JP7216732B2 - 個人のｕｖ曝露測定用デバイス及びシステム - Google Patents
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本出願は、２０１７年１２月２９日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，８８４号に関し、且つ、その利益を主張し、参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれる。
本出願は、２０１７年１２月２９日出願の米国仮特許出願第６２／６１１，８８４号に関し、且つ、その利益を主張し、参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれる。
本開示は、ユーザの場所でのＵＶ曝露の検出と、そのユーザに関する特定の情報と、に基づいて、特定のユーザのＵＶ曝露量を決定するシステム及び方法に関する。
過剰な紫外線（ＵＶ）放射は、肌、目、免疫系に急性および慢性の影響を及ぼす。したがって、ＵＶ放射の個別のモニタリングは、個人の日光曝露の程度を測定するために非常に重要であり、日光曝露の程度は、環境、ライフスタイル、及び日焼け止めの使用によって異なり得る。
ＵＶ放射はビタミンＤの生産に不可欠であり、人間の健康に有益であるが、ＵＶへの過剰曝露は、ＵＶ曝露が終了した後でも、皮膚癌や光老化など、多くの関連するリスク要因を有する。過剰なＵＶＡおよびＵＶＢ曝露の急性の影響は通常、短期間で可逆的である。このような影響には、紅斑、色素沈着、日焼けなどがある。紅斑以下のＵＶ線量でさえ長時間さらされると、表皮の肥厚とケラチノサイト、エラスチン、コラーゲン、血管の劣化とが起こり、早期の肌老化につながる。臨床症状には通常、しわの増加と弾力性の損失とが含まれる。研究では、ＵＶＡとＵＶＢの両方の放射に局所的及び全身的な免疫抑制作用があることも示されている。これは、皮膚癌発生の重要な原因であると考えられている。ＵＶ誘発ＤＮＡ損傷は、黒色腫、非黒色腫皮膚癌、基底細胞癌、扁平上皮癌を含むあらゆる種類の皮膚癌の発生において重要な要因である。ＵＶＡとＵＶＢの両方は、空気、エアロゾル、及び雲によって強く散乱される。太陽の角度が高い場合、ＵＶの大半が到達するとき、雲の効果はＵＶＡとＵＶＢの波長で類似している。ただし、低い日照条件の場合は、ＵＶＢ減衰が強くなる傾向がある。ＵＶＢとは異なり、ＵＶＡはガラス窓を透過するため、屋内環境でも過度のＵＶ曝露を引き起こす可能性がある。さらに、ＵＶＡはオゾン層を容易に通過するため、地球表面での太陽スペクトルのＵＶＡ部分の強度が高くなる。したがって、継続的な日焼け止めによる保護と個人のＵＶ曝露のモニタリングとは、より良い肌保護と皮膚癌の予防に不可欠である。
ただし、従来のウェアラブルデバイスは剛性で、かさばり、日焼け止めとは両立しない。
さらに、ＵＶ曝露を検出するための従来のデバイスが、特許文献１に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。
一実施形態では、紫外線（ＵＶ）放射線曝露を測定するように構成されたデバイスが提供され、デバイスは、ＵＶ放射曝露を検出するように構成された電子素子と、検出されたＵＶ放射曝露を外部デバイスに送信するように構成された回路と、を備える。
一実施形態では、電子素子はＵＶ感知ＬＥＤである。
一実施形態では、回路は、近距離無線通信デバイスを含む。
一実施形態では、デバイスは、電子素子及び回路をカプセル化する可撓性材料をさらに含む。
一実施形態では、デバイスは、ユーザの指の爪に取り付けるように構成される。
一実施形態では、デバイスは、ウェアラブルアクセサリに取り付けるように構成される。
一実施形態では、ウェアラブルアクセサリは、指輪、リストバンド、クリップ、チャーム、及びブレスレットのうちの１つである。
一実施形態では、回路は、検出されたＵＶ放射曝露を定期的な間隔で外部デバイスに送信するように構成される。
一実施形態では、回路は、検出されたＵＶ放射曝露を外部デバイスからの要求で外部デバイスに送信するように構成される。
一実施形態では、個人の紫外線（ＵＶ）放射測定値を決定するシステムが提供される。システムは、ＵＶ照射を測定するように構成された測定装置と、測定装置からの測定されたＵＶ照射の出力を受信し、少なくとも測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のＵＶ曝露リスクレベルを表示するように構成された端末装置と、を含む。
一実施形態では、端末装置は、所定の期間にわたって定期的な間隔で測定装置から測定されたＵＶ照射を受信し、所定の期間全体にわたって取得された測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のＵＶ曝露リスクレベルを表示するように構成される。
一実施形態では、端末装置は、所定の期間にわたる特定のユーザの活動に関連する情報を、測定装置から受信した測定された日光照射に相関させるように構成される。
一実施形態では、端末装置は、ユーザの肌タイプの情報と測定装置から受信した測定されたＵＶ照射とを相関させるように構成される。
