(57)【要約】  バイタルサイン監視システムが開示される。このシステムは、面内電極アレイを形成するセグメント化された電極であって、電極バッキング材料上に取り付けられる皮膚接着接触層を含むセグメント化された電極と、上記電極の変形情報を識別する変形センサと、上記電極からバイタルサイン信号を受信し、上記バイタルサイン信号からアーチファクトを除去するために上記変形情報を処理する信号プロセッサとを有し、上記電極が、複数の電極セグメントを含み、上記信号プロセッサは、上記電極の全ての電極セグメントのうち最も変形が小さい電極セグメントを選択する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
バイタルサイン監視システムであって、
面内電極アレイを形成するセグメント化された電極であって、前記電極の皮膚に面する側に取り付けられる皮膚接着接触層を含む、セグメント化された電極と、
前記電極の変形情報を識別する変形センサと、
前記電極からバイタルサイン信号を受信し、前記バイタルサイン信号からアーチファクトを除去するために前記変形情報を処理する信号プロセッサとを有し、
前記セグメント化された電極が、複数の電極セグメントを含み、前記信号プロセッサは、前記電極の全ての電極セグメントのうち最も変形が小さい電極セグメントを選択し、前記選択された電極セグメントを使用して前記バイタルサイン信号を測定する、バイタルサイン監視システム。
【請求項２】
前記電極が、半径方向にセグメント化される、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記電極セグメントが、同心円を形成する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記電極が、ヒドロゲル、吸湿性シリコーンゲル接着剤、又は他の医療用皮膚接着剤から作られる皮膚接着電極層を有する、請求項１乃至３のいずれかに記載のシステム。
【請求項５】
前記電極が、互いに対して複数の電極セグメントを支持する剛性又は伸縮性のある可撓性材料シートを有する、請求項１乃至４のいずれかに記載のシステム。
【請求項６】
各電極セグメントが、導電性カーボン充填シリコーンゴムを有し、更に前記変形情報を識別する、請求項１乃至５のいずれかに記載のシステム。
【請求項７】
前記変形センサが、歪みゲージ、光ファイバセンサ、磁気センサ、又はマイクロカメラを有する、請求項１乃至６のいずれかに記載のシステム。
【請求項８】
前記変形センサが、少なくとも２次元における変形を検知する、請求項１乃至７のいずれかに記載のシステム。
【請求項９】
前記プロセッサが更に、非伸張線の決定に基づき前記変形情報を処理する、請求項１乃至８のいずれかに記載のシステム。
【請求項１０】
バイタルサイン監視に関する方法において、
変形センサにより、複数の電極セグメントを含む皮膚接着電極の変形を識別するステップと、
下層の軟質皮膚組織の非伸張線ＬｏＮＥに関連付けられる全ての電極セグメントのうち最も変形が小さい電極セグメントを選択するステップと、
前記選択された電極セグメントを用いてバイタルサイン信号を測定するステップとを有する、方法。
【請求項１１】
前記電極が、伸縮性のある可撓性材料のシートを有する、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記電極が、半径方向にセグメント化される、請求項１０又は１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記電極が、電極セグメントの同心円状リングを有する、請求項１０、１１又は１２に記載の方法。
【請求項１４】
前記電極が、長手方向に配置されたセグメント又はチェス盤パターンを形成するセグメントを有する、請求項１０、１１、１２又は１３に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウェアラブル技術におけるバイタルサイン測定システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
人口の高齢化が進むにつれて、健康、福祉、及び在宅監視の分野への関心が増えている。
