(57)【要約】  本発明は、生物２のバイタルサイン情報を取得するためのデバイス１及び方法に関する。提案されたデバイス１は、生物２の少なくとも関心領域２０から反射される少なくとも１つの波長間隔の光４を受信し、受信した光４から入力信号５を生成するための検出ユニット３と、前記入力信号５を処理し、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて前記入力信号５から前記生物のバイタルサイン情報７を導出するための処理ユニット６と、照明間隔の間に少なくとも前記関心領域２０を光で照らすための照明ユニット８とを有し、前記照明間隔の間の前記光は、前記関心領域から反射される受信した光から遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて生成される入力信号からバイタルサイン情報を導出するために最適化される。
2015532164.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイスであって、
生物の少なくとも関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔の光を受信し、受信した光から入力信号を生成するための検出ユニットと、
前記入力信号を処理し、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて前記入力信号から前記生物のバイタルサイン情報を導出するための処理ユニットと、
照明間隔の間に少なくとも前記関心領域を光で照らすための照明ユニットとを有し、
前記照明間隔の間の前記光は、前記関心領域から反射される受信した光から遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて生成される入力信号からバイタルサイン情報を導出するために最適化される、デバイス。
【請求項２】
前記照明間隔の間にのみ、光を受信し、及び／又は、入力を生成するように前記検出ユニットを制御するための制御ユニットを更に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記照明間隔の間に受信した光から生成された入力信号の部分のみを処理するように前記処理ユニットを制御するための制御ユニットを更に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記照明間隔の間にのみ少なくとも前記関心領域を光で照らすように前記照明ユニットを制御するための制御ユニットを更に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項５】
前記照明ユニットによる前記少なくとも１つの関心領域の照明を、前記検出ユニットによる入力信号の生成及び／若しくは光の受信と、並びに／又は、前記処理ユニットによる入力信号の前記処理と、同期させるための制御ユニットを更に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項６】
前記照明ユニットは、周期的な照明間隔の間に少なくとも前記関心領域を光で照らすように構成され、
前記検出ユニットは、受信した光から前記周期的照明間隔を検出し、続いて、前記周期的照明間隔の間にのみ、光を受信し、及び／又は、入力信号を生成するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項７】
前記照明ユニットは、前記照明間隔の間に放射された光の波長を制御するように構成され、及び／又は、前記照明間隔の間の放射された光が人間の目にとって不可視又は控え目になるように前記照明間隔の長さを制御するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項８】
前記照明ユニットは、前記照明間隔の間に赤外線を放射するように構成される、請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
前記照明ユニットは、好ましくは、低いデューティサイクルを伴う前記照明間隔の間に可視スペクトル範囲の光の高周波光パルスを放射するように構成される、請求項７に記載のデバイス。
【請求項１０】
前記照明ユニットは、少なくとも検出ユニットが光を受信する波長範囲において周囲光に渡って支配的である前記照明間隔の間に光を放射するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１１】
周囲光を検知するためのセンサと、少なくとも前記検出ユニットが光を受信する波長範囲において周囲光に渡って支配的である前記照明間隔の間に光を放射するように前記照明ユニットを制御するための制御ユニットとを更に有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１２】