一実施形態では、端末装置は、測定装置から受信した測定されたＵＶ照射に基づいて、推薦する保護または行動の方法を出力するように構成される。
一実施形態では、個人の紫外線（ＵＶ）放射測定値を決定するシステムによって実施される方法が提供される。方法は、測定装置を用いて、ＵＶ照射を測定するステップと、端末装置が、測定装置から測定されたＵＶ照射の出力を受信し、少なくとも測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のＵＶ曝露リスクレベルを表示するステップと、を含む。
本開示と、それに付随する利点の多くと、は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照すると、より良く理解されるので、簡単に得られるであろう。
図１は、個人のＵＶ曝露測定用のシステム１００を示す。システムが１つまたは複数の測定センサデバイス１０１（ウェアラブル電子ＵＶセンサ）を含むことがわかる。各デバイス１０１は、クライアントデバイス１０２に接続してよく、クライアントデバイス１０２は、コンピュータ、タブレット、パーソナルデジタルアシスタント、またはスマートフォンであってよい。デバイス１０１は、この説明全体を通じて「センサ」または「ＵＶセンサ」と呼ばれてよく、ユーザの身体部分に取り付けるように構成される。クライアントデバイスは、個人のＵＶレベルを決定するために、ユーザの肌タイプに関してユーザからの入力を受け取るように構成される。
クライアントデバイス１０２はさらに、クラウドコンピューティング環境１０３に接続するように構成され、クラウドコンピューティング環境１０３は、上記の入力に従ってクライアントデバイスによって提供される情報に基づいてユーザの個別のＵＶ線量を決定するために、データ分析サーバに接続される。
クライアントデバイス１０２のアプリケーションから提供される出力は、ＵＶ測定、肌タイプ、個人的嗜好、及び環境（外気温、湿度、及び汚染レベル）に基づいてよいことがわかる。アプリケーションはさらに、測定値に基づいてパーソナルスキンケア計画を推薦してよい。
スマートフォン（クライアントデバイス）は、当技術分野で知られているように、回路及びハードウェアを含むことができる。スマートフォンは、ＣＰＵと、Ｉ／Ｏインタフェースと、ネットワークとインタフェースするための、ＢＣＭ４３３４２Ｗｉ－Ｆｉ（登録商標）、周波数変調、Ｂｒｏａｄｃｏｍ製のＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）コンボチップなどのネットワークコントローラと、を含み得る。ハードウェアは、サイズを小さくするように設計できる。例えば、ＣＰＵは、Ａｐｐｌｅ社製ＡＰＬ０７７８であってもよく、または、当業者が認識し得る他のプロセッサタイプであってもよい。
あるいは、当業者が認識するように、ＣＰＵは、ＦＰＧＡ、ＡＳＩＣ、ＰＬＤ上に、または個別の論理回路を使用して実装されてよい。さらに、ＣＰＵは、上述の本発明のプロセスの命令を実行するために（クラウドコンピューティング環境などの）並列で協働する複数のプロセッサとして実装されてもよい。
ＵＶセンサは、電子センサを介してＵＶ曝露を正確に測定するように設計された、バッテリ不要のフレキシブルな超小型ウェアラブル肌センサである。ＵＶセンサをスマートフォンアプリケーションに接続して、調整可能な感度とリセット可能なメモリを用いて、累積ＵＶ曝露を経時的に収集できる。
センサには、ＵＶ曝露に比例した電子電流を誘導するＵＶ感知ＬＥＤが含まれている。次に、ＵＶ曝露量を電圧に変換して保存でき、これは、経時的な累積ＵＶ曝露の測定値である。センサはＮＦＣ ＲＦＩＤとアンテナとを備えて設計され、ユーザはスマートフォンのアプリケーションを介して無線でデータを取得できる。
統合されたＲＦＩＤ／マイクロコントローラによって、個人データ、肌のフォトタイプ、場所、ユーザＩＤなどの情報をデバイスに記憶できる。スマートフォンアプリケーションは、顧客が、予測アルゴリズムを用いて、日常生活でのＵＶ線量を追跡して、ビタミンＤレベル、ＵＶ老化、及び日光の安全性をモニタリングするように設計されている。
センサは取付面積が非常に小さい（直径１．５ｃｍ未満）ので、肌に装着したり、接着剤で様々なアクセサリに取り付けたりできる。センサは、肌に最大７日間装着できるように設計されている。
システムによって、次の目的を達成できる。
１．日常生活のＵＶモニタリング：１日当たりのＵＶ線量、日焼け止めリマインダ、予報
２．健康の追跡：個人のＵＶ傾向とビタミンＤの追跡
３．個別のアプリケーション：包括的なアンケートとカスタマイズされたリマインダ
４．予測情報：ユーザのＵＶ曝露行動に基づいて肌の見掛け年齢を予測
５．臨床応用：ｉｎ－ｖｉｖｏ及びｉｎ－ｖｉｔｒｏでの日焼け止めの評価
１．日常生活のＵＶモニタリング：１日当たりのＵＶ線量、日焼け止めリマインダ、予報
２．健康の追跡：個人のＵＶ傾向とビタミンＤの追跡
３．個別のアプリケーション：包括的なアンケートとカスタマイズされたリマインダ
４．予測情報：ユーザのＵＶ曝露行動に基づいて肌の見掛け年齢を予測
５．臨床応用：ｉｎ－ｖｉｖｏ及びｉｎ－ｖｉｔｒｏでの日焼け止めの評価
ＵＶ線量の決定
