(57)【要約】      （修正有）【課題】毎日の生活活動の間に、特に高い活動レベルの間に、人からの生理的情報を途切れなく抽出するためのヘッドセット、より詳細には、ヘッドセット用イアバッドを提供する。【解決手段】人の耳に装着されるように構成されたモニタ装置は、ベースと、被験者の耳内に配置されるように構成され、ベースから外側に伸びるイアバッド筐体１６と、及びこのイアバッド筐体を取り囲むカバー１８とを備える。このベースは、スピーカと、光エミッタ２４と、光検出器２６とを備えている。カバーは、光エミッタ及び光検出器と光伝達する光透過材料を含み、光エミッタからの光を１つ以上の所定の位置で装置を装着している被験者の外耳道に送り、イアバッド筐体の外部の光を収集し、この収集された光を光検出器に送る光ガイドとして機能する。【選択図】図３
2018108467.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
装着可能な装置であって、
光を前記装置を装着している被験者の身体の一部に送るように構成された少なくとも１
つの光エミッタと、
前記身体から光を検出するように構成された少なくとも１つの光検出器と、
前記被験者からの運動情報を感知するように構成された運動センサと、
プロセッサであって、
フィルタ処理された信号を生成するために、前記運動センサが生成した信号に応答し
て前記少なくとも１つの光検出器が生成した信号から運動アーチファクトを除き、
前記フィルタ処理された信号を処理して、被験者の心拍と、被験者の呼吸数、被験者
の血流、被験者の心拍数の変動性、被験者の血液ガスレベル、被験者の血液パルス量、被
験者の血液検体レベル、被験者の呼吸量、被験者の血液酸素レベル、被験者の血圧、被験
者のＶＯ２最大値、被験者の少なくとも１つの血液パルスの第１の派生物、及び被験者の
少なくとも１つの血液パルスの第２の派生物のうち少なくとも１つとを決定し、
前記運動センサが生成した信号と前記少なくとも１つの光検出器が生成した信号とを
生理的情報及び動きに関連した情報のシリアルデータ出力へと処理し、前記シリアルデー
タ出力は、特定用途向けインターフェース（ＡＰＩ）が前記生理的情報及び動きに関連し
た情報をあるアプリケーションに対して利用できるように構文解析される
ように構成されたプロセッサと、
を備える装着可能な装置。
【請求項２】
前記装着可能な装置は、被験者の前記身体の一部を少なくとも部分的に取り囲むように
構成されたバンドである、請求項１に記載の装着可能な装置。
【請求項３】
前記身体の前記一部は、肢又は指を含む、請求項２に記載の装着可能な装置。
【請求項４】
前記バンドは、前記少なくとも１つの光エミッタと光伝達するレンズ領域を含み、前記
レンズ領域が前記少なくとも１つの光エミッタが放射した光を集束する、請求項２に記載
の装着可能な装置。
【請求項５】
前記プロセッサが生成した信号を遠隔装置に転送するように構成された送信機をさらに
備える、請求項１に記載の装着可能な装置。
【請求項６】
前記少なくとも１つの光検出器が生成した前記信号からの対象の範囲外の周波数帯域を
除くように構成された少なくとも１つのフィルタをさらに備える、請求項１に記載の装着
可能な装置。
【請求項７】
前記運動センサが、光センサ、慣性センサ、導電性センサ、容量性センサ、誘導性セン
サ、加速度計、及び閉鎖チャネルセンサのうち少なくとも１つを含む、請求項１に記載の
装着可能な装置。
【請求項８】
前記運動センサ、前記少なくとも１つの光エミッタ、及び前記少なくとも１つの光検出
器が、チップセットに組み込まれている、請求項１に記載の装着可能な装置。
【請求項９】
前記装着可能な装置が、耳、肢、鼻、及び指のうち１つ以上の身体の位置において前記
被験者に取り付けられているように構成される、請求項１に記載の装着可能な装置。
【請求項１０】
前記装着可能な装置が、ヘッドセットである、請求項１に記載の装着可能な装置。
【請求項１１】
前記装着可能な装置が、イヤバッドである、請求項１に記載の装着可能な装置。
【請求項１２】
前記被験者の耳の中に配置されるように構成された筐体をさらに備え、前記筐体は、前
記少なくとも１つの光エミッタ及び前記少なくとも１つの光検出器を取り囲み、前記筐体
は、前記少なくとも１つの光エミッタ及び前記少なくとも１つの光検出器を前記被験者の
前記耳に対して露出する少なくとも１つのウィンドウを備えている、請求項１に記載の装
着可能な装置。
【請求項１３】
前記筐体の外部の光透過材料をさらに備え、前記光透過材料は、前記少なくとも１つの
ウィンドウを介して前記少なくとも１つの光エミッタ及び前記少なくとも１つの光検出器
と光伝達し、前記光透過材料は、前記少なくとも１つの光エミッタからの光を１つ以上の
所定の位置で被験者の耳領域に送り、前記筐体の外部の光を収集して、収集された光を前
記少なくとも１つの光検出器に送るように構成される、請求項１２に記載の装着可能な装
置。
【請求項１４】
前記光透過材料と光伝達する少なくとも１つのレンズ領域をさらに備え、前記少なくと
も１つのレンズ領域が、送られた光及び収集された光を集束するように構成される、請求
項１３に記載の装着可能な装置。
【請求項１５】
前記被験者近辺の環境状態を検出及び／又は測定するように構成された少なくとも１つ
の環境センサをさらに備える、請求項１に記載の装着可能な装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
［関連出願］
本願は、２００９年２月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／２０８，５６７号
、２００９年２月２５日に出願された米国仮特許出願第６１／２０８，５７４号、２００
９年４月１３日に出願された米国仮特許出願第６１／２１２，４４４号、及び２００９年
８月１４日に出願された米国仮特許出願第６１／２７４，１９１号に対する利点及び優先
権を主張する。これらの特許の開示内容は、参照することによってあたかもそれらの全体
が記載されているように本願に組み込まれるものとする。
【０００２】
［発明の分野］
本発明は全体的に、ヘッドセットに関し、より詳細には、ヘッドセット用イアバッドに
関する。
【背景技術】
【０００３】
例えば、運動、競技の訓練、食餌療法の実施、日常の生活活動、病気、及び理学療法の
間の全体的な健康やメタボリズムに対する評価などの、個人的健康や環境モニタに関する
市場の需要が増大している。しかしながら、従来の健康モニタや環境モニタは大きくて扱
いにくく、柔軟性がなく、かつ居心地がよくない、すなわち、全体的に日常の健康活動に
は適当ではない。一般公衆及び特定の人口統計上のグループの健康及び環境のエクスポー
ジャー統計を発生及び比較することに増大する関心も存在する。例えば、集まった統計は
ヘルスケア産業及び医学界が、最も高く評価されるヘルスケアリソースに向かうことがで
きるようにする。しかしながら、これらの統計データを収集する方法は、高価で困難であ
り、複数のサイトでの人ベースの記録／分析ステップを利用することが多い。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このため、生理的情報を収集、格納及び分析する改良された方法が必要とされる。さら
に、毎日の生活活動の間に、特に高い活動レベルの間に、人からの生理的情報を途切れな
く抽出する改良された方法が、フィットネストレーニングやヘルスケアの品質を高めるた
め、予防策を推進及び促進するため、またヘルスケアのコストを低減するために重要であ
る。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この要約は、単純化された形式で一連の概念を紹介するために提供されることは理解さ
れよう。これらの概念は、下記の詳細な説明の中でさらに説明される。この要約は、この
開示内容の重要な特徴又は本質的な特徴を特定することを意図するものではなく、また本
発明の範囲を限定することを意図するものでもない。
【０００６】
本発明の幾つかの実施形態によれば、人の耳に装着されるように構成されたヘッドセッ
トは、ベースと、被験者の耳内に配置されるように構成されベースから外側に延伸するイ
アバッド筐体と、及びこのイアバッド筐体を取り囲むカバーとを備えている。このベース
は、スピーカ、光エミッタ、及び光検出器を備えている。カバーは、光エミッタ及び光検
出器と光伝達する光透過材料を含み、光エミッタからの光を１つ以上の所定の位置でヘッ
ドセットを装着している被験者の外耳道に送り、イアバッド筐体の外部の光を収集し、こ
の収集された光を光検出器に送る光ガイドとして機能する。光エミッタは、光ガイドカバ
ーを介して、光エネルギーを耳の特定の領域に向け、そして光検出器はこの耳領域から放
射する２次光エネルギーを検出する。幾つかの実施形態では、光検出器は、選択的な波長
の２次光エネルギーを通過するように構成された光フィルタを備えることができる。幾つ
かの実施形態では、カバーの光透過材料は、例えば、クラッド及び／又は光反射材料を使
用して構成され、カバーが光エミッタ及び光検出器に平行に結合された光ガイドとして機
能することができる。幾つかの実施形態では、カバーの光透過材料は、例えば、クラッド
及び／又は光反射材料を使用して構成され、カバーが光エミッタ及び光検出器に垂直に結
合された光ガイドとして機能することができる。
【０００７】
幾つかの実施形態では、ヘッドセットは、ベースに固着された種々の電子部品を含むこ
とができる。例えば、このヘッドセットは、ヘッドセットの近傍の環境状態を検出及び／
又は測定するように構成された１つ以上の環境用センサを備えることができる。ヘッドセ
ットは、光センサが発生した信号を受信及び処理するように構成された信号プロセッサを
備えることができる。例えば、幾つかの実施形態では、この信号プロセッサは、２次光エ
ネルギーを抽出しかつ光学ノイズ又は環境ノイズを除くように構成されることができる。
ヘッドセットは、１つ以上の環境用センサが発生した信号を受信しかつ処理するように構
成された信号プロセッサを備えることができる。さらに、このヘッドセットは、信号プロ
セッサが発生した信号を遠く離れた装置にリアルタイムで送信するように構成された送信
機を備えることができる。本発明の実施形態によるヘッドセットは、例えば、Ｂｌｕｅｔ
ｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ、ＺｉｇＢｅｅ、又は他の無線送信機を使用すること
ができる。
【０００８】
幾つかの実施形態では、筐体がベースに固着されまたその上に重なって、スピーカ、光
エミッタ及び光検出器、並びにこのベースに固着された他の電子部品（例えば、センサ、
プロセッサ、送信機など）を囲みかつ保護する。
【０００９】
イアバッド筐体は、スピーカと音響伝達を行う、またスピーカからの音が通過できる少
なくとも１つの開口を有している。イアバッド筐体を囲む光ガイドカバーも、スピーカか
らの音が通過できる少なくとも１つの開口を備えている。このカバーは、被験者の外耳道
に挿入されると変形するシリコーンなどの、柔らかく弾力のある材料から形成されること
ができる。幾つかの実施形態では、このカバーは、被験者の外耳道内でイアバッド筐体の
位置合わせを容易にするアライメント部材を備えている。
【００１０】
光エミッタから被験者の耳内に向けられた光及び光検出器でのその後の集光は、本発明
の実施形態によれば、とりわけ、体温、皮膚温度、血液ガスレベル、筋肉の緊張度、心拍
数、血流量、心肺機能などを検出及び／又は測定するように使用されることができる。
【００１１】
本発明の幾つかの実施形態では、光ガイドカバーは、光エミッタ及び／又は光検出器と
光伝達するレンズを備えることができる。このレンズは、光エミッタが放射した光を集束
させる及び／又は収集された光を光検出器に向けて集束させるように構成されることがで
きる。幾つかの実施形態では、複数のレンズが光ガイドカバーの中に組み込まれる。
【００１２】
幾つかの実施形態では、光ガイドカバーは、光検出器が放射した光を拡散する光透過材
料と光伝達する光拡散領域を含むことができる。
【００１３】
幾つかの実施形態では、この光ガイドカバーは、光透過材料と光伝達する燐光体含有領
域などの、ルミネセンス発生領域を含むことができる。このルミネセンス発生領域は、光
ガイドカバーの中及び／又は光ガイドカバーの表面に埋め込まれることができる。ルミネ
センス発生領域は、光エミッタが放射した光を受け取り、そして受け取った光の少なくと
も一部を受け取った光の波長とは異なる波長を有する光に変換するように構成される。
【００１４】
幾つかの実施形態では、光ガイドカバーは、内部に形成された１つ以上の溝を有してい
る。各溝は、外部光を光検出器に向けるように構成される。
【００１５】
幾つかの実施形態では、光ガイドカバーの光透過材料は、光エミッタからの光を、被験
者の外耳道内に送るために、カバーの外面にある複数の位置に向けるように構成される。
【００１６】
幾つかの実施形態では、光ガイドカバーの光透過材料は半透明の材料であるか、又は選
択された位置に半透明の材料が含まれる。
【００１７】
幾つかの実施形態では、光反射材料が、光ガイドカバーの内面及び外面の一方又は両方
の少なくとも一部の上で使用される。
【００１８】
本発明の幾つかの実施形態によれば、ヘッドセット用の光ガイド式イアバッドは、ヘッ
ドセットに関連した光エミッタ及び光検出器と光伝達する光透過材料を有している。この
光透過材料は、光エミッタからの光を１つ以上の所定の位置で被験者の外耳道に送り、イ
アバッド筐体の外部の光を収集して、この収集された光を光検出器に送るように構成され
る。幾つかの実施形態では、光エミッタ及び光検出器は、イアバッドと一体化されること
ができる。例えば、幾つかの実施形態では、可撓性の光エミッタがイアバッド内に組み込
まれて、光透過材料と光伝達する。
【００１９】
幾つかの実施形態では、イアバッドは、光透過材料と光伝達する少なくとも１つのレン
ズを備えている。各レンズは、光エミッタからの光を被験者の耳内の１つ以上の所定の位
置に集束させる、及び／又は収集された外部光を光検出器上に集束させるように構成され
ることができる。
【００２０】
本発明の幾つかの実施形態では、イアバッドは蛍光物質を含むことができる。蛍光は、
光エミッタによって蛍光物質が光励起されることによって発生される。
【００２１】
本発明の幾つかの実施形態では、イアバッドは、生理的情報を測定するための複数のセ
ンサ素子及びノイズ情報を測定するための少なくとも１つのノイズ源を有するセンサモジ
ュールを組み込むことができる。「ノイズ源」という用語は、本願で使用される場合は、
光センサ、慣性センサ、導電性センサ、容量性センサ、誘導性センサなどセンサを指し、
その名前は、それが以下で説明される適応フィルタなどのフィルタへの入力源であるとい
う事実に由来する。
【００２２】
センサモジュールの生理用センサは、生理的情報に加えてノイズ情報を含む信号を発生
することができる。センサモジュールからの生理的情報とノイズ情報組み合わせることに
よって、ノイズを除くことができる。ここでノイズ情報は、信号処理技術などの電子フィ
ルタリング法を介して、センサモジュールのノイズ源からもたらされる。そのような信号
処理技術の具体的な例には、ＦＩＲ（有限インパルス応答（Finite Impulse Response）
）、ＩＩＲ（無限インパルス応答（Infinite Impulse Response））、情報科学、機械学
習、及び適応フィルタ法が含まれる。適応フィルタの出力は、全体的に又は部分的にノイ
ズがない生理的信号になる可能性がある。幾つかの実施形態では、ランニングなどの被験
者の活動による運動に関連したノイズは、血中酸素濃度、ＶＯ２、又は心拍数などの血液
成分レベル又は血流特性を測定するためのフォトプレチィスモグラフィ（photoplethysmo
graphy：光電脈波）（ＰＰＧ）センサが発生した生理的信号及びノイズ信号から除かれる
。
【００２３】
本発明の幾つかの実施形態では、適応フィルタのノイズ源入力には、光エネルギー、慣
性センサ、又は環境エネルギーの「閉鎖チャネル（blocked channel）」が含まれる。幾
つかの実施形態では、環境エネルギーは、不要な環境光ノイズである。
【００２４】
本発明の幾つかの実施形態では、プロセッサ／マルチプレクサは、データストリングに
入る生理的信号及びノイズ信号を処理する。このデータストリングは、生理的情報及び運
動関連情報に関する情報を含むことができる。処理方法には、事前適応信号処理（pre-ad
aptive signal conditioning）、適応フィルタリング、及びパラメータ抽出などの信号処
理技術が含まれる。
【００２５】
幾つかの実施形態では、イアバッドは、例えば、ノイズなどの生理的情報や環境情報を
