(57)【要約】ユーザの生理学的パラメータを測定するためのストラップベースのウェアラブルデバイス。センサ装置は、ユーザの生理学的パラメータに関する情報を伝達するために使用される。ストラップ装置の締め付けは、センサ信号の品質に応じて自動的に制御される。
2018532466.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ユーザの１つ以上の生理学的パラメータを測定するためのウェアラブルデバイスであって、
前記ユーザの皮膚に接触し、前記１つ以上の生理学的パラメータに関する情報を伝達するセンサ信号を生成するためのセンサ装置と；
環境条件の変化を示す１つ以上の環境要因を測定するように構成される１つ以上の環境センサと；
前記センサ装置を担持するストラップ装置と；
前記ストラップ装置の締め付けを調整するためのストラップ調整システムと；
コントローラと；
を備え、前記コントローラは、
前記  センサ信号の品質を評価し、
前記センサ信号の品質に応答して、前記ストラップ調整システムを制御する
ためのものであり、
前記コントローラは、（ｉ）測定動作モードと（ｉｉ）非測定動作モードを実装するように適合され、ストラップは、前記測定動作モードの間によりきつくなり、
前記コントローラは、前記１つ以上の環境センサによって測定された環境要因に応答して、（ｉ）前記測定動作モードと（ｉｉ）前記非測定動作モードから、自動的に動作モードを選択するように構成される、
デバイス。
【請求項２】
前記生理学的パラメータは、心拍数、血流速度、血圧、血液ガス飽和度及び皮膚コンダクタンスのうちの１つ以上を備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項３】
前記１つ以上の生理学的パラメータは、水センサ及び環境光センサのうちの１つ以上を備える、
請求項１に記載のデバイス。
【請求項４】
前記ストラップ調整システムは、
電気駆動型の形状変化構造；
光駆動型のフォトメカニカル構造；
温度駆動型の構造；及び
磁界駆動型の構造；
のうちの１つ以上を備える、請求項１乃至３のいずれかに記載のデバイス。
【請求項５】
前記ストラップ調整システムは、化学的に誘発される調整機構を備える、
請求項１乃至４のいずれかに記載のデバイス。
【請求項６】
前記コントローラは、
受け取っているセンサ信号の中断；
前記センサ信号における予期しないピーク又はパターンの存在；
前記センサ信号における高レベルの雑音の存在；
のうちの１つ以上に基づいて、前記センサ信号の品質を評価するように適合される、
請求項１乃至５のいずれかに記載のデバイス。
【請求項７】
調整機構は、前記ストラップの締め付けを調整するための電気駆動型アクチュエータを備え、該アクチュエータは、その作動を提供するための電気活性ポリマーを備える、
請求項１乃至６のいずれかに記載のデバイス。
【請求項８】
前記ストラップ装置は、指ストラップ、腕ストラップ、手首ストラップ、脚ストラップ、足首ストラップ、ウエスト若しくは腹部ストラップ、胸部ストラップ又は頭部ストラップのいずれか１つを備える、
請求項７に記載のデバイス。
【請求項９】
ウェアラブルデバイスを使用してユーザの生理学的パラメータを測定する方法であって、前記デバイスは、前記ユーザの皮膚に対して接触し、かつ前記ユーザの前記生理学的パラメータに関する情報を伝達するセンサ信号を生成するためのセンサ装置と、環境条件の変化を示す１つ以上の環境要因を測定するための１つ以上の環境センサと、前記センサ装置を担持するストラップ装置と、該ストラップ装置の締め付けを調整するためのストラップ調整システムとを備え、当該方法は：
前記ユーザの前記生理学的パラメータに関する情報を伝達する１つ以上のセンサ信号を測定するステップと；
前記センサ信号の品質を評価するステップと；
前記センサ信号の品質に応答して前記ストラップ調整システムを制御するステップ；
を備え、当該方法は更に、
環境条件の変化を示す１つ以上の環境要因を測定するステップと；
前記１つ以上の環境センサによって測定される環境要因に応答して、（ｉ）測定動作モードと（ｉｉ）非測定動作モードから、前記デバイスの動作モードを自動的に選択するステップであって、ストラップは、前記測定動作モードの間によりきつくなる、ステップと；
を更に備える、方法。
【請求項１０】
前記生理学的パラメータは、心拍数、血流速度、血圧、血液ガス飽和度及び皮膚コンダクタンスのうちの１つ以上を備える、
請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記センサ信号の品質を評価する際に使用するために、水の存在及び／又は環境光のレベルを感知するステップを更に備える、
