JP2019136441A - Biological information detection sensor and biological information measurement device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、生体情報検出センサー及び生体情報測定装置に関する。 The present invention relates to a biological information detection sensor and a biological information measurement device.
従来、被験者の生体情報を検出及び測定する生体情報測定装置が知られている。このような生体情報測定装置として、被験者の脈波を測定する脈波センサーが知られている(例えば、特許文献1参照)。
特許文献1に記載された脈波センサーは、本体ユニットと、本体ユニットの両端部に取り付けられて生体における手首に巻き回されるベルトと、を備え、本体ユニットは、脈波データを取得する光センサー部を有する。
光センサー部は、ケース、遮光壁及び透光板と、生体に光を照射する発光部と、生体内を透過した光を検出する受光部と、を有し、発光部及び受光部は、生体に対して同じ側に設けられている。ケースは、発光部及び受光部を収納する枡形状の部材であり、透光板は、ケースの開口面を塞いで、本体ユニットにおいて生体と対向する側の面と面一となるように設けられる。
Conventionally, a biological information measuring device that detects and measures biological information of a subject is known. As such a biological information measuring device, a pulse wave sensor that measures a subject's pulse wave is known (see, for example, Patent Document 1).
The pulse wave sensor described in
The optical sensor unit includes a case, a light-shielding wall, a light-transmitting plate, a light-emitting unit that irradiates light to the living body, and a light-receiving unit that detects light transmitted through the living body. Are provided on the same side. The case is a bowl-shaped member that houses the light emitting unit and the light receiving unit, and the translucent plate is provided so as to close the opening surface of the case and be flush with the surface of the main body unit that faces the living body. .
しかしながら、特許文献1に記載された光センサー部では、遮光壁の厚さに加え、透光板の厚さが光センサー部全体の厚さになる。光センサー部の厚さが厚いと、発光部から生体までの距離、及び、生体から受光部までの距離が長くなることから、光の減衰が生じやすく、受光部での受光光量が低下しやすいので、検出精度が低下するという問題がある。
However, in the optical sensor unit described in
本発明は、上記課題の少なくとも一部を解決することを目的としたものであり、生体情報の検出精度を向上させることができる生体情報検出センサー及び生体情報測定装置を提供することを目的の1つとする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve at least a part of the above-described problems, and to provide a biological information detection sensor and a biological information measuring device capable of improving the detection accuracy of biological information. I will.
本発明の第1態様に係る生体情報検出センサーは、生体の生体情報を検出する生体情報検出センサーであって、基板と、前記基板に設けられるセンサー部と、を備え、前記センサー部は、前記生体に照射される光を出射する発光部と、前記生体にて反射された光を受光する受光部と、前記発光部及び前記受光部の間に配置される遮光部と、前記生体に接触し、前記発光部、前記受光部及び前記遮光部を前記基板に封止する透光性の封止部と、を備えることを特徴とする。 The biological information detection sensor according to the first aspect of the present invention is a biological information detection sensor that detects biological information of a biological body, and includes a substrate and a sensor unit provided on the substrate, wherein the sensor unit includes: A light emitting unit that emits light emitted to the living body; a light receiving unit that receives light reflected by the living body; a light shielding unit disposed between the light emitting unit and the light receiving unit; And a light-transmitting sealing portion that seals the light-emitting portion, the light-receiving portion, and the light-shielding portion to the substrate.
なお、封止とは、封止材料によって封止対象を内部に包み込むことを言うが、本明細書においては、封止対象を完全に内部に包み込むことに限らず、封止対象の一部が外側に突出している場合も含む。例えば、上記構成では、発光部及び受光部は、封止部内に包み込まれていれば、遮光部において基板とは反対側の端部が封止部の外部に僅かに突出していてもよい。
このような構成によれば、発光部、受光部及び遮光部は、生体と接触する封止部によって基板に封止されている。これによれば、発光部、受光部及び遮光部を保護しつつ、発光部及び受光部と、封止部において生体と接触する接触面との距離を短くでき、ひいては、発光部及び受光部と生体との距離を短くできる。このため、発光部から生体に照射される光の減衰、及び、生体から受光部に入射される光の減衰を抑制できるので、受光部での受光光量の低下を抑制できる。従って、生体情報の検出精度を高めることができる。
また、遮光部は、発光部及び受光部とともに封止部によって封止される。これによれば、遮光部を封止部外に別途設ける必要がない。従って、発光部及び受光部と接触面との距離を短くできることと併せて、生体情報検出センサーの薄型化を図ることができる。
In addition, the term “sealing” refers to enclosing an object to be sealed with a sealing material. However, in this specification, the present invention is not limited to completely enclosing an object to be sealed. This includes cases that protrude outward. For example, in the above configuration, as long as the light emitting unit and the light receiving unit are wrapped in the sealing unit, the end of the light shielding unit on the side opposite to the substrate may slightly protrude from the sealing unit.
According to such a configuration, the light emitting unit, the light receiving unit, and the light shielding unit are sealed on the substrate by the sealing unit that comes into contact with the living body. According to this, while protecting the light emitting unit, the light receiving unit, and the light shielding unit, the distance between the light emitting unit and the light receiving unit and the contact surface in contact with the living body in the sealing unit can be shortened. The distance from the living body can be shortened. For this reason, since attenuation of the light irradiated to the living body from the light emitting unit and attenuation of light incident on the light receiving unit from the living body can be suppressed, a decrease in the amount of received light at the light receiving unit can be suppressed. Therefore, the detection accuracy of biological information can be increased.