検知するための１つ以上のセンサを有する１つ以上のセンサモジュールを備えている。こ
のため、イアバッドは環境モニタとしてだけでなく、生理用モニタとしても機能する。幾
つかの実施形態では、このイアバッドは、センサモジュールと電気通信するマイクロプロ
セッサを含むことができる。例えば、イアバッド内に組み込まれたマイクロプロセッサは
、イアバッド内のセンサモジュールが発生した少なくとも１つの信号からノイズを除くた
めに、適応フィルタ用アルゴリズムを実行するように構成されることもできる。マイクロ
プロセッサは、ディジタル出力ストリングを生成するために、１つ以上のセンサから情報
を処理するように構成されることもできる。このディジタル出力ストリングは、複数の生
理及び運動関連の情報を含んでいる。
【００２６】
ヘッドセット及び／又はイアバッドに組み込まれた生理用センサは、本発明の幾つかの
実施形態に基づいて、１つ以上の下記の種類の生理的情報を検出及び／又は測定するよう
に構成されることができる。それらの生理的情報には、心拍数、脈拍数、呼吸数、血流量
、ＶＯ２、ＶＯ２最大値、心拍シグナチャー、心肺の健康状態、臓器の健康状態、メタボ
リズム、電解質のタイプ及び／又は濃度、身体活動、カロリー摂取量、カロリー代謝、血
中代謝体のレベル又は比率、血中ｐＨレベル、身体的及び／又は心理的なストレスレベル
及び／又はストレスレベルのインジケータ、薬物供与量及び／又は薬量測定、生理的な薬
物反応、薬物の化学反応、生化学、位置及び／又はバランス、身体の緊張度、神経機能、
頭脳活性度、脳波、血圧、頭蓋圧力、水分補給レベル、聴診情報、妊娠に関連した聴診信
号、感染に対する生理的応答、皮膚及び／又は身体内部の温度、眼筋の動き、血液容量、
吸気及び呼気の呼吸量、身体運動、呼気の物理的及び／又は化学的な組成、ウイルス及び
／又はバクテリアの存在及び／又は同一性及び／又は濃度、身体内の異物、身体内の毒素
、身体内の重金属、不安症、受胎能力、排卵、性ホルモン、心理的気分、睡眠の型、空腹
及び／又は渇き、ホルモンのタイプ及び／又は濃度、コレステロール、脂質、血液パネル
（blood panel）、骨密度、臓器及び／又は身体の重量、反射応答、性的刺激、精神的及
び／又は身体的な敏捷さ、眠気、聴診情報、外部刺激に対する応答、飲み込み量、飲み込
み速度、疾病、音声特性、音声トーン、声の高さ、音量、生命サイン（vital sign）、頭
部の傾き、アレルギー反応、炎症反応、自己免疫反応、突然変異誘発性応答、ＤＮＡ、蛋
白質、血中の蛋白質レベル、血液の水分含有量、フェロモン、体内音（internal body so
und）、消化系の機能、細胞再生応答（cellular regeneration response）、回復応答、
幹細胞再生応答など、が含まれる。
【００２７】
ヘッドセット及び／又はイアバッドに組み込まれることができる環境用センサは、本発
明の幾つかの実施形態によれば、１つ以上の下記の種類の環境情報を検出及び／又は測定
するように構成されることができる。それらの環境情報には、天候、湿度、温度、圧力、
気圧、煤煙密度、浮遊微粒子密度、浮遊微粒子の大きさ、浮遊微粒子の形状、浮遊微粒子
の個性、揮発性有機化学物質（ＶＯＣ）、炭化水素、多環式芳香族炭化水素、（ＰＡＨ）
、発ガン物質、毒素、電磁エネルギー、光放射、Ｘ線、ガンマ線、マイクロ波放射、テラ
ヘルツ放射、紫外線放射、赤外線放射、電磁波、原子エネルギーアルファ粒子、原子エネ
ルギーベータ粒子、重力、光度、光の周波数、光のちらつき、光の位相、オゾン、一酸化
酸素、二酸化酸素、亜酸化窒素、硫化物、大気汚染、空中の異物、ウイルス、バクテリア
、化学兵器による痕跡、風、乱気流、音及び／又は音響エネルギー、超音波エネルギー、
騒音公害、人の声、動物の鳴き声、他から放出された病気、他人の呼気及び／又は呼吸成
分、他からの毒素、他からのフェロモン、産業及び／又は輸送上の騒音、アレルゲン、動
物の毛、花粉、エンジンからの排気ガス、水蒸気及び／又は煙霧、燃料、鉱物の付着物及
び／又はオイルの付着物、雪、雨、熱エネルギー、熱い地面、熱いガス、太陽エネルギー
、ヒョウ、氷、振動、交通、その人の近くにいる人の数、その人の近くにいる人から来る
せき及び／又はくしゃみをする音、その人の近くで話をしている人の声の大きさや高さ、
が含まれる。
【００２８】
本発明の幾つかの実施形態によれば、ヘッドセット用のイアバッドは、少なくとも１つ
のセンサ要素、ノイズ源要素、信号プロセッサ、入力／出力ライン、ディジタル制御部、
及び電源レギュレータを有するチップセットを備えることができる。
【００２９】
本発明の種々の実施形態による光ガイド式イアバッドは、モノラルのヘッドセット（す
なわち、１つのイアバッドを有するヘッドセット）及びステレオ形ヘッドセット（すなわ
ち、２つのイアバッドを有するヘッドセット）と共に使用されることができる。その上、
イアバッドの光ガイド領域は、本発明の実施形態によれば、イアバッドカバーやイアバッ
ド筐体だけでなく、イアバッドのそれぞれの又は全ての部品に組み込まれることができる
。さらに、本発明の種々の実施形態による光ガイド式イアバッドは、補聴器、身体宝飾品
、又は頭の部分近くに配置できる任意の他のアタッチメントと一緒に使用されることがで
きる。これらのアタッチメントには、メガネ又はサングラス、ヘッドバンド、帽子、ヘル
メット、バイザーなどが含まれる。
【００３０】
本発明の幾つかの実施形態によれば、モニタ装置は、被験者の指を囲むことができる円
形バンド、及びこの円形バンドに装着される光エミッタと光検出器とを有するベースを備
えている。この円形バンドは、光エミッタ及び光検出器と光伝達する光透過材料を含み、
この光透過材料は、光エミッタからの光を被験者の指の１つ以上の部分に送り、この被験
者の指の１つ以上の部分からの光を収集し、そしてこの収集された光を光検出器に送るよ
うに構成される。幾つかの実施形態では、この円形バンドは、第１及び第２の同軸のボデ
ィ部分を有する。
【００３１】
幾つかの実施形態では、この円形バンドは、光エミッタと光伝達するレンズ領域を含み
、このレンズ領域は、光エミッタが放射した光を集束し、及び／又は指から反射された光
を収集する。幾つかの実施形態では、この円形バンドは、光透過材料と光伝達する燐光体
含有領域を含む。ここで、燐光体含有領域は、光エミッタが放射した光を受け取り、受け
取った光の少なくとも一部を受け取った光とは波長が異なる光に変換する。
【００３２】
幾つかの実施形態では、円形バンドの光透過材料は外面と内面とを有し、光反射材料な
どのクラッド材料が、内面及び外面の一方又は両方の少なくとも一部の上（又は近く）に
存在する。
【００３３】
幾つかの実施形態では、ベースは１つ以上の下記の要素を具備する、すなわち、下記の
要素は、光検出器が発生した信号を受け取りまた処理するように構成された信号プロセッ
サと、この信号プロセッサが処理した信号を離れた装置に送信するように構成された送信
機である。
【００３４】
本発明の幾つかの実施形態によれば、被験者の身体に装着されるように構成されたモニ
タ装置は、光エミッタ及び光検出器を有するベースと、このベースに取り付けられた光透
過材料とを備えている。この光透過材料は、光エミッタ及び光検出器と光伝達し、そして
光エミッタからの光を被験者の身体の１つ以上の部分に送り、この被験者の身体の１つ以
上の部分からの光を収集し、そしてこの収集された光を光検出器に送るように構成される
。この光透過材料は、１つ以上の位置に接着剤を有して、装置を被験者の身体に固着する
。
【００３５】
幾つかの実施形態では、外側身体部分がベース及び光透過材料に取り付けられる。この
外側身体部分は、１つ以上の場所に接着剤を有して、装置を被験者の身体に固着するよう
に構成される。
【００３６】
幾つかの実施形態では、この光透過材料は、光エミッタと光伝達するレンズ領域を含み
、このレンズ領域は、光エミッタが放射した光を集束し、及び／又は指から反射された光
を収集する。幾つかの実施形態では、この光透過材料は燐光体含有領域を含み、この燐光
体含有領域は、光エミッタが放射した光を受け取り、受け取った光の少なくとも一部を受
け取った光とは波長が異なる光に変換する。幾つかの実施形態では、光透過材料は外面と
内面とを有し、また光反射材料が内面及び外面の一方又は両方の少なくとも一部の上又は
近くに配置される。
【００３７】
幾つかの実施形態では、ベースは１つ以上の下記の要素を具備する、すなわち、下記の
要素は、光検出器が発生した信号を受け取りまた処理するように構成された信号プロセッ
サと、この信号プロセッサが処理した信号を離れた装置に送信するように構成された送信
機である。
【００３８】
１つの実施形態に関連して説明された本発明の態様は、それに関して特に説明されない
が、種々の実施形態の中に組み込まれることができることに注意されたい。すなわち、全
ての実施形態及び／又は任意の実施形態の機能は、任意の方法及び／又は組合せで組み合
わされることができる。出願者は、最初に出願した任意のクレームを変更する権利又は、
そのような方法で最初は請求されていないが、任意の他のクレームの任意の特徴を組み込
むために、任意の最初に出願したクレームを変更できる権利を含む、任意の新しいクレー
ムを出願する権利を留保する。これら及び他の目的及び／又は本発明の形態は、以下で詳
細に説明されている。
【００３９】
明細書の一部を形成する添付された図面は、本発明の種々の実施形態を例示している。
図面と説明は一緒になって、本発明の実施形態を完全に説明する役割を演じる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の幾つかの実施形態による、光ガイド式イアバッドが付いたヘッドセットの分解斜視図である。
【図２】本発明の幾つかの実施形態による、光ガイド式イアバッドを組み込んでいるステレオ形ヘッドセットの斜視図である。
【図３】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図４Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図４Ｂ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図４Ｃ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図４Ｄ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図５】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図６】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図７】図７Ａは本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図であり、図７Ｂは本発明の幾つかの実施形態による、図７Ａのイアバッド内で使用される可撓性光エミッタの斜視図である。
【図８Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図８Ｂ】線８Ｂ−８Ｂに沿って切り取った図８Ａのイアバッドの断面図である。
【図８Ｃ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図８Ｄ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図９Ａ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図９Ｂ】線９Ｂ−９Ｂに沿って切り取った図９Ａのイアバッドの断面図である。
【図９Ｃ】本発明の幾つかの実施形態による、図９Ａ〜図９Ｂのイアバッドカバー内のルミネセンス粒子を例示する図である。
【図９Ｄ】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図である。
【図９Ｅ】線９Ｅ−９Ｅに沿って切り取った図９Ｄのイアバッドの断面図である。
【図１０】人の耳の種々の構造を例示する図である。
【図１１】図１１Ａは本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセット用光ガイド式イアバッドの側面図であり、図１１Ｂは線１１Ｂ−１１Ｂに沿って切り取った図１１Ａのイアバッドの断面図である。
【図１２】本発明の幾つかの実施形態による、イアバッドの周辺近くに配置されたセンサモジュールのそれぞれ向かい合った側を例示する図である。
【図１３】本発明の幾つかの実施形態による、ノイズがある生理的信号からノイズを除くための、適応フィルタ及びノイズ源を例示する図である。
【図１４】図１４Ａ〜１４Ｄは本発明の幾つかの実施形態による、それぞれ、人がはめている光ガイド式イアバッドから収集された時間に依存したデータのグラフである。
【図１５】本発明の幾つかの実施形態による、１つ以上の光ガイド式イアバッドを有するヘッドセットからの処理された生理的信号のグラフである。
【図１６】本発明の幾つかの実施形態による、ヘッドセットのセンサ信号から生理作のフローチャートである。
【図１７】本発明の幾つかの実施形態による、活動データ及び生理的データを含むディジタルデータストリングの中に処理されたセンサ信号を例示するブロック図である。
【図１８】本発明の幾つかの実施形態によるディジタルデータストリングを例示する図である。
【図１９】図１２Ａ〜図１２Ｂのセンサモジュールと被験者の皮膚との間の光学的相互作用を例示する図である。
【図２０】本発明の幾つかの実施形態に基づいて、ヘッドセット内で使用するためのチップセットを例示する図である。
【図２１】本発明の幾つかの実施形態に基づいて、ステレオ形ヘッドセットの中で使用するためのチップセット例示する図である。
【図２２Ａ】本発明の幾つかの実施形態に基づいて、被験者の指に装着されるように構成されたモニタ装置の平面図である。
【図２２Ｂ】線２２Ｂ−２２Ｂに沿って切り取った図２２Ａのモニタ装置の断面図である。
【図２３】本発明の幾つかの実施形態に基づいて、被験者の身体に装着されるように構成されたモニタ装置の側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
本発明は、ここで、本発明の実施形態が示されている添付されている図面を参照して、
以下でより完全に説明される。しかしながら、本発明は多くの様々な形態で具体化される
ことができ、また本願に記載された実施形態に限定されると解釈されるべきではない。同
じ参照番号は、全体を通して同様の構成部品を指す。図面の中で、特定の層、部品又は機
構は明確にするために誇張されることがあり、また点線は、特に断らない限り、オプショ
ンの特徴又は動作を例示する。さらに、操作順序（すなわち、ステップ）は、特別の定め
がない限り、図面及び／又はクレーム内に示された順序に限定されることはない。１つの
図面又は実施形態に関連して説明された特徴は、特にそれなりに記載され又は示されてい
ない場合は、他の実施形態又は図面に関連付けることができる。
【００４２】
ある機構又は部品が別の機構又は部品の「上に」あると言われる場合、それは他の機構
又は部品の直接上に存在するか、又は介在する機構及び／又は部品が存在する場合もある
ことは理解されよう。対照的に、ある機構又は部品が他の機構又は部品の「直接上に」あ
ると言われる場合は、介在する機構又は部品は存在しない。ある機構又は部品が他の機構
又は部品に「接続される」、「取り付けられる」又は「結合される」と言われる場合、そ
れは他の機構又は部品に直接接続される、取り付けられる又は結合されるか、又は介在す
る機構又は部品が存在することがある。それに引き換え、ある機構又は部品が他の機構又
は部品に「直接接続される」、「直接取り付けられる」又は「直接結合される」と言われ
る場合、介在する機構又は部品は存在しない。１つの実施形態に対して説明され又は示さ
れる場合でも、そのように説明され又は示された機構及び部品は、他の実施形態に適用す
ることができる。他の機構に「隣接して」配置された構造体又は機構を指す場合、その隣
接した機構と重なり合う又は下になる部分が存在する可能性があることは、当業者も理解
されよう。
【００４３】
本願で使用される専門用語は、特定の実施形態を単に説明するものであり、本発明を限
定することを意図するものではない。単数形「ａ」、「ａｎ」及び「ｔｈｅ」は、本願で
使用される場合、特に内容が明確に示されない場合は、複数形も含むことを意図される。
「具備する／備える／含む／有する」及び／又は「具備している／備えている／含んでい
る／有している」という用語は、この明細書で使用される場合は、規定された機構、ステ
ップ、操作、部品、及び／又は要素の存在を指定するが、１つ以上の他の機構、ステップ
