(57)【要約】  オンボディセンサシステム３０は、皮膚インターフェースユニット３４の位置を、既知の送信機３２の位置から身体の電気チャネルを介して上記ユニットへ送信される電気信号の送信及び受信に基づいて決定する手段を備える。受信された信号の感知された信号特性を、各組が身体上の受信機３４の複数の異なる基準位置及び／又は向きのうちの１つに関連付けられた複数の組の予め決定された信号特性と比較することにより、身体上の該受信機ユニットの位置の指標を導出することが可能である。
2021529034.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の身体に電気信号を導入する及び／又は該身体から電気信号を導出するための少なくとも２つの皮膚インターフェースユニットであって、前記身体に信号を導入するために前記被験者の皮膚の既知の領域に対して配置するための少なくとも１つの送信機ユニットと、前記導入された信号を感知するために遠隔位置に配置するための少なくとも１つの受信機ユニットとを含む、皮膚インターフェースユニットと、
前記皮膚インターフェースユニットと動作可能に結合され、前記少なくとも１つの送信機ユニットと受信機ユニットとの間の信号の伝送を制御すると共に前記受信機で受信された各信号に関連する信号特性の組を導出するコントローラであって、前記特性が前記受信機ユニットの位置及び／又は向きに依存するコントローラと
を有する、オンボディセンサシステムであって、
前記コントローラは、各組が前記身体上の前記受信機ユニットの複数の異なる基準位置及び／又は向きのうちの１つに関連付けられた複数の予め決定された組の信号特性を有するデータセットへのアクセスを有し、
前記コントローラが、前記受信された信号に関する前記導出された信号特性の組を前記予め決定された信号特性の組と比較することに基づいて前記少なくとも１つの受信機ユニットの位置及び向きの指示情報を導出すると共に、該導出された位置及び向きの指示情報に基づいて出力情報を生成する、
オンボディセンサシステム。
【請求項２】
前記コントローラが、前記導出された位置及び向きの指示情報と、定義された目標位置及び向きとを比較すると共に、前記比較に基づいて、前記受信機ユニットを前記目標位置及び向きに位置決めする際にユーザを案内するための案内情報を生成する、請求項１に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項３】
前記コントローラが、
前記導出された位置と前記目標位置との間の距離の指示情報を前記比較に基づいて導出し、ここで、前記出力情報は該導出された距離に基づくものであり、
オプションとして、前記導出された距離が目標距離の定義された許容可能な近接閾値内にあるかを判定すると共に、前記導出された距離が前記許容可能な近接閾値の外側にある場合にのみ、前記受信機ユニットを前記目標位置のより近くに位置決めするための案内情報を生成する、請求項２に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項４】
前記コントローラは前記導出された位置の指示情報と前記目標位置との間の変位方向を決定し、前記出力情報が該変位方向の指示情報を含む、請求項２又は請求項３に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項５】
前記コントローラが、前記目標位置までの前記導出された距離及び方向に基づいて、前記受信機ユニットと前記目標位置との間の距離を最小にする前記受信機ユニットを移動させるための案内情報を生成する、請求項３及び請求項４に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項６】
前記少なくとも１つの受信機ユニットが、少なくとも２対の皮膚結合電極を有する、請求項１から５の何れか一項に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項７】
前記導出された信号特性の組が、前記皮膚結合電極の各々について導出された信号特性の別々の部分組を含む、請求項６に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項８】
前記コントローラは前記送信機ユニットの総数を識別し、２以上の送信機ユニットが存在する場合に、各送信機ユニットによる信号の送信を順に制御すると共に各送信機ユニットから受信された信号に関連する信号特性の別々の組を導出する、請求項１から７の何れか一項に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項９】
前記少なくとも１つの受信機ユニットがオンボディセンサパッチの形態である、請求項１から８の何れか一項に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項１０】
前記少なくとも１つの送信機ユニットが、手首に取り付け可能なウェアラブル装置の形態のような前記身体の特定の部分に取り付けるためのウェアラブル装置であるか、又は
前記少なくとも１つの送信機ユニットが前記身体の特定の部分の皮膚に対して一時的に配置するためのオフボディ装置の形態である、
請求項１から９の何れか一項に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項１１】
当該オンボディセンサシステムは被験者の１以上の生理学的パラメータを監視するためのものであり、前記受信機ユニットが前記１以上の生理学的パラメータを感知する際に使用するためのものである、請求項１から１０の何れか一項に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項１２】
前記信号特性が、信号伝送時間、送信機と受信機との間の信号減衰、及び前記受信機ユニットに含まれる少なくとも２つの電極間の位相角差のうちの１以上を含む、請求項１から１１の何れか一項に記載のオンボディセンサシステム。
【請求項１３】
システムの皮膚インターフェースユニットの配置を構成するためのオンボディ感知システムを訓練する方法であって、
前記システムは、
被験者の身体に電気信号を導入する及び／又は該身体から電気信号を導出するための少なくとも２つの皮膚インターフェースユニットであって、前記身体に信号を導入するために前記被験者の皮膚の既知の領域に対して配置するための少なくとも１つの送信機ユニットと、前記導入された信号を感知するために遠隔位置に配置するための少なくとも１つの受信機ユニットとを含む皮膚インターフェースユニット、
を有し、
当該方法が、
前記少なくとも１つの受信機ユニットを前記身体上の複数の異なる基準位置及び／又は向きの各々に順次配置し、各位置及び／又は向きに対して前記少なくとも１つの送信機ユニットと受信機ユニットとの間の信号の伝送を制御し、当該位置及び／又は向きに関して前記受信機ユニットにおいて受信された信号に関連する信号特性の組を導出するステップと、
前記複数の異なる基準位置に関する前記信号特性の複数の組を格納し、これにより予め決定された信号特性のデータセットを導出するステップであって、該データセットが、前記感知された信号特性を前記格納された予め決定された信号特性と比較することに基づいて前記受信機ユニットの位置及び／又は向きの指示情報を後に導出する際に使用するためのものである、ステップとを有する、方法。
【請求項１４】
オンボディ感知システムの皮膚インターフェースユニットの配置を構成する方法であって、
前記システムは、
被験者の身体に電気信号を導入する及び／又は該身体から電気信号を導出するための少なくとも２つの皮膚インターフェースユニットであって、前記身体に信号を導入するために前記被験者の皮膚の既知の領域に対して配置するための少なくとも１つの送信機ユニットと、前記導入された信号を感知するために遠隔位置に配置するための少なくとも１つの受信機ユニットとを含む皮膚インターフェースユニット、
を有し、
当該方法が、
前記少なくとも１つの送信機ユニットと前記受信機ユニットとの間の信号の伝送を制御して、前記受信機で受信された各信号に関連する信号特性の組を導出するステップであって、前記信号特性が前記受信機ユニットの位置及び／又は向きに依存する、ステップと、
各組が前記身体上の前記受信機ユニットの複数の異なる基準位置及び／又は向きのうちの１つに関連する複数の予め決定された組の信号特性を含むデータセットにアクセスするステップと、
前記少なくとも１つの受信機ユニットの位置及び向きの指示情報を、前記受信された信号に関する前記導出された信号特性の組を前記予め決定された信号特性の組と比較することに基づいて導出するステップと、
前記導出された位置及び向きの指示情報に基づいて出力情報を生成するステップと
を有する、方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法のステップの１以上の反復の何れかにおいて後に使用のための前記信号特性の予め決定された組を決定するために、請求項１３に記載の方法に従って初期システム訓練手順を実行するステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書で説明される様々な実施形態は、１つまたは複数のオンボディまたはハンドヘルド（手持ち）センサ要素を有するオンボディまたはハンドヘルドセンサシステム、およびそれを構成するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
オンボディ感知システムは、被験者の生理学的パラメータの正確な長期モニタリングを可能にする。身体上システムは、例えば、身体に被着されるか、または身体に取り付け可能であり、経時的に比較的安定した位置を維持するパッチを含む、ウェアラブル（着用可能）なデバイス（装置）またはユニットの使用に基づく。別の例として、ハンドヘルド装置は、身体に従って配置され、経時的に比較的安定した位置を必要とし得る。皮膚または身体と電気的にインターフェースすることによって、バイタルサインまたは他のパラメータを監視することができる。
【０００３】
オンボディ（身体上）システムは、典型的には一般病棟のような低緊急度環境において、また被験者の家庭においても使用され得る。死亡率を低下させるためには、できるだけ早期に状態の悪化を検出できるようにすることにより、一般病棟における生理学的パラメータモニタリングの信頼性の向上が必要である。被験者の自宅で確実に監視する能力は、未検出の悪化のリスクなしに、患者をより早期に退院させることも可能である。監視は、典型的には、例えば退院から３０日までも継続する。
【０００４】
パッチの場合、多くの場合、これらは、バッテリー充電の消耗、接着の劣化および／または皮膚刺激のために、２〜３日毎に交換される必要がある。その結果、パッチを交換し、再取り付けすることが、患者自身および／または親族などの非公式な介護者の負担となる。場合によっては、パッチが他の代替的な位置および向きに移動されなければならない。交換時のパッチの正確な配置は、生理学的パラメータが正確に決定されることを確実にするために重要である。
【０００５】
同様に、正確な配置は、ハンドヘルド撮像センサおよび／または装置のような身体と接触するハンドヘルド装置にとって必須である。例えば、画像取得のための容量性微細加工超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）アレイを含み得るハンドヘルド超音波デバイスの正確な配置は、正しい生理学的画像の位置合わせに不可欠である。したがって、任意のセンサ関連デバイスの適切な配置（配向および位置決め）を確実にするためのシステム、方法、および／またはデバイス（装置）が望ましい。
【０００６】
学術研究は、以前に人体の電場モデルを記載している。該モデルは、信号伝送媒体として人体の周波数応答を決定するために使用され得る。これは、人体上の１点で既知の周波数および振幅を有する電気信号を生成し、容量結合することによって測定される。結合された信号は、センサによって体上の異なる遠隔地点で感知され、測定され得る。受信された信号は分析され、様々な信号特性が導出される。このプロセスは、異なる送信機周波数を有する複数の異なる信号について、および送信位置に対する身体上の感知素子の様々な距離および身体位置について繰り返され得る。
【０００７】
モデルの一例は、Ｎａｍｊｕｍ  Ｃｈｏ他（２００７）の「体内通信のための信号伝送媒体としての人体特性」ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ  ｏｎ  Ｍｉｃｒｏｗａｖｅ  Ｔｈｅｏｒｙ  ａｎｄ  Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓに提示されている。該論文では、筆者らが３つの円柱、すなわち、腕のための２つと人間の胴のための１つの円柱に関して人体をモデル化することに基づく人体の近接場結合モデルを提案している。これを図１に示す。
