(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人の電気生理学的信号を検知するための容量検知装置であり、
−前記人の前記電気生理学的信号を容量検知するための容量センサ、及び
−前記容量センサを密閉するための筺体
を有する前記容量検知装置において、
前記筺体は、検知中、前記人と接触するための接触面を有し、
前記筺体は、前記人の前記電気生理学的信号を前記筺体の接触面を介して前記容量センサにより検知するのに適し、並びに
前記筺体は、前記容量センサを再利用可能な装置として使用するため、及び前記筺体を使い捨て可能な装置として使用するために、前記容量センサから分離可能である、
容量検知装置。
【請求項２】
前記容量センサ及び前記筺体の少なくとも一方は、前記容量センサを前記筺体内に保持するための保持要素を有する請求項１に記載の容量検知装置。
【請求項３】
前記筺体は、前記接触面上に配され、及び前記容量センサを所定の位置に保つために前記容量センサを包囲するように構成される、少なくとも１つの包囲要素を有する、請求項１に記載の容量検知装置。
【請求項４】
前記容量センサを所定の位置に保つためのクランプ機構を形成するための前記少なくとも１つの包囲要素は柔軟である、請求項３に記載の容量検知装置。
【請求項５】
前記筺体は幾つかの容量センサを密閉するのに適する請求項１に記載の容量検知装置。
【請求項６】
前記筺体は、第１の容量センサを所定の位置に保つための第１の少なくとも１つの包囲要素、及び第２の容量センサを所定の位置に保つための第２の少なくとも１つの包囲要素を有し、並びに前記第１の少なくとも１つの包囲要素及び前記第２の少なくとも１つの包囲要素は同じ前記接触面上に配されている、請求項５に記載の容量検知装置。
【請求項７】
前記容量センサは容量検知要素のアレイから形成される、請求項５に記載の容量検知装置。
【請求項８】
前記筺体は、前記容量検知要素のアレイを包囲するための少なくとも１つの包囲要素を有する請求項７に記載の容量検知装置。
【請求項９】
前記接触面は高い比誘電率の材料を有する請求項１に記載の容量検知装置。
【請求項１０】
前記容量センサ及び前記筺体は、前記容量センサと前記筺体との間に、前記接触面に向かう空隙が存在しないように構成される請求項１に記載の容量検知装置。
【請求項１１】
人の電気生理学的信号を検知するための請求項１に記載の容量検知装置を形成するための容量センサを密閉するための筺体において、前記筺体は人の電気生理学的信号の検知中、当該人と接触するための接触面を有し、前記筺体は、前記人の前記電気生理学的信号を当該筺体の前記接触面を介して前記容量センサにより検知するのに適し、並びに前記筺体は、当該筺体を使い捨て可能な装置として使用するために、前記容量センサから分離可能である、筺体。
【請求項１２】
人の電気生理学的信号を検知するための請求項１に記載の容量検知装置を形成するための、筺体で密閉される容量センサにおいて、前記容量センサは前記人の前記電気生理学的信号を容量検知するのに適し、前記容量センサは前記人の前記電気生理学的信号を前記筺体の接触面を介して検知するのに適し、並びに前記容量センサは、当該容量センサを再利用可能な装置として使用するために前記筺体から分離可能である、容量センサ。
【請求項１３】
人の電気生理学的信号を検知するための容量検知方法において、前記人の前記電気生理学的信号は、当該人の前記電気生理学的信号を容量検知するための容量センサ及び前記容量センサを密閉するための筺体を有する容量検知装置により容量検知され、前記筺体は検知中、前記人と接触するための接触面を有し、並びに前記人の前記電気生理学的信号は、前記筺体の接触面を介して前記容量センサにより検知される、容量検知方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の容量検知方法において、前記人の前記電気生理学的信号を検知する前に、前記容量センサは、前記筺体内に別々に密閉され、前記人の前記電気生理学的信号を検知した後は、前記容量センサは、当該容量センサを再利用可能な装置として使用するため、及び前記筺体を使い捨て可能な装置として使用するため、前記筺体から分離される、容量検知方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、物体を検知するための容量検知(capacitive sensing)装置、及び物体を検知するための容量検知方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許番号US 3,500,823号は、心電図及び生体電気を記録するための電極を開示している。これら電極は、絶縁被覆を持つアルミニウム板を有する。この絶縁被覆は、陽極酸化法によって貼り付けられる。前記電極は、心電図及び生体電気信号を記録するために、患者の前処理しない皮膚の上に直接置かれる。
【０００３】
しかしながら、今までこれら電極は、衛生状態に関して要件を満たさないので、電極は電気生理学的検知の分野に普通は使用されない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、物体を検知するための容量検知装置を供給することであり、ここで検知は、改善された衛生状態の下で行われることができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明のある態様において、物体を検知するための容量検知装置が示され、ここで、この容量検知装置は、
−前記物体を容量検知するための容量センサ、及び
−前記容量センサを密閉するための筺体であり、検知中、前記物体と接触するための接触面を有する筺体
