(57)【要約】  オンボディセンサユニット１２はＰＰＧセンサ及びＥＣＧセンサを有し、各センサは該ユニットの皮膚接触面１６において露出されるセンサ部分を有する。ＰＰＧは、光検出器２２及び少なくとも１つの光源２０ａ，２０ｂを含む。少なくとも１つの光源と光検出器との間には、少なくとも１つのＰＰＧ光源２０ａ、２０ｂにより発生されるスペクトル組成の少なくとも大部分の光を吸収するように適合された光遮断表面エレメント２８が配置される。この表面エレメント内に配置され又は該表面エレメントを形成するものは、ＥＣＧセンサに含まれる電極３２ａ、３２ｂであり、該電極は少なくとも１つの光源により発生される前記光のスペクトル組成の大部分を吸収する少なくとも露出された皮膚境界面を有する。
2021529641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
身体取付可能なセンサユニットであって、
当該センサユニットが身体に取り付けられた状態にある場合にユーザの皮膚と係合するための皮膚接触面と、
特定のスペクトル組成の光を発生する少なくとも１つの光源及び前記スペクトル組成の少なくとも一部に感応する光検出器を有するＰＰＧセンサであって、前記少なくとも１つの光源が、前記皮膚接触面と接触する皮膚に光を放出し、前記光検出器が該皮膚から受光するＰＰＧセンサと、
前記皮膚接触面において電気的に露出される少なくとも１つの電極を有するＥＣＧセンサと、
を有する身体取付可能なセンサユニットにおいて、
前記皮膚接触面の一部は皮膚接触表面エレメントにより画定され、該皮膚接触表面エレメントは前記ＰＰＧセンサの前記光検出器と前記少なくとも１つの光源との間に配置された少なくとも一部分を有すると共に前記スペクトル組成の少なくとも大部分を吸収し、
前記少なくとも１つの電極のうちの第１の電極が、前記皮膚接触表面エレメントの少なくとも一部に位置するか又は該一部を形成すると共に、前記スペクトル組成の少なくとも大部分を吸収する、
身体取付可能なセンサユニット。
【請求項２】
前記皮膚接触表面エレメント及び／又は前記第１の電極が黒色または灰色である、請求項１に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項３】
前記第１の電極が、
前記電極が接触して配置されるユーザの皮膚からの水分の取り込み又は拡散を可能にする導電性シリコーン材料、
少なくとも導電性炭素粒子を含む導電性粒子、及び
前記導電性シリコーン材料を経るイオンの流れを促進する界面活性剤、
を有する材料から形成される、
請求項１又は請求項２に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項４】
前記第１の電極が、前記皮膚接触表面エレメントの前記少なくとも一部分に配置されるか、又は該少なくとも一部分の少なくとも一部を形成する、請求項１から３の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項５】
前記皮膚接触表面エレメントの前記少なくとも一部分が、前記少なくとも１つの光検出器と前記少なくとも１つの光源との間の距離にまたがる、請求項１から４の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項６】
前記皮膚接触表面エレメントが、前記光検出器から前記少なくとも１つの光源と前記皮膚接触面の外周との間の点又は線まで延在する、請求項１から５の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項７】
前記皮膚接触表面エレメントが、少なくとも前記光検出器及び／又は前記少なくとも１つの光源の周りに延在するように配置された環状表面エレメントである、請求項１から６の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項８】
当該身体取付可能なセンサユニットは少なくとも前記少なくとも１つの光源及び前記光検出器を取り囲む遮光リングを更に有し、該遮光リングが、使用時にユーザの皮膚と係合して周囲光の通過を阻止するために前記皮膚接触面から突出する、請求項１から７の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項９】
前記遮光リングが、前記皮膚接触面の周辺領域に沿って延在する、請求項８に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項１０】
前記遮光リングは前記ＥＣＧセンサの前記少なくとも１つの電極のうちの少なくとも他の電極を担持し、該他の電極が前記リングの皮膚係合面において電気的に露出される、請求項８又は請求項９に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項１１】
前記光検出器は前記皮膚接触面の中央領域に配置され、前記少なくとも１つの光源が前記光検出器と前記皮膚接触面の外周との間の位置に配置される、請求項１から１０の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項１２】
当該身体取付可能なセンサユニットは前記光検出器の周囲に配置された複数の光源を含み、前記皮膚接触表面エレメントの前記少なくとも一部分は前記光検出器の周囲に環状に延在し、前記光源の各々と前記光検出器との間の部分を含む、請求項１から１１の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項１３】
当該身体取付可能なセンサユニットが、身体取付可能な又は装着可能なパッチの形態である、請求項１から１２の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項１４】
当該身体取付可能なセンサユニットがウェアラブル装置、例えば手首装着型装置の形態である、請求項１から１２の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【請求項１５】
前記少なくとも１つの電極及び前記光検出器からの信号出力を受信し、該信号出力に基づいて１以上の生理学的パラメータの尺度を導出するコントローラを更に有する、請求項１から１４の何れか一項に記載の身体取付可能なセンサユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特には人体の１つ以上のパラメータをモニタリングする際に使用するための、身体に取付け可能なセンサユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
生理学的パラメータモニタリングの分野では、入院患者におよび自宅における一旦退院した患者の両方による使用のために、例えば胸部に装着されるオンボディシステムへの傾向が増加している。オンボディユニットは。例えば、皮膚接着パッチの形態をとる。オンボディユニットには、異なるセンサ様式を組み込み得る。
【０００３】
心電図記録法（ＥＣＧ）および光電式容積脈波記録法（フォトプレチスモグラフィ：ＰＰＧ）は、心拍数（例えば、平均心拍数または拍動間隔）を測定するためにそれぞれ使用される２つのセンサ方法である。ＥＣＧは、心筋の電気刺激を利用する。ＰＰＧは、センサの下の血管床における血液容積変化を測定する。
【０００４】
ＥＣＧは、皮膚上に配置された少なくとも２つの電極を利用し、ある期間にわたり心臓の電気的活動を記録する。これら電極は、各心拍の間における心筋の脱分極および再分極の電気生理学的パターンにより生じる皮膚の下の伝導性組織の小さな電気的変化を検出する。これは、心拍数および呼吸数（例えば、拍動間隔の変化および／またはＥＣＧ信号の変調を追跡することによって）を含む多くの生理学的パラメータを検出するために使用される。
