JP6469651B2 - Biological information acquisition device - Google Patents
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Description
本発明は、生体情報取得装置に関する。
本発明は、2014年3月11日に日本に出願された特願2014−047935に基づき優先権を主張し、同出願の全記載内容を本書において引用する。The present invention relates to a biological information acquisition apparatus.
The present invention claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-047935 filed in Japan on March 11, 2014, the entire contents of which are cited in this document.
装着者の生体表面に電極を取り付け、生体信号を取得する生体情報取得装置が存在する。この種の生体情報取得装置の中には、例えば、心臓の鼓動に伴って発生する心電信号を上記電極によって検出し、生体表面から心拍数を計測するものがある(例えば、特許文献1参照)。 There is a biological information acquisition device that attaches electrodes to the wearer's biological surface and acquires biological signals. Among this type of biological information acquisition apparatus, for example, there is an apparatus that detects an electrocardiogram signal generated with the heartbeat using the electrode and measures a heart rate from the surface of the living body (see, for example, Patent Document 1). ).
上述のような生体情報取得装置は、原則として生体表面に取り付けて使用するため、体表の汗等が付着する場合がある。また、このような背景から、衛生面を考慮して、生体情報取得装置を洗浄したいというニーズがある。しかしながら、従来の生体情報取得装置のいくつかは、利用者が使用済みの電池を交換できるように電池ハッチを開閉可能とする機構のため、防水性に限界があった。
また、防水性を向上させるために、生体情報取得装置の筐体を密閉した場合、電池を取り替えることができなくなるため、電池を消耗した時点で生体情報取得装置を廃棄しなければならなかった。Since the biological information acquisition apparatus as described above is used by being attached to the surface of the living body as a general rule, sweat or the like on the body surface may adhere. From such a background, there is a need to clean the biological information acquisition device in consideration of hygiene. However, some conventional biometric information acquisition devices have a limited waterproof property because of a mechanism that allows the battery hatch to be opened and closed so that a user can replace a used battery.
In addition, when the casing of the biological information acquisition apparatus is sealed to improve the waterproof property, the battery cannot be replaced. Therefore, the biological information acquisition apparatus must be discarded when the battery is exhausted.
本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、長寿命で、かつ、高い防水性能を有する生体情報取得装置を提供することを目的とする。 This invention is made | formed in view of the said subject, Comprising: It aims at providing the biometric information acquisition apparatus which has a long lifetime and high waterproof performance.
上記の課題を解決するため、本発明の生体情報取得装置は、装着者に装着されて当該装着者の生体情報を取得する生体情報取得装置であって、装置本体部と、前記装着者に接触する電極を介して取得する生体信号に基づいて生体情報を取得する生体情報取得部と、充電可能であって、前記生体情報取得部に電力を供給する蓄電部と、発電して、前記蓄電部を充電する発電部と、を備え、前記装置本体部は、前記生体情報取得部と、前記蓄電部と、前記発電部と、を一体に密閉していることを特徴とする。
この構成によれば、生体情報取得装置は、各種機能部全体が装置本体部により完全に密閉された状態となっているため、高い防水性能を実現することができる。また、生体情報取得装置は、充電可能な蓄電部と、発電可能な発電部と、を有することで、蓄電部の蓄電量が低下した場合であっても、発電部が蓄電部を充電することができる。したがって、利用者は、蓄電部を充電しながら、生体情報取得装置を繰り返し使用することができ、長寿命で、かつ、高い防水性能を実現することができる。In order to solve the above-described problems, a biological information acquisition device of the present invention is a biological information acquisition device that is attached to a wearer and acquires the biological information of the wearer, and is in contact with the apparatus main body and the wearer. A biological information acquisition unit that acquires biological information based on a biological signal acquired through an electrode that performs charging, a power storage unit that can be charged and supplies power to the biological information acquisition unit, A power generation unit that charges the device, wherein the device main body unit integrally seals the biological information acquisition unit, the power storage unit, and the power generation unit.
According to this configuration, the biometric information acquisition apparatus can achieve high waterproof performance because the entire various functional units are completely sealed by the apparatus main body. In addition, the biometric information acquisition device includes a chargeable power storage unit and a power generation unit capable of generating power, so that the power generation unit charges the power storage unit even when the power storage amount of the power storage unit is reduced. Can do. Therefore, the user can repeatedly use the biological information acquisition device while charging the power storage unit, and can achieve a long life and high waterproof performance.
また、本発明の生体情報取得装置は、上述の態様において、無線で前記生体情報を外部機器に送信する送信部を更に備え、前記装置本体部は、前記送信部を一体に密閉していることを特徴とする。
この構成によれば、装置本体部は、取得した生体情報を送信するための外部接続インターフェイスをその外周面に設ける必要がないため、各種機能部を完全に密閉することができ、防水性能を一層向上させることができる。In the above-described aspect, the biological information acquisition apparatus of the present invention further includes a transmission unit that wirelessly transmits the biological information to an external device, and the apparatus main body unit integrally seals the transmission unit. It is characterized by.
According to this configuration, the apparatus main body does not need to provide an external connection interface for transmitting the acquired biological information on its outer peripheral surface, so that various functional units can be completely sealed, and waterproof performance can be further improved. Can be improved.
