(57)【要約】電子装置(200)が生体の生理学的情報を測定する。電子装置(200)は、センサ・アセンブリ(206)、電磁構造を有する第１駆動部(212)、及び第２駆動部(213)を具えている。第１駆動部(212)はセンサ・アセンブリを駆動して、生体の皮膚の上方を非接触の方法で走査して測定位置を決定する。第２駆動部(213)は、センサ・アセンブリ(206)を駆動して、生体の皮膚に向けて移動させて生体の皮膚に接触させて、測定位置に基づく生理学的情報を測定する。
2019525823.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の生理学的情報を測定する電子装置であって、
センサ・アセンブリと、
電磁構造を有する第１駆動部と、
第２駆動部とを具え、
前記第１駆動部は、前記センサ・アセンブリを駆動して、前記生体の皮膚をその上方の走査経路に沿って非接触の方法で走査して測定位置を決定し、
前記第２駆動部は、前記センサ・アセンブリを駆動して、前記測定位置に基づいて、前記生体の皮膚に向けて移動させて前記生体の皮膚に接触させて、前記生理学的情報を測定する、電子装置。
【請求項２】
前記測定位置を、当該測定位置の隣接領域の下方に血管が存在することが予測される位置に決定する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記血管が動脈である、請求項２に記載の電子装置。
【請求項４】
前記第１駆動部が、
磁石と、
コイルとを具え、
前記磁石と前記コイルとが相互作用して、この相互作用により電磁力を発生して前記センサ・アセンブリを駆動する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記第１駆動部が、
磁石と、
コイルと、
移動要素とを具え、
該移動要素は、前記センサ・アセンブリ及びガイドレールに結合され、該ガイドレールは、前記移動要素を当該ガイドレールに沿って移動するようにガイドする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記磁石が固定され、前記コイルは可動であり、前記移動要素に取り付けられている、請求項５に記載の電子装置。
【請求項７】
前記コイルが固定され、前記磁石は可動であり、前記移動要素に取り付けられている、請求項５に記載の電子装置。
【請求項８】
前記移動中の前記ガイドレールと前記移動要素との間の摩擦力が、前記センサ・アセンブリのシフトを低減して前記センサ・アセンブリの安定性を向上させるように事前設定されている、請求項５に記載の電子装置。
【請求項９】
前記第１駆動部が弾性部をさらに具え、該弾性部の一方の端は固定され、該弾性部の他方の端は前記センサ・アセンブリに結合されて、前記センサ・アセンブリに復元力を与える、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１０】
前記第２駆動部が、
コントローラと、
前記センサ・アセンブリに結合された少なくとも１つのギアとを具え、
前記コントローラは、前記ギアの回転を制御して、前記生体の皮膚に向かうように、あるいは前記生体の皮膚から離れるように回転させて、前記ギアに結合された前記センサ・アセンブリが、前記測定のために前記生体の皮膚に向かって移動する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１１】
前記第２駆動部が、
２つのガイド壁と、
２つのギアとを具え、
前記２つのギアは、前記２つのガイド壁の間に並んで結合されて、前記センサ・アセンブリを前記生体の皮膚に向けて押圧して、前記センサ・アセンブリが傾斜することを防止する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１２】
前記センサ・アセンブリが、
第１センサと、
第２センサとを具え、
前記第１センサは、１種類以上の波動を放射して検出することによって前記生体の皮膚を走査して、前記測定位置を決定し、
前記第２センサは、当該第２センサが前記生体上に押圧されることによって前記生理学的情報を検出する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１３】
前記１種類以上の波動は、電磁波及び機械的波動から選択した波動である、請求項１２に記載の電子装置。
【請求項１４】
前記第１センサが光センサであり、前記第２センサが圧力センサである、請求項１３に記載の電子装置。
【請求項１５】
前記第１センサと前記第２センサとの間の距離が閾値未満であり、これにより、前記第１センサと前記第２センサとのオフセットによって生じる測定誤差が許容範囲内である、請求項１２に記載の電子装置。
【請求項１６】
前記第２センサが、前記測定位置の付近の複数の位置における脈圧信号を測定し、該測定した脈圧信号に基づいて最適な位置を決定することによって、前記測定位置を微調整するように動作可能である、請求項１２に記載の電子装置。
【請求項１７】
前記第１センサ及び前記第２センサが、前記センサ・アセンブリの基板内に埋め込まれたそれぞれのキャビティ内に配置され、透明材料が前記キャビティ内に充填されて前記第１センサ及び前記第２センサを密閉して、前記第１センサ及び前記第２センサを保護して前記第１センサ及び前記第２センサが前記キャビティの外部と直接接触することを防止する、請求項１２に記載の電子装置。
【請求項１８】
前記センサ・アセンブリが、前記測定位置における前記生体の血液酸素飽和度を検出するように動作可能であり、前記血液酸素飽和度の検出中に、前記生体の皮膚上に前記センサ・アセンブリが接触する接触の深さを、前記測定した生理学的情報に基づいて制御する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１９】
前記センサ・アセンブリの検出面上に保護層がコーティングされて、前記生体の皮膚と前記センサ・アセンブリとの間の摩擦を低減して、前記検出面を通した前記センサ・アセンブリ内への湿気の拡散を最小にする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項２０】
前記第２駆動部が前記センサ・アセンブリを駆動して、前記測定位置において、前記生体の皮膚に向けて移動させて前記生体の皮膚を押圧させて、前記生理学的情報を測定する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項２１】
前記第１駆動部及び前記第２駆動部によって前記センサ・アセンブリを駆動して前記測定位置を微調整して、該微調整した位置において前記生理学的情報を測定する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項２２】
複数の膜面を有する膜部をさらに具え、各回の測定中に、前記電子装置の測定面を新たな前記膜面でカバーする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項２３】
前記膜面を回転要素によって１つずつ回転させて、前記測定面をカバーする、請求項２２に記載の電子装置。
【請求項２４】
前記回転要素を前記生体によって手動で制御して、前記膜面を回転させる、請求項２３に記載の電子装置。
【請求項２５】
前記回転要素を個別のモータ・コントローラによって自動的に制御して、前記膜面を回転させる、請求項２３に記載の電子装置。
【請求項２６】
前記回転要素を前記第１駆動部及び／または前記第２駆動部によって制御して前記膜面を回転させる、請求項２３に記載の電子装置。
【請求項２７】
前記走査経路、及び前記走査経路に沿って検出した走査信号に基づいて、前記測定位置を予測アルゴリズムにより予測する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項２８】
前記生体の皮膚の表面平坦性が変化し、かつ動脈拍動情報を有する前記走査信号が相対的に大きい場所で、前記測定位置を、前記走査信号の変化及び前記走査経路に基づいて予測する、請求項２７に記載の電子装置。
【請求項２９】
前記第１駆動部が、前記センサ・アセンブリを駆動して、前記生体の皮膚を非接触の方法で走査して前記測定位置を決定するに当たり、
事前学習済みモデルによって、前記センサ・アセンブリの現在の走査位置及び以前の走査位置において測定した検出信号に基づいて、予測測定位置を生成し、
前記予測測定位置が所定条件を満たす場合に、前記予測測定位置を後のプロセス用に出力し、
前記予測測定位置が前記所定条件を満たさない場合に、前記予測測定位置に基づいて、前記センサ・アセンブリの次の走査位置への移動を制御して、前記予測測定位置を生成する動作に戻る
ことによって前記測定位置を決定する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３０】
前記センサ・アセンブリを可変速度で移動させて、前記予測測定位置に接近させる、請求項２９に記載の電子装置。
【請求項３１】
前記予測測定位置の信頼範囲が前記測定位置の精度の要求を満たす場合に、前記所定条件を満たす、請求項２９に記載の電子装置。
【請求項３２】
前記精度の要求が、前記予測測定位置の信頼範囲が１〜２mmよりも小さいことである、請求項３１に記載の電子装置。
【請求項３３】
請求項１に記載の電子装置と、
前記生体上に着用される可動フレームとを具えたヘルスケアシステムであって、
前記センサ・アセンブリが前記可動フレームに結合されて、前記生体の前記生理学的情報を測定し、一旦、前記測定を終了すると、前記センサ・アセンブリが前記可動フレームから取り外される、ヘルスケアシステム。
【請求項３４】
前記可動フレームが、リストバンドを介して、前記生体の手首に着用される、請求項３３に記載のヘルスケアシステム。
【請求項３５】
一旦、標的位置が決定されると、前記可動フレームが該標的位置にロックされる、請求項３３に記載のヘルスケアシステム。
【請求項３６】
電子装置を生体に適用する方法であって、
センサ・アセンブリを生体の皮膚の上方に配置するステップと、
電磁構造を有する第１駆動部によって前記センサ・アセンブリを駆動して、前記生体の皮膚をその上方の走査経路に沿って非接触の方法で走査して測定位置を決定するステップと、
第２駆動部によって前記センサ・アセンブリを駆動して、前記測定位置に基づいて、前記センサアセンブリを前記生体の皮膚に向けて移動させて前記生体の皮膚に接触させて、生理学的情報を測定するステップと
を含む方法。
【請求項３７】
前記測定位置を、当該測定位置の隣接領域の下方に血管が存在することが予測される位置に決定する、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記第１駆動部の磁石とコイルとの相互作用によって電磁力を発生するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項３９】
