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技術 個人のUV曝露測定用デバイス及びシステム

出願人 ロレアル
発明者 ピンフン・ウェイラファル・ピーラクユンジョウ・シエドゥアール・メサジェギーヴ・バローチ
出願日 2018年12月31日 (2年5ヶ月経過) 出願番号 2020-536530
公開日 2021年3月11日 (3ヶ月経過) 公開番号 2021-508828
状態 未査定
技術分野 測光及び光パルスの特性測定
主要キーワード センサ記録 放射測定値 PCB層 ウェアラブルデバイス 応答測定値 参照デバイス 概略設計 金属製クリップ
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (20)

課題・解決手段

個人紫外線(UV)放射測定値を決定するシステムが提供される。システムは、UV照射を測定するように構成された測定装置と、測定装置から測定されたUV照射の出力を受信し、少なくとも前記測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のUV曝露リスクレベルを表示するように構成された端末装置と、を含む。

概要

背景

過剰な紫外線(UV)放射は、肌、目、免疫系に急性および慢性の影響を及ぼす。したがって、UV放射の個別のモニタリングは、個人日光曝露の程度を測定するために非常に重要であり、日光曝露の程度は、環境、ライフスタイル、及び日焼け止めの使用によって異なり得る。

UV放射はビタミンD生産に不可欠であり、人間の健康に有益であるが、UVへの過剰曝露は、UV曝露が終了した後でも、皮膚癌光老化など、多くの関連するリスク要因を有する。過剰なUVAおよびUVB曝露の急性の影響は通常、短期間で可逆的である。このような影響には、紅斑色素沈着日焼けなどがある。紅斑以下のUV線量でさえ長時間さらされると、表皮肥厚ケラチノサイトエラスチンコラーゲン、血管の劣化とが起こり、早期の肌老化につながる。臨床症状には通常、しわの増加と弾力性損失とが含まれる。研究では、UVAとUVBの両方の放射に局所的及び全身的な免疫抑制作用があることも示されている。これは、皮膚癌発生の重要な原因であると考えられている。UV誘発DNA損傷は、黒色腫、非黒色腫皮膚癌、基底細胞癌扁平上皮癌を含むあらゆる種類の皮膚癌の発生において重要な要因である。UVAとUVBの両方は、空気、エアロゾル、及びによって強く散乱される。太陽の角度が高い場合、UVの大半が到達するとき、雲の効果はUVAとUVBの波長で類似している。ただし、低い日照条件の場合は、UVB減衰が強くなる傾向がある。UVBとは異なり、UVAはガラス窓を透過するため、屋内環境でも過度のUV曝露を引き起こす可能性がある。さらに、UVAはオゾン層を容易に通過するため、地球表面での太陽スペクトルのUVA部分の強度が高くなる。したがって、継続的な日焼け止めによる保護と個人のUV曝露のモニタリングとは、より良い肌保護と皮膚癌の予防に不可欠である。

概要

個人の紫外線(UV)放射測定値を決定するシステムが提供される。システムは、UV照射を測定するように構成された測定装置と、測定装置から測定されたUV照射の出力を受信し、少なくとも前記測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のUV曝露リスクレベルを表示するように構成された端末装置と、を含む。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

紫外線(UV)放射への曝露を検出するように構成された電子素子と、検出されたUV放射曝露を外部デバイスに送信するように構成された回路と、を含む、UV放射への曝露を測定するように構成されたデバイス

請求項2

前記電子素子がUV感知LEDである、請求項1に記載のデバイス。

請求項3

前記回路が、近距離無線通信素子を含む、請求項2に記載のデバイス。

請求項4

前記電子素子及び前記回路をカプセル化する可撓性材料をさらに含む、請求項1に記載のデバイス。

請求項5

前記デバイスが、ユーザの指の爪に取り付けるように構成される、請求項1に記載のデバイス。

請求項6

前記デバイスが、ウェアラブルアクセサリに取り付けるように構成される、請求項1に記載のデバイス。

請求項7

前記ウェアラブルアクセサリが、指輪リストバンドクリップチャーム、及びブレスレットのうちの1つである、請求項6に記載のデバイス。

請求項8

前記回路が、前記検出されたUV放射曝露を、定期的な間隔で前記外部デバイスに送信するように構成される、請求項1に記載のデバイス。

請求項9

前記回路が、前記検出されたUV放射曝露を、前記外部デバイスからの要求で、前記外部デバイスに送信するように構成される、請求項1に記載のデバイス。

請求項10

紫外線(UV)照射を測定するように構成された測定装置と、前記測定装置から前記測定されたUV照射の出力を受信し、少なくとも前記測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人UV曝露リスクレベルを表示するように構成された端末装置と、を含む、個人のUV放射測定値を決定するシステム

請求項11

前記端末装置が、所定の期間にわたって定期的な間隔で前記測定装置から前記測定されたUV照射を受信し、前記所定の期間全体にわたって取得された前記測定された日光照射に基づいて前記特定のユーザの個人のUV曝露リスクレベルを表示するように構成される、請求項10に記載のシステム。

請求項12

前記端末装置が、前記所定の期間にわたる特定のユーザの活動に関連する情報を、前記測定装置から受信した前記測定された日光照射に相関させるように構成される、請求項11に記載のシステム。

