特表 2023-552489 汗パラメータの決定

(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】2023-12-15

(54)【発明の名称】汗パラメータの決定

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/00 20060101AFI20231208BHJP

   G01N 1/10 20060101ALI20231208BHJP

   G01N 1/12 20060101ALI20231208BHJP

   G01N 37/00 20060101ALI20231208BHJP

【ＦＩ】

A61B5/00 N

G01N1/10 V

G01N1/12 B

G01N37/00 101

【審査請求】有

【予備審査請求】有

(21)【出願番号】P 2023536405

(86)(22)【出願日】2021-12-09

(85)【翻訳文提出日】2023-06-15

(86)【国際出願番号】 EP2021084886

(87)【国際公開番号】W WO2022128711

(87)【国際公開日】2022-06-23

(31)【優先権主張番号】20214477.0

(32)【優先日】2020-12-16

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(81)【指定国・地域】

(71)【出願人】

【識別番号】590000248

【氏名又は名称】コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェ

【氏名又は名称原語表記】Ｋｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ．

【住所又は居所原語表記】Ｈｉｇｈ Ｔｅｃｈ Ｃａｍｐｕｓ ５２， ５６５６ ＡＧ Ｅｉｎｄｈｏｖｅｎ，Ｎｅｔｈｅｒｌａｎｄｓ

(74)【代理人】

【識別番号】110001690

【氏名又は名称】弁理士法人Ｍ＆Ｓパートナーズ

(72)【発明者】

【氏名】ジョンソン マーク トーマス

(72)【発明者】

【氏名】ファン リースハウト ロン マルティヌス ラウレンチウス

(72)【発明者】

【氏名】ゲルハルト ルツ クリスチャン

(72)【発明者】

【氏名】ペルセルス エドゥアルド ゲラルド マリエ

【テーマコード（参考）】

2G052

4C117

【Ｆターム（参考）】

2G052AA29

2G052AD06

2G052AD26

2G052BA17

2G052DA09

2G052EB04

2G052GA23

2G052JA07

4C117XA04

4C117XB02

4C117XB04

4C117XB18

4C117XC26

4C117XD05

4C117XE06

4C117XE54

4C117XE63

(57)【要約】

ユーザの汗パラメータを決定するデバイス１が提供される。このデバイスは、第１の皮膚領域ｉからの汗を収集する収集チャンバ１６と、第１の皮膚領域ｉからの汗から汗パラメータを決定するセンサ１２とを含むマイクロ流体構造１０を含む。このデバイスはまた、マイクロ流体構造１０に接続され、第２の領域ｉｉにおいて収集された流体を利用してマイクロ流体構造１０を湿らせる蒸発制御チャンバ１４を含む。マイクロ流体構造１０を湿らせることは、マイクロ流体構造１０内の湿度を高め、したがって、汗の蒸発を減少させることによって、センサが汗パラメータを決定するために利用可能な汗を増加させることを目的としている。ユーザの汗パラメータを決定する方法も提供される。

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ユーザの汗パラメータを決定するデバイスであって、
第１の皮膚領域からの汗を収集する収集チャンバ、及び前記第１の皮膚領域からの汗から汗パラメータを決定するセンサを含むマイクロ流体構造と、
前記マイクロ流体構造に流体接続され、第２の領域において収集された流体を利用して前記マイクロ流体構造を湿らせる蒸発制御チャンバと、
を含み、
前記第２の領域は、第２の皮膚領域、及び／又は前記デバイスによって放出された蒸気を凝縮する凝縮要素の表面である、デバイス。

【請求項2】

前記マイクロ流体構造は、マイクロ流体チャネルを介して前記収集チャンバ及び前記センサと接続された第１の吸収体を含み、
前記第１の吸収体は、前記センサを通過した、前記第１の皮膚領域からの汗を受け取る、及び／又は、
前記センサは、前記センサから汗を放出する排出部を含む、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記蒸発制御チャンバは、前記第１の吸収体及び／又は前記センサの前記排出部に直接接続され、前記第１の吸収体及び／又は前記センサの前記排出部を湿らせる、請求項２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記第２の領域は、第２の皮膚領域であり、
前記蒸発制御チャンバは、
前記第２の皮膚領域から収集され、且つ前記マイクロ流体構造を湿らせる流体を受け取る第２の吸収体と、
前記第２の皮膚領域から前記第２の吸収体へ流体の液滴を輸送する流体輸送体と、
を含む、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項5】

前記蒸発制御チャンバは、任意選択でヒータを使用して、前記第２の皮膚領域から収集された前記流体を蒸発させる、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項6】

前記デバイスは、
前記デバイスから蒸気を放出するベントと、
前記ベント及び前記マイクロ流体構造に接続され、且つ蒸気を凝縮する前記凝縮要素とを含み、
前記デバイスは、
前記収集チャンバ及び前記センサにおいて第１の材料で構成され、前記第１の材料は、第１の熱抵抗を有し、
前記ベント及び前記凝縮要素において第２の材料で構成され、前記第２の材料は、第２の熱抵抗を有し、
前記ベントを通じて前記デバイスから放出される前に、前記凝縮要素において蒸気を凝縮するために、前記第１の熱抵抗は、前記第２の熱抵抗よりも高い、請求項１から５のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項7】