【０００３】
例えば、フィリップスのバイオセンサパッチは、ＥＣＧ、心拍数、呼吸数、皮膚温度、及び活動などのバイタルサインを家庭で継続的に監視することを可能にする。臨床データは、クラウドベースのプラットフォームに送信されて処理され、医療専門家による臨床上の意思決定をサポートする。バイオセンサパッチは、家庭環境における健康状態の悪化をできるだけ早く検出することで、病院への再入院を防ぐことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、斯かるデバイスの医師及び患者の受け入れの増加は、デバイスの最適化を必要とする。
【０００５】
最も重要なバイタルサインの１つは、ＥＣＧ（心電図）である。心臓の電気的活動は、皮膚表面に配置された電極を監視することにより感知される。電気信号は非常に小さい（通常０．１から３ｍＶ）。これらの信号は、０．０５から１００ヘルツの周波数範囲内にある。残念なことに、同様の周波数及びしばしばより大きな振幅のアーチファクト信号が、皮膚表面に到達し、ＥＣＧ信号と混合する可能性がある。アーチファクト信号は、いくつかの内部及び外部ソースから発生する。アーチファクトの内部又は生理学的なソースは、他の筋肉からの信号（筋電図信号）及び表皮で生成された信号である。アーチファクトの外部又は非生理学的なソースは、５０Ｈｚのピックアップ、電極自体により生成されるオフセット信号、体液と電極ゲルとの相互作用により生成される信号、リード線及び患者ケーブルの問題、ランダムな体動による一般的なモーションアーチファクト、又は電極と皮膚の接着不良である。
【０００６】
皮膚（表皮）の伸張は、バイタルサインの測定（主に電気的、しかしまた光学的、化学的）における運動関連アーチファクトの主なソースである。研究は、数ミリボルトの電圧が表皮、皮膚の外層を伸ばすことにより生成されることができることを明らかにした。内因性の固有の自然な歪み（皮膚はプレテンションを受けている）と比較して、皮膚に外部から負荷がかかる又は引き伸ばされると、皮膚表面の歪みは３０から５０％高くなり得る。このタイプのアーチファクトは例えば、患者がベッドで体位を変えたり、食事をしたり、歩き回ったりするときに生じる、ＥＣＧ信号における大きなベースラインシフト及び反復ドリフトとして目に見える。表皮アーチファクトは、全ての運動関連アーチファクトの中で最も厄介である。なぜなら、それは、電子的にフィルタリングすることが困難であり、その振幅がＥＣＧ信号よりも大きいことが多いからである。運動関連アーチファクトを回避するための最も明白な解決策は、患者が測定中に動かないことを確実にすることにより「静止」位置で測定を行うことである。しかしながら、特にパーキンソン病（振戦）に罹患している患者、又はバイタルサインが２４時間３６５日若しくは運動／スポーツ中に継続的に監視される必要があるとき、これは実際には不可能であることが多い。従って、文脈的情報を得るため、又は検出された動き量に基づき、皮膚歪みにより誘発された動きアーチファクトを補正するため、複数の電極を用いて、又は電極に一体化される圧力、変位、マイクロフォン、光学センサ、加速度計、皮膚インピーダンス測定のような追加の感知モダリティを用いて、洗練されたソフトウェアアルゴリズム及び適応フィルタリングにより運動アーチファクトを補正する多くの試みがなされる。
【０００７】
例えばＵＳ６９１２４１４Ｂ２号は、電気信号からノイズを低減する電極システムを開示しており、このシステムは、電気信号を提供する電極と、動きを感知して動き信号を提供する動きセンサとを含む。電極システムは、運動信号の分析に基づきノイズ値を決定し、電気信号からノイズ値を減算するコントローラを含む。電極システムは、電気信号から運動アーチファクトを低減又は除去することができ、こうして、誤診、処置期間の長期化、及び患者の不適切な治療が回避される。
【０００８】
この解決策の欠点は次のとおりである。それは、患者の測定後にのみ測定信号からノイズを差し引くための複雑なアルゴリズムを含む。
【０００９】
本発明の目的は、患者のバイタルサインの監視を最適化し、皮膚の伸張に基づく信号アーチファクトを低減／最小化することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の第１の態様によれば、この目的はバイタルサイン監視システムにより実現される。このシステムは、
