(57)【要約】      （修正有）【課題】身体部分の動脈血を測定するのに適する装置を提供する。【解決手段】センサ１０６及び発光体１０４を有する運動中の心拍数又は血液酸素レベルを測定するための装置であり、センサ１０６は、発光体１０４の各々からの透過を順々に測定するために使用される。使用するセンサ及び発光体の数を減らして、観察情報の取得数を増やすことができることから、これにより、装置を小型化できる可能性が出てくる。いくつかの実施形態では、異なる発光体と共にセンサを繰り返し使用することにより、装置には冗長性がもたらされ、その結果、装置はロバスト性が高まり、発光体及びセンサの１つ又は２つが機能停止した場合であっても機能することができる。【選択図】図１
0003212918.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
身体部分の動脈血を測定するのに適する装置であって、
装置は身体部分に着用するのに適し、及び
前記装置は
複数の発光体と、
少なくとも１つのセンサと、を具備し、
前記複数の発光体は、複数の発光体からの光が身体部分を貫通して少なくとも１つのセンサに到達できるように配置され、
前記複数の発光体は、少なくとも１つのセンサにより検出すべき連続的な順序で光を放射することを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの２つは、複数の発光体からの光透過を検出するように配置され、及び
これら２つのセンサの１つは、連続的な順序で光を放射する２つ以上の発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記２つのセンサにより光透過の少なくとも３つの観察情報を検出する、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの３つは、複数の発光体からの光透過を検出するように配置され、及び
これら３つのセンサの少なくとも１つは、連続的な順序で光を放射する２つ以上の発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記３つのセンサにより光透過の少なくとも３つの観察情報を検出する、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３の何れかに記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、機能不全になった何れかのセンサの読取値を無視すると共に、動脈血を測定するために動作している残りのセンサの読取値を考慮するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４の何れかに記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な支持体であり、湾曲面を有する支持体を具備し、
前記少なくとも１つのセンサは、複数のセンサであり、
前記複数のセンサは、支持体の湾曲面の湾曲に沿って均等配置され、同時に何れか一方向からの周囲光に複数のセンサが均一に露出される可能性を下げることを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な湾曲面を有するリング状であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な湾曲面を有するアームバンド状であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、耳栓であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項５の何れかに記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、動脈血流の脈動を測定するのに適し、及び
前記装置は、心拍計であることを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項５の何れかに記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、血液中の酸素レベルを検出するのに適するオキシメータであり、
前記複数の発光体は、赤色光を放射することが可能な発光体を含むと共に、赤外線を放射することが可能な発光体をさらに含み、
前記少なくとも１つのセンサは、赤色光と赤外線の両方を検出することが可能であることを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項５の何れかに記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、血液中の酸素レベルを検出するオキシメータであり、
前記複数の発光体は、赤色光と赤外線の両方を放射することが可能な発光体を含み、
前記少なくとも１つのセンサは複数のセンサであり、赤色光を検出することが可能な少なくとも１つのセンサと、赤外線を検出することが可能な少なくとももう１つのセンサを含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの３つが、３つの発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記３つのセンサの各々が、発光体の少なくとも２つからの光透過を検出するように配置され、３つのセンサにより光透過の少なくとも６つの観察情報を検出し、
前記装置は、４つの観察情報だけを使用して身体部分の動脈血を測定して、少なくとも６つの観察情報の２つを冗長な観察情報とするように構成され、及び
前記装置は、装置が機能不全であることを検出したセンサの何れかの２つの観察情報を無視すると共に、動脈血を測定するために動作している残りのセンサの４つの観察情報を考慮するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの３つが、３つの発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記３つのセンサの各々が、発光体の少なくとも２つからの光透過を検出するように配置され、３つのセンサにより光透過の少なくとも６つの観察情報を検出し、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な支持体であって、湾曲面を有する支持体を具備し、
前記複数のセンサは、支持体の湾曲面の湾曲に沿って均等配置され、同時に何れか一方向からの周囲光に複数のセンサが均一に露出される可能性を下げ、
前記装置は、４つの観察情報だけを使用して身体部分の動脈血を測定し、少なくとも６つの観察情報の２つを冗長な観察情報とするように構成され、及び
前記装置は、装置が周辺光による飽和に起因する機能不全であることを検出したセンサの何れかの２つの観察情報を無視すると共に、動脈血を測定するために動作している残りのセンサの４つの観察情報を考慮するように構成されていることを特徴とする装置。
【請求項１４】
光透過の観察情報を取得して身体部分の動脈血を測定する方法であって、
身体部分の１つの側部に少なくとも１つのセンサを設ける過程と、
身体部分の異なる側部に第１発光体と第２発光体を設けて第１発光体と第２発光体から放射される光が身体部分を貫通して前記少なくとも１つのセンサに到達するようにする過程と、