ユーザの汗パラメータを決定する方法であって、前記方法は、
第１の皮膚領域から発生する汗を収集するステップと、
デバイスのマイクロ流体構造を湿らせるために、第２の領域において流体を収集するステップであって、前記デバイスは、第１の皮膚領域からの汗から汗パラメータを決定するセンサと、前記マイクロ流体構造に流体接続された蒸発制御チャンバであって、第２の領域において収集された流体を利用して前記マイクロ流体構造を湿らせるように構成された当該蒸発制御チャンバとを有し、前記第２の領域は、第２の皮膚領域、及び／又は前記デバイスによって放出された蒸気を凝縮する凝縮要素の表面である、収集するステップと、
前記センサを使用して、前記第１の皮膚領域から発生する汗からの汗パラメータを決定するステップと、
を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ユーザの汗パラメータを決定するデバイス及び方法に関する。

【背景技術】

【0002】

健康で安心なことを示すバイオマーカの非侵襲的で、半連続的、且つ長期的なモニタリングが求められている。このようなバイオマーカモニタリングは、例えば、脱水症、ストレス、睡眠、小児の健康の評価において、また、周術期のモニタリングにおいて有用である。汗は、目立たないやり方でアクセス可能な生物流体であり、被検者の生理機能や代謝に関する豊富な情報源である。

【0003】

汗中の臨床的に関連性のあるバイオマーカのいくつかの例としては、脱水症のモニタリングや嚢胞性線維症の診断のためのＮａ＋、ＣＦ、又はＫ＋イオン、（敗血症に関連する）炎症の早期警告としての乳酸、糖尿病患者や新生児のためのグルコース、皮膚状態や脱水症のモニタリングのための尿素、アルコールを使用したモニタリング用のエタノール、代謝障害のアンモニウム、及びストレスモニタリングのためのコルチゾールが挙げられる。

【0004】

信頼性の高い汗検知の開発は、早くも１９４０年代及び１９５０年代には臨床業務によって有望な結果が示されていたにもかかわらず、いくつかの問題によって妨げられてきた。これまで、汗分析の有効な適用は、主に嚢胞性線維症の診断や、薬物及びアルコール乱用検査に限定されている。

【0005】

Ｍｅｎａ－Ｂｒａｖｏ及びｄｅ Ｃａｓｔｒｏによって「Ｓｗｅａｔ：Ａ ｓａｍｐｌｅ ｗｉｔｈ ｌｉｍｉｔｅｄ ｐｒｅｓｅｎｔ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｐｒｏｍｉｓｉｎｇ ｆｕｔｕｒｅ ｉｎ ｍｅｔａｂｏｌｏｍｉｃｓ」（Ｊ．Ｐｈａｒｍ．Ｂｉｏｍｅｄ．Ａｎａｌ．９０、１３９－１４７（２０１４））で要約されているように、汗のセンシングから得られる結果は非常に変化しやすく、血液サンプル及び汗サンプルから決定される値の相関関係は、様々なバイオマーカでは不十分であることが分かっている。

【0006】

ウェアラブルセンサを皮膚から出てくる汗とほぼ即座に接触させることによって、これらの問題に対処する努力がなされている。その一例が、Ｇａｏ他によって「Ｆｕｌｌｙ ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ｗｅａｒａｂｌｅ ｓｅｎｓｏｒ ａｒｒａｙｓ ｆｏｒ ｍｕｌｔｉｐｌｅｘｅｄ ｉｎ ｓｉｔｕ ｐｅｒｓｐｉｒａｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ」（Ｎａｔｕｒｅ５２９、５０９～５１４（２０１６））において提示されているウェアラブルパッチである。パッチには、Ｎａ＋、Ｋ＋、グルコース、乳酸、及び皮膚の温度を測定するセンサアレイが含まれている。しかし、この研究の焦点はセンサ自体の開発及び統合にある。これは明らかに重要であるが、汗収集に関する問題には対処していない。後者は主に、皮膚とセンサとの間に数ｃｍ^２ほどの面積を有する吸収性パッドを配置することによって行われる。十分な汗が生成され（したがって、激しい運動に従事している個人に対してテストが行われる）、パッドが分析のために汗を吸収し、新しく生成された汗がパッドに補充され、古い汗を「洗い流す」と仮定される。しかしながら、蓄積効果のために、センサの時間依存の応答が時間の経過に伴う実際のバイオマーカレベルを直接反映していない可能性が高いため、長期間にわたって信頼性の高いセンシングを継続することは困難である。このようなパッチはまた、安静している人や熱的快適性にある人（０．０３～０．１ｎＬ／分／腺の範囲にある）が通常生成する微量の汗を取り扱うようには設計されていない場合もある。

