JP6688877B2 - 対象の心拍関連情報の監視のための装置及びシステム - Google Patents

Description

本発明は、対象の心拍関連情報の監視における使用のための、対象から信号を取得するための装着可能な装置に関する。更に、本発明は、対象の心拍関連情報の監視のためのシステムに関する。

例えば心拍数（ＨＲ）、呼吸速度（ＲＲ）又は動脈血酸素飽和度（ＳｐＯ２）のような、人物の生体信号は、人物の現在の健康状態の指標として、及び深刻な医学的事象の強力な予測因子として機能する。この目的のため、生体信号は、家庭において又は更なる健康、余暇及びフィットネス設定において、入院患者及び外来患者のケア設定において、広く監視されている。

生体信号を測定する方法のひとつは、プレチスモグラフィーである。プレチスモグラフィーは一般に、臓器又は身体部分の容積変化の測定を指し、特に心拍ごとに対象の身体を移動する心臓血管パルスによる容積変化の検出を指す。

光電式容積脈波記録法（ＰＰＧ）は、対象の領域又は体積の光反射率又は透過率の時間変化を評価する、光学的測定手法である。ＰＰＧは、血液が周囲の組織よりも光を多く吸収するため、心拍ごとの血液の体積の変動が、対応して透過率又は反射率に影響を与えるという原理に基づく。心拍数についての情報に加えて、ＰＰＧ波形は、呼吸のような更なる生理学的な現象に帰することができる情報を有し得る。異なる波長（一般には赤色及び赤外）における透過率及び／又は反射率を評価することにより、血中酸素飽和度（ＳｐＯ２）が決定されることができる。接触型指パルスオキシメータ、接触型額パルスオキシメータセンサ、接触型心拍センサ等のような、種々の斯かる接触型センサが知られており、利用されている。

最近、邪魔にならない測定のための非接触型のリモートの光電式容積脈波記録（ｒＰＰＧ）装置（カメラＰＰＧ装置とも呼ばれる）が、例えば、光電式容積脈波記録信号が、周囲光並びに赤色、緑色及び青色の色チャネルを用いた従来の消費者レベルのビデオカメラを用いてリモートに測定されることができることを示す、Verkruysseらによる「Remote plethysmographic imaging using ambient light」（Optics Express、16(26)、2008年12月22日、21434-21445頁）のような、多くの文献において記載されている。

リモートＰＰＧは、対象からリモートに配置された光源、又は一般的には放射源を利用する。同様に、例えばカメラ又は光検出器のような検出器も、対象からリモートに、即ち対象と接触しないように配置されても良い。それ故、リモートの光電式容積脈波記録システム及び装置は、邪魔にならないものと考えられ、医学的及び非医学的な日々の用途に適している。当該技術は特に、非常に弱い皮膚を持つ新生児集中治療処置室（ＮＩＣＵ）の患者又は未熟児のような、生体信号監視を必要とする、極度の皮膚感受性を持つ患者に対して、注目すべき利点を持つ。

血圧変化の評価のための現在の方法は、心拍伝播時間（ＰＴＴ）又は心拍到達時間（ＰＡＴ）の測定に基づく。最初の方法は、動脈の脈波を担持する信号（脈波信号）と、心電図のような他の信号と、の間の伝播時間を推定する。ＥＣＧ基準点（一般にＲピーク）と心拍到達をマークする基準点との間の時間間隔が、ＰＡＴと呼ばれる。ＰＴＴは、大動脈弁の開きと脈波到達との間の時間差である。２番目の方法は、身体の種々の部分において測定された２つの脈波信号間のＰＰＴからＢＰを推定する。

これらの方法は、少なくとも好適には互いに大きな距離を持つ２つの身体位置における接触型のＰＰＧ（及び／又はＥＣＧ）センサの配置を必要とする。このことは、ＰＴＴに基づいて血圧の変化を推定するための、かなりの時間投資及び労力を必要とし得る。更に、長期間に亘って（例えば数日）血圧の変化の傾向を追跡するため、接触型センサの配置のための位置、及び身体の位置は、各測定について同じであるべきである。更に、該２つのセンサは、正確なＰＴＴ測定を提供するため、ミリ秒レベルで同期される必要がある。最後に、接触型センサは、人間の動きに敏感であり、適切な配置か否かに敏感である。

ＰＰＴ測定の現在の方法のこれらの欠点は、プロフェッショナルな健康ケア環境を超えた、斯かる手法の使用（例えば家庭において又は出先で等）を制限する。それ故、例えば血圧変化、心拍伝播時間及び／又は心拍到達時間のような、心拍関連情報のＰＰＴベースの測定のための、現在のシステムの欠点を取り除くことができる、システムに対するニーズが存在する。

本発明の目的は、好適には毎日の生活において用いられる既存のタイプの装置を用いて、邪魔にならない、再現可能な、利用が容易で単純な測定を提供する、対象の心拍関連情報の監視における使用のための、対象から信号を取得するための、装着可能な装置を提供することにある。更に、本発明の他の目的は、対象の心拍関連情報の監視のための、対応するシステムを提供することにある。

