(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
被験者の生理学的パラメタを測定するセンサ機器であり、センサ機器は前記被験者により着用され、
ハウジング、
前記ハウジングにより担持される支持構造であり、前記支持構造は、前記ハウジングにより、前記被験者の皮膚に対し位置決められる接触部を持ち、少なくとも前記支持構造の前記接触部はガス透過性であり、前記支持構造及び前記ハウジングは、前記接触部と前記ハウジングとの間に空隙を規定する、前記支持構造、及び
前記支持構造の前記接触部の動きを検出するモーションセンサであり、前記モーションセンサは、前記ハウジングに対し動く、前記モーションセンサ
を有し、
前記支持構造は、
非導電性メッシュ、
支持メッシュ及び非導電性被覆、又は
前記モーションセンサとの電気接続を行うのに使用される導電性支持メッシュ及び非導電性被覆
を有する、センサ機器。
【請求項２】
前記ハウジングは、指若しくは手首の周りに着用するためのバンド、又は皮膚に取り付けるためのパッチを有する、請求項１に記載の機器。
【請求項３】
前記支持構造は、向かい合う縁部において前記ハウジングに取り付けられるプレートを有し、前記接触部は、被験者の皮膚と接触するように位置決められる、請求項１又は２に記載の機器。
【請求項４】
前記モーションセンサは、前記支持構造に取り付けられる、請求項３に記載の機器。
【請求項５】
前記モーションセンサは、
前記支持構造の縁部、
前記接触部、又は
前記接触部と縁部との間における前記支持部材の中間部
に取り付けられる、請求項４に記載の機器。
【請求項６】
前記支持構造は、外側フレーム内に支持されるメッシュを有する、請求項１に記載の機器。
【請求項７】
前記モーションセンサは、加速度計及び／又はジャイロスコープを有する、請求項１乃至６の何れか一項に記載の機器。
【請求項８】
複数のモーションセンサを有する、請求項１乃至７の何れか一項に記載の機器。
【請求項９】
前記支持構造又は前記ハウジングにより担持される１つ以上の追加のセンサをさらに有する、請求項１乃至８の何れか一項に記載の機器。
【請求項１０】
前記１つ以上の追加のセンサは、ＰＰＧセンサ、容量センサ又は生体インピーダンスセンサの１つ以上を有する、請求項９に記載の機器。
【請求項１１】
制御器をさらに有し、前記制御器は、前記モーションセンサと関連付けられる信号品質に依存して、前記追加のセンサの１つ以上を稼働させる、請求項９又は１０に記載の機器。
【請求項１２】
組み合わされたセンサ信号を得るために、複数のセンサからの信号を重み付け係数と組み合わせる制御器を有する、請求項９乃至１１の何れか一項に記載の機器。
【請求項１３】
前記モーションセンサの信号特性に依存して、センサの接触が失われたという警告を前記被験者に与える制御器を有する、請求項１乃至１２の何れか一項に記載の機器。
【請求項１４】
心拍、呼吸速度、心拍変動及び／又は心臓リズムを測定する、請求項１乃至１３の何れか一項に記載の機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は被験者の生理学的パラメタを測定するセンサに関し、このセンサはユーザにより着用されることができる。ウェアラブルセンサの例は、光電脈波（ＰＰＧ）センサ、心電図センサ、超音波センサ、心拍センサ及び皮膚モニタリングセンサを含む。
【背景技術】
【０００２】
ウェアラブル装置を含む機器を使用して、被験者の生理学的パラメタを観察することがますます人気がでてきている。そのような装置は、生理学的パラメタが観察されている間、ユーザの動きの自由度を高めるので、使いやすい。このように、様々な環境において、例えば被験者の身体活動の異なるレベルで生理学的パラメタを測定することが可能である。
【０００３】
生理学的パラメタのセンサは、異なるアプリケーションで別々にユーザに取り付けられる。取り付けられる生理学的パラメタのセンサの、被験者に対する位置は、測定されるパラメタ、生理学的パラメタのセンサの種類及び／又は生理学的な検知が行われる環境に応じて変更される。
【０００４】
