(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体上に配置される診断測定のためのセンサユニットであって、
圧力センサ、および人体セグメントのインピーダンスを測定するためのセンサと、
前記圧力センサの圧電素子を収容するリセスを有するベースと、前記ベース上に搭載されかつ前記リセスに重なり合う軟質隔膜と、
前記軟質隔膜の外面上に配置される第１の電極および第２の電極であって、前記第１の電極は、前記リセスの反対側に位置合わせされて前記隔膜と共に動くことができ、前記第２の電極は、不動であって前記第１の電極を包囲する、第１の電極および第２の電極と、
前記第１の電極と圧電素子との間に配置される中心サポートとを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極は、身体皮膚との接触を許容するように配置され、かつインピーダンスを測定するための前記センサの電気端子へ結合される、センサユニット。
【請求項２】
前記第２の電極は、前記軟質隔膜上へ前記リセスより上に配置される、請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項３】
前記軟質隔膜は、前記ベース上へ気密式に搭載される、請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項４】
前記隔膜は、前記第１の電極の電気出力のための開口を備える、請求項３に記載のセンサユニット。
【請求項５】
前記第１の電極は、前記軟質隔膜へ気密式に付着される、請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項６】
前記軟質隔膜は、前記第１の電極の電気出力のための開口を備える、請求項５に記載のセンサユニット。
【請求項７】
前記隔膜は、前記中心サポートのための開口を備える、請求項５に記載のセンサユニット。
【請求項８】
前記軟質隔膜は、誘電材料で製造される、請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項９】
前記第２の電極および前記第１の電極は、間隙によって分離される、請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項１０】
前記第１の電極の外面は、前記第２の電極の表面より上へ０．１ｍｍ〜３ｍｍまでの範囲で持ち上げられる、請求項１に記載のセンサユニット。
【請求項１１】
前記中心サポートは、前記圧電素子の中心に配置される、請求項１に記載のセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、医学に関し、具体的には、診断を目的として行われる測定に関し、より具体的には、人体の血流力学パラメータおよびヒト組織のインピーダンスの測定値を識別することを目的とする圧力測定に関する。
【背景技術】
【０００２】
最近、自然に振る舞う過程におけるヒトの状態を診断するためのデバイスが、ますます多く開発されている。診断は、幾つかのセンサを用いて実行され、センサは、血流力学パラメータおよび人体組織のインピーダンスを含む様々なヒトのバイタルサインを監視する。
【０００３】
身体系を監視する方法および実施形態は、様々なものが知られていて、異なるセンサが別個のデバイスとして使用される。
【０００４】
例えば、米国特許出願第２００４０３９２５４号明細書（公開日２６／０２／２００４、ＩＰＣ  Ａ６１Ｂ０５／００）は、前腕へ取り付けられるデバイス内に据え付けることができる様々なセンサを備える監視デバイスについて記述している。このデバイスは、ヒト組織インピーダンスのセンサおよび心拍数を測定するための圧力センサを含むことができ、これらは、別々に製造される。
【０００５】
互いに別々に実装されるべき圧力センサおよびインピーダンスセンサの実施形態は、他にも多く知られている。
【０００６】
例えば、米国特許出願第２００７０２８７９２３号明細書（公開１３／１２／２００７、ＩＰＣ  Ａ６１Ｂ５／０２１）は、ヒトの手首に装着しかつプレチスモグラフィ用に意図される圧力センサの実施形態について記述している。このセンサは、内部に圧電素子を搭載したケースを備える。皮膚接触を可能にする高感受性可動素子は、中心サポートを介して圧電素子へ圧力を中継し、これによって前記圧電素子を曲げる。
【０００７】
ヒトの皮膚のインピーダンスを測定するためのセンサの別の実施形態は、米国特許出願第２００４００６５１５８号明細書（公開８／０４／２００４、ＩＰＣ  Ｇ０１Ｎ１／００）から知られる。このセンサは、その上に平らなリング電極が搭載されるベースを備え、同じくベース上には、前記リング電極の内部に第２の平らなストリップ電極も搭載され、その幅は、その長さよりはるかに小さい。
