"超広帯域UWBモニタリングシステムとともに使用して、UWBエネルギーの反射損失を最小限に抑えるためのインピーダンス変成器パッドであって、少なくとも部分的には約0.4cmから7cmの間の厚さを有するインピーダンス変成器領域から形成された軟性または弾性の横臥面であって、前記インピーダンス変成器領域が、約5から約20の間の誘電率を有する少なくとも1つの層を有する、軟性または弾性の横臥面と、前記インピーダンス変成器領域に当接するUWBアンテナとを備え、前記UWBアンテナは、前記パッドの上に横たわっている患者を監視するために、前記インピーダンス変成器領域を介してUWB信号を送信し、受信するように構成されている、インピーダンス変成器パッド。前記横臥面は、バシネット内に収まるように大きさが調整される、請求項1に記載のパッド。前記インピーダンス変成器領域は、単一の均質層を有する、請求項1に記載のパッド。前記インピーダンス変成器領域は、少なくとも2つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は、異なる厚さおよび誘電率を有する、請求項1に記載のパッド。前記インピーダンス変成器領域は、3つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は、異なる厚さおよび誘電率を有する、請求項1に記載のパッド。前記インピーダンス変成器領域は、シリコーンで形成される、請求項1に記載のパッド。前記インピーダンス変成器領域は、約0.5cmから5cmの間の厚さを有する、請求項1に記載のパッド。前記インピーダンス変成器領域および前記UWBアンテナの下にバッキング層をさらに備える、請求項1に記載のパッド。前記インピーダンス変成器領域の下に、前記インピーダンス変成器領域に当接する複数のUWBアンテナをさらに備える、請求項1に記載のパッド。前記アンテナは、ある帯域幅を有するUWB信号を放出するように構成され、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電体を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の前記誘電体における前記帯域幅の中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である、請求項1に記載のパッド。反射損失を最小限に抑えるためのインピーダンス変成器パッドを有する超広帯域UWB患者モニタリングシステムであって、検知信号を放出するためのUWB帯域幅を有するシステムにおいて、インピーダンス変成器領域の下に、前記インピーダンス変成器領域を介して上に横たわっている患者にUWB信号を送信するように構成されたUWBアンテナを有するインピーダンス変成器パッドであって、前記インピーダンス変成器領域が、1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さが、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である、インピーダンス変成器パッドと、前記UWBアンテナから信号を受信して、前記患者を監視するように構成されたプロセッサとをさらに備えるシステム。前記インピーダンス変成器パッドは、インピーダンス変成器層および前記アンテナの下にバッキング層をさらに備える、請求項11に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドの前記アンテナを前記プロセッサに接続するケーブルをさらに備える、請求項11に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドは、可撓性があり、低アレルギー性で、防水性である、請求項11に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドの前記インピーダンス変成器領域は、4分の1波長層として構成された単一の均質層を有し、厚さは、前記層の前記誘電体における前記帯域幅の前記中央周波数の前記波長の約4分の1である、請求項11に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドの前記インピーダンス変成器領域は、3つ以上の層を有する、請求項11に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドの前記インピーダンス変成器領域は、4分の1波長層、2分の1波長層、および4分の1波長層として構成された隣接する平面層を備える3つの層を有する、請求項11に記載のシステム。前記インピーダンス変成器は、バシネット内に収まるように構成されている、請求項11に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドは、複数のUWBアンテナを備える、請求項11に記載のシステム。前記UWBアンテナは、エアアンテナである、請求項11に記載のシステム。インピーダンス変成器パッドを含む超広帯域UWBレーダーシステムを使用して乳児を監視する方法であって、前記インピーダンス変成器パッドの上に前記乳児を置くステップと、UWBアンテナからUWB信号を放出するステップであって、前記信号が、前記アンテナから前記インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域を介して前記乳児に入り、さらに、前記インピーダンス変成器領域が、約5から約20の間の誘電率を有する少なくとも1つの層を有する、ステップとを含み、前記インピーダンス変成器パッドは、前記アンテナと前記乳児との間のインピーダンス不整合を低減して、前記信号からのエネルギーの反射損失を低減する、方法。前記UWBアンテナを使用して前記乳児から反射したUWB信号を受信するステップをさらに含む、請求項21に記載の方法。前記UWB信号を放出するステップは、前記インピーダンス変成器領域を介して前記信号を通過させるステップを含み、前記インピーダンス変成器領域は、前記アンテナの誘電体および前記乳児の誘電体の幾何平均である誘電体を有する単一の均質平面層を有する、請求項21に記載の方法。前記UWB信号を放出するステップは、前記インピーダンス変成器領域を介して前記信号を通過させるステップを含み、前記インピーダンス変成器領域は、約0.4cmから約7cmの間の厚さを有する、請求項21に記載の方法。前記UWB信号を放出するステップは、前記インピーダンス変成器領域を介して前記信号を通過させるステップを含み、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する複数の層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における前記放出された信号の帯域幅の中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である、請求項21に記載の方法。置くステップは、NICUバシネット内の前記インピーダンス変成器パッドの上に前記乳児を置くステップを含む、請求項21に記載の方法。放出するステップは、空気を通過させることなく、前記アンテナから前記インピーダンス変成器領域を介して前記乳児に前記UWB信号を放出するステップを備える、請求項21に記載の方法。赤ん坊が横たわることができる軟性または弾性の横臥面を有するインピーダンス変成器パッドと、前記インピーダンス変成器パッドに結合され、前記変成器パッドを介して前記赤ん坊に超広帯域UWB信号を放出するように構成されたUWBアンテナであって、前記インピーダンス変成器パッドが、前記UWB信号のエネルギーの50を超える反射損失を防止するように構成されている、UWBアンテナと、前記赤ん坊が前記インピーダンス変成器パッドの上に横たわっているときに、前記UWBアンテナと通信し、前記赤ん坊を監視するように構成されたプロセッサとを備えるUWBベビーモニタリングシステム。中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され、前記インピーダンス変成器パッドは、前記横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが異なる誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有する、請求項28に記載のシステム。中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され、前記インピーダンス変成器パッドは、前記横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の2分の1以下である、請求項28に記載のシステム。中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され、前記インピーダンス変成器パッドは、前記横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である、請求項28に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドは、バシネット内に収まるように構成されている、請求項28に記載のシステム。