JP2022539961A - ヘルスケアのためのウェアラブルデバイスおよびその方法 - Google Patents

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Abstract

ヘルスケアのためのウェアラブルデバイス(1800、2500)およびその方法であって、心拍数、血中酸素飽和度などを含むがこれらに限定されない、ユーザの健康データを測定するためにデバイス(1800、2500)が指に装着される。デバイス(1800、2500)の装着サイズは、異なるサイズの指に対して調整可能である。一実施形態では、デバイス(1800)は、ユーザのディジットに少なくとも部分的に装着される本体(1801)と、生理学的情報を検出するために本体(1801)に取り付けられた少なくとも1つの生理学的センサ(1804)と、デバイス(1800)の移動を低減しながらディジットを保持するために、本体(1801)に結合された少なくとも2つの分岐と、を含む。少なくとも1つの分岐の少なくとも一部は、デバイス(1800)の装着サイズが異なるサイズのディジットに対して調整可能であるように、変更可能である。別の実施形態では、少なくとも1つの分岐の少なくとも一部は、デバイス(2500)の装着サイズが異なるサイズのディジットに対して調整可能であるように移動可能である。【選択図】図1

Description

本発明は、健康データ測定のための医療デバイス、より具体的には、調節可能な装着サイズを有する生理学的測定デバイスに関する。
今日、健康データ測定のためのウェアラブルデバイスは、ヘルスケア業界で非常に人気のあるトレンドになっており、ますますより定期的に使用されている。ある主要な応用分野では、多くのウェアラブル/ポータブルデバイスは、睡眠中のユーザの健康データ、例えば血中酸素飽和度を測定して、事前に診断と治療のための睡眠障害の存在を監視するように設計される。一般に、ウェアラブルデバイスは、長時間の監視のために一晩中ユーザが装着するように設計されている。長時間の装着負荷を軽減し、長期装着中の快適性を高め、ユーザの睡眠の質を向上させるために、睡眠中の生理学的情報を検出するためのセンサデバイスを指に装着させるのが1つの解決策である。
しかしながら、異なるユーザによって指のサイズが異なり、その直径は通常15.7mm~21.2mmと変動するため、ウェアラブルデバイスは、異なる指のサイズに合うように多くのサイズで準備されるべきである。病院で患者の生理学的情報を監視するために一般的に使用されているウェアラブルデバイスの場合、異なる患者のために多くのサイズのウェアラブルデバイスを予約するのは不便である。
このような状況下で、特に指に装着され、サイズが調節可能なウェアラブルデバイスは、大量の用途に要求される。1つの既存の解決策では、ウェアラブルデバイスの装着サイズは、埋め込まれたねじで装着体を伸ばすことによって調整することができ、これは、先行技術の参考文献CN105942680およびCN107969771によって開示されている。別の既存の解決策において、ウェアラブルデバイスの装着サイズは、装着体の2つの部分の間に延長部分を追加することによって調整することができ、これは、先行技術の参考文献US2017/0006978およびJP03214654Uによって開示されている。さらに別の既存の解決策では、ウェアラブルデバイスの装着サイズは、装着体の間に1つ以上の可撓性部品、例えばばねを追加することによって調整することができ、これは、先行技術の参考文献US5943882およびDE2020/06000690によって開示されている。さらに別の既存の解決策では、ウェアラブルデバイスの装着サイズは、リングサイズを小さくするために装着体とユーザとの間に1つ以上のシムを挿入することによって調整することができ、これは、先行技術の参考文献US6354106、US7735337、およびUS9743726B1によって開示されている。さらに別の既存の解決策では、ウェアラブルデバイスの装着サイズは、内部装着体を異なるサイズに交換することによって調整することができ、これは、先行技術の参考文献US8448464およびUS2018/0020980によって開示されている。さらに別の既存の解決策では、ウェアラブルデバイスの装着サイズは、機械的プロセスによって調整することができ、例えば、2つのラチェットのオーバーラップ比を調整することによって、装着体のサイズを調整するように、装着体の2つのアームの接続端に2つのラチェット要素を構成し、これは、先行技術US2018/0338587A1によって開示されている。
しかしながら、上記の解決策のほとんどでは、コストが比較的高く、構造は長期装着に対してコンパクトではない。他のいくつかの解決策は、特に夜中の長期装着には適切ではない。病院の医師や看護師は、一晩中生理学的情報を検出するために異なる患者にウェアラブルデバイスを適用する必要性により、着用サイズを簡単に変更することができ、全体の構造が長期装着に対してコンパクトであり、快適である調整可能なウェアラブルデバイスを開発する必要がある。
本発明は、ヘルスケアのためのウェアラブルデバイスおよびその方法に関する。より具体的には、ウェアラブルデバイスは、心拍数、血中酸素飽和度などを含むがこれらに限定されない、ユーザの健康データを測定するためにデバイスが指に装着される。ウェアラブルデバイスの装着サイズは、異なるサイズの指に対して調整可能である。
一実施形態では、ユーザの生理学的情報を検出するためのウェアラブルデバイスであって、ユーザのディジットに少なくとも部分的に装着されるように構成された本体と、ディジットを介してユーザの生理学的情報を検出するために本体に取り付けられた少なくとも1つの生理学的センサと、ウェアラブルデバイスの移動を低減しながらディジットを保持するために、本体に結合された少なくとも2つの分岐と、を含み、分岐のうちの少なくとも1つの少なくとも一部は、ウェアラブルデバイスの装着サイズが異なるサイズのディジットに対して調整可能であるように変更可能である。
別の実施形態では、ユーザの生理学的情報を検出するためのウェアラブルデバイスであって、ユーザのディジットに少なくとも部分的に装着されるように構成された本体と、ディジットを介してユーザの生理学的情報を検出するために本体に取り付けられた少なくとも1つの生理学的センサと、ウェアラブルデバイスの移動を低減しながらディジットを保持するために、本体に結合された少なくとも2つの分岐と、を含み、分岐のうちの少なくとも1つの少なくとも一部は、ウェアラブルデバイスの装着サイズが異なるサイズのディジットに対して調整可能であるように、移動可能である。
本発明の利点は、その例示的な実施形態の以下の詳細な説明から明らかであり、その説明は、添付の図面と併せて考慮されるべきである。
一実施形態による、ウェアラブルデバイス100の概略図を示す。 通常の人間の手200の構造を示す。 人間の手の掌面と背面の肌の色の違いを示す。 本発明の一実施形態による、指に配置されているセンサ101の位置範囲を示す。 一実施形態による、指に対するセンサ101の構成方式を示す。 代替的な実施形態による、指に対するセンサ101の別の構成方式を示す。 本発明の一実施形態による、センサ101と折り畳まれた指との間の接触への影響が少ないことを示す。 代替的な実施形態による、マッチングユニット104の形状が異なる3タイプのウェアラブルデバイス100を示す。 一実施形態による、ウェアラブルデバイス100の好ましい装着方式を示す。 一実施形態による、圧力制御ユニットを有するウェアラブルデバイスの概略図を示す。 別の実施形態による、別の圧力制御ユニットを有するウェアラブルデバイスの概略図を示す。 一実施形態による、圧力制御ユニットを有するウェアラブルデバイスの側面図を示す。 一実施形態による、無線通信ユニットを有するウェアラブルデバイスの動作フローチャート1000を示す。 一実施形態による、ウェアラブルデバイスの動作フローチャート1100を示す。 一実施形態による、上記のウェアラブルデバイスの機能コンポーネントの概略構造である。 例示的な一実施形態による、取り外し可能な機能コンポーネントを有するウェアラブルデバイスの構造を示す。 一実施形態による、機能性を拡張するための1つ以上の拡張可能なインターフェースを有するウェアラブルデバイスの構造を示す。 別の実施形態による、機能性を拡張するための外部インターフェースを有するウェアラブルデバイスの構造を示す。 一実施形態による、ウェアラブルデバイスのためのアプリケーションシステム1500の概略図を示す。 一実施形態による、睡眠状態を評価するためのフローチャート1600である。 一実施形態による、睡眠状態を評価するための動作可能な評価モデルの構築を示すフローチャート1700である。 本発明の一実施形態による、調整可能なウェアラブルデバイス1800の概略図を示す。 本発明の一実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス1900の動作方式を示す。 本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2000の動作方式を示す。 本発明の別の実施形態による、閉ループ構造を有する調整可能なウェアラブルデバイス2100の概略図を示す。 本発明の別の実施形態による、閉ループ構造を有する調整可能なウェアラブルデバイス2200の概略図を示す。 本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2300の動作方式を示す。 本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2400の動作方式を示す。 本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2500の概略図を示す。