面内電極アレイを形成する（例えば、伸縮性のある）セグメント化された電極（例えば、皮膚−電極歪み不整合及び歪み測定に適応することを可能にするよう構成される）であって、上記電極の皮膚に面する側に取り付けられる皮膚接着接触層（例えば、皮膚接触接着層）を含む、セグメント化された電極と、
上記電極及び／又はその下の皮膚の変形情報を識別するよう構成される変形センサと、
上記電極からバイタルサイン信号を受信し、上記バイタルサイン信号からアーチファクトを除去するために上記変形情報を処理する信号プロセッサとを有し、上記セグメント化された電極が、複数の電極セグメントを含み、上記信号プロセッサは、上記電極の全ての電極セグメントのうち最も変形が小さい電極セグメントを選択する。
【００１１】
本発明は、最低の（皮膚及び／又は電極）変形を持つ１つ又は複数の電極セグメントを測定のために選択し、これによりマルチセグメント化された電極からアーチファクトが最も少ない信号を選択することにより目的を達成する。従って、サンプリングの前に変形の影響が大幅に低減され、これによりサンプリング後のアーチファクトを補償しようとする信号処理が単純化されるか、又はその必要性がなくなる。
【００１２】
様々な実施形態において、信号プロセッサは、選択された電極セグメントを使用してバイタルサイン信号を測定するよう構成されてもよい。
【００１３】
様々な実施形態において、電極は、互いに対して複数の電極セグメントを支持するように配置された（半）剛性又は伸縮性のある可撓性のシート材料を含み得る。
【００１４】
様々な実施形態において、電極の皮膚に面する側は、電極バッキング材料を含み得る。様々な実施形態において、電極バッキング材料は、複数の電極セグメントを含み得る。様々な実施形態では、電極は、バッキング材料として（半）剛性又は伸縮性のある可撓性シート材料のいずれかを含み得る。
【００１５】
皮膚変形の連続測定及び変形センサによる皮膚接触電極下の局所的皮膚歪み場／歪み分布の分析は、ほとんど変形することのない電極セグメントの選択を可能にする。例えば、伸縮性のある放射状に配列された電極は、皮膚の変形を追跡し、デジタル画像相関を使用して、関連付けられる歪みを得ることを可能にする１つ又は複数の統合マイクロカメラを持つ。マイクロカメラ又は電極は、画像相関品質を改善することができるよう、皮膚又は透明な皮膚接着剤上にランダムパターンを投影するための追加の光源を有してもよい。適切なデータ取得及び画像相関アルゴリズム及び制御ループ（多重化）を使用して、局所的な面内歪みを連続的に測定し、変化する皮膚歪み場（体動又は誘導皮膚伸張）に適応するように電極セグメント間を切り替え、電極セグメントを読み出すことができる。このセグメントは、「伸展のない」バイタルサイン信号を得るために、非伸張線（ＬｏＮＥ）と関連付けられる。
【００１６】
電極は、皮膚電極に固着しているが、他の感知電極タイプ（乾式電極、布地電極、湿式電極）も、提案された変形測定及び電極セグメンテーションから恩恵を受けるであろう。変形（皮膚伸張）測定及び分析は、最小量の皮膚伸張関連アーチファクトを備える信号を読み出すのに使用するため、常に最良のセグメントを選択することを可能にする。これは、ストレッチクリティカルな測定では特に意味があるが、多くのセグメントを持つことは、他の補正及び分散オプションを可能にする。好ましい実施形態では、電極は半径方向にセグメント化される。
【００１７】
放射状にセグメント化された（パイ型）電極配置は、皮膚の伸張により誘発されるアーチファクトに対処するのに特にうまく機能する。これには、歪み解析と基礎となる力学則に基づかれる物理的及び数学的な理由がある。図１は、本発明の対象となる２Ｄ状態の歪みのグラフ表示として使用されることができる。
【００１８】