本発明の一態様においては、心拍伝播時間及び／又は心拍到達時間の監視における使用のための、対象から信号を取得するための装着可能な装置が提示される。前記装着可能な装置は、
装置本体と、
前記対象の身体の第１の身体位置から第１の光電式容積脈波記録（ＰＰＧ）信号を取得するための光電式容積脈波記録信号感知ユニットであって、前記第１の位置と接触する、光電式容積脈波記録信号感知ユニットと、
前記第１の身体位置とは異なる前記対象の身体の第２の身体位置から画像のシーケンスを取得するための撮像ユニットであって、前記画像のシーケンスは、前記対象の身体の第２の身体位置についての第２の光電式容積脈波記録信号を導出するよう構成された、撮像ユニットと、
を有し、前記光電式容積脈波記録信号感知ユニットと前記撮像ユニットとは、前記装置本体中に又は前記装置本体上に装着され、前記第１の光電式容積脈波記録信号及び前記画像のシーケンスを同時に取得するよう構成され、前記装着可能な装置は更に、
前記画像のシーケンスから前記第２の光電式容積脈波記録信号を導出するための処理ユニット
を有し、前記処理ユニットは、前記第１の光電式容積脈波記録信号及び前記第２の光電式容積脈波記録信号に基づいて、前記心拍伝播時間及び／又は前記心拍到達時間を決定するよう構成される。

本発明の更なる態様においては、心拍伝播時間及び／又は心拍到達時間の監視のためのシステムであって、前記システムは、
装着可能な装置
を有し、前記装着可能な装置は、
前記対象の身体の第１の身体位置から第１の光電式容積脈波記録（ＰＰＧ）信号を取得するための光電式容積脈波記録信号感知ユニットであって、前記第１の位置と接触する、光電式容積脈波記録信号感知ユニットと、
前記第１の身体位置とは異なる前記対象の身体の第２の身体位置から画像のシーケンスを取得するための撮像ユニットであって、前記画像のシーケンスは、前記対象の身体の第２の身体位置についての第２の光電式容積脈波記録信号を導出するよう構成された、撮像ユニットと、
前記第１の光電式容積脈波記録信号及び前記画像のシーケンスを出力するための出力ユニットであって、前記出力された前記第１の光電式容積脈波記録信号及び前記画像のシーケンスは、通信ネットワークを介して処理のため他のエンティティに送信される、出力ユニットと、
を有し、前記他のエンティティは、
前記通信ネットワークを介して前記装着可能な装置により取得された前記第１の光電式容積脈波記録信号及び前記画像のシーケンスを取得するための入力ユニットと、
前記画像のシーケンスから第２の光電式容積脈波記録信号を導出し、前記第１及び第２の光電式容積脈波記録信号から前記心拍伝播時間及び／又は心拍到達時間を決定するためのプロセッサと、
を有する、システムが提示される。

本発明の好適な実施例は、従属請求項において定義される。請求されるシステムは、請求される装置及び従属請求項において定義されるものと、同様及び／又は同一の好適な実施例を持つことは、理解されるであろう。

本発明は、リモートの反射型のＰＰＧ手法の利点を利用して、２つの別個のセンサを組み合わせた、単純で邪魔にならない再現可能で利用が容易な態様で、ユーザの身体の異なる部分から２つのＰＰＧ信号を同時に取得することを可能とする、新規なＰＰＧセンサ構成を設計するという着想に基づく。提案される装着可能な装置は斯くして、２つの別個のセンサユニットを有し、これらセンサユニットの少なくとも一方が、２Ｄカメラ又は２Ｄ画像センサのような撮像ユニットである。該２つのセンサユニットは例えば、異なる身体位置から別個のセンサ信号（ＰＰＧ信号）を取得するため、装置の異なる側に配置される。このようにして、特に対象の心拍伝播時間、心拍到達時間、脈波速度、血流力学情報及び／又は血圧変化のうちの１つ以上を含む、対象の心拍関連情報が取得されることができる。

互いに同期させられた及び／又はＥＣＧと同期させられた身体部分（例えば脚、腕、額）に配置された幾つかのＰＰＧセンサを用いる既知のシステムとは異なり、本発明により用いられる情報の全ては、単一の装着可能な装置から得られる。

