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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】5771288
(24)【登録日】2015年7月3日
(45)【発行日】2015年8月26日
(54)【発明の名称】フォトプレチスモグラフィック測定デバイスおよび方法
(51)【国際特許分類】
A61B 5/1455 20060101AFI20150806BHJP
A61B 5/0245 20060101ALI20150806BHJP
A61B 5/15 20060101ALI20150806BHJP
【ＦＩ】
A61B5/14 322
A61B5/02 310C
A61B5/14ZDM
【請求項の数】58
【全頁数】41
(21)【出願番号】特願2013-550451(P2013-550451)
(86)(22)【出願日】2012年1月5日
(65)【公表番号】特表2014-507209(P2014-507209A)
(43)【公表日】2014年3月27日
(86)【国際出願番号】SG2012000003
(87)【国際公開番号】WO2012099535
(87)【国際公開日】20120726
【審査請求日】2013年8月14日
(31)【優先権主張番号】13/010,705
(32)【優先日】2011年1月20日
(33)【優先権主張国】US
(73)【特許権者】
【識別番号】000003964
【氏名又は名称】日東電工株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100140109
【弁理士】
【氏名又は名称】小野 新次郎
(74)【代理人】
【識別番号】100075270
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 泰
(74)【代理人】
【識別番号】100101373
【弁理士】
【氏名又は名称】竹内 茂雄
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100173565
【弁理士】
【氏名又は名称】末松 亮太
(72)【発明者】
【氏名】サヴィープルングスリポーン，ヴィジット
(72)【発明者】
【氏名】カッシム，エムディー・アーワン・ビン・エムディー
(72)【発明者】
【氏名】ナイン，ニャン・ミョー
(72)【発明者】
【氏名】サムスディン，モハマッド・スルヘデ・ビン
【審査官】
湯本 照基
(56)【参考文献】
【文献】
特開２００９−２０１８９５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００４−０４９３４５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０８−２９９２９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０６６０４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】
国際公開第９４／０１５５２５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００７−３３０７０８（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特表２０１０−５３７７５１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００９−０７２４３８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ａ６１Ｂ ５／１４５５
Ａ６１Ｂ ５／０２４５
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
光学測定デバイスであって、
測定のためにユーザの表面部分に光を出力し、該ユーザの前記表面部分を透過したまたは反射した前記出力光を信号として検出するように構成される照明および検出アセンブリと、
前記照明および検出アセンブリとは別個であり、前記ユーザによって前記照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するように構成される加圧アセンブリであって、前記ユーザから物理的に伝えられた力を検知する力センサを備える、加圧アセンブリと、
を備えており、
前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、光学測定デバイス。
測定のためにユーザの表面部分に光を出力し、該ユーザの前記表面部分を透過したまたは反射した前記出力光を信号として検出するように構成される照明および検出アセンブリと、
前記照明および検出アセンブリとは別個であり、前記ユーザによって前記照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するように構成される加圧アセンブリであって、前記ユーザから物理的に伝えられた力を検知する力センサを備える、加圧アセンブリと、
を備えており、
前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、光学測定デバイス。
【請求項2】
請求項１記載の光学測定デバイスにおいて、前記照明および検出アセンブリ、ならびに加圧アセンブリが、１つの携帯用デバイスに一体化され、フィードバック・ユニットが更に別個に設けられる、光学測定デバイス。
【請求項3】
請求項１または２記載の光学測定デバイスにおいて、前記加圧アセンブリが、使用中において、実質的に変形も変位もしない、光学測定デバイス。
【請求項4】
請求項１から３までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、当該デバイスが反射率に基づくデバイスである、光学測定デバイス。
【請求項5】
請求項１から４までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記照明および検出アセンブリが、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、赤外線ＬＥＤ、または双方を備える、光学測定デバイス。
【請求項6】
請求項５記載の光学測定デバイスにおいて、前記ユーザの末梢酸素飽和（ＳＰＯ２）情報が、前記赤色ＬＥＤおよび前記赤外線ＬＥＤから検出された出力光情報から導出可能である、光学測定デバイス。
【請求項7】
請求項１から６までのいずれか１項記載の光学測定デバイスであって、更に、ケーブルレス構成で個人用移動体処理デバイスに結合するように構成される結合部材を備える、光学測定デバイス。
【請求項8】
請求項２から７までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバック・ユニットが、前記検出された信号の品質を、前記加えられた圧力の量と相関付け、且つ、該相関を前記フィードバック情報として前記ユーザに供給するように構成される、光学測定デバイス。
【請求項9】
請求項８記載の光学測定デバイスにおいて、請求項３から７までのいずれか１項に従属する場合、前記照明および検出アセンブリ、加圧アセンブリ、ならびにフィードバック・ユニットが、携帯用デバイスに一体化される、光学測定デバイス。
【請求項10】
請求項７記載の光学測定デバイスにおいて、前記個人用移動体処理デバイスが、前記検出した信号の品質を、前記加えられた圧力の量と相関付け、且つ、前記相関をフィードバック情報として前記ユーザに供給するように構成される前記フィードバック・ユニットを備える、光学測定デバイス。
【請求項11】
請求項８から１０までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバック・ユニットは、前記フィードバック情報を、検出された圧力量に対応した複数の検出された信号の波形を生成すること、および前記複数の検出された信号の波形が有する曲線下の各エリアを計算することに基づき曲線下エリアの波形を生成することによって、前記ユーザに供給するように構成される、光学測定デバイス。
【請求項12】
請求項１１記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバック・ユニットが、前記曲線下エリアの波形の振幅に基づいて最適な圧力を決定するように構成される、光学測定デバイス。
【請求項13】
請求項８から１２までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバックが、前記ユーザが前記照明および検出アセンブリに加える圧力の量を調節すべきかの指示である、光学測定デバイス。
【請求項14】
請求項１３記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバックが、前記ユーザが加える実際の印加圧力と共に、最適印加圧力の範囲を表示する、光学測定デバイス。
【請求項15】
請求項１４記載の光学測定デバイスにおいて、前記最適印加圧力の範囲が、ゼロ経壁圧力の状態に対応する、光学測定デバイス。
【請求項16】
請求項８から１５までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバックが、前記ユーザに対する前記印加圧力を増大、減少、または維持する要求である、光学測定デバイス。
【請求項17】
請求項８から１６までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバックが、前記検出信号および検出印加圧力のリアル・タイム映像出力である、光学測定デバイス。
【請求項18】
請求項８または９記載の光学測定デバイスにおいて、前記フィードバック・ユニットが、プロセッサと、メモリと、ディスプレイとを備える携帯用コンピュータである、光学測定デバイス。
【請求項19】
請求項９から１８までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記携帯用デバイスには、複数の照明および検出アセンブリならびに複数の加圧アセンブリが設けられる、光学測定デバイス。
【請求項20】
請求項２から１９までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記照明および検出アセンブリならびに前記加圧アセンブリが、ワイヤレス・ネットワークを通じて前記フィードバック・ユニットと通信する、光学測定デバイス。
【請求項21】
請求項１から２０までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、前記検出信号が、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号である、光学測定デバイス。
【請求項22】
請求項１から２１までのいずれか１項記載の光学測定デバイスにおいて、請求項７に従属するとき、前記個人用移動体処理デバイスが、移動体電話機、スマートフォン、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、移動体音楽プレーヤ、タブレット・コンピュータ、ネットブック、およびラップトップから成る一群から選択された１つである、光学測定デバイス。
【請求項23】
光学測定デバイスを用いて生理的信号を検出する方法であって、
照明および検出アセンブリを用いて、ユーザの表面部分を測定のために照明し、該ユーザの表面部分からの透過または反射出力光を信号として検出するステップと、
前記照明および検出アセンブリとは別個に圧力検出アセンブリを設けるステップであって、前記圧力検出アセンブリが力センサを備える、ステップと、
前記ユーザから前記力センサに物理的に力を伝えるステップと、
前記圧力検出アセンブリを用いて、前記ユーザによって前記照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップであって、前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、ステップと
を備える、方法。
照明および検出アセンブリを用いて、ユーザの表面部分を測定のために照明し、該ユーザの表面部分からの透過または反射出力光を信号として検出するステップと、
前記照明および検出アセンブリとは別個に圧力検出アセンブリを設けるステップであって、前記圧力検出アセンブリが力センサを備える、ステップと、
前記ユーザから前記力センサに物理的に力を伝えるステップと、
前記圧力検出アセンブリを用いて、前記ユーザによって前記照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップであって、前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、ステップと
を備える、方法。
【請求項24】
請求項２３記載の方法において、前記照明および検出アセンブリならびに圧力検出アセンブリが、更に、１つの携帯用デバイスに一体化され、フィードバック・ユニットが別個に設けられる、方法。
【請求項25】
請求項２３または２４記載の方法において、前記加圧アセンブリが、使用中において、実質的に変形も変位もしない、方法。
【請求項26】
請求項２３から２５までのいずれか１項記載の方法において、前記測定デバイスが反射率に基づくデバイスである、方法。
【請求項27】
請求項２３から２６までのいずれか１項記載の方法において、前記照明および検出アセンブリが、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、赤外線ＬＥＤ、または双方を備える、方法。
【請求項28】
請求項２７記載の方法において、前記ユーザの末梢酸素飽和（ＳＰＯ２）情報を、前記赤色ＬＥＤおよび赤外線ＬＥＤの両方から検出された出力光情報から導出するステップを備える、方法。
【請求項29】
請求項２３から２８までのいずれか１項記載の方法であって、更に、ケーブルレス構成で結合部材を個人用移動体処理デバイスに結合するステップを備える、方法。
【請求項30】
請求項２４から２９までのいずれか１項記載の方法であって、更に、
前記検出信号の品質を前記印加圧力量と相関付けるステップと、
前記相関を前記フィードバック情報として、前記フィードバック・ユニットを用いてユーザに供給するステップと
を備える、方法。
前記検出信号の品質を前記印加圧力量と相関付けるステップと、
前記相関を前記フィードバック情報として、前記フィードバック・ユニットを用いてユーザに供給するステップと
を備える、方法。
【請求項31】