【０００８】
しかしながら、これらの出願人には、圧力センサとインピーダンスセンサとを単一のユニット内に組み合わせる技術的ソリューションは、全く知られていない。
【０００９】
しかも、別個のセンサの使用は、これらが設置されるデバイスのサイズを大きくし、デバイスの装着をさらに複雑なものにする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】米国特許出願第２００４０３９２５４号明細書
【特許文献２】米国特許出願第２００７０２８７９２３号明細書
【特許文献３】米国特許出願第２００４００６５１５８号明細書
【発明の概要】
【００１１】
特許請求の範囲に記載される発明により達成される技術的結果は、センサユニットの大きさを、別々のセンサを含むデバイスよりも小さくすることによって縮小することより成る。同時に、単一のユニットに組み合わされるセンサの動作は、より安定したものとなり、一方でその感度は高まる。
【００１２】
皮膚の表面へ取り付けられるデバイスの一部となりかつ圧力センサおよび皮膚セグメントのインピーダンスを測定するためのセンサを備えるセンサユニットは、リセスを有するベースを含み、圧力センサの圧電素子は、このリセスに固定される。また、ユニットは、ベース上へ搭載されて前記リセスと重なり合う軟質隔膜も含む。この隔膜の外面には、第１の電極および第２の電極が取り付けられる。第１の電極は、リセスの反対側に搭載され、隔膜と共に動くことができる。第２の静止電極は、第１の電極を取り囲む。第１の電極と圧電素子との間には、中心サポートが搭載される。第１および第２の電極は、皮膚表面との接触を許容するように位置合わせされ、前記インピーダンス測定センサの電気出力へ接続される。
【００１３】
このセンサユニットは、構造的に、圧力センサ、例えば血圧センサと、ヒト組織のインピーダンスを測定するためのセンサとを統合し、これによって上述のパラメータを同時に測定することを可能にする。このような実施形態では、圧力センサ素子とインピーダンスセンサ素子とが互いに重なり合うこと、並びにこれらのセンサ素子の幾何学的位置合わせが最適であることに起因して、センサを収容するために必要な皮膚の表面積がより小さい。第２の電極は第１の可動電極を取り囲み、これによってデバイス全体を、その電極の可能な最大面積および第１の電極で表される圧力センサの検出素子においてコンパクトにする。前記第１の可動電極は、インピーダンスセンサ電極のうちの１つを表し、かつ同時に、皮膚圧を検出して圧力センサの圧電素子へ伝達する素子を表す。
【００１４】
センサユニットの実施形態は、２つのセンサの各々の動作安定性を高める機会を提供する。この結果は、センサの皮膚接触面積を拡大すること、および双方のインピーダンスセンサ電極を軟質隔膜上に置くこと、の双方によって達成される。第１の可動電極の軟質隔膜上への配置は、隔膜の弾性によって提供される安定的な皮膚接触を保証する。静的センサも、ベースへ取り付けられる弾性材料製隔膜の縁に搭載される。静的センサの下の弾性隔膜材料は、電極表面と身体表面との接触をより安定したものにする。
【００１５】
センサの感度は、各センサの皮膚接触面積がセンサユニットの所定の接触面積において最大化される、という事実に起因して高まる。
【００１６】
ある具体的な事例において、ベース内の前記リセスは、溝で包囲され、この溝は、軟質隔膜を収容し、第２の電極が軟質隔膜上へかつ前記リセスの上に付着される。隔膜のこのような位置合わせは、技術的には、センサユニットの横方向サイズを縮小することに起因して、より効果的である。
【００１７】
また、隔膜は、ベース上へ、センサユニット全体を防水にするようにして搭載されることが可能である。
【００１８】
ある実施形態では、第１の電極の電気出力用開口を隔膜内に作ることができる。
【００１９】
より具体的には、第１の電極は、密閉接続を提供するようにして隔膜へ取り付けられることが可能であって、これにより、センサユニットの全体的な密着性が高まる。
【００２０】
故に、隔膜には、第１の電極の電気出力用に開口を作ることができる。
【００２１】
隔膜は、前記中心サポートを設置するための開口も備えてもよい。この場合、第１の電極からの圧力は、圧電素子へ直に伝達される。
【００２２】
ある実施形態において、軟質隔膜は誘電材料で製造される。
【００２３】
第２の電極は、第１の電極から自らを分離する間隙を伴って搭載されることが可能である。
【００２４】
より具体的には、センサが静的である場合、第１の電極の外面は、第２の電極の表面より０．１〜３ｍｍ持ち上げられる。