請求項13

前記端末装置が、前記ユーザの肌タイプの情報と前記測定装置から受信した前記測定された日光照射とを相関させるように構成される、請求項1に記載のシステム。

請求項14

前記端末装置が、前記測定装置から受信した前記測定されたUV照射に基づいて、推薦する保護または行動の方法を出力するように構成される、請求項1に記載のシステム。

請求項15

個人の紫外線(UV)放射測定値を決定するシステムによって実施される方法であって、測定装置を用いて、UV照射を測定するステップと、端末装置によって、前記測定装置から前記測定されたUV照射の出力を受信し、少なくとも前記測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のUV曝露リスクレベルを表示するステップと、を含む、前記方法。

技術分野

0001

関連出願の相互参照
本出願は、2017年12月29日出願の米国仮特許出願第62/611,884号に関し、且つ、その利益を主張し、参照によりその内容全体が本明細書に組み込まれる。

0002

本開示は、ユーザの場所でのUV曝露の検出と、そのユーザに関する特定の情報と、に基づいて、特定のユーザのUV曝露量を決定するシステム及び方法に関する。

背景技術

0003

過剰な紫外線(UV)放射は、肌、目、免疫系に急性および慢性の影響を及ぼす。したがって、UV放射の個別のモニタリングは、個人日光曝露の程度を測定するために非常に重要であり、日光曝露の程度は、環境、ライフスタイル、及び日焼け止めの使用によって異なり得る。

0004

UV放射はビタミンD生産に不可欠であり、人間の健康に有益であるが、UVへの過剰曝露は、UV曝露が終了した後でも、皮膚癌光老化など、多くの関連するリスク要因を有する。過剰なUVAおよびUVB曝露の急性の影響は通常、短期間で可逆的である。このような影響には、紅斑色素沈着日焼けなどがある。紅斑以下のUV線量でさえ長時間さらされると、表皮肥厚ケラチノサイトエラスチンコラーゲン、血管の劣化とが起こり、早期の肌老化につながる。臨床症状には通常、しわの増加と弾力性損失とが含まれる。研究では、UVAとUVBの両方の放射に局所的及び全身的な免疫抑制作用があることも示されている。これは、皮膚癌発生の重要な原因であると考えられている。UV誘発DNA損傷は、黒色腫、非黒色腫皮膚癌、基底細胞癌扁平上皮癌を含むあらゆる種類の皮膚癌の発生において重要な要因である。UVAとUVBの両方は、空気、エアロゾル、及びによって強く散乱される。太陽の角度が高い場合、UVの大半が到達するとき、雲の効果はUVAとUVBの波長で類似している。ただし、低い日照条件の場合は、UVB減衰が強くなる傾向がある。UVBとは異なり、UVAはガラス窓を透過するため、屋内環境でも過度のUV曝露を引き起こす可能性がある。さらに、UVAはオゾン層を容易に通過するため、地球表面での太陽スペクトルのUVA部分の強度が高くなる。したがって、継続的な日焼け止めによる保護と個人のUV曝露のモニタリングとは、より良い肌保護と皮膚癌の予防に不可欠である。

先行技術

0005

米国特許出願公開第2017/0191866号明細書

発明が解決しようとする課題

0006

ただし、従来のウェアラブルデバイス剛性で、かさばり、日焼け止めとは両立しない。

0007

さらに、UV曝露を検出するための従来のデバイスが、特許文献1に記載されており、これは参照により本明細書に組み込まれる。

課題を解決するための手段

0008

一実施形態では、紫外線(UV)放射線曝露を測定するように構成されたデバイスが提供され、デバイスは、UV放射曝露を検出するように構成された電子素子と、検出されたUV放射曝露を外部デバイスに送信するように構成された回路と、を備える。

0009

一実施形態では、電子素子はUV感知LEDである。

0010

一実施形態では、回路は、近距離無線通信デバイスを含む。

0011

一実施形態では、デバイスは、電子素子及び回路をカプセル化する可撓性材料をさらに含む。

0012

一実施形態では、デバイスは、ユーザの指の爪に取り付けるように構成される。

0013

一実施形態では、デバイスは、ウェアラブルアクセサリに取り付けるように構成される。

0014

一実施形態では、ウェアラブルアクセサリは、指輪リストバンドクリップチャーム、及びブレスレットのうちの1つである。

0015

一実施形態では、回路は、検出されたUV放射曝露を定期的な間隔で外部デバイスに送信するように構成される。

0016

一実施形態では、回路は、検出されたUV放射曝露を外部デバイスからの要求で外部デバイスに送信するように構成される。

0017

一実施形態では、個人の紫外線(UV)放射測定値を決定するシステムが提供される。システムは、UV照射を測定するように構成された測定装置と、測定装置からの測定されたUV照射の出力を受信し、少なくとも測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のUV曝露リスクレベルを表示するように構成された端末装置と、を含む。

0018

一実施形態では、端末装置は、所定の期間にわたって定期的な間隔で測定装置から測定されたUV照射を受信し、所定の期間全体にわたって取得された測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のUV曝露リスクレベルを表示するように構成される。