前記インピーダンス変成器パッドは、非毒性で、低アレルギー性で、防水性である材料を備える、請求項28に記載のシステム。乳児の超広帯域UWBモニタリング用に構成されたバシネットであって、壁および下側面を有する温度調節されたバシネットエンクロージャと、前記バシネットに一体化され、前記バシネットの前記下側面から前記バシネット内の乳児にUWBエネルギーを放出するように構成された少なくとも1つのUWBアンテナとを備え、前記バシネットの前記下側面は、インピーダンス整合して、前記UWBアンテナと前記乳児との間のUWBエネルギーの反射損失を最小限に抑える、バシネット。前記下側面は、前記UWBアンテナが前記インピーダンス変成器パッドを介してUWB信号を放出するように、前記UWBアンテナを覆うインピーダンス変成器パッドを備える、請求項34に記載のバシネット。前記UWBアンテナは、中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され、さらに、前記下側面は、乳児が横たわることができる、前記UWBアンテナを覆うインピーダンス変成器領域を備え、前記インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の2分の1未満である、請求項34に記載のバシネット。前記UWBアンテナは、前記乳児の誘電体にほぼ整合された誘電体を有する、請求項34に記載のバシネット。前記UWBアンテナは、約50の誘電体を有する、請求項34に記載のバシネット。複数のUWBアンテナをさらに備える、請求項34に記載のバシネット。前記UWBアンテナから信号を受信して前記乳児を監視するように構成されたプロセッサをさらに備える、請求項34に記載のバシネット。0007したがって、非接触ベビー/乳児モニタが必要であり、この必要性は、NICUの文脈では特に切実である。Sensiotecによって提供され、米国特許第7,432,847号および米国特許出願公開第2009/0227882号に記載されているものなどの、非接触UWBセンサのいくつかの変形形態が提案されている。しかし、これらのデバイスは、信号強度の損失をもたらす、その構成に固有の制限事項を抱える。この信号強度の損失は効率が悪いデバイスをもたらし、浸透性penetrationおよび精度を制限し得る。したがって、信頼性が高く、低エネルギーで非接触の方法で乳児、特にNICU環境における乳児を監視するためのシステム、デバイスおよび方法を提供することが有益となろう。本明細書に記載されるのは、この必要性に対処することができるシステム、デバイスおよび方法である。0008本明細書に記載されるのは、UWBレーダーシステムまたはUWBレーダーモニタリングシステムと呼ばれることもある非接触モニタリングUWBシステムである。特に、本明細書に記載されるのは、放出されたUWBエネルギーが効率的に送信され、受信されるように、エミッタおよび/または受信機アンテナと患者との間のインピーダンス整合を提供するUWBモニタリングシステムである。いくつかの変形形態では、システムは、アンテナのインピーダンス例えば、誘電体を患者のインピーダンスと整合させるパッドまたは他のリクライニング面として構成されたインピーダンス変成器を含み得る。それによって、インピーダンス変成器は、アンテナと患者との間のUWBエネルギーの反射を低減することができ、エネルギー損失を防止し、より効率的な動作を可能にする。いくつかの変形形態では、システムはUWB構成要素が一体化されている専用バシネットを含み、一体化はUWBアンテナの位置決めの最適化を可能にすることができる。また、本明細書に記載されるのは、モニタリング自宅でのモニタリングを含む用の既存のベビーベッドまたはバシネットとともに使用されるように構成されたシステムである。0009例えば、本明細書に記載されるのは、UWBエネルギーの反射損失を最小限に抑えるために、超広帯域UWBモニタリングシステムとともに使用するためのインピーダンス変成器パッドである。インピーダンス変成器パッドは、少なくとも部分的には約0.4cmから7cmの間の厚さを有するインピーダンス変成器領域から形成された軟性または弾性の横臥面であって、インピーダンス変成器領域が、約5から約20の間の誘電率を有する少なくとも1つの層を有する、軟性または弾性の横臥面と、インピーダンス変成器領域に当接するUWBアンテナとを含むことができ、UWBアンテナは、パッドの上に横たわっている患者を監視するために、インピーダンス変成器領域を介してUWB信号を送信し、受信するように構成されている。00010本明細書に記載されるパッドは、バシネットとともにまたはバシネットに一体化されて使用するためのものであってもよい。例えば、横臥面は、バシネット内に収まるように大きさが調整され得る。00011いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は単一の均質層を有する。この層は、1つまたは複数のUWBアンテナの誘電率および患者の誘電率の間の中間である誘電値例えば、幾何平均を有し得る。インピーダンス変成器領域は複数例えば、2、3、4、5、6などの層を含んでもよく、実質的に任意の数の層が含まれ得るが、これにより、デバイスのコストおよび複雑性が増大することがある。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は少なくとも2つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は異なる厚さおよび誘電率を有する。例えば、いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は3つの隣接する平面層を有し、それぞれの平面層は異なる厚さおよび誘電率を有する。00012インピーダンス変成器領域そのそれぞれの層を含むは、所望の厚さおよび誘電特性をとることができるとともに生体適合性があり、曲げやすく/軟性で、洗浄が容易で、非毒性で、低アレルギー性で、防水性である任意の適切な材料で形成され得る。例えば、いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域の1つまたは複数の層はシリコーンで形成される。00013インピーダンス変成器領域の大きさは、2つ以上の層が存在する場合、すべての層を含めて、約0.5cmから5cmの間の厚さを有することができる。00014いくつかの変形形態では、パッドは、インピーダンス変成器領域およびUWBアンテナの下にバッキング層を含む。パッドは、インピーダンス変成器領域の下に、インピーダンス変成器領域に当接する複数のUWBアンテナを含み得る。アンテナは、ある帯域幅を有するUWB信号を放出するように構成され得、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電体を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である。00015また、本明細書に記載されるのは、反射損失を最小限に抑えるためのインピーダンス変成器パッドを有する超広帯域UWB患者モニタリングシステムであり、システムは、検知信号を放出するためのUWB帯域幅を有し、システムは、インピーダンス変成器領域の下に、インピーダンス変成器領域を介してパッドの上に横たわっている患者にUWB信号を送信するように構成されたUWBアンテナを有するインピーダンス変成器パッドであって、インピーダンス変成器領域が、1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さが、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である、インピーダンス変成器パッドと、UWBアンテナから信号を受信して患者を監視するように構成されたプロセッサとをさらに備える。また、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスのいずれも、UWBアンテナによる送信および受信のためのUWB信号を生成するためのUWB電子機器プロセッサとは分離されていてもよく、またはプロセッサに一体化されていてもよいを含み得る。そのようなUWB電子機器は、信号発生器、D/A変換器およびA/D変換器、タイミング回路、比較器、増幅器、フィルタなどを含み得る。例えば、米国特許第7,725,150号、米国特許出願公開第2010/0274145号として公開された米国特許出願第12/765,680号、および米国特許出願公開第2011/0060215号として公開された米国特許出願第12/749,861号を参照されたい。UWB電子機器は、典型的には、1つまたは複数のアンテナから放出し、受信した信号反射を処理して生理学的データを抽出するための1つまたは複数のUWB信号を生成するように構成されている。00016上述のように、インピーダンス変成器パッドは、インピーダンス変成器層およびアンテナの下にバッキング層も含み得る。バッキング層は、インピーダンス移動領域によって形成された横臥面を支持することができるまたは、バッキング層は、インピーダンス移動領域で横臥面を形成することができる。00017いくつかの変形形態では、パッドは、インピーダンス変成器パッドのアンテナをUWB電子機器および/またはプロセッサに接続するケーブルを含む。00018概して、インピーダンス変成器パッドは、可撓性があり、低アレルギー性で、防水性である。