第１発光体と第２発光体に交互に光を放射させると共に、第１観察情報と第２観察情報を取得するために第１発光体と第２発光体が光を放射する順序に従って、前記少なくとも１つのセンサに第１発光体と第２発光体からの光を検出させる過程と、
を具備することを特徴とする方法
【請求項１５】
請求項１４に記載の光透過の観察情報を取得して身体部分の動脈血を測定する方法であって、さらに、
身体部分の別の側部に別のセンサを設ける過程と、
前記別のセンサに第１発光体又は第２発光体からの光を検出させて、第３観察情報を取得する過程と、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１５に記載の光透過の観察情報を取得して身体部分の動脈血を測定する方法であって、さらに、
第４観察情報を取得するために、前記別のセンサに第１発光体又は第２発光体からの光を検出する過程を含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１４又は請求項１５に記載の光透過の観察情報を取得して身体部分の動脈血を測定する方法であって、さらに、
センサ又は発光体の何れか１つが機能不全であると判定する過程と、
機能不全のセンサ又は発光体の前記１つにより得られた観測結果を無視する過程と、及び
動脈血を測定するために動作している残りのセンサの読取値を考慮する過程と、
を具備することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７に記載の光透過の観察情報を取得して身体部分の動脈血を測定する方法において、
前記センサの機能不全は周辺光による飽和に起因することを特徴とする方法。
【請求項１９】
図面の何れか１つに示されたような身体部分の動脈血を測定するのに適する装置。
【請求項２０】
明細書に記載されたような身体部分の動脈血を測定するのに適する装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、身体部分の動脈血を測定するのに適する装置に関する。特に、運動中の心拍数又は酸素レベルを判断するために身体部分の動脈血を測定するのに適する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
人間又は動物の肢又は指を貫通して投射される赤外線の吸収又は透過に基づいて、心拍を測定するタイプの心拍計がある。心拍計は、一般的には発光体とセンサを具備する。発光体は、赤外線を肢内にセンサに向かって放射する。皮膚、組織、静脈血及び動脈血は、この赤外線の一部を吸収及び反射する。しかしながら、動脈血の量は心拍と共に周期的に増減する。これにより、赤外線の吸収及び反射が心拍と共に変動することになり、この変動はセンサにより赤外線透過の周期的変動として検出される。これは、赤外線透過に対する皮膚、組織及び静脈血の比較的一定の影響とは区別することができる。
【０００３】
肢内に投射される赤外線の測定には、一般的に２つの方法がある。第１の方法では、発光体とセンサが、肢内の骨を避けつつ、肢の略対向側に配置されており、その結果、赤外線は肢を貫通して発光体からセンサに透過される。もう１つの方法では、発光体とセンサが、肢の略同じ側に配置されており、その結果、発光体から肢内に投射される赤外線の一部は、肢内の組織の層により分散させられセンサに到達する。
【０００４】
残念ながら、このような心拍計の精度は、センサにより検出される赤外線透過にノイズをもたらす着用者の動きによる影響を受ける。その原因は、１つには着用者の動きにつれて生じる発光体とセンサとの相対的なズレにあり、もう１つには発光体とセンサ間の透過路長を増減させる運動中の肢の屈曲にある。即ち、肢の皮膚と軟組織が揺れて、透過路の長さに影響を与えることになる。
【０００５】
３対の発光体及びセンサと共に配置されたアームバンドの形の心拍計が提案されている。アームバンドの着用者の運動により生じ３つのセンサにより検出されるノイズが、異なる方向及び角度で観察されるように、したがって、相互に異相になるように、この３対の発光体及びセンサがアームバンド上に配置されている。このようにして、３対の発光体とセンサは、類似技術のこれまで大多数の心拍計で必要になる運動基準を生成するための外部センサが不要となり、ノイズ成分を除去するのに利用できる３セットの観察値を提供する。しかしながら、この心拍計は、同数の発光体及びセンサ対により取得すべき３つの独立した観察値を必要とする。１対の発光体及びセンサだけでは、十分な数の独立した観察値を提供するには不十分である。残念ながら、３つの発光体又は３つのセンサの何れか１つが機能不全になると同時に、心拍計も機能不全になることから、３対の発光体及びセンサは、心拍計のロバスト性を損なうことになる。また、それだけの数の発光体及びセンサが必要とされることから、この心拍計の製造及び修理は高コストとなる。
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、故障に対する耐性を高めつつ心拍数の測定が少なくとも正確であると共に、好ましくは、同等以上の性能を実現しつつ使用するハードウェアを削減可能にする心拍計を提供することを提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の側面において、本発明が提案しているのは、身体部分の動脈血を測定するのに適する装置であって、身体上部に着用するのに適し、複数の発光体と少なくとも１つのセンサとを備え、複数の発光体は、複数の発光体からの光が身体部分を貫通して少なくとも１つのセンサに到達できるように配置され、複数の発光体は、少なくとも１つのセンサにより検出すべき操作順で光を放射する装置である。
【０００８】
この装置は、心拍計として使用することができる。またこの装置は、オキシメータの一部として使用することもできる。
【０００９】
本発明は、異なる発光体からの透過光を検出することにより、複数の信号の観察情報を得るのに必要なセンサは１つで済むという効果的な実現性を提供する。これにより、同数の観察情報を得るのに必要となるセンサ数が減少させられる。またこれにより、ハードウェアの総数も減少でき、装置の小型化、軽量化及び低廉化も可能になる。
【００１０】
ある特定の実施形態では、少なくとも１つのセンサは複数のセンサである。複数のセンサ及び複数の発光体は、複数対のセンサ及び発光体であると定義することができ、第１の対のセンサ及び発光体における発光体は、少なくとも２つの他の対のセンサに光を放射することができ、第１の対のセンサは、少なくとも２つの他の対のそれぞれの発光体からの光を検出することができる。
【００１１】
必要に応じて、光透過の少なくとも４つの観察情報を得るのに２つのセンサが使用され、場合によっては、使用のために３つの観察情報だけを４つの観察情報から選択しても良い。これにより、使用されるセンサの数を取得可能な観察情報の数よりも少なくして、その数の観察情報を取得するために必要とされるハードウェアの総量を効率的に減らすことが可能になる。当業者には周知のように、複数の観察情報を有するということは、ノイズ対信号比を最小にするために有用である。
【００１２】
