JP2019526329A - 身体組成解析装置 - Google Patents

Abstract

ウェアラブル装置を装着しているユーザの身体組成パラメータを測定するための第１機能及び前記ユーザからの入力を必要とする１つ以上の第２機能を含む複数の機能を実行するウェアラブル装置である。前記装置は、当該装置がユーザにより装着されると、前記ユーザの前記身体と接触するように構成された第１電極と、前記ユーザによりタッチされるように構成された第２電極と、ユーザが前記第２電極にタッチしたときを検出するように構成されたタッチコントローラと、前記ユーザが前記第２電極に接触しているときに、前記第１電極と前記第２電極との間に電流を流して前記電流に応じて前記第１電極と前記第２電極との間で生成される電圧を検出することにより前記ユーザの身体インピーダンスを測定するように、且つ、身体組成パラメータを判定するために前記測定された身体インピーダンスを使用するように構成された身体組成パラメータ測定装置とを備える。【選択図】図３

Description

本発明は、ユーザの身体組成の測定値又は指標、特に、体脂肪及び／又は筋肉の測定値を提供することに関するものである。

近年、健康及びフィットネスの分野が大きく発展している。概して、より多くの人々が、健康的な生活を送ること、健康を保つことに関心がある。利用可能な情報技術の改良及び発展により、健康及びフィットネスに関するより多くの情報がユーザにとって利用可能である。フィットネス雑誌及びオンラインソースにより、人々は、最新の医学知識及び健康的なライフスタイルを維持することを助けることができる技術の進歩に関して更新し続けることが可能となる。新規の装置により、フィットネス及び／又は生活の態様、健康を保つ又は健康になるために探求する物理的な又は生理学的なパラメータを人々が追跡することが容易になっている。

例えば、人々が、体格指数（ＢＭＩ）を計算してこれを健康的な値と比較すること、アクティビティ、睡眠、消費／使用カロリー、及び心拍数の量をカウントして、これらを健康的な値と比較すること、血糖レベル、コレステロールレベル等を判定すること、例えば身体組成、例えば体脂肪レベルを解析するために使用されうる、インピーダンス等のパラメータを測定することを可能にさせるためのツールが利用可能である。装置は、利用可能な情報及び自身のフィットネスレベルを識別するためのユーザの望みに沿って発展してきた。

インターネット等を介して情報及びツールへアクセスすることに加えて、いまは、移動電話上のアプリケーション、手首装着型装置等のウェアラブルフィットネストラッカ、及び、追跡機能、測定機能、センシング機能を組み込んだウォッチ等、シンプル且つ便利な方法で自身のフィットネスを追跡することをユーザに可能にさせる装置が市場に多く存在している。

バイオインピーダンス解析（ＢＩＡ）は、身体組成、例えば脂肪、筋肉等を、インピーダンスを含むユーザ入力に基づいて測定するための技術である。ＢＩＡは、身体の水分に対する体脂肪の比率を取得できる、ユーザの身体組織により提供される電気的インピーダンスを判定する。ユーザの身体の一部に取り付けられた電極を使用してＢＩＡを使用して体脂肪を測定することでシンプルな装置が知られている。そうした装置は、単発の絶対計測に対しては十分正確ではないことが分かっているが、個々の時間 変化を追跡することに役立つものである。しかしながら、読み取りの精度は、多数の要因により影響され、任意の特定のユーザについて、１日の間に、例えば、食物が消費されるとき、水和時はいつでも、ユーザ上の測定電極の位置によっても、かなり変化しうる。

身体インピーダンスを測定するシンプルな装置は、例えばユーザの２つの足に配置された２つの電極を含むものであり、手足上の４つの電極、すなわち各手足について２つの電流電圧電極、或いは、ユーザの身体上のさらに多くの電極を使用して、より正確な結果が分かるようになる。

インピーダンス測定回路は、電流ソース、電圧測定回路及びプロセッサを含む。インピーダンスは、２つのセンサ、いわゆる‘２点’システム、を使用して判定されうる。それにより、ソースからの電流が、ある位置で身体と接触している一つの電極から、別の位置で身体と接触している第２電極へ、インピーダンスが測定されるべき身体を通って流れる。電圧測定回路は、インピーダンスを判定するために電極における電圧降下を測定する。