パッドは、ベビーベッドまたはバシネットとともに使用され得る。例えば、パッドは、NICUを含め、ベビーベッドまたはバシネットで使用するために、大きさが調整され得る。いくつかの変形形態では、パッドは、センサ/アンテナの場所および/またはパッドの上に横たわっている患者例えば、乳児の好ましい位置決めを示す指標例えば、マーキングを含む。00019いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域は、4分の1波長層として構成された単一の均質層を有し、その厚さは、その層の誘電体における帯域幅の中央周波数の波長の約4分の1である。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域は、3つ以上の層を有する。00020いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域は、4分の1波長層、2分の1波長層、および4分の1波長層として構成された隣接する平面層を備える3つの層を有する。00021本明細書に記載される変形形態のいずれかでは、インピーダンス変成器パッドは、複数のUWBアンテナを含み得る。異なるアンテナまたは同じタイプのアンテナが使用され得る。例えば、UWBアンテナは、エアアンテナ例えば、空中での送信用に構成され、したがって、約1の相対誘電率でエネルギーを媒体に移動するように設計された、容易に商業化が可能なアンテナであってもよい。00022また、本明細書に記載されるのは、インピーダンス変成器パッドを含む超広帯域UWBレーダーシステムを使用して乳児を監視する方法であり、本方法は、インピーダンス変成器パッドの上に乳児を置くステップと、UWBアンテナからUWB信号を放出するステップであって、信号が、アンテナからインピーダンス変成器パッドのインピーダンス変成器領域を介して乳児に入り、さらに、インピーダンス変成器領域が、約5から約20の間の誘電率を有する少なくとも1つの層を有する、ステップとを含み、インピーダンス変成器パッドは、アンテナと乳児との間のインピーダンス不整合を低減して、信号からのエネルギーの反射損失を低減する。00023また、本方法は、UWBアンテナを使用して乳児から反射したUWB信号を受信するステップと、信号を解析して乳児を監視するステップとを含み得る。本方法は、乳児の生命徴候を判定するステップと、いくつかの変形形態では、生命徴候を表示するステップとを含み得る。例えば、信号は、心拍数などを判定するために解析され得る。システムは、モニタリングに基づいて乳児が苦痛を受けているときを示すための1つまたは複数のアラームを含み得る。概して、本明細書に記載されるシステム、方法およびデバイスは、UWB信号を送信するエミッタアンテナおよび/または受信機アンテナ反射したUWB信号を受信する、あるいはその両方として構成され得る1つまたは複数のアンテナを使用することができる。したがって、回収アンテナは、送信アンテナと同じものとすることができる。00024UWB信号を放出するステップは、インピーダンス変成器領域を介して信号を通過させるステップを含むことができ、インピーダンス変成器領域は、アンテナの誘電体および乳児の誘電体の幾何平均である誘電体を有する単一の均質平面層を有する。いくつかの変形形態では、UWB信号を放出するステップは、インピーダンス変成器領域を介して信号を通過させるステップを含み、インピーダンス変成器領域は、約0.4cmから約7cmの間の厚さを有する。00025UWB信号を放出するステップは、インピーダンス変成器領域を介して信号を通過させるステップを含むことができ、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する複数の層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における放出された信号の帯域幅の中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である。概して、放出するステップは、UWBが空気または標準的なマットレスを通過するこのことは、本明細書に記載されるインピーダンス移動パッドのときの損失の増加をもたらし得ることなく、アンテナからインピーダンス変成器領域を介して乳児にUWB信号を放出するステップを含む。00026本明細書に記載される方法のいずれかでは、パッドの上に乳児を置くステップは、NICUバシネット内のインピーダンス変成器パッドの上に乳児を置くステップを含み得る。00027また、本明細書に記載されるのは、赤ん坊が横たわることができる軟性または弾性の横臥面を有するインピーダンス変成器パッドと、インピーダンス変成器パッドに結合され、変成器パッドを介して赤ん坊にUWB信号を放出するように構成されたUWBアンテナであって、インピーダンス変成器パッドが、UWB信号のエネルギーの50を超える反射損失を防止するように構成されている、UWBアンテナと、赤ん坊がインピーダンス変成器パッドの上に横たわっているときに、UWBアンテナと通信し、赤ん坊を監視するように構成されたプロセッサとを含む超広帯域UWBベビーモニタリングシステムである。上述のように、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスのいずれかは、プロセッサの一部としてまたはプロセッサに加えてUWB電子機器も含み得る。00028システムは概して、中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され得、インピーダンス変成器パッドは、横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが異なる誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有する。例えば、システムは、中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され得、インピーダンス変成器パッドは、横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の2分の1以下である。具体的には、システムは、中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され得、インピーダンス変成器パッドは、横臥面を形成するインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の約4分の1または2分の1である。00029上記に述べたように、インピーダンス変成器パッドは、バシネット内に収まるように構成され得る。さらに、インピーダンス変成器パッドは、非毒性で、低アレルギー性で、防水性である材料で作製され得る。00030また、本明細書に記載されるのは、乳児の超広帯域UWBモニタリング用に構成されたバシネットである。例えば、バシネットは、壁および下側面を有する温度調節されたバシネットエンクロージャと、バシネットに一体化され、バシネットの下側面からバシネット内の乳児にUWBエネルギーを放出するように構成された少なくとも1つのUWBアンテナとを含むことができ、バシネットの下側面は、インピーダンス整合して、UWBアンテナと乳児との間のUWBエネルギーの反射損失を最小限に抑える。00031いくつかの変形形態では、バシネットの下側面は、UWBアンテナがインピーダンス変成器パッドを介してUWB信号を放出するように、UWBアンテナを覆うインピーダンス変成器パッドを備える。上記に記載されたパッドのいずれかが使用され得、いくつかの変形形態では、パッドはバシネットに一体化される。00032UWBアンテナは、中央周波数を有する帯域幅においてUWB信号を付与するように構成され得、さらに、下側面は、乳児が横たわることができる、UWBアンテナを覆うインピーダンス変成器領域を備え、インピーダンス変成器領域は、それぞれが誘電値を有する1つまたは複数の平面層を有し、それぞれの層の厚さは、その層の誘電体における中央周波数の波長の2分の1未満である。00033いくつかの変形形態では、UWBアンテナは、乳児の誘電体にほぼ整合された誘電体を有し得る。例えば、アンテナは、約50の誘電体を有するように構成され得る。誘電体の外側面は、乳児がその上に横たわるのに快適なものであるように適合され得る。例えば、アンテナの上側面は、軟性で、柔軟compliantなものなどであってもよい。本明細書に記載される変形形態のいずれかでは、バシネットは、複数のUWBアンテナを含み得る。さらに、バシネットは、UWBアンテナから信号を受信して乳児を監視するように構成されたプロセッサ例えば、UWBレーダープロセッサおよび/またはUWB信号を放出し、受信し、生理学的データを抽出するためのUWB電子機器を含み得る。00039本明細書に記載される超広帯域UWBモニタリングシステムは、医療用レーダーシステムとも呼ばれ得る。これらのシステムは、安全で効果的である、小型で超低電力の医療用モニタリングシステムを可能にする。UWB医療用レーダーは、機能的な概念において、超音波に類似しているが、音波エネルギーではなく電磁エネルギーに基づく、アクティブイメージング技術である。実際には、本明細書に記載されるシステムは、典型的にはおよそ100ピコ秒の継続時間で、人体内に伝播する電磁エネルギーのマイクロパルスを放出する。