JP2017528278A - 生理学的センサ用の中断検出 - Google Patents

Abstract

デバイスは、筐体、発光器、受光器、及びプロセッサを含む。筐体は、身体の組織部位に取り付けるように構成された身体接触面を有する。発光器は、筐体に結合され、発光面と、電気端子とを有する。発光面は、電気端子に印加される信号に応答して、身体接触面の近傍で光を発光するように構成される。受光器は、筐体に結合される。受光器は、検知面と出力端子とを有する。受光器は、センサ面で検出される光に応答して、出力端子に出力信号を提供するように構成される。プロセッサは、電気端子に結合され、出力端子に結合される。プロセッサは、身体接触面と身体との間の中断をモニタするためのアルゴリズムを実装するように構成され、モニタすることに対応して、中断信号を生成するように構成される。【選択図】図７Ａ

Description

＜優先権主張＞
この特許出願は、２０１４年９月２９日出願の米国仮特許出願第６２／０５７，０６８号に対し、優先権の利益を享受する権利を主張し、米国仮特許出願第６２／０５７，０６８号は、その全体が、ここに参照により組み込まれる。

ある作業者については、医療及び健康についての混乱は、公衆の安全についてのリスクとなり得る。例えば、ある輸送作業者（トラックドライバーなど）は、規則に従う必要があり、用心深い任務遂行を確実にするために、ある睡眠についての要求を満たすことが望まれる。

ホームスリープテスト（HST）は、しばしば、休息を取る事の要求に従っているかを判定するために用いられる。HSTは、典型的には、特定の期間、デバイスを装着することを含む。しかし、HSTの結果は、センサデバイスを変更することや、異なる被験者を不適切に入れ替えることなどにより、正確でないことがありうる。

変更や入れ替えを軽減する一つの努力は、機械的ロックでデバイスを取り付けることを含む。そのような努力は、不十分であった。

本発明者は、とりわけ、解決されるべき問題は、変更や入れ替えを防止する便利な手段を提供することを含み得ることを認識していた。本主題は、変更や入れ替えを検出する事のできる生理学的センサを提供するなどによって、この問題の解決手段を提供するのに役立つことができる。

デバイスは、筐体と、発光器と、受光器と、プロセッサとを含む。筐体は、身体の組織部位に取り付けるように構成された身体接触面を有する。発光器は、筐体と結合され、発光面と電気端子とを有する。発光面は、電気端子に印加される信号に応答して、身体接触面の近傍で、光を発光するように構成される。受光器は、筐体に結合される。受光器は、検知面と出力端子とを有する。受光器は、センサ面で検出された光に応答して、出力端子に出力信号を提供するように構成される。プロセッサ は、電気端子に結合され、出力端子に結合される。プロセッサは、身体接触面と身体との間の中断をモニタするアルゴリズムを実装し、このモニタリングに対応する、中断信号を生成するように構成される。

この概要は、本特許出願の主題の概要を提供することが意図されている。それは、本発明の排他的、又は、網羅的説明を提供することは意図されていない。詳細な説明は、本特許出願についての更なる情報を提供するために含まれる。

必ずしも同一のスケールでは描かれていない、図面においては、同様な参照番号は、異なる図における同様なコンポーネントを記述しうる。異なる添え字を有する同様な参照番号は、同様なコンポーネントの異なる例を表しうる。図面は、限定としてではなく一般に例示として、本文書で議論される様々な実施形態を図示している。

一例による、ウェアラブルシステムの図を含む。 一例による、ウェアラブルシステムの図を含む。 一例によるセンサの図を含む。 一例による、センサの図を含む。 一例による、システムの図を含む。 一例による、システムの図を含む。 一例による、システムに適合されるユーザの図を含む。 一例による、システムのブロック図を含む。 一例による、方法のフローチャートを含む。 一例による、方法のフローチャートを含む。

