JP6374378B2 - 生理学的センサ付きのイヤホン及び小型イヤホン - Google Patents

Description

本出願は、２０１３年５月１０日に出願された米国特許出願第１３／８９１，２３０号のＰＣＴ国際出願であり、且つ２０１２年５月１１日に出願された米国仮出願第６１／６４５，７２２号の利益を主張するものである。上記参照出願のそれぞれの全開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

本発明は、イヤホン及び小型イヤホンに関し、詳細には生理学的センサを組み込んだイヤホン又は小型イヤホンに関する。

この節では本開示に関する背景情報を提供するが、これは必ずしも従来技術を意味するものではない。

運動中に自分の生理機能を監視することがますます一般的になりつつある。運動器具は、使用者の心拍数を測定するための心拍数モニタを含むことが多いが、そうした器具は当然ながら、使用者が器具のところに留まり続けることを必要とする。運動家の心拍数及び／又は呼吸運動を監視するための胸ストラップが開発されてきたが、そうした胸ストラップは、煩わしく不愉快な場合があり、したがって広く使用されてはいない。

最近では、耳に基づく生理学的モニタの開発が、医学的用途に対するそれらの許容可能性を示している。それらのセンサを小型イヤホン及びイヤホンに組み込む試みがなされてきた。例えば、ＬｅＢｏｅｕｆらの米国特許第８，１５７，７３０号、Ｐｈｙｓｉｏｌｏｇｉｃａｌ ａｎｄ Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ Ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍｓ ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄｓを参照されたい。しかし、一貫し且つ正確な監視のためにセンサを適切な位置に維持することは、依然として課題となっている。

米国特許第８，１５７，７３０号

この節では本開示の一般的な概要を提供する。またこの節は、本開示の全ての範囲又は全ての特徴を包括的に開示するものではない。

一般に、本発明の実施例は、イヤホンと生理学的センサとを組み合わせたものを提供する。幾つかの実施例では、イヤホンは、内部にスピーカを含んだハウジングと、使用者の耳に係合し且つスピーカを使用者の耳に音響的に結合させるためのエンハンサ（ｅｎｈａｎｃｅｒ）とを備えるタイプのものである。生理学的センサが、エンハンサ上に又は好ましくはエンハンサ内に配置される。エンハンサは、着用者の耳に光学的に結合して生理学的データを提供することができるように、そこに少なくとも１つの開口部又は窓を有することができる。