請求項３０記載の方法であって、更に、
複数の検出された信号の波形を生成するステップであって、前記複数の検出された信号の波形の各々が、検出された圧力量に対応した検出された信号に基づく、ステップと、
前記複数の検出された信号の波形が有する曲線下の各エリアを計算することに基づいて曲線下エリアの波形を生成するステップと
を備える、方法。
複数の検出された信号の波形を生成するステップであって、前記複数の検出された信号の波形の各々が、検出された圧力量に対応した検出された信号に基づく、ステップと、
前記複数の検出された信号の波形が有する曲線下の各エリアを計算することに基づいて曲線下エリアの波形を生成するステップと
を備える、方法。
【請求項32】
請求項３１記載の方法であって、更に、前記曲線下エリアの波形の振幅に基づいて最適な圧力を決定するステップを備える、方法。
【請求項33】
請求項３０から３２のいずれか１項記載の方法であって、更に、前記照明および検出アセンブリに加えられる圧力の量を調節すべきかについての指示を前記ユーザに与えるステップを備える、方法。
【請求項34】
請求項３０から３３のいずれか１項記載の方法であって、更に、最適印加圧力の範囲を、前記ユーザによって加えられる実際の印加圧力と共に表示するステップを備える、方法。
【請求項35】
請求項３０から３４までのいずれか１項記載の方法であって、更に、ゼロ経壁圧力の状態に対応する最適印加圧力の範囲を表示するステップを備える、方法。
【請求項36】
請求項３０から３５までのいずれか１項記載の方法であって、更に、前記ユーザに、前記印加圧力を増大、減少、または維持することを要求するステップを備える、方法。
【請求項37】
請求項２３から３６までのいずれか１項記載の方法であって、更に、前記検出信号および前記検出印加圧力のリアル・タイム映像出力を表示するステップを備える、方法。
【請求項38】
請求項２４から３７までのいずれか１項記載の方法において、前記フィードバック・ユニットが、プロセッサと、メモリと、ディスプレイとを備える携帯用コンピュータである、方法。
【請求項39】
請求項３０から３８までのいずれか１項記載の方法において、前記照明および検出アセンブリ、加圧アセンブリ、およびフィードバック・ユニットが、携帯用デバイスに一体化される、方法。
【請求項40】
請求項３９記載の方法において、前記携帯用デバイスには、複数の照明および検出アセンブリならびに複数の加圧アセンブリが設けられる、方法。
【請求項41】
請求項３８記載の方法であって、更に、前記フィードバック・ユニットと前記照明および検出アセンブリならびに加圧アセンブリとの間においてワイヤレスで通信を行うステップを備える、方法。
【請求項42】
請求項２９記載の方法であって、更に、前記検出信号の品質を前記印加圧力量と相関付けるステップと、前記フィードバック・ユニットを用いて前記相関を前記フィードバック情報として前記ユーザに供給するステップとを備えており、前記個人用移動体処理デバイスが、前記フィードバック・ユニットを備える、方法。
【請求項43】
請求項４２記載の方法であって、更に、前記個人用移動体処理デバイスにおいて、
複数の検出された信号の波形を生成するステップであって、前記複数の検出された信号の波形の各々が、検出された圧力量に対応した検出された信号に基づく、ステップと、
前記複数の検出された信号の波形が有する曲線下の各エリアを計算することに基づいて曲線下エリアの波形を生成するステップと
を備える、方法。
複数の検出された信号の波形を生成するステップであって、前記複数の検出された信号の波形の各々が、検出された圧力量に対応した検出された信号に基づく、ステップと、
前記複数の検出された信号の波形が有する曲線下の各エリアを計算することに基づいて曲線下エリアの波形を生成するステップと
を備える、方法。
【請求項44】
請求項４３記載の方法であって、更に、前記個人用移動体処理デバイスにおいて、前記曲線下エリアの波形の振幅に基づいて最適な圧力を決定するステップを備える、方法。
【請求項45】
請求項２３から４４までのいずれか１項記載の方法において、前記検出信号がフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号である、方法。
【請求項46】
光学測定デバイスを用いて生理的信号を検出する方法を実行するように、前記光学測定デバイスのプロセッサに命令するための命令が格納されるコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記方法が、
照明および検出アセンブリを用いて、ユーザの表面部分を測定のために照明し、前記ユーザの表面部分からの透過または反射出力光を信号として検出するステップと、
前記照明および検出アセンブリとは別個に圧力検出アセンブリを設けるステップであって、前記圧力検出アセンブリが力センサを備える、ステップと、
前記ユーザから前記力センサに物理的に力を伝えるステップと、
前記圧力検出アセンブリを用いて、前記ユーザによって前記照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップであって、前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、ステップと、
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
照明および検出アセンブリを用いて、ユーザの表面部分を測定のために照明し、前記ユーザの表面部分からの透過または反射出力光を信号として検出するステップと、
前記照明および検出アセンブリとは別個に圧力検出アセンブリを設けるステップであって、前記圧力検出アセンブリが力センサを備える、ステップと、
前記ユーザから前記力センサに物理的に力を伝えるステップと、
前記圧力検出アセンブリを用いて、前記ユーザによって前記照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップであって、前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、ステップと、
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項47】
請求項４６記載のコンピュータ読み取り可能媒体において、前記照明および検出アセンブリならびに圧力検出アセンブリが、１つの携帯用デバイスに一体化され、フィードバック・ユニットが別個に設けられる、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項48】
請求項４６または４７記載のコンピュータ読み取り可能媒体において、前記加圧アセンブリが、使用中において、実質的に変形も変位もしない、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項49】
請求項４６から４８までのいずれか１項記載のコンピュータ読み取り可能媒体において、前記照明および検出アセンブリが、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、赤外線ＬＥＤ、または双方を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項50】
請求項４９記載のコンピュータ読み取り可能媒体において、前記方法が、更に、前記ユーザの末梢酸素飽和（ＳＰＯ２）情報が、前記赤色ＬＥＤおよび赤外線ＬＥＤの両方から検出された出力光情報から導出するステップを備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項51】
請求項４７から５０までのいずれか１項記載のコンピュータ読み取り可能媒体において、前記方法が、更に、
前記検出信号の品質を前記印加圧力量と相関付けるステップと、
前記相関を前記フィードバック情報として前記ユーザに、前記フィードバック・ユニットを用いて供給するステップと、
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
前記検出信号の品質を前記印加圧力量と相関付けるステップと、
前記相関を前記フィードバック情報として前記ユーザに、前記フィードバック・ユニットを用いて供給するステップと、
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項52】
請求項５１記載のコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記方法が、更に、
複数の検出された信号の波形を生成するステップであって、前記複数の検出された信号の波形の各々が、検出された圧力量に対応した検出された信号に基づく、ステップと、
前記複数の検出された信号の波形が有する曲線下の各エリアを計算することに基づいて曲線下エリアの波形を生成するステップと
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
複数の検出された信号の波形を生成するステップであって、前記複数の検出された信号の波形の各々が、検出された圧力量に対応した検出された信号に基づく、ステップと、
前記複数の検出された信号の波形が有する曲線下の各エリアを計算することに基づいて曲線下エリアの波形を生成するステップと
を備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項53】
請求項５２記載のコンピュータ読み取り可能媒体であって、前記方法が、更に、前記曲線下エリアの波形の振幅に基づいて最適な圧力を決定するステップを備える、コンピュータ読み取り可能媒体。
【請求項54】
個人用移動体処理デバイス用のアクセサリであって、
前記個人用移動体処理デバイスの照明および検出アセンブリとは別個である加圧アセンブリであって、ユーザの表面部分によって加えられる圧力の量を、測定のために検出するように構成されており、前記ユーザから物理的に伝えられた力を検知する力センサを備える、加圧アセンブリを備えており、前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、アクセサリ。
前記個人用移動体処理デバイスの照明および検出アセンブリとは別個である加圧アセンブリであって、ユーザの表面部分によって加えられる圧力の量を、測定のために検出するように構成されており、前記ユーザから物理的に伝えられた力を検知する力センサを備える、加圧アセンブリを備えており、前記照明および検出アセンブリについて前記検出された信号と前記検出された圧力量とが相関付けられるように構成され、該相関が前記ユーザへのフィードバック情報として用いられるように構成される、アクセサリ。
【請求項55】
請求項５４記載のアクセサリにおいて、前記加圧アセンブリが、使用中において、 実質的に変形も変位もしない、アクセサリ。
【請求項56】
請求項５４または５５記載のアクセサリにおいて、前記個人用移動体処理デバイスのケーシングに着脱可能に取り付けられる、アクセサリ。
【請求項57】
請求項５４記載のアクセサリにおいて、前記個人用移動体処理デバイスのケーシングに一体的に取り付けられる、アクセサリ。
【請求項58】
請求項５４から５７までのいずれか１項記載のアクセサリにおいて、前記個人用移動体処理デバイスが、移動体電話機、スマートフォン、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、移動体音楽プレーヤ、タブレット・コンピュータ、ネットブック、およびラップトップから成る一群から選択された１つである、アクセサリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
[0001] 本発明は、広義には、ユーザからのフォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号の検出を含む、非侵襲的非光学生理測定デバイスおよび方法に関し、更に特定すれば、ユーザによってデバイスに加えられる圧力量を検出する、光学測定デバイスの圧力検出アセンブリに関する。
【従来技術】
【0002】
[0002] 生理的特性の光学的監視には、測定されるユーザの部位(location)を透過する光の検出を利用する。フォトプレチスモグラフィック（ＰＰＧ）は、耳たぶまたは指先を透過する光を検出することによって、生体組織の微小循環床(microvascular bed)における血液体積変化を検出するために用いられる光学的測定技法である。動脈脈拍が毛細血管床に入ると、血管の容積変化、または血液自体の特性変化によって、毛細血管床の光学的固有性(property)に変化を起こさせる。ＰＰＧ信号は、末梢酸素（ＳｐＯ２：peripheral oxygen）の飽和を測定するために用いられる。これは、血液のような流体における酸素飽和レベルの推定である。また、ＰＰＧ信号は、血圧を測定するためにも用いることができる。
【0003】
[0003] 脈拍酸素濃度計のようなデバイスは、臨床現場の活動において容認されている標準であり、ユーザの体内を流れる血液の体積変化によって放出される強調光学拍動性信号(enhanced optical pulsatile signal)を測定する機能を備える。脈拍酸素濃度計は、一般に、フォトダイオードに面した１対の小さな発光ダイオード（ＬＥＤ）を有し、ユーザの身体の半透明な部分、通常は指先または耳たぶが、これらの間に位置付けられる。ＬＥＤからの光は、この組織を通過し、フォトダイオードによって検出される。一方のＬＥＤは、赤色であり波長は約６６０ナノメートル（ｎｍ）、他方のＬＥＤは赤外線で波長は約９０５，９１０，または９４０ｎｍである。これらの波長における吸収は、オキシヘモグロビンとその脱酸素形態との間で大きく異なる。したがって、赤色光および赤外線光の吸収率、即ち、測定部位における脈動成分(pulsating components)の赤色光吸収の赤外線光吸収の比率から、オキシヘモグロビンのディオキシヘモグロビンに対する比率を計算することができる。
【0004】
[0004] ＰＰＧ技術の基本的な形態では、少数の光電素子、即ち、組織（例えば、皮膚）を照明するための光源と、集水量における灌流変化に伴う光強度の小さな変動を測定するための光検出器だけがあればよい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
[0005] 現在入手可能なＰＰＧデバイスの大多数は、検出された信号において主要なピークを発見するために、単純な閾値比較、またはピーク検出アルゴリズムを拠り所としている。しかしながら、これらの方法は、検出された信号が理想に満たない場合、通例信頼性に欠ける。ＡＣ信号成分の基準線にノイズが乗ったりまたはこの基準線が複雑になると、特有の問題が生ずることがある。これは、穏やかな動きのアーチファクト(mild movement artifacts)でも生ずる可能性がある。