ここで、本発明の実施形態を詳細に参照する。本発明はこれらの実施形態と併せて説明されるが、それらは本発明を限定することを意図するものではないことが理解されるであろう。本発明は、添付の特許請求の範囲の範囲内でカバーされる代替物、修正物、および均等物を含む。
さらに、本発明の以下の詳細な説明では、本発明の完全な理解を提供するために、多くの特定の詳細が記載されている。しかしながら、本発明がこれらの特定の詳細なしで実施され得ることが当業者によって認識されるであろう。他の例では、本発明の態様を不必要に不明瞭にしないように、周知の方法、手順、コンポーネント、および回路は詳細に説明されていない。前述の背景に照らして、本発明の目的は、ユーザの健康状態を監視するためのウェアラブルデバイスを提供することである。
本発明の以下の実施形態は、ユーザの生理学的情報を測定するためにユーザによって携帯される例示的なウェアラブルデバイスを説明する。一実施形態では、ウェアラブルデバイスは、ユーザの健康状態を監視するために、ユーザの体の一部に少なくとも部分的に装着される。好ましい実施形態では、ウェアラブルデバイスは、ユーザの生理学的情報、例えば、心拍数、心拍数変動、血中酸素飽和度、フォトプレチスモグラフィー(PPG)信号、および/またはストレスを測定するために、肢の1つ以上のディジットに少なくとも部分的に装着される。一実施形態では、肢のディジットは、手のディジットおよび/または足のディジット、例えば、手の指または足の指(以下、単に1つの指もしくは複数の指または1つの足指もしくは複数の足指)を表すが、これらに限定されない。好ましい実施形態では、ウェアラブルデバイスは、ユーザの健康情報を監視するために、指の付け根の近くの場所に少なくとも部分的に装着される。例えば、一実施形態では、ウェアラブルデバイスは、指の近位指骨に少なくとも部分的に装着される。別の好ましい実施形態では、ウェアラブルデバイスは、容易で快適な装着のためにユーザの人差し指に装着される。
図1は、一実施形態による、ウェアラブルデバイス100の概略図を示す。一般的に言えば、ウェアラブルデバイス100は、それが指に装着可能であるという要件を満たす限り、任意の形状とすることができる。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、異なるサイズの指に適合するために、開ループを有する本体103を含む。さらに、ウェアラブルデバイス100は、本体103に取り付けられ、ウェアラブルデバイス100がディジット、例えば指105、および/または本体103を介してユーザの他の同様の位置に装着されたときにユーザの生物学的情報を感知するように動作可能なセンサ101を含む。図1の実施形態は、説明を目的としたものであり、ウェアラブルデバイス100の構造および装着方式は、実施形態に限定されない。一実施形態では、センサ101は、第1の発光体、第2の発光体、および少なくとも1つの光検出器を含む光学センサである。一実施形態では、第1の発光体から生成される第1の光の波長は、850~1000nmの範囲内、例えば、IR光であり、第2の発光体から生成される第2の光の波長は、600~750nmの範囲内、例えば、可視光である。第1/第2の発光体は、第1/第2の光を指の血管に放出し、光検出器は、指の血管によって反射された第1/第2の光を検出するように動作可能である。一実施形態では、血管は、ディジットの動脈、例えば、親指に沿って走る母子主動脈、人差し指に沿って走る示指橈側動脈、および/または他の指に沿って走る指動脈であってもよい。ユーザの健康情報を伝える、検出された第1および/または第2の光信号は、ユーザの健康データ、例えば、PPG信号、心拍数、心拍数変動、および血中酸素飽和レベルを計算するためにさらに使用される。一実施形態では、心拍数および心拍数の変動性は、PPG信号に基づいて判定される。
一実施形態では、血中酸素飽和度を測定するためのセンサ101の原理は、酸素化および脱酸素化ヘモグロビンの第1および第2の光吸収特性に基づく。酸素化ヘモグロビンは、より多くの第1の光を吸収し、より多くの第2の光を通過させることを可能にする。脱酸素化(または還元)ヘモグロビンは、より多くの第2の光を吸収し、より多くの第1の光を通過させることを可能にする。指105の血管によって反射され、光検出器によって検出された第1/第2の光に基づいて、IN2/IN1比が計算されて、血中酸素飽和度を判定し、IN1は、検出された第1の光の強度を表し、IN2は、検出された第2の光の強度を表す。さらに、ユーザの心拍数および心拍数の変動は、第1の光に基づいて検出することが可能である。第1の光が指105の血管によって反射されるときに、反射された第1の光の強度は、血管内の血液量によって変動する。したがって、心拍ごとに、血管内の血液量がわずかに変化し、それによって光検出器で検出され得る第1の光の強度が変化する。したがって、心拍数および心拍数の変動性は、検出された第1の光信号の強度の変動に従って判定することができる。代替の実施形態では、第1および第2の発光体は、制御信号に基づいて第1および第2の光を個別に放出することができる1つのユニットに統合される。センサ101の実施形態は、例示を目的とするものであり、放出器および検出器を含む光構成は、これらの実施形態に限定されない。
図2は、通常の人間の手200の構造を示す。図2は、図1と組み合わせて説明される。図2に示されるように、主血管は、指の掌面に対してわずかにオフセットされた状態で、手200の指の側面の近くに位置する。従来、ウェアラブルデバイスは、指先214に多くの毛細血管が存在し、生物学的情報が比較的容易に検出されるように、指先214に装着される。しかしながら、前述のように、ウェアラブルデバイスを指先に装着することは、被験者の健康状態を連続的に監視するための長期装着にとって快適、便利、または安定ではない。したがって、より快適で、便利で、安定した長時間の装着のために、ユーザの指の中央213または近位212部にウェアラブルデバイス100を装着することが好ましい。しかしながら、指先214と比較して、指の中央または近位部に存在する毛細血管は少ない。指の血管からより多くの生理学的情報を得るために、センサ101は、好ましくは、主血管211の近くに位置決めされる。一実施形態では、センサ101は、動脈を介して健康情報を検出するために、指の動脈の近くに位置決めされる。動作中、測定の精度を確保するために、ウェアラブルデバイス100のセンサ101を主血管211の近くに固定することが重要である。
さらに、図3に示すように、掌面322の皮膚の色は、典型的には、人間の手の背面321よりも明るい。そして、異なる人々の間で、特に異なる人種に対して、人間の手の背面321の皮膚の色は、手の掌面322と比較してより多様である。一般的に知られているように、メラニンが肌の色の主要な決定要因である。肌のメラニンの量が多いほど、肌の色は暗くなる。動作中、光は皮膚のメラニンによって部分的に吸収される。さらに、皮膚のメラニンの量が増えると、光の吸収率が上がる。言い換えれば、より多くの光が皮膚を通過する間、より暗い皮膚によって吸収される。したがって、指の背面321では、掌面322よりも多くの光が吸収され、吸収率は人によって変動する。さらに、第1の光と第2の光の吸収率は、それらの異なる波長のために異なる。一実施形態では、波長が600~750nmの範囲内にある第1の光と比較して、波長が850~1000nmの範囲内にあるより多くの第2の光がメラニンによって吸収される。上記のように、血中酸素飽和度は、酸素化および脱酸素化ヘモグロビンの第1および第2の光の吸収特性に基づいて計算される。したがって、人間の皮膚の色の変動による掌面321での第1および第2の光の不確実で不均一な吸収率により、センサ101の測定精度は、背面321に位置決めされた場合に著しく影響を受ける。
上記のように測定精度を高め、測定精度への影響を低減するために、センサ101は、好ましくは、指の所定の側域内に位置付けられ、それにより、主血管211の近くに位置決めされる。一実施形態では、側域は、側面に近い領域である。特定の実施形態では、側域は、円323によって例示的に特定されるように、指の掌面322上であって、側面の近くに位置する。図4は、本発明の一実施形態による、センサ101が位置する指の側域を示す。図4は、図1~3と組み合わせて説明される。図4に示すように、指105は、主に骨432、主血管211を含む血管、および腱433を含み、主血管211は、掌面322に対してわずかにオフセットして側面の近くに位置する。一実施形態では、主血管211からより多くの情報を取得するために、センサ101は、掌面322に隣接して、指105の側面の下(すなわち、図4の領域IIおよび/またはIII)に位置付けられるように構成されている。好ましい実施形態では、側域の縁と側面との間の角度範囲は、センサ101に出入りする放出光および反射光が主血管211に近いため、20度~50度である。
さらに、センサ101は、好ましくは、指の緯度方向に沿った不均一な皮膚の色によって引き起こされる皮膚を通過する光への影響を最小限にするために、指の長手方向に沿って位置付けられる。長手方向は、実質的に指の付け根から指先への方向(またはその逆)である。緯度方向は、長手方向に実質的に垂直であり、指の周りに延びる。図5aは、一実施形態による、指に対するセンサ101の構成を示す。図5bは、代替的な実施形態による、指に対するセンサ101の別の構成を示す。図5aおよび図5bは、図1~4と組み合わせて説明される。図5aに示すように、センサ101は、指の長手方向544に沿って位置付けられる。好ましい実施形態では、センサ101は、指の側面の下の掌面322で血管211に隣接して位置付けられる。より具体的には、センサ101は、第1の発光体541および第2の発光体542(またはその逆)と、血管211を介してユーザの健康情報を検出するために、長手方向544に沿って血管211の近くに位置付けられた光検出器543とを含む。好ましい実施形態では、第1の発光体541と光検出器543との間の距離は、第2の発光体542と光検出器543との間の距離と実質的に同じである。図5bを参照すると、発光体541および542は、光検出器543よりもはるかに小さいため、発光体541および542と光検出器543の各々は、指の長手方向544に沿って配置され、第1の発光体541および第2の発光体542は、互いに近接している間、光検出器543の同じ側に配置されている。好ましい実施形態では、第1の発光体541と光検出器543との間の距離は、第2の発光体542と光検出器543との間の距離と実質的に同じである。当業者によって理解され得るように、ウェアラブルデバイスのそのような詳細は単なる例であり、特許請求される主題はそれほど限定されない。例えば、第1の発光体541および第2の発光体542は、光検出器の任意の側に配置されてもよく、第1の発光体541および第2の発光体542のいずれかの一方は、他方のものの上方に配置され得る。
