(57)【要約】第１の生理学的センサ信号を生産するための第１の低エネルギー生理学的センサと、第２の生理学的センサ信号を生産するための高エネルギー生理学的センサとを使用した少なくとも１つの生理学的パラメータの判定のための生理学的監視システムおよび方法。運動センサは、モード選択スイッチが第１の低エネルギー生理学的センサまたは第２の高エネルギー生理学的センサのいずれかを選択するために使用する、運動基準信号を生産する。代替として、第２の生理学的センサ信号内の運動関連埋込成分は、モード選択スイッチによって、第１の低エネルギーセンサまたは第２の高エネルギーセンサを選択するために使用される。
2018532560.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の低レベルの活動に関与し、かつ第２の高レベルの活動に関与するヒト対象の生理学的パラメータを判定するための生理学的監視システムであって、前記システムは、
ａ．前記ヒト対象からの前記生理学的パラメータの経表皮的サンプリングのための、および第１の生理学的センサ信号を生産するための低エネルギーセンサと、
ｂ．前記ヒト対象からの前記生理学的パラメータの経表皮的サンプリングのための、および第２の生理学的センサ信号を生産するための高エネルギーセンサと、
ｃ．運動パラメータを前記ヒト対象からサンプリングし、運動基準信号を生産するための運動センサと、
ｄ．マイクロプロセッサであって、前記マイクロプロセッサは、スイッチ機構を介して、前記高エネルギーセンサおよび低エネルギーセンサのサンプリング活動を選択的にアクティブ化し、前記スイッチ機構は、前記運動基準信号に基づいて、前記第１の低レベルの活動の周期の間、低エネルギーセンサを選択し、前記第２の高レベルの活動の周期の間、前記高エネルギーセンサを選択する、マイクロプロセッサと、
を備える、システム。
【請求項２】
前記スイッチ機構は、前記第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた運動関連成分に基づいて、前記第１の低レベルの活動の周期の間、低エネルギーセンサを選択し、前記第２の高レベルの活動の周期の間、前記高エネルギーセンサを選択する、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記マイクロプロセッサは、前記運動関連成分を前記第２の生理学的センサ信号から除去し、運動補正された第２の生理学的センサ信号を生成する、高エネルギーアルゴリズムモジュールを含む、請求項２に記載のシステム。
【請求項４】
前記運動基準信号は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて前記第２の生理学的センサ信号から減算され、前記運動補正された第２の生理学的センサ信号を提供する、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた前記運動関連成分は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて前記第２の生理学的センサ信号から減算され、前記運動補正された第２の生理学的センサ信号を提供する、請求項３に記載のシステム。
【請求項６】
前記マイクロプロセッサは、低活動レベル閾値から高活動レベル閾値への前記ヒト対象の活動レベルにおける変化によって誘発される前記低エネルギーセンサのアクティブ化と前記高エネルギーセンサのアクティブ化との間の遷移と、高活動レベル閾値から低活動レベル閾値への前記ヒト対象の活動レベルにおける変化によって誘発される前記高エネルギーセンサのアクティブ化と前記低エネルギーセンサのアクティブ化との間の遷移との間の短時間周期にわたって、前記高エネルギーセンサおよび低エネルギーセンサの両方を選択する、請求項１に記載のシステム。
【請求項７】
前記マイクロプロセッサは、前記高エネルギーセンサを高サンプリング周波数においてアクティブ化し、前記低エネルギーセンサを低サンプリング周波数においてアクティブ化する、請求項１に記載のシステム。
【請求項８】
前記低エネルギーセンサは、生体インピーダンス（ＢＩＤ）、心弾動図記録（ＢＣＧ）、および圧電効果（ＰＩＺＯ）から成る群から選択される原理によって実装されるセンサを利用し、したがって、前記低エネルギーセンサによってサンプリングされる第１の生理学的センサ信号は、それぞれ、生体インピーダンス、心弾動図記録、または圧電効果信号である、請求項１に記載のシステム。
【請求項９】
前記高エネルギーセンサは、光電式容積脈波記録（ＰＰＧ）センサであり、前記高エネルギーセンサによってサンプリングされる第２の生理学的センサ信号は、ＰＰＧ信号である、請求項１に記載のシステム。
【請求項１０】
運動基準信号をサンプリングするための前記運動センサは、慣性センサまたは光学センサであり得る、請求項１に記載のシステム。
【請求項１１】
判定される前記生理学的パラメータは、心拍数、心拍数変動、または呼吸数、およびそれらの任意の組み合わせを備える、請求項１に記載のシステム。
【請求項１２】
少なくとも１つのモバイルコンピューティングデバイス、パーソナルコンピュータ、またはウエアラブルデバイス、およびそれらの任意の組み合わせを備える、少なくとも１つのクライアントコンピューティングプラットフォームを含む、分析プラットフォームをさらに備え、任意の生理学的センサ信号は、前記分析プラットフォームに伝送され、前記生理学的センサ信号は、記憶、分析、および視認されることができる、請求項１に記載のシステム。
【請求項１３】
前記システムの少なくとも一部は、ウエアラブルデバイスの形態で具現化されてもよい、請求項１に記載のシステム。
【請求項１４】
第１の低レベルの活動に関与し、かつ第２の高レベルの活動に関与するヒト対象の生理学的パラメータを判定するための生理学的監視システムであって、前記システムは、
ａ．前記ヒト対象からの前記生理学的パラメータの経表皮的サンプリングのための、および第１の生理学的センサ信号を生産するための低エネルギーセンサと、
ｂ．前記ヒト対象からの前記生理学的パラメータの経表皮的サンプリングのための、および第２の生理学的センサ信号を生産するための高エネルギーセンサと、
ｃ．マイクロプロセッサであって、前記マイクロプロセッサは、スイッチ機構を介して、前記高エネルギーセンサおよび低エネルギーセンサのサンプリング活動を選択的にアクティブ化し、前記スイッチ機構は、前記第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた運動関連成分に基づいて、前記第１の低レベルの活動の周期の間、低エネルギーセンサを選択し、前記第２の高レベルの活動の周期の間、前記高エネルギーセンサを選択する、マイクロプロセッサと、
を備える、システム。
【請求項１５】
前記第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた前記運動関連成分は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて前記第２の生理学的センサ信号から減算され、運動補正された第２の生理学的センサ信号を提供する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記マイクロプロセッサは、低活動レベル閾値から高活動レベル閾値への前記ヒト対象の活動レベルにおける変化によって誘発される前記低エネルギーセンサのアクティブ化と前記高エネルギーセンサのアクティブ化との間の遷移と、高活動レベル閾値から低活動レベル閾値への前記ヒト対象の活動レベルにおける変化によって誘発される前記高エネルギーセンサのアクティブ化と前記低エネルギーセンサのアクティブ化との間の遷移との間の短時間周期にわたって、前記高エネルギーセンサおよび低エネルギーセンサの両方を選択する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１７】