他の実施例では、イヤホン・生理学的センサの組合せは、耳掛け（イヤーループ）付きのイヤホンを含む。イヤホン及び耳掛けのうちの一方に送信機が設けられ、他方に受信機が設けられる。生理学的センサは、送信機と受信機との間の耳の一部を通過する光学的伝送を介して、生理学的特性を検知することができる。
本明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
ハウジングと、
前記ハウジング内のスピーカと、
前記ハウジング上に取り付けられ且つ前記スピーカを使用者の耳に音響的に結合するために耳内に固定されるように適合された本体を含むエンハンサと、
前記エンハンサ内に配置された光学式の生理学的センサ、及び前記エンハンサが前記使用者の耳内に固定されたときに前記センサが前記使用者の耳と光学的に結合することができるように前記光学式の生理学的センサに位置合わせされた前記エンハンサ内の少なくとも１つの開口部と
を有する、生理学的センサ付きイヤホン。
（項目２）
整列して配置された複数の開口部が存在する、項目１に記載のイヤホン。
（項目３）
前記少なくとも１つの開口部が、前記使用者の耳の耳甲介に面する前記エンハンサの部分に位置する、項目１に記載のイヤホン。
（項目４）
前記少なくとも１つの開口部が、前記使用者の耳の前記耳甲介の上方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、項目１に記載のイヤホン。
（項目５）
前記少なくとも１つの開口部が、前記使用者の耳の耳甲介の前方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、項目１に記載のイヤホン。
（項目６）
前記少なくとも１つの開口部から離れる方向に汗を導くために、前記エンハンサの表面に少なくとも１つのチャネルをさらに含む、項目１に記載のイヤホン。
（項目７）
隣接した前記少なくとも１つの開口部から汗を吸収するための吸収剤のパッチをさらに含む、項目１に記載のイヤホン。
（項目８）
ハウジングと、
前記ハウジング内のスピーカと、
前記ハウジング上に取り付けられ且つ前記スピーカを使用者の耳に音響的に結合するために耳内に固定されるように適合された本体を含むエンハンサと、
前記エンハンサ内に配置された光学式の生理学的センサ、及び前記エンハンサが前記使用者の耳内に固定されたときに前記センサが前記使用者の耳と光学的に結合することができるように前記光学式の生理学的センサに位置合わせされた前記エンハンサ内の少なくとも１つの窓と
を有する、生理学的センサ付きイヤホン。
（項目９）
整列して配置された複数の窓が存在する、項目８に記載のイヤホン。
（項目１０）
前記少なくとも１つの窓が、前記使用者の耳の耳甲介に面する前記エンハンサの部分に位置する、項目８に記載のイヤホン。
（項目１１）
前記少なくとも１つの窓が、前記使用者の耳の前記耳甲介の上方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、項目８に記載のイヤホン。
（項目１２）
前記少なくとも１つの窓が、前記使用者の耳の前記耳甲介の前方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、項目８に記載のイヤホン。
（項目１３）
前記少なくとも１つの開口部から離れる方向に汗を導くために、前記エンハンサの表面の少なくとも１つのチャネルをさらに含む、項目８に記載のイヤホン。
（項目１４）
隣接した前記少なくとも１つの窓から汗を吸収するための吸収剤のパッチをさらに含む、項目８に記載のイヤホン。
（項目１５）
ハウジングと、
前記ハウジング内のスピーカと、
前記ハウジング上に取り付けられ且つ前記スピーカを使用者の耳に音響的に結合するために耳内に固定されるように適合された本体を含むエンハンサと、
前記エンハンサ内に配置された光学式の生理学的センサ、及び前記エンハンサ上の変形可能な枕と
を有し、
前記枕は、前記エンハンサが前記使用者の耳内に固定されたときに前記センサが前記使用者の耳と光学的に結合することができるように、前記光学式の生理学的センサによって使用される光学的波長に対して透明であり、また前記使用者の耳に接触し且つ適合する、生理学的センサ付きイヤホン。
（項目１６）
生理学的センサ付きイヤホンであって、
ハウジングと、
前記ハウジング内のスピーカと、
前記ハウジング上に取り付けられ且つ前記スピーカを使用者の耳に音響的に結合するように適合された本体を含むエンハンサと、
耳の裏側に延在して前記イヤホンを固定するための耳掛けと、
前記ハウジング及び前記耳掛けのうちの一方にある光学式送信機、並びに前記ハウジング及び前記耳掛けのうちの他方にある光学式受信機を含む生理学的センサと
を有する、生理学的センサ付きイヤホン。

さらなる適用可能領域は、本明細書に記載の説明から明らかになるであろう。この概要における説明及び具体例は、例示のみを目的として意図したものであり、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。

本明細書に記載されている各図面は、選択された実施例、及び全てではない実施可能態様を単に例示する目的のものであり、本開示の範囲を限定することを意図したものではない。

本発明の原理に従って構成された小型イヤホン又はイヤホンの正面図である。 図１における線２−２の面に沿った、小型イヤホン又はイヤホンの断面図である。 本発明の原理に従って構成された小型イヤホン又はイヤホンの端面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第１の好ましい実施例の正面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第２の好ましい実施例の正面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第３の好ましい実施例の正面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第４の好ましい実施例の正面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第５の好ましい実施例の正面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第６の好ましい実施例の断面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第７の好ましい実施例の正面図である。 図１０のエンハンサの後端面図である。 図１０のエンハンサの底面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第８の好ましい実施例の正面図である。 図１３のエンハンサの後端面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第９の好ましい実施例の正面図である。 図１５のエンハンサの底面図である。 本発明の原理に従って構成されたエンハンサの第１０の好ましい実施例の背面図である。

