(57)【要約】例えば心臓の活動に関するもののような、単一の部位に関して身体から生成される電気信号及び音声信号を収集し運ぶように設計されたセンサー（１２）において、電極（２４）及び音声トンラスデューサー（２６）構造は、共通の軸（２０）に沿って配置される。電極構造の一部は、音声トランスデューサーの周りに音響を遮断する遮蔽を形成する。
2005520605.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
隣接する人の生体組織から収集される、生体組織上の共通の部位からの身体に関連する電気信号及び音声信号を検出し送信する装置であって、
生体組織上の共通の部位の検出軸を規定するセンサー本体構造と、
前記センサー本体構造上に保持された電気信号電極構造であって、該軸に対して電気的に間隔を空けて、且つ該軸を中心に対称となるような関係で配置され、該装置の使用中に一般的には選択された生体組織の部位の周りに配置させられるような方法で人の生体組織に接触可能であるよう配置される電気信号電極構造と、
選択された部位から運ばれる音声信号であって、一般的には前記軸に沿って及び前記軸の周りに対称に生成される身体に関連する音声信号を検出するよう構成され、前記本体構造上に設置された音声信号トランスデューサー構造と、
を備える装置。
【請求項２】
請求項１記載の装置であって、前記電極構造が、心臓に関連するＥＣＧ電気信号を検出するよう設計される装置。
【請求項３】
請求項１記載の装置であって、前記センサー本体構造が、前記軸を実質的に中心とする、開口面を有する回転体であって、前記空間の前記開口面を実質的に規定する境界を有する回転体を備え、前記電極構造が一般的に前記境界上に設置され、前記トランスデューサー構造が一般的には前記軸に沿って前記空間の方向に前記境界の内側に向けて配置される装置。
【請求項４】
請求項３記載の装置であって、前記電極構造が、実質的に前記軸を中心とする少なくとも１つの環状の途切れのない導電体を含む装置。
【請求項５】
請求項４記載の装置であって、前記空間が、凹状に湾曲した表面構造により少なくとも部分的に規定される装置。
【請求項６】
請求項５記載の装置であって、前記表面構造の湾曲が放射線状である装置。
【請求項７】
請求項１記載の装置であって、前記センサー本体構造が、複数回使用され再利用可能であることを意図して構成される装置。
【請求項８】
請求項１記載の装置であって、前記センサー本体構造が、一度の利用で廃棄可能であることを意図して構成される装置。
【請求項９】
隣接する人の生体組織から収集される、生体組織上の共通の部位からの身体に関連する電気信号及び音声信号を検出し送信する方法であって、
信号検出軸を確立するステップと、
一般的には前記軸に沿って前記トランスデューサーの一つの面に向かう方向に進む音声信号を収集するために、そのような軸上に音声信号トランスデューサーを配置するステップと、
前記の確立された軸が電気的な中心となるように、前記トランスデューサーの前記一つの面に向かって該面から間隔を空けて配置された電気信号電極構造を提供するステップと、
前記軸、前記トランスデューサー及び前記電極構造を人の生体組織の選択された表面上の部位について集合的に配置するステップであって、前記軸が前記部位を通り、前記電極構造が、一般的には前記部位について対称となるような方法で前記生体組織と導電接触を有するように配置され、前記トランスデューサーが前記部位から間隔を空けて配置される方法。
【請求項１０】
請求項１０記載の方法であって、心臓に関連するＥＣＧ電気信号の検出及び送信に特化して設計された方法。
【請求項１１】
請求項９記載の方法であって、電気信号電極構造を提供する前記ステップが、前記トランスデューサーを、境界で囲まれた開口面を有する規定された空間に機械的及び音声的に遮蔽するステップと、軸について対称な導電構造を、前記開口面の前記境界に沿って適切に配置するステップとを含む方法。
【請求項１２】
隣接する人の生体組織から収集される、生体組織上の共通の部位からの心臓に関連するＥＣＧ信号及び音声信号を検出し送信する方法であって、
音声センサー及び導電センサーの構成要素を共通のイベント検出軸に沿って対称に配置するステップと、