多くの場合、生理学的パラメタのセンサは、ユーザの身体と接触していなければならない。ウェアラブルセンサに関する１つの問題は、生理学的パラメタのセンサと、ユーザの身体との間の接触が維持される、及び接触圧力が快適なレベルに維持されることを保証することである。
【０００５】
特に一般的であるセンサの一例は、手首に着用される心拍モニターである。この種類のセンサは、ユーザがユーザの生体信号の幾つかを簡単で目立たない方法で追跡することを可能にする。これらセンサは通例、溶液脈波（ＢＶＰ）を測定する光学ＰＰＧセンサを使用するか、又は生体インピーダンスセンサを使用するかの何れかである。心拍を検知するために、容量式方法も研究される。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＰＰＧベースのセンサは、必要とされるＬＥＤの結果として、これらセンサがかなり高い電力消費を持つという欠点を持つ。故に、これらのセンサは、短いバッテリー寿命で悩んでいる。
【０００７】
（幾つかのＰＰＧセンサと同じく）容量及び生体インピーダンスベースの方法は、センサの皮膚との良好な接触を必要とする。これは、皮膚の炎症及び着用することの不快感につながる。不快の１つの特定の原因は、汗が蒸発することができないので、センサと皮膚との間に形成される汗層である。その上、所望するガルバーニ電気接触(galvanic contact)を提供するために、この汗層が保持される必要がある。幾つかのセンサも、動きアーチファクトの影響を受けやすく、被験者のひどい又は特定の動きの場合、これらセンサを不正確にする。
【０００８】
最近では、加速度計又はジャイロスコープを使用する心拍及び呼吸速度のセンサが提案され、これは、動脈の拡張及び心臓の鼓動により生じる僅かな動きを測定することを目的としている。これらは動きベースの方法として説明される。この手法は例えば、J. Hernandez, D.McDuff, R. W. Picard著、"Biowatch: Estimation of heart and breathing rates from wrist motions" 9th International Conference on Pervasive Computing Technologies for Healthcare (PervasiveHealth) 2015, pp. 169-176に記載されている。
【０００９】
センサのモダリティの組み合わせは、例えば加速度計、ジャイロスコープ及びＰＰＧセンサの如何なる組み合わせを用いて、結果の精度を向上させるのに使用される。個々の容積脈波の検出は、心拍の測定を可能にするが、心拍変動及び心臓リズムの測定も可能にする。
【００１０】
動脈（又は他の血管）の動きを検知するための動き検知は、不快を生じさせ得る皮膚との接触を必要とし、感度は高い必要がある。従って、正確なデータを提供する生理学的パラメタを測定するための、及びユーザの不快を減らすウェアラブル装置の必要性がある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は請求項により規定される。
【００１２】
本発明の態様に従う例によれば、被験者の生理学的パラメタを測定するセンサ機器を提供し、前記センサ機器は、被験者により着用され、
ハウジング、
前記ハウジングにより担持される支持構造であり、前記支持構造は、前記被験者の皮膚に対する、前記ハウジングにより位置決められる接触部を持ち、少なくとも、前記支持構造の接触部はガス透過性であり、前記支持構造及び前記ハウジングは、前記接触部と前記ハウジングとの間に空隙を規定する、支持構造、並びに
前記支持構造の接触部の動きを検知するモーションセンサであり、前記ハウジングに対して動くモーションセンサ、
を有する。
【００１３】
このセンサの設計は、被験者と接触するガス透過性の（及び特に汗により生じる水蒸気に対し透過性を持つ）支持構造を提供する。この通気性のある支持構造は、不快を減らす。接触部とハウジングとの間の空隙は、空気の流れが接触部の上に存在するように、水蒸気が逃げることを可能にする。接触部の動きが検出され、これは、ハウジング全体の動きから切り離される。この目的のために、支持構造は柔軟である。