本発明は、自動的な、連続的な及び邪魔にならない態様で、心拍関連情報を提供することができる、信頼性が高く効率の良い装置及びシステムを提供する。本発明は、身体を移動するときの脈圧の伝播時間の連続的な測定を可能とする。更に、心拍伝播時間（ＰＰＴ）が決定されることができ、脈波速度（ＰＷＶ）が、例えば
ＰＷＶ＝Ｄ／ＰＰＴ
により算出されることができ、ここでＤは心臓から測定点（即ち、第１のＰＰＧ信号及び画像のシーケンスの測定の位置、特に第２のＰＰＧ信号が導出される画像内の特定の領域）までの移動距離間の距離差である。例えば、顔及び手のＰＡＴが測定される場合、距離Ｄは、「心臓から顔までの移動距離」と「心臓から手までの移動距離」との間の距離差である。心拍伝播時間は一般的に、
ＰＴＴ＝ＰＡＴｄ−ＰＡＴｐ
として定義され、ここでＰＡＴｐは、心臓に近いほうの位置における脈圧の心拍到達時間（ＰＡＴ）であり、ＰＡＴｄは、端における脈圧の到達時間である。例えば額及び手からの信号のような、種々の身体部位からの信号を用いることは、前駆出期（ＰＥＰ）により影響を受けないＰＰＴ測定値を検出器することを可能とする。より正確には、数学的に言えば、少なくとも２つの測定されたＰＡＴの差を取ることが、ＰＥＰの寄与を相殺し、ＰＰＴ差のみが残る。代替としては、ＰＴＴの算出は、周波数ドメインで実行されても良い。

更に、本発明によれば、ＰＡＴ測定値が得られ、対象の血流力学的状態に関する血流力学的情報が、該１つ以上のＰＡＴ測定値から導出されることができる。斯かるＰＡＴ測定値の限定するものではない例は、ＰＡＴ底値、ＰＡＴ２０％、ＰＡＴ５０％、ＰＡＴ８０％、ＰＡＴ上端値、ＰＴＴ及び／又はＰＥＰである。取得された信号の組み合わせから、斯かるＰＡＴ測定値が容易に得られ、対象の血流力学的状態の変化を検出するために監視されることができる。

更に、血圧の変化が、ＰＴＴ及びＰＡＴ値の変化の解析に基づいて監視されても良い。該算出自体は、例えば国際特許出願公開WO2013/171599A1、国際特許出願公開WO2010/020914A1又は国際特許出願公開WO2009/136341A2から、一般的に知られている。一般に、例えばX. Aubert及びJ. Muehlsteffによる「Non-Invasive Cuff-less Measurements of the Arterial Blood Pressure: What does Pulse-Transit-Time tell us all about?」（Proc. ESGCO'06、Jena、Germany、2006年5月）及びJ. Muehlsteff、X. Aubert及びM. Schuettによる「Cuff-less Estimation of Systolic Blood Pressure for Short Effort Bicycle Tests: The Prominent Role of the Pre-Ejection Period」（EMBC'06、New York、2006年）に記載されているように、心拍到達時間（ＰＡＴ）は、大動脈閉鎖の測定により決定される前駆出期（ＰＥＰ）と心拍伝播時間（ＰＴＴ）の合計である。

血圧を取得する方法の定義は、例えばB M McCarthy、B O'Flynn及びA Mathewsonによる「An Investigation of Pulse Transit Time as a Non-Invasive Blood Pressure Measurement Method」（J. Phys.: Conf. Ser. 307 012060）に見出され、
Ｐ_ｅ＝Ｐ_ｂ−２／（γ＊ＰＴＴ_ｂ）＊ΔＰＴＴ
により、血圧がＰＴＴに直接に関連付けられ、ここでＰ_ｂは基準血圧レベルであり、ＰＴＴ_ｂは血圧Ｐ_ｂに対応するＰＴＴの値であり、ΔＰＴＴはＰＴＴの変化であり、γは０．０１６乃至０．０１８（ｍｍＨｇ^−１）の範囲の係数である。

提案される装置は例えば、例えば人物の顔と手首のような２つの異なる身体部分におけるビューを提供する態様で、２つのセンサユニットが配置された、腕時計のような、手首に装着する装置であっても良い。それ故、斯かる装置の実用的な実施例は、腕時計の上部に２Ｄ光学センサを備え、底部に他の光学センサを備えた、対象の手首に配置される腕時計であっても良い。当該実施例においては、ＰＴＴの推定は、人物の顔及び手首からのＰＰＧ信号を測定することにより実現され、それに続いて、検出器された心拍信号のピーク間の時間遅延の解析が為され、ＰＴＴ（又はＰＡＴ）が抽出される。

斯かる装置の他の実用的な実施例は、対象の頭部において対象により装着される、頭部装着型装置（Google（登録商標）Glassのような）であっても良い。該装置は、２つの光学センサを持っても良く、一方が前方（外側）を監視するものであり、他方が後方（内側）を監視ものであっても良い。前方監視センサは、好適には２Ｄカメラセンサであっても良く、手のような身体部分におけるＰＰＧ信号をリモートに測定する。後方監視センサは、顔における皮膚領域を監視するか、又は顔における皮膚領域に装着され、即ち２Ｄカメラセンサ又は単一のスポット光センサであっても良い。このようにして、２つの異なる身体部分においてＰＰＧ信号を測定することにより、ＰＴＴが推定され得る。上述の実施例と同様に、検出された心拍信号のピーク間の時間遅延の解析が、ＰＴＴ及び／又はＰＡＴを提供する。

