JP2022539625A - フォトプレチィスモグラフィの検出における光増幅のためのエルビウムドープガラス - Google Patents
フォトプレチィスモグラフィの検出における光増幅のためのエルビウムドープガラス Download PDFInfo
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Abstract
Description
フォトプレチィスモグラフィ(photoplethysmography:PPG)は、組織の体積の変化を測定する光学的測定方法であり、光源および光検出器を必要とする。典型的には、皮膚の表面またはその近くに配置される光検出器は、血管組織から光検出器に透過または反射される光を検出する。この光は、心拍数を監視するために使用される血液循環量の変動を測定することに対応する。脈拍または心周期によって引き起こされる体積の変化は、光の強度のピークまたはトラフとして測定可能である。この手法は、血液の酸素飽和度など、血流に関連する他の側面を測定するためにも使用可能である。PPG技術は、たとえばスマートフォンまたはスマートウォッチなどの個人消費者デバイスにおいて消費者の心拍を測定するために使用される。
本開示は、概して、光増幅器および波長シフタとしてエルビウムドープガラスを使用する、方法、システム、およびデバイスに関する。特に、希土類金属はフォトルミネッセンスを示す。フォトルミネッセンスは、ある波長で光が材料に吸収され、別の波長で光が再放射されるといった現象である。特に、ドープされた材料を使用すると、フォトプレチィスモグラフィ(PPG)などの特定の最適な目的に適した光の波長をダウンコンバートしかつ増幅することができる。エルビウムドープガラスなどのドープされた材料を使用すると、光を増幅し、デバイスの電力消費効率または特性を向上させることができる。エルビウムドープガラスにおいては、様々なドーピングレベルが存在することがあり、材料の重量、重量パーセンテージ、体積パーセンテージ、またはモルパーセンテージによって測定され得る。モルパーセントは、特定の成分の合計モルのパーセンテージであり、「モル%」と注釈付けされ得る。本開示において使用されるエルビウムは、エルビウムおよびエルビウム酸化物Er2O3などのエルビウム化合物の両方を指すと理解されたい。
Claims (20)
- 第1波長および第1強度を有する光を生成するように構成された第1光源と、
第1面および第2面を有しかつドープされた希土類金属をさらに含み、前記第1波長および前記第1強度の光を受け取りかつ第2強度を有する第2波長の光を透過するように構成された増幅層と、
ユーザから前記第2波長の光を受け取る光検出器と、
少なくとも前記光検出器から受信した信号に基づいてユーザの体調を判断するように構成されたプロセッサとを備え、
前記第1波長は、前記増幅層の励起周波数であり、
前記第2強度は、前記第1強度よりも高い、デバイス。 - 前記増幅層は、第3波長の光をさらに透過し、
前記光検出器は、前記第3波長の光を受け取る、請求項1に記載のデバイス。 - 前記プロセッサは、前記第2波長の光に基づいて血中酸素レベルを監視するように構成され、
前記プロセッサは、第3波長の光に基づいて心臓の状態を監視するように構成されている、請求項2に記載のデバイス。 - 前記光検出器は、受信した光に応答して電気信号を生成する、請求項1に記載のデバイス。
- 前記光検出器に電気的に結合されたプロセッサをさらに備える、請求項4に記載のデバイス。
- 前記プロセッサは、前記第2波長の受信された光子に基づいてユーザの健康状態を評価するように構成されている、請求項5に記載のデバイス。
- 前記増幅層の前記第1面または前記第2面のいずれかにおいて、可視光スペクトルを遮断する塗料をさらに備える、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1波長は、赤外線スペクトル内にある、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1増幅層は、エルビウムドープリン酸塩ガラスである、請求項1に記載のデバイス。
- 前記第1増幅層は、0.4モルパーセントから0.6モルパーセントの間のエルビウムを有するエルビウムドープリン酸塩ガラスである、請求項9に記載のデバイス。
- 前記第2波長は、550nmから750nmの波長の範囲である、請求項9に記載のデバイス。
- ユーザの身体的パラメータを監視する方法であって、
第1励起波長を有しかつ第2励起波長を生成するように構成された増幅層を提供するステップと、
光源によって第1励起波長に対応する第1波長の光を生成するステップと、
前記増幅層で前記第1波長の光を受け取るステップと、
前記受信された第1波長の光に応答して前記増幅層で第2波長の光を生成するステップと、
前記増幅層からの前記第2波長の光をユーザに送信するステップと、
光検出器でユーザから前記第2波長の光を受信する受け取るステップと、
プロセッサによって、少なくとも前記光検出器で受け取られた前記第2波長の光に基づいて第1ユーザの健康状態を評価するステップとを含む、方法。 - 前記身体的パラメータは、ユーザの心拍数である、請求項12に記載の方法。
- 前記身体的パラメータは、ユーザの血中酸素レベルである、請求項12に記載の方法。
- 前記増幅層で第3波長の光を生成するステップをさらに含む、請求項12に記載の方法。
- 前記第2波長は、赤色の光に対応し、
前記第3波長は、緑色の光に対応する、請求項15に記載の方法。 - プロセッサによる評価は、追加の基礎となるユーザの健康状態を評価するための機械学習アルゴリズムの実行を含む、請求項16に記載の方法。
- ユーザの皮膚に隣接して配置されるように適合された後部を含むハウジングを備え、
前記後部は、希土類金属でドープされたガラスで少なくとも部分的に構成されており、
第1波長および第1強度を有する光を生成するように構成された第1光源と、
第1面および第2面を有しかつドープされた希土類金属をさらに含み、前記第1波長および前記第1強度の光を受け取りかつ第2強度を有する第2波長の光を透過するように構成された増幅層と、
前記ユーザから前記第2波長の光を受け取る光検出器と、
少なくとも前記光検出器から受信した信号に基づいてユーザの体調を判断するように構成されたプロセッサとを備え、
前記第1波長は、前記増幅層の励起周波数であり、
前記第2強度は、前記第1強度よりも高い、デバイス。 - 前記希土類金属は、エルビウムである、請求項18に記載のデバイス。
- 前記ガラスは、可視光スペクトルを遮断するためにインクで少なくとも部分的に塗装されている、請求項18に記載のデバイス。
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