【０００８】
図１ａに示されるように、腕及び人間の胴体は１０ｃｍの長さの単位ブロックで区分されており、それぞれに抵抗と容量が付いている。腕及び胴体は、図１ｂに示すように、共に分散ＲＣネットワークとしてモデル化される。同様に、人間の脚は、対応する抵抗およびインピーダンスを用いてモデル化され得る。腕のモデルは添え字「Ａ」を持つ抵抗及び静電容量を持ち、胴体は、添え字「Ｔ」を持つ抵抗及び静電容量を持つ。
【０００９】
信号伝送および感知アプローチの１つの実用的な実施化例は、Ｚｈａｎｇ，  Ｙ．他による２０１６年５月、「皮膚追跡：皮膚上の連続的な指追跡のための電気導波管としての身体の使用」２０１６年ＣＨＩ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  Ｈｕｍａｎ  Ｆａｃｔｏｒｓ  ｉｎ  Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ  Ｓｙｓｔｅｍｓ（ｐｐ．１４９１−１５０３）の議事録に提示されている。
【００１０】
上記論文では、ＳｋｉｎＴｒａｃｋと呼ばれる連続的指追跡技術を提案している。ＳｋｉｎＴｒａｃｋは、皮膚にわたって連続的なタッチ追跡を可能にする着用可能なシステムである。このシステムは、連続的な高周波ＡＣ信号を放射するリングと、複数のセンサ電極を具現化する検知リストバンドとを備える。身体を通って高周波ＡＣ信号を伝搬する際に固有の位相遅延のために、電極対の間に位相差が観察され得る。ＳｋｉｎＴｒａｃｋシステムは、これらの位相差を測定して、被験者の皮膚に触れている被験者の指の２Ｄ座標位置を計算する。ＳｋｉｎＴｒａｃｋ法の分解能（すなわち、精度）は約７ｍｍである。
【００１１】
同じ論文は、人体上の２つの異なる位置における感知された信号間の位相角の差を、センサに対する信号送信機の位置決めの尺度として使用する方法を説明している。図２は、この技術を概略的に示し、ここで、送信機はリング１２の形をしている。スマートウォッチ上の２つのセンサ電極１４ａ、１４ｂに対する送信機の位置は、該技術を用いて識別される。
【００１２】
８０ＭＨｚのＲＦ信号を用いる場合、人体を伝搬する電磁波の波長は９１ｃｍ前後である。これは、波の１サイクルに対して約４°／ｃｍの位相角差をもたらす。ＲＦ信号の１波長内（すなわち、約９１ｃｍ内）で位置特定が行われる場合、２つの受信信号間の位相角差を測定することによって、２つのセンサに対する送信機の位置の指標を導出することが可能である。
【００１３】
生理学的パラメータをモニタリングする場合、パッチの正確な配置は、正しい機能のために重要である。そして、本明細書に記載されるハンドヘルド撮像センサ装置のような種々の他の感知装置を使用する場合、装置の配置は、正しい結果を得るために不可欠である。しかしながら、上述の家庭ベースのモニタリングおよび／または他の療法では、患者、非臨床医介護者および／または医療専門家はパッチを自分自身で配置する必要がある。これは、医療訓練を伴ってさえ、特に医療訓練を伴わずに、また、例えば、不十分な視力、器用さ、または減少した認知機能を有する患者にとっては、さらに困難であり得る。したがって、本明細書で説明するパッチおよび／または他の感知デバイスを正しい位置に確実に配置することを容易にする解決策は、監視、感知、および／または撮像の信頼性を高めるために価値がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
センサ要素（素子）の配置を支援するための既知のアプローチおよびモデルは、送信機の位置を一意に識別することを可能にする程度に関して、依然として非常に制約的である。重大なことに、送信機と受信機の間の相対的な距離の指標をどのように導くかは示されているが、これは身体上のどちらかの要素の位置を一意的に特定することを可能にするものではない。したがって、正確な位置決定はまだ可能ではない。これは、既知のアプローチを、身体上の要素の正確で固有の位置決定が必要とされる場合には不適切にさせる。さらに、相対距離を決定するための既知のアプローチが、送信機及び受信機が１波長（１サイクル）の制限された分離範囲内に保たれる場合にのみ達成可能であったとしても、これは非常に制限的である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本明細書に記載される実施形態の一態様による例によれば、オンボディまたはハンドヘルドセンサシステムが提供され、該システムは：
電気信号を被験者の身体に及び／又は身体から結合するための少なくとも２つの皮膚インターフェースユニットであって、信号を身体に結合するために被験者の皮膚の既知の領域に対して配置するための少なくとも１つの送信機ユニットと、結合された信号を感知するために遠隔位置に配置するための少なくとも１つの受信機ユニットとを含む、皮膚インターフェースユニット；および
該皮膚インターフェースユニットに動作可能に結合され、前記少なくとも１つの送信機ユニットと前記受信機ユニットとの間の信号の送信を制御し、前記受信機で受信される各信号に関連する信号特性のセット（組）を導出するように適合されたコントローラであって、これら特性が前記受信機ユニットの位置および／または向きに依存するコントローラ；
を含み、
前記コントローラは複数の所定の組の信号特性を含むデータセットへのアクセスを有し、各組は身体上の前記受信機の複数の異なる基準位置および／または向きのうちの１つに関連付けられ；
前記コントローラは受信信号についての導出された信号特性のセットと、前記所定の信号特性のセットとを比較することに基づいて、前記少なくとも１つの受信機の位置および向きの指標を導出し、該位置および向きの導出された指標に基づいて、出力情報を生成するように構成される。
【００１６】
本明細書に記載される実施形態は、少なくとも２つの皮膚結合要素を利用し、少なくとも１つの要素は信号送信機として構成され、少なくとも第２の要素は送信された信号を受信するように構成される。本明細書に記載する実施形態は、感知された信号に関連する複数の異なる信号特性のセット（組）を導出するために前記受信機を使用することに基づいている。これら特性は、信号から直接測定され得るし、信号測定に基づく処理または計算を通じて導出され得る。この特性の組は、受信機の特定の位置および向きを一意に特徴付ける、該受信機ユニット位置のための一意の「ボディチャネル指紋」を形成する。複数の異なる可能な基準位置および方向に関して、信号特性の類似の組の所定の集合（すなわち、参照指紋）を提供することによって、受信機の現在の固有の位置および方向の指標を、比較することによって導出することが可能である。
【００１７】
従って、先行技術で論じられたボディチャネルセンシングの基本的アプローチが、受信機要素、例えばセンサパッチ、の固有の位置特定を実現することを可能にするように、発明者によって展開された。
【００１８】
本明細書に記載される実施形態は、コントローラを利用する。該コントローラは別々の（専用の）コントローラであってもよく、または制御機能を皮膚インターフェースユニット自体のうちの１つ以上によって実行することもできる。したがって、後者の場合、コントローラは分散コントローラであり得る。したがって、いくつかの例では皮膚インターフェースユニットのうちの１つまたは複数がコントローラを備えることができる。すなわち、制御機能はシステム自体の皮膚インターフェースユニットの間で分散させることができる。いくつかの例では、皮膚インターフェースユニットのそれぞれはシステム全体の制御機能の少なくとも一部を実行するためのローカル制御モジュールを備えることができる。例えば、各々は、少なくともそれ自体の送信又は受信機能を制御することができる。ユニットのうちの１つは、処理または決定ステップ（例えば、位置の指標を決定するステップ）を実行するように指定され得る。皮膚インターフェースユニットが、通信し、ユニットのうちの１つを決定ステップの責任を負うものとして指定する構成ステップを実行することができる。
【００１９】
上記および下記のすべての説明および説明において、コントローラとの用語は、専用の制御ユニット、または関連する制御機能を実行するシステムの皮膚インターフェースユニットのうちの１つ以上のいずれかと解釈され得る。
【００２０】
前記電気信号は、皮膚または身体に印加される電気刺激である。それらは、身体によって、電気的身体チャネルを通って運ばれるか、または伝送される。それらはＡＣ信号であり得る。これら信号は体内に容量結合され得るし、体内に誘導結合され得る。同じまたは異なる結合メカニズムを使用して、感知のために身体から信号を結合することができる。
【００２１】
このシステムは、皮膚または身体に信号を電気的に結合し、皮膚または身体から信号を電気的に戻すための皮膚インターフェースユニットを備える。各々は、皮膚と電気的に作用し合うまたは結合するための１つ以上の電極を含み得る。各ユニットは、好ましくは、皮膚に接触して、または皮膚に近接して、おそらく小さなクリアランスまたはスペースによって分離されて、皮膚に対して取り付けまたは被着するためのものであり得る。
【００２２】
一方または両方の皮膚インターフェースユニットは、皮膚に対して取り付けるためのパッド、例えばパッチを含むか、またはそれ自体である。皮膚インターフェースユニット（複数可）は、本明細書で説明するハンドヘルド撮像デバイスなどのハンドヘルド装置を含むこともできる。
【００２３】
任意に、前記コントローラは信号を生成し、前記送信機ユニットはこれらの信号を身体に印加するように制御され得る。代わりに、送信機ユニット自身が信号を生成するための手段（例えば、回路）を備える。
【００２４】
信号は、第１の皮膚インターフェースユニットから離れた（すなわち、分離された）位置で感知される。これは、身体または皮膚上の遠隔位置を意味する。好ましくは、人体に結合するために生成される信号は、この周波数範囲において人体は信号伝送のための導波体として作用するので、１０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚのＲＦ周波数範囲内にある。
【００２５】
皮膚インターフェースユニットの一方または両方は、複数の皮膚インターフェース電極、例えば、皮膚接触電極を含み得る。
【００２６】
当該システムは、少なくとも２つの皮膚インターフェースユニットを有し、少なくとも１つは信号を生成および送信するためのものであり（送信機）、もう１つは離れた場所で該信号を感知するためのものである（受信機）。該第１のインターフェースユニット及び第２のインターフェースユニットは、機能的に交換可能であってもよい。すなわち、いずれも、信号送信機又は信号受信機のいずれかとして動作するように選択的に構成され得る。いくつかの例では、２つは構造的に同じであり得る。
【００２７】
受信機ユニットの位置は、身体上、または皮膚上の位置を指すことができる。位置は絶対位置、すなわち、身体上の位置を意味してもよく、または、相対位置、すなわち、送信機に対する相対位置、例えば、送信機からの距離または分離を意味し得る。向き（方位）は、皮膚に対する方位または絶対方位（例えば、重力センサおよび／またはコンパスを使用して測定される）を意味し得る。
【００２８】
導出された位置の指標（指示情報）は、位置の直接的または間接的な指示情報であり得る。これは、例えば、定量的な座標位置であり得る。代替的に、該指示情報は、基準位置に関するものであってもよく、例えば、現在位置が対応する基準位置の指示情報であってもよく、または、現在位置が近い基準位置の指示情報であり得る。
【００２９】
前記データセットは、ローカルに、例えば当該システムに含まれるメモリに、例えばコントローラによって格納され得る。代わりに、該データセットは、例えばクラウド内に遠隔的に、又はコントローラが通信可能な遠隔コンピュータ上に記憶することができる。
【００３０】
有利な実施形態では、コントローラが、位置および向きの導出された指示情報を、予め規定された目標位置および向きと比較し、該比較に基づいて、受信機ユニットを目標位置および向きに位置決めする際にユーザを誘導するためのガイダンス情報を生成するように構成され得る。ガイダンス情報は前記出力情報を形成してもよく、または、該出力情報が、例えばガイダンス情報を含み得る。
【００３１】