Further, the light shielding part is sealed by the sealing part together with the light emitting part and the light receiving part. According to this, it is not necessary to separately provide the light shielding part outside the sealing part. Therefore, it is possible to reduce the thickness of the biological information detection sensor in addition to shortening the distance between the light emitting unit and the light receiving unit and the contact surface.
ここで、発光部と受光部との間の寸法が短いほど、発光部から出射された光が生体を介して受光部に到達する光路長が短くなるので、上記光の減衰は生じにくい。しかしながら、発光部と受光部とを個別に封止すると、発光部と受光部との間の寸法が長くなりやすい。そして、発光部と受光部との間に遮光部を設けると、発光部と受光部との間の寸法は更に長くなる。
これに対し、発光部、受光部及び遮光部は、1つの封止部によって封止される。これによれば、互いに近い位置に配置した発光部、受光部及び遮光部をまとめて封止することによって、発光部と受光部との間の寸法を短くできる。従って、上記光の減衰を生じにくくすることができ、生体情報の検出精度を確実に向上させることができる。
Here, the shorter the dimension between the light emitting part and the light receiving part, the shorter the optical path length for the light emitted from the light emitting part to reach the light receiving part via the living body, and thus the attenuation of the light is less likely to occur. However, when the light emitting unit and the light receiving unit are individually sealed, the dimension between the light emitting unit and the light receiving unit tends to be long. If a light shielding part is provided between the light emitting part and the light receiving part, the dimension between the light emitting part and the light receiving part is further increased.
On the other hand, the light emitting part, the light receiving part, and the light shielding part are sealed by one sealing part. According to this, the dimension between the light emitting part and the light receiving part can be shortened by collectively sealing the light emitting part, the light receiving part and the light shielding part arranged at positions close to each other. Therefore, the attenuation of the light can be made difficult to occur, and the detection accuracy of biological information can be reliably improved.
上記第1態様では、前記発光部及び前記受光部のどちらかは、ベアチップであることが好ましい。
ここで、ベアチップは、パッケージ化されていない素子を示す。例えば、発光部を構成するベアチップとしては、パッケージ化されていないLED(Light Emitting Diode)素子や、パッケージ化されていない有機EL(Electro-Luminescence)素子が挙げられる。また例えば、受光部を構成するベアチップとしては、パッケージ化されていないPD(Photodiode)素子が挙げられる。そして、発光部及び受光部のどちらかがベアチップであるとは、発光部のみがベアチップである場合と、受光部のみがベアチップである場合と、発光部及び受光部のそれぞれがベアチップである場合とを含む。
このような構成によれば、ベアチップは、パッケージ化されたチップより厚さ寸法(チップが基板に実装された場合の基板からの起立寸法)が小さいので、封止部の厚さ寸法を小さくできる。従って、生体情報検出センサーを更に薄型化できる。
In the first aspect, it is preferable that either the light emitting unit or the light receiving unit is a bare chip.
Here, the bare chip indicates an element that is not packaged. For example, as a bare chip constituting the light emitting unit, an unpackaged LED (Light Emitting Diode) element and an unpackaged organic EL (Electro-Luminescence) element can be cited. Further, for example, as a bare chip constituting the light receiving unit, a PD (Photodiode) element that is not packaged can be cited. And either of the light emitting part and the light receiving part is a bare chip, when only the light emitting part is a bare chip, when only the light receiving part is a bare chip, and when each of the light emitting part and the light receiving part is a bare chip. including.
According to such a configuration, since the bare chip has a smaller thickness dimension (an upright dimension from the substrate when the chip is mounted on the substrate) than the packaged chip, the thickness dimension of the sealing portion can be reduced. . Therefore, the biological information detection sensor can be further reduced in thickness.
上記第1態様では、前記発光部は、第1発光部と第2発光部とを有し、前記受光部は、前記第1発光部と前記第2発光部との間に設けられ、前記遮光部は、前記第1発光部と前記受光部との間、及び、前記第2発光部と前記受光部との間に設けられることが好ましい。
このような構成によれば、第1発光部及び第2発光部のうち、生体情報の検出に適した位置の発光部を用いることによって、生体情報の検出精度を高めることができる。一方、第1発光部及び第2発光部のそれぞれを用いることによって、受光部での受光光量を高めることができるので、この場合でも、生体情報の検出精度を高めることができる。
また、遮光部によって、第1発光部から受光部に直接向かう光、及び、第2発光部から受光部に直接向かう光を遮蔽できる。従って、生体を介していない光が受光部に入射されてしまうことを抑制できるので、生体情報の検出精度をより高めることができる。
In the first aspect, the light emitting unit includes a first light emitting unit and a second light emitting unit, and the light receiving unit is provided between the first light emitting unit and the second light emitting unit, and It is preferable that the unit is provided between the first light emitting unit and the light receiving unit and between the second light emitting unit and the light receiving unit.
