JP2018000541A - 生体情報測定モジュール、および生体情報測定機器 - Google Patents
生体情報測定モジュール、および生体情報測定機器 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】発光部から対象物に向かって射出される光を効率よく対象物に照射させることが可能な生体情報測定モジュールを提供する。【解決手段】生体情報測定モジュール30は、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)と、前記発光部から射出され、対象物に向かって進む光の進行方向に対して傾斜するテーパー部3114を有する反射部3110と、前記発光部および前記反射部からの光が対象物によって反射された反射光を受光する受光部315と、を含む。【選択図】図4
Description
本発明は、生体情報測定モジュール、および生体情報測定機器に関する。
従来、バンド等によって手首等の部位に装着され、装着者の脈波等の生体情報を測定する生体情報測定モジュールや、当該生体情報の測定機能を有する腕時計状のリスト機器(生体情報測定機器)が知られている。例えば特許文献1には、測定の対象物として装着者(被験者)の腕(手首)に装着し、光学式センサーを用いて脈波などの生体情報を計測する生体情報測定モジュールが搭載された生体情報測定機器が開示されている。
このような光学式センサーを用いた生体情報測定モジュールやそれを用いた生体情報測定機器では、測定対象物である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、受光部の受光する光の量を多くすることが、測定精度を高めるために重要である。これに対し、特許文計1に記載されている生体情報測定機器では、発光部の周辺に反射膜を備えており、発光部から射出される光を効率よく対象物に照射できるようにすることが提案されている。
しかしながら、特許文献1の生体情報測定モジュールやそれを用いたリスト機器(生体情報測定機器)では、発光部から対象物に向かって射出される光の方向に沿った方向に反射膜が設けられているため、例えば反射膜と平行な方向もしくは垂直な方向に進む光に対しては反射光を生じることが無く、発光部から射出される光を効率よく対象物に照射させることに対しての効果を得ることができないという課題を有していた。
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。
[適用例1]本適用例に係る生体情報測定モジュールは、発光部と、前記発光部から射出された光のうち、対象物に向かって進む前記光の進行方向に対して傾斜するテーパー部を有し、前記光を反射する反射部と、前記対象物によって反射された前記光の反射光を受光する受光部と、を含むことを特徴とする。
本適用例によれば、反射部の有するテーパー部が、光の進行方向に対して傾斜しているため、発光部から射出された対象物に向かって進む光以外の光がテーパー部によって反射され、その反射光も対象物に向かって進ませることができる。このように、発光部から射出され対象物に向かって進む光と、それ以外の光が反射部によって反射された反射光とが対象物に対して進むことになり、生体情報を測定するための光を効率よく対象物に照射することが可能となる。
[適用例2]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記光の射出方向に沿った前記反射部の高さは、770μm以下、200μm以上であることが好ましい。
本適用例によれば、反射部の高さを、770μm以下、200μm以上とすることにより、発光部から射出された光を効率よく対象物に照射することができ、正確な生体情報を得ることができる。
なお、反射部の高さが770μmを超えても、発光部からの距離が大きくなり反射される光の量が少なくなることから、反射光の強度は変わらなくなる。また、200μm未満とすると、射出光のロスが多くなり、測定に必要な照射量が得られなくなることから、生体情報の測定の正確性が低下してしまう。
なお、反射部の高さが770μmを超えても、発光部からの距離が大きくなり反射される光の量が少なくなることから、反射光の強度は変わらなくなる。また、200μm未満とすると、射出光のロスが多くなり、測定に必要な照射量が得られなくなることから、生体情報の測定の正確性が低下してしまう。
[適用例3]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記反射部の高さは、700μm以下、200μm以上であることが好ましい。
本適用例によれば、発光部から射出された光を効率よく対象物に照射することができ、正確な生体情報を得ることができるとともに、より薄型の生体情報測定モジュールを実現することができる。
[適用例4]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記反射部の高さは、650μm以下、200μm以上であることが好ましい。
本適用例によれば、発光部から射出された光を効率よく対象物に照射することができ、正確な生体情報を得ることができるとともに、さらに薄型の生体情報測定モジュールを実現することができる。
[適用例5]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記対象物側からの平面視において、前記反射部は、円形であることが好ましい。
本適用例によれば、発光部から放射状に広がる光を、円形の反射部によって反射することにより、反射された光を効率よく対象物に照射することができる。
[適用例6]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記平面視において、前記反射部は、多角形であることが好ましい。
本適用例によれば、反射部を配置するスペースを効率よく設定することができ、小型の生体情報測定モジュールを得ることができる。
[適用例7]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記反射部の高さは、前記受光部の高さよりも高いことが好ましい。
本適用例によれば、受光部より高い反射部が遮光部材となり、発光部から射出された光が、外乱光(ノイズ)として直接受光部に入射することを防止することができる。
[適用例8]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記反射部の高さは、前記受光部の高さよりも低いことが好ましい。
本適用例によれば、反射部の高さを低くすることにより、生体情報測定モジュールを薄型化することができる。
[適用例9]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記発光部は、複数配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、複数設けられた発光部から、より強い光が対象物に照射されることから測定をより正確に行うことができ、正確な生体情報を得ることができる。
[適用例10]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、複数の前記発光部は、前記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されていることが好ましい。
本適用例によれば、受光部の中心を通る仮想線に対して線対称の位置に発光部を配置することにより、複数の発光部から射出されて放射状に広がる光を、受光部に向かって効率よく反射でき、対象物に対して効率よく光を照射することができる。
[適用例11]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記反射部には、反射膜が設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、発光部からの光を反射する反射部に反射膜を設けることで、コスト低減に寄与することができる。
[適用例12]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記反射部は、前記テーパー部よりも前記対象物側に配置されたガイド部を含むことが好ましい。
本適用例によれば、テーパー部で反射された光が、対象物側に配置されたガイド部によって射出方向を決めることができることから、対象物に対して効率よく光を照射することができる。
[適用例13]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記平面視において、前記反射部と前記受光部との間の距離は、前記反射部と前記受光部とが並ぶ方向の前記反射部の幅よりも短いことが好ましい。
本適用例によれば、発光部から射出され、対象物に照射された光が反射され、その反射された光が受光部に入射するまでの経路を、短くすることができるため、外乱光の混入などによるノイズを少なくすることができ、精度の高い生体情報を得ることができる。
[適用例14]上記適用例に記載の生体情報測定モジュールにおいて、前記発光部と前記受光部との間に、遮光壁が設けられていることが好ましい。
本適用例によれば、発光部と受光部との間の遮光壁により、発光部から射出された光が、外乱光(ノイズ)として直接受光部に入射することを、確実に防止することができる。
[適用例15]本適用例に係る生体情報測定機器は、上記適用例のいずれか一例に記載の生体情報測定モジュールと、センサー部が接続された第1の基板と、前記生体情報測定モジュールに含まれる少なくとも前記発光部、前記反射部、および前記受光部が接続されている第2の基板と、を備えていることを特徴とする。
本適用例によれば、センサー部が接続された第1の基板と、少なくとも発光部、反射部、および受光部が接続された第2の基板との、それぞれ異なる基板を用いることにより、組み立てを効率よく行うことができる。
また、センサー部の配置が外装デザインに大きな影響を与えるため、センサー部の接続された第1の基板とは別に、発光部、反射部、および受光部を接続する第2の基板を設けるため、設計自由度やデザイン自由度などを高めることが可能となる。
また、センサー部の配置が外装デザインに大きな影響を与えるため、センサー部の接続された第1の基板とは別に、発光部、反射部、および受光部を接続する第2の基板を設けるため、設計自由度やデザイン自由度などを高めることが可能となる。
[適用例16]上記適用例に記載の生体情報測定機器において、前記生体情報測定モジュールの測定結果を振動によって報知する振動部、を備え、前記対象物側からの平面視において、前記振動部は、前記反射部と重ならない位置に配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、振動部の振動の反射部への伝導を抑制することができ、反射部が振動することによって光の反射が不規則になり、対象物に対する照射効率の低下を抑制することができる。
[適用例17]上記適用例に記載の生体情報測定機器において、前記生体情報測定モジュールの測定結果を振動によって報知する振動部、を備え、前記対象物側からの平面視において、前記振動部は、前記発光部と重ならない位置に配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、振動部の振動の発光部への伝導を抑制することができ、発光部が振動してしまうことによって生じる光の射出状態のばらつきによる対象物に対する照射効率の低下を抑制することができる。
[適用例18]上記適用例に記載の生体情報測定機器において、前記センサー部は、気圧センサーを含み、前記対象物側からの平面視において、前記気圧センサーは、前記発光部と重ならない位置に配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、発光部は対象物に対して対向して配置されることを要し、気圧センサーは検出するための通気孔を要する。したがって、気圧センサーと発光部とが重ならない位置に配置されていることによって、それぞれの位置で対象物に対向させたり通気孔を設けたりすることができ、装置の薄型化を図ることができる。
また、気圧センサーの通気孔と発光部との平面距離が離れることから、通気孔から外光(外乱光)が侵入し、発光部から射出される光と混在することによって生じる測定への影響を抑制することができる。
また、気圧センサーの通気孔と発光部との平面距離が離れることから、通気孔から外光(外乱光)が侵入し、発光部から射出される光と混在することによって生じる測定への影響を抑制することができる。