【０００５】
フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）は、関心領域またはボリュームの光反射率または透過率の時間変化を評価する光学的測定技術である。ＰＰＧは、血液が周囲の組織よりも多く光を吸収し、従って、血液量または血圧の変化（例えば、各心拍、呼吸運動に伴う）が、それに応じて、透過率または反射率に影響を及ぼすという原理に基づいている。検出された血液関連信号の変化を検出することによって、拍動に対応する周期信号を得る。
【０００６】
パルスオキシメータは、ＰＰＧベースのセンサの１つの例示的な用途または機能である。このようなセンサの目的は、血液酸素飽和度の測定値を得ることであるが、該センサは皮膚内の血液量の変化も検出し、それによってＰＰＧ計測を実行する。血液量の変化を検出することにより、光パルスに対応する周期信号が得られる。さらに、このより高い周波数のパルスレート信号は、呼吸レートを追跡するより低い周波数の信号で変調される。したがって、ＰＰＧ信号の適切なフィルタ処理により、脈拍数信号および呼吸数信号の両方を得る。したがって、ＰＰＧセンサは、脈拍数および呼吸数の尺度を提供するために一般的に使用され得る。検出されたＰＰＧ信号の他の用途、例えば、生のＰＰＧ信号に対して適切なデータ処理を実施することによる、心房細動、睡眠段階、無呼吸などの検出も知られている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＥＣＧおよびＰＰＧの両方は、付随する利点および欠点を有する。
【０００８】
ＥＣＧの利点は、測定技術として広く臨床的に受け入れられていること、および測定が身体における他の生理学的変化に比較的影響されないことを含む。ＥＣＧの欠点は、少なくとも２つの電気的接触点を必要とする（対照的に、ＰＰＧは身体との１つの点の（光学的）境界面しか必要としない）と共に、典型的には、皮膚との良好な境界接触も必要とすることである。
【０００９】
ＰＰＧの利点は、ＰＰＧが身体との１つの接触点のみを必要とし、身体上のほとんど任意の位置で測定することができ、異なる状況に対して非常に柔軟性があることである。しかしながら、ＰＰＧの欠点は、生理学的手段として広くは臨床的に受け入れられているわけではなく、測定値が血管運動などの生理学的変化に多少影響を受けることである。
【００１０】
手首装着装置のような単一のオンボディ測定ユニットにＥＣＧ方式及びＰＰＧ方式の両方を含めることが知られている。しかしながら、既知の装置は、ＰＰＧ光学部品がかなりの全体的表面積を必要とすることに加えてＥＣＧの複数の電極を含むので、大きくなり、扱いにくい。このことは、これら装置を、特に長期間着用する場合にユーザにとって不快で、非実用的にさせる。さらなる問題は、例えばパッチベースの装置の場合、大きな表面積が皮膚の伸張を妨げることである。このことは、不快であり、パッチ面積が大きすぎる場合より容易に皮膚から剥がれ得るので、装置の寿命を短縮する。
【００１１】
さらに、ＰＰＧ光学センサなどのいくつかの構成要素は（ＰＰＧセンサの場合には）入射光を遮断または遮断するために、あるいはほこりまたは他の汚染物質の侵入を遮断するために、それらの周りに表面クリアランスを必要とするので、構成要素の配置は（特に、専門家の臨床領域などのセンサ精度が重要である場合には）慎重な考慮を必要とする。パッチベースのユニットなどのいくつかの装置では、皮膚との適切な接触が維持されることを確実にするために、接着のための特定の構成要素（ＥＣＧ電極など）の周りの空間も必要とされる。配慮に欠ける配置は、専門的な臨床用途（例えば、主流の家庭用電化製品用途とは対照的に）にとって極めて重要なセンサ精度を低下させる可能性がある。
【００１２】
ユーザが着用した場合により快適であり、面倒でなく、センサ精度が低下されることのない、改良されたオンボディセンサ装置が求められている。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
この発明は、請求項によって規定される。
【００１４】
本発明の一態様による例によれば、身体取付可能なセンサユニットが提供され、該ユニットは：
−  前記ユニットが身体に装着された構成にある場合にユーザの皮膚と係合するための皮膚接触面；
−  特定のスペクトル組成の光を生成するように適合された少なくとも１つの光源と、前記スペクトル組成の少なくとも一部に感応する少なくとも１つの光検出器とを備えるＰＰＧセンサであって、前記光源および光検出器が前記皮膚接触面と接触する皮膚に光を放出すると共に該皮膚から光を受けるように配置されるＰＰＧセンサ；及び
−  前記皮膚接触面において電気的に露出される少なくとも１つの電極を備えたＥＣＧセンサ；を備え、
前記皮膚接触面の一部は皮膚接触表面エレメントによって画定され、該エレメントは前記ＰＰＧセンサの前記光検出器と前記少なくとも１つの光源との間に配置された少なくとも一部を有し、前記表面エレメントは前記スペクトル組成の少なくとも大部分を吸収するように適合され、
前記少なくとも１つの電極の第１の電極は前記表面エレメントに位置するか、またはその少なくとも一部を形成し、前記電極は前記スペクトル組成の少なくとも大部分を吸収するように適合される。
【００１５】
本発明の実施形態は、複数の機能のために特定の表面領域を効率的に共有することによって、全ユニットの表面空間を最小化することに基づくものである。センサ精度の低下は、特定の光吸収材料部分の組み込みにより回避される。
【００１６】
最適なＰＰＧセンサ精度のために、前記光検出器と前記少なくとも１つの光源との間に配置された、例えば該検出器と該光源との間に介挿された少なくとも一部を有する光吸収表面エレメントが設けられる。これは、読み取りの妨げとなり得る光源から光検出器への直接的な光の侵入を防ぐためである。したがって、この部分は、光源によって生成される光のスペクトル組成の少なくとも大部分を吸収する。
【００１７】
したがって、上記表面エレメントは、例えば、遮光エレメントである。
【００１８】
前記皮膚接触面のこの部分は、使用中に皮膚に接触すべきであるが、さらなる感知機能性を有さないので、本発明者は、この領域をＥＣＧ電極を含めるために有効に利用できることを認識した。この部分における上記表面エレメントの重要な遮光効果の減少は、前記電極（例えば、該電極の少なくとも皮膚接触表面部分）も前記少なくとも１つのＰＰＧ光源によって生成されるスペクトル組成の少なくとも大断面を吸収することを保証にすることによって回避される。
【００１９】
このようにして、ＰＰＧ センサの読み取りの精度を落とすことなく、当該センサユニットの全体の皮膚接触面積を減らせる。したがって、このことは、例えば専門的な臨床分野における生理学的パラメータのモニタリングのためのユニットの信頼性を損なうことなく、ユニットの全体のフォームファクタを低減することを可能にする。
【００２０】
前記第１の電極は、前記表面エレメントに位置していてもよい。このことは、例えば、前記表面エレメントと一致して配置される、又は該表面エレメントの外側境界内に配置されることを意味し得る。該第１電極は、例えば、前記表面エレメントの上に配置されてもよく、または該表面エレメントにより取り囲まれて配置されてもよい。
【００２１】
らなる例において、第１の電極は、上記表面エレメントの少なくとも一部を形成する。該第１の電極は、上記表面エレメントの全体を形成することもできる。
本開示の目的のために、光への言及は、赤外光および電磁スペクトルの他の非可視部分への言及を含むものと解釈される。
【００２２】