0019

一実施形態では、端末装置は、所定の期間にわたる特定のユーザの活動に関連する情報を、測定装置から受信した測定された日光照射に相関させるように構成される。

0020

一実施形態では、端末装置は、ユーザの肌タイプの情報と測定装置から受信した測定されたUV照射とを相関させるように構成される。

0021

一実施形態では、端末装置は、測定装置から受信した測定されたUV照射に基づいて、推薦する保護または行動の方法を出力するように構成される。

0022

一実施形態では、個人の紫外線(UV)放射測定値を決定するシステムによって実施される方法が提供される。方法は、測定装置を用いて、UV照射を測定するステップと、端末装置が、測定装置から測定されたUV照射の出力を受信し、少なくとも測定された日光照射に基づいて特定のユーザの個人のUV曝露リスクレベルを表示するステップと、を含む。

0023

本開示と、それに付随する利点の多くと、は、添付の図面と共に以下の詳細な説明を参照すると、より良く理解されるので、簡単に得られるであろう。

図面の簡単な説明

0024

一実施形態による個人のUV曝露測定用のシステムを示す。
一実施形態によるセンサ設計および構造の例を示す。
一実施形態によるセンサ設計および構造の例を示す。
一実施形態によるセンサ設計および構造の例を示す。
一実施形態によるセンサ設計および構造の例を示す。
一実施形態によるセンサ設計および構造の例を示す。
一実施形態によるセンサ設計および構造の例を示す。
一実施形態による、カプセル化された及びカプセル化されていない異なるタイプのセンサを示す。
センサのデバイスレイアウト三次元図とセンサの概略図とを示す。
一実施形態による、太陽光の下でのシミュレータによるUVセンサ測定のグラフを示す。
一実施形態による、太陽光の下でのシミュレータによるUVセンサ測定のグラフを示す。
一実施形態による、太陽光の下でのシミュレータによるUVセンサ測定のグラフを示す。
一実施形態による、リストバンド形式のUVセンサの代替バージョンを示す。
一実施形態による、ユーザの指の爪の表面に取り付けるように構成されたUVセンサの代替バージョンを示す。
一実施形態による、ユーザの指の爪の表面に取り付けるように構成されたUVセンサの代替バージョンを示す。
一実施形態による、ユーザの指に指輪として装着するように構成されたUVセンサの代替バージョンを示す。
一実施形態による、クリップ、チャーム、ブレスレット、または、サングラスもしくは腕時計へのアタッチメントとして、UVセンサの代替バージョンを示す。
一実施形態による、クリップ、チャーム、ブレスレット、または、サングラスもしくは腕時計へのアタッチメントとして、UVセンサの代替バージョンを示す。
一実施形態による、クリップ、チャーム、ブレスレット、または、サングラスもしくは腕時計へのアタッチメントとして、UVセンサの代替バージョンを示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態による、クライアントデバイスで実行されるアプリケーションに示される表示の追加の例を示す。
実施形態のベンチキャリブレーションテストの異なるデータ結果を示す。
実施形態のベンチキャリブレーション/テストの異なるデータ結果を示す。
実施形態のベンチキャリブレーション/テストの異なるデータ結果を示す。
実施形態のベンチキャリブレーション/テストの異なるデータ結果を示す。
臨床研究被験者へのUVセンサの配置を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
一定のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
VS−UVT材料のUV透過曲線を示す。
代替機械的クリップ設計を備えた実施形態によるセンサの分解図を示す。
様々なタイプのLEDを備えたUVセンサのテスト結果を示す。
様々なタイプのLEDを備えたUVセンサのテスト結果を示す。
身体の様々な部分へのセンサの配置に基づくUV線量と補正係数を示す。
一実施形態による、UVセンサ及びクライアントデバイスを含むシステムを示す。
一実施形態によるクライアントデバイスの異なる例を示す。
一実施形態による、UVセンサの最適性能を促進するシステムの例を表す図である。
一実施形態による、UVセンサとクライアントデバイスとの間で実行される一般的なプロセスを示す。
一実施形態による、UVセンサによって実行され得るアルゴリズムを示す。

実施例

0025

図1は、個人のUV曝露測定用のシステム100を示す。システムが1つまたは複数の測定センサデバイス101(ウェアラブル電子UVセンサ)を含むことがわかる。各デバイス101は、クライアントデバイス102に接続してよく、クライアントデバイス102は、コンピュータタブレットパーソナルデジタルアシスタント、またはスマートフォンであってよい。デバイス101は、この説明全体を通じて「センサ」または「UVセンサ」と呼ばれてよく、ユーザの身体部分に取り付けるように構成される。クライアントデバイスは、個人のUVレベルを決定するために、ユーザの肌タイプに関してユーザからの入力を受け取るように構成される。

0026

クライアントデバイス102はさらに、クラウドコンピューティング環境103に接続するように構成され、クラウドコンピューティング環境103は、上記の入力に従ってクライアントデバイスによって提供される情報に基づいてユーザの個別のUV線量を決定するために、データ分析サーバに接続される。

0027

クライアントデバイス102のアプリケーションから提供される出力は、UV測定、肌タイプ、個人的嗜好、及び環境(外気温湿度、及び汚染レベル)に基づいてよいことがわかる。アプリケーションはさらに、測定値に基づいてパーソナルスキンケア計画を推薦してよい。