請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
受け取っているセンサ信号の中断と；
前記センサ信号における予期しないピーク又はパターンの存在と；
前記センサ信号における高レベルの雑音の存在と；
のうちの１つ以上に基づいて、前記センサ信号の品質を評価するステップを備える、
請求項９乃至１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
手首装着型デバイスを使用して心拍数をモニタリングするステップを備える、
請求項９乃至１２のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ユーザ信号をモニタリングするためのウェアラブルデバイスに関し、当該デバイスは自動調整可能なストラップを有する。
【背景技術】
【０００２】
ウェアラブルセンサデバイスへの関心が高まっている。これらのウェアラブルセンサデバイスを使用して、リアルタイムの医療情報を提供するために、あるいは例えば身体トレーニングでの使用のために生理学的性能情報を提供することができる。
【０００３】
そのようなウェアラブルデバイスは通常、ユーザとの密接な接触を持つので、そのようなデバイスの受け入れのためには、特にそのようなウェアラブルデバイスが一日中装着されるときには、快適性が不可欠である。
【０００４】
一部の測定は、例えば圧力信号に基づくパルス測定や電気伝導率測定等のために、ユーザとの堅い身体的接触を必要とする。実際、このようなパルス測定能力を含むスマートウォッチが存在する。定期的な測定では、締め付け（tightness）は必ずしも常に必要とされるわけではなく、測定が行われているときだけである。
【０００５】
人々がスマートウォッチのようなデバイスを装着することに消極性を見せる理由の１つは、これらのデバイスがその日の長さにわたって装着するのが快適ではない（きつすぎる）と感じる可能性があることである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、信頼できる方法で所望の生理学的情報を抽出することも可能でありつつ、ユーザの快適さを提供することができるユーザの生理学的パラメータを測定するためのウェアラブルデバイスのニーズが存在する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
そのニーズは、本発明によって少なくとも部分的に満たされる。本発明は、独立請求項によって定義される。従属請求項は、有利な実施形態を提供する。
【０００８】
本発明によって定義されるデバイスは、ストラップ装置によって担持されるセンサを含む。  ストラップ装置は、センサがユーザの皮膚に接触するか皮膚を押圧するように、デバイスがユーザによって装着されることを可能にする。デバイスは、そのストラップの締め付けを調整して、受け取ったセンサ信号の品質を維持又は改善することができる。これは、センサ信号を必要としないときは、快適性の向上のためにストラップの締め付けを低減することができることも意味する。ユーザによる物理的な制御を必要とせずに、これらの調整を行うことができる。信号品質は、例えば適切な振幅の信号が存在すること、あるいは必要な信号対雑音比が達成されること、という指示であってよい。
【０００９】
センサ装置は、例えば心拍数、血流速度、血圧、血液ガス飽和レベル及び皮膚コンダクタンスのうちの１つ以上を測定するためのものであってもよい。しかし、他も可能である。心拍数及び血液パラメータは、これらのパラメータを確実に測定するために、皮膚部分上に与えられるある程度の圧力を必要とする。同様に、血液ガス飽和レベルの測定は、光学的に行われる場合、環境光が、光源を使用する実際の測定を妨害することを禁止されていることを必要とすることがある。したがって、皮膚接触は、全てにおいて、あるいはセンサ静止モードよりも大きな領域にわたって確立される必要があり得る。したがって、一例として、心拍数を光学的に、あるいは圧力又は振動感知に基づいてモニタリングすることができる。これらの測定デバイスの各々は、皮膚との所定の（しばしば）しっかりとした接触を有することが好ましく、これにより、常には維持したくない可能性があるユーザとの接触圧力を必要とすることがある。
【００１０】
環境センサ、例えば水センサ又は環境光センサが提供されてもよい。そのようなセンサからの情報を使用して、センサ信号の所望の信号品質を得るためにストラップ装置はどれくらいの締め付けを必要とするかを決定することもできる。