[適用例19]上記適用例に記載の生体情報測定機器において、さらに、前記センサー部は、地磁気センサーを含み、前記対象物側からの平面視において、前記発光部は、前記地磁気センサーと前記振動部との間の位置に配置されていることが好ましい。
本適用例によれば、地磁気センサーと振動部との間に発光部を配置することにより、地磁気センサーと振動部との間の距離を長くすることができる。地磁気センサーは、振動部から発生する磁気の影響を受けやすいため、地磁気センサーと振動部との間の距離を長くすることにより、地磁気センサーに対する振動部の磁気の影響を減少させることができる。これにより、例えば腕時計程度の大きさのリスト機器のような限られたサイズに構成された小型の生体情報測定機器であっても、地磁気センサーへの磁気ノイズの影響を抑制することができ、安定した地磁気の検出が可能となる。
以下、本発明に係る生体情報測定モジュール、およびそれを用いた生体情報測定機器の実施形態について説明する。なお、以下に説明する実施形態は、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い。また、各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。
1.本実施形態の手法
まず、本発明に係る生体情報測定モジュール、およびそれを用いた生体情報測定機器の実施形態の手法について説明する。上述したように、ユーザーの手首等に装着されるウェアラブル型の生体情報測定機器において、光電センサーを用いて生体情報を取得する手法が知られている。光電センサーである生体センサーとしては、例えば脈波センサーを構成する生体情報測定モジュールが考えられ、当該脈波センサー(生体情報測定モジュール)を用いることで脈拍数等の脈波情報を取得することが可能である。
まず、本発明に係る生体情報測定モジュール、およびそれを用いた生体情報測定機器の実施形態の手法について説明する。上述したように、ユーザーの手首等に装着されるウェアラブル型の生体情報測定機器において、光電センサーを用いて生体情報を取得する手法が知られている。光電センサーである生体センサーとしては、例えば脈波センサーを構成する生体情報測定モジュールが考えられ、当該脈波センサー(生体情報測定モジュール)を用いることで脈拍数等の脈波情報を取得することが可能である。
以下では、手首に装着される腕時計型の装置を例にとって説明するが、各実施形態に係る生体情報測定機器は、頸部や足首等、ユーザーの他の部位に装着されてもよい。また、本実施形態の生体センサー(生体情報測定モジュール)は脈波センサーに限定されず、脈波情報以外の生体情報を取得する光電センサーが用いられてもよい。また、各実施形態の生体情報測定機器は、光電センサー以外の生体センサーを含んでもよい。
光電センサーを含む生体情報測定機器では、必要な光を受光し、且つ不要な光を遮光する必要がある。脈波センサーの例であれば、測定の対象物である被検体(特に測定対象の血管が含まれる部位)で反射された反射光は脈波成分を含むため、強い光として受光すべきであるが、それ以外の光はノイズ成分となるため遮光すべきである。ここでの「それ以外の光」とは、発光部から射出され受光部に直接的に入射する直接光や、上記被検体以外で反射された反射光、或いは日光や照明光等の環境光が考えられる。
2.第1実施形態に係る生体情報測定機器の構成
次に、図1A、図1B、図2A、図2B、および図3を参照して、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定機器の構成について説明する。図1A、および図1Bは、第1実施形態に係る生体情報測定機器の斜視図を示し、図1Aは表面側から見た斜視図であり、図1Bは表面と反対側の裏面側(対象物側)から見た斜視図である。図2Aは、第1実施形態に係る生体情報測定機器を表面側(表示面側)から見た平面図である。図2Bは、第1実施形態に係る生体情報測定機器の表面と反対側の裏面側(対象物側)から見た平面図である。図3は、第1実施形態に係る生体情報測定機器の断面構成を示し、図2AのA−A断面図である。
次に、図1A、図1B、図2A、図2B、および図3を参照して、本発明の第1実施形態に係る生体情報測定機器の構成について説明する。図1A、および図1Bは、第1実施形態に係る生体情報測定機器の斜視図を示し、図1Aは表面側から見た斜視図であり、図1Bは表面と反対側の裏面側(対象物側)から見た斜視図である。図2Aは、第1実施形態に係る生体情報測定機器を表面側(表示面側)から見た平面図である。図2Bは、第1実施形態に係る生体情報測定機器の表面と反対側の裏面側(対象物側)から見た平面図である。図3は、第1実施形態に係る生体情報測定機器の断面構成を示し、図2AのA−A断面図である。
第1実施形態に係る生体情報測定機器1は、ユーザーの所与の部位(例えば手首などの測定の対象物)に装着され、脈波情報等の生体情報を検出する。生体情報測定機器1は、図1A、図1Bに示すように、ユーザーに密着されて生体情報を検出する機器本体10と、機器本体10に取り付けられ機器本体10をユーザーに装着するための一対のバンド部15と、を有する。なお、以下の説明では、機器本体10をユーザーに装着したとき、測定の対象物(被検体)側に位置する側を「裏側、もしくは裏面側」、その反対側となる機器本体10表示面側を「表側、もしくは表面側」として説明する。また、以下の説明では、測定される「対象物」を「被検体」ということがある。
機器本体10は、トップケース21とボトムケース22とを含むケース部20を有する。ボトムケース22は、機器本体10をユーザーに装着したとき、測定の対象物の側に位置する。トップケース21は、ボトムケース22に対して、測定の対象物側と反対側(表側)に配置される。そして、ボトムケース22の裏面には、検出窓2211が設けられ、検出窓2211に対応する位置に生体情報測定モジュール30が設けられている。
図2A、図2Bに、生体情報測定機器1のうちの機器本体10を示している。具体的に、図2Aは、トップケース21からボトムケース22へ向かう方向での平面図であり、図2Bは、図2Aとは反対側、すなわちボトムケース22からトップケース21へ向かう方向、すなわち生体情報測定機器1がユーザーに装着されて使用される状況における、被検体(ユーザーの手首)側から観察した方向での平面図である。つまり、図2Aは、主としてトップケース21の構造を表す平面図であり、図2Bは、主としてボトムケース22の構造を表す平面図である。
図2Aに示したように、トップケース21は、胴部211とガラス板212を備えてもよい。この場合、胴部211及びガラス板212は、内部構造を保護する外壁として用いられるとともに、ガラス板212を介して、ガラス板212の直下に設けられる液晶ディスプレイ(以下、LCD70:図3参照)等の表示部の表示をユーザーが閲覧可能な構成としてもよい。つまり本実施形態の生体情報測定機器1では、検出した生体情報や運動状態を表す情報、或いは時刻情報等の種々の情報をLCD70(図3参照)を用いて表示し、当該表示をトップケース21側からユーザーに提示するものであってもよい。なお、ここでは生体情報測定機器1の天板部分をガラス板212により実現する例を示したが、LCD70を閲覧可能な透明部材であり、LCD70等のケース部20の内部に含まれる構成を保護可能な程度の強度を有する部材であれば、透明のプラスチック等、ガラス以外の材料により天板部分を構成することが可能である。
図2Bに示したように、ボトムケース22には検出窓2211が設けられ、検出窓2211に対応する位置に生体情報測定モジュール30が設けられる。検出窓2211においては光が透過する構成となっており、生体情報測定モジュール30に含まれる発光ユニット(第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312(図4参照))から射出される光は、検出窓2211を透過して被検体(測定の対象物)に対して照射される。また、被検体での反射光も検出窓2211を透過し、生体情報測定モジュール30のうちの受光部315(図3参照)において受光される。つまり、検出窓2211を設けることで、光電センサーを用いた生体情報の検出が可能になる。具体的には、検出窓2211は透光部221(図3参照)により実現される(透光部221が検出窓2211を含む)ものとすればよい。透光部221の具体的な構造については後述する。
次に、生体情報測定機器1のうちの機器本体10の詳細な断面構造の例を図3を参照して説明する。なお、図3は、図2AにおけるA−Aでの断面図である。なお、図3では、生体情報測定機器1がユーザー(被検体)に装着された状態において、被検体からケース部20へと向かう方向(狭義にはボトムケース22(裏側)からトップケース21(表側)へと向かう方向)を第1の方向DR1としている。
図3に示すように、機器本体10は、トップケース21とボトムケース22とに加えて、第2の基板としてのモジュール基板35と、モジュール基板35に接続された生体情報測定モジュール30と、第1の基板としての回路基板40と、パネル枠42と、回路ケース44と、センサー部の一例としての地磁気センサー55と、二次電池60と、LCD70と、を含む。ただし、生体情報測定機器1の構成は図3に示す構成に限定されず、他の構成を追加したり、一部の構成を省略することが可能である。例えば、図3の構成にGPSアンテナなどを追加してもよい。
図4に示して後述するが、生体情報測定モジュール30は、第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312、および受光部315を少なくとも含んでいる。第1の発光ユニット311は、第1の発光部3111、および反射部3110を含み、第2の発光ユニット312は、第2の発光部3112、および反射部3110を含む。そして、生体情報測定モジュール30に含まれる第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312、および受光部315は、第2の基板としてのモジュール基板35に接続されている。換言すれば、第1の発光部3111、第2の発光部3112、反射部3110、および受光部315は、モジュール基板35に接続されている。なお、第2の基板としてのモジュール基板35は、例えばフレキシブル基板47などを用いて第1の基板としての回路基板40と電気的な接続がなされている。
このように、少なくともセンサー部の一例としての地磁気センサー55が接続された第1の基板としての回路基板40と、少なくとも第1の発光ユニット311、第2の発光ユニット312、および受光部315が接続された第2の基板としてのモジュール基板35との、それぞれ異なる基板を用いることにより、組み立てを効率よく行うことができる。また、センサー部の配置が外装デザインに大きな影響を与えるが、それぞれ異なる基板を用いることにより、設計自由度やデザイン自由度などを高めることが可能となる。
図4の生体情報測定モジュール30の断面図に示すように、生体情報測定機器1は、生体情報測定モジュール30として、第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312、および受光部315を少なくとも含む光電センサーを備えている。生体情報測定機器1は、光電センサーの特性により、生体情報として例えば脈波を測定し、これに基づいて脈拍数や血管の固さ、運動に関する状態や精神的な状態などを導出することができる。
光電センサーは、LED(Light Emitting Diode)などの発光部(第1の発光部3111、第2の発光部3112)から図4に示す被検体SK(例えば、ユーザーの手首)に向けて照射され手首の血管で反射された光を、集光ミラー(不図示)で集光し、フォトダイオードなどの受光部315で受光する。この際、光電センサーは、血管の拡張時と収縮時とで光の反射率が異なる現象を利用してユーザーの脈拍を測定する。このことから、生体情報測定モジュール30は、測定ノイズとなる光が光電センサーの受光部315で受光されないように、手首に押圧されていることが好ましく、手首に密着していることがより好ましい。なお、生体情報測定モジュール30の具体的な構成例については、図4などを用いて後述する。