図１及び図２は、一例による、ウェアラブルシステム１００Ａの図を含む。システム１００Ａは、ベルト２０に結合されたデバイス１０Ａを含む。デバイス１０Ａは、接触面２８上に配置されたセンサ３１Ａを含む。ベルト２０は、柔軟なストラップ材料を含み、ユーザ（腕、足、胸など）の一部を囲み、ユーザと接触面２８が密接に物理的に結合することを維持するように構成される。ベルト２０は、アジャスタ、クリップ、ファスナー、バックル、又は、ユーザの特定の位置に、デバイス１０Ａを固持するための他の構造を含むことができる。デバイス１０Ａは、例示的図示において、卵形の形状因子を有しているが、他の形状及び構成も考えられる。

センサ３１Ａは、生理学的パラメータに対応する出力信号を生成するように構成される。センサ３１Ａは、光素子、近傍検出器、電極、又は他の素子を含むことができる。

図３Ａは、一例による、光素子を有するセンサ３１Ｂの図を含む。センサ３１Ｂは、それぞれが、発光器３０Ｅと示される、２個の発光器と、それぞれが、受光器３０Ｄと示される、４個の受光器とを含む。センサ３１Ｂの光素子は、線上に配列するように配置されるが、他の構成又は、素子の数も考えられる。

図３Ｂは、一例による、センサ３１Ｃの図を含む。センサ３１Ｃは、センサ面３３Ａ及び３３Ｂを含む。センサ面３３Ａ及び３３Ｂは、電極、タッチセンサ、光素子、又は、本主題が生理学的パラメータを決定することができる信号を提供するように構成される他のコンポーネントを含むことができる。

図４Ａは、一例による、システム１００Ｂの図を含む。システム１００Ｂは、膜２５Ａに取り付けられるデバイス１０Ｂを含む。膜２５Ａの接触面２８は、接着剤を用いて組織部位と結合するように構成される。デバイス１０Ｂは、センサ３１Ｄを含む。センサ３１Ｄは、生理学的パラメータに対応する信号を生成するように構成される。

図４Ｂは、一例による、システム１００Ｃの図を含む。システム１００Ｃは、センサ３１Ａ、３１Ｂ、又は、３１Ｃなどのセンサを受け入れるように構成された受け器２９を含む。しばしば、センサポケットと呼ばれる、受け器２９は、膜２５Ｂに取り付けられる。図示された例においては、受け器２９は、膜２５Ｂに当接する支持リブによって強化される。図は、組織４０と結合されたシステム１００Ｃを図示する。膜２５Ｂは、接触面において組織４０に当接し、一例においては、接触面は、接着剤によって接合される。膜２５Ｂは、フォーム材料、エラストマー又は繊維パッドを含むことができる。受け器２９は、この図では、センサの図を妨害する。膜２５Ｂは、接着層によって、組織部位に取り付けられることができる。

図５は、一例による、複数のシステムに適合されるユーザ４０の図を含む。システム１００Ｂは、ユーザ４０の胸の組織部位に取り付けられ、接着剤により、結合される。ユーザ４０は、二頭筋の組織部位に取り付けられた第１のシステム１００Ａと、太腿の組織部位に取り付けられた第２のシステム１００Ａとに適合されているのが示されている。第１のシステム１００Ａと第２のシステム１００Ａは、図のベルトによって取り付けられる。この図は、様々な例を図示し、特定の用途においては、単一のシステムのみが、ユーザに取り付けられるだろうが、２以上のシステムが、特定の状況下で用いられることができる。

図６は、一例による、システム６００のブロック図を含む。システム６００は、センサ３１Ｂなどのセンサの例を表す。システム６００は、組織部位に取り付けられるように構成される。システム６００は、非侵襲的であり、入出力モジュール５２、プロセッサ５４、メモリ５６、及び光モジュール２８を含む。光モジュール２８は、発光器３０Ｅと受光器３０Ｄとを含む。

入出力モジュール５２は、電源スイッチ、モード制御スイッチ、ディスプレイ、ユーザ制御、タッチスクリーン、インジケータライト又は、ユーザがシステム６００と相互作用することを可能とする他のインタフェース素子を含むことができる。入出力モジュール５２は、遠隔のデバイスと通信可能とするために、無線インタフェースを含むことができる。