各図面の幾つかの図を通して、対応する参照番号は、対応する部品を示す。

次に、添付の図面を参照しながら、例示的な実施例をより詳細に説明する。

本発明の原理によるイヤホン及び生理学的センサの第１の実施例が、図１〜３に２０として全体的に示されている。イヤホン・センサの組合せ２０は、ハウジング２４内にスピーカ２２を含む。エンハンサ２６が、使用者の耳内に嵌入するように適合された本体２８を含む。本体２８は、スピーカ２２が本体の内部と連絡するように、ハウジング２４の一部分を受け入れるための開口部を有する。音響管３０が、本体２８から突出し、且つ使用者の外耳道に嵌まるように適合されて、本体２８内のスピーカ２２によって生成された音を使用者の耳へ送達する。

本発明の原理によれば、イヤホン・センサの組合せ２０は、光学式の生理学的センサ３２をさらに含む。この第１の実施例では、生理学的センサ３２は、本体２８内に配置され、また、イヤホンが使用者の耳に嵌められたときに使用者の耳に面する本体２８の壁に、開口部３４が存在する。開口部３４は楕円形として示されているが、何らかの他の形状及びサイズであってもよい。開口部３４は、１つ又は複数の生理学的特性、例えば脈拍及び／若しくはＯ２飽和度、又はこの方法で測定できる任意の他の生理学的特性を測定することができるように、生理学的センサ３２を使用者の耳に光学的に接続する。生理学的センサ３２は、図示されていない他の関連センサ、例えば周囲温度を検知するための温度センサ、ｇｐｓセンサ、圧力センサ、及び／又は高度計、歩数を測定するための加速度計を含むことができる。

図５に２６Ａとして示されているエンハンサの第２の好ましい実施例によれば、エンハンサの本体の壁には、開口部３４の代わりに、窓３６が存在する。窓３６は、生理学的センサ３２が使用者の耳に光学的に接続できるように十分に薄くされた壁の一部分とすることができる。或いは、窓３６は、生理学的センサ３２によって使用される波長に対して透過的な壁の一部分とすることができる。この窓３６は、本体が形成されるときに一緒に成形されてもよく、又は別々に形成されて壁に挿入され、その後、例えば接着剤、音波溶接、若しくは他の適切な手段を用いて固着されてもよい。窓３６は楕円形として示されているが、何らかの他の形状及びサイズであってもよい。他の点では、エンハンサ２６Ａは、好ましくはエンハンサ２６と同様であり、また、エンハンサ２６Ａを組み込んだイヤホン及び生理学的センサの他の部品は、イヤホン・生理学的センサの組合せ２０に類似する。

図６に２６Ｂとして示されているエンハンサの第３の好ましい実施例によれば、エンハンサの本体の壁にある開口部３４又は窓３６の代わりに、生理学的センサ３２がエンハンサ２６Ｂの外側上に取り付けられて、使用者の耳と光学的に接続する。他の点では、エンハンサ２６Ｂは、好ましくはエンハンサ２６と同様であり、またエンハンサ２６Ｂを組み込んだイヤホン及び生理学的センサの他の部品は、イヤホン・生理学的センサの組合せ２０に類似する。

図７に２６Ｃとして示されているエンハンサの第４の好ましい実施例によれば、本体２８の面は、エンハンサ２６のような１つだけの開口部の代わりに、複数の開口部３８を有する。この第４の好ましい実施例では、概ね円形の開口部３８が、３×３の配列で９つ配置されている。開口部３８は、何らかの他の形状を有することができ、また、９つよりも少ない又はより多いそのような開口部があってもよい。各開口部に対して個別のセンサが設けられてもよく、又は単一のセンサに複数の開口部が設けられて、単一のセンサに対して複数のアクセスが提供されてもよい。開口部３８ではなく、類似した形状、サイズ、及び配置の窓が設けられてもよい。こうした窓は、上述の窓３６と同様のものであることが好ましいであろう。他の点では、エンハンサ２６Ｃは、好ましくはエンハンサ２６と同様であり、また、エンハンサ２６Ｃを組み込んだイヤホン及び生理学的センサの他の部品は、イヤホン・生理学的センサの組合せ２０に類似する。