、操作、部品、要素、及び／又はそのグループの存在又は追加を排除しないことはさらに
理解されよう。「及び／又は」という用語は、本願で使用される場合、１つ以上の関連し
たリストに記載された項目の任意の及び全ての組合せを含む。
【００４４】
「下に」、「下方へ」、「下方の」、「上に」、「上方に」などの空間に関連した用語
は、図面の中で例示されているように、１つの部品又は機構の他の部品又は機構への関係
を説明する場合、説明を容易にするために本願で使用されることができる。空間に関連し
た用語は、図面の中で示された向きに加えて、使用中又は操作中の装置の様々な向きを含
むように意図さることは理解されよう。例えば、図面の中の装置が逆にされる場合、他の
部品又は機構の「下に」又は「下方へ」と記載された部品は、この時、他の部品又は機構
の「上に」向けられる。このように、代表的な用語「下に」は、上及び下の両方の向きを
含むことができる。装置は、別の方法では、（９０度回転した方向又は他の方向に）向け
られ、そして本願で使用される空間に関連した記述子がこのように解釈される。同様に、
「上方向に」、「下の方向に」、「垂直の」、「水平の」などの用語は、特に指示がない
限り、本願では説明するためだけに使用される。
【００４５】
第１及び第２という用語が、種々の機構／部品を説明するために本願で使用されるが、
これらの機構／部品は、これらの用語に限定されるべきではない。これらの用語は、ある
機構／部品を別の機構／部品から区別する場合のみ使用される。このため、以下で説明さ
れる第１の機構／部品は、第２の筐体部分と呼ばれることができ、また同様に、以下で説
明される第２の機構／部品は、本発明の教示から逸脱することなく、第１の機構／部品と
呼ばれることができる。同じ参照番号は、全体を通して同じ構成部品を示す。
【００４６】
特に規定されない限り、本願で使用される（技術的及び科学的用語を含む）全ての用語
は、本発明が属する技術分野の当業者が一般的に理解するのと同じ意味を有する。一般に
使用される辞書の中で定義されるような用語は、明細書及び関連した技術との関連で、そ
れらの意味に一致した意味を有すると解釈されるべきであり、本願で明白にそのように定
義されない限り、理想化された又は過度に形式的な意味に解釈されるべきではないことは
さらに理解されよう。周知の機構や構造は、簡潔及び／又は明快にするために、詳細には
説明されることはない。
【００４７】
「ヘッドセット」という用語は、ユーザの耳又は耳の近くに取り付けられる任意の種類
の装置又は耳覆いを含み、また限定されることなく、様々な構成を有する。本願で説明さ
れる光ガイド式イアバッドを内蔵するヘッドセットは、モノラルのヘッドセット（１つの
イアバッド）ステレオ形ヘッドセット（２つのイアバッド）、イアバッド、補聴器、耳の
宝石、フェースマスク、ヘッドバンドなどを含むことができる。
【００４８】
「リアルタイム」という用語は、情報が必要とされる最小の時間スケール以内の時間フ
レームで、情報を感知する、処理する、又は送信する工程を説明するために使用される。
例えば、脈拍数のリアルタイムモニタリングは、瞬間的な心拍数は最終ユーザにとって無
用であることが多いため、３０秒にわたって平均化された、毎秒１つの平均心拍数測定を
結果として生じる。一般に、平均化された生理的及び環境的な情報は、瞬間的な変化より
も問題に一層関連している。このため、本発明との関連で、信号は、「リアルタイム」の
応答を発生するため、数秒にわたって、又はさらに数分にわたって処理されることがある
。
【００４９】
「モニタリング」という用語は、測定する、定量化する、制限する、評価する、感知す
る、計算する、挿入する、外挿する、推測する、推論する、又はこれらの行動の任意の組
合せの行動を指す。より一般的に言うと、「モニタリング」は、１つ以上の感知素子を介
して情報を得る方法を指す。例えば、「血液健康状態のモニタリング」という用語には、
血液ガスレベル、血液水和性（blood hydration）、及び代謝産物／電解液レベルのモニ
タリングが含まれる。
【００５０】
「生理的な」という用語は、生物（例えば、人間、動物など）の身体の又は身体からの
物質又はエネルギーを指す。本発明の実施形態では、「生理的な」という用語は、身体的
及び心理的的な物質並びに生物の身体の又は身体からのエネルギーの両方をカバーするよ
うに、広く使用さることが意図される。しかしながら、場合によっては、「心理的な」と
いう用語は、他の臓器、組織、又は細胞の活動ではなく、意識下の又は潜在意識下の脳の
活動により緊密に関連付けられた生理機能の面を別個に強調するように用いられる。
【００５１】
「身体」という用語は、本発明の実施形態による、１つ以上の光ガイド式イアバッドを
組み込んでいるヘッドセットを付けている被験者（人間又は動物）の身体を指す。
【００５２】
下記の図面では、種々のヘッドセット及びヘッドセットと一緒に使用する光ガイド式イ
アバッドが、人体の耳に装着するために例示及び説明される。しかしながら、本発明の実
施形態は、人体に装着されることに限定されないことは理解されよう。
【００５３】
耳は、健康及び環境モニタを装着できる理想的な位置である。耳は、人の動きや視界を
妨害しない比較的不動のプラットフォームである。耳に配置されるヘッドセットは、例え
ば、内外耳道及び鼓膜への通路（中心の体温を測定するため）、筋肉組織（筋肉の緊張度
を測定するため）、耳介及び耳たぶ（血液ガスレベルをモニタするため）、耳の背部領域
（皮膚温度及び電気皮膚応答を測定するため）、及び内頚動脈（心肺機能を測定するため
）などを有する。耳はまた、当該の環境上の呼吸可能な毒薬（environmental breathable
toxicant）（揮発性有機化合物、汚染、など）、耳が経験している騒音公害、及び目に
対するライティング状態に対する露出点に又は露出点の近くにある。さらに、外耳道がも
ともと音響エネルギーを送信するように設計されているため、耳は、心拍、呼吸数、及び
口の動きなどの内部音をモニタするための良好な位置を提供する。
【００５４】
無線、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）利用可能装置、及び／又は他のパーソナル通信
用ヘッドセットは、本発明の幾つかの実施形態によれば、生理用及び／又は環境用センサ
を組み込むように構成されることができる。特定の実施例のように、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ
（登録商標）形ヘッドセットは、一般に、社会的に広く受け入れられるようになってきた
軽量で目立たない装置である。さらに、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）形ヘッドセット
は、費用効率的で使い易く、かつユーザが歩いている時間の大部分の、携帯電話の呼出し
を行っている又は待っている間に身に付けることが多い。本発明の実施形態に基づいて構
成されたＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）形ヘッドセットは、パーソナル通信やマルチメ
ディア用アプリケーションなどのユーザに健康管理モニタリングを超える機能を提供して
、これにより、ユーザの基準追従を高めるため好都合である。Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録
商標）形の又は他の種類のヘッドセットに組み込まれることができる代表的な生理用及び
環境用センサは、加速度計、聴診センサ、圧力センサ、湿度センサ、色センサ、光量セン
サ、圧力センサなどを含むが、これらに限定されることはない。
【００５５】
本発明の実施形態による、モノラル（単一イアバッド）及びステレオ（二重イアバッド
）の、小型センサ及び他の電子部品を内蔵したヘッドセットは、装着可能な社会的に容認
できる装置の中で、ほぼリアルタイムで個人の健康及び環境のモニタリングを実行するた
めのプラットフォームを提供する。個人の生理機能及び／又は環境を控えめにモニタする
機能は、改良されたユーザコンプライアンスと組み合わされて、将来の計画された健康及
び環境のエクスポージャー研究に著しく大きな影響を有するようになると期待される。こ
のことは、環境的ストレスを個人のストレスレベルインジケータにリンクすることを求め
ている者にとって特に正しい。この安価な装置の大規模な商業的入手可能性により、費用
効率が高い大規模な研究ができるようにされる。モニタしたデータとＧＰＳ経由のユーザ
位置との組合せにより、大きな地理上の区域にわたる汚染の追跡を含む、継続的な地理的
研究が可能にされる。提案されたプラットフォームの商業的なアプリケーションにより、
個人主導の健康維持が促され、また適切なカロリー摂取量や運動を通してより健康なライ
フスタイルが推進される。
【００５６】
その結果、本発明の幾つかの実施形態では、パーソナル通信用ヘッドセット装置に１つ
以上の生理用及び／又は環境用センサを組み合わせる。別の実施形態では、生理用及び／
又は環境用センサをヘッドセット装置の中に組み合わせている。
【００５７】
耳の血管への光結合は、個人間で異なる。本願で使用されるように、「結合」という用
語は、領域に入る励起光とその領域自身との間の相互作用すなわち通信のことを指す。例
えば、光結合の１つの形態は、光ガイド式イアバッド内から発生した励起光と耳の血管と
の間の相互作用である。１つの実施形態では、この相互作用には耳領域に入る励起光及び
耳内の血管からの散乱光が含まれ、この場合、散乱光の強度は血管内の血流量に比例する
。光結合の別の形態は、イアバッド内の光エミッタが発生した励起光とイアバッドの光ガ
イド領域との間の相互作用とすることができる。このため、一体化された光ガイド機能を
有するイアバッドは、光をイアバッドに沿った複数の領域及び／又は選択された領域に導
くことができ、このイアバッドを装着した各個人が血管を通過する血流に関する光信号を
発生することを保証することができる。ある人の特定の耳領域に対する光の光学的結合は
、各人に対してフォトプレチスィモグラフィ信号を発生しない。このため、複数領域に対
する結合光が、光ガイド式イアバッドを付けている各人の、少なくとも１つの血管が密な
領域に入射することが確実にされる。耳の複数の領域を光に結合することは、イアバッド
内の光源からの光を拡散することによって実現することができる。
【００５８】
本発明の実施形態は、無線通信するヘッドセットに限定されない。本発明の幾つかの実
施形態では、個人の生理及び／又は環境をモニタするように構成されたヘッドセットは、
データを記憶及び／又は処理する装置に有線接続されることができる。幾つかの実施形態
では、この情報は、ヘッドセット自身に記憶される。さらに、本発明の実施形態はイアバ
ッドに限定されることはない。幾つかの実施形態では、光ガイド構造体は、指、手指、足
指、肢、鼻又は耳たぶの周りなどの、身体の別の部分の周りに成形することができる。別
の実施形態では、光ガイド構造体は、人体に付ける包帯などのパッチの中に一体化される
ことができる。
【００５９】
図１を参照すると、本発明の幾つかの実施形態によるヘッドセット１０が例示されてい
る。この例示されたヘッドセット１０は、ベース１２、ヘッドセット筐体１４、イアバッ
ド筐体１６、及びこのイアバッド筐体１６を取り囲むカバー１８を備えている。ベース１
２は、種々の電子部品を支持し及び／又はそれらに接続された主回路基板２０を有してい
る。例示された実施形態では、スピーカ２２、光エミッタ２４、光検出器２６、及びサー
モパイル２８（後述される）が、主回路基板２０に固着された第２の回路基板３２上に実
装されている。イアバッド筐体は、スピーカ２２、光エミッタ２４、光検出器２６、及び
サーモパイル２８を囲んでいる。例示されたヘッドセット１０のイアバッド筐体１６内に
配置されたイアバッド筐体１６、カバー１８、及び種々の電子部品（例えば、スピーカ２
２、光エミッタ２４、光検出器２６、サーモパイル２８）は、一括して、イアバッド３０
と呼ばれることができる。ヘッドセット筐体１４はベース１２に固着されて、ベースに実
装された種々の電子部品（例えば、主回路基板２０及びそこに固着された部品など）を取
り巻き、周囲の外乱（空気、湿度、微粒子、電磁干渉など）から保護するように構成され
る。
【００６０】
各光検出器２６は、フォトダイオード、光検出器、光トランジスタ、サイリスタ、固体
ディバイス、光チップセットなどとすることができる。光エミッタ２４は、発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）、小型白熱電球、マイクロプラズマエミッタ、
ＩＲ黒体ソース（IR blackbody source）などとすることができる。スピーカ２２は、誘
導性スピーカ（inductive speaker）、静電スピーカ、電磁スピーカなどの小型スピーカ
とすることができる。エレクトレット、ＭＥＭＳ、音響トランスジューサ（acoustic tra
nsducer）などの１つ以上のマイクロフォンをヘッドセット筐体又はイアバッド筐体の中
に配置して、音声、生理的音響、及び／又は環境の音響を取り込むことができる。
【００６１】
主回路基板２０及び第２の回路基板３２は、種々の生理用及び／又は環境用センサを含
む１つ以上のセンサモジュール（図示せず）を支持することもできる。例えば、図１２Ａ
〜図１２Ｂに例示されているセンサモジュール７０などのセンサモジュールは、回路基板
２０、３２に取り付けることができる。回路基板２０、３２は、少なくとも１つの信号プ
ロセッサ（図示せず）、遠隔装置と通信するための少なくとも１つの無線モジュール（図
示せず）、及び／又は少なくとも１つメモリ記憶装置も備えることができる。代表的な無
線モジュールは、無線チップ、アンテナ、又はＲＦＩＤタグを備えている。幾つかの実施
形態では、無線モジュールは、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）又はＺｉｇＢｅｅチップ
などの短距離の無線チップ又はチップセットを備えることができる。これらの電子部品は
、主回路基板２０又は、主回路基板に取り付けられた第２の回路基板３２などの別の回路
基板上に配置されることができる。
【００６２】
第２の回路基板３２には、そこに取り付けられたサーモパイル２８などの温度センサも
含まれる。このサーモパイル２８は、それぞれ、イアバッド筐体１６及びカバー１８内の
音響開口部３４ａ、３４ｂを通して、ヘッドセット１０を付けている被験者の耳内の鼓膜
を指すように向けられる。この第２の回路基板３２は、はんだ付け、コネクタ、配線、な
どを介して主回路基板２０に電気的接続される。リチウムポリマー電池又は他の携帯用の
電池などの電池３６が主回路基板２０に実装され、そしてＵＳＢ充電用ポート３８を介し
て充電されることができる。図１には示されていないが、耳フックをベース１２又は筐体
１４に取り付けて、被験者が付けているイアバッド３０やヘッドセット１０を安定にさせ
て、イアバッド３０が被験者の外耳道内の同じ位置に常に置かれるようにすることができ
る。
【００６３】
例示された実施形態では、イアバッド筐体１６がスピーカ２２と音響伝達を行い、スピ
ーカ２２からの音が通過する開口部３４ａを有している。しかしながら、別の開口部も使
用できる。カバー１８も、スピーカ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口部３
４ｂを有している。サーモパイル２８が熱センサとして使用され、被験者の耳からの熱放
射を音響開口部３４ａ、３４ｂを介して測定する。鼓膜に向けて位置合わせされた追加の
又は別のセンサをサーモパイル２８の位置に置いて、鼓膜領域からの音響的、機械的、化
学的、又は核のエネルギーを感知することができる。例えば、光検出器をサーモパイル２
８と置き換えて、鼓膜からの光散乱を測定することができる。
【００６４】
カバー１８は、光ガイド領域と呼ばれる部分１９内に光透過材料を含んでいる。この光
ガイド領域１９内の光透過材料は、光エミッタ２４や検出器２６と光伝達する。光ガイド
領域１９などの光透過材料は、光エミッタ２４からの光を１つ以上の所定の位置で被験者
の外耳道内に送り、そしてイアバッド３０の外部の光を収集して、この収集された光を光
検出器２６に送るように構成される。このため、例示されたヘッドセット１０のイアバッ
ド３０は、「光ガイド」式イアバッド３０と呼ばれる。
【００６５】
幾つかの実施形態では、光ガイド領域１９内の光透過材料は、レンズ（例えば、図６で
例示されたレンズ１８Ｌ）を備えることができる。このレンズ１８Ｌは、光エミッタ２４
及び／又は光検出器２６と光伝達する。例えば、レンズ１８Ｌは光エミッタ２４が放射し
