(57)【要約】電極アセンブリが、電極（１０）の接触面（１１）の下の肌領域（１２ａ、１２）のインピーダンスを変更するように構成される。この目的のために、電極（１０）の本体は、貯蔵部（１４）から電解質を放出するように構成されたインピーダンス制御手段（１４）を有する。これは、貯蔵部（１４）に力を生じるように構成された放出手段（１６）により制御されることができる。好ましくは前記放出手段は、点火可能な加圧気体（１５）又は設定可能なファイバを用いて動作する。電極（１０）は、前記電解質を貯蔵部（１４）から接触面（１１）と肌（１２）の受け領域との間の内部空間（１２ａ）まで通す細孔（１３）を備える。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
個人との生体電気相互作用を実行するように構成された電極アセンブリであって、前記電極アセンブリが、前記個人の肌の受け領域と接触させられるように構成された接触面を持つ導電性材料を有し、前記導電性材料が、前記相互作用を可能にするために適当な電子デバイスに電気的に接続されることができる電極アセンブリにおいて、前記電極アセンブリが、前記生体電気相互作用の前に前記個人の肌の前記受け領域のインピーダンスを制御するように構成されたインピーダンス制御手段を有することを特徴とする電極アセンブリ。
【請求項２】
前記インピーダンス制御手段が、導電性液体の貯蔵部と、前記接触面と前記受け領域との間の空間に前記液体を放出するように構成された作動可能な放出手段とを有することを特徴とする、請求項１に記載の電極アセンブリ。
【請求項３】
前記導電性材料の前記接触面が、細孔を備えた層を有し、前記インピーダンス制御手段が、点火の際に前記細孔の方向に前記貯蔵部に力を生じるように構成された点火可能な加圧気体を持つ容器を有することを特徴とする、請求項２に記載の電極アセンブリ。
【請求項４】
前記導電性材料の前記接触面が、前記貯蔵部を収容するコンパートメントにより形成され、前記放出手段が、前記コンパートメント内に配置され、前記接触面に直角な方向に延在する設定可能なファイバを有することを特徴とする、請求項２に記載の電極アセンブリ。
【請求項５】
前記設定可能なファイバが電歪材料を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電極アセンブリ。
【請求項６】
前記設定可能なファイバが熱電材料を含むことを特徴とする、請求項４に記載の電極アセンブリ。
【請求項７】
前記導電性材料が導電性織物を含むことを特徴とする、請求項１ないし６の何れか一項に記載の電極アセンブリ。
【請求項８】
請求項１ないし７の何れか一項に記載の電極アセンブリを有する、個人との生体電気相互作用を可能にするシステム。
【請求項９】
前記生体電気相互作用が、前記個人の体の電気信号を測定する手段によりバイタルサインのモニタリングを含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【請求項１０】
前記生体電気相互作用が、前記個人の体内の電流の発生を含むことを特徴とする、請求項８に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、個人との生体電気相互作用を実行するように構成された電極アセンブリに関し、当該電極アセンブリは、前記個人の肌の受信領域と接触させられるように構成された接触面を持つ導電性材料を有し、当該導電性材料は、前記相互作用を可能にするために適当な電子デバイスに電気的に接続されることができる。
【０００２】
本発明は、更に、個人との生体電気相互作用を可能にするシステムに関する。
【背景技術】
【０００３】
冒頭に記載されたような電極アセンブリは、米国特許公開公報ＵＳ６３７４１３８から既知である。この既知の電極アセンブリは、ユーザの活動度に対する電気信号特性のモニタ手段、例えば心電図により個人との生体電気相互作用を可能にするように構成される。前記既知の電気アセンブリは、筋刺激（myostimulation）又は除細動放電の印加を実行するのに適している。前記既知の電極はいわゆる乾式であり、前記電極の接触面と前記個人の肌との間の空間に特定の電解質は加えらない。このように、汗のような自然に生成された体液が電解質として使用され、前記電極と前記個人の肌との間の境界面における適当な電気伝導率を保証する。