いずれの実施例においても、ＰＰＧ信号及び抽出されたＰＴＴから、更なる心拍関連信号が導出されても良い。

一実施例においては、前記装置は更に、他のエンティティによる処理のために、前記第１のＰＰＧ信号及び前記画像のシーケンスを出力するための出力ユニットを有する。該他のエンティティは、例えばコンピュータ、タブレット、スマートフォン、中央サーバ（例えば病院のもの）、又は一般的に例えばユーザ、介護者若しくは医師のいずれかの装置であっても良い。

他の実施例においては、前記装置は更に、前記画像のシーケンスから第２のＰＰＧ信号を導出し、前記第１及び第２のＰＰＧ信号から心拍関連情報を決定するための、処理ユニットを有する。

ＰＰＧ信号感知ユニットを実装するための、種々の選択肢がある。一実施例においては、該ＰＰＧ信号感知ユニットは、光感知ユニット、特に接触センサを有する。他の実施例においては、該ＰＰＧ信号感知ユニットは、他の撮像ユニットを有する。ＰＰＧ信号感知ユニットがどうように好適に実装され得るかは、特定の用途、コスト、使途に依存する。

心臓から第１の身体位置及び第２の身体位置までの移動距離間の距離差は、例えば、ＰＰＧ信号感知ユニット及び撮像ユニットが、装置本体のどの位置に配置されているか、及び、これらユニットがどの方向に向いているかといった情報に基づいて、既知となり又は推定されることができ、このことは、どの身体位置から、それぞれの信号が得られるかの推定を可能とする。他の実施例においては、前記装置は更に、前記第１の身体位置と前記第２の身体位置との間の距離、及び／又は前記第１の身体位置及び前記第２の身体位置と心臓との間の距離を取得するための距離ユニットを有しても良く、このとき、前記処理ユニットは、前記心拍関連情報の決定において、前記取得された距離を利用するよう構成される。例えば、前記距離から、心臓から前記第１の身体位置までの移動距離と前記第２の身体位置までの移動距離との間の距離差が決定されることができ、次いでこれが心拍関連情報の決定に用いられる。代替としては、該距離ユニットは、それぞれの身体位置と心臓との間の異なる距離を直接に取得するように構成されても良く、これから次いで距離差が取得されても良い。斯かる距離ユニットの使用は、距離の決定の精度を向上させ、決定される心拍関連情報のより正確な結果に導く。

該距離ユニットは斯くして、特に撮像ユニットにより取得された画像又は画像のシーケンスからの測定を通して、又は例えばユーザからの入力を通して、距離を取得するよう構成され得る。それ故、画像処理は、身体位置を認識するために用いられることができ、そこから、これらの間の距離、及び／又はそれぞれの身体部分の心臓までの距離、又は距離及び／又は距離差が、画像のシーケンスの１つ以上の画像内で直接に推定されることができる。

好適な実施例においては、前記装置は更に、前記第１及び／又は前記第２の身体位置を照明するための、前記装置本体中に又は前記装置本体上に装着された照明ユニットを有する。該照明ユニットは、多波長の専用の照明源であっても良い。該照明ユニットは、例えば皮膚領域に装着されても良いし、又は皮膚領域の近くに配置されても良く、例えばそれぞれの信号が取得されるそれぞれの身体部分を照明するよう、ＰＰＧ信号感知ユニット及び／又は撮像ユニットに隣接して配置されても良い。

前記装置は更に、前記取得された画像のシーケンスにおいて前記第２の身体部分が示されたことを検出するための画像認識ユニットと、前記第２の身体部分が画像において示されたことが検出された場合に前記第１のＰＰＧ信号を取得することを開始するよう前記ＰＰＧ信号感知ユニットを制御するための制御ユニットと、を有しても良い。それ故、本実施例によれば、該装置は、他の身体部分（例えば顔、手、手首、肘、脚）の皮膚領域が、撮像ユニットの視野に出現したときに、測定を開始することができ、該視野にもはや皮膚領域が出現していない場合に、測定を停止することができる。このことは特に、バッテリ電力及び処理能力を節約する。

前記装置は更に、対象の身体に前記装置本体を装着するための装着器具を有しても良い。該器具は、例えばストラップ、リストバンド、ヘッドバンド、ボディバンド等、即ちいずれの種類の器具を含んでも良く、これにより前記装置が対象の身体において保持されることができる。

既に手短に述べたように、前記装着可能な装置は、手首に装着する装置であっても良く、特に腕時計若しくは心拍数モニタ、眼鏡、カメラ、マルチメディアプレイヤ、携帯電話又はスマートフォンであっても良い。一般的に、異なる身体位置から別個のＰＰＧ信号を同時に取得できるように、２つの感知ユニットの装着を可能とする、いずれの装置が利用されても良い。

更に他の実施例においては、上述した実施例のいずれかにおける他のセンサと通信する、内蔵されたＰＰＧセンサを持つ、手首に装着する装置が利用されても良い。これにより、両センサ間の時間差を用いることが、ＰＰＴを導く。

実用的な実装においては、前記装着可能な装置は、手首に装着する装置であり、前記ＰＰＧ信号感知ユニットは、前記装置本体の底部に配置され、前記撮像ユニットは、前記装置本体の前面又は側面に配置される。

