(57)【要約】電子装置の音声インターフェースに接続可能な外部センサを動作させる電子機器の制御方法、システム、および関連装置を提供するものであり、外部センサを駆動する音声インターフェースの第１の接触子に第１のハーモニックドライブ信号を、第２の接触子に第２のハーモニックドライブ信号を供給し、前記音声インターフェースの第３の接触子で応答信号を受信し、前記第１および第２のハーモニックドライブ信号の少なくとも一方を調整し、前記第１および第２のハーモニックドライブ信号および応答信号の特性に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータを特定し、特定された１またはそれ以上の生理パラメータを出力する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器の音声インターフェースに接続可能な外部センサを動作させる電子機器制御方法であって、前記音声インターフェースが複数の接触子を具え、前記方法が、
前記外部センサを駆動するために、音声インターフェースの第１の接触子に第１のハーモニックドライブ信号を、第２の接触子に第２のハーモニックドライブ信号を供給するステップと、
前記音声インターフェースの第３の接触子で応答信号を受信するステップと、
前記第１および第２のハーモニックドライブ信号の少なくとも一方を調整するステップと、
前記第１および第２のハーモニックドライブ信号と応答信号との特性に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータを特定するステップと、
特定された１またはそれ以上の生理パラメータを出力するステップと、
を具えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１の方法において、前記調整するステップは、前記応答信号に基づいて、当該応答信号を最小にするために前記ドライブ信号の一方を変調するためのフィードバックを提供するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１の方法において、前記調整するステップは、前記第１のドライブ信号の振幅をほぼ一定に維持しつつ、前記第２のハーモニックドライブ信号の振幅を所定の範囲でスイープするステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項３の方法において、前記振幅をスイープするステップは、前記音声インターフェースの最大振幅とゼロの間の範囲でスイープすることを含み、前記ほぼ一定の振幅は前記最大振幅の約半分であることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項３または４の方法において、前記スイープするステップは、前記振幅を線形に傾斜させるステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれかの方法において、受信された前記応答信号の局所極小のタイミング情報に基づいてドライブ信号の比率を特定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項３乃至６のいずれかの方法において、前記外部センサが温度センサを含み、受信された前記応答信号の局所極小のタイミング情報に基づいて温度を特定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１乃至６のいずれかの方法において、前記外部センサが温度センサを含み、前記ドライブ信号の比率に基づいて温度を特定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７または８の方法において、前記温度センサは本質的にサーミスタと基準抵抗からなることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項１乃至６のいずれかの方法において、前記外部センサが圧力センサを含むことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０の方法において、前記応答信号を前記ドライブ信号の一方と前記ドライブ信号の一方を位相シフトさせたもので乗算して応答入力を生成するステップと、当該応答入力に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータを特定するステップとを具えることを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１の方法において、前記応答入力と前記ドライブ信号の振幅比率に基づいて、平均血圧、収縮期血圧、拡張期血圧、および／または心拍レートを特定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項１０の方法において、前記圧力センサは、膨張可能な部材から圧力を受けるように接続されていることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１０の方法において、前記圧力センサは機械的に圧縮可能な部材内にあることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１３または１４の方法において、前記ドライブ信号の振幅比率に基づいて筋収縮強度を特定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１０の方法において、前記圧力センサは差圧センサを含むことを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１１の方法において、前記圧力センサは差圧センサを含み、前記応答入力と前記ドライブ信号の振幅比率に基づいて呼吸パラメータを特定するステップを具えることを特徴とする方法。
【請求項１８】
電子機器の音声インターフェースに接続可能な外部センサを動作させる電子機器を制御するシステムであって、前記音声インターフェースが複数の接触子を具え、前記システムが、
前記外部センサを駆動するために、音声インターフェースの第１の接触子に第１のハーモニックドライブ信号を、第２の接触子に第２のハーモニックドライブ信号を供給し、前記第１および第２のハーモニックドライブ信号の少なくとも一方を調整するドライブ信号生成部と、
前記音声インターフェースの第３の接触子で応答信号を受信する応答信号検出部と、
前記第１および第２のハーモニックドライブ信号と応答信号との特性に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータを特定する生理パラメータ抽出部と、
特定された１またはそれ以上の生理パラメータを出力する出力部と、
を具えることを特徴とするシステム。
【請求項１９】
請求項１８のシステムにおいて、前記ドライブ信号生成部は、前記応答信号に基づいて、当該応答信号を最小にするために前記ドライブ信号の一方を変調するためのフィードバックを受信することを特徴とするシステム。
【請求項２０】
請求項１９のシステムにおいて、前記ドライブ信号生成部は、前記第１のドライブ信号の振幅をほぼ一定に維持しつつ、前記第２のハーモニックドライブ信号の振幅を所定の範囲でスイープすることを特徴とするシステム。
【請求項２１】
請求項２０のシステムにおいて、前記ドライブ信号生成部は、前記音声インターフェースの最大振幅とゼロの間の範囲で前記第２のハーモニックドライブ信号の振幅をスイープし、前記ほぼ一定の振幅は前記最大振幅の約半分であることを特徴とするシステム。
【請求項２２】
請求項２０または２１のシステムにおいて、前記ドライブ信号生成部は、前記振幅を線形に傾斜させることにより前記第２のハーモニックドライブ信号の振幅をスイープすることを特徴とするシステム。
【請求項２３】
請求項２０乃至２２のいずれかのシステムにおいて、前記応答信号検出部と前記生理パラメータ抽出部の一方が、受信された前記応答信号の局所極小のタイミング情報に基づいてドライブ信号の比率を特定することを特徴とするシステム。
【請求項２４】
請求項２０乃至２３のいずれかのシステムにおいて、前記外部センサが温度センサを含み、前記生理パラメータ抽出部は受信された前記応答信号の局所極小のタイミング情報に基づいて温度を特定することを特徴とするシステム。