前述のように、第1および第2の光の吸収率は、指の背面321のメラニンによって著しく影響され、これは、測定の精度に影響を及ぼすことがある。図5aに示す配置では、センサ101の構成は、片側がよりコンパクトであり、掌面322内での、指の周りのセンサ101の回転許容度が高められる。これは、発光体と検出器が長手方向に沿って、緯度方向に対して同じレベルに配置されているためである。緯度方向に沿って配置された発光体および検出器と比較して、センサ101が指の周りを回転する場合、回転中に発光体および検出器が掌面内に保たれることに対するより大きい許容度がある。さらに、発光体と検出器541~543は、側面近くの掌面に長手方向544に沿って配置されるため、図5cに示すように指が折りたたまれたときに、衝撃を受けた掌面545が、センサー101と指の皮膚の接触に影響しない。
図1の実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、センサ101が標的位置に位置決めされた状態でウェアラブルデバイス100を適切に装着するようにユーザを案内し、長期の装着および測定中、指105の周りのウェアラブルデバイス100の回転を低減するためのマッチングユニット104をさらに含んでもよい。一実施形態では、マッチングユニット104は、図1に示されるように、本体103に結合された少なくとも1つの延長ユニットを含む。一実施形態では、延長ユニットは、本体103の側面に構成されたウイングを含む。マッチングユニット104の材料は、所望の固定の程度に応じて、剛性または弾性であってもよい。ウェアラブルデバイス100が指105に装着されるときに、対象の指105に隣接する指106は、ウェアラブルデバイス100を適切に装着するようにユーザを案内し、ウェアラブルデバイス100の回転を低減するのを助ける役立つマッチングユニット104と結合される。好ましい実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、安定性を高めるために隣接する指106を保持するための2つの延長ユニットを含む。マッチングユニット104は、長期の快適な装着のために指の形状に対応するように設計されている。代替的な実施形態では、マッチングユニット104は、開口部を有するか、または有さない、本体103に結合されたループを含む。ウェアラブルデバイス100が指105に装着されるときに、ループは、隣接する指106を取り囲んで、ウェアラブルデバイス100を適切に装着するようにユーザを案内し、ウェアラブルデバイス100の回転を最小限に抑えるように構成されている。
図6a~図6cは、代替的な実施形態による、マッチングユニット104の形状が異なる3タイプのウェアラブルデバイス100を示す。図6aでは、マッチングユニット104は、隣接する指と結合するために本体103の側面に対称的に構成された2つの延長ユニットを含む。図6bでは、マッチングユニット104は、隣接する指の形状および構造に適合するために、隣接する指に向かってオフセットされた本体103の側面に構成されている2つの延長ユニットを備える。このような構成により、ウェアラブルデバイス100の長期の装着中、特に睡眠中、ユーザはより快適に感じるであろう。図6cでは、本体103へのマッチングユニット104の構成は、図6bと同様であるが、マッチングユニット104は、隣接する指と結合するための開口部を有するか、または有さないループである。当業者によって理解されるように、図6a~cに与えられた実施形態は例であり、本体103およびマッチングユニット104の構造および機構を制限することを意図するものではない。一実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、データ処理のためにセンサ101と結合された処理ユニットをさらに含む。代替的な実施形態では、センサ101は、有線または無線伝送を介してデータ処理のために外部プロセッサまたはサーバと通信することが可能である。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、図1に示すように、機能コンポーネント102を含む。任意選択で、機能コンポーネント102は、ウェアラブルデバイス100の本体103に取り付けられ、また本体103から取り外され得るように、取り外し可能であり得る。したがって、ユーザは、同じ機能コンポーネント102を使用しながら、異なる人々の指に合うように本体103を別のサイズに容易に交換することができる。センサ101を指の適切な表面に、すなわち、指105の掌面322に近く、側面から特定のオフセット、すなわち、20度~50度で据え付けるために、本体103に取り付けられたセンサ101と共に機能コンポーネント102は、ウェアラブルデバイス100がユーザの指105に装着されたときに、機能コンポーネント102が指105の側面に近くなるように適切に構成されている。一実施形態では、機能コンポーネント102は、ウェアラブルデバイス100を適切な位置で適切に装着するようにユーザを案内するように動作可能である。例えば、ウェアラブルデバイス100が人差し指に装着され、機能コンポーネント102が親指に向かって突出するときに、機能コンポーネント102の形状は、ウェアラブルデバイス100を適切な位置で適切に装着するようにユーザを案内するために、人差し指と親指の関係と同様に親指の形状にマッチするように設計される。
図7は、一実施形態による、ウェアラブルデバイス100の好ましい装着方式を示す。図7は、図1と組み合わせて説明される。ウェアラブルデバイス100が本体103を介して人差し指105に装着されるときに、機能コンポーネント102は親指707に向かって配置され、機能コンポーネント102の上面は、ウェアラブルデバイス100を適切な位置で適切に装着するようにユーザを案内するために、親指707の側面と位置合わせされる。好ましい実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、容易で快適な装着のために人差し指705の近位指骨に装着される。さらに、マッチングユニット104は、ウェアラブルデバイス100を適切な位置に位置合わせし、長期間の装着および測定中、特に睡眠中の人差し指705の周りのウェアラブルデバイス100の回転を低減するために、隣接する指706と結合される。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、ウェアラブルデバイス100と指との間の圧力を制御するための圧力制御構成をさらに含む。使用中に、ウェアラブルデバイス100を指にきつく装着しすぎる場合、血流が遮断され、測定の精度に影響を与える。ウェアラブルデバイス100を指に緩く装着しすぎると、光漏れが発生し、これは、測定精度に影響を与えることがある。図8aは、一実施形態による、圧力制御ユニットを有するウェアラブルデバイス100の概略図を示す。図8bは、代替的な実施形態による、別の圧力制御ユニットを有するウェアラブルデバイス100の概略図を示す。図8a~bは、図1と組み合わせて説明される。図8aおよび図8bに与えられる実施形態は例であり、圧力制御ユニットの構造およびメカニズムを制限するものではない。図8aに示すように、所定の変形係数を有する曲げ可能なユニット871が、異なる指のサイズに適合するために、本体103および/またはマッチングユニット104に埋め込まれている。ウェアラブルデバイス100が指105に装着されるときに、曲げ可能なユニット871は、指105に適切な範囲内のクランプ圧力を提供する。図8bに示すように、1つ以上の突起872が本体103の内面に構成されている。一実施形態では、少なくとも1つの突起872は、弾性材料によって作製されている。別の実施形態では、本体103は、少なくとも部分的に、弾性材料から作製されている。ウェアラブルデバイス100が、異なるサイズを有する異なる指に装着されるときに、突起872を有するウェアラブルデバイス100は、指105に適切な範囲内の圧力を提供する。他の実施形態では、ウェアラブルデバイス100のきつさは調整可能であり、ウェアラブルデバイス100と指105との間の圧力を感知するための圧力センサをさらに含む。圧力センサが、圧力が第1の閾値よりも高いか、または第2の閾値よりも低いことを検出した場合、ウェアラブルデバイス100のきつさは、自動またはユーザによって手動で調整される。
図9aは、一実施形態による、圧力制御構成を有するウェアラブルデバイス100の概略図を示す。図9bは、本実施形態による、ウェアラブルデバイス100が指に装着されたときに、圧力制御が指にどのように作用するかを示す。図9a~bは、図1と組み合わせて説明される。図9aに示すように、本体103は、ウェアラブルデバイス100が指に装着されたときに指をセンサ101に押し付ける力が発生するように構成されたループ構造を含む。