前記マイクロプロセッサは、前記高エネルギーセンサを高サンプリング周波数においてアクティブ化し、前記低エネルギーセンサを低サンプリング周波数においてアクティブ化する、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１８】
前記低エネルギーセンサは、生体インピーダンス（ＢＩＤ）、心弾動図記録（ＢＣＧ）、および圧電効果（ＰＩＺＯ）から成る群から選択される原理によって実装されるセンサを利用し、したがって、前記低エネルギーセンサによってサンプリングされる第１の生理学的センサ信号は、それぞれ、生体インピーダンス、心弾動図記録、または圧電効果信号である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項１９】
前記高エネルギーセンサは、光電式容積脈波記録（ＰＰＧ）センサであり、前記高エネルギーセンサによってサンプリングされる第２の生理学的センサ信号は、ＰＰＧ信号である、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２０】
運動基準信号をサンプリングするための前記運動センサは、慣性センサまたは光学センサであり得る、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２１】
判定される前記生理学的パラメータは、心拍数、心拍数変動、または呼吸数、およびそれらの任意の組み合わせを備える、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２２】
少なくとも１つのモバイルコンピューティングデバイス、パーソナルコンピュータ、またはウエアラブルデバイス、およびそれらの任意の組み合わせを備える、少なくとも１つのクライアントコンピューティングプラットフォームを含む、分析プラットフォームをさらに備え、任意の生理学的センサ信号は、前記分析プラットフォームに伝送され、前記生理学的センサ信号は、記憶、分析、および視認されることができる、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２３】
前記システムの少なくとも一部は、ウエアラブルデバイスの形態で具現化されてもよい、請求項１４に記載のシステム。
【請求項２４】
第１の低レベルの活動に関与し、かつ第２の高レベルの活動に関与するヒト対象の生理学的パラメータを判定するための方法であって、前記方法は、
ａ．低エネルギーセンサを使用して、前記生理学的パラメータをヒト対象から経表皮的にサンプリングし、第１の生理学的センサ信号を生産するステップと、
ｂ．高エネルギーセンサを使用して、前記生理学的パラメータをヒト対象から経表皮的にサンプリングし、埋め込まれた運動関連成分を含む、第２の生理学的センサ信号を生産するステップと、
ｃ．運動センサを使用して、運動基準センサ信号をヒト対象からサンプリングするステップと、
ｄ．前記運動センサからサンプリングされる前記運動基準信号に依存して、または前記第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた前記運動関連成分に依存して、前記第１の低レベルの活動を選択し、前記第２の高レベルの活動の周期の間、前記高エネルギーセンサを選択する、スイッチ機構を介して、前記高エネルギーセンサおよび低エネルギーセンサのサンプリング活動を選択的に制御するステップと、
を含む、方法。
【請求項２５】
前記方法は、第１および第２のモード間で選択的に切り替え、前記第１のモードは、前記低エネルギーセンサがアクティブ化される、低エネルギー感知状態を備え、前記第２のモードは、前記高エネルギーセンサがアクティブ化される、高エネルギー感知状態を備える、請求項２４に記載のシステム。
【請求項２６】
前記第１のモードでは、前記運動センサは、低サンプリング周波数においてサンプリングされ、前記第２のモードでは、前記運動センサは、高サンプリング周波数においてサンプリングされる、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２７】
モードセレクタアルゴリズムが、前記運動基準センサ信号または前記第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた前記運動関連成分に応じて、前記第１のモードまたは前記第２のモードを判定する、請求項２５に記載のシステム。
【請求項２８】
前記方法は、前記運動関連成分を前記第２の生理学的センサ信号から除去し、運動補正された第２の生理学的センサ信号を生成する、高エネルギーアルゴリズムを含む、請求項２５に記載の方法。
【請求項２９】
前記高エネルギーアルゴリズムは、前記運動基準信号を前記第２の生理学的センサ信号から時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて減算し、前記運動補正された第２の生理学的センサ信号を提供する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３０】
前記高エネルギーアルゴリズムは、前記第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた前記運動関連成分を前記第２の生理学的センサ信号から時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて減算し、前記運動補正された第２の生理学的センサ信号を提供する、請求項２８に記載の方法。
【請求項３１】
前記方法は、前記第１のモードと前記第２のモードとの間の遷移の間の短時間周期にわたって、前記高エネルギーセンサおよび低エネルギーセンサの両方を選択する、請求項２５に記載の方法。
【請求項３２】
前記低エネルギーセンサは、生体インピーダンス（ＢＩＤ）、心弾動図記録（ＢＣＧ）、および圧電効果（ＰＩＺＯ）から成る群から選択される原理によって実装されるセンサを利用し、したがって、前記低エネルギーセンサによってサンプリングされる第１の生理学的センサ信号は、それぞれ、生体インピーダンス、心弾動図記録、または圧電効果信号である、請求項２５に記載の方法。
【請求項３３】
前記高エネルギーセンサは、光電式容積脈波記録（ＰＰＧ）センサであり、前記高エネルギーセンサによってサンプリングされる第２の生理学的センサ信号は、ＰＰＧ信号である、請求項２４に記載の方法。
【請求項３４】
運動基準信号をサンプリングするための前記運動センサは、慣性センサまたは光学センサであり得る、請求項２４に記載の方法。
【請求項３５】
判定される前記生理学的パラメータは、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数、ならびにそれらの任意の組み合わせを備える、請求項２４に記載の方法。
【請求項３６】
第１の低レベルの活動に関与し、かつ第２の高レベルの活動に関与するヒト対象の生理学的パラメータを判定するためのシステムであって、前記システムは、
ａ．前記ヒト対象からの前記生理学的パラメータの経表皮的サンプリングのためのエネルギーセンサであって、
ｉ．第１の生理学的低エネルギーセンサ信号と、
ｉｉ．第２の生理学的高エネルギーセンサ信号と、
を生産するためのエネルギーセンサと、
ｂ．マイクロプロセッサであって、前記マイクロプロセッサは、スイッチ機構を介して、前記高エネルギーセンサならびに低エネルギー信号および前記高エネルギー信号を選択的にサンプリングし、前記スイッチ機構は、前記第１の低レベルの活動の周期の間、前記低エネルギー信号を選択し、前記第２の高レベルの活動の周期の間、前記高エネルギー信号を選択する、マイクロプロセッサと、