【０００４】
前記既知の電極アセンブリの不利点は、前記個人の汗の生成が制御されることができず、結果として電気伝導率の更なる増加を保証する対策の必要性を生じる。既知の電極構成において、肌の調整の目的の治療剤及び／又は予防剤が、前記電極の接触面と前記肌との間の空間において使用されることができる。米国特許公開公報ＵＳ６３７４１３８において適当な薬品として提唱された物質は、電気的に伝導性の性質であるが、しかしながら当該物質の使用は、事前に決定された効率的な様式では前記電極と前記肌との間の境界面における電気特性の向上を達成しない。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、個人との生体電気相互作用を実行するのに適した電極アセンブリであって、電極−肌境界面の電気特性の改良された制御可能性を与える当該電極アセンブリを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による電極アセンブリは、前記電極アセンブリが、前記生体電気相互作用の実行の前に前記個人の肌の受け領域のインピーダンスを制御するように構成されたインピーダンス制御手段を有することを特徴とする。当然、前記インピーダンス制御を実行するためには、前記インピーダンスの初期値が決定されることが望ましい。これは、図４を参照して説明され、これ自体既知である測定回路により達成されることができる。乾式電極は、電解質として自然に生成された汗を利用して、前記電極と前記肌との間の適当な電気接触を保証する。幾つかの応用例に対して、例えば除細動の目的に対して、汗生成は遅すぎ、適当な生体電気相互作用のために印加されるべき電流密度の増加を生じる。モニタする応用例において、前記電極−肌境界面の不十分な電気伝導率は、貧弱な信号対雑音比を生じ、これは、前記電極アセンブリ全体の性能の低下を生じる可能性がある。本発明の技術的対策により、電気的パラメータは、能動的に制御されることができる。これは、前記電極アセンブリの恒久的な使用（durable application）の目的で特に重要である。この次に、肌抵抗、汗の生成及び汗の化学的組成は、個人に強く依存するので、これらのパラメータは、本発明による前記インピーダンス制御手段を使用して補正されることができ、異なる個人により使用するために適合された生体電気相互作用に対する改良されたシステムを生じる。加えて、異なる電極タイプの数が減少されるので、このようなシステムの製造コストの減少が達成される。標準的な電極タイプが、適当な電解質選択により調節されることができる。
【０００７】
本発明による前記電極アセンブリの実施例は、前記インピーダンス制御手段が、導電性液体（conductive fluidum）の貯蔵部（depot）と、前記接触面と前記受け領域との間の空間に前記液体を放出するように構成された作動可能な（actuatable）放出手段とを有することを特徴とする。この技術的対策によると、前記電解質は、要求があると電極−肌境界面に加えられる。電極特性は、前記導電性液体の適当な選択により調節可能である。導電率の自動的な増加のために、電解質の貯蔵部と一緒に電気的に駆動されるポンプを有するポンプシステムを使用することが好ましい。この解決策の利点は、前記貯蔵部が再充填及び再使用されることができ、肌−電極インピーダンスの連続的な自動制御を可能にすることである。
【０００８】
本発明による前記電極アセンブリの他の実施例は、前記導電性材料の接触面が、細孔を備えた導電性ゴム層を有し、前記インピーダンス制御手段が、点火（ignition）の際に細孔の方向に前記貯蔵部に力を生じるように構成された点火可能な加圧気体を持つ容器を有することを特徴とする。前記貯蔵部は、前記導電性材料の本体の内側又は外側に配置されることができる。好ましくは、前記導電性材料は導電性ゴムを含むが、しかしながら他の適当な導電性材料又はメッシュのような構造も使用されることができる。間もなく増加された導電率が必要とされる場合、例えば電気ショックによる除細動の場合、前記インピーダンス制御手段は、プライミングチャージ（priming charge）の点火を開始し、膨張する気体が前記電解質を細孔を通って肌と電極との間に押し出す。この後に、前記プライミングチャージ及び前記電解質が置き換えられることができる。用語‘細孔’の下では液体が通る構造が意味されると理解されなければならない。適当な細孔の例は、ダクト、チャネル、マイクロホール及び空洞（cavity）である。
