JP2019511053A - ウェアラブルデバイス及びシステム - Google Patents
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Abstract
本発明はウェアラブルデバイス及びシステムに関する。ウェアラブルデバイス（２０，４０）は、電子回路（２１）、電源（２２）、電子回路と電源との間に結合されているスイッチング回路（２３，４３）、及びスイッチング回路へ結合されている電磁場検出回路（２４）を有する。電磁場検出回路は、電磁場検出回路の検出範囲内でＮＦＣ送信器によって生成された電磁場を検出し、ＮＦＣ送信器によって生成された電磁場が電磁場検出回路の検出範囲内で検出される場合にトリガ信号を生成する。スイッチング回路は、トリガ信号に応答して電子回路と電源との間の接続をオンするよう、フリップフロップ（２３１）又は、入力トランジスタ（４３２）及びヒューズ（４３３）を含むトランジスタ回路（４３１）を有する。
Description
本発明は、ウェアラブルデバイス及びシステムに関する。
今日、様々なタイプのウェアラブルテクノロジの開発及びウェアラブルコンピューティングの進歩とともに、何種類かのウェアラブルデバイスが存在する。語「ウェアラブルデバイス」は、対象（例えば、人）によって装着されて、彼の日常の活動又は仕事にコンピューティングを組み込み、先進的な機能及び特性を利用するためにテクノロジを使用することを可能にする如何なる電子デバイス又は製品も指す。
典型的に、如何なるウェアラブルデバイスも、センサ、アクチュエータ、画像及び／又は発話認識技術、ポジショニング及び／又はネットワーキングチップ、ディスプレイ及び／又は光電子工学並びに特殊モニタリングデバイスを含む以上の要素のうちの１つ以上を含み得る。フィットネス、健康モニタリング、エンターテイメント、企業及び産業用途のためにウェアラブルデバイスを使用することに重点を置くことは、伸縮性エレクトロニクス、フレキシブル回路、導電性織物、長持ちするバッテリ及びより小さい特殊ウェアラブルセンサのように、進歩とともに高まってきた。
遠隔モニタリング及びウェアラブルテクノロジはまた、有効に健康を管理し、安全性を監視し、驚くほどのヘルスケア費用を削減するのを助けることができた。例えば、対象からバイタルサイン又は何らかの信号を測定する手段を含むヘルスパッチは、現在、病院内及び家での使用のために開発過程にある。
長持ちするパッチが極めて重要であるにつれ、バッテリ管理はますます関連性が高まる。パッチの電源を入れるよう、スイッチが、動作直前にパッチを作動させるために使用され得る。これは安全なバッテリ電力であり、寿命時間を延ばす。寿命時間に加えて、パッチが（準）使い捨てであることから、費用も重要な役割を果たす。更には、スイッチは、使い捨てでは望まれない追加費用を課す。
パッチをオンする方法の問題に対する１つの解決法は、亜鉛空気（zinc-air）バッテリの使用である。パッチは密封パッケージに入れられるので、バッテリは非アクティブにされている。パッケージがユーザによって開封されると、バッテリ内の化学過程が直ちに始まり、電力が利用可能になる。これは、システムの電源を入れることをもたらし、パッチはいつでも動作することができる。しかし、不良の密封パッケージに伴う問題が経験されている。バッテリの予備放電に起因して、ユーザ（例えば、介護人又は看護士）がパッチを患者の上に置きたいときにパッチが正常に動作しないことがある。他の問題は、パッチと患者とのペアリングである。このために、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）スマートラジオがパッチの基板上に置かれてよく、例えば、タブレット又はスマートフォン上での適用上の問題により、ペアリングが行われる必要がある。複数の割り当てられていないＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）デバイスを空中で有することは、しかしながら、深刻な結果を有する不適切なパッチ−患者ペアリングをもたらす可能性がある。
