(57)【要約】  歪みゲージ装置（１０）を製造するための方法は、バンド（１２）を作製する第１のステップを含む。バンド（１２）の少なくとも測定領域（３６）は、柔軟性を有する。次いで、歪みに応じて電気抵抗を変化させる少なくとも１つの測定用撚り線（３０）を含むセンサー（２２）が作製され、バンド（１２）内またはバンド上に、予張力が付与されることなく配置される。その後、バンド（１２）の形状が、保持型動作形状に変形され、それによって、測定用撚り線（３０）は、一定量の予張力が生じるように伸長される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
歪みゲージ装置（１０）を製造するための方法。
上面（１４）及び下面（１６）を有し、バンド（１２）の長手方向に延びる伸長方向（Ｌ）を定め、測定領域（３６）において柔軟性を有するバンド（１２）を作製するステップ、
歪みに応じて電気抵抗を変化させる少なくとも１つの細長い測定用撚り線（３０）を含むセンサー（２２）を作製し、該センサー（２２）を、予張力を与えることなく、測定用撚り線（３０）が測定領域（３６）の一端部から他方の端部へ少なくとも殆ど伸長方向に沿って延びるように、バンド上またはバンド内に配置するステップ、及び、
バンド（１２）の少なくとも測定領域（３６）の形状を、保持型動作形状（５８）に変形し、センサー（２２）の動作範囲の下限を定める一定量の予張力が生じるように測定用撚り線（３０）を伸長させるステップの、各ステップを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
センサー（２２）を、バンド（１２）の曲げ線（６０）から上面に向かって距離をおいて配置し、その後、バンド（１２）の形状を保持型動作形状（５８）に変形するために、バンド（１２）の少なくとも測定領域（３６）を長手方向（Ｌ）に沿って下面（１６）に向かって湾曲させ、その後、センサー（２２）が曲げ線（６０）の外方に向かって放射状に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法。センサー（２２）をバンド（１２）の上面に取り付け、次いで、バンド（１２）の形状を保持型動作形状（５８）に変形するために、バンド（１２）の少なくとも測定領域（３６）を長手方向（Ｌ）に沿って下面（１６）に向かって湾曲させ、その後、センサー（２２）がバンド線（６０）の外方に向かって放射状に配置される、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
バンド（１２）を、少なくとも測定領域（３６）が、長手方向（Ｌ）に沿って上面（１４）に向かうように湾曲するように作製する、ことを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
バンドの形状を保持型動作形状（５８）に変形するために、バンド（１２）の少なくとも測定領域（３６）を長手方向（Ｌ）に沿って伸長させる、ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
バンド（１２）内またはバンド（１２）の上面（１４）に、測定領域（３６）に隣接させて補剛または補強された領域（３８）を形成し、センサー（２２）を、前記補強された領域（３８）に、好ましくは該領域のみに、取り付ける、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
センサー（２０）を、その全体にわたってバンド（１２）と、適用可能な場合、補剛または補強された領域（３８）に取り付ける、ことを特徴とする請求項１から６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
バンド（１２）をセル配列構造（４０）として作製し、測定領域（３６）において、セル（４２）は、測定領域（３６）の外側と比べて、最大で同一の、好ましくは低い、剛性を有する、ことを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法、
【請求項９】
測定領域（３６）のセル（４２）を、測定領域（３６）の外側のセルよりも大きなサイズを有するように作製し、好ましくは、セル（４２）の壁（４４、４６、４８）の厚みは、少なくとも殆ど等しい、ことを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
セルを、測定領域（３６）内と測定領域（３６）の外側とで同様の形状を有するように作製する、ことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
セルを、測定領域（３６）内のセルが測定領域（３６）の外側のセルとは異なる形状を有するように作製する、ことを特徴とする請求項８または９に記載の方法。
【請求項１２】
セル配列構造を、ハニカム形状またはオーセチック形状に作製する、ことを特徴とする請求項８から１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１３】
電子装置（２０）を、バンド（１２）内またはバンド（１２）上に配置し、センサー（２２）と電子装置（２０）とを、電気的な接続線によって接続する、ことを特徴とする請求項１から１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１４】
バンド（１２）、センサー（２２）、及び、適用可能な場合、接続線（２６）を、三次元印刷法または積層製造法によって作製する、ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１５】
測定用撚り線（３０）を、５％と７０％の間の、好ましくは７％と２０％の間の、最も好ましくは少なくとも近似的に１０％の予張力が与えられるまで伸長させる、ことを特徴とする請求項１から１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１６】
センサー（２２）を作製するために、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、１０重量％から６０重量％の、好ましくは４０重量％から５５重量％の、より好ましくは少なくとも近似的に５０重量％のカーボンブラック粒子とを含む、好ましくはこれらの混合物である、材料が使用される、ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１７】
