JP2006320549A - センサ内蔵スイッチ - Google Patents

Abstract

【課題】ユーザーにとって勝手がよく利用者ニーズに即したセンサ内蔵スイッチ、電子機器の提供、管理対象物品の保存状態を個別に管理することができるセンサ内蔵スイッチ、物品管理装置を提供。
【解決手段】センサ内蔵スイッチ１０であって、押下部への接触を検出して接触検出信号２８を出力する接触検出部２０と、押下部に接触したターゲットの所与の情報を計測する計測部を含み、前記計測部は、ターゲットの所与の情報を計測するために必要な物理量、化学量又は物理的・化学的性質を検出可能な位置に配置されたセンサ３０を含み、前記接触検出信号２８を開始トリガとして、ターゲットの所与の情報を計測する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、センサ内蔵スイッチ、電子機器及び物品管理装置に関する。

健康志向の高まりから脈波等の生体情報を簡単に取得できる計測器に対するニーズが高まっている。本願発明者は、ユーザーが利用しやすい形式で簡単に脈波等の生体情報を取得可能な計測器の開発を行っている。

脈波計測測定用固定具としては特開昭６２−１８３７４１号に開示される従来技術がある。
特開昭６２−１８３７４１号

本願発明者は常時携帯される可能性の高い携帯機器等や常時使用される電子機器等に計測器を内蔵させることができればいつでもどこでも簡単に脈波等の生体情報を取得することができ便利であると考えた。ここでユーザーにとって使いやすい計測機能付きの携帯機器や電子機器を提供するためには、形式で計測器を携帯機器や電子機器に組み込むのがよいかが問題となる。

また例えば反射形ホトカプラを使用して脈波計測を行う場合、外光が邪魔をすると正確な計測ができないため、遮光用サポータ等で遮光を行う必要があるが、遮光用サポータは携帯機器に内蔵が不可能であるという問題点がある。

本発明は、以上のような技術的課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、ユーザーにとって勝手がよく利用者ニーズに即したセンサ内蔵スイッチ、電子機器を提供することである。

また本発明の他の目的は、管理対象物品の保存状態を個別に管理することができるセンサ内蔵スイッチ、物品管理装置を提供することである。

（１）本発明は、
センサ内蔵スイッチであって、
押下部への接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出部と、
押下部に接触したターゲットの所与の情報を計測する計測部を含み、
前記計測部は、
ターゲットの所与の情報を計測するために必要な物理量、化学量又は物理的・化学的性質を検出可能な位置に配置されたセンサを含み、
前記接触検出信号を開始トリガとして、ターゲットの所与の情報を計測することを特徴とする。

センサとは、物理量、化学量又は物理的・化学的性質を信号処理が可能な連続量又は離散量に変換する素子又は装置である。センサはターゲットに関する所与の情報をセンシングするものであればよく、例えば光検出機でもよいし、フォトセンサでもよいし、サーモパイルでもよいし、イメージセンサでもよいし、サーミスタでもよいし、他のセンサでもよい。

前記接触検出信号を開始トリガとして、ターゲットの所与の情報を計測するとは、例えばセンサ自体が接触検出信号によりＯＮ状態となりセンシングを行う場合でもよいし、センサ自体は常時センシングを行っているが、接触検出信号によりセンサの検出結果を利用して計測を行う範囲を決定するような場合でもよい。

本発明によればセンサがスイッチ内部にあるため、特にセンサに指を当てるというような不自然な行動をしなくても、スイッチを「押す」という「誰もが身に付いた行動の間」に必要な計測を行ってしまえるという効果がある。

そしてスイッチを押されたタイミングで計測することで、センシング可能な位置にターゲットが存在することが担保できるので、正しい計測が行われていることの保証となる。

本発明のセンサ内蔵スイッチを使用することにより使い勝手がよく利用者ニーズに即した計測を行うことが可能な計測器を提供することができる。

（２）本発明は、
センサ内蔵スイッチであって、
押下部への接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出部と、
押下部に接触したターゲットの所与の情報を計測する計測部を含み、
前記計測部は、
ターゲットの所与の情報を計測するために必要な物理量、化学量又は物理的・化学的性質を検出可能な位置に配置されたセンサを含むことを特徴とする。