また、本発明の生体情報取得装置は、上述の態様において、前記蓄電部の出力電圧を検出する電圧検出部と、前記蓄電部と前記生体情報取得部とを接続、遮断可能な接続スイッチと、を更に備え、前記電圧検出部は、前記蓄電部の出力電圧が所定の電圧閾値を下回ったときに、前記接続スイッチを介して、前記蓄電部と前記生体情報取得部とを遮断することを特徴とする。
この構成によれば、蓄電部の蓄電量が十分に回復するまで生体情報取得部には電圧が印加されないので、生体情報取得部において貫通電流が生じることを防止することができる。Further, the biological information acquisition device of the present invention, in the above aspect, a voltage detection unit that detects an output voltage of the power storage unit, a connection switch that can connect and disconnect the power storage unit and the biological information acquisition unit, The voltage detection unit shuts off the power storage unit and the biological information acquisition unit via the connection switch when the output voltage of the power storage unit falls below a predetermined voltage threshold. And
According to this configuration, since no voltage is applied to the biometric information acquisition unit until the amount of power stored in the power storage unit is sufficiently recovered, it is possible to prevent a through current from being generated in the biometric information acquisition unit.
また、本発明の生体情報取得装置は、上述の態様において、前記生体情報取得部が、前記生体信号に基づいて前記生体情報を計測する生体情報計測部を有しており、前記電圧検出部が検出した前記出力電圧が、所定の電圧閾値を下回ったときに、前記生体情報計測部の動作を初期化するリセット部を更に備えることを特徴とする。
この構成によれば、生体情報計測部は、自身への電力供給が遮断されるタイミングから電力供給開始直後まで必ず初期化されるので、蓄電部が充電されて電力供給が復帰した際に、初期状態から正常に起動することができる。Moreover, in the above-described aspect, the biological information acquisition apparatus according to the present invention includes a biological information measurement unit that measures the biological information based on the biological signal, and the voltage detection unit includes: It further comprises a reset unit that initializes the operation of the biological information measuring unit when the detected output voltage falls below a predetermined voltage threshold.
According to this configuration, the biological information measurement unit is always initialized from the timing when the power supply to itself is interrupted until immediately after the start of power supply. Therefore, when the power storage unit is charged and the power supply is restored, It can start normally from the state.
また、本発明の生体情報取得装置は、上述の態様において、前記発電部がソーラーパネルであって、前記装置本体部は、前記ソーラーパネルの受光面に対向する部分が透明部材で形成されていることを特徴とする。
この構成によれば、ソーラーパネルである発電部は、装置本体部に一体として収容されつつも、太陽光が受光可能となるため、高い防水性を維持したまま、蓄電部への充電が可能となる。Moreover, the biological information acquisition device of the present invention is the above-described aspect, wherein the power generation unit is a solar panel, and the device main body is formed of a transparent member at a portion facing the light receiving surface of the solar panel. It is characterized by that.
According to this configuration, the power generation unit, which is a solar panel, can receive light from sunlight while being housed integrally in the apparatus main body, so that the power storage unit can be charged while maintaining high waterproofness. Become.
また、本発明の生体情報取得装置は、上述の態様において、前記ソーラーパネルが複数の発電セルで構成されるとともに、当該複数の発電セルが、前記装置本体部の長手方向に沿って配列されていることを特徴とする。
この構成によれば、受光面の少なくとも一部が影に覆われた発電セルにおいては発電性能が著しく低下するものの、他の発電セルは受光面の全面において受光可能のため、影の影響を全く受けずに通常通り発電が成される。よって、長手方向の一部が影に覆われたとしても、発電電力の低下を最小限に留めることができる。Moreover, in the above-described aspect, the biological information acquisition device of the present invention is configured such that the solar panel includes a plurality of power generation cells, and the plurality of power generation cells are arranged along the longitudinal direction of the device main body. It is characterized by being.
According to this configuration, although the power generation performance of the power generation cell in which at least a part of the light receiving surface is covered with the shadow is remarkably deteriorated, other power generation cells can receive light on the entire surface of the light receiving surface, so that the influence of the shadow is completely eliminated. Electricity is generated as usual without receiving it. Therefore, even if a part of the longitudinal direction is covered with a shadow, a decrease in generated power can be minimized.
また、本発明の生体情報取得装置は、上述の態様において、アンテナを介して無線で前記生体情報を外部機器に送信する送信部を更に備え、前記アンテナは、前記生体情報取得部が搭載された回路基板と前記ソーラーパネルとの間に配されて、前記ソーラーパネルの受光面を前記透明部材に近接させるように支持することを特徴とする。
この構成によれば、アンテナをソーラーパネルの支持体として用いることができるので、全体として部品点数を減らすことができ、装置全体の小型化・低コスト化を促進することができる。The biological information acquisition apparatus according to the present invention further includes a transmission unit that wirelessly transmits the biological information to an external device via an antenna, and the antenna is equipped with the biological information acquisition unit. It is arrange | positioned between a circuit board and the said solar panel, and it supports so that the light-receiving surface of the said solar panel may adjoin to the said transparent member.
According to this configuration, since the antenna can be used as a support for the solar panel, the number of parts can be reduced as a whole, and downsizing and cost reduction of the entire apparatus can be promoted.
上述の生体情報取得装置によれば、長寿命で、かつ、高い防水性能を有する生体情報取得装置を提供することができる。 According to the above-described biological information acquisition apparatus, it is possible to provide a biological information acquisition apparatus having a long life and high waterproof performance.
<第1の実施形態>
以下、第1の実施形態に係る生体情報取得装置について説明する。<First Embodiment>
Hereinafter, the biological information acquisition apparatus according to the first embodiment will be described.
