特表 2022-504350 生体温度を継続的に無線で監視及び分析する通知機能付きセンサシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公表特許公報(A)

(11)【公表番号】

(43)【公表日】2022-01-13

(54)【発明の名称】生体温度を継続的に無線で監視及び分析する通知機能付きセンサシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/01 20060101AFI20220105BHJP

   A61B 5/00 20060101ALI20220105BHJP

   G01K 13/20 20210101ALI20220105BHJP

   G01K 1/024 20210101ALI20220105BHJP

【ＦＩ】

A61B5/01 100

A61B5/00 B

G01K13/20 341G

G01K13/20 361C

G01K1/024

【審査請求】未請求

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2021518762

(86)(22)【出願日】2019-10-04

(85)【翻訳文提出日】2021-05-19

(86)【国際出願番号】 NO2019050208

(87)【国際公開番号】W WO2020071924

(87)【国際公開日】2020-04-09

(31)【優先権主張番号】1816201.6

(32)【優先日】2018-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】GB

(31)【優先権主張番号】20181285

(32)【優先日】2018-10-04

(33)【優先権主張国・地域又は機関】NO

(81)【指定国・地域】

【公序良俗違反の表示】

（特許庁注：以下のものは登録商標）

１．ＢＬＵＥＴＯＯＴＨ

(71)【出願人】

【識別番号】519345265

【氏名又は名称】オニオ アーエス

【氏名又は名称原語表記】ＯＮＩＯ ＡＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100147485

【弁理士】

【氏名又は名称】杉村 憲司

(74)【代理人】

【識別番号】230118913

【弁護士】

【氏名又は名称】杉村 光嗣

(74)【代理人】

【識別番号】100221899

【弁理士】

【氏名又は名称】高倉 みゆき

(72)【発明者】

【氏名】チェーティル メイサル

【テーマコード（参考）】

2F056

4C117

【Ｆターム（参考）】

2F056AE01

2F056AE05

2F056AE07

2F056HD01

2F056HD02

2F056HD04

2F056HD07

4C117XA07

4C117XB01

4C117XB02

4C117XB04

4C117XC11

4C117XD01

4C117XE20

4C117XE23

4C117XE24

4C117XE26

4C117XE28

4C117XE33

4C117XE43

4C117XH02

4C117XJ13

4C117XJ45

4C117XJ51

(57)【要約】

継続的に読み出しするシステム及び方法が提供される。本発明の目的は、生体の表面に取り付ける接触面と、接触面と熱的に接触するセンサと、ユーザ入力センサと、センサに動作可能に接続される無線チップと、によって達成される。無線チップは、センサからのデータを読み取ってリーダからの誘導信号に応答し、前記データを送信する。センサの動作方法では、周囲温度、圧力、流量、レベル、近接性、変位、バイオ、画像、ガス、化学物質、加速度、方位、湿度、水分、インピーダンス、静電容量、力、電気、磁気及び質量を含む群から少なくとも１つの特性を検出する第２のセンサを使用して、センサからのデータを環境の影響に対して補正し、補正データを形成する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

生体温度を測定するセンサ（１００）及び通知トリガであって、
前記生体と熱的に接続される第１の層（１０４）と、
前記第１の層（１０４）の上に配置される、断熱材料を含む第２の層（１１０）と、
前記第２の層（１２２）を通して熱伝導体（１０５）を介して前記第１の層（１０４）と熱的に接続される第１の温度センサ（１２０）と、
前記生体から断熱される第２の温度センサ（１２０）と、を備え、
前記第１の温度センサ及び第２の温度センサが前記第２の層（１２２）よりも上に位置し、
前記第２の層よりも上に配置されて、物理的な入力又は物理的な動きのパターン検出に敏感である、通知をトリガするユーザ入力センサを更に備えることを特徴とする、センサ及び通知トリガ。

【請求項2】

前記センサ及び通知システムが、温度、圧力、流体流、熱流、レベル、近接性、変位、生体インピーダンス、画像、光、ガス、化学物質、加速度、方位、湿度、水分、インピーダンス、静電容量、力、電気、磁気、質量及び音声を含む群からの第２の物理的特性を測定する少なくとも１つの追加のセンサを更に備える、請求項１に記載のセンサ。

【請求項3】

前記第２の層よりも上に第３の層が設けられ、前記第３の層及び第１の層の少なくとも一方が金属材料を含む、請求項１に記載のセンサ。

【請求項4】

センサが、物理的なユーザ入力を登録するユーザ入力センサ（１６０）を更に備える、請求項１に記載のセンサ。

【請求項5】

前記ユーザ入力センサが、圧力、近接性、変位、加速度、インピーダンス、静電容量、力、音声及び押しボタンを含む群からのセンサであり得る、請求項４に記載のセンサ。

【請求項6】

前記ユーザ入力が、入力を区別して及び誤通知を制限する時間符号化配列であり得る、請求項４又は５に記載のセンサ。

【請求項7】

前記ユーザ入力が、タイムスタンプとともに登録されてユーザ経験イベントのデータを定義する、請求項４～６のいずれか一項に記載のセンサ。

【請求項8】

前記センサが、環境発電手段（１４２）と、少なくとも１つのエネルギーストレージユニットと、を更に備え、
前記環境発電されたエネルギーが前記エネルギーストレージユニットに貯蔵され、
前記エネルギーを、光発電、熱電、圧電、電磁気、磁気、電気、酸化、静電気、生体エネルギーを電気エネルギーに変換する手段を使用して、周囲から環境発電する、請求項１に記載のセンサ。

【請求項9】

物理的なユーザ入力から前記ユーザ入力センサへの環境発電手段（１４２）を更に備える、請求項１に記載のセンサ。

【請求項10】

前記センサが、前記第１の温度センサ及び第２の温度センサからのデータをサンプリングする処理手段を更に備える、請求項１に記載のセンサ。

【請求項11】

前記センサが、前記ユーザ入力センサ（１６０）への時間符号化ユーザ入力をサンプリングする処理手段を更に備える、請求項１に記載のセンサ。

【請求項12】

前記エネルギーストレージユニットが少なくとも１つの容量性ストレージを備え、
好ましくは、前記センサ（１００）の少なくとも２つの金属層（１０４，１０６）及び少なくとも１つの電気絶縁層（１２２）を備える、請求項８に記載のセンサ。

【請求項13】

前記センサが放射素子を更に含み、
前記第１の層が前記放射素子に対する反射体であり、
前記放射素子と前記反射体との間に電気絶縁材料によって距離が形成されている、請求項１に記載のセンサ。

【請求項14】

前記放射素子、前記電気絶縁材料及び前記反射体が、環境発電されたエネルギーを貯蔵する電気エネルギーストレージユニットを形成する、請求項１３に記載のセンサ。

【請求項15】

前記反射体が、環境発電手段から環境発電されたエネルギーを貯蔵する容量性ストレージ装置の一部を備える、請求項１３又は１４に記載のセンサ。

【請求項16】

前記放射素子が環境発電に対する受信要素として機能する、請求項１３～１５のいずれか一項に記載のセンサ。

【請求項17】

前記センサが、環境発電手段、エネルギーストレージユニット、及び処理手段に電力を供給して少なくとも１つのセンサ（１１０，１２０）からデータをサンプリングする容量性ストレージ装置、を含む群から選択される少なくとも１つに連結される前記処理手段を更に備え、
前記処理手段が、少なくとも１つのサンプリングされたデータを送信する放射素子に連結される、請求項１に記載のセンサ。

【請求項18】

前記処理手段に連結されるインジケータを更に備える、請求項１０、１１又は１７に記載のセンサ。

【請求項19】

前記生体からの機械的入力を検出するセンサ（１６０）を更に備え、
前記生体からの機械的入力を検出する前記センサは、圧力、近接性、変位、加速度、インピーダンス、静電量量、力、音声及び押しボタンを含む群からの少なくとも１つによって動作する、請求項１～３のいずれか一項に記載のセンサ。

【請求項20】

前記センサ（１６０）は、前記生体が前記機械的入力を行うときに、多層アンテナ構造及びエネルギー貯蔵システムの静電容量を含む群からのパラメータの少なくとも１つの変化を利用する、請求項２１に記載のセンサ。

【請求項21】

生体の表面温度を測定する、請求項１～２０のいずれか一項に記載のセンサを使用する方法。

【請求項22】

生体の表面に配置される請求項１に記載のセンサ及び通知トリガを使用して、前記生体の深部温度を推定する方法であって、
第１の温度センサで温度を測定するステップと、
第２の温度センサで前記温度を測定するステップと、
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサからの測定値を使用して熱流束計算により前記深部温度を計算するステップと、を含む、方法。

【請求項23】

前記生体から検出された機械的入力の時間を記録するステップを更に含む、請求項２２に記載の方法。

【請求項24】

前記生体からの前記検出された機械的入力に対する通知を発行するステップを更に含む、請求項２３に記載の方法。

【請求項25】

体温、ＲＲ、ＨＲを使用して甲状腺反応及び食事摂取量に対する特徴的な身体変化を推定する方法であって、
請求項２に記載のセンサからＢＴを測定するステップと、
請求項２に記載のセンサからＨＲを測定するステップと、
請求項２に記載のセンサからＲＲを測定するステップと、
請求項２に記載のセンサからユーザ通知を測定するステップと、
体温、ＲＲ、ＨＲ及び前記ユーザ通知の前記測定からの測定値を使用して、前記甲状腺反応及び食事摂取量に対する身体変化を計算するステップと、を更に含む、請求項２２～２４のいずれか一項に記載の方法。

【請求項26】

生体の表面温度を測定する、請求項１～２０のいずれか一項に記載のセンサを使用する方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、一般に通知システムを有する測定システムに関し、より具体的には、生体の深部温度を測定及び分析するシステム及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

鼓膜（耳の中）、口腔又は直腸の測定、及び側頭動脈赤外線感知には、最新技術が反映されている。この課題は、これらの方法は装置がかさばり、大人が取り扱う必要があり、自動監視なしでの継続的な手動監視には適していないことである。専門の医療現場では、例えば好中球減少症患者など、発熱が急速に発現する可能性があり、また発熱が敗血症を監視する重要なパラメータである場合に、直腸プローブを使用して継続的に監視する。これらの直腸プローブは、患者に大きな不快感を与え、創傷及び更なる感染のリスクをもたらす。これらの言及された方法のいずれも、世話人へのユーザトリガ通知を行うことはできない。

【0003】

先行技術としては、従来の体温計を参照すべきである。

【0004】

表面接触のための接触面、接触面センサ、及びセンサに動作可能に接続される無線チップを使用して継続的に読み出しするシステム及び方法、並びに周囲温度、圧力、流量、流れ、レベル、近接性、変位、バイオ、画像、ガス、化学物質、加速度、方位、湿度、水分、インピーダンス、静電容量、力、電気、磁気及び質量を測定し、これにより補正データを形成する方法に関する特許文献１も参照すべきである。

【0005】

また更に、深部体温計に関しては特許文献２を参照すべきであり、基板と、熱流を受け取って２つの熱流に分割され、各々の流れが入力側及び出力側温度センサを備えるそれぞれの熱流測定システムによって測定される受熱端末装置と、を有する深部体温計を開示する。

【0006】

最後に、監視システムに関しては特許文献３を参照すべきであり、監視システムは、ハウジング内に電界センサであり得る少なくとも１つのセンサを有するモジュールを備える。

【0007】

したがって、上述の課題を克服する方法及びシステムが必要とされている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】国際公開第２０１８／１８６７４８号