【請求項２５】
請求項１８乃至２３のいずれかのシステムにおいて、前記外部センサが温度センサを含み、前記生理パラメータ抽出部は、前記ドライブ信号の比率に基づいて温度を特定することを特徴とするシステム。
【請求項２６】
請求項２４または２５のシステムにおいて、前記温度センサは本質的にサーミスタと基準抵抗からなることを特徴とするシステム。
【請求項２７】
請求項１８乃至２３のいずれかのシステムにおいて、前記外部センサが圧力センサを含むことを特徴とするシステム。
【請求項２８】
請求項２７のシステムにおいて、前記応答信号検出部は、前記応答信号を前記ドライブ信号の一方と前記ドライブ信号の一方を位相シフトさせたもので乗算して応答入力を生成し、前記生理パラメータ抽出部は前記応答入力に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータを特定することを特徴とするシステム。
【請求項２９】
請求項２８のシステムにおいて、前記生理パラメータ抽出部は、前記応答入力と前記ドライブ信号の振幅比率に基づいて、平均血圧、収縮期血圧、拡張期血圧、および／または心拍レートを特定することを特徴とするシステム。
【請求項３０】
請求項２７のシステムにおいて、前記圧力センサは、膨張可能な部材から圧力を受けるように接続されていることを特徴とするシステム。
【請求項３１】
請求項２７のシステムにおいて、前記圧力センサは機械的に圧縮可能な部材内にあることを特徴とするシステム。
【請求項３２】
請求項３０または３１のシステムにおいて、前記生理パラメータ抽出部は、前記ドライブ信号の振幅比率に基づいて筋収縮強度を特定することを特徴とするシステム。
【請求項３３】
請求項２７のシステムにおいて、前記圧力センサは差圧センサを含むことを特徴とするシステム。
【請求項３４】
請求項２８のシステムにおいて、前記圧力センサは差圧センサを含み、前記生理パラメータ抽出部は、前記応答入力と前記ドライブ信号の振幅比率に基づいて呼吸パラメータを特定することを特徴とするシステム。
【請求項３５】
電子機器の音声インターフェースに接続するための温度計であって、
前記電子機器から第１および第２のハーモニックドライブ信号を受信するための第１および第２の接触子と、前記電子機器に応答信号を戻すたもの第３の接触子とを具えるジャックプラグと、
本質的に前記第１および第３の接触子の間に接続されたサーミスタと、前記第２および第３の接触子の間に接続された基準抵抗とからなる温度センサとを具えることを特徴とする温度計。
【請求項３６】
電子機器の音声インターフェースに接続するためのアダプタであって、
前記電子機器から第１および第２のハーモニックドライブ信号を受信するための第１および第２の接触子と、前記電子機器に応答信号を戻すたもの第３の接触子とを具えるジャックプラグと、
圧力感知領域を有する圧力センサであって、前記第１および第３の接触子の間で、前記第１および第２の接触子にまたがるブリッジとして接続されて前記第３の接触子に応答信号を提供し、前記第１および第３の接触子の間に接続された基準抵抗を具える圧力センサとを具えることを特徴とするアダプタ。
【請求項３７】
請求項３６のアダプタにおいて、前記圧力感知領域を包むハウジングを具え、前記圧力感知領域に流体接続された通路を具えることを特徴とするアダプタ。
【請求項３８】
請求項３７のアダプタにおいて、前記圧力センサは、２つの圧力感知領域を有する差圧センサを含み、前記ハウジングが２つの通路を有し、一方の通路が双方の圧力感知領域に接続されていることを特徴とするアダプタ。
【請求項３９】
請求項３７のアダプタにおいて、前記ハウジングは、前記通路を圧力チューブに連結するチューブコネクタを具えることを特徴とするアダプタ。
【請求項４０】
請求項３６のアダプタにおいて、機械的に圧縮可能な部材を具え、前記圧力センサは当該機械的に圧縮可能な部材内に入っていることを特徴とするアダプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般に患者の生理パラメータを特定することに関する。より具体的には、本開示は、電子デバイスの音声インターフェースに連結されたセンサで生理パラメータを特定するシステム、方法および関連する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の体温計、血圧測定装置、肺活量計、ＥＣＧ、ＥＥＧ、および生理パラメータを測定する他の装置は、通常スタンドアロンのユニットである。スタンドアロン型の生理パラメータを測定する電子装置は通常、電源、マイクロコントローラ、ローカルストレージ、およびカスタムディスプレイ機構と、検査を行うのに必要な基本回路とを具える。これは比較的に複雑なシステムとなり、製造が高価で、潜在的な故障の多くの点がある。これらはしたがって機能に制限があり、アップグレードが困難で、および／または、比較的高価である。
【０００３】
このため、生理パラメータを特定する改良したシステムおよび方法の提供が望まれていた。
【発明の概要】
【０００４】
いくつかの態様は、電子装置の音声インターフェースに接続可能な外部センサを動作させる電子装置の制御方法、システム、および関連装置を提供するものであり、外部センサを駆動する音声インターフェースの第１の接触子に第１のハーモニックドライブ信号を、第２の接触子に第２のハーモニックドライブ信号を適用し、前記音声インターフェースの第３の接触子で応答信号を受信し、前記第１および第２のハーモニックドライブ信号の少なくとも一方を調整し、前記第１および第２のハーモニックドライブ信号および応答信号の特性に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータを特定し、特定された１またはそれ以上の生理パラメータを出力する。
【０００５】
一態様では、前記外部センサを駆動する音声インターフェースの前記第１の接触子に第１のハーモニックドライブ信号を、前記第２の接触子に第２のハーモニックドライブ信号を適用し、前記第１および第２のハーモニックドライブ信号の少なくとも一方を調整するドライブ信号生成器と、前記音声インターフェースの第３の接触子で応答信号を受信する応答信号検出部と、前記第１および第２のハーモニックドライブ信号と応答信号との特性に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータを特定する生理パラメータ抽出部と、特定された１またはそれ以上の生理パラメータを出力する出力部とを具える。
【０００６】
他の態様では、電子装置の音声インターフェースに接続するための温度計が提供され、この温度計は、前記電子装置から第１および第２のハーモニックドライブ信号を受信する第１および第２の接触子と前記電子装置に応答信号を返信する第３の接触子とを有するジャックプラグ、および、前記第１および第３の接触子の間に接続されたサーミスタと、前記第２および第３の接触子の間に接続された基準抵抗とから実質的になる温度センサを具える。
【０００７】
他の態様では、電子装置の音声インターフェースに接続するアダプタが提供され、このアダプタは、前記電子装置から第１および第２のハーモニックドライブ信号を受信する第１および第２の接触子と前記電子装置に応答信号を返信する第３の接触子とを有するジャックプラグと、圧力検知領域を有する圧力センサとを具え、当該圧力センサは、第１および第３の接触子の間で、前記第１および第２の接触子にまたがるブリッジとして接続されて前記第３の接触子に応答信号を提供し、前記第１および第３の接触子の間に接続された基準抵抗を具える。
【０００８】
本開示の他の態様および特徴は、当業者によって添付の図面とともに特定の実施例に関する以下の説明を読むことにより明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
本発明の実施例を、あくまでも例示として、添付の図面を参照しながら説明する。
【図１】図１は、一実施例にかかる電子装置の音声インターフェースを通して外部センサを制御する方法を説明するフローチャートである。
【図１Ａ】図１Ａは、別の実施例にかかる電子装置の音声インターフェースを通して外部センサを制御する方法を説明するフローチャートである。