【０００９】
本発明による前記電極アセンブリの更に他の実施例は、前記導電性材料の接触面が、前記貯蔵部を収容するコンパートメントにより形成され、前記放出手段が前記コンパートメント内に配置され、前記接触面に直角な方向に延在する設定可能なファイバを有することを特徴とする。好ましくは、繊維が使用され、ここに電解質貯蔵部が配置されることができる。前記貯蔵部は、異なる方向に噴出されることができるカプセルを有するように構成されることができる。前記繊維内に実装されたファイバが存在し、前記ファイバは、電圧を印加することにより短くされることができる。前記カプセルが噴出し、前記導電性液体が放出される。加わる力の異なる感度を用いるカプセルを使用すると、流れが異なる要求に応じて調節されることができる。代わりに、加熱システムが前記繊維内に実装され、必要であれば前記ファイバが加熱され、前記カプセルが噴出される。
【００１０】
本発明のこれら及び他の態様は、図面を参照して説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１は、個人との生体電気相互作用を可能にするシステムの実施例を概略図で示す。
【００１２】
図１は、着用することができるモニタシステム１の実施例の概略図を示す。患者Ｐには、担体、例えば伸縮自在なベルト２に一体化されたセンサのセット３が付けられる。センサのセット３は、望ましい生理的信号を取得するために信頼することができるように前記患者の肌と接触して配置される。例えば、このようなモニタシステムは、心臓の活動又は前記心臓の活動から得られた信号の測定を実行するように構成されることができる。電極（図示されていない）を有するセンサ３は、典型的には記憶及び解析デバイスＳＡＤ（図示されていない）に電気的に接続される。前記ＳＡＤは、前記取得された生理的データを解釈するために一次データ解析を実行するように構成される。前記データ解析は、調節及び解釈回路（conditioning and interpreting circuitry、図示されていない）を用いて実行される。前記調節及び解釈回路が生命を脅かす異常（例えば不整脈状態又は心停止）を検出する場合、制御信号、例えばアラームは、基地局６に送信される。基地局６は、医療緊急センター（図示されていない）と相互作用するように構成される。基地局６は、更に、無線信号７を用いてユーザとの他の生体電気相互作用を作動するように構成されることができる。例えば、無線信号７は、適当な電力線４を用いて電力供給ユニット８に電気的に接続された電極セット５を用いて除細動を始動するように構成されることができる。前記除細動の前に、電極５の接触面と前記患者の肌との間の境界面を適合することが必要である可能性がある。これは、本発明による前記インピーダンス制御手段を用いて達成されることができ、図２を参照して更に詳細に説明される。
【００１３】
図２は、本発明による前記インピーダンス制御手段を有する電極アセンブリの実施例を概略図で示す。接触面１１を有する電極１０は、前記個人の肌１２と接触させられる。一般に、接触面１１は、前記肌に完全には密着せず、内部空間１２ａを残す。電極１０が恒久的な時間の間、面１２に当てられる場合、内部空間１２ａは、発汗のため前記個人により生成された汗で実質的に満たされる。前記汗が内部空間１２ａを完全に満たさない場合、内部空間１２ａは空気で満たされ、電極１０と肌１２との間で貧弱な電気的接触を生じる。内部空間１２ａのインピーダンスを向上するために、本発明による前記電極アセンブリは、放出可能な電解質で満たされた電解質貯蔵部を有する。前記電解質の放出は、トリガ信号を電気接続線１７上で放出手段１６まで送信するように構成されたインピーダンス制御手段１８を用いて要求により実行される。本例において、放出手段１６は、電極１０の本体に蓄えられた加圧気体１５の膨張を開始するように構成される。気体膨脹の効果は、自動車で使用されるエアバッグの効果と同様であるが、しかしながら度合いが異なる。膨張した気体は、気体輸送チャネル１５ａを介して移動し、電解質１４を細孔１３を介して電極１０の本体から内部空間１２ａに流れ込ませる。インピーダンス制御手段１８の動作は、内部空間１２ａの実際のインピーダンスを測定するように構成されたセンサ（図示されていない）により制御されることができる。内部空間１２ａのインピーダンスの実際の値が所定の閾値より低い場合、インピーダンス制御手段１８は、システムエレクトロニクス（図示されていない）により前記電解質放出を開始するために作動される。