インピーダンス測定の精度は、追加の電極のペアを使用する‘４点’システムを使用して改良されうる。電流は２つの“供給”電極を通じて供給され、２つの‘測定’電極間の電圧降下が測定される。そうしたインピーダンス測定の例は、米国特許出願公開第２０１１／０２０８４５８号明細書に見つけることができる。

上述したように、ウェアラブル又は容易に持ち運びできる健康及びフィットネス監視装置の需要が増大している。そうした４電極手／足装置は、ウェアラブル形式に容易には適さない。近年、手首装着型フィットネストラッカ等のウェアラブル装置に対する、ＢＩＡ解析及び他の身体パラメータ測定解析機能を補助するためのアルゴリズム及び装置が発展している。一つのそうした装置及びアルゴリズムが、米国特許出願公開第２０１６／０８９０５３号明細書で教示されている。インピーダンスは、２電極又は電極の２つのペアを使用して測定され、一方はユーザの手首と接触し、他方は例えばユーザが指でタッチする装置の外を向く側にある。外側電極へのタッチにより、ユーザの手首にタッチする電極からの回路を完了し、身体インピーダンス測定が可能となる。類似の装置が、２点及び４点の両方の計測を使用する米国特許出願公開第２０１６／０１０６３３７号明細書で教示されている。

上述したように、ウェアラブル装置は非常にポピュラーになっており、ユーザビリティに影響を与えることなく、すなわち、快適に装着するために大き過ぎることなく、且つ、装置の美的外観に不利に影響することなく、そうした装置により多くの機能及び能力を追加することが望まれている。

そうした装置は通常、例えばモード間をスイッチする、装置を起こす、設定を入力する、アクティビティを開始及び終了等する、ために入力をプロセッサへ提供するための様々な機能及び動作モード及び／又は表示モード及び制御ボタン／タッチセンサ入力を提供するように構成されたプロセッサを有している。排他的ではないがＢＩＡ装置等の多くの装置も、上で議論したように、測定回路を完了するためにユーザによりタッチされなければならず、それ故、装着時に装置の外側にある、測定／解析回路において電極となるセンサを有する。このセンサの機能性／能力を増加させることが望まれるだろう。

本発明の態様によれば、ウェアラブル装置を装着しているユーザの身体組成パラメータを測定するための第１機能及び前記ユーザからの入力を必要とする１つ以上の第２機能を含む複数の機能を実行するように構成された前記ウェアラブル装置であって、
前記装置がユーザにより装着されると、前記ユーザの身体と接触するように構成された、前記装置の内側表面上の第１電極と、
前記ユーザによりタッチされるように構成された、前記装置の外側表面上の第２電極と、
ユーザが前記第２電極にタッチしたときを検出するように構成されたタッチコントローラと、
前記ユーザが前記第２電極に接触しているときに、前記第１電極と前記第２電極との間に電流を流して前記電流に応じて前記第１電極と前記第２電極との間で生成される電圧を検出することにより前記ユーザの身体インピーダンスを測定するように、且つ、身体組成パラメータの値を判定するために前記測定された身体インピーダンスを使用するように構成された身体組成パラメータ測定装置と、
第１状態にある場合、前記第２電極への前記ユーザによる検出されたタッチが前記装置の第２機能を制御するための入力として使用されるように、前記第２電極を前記タッチコントローラと電気的に接続し、且つ、第２状態にある場合、前記第２電極を前記身体組成パラメータ測定装置と電気的に接続する、スイッチを制御するように構成されたプロセッサと、
前記複数の機能のうちの１つを選択するための入力を前記ユーザから受け付けて、前記選択された機能の指標を前記プロセッサへ提供するように構成された入力装置と、を備え、
前記プロセッサは、前記選択された機能が前記第１機能であることを前記入力装置が示す場合、前記第１状態から前記第２状態へ前記スイッチの状態を変更するようにさらに構成されるウェアラブル装置が提供される。

好適な実施形態では、前記入力装置は、タッチスクリーンディスプレイ装置を含み、前記ユーザは好適には表示されたメニューをスクロール又はナビゲートすることによって前記装置の機能を選択する。

前記ユーザからの入力を必要とする前記装置の前記１以上の第２機能は、例えば前記入力装置、例えばタッチスクリーンディスプレイ装置を起動することにより、低電力状態から前記装置を起こすことと、タイマ又はストップウォッチを開始及び／又は停止することと、アクティビティの開始及び／又は終了を示すことと、のうちの１つ以上を含みうる。

