JP2017189415A - Biological information measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体情報測定装置に関する。 The present invention relates to a biological information measuring device.
従来、バンド等によって手首等の部位に装着され、被検体である装着者の脈波等の生体情報を測定する機能を有する腕時計タイプの生体情報測定装置が知られている。例えば特許文献1には、装着者の腕(手首)に装着し、被検体である装着者の皮膚に対して光を射出する発光部(発光素子)と、装着者の皮膚を経由した光を受光する受光部(受光素子)と、を有する光学式脈波検出センサーを用いて、装着者の脈波などの生体情報を計測する腕装着型の生体情報測定装置が開示されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a wristwatch type biological information measuring device is known which is attached to a part such as a wrist with a band or the like and has a function of measuring biological information such as a pulse wave of a wearer as a subject. For example, in Patent Document 1, a light emitting unit (light emitting element) that is attached to the wearer's arm (wrist) and emits light to the skin of the wearer as the subject, and light that has passed through the wearer's skin. There is disclosed an arm-mounted biological information measuring device that measures biological information such as a pulse wave of a wearer using an optical pulse wave detection sensor having a light receiving unit (light receiving element) that receives light.
このような生体情報測定装置では、測定対象物(被検体)である装着者の皮膚表面の血流を光学的に測定し、信号化することによって脈波などの生体情報を得ており、発光部および受光部を有する検出部(センサー部)の皮膚と接触する面と皮膚表面との接触状態、例えば、皮膚表面と検出部との接触位置や接触圧力(応力)などを適切、且つ、安定して保持させることが、正確な情報を得るために非常に重要な要素となる。 In such a biological information measurement apparatus, blood flow information on a skin surface of a wearer, which is a measurement target (subject), is optically measured and converted into a signal to obtain biological information such as a pulse wave, and light emission Appropriate and stable contact state between the skin contact surface and the surface of the skin of the detection unit (sensor unit) having the sensor unit and the light receiving unit, for example, the contact position and contact pressure (stress) between the skin surface and the detection unit This is a very important factor for obtaining accurate information.
しかしながら、特許文献1に記載の生体情報測定装置(脈拍検出装置)では、被検体である皮膚表面と、検出部との、接触状態を適切、かつ、安定して保持させる構成については、何ら言及されていない。このため、例えば装着者の体動などによって、生体情報測定装置の検出部と、装着者の皮膚表面との接触状態が変化してしまい、それによってセンサー部による検出出力が変動して、生体情報の検出精度が低下する虞があるという課題があった。 However, in the biological information measuring device (pulse detection device) described in Patent Document 1, no mention is made of a configuration that appropriately and stably holds the contact state between the skin surface as the subject and the detection unit. It has not been. For this reason, for example, due to the body movement of the wearer, the contact state between the detection unit of the biological information measurement device and the skin surface of the wearer changes, and thereby the detection output by the sensor unit varies, and the biological information There is a problem in that there is a possibility that the detection accuracy may be reduced.
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。 SUMMARY An advantage of some aspects of the invention is to solve at least a part of the problems described above, and the invention can be implemented as the following forms or application examples.
[適用例1] 本適用例にかかる生体情報測定装置は、被検体に対して光を射出する発光部と、前記被検体を経由した前記光を受光する受光部と、前記光を透過し、前記被検体と接触する透光部材と、前記透光部材を有し、少なくとも一部が前記被検体と接触するケース部と、を備え、前記発光部から前記透光部材に向かう方向と直交する方向からの断面視において、前記透光部材の前記被検体と接触する第1面と向かい合う前記透光部材の第2面を基準としたときに、前記第2面から前記第1面までの距離は、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離よりも短いことを特徴とする。 Application Example 1 The biological information measurement apparatus according to this application example includes a light emitting unit that emits light to a subject, a light receiving unit that receives the light that passes through the subject, and transmits the light. A translucent member that contacts the subject, and a case portion that includes the translucent member and at least a part of which contacts the subject, and is orthogonal to a direction from the light emitting portion toward the translucent member. A distance from the second surface to the first surface when the second surface of the translucent member facing the first surface that contacts the subject of the translucent member in a cross-sectional view from the direction is used as a reference Is shorter than the distance from the second surface to the surface of the case portion that contacts the subject.
生体情報測定装置において、測定対象である被検体を経由した光を受光部で的確に受光し正確な情報を取得するためには、被検体から受光部までの距離(間隔)が重要であり、この距離(間隔)を所定値に保持するために、検出部と被検体との接触状態を適切、且つ、安定して保持することが可能な構成が求められる。本適用例によれば、ケース部の被検体と接触する面が、透光部材の第1面よりも被検体に近い面になる。これにより、透光部材の第1面に被検体を接触させた生体情報測定装置の装着状態において、透光部材の第1面よりも、ケース部の被検体と接触する面が被検体により強く接触して、検出部と被検体との接触状態を安定的に保持することが可能になる。
したがって、被検体を経由した光を、受光部が透光部材を介して的確に受光することができる被検体と受光部との位置関係を安定して保持することができることから、例えば脈波などの生体情報を正確に取得することができる生体情報測定装置を提供することができる。
In the biological information measuring apparatus, in order to accurately receive light passing through the subject to be measured by the light receiving unit and obtain accurate information, the distance (interval) from the subject to the light receiving unit is important, In order to hold this distance (interval) at a predetermined value, a configuration that can hold the contact state between the detection unit and the subject appropriately and stably is required. According to this application example, the surface of the case portion that contacts the subject is closer to the subject than the first surface of the translucent member. As a result, in the mounted state of the biological information measuring apparatus in which the subject is brought into contact with the first surface of the translucent member, the surface of the case portion that contacts the subject is stronger than the first surface of the translucent member. The contact state between the detection unit and the subject can be stably maintained by contact.
Accordingly, since the positional relationship between the subject and the light receiving unit that allows the light receiving unit to accurately receive the light passing through the subject via the light transmitting member can be stably maintained, for example, a pulse wave or the like It is possible to provide a biological information measuring device that can accurately acquire the biological information.
[適用例2] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記ケース部は、前記発光部から前記透光部材に向かう方向に沿って突出する突出部を有し、前記透光部材は、前記突出部に設けられていることが好ましい。 Application Example 2 In the biological information measurement device according to the application example, the case portion includes a protruding portion that protrudes in a direction from the light emitting portion toward the light transmissive member, and the light transmissive member includes: It is preferable that the protrusion is provided.
本適用例によれば、ケース部は、生体情報測定装置の被検体への装着状態において、被検体に向けて突出する突出部を有し、その突出部に透光部材が設けられているので、突出部および透光部材が被検体に対してより安定して保持され、生体情報測定装置の測定精度をより向上させることができる。 According to this application example, the case portion has the protruding portion that protrudes toward the subject when the biological information measuring device is attached to the subject, and the light transmitting member is provided in the protruding portion. In addition, the protruding portion and the translucent member are more stably held with respect to the subject, and the measurement accuracy of the biological information measuring device can be further improved.
[適用例3] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記断面視において、前記透光部材の近傍に位置し前記被検体と接触する前記ケース部の第1の部位と、前記透光部材を挟んで前記第1の部位の反対側に位置する第2の部位との距離をLとしたとき、前記LがL=4.5mmのとき、前記第2面から前記第1面までの距離と、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離との差Δhは、0.05mm≦Δh≦0.3mmであることが好ましい。 Application Example 3 In the biological information measurement device according to the application example, the first part of the case portion that is located in the vicinity of the light-transmissive member and contacts the subject in the cross-sectional view, and the light-transmissive member The distance from the second surface to the first surface when L is L = 4.5 mm, where L is the distance from the second region located on the opposite side of the first region across The difference Δh between the distance from the second surface to the surface of the case portion that contacts the subject is preferably 0.05 mm ≦ Δh ≦ 0.3 mm.
生体情報測定装置の測定対象物、例えば注目すべき血管は皮膚下0.3mm程度にあり、このような対象物からの反射光を受光部が的確に受光するためには、第1の部位と第2の部位との幅寸法Lが大きい程有利である。しかしながら、幅寸法Lを大きくすることは、生体情報測定装置の平面方向の面積が大きくなってしまうことになり、幅寸法Lが4.5mmを超えると、装着時に違和感を生じるなど携帯性が悪化してしまう。一方、幅寸法Lが小さすぎると、受光部における対象物からの反射光を的確に受光することが困難になり、幅寸法Lを0.3mm以上にしないと、この血管からの反射光を受光部において的確に受光することができない。以上のことから、本適用例において、幅寸法Lの基準値として設定する4.5mmは、対象物に装着された生体情報測定装置に激しい運動などによる衝撃が加わっても、生体情報測定装置の移動が起き難い上限付近の幅であり、生体情報の的確な測定を行うことができるとともに携帯性をさらに向上させることが可能な幅寸法Lの上限であるといえる。本適用例によれば、幅寸法Lが4.5mmのとき、透光部材の第2面から第1面までの距離と、第2面からケース部の被検体と接触する面までの距離との差Δhを、0.05mm≦Δh≦0.3mmとすることにより、日常生活において携帯性を損ねることなく、的確な生体情報を取得することが可能な生体情報測定装置を提供することが可能となることを発明者は見出した。 An object to be measured by the biological information measuring apparatus, for example, a blood vessel to be noted is about 0.3 mm below the skin. In order for the light receiving unit to accurately receive the reflected light from such an object, the first part and The larger the width dimension L with the second part, the more advantageous. However, increasing the width dimension L results in an increase in the area in the planar direction of the biological information measuring device. If the width dimension L exceeds 4.5 mm, the portability deteriorates, for example, an uncomfortable feeling is caused at the time of wearing. Resulting in. On the other hand, if the width dimension L is too small, it becomes difficult to accurately receive the reflected light from the object in the light receiving portion. If the width dimension L is not 0.3 mm or more, the reflected light from the blood vessel is received. The light cannot be received accurately at the part. From the above, in the present application example, 4.5 mm set as the reference value of the width dimension L is equal to that of the biological information measuring device even when an impact due to intense exercise or the like is applied to the biological information measuring device attached to the object. It is the width near the upper limit where movement is difficult to occur, and it can be said that it is the upper limit of the width dimension L that can perform accurate measurement of biological information and can further improve portability. According to this application example, when the width dimension L is 4.5 mm, the distance from the second surface to the first surface of the translucent member, and the distance from the second surface to the surface in contact with the subject of the case portion, By setting the difference Δh to 0.05 mm ≦ Δh ≦ 0.3 mm, it is possible to provide a biological information measuring device capable of acquiring accurate biological information without impairing portability in daily life The inventor found out that
[適用例4] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記断面視において、前記透光部材の近傍に位置し前記被検体と接触する前記ケース部の第1の部位と、前記透光部材を挟んで前記第1の部位の反対側に位置する第2の部位との距離をLとしたとき、前記Lが4.0mm≦L≦5.0mmのとき、前記第2面から前記第1面までの距離と、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離との差Δhは、0.15mm≦Δh≦0.17mmであることを特徴とする。 Application Example 4 In the biological information measurement device according to the application example, in the cross-sectional view, the first part of the case portion that is located in the vicinity of the light transmitting member and contacts the subject, and the light transmitting member When the distance from the second part located on the opposite side of the first part is L, L is 4.0 mm ≦ L ≦ 5.0 mm. The difference Δh between the distance to the surface and the distance from the second surface to the surface in contact with the subject of the case portion is 0.15 mm ≦ Δh ≦ 0.17 mm.