一般的には前記共通軸に沿って当該部位から有効に発する、関連する音声信号及びＥＣＧ電気信号のそれぞれを検出するために、生体組織上の単一の共通の部位についてそのように配置された構成要素を利用するステップと、
を備える方法。
【請求項１３】
請求項１２記載の方法であって、前記配置するステップが、導電性の構成要素を効果的に保持する構造を提供するステップと、空間により作り出される音響を集める遮蔽であって前記音響上の構成要素の周りに配置される遮蔽を規定するために前記構造を利用するステップとを含む方法。
【請求項１４】
関連する心臓に関する音声信号及び電気信号を検出するためのセンサーであって、
前記センサーの利用中に前記生体組織と交差可能である規定されたイベント検出軸を有する電気信号を検出する電極と、
前記電極の前記イベント検出軸と実質的に一致する規定されたイベント検出軸を有する音声トランスデューサーと、
を備えるセンサー。
【請求項１５】
請求項１４記載のセンサーであって、前記電極が、前記音声トランスデューサーを受ける、音声収集型音響遮蔽の少なくとも一部を形成するセンサー。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、２００２年３月１４日に出願された、「再利用可能なＥＣＧ／音センサー」に対する係属中の米国仮特許出願第６０／３６４、７６８号の出願日に基づく優先権を主張する。当該仮出願の全内容は、参照により本明細書に援用される。
【０００２】
序論
本発明は身体活動の監視に関し、非常に詳細には、部位に関連する音声信号と電気信号とを同時に感知するために人の生体組織に直接適用可能であり、且つ外部の監視装置に結合される遠隔の一体型の電気及び音声センサーであって、好ましくは再利用可能及び／又は使い捨て可能であるセンサーを利用する方法及び装置に関する。本発明の好ましい実施の形態は、心臓監視の状況において記述される。本発明の好ましい実施の形態は、小型で主に内蔵型のセンサー・ユニットと組み合せて記述され、該センサー・ユニットにおいて、小型マイクロフォンのような音声トランスデューサーは、共通の検出軸に沿って、円形の口のような開口を持つ音響的遮蔽構造と結合される。該開口は、ＥＣＧ電気信号を感知するための導電性の構成要素として機能する環状の導電体により、少なくとも部分的に規定される。本明細書では、本発明を心臓監視の状況において説明することに集中するが、本発明は、他の種類の身体活動に関する電気信号及び音声信号を有効に扱う能力を有する。従って、読者は、本発明が役立つ他の特定の応用についても並行して考えるべきである。
【０００３】
同軸上で協調する音声及びＥＣＧの検出器／トランスデューサーをそのような方法で結合することにより、音声信号と時間に関連付けられたＥＣＧ電気信号とにより表わされる有用な共通の部位からの心臓に関する活動が、医療担当者による評価のために極めて有効に提供される。本発明に係る装置は少なくとも数回の連続的な処理において再利用可能であることが望ましいが、一度のみの利用により廃棄可能とすることも可能である。本発明の構成は、比較的低コストな実現形態に適する。
【０００４】
本明細書において検出軸と呼ばれるものに対して電気的に対称に配置され、少なくとも部分的に電気信号ピックアップ構造として機能する遮蔽構造により、また、この構造を、同軸上に置かれたマイクロフォン・ピックアップのための音響遮蔽として機能させることにより、本発明を利用する者は、主に当該部位から上述の軸に沿って取得される電気信号及び音声信号が互いに極めて正確に位置調整されることを実質的に保証することで、選択された生体組織の部位上の適切な位置に迅速且つ容易に装置を設置することが可能である。音声検出器と電気検出器とのこの共通の部位における「厳密な」位置決定は、心臓から生成される音声信号と、音声信号が検出されたのと同じ部位から提示される時間同期されたＥＣＧ電気信号とを関連づける際の実質的な正確性に繋がる。
【０００５】
本発明が提示する様々な特徴及び重要な利点は、添付の図面と合わせて以下の詳細な説明を読むことにより、一層完全に明らかになる。
発明の詳細な説明