センサー（２２）を作製するために、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、２重量％から１０重量％の、好ましくは約５重量％のグラフェンまたはナノチューブ粒子とを含む、好ましくはこれらの混合物である、材料が使用される、ことを特徴とする請求項１から１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１８】
センサー（２２）を作製するために、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、１０重量％から６０重量％の、好ましくは４０重量％から５５重量％の、より好ましくは少なくとも近似的に５０重量％の導電性粒子、好ましくは、金属または他の無機材料の粒子、好ましくは銅、銀、インジウム錫酸化物、または、フッ素ドープ酸化錫とを含む、好ましくはこれらの混合物である、材料が使用される、ことを特徴とする請求項１から１７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１９】
センサー（２２）は、０．７ｍｍ以下の、好ましくは０．１ｍｍと０．５ｍｍの間の、最も好ましくは少なくとも近似的に０．３ｍｍの厚みを備えるように作製される、ことを特徴とする請求項１から１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
センサーの測定用撚り線（３０）は、０．１ｍｍと２ｍｍの間の、好ましくは０．４ｍｍと１．０ｍｍの間の幅を備え、かつ、７ｍｍと２０ｍｍの間の、好ましくは８ｍｍと１５ｍｍの間の、特に少なくとも近似的に１０ｍｍの長さを備えるように作製される、ことを特徴とする請求項１から１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
センサー（２２）は、測定領域（３６）の長さにわたって少なくとも略平行に配置され、電気的に直列に接続される、少なくとも２つの測定用撚り線（３０）を有するように作製され、好ましくは特に、２つの測定用撚り線（３０）は、その一端で共通の接続用撚り線（３２）によって接続され、センサー（２２）がＵ字状である、ことを特徴とする請求項１から２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
センサー（２２）は、少なくとも１００／１５０の、好ましくは１００／２００の、特に少なくとも１００／２５０の可逆な柔軟性を有するように作製される、ことを特徴とする請求項１から２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
バンド（１２）は、センサー（２２）の伸長方向及び長手方向（Ｌ）にみたときの両側に、少なくとも近似的に１０ｍｍの、好ましくは少なくとも１５ｍｍから２０ｍｍの柔軟性を有するように作製される、ことを特徴とする請求項１から２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
監視のためにユーザの血圧を連続的に測定する装置であって、ユーザの身体の外面上の場所に対して載置するために適しており、血圧によって影響される場所の圧力を連続的に測定し、対応する電気的な圧力信号を発生させる、少なくとも１つの圧力センサー（６６）と、請求項１から２３のいずれか１項に従って製造された歪みゲージ装置（１０）と、を備えており、バンド（１２）は、身体を取り囲み、圧力センサー（６６）を前記場所の表面に安全かつ帰納的な接触状態で保持するために適し、歪みゲージ装置（１０）は、バンド（１２）の歪みを連続的に測定し、対応する電気的なバンド張力信号を発生させるために適し、電流源を備えた電子装置（２０）、バンド張力信号を考慮に入れて接触圧信号から拡張期血圧値及び収縮期血圧値を判別するためのマイクロプロセッサ、及び、血圧値を表示または出力するための出力装置を備えている、ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１に従う、歪みゲージ装置を製造するための方法、及び、請求項２４に従う、監視のためにユーザの血圧を連続的に測定する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
米国特許第６２７６２１４号には、導電性の粒子−ポリマー複合材料からなる歪みセンサーが開示されている。歪みセンサーを作製するための１つの方法は、成型法である。この方法では、カーボンのような導電性の粒子が、ニーダーのような混合機内で溶融したポリマーと混合され、複合材料がフィルムの形で作製される。電極は、成型工程の間または成型工程の後に、付着させることができる。別の方法は、印刷法である。この方法では、ポリマーが溶媒中に溶かされ、次いで、導電性粒子が、その溶液と混合される。導電性粒子、ポリマー、及び溶媒から構成されるこの溶液は、インクと呼ばれる。センサーは、既に電極が印刷されている基材フィルム上に印刷することによって作製される。また、熱硬化性プラスチックとその硬化剤の混合物内に導電性粒子を調合し、次いで、それらを成型することによって、このセンサーを作製することも可能である。
【０００３】
米国特許出願公開第２０１１／０１６６４６１号には、監視のために結合を連続的に測定する装置及び方法が開示されている。この装置は、少なくとも１つの圧力センサーを有する。圧力センサーは、ユーザの体表面上に位置するとともに、バンドによって体表面への装着が維持されるように配置される。装着力は、圧力センサーからの圧力信号が脈によって生じる変動を含むように選択される。装着圧に応じて、装着圧センサーまたはバンド張力センサーが電気信号を発生する。マイクロプロセッサは、装着圧センサーまたはバンド張力センサーからの信号を考慮して、拡張期血圧と収縮期血圧の値を判別する。この装置がユーザの四肢の適切な位置に装着されたならば、バンドを緩めるかまたは締め付けることによって、必要なアームバンド張力が設定される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