を備える、システム。
【請求項３７】
前記第２の生理学的高エネルギーセンサ信号内に埋め込まれた運動関連成分は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて前記第２の生理学的高エネルギーセンサ信号から減算され、運動補正された第２の生理学的センサ信号を提供する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３８】
前記システムはさらに、運動パラメータを前記ヒト対象からサンプリングするための、および運動基準信号を生産するための運動センサを含み、前記運動基準信号に基づいて、前記マイクロプロセッサは、スイッチ機構を介して、前記高エネルギーセンサ信号および低エネルギーセンサ信号のサンプリングを選択的に制御し、前記スイッチ機構は、前記運動基準信号に基づいて、前記第１の低レベルの活動の周期の間、低エネルギーセンサ信号を選択し、前記第２の高レベルの活動の周期の間、前記高エネルギーセンサ信号を選択する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項３９】
前記運動基準信号は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて前記第２の生理学的高エネルギーセンサ信号から減算され、前記運動補正された第２の生理学的センサ信号を提供する、請求項３８に記載のシステム。
【請求項４０】
前記マイクロプロセッサは、低活動レベル閾値から高活動レベル閾値への前記ヒト対象の活動レベルにおける変化によって誘発される前記第１の低エネルギーセンサ信号のサンプリングと前記第２の高エネルギーセンサ信号のサンプリングとの間の遷移と、高活動レベル閾値から低活動レベル閾値への前記ヒト対象の活動レベルにおける変化によって誘発される前記第２の高エネルギーセンサ信号のサンプリングと前記第１の低エネルギーセンサ信号のサンプリングとの間の遷移との間の短時間周期にわたって、前記第２の高エネルギーセンサ信号および前記第１の低エネルギー信号センサの両方を選択する、請求項３９に記載のシステム。
【請求項４１】
前記マイクロプロセッサは、前記第２の生理学的高エネルギーセンサ信号を高サンプリング周波数においてサンプリングし、前記第１の生理学的低エネルギーセンサ信号を低サンプリング周波数においてアクティブ化する、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４２】
判定される前記生理学的パラメータは、心拍数、心拍数変動、または呼吸数、およびそれらの任意の組み合わせを備える、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４３】
少なくとも１つのモバイルコンピューティングデバイス、パーソナルコンピュータ、またはウエアラブルデバイス、およびそれらの任意の組み合わせを備える、少なくとも１つのクライアントコンピューティングプラットフォームを含む、分析プラットフォームをさらに備え、任意の生理学的センサ信号は、前記分析プラットフォームに伝送され、前記生理学的センサ信号は、記憶、分析、および視認されることができる、請求項３６に記載のシステム。
【請求項４４】
前記システムの少なくとも一部は、ウエアラブルデバイスの形態で具現化されてもよい、請求項３６に記載のシステム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
（関連特許出願の相互参照）
本願は、２０１５年１１月６日に出願された米国仮特許出願第６２／２５２，０２４号からの優先権を主張するものであり、該米国仮特許出願は、参照により本明細書中に援用される。
【０００２】
本発明は、非侵襲性デジタル健康監視および信号処理の分野に関する。具体的には、本発明は、ウエアラブルデバイスからの生理学的メトリックの信号処理およびそのようなウエアラブルデバイスのバッテリ寿命を延長させるための動きの考慮に関する。
【背景技術】
【０００３】
ウエアラブルデバイスは、スポーツ、医療、および定量化された自己活動範囲において急速に人気となっている。しかしながら、全てのウエアラブルデバイスに固有の問題は、ユーザの日常生活の中にシームレスに統合される能力であって、したがって、これらのデバイスの大部分は、持続的に使用されない。長期関与に影響を及ぼす重要な要因は、生活スタイルの互換性であって、したがって、ユーザがそれを充電または同期するためにデバイスを取り外す必要がある回数は、大きな影響を及ぼす。付加的要因は、デバイスと、デバイスを装着していることからユーザが受信する、パーソナルデータとの両方の品質である。
【０００４】
心拍数および他の生理学的メトリックまたはパラメータを監視するためのウエアラブルデバイスは、デジタル健康、フィットネス、およびウェルネス監視の分野において不可欠となっている。２０１３年に実施されたインターネット調査によると、１８歳以上の米国消費者の１０人に１人が、活動追跡装置を所有しており、ウエアラブルデバイスの需要の増加の証拠が存在する。本需要に伴って、ユーザに、ほぼあらゆる環境において正確に機能することができ、日常生活の中にシームレスに統合する、デバイスを提供する課題が生じている。ウエアラブルデバイスを所有する、米国消費者の３分の１が、その入手から６ヶ月後、デバイスの使用を停止しており、したがって、長期関与および使用を改良する必要性が存在する。ユーザが、ウエアラブルデバイスを取り外し、それを充電する必要がある頻度が多くなるほど、それを放棄する可能性が高くなる。加えて、ウエアラブルデバイスは、持続使用の機会を増加させるために、ユーザに、洞察的であって、かつ付加価値のある、品質情報を提供しなければならない。
【０００５】
加速度計センサ読取値に基づく活動追跡装置は、数日のバッテリ寿命を提供することができるが、ユーザがデバイスから受信する情報は、多くの場合、日常活動、歩数、および睡眠データに限定される。情報の正確度もまた、そのような情報が機械的信号に基づくため、限定される。対照的に、心拍数等の生理学的パラメータを測定するセンサを採用する、ウエアラブルデバイスは、多くの場合、より多くの電力を要求するが、ユーザに、正確かつ有意義な生理学的メトリックまたはパラメータを提供することができる。したがって、限定された情報を提供する低電力センサの使用と、正確かつ有意なデータを提供する（運動アーチファクトを補正するための方法が整っていることを前提として）高電力センサの使用との間のトレードオフが、存在する。
【０００６】
運動データに基づく電力モードの調節は、インターネットへのアクセス、ゲームアプリケーションの実行、音楽およびビデオの再生、ならびに従来の携帯電話機能性の提供等の機能を行う、ウエアラブルコンピューティングデバイスのために使用されている（第ＵＳ９，００９，５１６号）。その場合の電力調節の主要目的は、運動データ閾値に依存する第１および第２の電力モードで動作させることによって、そのようなデバイスのディスプレイによって使用される電力の量を低減させることである。生理学的メトリックを測定する、ウエアラブルデバイスの観点から、運動信号は、信号の可能性として考えられる品質に関する重要な情報源を提供する。ある場合のアプローチは、過剰な運動条件が検出されると、特定のセンサをオフにする、または信号を完全に破棄することである（第ＥＰ２，６１４，７７１号）。別のアプローチは、１つのセンサチャネルの信号品質推定値または信頼性係数を使用して、それらのチャネルがシャットダウンされるべきかどうかを判定することである（第ＷＯ２０１４／１８４４４７号）。代替として、受動回路が、一次センサが満足のゆく測定を提供しないときに依拠される、補償機構を提供してもよい。その場合、補償センサは、環境影響および他の変化が他のセンサ測定に影響を及ぼすときにアクティブ化されることができる（第ＵＳ２００５／０１９２４８８号）。しかしながら、そのような方法は、そのような方略の電力消費短所を考慮しない。