【図１Ｂ】図１Ｂは、一実施例にかかる例示的な温度計を制御するために接続された電子装置の概略図である。
【図１Ｃ】図１Ｃは、一実施例にかかる例示的な脈拍計を制御するために接続された電子装置の概略図である。
【図１Ｄ】図１Ｄは、一実施例にかかる例示的な肺活量計を制御するために接続された電子装置の概略図である。
【図１Ｅ】図１Ｅは、一実施例にかかる例示的な会陰圧測定器を制御するために接続された電子装置の概略図である。
【図２】図２は、一実施例にかかる電子装置の音声インターフェースに接続可能な外部センサを動作させる電子装置を制御する例示的なシステムの概略図である。
【図２Ａ】図２Ａは、別の実施例にかかる電子装置の音声インターフェースに接続可能な外部センサを動作させる電子装置の例示的な制御システムの概略図である。
【図３】図３は、一実施理恵にかかる例示的な温度センサ回路の概略図である。
【図３Ａ】図３Ａは、一実施例にかかる温度センサを動作させるレジ的な制御システムの概略図である。
【図３Ｂ】図３Ｂは、一実施例にかかる温度センサを動作させる例示的な制御システムの概略図である。
【図３Ｃ】図３Ｃは、図３Ｂの制御システムの例示的なドライブ信号の概略図である。
【図３Ｄ】図３Ｄは、図３Ｂの制御システムの例示的な応答信号の概略図である。
【図４】図４は、一実施例にかかる血圧計または肺活量計の例示的な圧力センサ回路の概略図である。
【図４Ａ】図４Ａは、一実施例にかかる血圧計センサを動作させる例示的な制御システムの概略図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、一実施例にかかる音声インターフェースを通して駆動される血圧計センサからの例示的な血圧出力を示すグラフである。
【図４Ｃ】図４Ｃは、一実施例にかかる肺活量計を動作させる例示的な制御システムの概略図である。
【図５】図５は、一実施例にかかる例示的な血圧測定音声インターフェースアダプタを示す図である。
【図６】図６は、一実施例にかかる肺活量測定音声インターフェースアダプタを示す図である。
【図７】図７は、一実施例にかかる例示的な心電図（ＥＣＧ）センサ回路の概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
一般に、本開示は、電子装置の音声インターフェースを通じて外部センサを制御する方法およびシステムを提供する。複数の実施例がスマートフォン等のハンドヘルド装置に関して本書で説明されているが、本システムおよび方法は音声インターフェースと適切な信号生成・処理機能を有する様々な種類の電子装置に実装することができ、限定しないが、スマートフォン、フィーチャーフォン、パーソナルデジタルアシスタント、タブレットコンピュータ、ネットブックコンピュータ、ラップトップコンピュータ、ポータブルゲームシステム、プロセッサ付のポータブルミュージックプレイヤー、デスクトップコンピュータ等が含まれると解されるべきである。
【００１１】
携帯電話などのポータブル機器で医療センサ測定を行うことは、測定値の記録や伝送、センサへの電力供給、データ保存、発展した分析用の強力なプロセッサ、アップグレードやアプリケーション構成の追加の簡便さとともに、良好なユーザインターフェースを得る目的で優れている。拡大するユーザの相互作用が携帯電話の多目的入出力機構を通して可能となり、たとえば患者情報の入力支援、最適なセンサ配置を確実にすべく患者に案内したり、豊富なフィードバックと結果が実現し、これには治療オプション、履歴データの推移や他の関連する環境などのグラフ化が含まれる。
【００１２】
携帯電話や他の電子装置に直接センサを接続することにより、携帯電話自身が多くの機能を内包しているため、本書に開示する実施例では典型的なスタンドアロン型装置においてバイタルサインや他の生理パラーメータに必要な多くの部品（例えば別の電源、マイクロコントローラ、カスタムディスプレイ等）を省略することができる。これらの実施例は、センサの設計の複雑性を緩和し、センサ製造のコストを低減する。ソフトウェアの更新が比較的容易であるため、センサを制御するアプリケーションは漸次的に改良して更新することができる。本書開示の実施例は、最新の電子装置の音声インターフェースの高度な万能性を利用するよう構成されている。特定の実施例はまた、音声ジャックやジャックプラグの比較的高度な標準化を活用する。さらに、多くの電子機器の消費者グレードの音声コーデックは、１６ビット（１５ｐｐｍ）またはそれ以上のレゾリューションを得るために精密な信号コンバータを用いる。これは、典型的に１０ビット（１０００ｐｐｍ）のレゾリューションを有する多くのカスタムマイクロコントローラの実装でみられるコンバータを遙かにしのぐものである。このハードウェアレベルの進歩は信号品質を約１００倍であり、センサの読みの正確さを飛躍的に向上させるのに活用できる。さらに、標準的な音声入出力信号レベルとインピーダンス範囲は、幅広いセンサ種類に直接互換性がある。とりわけ特定の実施例は、後述するように圧力や温度測定の場合には、測定に受動素子のブリッジ回路を具えるセンサを用いる。
【００１３】
しかしながら、音声インターフェースと通常のセンサインターフェースには重要な違いがあり、音声信号チャネルは厳密にＡＣ信号で動作するよう設計されているのに対し、従来のセンサインターフェースはセンサ動作や検出ににＤＣ信号に頼っている。音声信号ラインでも、音声チャネルの両端部で符号・復号されるＡＣキャリア信号の増幅および／または周波数の変調によりＤＣセンサ信号を用いることは可能であるが、これはセンサと電話機の音声コネクタとの間に付加的な変換用電子部品が必要となり、電話機や他の電子機器を用いてカスタム電子部品を排除する目的を害するとともに、別個のセンサ電源が必要となる問題がある。
【００１４】
携帯電話のヘッドセットジャックのような音声インターフェースの標準的なマイク接続の出力は低電圧であり、よくヘッドセットにみられるエレクトレットマイクを駆動するのに用いられる。この「マイクバイアス」は単一のトランジスタまたは単一の超低電力デバイスを駆動するには十分であるが、典型的なフルセンサインターフェースや信号変換回路に電力供給するには足りない。
【００１５】
特定の実施例は、本質的にＡＣであるセンサ制御方法およびシステムを搭載することにより最新の電子デバイスの利点や機能を全体的に利用するものであり、追加の信号変換または調整を行うことなく、またマイクバイアスの他の電源を要することなく、センサの入出力を音声チャネルに直接接続することができる。これにはセンサの動作、信号検出および処理に新規なアプローチが必要となる。
【００１６】
図１は、一実施例にかかる音声インターフェースを通して外部センサを制御する例示的な方法１００を示す。以下に詳述するように、方法１００は多様なセンサを駆動する電子機器で実行することができ、これには限定しないが体温計、血圧計、会陰圧測定器、ＥＣＧやＥＥＧモニタ、および肺活量計が含まれる。いくつかの実施例では、センサ回路が音声インターフェースの接触子にまたがるＡＣブリッジとして接続され、ドライブ信号はブリッジのアームに供給され、ブリッジの中心点から検出される応答信号が最小となるよう調整される。
【００１７】
方法１００は、ブロック１０２で音声インターフェースの一対の接触子にハーモニックドライブ信号を供給する。ブロック１０４で、音声インターフェースの他の接触子で受信された応答信号が測定される。ブロック１０５で、方法１００は応答信号が所定のゼロの閾値の範囲内かを判定する。違う場合、方法１００はブロック１０６で応答信号が低くなるようにドライブ信号の一方または双方を調整する。当業者であれば、ブロック１０４−１０６が応答信号を最小限とするためのフィードバックループを構成し、ほぼ同時に実行され、様々な方法で実装できることを理解するであろう。
【００１８】