【特許文献2】欧州特許出願公開第３２９６７０８号明細書

【特許文献3】米国特許出願公開第２００７１００６６６号明細書

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

したがって、本発明の主な目的は、ユーザトリガ通知機能を含むセンサ、及び生体の深部温度を継続的に測定及び分析する方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

この目的は、本発明によれば、請求項１の特徴部分の構成を有する、請求項１の前提部分に定義される生体温度を測定するセンサにより達成され、また、請求項１４の特徴部分の構成を有する、請求項１４の前提部分に定義されるセンサの動作方法によって達成され、更に、請求項１５の特徴部分の構成を有する、請求項１５の前提部分に定義されるユーザ入力を登録する方法によって達成される。

【0011】

本発明の第１の態様では、生体温度を測定する通知トリガ及びセンサが提供され、生体と熱的に接続される第１の層（１０４）と、第１の層（１０４）の上に配置される、断熱材料である第２の層（１１０）と、第２の層（１２２）を介して第１の層（１０４）と熱的に接続される第１の温度センサ（１１０）と、生体から断熱される第２の温度センサ（１２０）と、を備え、第１の温度センサ及び第２の温度センサが第２の層（１２２）よりも上に位置し、通知をトリガするユーザ入力センサが第２の層よりも上に配置されて、物理的な入力、又は例えば振動若しくはタップ等の物理的な動きのパターン検出に敏感であることを特徴とする。

【0012】

第１の層、第２の層及び第３の層を重ねたものに言及するときは、これらは積層形式で編成されており、第１の層が生体に最も近い。第２の層は第１の層の上に重ねられ、第２の層は第１の層よりも生体から離間している。「上に」は、第１の層が水平面上に配置されている場合、その他の層も水平に重ねられていることを理解すべきである。通常、サンドイッチ構造とも呼ばれる。層は、同じ形状、厚さ、面積、方位を有する必要はない。つまり、層の積層形態を依然として維持しながら、層が部分的に重なり合い得ることを意味する。

【0013】

好ましくは、センサ及び通知システムは、温度、圧力、流体流、熱流、レベル、近接性、変位、生体インピーダンス、画像、光、ガス、化学物質、加速度、方位、湿度、水分、インピーダンス、静電容量、力、電気、磁気、質量及び音声を含む群の、第２の物理的特性を測定する少なくとも１つの追加のセンサを備える。これは、生体の監視の改善に有利であろう。

【0014】

好ましくは、センサ（１００）は、第２の層よりも上に第３の層を更に備え、好ましくは、第３の層及び第１の層は金属材料を含むことを特徴とする。利点の１つは、層が電荷の容量性ストレージとして動作できることである。

【0015】

好ましくは、センサは、物理的なユーザ入力を登録するユーザ入力センサ（１６０）であることを特徴とする。このような入力装置の手段は、圧力、近接性、変位、加速度、インピーダンス、静電容量、力、音声及び押しボタンを含む群からのセンサとすることができる。

【0016】

好ましくは、センサは、物理的なユーザ入力を登録するユーザ入力センサ（１６０）であることを特徴とする。このような入力は、入力を区別して誤通知を制限する時間符号化配列とすることができる。

【0017】

好ましくは、センサは、物理的なユーザ入力を登録するユーザ入力センサ（１６０）であることを特徴とする。このような入力は、タイムスタンプで登録されて、ユーザー経験イベントのデータを定義する。

【0018】

好ましくは、センサは、環境発電手段（１４２）と、少なくとも１つのエネルギーストレージユニットと、を更に備え、環境発電されたエネルギーがエネルギーストレージユニットに貯蔵されることを特徴とする。利点の１つは、エネルギーを貯蔵して後に使用できることである。エネルギーは、光起電、熱電、圧電、電磁気、磁気、電気、酸化、静電、生体エネルギーを電気エネルギーに変換する手段を使用して、周囲から環境発電することができる。

【0019】

好ましくは、センサは、環境発電手段（１４２）を更に備え、物理的なユーザ入力からユーザ入力センサ（１６０）にエネルギーが環境発電されることを特徴とする。

【0020】

好ましくは、センサは、第１の温度センサ及び第２の温度センサをサンプリングする処理手段を更に備えることを特徴とする。利点の１つは、温度センサデータをデジタル形式に変換できることである。処理手段は、プログラム可能かつ変更可能である。前記処理手段は、変更可能な操作モード、センサの操作、データの格納、データの処理、データの暗号化、データの復号化、データの解釈、補助構成要素の操作及び較正、並びに自己破壊を含む群から少なくとも１つの特性を有することができる。加えて、メモリ装置を設けて、センサデータを格納して後の検索を可能にしてもよい。

【0021】

好ましくは、センサは、ユーザ入力センサ（１６０）への時間符号化ユーザ入力をサンプリングする処理手段を更に備えることを特徴とする。利点の１つは、通知データをデジタル形式に変換できることである。

【0022】

好ましくは、センサは、エネルギーストレージユニットが少なくとも１つの容量性ストレージであり、好ましくは、センサ（１００）の少なくとも２つの金属層（１０４，１０６）及び少なくとも１つの絶縁層（１２２）で形成されることを特徴とする。また、エネルギーストレージユニットは、バッテリ、燃料電池、コンデンサ又は類似のものとすることができる。

【0023】

好ましくは、センサは、センサが放射素子を更に含み、第１の層が放射素子に対する反射体であり、アンテナ放射素子と反射体との間に断熱材料によって距離が形成されていることを特徴とする。利点の１つは、設計がコンパクトなことである。

【0024】

好ましくは、センサは、放射素子、断熱材料及び反射体が、環境発電されたエネルギーを貯蔵するエネルギーストレージユニットを形成することを特徴とする。利点の１つは、サイズが改善されることである。

【0025】

好ましくは、センサは、反射体が、環境発電手段から環境発電されたエネルギーを貯蔵する容量性ストレージ装置を備えることを特徴とする。利点の１つは、ユニットのサイズが縮小され、装置の製造が容易になることであろう。

【0026】

好ましくは、センサは、放射素子が環境発電に対する受信要素として機能することを特徴とする。利点の１つは、電波からのエネルギーを環境発電できることである。

【0027】

好ましくは、センサは、処理手段が、環境発電手段、エネルギーストレージユニット、及び処理手段に電力を供給して少なくとも１つのセンサ（１１０，１２０）からデータをサンプリングする容量性ストレージ装置、を含む群から選択される少なくとも１つに連結され、処理手段が少なくとも１つのサンプリングされたセンサデータを送信する放射素子に連結されていることを特徴とする。利点の１つは、ユニットへ周囲から電力供給ができ、以前のエネルギーが装置に貯蔵されているので、環境発電にアクセスすることなく一定期間動作できることである。

【0028】

好ましくは、センサは、処理手段に連結されるインジケータを更に備え、好ましくはインジケータが着色光であることを特徴とする。インジケータは、ＬＣＤスクリーン、電子インク（e-ink）スクリーン、白色光、又は警報の状況をユーザに視覚的に表示できる他の装置とすることができる。

【0029】

本発明の第２の態様では、生体の表面に配置される請求項１に記載のセンサを使用して、生体の深部温度を推定するユーザ入力通知システム及び方法が提供される。本方法は、第１の温度センサから温度を測定するステップと、第２の温度センサから温度を測定するステップと、第１の温度センサ及び第２の温度センサからの測定値を使用して熱流束計算により深部温度を計算するステップと、を含む。

【0030】

本発明の第３の態様では、生体の表面温度を測定するユーザ入力通知システム及びセンサの使用方法が提供される。

【0031】

本発明の多数の非網羅的な実施形態、変形形態又は代替形態は、従属請求項によって定義される。

【0032】

本明細書において、「継続」という用語は、システムが有効になっている場合、ユーザの介入に関係なく、測定を繰り返し実行する測定システムを意味するものと理解される。人間の体温を監視する場合、これは、毎分２回の稀な測定を意味する場合があり、体温がどのくらい速く変化することができるか、及び±０．１℃の好ましい分解能に関連する必要なサンプリングレートに対応する。急激な変化の例には、悪性熱、弛張熱又は類似のものによって引き起こされるものがあり得る。このような急激な変化は、１０分ごとに１℃未満であり、シャノンのサンプリング定理（Shannon's sampling theorem）及び±０．１℃以内の温度変化の検出に対応するには、毎分２回のサンプリングレートが必要である。

【0033】

本発明は、生体との接触面を共有するユーザ入力通知システム及び温度センサによって上記目的を達成する。接触面は、生体との優れた熱接触を提供し、生体温度を測定することができる。混合信号半導体により、ユーザ入力通知、生体の温度及び他の物理的パラメータを定量化し、信号処理し、格納し、配信することができる。好ましくは、配信は、無線通信リンクによるものである。通信リンクは、搬送波と変調伝送を生成する中央リーダによって可能になる。混合信号半導体によって変調された搬送波は、典型的には、例えばＲＦＩＤ等の後方散乱無線システムで使用される。

【0034】

継続的に読み出しするユーザ入力通知システム及びセンサシステムが提供され、システムは、生体の表面に取り付ける接触面と、接触面と熱的に接触するセンサと、ユーザ入力センサと、センサ及びユーザ入力センサに動作可能に接続されるＲＦＩＤチップと、を備え、ＲＦＩＤチップは、センサ及びユーザ入力センサからデータを読み取ってリーダからの誘導信号に応答し、前記データを送信する。

【0035】

好ましくは、接触面が露出している一方で、システムは弾性材料でカプセル化されている。

【0036】

好ましくは、接触面は接着剤層で被覆されている。

【0037】

好ましくは、本システムは、周囲から環境発電し、そのエネルギーを指定のストレージユニットに貯蔵する。これは、バッテリーレス用途において有利である。

【0038】

好ましくは、本システムは、定義されたプログラムに基づいて、センサの操作、信号処理、アルゴリズム作業、データ処理、データの格納、後方散乱無線操作等のタスクを実行するようにプログラムされ、かつプログラムすることができる。このようなプログラムの例としては、リーダの接触に関係なく、電力が十分である限り、センサエンジンの電源を入れること、センサデータを記録すること、センサエンジンの電源を切ること、及び毎分１回タイムスタンプ付きのセンサデータを格納することであり得る。

【0039】

好ましくは、本システムは、プログラムに基づいて独立して動作し、センサ及びユーザインタフェースを操作し、センサデータ等のデータを格納して、後に読み出し又は送信することができる。これは、システムが自律的に動作できるという点で有利である。

【0040】

好ましくは、本システムは、周囲から環境発電し、そのエネルギーを指定されたエネルギーストレージユニットに貯蔵する。

【0041】

好ましくは、本システムは、定義されたプログラムに基づいて、センサの操作、データの計算、データの格納、及び無線の操作等のタスクを実行するようにプログラム可能であり、かつプログラムすることができる。

【0042】

好ましくは、本システムは、プログラムに基づいて独立して動作し、センサを操作し、データを格納して後に読み出すことができる。好ましくは、本システムは、弾性材料を使用して接触面に対して任意の側に位置するアンテナを更に備え、アンテナと接触面との間の距離により、アンテナ利得を提供する。

【0043】

好ましくは、本システムは、アンテナを更に備え、アンテナは、金属反射体から分離されて金属反射体と実質的に反対側に位置する放射素子を備える。放射素子と金属反射体は、材料によって離間されており、材料の寸法は、放射素子と反射体との間の間隔を定義するとともに、このような間隔保持材料の電磁特性及び放射素子の放射効率によるアンテナ利得を定義する。これにより、例えば、人体、哺乳類、動物等の生体からの吸収作用を低減する。このような反射体は、システムに対するエネルギーストレージとして、また、熱流束に対する熱伝達要素として実装して、コストを削減し、製造を簡素化することができる。