0028

スマートフォン(クライアントデバイス)は、当技術分野で知られているように、回路及びハードウェアを含むことができる。スマートフォンは、CPUと、I/Oインタフェースと、ネットワークとインタフェースするための、BCM43342Wi−Fi(登録商標)、周波数変調、Broadcom製のBluetooth(登録商標)コンボチップなどのネットワークコントローラと、を含み得る。ハードウェアは、サイズを小さくするように設計できる。例えば、CPUは、Apple社製APL0778であってもよく、または、当業者が認識し得る他のプロセッサタイプであってもよい。

0029

あるいは、当業者が認識するように、CPUは、FPGA、ASICPLD上に、または個別の論理回路を使用して実装されてよい。さらに、CPUは、上述の本発明のプロセスの命令を実行するために(クラウドコンピューティング環境などの)並列協働する複数のプロセッサとして実装されてもよい。

0030

UVセンサは、電子センサを介してUV曝露を正確に測定するように設計された、バッテリ不要のフレキシブルな超小型ウェアラブル肌センサである。UVセンサをスマートフォンアプリケーションに接続して、調整可能な感度リセット可能なメモリを用いて、累積UV曝露を経時的に収集できる。

0031

センサには、UV曝露に比例した電子電流誘導するUV感知LEDが含まれている。次に、UV曝露量を電圧に変換して保存でき、これは、経時的な累積UV曝露の測定値である。センサはNFCRFIDとアンテナとを備えて設計され、ユーザはスマートフォンのアプリケーションを介して無線でデータを取得できる。

0032

統合されたRFID/マイクロコントローラによって、個人データ、肌のフォトタイプ、場所、ユーザIDなどの情報をデバイスに記憶できる。スマートフォンアプリケーションは、顧客が、予測アルゴリズムを用いて、日常生活でのUV線量を追跡して、ビタミンDレベル、UV老化、及び日光の安全性をモニタリングするように設計されている。

0033

センサは取付面積が非常に小さい(直径1.5cm未満)ので、肌に装着したり、接着剤で様々なアクセサリに取り付けたりできる。センサは、肌に最大7日間装着できるように設計されている。

0034

システムによって、次の目的を達成できる。
1.日常生活のUVモニタリング:1日当たりのUV線量、日焼け止めリマインダ予報
2.健康の追跡:個人のUV傾向とビタミンDの追跡
3.個別のアプリケーション:包括的なアンケートカスタマイズされたリマインダ
4.予測情報:ユーザのUV曝露行動に基づいて肌の見掛け年齢予測
5.臨床応用:in−vivo及びin−vitroでの日焼け止めの評価

0035

UV線量の決定
センサには、UV曝露に比例した電子電流を誘導するUV感知LEDが含まれている。ユーザがセンサをスキャンするたびに電圧が読み取られ、アプリはキャリブレーションされた相関に基づいて電圧をUVA線量に変換する。

0036

対応するUVB曝露は、大気中のオゾンのカラム量と太陽天頂角(SZA)との関数として変換係数を示す事前に計算されたルックアップテーブルを使用して計算される。SZAは、GPSの位置と時間に基づいて決定される。ユーザの緯度経度、及び時間も、衛星測定から予測オゾン量を抽出するために使用される。

0037

アプリによって計算されたUVAとUVBの線量は、2回の連続するスキャンの間の期間中にユーザが曝露したUV曝露の量を表す。ユーザは、経時的なUV曝露を追跡でき、個人の1日当たりの安全なUV線量とリスクレベルを決定できる。

0038

個人の1日当たりの安全なUV線量とリスクレベル
個人の1日当たりの安全なUV線量は、肌のフォトタイプと最小紅斑線量MED)に基づいて計算される。肌のフォトタイプは、ユーザが最初にアプリを開いたときにユーザが記入したアンケートによって決定される。1日当たりの最大安全UV線量は0.8MEDに設定されている。1日を通してのUV曝露の変化率は、現在のパッチスキャンと前のパッチスキャンとの間の時間のスキャンごとに計算される。さらに、日次、週次月次、及び年次のUV線量を計算できる。

0039

接続性
デバイスはクラウドサーバに接続される。データネットワーク利用可能な場合は常に、データがサーバアップロードされる。データはデバイス及びサーバで分析でき、ユーザは、スマートフォンアプリケーションを介して、その結果を利用できる。ユーザはクラウドサーバ上のデータにアクセスして、様々な場所でのUV曝露パターンを経時的に調べることができる。

0040

このデバイスはEcoflex30でカプセル化されているため、日常生活防水である。

0041

図2A図2Cは、センサの設計及び構造の例を示す。デバイスは、以下を含む。
・テキサスインスツルメンツのNFCパッケージチップを備えた2層近距離無線通信素子
ループアンテナ(Cu、厚さ:〜18μm、直径:16mm、幅:75μm)
光検出器としてのポリイミドフィルム(PI、厚さ18μm)UVAダイオード
超コンデンサ
・透明なポリジメチルシロキサンでカプセル化された素子
・約50u厚さの医療グレードの皮膚接着剤