[生体情報取得装置の概要]
図1は、第1の実施形態に係る生体情報取得装置の概要を示す図である。
図1に示すように、生体情報取得装置1は、装置本体部1aと、固定バンド2と、を備えている。装置本体部1aには、その両端に固定バンド2が取り付けられている。この固定バンド2が装着者Sの胸部を巡って締められることで、装置本体部1a等が装着者Sの胸部に固定される。
また、図1に示すように、固定バンド2の背面側(装着者Sの体表面に密接する側)には、装置本体部1aと電気的に接続された2つの電極3A、3Bが配されている。後述するように、生体情報取得装置1は、電極3A、3Bを介して、装着者Sの心臓の鼓動に伴って発生する電気信号である心電信号の入力を受け付ける。
このように、生体情報取得装置1は、装着者Sの生体表面である胸部に装着されて、心臓の鼓動に伴って発生する心電信号に基づき所定の生体情報(心電情報)を取得する装置である。[Outline of biometric information acquisition device]
FIG. 1 is a diagram illustrating an outline of the biological information acquisition apparatus according to the first embodiment.
As shown in FIG. 1, the biological information acquisition device 1 includes a device
As shown in FIG. 1, two
In this way, the biological information acquisition device 1 is attached to the chest that is the biological surface of the wearer S, and acquires predetermined biological information (electrocardiographic information) based on the electrocardiographic signal generated with the heartbeat. Device.
[生体情報取得装置の構造]
図2は、第1の実施形態に係る装置本体部の第1の斜視図である。また、図3は、第1の実施形態に係る装置本体部の第2の斜視図である。
図2に示すように、生体情報取得装置1の装置本体部1aは、筐体10及び透明ケース11(透明部材)を有し、全体として丸みを帯びた略直方体状に形成されている。
図2に示すように、透明ケース11は、装置本体部1aの長手方向に沿って略長方形状に形成されるとともに、筐体10の平坦上面(+Z方向から見た面)を覆うように取り付けられている。透明ケース11は、アクリル等の透明な材料により形成される。
なお、生体情報取得装置1が装着者Sに装着されている場合においては、装置本体部1aのうち透明ケース11の平坦底面(−Z方向から見た面)が装着者Sの体表面に接する面となる。また、固定バンド2及び電極3A、3Bは、図2、図3において図示しないが、実際には、装置本体部1aの長手方向(±X方向)の両端に取り付けられている(図1参照)。[Structure of biometric information acquisition device]
FIG. 2 is a first perspective view of the apparatus main body according to the first embodiment. FIG. 3 is a second perspective view of the apparatus main body according to the first embodiment.
As shown in FIG. 2, the
As shown in FIG. 2, the
When the biological information acquisition device 1 is worn by the wearer S, the flat bottom surface (the surface seen from the −Z direction) of the
また、図3は、装置本体部1aの透明ケース11を除外した内部構造の一部を図示している。図3に示すように、装置本体部1aは、内部に、回路基板100、ソーラーパネル101、アンテナ102を備えている。
FIG. 3 illustrates a part of the internal structure excluding the
回路基板100は、生体情報を取得するための各種機能を有する回路等が搭載されている。回路基板100に搭載される各種機能部(回路)の具体的な構成については後述する。
ソーラーパネル101は、発電部の一態様であって、受光する太陽光に応じて発電可能な素子である。ソーラーパネル101は、発電した電力に基づいて後述する二次電池103(図2、図3には図示せず)を充電する。図3に示すように、ソーラーパネル101は、自身の長手方向が装置本体部1aの長手方向(±X方向)に沿うように配されながら、受光面Rが上方(+Z方向)を向くように固定設置される。
アンテナ102は、後述する送信部40が生体情報を無線で外部機器に送信する際に用いられる。後述するように、本実施形態に係るアンテナ102は、装置本体部1aの長手方向(±X方向)に沿って延伸する筒状のコイルを成している。アンテナ102は、回路基板100に設けられ、当該アンテナ102の周囲を囲うように形成されたアンテナ保持部材102aによって、当該回路基板100上(回路基板100の+Z方向側)に固定設置される。The
The
The
図4は、第1の実施形態に係る装置本体部の断面構造を模式的に示した第1の図である。また、図5は、第1の実施形態に係る装置本体部の断面構造を模式的に示した第2の図である。
図4は、装置本体部1aの縦断面(YZ平面の断面)の構造を模式的に表している。
図4に示すように、回路基板100の下方(−Z方向側)には、二次電池103(蓄電部)が設置されている。二次電池103は、外部(本実施形態においては、ソーラーパネル101)から供給される電力によって充電可能な電池(例えば、コバルトチタンリチウム電池やリチウムイオン電池等)である。二次電池103は、電池ホルダ103aにより回路基板100の下方(−Z方向側)に固定設置されるとともに、当該回路基板100上に配された各種機能部に電力を供給可能なように回路接続が成されている(後述)。FIG. 4 is a first diagram schematically showing a cross-sectional structure of the apparatus main body according to the first embodiment. FIG. 5 is a second view schematically showing a cross-sectional structure of the apparatus main body according to the first embodiment.