プロセッサ５４は、アナログプロセッサを含むことができる。一例においては、プロセッサ５４は、デジタルプロセッサを含み、アルゴリズムを実装するために命令を実行するように構成される。命令及びデータは、メモリ５６に格納されることができる。プロセッサ５４は、増幅器、フィルタ、サンプルアンドホールド回路、アナログ−デジタル変換器（ＡＤＣ）、デジタル−アナログ変換器（ＤＡＣ）、ＬＥＤドライバ、又は、他のモジュールを有するアナログフロントエンドを含むことができる。

発光器３０Ｅは、選択された波長とパワーの光を発光するように構成された発光ダイオード（ＬＥＤ）を含むことができる。受光器３０Ｄは、フォトダイオードを含むことができる。

発光器３０Ｅから発光される光エネルギーは、組織で反射し、又は、組織を通過するようにされることができる。受光器３０Ｄによって検出される光は、本主題の様々な例により、選択されたデータを生成するために、適切に処理されることができる。

システム６００は、身体に装着するように構成されることができる。この例では、システム６００は、電池などの携帯電源によって電力供給される。システム６００は、長時間、身体の極近傍に留まる、衣服、パッチ、又は、クランプデバイスによって身体に取り付けられることができる。

図７Ａは、一例による、方法７００のフローチャートを含む。方法７００は、７１０において、センサを組織部位に取り付けることを含む。センサは、接着剤、機械的結合、衣服、又は、他の構造を用いて取り付けられることができる。

７１５において、方法７００は、発光器３０Ｅなどの発光器を変調することを含む。発光器を変調することは、組織面に、光を発光するために発光器を駆動することを含む。一例においては、プロセッサ５４は、発光器３０Ｅの変調のトリガをかける。

７２０においては、方法７００は、例えば、受光器３０Ｄを用いて、光を検出することを含む。受光器３０Ｄからの電気出力信号は、検知面において検出される光の指示を提供することができる。

７２５において、方法７００は、検出された光が基準と異なるか否かを判定することを含む。検出された光と基準が異なる場合、「ｙｅｓ」の分岐で示されているように、方法７００は、７３０で通知を行うことに進む。検出された光と基準が異ならない場合、「ｎｏ」の分岐で示されるように、方法７００は、７３５に継続する。一例では、検出された光は、発光器３０Ｅなどの発光器からの変調された光に関連しない外部光信号を含むことができる。外部光信号は、周囲光信号に対応することができる。検出された光が比較される基準は、格納された信号であることができるか、又は格納されたデータによって表されることができる。基準は、メモリに格納されることができる。一例では、基準は、（受光器３０Ｄのような）受光器からの以前のデータを含む。７２５における比較は、ＡＣ吸収又はＤＣ吸収を比較することを含むことができ、重要な逸脱又は重要な変化の検出時に、中断を知らせるために、フィルタ処理されることができる。７３０において、通知は、ローカルメモリに、マーカなどのデータを格納することを含むことができる。一例においては、７３０において、通知は、触覚的、視覚的、又は、聴覚的警告による、ユーザへのほぼ瞬時の通知を含むことができる。一例においては、通知は、遠隔のモニタへ、通知信号を無線で送信することを含むことができる。７３５において、継続することは、発光器が変調される７１５に戻ることを含むことができ、又は、光を検出する７２０へ戻ることを含むことができる。

一例においては、方法７００は、生理学的パラメータの測度を生成するための電気出力信号を処理することを必要とする。更に、プロセッサ５４は、測定された生理学的パラメータの解析を実行することができ、解析の結果として、ローカルなデバイスへ、又は、遠隔のデバイスへ、通知信号を提供することができる。例えば、プロセッサ５４は、方法７００を実行し、センサが、異なる被験者に移動、又は、配置されたか否かを判定するように構成されることができる。