According to such a configuration, the detection accuracy of the biological information can be increased by using the light emitting unit at a position suitable for the detection of the biological information out of the first light emitting unit and the second light emitting unit. On the other hand, by using each of the first light emitting unit and the second light emitting unit, the amount of light received by the light receiving unit can be increased, so that the detection accuracy of biological information can be increased even in this case.
Further, the light that directly goes from the first light emitting part to the light receiving part and the light that goes directly from the second light emitting part to the light receiving part can be blocked by the light shielding part. Therefore, since it can suppress that the light which does not pass through a biological body will inject into a light-receiving part, the detection accuracy of biological information can be raised more.
上記第1態様では、前記遮光部は、前記基板に垂直な方向から見て、前記受光部を囲むことが好ましい。
ここで、発光部及び受光部は、封止部によって封止されているため、発光部から出射された光の一部が、内面反射を繰り返して封止部内を進行し、受光部において発光部側とは異なる側方から受光部に入射されてしまう可能性がある。
これに対し、上記構成によれば、発光部から出射されて、生体を介さずに封止部内を進行して受光部に向かう光を遮光部によって遮蔽できるだけでなく、封止部に入射されて受光部に向かう外乱光をも遮蔽できる。従って、生体情報の検出精度をより高めることができる。
In the first aspect, it is preferable that the light shielding portion surrounds the light receiving portion when viewed from a direction perpendicular to the substrate.
Here, since the light emitting part and the light receiving part are sealed by the sealing part, a part of the light emitted from the light emitting part travels in the sealing part by repeating internal reflection, and the light emitting part in the light receiving part. There is a possibility that the light is incident on the light receiving unit from a side different from the side.
On the other hand, according to the above configuration, not only the light emitted from the light emitting unit and traveling through the sealing unit without passing through the living body and traveling toward the light receiving unit can be blocked by the light shielding unit, but also incident on the sealing unit. The disturbance light which goes to a light-receiving part can also be shielded. Therefore, the detection accuracy of biological information can be further increased.
上記第1態様では、前記遮光部における前記基板からの突出方向側の先端部の位置は、前記封止部において前記発光部から出射された光が外部に出射される面の位置と略一致していることが好ましい。
なお、封止部において発光部から出射された光が外部に出射される面は、生体と接触可能な接触面であり、換言すると、封止部において発光部及び受光部と生体との間に位置し、発光部から出射された光を生体に向けて出射し、生体にて反射された光が入射する面である。以下、この面を、封止部における入出射面とする。
ここで、発光部が所定の出射角で光を出射する場合、発光部から出射された光のうち一部の光は、上記入出射面にて内面反射されるおそれがある。このような場合、遮光部における上記先端部が上記入出射面より基板側に位置していると、上記一部の光が遮光部を乗り越えて受光部に入射される可能性が生じる。
これに対し、遮光部における上記先端部の位置が、上記入出射面の位置と略一致していることにより、上記入出射面にて内面反射された光を遮光部によって遮蔽でき、内面反射された光が受光部に入射されることを抑制できる。従って、生体情報の検出精度の低下を抑制できる。
In the first aspect, the position of the front end portion of the light shielding portion on the projecting direction side from the substrate substantially coincides with the position of the surface where the light emitted from the light emitting portion is emitted to the outside in the sealing portion. It is preferable.
In addition, the surface where the light emitted from the light emitting unit is emitted to the outside in the sealing unit is a contact surface that can come into contact with the living body, in other words, between the light emitting unit and the light receiving unit and the living body in the sealing unit. It is a surface where the light emitted from the light emitting unit is emitted toward the living body and the light reflected by the living body is incident. Hereinafter, this surface is referred to as an incident / exit surface in the sealing portion.
Here, when the light emitting unit emits light at a predetermined emission angle, a part of the light emitted from the light emitting unit may be internally reflected by the incident / exit surface. In such a case, if the tip portion of the light shielding portion is located on the substrate side with respect to the incident / exit surface, there is a possibility that the part of the light passes over the light shielding portion and enters the light receiving portion.
On the other hand, since the position of the tip portion in the light shielding portion substantially coincides with the position of the incident / exit surface, the light reflected on the inner surface by the incident / exit surface can be shielded by the light shielding portion, and reflected by the inner surface. The incident light can be prevented from entering the light receiving unit. Accordingly, it is possible to suppress a decrease in detection accuracy of biological information.
上記第1態様では、前記封止部において前記発光部から出射された光が外部に出射される面は、曲面であることが好ましい。
このような構成によれば、封止部における上記面をレンズ形状とすることによって、封止部にレンズ機能を付与できる。このため、例えば封止部における上記面を凸曲面又は凹曲面とすることによって、発光部から出射された光を生体に拡散又は集束するように出射できる。また例えば封止部における上記面を凹曲面とすることによって、生体にて反射された光を受光部に集光できる。このように、生体情報検出センサーの用途に応じて、発光部から出射された光を生体に効果的に照射できる他、生体から入射される光を効率よく受光部に入射させることができる。従って、生体情報の検出精度を一層高めることができる。
In the first aspect, it is preferable that a surface of the sealing portion from which light emitted from the light emitting portion is emitted to the outside is a curved surface.