実用的な実装においては、前記ＰＰＧ信号感知ユニットは、前記装着可能な装置が対象により装着されたときに前記第１の身体位置に面する前記装置中又は前記装置上の第１の位置において装着され、前記撮像ユニットは、前記装着可能な装置が対象により装着されたときに前記第２の身体位置に面する前記装置中又は前記装置上の第２の位置において装着される。

本発明のこれらの及び他の態様は、以下に説明される実施例を参照しながら説明され明らかとなるであろう。

本発明によるシステム及び装置の第１の実施例を模式的に示す。 先行技術による心拍到達時間を測定するための心電図及び光電式容積脈波記録図を示す。 ＰＰＴ及びＰＷＶの決定を説明するための心電図及び異なる位置において得られた２つのＰＰＧ信号を示す。 手首に装着する装置の形をとる本発明による装置の第２の実施例を示す。 手首に装着する装置の形をとる本発明による装置の第２の実施例を示す。 眼鏡の形をとる本発明による装置の第３の実施例を示す。 眼鏡の形をとる本発明による装置の第３の実施例を示す。 スマートフォンの形をとる本発明による装置の第４の実施例を示す。 本発明による装置の第５の実施例を示す。

図１は、本発明によるシステム１及び装置２の第１の実施例を模式的に示す。対象の心拍伝播時間、心拍到達時間及び／又は血圧を監視するためのシステム１は、対象の心拍伝播時間、心拍到達時間、血圧、脈波速度及び／又は血流力学的状態のような、心拍関連情報の監視における使用のため、対象から信号を取得するための装着可能な装置２を有する。斯かる装着可能な装置の詳細な実用的な実施例が、以下により詳細に説明される。システム１は更に、装着可能な装置２により取得された第１のＰＰＧ信号１０及び画像のシーケンス１１を取得（即ち受信又は取得）するための、例えば（無線又は有線の）データインタフェースのような入力ユニット３と、前記画像のシーケンス１１から第２のＰＰＧ信号を導出し、出力信号１２として、該第１及び第２のＰＰＧ信号から所望の心拍関連情報を決定するための、プロセッサ４と、を有する。

一実施例においては、システム１の要素は、装着可能な装置２と共に共通の装置に内蔵され、即ち入力ユニット３及びプロセッサ４が、装着可能な装置２に内蔵されても良い。他の実施例においては、図１に示されるように、入力ユニット３及びプロセッサ４が、例えばコンピュータ５又はワークステーションにおいてのように、装着可能な装置２から別個に配置され、そこに装着可能な装置２により取得されたデータが（例えばBluetooth（登録商標）、Wifi（登録商標）又は通信ネットワークのようなネットワークを介して）送信されても良い。

装着可能な装置２は、装置本体２０と、対象の身体の第１の身体位置から第１のＰＰＧ信号１０を取得するためのＰＰＧ信号感知ユニット２１と、該第１の身体位置とは異なる対象の第２の身体位置から画像のシーケンス１１を取得するための、例えばカメラのような撮像ユニット２２と、を有する。これにより、該画像のシーケンスは、対象の身体の第２の身体位置についての第２のＰＰＧ信号を導出するよう構成される。ＰＰＧ信号感知ユニット２１及び撮像ユニット２２は、装置本体２０のなか又は装置本体２０上に装着され、第１のＰＰＧ信号１０及び画像のシーケンス１１を同時に取得するよう構成される。

図１に示された実施例においては、装着可能な装置２は、コンピュータ５、無線通信装置／モバイル通信装置、リモートサーバ等のような他のエンティティによる処理のため、第１のＰＰＧ信号１０及び画像のシーケンス１１を出力するための、出力ユニット２３を有する。コンピュータ５は、例えば介護者、医者又は病院のような別個の場所に配置され、そこに例えば通信ネットワーク又はインターネット３０を介してデータが送信されても良い。プロセッサは、クラウドに配置されても良く、ユーザ又はその他の人物に結果を提示するため、算出の結果を装着可能な装置２に戻しても良い。

一般的に、ＰＰＧ信号感知ユニット２１は、対象の身体からＰＰＧ信号を取得することが可能な、いずれの種類の感知ユニットであっても良い。ＰＰＧ感知ユニットは、光学感知ユニット、特に接触型センサ（例えば指につけるセンサ又はリストバンドにおいて従来用いられるようなパルスオキシメータ）を有する。他の実施例においては、ＰＰＧ感知ユニットは、例えば他のカメラのような、他の撮像ユニットを有する。

図２は、説明の目的のため、先行技術による心拍到達時間を評価するための心電図及び光電式容積脈波記録図を示す。心電図及び光電式容積脈波記録図は、心拍伝播時間を測定するため及び心拍到達時間から血圧における傾向を検出するため、人間の身体の異なる位置において検出される。