これは、導出された信号特性を、目標位置および向きに関連付けられた信号特性と比較することに基づき得る。目標位置及び向きは、コントローラ内に予めプログラムされてもよく、又は例えばユーザ入力に基づいて構成可能であり得る。目標位置および向きは、データセット内の複数の基準位置および向きのうちの１つであり得る。このようにして、目標位置に関連する所定の信号特性に、データセットからアクセスすることができ、このデータセットは、例では比較に使用することができる。
【００３２】
目標位置および目標方位への誘導は別々のステップまたは段階で、例えば、目標位置から開始し、次いで、目標位置が正しく得られたら、方位に移るように、実行または指示され得る。
【００３３】
前記コントローラは上記比較に基づいて、導出された位置と目標位置との間の距離の指標を導出するように適合されてもよく、前記出力情報はこの導出された距離に基づいている。距離は真の距離、すなわち、ＳＩ単位のメートルであってもよく、または、ローカルに定義されたまたは相対的な単位でのローカルに定義された距離であり得る。距離を導出することにより、目標位置に到達するために受信機をどれだけ移動させる必要があるかを示すガイダンス情報を生成することができる。
【００３４】
該コントローラは、さらに、導出された距離が目標距離の規定された許容可能な近接閾値内にあるか否かを判定し、距離が許容可能な閾値外にある場合にのみ、受信機を目標位置のより近くに位置決めするためのガイダンス情報を生成するように構成され得る。
【００３５】
これは、受信機が移動され得るより広い位置の許容範囲を設定し、それによって、位置の多数の不必要に微細な調整（器用さまたは視覚の問題を有する患者にとって困難であり得る）を回避することによって効率を改善する。上記近接閾値は、事前に定義されてもよく、例えば、事前にプログラムされてもよく、または、例えば、ユーザ入力によって構成可能であり得る。
【００３６】
該コントローラは、位置の導出された指標と目標位置との間の変位方向を決定するように構成することができ、前記出力情報はこの方向の指標を含む。これは、受信機を目標位置に近づける際にユーザを案内するのに役立つ。任意選択で、導出された距離情報と組み合わせると、これにより、完全な並進命令を生成し、ユーザに提供することができ、目標位置に到達するために受信機を移動させるための距離および方向の両方を示す。
【００３７】
したがって、該コントローラは、導出された目標位置までの距離および方向に基づいて、受信機と目標位置との間の距離を最小化するように設定された受信機ユニットを移動させるためのガイダンス情報を生成するように適合され得る。
【００３８】
この場合のガイダンス情報には、受信機ユニットを移動させるための距離および方向が含まれる。
【００３９】
有利な実施形態によれば、前記少なくとも１つの受信機ユニットは、少なくとも２対の皮膚結合電極を備える。該２対の電極は、空間的に分離される。少なくとも２対の電極を設けることによって、２つの電極対の間の位相角差、または各電極対における測定された信号減衰および／または信号の飛行時間の差などの、追加の（差動的）信号特性を測定することができる。さらに、より多くの電極対が、感知される信号特性においてより多くの自由度を提供する。
【００４０】
具体的には、導出される信号特性の組は、好ましくは、電極対の各々について導出される信号特性の別々のサブセット（部分組）を含むことができる。信号の伝送時間及び減衰は、送信機に対してわずかに異なる位置のため、各電極対に対して異なるであろう。従って、所与の受信機ユニットに対する身体信号指紋は、複数の電極対の各々についての信号特性の別々のサブセットを感知することによって、より包括的なものとすることができる。
【００４１】
いくつかの例では、複数の送信機ユニットを設けることができる。１つまたは複数の実施形態によれば、当該コントローラは送信機ユニットの総数を識別し、２つ以上ある場合、各送信機ユニットによる信号の送信を順に制御し、１つの送信機から受信された信号に関連する信号特性の別々のセットを導出するように構成され得る。
【００４２】
従って、これら送信機ユニットは、順次に信号を生成し、送信するように制御され、各々について別々の組の信号特性が導出される。これらの別々の組は、受信機位置に対応する完全な身体信号指紋を一緒に形成する信号特性の複合セットに結合され得る。２つの送信機を使用することによって、より包括的な指紋が生成され、これは、固有の位置および向きのより正確な特徴付けが達成され得ることを意味する。これにより、より正確または精密な受信機の位置特定が可能になる。
【００４３】
実施例によれば、少なくとも１つの受信機ユニットは、オンボディ（体上）センサパッチの形態であり得る。少なくとも１つの受信機ユニットは、ハンドヘルド装置の形態であり得る。
【００４４】
上記少なくとも１つの送信機ユニットは、例として、身体の特定の部分に装着するためのウェアラブル装置、例えば、手首に装着可能なウェアラブル装置の形態であり得る。したがって、それは、皮膚の所定の領域に対して取り付けるためのものであり得る。これは身体上の送信機の位置が安定していて良く知られていることを保証するのに役立ち、これは、一貫した信頼性のある送信機の位置に依存する位置決定の信頼性を向上させる。
【００４５】
このように、当該送信機ユニットは、身体の特定の部分に適合するように形作られたユニット、例えば時計、リング（指輪）、腕若しくは足首バンドまたは耳フックなどの装着可能なユニットであり得る。
【００４６】
他の例として、当該少なくとも１つの送信機ユニットは、身体の特定の部分の皮膚に対して一時的に配置するための身体外（オフボディ）装置の形態であり得る。これは、既知の一貫した皮膚位置に対して配置するように構成されたユニットでなければならない。例えば、送信機ユニットは、ユーザが立つ重量計の形態であり得る（または重量計に組み込まれ得る）。
【００４７】
当該システムは有利には被検者の１つ以上の生理学的パラメータを監視するためのものとすることができ、受信機ユニットは該１つ以上の生理学的パラメータを感知する際に使用するためのものであり得る。
【００４８】
例によれば、前記信号特性は、（送信と受信との間の）信号伝送時間、送信機と受信機との間の信号減衰、および受信機ユニットに含まれる少なくとも２つの電極間の位相角差のうちの１つまたは複数を含むことができる。さらなる可能な特性は、単に信号振幅（ボルト単位）を含み得る。
【００４９】
例によれば、当該信号特性は、１つまたは複数の差動的信号特性を含むことができ、これは、受信機ユニットに含まれる２対の皮膚結合電極間の信号特性の値の差を意味する。これらの差動的信号特性は、例えば、位相角差、飛行時間（信号伝送時間）差、送信と受信との間の信号減衰（経路損失）差、および信号振幅差のうちの少なくとも１つを含み得る。
【００５０】
差動的信号特性は、２つの空間的に分離された電極対における測定される信号特性の差は向きに応じて一貫した態様で変化するので、受信機装置の向き状態を特徴付けるのに特に有用である。これについては、後により詳細に説明する。
【００５１】
したがって、当該信号特性は、信号から直接測定されてもよく、または測定された信号特性および他の情報に基づいて導出され得る。例えば、伝送時間（すなわち、持続時間）は、到着時間および送信時間に基づくことができる。信号減衰は、初期信号強度および感知信号強度に基づき得る。したがって、信号特性は、送信時及び受信時の両方の信号特性に基づき得る。
【００５２】
本明細書に記載される実施形態は、測定された組の信号特性を、それぞれが身体上の受信機の複数の異なる基準位置および／または向きのうちの１つに関連する、複数の事前に決定された組の信号特性と比較することに基づき得る。これらはデータセットを形成する。
【００５３】
皮膚インターフェースユニットの位置のその後の構成に使用するために、これらの信号特性の所定の基準セットを生成し、記憶するための方法を提供することができる。
【００５４】
したがって、本明細書で説明される実施形態による例は、前記システムの皮膚インターフェースユニットの配置を設定するために、オンボディまたは手持ち式感知システムを訓練する方法を含むことができ、上記システムは、
被験者の身体に電気信号を導入する及び／又は該身体から電気信号を導出するための少なくとも２つの皮膚インターフェースユニットであって、被験者の皮膚の既知の領域に対して配置して信号を身体に導入するための少なくとも１つの送信機ユニットと、該導入された信号を感知するために遠隔位置に配置するための少なくとも１つの受信機ユニットとを含む、皮膚インターフェースユニット、
を含み、前記方法は：
前記少なくとも１つの受信機ユニットを身体上の複数の異なる基準位置および／または向きのそれぞれに順次配置し、各位置および／または向きについて前記少なくとも１つの送信機ユニットと受信機ユニットとの間の信号の送信を制御し、当該位置および／または向きについて受信機で受信された信号に関連する信号特性の組を導出するステップと、
前記複数の異なる基準位置について信号特性の複数の組を格納し、それによって、所定の信号特性のデータセットを導出するステップであって、該データセットは、その後、検出された信号特性を格納された所定の特性と比較することに基づいて受信機ユニットの位置および／または向きの指示情報を導出する際に使用するためのものであるステップと
を有する。
【００５５】
オンボディまたは手持ち式感知システムの皮膚インターフェースユニットの配置を構成する方法を提供することができ、上記システムは、
電気信号を被験者の身体に導入しおよび／または身体から導出するための少なくとも２つの皮膚インターフェースユニットであて、信号を身体に導入するために被験者の皮膚の既知の領域に対して配置するための少なくとも１つの送信機ユニットと、導入された信号を感知するために遠隔位置に配置するための少なくとも１つの受信機ユニットとを含む皮膚インターフェースユニット、
を有し、
前記方法は：
前記少なくとも１つの送信機ユニットと受信機ユニットとの間の信号の送信を制御して、受信機で受信された各信号に関連付けられた信号特性の組（セット）を導出するステップであって、これら特性が受信機ユニットの位置および／または向きに依存するステップ；
各組が身体上の受信機の複数の異なる基準位置および／または向きのうちの１つに関連する、複数の所定の組の信号特性を含むデータセットにアクセスするステップ；
受信信号に対する導出された信号特性のセットと、予め決定された信号特性のセットとを比較することに基づいて、前記少なくとも１つの受信機ユニットの位置および向きの指標を導出するステップ；及び
前記位置および向きの導出された指標に基づいて、出力情報を生成するステップ；
を有する。
【００５６】
上記で概説したオンボディセンサシステムに関連して説明した変形例、オプションおよび例は、それぞれ、上記の方法に同様に適用され得る。
【００５７】
一組の実施形態によれば、上記の構成方法は、該構成方法のステップの１つまたは複数の反復のいずれかにおいて後で使用するために、信号特性の所定の組を決定するために、上記で定義された訓練方法に従って初期システム訓練手順を実行するステップをさらに含むことができる。
【００５８】
一組の実施形態によれば、前記構成方法は、受信機ユニットの既知の初期位置に基づいて、前記予め決定された信号特性のデータセットを再較正するための再較正手順をさらに含むことができ、該手順は上記で概説した位置および向きの指示情報を導出するためのステップに先行して任意に実施するためのものである。任意選択的に、該ステップは、上述の初期訓練手順の後、および位置決定の前に実行され得る。
【００５９】
上記再較正手順は、前記受信機ユニットの既知の初期位置について、
前記少なくとも１つの送信機ユニットと受信機ユニットとの間の信号の送信を制御し、受信機で受信された信号に関連する信号特性のセットを導出するステップと、
前記導出された信号特性のセットを、受信機ユニットの前記既知の初期位置に対応するデータセット内の信号特性の所定のセットと比較するステップと、
導出された特性と所定の特性との間の任意の差に基づいて、前記データセットの所定の信号特性を補正するステップと
を含む。
【００６０】
好ましくは、任意の導出された差に基づいて、補正係数を導出することができ、これはデータセット内の特性の所定の信号セットの各々に適用され、それによってデータセットを更新する。
【００６１】
これらおよび他の利点は以下に記載される実施形態から明らかになり、それを参照して説明される。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１ａ】図１ａは、従来技術による人体の近接場結合モデルを概略的に示す。
【図１ｂ】図１ｂは、従来技術による人体の近接場結合モデルを概略的に示す。
【図２】図２は、オンボディ送信されたＡＣ信号に基づいてオンボディ位置を決定するための従来技術を概略的に示す。
【図３】図３は、１つまたは複数の実施形態による例示的なシステムをブロック図形式で示す。