より好ましくは、光透過の少なくとも３つの観察情報を取得するために、３つのセンサが使用される。一般的には、６つの観察情報を提供するために、３つのセンサを２つの発光体と共に使用することができる。したがって、３つのセンサ中の何れか１つが機能不全になった場合は、４つの観察情報を規定するために少なくとも２つのセンサが２つの発光体と共に機能し続けることになる。心拍数を測定するために４つの観察情報すべてを使用しても良いが、選択の問題として、４つの観察情報の中から３つだけを使用することも可能である。言い換えれば、心拍数の安定した測定を行うために必要とされる観察情報が最大でも３つ又は４つである場合は、２つの発光体と共に３つのセンサを使用することにより、追加的なハードウェアを必要とせずに、それぞれ３つ又は２つの観察情報の冗長性が提供される。これにより、センサの１つが機能不全に陥った場合に、バックアップ又は冗長な観察情報が提供される。別の状況においては、１つの発光体が機能不全に陥っても、残りの３つのセンサと１つの発光体から取得された３つのデータ観測結果に基づいて、装置は心拍数を測定し続けることもできる。
【００１３】
データの４つの観察情報に基づく心拍数の測定は、一般的には３つの観察情報しか使用しない大部分の先行技術装置よりも既に優れている。さらに、先行技術では、各センサは１つの発光体専用であり、使用される３対のセンサ及び発光体は３つの観察情報だけのみ提供するに過ぎない。観察情報の数は、センサの数と同一である。即ち、このような先行技術においては、観察情報の冗長性は存在しない。
【００１４】
１つの実施形態では、装置は、身体部分に取り付け可能な円形の支持体であり、少なくとも１つのセンサは複数のセンサであり、複数のセンサは円形支持体の周囲に均等に配置されている。これにより、同時に何れか一方向からの周囲光に複数のセンサのすべてが曝されるのを回避する。円形支持体の周囲への均等配置は、一方向から到来してセンサに当たる強力な周辺光が他のセンサにも当たるのを防止する。特に、交互に光を放射する少なくとも２つの発光体と併用される少なくとも３つのセンサを装置が備える場合には、冗長な観察情報の利点に加えて、たとえ周辺光がセンサの１つを動作不能にした場合であっても、十分な数のデータ観察情報により装置が心拍数を測定することが可能となる。センサの１つが機能不全になった場合に機能停止を回避する能力は、各センサに必要とされる光検出範囲の縮小により、ハードウェアコストを下げるという利点をもたらす。好ましくは、円形支持体は、指に着用できるリング形状である。
【００１５】
より好ましい特定の実施形態では、装置は、３つの発光体からの光透過を検出するために配置された少なくとも１つのセンサを３つ備え、３つのセンサの各々は、発光体の少なくとも２つからの光透過を検出して、３つのセンサにより光透過の少なくとも６つの観察情報を検出するように配置される。装置は、身体部分に取り付け可能な支持体を備え、支持体は、湾曲面を有し、複数のセンサは、支持体の湾曲面の湾曲に沿って均等配置されて、同時に何れか一方向からの周囲光に複数のセンサが均一にさらされる可能性を下げる。装置は、少なくとも６つの観察情報の２つが冗長な観察情報となるように４つの観察情報だけを使用して身体部分の動脈血を測定するように構成される。装置は、周辺光による飽和のために何れかのセンサが機能不全であることを検出した場合は、機能不全センサの２つの観察情報を無視すると共に、動脈血を測定するために動作している残るセンサの４つの観察情報を考慮するように構成されている。
【００１６】
好ましくは、複数のセンサは相互に異なる位置に配置されている。場合によっては、異なる位置とは、少なくとも１つの発光体からの異なる相互距離に関係する。また、異なる位置とは、少なくとも１つの発光体に対する異なる方向に関係する。異なる方向又は距離を有することにより、ノイズデータの多様性が促進され、各センサにより感知されたノイズが、他のセンサにより検出されたノイズと異なる又は異相となる可能性を高める。これにより、ノイズをより簡単に除去可能となる。対照的に、すべてのセンサにより検出可能な心拍信号は、同期且つ同位相であり、ノイズから抽出することもでき得る。
【００１７】
第２側面では、本発明が提案しているのは、光透過の観察情報を取得して身体部分の動脈血を測定する方法であって、身体部分の１つの側部に少なくとも１つのセンサを設ける過程と、身体部分の異なる側部に第１発光体と第２発光体を設けて第１発光体と第２発光体から放射される光が身体部分を貫通して透過され少なくとも１つのセンサに到達させる過程と、第１発光体と第２発光体に交互に光を放射させると共に、第１観察情報と第２観察情報を取得するために第１発光体と第２発光体が光を放射する順序に従って、少なくとも１つのセンサに第１発光体と第２発光体からの光を検出させる過程と、を含む方法である。
【００１８】
好ましくは、この方法は、さらに、身体部分の別の側部に別のセンサを設ける過程と、別のセンサに第１発光体又は第２発光体からの光を検出させて第３観察情報を取得する過程と、を含む方法である。好ましくは、この方法は、さらに、別のセンサに第１発光体又は第２発光体からの光を検出させて第４観察情報を取得する過程も含む。
【００１９】
好ましくは、この方法は、さらに、センサ又は発光体の何れか１つが機能不全であると判定する過程と、機能不全である１つのセンサ又は発光体により得られた観察情報を無視する過程と、動脈血を測定するために動作している残りのセンサの読取値を考慮する過程と、を含む。一般的には、センサの機能不全の原因は、周辺光への露出過度による飽和である。
【００２０】
機能不全の何れかのセンサ又は発光体を無視する能力は、異なる周囲条件に対する適応性を装置に提供する。
【００２１】
本発明については、本発明の可能な配置を図示すると共に、同一部分は同一符号で示している添付図面に則して記載するのが便利であろう。本発明にはその他の実施形態が可能であり、その結果として、添付図面の詳細は本発明のこれまで記載の一般性に代わるものと理解すべきでない。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】図１は、本発明の第１実施形態を示した図である。
【図２】図２は、図１に示した第１実施形態の内部配置の概略図である。
【図３】図３は、図１に示した第１実施形態の内部配置の概略図である。
【図４】図４は、図１に示した第１実施形態により処理することができるノイズ信号を示したグラフである。
【図５】図５は、図１に示した第１実施形態により処理することができるノイズ成分の影響を説明した図である。
【図６】図６は、図１に示した第１実施形態により処理することができる心拍数及びノイズモーションを示したグラフである。
【図７】図７は、図５で考察したノイズ成分をさらに説明した図である。
【図８】図８は、本発明の第２実施形態を示した図である。
【図９】図９は、図８に示した第２実施形態をさらに示した図である。
【図１０】図１０は、図８に示した第２実施形態をさらに示した図である。
【図１１】図１１は、図８に示した第２実施形態をさらに示した図である。
【図１２】図１２は、図８に示した第２実施形態の働きを説明した図である。
【図１３】図１３は、図８に示した第２実施形態の効果を説明した図である。
【図１４】図１４は、本発明の別の実施形態をさらに示した図である。
【図１５】図１５は、本発明の別の実施形態をさらに示した図である。
【図１６】図１６は、図１５に示した第２実施形態をさらに示した図である。
【図１７】図１７は、本発明の別の実施形態をさらに示した図である。
