ収集を切り換えるためにも使用され得る。例えば、本明細書に記載されるＵＷＢセンサ／インピーダンス変成器パッドは、患者（例えば、乳児）が横臥面（例えば、インピーダンス変成器パッド）の上に横たわっているときを判定することができる。これらのデバイスはＵＷＢアンテナと患者との間のエネルギーを効率的に移動するので、電圧定在波比（ＶＳＷＲ：ｖｏｌｔａｇｅ  ｓｔａｎｄｉｎｇ  ｗａｖｅ  ｒａｔｉｏ）は、患者がパッドの上に存在していないときを反映する。これはセンサにおける検出が比較的容易であり、これを患者が存在しているときを伝える方法として使用することができ、患者がいなくなったときに、レーダーが「スリープ」モードに入ることを可能にする。スリープモードでは、レーダーは、患者の存在を調べるために時折「起動」し、検出された際には、全面的な動作を再開することができる。また、システムは、患者がインピーダンス変成器パッドの外に移動したことをＶＳＷＲ比が示す場合、アラームをトリガするように設定され得る。
【００９０】
[00090]概して、本明細書に記載されるインピーダンス変成器パッドは、乳児がそのパッドの上に直接置かれ得るので、快適になるように適合され得る。さらに、これらのパッドは、睡眠表面として使用するために、特に乳児用睡眠表面向けによく適合され得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、可撓性があり、曲げやすく、軟性で、および／または弾性であってもよい。パッドは、容易に取り外されるように構成され得る（したがって、結合／分離機能を含むことができ、それによって、インピーダンス変成器パッドにおける一体型ＵＷＢアンテナ構成要素を分離し、（１つまたは複数のプロセッサ、ディスプレイなどを含む）ＵＷＢモニタリングシステムの残りの部分に再接続することができる。また、インピーダンス変成器パッドは、インピーダンス変成器パッドを容易にかつ安全に洗浄する（ｗａｓｈ）か、または清浄にする（ｌａｕｎｄｅｒ）および／または滅菌することができるように構成され得る。したがって、インピーダンス変成器パッドは、防水性または耐水性の外側コーティングを含むことができ、アンテナ構成要素は、洗浄による、または血液、尿などによる汚染による腐蝕または劣化から保護され得る。
【００９１】
[00091]上記に記載されたインピーダンス変成器パッドのいずれかは、マーキング、パッド上での対象の最適な配置もしくは位置決めおよび／またはバシネット、ベッド、座部などの上でのもしくはこれらに対するパッドの配向を示す照明される領域（例えば、ＬＥＤなど）を含む、１つまたは複数の指標も含み得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、頭部および胴部をどこに最適に位置決めするかなど、パッドの上に横たえるときに乳児がどのように方向付けられるかを示す、カラーコーティングされたまたは他の方法でラベル付けされた領域を含み得る。
【００９２】
[00092]上記に記載されたＵＷＢモニタリングシステムの変形形態は乳児／ＮＩＣＵ実施形態の文脈で示されているが、これらのシステムおよびデバイスは、非乳児（成人または獣医（ｖｅｔｅｒｉｎａｒｉａｎ）を含む）が使用する用途のために使用および／または適合され得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、老年医学上の用途または病院での用途を含め、１人または複数の成人患者が使用するための成人用サイズのマットレスの上で使用され得る。
【００９３】
[00093]本明細書に記載されるデバイスおよびシステムの他の変形形態は、特に、ＵＷＢモニタリングシステムとともに使用するためのインピーダンス変成器パッドとして構成されたガーメント、座部、および／または毛布を含む。そのようなインピーダンス変成器パッドは、一体型アンテナならびに適切な厚さおよび誘電体特性で構成され得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、既存のチャイルドシートの上で使用することができ、モバイルＵＷＢモニタリングシステムに最適にフィードバックを提供することができる、チャイルドシートの一部として構成され得る。他の変形形態では、毛布またはベッドカバーがインピーダンス変成器パッドとして構成され得、これは患者の上に掛けられるか、またはマットレスパッドなどとして患者の下に敷かれ得る。
【００９４】
[00094]特に、ここに記載されるシステムの変形形態は、（ＮＩＣＵだけではなく）自宅でのモニタリング用に使用され得る。例えば、両親、特に医学的問題を有する乳児の両親は、自分たちの子供が眠っているときの突発的な医学的問題の発生に気付かないことを心配することが多い。したがって、本明細書に記載されるデバイスを能動的なベビーモニタリングに使用することが望ましいであろう。現在入手可能なベビーモニタは、従来の音声および映像モニタ、ならびに動作および呼吸を検出可能な動作センサを有するベビーベッドパッドを含む。上記に記載されたシステムは、全体的な身体の動作を含む、心臓活動および他の生命徴候を検出可能なモニタリングを提供するために使用され得る。単一の送受信機、別個の送信機および受信機、または２つの送受信機などの１つまたは２つのレーダー構成要素に限定されたシステムを含む、システムの簡略化された変形形態は、自宅で使用するために適合され得る。これらのシステムは、上記に記載されたインピーダンス変成器パッドを含むことができ、または子供のベビーベッドに装着するもしくは子供のベビーベッドにぶら下げるように構成され得る。通信リンクを使用して、両親が持ち運ぶことができるまたは近くに置くことができる小型の受信局に乳児のデータを送信することができる。
【００９５】
[00095]上記は本発明の特定の実施形態を参照しているが、本発明の原理および趣旨を逸脱することなく、これらの実施形態の変更を行うことができ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義されることが当業者によって理解されよう。本明細書に記載される（１つまたは複数の）意図は、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の趣旨および範囲に入るすべての修正形態、等価形態、および代替形態を網羅するものとする。本発明は、本明細書の教示の利益を有する当業者には明らかな、異なるが等価な方法で、修正され実施され得るので、上記に開示された特定の実施形態は例示的なものにすぎない。さらに、以下の特許請求の範囲に記載されるものを除き、本明細書に示される構造または設計の詳細に対するいかなる限定も意図されていない。したがって、上記に開示された特定の実施形態が変更または修正され得、すべてのそのような変形形態が本発明の範囲および趣旨内で考慮されることは明白である。したがって、本明細書において要求される保護は、以下の特許請求の範囲に記載される。
【図１】
0005918234.tif 000008
【図２】
0005918234.tif 000009
【図３Ａ】
0005918234.tif 000010
【図３Ｂ】
0005918234.tif 000011
【図４Ａ】
0005918234.tif 000012
【図４Ｂ】
0005918234.tif 000013
【図５】
0005918234.tif 000014