エネルギーが身体に入ると、少量の入射エネルギーが反射してデバイスに戻る。反射は主に、下にある組織および臓器の誘電特性の差の結果であり、信号反射信号エネルギーとして検出され得る。次いで、反射信号エネルギーは、照明される組織および臓器の場所、大きさ、および相対運動についての情報を抽出するための信号処理アルゴリズムを使用して受信され、処理される。また、短パルスの継続時間により、レーダーは、より一層近い距離で、従来のレーダーシステムよりも細かい解像度で見ることができる。患者に送信されたエネルギーは、典型的には、UWBアンテナと患者の身体との間で生じる望ましくない反射によって低減される反射損失。いくつかの従来技術のUWBシステムにおける一方向の反射損失は、放出されたエネルギーの85~90もの大きさであることがある。この損失は、全体的な信号強度の低下、および内部の解剖学的構造からの反射したエネルギーの顕著な減少をもたらし、所望の生理学的データの抽出をより困難で、精度および信頼性がより低いものにする。00040したがって、本明細書に記載されるシステムは、UWBセンサシステムの反射損失を低減するためのシステムについて記載する。本明細書に記載されるすべてのUWBシステムは、直接的な皮膚接触、導電性ゲル、電極またはリードを必要とすることなく、プラスチック、衣服、空気および骨などの物質を通過することが可能な超低電力の電磁エネルギーを用いる。実際の送信される電力レベルは、政府の安全基準用に設定された閾値をはるかに下回るとともに、広く採用された商用ワイヤレス技術例えば、携帯電話、Bluetoothデバイス、ZigBeeデバイス、2.4/5.8GHzコードレス電話、ワイヤレスインターコムおよびベビーモニタ、ならびに802.11ワイヤレスインターネット機器によって使用される閾値を下回る。00041NICU環境における乳児は、非侵襲な生命徴候モニタリングにいくつかの固有の課題および機会をもたらす。第一に、NICUの乳児は、典型的には未熟児であり、したがって、解剖学的構造は非常に小さく、非接触の能動的な技術を使用して生命徴候データを収集する機能を複雑にする。第二に、NICUに入院する赤ん坊は、乳児に保護環境を提供する特殊な隔離バシネットの中にいる。バシネットは、典型的には密閉構造であり、温度、光、湿度、および空気の流れを管理する。バシネットは、典型的には透明なプラスチックから作製される透過性の側面を特徴とする。上面は、手動または電動のいずれかで取外し可能であり、多くの場合、上面が開くまたは閉じるときに信号通信するために使用されるスイッチを含む。00042本明細書に記載されるデバイスのいくつかの変形形態では、システムは、隔離バシネットの容量を問い合わせるためのUWB医療用レーダーを含み、乳児に触れることなく、心臓活動および呼吸活動を含む生命徴候の非接触モニタリングを可能にする。これらのバシネットは、典型的には、いずれも非導電性である透過性のプラスチックエンクロージャおよびマットレスパッドを使用して作製され、UWBレーダーは、壁またはパッドを介して動作することができる。バシネットに取り付けられたUWBセンサ00043いくつかの変形形態では、本明細書に記載されるシステムは、一体型UWBモニタリングシステムを有するバシネットを含む。この変形形態では、UWBモニタリングシステムおよびバシネットは、信号の送信および検出、ならびに、したがってモニタリングシステムの効率を最適化するように一緒に構成され得る。例えば、1つまたは複数のUWBアンテナは、乳児の生命徴候の検出を最適化する方法で、バシネットの周りに配列され得るまた、定位置で固定され得る。いくつかの変形形態では、バシネットは、最適なモニタリングを提供する方法で、バシネット内に乳児を位置付けるための1つまたは複数の指標を含み得る。加えて、バシネットの底面は、乳児を検知するためのUWBエネルギーの送信を最適化するように構成された横臥面を含み得る。また、UWBシステムは、バシネットにおける乳児の存在/不在を検知し、自動的に監視しまたはモニタリングを切り、乳児の状態に基づいて様々な警告を発するまたは提供するように構成され得る。00044例えば、図1は、隔離バシネットの壁にある1つまたは複数のレーダー構成要素例えば、送信機103、受信機105、または送受信機が体外検出ならびに心臓活動および呼吸活動のモニタリングを可能にする、バシネットエンクロージャ101の一変形形態を示す。図1では、NICUバシネットは、送信103がエンクロージャ101の一端にあり、受信105がエンクロージャ101の他端にあるバイスタティックモードで構成されたUWBセンサを含む。したがって、概して、システムアーキテクチャは、バシネットの隅、側面、上面、底面、前面または背面を含む場所で、モノスタティックトポロジ、バイスタティックトポロジ、またはマルチスタティックトポロジを含み得る。一実装形態では、構成要素は、乳児との任意の物理的な触れ合いの可能性を最小限に抑えるために外面に固定される。しかし、いくつかの変形形態では、より広い探索区域を実現するために、バシネット内部、例えば、1つまたは複数の隅にレーダー構成要素を装着することが有利であり得る。一体型カバースイッチは、上面カバーが開いているときにレーダーを無効にするために使用され得る。00045いくつかの変形形態では、システムは、バシネット内の所定の場所に位置決めされた複数のUWB送信機/受信機を含む。送信機、受信機または送受信機は、様々な構成で配列され得る。一変形形態では、UWB構成要素例えば、モノスタティックモードで操作される共同配置された送信機および受信機は内部の隅に配置される。あるいは、UWB構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、任意の2つの対向する内部の隅に配置され得る。いくつかの変形形態では、UWB構成要素は、モノスタティックモードで操作される共同配置された送信機および受信機を用いて、バシネットの外部の短い側面に配置される。いくつかの変形形態では、UWB構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、対向する外部の短い側面に配置される。いくつかの変形形態では、UWB構成要素は、モノスタティックモードで操作される共同配置された送信機および受信機を用いて、外部の長い側面に配置される。あるいは、UWB構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、対向する外部の長い側面に配置され得る。いくつかの変形形態では、UWB構成要素は、バイスタティックモードで操作される別個の送信機および受信機を用いて、隣接する外部の長い側面で操作され得る。概して、4つ以上の隣接する外部の長い側面と別個の送信機および受信機との組合せは、マルチスタティックモードで操作され得る。00046前述したばかりの変形形態に加えて、バシネットは、UWB構成要素例えば、送信機、受信機、または送受信機が、本明細書に記載されるようにインピーダンス整合され得るバシネットの底面またはバシネットの底面用のパッドなどの横臥面の一部を形成するまたは横臥面に結合されるように構成され得る。このことは、UWB信号の送信/受信およびしたがってモニタの信頼性および操作をさらに強化し得る。本明細書に記載されるインピーダンス整合が実行されない場合、UWBアンテナと乳児の身体の境界との間で85~90もの相当な量のエネルギーが失われることがあり、効率の顕著な減少および内部の解剖学的構造からの反射したエネルギーの損失をもたらし、所望の生理学的データの抽出をより困難で、精度および信頼性がより低いものにする。00047概して、複数のUWB送信機、受信機および/または送受信機が使用され得る。これらの要素は多重化され得るまたは位相配列の一部として使用され得る。UWBアンテナの位相配列の構成の例は、イメージング用のそのような配列の使用に特化した米国特許出願公開第2003/0090407号に示されている。00048いくつかの変形形態では、横臥面例えば、乳児が直接置かれるバシネットの底面は、以下に記載されるものなどの中間インピーダンス変成器パッドがなくても、1つまたは複数のUWBアンテナ送信機、受信機および/または送受信機の外側面と同一平面上にある。そのような場合、アンテナの外側面は、1不快感または乳児もしくはアンテナへの損傷のリスクなしに、乳児がその上に直接置かれ得るように具体的に構成され例えば、軟性または弾性の材料で形成され得る、アンテナ自体は、乳児の身体の誘電値に近似する誘電値例えば、約50を有するように適合され得る。00049隔離バシネットにおいて1つまたは複数のUWBセンサを操作する1つの利点は、バシネットの構造が物理的にすべての側面に結合されているということである。バシネットは制約された容量を占め、したがって、対象すなわち乳児がバシネットに配置され得る有限の範囲がある。システムは、レーダー範囲を最適化し、空のバシネットを特徴付けるために、設置の間にまたは乳児をバシネットに配置する前に較正され得る。次いで、この較正データは、空のバシネットを表すフィルタを作成するために使用され得る。乳児がバシネットに置かれると、フィルタがレーダーリターンで動作し、乳児の存在および動作を強化する最適化された信号を生成し、誤判定の検出の可能性を最小限に抑える。