心拍到達時間は通常、心電図の最大ピークＲから光電式容積脈波記録図の或る時点までの時間フレームとして決定される。心拍到達時間は、心電図の最大値Ｒから、下側心拍到達時間ＰＡＴ_ｆｏｏｔとしての光電式容積脈波記録図の最小値Ｆまで、又は上側心拍到達時間ＰＡＴ_ｔｏｐとしての若しくは光電式容積脈波記録図の最大値と最小値との間の光電式容積脈波記録図の最大勾配までの時間としての光電式容積脈波記録図の最大値Ｔまでの、時間フレームとして検出されても良い。

図３は、ＥＣＧ（基準としての）と、例えば対象の顔（ＰＰＧ_ｆａｃｅ）及び手（ＰＰＧ_ｈａｎｄ）においてのように、異なる身体位置において得られた、本発明により用いられる、２つのＰＰＧ信号の図を示す。ここで、顔における心拍伝播時間（ＰＴＴ_ｆａｃｅ）及び手における心拍伝播時間（ＰＴＴ_ｈａｎｄ）が、これらの差ＰＴＴ_ｄｉｆｆと共に示されている。脈波速度ＰＷＶは、ＰＷＶ＝Ｄ／ＰＴＴ_ｄｉｆｆを算出することにより得られ、ここでＤは、心臓から顔までと手まで（即ちＰＰＧ信号が得られた位置）との移動距離の距離差である。

図４は、手首に装着する装置の形をとる、本発明による装置２ａの第２の実施例を示す。図４Ａは、断面側面図を示し、図４Ｂは、対象の手首に装着された装置２ａを示す。本実施例においては、装置２ａは手首に装着可能であり、例えば別個の装置であっても良いし、又は手首に装着する腕時計、スマートフォン、マルチメディアプレイヤ、心拍数モニタ等のような既知の装置に内蔵されても良い。装置２ａは、本実施例においては、身体の２つの異なる部分から対象のＰＰＧ信号を測定するための、装置２ａの異なる側に配置された２つの組み込まれた光学センサを有する。

装置２ａの筐体２０の前側２４には、カメラ２２ａ（撮像ユニットを表す）、特に２Ｄカメラセンサが配置され、筐体２０の後側（リストバンド２６を利用する対象により装着されたときに該対象の皮膚に面する側）には、単一のスポット光センサ２１ａ（又は代替としては２Ｄカメラセンサであり、ＰＰＧ信号感知ユニットを表す）が配置される。本実施例においては、単一のスポット光センサ２１ａは、対象の手首の皮膚に接触するよう構成される。２Ｄカメラセンサは、単色（単一波長）センサであっても良いし、又は多波長センサ（例えばＲＧＢ）であっても良い。単一のスポット光センサ２１ａは好適には、既知のパルスオキシメータのように、専用の光源２１１、好適には可視光（好適には赤色）又は近赤外スペクトルの光源と、光検出器２１２と、を含む。

本実施例においては、装置２ａは更に、画像のシーケンスから第２のＰＰＧ信号を導出し、第１及び第２のＰＰＧ信号から心拍関連情報を決定するための、処理ユニット２７を内蔵する。以上に説明されたように、心拍関連情報は、心拍伝播時間、心拍到達時間、脈波速度、血流力学的情報、血圧変化、及びこれらの組み合わせのうちのひとつである。当該処理ユニット２７は斯くして一般的に、図１に示された装置１の入力ユニット３（例えばセンサ２１ａ及びカメラ２２ａから測定されたデータを取得するためのデータインタフェース）及び所望の心拍関連情報を決定するためのプロセッサ４を表す。更に、決定された心拍関連情報及び／又は該情報から導出されるその他の情報（例えば血圧の変化の示唆、警告、提案、健康状態情報等）を出力するための、例えばディスプレイのようなユーザインタフェース２８が備えられる。それ故、該システムの全ての要素は、一般的に装置２ａに内蔵される。

図５は、眼鏡の形をとる本発明による装置の第３の実施例２ｂを示す。図５Ａは眼鏡２ｂの斜視図を示し、図５Ｂは対象により装着された眼鏡２ｂを示す。本実施例においては、第１のカメラ２１ｂ（ＰＰＧ信号感知ユニットを表す）がフレーム２７の後側に装着され、第２のカメラ２２ｂ（撮像ユニットを表す）がフレーム２７の前側に装着される。カメラ２１ｂ、２２ｂはいずれも、時間経過とともに画像フレームのシーケンスを取得するための２Ｄカメラセンサであっても良く、該シーケンスからそれぞれのＰＰＧ信号が導出されても良い。図５Ｂに示されるように、第１のカメラ２１ｂは、ユーザの顔（例えば参照番号３１により示されるこめかみ）に面し、第２のカメラは、ユーザとは反対方向に向き、例えば頭部及び／又は腕を対応する位置に向ける眼鏡２ｂのユーザの手又は腕（参照番号３２により示される）から画像のシーケンスを取得するために用いられても良い。本実施例においては、眼鏡２ｂが対象により装着されているとき、第１のカメラ２１ｂは、ＰＰＧ信号を取得するため対象の皮膚に接触する。