【００１４】
このように、検出される動き（例えば動脈拍動）は単に、支持構造には運動エネルギーを（かなり低い慣性で）与え、ハウジングには与えないことが必要であるという点で感度が改善される。故に、モーションセンサはもはや完全な機器のハウジングに強固に設けられる必要は無い。
【００１５】
動き検知の使用は、ＰＰＧベースのウェアラブルシステムに比べ、電力消費の減少を可能にする。本発明は、動き検知システムの向上した精度を与えるのに対し、皮膚の炎症も減らし、故に着用の快適性を向上させる。
【００１６】
ハウジングは例えば、指若しくは手首の周りに着用されるバンド、又は皮膚に着用されるパッチを有する。リストバンドは、手首の動脈拍動を観察するのに使用される。心臓の上にパッチが使用され、拍動の動き（局所的な動き）を監視するが、胸部の動き（ハウジングの全体的な動き）も監視する。
【００１７】
バンドは、異なる要素、例えば硬質なハウジング部と柔軟なストラップ部とを有する。柔軟なストラップ部は、装置が異なるユーザにフィットできるように好ましくは調節可能である。
【００１８】
支持構造は例えば、向かい合った縁部においてハウジングに取り付けられるプレートを有し、接触部は、被験者に向かって偏向している（バイアスされる）。この偏向は、皮膚の動きが接触部の動きに変換されるように、被験者との接触を維持し、これがモーションセンサにより検知される。
【００１９】
モーションセンサは例えば、支持構造に取り付けられる。モーションセンサは、
支持構造の縁部、
接触部、又は
前記接触部と縁部との間にある中間部
に取り付けられる。
【００２０】
縁部に取り付けられるとき、モーションセンサは、接触部の動きが縁部における旋回運動を生じさせるという点で、線形の動きというよりも旋回の動きを検出する。
【００２１】
モーションセンサは例えば、加速度計及び／又はジャイロスコープを有する。１つのモーションセンサがあっても、又は複数のモーションセンサがあってよい。複数のモーションセンサの使用は、例えば接触部の局所的な動きを分離するために、より正確な信号フィルタリングを可能にするように、より正確な測定を可能にする。
【００２２】
支持構造は、多数の設計、例えば
非導電性メッシュ、
支持メッシュ及び非導電性被覆、又は
導電性支持メッシュ及び非導電性被覆
の１つを持ち、モーションセンサとの電気接続は、導電性支持メッシュを用いて行われる。
【００２３】
メッシュ（及び１つあるとしたら、被覆）が外側フレーム内で支持される。
【００２４】
１つの実施例において、支持構造は、外側フレーム内に支持される穿孔したナイロンメッシュを有する。
【００２５】
全ての場合において、メッシュの開口は、所望する透過性を提供する。穿孔は、マクロスケール（すなわち、不透過層内にある孔）でよいし、又はマイクロスケール（すなわち、本質的に透過性である材料）でもよい。
【００２６】
１つ以上の追加のセンサが支持構造又はハウジングにより担持されてよい。これは、別々のセンサモダリティが使用されるという点で、センサシステムをよりロバストにする。
【００２７】
１つ以上の追加のセンサは例えば、ＰＰＧセンサ、容量センサ又は生体インピーダンスベースセンサの１つ以上を有する。
【００２８】
前記機器は好ましくは、モーションセンサと関連付けられる信号品質に依存して、追加のセンサの１つ以上を稼働させる制御器をさらに有する。
【００２９】
このように、動き検知モダリティは、低電力消費を達成するのに使用される。信号品質がしきい値より下に落ちるとき、一時的に増大する電力消費を犠牲にしても、他の検知モダリティが同様に又はその代わりに使用され、信頼できるセンサの読み取り値を維持する。
【００３０】
制御器は、複数のセンサからの信号を重み付け係数と組み合わせて、組み合わされたセンサ信号を得る。これは、異なるセンサモダリティを最大限に利用する信頼できるセンサ信号が提供されることを可能にする。
【００３１】