一体型UWBセンサを有するインピーダンス変成器パッド00050本明細書に記載されるシステムのいずれかは、UWBアンテナと乳児との間のインピーダンスを整合させおよび/または最適化し、それによって、反射損失を実質的に低減するように構成された一体型UWB構成要素を有する横臥面を含み得る。概して、横臥面は、乳児が横たわる、座る、またはよりかかるように構成されたパッド、テーブル、プラットフォーム、マットレス、クッション、毛布などであってもよく、横臥面は、UWBアンテナ間のインターフェースとして働き、反射を最小限に抑え、アンテナと乳児との間のエネルギー移動を改善するためのインピーダンス変成器としても働く。00051例えば、NICUバシネットにおけるスリーピングパッドは、乳児を監視するための1つまたは複数のUWBアンテナに結合されたインピーダンス変成器パッドであるまたはこれを含むように適合され得る。NICUバシネットパッドは、典型的には、ビニルコーティングを有する高密度発泡ゴムで作製され、主に快適であるように設計される。そのような発泡パッドは、典型的には、少なくとも部分的には発泡材料内に空気ポケットが存在するために、非常に損失が多く、その結果、発泡パッドがUWBアンテナと乳児との間に置かれた場合、付与されるUWBエネルギーの大半は反射または散乱で失われる。インピーダンス変成器パッドは、快適さを維持しながら反射の損失を回避するように構成され得る。快適な表面を提供することに加えて、パッドは、レーダーと乳児との間のエネルギー移動を最適化するために、UWB医療用レーダーとともに動作するように最適化され得、このことは、乳児における解剖学的対象の小さいサイズを考慮すると特に重要であり得る。したがって、パッドの組成および1つまたは複数のレーダーアンテナとパッドの表面との間のパッドの厚さは、インピーダンス変成器として働くように構成され得る。送信機、受信機および/または送受信機を含む1つまたは複数のUWBセンサは、インピーダンス変成器パッドに一体化され得、インピーダンス変成器パッドは、既存のバシネットパッド/マットレスの上を含め、またはそのようなパッドの代わりに、乳児の下に置かれ得る。00052本明細書に記載されるインピーダンス変成器表面は、本明細書においてインピーダンス変成器パッド、または便宜上、単にパッドと呼ばれ得るが、任意の適切な表面マットレスタイプのパッドに限定されないが使用され得る。インピーダンス変成器として構成された毛布、枕、席部、座部カバー、ガーメント、マットレスカバーなどを含むそのような代替実施形態は、インピーダンス変成器パッド、インピーダンス整合パッド、インピーダンス変成器とも呼ばれることがあり、またはインピーダンス変成器構造と呼ばれることがあり、この構造は実施形態の形、例えば、毛布、枕、座部などを指す。00053インピーダンス変成器パッドは、2つの媒体間のインピーダンス不整合によるUWBエネルギーの反射を最小限に抑えることによって、ある媒体から別の媒体に例えば、アンテナから乳児にエネルギーを効率的に移動するために使用され得る。概して、非導電性で非磁性の材料の場合、2つの媒体の例えば、アンテナと対象との間の相対誘電率は、この目的のための対象のパラメータである。00054概して、インピーダンス変成器パッドは、UWBアンテナの外側面アンテナ表面と患者が横たわるパッドの外側面横臥面との間に置かれた1つまたは複数の材料層で形成され得る。パッドのこれらのインピーダンス変成器層は、1つまたは複数の変成器層の厚さおよび誘電特性を制御することによって、アンテナ表面と横臥面との間の所定の帯域幅においてUWBエネルギーを効率的に伝えるように選ばれる。00055理論上は、単純な単一層インピーダンス変成器は、変成器の両側にある2つの主な媒体例えば、アンテナおよび乳児の幾何平均である誘電値を有する材料から製作され、エネルギーの基本波長の奇数倍である厚さを有し得る。以下により詳細に記載されるように、パッドが異なる誘電率および特定の厚さを有する複数の層の材料を含む、複雑性が増したインピーダンス変成器パッドも使用され得る。00056本明細書に教示され、以下により詳細に記載されるように、インピーダンス変成器パッドの1つまたは複数のインピーダンス層の厚さおよび誘電体組成のより精密な決定が計算され得るが、いくつかの変形形態では、1つまたは複数の層を有するインピーダンス変成器パッドは、概して、0.4cmから7cm例えば、0.5cmから5cm、またはいくつかの変形形態では、0.5から7cmの間の厚さを有するインピーダンス変成器領域例えば、アンテナの送信面/受信面と横臥面との間の領域を有し、このインピーダンス変成器領域の少なくとも1つの平面層は、約5から約20の間の誘電体を有するものとして記載され得る。例えば、以下に記載される理論的な計算および考慮に基づくと、典型的なインピーダンス変成器パッドは、均質材料の1つまたは複数の平面層で形成されたインピーダンス変成器領域を含むことができ、パッドの外側面例えば、乳児に接触する面とアンテナの放出面/受信面との間のインピーダンス変成器領域の厚さは、典型的には、約0.4cmから約7cmの範囲内であり、この領域における材料の少なくとも1つの層は、約5から約20の間の誘電率を有する。00057上記に記載された範囲における厚さおよび誘電体特性を有するそのような一般的なインピーダンス変成器パッドは、1つまたは複数のUWBアンテナと乳児の身体との間のUWB信号の反射損失を十分に最小限に抑えて、これらの2つの間で移動されるエネルギーの効率を実質的に増大させることができ、それによって、患者内の内部構造から反射したエネルギーを増大させ、受信した信号の強度およびシステムの精度を高める。操作の際、本明細書に記載されるインピーダンス変成器パッドは、アンテナと対象との間の一方向の反射損失を50未満に低減することができる。00058本明細書に記載されるモニタの文脈では、NICUバシネットにおける主な媒体は、レーダーアンテナおよび乳児であり、したがって、変成器材料は、これらの2つの媒体の幾何平均である相対誘電率を有するように選択され得る。したがって、インピーダンス変成器パッドは、パッドの厚さが制御され、UWBセンサシステムのエネルギーの1つまたは複数の基本波長に整合するように構成され得、インピーダンス変成器パッドの材料組成は、選ばれた材料が、最適値の範囲例えば、アンテナおよび乳児の幾何平均内である誘電値を有するように制御され得る。00059インピーダンス変成器パッドは、平均の患者誘電体と仮定するアンテナ誘電体およびUWB信号の帯域幅に基づく最適な範囲内の厚さ、ならびにアンテナ特性およびUWB信号の帯域幅にやはり基づく最適な範囲内の1つの誘電体または層状のパッドの場合は複数の誘電体を有するように構成され得る。厚さおよび1つまたは複数の誘電体の最適な範囲は、以下により詳細に記載される原則に基づく計算によって決定され得る。加えて、インピーダンス変成器パッドは、UWBプローブ信号を送信および/または受信するための1つまたは複数の一体型UWBアンテナも含み得る。そのような構成要素は、パッドのインピーダンス変成器領域の背面例えば、患者に接触しない側で一体化され得るおよび/またはインピーダンス変成器パッド内で一体化され得る。例えば、パッドは、1つまたは複数のアンテナがインピーダンス変成器領域の下に埋め込まれる1つまたは複数のバッキング層を含み得る。以下の説明では、インピーダンス変成器領域は、1つまたは複数のアンテナの外側放出および/または受信面と乳児が横たわることができるパッドの外側面横臥面との間のパッドの領域を指す。00060上述のように、パッドのインピーダンス変成器領域の最適な厚さは、システムによって付与されるUWB信号の帯域幅およびパッドのインピーダンス変成器領域の誘電体特性に依存し得る。パッドのインピーダンス変成器領域の1つまたは複数の誘電体は、アンテナの誘電値および患者の誘電値に依存し得、インピーダンス変成器領域が複数の層を有する場合、それぞれの層の誘電値は、インピーダンス変成器領域のその他の層の誘電値にも基づき得る。00061図3Aは、単一層で形成されたインピーダンス変成器領域305を含むインピーダンス変成器パッド303の一変形形態を示す。インピーダンス変成器層の下には、少なくとも1つの1つまたは複数のUWBアンテナ307がある。1つまたは複数のUWBアンテナは平面アンテナであってもよく、エミッタ、受信機および/または送受信機として構成され得る。UWBアンテナは、例えば、ケーブル308を介してUWB監視システムの一部を形成し得るプロセッサ309に結合される。システムは、パッド、1つまたは複数のアンテナ、およびプロセッサを含み得る。プロセッサは、アンテナからのUWB信号に基づいて、検知データを解析および/または出力することができる。追加のUWB電子機器も含まれ得る。例えば、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスは、プロセッサとは分離されたまたはプロセッサに一体化されたUWB電子機器も含み得る。これらのUWB電子機器は概して、送信用のUWB信号を生成し、1つまたは複数のUWBアンテナによって受信されたUWB信号反射した信号の処理を支援するように構成されている。UWB電子機器は、信号発生器、D/A変換器およびA/D変換器、タイミング回路、比較器、増幅器、フィルタなどを含み得る。例えば、米国特許第7,725,150号、米国特許出願公開第2010/0274145号として公開された米国特許出願第12/765,680号、および米国特許出願公開第2011/0060215号として公開された米国特許出願第12/749,861号を参照されたい。