JP2021522974A - 生体パラメータの測定に使用する変位センサ - Google Patents
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Abstract
Description
− 光源は1つまたは複数の光源要素を備えることができる。
− 光源は、少なくとも1つの発光ダイオード(LED)を備えることができる。
− 光検出器は、少なくとも1つのフォトダイオード(PD)を備えることができる。
アセンブリの外部の方向に向き、ユーザの皮膚に少なくとも間接的に接触させられる接触面であって、アセンブリの外部から圧力を加えられたときにアセンブリの中心軸に沿って動くことができる接触面と、
光学軸を有し、少なくとも1つの検出器、および、その検出器に向かって光学軸に沿って光を直接放射するように、つまり、光が例えば、空気または真空を通って伝播するように構成された少なくとも1つの光源を備える検知ユニットと、
検知ユニットに関連付けられた光遮断部材と、
装着機構とを備え、装着機構によって検知ユニットおよび遮断部材はアセンブリの内部に装着されて、それらの部材のうち一方は接触面と共に移動可能であるように接触面に固定的に関連付けられ、かつ、それらの部材の他方には接触面とのそのような固定的な関連付けがないようになっており、この機構は、そのような関連付けのない部材に対する、接触面に関連付けられた部材の動きによって、光源から検出器に向かって放射される光の少なくとも一部が光遮断部材により遮断されるように構成され、光検出器に受光される光源からの光が接触面の変位を示すようになっている。
アセンブリの外部の方向に向き、ユーザの皮膚に少なくとも非間接的に接触させられる接触面であって、ユーザの皮膚によって圧力を加えられたときにアセンブリの中心軸に沿って動くことができる接触面と、
アセンブリの内部に配設され、アセンブリの前記中心軸に垂直な平面内にある光学軸を有する検知ユニットであって、検知ユニットが光学軸に沿って光を放射するように構成された光源および、光検知器を備え、検知器が光源によって直接前記検知器に向けて放射された光を受光するように構成され、すなわち、光源から放射された光が、例えば空気または真空などの空間を通って伝播して検知器に検出される、検知ユニットと、
ユーザの皮膚によって接触面に加えられた圧力によって生じる接触面の変位の結果、光源から検出器に直接到達する光の量を変化させるように動作可能な光遮断部材とを備える。
検出器から受け取ったデータを分析して、接触面の変位を示すデータを生成するように構成された分析器と、
データを伝達するための出力モジュールとを備える、実施形態30〜34のいずれか1つの測定装置。
変位センサの皮膚接触面を被験者の皮膚表面に接触させることと、
接触面の変位を示すデータを取得することと、
上記データを処理して上記生体パラメータを得ることとを含み、
この方法は、
光源から光学軸に沿って光検知器の方向に光を放射することと、
光源により放射された光を、遮断部材が接触面の変位に比例する様式で遮断できるようにすることとを含み、さらに、
光センサによって検出された光の強度を示すデータを取得し、それに基づいて接触面の変位を判断することを含む。
接触面と、
少なくとも1つの光検知器および、少なくとも1つの光源を有し、光源が両者の間に画定された光学軸を有し、光源が、光を検出するように構成された上記センサに向かって光を放射するように構成されている、検知ユニットと、
光遮断部材であって、接触面の変位に誘発されて、遮断部材が、上記の軸に沿って伝播する光を接触面の変位に比例する様式で遮断するように、検知ユニットに関連付けられた光遮断部材とを備える、
実施形態37の方法。
(i)変位センサであって、
被験者の皮膚表面に接触するように構成された接触面と、
少なくとも1つの光検知器および、少なくとも1つの光源を有し、光源が両者の間に画定された光学軸を有し、光源が、光を検出するように構成されたセンサに向かって直接光を放射するように構成されている、検知ユニットと、
光遮断部材であって、接触面の変位に誘発されて、遮断部材が上記の光学軸に沿って伝播する光を接触面の変位に比例する様式で遮断し接触面の変位を示すデータを取得するように、検知ユニットに関連付けられている光遮断部材と
を備える変位センサ、および、
(ii)接触面の上記の動きを示すデータを受信するために変位センサとデータ通信状態にある制御ユニットを備え、
上記制御ユニットは、皮膚表面の動きを示すデータから生体パラメータを抽出するための抽出モジュールを備える。
ハウジングと、
皮膚接触面であって、その表面に垂直な中心軸に沿ってハウジングに対して変位可能な接触面と、