皮膚表面の伸張は、電極領域又は全電極領域の小さな微小要素における平面の双方向の歪み状態（又は応力）により特徴付けられる。斯かる状態変形又は歪みは、図１に示されるように、２つの軸方向歪み（Ｅｘ、Ｅｙ）及び１つのせん断歪み（Ｅｘｙ）により決定される。いわゆる主歪み（最小及び最大歪み）の方向に沿って、せん断歪みの寄与はゼロである。二軸歪み状態のため、２つの主歪み（Ｅ１及びＥ２）がある。圧縮と引張の歪みである。主歪みの方向は、軸方向歪みとせん断歪みを測定することで計算／決定されることができる。これらの主歪みは、互いに直交しているが、ｘ−ｙ座標系（又はＥｘ及びＥｙ）に対してある角度の下にある。主歪みは常に互いに交差しているので、その方向に沿った皮膚の変形がほぼゼロである方向がなければならない。Ｏｂｏｒｐｔａ及びＮｅｗｍａｎによれば、有限歪み楕円（図１）は、変形及び歪みの２次元状態のグラフ表示として使用されることができる。主歪みから、関連付けられる非伸長線を数学的に得ることができる。主歪み方向から非伸張方向が計算されることができる。ここで、
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は主歪みとＬｏＮＥ方向の間の角度である（図１）。非伸張の方向は、圧縮と張力との両方が存在する場合にのみ存在する点に留意されたい。数学的には、これはＥ１とＥ２とが反対の符号を持つときである。符号１０２は、変形された楕円と変形されていない円とが交差するときの２本の非伸張線の方向を示す。
【００１９】
更なる実施形態では、電極は同心円を形成する。これらの実施形態は、有利である。なぜなら、電極のセグメントが実質的に変形が生じない皮膚の領域をカバーするからである。
【００２０】
半径方向にセグメント化された電極セグメントと同様に、２つの主歪みの結果である交差するゼロ皮膚変形の方向（非伸張線；ＬｏＮＥ）を読み出すことができるように同心リングが使用される。
【００２１】
人体の皮膚の変形及び運動の概念は、弾性体における変形が歪み楕円体又は楕円（図１）で表現され、そこでは材料の小さな球体が、全身の弾性変形下でほぼ楕円形に変形することを示す。斯かる弾性体の表面では、投影された変形が小さな円を楕円に変換する。楕円上のすべての点は、変形されていない円上の点から得られるので、一般に、楕円内には伸張されない２つの方向があり得る（図１における変形した楕円に元の円を重ね合わせることでそれらは表されることができる）。これらの半径方向の伸張及び接続は、非伸張線による弾性体の表面のマッピングと呼ばれることができる。皮膚は、非線形粘弾性材料特性を備える軟質複合組織であり、皮膚伸張を介して体の動きに反応する。体の動きの間に、皮膚は引き伸ばされる。なぜなら、皮膚層が、互いに及び骨格に付着した筋膜、筋肉及び腱を介してしっかりと結合されるからである。従って、例えば皮膚の伸張は、皮膚表面トポグラフィ及び表面歪み分布における変化を引き起こすと予想することは妥当である。これらの変化から信号アーチファクトが発生する可能性がある。セグメントと皮膚の伸張との間の直接的な物理的相互作用はない。セグメント数及び形状は事前に規定される。ただし、ゼロ皮膚ストレッチに関連付けられるセグメントのみが読み出される。
【００２２】
更なる実施形態では、電極は、ヒドロゲル、吸湿性シリコーンゲル接着剤、又はポリウレタンゲル、アクリル接着剤、ヒドロコロイド、及び関連する感圧接着剤などの他の医療用皮膚接着剤から作られる皮膚接着電極層を有する。
【００２３】
更なる実施形態では、電極は伸縮性のある可撓性材料シートを含む。この実施形態は、有利である。なぜなら、それは、皮膚の変形を検出することを可能にするからである。というのも、電極が、皮膚−電極歪みの不一致を吸収することができ、皮膚の任意の変形が、測定されることができるセンサ材料の変形をもたらすからである。
【００２４】
更なる実施形態では、各電極セグメントは、導電性カーボン充填又は導電性イオン性（即ち、石鹸及びカーボン充填）シリコーンゴム（エラストマー）を含み、変形を測定し変形のない電極セグメントを識別するよう更に構成される。この実施形態は、有利である。なぜなら、それは、変形測定機能を更に統合することにより、皮膚変形を検出することを可能にするからである。導電性シリコーンエラストマーは、フィリップスにより開発されたものであり、例えば圧力測定に対して非常に敏感であることが示される。従って、歪み測定技術としても使用されることができる。更なる実施形態では、変形センサは、歪みゲージ、光ファイバセンサ又は磁気センサを含む。変形検知技術は、抵抗式、容量式、光学式、誘導式又は磁気式とすることができる。これらの測定オプションはすべて、電極への統合を可能にする。