UWB電子機器は、1つまたは複数のアンテナから放出し、受信した信号反射を処理して生理学的データを抽出するための1つまたは複数のUWB信号を生成するように構成され得る。00062図3Aでは、パッドは、1つまたは複数のアンテナおよびインピーダンス変成器表面が位置する基板としても働き得るバッキング領域311も含む。バッキング領域は発泡材料、または任意の他の適切な材料であってもよく、その上のインピーダンス変成器表面の誘電体と整合しない誘電体を有し得る。図3Aでは、インピーダンス変成器表面は、約0.4cmから7cm例えば、0.5cmから5cm、またはいくつかの変形形態では、0.5から7cmの間の範囲の厚さを有し得る。このインピーダンス変成器表面は、概して5から20の間の誘電体を有する均質材料で形成される。いくつかの変形形態では、このインピーダンス変成器表面は、添加剤例えば、塩などを加えることによって所望の誘電値を有するように調整されたシリコーンの溶液から作製される。この例では、外側インピーダンス変成器層は、バッキング層および1つまたは複数のアンテナに直接積層される。快適にするため、パッドは、身体の上の圧点で傷を作るのを回避するために、過度に硬性/剛性ではない支持体を提供し得る。また、パッドは、洗浄が容易で、非毒性で、低アレルギー性で、防水性であってもよい。したがって、いくつかの変形形態では、パッドの外側インピーダンス変換領域は、シリコーンゲルから製作され得る。述べたように、これらのゲルは、所望の範囲内例えば、<30の誘電体を有する層を作成するために、一般的な材料、例えば、カーボンブラックまたはチタン酸バリウムを添加することができる。00063UWBアンテナの数および配向を含むパッドの全体的な形状は、異なってもよい。図3Bは、パッドの中央領域にわたって配列された4つのアンテナを有するUWBモニタリングシステムとともに使用するためのUWB変成器パッドの一変形形態を示す。図3Bは、インピーダンス変成器領域の外側面を見下ろす上面図を示し、この領域の下のアンテナ307、307’、307’’、307’’’は破線のボックスによって示されている。いくつかの変形形態では、パッドは、パッドの上に横たわっている患者例えば、乳児の好ましい位置決めを示すマーキングも含み得る。図3Bでは、これは、乳児321の網掛けされた外形図によって示されている。これはパッドの上で目に見えるように示され得るか、またはパッドは単にアンテナの場所および/または患者の所望の配向を例えば、カラーでおよび/またはテキストでマークすることができる。パッドは、任意の適切な大きさであってもよい。例えば、パッドは0.0929m21平方フィートであってもよく、またはそれよりも小さくても大きくてもよい。また、UWBアンテナのタイプおよび大きさが調整され得、この例では、アンテナの長さは5.08cm2インチである。00064図3Aおよび図3Bに示された例のために上記に提示されたインピーダンス変成器領域の厚さおよび誘電体の値の範囲は概括的なものであるが、アンテナの特性を考慮し、UWB信号の帯域幅を仮定して、より精密な値が計算され得る。例えば、パッドの単一層のインピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの一変形形態では、パッドの透過層の厚さは、典型的には、付与したUWB信号の中央周波数例えば、帯域幅の幾何平均の約1/4のあたりに集中する。したがって、厚さの範囲は、この推定値から最適にまたは適切に決定され得る。これらの値を概算するために、以下の仮定が行われる。1所望の送信帯域幅は約3GHzから6GHzである、2アンテナの特性インピーダンスは約377オーム空中であり、相対誘電率は1である、3患者の相対誘電率は未熟児などの、低い脂肪含有量を有する身体に対して特に正確である約50であると仮定する。00065UWB信号の帯域幅が約3~6GHzであると仮定すると、幾何平均は約4.25GHzであり、これは中央周波数fcと呼ばれ得る。この単一層の例では、単一層用にほぼ最適化された誘電体は、アンテナの誘電体と対象の誘電体例えば、乳児の身体の合計誘電体との間の平均値に基づき得る。例えば、単一層の4分の1波長パッドの場合、パッドの相対誘電率は、空気の誘電体εairおよび患者の誘電体εpatientの幾何平均すなわち約7.07εdである。したがって、4分の1波長の場合のパッドの厚さは、誘電体における中央周波数での波長の4分の1、すなわち、に等しい式中、cは光の速度であり、fcは中央周波数であり、εdはパッドのインピーダンス変成器領域の誘電体である。00066したがって、この例では、図3Aおよび図3Bに示されるものなどのパッドは、3~6GHzの帯域幅の場合、容易に商業化が可能なエアアンテナεairを使用して作製され得、したがって、約0.67cm例えば、0.6から0.9cmの間の外側インピーダンス変成器領域の厚さおよび約7.07例えば、5から9の間のこの領域に対する誘電値を有する。この外側インピーダンス変成器領域は、このインピーダンス値を達成するために、カーボンブラックを添加したシリコーンで形成され得る。パッドは、発泡ゴムで形成されたバッキング領域、およびUWBエネルギーがインピーダンス変成器領域を介して患者に向けられるように、インピーダンス変成器領域に当接する複数例えば、2、3、4、5、6、7、8などのアンテナも含み得る。そのようなパッドを含むシステムは、上記にまたは本明細書に記載されるその他の変形形態のいずれかに記載されたパッドならびにパッド内のアンテナと通信するプロセッサおよび/または追加のUWB電子機器を含むことができ、いくつかの変形形態では、出力例えば、可聴出力、視覚出力、電子出力などのうちの1つまたは複数も、システムの一部であってもよい。プロセッサは、筺体、および情報を受信するための1つまたは複数の入力例えば、タッチスクリーン、キーパッドなどを含み得る。いくつかの変形形態では、アンテナは、UWB信号を生成するおよび/または受信した信号反射を処理し、生理学的データを抽出するためのUWB電子機器に直接結合され得る。例えば、アンテナは、UWB電子機器の一部またはすべてと一体化され得るか、またはアンテナはUWB電子機器に接続され得、UWB電子機器および/または追加のプロセッサは、図3Aに示すように、パッドとは別に位置決めされ得る。00067患者の推定される誘電率は、未熟児に対する妥当な値に基づく。未熟児はあまり体脂肪を有さないので、その合計相対誘電率は約40から60である。上記に記載されたように、この値の範囲に基づいて、単一層の4分の1波長変成器パッドは、少なくとも部分的には、アンテナからのエネルギーを患者に効率的に結合するための約5から約20の間の相対誘電率を有する材料で形成され得る。本明細書に記載されるパッドに使用されるアンテナは、例えば、空気以外の異なる誘電値を有することができ、回路からのエネルギーを空気以外の媒体に結合するように最適化され得、このことは、アンテナの物理的な大きさを縮小することもできる。したがって、アンテナの変形形態に基づいて、インピーダンス変成器パッドの誘電率の最適な値は、いくぶんより低くするかより高くすることができ、例えば、約5から約25の範囲内とすることができる。00068単一層の4分の1波長インピーダンス変成器パッドは、狭帯域信号で特に有益であり得るが、UWBレーダーの場合と同様に、信号の帯域幅が増加するにつれて、その性能が低下することがある。これを補償するために、多層変成器パッドを使用することができ、スペクトルの所望の部分にわたる反射を最小限に抑えるように、より良く適合させることができる。例示的な多層変成器パッドは、2層4分の1/4分の1変成器パッドおよび3層4分の1/2分の1/4分の1変成器パッドを含むことができ、4分の1および2分の1という言及は、UWBモニタの中央周波数の予想された波長に関するものである。インピーダンス変成器領域に4つ以上の層を有するパッドも企図される。00069例えば、インピーダンス変成器パッドの3つの例示的な変形形態は、4分の1の変形形態、4分の1/4分の1の変形形態、および4分の1/2分の1/4分の1の変形形態である。4分の1/4分の1の変形形態は、改善された帯域幅を提供することができ、アンテナの特性インピーダンスの誘電体と患者の誘電体との間の誘電体を有する材料から製作され得る。4分の1/2分の1/4分の1は、4分の1層の変形形態および4分の1/4分の1層の変形形態よりも帯域幅を改善するために、その他の2つの4分の1層のいずれかをかなり上回る誘電体を有する2分の1層用の材料を使用することができる。4つ以上の層を含む多数の他のトポロジが考えられる。しかし、典型的には、層の数が多くなるほど、関連する材料コストおよび製造上の複雑性が増大する。しかし、追加の層は、性能の適度な改善を実現し得る。00070一例として、3層変成器4分の1/2分の1/4分の1変成器パッドは、例えば、3GHzから6GHzの100帯域幅の場合において良好な性能を実現し得る。同様に、複数の層を含む他の変成器パッド構造は、エネルギー移動を強化するために用いられ得る。00071図5は、1/4波長層、1/2波長層、および1/4波長層の3つの層で形成されたインピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの一変形形態を示す。