【0006】
[0006] したがって、以上の問題の内少なくとも１つに取り組むことを目指す光学測定デバイスを使用して、生理的信号を検出する光学測定デバイスおよび方法が必要とされる。
【課題を解決するための手段】
【0007】
[0007] 生体組織の一部から非侵襲的生理的測定値を得るための光学測定デバイス、およびその使用方法を提供することができる。更に特定すれば、光学測定の間ユーザの身体部分によってそのデバイスに加えられる圧力の量を検出し表示するように構成される圧力検出アセンブリを含む。ユーザがしかるべき量の圧力を光学測定デバイスに加えると、その結果得られる、フォトプレチスモグラフィ信号のような、被検出光学測定信号の信号対ノイズ比を高めることができ、一層精度高い測定値をユーザから得ることができる。検出した光学測定信号を分析し、この信号の高信号対ノイズ比部分を、対応する印加圧力と相関付けることによって、最適な圧力をリアル・タイムで判定することができる。最も高い品質の信号を連続的に得るために、ユーザが加える圧力量を増大、減少、または同じレベルで維持すべきかを示すリアル・タイムのフィードバックをユーザに供給することができる。光学測定デバイスは、個々のユーザ毎にカスタム化した最適圧力の判定を容易に行い、これによってユーザ毎に最適な測定信号結果を得ることができる。
【0008】
[0008] 実施形態例では、光学測定デバイスを提供する。この光学測定デバイスは、ユーザの生体組織の一部に光を出力し、このユーザの生態組織の一部を透過したまたは反射した出力光を信号として検出するように構成される照明および検出アセンブリと、ユーザの生体組織の一部によって照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するように構成される加圧アセンブリと、検出した信号の品質を印加圧力量と相関付け、この相関に関するフィードバックをユーザに供給するように構成されるフィードバック・ユニットとを備える。
【0009】
[0009] フィードバックは、ユーザが、照明および検出アセンブリに加える圧力の量を調節すべきか否かの指示とするとよい。
【0010】
[0010] フィードバックは、ユーザが加える実際の印加圧力と共に、最適印加圧力の範囲を表示するとよい。
【0011】
[0011] 最適印加圧力の範囲は、ゼロ経壁圧力の状態に対応するとよい。
【0012】
[0012] フィードバックは、ユーザに対する印加圧力を増大、減少、または維持する要求であるとよい。
【0013】
[0013] フィードバックが、検出信号および検出印加圧力のリアル・タイム映像出力であってもよい。
【0014】
[0014] フィードバック・ユニットは、プロセッサと、メモリと、ディスプレイとを含む携帯用コンピュータであるとよい。
【0015】
[0015] 照明および検出アセンブリ、圧力検出アセンブリ、およびフィードバック・ユニットを携帯用デバイスに一体化してもよい。
【0016】
[0016] 携帯用デバイスには、複数の照明および検出アセンブリならびに複数の加圧アセンブリが設けられてもよい。
【0017】
[0017] 前述の照明および検出アセンブリならびに加圧アセンブリは、フィードバック・ユニットと、ワイヤレス・ネットワークを通じて通信してもよい。
【0018】
[0018] 検出信号は、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号であるとよい。
【0019】
[0019] 実施形態例では、光学測定デバイスを用いて生理的信号を検出する方法は、ユーザの生体組織の一部を測定のために照明し、照明および検出アセンブリを用いて、このユーザの生体組織の一部からの透過または反射出力光を信号として検出するステップと、圧力検出アセンブリを用いて、ユーザの生体組織の一部によって照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップと、検出信号の品質を印加圧力量と相関付けるステップと、相関に関するフィードバックをユーザに、フィードバック・ユニットを用いて供給するステップとを備える。
【0020】
[0020] この方法は、照明および検出アセンブリに加えられる圧力の量を調節すべきか否かについての指示をユーザに与えるステップを含むのでもよい。
【0021】
[0021] この方法は、最適印加圧力の範囲を、ユーザによって加えられる実際の印加圧力と共に表示するステップを含んでもよい。
【0022】
[0022] この方法は、ゼロ経壁圧力の状態に対応する最適印加圧力の範囲を表示するステップを含んでもよい。
【0023】
[0023] この方法は、ユーザに、印加圧力を増大、減少、または維持することを要求するステップを含んでもよい。
【0024】
[0024] この方法は、検出信号および検出印加圧力のリアル・タイム映像出力を表示するステップを含んでもよい。
【0025】
[0025] この方法は、プロセッサおよびメモリを有するコンピュータのディスプレイ上にフィードバックを供給するステップを含んでもよい。
【0026】
[0026] 照明および検出アセンブリ、加圧アセンブリ、およびフィードバック・ユニットは、携帯用デバイスに一体化されていてもよい。
【0027】
[0027] 携帯用デバイスには、複数の照明および検出アセンブリならびに複数の加圧アセンブリが設けられていてもよい。
【0028】
[0028] この方法は、フィードバック・ユニットと照明および検出アセンブリならびに加圧アセンブリとの間においてワイヤレスで通信を行うステップを含んでもよい。
【0029】
[0029] 検出信号は、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号であるとよい。
【0030】
[0030] 実施形態例では、光学測定デバイスを用いて生理的信号を検出するためのコンピュータ・プログラム生産物を提供する。このコンピュータ・プログラム生産物は、コンピュータ読み取り可能媒体上に具体化されており、プロセッサとメモリとを有するコンピュータによって実行すると、ユーザの生体組織の一部を照明し、照明および検出アセンブリを用いて、透過または反射光を信号として検出するステップと、ユーザの生体組織の一部によって照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップと、検出信号の品質を印加圧力量と相関付けるステップと、相関に関するフィードバックをユーザに供給するステップとを備える方法を実行する。
【0031】
[0031] 本発明の一態様によれば、光学測定デバイスを提供する。この光学測定デバイスは、測定のためにユーザの表面部分に光を出力し、ユーザの表面部分を透過したまたは反射した出力光を信号として検出するように構成される照明および検出アセンブリと、ユーザによって照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するように構成される加圧アセンブリとを備えており、検出された圧力の量は、ユーザへのフィードバック情報として用いることができる。
【0032】
[0032] 照明および検出アセンブリ、ならびに加圧アセンブリは、１つの携帯用デバイスに一体化してもよく、フィードバック・ユニットを更に別個に設けてもよい。
【0033】
[0033] 加圧アセンブリは、使用中において、実質的に変形も変位もしないとよい。
【0034】
[0034] 本デバイスは、反射率に基づくデバイスであるとよい。
【0035】
[0035] 照明および検出アセンブリは、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、赤外線ＬＥＤ、または双方を備えるとよい。
【0036】
[0036] ユーザの末梢酸素飽和（ＳＰＯ２）情報は、赤色ＬＥＤおよび赤外線ＬＥＤから検出された出力光情報から導出可能であるとよい。
【0037】
[0037] 光学測定デバイスは、更に、ケーブルレス構成で個人用移動体処理デバイスに結合するように構成される結合部材を備えるとよい。
【0038】
[0038] 前述のフィードバック・ユニットは、検出された信号の品質を、加えられた圧力の量と相関付け、この相関に関するフィードバックをユーザに供給するように構成されるとよい。
【0039】
[0039] 照明および検出アセンブリ、加圧アセンブリ、ならびにフィードバック・ユニットを、携帯用デバイスに一体化してもよい。
【0040】
[0040] 個人用移動体処理デバイスは、検出した信号の品質を、加えられた圧力の量と相関付け、相関に関するフィードバックをユーザに供給するように構成されるフィードバック・ユニットを備えるのでもよい。
【0041】
[0041] 前述のフィードバックは、ユーザが照明および検出アセンブリに加える圧力の量を調節すべきか否かの指示であるとよい。
【0042】
[0042] 前述のフィードバックは、ユーザが加える実際の印加圧力と共に、最適印加圧力の範囲を表示してもよい。
【0043】
[0043] 最適印加圧力の範囲は、ゼロ経壁圧力の状態に対応するとよい。
【0044】
[0044] 前述のフィードバックは、ユーザに対する印加圧力を増大、減少、または維持する要求であってもよい。
【0045】
[0045] このフィードバックは、検出信号および検出印加圧力のリアル・タイム映像出力であってもよい。
【0046】
[0046] このフィードバック・ユニットは、プロセッサと、メモリと、ディスプレイとを含む携帯用コンピュータであってもよい。
【0047】
[0047] 前述の携帯用デバイスに、複数の照明および検出アセンブリならびに複数の加圧アセンブリが設けられていてもよい。
【0048】
[0048] 照明および検出アセンブリならびに加圧アセンブリは、フィードバック・ユニットと、ワイヤレス・ネットワークを通じて通信するとよい。
【0049】
[0049] 検出信号は、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号であるとよい。
【0050】
[0050] 個人用移動体処理デバイスは、移動体電話機、スマートフォン、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、移動体音楽プレーヤ、タブレット・コンピュータ、ネットブック、およびラップトップから成る一群から選択された１つであるとよい。
【0051】
[0051] 本発明の別の態様によれば、光学測定デバイスを用いて生理的信号を検出する方法を提供する。この方法は、照明および検出アセンブリを用いて、ユーザの表面部分を測定のために照明し、ユーザの表面部分からの透過または反射出力光を信号として検出するステップと、圧力検出アセンブリを用いて、ユーザによって照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップとを備えており、検出される圧力量が、ユーザに対するフィードバック情報として用いられる。
【0052】
[0052] 照明および検出アセンブリならびに圧力検出アセンブリを１つの携帯用デバイスに一体化するとよく、フィードバック・ユニットを別個に設けてもよい。
【0053】
[0053] 加圧アセンブリは、使用中において、実質的に変形も変位もしないとよい。
【0054】
[0054] 測定デバイスは、反射率に基づくデバイスであるとよい。
【0055】
[0055] 照明および検出アセンブリは、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、赤外線ＬＥＤ、または双方を備えるとよい。
【0056】
[0056] 前述の方法は、ユーザの末梢酸素飽和（ＳＰＯ２）情報を、赤色ＬＥＤおよび赤外線ＬＥＤから検出された出力光情報から導出するステップも備えるのでもよい。
【0057】
[0057] この方法は、更に、ケーブルレス構成で結合部材を個人用移動体処理デバイスに結合するステップを備えるとよい。
【0058】
[0058] この方法は、更に、検出信号の品質を印加圧力量と相関付けるステップと、相関に関するフィードバックをユーザに、フィードバック・ユニットを用いて供給するステップとを備えるとよい。
【0059】
[0059] この方法は、更に、照明および検出アセンブリに加えられる圧力の量を調節すべきか否かについての指示をユーザに与えるステップを備えるとよい。
【0060】
[0060] この方法は、更に、最適印加圧力の範囲を、ユーザによって加えられる実際の印加圧力と共に表示するステップを備えるとよい。
【0061】
[0061] この方法は、更に、ゼロ経壁圧力の状態に対応する最適印加圧力の範囲を表示するステップを備えるとよい。
【0062】
[0062] この方法は、更に、ユーザに、印加圧力を増大、減少、または維持することを要求するステップを備えるとよい。
【0063】
[0063] この方法は、更に、検出信号および検出印加圧力のリアル・タイム映像出力を表示するステップを備えるとよい。
【0064】
[0064] 前述のフィードバック・ユニットは、プロセッサと、メモリと、ディスプレイとを含む携帯用コンピュータであるとよい。
【0065】
[0065] 前述の照明および検出アセンブリ、加圧アセンブリ、およびフィードバック・ユニットが、携帯用デバイスに一体化されていてもよい。
【0066】
[0066] 前述の携帯用デバイスには、複数の照明および検出アセンブリならびに複数の加圧アセンブリが設けられていてもよい。
【0067】
[0067] 前述の方法は、更に、フィードバック・ユニットと照明および検出アセンブリならびに加圧アセンブリとの間においてワイヤレスで通信を行うステップを備えるとよい。
【0068】
[0068] この方法は、更に、検出信号の品質を印加圧力量と相関付けるステップと、フィードバック・ユニットを用いて相関に関するフィードバックをユーザに供給するステップとを備えており、個人用移動体処理デバイスが、フィードバック・ユニットを備えるとよい。
【0069】
[0069] 検出信号は、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号であるとよい。
【0070】
[0070] 本発明の更に他の態様によれば、光学測定デバイスを用いて生理的信号を検出する方法を実行するように、光学測定デバイスのプロセッサに命令するための命令が格納されるコンピュータ読み取り可能媒体を提供する。この方法は、照明および検出アセンブリを用いて、ユーザの表面部分を測定のために照明し、ユーザの表面部分からの透過または反射出力光を信号として検出するステップと、圧力検出アセンブリを用いて、ユーザによって照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を検出するステップとを備えており、検出される圧力量を、ユーザに対するフィードバック情報として用いることができる。