それぞれがホール効果センサペアを備える1つまたは複数の検知ユニットであって、
ペアのうち変位可能な部材が接触面と共に変位可能であり、
ペアのうち静止部材がハウジングに対して固定された位置にある、検知ユニットとを備え、
それによりホール効果センサのホール効果測定データが皮膚接触面の動きを示す、変位センサ。
生体検知データを提供するように構成された少なくとも1つの生体センサと、
ホール効果測定データおよび生体検知データを受け取り、ホール効果測定データと生体検知データの間の関係に基づいて生体パラメータを抽出するように構成された制御ユニットとを備える、実施形態67の測定装置。
変位センサの皮膚接触面を被験者の皮膚表面に接触させることと、
接触面の変位を示すデータを取得することと、
上記生体パラメータを得るために上記データを処理することとを含み、
この方法は、
接触面の変位に比例した強さの磁界をホール効果センサに適用し、
ホール効果センサ内で検出される電圧を示すホール効果測定データを取得して、それに基づき接触面の変位を判定することを含む。
ハウジングと、
皮膚接触面と、
少なくとも1つのホール効果センサペアを有する検知ユニットであって、
ペアのうち変位可能な部材が接触面と共に変位可能であり、
ペアのうち静止部材がハウジングに対して固定された位置にある、検知ユニットとを備え、
それによりホール効果センサのホール効果測定データが皮膚接触面の動きを示す、実施形態75の方法。
光源に、光学軸Oを含む少なくとも1つの平面内で光源の拡散角度を縮小させるように構成された拡散角度縮小素を備える。
検出器に、光学軸Oを含む少なくとも1つの平面内で検出器の視野を縮小させるように構成された視野縮小要素を備える。
Claims (58)
- ユーザの皮膚における生体パラメータの測定に使用するように構成された変位センサアセンブリであって、
前記アセンブリの外部の方向に向き、ユーザの皮膚に接触させられる接触面であって、前記アセンブリの外部から圧力を加えられたときに前記アセンブリの中心軸に沿って動くことができる接触面と、
検知ユニットであって、光学軸を有し、かつ、少なくとも1つの検出器、および、前記検出器に向かって前記光学軸に沿って光を直接放射するように構成された少なくとも1つの光源を備える、検知ユニットと、
前記検知ユニットに関連付けられた光遮断部材と、
装着機構と
を備え、前記装着機構によって前記検知ユニットおよび前記遮断部材が前記アセンブリの内部に装着されて、前記検知ユニットおよび前記遮断部材のうち一方が前記接触面と共に移動可能であるように前記接触面に固定的に関連付けられており、かつ、他方には前記接触面とのそのような固定的な関連付けがないようになっており、前記接触面に関連付けられた部材の前記そのような関連付けのない部材に対する動きによって、前記光源から前記検出器に向かって放射される光の少なくとも一部が前記光遮断部材により遮断されるように前記機構が構成され、前記光検出器に受光される前記光源からの光が前記接触面の変位を示すようになっている、センサアセンブリ。 - 前記装着機構が少なくとも1つの可撓性部材を備え、前記接触面および前記そこに固定的に関連付けられた部材が少なくとも間接的にそれに接続され、前記部材が、前記接触面に圧力が加えられたときに撓み、それにより、前記接触面および前記そこに固定的に関連付けられた部材が、前記そのような関連付けのない部材に対して移動できるように構成されている、請求項1に記載のセンサアセンブリ。
- 前記装着機構が、前記接触面を遠位端に有し、かつ基部表面を近位端に有する接触面保持部材を備え、それに、前記接触面に関連付けられた前記部材が固定的に装着されている、請求項1または2に記載のセンサアセンブリ。
- 請求項2に従属する場合に、前記接触面保持部材が前記可撓性部材に、前記アセンブリの外部から前記接触面に圧力が加えられたときにそれにより動かされるように装着されている、請求項3に記載のセンサアセンブリ。
- 前記アセンブリの前記中心軸が前記可撓性部材および前記接触面保持部材の対称軸を成す、請求項3または4に記載のセンサアセンブリ。
- 前記検知ユニットの前記光学軸が前記アセンブリの前記中心軸に垂直な平面内にある、請求項3、4または5に記載のセンサアセンブリ。
- 前記基部表面が前記アセンブリの前記中心軸に垂直な、請求項3〜6のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 両方が前記光学軸を含む2つの互いに垂直な平面内に前記光源が当初の拡散角度を有し、前記平面のうち一方が前記アセンブリの前記中心軸に垂直であり、前記光源の前記拡散角度のうち少なくとも1つを縮小させるように構成された拡散角度縮小要素を前記光源が備える、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記拡散角度縮小要素が、前記アセンブリの前記中心軸に垂直な前記平面内の前記光源の拡散角度を縮小しながら、それに垂直な平面内の当初の拡散角度を維持するように構成されている、請求項8に記載のセンサアセンブリ。