先願の欧州特許出願第１４００２１０３．１号（欧州特許出願公開第２９５７２２５号）に開示される歪みゲージ装置は、弾性バンドを含んでおり、その歪みが測定される。センサーは、バンドの歪みに応じて電気抵抗を変化させる少なくとも１つの細長い測定用撚り線を含んでいる。測定用撚り線は、センサーとバンドとの間に配置された接着層によって、応力が印加されていないバンドに、予張力が付与された状態で取り付けられる。ユーザの血圧を連続的に測定する装置は、少なくとも１つのこのような歪みゲージ装置を含んでいる。予張力が付与された状態でセンサーを固定することは、労力と熟練を要する。
【０００５】
本発明の目的は、歪みゲージ装置を製造するための簡易化された方法、及びその方法に従って製造された歪みゲージ装置を含む、監視のためにユーザの血圧を連続的に測定する装置を製造するための簡易化された方法を提案することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に従う方法は、上面及び下面を定め、測定領域において柔軟性を有するバンドを作製するステップを含む。測定領域は、好ましくは、測定領域の両側の残りの区画よりも高い柔軟性を有する区画によって構成される。好ましくは、測定領域は、バンドの全幅にわたる。
【０００７】
伸長方向は、バンドの長手方向に沿って延びる。
【０００８】
この方法は、歪みに応じて電気抵抗を変化させる少なくとも１つの細長い測定用撚り線を含むセンサーを作製するステップを含む。センサーは、測定用撚り線が測定領域の一端部から他方の端部へ少なくとも殆ど伸長方向（すなわち、バンドの長手方向）に沿って延びるように、バンド上またはバンド内に配置される。好ましくは、センサー及び、したがって測定用撚り線は、バンドに固定される、少なくとも測定領域に直接続くバンドの領域において、バンドに対して固定される。
【０００９】
バンドの歪むは、このセンサーによって測定される。
【００１０】
製造において、センサーは、予張力を与えられることなく、バンド内またはバンド上に配置される。この特徴によって、簡易化された製造方法が可能となり、バンド及びセンサーの、好ましくは１つの製造段階での、三次元印刷法または積層製造法による作製が可能となる。
【００１１】
さらならりステップで、バンドの形状が、センサーが固定されたバンド内またはバンド上において、センサー（すなわち、測定用撚り線）に、所望の量の予張力まで予張力が与えられるように、少なくとも測定領域において、保持型動作形状に変形される。予張力によって、使用時に、測定用撚り線に常に張力が与えられていることが保障される。
【００１２】
保持動作形状は、バンドが保持動作形状に変形した後、少なくとも測定領域において、バンドが元の形状に戻らないことを意味する。したがって、測定用撚り線の予張力は維持される。
【００１３】
歪みゲージ装置の使用時において、予張力の量は、センサーの動作範囲の下限を定める。予張力によって、センサーが、理想的な動作範囲で動作することが可能となる。
【００１４】
動作範囲の上限は、バンド及びセンサーの弾性限界、または、センサーの特性によって与えられる。
【００１５】
歪みゲージ装置の使用時において、バンドの歪みは、伸長方向に伸長されている間に測定される。
【００１６】
好ましくは、センサーは、バンドの曲げ線とバンドの上面との間、または、バンドの上面に配置される。したがって、バンド、特に測定領域を、長手方向に沿って上面に向かって動作形状へと曲げたとき、センサーが曲げ線の外方に向かって放射状に配置されて、センサーに予張力が付与される。
【００１７】
完全性を期すために言えば、センサーは、好ましくは、バンドの手操作による曲げの前、その間、及びその後、好ましくは測定用撚り線の少なくとも殆ど全長にわたって、バンドによって支持されるものである。
【００１８】
形状を保持型動作形状に変形するために、バンドの少なくとも測定領域を、長手方向に伸長させ、それによってセンサーに予張力を与えることも可能である。この場合、バンドの少なくとも測定領域は、元の形状に戻らないように構成される。
【００１９】
この目的のため、バンド、特に測定領域を製造するために、例えば欧州特許出願公開第２７８３８３４号から既知のように、形状記憶ポリマーまたはポリマー網を使用することも可能である。
【００２０】
好ましくは、バンドの少なくとも測定領域は、長手方向に沿って上面に向かって湾曲するように、すなわち凹形に作製される。したがって、予張力は、バンド、特に測定領域を、平面状または凸状に曲げることにより、達成することができる。
【００２１】
好ましくは、バンドは、測定領域に隣接させて補剛または補強されるものである。センサーは、これらの補剛または補強された領域に対して固定され、測定用撚り線は、これらの補剛または補強された領域のうちの１つから、他方の領域へと延びる。好ましくは、測定用撚り線は、２つの補剛または補強された領域の間の測定領域に対しては、固定されない。一方、センサーは、補剛または補強された領域の間の測定領域中でも、バンドに対して固定されることが好ましいこともあり得る。これによって、センサーは、少なくとも殆ど全体にわたって、バンドに取り付けられる。
【００２２】
バンドは、好ましくは、セル配列構造として作製される。測定領域におけるセル配列構造の剛性は、測定領域の外側の領域と同じとすることも可能である。但し、測定領域の方を低くすることが好ましい。これによって、歪みゲージ装置の使用時において、測定領域の単位長さ当たりの伸長が、測定領域の外側の領域よりも大きくなる。これによって、歪み、及び、したがってバンドを伸長させる力の測定精度が向上する。
【００２３】
好ましくは、測定領域におけるセルのサイズは、測定領域の外側のセルのサイズよりも大きい。セルを大きくすると、小さいセルよりも剛性が低くなる。測定領域における剛性を低減するために、大きい方のセルの壁を、小さい方のセルの壁よりも小さくすることも可能である。しかし、セルの壁の厚みは、少なくとも殆ど等しいことが好ましい。これによって、製造が簡易化される。
【００２４】
セルは、好ましくは、測定領域内と測定領域の外側とで同様の形状を有する。しかし、異なる形状を有することも可能である。
【００２５】
好ましくは、セル配列構造は、少なくとも測定領域において、ハニカム形状またはオーセチック形状に作製される。
【００２６】
少なくとも測定領域においてセル配列構造を使用するとき、バンドが（予張力のために）変形された形状から元の形状に戻ることを防ぐため、セル内に、好ましくは測定領域のセル配列構造の全てのセル内に、フォーム（foam）材料を挿入することも可能である。
【００２７】