複数の層を有することによって、変成器パッドがエネルギーを効率的に移動する帯域幅を拡張することが可能になり得る。それぞれの層は、その層の誘電体に応じて、中央周波数fcの一部、例えば、1/4波長、1/2波長などによって表される。00072図5では、UWBシステムは、4分の11/4波長層501、2分の11/2波長層503、および別の4分の11/4波長層504の3つの層を有するインピーダンス変換パッドを含む。したがって、この変形形態を4分の1/2分の1/4分の1波長インピーダンス変成器パッドと呼ぶことができ、この変形形態は、少なくとも1つの一体型UWBアンテナ505を含む。図2に示されるように、アンテナはUWB平面アンテナ505であってもよく、例えば、RFケーブル507または、ワイヤレスを含む他の手段を介してUWBプロセッサ509と通信することができる。上記に述べたように、送信用の1つまたは複数のUWB信号を生成し、UWB信号反射を受信し、反射を処理して所望の生理学的データを抽出するための追加のUWB電子機器は、プロセッサの一部として、または別々に含まれ得る。さらに、これらの機能は、上記に述べたように、アンテナと一体化されるか、またはアンテナから切り離して接続されてもよい。00073概して、この変形形態のパッドはまた、上記に一般的に記載されたインピーダンス変成器領域の厚さおよび誘電値の同じ値の範囲に入っていてもよいが、それぞれの層は、それ独自の特徴的な誘電値、および特定の厚さを有し得る。全体的な厚さは、典型的には、0.4cmから7cmの間インピーダンス変成器領域のすべての層の合計厚さであってもよく、インピーダンス変成器領域の少なくとも1つの層は、約5から約20の間の誘電値を有し得る。00074例えば、3層の4分の1/2分の1/4分の1インピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの一変形形態は、それぞれの層が、予測され得る以下の誘電値および厚さの値を有するように形成され得る。図5の構成を参照し、上記に述べた同じ仮定を行う例えば、1のεairを有するアンテナ、3~6GHzの帯域幅および50のεbodyを有する患者と、値は以下に示すように計算され得る。000752分の1波長層層2503は、コストおよび/または製作しやすさで選択された材料で形成され得る。この例では、誘電体εd2は5であると仮定する。1から>50の範囲の他の誘電値を有する他の材料が使用され得る。この値に基づいて、厚さは、として計算され得る。00076同様に、アンテナに近いインピーダンス変成器領域の層である層3は、空気および層2の幾何平均、すなわち、約2.24例えば、εairおよびεd2の平方根である相対誘電率を有する。この誘電体に基づくと、この層の厚さは、である。00077層1は、インピーダンス変成器領域の外側面に最も近く、横臥面に最も近い残りの層である。層1の相対誘電率εd1は、アンテナ、層3、および患者の誘電体の関数である。これは以下の式を使用して計算され得る。式中、εa=1つまたは複数のアンテナに関連する相対誘電率であり、ε3=層3の相対誘電率であり、εbody=患者の身体の相対誘電率である。したがって、であり、この誘電体に基づいて、層1の厚さは上記に記載されたようにとして計算され得る。00078したがって、インピーダンス変成器領域の厚さは、すべての3つの層の合計厚さ0.44cm1.58cm2.64cm、4.66cmであり、誘電率は、15.84、2.24および5である。3つの層を有する上記に示された例えば、4分の1/2分の1/4分の1パッドとして構成されたものなどのパッドは、帯域幅が単一層または二重層の変形形態よりも良いものであり得るので、特に有益であり得る。00079図4Aおよび図4Bは、4分の1/4分の1変成器パッドとして構成された、UWBシステムのインピーダンス変成器パッドの二重層の変形形態を示す。この例では、パッドは、第1の層403および第2の層401で形成されたインピーダンス変成器領域405を含む。この例では、アンテナ407、407’は第2の層401に当接し、信号処理構成要素409、409’を含み、信号処理構成要素は、オンボード回路例えば、信号処理および/または信号をUWBシステム409の他の部分に渡すための通信回路を含むことができ、UWBシステムは、オフパッドプロセッサおよび/またはUWB電子機器を含むことができる。いくつかの変形形態では、プロセッサおよび任意の追加のUWB電子機器は、パッドに一体化され得る。00080図4Bは、図3Bに示される変形形態に類似した、インピーダンス変成器パッド400の別の変形形態の上面図を示す。この例では、2つのアンテナの位置は、パッドの外側面の下の破線のボックス404、407’によって示される。述べたように、UWB信号がパッドの上に横たわっている乳児に達することを可能にするアンテナの任意の適切な数および位置決めが使用され得る。インピーダンス変成器パッドの一部として使用され得るアンテナは、平面構造アンテナを含み、この平面構造アンテナは、不快感を最小限に抑えることができ、典型的には電子回路からのエネルギーを空気に結合するように設計される。00081複数の層で形成されたインピーダンス変成器領域を有するインピーダンス変成器パッドの変形形態のいずれかでは、様々な層が一緒に積層され得る。したがって、例えば、示されるように、単一層、二重層、三重層、またはそれ以上の層が使用され得る。加えて、1つまたは複数の追加のバッキング層例えば、発泡バッキング層を積層するか、そうでない場合は、インピーダンス変成器領域に固定することができる。00082上記に示されるすべての変形形態では、インピーダンス変成器領域は、パッドの表面全体にわたって広がる平面層として形成される。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域はパッドの表面のサブ領域のみにわたって広がり、このサブ領域は、アンテナの上の、アンテナ送信面/受信面とパッドの上側横臥位面との間の領域のみに制限され得る。いくつかの変形形態では、インピーダンス変成器領域は、下にあるアンテナ表面よりもわずかに大きくてもよい。複数のそのようなインピーダンス変成器領域島は、それぞれのアンテナの上にあるパッドの表面にわたって広がってもよく、これらの離散したインピーダンス変成器領域は、インピーダンス変成器領域の下にある同じ支持体層材料例えば、発泡ゴムなどによって囲まれてもよい。そのような変形形態は、異なる特性例えば、異なる誘電体を有する複数のタイプのアンテナが使用される場合に、特に有益であり得る。この変形形態では、異なるインピーダンス変成器領域は、異なる数の層を有することができ、または異なる特徴的な厚さおよび/または誘電体を有することができる。00083ここで図2に戻ると、一体型UWBアンテナを有する4分の1/4分の1インピーダンス変成器パッドとして構成されたインピーダンス変成器パッドの別の変形形態が示されている。この例では、インピーダンス変成器パッドは、2つの層第1の層201および第2の層202およびインピーダンス変成器パッドの裏面に取り付けられた一体型平面UWBアンテナ205を含む。UWBアンテナは、RFケーブル207を介してUWBプロセッサ209に接続された状態で示されており、UWBプロセッサ209は、バシネットの外に配置され得る。1つまたは複数の信号を生成し、1つまたは複数の受信した信号をコンディショニングしおよび/または1つまたは複数の受信した信号から情報を抽出するための追加のUWB電子機器図示せずもUWBプロセッサの一部としてまたはUWBプロセッサに加えて含まれ得る。あるいは、いくつかの変形形態では、プロセッサ209および他のUWB構成要素例えば、電子機器は、バシネット内に配置され得るか、またはワイヤレスでアンテナ205に結合され得る。いくつかの変形形態では、プロセッサは、UWB信号の送信および受信を制御し、患者の例えば、乳児のバイタルの信号処理および解析を提供し得る。アラームを含む出力、アラームなどを含む信号の記憶、およびUWBシステムからのデータの送信も、プロセッサによって調整され、制御され得る。00084本明細書に記載されるインピーダンス変成器パッドは、他のUWBセンサシステム、特に横臥位の患者に使用されるものに存在する問題および非効率性に対処することができる。上記に述べたように、ベッドまたは椅子にいる個人の健康状態を監視するためのマットレスUWBセンサが記載されているが、レーダー性能を改善するように最適化されていない。UWBシステムが標準的なマットレス材料とともに使用されるとき、最適化は不可能である。例えば、大半のマットレスに使用される発泡ゴムは、スチレンブタジエンまたはポリウレタンから作製され、スチレンブタジエンおよびポリウレタンは、発泡体に変換される前に、最適な誘電体の範囲外である2から4の範囲の相対誘電率を有する。発泡ゴムを作成するために、ベースゴム化合物は製造時にスチレンブタジエンおよびポリウレタンにガス注入されて、硬度を下げ、快適さを改善するとともに絶縁特性を高め、ガスの導入は、製品に使用されるガスの容量に占める割合に比例して、これらの材料の誘電率を低下させる。また、ガス気泡は散乱を引き起こし、レーダーの性能を低下させる。非常に低い相対誘電率の不整合およびガス気泡による散乱の両方により、従来の発泡ゴムマットレス材料は、本明細書に記載されるインピーダンス変成器での使用には適さないものとなる。