JP2018531669A - 血圧測定値を取得するためのシステムおよび方法 - Google Patents

血圧測定値を取得するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Abstract

血圧測定値を取得するための方法、システム、コンピュータ可読媒体および装置が提示される。血圧測定値は、脈波伝播時間(PTT)を決定することによって、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値および心電図(ECG)測定値の関数として取得されてもよい。モバイルデバイスは、モバイルデバイスのユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を含む。モバイルデバイスはまた、モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散された複数の光放射コンポーネントと、ユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を測定するように構成される複数の光収集コンポーネントとを含む。光放射コンポーネントおよび光収集コンポーネントは、モバイルデバイスの少なくとも1つの部分に沿って分散される。モバイルデバイスはまた、少なくとも1つの光放射コンポーネントによって放射された光をユーザ内の血管の方に向けるように構成される光ガイドを含んでもよい。

Description

本開示の態様はモバイルデバイスに関し、より詳細には、モバイルデバイスを操作するユーザの少なくとも1つの身体機能測定値を取得するためのシステムおよび方法に関する。
ユーザが、その人の身体機能測定値に気づいていることが望ましい場合が多い。最近、多くの個人が、彼らの心拍数(HR)および他の生理学的情報を測定可能な小さい携帯デバイスを装着している。心拍数を測定するためにこれらのデバイスによって使用される最も普及している技法のうちの1つは、光電式容積脈波記録法(PPG)である。PPG法は、心拍数が個人の指において測定されるときに良好に機能する。しかしながら、小さい携帯フィットネスデバイスの多くは、一般的に、時計(たとえば、スマートウォッチ)、活動モニタリングバンド(たとえば、手首に装着される)、などの形態のパッケージであるウェアラブル電子機器である。しかしながら、人の手首の脈管構造では、手首において測定されるPPG信号は、指において測定されるとき少なくともより1桁弱くなる。加えて、現在の手首装着デバイスは、モーションアーティファクトの影響を受けやすく、この問題をいっそう悪化させる。
モーションアーティファクトは、様々なメカニズムによって生じることがある。そのようなメカニズムの一例は、呼吸など、生体活動(acts of living)に関連する人体のコンポーネント(たとえば、筋肉、骨、靭帯、血管、など)の小さい制御不能な動きである。別の例は、歩行時に振られる腕など、変動する加速度を伴う個人の腕の動きによって生じる血管内の血液の「スロッシング(sloshing)」である。さらに別の例は、PPGセンサ自体と血液灌流組織との相対的な動きである。そのようなメカニズムは、真の心臓の拍動によって生じるPPG信号の「有用な」変調を小さくすることがある。モーションアーティファクトによって生じた光学信号の変調から個人の実際のHRを分離することは極めて困難である。
Poon, C.C.Y.; Zhang, Y.T. "Cuff-less and Noninvasive Measurements of Arterial Blood Pressure by Pulse Transit Time"、医療・生理部会、第27回年次大会、2005年、IEEE、1〜4頁
したがって、モーションアーティファクトの影響を受けないウェアラブル心拍数PPGセンサの存在が必要とされている。
モバイルデバイスを操作するユーザの少なくとも1つの身体機能測定値を取得するための特定の実施態様が説明される。
いくつかの実施態様では、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するためのモバイルデバイスは、モバイルデバイスのユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を含む。モバイルデバイスはまた、モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散された複数の光放射コンポーネントを含む。モバイルデバイスは、ユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を測定するように構成される複数の光収集コンポーネントをさらに含み、複数の光収集コンポーネントはモバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散され、プロセッサは、複数の光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得するように構成される。
いくつかの実施態様では、複数の光放射コンポーネントは、少なくとも3つの光放射コンポーネントを備える。
いくつかの実施態様では、少なくとも一部分は360度複数の周囲である。
いくつかの実施態様では、プロセッサは、複数の光収集コンポーネントの各々からの反射光測定値を平均するようにさらに構成される。
いくつかの実施態様では、モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散された複数の光放射コンポーネントは、軸対称配置に分散される。
いくつかの実施態様では、プロセッサは、取得されたPPG測定値に少なくとも部分的に基づいてユーザの血圧(BP)測定値を決定するようにさらに構成される。
いくつかの実施態様では、モバイルデバイスは、時計、リングまたはブレスレットのうちの少なくとも1つである。
いくつかの実施態様では、複数の光放射コンポーネントは発光ダイオード(LED)を備え、複数の光収集コンポーネントはフォトダイオードを備える。
いくつかの実施態様では、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するための方法は、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を複数の光収集コンポーネントを介して測定するステップを含み、複数の光放射コンポーネントはモバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散され、モバイルデバイスはユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える。本方法はまた、複数の光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得するステップを含み、複数の光収集コンポーネントはモバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散される。
いくつかの実施態様では、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するための装置は、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を複数の光収集コンポーネントを介して測定するための手段を含み、複数の光放射コンポーネントはモバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散され、モバイルデバイスはユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える。いくつかの実施態様では、本装置はまた、複数の光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得するための手段を含み、複数の光収集コンポーネントはモバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散される。
いくつかの実施態様では、1つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体は、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するためのコンピュータ実行可能命令を記憶し、その命令は、実行されたとき、モバイルデバイス内に含まれる1つまたは複数のコンピューティングデバイスに、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を複数の光収集コンポーネントを介して測定させ、複数の光放射コンポーネントはモバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散され、モバイルデバイスはユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える。いくつかの実施態様では、命令は、実行されたときさらに、1つまたは複数のコンピューティングデバイスに、複数の光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得させ、複数の光収集コンポーネントはモバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散される。