（３）本発明のセンサ内蔵スイッチは、
前記押下部が、
ユーザーの指により操作されるように構成され、
前記センサは、
押下部に接触した指の生体情報を計測するための情報を検出することを特徴とする。

生態情報とは、例えば人体の脈、指紋、体温、皮膚抵抗等である。

本発明によれば、ユーザーが指をスイッチに接触させることで、センサはユーザーの指に関連して取得できる物理量、化学量又は物理的・化学的性質をセンシングし、センシング結果に基づきユーザーの生体情報の計測を行うことができる。

本発明のセンサ内蔵スイッチを使用することによりスイッチを押下するという自然な操作でユーザーの生体情報を計測できる計測器を提供することができる。

例えばセンサとしてフォトセンサを用いて脈波を計測するようにしてもよい。また例えばセンサとしてサーモパイルを用いて体温を計測するようにしてもよい。
また例えばセンサとしてイメージセンサを用いて指紋認証を行うようにしてもよい。

（４）本発明のセンサ内蔵スイッチは、
前記センサが光検出型である場合に、
指と押下部の隙間から外光が入ることによる外乱を防止するための外乱防止部を含むことを特徴とする。

ここで押下部とはスイッチを押下するために指がふれる部分である。

例えば押下部とセンサ間に設けられた光通過部を通過した光を受光するセンサを有している場合には、指と押下部の隙間から外光が光通過部に入ることを防止するための構成を有するようにしてもよい。例えば押下部の周囲（指をのせた時の指の外側又は周囲に当たる部分に外乱防止用の弾性体（ゴム等）を設けるようにしてもよい。

また押下部の形状を指と押下部の隙間から外光が光通過部に入ることを防止可能な形状（例えば指にマッチする凹部を有する形状）にする場合でもよい。

（５）本発明のセンサ内蔵スイッチは、
押下部に接触しているターゲットに対し検出用の光を照射する光照射部を含み
前記センサは光照射部から照射された光のターゲットに対する反射光を受光するように構成されている場合に、
光照射部は、
検出用の光として青色光を照射することを特徴とする。

青色光は自然界に少ないので、外乱光の影響を受けにくくなる。

（６）本発明は、
上記のいずれかに記載のセンサ内蔵スイッチを含む電子機器であって、
前記電子機器に対する操作入力を行うための入力手段と、
前記入力手段から入力された操作入力情報に基づき所与の処理を行う処理手段と、を含み、
前記入力手段は、
少なくとも１つの操作入力を行うための押下部を前記センサ内蔵スイッチの押下部と共用することを特徴とする。

前記処理手段は前記接触検出信号に基づき所与の処理を行うようにしてもよい。

ここで電子機器とは例えば、携帯電話や携帯用ゲーム機、携帯用コンピュータ等の携帯型電子機器でもよい。携帯型電子機器にセンサ内蔵スイッチを組み込むことにより、いつでもどこでもターゲットの所与の情報を計測可能な電子機器を提供することができる。

また例えば携帯型でなくても、パソコンのキーボードやインターホンのスイッチ等に指紋認証の可能なセンサ内蔵スイッチを組み込むことによりセキュリティ機能に優れた電子機器を提供することもできる。

（７）本発明のセンサ内蔵スイッチは、
上記のいずれかに記載のセンサ内蔵スイッチを含む物品管理装置であって、
物品管理エリアに存在する前記物品との接触を検出する物品接触検出手段を含み、
前記物品接触検出手段は、
前記物品との接触を検出するための押下部を前記センサ内蔵スイッチの押下部と共用することを特徴とする。

物品接触検出手段により、物品管理エリアの所定の場所にターゲットとなる物品が存在するか否か検出することが可能であり、存在する場合にはセンサ内蔵スイッチによって、ターゲットとなる物品の所与の情報（例えば温度管理等）を計測することができる。

このようにすることで、管理対象物品の保存状態を個別に管理することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について図面を用いて詳細に説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

