JP2023504396A - ウェアラブル汗センサ - Google Patents

Abstract

人間の汗の１つ又は複数の分析物を検出するためのウェアラブル汗センサは、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光検出器を備える光学モジュールと、光学モジュールに光学的に結合され、前記１つ又は複数の分析物のうちの目標分析物の濃度に依存する光学吸光度特性を有する少なくとも１つのセンサ層と、光学モジュールと通信している１つ又は複数のプロセッサとを備える。１つ又は複数のプロセッサは、少なくとも１つの光源からの光を少なくとも１つのセンサ層に向かって、及び／又は少なくとも１つのセンサ層を通して、伝送させ、少なくとも１つのセンサ層から反射された及び／又は伝送された１つ又は複数の光学信号を少なくとも１つの光検出器から取得し、１つ又は複数の光学信号の少なくとも１つの波長成分から目標分析物濃度を決定するように構成される。【選択図】 図１

Description

本開示はウェアラブル汗センサに関する。

ごく最近のフィットネストラッカー及びスマートウォッチは、心拍数、ＳｐＯ_２濃度、睡眠サイクル、等々などの重要な健康指標を測定しているが、分子レベルで健康指標を追跡していない。したがって、汗、涙及び尿などの生の生物流体に利用することができる、分析物を非侵襲的に測定することができる化学的センサを開発するための様々な試行がなされている。利用可能なあらゆる生の生物流体の中でも、汗は最も容易に、且つ、非侵襲的に取得され、したがって指標を分子レベルで連続的に実時間監視するための最も適切な選択である。さらに、汗は、ナトリウム（Ｎａ^＋）、塩化物（Ｃｌ^－）、カリウム（Ｋ^＋）、カルシウム（Ｃａ^２＋）、ｐＨ、グルコース、乳酸塩、等々などの豊富な量のバイオマーカーを含有している。

汗の中の検出可能なバイオマーカーの中でもとりわけｐＨは、多くの重要な健康状態の診断における極めて重要な役割を果たしている。皮膚のｐＨ値の変化は、皮膚炎、ざ瘡及び他の皮膚感染などの皮膚の状態の診断に役立ち得る。また、脱水した個人の汗はＮａ^＋の濃度の増加を示すことになり、汗のｐＨはナトリウム（Ｎａ＋）のレベルが高くなるにつれて高くなることになるため、このＮａ^＋の濃度の増加に対する代用指標はｐＨ値の増加であることは同じく注目に値する。また、発汗率の増加は汗のｐＨ値の上昇をトリガする。したがって汗のｐＨ値は、フィットネスを追跡するため、並びに特定の医学状態を診断するために重要である水化レベルに関する情報を提供している。

ウェアラブルデバイスは、人間の皮膚と常に接触するため、汗を実時間で連続的に知覚するための自然プラットフォームを提供している。同じ低コストのウェアラブルを繰り返し再使用して、人間の心拍数を連続的に知覚する既存のフィットネストラッカーに関しては、ウェアラブル上での汗知覚は、低コストの再使用可能なウェアラブルプラットフォーム上で同じく達成することができる。

汗のｐＨを実時間で連続的に監視するための従来のウェアラブルデバイスは、加工布の色変化、又はミクロ流体通路に含まれている測色試薬の色変化を測定する測色センサを組み込んだウェアラブルデバイスを含む。しかしながらこれらのウェアラブルデバイスは寿命が短いか、或いは試薬を交換する必要があるため、再使用することができない。さらに、従来のウェアラブルデバイスは、汗のバイオマーカーの濃度の時間依存変化を追跡することができず、したがって汗のｐＨを実時間で連続的に知覚するためには不適切である。

他のデバイスは電気化学センサを組み込んでいる。しかしながらこれらのデバイスは、安定している期間が短いか（１０日程度）、或いは製造が極めて複雑であるかのどちらかであり、高価な計装が必要である。

提案されている他の汗センサは、対にされた、ｐＨを連続的に知覚するためのエミッタ－検出器赤色ＬＥＤと共にｐＨ感応染料を使用している。しかしながらこのｐＨ感応染料は再使用することができず、センサには、汗をｐＨセンサにポンプ供給するための複雑なポンピング方法が必要である。

したがって上記困難性のうちの１つ又は複数に対処するか、或いは有用な代替を少なくとも提供する汗センサを提供することが望ましい。

本明細書においては、人間の汗の１つ又は複数の分析物を検出するためのウェアラブル汗センサが開示され、ウェアラブル汗センサは、
少なくとも１つの光源、及びサポートに取り付けられた少なくとも１つの光検出器を備える光学モジュールと、
光学モジュールに光学的に結合された少なくとも１つのセンサ層であって、前記１つ又は複数の分析物のうちの目標分析物の濃度に依存する光学吸光度特性を有する、少なくとも１つのセンサ層と、
光学モジュールと通信している１つ又は複数のプロセッサであって、
少なくとも１つの光源からの光を少なくとも１つのセンサ層に向かって、及び／又は少なくとも１つのセンサ層を通して、伝送させ、
少なくとも１つのセンサ層から反射された及び／又は伝送された１つ又は複数の光学信号を少なくとも１つの光検出器から取得し、
１つ又は複数の光学信号の少なくとも１つの波長成分から目標分析物濃度を決定する
ように構成される、１つ又は複数のプロセッサと
を備える。

以下、本教示によるウェアラブル汗センサのいくつかの実施形態について、単なる非制限の例として、添付の図面を参照して説明する。

ウェアラブル汗センサの第１の実施形態の概略断面図である。 ウェアラブル汗センサの第２の実施形態の概略断面図である。 ウェアラブル汗センサの第３の実施形態の概略断面図である。 特定の実施形態の部品として使用するために適した、従来技術によるパルス酸素計のブロック図である。 特定の実施形態によるウェアラブル汗センサのシステムレベルのブロック図である。 特定の実施形態によるウェアラブル汗センサの動作原理を示す概略図である。 特定の実施形態によるウェアラブルセンサによって実現されるデータフロー及びプロセスステップを示すブロック図である。 図８（ａ）、図８（ｂ）、図８（ｃ）及び図８（ｄ）は、特定の実施形態と共に使用するために適したポリアニリン膜の性能を示す一連のグラフである。 図９（ａ）及び図９（ｂ）は、ポリアニリン膜の透過特性を示すグラフである。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）は、ｐＨの関数としての赤外線／赤色信号比率を示すグラフである。 特定の実施形態によるウェアラブルセンサのオンボディートライアルのためのｐＨ対赤外線／赤色比率を示すグラフである。 ウェアラブルセンサを使用して実施された研究における４人の参加者のｐＨ、心拍数及びＳｐＯ_２の実時間連続監視からのグラフである。 ４人の研究参加者に対するｐＨ誤差の累積分布関数を示すグラフである。 ２つの異なる皮膚タイプを有する研究参加者に対するｐＨ誤差を示すグラフである。 ウェアラブル汗センサとスマートフォンのペアリングを示す図である。

本発明の実施形態は、汗の１つ又は複数の分析物を検出するための少なくとも１つのセンサ層を組み込んだウェアラブル汗センサに関している。少なくとも１つのセンサ層は、少なくとも１つの光源及び少なくとも１つの光検出器に光学的に結合されている。少なくとも１つのセンサ層は、前記１つ又は複数の分析物のうちの目標分析物の濃度に依存する光学吸光度特性を有している。少なくとも１つの光源によって伝送され、少なくとも１つのセンサ層から反射された光を少なくとも１つの光検出器によって検出することができ、検出された信号の異なる波長成分（例えば赤外線成分及び赤色成分）を測定することができる。センサ層の材料がユーザの皮膚の表面の汗と接触し、目標分析物（水素イオン、コルチゾール、グルコースなど）の濃度変化の結果としてセンサ層の材料の光学特性が変化すると、波長成分の比率の変化を使用して、例えば１つ又は複数の比率をｐＨ値、コルチゾール濃度又はグルコース濃度に関連付けている校正曲線から目標分析物濃度を推定することができる。

最初に図１を参照すると、第１の例では、ウェアラブル汗センサ１００は、複数の光源１１６、１１８及び１２０が取り付けられているＰＣＢ１１２などのサポートを含む光学モジュール１１０を備えている。光源は異なる波長で放出している。例えば光源は、赤外線ＬＥＤ１１６、赤色ＬＥＤ１１８及び緑色ＬＥＤ１２０を備えることができる。光学モジュール１１０の部品としてもっと少ない光源、或いはもっと多くの光源を提供することも可能であることは認識されよう。例えば光学モジュール１１０は、赤外線ＬＥＤ１１６及び赤色ＬＥＤ１１８のみを備えることができる。

ＰＣＢ１１２にはフォトダイオードなどの光検出器１１４が同じく取り付けられている。追加検出器を提供することができることは認識されよう。例えば個々の光源は、個々の光源と関連付けられた検出器を有することができ、それぞれの検出器は、例えば適切なバンドパスフィルタ（干渉フィルタなど）を使用して、検出器それぞれの光源から放出された光のみを検出するように構成することができる。

いくつかの実施形態では、光学モジュール１１０の部品として単一の広帯域光源を提供することができ、光学モジュール１１０は、異なる波長を選択的に検出するように構成される複数の検出器を備えることができ、或いは単一の検出器、例えば光学分光計を備えることができる。