According to such a configuration, the lens function can be imparted to the sealing portion by forming the surface of the sealing portion into a lens shape. For this reason, for example, the light emitted from the light emitting part can be emitted so as to diffuse or converge on the living body by making the surface of the sealing part a convex curved surface or a concave curved surface. Further, for example, by making the surface of the sealing portion a concave curved surface, the light reflected by the living body can be condensed on the light receiving portion. Thus, according to the use of the biological information detection sensor, the light emitted from the light emitting unit can be effectively irradiated on the living body, and the light incident from the living body can be efficiently incident on the light receiving unit. Therefore, the detection accuracy of biological information can be further increased.
上記第1態様では、前記封止部において前記発光部から出射された光が外部に出射される面は、平面であることが好ましい。
ここで、封止部の厚さ寸法は、封止部における上記面の断面形状にも依存する。このため、封止部における上記面を平面とすることにより、封止部の厚さ寸法を小さくでき、ひいては、生体情報検出センサーの厚さ寸法を小さくできる。従って、生体情報検出センサーの一層の薄型化を図ることができる。
In the first aspect, it is preferable that a surface of the sealing portion from which the light emitted from the light emitting portion is emitted to the outside is a flat surface.
Here, the thickness dimension of the sealing portion also depends on the cross-sectional shape of the surface in the sealing portion. For this reason, by making the said surface in a sealing part into a plane, the thickness dimension of a sealing part can be made small and by extension the thickness dimension of a biological information detection sensor can be made small. Therefore, the biological information detection sensor can be further reduced in thickness.
本発明の第2態様に係る生体情報測定装置は、上記生体情報検出センサーを備えることを特徴とする。
このような構成によれば、上記第1態様に係る生体情報検出センサーと同様の効果を奏することができ、これにより、生体情報の測定精度を高めることができる他、生体情報測定装置の薄型化を図ることができる。
A biological information measuring device according to a second aspect of the present invention includes the biological information detection sensor.
According to such a configuration, it is possible to achieve the same effect as the biological information detection sensor according to the first aspect, thereby improving the measurement accuracy of the biological information and reducing the thickness of the biological information measuring device. Can be achieved.
[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について、図面に基づいて説明する。
[生体情報測定装置の概略構成]
図1は、本実施形態に係る生体情報測定装置1Aを示す正面図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置1A(以下、測定装置1Aと略す場合がある)は、ユーザーの体に装着されて利用されるウェアラブル機器であり、ユーザーの生体情報を測定する。具体的に、測定装置1Aは、ユーザーの手首等の被装着部位に装着されて利用され、生体情報の1つであるユーザーの脈波を検出し、生体情報の他の1つである脈拍数を測定する。そして、測定装置1Aは、後述する生体情報検出センサー5Aの構成に特徴の1つを有する。
測定装置1Aは、図1に示すように、ハウジング2及びバンドBN1,BN2を備える。
[First Embodiment]
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described based on the drawings.
[Schematic configuration of biological information measuring apparatus]
FIG. 1 is a front view showing a biological
A biological
As shown in FIG. 1, the measuring
なお、以下の説明では、ハウジング2の正面部21から背面部22に向かう方向を+Z方向とし、+Z方向に対してそれぞれ直交し、かつ、互いに直交する二方向を+X方向及び+Y方向とする。これらのうち、+X方向を、正面部21に対向する位置から見て9時方向とし、+Y方向を12時方向とする。また、図示を省略するが、+Z方向とは反対方向を−Z方向とする。−X方向及び−Y方向も同様である。なお、+Z方向は、後述する生体情報検出センサー5Aのセンサー部52Aを構成する発光部53が光を主に出射する方向でもあり、−Z方向は、生体にて反射された光が受光部54に主に入射する方向でもある。