さらに、マットレスの厚さは、インピーダンス変成器パッドの最適な構成のための本明細書に記載される厚さの範囲よりもはるかに大きい。信号処理00085UWB医療用レーダーシステムからのデータを処理して、心臓壁運動の波形または指標、心拍数の波形または指標、および呼吸の波形または指標ならびこれらの基本データタイプから導出された精密なデータを含む、適切な出力を提供することができる。プログラム可能なアラームは、介護者に乳児の状態の変化を通知するために、介護者によって設定され得る。結果として生じたデータはローカルモニタまたは中央モニタに表示され得る。病院ネットワークに接続すると、データは健康管理の専門家によって遠隔からアクセスされ得る。00086心臓活動および呼吸活動を含む基本的な生命徴候の検出に加えて、本明細書に記載されるUWBセンサシステムは、頭部の回転または四肢運動を含む他の動作を検出するようにプログラムされ得、事前定義された期間にわたって月齢に応じた動作がないとアラームをトリガし、乳児を確認するよう介護者を促すように構成され得る。例えば、いくつかの変形形態では、プロセッサは、プロセッサが乳児を監視するのに役立ち得る1つまたは複数の入力を受信することができる。例えば、プロセッサは、乳児の月齢を受信し、この情報を使用して、警告または解析情報を適切に切り換えることができる。例えば、未熟児において典型的に観測される動作量は、出生時の妊娠期間の関数である。例えば、28週以下で生まれた赤ん坊はあまり動かず、動作はこぶしを握り締めることまたは四肢の屈曲に限定される。妊娠29週から32週の間、動作は発作的であり、頭部の回転を含むことができる。35週では、赤ん坊は、胎児のような姿勢で丸くなることを含め、様々な動作ができる。加えて、温度例えば、赤外線センサ、圧力センサなどの他のセンサを一体化して、強化されたモニタリング機能を提供することができる。00087概して、生成され、生命特性例えば、心拍数、身体運動などの判定が続けられるUWB信号は、例えば、米国特許第7,725,150号、米国特許出願公開第2010/0274145号として公開された米国特許出願第12/765,680号、および米国特許出願公開第2011/0060215号として公開された米国特許出願第12/749,861号に既に記載されているように処理され得る。00088システムは、1つまたは複数の他の病院モニタ、記録、または病院制御システムと一体化するようにさらに構成され得る。したがって、これらのモニタは、既存の乳児モニタリングシステムとインターフェースすることができる。例えば、プロセッサは、他のモニタリングシステムまたは病院患者ケアシステムとの通信/インターフェースを可能にすることができる。00089加えて、本明細書に記載されるシステムおよびデバイスは、自動オン/オフまたは他の電源管理機能を含むことができ、これらの機能は、警告およびデータ収集を切り換えるためにも使用され得る。例えば、本明細書に記載されるUWBセンサ/インピーダンス変成器パッドは、患者例えば、乳児が横臥面例えば、インピーダンス変成器パッドの上に横たわっているときを判定することができる。これらのデバイスはUWBアンテナと患者との間のエネルギーを効率的に移動するので、電圧定在波比VSWR:voltagestandingwaveratioは、患者がパッドの上に存在していないときを反映する。これはセンサにおける検出が比較的容易であり、これを患者が存在しているときを伝える方法として使用することができ、患者がいなくなったときに、レーダーがスリープモードに入ることを可能にする。スリープモードでは、レーダーは、患者の存在を調べるために時折起動し、検出された際には、全面的な動作を再開することができる。また、システムは、患者がインピーダンス変成器パッドの外に移動したことをVSWR比が示す場合、アラームをトリガするように設定され得る。00090概して、本明細書に記載されるインピーダンス変成器パッドは、乳児がそのパッドの上に直接置かれ得るので、快適になるように適合され得る。さらに、これらのパッドは、睡眠表面として使用するために、特に乳児用睡眠表面向けによく適合され得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、可撓性があり、曲げやすく、軟性で、および/または弾性であってもよい。パッドは、容易に取り外されるように構成され得るしたがって、結合/分離機能を含むことができ、それによって、インピーダンス変成器パッドにおける一体型UWBアンテナ構成要素を分離し、1つまたは複数のプロセッサ、ディスプレイなどを含むUWBモニタリングシステムの残りの部分に再接続することができる。また、インピーダンス変成器パッドは、インピーダンス変成器パッドを容易にかつ安全に洗浄するwashか、または清浄にするlaunderおよび/または滅菌することができるように構成され得る。したがって、インピーダンス変成器パッドは、防水性または耐水性の外側コーティングを含むことができ、アンテナ構成要素は、洗浄による、または血液、尿などによる汚染による腐蝕または劣化から保護され得る。00091上記に記載されたインピーダンス変成器パッドのいずれかは、マーキング、パッド上での対象の最適な配置もしくは位置決めおよび/またはバシネット、ベッド、座部などの上でのもしくはこれらに対するパッドの配向を示す照明される領域例えば、LEDなどを含む、1つまたは複数の指標も含み得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、頭部および胴部をどこに最適に位置決めするかなど、パッドの上に横たえるときに乳児がどのように方向付けられるかを示す、カラーコーティングされたまたは他の方法でラベル付けされた領域を含み得る。00092上記に記載されたUWBモニタリングシステムの変形形態は乳児/NICU実施形態の文脈で示されているが、これらのシステムおよびデバイスは、非乳児成人または獣医veterinarianを含むが使用する用途のために使用および/または適合され得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、老年医学上の用途または病院での用途を含め、1人または複数の成人患者が使用するための成人用サイズのマットレスの上で使用され得る。00093本明細書に記載されるデバイスおよびシステムの他の変形形態は、特に、UWBモニタリングシステムとともに使用するためのインピーダンス変成器パッドとして構成されたガーメント、座部、および/または毛布を含む。そのようなインピーダンス変成器パッドは、一体型アンテナならびに適切な厚さおよび誘電体特性で構成され得る。例えば、インピーダンス変成器パッドは、既存のチャイルドシートの上で使用することができ、モバイルUWBモニタリングシステムに最適にフィードバックを提供することができる、チャイルドシートの一部として構成され得る。他の変形形態では、毛布またはベッドカバーがインピーダンス変成器パッドとして構成され得、これは患者の上に掛けられるか、またはマットレスパッドなどとして患者の下に敷かれ得る。00094特に、ここに記載されるシステムの変形形態は、NICUだけではなく自宅でのモニタリング用に使用され得る。例えば、両親、特に医学的問題を有する乳児の両親は、自分たちの子供が眠っているときの突発的な医学的問題の発生に気付かないことを心配することが多い。したがって、本明細書に記載されるデバイスを能動的なベビーモニタリングに使用することが望ましいであろう。現在入手可能なベビーモニタは、従来の音声および映像モニタ、ならびに動作および呼吸を検出可能な動作センサを有するベビーベッドパッドを含む。上記に記載されたシステムは、全体的な身体の動作を含む、心臓活動および他の生命徴候を検出可能なモニタリングを提供するために使用され得る。単一の送受信機、別個の送信機および受信機、または2つの送受信機などの1つまたは2つのレーダー構成要素に限定されたシステムを含む、システムの簡略化された変形形態は、自宅で使用するために適合され得る。これらのシステムは、上記に記載されたインピーダンス変成器パッドを含むことができ、または子供のベビーベッドに装着するもしくは子供のベビーベッドにぶら下げるように構成され得る。通信リンクを使用して、両親が持ち運ぶことができるまたは近くに置くことができる小型の受信局に乳児のデータを送信することができる。00095上記は本発明の特定の実施形態を参照しているが、本発明の原理および趣旨を逸脱することなく、これらの実施形態の変更を行うことができ、本発明の範囲は添付の特許請求の範囲によって定義されることが当業者によって理解されよう。本明細書に記載される1つまたは複数の意図は、添付の特許請求の範囲によって定義された本発明の趣旨および範囲に入るすべての修正形態、等価形態、および代替形態を網羅するものとする。本発明は、本明細書の教示の利益を有する当業者には明らかな、異なるが等価な方法で、修正され実施され得るので、上記に開示された特定の実施形態は例示的なものにすぎない。さらに、以下の特許請求の範囲に記載されるものを除き、本明細書に示される構造または設計の詳細に対するいかなる限定も意図されていない。したがって、上記に開示された特定の実施形態が変更または修正され得、すべてのそのような変形形態が本発明の範囲および趣旨内で考慮されることは明白である。したがって、本明細書において要求される保護は、以下の特許請求の範囲に記載される。"