【0044】

好ましくは、アンテナに対する金属層は多層構造として設計され、層は絶縁体によって分離され、また層は実質的に一次元又は多次元のコンデンサを実装して、エネルギーストレージユニットとして機能する。

【0045】

好ましくは、アンテナに対する金属反射体として機能する金属層は多層構造として設計され、層は絶縁体によって分離され、エネルギーストレージユニットとして機能する。

【0046】

好ましくは、金属層を分離する絶縁体は、既知の一定の熱伝導率を有し、多層反射体構造の最上層に熱を伝達する。

【0047】

好ましくは、前記構造の最上層は、熱伝導材料及び導電性材料によって、センサが位置する層に接続される。前記接続は、１つの温度センサを熱的に接続する薄いピン又はＶＩＡとすることができる。

【0048】

好ましくは、断熱材料は、多層反射体の上層と温度センサが接続される層との間に配置される。

【0049】

好ましくは、追加の温度センサがこの断熱材の上層に位置し、既知の良好な断熱材によって接触面から熱を分離する。

【0050】

好ましくは、２つの温度センサは同じ構造レベルに位置し、熱流束測定の実行、例えば深部温度の推定に使用される。

【0051】

好ましくは、本システムは、世話人に物理的なユーザ通知をするユーザ入力センサを備える。

【0052】

好ましくは、ユーザ入力センサは、他の電子部品と同じ構造レベルに位置している。

【0053】

好ましくは、本システムは、温度、圧力、熱流、流体流、レベル、近接性、変位、バイオ、画像、インピーダンス、照度、ガス、化学物質、加速度、方位、湿度、水分、インピーダンス、静電容量、抵抗、力、電気、磁気、音、ノイズ、音声及び質量を含む群から、少なくとも１つの特性を検出する第２のセンサを更に備える。

【0054】

好ましくは、本システムは、２つ以上の同じセンサを更に備え、センサのクラスタを形成する。

【0055】

センサのクラスタを一緒に使用して、流量などの複雑な値を測定する、又は組み合わせてドリフト及びノイズ等の環境への影響を補正することができる。

【0056】

好ましくは、温度、水分及び生体インピーダンスに対するセンサの組み合わせは、汗、脱水及び発熱を一度に検出するのに非常に価値があり得る。発熱に対するケアを可能にし、患者が汗に浸るのを防ぎ、病気の患者、例えば高齢患者に極めて重要となりうる必要な水分補給のレベルについて助言する。

【0057】

好ましくは、１つ以上の温度センサと加速度センサとの組み合わせを使用して、生体の発熱痙攣を検出する。

【0058】

好ましくは、静電容量センサとの組み合わせにより、例えば、センサが皮膚上に配置されたことを検出することができ、例えば、オン／オフ機能に対するタッチ機能を可能にすることができる。

【0059】

好ましくは、本システムは、例えば加速度計又は磁力計のような位置検出器を更に備え、例えば転倒した患者、又は寝返りを打って腹這いになった患者、例えば小さな子供等を検出することができる。

【0060】

いくつかの実施形態では、センサ及びユーザ通知システムの動作方法が提供される。温度、圧力、流量、レベル、近接性、変位、バイオ、画像、ガス、化学物質、加速度、方位、湿度、水分、インピーダンス、静電容量、力、電気、磁気及び質量を含む群から少なくとも１つの特性を検出する第２のセンサを使用して、センサからのデータを環境効果に対して補正し、これにより補正データを形成する。好ましくは、例えばＣａｒｏｌｉｓ流量センサと２つの加速度計との組み合わせを更に含む群から、低コストの血流及び血圧センサを実装することができ、例えばβ遮断薬を常用している患者を家庭で継続監視する、低コストで快適な非侵襲的手段を提供することができる。

【0061】

好ましくは、センサからのデータが所定の範囲外にあるとき、例えば熱が３９．５℃を超えて上昇するとき、警報が発せられる。

【0062】

好ましくは、センサからの補正データが所定の範囲外にあるとき、例えば周囲温度が３５℃を超えるとき、警報が発せられる。

【0063】

好ましくは、第２のセンサからのデータが所定の範囲外にあるとき、例えば温度が４５℃を超えるとき、警報が発せられる。

【0064】

好ましくは、２つ以上のセンサからの複合データが所定の範囲外にあるとき、例えば高い周囲温度との組み合わせで発熱が高いときに、警報が発せられる。例えば、４０℃の発熱と３５℃を超える周囲温度との組み合わせである。

【0065】

好ましくは、登録されたユーザ入力ｉは、タイムスタンプを提供して、ユーザ経験イベントのデータを定義する。

【0066】

好ましくは、ユーザ入力は時間符号化配列とすることができ、複数の異なるメッセージを中継し、入力を区別して誤通知を制限することができる。

【0067】

好ましくは、センサは肝臓の外側の皮膚上に位置し、例えば鬱血によって引き起こされる肝臓の局所的な温度上昇を検出することができる。

【0068】

好ましくは、センサは、耳の後ろの側頭骨上に位置することができる。

【0069】

生体温度を継続的に無線で監視及び分析するセンサシステムユーザ入力通知システム及び方法であって、このようなシステムは、生体の表面又は皮膚上に配置される、好ましくは可撓性粘着帯具として一体化される無線センサシステムを備える。好ましくは、このシステムは、周囲から環境発電する手段と、環境発電したエネルギーをエネルギーストレージユニットに貯蔵する手段と、を備える。このような環境発電は、無線通信で使用される搬送波の整流、又はラジオ若しくはテレビ帯等の地上放送信号の整流、又はエネルギーを無線で放出するように使用される意図されたビーコンとして実装することができる。環境発電されたエネルギーは、コンデンサ、充電池、又は電気エネルギーを貯蔵して後に使用する類似のストレージユニット等のエネルギーストレージユニットに貯蔵される。代替システムは、太陽電池又はより伝統的な燃料電池からの小さな電位を高めることができる。コンデンサは、前述のように、既に熱流束測定に使用されている２つの金属体（層）によって実現することができる。無線リーダは、定義された無線プロトコル又は複数のプロトコルを組み合わせて使用してセンサデータを読み取ることができ、例えば、周囲状況を感知することに加えて、ユーザ通知を表示し、例えばネットワーククラウドソリューションとして実装することができるエコシステムにこのようなデータを送信することができる。前記エコシステムは、単純化された定量化可能なデータをエンドユーザ装置に提示する方法及び信号処理を含み、このようなデータ、データの履歴へのアクセス、並びにこのようなエコシステムへのビッグデータアクセスプラットフォームに基づいて、通知を個別に調整可能にすることができる。また、前記エコシステムは、生体温度及び傾向に関する情報の場所、追跡及び新しい洞察に使用できる分析方法を含む。これらの用途の１つは、例えば感染症によって引き起こされる、生体、例えば人間の発熱と通常呼ばれる体温上昇を監視し得ることである。ユーザが提供する生体に関する情報と、例えばユーザ装置から取得できるそのジオロケーションとを組み合わせることで、追加の分析のために、このようなエコシステムを通じて地理的位置特定データ及び感染パターンを追跡する一例がある。一例としては、ジオロケーション及び経時的な発熱反応の特徴を利用して、人間の感染及び社会における感染拡大を追跡し、既知の発熱パターン及び既知の感染にマッピングすることができる。このような使用は、医療機関及び医学研究にとって非常に価値があり、感染源の追跡、感染拡大の追跡、並びに一般に発熱反応を引き起こす登録済み及び未登録の病気についての知識の増加に関する、社会の登録済み及び未登録の病気に関する知識に大きく貢献することができる。例として、このような装置は、世界の開発地域及び後進地域の両方で使用され、知識、対策を改善し、流行発生及び非流行発生の両方を支援することができる。ユーザが装着する装置、リーダ、クラウドソリューション及びエンドユーザ装置に実装されるユーザ通知システムを介して、ユーザは、在宅ケア及び親から病院の専門的ケアまでのあらゆる状況において、関連する世話人に通知することができる。このようなユーザ通知をデータと一緒にタンピングすることで、ユーザ通知の原因となった又は関連するイベントのデータ分析をより容易に識別し、分析することができる。

【0070】

従来技術に対する技術的差異は、センサシステムを違和感なく継続的に装着することが可能であり、センサの統合度及び測定精度が高いことである。他の技術的差異は、ユーザ通知システムが統合され、センサに環境発電及びエネルギー貯蔵の手段が設けられていることである。また、センサの反射層は、放射素子を皮膚の電気吸収から効果的に遮蔽して、アンテナシステムを改善する。

【0071】

これらの効果により、更に複数の利点が得られる。

【0072】

人間及び動物等の生体を継続的に監視することを可能にする。

【0073】

世話人又は患者による管理なしに、測定システムを継続的に使用することを可能にする。

【0074】

周囲温度、湿度が変化しても、またセンサが覆われているときでも、センサの有効な読み取りを可能にする。

【0075】

リーダ又は電源が範囲外にあっても、継続的な測定を可能にする。

【0076】

無線及び受動センサを低コストで統合可能にし、消耗品の発熱センサを再利用して感染リスクを抑える。

【0077】

生体の感染性及び非感染性疾患を識別する指標として使用されるパターンをより少なくすることを可能にする。

【0078】

例えば好中球減少患者における敗血症発症の早期警告として、正常な変動の頻度又は振幅の増加等、体温の異常を検出することを可能にする。

【0079】

例えば高温及び低温の温度警告を、管理なしに行うことを可能にする。

【0080】

低コストのセンサを可能にし、専門的及び家庭的な医療現場で広範に使用することを可能にする。

【0081】

生体の非侵襲的な監視を可能にする。

【0082】

例えば重症患者など、患者及び生体をより快適に監視すること可能にする。

【0083】

リーダ又はセンサからの単純な視覚的フィードバックにより、警報／無警報状態を知らせることを可能にする。

【0084】

バッテリなどの１回使用限りの電源への依存を減らすことを可能にする。

【0085】

監視システムの使用を容易にすることを可能にする。

【0086】

より効率的なシステムで生体を監視することを可能にする。

【0087】

より小型のシステムで生体を監視することを可能にする。

【0088】

世話人へのユーザ通知を可能にする。

【0089】

センサデータにユーザ通知タイムスタンプを付与して、ユーザ通知の原因及び関連性を容易に調査にすることを可能にする。

【0090】

タップ配列のような時間符号化ユーザ通知配列を通して、マルチユーザ通知メッセージを可能にする。

【0091】

時間符号化配列通知による誤通知に対する堅牢性を高めることを可能にする。

【図面の簡単な説明】

【0092】

【図1】センサ実装と、リーダと、エコシステムと、ユーザ装置と、を備えるシステムを示す図である。

【図2】アンテナと、無線チップと、センサと、ユーザ入力センサと、環境発電部と、熱伝導体と、断熱材と、エネルギーストレージと、を有するセンサ実装を示す図である。

【図3】センサ実装及び形状例、並びに熱伝導体と接着剤との間の空間を示す図である。

【図4】センサに接続された熱伝導層、並びにアンテナ及びセンサを囲む断熱層への接続を示す図である。

【図5】間隔保持材料と金属反射体とを有する、センサ実装のアンテナ部分を示す図である。

【図6】センサ実装の構築と、熱流束モード測定及びユーザ入力の部品を示す図である。

【図7】熱流束モード測定の断熱材料の周囲に無線チップ及び外部センサが搭載された、基板の基本的な折り畳みを示す図である。

【図8】リーダ及びそのアンテナ、無線チップ、処理チップ、センサ、インタフェース、局所通知及び警報インタフェース、ストレージ及び気流設計を示す図である。

【図9】インタフェース、信号処理アルゴリズム、警報及び通知システム、並びにサービス処理、処理及び異なるストレージシステムを有するエコシステムの重要な部分を示す図である。