を有し、これら筺体及び容量センサは、物体を前記筺体の接触面を介して前記容量センサにより検知するのに適し、並びにこれら筺体及び容量センサは、容量センサを再利用可能な装置として使用するため、及び筺体を使い捨て可能な装置として使用するために、互いに分離可能である。
【０００６】
前記物体の検知中、筺体の接触面は物体と接触し、ここで物体は、前記接触面を介して容量センサにより検知される。容量センサ及び筺体は、容量センサが再利用可能な装置として使用される、並びに筺体が使い捨て可能な装置として使用されるように互いに分離可能であるので、各々の検知手続きに、初めて使用される及びそれ故に前の検知手続きで汚されていない筺体が使用されることができる一方、一般に高価な容量センサが幾つかの検知手続きに使用されることができる。これは改善された衛生状態の下で物体の容量検知を可能にする。
【０００７】
この容量検知装置は好ましくは(preferentially)、ＥＣＧ、ＥＭＧ、ＥＥＧ、ＥＯＧ、ＥＨＧ信号等のような電気生理学的信号を容量検知するのに適する。この容量検知装置は好ましくは、患者を監視するためにこの患者の電気生理学的信号を検知するのに適する。
【０００８】
容量センサは、物体を容量検知するのに必要とされる全ての要素を有する装置とすることができる。しかしながら、この容量センサは、これら要素の一部を単に有するだけもでき、物体を容量検知するのに必要な他の要素は、例えば容量センサ及び筺体が物体を検知するために協働するように筺体に組み込まれる。
【０００９】
前記筺体は、容量センサを完全に密閉しないように構成されることもでき、特に筺体は好ましくは、接触面、及び容量センサを所定の位置に保つためにこの容量センサを包囲する囲壁(surrounding wall)のような側方包囲要素を有する。ある実施例において、前記筺体は容量センサを完全に密閉するように構成されることもできる。
【００１０】
物体と接触するための接触面の部分は好ましくは生体適合性材料から作られる。
【００１１】
容量センサ及び筺体の少なくとも一方は、容量センサを筺体内に保持するための保持要素を有することがさらに好ましい。
【００１２】
好ましくは、この保持要素は、容量センサを筺体内でカチッと鳴らす(clicking)ため、及び筺体内の容量センサを所定の位置に保つための切り欠き(notch)要素である。容量センサが筺体内に保持されるように、この容量センサが筺体内に取り入れられると、"カチッという音"が聞こえる又は感じられるように、この保持要素が構成することができる。それ故に、好ましくは例えば"カチッという音"を聞く及び／又は"カチッという音"を感じることにより、すなわち皮膚への圧力の伝達を感じることにより、容量センサが筺体内に正しく保持されるか関するフィードバックを患者又は看護師に与えることができる。
【００１３】
前記筺体は、接触面上に配され、及び容量センサを所定の位置に保つために容量センサを包囲するように構成される少なくとも１つの包囲要素を有することがさらに好ましい。
【００１４】
容量センサを所定の位置に保つためのクランプ機構を形成するための前記少なくとも１つの包囲要素は柔軟であることがさらに好ましい。
【００１５】
前記少なくとも１つの包囲要素は好ましくは、容量センサを包囲するための少なくとも１つの側方壁のような少なくとも１つの側方要素である。この少なくとも１つの包囲要素は、容量センサの形状に従うように構成される。例えば、容量センサが円筒形の外形を持つ場合、前記少なくとも１つの包囲要素は好ましくは、リング要素である。単一の包囲要素が容量センサを完全に包囲することができる、又は幾つかの包囲要素が容量センサを包囲することができる。幾つかの包囲要素が容量センサを包囲する場合、好ましくは、これら幾つかの包囲要素の２つの間に少なくとも１つの間隙が設けられる。それ故に、これら包囲要素は分割されないホルダ又は分割されたホルダを形成することができる。
【００１６】
容量センサ及び筺体の少なくとも一方は、筺体から容量センサを解放するためのリリース機構を有することがさらに好ましい。このリリース機構は、筺体から容量センサを簡単に取り外すことを可能にする。例えば、このリリース機構は、ばねによるリリース機構とすることができ、ここではばねが筺体から容量センサを押し出す。さらに、リリース機構は、筺体から容量センサを取り外すために押される、例えば弾力のある又は柔軟な包囲要素を使用することによりこの包囲要素に組み込まれることができる。
【００１７】
前記筺体は幾つかの容量センサを密閉するように構成されることがさらに好ましい。
【００１８】
このような配置は、例えば物体の検知が、互いに近い幾つかの位置で行われなければならない場合、都合がよい。例えば、電気生理学的検知手続きにおいて、幾つかの容量センサが必要とされ、これらセンサは例えば双極(bipolar)構成又は他の構成で、互いに近くに置かれなければならない。
【００１９】
前記筺体は、第１の容量センサを所定の位置に保つための第１の少なくとも１つの包囲要素、及び第２の容量センサを所定の位置に保つための第２の少なくとも１つの包囲要素を有し、並びに第１の少なくとも１つの包囲要素及び第２の少なくとも１つの包囲要素は、同じ接触面上に配されることがさらに好ましい。
【００２０】
これは、単一の接触面上に幾つかの容量センサを簡単に組み込むことを可能にする。その上、この配置は、接触面を持つ単一の筺体だけを物体上に配することにより、この物体上に幾つかの容量センサを置くことを可能にする。２つ、３つ又はそれ以上の容量センサは同じ接触面上に配され、対応する包囲要素により包囲される。
【００２１】
容量センサは、容量検知要素のアレイから形成されることがさらに好ましい。
【００２２】