た光を耳の１つ以上の部分に集束させる、及び／又は収集された光を光検出器２６上に集
束させるように構成される。レンズは、図５〜図６を参照して以下で説明される。
【００６６】
幾つかの実施形態では、イアバッドカバー１８は、透明な光ガイド層を組み込むことが
できる。この透明な光ガイド層では、空気がクラッド層として利用される。例えば、イア
バッドカバー１８が光学的に透明なシリコーン成形層を含み、クラッド層が空気になるよ
うにイアバッド筐体１６を取り除くことができる。幾つかの実施形態では、イアバッド筐
体１６が閉じられて、光ガイド領域１９がカバー１８の中に又は筐体１６とカバー１８と
の間に組み込まれる。
【００６７】
図１に例示されたカバー１８は、被験者の外耳道の中でイアバッド３０の位置合わせを
容易にするアライメント部材４０（安定アームとも呼ばれる）を備えている。このアライ
メント部材４０は、耳領域からの光学的な散乱光を安定して測定することを容易にする。
このことは、ＰＰＧ測定や鼓膜の温度測定にとって重要である。
【００６８】
幾つかの実施形態では、光ガイドカバー１８は、被験者の外耳道の中に挿入されるとき
に変形するシリコーンなどの、柔軟で弾力のある材料から形成される。しかしながら、本
発明の実施形態によれば、種々の材料が、光ガイドカバー１８に対して、また特別な使用
法に対して要求されるイアバッドのタイプに基づく光ガイドとして機能するように利用さ
れることができる。例えば、幾つかの実施形態では、光ガイドカバー１８は、光ガイド式
イアバッド３０が実質的に剛体になるようにかなり剛性の高い材料から形成することがで
きる。例えば、ランニングの間に使用する場合、イアバッドが耳の中に挿入されたときあ
る程度変形するように、ランナーはイアバッドが堅いけれど柔軟性があることを望んでい
る。そのような場合、光ガイド領域はシリコーン又は他の柔軟な材料とすることができ、
また外側のクラッドは空気、ポリマー、プラスチック、又はシリコーンよりも屈折率が小
さい柔軟な材料とすることができる。
【００６９】
図２は、本発明の幾つかの実施形態による、２つの光ガイド式イアバッド１３０を使用
するステレオ形ヘッドセット１００を例示している。このヘッドセット１００は、ステレ
オ形ヘッドセット１００の幾つかの領域に配置された種々のセンサ素子１３２も有してい
る。ステレオ形ヘッドセット１００の利点は、耳領域を測定するセンサの総数が２倍にな
ること、あるいはまた、各イアバッド内のセンサが半分になることである。ステレオ形ヘ
ッドセットの別の利点は、日常活動の間にステレオ音楽を聴くことができることである。
ステレオ形ヘッドセットの別の利点は、非対称の生理的相違を、ユーザの中でユーザの各
側をリアルタイムで測定することによって検出できることである。例えば、ユーザの右側
と左側との間の血流の差が検出されて、右／左の脳活動の変化、発作の発現、局部的な炎
症などを示すことができる。
【００７０】
本発明の種々の実施形態による光ガイド式イアバッドが、図３、図４Ａ〜図４Ｄ、図５
、図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９Ｂ、及び図１１Ａ〜図１１Ｂを
参照してここで説明される。最初に図３〜図４を参照すると、光ガイド式イアバッド３０
が、ベース５０、被験者の耳Ｅの中に配置さるように構成されて、ベース５０から外側に
延びるイアバッド筐体１６、及びイアバッド筐体１６を取り囲むカバー１８を備えている
。このイアバッド筐体１６はスピーカ２２と音響伝達すると共に、スピーカ２２からの音
が通過できる少なくとも１つの開口３４ａを備えている。カバー１８は、スピーカ２２か
らの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ｂを備えると共に、光エミッタ２４や光検
出器２６と光伝達する光透過材料を有している。
【００７１】
カバー１８は、例示されているように、その内面１８ｂと外面１８ａとの上にクラッド
材料２１を有している。カバー外面１８ａの端部１８ｆには、クラッド材料は付いていな
い。このため、カバー１８は、光エミッタ２４からの光を端部１８ｆを通って１つ以上の
所定の位置の被験者の外耳道Ｃに送り、またイアバッド筐体１６の外部の光を収集して、
この収集された光を光検出器２６に送る光ガイドとして機能する。本願で説明される種々
の実施形態では、光ガイド及びカバーという用語は、交換可能であると意図されている。
しかしながら、別の実施形態では、イアバッド筐体１６は、カバー１８を必要とせずに光
ガイドとして機能することもできることに注意されたい。
【００７２】
本願で説明されるイアバッドに関する全ての実施形態（図３、図４Ａ〜図４Ｄ、図５、
図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９Ｂ、及び図１１Ａ〜図１１Ｂ）の
中のベース５０は、プリント基板、電気コネクタ、及びヘッドセット用の筐体部品の任意
の組合せを含むことができる。例えば、図３〜図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｄ、
図９Ａ〜図９Ｂ、及び図１１Ａ〜図１１Ｂにおけるベース５０は、図１のヘッドセット１
０のベース１２、図１のヘッドセット１０の主回路基板２０、図１のヘッドセット１０の
筐体１４を含むか、又は、図１のヘッドセット１０のベース１２、主回路基板２０、及び
／又は筐体１４の組合せを含むことができる。
【００７３】
光エミッタ２４が検査光１１１発生し、そして光ガイド１８の光ガイド領域１９がこの
検査光１１１を耳領域に向ける。この光は検査光と呼ばれる、その理由は、この光が耳の
表面を検査し、耳の皮膚を貫通し、そして散乱光の応答１１０を発生するからである。こ
の散乱光の応答１１０は、耳領域内の血管を効率的に検査する。光検出器２６は耳領域か
らの散乱光１１０を検出し、また光ガイド１８の光ガイド領域１９は、例示されているよ
うに、光を光ガイド領域１９を通して光検出器２６に誘導する。
【００７４】
図３の実施形態では、光ガイド式イアバッド３０が、光ガイド（すなわち、カバー１８
）に平行に光結合するように構成されている。光検出器２６及び光エミッタ２４は、光ガ
イド１８の光ガイド領域１９にほぼ平行な光を検出及び発生するように構成される。例え
ば、光ガイド１８は、軸方向Ａ１を画定する。光エミッタ２４及び光検出器２６は、それ
ぞれの１次放射面及び検出面Ｐ１、Ｐ２が、それぞれ方向Ａ１にほぼ平行な方向Ａ３、Ａ
２を向くように配置される。
【００７５】
図３に例示された実施形態では、光ガイド１８の光ガイド領域１９は、光ガイド領域１
９の中に光を閉じ込める効果があるクラッド材料２１によって画定される。このクラッド
材料２１は、幾つかの実施形態では、反射性材料にすることができる。別の実施形態では
、このクラッド材料は、カバー１８の光透過材料よりも屈折率が小さい、光学的に透明な
又はほぼ透明な材料にすることができる。このクラッド２１は、光ガイド１８の内面及び
／又は外面１８ａ、１８ｂの１つ以上の部分に加えられる材料の層とすることができる。
幾つかの実施形態では、イアバッド筐体１６の外面１６ａは、光ガイド領域１９内に光を
閉じ込めるクラッドとして機能することができる。幾つかの実施形態では、光ガイド１８
の光透過材料は、屈折率がクラッド材料２１よりも高い材料から構成される。幾つかの実
施形態では、空気がクラッド層として機能する。
【００７６】
図４Ａの実施形態では、光ガイド式イアバッド３０が、光ガイド（すなわち、カバー１
８）にほぼ垂直に光結合するように構成されている。光検出器２６及び光エミッタ２４は
、光ガイド１８の光ガイド領域１９にほぼ垂直な光を検出及び発生するように構成される
。例えば、光ガイド１８は、軸方向Ａ１を画定する。光エミッタ２４及び光検出器２６は
、それぞれの１次放射面及び検出面Ｐ１、Ｐ２が、それぞれ方向Ａ１にほぼ垂直な方向Ａ
３、Ａ２を向くように配置される。図４Ａの光エミッタ２４及び光検出器２６の配置は、
製造するためには便利である、この場合、側面放射形ＬＥＤ及び側面検出形光検出器が、
光１１１を発生し、光１１０を検出するために、光ガイド領域１９に直接結合することが
できる。光ガイド領域１９の大きさは光エミッタ２４及び光検出器２６とは無関係である
ため、このことはイアバッド３０に対する寸法の制約を緩和することができる。
【００７７】
図４Ｂは、イアバッドカバー１８及びクラッド材料２１が、例えば、被験者の外耳道Ｃ
内により深く、また鼓膜により近く達するように延長されて変更された、図４Ａの光ガイ
ド式イアバッドを例示している。図４Ｂの例示された実施形態では、筐体１６又はカバー
１８の中に開口が存在しない。スピーカからの／マイクロフォンへの音響エネルギー４４
は、カバー１８及び筐体１６を通過する。例示された細長い構成は、光ガイド領域及び音
波ガイド領域の両方として機能する。
【００７８】
図４Ｃは、イアバッドカバー１８及びクラッド材料２１が、例えば、被験者の外耳道Ｃ
内により深く、また鼓膜により近く達するように延長されて変更された、図４Ａの光ガイ
ド式イアバッドを例示している。図４Ｃの例示された実施形態では、筐体１６又はカバー
１８の中に開口３４ａ、３４ｂが設けられている。このため、光ガイド領域１９と音波ガ
イド領域５４とは、互いに隔離されている。光ガイド領域１９は、誘電体材料などの光透
過材料とすることができ、音波ガイド領域５４は光又は他の材料にすることができる。こ
れらの領域の間の隔離は、クラッド材料２１の少なくとも一部によって画定される。本発
明の実施形態は、筐体１６及びカバー１８の中に複数の開口３４ａ、３４ｂを含むことが
できる。光ガイド領域１９と音波ガイド領域５４との間の隔離は、種々の可能な材料から
成る他の構造体によって画定することができる。これらの材料の特定の実施例には、プラ
スチック成形品、金属、ポリマー構造体、複合構造体などが含まれる。
【００７９】
図４Ｄは、イアバッドカバー１８及びクラッド材料２１が、例えば、被験者の外耳道Ｃ
内に、より深く、また鼓膜に、より近く達するように延長されるような変更された図４Ａ
の光ガイド式イアバッド３０を例示している。図４Ｄの例示された実施形態では、筐体１
６内の領域は、空気、シリコーン、プラスチック、又は音を通過させることが可能な任意
の材料とすることができる。このため、開口３４ｂにおいて、光ガイド領域１９の材料と
筐体１６内の材料との間に境界面が存在する。幾つかの実施形態では、光ガイド領域１９
及び筐体１６内の領域は両方とも空気である。別の実施形態では、光ガイド領域１９及び
筐体１６内の領域は、同じ又は異なる材料から形成される。幾つかの実施形態では、筐体
１６内の領域は、光ガイド領域１９内の材料と同一の又は類似の光導波材料から形成され
る。
【００８０】
図４Ｂ〜図４Ｄの実施形態では、耳から入る光エネルギー１１０は、黒体放射により鼓
膜から放射されるＩＲ波長などの光波長を含んでいる。光検出器２６がこの黒体放射を測
定するように構成される場合、イアバッドはイアバッドの使用者の鼓膜温度、血液検体レ
ベル、神経、電気活動、又は代謝活性を測定するために使用されることができる。
【００８１】
図５を参照すると、光ガイド式イアバッド３０が、図３の実施形態のように、光ガイド
（すなわち、カバー１８）に平行に光結合するように構成される。しかしながら、図５の
実施形態は別個のイアバッド筐体を備えていない。その代わりに、光ガイド１８がイアバ
ッド筐体の機能を果たす。さらに、光ガイド１８はカバーの外面１８ａ上のクラッド材料
２１の中に形成された複数のウィンドウ１８ｗを有しており、光エミッタ２４によって放
射された光１１１がこのウィンドウを通過し、また散乱光１１０が複数のウィンドウ１８
ｗを通過して光ガイド１８に入り光検出器２６に誘導される。これらの開口１８ｗは、光
ガイド１８の周りに広がる又は光ガイド１８の一部の周りに部分的に広がることができる
。本発明の幾つかの実施形態では、イアバッド筐体及び光ガイド１８は、他の図面に示さ
れているように、分離することができる。
【００８２】
さらに、図５の例示された光ガイド１８は、光透過材料の層２９によって囲まれている
。１つ以上のレンズ２９Ｌがこの層２９内に形成されて、光ガイド１８内のそれぞれのウ
ィンドウ１８Ｗと光伝達する。例示された実施形態では、レンズ２９Ｌは、放射された光
１１１が通過するそれぞれのウィンドウ１８ｗ、また散乱光１１０が通過するそれぞれの
ウィンドウ１８ｗと光伝達する。レンズ２９Ｌは、検査光１１１を耳の特定の領域に集束
するように構成される。レンズ２９Ｌは、散乱光１１０を収集し、この散乱光１１０を光
ガイド領域１９に向けるのを支援するように構成される。幾つかの実施形態では、これら
のレンズ２９Ｌは、光ガイド１８の成形部分とすることができる。図５の中でレンズ２９
Ｌの例示された位置は限定するものではなく、レンズ２９Ｌは、イアバッドと耳との間の
光結合が望ましい場所ならどこでも配置されることができる。図５では凸レンズの実施形
態が示されているが、これは本発明の実施形態を限定することを意味するものではない。
耳に対するイアバッドの望ましい光結合及び構成に基づいて、凸形、正及び負のメニスカ
ス、平凸形、平凹形、両凸形、両凹形、集束形、発散形などの様々なタイプや形状のレン
ズを使用できる。
【００８３】
ここで図６を参照すると、本発明の幾つかの実施形態による光ガイド式イアバッド３０
は、ベース５０と、このベース５０から外側に延長するイアバッド筐体１６と、及びイア
バッド筐体１６を取り囲む光透過材料のカバー１８とを備えている。ここで、イアバッド
筐体１６は被験者の耳Ｅ内に配置されるように構成され、光透過材料は光ガイド領域１９
を形成する。イアバッド筐体１６はスピーカ２２と音響伝達し、またスピーカ２２からの
音が通過できる少なくとも１つの開口３４ａを備えている。このイアバッド筐体１６は、
例示されているように、スピーカ２２、光エミッタ２４及び光検出器２６を取り囲んでい
る。別の光検出器２６がベース５０上に配置されているが、イアバッド筐体１６によって
囲まれてはいない。
【００８４】
このイアバッド筐体１６は、クラッド材料から形成されている。クラッド材料は、幾つ
かの実施形態では、反射材料とすることができる。別の実施形態では、このクラッド材料
は、カバー１８の光透過材料よりも屈折率が低い、光学的に透明な又はほとんど透明な材
料とすることができる。幾つかの実施形態では、クラッド領域が空気であるように、イア
バッド筐体１６を空気と置き換えることができる。空気の屈折率はカバー１８のそれより
も小さいため、空気は光がカバー１８に沿って伝達するのを支援する。別の実施形態では
、クラッド領域がイアバッド筐体１６と光ガイド領域１９との間に存在する。別の実施形
態では、レンズ領域１８Ｌを取り囲む領域を除いて、光ガイド領域１９の外側をカバーす
るクラッド領域が存在する。
【００８５】
複数のウィンドウ１６ｗがイアバッド筐体１６内の選択された位置に形成されて、光エ
ミッタ２４が放射した光が通過できるようにする。幾つかの実施形態では、イアバッド筐
体１６は、１つ以上のウィンドウ１６ｗの機能を果たす半透明又は透明な材料を有してい
る。カバー１８は、イアバッド筐体１６内のそれぞれのウィンドウ１６ｗと光伝達する複
数のレンズ１８Ｌを備えている。これらのレンズ１８Ｌは、それぞれのウィンドウ１６ｗ
を通過する光１１１を集束して被験者の耳の特定の領域に向かうように、また散乱光１１
０を収集してイアバッド筐体１６内の散乱光１１０を光検出器２６に向けるように構成さ
れる。
【００８６】
図６のイアバッド３０は、ウィンドウ１６ｗの位置を介して、光エミッタ２４が生成し
た光がイアバッド筐体１６に対して全ての方向にほぼ等しくなるような、等方性光結合を
発生する。光エミッタ２４が発生した検査光１１１は、ウィンドウ１６ｗを通って光ガイ
ド領域１９内に等方的に送られる。
【００８７】
図６の光ガイド式イアバッド３０の利点は、製造する場合、光ガイド領域１９の光エミ
ッタ２４及び検出器２６に対する位置合わせが必要ないことである。この理由は、１つに
は、光エミッタが発生した／光検出器が検出した光エネルギー密度が、光ガイド１８のイ
アバッド筐体１６に対する位置合わせに関係なく、又は光エミッタ／光検出器とイアバッ
ド筐体１６との間の位置合わせに関わらず、イアバッド筐体１６内では同じであるか又は
比較的均一であるためである。この効果は、光源のルーメン出力を定量化するために一般
的に使用される「積分球」の中で見られるのと同様である。すなわち、光エミッタ２４か
らの光がほぼ等方性でかつ集束されないため、イアバッド筐体及びイアバッドカバーの光
エミッタ２４又は光検出器２６に対する位置合わせに制約が少ない。
【００８８】
ここで図７Ａ〜図７Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による光ガイド式イア