いくつかの実施態様では、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するためのモバイルデバイスは、モバイルデバイスのユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を含む。いくつかの実施態様では、少なくとも1つの光放射コンポーネントが光ガイドに結合され、光ガイドは、少なくとも1つの光放射コンポーネントによって放射された光をユーザ内の血管の方に向けるように構成される。いくつかの実施態様では、少なくとも1つの光収集コンポーネントが光ガイドに結合され、少なくとも1つの光放射コンポーネントは、ユーザ内の血管に反射した、少なくとも1つの光放射コンポーネントからの反射光を測定するように構成され、プロセッサは、少なくとも1つの光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得するように構成される。
いくつかの実施態様では、光ガイドは、少なくとも1つの光放射コンポーネントによって放射された光の方向を変えるように動作可能な転向フィルムを備える。
いくつかの実施態様では、外装体は、360度の周囲を含む。
いくつかの実施態様では、光ガイドは、360度の周囲を取り囲む。
いくつかの実施態様では、プロセッサは、取得されたPPG測定値に少なくとも部分的に基づいてユーザの血圧(BP)測定値を決定するようにさらに構成される。
いくつかの実施態様では、モバイルデバイスは、時計、リングまたはブレスレットのうちの少なくとも1つである。
いくつかの実施態様では、少なくとも1つの光放射コンポーネントは発光ダイオード(LED)を備え、少なくとも1つの光収集コンポーネントはフォトダイオードを備える。
いくつかの実施態様では、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するための方法は、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、少なくとも1つの光放射コンポーネントからの反射光を光ガイドに結合される少なくとも1つの光収集コンポーネントを介して測定するステップを含み、少なくとも1つの光放射コンポーネントは光ガイドに結合され、光ガイドは、少なくとも1つの光放射コンポーネントによって放射された光をユーザ内の血管の方に向けるように構成され、モバイルデバイスはユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える。本方法はまた、少なくとも1つの光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得するステップを含む。
いくつかの実施態様では、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するための装置は、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、少なくとも1つの光放射コンポーネントからの反射光を光ガイドに結合される少なくとも1つの光収集コンポーネントを介して測定するための手段を含み、少なくとも1つの光放射コンポーネントは光ガイドに結合され、光ガイドは、少なくとも1つの光放射コンポーネントによって放射された光をユーザ内の血管の方に向けるように構成され、モバイルデバイスはユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える。本装置はまた、少なくとも1つの光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得するための手段を含む。
いくつかの実施態様では、1つまたは複数の非一時的コンピュータ可読媒体は、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するためのコンピュータ実行可能命令を記憶し、その命令は、実行されたとき、モバイルデバイス内に含まれる1つまたは複数のコンピューティングデバイスに、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、少なくとも1つの光放射コンポーネントからの反射光を光ガイドに結合される少なくとも1つの光収集コンポーネントを介して測定させ、少なくとも1つの光放射コンポーネントは光ガイドに結合され、光ガイドは、少なくとも1つの光放射コンポーネントによって放射された光をユーザ内の血管の方に向けるように構成され、モバイルデバイスはユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える。いくつかの実施態様では、命令は、実行されたときさらに、1つまたは複数のコンピューティングデバイスにさらに、少なくとも1つの光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいてPPG測定値を取得させる。
本開示の態様は、例として示される。添付の図面では、同様の参照符号は、類似の要素を示している。
1つまたは複数の実施態様を組み込んでもよいモバイルデバイスの簡略化されたブロック図である。 いくつかの実施態様による、ユーザのPPG測定値、ECG測定値およびインピーダンス測定値を取得するように構成される腕時計デバイス210を示す図である。 いくつかの実施態様による簡略化された手首モデル310を示す図である。 いくつかの実施態様による、図3に示す簡略化された手首モデル310の縦断面の図である。 いくつかの実施態様による、図3に示す簡略化された手首モデルの横断面を示す図である。 いくつかの実施態様による、連続的光放射コンポーネントを有する説明したPPGセンサを含む手首リングを示す図である。 いくつかの実施態様による、個別コンポーネントを有する説明したPPGセンサを含む手首リングを示す図である。 いくつかの実施態様による、光放射コンポーネントを光ガイドとともに示す図である。 いくつかの実施態様による屈曲可能な光ガイドを示す図である。 いくつかの実施態様による、PPG測定値を取得するための方法の流れ図である。 いくつかの実施態様による、連続的光放射コンポーネントを使用してPPG測定値を取得するための方法の流れ図である。 1つまたは複数の実施形態が実装されてもよいコンピューティングシステムの一例を示す図である。
いくつかの例示的な実施態様が、これから、本明細書の一部を形成する添付の図面に関して説明される。本開示の1つまたは複数の態様が実施されてもよい特定の実施態様が下で説明されるが、本開示の範囲または添付の特許請求の範囲の趣旨から逸脱することなく、他の実施態様が使用されてもよく、様々な変更が加えられ得る。
上記で説明したように、HRを測定することが可能な多くの既存の携帯デバイスは、モーションアーティファクトによる不正確なデータを提供しがちである。たとえば、ユーザがタイピング、ジェスチャリング、ウォーキング、ランニングなど、身体活動に関与しているとき、これらのモーションアーティファクトによって生じるPPG信号の振幅は、ユーザの実際の鼓動によって生じるPPG信号の「有用な」変調を単純に小さくする。加えて、モーションアーティファクトは、血液の慣性運動によって生じることがある。血液は質量を有し、したがって腕の揺動と同期している血管および血液灌流組織の中の「スロッシング」によって、揺動する腕の動きに応答する。最後に、モーションアーティファクトはまた、PPGセンサと血液灌流組織との相対的な動きに起因する場合がある。たとえば、小さい携帯デバイスは、ユーザの皮膚と密接/緊密に接触してPPGセンサを保持することができる。しかしながら、デバイスを手首(または他の人体部位)にあまりに緊密に装着することは不快であり、ユーザは緩いフィットを好むことが多い。デバイスはそれ自体の質量を有しており、ユーザの皮膚に対して法線方向におよびまたユーザの皮膚に対して接線方向に動くことによってユーザの手の揺動に応答する場合がある。しかしながら、両タイプの動きは、ある期間の間、HR信号を変調してモーションアーティファクトを引き起こすことがある。
図示のように、現存するPPGセンサは、モーションアーティファクトを生じやすい。モーションアーティファクトによって生じた光学信号の変調からユーザの実際のHRを分離することは、既存の解決策にとって極めて困難である。モーションアーティファクトが本質的に周期的であり、それらの周波数がHR周波数に近いとき、上記は特に当てはまる。この状況において、実際のHR信号部分からモーションアーティファクト信号部分を分離することは最も困難である。手首において生成されるPPG信号の弱さは、この困難さを悪化させるのみである。
いくつかの実施態様は、準軸対称形状を有する身体部位(たとえば、手首、指、くるぶし、首、など)に装着されるときに、より正確でロバストなHR測定を行うことができるPPGセンサ形状に関する。ウェアラブルシステムは、モーションアーティファクトを除去するために加速度計または精巧なソフトウェアアルゴリズムを有する必要はない。さらに、ウェアラブルシステムはより低電力で動作し、既存の解決策より短い部品表(BOM)を有することができる。
ウェアラブルシステムは、円筒形ハウジング内で軸対称構成に配置された2つ以上の光源を含むことができる。光源は、円筒形ハウジング内でユーザの四肢を包んでもよい。光源はハウジングの周りで均一であるので、PPGを測定中のデバイスの精度はモーションアーティファクトによって妨害されない。なぜならば、たとえデバイスが一般的なユーザの動きによって回転または移動したとしても、同じ血流が依然として解釈されているからである。加えて、円筒形ハウジングは、デバイスの円筒形状全体を通して光源によって伝達される光の反射を散乱させてもよい転向フィーチャを有する光学コンポーネントを含んでもよい。