【００１１】
ストラップ調整システムは、
電気駆動型の形状変化構造；
光駆動型のフォトメカニカル構造；
温度駆動型の構造；及び
磁界駆動型の構造；
のうちの１つ以上を備えてよい。
【００１２】
これらは、制御変数に基づき形状変化（ひいてはストラップの締め付けの変化に変換する）を誘発するための異なる可能な機構である。次に、制御変数は、電気制御信号、光出力、ヒーターによって達成される温度レベル又は磁界強度等のように、デバイスによって生成される。
【００１３】
ストラップ調整システムは代わりに、化学的に誘発される調整機構を備えてもよい。
【００１４】
コントローラは、
受け取っているセンサ信号の中断（discontinuation）；
センサ信号における予期しないピーク（unexpected  peak）又はパターンの存在；
センサ信号における高レベルの雑音の存在；
のうちの１つ以上に基づいて、センサ信号の品質を評価するように適合されてもよい。
【００１５】
これらの指標を使用して信号品質の悪化を検出することができる。
【００１６】
１つの好ましい例では、生理学的パラメータは心拍数を含む。ストラップ装置は、例えば手首ストラップを備えてもよく、手首での心拍数モニタリングを可能にすることができる。したがって、デバイスはスマートウォッチを備えてもよい。
【００１７】
コントローラは、測定動作モードと非測定動作モードを実装するように適合されてもよく、手首ストラップは、測定動作モードの間によりきつくなる。非測定動作モードは、例えばストラップを非常に緩くしてよく、これにより、所望の場合には、緩い手首ブレスレットのようにその時計を装着することが可能である。
【００１８】
本発明の別の側面に係る例によると、ウェアラブルデバイスを使用してユーザの生理学的パラメータを測定する方法が提供される。ウェアラブルデバイスは、ストラップ装置と、ユーザの皮膚を押圧するためにストラップ装置によって担持され、かつユーザの生理学的パラメータに関する情報を伝達するセンサ信号を生成するためのセンサ装置と、ストラップ装置の締め付けを調整するためのストラップ調整システムとを備え、当該方法は：
センサ信号の品質を評価するステップと；
センサ信号の品質に応答してストラップ調整システムを制御するステップと；
を備える。
【００１９】
この方法は、適切なセンサ信号が自動的なやり方で取得されることを確実にする。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。
【図１】生理学的パラメータをモニタリングするためのデバイスの構成要素を示す図である。
【図２】スマートウォッチとして実装されるデバイスの一例を示す図である。
【図３】ストラップ調整が行われていることを示す、ユーザへの出力表示の第１の例を示す図である。
【図４】ストラップ調整が行われていることを示す、ユーザへの出力表示の第２の例を示す図である。
【図５】ストラップ調整が行われていることを示す、ユーザへの出力表示の第３の例を示す図である。
【図６】ストラップ締め付けシステムの実装の第１の例を示す図である。
【図７】ストラップ締め付けシステムの実装の第２の例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明は、ユーザの生理学的パラメータを測定するためのストラップベースのウェアラブルデバイスを提供する。センサ装置を使用して、ユーザの生理学的パラメータに関する情報を伝達する。ストラップ装置の締め付けは、センサ信号の品質に応じて自動的に制御される。このようにして、デバイスはセンサ信号に従って反応し、デバイス自身を調整する。
【００２２】
動きや活動に反応するウェアラブルデバイスが提案されている。  例えばひずみ（strain）や（機械的）応力、呼吸及び胸の動きに基づいて、ブラストラップ及び乳房カップを締める又は緩めることができるスマートブラが提案されている。スマートブラは、快適性レベルを向上させるためにアクチュエーション（actuation）を行う。しかしながら、このシステムは、正確な感知情報が確実に収集されるように、測定信号の品質に反応しない。
【００２３】
センサの信号品質をモニタすることも知られている。  例えばMIO  Alpha（商標）ウォッチとして知られる連続的な心拍数モニタウォッチは、心拍数測定品質をモニタし、長時間にわたって検出される低品質信号の後に可聴音でユーザに警告する。その後、ユーザは運動中にその時計を一時的にしっかり留めることがある。長期間の場合、これはユーザにとって不快感を引き起こす。
【００２４】