光源１１６、１１８及び１２０、並びに光検出器１１４は、パッケージ層及び任意選択でガラス層の形態の他の保護を備えることができる透明な保護層１２２によって保護されている。

ＰＣＢ１１２は、図１には示されていない、信号収集及び信号処理回路機構、データ記憶装置、及びＰＣＢ１１２を外部デバイスに接続するためのインタフェースなどの他の構成要素を含む。この点に関して、ウェアラブルセンサ１００は、例えばＩ^２Ｃインタフェースを経由して光学モジュール１１０の回路機構に接続する処理モジュール１３０を同じく含むことができる。

処理モジュール１３０は、Ｉ^２Ｃインタフェース、外部デバイスと通信するための１つ又は複数の追加通信インタフェース（Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈインタフェースなど（「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」は登録商標））を経由して光源１１６、１１８及び１２０に制御信号を送るためのドライバを備えることができ、追ってより詳細に説明されるように、１つ又は複数のプロセッサによる解析のために光学モジュール１１０の記憶構成要素からデータを検索するためのデータ収集構成要素を備えることができる。

光学モジュール１１０及び処理モジュール１３０は、その一部又は全体を外部ハウジング１０２内に含めることができる。ハウジング１０２は、ユーザへのセンサ１００の取付けを容易にすることができる。例えばハウジング１０２は、ユーザに取り付けるためのバンド、ストラップ又はクリップ（図示せず）に取り付けることができ、或いはハウジング１０２の部品としてそれらを統合することも可能である。

センサ層１０６は、光源及び検出器と光学的に結合されるよう、保護層１２２の上に配置されている。例えばセンサ層はｐＨ感応性ポリマーの層であってもよい。一例では、ｐＨ感応性ポリマーはポリアニリン（ＰＡＮＩ）であってもよい。ＰＡＮＩは、追って、ウェアラブルセンサの実施形態を使用して得られた実験結果を参照して示されるように、ｐＨを知覚するためにとりわけ適していることが分かっている。ＰＡＮＩは生体適合性でもある。

他の実施形態では、センサ層１０６は、グルコース応答性ヒドロゲルなどの特定の目標分析物の濃度の変化に応答して吸光度特性が変化する別の生体適合性材料（ポリマーなど）を含むことができる。さらに他の実施形態では、センサ層１０６は、ポリマー（例えばＰＤＭＳ）基板などの基板を備えることができ、この基板にはアプタマー共役金ナノ粒子が拘束され、アプタマーは、目標分析物（例えばコルチゾール）に特異的に結合することができる。

センサ層１０６は別の層１０４の上で支持することができ、特に、ＰＤＭＳ層などの可撓性の層の上で支持することができる。これは、層１０６の製造及び／又は保護層１２２への層１０６の取付けを容易にすること、及びセンサ１００がユーザによって着用された場合の皮膚接触及び柔軟な適合性を改善することを含むいくつかの利点を有することができる。センサ層１０６又はサポート層１０４は、任意の適切な方法で光学モジュール１１０の保護層１２２に取り付けることができ、例えば透明な接着剤（図示せず）を使用して取り付けることができる。

いくつかの実施形態では、光学モジュール１１０は、フィットネストラッカー及びスマートウォッチなどのウェアラブルデバイスで広く見出されるタイプのパルス酸素計であってもよく、或いはそのようなパルス酸素計を備えることができる。したがってこのような実施形態では、心拍数及びＳｐＯ_２などの特定のタイプの測定のために適合された既存のデバイスを転用して汗センサとして作用させることができる（既存のデバイスの既存の測定機能に加えて）。この転用は、センサ層１０６を既存のデバイスに貼り付け、（例えば）ｐＨ値を計算するためにソフトウェア構成要素（例えば処理モジュール１３０に記憶されている）を増強するか、或いは置き換えることにより、既存のデバイスの内部ハードウェア構成要素を全く修正することなく実施することができる。そのために、センサ層１０６の特性を光学モジュール１１０の光源の放出波長及び／又は目標分析物の放出波長に合わせることができる。例えばセンサ層１０６をドープして（例えば様々なドーパント酸で）、層材料の吸収スペクトルのピーク位置を光源の放出ピークにより緊密に整合するように調整することができる。

ウェアラブル汗センサ２００の別の例が図２に示されている。図１の部品と全く同じである図２の部品には、図１の参照数表示と同じ参照数表示が割り当てられており、それらの詳細な説明は省略する。図２から分かるように、センサ２００は光学モジュール２１０を備えており、光源１１６、１１８及び１２０、並びに光検出器１１４は保護層２０６にカプセル封止されている。この例では、保護層２０６は、それ自体がｐＨ感応性ポリマーなどのセンサ層によって形成されている。したがってセンサ層２０６は、保護層及び知覚層の両方として作用している。したがってセンサ２００はより薄い形状係数を有することができる。さらに、センサ層２０６の外部表面２０７は、センサ層２０６の光学特性を強化する構造を有することができる。例えば外部表面２０７は、ポリマー層２０６がレンズとして作用するよう、湾曲させることができる。他の実施形態では、外部表面２０７は回折構造などの表面構造を有することができ、したがってポリマー層２０６は回折光学素子（ＤＯＥ）として機能することができる。いずれの場合においても、外部表面２０７の構造及び／又は形状は、光が例えば光検出器１１４に向かって集束するような構造及び／又は形状にすることができる。

図１の例の場合、光学モジュール２１０は、図２に示されているよりももっと多くの、或いはもっと少ない光源及び／又は光検出器を含むことができ、任意選択で、ポリマー層２０６から反射され、及び／又はポリマー層２０６から伝送された光の異なる波長成分を検出することができるよう、バンドパスフィルタ、等々を含むことができる。

ウェアラブル汗センサ３００のさらに他の例が図３に示されている。図１の部品と全く同じである図３の部品には、図１の参照数表示と同じ参照数表示が割り当てられており、それらの詳細な説明は省略する。

センサ３００は、センサ層が、図３では、異なるそれぞれの分析物に応答する複数の領域１０６、３０２、３０４を含んでいること以外は、あらゆる点で図１のセンサ１００と全く同じであってもよい。領域１０６はポリアニリンなどのｐＨ感応性ポリマーから形成されており、上で考察したように、領域１０６の（１つ又は複数の）吸光度ピークを調整するためにドープすることができる。

領域３０２は、グルコースなどの異なる目標分析物に対して敏感である異なる材料から形成されている。例えばグルコース応答性ヒドロゲルを層３０２の材料として組み込むことができる。ヒドロゲルは、ポリアクリルアミド、フェニルボロン酸で重合されたＮ、Ｎ’－メチレンビスアクリルアミド、３－（アクリルアミド）フェニルボロン酸に基づくことができる。吸光度ピークが６００ｎｍの金ナノ粒子をヒドロゲルの内側に導入することができる。フェニルボロン酸と結合しているグルコースは、ヒドロゲルを物理的に膨らませることになり、これは、ＡｕＮＰの異なる集合ステージをもたらすことになる。したがって異なるグルコース濃度が存在していると、光学吸光度が異なることになる。

領域３０４は、コルチゾール（応力及び低血液－グルコース濃度に密に関連付けられたステロイドホルモン）などのさらに他の目標分析物に対して敏感であるさらに別の異なる材料から形成することができる。グルコースに対して使用されるヒドロゲル戦略の代わりに、核酸プローブをＰＤＭＳ基板に固定し、次に、プローブと相補をなすＡｕＮＰ修正アプタマーで拘束（結合）することができる。したがって領域３０４は、アプタマー共役金ナノ粒子が拘束（結合）されたＰＤＭＳを含むことができる。コルチゾールを有する汗は、アプタマーの立体構造変化をもたらし、ＡｕＮＰを解放することになり、ＡｕＮＰの局所濃度、延いては吸光度強度が変化することになる。吸光度強度は、汗溶液中のコルチゾール濃度に対する直接的な関係を有することになる。アプタマー共役金ナノ粒子などの適切なアプタマー共役ナノ粒子を有するセンサ層（又はその領域）によって他の分析物を検出することができるよう、アプタマーを設計することができる（当業者に知られている方法によって）他の分析物に対しても同様の原理を適用する。

認識されるように、２つ以上の分析物を検出することが望ましい場合、光学モジュール１１０を修正して、異なる波長で放出する追加光源を有することができ、異なる分析物の検出を容易にするために、センサ層のセンサ領域１０６、３０２、３０４を、それらの吸光度ピークが様々な光源の放出ピークと一致するよう、或いは緊密に整合するように、合わせることができる（例えば酸、ナノ粒子、等々などの異なるタイプの、又は異なる濃度のドーパントを使用して）。

図３の横断面図に示されているように、異なる分析物を対象とした領域１０６、３０２、３０４は隣り合って配置されている。異なる分析物を対象とした領域は、任意の適切な方法でセンサ層の平面に配置することができることは認識されよう。例えば様々な分析物特化材料のパッチ又はストライプを互いに交互配置し、センサ層の平面全体にわたってタイル張りにすることができる。

図３に示されている領域１０６、３０２、３０４はエアーギャップによって分離されている。領域同士の間に、光学的に透明な、人間の汗のあらゆる生体分子成分と反応しない障壁を提供することなどの、領域を分離する他の方法も可能であることは認識されよう。これらの障壁は、例えばＰＤＭＳから形成することができる。