バンドの変形された形状において、フォーム材料は、それぞれのセルの壁に抗して存在するものである。
【００２８】
フォーム材料が全てのセルに挿入されない場合、フォーム材料は、少なくとも１列の、好ましくは少なくとも２列の、セル中のセル内に挿入されることが好ましい。この列は、少なくとも近似的に長手方向に延びるものである。このようなセルの列中のそれぞれのセルは、長手方向に見たときに互いに引き続くものである。好ましくは、セルの列は、分断されることなく、測定領域の一端から他方端まで延びるものである。
【００２９】
好ましくは、独立気泡フォームが使用される。
【００３０】
フォーム材料をセルの１つの壁のみに結合させることも可能である。
【００３１】
さらに、少なくとも測定領域において、例えば三次元印刷法によって、自由端部を有するストップアームをセルの壁に追加することも可能である。ストップアームは、それぞれのセルに広がり、その自由端部は、それぞれのセルの他方の壁と連携して、バンドの変形された状態において、この他方の壁を支持する。
【００３２】
ストップアームが全てセルに対して割り当てられない場合、ストップアームは、少なくとも１列の、好ましくは少なくとも２列の、セル中のセルに対して割り当てられることが好ましい。この列は、少なくとも近似的に長手方向に延びるものである。このようなセルの列中のそれぞれのセルは、長手方向に見たときに互いに引き続くものである。好ましくは、セルの列は、分断されることなく、測定領域の一端から他方端まで延びるものである。
【００３３】
好ましくは、電子装置は、バンド内またはバンド上に配置され、センサーと電子装置とは、電気的な接続線によって接続される。電子装置は、センサーに対して電流を供給するように機能して、センサーの２つの端部の間の電圧を測定するものであってもよく、逆であってもよい。このように、センサーの歪みに応じた電気抵抗を測定することができる。さらに、電子装置は、センサーによって生成された信号を処理し、測定結果を送信するために外部の装置と通信するように構成されていてもよい。
【００３４】
例えば、電子装置は、国際公開２０１０／０１７９７３号から既知のように、監視のために、ユーザの血圧を連続的に測定するためのマイクロプロセッサを含むものであってもよい。この文献の開示は、参照により本明細書に援用される。
【００３５】
バンド、センサー、及び、適用可能場合、接続線は、特に好ましくは、三次元印刷法または積層製造法によって作製される。積層製造法は、例えば熱溶解積層法（ＦＤＭ）を使用するものであってもよく、この場合、三次元構造を構築するために、熱可塑性プラスチックが溶融されて、薄い層状に積層される。
【００３６】
好ましくは、バンドの測定領域の形状は、５％と７０％の間の、好ましくは７％と２０％の間の、最も好ましくは少なくとも近似的に１０％の予張力が生じるように、変形されるものである。
【００３７】
好ましくは、センサーを作製するために、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、１０重量％から６０重量％の、好ましくは４０重量％から５５重量％の、より好ましくは少なくとも近似的に５０重量％のカーボンブラック粒子とを含む、好ましくはこれらの混合物である、材料が使用される。
【００３８】
好ましくは、センサーを作製するために、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、２重量％から１０重量％の、好ましくは約５重量％のグラフェンまたはナノチューブ粒子とを含む、好ましくはこれらの混合物である、材料が使用される。
【００３９】
好ましくは、センサーを作製するために、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）と、１０重量％から６０重量％の、好ましくは４０重量％から５５重量％の、より好ましくは少なくとも近似的に５０重量％の導電性粒子、好ましくは、金属または他の無機材料の粒子、好ましくは銅、銀、インジウム錫酸化物、または、フッ素ドープ酸化錫とを含む、好ましくはこれらの混合物である、材料が使用される。
【００４０】
好ましくは、センサーは、０．７ｍｍ以下の、好ましくは０．１ｍｍと０．５ｍｍの間の、最も好ましくは少なくとも近似的に０．３ｍｍの厚みを備えるように作製される。
【００４１】
好ましくは、センサーの測定用撚り線は、０．１ｍｍと２ｍｍの間の、好ましくは０．４ｍｍと１ｍｍの間の幅を備え、かつ、７ｍｍと２０ｍｍの間の、好ましくは８ｍｍと１５ｍｍの間の、特に少なくとも近似的に１０ｍｍの長さを備えるように作製される。
【００４２】
好ましくは、センサーは、測定領域の長さにわたって少なくとも略平行に配置され、電気的に直列に接続される、少なくとも２つの測定用撚り線を有するように作製され、好ましくは特に、２つの測定用撚り線は、その一端で共通の接続用撚り線によって接続され、センサーはＵ字状である。
【００４３】
好ましくは、センサーは、少なくとも１００／１５０の、好ましくは１００／２００の、特に少なくとも１００／２５０の、可逆な柔軟性を有するように作製される。
【００４４】
好ましくは、バンドは、センサーの伸長方向及び長手方向にみたときの両側に、少なくとも近似的に１０ｍｍの、好ましくは少なくとも１５ｍｍから２０ｍｍの柔軟性を有するように作製される。但し、この柔軟性は、好ましくは、測定領域の柔軟性よりも低い。
【００４５】
本発明は、さらに、監視のためにユーザの血圧を連続的に測定する装置に関する。この装置は、ユーザの身体の外面上の場所に対して載置するために適しており、血圧によって影響される場所の圧力を連続的に測定し、対応する電気的な圧力信号を発生させる、少なくとも１つの圧力センサーを有する。また、この装置は、本発明に従って製造された歪みゲージ装置を含む。バンドは、身体を取り囲み、圧力センサーを前記場所の表面に安全かつ帰納的な接触状態で保持するために適し、歪みゲージ装置は、バンドの歪みを連続的に測定し、対応する電気的なバンド張力信号を発生させるために適している。また、この装置は、電流源を備えた電子装置、バンド張力信号を考慮に入れて接触圧信号から拡張期血圧値及び収縮期血圧値を判別するためのマイクロプロセッサ、及び、血圧値を表示または出力するための出力装置を含んでいる。
【００４６】
この装置は、好ましくは、国際公開第２０１０／０１７９７３号に開示されるように構成され、歪みゲージ装置が、本発明に対応する。この文献の開示は、参照により本明細書に援用される。