【０００７】
ウエアラブルデバイスは、高価かつ非ポータブル機器を要求する、従来の手段と関連付けられた正確度のレベルを達成する潜在性を有する。これを達成するために採用され得る、典型的方法は、組織の微小血管床内の血液量変化を検出するために使用される光学センサ技法と、電磁場と生物学的組織との間の相互作用を監視する、生体電気アプローチとを含む。光電式容積脈波記録（ＰＰＧ）は、臨床設定において心血管パラメータを測定するために広く使用されている、光学方法である。簡単に言うと、本技法は、動脈血液量の変化を検出するために、皮膚を光源を用いて照明し、光の量（透過または反射のいずれか）をフォトダイオードを用いて測定することを伴う。ウエアラブルＰＰＧモニタの分野では、いくつかの特許がすでに存在しており（第ＵＳ２０１４／０１０７４９３号、第ＵＳ８，９２０，３３２号、第ＵＳ８，９３４，９５２号、第ＷＯ２０１４／１８４４４７号）、そのうちのいくつかは、そのようなデバイスから得られた信号の運動アーチファクト補正に焦点を当てている（第ＵＳ２０１４／０２１３８６３号、第ＷＯ２０１５／１０２５８９号）。運動アーチファクトは、ＰＰＧを使用して正確な心拍数読取値を得ようとするときの限定要因であって、したがって、これは、ウエアラブルＰＰＧデバイスの必要特徴である。発光ダイオード（ＬＥＤ）等のエネルギー効率的電球は、従来の白熱電球より優れているが、これらの光は、依然として、非光学ベースの生物学的センサより多くのエネルギーを消費する。しかしながら、生理学的パラメータを監視するために使用され得る、信頼性があって、かつより少ないエネルギー消費方法が、存在する。
【０００８】
神経および筋肉等の生体組織によって発生される電流として定義される、生体電気は、ポータブル生体医療器具のために利用されている、現象である。心電図（ＥＣＧ）は、心筋の活動電位を活用する、生体電気器具の公知の実施例である。皮膚の表面上に設置された電極は、受信されたＥＣＧ信号に基づいて、心拍数および他の心臓関連メトリックを測定することができる。生体組織によって発生された生体電気は、生体電気活動を標的化するセンサのために十分な小駆動電圧を達成することができ、それによって、そのようなデバイスがポータブルであることを可能にする。正確な結果をもたらすことが証明されているが、ウエアラブルＥＣＧベースの胸部ストラップは、持続的に装着される場合、不快感を対象に生じさせ得る。同様に、筋電図（ＥＭＧ）は、骨格筋によって生産された電気活動を記録するために使用される技法であって、したがって、生体電気が医療使用のために活用される方法の別の実施例である。他のデバイスは、身体のガルバニック皮膚応答（ＧＳＲ）に依拠し、これは、皮膚の電気伝導性を検出する、ＧＳＲセンサを使用して測定されることができる。皮膚の伝導性は、生産された汗の量に応じて変動し、これは、２つの電極間の電気抵抗によって記録されることができる。ＥＣＧおよびＥＭＧ方法は、身体の生体電気活動を活用し、身体の固有の活動電位を測定するが、それらの方法は、外部電流を誘発しない。ＧＳＲ等の技法は、印加される電流の得られた電気抵抗を介して生理学的情報を得るため、異なる。
【０００９】
生体電気インピーダンス分析（ＢＩＡ）は、電流を２つの活性インピーダンス電極間に通過させ、２つの受動インピーダンス電極間の電位差を測定することによって、組織を通して印加される電流の流動に対抗する測定値である。ＢＩＡは、ＢＩＡが非侵襲性であって、低エネルギー消費率を有するため、魅力的なポータブル健康監視技法である。ＢＩＡは、呼吸数（第ＵＳ８，２９２，８２０号、第ＥＰ２，６１４，７７１号）、心拍数、および他の導出される生理学的パラメータ（第ＥＰ２，６１４，７７１号）の判定のためにウエアラブルデバイスにおいて使用される技法である。しかしながら、運動アーチファクトが、ＢＩＡ機能性を妨害し、不良な信号品質をもたらす。生体インピーダンスセンサと他の生理学的センサの組み合わせもまた、単一センサを用いて測定することが困難であって、以前は侵襲性測定を使用してのみ達成可能であった、生理学的メトリックまたはパラメータの判定のために使用されている（第ＵＳ２０１４／０２４９４３２号、第ＵＳ２００５／０１９２４８８号）。センサ選択における最大柔軟性のためのこれらのセンサとプロセッサの選択的接続は、そのようなアプローチの一部を形成する。しかしながら、これらのアプローチは、ユーザの活動に依存しない（第ＵＳ２００５／０１９２４８８号）。
【００１０】
付加的心拍数監視技法は、心弾動図記録（ＢＣＧ）（第ＵＳ８，８７０，７８０号）および圧電効果センサ（第ＵＳ２０１４／０１２８７５３号）を含む。ＢＣＧは、心拍の間の脈管の中への血液の拍出に起因して付与される衝撃力を測定する、技法である一方、圧電効果センサもまた、心臓パルスに起因するセンサの伸展の変化を測定することによって、心拍数信号を検出することができる。これらのセンサは両方とも、安静時の良好な心拍数信号を提供する。しかしながら、これらのセンサは、運動アーチファクトを非常に受けやすく、したがって、運動下で満足のゆく結果を提供しない。
【００１１】
最後に、前述のセンサからの心拍数等の生理学的信号と加速度計または運動データの組み合わせは、本結合がユーザの活動の解釈およびその挙動のモデルを提供することができるため、強力な組み合わせである。例えば、ユーザが睡眠または運動中であるときを判定する能力は、両方における減少または両方における増加がそれぞれ観察されるとき、心拍数および加速信号において明白であり得る。
【００１２】
前述の情報は、本開示の理解を補助するためだけの背景情報として提示される。前述のいずれかが本開示に関する先行技術として適用可能であり得るかどうかに関して判定が行われず、かつ断言も行われないことに留意することが重要である。しかしながら、これらの参考文献を前提として、依然として、正確かつ高品質データまたは情報をユーザに提供しながら、ウエアラブルデバイスが電力を節約することを可能にする、方法を提供する必要性が明確に残っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第ＵＳ９，００９，５１６号明細書
【特許文献２】欧州特許第２，６１４，７７１号明細書
【特許文献３】国際公開第第ＷＯ２０１４／１８４４４７号パンフレット
【特許文献４】米国特許出願公開豪２００５／０１９２４８８号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、エネルギー効率的様式でウエアラブルデバイスを用いて、生理学的パラメータを測定するシステムおよび方法を提供する。本システムおよび方法は、低エネルギーセンサの性質ならびに個人が低活動レベルに費やす時間を活用する。本発明の目的は、電力を節約するだけではなく、高エネルギーセンサと関連付けられた正確度のレベルも維持することである。これは、システムが代替運動補正方略を伴う異なるエネルギー効率のセンサ間で交互することを可能にする、スイッチ機構の統合を通して達成される。加えて、スイッチ機構は、運動センサ自体の異なるサンプリング周波数間で交互することも可能にする。
【００１５】