図８に２６Ｄで示されているエンハンサの第５の好ましい実施例によれば、本体２８の面は、エンハンサ２６Ａのような１つだけの窓の代わりに、複数の窓４０を有する。この第５の好ましい実施例では、概ね長方形の窓４０が、３×３の配列で９つ配置されている。窓４０は、何らかの他の形状を有することができ、また、９つよりも少ない又は多いそのような窓があってもよい。各窓に対して個別のセンサが設けられてもよく、又は、単一のセンサに複数の窓が設けられて、単一のセンサに対して複数のアクセスが提供されてもよい。窓４０ではなく、類似した形状、サイズ、及び配置の開口部が設けられてもよい。こうした開口部は、上述の開口部３４と同様のものであることが好ましいであろう。エンハンサ２６Ｄはまた、センサと使用者の耳との間の光学的接続への干渉を軽減するために、窓４０から離れる方向に汗を導くためのチャネル４２を含む。図８には４つのチャネル４２が示されているが、より少ない又はより多いチャネルがあってもよく、またそれらのチャネルは、窓から離れる方向に汗を導くそれらの能力を高めるために、別々に配向されてもよい。チャネル４２は、毛管現象により汗を導くためのサイズとすることができ、また、それらの汗を導く能力を高めるために、親水性及び／若しくは疎水性の材料で形成するか、又はそれらの表面をそのような材料で処理することができる。他の点では、エンハンサ２６Ｄは、好ましくはエンハンサ２６と同様であり、また、エンハンサ２６Ｄを組み込んだイヤホン及び生理学的センサの他の部品は、イヤホン・生理学的センサの組合せ２０に類似する。

図９に２６Ｅとして示されているエンハンサの第６の好ましい実施例によれば、本体２８は、完全に本体２８内に配置され且つ音響管３０と位置合わせされたスピーカ２２を含んで示されている。図９は、スピーカが完全にエンハンサ２６Ｅ内に内蔵された場合でも、エンハンサ内には生理学的センサ３２を収容するのに十分な空間が存在することを示している。

図１０〜１２に２６Ｆとして示されているエンハンサの第７の好ましい実施例によれば、エンハンサ２６Ｆの下方縁部４４が生理学的センサ３２Ａを有し、エンハンサの後方縁部４６が生理学的センサ３２Ｂを有する。汗の方向を変えるか又は汗を吸収するかしてセンサ３２Ａ及び３２Ｂへの干渉を軽減するために、エンハンサ２６Ｆの底部に汗管理システム４８を設けることができる。

図１１に示されるように、エンハンサ２６Ｆは、生理学的センサ３２Ｂが使用者の耳の前方を向いた部分と光学的に結合することができるように、後方縁部４６に複数の窓５０を有することができる。この第７の好ましい実施例では、概ね長方形の窓５０が、２×３の配列で６つ配置されている。窓５０は、何らかの他の形状及びサイズを有することができ、また、６つよりも少ない又は多いそのような窓があってもよい。各窓に対して個別のセンサが設けられてもよく、又は、単一のセンサに複数の窓が設けられて、単一のセンサに対して複数のアクセスが提供されてもよい。窓５０は、上述の窓３６と同様のものとすることができる。窓５０ではなく、類似した形状、サイズ、及び配置の開口部が設けられてもよい。こうした開口部は、上述の開口部３４と同様のものであることが好ましいであろう。

図１２に示されるように、エンハンサ２６Ｆは、生理学的センサ３２Ａが使用者の耳の上方を向いた部分と光学的に結合することができるように、下方縁部４４に複数の窓５２を有することができる。この第７の好ましい実施例では、概ね円形の窓５２が、２×３の配列で６つ配置されている。窓５２は、何らかの他の形状及びサイズを有することができ、また、６つよりも少ない又は多いそのような窓があってもよい。各窓に対して個別のセンサが設けられてもよく、又は、単一のセンサに複数の窓が設けられて、単一のセンサに対して複数のアクセスが提供されてもよい。窓５２は、上述の窓３６と同様のものとすることができる。窓５２ではなく、類似した形状、サイズ、及び配置の開口部が設けられてもよい。こうした開口部は、上述の開口部３４と同様のものであることが好ましいであろう。