米国特許出願公開第２００４／０１３１８９７号明細書（特許文献１）には、フレキシブルな、剥離紙を剥がすと貼れるタイプのバッテリ駆動デバイスのための、アクティブな無線タグ付けシステムが開示されている。そのデバイスは、遠隔ＲＦインタロゲータとの通信のためのＲＦＩＤタグを有する。ＲＦ作動スイッチは、薄膜バッテリをタグの電子回路へ接続する役目を果たす。アンテナによって受け取られたＲＦエネルギは、検出され増幅される。スイッチは動作可能に閉じられて、バッテリ電力を電子回路へ結合する。
本発明の目的は、容易で、安価であって且つ信頼できる様態で、ウェアラブルデバイスをオンする方法の問題を解決するウェアラブルデバイス及びシステムを提供することである。本発明の更なる目的は、パッチ−患者ペアリングの問題を解決する方法の問題を解決するウェアラブルデバイス及びシステムを提供することである。
本発明の第１の態様において、電子回路と、電源と、前記電子回路と前記電源との間に結合されるスイッチング回路と、前記スイッチング回路へ結合される電磁場検出回路であり、該電磁場検出回路の検出範囲内でＮＦＣ送信器によって生成された電磁場を検出し、ＮＦＣ送信器によって生成された電磁場が前記電磁場検出回路の前記検出範囲内で検出される場合にトリガ信号を生成する前記電磁場検出回路とを有し、
前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオンするよう、前記スイッチング回路は、フリップフロップを有するか、あるいは、前記スイッチング回路は、入力トランジスタ及びヒューズを含むトランジスタ回路を含み、
前記ヒューズは、前記入力トランジスタが前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオンすることを可能にするために、前記ＮＦＣ送信器によって生成された前記電磁場の検出に応答して融解するよう構成される、
ウェアラブルデバイスが示される。
前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオンするよう、前記スイッチング回路は、フリップフロップを有するか、あるいは、前記スイッチング回路は、入力トランジスタ及びヒューズを含むトランジスタ回路を含み、
前記ヒューズは、前記入力トランジスタが前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオンすることを可能にするために、前記ＮＦＣ送信器によって生成された前記電磁場の検出に応答して融解するよう構成される、
ウェアラブルデバイスが示される。
本発明の更なる態様において、本明細書で開示されるウェアラブルデバイスと、該ウェアラブルデバイスを作動させるよう該ウェアラブルデバイスによる検出のための電磁場を生成するＮＦＣ送信器とを有するシステムが示される。
本発明の好適な実施形態は、従属請求項で定義される。請求される発明は、特に従属請求項で定義され且つ本明細書で開示される、請求されるデバイスと類似した及び／又は同じ好適な実施形態を有している点が理解されるべきである。
本発明は、ウェアラブルデバイス（特に、パッチ）を作動させるために、且つ、デバイスと患者とのペアリングのために、近距離通信（ＮＦＣ；Near Field Communication）を使用する考えに基づく。ＮＦＣは、互換性のあるデバイスどうしの短距離通信を可能にする。デバイスの観点から、ＮＦＣ通信及びペアリングは受動的に行われる。その狙いは、ウェアラブルデバイス、特に、ウェラブルデバイスに含まれる電子回路、例えば、バイタルサインを測定するためのセンサ又は測定回路の電源を入れるようスイッチをトリガするために、ＮＦＣ送信器（例えば、別個のデバイスであり、すなわち、スマートフォン又はタブレットのような既存の電子デバイスの使用によって実装される。）によって送信されたエネルギと、ウェアラブルデバイスに含まれるＮＦＣタグとを使用することである。よって、ウェアラブルデバイスは、ディープスリープ又はスタンバイモード（このモードは電力を消費する。）にある必要がなく、完全に受動的にオンされ得る。このようにして、既知のウェアラブルデバイスで設けられる物理スイッチの費用及び表面は節約可能であり、ウェアラブルデバイスは、ウェアラブルデバイスの電源（例えば、バッテリ）の自己放電によってのみ決定される最大保管寿命を有する。