発明者は、上述の幅寸法Lが4.5mmを超えた場合でも、幅寸法Lが5.0mm以下であれば、生体情報測定装置の平面方向の面積が大きくなってしまうことにより装着時に違和感が生じるなどの携帯性の悪化を感じることがないことを確認した。また、発明者は、幅寸法Lが、4.0mm≦L≦5.0mmの範囲にあるとき、上述したΔhを、0.15mm≦Δh≦0.17mmとすることにより、日常生活において携帯性を損ねることなく、より的確な生体情報を取得することが可能な生体情報測定装置を提供することができることを見出した。 Even if the width dimension L exceeds 4.5 mm, the inventor feels uncomfortable at the time of wearing because the area in the plane direction of the biological information measuring device becomes large if the width dimension L is 5.0 mm or less. It was confirmed that there would be no deterioration in portability such as In addition, when the width dimension L is in the range of 4.0 mm ≦ L ≦ 5.0 mm, the inventor sets portability in daily life by setting Δh described above to 0.15 mm ≦ Δh ≦ 0.17 mm. It has been found that a biological information measuring device capable of acquiring more accurate biological information can be provided without impairing the above.
[適用例5] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記断面視において、前記透光部材の近傍に位置し前記被検体と接触する前記ケース部の第1の部位と、前記透光部材を挟んで前記第1の部位の反対側に位置する第2の部位との距離をLとしたとき、前記第2面から前記第1面までの距離と、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離との差Δhは、式(1)で表されることが好ましい。 Application Example 5 In the biological information measurement device according to the application example, in the cross-sectional view, the first portion of the case portion that is located in the vicinity of the light transmitting member and contacts the subject, and the light transmitting member When the distance from the second part located on the opposite side of the first part across L is L, the distance from the second surface to the first surface, and from the second surface to the case part The difference Δh from the distance to the surface in contact with the subject is preferably represented by the formula (1).
本適用例によれば、上述したΔhを、上式(1)で表す範囲に設定することにより、検出部と被検体との接触状態を適切に、且つ、安定的に保持することができ、例えば脈波などの生体情報を正確に取得することが可能となることを発明者は見出した。 According to this application example, by setting Δh described above in the range represented by the above formula (1), the contact state between the detection unit and the subject can be appropriately and stably maintained, For example, the inventor has found that biological information such as a pulse wave can be accurately acquired.
[適用例6] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記発光部と前記受光部との間に配置され、前記発光部から前記受光部に直接入射される前記光を遮蔽する遮光部を備えることを特徴とする。 Application Example 6 In the biological information measurement device according to the application example, a light shielding unit that is disposed between the light emitting unit and the light receiving unit and shields the light that is directly incident on the light receiving unit from the light emitting unit. It is characterized by providing.
本適用例によれば、受光部と発光部との間に配置される遮光部により、発光部から射出される光が、受光部に直接届く(入射する)ことを防止することができる。これにより、ノイズ成分の少ない光を受光部に入射させることができ、生体情報測定装置の測定精度をより向上させることが可能となる。 According to this application example, the light emitted from the light emitting unit can be prevented from directly reaching (entering) the light receiving unit by the light shielding unit disposed between the light receiving unit and the light emitting unit. Thereby, light with less noise component can be incident on the light receiving unit, and the measurement accuracy of the biological information measuring device can be further improved.
[適用例7] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記遮光部は、前記ケース部に設けられていることを特徴とする。 Application Example 7 In the biological information measurement device according to the application example, the light shielding part is provided in the case part.
本適用例によれば、発光部および受光部を有する検出部(センサー部)を汎用の検出モジュール(センサーモジュール)として構成しておくことにより、その汎用モジュールを、遮光部が設けられたケース部に組み込むことによって、測定精度の高い生体情報測定装置を構成することができる。 According to this application example, by configuring the detection unit (sensor unit) having the light emitting unit and the light receiving unit as a general-purpose detection module (sensor module), the general-purpose module is configured as a case unit provided with a light-shielding unit. Incorporation into a living body information measuring device with high measurement accuracy is possible.
[適用例8] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記被検体に光を射出する第2の発光部を備え、前記発光部および前記第2の発光部は、各々の光の射出位置の前記透光部材からの距離、前記受光部からの距離、の少なくともいずれかが異なる位置に配置されることを特徴とする。 Application Example 8 In the biological information measurement device according to the application example, the biological information measurement apparatus includes a second light emitting unit that emits light to the subject, and the light emitting unit and the second light emitting unit each emit light at each position. The distance from the translucent member and the distance from the light receiving portion are arranged at different positions.
本適用例によれば、発光部、および、発光部とは異なる位置に配置された第2の発光部の2つの発光部を有しているので、例えば、発光部および第2の発光部を、受光部の中心を通る仮想線に対して線対称の位置に配置することにより、省スペースにて、2つの発光部を併せた光が受光部に集まり、より正確な検出を行うことが可能になる。 According to this application example, since the light emitting unit and the second light emitting unit are arranged at positions different from the light emitting unit, for example, the light emitting unit and the second light emitting unit are provided. By placing it at a line-symmetrical position with respect to the imaginary line passing through the center of the light receiving part, the light combining the two light emitting parts gathers in the light receiving part in a space-saving manner, enabling more accurate detection become.
[適用例9] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記発光部と前記第2の発光部とから各々射出される光の波長帯が異なることを特徴とする。 Application Example 9 In the biological information measurement device according to the application example described above, the wavelength bands of light emitted from the light emitting unit and the second light emitting unit are different from each other.
本適用例によれば、例えば、被検体の血管内の第1の物質に反射され易い第1の波長域の光と、第1の物質とは異なる第2の物質に反射され易い第2の波長域の光とを、発光部および第2の発光部の各々に割り当てることにより、複数の物質に対応する検出値を求めることが可能な生体情報測定装置を提供することができる。 According to this application example, for example, the light in the first wavelength range that is easily reflected by the first substance in the blood vessel of the subject, and the second that is easily reflected by the second substance different from the first substance. By assigning light in the wavelength band to each of the light emitting unit and the second light emitting unit, it is possible to provide a biological information measuring device capable of obtaining detection values corresponding to a plurality of substances.
[適用例10] 上記適用例にかかる生体情報測定装置において、前記ケース部は遮光性を有することを特徴とする。 Application Example 10 In the biological information measurement device according to the application example, the case unit has a light shielding property.
本適用例によれば、ケース部が遮光性を有しているので、発光部から射出され、被検体を経由した検出対象の光とは異なるノイズ光が受光部に届く(入射する)ことを防止することができる。これにより、ノイズ成分の少ない光を受光部に入射させることができ、生体情報測定装置の測定精度をより向上させることが可能となる。 According to this application example, since the case portion has a light shielding property, noise light emitted from the light emitting portion and different from the light to be detected via the subject reaches the light receiving portion (is incident). Can be prevented. Thereby, light with less noise component can be incident on the light receiving unit, and the measurement accuracy of the biological information measuring device can be further improved.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、以下で説明する本実施形態は、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く、本実施形態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。また、以下の各図においては、各層や各部材を認識可能な程度の大きさにするため、各層や各部材の尺度を実際とは異ならせしめている。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that this embodiment described below does not unduly limit the contents of the present invention described in the claims, and all the configurations described in the present embodiment are essential constituent requirements of the present invention. Not necessarily. In each of the following drawings, the scale of each layer and each member is made different from the actual scale so that each layer and each member can be recognized.
(実施形態)
1.生体情報測定装置の全体構成例