上で言及したように、光学モジュール１１０は、Ｍａｘｉｍ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｒｏｄｕｃｔｓ， Ｉｎｃ．のＭＡＸ３０１０１高感度パルス酸素計４００などの標準の既製パルス酸素計であってもよく（或いは備えることができ）、図４にそのブロックアーキテクチャが示されている。Ｍａｘｉｍ ＭＡＸ３０１０１チップ４００は、透過光知覚のためのプローブの必要性を除去する反射ＬＥＤベースセンサであり、したがってフットプリントを小さくし、超低電力動作を可能にし、頑丈なモーションアーチファクトレジリエンスを可能にすることができる。Ｍａｘｉｍ ＭＡＸ３０１０１チップ４００は、ＯｐｅｎＨＡＫキット及びＨｅｘｉｗｅａｒプラットフォームなどの様々なウェアラブルハードウェアに採用されている。このチップは２つの主要なブロック４０２及び４０４を有しており、１つは光学ブロック、もう１つは電気ブロックである。光学部分４０２は、最適で、且つ、頑丈な性能のためのカバーガラス４０６を統合している。電気サブシステム４０４は、光を放出するための赤色（ピークは６６０ｎｍ）ＬＥＤ１１６及び赤外線（ピークは８８０ｎｍ）ＬＥＤ１１８を統合しており、ＬＥＤドライバ４０８は、Ｓｐ０_２を測定するためにＬＥＤパルスを変調している。フォトダイオード１１４は、反射可視光並びに非可視光を感知し、その光を光強度に比例する電気信号に変換している。後続する１８ビット電流ＡＤＣ（アナログ－デジタル変換器）４１０は、周辺光相殺（ＡＬＣ）機能４１２を使用して信号をサンプリングし、デジタル化されたコードに変換している。信号は、フォトプレチスモグラム（ＰＰＧ）として知られている脈拍数の周期性情報を含む。ＡＬＣ４１２は、反射光からの周辺光雑音を相殺し、且つ、動的範囲を改善するための内部追跡／保持回路を有している。Ｍａｘｉｍ ３０１０１システム４００は、温度変化を校正するためのオンチップ温度センサ（図示せず）を同じく含む。

このようなパルス酸素計を備えたウェアラブルセンサ５１０の特定の例が図５に示されている。図５のセンサ５１０では、処理モジュール５３０は、Ｔｅｘａｓ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓ Ｉｎｃ．のＣＣ２６５０ＳＴＫセンサタグなどの既製モジュールであってもよく、或いは備えることができる。したがって処理モジュール５３０は、光学モジュール４００を駆動し、且つ、光学モジュール４００からデータを受け取って解析するためのマイクロコントローラ及びアプリケーションソフトウェア含むことができるだけでなく、処理モジュール５３０自体が、加速度計、ジャイロスコープ、温度センサ及び湿度センサ、等々などの追加センサを同じく含むことができる。例えば図５に示されているように、処理モジュール５３０は、マイクロコントローラ５３４（このマイクロコントローラ５３４は、慣性測定ユニット又はＧＰＳユニットなどのセンサを統合することができ、或いはこれらのセンサと通信することができる）に加えて、デバッガーモジュール５３２、及び心拍数、ＳｐＯ_２及びｐＨの値を表示するためのディスプレイ５３６を備えることができる。

図５に示されているように、使用中、センサ５１０は、ｐＨ感応性ポリマー層１０６がユーザの皮膚５００と接触するよう、例えばバンド又はクリップによってユーザに取り付けられる。ユーザの皮膚５００に汗５０２の層が形成されると、汗５０２のｐＨによってポリマー（ＰＡＮＩ）層１０６の光学特性が変化する。特に図６に概略的に示されているように、ＰＡＮＩ層１０６が酸性（低ｐＨ）溶液と接触すると、ポリマーは、エメラルジン塩（ＥＳ）へのエメラルジン塩基（ＥＢ）の変換によってプロトン化されることになる。このプロトン化によってポリマーの光学特性が変化し、６８０ｎｍの光の強力な透過、及び８８０ｎｍの光の強力な吸光度をもたらす。アルカリ（高ｐＨ）溶液と接触すると、ポリマーは脱プロトン化されることになる。この状態では、ＰＡＮＩ１０６は、６６０ｎｍの光を強力に吸収し、８８０ｎｍのほとんどの光を伝送する。これらの２つの波長の光の相対透過率を測定することにより、センサ５１０を使用して、汗のｐＨを実時間で測定することができる。

センサ１００、２００、５１０は、それぞれ、光学モジュール１１０、２１０又は４００と通信している１つ又は複数のプロセッサを備えている。これらのプロセッサのうちの少なくとも１つは処理モジュール１３０又は５３０の一部であり、光源１１６、１１８、１２０からの光をｐＨ感応性ポリマーの層１０６に向かって伝送させるように構成されている。例えば処理モジュール１３０又は５３０は、例えば図４に示されているＩ^２Ｃインタフェースを経由して光源を駆動するために使用されるマイクロコントローラ（ＭＣＵ）を備えることができる。ＭＣＵは、所望の継続期間の間、所望のサンプリング速度で、光源を特定のシーケンスでパルス発生させるための制御信号のシーケンスを送るように構成することができる。例えばＭＣＵは、ＳｐＯ_２を測定のために、光学モジュール１１０、２１０又は４００に、赤色ＬＥＤ１１６及び赤外線ＬＥＤ１１８から光のパルスを連続的に放出させるように構成することができる。これらのパルスに応答してフォトダイオード１１４によって検出された信号を同じく使用して、以下で説明されるようにｐＨを決定することができる。

個々のサンプリング期間の間、ＭＣＵは、Ｉ^２Ｃインタフェースを経由して、光検出器１１４によって検出された光学信号を示すデータを同じく受け取る。このデータは、異なる波長（例えば赤色及び赤外線）に対応する信号を含む。所望の継続期間にわたってサンプリングが実施されると、処理モジュール１３０／５３０の別のプロセッサ、さらには処理モジュール１３０／５３０が通信している（例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ接続を経由して）外部デバイスのプロセッサが、光学信号の２つの異なる波長成分（赤色及び赤外線）からユーザのｐＨレベルを決定することができる。

ウェアラブル汗センサによって実現される例示的ソフトウェアアーキテクチャは図７に示されている。このソフトウェアアーキテクチャ、及びウェアラブル汗センサによって実施されるプロセスについては、以下で、図５のＭＡＸ３０１０１パルス酸素計及びＣＣ２６５０センサタグ実施形態を参照して説明されるが、他の光学モジュール及び／又は処理モジュールに対しても容易に適合され得ることは認識されよう。

センサ５１０では、ｐＨ、心拍数及びＳｐ０_２予測のためのすべてのソフトウェアアルゴリズムは、５秒の時間窓毎にＣＣ２６５０センサタグ５３４上で実施されている。処理のためのサンプルの数は、ＣＣ２６５０のＳＲＡＭが小さいため、Ｍ＝Ｆ_ｓＴ／４＝１００×５／４＝１２５サンプルに制限されている。しかしながらより高速のＣＰＵを使用し、処理時間窓Ｔを長くして、もっと多くのサンプルを処理することも同じく可能である。図７に示されているセンサ５１０のソフトウェアフローは以下の通りである。

（１）光学モジュール（ＭＡＸ３０１０１）４００が汗を含んだ手首を赤色光、赤外線光及び緑色光で照らし、２秒間にわたって、反射したＰＰＧ信号を読み取り、ＰＰＧ信号のＡＤＣ値をＩ^２Ｃバスを経由して処理モジュール（ＣＣ２６５０）５３０に送る。同じ２秒の間、ＣＣ２６５０ ５３０からの加速度計読値が同じく読み取られる。サンプルが読み取られ、ＣＣ２６５０ ５３０の６ＫＢセンサコントローラに記憶される。

（２）ＤＣ除去及びバンドパスフィルタリングを使用して緑色ＰＰＧ信号が予備処理される。加速度計読値が同じくバンドパスフィルタリングされる。次に、モーションアーチファクトを除去するために、ＴＲＯＩＫＡフレームワークを使用して心拍数が計算される。ＴＲＯＩＫＡの説明は、ＺｈａｎｇらのＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ Ｂｉｏｍｅｄ Ｅｎｇ． ２０１５ Ｆｅｂ；６２（２）：５２２－３１に含まれており、その内容全体は、参照により本明細書に組み込まれている。

（３）赤外線及び赤色ＰＰＧ信号が読み取られ、ＤＣ成分及びＡＣ成分が抽出され、ＳｐＯ_２値が計算される。

（４）最後に、赤外線及び赤色ＰＰＧ信号のＤＣ成分を使用して汗のｐＨ値が計算される。

（５）計算されたｐＨ値、心拍数及びＳｐ０_２値のすべてがＷａｔｃｈ Ｄｅｖｐａｃｋ ＬＣＤディスプレイ５３６（図５）に示される。

（６）ステップ（１）を繰り返す。

計算の直後に、最初の２秒のＰＰＧ信号及び中間値がフラッシュされる。ＣＣ２６５０のソースコードは約８００ラインに及び、実行には約４秒を要する。

運動を開始する前に、或いは発汗を刺激する何らかの活動に関与する前に、ＣＣ２６５０のユーザボタンを押すようにユーザを促すことができ、それにより汗をかいていない手首で反射した赤外線及び赤色ＰＰＧ信号のＤＣ成分の平均が記録される。