図3に示すように、第1の基板としての回路基板40には、一方の面にLCD70等の表示パネルを案内するパネル枠42が配置され、他方の面に二次電池60などを案内する回路ケース44が配置されている。なお、回路基板40には、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂系の基板などが用いられ、両面に銅箔などからなる配線パターンが形成されている。また、パネル枠42、回路ケース44には、ポリアセタールやポリカーボネートなどの樹脂が用いられることが好ましい。
回路基板40には、光電センサー(生体情報測定モジュール30)を駆動し脈拍を測定する回路、LCD70を駆動する回路、各回路を制御する回路などを構成する素子が実装されている。回路基板40は、一方の面にLCD70との接続用電極が形成され、LCD70の電極と図示しないコネクターを介して導通されている。そして、LCD70では、各モードに応じて脈拍数などの脈拍測定データや、現在時刻などの時刻情報などが表示される。
回路ケース44には、充電可能な二次電池60(リチウム二次電池)が格納されている。二次電池60は、両極の端子が接続基板48などによって回路基板40に接続され、電源を制御する回路へ電源を供給する。電源は、この回路で所定の電圧に変換されるなどして各回路へ供給され、生体情報測定モジュール30を駆動し脈拍を検出する回路、LCD70を駆動する回路、各回路を制御する回路などを動作させる。二次電池60の充電は、コイルばねなどの導通部材(不図示)により回路基板40と導通された一対の充電端子を介して行われる。なお、ここでは電池として二次電池60を用いる例を説明したが、電池には、充電が不要な一次電池を用いてもよい。
次に、透光部221と遮光部222の断面構造の詳細について説明する。図3に示すように、遮光部222は、検出窓2211以外の部分において、被検体側から透光部221を覆うように設けられる。
検出窓2211では透光部221は遮光部222に覆われることはない。言い換えれば検出窓2211は、透光部221により実現される。このため、上述したように生体情報測定モジュール30に設けられる光電センサーでは、第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312から、測定の対象物としての被検体に対して光を照射することや、受光部315において被検体での反射光を受光することができ、脈波情報等の生体情報を検出することが可能になる。
一方、検出窓2211以外の部分では、透光部221は、被検体側(図3に示す第1の方向DR1と反対方向)から遮光部222により覆われる。このようにすれば、生体情報測定モジュール30に設けられる光電センサーに入射する光を制限することが可能になる。そのため、受光したい光、すなわち第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312から照射され被検体により反射された反射光を受光可能としつつ、ノイズ源となる光、例えば太陽光や照明光等の環境光の受光を抑止することができ、生体情報の検出精度を向上させることが可能である。
また、遮光部222が透光部221を覆うという構造は他の観点から捉えることも可能である。具体的には、検出窓2211以外の部分において、遮光部222の第1の方向DR1側に、透光部221が設けられている。透光部221は光を透過する以上、透光部221が設けられる部分は、当該部分を介して光の流入の可能性を考慮しなくてはいけない。ここで、透光部221はボトムケース22に設けられるのであるから、考慮すべき光の入射方向とは、被検体からボトムケース22へ向かう方向、すなわち第1の方向DR1である。この際、遮光部222のDR1側に透光部221が設けられるものとすれば、検出窓2211以外での透光部221への光は、遮光部222による遮光の影響を受けると考えられるため、生体情報測定モジュール30へのノイズ源となる光の入射を抑止できる。
なお、図3の例からもわかるように、遮光部222のDR1側に透光部221が設けられるとは、遮光部222の全ての領域に関して、それよりもDR1側に透光部221が設けられることを表すものではない。例えば、生体情報測定モジュール30の周囲のように、遮光部222のDR1側に透光部221が配置されない領域があってもよい。つまり、遮光部222のDR1側に透光部221が設けられるとは、透光部221が設けられる場合には、検出窓2211の部分を除いて、それよりもDR1とは反対方向側に遮光部222が設けられるということであってもよい。
以上の構成を言い換えれば、本実施形態に係る生体情報測定機器1では、遮光部222は、検出窓2211以外の部分において、透光部221の被検体側から透光部221と重なるように設けられることになる。つまり、遮光部222が被検体側から透光部221に重なった部分では、当該遮光部222によりケース部20の外部から内部への光が遮光され、重ならない部分ではケース部20の内部へ(狭義には生体情報測定モジュール30へ)光が入射する。そのため上述したように、検出窓2211の部分で光を透過させ、それ以外の部分で光を遮光することが可能になる。
ここで、透光部221は樹脂材料で形成され、遮光部222はガラス(狭義にはガラス繊維)を含有させたガラス含有樹脂材料で形成される。具体的には、透光部221は、ポリカーボネート、ABS樹脂及びアクリル樹脂のいずれかを含み、遮光部222は、ガラスが含有されたポリカーボネート、ガラスが含有されたABS樹脂、及びガラスが含有されたアクリル樹脂のいずれかを含む。
つまり本実施形態に係る遮光部222は、FRP(Fiber Reinforced Plastics、繊維強化樹脂)であってもよく、特にそのうちの、強化に用いる繊維としてガラス繊維を用いたGFRP(Glass Fiber Reinforced Plastics)であってもよい。GFRPでは、ガラス繊維とともに用いる樹脂として、熱可塑性樹脂を用いてもよく、本実施形態では熱可塑性樹脂としてポリカーボネートやABS樹脂を用いることが可能である。また、アクリル樹脂は熱可塑性のものと熱硬化性のものが知られているが、本実施形態ではそのどちらを用いることも可能である。GFRPはFRPの中でも安価であり、一般的なものであるため、GFRPを採用することで本実施形態に係る遮光部222を容易に実現することが可能である。なお、GFRPにおける樹脂材料としてはポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等、種々の樹脂材料が利用可能であり、本実施形態に係る遮光部222はそれらを広く用いることが可能である。例えば、ガラスを含有させる対象となる樹脂材料は、ポリカーボネート、ABS樹脂、アクリル樹脂をそれぞれ単体で用いるものに限定されず、それらを掛け合わせたアロイ材を用いる等の変形実施も可能である。
また、図3に示したように、透光部221は、検出窓2211から、トップケース21とボトムケース22との接続部に設けられる密封部51まで延在形成されていてもよい。ここで、密封部51は、ケース部20の内部を外部から密閉するパッキン52が設けられているものであってもよい。パッキン52は、トップケース21とボトムケース22の接続部に設けられ、ケース部20の内部を外部から密閉するものである。
3.生体情報測定モジュールの構成例
本実施形態に係る生体情報測定モジュール30の構成例について、図4、図5、図6A、および図6Bを参照しながら説明する。図4は、生体情報測定モジュールの構成例を示す断面図である。図5は、生体情報測定モジュールの配置例を示す平面図である。図6Aは、発光ユニットの詳細な構成例を示す平面図であり、図6Bは、発光ユニットの詳細な構成例を示す断面図である。なお、図4、図5、図6A、および図6Bでは、図示を簡略とするために本実施形態に係る生体情報測定モジュールの構成や第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312の構成を模式的に図示しており、図中の寸法や比率は実際のものとは異なる。
本実施形態に係る生体情報測定モジュール30の構成例について、図4、図5、図6A、および図6Bを参照しながら説明する。図4は、生体情報測定モジュールの構成例を示す断面図である。図5は、生体情報測定モジュールの配置例を示す平面図である。図6Aは、発光ユニットの詳細な構成例を示す平面図であり、図6Bは、発光ユニットの詳細な構成例を示す断面図である。なお、図4、図5、図6A、および図6Bでは、図示を簡略とするために本実施形態に係る生体情報測定モジュールの構成や第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312の構成を模式的に図示しており、図中の寸法や比率は実際のものとは異なる。
前述したが、生体情報測定機器1は、生体情報測定モジュール30を備えている。生体情報測定モジュール30は、図4および図5に示すように、複数の発光ユニット(第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312)と、受光部315と、を少なくとも含む光電センサーを備えている。換言すれば、生体情報測定機器1は、生体情報測定モジュール30として、複数の発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)と、反射部3110と、受光部315と、を少なくとも含む光電センサーを備えている。また、生体情報測定モジュール30は、光電センサーを駆動する第1の回路部品3221や他の回路部品3222,3223などを備えていてもよい。なお、第1の回路部品3221や他の回路部品3222,3223などは、モジュール基板35の他方面35rに接続されることができる。
第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312は、それぞれの発光部(第1の発光部3111、第2の発光部3112)および反射部3110を備えている。反射部3110は、第1の発光部3111および第2の発光部3112の、それぞれの周囲を平面視で円形に囲むテーパー部3114、およびテーパー部3114よりも被検体(対象物)SK側に配置されたガイド部3115と、を含む本体部3113を備えている。第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312からは、被検体SKに向けて光が射出される。
受光部315は、ダイパッド3151上に接続固定されたフォトダイオードなどの受光素子3152と、透光性を有し、少なくとも受光素子3152の外周囲を被覆するモールド樹脂3153とを備えている。受光部315は、第1の発光部3111、第2の発光部3112から射出された光が被検体SKから反射された反射光を受光することができる。
第1の発光ユニット311(第1の発光部3111、反射部3110)、第2の発光ユニット312(第2の発光部3112、反射部3110)、および受光部315は、第2の基板としてのモジュール基板35の一方面35fに接続されている。具体的には、第1の発光部3111および第2の発光部3112は、それぞれが受光部315の両側に位置し、受光部315と並んで配置されている。なお、第1の発光部3111および第2の発光部3112は、図5に示すように、モジュール基板35の平面視(被検体SK側からの平面視)において、受光部315の中心Qを通る仮想線KC1に対して線対称の位置に配置されていることが好ましい。
このように、複数の発光部としての第1の発光部3111(第1の発光ユニット311)および第2の発光部3112(第2の発光ユニット312)と、受光部315と、が配置されていることにより、より強い光が被検体SKに照射されることから測定をより正確に行うことができ、正確な生体情報を得ることができる。
また、複数の発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)から射出される光は放射状に広がるため、受光部315の中心Qを通る仮想線KC1に対して線対称の位置に第1の発光部3111および第2の発光部3112を配置することにより、複数の発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)から射出された光を、受光部315に向かって効率よく反射できるように被検体SKに対して照射することができる。
また、被検体SK側からの平面視において、反射部3110と受光部315との間の距離L1,L2は、反射部3110と受光部315とが並ぶ方向(図中P1に沿った方向)の、反射部3110の幅W1,W2よりも短いことが好ましい。具体的に、第1の発光部3111側の反射部3110と受光部315との間の距離L1は、第1の発光部3111側の反射部3110の幅W1よりも短く、第2の発光部3112側の反射部3110と受光部315との間の距離L2は、第2の発光部3112側の反射部3110の幅W2よりも短い。