さらに、指先に装着される従来のパルスオキシメータとは異なり、ウェアラブルデバイス100は、指の付け根に装着されるように設計されている。2本の指の付け根間の空間は指先間の空間よりもはるかに小さいため、本体103の形状は、ウェアラブルデバイス100が指に装着されたときに、隣接する指の移動に影響を与えずに、センサー101に向かって指に力を発生させるように設計されてもよい。1つの好ましい実施形態では、本体103は変形可能な材料で作製されており、本体103のループ構造は、ウェアラブルデバイス100が指に装着されたときに、センサ101に向かって指に目標力を発生させるために、軸が所定の方向に配置された楕円形である。より具体的な実施形態では、ループ構造の楕円形の軸は、センサ101を通過する。
図9bに示すように、ウェアラブルデバイス100の本体103に指を挿入するときに、本体103の特別な形状が指に対してわずかに歪んで、指をセンサ101に取り付けることができる。本体103の指に対する歪みにより、矢印で示す力901が指に発生する。したがって、光漏れを回避し、周囲光の影響を防ぐために、指がセンサー101にきつく取り付けられるように促される。
一実施形態では、機能コンポーネント102は、内部機能ユニット、例えば、PCBおよびセンサー101を支持および保護するための剛性材料から少なくとも部分的に製造され、一方、本体103および/またはマッチングユニット104は、異なる指サイズに合うように可撓性である。一実施形態では、機能コンポーネント102の場合、剛性層は、内部機能ユニットのハウジングとして内部に配設され、可撓性層は、使用中に剛性層を保護するために剛性層を覆う。
ウェアラブルデバイス100の組み立てプロセス中に、一実施形態では、機能コンポーネント102の剛性層が最初に形成され、次に可撓性材料が剛性層上に成形されて保護層を形成し、さらに延長されて本体103およびマッチングユニット104を形成する。その後、センサ101を含む機能ユニットは、剛性ハウジング内に組み立てられ、防水材料がセンサ101の縁に配設される。検出面は、取り付けられた指を介してユーザの生理学的情報を検出するために、ハウジングの開口部を通して外部に露出されている。したがって、機能ユニットは防水方式で密閉されている。
代替的な実施形態では、機能コンポーネント102、本体103、およびマッチングユニット104の外側保護層は、最初は、可撓性材料によって一体的に形成される。その後、接着剤が保護層の内面の周りに注入されて、機能ユニットのハウジングとしての剛性層を形成する。その後、センサ101を含む機能ユニットは、センサ101の検出面がハウジング開口部を通して外部に露出される間、剛性ハウジング内に組み立てられる。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、独占的または非独占的なプロトコルを使用して、無線無線周波数(RF)リンクを介して、ウェアラブルデバイス100から外部デバイス、例えば基地局サーバにデータを送信するように動作可能な無線通信ユニットをさらに備える。一実施形態では、無線通信ユニットは、通信のための近距離無線通信(NFC)チップを含む。動作中、ウェアラブルデバイス100を一定の電子デバイス、例えばスマートフォンに近づけるときに、電子デバイスは、無線通信ユニットを介してウェアラブルデバイス100を検出し、指を介してユーザの健康情報を測定するようにウェアラブルデバイス100をトリガする。さらに、ウェアラブルデバイス100は、さらに処理、記録、および/または表示のために無線通信ユニットを介して測定結果を電子デバイスに転送する。一実施形態では、無線通信ユニットは、ユーザの識別情報(ID)を記憶し、ユーザ情報を入力する追加のアクションなしに、ユーザのIDを有する健康情報を電子デバイスに送信する。例示的な実施形態では、特定のアプリケーション(APP)をインストールした電子デバイスがその近くのウェアラブルデバイス100を検出するときに、電子デバイスは、APPを介してウェアラブルデバイス100の測定をトリガーする。ユーザの測定された健康データは、次に、さらなる処理のために、ウェアラブルデバイス100からAPPに送信される。一実施形態では、APPは、さらなる処理のために、測定結果をクラウドまたはデータベースにアップロードする。
一実施形態では、指紋認証ユニットが、例えば、機能コンポーネント102のメインパネル上に指紋認証機能を構成するように、機能コンポーネント102に統合されている。ウェアラブルデバイス100を使用することを意図する人は、機能的コンポーネント102のメインパネル上に指、例えば親指を押すことによって指紋認証に合格しなければならない。その人が認証に合格した場合、その人は、通常の測定のためにウェアラブルデバイス100にアクセスするか、またはそれを有効にすることが許可される。
図10は、一実施形態による、無線通信ユニットを有するウェアラブルデバイス100の動作フローチャート1000を示す。図10は、図1と組み合わせて説明される。動作中、ユーザがウェアラブルデバイス100を電子デバイスに近づけるとき、例えば、ウェアラブルデバイス100を装着しているユーザがスマートフォン持ち上げるときに、ステップ1001で、電子デバイスは、ステップ1002におけるさらに処理のために有効にされる。次に、次のステップ1003において、電子デバイスは、ユーザの健康情報、例えば、脈拍数および/またはPPG信号および/または血中酸素飽和度および/またはストレスを1回以上測定するようにウェアラブルデバイス100をトリガする。最後に、電子デバイスは、ウェアラブルデバイス100からユーザIDと共に、測定された健康情報を受信し、ステップ1004において測定結果をユーザに表示する。動作中、電子デバイスは、前の測定が所定の期間で完了したかどうかをチェックする。はいの場合、電子デバイスは、次の測定を開始するようにウェアラブルデバイス100をトリガする。そうでなければ、電子デバイスは、所定の期間に達するまでトリガを一時停止する。
一実施形態では、無線通信ユニットは、低消費電力を有する受動電子コンポーネントである。無線通信ユニットと外部電子デバイスとの間の通信により、ウェアラブルデバイス100は、ウェアラブル機器100が電子デバイスに近づくと、任意のボタンを押さずに測定を開始するようにトリガされる。このように、ウェアラブルデバイス100のユーザインターフェースは、特に高齢のユーザのために単純化され、ウェアラブルデバイス100の電力消費は低減される。一実施形態では、電子キーを有する無線通信ユニットは、電子デバイスを電子的にロックおよび/またはロック解除するように動作可能である。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、ユーザの動きを検出するための動きセンサをさらに含む。一実施形態では、ユーザが目覚めているとき、ウェアラブルデバイス100は、例えば、ウェアラブルデバイスが上記のように電子デバイスに接近すると、電子デバイスによってトリガされる、電力を節約するための所定の条件下で健康データを測定するように有効にされる。ユーザが眠りに落ちるときに、多くの深刻な症状、例えば閉塞性睡眠時無呼吸が睡眠中に無意識に発生するため、ウェアラブルデバイス100は、ユーザの健康状態を連続的に監視するための連続測定モードに入る。一実施形態では、動きセンサは、ユーザの体の移動、姿勢、および/または向き、例えば、水平面に横たわっているか、まっすぐに立っているか、またはユーザの手がどのように置かれているかを検出するための加速度計および/または角速度計を含む。ウェアラブルデバイス100がユーザの指に装着されるときに、動きセンサは、ユーザが寝相にある、例えば、動かずに水平面に横たわっているか、またはまだ起きている、例えば、まっすぐ立っているか動いているかを検出する。動きセンサは、ユーザが所定の期間中、何の移動もなく寝相にあることを検出する場合、ユーザが眠っていると判定され、ウェアラブルデバイス100は、ユーザの心拍数を連続的に測定することを開始する。睡眠中、閉塞性睡眠時無呼吸(OSA)などの異常な症状が発生するときに、心拍数が急激に上昇し、それに応じて血中酸素飽和度が低下し、これは、ユーザの健康に悪影響を与える。心拍数が通常の閾値THRを超えて検出される場合、ウェアラブルデバイス100は、ユーザの血中酸素飽和度の測定をすぐに開始する。通常の閾値THRは、通常の呼吸下でのユーザの心拍数に基づいて設定される。例えば、通常の閾値THRは、通常の呼吸下での平均心拍数よりも10%高い。
図11は、一実施形態による、ウェアラブルデバイス100の動作フローチャート1100を示す。図11は、図1と組み合わせて説明される。ステップ1101でウェアラブルデバイス100が有効にされるときに、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1102においてウェアラブルデバイス100に指が挿入されているかどうかを検出し続ける。はいの場合、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1103において、動きセンサからユーザの動きデータを収集することを開始する。そうでなければ、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1104において、指挿入の監視を維持しながら、節電モードでいかなる測定もなしにアイドル状態のままである。ステップ1103においてウェアラブルデバイス100が動きセンサから動きデータを収集した後、ステップ1105で所定の期間内に移動が検出されない場合、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1106において寝相が検出されたかどうかをさらに判定する。そうでなければ、ウェアラブルデバイス100は、日中モード1111に入って、例えば、外部電子デバイスによってトリガされる一定の条件下でユーザの健康データを不連続に測定し、ステップ1103において、ユーザの移動の監視を続ける。ステップ1106において、ユーザが寝相にあると検出された場合、ウェアラブルデバイス100は、睡眠モードに入り、ステップ1107において、ユーザの心拍数を連続的に測定および記録することを開始する。そうでなければ、ウェアラブルデバイス100は、指がウェアラブルデバイス100に挿入されているかどうかを検出するためにステップ1102に戻る。ステップ1107中、ウェアラブルデバイス100は、測定された心拍数がステップ1108において通常の閾値THRを超えることを検出した場合、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1109において、心拍数だけではなく血中酸素飽和度を測定および記録することを開始する。そうでなければ、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1107において心拍数の監視および記録を続ける。ステップ1109中、測定された血中酸素飽和度が所定の閾値TBOSよりも高い場合、すなわち、血中酸素飽和度がステップ1110において正常レベルに戻った場合、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1107に戻る。そうでなければ、ウェアラブルデバイス100は、ステップ1109において、血中酸素飽和度および心拍数の監視および記録を続ける。