図７Ｂは、一例による、方法７５０のフローチャートを含む。方法７５０は、７５５において、センサを組織部位に取り付けることを含む。センサは、接着剤、機械的結合、衣服、又は、他の構造を用いて、取り付けられることができる。

７６０において、方法７５０は、センサをモニタすることを含む、一例においては、モニタすることは、生理学的パラメータの測度を生成するために、受光器からの電気出力信号を処理することを必要とする。モニタすることは、また、特定のデータの発生を区別するために、生理学的パラメータを処理することを含むことができる。

７６５において、方法７５０は、センサ出力信号が、基準と異なるか否かを判定することを含む。センサ出力信号及び基準の両者は、検出された光と相関し、または、両者は、生理学的パラメータと相関することができる。他所で述べたように、基準は、格納されたデータを含むことができ、又は、以前に検出されたデータを含むことができる。

違いが検出された場合、「ｙｅｓ」の分岐に示されるように、方法７５０は、７７０において、通知を含む。通知は、ユーザに警告を発すること、ローカルメモリにデータを格納すること、又は、遠隔のデバイスに無線通知信号を転送することを含むことができる。違いが検出されない場合には、「ｎｏ」の分岐で示されるように、方法７５０は、７７５における、継続することを含み、一例により、７６０におけるセンサをモニタすることの処理を再開することを含む。

７７０における通知することは、生理学的パラメータの解析を含むことができ、ローカルデバイスへ、又は、遠隔のデバイスへ、通知信号を提供することを含むことができる。

一例においては、プロセッサは、中断の検出後の時刻に発生する、対応する出力、又は、生理学的信号と、中断を検出する前の時刻に発生する出力、又は、生理学的信号とを比較するように構成される。そのような比較は、センサが、ユーザの異なる部位に再配置されたか、又は、センサが、第１のユーザから第２のユーザへ再配置されたか、を判定することができる。

本主題の例は、酸化の測度を提供することができる。ホームスリープ研究の文脈において、本主題の例は、管理下の考慮（custody consideration）の連鎖と相関する測度を提供することができる。

一例は、パッチベースの、身体に装着されたSpO₂ 解析デバイスを含む。例えば、デバイスは、介護者の施設にいる間、患者に取り付けられることができる。デバイスは、周期的な間隔で、患者に取り付けられていることを検出するように構成されることができる。これらの間隔の頻度は、デバイスが除去され、異なる被験者に適合されることができないことを保証するために調整されることができる。一例では、この間隔は、約５秒かそれ以下である。この間隔は、電池の長寿命の目的を達成するために選択されることができる。

プロセッサ５４は、変更や入れ替えをモニタし、検出するための様々なアルゴリズムを実装するように構成されることができる。例えば、発光器３０Ｄのような発光器は、ユーザに対する基準吸収レベル（baseline absorption level）を確立するために周期レートでパルスを発することができる。パルスは、低電力消費のために構成されることができる。プロセッサ５４は、基準吸収レベルに対する吸収の逸脱をモニタするように構成されることができる。一例により、受光フォトダイオード電流における一桁を超える大きさの逸脱は、センサを取り外したというイベントを示すものと解釈されることができる。

一例では、システムは、少なくとも１つの発光器でパルスを発生し、ＤＣ吸収比又はＡＣ吸収比における違いをモニタするように構成されることができる。

一例においては、システムは、フォトダイオードに提示される周囲光をサンプリングし、逸脱をモニタするように構成されることができる。他のモニタリングアルゴリズムは、センサを暗い部屋で取除くことによる、失敗に対して保護するために、この例と共に、用いられることができる。

一例においては、１以上の発光器は、パルスを発することができ、プロセッサ５４は、パルス状の信号がないことをモニタするように構成されることができる。

一例においては、温度センサ又は圧力センサが、プロセッサ５４に結合される。温度情報又は圧力情報は、逸脱のためにモニタされることができ、検出時に通知が提供されることができる。