摺動要素を移動要素によってガイドレールに沿って移動させるステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４０】
前記移動中に、前記ガイドレールと前記移動要素との間に摩擦力を発生させて、前記センサ・アセンブリのシフトを低減して安定性を向上させるステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
【請求項４１】
前記電磁構造による電磁力に相当する反力を前記センサ・アセンブリに与えるステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４２】
前記センサ・アセンブリの第１センサによって前記生体の皮膚を走査して、前記測定位置を決定するステップと、
前記生体上に押圧されている前記センサ・アセンブリの第２センサによって、前記生理学的情報を検出するステップと
をさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４３】
前記第２センサによって、前記測定位置の付近の複数の位置における脈圧信号を測定することによって、前記測定位置を微調整するステップと、
前記測定した脈圧信号に基づいて最適な位置を決定するステップと
をさらに含む、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記センサ・アセンブリによって、前記測定位置における前記生体の血液酸素飽和度を検出するステップと、
前記血液酸素飽和度の検出中に、前記生体の皮膚上に前記センサ・アセンブリが接触する接触の深さを、前記測定した生理学的情報に基づいて制御するステップと
をさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４５】
前記第１駆動部及び前記第２駆動部によって前記センサ・アセンブリを駆動して前記測定位置を微調整して、該微調整した位置において前記生理学的情報を測定するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４６】
各回の測定中に、前記電子装置の測定面を膜部の新たな膜面でカバーするステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項４７】
前記膜部の複数の前記膜面を回転要素によって１つずつ回転させて、前記測定面をカバーするステップをさらに含む、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記回転要素を前記第１駆動部及び／または前記第２駆動部によって制御して前記膜面を回転させるステップをさらに含む、請求項４７に記載の方法。
【請求項４９】
前記走査経路、及び前記走査経路に沿って検出した走査信号に基づいて、前記測定位置を予測アルゴリズムにより予測するステップをさらに含む、請求項３６に記載の方法。
【請求項５０】
前記生体の皮膚の表面が突出し、かつ前記走査信号が相対的に大きい場所で、前記測定位置を、前記走査信号の変化及び前記走査経路に基づいて予測するステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記測定位置を決定するに当たり、
事前学習済みモデルによって、前記センサ・アセンブリの現在の走査位置及び以前の走査位置において測定した検出信号に基づいて、予測測定位置を生成し、
前記予測測定位置が所定条件を満たす場合に、前記予測測定位置を後のプロセス用に出力し、
前記予測測定位置が前記所定条件を満たさない場合に、前記予測測定位置に基づいて、前記センサ・アセンブリの次の走査位置への移動を制御して、前記予測測定位置を生成する動作に戻る
ことによって前記測定位置を決定する、請求項３６に記載の方法。
【請求項５２】
前記センサ・アセンブリを可変速度で移動させて、前記予測測定位置に接近させることによって、前記センサ・アセンブリの移動を制御する、請求項５１に記載の電子装置。
【請求項５３】
前記予測測定位置の信頼範囲が前記測定位置の精度の要求を満たす場合に、前記所定条件を満たす、請求項５１に記載の電子装置。
【請求項５４】
前記精度の要求が、前記予測測定位置の信頼範囲が１〜２mmよりも小さいことである、請求項５３に記載の電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願の優先権
本願は、２０１６年７月２３日に米国特許商標庁に出願された米国特許出願第６２３６９７８号、発明の名称”AN ELECTRONIC DEVICE FOR MEASURING PHYSIOLOGICAL INFORMATION AND A METHOD THEREOF”に基づき、同特許出願により優先権を主張し、同特許出願はその全文を参照することによって本明細書に含める。
【０００２】
技術分野
本発明は、生体の生理学的情報を測定する電子装置に関するものである。
【背景技術】
【０００３】
今日、健康ツールと統合された技術がヘルスケア（健康管理）産業内で一般的傾向となりつつあり、より習慣的なベースで用いられている。電子装置の多数が、消費者が個人的意思決定及び臨床決定の両方に用いることができる利用可能なツールの増大する登録表から、大量の健康データを提供している。一般に、健康ツールを有する電子装置は、ユーザの心拍数（ＨＲ：heart rate）、心拍変動（ＨＲＶ：heart rate variability）、血圧、体温、動作、及び／または他の生物学的情報を非侵襲的な方法で測定することができる。
【０００４】
１つの応用分野では、電子装置が、ユーザの健康データ、例えば心拍数及び血圧を、手首の血管を通して測定するように設計されている。カフ式手首用血圧計は、手首の周りのすべての血管を閉塞して血圧を測定する。従って、連続的な血圧を測定するために用いることはできない。連続的な血圧を測定するためには、何らかの電子装置が、光電脈波（ＰＰＧ：photoplethysmography）信号及び心電図（ＥＣＧ：electrocardiogram）信号を測定し、それに応じて脈波伝播時間（ＰＴＴ：pulse transit time）及び推定血圧を計算する。しかし、ＰＴＴベースの血圧推定には頻繁な較正が必要である。また、ＰＰＧ及びＥＣＧを共に測定することは不便である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
健康データを測定する需要を考慮すれば、連続的な血圧測定用の正確な小型の電子装置を提供する改良が望まれる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
１つの好適例は、生体の生理学的情報を測定する電子装置である。この電子装置は、センサ・アセンブリ、電磁構造を有する第１駆動部、及び第２駆動部を含む。第１駆動部はセンサ・アセンブリを駆動して、生体の皮膚を皮膚上の走査経路に沿って非接触の方法で走査して、測定位置を決定する。第２駆動部は、センサ・アセンブリを駆動して、測定位置に基づいて、生体の皮膚に向けて移動させて生体の皮膚に接触させて、生理学的情報を測定する。
【０００７】
他の好適例は本明細書中に説明する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態による、血圧を測定するためのユーザの手首１００上の好適な位置を例示する図である。
【図２】一実施形態によるヘルスケア用の電子装置２００のブロック図である。
【図３】一実施形態によるヘルスケア用の電子装置３００の概略図である。
【図４】一実施形態による、ユーザの手首の内側で血圧を検出するための電子装置４００の概略図である。
【図５】一実施形態による、電子装置２００内で使用されるセンサ・アセンブリ２０６の上面図である。
【図６】図６ａ及び６ｂは、一実施形態による、ユーザの手首上にセンサ・アセンブリ２０６を有する電子装置の動作メカニズムを示す図である。
【図７】図７ａは、一実施形態による、図６ａに示すようにセンサ・アセンブリ２０６がユーザの手首に接触している際に、センサ・アセンブリ２０６によって受信される反射光信号及び脈圧信号の波形を示す図である。図７ｂは、一実施形態による、図６ｂに示すようにセンサ・アセンブリ２０６がユーザの手首の表面に対して押圧されている際に、センサ・アセンブリ２０６によって受信される反射光信号及び脈圧信号の波形を示す図である。
【図８】図８ａは、一実施形態による、膜部を有する電子装置２００の好適な概略構造を例示する図である。図８ｂは、一実施形態による、膜部の新たな膜面８７３を下面から見た図である。図８ｃは、一実施形態による、ユーザの皮膚に接触している膜を有する電子装置２００を示す図である。
【図９】図９ａは、一実施形態による、コーティング層を有するセンサ・アセンブリ９０６の上面図である。図９ｂは、一実施形態による、コーティング層を有するセンサ・アセンブリ９０６の（図９ａのＡＡ’方向に沿って切断した）断面図である。
【図１０ａ】一実施形態による、リストバンドを介してユーザの手首に着用されている可動フレームを示す図である。
【図１０ｂ】一実施形態による、ユーザの健康情報を測定するための、ユーザの手首上に配置され、上記可動フレームに結合された携帯装置を示す図である。
【図１１】一実施形態による、検出信号、走査軌跡、及び皮膚の凹凸の測定上の関係を例示する図である。
【図１２】一実施形態による、予測アルゴリズムにより測定位置を予測するフローチャートを例示する図である。
【図１３】一実施形態による、電子装置をユーザに適用する方法を例示する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
詳細な説明
以下、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に関連して説明するが、これらの実施形態は本発明をこれらの実施形態に限定することを意図していないことは明らかである。逆に、本発明は、代案、修正、及び等価物をカバーすることを意図しており、これらの代案、修正、及び等価物は、添付した特許請求の範囲によって規定する本発明の精神及び範囲内に含むことができる。
【００１０】
さらに、以下の本発明の詳細な説明では、本発明の完全な理解をもたらすために、多数の具体的細部を説明する。しかし、本発明はこれらの具体的細部なしに実施することができることは、当業者の認める所である。他の例では、周知の方法、手順、構成要素、及び回路は、本発明の態様を不必要にあいまいにしないために詳細に説明していない。以上の背景を考慮すれば、本発明の目的は、ユーザの健康状態を監視するための電子装置を提供することにある。