ウェアラブルデバイスは次第に装飾的なアクセサリとして見られている。装飾的なリストバンド又はブレスレットは、通常、人の手首にゆるやかにぶら下がって装着される。したがって、所望の審美的外観と機能的要件との間に矛盾が存在し、機能的要件は、測定モードにあるときにデバイスを正しくきつく配置しなければならないことを指示する。
【００２５】
したがって、本発明は、測定間隔中に信号品質を保証し（そして、過度の不快感を避ける）、そして非測定間隔の間に（快適性だけでなく）審美的ニーズを満たすように、締め付けを調整することを可能にする。  測定モードにあるときのセンサ信号の決定された測定品質に基づき皮膚への距離及び／又は皮膚との接触圧力を調整するための自動の機械的作動（actuation）が提供される。このようにして、測定品質、快適性及び審美性のバランスが提供される。
【００２６】
ストラップの締め付けは、加えられる刺激に応答して形状を変えることができる任意の構成要素又は材料を使用して制御することができる。以下で様々な例を提示する。締め付けの調整は、最適な測定品質を保証するために、センサを皮膚に近づけるか又は固定の位置に置くことになる。ストラップの締め付け調整は、閉ループ制御アプローチを使用して制御される。締め付けは、デバイスのストラップが指、腕、手首、脚、足首、腹部又はウエスト、胸部、首、頭部等の特定の身体部分の周囲にあるときに適用されてよい。
【００２７】
図１は、システムの様々なコンポーネントを一般的に図示している。
【００２８】
センサ装置１０は、モニタされているバイタルサインを測定する。バイタルサインはユーザの１つ以上の生理学的パラメータを含む。したがって、センサ装置はバイタルサイン測定用である。パラメータは、心拍数、血流又は皮膚コンダクタンスのうちの１つ以上を備えてよい。
【００２９】
センサ装置１０は、ユーザの生理学的パラメータに関する情報を伝達するセンサ信号を生成するために皮膚に対して押し付けられる。センサ装置１０は、図１には図示されていないストラップ装置によって定位置に保持される。
【００３０】
図１はオプションの環境センサ１２も示す。これらは、例えば環境光及び／又は水の存在を検出することができる。これらのセンサからの信号は、環境によって測定が妨害されているかどうかを伝えることができ、これにより、モニタされている生理学的パラメータに関する情報をセンサ信号が正確に伝えることを確実にするための是正処置（corrective  action）をとることができる。
【００３１】
例えば環境光レベルは、光学センサ信号を解釈する方法を変える可能性があり、水の存在は伝導率センサ信号を解釈する方法を変える可能性がある。
【００３２】
システムはコントローラ１４によって制御される。コントローラ１４はセンサ信号の品質を評価する。その後、センサ信号の品質に応答してストラップ調整システム１６を制御することができる。ストラップ調整システムは、デバイスストラップを作動させるためのアクチュエータを備える。
【００３３】
図１は、コントローラ１４が２つのタイプの制御モジュール、すなわち、測定制御モジュール１８及び作動制御モジュール２０を有することを示している。
【００３４】
測定制御モジュール１８はセンサ信号を受け取り、それらの信号を解釈し、特に信号品質を評価する。デバイスは測定モードと非測定モードを有してよい。測定制御モジュールを使用して、測定モードの間隔及びタイミングを設定してよい。センサ信号の品質（「正常」、「異常」、「悪化」又は「改善」等）を伝えるためにも使用される。また、運動状態（motion  status）や環境センサ信号等のように生理学的パラメータ以外のパラメータもモニタすることができる。
【００３５】
作動制御モジュール２０は１つ又は複数のアクチュエータ１６を制御する。２つの制御モジュールは、測定制御モジュール１８が、いつストラップ調整が完了したのかを知り、必要な調整を行うように作動制御モジュール２０に指示することができるように通信する。
【００３６】
２つの制御モジュールは、互いに通信することによって閉ループ制御を実装する。
【００３７】
アクチュエータ１６は様々な形態をとってよい。
【００３８】
電気活性ポリマー（EAP：Electroactive  Polymer）は、電気刺激に応答して物理的変形（physical  deformation）を提供することができる。電気活性ポリマー（EAP）は、電気応答性材料の分野における新たな種類の材料である。EAPはセンサ又はアクチュエータとして機能することができ、様々な形状に容易に製造することができ、多種多様なシステムへの容易な統合を可能にする。
【００３９】