応答信号が最小限となったら、方法１００はブロック１０８に進み、応答信号を最小限とするのに適用されたドライブ信号の特性に基づいて１またはそれ以上の生理パラメータが特定される。いくつかの実施例では、生理パラメータは適用されたドライブ信号の増幅率に基づいて特定される。いくつかの実施例では、方法１００はさらに応答信号の小さな変化を検出し、ブロック１０８で応答信号の変化に基づいて生理パラメータを特定する。ブロック１０９で、生理パラメータが患者および／または他のユーザへと出力される。例えば、生理パラメータの出力は、電子機器のディスプレイ上に生理パラメータを表示したり、電子機器の内蔵スピーカで音声信号を生成したり、触覚信号を生成したり、電子機器のメモリに生理パラメータを保存したり、生理パラメータを１以上の他のデバイスに電子機器が利用可能な適切な通信プロトコルを用いて送信したり、プログラムされたインターフェースを介して他のアプリケーションに生理パラメータを渡したり、あるいは他の形態で出力したりすることを含む。
【００１９】
図１Ａは、別の実施例にかかる音声インターフェースを通して外部センサを制御する例示的な方法１００Ａを示す。方法１００Ａは、多様なセンサを駆動する電子機器で実行することができ、これには限定しないが体温計、血圧計、会陰圧測定器、ＥＥＧやＥＣＧモニタ、および肺活量計が含まれる。いくつかの実施例では、体温計の場合を図３Ｂに示すように、センサ回路が音声インターフェースの接触子にまたがるＡＣブリッジとして接続され、ドライブ信号はブリッジのアームに供給され、所定の増幅プロファイルを適用することにより調整され、ブリッジの中心点から検出される応答信号が最小となった場合が特定される。
【００２０】
方法１００Ａは、ブロック１０２で、音声インターフェースの一対の接触子にハーモニックドライブ信号を供給する。ブロック１０３で、所定の増幅プロファイルに従って一方のドライブ信号の強度が調整され（例えば、後述する図３Ｃの例では直線傾斜、あるいは他の予想可能な変化する振幅で）、他方のドライブ信号の強度は一定に保たれる（例えば、後述する図３Ｃの例では最大強度の約１／２、あるいは他のほぼ一定の強度）。ブロック１０４で、音声インターフェースの他方の接触子で受信される応答信号が測定される。後に詳述するように、ブロック１０４で応答信号が局所極小を示す時間が検出され、この応答信号が局所極小となるタイミングから、局所極小を呈するドライブ信号の増幅率が特定される。ブロック１０７で、応答信号が局所極小となるタイミングに基づいて１以上の生理パラメータが特定される。ブロック１０９で、方法１００に関して上述したおうに生理パラメータが患者および／または他のユーザへと出力される。
【００２１】
図１Ｂ−Ｅは、電子機器１１０が多様な外部センサを駆動するのに用いられる実施例を示す。図１Ｂ−Ｅの実施例は、温度測定、血圧測定、肺活量測定、および会陰圧測定への応用を示すが、他の実施例は他のアプリケーションに用いることができることを理解されたい。例えば、他の種類のセンサとしては、限定しないが、心電図（ＥＣＧ）や脳波図（ＥＥＧ）センサを他の実施例の電子機器の音声インターフェースに接続してもよい。
【００２２】
図１Ｂは、一実施例にかかる例示的な温度計１２０に接続された電子機器１１０を示す。温度計１２０は、コネクタ１２２、ケーブル１２４、およびプローブ１２６を具える。ケーブル１２４は、プローブ１２６を配置するのに有利に柔軟性を提供するが、別の実施例では必須ではない。例えば、いくつかの実施例では、プローブ１２６はコネクタ１２２に直接取り付けられたり、コネクタ１２２に組み込まれたり、他の手段でコネクタ１２２に連結されてもよい（例えば、コネクタ１２２に取り付けられた合成または可撓性部材に連結される）。プローブ１２６は、後述するように、機器１１０により制御され温度測定値を得るための温度検知回路素子を具える。
【００２３】
図１Ｃは、一実施例にかかる血圧計１３０に接続された電子機器１１０を示す。血圧計１３０は、コネクタ１３２、圧力チューブ１３４、膨張カフ１３６、および圧力源１３８を具える。圧力源１３８は図示する実施例では手動ポンプであるが、他の電動ポンプや他の圧力源であってもよい。チューブ１３４にはリークバルブ１３５が設けられている。代替的に、後述するように他の実施例ではリークバルブはコネクタ１３２や機器の別の場所に組み込まれてもよい。カフ１３６は患者の肢（例えば腕）に巻かれ、圧力源１３８がカフ１３６を膨らませるのに用いられ、カフ１３６内の圧力がチューブ１３４を通してコネクタ１３２内の圧力センサに伝えられる。コネクタ１３２内の圧力センサは機器１１０に制御され、カフ１３６内の圧力変化を測定し、これが多様な生理パラメータを抽出するのに分析され、それには後述するように血圧の収縮期、平均、および拡張期、呼吸レート、および心拍レートが含まれる。他の実施例では圧力センサは機器のどこでも配置することができる。例えば、圧力センサはカフ１３６に、またはその近くに配置して配線でコネクタ１３２に接続されてもよい。
【００２４】
図１Ｄは、一実施例にかかる例示的な肺活量計１４０に接続された電子機器１１０を示す。肺活量計１４０は、コネクタ１４２、一対の圧力チューブ１４４および１４６、および内部に部分的な閉塞部１４９を有する呼吸チューブ１４８を具える。チューブ１４４、１４６は、閉塞部１４９の両側からコネクタ１４２内の差圧センサに圧力を伝える。閉塞部１４９は、患者が図１Ｄの矢印で示す方向に呼吸チューブ１４８に息を吐くと、チューブ１４４内の圧力がチューブ１４６の圧力より大きくなる。コネクタ１４２内の差圧センサは機器１１０に制御され、閉塞部１４９にまたがる圧力変化を測定し、これが後述するように肺活量や気流測定を含む多様な生理パラメータを抽出するために分析される。
【００２５】
図１Ｅは、一実施例にかかる例示的な会陰圧測定器１５０に接続された電子機器１１０の例を示す。会陰圧測定器１５０は、コネクタ１５２、圧力チューブ１５４、および膣に挿入される膨張部材１５６とを具える。チューブ１５４は部材１５６からの圧力をコネクタ１５２内のセンサに伝える。会陰圧測定器１５０はまた、任意で圧力チューブ１５４への手動式空気バルブ１５８を接続する別の圧力チューブ１５７を具えてもよい。空気バルブ１５８は部材１５６を膨らますのに用いられ、圧力解放バルブ１５９を圧力チューブ１５７に設けて過膨張を防ぐようにしてもよい。コネクタ１５２内の圧力センサは機器１１０に制御され、部材１５６にかかる圧力変化を測定し、これが後述するように骨盤底筋の随意収縮を含む多様な生理パラメータを抽出すべく分析される。代替的に、膨張部材１５６の代わりに機械的収縮部材を設けてもよい。この機械的収縮部材は、コネクタ１５２や適切な配線を介して聞き１１０の音声インターフェースに接続された１またはそれ以上の圧電素子またはピエゾ抵抗素子といったひずみゲージ型圧力センサを具えてもよい。
【００２６】
図２は、一実施例にかかる例示的なシステム２００を示す。システム２００は電子機器１１０内に実装され、音声インターフェース１１５を制御して外部センサを動作させ、センサからの応答信号を処理する（ドライブ信号を変調するフィードバックとして用いる場合に従来は「エラー信号」と呼ばれ、通常フィードバック処理により最小限となるよう求められる）。図示する実施例では、音声インターフェース１１５はＴＲＲＳ（チップ、リング、リング、スリーブ）音声インターフェースを具え、ここでチップと最初のリングはスピーカ接触子ＳＰＫを具え、二番目のリングは接地接触子ＧＮＤを具え、スリーブはマイク接触子ＭＩＣを具えるが、異なる種類の音声インターフェースを用いてもよいことを理解されたい。例えば、いくつかの実施例は接触子の構成が異なるＴＲＲＳ音声インターフェースを具える。いくつかの実施例は一対のＴＲＳ型インターフェースを用いてもよい（例えば、スピーカ出力インターフェースとマイク入力インターフェース）。いくつかの実施例は電気信号を送受信する複数の接触子を有する別の構成の音声インターフェースを用いてもよい。図示する実施例では、システム２００はスピーカ接触子ＳＰＫにハーモニックドライブ信号を供給するドライブ信号生成部２０２と、マイク接触子ＭＩＣで受信される応答信号を検出する応答信号検出部２０４とを具える。内部接地２０６が接地接触子ＧＮＤに接続されている。
【００２７】