【００１１】
一実施形態では、ヘルスケア用の電子装置が、ユーザの健康データ、例えば心拍数、心拍変動、血液酸素飽和度、及び／またはストレスを測定する手首着用型装置であるが、それに限定されない。一実施形態では、この電子装置がリストバンド（腕輪）であり、手首に着用されるように剛性またはフレキシブル（柔軟）であり、実施形態の範囲から逸脱することのない種々の形状及びサイズを有することができる。他の実施形態は、腕、首、脚、足首、または人体の他の部分に着用することができる。
【００１２】
図１は、一実施形態による、血圧を測定するための手首１００上の位置を例示する。上記電子装置は圧力センサ（図２に示す）を含み、この圧力センサは、血圧を測定するために手首の動脈の付近に配置される。より具体的には、この圧力センサは、点線の円１０１で例示的に明示するように、橈骨動脈の付近に、外見的には橈骨の遠位端の上方に配置される。円１０１内の動脈の拡大像１０２は、そのことをより詳細に示し、この図では、圧力センサが橈骨動脈に隣接する部位内に配置されている。橈骨動脈が圧力センサによって橈骨に対して圧迫されると、手首の薄い皮膚及び組織によって覆われた所で脈拍を明確に検出することができる。このため、正確な測定を保証するためには、円形領域１０１として例示的に明示するような、手首の橈骨動脈に隣接する標的部位を決定する必要がある。
【００１３】
一部の場合には、圧力センサアレイを用いて特定領域内、例えば円の領域１０１内で複数の脈拍信号を検出して最大のものを選択し、その位置が手首の橈骨動脈の付近であるものとして、ユーザの健康データ、例えば心拍数及び血圧を正確に測定する。しかし、圧力センサアレイは大きさがあり、かつ高価である。一部の場合には、モータを用いて圧力センサを手首の表面に沿って所定方向、例えば図１に示すように動脈方向に直交する方向１０４に移動させて、所定方向に複数の脈拍信号を検出する。同様に、最大の検出信号を選択し、その信号に対応する位置を特定してユーザの健康データを測定する。しかし、この移動中には、圧力センサが皮膚表面に接触しているので、センサと皮膚表面との間の摩擦力に打ち勝つの十分なトルクを有するモータが必要になる。ステップモータまたはＤＣ（direct current：直流）モータを用いて、圧力センサを手首の表面に沿って掃引して複数の脈拍信号を取得して、動脈がその下にあるものと予測される最適な測定位置を識別する。しかし、ステップまたはＤＣモータは大きさがあり、このことは電子装置全体を小型ではなくし、長期の使用には不都合にする。
【００１４】
上記の問題を克服するために、１つの実施形態によれば、非接触センサ、例えば無線波センサを採用して、手首の表面に沿って移動させて、ユーザの生理学的情報を複数の位置で検出し、即ち、少なくとも部分的には皮膚表面に接触せずに（非接触の方法で）手首の皮膚を走査して、検出した生理学的情報に基づいて測定位置を決定する。一実施形態では、無線波センサが、電磁波または機械的波動を放射して検出することができる電磁波センサまたは機械的波動センサを含む。一実施形態では、無線波センサが光センサである。一実施形態では、非接触の走査領域がおよそ１５〜２０mmである。一実施形態では、測定位置が、手首の表面下にある標的血管の付近に、少なくとも許容可能な隣接範囲内にある。一実施形態では、上記の非接触センサが信号、例えば光信号または超音波信号を手首の表面に向けて放射して、上記の移動中に手首から反射した信号を検出する。検出信号に基づいて標的の測定位置を識別する。次に、圧力センサを用いて、識別した測定位置に基づいて生理学的情報を検出する。一実施形態では、非接触の走査によって識別される測定位置の精度がおよそ３mmであり、従って圧力センサは、識別した測定位置を包囲する複数の位置で脈圧信号を検出し、検出した脈圧信号に基づいて、より正確な位置を決定することによって、測定位置を微調整する必要がある。他の実施形態では、非接触の走査によって識別される測定位置の精度を、予測アルゴリズムにより１mm以内まで高めている。この場合、圧力センサは非接触の走査プロセスによって、識別した測定位置における血圧を直接検出することができる。一実施形態では、走査プロセス中に上記非接触のセンサが少なくとも部分的に皮膚表面に接触せずに皮膚表面の上方にあるので、上記非接触のセンサを手首の表面に沿って移動するように駆動するために必要なトルクは、圧力センサを皮膚表面に接触させて皮膚表面に沿って移動するように駆動するために必要なトルクに比べて大幅に低減される。こうした条件下では、より小型の駆動部、例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ：voice coil motor）を用いて、上記非接触のセンサを手首の表面に沿って移動させることができる。このＶＣＭの寸法は、他の機械的モータ／電気モータ、例えばステップモータまたはＤＣモータの寸法よりもずっと小さい。さらに、上記ＶＣＭは、当該モータ上に装着されたセンサの傾斜角を制御することができ、これにより、より正確な測定を行うことができる。
【００１５】
図２は、一実施形態によるヘルスケア用の電子装置２００のブロック図を例示する。図２に示すように、電子装置２００をユーザの手首２１６に着用する際に、電子装置２００は支持部２１４を介して手首２１６の内側２０５に着用される。電子装置２００は、センサ・アセンブリ２０６と；第１駆動部２１２と；第２駆動部２１３とを含み、センサ・アセンブリ２０６は、生体の生理学的情報、例えば脈拍数、血圧、及び血縁酸素飽和度を検出するために用いられ；第１駆動部２１２は、センサ・アセンブリ２０６を駆動して、手首の表面２０５を所定部位内で走査してユーザの健康データを測定するための測定位置を検出するために用いられ；第２駆動部２１３は、センサ・アセンブリ２０６を駆動して、手首の表面２０５に直交またはほぼ直交する方向に移動させて、非接触の走査を行う際には皮膚とセンサ・アセンブリ２０６との間に所定距離を保ち、血圧の脈拍及び光電脈波の波形を検出する際には、センサ・アセンブリ２０６を移動させて手首の皮膚に接触させ、さらには手首の皮膚に対して押圧する。
【００１６】
一実施形態では、センサ・アセンブリ２０６が第１センサ２０６ａ及び第２センサ２０６ｂを含み、第１センサ２０６ａは光センサであり、手首の動脈位置を非接触の方法で検出し、第２センサ２０６ｂは圧力センサであり、押し下げ力によって駆動されて手首の表面２０５に向かって移動して手首の表面２０５を押圧して、測定位置を微調整して動脈の管壁に対する圧力を測定する。一実施形態では、第１センサ２０６ａが、所定経路に沿って移動する間に光を手首２１６に向けて放射して手首２１６から反射した光を検出し、検出結果に基づいて動脈位置を特定する。一実施形態では、第１センサ２０６ａと第２センサ２０６ｂとをセンサ・アセンブリ２０６内に統合して、第１駆動部２１２及び第２駆動部２１３によって第１及び第２方向に一緒に移動させる。代案の実施形態では、第１センサ２０６ａと第２センサ２０６ｂとが別個の装置である。こうした条件下では、第１センサ２０６ａは、測定位置を決定するために手首の表面を非接触で走査するように駆動され、第２センサ２０６ｂは、測定位置における血圧を検出するために皮膚に対して押圧されるように駆動される。しかし、説明及び理解を容易にするために、第１及び第２センサ２０６ａ及び２０６ｂがセンサ・アセンブリ２０６と一緒に移動する実施形態以下に説明し、以下の実施形態は、妥当な変更により、第１センサ２０６ａと第２センサ２０６ｂとが分離されて互いに独立して移動する他の実施形態にも適用することができることは、通常の当業者にとって明らかである。
【００１７】
図３は、一実施形態によるヘルスケア用の電子装置３００の概略図を例示する。図３は図２と組み合わせて説明する。同一または同様の参照番号を有する要素は、前の図中のその要素と同一または同様の構造／機能を有する。図３の電子装置３００では、ガイド部３１４がセンサ・アセンブリ２０６に結合されて、手首の表面２０５を非接触の方法で走査するようにセンサ・アセンブリ２０６をガイド（案内）する。一実施形態では、ガイド部３１４が、少なくとも１つのガイドレール３０３、及びガイドレール３０３に沿って移動する少なくとも１つの移動要素３０４を具えている。一実施形態では、移動要素３０４が回転要素または摺動（スライド）要素である。通常の当業者が理解するように、ガイド部３１４は図３に示す構造に限定されず、代案の構成を有することができる。例えば、ガイドレール３０３は移動要素３０４をガイドして直線または曲線の向きに移動させる。ガイドレール３０３及び移動要素３０４は、ガイド機能を満足する限り、あらゆる形状／構造のものとすることができる。さらに、図２の第１駆動部２１２（図３では明記していない）は電磁モータであり、少なくとも１つの磁石３０１ａ、及び磁石３０１ａと相互作用して電磁力を発生する少なくとも１つのコイル３０２ａを含む。この電磁モータはガイド部３１４に結合されて、その電磁力に基づいてガイド部３１４を駆動して、皮膚表面を走査する際にセンサをガイドする。一実施形態では、第１駆動部２１２がＶＣＭモータである。
【００１８】
一実施形態では、磁石３０１ａが固定され、コイル３０２ａは可動であり、移動要素３０４に装着されている。電流がコイル３０２ａを通って流れると、磁石３０１ａとコイル３０２ａとの間に電磁力が発生して、コイル３０２ａが移動要素３０４と一緒にガイドレール３０３に沿って移動して、磁石３０１ａに向かい、あるいは磁石３０１ａから離れる。代案の実施形態では、コイル３０２ａが固定され、磁石３０１ａは可動であり、移動要素３０４に同様な構造で取り付けられている。さらに、弾性部３０７は、その一方の端が移動要素３０４に結合されて、移動要素３０４に復元力を与える。一実施形態では、弾性部３０７がバネである。他の実施形態では、弾性部３０７の一方の端が磁石３０１ａに固定され、他方の端は移動要素３０４に結合されている。電流がコイル３０２ａを通って流れると、電磁力と復元力との合力の影響下で、ガイド部３１４は、センサ・アセンブリ２０６が標的位置に向かって移動して標的位置に安定して留まるようにセンサ・アセンブリ２０６をガイドする。電流がコイル３０２ａを通って流れない際には、弾性部３０７の復元力がセンサ・アセンブリ２０６をその初期位置に戻す。
【００１９】