前記表面エレメントは、前記少なくとも１つのＰＰＧセンサ光源によって生成される光のスペクトル組成の少なくとも大部分を吸収するように適合される。これは、上記スペクトル組成の少なくとも５０％、好ましくは該スペクトル組成の少なくとも６０％、より好ましくは該スペクトル組成の少なくとも７０％、さらに一層好ましくは該スペクトル組成の少なくとも８０％を意味する。
【００２３】
上記光のスペクトル組成は、該光に含まれる電磁放射の成分波長（または周波数）を指す。
【００２４】
前記表面エレメントは、前記少なくとも１つの光源によって生成された光が皮膚を通って進むことなく前記光検出器に到達することを防止する機能、すなわち、皮膚による中間での吸光または皮膚上での反射なしに、光が前記検出器に直接浸透することを防止する機能を提供する。
【００２５】
該表面エレメントは、場合によっては、前記少なくとも１つの光源から直接伝播する光の遮断を強化するために、前記皮膚接触面の周囲領域に対して隆起または上昇される。該エレメントは、前記光検出器に対して、光が該光検出器内に直接伝播する角度範囲を制限するように隆起され得る。特に、前記皮膚接触面に対して横方向にまたは平行に進行する光は、該表面エレメントによって阻止または遮断され、該光吸収面によって吸収され得る。
【００２６】
有利な例において、当該表面エレメントは、前記少なくとも１つの光源と前記光検出器との間の本体を介して侵入する光を阻止または遮断するために、該ユニットの本体内に深さ方向に延在し得る。
【００２７】
最大限の光遮断効果のために、前記表面エレメントは、少なくとも前記ＰＰＧ光検出器および／または前記少なくとも１つの光源の周りに延在するように配置された環状の表面エレメントとされる。
【００２８】
構成を簡単にし、遮光効果を最大にするために、ＥＣＧの前記第１の電極は、（前記少なくとも１つの光源が生成するように適合された光の）前記スペクトル組成の少なくとも大部分を吸収する材料から形成され得る。該材料の色は、例えば、この吸収を少なくとも部分的に促進する。このようにして、光を吸収する露出表面色は、例えば、当該電極の材料組成によって自動的にもたらされる。
【００２９】
例えば、前記第１の電極は、以下を含む材料を有し、または該材料から形成され得る：
−  該電極が接触して配置されるユーザの皮膚からの水分の取り込みまたは拡散を可能にするように適合された導電性シリコーン材料；
−  少なくとも導電性炭素粒子を含む導電性粒子；および
−  前記導電性シリコーン材料を経るイオンの流れを促進するように適合された界面活性剤。
【００３０】
この例の材料は、乾燥イオン電極材料を提供する。炭素粒子を含むことにより、このような材料は、黒色または灰色などの暗い光吸収色で容易に形成され、上記の特徴を促進する。炭素は、伝導率も高める。
【００３１】
この材料例は、国際特許出願公開第２０１６／１８９４２２号パンフレットに詳細に記載されている。本出願の明細書および特許請求の範囲に概説されている電極材料の全てのオプションおよび変形例は、本発明の実施形態の第１の電極にも適用される。
【００３２】
前述のように、前記少なくとも１つの電極のうちの第１の電極は、前記表面エレメントの少なくとも一部に配置されるか、または該少なくとも一部を形成する。
【００３３】
第１の電極が単に前記表面エレメントに配置される場合、このことは、当該表面が、前記表面エレメントの境界内に入る前記皮膚接触面の領域に配置される、例えば露出される、すなわち、該表面エレメントによって画定される前記皮膚接触面の部分の境界内に配置されることを意味する。第１の電極は、場合によっては、上記表面エレメントの上に配置されてもよく、または該表面エレメントによって包囲されて配置されてもよく、または取り囲まれてもよい。
【００３４】
第１の電極が表面エレメントの少なくとも一部を形成する場合、該第１の電極は上記表面エレメントを完全に形成し、すなわち、該電極の露出面は、該表面エレメントによって画定される前記皮膚接触面の部分を形成し得る。他の場合において、第１の電極は表面エレメントの一部のみを形成し得る、すなわち、該部分のみを形成し得る。
【００３５】
前述のように、当該表面エレメントの少なくとも一部は、前記ＰＰＧセンサの光検出器と少なくとも１つの光源との間に配置される。
【００３６】
前記皮膚接触表面エレメントの前記少なくとも一部は、前記少なくとも１つの光検出器と前記少なくとも１つの光源との間の距離にまたがってもよく、すなわち、前記少なくとも１つの光検出器から前記少なくとも１つの光源までの全距離に渡って延在してもよい。
【００３７】
有利な例によれば、当該表面エレメントは、前記少なくとも１つの光源を越えて延在する。
【００３８】
例えば、当該表面エレメントは、前記光検出器から前記少なくとも１つの光源と前記皮膚接触面の周との間の点又は線まで延在する。
【００３９】
これにより、該表面エレメントは、前記少なくとも１つの光源を取り囲み、すなわち、該少なくとも１つの光源の光出力領域が、該表面エレメント内に配置されるか、または該表面エレメントによって取り囲まれる。
【００４０】
当該表面エレメントは、ＰＰＧ光検出器の周囲に延在して配置される環状の表面エレメント素子であり得る。
【００４１】
上記の例のいずれかによれば、表面エレメントおよび／または第１の電極の露出表面は,黒色または灰色であり得、例えば、色が黒色または灰色の材料から形成され得る。黒色または灰色は、すべての波長の光を吸収する。灰色または黒色（明るい灰色から完全な黒色まで）の特定の濃淡は、単に、吸収される入射光の量または割合を構成する。より明るいグレーは、より暗いグレーおよび黒色よりも小さい割合の入射光を吸収する。最適な光吸収のために、当該表面エレメントは黒色であろう。
【００４２】
１つまたは複数の実施形態によれば、当該身体装着可能なセンサユニットは、少なくとも前記少なくとも１つの光源および光検出器の周りに延在する遮光リングをさらに備え、該リングは前記皮膚接触面から突出し、使用中にユーザの皮膚と係合して、周囲光の通過を遮断する。該遮光リングは、例えば、光の通過を遮断するために皮膚と密封態様で係合する、スカートまたは突出唇部を形成し得る。該リングは、光密封性リングであり得る。
【００４３】
当該遮光リングは、前記皮膚接触面の周辺領域の周りに延在し得る。周辺領域とは、中央または中央よりも当該皮膚接触面の外周に近い領域を意味する。例えば、該周辺領域は、中心点と最外周との間の中間点からの何処かと、最外周との間において、例えば、当該皮膚接触面の半径方向中間点から最外周の何処かにおいて半径方向に延在する外側環状領域であり得る。
【００４４】
１つまたは複数の例によれば、該遮光リングは少なくともＥＣＧセンサのさらなる電極を担持し、該さらなる電極は該リングの皮膚係合面において電気的に露出される。該さらなる電極は、例えば、該リングに一体化され若しくは部分的に埋め込まれてもよく、または該リングの表面上に担持されてもよい。この構成は、同じ皮膚接触領域がＥＣＧ電極接触及び該遮光エレメントのために利用されるので、該さらなる電極のためのコンパクトな空間配置を提供する。
【００４５】
何れかの実施形態によれば、ＰＰＧセンサの光検出器は、有利には前記皮膚接触面の中央領域に配置され得る。中央領域とは、外周よりも当該表面の中心に近い領域を意味し得る。この領域は、例えば、中心と外周との間の中間点から中心の何処かに延在する。
【００４６】
光検出器を中央領域に配置することにより、該検出器は外周から可能な限り離れて配置される。これにより、周囲光（そうでなければ外周から漏れる可能性がある）が光検出器に侵入することが最小限に抑えられる。これにより、測定の精度が向上する。
【００４７】
この場合、いくつかの例では、前記少なくとも１つの光源は光検出器と皮膚接触面の外周との間の位置に配置され得る。
【００４８】