このような配置とすることにより、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)から射出され、被検体SKに照射された光が反射され、その反射された光が受光部315に入射するまでの経路を、短くすることができるため、外乱光の混入などによるノイズを少なくすることができ、精度の高い生体情報を得ることができる。
以下、第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312について、図6Aおよび図6Bを参照して、詳細に説明する。第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312は、図6Aおよび図6Bに示すように、それぞれの発光部(第1の発光部3111、第2の発光部3112)および反射部3110を備えている。具体的に、第1の発光ユニット311は、第1の発光部3111と、反射部3110を備えている。第2の発光ユニット312は、第2の発光部3112と、反射部3110を備えている。
第1の発光部3111および第2の発光部3112は、例えばLED(Light Emitting Diode)などで構成されている。第1の発光部3111および第2の発光部3112は、後述する反射部3110の本体部3113の下部(モジュール基板35側)に固定されたダイパッド3116上に接続されている。
反射部3110は、第1の発光部3111および第2の発光部3112の、それぞれの周囲を平面視で円形に囲むテーパー部3114と、テーパー部3114よりも被検体SK(対象物)側に配置されたガイド部3115と、を含む本体部3113を備えている。テーパー部3114およびガイド部3115は、本体部3113の中央部に形成された中空空間3117(図6B参照)に面した内壁面に設けられる。テーパー部3114は、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出され、被検体SKに向かって進む光LD1の進行方向に沿って、開口が大きくなるように傾斜している。
反射部3110は、図6Aに示すように、被検体SK側からの平面視で、外周および内周が円形であることが好ましい。このように、反射部3110の平面視の形状が円形であることにより、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出され放射状に広がる光を、円形のテーパー部3114によって反射され、反射された光を効率よく被検体SKに照射することができる。
テーパー部3114には、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光LD1aを光LD2として反射することが可能な反射膜Rfが設けられていることが好ましい。なお、反射膜Rfは、ガイド部3115に設けてもよい。このような反射膜Rfは、容易に低コストで形成することが可能であり、反射部3110のコスト低減に寄与することができる。
なお、反射部3110は、図6Bに示すように、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光LD1の射出方向に沿った方向の、モジュール基板35からテーパー部3114の上部までの高さH1を、770μm以下、且つ200μm以上とすることが好ましい。なお、テーパー部3114の上部までの高さH1を詳述すると、テーパー部3114とガイド部3115の接続部(テーパー部3114の上部)からモジュール基板35の反射部の接続されている一方面35fまでの距離をいう。
このように、テーパー部3114の高さH1を、770μm以下、且つ200μm以上とすることにより、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光を効率よく被検体SKに照射することができ、正確な生体情報を得ることができる。
なお、反射部3110の高さは、テーパー部3114の高さH1が770μmを超えると第1の発光部3111および第2の発光部3112からの距離が大きくなり、これによって反射される光の量が少なくなることから、反射光の強度は殆んど変わらなくなる。また、テーパー部3114の高さH1が200μm未満となると、テーパー部3114に当たらずに通過する光が多くなる。即ち、第1の発光部3111および第2の発光部3112からの射出光のロスが多くなって測定に必要な照射量が得られなくなることから、生体情報の測定の正確性が低下してしまう。
また、反射部3110は、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光LD1の射出方向に沿った方向の、モジュール基板35からテーパー部3114の上部までの高さH1を、700μm以下、且つ200μm以上とすることが、さらに好ましい。
このように、テーパー部3114の高さH1を、700μm以下、且つ200μm以上とすることにより、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光を効率よく被検体SKに照射することができ、正確な生体情報を得ることができるとともに、反射部3110を低背化することができ、より薄型の生体情報測定モジュール30を実現することができる。
また、反射部3110は、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光LD1の射出方向に沿った方向の、モジュール基板35からテーパー部3114の上部までの高さH1を、650μm以下、且つ200μm以上とすることが、さらに好ましい。
このように、テーパー部3114の高さH1を、650μm以下、且つ200μm以上とすることにより、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光を効率よく被検体SKに照射することができ、正確な生体情報を得ることができるとともに、さらに反射部3110を低背化することができ、特に薄型の生体情報測定モジュール30を実現することができる。
また、反射部3110は、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光LD1の射出方向に沿った方向の、モジュール基板35からガイド部3115の上面3113fまでの高さH2を、受光部315の高さH3(図4参照)よりも高くすることが好ましい。
このように、反射部3110の高さH2を受光部315の高さH3よりも高くすることにより、受光部315より高い反射部3110が遮光部材となり、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光が、外乱光(ノイズ)として直接受光部315に入射することを防止することができる。
また、反射部3110は、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光LD1の射出方向に沿った方向の、モジュール基板35からガイド部3115の上面3113fまでの高さH2を、受光部315の高さH3(図4参照)よりも低くすることができる。ここで、モジュール基板35からガイド部3115の上面3113fまでの高さH2は、反射部3110の高さと言い換えることができる。
このように、反射部3110の高さH2を受光部315の高さH3よりも低くすることにより、反射部3110を低背化することができ、生体情報測定モジュール30を薄型化することができる。
上述の第1実施形態に係る生体情報測定モジュール30、および生体情報測定モジュール30を用いた生体情報測定機器1によれば、少なくとも以下に示すような効果を奏することができる。
生体情報測定モジュール30によれば、反射部3110の有するテーパー部3114が、光LD1の進行方向に対して傾斜しているため、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)から射出され、被検体SK(対象物)に向かって進む光以外の光がテーパー部3114によって反射され、その反射光も被検体SKに向かって進む。このように、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)から射出され被検体SKに向かって進む光と、それ以外の光が反射部3110(テーパー部3114)によって反射された反射光とが被検体SKに向かって進むことになり、生体情報を測定するための光を効率よく被検体SKに照射することが可能となる。
また、生体情報測定モジュール30を用いた生体情報測定機器1によれば、少なくともセンサー部の一例として配置されている地磁気センサー55が接続された第1の基板としての回路基板40と、少なくとも第1の発光ユニット311、第2の発光ユニット312、および受光部315が接続された第2の基板としてのモジュール基板35との、それぞれ異なる基板を用いている。このように、センサー部を構成する回路基板40と、生体情報測定モジュール30を構成するモジュール基板35とを個別の基板することにより、生体情報測定機器1の構成部品の組み立てを効率よく行うことができる。また、センサー部の配置が外装デザインに大きな影響を与えるが、それぞれ異なる基板を用いることにより、生体情報測定機器1の設計自由度やデザイン自由度などを高めることが可能となる。
4.生体情報測定モジュールの変形例
なお、生体情報測定モジュール30としては、次に示す他の構成例(変形例)を適用することができる。図7は、生体情報測定モジュールの他の構成例(変形例)を示す断面図である。なお、図7では、図示を簡略とするために、本変形例に係る生体情報測定モジュールの構成を模式的に図示しており、図中の寸法や比率は実際のものとは異なる。また、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様な構成について、同符号を付し、その説明を省略することがある。
なお、生体情報測定モジュール30としては、次に示す他の構成例(変形例)を適用することができる。図7は、生体情報測定モジュールの他の構成例(変形例)を示す断面図である。なお、図7では、図示を簡略とするために、本変形例に係る生体情報測定モジュールの構成を模式的に図示しており、図中の寸法や比率は実際のものとは異なる。また、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様な構成について、同符号を付し、その説明を省略することがある。
図7に示すように、他の構成例(変形例)に係る生体情報測定モジュール30Aは、第1実施形態と同様な構成の複数の発光ユニット(第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312)と、受光部315と、を少なくとも含む光電センサーを備えている。ここで、第1の発光ユニット311には、第1の発光部3111および反射部3110が含まれ、第2の発光ユニット312には、第2の発光部3112および反射部3110が含まれる。また、生体情報測定モジュール30Aは、第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312と、受光部315とを遮光する遮光壁(第1の遮光壁318および第2の遮光壁319)を備えている。さらに、生体情報測定モジュール30Aは、第1実施形態と同様に、光電センサーを駆動する第1の回路部品3221や他の回路部品3222,3223などを備えている。
第1の発光ユニット311(第1の発光部3111、反射部3110)、第2の発光ユニット312(第2の発光部3112、反射部3110)、および受光部315は、第2の基板としてのモジュール基板35の一方面35fに接続されている。具体的には、第1の発光部3111および第2の発光部3112は、それぞれが受光部315の両側に位置し、受光部315と並んで配置されている。