前記装置が実行するように構成される前記複数の機能は、前記ユーザからの入力を必要としない１つ以上の第３機能を含み、例えばそれらは出力装置を使用してユーザへ情報を提供すること等の、受動的機能である。前記出力装置は、例えば前記入力装置がタッチスクリーンディスプレイである場合には前記入力装置と同一でありうる。前記装置の前記１つ以上の第３機能は、例えば前記装置の前記内側表面上の光学心拍数センサを使用して測定されるように、前記ユーザの現在の心拍数を提供することと、前記ユーザに現在の時間を提供することと、移動距離、経過時間等の、以前に完了したアクティビティと関連付けられたメトリクスのセットを提供することとのうちの１つ以上である。

前記身体組成パラメータは、好適には体脂肪率及び身体の筋肉率のうちの少なくとも１つである。

実施形態では、前記装置は、前記第１電極が前記手首と接触し、且つ、前記第２電極が、通常は、前記ユーザの指と接触するように、前記ユーザの手首に装着されるように構成される。それ故、前記装置は、好適には、前記装置が前記ユーザの手首に固定されるのを可能にするためのストラップを含む。前記ストラップは、（上記の本発明の構成要素を含む）前記装置の本体と一体でありうる。或いは、前記装置の本体は、前記ストラップと取り外し可能に接続されうる。

前記第２電極は、好適にはタッチされるときに前記ユーザの指との接触を容易にするような形状とされる。それ故、例えば、前記第２電極はカーブされ、すなわち凸面形状を有する。

更なる態様又は実施形態の何れかに従った本発明は、相互に矛盾しない程度に、本発明の他の態様又は実施形態に関連して記載された特徴の何れかを含んでもよい。

添付の図面を参照して、例示としてのみ、様々な実施形態が記載されるだろう。
図１Ａは、本発明を組み込むことができる手首に装着されるアクティビティトラッカの斜視図である。 図１Ｂは、装置の内部又は肌を向く側を示す、図１Ａのアクティビティトラッカの代替斜視図である。 図２は、アクティビティ又はフィットネストラッカで提供されうる様々な特徴及び構成要素の概略図である。 図３は、手首に装着されるアクティビティトラッカの電極間の電気的な接続を示す概略図である。 図４は、アクティビティ又はフィットネストラッカで使用される例示的なメニュー構造を示す。 図５は、身体組成パラメータ測定の後にユーザへ提供されうる例示的なフィードバックを示す。 図６は、アクティビティ又はフィットネストラッカを使用してアクティビティを監視することと関連付けられた例示的なナビゲーションフローを示す。

以降の実施形態は、手首に装着される装置又は、スポーツウォッチ等の他のウェアラブル装置、又はアクティビティ又はフィットネストラッカに組み込まれる発明に関する。しかしながら、本発明は、形態電話等の別の移動装置等の他の装置に、又は、ここにリストされたような別の装置からデータ値を受信するウェブサーバにも組み込まれうる。

図１Ａ及び図１Ｂを参照すると、本発明は、手首ストラップ１と、当該ストラップ１に取り付けられる、当該ストラップ１に組み込まれる、当該ストラップ１上又は内に装着される、又は、当該ストラップ１に取り外し可能に装着される、トラッカモジュール２とを含む手首装着トラッカに組み込まれる。ストラップは、弾性のある又は伸縮性のストラップであってもよいし、或いは、ファスナー／バックル３で調整可能なストラップであってもよい。

実施形態では、トラッカモジュール２は、（図２に示されるように）プロセッサ２０２を包含する。好適な実施形態では、トラッカモジュールは、身体パラメータが計算されうる身体信号又は計測値を取得する、以下で更に記載されるセンサ手段を包含し、これらは、この実施形態では同じプロセッサで、本発明の方法により平滑化される。示されて記載される実施形態では、装置により生成される身体組成パラメータの実際の指標は、アクティビティトラッカのディスプレイ４上に表示されるというよりはむしろ、表示、解析等のために別の装置へ送信される。しかしながら、アクティビティトラッカは、例えば（図５に示されるような）チェックマークアイコンによって測定が完了したことの指標、又は、（例えばディスプレイ上のクロスアイコンにより）処理が失敗したことの指標を提供しうる。