さらにこれは、筺体を単に物体上に配することにより、この物体上に幾つかの容量検知要素を配することを可能にもする。その上、これは互いに近い検知位置で物体を検知することができる。
【００２３】
前記筺体は、前記容量検知要素のアレイを包囲するための少なくとも１つの包囲要素を有することがさらに好ましい。
【００２４】
前記容量検知要素のアレイを保つために、単一の包囲要素がこの容量検知要素のアレイを包囲することが好ましい。これは複数の容量検知要素が筺体と簡単且つ迅速に接続することを可能にし、ここで容量検知要素のアレイを持つ単一の筺体を単に物体上に取り付けることにより、物体は異なる地点で容量検知されることができる。
【００２５】
容量センサ及び筺体の少なくとも一方がコード化されることがさらに好ましい。
【００２６】
容量センサ及び／又は筺体は好ましくは、異なる色、異なる形状又は異なるアイコンでコード化される。幾つかの容量センサ及び／又は幾つかの筺体が存在している場合、前記コード化を用いることにより、一緒になっている容量センサ及び筺体が一緒に置かれることが保証される。
【００２７】
前記筺体は、容量センサがこの筺体内に取り入れられた後、この筺体を閉じるための蓋を有することがさらに好ましい。
【００２８】
例えば、筺体が例えばフォイルである接触面と少なくとも１つの包囲要素とを有する場合、この接触面及び少なくとも１つの包囲要素が容器の境界を定め、この容器の、すなわち筺体の残りの開いている面を前記蓋が好ましくは自動的に覆うことができる。筺体を閉じるために蓋を使用することは、この筺体内に置かれた容量センサが汚れるのを防ぐことができる。
【００２９】
筺体の接触面は、この筺体を物体上の一定の位置に保つための取り付け手段を有することがさらに好ましい。
【００３０】
この取り付け手段は、例えば筺体の接触面の外面に好ましくは塗布される接着剤、特に生体適合性接着剤である。この取り付け手段は、筺体の接触面が物体と接触するように、この筺体が物体上に保たれるように構成されるストラップ要素(strapping element)とすることもできる。
【００３１】
前記接触面がフォイルであることがさらに好ましい。
【００３２】
前記接触面は薄い材料から、好ましくはサブマイクロメートル(sub-micrometer)からサブミリメートル(sub-millimeter)の範囲の厚さを持つ材料から好ましくは作られる。材料が薄くなるほど、容量結合が高くなる、又は身体がより高い生体電気信号の転送をもたらすかである。
【００３３】
前記接触面は絶縁材料から作られることができる。接触面が絶縁材料から作られることができるので、電気生理学的信号を検知するのに使用される従来の検知材料と比べ、絶縁の生体適合性材料、安価な材料、より安心な材料等を含む、より広い範囲の可能な材料が利用可能である。
【００３４】
前記接触面は、導電材料から作られることができる。これは、物体又は容量検知装置を破損する摩擦帯電を減少するのに有益である。
【００３５】
前記接触面は、高い比誘電率の材料を有することがさらに好ましい。
【００３６】
高い誘電率の材料は、１０よりも大きい、好ましくは３０よりも大きい、さらに好ましくは１００よりも大きい、及びさらにもっと好ましくは５００よりも大きい比誘電率を持つ材料である。
【００３７】
高い比誘電率の材料を有する接触面は、電極、特に容量センサと検知される物体との間に十分な容量結合を保証する。前記接触面は好ましくは、以下の材料、AgCl(11.2)、BaO(34)、BaTiO3(80-3600, 異方性)、BaZrO3(43)、CaTiO3(165)、Cd2Nb3O7(500-580)、KH3PO4(46)、KNO3(25)、KNbO3(700)、KTaNbO3(6000-43000)、NH4HSO4(165)、NaNbO3(670)、Pb3MgNb2O4(10000)、PbTiO3(200)、SbSI(2000)、SnTe(1770)、SrTiO3(382)、Ta2O5(30-65, 異方性)、TiO2(86-170, 異方性)、WO3(300)、ZrO2(12.5)の少なくとも１つを有する。これら材料の先のリストにおいて、括弧内の数字は、夫々の材料の比誘電率を示す。
【００３８】
前記接触面、特に検知中、物体に向いている接触面の表面は好ましくは無毒であり、特に好ましくは生体適合性がある。それ故に、この接触面は好ましくは、以下の材料、AgCl、BaO、BaTiO3、BaZrO3、CaTiO3、KH3PO4、Ta2O5、TiO2、WO3及びZrO2の少なくとも１つを有する。これら材料は好ましくは、筺体の接触面上の固体の絶縁被覆として使用される。
【００３９】
容量センサ及び筺体は、この容量センサと筺体との間に、接触面に向かう空隙(air gap)が存在しないように構成されることがさらに好ましい。
【００４０】
小さな空隙が前記容量結合を大きく低下させるので、及び空隙の僅かな変化でさえ、容量検知装置の使用中、大きなアーチファクトを誘発するので、この容量検知の質は、容量センサ及び筺体が容量センサと筺体との間に、接触面に向かう空隙、すなわち検知方向の空隙が存在しないように構成される場合、改善される。
【００４１】
さらに好ましくは、容量検知装置、特に筺体の接触面は、容量検知の質をさらに向上させるために、接触面と物体、特に身体の皮膚との間に空隙が一般に存在しないように構成される。好ましくは、検知される物体と接触面との間に空隙の可能性を減少させるために、検知中、物体に面する接触面の表面は平坦である。
【００４２】
前記接触面は低い比誘電率の材料を有することもさらに好ましい。
【００４３】
低い誘電率の材料は、１０よりも小さい、好ましくは５よりも小さい、及びさらに好ましくは３よりも小さい比誘電率を持つ材料である。