【図10】システム内のユーザ装置、このような装置のストレージユニット並びに警報及び通知システムを示す図である。

【図11】センサ実装及び形状例を示す図である。

【図12】無線チップと、２つのサーミスタを使用した熱流束センサ構築と、熱伝導及び断熱材料と、ユーザ入力センサと、を有するセンサ実装を示す図である。

【図13】無線チップと、熱伝導及び断熱材料を提供する標準ＰＣＢのような多層構造材料を使用した熱流束センサ構築と、を有するセンサ及びユーザ入力センサ実装を示す図である。

【図14】無線チップと、ユーザ入力センサと、２つのサーミスタを使用した熱流束センサ構築と、を有するセンサ実装を示す図であり、この構成要素は、断熱材料の周囲に折り畳まれてエネルギーストレージ装置としての追加機能を有する可撓性基板上に組み立てられている。

【図15】無線チップと、ユーザ入力センサと、２つのサーミスタを使用した熱流束センサ構築と、を有するセンサ実装を示す図であり、構成要素が可撓性基板上に組み立てられており、接触面を１つのサーミスタに接続する熱パイプを示している。

【図16】無線チップ及び層上の２つのサーミスタを、通信アンテナ専用領域及び環境発電専用領域とともに示す図である。

【図17】熱流束モード温度測定の概念及びその一部、並びに深部温度の参照を示す図である。周囲への熱流束チャネルを含む。

【図18】リーダ及びそのアンテナ、無線チップ、処理チップ、センサ、インタフェース、局所通知及び警報インタフェース、ストレージ及び気流設計を示す図である。

【図19】天井にリーダがあり、ユーザの額にセンサがある、典型的なユーザシナリオを示す図である。

【図20】ユーザの胸部にセンサを有する実施形態を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0093】

本発明の上記の構成及び更なる構成は、添付の特許請求の範囲に詳細に記載されており、添付の図面を参照して与えられる本発明の［例示的な］実施形態についての以下の詳細な説明を考慮することにより、その利点とともに、より明らかになるであろう。

【0094】

図面に概略的に示される例示的な実施形態に関連して、本発明を以下に更に説明する。

【0095】

本開示の様々な態様を、添付の図面を参照して以下により完全に説明する。しかしながら、本開示は、多くの異なる形態で具現化されてもよく、本開示全体を通して提示される任意の具体的な構造又は機能に限定されるものと解釈されるべきではない。むしろ、これらの態様は、本開示を徹底的かつ完全にし、本開示の範囲を当業者に完全に伝えるように提供される。本明細書の教示に基づいて、当業者は、本開示の範囲が、本開示の任意の他の態様から独立して実装されているか、あるいは本開示の任意の他の態様と組み合わされて実装されているかに関わらず、本明細書に開示される本開示の任意の態様を網羅することが意図されることを理解すべきである。例えば、本明細書に記載される任意の数の態様を使用して、装置を実装することができ、あるいは方法を実施することができる。加えて、本開示の範囲は、本明細書に記載される本開示の様々な態様に加えて、あるいはそれ以外に、他の構造、機能又は構造及び機能を使用して実施されるこのような装置又は方法を網羅することが意図される。本明細書に開示される本開示の任意の態様は、請求項の１つ以上の要素によって具現化することができることを理解されたい。

【0096】

図面に概略的に示される例示的な実施形態に関連して、本発明を更に説明する。

【0097】

図１に示される装置は、家庭用の、特に子供を対象としたユーザ通知感知を有する、例えば発熱又は体温の監視システムである。現在、主に使用されている代替手段は、鼓膜（耳の中）、口腔又は直腸の測定及び側頭動脈赤外線感知である。子供たちは、例えば、耳、口又は直腸で測定するこれらのほとんどを不快と考えている。また、これらの測定は継続的でない。既存の最も快適な手法は側頭動脈赤外線感知手法であるが、これは継続的な測定ができず、これらのいずれもユーザ通知システムがない。継続的な測定を可能にするいくつかのＢｌｕｅｔｏｏｔｈベースの装置が出現したが、これらもまたユーザ通知システムがなく、バッテリといくつかの電子機器を備えており、消費者が広く使用するには総所有コストが高すぎることになる。これらの装置はＢｌｕｅｔｏｏｔｈをベースとしており、ユーザ装置がセンサの範囲内に制限されるため、ユーザにとって使い勝手を悪くしている。これは、鉄筋コンクリートのような建築材料が使われる環境では課題となり得る。また、ユーザが継続的に観察できるセンサの数も制限される。この結果、ユーザ装置がセンサ及び警報から継続的なデータを取得するためには、ユーザ及びユーザ装置がセンサと同じ部屋に留まる必要がある。後方散乱無線技術は、ＲＦＩＤの形で最もよく知られている。ＲＦＩＤは長年にわたって存在しており、ほとんどの手法において、大量のタグを読み取るリーダインフラストラクチャのある、大規模な物流業務での電子識別及び何らかの形のセキュリティアプリケーション向けに設計されている。

【0098】

＜発明の基礎となる原理＞
基本的な原理は、後方散乱無線とアンテナを有するセンサを、バッテリなしの低コストのセンサシステムに統合し、生体の表面に取り付ける接着剤付きのパッケージに入れることで、ウェアラブル（装着型）センサを使用して継続監視及びユーザ入力することができる、ということである。同じ後方散乱無線技術を利用するリーダは、センサシステムに電力を誘導し、センサから利用可能なデータを読み取る。使用時には、センサがリーダによって反復可能に読み取られることができるため、実用的な低コストと継続使用が実現され、広範囲に使用すること、及びこれまで大規模な継続データが利用できなかった領域からより大量のセンサデータを得ることができる。このシステムは、従来のプリント回路基板のようなアクセスしやすい製造工程を使用して容易に製造することができる、１つ以上の温度センサを備える。好ましい温度センサは、２つのサーミスタの配列を含む。生体の表面に最も近いのは、１つのサーミスタが熱的に接続される金属層である。続いて、既知の、好ましくは一定の熱係数を有する材料の層がある。第３の層として、第２の金属層があり、第２のサーミスタが第３の層に熱的に接続されている。適切なアナログ／デジタル変換器でサーミスタ値を測定することにより、熱流束を推定し、適切なアルゴリズムを適用して深部温度を計算することができる。第１の層及び第３の層の金属層は、任意の形状を有することができる。好ましくは、第１の層及び第３の層の金属層は、互いに対応する形状を有する。好ましくは、２つの金属層は、可能な限り重なり合う。第１のサーミスタが第１の層と第３の層との間に埋め込まれている面倒な技術を使用する代わりに、ＰＣＢビアを新規に使用する。ビアは熱パイプとして使用されるため、両方のサーミスタを同じＰＣＢレベルに配置することができる。温度センサは特に小型であり、製造が容易であり、使用する部品が少ない低コストなものである。このシステムはまた、ユーザ入力に対するセンサを備え、このセンサは、好ましくはサーミスタと同じプリント回路基板上の同じ層に組み立てられる。好ましいユーザ入力センサは、単純な加速度計又は力センサである。加速度計の読み出し又は適切なアナログ／デジタル変換器による力センサの測定によって、ユーザ入力を検出することができ、入力及びイベントを示す他のセンサデータにタイムスタンプを付加することができる。センサを適時に作動させ、入力の時系列を生成することによって、適切なアルゴリズムでコード又は署名を認識することができる。このようなコードは、世話人又は世話システムへの一連のメッセージについて事前定義することができる。このようなコードは、異なるレベルの優先度をつけ、関連する世話人への通知を発生させるものとすることできる。

【0099】

人体における甲状腺の機能はとりわけ、代謝を調節するものであり、ホルモンが速度を増加させるとともに、ほぼ全ての人体組織に影響を与える。甲状腺ホルモンは心血管系にも直接作用し、心拍強度及び脈拍ＨＲ、呼吸数ＲＲ、酸素の摂取及び消費、並びにミトコンドリアの活性を増加させる。血流増加と体温ＢＴを組み合わせる。

【0100】

甲状腺機能の反応によって、特定の食事、例えば低炭水化物、高タンパク質等に対する体の反応が決定される。故に、食事摂取後のＢＴ（及び皮膚温度）、ＨＲ及びＲＲを監視することで、特定の食事並びにそれに対する身体反応を検出し、分類することができる。これにより、食事監視システムが食事の助言をすることができる。肥満又は間違った栄養状態に苦しんでいる国にとって、このようなシステムは、個人が自身の食事の課題について容易に洞察を得る方法であるだけでなく、是正措置を指導する手段の両方であり得る。別の用途としては、運動能力の高いアスリートが、筋力又は疲労度を向上させるために、高性能の食事及び身体反応を必要とする場合である。もう一つは、精神科患者及び高齢介護患者等の患者が十分に食事を摂取しているかどうかの監視である。

【0101】

＜本発明を実施するための最良の形態＞
図１に示される本発明による装置の実施形態は、可撓性センサ実装１００と、無線リーダ２００と、エコシステム３００と、ユーザ装置４００と、を備える。無線リーダ２００は、センサデータを読み取ってそれをエコシステム３００に格納する。エコシステム３００は、データ処理及び表示フォーマットを備え、そのデータを、ユーザ装置４００を通してユーザに提示する。ユーザ装置４００は、携帯電話のアプリケーションとすることができる。記載されているこのようなシステムは、温度センサ及びユーザ入力システム実装１００とすることができ、このシステムは、世話人に通知するユーザ入力を可能にし、例えば子供等の人間の額の表面温度を測定し、エコシステムを使用して人間の深部温度を計算し、これを、例えば親又は代わりの世話人に継続的に提示し、このような発熱症状の発生、傾向及び重症度に関する継続的な情報を提供する、継続的な発熱監視の装置として機能し、加えて、子供が病気の間に世話人又は親にイベントを容易に通知する方法として機能するように設計される。このような通知は、光又は音信号としてリーダで見えるようにすることもできる。発熱反応を引き起こす病気のため医師に連絡するとき、このようなデータを提示し及び分析して、医師の診断プロセスを支援することができる。このようなシステムは、消費者が発熱監視機器を見つけることを期待する、例えばオンラインストア、薬局又は地元のスーパーマーケットを通じて消費者が利用可能であろう。市販品束は、リーダと複数のセンサ、及び例えば印刷の異なる複数のセンサの束であり得る。このような装置は、発熱監視、ユーザ通知及び病気の子供のケアを改善するだけでなく、子供と親の双方に安心感をもたらす。また、発熱の発症に関するこのような規模のデータが現在存在しないため、発熱反応を引き起こす病気に関する研究に対する新たな未開拓分野となる可能性もある。現在入手可能な継続的な発熱データのほとんどは、病気の患者を病院で監視して得たものである。社会における病気の拡大を監視することは、大規模な流行を早期の段階で低減又は予防することにより、大きな社会経済的価値を有し得る。このようなシナリオでは、ユーザ通知タイムスタンプによって、患者の不快感とセンサデータとの時間的な相関が可能になる。