In the following description, the direction from the
バンドBN1は、ハウジング2の+Y方向側の端部から+Y方向に延出し、バンドBN2は、ハウジング2の−Y方向側の端部から−Y方向に延出している。バンドBN1,BN2が中留(図示省略)によって互いに連結されることによって、ハウジング2は、被装着部位に装着される。なお、バンドBN1,BN2は、ハウジング2と一体的に形成されていてもよい。
The band BN1 extends in the + Y direction from the end portion of the
ハウジング2は、−Z方向側に位置するフロントケース2A、及び、+Z方向側に位置するリアケース2B(図2参照)を有し、これらが組み合わされて構成される。ハウジング2は、正面部21、背面部22(図2参照)及び側面部23を有する。
正面部21は、ハウジング2において−Z方向側に位置する部位であり、フロントケース2Aによって構成される。正面部21は、測定装置1Aを装着したユーザーによって視認可能な部位である。正面部21の略中央には、表示部DPが設けられており、表示部DPは、カバー211によって覆われている。
側面部23において−X方向側の部位には、操作部を構成する一対のボタンBTが設けられている。
The
The
A pair of buttons BT constituting the operation unit is provided in a portion on the −X direction side in the
図2は、測定装置1Aの背面部22を示す図である。
背面部22は、ハウジング2において+Z方向側に位置する部位であり、リアケース2Bによって構成される。背面部22は、測定装置1Aがユーザーに装着された際にハウジング2においてユーザーの体に接触する接触部である。
背面部22は、図2に示すように、中央側が外縁側に比べて+Z方向側に膨出した湾曲形状に形成されている。背面部22の中央には、ハウジング2内に収容された生体情報検出センサー5Aのセンサー部52Aを外部に露出させる略矩形状の開口部221が形成されている。この生体情報検出センサー5Aについては、後に詳述する。
FIG. 2 is a diagram showing the
The
As shown in FIG. 2, the
[ハウジングの内部構成]
図3は、測定装置1Aの内部構成を示す図であり、詳しくは、YZ平面と平行で、測定装置1Aの中央を通る断面を−X方向側から見た図である。
測定装置1Aは、ハウジング2及び表示部DPの他、図3に示すように、それぞれハウジング2に収容される処理基板3、電池4、生体情報検出センサー5A及び接続部材6を有する。以下、生体情報検出センサーを単に「センサー」と略す場合がある。
電池4は、測定装置1Aを動作させる電力を供給する。この電池4は、本実施形態では、処理基板3による制御の下、外部から供給される電力によって充電される二次電池であるが、これに限らず、一次電池であってもよい。
[Internal structure of housing]
FIG. 3 is a diagram illustrating an internal configuration of the
In addition to the
The
[処理基板の構成]
処理基板3は、測定装置1A全体を制御する制御基板であり、詳しい図示を省略するが、リジッド基板上に複数の回路素子が実装された構成を有する。このような回路素子として、処理基板3は、加速度センサー、無線通信回路、表示制御回路、記憶回路及び制御回路を有する。
[Configuration of treated substrate]
The
加速度センサーは、測定装置1Aに作用する加速度を検出し、検出された加速度の変化を示す信号をユーザーの体動を示す体動信号として制御回路に出力する。なお、体動信号は、制御回路がセンサー5Aから入力される脈波信号を解析して脈拍数を決定する際に行う体動ノイズの除去にも利用される。
無線通信回路は、制御回路による制御の下、センサー5A及び加速度センサーによる検出結果に基づく生体情報や体動情報を外部機器に送信する他、外部機器から受信される情報を制御回路に出力する。
表示制御回路は、制御回路による制御の下、表示部DPに所定の情報を表示させる。例えば、表示制御回路は、制御回路によって解析された脈拍数を表示部DPに表示させる。
The acceleration sensor detects acceleration acting on the
Under the control of the control circuit, the wireless communication circuit transmits biological information and body motion information based on the detection results of the
The display control circuit displays predetermined information on the display unit DP under the control of the control circuit. For example, the display control circuit displays the pulse rate analyzed by the control circuit on the display unit DP.
記憶回路は、フラッシュメモリー等の不揮発性メモリーによって構成され、測定装置1Aの動作に必要なプログラム及びデータを記憶している。この他、記憶回路は、センサー5A及び加速度センサーによる検出結果、及び、制御回路による解析結果を記憶する。
制御回路は、CPU(Central Processing Unit)等の演算処理回路によって構成され、自律的に、或いは、ボタンBT等の操作部に対するユーザーの入力操作に応じて測定装置1A全体を制御する。例えば、制御回路は、センサー5Aから入力される脈波信号、及び、加速度センサーから入力される体動信号に基づいて、ユーザーの脈拍数を決定する。また、制御回路は、決定された脈拍数を記憶回路に記憶させる他、必要に応じて、脈拍数を表示部DPに表示させたり、無線通信回路によって外部機器に送信したりする。
The storage circuit is configured by a nonvolatile memory such as a flash memory, and stores a program and data necessary for the operation of the measuring
The control circuit is configured by an arithmetic processing circuit such as a CPU (Central Processing Unit), and controls the
[生体情報検出センサーの構成]