１つまたは複数の例によれば、当該センサユニットは、光検出器の周りに配置された複数の光源を含む。前記皮膚接触表面エレメントの少なくとも一部は、光検出器の周りに環状に延在し、これら光源の各々と光検出器との間の一部を含んでもよい。
【００４９】
或る組の実施形態によれば、当該身体取付可能なセンサユニットは、身体取付可能なまたは装着可能なパッチの形態であり得る。該身体取付可能なユニットは、この場合、例えば、使用者の皮膚に当該パッチを接着する際に使用するために、皮膚接触面の少なくとも一部にわたって接着層を有する可撓性シートまたはエレメントの形態であり得る。該パッチは、織物層を含むことができる。他の例において、該パッチは皮膚への緩衝された被着のための発泡材料を含む。
【００５０】
他の組の実施形態によれば、当該身体取付可能ユニットは、ウェアラブルデバイス、例えば手首装着装置の形態であってもよい。これは、スマートウォッチ装置であり得る。この場合、該身体取付可能ユニットは前記皮膚接触面を有する本体部分を含み、該本体部分は、ＰＰＧセンサおよびＥＣＧセンサを含むか、またはこれらセンサよって部分的に形成される。この本体部分は、該本体部分をユーザの手首に取り外し可能に取り付けるためのストラップ装置に結合される。
【００５１】
該身体取付可能なセンサユニットは、１つ以上の生理学的パラメータをモニタリングするためのものであってもよい。該ユニットは、生理学的パラメータ監視ユニットであり得る。
【００５２】
何れかの実施形態によれば、当該身体取付可能なセンサユニットは、前記少なくとも１つの電極および光検出器からの信号出力を受信し、該信号出力に基づいて１つまたは複数の生理学的パラメータの測定値を導出するように構成されたコントローラをさらに備える。
【００５３】
上記１つまたは複数の生理学的パラメータは、心拍数を含み得る。該１つ以上の生理学的パラメータは、血液酸素飽和度レベル（Ｓｐ０2）、拍動間隔、および／または呼吸数を追加的にまたは代替的に含む。
【００５４】
上記生理学的パラメータは、追加的に又は代替的に、駆出前位相、脈波伝達時間、脈波到着時間などの圧力又は圧力関連メトリックを含む。これらの測定値は、例えば、ＰＰＧセンサ信号とＥＣＧセンサ信号との組合せから導き出せる。
【００５５】
本発明のこれら及び他の態様は、以下に記載される実施形態から明らかになり、これらを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】図１は、本発明の１つ以上の実施形態による一例のオンボディセンサユニットを示す。
【図２】図２は、１つ以上の実施形態によるさらなる例のオンボディセンサユニットを通る断面を示す。
【図３】図３は、１つまたは複数の実施形態によるさらなる例のオンボディセンサユニットを示す。
【図４】図４は、１つまたは複数の実施形態によるさらなる例のオンボディセンサユニットのレイアウトを示す。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
本発明をより良く理解し、本発明をどのように実施するかをより明確に示すために、単なる例として、添付の図面を参照する。
【００５８】
本発明は、図面を参照して説明される。
【００５９】
詳細な説明および特定の例は、装置、システム、および方法の例示的な実施形態を示しているが、例示のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではないことを理解されたい。本発明の装置、システム、および方法のこれらおよび他の特徴、態様、および利点は、以下の説明、添付の特許請求の範囲、および添付の図面からより良く理解されるであろう。図面は単に概略的なものであり、一定の縮尺で描かれていないことを理解されたい。また、同じ参照番号は、図面全体にわたって同じまたは類似の部分を示すために使用されることを理解されたい。
【００６０】
本発明は、ＰＰＧセンサおよびＥＣＧセンサを含むオンボディセンサユニットを提供し、各センサは該ユニットの皮膚接触面において露出されるセンサ部分を有する。上記ＰＰＧは、少なくとも１つの光検出器および少なくとも１つの光源を含む。該少なくとも１つの光源と光検出器との間には、当該ＰＰＧ光源によって生成される光のスペクトル組成の少なくとも大部分を吸収する光遮断性表面エレメントが配置される。この表面エレメントに配置されるか、またはその少なくとも一部を形成するのは上記ＥＣＧセンサの電極であり、該電極は前記少なくとも１つの光源によって生成される光のスペクトル組成の大部分を吸収するように適合される。
【００６１】
本発明は、ＰＰＧセンサを利用する。ここで、ＰＰＧの基本原理について簡単に説明する。
【００６２】
フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）は、関心領域またはボリュームの光反射率または透過率の時間変化を評価する光学的測定技術である。ＰＰＧは、血液が周囲の組織よりも多く光を吸収し、そのため、心拍ごとの血液量の変化は、それに応じて、透過または反射に影響を及ぼすという原理に基づいている。血液量の変化を検出することにより、光パルスに対応する周期信号が得られる。
【００６３】
心拍数に関する情報に加えて、ＰＰＧ波形は、呼吸などの他の生理学的現象に起因する情報を含み得る。異なる波長（典型的には赤色および赤外線）での透過率および／または反射率を評価することによって、血中酸素飽和度も決定する。
【００６４】
例えば、ＰＰＧ センサには、少なくとも１つのＬＥＤ と、１つの光検出器が含まれている。ＬＥＤおよび検出器は、該ＬＥＤが光をユーザの皮膚に向けるように配置され、該光は反射または透過されて、検出器により検出される。反射／透過された光の量は、とりわけ、皮膚内の血液の潅流によって決定される。
【００６５】
ＰＰＧシステムは、例えば、赤色ＬＥＤ、近赤外ＬＥＤ、および光検出器ダイオードを含む。ＰＰＧセンサは、典型的に、ＬＥＤおよび光検出器ダイオードを直に患者の皮膚上、典型的には指（手の指また足の指）または耳たぶ上にして構成される。
【００６６】
患者の他の場所も適当であり、額、鼻若しくは顔の他の部分、手首、胸部、鼻中隔、鼻翼、外耳道、および／または口の内側、例えば頬若しくは舌などが挙げられる。
【００６７】
２つ以上のＬＥＤを設けられ得る。該ＬＥＤは異なる波長で光を放射し、該光は、患者の皮膚の血管床を介して拡散され、光検出器ダイオードによって受光される。各波長における変化する吸光度が測定され、ＰＰＧセンサ（またはＰＰＧセンサの検出器に接続された追加の信号処理ユニット）が、例えば静脈血、皮膚、骨、筋肉、および脂肪を除く、脈動する動脈血のみによる吸光度を決定することを可能にする。次いで、該得られたＰＰＧ信号を分析する。
【００６８】
透過パルスでは、センサ装置が患者の身体の薄い部分に配置される。反射パルスは、透過パルスの代替として使用される。この方法は、人の身体の薄い部分を必要とせず、従って、足、額及び胸部のような一般的用途に良く適している。
【００６９】
ＰＰＧとＥＣＧとを単一のセンサユニットに統合する場合、表面領域空間には多数の要求事項が存在する。これは、特に、センサ測定の精度が（専門的な医療分野におけるように）決定的に重要である場合である。その理由は、この場合、光の遮断のために追加のエレメントが必要とされるからである。
【００７０】
例えば、特定の好ましい場合において、ＰＰＧセンサおよびＥＣＧセンサをパッチなどの単一の身体取付可能ユニットに組み込む場合、各センサ方式（例えば、ＥＣＧ電極およびＰＰＧ光検出器）はセンサのための少なくとも第１の領域（例えば、直径約１〜２ｃｍ）ならびに、好ましくは、皮膚と接触するためのそれぞれのセンサの周りの環状（リング状）領域（例えば、幅約１ｃｍ）を必要とする。
【００７１】