【００２５】
更なる実施形態では、変形センサは少なくとも２次元における変形を検知する。
【００２６】
更なる実施形態では、プロセッサは更に、非伸張線（ＬｏＮＥ）の決定に基づき変形情報を処理するよう構成される。非伸張線の概念は、Ａｒｔｈｕｒ  Ｉｂｅｒａｌｌによりスペーススイートの研究中に開発された。彼は、皮膚が伸びない人体に沿った輪郭として非伸張線（ＬｏＮＥ）を説明した。
【００２７】
上述したように、交差するゼロ皮膚変形（非伸張線ＬｏＮＥ；典型的には２つのＬｏＮＥ軸がある；図１も参照のこと）は、皮膚が受ける２軸歪み条件から生じる２つの主歪みの結果である。皮膚が二軸歪み状態を持つ理由は、皮膚層が、互いに及び骨／骨格に付着した筋膜、筋肉、腱を介して、しっかりと結合されるからである。電極セグメント（半径方向にセグメント化された電極及び同心円状リングを形成する電極）は、非伸張線（ＬｏＮＥ）に関連付けられる電極セグメントを読み出し、皮膚が伸張しないか又は最小限伸張する人体に沿った輪郭上にある（ＬｏＮＥ）これらのセグメントのみをアクティベートするのに使用される。
【００２８】
本発明の第２の態様によれば、上記目的はバイタルサイン監視のための方法により実現される。この方法は、変形センサにより、複数の電極セグメントを含む電極の変形を識別するステップと、全ての電極セグメントのうち最も変形が小さい少なくとも１つの電極セグメントを選択するステップと、上記選択された１つ又は複数の電極セグメントを用いてバイタルサイン信号を測定するステップとを有する。
【００２９】
様々な実施形態では、この方法は、下層の軟質皮膚組織の非伸張線ＬｏＮＥに関連付けられる全ての電極セグメントのうち最も変形が小さい少なくとも１つの電極セグメントを選択するステップを有することができる。
【００３０】
第３の態様によれば、バイタルサイン監視システムが提供され、このシステムは、複数の電極セグメントを含む皮膚接着電極の変形を識別するよう構成される変形センサと、下にある軟質皮膚組織の非伸張線ＬｏＮＥに関連付けられるすべての電極セグメントのうち最も変形が小さい電極セグメントを選択し、選択された電極セグメントを使用してバイタルサイン信号を測定するプロセッサとを有する。
【００３１】
第４の態様によれば、面内電極アレイを形成するセグメント化された電極を含むバイタルサイン監視システムを作動させる方法がある。電極は、電極の皮膚に面する側に取り付けられる皮膚接着接触層を含む。この方法は、電極の変形情報を識別するステップと、電極からバイタルサイン信号を受信し、バイタルサイン信号からアーチファクトを除去するために変形情報を処理するステップとを有する。セグメント化された電極は複数の電極セグメントを含む。この方法は、電極の全ての電極セグメントのうち最も変形が少ない電極セグメントを選択するステップも含む。
【００３２】
様々な実施形態において、信号プロセッサは、選択された電極セグメントを使用してバイタルサイン信号を測定するよう構成されてもよい。
【００３３】
様々な実施形態において、電極は、互いに対して複数の電極セグメントを支持するように配置された（半）剛性又は伸縮性のある可撓性のシート材料を含み得る。
【００３４】
様々な実施形態において、電極の皮膚に面する側は電極バッキング材料を含み得る。様々な実施形態において、電極バッキング材料は複数の電極セグメントを含み得る。様々な実施形態では、電極は、バッキング材料として（半）剛性又は伸縮性のある可撓性シート材料のいずれかを含み得る。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】Ｏｂｒｏｐｔａ及びＮｅｗｍａｎによるＦｉｎｉｔｅ  Ｓｔｒａｉｎ  Ｅｌｌｉｐｓｅ法に基づく２Ｄ変形状態のグラフ表現を示す図である。
【図２】半径方向にセグメント化された（伸縮性の）電極アレイと、非伸張線に関連付けられる例示的なセグメントとを示す図である。
【図３ａ】歪みゲージが組み込まれている半径方向にセグメント化されたセンサアレイを示す図である。
【図３ｂ】本発明による電極の断面を示す図である。