図面において、まず図１〜図３をまとめて参照すると、図１の１０に一般的に図示されているのは、センサー構造１２及びカプラー構造１４である。センサー構造１２及びカプラー構造１４は、隣接する人間の生体組織１６から当該生体組織の表面上の選択された部位１８に関して収集される、本明細書において生体組織上の共通の部位からの心臓に関連するＥＣＧ信号（又は、身体から生成される他の電気信号）及び音声信号と言われる信号をセンサー構造により検出し送信するために、本発明において利用される。センサー１２の構造は、本明細書においてイベント検出軸２０と呼ばれるものを規定する。イベント検出軸２０は、センサー構造が生体組織に対して図示されたように適切に置かれた場合に、図１及び図２に一般的に図示される通り、理想的に部位１８を通りぬけるように位置決めされる。
【０００６】
センサー構造１２には、センサー本体構造２２と、電気信号電極構造２４と、小型マイクロフォン２６の形態の音声信号トランスデューサーとが含まれる。また、センサー構造１２の実施の形態には、図示された通り、電池２８と、センサー１２が利用される際に電池２８の充電レベルを表示するためにオプションとして設置されるインジケーター３０とが含まれる。このインジケーターは、勿論、センサーが利用される際に、典型的にはマイクロフォン２６の動作にバイアスをかけるために要求される適切な電池電力が十分に供給されていることを確認するために有用である。
【０００７】
説明されている本発明の特定の実施の形態において、センサー構造１２は、図１の３２に一般的に示されるようなスナップ留めによる接続／切断構造を介して、前述の図１の１４に図示されたようなカプラー・ユニットに取り外し可能に結合可能であるようになされる。図示された全ての要素が動作のために適切に接続され、センサー１２及びカプラー１４が簡潔に言及されたように相互接続される場合、センサーとカプラーとの間で、図１の影のつけられた幅広の矢印３４により示されるような信号のフローが発生する。そのような信号情報は、図１の影のつけられた幅広の矢印３６に示されるようにカプラーを通過し、そこから、提供された信号情報を受信して検討及び分析を可能とするために利用される外部の監視構造（図示せず）へと向かう。動作の便宜のために、図１の矢印線３８、４０により一般的に示されるような２つの導電接続が、マイクロフォン２６への電池電力の接続を確立するために、カプラー１４の内部において、図１の破線４２により示されるような導電性経路を介して導電接続される。
【０００８】
図１から明らかなように、電極構造２４と、トランスデューサー或いはマイクロフォン２６とは、共通検出軸２０に沿って置かれるようには描かれていない。これは、勿論、図１が、構成要素と、該構成要素がセンサー１２における協働のためにどのように相互接続されるかを示す一般的なブロック図／概略図を提供することを意図しているためである。しかし、図２、３及び４では、本発明の重要な特徴、即ち、電極構造２４及びマイクロフォン２６が、検出軸２０上の及び検出軸２０に沿った間隔をあけた位置に、まさに本質的に対称に配置させられるという特徴を明らかに読み取ることができる。電極構造２４は、図３に特によく表されているように、軸２０を取り囲む途切れのない環状リングの形態をとり、軸２０がこのリングの湾曲の中心を通ることが望ましい。そのようなリングは軸２０について電気的対称性を有すると言われるが、このことは、構造２４を通して取得されたＥＣＧ信号のような電気信号が、利用中のセンサー１２と軸２０によって交差されることが望ましい生体組織上の選択された部位１８から本質的に発する信号として扱われ得る方法における、重要な考慮事項である。
【０００９】
更に、本発明の特徴によれば、電極構造２４は、センサー構造１２内部の遮蔽空間即ち回転体４４の開口面の境界を効果的に規定するような方法でセンサー本体構造２２の一部を形成し、又はセンサー本体構造２２と適切に結合される。図２において、空間４４は、ややベル型の断面を有するかなり単純化された方法で示され、マイクロフォン２６は、この空間内に軸２０に沿って音響上効果的に、図示されている通り電極２４からは間隔をあけて配置される。図１及び図２の４６、４８の線は、電極構造２４及びトランスデューサー２６のそれぞれから信号を直接伝達する導電性経路を表す。
【００１０】