ＥＣＧセンサの場合、この環状領域は、例えばセンサをユーザの皮膚と面一に結合すると共に、湿気、塵埃、および他の汚染物質の侵入を防止するための接着リングであり得る。ＰＰＧ光検出器の場合、この環状領域は、光遮断機能を実行するためのものであり得る。特に、該ＰＰＧ光検出器と光源との間に、該ＰＰＧ光源から光検出器への直接的な光の通過を妨げるために光吸収性である本体またはエレメントによって画定された前記皮膚接触面の一部（区画）を有することが好ましい。
【００７２】
したがって、各場合において、該環状領域は、センサの精度または信頼性を向上させるためのものである。
【００７３】
前述したように、オンボディセンサユニットの場合、当該装置の全所要皮膚接触面積を減少させることは、ユーザにとって快適性及び実用性の点で有益である。特に、このことは、装置のフォームファクタが低減されることを可能にし、装置をより扱い易くし、パッチベースの装置の場合には接着のためのより大きな空間を可能にし、その結果、該パッチの接着性、したがって寿命を改善する。
【００７４】
本発明の実施形態は、ＰＰＧセンサおよびＥＣＧセンサの両方を有する身体取付可能なセンサユニットを提供し、この場合において、全皮膚接触面積が、特定の共有表面区画内に感知機能および遮光機能を組み込むことによって低減される。
【００７５】
図１は、本発明の一実施形態による、一例の身体取付可能なセンサユニット１２を概略的に示す。示されているセンサユニットの例は、パッチの形態である。しかしながら、これは、単なる一例を表し、以下に概説される記載、説明、および変形は、任意の他の形態の身体取付ユニット、例えば、手首装着型装置などのウェアラブル装置に等しい利点を伴って適用され得る。
【００７６】
身体取付可能センサユニット１２は、当該ユニットが身体に取り付けられた状態にあるときにユーザの皮膚と係合するための皮膚接触面１６を有する本体部分１４を備える。したがって、図１は、当該ユニットが取り付けられた状態にあるときにユーザの皮膚領域に被着される、該ユニットの「下側」を示す。
【００７７】
図１のパッチの例において、該本体部分は薄い可撓性シートまたはパッドエレメント（すなわち、パッチ）を含み、これは、例えば少なくとも部分的に、織物材料または可撓性プラスチック材料から構成され得る。該本体部分の皮膚接触面１６の全部または一部は、使用中に当該ユニットをユーザの皮膚に接着するための接着層でコーティングされ得る。
【００７８】
上記皮膚接触面は、当該ユニットが身体上に取り付けられたときにユーザの皮膚と接触する該ユニットの露出面を指す。該皮膚接触面は、前記シートまたはパッチエレメントの露出した外側表面によって少なくとも部分的に形成され、該シートまたはパッチに結合または取り付けられたエレメントの露出した表面をさらに含む。
【００７９】
本体部分１４内には、特定のスペクトル組成の光を生成するように適合された２つの光源（２０ａ、２０ｂ）と、前記スペクトル組成に感応する光検出器２２とを備えるＰＰＧセンサが含まれる。代替的に、３つ以上の光源が設けられてもよく、または他の例では単一の光源が設けられてもよい。さらなる例では、代替的に、２つ以上の光検出器を設けられ得る。
【００８０】
光源２０ａ、２０ｂおよび光検出器２２は、それぞれ皮膚接触面１６において光を放出および受光するように配置される。特に、各々は、光をそれぞれ放出または受光するために上記皮膚接触面で露出された各光学窓を備える。例えば、各光源２０ａ、２０ｂは、使用時に光を放出するために上記皮膚接触面に配置された光出力面を有する。光検出器２２は、使用中に入射した皮膚から反射される光を受光するために、当該皮膚接触面に配置された光入力窓を有する。
【００８１】
１つまたは複数の例において、光検出器２２の光入力窓は、当該装置の使用中に皮膚から反射された光を該光検出器内に案内するための導光器またはレンズを備える。該導光器またはレンズは、皮膚接触面１６から突出してもよい。これは、凸状に突出していてもよい。
【００８２】
光源２０ａ、２０ｂの各々は、一例として、１つ以上のＬＥＤを含む。該光源は、任意のスペクトル組成の光を生成するように適合され得る。これは、可視光のみならず、赤外光または電磁スペクトルの他の非可視部分も含む。典型的には、ＰＰＧの場合、当該光源によって赤色光が生成される。当該光検出器は、光検出器ダイオードであってもよいし、光検出器ダイオードを備えてもよい。
【００８３】
光検出器２２への周囲光の侵入を最小限に抑えるために、該検出器は皮膚接触面１６の中央領域に配置される。前記２つの光源は、該検出器と皮膚接触面の外周との間において、該光検出器の両側に配置される。
【００８４】
当該本体部分はＥＣＧセンサをさらに含み、該ＥＣＧセンサは２つの電極３２ａ、３２ｂを含み、各電極は、皮膚接触面１６において電気的に露出されて配置される。代替例では、３つ以上の電極を設けられ得る。他の例では、１つの電極のみが当該ユニットに含まれ得る。ＥＣＧセンサは典型的には機能するために２つの電極からの入力を必要とするが、第２の電極は、例えば別個に設けられてもよく、その場合、該ＥＣＧセンサは例えばそのような電極と動作可能に結合可能に構成される。
【００８５】
皮膚接触面１６は、ＰＰＧの光源２０ａ、２０ｂと光検出器２２との間に配置された表面エレメント２８を含み、この表面エレメントは、光源２０ａ、２０ｂによって生成されるスペクトル組成の少なくとも大部分の光を吸収するように適合される。該表面エレメントは、光源と光検出器との間に上記皮膚接触面の一部を画定する。
【００８６】
大部分とは、例えば、少なくとも５０％、より好ましくは少なくとも６０％、少なくとも７０％、または少なくとも８０％を意味する。例えば、上記表面エレメントは、前記スペクトル組成の光を吸収する色を有する材料から形成され得る。このようにして、該表面エレメントは、光源によってＰＰＧセンサの方向に放射された光を少なくとも部分的に吸収するように作用する、光阻止機能を果たす。
【００８７】
表面エレメント２８は、光源２０ａ、２０ｂから光検出器２２への、該検出器の読み取りを妨害し得る光の直接的な通過を妨げるか、または阻止する。これにより、ＰＰＧ センサの精度及び信頼性が向上する。
【００８８】
より具体的には、該表面エレメントは、光源によって生成された光が皮膚を通って進むことなく光検出器に到達することを防止するように、すなわち、光が皮膚によるいかなる中間的吸収または皮膚による反射もなしに検出器に直接侵入することを防止するように構成される。
【００８９】
表面エレメント２８は、層状エレメントであってもよく、いくつかの例では、当該センサユニットの本体部分１４内に深さ方向に延びる本体を有し得る。このようにして、該表面エレメントは、光が両光源と光検出器との間の本体部分を介して侵入することを阻止するように構成される。
【００９０】
図１の例において、この表面エレメント２８は黒色または灰色（グレー）である。しかしながら、前記スペクトル組成物を吸収する他の色を代わりに使用してもよい。さらに、図１の例において、上記表面エレメントは環状の表面エレメントであり、ＰＰＧの光検出器２２の周囲に延びている。
【００９１】
ＰＰＧ光検出器２２と各光源２０ａ、２０ｂとの間の典型的な最小距離は、特定の例によれば、５〜８ｍｍであり得る。これは例示にすぎず、本発明の概念はそのような寸法に限定されるものではない。これらの場合において、該光吸収性表面エレメントは、５〜８ｍｍの最小半径方向長さを有する。例えば、該表面エレメントは、５ｍｍから８ｍｍの間の環状リング幅を有する環状表面エレメントであり得る。
【００９２】