血圧測定デバイス
図1は、1つまたは複数の実施態様を組み込むことができるモバイルデバイス100の簡略化されたブロック図を示す。モバイルデバイス100は、プロセッサ110と、マクロフォン120と、ディスプレイ130と、入力デバイス140と、スピーカ150と、メモリ160と、カメラ170と、センサ180と、光源185と、コンピュータ可読媒体190とを含んでもよい。
プロセッサ110は、モバイルデバイス100上で命令を実行するように動作可能な任意の汎用プロセッサとすることもできる。プロセッサ110は、マクロフォン120と、ディスプレイ130と、入力デバイス140と、スピーカ150と、メモリ160と、カメラ170と、センサ180と、光源185と、コンピュータ可読媒体190とを含む、モバイルデバイス100の他のユニットに結合される。
マイクロフォン120は、音を電気信号に変換する任意の音響/電気変換器またはセンサとすることができる。マイクロフォン120は、モバイルデバイス100のユーザが、オーディオ信号を録音するか、またはモバイルデバイス100のための音声コマンドを発行するための機能を提供することができる。
ディスプレイ130は、ユーザに対して情報を表示する任意のデバイスであってよい。例には、LCDスクリーン、CRTモニタ、または7セグメントディスプレイが含まれ得る。
入力デバイス140は、ユーザからの入力を受け取る任意のデバイスであってよい。複数の例がキーボード、キーパッドまたはマウスを含むことができる。いくつかの実施態様では、マイクロフォン120も入力デバイス140としての役割を果たすことができる。
スピーカ150は、ユーザに音声を出力する任意のデバイスであってよい。複数の例が、電気オーディオ信号および/または超音波信号に応答して音を生成する内蔵スピーカまたは任意の他のデバイスを含むことができる。
メモリ160は任意の磁気、電子または光学メモリとすることができる。メモリ160は、任意の数のメモリモジュールを含む場合があることが了解されてもよい。メモリ160の一例は、ダイナミックランダムアクセスメモリ(DRAM)とすることができる。
カメラ170は、モバイルデバイス100の本体上に位置するレンズを介して1つまたは複数の画像を取り込むように構成される。取り込まれる画像は、静止画像またはビデオ画像とすることができる。カメラ170は、画像を取り込むCMOSイメージセンサを含むことができる。プロセッサ110上で実行される様々なアプリケーションが、画像を取り込むためにカメラ170にアクセスすることができる。カメラ170は、画像がモバイルデバイス100内に実際には記憶されることなく、画像を絶えず取り込むことができることが了解されてもよい。取り込まれた画像は画像フレームと呼ばれる場合もある。
センサ180は、プロセッサによってアクセス可能なデータを得るように構成される複数のセンサとすることができる。また、センサ180は、モバイルデバイス100の外装体に物理的に結合される場合もある。複数のセンサ180は、1つまたは複数の光センサ182、および/または1つまたは複数の電極184を含むことができる。光センサ182は、ユーザの血液量を示すPPG測定値を得るために、モバイルデバイス100のユーザ内の血管から反射される光源185(後に説明される)からの反射光の測定を促進するように構成される。光センサ182は、光収集コンポーネントと呼ばれることがある。たとえば、ユーザが第1の電極と第2の電極の両方に触れるときに、モバイルデバイス100のユーザの身体の部分が、両方の電極184間に回路を完成させることができる。電極184は、ECG測定値を得るために、ユーザの心臓の電気的活動の測定を促進するように構成することができる。
光源185は、ユーザの身体を通して光を放射するように構成される任意の光源とすることができる。いくつかの実施態様では、光源185は、LED光源、垂直キャビティ面発光レーザ(VCSEL)、または任意の他のタイプの光源であってもよい。放射される光は、ユーザの身体の複数の部分を通り抜けることができる波長からなることができる。たとえば、光源185は、ユーザの手首を通してLED光を放射することができる。いくつかの実施態様では、モバイルデバイス100は複数の光源185を含むことができる。光源185から放射される光は、ユーザの身体内の血管から反射することができ、上記のように、PPG測定値を取得するために、反射された光を1つまたは複数の光センサ182によって測定することができる。放射される光は、異なる波長に応じて異なる波長からなることができることが了解されてもよい。たとえば、信号を改善する、雑音を低減する、暗い皮膚色を扱う、血液の酸素含有量を測定する、またはユーザの身体の異なる深度まで入り込むのに、光の異なる波長が適している場合がある。いくつかの実施態様では、光源185は連続であってもよく、または光源185はいくつかの個別の光源から構成されてもよい。光源185は、1つまたは複数の光源を含んでもよい。光源185はまた、光放射コンポーネントと呼ばれることがある。
コンピュータ可読媒体190は、任意の磁気、電子、光学または他のコンピュータ可読記憶媒体とすることができる。コンピュータ可読媒体190は、PPG測定モジュール192と、ECG測定モジュール194と、血圧測定モジュール196とを含む。
PPG測定モジュール192は、プロセッサ110によって実行されるときに、光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を得るように構成される。PPG測定値は、モバイルデバイス100を操作するユーザの血液量の測定値とすることができる。PPG測定値は、ユーザアクションに応答してPPG測定モジュール192によって得ることができる。PPG測定モジュール192は、PPG測定値を得るために、光源185と光センサ182とのインターフェースを構成することができる。PPG測定値が必要であることがユーザによって指示されると、PPG測定モジュール192は、光源185または複数の光源に、ユーザの身体の中に光を放射するように指示することができる。上記のように、放射された光は、ユーザの身体内の血管から反射されるか、または血管を透過する場合があり、モバイルデバイス100内の1つまたは複数の光センサ182によって検出することができる。PPG測定モジュール192は、1つまたは複数の光センサとのインターフェースを構成することによって、1つまたは複数の光センサ182によって検出された反射光または透過光の量を測定することができる。その後、PPG測定モジュール192は、反射光の測定値に基づいて、ユーザの血液量を示すPPG測定値を求めることができる。
ECG測定モジュール194は、プロセッサ110によって実行されるときに、心電図記録法(ECG)測定値を得るように構成される。ECG測定値は、モバイルデバイス100を操作するユーザの心臓の電気的活動の測定値とすることができる。ECG測定値は、ユーザアクションに応答してECG測定モジュール194によって得ることができる。ECG測定モジュール194は、ECG測定値を得るために、電極184とのインターフェースを構成することができる。ECG測定値が必要であることがユーザによって指示されると、ECG測定モジュール194は、ユーザの身体内の心臓組織の分極および脱分極によって生成される電気インパルスを測定するために(ユーザの身体が電極184間の回路を完成させると仮定する)、電極184とのインターフェースを構成することができる。いくつかの実施態様では、ユーザの心臓の拍動によって電気インパルスを生成することができる。いくつかの実施態様では、ECG測定モジュール194は、ユーザの身体が電極184間の回路を完成させると、電気インパルスを自動的に測定するために、電極184とのインターフェースを構成することができる。その際、ECG測定モジュール194は、測定された電気インパルスに基づいてECG測定値を求めることができる。ECG測定値は2つ以上の電極リードを用いて得ることができることが了解されてもよい。
血圧測定モジュール196は、プロセッサ110によって実行されるときに、PPG測定値およびECG測定値に基づいて、ユーザの血圧測定値を生成するように構成される。Poon, C.C.Y.; Zhang, Y.T. "Cuff-less and Noninvasive Measurements of Arterial Blood Pressure by Pulse Transit Time"、医療・生理部会、第27回年次大会、2005年、IEEE、1〜4頁によれば、PPG測定値およびECG測定値に基づく血圧測定値の計算は、当技術分野でよく知られている。
モバイルデバイス100の外装体は、ユーザが持ち運び可能なサイズに構成できることが了解されてもよい。「持ち運び可能」という用語は、容易に搬送または移動できるものを指すことができ、軽量および/または小型である場合があることが了解されてもよい。いくつかの実施態様では、持ち運び可能という用語は、ユーザによって容易に運搬可能であるか、またはユーザによって装着可能であるものを指す場合がある。たとえば、モバイルデバイス100は、スマートフォンデバイス、またはユーザによって装着可能である腕時計とすることができる。持ち運び可能デバイスの他の例は、頭部装着型ディスプレイ、計算器、ポータブルメディアプレーヤ、デジタルカメラ、ページャ、パーソナルナビゲーションデバイスなどを含む。持ち運び可能とみなすことができないデバイスの例は、デスクトップコンピュータ、従来の電話、テレビ、電化製品などを含む。身体機能測定値は、スマートフォン、腕時計または上記のデバイスのうちの任意の他のデバイスを介して得ることができることが了解されてもよい。