次に、ｐＨ、心拍数及びＳｐＯ_２決定操作について、より詳細に説明する。

［ｐＨ値の決定］
ＰＡＮＩ１０６で取り付けられたＭＡＸ３０１０１ ４００が汗５０２をかいた手首５００に置かれると、反射したＰＰＧ信号は５つの成分を含む。ＰＰＧ信号のＤＣ成分は、４つの成分、即ち組織及び汗からの反射、非脈動動脈血、脈動動脈血からの反射、及びＰＡＮＩ膜１０６からの反射からのものである。ＰＰＧ信号のＡＣ成分は脈動動脈血からのものである。したがってＰＡＮＩ膜１０６で反射した、汗のｐＨ値に対応する赤外線成分及び赤色成分は、信号のＤＣ成分に存在している。また、ＰＰＧ信号のＤＣ成分の主要な部分（約８０％）は、組織からの反射が寄与している。したがって赤外線及び赤色ＰＰＧ信号の総ＤＣ成分から、ＰＡＮＩで反射したＤＣ成分を分離する必要がある。

センサ５１０によって記録される時系列ＰＰＧ信号の定義は次の通りである。

Ｉ＝［Ｉ（０），Ｉ（１），．．．，Ｉ（Ｍ－１）］，Ｒ＝［Ｒ（０），Ｒ（１），．．．，Ｒ（Ｍ－１）］
上式でＩ及びＲは、センサ５１０によってそれぞれ記録された、反射した赤外線及び赤色ＰＰＧ信号である。Ｍはサンプルの数である。センサ５１０はサンプリング周波数ｆ_ｓ＝１００Ｈｚで動作するように構成されており、ＭＡＸ３０１０１チップ４００は、処理量を少なくするために隣り合うサンプルを平均することによってデータを送ることができるため、サンプルは４で平均され、オーバラップがＳ＝３秒のスライディング時間窓Ｔ＝５秒毎にｐＨが計算される。したがってＭ＝ｆ_ｓＴ＝１２５サンプルである。ＤＣＩ及びＤＣＲは、それぞれ赤外線及び赤色ＰＰＧ信号のＤＣ成分である。赤外線ＬＥＤ及び赤色ＬＥＤは、自己加熱を回避し、電力消費を少なくするために、ＭＡＸ３０１０１ ４００内で交互にスイッチオンされる。赤外線及び赤色パルス反復周波数は１００ＫＨｚまで高くすることができるが、低サンプリング周波数は同じく電力消費を少なくすることになるため、サンプリング速度として１００Ｈｚが選択されている。

目的は、それぞれＤＣ_Ｉ及びＤＣ_Ｒから

及び

によって与えられる、汗のｐＨ値に対応する、ＰＡＮＩ１０６で反射したＤＣ成分を見出すことである。ＤＣ_Ｉ及びＤＣ_Ｒは、センサ５１０によって記録されたＩ及びＲ ＰＰＧ信号の平均を見出すことによって計算され、それぞれ

によって与えられる。

ＰＰＧ信号のＤＣ成分から

を見出すためには、最初に、組織で反射したＤＣ成分と、

として表される、決定論的に計算することができない脈動並びに非脈動動脈血で反射したＤＣ成分とを分離する必要がある。しかしながら皮膚、組織、脂肪、骨、等々で反射したＤＣ成分は、時間が経過しても一定を維持する。また、静脈及び毛細血管の血液体積も一定を維持し、したがってＰＰＧ信号の反射ＤＣ成分は時間が経過しても一定である。したがってｐＨ測定を開始する前に、３秒にわたって、汗をかいていない手首から測定されたＤＣ成分の平均として

が初期化される。実時間ｐＨ知覚の開始時は、ＰＡＮＩセンサ１０６が反応するための汗が皮膚に全く存在しない可能性があるため、皮膚のｐＨは考慮されない。汗のない手首から３秒にわたって測定された反射ＤＣ成分のこの平均は、それぞれ赤外線及び赤色に対して、

及び

によって表される。初期化された値を使用して、時間窓毎にＰＰＧ信号のＤＣ成分からＤＣ^ｉｎｉｔを控除することによって

が得られる。したがって

が得られる。

これから、

として赤外線／赤色比率（ＩＲ／Ｒｅｄ ｒａｔｉｏ）を計算することができる。

計算された赤外線／赤色比率を使用して、ｐＨ対赤外線／赤色比率校正を使用することができ（以下を参照されたい）、５秒の時間窓毎に汗のｐＨを計算することができる。モーションアーチファクトの典型的な周波数は０．５Ｈｚ～５Ｈｚであるため、上記ｐＨ予測手法は、手の揺れに起因するモーションアーチファクトの問題を抱えていない。このｐＨ予測手法は、１０人の参加者に対するオンボディートライアルで評価され（後で説明される）、誤差が±０．６ｐＨである約９１％の実時間ｐＨ予測精度を示した。

上記と同様の手順を使用して、他のタイプの目標分析物の濃度を決定することができることは認識されよう（例えば既に誘導済みの、目標分析物濃度対計算のために使用された異なる波長における信号の比率の校正曲線を使用して）。

［心拍数知覚］
パルス酸素計は、赤色光、赤外線光及び緑色光で皮膚を照らし、反射した緑色フォトプレチスモグラフ（ＰＰＧ）信号から心拍数（ＨＲ）を測定する。心拍数測定の場合、手首は血液潅流が少なく、より高いエネルギーＰＰＧ信号（緑色光）が好ましいため、赤色又は赤外線ＰＰＧ信号の代わりに緑色ＰＰＧ信号が使用される。ＭＡＸ３０１０１は３つのＬＥＤ、即ち赤色ＬＥＤ、赤外線ＬＥＤ及び緑色ＬＥＤを有している。既に説明したように、赤外線及び赤色ＰＰＧ信号は汗ｐＨ予測のために使用されている。心拍数監視の場合、赤外線及び赤色ＰＰＧ信号に加えて、緑色ＰＰＧ信号が同じく使用される。

ＰＰＧ信号は、心拍数の測定を妨害するモーションアーチファクト（ＭＡ）によって大きく影響される。加速データは、激しい運動中であっても、ＭＡをＰＰＧ信号から除去するための有効な解決法であることが示されている。ＣＣ２６５０センサタグは加速度計を装備しており、したがってＣＣ２６５０センサタグからの加速度計読値、及びＭＡＸ３０１０１から得られる緑色ＰＰＧ信号の両方を利用して、光－重みＴＲＯＩＫＡフレームワークを使用してＭＡがＰＰＧ信号から除去される。ＴＲＯＩＫＡは、３つの主要部分、即ち（ａ）信号分解部分、（ｂ）スパース信号再構成部分、及び（ｃ）スペクトルピーク追跡部分からなっている。

ＴＲＯＩＫＡフレームワークでは、ＰＰＧ信号は、増分ステップがＳ秒であるＴ秒のスライディング時間窓で処理され、Ｓ≧Ｔ／２であることが好ましく、ＨＲは、Ｔ秒の個々の時間窓で予測される。Ｔ＝５秒及びＳ＝２秒が選択されている。

ＰＰＧ信号をＴＲＯＩＫＡフレームワークに供給する前に、以下の予備処理が信号に対して実施される。

（１）ゼロ平均を有するベースライントレンド除去信号を達成するために、ＰＰＧ信号に対するＤＣ除去が実施される。

（２）雑音及び心拍数周波数外のＭＡを除去するために、ＰＰＧ信号及び３軸加速度計データが０．４Ｈｚと５Ｈｚの間でバンドパスフィルタリングされる。

予備処理及びＴＲＯＩＫＡ ＭＡ除去は、センサ５１０を使用してＨＲを監視するための信号を首尾よく浄化することができることが分かった。したがってＰＡＮＩ膜１０６をパルス酸素計４００に追加しても、たとえ運動中であっても心拍数を測定するパルス酸素計４００の能力を妨害することはない。したがってＰＡＮＩ膜１０６が今日のフィットネストラッカーに取り付けられた場合、そのフィットネストラッカーの製造者によって開発されたあらゆる特注モーションアーチファクト除去アルゴリズム（ＴＲＯＩＫＡだけでなく）を同じく使用して、激しい運動中であっても心拍数を予測することができると思われる。

［ＳｐＯ_２予測］
ＳｐＯ_２を予測するためには、それぞれ赤色及び赤外線信号のＡＣ成分及びＤＣ成分から、以下の式で示されている比率Ｒを計算する必要がある。

モーションアーチファクトを取り扱うために、単数スペクトル解析（ＳＳＡ）を使用して得られた浄化ＰＰＧ信号が赤外線及び赤色ＰＰＧ信号のＡＣ成分として使用される。ＳｐＯ_２を測定する場合、たった今定義した、赤外線ＰＰＧ信号と赤色ＰＰＧ信号の間の比率Ｒが計算される。散乱定数及び光路長は、赤色波長と赤外線波長の間で著しく変化する。したがって計算された比率Ｒを生理学的酸素飽和度（ＳｐＯ_２）に直接関連付けることはできない。したがって何らかの商用パルス酸素計に対する比率Ｒと生理学的ＳｐＯ_２の間の関係は、校正によって実験的に決定される。任意のパルス酸素計に対して、Ｒは、パルス酸素計を使用して多くの健康な志願者に対して決定され、志願者の動脈血を収集することによって志願者のＳｐＯ_２が測定される。より正確なＳｐＯ_２測値を得るために、得られたＲ値及びＳｐＯ_２値を使用して、パルス酸素計の曲線近似又は実験的校正が実施される。センサ５１０では、ＭＡＸ３０１０１によって推奨されている標準校正式、ＳｐＯ_２＝１０４－１７Ｒを使用してＳｐＯ_２値が予測される。