【００４４】
空隙が現れそうな場合、できるだけ空気に近い比誘電率の材料がモーションアーチファクト(motion artifact)を減少させる。それ故に、以下の材料、ポリテトラフルオロエチレン(2.1)、ポリエチレン／ポリプロピレン(2.3)、ポリブタジエン(2.5)、ポリスチレン(2.6)、天然ゴム(2.6)、ポリカーボネート(2.9)のような酸素非含有重合体が接触面の材料に好まれる。さらにシリコンゴム(3)は、特にその良好な生体適合性の性質のために、接触面の好ましい材料である。さらに、この段落において、括弧内の数字は比誘電率を示す。
【００４５】
さらに、２．０よりも小さい、さらに好ましくは１．５よりも小さい、及びさらにもっと好ましくは１．２よりも小さい比誘電率を持つナノ構造の材料が接触面の材料として使用されることができる。これら材料は、低い比誘電率を用いて上手く制御される厚さを作るのに有用である一方、衛生目的で、再利用可能な容量センサと物体、特に皮膚との間に障壁を維持する。
【００４６】
容量センサは、電極、この電極に電気接続される電子機器並びにこの電子機器及び好ましくは電極を遮蔽するための電気シールドを有し、ここで電子機器及び好ましくは電極が前記電気シールド内に置かれることがさらに好ましい。
【００４７】
前記電子機器は好ましくは、より大きな信号を測定するために、容量センサのインピーダンスを減少させるように構成される、すなわち前記電子機器は好ましくは、その信号を低いインピーダンスにさせるように構成される。容量検知は一般的に極めて高いインピーダンスであるため、このような電子機器の適合は、ノイズに対する感度を低下させることにつながる。その代わりに又はそれに加えて、前記電子機器は、信号を増幅する、フィルタリングのような何らかの信号の条件付けを行う、又は中和及び／又はブートストラップ(bootstrapping)するような他の機能を行うように構成されることができる。
【００４８】
好ましくは、電極、電気シールド及び電子機器は、筺体内に配されることができる単一の構成要素として形成される。前記電極は好ましくは電極板である。容量センサが電極、電子機器及び電気シールドを有する場合、容量検知装置は、容量センサを筺体内に入れることにより、簡単にまとめることができる。この容量センサは、他の機能のための多くのモジュールを有することもでき、例えばこの容量センサはワイヤレス通信ユニット、バッテリー、信号処理ユニット等を有することができる。前記シールドは受動的シールド又は能動的シールドとすることができる。
【００４９】
電気シールドは、導電材料から作られる外皮(casing)として形成され、この外皮の一面が電極を形成し、前記電子機器はその外皮内に配されていることがさらに好ましい。
【００５０】
前記外皮は好ましくは、筺体の形状に対応するように形成される。好ましくは、前記外皮は円筒形の形状を持つ。しかしながら、この外皮が他の形状、例えば矩形の形状を持つこともできる。
【００５１】
前記筺体は電極を有することが好ましく、ここで容量センサは例えばこの容量センサのインピーダンスを減少させるための電子機器、並びにこれら電子機器及び好ましくは電極を遮蔽するための電気シールドを有し、筺体及び容量センサは、容量センサが筺体内に配される場合、これら筺体及び容量センサは電気接続されるように構成される。
【００５２】
前記容量センサは筺体を介して配線されることが好ましい。例えば、単一の筺体内に複数の容量センサが用いられる場合、前記容量センサへの配線の量をできるだけ減らすために、共用の配線、例えば電源、接地、基準が筺体内に組み込まれることができる。
【００５３】
本発明の他の態様において、物体を検知するための容量検知装置を形成するために、容量センサを密閉するための筺体が設けられ、この筺体は物体の検知中、この物体と接触するための接触面を有し、筺体は、前記物体をこの筺体の接触面を介して容量センサにより検知するのに適し、及び筺体は、この筺体を使い捨て可能な装置として使用するために前記容量センサから分離可能である。
【００５４】
本発明の他の態様において、物体を検知するための容量検知装置を形成するために、筺体により密閉される容量センサが設けられ、この容量センサは、物体を筺体の接触面を介して検知するのに適し、及び容量センサは、この容量センサを再利用可能な装置として使用するために前記筺体から分離可能である。
【００５５】
本発明の他の態様において、物体を検知するための容量検知装置を形成するために、筺体で密閉される容量センサが設けられ、この容量センサは、物体を筺体の接触面を介して検知するのに適し、筺体は、検知中この物体と接触するための接触面を有し、及びこの物体は前記筺体の接触面を介して、容量センサにより検知される。
【００５６】
物体を検知する前、容量センサは筺体内で別々に密閉され、物体を検知した後、容量センサは、この容量センサを再利用可能な装置として使用するため及び筺体を使い捨て可能な装置として使用するために、前記筺体から分離されることが好ましい。
【００５７】
請求項１の容量検知装置、請求項１２の筺体、請求項１３の容量センサ及び請求項１４の容量検知方法は、従属請求項において規定されるのと類似及び／又は同一の好ましい実施例を持つと理解される。
【００５８】
本発明の好ましい実施例は、従属請求項と夫々の独立請求項との如何なる組み合わせとすることも可能であると理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】容量検知装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。
【図２】容量検知装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。