図4は、リアケース2B及びセンサー5Aを+Z方向側から見た斜視図である。また、図5は、センサー5Aを+Z方向側から見た斜視図である。なお、図4及び図5においては、センサー部52Aにおける発光部53、受光部54及び遮光部55の配置を分かりやすくするために、センサー部52Aを構成する封止部56の図示を省略している。
センサー5Aは、測定装置1Aに例示される、生体情報を測定する生体情報測定装置に用いられる生体情報検出センサーであり、生体(例えばユーザーの体)に光を照射して、生体にて反射された反射光の受光光量の変化を示す信号を、生体の脈波を示す脈波信号として出力する。このセンサー5Aは、図4及び図5に示すように、基板51、センサー部52A、コネクター57及び複数の素子58を有する。
これらのうち、複数の素子58は、抵抗、トランジスター及びコンデンサー等の回路素子であり、基板51の実装面51Aに実装されている。
[Configuration of biological information detection sensor]
FIG. 4 is a perspective view of the
The
Among these, the plurality of
[基板の構成]
基板51は、+Z方向側の面である実装面51Aに、センサー部52A、コネクター57及び複数の素子58が実装され、これらを支持する基板である。本実施形態では、基板51は、+Y方向が長く、+X方向が短い矩形状のリジッド基板である。
基板51は、−Y方向側の端部に、+Y方向側に凹む凹部511を有する。この凹部511は、センサー5Aと処理基板3とを接続する接続部材6が挿通する隙間GP(図3参照)を、後述する凹部225との間に形成する。なお、本実施形態では、接続部材6は、FPC(フレキシブルプリント基板)により構成されているが、ケーブルやハーネス等の導通部材であってもよい。
このような基板51において実装面51Aとは反対側の面51Bには、回路素子が配設されていない。しかしながら、面51Bに、所定の機能を有する回路素子が配設されていてもよい。
[Substrate structure]
The
The board |
In such a
[センサー部の構成]
センサー部52Aは、実装面51Aにおける略中央に位置し、生体に対する光の照射、及び、生体にて反射された光の受光を行い、受光光量に応じた信号を出力する。センサー部52Aは、発光部53(53A,53B)、受光部54、遮光部55及び封止部56(図6参照)を有する。
[Configuration of sensor unit]
The
[発光部の構成]
発光部53は、生体に照射される光(検出光であり、例えば緑色光)を出射する。発光部53は、+Y方向に沿い背面部22の中央を通る直線上に、受光部54を挟むように、所定間隔を隔てて2つ設けられている。換言すると、発光部53は、+Y方向側に位置する発光部53Aと、−Y方向側に位置する発光部53Bと、を有する。発光部53A,53Bのうち、一方は第1発光部であり、他方は第2発光部に相当する。
[Configuration of light emitting unit]
The
発光部53A,53Bは、それぞれ、本実施形態ではLED(Light Emitting Diode)等の発光素子(図示省略)と、発光素子を囲むように被覆する被覆部531と、発光素子を覆うように被覆部531に設けられるレンズ532と、を有する。すなわち、発光部53A,53Bは、パッケージ化されたLEDチップである。
被覆部531は、詳しい図示を省略するが、発光素子の発光面と対向する位置から見て、発光素子の四方(±X方向側及び±Y方向側)を囲む反射部と、発光素子及び反射部の間に充填される密封用樹脂と、を有する。発光素子から出射された光のうち、±X方向側及び±Y方向側に出射された光は反射部によって+Z方向側に反射されて、レンズ532に入射される。なお、発光素子から+Z方向側に出射された光も、レンズ532に入射される。このように発光素子から出射されてレンズ532に入射された光は、レンズ532によって集光されて出射される。
なお、発光部53A,53Bは、それぞれ個別に点灯及び消灯を切り替えることが可能である。このため、脈波の検出に際しては、発光部53A,53Bの少なくとも1つが点灯するが、必ずしも発光部53A,53Bが同時に点灯する必要はない。
In the present embodiment, each of the
Although not shown in detail in the covering
The
[受光部の構成]
受光部54は、発光部53から照射されて、生体にて反射された反射光を受光し、反射光の受光光量の変化を示す信号を、脈波の波形を示す脈波信号として出力する。受光部54は、2つの発光部53A,53Bを結ぶ+Y方向において、2つの発光部53A,53Bの間の中央に設けられている。すなわち、発光部53Aの中心と受光部54の中心との間の寸法は、発光部53Bの中心と受光部54の中心との間の寸法と同じであり、受光部54は、背面部22の中央に配置されている。
受光部54は、詳しい図示を省略するが、PD(Photodiode)である受光素子と、当該受光素子を被覆する被覆部と、角度制限フィルターと、を有する。すなわち、受光部54は、パッケージ化されたPDチップである。
なお、角度制限フィルターは、角度制限フィルターを構成するフィルター層の法線に対する入射光の角度である入射角が所定値未満である光を透過させ、入射角が所定値以上である光の透過を抑制するフィルターである。このような角度制限フィルターが設けられていることによって、ノイズとなる外乱光が受光部54に入射されることが抑制される。なお、本実施形態では、上記所定値は30°に設定されている。
一方、受光部54は、発光部53から出射された光を透過して、受光部54によって受光される光の波長を制限する波長制限フィルターを有していてもよい。
[Configuration of light receiving unit]
The
Although not illustrated in detail, the
The angle limiting filter transmits light whose incident angle, which is the angle of incident light with respect to the normal of the filter layer constituting the angle limiting filter, is less than a predetermined value, and transmits light whose incident angle is greater than or equal to a predetermined value. It is a filter to suppress. By providing such an angle limiting filter, disturbance light as noise is prevented from entering the
On the other hand, the
[遮光部の構成]
遮光部55は、発光部53から出射されて、生体を介さずに受光部54に向かう光を遮蔽する。遮光部55は、発光部53(53A,53B)と受光部54との間に配置されている。具体的に、遮光部55は、第1遮蔽部551、第2遮蔽部552、第3遮蔽部553及び第4遮蔽部554を有し、基板51に対して垂直な方向(+Z方向)から見て、各遮蔽部551〜554によって受光部54を囲む矩形枠状に形成されている。