【図４】バイタルサイン測定システムを示す図である。
【図５】本発明による方法の概略表現を示す図である。
【図６】長手方向セグメント及びチェス盤パターンを備えるセグメント化された（伸縮性）電極アレイを示す図である。
【図７】セグメント化された（伸縮性のある）電極アレイを示し、電極セグメントが同心円状のリングである図である。
【発明を実施するための形態】
【００３６】
図面において、同様の参照文字は一般に、異なる図を通して同じ部分を指す。また、図面は必ずしも大きさ通りに描かれておらず、一般に本発明の原理を示す部分が強調される。
【００３７】
以下、添付の図面を参照して、特定の実施形態がより詳細に説明される。以下の説明では、異なる図面であっても同様の要素には同じ参照番号が使用される。詳細な構成及び要素など、本書に規定される事項は、例示的な実施形態の包括的な理解を助けるために提供される。また、既知の機能又は構成は、詳細には説明しない。なぜなら、それらは、不必要な詳細で実施形態を不明瞭にするからである。更に「少なくとも１つの」といった表現は、要素のリストの前にあるとき、要素のリスト全体を修飾し、リストの個々の要素を修飾しない。
【００３８】
図２は、半径方向にセグメント化された電極センサ及び２つの非伸張線を示す。この例では、電極１００は、１６個の複数の放射状に配列された電極セグメントを有し、一方、セグメント１０１は、皮膚伸張の影響を受けた（「変形」）セグメントを示し、１０３は、皮膚伸張の影響を受けない（「無変形」）セグメントを示す（図２）。
【００３９】
人体の皮膚は体の動きの間に伸張されるが、非伸張線（ＬｏＮＥ）１０２に沿った伸張は事実上ない。
【００４０】
人体はその形態を保持する傾向があり、通常の身体変形の後にはっきりとした「セット」をとることはないので、その挙動は、物理的弾性の法則に一致すると予想される。弾性体における変形は、歪み楕円体で表されることができ、そこでは小さな球体材料が、体全体の弾性変形の下でほぼ楕円形に変形する。斯かる弾性体の表面では、投影された変形が小さな円を楕円に変換する。楕円上のすべての点は、変形されていない円上の点から派生しているため、一般に、楕円には伸張されない２つの方向がある（それらは、変形楕円に元の円を重ねることにより示されることができる）。これらの半径方向の伸張及び接続は、非伸張線による弾性体の表面のマッピングと呼ばれることがある。
【００４１】
測定中、電極セグメント１０３は、ほとんど又は全く変形しない。なぜなら、それらは、非伸張線１０２に沿って配置されるからである。従ってシステムはこれらを、全ての電極セグメント及びその下の皮膚における低い変形を持つ電極セグメントとして識別する。最小の変形を備える電極セグメントが、その後システムにより選択され、最適化された皮膚伸張アーチファクト除去されたバイタルサイン信号が得られる。
【００４２】
半径方向にセグメント化された電極配置は特に機能する。なぜなら、それらは、ゼロストレッチ（ＮｏＬＥ）に関連付けられるセグメントの読み出しに対して最大の柔軟性を可能にするからである。これは、主歪みの間の角度が通常未知であり（及び皮膚又は体全体にわたって一定ではなく）、例えば歪みゲージを使って測定される必要があるためである。長手方向セグメント及びチェス盤パターンを備えるセグメント化された電極（図６）では、１つの線に沿った１つの読み出し（１つのゼロ歪み方向）だけが正確であろう。この場合、電極は、円形の扇形（半径方向に配列される）である必要はないが、円形領域全体にわたって直線状の横方向セグメントを持つ他の態様で設計されることもできる。
【００４３】