【図３】容量検知装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。
【図４】容量検知装置の実施例を概略的且つ例示的に示す。
【図５】容量検知装置の容量センサの実施例を概略的且つ例示的に示す。
【図６】容量検知装置の他の実施例を示す。
【図７】容量検知方法を説明するフローチャートを例示的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
図１は、物体３を検知するための容量検知装置１の実施例を概略的且つ例示的に示す。この容量検知装置１は、前記物体を容量検知するための容量センサ２を有する。容量検知装置１はさらに、容量センサ２を密閉するための筺体４を有し、この筺体４は、検知中、前記物体３と接触するための接触面６を有する。筺体４及び容量センサ２は、物体３を筺体４の接触面６を介して容量センサ２により検知するのに適する。筺体４及び容量センサ２は、容量センサ２を再利用可能な装置として使用するため、及び筺体４を使い捨て可能な装置として使用するために、互いに分離可能である。
【００６１】
物体３は好ましくは人間又は動物の皮膚である。容量検知装置１は好ましくはＥＣＧ、ＥＭＧ、ＥＥＧ、ＥＯＧ、ＥＨＧ等の信号のような電気生理学的信号を容量検知するのに適する。前記容量検知装置１は好ましくは人間若しくは動物を監視するための人間又は動物の電気生理学的信号を検知するのに適する。
【００６２】
筺体４は、接触面６、及び容量センサ２を所定の位置に保つために、容量センサ２を包囲するための少なくとも１つの側方包囲要素８、本実施例では囲壁を有する。
【００６３】
少なくとも物体３と接触するための接触面６の表面は好ましくは、生体適合性材料から作られる。
【００６４】
筺体４は、容量センサ２をこの筺体４内に保持するための保持要素７を有する。この保持要素７は好ましくは、容量センサ２を筺体４内でカチッと鳴らすため、及び筺体４内の容量センサ２を所定の位置に保つための切り欠き要素である。保持要素７は好ましくは、容量センサ２が筺体４内に保たれるように、この容量センサ２が筺体４内に組み込まれる場合、"カチッという音"が聞こえる及び／又は感じられるように構成される。
【００６５】
包囲要素８は、容量センサ２を包囲するための側方要素、すなわち囲壁である。この包囲要素８は、容量センサ２の形状に従うように構成される。本実施例において、容量センサ２は、円筒形の外形を持ち、包囲要素８はリング要素である。包囲要素８は、容量センサ２を完全に包囲する単一の包囲要素である。しかしながら、単一の包囲要素に代わり、幾つかの包囲要素が容量センサを包囲するのに使用されることができる。
【００６６】
接触面１０６及び２つの包囲要素１０８を有する筺体１０４が図２に概略的及び例示的に示される。これらの包囲要素１０８は、ワイヤ１０９を備える円筒形形状の容量センサ１０２を包囲するように構成される。これら２つの包囲要素１０８は、互いに対向して置かれる２つの間隙を持つリング要素を形成する。それ故に、これら包囲要素１０８は分割したホルダを形成する。
【００６７】
容量センサ及び筺体は好ましくは、筺体から容量センサを解放するためのリリース機構を有する。これら図面に示される実施例において、前記包囲要素は好ましくは、容量センサを筺体から簡単に押し出すために、人間がこの筺体の包囲要素を押すことを可能にする伸縮素材である。他の実施例において、他のリリース機構が使用されることができ、例えば筺体及び容量センサの少なくとも一方が筺体から容量センサを押し出すばねを有することができる。
【００６８】
図３は、筺体の他の実施例を概略的及び例示的に示す。図３に示される筺体２０４は、幾つかの容量センサを包囲するのに適する。筺体２０４は、包囲要素により形成される３つのリング要素２０８、２１３、２１４がその上に設けられる接触面２０６を有する。これらリング要素２０８、２１３、２１４の各々は、互いに対向して置かれる２つの間隙を有する。本実施例において、接触面２０６は、丸まった角を持つ略三角形を持つ。他の実施例において、接触面２０６が他の形状、例えば矩形又は円形の形状を持つことができる。
【００６９】
それ故に、筺体２０４は、第１の容量センサを所定の位置に保つための第１の少なくとも１つの包囲要素、すなわち２つの第１の包囲要素、第２の容量センサを所定の位置に保つための第２の少なくとも１つの包囲要素、すなわち２つの第２の包囲要素、及び第３の容量センサを所定の位置に保つための第３の少なくとも１つの包囲要素、すなわち２つの第３の包囲要素を有し、ここで、第１、第２及び第３の包囲要素２０８、２１３、２１４は同じ接触面２０６の上に配されている。
【００７０】
これは、単一の接触面上に幾つかの容量センサを簡単に組み込むことを可能にする。その上、この配置は、この接触面を備える単一の筺体を単に物体の上に配するだけで、幾つかの容量センサをこの物体上に置くことを可能にする。
【００７１】
図４は、容量検知装置の他の実施例を概略的及び例示的に示す。
【００７２】
図４に示される容量検知装置３０１は、物体を容量検知するための容量センサ３０２及びこの容量センサ３０２を密閉するための筺体３０４を有する。この筺体３０４は検知中、物体と接触するための接触面３０６を有する。筺体３０４及び容量センサ３０２は、前記物体を筺体３０４の接触面３０６を介して容量センサ３０２により検出するのに適する。さらに、筺体３０４及び容量センサ３０２は、容量センサ３０２を再利用可能な装置として使用するため、及び筺体３０４を使い捨て可能な装置として使用するために、互いに分離可能である。
【００７３】