図1は、実施形態に係る生体情報測定装置の外観を正面方向からみて示す斜視図であり、図2は、図1における斜め上方向側からみた斜視図である。図3は、実施形態の生体情報測定装置の外観を示す側面図である。
(Embodiment)
1. FIG. 1 is a perspective view showing an external appearance of a biological information measuring device according to an embodiment as viewed from the front direction, and FIG. 2 is a perspective view seen from an obliquely upward direction side in FIG. . FIG. 3 is a side view illustrating an appearance of the biological information measuring apparatus according to the embodiment.
図1〜図3に示すように、本実施形態の生体情報測定装置は、バンド部10と、ケース部30と、生体情報測定モジュールとしてのセンサー部40を有する。
ケース部30は、バンド部10に取り付けられる。センサー部40は、ケース部30に設けられる。また生体情報測定装置は、後述する図5に示すように処理部200を有する。処理部200は、ケース部30に設けられ、センサー部40からの検出信号に基づいて生体情報を検出する。なお、本実施形態の生体情報測定装置は、図1、図2、および図3の構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加したりするなどの種々の変形実施が可能である。
As shown in FIGS. 1 to 3, the biological information measuring device of the present embodiment includes a
The
生体情報測定モジュールとしてのセンサー部40は、図6を用いて後述するように、基板160と、発光部150と、受光部140と、壁部70を含むフレーム状の遮光部としての第1壁部71および第2壁部72と、絞り部80(80a,80b)を有する光検出ユニットと、他の部材とから構成される。図6の例であれば、他の部材とは、透光部材50を有するケース部30により実現される突出部としての凸部52、凹部56等である。ただし、本実施形態に係る光検出ユニットがそれらの部材を含む、即ち、センサー部40全体が、光検出ユニットに対応する等の変形実施も可能である。
As will be described later with reference to FIG. 6, the
図1、図2、および図3に戻る。バンド部10は、被検体である装着者(以下、ユーザーともいう)の手首に巻き付けて生体情報測定装置(ケース部30)を装着するためのものである。バンド部10は、バンド穴12、バックル部14を有する。バックル部14は、バンド挿入部15と突起部16とを有する。ユーザーは、バンド部10の一端側を、バックル部14のバンド挿入部15に挿入し、バンド部10のバンド穴12にバックル部14の突起部16を挿入することで、生体情報測定装置を手首に装着する。この場合、どのバンド穴12に突起部16を挿入するかに応じて、後述するセンサー部40の押圧(手首表面に対する押圧)の大きさを調整することができる。
Returning to FIG. 1, FIG. 2, and FIG. The
ケース部30は、生体情報測定装置の本体部に相当するものである。ケース部30の内部には、センサー部40、処理部200(図5参照)等の生体情報測定装置の種々の構成部品が設けられる。即ち、ケース部30は、これらの構成部品を収納する筐体である。このケース部30は、例えば手首と反対側に位置するトップケース34と、手首側に位置するボトムケース36を有する。なおケース部30は、トップケース34とボトムケース36に分離される態様のものでなくてもよい。また、バックル部14の代わりに美錠を用いたバンドを採用しても良い。
The
本実施形態のケース部30には、発光窓部32が設けられている。発光窓部32は、透光部材により形成されている。そしてケース部30には、フレキシブル基板に実装された発光部(LED、光検出ユニットの発光部150とは異なる報知用の発光部)が設けられており、この発光部からの光が、発光窓部32を介してケース部30の外部に射出される。
The
図3に示すように、ケース部30には端子部35が設けられている。生体情報測定装置を図示しないクレードルに装着すると、クレードルの端子部とケース部30の端子部35とが電気的に接続される。これによりケース部30に設けられる二次電池(バッテリー)の充電が可能になる。
As shown in FIG. 3, the
生体情報測定モジュールとしてのセンサー部40は、例えば被検体の脈波等の生体情報を検出するものである。例えばセンサー部40は、後述する図5、図6に示すように、受光部140と発光部150を有する。またセンサー部40は、被検体に接触させる透光部材50を有するケース部30(ボトムケース36)により形成され、発光部150から透光部材50に向かう方向に沿って突出する突出部としての凸部52を有する。即ち、凸部52は、センサー部40が被検体に装着された状態において、被検体の皮膚表面に接触して押圧を与える突出部として機能する。このように凸部52が皮膚表面に押圧を与えた状態で、発光部150が光を射出し、その光が被検体(血管)により反射された光を受光部140が受光し、その受光結果が検出信号として処理部200に出力される。そして処理部200は、センサー部40からの検出信号に基づいて脈波等の生体情報を検出する。なお、本実施形態の生体情報測定装置の検出対象となる生体情報は、脈波(脈拍数)には限定されず、生体情報測定装置は、脈波以外の生体情報(例えば血液中の酸素飽和度、体温、心拍等)を検出する装置であってもよい。
The
図4は、生体情報測定装置400の装着及び端末装置420との通信についての概略を示す説明図である。図4に示すように、被検体であるユーザーは、手首410に生体情報測定装置400を時計のように装着する。図3に示すように、ケース部30の被検体側の面にはセンサー部40が設けられている。従って、生体情報測定装置400が装着されると、センサー部40の凸部52が手首410の皮膚表面に接触して押圧を与え、その状態でセンサー部40の発光部150が光を発光し、受光部140が反射光を受光することで、脈波等の生体情報が検出される。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an outline of the wearing of the biological
生体情報測定装置400と端末装置420とは通信接続されて、データのやり取りが可能になっている。端末装置420は、例えばスマートフォン、携帯電話機、フィーチャーフォン等の携帯型通信端末である。或いは端末装置420は、タブレット型コンピューター等の情報処理端末であってもよい。生体情報測定装置400と端末装置420の通信接続としては、例えばブルートゥース(Bluetooth(登録商標))等の近接無線通信を採用できる。このように生体情報測定装置400と端末装置420が通信接続されることで、端末装置420の表示部430(LCD等)に、脈拍数や消費カロリーなどの各種の情報を表示できる。即ち、センサー部40の検出信号に基づき求められた各種の情報を表示できる。なお脈拍数や消費カロリーなどの情報の演算処理は、生体情報測定装置400において実行してもよいし、その少なくとも一部を端末装置420において実行してもよい。
The biological
生体情報測定装置400には、発光窓部32が設けられており、報知用の発光体(図示せず)の発光(点灯、点滅)により、各種の情報をユーザーに報知する。例えば消費カロリーなどの情報において、脂肪燃焼ゾーンに入った場合や脂肪燃焼ゾーンから出た場合に、これを、発光窓部32を介した発光体の発光により報知する。また、端末装置420においてメール等が受信されると、それが端末装置420から生体情報測定装置400に通知される。そして、生体情報測定装置400の発光体が発光することで、メール等の受信がユーザーに通知される。
The biological
このように図4に示す例では、生体情報測定装置400にはLCD等の表示部が設けられておらず、文字や数字等で報知する必要がある情報は、端末装置420の表示部430に表示される。このように図4に示す例では、LCD等の表示部を設けずに、必要最小限の情報を発光体の発光によりユーザーに報知することで、生体情報測定装置400の小型化を実現している。また生体情報測定装置400に表示部を設けないことで、生体情報測定装置400の美観についても向上できる。
As described above, in the example illustrated in FIG. 4, the biological
図5に、本実施形態の生体情報測定装置の機能ブロック図を示す。図5に示す生体情報測定装置は、生体情報測定モジュールとしてのセンサー部40、体動センサー部170、振動発生部180、処理部200、記憶部240、通信部250、アンテナ252、報知部260を含む。なお、本実施形態の生体情報測定装置は、図5に示す構成に限定されず、その構成要素の一部を省略したり、他の構成要素に置き換えたり、他の構成要素を追加するなどの種々の変形実施が可能である。
FIG. 5 shows a functional block diagram of the biological information measuring apparatus of the present embodiment. 5 includes a
生体情報測定モジュールとしてのセンサー部40は、脈波等の生体情報を検出するものであり、受光部140、発光部150を含む。これらの受光部140、発光部150等により脈波センサー(光電センサー)が実現される。センサー部40は、脈波センサーにより検出された信号を、脈波検出信号として出力する。
The
体動センサー部170は、種々のセンサーのセンサー情報に基づいて、体動に応じて変化する信号である体動検出信号を出力する。体動センサー部170は、体動センサーとして例えば加速度センサー172を含む。なお、体動センサー部170は、体動センサーとして圧力センサーやジャイロセンサーなどを有していてもよい。
The body
処理部200は、例えば記憶部240をワーク領域として、各種の信号処理や制御処理を行うものであり、例えばCPU等のプロセッサー或いはASICなどの論理回路により実現できる。処理部200は、信号処理部210と、拍動情報演算部220と、報知制御部230とを含む。
The
信号処理部210は、各種の信号処理(フィルター処理等)を行うものであり、例えば、センサー部40からの脈波検出信号や体動センサー部170からの体動検出信号などに対して信号処理を行う。例えば、信号処理部210は体動ノイズ低減部212を含む。体動ノイズ低減部212は、体動センサー部170からの体動検出信号に基づいて、脈波検出信号から、体動に起因したノイズである体動ノイズを低減(除去)する処理を行う。具体的には、例えば適応フィルターなどを用いたノイズ低減処理を行う。
The
拍動情報演算部220は、信号処理部210からの信号等に基づいて、拍動情報の演算処理を行う。拍動情報は例えば脈拍数などの情報である。具体的には、拍動情報演算部220は、体動ノイズ低減部212でのノイズ低減処理後の脈波検出信号に対してFFT等の周波数解析処理を行って、スペクトルを求め、求めたスペクトルにおいて代表的な周波数を心拍の周波数とする処理を行う。求めた周波数を60倍にした値が、一般的に用いられる脈拍数(心拍数)となる。なお、拍動情報は脈拍数そのものには限定されず、例えば脈拍数を表す他の種々の情報(例えば心拍の周波数や周期等)であってもよい。また、拍動の状態を表す情報であってもよく、例えば血液量そのものを表す値を拍動情報としてもよい。
The pulsation
報知制御部230は報知部260を制御する。報知部260(報知デバイス)は、報知制御部230の制御により、ユーザーに各種の情報を報知する。報知部260としては例えば報知用の発光体を用いることができる。この場合には、報知制御部230はLEDに流れる電流を制御することで、発光体の点灯、点滅等を制御する。なお、報知部260は、LCD等の表示部やブザー等であってもよい。
The
また報知制御部230は、振動発生部180の制御を行う。振動発生部180は、振動により各種の情報をユーザーに報知するものである。振動発生部180は、例えば振動モーター(バイブレーター)により実現できる。振動モーターは、例えば、偏芯した錘を回転させることで振動を発生する。具体的には、駆動軸(ローター軸)の両端に偏芯した錘を取り付けてモーター自体が揺れるようにする。振動発生部180の振動は報知制御部230により制御される。なお、振動発生部180はこのような振動モーターには限定されず、種々の変形実施が可能である。例えばピエゾ素子などにより振動発生部180を実現してもよい。
The
振動発生部180による振動により、例えば、電源オン時のスタートアップの報知、初回の脈波検出の成功の報知、脈波が検出できない状態が一定時間続いた時の警告、脂肪燃焼ゾーンの移動時の報知、電池電圧低下時の警告、起床アラームの通知、或いはスマートフォン等の端末装置からのメールや電話等の通知などが可能になる。なお、これらの情報は、報知用の発光部により報知してもよいし、振動発生部180、発光部の両者で報知してもよい。
Due to the vibration generated by the
通信部250は、図4で説明したように外部の端末装置420との通信処理を行う。例えば、ブルートゥース(Bluetooth(登録商標))などの規格にしたがった無線通信の処理を行う。具体的には、通信部250は、アンテナ252からの信号の受信処理や、アンテナ252への信号の送信処理を行う。この通信部250の機能は通信用のプロセッサー或いはASICなどの論理回路により実現できる。
The
(センサー部の構成例)
次に、図6、図7、および図8を参照して、センサー部40の詳細な構成例について説明する。図6は、生体情報測定装置のセンサー部の構成例を模式的に示す正断面図であり、図7は、図6のA−Aから見て模式的に示す平面図である。また、図8は、センサー部40と被検体としてのユーザーの皮膚411との接触状態を模式的に示す部分断面図である。
図6および図7に示すように、本構成例のセンサー部40は、受光部140と発光部150を有する。これらの受光部140および発光部150は、所定の間隔を有して並び、支持部としての基板160(センサー基板)の支持面(実装面)160aに実装されている。発光部150は、対象物(被検体等)に対して光を射出する。そして、受光部140は、対象物を経由した光(反射光、透過光等)を受光する。例えば、発光部150が光を射出し、その光が対象物(例えば血管)により反射されると、受光部140が、その反射光を受光して検出する。受光部140は、例えばフォトダイオード等の受光素子により実現できる。発光部150は、例えばLED等の発光素子により実現できる。例えば受光部140は、半導体の基板に形成されたPN接合のダイオード素子などにより実現できる。この場合に、受光角度を絞るための角度制限フィルターや受光素子に入射する光の波長を制限する波長制限フィルター(光学フィルター膜)を、このダイオード素子上に形成してもよい。
(Example of sensor configuration)
Next, a detailed configuration example of the
As shown in FIGS. 6 and 7, the
なお、発光部150に設けられる集光部としてのドーム型レンズ151(広義には集光レンズ)は、発光部150に樹脂封止(光透過樹脂で封止)されるLEDチップ(広義には発光素子チップ)からの光を集光するためのレンズである。即ち、表面実装型の発光部150では、LEDチップがドーム型レンズ151の下方に配置されており、LEDチップからの光は、ドーム型レンズ151により集光されて対象物に射出される。これにより、対象物に照射される光の強度を強くすることができることから、光検出ユニットの光学的な効率を向上でき、より正確な測定を行うことが可能となる。
A dome-shaped lens 151 (condensing lens in a broad sense) provided as a condensing unit provided in the
生体情報測定装置として、脈拍計を例にとると、発光部150から射出された光は、対象物である被検体の内部を進み、表皮、真皮及び皮下組織等で拡散、または散乱する。その後、この光は、血管(被検出部位)に到達し、反射される。この際に、光の一部は血管により吸収される。そして、脈拍の影響により血管での光の吸収率が変化し、反射光の光量も変化するため、受光部140がこの反射光を受光して、その光量の変化を検出することで、生体情報である脈拍数等を検出できるようになる。
Taking a pulse meter as an example of the biological information measuring device, the light emitted from the
このような生体情報測定装置では、皮膚表面の血流を光学的に測定し、信号化することによって脈波、脈拍などの生体情報を得ている。したがって、測定の正確性や携帯性を向上させるためには、発光部150から受光部140までの間の光路における外乱光などのノイズ成分の減少や発光部150から受光部140に直接入射される光(直接光等)を減少させたりすることが重要である。発明者らは、このような観点から、以下に説明する透光部材を有するケース部に凹部を設けたり、透光部材の被検体との接触面とケース部の被検体との接触面との位置関係を所定の関係に規定したり、あるいは、遮光部を設け、この遮光部(壁部)の寸法関係の構成を鋭意検討・検証することによって、測定の正確さや安定性を確保しつつ携帯性に優れた遮光部(壁部)の配置(構成)や寸法関係を見出した。