空間を効率的に節約するために、当該ＥＣＧの前記電極のうちの第１の電極３２ａは、前記光吸収性表面エレメント２８を、該電極が光源２０ａ、２０ｂによって生成される前記スペクトル組成の少なくとも大部分の光を吸収するように設ける、すなわち形成するように配置される。該電極を形成する材料の色は、これを少なくとも部分的に容易にすることができる。該電極材料、例えば、該電極の少なくとも露出表面を形成する材料の色は、黒色または灰色とされる。
【００９３】
特に、この例において、第１の電極は本体部分に、その露出面が２つの光源２０ａ、２０ｂと光検出器２２との間に延びるように配置される。このように、該電極は、皮膚接触面１６の一部を画定すると共に、光源２０ａ、２０ｂによって生成されるスペクトル組成の少なくとも大部分の光を吸収する（例えば、そのような吸収性の色を有する）光吸収性表面エレメントを形成する。第１電極３２ａは、特に環状の形状で設けられ、これにより環状表面エレメントが提供される。
【００９４】
なお、この例では該遮光表面エレメントがＰＰＧ光検出器と光源との距離にまたがっているが、他の実施例において、該エレメントは、この距離の一部のみをカバーしてもよい。該表面エレメントは、例えば光検出器と光源との間に単純に介在させて配置してもよい。
【００９５】
上述のように、第１の電極３２ａは、前記スペクトル組成の少なくとも大部分の光を吸収するように適合される。例えば、該電極は、少なくとも、前記スペクトル組成の光を吸収する露出表面を有する。
【００９６】
場合によっては、電極３２ａは、その露出表面上に導電性コーティングまたはスキンを備え、このコーティングまたはスキンは前記スペクトル組成物の少なくとも大部分の光を吸収するものである。該コーティングまたはスキンの色は、例えばこれを容易にする。
【００９７】
他の例において、電極３２ａは前記スペクトル組成の少なくとも大部分を吸収する材料から形成されてもよく、または（完全に）構成されてもよい。この構成は、電極自体の材料組成が光吸収特性を提供するので、構造的により単純な構成を提供する。
【００９８】
本発明の何れかの実施形態によれば、上記電極は、以下を含む材料から形成され得る：
−  該電極が接触して配置されるユーザの皮膚からの水分の取り込みまたは拡散を可能にするように構成された導電性シリコーン材料；
−  少なくとも導電性の炭素粒子を含む導電性粒子；および
−  前記導電性シリコーン材料を通るイオンの流れを促進するように構成された界面活性剤。
【００９９】
この材料の実装は、国際特許出願公開第２０１６／１８９４２２号パンフレットの説明および特許請求の範囲に詳細に記載されている。本出願の明細書および特許請求の範囲に概説されている電極材料のすべてのオプションおよび変形形態は、本発明の実施形態の第１の電極にも適用することができる。
【０１００】
次に、上記電極材料の実装オプションの非限定的な選択について概説する。
【０１０１】
当該電極は、シリコーン材料、導電性粒子、および界面活性剤を含む材料から形成される。いくつかの例では、前記導電性粒子は、炭素に加えて、黒鉛、および／または銀薄片もしくは粒子を含む。
【０１０２】
いくつかの例では、前記導電性粒子を前記シリコーン材料と混合して、導電性シリコーン材料を形成する。いくつかの例において、当該電極材料は約２５〜７５重量％の範囲のシリコーン材料、約２０〜５０重量％の範囲の導電性粒子、および約５〜２５重量％の範囲の界面活性剤を含む。いくつかの例において、該電極材料は５０重量％のシリコーン材料、３５重量％の導電性粒子、および１５重量％の界面活性剤を含む。いくつかの例において、該電極材料は、界面活性剤１５ｇおよび導電性粒子３５ｇをシリコーン材料５０ｇと混合することによって形成され得る。
【０１０３】
いくつかの例において、前記シリコーン材料、導電性粒子および界面活性剤は、約１０〜ｌ５０℃の温度範囲で実施され得る混合押出、高速混合プロセスを使用して混合されてもよい。いくつかの実施形態において、前記シリコーン材料、導電性粒子、および界面活性剤は高速混合または混合押出装置を使用して混合される。
【０１０４】
いくつかの例において、前記導電性シリコーン材料は第１の電極に水分調節特性を付与するように構成され得る。いくつかの実施形態において、該導電性シリコーン材料は親水性導電性シリコーン材料またはポリジメチルシロキサン材料であり得る。該導電性シリコーン材料の付加された親水性特性は、被検者の皮膚および被検者の皮膚を取り囲む空気からの水分吸収を引き起こす。したがって、該電極の導電性シリコーン材料は、皮膚に対して快適な層を提供する。いくつかの実施形態において、該導電性シリコーン材料は導電性液体シリコーンゴムを含む。いくつかの実施形態において、該導電性シリコーン材料は市販のＥｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）ＬＲ ３１６２材料を含む。
【０１０５】
いくつかの例において、石鹸または前記界面活性剤は、アルファオレフィンスルホン酸塩、石鹸、オレフィンスルホン酸ナトリウム（Ｃｌ４−１６）、およびオレフィンスルホン酸塩を含み得る。いくつかの例において、該石鹸または界面活性剤は導電性シリコーン材料と混合されて、均一な材料を形成する。いくつかの実施形態において、該界面活性剤はシリコーン材料と混合されるだけでなく、シリコーン（例えば、ポリジメチルシロキサン）材料の主鎖上に化学的に結合されてもよい。いくつかの実施形態において、該石鹸または界面活性剤は市販のＢｉｏ−Ｔｅｒｇｅ（登録商標）ＡＳ−９０ビードを含む。いくつかの実施形態では、９％の界面活性剤（例えば、Ｂｉｏ−Ｔｅｒｇｅ（登録商標）ＡＳ−９０ビード）を導電性シリコーン材料（例えば、Ｅｌａｓｔｏｓｉｌ（登録商標）ＬＲ ３１６２）に添加してもよい。
【０１０６】
いくつかの例において、前記界面活性剤はシリコーン材料中に水を吸収するように適合される。いくつかの実施形態において、該界面活性剤は２０重量％を超える水を吸収するように適合される。水とイオン（界面活性剤によって添加される）との相互作用は、塩橋として機能するように適合される。いくつかの実施形態において、水および／または体液とイオン（界面活性剤によって添加される）との相互作用は、イオンリッチ電解質−電極ブリッジとして機能するように適合される。
【０１０７】
いくつかの例において、前記導電性シリコーン材料に混合される界面活性剤添加物質は該導電性シリコーン材料を通るイオン流を改善するように適合され得る。これは、乾燥シリコーン電極の電極−電解質界面を改善する。いくつかの実施形態において、当該電極は電流が電極−電解質界面を横切って流れることを可能にするように構成される。いくつかの例において、前記シリコーン材料に添加される界面活性剤は液体形態または粉末／固体形態のいずれかを有する。
【０１０８】
いくつかの例において、前記シリコーン材料は電気的特性を得るために、導電性粒子（例えば、少なくとも炭素、および任意選択で黒鉛および／または銀）で充填され得る。いくつかの実施形態において、該シリコーン材料に添加される導電性粒子は、液体形態または粉末／固体形態のいずれかを有し得る。これは、当該材料を電子に対しては伝導性にするが、イオンに対しては伝導性にしない。前記導電性シリコーン材料にイオンを添加することによって、２つの特性が、皮膚との相互作用における電極経路のインピーダンスを低下させるのに有利に変化する。第１に、イオンの交換が可能になり、変性されたシリコーンが、皮膚と接触する汗から水を吸収／引き込むように構成される。いくつかの実施形態において、水の取り込みは、皮膚からだけでなく、例えば、空気の湿度、水道水、湿気貯蔵容器、および／またはシャワーからも行われる。水の吸収は、塩橋として働くように構成される。このようにして、シリコーンは、バルク親水性化合物またはバルクイオン伝導性親水性化合物に変性され得る。
【０１０９】