第1の遮光壁318は、第1の発光ユニット311と受光部315との間に配置され、第2の遮光壁319は、第2の発光ユニット312と受光部315との間に配置されている。遮光壁(第1の遮光壁318および第2の遮光壁319)は、光を透過させない材質で構成され、第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312と、受光部315とに壁面(表裏面)を向けた板状体に構成されている。なお、遮光壁(第1の遮光壁318および第2の遮光壁319)のモジュール基板35の一方面35fからの高さH4は、第1の発光部3111および第2の発光部3112(反射部3110)のモジュール基板35の一方面35fからの高さH2、および受光部315のモジュール基板35の一方面35fからの高さH3よりも高く設定することが好ましい。
このような遮光壁(第1の遮光壁318および第2の遮光壁319)を、第1の発光ユニット311(第1の発光部3111、反射部3110)、および第2の発光ユニット312(第2の発光部3112、反射部3110)と受光部315との間のそれぞれに備えることにより、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光が、外乱光(ノイズ)として直接受光部315に入射することを、確実に防止することができる。
5.発光ユニットの変形例
次に、図8を参照して、発光ユニット(第1の発光ユニットおよび第2の発光ユニット)の変形例を説明する。図8は、発光ユニット(第1の発光ユニットおよび第2の発光ユニット)の変形例を示す平面図である。なお、図8では、図示を簡略とするために本変形例の発光ユニットの構成を模式的に図示しており、図中の寸法や比率は実際のものとは異なる。また、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様な構成について、同符号を付し、その説明を省略することがある。
次に、図8を参照して、発光ユニット(第1の発光ユニットおよび第2の発光ユニット)の変形例を説明する。図8は、発光ユニット(第1の発光ユニットおよび第2の発光ユニット)の変形例を示す平面図である。なお、図8では、図示を簡略とするために本変形例の発光ユニットの構成を模式的に図示しており、図中の寸法や比率は実際のものとは異なる。また、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様な構成について、同符号を付し、その説明を省略することがある。
図8に示す変形例に係る発光ユニット(第1の発光ユニット311aおよび第2の発光ユニット312a)は、それぞれの発光部(第1の発光部3111、第2の発光部3112)および反射部3110aを備えている。それぞれの反射部3110aは、第1の発光部3111および第2の発光部3112の、それぞれの周囲を平面視で多角形の形状、本例では六角形をなして囲むテーパー部3114a、およびテーパー部3114aよりも被検体(対象物)側に配置されたガイド部3115aと、を含む本体部3113aを備えている。なお、本体部3113aの外周形状も、テーパー部3114a、およびガイド部3115aの多角形の形状に沿った形状(本例では六角形)とすることができる。
テーパー部3114aおよびガイド部3115aは、本体部3113aの中央部に形成された中空空間3117aに面した内壁面に設けられる。テーパー部3114aは、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出され、被検体に向かって進む光LD1の進行方向に沿って、開口が大きくなるように傾斜している。なお、テーパー部3114aおよびガイド部3115aには、第1の発光部3111および第2の発光部3112から射出された光LD1aを反射可能な反射膜Rfが設けられている。
このような変形例に係る発光ユニット(第1の発光ユニット311aおよび第2の発光ユニット312a)によれば、反射部3110aの形状が、平面視で多角形状(本例では六角形)であることにより、反射部3110aを配置するスペースを効率よく設定することができ、小型の生体情報測定モジュール30を得ることができる。
6.第2実施形態に係る生体情報測定機器の構成
次に、図9、および図10を参照して、本発明の第2実施形態に係る生体情報測定機器の構成について説明する。図9は、第2実施形態に係る生体情報測定機器のうちの機器本体を示す断面図である。図10は、第2実施形態に係る生体情報測定機器の概略の平面配置図である。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様な構成について、同符号を付し、その説明を省略することがある。また、以下の説明では、機器本体100をユーザーに装着したとき、測定の対象物側に位置する側を「裏側、もしくは裏面側」、その反対側となる機器本体10表示面側を「表側、もしくは表面側」として説明する。
次に、図9、および図10を参照して、本発明の第2実施形態に係る生体情報測定機器の構成について説明する。図9は、第2実施形態に係る生体情報測定機器のうちの機器本体を示す断面図である。図10は、第2実施形態に係る生体情報測定機器の概略の平面配置図である。なお、以下の説明では、上述した第1実施形態と同様な構成について、同符号を付し、その説明を省略することがある。また、以下の説明では、機器本体100をユーザーに装着したとき、測定の対象物側に位置する側を「裏側、もしくは裏面側」、その反対側となる機器本体10表示面側を「表側、もしくは表面側」として説明する。
第2実施形態に係る生体情報測定機器2は、ユーザーの所与の部位(例えば手首)に装着され、脈波情報等の生体情報を検出する。生体情報測定機器2は、ユーザーに密着されて生体情報を検出する機器本体100と、機器本体100に取り付けられ機器本体100をユーザーに装着するためのバンド部(不図示)と、を有する。
図9に示す機器本体100は、第1実施形態と同様に、トップケース21とボトムケース22とを有する。ボトムケース22は、機器本体100をユーザーに装着したとき、測定の対象物(被検体)の側に位置する。トップケース21は、ボトムケース22に対して、測定の対象物(被検体)側と反対側(表側)に配置される。そして、ボトムケース22の裏面には、検出窓2211が設けられ、検出窓2211に対応する位置に生体情報測定モジュール30が設けられている。
トップケース21は、胴部211とガラス板212を備えてもよい。この場合、胴部211およびガラス板212は、内部構造を保護する外壁として用いられるとともに、ガラス板212を介して、ガラス板212の直下に設けられる液晶ディスプレイ(LCD70)等の表示部の表示をユーザーが閲覧可能な構成としてもよい。つまり本実施形態の生体情報測定機器2では、検出した生体情報や運動状態を表す情報、或いは時刻情報等の種々の情報をLCD70を用いて表示し、当該表示をトップケース21側からユーザーに提示するものであってもよい。なお、ここでは生体情報測定機器2の天板部分をガラス板212により実現する例を示したが、LCD70を閲覧可能な透明部材であり、LCD70等のトップケース21およびボトムケース22の内部に含まれる構成を保護可能な程度の強度を有する部材であれば、透明のプラスチック等、ガラス以外の材料により天板部分を構成することが可能である。
図9に示すように、機器本体100は、トップケース21とボトムケース22の他に、第2の基板としてのモジュール基板35と、モジュール基板35に接続された生体情報測定モジュール30と、第1の基板としての回路基板40と、パネル枠42と、回路ケース44と、センサー部の一例としての気圧センサー50および地磁気センサー55と、二次電池60と、LCD70と、振動部(振動モーター)80と、GPSアンテナ90と、を含む。ただし、生体情報測定機器2の構成は図9の構成に限定されず、他の構成を追加したり、一部の構成を省略することが可能である。例えば、図9の構成のうちGPSアンテナ90を省略してもよい。
生体情報測定モジュール30は、光電センサーを備えている。この光電センサーを含む生体情報測定モジュール30は、第1実施形態と同様に、第1の発光ユニット311および第2の発光ユニット312、および受光部315を少なくとも含んでいる。なお、この生体情報測定モジュール30は、第1実施形態と同様な構成であるので、第2実施形態では、その説明を省略する。
回路基板40には、一方の面にLCD70等の表示パネルを案内するパネル枠42が配置され、他方の面に二次電池60などを案内する回路ケース44が配置されている。回路基板40には、ガラス繊維入りのエポキシ樹脂系の基板などが用いられ、両面に銅箔などからなる配線パターンが形成されている。また、パネル枠42、回路ケース44には、ポリアセタールやポリカーボネートなどの樹脂が用いられている。
回路基板40には、光電センサー(生体情報測定モジュール30)を駆動し脈拍を測定する回路、LCD70を駆動する回路、各回路を制御する回路などを構成する素子が実装されている。回路基板40は、一方の面にLCD70との接続用電極が形成され、LCD70の電極と図示しないコネクターを介して導通されている。そして、LCD70では、各モードに応じて脈拍数などの脈拍測定データや、現在時刻などの時刻情報などが表示される。なお、回路基板40には、図示しないが、センサー部の他の例として、加速度センサー、角速度センサー、温度センサーなどが配置されていてもよい。また、回路基板40には、図示しないが、通信用のアンテナなど他の電気部品が配置されていてもよい。
回路ケース44には、充電可能なボタン型の二次電池60(リチウム二次電池)が格納されている。二次電池60は、両極の端子が回路基板40に接続され、電源を制御する回路へ電源を供給する。電源は、この回路で所定の電圧に変換されるなどして各回路へ供給され、光電センサーを駆動し脈拍を検出する回路、LCD70を駆動する回路、各回路を制御する回路などを動作させる。二次電池60の充電は、コイルばねなどの導通部材(不図示)により回路基板40と導通された一対の充電端子を介して行われる。なお、ここでは電池として二次電池60を用いる例を説明したが、電池には、充電が不要な一次電池を用いてもよい。
気圧センサー50は、ボトムケース22の裏面に設けられている貫通孔に挿入されている。貫通孔は、ケース外の外気領域と連通している。つまり、気圧センサー50の通気孔は、回路基板40よりもボトムケース22側に配置されている。なお、外気領域は、ボトムケース22のユーザーの装着部位に向く方向、およびバンド部(不図示)の接続方向に開口している。そして、気圧センサー50は、この外気領域および通気孔を圧力導入経路(外気などを導入する経路)として、例えば気圧データを取得することができる。そして、気圧センサー50が取得した気圧データに基づいて、生体情報測定機器2は、ユーザー(装着者)の居る場所(現在位置)の高度(標高)情報を提供することができる。
また、地磁気センサー55は、地磁気における磁界の向きを計測した地磁気データを取得することができる。そして、地磁気センサー55が取得した地磁気データに基づいて、生体情報測定機器2は、ユーザーの居る場所における方位情報(位置情報)として、例えばLCD70に提示することができる。
以上に示したように、本実施形態に係る生体情報測定機器2は、図9に示したようにケース部20に収納される二次電池60と、生体情報測定モジュール30と電気的に接続する回路基板40を含む。そして二次電池60は、回路基板40と生体情報測定モジュール30との間に配置されている。ここでの回路基板40とは、生体情報測定機器2の処理装置が実装される基板であってもよい。ここで、二次電池60と回路基板40は、被検体との接触面側から見た平面視において、生体情報測定機器2の中央部に設けられるものであってもよい。
また、生体情報測定機器2は、ボトムケース22を被検体との接触面に対する垂直方向から見た平面視において、二次電池60とトップケース21およびボトムケース22との間に振動部80(振動モーター)が設けられていてもよい。なお、ここでの接触面に対する垂直方向は、ボトムケース22からトップケース21へと向かう方向DR1であってもよいし、その逆方向であってもよい。換言すれば、上記平面視は、被検体側からボトムケース22を見た状態をいう。振動部80は、例えば生体情報測定モジュール30の測定結果としての何らかの通知を振動によってユーザーに報知するものであってもよく、LCD70とは異なるユーザーインターフェイスとして利用可能である。図9の例であれば、振動部80は二次電池60よりも図中右端側に設けられている。このように振動部80は、図10に示すように、平面視において反射部3110(光電センサー)と重ならない位置に配置されている。