前記照明ユニットは、前記照明間隔の間にユーザ定義された照明プロファイルに従って光を放射するように構成される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１３】
前記照明ユニットは、照明間隔の間に少なくとも前記関心領域を光で照らすように構成され、
前記光は、周囲光状態の変動が重要にならないような振幅を有する光を放射することにより、前記関心領域から反射される受信した光からの遠隔フォトプレチスモグラフィを用いた入力信号からバイタルサイン情報を導出するために最適化される、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１４】
前記検出ユニットは、イメージングユニット、とりわけカメラを有する、請求項１に記載のデバイス。
【請求項１５】
生物のバイタルサイン情報を取得するための方法であって、
生物の少なくとも関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔の光を受信するステップと、
受信した光から入力信号を生成するステップと、
前記入力信号を処理し、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて前記入力信号から前記生物のバイタルサイン情報を導出するステップとを有し、
少なくとも前記関心領域は、照明間隔の間に光で照らされ、
前記照明間隔の間の前記光は、前記関心領域から反射される受信した光から遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて生成される入力信号からバイタルサイン情報を導出するために最適化される、方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイス及び対応する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
遠隔ＰＰＧ（photoplethysmography；フォトプレチスモグラフ）又はビデオカメラを用いた控え目なバイタルサインモニタリングが示され、患者モニタリングに適していることが見出された。遠隔フォトプレチスモグラフのイメージングは、例えば、Wim Verkruysse、Lars O. Svaasand及びJ. Stuart Nelsonによる"Remote plethysmographic imaging using ambient light", Optics Express, Vol. 16, No. 26, December 2008において述べられている。これは、皮膚における血液量の時間的変動が皮膚による光吸収の変動をもたらすという原理に基づいている。斯様な変動は、皮膚領域（例えば顔）の画像を撮るビデオカメラにより登録され得る一方で、処理は、手動で選択された領域（典型的には、このシステムにおいて頬の部分）に渡るピクセル平均を計算する。この平均信号の周期的変動を見ることにより、心拍速度及び呼吸速度が抽出され得る。それと同時に、遠隔ＰＰＧを用いて患者のバイタルサインを取得するためのデバイス及び方法の詳細を記述する多数の更なる刊行物及び特許出願がある。
【０００３】
故に、動脈血の脈動は、光吸収の変化をもたらす。光検出器（又は、光検出器のアレイ）で観察されるこれらの変化は、ＰＰＧ（photo-plethysmography）信号（他方では、pleth波とも呼ばれる）を形成する。血液の脈動は、鼓動する心臓によりもたらされる。即ち、ＰＰＧ信号におけるピークは、心臓の個々の鼓動に対応する。それ故、ＰＰＧ信号は、それ自体鼓動信号である。この信号の正規化された振幅は、異なる波長の間で異なり、幾つかの波長に関しては、血液酸化の機能でもある。
【０００４】
多くの場合において適切なバイタルサイン（時には、鼓動、呼吸数、ＳｐＯ２速度のような生物測定信号とも呼ばれる）を作り出すために標準的なビデオデータが示されているにもかかわらず、強い動作、低い光レベル、非白色照明のような、挑戦的なケースのための画像取得は更なる改良を必要とする。既知の方法及びデバイスは、概して、１つの支配的な光源が存在する限り、動作及び異なる照明環境に対して強い。斯様な状態において、ＰＰＧ技術は、フィットネス運動の間のトレッドミルで用いられ得る程度まで、正確で強くなることを証明した。
【０００５】
画像ベースの（例えば、カメラベースの）バイタルサインにおいて直面される１つの大きな問題は、支配的な光が環境内に存在しないときに生じる。実際に、屋内のアプリケーションのために、幾つかの光源は、例えば雰囲気生成のための環境に概して配置される。これらの光源は、支配的な光源要件を妨害する類似的な照明強度を示すが、異なるスペクトルを示し、それ故、異なる色特徴を示す。光源の設定は、被験者（とりわけ生物の顔）の測定値エリア（即ち、関心領域）上で劇的な色変化をもたらす時間に渡って変化することができ、場合によっては極めて挑戦的な、及び、不可能でもあるバイタルサイン抽出を行うことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、とりわけ既知のデバイス及び方法と比較して変化する光状態を伴う状況において、より高い精度及び信頼性を有する、生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイス及び対応する方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の態様において、生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイスであって、