容量センサ３０２は、保持要素３１１の上に配される容量検知要素３１０のアレイから形成される。これら容量検知要素３１０は、ワイヤ３０９を介して読み出されることが可能である容量検知信号を発生させる。容量検知要素３１０は、これら容量検知要素が互いにから独立して読み出されるように、又は２つ以上、特に全ての容量検知要素が１つの容量検知信号に寄与するように、制御ユニットが設けられるように接続される。
【００７４】
このような容量検知要素３１０のアレイの使用は、筺体３０４を物体上に簡単に配することにより、この物体上に幾つかの容量検知要素３１０を配することを可能にする。さらに、これは、互いに近い検知位置で前記物体を検知することを可能にする。
【００７５】
容量検知装置３０１の筺体３０４は、容量検知要素３０１の前記アレイを包囲するのに適する。さらに、この包囲要素３０８は間隙を有することができる。
【００７６】
説明される容量センサ及び筺体は好ましくは、例えば異なる色、異なる形状又は異なるアイコンによりコード化される。幾つかの容量センサ及び／又は幾つかの筺体が存在する場合、前記コード化を使用することにより、一体の容量センサ及び筺体が組み立てられることが保証されることができる。
【００７７】
これら図面に示される筺体は、容量センサが筺体に組み込まれた後、この筺体を閉じるための蓋（図示せず）を有することができる。特に、接触面を有する筺体及び少なくとも１つの包囲要素が容器を形成し、ここで前記蓋は、容量センサが筺体内に取り込まれた場合、筺体が自動的に閉じられるように構成される。
【００７８】
説明される実施例の筺体の接触面は、筺体を物体上の一定の位置に保つための取り付け手段を有することができる。この取り付け手段は好ましくは、筺体の接触面の外面に好ましくは塗布される接着剤、特に生体適合性の接着剤である。このような取り付け手段は、以下に詳細に説明される図６に概略的及び例示的に示される。接着剤の代わりに、他の取り付け手段、例えば物体を容量検知している間、筺体の接触面が物体と接触するようにこの筺体が物体上に保たれるように構成されるストラップ要素が使用されることができる。
【００７９】
前記筺体の説明される実施例の接触面は好ましくは絶縁材料から作られるフォイルである。他の実施例において、接触面が導電材料から作られることもできる。
【００８０】
前記接触面は好ましくは、高い比誘電率の材料を有する、特にその材料から作られる。高い誘電率の材料は、１０よりも大きい、好ましくは３０よりも大きい、さらに好ましくは１００よりも大きい、及びさらにもっと好ましくは５００よりも大きい比誘電率を持つ材料である。
【００８１】
高い比誘電率の材料を有する接触面は、電極、特に容量センサと検知される物体との間に十分な容量結合を保証する。この接触面は好ましくは、以下の材料、AgCl(11.2)、BaO(34)、BaTiO3(80-3600, 異方性)、BaZrO3(43)、CaTiO3(165)、Cd2Nb3O7(500-580)、KH3PO4(46)、KNO3(25)、KNbO3(700)、KTaNbO3(6000-43000)、NH4HSO4(165)、NaNbO3(670)、Pb3MgNb2O4(10000)、PbTiO3(200)、SbSI(2000)、SnTe(1770)、SrTiO3(382)、Ta2O5(30-65, 異方性)、TiO2(86-170, 異方性)、WO3(300)、ZrO2(12.5)の少なくとも１つを有する。これら材料の先のリストにおいて、括弧内の数字は、夫々の材料の比誘電率を示す。
【００８２】
接触面、特に検知中、物体に向いている接触面の表面は好ましくは酸素非含有、特に好ましくは生体適合性である。それ故に、この接触面は好ましくは、以下の材料、AgCl、BaO、BaTiO3、BaZrO3、CaTiO3、KH3PO4、Ta2O5、TiO2、WO3及びZrO2の少なくとも１つを有する。これら材料は、筺体の接触面上の固体の絶縁被覆として使用される。
【００８３】
接触面が高い比誘電率の材料を有する、特にこの材料から作られる場合、容量センサ及び筺体は好ましくは、容量センサと筺体との間に接触面に向かう空隙が存在しないように構成される。
【００８４】
他の実施例において、前記筺体の接触面は、低い比誘電率の材料を有する、特にこの材料から作られることができる。
【００８５】
低い誘電率の材料は、１０よりも小さい、好ましくは５よりも小さい及びさらに好ましくは３よりも小さい比誘電率を持つ材料である。
【００８６】
空隙が現れそうな場合、できるだけ空気に近い比誘電率の材料がモーションアーチファクトを減少させる。それ故に、以下の材料、ポリテトラフルオロエチレン(2.1)、ポリエチレン／ポリプロピレン(2.3)、ポリブタジエン(2.5)、ポリスチレン(2.6)、天然ゴム(2.6)、ポリカーボネート(2.9)のような酸素非含有重合体が接触面の材料に好まれる。さらにシリコンゴム(3)は、特にその良好な生体適合性の性質のために、接触面の好ましい材料である。さらに、この段落において、括弧内の数字は比誘電率の値を示す。
【００８７】
さらに、２．０よりも小さい、さらに好ましくは１．５よりも小さい及びさらにもっと好ましくは１．２よりも小さい比誘電率を持つナノ構造の材料は、接触面の材料として使用されることができる。これら材料は、低い比誘電率を持つ、上手く制御される厚さを作るのに有用である一方、衛生目的で、再利用可能な容量センサと物体、特に皮膚との間に障壁を維持する。
【００８８】
低い比誘電率の材料は、できるだけ空気に近い比誘電率が物体の表面と容量検知装置の電極との間の相対運動により生じるモーションアーチファクトを減少させるので、空隙がありそうな場合、好ましくは使用される。
【００８９】