【図４】図４は、一実施形態による例示的なシステムを概略的に示す。
【図５】図５は、１つまたは複数の実施形態による例示的なシステムで使用され得る例示的な信号送受信機をブロック図形式で示す。
【図６】図６は、一実施形態による、例示的オンボディセンサシステムを概略的に示す。
【図７】図７は、当該システムの受信機ユニットの異なる基準位置に対する所定の信号特性のデータセットを確立するためのシステム訓練手順を概略的に示す。
【図８】図８は、当該システムの受信機ユニットの異なる基準位置に対する所定の信号特性のデータセットを確立するためのシステム訓練手順を概略的に示す。
【図９】図９は、一実施形態によるオンボディセンサシステムの受信機ユニットの位置を構成するための一例の方法をブロック図形式で示す。
【図１０】図１０は、一実施形態によるオンボディセンサシステムの受信機ユニットの向きを構成するための一例の方法をブロック図形式で示す。
【図１１】図１１は、当該システムの受信機ユニットの異なる基準位置に対して予め決定された信号特性のデータセットを確立するためのシステム訓練方法の一例をブロック図の形で示す。
【図１２】図１２は、予め決定されたデータセット信号特性を補正するための再較正方法の一例をブロック図形式で示す。
【発明を実施するための形態】
【００６３】
本発明をより良く理解し、本発明をどのように実施することができ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。
【００６４】
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。本明細書で説明される装置、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、同じ参照番号は同じまたは類似の部分を示すために、図面全体にわたって使用されることを理解されたい。
【００６５】
身体の電気チャネルを介して伝送される既知の送信機位置からユニットへの電気信号の送受信に基づいて皮膚インターフェースユニットの位置を決定するための手段を有するオンボディ（身体上）または手持ち式センサシステムを提供することができる。受信信号の感知された信号特性を、各セットが身体上の受信機の複数の異なる基準位置および／または向きのうちの１つと関連付けられた、予め決定された信号特性の複数の組（セット）と比較することによって、身体上の受信機ユニットの位置の指標を導出することが可能であり得る。有利にも、これは、受信機ユニットを身体上の規定された目標位置に近づける際に、ユーザにガイダンス命令を提供するために使用され得る。
【００６６】
本明細書に記載される実施形態は、例えば、１つ以上の生理学的パラメータを監視するための、オンボディまたは手持ち式センサユニットが、退院後、自宅にいる患者によって長期間使用され続けることを可能にすることを目的とする。当該システムのセンサパッチは、定期的に交換する必要があることが多い。患者が新しいパッチを位置決めする場合、患者はそれを不正確に位置決めすることがある。該システムは、パッチの位置の指標を決定することができ、任意選択で、これに基づいて患者による配置を案内することができる。
【００６７】
本明細書で説明される実施形態は、受信信号に関連する複数の信号特性のセットから構成される、受信機のための身体信号指紋を導出することに基づく。この特性のセットは、受信機位置を一意的に特徴付けるか、または識別できる。これを、既知の位置に関する所定の特性の複数のセットと比較することによって、位置を導出できる。
【００６８】
図３は、１つまたは複数の実施形態による例示的なオンボディ感知システム３０をブロック図形式で概略的に示す。
【００６９】
該システムは、電気信号を被験者の身体に結合（導入）及び／又は身体から結合（導出）するための２つの皮膚インターフェースユニット３２、３４を含むことができる。該皮膚インターフェースユニットは、体内に信号を導入するための送信機ユニット３２と、導入された信号を感知するための少なくとも１つの受信機ユニット３４とを含み得る。使用に際して、上記送信機ユニットは被験者の皮膚の既知の領域に対して配置または取り付けることができ、上記受信機ユニットは該送信機の位置から離れた（分離された）身体の異なる位置に対して配置または取り付けられ得る。図３は送信機ユニットと受信機ユニットとが互いに隣接しているものとして示されているが、これは概略的なものに過ぎないことに留意されたい。使用時に、当該システムを被験者の身体上の原位置に配置した状態で、送信機ユニットおよび受信機ユニットは、好ましくは、身体上で互いに離れた位置に配置される。
【００７０】
当該システムは、皮膚インターフェースユニット３２、３４と動作可能に結合されたコントローラ３６をさらに含む。該コントローラは、少なくとも１つの送信機ユニットと受信機ユニットとの間の信号の伝送を制御するように構成され得る。
【００７１】
図３において、コントローラ３６は、別々の専用制御ユニットとして示されている。しかしながら、上述のように、他の例では、制御機能が皮膚インターフェースユニット３２、３４自体のうちの１つ以上によって実行され得る。したがって、後者の場合、該コントローラは分散コントローラとすることができ、またはその制御機能が分散され得る。したがって、いくつかの例では上記皮膚インターフェースユニットのうちの１つまたは複数が該コントローラを備えることができる。すなわち、制御機能は当該システムの皮膚インターフェースユニット間で分散させることができる。
【００７２】
いくつかの例では、上記皮膚インターフェースユニットのそれぞれはシステム全体の制御機能の少なくとも一部を実行するためのローカル制御モジュールを備えることができる。例えば、各々は、少なくともそれ自体の送信又は受信機能を制御することができる。当該ユニットのうちの１つは、（例えば、位置の指示情報を決定するための、または誘導情報を生成するための）処理または決定ステップを実行するように指定され得る。皮膚インターフェースユニットが、これらユニットのうちの１つと通信し、決定ステップの担当として当該１つのユニットを指定する構成ステップを実行する。
【００７３】
以下の説明では、コントローラ３６との用語は、専用の制御ユニット、または関連する制御機能を実行するシステムの皮膚インターフェースユニットのうちの１つまたは複数のいずれかを指すものとして理解され得る。
【００７４】
以下により詳細に説明するように、信号を生成するため、および受信信号を処理するための回路は、当該システムの構成要素間で異なる態様で分散され得る。いくつかの例では、この回路はすべて、中央コントローラ３６によって構成され得る。他の例では、送信ユニット３２が電気信号を生成するためのローカル回路を含み得る。他の例では、信号が例えば中央コントローラによって外部で生成され得る。
【００７５】
コントローラ３６は、さらに、受信機で受信された各信号に関連する一組の信号特性を導出するように構成することができ、その特性は受信機ユニットの位置および／または向きに依存するものである。該信号特性は、受信信号の特性から直接測定することができ、または代替的に、信号の特性から導出若しくは計算され得る。それらは、一例として、信号伝送時間（信号送信と受信との間の「飛行時間」）、送信機と受信機との間の信号減衰（経路損失）、および受信機ユニット３４に含まれる少なくとも２つの電極間の位相角差のうちの１つまたは複数を含む。
【００７６】
導出された上記信号特性の組（セット）は、受信機ユニット３４の現在配置されている位置に対応する身体指紋（ＢＦＰ）を定める。
【００７７】
システム３０は、生理学的パラメータ監視システムであり得る。特に、皮膚インターフェースユニット３２、３４の一方または両方は、１つ以上の生理学的信号（例えば、心電図（ＥＣＧ）または筋電図（ＥＭＧ）信号など）を感知するためのものであり得る。皮膚インターフェースユニット（特に受信機ユニット）の正確な位置決めは、この場合、これらの生理学的パラメータの監視が正確であるために重要であり得る。
【００７８】
これを補助するために、コントローラ３６は、受信機ユニットの位置および向きの指示情報を導出するように構成され得る。
【００７９】
コントローラ３６は複数の予め決定された信号特性のセットを含むデータセットへのアクセスを有し、この場合、各セットは身体上の受信機の複数の異なる基準位置および／または向きのうちの１つに関連している。受信機３４の位置および向きの指示情報は、受信信号に関する導出された信号特性のセットと、データセット内の予め決定された信号特性のセットとを比較することに基づいて導出され得る。該データセットは、ローカルに、例えば、当該システムに含まれるメモリに格納でき、または、例えば、当該コントローラが通信可能なクラウドもしくは遠隔コンピュータに遠隔的に格納され得る。
【００８０】
出力情報は、導出された上記位置および向きの指示情報に基づいて、コントローラ３６によって生成され得る。
【００８１】
図３の例では２つの皮膚インターフェースユニットのみが示されているが、さらなる例では、より多数のインターフェースユニットを設けることができる。特定の例においては、複数の送信機ユニット３２を設けることができる。さらなる例では、複数の受信機ユニットが追加的にまたは代替的に設けられ得る。
【００８２】
複数の送信機ユニット３２が設けられている場合、当該コントローラは、それぞれを順番に送信機として信号を送信するように構成して、複数の信号送信機ユニットを順次制御するように構成する。各送信機について受信機３４で信号を感知し、各送信機に関して当該送信機からの受信信号に対応する別々の組の信号特性を導出するか、または測定する。全ての送信機からの信号特性の完全な集合を、所与の受信機位置に対する信号特性の単一の全体的なセット（単一の身体指紋（ＢＦＰ））を形成するようにグループ化する。
【００８３】
コントローラ３６は、システム３０に接続された全数の送信機ユニットを識別するように構成することができる。
【００８４】
皮膚インターフェースユニット３２、３４は、異なる形態をとり得る。
【００８５】
送信機ユニット３２は、被験者の皮膚の所定の領域に対して取り付けるためのオンボディユニットであってもよく、または被験者の皮膚の所定の領域に対して一時的に配置するためのオフボディユニットであり得る。
【００８６】
例えば、送信機ユニット３２は、身体の特定の部分に装着するように構成されたウェアラブルユニットであり得る。有利な例では、該送信機ユニットが手首に取り付け可能な装置の形態であり得る。このことは、この場合の送信ユニットの位置が安定で確実に分かるという利点を有する。しかしながら、この効果は例えば、胸部ストラップ、足首バンド、又はイヤーフックのような、身体の一部にしっかりと固定できる、他の身体に取り付けられる装置によっても達成できる。
【００８７】
送信機ユニット３２は、例においてスマートウォッチ装置の形態であり得る。スマートウォッチ装置は、例によれば、コントローラ３６を備える。
【００８８】
送信機ユニット３２は、代替的に、体重計のようなオフボディユニットの形態をとり得る。
【００８９】
受信機ユニット３４は、被験者の皮膚に対して装着するためのセンサパッチまたはパッドの形態であり得る。上記センサパッチは、皮膚または身体からの電気信号を感知するための可撓性電極または１つ以上の可撓性電極対を含み得る。当該パッチは、該パッチを皮膚に結合するための接着層を有する。受信機ユニット３４は、ハンドヘルド装置に含み得る。例えば、ハンドヘルド超音波装置は、画像取得のための容量性微細加工超音波トランスデューサ（ｃＭＵＴ）アレイを含み得る。
【００９０】
受信機ユニット３４は、システム３０の生理学的パラメータ監視機能の一部として、１つまたは複数の生理学的パラメータを監視する際にも使用することができる。該生理学的パラメータは、例えば、バイタルサインであり得る。
【００９１】
コントローラ３６によって生成される出力情報は、受信機ユニット３４を定義された目標位置に位置決めする際にユーザを案内するための案内（ガイダンス）情報であり得る。該出力情報は、例えば、導出された位置および／または向きの指示情報の表現若しくは表示を単に含む。出力情報は、ユーザへの通知のために、コントローラからユーザ出力手段、例えば、感覚的出力手段に通信され得る。該感覚的出力手段は、例えば、ディスプレイ及び／又はスピーカであり得る。
【００９２】
上記出力情報が案内情報である場合、コントローラ３６は、導出された位置および向きの指示情報を定義された目標位置および向きと比較し、受信機ユニットを目標位置および向きに位置決めする際にユーザを案内するために、前記比較に基づいて案内情報を生成するように構成され得る。
【００９３】