［製造方法、性能測定及びｐＨ校正］
（センサ製造）
皮膚接触及び柔軟な適合性を改善するために、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）を使用して調製された、可撓性で、且つ、透明な支持基質の上にＰＡＮＩが機能化された。ＰＤＭＳサポートは、１０：１の重量比でエラストマーを硬化剤と混合することによって調製された。混合物は種型に注がれ、１時間にわたって７５℃の炉で硬化された。硬化に引き続いて、ＰＤＭＳ層が種型から剥がされた。ＰＤＭＳ複製（高さ２ｍｍ）はイソプロパノールで完全に洗浄された。ＰＤＭＳ１０４の表面をＰＡＮＩ膜１０６で機能化するために、最初にＰＤＭＳ表面が６０秒にわたって酸素プラズマ（Ｈａｒｒｉｃｋ Ｐｌａｓｍａ）に露出された。活性化されたＰＤＭＳが、６０分にわたって、エタノール中のＮ－［３（トリメトキシルシリル）プロピル］アニリンの２０重量％溶液で培養された。この技法を使用して、シランを担ったアニリンの単分子膜が分子自己アセンブリによって基板に形成された。酸化剤（０．２５Ｍ過硫酸アンモニウム）及び１Ｍアニリンを含有した、新たに調製された１Ｍ ＨＣｌ溶液にＰＤＭＳを液浸させることにより、ＰＤＭＳの表面へのＰＡＮＩの化学的堆積が実施された。表面のペンダントアニリンは重合のための開始位置として働き、ＰＡＮＩ膜１０６を基板１０４に共有固定するために同じく使用された。重合時間は１日に固定された。重合の後、ＰＤＭＳ－ＰＡＮＩが広範囲にわたって水で洗浄され、くっついていないあらゆるＰＡＮＩが除去された。結果として得られた膜は、基板とポリマー膜の間の化学的結合のため、良好な粘着性を有していた。

本出願人らのＰＡＮＩ－ＰＤＭＳセンサ１０４、１０６の製造コストは１ドル未満であった。さらに、プロセスの単純性、及び様々な形状及びサイズの鋳造に対する適用性のため、この技法によれば本出願人らのｐＨセンサを大量に製造することができる。

（センサ性能測定）
最初に、プレートリーダを使用して、調製されたＰＡＮＩ膜の光伝送スペクトルが評価された。プレートリーダは、ＰＡＮＩ膜１０６上で特定の波長の光を放出し、且つ、反射した光から吸光度／透過率を測定するデバイスである。膜は、ＵＶ－Ｖｉｓ伝送スペクトルを収集する前に、１分にわたって異なるｐＨ溶液で培養された。図９（ａ）に示されているように、ＰＡＮＩ光学変化はｐＨ変化に対して大いに敏感である。ｐＨが２（酸性）から１２（アルカリ性）に増加すると、ＰＡＮＩ膜は、４２０ｎｍ（ｐＨ２における）から６０５ｎｍ（ｐＨ１２における）へ吸収ピークのシフトを示した。この変化は、ポリマーチェーンにおけるイミン窒素原子の程度の異なるプロトン化に関する刊行済みの研究と無矛盾である。次に、それぞれ６６０ｎｍ及び８８０ｎｍにおける透過率のｐＨ依存性がプロットされた（図９（ｂ））。特性ＰＡＮＩシグモイド形の曲線が、広範囲に及ぶｐＨ変化に対する良好な相関で得られ、Ｒ２（６６０ｎｍ）＝０．９８９及びＲ２（８８０ｎｍ）＝０．９９６であった。検出精度及び材料安定性をさらに改善するために、図８（ａ）に示されているように、６６０ｎｍにおける透過強度に対する、８８０ｎｍにおける透過強度の比率が取得された。溶液ｐＨを２から１２へ変化させると、この強度比率が小さくなって飽和した。この比率変化は、人間の汗の生理学的ｐＨ変動範囲でもあるｐＨ３～８の範囲で最も著しいことは注目に値する。ｐＨ変化を測定するためのセンサの繰返し性を立証するために、異なる量のＨＣｌ溶液及びＮａＯＨ溶液を混合することによって調製された、ｐＨ３．４とｐＨ７．０の２つの異なるｐＨ溶液を使用して、統合システムが繰り返し試験された。図８（ｂ）に示されているように、溶液のｐＨ値を４サイクルにわたって交互に変化させた後、ＰＡＮＩ膜は同じｐＨで比較的無矛盾の赤外線／赤色比率を維持し、これは、この材料の繰返し性を示している。センサは、同じｐＨの溶液で処理されると、匹敵する信号出力を生成するための良好な再現性を立証しただけではなく、優れた応答性及び繰返し性を示した。身体の汗は、Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ^－、Ｐ^５－及びＨ^＋などの様々なイオンを含んでいるため、次に、複雑なイオン背景に対するｐＨ変化に対する統合センサの特異性が試験された。４つの異なる溶液混合物、即ちナトリウム系緩衝剤、カリウム系緩衝剤、リン酸塩系緩衝剤、及びＨＣｌ／ＮａＯＨ溶液（ｐＨ７）がそれぞれ選択された。これらの溶液は、上で言及したイオン（Ｎａ^＋、Ｋ^＋、Ｃｌ^－、Ｐ^５－及びＨ^＋）の可変濃度を含んでいるため、これらの混合物はｐＨ＝７になるように調製された。これらの溶液とは別に、ＨＣｌ／ＮａＯＨ溶液（ｐＨ３．５）である混合物が調製された。これらの溶液で１分にわたってＰＡＮＩ膜が培養され、レシオメトリック測定が実施された。図８（ｃ）で立証されているように、センサはｐＨ変化に対して選択的に応答している。最後に、信頼性の高い解析をもたらす膜調製の再現性が試験された。複数のＰＡＮＩ膜が調製され、様々なｐＨ溶液で培養された場合のこれらのセンサの信号比率が測定された。図８（ｄ）に示されているように、センサは、ｐＨ監視全体にわたって、何ら大きな偏差を示すことなく、５．３％の極めて小さい相対標準偏差（ＲＳＤ）で、極めて一様で、且つ、頑丈な信号をもたらした。

（ｐＨ校正）
汗からｐＨ値を知覚するためには、最初に、異なるｐＨ値に対して、（例えば）ＰＡＮＩが取り付けられたＭＡＸ３０１０１からの、赤色に対する反射赤外線の比率を校正する必要がある。ＭＡＸ３０１０１を使用して赤外線／赤色比率曲線を校正するために、人間の汗のｐＨは３と８の間であるため、ｐＨ値が３と８の間である合成汗溶液が作り出された。ＭＡＸ３０１０１の上に２００μＬの個々のｐＨ溶液が置かれ、赤色に対する反射赤外線の比率の３０秒にわたる平均が測定された。ｐＨ溶液毎に３回にわたって手順が繰り返された。ｐＨ値毎に、３つの異なるトライアルの間に記録された赤外線／赤色比率の平均が使用され、ｐＨ溶液毎に記録された赤外線／赤色比率の四次多項式フィットを実施することにより、ｐＨ対赤外線／赤色比率曲線が校正された。ＰＡＮＩは、図８（ａ）で分かるように線形傾向の赤外線／赤色比率をもたらさず、多項式フィットは線形フィットよりも正確な結果をもたらすため、線形フィットの代わりに四次多項式フィットが使用された。図１０（ａ）は、校正されたｐＨ対赤外線／赤色比率曲線を示したものであり、プレートリーダを使用して得られた図８（ａ）のｐＨ対赤外線／赤色比率曲線と同じ増加傾向を明確に示している。また、プレートリーダから得られた赤外線／赤色比率と、ＭＡＸ３０１０１から記録された赤外線／赤色比率の間の通常の最小二乗（ＯＬＳ）フィットが同じく実施された。結果として得られた、図１０（ｂ）に示されているフィットは、０．９８１の極めて大きいＲ^２値を有しており、ＭＡＸ３０１０１から得られた赤外線／赤色比率は、プレートリーダを使用して得られた赤外線／赤色比率と同じ傾向をたどっていることを示している。

［実験的評価］
（合成ｐＨ溶液に対するｐＨ－Ｗａｔｃｈの精度）
最初に、図１０（ａ）の校正曲線を使用してｐＨを予測するＰＡＮＩの精度を計算するために、ＰＡＮＩが取り付けられたＭＡＸ３０１０１が、それを皮膚の上に置くことなく評価された。濃度が異なるＨＣｌ及びＮａＯＨを混合することにより、ｐＨ値が異なる合成緩衝剤溶液が作り出された。個々の溶液のｐＨ値を測定するために、Ｈａｎｎａｈ Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔｓの商用無線ｐＨ計「ＨＩ１４１４２－ＨＡＬＯ（登録商標）無線ｐＨ計（Ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｐＨ Ｍｅｔｅｒ）」が使用された。また、ＨＩ１４１４２は、汗のｐＨ値を皮膚から直接測定することも可能である。ＰＡＮＩの上に２００μＬの個々の溶液が置かれ、反射赤外線／赤色比率からｐＨ値が測定された。表２は、商用ｐＨ計によって測定された異なる溶液のｐＨ値、及びＰＡＮＩが取り付けられたＭＡＸ３０１０１によって測定されたｐＨ値を示したものである。