0042

上の図は、センサのレイアウトを示す。レイアウトは、標準フレキシブルプリント基板加工用に設計されている。注目すべきコンポーネントは次のとおりである。

0043

コンポーネントのより具体的なリスト図2Dに示す。

0044

フレキシブルPCB層スタックに関する詳細を図2Eに示す。

0045

センサの異なるアーキテクチャ設計を図2Fに示す。

0046

UVALEDは超コンデンサと並列に接続されているため、LEDがUV曝露下にあるときはいつでも、電子電流が生成され、超コンデンサが充電される。超コンデンサに保存されている電荷の量は、RF430アナログデジタルADC0)チャネルで測定できる。P−MOSFETトランジスタゲートは、RF430チップのI/Oチャネルによって制御される。トランジスタオンになると、超コンデンサが放電してリセットされるため、センサを再使用できる。

0047

アンテナは、製造に適したプロセスのための標準的なフレキシブルプリント回路基板設計ルールで設計され、13.56MHzの共振周波数で、標準的なNFC通信プロトコル合致している。センサがスマートフォンとNFCで接続されている場合、アプリケーションはデータを読み取り、次の測定のためにコンデンサをリセットできる。

0048

図3は、Ecoflex30を有するカプセル化された及びカプセル化されていない異なるタイプのセンサを示す。図3は、カプセルの無いのセンサ、青色染料を用いたカプセル化センサ、及び、透明なカプセル化センサを示す。

0049

図4は、センサのデバイスレイアウトの三次元図とセンサの概略図とを示す。

0050

図5A図5Cは、太陽光の下でのシミュレータによるUVセンサ測定のグラフを示す。

0051

図6は、リストバンド形式のUVセンサの代替バージョンを示す。このバージョン仕様は次のとおりであってよい。
・テキサスインスツルメンツのNFCパッケージチップを備えた2層近距離無線通信素子からなるデバイス
・ループアンテナ(Cu、厚さ:約18μm、直径:16mm、幅:75μm)
・光検出器としてのポリイミドフィルム(PI、厚さ18μm)UVAダイオード
・超コンデンサ
・白色のポリジメチルシロキサンでカプセル化された素子
・市販のシリコンカラーバンド成形された素子

0052

図7A及び図7Bは、ユーザの指の爪の表面に取り付けるように構成されたUVセンサのさらに別の代替バージョンである。このバージョンの仕様は次のとおりであってよい。
・異なるサイズのUVA/UVBリング素子
パッケージ化されたチップを備えたUVA爪センサ
・テキサスインスツルメンツのNFCパッケージチップを備えた2層近距離無線通信素子からなるデバイス
・ループアンテナ(Cu、厚さ:約18μm、直径:16mm、幅:75μm)
検出器としてのポリイミドフィルム(PI、厚さ18μm)UVAダイオード
・超コンデンサ

0053

図7Bは、付属品全体に対するセンサの相対位置とともに、指の爪の実施形態(水平9mm及び垂直2.2mmなど)の寸法を示す。図7Bはまた、付属品を指の爪に取り付けるために湾曲した接着要素を使用してよいことを示す。

0054

図8Aは、ユーザの指に指輪として装着するように構成されたUVセンサのさらに別の代替バージョンを示す。指輪バージョンの構成は、指の爪バージョンと似ているが、指輪型バンドに配置される。

0055

図8B図8Dは、UVセンサのさらに別の代替バージョンを、クリップ、チャーム、ブレスレット、または、サングラスもしくは腕時計へのアタッチメントとして示す。

0056

下の表は、センサの実装に関する追加の詳細を示す。

0057

図9A図9Dは、クライアントデバイス102(スマートフォン等)で実行されるアプリケーションに示される表示の例を示す。UVセンサはUV曝露を検出し、検出データをクライアントデバイスに送信する。一例では、UVセンサは、感知したデータを、1日を通して規則的な間隔(例えば、2時間ごと)に複数回送信する。図9A図9Cに示すように、クライアントデバイス102上のアプリケーションディスプレイは、「低」、「中」、または「高」などのカテゴリラベルと共に、パーセント形式でユーザのリスクレベルの表示を提供し得る。また、図9A図9Cに示すように、場所、現在の湿度、UVインデックス、現在の温度、花粉レベル、大気質などの他の情報を表示してもよい。その日のUV曝露レベルを経時的に追跡するグラフも表示されてよく、グラフは、ユーザのスケジュール(「午後にランニング」など)から取得された追加情報を含んでよい。ディスプレイには、お祝いメッセージ(「よくできました」)や警告メッセージ(「警告:過去1時間にUV曝露が39%増加しました」)など、リスクレベルに基づいたメッセージも表示してよい。図9Dに示すように、UVAとUVBの両方の曝露を表示するディスプレイがあってよい。

0058

図9E図9Gは、日次表示、週次表示、または月次表示に基づくアプリケーション表示の例を示す。

0059

図9Hは、アプリケーションに関する表示を示し、ユーザは、(ユーザインタフェース要素タップすることにより)手動同期操作を実行して、UVセンサから最新のUVセンサデータを取得してよい。

0060

図9Iは、名前生年月日性別、肌の色合い、肌タイプ、及び、現在使用している日焼け止めのタイプなどの項目を含み得る、ユーザプロファイルを示すアプリケーションの表示を示す。