【図１８】図１８は、本発明の別の実施形態をさらに示した図である。
【図１９】図１９は、本発明の別の実施形態をさらに示した図である。
【図２０】図２０は、本発明の別の実施形態をさらに示した図である。
【考案を実施するための形態】
【００２３】
図１は、心拍計であるリング１０２を備えた第１実施形態１００を示した図である。リングは、運動中にその心拍数を測定すべき人物の指に着用することができる。指は図面には示していない。
【００２４】
リング１０２は、２対の発光体及びセンサ１０６と共に設置される。したがって、合計で２つの発光体１０４と２つのセンサ１０６が存在する。発光体１０４とセンサ１０６を動作させるため、及びセンサ１０６により検出されるような赤外線信号データを処理するため、必要とされるマイクロプロセッサとメモリを収容するための適当なハウジング１０８がリング１０２に取り付けられる。
【００２５】
一般的には、発光体１０４は、赤外線のような、血液が吸収可能な光を放射する発光ダイオード、即ち、ＬＥＤである。しかしながら、他の実施形態では、可視赤色光、緑色光又は青色光、又はその何れかの組み合わせを含めて、何れか他の周波数を使用することができる。
【００２６】
２つの発光体１０４は、リング１０２を着用した場合に着用者の指の両側に位置するようにリング１０２内に設けられる。２つのセンサ１０６も、リングを着用した場合に指の両側に、しかしながら、発光体１０４を通るように引かれた仮想線に対して９０度の角度で位置するように設けられる。両センサ１０６の位置により、両発光体１０４により指内に投射された光を、各センサ１０６が検出することが可能になる。
【００２７】
図２は、リング１０２内での２つの発光体１０４と２つのセンサ１０６が配置された概略図である。リング１０２の半径が小さいために、発光体１０４により放射される光をセンサ１０６に対して直接投射する必要はない。それどころか、指内の組織と血液により散乱又は反射させられる赤外線を検出するだけで良い。各発光体１０４が、動脈血による赤外線の吸収のために指を貫通する十分な長さの透過路が提供されるように、センサ１０６の両方から離れて配置されている限りは、発光体１０４とセンサ１０６のその他の配置方法も可能である。
【００２８】
マイクロプロセッサは、赤外線を次々に放射するように発光体１０４を動作させる。したがって、両センサ１０６は１つの発光体１０４からの指により散乱させられた赤外線を最初に検出し、次に他方の発光体１０４からの指により散乱させられた赤外線を検出する。
【００２９】
図２及び図３に示したように、発光体Ｌ１が赤外線を指内に放射した場合は、透過路Ｐ１１及びＰ１２は、センサＳ１及びＳ２によりそれぞれ観察される。両センサＳ１及びＳ２により観察された赤外線信号は、マイクロプロセッサにより処理のために記録される。その後に、マイクロプロセッサは発光体Ｌ１に赤外線の放射を停止するよう指示すると共に、発光体Ｌ２に赤外線の放射を開始するよう指示する。両センサＳ１及びＳ２は、次に透過路Ｐ２１及びＰ２２を介して赤外線信号をそれぞれ検出する。
【００３０】
したがって、この実施形態では、指を貫通する４つの透過路Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２が測定される。２つのセンサ１０６と２つの発光体１０４だけを使用して、４セットのデータが観察される。対照的に、先行技術は、僅か３つの観察情報を取得するために、３つの発光体と３つのセンサを必要とする。好都合には、この実施形態では、従来技術の装置よりも必要なハードウェアは少なく、行われる観察数は多くなる。
【００３１】
一般的には、センサは心拍に起因すると考えられる指を貫通する赤外線透過の変動を検出することができる。皮膚、組織、静脈血及び動脈血のすべてが、赤外線を吸収することができる。しかしながら、動脈の容量は心臓の拍出と共に周期的に増減し、このような透過の変動を引き起こす。
【００３２】
図４は、どのようにしてこのような透過の変動が起こるのかを説明したものである。図４のグラフの縦軸は、赤外線の吸収を示している。全体として、最低値は、比較的一定である皮膚、組織、静脈血により吸収され、動脈血容量が最小である場合の光の量を示す波形の基部３０２を形成している。最低値と最高値との間の振幅３００は、動脈容量が増大して、血液で満たされている場合の赤外線吸収の増加に起因すると考えられる。
【００３３】
しかしながら、着用者が運動をしている場合は、センサにより検出される赤外線送信信号はノイズにさらされる。例えば、着用者の動きにより、発光体とセンサの位置が継続的且つ少し物理的にずらされることがある。さらに、運動中に指が屈伸すると、指のリング着用横断面積が簡単に変化する。これらすべての動きが、指を貫通する透過路の間隔を変化させ、不要なノイズとして送信信号を変化させる。
【００３４】
実際上は、ノイズの原因となるのは、センサ１０６により画定される平面内における透過路の変化だけである。図５は平面をｘ−ｙ面として示している。ｘ−ｙ面に対して垂直なｑ軸における筋肉又は組織容量の変化が関連するのは、容量変化がｘ−ｙ面において指を膨張又は収縮させる場合、又は、何らかの垂直の動きがリング１０２を指に沿って滑動させ、それが指の長さ方向に沿ってｘ−ｙ面を効果的に動かす場合に限られる。
【００３５】
図６は、どのように着用者の心拍数が周期信号として検出されるか、そしてどのように周期心拍数信号が着用者の動きに起因するノイズにより圧倒され得るのかを示したグラフである。グラフの最初の約１０秒間では、着用者は静止しており、動脈の容量変化が比較的小さくなりやすいことから、心拍数を表す信号はピーク間の振幅が小さい。赤外線送信信号のすべての周期的変動は動脈の脈動に起因すると考えられ、１つの発光体と１つのセンサを使用して取得される１セットの観察情報であっても、心拍数の測定には十分だとしても良い。この１０秒間のＤＣ成分の主たる原因は着用者の指内の組織、静脈血及びその他の安定成分であり、一方、ＡＣ成分の原因は心拍である。
【００３６】
しかしながら、着用者が走ったり、跳躍したり、その指を動かし始めたりするグラフの１５秒のところでは、それらの動きがノイズにより心拍数信号を簡単に覆い隠してしまう。即ち、ＡＣ成分はここではノイズを含んでおり、ＤＣレベルの遥か上方及び下方まで変動し、心拍に起因するＡＣ成分を覆い隠してしまう。
【００３７】
発光体１０４の１つにより放射され、センサ１０６の何れか１つにより検出される光の量は以下のように近似モデル化することができる。
0003212918.tif 000003
ここで、
ｍ（ｔ）は、ＩＲセンサ１０６の何れか１つにより受信される信号、
ＬはＩＲセンサの定常ゲイン、
Ｉｏ（ｔ）はＩＲ発光体への送信信号、
ｈｂ（ｔ）は心拍数信号、
γは心拍数信号ｈｂ（ｔ）の結合係数、
Ｎｓ（ｔ）は検出信号中の変化の遅いノイズ、
Ｎｆ（ｔ）は検出信号中の典型的な付加熱ノイズ、
ｚ（ｔ）は身体部分の屈曲により生じる動きに起因するノイズ信号である。
【００３８】
Ｎｓ（ｔ）＝０、Ｎｆ（ｔ）＝０、ｚｆ（ｔ）＝０の場合は、赤外線信号は心臓による動脈血の周期的拍出に比例し、即ち、
0003212918.tif 000004
となる。
【００３９】
赤外線信号中にノイズが存在しない場合は、波形中のピーク値を直接計測して着用者の心拍数を取得することができる。しかしながら、着用者の動きからの大量のノイズが存在し、ｚ（ｔ）が有意になる場合は、赤外線信号を数学的に処理してノイズの多い信号から心拍数信号を抽出しなければならない。