このような構成により、ウェアラブルデバイス100の効率が向上し、その消費電力が低減される。最初に、動きセンサは、電力を節約するように異なる条件下での測定を制御するために、ユーザの姿勢、体の向き、動きを監視するように適合されている。第二に、血中酸素飽和度測定の消費電力は、脈拍数測定と比較するときに、比較的高い。心拍数の突然の増加に関連して血中酸素飽和度の異常状態が発生するため、ウェアラブルデバイス100は、心拍数が閾値THRより高くなると、血中酸素飽和度を測定することを開始して、電力消費を最小限に抑える。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、測定された健康情報に基づいてユーザの睡眠サイクルを判定するように動作可能である。人が眠りに落ちるときには、様々なサイクルで睡眠を通してレム(REM)睡眠とノンレム睡眠を経験する。睡眠サイクルの初期段階であるN1は、体をシャットダウンする準備をするノンレム睡眠を含む。この段階では、人は騒音や思考によって簡単に目覚める可能性がある。中期は浅い睡眠を伴い、N2は、通常どこでも約10~25分間継続する。ノンレム睡眠は常にこの段階で起こる。深い睡眠、N3は、常に後期に発生し、その間、体内の活動は低く、脳の活動は非常に高い。レム睡眠は通常、深い睡眠段階N3の後、約70~90分間の睡眠サイクルの最終段階で起こる。レム睡眠は、夢を見ているときの睡眠の段階である。この段階から目覚めるときに、人は混乱を感じることがある。レム段階中にユーザを起こして、混乱した状態をもたらすのを防ぐために、睡眠サイクルの浅い段階、例えばステージN1などのノンレム段階でユーザを起こして、ユーザによりエネルギッシュで快適に感じさせることが好ましい。
動作中に、ウェアラブルデバイス100が、ユーザの心拍数のそれぞれの増分および心拍数の変動がそれぞれの所定の閾値よりも大きいことを検出するときに、ユーザが、ノンレム段階、例えば、段階N1にあると判定される。レム段階でユーザを起こすことによって引き起こされる混乱状態を防ぐために、ユーザは、ノンレム段階にあると決定されたときに、例えば、モーニングコールによって起こされる。好ましい実施形態では、ウェアラブルデバイス100は、ユーザの体温を検出するための温度センサをさらに含む。ウェアラブルデバイス100が、ユーザの心拍数、心拍数変動、および体温のそれぞれの増分がそれぞれの所定の閾値よりも大きいことを検出したときに、ユーザはより浅い睡眠段階にあると判定される。体温のパラメータを追加することにより、浅い睡眠段階の判定がより正確になる。
図12は、一実施形態による、上記のウェアラブルデバイス100の機能コンポーネント102の概略構造である。図12は、図1と組み合わせて説明される。図12に示すように、機能コンポーネント102は、指の経度方向に沿って位置付けられたセンサ101と、健康状態分析、ストレス分析および睡眠の質の分析を含むがこれらに限定されないさらなる処理のためにユーザの測定された健康情報を受信するための、センサ101に結合された処理ユニット1291とを含む。一実施形態では、機能コンポーネント102は、ユーザの移動、体の向き、および/または姿勢を検出するための動きセンサ1292をさらに含んでもよい。動きセンサ1292からの検出結果に基づいて、処理ユニット1291は、センサ101の連続測定をトリガするかどうかを決定する。さらに、機能コンポーネント102は、有線または無線伝送を介して1つ以上の外部電気デバイスと通信するための有線または無線通信ユニット1293と、ヘルスケアのためにユーザの体温を感知するための温度センサ1294と、より良い圧力制御のためにウェアラブルデバイス100と指との間の圧力を感知するための圧力センサ1295と、機能拡張のために1つ以上の外部機能ユニットと接続するように動作可能な1つ以上の拡張可能なインターフェース1296と、を含んでもよい。図12に与えられる機能コンポーネント102の要素および構成は、例示を目的とするものであり、一実施形態に限定されないことが当業者に理解されるべきである。言い換えれば、機能コンポーネント102は、多かれ少なかれ、または異なる機能ユニットを含むことがあり、機能ユニットのレイアウトは変更可能である。
図13は、例示的な一実施形態による、取り外し可能な機能コンポーネント102を有するウェアラブルデバイス100の構造を示す。図13に示すように、機能コンポーネント102は、本体103から取り外され、据え付けることが可能である。本体103、またはさらにマッチングユニット104を有する本体103は、破線で部分的に省略されており、任意の利用可能な形状であってもよく、図13の図に限定されない。取り外し可能な構造により、ユーザは、同じ機能コンポーネント102を使用しながら、異なる人の指に合うように、あるサイズから別のサイズに本体103を容易に交換することができる。さらに、一実施形態では、取り外された機能コンポーネント102は、除去し、保管し、日中の活動追跡に使用することができる。
動作中、ウェアラブルデバイスで動作可能ないくつかの外部機能ユニットがある。例えば、拡張無線通信ユニット、インタラクティブユニット、メモリ、体重計、肺活量計などであり、様々な機能をサポートしながら、ウェアラブルデバイスのサイズを大幅に縮小することができるようにする。一実施形態では、ウェアラブルデバイスは、機能を自動的にアクティブ化するために、どの外部機能ユニットがプラグインされたかを識別することが可能である。
図14aは、一実施形態による、機能性を拡張するための1つ以上の拡張可能なインターフェースを有するウェアラブルデバイスの構造を示す。図14aは、図1および図12と組み合わせて説明される。図14aに示すように、ウェアラブルデバイス100の取り外し可能な機能コンポーネント102は、センサー101と、図12に示されるようないくつかの機能ユニットとを含み、これらは、所定のレイアウトで構成されている。機能コンポーネント102は、1つ以上の外部機能ユニット1401を受信するための1つ以上の拡張可能なインターフェース1296をさらに含む。
一実施形態では、機能コンポーネント102は、外部機能ユニット1401と接続するための複数のピンを含む。1つの外部機能ユニット1401が機能コンポーネント102にプラグインされるときに、外部機能ユニット1401は、特定の方式でピンのそれぞれのセットに接続する。例えば、インタラクティブユニットの場合、1番目と2番目のピンが接続される。無線通信ユニットの場合、3番目と4番目のピンが接続され、メモリの場合、1番目と3番目のピンが接続される。外部機能ユニットをピンのそれぞれのセットに接続することにより、機能コンポーネント102は、接続されたピンに基づいて外部機能ユニット1401を識別することが可能である。代替的な実施形態では、外部機能ユニット1401がウェアラブルデバイス100にプラグインされると、機能コンポーネント102は、アナログまたはデジタル方式で、外部インターフェース1296を介して外部機能ユニット1401から識別情報をフェッチして、それを識別する。対応するピン接続を介して外部機能ユニット1401を識別する前の実施形態と比較して、この実施形態における外部インターフェース1296の構成は、単純でシームレスである。しかしながら、ウェアラブルデバイス100は、前の実施形態では、外部機能ユニット1401をより迅速に識別することができる。
追加的に、図13と同様に、本体103、またはさらにマッチングユニット104を有する本体103は、任意の利用可能な形状であり得、図14aの図に限定されないため、破線で部分的に省略される。