0061

図9Jは、ユーザアクティビティセッションの量、及び、各アクティビティで発生した平均UV曝露を示すアプリケーションの表示を示す。

0062

図9Kは、アクティビティの1つ(ランニングなど)の詳細を含むアプリケーションの表示を示す。詳細には、個々のセッションで発生した実際のUV曝露が含まれる。

0063

UVセンスアプリ(アプリケーション)は、臨床研究と評価を目的として開発された。このアプリを使用すると、研究者はセンサのパラメータとユーザ警告を設定できる。研究のリアルタイム評価のために、データをクラウドサーバ(複数可)にすぐにアップロードできる。

0064

図10Aは、アプリの最初のインタフェースのログインページを示す。研究者は管理モードを選択してパスワードでログインでき、ユーザはデータのみを取得するためにユーザモードを選択する。

0065

図10Bは、管理モードには5つのセクションがあることを示している。
1.設定:センサ情報被験者データの設定
2.パラメータ:電荷をUV曝露に変換するためのパラメータを設定
3.データの読み取り:センサからデータを読み取り、メモリをリセット
4.データの表示:データセットを選択して、グラフの表に表示
5.連続読み取り:キャリブレーションの目的で、設定されたサンプリングレートでデータを読み取る

0066

図9〜図10は、以下を含む管理構成セクションを示す。
・パッチID:パッチ情報を入力(例:左腕LA)。情報をRFIDチップに書き込むことができるため、データ読み取り中にパッチを再度認識できる。
・被験者ID:研究のための被験者ID(例:001)を入力。情報がRFIDチップに書き込まれるので、被験者を用いてパッチを認識できる。
PGAゲイン:RFIDチップのメモリに書き込まれる感度設定
リセット時間:データをリセットするために、ユーザが電話機をデバイスの上にかざす必要時間
・ユーザ警告間隔:ユーザにデータを再度取得するよう警告する時間(分単位)。

0067

図10Dは、保存された電荷をUVA曝露に変換するためのパラメータを設定できる管理パラメータセクションを示す。

0068

図10Eは、次の機能を含む管理データ読み取りセクションを示す。
・データ読み取りを押してデバイスの検索を開始するようにユーザに求める。デバイスが見つかると、プリセットされたリセット時間でカウントダウンしながら初期読み取りが行われる。リセット期間の最後に、別の最終読み取りが行われる。
・ユーザモードでは、値は表示されない。デバイス上に電話をかざしているユーザに通知するために、カウントダウンクロックのみが存在する。

0069

図10Fは、管理データ表示セクションを示す。このセクションには、パッチIDと日付を選択するためのインタフェースが含まれる。データは異なる日付ごとに整理されているため、研究者はデータを簡単に閲覧できる。

0070

図10Gは、データ表示セクションからアクセスできる表を示す。時間や読み取り条件ごとに整理された表形式でデータを表示できる。

0071

図10Hは、データ表示セクションからアクセスできるグラフを示す。ここで、データは、グラフ形式で表示でき、例えば、UV曝露と測定時間との関係を示す。

0072

一実施形態では、図10Iは、臨床研究アプリケーションで使用し得るアプリケーションインタフェースを示す。図に示されているインタフェースはAppleのリサーチキットに基づいており、研究者は研究IDと被験者IDを入力してよい。アプリケーションは、センサIDと場所を明確に表示し、センサごとのUVデータ追跡を実行する。

0073

一実施形態では、図10Jは、消費者アプリケーションで使用し得るアプリケーションインタフェースを示す。アプリケーションは、消費者データを提供するためにクラウドサーバに接続する。アプリケーションはさらに、天気、花粉、UV情報を表示し、1日当たりのUV量に達したときにユーザに警告し、UVAと地理位置からUVBを計算し、アクティビティごとにUV曝露を追跡する。

0074

図11図14は、ベンチキャリブレーション/テストの異なるデータ結果を示す。図11は、UVA/UVB検出器の外部量子効率EQE)スペクトルを示す。図12は、異なるUVA強度に対する時間対電圧及びエネルギー対電圧のUVA応答測定値を示す。図13は、異なるUVB強度に対する時間対電圧及びエネルギー対電圧のUVB応答測定値を示す。図14は、ゲイン2のソーラーシミュレータの下でのセンサ出力(UVA露出に基づく)をミリボルトで示す。

0075

図15は、本実施形態で説明されるウェアラブルUVセンサの性能をScienterra電子式UV線量計などの参照デバイスと比較する臨床研究における、被験者へのUVセンサ配置を示す。図16図21は、次のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の結果を示す。
・日付:2016年9月
・場所:アメリカ合衆国フロリダ州タンパ
・被験者数:14
・被験者あたりのセンサ数:4
・センサの場所:#1左手、#2左外腕、#3左内腕、#4右手の甲
調査日数:4日
・1日目:東西南北の方向性ウォーク
・2日目:ビーチ都市の比較
・3日目及び4日目:日常生活活動