商用ｐＨ計によって測定されたｐＨと予測されたｐＨ値との間の平均誤差は２．１３％であることが分かった。予測されたｐＨ値は、商用ｐＨ計の読値から最大２．５％だけ変化しており、これは、文献で報告されている、ＰＡＮＩをベースとする電気化学ｐＨセンサの２．２％未満のｐＨ変化に匹敵することが分かる。

（心拍数（ＨＲ）及びＳｐＯ_２測定におけるｐＨ－Ｗａｔｃｈの精度）
モーションアーチファクトを有する場合、及びモーションアーチファクトを有していない場合の心拍数及びＳｐＯ_２測定におけるｐＨ Ｗａｔｃｈの精度が評価された。左手首にｐＨ Ｗａｔｃｈを着用し、ＨＲ及びＳｐＯ_２測定のためのグラウンドトゥルースとしての役割を果たす右手にＭＡＸ３０１０２高感度指パルス酸素計（赤外線及び赤色ＬＥＤを有する）を着用している参加者が募集された。ＭＡＸ３０１０２からの測値は、指ＰＰＧ測値を読み取り、ＨＲ及びＳｐＯ_２を計算するＭＡＸ３０１０２ＡＣＣＥＶＫＩＴ評価ボードを使用して測定され、記録された。実験中、グラウンドトゥルースＨＲ値及びＳｐＯ_２値がＭＡによって影響されないよう、参加者はその右手の動きが制限された。個々の実験は１２０秒にわたって実施された。実験は、動きがない場合の精度を試験するために、センサ５１０を有する左手を動かさない状態で８回繰り返され、ＭＡが存在する場合の精度を試験するために、手を振り、左手を激しく往復で揺さぶることにより、左手の無作為の連続的な動きの誘導が参加者に要求された状態で８回繰り返された。左手を動かした実験の場合、ＴＲＯＩＫＡには心拍数の初期化が必要であるため、使用者は、最初の３秒にわたって、静止状態を維持するよう要求された。最後に、実験毎に、結果として得られたセンサ５１０のＨＲ及びＳｐＯ_２測値が、指パルス酸素計によって記録されたグラウンドトゥルースＨＲ及びＳｐＯ_２測値に対して比較された。

（モーションアーチファクトがないＨＲ及びＳｐＯ２測値の精度）
表３は、グラウンドトゥルースとしての役割を果たす指パルス酸素計読値に対して検証された、手の動きがないセンサ５１０によって記録されたＨＲ測値を示したものである。ＨＲ及びＳｐＯ２測値の平均百分率誤差は、それぞれ１．２２％及び２．７５％であり、ＨＲ及びＳｐＯ_２は、それぞれ最大３．４４％未満及び＜３．２２％未満だけ変化した。観察された誤差は無視することができ、これらの誤差は、指の血液潅流はより良好であるため、指からのＰＰＧ読値は、本来、手首からのＰＰＧ読値よりも正確であることに帰すことができる。

（モーションアーチファクトがあるＨＲ及びＳｐＯ２測値の精度）
表４は、グラウンドトゥルースとしての役割を果たす指パルス酸素計読値に対して検証された、無作為の手の動きを有するセンサ５１０によって記録されたＨＲ測値を示したものである。ＨＲ及びＳｐＯ_２測値の平均百分率誤差は、それぞれ４．９８％及び４．５７％であり、ＨＲ及びＳｐＯ_２は、それぞれ最大６．４１％未満及び＜６．７３％未満だけ変化した。これは、ＴＲＯＩＫＡで最初に報告された、平均心拍数誤差１．８％、最大変化４．７０％に匹敵し得る。誤差率のわずかな相異は、ＣＣ２６５０におけるＲＡＭ制限のためにセンサ５１０が５秒の極めて短い時間窓を使用するように構成されていることによるものである。元のＴＲＯＩＫＡ文書における研究は、１２５０サンプルで１０秒の時間窓を使用しており、したがってｐＨ Ｗａｔｃｈよりも正確なＨＲ測定が可能であった。平均誤差は、より大きいＲＡＭを有する、より強力なＣＰＵを使用してさらに小さくすることが可能であり、ごく最近のウェアラブルは既に有している。例えば最新のＳａｍｓｕｎｇ Ｇａｌａｘｙウォッチは、７６８ＭＢ ＲＡＭを有する、１．１５ＧＨｚ Ｅｘｙｎｏｓ ９１１０プロセッサを有している。したがって実験は、ＰＡＮＩを有するｐＨ Ｗａｔｃｈは、ＨＲ及び血液酸素濃度を測定するパルス酸素計の正規の能力を妨害しないことを明確に示しており、以て、本出願人らのｐＨ知覚手法は、本出願人らのＰＡＮＩ膜１０６を追加して、今日のすべてのスマートウォッチ又はフィットネストラッカーと容易に統合することができることを確証している。

［オンボディートライアル］
人間の汗からｐＨを実時間で監視するｐＨ Ｗａｔｃｈの精度及び効率を評価するために１０人の参加者が募集され、それらの参加者の汗ｐＨ値を測定するためのセンサ５１０を使用してオンボディートライアルが実施された。

汗からｐＨ値を知覚するセンサ５１０の精度を試験する最初の実験のために６人の参加者が募集された。参加者の個人データを保護するために、無作為化されたＩＤが個々の参加者に与えられ、それらの参加者から収集されたデータがその無作為化されたＩＤにマップされた。個々の参加者は、センサ５１０を着用するように要求され、発汗するよう、１０～２０分にわたって運動するように要求された。運動を開始する前に、センサ５１０のユーザボタンを押すことにより、ＤＣ^ｉｎｉｔが付与された参加者の組織ＤＣが３秒にわたって測定された。参加者が汗をかき始めると、精度を計算するために、センサ５１０によって測定された汗のｐＨ値がＨＩ１４１４２無線ｐＨ計による汗のｐＨ値に対して比較された。上記の手順は、参加者毎に２回繰り返されている。

ｐＨ値を実時間で連続的に知覚し、運動中の脱水を検出するセンサ５１０の能力を評価するための第２の実験では、４人の参加者が募集され、センサ５１０を着用して、８０分にわたって体操で周期運動してもらった。ｐＨ Ｗａｔｃｈによって測定されたＨＲ、ＳｐＯ_２及びｐＨ値が記録された。本出願人らの無線ｐＨ計は出力速度が限られているため、運動中、無線ｐＨ計を使用して、５分又は１０分毎に手動でグラウンドトゥルースｐＨ値が測定されている。本出願人らの無線ｐＨ計は、安定した読値を得るのに約３０秒かかる。汗のｐＨは運動によって極めてゆっくり変化し、１０分以内では大きくは変化しないため、これは本出願人らの評価には影響しない。

本出願人らの評価には、２１～３０才（中国人、マレー人及びインド人）の間で、中国人の皮膚タイプから、適度に黒い皮膚のインド人まで、様々な皮膚の色合いが考慮された。参加者はすべて男性であった。参加者の皮膚タイプ及び人口統計の要約は表６に示されている。

（ｐＨ Ｗａｔｃｈの精度）
表７は、第１の実験手順に従ったオンボディートライアルの間に無線ｐＨ計によって測定された汗のｐＨ値に対して検証されたｐＨ ＷａｔｃｈによってなされたｐＨ測値を示したものである。平均百分率誤差は、ｐＨ計読値から２．３１％であり、最大変化は４．３％未満であった。また、図１１に示されているように、この実験の間に測定されたｐＨ値に対するｐＨ対赤外線／赤色比率曲線が同じくプロットされ、この曲線は図１０（ａ）の校正曲線に類似している。これらの２つの曲線の間の極めて高い相関を示す０．９９のＲ^２値が観察された。これは、既に説明したウェアラブルｐＨ知覚手法に類似しており、（１）ＰＡＮＩをベースとする電気化学ｐＨ知覚手法によって報告されている２．２％未満の最大変化、及び（２）ＯＲＭＯＳＩＬ織物をベースとする光学ｐＨ知覚手法によって報告されている８．３％（±０．５ｐＨ変化）未満の最大変化を示している。これは、センサ５１０が現在の先行技術ｐＨセンサと匹敵し得る知覚精度を有していることを示している。さらに、長期間にわたる再使用が可能であり、今日の普及しているウェアラブルと両立する。

（ＨＲ、ＳｐＯ２及びｐＨの実時間連続監視）
図１２は、センサ５１０の実時間知覚能力を評価するための第２の実験手順の間にセンサ５１０によって連続的に記録された、参加者のＨＲ、ＳｐＯ２及びｐＨ測値を示したものである。実時間心拍数測値は、
（１）運動の開始時は、心拍数は、最初の５分間は、運動を開始したことを示す７０ＢＰＭ～９０ＢＰＭであり、
（２）ＨＲは、次の１０分間はほぼ一定の９０ＢＰＭ近辺を維持し、運動が再開され、参加者が今はより速い周期運動に入っていることを示す１００ＢＰＭまで再び増加し、
（３）ＨＲは、次の１５分間は１１０ＢＰＭ近辺を維持し、次に１２０ＢＰＭまで増加して、１２０ＢＰＭ近辺で安定したことを示しており、（３）におけるＨＲの増加は、運動中に発汗が生じる際の身体の水化レベルの低下によるものであり得る。身体の水化レベルのこの低下は、それによって血液体積が減少するため、心臓に対する歪みを和らげることになる。また、水化レベルの低下の結果として、血液はより多くのナトリウムを運ぶことになり、これは、心臓による血液のポンプ供給をより困難にする。したがって心臓はより速く拍動し、ＨＲが増加することになる。