過去１０年間にわたって大幅に改善された作動応力やひずみ等の特性を有する材料が開発されてきた。技術リスクは製品開発の許容レベルまで低減され、その結果、EAPは商業的かつ技術的に関心が高まるようになってきている。EAPの利点には、低電力、小型のフォームファクタ、柔軟性、ノイズレス動作、正確性、高解像度の可能性、早い応答時間及び周期的作動等が含まれる。
【００４０】
電気活性ポリマーを使用するデバイスを電界駆動型とイオン駆動型の材料に細分することができる。
【００４１】
電界駆動型EAP（field-driven  EAPs）の例は、誘電エラストマー、電歪ポリマー（PVDFベースのリラクサポリマー又はポリウレタン等）及び液晶エラストマー（LCE：liquid  crystal  elastomers）である。
【００４２】
イオン駆動型EAP（ionic-driven  EAPs）の例は、共役ポリマー、カーボンナノチューブ（CNT：carbon  nanotube）ポリマー複合材料及びイオンポリマー金属複合材料（IPMC：Ionic  Polymer  Metal  Composites）である。
【００４３】
電界駆動型EAPは、直接電気機械結合を通して電界によって作動されるが、イオン型EAPの作動機構はイオンの拡散を伴う。どちらの種類も複数のファミリメンバを有し、それぞれ長所と短所を有する。
【００４４】
アクチュエータは、代わりに形状記憶合金（SMA：Shape  Memory  Alloys）を備えてもよい。形状記憶材料（SMM：Shape  memory  materials）、特に形状記憶合金（SMA）は、特定の相変化温度を超えて加熱されると、大きな力及びストロークを提供することができる。材料の寸法が小さい場合であっても、伝達される力及びストロークは、これらの寸法に比して、多くの切替え動作の後、非常に長い期間にわたって非常に高度で正確である。
【００４５】
SMAは、したがって、例えばペルチェ加熱素子又はガルバニワイヤヒータ（galvanic  wire  heater）を動作させることによって、加熱を引き起こすことにより作動される。相変化による温度上昇と形状変化の後、作動を再開する前に、材料を元の形状に戻さなければならない。これは、プレストレス（pre-stress）で材料を形成することにより、あるいは別個のバイアス要素を使用することにより達成され、その結果、冷却後にプレストレスが材料を元の状態に戻す。
【００４６】
温度低下が存在するとき、相は元の相に戻るよう変化するが、形状は変化しないため、プレストレスが必要とされる。したがって、アクチュエータが再び使用できるようになる前に、温度低下後に、SMMの形状変化を反転させるために外部作動が開始されなければならない。
【００４７】
形状記憶合金の２つの主なタイプは、銅−アルミニウム−ニッケルと、ニチノールとして知られているニッケル−チタン（NiTi）である。しかしながら、SMAは、亜鉛、銅、金及び鉄を合金化することによっても作成することもできる。SMMは、３つの異なる結晶構造（すなわち、twinned-マルテンサイト、detwinned-マルテンサイト及びオーステナイト）を有する２つの異なる相で存在することができる。
【００４８】
Fe-Mn-Si、Cu-Zn-Al及びCu-Al-Ni等の鉄ベース及び銅ベースのSMAは市販されており、ニチノールより安価であるが、ニチノールベースのSMAは、その安定性、実用性及び優れた熱機械的性能に起因して、ほとんどの用途にとってより好ましい。
【００４９】
アクチュエータは、代わりにハイドロゲル薄膜を備えてもよい。そのような材料についての議論は、Evan.  M.  White等著の「Advances  in  Smart  Materials:  Stimuli-Responsive  Hydrogel  Thin  Film」（Journal  of  Polymer  Science,  Part  B:  Polymer  Physics,  2013,  51,  1084-1099）という論文に記載されている。これらの材料は、膨張を誘発するように制御され得る。この論文では、熱刺激、光刺激、機械的刺激及び化学的刺激、例えばpH応答性ゲルの使用について論じている。
【００５０】
更なる例は、印加された電気信号に応答して変形する圧電モータを含む、圧電アクチュエータである。
【００５１】
更なる例は、小型ステッパーモータのような電気コイルモータである。
【００５２】
モータではなく、いわゆる「スマート材料（smart  materials）」の使用は、低い電力消費及び小さい物理的サイズという点で特に利点を提示する。
【００５３】
例えば次のスマート材料によって、作動を駆動されることができる：