他のセンサは、また、本主題の様々な例と共に用いられることができる。例えば、容量センサ又は、インダクタンスセンサは、逸脱のためにモニタされることができる。

一例においては、帯、ラップ、又は、ベルトに、変更検出器が設けられる。変更検出器は、帯、ラップ、又は、ベルトが乱されたときに、指示を提供する。プロセッサ５４は、変更を検出すると、通知を提供するように構成されることができる。変更検出器の例は、除去されたとき、電気回路を破壊する、又は、断線する導電材料を含むことができる。

一例においては、機械的スイッチが、システムが除去されるまで、固定位置に保持される。検出は、機械的スイッチの状態の変化を含む。プロセッサ５４は、スイッチの状態の変化を検出すると通知を提供するように構成されることができる。一例では、導電パッド（電極）が設けられ、ユーザの組織を介しての電気インピーダンス、又は、電気抵抗がモニタされることができる。センサは、電気インピーダンス又は抵抗に対応する出力を提供することができる。

[様々な注意書きと例]
これらの非限定的例の夫々は、それ自身独立し、１以上の他の例と様々な置換又は組み合わせで組み合わされることができる。

上記詳細な説明は、詳細な説明の一部を形成する添付の図面の参照を含む。図面は、例示により、本発明が実施されることができる特定の実施形態を示す。これらの実施形態は、また、ここでは、「例」としても参照される。そのような例は、図示され、又は、記述されたものに追加した要素を含むことができる。しかし、本発明者は、また、図示され、又は、記述されたそれらの要素のみが提供される例も考える。更に、本発明者は、また、特定の例（もしくは、１以上のそれらの態様）、又は、図示され、もしくは、ここに記述された他の例（もしくは、１以上のそれらの態様）のいずれかについて、図示され、もしくは、記述されたそれらの要素（もしくは、１以上のそれらの態様）の任意の組み合わせ、又は、置換を用いた例も考える。

この文書と、参照により組み込まれた任意の文書との間に不整合な語法が発生した場合は、この文書の語法が優先する。

この文書においては、特許文書において一般的であるように、語句「ａ（１つ）」又は「ａｎ」が、任意の他の例又は「at least one（少なくとも１つ）」又は「one or more（１以上）」の語法とは独立に、１以上を含むために用いられている。この文書では、語句「or（または）」は、他に示されない限り、「A or B（ＡまたはＢ）」が、「A but not B（ＢでなくＡ）」、「B but not A（ＡでなくＢ）」及び「A and B（ＡおよびＢ）」を含むような非排他的orを参照するために用いられている。この文書では、語句「including（含む）」及び「in which」は、それぞれの語句「comprising（含む）」及び「wherein」の一般的な英語の均等物として用いられている。また、以下の請求項においては、語句「including（含む）」及び「comprising（含む）」は、開かれたものであり、つまり、請求項の中で、そのような語句の後に記載されるものに加えた要素を含むシステム、デバイス、製品、化合物、製剤、又はプロセスは、依然、その請求項の範囲内に入るとみなされる。更に、以下の請求項においては、語句「first（第１）」、「second（第２）」、及び「third（第３）」などは、単にラベルとして用いられ、それらの対象に数字的要件を課すことは意図していない。

本明細書で記述した方法の例は、少なくとも部分的に、マシン又はコンピュータ実装されることができる。幾つかの例は、上記例で記述された方法を電子デバイスが実行するように構成するように動作する命令で符号化されたコンピュータ可読媒体又はマシン可読媒体を含むことができる。そのような方法の実装は、マイクロコード、アセンブリ言語コード、高級言語コード、などのコードを含むことができる。そのようなコードは、様々な方法を実行するコンピュータ可読命令を含むことができる。コードは、コンピュータプログラム製品の一部を形成することができる。更に、一例においては、コードは、実行中又は他のときなどに、１以上の揮発性、非一時的、又は、不揮発性有形コンピュータ可読媒体に有形に格納されることができる。それらの有形コンピュータ可読媒体の例は、これらには限定されないが、ハードディスク、取り外し可能な磁気ディスク、取り外し可能な光ディスク（例えば、コンパクトディスク、及びデジタルビデオディスク）、磁気カセット、メモリカード又はスティック、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）などを含むことができる。