いくつかの例において、第１の電極３２ａは、身体取付可能なセンサユニット１２の本体部分１４内へと下方に延びる（深さ方向に）本体を有してもよく、または該本体部分の一部を形成してもよい。この場合、この沈み込んだ部分は、ＰＰＧ光検出器２２と光源２０ａ、２０ｂとの間の、当該本体部分の材料を経る光の潜在的な侵入を阻止する、さらなる遮光効果を提供する。このような例について以下に説明する。
【０１１０】
図１に示す構成では表面部分２８は第１の電極３２ａによって形成されているが、これは必須ではない。代替例では、当該電極は、より広い光吸収性表面エレメント２８に、または該エレメント内に配置され得る。この場合、第１の電極は、表面エレメント２８の一部分のみを形成するか、又は該光吸収性表面エレメント上に取り付けられて、該光吸収性表面エレメントの一部にわたり延在し得る。
【０１１１】
図１の例示的な身体取付可能センサユニット１２は、本体部分１４の周囲に延在するように配置された遮光リング３０を更に備える。このようにして、該遮光リングは、ＰＰＧの光源２０ａ、２０ｂおよび光検出器２２の周りに延びるか、またはそれらを包含する。このリングは皮膚接触面１６から、当該身体取付可能センサユニット１２が身体に取り付けられた場合に、該リングがユーザの入射する皮膚と密封的に係合し、それによってＰＰＧ光検出器２２への周囲光の通過を遮断するように突出する。
【０１１２】
図１の特定の例において、空間をさらに節約するために、該遮光リングはＥＣＧセンサのさらなる電極３２ｂを担持し、該さらなる電極は該リングの皮膚係合面において電気的に露出される。該さらなる電極は、当該リングに一体的に含まれてもよく、または該リングの皮膚係合面に取り付けられ若しくは結合されてもよい。
【０１１３】
使用時において、身体取付可能なセンサユニット１２は、前記皮膚接触面が被検者の皮膚と係合するように被着されて身体に貼り付けられ又は取り付けられる。図１に示されるパッチの実施形態の場合、該パッチは、前記皮膚接触面が皮膚に被着された状態で患者の皮膚に接着される。皮膚接触面１６の１つ以上の部分にわたる接着層は、該パッチを皮膚に接着するように作用する。当業者に明らかなように、当該パッチを皮膚に接着する他の手段を代わりに使用してもよい。
【０１１４】
身体取付可能なセンサユニット１２が身体に取り付けられた状態において、ＥＣＧ電極は皮膚と電気的に接触して配置され、ＰＰＧ光源２０ａ、２０ｂおよび光検出器２２は皮膚と光学的に通じて配置される。
【０１１５】
当該センサユニット１２は、さらに、前記電極の各々および光検出器から信号出力を受信し、該信号出力に基づいて１つまたは複数の生理学的パラメータの測定値を導出するように構成されたコントローラ（図示せず）を備えることができる。該コントローラは、さらに、ＰＰＧの光源および光検出器を制御する。
【０１１６】
より詳細には,使用時に光源２０ａ、２０ｂを制御して、光をユーザの皮膚に向けることができ、この光は反射または透過されて、光検出器２２により検出される。該反射／透過される光の量は、とりわけ、皮膚内の血液の潅流によって決定される。
【０１１７】
入射光は、患者の皮膚の血管床を通って散乱され、光検出器によって受け取られる。光の変化する吸光度が測定され、検出器（または検出器２２に接続された信号処理ユニット）が、例えば静脈血、皮膚、骨、筋肉、および脂肪を除いた、脈動する動脈血のみによる吸光度を決定することを可能にする。次いで、得られたＰＰＧ信号を分析する。
【０１１８】
光源２０ａ、２０ｂと光検出器２２との間の光吸収表面エレメント２８は、光検出器に入射する実質的に全ての光が皮膚から反射されたもので、光源２０ａ、２０ｂから直接受光された光ではないことを保証する。光源から直接伝播する光は、表面エレメント２８によって遮られ、大幅に吸収される。
【０１１９】
表面エレメント２８は、光源２０ａ、２０ｂから直接伝播する光の遮断を強化するために、前記皮膚接触面の周囲領域に対して隆起または上昇される。
【０１２０】
図２は、１つまたは複数の実施形態による、さらなる例の身体取付可能センサユニット１２を通る断面図を示す。この場合のセンサユニットは、手首に取付可能な装置の形態で示されており、本体部分１４と、該本体部分をユーザの手首に取り外し可能に取り付けるための結合されたストラップ８０とを有している。しかしながら、この例に関するセンサ部品の記載された構成は、例えば、身体取付可能なパッチユニットを含む任意のタイプの身体取付可能なユニットに適用することができる。図１の例に関連して説明された前述のオプションまたは変形例のいずれも、今説明している例にも適用される。
【０１２１】
図１の例におけるように、センサユニット１２は、皮膚接触面１６を有する本体部分１４を備える。皮膚接触面１６内の実質的に中央に配置された光検出器２２と、該光検出器の両側に配置された２つのＬＥＤ光源２０ａ、２０ｂとを有するＰＰＧセンサが、上記本体部分内に、または該本体部分の一部として含まれている。
【０１２２】
上記光検出器は、上記皮膚接触面において光学的に露出され、特に、皮膚接触面１６において露出された光入力窓を有する。
【０１２３】
光源２０ａ、２０ｂは、それぞれ上記皮膚接触面において光学的に露出され、それぞれ皮膚接触面１６で光学的に露出された光出力窓を有する。これら光源の各々は、使用時に定義されたスペクトル組成を有する光出力を生成するように構成される。
【０１２４】
また、本体部分１４には、２つの電極（３２ａ、３２ｂ）を有するＥＣＧセンサも含まれる。
【０１２５】
第１の電極３２ａは、この例では導電性であって光源２０ａ、２０ｂによって生成されるスペクトル組成の少なくとも大部分の光を吸収する材料から形成される。この第１の電極は、該電極３２ａの電気的に露出した表面３３が、ＰＰＧ光検出器２２の外周からＬＥＤ光源まで及び該ＬＥＤ光源を超えて延在するように配置される。該電極は、光源と皮膚接触面の外周との間の点まで延在する。このようにして、該電極の露出面は、当該光源を含むか、または取り囲む。この例における露出面は、環状であり、光検出器２２と光源２０ａ、２０ｂとの両方を完全に取り囲み、含んでいる。
【０１２６】
第１の電極３２ａの材料は、光源２０ａ、２０ｂによって生成されるのと同じスペクトル組成の光を吸収するため、該電極は、このスペクトル組成の光を吸収する表面エレメントを形成する。
【０１２７】
図２から分かるように、第１電極３２ａの本体は、センサユニット１２の本体部分１４内に深さ方向に延在し、これにより、該本体部分における本体を部分的に形成または構成する。
【０１２８】
身体取付可能センサユニット１２は、皮膚接触面１６の周部に沿って延在する遮光リング３０をさらに含む。該リングは、当該ユニットが手首に取り付けられたときにユーザの皮膚と（光）密封係合するために皮膚接触面から突出する。このことは、光検出器と干渉し得る本体部分１４の下への光の侵入を防止するのに役立つ。
【０１２９】
第１電極３２ａにより形成される光吸収性表面エレメントは、ＰＰＧ光検出器２２から、光源２０ａ，２０ｂを越えて、遮光リング３０まで延びる。
【０１３０】
第２の電極３２ｂは、図１の例におけるように、上記遮光リングの皮膚接触面に電気的に露出して取り付けられる。
【０１３１】
ＰＰＧ光検出器２２は、皮膚接触面においてわずかに突出している。これは、光検出器上に設けられる突出透明カバーによる。このカバーは、光検出器の光学窓として働く。該カバーは、レンズエレメントとして構成され得る。すなわち、光検出器２２内での受光に先立って、光を集束させ、指向させ、または他の方法で光学的に処理する。しかしながら、このような突出する光学窓は必須ではなく、他の例では省略されてもよい。
【０１３２】