（ｉ）電気駆動：形状変化は電気信号によって動力供給される（例えば上記のEAPの例）；
（ｉｉ）光駆動：形状変化は、フォトメカニカル材料を使用することにより、屋外の光の特定の光周波数によって動力供給される；
（ｉｉｉ）温度駆動：形状変化は、温度によってエネルギー供給される（例えば上記SMAの例及び温度応答性ポリマー）；
（ｉｖ）磁気駆動型：形状変化は磁界によって動力供給される（例えば磁気形状記憶）；
（ｖ）クロスリンク型：形状変化は、pH、温度等のようなトリガの範囲によって活性化される（例えば上記ハイドロゲルの例）。
【００５４】
デバイスは全て、刺激に応答して形状を変える材料に依拠し、これにより高価なモータ又は他の複雑な機械的構造の必要性を回避するという共通点を有する。
【００５５】
上述したように、アクチュエータの制御を測定モードで行うことができる。このモードは、ユーザによって設定されてよい。例えばランニングに行って心拍数又は他の生理学的情報を収集したいとき、ユーザはこれを指定することができる。しかしながら、モードの選択は自動であってもよく、例えば上に列挙した材料の一部が、変化する環境条件に直接応答することもある。例えば屋外に出ることが、光駆動型の作動をトリガする可能性がある。作動は、電気的に制御される（だけ）のではなく、環境要因によって制御されるか又は部分的に制御されてもよい。
【００５６】
他の例では、測定モードについて固定のスケジュールされた時間が存在する可能性があり、例えば数時間又は数日にわたって、比較することができるデータセットを作成する。例えば人の心拍数又は心拍数の変動性を、毎朝特定の時間に測定してもよい。これの拡張は、測定が外部イベントの後に開始されることであり得る。例えば測定は、人が目覚めた後の決まった時間に自動的に行われてよい。これは、センサを組み込んだ腕時計の動きに基づいて検出されてもよく、そうでなければ人が目を覚ます時間を示すよう想定される外部アラームに基づいて検出されてもよい。
【００５７】
作動信号は、例えば弛緩（loosen）、締め付け（tighten）及び変化なし（no  change）、という３つの制御信号のうちの１つを含む。弛緩コマンドは、非測定モードが開始するとき又は以前の過度の締め付け（previous  over-tightening）が指示されるときに行われる。反対に、締め付けコマンドは、測定モードが整い、かつ信号劣化が検出されるか、そうでなければ環境外乱が感知されるときに行われる。測定モード中に測定品質が安定していれば、変化なしが必要とされる。
【００５８】
図２は、スマートウォッチとして実装される図１のデバイスを示す。同じ構成要素には同じ参照番号が与えられている。ストラップは２２として示されている。
【００５９】
腕時計のストラップの自動締め付けの実装のための機構が知られている。例えば米国特許第8,370,998号公報は、ピンを回転させてストラップを締め付けるねじり力を生成するトーションスプリング（torsion  spring）を含む時計ストラップを開示している。（外部入力によって制御可能ではない）トーションスプリングを使用する代わりに、ストラップの締め付けを誘発するために上述のアクチュエータの１つを使用してもよい。
【００６０】
時計が、心拍数と活動のモニタリングを提供することができ、この機能を有するスマートウォッチは既に知られている。したがって、必要とされる生理学的センサは既に周知であり、利用可能である。心拍数モニタリングは、光学又は圧力感知を使用することができる。胸部装着デバイスは、ECG電極及びマイクを有してよい。
【００６１】
環境光検出はウェアラブルデバイスでも知られている。例えば上記で参照したMIO  Alpha時計は、光センサを使用して環境光も検出する。
【００６２】
Hydreon社の雨滴検出センサ等のような様々な市販の雨センサも存在する。
【００６３】
測定制御モジュールは、測定モードが整った後、センサ信号の品質を評価するために使用される。一部のデバイスは、恒久的な患者モニタリングのためのものであってもよく、恒久的な患者モニタリングでは、例えば非測定モードがなく、デバイスは常にセンサ信号を積極的にモニタリングしている。
【００６４】
行われる評価は、心拍数、血流又は皮膚コンダクタンス等の測定タイプに基づくことになる。不連続信号、予期しないピーク又はパターン、あるいは過度の信号妨害（excessive  signal  disturbance）等のような異常信号は、作動制御モジュールに伝達される。
【００６５】