−  生物の少なくとも関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔の光を受信し、受信した光から入力信号を生成するための検出ユニットと、
−  前記入力信号を処理し、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて前記入力信号から前記生物のバイタルサイン情報を導出するための処理ユニットと、
−  照明間隔の間に少なくとも前記関心領域を光で照らすための照明ユニットとを有し、前記照明間隔の間の前記光は、前記関心領域から反射される受信した光から遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて生成される入力信号からバイタルサイン情報を導出するために最適化される、
デバイスが示される。
【０００８】
本発明の更なる態様において、生物のバイタルサイン情報を取得するための対応する方法が示される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態は、従属請求項において規定される。請求項に記載された方法は、請求項に記載されたデバイスと、及び、従属請求項において規定されたものと、類似及び／又は同一の好ましい実施形態を有することが理解されるべきである。
【００１０】
上記した問題を解決する１つの考えられるアプローチは、モニタリングされている被験者（即ち、患者又は人のような生物であるが、概して動物でもよい）に向けられる一定の光状態を用いることである。しかしながら、適用環境が知られないので、光状態が静的であるかどうかは概して判断され得ない（例えば、幾つかのフィットネスクラブ又は家庭は、装飾的に変化する照明雰囲気を有する）、及び、斯様な一定の光状態を"定める（prescribe）"ことも概して可能ではない。
【００１１】
それ故、本発明によれば、照明ユニットと一般に呼ばれる、１又はそれ以上の制御可能な光源の変化する色スペクトル又は強度を伴う状態において、例えばビデオカメラを含む、検出ユニットを用いた控え目なバイタルサインモニタリング（例えば、鼓動モニタリング、ＳｐＯ２モニタリング等）のための方法及び装置が提供される。照明ユニットは、斯様な短い期間（照明期間）の間、光（とりわけ、光スペクトル及び／又は強度）がバイタルサインモニタリング測定のために最適である手段において制御される。故に、この照明期間の間にのみ、関心領域（ＲＯＩ；region of interest）から反射される光が、バイタルサインを取得するために測定及び／又は処理される。故に、一実施形態において、ＲＯＩから反射される光は、連続的に測定されるが、照明期間の間に測定される光のみが後に処理される。他の実施形態において、ＲＯＩから反射される光は、照明期間の間にのみ測定される。
【００１２】
好ましくは、照明は、照明期間の間の光が人間観察者の目にとって不可視になるようなものである。残りの時間期間において、照明ユニットは、好ましくは、雰囲気生成又は他の目的のために用いられる。
【００１３】
それ故、本発明は、変化する光状態を伴う環境における画像ベースの（カメラベースの）バイタルサイン抽出のためのソリューションを提供し、これは、ユーザ体験、信頼性及び精度を強化する。
【００１４】
本発明の一実施形態において、提案されたデバイスは、前記照明間隔の間にのみ、光を受信し、及び／又は、入力信号を生成するように、前記検出ユニットを制御するための制御ユニットを更に有する。他の（追加又は代替の）実施形態において、提案されたデバイスは、前記照明間隔の間に受信した光から生成された入力信号の部分のみを処理するように、前記処理ユニットを制御するための制御ユニットを更に有する。制御ユニットは、別々のユニット又は組み合わせられたユニットであってもよい。これらの実施形態は、ストレージ空間、及び／又は、処理時間及び労力をあまり必要としないことをもたらす。
【００１５】
本発明の他の好ましい実施形態において、提案されたデバイスは、前記照明間隔の間にのみ少なくとも前記関心領域を光で照らすように前記照明ユニットを制御するための制御ユニットを更に有する。故に、所望の照明は、例えば、照明ユニットとして提供される光源の種類に依存して、照明の輝度、色、周波数等を制御することにより、実現され得る。前記光源は、例えば、制御され得る、ＬＥＤ、レーザダイオード、従来の電球、ネオン等であってもよい。最も単純な実施形態において、最適なバイタルサイン測定値のために所望の光を放射する光源が用いられる。