【0007】

ＥＰ３６４９９４１Ａ１は、汗腺から放出された汗中の検体濃度を推定するデバイス、システム、及び方法に関連している。更に、汗腺から放出された汗中の検体濃度をセンシングするスイッチングセンサデバイスや、汗腺から放出された汗中の検体濃度をセンシングするトリガセンサデバイスにも関連している。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

現在、継続的な汗測定にはかなりの注目が向けられている。解決が必要な大きな問題の１つは、温度調節のための生理学的メカニズムによって、皮膚上の小さな汗液滴が素早く蒸発されてしまうことである。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明は、独立請求項によって規定される。有利な実施形態は、従属請求項に規定される。

【0010】

ユーザの汗パラメータを決定するデバイスが、不要な汗の蒸発を減らす特徴を含む場合は有利である。これらの問題のうちの１つ以上に対処するために、本発明の第１の態様では、ユーザの汗パラメータを決定するデバイスが提供される。このデバイスは、
第１の皮膚領域からの汗を収集する収集チャンバ、及び第１の皮膚領域からの汗から汗パラメータを決定するセンサを含むマイクロ流体構造と、
マイクロ流体構造に流体接続され、第２の領域において収集された流体を利用してマイクロ流体構造を湿らせる蒸発制御チャンバとを含み、第２の領域は、第２の皮膚領域、及び／又はデバイスによって放出された蒸気を凝縮する凝縮要素の表面である。

【0011】

デバイスは、被検者の特定の皮膚領域、即ち、第１の皮膚領域から汗を収集し、センサを使用して、その第１の皮膚領域から収集された汗から被検者の汗パラメータを決定する。

【0012】

第２の領域は第２の皮膚領域であり得る。第１の皮膚領域を含まない被検者の任意の他の皮膚領域が、第２の皮膚領域であり、第１の皮膚領域に隣接していてもよい。第１の皮膚領域は、デバイスの収集チャンバと接触する皮膚領域として定義される。収集チャンバに接触していない任意の他の皮膚領域が、第２の皮膚領域である。流体、即ち、汗や経皮水分（ＴＥＷ）が第２の皮膚領域に分泌される。このデバイスは、この汗又はＴＥＷを湿気の源として利用して、マイクロ流体構造を湿らせ、マイクロ流体構造内の蒸気圧を高め、汗パラメータを決定するために使用される汗、つまり、第１の皮膚領域から発生する汗の蒸発を減らす。

【0013】

第１の皮膚領域からの汗の蒸発を減らすことで、センサに到達する液体汗の利用可能な量が増加し、汗から乾燥成分が蓄積することでデバイス内の信頼性の高い再現性のある流れが妨げられることが阻止される。更に、汗の蒸発は、液体汗の総量が減少することで、センサに到達する液体汗中のバイオマーカの濃度を変化させる可能性がある。また、汗の蒸発によって発汗速度の決定も妨げられる可能性がある。そのため、汗の蒸発を減らすことで、汗センサの測定結果を向上させることもできる。

【0014】

デバイスはウェアラブルデバイスであり得る。ウェアラブルデバイスは、使いやすさを向上させ、長時間着用する被検者にとって快適であり、数日や数週間などの長時間の連続測定に適している。

【0015】

デバイスのマイクロ流体構造を湿らせるために使用される第２の皮膚領域からの流体、即ち、汗又はＴＥＷからの流体は、本発明の実施形態によって、液体状態でも、蒸気状態でもよい。例えば上記流体は、蒸発制御チャンバに接続されている（即ち、流体接続されている）マイクロ流体構造内の湿度を上げるために、蒸発制御チャンバ内で蒸発させることができる。別の実施例では、上記流体を蒸発制御チャンバに収集し、液体状態でマイクロ流体構造に輸送して、センサやマイクロ流体構造の他の構成要素を湿らせ、デバイス内に湿度の高い環境を維持する。

【0016】

第１の皮膚領域からの汗は収集チャンバに収集される。収集チャンバは円錐形のピラーを含んでいてもよい。円錐形のピラーは、収集チャンバ内の流体移動の総量及び影響を低減して、収集チャンバを充填する時間を短縮する。収集チャンバはヒドロゲル又はウィッキング材料を含んでいてもよい。

【0017】

更に、マイクロ流体構造は、マイクロ流体チャネルを介して収集チャンバ及びセンサと接続されている第１の吸収体を含んでいてもよい。第１の皮膚領域からの汗は、収集チャンバに収集され、汗腺の圧力と毛細管作用のために、センサに沿って、最終的には第１の吸収体の中へ輸送される。或いは、汗は、離散化された液滴輸送に基づいて（例えばパッシブ化学勾配やエレクトロウェッティング技法に基づいて）、マイクロ流体チャネルに沿って移動させることもできる。第１の吸収体が受け取る汗は既にセンサを通過しているため、測定には不要になり、蓄えられて蒸発させることができる。第１の吸収体を湿らせることでマイクロ流体チャネルを湿らせたままにするので、まだセンサを通過していない第１の皮膚領域の汗の蒸発を減らすのに役立つ。第１の吸収体から汗を徐々に蒸発させることは、マイクロ流体チャネル内に圧力勾配を作成するのにも役立つので、収集チャンバからセンサへ、最終的に吸収体への汗の輸送を助ける。