In such a biological information measuring device, blood flow on the skin surface is optically measured and converted into a signal to obtain biological information such as a pulse wave and a pulse. Therefore, in order to improve the accuracy and portability of the measurement, noise components such as disturbance light in the optical path from the
本構成例におけるセンサー部40には、受光部140の外周140bおよび発光部150の外周150bをそれぞれ囲むフレーム状の遮光部としての第1壁部71および第2壁部72が設けられている。支持部としての基板160の支持面160aに実装された受光部140を囲む第2壁部72の少なくとも一部には、遮光部としての壁部70を含んでいる。壁部70は、受光部140と発光部150との間に設けられている。フレーム状の第1壁部71および第2壁部72は、受光部140や発光部150の上面に所望の空間を形成する。また、第1壁部71および第2壁部72は、壁部70によって、例えば発光部150から受光部140に直接入射される直接光などの光や受光部140に入射されるノイズ成分となる外乱光などの光を遮光する。このように、第2壁部72の少なくとも一部に壁部70が設けられていることにより、発光部150から射出される光が、受光部140に直接届く(入射する)ことを防止することができる。これにより、ノイズ成分の少ない光を受光部140に入射させることができ、生体情報測定モジュールの測定精度をより向上させることが可能となる。
The
そして、フレーム状の第1壁部71および第2壁部72は、例えば金属板の板金加工により形成することができる。このように、第1壁部71および第2壁部72を金属板の板金加工で形成すれば、安価な材料で容易に強度の優れた第1壁部71および第2壁部72とすることができるとともに、金属の第1壁部71および第2壁部72によって光の反射が可能となり、発光部150から射出された光を効率よく対象物である被検体に照射したり、被検体からの反射光を効率よく受光部140に入射したりすることができる。なお、第1壁部71および第2壁部72は、金属材料以外の材料として、ゴム等の樹脂(天然樹脂及び合成樹脂を含む)があげられる。これらの材料は、安価に、また容易に入手が可能であり、且つ第1壁部71および第2壁部72を容易に形成することができる。
And the frame-shaped
センサー部40において、測定の対象物(被検体、例えば被験者の皮膚)を経由した光を受光部140で的確に受光し、正確な生体情報を取得するためには、対象物から受光部140までの距離(間隔)が重要であり、この距離(間隔)を所定値に保持するために、センサー部40と対象物との接触状態を適切、且つ、安定して保持することが可能な構成が求められる。センサー部40と対象物との接触状態を適切、且つ、安定して保持することを可能とする構成として、本実施形態では、発光部150から被検体(対象物)に対して射出する光、および、その光が対象物で反射した光(対象物を経由した光)を透過し、被検体と接触する透光部材50と、この透光部材50を有し、被検体と接触するケース部30(ボトムケース36)とを備え、透光部材50の被検体と接触する第1面50aと向かい合う透光部材50の第2面50bを基準としたときに、第2面50bから第1面50aまでの距離は、第2面50bからケース部30(ボトムケース36)の対象物(被検体)と接触する面30aまでの距離よりも短い構成となっている。即ち、センサー部40において、ケース部30(ボトムケース36)の被検体と接触する面30aの透光部材50近傍の一部は、透光部材50の被検体と接触する第1面50aよりも被検体側(例えば被験者の皮膚側)に突出している。
In the
また、上述したように、センサー部40は、ケース部30(ボトムケース36)により形成され、被検体である皮膚表面に接触して押圧を与える突出部としての凸部52を有しており、この凸部52の被検体側に突出した頂部52t1,52t2が、上述した透光部材50の第1面50aよりも被検体側に位置して被検体と接触する面30aの一部となっている。頂部52t1,52t2について詳述すると、センサー部40において、透光部材50の近傍に位置し被検体(例えば、図8を用いて後述する被験者の手首410の皮膚411)と接触するケース部30(ボトムケース36)の凸部52の最も皮膚411側に位置する第1の部位が頂部52t1であり、透光部材50を挟んで凸部52の第1の部位である頂部52t1の反対側に位置する凸部52の最も皮膚411側に位置する第2の部位が頂部52t2となっている。これにより、図8に示すように、透光部材50の第1面50aに被験者の手首410の皮膚411を接触させた生体情報測定装置(センサー部40)の装着状態において、透光部材50の第1面50aよりも、ケース部30(ボトムケース36)の皮膚411と接触する面30aが凸部52の頂部52t1,52t2において皮膚411により強く押圧されることにより、センサー部40と被検体としての被験者の皮膚411との接触状態を安定的に保持することが可能になる。
Further, as described above, the
発明者らは、両端が開放端である単純梁の両端支持における撓み量を求める下記式(2)に基づいて、被検体としての皮膚(図8において被験者の手首410の皮膚411)の受光部140側(図8において透光部材50の第1面50aから第2面50bへ向かう方向)への変形量を求め、センサー部40と対象物との接触状態を適切、且つ、安定して保持できる好適な状態に設定可能とすることを見出した。具体的には、ケース部30(ボトムケース36)の凸部52において幅寸法Lで幅方向に位置する二つの頂部52t1,52t2を両端の支持部としたとき、皮膚411の頂部52t1,52t2側から透光部材50側(図6において「受光部140側」)への変形量と、透光部材50の第2面50bから頂部52t1,52t2までの距離と第2面50bから第1面50aまでの距離との差Δhとの相関によって好適に設定することができる。
Based on the following formula (2) for obtaining the amount of deflection in the both-end support of a simple beam whose both ends are open ends, the inventors have received the light receiving portion of the skin as the subject (
w:全荷重、E:ヤング率、I:断面二次モーメント、l:支持部間の距離
w: total load, E: Young's modulus, I: sectional moment of inertia, l: distance between supports
より具体的には、上記式(2)において、被験者の皮膚411を両端開放端の梁とみなし、ケース部30(ボトムケース36)の凸部52の幅方向の二つの頂部52t1,52t2を支持部としたときの両端支持梁(単純梁)の撓み量(δmax)を、透光部材50の第2面50bから第1面50aまでの距離と、第2面50bから凸部52の頂部52t1,52t2までの距離との差Δhとする。このΔhについて換言すれば、Δhは、透光部材50の被験者との接触面である第1面50aと、ケース部30の被験者に接触する面30aのうち透光部材50近傍において最も被験者の皮膚411側に突出した部分である頂部52t1,52t2との差であり、透光部材50の第1面50aよりも、ケース部30の被験者に接触する面30aのうち、最も被験者の皮膚411側に突出する凸部52の頂部52t1,52t2が被検者の皮膚411側にΔhだけ突出しているということができる。
More specifically, in the above formula (2), the
ここで、全荷重wを、皮膚411が透光部材50の皮膚411との接触面である第1面51a、および、ケース部30の皮膚411と接触する面30aに押し付けられる圧力であり、必要な圧力である4KPa〜12KPaから適宜選定し、ヤング率Eおよび断面二次モーメントIを、被験者(人間)の肌を対象とした係数とすることにより、w/EIを係数aとすることができる。また、支持部間の距離を、ケース部30(ボトムケース36)の凸部52の幅方向(図中X軸方向)の二つの頂部52t1,52t2間の距離(以下、「幅寸法L」という)とする。これらから、透光部材50の第2面50bから頂部52t1,52t2までの距離と第2面50bから第1面50aまでの距離との差Δhを、ケース部30(ボトムケース36)の幅寸法Lと係数aとにおいて規定することができ、下記式(3)が求められる。そして、差Δhを、式(3)で表されるような構成とすることにより、被験者の皮膚411を経由した光を受光部140が的確に受光することが可能なセンサー部40と対象物との接触状態を、適切、且つ、安定して保持できる好適な状態に設定できることを見出した。
Here, the total load w is a pressure that is pressed against the first surface 51a, which is the contact surface of the
上述の構成によれば、センサー部40において、透光部材50の近傍に位置し被検体(図8における被験者の手首410の皮膚411)と接触するケース部30(ボトムケース36)の凸部52の第1の部位としての頂部52t1と、透光部材50を挟んで凸部52の第1の部位である頂部52t1の反対側に位置する第2の部位としての凸部52の頂部52t2との距離をLとしたとき、透光部材50の第2面50bから第1面50aまでの距離と、第2面50bから上述の第1の部位および第2の部位である凸部52の頂部52t1,52t2までの距離との差Δhは、以下の式(3)で表される範囲に構成されることが好ましい。なお、式(3)中の「0.01」および「0.006」は、上述した係数aに相当する定数であり、経験的に求められる係数である。
According to the above-described configuration, in the
図6に示されているように、透光部材50の第1面50aおよびケース部30(ボトムケース36)の面30aにより構成されたセンサー部40における対象物(被検体)との接触面において、ケース部30(ボトムケース36)の透光部材50近傍に形成された凸部52の頂部52t1,52t2は、透光部材50の第1面50aよりも、Δhだけ被検体側に突出した構成とすることが好適である。ここで、第1の部位としての頂部52t1と、第2の部位としての頂部52t2との距離L(幅寸法L)としたとき、差Δhが、上式(3)で表される範囲に構成されることにより、対象物(被験者の皮膚411)を経由した光を受光部140が的確に受光することが可能なセンサー部40と対象物(皮膚411)との接触状態を、適切、且つ、安定した状態に保持することが可能となる。
As shown in FIG. 6, on the contact surface with the object (subject) in the
加えて、受光部140と発光部150とを結ぶ方向(図中X軸方向)における2つの頂部52t1,52t2間の幅寸法Lを、3.0mm≦L<4.5mmとすることにより、日常生活において携帯性を損ねることなく、的確な生体情報を取得することが可能なセンサー部40を得ることができることを見出した。以下に詳細を説明する。
In addition, the width L between the two top portions 52t1 and 52t2 in the direction connecting the
センサー部40の測定対象物である皮膚411、例えば注目すべき対象物の一例としての血管は皮膚下0.3mm程度にあり、このような対象物からの反射光を受光部140が的確に受光するためには、検出窓として機能する透光部材50の開口寸法である幅寸法Lが大きい程有利である。しかしながら、幅寸法Lを大きくすることは、生体情報測定モジュールの平面方向の面積が大きくなってしまうことになり、携帯性を損ねることになる。例えば、幅寸法Lが4.5mmを超えるとセンサー部40が大きくなり過ぎ、運動時の衝撃などでセンサー部40がずれ動いてしまうなど装着に係る違和感を生じ、携帯性を損ねてしまう虞がある。
一方、幅寸法Lが小さすぎると、受光部140における対象物である皮膚411からの反射光を受ける受光面積が小さくなり、測定に必要な光量を十分に受光することが困難になる。このような要因により、例えば幅寸法Lを3.0mm以上確保しないと、この血管からの反射光を受光部において的確に受光することができない。
The
On the other hand, if the width dimension L is too small, the light receiving area that receives the reflected light from the
発明者らは鋭意確認、検証を行い、上述の式(3)における透光部材50の第2面50bから頂部52tまでの距離と第2面50bから第1面50aまでの距離との差Δhに加えて、ケース部30(ボトムケース36)の凸部52の第1の部位としての頂部52t1と、透光部材50を挟んで凸部52の第1の部位である頂部52t1の反対側に位置する第2の部位としての凸部52の頂部52t2との距離L(上述の幅寸法L)の好適な構成について見出した。具体的には、幅寸法Lは、3.0mm≦L<4.5mmであることが好ましく、幅寸法Lを、4.0mm≦L<4.5mmとすることがさらに好適である。
The inventors diligently confirm and verify, and the difference Δh between the distance from the
上述した第2面50bから頂部52tまでの距離と第2面50bから第1面50aまでの距離との差Δh、および幅寸法Lの構成に係る検証結果を、図9の表1〜表5に示す。表1〜表5では、椅子に着席した被験者の手首に装着したセンサー部を、1分間、一定の周期で振り、受光部140で取得した脈信号と体動アーチファクトのパワーの比で評価した。なお、この脈信号と体動アーチファクトのパワーの比を、以下では「SN比」として説明する。図9の表1〜表5では、評価結果として、SN比が1以上を「好適(◎)」、SN比が0.5〜1を「適(○)」、SN比が0.5以下ではあるが脈信号としての判別が可能を「可(△)」、脈信号としての判別ができない測定不可を「不可(×)」としている。
The verification results relating to the difference Δh between the distance from the
図9の表1〜表5に示すように、距離(幅寸法)Lが、6.0mm、5.0mm、4,5mm、4.0mm、3.0mmには、評価結果の「好適(◎)」が見られる。このときの式(3)における係数aの値は、0.010≦a≦0.078となっている。同様に、評価結果が「適(○)」における係数aの値は、0.008≦a≦0.084となっている。このような評価結果に基づいて、幅寸法Lの好適な範囲、および好ましい範囲として規定することができる。しかしながら、幅寸法Lは、6.0mm、および5.0mmにおいて「好適(◎)」と判定した範囲が存在するが、幅寸法Lが4.5mmを超えると前述したように携帯性を損ねることになる。したがって、好適に適用可能な幅寸法Lは、3.0mm≦L<4.5mmとなる。このように幅寸法Lを、3.0mm≦L<4.5mmとすることにより、運動時も含めた日常生活において携帯性を損ねることなく、的確な生体情報を取得することが可能なセンサー部40とすることが可能となる。 As shown in Table 1 to Table 5 in FIG. 9, when the distance (width dimension) L is 6.0 mm, 5.0 mm, 4, 5 mm, 4.0 mm, and 3.0 mm, “preferable (好 適” ) ”. At this time, the value of the coefficient a in Expression (3) is 0.010 ≦ a ≦ 0.078. Similarly, the value of the coefficient a when the evaluation result is “appropriate (◯)” is 0.008 ≦ a ≦ 0.084. Based on such an evaluation result, it can prescribe | regulate as a suitable range of the width dimension L, and a preferable range. However, the width dimension L has a range determined to be “preferable ())” at 6.0 mm and 5.0 mm, but if the width dimension L exceeds 4.5 mm, the portability is impaired as described above. become. Therefore, the width dimension L that can be suitably applied is 3.0 mm ≦ L <4.5 mm. Thus, by setting the width dimension L to 3.0 mm ≦ L <4.5 mm, it is possible to acquire accurate biological information without impairing portability in daily life including exercise. 40.