図14bは、別の実施形態による、機能を拡張するための外部インターフェースを有するウェアラブルデバイスの構造を示す。図14bは、図1および図12と組み合わせて説明される。図14bに示すように、いくつかの機能サブユニットを含む外部一体型機能ユニット1402は、ウェアラブルデバイス100の機能コンポーネント102に接続可能である。外部一体型機能ユニット1402が機能コンポーネント102に接続されたときに、外部一体型機能ユニット1402は、所定の方式に従って、ターゲット機能サブユニットをアクティブ化するように構成されている。一実施形態では、外部一体型機能ユニット1402は、対応するサブユニットを有効にするために、いくつかの所定の角度、例えば、90度、180度、および/または270度で回転することが可能である。異なる角度構成で、機能コンポーネント102は、どのサブユニットが有効にされているかを識別し、それに応じて対応するサブユニットをアクティブ化する。代替的な実施形態では、外部一体型機能ユニット1202は、サブユニットを選択し、ウェアラブルデバイス100に選択を通知するための選択パネルをさらに含む。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100を格納するためのドッキングステーションは、ウェアラブルデバイス100のバッテリ充電器、ウェアラブルデバイス100だけではなく他の電子機器、例えば、スマートフォンを充電するように動作可能であるポータブルバッテリーバンク、ウェアラブルデバイス100による睡眠サイクルの監視結果に基づくウェイクアップアラーム、異常な状態/症状に対する異常状態アラーム、および/またはユーザの睡眠ステータスの監視結果に基づく制御を有するマルチメディアプレーヤーを含む複数の機能であるが、これらに限定されない機能をサポートするように動作可能である。例えば、ウェアラブルデバイス100が、ユーザが寝相にあることを検出し、心拍数が睡眠閾値TSLPよりも低い場合、ユーザは睡眠していると判定される。次に、無音と電力節約を維持するために、マルチメディアプレーヤーがオフにされる。睡眠閾値TSLPは、通常の呼吸下でのユーザの心拍数に基づいて判定される。例えば、睡眠閾値TSLPは、通常の呼吸下での平均心拍数よりも10%低い。さらに、ウェアラブルデバイス100のバッテリーは、コンパクトなサイズにより制限されているため、ウェアラブルデバイス100を定期的に充電することが重要である。一実施形態では、ウェアラブルデバイスがドッキングステーションに格納されたときに、ウェアラブルデバイスは、内部バッテリバンクまたは外部電源によってバッテリ充電器を介して自動的に充電される。一実施形態では、ドッキングステーションは、ウェアラブルデバイス100が、夜中の長期使用後にドッキングステーションによって充電されることを保障するために、ウェアラブルデバイス100を充電のためにドッキングステーションに置くことによってウェイクアップアラーム機能を非アクティブにするように設計される。さらに、ドッキング形状は、ウェアラブルデバイス100が適切な指に適切な方式で装着されているかどうかをユーザがチェックするのを助けるように特別に設計されている。
図15は、一実施形態による、ウェアラブルデバイス100のアプリケーションシステム1500の概略図を示す。アプリケーションシステム1500では、ウェアラブルデバイス100は、有線または無線伝送を介してステーションサーバ1501と通信することが可能である。動作中、ウェアラブルデバイス100は、さらなる処理、例えばクラウドコンピューティングおよび分析のために、監視データをステーションサーバ1501に送信する。アプリケーションシステム1500はまた、対象の他のデータ、例えば、リストバンドまたは他のウェアラブルデバイスからの健康情報、習慣データベース1503からのユーザの習慣、スケジュールデータベース1504からのユーザのスケジュールリストおよび/または環境センサ1505からの環境データを取得および/または記憶するための他の機能ノードを含む。収集されたデータに基づいて、ステーションサーバ1501は、分析を実行し、ユーザに推奨/ヒントを提供することができる。
最近、正常な身体的、精神的、社会的、感情的な機能を深刻に妨げる可能性がある、睡眠中の睡眠障害の問題を抱える人が増えている。このような状況下では、深刻な病気を早い段階で診断および/または予防するために、睡眠の全期間中の睡眠状態を監視および追跡する必要がある。図16は、一実施形態による、ウェアラブルデバイス100で睡眠状態を評価するための動作フローチャート1600を示す。図16は、図1と組み合わせて説明される。睡眠状態は、睡眠障害の発生と重症度、および睡眠ステータスを含んでもよい。
動作中、睡眠状態を評価するための複数の生理学的信号(以下、「評価信号」と呼ぶ)は、ステップ1601において1つ以上のセンサによって感知される。一実施形態では、評価信号は、心血管および/または動き信号を含んでもよい。一実施形態では、管信号は、血中酸素飽和信号(SpO2)、SpO2変動、心拍数、心拍数変動、および/またはPPG波形を含んでもよいが、これらに限定されない。一実施形態では、1つ以上のセンサは、ウェアラブルデバイス100の光学センサおよび動きセンサを含んでもよいが、これらに限定されない。ステップ1602において、生理学的信号は、複数のプリプロセッサによって前処理される。一実施形態では、前処理動作は、それぞれの生理学的信号のフィルタリング、再計算、および/または変換を含んでもよいが、これらに限定されない。ステップ1603において、処理された信号データは、いくつかのセグメントにセグメント化される。一実施形態では、処理された信号データは、時系列的に個別のセグメントのシーケンスにセグメント化される。好ましい実施形態では、処理された信号データは、期間が10~30分の範囲内にある、より短いセグメントに分割される。特定の実施形態では、処理された信号データは、等しい時間のより短いセグメントに分割される。より具体的な実施形態では、処理された信号データは、15分間隔ごとに複数のセグメントに分割される。処理された信号データを時間が10~30分以内のより短いセグメントにタイムリーに分割することにより、セグメント化されたデータに基づく睡眠状態の評価結果がより正確になることがある。
その後、ステップ1604において、複数の特徴が、分析によってセグメント化されたデータから抽出される。一実施形態では、特徴は、所定の特徴抽出アルゴリズムに基づいて生理学的データから抽出され、生理学的データを変数または特徴の縮小されたセットにマッピングして、記録の際の情報を要約する。一実施形態では、抽出された特徴は、さらなる評価処理のために生理学的信号の関連するプロパティを測定する。次に、抽出された特徴は、睡眠状態を評価するために使用される評価モデルに送信される。より具体的には、一実施形態では、データセグメントの抽出された特徴は、睡眠障害の発生、例えば、低呼吸および無呼吸の発生、睡眠障害の重症度、例えば、酸素不飽和化レベル、および各データセグメント、例えば、15分ごとの時間間隔のデータセグメントに対応する睡眠ステータスを評価するために、セグメント評価モデルに入力される。その後、データセグメントの評価結果が統合評価モデルに送信され、データセグメントの評価結果を、測定全体の睡眠状態を示す全体に統合する。評価された睡眠状態は、さらなる診断のために使用される睡眠障害指数データ、例えば、無呼吸低呼吸指数および/または酸素不飽和化指数として出力される。
一実施形態では、ウェアラブルデバイス100によって測定されたユーザの生理学的信号は、記録、分析、および事前に定義された評価モデルに基づく診断のために、リモートホスト、サーバー、クラウド、および/またはデータベースに送信される。さらに、より正確な評価結果を達成するために、評価モデルを新たに測定された信号で定期的に更新してもよい。
図17は、一実施形態による、睡眠状態を評価するために動作可能な評価モデルを構築するための動作フローチャート1700を示す。図17は、図1および図16と組み合わせて説明される。動作中、ステップ1701において、複数の生理学的信号が1つ以上のセンサによって感知される。一実施形態では、複数の生理学的信号は、睡眠状態を評価するための第1のグループの信号、すなわち評価信号、および参照としての睡眠状態を示す第2のグループの信号(以下、「参照信号」)を含んでもよいが、これらに限定されない。評価信号は、心血管および/または動き信号を含んでもよく、参照信号は、標準的なポリソムノグラフィー信号を含んでもよい。参照信号は、呼吸イベントおよび/または睡眠ステータスの手動および/または自動でラベル付けされた注釈を含んでもよい。一実施形態では、1つ以上のセンサは、ウェアラブルデバイス100と、標準的な睡眠ポリソムノグラフィーにおいて使用されるセンサ、例えば、EEG、EMG、EOG、ECGおよび鼻気流センサを含んでもよいが、これらに限定されない。ステップ1702において、生理学的信号は、複数のプリプロセッサによって前処理される。ステップ1703において、処理された信号データは、いくつかのセグメントにセグメント化される。
セグメント化されたデータは、ステップ1704において、ランダムに複数のセットに分裂される。一実施形態では、セグメント化されたデータは、ランダムに3つのセット、すなわち、訓練セット1705a、検証セット1705b、およびテストセット1705cに分裂される。一実施形態では、訓練セットはデータセットの70%を含み、検証セットはその15%を含み、テストセットはその15%を含む。その後、ステップ1706において、対象データを分析することにより、3セットのデータから複数の特徴が抽出される。一実施形態では、各セットは、同じ特徴抽出アルゴリズムに適用される。
ステップ1707において、睡眠状態を評価するために使用される評価モデルが訓練され、3つのセットの抽出された特徴に基づいて構築される。より具体的には、ブロック1708aにおける訓練および検証セットの特徴、すなわち、X_training、Y_training、X_validation、およびY_validationは、ステップ1709において、X_trainingおよびX_validation特徴が評価信号に対応し、Y_trainingおよびY_validation特徴が参照信号に対応する状態で、機械学習モデル、例えば人工ニューラルネットワークを訓練するための機械学習プロセスのために使用される。この十分に訓練された機械学習モデルは、ステップ1710において、セグメント評価モデルを構築するためのコアである。ブロック1708bにおけるテストセットの特徴、すなわち、X_testingおよびY_testingは、X_testing特徴が評価信号に対応し、Y_testing特徴が参照信号に対応する状態で、開発されたセグメント評価モデルの性能をテストするために使用される。一実施形態では、セグメント評価モデルの出力は、対応するデータセグメント内の睡眠状態を示す。