上記記述は、例示的であることが意図されており、限定的であることは意図されていない。例えば、上記例（又は、１以上のそれらの態様）は、相互に組み合わせて用いられることができる。他の実施形態は、上記記述を吟味した当業者になどよって、用いられることができる。要約書は、読者が、技術開示の本質を迅速に確認できるように提供される。それは、請求項の範囲又は意味を解釈し、又は、限定するために用いられないだろうという理解と共に提出される。また、上記詳細な説明においては、様々な特徴が、開示をスムースにするために、一緒にグループ化されることができる。これは、請求されていない開示された特徴が、任意の請求項にとって本質的であることを意図しているとは解釈されるべきではない。むしろ、本発明の主題は、特定の開示された実施形態のすべての特徴より少ないものに存在することができる。従って、以下の請求項は、ここに、例、又は、実施形態として、詳細な説明に組み込まれ、各請求項は、別の実施形態として自身で独立し、そのような実施形態は、様々な組み合わせ又は置換で相互に組み合わされることができると考える。本発明の範囲は、そのような請求項が権利を付与される均等物の全範囲と共に、添付の請求項を参照して決定されるべきである。

Claims (14)

1. 身体の組織部位に取り付けるように構成された身体接触面を有する筐体と、
   前記筐体に結合され、発光面を有し、電気端子を有する発光器であって、前記発光面は、前記電気端子に印加される信号に応答して、前記身体接触面の近傍で光を発光するように構成されている、発光器と、
   前記筐体に結合され、検知面と出力端子とを有し、前記センサ面で検出された光に応じて、前記出力端子に出力信号を提供するように構成される受光器と、
   前記電気端子に結合され、前記出力端子に結合され、前記身体接触面と前記身体との間の中断をモニタするアルゴリズムを実装するように構成され、前記モニタすることに対応する中断信号を生成するように構成されるプロセッサと、
   を備えるデバイス。
2. 前記アルゴリズムは、周期的に、吸収を判定するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
3. 前記アルゴリズムは、吸収を判定するように構成され、前記中断信号は、基準吸収からの逸脱を検出する事に応答して生成される、請求項１に記載のデバイス。
4. 前記アルゴリズムは、組織部位についてのＤＣ吸収比を判定するように構成され、前記中断信号は、基準吸収比からの逸脱を検出することに応答して生成される、請求項１に記載のデバイス。
5. 前記アルゴリズムは、組織部位についてのＡＣ吸収比を判定するように構成され、前記中断信号は、基準吸収比からの逸脱を検出することに応答して、生成される、請求項１に記載のデバイス。
6. 前記アルゴリズムは、前記発光器から発光された光と相関しない光を検出するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
7. 前記アルゴリズムは、前記発光器からの光を発光するように構成され、前記中断信号は、前記出力端子におけるパルス状信号がないことに応答して、生成される、請求項１に記載のデバイス。
8. 身体の組織部位に取り付けられるように構成された身体接触面を有する筐体と、
   前記筐体に結合され、検知面を有し、出力端子を有するセンサであって、前記出力端子の出力信号は、前記検知面における前記身体の検出に対応する、センサと、
   前記出力端子に結合され、前記身体接触面と前記身体との間の中断をモニタするアルゴリズムを実装するように構成され、前記モニタすることに対応して、中断信号を生成するように構成されるプロセッサと、
   を備えるデバイス。
9. 前記センサは、温度センサを含む、請求項８に記載のデバイス。
10. 前記センサは、圧力センサを含む、請求項８に記載のデバイス。
11. 前記センサは、容量ベースのセンサを含む、請求項８に記載のデバイス。
12. 前記センサは、インピーダンスセンサを含む、請求項８に記載のデバイス。
13. 前記センサは、抵抗センサを含む、請求項８に記載のデバイス。
14. 前記センサは、導電性センサを含む、請求項８に記載のデバイス。