ただし、幅寸法Lが4.5mmを超えた場合でも、幅寸法Lが5.0mm以下であれば、生体情報測定装置の平面方向の面積が大きくなってしまうことにより装着時に違和感が生じるなどの携帯性の悪化を感じることがないことを発明者は確認した。また、図9の表2〜表4に示すように、幅寸法Lが、4.0mm≦L≦5.0mmの範囲にあるとき、上述したΔhを、0.15mm≦Δh≦0.17mmとすることにより、日常生活において携帯性を損ねることなく、「好適(◎)」と判定できる的確な生体情報を取得することが可能であることを発明者は見出した。 However, even when the width dimension L exceeds 4.5 mm, if the width dimension L is 5.0 mm or less, the area in the planar direction of the biological information measuring device becomes large, which causes a sense of incongruity at the time of wearing. The inventor confirmed that there was no deterioration in portability. Further, as shown in Table 2 to Table 4 in FIG. 9, when the width dimension L is in the range of 4.0 mm ≦ L ≦ 5.0 mm, Δh described above is 0.15 mm ≦ Δh ≦ 0.17 mm. Thus, the inventor has found that it is possible to acquire accurate biological information that can be determined as “preferable (()” without impairing portability in daily life.
なお、図9の表3に示すように、幅寸法Lが4.5mmでは、「好適(◎)」と判定できる範囲をさらに広くすることができることから、幅寸法Lを、4.5mm近傍の範囲とすることで、さらに好適に測定を行い易くなる。しかしながら、上述したように幅寸法Lが4.5mmを超えると携帯性を損ねることになるため、4.0mm≦L<4.5mmの範囲とすることが、さらに好ましいと言える。このような範囲に幅寸法Lを設定することにより、携帯性を維持しつつ、さらに生体情報の的確な測定を行うことが容易となる。
また、表3に示すように、幅寸法Lが4.5mmでは、「好適(◎)」と判定できる範囲における差(高さの差)Δhの値は、0.055mm≦Δh≦0.314mmとなっている。したがって、幅寸法Lが、機器の携帯性を損ねない上限の4.5mmであるとき、好適に適用可能な差Δhとして、0.05≦Δh≦0.3mmの範囲に設定することにより、運動時も含めた日常生活において携帯性を損ねることなく、的確な生体情報を取得することが可能なセンサー部40とすることが可能となる。
As shown in Table 3 of FIG. 9, when the width dimension L is 4.5 mm, the range that can be determined as “preferable (◎)” can be further widened. By making it into the range, it becomes easier to perform the measurement more suitably. However, as described above, when the width dimension L exceeds 4.5 mm, the portability is impaired. Therefore, it can be said that the range of 4.0 mm ≦ L <4.5 mm is more preferable. By setting the width dimension L in such a range, it becomes easy to perform more accurate measurement of biological information while maintaining portability.
Further, as shown in Table 3, when the width dimension L is 4.5 mm, the value of the difference (height difference) Δh within the range that can be determined as “preferable (◎)” is 0.055 mm ≦ Δh ≦ 0.314 mm. It has become. Therefore, when the width dimension L is 4.5 mm which is the upper limit that does not impair the portability of the device, the difference Δh that is suitably applicable is set in the range of 0.05 ≦ Δh ≦ 0.3 mm. It is possible to provide the
また、図7に示すセンサー部において、支持部となる基板160(センサー基板)の支持面160aには、図示しない制御部と電気的に接続される接続端子274が設けられている。接続端子274は、電気的な接続を取るための端子であり、金属層、例えば銅(Cu)層に金(Au)メッキを施すことによって形成することができる。このような接続端子274を基板160に設けることにより、支持部と、例えば制御部などとをコンパクトに接続することが可能となる。
In the sensor unit shown in FIG. 7, a
また、壁部70または第2壁部72の少なくとも受光部140側の面には、反射抑制加工を行ってもよい。例えば、壁部70の表面(内側面等)の色を、黒色等の所定色にして、光の乱反射を防ぐようにする。或いは、壁部70の表面をモスアイ構造にしてもよい。例えば数十〜数百nm周期の凹凸構造を表面に形成して、反射防止構造とする。このような反射抑制加工をすれば、例えば壁部70の表面での反射光が迷光となって、検出信号のノイズ成分となってしまう事態を効果的に抑制できる。
Further, reflection suppression processing may be performed on at least the surface of the
前述でも述べたが、受光部140、発光部150、および壁部70は、基板160に実装される。基板160は、例えばリジッド基板である。基板160には、受光部140の信号・電源の端子(図示せず)と接続するための端子(図示せず)や、外部のメイン基板との間で信号・電源を接続するための端子(図示せず)が設けられている。例えば受光部140の端子と基板160の端子とは、ワイヤボンディング等により接続される。このように、受光部140、発光部150、および壁部70などが、基板160に実装(支持)されていることにより、発光部150および受光部140と測定対象物との距離が短くなり、光に混入するノイズを減少させることができ、測定精度を向上させることが可能となる。
As described above, the
また、図6に示すように、センサー部40には絞り部80a,80bが設けられていてもよい。絞り部80は、被検体とセンサー部40の間の光路において、被検体からの光を絞ったり、発光部150からの光を絞ったりする。図6では、絞り部80a,80bは、ケース部30(ボトムケース36)と発光部150の間に設けられている。但し、絞り部80a,80bを透光部材50と発光部150との間や、透光部材50内に設けてもよい。
In addition, as shown in FIG. 6, the
図6に示す透光部材50は、生体情報測定装置の被検体に接触する側の面に設けられ、被検体からの光を透過する。また透光部材50は、被検体の生体情報の測定時に、被検体に接触する。透光部材50は、ケース部30により形成される凸部52に設けられた検出窓として被検体に接触する。なお、透光部材50の被検体との接触面である第1面50aの表面形状は、本実施形態で平坦面であるが、これに限定されるものではなく、例えば曲面形状(球面形状)など、種々の形状を採用できる。また、透光部材50は、被検体からの光の波長を透過することができるものであればよく、透明な材料を用いてもよいし、有色の材料を用いてもよい。
The
透光部材50において被検体に接触する側の第1面50aの裏側の第2面50bに、凹部56を有している。この凹部56のスペースに、受光部140、発光部150、壁部70、絞り部(80a,80b)が設けられている。
The
また生体情報測定装置の被検体側の面において、検出窓としての透光部材50を有する凸部52は、ケース部30(ボトムケース36)の被検体と接触する面30aの一部であって、他の部分よりも被検体側に突出している。このような凸部52を設けることで、例えば静脈消失点を超えるための初期押圧を被検体に対して与えることが可能になる。ここで静脈消失点とは、被検体に凸部52を接触させ押圧を次第に強くした時に、脈波信号に重畳された静脈に起因する信号が消失、または脈波測定に影響しない程度に小さくなる点のことである。
Further, on the surface on the subject side of the biological information measuring apparatus, the
上述した実施形態の構成によれば、センサー部40において、透光部材50の近傍に位置し被検体と接触するケース部30(ボトムケース36)の凸部52の第1の部位としての頂部52t1と第2の部位としての凸部52の頂部52t2との距離L(幅寸法L)と、透光部材50の第2面50bから第1面50aまでの距離と、第2面50bから上述の第1の部位および第2の部位である凸部52の頂部52t1,52t2までの距離との差Δhの関係を上述の式(3)の関係に規定することにより、測定の対象物(例えば、皮膚411や図示しない血管)を経由した光を受光部140が的確に受光することが可能な対象物とセンサー部40との接触状態を、適切、且つ、安定して保持することができることから、例えば脈波などの生体情報を正確に取得することが可能となる。また、日常生活や激しい運動などを行った場合などにおいても携帯性を損ねることなく、的確な生体情報を取得することが可能な生体情報測定モジュールとしてのセンサー部40を得ることが可能となる。
According to the configuration of the above-described embodiment, in the
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、上述した実施形態に種々の変更や改良などを加えることが可能である。変形例を以下に述べる。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be added to the above-described embodiment. A modification will be described below.
(変形例1)
図10は、生体情報測定装置の変形例1に係るセンサー部を模式的に示す正断面図である。
上記実施形態では、図6のように、生体情報測定装置のセンサー部40における対象物(被検体)との接触面側に、対象物である皮膚表面に接触して押圧を与える突出部としての凸部52を有し、その凸部52が、ケース部30(ボトムケース36)の透光部材50近傍に形成された構成であるものとして説明したが、この構成に限定するものではない。
以下、変形例1に係るセンサー部40Bについて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
(Modification 1)
FIG. 10 is a front sectional view schematically showing a sensor unit according to Modification 1 of the biological information measuring device.
In the said embodiment, as FIG. 6, as a protrusion part which contacts and presses the skin surface which is a target object on the contact surface side with the target object (subject) in the
Hereinafter, the
図10に示す本変形例の生体情報測定装置のセンサー部40Bは、被検体からの光を透過し、被検体と接触する第1面50Baを有する透光部材50Bと、この透光部材50Bを有し、被検体と接触する面30Baを有するケース部30Bとを備えている。透光部材50Bは、その第1面50a側に、被検体側の皮膚表面に接触して押圧を与える凸部52Bを有している。凸部52Bの表面形状は、図10に示すような曲面形状(球面形状)であることが望ましいが、これに限定されるものではなく、種々の形状を採用できる。
A
ケース部30Bの透光部材50B近傍の部分は、上述の凸部52Bを含めた透光部材50Bの第1面50Ba側の形状に沿った形状を有し、凸部52Bの中央部の第1面50Baを露出させる開口部が形成されている。このケース部30Bの開口部は、センサー部40Bによる被検体の生体情報測定における検出窓として機能する。また、開口部の縁部を形成するケース部30Bの最も厚い部分である頂部52t1,52t2は、透光部材50Bの凸部52Bの第1面50Baよりも被検体側例えば被験者の皮膚側に突出している。これにより、生体情報測定装置(センサー部40B)の被検体(被験者)への装着状態において、透光部材50Bの凸部52Bの第1面50Baよりも、ケース部30Bの皮膚411と接触する面30Baが頂部52t1,52t2において皮膚により強く押圧されることにより、センサー部40Bと被検体としての被験者の皮膚との接触状態を安定的に保持することが可能になる。
The portion near the
なお、本変形例のセンサー部40Bの構成においても、上記実施形態のセンサー部40と同様に、上述したケース部30Bの開口部の幅であって第1の部位としての頂部52t1と第2の部位としての頂部52t2との間の距離(幅寸法)L、および、透光部材50Bの第2面50Bbから頂部52t1,52t2の直下の第1面50Baまでの距離と、第2面50Bbから頂部52t1,52t2までの距離との差(頂部52t1,52t2と各々の直下の透光部材50Bの第1面50Baとの距離)Δhは、上式(3)で表される範囲に構成されることが好ましい。
また、本変形例のセンサー部40Bにおいても、上記実施形態で述べたセンサー部40と同様に、ケース部30Bの開口部の幅である頂部52t1と頂部52t2との距離である幅寸法Lは、3.0mm≦L<4.5mmであることが好ましく、幅寸法Lが、機器の携帯性を損ねない上限の4.5mmであるとき、好適に適用可能な差Δhとして、0.05≦Δh≦0.3mmの範囲に設定することにより、運動時も含めた日常生活において携帯性を損ねることなく、的確な生体情報を取得することが可能なセンサー部40Bとすることが可能となる。
Note that, in the configuration of the
Further, in the
(変形例2)
図11は、生体情報測定装置の変形例2に係るセンサー部を模式的に示す正断面図である。
上記実施形態および変形例1では、図6および図10のように、生体情報測定装置のセンサー部40,40Bにおける対象物(被検体)との接触面側に、対象物である皮膚表面に接触して押圧を与える突出部としての凸部52,52Bを有する構成であるものとして説明したが、これらの構成に限定するものではない。
以下、変形例2に係るセンサー部40Cについて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
(Modification 2)
FIG. 11 is a front sectional view schematically showing a sensor unit according to Modification 2 of the biological information measuring device.