【００１４】
図３は、本発明による前記インピーダンス制御手段を有する電極アセンブリの他の実施例を概略図で示す。前記患者の肌２１と接触して配置されると考えられる電極（図示されていない）の本体は、前記電解質貯蔵部を収容するコンパートメントＣにより形成される。好ましくは、前記電解質貯蔵部は、封入された電解質を有する複数のカプセル２２を有する。コンパートメントＣは、繊維層２０ａ及び２０ｂにより輪郭をたどられる。繊維を使用する利点は、前記繊維自体が、前記電解質を噴出されたカプセルから肌２１の表面まで輸送するのに使用されることができる糸パターンによるミクロ細孔を有することである。電解質カプセル２２を噴出するために、コンパートメントＣは、設定可能な材料からなるファイバ２４を有する。インピーダンス制御手段２６は、ファイバ２４を収縮させるために作動信号をファイバ２４に供給するように構成される。温度又は電圧の印加の下で寸法を減少する（電歪）材料を使用することが可能である。これは、適当な作動トリガをファイバ材料に導通する配線手段２５により達成されることができる。前記ファイバが収縮する場合、前記カプセルは、織物層２０ａの生成された圧力の影響下で噴出し、前記電解質は層２０ｂを通って肌２１に向かって流れる。典型的には、直径がナノメートルからマイクロメートルの範囲の寸法を持つカプセルが適当である。段階的な電解質放出を可能にするために異なる表面剛性を持つカプセルを使用することが可能である。異なるアプローチは、前記カプセルを収容する前記コンパートメントの近くの領域を加熱することである。本実施例において、前記設定可能なファイバは省かれることができる。これは、繊維層２０ａ及び２０ｂに熱を伝導することにより達成されることができる。前記カプセルは熱膨張により破裂し、前記電解質は層２０ｂを通って接触面２１まで流れる。
【００１５】
図４は、インピーダンス感受手段の実施例の概略図を示す。体表面Ｓに配置された電極３１の典型的な等価回路は、体インピーダンス３３と電極インピーダンス３１との直列接続として示されることができる。電極３１のインピーダンスは、肌部分３１ａと純粋な電極部分３１ｂとに分離される。組織３３のインピーダンスは、一般に電極３１のインピーダンスより大幅に低い。組織及び前記電極に対するインピーダンスの容量部分も存在する（図示されていない）。感受原理は、電力供給源３５を用いて前記電極にＡＣ電圧を印加することである。代わりに、電流源（図示されていない）によりＡＣ電流が流されることができる。本実施例は、電力供給源が使用される場合のインピーダンス感受手段の動作を示す。等価回路３０は、回路３０における電流又は電圧降下を測定するように構成された電流計３７を更に有する。前記インピーダンスは、この測定から推定されることができる。前記インピーダンスを推定する方法は、当業者に既知であり、更に詳細には説明されない。前記インピーダンスの測定値が所定の閾値より高い場合、追加の電解質を肌表面Ｓに放出するために、トリガ信号（図示されていない）が前記インピーダンス制御手段（図示されていない）に送信される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】個人との生体電気相互作用を可能にするシステムの実施例を概略図で示す。
【図２】本発明によるインピーダンス制御手段を有する電極アセンブリの実施例を概略図で示す。
【図３】本発明によるインピーダンス制御手段を有する電極アセンブリの他の実施例を概略図で示す。
【図４】インピーダンス感受手段の実施例を概略図で示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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