- 両方が前記光学軸を含む2つの互いに垂直な平面内に前記検出器が当初の視野を有し、前記平面のうち一方が前記アセンブリの前記中心軸に垂直であり、前記検出器の前記視野のうち、任意選択として前記アセンブリの前記中心軸に垂直な前記平面内の、少なくとも1つを縮小させて、そこで受光される前記光のうち少なくともほとんどが、前記光源から前記検出器に向けて放射される光になるように構成された視野縮小要素を前記検出器が備える、請求項1〜9のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記視野縮小要素が、前記アセンブリの前記中心軸に垂直な平面内の前記検出器の前記視野を縮小させながら、そこに垂直な前記平面内の当初の視野を維持するように構成されている、請求項10に記載のセンサアセンブリ。
- 前記圧力が0〜40mmHgの範囲にある、請求項1〜11に記載のセンサアセンブリ。
- 遮断されない場合には前記接触面に関連付けられた部材を1mmより大きく変位させるであろう前記可撓性部材の撓みを防ぐように構成された移動阻止機構をさらに備える、請求項2および、請求項2に少なくとも間接的に従属する場合の請求項3〜12のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記光源が少なくとも1つの発光ダイオード(LED)を備える、請求項1〜13のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記光検出器が、任意選択ではフォトダイオード(PD)である、少なくとも1つの光感応性要素を備える、請求項1〜14のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記接触面との固定的な関連付けのない部材が、少なくとも前記接触面およびその関連部材の動きの間、静止状態に維持される、請求項1〜15のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記接触面およびそれに固定的に関連付けられた部材の動きの間、前記検知部材および光遮断部材が互いに対する状態を、前記光遮断部材が前記光源によって前記検出器に向けて放射された光の最小量を遮断する最小遮断状態と、前記光遮断部材が前記光源によって前記検出器に向けて放射された光の最大量を遮断する最大遮断状態との間で交替させる、請求項1〜16のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記光遮断部材が縁部を有し、前記縁部が前記光遮断部材の残りの部分よりも前記接触面に近く、前記縁部が、前記接触面とその固定的に関連付けられた部材の動きの間、前記最小遮断状態における最大限に離間した位置と、前記最大遮断状態における最小限に離間した位置の間で、前記接触面に対する複数の位置を取るように構成されている、請求項17に記載のセンサアセンブリ。
- 前記センサアセンブリの前記最大および最小遮断状態のうち少なくとも1つにおいて、前記接触面保持部材が、前記光遮断部材の少なくとも一部分を、前記基部表面を通してそこに受容するように構成されている、請求項3または、請求項3に少なくとも間接的に従属する場合の請求項4〜18のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記光遮断部材の前記一部が前記縁部を備える、請求項18に従属する場合の請求項19に記載のセンサアセンブリ。
- ユーザの皮膚における生体パラメータの測定に使用するように構成された変位センサアセンブリであって、
アセンブリの外部の方向に向き、ユーザの皮膚に接触させられる接触面であって、ユーザの皮膚によって圧力を加えられたときにアセンブリの中心軸に沿って動くことができる接触面と、
前記アセンブリの内部に配設され、前記アセンブリの前記中心軸に垂直な平面内にある光学軸を有する検知ユニットであって、前記検知ユニットが、前記光学軸に沿って光を放射するように構成された光源および、光検知器を備え、前記検知器が前記光源によって直接前記検知器に向けて放射された光を受光するように構成された検知ユニットと、
ユーザの皮膚によって前記接触面に加えられた圧力によって生じる前記接触面の変位の結果、前記光源から前記検出器に直接到達する光の量を変化させるように動作可能な光遮断部材と