図2は、いくつかの実施態様による、ユーザのPPG測定値、ECG測定値およびインピーダンス測定値を取得するように構成されるモバイル手首デバイス210を示す。図2に示すモバイル手首デバイス210は、1つまたは複数の実施態様を組み込んでもよいモバイルデバイス100の一例にすぎない。すなわち、モバイル手首デバイス210は、複数のコンタクトを介して、ユーザ230のPPG測定値およびECG測定値を取得してもよい。いくつかの実施態様では、1つまたは複数のコンタクトがモバイル手首デバイス210の底部に置かれてもよく、ここでコンタクトは、ユーザ230がモバイル手首デバイス210を装着している間、ユーザ230の手首と絶えず接触している。他の実施態様では、モバイル手首デバイス210の前面が、たとえば金属銀または酸化インジウムスズ(ITO)を含むコンタクト層を含んでもよい。モバイル手首デバイス210は、ユーザ230のPPGとECGの両方の測定値を取得してもよい。いくつかの実施態様では、前面はタッチスクリーンであってもよい。
モバイル手首デバイス210はまた、身体機能測定値を取得するために使用されてもよいボタン220を含んでもよい。代替として、ボタン220は、ユーザ入力など、いくつかの機能を実行してもよく、本明細書を通して「多機能ボタン220」と名付けられる。「多機能」ボタンと名付けられるが、そのボタンは必ずしも多機能を実行する必要があるとは限らない。たとえば、多機能ボタン220は、モバイル手首デバイス210のための日付および/または時刻を設定するためにユーザ230によって用いられてもよい。多機能ボタン220は、表面上に一体化された電極を有してもよい。また、ユーザ230は、ユーザ230の身体を通して(他のコンタクトを介して)回路を完成させるために多機能ボタン220に触れることによって、多機能ボタン220を用いてECG測定値を取得してもよい。たとえば、別のコンタクトは、それがユーザ230の手首の上側と絶えず接触しているように、腕時計デバイス210の面の下側に配置されてもよい。いくつかの実施態様では、多機能ボタン220は、モバイル手首デバイス210のタッチスクリーン内に組み込まれてもよい。その後、モバイル手首デバイス210は、ECG測定値を決定するために完成した回路を通して電位を測定してもよい。
モバイル手首デバイス210はまた、光学に基づく技術を用いることによってユーザ230のPPG測定値を取得してもよい。たとえば、1つまたは複数の光源が、モバイル手首デバイス210のストラップ周りの位置に設置されてもよい。光源は、ユーザ230の皮膚の中に光を照射し、ユーザ230の毛細血管を通る血流を測定し、これによりユーザの心拍数(PPG)を決定してもよい。このプロセスは、下でさらに詳細に説明される。
ユーザ230のPPG測定値とECG測定値の両方を取得することによって、PTT技法を用いてユーザの血圧を求めることができる。次いで、モバイル手首デバイス210は、決定された血圧に基づいてユーザ230に重要な情報を提供してもよい。
モバイル手首デバイス210は、ユーザがデバイスを容易に装着し得るかまたは身に着けて搬送し得るように、持ち運び可能に設計されてもよい。いくつかの実施態様では、モバイル手首デバイス210は、ユーザのPPG測定値、ECG測定値およびインピーダンス測定値を取得すること以外の日常的な機能を実行してもよい。たとえば、モバイル手首デバイス210は、現在時刻、ストップウォッチ機能、カレンダー機能、通信機能などを提供してもよい。PPG、ECGおよびインピーダンス測定機能は、モバイル手首デバイス210上の他の上記の機能に加えて利用可能であり得る。
簡略化された手首モデル
図3は、いくつかの実施態様による簡略化された手首モデル310を示す。ユーザの手首内で散乱する光の特性を説明するために、簡略化された手首モデル310が本明細書で説明される。簡略化された手首モデル310は、血液状の液体が灌流する組織状の材料を含んでもよい円筒形状によって表される。PPGセンサの光電子ハードウェアの光放射部および光収集部もまた、図3に示される。光放射部は、中央の光放射コンポーネント330を含んでもよく、光収集部は、左の光収集コンポーネント320と右の光収集コンポーネント325とを含んでもよい。
簡略化された手首モデル310は、手首の曲率を規定する半径RWを有してもよい円筒形状によってユーザの手首を例示してもよい。この部分は、光を散乱させる組織状の散乱材料から構成されてもよい。可視光と近赤外(IR)光の両方は、数ミリメートルの有限深度δ(たとえば、組織340はδの厚さを有する)まで組織に入り込むので、簡略化された手首モデル310は、光が到達できるわずか数ミリメートルの厚さの組織を考察してもよい。組織340は、ユーザの血液をシミュレートするために「血液状の」液体で灌流されてもよい。いくつかのより大きいおよびより小さい動脈状の管もまた、組織340の層内に存在してもよい。
簡略化された手首モデル310は、手首を例示する円筒形状の周囲を完全に取り囲む狭い円筒形の光源(たとえば、光放射コンポーネント330)を含んでもよい。光放射コンポーネント330は、狭いシート状の光の形態で周囲の中心に向かう実質的なコリメート光を手首のほうに向けてもよい。放射される光(たとえば、入射光)は、皮膚の表面から部分的に反射しながら、同時に深度δまで組織の中に部分的に入り込んでもよい。放射された光が組織内を伝搬するプロセスの間に、光子は複数の散乱事象に遭遇し、極めて速やかに放射された光は拡散光に変わる場合がある。光のうちの一部は、組織から元の方向に散乱する場合がある。散乱光は、手首から離れる方向に反射され、光収集コンポーネント(たとえば、左の光収集コンポーネント320および右の光収集コンポーネント325)によってキャプチャされる場合がある。光収集コンポーネントは、かなり小さい開口角で光収集コンポーネントに向けられる散乱光をキャプチャしてもよい。
図4は、いくつかの実施態様による、図3に示す簡略化された手首モデル310の縦断面の表現を示す。縦断面は、円筒軸410に沿って示される。上記で説明したように、簡略化された手首モデル310は、手首の曲率を規定する半径RWを有してもよい。加えて、組織340は、δの厚さを有してもよい。光学コンポーネントは、PPG感知フィーチャを可能にする半径(RW+rd)を有してもよい。さらに、光はWの特性長を有する図示の領域から収集されてもよい。いくつかの実施態様では、Wは約10mmの長さであってもよい。
上記で説明したように、光放射コンポーネント330は、狭いシート状の光の形態で周囲の中心に向かう実質的なコリメート光を手首のほうに向けてもよい。放射された光420(たとえば、入射光)は、皮膚の表面から部分的に反射しながら、同時に深度δまで組織の中に部分的に入り込んでもよい。放射された光が組織内を伝搬するプロセスの間に、光子は複数の散乱事象に遭遇し、極めて速やかに放射された光は拡散光に変わる場合がある。光のうちの一部は、組織から元の方向に散乱する場合がある(たとえば、反射光430)。散乱光は、手首から離れる方向に反射され、光収集コンポーネント(たとえば、左の光収集コンポーネント320および右の光収集コンポーネント325)によってキャプチャされる場合がある。
図5は、いくつかの実施態様による、図3に示す簡略化された手首モデル310の横断面を示す。図は、手首を完全に取り巻く複数の光学コンポーネント510を示す。たとえば、光学コンポーネント510は、光放射コンポーネント330と、左の光収集コンポーネント320と、右の光収集コンポーネント325とを含んでもよい。手首の半径はRWで示され、組織340はδの厚さを有する。加えて、血液を搬送する動脈520および細動脈530が、簡略化された手首モデルの横断面に沿って示される。
光学コンポーネント510がユーザの腕または指の軸に沿って移動または回転する場合、光放射コンポーネント330からの放射された光420によってプローブされる動脈520および細動脈530における変化はあまり大きくないことを図は示している。動脈520および細動脈530は腕に沿って伸びるので、それらが放射された光420が入り込み得ない領域に入ることはない。したがって、光学コンポーネント510は、腕(たとえば、最も長い動脈流が存在する)または指の軸に沿って回転またはそうでなければ移動するので、放射された光420は、依然として動脈520および細動脈530の比較的変化しない断面のほうに向けられてもよい。動脈血流の対称性を認識することによって、手首を取り巻く光学コンポーネント510の配置は、既存の解決策よりも、モーションアーティファクトの影響をはるかに受けにくいPPG測定値を取得することを可能にする。放射された光420は完全に一様である必要はなく、光の放射および収集における変動が、動脈520および細動脈530の密度における変動に対して小であるのに十分な程度に一様であることが必要であるにすぎないことが了解されてもよい。いくつかの実施態様では、光放射コンポーネント330による放射された光420は、他の色の光より遠くまで入り込み得る緑色光であってもよい。
図3〜図5は簡略化された手首モデル310を示しているが、手首を取り巻く光学コンポーネントの原理はまた、PPG測定値が取得されてもよい他の身体部位(たとえば、腕、指、足、脚、足指、など)にも適用可能であることが了解されてもよい。したがって、光学コンポーネントは、時計などの手首装着デバイス、リングなどの指装着デバイス、または他のデバイスにおいて実装されてもよい。