図１は、本実施の形態のセンサ内蔵スイッチの構成を説明するための図である。

本実施の形態のセンサ内蔵スイッチ１０は、押下部への接触を検出して接触検出信号２８を出力するスイッチ２０と、押下部に接触したターゲットの所与の情報を計測する計測部を含む。

計測部は、ターゲットの所与の情報を計測するために必要な物理量、化学量又は物理的・化学的性質を検出可能な位置に配置されたセンサ３０を含み、前記接触検出信号を開始トリガとして、ターゲットの所与の情報を計測する。
ここでターゲットとは、例えば人体等の生物でも良いし、生物以外のもの（個体）でもよい。

センサとは、物理量、化学量又は物理的・化学的性質を信号処理が可能な連続量又は離散量に変換する素子又は装置である。センサはターゲットに関する所与の情報をセンシングするものであればよく、例えば光検出機でもよいし、フォトセンサでもよいし、サーモパイルでもよいし、イメージセンサでもよいし、サーミスタでもよいし、他のセンサでもよい。

前記接触検出信号を開始トリガとして、ターゲットの所与の情報を計測するとは、例えばセンサ自体が接触検出信号によりＯＮ状態となりセンシングを行う場合でもよいし、センサ自体は常時センシングを行っているが、接触検出信号によりセンサの検出結果を利用して計測を行う範囲を決定するような場合でもよい。

押下部は、ユーザーの指により操作されるように構成され、前記センサは、押下部に接触した指の生体情報を計測するための情報を検出するように構成してもよい。

センサ３０が光検出型である場合には、指と押下部の隙間から外光が入ることによる外乱を防止するための外乱防止部４０を含むようにしてもよい。

またスイッチの内部にセンサ３０及びセンサの駆動に必要な回路（センサ補助装置５０）を組み込むようにしてもよい。例えばセンサがターゲットに反射した光を検出するフォトセンサである場合には、センサ補助装置としてＬＥＤ等を設けるようにしてもよい。

本実施の形態によればセンサがスイッチ内部にあるため、特にセンサに指を当てるというような不自然な行動をしなくても、スイッチを「押す」という「誰もが身に付いた行動の間に必要な計測を行ってしまえるという効果がある。

そしてスイッチを押されたタイミングで計測することで、センシング可能な位置にターゲットが存在することが担保できるので、正しい計測が行われていることの保証となる。

図２は本実施の形態の脈波測定用のセンサ内蔵スイッチの構成について説明するための図である。

脈波測定用センサ内蔵スイッチ１２０は、スイッチ２０の内部にフォトセンサ３０と、センサ補助装置として機能するＬＥＤ５０と、外乱防止装置として機能する外乱光防止用ラバー４０を含む。

ＬＥＤ５０はＬＥＤ駆動電源５２に接続され、スイッチの表面に接触したターゲット（ここでは人体の指１００）に対し光を照射可能な位置に配置される。 ＬＥＤ５０は、押下部に接触しているターゲットに対し検出用の光を照射する光照射部として機能する。

フォトセンサ３０はフォトセンサ電源３２に接続され、スイッチの表面に接触したターゲット（ここでは人体の指１００）からの反射光を受光可能な位置に配置される。

脈波測定用センサ内蔵スイッチ１２０の押下部２２（スイッチの表面の指が触れる部分）は、ユーザーの指１００により操作されるように構成され、センサ（ここではフォトセンサ３０）は、押下部２２に接触した指１００のヘモグロビン１１０に反射した光をセンシングする。

押下部２２とセンサ（ここではフォトセンサ３０）間は光通過部２４が設けられ、この光通過部２４を通過した光をフォトセンサ３０が受光して、この受光量により押下部２２に接触した指の脈波を計測する。

ここで指１００と押下部２２の隙間から外光（外乱光４２）が光通過部２４に入ることを防止するための外乱防止部（外乱光防止用ラバー４０）を含むようにしてもよい。

外乱防止部は例えば外光（外乱光４２）が光通過部２４に入ることを防止するために押下部の回りにゴム等の弾性体を配置して実現することもできる。

例えば押下部２２の押下によって発生する接触検出信号によって、ＬＥＤから光５４が照射されるようにしてもよい。そして光通過部２４を通過した光５４が押下部２２におかれた指１００の血中に含まれるヘモグロビン１１０に当たると反射し、反射光５６は、再び光通過部２４を通過し、この反射光５６をフォトセンサ３０が受光する。フォトセンサは接触検出信号によって起動され、所与の期間反射光の受光量を検出し、受光量から測定値である脈波が演算される。