【0071】
[0071] 照明および検出アセンブリならびに圧力検出アセンブリは、１つの携帯用デバイスに一体化されるとよく、フィードバック・ユニットが別個に設けられてもよい。
【0072】
[0072] 加圧アセンブリは、使用中において、実質的に変形も変位もしないとよい。
【0073】
[0073] 照明および検出アセンブリは、赤色発光ダイオード（ＬＥＤ）、赤外線ＬＥＤ、または双方を備えていてもよい。
【0074】
[0074] 前述の媒体の方法は、更に、ユーザの末梢酸素飽和（ＳＰＯ２）情報を、赤色ＬＥＤおよび赤外線ＬＥＤから検出された出力光情報から導出するステップを備えるとよい。
【0075】
[0075] この媒体の方法は、更に、検出信号の品質を印加圧力量と相関付けるステップと、相関に関するフィードバックをユーザに、フィードバック・ユニットを用いて供給するステップとを備えるとよい。
【0076】
[0076] 本発明の更に別の態様によれば、個人用移動体処理デバイス用のアクセサリを提供する。このアクセサリは、ユーザの表面部分によって、個人用移動体処理デバイスの照明および検出アセンブリに加えられる圧力の量を、測定のために検出するように構成される加圧アセンブリを備える。
【0077】
[0077] 加圧アセンブリは、使用中において、実質的に変形も変位もしないとよい。
【0078】
[0078] 前述のアクセサリは、個人用移動体処理デバイスのケーシングに着脱可能に取り付けられるとよい。
【0079】
[0079] このアクセサリは、個人用移動体処理デバイスのケーシングに一体的に取り付けられるのでもよい。
【0080】
[0080] 前述の個人用移動体処理デバイスは、移動体電話機、スマートフォン、パーソナル・デジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、移動体音楽プレーヤ、タブレット・コンピュータ、ネットブック、およびラップトップから成る一群から選択された１つであるとよい。
【0081】
[0081] 本発明に関する更に他の態様は、以下に続く説明において部分的に明記され、部分的にその説明から明白であり、あるいは本発明の実施によって学習することもできる。本発明の態様は、以下の詳細な説明および添付した特許請求の範囲において特定的に指摘される要素および種々の要素の組み合わせならびに態様によって、実現し達成することができる。
【0082】
[0082] 尚、以上の説明および以下の説明は双方とも例示的で説明のためのものに過ぎず、特許請求する発明およびその応用を、いかようであっても、限定することは意図していないことは理解されてしかるべきである。
【0083】
[0083] 添付図面は、本明細書に組み込まれその一部を成すが、本発明の実施形態を例示し、説明と共に、本発明の原理を説明し例示する役割を果たす。具体的には、以下のとおりである。
【図面の簡単な説明】
【0084】
【発明を実施するための形態】
【0085】
[00117] 本明細書では、非侵襲的生理的測定値を得る光学測定デバイス、およびこれを用いる方法について、更に詳しく説明する。このデバイスは、光学測定の間にユーザの身体部分によってこのデバイスに印加された圧力量を検出するように構成される圧力測定アセンブリを備える。ユーザがしかるべき圧力量を光学測定デバイスに加えると、その結果、検出される光学測定信号の信号対ノイズ比を増大させることができ、一層精度の高い測定信号をユーザから得ることができる。最適な圧力は、検出した光学測定値を分析し、この信号の高信号／ノイズ比の部分を、対応する印加圧力と相関付けることによって、リアル・タイムで判断することができる。ユーザには、ユーザが加える圧力量を増大させるか、減少させるか、同じレベルで維持するのかを示すリアル・タイムのフィードバックを与えることができる。したがって、この光学測定デバイスは、個々のユーザ毎にカスタム化された最適圧力判定を容易に行うことができ、これによって結果的に、ユーザ毎に最適な測定信号を得ることができる。
【0086】
[00118] 本明細書における説明は、コンピュータ・メモリまたは電子回路内にあるデータに対して処理するアルゴリズムおよび／または機能的動作のように、ある部分では明示的または暗示的に記載される場合がある。これらのアルゴリズム的な記載および／または機能的動作は、情報／データ処理技術の当業者には、効率的な説明のために有用に用いられる。一般に、アルゴリズムは、所望の結果に至る、ステップの首尾一貫したシーケンスに関する。アルゴリズムのステップは、格納、送信、転送、結合、比較、およびその他の操作を行うことができる電気信号、磁気信号、または光信号というような、物理量の物理的操作を含むことができる。
【0087】
[00119] 更に、特に具体的に述べられていなければ、そして続き(the following)から通常明白であるのでなければ、「走査」、「計算」、「判断」、「交換」、「生成」、「初期化」、「出力」等のような用語を利用する論述は、命令するプロセッサ／コンピュータ・システム、または同様の電子回路／デバイス／コンポーネントの動作およびプロセスを指すこととし、これらの動作およびプロセスは、記載するシステム内における物理量として表されるデータを操作／処理し、本システムあるいは他の情報記憶、送信、または表示デバイス等における物理量として同様に表される他のデータに変換する。
【0088】
[00120] また、この説明は、記載する方法のステップを実行する関連デバイス／装置も開示する。このような装置は、本方法に限って具体的に構成されたのでもよく、あるいは記憶部材内に格納されるコンピュータ・プログラムによって選択的に作動または構成変更される (reconfigured)汎用コンピュータ／プロセッサまたはその他のデバイスを備えるのでもよい。本明細書において説明するアルゴリズムおよび表示は、いずれの特定のコンピュータにも他の装置にも本来関係がない。尚、汎用デバイス／機械を本明細書における教示にしたがって用いてもよいことは言うまでもない。あるいは、本方法のステップを実行するように特別に製作したデバイス／装置の構成が望まれる場合もある。
【0089】
[00121] 加えて、この説明はコンピュータ・プログラムも暗示的に包含することを具申する。何故なら、本明細書において記載する方法のステップは、コンピュータ・コードによって実行することができるからである。尚、本明細書における説明の教示を実現するためには、多様なプログラミング言語およびコーディングを用いることができることは認められよう。更に、コンピュータ・プログラムが適用できる場合には、本発明の範囲から逸脱することなく、いずれの特定の制御フローにも限定されず、異なる制御フローを用いることができる。
【0090】
[00122] 更に、コンピュータ・プログラムのステップの内１つ以上は、該当する場合、並列におよび／または順次実行することができる。このようなコンピュータ・プログラムは、該当する場合、いずれのコンピュータ読み取り可能媒体上にも格納することができる。コンピュータ読み取り可能媒体は、磁気ディスクまたは光ディスク、メモリ・チップ、あるいは適したリーダ／汎用コンピュータとインターフェースするのに適した他の記憶デバイスというような記憶デバイスを含むことができる。コンピュータ読み取り可能媒体は、インターネット・システムにおいて例示されるような有線媒体、またはBluetooth技術において例示されるようなワイヤレス媒体でさえも含むことができる。コンピュータ・プログラムは、適したリーダにロードされ実行されると、その結果事実上、記載する方法のステップを実現することができる装置となる。
【0091】
[00123] また、実施形態例は、ハードウェア・モジュールとして実現することもできる。モジュールとは、他のコンポーネントまたはモジュールと使用するために設計された機能的ハードウェア・ユニットである。例えば、モジュールは、ディジタルまたはディスクリート電子コンポーネントを用いて実現することができ、あるいは特定用途集積回路（ＡＳＩＣ）のような電子回路全体の一部を形成することができる。当業者であれば、実施形態例は、ハードウェアおよびソフトウェア・モジュールの組み合わせとして実現することもできることが認められよう。
【0092】
[00124] 以下の詳細な説明では、添付図面を参照する。前述の添付図面は、本発明の原理に沿った具体的な実施形態および実施態様を、例示として示すのであって限定として示すのではない。これらの実施態様について、当業者が本発明を実施することを可能にするように十分詳細に説明するが、他の実施態様も利用できること、そして種々の要素の構造的変化および／または交換は、本発明の範囲および主旨から逸脱せずに行うことができることは言うまでもない。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈してはならない。加えて、記載する本発明の種々の実施形態は、汎用コンピュータ上で実行するソフトウェアの形態、特殊なハードウェアの形態、またはソフトウェアおよびハードウェアの組み合わせで実現することができる。
【0093】
[00125] 以下の説明では、記載する光学測定デバイスは、反射率に基づく測定デバイスとすることができるが、これには限定されないことは認められよう。実施形態例の中には、ユーザの末梢酸素飽和（ＳＰＯ２：saturation of peripheral oxygen）情報を、赤色ＬＥＤおよび赤外線ＬＥＤの双方から検出された出力光情報から導出することができる場合もある。実施形態例の中には、測定デバイスは、個人用移動体処理デバイスのアクセサリとして機能することができる場合もある。
【0094】
[00126] 更に、本明細書における説明では、「光」という用語が本明細書において用いられる場合、広い意味で解釈されることを意図しており、可視光のみに限定されるのではない。「光」という用語は、本明細書において用いられる場合、Ｘ−線光線、可視光線、紫外線光線、および赤外線光線を含むことができるが、これらに限定されるのではない。
【0095】
[00127] 図１および図２は、ＰＰＧ信号の成分を端的に説明するために設けられる。図１は、フォトプレチスモグラフィ（ＰＰＧ）信号１００のグラフ表現を示し、概略的に２つの成分に分割することができる。その成分とは、拍動性動脈血液体積１０６における光の吸収によるＡＣ成分と、拍動性でない動脈悦駅、即ち、静脈血液および毛細管血液１０８、ならびに組織の吸収１１０によって生成される吸収によって生ずるＤＣ成分１０４である。
【0096】
[00128] 図１において、このＡＣ成分１０２は、組織および平均血液体積に関係する大きな擬似ＤＣ成分１０４上に重ね合わされる。このＤＣ成分１０４は、呼吸、血管運動神経活動、および血管収縮波によってゆっくりと変動する。適した電子的フィルタリングおよび増幅によって、ＡＣ成分１０２およびＤＣ成分１０４双方を、後続のパルス波分析のために抽出することができる。
【0097】
[00129] ＰＰＧ ＡＣパルス波形１０２の２つの重要な特性について説明し、図２に示す。図２において、パルス波形の外観は、２つのフェーズ、即ち、パルスの立ち上がりエッジである第１昇脚フェーズ(anacrotic phase)１１２、およびパルスの立ち下がりエッジである第２降脚フェーズ(catacrotic phase)１１４として定義された。第１フェーズ１１２は、主に収縮に関係があり、第２フェーズ１１４は拡張および周囲からの波の反射１１６を表す。重複切痕(dicrotic notch)１１８が、健康でしなやかな動脈(healthy compliant arteries)を有する被験者の第２拡張フェーズ１１４に通常見られる。[00130] 先に論じたように、光学測定の使用によって、身体内における臓器の容積変化を表す生理的信号を取り込むことは、フォトプレチスモグラフ（ＰＰＧ）として知られている。光学ＰＰＧ信号を得るには、通例、測定される身体表面上に、外部圧力を加えることが必要になる。この圧力は、高い信号対ノイズ比で、良質のＰＰＧ信号を得ることと相関がある。
【0098】
[00131] しかしながら、外部から加える圧力は、大きすぎても、小さすぎてもいけない。そうでないと、検出されるＰＰＧ信号の品質が低くなる。例えば、図３における血管３００の断面に示すように、測定部位３０２における内部静脈圧力に比較して、外力の作用が十分でない場合、内圧が低すぎて適正な測定値を得ることができず、低いＰＰＧ信号が得られる。逆に、図４に示すように、加える外力が大きすぎると、圧力が加えられる測定部位３０２において血管３００が閉塞されてしまい、正規な血流が妨げられ、歪んだＰＰＧ信号が生成される結果となる。外部圧力が小さすぎるまたは大きすぎる場合、血管３００の壁における反応圧力(reaction pressure)は低くなり、したがって、小さなＰＰＧ信号が観察される。図５は、加えられた外部圧力の量と比較した、測定ＰＰＧ信号の振幅５０２を示すグラフである。範囲Ａにおける低印加圧力では、振幅５０２も対応して低くなる。範囲Ｂにおいて印加圧力を高めると、振幅も増大する。しかしながら、ある点を超えて印加圧力が高くなると、範囲Ｃに示すように、振幅は再度減少する。
【0099】
[00132] 強いＰＰＧ信号を得るためには、外部圧力が内部圧力に等しくなるように、外部圧力が、経壁圧力を最小にする程に十分でなければならない。更に図５には、範囲Ｂの中に範囲５０４が示されており、ここで、ＰＰＧ信号の振幅がそのピークに達する。この範囲５０４内では、外部印加圧力が内部動脈圧力と瞬時的に均衡し、その結果経壁圧力がゼロになる状態が生ずる。経壁圧力がゼロのとき、動脈の壁は無負荷であり、動脈のサイズは変化しない。その結果、測定領域における動脈内の血液体積は変化せず、精度高く測定することができ、良質なＰＰＧ信号を供給することができる。
【0100】
[00133] 一実施形態例では、加圧アセンブリが、長い時間期間にわたって最適なＰＰＧ信号を得るために最適な圧力を達成し維持するのを補助する。好ましくは、リアル・タイムの瞬時的フィードバックを、測定対象ユーザに供給することによって、このユーザは最適なＰＰＧ信号を得るために、デバイスに加える圧力量を即座に調節することができる(can be able to)。しかしながら、最適な圧力は、ゼロ経壁圧力の状態の結果だけでなく、光が測定対象ユーザの組織の一部に入射しそして射出するときの光の吸収および散乱経路の効果の結果であることもある。例えば、圧力が低すぎる場合、光源は、測定する血管を取り巻く組織を貫通することができないこともあり得る。したがって、相応しいＰＰＧ信号を検出するのに十分有効に指に入射しそして射出することができない。圧力が高すぎる場合、光が吸収または散乱され、検出される光量が、相応しいＰＰＧ信号を得るには不十分となることがあり得る。