一実施形態では、ガイドレール３０３と移動要素３０４との間の摩擦力を事前設定して、センサ・アセンブリ２０６が標的位置に留まる間に、センサ・アセンブリ２０６のシフトを低減して安定性を向上させる。他の実施形態では、２組以上の磁石とコイル３０１ａ／３０２ａ及び３０１ｂ／３０２ｂを移動要素３０４の両側に配置して、移動要素３０４の両側に押す力／引く力を与えて、移動制御を強化して安定性を向上させる。本明細書中に説明する電子装置の細部は例に過ぎないことは、通常の当業者にとって明らかである。本発明の範囲から逸脱することなしに、上記電子装置によって他の実施形態及び細部を提供することができる。例えば、弾性部３０７は、電磁モータがオフ状態にされた際にセンサ・アセンブリ２０６をその初期位置に戻すための、電磁力に相当する復元力を与える要求を満たす限り、あらゆる場所であらゆる形式に構成することができる。一実施形態では、弾性部３０７を、ガイドレール３０３に沿ったあらゆる場所であらゆる形式に構成することができる。
【００２０】
一実施形態では、上記非接触の走査プロセスを第１センサ２０６ａによって動脈と交差する方向に実行し、第１センサ２０６ａと皮膚表面との間の距離を１〜２mm以内に制御する。一実施形態では、第１駆動部２１２がセンサ・アセンブリ２０６の移動を制御して、第１センサ２０６ａの走査プロセスを実行する。皮膚から反射して第１センサ２０６ａによって受信される信号を、センサ−皮膚間の距離を制御するためのフィードバックとして用いる。動作中には、検出される信号の強度がセンサ２０６ａと皮膚表面との間の距離と共に変化し、ここでは検出される信号が強いほどセンサ２０６ａが皮膚に近いのに対し、検出される信号が弱いほどセンサ２０６ａが皮膚から遠い。センサ２０６ａと皮膚表面との間の距離が変化することよって生じる、検出される信号の精度に対する影響を取り除くために、センサ２０６ａと皮膚との間の距離を一定に制御する。さらに、センサ２０６ａが動脈に近く、例えば皮膚表面から１〜２mm離れている際に、検出信号から動脈拍動情報を検出することができる。センサ２０６ａと皮膚表面との間の距離を１〜２mm以内に保ちつつ皮膚表面を所定経路に沿って走査することによって、動脈位置を概略的に示す測定位置範囲を、検出信号の分析により識別する。一旦、測定位置範囲を決定すると、位置の微調整手順を実行して、血圧測定のための動脈のより正確な位置を探索する。一実施形態では、第１駆動部２１２及び第２駆動部２１３を駆動することによって微調整手順を実行する。位置の微調整手順中には、第２センサ２０６ｂが、特定の押し下げ力の下で複数の動脈拍動を測定位置範囲内の複数の位置から収集して、より正確な測定位置を決定する。
【００２１】
他の実施形態１１００では、図１１に例示するように、非接触の走査プロセス中に、第１センサ２０６ａの検出信号１１０１及び走査軌跡を収集して記憶する。センサ２０６ａの走査軌跡１１０２を皮膚の凹凸の表現として用いる、というのは、センサ２０６ａと皮膚表面との間の距離を一定に制御しているからである。一旦、非接触の走査プロセスを終了すると、センサ２０６ａの検出信号１１０１及び走査軌跡１１０２の特徴を、事前学習済みモデルへの入力として抽出する。一実施形態では、機械学習プロセスによりこの事前学習済みモデルを学習させて構築する。この事前学習済みモデルは、皮膚の凹凸１１０３を表す検出信号１１０１及び走査軌跡１１０２を分析して、血圧を測定するための動脈位置を予測する。通常、橈骨動脈は手首の凸面の下にある。しかし、腱の幾分突出した前端と混同されることがある。例えば、腱１１０４の上方の皮膚表面１１０３ａと１１０３ｂ及び動脈１１０５は共に表面から少し突出している。しかし、図１１に示すように、腱の領域内で検出された動脈拍動情報を有する信号は、動脈領域内で検出された動脈拍動情報を有する信号よりも大幅に小さい。多数の人からの検出信号、走査軌跡、及び対応する動脈位置を含むデータでの学習によって、事前学習済みモデルが進化して、手首の表面が突出し、かつ動脈拍動情報が相対的に大きい場所では、検出信号１１０１及び走査軌跡１１０２の変化に基づいて動脈位置を正確に予測することができるようになる。一実施形態では、事前学習済みモデルにより決定される測定位置の精度を動脈から１mm以内まで高めることができる。従って、他の実施形態では、位置の微調整手順を省略することができ、予測した測定位置内で直接、血圧測定を行うことができる。
【００２２】
さらに他の実施形態では、図１２に例示するように、非接触の走査プロセス中に、センサ２０６ａの検出信号及び走査軌跡を連続的に収集し、記憶して処理する。センサ２０６ａの現在の走査位置への移動後に、並びにステップ１２０１における測定に続いて、検出信号及び走査位置のような属性を抽出して、ステップ１２０２におけるさらなる処理用にデータメモリに記憶する。一実施形態では、センサ２０６ａの現在の走査位置への移動後に、並びにステップ１２０１における測定に続いて、一連の走査位置に基づいて皮膚の凹凸を測定する。その後に、ステップ１２０３では、現在及び以前の移動中に測定したデータ、及びセンサ２０６ａの現在及び以前の走査位置によって事前検出した走査軌跡を含む検出データを事前学習済みモデルに送る。次に、この事前学習済みモデルは、ステップ１２０３における現在及び履歴的検出データ、及び検出軌跡に基づいて、動脈位置の部位を予測する。ステップ１２０４では、予測した動脈位置の部位が所定条件を満たす場合、予測した動脈位置の部位を、識別した測定位置として、さらなる処理用に出力する。そうでない場合、ステップ１２０５では、予測した動脈位置の範囲に基づいて、センサ２０６ａの次の走査位置への移動を制御し、その後に、非接触の走査プロセスはステップ１２０１に戻る。こうした走査モデルを採用することによって、動脈位置を識別するために手首の表面の所定範囲全体を走査する必要がないようにすることができる、というのは、一旦、動脈位置を事前学習済みモデルによって識別すると、走査プロセスを直ちに完了するからである。さらに、予測した動脈位置範囲に基づいてセンサ２０６ａの移動をリアルタイムで制御することによって、センサ２０６ａを走査経路に沿って段階的に（ステップ・バイ・ステップで）移動させる必要はなくなるが、センサ２０６ａを可変速度で移動させて標的の動脈位置へより迅速に接近させることができる。一実施形態では、こうした走査方法を用いることによって、動脈位置を識別する速度及び効率が大幅に増大する。
【００２３】
一実施形態では、走査したデータ及び走査経路に基づいて測定位置を機械学習により予測する。
【００２４】
一実施形態では、事前学習済みモデルが動脈位置及びその信頼範囲を予測し、これらの動脈位置及び信頼範囲により、センサ２０６ａの次の移動を制御する。一実施形態では、センサ２０６ａの移動の速度が、センサ２０６ａの現在位置と可能性のある動脈範囲との間の距離に依存する。例えば、現在位置と可能性のある動脈範囲との間の距離が所定閾値よりも大きい（即ち、センサ２０６ａが可能性のある動脈範囲よりも離れている）際には、センサは、現在位置と可能性のある動脈範囲との間の距離が所定閾値よりも小さい場合に比べて相対的に高速で移動する。従って、非接触の走査プロセスの効率を増大させることができる。予測した動脈位置の信頼範囲が測定位置の精度の要求を満たす限り、非接触の走査プロセスを終了させる。一実施形態では、精度の要求が、動脈の予測位置の信頼範囲が１〜２mmよりも小さいことである。
【００２５】
一実施形態では、動脈位置を予測する事前学習済みモデルを、大量の以前の非接触走査のデータ及びそれに対応した既知の動脈位置に基づいて学習させて構築する。非接触走査のデータから抽出した属性をモデル入力Ｘとして用い、既知の動脈位置をモデル出力Ｙとして用いる。モデル入力Ｘ及びモデル出力Ｙを次の３つの集合に分割する：Ｘ＿学習及びＹ＿学習を含む学習集合；Ｘ＿検証及びＹ＿検証を含む検証集合；及び、Ｘ＿検定及びＹ＿検定を含む検定集合。学習集合及び検証集合はモデルを構築するために用い、検定集合はモデル性能検定用に用いる。事前学習済みモデルのアルゴリズムは、サポートベクターマシン、線形回帰（直線回帰、一次回帰）、または人工ニューラル・ネットワーク（神経回路網）とすることができるが、それらに限定されない。
【００２６】
再び図３を参照し、一実施形態によれば、手首上の血圧測定用の測定位置を識別すると、第２駆動部２１３（図３には図示せず）がセンサ・アセンブリ２０６を制御して、測定位置において、手首の表面２０５に向けて移動させて手首の表面を押圧してユーザの血圧を測定する。一実施形態では、、図３に示すように、第２駆動部２１３がコントローラ３０８を含み、コントローラ３０８はギア（図３には図示せず）またはギア列３１０ａ及び３１０ｂを制御して、手首の表面２０５に向かうように、あるいは手首の表面２０５から離れるように回転させて、ギアまたはギア列３１０ａ及び３１０ｂに結合されたセンサ・アセンブリ２０６が手首の表面２０５に向かって移動して手首の表面２０５を押圧することを可能にする。一実施形態では、ギアまたはギア列３１０ａ及び３１０ｂが２つのガイド壁３１１と３１２との間に結合されて、センサ・アセンブリ２０６を手首の表面に押圧する間にセンサ・アセンブリ２０６が傾斜することを防止する。一実施形態では、ガイド壁３１２をコントローラ３０８と組み合わせる。これらの実施形態は例に過ぎないことは、通常の当業者にとって明らかである。例えば、センサ・アセンブリ２０６を有するあらゆる構成において、センサ・アセンブリ２０６を駆動して、手首の表面に向けて移動させて手首の表面を押圧して、血管の管壁に対する血圧を測定するという要求を満たしつつ、第２駆動部２１３は、空気モータのような機械的モータ、あるいはステップモータまたはＤＣモータのような電気モータとすることができる。それに加えて、第２駆動部２１３は直接または間接的にセンサ・アセンブリ２０６に結合されて、センサ・アセンブリ２０６を駆動して手首の表面２０５に向けて移動させる。
【００２７】
図４は、一実施形態による、ユーザの手首の内側で血圧を検出するための電子装置４００の他の概略図を例示する。図４は図２及び３と組み合わせて説明する。同一または同様の参照番号を有する要素は、前の図中のその要素と同一または同様の構造／機能を有する。図４の電子装置４００では、電磁モータが２つの磁石４０１ａと４０１ｂとの間に配置されたコイル４０２を含む。一実施形態では、磁石４０１ａ及び４０１ｂが固定され、コイル４０２は可動であり、可動部４０４に接続され、コイル４０２を通って流れる電流を有効にして調整することによって、可動部４０４を駆動してガイドレール４０３に沿って移動させる。一実施形態では、移動要素４０４が回転または摺動要素である。移動部４０４は、センサ・アセンブリ２０６に結合されて、センサ・アセンブリ２０６を動かして手首の表面２０５を所定経路で走査する。電流がコイル４０２を通って流れると、磁石４０１ａ／４０１ｂとコイル４０２との間に電磁力が発生して、コイル４０２が手首の表面２０５に平行またはほぼ平行な方向に沿って移動することを可能にする。従って、コイル４０２に接続された移動部４０４が駆動されてガイドレール４０３に沿って移動して、センサ・アセンブリ２０６を動かして手首の表面２０５を走査する。代案の実施形態では、磁石４０１ａ及び４０１ｂが可動であり、移動部４０４に結合されているのに対し、コイル４０２は固定されている。さらに、弾性部４０７がコイル４０２に結合されて復元力をコイル４０２に与える。図３及び４に例示する電磁モータに加えて、この電磁モータが他の代案の構成を有して、センサ・アセンブリ２０６を駆動して手首の表面２０５を走査することができることは、通常の当業者の理解する所である。一実施形態では、この電磁モータがＶＣＭモータである。