ここで光照射部（ここではＬＥＤ５０）は、例えば近赤外線を発光し、フォトセンサ３０は近赤外線を受光するようにしてもよい。ただしこの場合には外乱光が指を通過しやすい。

また光照射部（ここではＬＥＤ５０）は、例えば青色光を発光し、フォトセンサ３０は青色光を受光するようにしてもよい。このように押下部に接触しているターゲットに対し検出用の光を照射する光照射部を含み、前記センサは光照射部から照射された光のターゲットに対する反射光を受光するように構成されている場合に、光照射部は、検出用の光として青色光を照射するようにすると外乱光の影響を受けにくくなる。

図３は本実施の形態のサーモパイル内臓スイッチの構成について説明するための図である。

サーモパイル内臓スイッチ１３０は、スイッチ２０の内部にセンサとして機能するサーモパイル１４０を含む。

サーモパイル１４０は、スイッチ２０の表面に接触したターゲット（ここでは人体の指１００）の通過光１５０を受光可能な位置に配置される。

サーモパイル内臓スイッチ１３０の押下部２２（スイッチの表面の指が触れる部分）は、ユーザーの指１００により操作されるように構成され、センサ（ここではサーモパイル１４０）は、押下部２２に接触した指１００からでる赤外線を検出する。

センサ（ここではサーモパイル１４０）は、押下部２２とセンサ（ここではサーモパイル１４０）間に設けられた光通過部２４を通過した赤外線１５０を受光して、この受光量により、押下部２２に接触した指の温度を計測するよう構成される。

ここでは押下部２２の形状を、指をおいた時に指にマッチした外形（例えば凹部２６）が形成されるようにして、この凹部２６から光通過部２４へ光が通過するように形成することで、押下部２２に指１００をおいた時に外光（外乱光４２）が光通過部２４に入ることを防止している。

なお例えば外光（外乱光４２）が光通過部２４に入ることを防止するために押下部の回りにゴム等の弾性体を外乱防止部として配置するようにしてもよい。

図４は本実施の形態のイメージセンサ内臓スイッチの構成について説明するための図である。

イメージセンサ内臓スイッチ１８０は、スイッチ２０の内部にセンサとして機能するイメージセンサ（例えばＣＭＯＳイメージセンサ等）１５０を含む。

イメージセンサ１５０は、スイッチ２０の表面に接触したターゲット（ここでは人体の指１００）を撮像可能な位置に配置される。

イメージセンサ内臓スイッチ１８０は、イメージセンサ１５０と押下部２２の間に配置されたレンズ１６０と、ターゲット１００を照射可能な位置に配置された照明ＬＥＤ１７０を含む。

イメージセンサ内臓スイッチ１８０の押下部２２（スイッチの表面の指が触れる部分）は、ユーザーの指１００により操作される。

センサ（ここではイメージセンサ１５０）は、押下部２２とセンサ１５０間に設けられたレンズ１６０を通過した光を受光して押下部２２に接触した指の指紋画像をセンシングするよう構成される。

ここでは押下部２２の形状を、指をおいた時に指にマッチした外形（例えば凹部２６）が形成されるようにして、この凹部２６からレンズ１６０へ光が通過するように形成することで、押下部２２に指１００をおいた時に外光（外乱光４２）が光通過部２４に入ることを防止している。

図５（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施の形態の電子機器の一例について説明するための図である。ここでは本実施の形態のセンサ内蔵スイッチを携帯電話のスイッチと共用する例について示した図である。

例えば図５（Ａ）に示すように携帯電話２００の正面（ディスプレイがある面）のスイッチ２０２と共用しても良い。

また図５（Ｂ）に示すように携帯電話２００の上部（ディスプレイがある部分）２１０と下部（入力用のボタンがある部分）２２０の接続部２３０の側面のスイッチ２３２と共用しても良い。