第1遮蔽部551は、受光部54に対して+Y方向側に位置し、発光部53Aと受光部54との間に位置する。換言すると、第1遮蔽部551は、受光部54に対して発光部53A側であり、発光部53B側とは反対側となる位置に位置する。
第2遮蔽部552は、受光部54に対して−Y方向側に位置し、発光部53Bと受光部54との間に位置する。換言すると、第2遮蔽部552は、受光部54に対して発光部53B側であり、発光部53A側とは反対側となる位置に位置する。
第3遮蔽部553は、受光部54に対して+X方向側に位置し、第4遮蔽部554は、受光部54に対して−X方向側に位置する。
[Configuration of light shielding part]
The
The
The
The
更に、遮光部55は、第3遮蔽部553と接続される屈曲部555と、第4遮蔽部554と接続される屈曲部556と、を有する。これら屈曲部555,556は、XY平面に沿う平板状の取付部であり、−Z方向側の面が実装面51Aに半田等によって取り付けられることにより、実装面51Aに遮光部55が取り付けられる。
Further, the
[封止部の構成]
図6は、リアケース2Bに対するセンサー5Aの配置を示す斜視図であり、換言すると、リアケース2B及びセンサー5Aを示す分解斜視図である。また、図7は、センサー5Aを側方(−X方向側)から見た図である。
封止部56は、図6及び図7に示すように、発光部53、受光部54及び遮光部55を基板51の実装面51Aに封止して、これら発光部53、受光部54及び遮光部55を保護する。封止部56は、センサー5Aがリアケース2Bに取り付けられる際に、リアケース2Bに形成された開口部221を介してハウジング2の外部に露出される。
このような封止部56は、発光部53から出射された光、及び、受光部54に入射される光を透過する透光性の封止樹脂によって形成されている。このため、発光部53から出射された光は、封止部56を介してハウジング2の外部に出射され、また、受光部54にて受光される光は、封止部56を介して受光部54に入射される。
なお、封止とは、封止される対象である封止対象の全てが封止部56内に包み込まれることを必ずしも意味するわけではない。例えば、封止部56は、封止対象である発光部53及び受光部54を封止部56内に封入していれば、同じく封止対象である遮光部55の一部が封止部56外に僅かに突出していてもよい。
[Configuration of sealing part]
FIG. 6 is a perspective view showing the arrangement of the
6 and 7, the sealing
Such a sealing
Note that the term “sealing” does not necessarily mean that all of the objects to be sealed are encapsulated in the sealing
このような封止部56は、+Z方向側の面であり、測定装置1Aが生体に装着された際に生体に接触可能な接触面561を有する。この接触面561は、発光部53から出射された光が主に封止部56外に出射される出射面でもあり、また、受光部54に入射される光が外部(生体)から主に入射される入射面でもある。すなわち、接触面561は、封止部56に対する光の入出射面である。
このような接触面561は、図7に示すように、+X方向及び+Y方向における中央部が外縁側より+Z方向に膨出した凸曲面状に形成されている。この接触面561の形状は、発光部53から出射された光を集光して生体に照射することを意図した形状である。
Such a sealing
As shown in FIG. 7, such a
ここで、遮光部55における実装面51Aからの突出方向である+Z方向の先端部の位置は、発光部53(53A,53B)における+Z方向側の端部より更に+Z方向側に位置するだけでなく、接触面561と略同じ位置である。例えば、図7に示すように、第1遮蔽部551における+Z方向の先端部5511の位置は、発光部53Aにおける+Z方向側の端部より更に+Z方向側に位置するだけでなく、接触面561と略同じ位置である。また、第2遮蔽部552における+Z方向の先端部5521の位置は、発光部53Bにおける+Z方向側の端部より更に+Z方向側に位置するだけでなく、接触面561と略同じ位置である。なお、図示を省略するが、第3遮蔽部553及び第4遮蔽部554における+Z方向側の先端部の位置も、接触面561と略同じ位置である。
これは、遮光部55の先端部(例えば先端部5511,5521)の位置が、接触面561より−Z方向側に位置していると、発光部53A,53Bから出射された光が、界面である接触面561にて内面反射され、遮光部55を乗り越えて受光部54に入射されてしまう可能性があるためである。このように内面反射された光も遮蔽されるように、遮光部55の先端部の位置は、接触面561と略同じ位置に設定されている。なお、遮光部55の先端部が、封止部56(接触面561)の外部に突出している場合でも、上記のように、遮光部55は封止部56によって封止されているとする。
このように、接触面561の位置と遮光部55の先端部の位置とを合わせるには、これらの位置が略一致するように、型等を用いて封止部56を成形する手法や、形成された封止部56を削る手法を採用できる。
Here, the position of the front end portion in the + Z direction, which is the projecting direction from the mounting
This is because the light emitted from the
As described above, in order to match the position of the
[コネクターの構成]
コネクター57は、図5〜図7に示すように、実装面51Aにおいてセンサー部52Aに対する−Y方向側の部位に設けられ、接続部材6と接続される接続部としての機能を有する回路素子である。コネクター57は、受光部54から出力された脈波信号を、接続部材6を介して処理基板3に出力する。
なお、本実施形態では、脈波信号を処理する回路素子は、処理基板3に設けられているが、脈波信号を処理するAFE(Analog Front End)が基板51に設けられていてもよい。このようなAFEは、脈波信号に対して増幅、ノイズ除去及びA/D変換等の処理を行う。すなわち、AFEは、一次増幅部、フィルター部、二次増幅部、A/D変換部及び通信部を有する。このようなAFEが基板51に設けられている場合には、コネクター57は、AFEによって処理された脈波信号を、接続部材6を介して処理基板3に出力する。なお、AFEは、上記した複数の素子58の配置位置に構成できる。
[Connector configuration]
As shown in FIGS. 5 to 7, the
In the present embodiment, the circuit element that processes the pulse wave signal is provided on the
[リアケースの構成]