図３ａ及び図３ｂは、その中に組み込まれた歪みゲージを持つ半径方向にセグメント化されたセンサを示す。電極１００は、８つのセグメント１０１（１０３）を備える伸張可能な半径方向にセグメント化された電極と歪みゲージセンサ２０２とを含む。皮膚接着電極層（１００）は、患者の皮膚（２００）上に配置され、図３ｂに示されるように皮膚接着電極層２０１を用いて皮膚上に維持される。理想的な電極材料（及び歪みゲージの封入材料）は、皮膚に適合し、皮膚の性質、即ち皮膚の機械的粘弾性材料挙動に似たものと一致するように弾性材料でできている。これは例えば、歪みを測定するために歪みゲージが取り付けられる導電性イオン性シリコーン膜電極であり得る。適切なデータ取得及びソフトウェアアルゴリズム及び制御ループ（多重化）を使用して、様々な歪みゲージにより示される歪みを連続的に測定し、測定を電極セグメント間で切り替えて体運動により引き起こされる皮膚変形の変化に適応させ、及びその電極セグメントを読み出すことができる。ここで、非伸張線は、最小量の変形をもたらし、及び従って皮膚変形により引き起こされる最小量のアーチファクトを備えるバイタルサイン信号をもたらす。歪みゲージ２０２（２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃ）は、伸縮性電極１０１（１０３）の上に配置される。この実施形態の変形形態では、セグメント自体が歪み（変形）測定システムとして使用されることができる。なぜなら、伸縮性導電性カーボン充填シリコーンゴム（エラストマー）が電極材料として使用され、別個の歪みゲージ又は他の変形測定手段がもはや不要であるからである。この実施形態の他の変形形態では、蛇行構造の金属ワイヤのアレイが、電極の大部分に一体化され、歪みセンサとして使用されることができる。
【００４４】
少なくとも３つの個別の（別々の）歪みゲージ２０２ａ、２０２ｂ、２０２ｃがある。Ｅｘ及びＥｙのように直交する２つの歪みが測定される必要があるため、２つの歪みゲージが互いに９０度の角度で配置される。３番目のものはランダムに選択されることができる。なぜならそれはせん断歪みを測定するからである。ロゼット歪みゲージが使用される場合、標準化された構成が選択される。
【００４５】
図３ｂには、本発明による電極の断面図が示される。この実施形態では、歪みゲージ２０２が伸縮性電極１０１（１０３）の上に配置される。皮膚接着電極層（１００）は患者の皮膚（２００）上に配置され、接着剤２０１を用いて皮膚上に維持される。
【００４６】
図４は、伸縮性電極セグメント１０１（１０３）の空間選択を説明する概念図を示すバイタルサイン測定システムを示す。この例に示されるように、システム１００は１６個の電極セグメント１０１を含む。各セグメント１０１は、プロセッサ３０３（典型的にはマイクロコントローラ）により制御されるアナログマルチプレクサ３０５に接続される。プロセッサ３０３は、読み出し電子機器３０６により測定される電極セグメント１０１を選択する。読み出し電子機器は例えば、サンプリングユニット、増幅ユニット、及びアナログデジタル変換ユニットを有する。プロセッサ３０３は、歪みゲージ２０２から得られる変形測定値に基づき各電極に加えられる変形レベルを推定する。このゲージは、明確にするために図４では別々に示されるが実際には図３に説明されるように電極センサ１００の一部である。電極セグメントの選択は、この推定に基づかれる。プロセッサ３０３は例えば、特定の閾値より低い歪みを示す各電極を選択するか、又は関連付けられる最も低い変形を備える１つのセグメントを選択することができる。選択される電極セグメントの具体的な数は、測定される変形レベルの変動に基づき経時的に変動する可能性がある。ウェアラブルデバイスは、従って、特定の体の動きに基づきその測定値を適応させる。
【００４７】
各電極セグメント１０１における変形が未知である場合、２つのＬｏＮＥ軸があるという事実に基づき、どのセグメントが信頼できる情報を報告しているかを決定することが依然として可能であり得る。このため、十分に密集した放射状電極のメッシュが規定される場合（２つのＬｏＮＥ軸の間のせいぜい半分の最も近い角度で放射状に離間されなければならない）、質的に同じ又は類似の皮膚伸張アーチファクト低減バイオ信号出力を示す２セットの放射状電極セグメントが存在する（他のものはすべて逸脱した結果を示す）。更に、分析は、アーチファクトの識別を可能にし得る。なぜなら、それが、信号の成分であり、セグメントごとに変化し、電極セグメントの１つにおいて最小値に達するからである。こうして見つけられた電極セグメントは、正しい測定値として規定されることができる。ここでも、任意の２つの測定値の差が特定のしきい値を超えるか、又は同じ結果の放射状電極が近すぎて２つのＬｏＮＥ軸を形成することができない場合（つまり、隣接する２つの電極が同じ値を示す場合）、測定を拒絶するための基準が規定され得る。