簡略化された手首モデルを参照しながら上記で説明した光学コンポーネント510の原理はさらに、数学的に記述されてもよい。血液束b、たとえば光が到達できる手首の組織層340に対する横断面の単位面積を通過する血液の量は、均一ではない。言い換えれば、bは座標の関数であり得る。簡略化された手首モデルの円筒形の性質によって、円筒系の座標を使用することが便利であり、したがって
Figure 2018531669
 と記述されてもよい。
しかしながら、特定の断面zcの長手方向位置の変動の比較的小さい領域に対して、長さWを有する光が到達できる組織層340内の血液Bの総量は座標の関数ではなく、単なる数またはスカラー
Figure 2018531669
 であってもよい。
ここで、Wはz次元に沿った(たとえば、腕に沿った)PPGセンサの特性幅であってもよく、Aは手首の特定の横断面の面積であってもよい。
再び図4を参照して同じ手法に従うと、PPGセンサによって収集された反射光Irの総量はここでも座標の関数ではなく、単なる数またはスカラー
Figure 2018531669
 であってもよいことが導出されてもよい。
ここで、B(t)は式2によって計算されたPPGセンサによってプローブするために到達できる血液の量であり、kはフォトセンサの効率、光源(たとえば、LED)効率、複合センサの光学特性などを含む多くの寄与値を有するPPG係数であり、wはz次元に沿ったPPGセンサの1つの光収集コンポーネントの幅(たとえば、一般的に1mmと3mmとの間)であり、(RW+rd)はPPGセンサの半径であり、iは血液灌流組織によって反射された光の密度であり、IeはPPGセンサによって放射された光の積分強度であってもよい。
式3において、血液は拍動している心臓によって送られているので、B(t)は時間の関数として、より詳細には時間の周期関数として記述されることが了解されてもよい。
さらに、式2および式3から引き出されるべき結論は、PPGセンサの半径方向および縦方向の位置決めにおける変動が小さい場合、提案された形状を有するセンサによって収集された光の総量は一定であってもよいことが了解されてもよい(たとえば、縦方向または半径方向のいずれかにおける動きに無関係であってもよい)。理想的な円筒モデルが簡略化された手首モデル310に関して提示されるが、方程式によって表現される一般的原理は、手首が図示の厳密な軸対称構成に従わない従来の人の手首(または他の人体部位)に対しても成り立つ場合がある。
図3〜図5に示す様々な視点は、共通のテーマを共有する。すなわち、PPGセンサは、手首、指、くるぶし、脚などの準軸対称の人体部位を取り囲む。PPGセンサは、準軸対称の人体部位に対するPPGセンサの相対的な動きが小さく、光を収集する光学コンポーネントが組織から散乱するほとんどすべての光を収集することを確実にするように設計される。したがって、何らかの相対的な動きは、モーションアーティファクトによって不正確であるとして測定値を不適格にすることなく、準軸対称の人体部位とPPGセンサとの間に存在することができる。既存の解決策は、そのようなタイプの相対的な動きの影響を受ける。
手首リングモバイルデバイス
図6は、いくつかの実施態様による、連続的光放射コンポーネントを有する説明したPPGセンサを含む手首リングを示す。手首リングは、モバイルデバイス100の一例であってもよい。手首リングは、任意の準軸対称形状(たとえば、手首、指、くるぶし、首、など)の周りに装着されてもよいことが了解されてもよい。手首リング内のPPGセンサは、光放射コンポーネント330と、左の光収集コンポーネント320と、右の光収集コンポーネント325とを含んでもよい。図6の実施態様は、光放射コンポーネント330を手首リング周りの連続的光源として示す。連続的光源は、概ね手首リングの周囲に沿って延びる手首リング内の光のリングであってもよい。手首リングがユーザによって装着されているとき、連続的光源は光をユーザの組織内に向け、光収集コンポーネント320および325はPPG測定値を取得するために元の方向に反射する光を検出してもよい。手首リングは1つの光放射コンポーネント330と2つの光収集コンポーネント320および325とを示すが、手首リング内のPPGセンサは任意の数の光放射コンポーネントおよび光収集コンポーネントを含んでもよいことが了解されてもよい。いくつかの実施態様では、連続的光源は、単一の光放射コンポーネントを光ガイド(以下でより詳細に説明する)とともに使用して実装されてもよい。
いくつかの実施態様では、手首リングは、ユーザの手首周りに連続的に閉じられた円である必要はない。たとえば、手首リングは非剛性リングであってもよく、ユーザの手首(または指または他の人体部位)周りに嵌合し得る円弧状の形状因子(または複数の円弧)を有してもよい。
図7は、いくつかの実施態様による、個別コンポーネントを有する説明したPPGセンサを含む手首リングを示す。本明細書で示すPPGセンサは、複数の個別のPPGセンサ710から構成されてもよい。個別のPPGセンサ710の各々は、手首リングの内周の周りに均一に(たとえば、6mm離れて)離間されてもよい。個別のPPGセンサ710は、手首リングの内面の中に埋め込まれ、それらが効果的に均一な光源であるように十分に接近して離間されてもよい。個々の個別のPPGセンサ710のそれぞれは、それ自体の光放射コンポーネントと、光放射コンポーネントによって放射され、反射された光を検出するための光収集コンポーネントとを含んでもよい。PPGセンサは個別コンポーネントから構成されるが、本実施態様は、連続的光源を備える図6の実施態様によって取得されるものと同様のPPG測定値を取得してもよい。これは、本実施態様が、上記の式3において総収集信号の有限和とみなされるという根拠による場合がある。より詳細には、極限的に多数の個別のセンサにおいて、その和は、式3に記述される積分に収れんすることになる。
いくつかの実施態様では、PPG測定値を取得するために、光収集コンポーネントの各々によって測定された反射光は最初に平均され、平均された値は次いで、PPG測定値の決定において使用されてもよい。いくつかの実施態様では、PPG測定値を取得する前に、別のアルゴリズムが、光収集コンポーネントの各々によって測定された反射光に対して実行されてもよい。
図8は、いくつかの実施態様による、光放射コンポーネントを光ガイドとともに示す。上述のように、図6を参照しながら説明した「連続的な」光源は、単一の光放射コンポーネント820を光ガイド830とともに使用して実装されてもよい。図8に示す実施態様は、PPGセンサ810内に光放射コンポーネント820を含む。PPGセンサ810は、接着剤の層840によって光ガイド830と45度のコーナープリズム850とに付着されてもよい。光ガイド830は、本明細書では断面表現でまっすぐであるように示されるが、実際問題としてユーザの手首(または他の人体部位)全体の周りを実際に包んで取り巻いてもよい。光放射コンポーネント820が光を放射するとき、45度のコーナープリズム850は光を光ガイド内に向けてもよく、光ガイドは光をユーザの皮膚の方に「転向(turn)させ」てもよい。転向された光860はユーザの皮膚に入り、ユーザの組織に反射してもよい。
放射された光をユーザの皮膚に結合させ、反射光をPPGセンサアレイに効率的に収集するための要素を処理する主要な光学素子は、「転向フィルム(turning film)」であってもよい。転向フィルム設計は、線形ファセットの2つのセットを組み込んでもよく、一方は光を光ガイド830の外に放射するためのものであり、他方は光を光ガイド830の中に収集するためのものである。光を光ガイド830の外に転向させるファセットは、収集ファセットに直角に設置されてもよい。ファセットの両セットは、プラスチックフィルムの同じ面内に作製されてもよい。ファセットは、フィルム内に伝搬する光を転向させ、光をフィルムから離れてフィルムに垂直に伝搬させる。
光ガイドは、単一の(またはわずか数個の)光放射コンポーネントを使用してユーザの手首(または他の人体部位)の周りに均一に光を放射することを可能にする場合がある。
図9は、いくつかの実施態様による屈曲可能な光ガイドを示す。図は、キャリア基板910として弾性帯または粘着性パッチを有する曲げられた光ガイド830を示す。わかるように、転向された光860は、曲がりから離れる方向に向けられてもよい。たとえば、曲げられた光ガイドがユーザの手首を取り巻く場合、転向された光860は、ユーザの手首全体の外周の周りに均一に向けられてもよい。
光収集コンポーネントは、隣接する光ガイドのフィーチャに結合されてもよい。いくつかの実施態様では、1つの光放射コンポーネントおよび両側の光収集コンポーネントを備える光ガイドの幅は、およそ10〜20mmであってもよい。
図10Aは、いくつかの実施態様による、複数の個別の光放射コンポーネントを使用してPPG測定値を取得するための方法の流れ図である。ブロック1010では、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光が測定される。反射光は、複数の光収集コンポーネントを介して測定されてもよい。いくつかの実施態様では、光放射コンポーネントはLED光源を含む。いくつかの実施態様では、光収集コンポーネントはフォトダイオードを含む。光放射コンポーネントは、モバイルデバイスの少なくとも1つの部分に沿って分散されてもよい。たとえば、図7では、光放射コンポーネントは、手首リングの内側部分の360度の周囲に沿って分散される。いくつかの実施態様では、手首リングの内側部分は、周囲が360度より小さくてもよい(たとえば、手首の3/4の部分だけを取り巻く手首デバイス)。いくつかの実施態様では、モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散された少なくとも3つの光放射コンポーネントが存在する場合がある。さらに、光放射コンポーネントは、軸対称に分散されてもよい。