【００４０】
図７は、センサ１０６の位置により画定されるｘ−ｙ面における動き信号ｚ（ｔ）をどのようにして以下のように書き換えることができるかを示している。
0003212918.tif 000005
ここで、
ｈ（ｔ）は着用者の水平方向における指の屈曲により生じる動き信号、
ｖ（ｔ）は着用者の相対的な垂直方向における指の屈曲により生じる動き信号、
センサｋの方向は水平方向からθ、
εはセンサへの動き信号の結合係数である。
【００４１】
赤外線信号に影響を与える動きについては、ｘ−ｙ面内におけるその影響に限って数学的決定が行われる。ｘ−ｙ面はセンサ１０６により画定され、地面に対して必ずしも「水平」又は平行である必要はない。
【００４２】
この実施形態では、２つのセンサ１０６から取得された４つの観察情報は以下のようにモデル化することができる。
0003212918.tif 000006
ここで、
ｍ（ｔ）、ｍ２（ｔ）、ｍ３（ｔ）、ｍ４（ｔ）は４つのセンサ１０６にそれぞれ受信された信号、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４は各ＩＲセンサ１０６の定常ゲイン、
Ｉ０１（ｔ）、Ｉ０２（ｔ）、Ｉ０３（ｔ）、Ｉ０４（ｔ）はそれぞれＩＲ  ＬＥＤ発光体１０４への送信信号、
ｈｂ（ｔ）は心拍数信号、
γ１、γ２、γ３、γ４は心拍数信号ｈｂ（ｔ）の結合係数、
Ｎｓ１（ｔ）、Ｎｓ２（ｔ）、Ｎｓ３（ｔ）、Ｎｓ４（ｔ）は検出信号中の変化の遅いノイズ、
Ｎｆ１（ｔ）、Ｎｆ２（ｔ）、Ｎｆ３（ｔ）、Ｎｆ４（ｔ）は検出信号中の典型的な付加熱ノイズ、
ｚ１（ｔ）、ｚ２（ｔ）、ｚ３（ｔ）、ｚ４（ｔ）は動きに起因するノイズ信号である。
【００４３】
動きノイズ信号ｚ１（ｔ）、ｚ２（ｔ）、ｚ３（ｔ）、ｚ４（ｔ）は
0003212918.tif 000007
に書き換えることができ、
ここで、
ｈ（ｔ）は水平方向における動き信号、
ｖ（ｔ）は相対的な垂直方向における動き信号、
センサ１０６ｋの方向は水平方向からθｋ、
εｋはセンサ１０６への動き信号の結合係数である。
【００４４】
γｋとεｋの両方が１未満であると仮定すると、各センサにおける赤外線信号は、ＤＣ成分とＡＣ成分の両方（ｍａｃｋ（ｔ）、ｍｄｃｋ（ｔ））から構成されているものとして表すことができる。
【００４５】
着用者が最初にリング１０２を着用する際には、ハウジング１０８内の（図示せぬ）ディスプレイを介して、マイクロプロセッサにより、動かずに静止していることを要求される。この段階では、センサ１０６により検出される赤外線信号は心拍数のみに起因すると考えることができる。センサ１０６の各々からの生データは、最初に単純な有限入力応答（ＦＩＲ）ローパスフィルタにより処理され、すべての高周波数信号が除去される。その後に、フィルタ又は移動ウィンドウを使用して低速ドリフトＤＣオフセットを除去し、それによりＤＣオフセットを抽出し、信号から取り去る。この段階では、もし異なるセンサ１０６により読み取られた赤外線信号の振幅が大きく異なっていることをマイクロプロセッサが検出した場合は、送信信号の振幅の差が所定の偏差内に収まるまで、４つのセンサ１０６の各々のゲインは調節される。これにより、センサの各々のゲインは正規化され、式（１）〜（４）は以下のような近似式とすることができる。
0003212918.tif 000008
ここで、Ｎ'ｓｋ（ｔ）、Ｎ'ｆｋ（ｔ）、Ｚｋ'（ｔ）は元のノイズ信号をスケーリングしたものである。
【００４６】
正規化の後には、リング１０２を使用して心拍数を測定することができる。動きがないか、ほんの僅かな動きしかない場合は、センサにより検出された信号の振幅の偏差は正規化レベルに留まっている。心拍数信号の最大信号対ノイズ比（ＳＮＲ）は、正規化ＡＣ成分の入力信号を加算することにより取得することができ、即ち、
0003212918.tif 000009
となる。
【００４７】
信号は各センサの独立した観察情報を累積することにより倍加されることから、効果的にノイズは低減されることになる。
【００４８】
しかしながら、着用者が運動した場合は、ノイズ信号ｚ１'（ｔ）、ｚ２'（ｔ）、ｚ３'（ｔ）、ｚ４'（ｔ）が、センサ１０６により検出される信号に影響を及ぼす。その場合、ノイズは列ベクトルｗ＝［ｗ１ｗ２ｗ３ｗ４］Ｔを発見することにより処理することができ、ここで、
0003212918.tif 000010
であり、
0003212918.tif 000011
であり、
0003212918.tif 000012
であり、ｙは、
0003212918.tif 000013
を最大化する入力信号の線形結合であり、
ここで、
Ｒｍｍは動きからの４つの信号の相互相関行列、
ｓ＝［ｓ１ｓ２ｓ３ｓ４］Ｔは心拍数信号の対応ゲイン、この場合、４つの入力チャネルのすべてが正規化されていると、
ｓ＝［１１１１］Ｔ、  Ｒｍｍ＝ＭＭＴ−σ２ｓｓＴとなり、ここで、σ２は心拍数信号の分散である。
Ｒｍｍは正であると定義されていることから、
0003212918.tif 000014
と書くことができ、
0003212918.tif 000015
及び
0003212918.tif 000016
と書くことができる。
【００４９】
したがって、解くべき問題は
0003212918.tif 000017
0003212918.tif 000018
となる。
【００５０】
式が最大値となるのは、
0003212918.tif 000019
及び
0003212918.tif 000020
の場合であり、
ここで、Ｒｍｍ＝ＭＭＴ−σ２ｓｓＴである。
【００５１】
動きノイズを除去するためには、２つのセンサ１０６から取得された４セットの観察情報を使用する。もし４つの透過路において検出された４つの信号が同期且つ同相であると共に、全４つの信号の振幅の差が信号標準偏差σの範囲内に収まっている場合は、心拍信号がノイズにより赤外線信号に影響を及ぼすことは殆どないと考えられる。信号は簡単に合算することができ、信号波形のピーク値を計測して心拍数を決定することができる。
【００５２】
一方、もしノイズが赤外線信号に影響を及ぼす場合は、赤外線信号は同相ではなく、全４つの信号の振幅の差は信号標準偏差σを超えることになる。この場合は、心拍数信号を抽出するために、４つの信号全域での相関指標が計算される。即ち、信号の共分散行列が計算される。
0003212918.tif 000021
【００５３】
上述のように、着用者の動きがない場合は、４つの入力信号の標準偏差を計算することにより、σ２ｓｓＴが取得された。４つの入力信号は次に標準偏差σに正規化され、σ２ｓｓＴは、
0003212918.tif 000022
となる。
【００５４】
ベクトルを計算することができ、ここで、
0003212918.tif 000023
であり、
ここで、
ｗは４×１列ベクトル：  ｙ＝ｗＴＭ、
ｙ［ｎ］は４つの入力信号の線形結合である。
【００５５】
ｓ＝［１１１１］Ｔであれば、全４つのチャネルが正規化されることになる。
【００５６】
数学的処理により、センサにより受信された信号は正規化され、その結果、合成信号の総エネルギは最低となる。総エネルギが最低ということは、ノイズの総量が最低且つ最小の影響力しか持たないように調節されたことを意味している。
【００５７】