【００２８】
図５は、一実施形態による、電子装置（図２）内で用いられるセンサ・アセンブリ２０６の上面図を示す。図５は図２と組み合わせて説明する。図５に示すように、センサ・アセンブリ２０６は、２つのセンサ５０６ａ及び５０６ｂを含むハイブリッド（混成）センサ・アセンブリである。第１センサ５０６ａは、手首の表面２０５を接触せずに走査することによって測定位置を探索する。第２センサ５０６ｂは、血液が血管を通って流れる際の測定位置における血管壁に対する血圧を測定する。一実施形態では、血管が動脈である。第１センサ５０６ａ及び第２センサ５０６ｂは、手首の表面２０５に対面するセンサ・アセンブリ２０６の同じ側に配置されている。２つのセンサ５０６ａ及び５０６ｂ間の距離は所定閾値の範囲内に設計され、これにより、２つのセンサ５０６ａと５０６ｂとは互いに分離されているが、２つのセンサ５０６ａと５０６ｂとのオフセットによって生じる測定誤差は許容可能である。さらに、測定位置が第１センサ５０６ａによって識別されると、第１センサ２０６ａが手首の表面２０５上のセンサ・アセンブリ２０６の位置を調整して、第２センサ５０６ｂをさらなるプロセス用の測定位置に配置する。
【００２９】
動作中には、最初は、センサ・アセンブリ２０６が手首の表面２０５の上方にあり、手首の表面２０５を走査経路に沿って走査するように駆動されて、第１センサ５０６ａによって標的の血管の位置を決定する。一実施形態では、標的の血管が橈骨動脈である。標的の血管の位置を識別すると、センサ・アセンブリ２０６は移動を停止して、標的の血管の位置上に留まる。次に、センサ・アセンブリ２０６を駆動して手首の表面２０５に向けて移動させて、標的の血管の位置で手首の表面２０５に対して押圧して、第２センサ５０６ｂによって血圧を測定する。
【００３０】
一実施形態では、絶対圧力の読み取り値を第２センサ５０６ｂによって測定して、この読み取り値を基準の力ゲージによって較正する。血圧は、測定した絶対圧力の読み取り値から導出または推定することができる。
【００３１】
他の実施形態では、動脈壁の活動を第２センサ５０６ｂによって検出して、動脈の脈圧波形を生成することができ、動脈の動脈波形は、動脈壁に沿った血圧伝播の速度／時間、動脈拍動反射の速度／時間、及び動脈拍動の反射増加指数、等の情報または属性を含む。血圧は、動脈の脈圧波形から抽出した上記の情報または属性から導出または推定することができる。
【００３２】
他の実施形態では、血流の活動を第１センサ５０６ａによって検出して血液量の脈動波形を生成することができ、血液量の脈動波形は、血流速度、血流反射の速度／時間、及び血流の反射増加指数、等の情報または属性を含む。一実施形態では、第１センサ５０６ａが、動脈上方の手首の表面２０５に向けて光を放射して、手首から反射した光を検出して、血管内の血液情報を有する反射光に基づいて血流の活動を検出する。血圧は、血液量の脈動波形から抽出した上記の情報または属性から導出または推定することができる。
【００３３】
さらに、一実施形態によれば、絶対圧の読み取り値、動脈の脈圧波形から抽出した情報または属性、及び／または血液量の脈動波形から抽出した情報または属性を一緒に用いて、血圧を導出または推定することができる。絶対圧の読み取り値、動脈の脈動波形、及び血液量の脈動波形の測定中に、センサ・アセンブリ２０６を皮膚表面に対して押圧するためにセンサ・アセンブリ２０６に加える押し下げ力を、第１センサ５０６ａ及び第２センサ５０６ｂで測定した脈動波形に基づいて制御する。一実施形態では、第１センサ５０６ａが光センサであり、第２センサ５０６ｂは圧力センサである。
【００３４】
さらに、手首の皮膚表面下に存在する毛細血管はずっと少ないので、手首の毛細血管により血液酸素飽和度を測定することは、指で測定することに比べてより困難である。こうした条件下では、橈骨動脈により血液酸素飽和度を測定することは１つの解決策である、というのは、橈骨動脈は手首の表面の付近にあり、血流が増大しているからである。橈骨動脈の上方の皮膚表面では、機械的脈動が、反射した赤色及び赤外光の脈動に悪影響を与え、かつパルス酸素濃度測定の測定精度に悪影響を与えることが不都合である。一実施形態では、光センサ及び圧力センサと統合したセンサ・アセンブリ２０６を用いて、橈骨動脈における血液酸素飽和度を正確に測定することができる。
【００３５】
図６ａ及び６ｂは、一実施形態による、センサ・アセンブリ２０６を有する電子装置２００の動作メカニズムを示す。図６ａ及び６ｂは、図２及び５と組み合わせて説明する。図６ａ及び６ｂ中のセンサ・アセンブリ２０６の断面図は、図５の直線Ａ−Ａ’で切断したものである。図２において説明したように、センサ・アセンブリ２０６は第１駆動部２１２及び第２駆動部２１３によって制御される。
【００３６】
動作中には、光センサ５０６ａが手首における橈骨動脈６４１の測定位置を識別し、センサ・アセンブリ２０６は、識別した測定位置において手首の表面２０５に向かって移動する。図６ａを参照すれば、センサ・アセンブリ２０６が駆動されて、識別した測定位置において、手首の表面２０５の向かって移動して手首の表面２０５に接触すると、図７ａに示すように、血液量の変化の情報を有する、手首の表面２０５から反射した光信号、いわゆる光電脈波（ＰＰＧ）を光センサ５０６ａによって検出して、血液酸素飽和度を計算することができる。一実施形態では、光センサ５０６ａが手首に向けて光を放射してＰＰＧ信号を手首から検出する。図６ｂを参照すれば、センサ・アセンブリ２０６は、手首の表面上に接触した後に、センサ・アセンブリ２０６が血圧測定用の所定の深さに達するまで、橈骨動脈６４１の位置上で、所定の押し下げ力によって手首の表面２０５に向かって移動し続けて手首の表面２０５を押圧し続ける。
【００３７】
図７ａは、一実施形態による、図６ａに例示するようにセンサ・アセンブリ２０６が手首の表面に接触している際に、センサ・アセンブリ２０６によって検出される反射光信号及び圧力波駆動信号の波形を示す。図７ｂは、一実施形態による、図６ｂに例示するようにセンサ・アセンブリ２０６が手首の表面２０５に対して押圧されている際に、センサ・アセンブリ２０６によって検出される反射光信号及び脈圧信号の波形を示す。動作中には、ユーザの血液酸素飽和度を、手首の表面２０５から反射してセンサ・アセンブリ２０６によって検出された光信号に基づいて計算する。より具体的には、血液酸素飽和度は、光信号のＤＣ部分に対するＡＣ（alternate current：交流）部分の比率に基づいて計算する。光信号のＡＣ部分は可変部分であり、力学的変動及び血流の両方によって生じる変化を含む。血液酸素飽和度の正確な測定結果を得るためには、光信号のＡＣ部分に加わる力学的変動の影響を取り除くことが重要である。
【００３８】
一実施形態によれば、図７ｂを図７ａと比較することにより、図７ｂ中の光信号のＡＣ部分は図７ａ中のものよりも強いが、ＡＣ強度の増加は主に力学的脈動によって誘発される、というのは、センサ・アセンブリ２０６を橈骨動脈６４１に向けて押圧する際に、皮膚組織と動脈拍動との共振が次第に増加するからである。従って、血液酸素飽和度の測定精度は相応に悪影響を受ける。橈骨動脈の力学的脈動の影響を取り除くためには、センサ・アセンブリ２０６を橈骨動脈に対して深く押圧することを回避することが好ましい。他の態様では、センサ・アセンブリ２０６と手首の表面との間のギャップ（隙間）によって生じる光の漏れも測定精度に悪影響を与え得るので、血液酸素飽和度の測定中に、センサ・アセンブリ２０６を皮膚表面に近接させて光の漏れを回避する。従って、手首の表面２０５に対するセンサ・アセンブリ２０６の押圧を制御する際に、手首の表面上におけるセンサ・アセンブリ２０６の最適な接触の深さを決定して、この最適な深さでは、橈骨動脈の力学的脈動並びに光の漏れによって生じる血液酸素飽和度の測定精度に対する影響が大幅に取り除かれる。
【００３９】
さらに、図７ａ及び７ｂに示すように、一実施形態によれば、手首の表面２０５に対するセンサ・アセンブリ２０６の押圧の深さの増加と共に、脈圧信号が増加する。換言すれば、脈圧信号は、手首の表面２０５に対するセンサ・アセンブリの押圧の深さと共に変動する。従って、手首の表面上におけるセンサ・アセンブリ２０６の接触の深さを、検出した脈圧信号に基づいて制御して、センサ・アセンブリ２０６を最適な接触の深さに維持することができる。
【００４０】
一実施形態では、センサ・アセンブリ２０６が手首の表面２０５を押圧する際に、センサ・アセンブリ２０６と手首との間の脈圧を圧力センサ５０６ｂ（図５）によって監視して、センサ・アセンブリ２０６に加えられる押し下げ力を制御する。力学的脈動によって生じる血液酸素飽和度の測定値に対する影響を最小にし、かつ光の漏れを回避するするために、圧力の脈動が０〜４０mmHgである際に、光センサ５０６ａが血液酸素飽和度を測定する。換言すれば、血液酸素飽和度を測定するための最適な状況は、センサ・アセンブリ２０６が手首の表面２０５に接触したばかりの時である。圧力センサ５０６ｂにより脈圧を監視することによって、最適な状況を識別して、センサ・アセンブリ２０６に加える押し下げ力を調整することによって最適な状況を維持することができる。
【００４１】
一実施形態では、センサ・アセンブリ２０６が皮膚表面に直接接触することを回避するために、センサ・アセンブリ２０６の測定面を膜でカバーして、センサ・アセンブリ２０６を皮膚表面から隔離する。図８ａは、本発明の一実施形態による、膜部を有する電子装置２００の好適な概略構造を例示する。図８ａを参照すれば、膜面を追加して電子装置の測定面８７１をカバーして、測定面８７１をユーザの皮膚表面２０５から隔離する。ユーザを手助けするために、複数の膜面を１つずつ回転させる回転要素を電子装置の内側に配置する。図８ａに例示する一実施形態では、電子装置が２つの回転要素８７２ａ及び８７２ｂを含む。追加的な実施形態では、膜面を回転させる回転要素８７２ａ及び８７２ｂを、ユーザが手動で制御し、あるいは個別のモータ・コントローラによって自動的に制御する。他の実施形態では、回転要素８７２ａ及び８７２ｂを第１駆動部２１２または第２駆動部２１３（図２）と統合して、膜面を制御する。一実施形態では、回転要素８７２ａ及び８７２ｂを第１駆動部２１２及び／または第２駆動部２１３によって制御して、膜面を回転させる。
【００４２】