バッド３０は、ベース５０と、このベース５０から外側に延びるイアバッド筐体１６とを
備えており、このイアバッド筐体１６は被験者の耳Ｅの中に配置されるように構成されて
いる。イアバッド筐体１６は、光が通過して光ガイド領域１９を形成できるように、半透
明の材料から形成される。イアバッド筐体１６はスピーカ２２と音響伝達を行い、またス
ピーカ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ａを備えている。一対の光検
出器２６がベース５０に固定されているが、例示されているように、イアバッド筐体１６
で取り囲まれていない。
【００８９】
このイアバッド筐体１６は、例示されているように、筐体１６の中に一体的に形成され
た可撓性の光エミッタ２４を備えている。この光エミッタ２４は、イアバッドのフォーム
ファクタの中でイアバッドの周りに配置されることができるように柔軟性に富んでいる。
この可撓性光エミッタ２４は、イアバッドの形状と構成とに一致するように構成される。
この可撓性光エミッタ２４は、イアバッド筐体１６、クラッド材料２１、又は筐体１６の
中、近く又はその一部に存在できる。幾つかの実施形態では、可撓性光エミッタ２４は、
イアバッド３０に挿入された柔軟な光回路の一部分とすることができる。
【００９０】
図７Ａ〜図７Ｂのイアバッド３０のイアバッド筐体１６の外側に配置された光検出器２
６は、可撓性光エミッタ２４が発生した検査光１１１に由来する、耳から入る散乱光を収
集する。この可撓性光エミッタ２４は、１つ以上の電気コネクタ２４ａを介して、ベース
５０に取り付けられる。幾つかの実施形態では、これらははんだ付け、配線、着脱可能な
コネクタとすることができる。幾つかの実施形態では、可撓性光エミッタ２４は、柔軟な
光検出器を備えることができる。幾つかの実施形態では、可撓性光エミッタ２４は、図７
Ａ〜図７Ｂに示された２４のフォームファクタを有する柔軟な光回路の一部とすることが
できる。この場合、柔軟な光回路は、増幅器、マイクロプロセッサ、無線回路、及び信号
処理用電子回路に加えて、１つ以上の光エミッタ及び光検出器を備えることができる。幾
つかの実施形態では、柔軟な光回路は、生理的な及び環境上の検出のため、及び、離れた
位置へデータを無線／有線で転送するために、完全なチップセットを含むことができる。
例えば、これらの柔軟な装置は、有機ＬＥＤ（ＯＬＥＤ）及び有機光検出器回路を含む。
この実施形態は、耳領域に向かって散乱光ビームを発生するため、及び耳領域からの拡散
光散乱応答（diffuse optical scatter response）を検出するために有用である。幾つか
の実施形態では、可撓性光エミッタ２４上のエミッタ及び検出器は、可撓性のプリント基
板上に一体化された従来の発光ダイオード（ＬＥＤ）及び光検出器（ＰＤ）とすることが
できる。別の実施形態では、透明な固体光エミッタ、検出器、又はスイッチを使用できる
。例えば、電気的に制御された液晶マトリックスがイアバッドの中に組み込まれて、可撓
性光エミッタ２４をカバーする。これにより、イアバッドから耳に向かう、また耳から離
れてイアバッドに向かうライトフローの選択された領域に対する局部的な制御が可能にさ
れる。さらに、これにより、選択された領域に対する光波長の局部的な制御が可能にされ
る。
【００９１】
ここで図８Ａ〜図８Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による光ガイド式イア
バッド３０は、ベース５０と、被験者の耳内に配置されるように構成され、ベース５０か
ら外側に延長するイアバッド筐体１６と、またこのイアバッド筐体１６を取り囲むカバー
１８とを備えている。イアバッド筐体１６はスピーカ２２と音響伝達を行い、またスピー
カ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ａを備えている。カバー１８は、
スピーカ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ｂを備えている。このカバ
ー１８は、例示されているように、端部１８ｆを除いて、その外面１８ａ上にクラッド材
料２１を有している。例示された実施形態では、カバーの内面１８ｂ上にはクラッド材料
は存在しない。筐体１６がカバーの内面１８ｂと接触し、クラッド層としての機能を果た
して、光ガイド領域１９を画定する。例示されたクラッド材料１８ｃを有するカバー１８
は光ガイドとしての役割を演じて、光エミッタ２４からの光を、カバーの端部１８ｆを通
って被験者の外耳道に送る。このカバー１８はまた、端部１８ｆからの光を収集して、こ
の収集された光を光検出器２６に送る。光エミッタ及び光検出器の種々の構成及び配置が
、本発明の実施形態に基づいて使用されることができる。
【００９２】
図８Ａ〜図８Ｂに例示された実施形態では、検査光１１１が光検出器２６に入射して飽
和させる危険を減らすために、イアバッド筐体１６の底部１６ａは、通過する光を阻止す
る光ブロック領域を備えている。この光ブロック領域１６ａは、黒塗装領域、光学的不透
明領域、又は光の透過を阻止する材料又は構造体とすることができる。イアバッド筐体１
６や底部１６ａの例示された構成は、光ガイド層（すなわち、１９）の中で光エミッタ２
４が発生した検査光１１１を制限し、この光をイアバッド３０の端部１８ｆを通って耳領
域に誘導することができる。
【００９３】
幾つかの実施形態では、図８Ｃに例示されているように、イアバッド筐体１６は、イア
バッド筐体１６によって画定されたキャビティ内で光を散乱させるために、少なくとも部
分的に反射性である。そのような場合、光エネルギー１１１は、筐体１６及びカバー１８
の開口３４ａ、３４ｂを通ってイアバッド３０から出て行く。この構成の利点は、特定の
生理的活動が行われる耳の特定の領域に、光１１１を集束できることである。また、この
構成は、所定の生理的活動に関連してない領域からの不要な光信号を減らすことができる
。図８Ｃは鼓膜に向けて配置された開口３４ａ、３４ｂを示しているが、開口３４ａ、３
４ｂは、イアバッド３０の周りの１つ以上の他の位置に配置されることができる。例えば
、筐体１６及びカバー１８の中の、イアバッド３０が耳の対珠に接触して光エネルギー１
１１が耳の対珠領域に入射できるようにする位置に、開口を形成することができる。
【００９４】
幾つかの実施形態では、図８Ｄに例示されているように、イアバッド筐体１６は、１つ
以上の光の波長を反射しかつ１つ以上の光の波長を透過する材料を含むことができる。例
えば、イアバッド筐体１６は、ポリマー、プラスチック、ガラス、複合材料、又は可視波
長を反射しかつＩＲ波長を透過する樹脂から構成されることができる。代表的な材料は、
写真フィルムの中で見出される有機色素などの色吸収材料を含んでいる。別の方法では、
イアバッド筐体１６は、筐体領域の１つ以上の側部に付着形成されるブラッグフィルタ又
は他の光フィルタ層などの光フィルタ領域を含むことができる。光検出器２６’が可視波
長のみを測定するように構成される場合、この光検出器２６’によって検出された光エネ
ルギーは、主にイアバッド筐体１６から散乱された光エネルギーから成り、また光検出器
２６によって検出された光エネルギーは、耳領域から散乱された光エネルギーから構成さ
れることができる。光検出器２６’からの信号が、光検出器２６から生じた信号から除く
ことができる運動ノイズを表すので、この構成は有用である。光検出器２６から生じた信
号は、生理的情報と運動ノイズを含んでいる。
【００９５】
ここで図９Ａ〜図９Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による光ガイド式イア
バッド３０は、ベース５０と、被験者の耳内に配置されるように構成され、ベース５０か
ら外側に延長するイアバッド筐体１６と、またこのイアバッド筐体１６を取り囲むカバー
１８とを備えている。イアバッド筐体１６はスピーカ２２と音響伝達を行い、またスピー
カ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ａを備えている。カバー１８は、
スピーカ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ｂを備えている。一対の光
エミッタ２４がベース５０に固着され、例示されているように、イアバッド筐体１６によ
って囲まれている。光検出器２６がベース５０に固着され、例示されているように、イア
バッド筐体１６によって囲まれていない。カバー１８がライトガイドとして機能して、光
エミッタ２４からの光を被験者の外耳道内に送る。
【００９６】
カバー１８の光ガイド領域１９は、光を拡散する及び／又はルミネセンス発光を発生す
るように構成される。この実施形態では、光ガイド領域１９は少なくとも１つの光散乱領
域又はルミネセンス領域を備えている。この光散乱領域又はルミネセンス領域は、イアバ
ッドの中の光エミッタ２４の光学経路内のどこにでも配置され得るが、クラッド層自身の
中又はその近くであることが好ましい。光エミッタ２４によって発生された検査光１１１
が光散乱領域によって散乱される場合、この光はより拡散された光ビーム１１１ａを形成
する。この光ビーム１１１ａは、光エミッタ２４によって発生された検査光１１１よりも
、イアバッド３０の全体にわたってより均一である。この拡散ビームは、耳の動きに対し
て感度が低い強度分布を有しており、耳から入射する散乱光内のモーションアーチファク
トを軽減するのに有効であるため、光検出器２６によって測定された、耳から来る散乱光
が血管内の血流の変化をより良く示すように、また口の動きや身体の運動をあまり示さな
いようにする。光ガイド領域１９内の光散乱領域は、少なくとも部分的に、光ガイド領域
内に不純物すなわち形態的相違物を含んでいる。そのような不純物の例には、点欠陥、体
積欠陥（volume defect）、天然欠陥（native defect）、金属、ポリマー、ミクロスフェ
ア（microsphere）、蛍光体、発光粒子（luminescent particle）、空洞部分、粒子、粒
子状物質などが含まれる。形態的相違物の例には、密度変形物（density variation）、
雑な部分、空洞部分、化学両論的変形物などが含まれる。具体的な実施例として、光ガイ
ド領域１９は、ガラス、ポリマー、又はシリコーンなどの透明な材料を含み、また蛍光体
又はルミネセンスポリマー又は分子などのルミネセンス不純物は、光ガイド領域の中に一
体形成することができる。この構成は、光エミッタ２４からの光励起に応答して、光ガイ
ド領域１９の中に発光を生成することができる。別の実施形態では、ナノスケールの変動
体（nanoscale fluctuation）又は不純物が、イアバッドを通過する光を拡散する又は操
作するために使用される。ナノスケールの変動体又は不純物の実施例には、量子点（quan
tum dot）、ロッド、ワイヤー、ドーナッツなどが含まれる。
【００９７】
図９Ｃは、本発明の幾つかの実施形態による、イアバッドカバー１８の中に組み込まれ
た蛍光体などのルミネセンス粒子４４の具体例としての均一な分布を例示している。図９
Ｄ〜図９Ｅは、本発明の幾つかの実施形態に基づいて、粒子がイアバッドカバー１８の１
つ以上の表面近くに分布した蛍光体などのルミネセンス粒子４４の具体例としての分布を
例示している。
【００９８】
別の実施形態では、光散乱領域又はルミネセンス領域は、光ガイド領域１９と物理的に
接触できる、コーティングなどの光ガイド領域１９から離れた領域内に、少なくとも部分
的に配置されることができる。
【００９９】
別の実施形態では、光散乱領域又はルミネセンス領域は、異なる屈折率、透過率。反射
率などの少なくとも１つの異なる光学特性を有する複数の光ガイド材料の層を含むことが
できる。別の実施形態では、光散乱領域は、少なくとも１つの異なる光学特性を有する少
なくとも１つのパターン化領域を含むことができる。
【０１００】
別の実施形態では、光散乱領域又はルミネセンス領域は、イアバッドの全体にわたって
選択された位置に割り当てられる。
【０１０１】
図１０は、人の耳Ｅの解剖学的構造を例示している。血管は耳の全体にわたって存在す
るが、フォトプレチィスモグラフィ（ＰＰＧ）信号は、対珠、耳珠、小葉、音響道（acou
stic meatus）の部分、及び外耳道の近くが最も強いことが発見されている。対珠はフォ
トプレチィスモグラフィにとって特に魅力的な位置である、その理由は、強いＰＰＧ信号
がランニングや口の動きに関連したモーションアーチファクトが最小の状態で得られるか
らである。
【０１０２】
ここで図１１Ａ〜図１１Ｂを参照すると、本発明の幾つかの実施形態による光ガイド式
イアバッド３０は、ベース５０と、被験者の耳内に配置されるように構成され、ベース５
０から外側に延長するイアバッド筐体１６と、またこのイアバッド筐体１６を取り囲むカ
バー１８とを備えている。イアバッド筐体１６はスピーカ２２と音響伝達を行い、またス
ピーカ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ａを備えている。カバー１８
は、スピーカ２２からの音が通過できる少なくとも１つの開口３４ｂを備えている。この
カバー１８は、光を被験者の耳の中に向ける光ガイドとして機能すると共に光ガイド領域
１９を画定する。例示されたイアバッド３０は、光を人の耳の対珠に向けて集束するよう
に構成される。例示された実施形態では、カバー１８の外面１８ａ又は内面１８ｂ上には
クラッド材料が存在しない。空気が外面１８ａにおいてクラッド層として機能し、筐体１
６が内面１８ｂにおいてクラッド層としての機能を果たす。空気は、空気と光ガイド層と
の間の屈折率の差によりクラッド層として十分に機能する。すなわち、光ガイド層１９の
屈折率は、空気のそれよりも大きい。
【０１０３】
センサモジュール７０が、例示されているように、イアバッド外周の近くに配置されて
いる。このセンサモジュール７０は、図１２Ａ〜図１２Ｂにより詳細に示され、また以下
で説明される。センサモジュール７０を光ガイド式イアバッド３０の外周近くに配置する
ことに関して、３つの利点がある、すなわち、１）対珠近くのＰＰＧ信号は、耳の血管が
密な他の領域におけるＰＰＧ信号よりもモーションアーチファクトによって損なわれる程
度が少ないこと、２）センサモジュール７０をイアバッド３０からある程度独立して設計
することができるため、イアバッドの快適性を最大にすることがＰＰＧ信号を最大にする
ことから解放されること、３）設計の制約から解放されるため、センサを音響空洞（すな
わち、イアバッド筐体１６の中）に配置する必要はなく、干渉が最小の状態で、音が音響
開口部３４ａ、３４ｂを通過できること、である。この実施形態では、図６のレンズ１８
Ｌと同様に、レンズをカバー１８の中に組み込むことが有益である。カバー１８の光ガイ
ド領域１９を、イアバッド３０が対珠の近くに来るような位置の近くまで延長することが
有益である。この光ガイド延長部１９ａは別の光結合領域として機能し、かつ光ガイド領
域１９から対珠及び音響道の部分を含む耳領域への光結合を向上させ、及び／又は耳領域
から光ガイド領域１９への光結合を向上させる。この理由は、この延長した光ガイド領域
１９ａが、光ガイド層１９と皮膚との間で皮膚接触が行われて、より優れた光機械式の安
定性と光結合が提供されるためである。この実施形態では、光は光エミッタ２４から延長
された光ガイド領域１９ａに、また耳領域に結合する。同様に、光は耳領域から延長され
た光ガイド領域１９ａに、また光検出器２６に結合する。この延長された光ガイド領域１
９ａは、イアバッドカバー１８の底部近くでバルブ又はレンズのように見える。
【０１０４】
図１２Ａ〜図１２Ｂは、例えば、図１１Ａ〜図１１Ｂに例示されているように、本発明
の幾つかの実施形態に基づいて、イアバッド３０の周辺近くに配置されたセンサモジュー
ル７０のそれぞれ反対側を例示している。センサモジュール７０は、種々のエネルギー形
態を電気信号に変換し、その信号をディジタル化することができる多数の電子部品を有し
ている。例えば、このセンサモジュール７０は、発光ダイオード、光センサ、加速度計、
容量センサ、慣性センサ、機械式センサ、電磁センサ、熱センサ、放射線センサ、生物学
的センサなどを含むことができる。幾つかの実施形態では、本発明の光エミッタは、側面
エミッタ、エッジエミッタ、又は面エミッタの発光ダイオード（ＬＥＤ）又はレーザダイ
オード（ＬＤ）の組合せとすることができる。
【０１０５】
図１２Ａ〜図１２Ｂに例示された実施形態では、センサモジュール７０は、２組の光エ
ミッタ２４ａ、２４ｂを備えている。第１の組の光エミッタ４ａは側面エミッタ（又は端