手首に装着する装置２ａに関して以上に説明されたのと同様に、該システムの他の要素もが眼鏡２ｂに内蔵されても良い。代替としては、図５Ａに示されるように、該眼鏡は、例えばそれぞれのデータを例えば結果を処理及び出力するためのコンピュータのような外部のエンティティに送信するための送信器（例えばWifi（登録商標）又はBluetooth（登録商標）送信器）のような、出力ユニット２３ｂを含んでも良い。

図６は、スマートフォンの形をとる本発明による装置の第４の実施例２ｃを示す。本実施例においては、前側カメラ２１ｃがＰＰＧ信号感知ユニットとして用いられ、後側カメラ２２ｃが撮像ユニットとして用いられる（又はその逆である）。スマートフォン２ｃは、例えば腕の皮膚の前方に直接に又は皮膚に接触してこれらカメラのひとつを保持することにより用いられ、好適にはスマートフォンのプロセッサを用いて処理されることができる２つのカメラ２１ｃ、２２ｃからの異なる画像のシーケンスを取得するため、例えば顔のような異なる身体部分に他のカメラが向くように方向付けられ、これにより２つのＰＰＧ信号及び所望の心拍関連情報を導出する。それ故好適には、該システムの全ての要素、即ち処理ユニット２７及びユーザインタフェース２８は、一般的にスマートフォン２ｃに内蔵される。

図７は、本発明による装置の第５の実施例２ｄを模式的に示す。図１に示された装置２の要素に加えて、装置２ｄは１つ以上の更なる要素を有する。

更なる要素のひとつは、第１の身体位置と第２の身体位置との間の距離、及び／又は各身体位置と心臓との間の距離を取得し、所望の距離差を取得するための、距離ユニット２９であっても良い。この場合、装置２ｂの処理ユニット２７（又は他の実施例においてはエンティティ５のプロセッサ４）は、心拍関連情報の決定において該取得された距離差を用いるよう構成される。距離ユニット２９は例えば、測定を通して、特に撮像ユニットにより取得された画像のシーケンスの画像から、又は入力（例えば前もって距離を測定したユーザ又はその他の人物によるもの）を通して、距離を取得するよう構成されても良い。

このようにして、心臓に対する人物の顔と手首との距離差のような、異なるＲＯＩ（関心領域、即ちＰＰＧ信号が取得された位置）と心臓との間の距離差を考慮することにより、血圧変化の推定が更に改善されることができる。距離及び／又は距離差は、自動的に推定されても良いし、手動で設定されても良いし、又は対象の既知の生理学的データから抽出されても良い。

他の更なる要素は、第１及び／又は第２の身体位置を照明するための、装置２０のなかに又は装置２０上に装着された照明ユニット４０であっても良い。このことは、ＰＰＧ信号の取得を改善し、決定される心拍関連情報の品質及び堅固さを改善する。

更に他の更なる要素は、取得された画像のシーケンスの画像に第２の身体部分が示されたことを検出するための、画像認識ユニット４１と、第２の身体部分が画像に示されたことが検出された場合に、第１のＰＰＧ信号の取得を開始するよう、ＰＰＧ信号感知ユニット２１を制御するための、制御ユニット４２と、であっても良い。本実施例においては、装置２ｄは、人物、特に人物の顔のようなＰＰＧ信号取得のために用いられるべき所望の身体位置が、撮像ユニット２２により検出された後に、異なる身体位置からの２つのＰＰＧ信号の測定を開始する。

好適には、本発明によれば、ＰＰＧ信号感知ユニット２１及び撮像ユニット２２の両方のために、例えば装置２の両側に配置され、同じ波長で動作する、光学センサが用いられる。しかしながら、他の実施例においては、ＰＰＧ信号感知ユニット２１は光学ＰＰＧセンサではなく、容量センサ又は圧力センサのようなＰＰＧ信号を測定するための他のいずれかのセンサである。

更に他の実施例においては、ＰＰＧ信号の測定は、例えば顔及び／又は手首のようなそれぞれの身体部分の動きが、一定時間の間検出されなかった場合（撮像ユニット２２により得られる画像の評価により検出され得る）にのみ実行される。

更なる改善は、特に提案される装着可能な装置を用いて取得される血圧情報のような、提案される装着可能な装置を較正するために用いられ得る、従来の血圧測定装置を用いた較正測定の利用により得られ得る。斯かる較正の利用により、身体位置間の距離又は以上に議論された距離についての距離情報を知ることなく、該装着可能な装置により為された測定から血圧情報を導出することが可能となり得る。

このことは、身体の種々の部分（例えば顔及び／又は手）を認識するためのパターン認識の利用により、更に高度化され得る。それぞれの身体部分について予め得られた個々の較正因子が次いで、該装着可能な装置の利用による実際の測定及び算出において適用され得る。

本発明は図面及び以上の記述において説明され記載されたが、斯かる説明及び記載は説明するもの又は例示的なものであって限定するものではないとみなされるべきであり、本発明は開示された実施例に限定されるものではない。図面、説明及び添付される請求項を読むことにより、請求される本発明を実施化する当業者によって、開示された実施例に対する他の変形が理解され実行され得る。