制御器は、モーションセンサの信号特性に依存して、センサとの接触が失われたという警告を被験者に提供する。この警告は例えば、ハウジングのストラップをきつく締める、又は（場合によっては）ハウジングのパッチを貼り直すことが必要であることを被験者に助言するのに使用される。
【００３２】
機器は例えば、心拍、呼吸速度、心拍変動及び／又は心臓リズムを測定するためである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
本発明の例は、付随する図面を参照して詳細に説明される。
【図１】手首に装着されるセンサを示す、及び本発明の基礎となる概念を示す。
【図２】ウェアラブルセンサの第１の例を示す。
【図３】ウェアラブルセンサの第２の例を示す。
【図４】異なる可能なモーションセンサの場所を示す。
【図５】ウェアラブルセンサの第３の例を示す。
【図６】ウェアラブルセンサの第４の例を示す。
【図７】センサシステムを示す。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、ハウジング及びこのハウジングにより担持されるガス透過性の支持構造を有するウェアラブルな生理学的センサを提供し、この支持構造は、被験者の皮膚と接触している。支持構造とハウジングの間に空隙(air space)が設けられる。前記ハウジングに対する前記支持構造の動きが検知される。これは、被験者に快適であるセンサを提供する、及び検出される動き（例えば動脈拍動）は単に支持構造に低い慣性で運動エネルギーを与える必要があるという点において良好な感度をかなり提供する。
【００３５】
図１は、センサ部１及びリストストラップ２を有する手首装着型センサを示す。センサ部１は、動脈により生じる局所的な動きを検知するための、例えば加速度計のようなモーションセンサを含む。示される例において、センサ部は手首の下に設けられる。出力ユニット３は、手首の上に設けられる。出力ユニット３は、センサの出力を表示する機能と一緒に、全ての普通の腕時計又はスマートウォッチの機能と組み合わせることができる。
【００３６】
センサ部１は、矢印４により示されるように、空気がセンサ領域を流れるように設計される。この空気流は、ユーザの快適さを増大させる。このために、開口６により図示されるように、ストラップ２は多孔性であってもよい。全体的な装置は、本実施例において手首の周りに装着されるバンドを形成する。
【００３７】
図２は、センサ機器の一例をより詳細に示す。このセンサ機器は、被験者の生理学的パラメタを測定するためである。この例は再び、被験者の手首１２の周りに置かれるリストバンドを有する。簡潔にするために、センサ部だけを詳細に示し、出力装置は１０と図示される。この例において、センサ部は、手首の上に置くためである。故に、図１及び図２は、手首装着型の装置のために、センサ部は手首の上又は下にあってよく、このセンサ部と同じ又は別の場所に（時計の文字盤と類似する）読み出し部があってよいことを示す。
【００３８】
センサ機器は、ハウジング１４及びこのハウジング１４により担持される柔軟な支持構造１６を有する。この支持構造は、ユーザの皮膚と接触する接触部１８を持つ。接触部１８は、使用時にユーザに押し付けられる。これは、支持構造１６及びハウジング１４の設計により生じる。
【００３９】
例えば、支持構造１６は、被験者に向かって偏向している非平面プレートでもよい。これは、手首に接触部１８を押し付けるという、支持構造１６の自然形状を意味する。それは示されるような弓形でもよい。センサが手首に適切な締め付けで取り付けられるとき、接触部は皮膚に押し付けられる。
【００４０】
その代わりに、支持構造が例えば平坦な伸長されたメッシュのような平面でもよく、これは、使用時に被験者の皮膚と交わる平面内を延在している。この目的は、センサ器具が装着されるとき、接触部１８と被験者との間の接触を保つことである。
【００４１】
少なくとも、支持構造の接触部１８は、ガス透過性であり、特に水蒸気に対し透過性である。これは、支持構造１６をオープンメッシュ或いはグリッド構造として、又は開口のアレイを持つ固体層として形成することにより達成される。支持構造１６は、１つのデザインでもよいし、又は接触部をハウジング１４に取り付ける支持構造の他の部品と比較して、接触部が異なるデザインでもよい。それは、ある程度柔軟であり、特定の形状に偏向するように歪んでもよい。