この例では、遮光性第１電極がＰＰＧ光センサから遮光リングまでの全距離にわたっている（すなわち、この距離に跨がっている）が、これは必須ではない。例えば、該第１電極は光検出器と光源との間のみに配置してもよい。該第１電極は、例えばＰＰＧ光検出器及び光源を少なくとも介在させるように配置しても良い。
【０１３３】
さらなる例として、図３は、さらなる例としての身体取付可能なセンサユニット１２を示す。この例は、身体取付可能なパッチユニットの形態で示されている。しかしながら、同じ構成のセンサコン構成要素を、例えばウェアラブル装置を含む任意の形態の身体取付可能ユニットに適用される。
【０１３４】
この図示された例は、図２の例と同様であり、ＰＰＧ光検出器２２の外周から、該ＰＰＧ光検出器の両側に配置された光源２０ａ、２０ｂまで及びそれを越えて延在する第１のＥＣＧ電極３２ａを備える。このようにして、該電極の露出面は光源を包含する。
【０１３５】
この例における露出面は環状であり、光検出器２２と光源２０ａ、２０ｂとの両方を完全に取り囲んでいる。該第１の電極は、遮光リング３０の内周縁に僅かに届かずに終了するように示されている。しかしながら、該電極は、代替的に、上記遮光リングの内周まで完全に延在してもよい。
【０１３６】
前記図２の例におけるように、第１の３２ａ電極は、導電性であって、光源２０ａ、２０ｂによって生成されるスペクトル組成の大部分の光を吸収する材料で形成される。
【０１３７】
第２の電極３２ｂは、ここでも、図１および図２の例におけるのと同様に遮光リングの皮膚接触面において電気的に露出して配置される。
【０１３８】
本体部分１４の皮膚接触面１６は、使用時に当該パッチをユーザの身体に接着するための接着層コーティングを含む。
【０１３９】
図４は、さらなる例としての身体取付可能なセンサユニット１２のレイアウトを例として示す。該身体取付可能センサユニットは、ＰＰＧセンサおよびＥＣＧセンサを備える。図１および図３の例におけるように、本ユニットは、身体取付可能なパッチの形態である。
【０１４０】
該パッチは、皮膚接触面１６を有する本体部分１４を含む。上記皮膚接触面には、空間的に分離された２つの丸いパッドエレメント５０ａ、５０ｂが含まれており、これらパッドエレメントは使用時にユーザの皮膚と係合するためのものである。第１のパッドエレメントの表面に露出されているものは、ＰＰＧセンサの光検出器２２及び２つの光源２０ａ、２０ｂである。ＥＣＧセンサの第１の電極３２ｂの電気的に露出した表面は、光検出器２２と光源２０ａ、２０ｂをちょうど越えた点との間に延びる環状の光吸収性表面エレメント２８を形成する。この光吸収性表面エレメントは、これによって、光源２０ａ、２０ｂを包含し、かつそれを取り囲んでいる。
【０１４１】
別の例では、第１のＥＣＧ電極３２ａの露出面が図１に示されるものよりも大きな面積を覆うように延在してもよく、またはより小さな面積を覆ってもよい。最低でも、ＥＣＧ電極３２ａによって形成される光吸収性表面エレメント２８は、光検出器２２と光源２０ａ、２０ｂとの間に介挿されて配置される少なくとも一部を有すべきである。
【０１４２】
図１、図２、または図３の前記例のいずれかの光源２０ａ、２０ｂ、光検出器２２、および環状第１電極３２ａに関して説明した特徴およびオプションは、図４の例におけるこれら要素にも適用される。
【０１４３】
第２のパッドエレメント５０ｂの皮膚接触面には、第２のＥＣＧセンサ電極３２ｂが露出している。この電極は、第２のパッドエレメント５０ｂの全表面積を覆う。しかしながら、これは単なる例である。さらなる例では、第２の電極の露出面がより小さい面積を覆ってもよい。
【０１４４】
一般的に、ＥＣＧセンサ感度が改善されるので、第１のＥＣＧ電極または第２のＥＣＧ電極のいずれかの表面領域がより大きいことが有利である。
【０１４５】
したがって、上記２つのＥＣＧ電極の空間的分離は、図１の例におけるよりも図４の本例における方が大きい。このことは、例えば、心臓の両側にＥＣＧ電極を配置することが望ましい場合に好ましい。図４のパッチは、例えば胸部に貼り付けることができ、２つのパッドエレメント５０ａ、５０ｂは、被験者の心臓の両側に位置される皮膚のそれぞれの領域に被着される。例えば、該２つのパッドエレメントは、少なくとも５ｃｍまたは少なくとも１０ｃｍ離れ得る。
【０１４６】
皮膚接触面１６は、使用時に該パッチをユーザの身体に接着するための接着層コーティングを含む。該パッドエレメントは、電極およびＰＰＧ構成要素を身体に接着するために、接着剤層で少なくとも部分的にコーティングされ得る。
【０１４７】
上記で詳細に説明された両方の実施形態はパッチベースのユニットに関するが、他の身体取付可能ユニットが、手首装着装置、胸部ストラップ式装置、頭部装着装置、足首装着装置、首装着装置、または任意の他の形態の身体取付可能装置などの装置に従って提供されてもよい。
【０１４８】
上述のように、特定の実施形態は、コントローラを利用する。該コントローラは必要とされる様々な機能を実行するために、ソフトウェアおよび／またはハードウェアを用いて、様々な方法で実現することができる。プロセッサは、必要な機能を実行するためにソフトウェア（例えば、マイクロコード）を使用してプログラムされてもよい１つ以上のマイクロプロセッサを使用するコントローラの一例である。しかしながら、コントローラはプロセッサを用いて、または用いずに実装されてもよく、また、いくつかの機能を実行するための専用ハードウェアと、他の機能を実行するためのプロセッサ（例えば、１つ以上のプログラムされたマイクロプロセッサおよび関連する回路）との組合せとして実装されてもよい。
【０１４９】
本開示の種々の実施形態において採用され得るコントローラ部品の例は、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）を含むが、これらに限定されない。
【０１５０】
さまざまな実装において、プロセッサまたはコントローラは、ＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ、およびＥＥＰＲＯＭなどの揮発性および不揮発性コンピュータメモリなどの１つ以上の記憶媒体に関連付けられてもよい。記憶媒体は、１つ以上のプロセッサおよび／またはコントローラ上で実行されると、必要な機能を実行する１つ以上のプログラムで符号化され得る。様々な記憶媒体はプロセッサまたはコントローラ内に固定されてもよく、または、それに記憶された１つ以上のプログラムがプロセッサまたはコントローラにロードされ得るように、トランスポータブルであってもよい。
【０１５１】
開示された実施形態に対する変形は図面、開示、および添付の特許請求の範囲の検査から、特許請求された発明を実施する際に当業者によって理解され、実施されることができる。特許請求の範囲において、「含む」という用語は他の要素又はステップを排除するものではなく、単数形は複数を排除するものではない。単一のプロセッサまたは他のユニットは、特許請求の範囲に列挙されるいくつかのアイテムの機能を満たすことができる。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されているという単なる事実は、これらの手段の組合せが有利に使用されることができないことを示すものではない。コンピュータプログラムは他のハードウェアと一緒に、またはその一部として供給される光記憶媒体またはソリッドステート媒体などの適切な媒体上に記憶／配布することができるが、インターネットまたは他の有線もしくは無線電気通信システムなどを介して、他の形態で配布することもできる。特許請求の範囲におけるいかなる参照符号も、範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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