In the said embodiment and the modification 1, as shown in FIG. 6 and FIG. 10, it contacts the skin surface which is a target object on the contact surface side with the target object (subject) in the
Hereinafter, the
図11に示すように、変形例2に係る生体情報測定装置のセンサー部40Cは、被検体からの光を透過し、被検体と接触する第1面50Caを有する透光部材50Cと、この透光部材50Cを有し、被検体と接触する面30Caを有するケース部30Cとを備えている。本変形例の透光部材50Cは、第1面50Caと、向かい合う第2面50Cbとが略平行な平板状の形状を有している。
As shown in FIG. 11, the
ケース部30Cの透光部材50C近傍の部分は、透光部材50Cの第1面50Caに沿った形状を有し、透光部材50Cの中央部の第1面50Caを露出させる開口部が形成されている。このケース部30Cの開口部は、センサー部40Cによる被検体の生体情報測定における検出窓として機能する。また、開口部の縁部を形成するケース部30Cの被検体と接触する面30Caは、透光部材50Cの第1面50Caよりも被検体側(例えば被験者の皮膚側)に位置している。
A portion of the
本変形例の構成によれば、上記実施形態および変形例1のように、凸部52,52Bを有していない構成であっても、生体情報測定装置(センサー部40C)の被検体(被験者)への装着状態において、透光部材50Cの第1面50Caよりも、ケース部30Cの皮膚と接触する面30Caが上述した開口部の縁部(ケース部30Cの開口部における透光部材50Cを挟んだ第1の部位と第2の部位)において皮膚により強く押圧されることにより、センサー部40Cと被検体としての被験者の皮膚との接触状態を安定的に保持することが可能になる。
なお、変形例2のセンサー部40Cの構成においても、上記実施形態のセンサー部40と同様に、上述したケース部30Cの開口部の幅L(幅寸法L)、および、透光部材50Cの第2面50Cbから第1面50Caまでの距離と、第2面50Cbからケース部30Cの第1面30Caまでの距離との差(ケース部30Cの開口部の縁部近傍における透光部材50Cの第1面50Caからケース部30Cの被検体と接触する面30Caまでの距離)Δhは、上式(3)で表される範囲に構成されることが好ましい。
また、ケース部30Cの開口部の幅である幅寸法Lは、3.0mm≦L<4.5mmであることが好ましく、幅寸法Lが、機器の携帯性を損ねない上限の4.5mmであるとき、好適に適用可能な差Δhとして、0.05≦Δh≦0.3mmの範囲に設定することにより、運動時も含めた日常生活において携帯性を損ねることなく、的確な生体情報を取得することが可能なセンサー部40Cとすることが可能となる。
According to the configuration of this modified example, the subject (subject) of the biological information measuring device (
Note that, in the configuration of the
Further, the width dimension L which is the width of the opening of the
(変形例3)
図12は、生体情報測定装置の変形例3に係るセンサー部を模式的に示す部分断面図である。
以下、変形例3に係るセンサー部について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
(Modification 3)
FIG. 12 is a partial cross-sectional view schematically showing a sensor unit according to
Hereinafter, a sensor unit according to
本変形例に係るセンサー部は、図示はしないが、上記実施形態および変形例1,2のいずれかの構成の透光部材およびその透光部材を有するケース部を備えており、測定装置の装着状態において、測定の対象物(被検体)を経由した光を受光部が的確に受光することが可能な対象物とセンサー部との接触状態を、適切、且つ、安定して保持して、生体情報を正確に取得することが可能になっている。それを前提として、以下、本変形例におけるセンサー素子の配置や基板への搭載方法等について説明する。 Although not shown, the sensor unit according to the present modification includes a translucent member having any one of the configurations of the above-described embodiment and the first and second modifications, and a case unit having the translucent member, and is attached to the measurement device. In the state, the contact state between the sensor unit and the target object that can be accurately received by the light receiving unit with the light passing through the measurement target (subject) is appropriately and stably maintained, and the living body It is possible to obtain information accurately. Based on this premise, the arrangement of sensor elements and the mounting method on the substrate in this modification will be described below.
図12において、変形例3のセンサー部(光検出ユニット)は、基板160A(センサー基板)に実装された発光部150と、受光部140と、発光部150および受光部140の間に配置された遮光部としての壁部70とを有する。発光部150は、上記実施形態では説明を省略した構成を含む。即ち、発光部150は、レンズ151と、発光部150の台座となる台座部155とを含む。
In FIG. 12, the sensor unit (light detection unit) of
生体情報等を検出する生体情報測定装置では、光検出ユニットにおいて高品位の信号を検出する必要がある。そしてそのためには、高性能な発光部(例えばLED)を用いることが有効である。発光部の性能評価の観点は種々考えられるが、例えば、輝度が高く、光束角度が狭いものを想定することができる。このような発光部であれば、強い光をより限定された範囲に対して照射するため、例えば生体等で反射された反射光の強度も強くなり、結果として受光部で受光する光の強度を強くすることが可能である。しかし、このような発光部は、比較的性能の低い発光部に比べてサイズが大きくなってしまうため、光検出ユニットを小型化できないという課題が生じ、生体情報測定装置の携帯性を損ねてしまう虞がある。 In a biological information measuring apparatus that detects biological information or the like, it is necessary to detect a high-quality signal in the light detection unit. For this purpose, it is effective to use a high-performance light emitting unit (for example, LED). Various viewpoints for evaluating the performance of the light emitting unit are conceivable. For example, it is possible to assume that the luminance is high and the light beam angle is narrow. In such a light emitting unit, strong light is irradiated to a more limited range, so that the intensity of reflected light reflected by, for example, a living body becomes strong, and as a result, the intensity of light received by the light receiving unit is increased. It can be strengthened. However, since such a light emitting unit is larger in size than a light emitting unit with relatively low performance, there arises a problem that the photodetection unit cannot be miniaturized, and the portability of the biological information measuring device is impaired. There is a fear.
そこで、本変形例の光検出ユニットは、基板160Aの発光部150の配置位置には、台座部155よりもひと回り小さい穴部169が設けられ、発光部150は、基板160の穴部169に取り付けられている。
Therefore, in the light detection unit of this modification, a
本変形例の構成によれば、穴部169の深さに相当する分だけ発光部150の高さを吸収できる。そのため、光検出ユニット自体の厚み(高さ)を抑えることで小型化が可能になるとともに、発光部150と受光部140との高さの差異も小さくすることが可能である。したがって、携帯性を損ねることなく、高性能な発光部150を用いることによって高品位の信号を検出し、より精度の高い生体情報を測定することが可能な小型の生体情報測定装置の提供に供することができる。
According to the configuration of this modification, the height of the
(変形例4)
図13は、生体情報測定装置の変形例4にかかるセンサー部を模式的に示す斜視図である。
以下、変形例4に係る生体情報測定装置について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。例えば、本変形例に係るセンサー部においても、図示はしないが、上記実施形態および変形例1,2のいずれかの構成の透光部材およびその透光部材を有するケース部を備えており、対象物とセンサー部との接触状態を、適切、且つ、安定して保持して、生体情報を正確に取得することが可能になっていることを前提として、以下、本変形例におけるセンサー素子の配置や基板への搭載方法等について説明する。
(Modification 4)
FIG. 13 is a perspective view schematically showing a sensor unit according to
Hereinafter, a biological information measuring apparatus according to
図13において、変形例4に係る生体情報測定装置のセンサー部(光検出ユニット)は、生体情報として心拍数を監視する心拍数監視装置のセンサー部として説明する。変形例4に係る生体情報測定装置としての心拍数監視装置1020(センサー部)は、図13では図示していないが、前述の実施形態1と同様に、バンドなどの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
In FIG. 13, the sensor unit (light detection unit) of the biological information measuring device according to
変形例4に係る心拍数監視装置1020(センサー部)は、複数(本例では二つ)の発光部としての発光素子1221,1223と、一つの受光部としての受光素子1222とが、一列に並び配置されている。具体的には、少なくとも二つのセンサーエレメントを備えたセンサー1022(本例では、三つのセンサーエレメントとして、第1の発光部および第2の発光部としての二つの発光素子1221,1223と、受光部としての受光素子1222とを用いている)を有している。なお、図示しないが、受光素子1222と発光素子1221との間、および受光素子1222と発光素子1223との間に、上述した実施形態および変形例と同様の構成の遮光部としての壁部を備えていることが望ましい。
The heart rate monitoring device 1020 (sensor unit) according to the
そして、第1の発光部および第2の発光部としての二つの発光素子1221,1223の間に受光部としての受光素子1222が配置されている。また、第1の発光部および第2の発光部としての二つの発光素子1221,1223は、受光部としての受光素子1222の中心を通る仮想線に対して線対称の位置に配置されている。発光素子1221,1223および受光素子1222を、このような配置とすることにより、デッドスペースが減少し、省スペース化を図ることができる。また、線対称位置にある第1の発光部、および第2の発光部を併せた光が受光部に集まり、より正確な検出を行うことができる。
And the
センサーエレメントは、センサー信号を検出する。センサー1022は、ユーザーの皮膚に対して発光するための二つのLEDを用いた発光素子1221,1223から成る光学センサーと、皮膚から反射した光を受信するための少なくとも一つの受光素子1222(フォトダイオード)とを備えている。さらに、心拍数監視装置1020は、ケース部またはハウジング(図示せず)を有している。ケース部またはハウジングは、例えば、上述の実施形態における透光部材50を有するケース部30と類似、あるいは同一とすることが望ましい。
The sensor element detects a sensor signal. The
そして、センサー1022は、キャリア(基板)1026の一面に担持されている。ここで、キャリア(基板)1026と、キャリア(基板)1026上に担持されたセンサー1022とを含む構成が生体情報測定モジュールに該当する。なお、以下の変形例5においても同様である。発光素子1221,1223から射出された光は、皮膚などに吸収されずに反射され、受光素子1222に直接到達することができる。心拍数監視装置1020において、キャリア1026と発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとの間の距離は、キャリア1026と受光素子1222の上面1222aとの間の距離より小さい。即ち、キャリア1026と発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとの間の距離と、キャリア1026と受光素子1222の上面1222aとの間の距離との差が、Δtである。そして、受光素子1222は、一番上の表層であるその上面1222aから光を受信する。それらの構成によれば、発光素子1221,1223から射出された光の大部分は皮膚に向かい、反射光は、空気層などの介入なしに直接受光素子1222に入射される効果がある。換言すれば、受光素子1222が皮膚に密着する構造であるため、受光素子1222の上面(受光面)1222aと皮膚との間に隙間が生じにくい構造とすることができ、これにより外光などのノイズ源となる光が上面1222aに入射することを抑制することができる。また、皮膚を通過しない発光素子1221,1223からの光、例えば発光素子1221,1223から直接受光素子1222に入射する光は、受光素子1222の上面1222aに到達することができない。
The
(変形例5)
次に、図14を参照して変形例5に係る生体情報測定装置としての心拍数監視装置1030(センサー部)について説明する。図14は、生体情報測定装置の変形例5に係るセンサー部を模式的に示すものであり、生体情報測定装置としての心拍数監視装置のセンサー部を示す断面図である。なお、本変形例に係る生体情報測定装置としての心拍数監視装置1030は、図14では図示していないが、前述の実施形態と同様に、バンドなどの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。また、本変形例に係るセンサー部においても、図示はしないが、上記実施形態および変形例1,2のいずれかの構成の透光部材およびその透光部材を有するケース部を備えており、対象物とセンサー部との接触状態を、適切、且つ、安定して保持して、生体情報を正確に取得することが可能になっていることを前提として、以下、本変形例におけるセンサー素子の配置や基板への搭載方法等について説明する。
(Modification 5)