図８ａに明記するように、新たな測定毎に、膜部の新たな膜面８７３を回し出して測定面８７１をカバーし、使用済みの面８７４は装置内へ回し込んで引っ込める。一実施形態では、膜部の新たな膜面８７３を電子装置２００の１つの側部に格納し、使用済みの膜面８７４は電子装置２００の他の側部へ引っ込める。
【００４３】
図８ｂは、一実施形態による、膜部の新たな膜面８７３を下面から見た図である。動作中には、新たな測定を行う毎に、その前に、使用済みの膜面８７４を電子装置内へ回し戻して、新たな膜面８７３を結果的に回し出して測定面８７１をカバーする。図８ｃに示すように、電子装置２００がユーザの手首に着用されると、新たな膜面８７３が皮膚表面２０５に付着して、電子装置２００の安定性を向上させつつ、電子装置２００の測定面８７１が異なるユーザの皮膚に直接接触することを防止して、異なるユーザ間の二次汚染を回避する。
【００４４】
それに加えて、図９ａは、一実施形態による、コーティング層を有するセンサ・アセンブリ９０６の上面図を示す。図９ｂは、一実施形態による、コーティング層を有するセンサ・アセンブリ９０６の（図９ａのＡ−Ａ’ 方向に沿って切断した）断面図である。図９ａ及び９ｂは図５と組み合わせて説明する。図９ａに示すように、第１センサ５０６ａ及び第２センサ５０６ｂが、それぞれ第１センサキャビティ９８１ａ内及び第２センサキャビティ９８１ｂ内に配置され、これらのキャビティはセンサ・アセンブリ９０６の基板９８２内に埋め込まれている。より具体的には、図９ａ及び９ｂを参照すれば、第１センサ５０６ａは第１センサキャビティ９８１ａの底部に配置されている。透明材料を第１センサキャビティ９８１ａ内に充填して第１センサ５０６を密閉して、第１センサ５０６ａを保護して外部と直接接触することを防止する。一実施形態では、この透明材料が、第１センサ５０６ａまたは第２センサ５０６用の密閉層９８３を形成する。さらに、保護層９８４をセンサ・アセンブリ９０６の表面上にコーティングして、手首の表面２０５とセンサ・アセンブリ９０６との間の摩擦を低減するだけでなく、それぞれのセンサの密閉層、例えば第１センサ５０６ａの密閉層９８３内への湿気の拡散も最小にして、センサ・アセンブリ９０６全体の信頼性を増強する。一実施形態では、保護層９８４をセンサ・アセンブリ９０６の表面上に噴霧する。
【００４５】
図１０ａは、一実施形態による、リストバンドを介してユーザの手首に着用されている可動フレーム１０００を示す。図１０ｂは、本発明の代案実施形態による、ユーザの健康情報を測定するための、可動フレーム１０００に結合された携帯装置を示す。図１０ａに示す実施形態では、ユーザの手首に頻繁に着用される装置の重量を最小にするために、センサ・アセンブリ２０６を受けるための可動フレーム１０００をユーザの手首に着用して、センサ・アセンブリを可動フレーム１０００に取り付け、可動フレーム１０００から取り外すことができる。一実施形態では、図１０ａに示すように、可動フレーム１０００はリストバンド１００１を介して手首に着用される。他の実施形態では、可動フレーム１０００を、手袋、ミトンを介して、あるいは他の着用可能なスタイルで手首に着用することができる。ユーザの健康情報を測定するために、図１０ｂに示すように、センサ・アセンブリ２０６を可動フレーム１０００に手動または自動で結合しつつ、センサ・アセンブリ２０６、第１駆動部２１２及び第２駆動部２１３（図１０ｂには図示せず）を含む携帯装置１００３を手首上に配置する。一実施形態では、第１駆動部２１２、第２駆動部２１３、及びセンサ・アセンブリ２０６が携帯装置１００３から取り外し可能である。他の実施形態では、第２駆動部２１３がセンサ・アセンブリ２０６と統合され、第１駆動部２１２は携帯装置１００３から取り外し可能である。さらに他の実施形態では、第１駆動部２１２、第２駆動部２１３、及びセンサ・アセンブリ２０６を一緒に携帯装置１００３と統合する。
【００４６】
動作中には、第１駆動部２１２が、フレーム１０００に結合されたセンサ・アセンブリ２０６を駆動してユーザの皮膚表面を走査して、測定に適した位置を決定する。次に、一実施形態では、第１駆動部２１２を携帯装置１００３から取り外して負荷を解放して、第２駆動部２１３がセンサ・アセンブリ２０６をフレーム１０００に沿って駆動して、適切な位置において手首の皮膚に向けて移動させて、パルス酸素濃度測定及び血圧測定を実行する。他の実施形態では、適切な位置を識別すると、第１駆動部２１２は携帯装置１００３から取り外さずに、第２駆動部２１３が、フレーム１０００を有するセンサ・アセンブリ２０６を手首の表面に向けて移動させる制御を開始する。それに加えて、適切な位置を識別すると、可動フレーム１０００を識別した位置にロックして、測定中にセンサ・アセンブリ２０６が手首の表面に沿って変位／オフセットすることを防止する。
【００４７】
測定後に、携帯装置１００３を手首から取り外して、ユーザの手首上の負荷を解放する。他の実施形態では、センサ・アセンブリ２０６を、ユーザの手首に着用される可動フレーム１０００に常に固定する。健康情報を測定するために、携帯装置１００３を２つの駆動部２１２及び２１３と共にセンサ・アセンブリ２０６に結合してセンサ・アセンブリ２０６の移動を制御して、上述したような測定を実現する。
【００４８】
一実施形態では、図１３は電子装置をユーザに適用する方法を示す。図１３は図２と組み合わせて説明する。ボックス１３００では、センサ・アセンブリ２０６を生体の皮膚の上方に配置する。ボックス１３０２では、電磁構造を有する第１駆動部２１２によってセンサ・アセンブリ２０６を駆動して、生体の皮膚をその上方にある移動要素に沿って非接触の方法で走査して、測定位置を決定する。ボックス１３０４では、センサ・アセンブリ２０６を第２駆動部２１３によって駆動して、測定位置に基づいて、生体の皮膚に向けて移動させて生体の皮膚に接触させて、生理学的情報を測定する。
【００４９】
一実施形態では、磁石が第１駆動部のコイルと相互作用して、センサ・アセンブリを駆動するための電磁力を発生する。
【００５０】
他の実施形態では、摺動要素を移動要素に沿ってガイドレールに沿って移動させる。さらに他の実施形態では、移動中にガイドレールと移動要素との間に摩擦力を発生させて、シフトを低減してセンサ・アセンブリの安定性を向上させる。
【００５１】
以上の説明及び図面は本発明の実施形態を表すが、添付した特許請求の範囲に規定する本発明の精神及び範囲から逸脱することなしに、これらの実施形態において、種々の追加、変更及び代替を行うことができることは明らかである。本発明は、本発明の原理から逸脱することなしに、本発明の実施に当たり用いられる形態、構造、配置、均整、材料、要素、及び構成要素、及びその他の多数の変更を伴って利用することができる当業者にとって明らかであり、これらの変更は特定の環境及び動作の要求に特に適合している。従って、本明細書に開示する実施形態は、あらゆる点で、限定的ではなく例示的なものとして考えるべきであり、本発明の範囲は添付した特許請求の範囲及びその法的な等価物によって示され、以上の説明に限定されない。
【図１】
2019525823.tif 000003
【図２】
2019525823.tif 000004
【図３】
2019525823.tif 000005
【図４】
2019525823.tif 000006
【図５】
2019525823.tif 000007
【図６】
2019525823.tif 000008
【図７】
2019525823.tif 000009
【図８】
2019525823.tif 000010
【図９】
2019525823.tif 000011
【図１０ａ】
2019525823.tif 000012
【図１０ｂ】
2019525823.tif 000013
【図１１】
2019525823.tif 000014
【図１２】
2019525823.tif 000015
【図１３】
2019525823.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成31年3月26日(2019.3.26)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体の生理学的情報を測定する電子装置であって、
センサ・アセンブリと、
電磁構造を有する第１駆動部と、
第２駆動部とを具え、
前記第１駆動部は、前記センサ・アセンブリを駆動して、前記生体の皮膚をその上方の走査経路に沿って非接触の方法で走査して測定位置を決定し、
前記第２駆動部は、前記センサ・アセンブリを駆動して、前記測定位置に基づいて、前記生体の皮膚に向けて移動させて前記生体の皮膚に接触させて、前記生理学的情報を測定する、電子装置。
【請求項２】
前記第１駆動部が、
磁石と、
コイルとを具え、
前記磁石と前記コイルとが相互作用して、この相互作用により電磁力を発生して前記センサ・アセンブリを駆動する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項３】
前記第１駆動部が、
磁石と、
コイルと、
移動要素とを具え、
該移動要素は、前記センサ・アセンブリ及びガイドレールに結合され、該ガイドレールは、前記移動要素を当該ガイドレールに沿って移動するようにガイドする、請求項１に記載の電子装置。
【請求項４】
前記第２駆動部が、
コントローラと、
前記センサ・アセンブリに結合された少なくとも１つのギアとを具え、
前記コントローラは、前記ギアの回転を制御して、前記生体の皮膚に向かうように、あるいは前記生体の皮膚から離れるように回転させて、前記ギアに結合された前記センサ・アセンブリが、前記測定のために前記生体の皮膚に向かって移動する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項５】
前記第２駆動部が、
２つのガイド壁と、
２つのギアとを具え、
前記２つのギアは、前記２つのガイド壁の間に並んで結合されて、前記センサ・アセンブリを前記生体の皮膚に向けて押圧して、前記センサ・アセンブリが傾斜することを防止する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項６】
前記センサ・アセンブリが、前記測定位置の付近の複数の位置における脈圧信号を測定し、該測定した脈圧信号に基づいて最適な位置を決定することによって、前記測定位置を微調整するように動作可能である、請求項１に記載の電子装置。
【請求項７】
前記センサ・アセンブリが、前記測定位置における前記生体の血液酸素飽和度を検出するように動作可能であり、前記血液酸素飽和度の検出中に、前記生体の皮膚上に前記センサ・アセンブリが接触する接触の深さを、前記測定した生理学的情報に基づいて制御する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項８】