センサには、ＵＶ曝露に比例した電子電流を誘導するＵＶ感知ＬＥＤが含まれている。ユーザがセンサをスキャンするたびに電圧が読み取られ、アプリはキャリブレーションされた相関に基づいて電圧をＵＶＡ線量に変換する。
センサには、ＵＶ曝露に比例した電子電流を誘導するＵＶ感知ＬＥＤが含まれている。ユーザがセンサをスキャンするたびに電圧が読み取られ、アプリはキャリブレーションされた相関に基づいて電圧をＵＶＡ線量に変換する。
対応するＵＶＢ曝露は、大気中のオゾンのカラム量と太陽天頂角（ＳＺＡ）との関数として変換係数を示す事前に計算されたルックアップテーブルを使用して計算される。ＳＺＡは、ＧＰＳの位置と時間に基づいて決定される。ユーザの緯度、経度、及び時間も、衛星測定から予測オゾン量を抽出するために使用される。
アプリによって計算されたＵＶＡとＵＶＢの線量は、２回の連続するスキャンの間の期間中にユーザが曝露したＵＶ曝露の量を表す。ユーザは、経時的なＵＶ曝露を追跡でき、個人の１日当たりの安全なＵＶ線量とリスクレベルを決定できる。
個人の１日当たりの安全なＵＶ線量とリスクレベル
個人の１日当たりの安全なＵＶ線量は、肌のフォトタイプと最小紅斑線量（ＭＥＤ）に基づいて計算される。肌のフォトタイプは、ユーザが最初にアプリを開いたときにユーザが記入したアンケートによって決定される。１日当たりの最大安全ＵＶ線量は０．８ＭＥＤに設定されている。１日を通してのＵＶ曝露の変化率は、現在のパッチスキャンと前のパッチスキャンとの間の時間のスキャンごとに計算される。さらに、日次、週次、月次、及び年次のＵＶ線量を計算できる。
個人の１日当たりの安全なＵＶ線量は、肌のフォトタイプと最小紅斑線量（ＭＥＤ）に基づいて計算される。肌のフォトタイプは、ユーザが最初にアプリを開いたときにユーザが記入したアンケートによって決定される。１日当たりの最大安全ＵＶ線量は０．８ＭＥＤに設定されている。１日を通してのＵＶ曝露の変化率は、現在のパッチスキャンと前のパッチスキャンとの間の時間のスキャンごとに計算される。さらに、日次、週次、月次、及び年次のＵＶ線量を計算できる。
接続性
デバイスはクラウドサーバに接続される。データネットワークが利用可能な場合は常に、データがサーバにアップロードされる。データはデバイス及びサーバで分析でき、ユーザは、スマートフォンアプリケーションを介して、その結果を利用できる。ユーザはクラウドサーバ上のデータにアクセスして、様々な場所でのＵＶ曝露パターンを経時的に調べることができる。
デバイスはクラウドサーバに接続される。データネットワークが利用可能な場合は常に、データがサーバにアップロードされる。データはデバイス及びサーバで分析でき、ユーザは、スマートフォンアプリケーションを介して、その結果を利用できる。ユーザはクラウドサーバ上のデータにアクセスして、様々な場所でのＵＶ曝露パターンを経時的に調べることができる。
このデバイスはＥｃｏｆｌｅｘ３０でカプセル化されているため、日常生活防水である。
図２Ａ～図２Ｃは、センサの設計及び構造の例を示す。デバイスは、以下を含む。
・テキサスインスツルメンツのＮＦＣパッケージチップを備えた２層近距離無線通信素子
・ループアンテナ（Ｃｕ、厚さ：～１８μｍ、直径：１６ｍｍ、幅：７５μｍ）
・光検出器としてのポリイミドフィルム（ＰＩ、厚さ１８μｍ）ＵＶＡダイオード
・超コンデンサ
・透明なポリジメチルシロキサンでカプセル化された素子
・約５０ｕ厚さの医療グレードの皮膚接着剤
・テキサスインスツルメンツのＮＦＣパッケージチップを備えた２層近距離無線通信素子
・ループアンテナ（Ｃｕ、厚さ：～１８μｍ、直径：１６ｍｍ、幅：７５μｍ）
・光検出器としてのポリイミドフィルム（ＰＩ、厚さ１８μｍ）ＵＶＡダイオード
・超コンデンサ
・透明なポリジメチルシロキサンでカプセル化された素子
・約５０ｕ厚さの医療グレードの皮膚接着剤
上の図は、センサのレイアウトを示す。レイアウトは、標準のフレキシブルプリント基板加工用に設計されている。注目すべきコンポーネントは次のとおりである。
コンポーネントのより具体的なリストを図２Ｄに示す。
フレキシブルＰＣＢ層スタックに関する詳細を図２Ｅに示す。
センサの異なるアーキテクチャ設計を図２Ｆに示す。
ＵＶＡ ＬＥＤは超コンデンサと並列に接続されているため、ＬＥＤがＵＶ曝露下にあるときはいつでも、電子電流が生成され、超コンデンサが充電される。超コンデンサに保存されている電荷の量は、ＲＦ４３０アナログ／デジタル（ＡＤＣ０）チャネルで測定できる。Ｐ－ＭＯＳＦＥＴトランジスタのゲートは、ＲＦ４３０チップのＩ／Ｏチャネルによって制御される。トランジスタがオンになると、超コンデンサが放電してリセットされるため、センサを再使用できる。
アンテナは、製造に適したプロセスのための標準的なフレキシブルプリント回路基板設計ルールで設計され、１３．５６ＭＨｚの共振周波数で、標準的なＮＦＣ通信プロトコルに合致している。センサがスマートフォンとＮＦＣで接続されている場合、アプリケーションはデータを読み取り、次の測定のためにコンデンサをリセットできる。
図３は、Ｅｃｏｆｌｅｘ３０を有するカプセル化された及びカプセル化されていない異なるタイプのセンサを示す。図３は、カプセルの無い裸のセンサ、青色染料を用いたカプセル化センサ、及び、透明なカプセル化センサを示す。
図４は、センサのデバイスレイアウトの三次元図とセンサの概略図とを示す。