Next, a heart rate monitoring device 1030 (sensor unit) as a biological information measuring device according to Modification 5 will be described with reference to FIG. FIG. 14 schematically illustrates a sensor unit according to Modification 5 of the biological information measurement device, and is a cross-sectional view illustrating the sensor unit of the heart rate monitoring device as the biological information measurement device. Although not shown in FIG. 14, the heart
図14に示すように、発光部としての発光素子1221,1223および受光部としての受光素子1222の電気的接続端子1034は、電気的要素の保護のために絶縁性材料(例えばエポキシ樹脂)1032で、好ましくは覆われていなければならない。また、絶縁性材料1032が発光素子1221,1223や受光素子1222を覆わないように構成することができる。具体的には、発光素子1221と受光素子1222との間の領域、発光素子1223と受光素子1222との間の領域を絶縁性材料1032で埋めるように構成することができる。換言すれば、少なくとも受光素子1222の上面1222a、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aが絶縁性材料1032に覆われないように構成することができる。このように構成することで、皮膚と発光素子1221,1223との間のエアギャップによる妨害を抑制することができる。さらに、絶縁性材料1032が発光素子1221,1223の上面1221a,1223aや受光素子1222の上面1222aを覆うように構成しても良い。このように構成することで、皮膚と接触する受光素子1222の上面1222aや、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aを保護することができるので、受光素子1222の上面1222aや、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aの損傷を防ぐことができる。この場合、絶縁性材料1032は保護膜とみなすこともできる。
As shown in FIG. 14, the
本変形例5に係る生体情報測定装置としての心拍数監視装置1030(センサー部)では、一般に可能性がある実施例として、エポキシ樹脂を用いた絶縁性材料1032を設けている。図14においては、絶縁性材料1032は、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aを覆うことなく配置され、電気的接続端子1034を保護する。発光素子1221,1223から射出されている光は、矢印にて表される。
In a heart rate monitoring device 1030 (sensor unit) as a biological information measuring device according to the fifth modification, an insulating
このように、絶縁性材料1032の配置は、心拍数監視装置1030の正しい機能を妨げない程度の最小限で行うことにより、発光素子1221,1223および受光素子1222の電気的接続端子1034を保護することで、この心拍数監視装置1030は更に改良されることができる。さらに、心拍数監視装置1030は、ケース部またはハウジング(図示せず)を有しており、そのケース部またはハウジングは、例えば、上述の実施形態における透光部材50を有するケース部30と類似、あるいは同一とすることが望ましい。
In this way, the insulating
(変形例6)
図15は、生体情報測定装置の変形例6に係るセンサー部を模式的に示す部分断面図である。
以下、変形例6に係る生体情報測定装置のセンサー部について説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。また、本変形例に係るセンサー部においても、図示はしないが、上記実施形態および変形例1,2のいずれかの構成の透光部材およびその透光部材を有するケース部を備えており、対象物とセンサー部との接触状態を、適切、且つ、安定して保持して、生体情報を正確に取得することが可能になっていることを前提として、以下、本変形例におけるセンサー素子の配置等について説明する。
(Modification 6)
FIG. 15 is a partial cross-sectional view schematically showing a sensor unit according to Modification 6 of the biological information measuring device.
Hereinafter, the sensor unit of the biological information measuring device according to Modification 6 will be described. In addition, about the same component as the said embodiment, the same number is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted. Further, the sensor unit according to this modification also includes a translucent member having any one of the configurations of the above-described embodiment and the first and second modifications, and a case unit having the translucent member, although not illustrated. Assuming that the contact state between the object and the sensor unit is appropriately and stably maintained and that it is possible to accurately acquire biological information, the arrangement of the sensor elements in this modification will be described below. Etc. will be described.
図15に示す本変形例の生体情報測定装置のセンサー部は、被検体からの光を受光する第1の受光部140と、被検体からの光を受光する第2の受光部141と、被検体に対して光を射出する1つの発光部150とを含む。また、本変形例のセンサー部は、第1の受光部140、第2の受光部141、および発光部150よりも被検体側の位置に設けられ、被検体からの光を透過して、且つ、被検体の生体情報の測定時に被検体に接触して押圧を与える凸部52Bを含む透光部材50Bを含む。本変形例では、図10に示す変形例1の凸部52Bを含む透光部材50B、および、透光部材50Bを有するケース部30Bと同じ構成であるものとして説明する。よって、本変形例の生体情報測定装置は、変形例1の透光部材50Bおよびケース部30B(図10を参照)を有する生体情報測定装置により得られる効果に加えて、以下に説明する構成による効果を得ることができる。
なお、図15では、各構成を判りやすく説明する便宜上、生体情報検出装置の構成、特に、凸部52Bを含む透光部材50Bを模式的に示しており、図中の寸法比率は実際のものとは異なる。
The sensor unit of the biological information measuring apparatus of this modification shown in FIG. 15 includes a first
15 schematically shows the configuration of the biological information detecting device, particularly the
生体情報測定装置から被検体への方向(図中、発光部150および第1および第2の受光部140,141から透光部材50Bに向かう方向)において、透光部材50Bのうち第1の受光部140に対応する位置または領域での高さをh1とし、透光部材50Bのうち第2の受光部141に対応する位置または領域での高さをh2とした場合、h1>h2である。
In the direction from the biological information measuring device to the subject (in the drawing, the direction from the
この際、生体情報測定装置は、第1の受光部140で検出された第1の検出信号に基づいて、被検体の生体情報を演算する処理部(不図示、上記実施形態では図5の処理部200)を含んでもよい。このようにすれば、第1の受光部140からの第1の検出信号を用いて、脈拍等の生体情報の演算を行うことが可能になる。
At this time, the biological information measuring apparatus is configured to calculate a biological information of the subject based on the first detection signal detected by the first light receiving unit 140 (not shown, in the above embodiment, the processing of FIG. 5). Part 200). In this way, it is possible to calculate biological information such as a pulse using the first detection signal from the first
本変形例の生体情報測定装置において、発光部150と第1の受光部140との距離をL1とし、発光部150と第2の受光部141との距離をL2とした場合に、L1<L2である。処理部(不図示)は、第2の受光部141で検出された第2の検出信号に基づいて、第1の受光部140で検出された第1の検出信号の体動ノイズを低減する体動ノイズ低減処理を行い、体動ノイズ低減処理後の第1の検出信号に基づいて、生体情報を演算する。
In the biological information measuring apparatus of this modification, when the distance between the
このようにすれば、各受光部(第1の受光部140、第2の受光部141)に対応する位置又は領域での高さと、各受光部(第1の受光部140、第2の受光部141)と発光部150間の距離の少なくとも一方に差を設けることで、上述したように、第1の受光部140において主として脈信号を検出し、第2の受光部141において主として体動ノイズを検出することが可能になる。そのため、第1の受光部140の第1の検出信号に対して、第2の受光部141の第2の検出信号を用いた体動ノイズ低減処理を行うことや、体動ノイズ低減処理後の第1の検出信号から精度のよい生体情報を求めること等が可能になる。
In this way, the height at the position or region corresponding to each light receiving unit (first
(変形例7)
図16は、生体情報測定装置の変形例7におけるセンサー部40Dを透光部材側からみて模式的に示す平面図である。
以下、変形例7に係る生体情報測定装置のセンサー部40Dについて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。また、図示はしないが、本変形例に係るセンサー部においても、上記実施形態および変形例1,2のいずれかの構成の透光部材およびその透光部材を有するケース部を備えており、対象物とセンサー部との接触状態を、適切、且つ、安定して保持して、生体情報を正確に取得することが可能になっていることを前提として、以下、本変形例におけるセンサー素子の配置等について説明する。
(Modification 7)
FIG. 16 is a plan view schematically showing the
Hereinafter, the
図16に示す本変形例の生体情報測定装置のセンサー部40Dは、2つの発光部として第1の発光部150および第2の発光部150Aと、2つの受光部として第1の受光部140および第2の受光部141を有する。第1の発光部150及び第2の発光部150Aは、第2の受光部141とX方向に沿う同一直線上に基板160Dの実装面160aに配置される。換言すれば、第1の発光部150の中心と第2の発光部150Aの中心とを結ぶ直線上に第2の受光部141を配置し、前記直線の垂線方向に第1の受光部140を配置する。このため、第1の受光部140から第1の発光部150までの距離L41と、第2の受光部141から第1の発光部150までの距離L51とが異なる。また、第1の受光部140から第2の発光部150Aまでの距離L42と、第2の受光部141から第2の発光部150Aまでの距離L52とが異なる。また、各発光部150,150Aと各受光部140,141との間には遮光部としてのフレーム状の壁部70Dが配置され、各発光部150,150Aから射出された光が各受光部140,141に直接入射されて受光されることを抑制できるようになっている。
The
すなわち、上記距離L41,L42と上記距離L51,L52とが異なるので、上記と同様に、第1の発光部150から射出されて被検体を介して第1の受光部140及び第2の受光部141に入射される光の光路の長さ、あるいは経路を確実に異ならせることができる。従って、第1の発光部150及び第2の発光部150Aが上記位置にそれぞれ配置されることにより、第1の発光部150から射出されて検出部位を介して第1の受光部140及び第2の受光部141に入射される光の光路の長さ、あるいは経路を確実に異ならせることができる。換言すれば、第1の受光部140及び第2の受光部141では異なる情報を有する光を受光することができる。従って、第1の受光部140及び第2の受光部141による受光結果を確実に異ならせることができるので、生体情報の検出及び解析精度を確実に向上させることができる。
That is, since the distances L41 and L42 are different from the distances L51 and L52, similarly to the above, the first
なお、本変形例の生体情報測定装置におけるセンサー部40Dにおいて、第1の発光部150から射出する光の波長帯と、第2の発光部150Aから射出させる光の波長帯とを異ならせる構成とすることができる。このようにすることにより、例えば、被検体の血管内の第1の物質に反射され易い第1の波長域の光を、第1の発光部150および第2の発光部150Aのうちの一方から射出させ、第1の物質とはことなる第2の物質に反射され易い第1の波長域とは異なる第2の波長域の光を、第1の発光部150および第2の発光部150Aのうちの他方から射出させるようにすれば、複数(この場合は2つ)の物質に対応する検出値を得ることが可能な生体情報測定装置として提供することができる。
In the
(変形例8)
図17は、生体情報測定装置の変形例8におけるセンサー部40Eを模式的に示す正断面図である。
上記実施形態では、発光部150から射出された光が、受光部140に直接入射されて受光されることを抑制する遮光部としての壁部70(第1壁部71、第2壁部72)を、発光部150および受光部140が実装された基板160の支持面(実装面)160aの発光部150と受光部140との間に配置したが、これに限定されるものではない。
以下、変形例8に係る生体情報測定装置のセンサー部40Eについて説明する。なお、上記実施形態と同一の構成部位については、同一の番号を附し、重複する説明は省略する。
(Modification 8)
FIG. 17 is a front sectional view schematically showing a sensor unit 40E in Modification 8 of the biological information measuring device.
In the above embodiment, the wall portion 70 (
Hereinafter, the sensor unit 40E of the biological information measuring device according to Modification 8 will be described. In addition, about the same component as the said embodiment, the same number is attached | subjected and the overlapping description is abbreviate | omitted.