面エミッタ）であり、モジュール７０の頂部に配置されて、光をイアバッド先端部（例え
ば、カバー端部１８ｆ、図８Ａ）に、及び、音響道及び／又は耳の外耳道に向ける。第２
の組の光エミッタ２４ｂは、モジュール７０の中央近くに配置され、光を側面発光エミッ
タ２４ａのそれとほぼ垂直な方向に向ける。この特定の実施形態では、回路基板７０ｃ上
に搭載された単一の光エミッタ２４ｂが示されて、この光エミッタ２４ｂが、音響道にほ
ぼ垂直に配置された対珠に光を向ける。
【０１０６】
これらの光エミッタ２４ａ、２４ｂが発生した光エネルギーは、耳内の血管によって散
乱される。この散乱光は、少なくとも部分的に光検出器２６によって取り込まれる。この
光は光検出器２６自身によって、又はセンサモジュールの回路基板７０ｃを用いてディジ
タル化される。前述された光ガイド式イアバッド３０の光ガイド設計は、光をこれらの検
出器２６のそれぞれに向ける。例えば、これは光ガイド式イアバッド３０を介して実現さ
れる。この場合、レンズ（例えば、１８Ｌ、図６）が、光エミッタ２４から耳領域への検
査光の結合を容易にし、また耳領域から光検出器２６への散乱光結合を容易にする。別の
センサ構成部品２７ａ、２７ｂが、直交エネルギー成分を測定し、センサの分析を円滑に
して、これにより、生理的評価を行うのを支援するために使用される。例えば、センサ構
成部品２７ａ、２７ｂは、内耳（耳領域を向いている熱センサ２７ａを用いて）及び外耳
（耳領域から離れた方向を向いている熱センサ２７ｂを用いて）の温度を測定するための
熱センサとすることができる。これら２つのセンサ２７ａ、２７ｂからの２つの測定され
ディジタル化された温度を引き算することによって、耳からの熱の流れの表示を生成する
ことができる。この温度差は、代謝速度に数学的に関連付けられる。例えば、この温度差
は、代謝速度に正比例する。これらの温度センサには、サーミスタ、サーモパイル、熱電
対、固体センサなどが含まれる。それらは、熱伝導、対流、放射、又はそれらの温度成分
の組合せを測定するように設計されている。
【０１０７】
センサモジュール７０のイアバッド配向側（図１２Ｂ）には、センサモジュールの対珠
配向側に配置される必要がないセンサが含まれている。例えば、１つ以上の慣性センサ２
７ｃが、センサモジュール７０のイアバッド配向側（図１２Ｂ）に配置されている。特定
の実施形態では、慣性センサ２７ｃは３軸加速度計とすることができ、またこのセンサは
耳領域と光結合する必要がないため、センサの場所のより良い使用法は、センサモジュー
ル７０のイアバッド配向側にこのセンサを配置することであろう。別の光エミッタ２４ａ
、２４ｂは、光ノイズを容易に参照するために、イアバッド配向側に置かれる。すなわち
、イアバッドモジュール３０を付けている人があちこち移動するとき、光エミッタ２４ａ
、２４ｂが発生した入射光はイアバッドから散乱されて光検出器２７ｄによって検出され
る。身体の動きによるこの散乱光の光度、位相及び／又は周波数は、耳領域からの散乱光
の光度の運動関連成分に比例する。この運動関連成分は、耳の物理的な動きによる成分で
あり、血流に関連した成分ではない。このため、検出器２７ｄが収集した光散乱信号は、
適応フィルタに対して適切なノイズ基準を提供して、耳領域の散乱光からモーションアー
チファクトを取り除いて、主に血流に関連した出力信号を生成することができる（これは
望ましい信号である）。同様に、光検出器２７ｄに到達した散乱光は、活動の程度を生成
するために使用されることができる。この散乱光の強度、位相及び周波数は、身体活動に
関連している。心拍波形の波頂及び頂点を識別及び計数することによって、心拍波形の正
弦波状の変動をディジタルで計数して、有効なステップカウントを生成することができる
。しかしながら、本発明の実施形態は、センサモジュール７０内の例示された部品の配置
に限定されることはない。部品の様々なタイプや配向は、限定されることなく利用されう
る。
【０１０８】
図１９は、図１２Ａ〜図１２Ｂのセンサモジュール７０と被験者の皮膚との間の光学的
相互作用を例示している。反射パルス酸素測定装置８０の中に、センサモジュール７０が
示されている。この酸素測定装置８０は、透過波長を測定するのではなく、反射波長１１
０を測定する。パルス酸素測定装置及びフォトプレチスィモグラフィグラフィに対する光
エミッタ及び光検出器の波長には、紫外、可視、及び赤外の波長が含まれる。例示された
実施形態では、光源−検出器構体７１がセンサモジュール７０の中に組み込まれて、光波
長１１１を発生すると共に、結果として生じた散乱光エネルギー１１０をモニタする。こ
の光源−検出器構体７１は、１つ以上の光波長を放射する１つ以上の光源と、１つ以上の
光波長を検出する１つ以上の光検出器とを備えている。
【０１０９】
参考のために、皮膚組織の表皮９０、真皮９１、及び皮下９２の層が、図１９に示され
ている。散乱光エネルギー１１０は、血管内の血流の変化によって、また身体の物理的な
運動、呼吸、心拍、及び他の生物学的変化によって、強度が変調される。幾つかの事例で
は、この散乱光エネルギーは、皮膚、血液、血液分析物（blood analyte）、薬物、又は
他の身体の物質から来るルミネセンス発光エネルギーである。
【０１１０】
前述されたように、検出器２７ｄが収集した光散乱信号は、適応フィルタに対して適切
なノイズ基準を提供して、耳領域の散乱光からモーションアーチファクトを取り除いて、
主に血流に関連した出力信号を発生することができる（これは望ましい信号である）。こ
の理由は、これらの検出器によって検出された光は、生理的領域によって散乱されていな
い光ではなく、むしろ耳と一緒に移動する関連したイヤピースの領域から散乱された光か
ら来るためである。従って、光検出器２７ｄに到来する散乱光は、活動の程度を生成する
ために使用される。
【０１１１】
図１３は、ノイズから生理的信号を抽出するための適応ノイズキャンセル機構２００の
基本構成を例示している。２種類のセンサ入力部が、「チャネルＡ」及び「チャネルＢ」
という用語で表されている。チャネルＡは、生理的情報に加えてノイズ情報を収集するセ
ンサからの入力部を指し、チャネルＢは、主に（又は実質的に）ノイズ情報を収集するセ
ンサからの入力部を指す。チャネルＢ情報は、特性が適用的かつ動的に更新される電子フ
ィルタ２０３を通過する。フィルタ２０３の特性は、チャネルＡと後処理されたチャネル
Ｂ（Ｂ∧と表される）との間の差を最小にするために更新される。この方法では、ノイズ
がチャネルＡから取り除かれて、チャネルＣには主に生理的情報が含まれる。この生理的
情報から、血流、心拍、血液分析レベル、呼吸数又は量、血液酸素レベルなどのパラメー
タを計算することができる。チャネルＡ情報は、例えノイズが残っていても依然として有
用であり、ノイズ情報は関連するパラメータを計算するためになおも使用されることがで
きる。例えば、チャネルＡ内の残留ノイズ情報は、パラメータ推定器２０１によって取り
出されることができ、チャネルＤの出力は１つ以上の活動評価値などとすることができる
。同様に、未加工ノイズのチャネルであるチャネルＢは、パラメータ推定器２０５によっ
て後処理されて、チャネルＥ用の活動評価値を取り出す。活動評価値には、努力、活動レ
ベル、移動距離、速度、ステップ計数値、歩幅、手足の運動、身のこなし、活動能力、咀
嚼速度、運動強度、又は量などが含まれる。このノイズキャンセル機構２００は、マイク
ロプロセッサのファームウェアに一体化されることができる。
【０１１２】
運動ノイズをキャンセルするための図１３の実施形態は、イアバッド構成で表されてい
るが、これは本発明をイアバッドに限定するものではない。光学ノイズ源を用いて運動ノ
イズをキャンセルするための適応ノイズキャンセル機構２００の要素は、光検出器（２７
ｄなどの）が生理的領域からの散乱光を受け取らないが、一方でこの検出器は生理的領域
と同期して移動する領域からの散乱光を同時に受け取るように構成されることである。チ
ャネルＢの光学ノイズ基準の中に存在する最も僅かな生理的信号でさえ、生理的信号がフ
ィルタ２０３によって間違って完全に取り除かれるように、適応フィルタが適切に動作す
るのを妨げる可能性がある。さらに、ノイズ源用チャネルＢは光学ノイズ源として説明さ
れるが、他のエネルギー形態も本発明の中で使用することができる。すなわち、任意の慣
性センサ入力は、チャネルＢの入力になることができる。さらに具体的に言うと、耳に関
連したイアバッドに沿ったキャパシタンスの変化を測定するセンサは、生理的情報を測定
しなくても、慣性ノイズ基準を提供することができる。同様に、加速度計も、生理的情報
を測定することなく、慣性ノイズ基準を提供することができる。誘導性センサも、生理的
情報を測定せずに、慣性ノイズ基準を提供することができる。各ノイズ源に対して、定義
をする要素は、ノイズ源が生理的情報（血流、血中酸素、血圧など）ではなく、身体的運
動のみ（又は、主に身体的運動）を測定するように構成されることである。光学ノイズ源
の有用性は、光信号のチャネルＡ及び光学ノイズのチャネルＢが同じ線形性応答を有して
いるため、適応フィルタ機構２００が、信号及びノイズチャネルが感知エネルギーの異な
る形態を介して動作する場合よりも一層効果的なことである。例えば、慣性の変化に応じ
た加速度計センサの応答の線形性特性は、光センサの応答の線形性特性と同じではない。
【０１１３】
光源（具体的には赤外線ＬＥＤ）を用いて運動ノイズをキャンセルするための適応ノイ
ズキャンセル機構２００が、光ガイド式イアバッドを付けた人と共に、実験室で実演され
ている。トレッドミル上で休む、ジョギングする、及びランニングするときの種々のデー
タの一覧３００ａ〜３００ｄが、図１４Ａ〜図１４Ｄに示されている。データは、イアバ
ッド３０内に組み込まれ、イアバッド３０内のセンサモジュール７０と電気的接続されて
いるチップ及びメモリカードによって記録された。小さい動きの未加工信号３００ａ及び
大きい動きの未加工信号３００ｃは、図１３のチャネルＡの信号と同等と見なされる。同
様に、小さい動きの「閉鎖チャネル」３００ｂ及び大きい動きの「閉鎖チャネル」３００
ｄは、図１３のチャネルＢの信号と同等と見なされる。この実施形態では、「閉鎖チャネ
ル」は光学ノイズ源から構成し、この光学ノイズ源は、図１２Ａ〜図１２Ｂの７０などの
光エミッタ−光検出器モジュールを備えていた。しかしながら、光エミッタ−光検出器モ
ジュールは、耳に対して露出される代わりに、透明なシリコーンの層でカバーされ、この
層は次に、黒テープでカバーされて、エミッタ（２４ａ及び２４ｂ）からの光が耳に到達
しないようにされた。このように、黒テープからの散乱はシリコーンを通ってエミッタ−
検出器モジュールに黒で散乱され、運動ノイズとして検出器（２６及び２７ｄなど）によ
って感知された。ある意味では、人の耳への光チャネルは「閉鎖」されるため、この構成
に対して「閉鎖チャネル」という用語が使用される。黒テープの下に透明なシリコーンを
配置した狙いは、１）ＩＲ光に対して遮られない透明な光散乱通路を提供すること、２）
シリコーンが人の皮膚のそれと同様の振動応答を有しているので、人の皮膚のそれと同様
の運動感度を提供すること、であった。
【０１１４】
図１４Ａ〜図１４Ｄは、小さい動きの未加工信号３００ａが、心拍数に変換されうる血
流パルスを示すことを示している。その理由は、各血流パルスは１つの心拍を表すからで
ある。しかしながら、大きい動きの未加工信号３００ｃは、主に測定された身体活動を示
す。このことは、大きい動きの信号３００ｃが対応する閉鎖チャネル信号３００ｄに適合
し、また大きい動きの閉鎖チャネル３００ｄが、ランナーの測定されたステップ／秒とほ
ぼ同一のビートプロフィール（beat profile）を有することが判明された、という事実か
ら明らかである。
【０１１５】
図１５は、本発明の幾つかの実施形態による１つ以上の光ガイド式イアバッド３０を有
するヘッドセットからの、処理された生理的信号データのグラフである。具体的に言うと
、図１５は、２つのデータ処理手順の後の、血流（ｙ軸）対時間（ｘ軸）の図１４Ａ〜図
１４Ｄに示されたデータ一覧３００ａ〜３００ｄの分析結果４００を示している。１つの
シーケンスは、図１３の適応フィルタリング処理２００及びビートファインダ処理ステッ
プを組み込んだ。第２のシーケンスは、図１３の適応フィルタリング処理２００のない、
ビートファインダ処理ステップを組み込んだ。このビートファインダ処理は、図１４Ａの
グラフ３００ａに示された頂点と谷のような、各パルスの頂点と谷とをモニタすることに
よって、各心拍を計数する。図１５に示されているように、ビートファインダは、休止及
びジョギングの間に心拍を測定する上で効果的であった。しかしながら、ビートファイン
ダ単独では、ランニングの間の心拍をモニタするには十分ではなかった。その理由は、大
きい動きでは、フットステップに関連した信号３００ｄ（図１４Ｄ）は、心拍に関連した
より小さい信号を圧倒するほど十分強く、このため、運動関連の信号は全体的な信号３０
０ｄを凌いだ。このため、ビートファインダは、フットステップから心拍を区別できない
。ビートファインダ処理の前に適応フィルタリング処理２００（図１３）を使用すること
によって、ランニングの間のフットステップのモーションアーチファクトが、センサ信号
（図１３のチャネルＡ）から効果的に除かれ、これにより、出力信号（図１３のチャネル
Ｃ）はモーションアーチファクトを最小にして血流情報を含むことができた。従って、こ
の出力信号は血流パルス信号を含み、この信号は次に、ビートファインダによって「計数
」されて、正確な心拍数評価値を発生することができた。
【０１１６】
図１５の具体的な分析結果４００では、心拍数を計数するために、図１３の適応フィル
タ処理２００に続いて、ビートファインダが使用された。ノイズに囲まれたセンサ信号か
ら生理的情報を取り出すためのより一般的な方法５００が、図１６に例示されている。第
１のブロック（ブロック５１０）は、事前適応信号調整段階を示している。この工程は、
対象の範囲外の周波数帯域を除くために、フィルタの組合せを使用する。例えば、バンド
パス、ローパス、及び／又はハイパスフィルタ（ディジタルフィルタなど）の組合せを使
用できる。第２のブロック（ブロック５２０）は、図１３で説明された処理２００などの
適応フィルタリング処理を示している。この工程は、ブロック５１０からの前もって処理
された信号を、運動又は環境アーチファクト及び主データチャンク内のノイズを低減する
適応フィルタへの入力として使用できる。第３のブロック（ブロック５３０）は、パラメ
ータ抽出段階を示す。この処理は、当該の特性（例えば、心拍、血流、心拍数の変動性、
呼吸数、血液ガス／検体レベルなど）を計算するために、ピーク発見（ビート発見など）
アルゴリズムに加えて信号状態調整フィルタの組合せを使用できる。図１６の方法５００
は、マイクロプロセッサ（又は同様の電子機器）のファームウェアの中にコード化されて
、生理的情報のリアルタイム処理を容易にすることができる。
【０１１７】
図１７は、本発明の幾つかの実施形態に基づいて、図１６の方法を用いて、活動データ
及び生理的データを含むディジタルデータストリングに処理されたセンサ信号を例示する
ブロック図である。光検出器２６及び光エミッタ２４がディジタル回路を有して、ディジ
タルバス６００に直列に接続される。検出器２６からのデータはプロセッサ／マルチプレ
クサ６０２によって処理されて、複数の出力データ６０４がプロセッサ６０２の出力部６
０６において、シリアル形式で発生される。幾つかの実施形態では、この処理方法は、図
１３、図１４Ａ〜図１４Ｄ、図１５、及び図１６で説明された１つ以上の方法を含むこと
ができる。複数の出力データ６０４は、プロセッサ／マルチプレクサ６０２の時分割多重
方式などによって発生される。プロセッサ６０２は、１つ以上のシリアル処理方式を実行
できる。ここで、複数の処理ステップの出力は、多重化データ出力６０４に送られる情報
を提供する。
【０１１８】
多重化データ出力６０４は、特定用途向けインターフェース（ＡＰＩ）が特定の用途に
対して要求されたデータを利用できるように、特に構文解析された活動及び生理的情報７
００（図１８）のシリアルデータストリングとすることができる。アプリケーションはこ
のデータを使用して、体全体の健康状態などの高レベルの評価を行うことができる。さら
に、データストリングの個々のデータ要素は、データストリングの他の個々のデータ要素
に対してより優れた評価を容易に行うために使用できる。特別な実施例として、血流のデ
ータストリングは、各血液パルスの第１及び第２のは生物上に情報を含むことができる。
この情報は、傾斜検出アルゴリズム（微分回路など）を通して適応フィルタ処理された心
拍信号を走らせることによって、ＰＰＧ信号から取り出すことができる。別の実施例では