【0018】

蒸発制御チャンバからマイクロ流体構造を湿らせることは、第１の吸収体からの汗の蒸発速度を低下させる。第１の吸収体からの汗の蒸発が望ましいが、第１の吸収体からの汗の急速な蒸発はマイクロ流体チャネル内での汗の急速な蒸発にもつながり、センサに到達する前に汗が蒸発するため、この蒸発速度は制限されることも望まれる。

【0019】

更に、センサには、センサに入った汗を放出するための排出部が含まれている。排出部は、汗がセンサ内に蓄積しないように汗を除去するため、センサが受け入れ、測定するための新しい汗のためのスペースが確保される。第１の吸収体と同じ理由で、排出部を通じてセンサから汗を除去することが望ましいが、除去速度が制限されることも望まれる。

【0020】

一連の実施例では、蒸発制御チャンバは、マイクロ流体構造の第１の吸収体又はセンサの排出部と直接接続されている。この実施例では、第２の皮膚領域の流体（蒸気状態、液体状態、又は両方の状態）は、第１の吸収体、センサの排出部、又は第１の吸収体及びセンサの排出部の両方に直接流れる。マイクロ流体チャネルに接続された構成要素である第１の吸収体又はセンサの排出部を直接湿らせると、第１の皮膚領域からの汗がセンサに到達するように移動するマイクロ流体チャネル内の汗の蒸発が減少する。

【0021】

別の実施例では、蒸発制御チャンバは、第２の吸収体を含む。第２の吸収体は、第２の皮膚領域から収集された流体を受け取り、マイクロ流体構造を湿らせる。蒸発制御チャンバはまた、流体の液滴を第２の吸収体に輸送する流体輸送体を含んでいてもよい。

【0022】

流体輸送体（例えばパッシブ化学勾配又はエレクトロウェッティングに基づいて離散化された液滴を移動する輸送体）によって、毛細管作用よりも流体が速く輸送される。第２の吸収体の利点は、流体の蒸発を可能な限り速く刺激して、マイクロ流体構造を湿らせる速度が速くなることである。

【0023】

更なる実施例では、蒸発制御チャンバは、流体の液滴を第１の吸収体に輸送する流体輸送体を含む。

【0024】

別の実施例では、蒸発制御チャンバはまた、ヒータを含む。皮膚温度は、蒸発制御チャンバ内に十分な蒸発を発生させるのに十分であるが、ヒータによって生成される熱エネルギーによって、第２の皮膚領域から発生する流体の蒸発を刺激することが有益である。

【0025】

更なる実施例では、デバイスは、デバイスから蒸気を放出するベントと、ベント及びマイクロ流体構造に接続され、且つ蒸気を凝縮する凝縮要素とを含む。更に、デバイスは、収集チャンバ及びセンサにおいて、第１の熱抵抗を有する第１の材料で構成され、ベント及び凝縮要素において、第２の熱抵抗を有する第２の材料で構成される。更に、デバイスから放出される前に蒸気を凝縮するために、第１の熱抵抗は第２の熱抵抗よりも高い。

【0026】

ベントは、デバイスから蒸気を放出してデバイス内の圧力を低下させ、第１の皮膚領域からの新しい汗を収集してセンサに輸送できるようにする。マイクロ流体構造内、したがって、マイクロ流体チャネル内での第１の皮膚領域からの汗の急速な蒸発を防ぐために、湿度は高いままにする必要がある。したがって、ベントを通じてデバイスを出る前に、蒸気の凝縮を容易にするために温度勾配が作成される。温度勾配を作成するために、デバイスは、収集チャンバ及びセンサを取り囲むデバイスの一部に使用される第１の材料で構成される。第１の材料は第１の熱抵抗を有する。デバイスは、ベントと凝縮要素を取り囲む一部において第２の材料で構成される。第２の材料は第２の熱抵抗を有し、第１の熱抵抗は第２の熱抵抗よりも高い。

【0027】

ベント及び凝縮要素において使用される材料よりも高い熱抵抗を有する第１の材料は温度勾配を作成し、皮膚の近く、即ち、収集チャンバにおける温度は、ベント及び凝縮要素における温度よりも高い。ベント及び凝縮要素における第２の材料の熱抵抗がより低いことによって、それらの温度は環境温度に近くなり、蒸気よりも低温になる。蒸気と冷たい表面とが接触すると、蒸気の一部が凝縮する。したがって、凝縮した蒸気はデバイスに逆流し、デバイス内からの湿度損失を低減する。

【0028】

実施例では、第２の領域は凝縮要素の表面である。この実施例では、デバイスは第２の皮膚領域から流体を収集する必要がない。蒸気の形でセンサを通過した第１の皮膚領域からの汗は、マイクロ流体構造内の湿度を上げる。これらの蒸気は凝縮要素の表面で凝縮され、デバイスに逆流し、デバイス内からの湿度の損失を低減する。