汗管理システム４８は、汗の方向を変えるか又は汗を吸収するかしてセンサ３２Ａ及び３２Ｂへの干渉を軽減するために、エンハンサ２６Ｆの底部に設けられうる。汗管理システム４８は、窓５０及び５２から離れる方向に汗を導くために、上述のチャネル４２のような複数のチャネルを含むことができる。或いは、汗管理システム４８は、窓５０及び５２から離れる方向に汗を導くウィッキング（又は浸潤）材料を含むことができる。汗管理システム４８は、窓５０及び５２から離れる方向に導かれた汗を保持するための容器を含むことができる。この容器は、中空の空間を含んでもよいが、好ましくは、汗を可逆的に吸収して乾燥させることができるヒドロゲルを含む。

エンハンサ２６Ｆは、図示され且つ記述されたように、生理学的センサ３２Ａ及び窓５２、並びに生理学的センサ３２Ｂ及び窓５０を有することができ、又はエンハンサは、生理学的センサ３２Ａ及び窓５２、又は生理学的センサ３２Ｂ及び窓５０のうちの一方だけを有していてもよい。例えば、図１３及び１４に示されるように、エンハンサ２６Ｇの第８の好ましい実施例が、後方縁部５４に隣接した生理学的センサ３２Ｂを含む。エンハンサ２６Ｇは、生理学的センサ３２Ｂが使用者の耳の前方を向いた部分に光学的に接続されるように、後方縁部５４に複数の窓５６を有する。

図１５に２６Ｈとして示されるエンハンサの第９の好ましい実施例によれば、本体２８の面は、本体の面にある窓の上に枕（ピロー）５８を有する。枕５８は、使用者の耳の表面に係合するように柔軟であることが好ましく、またこの係合により、センサの光学的な結合と、汗の排除とがもたらされる。枕５８は、センサによって使用される光学波長に対して半透明のゲル充填膜で形成することができる。或いは、この枕５８は、水や汗などに由来する湿気に曝されると膨張して、センサによって使用される光学波長に対して半透明の柔軟な塊を形成する、ヒドロゲルのパッチ（ｐａｔｃｈ）とすることができる。他の点では、エンハンサ２６Ｈは、好ましくはエンハンサ２６と同様であり、また、エンハンサ２６Ｈを組み込んだイヤホン及び生理学的センサの他の部品は、イヤホン・生理学的センサの組合せ２０に類似する。

本発明の原理の第１０の実施例によるイヤホン・生理学的センサが、図１７に１００として全体的に示されている。イヤホン・生理学的センサ１００は、スピーカ（図示せず）を内蔵したハウジング１０２と、スピーカを使用者の耳に結合するためのエンハンサ１０４とを含む。イヤホンは、使用者の耳に係合するための耳掛け１０６を含む。イヤホン・生理学的センサ１００は、ハウジング１０２上の送信機１０８と、耳掛け１０６上の受信機１０４とをさらに含む。送信機１０８及び受信機１１０は、使用者の生理学的特性を検知するように作動する。或いは、送信機を耳掛け１０６上に配置し、受信機１１０をハウジング１０２上に配置することもできる。

各実施性の上述の説明は、例示及び説明の目的のために行われた。完全を期すこと又は本開示を限定することを意図したものではない。特定の実施例の個々の要素又は特徴は、一般にその特定の実施例に限定されず、適用可能であれば、たとえ具体的に図示又は説明されていなくても、置き換え可能であり且つ選択された実施例で使用することができる。また、同じことが多くのやり方において変更可能である。そうした変形形態は、本開示からの逸脱と見なされるべきではなく、そうした全ての変更形態は、本開示の範囲内に含まれることが意図されている。

Claims (15)