【００４７】
好ましくは、歪みゲージ装置は電子回路によって作動する。すなわち、センサーは、既定の電流で、上述したように電圧を測定する。
【００４８】
本発明は、全くの模式図である図面に示された実施形態に基づいて、より詳細に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１は、第１の実施形態として、バンド、２つのセンサー、及び電子装置を有する歪みゲージ装置を示す上面図である。
【図２】図２は、第１の実施形態を図１のII−II線に沿って示す長手方向の断面図である。
【図３】図３は、第１の実施形態を図１のIII−III線に沿って示す断面図である。
【図４】図４は、第２の実施形態として、１つのセンサーを有し、バンドがセル配列構造として作製された歪みゲージ装置を示す上面図である。
【図５】図５は、第２の実施形態を図４のV−V線に沿って示す断面図である。
【図６】図６は、第２の実施形態を図４のVI−VI線に沿って示す断面図である。
【図７】図７は、歪みゲージ装置のバンドの測定領域及びセンサーを示す長手方向の断面図であり、上側部分は、バンド及びセンサーの作製後の態様、下側部分は、センサーに予張力を付与するためにバンドの形状を変形した後の態様、を示す図である。
【図８】図８は、オーセチック形状のセル配列構造を備えるバンドの測定領域の、バンドの作製後であって、かつセンサーに予張力を付与するためにバンドの形状を変形する前の態様、を示す上面図である。
【図９】図８に示すセル配列構造の、センサーに予張力を付与するためにバンドの形状を変形した後の態様を示す上面図である。
【図１０】図１０は、第３の実施形態として、バンドがハニカム形状のセル配列構造として作製された歪みゲージ装置を示す上面図である。
【図１１】図１１は、第４の実施形態として、バンドがハニカム形状のセル配列構造として作製され、センサーがセルの上面側のフィラメントとして作製された歪みゲージ装置を示す上面図である。
【図１２】図１２は、２つの歪みゲージ装置を有する、ユーザの血液を連続的に測定する装置を示す上面図である。
【図１３】図１３は、２つの歪みゲージ装置を有する、ユーザの血液を連続的に測定する装置の別の実施形態を示す上面図である。
【図１４】図１４は、１つの歪みゲージ装置を有する生命徴候データ装置を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００５０】
図１から図３には、本発明に従って製造された歪みゲージ装置１０が示されている。この歪みゲージ装置１０は、平坦なバンド１２を含み、このバンドは、上面１４及び下面１６を有し、長手方向Ｌを定める。
【００５１】
バンド１２の上面１４の、長手方向Ｌに見たときの略中央及び断面に、円形の凹部１８が示されており、この凹部内に電子装置２０が配置されている。
【００５２】
バンドの１２の上面１４の、長手方向Ｌに沿ってみたときの電子装置２０の両側には、それぞれに対応して配置されたセンサー用凹部２４内に、Ｕ字形のセンサー２２が配置されている。２つのセンサー２２は、鏡映反転された態様で、電子装置２０と距離をおいて配置される。
【００５３】
それぞれのセンサー２２の２つの自由端から、電気的な接続線２６または径路が電子装置２０に延びている。この接続線は、センサー用凹部２４とセンサー２２のための凹部１８とを結ぶそれぞれの溝部２８内に配置される。
【００５４】
それぞれのセンサー２２は、長手方向Ｌに互いに平行に延びる２つの測定用撚り線３０を有している。それぞれのセンサー２２の２つの測定用撚り線３０は、共通の接続用撚り線３２によって、直列に接続されている。
【００５５】
センサー２２の全体は、電子装置２０から離れる側の測定用撚り線３０の端部が、接続用撚り線３２によって互いに接続され、電子装置２０に向かう側の端部は、接続線２６によって電子装置２０に接続されて、一体に作製される。
【００５６】
それぞれの測定用撚り線３０の２つの端部領域３４及び接続用撚り線３４は、好ましくはバンド１２及びセンサー２２と類縁の材料の使用による材料間結合によって、バンド１２に固定される。
【００５７】
センサー２２を、及び、したがって測定用撚り線３０を、全体にわたってバンド１２に対して固定することも可能である。
【００５８】
バンド１２は、長手方向Ｌに沿って見たときに、測定用撚り線３２の１つの端部領域３４から他方の端部領域３４に延びる測定領域３６を構成し、それぞれのセンサー２２は、専用の測定領域３６にわたって長手方向Ｌに延びる。２つの測定領域３６は、バンド１２の全幅を占める。
【００５９】
バンド１２は、測定用撚り線３２の端部領域３４において、補強または硬化されるものであってもよい。補強領域３８は、好ましくは、バンド１２にわたって帯状に走る形状を有する。補強は、バンド１２の材料よりも低い弾性を有する材料からなるフィルムによって形成されるものであってもよい。好ましくは、これらの２つの材料は類縁のものであり、それによって材料間結合が構築される。
【００６０】
バンド１２は、測定領域３６において柔軟性を有している。バンドは、測定領域３６の外側でも柔軟性を有するものであってもよい。好ましい態様では、測定領域３６の外側の柔軟性は、測定領域３６内よりも低いものである。
【００６１】
好ましい実施形態において、バンド１０は、長手方向Ｌに見たときの両側のセンサー２２を、少なくとも１０ｍｍは追随する柔軟性を有する。但し、この柔軟性は、好ましくは、測定領域３６の柔軟性よりも低いものである。
【００６２】
バンド１２の伸長方向は、長手方向Ｌに沿う方向である。バンド１２の歪みは、歪みゲージ装置１０を使用して、センサー２２によって測定される。
【００６３】
バンド１２の構造材料の剛性及び柔軟性は、センサー２２の材料との関連により様々に異なるように調整されるものであってもよい。
【００６４】
ここで、センサー２２の柔軟性、及び、したがって測定用撚り線３２の柔軟性は、常にバンド１２の柔軟性よりも高いことが好ましい。すなわち、センサー２２の弾性係数は、バンド１２の弾性係数よりも小さいことが好ましい。
【００６５】
歪みゲージ装置１０、特にバンド１２及びセンサー２２は、既知の積層製造法によって製造されるもであってもよい。これによって、バンド１２の剛性は、高い剛性を有する領域に配置される層の厚みを増大させる、及び、低い剛性を有する領域、すなわち少なくとも測定領域３６、に配置される層の厚みを低減させることによって、調整することができる。