【0102】

図１に示されるシステムは、ユーザ入力通知が設計され、及び例えば人間及び動物の生体温度を継続的に無線で監視及び分析するように設計されている。このシステムは、例えば、円形、正方形、長方形又は楕円形等の任意の形状の、例えば粘着性帯具のような可撓性センサ実装１００を備える。センサ実装１００は、その周囲から環境発電し、温度を感知し、それを無線で送信することができる。環境発電に使用されるのは、誘導電波、受け取った太陽エネルギー、皮膚と空気の温度差を利用して電気エネルギーを生成するペルチェ素子を介して電気エネルギーに変換される熱エネルギー、例えば圧電装置を介した動きから変換される電気エネルギーであり得る。センサシステムに無線でエネルギーを伝達し、センサ実装１００からの送信を受信することができるリーダ２００は、内部センサ２７０から例えば温度及び湿度等の周囲センサ情報を追加し、これをエコシステム３００に送信する。エコシステム３００は、例えばネットワーククラウドソリューションに実装することができる。このエコシステム実装は、好ましくはリアルタイムで、データ及び通知を格納及び定量化し、データをエンドユーザに送信する方法を有する。エンドユーザは、装置４００を通じて、例えばスマートフォン等の装置のアプリケーション又は任意のコンピュータを介したＷｅｂインタフェースを通じて、システムをインタフェースする。リーダ２００は、エコシステムへの接続がないときのバックアップソリューションとしてもよく、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ等の無線技術を使用してデータを装置に直接伝達することができる。例としては、ユーザの装置のアプリケーションがあるが、このアプリケーションもまた、データをリアルタイムで定量化してユーザに提示する方法を有し、データを受信して処理する。バックアップシナリオでは、データは装置のデータストレージユニットに保存され、後にエコシステムと同期する。短期間でリーダがエコシステム又はバックアップモードの装置との接続を失った場合、エコシステム又はバックアップモードの装置との接続が再び機能するまで、内部ストレージを介してデータを保存する手段がある。

【0103】

センサ実装１００は、システムの鍵であり、多層構造として構築されて長距離後方散乱通信の特性と最適化された温度感知条件とを組み合わせている。これは複数の方法で達成することができる。第１の手法は、例えば、図４及び５に図示するような単一センサ手法とすることができ、第２の手法は、図２、６、７、１２、１３、１４、１５、１６及び１７に図示するような温度熱流束測定５００を使用した二重センサ実装とすることができる。図２に示されるセンサ実装１００は、アンテナ１３０と、無線チップ１３５とを備え、無線チップ１３５は、一体型の温度感知機能と、無線及びプロトコル部分との両方を備えることができ、温度センサとすることができる外部センサ１１０、１２０に例えば電力を供給し通信することが可能なインタフェースを含む。熱伝導層１１４、断熱層１２２及びユーザ入力センサ１６０。また、センサ実装は、周囲から環境発電することができる環境発電ユニット１４０を備え得る。

【0104】

アンテナ１３０は、例えば皮膚及び人体の特性によって引き起こされる放射エネルギーの吸収による影響を最小限に抑えるような方法で設計される。このような構成は、このようなエネルギーの吸収を制限する方法でアンテナ１３０を設計することにより得られる。これに対処する手法は、以下のうちの１つ又は組み合わせとすることができる。間隔保持材料１２２を使用してアンテナ放射素子１３２を皮膚から所与の距離だけ離間させること、選択された電磁特性を有する間隔保持材料を適用すること、アンテナの共振周波数を変更すること、アンテナと皮膚との間に金属反射体１３８を適用すること、又は当業者に既知の他の手法。故に、アンテナ１３０は、配置されている材料に影響されないように、又は配置されている材料の構成を建設的に使用して放射性能を改善するように設計される。

【0105】

図６は、センサ実装における熱伝導層１１４が、センサ実装１００が配置される表面、例えば人間の皮膚と直接的かつ良好な熱接触を可能にすることを示す。熱伝導体１１４は、接着剤層１５２の切り抜き領域１５５及び金属反射体１３８の切り抜き領域１３７に、空間／隙間１２５を設けて配置することができる。この空間／隙間１２５は、熱伝導体１１４とアンテナ設計１３０の下部金属層／金属反射体１３８との間に設計することができるものである。これは、熱伝導体１１４と金属反射体１３８との間の良好な熱接続及び電気接続を回避し、金属反射体１３８への横方向の熱損失又は熱伝達を回避し、無線チップ１３５並びに外部センサ１１０及び１２０に対するＥＳＤ課題を低減するためである。熱伝導層１１４は測定媒体と直接接触する。単一センサモードにおいて集積センサ及び外部センサ１１０を有し、熱流束温度感知モードにおいて外部センサ１２０を有する無線チップ１３５は、熱伝導接着剤、又は無線チップ１３５、並びにセンサ１１０及び１２０及び１６０の両方を固定するとともに良好な熱伝導体である類似の化合物を使用して、熱伝導層１１４に熱的に接続される。無線チップ１３５、並びにセンサ１１０及び１２０の両方は、ＤＩＥ形式又は良好な熱伝導率を有するその他のパッケージングである。また、センサ１６０はＤＩＥ又は他のパッケージング用であるが、良好な熱伝導率には依存しない。センサ１２０への熱接続は、例えばＰＥＴ基板の穿孔領域を通して行うことができ、この穿孔領域を熱伝導性接着剤を使用して充填し、熱伝導体１１４をセンサ１２０に固定することができる。

【0106】

図５に示される単一センサ手法における、センサ実装の最上層のアンテナ放射素子１３２から無線チップ１３５の接続への遷移部１３３、又は図６及び図７に図示される基板１２２の折り畳み部は、２つの構成の組み合わせを可能にする。すなわち、導電性又は吸収性の表面上に配置されるアンテナにおける良好な領域性能と、内部センサ及びセンサ１１０及びセンサ１２０と測定媒体との間の良好な熱接触である。図４及び図５を参照のこと。単一センサ手法における、アンテナ放射素子１３２からセンサ実装の下層への遷移部１３３は、例えば球体の平面カットのように、無線チップ１３５がこの形状の中央底部に位置する円弧として最適に成形される。この形状の底部中心はセンサ実装１００内の最下層の一部に位置し、一方、この形状の外縁部に接続されるアンテナ放射素子１３２は、印刷層１４４の真下の上から２番目の層に位置する。アンテナ放射素子１３２と、成形遷移部１３３と、接続された無線チップ１３５と、を備える基板は、例えば可撓性ＰＥＴ基板又は類似のものに組み立てられ、製造中に成形される一体型部品である。無線チップ１３５は、典型的には、導電性接着剤、又は基板が曲げられている間に電気接続を維持することを可能にする他の適切な材料若しくは方法を使用して基板に接着される。

【0107】

成形遷移部１３３の底部と最上層との間の領域は、周囲温度からの影響、及び測定面からの熱損失を低減するために、断熱材料１２２で充填される。このような断熱材料１２２は、例えば独立気泡ポリエチレンフォーム又は類似の材料とすることができる。加えて、アンテナ構造の反射層１３８は、測定面からの熱損失を低減するために、例えば、金属化ＢｏＰＥＴ（二軸延伸ポリエチレンテレフタレート）又は類似の断熱材料とすることができる。熱伝導体１１４と組み合わせた両方の断熱技術は、内部温度センサ及びセンサ１１０又は１２０に対する温度平衡時間を短縮するのに役立つ。これは、断熱材１２２がセンサ１１０と周囲条件との間の熱伝導率を低減させることで達成される。アンテナ１３０における金属シート断熱材１３８は、センサ実装１００によって覆われる表面領域全体に対する熱伝導率を低下させる一方で、熱伝導体１１４は、測定媒体の表面に対する熱伝導率を増加させる。

【0108】

ここで、図６を参照する。熱流束センサ手法では、例えば可撓性ＰＥＴ基板とすることができる基板１８０は、単一センサ手法と同様に、製造時に一体型部品として組み立てることができるが、外部温度センサ１２０は、無線チップ１３５から離れて位置している。熱流束感知手法における手法では、基板は、センサ実装１００の２倍のサイズで製造され、アンテナ領域１３９の切り抜き又は遮断領域を通って配線される接続ワイヤ１８２を使用して外部センサ１１０を接続し、それを材料１２２の周りに折り畳む構成を有し、この材料１２２は、金属反射体１３８とアンテナ放射素子１３２との間のアンテナスペーサとして、及び表面からの熱損失を低減する断熱材として機能し、既知の電磁特性及び既知の熱伝達計数を有し、材料は、例えば、よりコンパクトなアンテナ設計１３０に対して、又は良好な断熱材として最適化され得る。単一センサ手法及び熱流束感知手法の両方において、熱伝導体１１４及び断熱材料１２２の両方は、既知の熱特性、並びにリーダ２００からの周囲センサデータと組み合わせて１１０及び１２０からのセンサデータを有し、アルゴリズム及び信号処理システム３７０は、文献、例えば人間の深部温度の推定に関する医学文献からの既知の補正技術を適用して、その表面温度から生体の真の深部温度を推定することができる。周囲条件の変化は、センサ１１０又はセンサ１２０に影響を与える前に、リーダ２００内の周囲センサ２７０によって検出することができ、周囲からセンサ実装１００内のセンサ１１０又はセンサ１２０に対する影響は既知であるため、この影響は、信号処理アルゴリズムシステム３７０で補正することができる。ユーザ入力は、ユーザ入力センサ１６０が入力通知をシステムに送り出す（dispatching）ことで感知することができる。このような通知は、リーダ局所通知システム２８８における通知をトリガし、この通知システム２８８は、登録された通知についてユーザ及び世話人に通知する。これは、光、音声及び／又は他の手段で行われることになる。クラウド通知システム及び処理３８０は、通知、コード及び例えばその重大度を評価し、通知を世話人に送り出す。これは、専門的な現場での看護師、又は在宅医療現場での親である。通知はユーザ装置４２０に送り出され、装置通知システム４２６によって処理され、装置通知システム４２６は、音声、光及び他の手段を再度使用してユーザに通知する。専門の医療現場では、これは勤務中の看護師のポケットベル、又は部署の監視画面とすることができ、これらは職場のスタッフの注意を再度喚起するものである。

【0109】

図９に示される単一センサ信号処理アルゴリズムシステム３７０は、生体の表面温度、例えば人間の皮膚温度を測定し、湿気に対する湿球／乾球補正技術のような既知の補正技術、例えば表面温度と深部温度との間で常に定義される差分を使用し、リーダ２００内のセンサ２７０からのセンサ情報を使用して、周囲条件への温度漏れ補正を組み合わせる。熱流束感知手法は、２つのセンサ１１０及び１２０を利用し、深部から組織及び皮膚を通る熱流束５１５を計算することによって深部温度５２０を計算し、２つのセンサの読み取り値とその間にある材料１２２の既知の熱伝達係数１２４との差を使用して、材料１２２を通る熱流束を計算する。次式は、図１７に示すように、例えば人間の深部温度の計算に使用されるとき、このような計算の中心部分となり得る：

【数1】

ここで、
Ｔｃ：深部温度
ＴＡ：センサＡ１０６の温度
ＴＢ：センサＢ１１４の温度
φ_qCA：深部と皮膚との間の熱流束５１５
φ_qAB：センサＡ１０６とセンサＢ１１４との間の熱流束
ｈ_Ａ：組織／皮膚の熱伝達係数５１０
ｈ_Ｂ：断熱材１２２の熱伝達係数１２３