を備えるセンサアセンブリ。 - 前記接触面に垂直な中心軸を有する接触面保持部材をさらに備え、前記アセンブリの外部から前記接触面に圧力が加えられたときに前記接触面保持部材が前記中心軸に沿って移動可能な、請求項21に記載のセンサアセンブリ。
- 前記接触面保持部材が遠位端に前記接触面を有し、前記遠位端から前記中心軸に沿って離間した近位端に基部表面を有し、前記アセンブリが静止した支持構造をさらに備え、前記検知ユニットと前記光遮断部材のうち一方が前記基部表面に固定的に装着され、よって、前記接触面保持部材と共に移動可能であり、これらの部材の他方が前記静止した支持構造に固定的に装着されている、請求項22に記載のセンサアセンブリ。
- 前記基部表面が前記アセンブリの前記中心軸に垂直で、前記検知ユニットがそこに固定的に装着されている、請求項23に記載のセンサアセンブリ。
- 両方が前記光学軸を含む2つの互いに垂直な平面内に前記光源が当初の拡散角度を有し、前記平面のうち一方が前記アセンブリの前記中心軸に垂直であり、前記光源の前記拡散角度のうち少なくとも1つを縮小させるように構成された拡散角度縮小要素を前記光源が備える、請求項21〜24のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記拡散角度縮小要素が、前記アセンブリの前記中心軸に垂直な前記平面内の前記光源の拡散角度を縮小しながら、それに垂直な前記平面内の当初の拡散角度を維持するように構成されている、請求項25に記載のセンサアセンブリ。
- 両方が前記光学軸を含む2つの互いに垂直な平面内に前記検出器が当初の視野を有し、前記平面のうち一方が前記アセンブリの前記中心軸に垂直であり、前記検出器の前記視野のうち、任意選択として前記アセンブリの前記中心軸に垂直な前記平面内の、少なくとも1つを縮小させて、そこで受光される前記光のうち少なくともほとんどが、前記光源から前記検出器に向けて放射される光になるように構成された視野縮小要素を前記検出器が備える、請求項21〜26のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 前記視野縮小要素が、前記アセンブリの前記中心軸に垂直な前記平面内の前記検出器の視野を縮小しながら、前記それに垂直な平面内の当初の視野を維持するように構成されている、請求項27に記載のセンサアセンブリ。
- 前記センサアセンブリが測定装置内にアーチファクトセンサを成し、前記装置が、加えて、少なくとも1つの生体パラメータを測定するように構成された少なくとも1つの生体センサをそこに備える、請求項1〜28のいずれか一項に記載のセンサアセンブリ。
- 少なくとも1つの生体センサを備え、請求項1〜29のいずれか一項に記載のセンサアセンブリをさらに備える測定装置であって、前記生体センサの動作の正確さを向上させるために、前記生体センサが、任意選択では心拍数と心拍変動のうち少なくとも1つである、ユーザの少なくとも1つの生体パラメータを光学的に測定するように構成されている、測定装置。
- 腕時計の形をした、請求項30に記載の測定装置。
- 前記生体センサが前記接触面と同じ方向を向いている、請求項29または30に記載の測定装置。
- 前記生体センサが前記接触面に固定されている、請求項32に記載の測定装置。
- 前記接触面が、少なくとも1つの生体センサを保持する構造の一部を成す、請求項32に記載の測定装置。
- 前記センサアセンブリの前記検出器とデータ通信状態にある制御ユニットを備え、前記制御ユニットが、
前記検出器から受け取ったデータを分析して、前記接触面の変位を示すデータを生成するように構成された分析器と、
前記データを伝達するための出力モジュールとを備える、
請求項30〜34のいずれか一項に記載の測定装置。 - 前記生体センサが、脳波図(EEG)、心電図(ECG)、光電容積脈波(PPG)、および皮膚電気反応(GSR)のうち1つである、請求項30〜35のいずれか一項に記載の測定装置。
- 被験者の生体パラメータを測定する方法であって、この方法が、
変位センサの皮膚接触面を前記被験者の皮膚表面に接触させることと、
前記接触面の変位を示すデータを取得することと、
前記生体パラメータを得るために前記データを処理することとを含み、
この方法が、
光源から光学軸に沿って光検知器の方向に光を放射することと、
前記光源により放射された光を、遮断部材が前記接触面の変位に比例する様式で遮断できるようにすることとを含み、さらに、
前記光センサによって検出された光の強度を示すデータを取得し、それに基づいて前記接触面の前記変位を判断することを含む、方法。 - 変位センサを利用し、前記変位センサが、