【0101】
[00134] 一実施形態例では、本デバイスは、ユーザが不十分な圧力を加えるのか、高すぎる圧力を加えているのか、または正しい圧力量を加えているのかを示すフィードバックをユーザに供給するときに補助することができる。このユーザへのフィードバックは、映像表示または可聴音の形態として、視覚的または聴覚的でもよく、特に、本デバイスによって取り込まれるリアル・タイムのＰＰＧ信号の表示であるとよい。また、このフィードバックは、もっと簡素化した表示であってもよく、本デバイスに加える圧力量を増大または減少させるためにユーザが処置を講ずるべきか否かを示すのでもよい。他の実施形態では、フィードバックは触覚フィードバックの形態にしてもよく、この場合、本デバイスは、加えられる圧力が最適な範囲にあるときに、例えば、小さな振動を生成する。
【0102】
[00135] 本明細書において説明する実施形態例は、ユーザの身体部分の測定部位において、照明領域の光信号における信号対ノイズ比を高めることができるデバイスおよび方法を提供することを探求する。また、実施形態例は、測定部位から反射した光、および測定部位を透過した光の双方によって形成される光応答を検出する手段も備える。本明細書において説明する実施形態例は、測定部位（即ち血管）に向かう光の反射を利用して、逆に対象領域に戻す。
【0103】
[00136] 付加的な一実施形態例では、本デバイスは、個人毎に最適な圧力範囲を判定するために、個々のユーザ毎に一連の較正ステップを実行することができる。次いで、ＰＰＧ信号を取り込む後続のステップでは、予め決められた最適範囲を、最適ＰＰＧ信号を得るためのベンチマークとして使用する。１．デバイスの全体像
[00137] 図６Ａは、光学測定デバイス６００の一実施形態例を示し、図６Ｂは、この光学測定デバイス６００の分解図を示し、照明および検出アセンブリ６０２ならびに圧力検出アセンブリ６０４の較正を示す。図６Ａに示すように、照明および検出アセンブリ６０２ならびに圧力検出アセンブリ６０４は、１つの小型光学測定デバイス６００として一体化することができ、携行して使用するために、筐体６０１によって包囲されるとよい。図６Ｂの分解図では、筐体６０１は、上面ケーシング６０３と底面ケーシング６０５に分割して示されており、照明および検出アセンブリ６０２ならびに圧力検出アセンブリ６０４がその中に収容される。圧力検出アセンブリ６０４の照明および検出アセンブリ６０２との一体化によって、ユーザにとって簡単で快適な対話処理が得られる。一実施形態では、圧力検出アセンブリ６０２は、圧力検出アセンブリ６０２がばね／弾性力を用いず、使用中に実質的に変形せず変位もしないように、非可動部を備える。即ち、外部圧力または外力がユーザによって圧力検出アセンブリに加えられるとき、圧力検出アセンブリは実質的に変形も変位もしない。圧力検出アセンブリ６０４を、例えば、外部フィードバック・ユニットと協同して使用することによって、ユーザにリアル・タイムのフィードバックを供給することができ、受け取られるＰＰＧ信号の品質、または振幅を改善することができる。光学測定デバイス６００は、フィードバック・ユニット６０６（図９Ａ参照）と接続されており、フィードバック・ユニット６０６は、ＰＰＧ信号および圧力測定値を光学測定デバイス６００から受け、加えられる圧力量に関するフィードバックをユーザに供給する。したがって、この実施形態では、フィードバック・ユニット６０６を光学測定デバイス６００とは別個に設けることができる。照明および検出アセンブリ６０２は、ＰＰＧセンサと呼ぶこともでき、光源６０８と、複数の光検出器６１０（図１７参照）とを含む。光源６０８は、ユーザの測定部位における生体組織の一部を貫通する光を伝搬させる。次いで、光検出器６１０は、ユーザの生体組織の一部を透過した光、またはユーザの生体組織の一部から反射した光を検出する。一実施形態例では、圧力検出アセンブリ６０４は圧力センサであり、指のような、ユーザの身体部分に加えられた圧力の量を検出する。圧力センサは、ピエゾ系(piezo-based) 検知デバイスまたはピエゾ抵抗(piezoresistive)検知デバイスのような、薄膜可撓性印刷基板とするとよく、回路によって検知される抵抗変化は、検知デバイス上に加えられる力の変化に反比例する。実施形態例の中には、この回路が微小電子機械（ＭＥＭＳ）ストリップである場合もある。しかしながら、加えられた接触力を検知することができるのであれば、他のいずれの力測定デバイスでも用いることができる。好ましくは、圧力センサは、非可動部品を備えており、スプリング／弾性力を用いず、使用中に実質的に変形も変位もしない。
【0104】
[00138] ある種の実施形態では、光学測定デバイスの圧力検出アセンブリは、カンチレバー手段を備えるのでもよい。このカンチレバー手段は、力伝達部材に結合されており、カンチレバー・モーメントによって発揮された力を、力伝達部材に伝達する。カンチレバー手段は、少なくとも１つの支点によって支持された梁状構造であるとよい。一実施形態では、使用時には、この支点は梁状構造の一端に配置される。また、カンチレバー手段は、嵌合手段も備えるとよく、この嵌合手段は、光学測定デバイスの筐体の相補的整合手段(matching means)と嵌合することができる。カンチレバー手段の嵌合手段は、カンチレバー手段が筐体内にぴったりと収まることができるように、筐体の整合手段と嵌合することができるのであれば、いずれの物理的機構でもよい。同様に、筐体の整合手段は、確固とした係合を行うためにカンチレバー手段の嵌合手段と嵌合することができるのであれば、いずれの物理的構造でもよい。一実施形態では、嵌合手段は、突起(protrusion)、突出(projection)、迫台(abutment)、延長（extension)等から成る一群から選択した１つ以上の機構を備え、一方整合手段は、孔、細い孔状陥凹(slot depression)、窪み、開口、アパーチャ等から成る一群から選択した１つ以上の機構を備える。他の実施形態では、整合手段は、突起(protrusion)、突出(projection)、迫台(abutment)、延長（extension)等から成る一群から選択した１つ以上の機構を備え、一方嵌合手段は、 孔、細い孔、陥凹、窪み、開口、アパーチャ等から成る一群から選択した１つ以上の機構を備える。好ましくは、嵌合手段および整合手段は、互いに相補的である段付き構造(stepped structure)である。他の実施形態では、カンチレバー手段が力伝達部材の一部であってもよく、そしてその逆であってもよく、カンチレバー手段および力伝達手段の双方が、１つの単体構造を形成するようにしてもよい。
【0105】
[00139] 図２５Ａは、本明細書において開示する他の実施形態によるカンチレバー型光学測定デバイスの断面図である。光学測定デバイス２５００は、発光ダイオード２５０２の形態とした波動放射源(wave emitter)と、光検出器２５０４の形態とした波動検出器(wave detector)とを備える。これらは、同じ水平面（検知デバイスの底面に対して）および同じ基板上に配置されており、基板は、印刷回路ボード２５１２の形態となる。波動放射源および波動検出器は、照明検出アセンブリの一部であってもよい。基板または印刷回路ボード２５１２は、更に、ＬＥＤ２５０２と光検出器２５０４との間に配置された開口２５２０も備える。力伝達部材は、プラスチック・アセンブリ片２５０６とオーバーヘッド部２５０８とを備えており、プラスチック・アセンブリ片２５０６が、発光ダイオード２５０２と光検出器２５０５との間において、開口２５２０を貫通するように配列される。力伝達部材は、加圧アセンブリの一部であってもよい。オーバーヘッド部２５０８は、ＬＥＤ２５０２によって放出された光が直接光検出器２５０４に向かって進んでいくのを実質的に防止するために利用可能な表面エリア全体を増大させるために設けられる。この実施形態例では、オーバーヘッド部２５０８は、プラスチック・アセンブリ片の中に挿入され、これらの双方が互いとぴったり嵌り合うようになる。また、オーバーヘッド部２５０８は、ＬＥＤ２５０２によって放出された光が直接光検出器２５０４に向かって進むのを実質的に防止する役割を果たす限りにおいて、他の形態、形状、および／または向きで設けることもできる。オーバーヘッド部２５０８は、プラスチック・アセンブリ片２５０６に取り付けられる、取り外し可能な部分とすることができる。あるいは、オーバーヘッド部２５０８は、１つの構造として形成された、プラスチック・アセンブリ片２５０６の連続する一部とすることもできる。プラスチック・アセンブリ片２５０６は、不透明であり、実質的に発光ダイオード２５０２からの光を直接光検出器２５０９に向けて進ませない。また、オーバーヘッド部２５０８も不透明である。しかしながら、オーバーヘッド部２５０８は、孔２５０８ａを備え、発光ダイオード２５０２から放出された光が孔２５０８ｂを通過し、孔２５０８ｂに達して、反射光がこの孔２５０８ｂを通過して光検出器２５０４に到達することを可能にする。図２５Ａにおいて見ることができるように、力伝達部材２５０６は、全体的に、オーバーヘッド部２５０８が上に載ることができるように、フォーク形状の断面エリアを有するように見える。このフォーク形状の断面エリアは、オーバーヘッド部２５０８に対して安定性を設け、更に、カンチレバー型モーメントによって発揮された力の伝達を容易にする。側面図からは、フォーク形状の断面エリアは、複数の壁（例えば、２つの壁）を有する底面を備えるように見え、複数の壁は、底面に対して実質的に垂直になるように、底面から延びる。側面図からは、これらの壁は互いからある距離だけ離される。三次元視野(perspective)では、力伝達部材２５０６は、実際には、底面から延び、前述のフォーク形状の断面エリアを有する外周壁(circumferential wall)とすることができる。この外周壁は、底面上の空間周囲に囲いを形成するように、連続的に合体することができる（例えば、図２５Ｂのコンポーネント２５０６に示す通りである）。外周壁は、環状とすることができ、または底面上の空間周囲に囲いを形成するのである限り、他のいずれの形状でも可能である。また、他の実施形態では、外周壁は１つ以上の間隙を備えその連続性を中断させるが、なおも底辺上の空間を全体的に包囲すると見なされるのであってもよいことも可能である。底面から延びる壁（１つまたは複数）によって、この壁（１つまたは複数）によって包囲される底面上の空間は、窪みまたは空洞(cavity)と見なすことができる。他の場合には、この壁が、底面上の空間周囲の組み立てエリア(built up area)と見なされてもよい場合もある。オーバーヘッド部２５０８は、突起２５０８ｃを有することができる。突起２５０８ｃは、この窪みまたは空洞に対して相補的であり、オーバーヘッド部２５０８の突起を、プラスチック・アセンブリ片２５０６内部において窪みまたは空洞２５０６ａに挿入し、一層ぴったりとまたは固定的に嵌め合わせることができるようにする。尚、実施形態例の中には、この相補嵌合構造を逆にしてもよい場合もあり、その際窪みまたは空洞がオーバーヘッド部に存在し、突起が力伝達部材に存在するようにしてもよいことは認められよう。
【0106】
[00140] 力伝達部材２５０６の位置決めおよび構造によって、発光ダイオード２５０２によって放出される光が直接光検出器２５０９に向かって進むことを実質的に防止する。力伝達部材は、力センサ２５１８の形態で、検知基板上に載せられる。力センサ２５１８は、可撓性プリント基板として設けることができ、接触力を検知して、関連する電気信号をプリント回路ボード２５１２に、力センサ２５１８の一端にある電気コネクタを介して（図２５Ａには示されていない）供給する。力センサ２５１８は、その可撓性のために、力伝達部材が力を金属コネクタ２５１８に伝達するときに、多少変形することができる。また、光学測定デバイス２５００は、前述した個々のコンポーネントを収容するためのプラスチック筐体２５１４も備える。筐体２５１４の上面には、検出対象のユーザの表面部分を受容するために、透明なプラスチック片２５１０の形態とした、向きが自由な測定面(orientation-free measurement surface)が設けられる。この向きが自由な測定面は、透明なプラスチック片２５１０の形態となっており、ユーザの表面部分を１つの方向に載せなければならないことには限定されない。例えば、クリップまたはカフ(cuff)と比較すると、この向きが自由な測定面と接触するユーザの表面が、放射された波を波動検出器に向けて反射することができる限り、向きが自由な測定面は、特定の様式でユーザの表面部分と係合することを必要としない。したがって、向きが自由な測定面は、二次元表面を検出できるという利点がある。一方、検出対象のユーザの部分は、クリップまたはカフが用いられる場合、検出のためにクリップまたはカフとの十分な係合を確保するためには、三次元でなければならない。透明なプラスチック片２５１０は、更に、追加の保護層を設け、ＬＥＤおよび光検出器への直接的な接触や損傷を防止することができる。また、これはゴミや細かい粒子が検知デバイスの筐体に入るのを防止することもできる。
【0107】
[00141] この実施形態例では、光測定デバイス２５００は結合部材も備える。この結合部材は、プリント回路ボード２５１２に電気的に結合されるデータ通信ポート２５１６の形態となる。データ通信ポート２５１６は、電気信号を検知デバイス２５００に送信すること、および電気信号を検知デバイス２５００から受信することができる。また、データ通信ポート２５１６は、プリント回路ボード２５１２および、発光ダイオード２５０２、光検出器２５０４、および力センサ２５１８のような、電気的に接続されるそのコンポーネントに給電するために、電力を伝達することもできる。
【0108】