さらに、心拍に起因する送信信号の独立した観察情報は相互に同相となり、スケーリングファクタによる差が存在するだけである。したがって、赤外線信号がある特定の比重で累積された場合は、ノイズ信号を最小化することができ、したがって、信号対ノイズ比は上昇する。
【００５８】
一般的には、着用者がランニングのような反復運動を行っている場合は、着用者の動きは完全に周期的なものとすることができる。それにもかかわらず、これらの周期運動の動きがセンサの読取値に同一且つ周期的なノイズを与えるわけではない。その理由は、各対の発光体及びセンサの間の指を貫通するいくつかの透過路が異なっているためであり、たとえ着用者の動きが周期的なもので、全体として装置１００に適用されるとしても、不安定な組織又はその他身体の成分組成が異なる局部的な層により、各センサに固有のノイズが与えられることを予想することもできる。したがって、異なるセンサにより検出された赤外線信号の累積が、何らかの同一の周期的ノイズ信号を強める結果には繋がらない。
【００５９】
さらに信号対ノイズ比を改善するためには、独立した観察情報を増やして観察情報のダイバーシティを高めることが望ましい。図８は、この効果の第２実施形態を示したものである。図９〜１１は、図８の第２実施形態の概略図である。第２実施形態は、２対ではなく、３対の発光体及びセンサが設置されたリング１０２を備える。各発光体１０４は、センサ１０６の１つのすぐ隣に、他の２つのセンサ１０６から離れて配置されている。このようにして、各発光体１０４は、リング１０２を横断し、指を貫通して、光を２つのセンサ１０６に投射することができる。同様に、発光体１０４のすぐ隣のセンサ１０６はリング１０２前後の他の２つの発光体１０４から光を受けることができる。
【００６０】
動作中には、発光体Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３には次々に連続してスイッチが入る。発光体Ｌ１がＯＮの場合は、両センサＳ１及びＳ２は、各透過路Ｐ１１及びＰ１２において発光体Ｌ１からの光を検出する。発光体Ｌ２がＯＮの場合は、センサＳ２及びＳ３は、各透過路Ｐ２２及びＰ２３において発光体Ｌ２からの光を検出する。発光体Ｌ３がＯＮの場合は、センサＳ１及びＳ３は、各透過路Ｐ３１及びＰ３３において発光体Ｌ３からの光を検出する。
【００６１】
第１実施形態と同様に、着用者の動きからノイズを除去するために、その分散又は標準偏差を計算することにより、６つの観察情報の振幅が正規化される。検出された信号は以下のようにモデル化される。
0003212918.tif 000024
ここで、
ｍ（ｔ）、ｍ２（ｔ）、ｍ３（ｔ）、ｍ４（ｔ）、ｍ５（ｔ）、ｍ６（ｔ）は６つのセンサ１０６にそれぞれ受信された信号、
Ｉ０１（ｔ）、Ｉ０２（ｔ）、Ｉ０３（ｔ）、Ｉ０４（ｔ）、Ｉ０５（ｔ）、Ｉ０６（ｔ）はそれぞれＩＲ  ＬＥＤ発光体１０４への送信信号、
Ｌ１、Ｌ２、Ｌ３、Ｌ４、Ｌ５、Ｌ６は各ＩＲセンサ１０６の定常ゲイン、
ｈｂ（ｔ）は心拍数信号、
γ１、γ２、γ３、γ４、γ５、γ６は心拍数信号ｈｂ（ｔ）の結合係数、
Ｎｓ１（ｔ）、Ｎｓ２（ｔ）、Ｎｓ３（ｔ）、Ｎｓ４（ｔ）、Ｎｓ５（ｔ）、Ｎｓ６（ｔ）は検出信号中の変化の遅いノイズ、
Ｎｆ１（ｔ）、Ｎｆ２（ｔ）、Ｎｆ３（ｔ）、Ｎｆ４（ｔ）、Ｎｆ５（ｔ）、Ｎｆ６（ｔ）は検出信号中の典型的な付加熱ノイズ、
ｚ１（ｔ）、ｚ２（ｔ）、ｚ３（ｔ）、ｚ４（ｔ）、ｚ５（ｔ）、ｚ６（ｔ）は動きに起因するノイズ信号である。
【００６２】
６つのセンサ１０６についての以降の数学的処理は、第１実施形態について記載したものと同じである。
【００６３】
図１２は、透過路Ｐ１２及びＰ３３が事実上は同じ物理パスであるにも関わらず、透過路Ｐ１２及びＰ３３において送信される信号に与えられるノイズがなぜ同一ではないのかを示したものである。その理由は、２つのセンサＳ２とセンサＳ３との間の略同じ透過路８０２において送信が行われるにもかかわらず、Ｐ１２及びＰ３３が反対方向の送信であることにある。指の皮膚の不規則な皺壁と皮膚下の異なる組織は、センサＳ２とセンサＳ３との間に非対称な透過路を提供する。したがって、発光体Ｌ１からＳ２に向かって皮膚に入射する赤外線の角度は、発光体Ｌ３からＳ３に向かって皮膚に入射する赤外線の角度とは異なる可能性が高い。同様に、皮膚表面内への入射赤外線の反射及び透過の程度は、図１２の矢印で示したように、２つの別の方向においては異なっている。したがって、指の動きと屈曲に起因する、センサＳ２及びＳ３に与えられるノイズ信号は、送信方向が異なる場合は同一ではない。このことが、別の方向では２つのセンサ用の同じ物理的透過路を使用しても、同じ信号が複製されることにはならない理由を説明している。このことは、さらに、送信方向が異なる場合は、各センサにおけるノイズは必ず固有のものになることから、たとえ着用者の動きが周期的であっても、着用者の運動の動きがすべてのセンサに対して周期的且つ同一のノイズ信号を与えるわけでないことの理由も説明している。
【００６４】
両実施形態では、２つの異なる発光体１０４と共に１つのセンサ１０６を使用することで、各センサにより得られる独立した観察情報の数を増やしている。第１実施形態では、４つの観察情報を取得するために必要とされるのは、２つの発光体１０４と２つのセンサ１０６だけである。第２実施形態では、３つのセンサ１０６と３つの発光体１０４が６つの観察情報を提供する。これが先行技術に比べて有利なのは、取得される観察情報の数は増えているのに、必要なセンサ又は発光体の数は減っていることである。
【００６５】
さらに有利には、第２実施形態では、発光体１０４又はセンサ１０６の何れか１つが機能停止したとしても、４つの観察情報が取得可能である。例えば、周辺光がセンサの１つの内部に直接入って、センサ１０６を飽和させた場合には、一時的に故障状態が起こることがある。図１３は、３対のセンサ及び発光体を有する第２実施形態のリングを示したものである。センサＳ１に当たるブロック矢印で示した強力な周辺光は、リングを着用した着用者の指により遮断されて、Ｓ２及びＳ３に当たることはない。センサＳ１が周辺光に晒されると、センサＳ１は飽和状態になり、赤外送信信号の検出には使用不能になる。しかしながら、センサＳ３及びＳ２は周辺光から遮断されることから、センサＳ３及びＳ２は動作を続ける。
【００６６】
したがって、センサＳ３はＬ２及びＬ３から赤外送信信号を読取る能力を維持し続け、センサＳ２はＬ１及びＬ２から赤外送信信号を読取る能力を維持し続ける。マイクロプロセッサは、センサＳ１が飽和状態にあることを検出してセンサＳ１を無視すると共に、センサＳ２及びＳ３により提供される残りの４つの観察情報を使用して心拍数を決定することができる。上述したように、Ｌ１及びＬ２はセンサＳ２及びＳ３に対して交互に光を放射して４つの観察情報を提供する。対照的に、先行技術の装置では、３つのセンサを使用して３つのそれぞれ別の発光体から光を検出するセンサの周辺光飽和は、１つの観察情報が使用不能になることから、装置の精度を低下させることになる。
【００６７】
選択の問題として、第１実施形態では、たとえ４つの観察情報が取得可能であったとしても、３つの観察情報しか使用せずに、２つの発光体１０４及び２つのセンサ１０６から心拍数を測定することもできる。同様に、第２実施形態では、特に、このような３つの観察情報の何れか２つが同じセンサ１０６を使用して取得される場合は、３つのセンサ１０６及び３つの発光体１０４が６つの観察情報の可能性を提供するにもかかわらず、３つの観察情報だけしか使用しなくても良い。