前記走査経路の変化、及び前記走査経路に沿って検出した走査信号の変化に基づいて、前記測定位置を予測アルゴリズムにより予測する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項９】
前記第１駆動部が、前記センサ・アセンブリを駆動して、前記生体の皮膚を非接触の方法で走査して前記測定位置を決定するに当たり、
事前学習済みモデルによって、前記センサ・アセンブリの現在の走査位置及び以前の走査位置において測定した検出信号に基づいて、予測測定位置を生成し、
前記予測測定位置が所定条件を満たす場合に、前記予測測定位置を後のプロセス用に出力し、
前記予測測定位置が前記所定条件を満たさない場合に、前記予測測定位置に基づいて、前記センサ・アセンブリの次の走査位置への移動を制御して、前記予測測定位置を生成する動作に戻る
ことによって前記測定位置を決定する、請求項１に記載の電子装置。
【請求項１０】
電子装置を生体に適用する方法であって、
センサ・アセンブリを生体の皮膚の上方に配置するステップと、
電磁構造を有する第１駆動部によって前記センサ・アセンブリを駆動して、前記生体の皮膚をその上方の走査経路に沿って非接触の方法で走査して測定位置を決定するステップと、
第２駆動部によって前記センサ・アセンブリを駆動して、前記測定位置に基づいて、前記センサアセンブリを前記生体の皮膚に向けて移動させて前記生体の皮膚に接触させて、生理学的情報を測定するステップと
を含む方法。
【請求項１１】
前記第１駆動部の磁石とコイルとの相互作用によって電磁力を発生するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
摺動要素を移動要素によってガイドレールに沿って移動させるステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２センサによって、前記測定位置の付近の複数の位置における脈圧信号を測定することによって、前記測定位置を微調整するステップと、
前記測定した脈圧信号に基づいて最適な位置を決定するステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１４】
前記センサ・アセンブリによって、前記測定位置における前記生体の血液酸素飽和度を検出するステップと、
前記血液酸素飽和度の検出中に、前記生体の皮膚上に前記センサ・アセンブリが接触する接触の深さを、前記測定した生理学的情報に基づいて制御するステップと
をさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１５】
前記走査経路の変化、及び前記走査経路に沿って検出した走査信号の変化に基づいて、前記測定位置を予測アルゴリズムにより予測するステップをさらに含む、請求項１０に記載の方法。
【請求項１６】
前記測定位置を決定するに当たり、
事前学習済みモデルによって、前記センサ・アセンブリの現在の走査位置及び以前の走査位置において測定した検出信号に基づいて、予測測定位置を生成し、
前記予測測定位置が所定条件を満たす場合に、前記予測測定位置を後のプロセス用に出力し、
前記予測測定位置が前記所定条件を満たさない場合に、前記予測測定位置に基づいて、前記センサ・アセンブリの次の走査位置への移動を制御して、前記予測測定位置を生成する動作に戻る
ことによって前記測定位置を決定する、請求項１０に記載の方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
一部の場合には、圧力センサアレイを用いて特定領域内、例えば円の領域１０１内で複数の脈拍信号を検出して最大のものを選択し、その位置が手首の橈骨動脈の付近であるものとして、ユーザの健康データ、例えば心拍数及び血圧を正確に測定する。しかし、圧力センサアレイは大きさがあり、かつ高価である。一部の場合には、モータを用いて圧力センサを手首の表面に沿って所定方向、例えば図１に示すように動脈方向に直交する方向１０４に移動させて、所定方向に複数の脈拍信号を検出する。同様に、最大の検出信号を選択し、その信号に対応する位置を特定してユーザの健康データを測定する。しかし、この移動中には、圧力センサが皮膚表面に接触しているので、センサと皮膚表面との間の摩擦力に打ち勝つの十分なトルクを有するモータが必要になる。ステップモータまたはＤＣ（direct current：直流）モータを用いて、圧力センサを駆動して手首の表面に沿って掃引して複数の脈拍信号を取得して、動脈がその下にあるものと予測される最適な測定位置を識別する。しかし、ステップまたはＤＣモータは大きさがあり、このことは電子装置全体を小型ではなくし、長期の使用には不都合にする。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記の問題を克服するために、１つの実施形態によれば、非接触センサ、例えば無線波センサを採用して、手首の表面に沿って移動させて、ユーザの生理学的情報を複数の位置で検出し、即ち、少なくとも部分的には皮膚表面に接触せずに（非接触の方法で）手首の皮膚を走査して、検出した生理学的情報に基づいて測定位置を決定する。一実施形態では、無線波センサが、電磁波または機械的波動を放射して検出することができる電磁波センサまたは機械的波動センサを含む。一実施形態では、無線波センサが光センサである。一実施形態では、非接触の走査領域がおよそ１５〜２０mmである。一実施形態では、測定位置が、手首の表面下にある標的血管の付近に、少なくとも許容可能な隣接範囲内にある。一実施形態では、上記の非接触センサが信号、例えば光信号または超音波信号を手首の表面に向けて放射して、上記の移動中に手首から反射した信号を検出する。検出信号に基づいて標的の測定位置を識別する。次に、圧力センサを用いて、識別した測定位置に基づいて生理学的情報を検出する。一実施形態では、非接触の走査によって識別される測定位置の精度がおよそ３mmであり、従って圧力センサは、識別した測定位置を包囲する複数の位置で脈圧信号を検出し、検出した脈圧信号に基づいて、より正確な位置を決定することによって、測定位置を微調整する必要がある。他の実施形態では、非接触の走査によって識別される測定位置の精度を、予測アルゴリズムにより１mm以内まで高めている。この場合、圧力センサは非接触の走査プロセスによって識別した測定位置における血圧を直接検出することができる。一実施形態では、走査プロセス中に上記非接触のセンサが少なくとも部分的に皮膚表面に接触せずに皮膚表面の上方にあるので、上記非接触のセンサを手首の表面に沿って移動するように駆動するために必要なトルクは、圧力センサを皮膚表面に接触させて皮膚表面に沿って移動するように駆動するために必要なトルクに比べて大幅に低減される。こうした条件下では、より小型の駆動部、例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ：voice coil motor）を用いて、上記非接触のセンサを手首の表面に沿って移動させることができる。このＶＣＭの寸法は、他の機械的モータ／電気モータ、例えばステップモータまたはＤＣモータの寸法よりもずっと小さい。さらに、上記ＶＣＭは、当該モータ上に装着されたセンサの傾斜角を制御することができ、これにより、より正確な測定を実現することができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
図２は、一実施形態によるヘルスケア用の電子装置２００のブロック図を例示する。図２に示すように、電子装置２００をユーザの手首２１６に着用する際に、電子装置２００は支持部２１４を介して手首２１６の内側２０５に着用される。電子装置２００は、センサ・アセンブリ２０６と；第１駆動部２１２と；第２駆動部２１３とを含み、センサ・アセンブリ２０６は、生体の生理学的情報、例えば脈拍数、血圧、及び血縁酸素飽和度を検出するために用いられ；第１駆動部２１２は、センサ・アセンブリ２０６を駆動して、手首の表面２０５を所定部位内で走査してユーザの健康データを測定するための測定位置を検出するために用いられ；第２駆動部２１３は、センサ・アセンブリ２０６を駆動して、手首の表面２０５に直交またはほぼ直交する方向に移動させて、非接触の走査を行う際には皮膚とセンサ・アセンブリ２０６との間に所定距離を保ち、血圧の脈拍及び光電脈波の波形を検出する際には、センサ・アセンブリ２０６が手首の皮膚に接触し、さらには手首の皮膚を押圧することを可能にする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
一実施形態では、センサ・アセンブリ２０６が第１センサ２０６ａ及び第２センサ２０６ｂを含み、第１センサ２０６ａは光センサであり、手首の動脈位置を非接触の方法で検出し、第２センサ２０６ｂは圧力センサであり、押し下げ力によって駆動されて手首の表面２０５に向かって移動して手首の表面２０５を押圧して、測定位置を微調整して動脈の管壁に対する圧力を測定する。一実施形態では、第１センサ２０６ａが、所定経路に沿って移動する間に光を手首２１６に向けて放射して手首２１６から反射した光を検出し、検出結果に基づいて動脈位置を特定する。一実施形態では、第１センサ２０６ａと第２センサ２０６ｂとをセンサ・アセンブリ２０６内に統合して、第１駆動部２１２及び第２駆動部２１３によって第１及び第２方向に一緒に移動させる。代案の実施形態では、第１センサ２０６ａと第２センサ２０６ｂとが別個の装置である。こうした条件下では、第１センサ２０６ａは、測定位置を決定するために手首の表面を非接触で走査するように駆動され、第２センサ２０６ｂは、測定位置における血圧を検出するために皮膚に対して押圧されるように駆動される。しかし、説明及び理解を容易にするために、第１及び第２センサ２０６ａ及び２０６ｂがセンサ・アセンブリ２０６と一緒に移動する実施形態以下の説明のために採用し、他の実施形態、例えば第１センサ２０６ａと第２センサ２０６ｂとが分離されて互いに独立して移動する実施形態も、妥当な変更により以下の説明に適用することができることは、通常の当業者にとって明らかである。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