センサー構造１２が、部位１８からの効果的な情報収集に関して利用されるために生体組織上に置かれる場合、構造２４の接触面は従来の導電性の粘着するゲルを備えることが望ましい。該ゲルは、生体組織との良好な電気接続を形成し、更に、空間４４を内部／外部の空気の流れに対し密閉する。こうすることにより、空間４４は、音響トランスデューサー２６による受信のために、部位に関連する音声であって、生体組織上の部位１８から発していることが図面により明からである音声を収束及び分離するよう効果的に動作する。生体組織に導体２４を接触させることにより空間４４を密閉すること、及び、そのような密閉を空間４４のような音響を遮蔽する空間が生じる方法で行うことは、トランスデューサー２６による認識のために心臓が生成する音声信号だけを効果的に分離するに際し、重要な役割を果たす。心臓が生成する音声信号は、説明されている特定の応用において、電極構造２４から及び電極構造２４を介して感知されるＥＣＧ電気信号と直接に関連する。電極構造２４は部位１８について電気的に対称となるよう配置されるので、感知された電気信号は、部位１８のみから直接に発しているかのように見える。
【００１１】
空間４４の密閉に関しては、本発明の修正された形態は、図２のブロック４６及び二重矢印線４８に概略的に表されるような、適切なポンプ及び流体結合システムを含み得る。このために適切な任意の構造が利用され得る。ポンプは、生体組織上の適切な位置に置かれたセンサーを備える空間４４の内部の圧力を、大気圧以下に低減することができる。そのような動作は、センサーを所定位置に固定し、マイクロフォンの信号対雑音比を改善するのに役立つ。
【００１２】
図４において、図２のかなり単純化された一般的且つ概略的な配置図が、センサー１２のための及びセンサー１２の内部の様々な構成要素を構成するために選択され得る唯一ではないが一つの形態で、より明確に示される。構成要素と、構成要素それぞれに関連する位置とは、この図において、必ずしも縮尺に従って又は機械的に正確に描かれてはいない。その上で、この図において、センサー本体構造が、外部シェル２２ａと、シェル２２ａ内にぴったりと且つ同軸上に収まっている内部挿入物２２ｂとを含むことが理解できる。シェル２２ａは、裏面に電極構造２４を備える、外に向かって放射状に広がる裾２２ｃを含む。
【００１３】
挿入物２２ｂは、前述の空間４４を図示された通りに規定するように形成される。軸２０が挿入物２２ｂに接する箇所には、挿入物に軸貫通孔２２ｄが設けられる。図２においては、空間４４は、曲線状の一般的にはベル型の輪郭により規定されるよう図示されているが、図４では、この空間は、挿入物２２ｂの内部において、一般的に放物線状に湾曲した表面２２ｅにより規定されるよう図示されている。例えば球状の湾曲のような他の種類の表面の湾曲も、勿論利用され得る。図４に示された特定の構造において、貫通孔２２ｄは、空間４４に対して開かれており、表面２２ｅの中心２２ｆの近くではあるが、中心２２ｆから幾分離れ且つ「後方に」（図４において上方に）ある。マイクロフォン１６は、図４において、この貫通孔の真上に位置しているように見える。
【００１４】
電池２８及びインジケーター構造３０は、図４において単純なブロックの形で示され、挿入物２２ｂの上方の、挿入物２２ｂと本体構造のシェル２２の上部との間の空間に置かれる。
【００１５】
図４はセンサー１２の構成要素のより詳細な配置が示すが、本発明の特徴を提供する、図４に示された構造を必ずしも必要としない多くの異なる種類の配置があることが理解されるべきである。
【００１６】
前述の通り、本発明の一つの特徴は、導電性の電極構造２４が検出軸２０について電気的に対称であり、検出軸２０を中心とするように設計されることである。これは、本発明の好ましい実施の形態において、途切れのない環状リング構造である導電性の電極構造２４を、図３のわずかに影のついた輪郭により示されるように組み込むことにより達成されるものとして図示されている。対称に配置された電極構造の他の形態も、勿論利用され得る。そのような他の可能な形態の一つは、図３において、軸２０について対象となるよう配置された、３つのアーチ状に配置された等角のセグメント２５ａ、２５ｂ、２５ｃを含むものとして一般的に図示される。セグメント２５ａは、図３においてはっきりと目立つように暗く影をつけられているが、セグメント２５ｂ及び２５ｃは、この図において単に破線で示されている。
【００１７】
本発明に係る装置の特別な特徴が説明されたが、これらの特徴は様々な実現形態をとり得ることが理解されるべきである。