【００６８】
したがって、上述の実施形態は、複数の発光体１０４と少なくとも１つのセンサ１０６とを備える、身体部分１００の動脈血を測定するのに適する装置であって、複数の発光体１０４は、複数の発光体１０４からの光が身体部分を貫通して少なくとも１つのセンサ１０６に到達できるように配置され、複数の発光体１０４は、少なくとも１つのセンサ１０６により検出すべき連続的な順序で光を放射する、装置を含む。動脈血を測定するための装置１００は、心拍計として記載してきた。
【００６９】
さらに、上述の実施形態は、少なくとも１つの発光体１０４と複数のセンサ１０６とを備える、身体部分の動脈血を測定するのに適する装置１００であって、少なくとも１つの発光体１０４は、少なくとも１つの発光体１０４からの光が身体部分を貫通して複数のセンサ１０６に到達できるように配置された、装置を含む。
【００７０】
さらに、上述の実施形態は、光を検出するための少なくとも２つのセンサ１０６を設ける過程と、身体部分の異なる側部に２つのセンサ１０６を配置する過程と、身体部分の別の側部に第１発光体１０４を設けて、発光体１０４から放射された光が身体部分を貫通して少なくとも２つのセンサ１０６に到達し、センサ１０６の一方への透過路が第１観察情報を提供し、センサ１０６の他方への透過路が第２観察情報を提供する過程と、を有する、光透過の観察情報を取得して心拍数を測定する方法を含む。
【００７１】
さらに、上述の実施形態は、少なくとも２つの発光体１０４を設ける過程と、光を検出するためのセンサ１０６を設ける過程と、身体部分の一方の側部の異なる位置に少なくとも２つの発光体１０４を配置する過程と、身体部分の別の側部にセンサ１０６を設けて、発光体１０４から放射された光が身体部分を貫通して少なくとも２つのセンサに到達できるようにする過程と、発光体１０４を次々に動作させてセンサ１０６において異なる観察情報を取得する過程と、を有する、光透過の観察情報を取得して心拍数を測定する方法を含む。
【００７２】
これまでの説明においては、本発明の好ましい実施形態について説明してきたが、本発明の請求の範囲を逸脱することなく、設計、構造又は動作の詳細についての数多くの変更又は修正も可能であるということが、当業者には理解されよう。
【００７３】
例えば、センサ１０６は、身体部分を貫通して透過される発光体１０４からの光を検出するものとして説明されてきたが、別の実施形態では、身体部分からの反射又は分散による発光体１０４からの光を検出するためにセンサ１０６を配置することも可能である。この場合、センサ１０６は発光体１０４の隣に少し離れて配置されることになる。
【００７４】
図１４は、僅か１つの発光体１０４と発光体の前後に配置された２つのセンサ１０６を備え、遥かに簡素化された別の実施形態を示したものである。２つのセンサからは２つの観測結果しか得ることはできない。この実施形態を使用できるのは、乳児の心拍数の測定のような、動きからのノイズが殆どあり得ない状況において、２つのセンサと２つの発光体の代わりに２つのセンサと１つの発光体だけを使用することにより、遥かに軽量化、小型化且つ低廉化された装置１００が可能になる。
【００７５】
図１５及び図１６は、第１実施形態での構成に代わって、どのように発光体１０４をリング１０２の一方の側部に相互に隣接配置し、センサ１０６をリング１０２の他方の側部に相互に隣接配置できるのかを示しているさらに別の実施形態を図示したものである。図１５は、センサＳ１及びＳ２に向かって送信するために最初に発光する発光体Ｌ２を示しており、図１６は、センサＳ１及びＳ２に向かって送信するために次に発光する発光体Ｌ１を示している。
【００７６】
図１７に示したようなその他の実施形態では、３つ以上のセンサ１０６により検出すべき赤外線を投射するために使用されるのは、単独の発光体１０４である。これにより、先行技術における３つの発光体と３つのセンサに代わって、僅か１つの発光体１０４と３つのセンサ１０６により、３つの観察情報を得ることが可能となる。
【００７７】
図１８は、どのように３つのセンサ１０６を使用して、僅か２つの発光体１０４により６つの観察情報を提供するのかを示している。発光体１０４が連続的な順序で発光する場合は、センサ１０６は６つの観察情報を検出することができる。これにより、もしセンサ１０６の１つが機能不全になったとしても、全体としての装置１００は２つのセンサ１０６と２つの発光体１０４により動作し続け、先行技術においては一般的な、３つの観察情報を使用するよりも優れている４つの観察情報を提供するという利点がもたらされる。先行技術では、各センサは１つの発光体専用であり、したがって、観察情報の冗長性は存在しない。観察情報の数は、センサ１０６の数と同じである。また、この実施形態の変更例では、３つの発光体１０４と２つのセンサ１０６を使用することもできる。一般的には、使用する発光体１０４の数を減らし、センサ１０６の数を増やすことにより、各発光体１０４の順番待ちの時間が短縮されることから、センサ１０６の数よりも発光体１０４の数が多い場合よりも動作が高速化する。
【００７８】
装置１００は、リング１０２であると記載してきたが、図１９に示したように、装置は耳栓１０２ａのようなその他の形態で提供しても良い。耳栓は、一般的には、耳栓の表面上に配置されて着用者の耳の内部に光を放射する発光体１０４を有する。耳栓を囲んでいる組織は耳栓に光を反射する。耳栓は、耳栓表面上に配置されて反射光を検出するセンサ１０６も有する。発光体及びセンサの位置を示していない耳栓の図面が、図１９に示してある。耳栓という用語は、耳穴に挿入可能な耳栓を含めた、動脈血を測定する十分に安定したあらゆる耳アタッチメント、又は、イヤホンのような外耳中の耳穴のすぐ外側に位置できるあらゆるアタッチメント、又は、耳の何れかの部分における光透過又は分散を読取るために何らかの方法で耳に留められるあらゆる装置を含むということに当業者は留意されたい。
【００７９】
また、装置１００は、リング１０２の代わりに、図２０に示したように、心拍の測定のために着用者の腕の内に赤外線又はその他の光を投射し、その光を検出するための発光体及びセンサが内部に設置されたアームバンド１０２ｂの形態にすることができる。
【００８０】
実施形態においては、赤外線であると記載してきたが、血液が赤色光、緑色光及び青色光を含めたその他の波長を吸収できることが明らかであるので、その他の波長も可能である。
【００８１】
実施形態は、可視赤色光の透過の比率と赤外線の透過の比率と対比することにより動作する、血液中の酸素レベルを検出するためのオキシメータにおいて実施することができる。吸収される赤外線の量と吸収される赤色光の量との比率が、血液中の酸素量を示している。したがって、オキシメータ機能を有する実施形態では、センサに赤色光を放射する発光体と、両波長の範囲での検出を行うことができる同じセンサに赤外線を放射する発光体とが存在することもある。この場合、赤色発光体と赤外線発光体は、交互に光を放射する。また、発光体は赤色光と赤外線を同時に放射できるが、別の赤色光センサと別の赤外線センサが選択的又は同時に異なる波長を検出する。また、オキシメータは、赤色光だけを放射及び感知するための上述の１セットの発光体及びセンサを備えると共に、赤外線だけを放射及び感知のみするための上述の別セットの発光体及びセンサを備える。
【００８２】