【0029】

デバイスは更に、ベントと凝縮要素の冷却を増加させ、それにより、デバイスを出る前に蒸気の凝縮を増加させるために、冷却ブロックなどのパッシブ冷却要素やペルチェ要素などのアクティブ冷却要素を含む。

【0030】

本発明はまた、ユーザの汗パラメータを決定する方法も提供する。この方法は、
第１の皮膚領域から発生する汗を収集するステップと、
第１の皮膚領域からの汗から汗パラメータを決定するセンサを有するデバイスのマイクロ流体構造を湿らせるために、第２の領域において発生する流体を収集するステップであって、マイクロ流体構造に流体接続された蒸発制御チャンバは、第２の領域において収集された流体を利用してマイクロ流体構造を湿らせ、第２の領域は、第２の皮膚領域、及び／又はデバイスによって放出された蒸気を凝縮する凝縮要素の表面である、収集するステップと、
センサを使用して、第１の皮膚領域から発生する汗からの汗パラメータを決定するステップとを含む。

【0031】

本方法は、センサを含むデバイス内の湿度を高め、したがって、汗の蒸発を減少させることによって、センサが汗パラメータを決定するために利用可能な汗を増加させることを目的としている。

【0032】

本発明のこれら及び他の態様は、以下に説明される実施形態から明らかになり、また、当該実施形態を参照して説明される。

【図面の簡単な説明】

【0033】

本発明をより深く理解し、本発明がどのように実行されるかをより明確に示すために、ほんの一例として添付の図面を参照する。

【0034】

【図1a-1b】図１ａ及び図１ｂは、本発明によるデバイスの第１の実施例を示す。

【図2】図２は、本発明によるデバイスの第２の実施例を示す。

【図3】図３は、本発明によるデバイスの第３の実施例を示す。

【図4】図４は、本発明によるデバイスの第４の実施例を示す。

【図5a-5b】図５ａ及び図５ｂは、本発明によるデバイスの第５の実施例を示す。

【図6】図６は、本発明による方法の実施例のフロー図を示す。

【発明を実施するための形態】

【0035】

本発明は、図を参照して説明される。詳細な説明及び具体的な実施例は、デバイス及び方法の模範的な実施形態を示しているが、説明のみを目的としたものであり、本発明の範囲を限定することを意図したものではない。本発明のデバイス及び方法のこれら及び他の特徴、態様、並びに利点は、次の説明、添付の特許請求の範囲、及び添付の図面からよりよく理解されるようになるであろう。図は単なる概略図であり、縮尺どおりに描かれていない。また、図全体で同じ参照番号を使用して、同じ部分又は類似の部品を示すことが理解されるべきである。

【0036】

図１ａ及び図１ｂは、本発明の実施例を示している。デバイス１は、第１の皮膚領域ｉからの汗が収集される収集チャンバ１６と、第１の皮膚領域ｉからの汗パラメータを決定するセンサ１２とを有するマイクロ流体構造１０を含む。デバイス１はまた、蒸発制御チャンバ１４も含む。蒸発制御チャンバ１４は、マイクロ流体構造１０に接続され、第２の領域ｉｉから流体を収集する。図１ａでは、第２の領域ｉｉは第２の皮膚領域である。図１ｂでは、第２の領域はデバイス内の領域である。

【0037】

第１の皮膚領域ｉからの汗の蒸発は、センサ１２に必要な汗の可用性を制限する可能性がある。マイクロ流体構造１０内の湿度は、蒸発制御チャンバ１４によって制御されて比較的高い湿度に維持され、これにより、収集チャンバ１６に収集された第１の皮膚領域ｉからの汗のごく一部しか蒸発しないようにされる。

【0038】

第２の領域から収集された流体は、液体状態でも、蒸気状態でもよい。流体は、マイクロ流体構造１０に直接流れ込んでもよいし、又は、例えば蒸気の場合はデバイス内の空間を埋める。蒸発制御チャンバ１４がマイクロ流体構造１０に接続されているため、マイクロ流体構造１０の空間も埋めることができる。このように、マイクロ流体構造１０内では湿度の高い環境が維持され、汗パラメータの決定に使用される第１の皮膚領域ｉから発生する汗の蒸発が抑制される。マイクロ流体構造の湿度の高い環境では、例えば屋内環境における典型的な相対湿度（ＲＨ）値を上回るＲＨを有し、例えば８０～９０％である。

【0039】

センサ１２によって決定される汗パラメータは、汗中のバイオマーカの濃度及び任意選択で発汗速度である。バイオマーカの濃度を決定するセンサは、例えば電気分析技法（クロノアンペロメトリ、電位差測定法、ボルタンメトリ、電気化学インピーダンス分光法、圧電気など）や光学的技法（比色分析法、蛍光光度法など）に基づいて動作する。人の発汗速度を示すパラメータをセンシングできるセンサの例としては、皮膚応答（ＧＳＲ）センサ、熱量測定フローセンサ、マイクロバランスセンサ、又は共鳴センサが挙げられる。