心拍数測定品質を評価するアルゴリズムは周知である。例えばC.Yu、Z.Luu、T.McKenna、AT  Reisner及びJ.Reifman著の論文「A  Method  for  Automatic  Identification  of  Reliable  Heart  Rates  Calculated  from  ECG  and  PPG  Waveforms」、（J  Am  Med  Inform  Assoc,  vol.  13,  no.  3,  pp.  309-320,  2006）を参照されたい。
【００６６】
図２の簡単なバージョンでは、単一のアクチュエータを使用してストラップの締め付けを制御してもよい。しかしながら、より複雑なデバイスは、単一のストラップ又はそうではければ複数のストラップのための複数のアクチュエータを有してもよく、その結果、デバイスの制御にはより多くの自由度がある。そのような場合、ウェアラブルデバイスの異なる部分を独立に制御することができ、この目的のために、低下した品質の感知信号を受け取るこれらのセンサの位置も、作動制御モジュール２０に伝達することができる。
【００６７】
作動機能に続いて、測定制御モジュールは、作動の有効性を検証するために生理的信号を再評価する。作動がストラップを過度に締め付ける場合、そのような締め付けは血流を制限することになるが、これは、例えば信号の低下したピークを観察することによって検出され得る。したがって、閉ループ制御の一部として、締め付けと弛緩との反復プロセスが存在し得る。
【００６８】
周期的な測定モードを実装するシステムでは、測定間隔が終了すると、測定制御モジュールは、次いで「全てのアクチュエータを弛緩」という信号を作動制御モジュールに送信してよい。デバイスはオーバーライド機能を有してもよく、これにより、ユーザは中断信号を入力することができる。
【００６９】
デバイスは、ユーザに情報を伝えるためのディスプレイを有する。この情報は、ストラップの締め付け設定又は実施されている調整に関する情報を含むことができる。
【００７０】
図３は、測定モード中に信号対雑音比の減少が検出されるスマートウォッチディスプレイの例を示す。信号対雑音の減少は、ストラップの締め付けが実施されていることを示す記号３０とともに、ユーザに伝えられる。
【００７１】
信号品質におけるこの減少は、例えばユーザがランニングを開始した後に起こる可能性があり、例えば信号品質が低下した心拍数測定であり得る。締め付け後、測定品質の再評価が繰り返し実施される。更なる時間の後、悪化した心拍数測定品質が再び検出されることがあり、その結果、時計ストラップは更に締め付ける。
【００７２】
図４は、環境外乱によって必要とされるストラップ締め付けを示す。ユーザは、例えばとても天気の良い日にウォーキングをすることがある。その後、環境光センサが光の外乱を検出することになる。
【００７３】
図４は、異なる作動機能を有するストラップ設計に関する。調整する必要があるのは、ストラップを締め付けることではなく、環境光をブロックすることである。これはストラップをカールさせて光センサを側面から遮蔽することを伴うことがある。これは記号４０で表される。
【００７４】
図５は、ユーザにより要求された中断を示す記号５０を示す。ユーザが快適性レベルに満足しない可能性があるので、測定を中断するためにストラップを引っ張る（又はホールドする）オプションがある。この中断が感知されると、デバイスはユーザ中断が必要であるという結論を出す。測定を停止し、ストラップを緩める。
【００７５】
次に、ストラップ締め付け装置がどのように実装され得るかを示すためにいくつかの例を与える。
【００７６】
図６は、形状記憶合金（SMA）に基づく例を示す。ストラップ２２は、電気絶縁フレキシブルストラップ２２内に埋め込まれたSMAワイヤアクチュエータ６０を含む。アクチュエータは、例えば約７０度の最高温度まで直流駆動によって加熱される。
【００７７】
ストラップは更に、冷却後にストラップをその元の形状に戻すための単結晶化力（detwinning  force）を提供するために使用されるスプリング６２を含む。このようにして、可逆的作動がイネーブルされる。必要なスプリング機能は、代わりに、追加の戻しスプリングを必要とせずに弾性ストラップの材料によって生成されてもよい。
【００７８】
左側の画像はストラップを平面図で示す。矢印６４は、加熱によって誘発される長さの変化を示す。
【００７９】
右側の画像は、矢印６６としてストラップの締め付け効果を示す。
【００８０】
図７は、電気活性ポリマーアクチュエータに基づく例を示す。ストラップの幅方向に延在する、２つの屈曲しているアクチュエータ７０が示されている。アクチュエータは、ストラップ２２の周りの任意の位置に配置されてよい。