一方、実時間ＳｐＯ_２測値は無矛盾を維持し、ほとんどの時間の間、９７％近辺であり、最小ＳｐＯ_２は９６％近辺、最大ＳｐＯ_２は９８％近辺である。これは、ＳｐＯ_２レベルは自身で調整して、運動中、人が十分な酸素を連続的に呼吸する、激しくない運動及び穏やかな運動の間、安定を維持する事実と一致している。

図１２は、無線ｐＨ計によって測定された汗のｐＨ値に対して検証された実時間ｐＨ値を示したものである。実時間ｐＨ値は、運動中、時間と共に増加している。最初の２０分の間、参加者は汗をかかなかったため、ｐＨ読値はグラフには示されていない。手首の領域はそれほど早くは汗をかかないため、参加者が汗をかくには２０分を要した。２０分が経過すると参加者は汗をかき始め、次の２０分の間、汗のｐＨ値は、５．２～５．３近辺の安定な値を維持した。汗のｐＨ値のこの安定性は、運動の穏やかな段階の間は発汗量が極めて制限されることになるためである。ユーザが運動の激しさを増して、その効果が出始めると、汗のｐＨ値が、参加者の発汗量の増加を示す５．３から５．７に上昇している。これは、心拍数測値にも同じく適切に示されており、発汗量の増加及び水化レベルの低下のために心拍数が１２０ＢＰＭに明らかに増加している。次に、次の２０分の間、ｐＨが５．７から５．８に緩やかに増加し、１０分以内に６．２へ再び増加している。これは、人が長い継続期間（７０～８０分）にわたって運動すると、その人の発汗量が増加し、その人の汗のナトリウムの濃度が同じく高くなることを同じく確証している。延いては汗のｐＨ値が高くなる。

３人の他の参加者に対して同じ実験手順が繰り返され、センサ５１０によって測定された実時間ｐＨ値、ＨＲ値及びＳｐＯ２値が図１２に示されている。図１３は、４人の参加者の各々に対するｐＨ誤差の累積分布関数を示したものである。

すべての参加者に対する中央値ｐＨ誤差の範囲は０．２から０．２８までであった。最大ｐＨ誤差の範囲は０．４から０．６までであった。したがってセンサ５１０によって測定されたｐＨ値は、既に報告されている結果に匹敵し得る最大±０．６ｐＨ変化だけ無線ｐＨ計とは異なっており、センサ５１０は、約９１％の精度でｐＨを検出することができることを同じく示している。これは、運動中の身体の脱水レベルを検出するセンサ５１０の可能性を明確に示しており、心拍数と汗のｐＨ値の間の相関に関する将来の研究は、現在のフィットネストラッカーに使用されているパルス酸素計に低コストの既製ｐＨ感応ＰＡＮＩ１０６を追加するだけの代償で、脱水を正確に検出するのに有用であることを証明し得る。

本出願人らの実時間連続知覚実験のために、中国人の皮膚タイプ及びインド人の皮膚タイプの参加者が組み込まれた。図１４は、インド人の皮膚タイプ及び中国人の皮膚タイプによって報告されたｐＨ誤差を示したものである。インド人の皮膚及び中国人の皮膚は、それぞれ０．２及び０．２７の同様の平均ｐＨ誤差を有していることを観察することができ、これは、本出願人らのｐＨ測値は異なる皮膚タイプに対して同様の誤差を示し、皮膚の色によって比較的影響されない誤差を維持していることを検証している。より直感的には、皮膚の色は、本出願人らのｐＨ知覚アルゴリズムの初期化部分の間に測定され、ｐＨを測定している間に除去されるＰＰＧ信号のＤＣ部分に寄与しているため、皮膚の色は本出願人らのｐＨ測定にほとんど影響を及ぼしていない。

いくつかの実施形態では、センサ１００、２００、３００又は５１０は、図１５に示されているスマートフォン１５００などの外部デバイスと対をなすように構成することができる。例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ接続１５１０によってペアリングすることができる。

スマートフォン１５００はモバイルアプリケーション（アプリ）を実行することができ、それによりセンサ（例えばセンサ５１０）を着用しているユーザは、センサ５１０から得られる実時間ｐＨ値の傾向を監視することにより、脱水の危険／皮膚の健康状態を連続的に追跡することができる。

モバイルアプリは、汗のｐＨ値で観察された傾向に基づいて、スキンケアー管理及び化粧品を推奨することができる。また、モバイルアプリは、「水を飲みなさい」機能を提供することも可能であり、これは、ユーザの汗のｐＨ値が正常の範囲を超えて上昇すると必ず警報を発し、以て、ユーザが常に含水状態を維持するのを補助する。正常な汗ｐＨ値の範囲は４．５～７．０の間である。脱水状態では、汗ｐＨは６～８（水と同様）のより高いレベルを維持する。モバイルアプリで実現される水を飲みなさい機能は、６より高いｐＨ値がセンサ５１０によって検出されると、いつでも水を飲むようにユーザを喚起することができる。水を飲んでユーザのｐＨが正常に戻ると、モバイルアプリは、含水レベルが十分であることを知らせるさらなる通知を生成することができる。

モバイルデバイスのディスプレイ１５０２に表示することができる、モバイルアプリのための例示的ＧＵＩワイヤフレームは、図１５の右側に拡大図で示されている。このＧＵＩにより、センサ５１０から健康状態をより容易に追跡することができる。

センサ５１０によって決定される汗ｐＨは皮膚の健康の指標である。化粧品製品は人間の皮膚のｐＨを変えることが知られている。ユーザの皮膚のための正しい化粧品を提案するために、センサ５１０から得られたｐＨ値を使用して、皮膚の健康を維持し、化粧品が皮膚ｐＨに悪影響を及ぼさないことを保証するための適切な対応するｐＨ値を有する化粧品製品を推奨することができる。そのために、モバイルアプリは、広く使用されている化粧品製品と、化粧品製品の対応するｐＨ値とのデータベースを維持することができる。

本発明の実施形態におけるｐＨ感応性ポリマーの使用には多くの利点がある。これらのポリマーは、それらの性質が可撓性であり、小型化が容易であり、生体適合性が良好であるため、ウェアラブルと容易に統合することができる。特に導電性ポリマーポリアニリン（ＰＡＮＩ）は、広範囲にわたる敏感なｐＨ応答性を提供するだけでなく、実時間光学読出しを可能にする。陽子仲介ポストポリマードーピング及び脱ドーピングの後、ＰＡＮＩは、パルス酸素計の目標周波数である近赤外スペクトルにおいて著しい変化を示す。

ｐＨ感応性ポリマー層などのセンサ層をパルス酸素計に取り付けて、汗の目標分析物（ｐＨなど）の再使用可能な実時間連続監視を可能にすることには、以下の利点がある。第１に、ポリマーは、二重基質サポートとして、色を変えることによって、特定の材料の存在に対する溶液の状態（水素イオンの異なる濃度など）を視覚的に示すために使用される物質である指標染料として作用し、安全な皮膚接触のために容易にインタフェースさせることができる。ポリマーは生体適合性であり、分解しない。これは、浸出するあらゆる可能染料、これは他のｐＨ応答微小分子染料を使用しているセンサに見られる共通の問題であるが、ポリマーはそれを除去するため、長期間安定性を改善する。第２に、ＰＡＮＩは、異なるｐＨ溶液で処理されると、多くのパルス酸素計によって照明され、且つ、測定される波長とは全く異なる波長６６０ｎｍ及び８８０ｎｍにおいて、有意で、且つ、速やかな応答を示す。これは直接統合と高度に両立し、したがって汗ｐＨの敏感で、再使用可能な監視を可能にする。

実施形態は、ＰＡＮＩ膜の厚さを効果的に制御することも可能であり、異なる機器の厚さ要求事項に適合する。第１に、マクロの観点から、基板－ＰＤＭＳの厚さを容易に変更することができる。さらに、ＰＡＮＩ膜の異なる厚さに対して、温度を変えることによってその厚さを制御することができる。膜は、温度が高くなるにつれて厚くなり、数ミクロンの近辺に達する。膜の成長は温度が高くなるとより速くなり、その速さは時間と共に加速されることを示す。厚さのこの調整可能性に基づいて、異なるチップの形態学及び外観設計に従ってポリマー膜を調整することができる。

ＰＤＭＳにＰＡＮＩ層を製造する場合、分子自己アセンブリによって、シランを担ったアニリンの特定のアレイのみが露出した基板に形成されるよう、マスクをＰＤＭＳに追加することができることが有利である。露出領域を調整することにより、ＰＡＮＩセンサ層の透明度を変えることができる。ＰＡＮＩ膜の透明度を調整することにより、検出信号がより互換性のある信号になる。例えば透過率が高いポリマー層の下では、ＰＡＮＩ自体によって吸収された光を除去し、残りの光を使用して、他の可能モジュール内の他の目標を検出することができる。