再び図１を参照すると、容量センサ２は、電極１２、容量センサのインピーダンスを減少させるための電子機器１４、並びに電子機器１４及び電極１２を遮蔽するための電気シールド１３を有し、ここで電子機器１４は、電気シールド１３内に置かれている。
【００９０】
電極１２、電気シールド１３及び電子機器１４は、筺体４内に配されることができる単一の構成要素として形成される。電極１２は電極板である。容量センサ２は、電極１２、電子機器１４及び電気シールド１３を有するので、容量検知装置１は、容量センサ２を筺体４に組み込むことにより、簡単に組み立てることができる。発生した容量検知信号はワイヤ９を介して読み出されることができる。容量センサ２は、他の機能のための多くのモジュールを有することもでき、例えばこの容量センサはワイヤ９を使用する代わりのワイヤレス通信ユニット、バッテリー、信号処理ユニット等を有することができる。前記シールド１３は受動的シールド又は能動的シールドとすることができる。
【００９１】
前記容量センサ２はさらに、絶縁材料及び／又は導電材料から作られる外皮１５を有する。
【００９２】
図５は、容量センサの他の実施例を概略的及び例示的に示す。図５に示される容量センサ４０２は、銅のような導電材料から作られる外皮として形成される電気シールド４１３を有する。検知中、物体に向く前記外皮の面が電極４１２を形成する。電子機器４１４及び電極４１２は前記外皮内に配され、外皮４１３が導電材料から作られる場合、電極４１２は外皮４１３と電気接触していない。それ故に、外皮４１３が導電材料から作られる場合、少なくとも電極４１２と外皮４１３との間、すなわち電極４１２の下と外皮４１３との間に絶縁材料が設けられる。容量センサにより発生した検知信号は、特にワイヤである電気接続４０９を介して読み出されることができる。発生した検知信号は、容量センサを制御し、発生した検知信号を出力するための制御及び出力ユニット４１６に転送される。この制御及び出力ユニット４１６は、検知信号を出力する前、この信号をフィルタリングするような、検知信号を処理するための信号処理ユニットも有することができる。さらに、他の図面に示される容量センサが容量センサを制御するため及び容量センサにより発生した検知信号を出力するための制御及び出力ユニットに接続されることができる。電気シールド４１３により形成される外皮は、筺体の形状に対応するように形成され、容量センサがその筺体に組み込まれる。好ましくは、前記外皮は円筒形の形状である。しかしながら、この外皮は他の形状、例えば矩形形状を持つこともできる。
【００９３】
図６は、容量検知装置の他の実施例を概略的及び例示的に示す。図６に示される容量検知装置５０１は、物体３を容量検知するための容量センサ５０２及びこの容量センサ５０２を密閉するための筺体５０４を有する。この筺体５０４は、検知中、物体３と接触するための接触面５０６を有する。検知中、物体３に向いている接触面の表面上に接着剤が塗布される、すなわち接触面５０６の外面上に接着剤が塗布される。この接着剤は、前記筺体を物体３上の一定の位置に保つための取り付け手段である層５１７を形成する。
【００９４】
筺体５０４は電極を有し、容量センサ５０２は、この容量センサのインピーダンスを減少させるための電子機器５１４、並びに電子機器５１４及び電極５１２を遮蔽するための電気シールド５１３を有する。筺体５０４及び容量センサ５０２は、容量センサ５０２が筺体５０４内に配される場合、電極５１２及び電子機器５１４は電気接続されるように構成される。それ故に、容量センサ５０２は、電子機器５１４を筺体５０４に置かれる電極５２１と接触させるための接点を有する。
【００９５】
前記図面に示される上述した実施例において、制御及び出力ユニットに電気接続されることができる容量センサに配線が配されていたとしても、この配線が筺体内に配されることも可能であり、ここで筺体は電気接点を有し、容量センサはこの容量センサが電気的に動作可能であるように前記筺体に電気接続されるような対応する電気接点を有する。例えば、発生した容量信号は、筺体内に配される配線を介して外部の制御及び出力ユニットに転送されることができる。
【００９６】
前記配線の全て又は一部分だけが例えば複数の容量センサ間の共通の基準（接地）を設定するために、前記筺体を介して配線されることができる。
【００９７】
以下において、容量検知方法の実施例が図７に示されるフローチャートを参照して例示的に説明される。
【００９８】
ステップ６０１において、容量センサは筺体内に別々に密閉される。
【００９９】
ステップ６０２において、前記容量センサを有する筺体が物体に取り付けられる、特に人間又は動物の皮膚に取り付けられ、ステップ６０３において、物体、特に人間又は動物の皮膚は、前記筺体の接触面を介して、前記容量センサにより検知される。好ましくは、ステップ６０３において、人間又は動物の電機生理学的信号が測定される。
【０１００】
この測定が終了した後、ステップ６０４において、容量センサを有する筺体が物体から取り外され、ステップ６０５において、容量センサは、容量センサを再利用可能な装置として使用するため、及び筺体を使い捨て可能な装置として使用するために、筺体から分離される。
【０１０１】
容量性電気生理学的センサは、その固有の快適さ故に魅力的である。皮膚と電極との間に導電接触、特にガルバーニ接触は必要ないので、ウェットゲル(wet gel)接触又は皮膚用製品はもはや必要ない。
【０１０２】
センサと皮膚との間の容量結合は、並列コンデンサと考えられる。平面板コンデンサのキャパシタンスＣは、Ｃ=ε0εrel Ａ/ｄで与えられ、ここでε0は真空の誘電率（８．８５×１０−１２Ｆ／ｍ）であり、εrelはその比誘電率であり、Ａはセンサ範囲（通例０．５−４ｃｍ２）であり、及びｄは"平面板"（身体と電極）の間の距離である。センサ領域Ａ及び距離ｄにより作られる体積は、絶縁材料で満たされることができる。