ブロック1020では、PPG測定値が、複数の光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づいて取得される。複数の光収集コンポーネントはまた、モバイルデバイスの少なくとも1つの部分に沿って分散されてもよい。いくつかの実施態様では、複数の光収集コンポーネントはフォトダイオードを含んでもよい。フォトダイオードは、光放射コンポーネント(たとえば、LED光源)の近くに設置されてもよい。いくつかの実施態様では、PPG測定値を取得するステップは、光収集コンポーネントの各々によって測定された反射光を平均するステップを含んでもよい。いくつかの実施態様では、血圧測定値は、取得されたPPG測定値に基づいて決定されてもよい。たとえば、脈波伝播時間技法を測定されたPPGおよびECGのデータとともに使用して血圧測定値が決定されてもよい。
図10Bは、いくつかの実施態様による、連続的光放射コンポーネントを使用してPPG測定値を取得するための方法の流れ図である。ブロック1030では、モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、少なくとも1つの光放射コンポーネントからの反射光が測定される。少なくとも1つの光放射コンポーネントは、LED光源を含んでもよい。光放射コンポーネントおよび少なくとも1つの光収集コンポーネントは、光ガイドに結合されてもよい。光ガイドは、光を一定の方向に(たとえば、ユーザの身体の内部の血管の方に)向けるように構成される転向フィルムを含んでもよい。たとえば、図8では、光放射コンポーネントが光ガイドに接着され、光ガイドは光をユーザの身体に向けて下方に向ける。加えて、モバイルデバイスは、ユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を有してもよい。図6に示すように、外装体は360度の周囲を有してもよく、光ガイドは360度の周囲を取り囲んでもよい。
ブロック1040では、少なくとも1つの光収集コンポーネントによって測定された反射光に基づくPPG測定値が取得される。いくつかの実施態様では、血圧測定値は、取得されたPPG測定値に基づいて決定されてもよい。たとえば、脈波伝播時間技法を測定されたPPGおよびECGのデータとともに使用して血圧測定値が決定されてもよい。
図11は、1つまたは複数の実施形態が実装されてもよいコンピューティングシステムの一例を示す。図11に示すコンピュータシステムは、上述のコンピュータ化デバイスの一部分として組み込まれてもよい。たとえば、コンピュータシステム1100は、テレビ、コンピューティングデバイス、サーバ、デスクトップ、ワークステーション、自動車内の制御システムもしくはインタラクションシステム、タブレット、ネットブック、または任意の他の適切なコンピューティングシステムのコンポーネントのうちのいくつかを表してもよい。コンピューティングデバイスは、画像キャプチャデバイスまたは入力感知ユニットおよびユーザ出力デバイスを備える任意のコンピューティングデバイスであってよい。画像キャプチャデバイスまたは入力感知ユニットは、カメラデバイスであってよい。ユーザ出力デバイスは、ディスプレイユニットであってよい。コンピューティングデバイスの例は、限定はしないが、ビデオゲームコンソール、タブレット、スマートフォン、および任意の他のハンドヘルドデバイスを含む。図11は、本明細書において説明されるような、様々な他の実施形態によって提供される方法を実行することができ、ならびに/あるいはホストコンピュータシステム、リモートキオスク/端末、販売時点情報管理デバイス、自動車内の電話インターフェースもしくはナビゲーションインターフェースもしくはマルチメディアインターフェース、コンピューティングデバイス、セットトップボックス、テーブルコンピュータ、および/またはコンピュータシステムとしての機能を果たすことができる、コンピュータシステム1100の一実施形態の概略図を提供する。図11は、様々なコンポーネントの一般化された図を提供することのみを意図しており、必要に応じて、そのいずれか、またはすべてが利用される場合がある。したがって、図11は、個々のシステム要素をどのように比較的別々に実現できるか、または比較的より統合されるように実現できるかを広く示している。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム1100の要素は、図1のモバイルデバイス100の機能を実施するために用いられる場合がある。
コンピュータシステム1100は、バス1102を介して電気的に結合されてもよい(または適宜、他の何らかの形で通信しているものとしてよい)ハードウェア要素を備えるように図示される。ハードウェア要素は、1つもしくは複数の汎用プロセッサおよび/または1つもしくは複数の専用プロセッサ(デジタル信号処理チップ、および/またはグラフィックス高速化プロセッサなど)を限定なしに含む1つまたは複数のプロセッサ1104と、1つもしくは複数のカメラ、センサ、マウス、キーボード、および/または超音波もしくは他の音波などを検出するように構成されるマイクロフォンなどを限定なしに含むことができる1つまたは複数の入力デバイス1108と、いくつかの実施態様において使用されるデバイスなどのディスプレイユニット、および/またはプリンタなどを限定なしに含むことができる1つまたは複数の出力デバイス1110とを含んでもよい。
いくつかの実施態様では、様々な入力デバイス1108および出力デバイス1110は、ディスプレイデバイス、テーブル、床、壁、およびウィンドウスクリーンなどのインターフェースに埋め込まれる場合がある。さらに、プロセッサに結合される入力デバイス1108および出力デバイス1110は、多次元追跡システムを形成してもよい。
コンピュータシステム1100はさらに、1つまたは複数の非一時的ストレージデバイス1106を含んでもよい(ならびに/あるいは非一時的ストレージデバイス1106と通信してもよい)。非一時的ストレージデバイス1106は、限定はしないが、ローカルアクセス可能ストレージおよび/またはネットワークアクセス可能ストレージを備えてもよく、ならびに/あるいは、限定はしないが、ディスクドライブ、ドライブアレイ、光学ストレージデバイス、ランダムアクセスメモリ("RAM")などの固体ストレージデバイス、および/または読取り専用メモリ("ROM")を含むことができ、これらのストレージデバイスはプログラム可能、フラッシュ更新可能などであってもよい。そのような記憶デバイスは、限定はしないが、様々なファイルシステム、データベース構造などを含む任意の適切なデータ記憶装置を実装するように構成されてもよい。
また、コンピュータシステム1100は、通信サブシステム1112を含む場合があり、通信サブシステム1112は、限定はしないが、モデム、ネットワークカード(ワイヤレスもしくは有線)、赤外線通信デバイス、ワイヤレス通信デバイス、および/またはチップセット(Bluetooth(登録商標)デバイス、802.11デバイス、WiFiデバイス、WiMaxデバイス、セルラー通信設備など)などを含むことができる。通信サブシステム1112は、ネットワーク、他のコンピュータシステム、および/または本明細書で説明する任意の他のデバイスとデータを交換できるようにする場合がある。多くの実施形態では、コンピュータシステム1100は、上記のような、RAMまたはROMデバイスを含むことができる非一時的ワーキングメモリ1118をさらに備えることになる。
コンピュータシステム1100は、本明細書で説明するように、オペレーティングシステム1114、デバイスドライバ、実行可能ライブラリ、ならびに/または、様々な実施形態によって提供されるコンピュータプログラムを含んでもよい、かつ/もしくは、他の実施形態によって提供される方法を実装し、かつ/もしくはシステムを構成するように設計されてもよい、1つもしくは複数のアプリケーションプログラム1116などの他のコードを含む、ワーキングメモリ1118内に現在配置されているものとして図示されたソフトウェア要素を含むこともできる。単に例として、上記で説明した方法に関して説明した1つまたは複数の手順は、コンピュータ(および/またはコンピュータ内のプロセッサ)によって実行可能なコードおよび/または命令として実装することも可能であり、次いで、一態様では、そのようなコードおよび/または命令は、説明した方法に従って1つまたは複数の動作を実行するように汎用コンピュータ(または他のデバイス)を構成するおよび/または適合させるために使用されてもよい。
これらの命令および/またはコードのセットは、前述のストレージデバイス1106などのコンピュータ可読記憶媒体に記憶されることがある。場合によっては、記憶媒体は、コンピュータシステム1100などのコンピュータシステム内に組み込まれる場合がある。他の実施形態では、記憶媒体は、そこに記憶された命令/コードを用いて汎用コンピュータをプログラムし、構成し、および/または適応させるために使用できるように、コンピュータシステムから分離することができ(たとえば、コンパクトディスクなどのリムーバブル媒体)、かつ/またはインストールパッケージにおいて提供することができる。これらの命令は、コンピュータシステム1100よって実行可能な実行可能コードの形態をとることができ、ならびに/または、ソースおよび/もしくはインストール可能コードの形態をとることができ、ソースおよび/もしくはインストール可能コードは、(たとえば、様々な一般的に利用可能なコンパイラ、インストールプログラム、圧縮/解凍ユーティリティ、などのいずれかを使用する)コンピュータシステム1100上でのコンパイルおよび/またはインストールに際し、次いで、実行可能コードの形態をとる。