【００６６】
それぞれに領域において、類縁ではあるが、異なる剛性を有する材料を使用することも可能である。
【００６７】
歪みゲージ装置１０は、既知の三次元印刷法によって製造されるものであってもよい。好ましくは、少なくとも２つのノズルを有する三次元印刷装置が使用されるものである。この際、これらのノズルのうちの１つは、バンド１０の構造材料用であり、他の１つは、センサー２２の構造材料用である。
【００６８】
好ましくは、３つのノズルを有する三次元印刷装置が使用される。この場合、第３のノズルは、電気的な接続線２６の材料用である。この材料は、例えば銀ナノチューブまたは銀粒子に基づく、導電性インク、あるいは、グラフェン、カーボン・ナノチューブ、等々に基づく導電性ポリマーであってもよい。
【００６９】
バンド１２及びセンサー２２を作製するために、背景技術及び請求項に開示される材料を使用することができる。好ましくは、熱可塑性エラストマー（ＴＰＥ）が使用される。
【００７０】
バンド１２の幅は、好ましくは１０ｍｍから２０ｍｍである。
【００７１】
好ましくは、センサー２２は、約０．５ｍｍの厚み及び約１０ｍｍから１５ｍｍの長さを有し、測定用撚り線３０及び接続用撚り線３２は、約５ｍｍの幅を有する。
【００７２】
いずれの場合においても、センサー２２は、いずれの方向にも、特に長手方向Ｌに、予張力が付与されることなく作製され、バンド１２に対して装着される。
【００７３】
但し、バンド１２及びセンサー２２の作製後、バンド１２の形状は、保持型動作形状へと変形し、センサー２２の測定用撚り線３０は、一定量の予張力が生じるように伸長されるものである。
【００７４】
好ましくは、予張力（伸長）は、長手方向Ｌに沿って測定したときに、１０％と２０％の間である。これは、全ての実施形態に適用される。
【００７５】
この目的のため、バンド１２用として、例えば欧州特許出願公開第２７８３８３４号に開示されるように、形状記憶ポリマーまたはポリマー網を使用し、バンド１２（少なくとも測定領域３６）を、保持型動作形状へと長手方向に伸長させることも可能である。欧州特許出願公開第２７８３８３４号の開示は、参照により本明細書に援用される。
【００７６】
別の選択肢は、引張負荷の下でバンド１２を伸長し、バンドの材料中に恒久的な変形が存在し得るように構造を広げることである。これは、特に、そのような態様でセル形状が設計されている場合に適用される。
【００７７】
図４から図６に示す実施形態における歪みゲージ装置１０では、バンド１２は、セル配列構造４０の形に作製される。このようなバンド１２を作製するために、好ましくは、三次元印刷法が使用される。
【００７８】
セル配列構造中のセル４２は、バンド１２の上面１２及び下面１４において開いている。したがって、セル４２は、上面１４から下面１６へとバンド１２を貫通して延びるものである。
【００７９】
測定領域３６内の複数のセル４２は、同じ形状を有しており、セルの壁４４は、長手方向Ｌに対して直角に延びている。これらのセルの壁４４は、それぞれについて、長手方向に沿って互いに引き続く２つのセルに共通である。これによって、長手方向に対して直角に連続して延びるセル４２の壁４４は、互いに連結されて共通平面内に配置される。
【００８０】
各セル４２の壁４４は、２つの平坦な壁部４８を有する２つの蛇腹式仕切り４６によって互いに連結されている。この２つの平坦な壁部４８は、一体型ヒンジ５０によって、互いに連結され、また、それぞれの壁４４に連結される。
【００８１】
各セル４２の２つの蛇腹式仕切り４６は、２つの壁部４８が約９０°の角度をなすように、互いに対向する。
【００８２】
測定領域３６の長手方向Ｌに沿って見たときの両側のセル配列構造４０は、測定領域３６内のものとは異なっている。測定領域３６の柔軟性は、バンド１２の測定領域３６の外側の残りの領域内よりも高い。
【００８３】
バンド１２の測定領域２６の外側は、複数の六角形の開口部（breakthrough）５２を含む。開口部５２の断面積及び開口部５２間の壁５４の厚みを変えることによって、バンド１２の柔軟性を設定することができる。
【００８４】
開口部５２の断面積が小さい場合、断面積が大きい場合よりも剛性が高くなる。壁５４を厚くすると、薄い壁５４と比べて剛性が高くなる。
【００８５】
図４から図６に示す実施形態において、バンド１２は、測定領域３６に続く両側に、それぞれの境界に横付けされた、大きな断面を有する３つの開口部５２の列を有する。中間部は開口部を有しておらず、また、どの場合でも、中間部と境界に横付けされた開口部５２との間に、小さな断面を有する開口部５６のさらなる列が存在する。したがって、中間部において、バンドは、測定領域３６の柔軟性と比べて低い柔軟性を有するが、境界領域には、ユーザが歪みゲージ装置１０を装着したときの快適性を向上させるために、柔軟性が付与されている。
【００８６】
測定領域３６に続いて、バンド１２は、上面１４に、補剛または補強用の被覆部５６を有する。この被覆部は、フィルムまたはテープのような帯状に、バンド１２の全幅にわたって延びている。この被覆部は、補強または補剛された領域３８を構築し、この領域に、センサー２２の測定用撚り線３０の端部領域３０が固定される。このセンサー２２は、図１から図３に示して上述したセンサー２２と同じ構造を有している。
【００８７】
図４から図６に示す実施形態において、測定用撚り線３０は、好ましくは、測定領域３６においてセル配列構造４０には固定されない。
【００８８】
センサー２２は、予張力を付与されることなく、作製され、バンド１２に固定される。バンド１２を作製し、センサー２２をバンドに固定した後、バンドは、蛇腹式仕切り３６の壁部４８が少なくとも近似的に長手方向に揃えられるように、長手方向に伸長される。
【００８９】
このバンド１２の形状の測定領域３６における変形によって、測定用撚り線３０が、所望の量の予張力に達するまで伸長される。
【００９０】
バンド１２が、変形された形状から元の形状に戻ることを防ぐために、セル４２内、好ましくは測定領域中のセル配列構造４０の全てのセル４２内に、フォーム（foam）材料を挿入することも可能である。変形されたバンド１２において、フォーム材料は、それぞれのセル４２の壁４４に抗して配置される。好ましくは、独立気泡フォームが使用される。フォーム材料を、セル４２の１つの壁４４のみに結合させることも可能である。さらに、例えば、同様に三次元印刷工程によって、自由端部を有するストップアームを壁４４に追加することも可能である。ストップアームは、それぞれのセル４４にわたって設けられ、変形されたバンド１２において、自由端部がそれぞれのセル４４の他方の壁４４と連携して、この他方の壁４４を支持する。これらの可能な手段は、全てのセル配列構造４０について使用することができる。