接触面と、
検知ユニットであって、少なくとも1つの光検知器および、少なくとも1つの光源を有し、前記光源が両者の間に画定された光学軸を有し、前記光源が、光を検出するように構成された前記センサに向かって光を放射するように構成されている、検知ユニットと、
光遮断部材であって、前記接触面の変位に誘発されて、前記遮断部材が前記光学軸に沿って伝播する光を前記接触面の変位に比例する様式で遮断するように、前記検知ユニットに関連付けられている光遮断部材とを備える、
請求項37に記載の方法。 - 前記変位センサが請求項1〜29のいずれか一項に記載のものである、請求項38に記載の方法。
- 前記生体パラメータが血圧、心拍数、酸素飽和度、または呼吸数を含む、請求項38または39に記載の方法。
- 前記接触させることが、前記変位センサを動脈の近傍に保持することを含む、請求項38〜40のいずれか一項に記載の方法。
- 前記接触させることが、前記変位センサを動脈の上に保持することを含む、請求項41に記載の方法。
- 前記処理することが、脈圧分析モデルと脈波分析モデルのうち少なくとも1つを含む、請求項38から42のいずれか一項に記載の方法。
- 前記脈圧分析が、脈拍分解分析を含む、請求項43に記載の方法。
- 前記処理することが、前記データからDC成分を抽出することか、または、信号フィルタを適用することを含む、請求項37〜44のいずれか一項に記載の方法。
- 被験者の生体パラメータを判断するシステムであって、
(i)変位センサであって、
前記被験者の皮膚表面に接触するように構成された接触面と、
検知ユニットであって、少なくとも1つの光検知器および、少なくとも1つの光源を有し、前記光源が両者の間に画定された光学軸を有し、前記光源が、光を検出するように構成された前記センサに向かって直接光を放射するように構成されている、検知ユニットと、
光遮断部材であって、前記接触面の変位に誘発されて、前記遮断部材が前記光学軸に沿って伝播する光を前記接触面の変位に比例する様式で遮断し前記接触面の変位を示すデータを取得するように、前記検知ユニットに関連付けられている光遮断部材とを備える変位センサ、および、
(ii)前記接触面の前記動きを示すデータを受信するために前記変位センサとデータ通信状態にある制御ユニットを備え、
前記制御ユニットが、皮膚表面の動きを示すデータから前記生体パラメータを抽出するための抽出モジュールを備える、システム。 - 前記変位センサが請求項1〜29のいずれか一項に記載のものである、請求項46に記載のシステム。
- 前記皮膚表面に前記変位センサを接触させて保持するための固定要素をさらに備える、請求項46または47に記載のシステム。
- 前記生体パラメータが血圧、心拍数、酸素飽和度、または呼吸数を含む、請求項46〜48のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記抽出モジュールが、(i)脈圧波分析モデルのうち少なくとも1つを適用すること、(ii)前記データの前記DC成分を特定すること、および(iii)信号フィルタを適用することのうちいずれか1つのために構成され、そのために動作可能である、請求項46〜49のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記変位センサと共通の接触面を有する光学的生体センサを備える、請求項46〜50のいずれか一項に記載のシステム。
- 前記変位センサの前記接触面を連続的に取り囲む検知面を備える電気式生体センサを備える、請求項46〜51のいずれか一項に記載のシステム。
- 第1の変位センサおよび第2の変位センサを備え、前記第1および第2の変位センサのうち少なくとも1つが、光学生体センサとデータ通信状態にあり、光学生体センサと共通の接触面を有し、前記共通の検知面の動きを示す前記光学生体センサデータを提供するように構成されている、請求項46〜52のいずれか一項に記載のシステム。
- 請求項46〜53に記載のシステムを備える測定装置。
- 前記第1のセンサが前記測定装置の本体内に備えられ、前記第2のセンサが前記測定装置に連結されたバンド内に備えられる、請求項54に記載のシステムを備える測定装置。
- 前記測定装置の本体上に形成された電気式生体センサを備える、請求項54または55に記載の測定装置。
- 前記測定装置が腕時計として構成される、請求項54〜56のいずれか一項に記載の測定装置。
- 前記測定装置が被験者の指に着用される円環形状の要素の形をしている、請求項54〜56のいずれか一項に記載の測定装置。
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