、フィルタ処理されたＰＰＧ信号を集積回路を通して走らせて、各血液パルスに対する血
液容量を推定することができる。次に、この情報は、血圧及び血中酸素濃度を評価するた
めに使用される。この情報は、血圧及び血中酸素濃度を直接測定したものよりも正確であ
る。
【０１１９】
本発明の幾つかの実施形態では、生理的評価アルゴリズムを発生する新しい方法が使用
可能にされる。これらの新しい方法は、データ出力ストリング６０４の各データ出力をリ
アルタイムで測定することによって達成されうる。このとき、イアバッドのユーザは、１
つ以上のベンチマークセンサを身に付けている。主要な成因分析、複数の直線回帰、又は
他の統計上の機械学習技術は、データ出力６０４とベンチマークセンサによって同時に測
定された高レベルの評価値との間に統計上の関係が生じるように使用される。これらのベ
ンチマークセンサは、エアロビクスフィットネスレベル、ＶＯ２最大値、血圧、血液検体
レベルなどを測定できる。イアバッドセンサとベンチマークセンサの読みとの間の関係は
、イアバッド内に組み込まれたアルゴリズムにより解釈される。この場合、各アルゴリズ
ムはイアバッドのユーザに対して少なくとも１つの評価を作る。幾つかの実例では、イア
バッド由来の評価値対ベンチマーク値のブランド−オルトマン（Bland-Altman）プロット
は、アルゴリズムの有効性を判断するために使用され、またこの情報は次に、前記イアバ
ッド由来の評価アルゴリズムを改良するためにフィードバックされる。これらの評価の実
施例には、エアロビクスフィットネスレベル、ＶＯ２最大値、血圧、血液検体レベル（血
糖、酸素、一酸化炭素など）などが含まれる。
【０１２０】
幾つかの実例では、光ガイド式イアバッド３０の生理的信号から周囲の光学ノイズの影
響を除くことが重要である。そのような場合、１つ以上の光検出器２６が外部又は周囲の
照明を測定するように構成され、この情報はプロセッサ６０２（図１７）にフィードバッ
クされて、外部の光学ノイズが生理的信号から取り除かれる。例えば、幾つかの光検出器
は耳からの光を測定するように構成され、一方他の検出器は、太陽光、室内光、ヘッドラ
イトなどの周囲環境からの光を測定するように構成される。これは光検出器をそれぞれ耳
に向ける、また耳から離れる方向に向けることによって実現される。特別な実施例では、
光検出器２６に到来する周囲光は、耳からの光を測定するように構成された光検出器上で
、望ましくない正弦波応答を発生することがある。この望ましくない正弦波ノイズ応答は
、イアバッドのユーザがランニングする間に頭を左右に動かすことによって発生する。こ
のため、適応フィルタ２００のチャネルＡ（図１３）は、生理的情報に加えて望ましくな
い周囲光学ノイズ情報を有する。このノイズを最終出力チャネルＣから除くために、周囲
の光学ノイズを測定するように構成された光検出器の出力は、適応フィルタ２００への入
力（図１３のチャネルＢ）とすることができる。この方法では、チャネルＡからの周囲ノ
イズは除かれて、チャネルＣでは大部分は生理的信号を発生する。
【０１２１】
光検出器２６及び光エミッタ２４は複数の波長を有し、各波長に対して特化された生理
的情報を与えることを目標にしている。例えば、図１９を参照すると、紫又はＵＶ光が、
耳の運動関連の面を測定するために使用される、その理由は、紫及びＵＶ光が耳の皮膚に
大きく侵入しないからである。緑、赤、及びＩＲの波長はより深く侵入して、血管や血液
検体レベルに関する情報を提供することができる。青の波長は、血管の寸法の変化を測定
するために特に有用である。
【０１２２】
本発明の実施形態は、非光学的な構成又は光学的に混同した構成に、より一般的に適用
されることができる。例えば、１つ以上の検出器２６及びエミッタ２４は、機械的、音響
学的、電気的、重量測定用、又は原子力用の検出器及びエミッタとすることができ、それ
らの全てがプロセッサ６０２（図１７）に生理的情報を提供できる。例えば、加速度計又
はコンデンサは、プロセッサ６０２上でリアルタイムに動作する適応フィルタのノイズ基
準（チャネルＢ）入力用の検出器２６として使用されることができる。
【０１２３】
図２０を参照すると、本発明の幾つかの実施形態に基づいて、光ガイド式イアバッド３
０に使用するためのチップセット８００は、光エミッタ、光検出器、機械的、音響学的、
電気的、重量測定用、又は原子力用の検出器、別のセンサ、信号処理、電源レギュレーシ
ョン、ディジタル制御、及び入力／出力ラインを備えている。このチップセット８００は
、信号を取り出すための、またセンサ及びノイズ源から得られた情報に基づいて生理的評
価を行うためのファームウェアを備えている。チップセット構成の１つの利点は、チップ
セット８００が完全に又は部分的に集積化され、このため小型であり製品の広範囲にわた
って拡張可能なことである。光ガイド式イアバッド３０と一緒に集積化されるために、チ
ップセット８００は、センサ領域が被験者の耳に対して露出したウィンドウを有するよう
に整列される。例えば、チップセット８００はイアバッドベース５０又はイアバッドセン
サモジュール７０に装着されて、イアバッドの音響開口部を通る及び／又はイアバッド３
０の透明な端部を通る（例えば、図８Ａ〜図８Ｂのイアバッド３０の端部１８ｆ又は図４
及び図５の１８ｗを通る）視線に整列される。
【０１２４】
本発明の幾つかの実施形態によるステレオ形ヘッドセット用チップセット８００の特定
の実施形態が、図２１に例示されている。このステレオ形チップセット８００は、プリン
ト基板に装着されことができる電子モジュールに集積化されている。別の構成では、この
ステレオ形チップセット８００は、３つのモジュールに集積化され、この場合、左右のイ
アバッドセンサは、それぞれ左右のイアバッドに組み込まれた２個の別個のモジュールに
含まれ、また残りの回路部品は主モジュールに含まれる。
【０１２５】
本発明の別の実施形態によれば、光ガイド領域が付いたモニタ装置は、耳たぶ、手指、
足指、他の指に取り付けるように構成される。例えば、図２２Ａ〜図２２Ｂは、本発明の
幾つかの実施形態に基づいて、例えば指輪として、指Ｆにはまるように構成されたモニタ
装置７０を例示している。この例示されたモニタ装置７０は、被験者の指Ｆを取り囲むこ
とができる全体的に円形のバンドを備えている。このバンドは、共に同軸の関係で固定さ
れた円筒形の外部ボディ部分７２及び全体的に円筒形の内部ボディ部分７４を含んでいる
。この外部ボディ部分は、実質的に任意の種類の材料から形成されうる、また装飾的な形
状であっても良い。幾つかの実施形態では、外部ボディ部分７２は、マイクロプロセッサ
、Ｄ／Ａ変換器、電源、電源レギュレータなどの種々の電子部品を含むフレックス回路を
備えることができる。しかしながら、幾つかの実施形態では、この外部ボディ部分７２は
必要とされず、モニタ装置７０の円形バンドは、ベース５０（後述される）に固着された
内部ボディ部分７４のみを備える。
【０１２６】
ベース５０は、例示された実施形態の内部及び外部のボディ部分７４、７２に固着され
、図３、図４Ａ〜図４Ｄ、図５、図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９
Ｂ、及び図１１Ａ〜図１１Ｂに関連して上述されたベース５０に類似している。このベー
ス５０は、１つ以上のセンサを支持する。例示された実施形態では、ベース５０は光エミ
ッタ２４、光検出器２６、及び光学ノイズ検出器２６’を支持している。
【０１２７】
内部ボディ部分７４は、図３、図４Ａ〜図４Ｄ、図５、図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ
〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９Ｂ、及び図１１Ａ〜図１１Ｂに関連して上述されたカバー１８の
それに類似した光透過材料を含む。幾つかの実施形態では、この内部ボディ部分７４は、
シリコーンなどの柔軟で弾力のある材料から形成される。この材料は、被験者の指が挿入
されると変形する。しかしながら、様々な種類の光透過材料を、限定されることなく使用
することができる。
【０１２８】
例示されているように、クラッド材料２１の層が、内部ボディ部分７４の外面７４ａに
（又はその近くに）適用され、またクラッド材料２１の層が、内部ボディ部分７４の内面
７４ｂに（又はその近くに）適用されて、光ガイド領域１９が画定される。このため、内
部ボディ部分７４は、光エミッタ２４からの光を１つ以上の所定の位置の被験者の指Ｆに
送り、そしてこの指Ｆからの光を収集して、この収集された光を光検出器２６，２６’に
送る光ガイドとして機能する。幾つかの実施形態では、クラッド材料２１は、外面７４ａ
と内面７４ｂとに隣接した内部ボディ部分７４の中に埋め込むことができる。幾つかの実
施形態では、外部ボディ部分７２は、内部ボディ部分の外面７４ａに隣接したクラッド層
としての機能を果たすことができる。
【０１２９】
例示された実施形態では、ウィンドウ７４ｗがクラッド材料２１内に形成されて、指Ｆ
に対する光ガイドインターフェースとして機能する。十分な光結合を行うために要求され
た任意の数のウィンドウが存在する。ウィンドウ７４ｗは上述されたようなレンズ（例え
ば、図６に例示されたレンズ１８Ｌ）を備えて、光エミッタ２４が放射した光を指Ｆの１
つ以上の部分に集束させ、及び／又は収集された光を光検出器２６、２６’上に集束させ
る。同様に、ウィンドウ７４ｗは、１つ以上の光波長を選択的に通過させ、他の光波長を
反射及び／又は吸収する光フィルタを備えることができる。
【０１３０】
例示された実施形態では、光ガイド領域１９は、光エミッタ２４と光検出器２６とを互
いに分離する光ブロック部材８０を備えている。幾つかの実施形態では、光ブロック部材
８０は１つしか使用されない。例えば、１つの光ブロック部材８０が、光エミッタ２４と
光検出器２６との間に配置されている。例示されているように、別のブロック部材８０を
加えることによって、指の少なくとも１つの部分を通過する光だけが  光検出器２６に到
達するようになる。
【０１３１】
幾つかの実施形態では、複数の光エミッタ２４が使用される。例えば、波長の異なる光
エミッタが使用される。幾つかの実施形態では、異なる波長の光を測定するように構成さ
れた複数の光検出器が使用される（例えば、光検出器２６及び２６’は、異なる波長の光
を測定するように構成される）。この方法では、どちらかの光検出器が主に動き（指の動
きなど）による光を測定するように、又は主に生理的プロセスと動きとによる光を測定す
るように構成される。例えば、ウィンドウ７４ｗがＩＲ通過フィルタを内蔵する場合、可
視光はこのウィンドウ７４ｗを通過しない、また光は光検出器２６及び２６’に対して散
乱される。又は、２つの例示されたブロック領域８０が配置されて、光検出器２６’が可
視光のみを検出するように構成され、光検出器２６がＩＲ光のみを測定するように構成さ
れる場合、光検出器２６’のみが散乱された可視光を検出する。この可視の散乱光は指に
届くことができないため、光検出器２６’によって測定される散乱強度は、生理的活動で
はなく動きを示す。
【０１３２】
図２３を参照すると、本発明の幾つかの実施形態によるモニタ装置７０’が、包帯又は
「バンドエイド」として被験者の身体に取り付けるように構成されている。この例示され
たモニタ装置７０’は、例示されているように一緒に固着された外層又はボディ部分７２
と内層又はボディ部分７４とを備えている。この外部ボディ部分は、実質的に任意の種類
の材料から形成されうる、また装飾的な形状であっても良い。幾つかの実施形態では、外
部ボディ部分７２は、マイクロプロセッサ、Ｄ／Ａ変換器、電源、電源レギュレータなど
の種々の電子部品を含むフレックス回路を備えることができる。しかしながら、幾つかの
実施形態では、この外部ボディ部分７２は必要とされず、モニタ装置７０’は、ベース５
０（後述される）に固着された内部ボディ部分７４のみを備える。
【０１３３】
ベース５０は、内部及び外部のボディ部分７４、７２に固着され、図３、図４Ａ〜図４
Ｄ、図５、図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９Ｂ、及び図１１Ａ〜図
１１Ｂに関連して上述されたベース５０に類似している。このベース５０は、１つ以上の
センサを支持する。例示された実施形態では、ベース５０は光エミッタ２４、光検出器２
６、及び光学ノイズ検出器２６’を支持している。
【０１３４】
内部ボディ部分７４は、図３、図４Ａ〜図４Ｄ、図５、図６、図７Ａ〜図７Ｂ、図８Ａ
〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９Ｂ、及び図１１Ａ〜図１１Ｂに関連して上述されたカバー１８の
それに類似した光透過材料を含む。幾つかの実施形態では、この内部ボディ部分７４は、
シリコーンなどの柔軟で弾力のある材料から形成される。この材料は、被験者の身体に装
着されると変形する。しかしながら、様々な種類の光透過材料を、限定されることなく使
用することができる。
【０１３５】
例示されているように、クラッド材料２１の層が、内部ボディ部分７４の外面７４ａに
（又はその近くに）適用され、またクラッド材料２１の層が、内部ボディ部分７４の内面
７４ｂに（又はその近くに）適用されて、光ガイド領域１９が画定される。このため、内
部ボディ部分７４は、光エミッタ２４からの光を１つ以上の所定の位置の被験者の身体に
送り、そしてこの身体からの光を収集して、この収集された光を光検出器２６，２６’に
送る光ガイドとして機能する。幾つかの実施形態では、クラッド材料２１は、外面７４ａ
と内面７４ｂとに隣接した内部ボディ部分７４の中に埋め込まれる。幾つかの実施形態で
は、外部ボディ部分７２は、内部ボディ部分の外面７４ａに隣接したクラッド層としての
機能を果たす。
【０１３６】
例示された実施形態では、ウィンドウ７４ｗがクラッド材料２１内に形成されて、被験
者の身体に対する光ガイドインターフェースとして機能する。十分な光結合を行うために
要求された任意の数のウィンドウが存在する。ウィンドウ７４ｗは上述されたようなレン
ズ（例えば、図６に例示されたレンズ１８Ｌ）を備えて、光エミッタ２４が放射した光を
被験者の身体の１つ以上の部分に集束させ、及び／又は収集された光を光検出器２６、２
６’上に集束させる。同様に、ウィンドウ７４ｗは、１つ以上の光波長を選択的に通過さ
せ、他の光波長を反射及び／又は吸収する光フィルタを備えることができる。
【０１３７】
例示された実施形態では、光ガイド領域１９は、光エミッタ２４と光検出器２６とを互
いに分離する光ブロック部材８０を備えている。幾つかの実施形態では、複数の光エミッ
タ２４が使用される。例えば、波長の異なる光エミッタが使用される。幾つかの実施形態
では、異なる波長の光を測定するように構成された複数の光検出器が使用される（例えば
、光検出器２６及び２６’は、異なる波長の光を測定するように構成される）。
【０１３８】
この例示されたモニタ装置７０’は、装置７０’の１つ以上の位置に接着剤を用いて、
被験者の身体に着脱自在に取り付ることができる。幾つかの実施形態では、接着剤は内部
ボディ部分７４上に付ける。外部ボディ部分が用いられる実施形態では、接着剤は外部ボ
ディ部分７４上に付けることができる。幾つかの実施形態では、例示された装置７０’は
、テープ又は他の周知の素子を用いて、被験者の身体に着脱自在に取り付けることができ
る。
【０１３９】
前記の内容は本発明の例証であり、それを限定するものと解釈してはならない。本発明
のいくつかの例示的な実施形態を説明してきたが、本発明の教示及び利点から著しく離れ
ることなく、多くの変更が例証的な実施形態の中で可能であることは、当業者は容易に理
解されよう。従って、そのような全ての変更は、特許請求の範囲の中で定義されるように
、本発明の範囲内に含まれるものとする。本発明は以下の特許請求の範囲によって定義さ
れ、特許請求の範囲と等価なものはその中に含まれる。
［実施形態例］
［実施形態１］
スピーカと、光エミッタと、光検出器とを備えたベースと、
前記ベースから外側に延長し、被験者の耳の中に配置されるように構成されたイアバッ
ド筐体であって、前記イアバッド筐体が前記スピーカと音響伝達し、かつ前記スピーカか
らの音が通過できる少なくとも１つの開口を備える、イアバッド筐体と、
前記イアバッド筐体を取り囲むカバーであって、前記カバーが前記スピーカからの音が
通過できる少なくとも１つの開口を備え、かつ前記カバーが前記光エミッタ及び検出器と
光伝達する光透過材料を含み、前記光透過材料が前記光エミッタからの光を１つ以上の所
定の位置で被験者の耳領域に送り、前記イアバッド筐体の外部の光を収集して、収集され
た光を前記光検出器に送るように構成される、カバーと