[00142] 使用するとき、検知デバイス２５００は、個人用移動体処理ユニット、例えば、移動体電話機にデータ通信ポート２５１６を介して接続することができる。次いで、ユーザは、検出しようとする所望の表面、例えば、指を透明なプラスチック片２５１０の上に載せる。発光ダイオード２５０２から放出された光が、アクセス孔２５０８ａを通過して、透明なプラスチック片２５１０と接触する指の表面に向かって進む。指の表面から反射した放出光は、アクセス孔２５０８ｂを通過して、光検出器２５０４に向かって進む。次いで、光検出器２５０４は、検出した反射光を表す電気信号を、移動体電話機にデータ通信ポート２５１６を介して送信する。データ通信ポート２５１６には、カバー２５１６Ａを設けることもできる。同時に、及ぼされた力は、プラスチック・アセンブリ片２５０６を介して力検出器２５１８に伝えられる。すると、力検出器２５１８は、この力を表す電気信号を回路ボード２５１２に供給する。次いで、この電気信号は、移動体電話機に、データ通信ポート２５１６を介して送信される。移動体電話機は、処理ユニットを備えており、光学測定デバイス２５００から受信した信号を処理することができる。また、移動体電話機は、フィードバック・ユニットも備え、指によって及ぼされた力が強すぎるかまたは弱すぎるか、ユーザに示すこともできる。すると、ユーザは、それにしたがって、力即ち圧力を調節し、一旦最適な圧力が検出されると、移動体電話機は、検出された反射光の固有性から導出される生理的特性を表示する。
【0109】
[00143] 図２５Ｂは、図２５Ａの検知デバイスの分解図である。個々のコンポーネントが分解されており、明確に見ることができる。プラスチック筐体２５１４は、上面部２５１４ａと、底面部２５１４ｂとに分離されるのを見ることができる。力センサ２５１８は、接触力を検知し、関連する電気信号をプリント回路ボード２５１２に、力センサ２５１８の一端にある電気コネクタ２５１９を介して供給する。
【0110】
[00144] 図２５Ｃは、図２５Ａの簡略図であり、カンチレバー型モーメントによって発揮された力の伝達および検知に用いることができる主要なコンポーネントのみを示す。カンチレバー構造は、コラムの動きを、１つの方向を除いて全ての方向で制限することができる。これによって、より高い安定性をコラムに与えることができ、ユーザにとって一定の印加力を維持することが容易になる。
【0111】
[00145] 図２５Ｄおよび図２５Ｅは、カンチレバー型力印加２５３０の模式図を示す。コンポーネント２５３４は、図２５Ｂの透明プラスチック片２５１０およびオーバーヘッド部２５０８を合わせたものを簡略化した表現と見なすことができる。コンポーネント２５３６は、図２５Ｂの力伝達部材２５０６を簡略化した表現と見なすことができ、コンポーネント２５４０は、図２５Ｂの力検出器２５１８を簡略化した表現と見なすことができる。力Ｆがコンポーネント２５３４上でコンポーネント２５３６に向かって加えられると、曲げモーメントが発生して、コンポーネント２５３４およびコンポーネント２５３６が一方向に向かって変形することになる。この曲げモーメントは、検出のためにコンポーネント２５４０に伝えられる。
【0112】
[00146] 図２５Ｆは、図２５Ｂの透明プラスチック片２５１０と、プラスチック筐体２５１４ａの上面部の下側の斜視図である。図２５Ｆに示すように、透明プラスチック片２５１０は、突起２５１０ａを備える。これらの突起２５１０ａは、透明プラスチック片２５１０を固定し、その望ましくない横方向の動きを防止するために、図２５Ｂのオーバーヘッド部２５０８のアクセス孔２５０８ａおよび２５０８ｂに嵌入することができる。
【0113】
[00147] 図２５Ｇは、本明細書において開示する光学測定デバイス２５５０の他の実施形態例の分解図である。この実施形態例では、コンポーネントの殆どは、図２５Ｂにおいて説明したものと同様である。これら同様のエレメントには、図２５Ｂにおいて用いた同じ参照番号を付けるが、ダッシュ「’」が含まれる。この実施形態例では、図２５Ｂの実施形態からの主要な相違は、コンポーネント２５５２および２５５４である。コンポーネント２５５２は、不透明または実質的に不透明なプラスチック片であるが（最少の光を通過させる）、光が通過できるようにアクセス孔２５５２ａを有する。コンポーネント２５５４は、図２Ｂのオーバーヘッド部２５０８と同様のオーバーヘッド部である。しかしながら、コンポーネント２５５４は、実質的に透明であり、光を通過させることができる。更に、図２５Ｂに示したアクセス孔２５０８ａおよび２５０８ｂの代わりに、突起２５４４ａ（これらも透明である）がある。突起２５５４ａは、プラスチック片２５５２を固定し、その望ましくない横方向の動きを防止するために、不透明または実質的に不透明なプラスチック片２５５２のアクセス穴２５５２ａに嵌入することができる。尚、この構成は、図２５Ｆに示したものを逆にしたのであることは認められよう。
【0114】
[00148] 図２５Ｈは、図２５Ａの組み立て後の検知デバイスの、種々の抜き取り(stripping)レベルにおける断面図であり、透明プラスチック片の構造を強調する。図２５Ｈに示すように、透明片２５１０は、支持端２５１１ａを有する。この支持端２５１１ａは、ＸおよびＹ座標軸（Ｙ軸はページに入る軸であり、Ｘ軸は見る人の視線から、ページの左から右に延びる軸である）によって定義される平面における横方向の動きが制限されるように、ぴったりとケーシング２５１４に嵌り込む。対向端２５１１ｂは、下向きにＺ座標軸に沿って自由に動く（Ｚ軸は、見る人の視線から、ページの底辺から上辺に進む軸である）。しかしながら、透明片２５１０は、段付き外縁を有し、底面がその上面よりも広くなる。ケーシング２５１４は、小さい方の上面だけが嵌まり込む一方底面は嵌まり込まないように、相応の寸法で作られる。したがって、大きい方の底面がケーシングの表面よりも外側に動くことを制限されるので、カンチレバー透明片の上方向の動きは、デフォルトの位置を超えることができない。カンチレバー透明片２５１０を上向きに動かそうとすると、対向端２５１１ｂにおける段付き縁が、ケーシング２５１４の相補的な段付き縁と係合し、こうしてその所定の位置から上方向の動きを抑える。これによって、透明片２５１０がケーシング２５１４から外れて落ちることを防止することができ、更に、外力が加えられないときに、精度高いデフォルト圧力の測定を可能にすることができる。ある種の実施形態では、ばねのような反発性手段を、対向端２５１１ｂにおいて段付き縁に結合し、ユーザが入れる下方向の力が抜かれたときにその元の外形に戻るようにすることができる。この反発手段は、ユーザが入れる対向端への力が抜かれたときに、対向端２５１１ｂにおける段付き縁をケーシング２５１４に向けて付勢し、それと係合させることができる。完全に組み立てると、透明プラスチック片２５１０（カンチレバーとして作用する）の支持端２５１１ａは、図２５Ｈに示すように、通信ポート２５１６の上に静止する(sit on)ことができる。ある種の実施形態では、ばねのような反発手段は、透明プラスチック片２５１０と通信ポート２５１６との間に配置することができる。図２５Ｈにおいて、２５１１ａの一部が解放され、通信ポート２５１６と接触しないように、透明プラスチック片２５１０が通信ポート２５１６の端部に載せられることが分かる。これは、対向端に力が加えられたときに、プラスチック片２５１０の時計回り方向の回転（図２５Ｈのユーザの視線から）を最大限(possibly)可能にすることができる。透明プラスチック片２５１０はカンチレバーとしても作用することができるので、透明プラスチック片２５１０は、実質的に可撓性であるが、同時にＰＰＧ測定の間ユーザによって及ぼされる力に耐えるだけの十分な曲げ強さを有することができる。また、透明プラスチック片２５１０は、及ぼされた力が抜かれたときには、その元の形状／位置に戻るように、十分な曲げ強さおよび／または可撓性を有することもできる。他の実施形態例の中には、透明プラスチック片２５１０を、ばねのような反発手段に結合し、一旦入れられる力が抜かれたときには、透明プラスチック片２５１０をその元の外形に戻すようにするとよい場合もある。異なるコンポーネント間にある相補嵌合構造によって、この検知デバイス例は、望ましくない動きを抑える硬質で安定したアセンブリを形成するように、容易に組み立てることができることが認められよう。これによって、存在する未知のパラメータまたは可変パラメータ（例えば、コンポーネントの望ましくない動きによって生ずる）の数を減らすことによって、検知デバイスは高いレベルの測定精度および一貫性を有することを可能にすることができる。相補嵌合構造の他の利点は、個々のコンポーネント互いに逆に組み立てることまたは分解することができ、個々のコンポーネントの修理または交換が便利になることである。また、この検知デバイス例は、その個々の相補嵌合構造によって、一層容易な組み立ておよび分解のために、瞬時嵌合構造(snap-fit design)に適応させることができることも認められよう。
【0115】
[00149] 図２５Ｉは、図２５Ｇの検知デバイスを組み立てた場合の、種々の抜き取り(stripping)レベルにおける断面図であり、不透明または実質的に不透明なプラスチック片の構造を強調する。図２５Ｉに示すように、プラスチック片２５５２は、支持端２５５３ａを有する。支持端２５５３ａは、ＸおよびＹ座標軸（Ｙ軸はページに入る軸であり、Ｘ軸は見る人の視線から、ページの左から右に延びる軸である）によって定義される平面における横方向の動きが制限されるように、ぴったりとケーシング２５１４’に嵌り込む。対向端２５５３ｂは、下向きにＺ座標軸に沿って自由に動く（Ｚ軸は、見る人の視線から、ページの底辺から上辺に進む軸である）。しかしながら、プラスチック片２５５２は、段付き外縁を有し、底面がその上面よりも広くなる。ケーシング２５１４’は、小さい方の上面だけが嵌まり込む一方底面は嵌まり込まないように、相応の寸法で作られる。したがって、大きい方の底面がケーシングの表面よりも外側に動くことを制限されるので、カンチレバー透明片の上方向の動きは、デフォルトの位置を超えることができない。カンチレバープラスチック片２５５２を上向きに動かそうとすると、対向端２５５３ｂにおける段付き縁が、ケーシング２５１４’の相補的な段付き縁と係合し、こうしてその所定の位置から上方向の動きを抑える。これによって、プラスチック片２５５２がケーシング２５１４から外れて落ちることを防止することができ、更に、ユーザによって外力が加えられないときに、精度高いデフォルト圧力の測定を可能にすることができる。ある種の実施形態では、ばねのような反発性手段を、対向端２５５３ｂにおいて段付き縁に結合し、ユーザが入れる下方向の力が抜かれたときにその元の外形に戻るようにすることができる。この反発手段は、ユーザが入れる対向端への力が抜かれたときに、対向端２５５３ｂをケーシング２５１４’に向けて付勢し、それと係合させることができる。カンチレバー片２５５２は、更に他の中央突起２５５２ｂを備えており、この中央突起２５５２ｂは、オーバーヘッド透明片２５５４の開口２５５４ｂ（図２５Ｇ参照）を通過し、プラスチック・アセンブリ片２５０６’内において相補的な窪みまたは空洞に挿入して、一層ぴったりとまたはしっかりとした嵌合に備えることができる。完全に組み立てると、プラスチック片２５５４（カンチレバーとして作用する）の支持端２５５３ａは、図２５Ｉに示すように、通信ポート２５１６’の上に静止する(sit on)ことができる。ある種の実施形態では、ばねのような反発手段を、プラスチック片２５５２と通信ポート２５１６’との間に配置することができる。図２５Ｉにおいて、２５５３ａの一部が解放され、通信ポート２５１６’と接触しないように、透明プラスチック片２５５２が通信ポート２５１６’の端部に載せられることが分かる。これは、対向端に力が加えられたときに、プラスチック片２５５２の時計回り方向の回転（図２５Ｉのユーザの視線から）を最大限可能にすることができる。透明プラスチック片２５５２はカンチレバーとしても作用することができるので、プラスチック片２５５２は、実質的に可撓性であるが、同時にＰＰＧ測定の間ユーザによって及ぼされる力に耐えるだけの十分な曲げ強さを有することができる。また、透明プラスチック片２５５２は、及ぼされた力が抜かれたときには、その元の形状／位置に戻るように、十分な曲げ強さおよび／または可撓性を有することもできる。他の実施形態例の中には、透明プラスチック片２５５２を、ばねのような反発手段に結合し、一旦入れられる力が抜かれたときには、透明プラスチック片２５５２をその元の外形に戻すようにするとよい場合もある。異なるコンポーネント間にある相補嵌合構造によって、この検知デバイス例は、望ましくない動きを抑える硬質で安定したアセンブリを形成するように、容易に組み立てることができることが認められよう。これによって、存在する未知のパラメータまたは可変パラメータ（例えば、コンポーネントの望ましくない動きによって生ずる）の数を減らすことによって、検知デバイスは高いレベルの測定精度および一貫性を有することを可能にすることができる。相補嵌合構造の他の利点は、個々のコンポーネント互いに逆に組み立てるまたは分解することができ、個々のコンポーネントの修理または交換が便利になることである。また、この検知デバイス例は、その個々の相補嵌合構造によって、一層容易な組み立ておよび分解のために、瞬時嵌合構造(snap-fit design)に適応させることができることも認められよう。
【0116】
[00150] 以上の説明において、測定面（透明プラスチック片または不透明プラスチック片とすることができる）、オーバーヘッド部、および力伝達部材は、別個のコンポーネントとして説明したように思われるが、実施形態の中には、これらを、力が及ぼされたときにカンチレバー・モーメントが得られる１つの総合的機能コンポーネントの一部であると見なせる場合もある。したがって、実施形態の中には、プラスチック片、オーバーヘッド部、および力伝達部材は、集合的に、１つの単一構造を形成することができ、全体としてカンチレバー構造と見なすことができる場合もある。
【0117】
[00151] 加えて、以上では波動発生器(wave emitter)が１つのＬＥＤを備えると説明したが、実施形態の中には、波動発生器が複数のＬＥＤを備えていてもよく、少なくとも１つが赤色ＬＥＤであり、１つが赤外線ＬＥＤであってもよい。
【0118】
[00152] 図２４は、本明細書において開示するピエゾ系検知デバイス２４００を実現するための簡略化した代表的回路図例を示す。Ｖは電圧計を表し、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３は複数の電気抵抗器を表す。コンポーネント２４０２は、ピエゾ系材料（例えば、圧電またはピエゾ抵抗）を表し、１つ以上の抵抗器として図示することができる。その内の１つ以上は、可変抵抗器であり、その抵抗はそれに加えられる力によって異なる。尚、コンポーネント２４０２の位置は、望ましければ、Ｒ１、Ｒ２、およびＲ３のいずれの１つとでも相互交換することができ、またはその逆も可能であることは、当業者には認められよう。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、およびコンポーネント２４０２は、ホイートストーン・ブリッジ構成に接続される。図２４に示すブリッジ構成は、クオータ・ブリッジ構成になる。しかしながら、望ましければ、このブリッジは、半形態または全形態で動作することもでき、即ち、コンポーネント２４０２と同様の１つ以上のコンポーネントが、それぞれ、Ｒ２またはＲ１、Ｒ２およびＲ３と置き換わることができる。また、１つ以上の固定または可変電気抵抗器も、「ダミー」力ゲージとして追加し、例えば、温度変化の効果を打ち消すために、所望に応じてそして望ましいときに、ブリッジ回路を完成させることができる。