FIG. 4 schematically shows the structure of the longitudinal section (cross section of the YZ plane) of the apparatus
As shown in FIG. 4, a secondary battery 103 (power storage unit) is installed below the circuit board 100 (−Z direction side). The
また、図5は、装置本体部1aの横断面(XZ平面の断面)の構造を模式的に表している。図4、図5に示すように、筐体10は、回路基板100、二次電池103等の底面(−Z方向側の面)及び側面(±X方向及び±Y方向側の面)周方向全体を継ぎ目なく覆うように形成されている。これにより、筐体10を通じて、内部への水の進入をブロックすることができる。
FIG. 5 schematically shows the structure of the cross section (cross section of the XZ plane) of the apparatus
また、図4、図5に示すように、ソーラーパネル101は、受光面Rを上方(+Z方向)に向けながら透明ケース11の内面に近接して対向するように設けられている。このような構造とすることで、受光面Rが透明ケース11を透過して入射される太陽光を受光可能となるため、ソーラーパネル101が発電可能となる。
As shown in FIGS. 4 and 5, the
また、筒状のアンテナ102は、回路基板100の上方(+Z方向)に固定設置されている。アンテナ102は、自身の延伸方向をソーラーパネル101の長手方向(±X方向)に合わされながら回路基板100とソーラーパネル101との間に配されることで、ソーラーパネル101の受光面R全体を、その上方に存在する透明ケース11に密接させるように支持している。このような構造とすることで、アンテナ102をソーラーパネル101の支持体として用いることができるので、全体として部品点数を減らすことができ、装置全体の小型化・低コスト化を促進することができる。なお、アンテナ102とソーラーパネル101との間にはクッション(緩衝材)となるパネル支持部材101aが挟まれている。これにより、パネル支持部材101a(緩衝剤)の弾性力が上方に働いて、ソーラーパネル101を透明ケース11の内面に押し付けるので、ソーラーパネルを一層安定させながら支持することができる。
The
また、図4、図5に示すように、筐体10と透明ケース11との継ぎ目は超音波で溶着される。なお、筐体10と透明ケース11との継ぎ目の間を巡るようにシール部材11aが挿入される構成としてもよい。これにより、筐体10と透明ケース11との継ぎ目の部分における防水性も確保される。
As shown in FIGS. 4 and 5, the joint between the
[回路の全体構成]
図6は、第1の実施形態に係る生体情報取得装置の回路構成を示す図である。
図6に示す回路図は、回路基板100に搭載される各種能構成と、ソーラーパネル101、アンテナ102、二次電池103並びに電極3A、3Bと、の電気的な接続関係を示している。図6に示すように、生体情報取得装置1は、充放電制御部20、生体情報取得部30及び送信部40を備えている。[Overall circuit configuration]
FIG. 6 is a diagram illustrating a circuit configuration of the biological information acquisition apparatus according to the first embodiment.
The circuit diagram shown in FIG. 6 shows various electrical configurations mounted on the
ソーラーパネル101は、出力線P1(アノード)と接地線G1(カソード)とに接続されるとともに、接地線G1の接地電位(0V)を基準にして、太陽光の受光に応じた出力電圧(発電電圧Vs)を出力線P1に出力する。図6に示すように、出力線P1は、二次電池103からの電力(電流)の逆流防止のために設けられたダイオードD1を介して接続点N1に接続される。
一方、二次電池103は、出力線P2と接地線G2とに接続されるとともに、接地線G2の接地電位(0V)を基準にして、自身に蓄えられる電力量(SOC(State of Charge))に応じた出力電圧(電池電圧Vb)を出力線P2に出力する。図6に示すように、出力線P2は、接続点N1に接続される。
また、接続点N1は、接続スイッチSW2を介して後述する生体情報取得部30及び送信部40に接続されている。接続スイッチSW2が接続されている場合は、主に、二次電池103の電池電圧Vbが生体情報取得部30及び送信部40に印加されることで、各機能部が動作する(太陽光を受光している場合は、ソーラーパネル101からの発電電圧Vsも印加され得る)。The
On the other hand, the
The connection point N1 is connected to a biometric
二次電池103に蓄えられている電力量(蓄電量)が少なく、電池電圧Vbが発電電圧Vsを下回る場合(Vs>Vb)、受光によりソーラーパネル101で発電された電力(電流)が接続点N1を経由して二次電池103に入力されるので、これにより当該二次電池103が充電される。
When the amount of electric power (storage amount) stored in the
[充放電制御部]
充放電制御部20は、過充電防止回路201と、電圧検出回路202(電圧検出部)と、リセット回路203(リセット部)と、を備えている。
充放電制御部20が備える接続スイッチSW1は、ソーラーパネル101に接続される出力線P1と接地線G1との間を接続、遮断可能としている。また、接続スイッチSW2は、二次電池103に接続される出力線P2(接続点N1)と、生体情報取得部30及び送信部40と、の間を接続、遮断可能としている。[Charge / Discharge Control Unit]
The charge /
The connection switch SW1 provided in the charge /
発電電圧Vsが電池電圧Vbを上回る場合(Vs>Vb)、二次電池103の充電が成されるが、このとき接続点N1の電圧(接続点電圧Vn)は、二次電池103に蓄えられる電力量に応じた電圧値となる。発電電圧Vs及び接続点N1における接続点電圧Vnは、二次電池103の充電が進むにつれて徐々に上昇する。