応答信号検出部２０４は、応答信号が最小となるようにドライブ信号を調整するためにドライブ信号生成部２０２にフィードバックを提供する。ドライブ信号生成部２０２は、応答信号（例えば位相と振幅）を最小にするドライブ信号の特性を生理パラメータ抽出部２０８に提供する。いくつかの実施例では、生理パラメータ抽出部２０８はドライブ信号の増幅率を示すバランス信号を受信する。いくつかの実施例では、生理パラメータ抽出部２０８はまた、応答信号検出部２０４で受信された応答信号に基づいて生成される１以上の信号を受信し、これが応答信号検出部２０４と生理パラメータ抽出部２０８を接続する点線で示されている。生理パラメータ抽出部２０８は、後述するようにドライブ信号の特性に基づき、および任意で応答信号に基づいて１以上の生理パラメータを特定し、出力２１０の出力として特定された生理パラメータを提供する。
【００２８】
図２Ａは、一実施例にかかる例示的なシステム２００Ａを示し、これも電子機器１１０に実装し音声インターフェース１１５を制御して外部センサを動作させ、センサからの応答信号を処理するものである。図２のシステム２００と同様に、システム２００Ａはハーモニックドライブ信号をスピーカ接触子ＳＰＫに供給するドライブ信号生成部２０２Ａと、マイク接触子ＭＩＣで受信される応答信号を検出する応答信号検出部２０４Ａと、接地接触子ＧＮＤに接続された内部接地２０６とを具える。システム２００Ａはシステム２００と異なり、ドライブ信号生成部２０２Ａがフィードバックを受け取らず、代わりにドライブ信号の一方を予め規定されたパターンで調整する。この予め規定されたパターンは固定でもよいし、何らかの検出された状況や信号に応じて選択されてもよい。例えば、最小値といった応答信号の特定の特徴が検出されたら、振幅範囲を狭めて当該最小値が生じた領域に近い値をスイープする所定のパターンが選択されるようにしてもよい。
【００２９】
応答信号検出部２０４Ａは、応答信号の振幅が局所極小となるのを検出し、そのタイミング情報を特定する。この応答信号の局所極小のタイミング情報は、応答信号検出部２０４Ａによって局所極小を生ずるドライブ信号の比率を特定するためにドライブ信号の所定の特性とともに用いられ、このドライブ信号の比率は生理パラメータ抽出部２０８Ａに提供される。あるいは、タイミング情報は生理パラメータ抽出部２０８Ａに直接提供されてもよい。生理パラメータ抽出部２０８Ａは、後述するように、応答信号検出部２０４Ａからの信号に基づいて１以上の生理パラメータを特定し、特定した生理パラメータを出力部２１０からの出力として提供する。別の実施例では、応答信号の特性として、限定しないが、最大値、反曲点、または特定のゼロ以外の値を検出して生理パラメータ抽出部２０８Ａに提供する。
【００３０】
［例示的な温度測定の実施例］
臨床用の体温計が、人間の体温を測るのに用いられる。体温は関連する健康度を反映し、顕著な温度の上昇や下降は疾病を表す。従来の電子的な臨床用温度計はサーミスタプローブを用いて、典型的には口内、脇の下あるいは直腸などの最も体幹温度に近い場所の温度を測定し、通常０．１度の単位で結果を表示する。これらの機器の正確性は一般に低く、通常は＋／−０．２度である。基礎体温（ＢＢＴ）を測るのに十分に正確な体温計を用いると女性の受精周期を予測するのに役立つ。ＢＢＴは安静時での最低温度であり、起床後の朝に測定される。ＢＢＴは一般に、排卵が生じてから４８時間にわたり平熱より少なくとも０．４度高止まりする。女性はこの方法を用いて複数周期の体温をチャート付けして排卵期を予測し、最適な受精見込みを予測する。正確な体温計は、当該分野で知られているように他の様々な状況に有用である。
【００３１】
特定の実施例は、低価格で、丈夫で正確な、電子機器の音声インターフェースに接続可能な体温計を提供する。測定体温を処理、保存、および表示するのに要するすべてのハードウェアを排除することにより、携帯電話や他の携帯型電子機器の音声ポートにサーミスタを直接インターフェースする代わりに、臨床グレードの体温計に必要だった複雑性、価格、および材料が顕著に削減できる。
【００３２】
図３は、電子機器１１０の２つのスピーカ接触子ＳＰＫとマイク接触子ＭＩＣに接続された例示的な温度計回路３０５を示す。温度検出回路素子３１０が、第１のスピーカ接触子とマイク接触子ＭＩＣの間に接続され、基準回路素子３２０が第２のスピーカ接触子ＳＰＫとマイク接触子ＭＩＣの間に接続される。いくつかの実施例では、回路３０５は温度検出回路素子３１０として単に１つのみのサーミスタを具え、基準回路素子３２０として単一の基準抵抗を具える。このような構成にすると、回路３０５の価格を有利に最小化することができる。しかしながら、他の実施例では更なる要素を具えてもよく、例えば、直列または並列に接続された１以上の追加の抵抗やサーミスタを具えてもよい。いくつかの実施例では、図３Ａに示すように、回路３０５はまた接地接続３３０を具えてもよい。
【００３３】
図３Ａは、温度計回路３０５で温度測定を得る例示的な制御システム３００を示す。制御システム３００は、通常約１００Ｈｚから約１００００Ｈｚの範囲の選択された周波数のハーモニックドライブ信号Ｄ１、Ｄ２で音声インターフェースの接触子（例えば左右の音声出力ポート）を駆動する信号源３４０Ａ、３４０Ｂを具える。応答キャンセルブロック３５０が、マイク入力が記録する応答信号ＲＥＳが最小となるまでこれらの信号の一方（または双方）の振幅を調整する。応答キャンセルブロック３５０はまた、例えば素子３１０、３２０のインピーダンスを補償するためにドライブ信号の一方（または双方）の位相を調整する。ドライブ信号の増幅率Ａ（Ｄ１）／Ａ（Ｄ２）は、素子３１０、３２０の抵抗率に比例し、これが温度計算ブロック３６０に提供されて温度が決定される。
【００３４】
２つの電気素子のみを有する実施例に関しては、これらは可変抵抗Ｒを有するサーミスタと、既知の抵抗Ｒｒｅｆを有する基準抵抗となる。この基準抵抗は、所望の温度でサーミスタに近い抵抗を有するように選択される。所望の温度とは、温度計の使用目的による。例えば、いくつかの実施例では所望温度はおよそ室温であったり、およそ体温であったり、これらの間であってもよい。駆動増幅率Ａ（Ｄ１）／Ａ（Ｄ２）は、抵抗ｂのバランス（ｂ＝Ｒ／Ｒｒｅｆ）と等しくなり、温度は以下の式で求まる：
2015521064.tif 000003
ここでＴはケルビンの温度であり、Ｒ＝ｂＲｒｅｆは測定温度におけるサーミスタの抵抗であり、Ｒ０は基準ケルビン温度Ｔ０のときのサーミスタの抵抗であり、βはサーミスタの熱材料定数である。ゼロ指示計の特性により、携帯機器の出入力ゲインは測定に入らない。
【００３５】
図３Ａに示すような実施例においてドライブ信号の平衡は、当該分野で公知の任意の適切な方法で達成できる。一実施例は、以下の擬似コードにあるＷｉｄｒｏｗ−Ｈｏｆｆの最小二乗平均アプローチを用いる。
2015521064.tif 000004
【００３６】
ブリッジ収束係数が、制御システムを実装するのに用いる電子機器の音声インターフェースでの電気ノイズとレイテンシーに基づいて特定される。例えば収束係数が大きすぎると、音声インターフェースの出力の一つに供給される調整されたドライブ信号が不安定に発振あるいは発散する。
【００３７】
超低コストに加え、図３Ａの実施例のような制御システムを有する実施例にかかる温度センサのさらなる利点は、音声インターフェースが高レゾリューションであり、温度測定の精度が０．０１度のオーダーとなり、従来の多くの独立型温度計より顕著によいことである。これにより、このような実施例にかかる温度計が基礎体温や他の様々な温度測定において有用となる。
【００３８】
図３Ａのシステム３００のような動的な温度検知制御システムは、温度値の連続的な更新を提供する。しかしながら、このようなシステムは音声出入力信号のレイテンシーと同期生が敏感となる。このため、応答信号フィードバックに頼る動的温度検知制御システムまたは方法は、劣等な、可変または未知の音響性能を有する電子機器に実装された場合に反対に作用する。このような場合、フィードバックを用いない制御システムまたは方法の方が好ましくなる。
【００３９】
温度はブリッジの平衡点の測定から査定するのが好ましく、そうでないと音声信号チャネル内の利得要素や非線形性が読み出しに影響する。フィードバックを用いない場合、制御システムは最小平衡点を特定するのにスイープを実施する。これは様々な波形振幅形状で行うことができ、スイープの最初は入出力信号間の位相関係の知識無く特定することができるように構成される。いくつかの実施例では、このような制御システムは０．１度のオーダーの制度で温度測定可能である。このような制御システムの例が、図３Ｂ−Ｄを参照して後述される。
【００４０】