1. ハウジングと、
   前記ハウジング内のスピーカと、
   前記ハウジング上に取り付けられ且つ前記スピーカを使用者の耳に音響的に結合するために耳内に固定されるように適合された本体を含むエンハンサであって、前記本体は、前記本体の中心軸に沿って前記スピーカの上に配置された少なくとも１つの開口部を含む、エンハンサと、
   前記中心軸からオフセットされて前記本体から突出し且つ使用者の外耳道に嵌まるように適合された音響管と、
   光学式の生理学的センサであって、前記光学式の生理学的センサは、前記エンハンサが前記使用者の耳内に固定されたときに前記光学式の生理学的センサが前記使用者の耳と光学的に結合することができるように前記少なくとも１つの開口部の後方で前記エンハンサ内に配置される、光学式の生理学的センサと
   を有する、生理学的センサ付きイヤホン。
2. 整列して配置された複数の開口部が存在する、請求項１に記載のイヤホン。
3. 前記少なくとも１つの開口部が、前記使用者の耳の耳甲介に面する前記エンハンサの部分に位置する、請求項１に記載のイヤホン。
4. 前記少なくとも１つの開口部が、前記使用者の耳の耳甲介の上方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、請求項１に記載のイヤホン。
5. 前記少なくとも１つの開口部が、前記使用者の耳の耳甲介の前方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、請求項１に記載のイヤホン。
6. 前記少なくとも１つの開口部から離れる方向に汗を導くために、前記エンハンサの表面に少なくとも１つのチャネルをさらに含む、請求項１に記載のイヤホン。
7. 隣接した前記少なくとも１つの開口部から汗を吸収するための吸収剤のパッチをさらに含む、請求項１に記載のイヤホン。
8. ハウジングと、
   前記ハウジング内のスピーカと、
   前記ハウジング上に取り付けられ且つ前記スピーカを使用者の耳に音響的に結合するために耳内に固定されるように適合された本体を含むエンハンサであって、前記本体は、前記本体の中心軸に沿って前記スピーカの上に配置された少なくとも１つの窓を含む、エンハンサと、
   前記中心軸からオフセットされて前記本体から突出し且つ使用者の外耳道に嵌まるように適合された音響管と、
   光学式の生理学的センサであって、前記光学式の生理学的センサは、前記エンハンサが前記使用者の耳内に固定されたときに前記光学式の生理学的センサが前記使用者の耳と光学的に結合することができるように前記少なくとも１つの窓の後方で前記エンハンサ内に配置される、光学式の生理学的センサと
   を有する、生理学的センサ付きイヤホン。
9. 整列して配置された複数の窓が存在する、請求項８に記載のイヤホン。
10. 前記少なくとも１つの窓が、前記使用者の耳の耳甲介に面する前記エンハンサの部分に位置する、請求項８に記載のイヤホン。
11. 前記少なくとも１つの窓が、前記使用者の耳の耳甲介の上方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、請求項８に記載のイヤホン。
12. 前記少なくとも１つの窓が、前記使用者の耳の耳甲介の前方を向いた壁に面する前記エンハンサの部分に位置する、請求項８に記載のイヤホン。
13. 前記少なくとも１つの開口部から離れる方向に汗を導くために、前記エンハンサの表面に少なくとも１つのチャネルをさらに含む、請求項８に記載のイヤホン。
14. 隣接した前記少なくとも１つの窓から汗を吸収するための吸収剤のパッチをさらに含む、請求項８に記載のイヤホン。
15. ハウジングと、
    前記ハウジング内のスピーカと、
    前記ハウジング上に取り付けられ且つ前記スピーカを使用者の耳に音響的に結合するために耳内に固定されるように適合された本体を含むエンハンサと、
    前記エンハンサ内に配置された光学式の生理学的センサ、及び前記エンハンサ上の変形可能な枕と
    を有し、
    前記枕は、前記エンハンサが前記使用者の耳内に固定されたときに前記センサが前記使用者の耳と光学的に結合することができるように、前記光学式の生理学的センサによって使用される光学的波長に対して透明であり、また前記使用者の耳に接触し且つ適合する、生理学的センサ付きイヤホン。
    

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