【００２５】
また、中心サポートは、圧電素子の略中心に搭載されることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
本発明を、以下のグラフ材料によって例示する。
【図１】センサユニットの断面図を示す。
【図２】センサユニットの平面図である。
【図３】ベースを描いたものである（上面図）。
【図４】隔膜を描いたものである（上面図）。
【図５】第２の電極を描いたものである（上面図）。
【図６】第１の電極を描いたものである（上面図）。
【図７】中心サポートを描いたものである（側面図）。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本デバイスのセンサユニットは、リセス８を有するベース１（図１、図２および図３）を含み、圧力センサの圧電素子５は、フランジ９上に搭載され、かつ軟質隔膜２（図１、図２および図４）は、ベース１上へ搭載されかつリセス８に重なる。隔膜２は、ベース上へ搭載されるか、リセス７においてベースへ接着されることが可能である。第１の電極３および第２の電極４は、隔膜２の外面へ付着される（図１、図２、図５および図６）。双方の電極は、隔膜２へ接着されてもよい。隔膜２は、その可動部上に溝１６（図１、図４）を有し、よってそのフレキシブルさが強化される。これは、可動電極３が搭載される箇所に十分な可動性を提供する。可動電極３は、隔膜２へ接着される。隔膜と電極との接着は、センサユニットの完全性を提供し、かつこれを防水にする。隔膜２は、例えばゴムベースの誘電材料で製造される。隔膜２は、静的電極４を搭載するための溝２３も含む。第１の電極３は、リセス８の反対側に搭載される。第２の静的電極４は、第１の可動電極３の周りの隔膜２の溝１０内に接着される。ゴムベース材料の隔膜上に第２の電極を搭載することは、第２の電極と皮膚との接触に安定性を与える。さらに、このような実施形態は、センサユニットを防水にする。
【００２８】
第１の電極３と圧電素子５との間には、中心サポート６が搭載される。中心サポート６は、円錐セクションを有する（図１および図７）。中心サポート６の円錐セクションは、隔膜２の円錐穴１５（図４）へ入れ込まれ、これにより、中心サポート６の滑り嵌めが有効化される。中心サポート６は、誘電材料で製造される。インピーダンス測定センサの電気端子２０および２１は、各々、第１の電極３および第２の電極４へ接続される。圧力センサ端子２２は、圧電素子５（図１）へ接続される。第１の電極３の端子２０は、隔膜２内の開口１３（図４）およびベース１内の開口１１（図３）を通過する。したがって、静的電極４の端子２１は、隔膜２内の開口１４およびベース１内の開口１２（図３および図４）を通過する。センサが静的である場合、第１の可動電極３の外面は、第２の固定電極４の表面より０．１〜３ｍｍ上に持ち上げられ、これにより、電極３および電極４と皮膚との接触が密になり、かつ圧力センサの機能が安定する。
【００２９】
本センサユニットは、身体セグメントの皮膚および皮下層のインピーダンス、ならびに例えば身体の血流力学パラメータの識別に必要とされる圧力に関するデータを要求するデバイスにおいて使用可能である。本センサユニットは、頸椎、胸および四肢を含む人体の様々な部分への取付けを可能にする。本センサユニットは、特に、例えば手首である、人体の限定された平らなセグメントへ取り付けられるウェアラブルデバイスにおける使用に適する。
【００３０】
本センサユニットは、様々な締結デバイス、例えばストラップによって身体上へ取り付け可能である。センサユニットの第１の電極３および第２の電極４は、皮膚表面とのその確実な接触を提供するようにして取り付けられなければならない。インピーダンスセンサの第１の電極３および第２の電極４と皮膚との接触は、既知方法を用いて生体組織インピーダンスを測定できるようにする。第１の可動電極３と皮膚との接触は、例えば動脈圧の変化によって生じる皮膚の脈動を可動電極から隔膜、中心サポートおよび圧電素子５へ伝達して圧力センサの動作を可能にする可能性を提供する。
【産業上の利用可能性】
【００３１】
本圧力センサユニットは、単純なスキームを有していて、技術上効率的である。本センサユニットは、その小型サイズ、防水性ならびにその圧力およびインピーダンスセンサの高い感度に起因して、医療および健康監視に使用される様々な監視デバイスに使用可能である。
【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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