本発明のシステムは、それぞれ、連続方式で起動し、未加工の第１の生理学信号および未加工の第２の生理学的信号をヒト対象から測定する、少なくとも１つの低エネルギーセンサと、少なくとも１つの高エネルギーセンサの組み合わせを備える。低エネルギー第１の生理学的センサおよび高エネルギー第２の生理学的センサは両方とも、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数を備え得る、同一生理学的パラメータを判定するために使用される、生理学的信号を提供する能力を有する。加えて、本システムは、未加工の運動基準信号が測定される、少なくとも１つの運動センサと、低エネルギーセンサおよび高エネルギーセンサの選択的制御、運動センササンプリング周波数の選択的制御、および選択的運動補正プロセスを行う、少なくとも１つのマイクロプロセッサとを備える。高エネルギーセンサおよび低エネルギーセンサは、ユーザの活動レベル査定における変化の間、アクティブ化重複を有してもよい。活動は、運動センサを使用して測定された未加工の運動基準信号または未加工の第２の生理学的信号内に埋め込まれた運動関連成分から査定される。低エネルギーセンサまたは高エネルギーセンサのアクティブ化に応じて、サンプリングされた未加工または処理された生理学的信号は、運動を補正し、続いて、生理学的パラメータを判定するための異なる処理を受ける。生理学的監視システムはまた、生理学的信号または生理学的パラメータもしくはそれらの任意の組み合わせをモバイルおよびインターネット技術に伝送するための手段を備える。本発明は、エネルギー消費、ウエアラブル健康監視デバイスの関連付けられたデータ収集容量、およびそのようなデバイスの長期関与の結果と関連付けられた問題および障害を克服する。
【００１６】
さらなる目的、特徴、および利点は、図面ならびに添付の請求項と関連して検討されるとき、発明を実施するための形態の考慮に応じて、明白となるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】図１は、本発明による、生理学的監視システムの略図である。
【図２Ａ】図２は、本発明による、生理学的監視システムの第１の実施形態の略図である。
【図２Ｂ】図２は、本発明による、生理学的監視システムの第１の実施形態の略図である。
【図３】図３は、本発明による、生理学的監視システムの第２の実施形態の略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
詳述される説明および図面は、本発明の図１および２Ａの生理学的監視システム１００ならびに図１および２Ｂの生理学的監視システム１００’の様々な側面を説明する。説明および図面は、当業者が本発明を完全に理解することを補助する役割を果たし、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本方法およびシステムは、特殊方法、特殊構成要素、または特定の実装に限定されない。使用される専門用語は、特定の側面を説明する目的のためだけのものであって、専門用語は、制限的であることを意図するものではない。明細書および添付の請求項において使用されるように、単語「ｃｏｍｐｒｉｓｅ（〜を備える）」ならびに「ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ」および「ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ」等の単語の異形は、「限定ではないが、〜を含む」ことを意味し、例えば、他の構成要素またはステップを除外することを意図するものではない。「例示的」とは、実施例を意味し、好ましいまたは理想的実施形態のインジケーションを伝達することを意図するものではない。「等」は、限定的意味で使用されず、説明目的のためのものである。単数形「ａ」、「ａｎ」、および「ｔｈｅ」はまた、文脈によって別様に明確に示されない限り、複数要素も含む。
【００１９】
図１を参照すると、生理学的監視システム１００は、モバイルおよびインターネット技術の状況における、ウエアラブルデバイス１０１を備える。ウエアラブルデバイス１０１は、生理学的パラメータおよび運動パラメータをヒト対象からサンプリングし、それによって、心拍数、心臓変動性、および呼吸数等の生理学的パラメータを得るためのセンサを備える。ウエアラブルデバイス１０１のセンサは、少なくとも１つの低エネルギーセンサ１０６と、少なくとも１つの高エネルギーセンサ１０４とを備える。低エネルギーセンサ１０６は、少なくとも２つの対の電極１０２および１０３を備える、ＢＩＡセンサであってもよく、高エネルギーセンサ１０４は、ＰＰＧセンサであってもよい。
【００２０】
高エネルギーセンサ１０４等のＰＰＧセンサは、生理学的パラメータを監視可能である。しかしながら、ＰＰＧ高エネルギーセンサ１０４のために使用されるＬＥＤ１１２は、低エネルギー効率をもたらす。適切な電圧が、ＰＰＧ高エネルギーセンサ１０４のＬＥＤ１１２に印加されると、印加される電流からの電子が、ＰＰＧ高エネルギーセンサ１０４内の電子正孔と再結合し、光子の形態でエネルギーを放出する。光子は、フォトダイオード１１４によって検出され、それによって、皮膚組織から反射された放出される光の一部を捕捉する。ＰＰＧ高エネルギーセンサ１０４は、したがって、ＢＩＡ低エネルギーセンサ１０６と比較してより多くのエネルギーを利用するであろう。ＰＰＧ高エネルギーセンサ１０４のＬＥＤ１１２は、フォトダイオード１１４による、皮膚組織から反射された放出される光の一部の選択的検出のために、異なる波長を放出してもよい。
【００２１】
ＢＩＡセンサである、そのような低エネルギーセンサ１０６は、電流をヒト対象の組織に印加する、一対の活性インピーダンス電極１０２と、組織のインピーダンスに基づいて、信号を受信する、一対の受動インピーダンス電極１０３とを備えてもよい。しかしながら、ＢＩＡ低エネルギーセンサ１０６の不利点は、運動アーチファクトを非常に受けやすく、ヒト対象が運動していないときの生理学的信号サンプリングのために限って効果的に使用され得ることである。高エネルギーセンサ１０４のフォトダイオード１１４によって受信された信号と、低エネルギーセンサ１０６の受動インピーダンス電極１０３によって受信された信号との両方における変動は、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数を含み得る、同一生理学的パラメータを表す。
【００２２】
加えて、生理学的監視システム１００は、ウエアラブルデバイス１０１内に組み込まれる、少なくとも１つの運動センサ１０５を含む。運動センサ１０５は、圧電効果ベースの加速度計または光学ベースの運動センサであってもよい。運動センサ１０５を実装するための光学ベースの運動センサの場合、ＰＰＧ高エネルギーセンサ１０４によって使用されるＬＥＤ１１２と異なる波長を有し得る、光源が、使用される。運動センサ１０５は、ウエアラブルデバイス１０１のストラップ１１６の中に組み込まれる。本発明のウエアラブルデバイス１０１は、随意に、ディスプレイユニット（図示せず）を含有し、データをモバイルデバイス１１０またはインターネット１０７もしくはそれらの組み合わせに伝送可能である。データは、将来的使用のためにサーバ１０８上で記憶され、さらに処理されてもよく、パーソナルコンピュータ１０９、モバイルデバイス１１０、およびウエアラブルデバイス１０１、またはそれらの任意の組み合わせ等のコンピュータプラットフォーム上で視認されることができる。
【００２３】
図２Ａは、本発明の生理学的監視システム１００の実施形態を図示する、略図である。高エネルギーセンサ１０４がアクティブ化されると、高エネルギーセンサ１０４は、ヒト対象の少なくとも１つの未加工の第２の生理学的パラメータを測定し、未加工の第２の生理学的センサ信号をライン２０４上に出力する。高エネルギーセンサ１０４が最初にアクティブ化されると、運動センサ１０５もまた、アクティブ化され、ヒト対象の運動を測定し、未加工の運動基準信号をライン２０５上に出力する。ライン２０５上の未加工の運動基準信号は、モードセレクタ２０８によって受信される。モードセレクタ２０８は、モードセレクタアルゴリズムモジュール２１７と、切替機構２１６とを含む。モードセレクタアルゴリズムモジュール２１７は、ライン２０５上の未加工の運動基準信号を処理し、それによって、スイッチ機構２１６を制御する。順に、切替機構２１６は、ライン２３１上の高エネルギー制御信号を用いて、高エネルギーセンサ１０４を、またはライン２２８上の低エネルギー制御信号を用いて、低エネルギーセンサ１０６をアクティブ化する。特に、モードセレクタアルゴリズムモジュール２１７は、運動センサ１０５によって測定されたヒト対象の活動レベルに応じて、高エネルギーセンサ１０４または低エネルギーセンサ１０６を選択する。低エネルギーセンサ１０６がアクティブ化されると、生理学的監視システム１００は、第１のモードで動作し、高エネルギーセンサ１０４がアクティブ化されると、生理学的監視システム１００は、第２のモードで動作する。