本発明により提供される特徴的な方法は、隣接する人の生体組織から収集される生体組織上の共通の部位からの身体に関連する電気信号（例えば、ＥＣＧ信号）及び音声信号を検出し送信する方法であって、（ａ）信号検出軸を確立するステップと、（ｂ）一般的には該軸に沿ってトランスデューサーの一つの面に向かう方向に進む音声信号を収集するよう、音声信号トランスデューサーを該軸上に配置するステップと、（ｃ）確立された信号検出軸が電気的な中心となるよう、音声信号トランスデューサーの前述の面に向かって該面から少し離れて配置される電気信号電極構造を設置するステップと、（ｄ）軸、トランスデューサー及び電極構造を人の生体組織の選択された表面上の部位に関して集合的に配置するステップであって、該軸がその部位を通過し、電極構造が一般的に該部位について対称な方法で生体組織と導電性接触を持つように置かれ、音声トランスデューサーが該部位から離れて置かれるステップとを備える方法として表される。より詳細には、幅広く定義された同一の方法は、更に、電気信号電極構造を設置するステップが、周囲を囲まれた開口面を有する規定された空間にトランスデューサーを機械的及び音響的に遮蔽するステップと、軸状に対称に配置される電極導電構造を、遮蔽空間の前述の開口面の周囲に沿うように適切に配置するステップとを含む方法として定義される。
【００１８】
本発明に係る方法を説明する更に他の方法は、該方法を、人の隣接する生体組織から収集される生体組織上の共通の部位からの身体に関連する電気信号及び音声信号を検出し送信する方法であって、（ａ）音声センサー及び導電センサーの構成要素を共通のイベント検出軸に沿って対称に配置するステップと、（ｂ）そのように配置された構成要素を、生体組織上の単一の共通の部位について、当該部位から一般的には共通のイベント検出軸に沿って有効に発される、関連する音声信号及び電気信号のそれぞれを検出するために利用するステップとを含む方法として特徴付けることである。
【００１９】
従って、本発明の好ましい最適な実施の形態、それらの幾つかの変形、及び本発明を実施する好ましい最適な方法が本明細書に記載され説明されたが、本発明の範囲内において変更又は修正がなされ得ることが理解される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１は、生体組織上の単一の共通の部位からのＥＣＧ信号（又は他の電気信号）及び関連する音声信号を検出及び送信するために、本発明により企図された方法及び装置を表す単純化されたブロック図／概念図である。
【図２】図２は、検出軸を規定するセンサー・ユニットの非常に単純化され様式化された断面図である。該検出軸に沿って、人の生体組織上の選択された一部位から有効に発する、心臓により生成された関連信号を共通の部位から受信するために適切な音声要素及び電気要素が対称に配置される。
【図３】図３は、一般的には図２の底部からみた概略図であり、電気検出要素と音声検出要素との同軸上の配置を示す。また、図３は、図２に沿って、電気信号をピックアップする導電性の要素を保持する機械的な構造が、いかにして、センサー構造において利用される音声マイクロフォン・ピックアップ装置のために音声収集型閉鎖音響遮蔽を形成するかを図示する。
【図４】図４は、一般的には図３と同一の視点からの単純化された断面図であり、本発明に従ってセンサー装置を構成するために利用され得る、相互に関連する機械的な構成要素の一例を図示する。
【図１】
2005520605.tif 000003
【図２】
2005520605.tif 000004
【図３】
2005520605.tif 000005
【図４】
2005520605.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成17年2月28日(2005.2.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005520605.tif 000007
【図２】
2005520605.tif 000008
【図３】
2005520605.tif 000009
【図４】
2005520605.tif 000010
【国際調査報告】
2005520605.tif 000011