このように、平面視で、振動部80と反射部3110(光電センサー)とが重ならない位置に配置されることにより、振動部80の振動が反射部3110に直接伝わることを抑制することができる。これによって、反射部3110が振動することによって光の反射が不規則になり、被検体に対する照射効率が低下することを抑制することができる。
また、振動部80は、上記平面視において図10に示す発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)(光電センサー)と重ならない位置に配置されていることが好ましい。
このように、平面視で、振動部80と発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)(光電センサー)とが重ならない位置に配置されることにより、振動部80の振動が反射部3110に伝わることを抑制することができる。これにより、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)が振動してしまうことによって生じる光の射出状態のばらつきによる被検体に対する照射効率の低下を抑制することができる。
また、生体情報測定機器2は、ボトムケース22を被検体との接触面に対する垂直方向から見た平面視において、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)は、地磁気センサー55と振動部80との間の位置に配置されていることが好ましい。
このように、地磁気センサー55と振動部80との間に発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)を配置することにより、地磁気センサー55と振動部80との間の距離を長くすることができる。地磁気センサー55は、振動部80から発生する磁気の影響を受けやすいため、地磁気センサー55と振動部80との間の距離を長くすることにより、地磁気センサー55に対する振動部80から発生する磁気の影響を減少させることができる。これにより、例えば腕時計程度の大きさのリスト機器のような限られたサイズに構成された小型の生体情報測定機器2であっても、地磁気センサー55への磁気ノイズの影響を抑制することができ、安定した地磁気の検出が可能となる。
以下、生体情報測定機器2の機器本体100における構成部品の配置において、上述以外の好ましい配置例を図10に示す平面配置図も併せて参照しながら説明する。なお、図10では、図9に示す第1の方向DR1から平面視した回路基板40を概略的に示している。
先ず、気圧センサー50の配置例について説明する。気圧センサー50は、図10に示されているように、被検体側からの平面視において、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)と重ならない位置に配置されていることが好ましい。
なお、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)は、被検体に対して対向して配置されることが必要である。また、気圧センサー50は気圧を検出するため、ケース外の大気と通じる通気孔が必要である。
なお、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)は、被検体に対して対向して配置されることが必要である。また、気圧センサー50は気圧を検出するため、ケース外の大気と通じる通気孔が必要である。
上述のように、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)および気圧センサー50は、ケース外に対して対向するような配置を要するが、平面視で、気圧センサー50と発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)とが重ならない位置に配置されていることにより、それぞれの位置で被検体(対象物)に対向させたり通気孔を設けたりすることができ、装置の薄型化を図ることができる。
また、気圧センサー50の通気孔と発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)との平面距離が離れることから、通気孔から外光(外乱光)が侵入し、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)から射出される光と混在することによって生じる測定への影響を抑制することができる。
また、気圧センサー50の通気孔と発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)との平面距離が離れることから、通気孔から外光(外乱光)が侵入し、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)から射出される光と混在することによって生じる測定への影響を抑制することができる。
次に、加速度センサー66の配置例について説明する。加速度センサー66は、図10に示されているように、被検体側からの平面視において、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)に対して、振動部80と反対側の位置に配置されていることが好ましい。
このように、加速度センサー66と振動部80との間に発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)を配置することにより、加速度センサー66と振動部80との間の距離を長くすることができる。加速度センサー66は、振動部80の振動の影響を受けやすいため、加速度センサー66と振動部80との間の距離を長くすることにより、加速度センサー66に対する振動部80の振動の影響を減少させることができる。これにより、例えば腕時計程度の大きさのリスト機器のような限られたサイズに構成された小型の生体情報測定機器2であっても、安定した加速度の検出が可能となる。
また、通信用のアンテナ(通信アンテナ)43、およびGPSアンテナ90などにおいても、図10に示されているように、被検体側からの平面視において、発光部(第1の発光部3111および第2の発光部3112)と重ならない位置に配置されていることが好ましい。これにより、比較的大きな構成部品をそれぞれ重ならない位置に配置することができ、装置の薄型化を図ることができる。
また、図10に示すように、地磁気センサー55や通信用のアンテナ(通信アンテナ)43およびGPSアンテナ90は、例えば金属板などに影響され易い性質を有しており、これらを同じ領域に配置することにより、これらを収納するケース(トップケース21やボトムケース22)などの筐体を補強したり外観性を向上させたりする金属製の補強板や化粧板(例えばベゼル)などに対する配置レイアウトの自由度が増し、配置の効率化によってさらなる小型化を実現することが可能となる。
7.第3実施形態に係る生体情報測定機器の構成
次に、本発明の第3実施形態に係る生体情報測定について図面を用いて説明する。第3実施形態に係る生体情報測定機器は、前述の第1実施形態と同様に、生体情報を測定される生体(例えば人体)に装着され、脈拍(心拍数)等の生体情報を測定する心拍数監視装置である。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
次に、本発明の第3実施形態に係る生体情報測定について図面を用いて説明する。第3実施形態に係る生体情報測定機器は、前述の第1実施形態と同様に、生体情報を測定される生体(例えば人体)に装着され、脈拍(心拍数)等の生体情報を測定する心拍数監視装置である。なお、以下に示す各図においては、各構成要素を図面上で認識され得る程度の大きさとするため、各構成要素の寸法や比率を実際の構成要素とは適宜に異ならせて記載する場合がある。
まず、第3実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1010について説明する前に、図11を用いて第3実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置の従来例について説明する。
図11は、心拍数監視装置を装着しているユーザー(被験者)1000(同図では、ユーザーの腕を示す)の、生理的パラメーター(生体情報)を測定する従来例の生体情報測定機器としての心拍数監視装置1010を示す断面図である。心拍数監視装置1010は、ユーザー1000の少なくとも一つの生理的パラメーターとしての心拍数を計測するセンサー1012と、センサー1012を収納しているケース1014を備えている。心拍数監視装置1010は、固定部1016(例えばバンド)によって、ユーザー1000の腕1001に装着される。
このセンサー1012は、二つのセンサーエレメントである発光部としての発光素子1121および受光部としての受光素子1122を備え、心拍数を測定するかまたはモニターするための心拍数監視センサーである。しかし、一つ以上の生理的パラメーター(例えば心拍数、血圧、呼気量、皮膚伝導率、皮膚湿度など)を測定するセンサーであってもよい。また、ケース1014が、バンドタイプのハウジングを備えている場合は、例えばスポーツにおいて使われる腕時計型の監視装置として用いることができる。なお、ケース1014の形は、主にユーザー1000に関して所望の位置でセンサー1012を保持することができればよく、任意に電池、処理ユニット、表示、ユーザーインターフェイスなどのような更なる要素を収納することができてもよい。
従来例の生体情報測定機器は、ユーザーの心拍数をモニターするための心拍数監視装置1010である。そして、センサー1012は発光素子1121および受光素子1122から成る光学センサーである。光学センサーを用いた光学的心拍数モニターは、皮膚に光をあてる光源としての発光素子1121(通常LEDが用いられる)に依存する。発光素子1121から皮膚に照射された光は、皮膚下の血管を流れる血液によって一部が吸収されるが、残りの光は反射され皮膚を出る。そして、反射された光は、受光素子1122(通常フォトダイオードが用いられる)によって、捕捉される。受光素子1122からの受光信号は、血管を流れる血液量に相当する情報を含む信号である。血管を流れる血液量は、心臓の脈動によって変化する。そして、このように、受光素子1122上の信号は心臓の拍動に対応して変化する。つまり、受光素子1122の信号の変化は、心拍数のパルスに相当するものである。そして、単位時間当たりパルス数を計数することによって(例えば10秒当たり)、心臓が1分間に打つ数(即ち心拍数)が得られる。
以下、図12を用いて第3実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1020について説明する。図12は、第3実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置を示す斜視図である。第3実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1020は、図12では図示していないが、前述の第1実施形態と同様に、バンド部などの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
第3実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1020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、上述した第1実施形態の変形例と同様な遮光壁318,319(図7参照)を備えていることが望ましい。
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。
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、ケースまたはハウジング(図示せず)を有している。ケースまたはハウジングは、図11に示されるケース1014と類似、あるいは同一でもよいし、上述の第1実施形態におけるケース部20と類似、あるいは同一でもよい。
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、以下の第4実施形態〜第6実施形態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、Δh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。
8.第4実施形態に係る生体情報測定機器の構成