【００４２】
接触部１８とハウジング１４との間に空隙２０が設けられる。これは、接触部１８に生じた汗が支持構造を通ることが可能であり、次いで周囲の雰囲気に排出される。
【００４３】
支持構造の接触部１８の動きを検知するためのモーションセンサ２２が設けられる。このモーションセンサ（特に動くモーションセンサの部分）は、ハウジング１４に対し動くことが可能である。それはハウジング１４内に形成され、故にハウジング１４により保護される。それは、加速度計或いはジャイロスコープ、又は複数の加速度計及び／又は複数のジャイロスコープの組み合わせを有する。
【００４４】
モーションセンサ２２は、自分自身が接触部１８に取り付けられてよいので、検出される動き（例えば接触部の場所における動脈拍動）が直接検出される。しかしながら、モーションセンサが接触部から離れていてもよい。この場合、支持構造は、接触部からモーションセンサへ動きを伝える機構として働く。接触部において支持構造に動きが与えられ、この動きは、支持構造のもう１つの場所で検知される。
【００４５】
図２は例えば、支持構造１６の縁部にあるモーションセンサを示す。この位置において、モーションセンサは、接触部１８の並進運動を直接検出するというよりも、接触部の位置の変化から生じる角度方向の動きを検出する。
【００４６】
角度方向の動きを検出するために、接触部における線形並進と、接触部とハウジングとの間に作られる角度との間に直接的な関係が存在する。検出される角度は従って、あるレベルの並進運動に変換されることができる。
【００４７】
並進運動を直接検出するために、時間に対する変位の関数は、時間の関数として脈拍の圧力の直接的な測定を提供する。
【００４８】
モーションセンサにより検出されるような（関心のある周波数範囲の外側である）ゆっくりと変化する動きは、動脈拍動の動きだけが処理されるように、モーション信号からフィルタリング除去される。
【００４９】
検出される動き（即ち動脈の動き）は、支持構造１６に伝えられるが、ハウジング１４には伝えられない。例えば、モーションセンサは、支持構造にだけ取り付けられる。これは、被験者に直接機械的に結合される部分の慣性が減るので、検知する精度が向上する。
【００５０】
動きを妨げないワイヤーにより、モーションセンサとの電気接続が行われてよい。しかしながら、代替のオプションは、支持構造１６が例えば導電性メッシュとして形成される導体線を含むことである。
【００５１】
このセンサの設計は、不快感を減らすために、ガス透過性の支持構造を使用する。空隙２０は、汗を逃がすことを可能にする。モーションセンサは、ＰＰＧベースのウェアラブルシステムに比べ、低い電力消費である。
【００５２】
支持構造は、例えばメッシュ及び被覆のような複数の部分を持ってもよい。メッシュは、支持構造の必要とされる機械的及び／又は電気的な特性を提供し、被覆は、所望する皮膚接触の特性を提供する。単一層のメッシュが代わりに使用されてもよい。
【００５３】
支持構造１６は、例えば生体適合被覆を備える導電性メッシュとして形成されてよい。それは、全体的な厚さが０．５ｍｍから２ｍｍまでの範囲内にある。メッシュは、皮膚と接触したままにするのに十分な剛性を持つが、動脈の動きに反応するの十分な柔軟性を持つ。支持構造の剛性は、使用される材料の固有の特性でもよいし、又はあまり剛性のない材料がその材料を保持するフレーム内に設けられてもよい。
【００５４】
導電性メッシュ部は、モーションセンサからの電気信号を伝達する、及び内蔵バッテリーからモーションセンサに電力を供給するのに使用されてよい。
【００５５】
支持構造の材料は、耐久性に対し十分に強くすべきであり、従って、薄さをどの位にできるかについての制限がある。表地は生体適合である。支持構造は、（ストラップ幅の方向、すなわち図１における左右を意味する）バンドの略全幅にわたり延在している。空隙２０の高さは例えば、０．５ｍｍから数ｍｍまでの範囲内にある。
【００５６】