0076

図22は、次のパラメータと条件でUVA/UVBセンサ(複数可)を用いた臨床研究評価の予備段階の結果を示す。
・日付:2017年3月
・場所:ブラジル、リオ
・被験者数:19
・被験者あたりのセンサ数:1
・センサの位置:親指または中指
・調査日数:4日
・1日目及び2日目:屋上、通常の活動、水無
・3日目:午前はビーチ、午後は屋上
・4日目:屋上、プールでの活動

0077

代替実施形態(複数可)
以下の実施形態は、以下の仕様を有する、パッケージ化されたRF430チップを備えて製造されたセンサを説明する。
・UVAセンサ
・UV透過アクリルパッケージのUVA検知LED
NFCアンテナとの干渉を最小限に抑えるように設計された金属製クリップ
製造可能性のために最適化された概略設計

0078

図22は、本実施形態によるセンサの分解図を示す。見て分かるように、センサは、カプセル層2201、LED2202、超コンデンサ2203、及びNFCチップ2204を含む。

0079

さらに、この実施形態では、CESで使用されているNOA61(360nmで80%の透過率)と比較して、UV光通過帯域範囲を広げる(300nm〜400nmで90%の透過率)ために、新しいカプセル材料(Plexiglas VS−UVT)が選択されてよい。図23は、VS−UVT材料のUV透過曲線を示す。

0080

図24は、金属材料を用いた代替の機械的クリップ設計(要素5)によって、NFCアンテナ性能に影響を及ぼさない、一実施形態によるセンサの分解図を示す。テスト結果は、金属クリップをセンサに取り付けて、10mmの読み取り範囲を示す。

0081

一実施形態では、UVセンサ用のアンテナのサイズは、(例えば)9mmから9.4mmに調整されてよい。このようなアンテナでは、Qファクタが20から41に大幅に改善され、読み取り範囲が1mmから10mmに拡大される(iPhone(登録商標)でテストした場合)。

0082

本発明者らはさらに、センサが同じ条件で屋外に配置されるとき、主にUVLEDの視野角および製造品質に起因して、サンプル間で大きな変動があることを発見した。Bivar−395LEDを使用した場合、屋外でのテスト時のサンプル間の変動は約32%である。別のUV LEDパーツ(Lumi0395−A065)をテストして、サンプル間の変動を約5%に改善した。テスト結果は、図25に示す表に含まれる。

0083

一実施形態で使用されるLED(Bivar UV LED)は、±30度の視野角を有し、これは、デバイスが身体の異なる部分(手首、肩、または)に傾斜した角度で配置されるときのセンサ応答を制限する。±130度の広い視野角を持つ別のUV LED(LHUV−0395−A060)を選択した。ソーラーシミュレータからの制御された光源光を使用したテスト結果を図26の表に示す。

0084

発明者はさらに、センサがトランジスタでリセットされた後、超コンデンサに大きな跳ね返り電圧があることを発見した。跳ね返り電圧を特性化し、次の表に基づいてUVA線量計算に組み込むことができる。

0085

本発明者らはさらに、センサが異なる身体位置に配置された場合の補正係数を理解するための研究プロトコルを開発した。アルゴリズムは、図27に示すように、センサの位置に基づいて、身体(額、肩、頭の上部)の最大UV線量を計算する。

0086

図28Aは、UVセンサ101及びクライアントデバイス102を含むシステム2800を示す。一実施形態では、ヘアドライヤUVセンサ101は、無線信号2820でクライアントデバイス102と通信している。一実施形態では、クライアントデバイス102は、ソフトウェアアプリケーションまたはソフトウェアモジュールのセットを動作させて、UVセンサ101との間で通信を送受信するように構成される。一例では、ソフトウェアアプリケーションは、UVセンサのUV測定値をリアルタイムで追跡する。

0087

図28Bは、モバイルデバイス2822、ウェアラブル電子機器2824、テレビまたはマジックミラー2826、ネットワークルータ2828、及びパーソナルコンピュータ2829を含むクライアントデバイス102の異なる例を示す。

0088

無線信号2820は、WIFI(登録商標)、Bluetooth(登録商標)、近距離場を含む電磁信号などの任意の適切な信号、または、光及び音響などの任意の他の信号であってよい。電化製品を含む、各クライアントデバイスは、ワイヤレスインターネットアクセスポイントへの802.11ワイヤレス接続を介した、またはイーサネット(登録商標)インタフェースなどによるインターネットアクセスポイントへの物理的接続を介した、インターネット接続を通して互いに通信してよい。接続された各デバイスは、Bluetooth(登録商標)接続や他の無線手段などを介して、他のデバイスとの無線通信を実行できる。

0089

図28Cは、一例による、UVセンサの最適性能を促進するシステム550(図1に似た)の例を表す図である。システム2850は、少なくともUVセンサ及びクライアントデバイスを含む。任意選択で、システム2850は、1つまたは複数のサーバ103をさらに含んでよく、サーバ103は、クラウドコンピューティング環境の一部として実装され、インターネットを介してシステム2850と通信する。1つまたは複数の外部サーバ103は、一例によると、ユーザデータ、スキンケア製品スキンケア用具などの製品、プロトコル及びルーチンチュートリアル、並びに、他のサードパーティサービスを記憶できる。