過充電防止回路201は、接続点N1における接続点電圧Vnを検出して、接続点電圧Vnが、予め設定された所定の電圧閾値Vth1を上回った場合(Vn>Vth1)に、接続スイッチSW1を接続する。そうすると、ソーラーパネル101に接続される電源線P1と接地線G1とが短絡されるため、ソーラーパネル101の発電電圧Vsはゼロ(0V)となる。よって、二次電池103が満充電に近づいて接続点電圧Vnが電圧閾値Vth1を上回った場合には、二次電池103には発電電圧Vsが印加されなくなるため、二次電池103への過充電が防止される。なお、電圧閾値Vth1は、例えば、二次電池103が満充電状態となっている際に出力される電池電圧Vbに応じて定められる。例えば、コバルトチタンリチウム二次電池の場合、電圧閾値Vth1は、約2.6Vである。When the generated voltage Vs exceeds the battery voltage Vb (Vs> Vb), the
The
二次電池103における蓄電量が大きい場合、二次電池103の電池電圧Vbは、後述する生体情報取得部30や送信部40等の各種回路を動作させるに十分な電圧となる。電圧検出回路202は、接続点N1における接続点電圧Vn、即ち、二次電池103の出力電圧(電池電圧Vb)を検出して、接続点電圧Vnが、予め設定された所定の電圧閾値Vth2を上回っている場合(Vn>Vth2)のみ接続スイッチSW2を接続する。そうすると、二次電池103の電池電圧Vb(=Vn>Vth2)が生体情報取得部30、送信部40に印加されて、これらの各種機能部が動作可能となる。例えば、電圧閾値Vth2は、マイコン302が動作する下限電圧である約1.8Vとしている。
When the charged amount in the
なお、後述する生体情報取得部30、送信部40は、トランジスタ等によって構成される集積回路(ICチップ)を有している。したがって、二次電池103の蓄電量(残容量)が少なくなり電池電圧Vbが低下した場合、二次電池103と生体情報取得部30、送信部40とが電気的に接続されていると、所定の電圧帯(例えば0.6V付近)において、各集積回路の電源入力端子、接地端子間(VDD−VSS間)に貫通電流が流れる。一旦貫通電流が流れると、ソーラーパネル101による発電電力は、専ら生体情報取得部30、送信部40に貫通電流を流すものとして消費される。したがって、二次電池103に発電電圧Vsが印加されなくなり充電不能となってしまう。
Note that the biometric
このような事態に陥ることがないように、電圧検出回路202は、接続点電圧Vn(即ち、二次電池103の電池電圧Vb)を検出し、接続点電圧Vnが、電圧閾値Vth2(>0.6V)にまで低下したとき(Vn≦Vth2)は、接続スイッチSW2を切断する。そうすると、電池電圧Vbが、貫通電流を生じさせる所定の電圧(0.6V)にまで低下する前に、二次電池103(及びソーラーパネル101)と、生体情報取得部30、送信部40等の各種回路と、を接続する配線を遮断する。したがって、二次電池103の蓄電量が十分に回復するまで(即ち、電池電圧Vbが、貫通電流を生じさせない電圧に復帰するまで)生体情報取得部30、送信部40には電圧が印加されないので、生体情報取得部30、送信部40において貫通電流が生じて充電不能となることを防止することができる。
In order not to fall into such a situation, the
リセット回路203は、電圧検出回路202が検出した接続点電圧Vnが、電圧閾値Vth2を下回ったときに、後述するマイコン302(生体情報計測部)の動作を初期化するためのリセット信号を出力する。また、接続点電圧Vnが充電によって電圧閾値Vth2以下の低い電圧から電圧閾値Vth2に到達した場合であってスイッチSW2を接続した後に、リセット回路203は、リセット解除信号を出力する。リセット回路203による効果については後述する。
The
[生体情報取得部]
図6に示すように、生体情報取得部30は、心拍検出回路301と、マイコン302(生体情報計測部)と、を有している。
心拍検出回路301は、装着者Sに接触する一対の電極3A、3Bを介して入力される装着者Sの生体信号(心電信号)をマイコン302用の入力信号に変換する回路である。具体的には、心拍検出回路301は、ノイズ除去のためのフィルタや増幅回路の各種アナログ回路で構成される。心拍検出回路301には電極3Aが直接接続されており、別途接地される電極3Bに対する電位差として生体信号の入力を受け付ける。
マイコン302は、生体情報取得装置1全体を制御する集積回路(マイクロコントローラ)である。マイコン302は、予め用意されたプログラムに基づいて、内部の記憶領域を用いながら生体情報(心拍数等)の計測処理を実行する。生体情報取得装置1に搭載されるマイコン302は、心拍検出回路301を介して入力する生体信号に基づいて装着者Sの生体情報を逐次計測する。例えば、マイコン302は、入力される生体信号の周期的な変化を読み取って、具体的には、心電信号のR波の周期を計測して、生体情報として心拍数(単位時間当たりに心臓が拍動する回数)を算出する。[Biometric information acquisition unit]
As shown in FIG. 6, the biological
The
The
また、マイコン302は、リセット機能を有しており、外部から所定のリセット信号を入力すると、記憶領域の内容を初期状態に戻し、生体情報の計測処理を初期化する処理を行う。
Further, the
ここで、上述したように、充放電制御部20のリセット回路203は、接続点電圧Vnが電圧閾値Vth2を下回ったときに、マイコン302に向けてリセット信号を出力する。そうすると、リセット回路203は、二次電池103と生体情報取得部30とを接続する配線が接続スイッチSW2により遮断されるタイミングで、マイコン302にリセット信号を出力する。
通常、マイクロコントローラ(マイコン302)は、電源入力端子(VDD)に供給される電圧が低下して動作不能となった際に記憶領域が初期化されない場合、処理途中の記憶状態が残ってしまい、電力供給の復帰時において正常な動作を行うことができない場合がある。しかし、本実施形態に係るリセット回路203によれば、マイコン302は、自身への電力供給が遮断されるタイミングで必ず記憶領域が初期化されるので、二次電池103が充電されて電力供給が復帰した際に、初期状態から安定して正常に起動することができる。Here, as described above, the
Usually, when the storage area is not initialized when the voltage supplied to the power input terminal (VDD) decreases and the microcontroller becomes inoperable, the microcontroller (microcomputer 302) remains in the middle of processing, There are cases where normal operation cannot be performed when power supply is restored. However, according to the
なお、マイコン302は、例えば一定時間おきに、計測した心拍数等の生体情報を送信部40(後述)に出力するものとしてもよいし、装着者Sの所定の入力操作を受け付けたタイミングで送信するものとしてもよい。