当業者には、本発明の範囲を逸脱しない多くの修正が明らかであろう。

本明細書全体を通して、そうではないことを文脈が要求していない限り、「備える」という用語及び「備えている」などの変形は、言及されている整数又はステップ、或いは複数の整数又は複数のステップのグループを包含することを暗に意味しているが、任意の他の整数又はステップ、或いは複数の整数又は複数のステップのグループを排他しないことは理解されよう。

本明細書における、何らかの先行する刊行物（又はそこから引き出された情報）に対する参照、又は知られている何らかの物質に対する参照は、その先行する刊行物（又はそこから引き出された情報）又は知られている物質が、本明細書が関連している努力の分野における共通の一般的な知識の一部を形成していることの承認又は容認或いは何らかの形態の提案ではなく、そのように捉えてはならない。

本開示のいくつかの例示的実施形態についての説明は、以下の番号が振られた記述のうちの１つ又は複数に含まれている。
１．人間の汗の１つ又は複数の分析物を検出するためのウェアラブル汗センサであって、
少なくとも１つの光源、及びサポートに取り付けられた少なくとも１つの光検出器を備える光学モジュールと、
光学モジュールに光学的に結合された少なくとも１つのセンサ層であって、前記１つ又は複数の分析物のうちの目標分析物の濃度に依存する光学吸光度特性を有する、少なくとも１つのセンサ層と、
光学モジュールと通信している１つ又は複数のプロセッサであって、
少なくとも１つの光源からの光を少なくとも１つのセンサ層に向かって、及び／又は少なくとも１つのセンサ層を通して、伝送させ、
少なくとも１つのセンサ層から反射された及び／又は伝送された１つ又は複数の光学信号を少なくとも１つの光検出器から取得し、
１つ又は複数の光学信号の少なくとも１つの波長成分から目標分析物濃度を決定する
ように構成される、１つ又は複数のプロセッサと
を備える、ウェアラブル汗センサ。
２．光学モジュールがパルス酸素計を備える、１に記載のウェアラブル汗センサ。
３．光学モジュールが異なる波長の光を放出する複数の光源を備える、１又は２に記載のウェアラブル汗センサ。
４．１つ又は複数のプロセッサが、目標分析物濃度の決定に加えて、１つ又は複数の光学信号からユーザの心拍数及び／又はＳｐＯ_２を決定するようにさらに構成される、１～３のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
５．光学モジュールが、異なる波長の光を検出するように構成された複数の光検出器を備える、１～４のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
６．１つ又は複数のプロセッサが、１つ又は複数の光学信号の２つの異なる波長成分の比率に基づいてユーザの目標分析物濃度を決定するように構成される、１～５のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
７．前記分析物のうちの１つが水素イオンであり、少なくとも１つのセンサ層がｐＨ感応性ポリマー層を備える、１～６のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
８．ｐＨ感応性ポリマーがポリアニリンである、７に記載のウェアラブル汗センサ。
９．前記分析物のうちの１つがグルコースであり、少なくとも１つのセンサ層がグルコース応答性ヒドロゲルを備える、１～８のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
１０．ヒドロゲルが、ポリアクリルアミド、３－（アクリルアミド）フェニルボロン酸で重合されたＮ、Ｎ’－メチレンビスアクリルアミドを含む、９に記載のウェアラブル汗センサ。
１１．グルコース応答性ヒドロゲルが金ナノ粒子を含む、９又は１０に記載のウェアラブル汗センサ。
１２．金ナノ粒子が６００ｎｍの吸光度ピークを有する、１１に記載のウェアラブル汗センサ。
１３．少なくとも１つのセンサ層が、アプタマー共役金ナノ粒子が拘束（結合）されたポリマー層を備え、前記アプタマーが目標分析物に特異的に結合することができる、１～１２のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
１４．目標分析物がコルチゾールである、１３に記載のウェアラブル汗センサ。
１５．複数のセンサ層を備え、複数のセンサ層の各々が前記１つ又は複数の分析物のうちの異なる目標分析物を検出するように構成される、１～１４のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
１６．前記複数のセンサ層のうちの少なくとも１つが複数の領域を備え、複数の領域の各々が前記１つ又は複数の分析物のうちの異なる目標分析物を検出するように構成される、１～１５のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
１７．波長成分が赤色成分及び赤外線成分を含む、１～１６のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
１８．少なくとも１つのセンサ層が複数の領域を備え、複数の領域の各々が異なる厚さ及び／又は表面テクスチャー及び／又はドーパントのレベルを有する、１～１７のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
１９．少なくとも１つのセンサ層がパルス酸素計に取り付けられ、又はパルス酸素計と一体である、２～１８のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
２０．少なくとも１つのセンサ層がパルス酸素計の保護層を形成する、１９に記載のウェアラブル汗センサ。
２１．サポートをユーザに取り付けるためのバンド、クリップ及び接着層のうちの１つ又は複数を備える、１～２０のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
２２．１つ又は複数のプロセッサが、決定されたｐＨレベルに基づいて警報を発するように構成される、１～２１のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。

Claims (20)

1. 人間の汗の１つ又は複数の分析物を検出するためのウェアラブル汗センサであって、
   少なくとも１つの光源、及びサポートに取り付けられた少なくとも１つの光検出器を備える光学モジュールと、
   前記光学モジュールに光学的に結合された少なくとも１つのセンサ層であって、前記１つ又は複数の分析物のうちの目標分析物の濃度に依存する光学吸光度特性を有する、少なくとも１つのセンサ層と、
   前記光学モジュールと通信している１つ又は複数のプロセッサであって、
   前記少なくとも１つの光源からの光を前記少なくとも１つのセンサ層に向かって、及び／又は前記少なくとも１つのセンサ層を通して、伝送させ、
   前記少なくとも１つのセンサ層から反射された及び／又は伝送された１つ又は複数の光学信号を前記少なくとも１つの光検出器から取得し、
   前記１つ又は複数の光学信号の少なくとも１つの波長成分から目標分析物濃度を決定する
   ように構成される、１つ又は複数のプロセッサと
   を備える、ウェアラブル汗センサ。
2. 前記光学モジュールがパルス酸素計を備える、請求項１に記載のウェアラブル汗センサ。
3. 前記光学モジュールが異なる波長の光を放出する複数の光源を備える、請求項１又は請求項２に記載のウェアラブル汗センサ。
4. 前記１つ又は複数のプロセッサが、前記目標分析物濃度の決定に加えて、前記１つ又は複数の光学信号からユーザの心拍数及び／又はＳｐＯ_２を決定するようにさらに構成される、請求項１～３のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
5. 前記光学モジュールが、異なる波長の光を検出するように構成された複数の光検出器を備える、請求項１～４のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
6. 前記１つ又は複数のプロセッサが、前記１つ又は複数の光学信号の２つの異なる波長成分の比率に基づいてユーザの前記目標分析物濃度を決定するように構成される、請求項１～５のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
7. 前記分析物のうちの１つが水素イオンであり、少なくとも１つのセンサ層がｐＨ感応性ポリマー層を備える、請求項１～６のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
8. 前記ｐＨ感応性ポリマーがポリアニリンである、請求項７に記載のウェアラブル汗センサ。
9. 前記分析物のうちの１つがグルコースであり、少なくとも１つのセンサ層がグルコース応答性ヒドロゲルを含む、請求項１～８のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
10. 前記ヒドロゲルが、ポリアクリルアミド、３－（アクリルアミド）フェニルボロン酸で重合されたＮ、Ｎ’－メチレンビスアクリルアミドを含む、請求項９に記載のウェアラブル汗センサ。
11. 前記グルコース応答性ヒドロゲルが金ナノ粒子を含む、請求項９又は請求項１０に記載のウェアラブル汗センサ。
12. 前記少なくとも１つのセンサ層が、アプタマー共役金ナノ粒子が結合されたポリマー層を備え、前記アプタマーが前記目標分析物に特異的に結合することができる、請求項１～１１のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
13. 前記目標分析物がコルチゾールである、請求項１２に記載のウェアラブル汗センサ。
14. 複数のセンサ層を備え、前記複数のセンサ層の各々が前記１つ又は複数の分析物のうちの異なる目標分析物を検出するように構成される、請求項１～１３のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
15. 前記複数のセンサ層のうちの少なくとも１つが複数の領域を備え、前記複数の領域の各々が前記１つ又は複数の分析物のうちの異なる目標分析物を検出するように構成される、請求項１～１４のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
16. 前記波長成分が赤色成分及び赤外線成分を含む、請求項１～１５のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
17. 前記少なくとも１つのセンサ層が複数の領域を備え、前記複数の領域の各々が異なる厚さ及び／又は表面テクスチャー及び／又はドーパントのレベルを有する、請求項１～１６のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
18. 前記少なくとも１つのセンサ層が前記パルス酸素計に取り付けられ、又は前記パルス酸素計と一体である、請求項２～１７のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
19. 少なくとも１つのセンサ層が前記パルス酸素計の保護層を形成する、請求項１８に記載のウェアラブル汗センサ。
20. 前記サポートをユーザに取り付けるための、バンド、クリップ及び接着層のうちの１つ又は複数を備える、請求項１～１９のいずれか一項に記載のウェアラブル汗センサ。
    

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