請求項において、「有する（comprising）」なる語は他の要素又はステップを除外するものではなく、「１つの（a又はan）」なる不定冠詞は複数を除外するものではない。単一のプロセッサ又はその他のユニットが、請求項に列記された幾つかのアイテムの機能を実行しても良い。特定の手段が相互に異なる従属請求項に列挙されているという単なる事実は、これら手段の組み合わせが有利に利用されることができないことを示すものではない。

コンピュータプログラムは、他のハードウェアと共に又は他のハードウェアの一部として供給される光記憶媒体又は固体媒体のような適切な媒体上で保存／配布されても良いが、インターネット又はその他の有線若しくは無線通信システムを介してのような、他の形態で配布されても良い。

請求項におけるいずれの参照記号も、請求の範囲を限定するものとして解釈されるべきではない。

Claims (10)

1. 心拍伝播時間及び／又は心拍到達時間の監視における使用のための、対象から信号を取得するための装着可能な装置であって、前記装着可能な装置は、
   装置本体と、
   前記対象の身体の第１の身体位置から第１の光電式容積脈波記録信号を取得するための光電式容積脈波記録信号感知ユニットであって、前記第１の身体位置と接触する、光電式容積脈波記録信号感知ユニットと、
   前記第１の身体位置とは異なる前記対象の身体の第２の身体位置から画像のシーケンスを取得するための撮像ユニットであって、前記画像のシーケンスは、前記対象の身体の第２の身体位置についての第２の光電式容積脈波記録信号を導出するよう構成された、撮像ユニットと、
   を有し、前記光電式容積脈波記録信号感知ユニットと前記撮像ユニットとは、前記装置本体中に又は前記装置本体上に装着され、前記第１の光電式容積脈波記録信号及び前記画像のシーケンスを同時に取得するよう構成され、前記装着可能な装置は更に、
   前記第１の身体位置と前記第２の身体位置との間の距離、及び／又は前記第１の身体位置及び前記第２の身体位置と心臓との間の距離を取得するための距離ユニットと、
   前記画像のシーケンスから前記第２の光電式容積脈波記録信号を導出するための処理ユニットと、
   を有し、前記処理ユニットは、前記第１の光電式容積脈波記録信号及び前記第２の光電式容積脈波記録信号に基づいて、前記心拍伝播時間及び／又は前記心拍到達時間を決定するよう構成され、前記処理ユニットは、前記心拍伝播時間及び／又は前記心拍到達時間の決定において前記取得された距離を用いるよう構成され、
   前記装着可能な装置は、手首に装着する装置であり、前記光電式容積脈波記録信号感知ユニットは、前記装置本体の底部に配置され、前記撮像ユニットは、前記装置本体の前面又は側面に配置される、
   装着可能な装置。
2. 前記処理ユニットは、前記第１の光電式容積脈波記録信号のピークと前記第２の光電式容積脈波記録信号のピークとの間の時間遅延に基づいて、前記心拍伝播時間及び／又は心拍到達時間を決定する、請求項１に記載の装着可能な装置。
3. 前記光電式容積脈波記録信号感知ユニットは、接触型の光学感知ユニットを有する、請求項１に記載の装着可能な装置。
4. 前記距離ユニットは、前記撮像ユニットにより取得された前記画像のシーケンスの画像から、又は入力を通して、前記距離を取得するよう構成された、請求項１に記載の装着可能な装置。
5. 前記第１及び／又は第２の身体位置を照明するための、前記装置本体のなかに又は前記装置本体上に装着された、照明ユニットを更に有する、請求項１に記載の装着可能な装置。
6. 前記取得された画像のシーケンスの画像に前記第２の身体位置が示されたことを検出するための画像認識ユニットと、前記第２の身体位置が画像に示されたことが決定された場合に、前記第１の光電式容積脈波記録信号の取得を開始するよう前記光電式容積脈波記録信号感知ユニットを制御するための制御ユニットと、を更に有する、請求項１に記載の装着可能な装置。
7. 前記装置本体を対象の身体に装着するための装着器具を更に有する、請求項１に記載の装着可能な装置。
8. 前記光電式容積脈波記録信号感知ユニットは、前記装着可能な装置が対象により装着されたときに前記第１の身体位置に面する、前記装置本体のなかの又は前記装置本体上の第１の位置に搭載され、
   前記撮像ユニットは、前記装着可能な装置が対象により装着されたときに前記第２の身体位置に面する、前記装置本体のなかの又は前記装置本体上の第２の位置に搭載された、
   請求項１に記載の装着可能な装置。
9. 前記処理ユニットは更に、対象の脈波速度、血流力学的情報及び／又は血圧変化を決定するよう構成された、請求項１に記載の装着可能な装置。
10. 前記装着可能な装置は、腕時計、心拍数モニタ及びマルチメディアプレイヤのうちの少なくとも１つである、請求項１に記載の装着可能な装置。

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