【0110】

センサ実装１００の構造の理由：生体、例えば人体の皮膚／組織の熱伝達係数に関する既知のデータと、皮膚とセンサ１１０及びセンサ１２０と単一センサモードでのセンサ１１０との間で最適化された既知の熱伝導率と、断熱材料１２２の既知の熱伝達係数１２４と、感知環境における周囲条件に対する既知の熱伝導率と、を利用し、アルゴリズムを適用して、生体の深部温度を高精度で予測することができる。アンテナ設計と、単一センサ手法で無線チップを接続する形状と、熱流束手法での折り畳みと、センサへの熱接続と、周囲条件に対する断熱性と、の組み合わせにより、生体の表面温度及び深部温度を推定する長距離の継続的かつ受動的なＲＦＩＤセンサ応用に対する、アンテナとセンサ性能の最適な組み合わせが維持される。

【0111】

下層：測定媒体（例えば皮膚）への熱接続と同じ層上に位置する最下層は、接着剤層１５２であり、例えば、それが適用される生体に害を及ぼさない低刺激性の特性を有する。

【0112】

最上層：最上層は、アートワーク用の印刷可能層である。この層は、薄紙のように、アンテナ性能に影響を及ぼさない材料の薄い層となる。

【0113】

リーダ２００（図８に示す）は、無線センサ実装１００に対するエコシステムへの入口（portal）として設計される。この設計は、無線リーダチップ２１０と、処理ユニット２３０と、内部ストレージ２４０と、内部センサ２７０と、有線インタフェース２５０と、無線ネットワークインタフェースの無線２９０と、局所通知システム２８８と、無線ネットワークインタフェースのアンテナ２６０と、無線アンテナ２２０と、を備えることができ、センサ２７０が空気質及び／又は温度センサである場合、センサの気流設計２８０を備えることができる。リーダ２００は、カスタム読み取りプランを通してセンサ実装を読み取る。例えば、センサ実装における無線チップ１３５は、内部センサ１１０及び／又は外部センサ１２０、１６０及び／又はその他を使用して感知を実行する、並びに例えば適切なセンサ情報、較正データ、ＩＤ及び他の情報をリーダ２００に通信するのに十分な電力を蓄積するために、ｍｓであり得る特定量の誘導エネルギーを必要とする。更に、リーダ２００及び読み取りプランは、低消費電力、センサ実装１００へのデューティサイクル通信、故にその測定頻度、及びエコシステム３００への通信間隔に対して最適化されるようにカスタマイズされており、リーダシステムが周期的にスリープ状態になることを可能にする。この実装により、センサを順次複数回読み取ることができ、オーバーサンプリングを適用して温度測定における解像度を高め、ノイズを減らすことができる。このノイズは、適用される読み取り速度と比較してゆっくり変化する。故に、センサの温度測定精度が向上し、これにより深部温度の計算精度を高めることができる。リーダ２００に実装される標準の無線及び有線ネットワーク通信プロトコル及び方法は、エコシステム３００への通信に対する単一のメインチャネルとして機能することができ、例えば、メイン通信が故障した場合のバックアップシステムを備えることができる。更に、リーダ２００は、メイン通信チャネルが一時的に故障した場合及び／又はバックアップ通信チャネルが一時的に故障した場合に使用する、バックアップストレージを備えることができる。また、リーダ２００は、エコシステムに通信されるデータを暗号化する、例えばハードウェア又はソフトウェアの方法を含み得る。リーダ２００へのネットワーク接続を通して、例えばＩＰアドレスを通して、現在のジオロケーションをエコシステムに記録することができる。この目的は、例えば、規制要件、社会における流行病及び非流行病の位置の追跡、温度、湿度及び気圧であり得る局所環境条件の調査による動作モードの設定であり得る。また、リーダ２００は、ユーザ及びエコシステムからの通知を処理することができる局所通知システム２８８を備えることができる。入力が登録されたことをユーザにフィードバックする目的と、音、光又は他の通知手段によりリーダの領域内の世話人に通知するという目的の両方に役立つ。更に、リーダ設計は気流設計２８０を備え、例えばリーダ２００の内部の空気又はリーダ２００の内部の乾燥空気の加熱により生じる影響から周囲センサ２７０を分離し、周囲条件のより正確な感知を確実にする。

【0114】

エコシステム３００（図９に示す）は、例えば、製品３３０、センサ読取値３２０及びユーザ３１０に関するデータを格納するとともに、例えば、［数１］に記載されるような実装アルゴリズムを有する信号処理アルゴリズム方法３７０と、例えば［数１］を使用してセンサデータに対して信号処理アルゴリズム方法３７０を実行して例えば人間の深部温度を計算する処理ユニット３６０と、を備えるように設計することができる。更に、エコシステム３００は、ユーザ側３５０とビッグデータ側３４０とで異なるインタフェースを備えることができる。更に、エコシステムは通知システム及びサービス処理４２６を備え、この通知システム及びサービス処理４２６は、通知コード及び重大度を識別し、タイムスタンプ付き通知メッセージをセンサデータに記録し、通知の重大度に基づいて、通知又は警報処理を他のシステムに送り出す。このようなシステムは、世話人のユーザ装置４２０、又は専門家の医療監視及び看護師派遣センターにあってもよい。このようなエコシステム３００は、例えばネットワーククラウドソリューションとして又は任意の他の装置若しくはユニットとして実装することができる。エコシステム３００は、エコシステム３００の一部となるように設計及び製造される全ての製品、例えばセンサ実装、リーダ及び他の装置の固有ＩＤを格納するように設計され、例えば、ユーザ体験並びに／又はセンサデータの品質及び有用性を損なう偽造製品を制限することができる。このようなエコシステム３００では、ユーザインタフェース３５０は、個々のユーザのデータへのアクセスを容易に制限し、データがユーザの製品によってのみ生成されるようにすることができる。また、ビッグデータに対するインタフェースは、ユーザを識別可能なデータ、例えば電子メールアドレス、名前、メモ、画像等を含まないようにデータを容易に制限することができる。更に、エコシステムは、全ての固有の製品ＩＤをデータベースに格納することによって、製品の動作時間を制限し、例えばセンサを長期間使用することによって、また例えば生体の表面との熱接続が減少することに起因してデータ誤りが生じることによって、読み取り値の質が損なわれないようにする。

【0115】

生体の体温調節は、最適な動作体温を維持しようとする恒常性機構の一部である。体温は、日中、日をまたいで、また個体群にわたって変化するため一定ではない。人間においてはこのような体温の平均は３７．０℃であるが、体温には通常のリズムがあるため、平熱は３７．０±０．５℃の範囲として定義される。平熱の上昇は、重大な要因によって引き起こされる可能性があり、２つの主な定義、発熱と高熱症とに分けられる。発熱は、生体の温度が正常範囲を超えて上昇した状態であり、これは発熱反応又は発熱（pyrexia）として知られている。体温調節の設定点の上昇によって引き起こされる発熱は、主に感染性及び非感染性の両方の医学的条件に起因して生じる。一方、高熱症は、生体が自身で対処しきれない熱を発生させている状態によって引き起こされ、これは周囲が高温である条件（熱中症）、又は薬物使用に対する有害反応によって引き起こされる可能性がある。この状態では、設定値は上昇しない。通常、午前中に３７．２℃を超える体温、又は午後に３７．７℃を超える体温が発熱と考えられる。発熱温度の範囲は、発熱＞３７．５℃、高熱症＞３７．５℃、及び過熱症＞４０．０℃に分類される。過熱症は、生命を脅かす可能性があり、医学的緊急事態と考えられる。経時的な発熱（又は体温）の発生により、特定の発熱のパターン（発熱パターン）が明らかになる。これらのパターンは、古くから病気の診断に役立つことが知られ、使用されており、通常は、連続熱、断続熱、寛解熱、ペルエブスタイン熱、波状熱、再発熱に分類される。

【0116】

エンドユーザ装置４００（図１０に示す）は、例えばＷｅｂインタフェース、スマートデバイス又は他のもののアプリケーションとして設計されるインタフェースを備える。また、エンドユーザ装置４００は、警報及び通知システム４２６を備える。インタフェース４２２は、例えば、進行中の測定からのリアルタイムデータを提示し、通知システム４２６を通して、このデータの経時的変化に基づいて通知を設定及び調整することができる。このような通知は、例えば高熱警告、又は発熱反応を引き起こす状態を伴う人間の長期間にわたる所与のレベルの発熱であり得る。加速度計のような他のセンサに基づく警告では、発作中の体の動きによって発熱発作警報がトリガされ得る。ユーザ入力通知は、同じ通知システム４２６によって処理され、定義された手段によってエンドユーザ装置のユーザに通知される。例えば、短期又は長期のデータ履歴、及び以前の個々の測定値及びユーザ通知には、インタフェース４２２を介してアクセスすることができる。エンドユーザ装置４２０は、ストレージユニット４２４を備えることができ、ストレージユニットを使用して、例えばリーダへのバックアップ通信ソリューションがアクティブである場合及び／又はエコシステム３００若しくはデータ履歴若しくは外部ストレージへの接続がない場合に、データを一時的に格納することができる。更に、ユーザインタフェース４２２は、解熱剤投与並びに一般的な健康状態登録機能を含むことができる。これは、タイムスタンプを備えることができ、グラフィカルユーザインタフェースの単純なグラフィカルボタンとすることができ、量及びブランドを含む実際の医薬品の登録をサポートすることができ、これは、例えば、このような医薬品パッケージ上の光学的に可読可能な製品コードをスキャンし、このような情報を公衆医薬品データベースに関連付けるために使用される、スマートデバイスからのカメラ入力を関連付けるソフトウェアとして実装することができる。解熱剤の投与に関するこのような情報は、次いで、例えばセンサデータと関連付けて使用され、人間の発熱データを分析するとき、一般的な健康状態に加えて、例えば予期しない経時的な変化及び薬剤の投与量について、例えば医師に説明し得る。更に、エンドユーザ装置４００は無線リーダチップを備えて、センサ実装１００に電力を誘導し、センサ実装１００からデータを直接読み取ることができる。これは、例えばＮＦＣ、ＲＦＩＤ等を使用して実行できる。

【0117】

図１３には、センサ実装の第２の実施形態が示されている。センサ実装１００は、多層構造として構築されて、長距離後方散乱通信の特性と最適化された温度感知条件とを組み合わせ、多層構造のエネルギーストレージと環境からの環境発電とを組み込んでいる。センサ実装１００は、アンテナ１３０と、一体型の環境発電ユニット１４０並びに２つのサーミスタ１１０及び１２０を使用する温度感知機能の両方を含み得る無線チップ１３５と、温度センサであり得る外部センサと例えば給電及び通信可能なインタフェースを含む無線及びプロトコル部分と、を備える。無線チップ１３５には、ユーザインタフェースセンサ１６０が接続されている。熱伝導層１０４、断熱層１２２及び印刷層１４４。センサ実装はまた、周囲から環境発電する１つ以上の手段を備える、外部環境発電ユニット１４０を備えることができる。アンテナ層上の領域１４２（図１６参照）は、環境発電専用とすることができ、例えば環境発電アンテナ構造及びソーラーパネルの実装を可能にし、電磁エネルギー及び光エネルギーを環境発電する。図１２、１３、１４には、センサの積み重ねの様々な実施形態が示されている。熱流束感知に対するセンサ構築は、接触面に接触する熱伝導層１０４と、断熱材１２２を通過する金属のような良好な熱伝導体１０５の一部と熱的に接続される温度センサ１１０と、で構築されている。故に、熱伝導体１０５の一部及び断熱材料の上部は同じ層上に位置し、第２の温度センサ１２０が断熱材１２２の上部に位置することを可能にしている。したがって、温度センサ１１０及び温度センサ１２２は同じ層上に位置しながら熱流束測定を表し、より複雑でないより低コストの製造を可能にする。更に、熱伝導層１０４はアンテナの一部としても機能し、反射体として機能し、人間の皮膚がエネルギー吸収することを低減する。前記層は、多層金属構造として実装することができ、この金属層は、良好な熱伝導特性を有するアイソレータ材料の薄いシートによって分離される、薄いシートとして実装される。故に、前記多層構造１０４、１０６は、エネルギーストレージ装置としても機能し、環境発電エンジン１４０に接続される。更に、ユーザ入力センサ１６０が実装される。