【００９１】
図４から図６に示す実施形態において、電子装置２０は、測定領域３６の右方の外側の、バンド１２の中間領域に配置されるものであってもよい。
【００９２】
図７には、バンド１２の測定領域３６を、保持型動作形状５６に変形させるための別の可能性が示されている。
【００９３】
図７の上側には、作製の間の形状が変化する前のバンド１２の測定領域３６が示されている。
【００９４】
バンド１２は、少なくともその測定領域３６において、例えば三次元印刷方法によって、長手軸（すなわち、長手方向Ｌ）に沿って上面１４側に向かう方向に湾曲するように、作製される。したがって、測定領域３６は凹形である。
【００９５】
センサー２２は、バンド１２の上面１４上に配置され、予張力を付与されることなく作製及び固定される。
【００９６】
バンドの曲げ線６０は、破線で示されている。
【００９７】
セル配列構造４０の壁４８は、側面が示されている。
【００９８】
バンド１２の形状を変形するためには、バンド１２は、矢印で示されるとともに図７の下側部分に示されているように、凸形に湾曲するように曲げられる。保持型動作形状には符号５８が付されている。この動作形状によって、測定用撚り線３０、及び、したがってセンサー２２には、所望の量の予張力が付与される。
【００９９】
バンド１２及びセンサー２２のこのような作製方法、及びこのような曲げ手順は、図１から図６に示す実施形態に対しても適用することができる。
【０１００】
図７に示す実施形態においても、上述したフォーム材料またはストップアームによって、バンド１２が変形された形状から元の形状に戻ることを防ぐことが可能である。
【０１０１】
図８及び図９には、測定領域３６をオーセチック（auxetic）形状としたセル配列構造４０が示されている。図８には、バンド１２の形状が、保持型動作形状５８に変形する前が示され、図９には、変形した後が示されている。
【０１０２】
蛇腹式仕切り４６は、長手方向Ｌに沿って延び、この際、隣接する蛇腹式仕切り４６は、横方向に反転された構成を有している。
【０１０３】
セルの壁４４は、いずれの場合にも、２つの壁部４８を連結する一体ヒンジ４０に連結され、実際には、そこで連結する２つの壁部４８は、鋭角をなしている。
【０１０４】
測定領域３６を長手方向Ｌに伸長させたとき、蛇腹式仕切り４６は、図９に示すように、長手方向Ｌに延びる基本的に真っ直ぐな平面内で移動する。
【０１０５】
図８及び図９に示す実施形態においても、上述したフォーム材料またはストップアームによって、バンド１２が（予張力のために）変形された形状から元の形状に戻ることを防ぐことが可能である。
【０１０６】
このようなセル配列構造４０に対しても、図７に示すとともに図７に関連させて上述した歪みゲージ装置１０の製造及び形状変化を使用することができる。
【０１０７】
図１０には、ハニカム形状のセル配列構造として製造された歪みゲージ装置１０の実施形態が示されている。測定領域３６におけるセル４２のセルサイズは、測定領域３６の外側のセル４２のセルサイズよりも大きく、例えば約５倍の大きさである。したがって、バンド１２の測定領域における柔軟性１２は、測定領域３６の外側の領域よりも大きい。
【０１０８】
測定用撚り線３０の端部領域３４及び接続用撚り線３２は、測定領域３６に隣接する比較的小さい寸法のハニカム形セルの壁５４の面側に固定される。それらは、さらに、測定領域３６の、比較的小さいサイズのセルに接するセル４２の壁部の面側に固定されるものであってもよい。
【０１０９】
但し、さらに、バンド１２の少なくとも測定領域３６に接する領域の上面１４を補強または補剛し、測定用撚り線３２の端部領域３４をこれらの補強された領域３８に固定することも可能である。
【０１１０】
センサー２２を電子装置２０に接続する電気的な接続線２６は、図１１に関連させて後述するように設計及び作製されるものであってもよい。
【０１１１】
図１１に示す歪みゲージ装置１０のバンド１２は、図１０と同じ構成を有している。
【０１１２】
図１１に示す歪みゲージ装置１０の２つのセンサー２０は、図１０に示す例のような層状には形成されておらず、壁５４の上面に固定されたフィラメント状に形成され、いずれの場合についても、測定領域３６において長手方向に互いに引き続く２つのハニカム形セル４２の、略長手方向Ｌに延びている。これらのフィラメント状の部分は、センサー２２の測定用撚り線３０を構成する。測定用撚り線３０を接続する接続用撚り線３２は、第２のハニカム形セルの壁５４の面側に配置され、長手方向Ｌに対して直角に延びている。
【０１１３】
センサー２２の測定用撚り線３０からそれぞれの電子装置２０に至る電気的な接続線２６は、測定領域３６の外側のセル４２の壁５４の上面に配置されている。
【０１１４】
この種のセンサー２２及び接続線２６も、三次元印刷法によって作製されるものであってもよい。
【０１１５】
バンド１２の少なくとも測定領域３６の形状を、保持型動作形状３８に変形させるため、上述したような伸長または曲げが使用されるものであってもよい。
【０１１６】
全てのハニカム形セル４２の壁５４は、同じ厚みを有するものであってもよい。しかし、図１０及び図１１に示すように、測定領域３８中のセル４２の壁を、その外側よりも厚くすることも可能である。但し、測定領域３６の弾性は、そのセルが大きいことにより、外側よりも大きいままである。
【０１１７】
バンド１２は、図示された態様よりも長いものであってもよい。
【０１１８】
バンド２０の端部を、バンド延長体及び／またはロックに連結刷ることも可能である。好ましくは、このバンド延長体は柔軟なものである。
【０１１９】
本発明に従う歪みゲージ装置１０は、監視のために、ユーザの脈、呼吸、筋肉活動、等々の生理学的パラメータを連続的に測定するために適している。このように、この歪みゲージ装置は、生命徴候データの監視装置とし得るものである。
【０１２０】
図１２には、監視のために、ユーザの血圧を連続的に測定する装置６２が示されている。
【０１２１】