次に、図13を参照して第4実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1030について説明する。図13は、第4実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置を示す正面図である。なお、第4実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1030は、図13では図示していないが、前述の第1実施形態と同様に、バンド部などの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
次に、図13を参照して第4実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1030について説明する。図13は、第4実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置を示す正面図である。なお、第4実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1030は、図13では図示していないが、前述の第1実施形態と同様に、バンド部などの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
図13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。
本第4実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1030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13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。
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。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、上述した第1実施形態の変形例と同様な遮光壁318,319(図7参照)を備えていることがさらに好適である。
なお、本第4実施形態におけるエポキシ樹脂を注入する構成に変えて、図14に示すような第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1040とすることがさらに好適である。
9.第5実施形態に係る生体情報測定機器の構成
次に、第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1040について、図14を参照して説明する。図14は、第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置を示す斜視図である。なお、第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1040は、図14では図示していないが、前述の第1実施形態と同様に、バンド部などの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
次に、第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1040について、図14を参照して説明する。図14は、第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置を示す斜視図である。なお、第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1040は、図14では図示していないが、前述の第1実施形態と同様に、バンド部などの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
第5実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1040は、作成されたフレーム1041,1042,1043が配置される。フレーム1041,1042,1043は、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の周囲に配置され、フレーム1041,1042,1043と、発光素子1221,1223および受光素子1222との間の隙間1036が形成される。そして、フレーム1041,1042,1043をガイドとして絶縁性材料(図14では図示されない)が注入され、発光素子1221,1223および受光素子1222の電気的接続端子1034を覆う。
第5実施形態に示す例では、発光素子1221,1223および受光素子1222は、個々のフレーム1041,1042,1043によって囲まれる。なお、他の例としては、すべてのフレーム1041,1042,1043は、互いに結合されてもよく、または、すべてのセンサーエレメントは一体のフレームによって囲まれてもよい。なお、フレーム1041,1042,1043を壁部(遮光部)の一例としての遮光壁として用いることができる。フレーム1041,1042,1043を遮光壁として用いることにより、発光素子1221,1223から射出された光が、直接受光素子1222に入ることを防止することができる。
心拍数監視装置1040の機能に影響を及ぼさないための改善点として、発光素子1221,1223のまわりのフレーム1041,1043の上部エッジ1041a,1043aは、好ましくは発光素子1221,1223の上面1221a,1223aより低いことが好ましい。換言すれば、個別のフレーム1041,1043の上部エッジ1041a,1043aとキャリア1026との距離hFR−LEDは、個別のフレーム1041,1043で囲まれている発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとキャリア1026との距離hLEDと、同じか小さい(hFR−LED≦hLED)。
好ましくは、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとキャリア1026との距離hLEDと、フレーム1041,1043の上部エッジ1041a,1043aとキャリア1026との距離hFR−LEDとの差は、0.1mmから0.8mmの範囲に設定する。なお、さらに好ましくは、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとキャリア1026との距離hLEDと、フレーム1041,1043の上部エッジ1041a,1043aとキャリア1026との距離hFR−LEDとの差は、0.2mmから0.5mmの範囲に設定する。
好ましくは、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとキャリア1026との距離hLEDと、フレーム1041,1043の上部エッジ1041a,1043aとキャリア1026との距離hFR−LEDとの差は、0.1mmから0.8mmの範囲に設定する。なお、さらに好ましくは、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとキャリア1026との距離hLEDと、フレーム1041,1043の上部エッジ1041a,1043aとキャリア1026との距離hFR−LEDとの差は、0.2mmから0.5mmの範囲に設定する。
また、受光素子1222のまわりのフレーム(レシーバーフレーム)1042の上部エッジ1042aは、好ましくは受光素子1222の上面1222aより高いことが好ましい。換言すれば、フレーム1042の上部エッジ1042aとキャリア1026との距離hFR−PDは、フレーム1042で囲まれている受光素子1222の上面1222aとキャリア1026との距離hPDより大きい(hFR−PD>hPD)。
好ましくは、受光素子1222の上面1222aとキャリア1026との距離hPDと、フレーム1042の上部エッジ1042aとキャリア1026との距離hFR−PDの差は、0mmから0.5mmの範囲に設定する。なお、さらに好ましくは、受光素子1222の上面1222aとキャリア1026との距離hPDと、フレーム1042の上部エッジ1042aとキャリア1026との距離hFR−PDの差は、0.1mmから0.2mmの範囲に設定する。
さらに、フレーム1042の上部エッジ1042aとキャリア1026との距離hFR−PDは、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとキャリア1026との距離hLEDよりも大きい(hFR−PD>hLED)。
好ましくは、受光素子1222の上面1222aとキャリア1026との距離hPDと、フレーム1042の上部エッジ1042aとキャリア1026との距離hFR−PDの差は、0mmから0.5mmの範囲に設定する。なお、さらに好ましくは、受光素子1222の上面1222aとキャリア1026との距離hPDと、フレーム1042の上部エッジ1042aとキャリア1026との距離hFR−PDの差は、0.1mmから0.2mmの範囲に設定する。
さらに、フレーム1042の上部エッジ1042aとキャリア1026との距離hFR−PDは、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aとキャリア1026との距離hLEDよりも大きい(hFR−PD>hLED)。
なお、例えば、受光素子1222および発光素子1221,1223が間近である場合、受光素子1222と発光素子1221,1223との間に、1枚のフレーム壁だけが存在する構成であってもよい。これは、製造容易性の理由で発生する場合がある。その1枚のフレーム壁がケースである場合、受光素子1222および発光素子1221,1223で両方のフレームのフレーム壁は一致する。これは、発光素子1221,1223のフレーム壁がより高くなることを意味する、詳述すると、発光素子1221,1223を囲むフレーム1041,1043の内の、受光素子1222がある側のフレーム壁が高くなり、他のフレーム壁は発光素子1221,1223の上面1221a,1223aより低くなる。
さらに、フレーム1041,1042,1043に代えて、受光素子1222と発光素子1221、あるいは発光素子1223との間に第1の壁部を設け、発光素子1221,1223の外側、つまり受光素子1222に対して第1の壁部とは反対側に第2の壁部を設けるように構成しても良い。
このように構成した場合、キャリア1026と第1の壁部の上面との距離は、キャリア1026と第2の壁部の上面との距離よりも大きくなるように構成しても良い。このように構成することで、図15のように発光素子や受光素子を囲うように構成した場合に比べ、より少ない部材でフレームの機能を実現することができる。
さらに、フレーム1041,1042,1043に代えて、受光素子1222と発光素子1221、あるいは発光素子1223との間に第1の壁部を設け、発光素子1221,1223の外側、つまり受光素子1222に対して第1の壁部とは反対側に第2の壁部を設けるように構成しても良い。
このように構成した場合、キャリア1026と第1の壁部の上面との距離は、キャリア1026と第2の壁部の上面との距離よりも大きくなるように構成しても良い。このように構成することで、図15のように発光素子や受光素子を囲うように構成した場合に比べ、より少ない部材でフレームの機能を実現することができる。
なお、本第5実施形態のようにフレーム1041,1043やフレーム1042を用いることにより、注入されるエポキシ樹脂などの絶縁性材料が流れ出すことを防ぐことができる。またこのように、追加構造を作成してエポキシ樹脂などの絶縁性材料を区切ることは、高い量産性を可能にするオプションである。なお、フレーム1041,1043やフレーム1042は、キャリア1026と同じ材料によって構成されても良い。例えばエポキシ系樹脂やポリカーボネート系樹脂を用いて射出成型でフレームが形成されても良い。また、フレーム1042とフレーム1041,1043の少なくとも一方とが、接続されていてもよい。このような構成にすることで、材料コストを下げることができる。