【０１０３】
容量センサ及び筺体を有する容量検知装置は、個人の健康、モバイルモニタリング(mobile monitoring)、ライフスタイル等の分野に使用されることができる。しかしながら、この容量検知装置は、例えば病院における規則的な患者のＥＣＧモニタリングのような、電気生理学的検知の従来の分野にも使用されることができる。病院において、容量検知装置が異なる患者に使用されるとき、この装置は清潔でなければならない。これは、本発明に従って使い捨て可能な筺体を設けることにより達成され、その筺体の中に再利用可能な容量センサが取り入れられている。前記筺体の取り付け手段は、電気生理学的信号を測定するために、人間又は動物の身体上に前記容量検知装置を正確に位置決めるのに使用されることができる。
【０１０４】
容量センサ及び筺体を有する容量検知装置は、電気生理学的信号を測定するための従来の電極を使用するのに比べ、時間が経つと乾燥する導電ゲルを使用する必要がない、及び良好な電気接触のための皮膚用製品も必要とされないという利点を持つ。容量検知装置は導電ゲルを必要としないので、この導電ゲルにより引き起こされる皮膚炎が防がれる。さらに、電気生理学的信号を検知するのに一般に接触電極が用いられる分野における容量検知によって、包帯のような他の物体を介する電気生理信号の測定が可能となる。
【０１０５】
上述した実施例において、包囲要素が説明されたとしても、特に２つの柔軟な部品が容量センサを所定の位置に保つための２つの対向して置かれる間隙を備えるリングを形成したとしても、センサを所定の位置に保つ如何なる他の（分割される又は分割されない）筺体の設計が使用されることができる。
【０１０６】
上述した実施例において、容量センサが好ましくは円筒形の形状を持っていたとしても、この容量センサは矩形の形状のような他の形状を持つこともできる。このとき筺体は、容量センサの夫々の形状に従うように構成される。
【０１０７】
上述した実施例において、ある数の容量センサが単一の筺体で密閉されることができたとしても、この筺体は、他の数の容量センサを密閉するように構成されることもでき、例えばこの筺体が１つ、２つ、３つ又はそれ以上の容量センサを密閉するように構成されることができる。
【０１０８】
上述した実施例において、接触面が絶縁材料を有する、特に絶縁材料から作られたとしても、この接触面は導電材料を有することもでき、特に導電材料から作られることもできる。
【０１０９】
接着剤は好ましくは、人間又は動物の身体の皮膚との良好な固着を保証する接着剤である。しかしながら、この接着剤は、容量センサが洋服を介して又は包帯を介して測定される応用が目標とされるとき、他の生地、例えば織物に接着するのに適した接着とすることもできる。人間又は動物が検知される場合、筺体が頭髪に接続されるように構成されることもできる。筺体の接触面に高い比誘電率の材料を使用する代わりに、又はそれに加えて、容量センサが高い比誘電率の材料で被覆されることができる。それ故に、この高い比誘電率の材料は、前記容量センサ上の固体の絶縁被覆として塗布されることができる。
【０１１０】
容量検知装置は好ましくは、電気生理学的分野（ＥＣＧ、ＥＭＧ、ＥＥＧ、ＥＯＧ、ＥＨＧ、…）を調べる(probing)のに使用されるように構成される。この容量検知装置が使用される幾つかの実施例は、患者モニター（主にＥＣＧ）、ＥＥＧプロービング装置（臨床）、ＢＣＩ(brain computer interface)、赤ちゃんの状態又は子宮活動を監視するためのセンサを含む妊娠ベルト、筋肉の過負荷若しくはＲＳＩを防ぐために筋肉の使用を監視するためのＥＭＧプロービング装置、身体活動／運動中のＥＣＧ若しくはＥＭＧを監視する装置、又は電気生理学的信号に基づいて感情を解明する装置である。容量センサは、絶縁材料を介して測定するための独特な能力を持っているので、例えば火傷の場合、包帯を介して測定する若しくはベッドで電気生理学的信号を測定するような新しい可能性が生まれる。
【０１１１】
上述した実施例において、病院内での容量検知装置の応用が例示的に述べられたとしても、この容量検知装置が他の環境、例えばＥＣＧのような身体の生体信号をユーザフレンドリーに調べるための家庭内モニタリングの分野に使用されることもできる。
【０１１２】
上述した実施例において、異なる筺体及び容量センサが説明されていたとしても、これら筺体及び容量センサの特徴が組み合わされることができ、例えば図３及び図４に示される実施例は、リング要素２０８、２１３及び２１４の各々が容量検知要素のアレイを密閉することができるように組み合わされることができる。
【０１１３】
説明した実施例に対する他の変更例は、図面、明細書及び特許請求の範囲の研究から、本発明を実施する当業者により理解並びにもたらされることができる。
【０１１４】
請求項において、"有する"という言葉は、他の要素又はステップを排除するものではなく、複数あることを述べないことが、それらが複数あることを排除するものではない。
【０１１５】
単一のユニット又は装置は、請求項に挙げられる幾つかのアイテムの機能を果たしてもよい。ある測定が互いに異なる従属請求項に挙げられているという単なる事実は、これら測定に組み合わせは有利に使用されることができないことを示しているのではない。
【０１１６】
請求項における如何なる参照符号もこの請求項の範囲を制限すると理解されるべきではない。
【図１】
0005722313.tif 000002
【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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