実質的な変形が特定の要件に従って行われてもよい。たとえば、カスタマイズされたハードウェアが使用される場合もあり、かつ/または特定の要素がハードウェア、ソフトウェア(アプレットなどのポータブルソフトウェアを含む)、もしくはその両方で実施される場合がある。さらに、ネットワーク入出力デバイスなどの他のコンピューティングデバイスへの接続が使用される場合がある。いくつかの実施形態では、コンピュータシステム1100の1つまたは複数の要素は、省略されるか、または図示したシステムとは別個に実装される場合がある。たとえば、プロセッサ1104および/または他の要素は、入力デバイス1108とは分離して実装されてもよい。一実施形態では、プロセッサは、別個に実現される1つまたは複数のカメラから画像を受け取るように構成される。いくつかの実施形態では、図11に示された要素に加えた要素が、コンピュータシステム1100に含まれる場合がある。
いくつかの実施形態は、本開示による方法を実行するために、(コンピュータシステム1100などの)コンピュータシステムを用いてもよい。たとえば、説明した方法の手順の一部または全部は、作業メモリ1118内に含まれる(オペレーティングシステム1114、および/またはアプリケーションプログラム1116などの他のコードに組み込まれ得る)1つまたは複数の命令の1つまたは複数のシーケンスを実行しているプロセッサ1104に応答して、コンピュータシステム1100によって実施されてもよい。そのような命令は、記憶デバイス1106のうちの1つまたは複数など、別のコンピュータ可読媒体から作業メモリ1118に読み込まれてもよい。単なる例として、作業メモリ1118内に含まれる命令のシーケンスの実行は、プロセッサ1104に、本明細書で説明する方法の1つまたは複数の手順を実施させてもよい。
本明細書で使用する「機械可読媒体」および「コンピュータ可読媒体」という用語は、機械に特定の様式で動作させるデータを提供することに関与する任意の媒体を指す。コンピュータシステム1100を使用して実現されるいくつかの実施形態では、様々なコンピュータ可読媒体が、実行のためにプロセッサ1104に命令/コードを与えることに関与することがあり、かつ/またはそのような命令/コードを(たとえば、信号として)記憶および/もしくは搬送するために使用されることがある。数多くの実施態様において、コンピュータ可読媒体は物理的な記憶媒体および/または有形の記憶媒体である。そのような媒体は、限定はしないが、不揮発性媒体、揮発性媒体、および伝送媒体を含む、数多くの形をとることができる。不揮発性媒体は、たとえば、記憶デバイス1106などの光ディスクおよび/または磁気ディスクを含む。揮発性媒体は、限定はしないが、作業メモリ1118などのダイナミックメモリを含む。伝送媒体は、限定はしないが、バス1102、ならびに通信サブシステム1112の様々なコンポーネント(および/または通信サブシステム1112が他のデバイスとの通信を提供する媒体)を備える電線を含む、同軸ケーブル、銅線、および光ファイバを含む。したがって、伝送媒体はまた、(限定はしないが、電波通信および赤外線データ通信中に生成されるような、電波、音波および/または光波を含む)波の形態をとることもできる。
物理的なおよび/または有形のコンピュータ可読媒体の一般的な形は、たとえば、フロッピディスク、フレキシブルディスク、ハードディスク、磁気テープ、もしくは任意の他の磁気媒体、CD-ROM、任意の他の光学媒体、パンチカード、紙テープ、穴のパターンを有する任意の他の物理媒体、RAM、PROM、EPROM、フラッシュEPROM、任意の他のメモリチップもしくはメモリカートリッジ、以下で説明される搬送波、または、コンピュータが命令および/もしくはコードをそれから読み取ることのできる任意の他の媒体を含む。
様々な形のコンピュータ可読媒体が、実行するためのプロセッサ1004に1つまたは複数の命令の1つまたは複数のシーケンスを搬送する際に関与することができる。単に一例として、命令は最初に、リモートコンピュータの磁気ディスクおよび/または光学ディスク上で伝達されてもよい。リモートコンピュータは、そのダイナミックメモリ内に命令をロードし、コンピュータシステム1100によって受信および/または実行されるべき伝送媒体上の信号として命令を送ることができる。これらの信号は、電磁信号、音響信号、光学信号、および/またはその他の形であることがあるが、これらの信号はすべて、様々な実施態様により命令がその上に符号化されてもよい搬送波の例である。
通信サブシステム1112(および/またはそのコンポーネント)は、一般に信号を受信し、次いで、バス1102は、信号(および/または、信号によって搬送されるデータ、命令など)を作業メモリ1118に搬送する場合があり、プロセッサ1104は、作業メモリ1118から命令を取り出し、実行する。作業メモリ1118によって受信された命令は、オプションで、プロセッサ1104による実行の前または後のいずれかに、非一時的記憶デバイス1106上に記憶されてもよい。
上で議論された方法、システム、およびデバイスは、例である。様々な構成は、適宜、様々な手順またはコンポーネントを省略し、置換し、または追加することができる。たとえば、代替構成において、本方法は、説明されたものと異なる順序で実行され得、かつ/または様々なステージが、追加され、省略され、かつ/もしくは組み合わされてもよい。また、いくつかの構成に関して説明した特徴は、様々な他の構成において組み合わされてもよい。構成の異なる態様および要素は、同様の方法で組み合わされてもよい。また、技術は進化しており、したがって、要素の多くは例であり、本開示の範囲または特許請求の範囲を限定しない。
特定の詳細が、例の構成(実施態様を含む)の完全な理解を提供するためにこの説明内で与えられる。しかしながら、構成は、これらの具体的な詳細なしに実践されてもよい。たとえば、周知の回路、プロセス、アルゴリズム、構造、および技法は、構成を不明瞭にすることを回避するために不必要な詳細なしで示された。この説明は、例示的な構成のみを提供し、特許請求の範囲、適用可能性、または構成を限定しない。むしろ、構成に関するこれまでの説明は、当業者に、説明された技法を実施するのに役に立つ説明を提供することになる。本開示の趣旨または範囲から逸脱することなく、要素の機能および配置において様々な変更が行われてもよい。
また、構成は、流れ図またはブロック図として示されるプロセスとして説明される場合がある。各々が順次プロセスとして動作を説明する場合があるが、動作の多くは並列にまたは同時に実行されてもよい。さらに、動作の順序は、並べ替えられてよい。プロセスは、図に含まれない追加のステップを有してもよい。さらに、本方法の例は、ハードウェア、ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、マイクロコード、ハードウェア記述言語、またはそれらの任意の組合せによって実施されてもよい。ソフトウェア、ファームウェア、ミドルウェア、またはマイクロコードにおいて実施されるとき、必要なタスクを実行するプログラムコードまたはコードセグメントは、記憶媒体などの非一時的コンピュータ可読媒体に記憶することができる。プロセッサは、説明されたタスクを実行することができる。
複数の例の構成を説明したが、様々な変更、代替構成、および同等物が、本開示の趣旨から逸脱せずに使用されてもよい。たとえば、上記の要素は、より大きなシステムのコンポーネントである可能性があり、その他の規則が、本明細書において説明された実施態様の応用よりも優先するか、またはそうでなければ本明細書において説明された実施形態の応用を修正する可能性がある。また、上記の要素が考慮される前、間、または後に、いくつかのステップが行われてもよい。
100 モバイルデバイス
110 プロセッサ
120 マイクロフォン
130 ディスプレイ
140 入力デバイス
150 スピーカ
160 メモリ
170 カメラ
180 センサ
182 光センサ
184 電極
185 光源
190 コンピュータ可読媒体
192 光電式容積脈波記録法(PPG)測定モジュール
194 心電図記録法(ECG)測定モジュール
196 血圧測定モジュール
210 モバイル手首デバイス
220 ボタン
230 ユーザ
310 簡略化された手首モデル
320 左の光収集コンポーネント
325 右の光収集コンポーネント
330 光放射コンポーネント
340 組織
350 液体の流れ
410 円筒軸
420 放射された光
430 反射光
510 光学コンポーネント
520 動脈
530 細動脈
710 PPGセンサ
810 PPGセンサ
820 光放射コンポーネント
830 光ガイド
840 接着剤の層
850 45度のコーナープリズム
860 転向された光
910 キャリア基板
1100 コンピュータシステム
1102 バス
1104 プロセッサ
1106 非一時的ストレージデバイス
1108 入力デバイス
1110 出力デバイス
1112 通信サブシステム
1114 オペレーティングシステム