前述したように、絶縁性材料1032(図13参照)は、センサーエレメント(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。しかしながら、これらの電気的接続端子1034は他の要素である追加電子機器(例えばドライバー、検出エレクトロニクス、プロセッサーまたは電源)と、さらに接触しなければならない。そして、キャリア1026(プリント基板(PCB)でもよい)に、これらの追加電子機器とのなんらかの電気接続があることを意味する。また、本実施形態に係る心拍数監視装置の構造は、心拍数のみならず、脈波、脈拍の計測装置にも適用できる。
10.第6実施形態に係る生体情報測定機器の構成
図15を参照して、第6実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1050を説明する。図15は、第6実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置を示す断面図である。なお、第6実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1050は、図15では図示していないが、前述の第1実施形態と同様に、バンド部などの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
図15を参照して、第6実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1050を説明する。図15は、第6実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置を示す断面図である。なお、第6実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1050は、図15では図示していないが、前述の第1実施形態と同様に、バンド部などの固定部によって、ユーザーの腕に装着される。
第6実施形態に係る生体情報測定機器としての心拍数監視装置1050は、前述した追加電子機器(例えばプロセッサー1052およびドライバー1054)を備えている。外部電気接続端子(図示せず)は、センサーエレメント(発光部としての発光素子1221および受光部としての受光素子1222)と同じキャリア1026に配置されない。つまり、追加電子機器は、センサーエレメントとは別のキャリアあるいは基板に配置されている。このように構成することで、皮膚とセンサーエレメント(発光素子1221および受光素子1222)との良好な接触を維持しつつ、必要な追加電子機器を心拍数監視装置1050に搭載することができる。例えば、外部電気接続端子は、キャリア1026の側面に配置されることができる。
上述したように、異なる種類のセンサーが、本発明に係る生体情報測定機器において用いられることが可能である。例えば、上述の受光素子1222が電気センサーである場合は、ユーザーの皮膚に接触して、ユーザーの伝導率を測定するための2本の皮膚コンダクタンス電極(例えば、センサーエレメント(図12に示される発光素子1221、受光素子1222))は、皮膚でおおわれる。なお、さらなる、二つ以上の種類のセンサーが、この種の生体情報測定機器において、用いられることが可能である、さらに、センサーエレメントの数は問わない。
第3実施形態〜第6実施形態において、提唱される生理的パラメーターを測定する生体情報測定機器を製造する方法のフローチャートは、図16において示される。
第1ステップS1において、センサー信号を検出するための少なくとも二つのセンサーエレメント(発光素子1221および受光素子1222)から成るセンサー1022は、キャリア1026上に配置される。第2ステップS2において、上記センサーエレメントの電気的接触をキャリア1026に形成する。第3ステップS3において、一つ以上のフレーム1041,1042は、センサー1022および/または個々のセンサーエレメント(発光素子1221および受光素子1222)周辺で、キャリア1026の上に形成される。第4ステップS4において、キャリア1026に備えられているセンサーエレメント(発光素子1221および受光素子1222)の上面1221a,1222aを覆わない、それぞれのフレーム1041,1042によって囲まれる領域に絶縁性材料1032が注入され満たされる。
第1ステップS1において、センサー信号を検出するための少なくとも二つのセンサーエレメント(発光素子1221および受光素子1222)から成るセンサー1022は、キャリア1026上に配置される。第2ステップS2において、上記センサーエレメントの電気的接触をキャリア1026に形成する。第3ステップS3において、一つ以上のフレーム1041,1042は、センサー1022および/または個々のセンサーエレメント(発光素子1221および受光素子1222)周辺で、キャリア1026の上に形成される。第4ステップS4において、キャリア1026に備えられているセンサーエレメント(発光素子1221および受光素子1222)の上面1221a,1222aを覆わない、それぞれのフレーム1041,1042によって囲まれる領域に絶縁性材料1032が注入され満たされる。
上記第3実施形態〜第6実施形態によれば、生体情報測定機器の性能に負の影響を及ぼすことのない電気的接触の保護を成し遂げる方法が提案される。そして、センサーの性能を保つような方法で形成される。例えば、これらのフレーム1041,1043の少なくとも一つは、皮膚に対するセンサーの位置がシフトすることを防ぐ。さらに、これらのフレーム1041,1043の少なくとも一つは、射出された直射的な光が受光素子1222に入射するのを防止するのに役立つことができる。好ましくは、受光素子1222の向きになっている側の、発光素子1221,1223のまわりのフレーム1041,1043の高さは、発光素子1221,1223の上面1221a,1223aの高さより小さくなければならない。加えて、受光素子1222のまわりのフレーム1042は、受光素子1222の上面1222aより高くてもよい。
上述した第3実施形態〜第6実施形態に係る生体情報測定機器においても、第1実施形態で説明した発光部および受光部との間隔の構成を適用することができる。このような構成とすることにより、第1実施形態と同様な効果を得ることができる。
なお、以上のように本実施形態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。また生体情報測定機器の構成、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。
1,2…生体情報測定機器、10,100…機器本体、15…バンド部、20…ケース部、21…トップケース、22…ボトムケース、30…生体情報測定モジュール、35…第2の基板としてのモジュール基板、40…第1基板としての回路基板、42…パネル枠、43…通信用のアンテナ(通信アンテナ)、44…回路ケース、47…フレキシブル基板、48…接続基板、50…気圧センサー、51…密封部、52…パッキン、55…地磁気センサー、60…二次電池、70…LCD(液晶ディスプレイ)、80…振動部、90…GPSアンテナ、211…胴部、212…ガラス板、221…透光部、222……遮光部、311…第1の発光ユニット、312…第2の発光ユニット、315…受光部、2211…検出窓、3110…反射部、3111…第1の発光部、3112…第2の発光部、3113…本体部、3113f…ガイド部の上面、3114…テーパー部、3115…ガイド部、3116…ダイパッド、3117…中空空間、3152…受光素子、3221…第1の回路部品、3222,3223…他の回路部品、Rf…反射膜、Q…中心、KC1…仮想線、W1,W2…反射部の幅、DR1…第1の方向、LD1,LD1a,LD2…光、H1…テーパー部の高さ、H2…ガイド部上面(反射部)の高さ、H3…受光部の高さ、H4…遮光壁(第1の遮光壁および第2の遮光壁)の高さ、L1,L2…反射部と受光部との間の距離、SK…被検体(対象物)。
Claims (19)
- 発光部と、
前記発光部から射出された光のうち、対象物に向かって進む前記光の進行方向に対して傾斜するテーパー部を有し、前記光を反射する反射部と、
前記対象物によって反射された前記光の反射光を受光する受光部と、
を含むことを特徴とする生体情報測定モジュール。 - 前記光の射出方向に沿った前記反射部の高さは、770μm以下、200μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記反射部の高さは、700μm以下、200μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記反射部の高さは、650μm以下、200μm以上であることを特徴とする請求項1に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記対象物側からの平面視において、前記反射部は、円形であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記平面視において、前記反射部は、多角形であることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記反射部の高さは、前記受光部の高さよりも高いことを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記反射部の高さは、前記受光部の高さよりも低いことを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記発光部は、複数配置されていることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 複数の前記発光部は、前記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されていることを特徴とする請求項9に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記反射部には、反射膜が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項10のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記反射部は、前記テーパー部よりも前記対象物側に配置されたガイド部を含むことを特徴とする請求項1ないし請求項11のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記平面視において、前記反射部と前記受光部との間の距離は、前記反射部と前記受光部とが並ぶ方向の前記反射部の幅よりも短いことを特徴とする請求項1ないし請求項12のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 前記発光部と前記受光部との間に、遮光壁が設けられていることを特徴とする請求項1ないし請求項13のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュール。
- 請求項1ないし請求項14のいずれか一項に記載の生体情報測定モジュールと、
センサー部が接続された第1の基板と、
前記生体情報測定モジュールに含まれる少なくとも前記発光部、前記反射部、および前記受光部が接続されている第2の基板と、を備えていることを特徴とする生体情報測定機器。 - 前記生体情報測定モジュールの測定結果を振動によって報知する振動部、を備え、
前記対象物側からの平面視において、前記振動部は、前記反射部と重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項15に記載の生体情報測定機器。 - 前記生体情報測定モジュールの測定結果を振動によって報知する振動部、を備え、
前記対象物側からの平面視において、前記振動部は、前記発光部と重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項15に記載の生体情報測定機器。 - 前記センサー部は、気圧センサーを含み、
前記対象物側からの平面視において、前記気圧センサーは、前記発光部と重ならない位置に配置されていることを特徴とする請求項15ないし請求項17のいずれか一項に記載の生体情報測定機器。 - さらに、前記センサー部は、地磁気センサーを含み、
前記対象物側からの平面視において、前記発光部は、前記地磁気センサーと前記振動部との間の位置に配置されていることを特徴とする請求項16ないし請求項18のいずれか一項に記載の生体情報測定機器。
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