当該目標位置は、予めプログラムされ得る。例えば、該目標位置は、受信機ユニット３４を使用して関心のある生理学的パラメータの正確な監視を提供することが分かっている所定のセットの位置のうちの１つであり得る。目標位置は、例えばユーザ入力手段を介して、少なくとも部分的にユーザ定義され得る。例えば、目標位置は患者が病院を離れる前に臨床医によって入力されてもよく、または所定の目標位置のセットのうちの１つを選択する。目標位置は、前記データセット内の所定の信号特性のセットが対応する基準位置の１つであり得る。
【００９４】
ガイダンス情報の形態で（決定された受信機位置に基づいて）出力情報を提供することは、ユーザ、例えば患者がセンサ要素（例えば、センサパッチ、ハンドヘルド装置）を目標位置に正確に位置決めするのを支援することができる。上述したように、センサパッチは、典型的には患者が家に戻ると数日毎に交換する必要があるので、これは必要であり得る。
【００９５】
ここで、本明細書に記載される装置（例えば、パッチ、ハンドヘルド装置など）の正しい配置を案内するための１つの例示的な手順が、例示のみとして記載される。当該例を通してパッチが使用されるが、本明細書で説明されるようなハンドヘルド装置などの様々な他のデバイスが、同様の構成要素および／または方法を使用して配置され得る。
【００９６】
この例によれば、パッチの配置を案内する手順は、２つの段階で実行できる。第１の段階では、正しい位置の配置を実施する。第２の段階では、正しい向きの配置を実施する。
【００９７】
第１段階によれば、受信機ユニット３４の配置を実行するユーザは、該ユニットを初期位置Ｐに配置する。該受信機を位置Ｐにして、送信機ユニット３２から受信機ユニットへの信号の送信を制御し、該信号に対する一組の信号特性が導出され、それにより、位置Ｐに対する身体指紋（ＢＦＰ）を導出する。
【００９８】
このＢＦＰは、信号特性の所定の組のデータセットに含まれる様々なＢＦＰと比較され得る。この比較に基づいて、信号特性の所定の組（所定のＢＦＰ）の各々が対応する基準位置の各々に対するＰの近接度を決定することができる。このような近接判定を実施するための様々なアルゴリズムを使用することができる。一例は、例えば、Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ  （ＩＣＡＳＩ），  ２０１７  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ  （ｐｐ．１７６３−１７６６）ＩＥＥＥにおけるＢｅｌａｙ，Ａ．他による論文（２０１７年５月）「動的機械学習アプローチ（ＤＭＬＡ）を用いた５ＧＨｚでの屋内位置決め」に見ることができる。
【００９９】
次に、現在の受信機位置と定義された目標位置との間の距離の指標を与える距離メトリック（尺度）が計算され得る。例えば、定義された目標位置は、所定の信号特性のデータセット内に表された位置の１つであり得る。
【０１００】
次に、受信機３４が目標位置の規定された許容可能な近接閾値内にあるかどうかを判定する。目標位置が設定された境界の外側にある場合、コントローラ３６は、目標位置により近い新しい位置に受信機ユニット３４を再配置するようにユーザを案内するための出力情報を生成する。該案内情報は、目標位置までの残りの距離メトリックを最小化する。当該コントローラは、受信機が目標位置に到達するために移動されなければならない距離の指示情報、例えば、距離メトリック自体の指示情報を出力する。該コントローラは、受信機位置と目標位置との間の変位方向の指示情報も決定し、この情報を出力案内（ガイダンス）情報に含める。
【０１０１】
ユーザが受信機ユニット３４を、上記距離メトリックが定義された近接閾値内にあり得る位置に移動させると、該受信機が該当する身体位置に固定されるべきであることをユーザに示すための出力情報が生成され得る。
【０１０２】
正しい位置配置に続いて、第２段階において、受信装置を正しく方向付ける際にユーザを案内するための案内情報を生成する。受信機ユニットが体上の正しい位置にある状態で、ユーザは受信機ユニット３４の方向付け、即ち皮膚に対する回転を開始する。各向きに対して、コントローラは、信号特性の新しいセットを決定する。これらは、定義された目標方位に対する所定のデータセットに記憶された対応する信号特性のセットと比較され得る。この比較に基づいて、誤差メトリックが計算され、現在の向きと目標の向きとの間の角度不一致の指標が提供される。
【０１０３】
導出された誤差メトリックが定義された許容しきい値の外側にある場合、コントローラは、目標方位により近い新しい方位に受信機ユニット３４を再配向するようにユーザを案内するための出力情報を生成する。該ガイダンス情報は、残りの誤差メトリックが最小化されるようなものであり得る。ユーザが当該モバイルウェアラブル装置を誤差メトリックが設定された範囲内（すなわち、許容閾値内）にあるように正しく方向付けると、受信機ユニット３４の方向付けを停止することをユーザに示す出力情報が生成される。
【０１０４】
これにより、当該受信ユニットの正しい位置および向きが達成され得る。
【０１０５】
説明したように、当該コントローラによって実行される手順は、受信機ユニット３４において受信された信号に関連する１つまたは複数の信号特性を決定することを含む。これを、ここで、より詳細に説明する。
【０１０６】
該１つ以上の導出される信号特性は、例として、位相角、信号伝送時間、および送信と受信との間の信号減衰を含み得る。伝送時間は、信号飛行時間、即ち初期送信と受信との間の伝搬期間を意味し得る。信号減衰は、信号経路ロス、即ち最初送信と受信との間の信号強度の変化を意味し得る。他の信号特性が、追加的に又は代替的に導出され得る。
【０１０７】
信号飛行時間（伝送時間）を導出することは、単に、信号の送信時間及び信号の受信時間を記録し、その差を計算することによって達成され得る。これを実行するために、少なくとも１つの送信ユニット３２および少なくとも１つの受信ユニットはそれぞれ内部クロックを含み、これらクロックは同期され得る。中央コントローラ３６は、信号の送信時間及び受信機ユニットでの同じ信号の受信を追跡する。直ぐに連続する送信および受信イベントは、同じ信号に関連付けられると仮定され得る。
【０１０８】
経路損失（信号減衰）を導出することは、単に、送信時の信号強度を記録し（または既知の強度で送信のための信号を生成し）、受信時に同じ信号の強度を測定し、次いでその変化を計算することによって達成され得る。該信号の強度は、例えば、ボルト単位での信号振幅、例えば、ピーク・ツー・ピーク振幅を指す。受信機ユニット３４及び送信機ユニット３２は、それぞれ、信号強度、例えば信号振幅の測定を可能にする信号処理手段を含み得る。この場合、各ユニットはクロックを含み、これらクロックは同期され、所与の信号の送受信を互いに整合させる。特に、直に連続する送信および受信イベントは、同じ信号に関連付けられると仮定され得る。しかしながら、代替的に、中央コントローラは、受信機ユニットで受信された信号の信号強度、例えば振幅を測定するための信号処理手段を含んでもよく、送信と受信の間の信号減衰を計算するように構成され得る。
【０１０９】
少なくとも１つの受信機ユニット３４は、２つ以上の電極対を含み得る。この場合、受信機ユニット３４の２対の電極間の所与の信号特性の値の差に対応する、１つまたは複数の差動的信号特性を導出することが有利である。
【０１１０】
例えば、上記差動的信号特性は、位相角差、信号伝送時間（飛行時間）差および信号減衰（経路損失）差のうちの１つまたは複数であり得る。それぞれの場合、該差動は、受信機ユニット３４の２つの電極対のそれぞれで測定された値の間であり得る。受信機ユニットに関する差動的信号特性の値は、例えば、コントローラ３６によって決定されてもよく、又は、受信機ユニット３４によってローカルに決定され得る。任意選択で、差動値は、受信機ユニットに含まれる電極対のそれぞれおよびすべての組合せ（２つよりも多い場合）に関して、１つまたは複数の信号特性について導出され得る。
【０１１１】
差動的信号特性は、２つの空間的に分離された電極対における測定値の差が配向状態に応じて一貫して変化するので、位置決め、特には向きの特別に正確な特徴付けを提供する。
【０１１２】
解説するために、図４は、４対の電極５２１、５２２、５２３、５２４からなる例示的な受信機ユニット３４を示す。該受信機ユニットは、手首に装着された装置の形態の送信機ユニット３２と共に、身体のその場に配置されて示されている。該受信機ユニットの少なくとも２つの電極対で受信され得る信号間の可能な全ての位相角差は、次のように記述される：
Φｉｊ＝Φｉ−Φｊ，
これは、それぞれ極対５２ｉおよび５２ｊで受信された信号間の位相角差Φを示す。従って、ｉ＝１、２、３、４として、電極対５２ｉとそれ自身との間のすべての位相角差はゼロである。電極対５２ｉと５２ｊとのそれぞれの間の位相角差Φｉｊは、電極対５２ｊと５２ｉとの間の位相角差Φｊｉと同じであるが逆の符号である。すなわち、ｉ＝１、２、３、４およびｊ＝１、２、３、４であり、ｉ≠ｊである場合、Φｉｊ＝−Φｊｉである。
【０１１３】
例えば、Φ１２＝Φ１−Φ２は極対５２１および５２２で受信された信号の間の位相角差を示し、以下同様である。したがって、受信機ユニット３４が図４に示すように向けられている場合、電極対５２１および５２３でそれぞれ受信される信号間の位相角差Φ１３は負である一方、極対５２３および５２１で各々受信される信号間の位相角差Φ３１は正となり、極対５２１が、極対５２３より送信機ユニット３２に近いことを示す。
【０１１４】
電極対５２２および５２４で受信される信号の間の位相角差Φ２４並びに電極対５２４および５２２で受信される信号の間の位相角差Φ４２は、電極対５２２および５２４と送信機ユニット３２との間の等しい（またはほぼ等しい）距離のために、ゼロ（またはほぼゼロ）となる。電極対５２１および５２２で受信される信号の間の位相角差Φ１２並びに電極対５２１および５２４で受信される信号の間の位相角差Φ１４は小さいが負となる一方、電極対５２３および５２２で受信される信号の間の位相角差Φ３２並びに電極対５２３および５２４で受信される信号の間の位相角差Φ３４は小さいが正となる。これらの位相角差は、送信機ユニット３２に対する受信機ユニット３４の向きを正確に特徴付けることができる。このような差動的信号特性を含む本体指紋は、既知の対応する向きに関連するこの特性も含むデータセットに基づいて、受信機ユニットの向きを導出することを可能にするために有利である。
【０１１５】
前述したように、追加的に又は代替的に導出され得る別の考えられる差動信号特性は、受信機ユニット３４の少なくとも２つの電極対５２１、５２２、５２３、５２４のうちの１つで受信される信号の飛行時間（ＴｏＦ）の、受信機ユニット３４の少なくとも２つの電極対５２１、５２２、５２３、５２４のうちの少なくとも１つの他のもので受信される信号の飛行時間に対するものであり得る。該信号の相対的な飛行時間は、送信機ユニット３２に対する受信機ユニットの向きを示すこともできる。より具体的には、電極対５２１、５２２、５２３、５２４で受信される信号の飛行時間が長くなるほど、当該電極対は送信ユニットから一層離れる。同様に、或る電極対で受信される信号の飛行時間が短ければ短いほど、該電極対は送信機ユニットに近い。
【０１１６】
例えば、受信機ユニット３４が図４に示されるように配向される場合、送信機ユニット３２から電極対５２１への飛行時間ｔ１は、送信機ユニット３２から電極対５２２、５２３および５２４への飛行時間ｔ２、ｔ３およびｔ４とそれぞれ比較して最も小さくなり得る。送信機ユニット３２から電極対５２３への飛行時間ｔ３は最も大きな値を有する一方、送信機ユニット３２から電極対５２２および５２４への飛行時間ｔ２およびｔ４はそれぞれ等しく（またはほぼ等しく）、送信機ユニット３２から電極対５２３への飛行時間ｔ３よりも小さいが、送信機ユニット３２から電極対５２１への飛行時間ｔ１よりも大きくなる。
【０１１７】
従って、受信機ユニット３４が図４に示すように配向される場合、信号の相対的な飛行時間は次のように記述することができる：
ｔ１≦ｔ２，ｔ４≦ｔ３
【０１１８】
これは、特に、送信機ユニット３２に対する受信機ユニット３４の向きに関する情報を提供することができる。当該特性が飛行時間（ＴｏＦ）である場合、受信機ユニット３４は、送信機ユニット３２からの信号の送信に先立って（例えば、先に説明した方法で）該送信機ユニット３２と時間同期させることができる。受信機ユニット３４は、該受信機ユニット３４の内部同期クロックを使用して基準信号を生成することができる。該基準信号は、送信ユニット３２から送信される信号に基準を与えることができる。中央コントローラ３６は、送信及び受信の時間を追跡することができる。
【０１１９】