【0040】

図１ａ及び図１ｂには図示していないが、デバイス１は、決定された汗パラメータをユーザに伝達するためのディスプレイなどの出力部、及び／又は外部出力デバイスと接続して、決定された汗パラメータをユーザに伝達するための通信構成要素を含んでいてもよい。

【0041】

図２は、本発明の別の模範的な実施形態を示している。デバイス２は、マイクロ流体構造１０と、蒸発制御チャンバ１４とを含む。マイクロ流体構造１０は、収集チャンバ１６と、マイクロ流体チャネル２２を介して接続されたセンサ１２とを含む。

【0042】

任意選択で、デバイス２は、マイクロ流体チャネルに接続され、センサ１２を通過した第１の皮膚領域ｉからの汗を受け取る第１の吸収体２０を含む。

【0043】

任意選択で、センサ１２は、センサ１２からマイクロ流体構造１０の中へ汗を放出する排出部２１を含む。

【0044】

任意選択で、収集チャンバ１６は円錐形のピラー２４を含む。円錐形のピラー２４は、汗が収集チャンバ１６内でセンサ１２に向かって移動するのを妨げないように構成されている。

【0045】

図２では、汗腺から皮膚上に排出される、第１の皮膚領域ｉからの汗は、収集チャンバ１６に収集される。マイクロ流体チャネル２２の毛細管作用によって支援される汗腺の圧力によって、第１の皮膚領域ｉから収集された汗は、マイクロ流体チャネル２２を通ってセンサ１２に向かい、最後にオプションの第１の吸収体２０に輸送される。センサ１２を通過するときに、センサは汗パラメータを測定する。第２の皮膚領域ｉｉからの流体は、蒸発制御チャンバ１４に収集され、マイクロ流体構造１０を湿らせるために使用される。

【0046】

更なる実施例では、収集された流体は、オプションの第１の吸収体２０又はセンサ１２のオプションの排出部２１に直接接続されている。第１の吸収体２０又はセンサ１２の排出部２１を直接湿らせることで、マイクロ流体チャネル２２内の汗の蒸発の減少が早くなる。第１の皮膚領域ｉからの汗がマイクロ流体チャネル２２内を移動してセンサ１２に到達する。

【0047】

図３は、本発明の別の模範的な実施形態を示している。図１及び図２と同様に、デバイス３は、マイクロ流体構造１０と、マイクロ流体構造１０に接続した蒸発制御チャンバ１４とを含む。マイクロ流体構造１０は、任意選択で円錐形のピラー２４を含む収集チャンバ１６と、任意選択で排出部２１を有するセンサ１２と、マイクロ流体チャネル２２を介して接続された第１の吸収体２０とを含む。図３では、蒸発制御チャンバ１４はヒータ２８ａ、２８ｂ、又は２８ｃを含む。デバイス３はまた、ベント２６を含む。オプションのヒータ２８ｂは、湿気がマイクロ流体構造１０に向かって通過することを可能にする。

【0048】

蒸発制御チャンバ１４は、第２の皮膚領域ｉｉからの流体、即ち、汗やＴＥＷを蒸発させ、この流体の局所的な蒸発によって湿気が生成され、この湿気はマイクロ流体構造１０内で分散してマイクロ流体構造１０内の蒸発を最小限に抑える。余分の湿気は、ベント２６を通ってデバイスから排出される。ベント２６は湿気透過性膜を含んでいてもよい。

【0049】

皮膚の温度は、蒸発制御チャンバ１４内で十分な蒸発をもたらすのに十分であるが、オプションのヒータ２８ａ、２８ｂ、及び／又は２８ｃを使用して、湿気の生成を刺激することが有益な場合がある。

【0050】

図４は、本発明の別の模範的な実施形態を示している。図４では、デバイス４のマイクロ流体構造１０は、図３に示す実施形態と同じ特徴を含み、動作する。蒸発制御チャンバ１４は、流体輸送体３４と、第２の吸収体３０と、任意選択でヒータ３２とを含む。流体輸送体３４は、第２の皮膚領域ｉｉから発生する汗及び／又はＴＥＷを第２の吸収体３０に輸送する。第２の吸収体３０に蓄積された汗及び／又はＴＥＷは、任意選択でヒータ３２によって支援されて蒸発する。生成された湿気はマイクロ流体構造１０内で分散し、それによってマイクロ流体構造１０内の蒸発が減少する。

【0051】

図５ａ及び図５ｂは、本発明の別の模範的な実施形態を示している。デバイス５は、マイクロ流体チャネル２２を介して第１の皮膚領域ｉからの汗を受け取るセンサ１２を有するマイクロ流体構造１０を含む。センサ１２は、センサ１２からマイクロ流体構造１０の中へ汗を放出する排出部２１を含む。マイクロ流体構造１０は、センサ１２を通過した汗を受け取る第１の吸収体２０を含む。デバイス５は、ベント２６と、凝縮要素４２と、任意選択で冷却要素４４とを含む。蒸発制御チャンバ１４はマイクロ流体構造１０に接続している。ベントは凝縮要素４２を介してマイクロ流体構造に接続されている。