【００２４】
モードセレクタアルゴリズムモジュール２１７内のモードセレクタアルゴリズムは（ａ）運動センサ１０５によって測定された運動基準信号（ライン２０５）、（ｂ）低エネルギーセンサ１０６の信号品質メトリック（利用可能であるとき）、および（ｃ）高エネルギーセンサ１０４の信号品質メトリック、を利用する。運動基準信号（ライン２０５）に関して、モードセレクタアルゴリズムは、運動センサ１０５が加速度計を備える場合、加速のある運動閾値に依拠してもよい。ジャイロスコープ等の多くの他のオプションもまた、運動センサ１０５のために可能性として考えられる。
【００２５】
生理学的監視システム１００が、低エネルギー状態にあるときと、運動基準信号２０５が、運動閾値を上回り、低エネルギーセンサ１０６のための品質メトリック閾値を上回るとき、モードセレクタアルゴリズム（モジュール２１７）は、生理学的監視システム１００を低エネルギー状態に保ち、切替機構２１６に関与しない。運動基準信号２０５の運動閾値を最初に超えると、生理学的監視システム１００は、高エネルギーセンサ信号２０４のサンプリングを開始し、一時的に、その品質メトリックが、高エネルギーセンサ１０４からのより雑音のあるデータに備えて、低エネルギー信号品質閾値を超えるときの低エネルギーセンサ１０６の品質メトリックにおける低減を待機する。この理由は、運動認識における待ち時間が、加速度計読取値によって例示される単一読取値の代わりに、低エネルギーセンサ１０６の品質メトリックを計算するために、一連のデータを要求する、品質変化を定量化する生理学的監視システムの能力より高速であるためである。本非確実性データ周期における高エネルギーセンサ１０４および運動センサ１０５は、したがって、生理学的システム１００が切替に関与する場合、有用である。低エネルギーセンサ１０６のための品質メトリック閾値を超えない場合、高エネルギーセンサ信号（ライン２０４）は、再び、非アクティブ化される。しかしながら、低エネルギーセンサ１０６内の信号品質メトリックが、品質閾値を下回る場合（運動閾値に到達したかどうかにかかわらず）、生理学的監視システム１００は、高エネルギーセンサ１０４をアクティブ化し、運動センサ１０５からのデータを使用した運動補償の採用を開始する。高エネルギーセンサ１０４のための信号品質メトリックが、次いで、補償された信号の品質を持続的に査定するために使用される。モードセレクタアルゴリズム２１７のこの高エネルギー状態では、低エネルギーセンサ１０６は、一時的に、非アクティブ化されることができる。高エネルギー状態にある間、かつ高エネルギーセンサ１０４の信号品質メトリックの品質閾値を超える間（典型的には、高値は、優れた信号品質を示す）、生理学的監視システム１００は、再び、低エネルギーセンサ１０６をアクティブ化し、その品質メトリックを計算し、生理学的監視システム１００が、低エネルギー状態に安全に戻り、高エネルギーセンサ１０４を非アクティブ化し得るかどうかを判定することができる。品質と運動閾値との間の関係に関する情報もまた、生理学的監視システム１００を動的に訓練し、エネルギー消費を最適化し、特定の用途におけるこれらの２つの係数の相対的加重に応じて、信号品質を集約するために使用されることができる。
【００２６】
生理学的監視システム１００の第１の低エネルギーモードでは、低エネルギーセンサ１０６は、未加工の第１の生理学的パラメータを測定し、未加工の第１の生理学的センサ信号をライン２０６上に出力する。また、第１の低エネルギーモードでは、ヒト対象による低レベルの活動は、運動センサ１０５の実質的低サンプリング周波数によって特性評価される。ヒト対象による高レベルの活動に関連する、第２の高エネルギーモードでは、第２のモードは、運動センサ１０５の実質的高サンプリング周波数によって特性評価される。サンプリング周波数は、ヒト対象による活動のレベルに関する、ライン２０５上の未加工の運動基準信号に基づいて判定される。ライン２０５上の未加工の運動基準信号からの情報に基づいて、モードセレクタ２０８のモードセレクタアルゴリズムモジュール２１７は、高エネルギーセンサ１０４からの未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）または低エネルギーセンサ１０６からの未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）のいずれかを選択する。限定ではないが、心拍数、心拍数変動性、または呼吸数、もしくはそれらの任意の組み合わせを含む、生理学的パラメータを判定するために、未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）、および未加工の運動基準信号（ライン２０５）は、それぞれ、マイクロプロセッサ２０９の信号処理ユニット２２６、２２４、および２２５によって、デジタル信号に処理され、それによって、処理された第１の生理学的センサ信号（ライン２４６）、処理された第２の生理学的センサ信号（ライン２４４）、および処理された運動基準センサ信号（ライン２４５）を生産する。ヒト対象の活動状態の査定に加え、未加工の運動基準信号（ライン２０５）または処理された運動基準信号（ライン２４５）が、ヒト対象運動に起因する、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）または処理された第２の生理学的センサ信号（ライン２４４）における歪曲を補償するために測定される。
【００２７】
マイクロプロセッサ２０９はまた、処理された運動基準信号（ライン２４５）が、運動補正された第２の生理学的センサ信号（ライン２５０）を生産するために、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）または処理された第２の生理学的センサ信号（ライン２４４）から減算されることを可能にする、高エネルギーアルゴリズムモジュール２３４を備える。運動補償方法は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて、運動（ライン２４５）および生理学的信号（ライン２４４）の導関数を求め、一方を他方から減算することを含んでもよい。本運動補正された第２の生理学的センサ信号（ライン２５０）は、続いて、限定ではないが、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数を含む、少なくとも１つの生理学的パラメータを判定するために使用される。
【００２８】
加えて、マイクロプロセッサ２０９は、低エネルギーアルゴリズムモジュール２３６を含む。低エネルギーアルゴリズムモジュール２３６は、運動を補正するかどうかにかかわらず、生理学的パラメータを未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）または処理された第１の生理学的センサ信号（ライン２４６）から導出する。運動補正が未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）に必要とされる事例では、低エネルギーアルゴリズムモジュール２３６は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて運動基準信号（未加工または処理された）および第１の生理学的センサ信号（未加工または処理された）の導関数を求め、一方を他方から減算してもよい。運動補正された第１の生理学的センサ信号は、続いて、限定ではないが、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数を含む、少なくとも１つの生理学的パラメータを判定するために使用される。