実施形態において、前記スイッチング回路は、スイッチングトランジスタを有し、これは、制御されるために多くの電力を必要としない費用効果的且つ簡単な解決法である。これによって、実際の実施において、前記スイッチングトランジスタのゲートは、前記フリップフロップ又は前記トランジスタ回路の出力部へ接続され、前記スイッチングトランジスタのソースは、前記電源へ接続され、前記スイッチングトランジスタのドレインは、前記電子回路へ接続される。
好適な実施形態において、前記スイッチング回路は、前記フリップフロップを有し、前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオン又はオフするよう構成される。フリップフロップは、多くの空間を必要とせずに容易に且つ安価に実現され得る。
代替の実施形態において、前記スイッチング回路は、入力トランジスタ及びヒューズを含む前記トランジスタ回路を有し、前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続を恒久的にオンするよう構成される。これによって、フリップフロップは、別個のトランジスタによりフリップフロップを構成することが集積フリップフロップと比較してより多くの空間を必要とするので、より小さいフットプリントを有する。
実際の実施において、前記スイッチング回路は、入力トランジスタ及びヒューズを含む前記トランジスタ回路を有し、前記入力トランジスタのゲート及びソースは、前記電磁場検出回路へ接続される。更に、前記ヒューズは、望ましくは、前記入力トランジスタのドレインと接地との間に結合され、前記ＮＦＣ送信器によって生成された前記電磁場の検出に応答して融解するよう構成される。よって、ヒューズを融解させることによって、１回限りの作動が達成され得る。すなわち、何度も繰り返してアクティブ及び非アクティブにされ得るフリップフロップを使用する実施形態と正反対に、ウェアラブルセンサは、その後に非アクティブにされ得ない。
前記スイッチングトランジスタのゲートは、望ましくは、前記入力トランジスタのドレインへ接続される前記ヒューズの端子へも接続され、及び／又は前記電源と前記スイッチングトランジスタのゲートとの間には、抵抗が結合される。これは、簡単且つ安価でありながら信頼できる解決法を提供する。
前記ヒューズは低電力ヒューズであってよく、及び／又は前記抵抗はプルアップメガオーム抵抗であってよい。
更なる実施形態において、前記電磁場検出回路は、当該ウェアラブルデバイス及び／又は前記ＮＦＣ送信器を識別する識別子、及び／又は前記ＮＦＣ送信器からのコマンドの受信に応答して、トリガ信号を生成するよう構成される。実施形態において、ウェアラブルデバイス、例えば、前記電磁場検出回路の部分として当該ウェアラブルデバイスに含まれるＮＦＣタグのコーディングは、患者に対するウェアラブルデバイスの信頼できる、安全なペアリングを提供する。すなわち、不適切なパッチ−患者ペアリングは、確実に回避され得る。
望ましくは、前記電磁場検出回路は、ＮＦＣタグ及びアンテナ又はコイルを有する。このようなコンポーネントは、安価に製造可能であるから、使い捨て製品において使用され得る。
他の実施形態において、当該ウェアラブルデバイスは、水密及び／又は気密カバーを更に有し、これは、物理スイッチの欠如により容易に可能である。
本発明は、ウェアラブルデバイスが確実に且つ容易に作動されるべきである様々な実際のシナリオにおいて適用されてよい。１つの実際の用途において、当該ウェアラブルデバイスは、医用ウェアラブルデバイス、特に、対象に取り付けるパッチであり、前記ＮＦＣ送信器は、ポータブルデバイス、特に、スマートフォン又はタブレットとして構成されるか、又はそれに含まれる。
本発明のそれら及び他の態様は、以降で記載される実施形態から明らかであり、それらの実施形態を参照して説明される。
本発明に従うシステム及びウェアラブルデバイスの第１実施形態の概略図を示す。
本発明に従うシステム及びウェアラブルデバイスの第２実施形態の概略図を示す。