図３は、一実施形態によるヘルスケア用の電子装置３００の概略図を例示する。図３は図２と組み合わせて説明する。同一または同様の参照番号を有する要素は、前の図中のその要素と同一または同様の構造／機能を有する。図３の電子装置３００では、ガイド部３１４がセンサ・アセンブリ２０６に結合されて、手首の表面２０５を非接触の方法で走査するようにセンサ・アセンブリ２０６をガイド（案内）する。一実施形態では、ガイド部３１４が、少なくとも１つのガイドレール３０３、及びガイドレール３０３に沿って移動する少なくとも１つの移動要素３０４を具えている。一実施形態では、移動要素３０４が回転要素または摺動（スライド）要素である。通常の当業者が理解するように、ガイド部３１４は図３に示す構造に限定されず、代案の構成を有することができる。例えば、ガイドレール３０３は移動要素３０４をガイドして直線または曲線の向きに移動させる。ガイドレール３０３及び移動要素３０４は、ガイド機能を満足する限り、あらゆる形状／構造のものとすることができる。さらに、図２の第１駆動部２１２（図３では明記していない）は電磁モータであり、少なくとも１つの磁石３０１ａ、及び磁石３０１ａと相互作用して電磁力を発生する少なくとも１つのコイル３０２ａを含む。この電磁モータはガイド部３１４に結合されて、その電磁力に基づいてガイド部３１４を駆動して、皮膚表面の上方の所定走査経路に沿って走査するようにセンサをガイドする。一実施形態では、第１駆動部２１２がＶＣＭモータである。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
一実施形態では、磁石３０１ａが固定され、コイル３０２ａは可動であり、移動要素３０４に装着されている。電流がコイル３０２ａを通って流れると、磁石３０１ａとコイル３０２ａとの間に電磁力が発生して、コイル３０２ａが移動要素３０４と一緒にガイドレール３０３に沿って移動して、磁石３０１ａに向かい、あるいは磁石３０１ａから離れる。代案の実施形態では、コイル３０２ａが固定され、磁石３０１ａは可動であり、移動要素３０４に同様な構造で取り付けられている。さらに、弾性部３０７は、その一端が移動要素３０４に結合されて、移動要素３０４に復元力を与える。一実施形態では、弾性部３０７がバネである。他の実施形態では、弾性部３０７の一方の端が磁石３０１ａに固定され、他方の端は移動要素３０４に結合されている。電流がコイル３０２ａを通って流れると、電磁力と復元力との合力の影響下で、ガイド部３１４は、センサ・アセンブリ２０６が標的位置に向かって移動して標的位置に安定して留まるようにセンサ・アセンブリ２０６をガイドする。電流がコイル３０２ａを通って流れない際には、弾性部３０７の復元力がセンサ・アセンブリ２０６をその初期位置に戻す。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
一実施形態では、上記非接触の走査プロセスを第１センサ２０６ａによって動脈と交差する方向に実行し、第１センサ２０６ａと皮膚表面との間の距離を１〜２mm以内に制御する。一実施形態では、第１駆動部２１２がセンサ・アセンブリ２０６の移動を制御して、第１センサ２０６ａの走査プロセスを実行する。皮膚から反射して第１センサ２０６ａによって受信される信号を、センサ−皮膚間の距離を制御するためのフィードバックとして用いる。動作中には、検出される信号の強度がセンサ２０６ａと皮膚表面との間の距離と共に変化し、ここでは検出される信号が強いほどセンサ２０６ａが皮膚に近いのに対し、検出される信号が弱いほどセンサ２０６ａが皮膚から遠い。センサ２０６ａと皮膚表面との間の距離が変化することよって生じる、検出される信号の精度に対する影響を取り除くために、センサ２０６ａと皮膚との間の距離を一定に制御する。さらに、センサ２０６ａが動脈に近く、例えば皮膚表面から１〜２mm離れている際に、検出信号から動脈拍動情報を検出することができる。センサ２０６ａと皮膚表面との間の一定の距離を１〜２mm以内に保ちつつ皮膚表面を所定経路に沿って走査することによって、動脈位置を概略的に示す測定位置範囲を、検出信号の分析により識別する。一旦、測定位置範囲を決定すると、位置の微調整手順を実行して、血圧測定のための動脈の正確な位置を上記位置範囲内で決定する。一実施形態では、第１駆動部２１２及び第２駆動部２１３を駆動することによって微調整手順を実行する。位置の微調整手順中には、第２センサ２０６ｂが、特定の押し下げ力の下で複数の動脈拍動を測定位置範囲内の複数の位置から収集して、より正確な測定位置を決定する。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
一実施形態によれば、図７ｂを図７ａと比較することにより、図７ｂ中の光信号のＡＣ部分は図７ａ中のものよりも強いが、ＡＣ強度の増加は主に力学的脈動によって誘発される、というのは、センサ・アセンブリ２０６を橈骨動脈６４１に向けて押圧する際に、皮膚組織と動脈拍動との共振が次第に増加するからである。従って、血液酸素飽和度の測定精度は相応に悪影響を受ける。橈骨動脈の力学的脈動の影響を取り除くためには、センサ・アセンブリ２０６を橈骨動脈に対して深く押圧することを回避することが好ましい。他の態様では、センサ・アセンブリ２０６と手首の表面との間のギャップ（隙間）によって生じる光の漏れも測定精度に悪影響を与え得るので、血液酸素飽和度の測定中に、センサ・アセンブリ２０６を皮膚表面に近接させて光の漏れを回避する。従って、手首の表面２０５に対するセンサ・アセンブリ２０６の押圧を制御する際に、手首の表面上におけるセンサ・アセンブリ２０６の最適な接触の深さを決定して、この最適な深さでは、橈骨動脈の力学的脈動並びに光の漏れによって生じる血液酸素飽和度の測定精度に対する影響が共に大幅に取り除かれる。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
一実施形態では、センサ・アセンブリ２０６が手首の表面２０５を押圧する際に、センサ・アセンブリ２０６と手首との間の脈圧を圧力センサ５０６ｂ（図５）によって監視して、センサ・アセンブリ２０６に加えられる押し下げ力を制御する。力学的脈動によって生じる血液酸素飽和度の測定値に対する影響を最小にし、かつ光の漏れを回避するするために、圧力の脈動が０〜４０mmHgである際に、光センサ５０６ａが血液酸素飽和度を測定する。換言すれば、血液酸素飽和度を測定するための最適な状況は、センサ・アセンブリ２０６が手首の表面２０５に接触したばかりの時、あるいはわずかに押圧する時である。圧力センサ５０６ｂにより脈圧を監視することによって、最適な状況を識別して、センサ・アセンブリ２０６に加える押し下げ力を調整することによって最適な状況を維持することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
それに加えて、図９ａは、一実施形態による、コーティング層を有するセンサ・アセンブリ９０６の上面図を示す。図９ｂは、一実施形態による、コーティング層を有するセンサ・アセンブリ９０６の（図９ａのＡ−Ａ’ 方向に沿って切断した）断面図である。図９ａ及び９ｂは図５と組み合わせて説明する。図９ａに示すように、第１センサ５０６ａ及び第２センサ５０６ｂが、それぞれ第１センサキャビティ９８１ａ内及び第２センサキャビティ９８１ｂ内に配置され、これらのキャビティはセンサ・アセンブリ９０６の基板９８２内に埋め込まれている。より具体的には、図９ａ及び９ｂを参照すれば、第１センサ５０６ａは第１センサキャビティ９８１ａの底部に配置されている。透明材料を第１センサキャビティ９８１ａ内に充填して第１センサ５０６を密閉して、第１センサ５０６ａを保護して外部と直接接触することを防止する。一実施形態では、この透明材料が、第１センサ５０６ａ用の密閉層９８３を形成する。さらに、保護層９８４をセンサ・アセンブリ９０６の表面上にコーティングして、手首の表面２０５とセンサ・アセンブリ９０６との間の摩擦を低減するだけでなく、それぞれのセンサの密閉層、例えば第１センサ５０６ａの密閉層９８３内への湿気の拡散も最小にして、センサ・アセンブリ９０６全体の信頼性を増強する。一実施形態では、保護層９８４をセンサ・アセンブリ９０６の表面全体上に噴霧する。図９ｂによって例示するように、第２センサキャビティ９８１ｂ内の第２センサ５０６ｂの構成は、第１キャビティ９８１ａ内の第１センサ５０６ａの構成と同様な構造を有することができる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
図１０ａは、一実施形態による、リストバンドを介してユーザの手首に着用されている可動フレーム１０００を示す。図１０ｂは、本発明の代案実施形態による、ユーザの健康情報を測定するための、可動フレーム１０００に結合された携帯装置を示す。図１０ａに示す実施形態では、ユーザの負担を減らすために、センサ・アセンブリ２０６を受けるための可動フレーム１０００をユーザの手首に着用して、センサ・アセンブリを可動フレーム１０００に取り付け、可動フレーム１０００から取り外すことができる。一実施形態では、図１０ａに示すように、可動フレーム１０００はリストバンド１００１を介して手首に着用される。他の実施形態では、可動フレーム１０００を、手袋、ミトンを介して、あるいは他の着用可能なスタイルで手首に着用することができる。ユーザの健康情報を測定するために、図１０ｂに示すように、センサ・アセンブリ２０６を可動フレーム１０００に手動または自動で結合しつつ、センサ・アセンブリ２０６、第１駆動部２１２及び第２駆動部２１３（図１０ｂには図示せず）を含む携帯装置１００３を手首上に配置する。一実施形態では、第１駆動部２１２、第２駆動部２１３、及びセンサ・アセンブリ２０６が携帯装置１００３から取り外し可能である。他の実施形態では、第２駆動部２１３がセンサ・アセンブリ２０６と統合され、第１駆動部２１２は携帯装置１００３から取り外し可能である。さらに他の実施形態では、第１駆動部２１２、第２駆動部２１３、及びセンサ・アセンブリ２０６を一緒に携帯装置１００３と統合する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４７】
測定後に、携帯装置１００３を手首から取り外して、ユーザの手首上の負荷を解放する。他の実施形態では、センサ・アセンブリ２０６を、ユーザによって運ばれる可動フレーム１０００に常に固定する。健康情報を測定するために、携帯装置１００３を２つの駆動部２１２及び２１３と共にセンサ・アセンブリ２０６に結合してセンサ・アセンブリ２０６の移動を制御して、上述したような測定を実現する。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
一実施形態では、図１３はヘルスケア測定の電子装置を生体に適用するフローチャートを示す。図１３は図２と組み合わせて説明する。ボックス１３００では、センサ・アセンブリ２０６を生体の皮膚の上方に配置する。ボックス１３０２では、電磁構造を有する第１駆動部２１２によってセンサ・アセンブリ２０６を駆動して、生体の皮膚をその上方にある移動要素に沿って非接触の方法で走査して、測定位置を決定する。ボックス１３０４では、センサ・アセンブリ２０６を第２駆動部２１３によって駆動して、測定位置に基づいて、生体の皮膚に向けて移動させて生体の皮膚に接触させて、生理学的情報を測定する。

【国際調査報告】
2019525823.tif 000017
2019525823.tif 000018