【００２９】
図２Ｂは、本発明による、生理学的監視のための生理学的監視システムの別の実施形態を図示する、略図である。生理学的監視システム１００’は、図２Ａに図示される生理学的監視システム１００の同一要素および接続の多くを含む。その結果、同一参照数字が、図２Ａにおけるように、図２Ｂにおいても使用される。
【００３０】
開始に応じて、高エネルギーセンサ１０４が、少なくとも１つの生理学的パラメータを測定し、未加工の第２の生理学的センサ信号をライン２０４上に生産するようにアクティブ化される。未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）は、ライン２０３上に運動関連成分を含んでもよい。運動関連成分は、静脈血液移動およびヒト対象の身体内で散乱する他の光等の生物学的運動アーチファクトから生じる。多波長アプローチが、したがって、加速度計データに依拠せずに、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）におけるこれらの生物学的運動効果の運動補正が必要とされるときを判定するために有益であり得る。ベクトルマッピングおよび行列反転を使用して、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内の前述の生物学的運動成分（ライン２０３）を表すベクトルが、限定ではないが、心拍数等の未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）の生理学的パラメータを表すベクトルから減算され、運動補償された未加工高エネルギーセンサ信号を提供することができる。本アプローチは、複数の高エネルギーセンサが生理学的監視システム１００’によって使用されるときに従われる。
【００３１】
高エネルギーセンサ１０４が最初にアクティブ化されると、運動センサ１０５もまた、アクティブ化され、未加工の運動基準信号をライン２０５上に出力する。未加工の運動基準信号（ライン２０５）または未加工の第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）は、モードセレクタ２０８内のモードセレクタアルゴリズム（モジュール２１７）によって処理される。未加工の運動基準信号（ライン２０５）または未加工の第２の生理学的センサ信号内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）を処理することによって、モードセレクタアルゴリズム２１７は、モードセレクタ２０８を給電させ、続いて、ヒト対象の活動レベルが低いとき、スイッチ機構２１６を用いて、低エネルギーセンサ１０６をアクティブ化させる。未加工の運動基準信号（ライン２０５）のみが、モードセレクタアルゴリズム（モジュール２１７）によって使用され、モードセレクタ２０８を給電させ、続いて、ヒト対象の活動レベルが高いとき、スイッチ機構２１６を用いて、高エネルギーセンサ１０４およびライン２３１上の高エネルギーセンサ制御信号をアクティブ化させる。スイッチ機構２１６は、ヒト対象の活動レベルを前提として、低エネルギーセンサ１０６と高エネルギーセンサ１０４との間の交互を可能にする。低エネルギーセンサ１０６がアクティブ化されると、生理学的監視システム１００’は、第１の低エネルギーモードで動作し、高エネルギーセンサ１０４がアクティブ化されると、生理学的監視システム１００’は、第２の高エネルギーモードで動作する。未加工の運動基準信号（ライン２０５）または未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）によって判定されるように、第１の低エネルギーモードはさらに、運動センサ１０５の実質的低サンプリング周波数を備え、第２の高エネルギーモードはさらに、運動センサ１０５の実質的高サンプリング周波数を備える。
【００３２】
生理学的監視システム１００’の本実施形態では、モードセレクタ２０８内のモードセレクタアルゴリズムモジュール２１７は、生理学的信号、第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）、または第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）が受信側デバイス２０７に接続されるかを選択する。このように、選択された生理学的信号は、したがって、未加工の運動基準信号（ライン２０５）または未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）からの情報に基づく。限定ではないが、未加工の運動基準信号（ライン２０５）、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）、および未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）からの心拍数、心拍数変動性、または呼吸数、もしくはそれらの任意の組み合わせを含む、生理学的パラメータを判定するために、それぞれ、マイクロコントローラ２０９の信号処理ユニット２２５、２２４、および２２６によってデジタル信号に処理され、処理された運動基準センサ信号（ライン２４５）、処理された第２の生理学的センサ信号（ライン２４４）、および処理された第１の生理学的センサ信号（ライン２４６）を生産してもよい。活動状態の査定に加え、未加工の運動基準信号（ライン２０５）および未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）は、運動に起因する、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）または処理された第２の生理学的センサ信号（ライン２４４）内の歪曲を補償するために測定される。マイクロコントローラ２０９はまた、したがって、ライン２４５上の処理された運動基準センサ信号が、運動補正された第２の生理学的センサ信号をライン２５０上に生産するために、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）または処理された第２の生理学的センサ信号（ライン２４４）から減算されることを可能にする、高エネルギーアルゴリズムモジュール２３４を備える。運動補償方法は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて処理された運動基準信号（ライン２４５）および処理された第２の生理学的センサ信号（ライン２４４）の導関数を求め、一方を他方から減算することを含んでもよい。本運動補正された第２の生理学的センサ信号（ライン２５０）は、続いて、限定ではないが、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数を含む、少なくとも１つの生理学的パラメータを判定するために使用される。加えて、低エネルギーアルゴリズムモジュール２３６もまた、マイクロコントローラ２０９の特徴であり、運動を補正するかどうかにかかわらず、生理学的パラメータを未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）または処理された第１の生理学的センサ信号（ライン２４６）から導出する。図２Ｂには図示されないが、運動補正は、時間ドメインまたは周波数ドメインにおいて処理された運動基準信号（ライン２４５）および処理された第１の生理学的センサ信号（ライン２４６）の導関数を求め、一方を他方から減算することによって、低エネルギーアルゴリズムモジュール２３６において遂行されてもよい。本運動補正された第１の生理学的センサ信号（ライン２５２）は、続いて、限定ではないが、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数を含む、少なくとも１つの生理学的パラメータを判定するために使用される。