図３Ｂは、温度計回路３０５で温度測定を得る例示的な制御システム３００Ａを示す。制御システム３００Ａは、例えば約１０００Ｈｚから約５０００Ｈｚの範囲の選択された周波数のハーモニックドライブ信号Ｄ１、Ｄ２で音声インターフェースの接触子（例えば左右の音声出力ポート）を駆動する信号源３４０Ａ、３４０Ｂを具える。ドライブ信号Ｄ１は、図３Ｃの左のプロットに示すようにほぼ一定の振幅で供給される。ドライブ信号Ｄ１の振幅は、例えば音声出力接触子に供給可能な最大振幅の約半分である。ドライブ信号Ｄ２は、図３Ｃの右のプロットに示すように、ほぼ一定の振幅で供給され、その後時間ｔ１でドライブ信号Ｄ２の振幅が最大振幅に調整され、その後時間ｔ２で最小振幅（すなわち０）に線形に下降し、その後にほぼ一定の振幅に戻る。図３Ｃの右のプロットに示す線形下降はドライブ信号Ｄ２に周期的に、および／または温度測定を開始する信号に応じて提供されてもよい。
【００４１】
図３Ｃに示す例示的な振幅プロファイルに線形傾斜が示されているが、他の実施例では別の振幅プロファイルを提供してもよい。例えば、いくつかの実施例ではドライブ信号の一方の振幅は、音声出力接触子に供給できる全範囲の振幅より小さくスイープしてもよい。いくつかの実施例では、線形傾斜の代わりに振幅が対数的、指数的、あるいは他の規定されたパターンに変化してもよい。
【００４２】
マイク入力で受信される応答信号ＲＥＳが図３Ｄに示されており、これは時間ｔｍｉｎで局所極小となり両側の時間ｔ１、ｔ２でピークとなる。応答測定ブロック３５０Ａは、ｔ１で最初の応答信号のスパイクを検出し、ｔｍｉｎで局所極小を検出する。応答測定ブロック３５０Ａは、ｔｍｉｎでの最小とｔ１の最初のスパイクの相対的なタイミング（または、ｔｍｉｎでの最小とｔ２の次のスパイク）に基づいてドライブ信号の増幅率Ａ（Ｄ１）／Ａ（Ｄ２）を特定する。ドライブ信号の増幅率Ａ（Ｄ１）／Ａ（Ｄ２）は温度計算ブロック３６０に供給され、上述したように温度が特定される。代替的に、一方または双方のスパイクの最小値の相対的なタイミングが直接的に温度計算ブロックに供給されてもよい。
【００４３】
図３Ｃの実施例のドライブ信号の周波数は好適には１０００−５０００Ｈｚであり、図３Ｃの右のプロットに示す線形傾斜は約０．０５−０．５秒の長さである。このようなドライブ信号によると、１秒間で複数のデータポイントのセットを取得できる。例えば、移動平均過程やメジアンフィルタリング、これらの組み合わせ、有限インパルス応答（ＦＩＲ）フィルタリング、無限インパルス応答（ＩＩＲ）フィルタリング等の基本的なフィルタリングで温度測定値を抽出することができる。
【００４４】
感温素子を有するプローブの温度はしばしば接触する身体の部分の温度と平衡になる。いくつかの実施例では、例えば米国特許第７，３１８，００４号に開示されるような予測アルゴリズムを用いて温度を予測してもよい。
【００４５】
［例示的な血圧測定、肺活量測定、および会陰圧測定］
血圧計は血圧を測定するのに広く用いられており、血流を制限するための膨張可能なカフと、圧力を測定する水銀または機械式の圧力計とからなる。手動式または半自動の機器は通常バルブで膨らませ、自動（デジタル）モデルは通常モータ式の膨張／収縮を行ってデンしセンサで圧力を読む。血圧計で圧力を測定すると、血圧の収縮期、平均、および拡張期、および心拍レートを含む血管の血液循環に関する多様な生理パラメータを特定するのに用いられる。これは例えば呼吸レートなど他の生理パラメータの測定にも用いることができる。
【００４６】
肺活量計は、患者の呼吸の様々な気流特性を測定するのに用いられる。典型的な肺活量計は単位時間の吸気および呼気量を測定する流量計として機能する。肺活量計は、例えば、多様な呼吸のパラメータを測定するのに利用可能である。例示的な測定は、
・ＴＬＣ  全肺容量：最大膨張したときの肺の中の空気量
・ＲＶ  残気量：最大呼気した後の肺に残る空気量
・ＥＲＶ  予備呼気量：呼気終期から排出可能な最大空気量
・ＩＲＶ  予備吸気量：吸気終期レベルから吸入可能な最大空気量
・ＩＣ  深吸気量：ＩＲＶとＴＶの合計
・ＩＶＣ  努力肺活量：最大呼気点から吸入される最大空気量
・ＶＣ  肺活量：ＴＬＣ−ＲＶと等しい量
・ＶＴ  一回換気量：安静呼吸時に肺から出入りする空気量
・ＦＲＣ  機能的残気量：呼気終期における肺の容量
・ＲＶ／ＴＬＣ％  ＴＬＣをパーセントで表した残量
・ＶＡ  肺胞ガス量
・ＶＬ  気管の容量を含む肺の容量
・ＦＶＣ  強制肺活量：（例えば最大限強制した呼気力）
・ＦＥＶ１  強制呼気した最初の一秒の終わりに排出された量
・ＦＥＦｘ  ＦＶＣカーブのいくつかの部分に関する強制呼気流
・ＦＥＦｍａｘ  ＦＶＣ動作中に得られる最大瞬間気流
・ＦＩＦ  努力性呼気流量
・ＰＥＦ  ピークフローメーターで測定される最大強制呼気流量
・ＭＶＶ  最大随意換気量：繰り返し最大努力中の特定期間の呼気量
【００４７】
会陰圧測定器は、骨盤底筋の自発収縮を測定する機器である。会陰圧測定器は、膨張可能な気嚢、膣に挿入されたバルブまたはチューブ、あるいは膣に挿入された機械的収縮可能な部材の歪みゲージからの機械的歪みの変化から、空気圧変化を測定するのに用いられる。会陰圧測定は、ケーゲル試験あるいは類似の筋肉機能の測定の目的として用いられる。センサ測定データは筋肉収縮の強さや他の生理パラメータを特定するのに分析される。別の実施例では、適切に圧搾または圧縮可能な多様な器具内の気圧または機械的な歪みゲージを構成することにより測定される他の様々な筋肉の収縮強度を特定してもよく、限定しないが、グリップで手の前腕の強さの測定などが含まれる。
【００４８】
本書に開示される実施例は、機器の音声インターフェースに直接的に圧力センサをインターフェースすることによりスマートフォンやメディアプレイヤーなどの電子機器に接続可能な圧力センサ駆動用の方法とシステムを提供することにより、デジタル血圧計、肺活量計または会陰圧測定器の従来のカスタム電子部品を不要としている。いくつかの実施例は、後述するように、標準的な音声信号レベルのＡＣモードで動作するピエゾ抵抗ブリッジを有する商業的に入手可能な圧力センサを用いる。
【００４９】
図４は、電子機器１１０の２つのスピーカ接触子ＳＰＫ、マイク接触子ＭＩＣ、および接地接触子に接続された圧力センサ４１０を示す。圧力センサ４１０は、例えば、ゲージ圧、差圧、および／または絶対圧のいずれかを測定するよう構成されたピエゾ抵抗ブリッジを具える。圧力センサ４１０は、例えば、商業的に入手可能な圧電センサを具える（例えば、Ｆｒｅｅｓｃａｌｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ，ＩｎｃのＭＰＸ２０１０シリーズ圧力センサ、またはＯｍｒｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ  ＬＬＣの２ＳＭＰＰ  ＭＥＭＳ  ゲージ圧センサ）。このような圧力センサは、ＤＣ供給電圧が供給されるが、後述するようにハーモニックドライブ信号Ｄ１、Ｄ２を供給して音声インターフェースを通して応答信号を測定することにより運用可能である。いくつかの実施例では、圧力センサからの信号を処理するのに用いられるシステムは、マイク入力のブリッジ応答信号を最小化するために２つの音声出力チャネルの振幅と位相関係を連続的に調整するＡＣ自動平衡ブリッジと、応答信号自体の位相ロック検出を行う二重相ロックイン増幅器とを具える。
【００５０】
図４Ａは、ドライブ信号Ｄ１を受信すべく接続された第１の対の素子４１２、４１４と、ドライブ信号Ｄ２を受信すべく接続された第２の対の素子４１６、４１８とを具える圧電センサ４１０Ａで血圧測定を得る例示的な制御システム４００を示す。制御システム４００は、例えば約１００Ｈｚから約１００００Ｈｚの範囲の選択された周波数のハーモニックドライブ信号Ｄ１、Ｄ２で音声インターフェースの接触子（例えば左右の音声出力ポート）を駆動する信号源４２０Ａ、４２０Ｂを具える。
【００５１】