【００１６】
好ましい実施形態において、提案されたデバイスは、前記照明ユニットによる前記少なくとも１つの関心領域の照明を、前記検出ユニットによる入力信号の生成及び／若しくは光の受信と、並びに／又は、前記処理ユニットによる入力信号の前記処理と、同期させるための制御ユニットを更に有する。故に、ＲＯＩの照明が周期的に行われない場合であっても、最適化された照明、入力信号生成及び処理が実現される。
【００１７】
好ましくは、前記照明ユニットは、周期的な照明間隔の間に少なくとも前記関心領域を光で照らすように構成され、前記検出ユニットは、受信した光から前記周期的照明間隔を検出し、続いて、前記周期的照明間隔の間にのみ、光を受信し、及び／又は、入力信号を生成するように構成される。故に、検出ユニットを制御するために分離された制御手段が必要とされないが、検出ユニットは、ＲＯＩが照明されるときを認識することができ、その後、電力及びストレージ時間を節約するために周期的照明に対して自身で制御（即ち、同期）する。
【００１８】
有利な実施形態において、前記照明ユニットは、前記照明間隔の間に放射された光の波長を制御するように構成され、及び／又は、前記照明間隔の間の放射された光が人間の目にとって不可視又は控え目になるように前記照明間隔の長さを制御するように構成される。好ましくは、前記照明は、変化又は照明雰囲気を妨害すべきではないが、照明の位置又は周囲に存在する人を認識できない。
【００１９】
この目的のために、前記照明ユニットは、好ましくは、前記照明間隔の間に赤外線を放射するように構成される。
【００２０】
他の実施形態において、前記照明ユニットは、好ましくは、この目的のために、低いデューティサイクルを伴う前記照明間隔の間に可視スペクトル範囲の光の高周波光パルスを放射するように構成される。後者の実施形態において、人間観察者は、非常に低い強度を有する一定の光源として前記照明を知覚するだろう。或る周波数より高い場合、（光パルスの周波数により取り込まれる）ちらつきは見えないだろう。更に、通常の照明の強度が高周波数光パルスの強度より非常に高いことを定めることにより、信号は、人の目にとって知覚できなくなり、及び、感知不能になる。
【００２１】
強度及びスペクトルについて制御され得る照明ユニットとしての光源の異なる組み合わせによれば、人間観察者が同じ色として知覚するだろう類似的な光状態を生成することが可能である。それ故、最適化された照明スペクトルは、一実施形態において、照明間隔の間の照明を知覚できないようにするために、通常の光状態に適合される。
【００２２】
良好な結果を実現するために、一実施形態において、前記照明ユニットは、少なくとも検出ユニットが光を受信する波長範囲において周囲光に渡って支配的である前記照明間隔の間に光を放射するように構成されることが好ましい。
【００２３】
好ましくは、周囲光のスペクトル又は周囲光を提供する光源に応じて、最適な波長が選択され得る。これは、好ましくは、異なる波長を有するＬＥＤを用いることにより実現される。
【００２４】
更に他の実施形態において、提案されたデバイスは、周囲光を検知するためのセンサと、少なくとも前記検出ユニットが光を受信する波長範囲において周囲光に渡って支配的である前記照明間隔の間に光を放射するように前記照明ユニットを制御するための制御ユニットとを更に有する。故に、光照明は、周囲の照明状態に適合され、それ故、可能な限り控え目になるように制御され得る。光スペクトルは、好ましくは、手動で設定され得るオンボードマルチスペクトルセンサ又は外部センサにより自動的に検出される。外部センサを用いることにより、照明スペクトルは識別され得る。スペクトルのこの特性は、デバイス（即ち、外部センサではない）の照明を手動で設定するために用いられることができるが、照明はこの場合において好ましくは設定されるだろう。
【００２５】
更に他の実施形態において、前記照明ユニットは、前記照明間隔の間にユーザ定義された照明プロファイルに従って光を放射するように構成される。故に、提供された照明ユニットは、照明間隔の間に"通常の"照明状態を提供又はサポートするために用いられ得る。
【００２６】
好ましい実施形態において、前記照明ユニットは、照明間隔の間に少なくとも前記関心領域を光で照らすように構成され、前記光は、周囲光状態の変動が重要にならないような振幅を有する光を放射することにより、前記関心領域から反射される受信した光からの遠隔フォトプレチスモグラフィを用いた入力信号からバイタルサイン情報を導出するために最適化される。最小限に必要とされる放射された光は、妨害している信号の周波数及び強度に依存する。ユーザにより観察され得る前の放射された光の最大の量は、とりわけ、点滅している周波数及びパルス持続期間強度に、及び、周囲照明強度に依存する。ユーザにより観察され得る前の放射された光の最大の量は、とりわけ、点滅している周波数及びパルス持続期間強度に、及び、周囲照明強度に依存する。一実装において、照明の周波数は、心拍信号が少なくとも０．２５〜３Ｈｚ（２０〜２４０ｂｐｍ）の周波数で抽出され得るようになるべきである。