図17において、本変形例のセンサー部40Eは、上記実施形態のセンサー部40(図6参照)と概ね同じ構成を有している。特に、透光部材50´と、その透光部材50´を有するケース部30(ボトムケース36)の凸部52の2つの頂部52t1,52t2の距離(幅寸法)L、透光部材50´の第2面50´bから第1面50´aまでの距離と、第2面50´bから各頂部52t1,52t2までの距離との差Δtなどの各部の形状や寸法関係、および、基板(センサー基板)160上に実装された発光部150および受光部140の位置関係は、図6に示す上記実施形態のセンサー部40と同一である。上記実施形態のセンサー部40と、本変形例のセンサー部40Eとの違いは、発光部150と受光部140との間に配置される遮光部としての壁部570が、基板160ではなく、透光部材50´に設けられている点である。本発明における上記実施形態および変形例では、透光部材はケース部の一部位とされているので、本変形例のセンサー部40Eにおける遮光部としての壁部570は、ケース部30に設けられている(固定されている)ということもできる。
In FIG. 17, the sensor unit 40E of the present modification has substantially the same configuration as the sensor unit 40 (see FIG. 6) of the above embodiment. In particular, the distance (width dimension) L between the two top portions 52t1 and 52t2 of the
具体的には、本変形例のセンサー部40Eにおいて、壁部570は、一端側が透光部材50´に固定され、他端側が、透光部材50´の第2面50´bと対向する基板160の支持面(実装面)160aに実装された発光部150と受光部140との間を遮光できる位置に配置されている。図17における壁部570は、上記他端側が、発光部150から射出された光が受光部140に直接入射して受光されない位置まで延びて、基板160の支持面160aとの間には隙間を有している構成を示しているが、これに限られるものではない。例えば、一端側が透光部材50´に固定された壁部570の他端側が、基板160の支持面160aに接触していてもよいし、あるいは、基板160の支持面160aを座ぐり加工することによって凹部を形成し、この凹部に壁部570の他端側の一部を配置させる構成としてもよい。
Specifically, in the sensor unit 40E of the present modified example, the
本変形例のセンサー部40Eによれば、発光部150および受光部140を有する検出部(センサー部)を汎用の検出モジュール(センサーモジュール)として構成し、ユニット部品として準備しておくことにより、その汎用モジュールを、遮光部としての壁部570が設けられた透光部材50´を有するケース部30に組み込むことによって、測定精度の高い生体情報測定装置を構成することができる。
According to the sensor unit 40E of the present modification, the detection unit (sensor unit) including the
(変形例9)
図18は、生体情報測定装置の変形例9におけるセンサー部40Fを模式的に示す正断面図である。
上述の変形例8では、遮光部としての壁部570を、基板160ではなく透光部材50´(ケース部30)側に設ける構成について説明したが、これに限定されない。図18に示すセンサー部40Fのように、基板160の支持面160aの発光部150と受光部140との間に遮光部としての壁部70Aを配置するとともに、ケース部30(ボトムケース36)が有する透光部材50Aに遮光部570Aを設ける構成としてもよい。透光部材50Aに配置する遮光部570Aは、壁部70Aの直上であって、発光部150から射出された射出光の光路と、被検体からの反射光の光路との境界となる部位に配置する。
(Modification 9)
FIG. 18 is a front sectional view schematically showing a sensor unit 40F in Modification 9 of the biological information measuring device.
In the above-described modification 8, the configuration in which the
この構成によれば、基板160の支持面160aに設けられた壁部70Aにより、発光部150から射出された光が受光部140に直接照射されて受光されることを抑制できるとともに、透光部材50Aに設けられた遮光部570Aにより、発光部150から被検体に照射される光、および、被検体から受光部140に反射される光の光路を光学的に遮蔽し、受光部140に被検体からの反射光ではないノイズ光が入射され受光してしまうことを抑制することができる。したがって、高精度にて安定した生体情報を測定することが可能な生体情報測定装置のセンサー部40Fを提供することができる。
According to this configuration, the
なお、以上のように実施形態および変形例について詳細に説明したが、本発明の新規事項および効果から実体的に逸脱しない多くの変形が可能であることは当業者には容易に理解できるであろう。従って、このような変形例はすべて本発明の範囲に含まれるものとする。例えば、明細書又は図面において、少なくとも一度、より広義または同義な異なる用語と共に記載された用語は、明細書又は図面のいかなる箇所においても、その異なる用語に置き換えることができる。また生体情報測定モジュール、光検出ユニット、生体情報測定装置等の構成、動作も本実施形態で説明したものに限定されず、種々の変形実施が可能である。 Although the embodiments and the modifications have been described in detail as described above, those skilled in the art can easily understand that many modifications can be made without departing from the novel matters and effects of the present invention. Let's go. Accordingly, all such modifications are intended to be included in the scope of the present invention. For example, a term described at least once together with a different term having a broader meaning or the same meaning in the specification or the drawings can be replaced with the different term in any part of the specification or the drawings. Further, the configuration and operation of the biological information measurement module, the light detection unit, the biological information measurement device, and the like are not limited to those described in this embodiment, and various modifications can be made.
10…バンド部、12…バンド穴、14…バックル部、15…バンド挿入部、16…突起部、30,30B,30C…ケース部、30a,30Ba,30Ca…(被検体と接触する)面、32…発光窓部、34…トップケース、35…端子部、36…ボトムケース、40,40B,40C,40D,40E,40F…センサー部、50,50´,50A,50B,50C…透光部材、50a,50Ba,50Ca…第1面、50b,50Bb,50Cb…第2面、52,52B…凸部、52t1,52t2…頂部、54…溝部、56…凹部、70,70A,570…遮光部としての壁部、71…遮光部としての第1壁部、72…遮光部としての第2壁部、80…絞り部、140…受光部(第1の受光部)、141…第2の受光部、150…発光部(第1の発光部)、150A…第2の発光部、151…ドーム型レンズ、155…台座部、160,160A,160D…基板、160a…支持面(実装面)、169…穴部、170…体動センサー部、172…加速度センサー、180…振動発生部、200…処理部、210…信号処理部、212…体動ノイズ低減部、220…拍動情報演算部、230…報知制御部、240…記憶部、250…通信部、252…アンテナ、260…報知部、274…接続端子、400…生体情報測定装置、410…手首、411…皮膚、420…端末装置、430…表示部、570A…遮光部、1020…心拍数監視装置、1022…センサー、1026…キャリア、1030…心拍数監視装置、1032…絶縁性材料、1034…電気的接続端子、1221,1223…発光素子、1221a,1222a…上面、1222…受光素子。
DESCRIPTION OF
Claims (10)
前記被検体を経由した前記光を受光する受光部と、
前記光を透過し、前記被検体と接触する透光部材と、
前記透光部材を有し、少なくとも一部が前記被検体と接触するケース部と、を備え、
前記発光部から前記透光部材に向かう方向と直交する方向からの断面視において、前記透光部材の前記被検体と接触する第1面と向かい合う前記透光部材の第2面を基準としたときに、前記第2面から前記第1面までの距離は、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離よりも短いことを特徴とする生体情報測定装置。 A light emitting unit for emitting light to the subject;
A light receiving unit for receiving the light passing through the subject;
A translucent member that transmits the light and contacts the subject;
The translucent member, and at least a part of the case contacting the subject, and
When the second surface of the translucent member facing the first surface of the translucent member in contact with the subject in a cross-sectional view from a direction orthogonal to the direction from the light emitting unit toward the translucent member is used as a reference Furthermore, the distance from the said 2nd surface to the said 1st surface is shorter than the distance from the said 2nd surface to the surface which contacts the said test object of the said case part, The biological information measuring device characterized by the above-mentioned.
前記ケース部は、前記発光部から前記透光部材に向かう方向に沿って突出する突出部を有し、
前記透光部材は、前記突出部に設けられていることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 1,
The case portion has a protruding portion protruding along a direction from the light emitting portion toward the light transmissive member,
The biological information measuring device, wherein the translucent member is provided on the protruding portion.
前記断面視において、前記透光部材の近傍に位置し前記被検体と接触する前記ケース部の第1の部位と、前記透光部材を挟んで前記第1の部位の反対側に位置する第2の部位との距離をLとしたとき、前記LがL=4.5mmのとき、前記第2面から前記第1面までの距離と、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離との差Δhは、0.05mm≦Δh≦0.3mmであることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 1 or 2,
In the cross-sectional view, the first part of the case portion that is in the vicinity of the translucent member and contacts the subject, and the second part that is located on the opposite side of the first part with the translucent member interposed therebetween. Where L is L = 4.5 mm, the distance from the second surface to the first surface, and the second surface is in contact with the subject of the case portion The biological information measuring device, wherein the difference Δh from the distance to the surface to be measured is 0.05 mm ≦ Δh ≦ 0.3 mm.
前記断面視において、前記透光部材の近傍に位置し前記被検体と接触する前記ケース部の第1の部位と、前記透光部材を挟んで前記第1の部位の反対側に位置する第2の部位との距離をLとしたとき、前記Lが4.0mm≦L≦5.0mmのとき、前記第2面から前記第1面までの距離と、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離との差Δhは、0.15mm≦Δh≦0.17mmであることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 1 or 2,
In the cross-sectional view, the first part of the case portion that is in the vicinity of the translucent member and contacts the subject, and the second part that is located on the opposite side of the first part with the translucent member interposed therebetween. Where L is 4.0 mm ≦ L ≦ 5.0 mm, the distance from the second surface to the first surface, and the second surface to the case portion. A biological information measuring apparatus, wherein a difference Δh from a distance to a surface in contact with a subject is 0.15 mm ≦ Δh ≦ 0.17 mm.
前記断面視において、前記透光部材の近傍に位置し前記被検体と接触する前記ケース部の第1の部位と、前記透光部材を挟んで前記第1の部位の反対側に位置する第2の部位との距離をLとしたとき、前記第2面から前記第1面までの距離と、前記第2面から前記ケース部の前記被検体と接触する面までの距離との差Δhは、式(1)で表されることを特徴とする生体情報測定装置。
In the cross-sectional view, the first part of the case portion that is in the vicinity of the translucent member and contacts the subject, and the second part that is located on the opposite side of the first part with the translucent member interposed therebetween. When the distance from the region is L, the difference Δh between the distance from the second surface to the first surface and the distance from the second surface to the surface of the case portion that contacts the subject is: The biological information measuring device represented by Formula (1).
前記発光部と前記受光部との間に配置され、前記発光部から前記受光部に直接入射される前記光を遮蔽する遮光部を備えることを特徴とする生体情報測定装置。 In the biological information measuring device according to any one of claims 1 to 5,
A biological information measuring device, comprising: a light-shielding unit that is disposed between the light-emitting unit and the light-receiving unit and shields the light that is directly incident on the light-receiving unit from the light-emitting unit.
前記遮光部は、前記ケース部に設けられていることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 6,
The biological information measuring device, wherein the light shielding part is provided in the case part.
前記被検体に光を射出する第2の発光部を備え、
前記発光部および前記第2の発光部は、各々の光の射出位置の前記透光部材からの距離、前記受光部からの距離、の少なくともいずれかが異なる位置に配置されることを特徴とする生体情報測定装置。 In the biological information measuring device according to any one of claims 1 to 7,
A second light emitting unit for emitting light to the subject;
The light emitting unit and the second light emitting unit are arranged at positions where at least one of a distance from the light transmitting member and a distance from the light receiving unit of each light emission position is different. Biological information measuring device.
前記発光部と前記第2の発光部とから各々射出される光の波長帯が異なることを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to claim 8,
The biological information measuring device, wherein wavelength bands of light emitted from the light emitting unit and the second light emitting unit are different from each other.
前記ケース部は遮光性を有することを特徴とする生体情報測定装置。 The biological information measuring device according to any one of claims 1 to 9,
The biological information measuring device, wherein the case portion has a light shielding property.
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