図１は、本発明に従うシステム１及びウェアラブルデバイス２０の第１実施形態の概略図を示す。システム１は、ＮＦＣ送信器１０及びウェアラブルデバイス２０（又はいくつかのウェアラブルデバイス）を有する。ＮＦＣ送信器１０は、ウェアラブルデバイス２０を作動させるために、ウェアラブルデバイス２０による検出のための電磁場を生成するよう構成される。
一般に、ＮＦＣは、互換性のあるデバイスどうしの短距離通信を可能にする。これは、少なくとも１つの送信デバイス（本明細書でＮＦＣ送信器１０と呼ばれるゲートウェイ）と、信号を受信するための他のデバイス（ウェアラブルデバイス２０。例えば、ウェアラブルパッチの形をとる。）とを必要とする。既知のウェアラブルデバイスは、受動ＮＦＣタグと、自身の電源の必要なしに他のＮＦＣデバイス（すなわち、ＮＦＣを介して信号を送信及び／又は受信するＮＦＣ機能を具備するデバイス）へ情報を送ることができる他の小さい送信器とを具備する。これは、受動デバイスが、一般に、それら自身の電源を必要とせず、代わりに、能動ＮＦＣコンポーネントが範囲内に入る場合にそれによって生成された電磁場によって給電され得ることを意味する。これはまた、本発明に従って利用される。
ＮＦＣ送信器１０は、この実施形態では、スマートフォン又はタブレットのようなポータブルデバイス１１に含まれているが、別個のスタンドアローンエンティティとしても構成されてよい。それは、特にＮＦＣコントローラ、カード（例えば、ＳＩＭ）エミュレータ及び送信器回路を含むＮＦＣ回路１２と、データ３０及びエネルギ３１の送信のための並びにＮＦＣ３２を介したデータ３０の受信のための送信器アンテナ１３とを有する。
無線デバイス２０は、電子回路２１、例えば、所定の機能（例えば、患者のバイタルサインのようなセンサ信号の測定及び／又は処理）を実行しようとするプロセッサを有する。無線デバイス２０は、バッテリのような電源２２を更に有する。電源２２は、電子回路２１と電源２２との間に結合されているスイッチング回路２３を介して電子回路２１へ結合される。
スイッチング回路２３には、電磁場検出回路２４が接続線２５を介して結合されている。電磁場検出回路２４は、電磁場検出回路２４の検出範囲（例えば、最大で２０ｃｍであるが、通常は５ｃｍに満たない数センチメートルまでの範囲）内でＮＦＣ送信器１０によって生成された電磁場を検出する。電磁場検出回路２４は、ＮＦＣ送信器１０によって生成された電磁場が電磁場検出回路２４の検出範囲内で検出される場合に、トリガ信号を生成する。電磁場検出回路２４は、例えば、デバイスアンテナ２４１及びＮＦＣタグ２４２を有してよい。
図１に示される実施形態では、スイッチング回路２３は、トリガ信号に応答して電子回路２１と電源２２との間の接続２８を（現在の状態に応じて）オン及びオフするためのフリップフロップ２３１を有する。よって、ＮＦＣタグ２４２は、給電線２６を介して電源２２によって給電されるフリップフロップ２３１をトリガする。フリップフロップ２３１は、ゲート線２７を介してフリップフロップ２３１へ結合されているスイッチングトランジスタ２３２を作動させることができる。このようにして、無線デバイス２０は電源を入れられる。同じようにして、無線デバイス２０はまた、バッテリ電力を節約するよう非アクティブにされ得る。このようにして、ユーザは、無線デバイス２０の完全な制御を有する。これは、既知の解決法と比較して、有意な利点を提供する。
スイッチングトランジスタ２３２はＦＥＴによって実装されてよい。このとき、スイッチングトランジスタ２３２のゲート２３３は、フリップフロップ２３１の出力部へ接続され、スイッチングトランジスタ２３２のソース２３４は、電源２２へ接続され、スイッチングトランジスタ２３２のドレイン２３５は、電子回路２１へ接続されている。
ウェアラブルデバイス２０の観点から、ＮＦＣ通信及びペアリングは受動的に行われる。本発明の１つの考えは、無線デバイス２０に給電するよう電子スイッチをトリガするために、ＮＦＣ送信器１０によって送信されたエネルギを使用することである。よって、無線デバイス２０は、ディープスリープ又はスタンバイモード（このモードは電力を消費する。）にある必要がなく、受動的な方法で完全にオンされ得る。このようにして、物理スイッチの費用及び表面は節約可能であり、無線デバイス２０は、電源２２の自己放電によってのみ決定される最大保管寿命を有する。更には、無線デバイス２０は、空気及び／又は水抵抗性を高めるよう気密及び／又は水密カバー又はケーシング２９に完全に封入され得る。