次に、統合評価モデルは、データセグメントの評価された睡眠状態を全体に統合するために、ステップ1711において開発されたセグメント評価モデルの出力に基づいて開発される。ブロック1712における睡眠状態参照信号は、ステップ1711において最終的な統合評価モデルの性能をテストするために使用される。一実施形態では、無呼吸低呼吸指数は、統合評価モデルの性能を試験するための参照信号の主なパラメータである。次に、セグメント評価モデルと統合評価モデルを含む評価モデルが出力され、図16に示すように動作に適用されて、全睡眠期間中の睡眠状態を評価する。
さらなる実施形態では、上に示したウェアラブルデバイス、例えば、図7に示すウェアラブルデバイスの装着サイズは、異なるサイズの指に対して調整することができる。
図18は、本発明の一実施形態による、ウェアラブルデバイス1800の概略図を示す。図18に示すように、ウェアラブルデバイス1800は、ユーザの生理学的情報を測定するために指に装着されるように設計されている。一実施形態では、ウェアラブルデバイス1800は、ウェアラブルデバイス1800の本体1801を通して対象の指に装着される。好ましい実施形態では、対象の指は人差し指である。追加的に、本体1801から延びる2つのウイング1802aおよび1802bは、ウェアラブルデバイス1800の不要な回転を排除するために、対象の指に隣接する指、例えば中指を保持するように動作可能である。上部分1805および下部分1807からそれぞれ突出した2つの突起1803aおよび1803bは、対象の指をセンサ1804に近づけるように強制するための本体1801の装着サイズを定義するのを助け、センサ1804は、指におけるユーザの生理学的情報を検出するように動作可能である。一実施形態では、センサ1804は、第1の光を放出するための第1の発光体と、第2の光を放出するための第2の発光体と、ユーザの生理学的情報を測定するために、指から反射された第1および第2の光を検出するための光検出器と、を含む。
一実施形態では、ウェアラブルデバイスの上部分1804は、円1806によって指定されるように、ウェアラブルデバイス1800から取り外し可能であり、ウェアラブルデバイス1800に取り付け可能であるように構成されている。上部分1804の異なるサイズを変更することにより、本体1801の装着サイズは、異なる指に合うように調整することができる。図19は、本発明の一実施形態による、異なるサイズで調整可能なウェアラブルデバイス1900の概略構造を示す。図19に示すように、ウェアラブルデバイス1900の上部分1905aがより大きいタイプの上部分1905bに交換されたときに、下のデバイスの本体1901の装着サイズは、より大きい指を収容するためにそれに応じて拡大され、これは、上のデバイスと下のデバイスの比較からはっきりと見ることができる(比較を強調するために、より大きいタイプの上部分1905bも上のデバイスにおいて点線で示されている)。同様に、他の実施形態では、ウェアラブルデバイス1900の上部分1905aはまた、より小さい指を収容するためのより小さいタイプの上部分と置き換えることができる。
一実施形態では、上部分1905は、クリップオン方式でウェアラブルデバイス1900に機械的に取り付けられる。別の実施形態では、上部分1905は、上部分1905をウェアラブルデバイス1900にねじ込むことによって、ウェアラブルデバイス1900に機械的に取り付けられる。代替的な実施形態では、上部分1905は、他のねじ込み方法によってウェアラブルデバイスに接続され、例えば、上部分1905は、上部分1905とウェアラブルデバイス1900との間に1つ以上のねじを固定することによってウェアラブルデバイス1900に接続される。さらに別の実施形態では、上部分1905は、例えば、ウェアラブルデバイス1900から延びるほぞをウェアラブルデバイス1900のほぞ穴に挿入するために、ほぞ技術によってウェアラブルデバイス1900に機械的に取り付けられる。さらに別の実施形態では、上部分1905は、2つの部分の間に構成された1つ以上のスナップボタンを介してウェアラブルデバイス1900に取り付けられる。当業者には理解することができるように、上に示された接続方法は例である。上部分1905とウェアラブルデバイス1900との間の接続は、交換可能要件を満たしながら、多くのやり方で達成することができる。そして、上部分1905とウェアラブルデバイス1900との間の接続位置は、円106によって指定される構成に限定されない。動作中に、本体1901の現在の装着サイズが現在の患者の指に好適でない場合、上部分1905をより適切なものに交換することが要求される。このような状況下で、現在の指のサイズを決定した後、異なるタイプの上部分から適切な上部分が選択され、その後、それはさらなるユーザのために現在の上部分と交換される。
図20は、本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2000の概略図を示す。図20に示されるように、ウェアラブルデバイス2000は、上部分2005から突出する突起2003が1つしかないことを除いて、図18および図19に示すものと同様の構造を有する。2006として例示的に示されるジョイント結合でウェアラブルデバイス2000の上部分2005を変更することにより、装着体2001の装着サイズは、異なる指にマッチするように調整することができる。装着体2001の装着サイズは、主に上部分2005の突起2003によって判定され、下部分の表面は平坦であるため、主に上部分2005によって定義される装着サイズの調整範囲を大きくすることができ、上部分2005の交換の柔軟性を高めることができる。例示的な実施形態では、ウェアラブルデバイス2000の上部分2005がより大きいタイプの上部分2005’に交換されるときに、装着体2001の装着サイズは、より大きい指を収容するためにそれに応じて拡大され、これは、上のデバイスと下のデバイスの比較からはっきりと見ることができる(比較を強調するために、より大きいタイプの上部分2005’も上のデバイスにおいて点線で示されている)。同様に、ウェアラブルデバイス2000の上部分2005はまた、より小さい指を収容するために、より小さいタイプの上部分に交換することができる。対象の実施形態では、装着体2001の装着サイズは、上部分2005のみから突出した突起によって主に判定されるため、上部分2005を変更することによる装着体2001の装着サイズの調整範囲は比較的広い。一実施形態では、図20に示す構成では、2種類の装着体2001に適合した8種類の上部分2005がほとんどの指にマッチすることができる。したがって、コストが削減され、マッチング効率が向上する。一実施形態では、上部分が別のタイプの上部分に交換されるときに、どのタイプの上部分を採用しても、装着体2001の内部装着形状は所定の形状に保たれる。指が装着体2001に挿入されたときに、その所定の形状により装着体にわずかな歪みが生じるため、挿入した指に圧力がかかり指をセンサ方向に押し付ける。
図21は、本発明の別の実施形態による、閉ループ構造を有する調整可能なウェアラブルデバイス2100の概略図を示す。図21に示すように、上ウィング2105から突出した突起2103は、下ウィング2107に向かって延び、閉ループを形成するために下ウィング2107に結合されて、ウェアラブルデバイス2100がディジットに装着されたときの安定性を向上させる。上ウイング2105が異なるサイズの別の上ウイング2105’に交換されたときに、対応する突起2103’も下ウイング2107に向かって延び、これと結合されて、閉ループを形成する。
図22は、本発明の別の実施形態による、閉ループ構造を有する調整可能なウェアラブルデバイス2200の概略図を示す。図22に示されるように、接続ユニット2210は、閉ループを形成するために、上ウィング2205と下ウィング2202との間に結合されている。一実施形態では、ロッキングユニット2212Aおよびロッキングユニット2212Bは、接続ユニット2210を2つのウィング間で結合するために、それぞれ上ウィング2205および下ウィング2207上に構成されている。好ましい実施形態では、ロッキングユニット2212Aは、ユーザ体験を向上させるために突起2203上に構成されている。上ウイング2205が異なるサイズの別の上ウイング2205’と交換されるときに、別の接続ユニット2210’が、別の閉ループを形成するために、上ウイング2205’と下ウイング2207との間に結合されることになる。一実施形態では、接続ユニット2210および/または2210’は、異なる指のサイズに従って調整することができる。
図23は、本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2300の概略図を示す。図23に示すように、突起2303aおよび2303bの両方または代替的な実施形態においては、それらのいずれか1つは、上部分/下部分2305/2307の対応する内部ガイド2308a/2308bに沿って移動可能であり、異なる指に対してウェアラブルデバイスの装着サイズを調整するようにする。例示的な実施形態では、装着体2301の装着サイズを拡大するために、突起2303aおよび2303bは、2つの点線の間に示される距離で、ウェアラブルデバイス2300のレール方向に向かって、レールガイド2308aおよび2308bに沿って移動する。上のデバイスと下のデバイスとの比較から明らかなように(比較を強調するために、突起2303aおよび2303bの移動も上のデバイスにおいて点線で示されている)、下のデバイスにおける装着体2301の内部装着サイズは、より大きい指にマッチするようにそれに応じて拡大される。同様に、突起2303aおよび2303bがレールガイドに沿って前方向に向かって移動される場合、装着体2301の装着サイズは、より小さい指にマッチするようにそれに応じて減小される。当業者によって理解され得るように、突起2303aおよび2303bは、指の異なる形状に従って、異なる移動距離で、さらには異なる移動方向でさえ、レールガイドに沿って別々に移動することができる。