また図５（Ｃ）に示すように携帯電話２００の側面２４０のスイッチ２４２と共用しても良い。

また図５（Ｄ）に示すように携帯電話２００の上部（ディスプレイがある部分）２１０のスイッチ２１２と共用しても良い。

本実施の形態のセンサ内蔵スイッチを含む電子機器（例えば携帯電話）は、前記電子機器に対する操作入力を行うための入力手段（携帯電話の操作ボタン）と、前記入力手段から入力された操作入力情報に基づき所与の処理（携帯電話の機能を実現するために各種処理）を行う処理手段と、を含み、
前記入力手段は、少なくとも１つの操作入力を行うための押下部を前記センサ内蔵スイッチの押下部と共用するように構成することができる。

このように普段常時携帯する可能性の高い携帯電話等の入力用のスイッチ部分に本実施の形態のセンサ内蔵スイッチを適用することで、いつでもどこでも計測可能なセンサ内蔵スイッチを実現することができる。

また形態機器の入力操作部の押下部と本実施の形態の押下部を共用することで、特にセンサに指を当てるという不自然な行動をしなくても、スイッチを押すという「誰もが身についた行動」の間に必要な計測を行ってしまえるという利便性がある。

さらに、ユーザーが意識的に計測を行う場合に限られず、携帯機器の利用の際にユーザーの意思にかかわらず計測を行うような設定にすることもできる。このようにすると、特に意識しなくても常時計測計測可能なセンサ内蔵スイッチを提供できるので、例えば健康維持や管理目的の生体情報等のセンサ内蔵スイッチ等に適用すると便利である。

上記実施の形態では生体計測分野のセンサ内蔵スイッチを例にとり説明したがこれに限られない。例えば生体計測以外の分野に適用する場合でもよい。

図６（Ａ）（Ｂ）は本実施の形態の物品管理装置の一例である保管運搬ケースであり、物流管理（温度管理）にセンサ内蔵スイッチを適用する場合について説明する。

図６（Ａ）の４１０は例えば食品、医薬品等の温度管理が可能な冷蔵庫４００内等に設置可能な保管運搬ケースである。保管運搬ケース４１０は、管理対象物品４２０−１、４２０−２、・・が個別に格納可能なスペースを有し、各スペース毎に、管理対象物品４２０−１、４２０−２、・・・が接触するスイッチ４３０−１、４３０−２、・・、を有する。このスイッチのＯＮ／ＯＦＦにより管理対象物品４２０−１、４２０−２、・・の有無を検出する。これにより保管運搬ケース内で物品残数を把握することができる。

またスイッチの内部に温度センサを設置し、スイッチのＯＮの状態においては管理対象物品４２０−１、４２０−２、・・温度を物品毎に連続計測を行う。

そして、例えば各スペース毎に状態表示用の表示部４４０−１、４４０−２、・・を設け、各スペースに格納された管理対象物品の状態表示を行うようにしてもよい。例えばある温度範囲を外れた物品あれば表示部４４０−１、４４０−２、・・警告表示(警告用のテキストや色やマークを表示したり、警告用の光を出力するような形態でもよい）。

一般に冷蔵庫内の温度も一様でなく、ドア側、冷風吹出口等とで温度も異なるので、同じ冷蔵庫内にある物品でもどこに置かれているかによって保存状態が異なってくる。しかしこのようにすることで、管理対象物品の保存状態を個別に管理することができる。

本実施の形態のセンサ内蔵スイッチを含む物品管理装置は、物品管理エリアに存在する前記物品との接触を検出する物品接触検出手段（ここではスイッチ４３０−１、４３０−２、・・）を含み、前記物品接触検出手段は、前記物品との接触を検出するための押下部を前記センサ内蔵スイッチの押下部と共用する。

このように本実施の形態の保管運搬ケース４１０を用いることにより在庫管理と温度管理の一体化を図ることができる。

図６（Ｂ）は、物流管理用の保管運搬ケースのスイッチについて説明するための図である。本実施の形態のスイッチ４３０は、物品の重量で押下できるメカ式を採用サーミスタ等の温度センサ４５０を内蔵している。例えば柔らかい薬剤パック等にサーミスタを接触させる場合には、スイッチの凸部にサーミスタ封入すると接触性が良くなる。またパックに傷をつけないよう凸であっても角がない丸い形状４３２にするとよい。また低熱抵抗素材（金属など）でスイッチの上面を形成するようにしてもよい。