【００２７】
好ましくは、前記検出ユニットは、イメージングユニット、とりわけ、ビデオカメラ、ＲＧＢカメラ及び／又は赤外線カメラのようなカメラを有する。
【００２８】
好ましい実施形態において、検出ユニットは、幾つかの異なる波長範囲の入力信号を生成するように構成される。故に、導出されるべき所望のバイタルサインに依存して、最も適切な１又はそれ以上の入力信号が、バイタルサイン情報を導出するために用いられ得る。
【００２９】
また更に、一実施形態において、前記照明ユニットは、前記少なくとも１つの関心領域の１又はそれ以上のパラメータに依存して、前記照明間隔の間に前記少なくとも１つの関心領域の照明のために使用される光のパラメータを設定するように適合される。例えば、ＲＯＩ（例えば、顔の部分又は手の掌）のサイズ及び／又は位置に依存して、又は、生物の皮膚色に依存して、光の周波数及び／又は輝度が最適化され得る。
【００３０】
前記ＲＯＩは、自動的に又は手動で選択されてもよい。この目的のために、提案されたデバイスは、前記関心領域を自動的に選択するか、又は、前記関心領域の手動選択を可能にするための選択ユニットを更に有してもよい。
【００３１】
本発明のこれらの及び他の態様は、以下で述べられる実施形態から明らかになり、これらの実施形態を参照して説明されるだろう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による、生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイスの第１の実施形態の概略図を示す。
【図２】照明ユニット及び検出ユニットの同期を示す時間図を示す。
【図３】本発明による、生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイスの第２の実施形態の概略図を示す。
【図４】本発明による、生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイスの第３の実施形態の概略図を示す。
【図５】本発明による、生物のバイタルサイン情報を取得するためのデバイスの第４の実施形態の概略図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、本発明による、生物２（例えば、病院における患者、自宅のベッドにおいてモニタされる高齢者、又は、フィットネスクラブにおいてスポーツを行っている人）のバイタルサイン情報を取得するためのデバイス１ａの第１の実施形態を示している。デバイス１ａは、生物２の少なくとも関心領域から反射される少なくとも１つの波長間隔における光４を受信し、受信した光４から入力信号５を生成するための検出ユニット３を有する。検出ユニット３は、例えば、受信した光４の時空間的変動を登録するように構成され、好ましくは、生物２又は生物２の少なくとも関心領域（ＲＯＩ；region of interest）２０の画像を、実質的に連続的に又は定期的に取得するビデオカメラのような、画像を取得するためのイメージングユニットである。
【００３４】
デバイス１ａは、入力信号５を処理し、遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて前記入力信号５から前記生物２のバイタルサイン情報７を導出するための処理ユニット６を更に有する。処理ユニット６は、例えば、プロセッサ又はコンピュータ上で実行するソフトウェアとして、専用のハードウェアとして、又は、ハードウェア及びソフトウェアの混合として、実装され得る。バイタルサイン情報（例えば、鼓動、呼吸信号、ＳｐＯ２値、ヘモグロビン値等）の導出は、従来技術において、とりわけ遠隔フォトプレチスモグラフィの分野、例えば、Wim Verkruysseらの上記刊行物（その説明は参照により取り込まれ、それ故にここでは詳細に説明されるべきではない）において、概して知られている。
【００３５】
そして、取得されたバイタルサイン情報７は、デバイス１から出力され、例えば、モニタ上の表示のために中央モニタリングステーション（例えば、病院における看護士のモニタリングルーム）に送信され、ディスプレイ上に生物の隣に直接表示され、又は、更なる処理及び／又は表示のために遠隔制御センタに送信される。
【００３６】
デバイス１ａは、照明間隔の間に少なくとも前記関心領域２０を光９で照らすための照明ユニット８を更に有し、前記照明間隔の間の前記光９は、前記関心領域２０から反射された受信した光４から遠隔フォトプレチスモグラフィを用いて生成される入力信号５からバイタルサイン情報７を導出するために最適化される。前記照明ユニット８は、好ましくは放射された光の周波数スペクトル及び／又は輝度について制御可能である、１又はそれ以上の光源を有してもよい。実用的な実装は、特定の波長又は波長範囲を有するＬＥＤの１又はそれ以上のアレイを有してもよい。他の実施形態は、以下のものを利用する。