図５Ａ～図５Ｃは、太陽光の下でのシミュレータによるＵＶセンサ測定のグラフを示す。
図６は、リストバンド形式のＵＶセンサの代替バージョンを示す。このバージョンの仕様は次のとおりであってよい。
・テキサスインスツルメンツのＮＦＣパッケージチップを備えた２層近距離無線通信素子からなるデバイス
・ループアンテナ（Ｃｕ、厚さ：約１８μｍ、直径：１６ｍｍ、幅：７５μｍ）
・光検出器としてのポリイミドフィルム（ＰＩ、厚さ１８μｍ）ＵＶＡダイオード
・超コンデンサ
・白色のポリジメチルシロキサンでカプセル化された素子
・市販のシリコンカラーバンドで成形された素子
・テキサスインスツルメンツのＮＦＣパッケージチップを備えた２層近距離無線通信素子からなるデバイス
・ループアンテナ（Ｃｕ、厚さ：約１８μｍ、直径：１６ｍｍ、幅：７５μｍ）
・光検出器としてのポリイミドフィルム（ＰＩ、厚さ１８μｍ）ＵＶＡダイオード
・超コンデンサ
・白色のポリジメチルシロキサンでカプセル化された素子
・市販のシリコンカラーバンドで成形された素子
図７Ａ及び図７Ｂは、ユーザの指の爪の表面に取り付けるように構成されたＵＶセンサのさらに別の代替バージョンである。このバージョンの仕様は次のとおりであってよい。
・異なるサイズのＵＶＡ／ＵＶＢリング素子
・パッケージ化されたチップを備えたＵＶＡ爪センサ
・テキサスインスツルメンツのＮＦＣパッケージチップを備えた２層近距離無線通信素子からなるデバイス
・ループアンテナ（Ｃｕ、厚さ：約１８μｍ、直径：１６ｍｍ、幅：７５μｍ）
・検出器としてのポリイミドフィルム（ＰＩ、厚さ１８μｍ）ＵＶＡダイオード
・超コンデンサ
・異なるサイズのＵＶＡ／ＵＶＢリング素子
・パッケージ化されたチップを備えたＵＶＡ爪センサ
・テキサスインスツルメンツのＮＦＣパッケージチップを備えた２層近距離無線通信素子からなるデバイス
・ループアンテナ（Ｃｕ、厚さ：約１８μｍ、直径：１６ｍｍ、幅：７５μｍ）
・検出器としてのポリイミドフィルム（ＰＩ、厚さ１８μｍ）ＵＶＡダイオード
・超コンデンサ
図７Ｂは、付属品全体に対するセンサの相対位置とともに、指の爪の実施形態（水平９ｍｍ及び垂直２．２ｍｍなど）の寸法を示す。図７Ｂはまた、付属品を指の爪に取り付けるために湾曲した接着要素を使用してよいことを示す。
図８Ａは、ユーザの指に指輪として装着するように構成されたＵＶセンサのさらに別の代替バージョンを示す。指輪バージョンの構成は、指の爪バージョンと似ているが、指輪型バンドに配置される。
図８Ｂ～図８Ｄは、ＵＶセンサのさらに別の代替バージョンを、クリップ、チャーム、ブレスレット、または、サングラスもしくは腕時計へのアタッチメントとして示す。
下の表は、センサの実装に関する追加の詳細を示す。
図９Ａ～図９Ｄは、クライアントデバイス１０２（スマートフォン等）で実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。ＵＶセンサはＵＶ曝露を検出し、検出データをクライアントデバイスに送信する。一例では、ＵＶセンサは、感知したデータを、１日を通して規則的な間隔（例えば、２時間ごと）に複数回送信する。図９Ａ～図９Ｃに示すように、クライアントデバイス１０２上のアプリケーションディスプレイは、「低」、「中」、または「高」などのカテゴリラベルと共に、パーセント形式でユーザのリスクレベルの表示を提供し得る。また、図９Ａ～図９Ｃに示すように、場所、現在の湿度、ＵＶインデックス、現在の温度、花粉レベル、大気質などの他の情報を表示してもよい。その日のＵＶ曝露レベルを経時的に追跡するグラフも表示されてよく、グラフは、ユーザのスケジュール（「午後にランニング」など）から取得された追加情報を含んでよい。ディスプレイには、お祝いメッセージ（「よくできました」）や警告メッセージ（「警告：過去１時間にＵＶ曝露が３９％増加しました」）など、リスクレベルに基づいたメッセージも表示してよい。図９Ｄに示すように、ＵＶＡとＵＶＢの両方の曝露を表示するディスプレイがあってよい。
図９Ｅ～図９Ｇは、日次表示、週次表示、または月次表示に基づくアプリケーション表示の例を示す。
図９Ｈは、アプリケーションに関する表示を示し、ユーザは、（ユーザインタフェース要素をタップすることにより）手動で同期操作を実行して、ＵＶセンサから最新のＵＶセンサデータを取得してよい。
図９Ｉは、名前、生年月日、性別、肌の色合い、肌タイプ、及び、現在使用している日焼け止めのタイプなどの項目を含み得る、ユーザプロファイルを示すアプリケーションの表示を示す。
図９Ｊは、ユーザアクティビティとセッションの量、及び、各アクティビティで発生した平均ＵＶ曝露を示すアプリケーションの表示を示す。
図９Ｋは、アクティビティの１つ（ランニングなど）の詳細を含むアプリケーションの表示を示す。詳細には、個々のセッションで発生した実際のＵＶ曝露が含まれる。
ＵＶセンスアプリ（アプリケーション）は、臨床研究と評価を目的として開発された。このアプリを使用すると、研究者はセンサのパラメータとユーザ警告を設定できる。研究のリアルタイム評価のために、データをクラウドサーバ（複数可）にすぐにアップロードできる。
図１０Ａは、アプリの最初のインタフェースのログインページを示す。研究者は管理モードを選択してパスワードでログインでき、ユーザはデータのみを取得するためにユーザモードを選択する。