この実施形態では、センサ手段は装置上に提供され、電圧／電流センサのペア、電極５０、５１の形式である。一方の電極５０は、使用時に装着者の手首と接触するように装置の内側にある。他方の電極５１は、トラッカの外向き側にある。身体パラメータ測定するための装着者の身体を通る２つの電極間のループを完了するために、ユーザは外側電極５０上に指を置く。すると、記載の実施形態では、インピーダンス等の身体パラメータを測定するために装着者の身体を通って一方の電極から他方の電極へ測定電流が流れる。電極５０及び５１は通常、実際に、各々が入力電極及び出力電極を含む電極ペアである。身体インピーダンスの測定値は、先行技術、例えば米国特許出願公開第２０１６／００８９０５３号明細書で周知のようにして取得される。

上記のように、インピーダンスは、２点システム又は４点システムを使用して測定されうる。４つの電極が使用されるなら、これらは、並んだ（サイドバイサイド）電極の２つのペアとして、或いは、示されるように、同心電極の２つのペアとして、提供されてもよい。一例として、４つの電極が提供される場合あっても、装置の各側上の一方の電極（図の５０、５１、５２、５３）がインピーダンスを判定するために使用される。他方の電極５１及び５３は、例えば、システムにおける構成要素のロスを考慮してより正確な読み取りを提供するために、フィードバックシステムの一部であってもよい。他の実施形態では、全ての４つの電極５０、５１、５２及び５３は、４点測定システムで使用される。

インピーダンス測定に基づいて、且つ、体重、年齢、伸張、性別等の他のユーザ固有の入力を使用して、身体組成パラメータが、好適には既知のＢＩＡアルゴリズムを使用して計算される。身体組成パラメータは、脂肪率、筋肉率、体内の流体／水の量、筋肉強度であってもよい。

図２は、フィットネストラッカの処理能力の例を示す。トラッカモジュール２は、入力装置２１２、出力装置２０２、Ｉ／Ｏポート２１６、ディスプレイモジュール２１０、メモリ２２０、ＧＰＳモジュール２０４、電源２１８、送信機／受信機２０６、ＢＩＡモジュール２３０及び平滑化モジュール２４０を含む様々な機能モジュールと通信するプロセッサ２０２を含む。もちろん、アクティビティトラッカ又は他のウェアラブル装置は、より多くの機能又はより少ない機能を有してもよい。

上記のように、そうした指接触センサを有するウェアラブル装置が知られている。通常、これらは、例えば身体インピーダンス又はいくつかの他の身体パラメータを測定する測定回路／処理のための専用センサである。通常、これらは、ボタン及び装置のディスプレイを使用して、ユーザが１又は複数のプログラムメニューを介してアクセス／動作することができる他の機能を有する装置に組み込まれる。メニューは、通常、ナビゲートされ、機能が選択され、ハードボタン及び／又はディスプレイのタッチスクリーン特徴によって入力が提供される。本発明によれば、身体パラメータセンシングに加えて装置の他の機能に関する追加機能を提供するために指電極が修正される。例えば電極は、例えば装置を起こす、トレーニングアクティビティを開始及び終了等するための、装置のプロセッサ２０２へのユーザ入力手段として動作しうる。

図３に示されるように、前に記載（図１Ｂ参照）された第１センサ／電極５１又は電極ペア５１、５３は、装着者の身体に接触し、測定回路、例えばＢＩＡモジュール２３０と電気的に接続される。第１モードでは、第２センサ／電極５０又は電極ペア５０、５２も、ＢＩＡモジュール２３０又は既知の他の測定回路と電気的に接続される。第２センサ・電極５０は、装置の他の機能を制御するためのプロセッサ２０２へのタッチ入力として動作する第２モードでさらに動作可能である。第２電極５０、又は電極ペアの場合はペアのうちの１つ−ここでは内側の第２電極５０−は、制御バスを介して第２電極から装置のプロセッサ２０２へ入力を伝達するタッチコントローラ２５０とも接続される。スイッチ２６０は、第２の電極のモード間をスイッチするために提供される。