【0052】

図５ｂでは、第２の領域ｉｉは凝縮要素４２の表面である。蒸発制御チャンバ１４は凝縮要素４２である。更なる実施例では、デバイスは２つの第２の領域ｉｉ、即ち、第２の皮膚領域及び凝縮要素４２の表面を含む。

【0053】

デバイス５は、第１の断熱性を有する第１の材料４６と、第２の断熱性を有する第２の材料４８とで構成されている。第１の断熱性は第２の断熱性よりも高い。第１の材料４６は、マイクロ流体チャネル２２、センサ１２、及びオプションの第１の吸収体２０を取り囲むデバイス５の一部に使用される。第２の材料４８は、デバイスのベント２６、凝縮要素４２、及びオプション冷却要素体４４を取り囲むデバイス５の一部に使用される。任意選択で、第１の材料４６及び第２の材料４８は、ハウジングの前述の部分でのみ使用され、残りのハウジングは第３の材料を含む。図５ａに示す実施例では、第１の材料４６は、マイクロ流体構造１０及び蒸発制御チャンバ１４を取り囲むデバイス５の一部に使用され、第２の材料４８は、ベント２６、凝縮要素４２、及びオプションの冷却要素４４があるデバイス５の部品に使用される。

【0054】

マイクロ流体構造１０内の第１の皮膚領域ｉからの汗の蒸発を減らすためには、マイクロ流体構造１０内の湿度が高くなければならない。マイクロ流体構造内の湿度を上げるために、図５ａでは、第２の皮膚領域ｉｉからの流体（汗や経皮水分（ＴＥＷ）など）が、図５ｂでは、第１の皮膚領域ｉからの汗を蒸発して、温度を上げる必要がある。しかし、温度の上昇はまた、オプションの第１の吸収体２０及び／又はセンサ１２内からの汗の蒸発を高速化させ、排出部２１から出て、最終的にベント２６を通ってデバイスから放出される。

【0055】

第１の吸収体２０及び／又は排出部２１からの蒸発を通じてマイクロ流体チャネル２２全体からの液体の損失につながるデバイスからの湿度の損失を防ぐために、湿度を高いままにする必要がある。したがって、凝縮を促進するために、皮膚表面（より高い温度）からデバイスのベント（より低い温度）への方向で温度勾配が作られる。温度勾配は、第２の材料４８よりも高い断熱性を有する第１の材料４６を使用して作られる。したがって、デバイスと外部環境との熱伝達は皮膚近傍で低減され、デバイスと環境との熱伝達はベント２６及び凝縮要素４２ではより高い。したがって、皮膚に近いデバイスの温度は、ベント２６及び凝縮要素４２に近いデバイスの温度よりも高い。蒸気が凝縮要素４２のより冷たい表面に接触すると、蒸気の一部が凝縮し、凝縮した蒸気はデバイスに逆流し、マイクロ流体構造１０内の湿度の損失を低減する。

【0056】

ベント及び凝縮要素４２の冷却は、任意選択でパッシブ冷却要素（冷却ブロックなど）又はアクティブ冷却要素（ペルチェなど）を追加することで増大できる。

【0057】

図６は、ユーザの汗パラメータを決定する方法６００の実施例を示している。この方法は、第１の皮膚領域ｉから発生する汗を収集するステップ６１０と、マイクロ流体構造１０を湿らせるために利用される流体を第２の領域ｉｉにおいて収集するステップ６２０と、第１の皮膚領域ｉから発生する汗から汗パラメータを決定するステップ６３０とを含む。マイクロ流体構造１０は、第１の皮膚領域ｉから発生する汗から汗パラメータを決定するために使用されるセンサ１２を含む。

【0058】

決定された汗パラメータは、第１の皮膚領域ｉからの汗中のバイオマーカの濃度及び任意選択で発汗速度である。

【0059】

第２の領域ｉｉは第２の皮膚領域ｉｉであってもよい。別の実施例では、第２の領域は、方法を実施するために使用されるデバイスによって放出された蒸気を凝縮する凝縮要素によって形成される。

【0060】

この方法は更に、決定された汗パラメータを有する出力をユーザに提供することを含んでいてもよい。

【0061】

要約すると、本発明は、ユーザの汗パラメータを決定するデバイスを提供する。このデバイスは、第１の皮膚領域ｉからの汗を収集する収集チャンバ１６と、第１の皮膚領域ｉからの汗から汗パラメータを決定するセンサ１２とを有するマイクロ流体構造１０を含む。このデバイスはまた、マイクロ流体構造１０に接続され、第２の領域ｉｉにおいて収集された流体を利用してマイクロ流体構造１０を湿らせる蒸発制御チャンバ１４を含む。マイクロ流体構造１０を湿らせることは、マイクロ流体構造１０内の湿度を高め、したがって、汗の蒸発を減少させることによって、センサが汗パラメータを決定するために利用可能な汗を増加させることを目的としている。ユーザの汗パラメータを決定する方法６００も提供されている。