応答キャンセルブロック４３０が、センサ４１０Ａからの応答信号を受信し、応答信号が最小となるよう信号源４２０Ａおよび／または４２０Ｂを制御する。応答信号はまた、それぞれ乗算器４４０Ａ、４４０Ｂにより、ドライブ信号の一方（図示する実施例ではＤ１）と（位相シフトブロック４２５で生成された）位相シフトドライブ信号に乗算される。この乗算された応答信号はフィルタブロック４５０Ａ、４５０Ｂでローパスフィルタにかけられ、その後血圧抽出ブロック４６０の応答入力として提供される。血圧抽出ブロック４６０にはまた、応答キャンセルブロック４３０から平衡入力が提供される。
【００５２】
血圧抽出ブロック４６０では、平衡入力が所定時間での絶対圧を特定するのに利用可能である。応答信号のロックイン増幅を用いて、血圧変化の高レゾリューションの読みが提供される。図４Ｂは、システム４００といったシステムで測定される血圧変化の例示的な出力であり、実線（図４Ｂの凡例のラベルＡ）が例示的なロックイン増幅された応答信号の同相分を示し、点線（図４Ｂの凡例のラベルＢ）が例示的なロックイン増幅された応答信号の異相分を示す。標準的な公知の技術を用いて、収縮期、平均、および拡張期の血圧が、心拍レートとともにこの出力から抽出される。呼吸レートといった他の生理パラメータを抽出してもよい。
【００５３】
図４Ａのシステム４００のようなシステムは、肺活量測定用の差圧センサに接続されてもよく、この場合は血圧抽出ブロック４６０は多様な呼吸パラメータを特定するよう構成された気流および／または空気量計算ブロックと置換あるいは補完される。あるいは、差圧センサ４１０Ｃは、図４Ｃに示すような簡略化した気流測定用の制御システム４７０に接続されてもよい。制御システム４７０は一対の信号源４７５Ａ、４７５Ｂと、応答キャンセルブロック４８０とを具え、これらは図３Ａに関して説明した信号源３４０Ａ、３４０Ｂ、ブロック３５０とほぼ同様であり、そのため再度の説明はしない。制御システム４７０はまた、ドライブ増幅率Ａ（Ｄ１）／Ａ（Ｄ２）から多様な呼吸パラメータを特定するよう構成された気流／量計算ブロック４９０を具える。
【００５４】
図４Ｃのシステム４７０のようなシステムは、会陰圧測定用の膨張部材に接続されるか機械的圧縮可能な部材内の圧力センサに接続されてもよく、ここでは気流／量計算ブロック４９０は圧力センサの読みに基づいて看者の自発筋肉収縮強度の計算機に置換あるいは補完される。
【００５５】
代替実施例では、会陰圧測定センサは、機械的に圧縮可能な部材内の歪みゲージを具える。この歪みゲージセンサは、筋肉収縮により加えられる機械的に歪みの度合いを記録する。歪みゲージは、機械的、電気抵抗または電気容量、ピエゾ抵抗、光ファイバを含む多様な形態で実装することができ、同じ機能の他の実装でもよい。歪みゲージセンサは、図４に似た回路内の気圧センサとしてアナログ方式で実装されてもよい。
【００５６】
実施例では、センサのブリッジにわたりＡＣ電圧を供給するのにステレオ音声出力を用いており、ブリッジ応答信号はマイク入力で記録される。これらの回路に追加の要素は不要である。本書に開示する方法とシステムにより、従来の血圧計のマノメータまたは肺活量計のセンサ回路を、モバイル機器または他の電子機器の音声インターフェースに直接プラグ接続する小さく安価なアダプタで置換することが可能となる。
【００５７】
図５は、一実施例にかかる例示的な血圧測定用音声インターフェースアダプタ５００を示し、図６は一実施例にかかる例示的な肺活量計用の音声インターフェースアダプタ６００を示す。図５のアダプタ５００は膨張部材を有する肺活量計としてともに用いることもでき、リークバルブ５５０を有しても有さなくてもよい。各アダプタ５００、６００は、一端に標準ＴＲＲＳ型音声プラグ５１０または６１０を具える。上述したように、他の実施例では他の種類の音声インターフェースコネクタを用いてもよいことを理解されたい。各アダプタ５００、６００はまた、圧力センサ５３０／差圧センサ６３０を有するハウジング５２０／６２０を有する。図示する実施例では、圧力センサ５３０と差圧センサ６３０はそれぞれプラグ５１０、６１０に直接配線されている。
【００５８】
図５のアダプタ５００は、センサ５３０の圧力感知領域と流体接続する通路５４０を具える。チューブコネクタ５４２（例えば、１／４インチ  タケノコホースアダプタ）が設けられ、カフ（図示せず）に接続された圧力チューブを通路５４０に連結するのを補助している。アダプタ５００はまた、空気を圧力チューブから逃がすリークバルブ５５０を具える。カフには電動ポンプで膨張／収縮するのが便利だが、有意な力を消費するため別個の電源が必要となる。この理由から固定の抜去スキームを実装し、これは対象の収縮期血圧より高く手動で拡張されると、リークバルブが臨床的に適切な形式で徐々に圧力を下げるものである。代替的に、リークバルブを圧力チューブ内に設けてもよい。別の実施例では、例えばセンサがジャックプラグや他のアダプタに電気ケーブルや他の手段を介して接続される場合には、圧力センサを音声ジャックプラグアダプタ５００の外側に設けてもよい。
【００５９】
図６のアダプタ６００は、センサ６３０の対の圧力感知領域と流体接続する一対の通路６４０Ａ、６４０Ｂを具える。チューブコネクタ６４２（例えば、１／４インチ  タケノコホースアダプタ）が設けられ、圧力チューブ６５０Ａ、６５０Ｂをそれぞれ通路６４０Ａ、６４０Ｂに連結するのを補助している。圧力チューブ６５０Ａ、６５０Ｂは上述したように、部分閉塞部６７０の両側の呼吸チューブ６６０に流体接続している。
【００６０】
［他の実施例］
上述した実施例は温度計、血圧計、肺活量計、および会陰圧測定アプリケーションに関するが、他の実施例を他のアプリケーションに利用可能であることを理解されたい。例えば、他の種類のセンサは、限定しないが、ＥＣＧセンサ、ＥＥＧセンサを含み、別の実施例で電子機器の音声インターフェースに接続することができる。
【００６１】
図７は、一実施例にかかる電子機器１１０の接触子に接続される心電図（ＥＣＧ）センサ７００の概略図である。センサ７００は、看者の身体に接続されるリード７０１、７０２、７０３、および７０４（すなわち電極）を具える。リード７０１−７０４には増幅回路７１０、７１２が接続され、リード間の差圧を測定する。特に、回路７１０はリード７０１と７０２間の差圧に基づいて応答信号７１１を生成し、回路７１２はリード７０３と７０４間の差圧に基づき手応答信号７１３を生成する。応答信号７１１、７１３はそれぞれトランジスタ７１６、７１８に供給される。音声出力ポート（例えば１００Ｈｚ−１００ｋＨｚの周波数帯）で生成されるハーモニックドライブ信号Ｄ１、Ｄ２もトランジスタ７１６、７１８にそれぞれ供給され、ここでドライブ信号Ｄ１、Ｄ２は応答信号７１１、７１３で変調される。得られた上位の変調信号がマイク入力で応答信号として受信され、この応答信号はソフトウェアで実装された制御システムで復調されて元のＥＣＧ波形が回復される。このような構成によると、音声システムのハイパス入力フィルタの制限が解消され、これがないと通常０．１Ｈｚ−５０ＨｚのＥＣＧ波形といった低周波信号に歪みが生じてしまう。従来のいくつかのシステムは、元のＥＣＧ信号を変調してアナログシステムを通して伝送できるようにしている。しかしながら、これらは通常センサ内で変調周波数を生成するものであり、音声システムの変調回路を駆動するものではない。同様の実装を、ＥＥＧセンサでＥＥＧ信号を受信するのに利用することができる。
【００６２】
添付の図面を参照して複数の実施例を説明したが、本発明はこれらの構成や動作そのものに限定されると理解されてはならず、当業者は本発明の範囲と意図を逸脱することなく多様な他の変更や変形を行うことができる。
【００６３】
本発明の実施例は、特別に設計されたハードウェア、設定可能なハードウェア、データプロセッサで実行可能なソフトウェア（任意で「ファームウェア」を含む。）で構成されたプログラム可能なデータプロセッサ、本書に詳述された方法の１以上のステップを実行するように特別にプログラムされ、構成され、あるいは構築された特定目的のコンピュータやデータプロセッサ、および／または、これらの２以上の組み合わせで実装することができる。特別に設計されたハードウェアの例は、論理回路、特定目的用集積回路（ＡＳＩＣ）、大型集積回路（ＬＳＩ）、超大型集積回路（ＶＬＳＩ）等を含む。設定可能なハードウェアの例は、プログラム可能なアレイ論理（ＰＡＬ）といった１以上のプログラム可能な論理デバイス、プログラム可能な論理アレイ（ＰＬＡ）、およびフィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦＰＧＡ）である。プログラム可能なデータプロセッサの例は、マイクロプロセッサ、デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）、埋込型プロセッサ、グラフィックプロセッサ、数値演算プロセッサ、汎用目的コンピュータ、サーバーコンピュータ、クラウドコンピュータ、メインフレームコンピュータ、コンピュータワークステーション等である。例えば、機器用の制御回路内の１またはそれ以上のデータプロセッサが、プロセッサにアクセス可能なプログラムメモリのソフトウェア命令を実行することにより、本書記載の方法を実現するようにしてもよい。