前述したように、追加的または代替的に導出され得る信号特性は、少なくとも２つの電極対５２１、５２２、５２３、３５４のうちの少なくとも１つの他のものにおいて受信される信号の振幅に対する、少なくとも２つの電極対５２１、５２２、５２３、５２４のうちの少なくとも１つにおいて受信される信号の振幅であり得る。これらの例では、信号の相対的振幅が、特に、送信機ユニット３２に対する受信機ユニット３４の向きを示すことができる。
【０１２０】
身体のインピーダンスのために、送信機ユニット３２から送信される信号は、身体を通って進むにつれて減衰を受け得る。したがって、送信ユニット３２から送信される信号の振幅は、身体を通って進むにつれて減少し得る。信号の減衰が生じる。信号が身体を通って伝播する時間が長ければ長いほど、信号はより減衰され得る（または信号の振幅がより減少する）。このように、受信機ユニット３４の電極対５２１，５２２，５２３，５２４で受信した信号の振幅が低い程、電極対５２１，５２２，５２３，５２４は送信部３２からより離れている。同様に、受信機ユニット３４の電極対で受信される信号の振幅が大きいほど、該電極対は送信機ユニット３２に近くなる。
【０１２１】
例えば、受信機ユニット３４が図４に示されるように配向される場合、電極対５２３で受信される信号の振幅は、他の電極対５２１、５２２および５２４で受信される信号の振幅と比較して、最も小さくなり得る。同様に、電極対５２１で受信される信号の振幅は、他の電極対５２２、５２３および５２４で受信される信号の振幅に比較して最も大きくなり得る。電極対５２２および５２４で受信される信号の振幅は、等しく（またはほぼ等しく）、電極対５２１で受信される信号の振幅より小さいが、電極対５２３で受信される信号の振幅よりも大きい。
【０１２２】
いくつかの実施形態では、信号減衰Ｇが以下のように導出される：
Ｇ＝２０ｌｏｇ１０（Ｖｒｅｃｅｉｖｅ／Ｖｓｅｎｄ），
ここで、Ｖｒｅｃｅｉｖｅは受信機ユニット３４の少なくとも２つの極対５２１、５２２、５２３、３５４で受信される信号の振幅であり、Ｖｓｅｎｄは、送信機ユニット３２から送信される信号の振幅である。
【０１２３】
受信機ユニット３４の電極対５２１、５２２、５２３、５２４で受信される信号の信号減衰が大きいほど、該電極対は送信機ユニット３２から一層離れている。同様に、受信機ユニット３４の電極対で受信される信号の減衰が小さいほど、該電極対５２１、５２２、５２３、５２４は送信機ユニット３２に近い。したがって、受信機ユニット３４が図４に示されるように配向される場合、電極対５２１で受信される信号の減衰は電極対５２２で受信される信号の減衰よりも小さく、電極対５２４で受信される信号の減衰は電極対５２３で受信される信号の減衰よりも小さくなり得る。
【０１２４】
なお、上記説明は、導出され得る信号特性の一例を示すもので、本発明を限定するものではない。有利には、両方の差動的信号特性（受信機ユニットの２対の電極間の信号特性値の差）が、同じ信号特性の絶対値に加えて計算され得る。後者は、受信機ユニットの位置を特徴付け、したがって導出するために、前記身体指紋に含めるのに特に有用であり得る。前者は、向きを特徴付けるために特に有用であり得る。
【０１２５】
前述したように、信号生成および処理機能の処理は、異なる方法でシステム３０の構成要素間に分散され得る。一組の実施例では、信号生成および受信信号の処理が（中央）コントローラ３６によって集中的に実行されてもよく、その場合、第１および第２の皮膚インターフェースユニットは、単に、生成された信号を人体に電気的に結合し、受信される信号を人体から電気的に取り戻すためのものである。それらは、例えば、これを容易にするために、それぞれ単に１つ以上の電極を備えるものとすることができる。
【０１２６】
信号生成および受信信号の処理は、皮膚インターフェースユニットの間で分散され得る。例えば、第１の皮膚インターフェースユニット３２（送信機ユニット３２）は身体に供給するための信号を生成するための回路を備えることができ、第２の皮膚インターフェースユニット（受信機ユニット３４）は、感知された信号を処理するための回路を備えることができる。
【０１２７】
また、名目上の送信機ユニット３２および受信機ユニット３４の両方は、それぞれ、信号発生器（すなわち、送信機）として、または信号センサ（すなわち、受信機）として選択的に構成可能であり得る。したがって、これら２つの機能は、交換可能であり得る。各々は、体内に結合するための信号を生成するため、および体外に取り戻された信号を処理するための両方の回路を備え得る。したがって、各皮膚インターフェースユニットは２つのモードまたは機能の間で切り替え可能であり、それによって、当該システムの柔軟性を高めることができる。このような皮膚インターフェースユニットは、多機能インターフェースユニットと呼ぶことができる。
【０１２８】
図５は、信号生成（送信）及び受信信号の処理の両方の実行を可能にするために、このような多機能皮膚インターフェースユニットに含まれ得る回路をブロック図形式で示す。
【０１２９】
上記回路は一緒になって、所与の皮膚インターフェースユニットを介して身体を通る信号の生成及び送信を制御すると共に、第２の皮膚インターフェースユニットを介して遠隔位置で信号を受信するための送受信機ユニット４２を形成し得る。この送受信機ユニットは、ＲＦユニットと呼ばれる。
【０１３０】
送受信機ユニット４２は、この例では、信号の発生及び送信を制御するための１組の構成要素（送信機回路部４４）と、信号の受信を制御するための第２組の構成要素（受信機回路部４６）とを含む。両回路部は、送信機部４４及び受信機部４６を制御するマイクロコントローラユニット（ＭＣＵ）４８に動作可能に接続される。該送信機部及び受信機部の両方は、電極Ａ１およびＡ２と称される２つの皮膚接触電極５１ａ、５１ｂとインターフェースするスイッチ５０に接続され得る。さらなる例では、２対以上の電極が含まれ得る。スイッチ５０は、所与のインターフェースユニット３２、３４を、信号送信モード（電極を送信機回路部４４に接続する）と信号受信モード（電極を受信機回路部４６に接続する）との間で切り替えるためのものであり得る。
【０１３１】
信号送信部（送信機回路部）４４は、電極５１によって皮膚に結合するための電気信号を生成するように構成された信号発生器５６を含む。該信号発生器は、有利には無線周波数で交流信号を発生する。好ましくは、信号は１０ＭＨｚ〜１５０ＭＨｚの周波数範囲で発生することができる。この周波数範囲においては、人体が信号伝送のための導波器として振る舞うからである。
【０１３２】
送信機部（送信機回路部）４４は、さらに、生成された生信号を受信し、それらを増幅（すなわちブースト）し、スイッチおよび電極５１を介しての該信号の身体への印加を駆動するように構成された電圧ブースタおよびドライバ５４を含み得る。
【０１３３】
信号受信機部（受信機回路部）４６は、アナログ形式で、スイッチ５０を介して、電極５１によって感知された生信号を受信するためのアナログフロントエンド要素６０を含み得る。該フロントエンド要素は、受信信号をアナログ−デジタル変換器６２に伝達することができ、このアナログ−デジタル変換器は、該信号を処理し、マイクロコントローラユニット４８にデジタル形式で出力する。
【０１３４】
他の例では、皮膚インターフェースユニット３２、３４のそれぞれは信号生成または信号感知のうちの１つのみを実行するように構成され得る。この場合、各々は図５に示す送信機４４または受信機４６の回路部のうちの１つのみを備えることができ、スイッチは省略することができる。例えば、名目上の送信機ユニット３２は送信機回路部４４のみを含み、名目上の受信機ユニット３４は受信機回路部４６のみを含む。
【０１３５】
さらなる例では、図５に示される送受信機ユニット４２の送信機４４および受信機４６の両方の回路部が中央コントローラ３６に含まれてもよく、該コントローラ３６は皮膚インターフェースユニット３２、３４の間で信号を電気的に通信するように構成される。
【０１３６】
図５に示される図示された送受信機ユニット４２は、実施形態に従って信号を生成および処理するために使用され得る回路を表す。同様の機能を達成することができる他の適切な回路の実施は、当業者には明らかであろう。
これらの概念を例示するために、ここで、実施形態を、単なる例として詳細に説明する。
【０１３７】
この実施形態によるシステム３０のレイアウトが、図６に概略的に示される。例を通してパッチが使用されるが、本明細書で説明されるようなハンドヘルド装置などの様々な他の装置が、同様の構成要素および／または方法を使用して配置され得る。このシステムは、構成要素が被験者７０の身体に被着され、または身体に取り付けられた状態で、原位置で示されている。該システムは、スマートウォッチまたは他の関連装置の形態の送信機ユニット３２を備えることができる。該送信機ユニットは、生成された信号を体内に結合するための第１の皮膚インターフェースユニットを構成することができる。該システムは、センサパッチ３４の形態の受信機ユニットを備えることができる。該センサパッチは、スマートウォッチ装置によって体内に結合された信号を検知するための第２の皮膚インターフェースユニットを構成することができる。この例では単一の送信機ユニットが設けられているが、複数の送信機ユニットが代替的に設けられ得る。
【０１３８】
スマートウォッチを使用することができるが、この実施形態の他の例によれば、異なるウェアラブル装置を使用することもできる。また、スマート体重計またはハンドヘルド装置などのオフボディ装置を使用することもできる。これも、身体上の装置の位置が確実に分かるという同じ利点を提供する。被験者の皮膚上の特定の位置（すなわち、この場合は足）に適用するように構成されているからである。
【０１３９】
ウェアラブル装置３２およびセンサパッチ３４は、それぞれ、皮膚と直接作用し合うための複数の電極を有し得る。好ましくは、該ウェアラブル装置は、送信機電極として構成された１つ以上の電極対を含むことができる。好ましくは、上記センサパッチは、受信機電極として構成された少なくとも１対の電極を含むことができる。
【０１４０】
ウェアラブル装置３２およびセンサパッチ３４は、それぞれ、図５に図示し、前述したような送受信機回路４２を備えることができる。センサパッチに対して、該回路は受信用に構成することができ（身体チャネル信号（ＢＣＳ）受信機回路４６がアクティブになる）、一方ウェアラブル装置のデバイス送信機に対して、該回路は送信用に構成され得る（身体チャネル信号（ＢＣＳ）送信機回路４４がアクティブになる）。代わりに、上記パッチが受信機回路部４６のみを含み、上記ウェアラブル装置は送信機回路部４４のみを含み得る。
【０１４１】
当該システムは、専用コントローラ（図示せず）をさらに備えることができる。代わりに、制御機能は１つ以上の皮膚インターフェースユニット３２、３４によって実行され得る。例えば、前記コントローラは、ウェアラブル装置３２に含まれてもよく、または該ウェアラブル装置が該コントローラを形成または構成してもよく、すなわち、コントローラの機能を実行し得る。コントローラへの言及は、いずれかのオプションを指すものとみなすことができる。
【０１４２】
パッチ３４とウェアラブル装置３２との間の通信は、有線または無線のいずれかの任意の適切な通信媒体またはチャネルを介して容易にされ得る。快適性および柔軟性の理由から、無線通信が好ましい場合がある。この場合、ウェアラブル装置３２およびパッチ３４の両方は、これを容易にするために無線通信モジュールを備えることができる。これらは、例えば、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）、超広帯域（ＵＷＢ）または人体通信（body-coupled communication）のような標準的な通信技術を含むことができる。
【０１４３】
使用時には、ウェアラブル装置３２が図６に示すように身体上の既知の位置、すなわちこの場合は手首に取り付ける。
【０１４４】
コントローラ３６は、センサパッチ３４の位置及び向きの指示情報を決定するように構成することができる。これを実施化するために、ウェアラブル装置３２とパッチ３４との間で伝送される信号に対応する一組の信号特性が決定される。
【０１４５】
例えば、送信機ユニット３２に含まれる各電極対は、身体の電気身体チャネルを介して送信するために、身体の皮膚に電気信号（身体チャネル信号（ＢＣＳ））を結合するように制御され得る。該電極対は、信号を逐次的に１つずつ結合するように制御する。これらの送信されたＢＣＳ信号の各々に対して、パッチ３４（受信機ユニット）に含まれる各電極対は、該信号を受信する。
【０１４６】
各受信信号に対して、複数の信号特性の集合（セット）を導出する。これらは、信号の直接的に測定された特性に基づいてもよく、又は測定された信号特性から導出若しくは計算され得る。