【００３３】
好ましい実施形態では、高エネルギーセンサ１０４および低エネルギーセンサ１０６の交互または組み合わせられたアクティブ化は、ヒト対象の活動レベルに依存する。図３は、低エネルギーセンサ１０６および高エネルギーセンサ１０４のアクティブ化間の遷移を示す、概略図を表す。ユーザ活動レベル閾値３０２が、高エネルギーセンサ１０４のために設定され、ユーザ活動レベル閾値３０１が、低エネルギーセンサ１０６のために設定される。加えて、検出された運動のレベルまたは運動の欠如が一時的ではないことを確実にするために、生理学的センサ１０４および１０６の両方が、２つのセンサ１０４または１０６のうちの１つがオフにされる前に、短時間周期３０３にわたって並行してアクティブなままである。好ましい実施形態では、ヒト対象が、限定ではないが、睡眠または着座挙動等の安静または低活動状態にあるとき、低エネルギーセンサ１０６が、アクティブ化され、生理学的監視システム１００は、第１のモードにある。低エネルギーセンサ１０６は、ＢＩＡセンサであってもよい。低エネルギーＢＩＡセンサ１０６は、低エネルギーＢＩＡセンサ１０６がより高いエネルギーＰＰＧセンサ１０４より少ない電力を要求するため、全くまたは殆ど運動のない周期の間にアクティブ化するために理想的センサである。しかしながら、ＢＩＡセンサ１０６は、本質的に、ＰＰＧセンサ１０４より多くの運動を受けやすい。ＢＩＡセンサ１０６は、低ユーザ活動周期の間のみ正確である。その結果、低活動周期の間、ＢＩＡセンサ１０６は、典型的には、信号運動補正を要求しない。ヒト対象が、移動し始めるにつれて、運動センサ１０５の未加工基準運動信号（ライン２０５、図２Ａ）が、活動閾値３０２に到達し、高エネルギーＰＰＧセンサ１０４が、アクティブ化される。時間周期３０３にわたって、低エネルギーＢＩＡセンサ１０６および高エネルギーＰＰＧセンサ１０４の両方が、一方のセンサから他方のセンサへの安定アクティブ化遷移を確実にするためにアクティブ化される。本周期３０３の間、未加工基準運動信号（ライン２０５）または未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）が、活動レベルが閾値３０２を上回ったままであることを確実にするために査定される。遷移周期３０３の終了時、低エネルギーＢＩＡセンサ１０６は、オフにされ、したがって、未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン２０６）のサンプリングは、停止し、高エネルギーＰＰＧセンサ１０４が、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）のサンプリングを継続する。未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）は、次いで、運動補正された第２の生理学的センサ信号（ライン２５０）を出力するために、運動補正を受ける。高エネルギーＰＰＧセンサ１０４への遷移が生じると、マイクロプロセッサ２０９は、発生された未加工の運動基準信号（ライン２０５）が運動補正のために使用されるため、並行して、運動センサ１０５を低周波数サンプリングモードから高周波数サンプリングモードに切り替える。ヒト対象が、再び、着座状態に遷移する場合、未加工の運動基準信号（ライン２０５）または未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）の活動は、活動閾値３０１を下回るであろう。本状況は、再び、安定化を確実にするために、時間周期３０３にわたって、低エネルギーＢＩＡセンサ１０６および高エネルギーＰＰＧセンサ１０４の同時アクティブ化をトリガするであろう。本安定化周期３０３の間、未加工の運動基準信号（ライン２０５）および未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）は両方とも、ユーザ活動のレベルが閾値３０１を下回ったままであるかどうかを査定するために使用されるであろう。安定化周期３０３後、マイクロプロセッサは、高エネルギーＰＰＧセンサ１０４をオフにし、したがって、未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）のサンプリングは、停止するであろう。低エネルギーＢＩＡセンサ１０６は、低活動の間、未加工の第１の生理学的センサ信号（ライン１０６）のサンプリングを継続するであろう。低エネルギーＢＩＡセンサ１０６への遷移が生じると、マイクロプロセッサは、未加工の運動基準信号が運動補正のために使用されないため、並行して、運動センサ１０５を高周波数サンプリングから低周波数サンプリングに切り替える。
【００３４】
本発明の別の実施形態では、低エネルギーセンサ１０６は、ＢＣＧセンサまたは圧電効果センサであり、高エネルギーセンサ１０４は、ＰＰＧセンサである。ＢＣＧセンサまたは圧電効果センサは、上記に説明されるＢＩＡセンサおよび運動センサ１０５または高エネルギーセンサ１０４からの未加工の第２の生理学的センサ信号（ライン２０４）内に埋め込まれた運動関連成分（ライン２０３）と同一機能を伴う。そのようなセンサは、上記に説明されるように、低エネルギーセンサ１０６のための低サンプリング周波数と高エネルギーセンサ１０４のための高サンプリング周波数との間の切替をアクティブ化するために使用されることができる。ＢＣＧセンサおよび圧電効果センサは、ＰＰＧセンサより少ない運動を伴って、安静条件下で最適に機能し、より少ないエネルギーを消費する。
【００３５】
好ましい実施形態では、低エネルギーセンサ１０６および高エネルギーセンサ１０４ならびに運動センサ１０５から収集されるデータは、ユーザの挙動のモデルにおいて使用される。限定ではないが、心拍数、心拍数変動性、および呼吸数等の生理学的データを、加速または活動データと組み合わせて使用する能力は、個人がその日をどう過ごすかを査定および予測する際の強力なツールであることができる。本タイプの情報を予測可能であることは、最もエネルギー効率的であって、かつユーザの挙動に従って、最も正確な結果を提供するために、アクティブ化すべきシステムのセンサを把握する際に有用であり得る。
【００３６】
好ましい実施形態では、モデルは、その個人によって捕捉された以前に捕捉された生理学的および活動データの全てを前提として、ユーザが所与の時間において睡眠中である可能性が最も高いことを予測することができる。モデルから発生された本情報は、ユーザが非活発であるであろうことが予期されるため、システムに、したがって、これらの周期の間、低エネルギーセンサをアクティブ化することを知らせることができる。このように、最もエネルギー効率的な解決策が、実現されることができる。
【００３７】
本発明は、その好ましい実施形態を参照して説明されたが、変形例および修正が、本明細書に説明され、添付の請求項に説明される、本発明の精神および範囲内で生じ得ることを理解されたい。
【図１】
2018532560.tif 000003
【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【国際調査報告】
2018532560.tif 000007