【００８１】
図７は、左画像では非作動状態の形状を、右画像では作動状態の形状を示している。誘発された屈曲により、ストラップによって画定される開口部のサイズに制限が生じる。
【００８２】
本発明は、時計、リストバンド、ウエストラインストラップ並びにスマート装飾ウェアラブルデバイスのようなスマートウェアラブルデバイスに適している。
【００８３】
したがって、本発明は、リストバンド又はスマートウォッチの実装に限定されず、ウエスト又は胸部の周辺で、あるいは実際には身体の他の部分で使用されてもよい。
【００８４】
上記の例では、信号振幅又は信号対雑音比の形の主要な信号品質の指標について言及してきた。代替として又は組合せとして使用され得るセンサデータの品質に関する他のインジケータには、以下が含まれる：
信号ドロップアウト又は受信される信号がないような、受信されているセンサ信号の中断；
センサ信号における予期しないピーク又はパターンの存在；
（ビート検出器により検出されるビートパターン等の）期待される信号パターンからの逸脱；
信号強度における大きな変動；
特定の時間枠内の信号アーチファクトの数；
スペクトル測定に基づいて期待されるスペクトル内容からの逸脱。
【００８５】
心拍数、血流速度及び皮膚コンダクタンスの可能なセンサ測定の例が上記で与えられている。
【００８６】
他の例は：
心拍数変動；
SPO2；
温度；
ECG信号；
呼吸数；
マイクロホンを使用する超音波信号；
血圧；
バイオインピーダンス測定；
血流測定；
身体（の一部）の動きと方向の測定；
（筋電図検査（EMG）を使用する）筋張力の測定；
（脳波（EEG）を使用する）頭皮に沿った電気的活動
を含む。
【００８７】
（EAP材料を使用する）電気駆動型アクチュエータ及び（SMMを使用する）温度駆動型アクチュエータの例が上記で与えられている。電気及び熱作動が最も適切な選択肢である。しかしながら、光作動される材料、例えばUV作動材料も存在する。
【００８８】
光学応答性材料は、例えばアゾ化合物に基づく。反応性液晶と反応性アゾ化合物との混合物が液晶状態を形成して、整列した分子を有するフィルムを得ることができる。この整列が大きな表面にわたって実装される場合、いわゆるモノドメイン材料が得られる。複数の小さなドメインが得られる場合、マルチドメイン材料と呼ばれる。あるいは、液晶ではないが照射されると同様の効果を与えるポリイミド及びポリエステルが存在する。しかしながら、材料は高いガラス温度を有し、したがって、その応答は非常に遅い。
【００８９】
LCベースの応答性材料の応答は、E-Z異性化があると、重合材料内の秩序（order）が低下し、これにより整列方向における材料の収縮（及び他の２つの方向における同時の拡張）につながるという事実により駆動される。
【００９０】
光学応答性アクチュエータの一例が、国際公開第2007/086487号パンフレットに説明されている。
【００９１】
整列されたアゾベンゼン基が、分子軸に平行な吸収が最も高い吸収における強い異方性を誘発するため、モノドメインフィルムのUV照射は、非偏光を使用して収縮を与えるのに使用されてよい。マルチドメインフィルムを使用する場合、収縮の方向に平行な直線的に偏光された光で照射が行われてもよい。最良の応答のためには、モノドメインフィルムの使用が好ましい。分子整列に垂直な方向への拡張に起因する奇妙な収縮（strange  contraction）の影響を避けるために、フィルムの長さに整列した小さなフィルムを使用することが望ましい。
【００９２】
開示された実施形態に対する他の変更は、特許請求に係る発明を実施する際に、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、達成される可能性がある。特許請求の範囲において、「含む（comprising）」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、不定冠詞「a」又は「an」は複数を除外しない。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これらの手段の組合せを有利に使用することができないことを示すものではない。特許請求の範囲内のいかなる参照番号も、その範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【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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