【０１４７】
受信機ユニットにおいて様々な信号特性を導出するための例示的な手順は、先に詳細に説明した。
【０１４８】
受信機パッチ３４が１対の電極のみを有する場合には、受信信号の信号減衰（経路損失（ＰＬ））及び信号伝送時間（飛行時間（ＴｏＦ））を含む信号特性が測定され得る。該受信機パッチが２以上の電極対を有する場合、２つの受信機電極対間の位相角差、ＴｏＦ差、ＰＬ差などの差動的信号を測定することが可能であり得る。オプションとして、異なる信号送信周波数に対して複数組の測定を行うことができる。前述したように、システム３０が複数の送信機ユニットを備える場合、各送信機は身体を介して順番に信号を送信するように制御でき、各々から受信された信号について信号特性の別々のセットが導出される。２つ以上の送信機ユニットが存在する場合、任意に、１つは、信号を送信するように各送信機ユニットを順次構成する処理を調整するためにマスタ送信機として動作するように構成され得る。別々の中央コントローラ３６が、この機能を実行できる。
【０１４９】
したがって、身体の指紋を構築するために、複数の利用可能な自由度が存在する。各受信機及び送信機上の複数の可能な電極対の各々に対して、並びに複数の送信機に対して、信号特性の複数の組を導出できる。これは、非常に包括的な身体指紋が生成されることを可能にし、特定の身体位置の詳細な特徴付けを可能にし、したがって、より正確な受信機の位置特定を可能にする。
【０１５０】
一例として、身体上の受信機ユニット３４の所与の位置および向きに対して、該受信機ユニット３４に含まれるＭ個の受信電極、当該送信機ユニット３２に含まれるＮ個の送信電極、合計でＰ個の送信機ユニット、およびそれぞれの場合に導出され得るＱ個の異なる信号特性のセットが存在し得る。この場合、各送信機ユニットの各電極対についてＭ＊Ｑの信号特性測定値の組を得ることが可能である。したがって、単一の送信機ユニットに対して、Ｎ＊Ｍ＊Ｑの信号特性測定値を得ることが可能である。送信機ユニットの全組については、Ｐ＊Ｎ＊Ｍ＊Ｑの信号特性測定値の組を得ることができる。
【０１５１】
さらに、これに、（Ｐ＊Ｎ＊（ＭＣ２）＊Ｑ）の組み合わせの対ごとの差動的信号特性測定値、すなわち、受信機ユニット３４の異なる電極対間の導出された信号特性の差を加えることもできる。従って、この実施例で得られるシグナル特徴測定の総数は、（Ｐ＊Ｎ＊Ｍ＊Ｑ）＋（Ｐ＊Ｎ＊（ＭＣ２）＊Ｑ）測定である。
【０１５２】
更に、測定の各々は、Ｆ個の異なる信号周波数について繰り返すことができる。この場合、受信機ユニット位置ごとに（Ｆ＊Ｐ＊Ｎ＊Ｑ）（Ｍ＋（ＭＣ２））の異なる信号特性の集合を得ることができる。
【０１５３】
前述したように、受信機ユニット３４の所与の身体位置に対する信号特性の完全なセットは、身体上の所与の位置及び向きに対する送信機ユニット３２に対する該受信機ユニットの身体指紋と呼ぶことができる。
【０１５４】
所与の身体指紋はＢＰＦｉ，ｊとして表現でき、ここで、ｉは完全なセットの特定の身体チャネル特性（すなわち、ｉ＝｛１，２，３，…（Ｆ＊Ｐ＊Ｎ＊Ｑ）（Ｍ＋（ＭＣ２））｝）を索引付けし、ｊ＝｛１，２，３，…Ｊ）は身体上の受信機ユニット３４の異なる可能な位置および向き（ロケーションとも呼ぶ）に対するものである。
【０１５５】
上記の例は、包括的な身体指紋（ＢＦＰ）を構築するための多くの可能な方法のうちの１つであることに留意されたい。さらなる例では、他のまたは追加の信号特性が各信号について導出されてもよく、他のオプションおよび変形は当業者には明らかであろう。
【０１５６】
特定の測定された又は計算された信号特性は受信機ユニット３４の位置によって変化し得る一方、他のパラメータは向きによって変化することに留意されたい。したがって、それぞれの場合において、信号特性の適切なサブセット（部分組）のみを考慮し、これらを事前に決定された信号特性の対応する適切なサブセットのみと比較することによって、位置および向きの指示情報を独立して導出することが可能である。
【０１５７】
実施形態は、感知された一組の信号特性を、予め決定された信号特性のデータセットと比較することに基づいており、各セットは、身体上の受信機の複数の異なる基準位置および／または向きのうちの１つと関連している。このようにして、受信機ユニット３４に対する位置および向きの指示情報が導出される。
【０１５８】
これを容易にするために、信号特性の複数の予め決定された組のデータセットを最初に確立するためのシステム訓練方法が存在し得る。これは初期設定手順として１回実行すればよく、次いで、導出されたデータセットは当該システムによる位置決定手順の後続の各反復のために使用され得る。それは、例えば、病院または他のケア施設における患者へのパッチの最初の被着の間に、看護師または他の病院職員によって実施され得る。また、これは、手持ち式撮像装置を参照して説明したように、撮像アプリケーション中に医療専門家または技術者によって実行され得る。例を通してパッチが使用されるが、本明細書で説明されるようなハンドヘルド装置などの様々な他の装置が、同様の構成要素および／または方法を使用して配置され得る。
【０１５９】
上記システム訓練手順を実行するために、看護師または他の職員は、最初に１つ以上の送信機ユニット３２を患者の身体上または患者の身体に対して取り付ける。例えば、送信機ユニットは、手首に装着可能な装置のようなウェアラブル装置であってもよく、又はスマート体重計のような１つまたは複数のオフボディ装置であり得る。当該送信機ユニットは送信機として動作するように構成される（例えば、該ユニットが前記図５のもののような汎用送受信機ユニット４２を含む場合）。また、センサパッチなどの受信機ユニット３４を、身体に取り付けるために準備してもよく、これを受信機として構成し得る。
【０１６０】
受信機ユニット３４は、身体上の第１の特定の位置および向きに配置され得る。訓練手順を起動するために、コントローラ３６上で特定の制御モードをトリガすることができ、例えば、特定のアプリを起動することができる。送信機ユニットと受信機ユニットとの間の信号の伝送はコントローラ３６によって制御することができ、第１のロケーションに関する受信信号に対応する第１の組の信号特性（すなわち、第１の身体指紋（ＢＦＰ））を導出することができる。これは、メモリまたは前記コントローラ若しくは送信機ユニット３４（例えば、ウェアラブル装置）にローカルに格納されてもよく、または例えばクラウドにリモートに格納され得る。
【０１６１】
次いで、看護師または他の職員は受信機ユニット３４を身体上の複数の他のロケーション（位置および向き）に順次配置し、各位置および向きについて、対応する信号特性のセット（対応するＢＦＰ）が導出され、記憶される。このようにして形成された、複数の異なる受信機ロケーションに関する信号特性の完全なデータセットは、ローカルまたはリモートのいずれかで収集され、記憶され得る。それは、前記コントローラおよび／または受信機ユニットに記憶され得る。それは、追加的に又は代替的に、クラウドに記憶され得る。
【０１６２】
次いで、看護師または他の職員は上記試行位置および向きのうちの１つを、患者がパッチまたは装置を交換および／または再装着するようになったときに該パッチまたは装置を配置するために当該システムによって患者が案内されるべき目標位置および向きとして指定する。この指定は、ここでもローカルおよび／またはリモートに保存される。
【０１６３】
この手順は、２つの例示的なオンボディセンサシステムに関連して図７および図８に概略的に示される。図７は、受信機ユニットとしての単一のセンサパッチ３４と、単一の手首に装着される送信機ユニット３２とを備える図６のセンサシステムの例を示す。複数の点線の円は、訓練方法全体を通してパッチが順次移動させ得る様々な基準位置および向き７２を示す。塗りつぶされた円は、自宅でパッチを交換するときに当該システムによってパッチを配置するようにユーザが案内される単一の割り当てられた目標位置及び向き７４を示す。ここでも、パッチが実施例を通して使用されるが、本明細書で説明されるようなハンドヘルド装置などの様々な他の装置が、同様の構成要素および／または方法を使用して配置され得る。
【０１６４】
図８は、当該処理を、それぞれが手首に装着される装置の形態の２つの送信機ユニット３２ａ、３２ｂを有する第２の例のオンボディセンサシステムに関連して示す。この場合も、点線の円はパッチが順次移動され得る様々な基準位置および向き７２を示し、塗りつぶされた円は、パッチの後の位置特定のために割り当てられた目標位置および向き７４を示す。しかしながら、この場合、各位置及び向き７２に対して、送信機ユニット３２ａ、３２ｂの各々が信号を生成し、送信するために順に起動され得、各送信機の信号に対して信号特性のセットが導出される。両送信機ユニットに関する信号特性を組み合わせて、各位置および向きに対する単一の総合的な信号特性のセットを形成する（すなわち、各ロケーションに対して単一の身体指紋（ＢＦＰ）を形成する）。
【０１６５】
一態様は、オンボディ感知システムの皮膚インターフェースユニットの配置を設定する方法を含む。これは、１つの皮膚インターフェースユニット（前記受信機ユニット）の配置された位置の指示情報を決定するステップ、および（好ましい実施形態では）規定された目標位置に近づくように該ユニットを再配置する際にユーザを案内するための案内情報をユーザに提供するステップを含む。前述したように、このような方法は、当該システムが、患者が病院から退院した後の、長期間にわたる１つまたは複数の生理学的パラメータの在宅監視のためのものであると共に、前記受信機ユニットがこれらのパラメータを測定する際に使用するためのものである場合に、特に有益な用途を見出す。上記受信機ユニット、例えばセンサパッチは、頻繁に交換する必要があることが多く、このため、患者は該センサパッチを交換後に身体上で再配置する必要がある。正確な位置決めは確実かつ正確なパラメータ監視を保証するために重要であるが、医療訓練なしでは困難である。
【０１６６】
例示として、図９および図１０を参照して、センサシステムの受信機ユニットの配置を設定するための１つの例示的な方法をここで概説する。記載される例は、例示のためだけのものであり、限定することを意図するものではない。
【０１６７】
当該配置方法は、受信機ユニットを目標位置に配置するための第１の段階８２（図９にブロック図形式で示されている）と、該受信機を目標方位に向けるための第２の段階１０８（図１０にブロック図形式で示されている）との２つの逐次的な段階に分けられ得る。
【０１６８】
図９を参照すると、第１のステップ８８において、ユーザは新しいユニットによる交換のために、現在の受信機ユニット（例えば、センサパッチ）を取り外す。任意選択的に、異なる基準位置に関する予め決定された信号特性のデータセットが、該新しいパッチ上に転送される必要があり得る。このデータは、中央コントローラ３６に記憶される。
【０１６９】
新しい装置を身体上に配置するための目標位置および向きが取得される（９０）。これは看護師によって事前に割り当てることができ、その場合、このステップは格納された割り当てられた目標位置および向きを取り出すステップを含む。ユーザが、目標位置及び向きを設定又は選択できる。これは、データセットの予め決定された信号特性が対応する基準位置および向きのセットから選択され得る。
【０１７０】
次いで、ユーザは、例えば、コントローラ３６上で特定の制御モードをトリガすることによって、または特定のアプリを起動することによって、当該システム上で装置配置手順を起動することができ、新しい装置（例えば、パッチまたはハンドヘルド装置）を初期の第１位置に配置する（９４）。送信機ユニット３２を、信号を送信するように制御することができ、信号特性が受信機パッチで受信された信号について導出され、これによって、初期位置に関する身体指紋（ＢＦＰ）を形成する。これは、割り当てられた目標位置についてのデータセット内の信号特性の所定のセット（所定のＢＦＰ）と比較され得る。
【０１７１】
現在位置の指標（指示情報）が、測定されたＢＦＰと目標位置に関するデータセット内の所定のＢＦＰとの間の距離メトリックを計算する（９６）ことに基づいて導出される。Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｓｙｓｔｅｍ  Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ（ＩＣＡＳＩ），２０１７  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ  ｏｎ（ｐｐ．１７６３−１７６６）ＩＥＥＥにおけるＢｅｌａｙ，Ａ．他による（２０１７，  Ｍａｙ）の論文「動的機械学習アプローチ（ＤＭＬＡ）を用いた５ＧＨｚでの屋内位置決め」は、これを計算するために使用できる様々なアルゴリズムを説明している。