1116 アプリケーションプログラム
1118 ワーキングメモリ
1120 カメラ

Claims (30)

  1. 光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するためのモバイルデバイスであって、
    前記モバイルデバイスのユーザが持ち運び可能なサイズの外装体と、
    前記モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散された複数の光放射コンポーネントと、
    前記ユーザ内の血管に反射した、前記複数の光放射コンポーネントからの反射光を測定するように構成される複数の光収集コンポーネントであって、前記複数の光収集コンポーネントが前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散され、プロセッサが前記複数の光収集コンポーネントによって測定された前記反射光に基づいて前記PPG測定値を取得するように構成される、複数の光収集コンポーネントと
    を備える、モバイルデバイス。
  2. 前記複数の光放射コンポーネントが少なくとも3つの光放射コンポーネントを備える、請求項1に記載のモバイルデバイス。
  3. 前記少なくとも一部分が、360度の周囲または360度未満の周囲のうちの少なくとも一方である、請求項1に記載のモバイルデバイス。
  4. 前記プロセッサが、前記複数の光収集コンポーネントの各々からの前記反射光測定値を平均するようにさらに構成される、請求項1に記載のモバイルデバイス。
  5. 前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散された前記複数の光放射コンポーネントが軸対称配置に分散される、請求項1に記載のモバイルデバイス。
  6. 前記プロセッサが、前記取得されたPPG測定値に少なくとも部分的に基づいて前記ユーザの血圧(BP)測定値を決定するようにさらに構成される、請求項1に記載のモバイルデバイス。
  7. 前記モバイルデバイスが、時計、リングまたはブレスレットのうちの少なくとも1つである、請求項1に記載のモバイルデバイス。
  8. 前記複数の光放射コンポーネントが発光ダイオード(LED)を備え、前記複数の光収集コンポーネントがフォトダイオードを備える、請求項1に記載のモバイルデバイス。
  9. 光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するための方法であって、
    モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を複数の光収集コンポーネントを介して測定するステップであって、前記複数の光放射コンポーネントが前記モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散され、前記モバイルデバイスが前記ユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える、ステップと、
    前記複数の光収集コンポーネントによって測定された前記反射光に基づいて前記PPG測定値を取得するステップであって、前記複数の光収集コンポーネントが前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散される、ステップと
    を含む、方法。
  10. 前記複数の光放射コンポーネントが少なくとも3つの光放射コンポーネントを備える、請求項9に記載の方法。
  11. 前記少なくとも一部分が360度の周囲である、請求項9に記載の方法。
  12. 前記複数の光収集コンポーネントの各々からの前記反射光測定値を平均するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
  13. 前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散された前記複数の光放射コンポーネントが軸対称配置に分散される、請求項9に記載の方法。
  14. 前記取得されたPPG測定値に少なくとも部分的に基づいて前記ユーザの血圧(BP)測定値を決定するステップをさらに含む、請求項9に記載の方法。
  15. 前記モバイルデバイスが、時計、リングまたはブレスレットのうちの少なくとも1つである、請求項9に記載の方法。
  16. 前記複数の光放射コンポーネントが発光ダイオード(LED)を備え、前記複数の光収集コンポーネントがフォトダイオードを備える、請求項9に記載の方法。
  17. 光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するための装置であって、
    モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を複数の光収集コンポーネントを介して測定するための手段であって、前記複数の光放射コンポーネントが前記モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散され、前記モバイルデバイスが前記ユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える、手段と、
    前記複数の光収集コンポーネントによって測定された前記反射光に基づいて前記PPG測定値を取得するための手段であって、前記複数の光収集コンポーネントが前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散される、手段と
    を備える、装置。
  18. 前記複数の光放射コンポーネントが少なくとも3つの光放射コンポーネントを備える、請求項17に記載の装置。
  19. 前記少なくとも一部分が360度の周囲である、請求項17に記載の装置。
  20. 前記複数の光収集コンポーネントの各々からの前記反射光測定値を平均するための手段をさらに含む、請求項17に記載の装置。
  21. 前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散された前記複数の光放射コンポーネントが軸対称配置に分散される、請求項17に記載の装置。
  22. 前記取得されたPPG測定値に少なくとも部分的に基づいて前記ユーザの血圧(BP)測定値を決定するための手段をさらに含む、請求項17に記載の装置。
  23. 前記複数の光放射コンポーネントが発光ダイオード(LED)を備え、前記複数の光収集コンポーネントがフォトダイオードを備える、請求項17に記載の装置。
  24. 光電式容積脈波記録法(PPG)測定値を取得するためのコンピュータ実行可能命令を記憶する1つまたは複数の非一時的コンピュータ可読記録媒体であって、前記コンピュータ実行可能命令が、実行されたとき、モバイルデバイス内に含まれる1つまたは複数のコンピューティングデバイスに、
    モバイルデバイスのユーザ内の血管に反射した、複数の光放射コンポーネントからの反射光を複数の光収集コンポーネントを介して測定することであって、前記複数の光放射コンポーネントが前記モバイルデバイスの少なくとも一部分に沿って分散され、前記モバイルデバイスが前記ユーザが持ち運び可能なサイズの外装体を備える、測定することと、
    前記複数の光収集コンポーネントによって測定された前記反射光に基づいて前記PPG測定値を取得することであって、前記複数の光収集コンポーネントが前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散される、取得することと
    を行わせる、非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  25. 前記複数の光放射コンポーネントが少なくとも3つの光放射コンポーネントを備える、請求項24に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  26. 前記少なくとも一部分が360度の周囲である、請求項24に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  27. 前記命令が、実行されたとき、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイスにさらに、前記複数の光収集コンポーネントの各々からの前記反射光測定値を平均させる、請求項24に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  28. 前記モバイルデバイスの前記少なくとも一部分に沿って分散された前記複数の光放射コンポーネントが軸対称配置に分散される、請求項24に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  29. 前記命令が、実行されたとき、前記1つまたは複数のコンピューティングデバイスにさらに、前記取得されたPPG測定値に少なくとも部分的に基づいて前記ユーザの血圧(BP)測定値を決定させる、請求項24に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
  30. 前記複数の光放射コンポーネントが発光ダイオード(LED)を備え、前記複数の光収集コンポーネントがフォトダイオードを備える、請求項24に記載の非一時的コンピュータ可読記録媒体。
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