また、生体情報取得部30は、心拍検出回路301が検出した心電信号のR波に同期した信号を、マイコン302を用いずに直接送信回路401へ出力して、心拍バースト波を送信部40から送信する構成としてもよい。Note that the
In addition, the biological
[送信部]
図6に示すように、送信部40は、送信回路401と、アンテナ102と、を有している。
送信回路401は、マイコン302から一定時間おきに入力される生体情報を無線通信用の高周波信号に変換する。具体的には、送信回路401は、生体情報に応じた信号を所定の周波数(例えば、5kHz)の交流信号に重畳させて変調し、アンテナ102に出力する処理を行う。[Transmitter]
As illustrated in FIG. 6, the
The
アンテナ102に入力された高周波信号は、電磁波として大気中に放射され、図示しない外部機器の受信部に受信される。ここで、外部機器とは、例えば、パソコン(パーソナルコンピュータ)、スマートフォンやタブレット等の各種端末装置である。当該端末装置は、別途備えられた液晶画面等の表示部に、受信により取得した生体情報を表示させる。これにより、利用者(装着者S)は、生体情報取得装置1を用いて取得した自身の生体情報を確認することができる。
なお、上述のように、送信部40が外部機器への生体情報の送信を無線通信で行うため、生体情報取得装置1は、装置本体部1aの外周面に外部接続用のインターフェイス(接続口)を有さない。したがって、図4、図5に示すように、装置本体部1aは、筐体10及び透明ケース11(シール部材11a)により、回路基板100、ソーラーパネル101、アンテナ102、二次電池103等を一体に密閉することができ、防水性能を一層向上させることができる。The high-frequency signal input to the
As described above, since the
[ソーラーパネルの構成]
図7は、第1の実施形態に係るソーラーパネルの配置及び回路構成を模式的に示す図である。
図7に示すように、ソーラーパネル101は、複数の発電セル101bが配線接続されて構成されるとともに、当該複数の発電セル101bが、装置本体部1aの長手方向(±X方向)に沿って配列され、直列に接続されている。発電セル101bは、ソーラーパネル101の最小構成素子であり、受光面Rが受光することで、接続端子C1、C2間に、受光量に応じた起電力(発電電圧Vs)を発生させる。このように、本実施形態に係るソーラーパネル101は、発電セル101bが装置本体部1a長手方向に沿って複数配列されるとともに、各々が配線接続されている。なお、図7では、全ての発電セル101bが、出力線P1、接地線G1に対し直列に接続されるように図示しているが、各発電セル101bは、実際には、所定の系統ごとに直列、並列を組み合わせて配線接続される。[Configuration of solar panel]
FIG. 7 is a diagram schematically showing the arrangement and circuit configuration of the solar panel according to the first embodiment.
As shown in FIG. 7, the
利用者は、二次電池103を充電する際、生体情報取得装置1を、太陽光を受光可能な位置に配置する。ここで、生体情報取得装置1を、太陽光を受光可能な位置に置いた場合、例えば、生体情報取得装置1周辺に配される物の存在により、複数の発電セル101bの受光面Rの一部が影に覆われる場合が想定される。ここで、生体情報取得装置1の装置本体部1aは、上述したように、長手方向(±X方向)及び短辺方向(±Y方向)を有する略直方体状に形成されている(図2、図3等参照)。この場合、太陽光の受光中において、その短辺方向のうちの一部が影で覆われる確率よりも、長手方向のうちの一部が影で覆われる確率の方が高い。
When the user charges the
また、一般のソーラーセル(発電セル101b)は、その受光面(受光面R)のうちの一部において太陽光が遮られた状態になると、発電性能が著しく低下することが知られている。しかし、本実施形態に係るソーラーパネル101は、長手方向のうちの一部が影で覆われたとしても、複数の発電セル101bのうちのいくつかは影で覆われずに発電可能とすることで、発電電圧Vsが著しく低下することを防止することができる。例えば、二次電池103の充電中において、長手方向のうちの一部である領域L(図7)が影で覆われたとする。この場合、受光面Rの少なくとも一部が領域Lに属する発電セル101bにおける発電性能が著しく低下するものの、他の発電セル101bは受光面Rの全面において受光しているため、影の影響を全く受けずに通常通り発電が成される。このように、装置本体部1aの長手方向に沿って配された複数の発電セル101bが系統ごとに接続されることで、長手方向の一部が影に覆われたとしても、発電電力の低下を最小限に留めることができる。
Further, it is known that the power generation performance of a general solar cell (
[作用効果]
上述の生体情報取得装置1は、まず、各種機能部全体が筐体10及び透明ケース11が超音波溶着により完全に密閉された状態となっており、また、上述のように、外部接続インターフェイスを一切有さない。したがって、高い防水性能を実現することができる。[Function and effect]
The above-described biological information acquisition apparatus 1 is such that the entire functional units are in a state where the
また、生体情報取得装置1は、充電可能な二次電池103(蓄電部)と、発電可能なソーラーパネル101(発電部)と、を有することで、二次電池103の蓄電量が低下した場合であっても、ソーラーパネル101が二次電池103を充電することができる。したがって、利用者(装着者S)は、電池交換等の筐体を開閉(例えば、筐体10および透明ケース11を分離)する操作をすることなく、二次電池103を充電しながら、生体情報取得装置1を繰り返し使用することができる。このように、本発明の生体情報取得装置1は、その内部に二次電池103とソーラーパネル101とを密封することにより、その使用形態から必然的に発生してしまう生体からの汗等の水分の進入を防止できるとともに、継続的に生体情報を取得し続けることができる。
なお、この場合、装置本体部1aのうちソーラーパネル101の受光面Rに対向する部分を、透明ケース11を用いて透明とすることで、ソーラーパネル101全体が密閉されて高い防水性を担保しつつも受光可能(発電可能)な態様を実現している。