【0119】
[00153] ブリッジが図２４に示すクオータ構成で動作するときの一動作実施態様例では、Ｒ３は力が加えられていないときのコンポーネント２４０２の抵抗に等しい値に設定される。Ｒ３は、容易なゼロ設定を可能にするために、可変抵抗器とすることができる。他の２つの抵抗器Ｒ１およびＲ２は、互いに等しく設定される。このような配列では、コンポーネント２４０２に力が加えられていないとき、ブリッジは対称的に均衡する。即ち、電圧計Ｖは０ボルトを示し、コンポーネント２４０２にかかる力がゼロであることを表す。コンポーネント２４０２に力が加えられると、その抵抗が変化して、即ち、減少または増加し、このためブリッジの均衡が崩れ、電圧計Ｖ上においてゼロでない読み取り値が生ずる。この電圧計上で得られた読み取り値を、次に、コンポーネント２４０２に加えられる実際の機械的力と相関付けることができる。
【0120】
[00154] 圧力検出アセンブリは、微小電子機械システム（ＭＥＭｓ）を備えていてもよい。一実施形態では、圧力検出アセンブリは、ピエゾ系センサを備える。このピエゾ系センサは、材料に加えられる力を測定し、機械的応力によるこの材料の物理的および／または電気的固有性の変化に基づいて、信号を相関付ける。このような材料は、限定ではないが、クリスタル、セラミクス、または半導体を含むことができる。電気的固有性の変化は、限定ではないが、材料の導電性、固有抵抗、抵抗、容量、および／または生成電荷の変化を含むことができる。ピエゾ系センサは、圧電系センサ、ピエゾ抵抗系センサ、ピエゾ容量系センサ等から成る一群から選択することができる。実施形態例では、力伝達部材が圧力センサ上に載せられており、力伝達部材には実質的に変位も変形も生じることなく、それに加えられた力を圧力センサに伝える。
【0121】
[00155] 有利なこととして、圧力センサは、全体的な簡潔さには悪影響を及ぼすことなく、光学測定デバイスに容易に組み込むことができる。つまり、光学測定デバイスのサイズを最小に、例えば、厚さを約１ｃｍ未満に、抑えることができる。このような実施形態では、加えられた力の精度高い読み取り値を得るためには、変位も変形も殆ど不要にまたは実質的に不要にすることができる。更に、このために、変位または変形を生じさせるために必要な測定デバイス内部における空間量を削減するという効果がある。更に一層有利なことに、必要な可動部品が少ないので、内部コンポーネントの消耗や引き裂きが減少し、デバイスの寿命を長くすることができる。
【0122】
[00156] 図６Ａにおける光学測定デバイスの分解図に示すように、ユーザの指６１２によって加えられる力がＰＰＧセンサ６０２を介して圧力センサ６０４に移されるように、圧力センサ６０４をＰＰＧセンサ６０２の下に位置付けることができる。次いで、圧力センサ６０４は、ユーザの指６１２によって及ぼされた外力を集めて追跡する。図７Ｂは、ＰＰＧセンサ６０２と一緒に組み立てられた圧力センサ６０４の動作中における図を示し、ユーザの指６０６は、ＰＰＧセンサ６０２に接触して置かれる。
【0123】
[00157] フィードバック・ユニット６０６は、個人用移動体処理デバイスとすることができる。フィードバック・ユニット６０６は、プロセッサ、メモリ、および任意にディスプレイを含むコンピュータとすることができる。これについては、図２２に関して以下で更に説明する。フィードバック・ユニット６０６は、ＰＰＧ信号および圧力測定値を光学測定デバイス６００から受け、時間的にＰＰＧ信号を圧力測定値と相関付けて、図８に示す比較ＰＰＧ信号グラフ８０２および印加圧力グラフ８０４に示すような、最適なＰＰＧ信号を供給する最適な圧力量を判定する。これについては、以下で更に詳しく説明する。
【0124】
[00158] 図９Ａおよび図９Ｂに示すように、フィードバック・ユニット６０６にはディスプレイ６１４を設けるとよい。ディスプレイ６１４は、ＰＰＧ信号を測定するプロセスの間、グラフィカル・ユーザ・インターフェース（ＧＵＩ）の形態でユーザに映像フィードバックを供給することができる。この映像フィードバックは、検出したＰＰＧ信号６１６のリアル・タイム表示とするとよく、ユーザは、光学測定デバイスに加えられる圧力を変化させた効果を瞬時に見ることができ、最適なＰＰＧ信号が表示されるまで、圧力量を調節することができる。また、ディスプレイ６１４は、加えられる圧力のリアル・タイムのグラフ指示６１８も供給するとよい。印加圧力のグラフ表示６１８は、同じグラフィカル・ディスプレイ（以下の図２１Ａを参照）上でＰＰＧ信号６１６を追跡するとよく、または恐らくは、図９Ａおよび図９Ｂに示すように、表示されるＰＰＧ信号の一方側に位置付けられた垂直な圧力状態バー６２０の形態で表示されるのでもよい。状態バー６２０は、ユーザによって加えられる力に応じて上下に動く。この実施形態では、ユーザは、表示されるリアル・タイムＰＰＧ信号６１６を改良することができるか否か判断するために、最適ＰＰＧ信号を特定する。しかしながら、検出されたＰＰＧ信号６１６、そして可能であれば圧力状態バー６２０を表示することによって、最適なＰＰＧ信号を供給する圧力量を計算するためには、フィードバック・ユニット６０６は不要となる。これは、ユーザが、デバイスによる指図を受けずに、表示されるＰＰＧ信号６１６を分析し、調節を行うことによって、手作業でこのステップを実行するからである。図９Ｂは、動作中のフィードバック・ユニット６０６および光学測定デバイス６００を示し、ユーザの指６１２が光学測定デバイス６００上に位置付けられる。
【0125】
[00159] 図１０に示す一実施形態例では、フィードバック・ユニット６０６は、ユーザが圧力量を増やすか、減らすか、または同量にするために調節すべきか否かの指示を一層簡略化したＧＵＩを生成し表示することができる。この種のＧＵＩを設けるためには、いずれの数の方法があってもよい。例えば、ユーザに、加える圧力を調節するように指令するために、記号または形状を、恐らくは交通信号機の色を使用した表示でカラー・コード化も施して、表示してもよい。同様に、ＧＵＩは、単に、「もっと圧力を加えて下さい」、「圧力を減らして下さい」、または「同じ圧力量を加えて下さい」とユーザに指図する単語を表示するのであってもよい。図１０において、強調されるボックス６２２を、圧力状態バー６２０の上に配し、個々のユーザに対して圧力を加えるべき最適な範囲を特定することもできる。この実施形態では、フィードバック・ユニット６０６は、測定されたＰＰＧ信号と、対応する印加圧力とをリアル・タイムで比較して、最も高い振幅のＰＰＧ信号が得られる印加圧力範囲を決定する。これは、通常ではゼロ経壁圧力の状態となる。次いで、フィードバック・ユニット６０６は、ユーザが加える圧力が、決定した範囲内にあるのか、それよりも上にあるのか、またはそれよりも下にあるのかに応じて、ディスプレイ６１４上においてユーザに、対応するインディケータを供給する。
【0126】
[00160] 一実施形態例では、フィードバック・ユニット６０６は、ディスプレイを必要としなくてもよい。これは、スピーカまたは他の音響出力コンポーネントによって、可聴コマンドをユーザに供給できるからである。例えば、オーディオ・デバイスが、単に、「もっと圧力を加えて下さい」、「圧力を減らして下さい」、または「同じ圧力量を加えて下さい」とユーザに話しかけることもできる。また、音響フィードバックは、呼び鈴の音またはブザーの音というような、異なる音程または音の音楽トーンの形態にすることも可能である。これらは、正音(positive sound)または負音(negative sound)として広く知られる。
【0127】
[00161] 他の実施形態例では、光学測定デバイス６００は、実際のＰＰＧ信号の測定を実行する前に、ユーザにデバイスを較正するように要求することもできる。これには、固定時間期間の間に種々の異なる圧力をデバイスに加えるようにユーザに要求することを必要とする場合があり、固定時間期間において、フィードバック・ユニットが、その時間期間において検出されたＰＰＧ信号を測定し、最適なＰＰＧ信号が得られる印加圧力範囲を決定する。例えば、図８における印加圧力のグラフ８０４の力プロファイル８０８のような、ある時間期間に亘る圧力範囲のプロファイルにしたがいながら、ユーザに圧力をかけるように要求することもできる。較正の結果として、デバイス６００は、測定対象である個々のユーザによっては精度が高くないこともある一般化した範囲ではなく、個々のユーザ毎に、印加圧力範囲を得ることができる。
【0128】
[00162] 一実施形態例では、フィードバック・ユニット６０６は、携帯用デバイスでもよく、更に好ましくは、移動体電話機、スマートフォン、パーソナル・ディジタル・アシスタント（ＰＤＡ）、移動体音楽プレーヤ、タブレット、ネットブック、またはラップトップというような、個人用移動体処理デバイスとするとよいが、この羅列は、いかなる意味でも網羅的ではない。しかしながら、フィードバック・ユニット６０６が携帯用である必要もなく、同様にコンピュータまたはサーバとすることもできる。フィードバック・ユニット６０６は、有線でまたはワイヤレスで、更に好ましくは、ケーブルレス構成で、フィードバック・ユニット６０６の結合部材、またはユニバーサル・シリアル・バス（ＵＳＢ）ポート、またはＡｐｐｌｅ（登録商標）社のｉＰｈｏｎｅ（登録商標）（ＣＡ、CupertinoのＡｐｐｌｅ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ,Ｉｎｃ．）において用いられる３０ピン接続というような、企業固有のコネクタを介して、光学検出デバイス６００と接続することもできる。本明細書における説明では、ケーブルレス構成とは、個人用移動体処理デバイスから光学測定デバイスに延びるワイヤまたはケーブルの使用を伴わない接続を含むと捉えることとする。
【0129】
[00163] 他の実施形態では、図１１に示すような単体の光学測定デバイス１１００のような、光学検出デバイスと携帯用デバイスを一体化してもよい。光学検出デバイス６００は、携帯用デバイス６０６の筐体６２４内に組み込まれ、この場合、携帯用デバイス６０６のメニュー・ボタン６２６の付近で、ディスプレイ６１４から離れて配置される。このような構成では、携帯用デバイス６０６は、信号のコンディショニングや信号処理というような、光学検出デバイス６００の処理機能を実行することができる。図１７のブロック図に関して以下で説明するが、携帯用デバイス６０６と一体化された光学検出デバイス６００は、検知部６２８を備えており、一方、処理部６３０は、携帯用デバイス６０６のハードウェアまたはファームウェアによって設けられる。検知部６２８は、好ましくは、図１７に示すように、照明および検出アセンブリ６０２と、圧力検出アセンブリ６０４とを含む。
【0130】
[00164] 図１２に示す他の実施形態例では、ディスプレイがタッチ・スクリーン・ディスプレイである場合、光学検出デバイス６００をディスプレイ６１４と一体化することもできる。タッチ・スクリーン・ディスプレイに２つの開口を作るとよく、ＬＥＤ光源からの光が透過して、光検出器に達することができる。タッチ・スクリーン・ディスプレイ６１４のコンポーネントは、タッチ・スクリーン・ディスプレイ６１４に加えられる圧力量を検出する高精度圧力検知能力を有し、圧力検出アセンブリの機能は直接タッチ・スクリーン・ディスプレイ６１４によって設けることができ、これによって別個の圧力検出アセンブリの必要性をなくすことができる。したがって、赤色および赤外線（ＩＲ）ＬＥＤ光源および光検出器というような、光学検出デバイスの照明および検出アセンブリだけが、別個に設けられる。
【0131】
[00165] 他の実施形態例では、照明および検出アセンブリは、スマートフォンまたは他の携帯用デバイスのカメラおよびフラッシュを備えており、カメラが光検出器として機能し、一方フラッシュが光源として機能するとよい。フラッシュおよびカメラは、携帯用デバイス上で互いに近接して配置されており、フラッシュには、必要な光の波長を出力するために、赤色ＬＥＤおよび赤外線ＬＥＤを設置することができる。この実施形態例では、圧力検出アセンブリは、携帯用デバイスの唯一の大きな変更である。
【0132】
[00166] このように、この実施形態例では、個人用移動体処理デバイスにアクセサリを設けることができる。アクセサリは、圧力検出アセンブリを備えており、これによって、測定のためにユーザの表面部分によって個人用移動体処理デバイスの照明および検出アセンブリに加えられる圧力量を検出するように構成される。このようなアクセサリは、個人用移動体処理デバイスのケーシングに、着脱可能に取り付けることができる。あるいは、このアクセサリは、個人用移動体処理デバイスのケーシングに、一体的に取り付けることもできる。
【0133】
[00167] 図１３Ａおよび図１３Ｂは、更に他の実施形態例を示し、ユーザがディスプレイ６１４を横配置で見て、ユーザにとって携帯用デバイス６０６をユーザの手の中に一層保持し易くなる方法で、光学検出デバイス６００と対話処理できるように、携帯用デバイス６０６を横配置に向けるとよい。横配置では、ユーザは指６１２を光学検出デバイス６００上に置いて、ＰＰＧ信号６１６をもっと長い時間期間一層容易に見ることができる。
【0134】
[00168] 図１４Ａおよび図１４Ｂは、他の実施形態例を示し、ここでは、複数の光学検出デバイス６００Ａおよび６００Ｂが、横配置でユーザとの対話処理ができるように、携帯用デバイス６０６と一体化される。１つよりも多い光学検出デバイスを使用することによって、追加の生理的固有性の測定も可能になる。図１４Ｂに示すように、ユーザは、彼らの親指６３４Ａおよび６３４Ｂを対応する光学検出デバイス６００Ａおよび６００Ｂ上にも置きながら、両方の手６３２Ａおよび６３２Ｂで携帯用デバイス６０６を容易に保持することができる。ユーザが自然な配置で人差し指６１２Ａおよび６１２Ｂを対応する光学検出デバイス６００Ａおよび６００Ｂと接触するように置くことができるように、図１５Ａおよび図１５Ｂに示す同様の実施形態例では、光学検出デバイス６００Ａおよび６００Ｂを携帯用デバイス６０６の側面部分６３６に配置してもよい。この実施形態では、ユーザの親指６３４Ａおよび６３４Ｂは、このために、人差し指が光学検出デバイス６００Ａおよび６００Ｂによって検知される間、タッチ・スクリーン・ディスプレイ６１４またはメニュー・ボタン６２６と対話処理することによって、携帯用デバイスを自由に動作させることができる。図１４および図１５に示す実施形態では、複数の光学検出デバイス６００Ａおよび６００Ｂがあるので、これに応じて、対応する複数のＰＰＧ信号６１６Ａおよび６１６Ｂ、ならびに圧力状態バー６２０Ａおよび６２０Ｂがあるのでもよい。