【０１７２】
上記距離メトリに基づいて、目標位置に対する装置の現在位置を決定できる。現在の位置と目標位置との間の距離メトリックが、当該装置が定義された許容可能な近接閾値内にあるほど十分に小さいかどうかを判定することができる（１００）。該近接閾値は、例えば、ユーザ入力によって設定可能であってもよく、又は事前に定義され得る。それは、装置配置の要求される正確さまたは精度に基づいて定義され得る。
【０１７３】
装置が許容可能な近接閾値内にない場合（「ＮＯ」）、案内情報が生成され、ユーザに出力され（１０２）、装置を目標位置に近づける際にユーザを案内（誘導）できる。該案内（ガイダンス）は、好ましくは、上記距離メトリックを最小化するために装置が移動されるべき方向および距離の指示情報を含む。次いで、距離メトリック計算９６およびチェック１００のステップが繰り返される。
【０１７４】
当該装置が目標位置の近接閾値内にあることが分かった場合、ステップ１０４で、該装置が正しい位置にあり、現在の位置で定位置に取り付けられ、貼り付けられ、または保持されるべきであることをユーザに示すための出力情報が生成される。
【０１７５】
正しい位置決めに続いて、当該配置手順の第２段階は、正しい方位への該装置の配置を含む。図１０は、この段階のステップをブロック図で示す。
【０１７６】
正しい位置に到達すると、ユーザは、所望であれば、装置を第１の初期方位に向ける（１１０）。該初期方位について、一組の信号特性（ＢＦＰ）を前述したように導出することができる。現在の向きのＢＦＰを、目標位置に対応する所定のデータセット内のＢＦＰと比較することによって、誤差メトリックが計算される（１１２）。
【０１７７】
該誤差メトリックが目標方位の定義された角度的近接閾値内に装置を配置するのに十分小さいかどうかが判定される（１１４）。当該方位が定義された境界の外側にある場合（「ＮＯ」）、誘導情報が生成され、装置を目標方位に近づけるようにユーザを誘導するために該ユーザに出力される（１１６）。該誘導情報は、好ましくは、誤差メトリックを最小化するために該装置が移動されるべき角度距離及び方向の指示情報を含む。誤差メトリック計算ステップ１１２およびチェックステップ１１４が繰り返される。
【０１７８】
装置が目標方位の近接閾値内にあることがわかった場合及びわかる際、該装置が正しい位置および正しい方位にあり、現在の位置および方位において取り付けられ、被着され、または定位置に保持されるべきであることをユーザに示すための出力情報が生成される（１１８）。
【０１７９】
該皮膚インターフェースユニットの配置方法は、完了される。
【０１８０】
前述したように、実施形態は、異なる基準位置及び向きに関する信号特性の所定の組（ＢＦＰ）のデータセットを利用する。
【０１８１】
異なる基準位置に関する予め決定された信号特性のデータセットを確立するための一例のシステム訓練方法１３０を、ここで、図１１を参照してより詳細に概説する。これは、例えば、図９および図１０の方法に従う受信機ユニットの配置の前に実行するためであり得る。したがって、この手順は、図９の方法のステップ８８の前に１回実行できる。図９及び図１０の方法のステップは、図１１のシステム訓練方法を繰り返すことなく、後の繰り返しにおいて必要とされる回数だけ繰り返される。
【０１８２】
図１１を参照すると、例示的な訓練方法１３０の第１のステップ１３２において、看護師または臨床医はコントローラ上の特定の制御モードをトリガすることによって、または、例えばアプリを起動することによって、システム訓練が実行されることがコントローラ３６に示される。次いで、看護師または他のユーザは患者の身体上に複数の異なる位置および向きで受信機ユニット（例えば、この例ではパッチ）を配置し（１３４）、各１つについて、前の例で説明したアプローチに従って、１組の信号特性（ＢＦＰ）を導出する（１３６）。これは、Ｎ個のロケーションについて繰り返され、ｊ＝｛１，２，３，…Ｎ｝としてＢＦＰｊと表され得るＮ組の信号特性（ＢＦＰ）を導出する。
【０１８３】
ＢＦＰの完全な組は、ローカルメモリに、および／または遠隔的に例えばクラウド内にデータセットとして記憶される（１３８）。これらは、送信機ユニット及び／又は中央コントローラ３６にローカルに保存される。
【０１８４】
ユーザは基準位置のうちの１つにパッチを取り付けることができ（１４０）、好ましくは、パッチがどの位置に固定されるかの指示情報を、ローカルにまたは遠隔的にシステム上に記憶する。好ましくは、看護師は、後続の配置手順の間にパッチを配置する際に患者が案内される指定される目標位置も格納する。
【０１８５】
特定の受信機の位置及び向きに対応する身体指紋（ＢＦＰ）を構成する信号特性は水分レベルのような皮膚特性の変化により経時的に変化し得る。したがって、データセット内の前記信号特性の予め決定されたセットは、時間の経過とともに不正確になる可能性がある。これは、該予め決定された信号特性が更新または補正されない場合、不正確な位置および向き決定につながる可能性がある。したがって、１つまたは複数の有利な実施形態によれば、当該システム設定方法は、予め決定された信号特性の組が補正される較正ステップをさらに含む。
【０１８６】
該較正方法は、例えば、看護師または臨床医によって受信機が配置された既知の位置（例えば、これらにより初期訓練または較正手順中に記憶された）に基づいて、または以前に決定された位置に基づいて、受信機ユニット３４の既知の初期位置を仮定する。この方法は、送信機ユニット３２と受信機ユニット３４との間の電気信号の伝送を制御するステップと、受信信号に関連する一組の信号特性を導出するステップとを含む。これらは、受信機の現在のロケーションに対応する身体指紋を形成する。この導出された一組の信号特性は、パッチの同じ、現在の既知の位置に対応する予め決定された一組の特性と比較され得る。該予め決定された信号特性は、新たに計算された特性と以前の特性との間の何らかの差に基づいて補正され得る。
【０１８７】
好ましくは何らかの導出された差に基づいて、補正係数が導出されてもよく、これはデータセット内の予め決定された信号特性のセットの各々に適用され、それによって該データセットを更新する。
【０１８８】
例を通してパッチが使用されているが、本明細書で説明されるようなハンドヘルド装置などの様々な他の装置を、同様の構成要素および／または方法を使用して配置できる。
【０１８９】
図１２は一例の較正方法をブロック図で示し、ここで詳細に概説する。該較正方法（必要な場合）は、（例えば、図１１の方法に従って）あらかじめ決定された信号特性の組のデータセットを確立するための初期訓練方法の後で実施するためのものであり得る。しかしながら、該較正方法（必要なら）は、図９および図１０の受信機ユニットの配置方法の前に実行され得る。これは、これら２つの手順の間で実行するためのものであり得る。ここでも、パッチが実施例を通して使用されるが、本明細書で説明されるようなハンドヘルド装置などの様々な他の装置が、同様の構成要素および／または方法を使用して配置され得る。
【０１９０】
図１２を参照すると、較正手順１４２の第１のステップ１４４において、患者または他のユーザは、中央コントローラ３６上でパッチ再較正手順をトリガする。送信機ユニット３２を、身体を介して信号を送信するように制御し、受信機パッチ３４で受信された信号についての信号特性のセットがその初期位置および向きで導出される（１４６）。
【０１９１】
現在の（初期の、既知の）位置についての導出された信号特性が、データセットに格納された同じ位置についての予め決定された信号特性と異なるかどうかが判断される（１４８）。そうでない場合（「ＮＯ」）、再較正は必要とされない。差異がある場合、現在位置について測定された信号特性（またはＢＦＰ）と、その同じ位置について予め記憶された信号特性との間で補正係数が決定される（１５２）。該補正係数は、あらかじめ記憶された特性の組を、新たに導出された特性にマッピングまたは変換するのに適したものであるべきである。既知の位置についての予め決定された特性は、新たに導出された特性に従って更新され得る。
【０１９２】
上記補正係数は、変化した皮膚状態を補償するようにデータセットを補正するために、様々な異なる基準位置および向きについてデータセットに記憶された信号特性（ＢＦＰ）の予め決定されたセットのそれぞれに適用され得る（１５４）。
【０１９３】
信号特性（ＢＦＰ）の予め決定されたセットの更新されたデータセットは、以前のデータセットの代わりに、ローカルに（例えば、前記コントローラ、パッチおよび／または送信機ユニットに）、および／または遠隔的に、例えば、当該コントローラ若しくはシステムが通信可能であり得るクラウド若しくはリモートコンピュータに記憶され得る（１５６）。
【０１９４】
当該再較正手順が完了し得ることをユーザに示すために、出力情報が生成され得る（１５６）。
【０１９５】
再較正が完了すると、ユーザはパッチを交換するために、該パッチを身体から取り外す。
【０１９６】
上記で概説され、図９〜図１２に示された様々な方法および手順は、ある実施例に従って順に組み合わせられ、それによって、完全に包括的なオンボディセンサシステム設定（構成）方法を提供する。
【０１９７】
したがって、要約すると、最も包括的な実施形態によれば、該オンボディセンサシステム構成方法は、以下の４ステップ手順として理解される：
ステップ１：（例えば、図１１の方法に従って）異なる基準位置に関する事前に決定された信号特性のデータセットを確立するためのシステム訓練手順。
ステップ２：（例えば、図１２の方法に従って）何らかの皮膚特性変化に対して上記の確立されたデータセットを補正するための再較正手順。
ステップ３：（例えば、図９の方法による）受信機ユニットの位置配置手順。
ステップ４：（例えば、図１０の方法による）受信機ユニット方位配置手順。
【０１９８】
本発明の上記の実施形態はパッチの形態で説明されているが、本開示全体にわたって説明されているように、身体と接触するハンドヘルド装置に有利に適用できることは明らかである。そのような分類の装置の例は手持ち式撮像センサ、および特に手持ち式超音波装置であり、これは、画像取得のためのｃＭＵＴアレイを含み得る。
【０１９９】
前述のように、実施形態は、専用コントローラ３６を利用できる。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得る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り得る。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）との組み合わせとして実装され得る。
【０２００】
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構成要素の例は、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。
【０２０１】
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得る。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り得る。
【０２０２】
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討から、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、単語「有する」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、これらの手段の組み合わ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、光記憶媒体または他のハードウェアと一緒に若しくはその一部として供給される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１ａ】
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【図１ｂ】
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【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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【国際調査報告】
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