支持構造は、局所的な接触部においてのみ皮膚と接触してよいし、又はより大きな接触領域が設けられてもよい。１つの大きな支持構造のメッシュ、又は複数の小さな支持構造のメッシュがあってもよい。
【００５７】
支持構造は例えば、外周フレーム内に支持されるナイロンメッシュを有する。代替案は、ゴムメッシュである、又はフレーム内に吊るされる他の如何なる通気性のある材料である。フレーム内に支持されるメッシュは、モーションセンサとの電気接続を提供するために、上に説明したような導体線又は導電性メッシュを含んでよい。
【００５８】
例えばストラップ領域２３のような皮膚と接触するハウジング１４がガス透過性を有してもよい。リストストラップは例えば、汗を吸収する又は汗を透過する材料から作られてよいし、又は汗が逃げることを可能にする微視的及び／巨視的な開口を持つ。
【００５９】
図２は、手首の周りに着用される装置を示す。この装置は代わりに、リングとして指の周りに着用する、又は指先にクリップで留められる或いは耳たぶの上にクリップで留められるために設計されてよい。
【００６０】
図３は、追加のセンサがハウジング内に設けられ、支持構造１６上に取り付けられる変更例を示す。図３は、２つのＬＥＤ２４ａ、２４ｂ及びフォトダイオードセンサ２４ｃを有する、接触部１８に取り付けられるＰＰＧセンサ２４を示す。このＰＰＧセンサは、代替的な脈拍検出機構を提供する。
【００６１】
ＰＰＧセンサは、示されるように支持構造上に取り付けられる。図３に示されるＬＥＤ及びフォトダイオードは代わりに、ハウジングの内側に取り付けられてもよい。ＬＥＤ光は、支持構造１６の穴を通過し、それに応じてフォトダイオードにより受信される、又は支持構造の材料がＬＥＤ光の波長に対し透過であってもよい。これは、構造をよりロバストにすることができ、フォトダイオード及びＬＥＤであるため、皮膚により放散される熱が少ないという利点を持つ。
【００６２】
例えば容量及び生体インピーダンスセンサのような他のセンサが脈拍検出のために含まれてよい。このときシステムは、センサの読み取り値の組み合わせを使用して、精度を向上させることができる。
【００６３】
図４は、モーションセンサ２２の３つの可能な場所を示す。上に説明されるように、１つのオプションは、角度方向の動きを検出するために、支持構想１６の縁部にモーションセンサを設けることである。これは、全体的なセンサのパッケージがハウジング１４に取り付けられ、全体的な設計をロバストするという利点を有する。これは場所３０として示される。もう１つのオプションは、場所３２として示される接触部１８にある。もう１つのオプションは、支持構造の真ん中の接触部と、前記縁部との間にある中間の場所にある。このように、センサは、接触部において透過性の支持構造を妨害するのではなく、センサは依然として線形の並進変位を検出するのに使用される。
【００６４】
全ての場合において、センサ自身、又はセンサの検知部分は、ハウジング１４に対して動くことができる。センサは、その検知信号を器具内にあるワイヤーを介してハウジング内にある信号処理ユニットに、又はワイヤレスでその信号処理ユニット或いは遠隔の信号処理ユニットに伝える。
【００６５】
異なる場所に複数のモーションセンサがあってもよい。これは、脈拍検出をより敏感にするのに使用され、モーションセンサは、例えばＰＰＧ又は容量若しくは生体インピーダンスベースのセンサにおける、他の追加のセンサ信号に現れる動きアーチファクトを補正するのにも使用される。
【００６６】
図１から図３に示されるモーションセンサは、図１に示されるような手首の反対側にある代わりに、手首の上（時計の表示部がある側）にあってよい。
【００６７】
図５は、支持構造１６が平坦な伸長されたネット形状であることを示す。このとき、支持構造は湾曲した構造となる必要はないが、支持構造１６が取り付けられる位置は、機器が装着されるとき、必要とされる接触を提供する。故に、装置が着用されるとき、ネットは手首の形状に従うように変形する。接触部がこのとき皮膚に押し付けられるように、ネットは曲げに対する何らかの抵抗力を持つ。しかしながら、ネットは、動脈の動きを抑えないほど十分に柔軟であり、接触部における又は接触部から離れての動き検知が再び用いられてよい。