なお、本発明は本実施形態に限定されず、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。

本実施の形態のセンサ内蔵スイッチの構成。 本実施の形態の脈波測定用のセンサ内蔵スイッチの構成。 本実施の形態のサーモパイル内臓スイッチの構成。 本実施の形態のイメージセンサ内臓スイッチの構成。 図５（Ａ）〜（Ｄ）は、本実施の形態の電子機器の一例。 図６（Ａ）（Ｂ）は本実施の形態の物品管理装置の一例。

符号の説明

１０ センサ内蔵スイッチ、２０ スイッチ、２２ 押下部、２４ 光通過部、２６ 凹部、２８ 接触検出信号、３０ センサ、３２ フォトセンサ電源、４０ 外乱防止装置、４２ 外乱光、２２ 押下部、５０ センサ補助装置、５２ ＬＥＤ駆動電源、１００ 指、１１０ ヘモグロビン、１２０ 脈波計測用センサ内蔵スイッチ、１３０ サーモパイル内蔵スイッチ、１４０ サーモパイル、１５０ イメージセンサ、１６０ レンズ、１７０ ＬＥＤ照明、１８０ イメージセンサ内蔵スイッチ、２００ 携帯電話、４００ 冷蔵庫、４１０ 保管運搬ケース（物品管理装置の一例）、４２０−１、４２０−２、管理対象物品、４３０−１、４３０−２、センサ内蔵スイッチ、４４０−１、４４０−２、表示部、４５０ 温度センサ

Claims (7)

1. センサ内蔵スイッチであって、
   押下部への接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出部と、
   押下部に接触したターゲットの所与の情報を計測する計測部を含み、
   前記計測部は、
   ターゲットの所与の情報を計測するために必要な物理量、化学量又は物理的・化学的性質を検出可能な位置に配置されたセンサを含み、
   前記接触検出信号を開始トリガとして、ターゲットの所与の情報を計測することを特徴とするセンサ内蔵スイッチ。
2. センサ内蔵スイッチであって、
   押下部への接触を検出して接触検出信号を出力する接触検出部と、
   押下部に接触したターゲットの所与の情報を計測する計測部を含み、
   前記計測部は、
   ターゲットの所与の情報を計測するために必要な物理量、化学量又は物理的・化学的性質を検出可能な位置に配置されたセンサを含むことを特徴とするセンサ内蔵スイッチ。
3. 請求項１乃至２のいずれかにおいて、
   前記押下部は、
   ユーザーの指により操作されるように構成され、
   前記センサは、
   押下部に接触した指の生体情報を計測するための情報を検出することを特徴とするセンサ内蔵スイッチ。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、
   前記センサが光検出型である場合に、
   指と押下部の隙間から外光が入ることによる外乱を防止するための外乱防止部を含むことを特徴とするセンサ内蔵スイッチ。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、
   押下部に接触しているターゲットに対し検出用の光を照射する光照射部を含み
   前記センサは光照射部から照射された光のターゲットに対する反射光を受光するように構成されている場合に、
   光照射部は、
   検出用の光として青色光を照射することを特徴とするセンサ内蔵スイッチ。
6. 請求項１乃至５のいずれかに記載のセンサ内蔵スイッチを含む電子機器であって、
   前記電子機器に対する操作入力を行うための入力手段と、
   前記入力手段から入力された操作入力情報に基づき所与の処理を行う処理手段と、を含み、
   前記入力手段は、
   少なくとも１つの操作入力を行うための押下部を前記センサ内蔵スイッチの押下部と共用することを特徴とする電子機器。
7. 請求項１乃至５のいずれかに記載のセンサ内蔵スイッチを含む物品管理装置であって、
   物品管理エリアに存在する前記物品との接触を検出する物品接触検出手段を含み、
   前記物品接触検出手段は、
   前記物品との接触を検出するための押下部を前記センサ内蔵スイッチの押下部と共用することを特徴とする物品管理装置。

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