【００４８】
更に、結果として生じるアーチファクトを観察し、適用されるセンサについてどの電極セグメントが非伸張線に配置されるかを識別しつつ、一連の動作を通して患者が動くよう要求される場合に較正が実行されることができる。
【００４９】
更なる実施形態では、不均一な歪みを考慮するため、電極セグメントの同心円状のリング（図７）が使用される。例えば、電極セグメント（内側リング１０３）が小さければ小さいほど、低歪みの領域が測定される可能性が高くなる。しかしながら、信号精度は低くなる。より大きな電極セグメントはより高品質の測定を提供するが、もちろん変形によりアーチファクトがもたらされる可能性が高くなる。ここでも、より小さい（１０３）電極リングセグメントとより大きい（１０１）電極リングセグメントとの間の比較が考慮されることができる。
【００５０】
本発明によるバイタルサイン監視システムの別の実施形態は、例えば歪みゲージを用いた変形測定と、電極セグメント出力信号との組み合わせであり、ゼロストレッチ電極セグメントの識別をより頑強／信頼できるものにする。この実施形態に対する代替案は、ある閾値を超える（即ち、典型的な生理学的信号レベルを超える）信号レベルを備える電極セグメントを除外することである。この処理ステップは、コモンモード干渉（例えば、５０／６０Ｈｚ）を除去した後に適用されるべきである。
【００５１】
本発明による方法が図５に示される。具体的には、図５ａにおいて、バイタルサイン監視システムによるステップ４０１のバイタルサイン測定の開始後、次のステップ４０２は、変形センサを使用するシステムによる複数の電極セグメントを含む電極の変形の識別である。次に、ステップ４０３において、システムは、その電極の全セグメントのうち最も変形が少ない電極セグメントを選択し、選択された電極セグメントを使用して患者のバイタルサイン信号の測定を開始する（４０４）。その後、患者のバイタルサイン信号が記憶される（４０５）。図５ｂは、本発明による方法の代替バージョンを示す。ループが、ステップ４０５からステップ４０２に戻る。その結果、変形情報が再び得られ、別の電極セグメントがより最適であることが判明した場合に選択が変更される。
【００５２】
いくつかの実施形態が、本書に記載及び例示されるが、当業者であれば、本書に記載される機能を実行し、並びに／又は結果を得る及び／若しくは１つ若しくは複数の利点を得るための他の手段及び／又は構造の変形例を容易に想像することができるであろう。斯かる変形及び／又は修正の各々は、本発明の範囲内であるとみなされる。より一般的には、当業者は、本書に記載される全てのパラメータ、寸法、材料、及び構成が、例示的であることを意味し、実際のパラメータ、寸法、材料及び／又は構成は、本発明の教示が使用される特定の用途に依存するであろうことを理解されるであろう。当業者は、本書に記載される特定の本発明の実施形態に対する多くの均等物を認識するか、又は単なる日常的な実験を用いて確認することができるであろう。従って、前述の実施形態は単なる例示として提示され、添付の特許請求の範囲及びそれと均等の範囲内で、本発明の実施形態が、具体的に記載され請求項に記載される以外の態様で実施され得る点を理解されたい。本開示の本発明の実施形態は、本書に記載される個々の特徴、システム、物品、材料、キット、及び／又は方法に関する。更に、斯かる特徴、システム、物品、物質、キット、及び／又は方法が相互に矛盾しない場合、斯かる特徴、システム、物品、物質、キット及び／又は方法の２つ以上の任意の組み合わせが、本開示の範囲に含まれる。
【００５３】
反対のことが明示されない限り、１つ以上のステップ又は動作を含む本書で請求される任意の方法において、方法におけるステップ又は動作の順序は、方法のステップ又は動作が列挙される順序に必ずしも限定されない点を理解されたい。また、特許請求の範囲において括弧内に現れる参照番号は、単に便宜上提供されるに過ぎず、決して限定として見なされるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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