この装置６２は、下側に支持板を備えるハウジング６４を含み、支持板を超えて血圧センサー６６が突出している。圧力センサー６６は、ユーザの身体の外面（この例の場合、腕の表面）上の場所に載置され、その場所の血圧に影響された圧力連続的に測定し、対応する電気的な圧力信号を発生させるために適している。
【０１２２】
ハウジング６４において、バンド１２の２つの部分の端部が固定される。リストバンドの形のバンド１８は、腕を取り囲み、安全で機能的な接触状態で載置場所に対して圧力センサー６６を保持するために適している。バンド１２のこれらの２つの部分のそれぞれは、歪みゲージ装置１０から構成され、バンド張力センサーと呼ばれる。バンド張力センサーは。バンド１２における引張応力を連続的に測定し、対応する電気的なバンド張力信号またはバンド歪み信号を発生させる。
【０１２３】
ハウジング６４内には、電流源を備える電子装置２０、バンド張力信号／バンド歪み信号を考慮して圧力信号から拡張期血圧値及び収縮期血圧値を判別するマイクロプロセッサ、血圧値を表示または出力する出力装置が配置されている。
【０１２４】
このような装置６２は、歪みゲージ装置１０が相違することを除いて、国際公開第２０１０／０１７９７３号に開示されており、その開示は、参照により本明細書に援用される。
【０１２５】
図１２に示される実施形態において、２つの歪みゲージ装置１０のそれぞれは、バンド１２と、歪み（及び、したがってバンド１２の機械的張力）を測定するためにバンド１２に取り付けられたセンサー２２とを含む。これらの歪みゲージ装置１０は、本発明に従って製造される。これらの歪みゲージ装置は、図１から図１１及びそれぞれの開示に従って、各歪みゲージ装置１０が１つのセンサー２２を有するように、構成されるものであってもよい。センサー２２は、ワイヤまたは電気的な接続線２６によって、電子装置２０に接続される。
【０１２６】
センサー２２は、印加される歪みに応じて電気抵抗を変化させるものである。
【０１２７】
センサー２２の電気抵抗、及び、したがってセンサー２２の電気抵抗の歪みに応じた変化を測定するために、センサー２２は、ワイヤまたは電気的な接続線２６を介して、電流源または電子装置２０の電流源に接続されており、これによって、センサー２２には、既定の電流が流れている。電子装置２０の電圧測定部は、ワイヤまたは電気的な接続線２６の間の電圧を、それぞれ連続的に測定し、その電圧値をマイクロプロセッサに入力する。この場合、センサー２２の２つの端部の間の、すなわちワイヤまたは電気的な接続線２６の間の電圧は、電気抵抗に比例する。したがって、単にこの電圧を測定することによって、歪みの比率が提供される。
【０１２８】
図１２に示す装置６２において、信頼性を向上させ、及び、したがって血圧値の精度を向上させるために、２つの歪みゲージ装置１０のセンサーによって生成された電気的なバンド張力信号／バンド歪み信号は、好ましくは、マイクロプロセッサによって独立に解析され、比較される。
【０１２９】
但し、装置６２は、唯一の歪みゲージ装置１０を備えるものであってもよい。
【０１３０】
図１３に示す装置は、図１２に示す装置に対応する。相違点は、センサー２２の測定用撚り線３２の自由端領域３４が、ハウジング６４の直近に位置している点である。歪みゲージ装置１０は、図４、図１０、または図１１に示されたように構成することができる。この場合、バンド１２は、ハウジング６４で終了し、補剛領域３８でハウジング６４に連結される。補剛領域には、測定用撚り線３０の自由端領域３４が固定される。
【０１３１】
この実施形態では、ワイヤまたは電気的な接続線２６も、電子装置２０をセンサー２２に接続する。
【０１３２】
図１４に示す装置６２’は、装置６２と同様に生命徴候データ装置であり、本発明に従って製造された歪みゲージ装置１０を含んでいる。これは、図４及び図１０に示すような１つのセンサー２２を含むものであってもよく、または、図１１に示すセンサー２２のうちの１つを含むものであってもよい。
【０１３３】
センサー２２は、電子装置２０と距離をおいて配置されるものであってもよく、または、図１３に関連して開示されるように、電子装置２０の直近に配置されるものであってもよい。
【０１３４】
電子装置２０は、好ましくは、ハウジング６４’内に配置され、このハウジングは、例えば図１に示すようにバンド１２内に配置されるか、または、バンド１２の上面１４上に配置される。
【０１３５】
バンド１２は、ユーザの身体の外面を所望の場所で、かつ引張応力を使用して取り囲むために適しており、それによって、生命徴候データ装置（すなわち、装置６２’）は、ユーザの身体の監視対象のそれぞれの機能によって影響される場所に安全に保持される。
【０１３６】
この場合、歪みゲージ装置２０は、バンド１２の引張応力を連続的に測定し、対応する電気的なバンド張力信号またはバンド歪み信号発生させる、バンド張力センサーと呼ばれる。
【０１３７】
電流源を備える電子装置２０、バンド張力信号／バンド歪み信号から望ましい値を判別するマイクロプロセッサ、及びその値を表示または出力する出力装置は、ハウジング６４内に配置される。
【０１３８】
センサー２２の電気抵抗、及び、したがって歪みに応じたセンサー２２の電気抵抗の変化を測定するために、センサー２２は電流源に接続され、それによって、センサー２２を通じて既定の電流が流れる。電子装置２０は、２つのワイヤまたは電気的な接続線２８の間の電圧をそれぞれに測定する、及び、したがってセンサー２２間の電圧を測定するための手段を含む。
【０１３９】
この電圧は、マイクロプロセッサに伝達される。また、この電圧は、センサー２２の電気抵抗に比例する。したがって、電圧の変化も、歪みの変化による電気抵抗の変化に比例する。したがって、単にこの電圧を測定することによって、歪みの比率が提供される。
【０１４０】
好ましくは、図１から図１４に示すバンド１２の２つの端部は、弾性バンド（すなわち、延長部）に連結される。この弾性バンドは、バンド１２とともにユーザの身体の外面を取り囲むために適したものである。
【０１４１】
バンド１２の形状変化によるセンサー２２の予張力の量は、センサー２２の動作範囲の下限を定める。動作範囲の上限は、バンドのそれぞれの特性によって与えられる。
【０１４２】
使用時、歪みゲージ装置１０は、動作範囲内で動作する。
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【国際調査報告】
2018515788.tif 000017
2018515788.tif 000018
2018515788.tif 000019