【0118】

図１２は、センサ実装１００の熱伝導層１０４が、センサ実装１００が配置されている表面、例えば人間の皮膚との直接的かつ良好な熱接触を可能にすることを示している。熱伝導層１０４は測定媒体と直接接触する。またセンサ１１０は、熱パイプ１０５の実装を通して、一方センサ１２０は、熱流束センサを形成する断熱材１２２の上部に位置している。

【0119】

図１６では、アンテナ放射素子１３０と、環境発電素子１４２と、温度センサ１１０及び１２０と、ユーザ入力センサと、無線チップ１３５と、を備える基板は、一体型として設計され、例えば可撓性ＰＥＴ基板等の上に組み立てられ、製造中に成形され得る。低コストのロールツーロール製造を可能にする。構成要素は、典型的には導電性接着剤、ワイヤ接合、又は基板が曲げられている間に電気接続を維持することができる他の適切な材料若しくは方法を使用して、基板に接着される。

【0120】

前記可撓性基板との収縮に使用される断熱材料は、例えば独立気泡ポリエチレンフォーム又は類似の材料とすることができる。

【0121】

図７には、第２の熱流束センサ手法が示されている。例えば可撓性ＰＥＴ基板とすることができる基板１２２は、製造時に一体型部品として組み立てられ得る。熱流束感知における熱伝導体１０４及び断熱材料１２２の両方は、既知で一定の熱特性を有し、リーダ２００からの周囲センサデータとセンサ１１０及びセンサ１２０からのセンサデータを組み合わせる。アルゴリズム及び信号処理システム３７０は、熱流束センサデータから生体の真の深部温度を推定することができる。例えば、温度、湿度及び気圧等の周囲条件の変化は、それが熱流束センサに影響を与える前に、リーダ２００内の周囲センサ２７０によって検出することができる。周囲からセンサ実装１００内の熱流束センサに対する影響は既知であるため、この影響は、信号処理アルゴリズムシステム３７０で補正することができる。

【0122】

熱流束感知手法は、２つのセンサ１１０及び１２０を利用し、深部から組織及び皮膚を通る熱流束５１０を計算することによって深部温度５２０を計算し、２つのセンサの読み取り値とその間の材料１２２の既知の熱伝達係数との差を使用して、材料１２２を通る熱流束を計算する。次式は、図１７に示すように、例えば人間の深部温度の計算に使用するとき、このような計算の中心部分となり得る。計算には、前述した［数１］の式を使用する。

【0123】

センサ実装１００の構造の理由：生体、例えば人体の皮膚／組織等の熱伝達係数に関する既知のデータと、皮膚とセンサ１１０及び１２０との間の最適化された既知の熱伝導率と、断熱材料１２２の既知の熱伝達係数と、感知環境における周囲条件に対する既知の熱伝導率と、を利用し、アルゴリズムを適用して、生体の深部温度を高精度で予測することができる。アンテナ反射体及びアンテナ放射構造をエネルギーストレージ装置として利用し、アンテナ反射体を熱伝達設計として利用する、コンパクトな多層構造におけるセンサ実装の組み合わせにより、熱流束手法をコンパクトかつ低コストの形状因子で実装することができる。後方散乱無線に対するアンテナ設計と、環境発電、エネルギーストレージ構成及びセンサ構築を組み合わせることにより、生体の深部温度を推定する長距離の継続的かつ受動的な後方散乱無線センサ応用に対する、アンテナとセンサ性能の最適な組合せが維持される。

【0124】

下層：測定媒体への熱接続と同じ層上に位置する最下層は、接着剤層１５２であり、例えばそれが塗布される生体に害を及ぼさない低刺激性の特性、並びに防水性及び細菌耐性を有するシリコーンゲル接着剤である。接着剤は、好ましくは薄く、既知の熱伝導特性を有する熱伝導性である。

【0125】

センサ実装の最上層：最上層は、アートワーク用の印刷可能層となる。この層は、薄紙のように、アンテナ性能に影響を及ぼさない材料の薄い層となる。

【0126】

図１８は、無線センサ実装１００に対するエコシステムへの入口として設計されているリーダ２００の第２の実施形態を示している。この設計は、無線リーダチップ２１０と、処理ユニット２３０と、内部ストレージ２４０と、内部センサ２７０と、有線インタフェース２５０と、無線ネットワークインタフェースの無線２９０と、無線ネットワークインタフェースのアンテナ２６０と、無線リーダアンテナ２２０と、を備えることができ、センサ２７０が空気質及び／又は温度センサである場合、センサの気流設計２８０を備えることができる。リーダ２００は、カスタム読み取りプランを通してセンサ実装を読み取る。例えば、センサ実装における無線チップ１３５は、センサ１１０及び１２０を使用して感知を実行する、並びに例えば適切なセンサ情報、較正データ、ＩＤ及び他の情報をリーダ２００に通信するのに十分な電力を蓄積し、ｍｓであり得る誘導信号のいくつかの時間単位を必要とする。更に、リーダ２００及び読み取りプランは、低消費電力、センサ実装１００へのデューティサイクル通信、したがってその測定頻度、及びエコシステム３００への通信間隔に対して最適化されるようにカスタマイズされており、リーダシステムが周期的にスリープ状態になることを可能にする。この実装により、センサを順次複数回読み取ることができ、オーバーサンプリングを適用して解像度を高め、適用される読み取り速度と比較してゆっくり変化する温度測定のノイズを低減することができる。故に、センサの温度測定精度が向上し、これにより深部温度の計算精度を高めることができる。リーダ２００に実装される標準の無線及び有線ネットワーク通信プロトコル及び方法は、エコシステム３００への通信に対する単一のメインチャネルとして機能することができ、例えば、メイン通信が故障した場合のバックアップシステムを備えることができる。更に、リーダ２００は、メイン通信チャネルが一時的に故障した場合及び／又はバックアップ通信チャネルが一時的に故障した場合に使用する、バックアップストレージを備えることができる。また、リーダ２００は、エコシステムに通信されるデータを暗号化する、例えばハードウェア又はソフトウェアの方法を含み得る。リーダ２００へのネットワーク接続を通して、例えばＩＰアドレスを通して、現在のジオロジケーションをエコシステムに記録することが出来る。この目的は、例えば、規制要件、社会における流行病及び非流行病の位置の追跡、温度、湿度及び気圧であり得る局所環境条件の調査による動作モードの設定であり得る。更に、リーダ設計は気流設計２８０を備え、例えばリーダ２００の内部の空気又は乾燥空気の加熱により生じる影響から周囲センサ２７０を分離し、周囲条件のより正確な感知を確実にする。

【0127】

図１９は、リーダ２００が天井に位置し、センサ１００が患者の額に取り付けられている典型的なシナリオを示している。

【0128】

ＢＴ、ＨＲ、ＲＲ及び他のセンサ機能を考慮に入れて、特定の食事についての特徴的な変化を検出するアルゴリズム。

【0129】

更に有益な実施形態は、食事中にセンサ実装をタップし、前記アルゴリズムに対するタイムスタンプを追加して、前記センサからのデータのパターンの変化を探す通知システムを備える。

【0130】

＜代替実施形態＞
上記には多数の変形例を想定することができる。例えば、無線センサ実装においてアンテナ１３０を使用する場合、アンテナは、空気中ではなく、生体の表面上、例えば人間の皮膚上で動作するように当業者によって設計される。

【0131】

別の変形例は、例えば人間の頭蓋の前頭骨等、生体又は生体の一部を建設的に使用するようにアンテナ１３０を設計し、アンテナ性能を改善することである。

【0132】

別の変形例としては、無線センサシステムを異なる基板材料及び形状で実装し、生体で異なる方法で使用されるように設計することができる。人間の場合、これは、例えばコンタクトレンズ若しくは耳栓、イヤリング若しくは他の宝飾品であってもよく、又は靴、衣類の布地、帯具、医療用ギプス若しくは石膏、ブリーフ、おむつ、衛生用ナプキン、パンティライナー、プロテーゼ、コルセット又は他の医療用及び非医療用支援若しくは補助装置で実装されてもよい。

【0133】

これの別の変形例は、多数の無線プロトコル及び標準規格を使用した無線センサ実装であり、より広い使用範囲及び動作範囲を可能にする。これは、例えば、多数の無線プロトコル、既存の無線プロトコルと新規の無線プロトコルとの組み合わせ、新規の無線プロトコルに基づくカスタムプロトコル、又は多数の他の無線プロトコルとすることができる。

【0134】

ユーザインタフェースセンサの別の変形例は、ユーザがシステムに手でタップして装置をインタフェースするときに、多層アンテナ構造及びエネルギー貯蔵システムの静電容量の変化を利用できることである。このような解決策は、既存の構造が感知に利用されるので、余分なセンサを必要としない。

【0135】

高齢患者に対して使用されるセンサのいくつかの実施形態では、温度センサ、水分、及びＰＨセンサのような化学センサの組合せは、例えば簡略に実装され、高齢者の生活の質をより高める手段を提供し、例えば高齢者介護施設でのルーチンの質をより高めることを保証するだろう。このようにセンサを組み合わせることで、アシドーシス、脱水症、下痢、飢餓、腎不全及び尿路感染症等の複数の医学的及び非医学的状態に関する早期の徴候を検出することができ、加えて、概要の内容を分類することができるだろう。

【0136】

他の実施形態では、センサシステムとして実装される温度、圧力、近接性、方位、変位及び加速度の組み合わせが、皮膚と、例えば背部及び頸部の多くの怪我の手術後及び先天性異常からの矯正手術後に使用されるコルセットとの間に位置する場合、例えば医療補助具の使用を検出することができる。次いで、このシステムは、使用量、例えばきつ過ぎず又は緩すぎず正しく使用されているかどうか、使用中の患者の動き及び活動、並びに使用中の補助具の変位を検出することができる。データ基盤を医者に提供することで、患者への更なる助言、治療及びモチベーションを支援及び援助して、結果を改善する。

【0137】

更に他の実施形態では、温度、水分及び光、例えば紫外線を組み合わせたセンサの組み合わせは、子供及び高齢者の高熱症／過熱及び日光への過剰露出を検出するセンサシステムとして機能することができる。いくつかの実施形態では、１つ以上の温度センサを生体インピーダンスセンサと組み合わせることができ、このシステムは脱水症を検出することもできる。

【0138】

更に他の実施形態では、センサは、温度感知、水分及びＰＨレベルを含む群からの１つ以上のセンサと組み合わされ、生体インピーダンスと組み合わせて、例えば火傷に対するスマート帯具として機能し、感染による深部及び／又は発熱に対する表面温度の上昇、特定の細菌感染によるＰＨレベルの変化、及び細菌増殖からの排出による水分増加によって、傷に対する注意が必要かどうかを検出することができる。世話人は、新しい皮膚の発達を保護する瘡蓋が破壊されて新たな感染症が不必要に引き起こされ得る、不要な帯具の交換を避けることができる。

【0139】

他の実施形態では、温度センサは、音声、ノイズ、音及び加速度計等のセンサと組み合わせることができ、これは例えばいびき及び無呼吸の検出器として機能し、音声と振動を組み合わせて在宅医療市場に低コストのテストを提供する。