−  異なる波長を有するスペクトルフィルタと組み合わせられた、広いスペクトルを有するＬＥＤアレイ。ＬＥＤは、特定のフィルタと切替えられる。
−  その波長に（電子的／機械的に）適応可能なスペクトルフィルタと組み合わせられた、広いスペクトルを有するＬＥＤアレイ。
−  プロジェクタにおいて適用されるような異なる波長（色ホイール）を有するフィルタを含む回転ディスク及び幅広いスペクトルを有するＬＥＤアレイ。ホイール位置は、使用される波長を決定する。
−  特定の波長を有する複数のレーザ。
−  その波長に（電子的／機械的に）適応可能なスペクトルフィルタと組み合わせられた、広いスペクトルを有するＬＥＤアレイ。
−  出力信号が制御され得る液晶スクリーン又は他のディスプレイ。ビデオ信号においてフレームを追加又は置換することにより、及び、検出ユニット（カメラ）を同期させることにより、光状態は、適合／制御され得る。
【００３７】
１より多い照明ユニット８が提供されてもよく、ユーザにより望まれた照明状態又は周囲光を提供する他の光源、例えば病室におけるルームライト又はフィットネスクラブにおける変化する光が存在してもよいことに留意されるべきである。
【００３８】
この実施形態により好ましくは実装される受動モードにおいて、照明ユニット８は、（例えば鼓動測定のために）所望のバイタルサイン情報を導出するために最適である入力信号の測定のために最適な照明の期間を制御している。ほとんどの時間の間、照明ユニット８は、ユーザ定義された挙動（例えば、時間的に変化する、低／高強度及び色である）を示すか、又は、スイッチを切られるが、短い周期的照明期間の間、バイタルサイン測定のために少なくともＲＯＩ２０の最適な照明を提供するように構成される。検出ユニット３は、時間時間に渡る取得された光から、とりわけ時間に渡る検出された画像から、照明ユニット８により放射された光パルスの周期性を検出することができる。故に、最適な照明の期間が検出され得る。照明ユニット８がバイタルサイン測定のために最適である"最適な"照明モードに切替えられた（即ち、照明間隔において"最適な"光を放射する）時点から、検出ユニット３は、照明ユニット８が例えばユーザにより規定されるようなその"通常"動作モードに後に切替えられるまで、又は、スイッチを切られるまで、その測定を始める。照明ユニット８が後に最適な照明モードに再び切り替わるときに、新たな測定（例えば画像取得）が始まり、このシーケンスは、バイタルサインが取得される限り、数回又は連続的に繰り返される。
【００３９】
一実施形態において、検出ユニット３は、照明ユニット８を含む画像を取得する。時間に渡る画像の分析から、照明間隔の周期性は、前記照明間隔の間のパワー及びストレージ空間を節約するために照明間隔の間にのみ画像を後に取得する（又は、少なくともＲＯＩ２０から反射及び／又は放射される光を受信する）ために検出され得る。
【００４０】
図２は、時間に渡る照明ユニット８の設定Ｓ８及び検出ユニット３の設定Ｓ３を示す時間図を示している。照明ユニット８は、ほとんどの時間（通常動作時間Ｔｎ１，Ｔｎ２，Ｔｎ３）の間、通常動作モードに交互に切替えられ、照明ユニット８がスイッチを切られるか、又は、所望の照明状態に寄与する間において、照明期間Ｔｉ１，Ｔｉ２の間に最適な照明モードに切替えられる。照明期間Ｔｉ１，Ｔｉ２の間にのみ見られ得るように、検出ユニット３は、ＲＯＩ２０からの光を受信するためにアクティブである。
【００４１】
この実施形態の変形例において、検出ユニット３は、ＲＯＩ２０からの光を連続的に検出するが、処理ユニットは、照明期間Ｔｉ１，Ｔｉ２の間に検出ユニット３により受信される光から生成される入力信号のみを処理するが、全ての他入力信号を無視するように構成される。好ましくは、入力信号は、照明期間Ｔｉ１，Ｔｉ２の間に受信された光から検出ユニット３によってのみ生成される。
【００４２】
照明ユニット６は、例えばユーザにより、好ましくは予めプログラムされ、その目的のために、（オプションの）インタフェース８０が、照明ユニット８をプログラムするために設けられる。
【００４３】
図３は、生物２のバイタルサイン情報を取得するためのデバイス１ｂの第２の実施形態を示している。アクティブモードを使用するこの実施形態において、前記照明間隔の間に少なくとも前記関心領域２０を、バイタルサイン測定のために最適化された光で照らすように照明ユニット６を制御するために制御ユニット１０が設けられる。
【００４４】
実装において、制御ユニット１０は、ユーザ若しくは遠隔オペレータにより制御されるか、又は、予めプログラムされる。
【００４５】
代わりに、制御ユニット１０は、前記照明ユニット８による前記少なくとも１つの関心領域２０の照明を、前記検出ユニット３による入力信号の生成及び／又は光の受信と、及び／又は、前記処理ユニット６による入力信号の前記処理と、同期させるために、図３において破線１１及び１２により示されるように、処理ユニット及び／又は検出ユニット３に結合される。これは、取得されたバイタルサインに基づいて照明間隔の間に照明を適応的に制御するという機能を更に提供する。例えば、導出されたバイタルサインの質が最適でないと処理ユニット６により認識された場合、照明ユニット８の設定は、ＲＯＩ２０のより最適化された照明により質を向上させるために適宜修正され得る。