を具備するヘッドセット。
［実施形態２］
前記スピーカと、光エミッタと、光検出器とを取り囲みかつ保護するように構成され、
前記ベースに固着されまた、前記ベースの上に重なる筐体をさらに備える、実施形態１に
記載のヘッドセット。
［実施形態３］
前記カバーが、外耳道内に挿入されると変形する柔軟な材料から構成される、実施形態
１に記載のヘッドセット。
［実施形態４］
前記カバーがシリコーンを備える、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態５］
前記カバーが、被験者の外耳道内で前記イアバッド筐体の位置合わせを容易にするアラ
イメント部材を備える、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態６］
前記カバーが前記光エミッタと光伝達するレンズ領域を含み、前記レンズ領域が前記光
エミッタが放射した光を集束し、及び／又は耳領域から反射された光を収集する、実施形
態１に記載のヘッドセット。
［実施形態７］
前記カバーが、前記光検出器によって放射された光を拡散する前記光透過材料と光伝達
する光拡散領域を含む、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態８］
前記カバーが前記光透過材料と光伝達する少なくとも１つのルミネセンス領域を含み、
前記ルミネセンス領域が前記光エミッタが放射した光を受け取り、そして前記受け取った
光の少なくとも一部を前記受け取った光とは波長が異なる光に変換する、実施形態１に記
載のヘッドセット。
［実施形態９］
前記カバーが外面と内面とを有し、かつ前記光透過材料と光伝達する前記内面及び外面
の一方又は両方の少なくとも一部の上にルミネセンス材料をさらに含み、前記ルミネセン
ス材料が前記光エミッタが放射した光を受け取り、そして受け取った光の少なくとも一部
を少なくとも１つの前記受け取った光とは波長が異なる光に変換する、実施形態１に記載
のヘッドセット。
［実施形態１０］
前記ルミネセンス材料が蛍光体を含む、実施形態９に記載のヘッドセット。
［実施形態１１］
前記ルミネセンス材料がポリマー材料を含む、実施形態９に記載のヘッドセット。
［実施形態１２］
前記カバーが内部に形成された１つ以上の溝を備え、前記各溝が外部光を前記光検出器
に向ける、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態１３］
前記光透過材料が前記光エミッタからの光を、被験者の外耳道に送るために、前記カバ
ーの外面の複数の位置に向ける、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態１４］
前記光透過材料が半透明材料を含む、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態１５］
前記カバーが外面と内面とを有し、かつ前記内面及び外面の一方又は両方の少なくとも
一部に光反射材料をさらに含む、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態１６］
前記ベースが、前記ヘッドセット近辺の環境状態を検出及び／又は測定するように構成
された少なくとも１つの環境センサを備える、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態１７］
前記ベースが、前記光検出器が生成した信号を受け取りかつ処理するように構成された
信号プロセッサを備える、実施形態１に記載のヘッドセット。
［実施形態１８］
前記ベースが、前記環境センサが生成した信号を受け取りかつ処理するように構成され
た信号プロセッサを備える、実施形態１６に記載のヘッドセット。
［実施形態１９］
前記ベースが、前記信号プロセッサが生成した信号を遠隔装置に転送するように構成さ
れた送信機を備える、実施形態１７に記載のヘッドセット。
［実施形態２０］
ヘッドセット用のイアバッドであって、前記ヘッドセットに関連した光エミッタ及び光
検出器と光伝達する光透過材料とを備え、前記光透過材料が、前記光エミッタからの光を
１つ以上の所定の位置で被験者の耳領域に送り、かつイアバッド筐体の外部の光を収集し
て、前記収集された光を前記光検出器に送るように構成される、イアバッド。
［実施形態２１］
前記光透過材料と光伝達する少なくとも１つのレンズ領域をさらに備え、前記レンズ領
域が送られた光及び収集された光を集束するように構成される、ことを特徴とする実施形
態２０に記載のイアバッド。
［実施形態２２］
前記光透過材料と光伝達する可撓性回路をさらに備える、実施形態２０に記載のイアバ
ッド。
［実施形態２３］
前記光透過材料と光伝達する可撓性光エミッタをさらに備える、実施形態２０に記載の
イアバッド。
［実施形態２４］
少なくとも１つのノイズ源をさらに有し、前記少なくとも１つのノイズ源が少なくとも
１つの光センサ、慣性センサ、導電性センサ、容量性センサ及び／又は誘導性センサを含
む、実施形態２０に記載のイアバッド。
［実施形態２５］
少なくとも１つの光エミッタ及び少なくとも１つの光検出器をさらに備える、実施形態
２０に記載のイアバッド。
［実施形態２６］
生理的情報及びノイズ情報を感知する少なくとも１つのセンサ含む少なくとも１つのセ
ンサモジュールをさらに備える、実施形態２０に記載のイアバッド。
［実施形態２７］
マイクロプロセッサをさらに有し、前記センサモジュールが前記マイクロプロセッサと
電気通信する、実施形態２６に記載のイアバッド。
［実施形態２８］
前記プロセッサが、前記センサモジュールが生成した少なくとも１つの信号からノイズ
を除去する適応フィルタアルゴリズムを実行するように構成される、実施形態２７に記載
のイアバッド。
［実施形態２９］
前記マイクロプロセッサが、ディジタル出力ストリングを生成するために１つ以上のセ
ンサからの情報を処理するように構成され、前記ディジタル出力ストリングが複数の生理
的情報及び動きに関連した情報を含む、実施形態２７に記載のイアバッド。
［実施形態３０］
前記光ガイドが光散乱領域を備え、前記光散乱領域が光ガイドの材料の中に不純物及び
／又は形態的相違物を備える、実施形態２０に記載のイアバッド。
［実施形態３１］
少なくとも１つのスピーカをさらに備える、実施形態２０に記載のイアバッド。
［実施形態３２］
ヘッドセット用イアバッドが、少なくとも１つのセンサ要素と、ノイズ源要素と、信号
プロセッサと、入力／出力ラインと、ディジタル制御部と、及び電源レギュレータとを有
するチップセットを備える、イアバッド。
［実施形態３３］
モニタ装置であって、
被験者の指を取り囲むことができる円形バンドと、
前記円形バンドに装着された光エミッタ及び光検出器とを有するベースと、
を具備し、
前記円形バンドが前記光エミッタ及び光検出器と光伝達する光透過材料を備え、前記光
透過材料が前記光エミッタからの光を被験者の指の１つ以上の部分に送り、前記被験者の
指の１つ以上の部分からの光を収集し、そして前記収集された光を前記光検出器に送るよ
うに構成される、
装置。
［実施形態３４］
前記円形バンドが、第１及び第２の集中的なボディ部分を有する、実施形態３３に記載
の装置。
［実施形態３５］
前記円形バンドが前記光エミッタと光伝達するレンズ領域を含み、前記レンズ領域が、
前記光エミッタが放射した光を集束し、及び／又は指から反射された光を収集する、実施
形態３３に記載の装置。
［実施形態３６］
前記円形バンドが、前記光透過材料と光伝達する燐光体含有領域を備え、前記燐光体含
有領域が、前記光エミッタが放射した光を受け取り、かつ前記受け取った光の少なくとも
一部を前記受け取った光とは波長が異なる光に変換する、実施形態３３に記載の装置。
［実施形態３７］
前記円形バンドが外面及び内面を有し、かつ前記外面及び内面の一方又は両方の少なく
とも一部に光反射材料をさらに備える、実施形態３３に記載の装置。
［実施形態３８］
前記ベースが、前記光検出器が発生した信号を受け取りかつ処理するように構成された
信号プロセッサを備える、実施形態３３に記載の装置。
［実施形態３９］
前記ベースが、前記信号プロセッサが処理した信号を遠隔装置に送信するように構成さ
れた送信機を備える、実施形態３３に記載の装置。
［実施形態４０］
被験者の身体に装着されるように構成されたモニタ装置であって、
光エミッタと光検出器とを備えるベースと、
前記ベースに取り付けられた光透過材料であって、前記光透過材料が光エミッタ及び光
検出器と光伝達し、かつ前記光エミッタからの光を被験者の身体の１つ以上の部分に送り
、前記被験者の身体の１つ以上の部分からの光を収集し、そして前記収集された光を前記
光検出器に送り、かつ前記モニタ装置の少なくとも１部分が１つ以上の位置に接着剤を備
え、前記接着剤が前記装置を被験者の身体に固着するように構成される、光透過材料と
を具備する装置。
［実施形態４１］
前記ベース及び前記光透過材料に取り付けられた、外部ボディ部分をさらに備え、前記
外部ボディ部分が１つ以上の位置に前記装置を被験者の身体に固着するように設定された
接着剤を備える、実施形態４０に記載の装置。
［実施形態４２］
前記光透過材料が前記光エミッタと光伝達するレンズ領域を備え、前記レンズ領域が、
前記光エミッタが放射した光を集束し、及び／又は指から反射された光を収集する、実施
形態４０に記載の装置。
［実施形態４３］
前記光透過材料が燐光体含有領域を備え、前記燐光体含有領域が、前記光エミッタが放
射した光を受け取り、かつ前記受け取った光の少なくとも一部を少なくとも１つの前記受
け取った光とは波長が異なる光に変換する、実施形態４０に記載の装置。
［実施形態４４］
前記光透過材料が外面及び内面を有し、かつ前記内面及び外面の一方又は両方の少なく
とも一部に光反射材料をさらに備える、実施形態４０に記載の装置。
［実施形態４５］
前記ベースが、前記光検出器が発生した信号を受け取りかつ処理するように構成された
信号プロセッサを備える、実施形態４０に記載の装置。
［実施形態４６］
前記ベースが、前記信号プロセッサが処理した信号を遠隔装置に送信するように構成さ
れた送信機を備える、実施形態４０に記載の装置。
【図１】
2018108467.tif 000003
【図２】
2018108467.tif 000004
【図３】
2018108467.tif 000005
【図４Ａ】
2018108467.tif 000006
【図４Ｂ】
2018108467.tif 000007
【図４Ｃ】
2018108467.tif 000008
【図４Ｄ】
2018108467.tif 000009
【図５】
2018108467.tif 000010
【図６】
2018108467.tif 000011
【図７】
2018108467.tif 000012
【図８Ａ】
2018108467.tif 000013
【図８Ｂ】
2018108467.tif 000014
【図８Ｃ】
2018108467.tif 000015
【図８Ｄ】
2018108467.tif 000016
【図９Ａ】
2018108467.tif 000017
【図９Ｂ】
2018108467.tif 000018
【図９Ｃ】
2018108467.tif 000019
【図９Ｄ】
2018108467.tif 000020
【図９Ｅ】
2018108467.tif 000021
【図１０】
2018108467.tif 000022
【図１１】
2018108467.tif 000023
【図１２】
2018108467.tif 000024
【図１３】
2018108467.tif 000025
【図１４】
2018108467.tif 000026
【図１５】
2018108467.tif 000027
【図１６】
2018108467.tif 000028
【図１７】
2018108467.tif 000029
【図１８】
2018108467.tif 000030
【図１９】
2018108467.tif 000031
【図２０】
2018108467.tif 000032
【図２１】
2018108467.tif 000033
【図２２Ａ】
2018108467.tif 000034
【図２２Ｂ】
2018108467.tif 000035
【図２３】
2018108467.tif 000036
【手続補正書】
【提出日】平成30年3月20日(2018.3.20)
【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】
被験者の身体に装着されるように構成されたモニタ装置であって、
光透過材料を備える第１の層であって、内面及び外面を有している第１の層と、
前記第１の層に固着されたベースであって、少なくとも１つの光エミッタと、少なくとも１つの光検出器と、少なくとも１つの運動センサとを備えるベースと、
前記第１の層の前記内面及び外面の近くのクラッド材料の層と、
前記クラッド材料の層内に形成されて、前記被験者の前記身体に対する光ガイドインターフェースとして機能する少なくとも１つのウィンドウであって、前記光透過材料は、前記少なくとも１つの光エミッタ及び前記少なくとも１つの光検出器と光伝達し、前記少なくとも１つの光エミッタからの光を第１の方向に沿って前記被験者の身前記体に送り、前記被験者の前記身体からの光を収集して前記収集された光を第２の方向に沿って前記少なくとも１つの光検出器に送るように構成され、前記第１の方向及び前記第２の方向はほぼ平行である、少なくとも１つのウィンドウと、
を備え、
前記ベースは、前記少なくとも１つの光検出器及び前記少なくとも１つの運動センサが生成した信号を受け取りかつ処理するように構成された信号プロセッサを備え、（ｉ）前記被験者によるランニングの間のフットステップのモーションアーチファクトを前記少なくとも１つの光検出器から低減し、（ｉｉ）生理的パラメータ及び運動パラメータを抽出する、
モニタ装置。
【請求項２】
前記少なくとも１つのウィンドウは、前記少なくとも１つの光エミッタの発光面とほぼ平行に向けられている、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項３】
前記少なくとも１つのウィンドウは、前記少なくとも１つの光検出器の光検出面とほぼ平行に向けられている、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項４】
前記少なくとも１つの光検出器は、フォトプレチィスモグラフィ（ＰＰＧ）センサである、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項５】
前記光透過材料は、前記少なくとも１つの光エミッタと光伝達するレンズ領域を備え、前記レンズ領域は、前記少なくとも１つの光エミッタが放射した光を集束する、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項６】
前記第１の層の前記内面及び外面の一方又は両方の少なくとも一部の上に光反射材料をさらに含み、前記少なくとも１つの光検出器は、第１及び第２の光検出器を備え、前記光反射材料により反射され且つ前記第２の光検出器により検出された光の少なくとも一部が、前記第１の光検出器により生成された信号からの運動ノイズを減衰させる運動ノイズ基準として前記信号プロセッサにより処理される、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項７】
前記信号プロセッサは、前記信号の適応フィルタリングの前に前記信号の事前適応フィルタリングを使用して前記被験者によるランニングの間のフットステップのモーションアーチファクトを前記少なくとも１つの光検出器から低減するように構成され、前記事前適応フィルタリングは、バンドパス、ローパス、又はハイパスフィルタのうち少なくとも１つをさらに備える、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項８】
前記ベースは、前記信号プロセッサが生成した信号を遠隔装置に送信するように構成された送信機を備える、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項９】
前記少なくとも１つのウィンドウは、少なくとも２つのウィンドウを備え、前記少なくとも１つの光エミッタと前記少なくとも１つの光検出器とが互いに直接光伝達しないように、前記少なくとも１つの光エミッタと前記少なくとも１つの光検出器との間に配置されている光ブロック材料をさらに備える、請求項１に記載のモニタ装置。
【請求項１０】
前記第１の層は、１つ以上の場所に接着剤を備え、前記接着剤は、前記装置を前記被験者の前記身体に固着するように構成され、前記少なくとも１つの光検出器は、ＰＰＧセンサである、請求項１に記載のモニタ装置。