【００６８】
上の例は、例えば手首又は指の周りに着用されるバンド形式の装置に基づいている。
【００６９】
図６は、パッチの設計を示す。
【００７０】
機器は、支持構造１６及びモーションセンサ２２を搭載する硬質ハウジング４０を持ち、これらは全て上述したように正確に機能する。ハウジング４０は、接着パッチ４２により皮膚に取り付けられている。空隙２０は、外側に排気口が作られる。これは、多数の異なる方法で達成される。１つのオプションは、パッチ４２を両脇にだけ設け、空隙２０への開口空気流チャンネルを残すことである。もう１つのオプションは、ガス透過性パッチ４２と組み合わせて、ハウジング４０に開口４４を設けることである。故に、全体的な構造は、空気を通すことが可能であり、このとき空隙２０は（より巨視的なレベルで）物理的に閉じられている。
【００７１】
パッチの設計は、心臓の上の胸部に付けられる。このように、振動性拍動図(seismocardiogram)は、心臓の直接の鼓動を測定するモーションセンサに基づいて得られる。感度は、心臓の鼓動の個々のサイクルを測定するのに十分である。ＰＰＧセンサも実装することにより、モーションセンサ信号における（最初の）鼓動と、ＰＰＧ信号における測定される拍動との時間差から、脈波伝達時間（ＰＴＴ）も決定されることができる。
【００７２】
心臓の鼓動は、局所的な動き検知に基づいて検出される。より広域な動き検知は、呼吸速度を決定するのに使用され、胸部ベルトとして機能する。
【００７３】
機器はさらに、ＥＣＧ電極を含んでよく、この場合、前駆出時間（ＰＥＰ）が得られる。
【００７４】
図７は、制御器６０がセンサハードウェア６４からセンサ信号６２を受信し、出力信号６６を生成する全体的なシステムを示す。
【００７５】
制御器６０は、装置のハウジング内にあってもよく、このとき、この装置は、例えばディスプレイのような出力装置を含む。故に、前記システムは、例えばリストバンド装置の形式のように、完全に自立型でもよい。制御器６０は代わりに、センサハードウェア６４から制御器６０へのワイヤレス又は有線通信を用いて遠隔でもよい。
【００７６】
制御器６０は、様々な信号処理機能を行うことができ、測定の精度を向上させる及び／又は電力消費を最小にする、並びにこれらの手法の幾つかは以下に論じられる。
【００７７】
第１の手法は、複数のセンサの種類があるとき、いつでも使用するために、どのセンサモダリティを選択するかに関する。例えば低い動きのアーチファクトがあるため、拍動の検出に基づくモーションセンサの信号対ノイズ比が高い場合、他の検知モダリティ（ＰＰＧ又は容量若しくは生体インピーダンス）はこのとき、節電のためにスイッチが切られる。このとき、出力６６は、電力消費が非常に低いモダリティであるモーションセンサのシステムだけから得られる。他のセンサモダリティは、このモーションセンサのシステムが信頼できない信号を生成したらすぐにスイッチが入る。故に、より高い精度が望まれるとき、追加のセンサが使用される。
【００７８】
低品質の信号のもう１つの指標は、これらのモダリティの１つ（例えばモーションセンサベースのモダリティ）による脈拍の検出が、他のモダリティ（例えばＰＰＧベースのモダリティ）による脈拍の検出と異なるときである。
【００７９】
このように、モーションセンサと関連付けられる信号品質に依存して、追加のセンサの１つ以上が稼働してよい。これら追加のセンサが代わりに、他の測定をそれほど頻繁に行わないように、定期的に動作されてもよい。
【００８０】
第２の手法は、他のセンサの機能の検証を提供するのに動き検知を使用することに関する。例えば加速度計の信号は、光学センサ（例えばＰＰＧセンサ）が皮膚と接触しているかどうかを調べるのに使用される。接触していない場合、ユーザは、バンドをきつく締める又はパッチを付け直すように助言される。
【００８１】
このように、モーションセンサの信号特性に依存して、センサの接触が失われたという警告が被験者に与えられる。特に、局所的な加速度信号が無いこと（すなわち、脈拍信号が検出されない）は、センサの接触が断たれたことの指標である。
【００８２】