示される例では、センサのデフォルトモードは、装置のプロセッサへのタッチセンサ／入力としてであり、スイッチ２６０はセンサとＢＩＡモジュール２３０との間に提供される。デフォルトモードでは、スイッチは開（オープン）である。例えばディスプレイ上のモードオプションを通ってスワイプすることによってスイッチ２６０は閉じられ、電極５ｂがＢＩＡのための測定電極として動作する。測定が行われた後、或いは、ユーザが装置のモードを変更した後、スイッチ２６０は開き、電極はタッチ入力センサとしての機能に戻る。他の実施形態では、デフォルトモードは測定／ＢＩＡモードであることができ、その場合、スイッチ２６０は電極５ｂとタッチコントローラ２５０との間の線にあるか、或いは、スイッチはデフォルト位置で閉じられうる。

タッチセンサとして動作する場合、アクティビティ又はトレーニングを開始又は停止するために、装置又は、既知の装置上のハードボタンにより通常実行される他の機能を起こすために、電極は、トレーニング（ワークアウト）モード、ゴール設定、ディスプレイ間のスイッチ等の機能を制御する／選択するための典型的なハードボタンに取って代わることができ、或いは、それを補完することができる。

本発明の様々な態様及び実施形態が記載されてきたが、本発明の範囲は記載された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲により規定されるものであることが理解されるだろう。

Claims (7)

1. ウェアラブル装置を装着しているユーザの身体組成パラメータを測定するための第１機能及び前記ユーザからの入力を必要とする１つ以上の第２機能を含む複数の機能を実行するように構成された前記ウェアラブル装置であって、
   前記装置がユーザにより装着されると、前記ユーザの身体と接触するように構成された、前記装置の内側表面上の第１電極と、
   前記ユーザによりタッチされるように構成された、前記装置の外側表面上の第２電極と、
   ユーザが前記第２電極にタッチしたときを検出するように構成されたタッチコントローラと、
   前記ユーザが前記第２電極に接触しているときに、前記第１電極と前記第２電極との間に電流を流して前記電流に応じて前記第１電極と前記第２電極との間で生成される電圧を検出することにより前記ユーザの身体インピーダンスを測定するように、且つ、身体組成パラメータの値を判定するために前記測定された身体インピーダンスを使用するように構成された身体組成パラメータ測定装置と、
   第１状態にある場合、前記第２電極への前記ユーザによる検出されたタッチが前記装置の第２機能を制御するための入力として使用されるように、前記第２電極を前記タッチコントローラと電気的に接続し、且つ、第２状態にある場合、前記第２電極を前記身体組成パラメータ測定装置と電気的に接続する、スイッチを制御するように構成されたプロセッサと、
   前記複数の機能のうちの１つを選択するための入力を前記ユーザから受け付けて、前記選択された機能の指標を前記プロセッサへ提供するように構成された入力装置と、を備え、
   前記プロセッサは、前記選択された機能が前記第１機能であることを前記入力装置が示す場合、前記第１状態から前記第２状態へ前記スイッチの状態を変更するようにさらに構成されることを特徴とするウェアラブル装置。
2. 前記ユーザからの入力を必要とする前記装置の１以上の第２機能は、例えば前記入力装置、例えばタッチスクリーンディスプレイ装置を起動することにより、低電力状態から前記装置を起こすことと、タイマ又はストップウォッチを開始及び／又は停止することと、アクティビティの開始及び／又は終了を示すことと、のうちの１つ以上を含みうることを特徴とする請求項１に記載のウェアラブル装置。
3. 前記装置が実行するように構成される前記複数の機能は、前記ユーザからの入力を必要としない１つ以上の第３機能を含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のウェアラブル装置。
4. 前記装置が実行するように構成される前記複数の機能は、１つ以上の第３機能を含み、前記１つ以上の第３機能は、前記ユーザの現在の心拍数を提供することと、前記ユーザに現在の時間を提供することと、完了したアクティビティと関連付けられたメトリクスのセットを提供することとのうちの１つ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載のウェアラブル装置。
5. 前記身体組成パラメータは、体脂肪率及び身体の筋肉率のうちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか１項に記載のウェアラブル装置。
6. 前記第１電極が前記ユーザの手首に接触するように構成され、且つ、前記第２電極が前記ユーザの指に接触するように構成されるように、前記装置は前記手首に装着されるように構成されることを特徴とする請求項１乃至５の何れか１項に記載のウェアラブル装置。
7. 前記第２電極は凸面を有することを特徴とする請求項１乃至６の何れか１項に記載のウェアラブル装置。