0090

ユーザインタフェースまたはクライアントデバイスは、スキンケア製品または用具使用方法に関するチュートリアルを表示できる。ユーザインタフェースは、計画またはルーチンのプロトコルを作成及びダウンロードできる。ユーザインタフェースは、使用状況指導、追跡し、追跡した使用状況をプロトコル、計画、及びルーチンと比較できる。ユーザインタフェースは、追跡した使用状況に基づいてスコアを計算できる。ユーザインタフェースは、スコアと任意の器具の追跡した使用状況をクライアントデバイスのメモリに記憶するか、クラウドサーバ103にアップロードすることができる。ユーザインタフェースを使用して、スキンケアまたはUV保護に関連する製品を購入できる。例えば、クライアントデバイスは、ユーザが入力した所望の結果に基づいて、使用する特定のスキンケア製品または組成物の推薦、及び、それらをプロセスのどのステップで使用するかを出力することができる。

0091

最初のステップとして、クライアントデバイスはユーザの希望する結果に関する情報を収集する。クライアントデバイスは検索結果をローカルに記憶してよい。または、外部システムまたはサーバに接続してデータベースまたは検索結果にアクセスしてよい。

0092

ユーザは、所望のスキンケア結果を見つけた後、結果を達成するためにチュートリアルにアクセスしてよい。チュートリアルは、テキスト形式静止画像形式、ビデオ形式、または音声のみの形式であってよい。

0093

クライアントデバイスは、顧客プロファイルへの入力を提供するために使用できるカメラ機能も有してよい。例えば、カメラはユーザの肌の画像を取得して、希望の外観が可能かどうかを判断したり、肌の特性や色に基づいてユーザにさらに推薦を行ったりできる。

0094

クライアントデバイスは、ユーザに関するデータを外部システムまたはサーバ(クラウドベースのシステムなど)にアップロードするように構成される。そのようなデータには、ユーザプロファイル、スキンケア製品または用具の使用量、または、スキンケア製品または用具を使用したときの性能結果が含まれてよい。クライアントデバイスは、ユーザデータを匿名に保つオプションも提供できる。

0095

さらに、クライアントデバイスの回路は、発見プロトコル起動するように構成されてよく、発見プロトコルは、クライアントデバイスとUVセンサが互いに識別し、1つまたは複数の事前共有キーネゴシエートできるようにし、これは、さらにUVセンサとクライアントデバイスが、暗号化及び匿名化された情報を交換できるようにする。

0096

図29は、UVセンサ101とクライアントデバイス102との間で実行される一般的なプロセスを示す。通信ペアリング2901は、2つのデバイスが互いの受け入れ可能な無線通信範囲内にあるときに2つのデバイス間で実行される。そのようなペアリングは、使用されている通信プロトコルのタイプに依存し、そのようなプロトコルは、当技術分野でよく理解されている。UVセンサは、上述のようにUV測定を行うための幾つかの感知動作のいずれかを実行する。感知動作によって取得されたセンサ記録は、任意選択でローカルメモリに記憶されてよい(ステップ2903)、かつ/または、すぐにクライアントデバイス102に通信されてよい(ステップ2904)。

0097

図29に示すように、クライアントデバイスは、UVセンサから受信した感知データを記憶し、上述のように、感知データの処理および分析を実行する(ステップ2905)。次に、クライアントデバイス102は、上述のように、クライアントデバイスのディスプレイに結果を出力してよく、かつ/または、クライアントデバイスは、そのような結果または他のデータを、図1に示すクラウドサーバ103などのクラウドサーバに出力してよい。

0098

図30は、一実施形態による、UVセンサによって実行され得るアルゴリズムを示す。ステップ3010において、UVセンサは、感知動作を開始するためのトリガを検出する。このトリガは、日光への曝露に基づいた自動的な起動であってよい。トリガは、クライアントデバイス自体から受信されてもよい。例えば、UVセンサとクライアントデバイスとの間で通信ペアリングが確立されている場合、クライアントデバイスは、UVセンサに信号を送信して、感知動作を開始してよい。

0099

感知動作(複数可)は、ステップ3011で実行される。UVセンサによって実行される感知動作のタイプは、上で詳細に説明されている。ステップ3012において、感知動作から取得されたセンサデータは、それらが得られると任意選択でUVセンサのメモリに記憶される。ステップ3012において、センサデータがクライアントデバイスに送信される。このような送信は、データが合計時間後に蓄積されたときに行われる場合や、定期的に発生する場合、クライアントデバイスでのユーザ入力に基づいて発生する場合、または、クライアントデバイスから受信した要求信号に基づいて発生する場合がある。

0100

本開示の原理、代表的な実施形態、及び動作モードは、前述の説明に記載されている。しかしながら、保護されることが意図されている本開示の態様は、開示された特定の実施形態に限定されると解釈するべきではない。さらに、本明細書で説明される実施形態は、限定的ではなく例示的であると見なされるべきである。本開示の趣旨から逸脱することなく、変形および変更が他者によって行われ、均等物が採用されてよいことは、理解される。したがって、そのような全ての変形、変更、及び均等物は、請求するように、本開示の趣旨及び範囲内にあることが明確に意図されている。

0101

100個人のUV曝露測定用のシステム、101測定センサデバイス、102クライアントデバイス、2201 カプセル層

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