第３の手法は、複数のセンサ信号の組み合わせに関する。光学センサシステムは、皮膚の表層の血液量の変化に敏感であるのに対し、モーションセンサシステムは、組織の深部の血液量の変化に敏感である。
【００８３】
これら２つの比は、血管の構造及び反応を表す。加えて、平均心拍は、
ｗ＊Ｍ１＋（１−ｗ）＊Ｍ２
と計算される。
【００８４】
ここでｗは、第１（すなわち動きベース）のモダリティＭ１、及び第２、例えばＰＰＧ、生体インピーダンス又は容量ベースのモダリティＭ２の信頼性に基づいて決定される重み付け係数である。Ｍ１又はＭ２の信頼性は、重み付け係数ｗを決定するために、信号の歪みレベルに基づいている。
【００８５】
ＰＰＧ検知がオンになるとき、周囲光による信号の歪みは、既知の技術、例えばＬＥＤがオンになる及びオフになるデューティーサイクルを使用して補償され、ここで、オフ状態の信号は、オン状態の信号から引かれる。ＰＰＧ光検出器又は波長選択フィルタリングの前に、角度選択フィルタリング（例えば赤外線遮蔽フィルタ）が使用されてもよい。
【００８６】
本発明は、脈拍検出のためのウェアラブルセンサが心拍、心拍変動及び心臓リズムの１つ以上を得ること（例えば心房細動の検出）が主な関心である。呼吸速度が得られてもよい。そのようなウェアラブル装置は、一般病棟又は家で使用されることができる。
【００８７】
上述したように、関心のある主要な生理学的パラメタは、心拍又は心拍に関するパラメタである。他の可能な測定値は、ＳｐＯ２センサを使用する血液酸素飽和度（ＳｐＯ２）、皮膚と接触しているＥＣＧ電極を使用するＥＣＧ測定値、及び超音波トランスデューサを使用する超音波測定値を含む。
【００８８】
上に論じたように、実施例は制御器を利用している。この制御器は、必要とされる様々な機能を行うために、ソフトウェア及び／又はハードウェアを用いて、様々な方法で実施されることができる。処理器は、ソフトウェア（例えばマイクロコード）を使用して、必要とされる機能を行うようにプログラムされる１つ以上のマイクロプロセッサを用いる制御器の一例である。しかしながら、制御器は、処理器を用いても又は用いなくても実施されることができ、幾つかの機能を行うための専用のハードウェア及び他の機能を行うための処理器（例えば１つ以上のプログラムされるマイクロプロセッサ及び関連付けられる回路）の組み合わせとして実施されてもよい。
【００８９】
本開示の様々な実施例に用いられる制御器コンポーネントの例は、これらに限定されないが、従来のマイクロプロセッサ、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）及びＦＰＧＡを含む。
【００９０】
様々な実施において、処理器又は制御器は、１つ以上の記憶媒体、例えば揮発性及び不揮発性のコンピュータメモリ、例えばＲＡＭ、ＰＲＯＭ、ＥＰＲＯＭ及びＥＥＰＲＯＭと関連付けられる。記憶媒体は、１つ以上処理器及び／又は制御器において実行されるとき、必要とされる機能を行う１つ以上のプログラムを用いて符号化される。様々な記憶媒体は、処理器又は制御器内に固定されてよいし、又は記憶媒体に記憶される１つ以上のプログラムが処理器又は制御器に読み込まれることができるように、運搬可能であってもよい。
【００９１】
開示される例に対する様々な変更例は、図面、本開示及び付随する特許請求の範囲を学ぶことにより、請求する本発明を実施する当業者により理解及び達成される。請求項における「有する」という言葉は、それ以外の要素又はステップを排除するものではなく、複数あることを述べていなくても、それが複数あることを排除するものではない。ある方法が互いに異なる従属請求項に挙げられているという単なる事実は、これらの方法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していない。請求項における如何なる参照符号もその範囲を限定するものではない。
【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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