図１０Ｂは、管理モードには５つのセクションがあることを示している。
１．設定：センサ情報と被験者データの設定
２．パラメータ：電荷をＵＶ曝露に変換するためのパラメータを設定
３．データの読み取り：センサからデータを読み取り、メモリをリセット
４．データの表示：データセットを選択して、グラフの表に表示
５．連続読み取り：キャリブレーションの目的で、設定されたサンプリングレートでデータを読み取る
１．設定：センサ情報と被験者データの設定
２．パラメータ：電荷をＵＶ曝露に変換するためのパラメータを設定
３．データの読み取り：センサからデータを読み取り、メモリをリセット
４．データの表示：データセットを選択して、グラフの表に表示
５．連続読み取り：キャリブレーションの目的で、設定されたサンプリングレートでデータを読み取る
図９～図１０は、以下を含む管理構成セクションを示す。
・パッチＩＤ：パッチ情報を入力（例：左腕ＬＡ）。情報をＲＦＩＤチップに書き込むことができるため、データ読み取り中にパッチを再度認識できる。
・被験者ＩＤ：研究のための被験者ＩＤ（例：００１）を入力。情報がＲＦＩＤチップに書き込まれるので、被験者を用いてパッチを認識できる。
・ＰＧＡゲイン：ＲＦＩＤチップのメモリに書き込まれる感度設定
・リセット時間：データをリセットするために、ユーザが電話機をデバイスの上にかざす必要時間
・ユーザ警告間隔：ユーザにデータを再度取得するよう警告する時間（分単位）。
・パッチＩＤ：パッチ情報を入力（例：左腕ＬＡ）。情報をＲＦＩＤチップに書き込むことができるため、データ読み取り中にパッチを再度認識できる。
・被験者ＩＤ：研究のための被験者ＩＤ（例：００１）を入力。情報がＲＦＩＤチップに書き込まれるので、被験者を用いてパッチを認識できる。
・ＰＧＡゲイン：ＲＦＩＤチップのメモリに書き込まれる感度設定
・リセット時間：データをリセットするために、ユーザが電話機をデバイスの上にかざす必要時間
・ユーザ警告間隔：ユーザにデータを再度取得するよう警告する時間（分単位）。
図１０Ｄは、保存された電荷をＵＶＡ曝露に変換するためのパラメータを設定できる管理パラメータセクションを示す。
図１０Ｅは、次の機能を含む管理データ読み取りセクションを示す。
・データ読み取りを押してデバイスの検索を開始するようにユーザに求める。デバイスが見つかると、プリセットされたリセット時間でカウントダウンしながら初期読み取りが行われる。リセット期間の最後に、別の最終読み取りが行われる。
・ユーザモードでは、値は表示されない。デバイス上に電話をかざしているユーザに通知するために、カウントダウンクロックのみが存在する。
・データ読み取りを押してデバイスの検索を開始するようにユーザに求める。デバイスが見つかると、プリセットされたリセット時間でカウントダウンしながら初期読み取りが行われる。リセット期間の最後に、別の最終読み取りが行われる。
・ユーザモードでは、値は表示されない。デバイス上に電話をかざしているユーザに通知するために、カウントダウンクロックのみが存在する。
図１０Ｆは、管理データ表示セクションを示す。このセクションには、パッチＩＤと日付を選択するためのインタフェースが含まれる。データは異なる日付ごとに整理されているため、研究者はデータを簡単に閲覧できる。
図１０Ｇは、データ表示セクションからアクセスできる表を示す。時間や読み取り条件ごとに整理された表形式でデータを表示できる。
図１０Ｈは、データ表示セクションからアクセスできるグラフを示す。ここで、データは、グラフ形式で表示でき、例えば、ＵＶ曝露と測定時間との関係を示す。
一実施形態では、図１０Ｉは、臨床研究アプリケーションで使用し得るアプリケーションインタフェースを示す。図に示されているインタフェースはＡｐｐｌｅのリサーチキットに基づいており、研究者は研究ＩＤと被験者ＩＤを入力してよい。アプリケーションは、センサＩＤと場所を明確に表示し、センサごとのＵＶデータ追跡を実行する。
一実施形態では、図１０Ｊは、消費者アプリケーションで使用し得るアプリケーションインタフェースを示す。アプリケーションは、消費者データを提供するためにクラウドサーバに接続する。アプリケーションはさらに、天気、花粉、ＵＶ情報を表示し、１日当たりのＵＶ量に達したときにユーザに警告し、ＵＶＡと地理位置からＵＶＢを計算し、アクティビティごとにＵＶ曝露を追跡する。
図１１～図１４は、ベンチキャリブレーション／テストの異なるデータ結果を示す。図１１は、ＵＶＡ／ＵＶＢ検出器の外部量子効率（ＥＱＥ）スペクトルを示す。図１２は、異なるＵＶＡ強度に対する時間対電圧及びエネルギー対電圧のＵＶＡ応答測定値を示す。図１３は、異なるＵＶＢ強度に対する時間対電圧及びエネルギー対電圧のＵＶＢ応答測定値を示す。図１４は、ゲイン２のソーラーシミュレータの下でのセンサ出力（ＵＶＡ露出に基づく）をミリボルトで示す。
図１５は、本実施形態で説明されるウェアラブルＵＶセンサの性能をＳｃｉｅｎｔｅｒｒａ電子式ＵＶ線量計などの参照デバイスと比較する臨床研究における、被験者へのＵＶセンサ配置を示す。図１６～図２１は、次のパラメータと条件でＵＶＡ／ＵＶＢセンサ（複数可）を用いた臨床研究評価の結果を示す。
・日付：２０１６年９月