また、生体情報取得装置1は、ソーラーパネル101を通じて二次電池103を充電可能とする機能を実現するために、充放電制御部20(図6)を有している。充放電制御部20は、二次電池103の蓄電量が低下した場合には、適切に各種機能部への電力供給の遮断を行い、当該機能部における貫通電流の発生により充電不能となることを防止する。さらに、充放電制御部20は、電力供給の遮断の際、マイコン302のリセット動作を実施することで、再起動時における正常動作を担保している。In addition, the biometric information acquisition device 1 includes the rechargeable secondary battery 103 (power storage unit) and the solar panel 101 (power generation unit) capable of generating power, so that the power storage amount of the
In this case, the portion of the device
In addition, the biological information acquisition apparatus 1 includes a charge / discharge control unit 20 (FIG. 6) in order to realize a function that enables the
以上、第1の実施形態に係る生体情報取得装置1によれば、長寿命で、かつ、高い防水性能を実現することができる。 As described above, according to the biological information acquiring apparatus 1 according to the first embodiment, it is possible to achieve a long lifetime and high waterproof performance.
[その他の変形例について]
なお、上述した生体情報取得装置1は、上述の態様に限定されることはなく、例えば、以下のように変形可能である。[Other variations]
In addition, the biometric information acquisition apparatus 1 mentioned above is not limited to the above-mentioned aspect, For example, it can deform | transform as follows.
図8は、第1の実施形態の変形例に係る装置本体部の断面構造を模式的に示した図である。
図8は、当該変形例に係る装置本体部1aの縦断面(YZ平面の断面)の構造を模式的に表している。当該変形例に係るソーラーパネル101は、いわゆるフレキシブルソーラーパネルであって、自在に湾曲可能とする。図8に示すように、ソーラーパネル101は、透明ケース11の内面における湾曲面全体に近接して配される。このようにすることで、太陽光の入射する方向が多少変化しても太陽光が常に受光面Rにあたり発電できるため、一層効率よく二次電池103を充電することができる。FIG. 8 is a diagram schematically showing a cross-sectional structure of an apparatus main body according to a modification of the first embodiment.
FIG. 8 schematically shows a structure of a longitudinal section (a section of the YZ plane) of the apparatus
また、第1の実施形態に係る生体情報取得装置1は、送信部40が生体情報の送信に利用する電磁波の周波数として比較的低い周波数(例えば、5kHz)を用い、これに合わせてアンテナ102に筒状のコイルを採用する態様とした。しかし、他の変形例に係る生体情報取得装置1は、生体情報の送信に利用する電磁波の周波数として、より高い周波数帯(例えば、2.4GHz帯)を用いてもよい。この場合、アンテナ102は、当該周波数に合わせてより小型化が可能となる。例えば、当該変形例に係るアンテナ102は、回路基板100上の配線パターンで形成されるものであってもよい。このようにすることで、アンテナ102が小型化されるため、装置本体部1aの筐体サイズを一層小型化することができる。
In addition, the biological information acquiring apparatus 1 according to the first embodiment uses a relatively low frequency (for example, 5 kHz) as the frequency of the electromagnetic wave that the
また、上述の生体情報取得装置1は、取得した生体情報を利用者(装着者S)に通知する通知手段として、当該生体情報を外部機器に無線にて送信する送信部40を備えるものとして説明した。しかし、他の変形例に係る生体情報取得装置1は、取得した生体情報を、他の通知手段である表示部(液晶ディスプレイ等)に表示して通知する態様であってもよい。この場合、当該表示部は、筐体10及び透明ケース11の内部に収容されるものとする。
Further, the above-described biometric information acquisition apparatus 1 is described as including a
また、第1の実施形態に係る生体情報取得装置1は、発電部として、ソーラーパネル101を備える態様として説明したが、他の実施形態に係る生体情報取得装置1は、発電部の態様として、ソーラーパネル以外の発電素子を用いてもよい。具体的には、生体情報取得装置1は、振動や衝撃に応じて起電力を生成する圧電素子や、温度差に応じて起電力を生成する熱電発電素子等を用いてもよい。また、ソーラーパネル101と上記圧電素子、熱電発電素子等とを組み合わせてもよい。
また、生体情報取得装置1は、磁界や電界を用いたワイヤレス(無接点)で外部から給電可能とする素子(例えば、電磁誘導により給電可能なコイル等)を内蔵してもよい。Moreover, although the biometric information acquisition apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment demonstrated as an aspect provided with the
In addition, the biological information acquisition apparatus 1 may include an element (for example, a coil that can be fed by electromagnetic induction) that can be fed from the outside wirelessly (contactlessly) using a magnetic field or an electric field.