【0135】
[00169] また、フィードバック・ユニットは、ＰＰＧ信号の受信および処理に関する命令、圧力測定に関する命令、ならびに検出したＰＰＧ信号および圧力測定値の相関付けに関する出力の作成およびユーザへの提示に関する命令を実行する、ソフトウェアまたは他のコンピュータ・プログラマブル命令も含むことができる。
【0136】
[00170] （ｉ）照明および検出アセンブリからのＰＰＧ信号、および（ｉｉ）加圧アセンブリからの個人によって及ぼされた力の量を監視することによって、光学測定デバイスは、高い信号対ノイズ比の最適なＰＰＧ信号を得ることが可能になる。信号対ノイズ比は、光信号では向上する。光学測定デバイスは、このデバイスを使用する各ユーザに唯一のゼロ経壁圧力でＰＰＧ信号を取り込むための手段を備える。
【0137】
[00171] 結果的に得られた最適ＰＰＧ信号からは、血液における酸素飽和レベルというような、フォトプレチスモグラフィによって検出される種々の生理的パラメータの非常に正確な測定値が得られる。
【0138】
[00172] 他の実施形態では、光学測定デバイスは、更に、収縮期および拡張期血圧パラメータの取り込みも含む。これらのパラメータを検出して血圧を判定する１つの選択肢では、図１６Ａおよび図１６Ｂに示すように、指の動脈がある指６１２の側面６３８を、照明および検出アセンブリ６０２上に置くことを伴う。図８に示すように、ＰＰＧ信号グラフ８０２におけるＰＰＧ信号８０６を監視しつつ、ユーザは、印加圧力グラフ８０３に示すように、時間に関して所定の印加力プロファイル８０８にしたがって、垂直な下方向の力を圧力センサ６０４上に加える。この分析の背後にある基本的な原理は、ＰＰＧ信号８０６がＰＰＧ波形を表示し始めるとき（時点８１０）、およびＰＰＧ信号が最終的に消滅するとき（時点８１２）を特定することである。何故なら、これらの時点は、血圧の最高点および最低点と間接的に関連するからである。加えて、この分析では、ゼロ経壁圧力を達成するために必要とされる外部圧力を判定することができる。ゼロ経壁圧力が得られたとき、ＰＰＧ波形は、ＰＰＧ信号グラフ８０２におけるエリア８１４に示すように、最も高い振幅を反映する。図８において、加えられる圧力の量は、ときの経過と共に急速に増大し徐々に減少するプロファイル８０８に従うので、ＰＰＧ波形８０６の振幅は、これに応じて変化する。つまり、加えられる力８０８に関して８１０から８１２までのＰＰＧ波形の範囲全体を見ると、最も高い振幅のＰＰＧ波形８１４は、印加圧力グラフ８０４における対応する位置の指示を与える。この位置では、印加圧力の量が、ゼロ経壁圧力状態となる。ＩＩ．システム・アーキテクチャ
[00173] 光学測定デバイスの一実施形態例について、そのコンポーネントおよびそれらの関係を含めて、以下に更に詳しく説明する。以下の実施形態例では、光学測定デバイスは、市販のフィードバック・ユニット、対応するインターフェース、処理、およびディスプレイに結合された携帯用ユニットである。即ち、光学測定デバイスは、Ａｐｐｌｅ（登録商標）ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）というような個人用移動体処理デバイスに対するアクセサリとして備えることができるが、他の携帯用デバイスを使用してもよいことは、当業者には認められよう。
Ａ．照明／検出アセンブリとフィードバック・ユニットとの間の相互作用
[00174] 照明および検出アセンブリ６０２は、ケーブルレス構成でフィードバック・ユニット６０６と接続することもできる。この場合、携帯用デバイスまたはｉＰｈｏｎｅ（登録商標）のような個人用移動体処理デバイスは、フィードバック・ユニット６０６の底面において３０ピン・コネクタを用いる。照明および検出アセンブリ６０２のフィードバック・ユニット６０６または他のいずれかの形態の処理デバイスとの物理的接続を確立した後、照明および検出アセンブリ６０２におけるマイクロコントローラ・ユニット（ＭＣＵ）６４０（図１７参照）は、データをフィードバック・ユニット６０６または他のいずれかの形態の処理デバイスにデータを送る前に、認証の目的で情報を抽出する。この認証プロセスは、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）には特定的であってもよい。何故なら、Ａｐｐｌｅ（登録商標）は、３０ピン・コネクタを使用するデバイスはいずれも、Ａｐｐｌｅ（登録商標）社から認証トークンを購入することを要求するからである。したがって、認証およびＭＣＵ６４０は、代替実施形態では、任意とすることができることは認められよう。
【0139】
[00175] ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）の例では、ｉＰｈｏｎｅ（登録商標）の３０ピン・コネクタからのユニバーサル非同期受信／送信（ＵＡＲＴ）プロトコルによって、通信が可能になる。８ミリ秒毎に照明および検出アセンブリ６０２のＭＣＵからｉＰｈｏｎｅ（登録商標）に、データのストリングがＵＡＲＴに送られる。
【0140】
[00176] データは、２バイトのヘッダと、１０バイトのペイロードで構成される。ペイロードは、５つの部分ＤＣ１（ＩＲ）、ＤＣ２（赤），ＰＰＧ１（ＩＲ）、ＰＰＧ２（赤）、およびＦＳ（力センサ）に再分割され、各々が、２バイトのデータを含む。このデータは、ＨＥＸファイル・フォーマットで得られ、次いで電圧（Ｖ）に逆変換される。
【0141】
[00177] 戻って図１を参照すると、ＤＣ１およびＤＣ２は、ＰＰＧ波形のＤＣコンポーネント１０４についての情報を提供し、末梢酸素の飽和、即ち、ＳｐＯ２．ＰＰＧ１およびＰＰＧ２の計算を可能にし、実際のＰＰＧ波形を確立し、ＰＰＧ波形のＡＣ成分１０２についての情報を提供する。ＦＳは、照明および検出アセンブリ６０２に加えられた力の量に情報を提供するために書かれる。データ復号フォーマットの例を、以下の表１に示す。
【0142】
【表1】
【0143】
[00178] 表１：データ復号フォーマットＢ．信号のコンディショニング
[00179] 生のＰＰＧ信号は、ＤＣおよびＡＣ成分を含み、これらの双方は、波形分析には非常に重要な情報を含む。信号のコンディショニングは、したがって、フィードバック・ユニットにおける更なる処理のために情報を得るために行われる。信号コンディショニング・プロセスの一実施形態について以下で説明し、図１７のブロック図に示す照明および検出アセンブリ６０２のコンポーネントによって実行することができる。
【0144】
[00180] ＰＰＧ信号のＤＣコンポーネントを判定するために、光検出器６１０から得られた生の信号６４２をＡＤＣ１ ６４４においてディジタル化する。ディジタル化した信号をバッファ（ＩＲ）６４６およびバッファ（赤）６４８の双方にそれぞれ渡す。これらのバッファは、各々、照合データをプロセッサ６５０に送る前に、１００までのサンプルを格納することができる。
【0145】
[00181] 生のサンプルを用いて、プロセッサ６５０によって基準線ＤＣ成分を判定する。プロセッサ６５０において、Ｖｓｕｂ（ＩＲ）およびＶｓｕｂ（赤）（即ち、ＤＣ成分）のディジタル値を計算する。Ｖｓｕｂ信号６５２は、続いて、ディジタル／アナログ変換器（ＤＡＣ）６５４によって変化する。
【0146】
[00182] 次いで、生信号Ｖｒａｗから、判定したＤＣ成分（Ｖｓｕｂ）を減算して、Ｖａｃ６５６を得る。次に、新たな生信号Ｖａｃ６５６に、第２段増幅器６５８において第２段増幅を行い、Ｖｐｐｇ６６０を得る。Ｖｒａｗ６４２と比較すると、信号対ノイズ比が改善される。
【0147】
[00183] 新たな生の信号６６０の分解能は、こうして、ＡＤＣ６６２においてディジタル化されたときに、著しく向上する。これは、図１８ＡにおけるＶｒａｗ信号６４２、図１８ＢにおけるＶａｃ６５６、および図１８ＣにおけるＶｐｐｇ６６０のグラフ表現から見ることができる。
【0148】
[00184] 図１２を参照すると、データを収集するために、第１間隔１２０２および第２間隔１２０４のそれぞれにおいて、ＬＥＤ（ＩＲ）６６４およびＬＥＤ（赤）６６６双方からの結果を読み出すことに対処するために、所定の間隔で切り替わるように、ＭＣＵクロック１２００を設定する。図１２に示す非限定的な実施形態では、間隔１２１０を４ミリ秒に設定する。次いで、第３間隔１２０６および第４間隔１２０８において、データ収集シーケンスを繰り返す。２つのＬＥＤ間における各切り替えの前に、ＡＤＣ１ ６４４およびＡＤＣ２ ６６２からのデータを取り込み、ＵＡＲＴに送る。ＩＩＩ．動作方法
[00185] 光学測定デバイスの使用方法の一実施形態例について、これより図２０を参照し、図２１Ａから図２１Ｃに示す対応するＧＵＩ例も参照しながら説明する。彼または彼女のＰＰＧ信号を得ようとするユーザは、最初に、指のような身体部分を、光学測定デバイスのセンサ／測定面上に置く（Ｓ１４０２）。即ち、ユーザの表面を、測定のために、センサ面上におく。個々のユーザに対するデバイスの較正を実行してもよい（Ｓ１４０４）。ここで、ユーザは、力プロファイル８０４（図８参照）に対応して、特定の時間期間にわたってある量の圧力を加えるように要求される。言い換えると、システムが、種々の印加圧力から結果的に得られるＰＰＧ波形を分析することによって（Ｓ１４０６）、ユーザにとって最適な圧力を決定することができるように、ユーザは、加える力を変化させるように要求される。また、ユーザには、図２１Ｂおよび図２１Ｃにおけるグラフ表示に示すように、特定の印加圧力量によって生成された少なくとも１つの測定ＰＰＧ波形を提示することもできる。図２１Ａは、印加圧力２１０８に関する、図２１Ｂおよび図２１Ｃにおける曲線の下の計算したエリア２１１０の関係を示すグラフ表示２１０６である。図２１Ｂおよび図２１Ｃは、それぞれ、グラフ表示２１０２および２１０４であり、異なる印加圧力における異なるＰＰＧ波形を示し、更に、ＰＰＧ波形の曲線の下のエリアをどのように計算するのかについて示す。図２１Ａに示すように、図２１Ｃにおいて加えられた最適圧力２１１８は、２９９ｍｍＨｇであり、較正の間に検出されたＰＰＧ波形の最も広いエリア２１１０に対応する（Ｓ１４０４）。一旦この最適圧力が判定されたなら、後続の測定期間が開始し、この期間において、最適圧力よりも上または下となる最適範囲内の圧力を加えるようにユーザは要求される（Ｓ１４０８）。図９Ａに関して既に説明したように、ユーザによって加えられる圧力の量は、ディスプレイ６１４上のグラフ６１８に表示することができ、加える圧力の量をユーザがリアル・タイムで見ることができるようになる。また、圧力状態バー６２０を用いて、グラフ６１８を表示することもできる。ユーザによって加えられる力の量が最適範囲から外れる場合、本システムは、これをリアル・タイムに検出することができ、最適な圧力範囲に留まるため、そして出来るだけ良いＰＰＧ信号品質を記録するために、印加圧力を増大または減少するようにユーザに要求する（Ｓ１４１０）。
【0149】
[00186] 最適圧力は、測定されたＰＰＧ信号が最大の波形振幅を有する、またはＰＰＧ波形の下に最大のエリア２１１２を有するときの圧力として判定される。図２１Ｂに示すように、エリア２１１２は、ＰＰＧ信号２１１４および基準線２１１６によって境界が定められる。次に、図２１Ａは、センサ上に加えられた圧力２１０８に関する、ＰＰＧ波形の下にあるエリア２１１２の変動をグラフで示す。この例において観察できるように、最適圧力２１１８は、２９９ｍｍＨｇであり、曲線の下にあるエリア２１１２は、その最大値である１１．６３になる。
【0150】
[00187] 図２２は、本発明の方法の実施形態を実現することができるコンピュータ／サーバ・システム２２００の一実施形態を示すブロック図である。システム２２００は、プロセッサ２２０２およびメモリ２２０３を含むコンピュータ／サーバ・プラットフォーム２２０１を含み、当業者には周知のように、命令を実行するように動作する。「コンピュータ読み取り可能媒体」という用語は、本明細書において用いられる場合、プロセッサ２２０２に命令を供給して実行することに関与するあらゆる媒体を指す。加えて、コンピュータ・プラットフォーム２２０１は、キーボード、マウス、タッチ・デバイス、または音声コマンドというような、複数の入力デバイス２２０４から入力を受ける。加えて、コンピュータ・プラットフォーム２２０１は、携帯用ハード・ドライブ、光媒体（ＣＤまたはＤＶＤ）、ディスク媒体、またはコンピュータが実行可能コードを読み取ることができる他のあらゆる媒体というような、リムーバブル記憶デバイス２２０５に接続することもできる。更に、コンピュータ・プラットフォームは、インターネットあるいはローカルなパブリックまたはプライベートのネットワークのその他のコンポーネントに接続するネットワーク・リソースにも接続することができる。ネットワーク・リソース２２０６は、命令およびデータをコンピュータ・プラットフォームに、ネットワーク２２０７上の遠隔地から供給することができる。ネットワーク・リソース２２０６への接続は、８０２．１１規格、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）またはセルラ・プロトコル、のようなワイヤレス・プロトコル、あるいはケーブルまたは光ファイバのような、物理的伝送媒体を通じてでもよい。ネットワーク・リソースは、コンピュータ・プラットフォーム２２０１からは離れた場所において、データおよび実行可能命令を格納するための記憶デバイスを含むことができる。コンピュータはディスプレイ２２０８と相互作用を行って、データおよび他の情報をユーザに出力し、更に追加の命令および入力をユーザに要求する。ディスプレイ２２０８は、したがって、更にユーザと対話処理するための入力デバイス２２０４としても動作することができる。
【0151】
[00188] 図２３は、一実施形態において光学測定デバイスを用いて生理的信号を検出する方法を示す模式フロー・チャート２３００である。ステップ２３０２において、照明および検出アセンブリを用いて、ユーザの表面部分を測定のために照明し、ユーザの前記表面部分からの透過または反射出力光を、信号として検出する。ステップ２３０４において、ユーザによって照明および検出アセンブリに加えられた圧力の量を、圧力検出アセンブリを用いて検出する。ステップ２３０６において、検出された圧力の量は、ユーザへのフィードバック情報として用いることができる。