【００４６】
図４は、生物２のバイタルサイン情報を取得するためのデバイス１ｃの第３の実施形態を示している。この実施形態において、前記照明間隔の間にのみ、光を受信し、及び／又は、入力信号を生成するように、前記検出ユニット３を制御するために、及び／又は、前記照明間隔の間に受信された光から生成された入力信号５の部分のみを処理するように前記処理ユニット６を制御するために、制御ユニット１３が設けられる。好ましくは、前記制御ユニット１３は、時間及び期間について可変である照明間隔に基づいて処理ユニット６及び／又は検出ユニット３を制御するために、破線１４により示されるように、照明ユニット８に結合される。代わりに、制御ユニット１３は、照明間隔の固定されたタイミングに従って予めプログラムされていてもよい。
【００４７】
図５は、生物２のバイタルサイン情報を取得するためのデバイス１ｄの第４の実施形態を示している。この実施形態において、とりわけ生物２周辺、及び、とりわけ関心領域２０において、周囲光を検知するためにセンサ１５が設けられる。更に、制御ユニット１６は、検出ユニット３が光４を受信する少なくとも波長範囲において周囲光に渡って支配的である光を前記照明間隔の間に放射するように前記照明ユニット８を制御するために設けられる。故に、検出された周囲光に基づいて、照明間隔の間の照明は、現実の時間において適合され得る。
【００４８】
概して、照明は、前記関心領域から反射される受信した光からの遠隔フォトプレチスモグラフィを用いた入力信号からバイタルサイン情報を導出するために光が最適化されるように実行されるべきである。ここで、光は、周囲光状態の変動が重要でないような振幅を有する。最低限必要とされる放射された光は、概して、妨害信号の周波数及び強度に依存する。ユーザにより観察され得る前の放射された光の最大の量は、とりわけ、点滅周波数及びパルス持続期間強度に、更に、周囲照明強度に依存する。実装において、照明の周波数は、心拍信号は、少なくとも０．２５〜３Ｈｚ（２０〜２４０ｂｐｍ）の周波数によって抽出され得るようになるべきである。心拍信号のサンプリングは、均一であっても不均一性であってもよい。
【００４９】
実用的な実施形態において、秒単位の１５より多いフレームは、フィットネスアプリケーションにおいて心拍信号を測定するために用いられる。安静時の測定値に関して、心拍数はより低くなり、フレーム速度及び照明周期性は概して減少し得る。
【００５０】
処理ユニット６及び制御ユニット１０，１３，１６は、一実施形態において、（同一又は別個の）プロセッサ又はコンピュータ上に、例えばマイクロプロセッサ上に、例えば実行されたときに提案された処理方法のステップを実行するコンピュータプログラムにより、実装されることに留意されるべきである。
【００５１】
本発明は、種々のアプリケーションにおいて適用されてもよい。心拍数、呼吸速度及びＳｐＯ２は、遠隔心拍モニタリングがますます関連するようになる患者モニタリング及びホームヘルスケアにおいて極めて関連したファクタである。更に、本発明は、フィットネスデバイスに鼓動を登録するために適用されてもよい。提案された発明は、とりわけ、カメラベースのバイタルサインモニタリングが光状態を変化させるか又は可変の光状態を有する制御可能な照明により実行される任意のアプリケーションにおいて適用され得る。通常、バイタルサイン抽出は、極めて挑戦的であり、場合によっては不可能でもあるが、まさに正確に及び確実に実現され得る。
【００５２】
本発明が図面及び前述の説明において示され、詳述された一方で、斯様な図例および説明は、例示又は単なる例であり、限定するものではないものとみなされるべきである。本発明は、開示された実施形態に限定されるものではない。開示された実施形態に対する他のバリエーションは、図面、開示及び添付の特許請求の範囲の研究から、当業者によって理解され、実施され得る。
【００５３】
請求項において、"有する"という用語は他の要素又はステップを除外するものではなく、単数表記は複数を除外するものではない。単一の要素又は他のユニットが請求項に記載された幾つかのアイテムの機能を実現してもよい。特定の手段が相互に異なる従属請求項に記載されるという単なる事実は、これらの手段の組み合わせが有効に用いられ得ないことを示すものではない。
【００５４】
請求項中のいかなる参照符号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきでない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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