また、第1の実施形態に係る生体情報取得装置1は、筐体10が継ぎ目なく形成されることで、防水性を確保するものとして説明したが(図4、図5参照)、他の変形例に係る生体情報取得装置1はこの態様に限定されない。即ち、筐体10は、別途の継ぎ目が設けられていたとしても、その部分で十分な防水性が担保される措置が施されていれば如何なる態様であってもよい。
Moreover, although the biometric information acquisition apparatus 1 which concerns on 1st Embodiment was demonstrated as what secures waterproofness by the housing | casing 10 being formed seamlessly (refer FIG. 4, FIG. 5), other deformation | transformation The biological information acquisition apparatus 1 according to the example is not limited to this aspect. That is, even if a separate seam is provided, the
また、上述の各実施形態に係る生体情報取得装置1は、マイコン302を生体情報計測部として機能させるためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませることで上記処理が行われる態様であってもよい。ここで、コンピュータ読み取り可能な記録媒体とは、磁気ディスク、光磁気ディスク、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)または半導体メモリ等をいう。また、このコンピュータプログラムを通信回線によってコンピュータに配信し、この配信を受けたコンピュータが当該プログラムを実行するようにしても良い。
In addition, the biological information acquisition apparatus 1 according to each of the above-described embodiments records a program for causing the
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものとする。 As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention. These embodiments and modifications thereof are included in the invention described in the claims and equivalents thereof, as long as they are included in the scope and gist of the invention.
1 生体情報取得装置
1a 装置本体部
10 筐体
11 透明ケース(透明部材)
11a シール部材
100 回路基板
101 ソーラーパネル(発電部)
101a パネル支持部材
101b ソーラーパネルの発電セル
102 アンテナ
102a アンテナ保持部材
103 二次電池(蓄電部)
103a 電池ホルダ
20 充放電制御部
201 過充電防止回路
202 電圧検出回路(電圧検出部)
203 リセット回路(リセット部)
30 生体情報取得部
301 心拍検出回路
302 マイコン(生体情報計測部)
40 送信部
401 送信回路
2 固定バンド
3A、3B 電極DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Biometric
101a
203 Reset circuit (reset unit)
30 Biometric
40
Claims (5)
装置本体部と、
前記装着者に接触する電極を介して取得する生体信号に基づいて生体情報を取得する生体情報取得部と、
充電可能であって、前記生体情報取得部に電力を供給する蓄電部と、
発電して、前記蓄電部を充電する発電部と、を備え、
前記装置本体部は、前記生体情報取得部と、前記蓄電部と、前記発電部と、を一体に密閉し、
前記発電部は、ソーラーパネルであって、
前記装置本体部は、前記ソーラーパネルの受光面に対向する部分が透明部材で形成され、
アンテナを介して無線で前記生体情報を外部機器に送信する送信部を更に備え、
前記アンテナは、前記生体情報取得部が搭載された回路基板と前記ソーラーパネルとの間に配されて、前記ソーラーパネルの受光面を前記透明部材に近接させるように支持する
ことを特徴とする生体情報取得装置。 A biometric information acquisition device that is worn by a wearer and acquires biometric information of the wearer,
The device body,
A biological information acquisition unit that acquires biological information based on a biological signal acquired through an electrode that contacts the wearer;
A power storage unit that can be charged and supplies power to the biological information acquisition unit;
A power generation unit that generates power and charges the power storage unit,
The apparatus main body unit integrally seals the biological information acquisition unit, the power storage unit, and the power generation unit ,
The power generation unit is a solar panel,
The device body is formed of a transparent member at a portion facing the light receiving surface of the solar panel,
A transmission unit that wirelessly transmits the biological information to an external device via an antenna;
The antenna is disposed between a circuit board on which the biological information acquisition unit is mounted and the solar panel, and supports the light receiving surface of the solar panel so as to be close to the transparent member. Information acquisition device.
ことを特徴とする請求項1に記載の生体情報取得装置。 The biometric information acquisition apparatus according to claim 1, further comprising a transmission unit that wirelessly transmits the biometric information to an external device, wherein the apparatus main body unit integrally seals the transmission unit.
前記蓄電部と前記生体情報取得部とを接続、遮断可能な接続スイッチと、を更に備え、
前記電圧検出部は、前記蓄電部の出力電圧が所定の電圧閾値を下回ったときに、前記接続スイッチを介して、前記蓄電部と前記生体情報取得部とを遮断する
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の生体情報取得装置。 A voltage detection unit for detecting an output voltage of the power storage unit;
A connection switch capable of connecting and disconnecting the power storage unit and the biological information acquisition unit,
The said voltage detection part interrupts | blocks the said electrical storage part and the said biometric information acquisition part via the said connection switch, when the output voltage of the said electrical storage part is less than a predetermined voltage threshold value. The biological information acquisition apparatus according to claim 1 or 2.
前記電圧検出部が検出した前記出力電圧が、所定の電圧閾値を下回ったときに、前記生体情報計測部の動作を初期化するリセット部を更に備える
ことを特徴とする請求項3に記載の生体情報取得装置。 The biological information acquisition unit includes a biological information measurement unit that measures the biological information based on the biological signal,
The living body according to claim 3, further comprising a reset section that initializes the operation of the living body information measuring section when the output voltage detected by the voltage detecting section falls below a predetermined voltage threshold value. Information acquisition device.
ことを特徴とする請求項1から請求項4の何れか一項に記載の生体情報取得装置。 The solar panel, while being composed of a plurality of power generation cells, the plurality of power generating cells, any claim 1, characterized in that arranged along the longitudinal direction of the apparatus body according to claim 4 the measuring apparatus according to an item or.
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