赤外線信号の数学的な処理のためにデジタル信号処理方式について記載してきたが、その他の処理方法又は数学的処理が可能である。また、上述のデジタル方式に代わるノイズを除去するためのアナログ処理も可能である。
【００８３】
発光体及びセンサの「対」の意味は単なる機能上の定義であり、各対の発光体及びセンサは、図１０の発光体Ｌ１とセンサＳ３、又は発光体Ｌ３とセンサＳ２、又は発光体Ｌ２とセンサＳ１のように、相互にすぐ隣に配置することもできる。また、その他の構成では、図１、２及び３の実施形態におけるように、あらゆる対の発光体及びセンサを相互に離間配置することもできる。
【図１】
0003212918.tif 000025
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
0003212918.tif 000044
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月10日(2017.8.10)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
身体部分の動脈血を測定するのに適する装置であって、前記装置は身体部分に着用するのに適し、及び
前記装置は
複数の発光体と、
少なくとも１つのセンサと、を具備し、
前記複数の発光体は、複数の発光体からの光が身体部分を貫通して少なくとも１つのセンサに到達できるように配置され、
前記複数の発光体は、少なくとも１つのセンサにより検出すべき連続的な順序で光を放射する、
ことを特徴とする装置。
【請求項２】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの２つは、複数の発光体からの光透過を検出するように配置され、及び
これら２つのセンサの１つは、連続的な順序で光を放射する２つ以上の発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記２つのセンサにより光透過の少なくとも３つの観察情報を検出する、
ことを特徴とする装置。
【請求項３】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの３つは、複数の発光体からの光透過を検出するように配置され、及び
これら３つのセンサの少なくとも１つは、連続的な順序で光を放射する２つ以上の発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記３つのセンサにより光透過の少なくとも３つの観察情報を検出する、
ことを特徴とする装置。
【請求項４】
請求項２又は請求項３の何れかに記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、機能不全になった何れかのセンサの読取値を無視すると共に、動脈血を測定するために動作している残りのセンサの読取値を考慮するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項５】
請求項４に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な支持体であり、湾曲面を有する支持体を具備し、
前記少なくとも１つのセンサは、複数のセンサであり、
前記複数のセンサは、支持体の湾曲面の湾曲に沿って均等配置され、同時に何れか一方向からの周囲光に複数のセンサが均一に露出される可能性を下げる、
ことを特徴とする装置。
【請求項６】
請求項５に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な湾曲面を有するリング状であることを特徴とする装置。
【請求項７】
請求項５に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な湾曲面を有するアームバンド状であることを特徴とする装置。
【請求項８】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、耳栓であることを特徴とする装置。
【請求項９】
請求項５に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、動脈血流の脈動を測定するのに適し、及び
前記装置は、心拍計である、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
請求項５に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、血液中の酸素レベルを検出するのに適するオキシメータであり、
前記複数の発光体は、赤色光を放射することが可能な発光体を含むと共に、赤外線を放射することが可能な発光体をさらに含み、
前記少なくとも１つのセンサは、赤色光と赤外線の両方を検出することが可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項１１】
請求項５に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記装置は、血液中の酸素レベルを検出するオキシメータであり、
前記複数の発光体は、赤色光と赤外線の両方を放射することが可能な発光体を含み、
前記少なくとも１つのセンサは複数のセンサであり、赤色光を検出することが可能な少なくとも１つのセンサと、赤外線を検出することが可能な少なくとももう１つのセンサを含む、
ことを特徴とする装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの３つが、３つの発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記３つのセンサの各々が、発光体の少なくとも２つからの光透過を検出するように配置され、３つのセンサにより光透過の少なくとも６つの観察情報を検出し、
前記装置は、４つの観察情報だけを使用して身体部分の動脈血を測定して、少なくとも６つの観察情報の２つを冗長な観察情報とするように構成され、及び
前記装置は、装置が機能不全であることを検出したセンサの何れかの２つの観察情報を無視すると共に、動脈血を測定するために動作している残りのセンサの４つの観察情報を考慮するように構成されている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１３】
請求項１に記載の身体部分の動脈血を測定するのに適する装置において、
前記少なくとも１つのセンサの３つが、３つの発光体からの光透過を検出するように配置され、
前記３つのセンサの各々が、発光体の少なくとも２つからの光透過を検出するように配置され、３つのセンサにより光透過の少なくとも６つの観察情報を検出し、
前記装置は、身体部分に取り付け可能な支持体であって、湾曲面を有する支持体を具備し、
前記複数のセンサは、支持体の湾曲面の湾曲に沿って均等配置され、同時に何れか一方向からの周囲光に複数のセンサが均一に露出される可能性を下げ、
前記装置は、４つの観察情報だけを使用して身体部分の動脈血を測定し、少なくとも６つの観察情報の２つを冗長な観察情報とするように構成され、及び
前記装置は、装置が周辺光による飽和に起因する機能不全であることを検出したセンサの何れかの２つの観察情報を無視すると共に、動脈血を測定するために動作している残りのセンサの４つの観察情報を考慮するように構成されている、
ことを特徴とする装置。