信頼できるペアリングを提供するよう、ＮＦＣ送信器１０は、無線デバイス２０の又はＮＦＣタグ２４２のＩＤを更に含んでよい。よって、識別された無線デバイス２０のみが給電され、一方、他の無線デバイスは給電されず、それにより、誤ったペアリングは効果的に回避される。更には、ＮＦＣ送信器１０は、無線デバイス２０に給電するよう電子スイッチをトリガするために、コマンドを無線デバイス２０へ送ってよい。
図２は、本発明に従うシステム２及びウェアラブルデバイス４０の概略図を示す。この実施形態において、無線デバイス４０のスイッチング回路４３は、電磁場検出回路２４からのトリガ信号に応答して電子回路２１と電源２２との間の接続２８をオンするよう、入力トランジスタ４３２及びヒューズ４３３を含むトランジスタ回路４３１を有する。
実施形態において、入力トランジスタ４３２はまた、ＦＥＴによって実装されてよく、入力トランジスタ４３２のゲート４３４及びソース４３５は、電磁場検出回路２４へ接続されている。更には、ヒューズ４３３は、入力トランジスタ４３２のドレイン４３６と接地４３７との間に結合されている。
更に、この実施形態では、スイッチングトランジスタ２３２のゲート２３３は、入力トランジスタ４３２のドレイン４３６へ接続されているヒューズ４３３の端子へ接続されている。電源２２とスイッチングトランジスタ２３２のゲート２３３との間には、抵抗４３８、例えば、プルアップメガオーム抵抗が結合されてよい。
ヒューズ４３３、例えば、低電力ヒューズは、特に、ＮＦＣ送信器１０によって生成された電磁場の検出に応答して融解するよう構成される。すなわち、生成された電力は、ヒューズ４３３を融解させるために使用される。よって、ＮＦＣ送信器１０の存在が検出され、任意に、その要求が識別子チェックを通過すると、入力トランジスタ４３２はオンする。この手順は、印加された外部ＮＦＣ場を動力とする。これに加えて、ＮＦＣ場は、任意に、有効な識別子チェックの後に、ヒューズ４３３を融解させるためにも使用される。ヒューズ４３３が融解した後、接地４３７とドレイン４３６との間の接続は中断される。結果として、入力トランジスタ４３２は、ゲート線２３３を介して入力トランジスタ４３２のドレイン４３６へ結合されているスイッチングトランジスタ２３２を作動させる。これはスイッチング回路４３をトリガし、スイッチングトランジスタ２３２は、電源２２を電子回路２１と接続するようアクティブにされる。図１に示される無線デバイス２０の第１実施形態と対照的に、無線デバイス４０は、トランジスタコマンドによってオフされ得ないが、ヒューズ４３３の融解により恒久的にオンされる。
本発明は、図面及び前述の説明において詳細に図解及び記載されてきたが、そのような図解及び記載は、限定ではなく実例又は例と見なされるべきであり、本発明は、開示されている実施形態に制限されない。開示されている実施形態に対する他の変形例は、図面、本開示、及び添付の特許請求の範囲の検討から、請求される発明を実施する際に当業者によって理解され達成され得る。
特許請求の範囲において、語「有する」は他の要素又はステップを除外せず、不定冠詞（a又はan）は複数を除外しない。単一の要素又は他のユニットは、特許請求の範囲で挙げられているいくつかのアイテムの機能を満たし得る。特定の手段が相互に異なる従属請求項で挙げられているという単なる事実は、それらの手段の組み合わせが有利に使用され得ないことを示すわけではない。
特許請求の範囲における如何なる参照符号も、適用範囲を制限するものとして解釈されるべきではない。
Claims (15)
- 電子回路と、
電源と、
前記電子回路と前記電源との間に結合されるスイッチング回路と、
前記スイッチング回路へ結合される電磁場検出回路であり、該電磁場検出回路の検出範囲内でＮＦＣ送信器によって生成された電磁場を検出し、ＮＦＣ送信器によって生成された電磁場が前記電磁場検出回路の前記検出範囲内で検出される場合にトリガ信号を生成する前記電磁場検出回路と