代替的な実施形態では、上部分の突起および下部分の突起の両方またはそれらの少なくとも一方を、装着体の装着サイズを調整するための異なるサイズの突起候補に交換することができる。図24は、本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2400の動作方式を示す。図24の上のデバイスと下のデバイスとの比較から明らかなように、上のデバイスにおける突起2403aと2403bの両方またはそれらの少なくとも1つを、下のデバイスの一対のより小さい突起2403a’と2403b’に交換することによって(比較を強調するために、突起2403a’および2403b’も上のデバイスにおいて点線で示されている)、下のデバイスにおける装着体2401の内部装着サイズは、より大きい指を収容するために拡大される。同様に、上のデバイスにおける突起2403aおよび2403bが一対のより大きい突起に交換される場合、装着体2401の内部装着サイズは、より小さい指にマッチするようにそれに応じて減小される。
当業者によって理解され得るように、突起2403aおよび2403bは、図24に示されるような例に限定されない、複数の形状の指を収容するための任意の形状の突起と一緒にまたは別々に交換することができる。また、図24に示すように突起部全体を交換する必要がないこともあるが、異なる要件に応じて突起部の一部分を交換してもよい。例えば、突起はいくつかのブロックによって組み立てられてもよいが、ブロックのいずれも、指の異なる形状にマッチするように変更することができる。さらに、代替的な実施形態では、突起2403aおよび2403bは、異なる形状の突起に交換することができるだけでなく、レールガイドに沿って移動することもでき、本体2401の摩耗サイズをより柔軟かつ正確に調整するようにする。一実施形態では、上部分2405、下部分2407、および突起2403a/2403bの少なくとも1つは弾性材料で作製されるが、他は、ウェアラブルデバイス2400が対象の指に装着されるときに、センサ方向に向かって指を押す力を生成するための剛性材料で作製される。
図25は、本発明の別の実施形態による、異なるサイズに調整されたウェアラブルデバイス2500の概略図を示す。図25に示されるように、上部分2505は、結合ユニット2509を介してウェアラブルデバイス2500に結合される。一実施形態では、結合ユニット2509は、ウェアラブルデバイス2500から延びた分岐として構成されている。ジグザグパターンは、結合ユニットの表面の少なくとも片側上に構成されている。動作中、上部分2505は、結合ユニット2509に沿って移動し、ジグザグパターンによってカップリングユニット2509の任意の位置にロックされて、本体2501の適切な摩耗空間を形成することができる。例えば、図25のデバイスBでは、上部分2505は、結合ユニット2509に沿って移動し、より大きい指にマッチするように結合ユニット2509の第1の位置でロックされる。図25のデバイスCでは、上部分2505は、結合ユニット2509に沿ってさらに移動し、はるかに大きい指にマッチするために後の位置でロックされる。結合ユニット2509で上部分2505の位置を適切に調整することにより、適切な装着サイズを達成することができる。
一実施形態では、結合ユニット2509は、ウェアラブルデバイス2500と統合され、剛性材料によって形成される。上部分2505は、本体2501にさらなる適合性を追加し、指が装着体2501に挿入されたときに指に押し付け力を生成するために、柔らかい材料で形成される。さらなる実施形態では、上部分2505は、結合ユニット2509から取り外し可能であり、本体2501の装着サイズのより大きい調整範囲を達成するために、別のサイズの上部分と交換可能である。当業者には理解できるように、結合ユニット2509の構造および構成は、図25に示す例に限定されず、上部分2505をウェアラブルデバイス2500に接続するために必要な機能を満たしながら、代替の構成を有することができ、装着サイズの調整のために、ウェアラブルデバイス2500に向かう、またはウェアラブルデバイス2500から離れる方向の上部分2505の移動をサポートすることができる。
前述の説明および図面は本発明の実施形態を表すが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明の原理の趣旨および範囲から逸脱することなく、様々な追加、修正および置換をその中で行うことができることが理解される。当業者は、本発明が、形態、構造、配置、比率、材料、要素、およびコンポーネントの多くの修正とともに使用されてもよく、そうでなければ、本発明の原理から逸脱することなく特定の環境および動作要件に特に適合するように本発明の実施において使用されることを認識する。したがって、現在開示されている実施形態は、すべての点で例示的であり、限定的ではないと見なされ、本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲およびそれらの法的均等物によって示され、前述の記載には限定されない。

Claims (16)

  1. ユーザの生理学的情報を検出するためのウェアラブルデバイスであって、
    ユーザのディジットに少なくとも部分的に装着されるように構成された本体と
    前記ディジットを介して前記ユーザの生理学的情報を検出するために前記本体に取り付けられた少なくとも1つの生理学的センサと、
    前記ウェアラブルデバイスの移動を低減しながら前記ディジットを保持するために、前記本体に結合された少なくとも2つの分岐と、を含み、
    前記分岐のうちの少なくとも1つの少なくとも一部は、前記ウェアラブルデバイスの装着サイズが異なるサイズのディジットに対して調整可能であるように変更可能である、ウェアラブルデバイス。
  2. 前記分岐のうちの少なくとも1つは、異なるサイズのディジットを収容するために形成された別のタイプの分岐と交換可能であるように、前記本体に取り外し可能に結合されるように構成されている、請求項1に記載のウェアラブルデバイス。
  3. 光学センサは、
    第1の光を放出する第1の発光体と、
    第2の光を放出する第2の発光体と、
    前記第1のディジットから反射された第1の光および第2の光を検出する光検出器と、を含む、請求項1に記載のウェアラブルデバイス。
  4. 前記ウェアラブルデバイスは、前記ウェアラブルデバイスが前記ディジットに装着されたときに前記生理学的センサに向かって前記ディジットを押し付ける力が生成されるように、所定の装着形状を有する、請求項1に記載のウェアラブルデバイス。
  5. 前記2つの分岐のうちの少なくとも1つは、前記ディジットと別の隣接するディジットとを分離するための突起を有する、請求項1に記載のウェアラブルデバイス。
  6. 前記突起を有する1つの分岐は、異なるサイズのディジットを収容するための前記突起を有する別のタイプの分岐と交換可能であるように、前記本体に取り外し可能に結合されるように構成されている、請求項5に記載のウェアラブルデバイス。
  7. 前記2つの分岐の各々は、前記ディジットと前記隣接するディジットとを分離するための突起を有する、請求項5に記載のウェアラブルデバイス。
  8. 前記2つの分岐のうちの少なくとも1つの前記突起は、異なるサイズのディジットを収容するために形成された別のタイプの分岐と交換可能であるように、前記本体に取り外し可能に結合されるように構成されている、請求項5に記載のウェアラブルデバイス。
  9. 前記突起が反対側の分岐に結合されている、請求項5に記載のウェアラブルデバイス。
  10. 接続ユニットが、前記ウェアラブルデバイスの上側分岐と下側分岐との間に結合されている、請求項1に記載のウェアラブルデバイス。
  11. ユーザの生理学的情報を検出するためのウェアラブルデバイスであって、
    ユーザのディジットに少なくとも部分的に装着されるように構成された本体と、
    前記ディジットを介して前記ユーザの生理学的情報を検出するために前記本体に取り付けられた少なくとも1つの生理学的センサと、
    前記ウェアラブルデバイスの移動を低減しながら前記ディジットを保持するために、前記本体に結合された少なくとも2つの分岐と、を含み、
    前記分岐のうちの少なくとも1つの少なくとも一部は、前記ウェアラブルデバイスの装着サイズが異なるサイズのディジットに対して調整可能であるように、前記本体に移動可能に結合されている、ウェアラブルデバイス。
  12. 前記分岐のうちの前記少なくとも1つは、異なるサイズのディジットを収容するために所定の経路に沿って前記本体に移動可能に結合されている、請求項11に記載のウェアラブルデバイス。
  13. 前記2つの分岐のうちの少なくとも1つは、前記ディジットと別の隣接するディジットとを分離するための突起を含む、請求項11に記載のウェアラブルデバイス。
  14. 前記突起を有する1つの分岐が、異なるサイズのディジットを収容するための所定の経路に沿って[[a]]前記本体に移動可能に結合されている、請求項13に記載のウェアラブルデバイス。
  15. 前記2つの分岐の各々は、前記ディジットと前記隣接するディジットとを分離するための突起を有する、請求項11に記載のウェアラブルデバイス。
  16. 前記突起は、異なるサイズのディジットを収容するための所定の経路に沿って前記2つの分岐のうちの少なくとも1つに移動可能に結合される、請求項13に記載のウェアラブルデバイス。

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