【0062】

上記の実施形態は、本発明を限定するのではなく、説明するものであり、当業者は、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、多くの代替実施形態を設計できることに留意されたい。特許請求の範囲では、括弧内の任意の参照符号は、特許請求の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。「含む」という語は、請求項に列挙されている要素又はステップ以外の要素又はステップの存在を除外するものではない。単数形の要素は、当該要素が複数存在することを除外するものではない。本発明は、いくつかの異なる要素を含むハードウェアによって、及び／又は適切にプログラムされたプロセッサによって実装され得る。いくつかの手段を列挙するデバイス請求項において、これらの手段のうちのいくつかは、まったく同一のハードウェアアイテムによって具体化されてもよい。相互に異なる従属請求項に記載される手段、有利に組み合わせて使用されてもよい。

【図1a】

【図1b】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5a】

【図5b】

【図6】

【手続補正書】

【提出日】2023-06-15

【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】

ユーザの汗パラメータを決定するデバイスであって、
第１の皮膚領域からの汗を収集する収集チャンバ、及び前記第１の皮膚領域からの汗から汗パラメータを決定するセンサを含むマイクロ流体構造であって、前記マイクロ流体構造は、マイクロ流体チャネルを介して前記収集チャンバ及び前記センサと接続された第１の吸収体を含み、前記第１の吸収体は、前記センサを通過した、前記第１の皮膚領域からの汗を受け取る、当該マイクロ流体構造と、
前記マイクロ流体構造に流体接続され、第２の領域において収集された流体を利用して前記マイクロ流体構造の前記収集チャンバ及び前記センサを湿らせる蒸発制御チャンバと、
を含み、
前記第２の領域は、第２の皮膚領域、及び／又は前記デバイスによって放出された蒸気を凝縮する凝縮要素の表面であり、前記表面は、前記凝集要素を介して前記マイクロ流体構造に接続されたベントを持ち、前記センサは、前記センサからの汗を前記マイクロ流体構造へ放出する排出部を含み、
前記蒸発制御チャンバは、前記第１の吸収体に直接接続され、前記第１の吸収体を湿らせる、
デバイス。

【請求項2】

前記蒸発制御チャンバは、前記センサの前記排出部に直接接続され、前記センサの前記排出部を湿らせる、請求項１に記載のデバイス。

【請求項3】

前記第２の領域は、第２の皮膚領域であり、
前記蒸発制御チャンバは、
前記第２の皮膚領域から収集され、且つ前記マイクロ流体構造を湿らせる流体を受け取る第２の吸収体と、
前記第２の皮膚領域から前記第２の吸収体へ流体の液滴を輸送する流体輸送体と、
を含む、請求項１又は２に記載のデバイス。

【請求項4】

前記蒸発制御チャンバは、任意選択でヒータを使用して、前記第２の皮膚領域から収集された前記流体を蒸発させる、請求項１から３のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項5】

前記デバイスは、
前記デバイスから蒸気を放出する前記ベントと、
前記ベント及び前記マイクロ流体構造に接続され、且つ蒸気を凝縮する前記凝縮要素とを含み、
前記デバイスは、
前記収集チャンバ及び前記センサにおいて第１の材料で構成され、前記第１の材料は、第１の熱抵抗を有し、
前記ベント及び前記凝縮要素において第２の材料で構成され、前記第２の材料は、第２の熱抵抗を有し、
前記ベントを通じて前記デバイスから放出される前に、前記凝縮要素において蒸気を凝縮するために、前記第１の熱抵抗は、前記第２の熱抵抗よりも高い、請求項１から４のいずれか一項に記載のデバイス。

【請求項6】

ユーザの汗パラメータを決定する方法であって、前記方法は、
第１の皮膚領域から発生する汗を収集するステップと、
デバイスのマイクロ流体構造を湿らせるために、第２の領域において流体を収集するステップであって、前記デバイスは、第１の皮膚領域からの汗から汗パラメータを決定するセンサであって、前記マイクロ流体構造は、マイクロ流体チャネルを介して収集チャンバ及び前記センサと接続された第１の吸収体を含み、前記第１の吸収体は、前記センサを通過した、前記第１の皮膚領域からの汗を受け取る、当該センサと、前記マイクロ流体構造に流体接続された蒸発制御チャンバであって、第２の領域において収集された流体を利用して前記マイクロ流体構造の前記収集チャンバ及び前記センサを湿らせるように構成された当該蒸発制御チャンバとを有し、前記第２の領域は、第２の皮膚領域、及び／又は前記デバイスによって放出された蒸気を凝縮する凝縮要素の表面であり、前記表面は、前記凝集要素を介して前記マイクロ流体構造に接続されたベントを持ち、前記センサは、前記センサからの汗を前記マイクロ流体構造へ放出する排出部を含み、前記蒸発制御チャンバは、前記第１の吸収体に直接接続され、前記第１の吸収体を湿らせる、収集するステップと、
前記センサを使用して、前記第１の皮膚領域から発生する汗からの汗パラメータを決定するステップと、
を含む、方法。

【国際調査報告】