・場所：アメリカ合衆国フロリダ州タンパ
・被験者数：１４
・被験者あたりのセンサ数：４
・センサの場所：＃１左手の甲、＃２左外腕、＃３左内腕、＃４右手の甲
・調査日数：４日
・１日目：東西南北の方向性ウォーク
・２日目：ビーチと都市の比較
・３日目及び４日目：日常生活活動
・日付：２０１６年９月
・場所：アメリカ合衆国フロリダ州タンパ
・被験者数：１４
・被験者あたりのセンサ数：４
・センサの場所：＃１左手の甲、＃２左外腕、＃３左内腕、＃４右手の甲
・調査日数：４日
・１日目：東西南北の方向性ウォーク
・２日目：ビーチと都市の比較
・３日目及び４日目：日常生活活動
図２２は、次のパラメータと条件でＵＶＡ／ＵＶＢセンサ（複数可）を用いた臨床研究評価の予備段階の結果を示す。
・日付：２０１７年３月
・場所：ブラジル、リオ
・被験者数：１９
・被験者あたりのセンサ数：１
・センサの位置：親指または中指
・調査日数：４日
・１日目及び２日目：屋上、通常の活動、水無し
・３日目：午前はビーチ、午後は屋上
・４日目：屋上、プールでの活動
・日付：２０１７年３月
・場所：ブラジル、リオ
・被験者数：１９
・被験者あたりのセンサ数：１
・センサの位置：親指または中指
・調査日数：４日
・１日目及び２日目：屋上、通常の活動、水無し
・３日目：午前はビーチ、午後は屋上
・４日目：屋上、プールでの活動
代替実施形態（複数可）
以下の実施形態は、以下の仕様を有する、パッケージ化されたＲＦ４３０チップを備えて製造されたセンサを説明する。
・ＵＶＡセンサ
・ＵＶ透過アクリルパッケージのＵＶＡ検知ＬＥＤ
・ＮＦＣアンテナとの干渉を最小限に抑えるように設計された金属製クリップ
製造可能性のために最適化された概略設計
以下の実施形態は、以下の仕様を有する、パッケージ化されたＲＦ４３０チップを備えて製造されたセンサを説明する。
・ＵＶＡセンサ
・ＵＶ透過アクリルパッケージのＵＶＡ検知ＬＥＤ
・ＮＦＣアンテナとの干渉を最小限に抑えるように設計された金属製クリップ
製造可能性のために最適化された概略設計
図２２は、本実施形態によるセンサの分解図を示す。見て分かるように、センサは、カプセル層２２０１、ＬＥＤ２２０２、超コンデンサ２２０３、及びＮＦＣチップ２２０４を含む。
さらに、この実施形態では、ＣＥＳで使用されているＮＯＡ６１（３６０ｎｍで８０％の透過率）と比較して、ＵＶ光の通過帯域範囲を広げる（３００ｎｍ～４００ｎｍで９０％の透過率）ために、新しいカプセル材料（Ｐｌｅｘｉｇｌａｓ ＶＳ－ＵＶＴ）が選択されてよい。図２３は、ＶＳ－ＵＶＴ材料のＵＶ透過曲線を示す。
図２４は、金属材料を用いた代替の機械的クリップ設計（要素５）によって、ＮＦＣアンテナ性能に影響を及ぼさない、一実施形態によるセンサの分解図を示す。テスト結果は、金属クリップをセンサに取り付けて、１０ｍｍの読み取り範囲を示す。
一実施形態では、ＵＶセンサ用のアンテナのサイズは、（例えば）９ｍｍから９．４ｍｍに調整されてよい。このようなアンテナでは、Ｑファクタが２０から４１に大幅に改善され、読み取り範囲が１ｍｍから１０ｍｍに拡大される（ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）でテストした場合）。
本発明者らはさらに、センサが同じ条件で屋外に配置されるとき、主にＵＶ ＬＥＤの視野角および製造品質に起因して、サンプル間で大きな変動があることを発見した。Ｂｉｖａｒ－３９５ＬＥＤを使用した場合、屋外でのテスト時のサンプル間の変動は約３２％である。別のＵＶ ＬＥＤパーツ（Ｌｕｍｉ０３９５－Ａ０６５）をテストして、サンプル間の変動を約５％に改善した。テスト結果は、図２５に示す表に含まれる。
一実施形態で使用されるＬＥＤ（Ｂｉｖａｒ ＵＶ ＬＥＤ）は、±３０度の視野角を有し、これは、デバイスが身体の異なる部分（手首、肩、または袖）に傾斜した角度で配置されるときのセンサ応答を制限する。±１３０度の広い視野角を持つ別のＵＶ ＬＥＤ（ＬＨＵＶ－０３９５－Ａ０６０）を選択した。ソーラーシミュレータからの制御された光源光を使用したテスト結果を図２６の表に示す。
発明者はさらに、センサがトランジスタでリセットされた後、超コンデンサに大きな跳ね返り電圧があることを発見した。跳ね返り電圧を特性化し、次の表に基づいてＵＶＡ線量計算に組み込むことができる。
本発明者らはさらに、センサが異なる身体位置に配置された場合の補正係数を理解するための研究プロトコルを開発した。アルゴリズムは、図２７に示すように、センサの位置に基づいて、身体（額、肩、頭の上部）の最大ＵＶ線量を計算する。
図２８Ａは、ＵＶセンサ１０１及びクライアントデバイス１０２を含むシステム２８００を示す。一実施形態では、ヘアドライヤＵＶセンサ１０１は、無線信号２８２０でクライアントデバイス１０２と通信している。一実施形態では、クライアントデバイス１０２は、ソフトウェアアプリケーションまたはソフトウェアモジュールのセットを動作させて、ＵＶセンサ１０１との間で通信を送受信するように構成される。一例では、ソフトウェアアプリケーションは、ＵＶセンサのＵＶ測定値をリアルタイムで追跡する。
図２８Ｂは、モバイルデバイス２８２２、ウェアラブル電子機器２８２４、テレビまたはマジックミラー２８２６、ネットワークルータ２８２８、及びパーソナルコンピュータ２８２９を含むクライアントデバイス１０２の異なる例を示す。