を有するウェアラブルデバイスであって、
前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオンするよう、前記スイッチング回路は、フリップフロップを有するか、あるいは、前記スイッチング回路は、入力トランジスタ及びヒューズを含むトランジスタ回路を含み、
前記ヒューズは、前記入力トランジスタが前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオンすることを可能にするために、前記ＮＦＣ送信器によって生成された前記電磁場の検出に応答して融解するよう構成される、
ことを特徴とするウェアラブルデバイス。 - 前記スイッチング回路は、スイッチングトランジスタを有し、
前記スイッチングトランジスタのゲートは、前記フリップフロップの出力部又は前記トランジスタ回路の出力部へ接続され、前記スイッチングトランジスタのソースは、前記電源へ接続され、前記スイッチングトランジスタのドレインは、前記電子回路へ接続される、
請求項１に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記スイッチング回路は、前記フリップフロップを有し、前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続をオン又はオフするよう構成される、
請求項１に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記トランジスタ回路は、前記トリガ信号に応答して前記電子回路と前記電源との間の接続を恒久的にオンするよう構成される、
請求項１に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記入力トランジスタのゲート及びソースは、前記電磁場検出回路へ接続される、
請求項１に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記ヒューズは、前記入力トランジスタのドレインと接地との間に結合される、
請求項５に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記スイッチングトランジスタのゲートは、前記入力トランジスタのドレインへ接続される前記ヒューズの端子へ接続される、
請求項６に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記電源と前記スイッチングトランジスタのゲートとの間には抵抗が結合される、
請求項７に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記電磁場検出回路は、当該ウェアラブルデバイス及び／又は前記ＮＦＣ送信器を識別する識別子、及び／又は前記ＮＦＣ送信器からのコマンドの受信に応答して、トリガ信号を生成するよう構成される、
請求項１に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記電磁場検出回路は、ＮＦＣタグ及びデバイスアンテナを有する、
請求項１に記載のウェアラブルデバイス。 - 前記デバイスアンテナは、ループアンテナ又はコイルである、
請求項１０に記載のウェアラブルデバイス。 - 水密及び／又は気密カバーを更に有する、
請求項１に記載のウェアラブルデバイス。 - 請求項１に記載のウェアラブルデバイスと、
前記ウェアラブルデバイスを作動させるよう該ウェアラブルデバイスによる検出のための電磁場を生成するＮＦＣ送信器と
を有するシステム。 - 前記ウェアラブルデバイスは、医用ウェアラブルデバイスであり、
前記ＮＦＣ送信器は、ポータブルデバイスとして構成されるか、又はポータブルデバイスに含まれる、
請求項１３に記載のシステム。 - 前記医用ウェアラブルデバイスは、対象に取り付けるパッチである、
請求項１４に記載のシステム。
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