【００６４】
処理は集中型でも分散型でもよい。処理が分散型である場合、ソフトウェアおよび／またはデータを含む情報は集中しても分散していてもよい。このような情報は異なる機能ユニット間で、例えばローカルエリアネットワーク（ＬＡＮ）、ワイドエリアネットワーク（ＷＡＮ）、またはインターネットといった通信ネットワーク、有線または無線のデータリンク、電磁信号、または他のデータ通信チャネルにより交換される。
【００６５】
例えば、処理やブロックが所定の順番で照会されているが、他の実施例では異なる順番のステップを有するルーチンを実行したり、異なる順番のブロックを有するシステムを設けてもよく、いくつかの処理やブロックを削除、移動、追加、細分化、組み合わせ、および／または変更して、代替例やサブコンビネーションを作成してもよい。また、プロセスやブロックは一度に順番に実行されるように示したが、これらのプロセスやブロックは並行して行ったり、異なる時間に実行されてもよい。
【００６６】
さらに、構成要素は連続的に実行するように示しているが、これらは同時あるいは異なるシーケンスで実行されるようにしてもよい。このため、添付のクレームはこれらのバリエーションをその範囲内に含むと解されるべきである。
【００６７】
いくつかの実施例では、本発明はソフトウェアで実装することができる。より明確にするため、「ソフトウェア」はプロセッサで実行される様々な命令を含み、（限定しないが）ファームウェア、常駐ソフトウェア、マイクロコード等を含む。当業者は理解するように、処理用のハードウェアとソフトウェアの双方が、その全体または部分が、集中型であっても分散型（またはその組み合わせ）であってもよい。例えば、ソフトウェアと他のモジュールはローカルメモリを介して、ネットワークを介して、分散コンピューティングの場合はブラウザ又は他のアプリケーションを介して、あるいは上述した目的に適した他の手段を介してアクセス可能にできる。
【００６８】
ソフトウェアや他のモジュールはサーバ、ワークステーション、パーソナルコンピュータ、タブレットコンピュータ、データエンコーダ、データデコーダ、ＰＤＡ、携帯電話、メディアプレイヤー、または上述した目的に適した他のデバイスにあってもよい。関連分野の当業者は、このシステムの態様は、インターネット機器、携帯デバイス（パーソナルデータアシスタント（ＰＤＡ）を含む）、ウェアラブルコンピュータ、すべての種類の携帯またはモバイル電話、マルチプロセッサシステム、マイクロプロセッサ型またはプログラム可能な消費者用電子機器（例えばビデオプロジェクタ、ＡＶレシーバ、テレビなどのディスプレイ等）、セットトップボックス、ネットワークＰＣ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む様々な適切な通信、データ処理、またはコンピュータシステム構成で実現可能であることを理解するであろう。
【００６９】
上述した構成要素（例えば、ソフトウェアモジュール、プロセッサ、コントローラ、アセンブリ、デバイス、回路等）は、特に示さない限り、その構成要素（「手段」の意味も含む）は当該構成要素と同等で上述した構成要素の機能を実行する要素（すなわち機能が同等）を含み、それには開示した構造とは構造が等しくないが本発明の実施例で説明した機能を実行するものが含まれる。
【００７０】
本開示の実施例は、装置可読媒体（またはコンピュータ可読媒体、プロセッサ可読媒体、あるいはコンピュータ可読プログラムコードを格納したコンピュータ利用可能媒体とも称する。）に保存されたコンピュータプログラム製品として実現できる。この装置可読媒体は、様々な適切な有形の、不揮発性媒体であってよく、これには磁気的、光学的、または電気的保存媒体が含まれ、ディスケット、コンパクトディスクリードオンリーメモリ（ＣＤ−ＲＯＭ）、メモリ装置（揮発性あるいは不揮発性）、または類似の保存機構が含まれる。装置可読媒体は多様な命令のセット、コードシーケンス、構成情報、または他のデータを含み、実行されると、プロセッサに本開示の実施例にかかる方法のステップを実行させる。当業者は、上述した手段を実現するのに必要な他の命令や動作が装置可読媒体に保存されてもよいことを理解するであろう。装置可読媒体に保存された命令はプロセッサまたは他の適切な処理装置で実行され、上述のタスクを実行する回路構成にインターフェース可能である。
【００７１】
システム、方法、および装置の特定の実施例はここに説明の目的で記載している。これらは単なる例である。本書記載の技術は、上述した実施例のシステム以外にも適用可能である。多くの変更、変形、追加、省略、および入れ替えが本発明を実践するなかで可能である。本発明は、当業者によって明白な上記実施例の変形例を含み、これには構成、要素および／またはステップを同等の構成、要素および／またはステップに置換したり、構成、要素および／またはステップを別の実施例と混ぜたり合致させたり、上述した実施例の特徴、要素および／またはステップを組み合わせたり、および／または、上述した実施例の構成、要素および／またはステップを省略することが含まれる。
【００７２】
したがって、添付のクレームはこれらすべての合理的に推測できる変形例、組み合わせ、追加、省略、およびサブコンビネーションを包含すると解される。クレームの範囲は実施例で示した好適な例に限定されず、記載全体から最も広く解釈されるべきである。上記の描写は、説明のためであり、実施例が完全に理解されるべく多くの詳細が記載されている。しかしながら、当業者はこれらの特定の詳細が必ずしも必要ではないことを理解する。他の例では、理解の妨げとならないように公知の電気構成や回路がブロック図で示されている。例えば、本書記載の実施例がソフトウェアルーチン、ハードウェア回路、ファームウェア、あるいはこれらの組み合わせであるか否かの特定の詳細を提供していない。
【００７３】
上記実施例は例示的なものに過ぎない。当業者は、添付のクレームにのみ規定される範囲を逸脱することなく特定の実施例に変更、変形、およびバリエーションを施すことができる。
【図１】
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【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図１Ｃ】
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【図１Ｄ】
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【図１Ｅ】
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【図２】
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【図２Ａ】
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【図３】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図３Ｃ】
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【図３Ｄ】
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【図４】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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