無線信号２８２０は、ＷＩＦＩ（登録商標）、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、近距離場を含む電磁信号などの任意の適切な信号、または、光及び音響などの任意の他の信号であってよい。電化製品を含む、各クライアントデバイスは、ワイヤレスインターネットアクセスポイントへの８０２．１１ワイヤレス接続を介した、またはイーサネット（登録商標）インタフェースなどによるインターネットアクセスポイントへの物理的接続を介した、インターネット接続を通して互いに通信してよい。接続された各デバイスは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）接続や他の無線手段などを介して、他のデバイスとの無線通信を実行できる。
図２８Ｃは、一例による、ＵＶセンサの最適性能を促進するシステム５５０（図１に似た）の例を表す図である。システム２８５０は、少なくともＵＶセンサ及びクライアントデバイスを含む。任意選択で、システム２８５０は、１つまたは複数のサーバ１０３をさらに含んでよく、サーバ１０３は、クラウドコンピューティング環境の一部として実装され、インターネットを介してシステム２８５０と通信する。１つまたは複数の外部サーバ１０３は、一例によると、ユーザデータ、スキンケア製品やスキンケア用具などの製品、プロトコル及びルーチン、チュートリアル、並びに、他のサードパーティサービスを記憶できる。
ユーザインタフェースまたはクライアントデバイスは、スキンケア製品または用具の使用方法に関するチュートリアルを表示できる。ユーザインタフェースは、計画またはルーチンのプロトコルを作成及びダウンロードできる。ユーザインタフェースは、使用状況を指導、追跡し、追跡した使用状況をプロトコル、計画、及びルーチンと比較できる。ユーザインタフェースは、追跡した使用状況に基づいてスコアを計算できる。ユーザインタフェースは、スコアと任意の器具の追跡した使用状況をクライアントデバイスのメモリに記憶するか、クラウドサーバ１０３にアップロードすることができる。ユーザインタフェースを使用して、スキンケアまたはＵＶ保護に関連する製品を購入できる。例えば、クライアントデバイスは、ユーザが入力した所望の結果に基づいて、使用する特定のスキンケア製品または組成物の推薦、及び、それらをプロセスのどのステップで使用するかを出力することができる。
最初のステップとして、クライアントデバイスはユーザの希望する結果に関する情報を収集する。クライアントデバイスは検索結果をローカルに記憶してよい。または、外部システムまたはサーバに接続してデータベースまたは検索結果にアクセスしてよい。
ユーザは、所望のスキンケア結果を見つけた後、結果を達成するためにチュートリアルにアクセスしてよい。チュートリアルは、テキスト形式、静止画像形式、ビデオ形式、または音声のみの形式であってよい。
クライアントデバイスは、顧客プロファイルへの入力を提供するために使用できるカメラ機能も有してよい。例えば、カメラはユーザの肌の画像を取得して、希望の外観が可能かどうかを判断したり、肌の特性や色に基づいてユーザにさらに推薦を行ったりできる。
クライアントデバイスは、ユーザに関するデータを外部システムまたはサーバ（クラウドベースのシステムなど）にアップロードするように構成される。そのようなデータには、ユーザプロファイル、スキンケア製品または用具の使用量、または、スキンケア製品または用具を使用したときの性能結果が含まれてよい。クライアントデバイスは、ユーザデータを匿名に保つオプションも提供できる。
さらに、クライアントデバイスの回路は、発見プロトコルを起動するように構成されてよく、発見プロトコルは、クライアントデバイスとＵＶセンサが互いに識別し、１つまたは複数の事前共有キーをネゴシエートできるようにし、これは、さらにＵＶセンサとクライアントデバイスが、暗号化及び匿名化された情報を交換できるようにする。
図２９は、ＵＶセンサ１０１とクライアントデバイス１０２との間で実行される一般的なプロセスを示す。通信ペアリング２９０１は、２つのデバイスが互いの受け入れ可能な無線通信範囲内にあるときに２つのデバイス間で実行される。そのようなペアリングは、使用されている通信プロトコルのタイプに依存し、そのようなプロトコルは、当技術分野でよく理解されている。ＵＶセンサは、上述のようにＵＶ測定を行うための幾つかの感知動作のいずれかを実行する。感知動作によって取得されたセンサ記録は、任意選択でローカルメモリに記憶されてよい（ステップ２９０３）、かつ／または、すぐにクライアントデバイス１０２に通信されてよい（ステップ２９０４）。
図２９に示すように、クライアントデバイスは、ＵＶセンサから受信した感知データを記憶し、上述のように、感知データの処理および分析を実行する（ステップ２９０５）。次に、クライアントデバイス１０２は、上述のように、クライアントデバイスのディスプレイに結果を出力してよく、かつ／または、クライアントデバイスは、そのような結果または他のデータを、図１に示すクラウドサーバ１０３などのクラウドサーバに出力してよい。