【0140】

更に他の実施形態では、温度、加速度計、変位及び力等のセンサの組合せは、例えば膝半月板手術後の関節の柔軟性と使用を検出する手段を提供し、更には膝の感染症又は炎症によって引き起こされる局所温度の発生を検出する手段を提供する。患者及び医師に情報を提供して、治療と回復を改善する。

【0141】

更に他の実施形態では、患者の発熱による発疹、赤面、肌の色の画像が取り込まれる。この画像は、患者から収集される体温パターン及び他の重要なデータと共に、患者の監視に使用される。発疹の一時的な発生と発熱パターンを共に使用して、病気を判定することができる。

【0142】

断熱層１２２は、別個の断熱層及び積層することができる電気絶縁材料の代替物として、電気絶縁材料として二重にすることができる。

【0143】

このようなシステムの多数の更なる変形例を想定することができる。例えば、食事中にＲＲ、ＨＲ及びユーザ通知「タップ」を検出するシステム通知アルゴリズムを使用して、食事中の人が食べ物を詰まらせているかを検出し、例えば高齢者介護施設において警報を発し、窒息死を防止することができる。

【0144】

別の変形例として、トレーニングから最適な効果を得るためにアスリートへの影響及びパフォーマンス／休憩のバランスを監視することができる。このような実装では、ＢＴ、ＲＲ、ＨＲ及び他のセンサを通してプロのアスリートのパフォーマンス及び休憩指数をマッピングするように設計されるアルゴリズムに、同じセンサデータを適用することができる。このようなシステムからは、例えばトレーニングセッション間の休息量に関する個別のアドバイスを出力し得る。

【0145】

別の変形例として、精神科患者及び高齢患者の食事摂取を監視して、全体的な安定性及び良好な健康を維持することができる。このような実装は最初の説明と同じであり、アルゴリズムの出力が単純化され、健康的な生活を維持するのに十分な食事摂取量を示す。変化が世話人及び家族に通知され得る。

【産業上の利用可能性】

【0146】

本出願による発明は、生体の深部温度の継続的な監視に用途を見出す。その例としては、病気を減らして授精のタイミングを改善することで、家畜の病気及び繁殖を監視して、生産量及び収量を最大化できることである。

【符号の説明】

【0147】

１００：アンテナと、無線チップと、センサと、熱伝導体と、を有するセンサ実装
１０１：接合ワイヤ
１０２：ＲＦ整流器に接続された接合ワイヤ
１０３：周囲への熱伝導体である銅（ＣＵ）製の最上層
１０４：接触面に接続された露出金属
１０５：熱パイプ／導体として動作するＰＣＢビア
１０６：金属層
１０７：熱パイプ／導体ではなく電気接続としてのみ動作するＰＣＢビア
１１０：無線チップに接続された温度センサ
１１４：熱伝導体
１２０：無線チップに接続された温度センサ
１２２：断熱材、基板
１２４：２つのサーミスタ間の熱流束
１２５：センサ実装のアンテナ部分の下にある熱伝導体と金属裏打ち及び接着剤との間の空間／隙間
１３０：センサ実装のアンテナ部分
１３２：最上層のアンテナ専用領域
１３３：最下層のサーミスタへの遷移及び接続
１３５：センサ実装の無線、プロトコル及びコントローラ部分
１３７：第２のセンサへの接続が配線される設計上のアンテナ領域の切り抜き
１３８：アンテナの金属反射体部分
１３９：熱伝導体への接続に適合する金属反射体の切り抜き
１４０：センサ実装の環境発電部分
１４２：最上層の環境発電専用領域
１４４：センサ実装の印刷層
１５０：センサ実装のエネルギー貯蔵部分
１５２：センサ実装を測定面に固定する接着剤
１５５：皮膚への熱伝導体接続位置における接着剤の切り抜き
１６０：ユーザ入力センサ
１７０：センサ実装及び形状変化のいくつかの例
１８０：センサチップ及びアンテナが埋め込まれたメイン基板
１８２：２つのセンサ間の接続ワイヤ
２００：アンテナと、無線リーダチップと、処理チップと、インタフェースと、データストレージと、センサと、気流設計と、を有するリーダ
２１０：無線リーダチップ
２２０：無線リーダアンテナ
２３０：処理及びインタフェースチップ
２４０：リーダ内のデータストレージ
２５０：リーダの有線インタフェース
２６０：リーダ無線インタフェースのアンテナ
２７０：リーダ内の周囲センサ
２８０：リーダ周囲センサの気流設計
２８８：リーダ局所通知システム
２９０：無線インタフェースの無線
３００：インタフェースと、信号処理アルゴリズムと、処理及びストレージシステムと、を有するエコシステム
３１０：エコシステムユーザストレージ
３２０：エコシステムセンサデータストレージ
３３０：エコシステム製品データベース
３４０：ビッグデータアクセスのエコシステムインタフェース
３５０：エンドユーザアクセスのエコシステムインタフェース
３６０：エコシステム処理ユニット
３７０：エコシステム信号処理アルゴリズム
３８０：通知システム及びサービス処理
４００：エンドユーザ装置
４２０：アプリケーション又はｗｅｂブラウザを有するエンドユーザ装置及びそのストレージユニット
４２２：アプリケーション又はｗｅｂブラウザを有するエンドユーザ装置
４２４：エンドユーザ装置内のストレージユニット
４２６：エンドユーザ装置通知システム
５００：温度熱流束測定設定
５１０：組織／皮膚熱伝達係数
５１５：深部と組織／皮膚との間の熱流束
５２０：深部温度Ｔｃ
６１０：測定環境の空気
６１５：センサ１００と環境との間の熱流束

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【手続補正書】

【提出日】2020-10-29

【手続補正1】

【補正対象書類名】特許請求の範囲

【補正対象項目名】全文

【補正方法】変更

【補正の内容】

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの温度を測定する装置（１００）であって、
前記ユーザと熱的に接続される第１の層（１０４）と、
前記第１の層（１０４）の上に配置される、断熱材料を含む第２の層（１１０）と、
前記第２の層（１２２）を通して熱伝導体（１０５）を介して前記第１の層（１０４）と熱的に接続される第１の温度センサ（１２０）と、
前記第２の層によって前記ユーザから断熱される第２の温度センサ（１２０）と、を備え、
前記第１の温度センサ及び第２の温度センサが同じ構造レベルで前記第２の層（１２２）よりも上に位置し、
前記装置が、前記第２の層よりも上に配置されるとともに前記ユーザによる事前定義された一連の動きに応答して通知をトリガするユーザ入力センサを更に備えることを特徴とする、装置（１００）。

【請求項2】

温度、圧力、流体流、熱流、レベル、近接性、変位、生体インピーダンス、画像、光、ガス、化学物質、加速度、方位、湿度、水分、インピーダンス、静電容量、力、電気、磁気、質量及び音声を含む群からの第２の物理的特性を測定する少なくとも１つの追加のセンサを更に備える、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項3】

前記第２の層（１２２）よりも上に第３の層（１０６）が設けられ、
前記第３の層及び第１の層が各々金属材料を含み、
前記第１の温度センサ及び第２の温度センサが前記第３の層よりも上に位置し、前記第２の温度センサが前記第３の層に熱的に接続される、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項4】

前記ユーザ入力センサ（１０６）が、圧力、近接性、変位、加速度、インピーダンス、静電容量、力、音声及び押しボタンを含む群からのセンサである、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項5】

前記ユーザ入力が、タイムスタンプとともに登録されてユーザ経験イベントのデータを定義する、請求項１～４のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項6】

環境発電手段（１４２）と、少なくとも１つのエネルギーストレージユニットと、を更に備え、
前記環境発電されたエネルギーが前記エネルギーストレージユニットに貯蔵され、
前記エネルギーを、光発電、熱電、圧電、電磁気、磁気、電気、酸化、静電気、生体エネルギーを電気エネルギーに変換する手段を使用して、周囲から環境発電する、請求項１に記載の（１００）。

【請求項7】

物理的なユーザ入力から前記ユーザ入力センサへの環境発電手段（１４２）を更に備える、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項8】

前記第１の温度センサ（１１０）及び第２の温度センサ（１２０）からのデータをサンプリングする処理手段を更に備える、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項9】

前記センサが、前記ユーザ入力センサ（１６０）への時間符号化ユーザ入力をサンプリングする処理手段を更に備える、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項10】

前記エネルギーストレージユニットが少なくとも１つの容量性ストレージを備え、
好ましくは、前記センサ（１００）の少なくとも２つの金属層（１０４，１０６）及び少なくとも１つの電気絶縁層（１２２）を備える、請求項６に記載の装置（１００）。

【請求項11】

放射素子（１３２）を更に含み、
前記第１の層が前記放射素子に対する反射体（１３８）であり、
前記放射素子と前記反射体との間に電気絶縁材料によって距離が形成されている、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項12】

前記放射素子（１３２）、前記電気絶縁材料及び前記反射体（１３８）が、環境発電されたエネルギーを貯蔵する電気エネルギーストレージユニットを形成する、請求項１１に記載の装置（１００）。

【請求項13】

前記反射体（１３８）が、環境発電手段から環境発電されたエネルギーを貯蔵する容量性ストレージ装置の一部を備える、請求項１１又は１２に記載のセンサ。

【請求項14】

前記放射素子（１３２）が環境発電に対する受信要素として機能する、請求項１１～１３のいずれか一項に記載の装置（１００）。

【請求項15】

前記センサが、環境発電手段、エネルギーストレージユニット、及び処理手段に電力を供給して少なくとも１つのセンサ（１１０，１２０）からデータをサンプリングする容量性ストレージ装置、を含む群から選択される少なくとも１つに連結される前記処理手段を更に備え、
前記処理手段が、少なくとも１つのサンプリングされたデータを送信する放射素子に連結される、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項16】

前記処理手段に連結されるインジケータを更に備える、請求項８、９又は１５に記載の装置（１００）。

【請求項17】

ユーザ入力センサ（１６０）は、前記ユーザが前記物理的入力を行うときに、多層アンテナ構造及びエネルギー貯蔵システムの静電容量を含む群からのパラメータの少なくとも１つの変化を利用する、請求項１に記載の装置（１００）。

【請求項18】

生体の表面に配置される請求項１に記載の装置を使用して、前記生体の深部温度を推定する方法であって、
第１の温度センサで温度を測定するステップと、
第２の温度センサで前記温度を測定するステップと、
前記第１の温度センサ及び前記第２の温度センサからの測定値を使用して熱流束計算により前記深部温度を計算するステップと、を含む、方法。

【請求項19】

前記生体から検出された機械的入力の時間を記録するステップを更に含む、請求項１８に記載の方法。

【請求項20】

前記生体からの前記検出された機械的入力に対する通知を発行するステップを更に含む、請求項１９に記載の方法。

【請求項21】

体温、ＲＲ、ＨＲを使用して甲状腺反応及び食事摂取量に対する特徴的な身体変化を推定する方法であって、
請求項２に記載のセンサからＢＴを測定するステップと、
請求項２に記載のセンサからＨＲを測定するステップと、
請求項２に記載のセンサからＲＲを測定するステップと、
請求項２に記載のセンサからユーザ通知を測定するステップと、
体温、ＲＲ、ＨＲ及び前記ユーザ通知の前記測定からの測定値を使用して、前記甲状腺反応及び食事摂取量に対する身体変化を計算するステップと、を更に含む、請求項１８～２０のいずれか一項に記載の方法。

【国際調査報告】