図３０は、一実施形態による、ＵＶセンサによって実行され得るアルゴリズムを示す。ステップ３０１０において、ＵＶセンサは、感知動作を開始するためのトリガを検出する。このトリガは、日光への曝露に基づいた自動的な起動であってよい。トリガは、クライアントデバイス自体から受信されてもよい。例えば、ＵＶセンサとクライアントデバイスとの間で通信ペアリングが確立されている場合、クライアントデバイスは、ＵＶセンサに信号を送信して、感知動作を開始してよい。
感知動作（複数可）は、ステップ３０１１で実行される。ＵＶセンサによって実行される感知動作のタイプは、上で詳細に説明されている。ステップ３０１２において、感知動作から取得されたセンサデータは、それらが得られると任意選択でＵＶセンサのメモリに記憶される。ステップ３０１２において、センサデータがクライアントデバイスに送信される。このような送信は、データが合計時間後に蓄積されたときに行われる場合や、定期的に発生する場合、クライアントデバイスでのユーザ入力に基づいて発生する場合、または、クライアントデバイスから受信した要求信号に基づいて発生する場合がある。
本開示の原理、代表的な実施形態、及び動作モードは、前述の説明に記載されている。しかしながら、保護されることが意図されている本開示の態様は、開示された特定の実施形態に限定されると解釈するべきではない。さらに、本明細書で説明される実施形態は、限定的ではなく例示的であると見なされるべきである。本開示の趣旨から逸脱することなく、変形および変更が他者によって行われ、均等物が採用されてよいことは、理解される。したがって、そのような全ての変形、変更、及び均等物は、請求するように、本開示の趣旨及び範囲内にあることが明確に意図されている。
１００ 個人のＵＶ曝露測定用のシステム、１０１ 測定センサデバイス、１０２ クライアントデバイス、２２０１ カプセル層
Claims (13)
- 紫外線（ＵＶ）放射への曝露を検出するように構成された電子素子と、
検出されたＵＶ放射曝露を外部デバイスに送信するように構成された回路と、
アンテナと、
閉ループの形態にある金属材料から作られたクリップであって、前記クリップが、前記クリップの一部が前記クリップの別の一部の上に位置するように前記クリップが折り曲げられた折り曲げ部分と、前記電子素子、前記回路及び前記アンテナが取り付けられる取り付け部分と、前記折り曲げ部分及び前記取り付け部分を接続する接続部分と、を備え、前記接続部分が、前記取り付け部分から前記折り曲げ部分に向けてテーパとなっている、クリップと、
を含む、ＵＶ放射への曝露を測定するように構成された測定デバイス。 - 前記電子素子がＵＶ感知ＬＥＤである、請求項１に記載の測定デバイス。
- 前記回路が、近距離無線通信素子を含む、請求項２に記載の測定デバイス。
- 前記電子素子及び前記回路をカプセル化する可撓性材料をさらに含む、請求項１に記載の測定デバイス。
- 前記回路が、前記検出されたＵＶ放射曝露を、定期的な間隔で前記外部デバイスに送信するように構成される、請求項１に記載の測定デバイス。
- 前記回路が、前記検出されたＵＶ放射曝露を、前記外部デバイスからの要求で、前記外部デバイスに送信するように構成される、請求項１に記載の測定デバイス。
- 前記測定デバイスと、前記測定デバイスから前記測定されたＵＶ照射の出力を受信するように構成された端末装置と、の間の読み取り範囲が、１０ｍｍ以上である、請求項１に記載の測定デバイス。
- 請求項１～７のいずれか一項に記載の測定デバイスと、
前記測定デバイスから前記測定された紫外線（ＵＶ）照射の出力を受信し、少なくとも前記測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のＵＶ曝露リスクレベルを表示するように構成された端末装置と、
を含む、個人のＵＶ放射測定値を決定するシステム。 - 前記端末装置が、所定の期間にわたって定期的な間隔で前記測定デバイスから前記測定されたＵＶ照射を受信し、
前記所定の期間全体にわたって取得された前記測定された日光照射に基づいて前記特定のユーザの個人のＵＶ曝露リスクレベルを表示するように構成される、請求項８に記載のシステム。 - 前記端末装置が、前記所定の期間にわたる特定のユーザの活動に関連する情報を、前記測定デバイスから受信した前記測定された日光照射に相関させるように構成される、請求項９に記載のシステム。
- 前記端末装置が、前記ユーザの肌タイプの情報と前記測定デバイスから受信した前記測定された日光照射とを相関させるように構成される、請求項８に記載のシステム。
- 前記端末装置が、前記測定デバイスから受信した前記測定されたＵＶ照射に基づいて、推薦する保護または行動の方法を出力するように構成される、請求項８に記載のシステム。
- 請求項８から１２のいずれか一項に記載のシステムによって実施される方法であって、
測定デバイスを用いて、ＵＶ照射を測定するステップと、
端末装置によって、前記測定デバイスから前記測定されたＵＶ照射の出力を受信し、少なくとも前記測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のＵＶ曝露リスクレベルを表示するステップと、
を含む、前記方法。
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