図8は、センサー5Aが配置されるリアケース2Bの構成を示す斜視図である。換言すると、図8は、リアケース2Bを光出射側とは反対側(−Z方向側)から見た斜視図である。
リアケース2Bは、上記のように、処理基板3、電池4及びセンサー5Aを収容するハウジング2の背面部22を構成する。リアケース2Bは、図8に示すように、−Z方向側の面2B1(背面部22の内面である面2B1)の略中央に、光出射側の面を+Z方向側に向けるようにして−Z方向側からセンサー5Aが配置される配置部222を有する。
[Rear case configuration]
FIG. 8 is a perspective view showing the configuration of the
As described above, the
配置部222は、−Z方向側から見てセンサー5Aの基板51に応じた矩形状で、+Z方向側に凹む凹状に形成されている。この配置部222において+Z方向側の部位である底部222Aは、基板51の実装面51Aと当接し、センサー5Aを支持する。
底部222Aにおける中央には、センサー部52Aをハウジング2の外部に露出させる上記開口部221が形成され、開口部221に対する±Y方向側には、更に+Z方向側に凹む凹部223,224が形成されている。
+Y方向側に位置する凹部223は、基板51に実装された複数の素子58を避けるための凹部である。−Y方向側に位置する凹部224は、基板51に実装された上記コネクター57を避けるための凹部である。これら凹部223,224は、実装面51Aに実装された回路素子を避ける第1凹部に相当する。
The
The
The
また、配置部222は、−Y方向側の端縁に、凹部224と連通し、かつ、−Y方向側に凹む凹部225を有する。凹部225は、コネクター57に接続された接続部材6が−Z方向側に挿通する凹部である。詳述すると、基板51において+Z方向側の面である実装面51Aに位置するコネクター57に一端が接続された接続部材6は、凹部225と、基板51の凹部511とによって形成される隙間GPを挿通して、基板51に対して−Z方向側に位置する処理基板3と接続される。これにより、センサー5Aから出力される脈波信号は、接続部材6を介して処理基板3に出力される。このような凹部225は、凹部511とともに、コネクター57に接続された接続部材6を避ける第2凹部に相当する。
In addition, the
[第1実施形態の効果]
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置1Aよれば、以下の効果を奏することができる。
測定装置1Aに用いられる生体情報検出センサー5Aは、基板51及びセンサー部52Aを備える。センサー部52Aは、発光部53、受光部54及び遮光部55と、ユーザーの体に接触し、これら発光部53、受光部54及び遮光部55を基板51に封止する透光性の封止部56と、を備える。
これによれば、封止部56によって、発光部53、受光部54及び遮光部55を保護しつつ、発光部53及び受光部54と、封止部56の接触面561との距離を短くでき、ひいては、発光部53及び受光部54と生体との距離を短くできる。このため、発光部53から生体に照射される光の減衰、及び、生体から受光部54に入射される光の減衰を抑制できるので、受光部54での受光光量の低下を抑制できる。従って、生体情報の検出精度を高めることができる。
また、遮光部55は、発光部53及び受光部54とともに封止部56によって封止される。これによれば、遮光部55を封止部56外に別途設ける必要がない。従って、発光部53及び受光部54と接触面561との距離を短くできることと併せて、生体情報検出センサー5Aの薄型化を図ることができる。
[Effect of the first embodiment]
According to the biological
A biological
According to this, the distance between the
Further, the
一般的に、発光部と受光部との間の寸法が短いほど、発光部から出射された光が生体を介して受光部に到達する光路長が短くなるので、上記光の減衰は生じにくい。しかしながら、発光部と受光部とを個別に封止すると、これらを互いに離さねばならず、発光部と受光部との間の寸法が長くなりやすい。そして、発光部と受光部との間に遮光部を設ける場合には、発光部と受光部との間の寸法は更に長くなりやすい。
これに対し、発光部53、受光部54及び遮光部55は、1つの封止部56によって封止される。これによれば、互いに近い位置に配置した発光部53、受光部54及び遮光部55をまとめて封止することによって、発光部53と受光部54との間の寸法を短くできる。従って、上記光の減衰を生じにくくすることができ、生体情報の検出精度を確実に向上させることができる。
In general, the shorter the dimension between the light emitting unit and the light receiving unit, the shorter the optical path length for the light emitted from the light emitting unit to reach the light receiving unit through the living body, and thus the attenuation of the light is less likely to occur. However, if the light emitting unit and the light receiving unit are individually sealed, they must be separated from each other, and the dimension between the light emitting unit and the light receiving unit tends to be long. And when providing a light-shielding part between a light emission part and a light-receiving part, the dimension between a light-emitting part and a light-receiving part tends to become still longer.
On the other hand, the
発光部53は、それぞれ第1発光部及び第2発光部としての発光部53A,53Bを有する。遮光部55の第1遮蔽部551は、発光部53Aと受光部54との間に設けられ、第2遮蔽部552は、発光部53Bと受光部54との間に設けられている。これによれば、遮光部55は、発光部53Aから受光部54に直接向かう光、及び、発光部53Bから受光部54に直接向かう光を遮蔽できる。従って、生体を介していない光が受光部54に入射されてしまうことを抑制でき、生体情報の検出精度をより高めることができる。
The
ここで、発光部53A,53B及び受光部54は、封止部56によって封止されているので、例えば発光部53Aから出射された光の一部は、内面反射を繰り返して封止部56内を進行し、受光部54において発光部53Aとは反対側から受光部54に入射されてしまう可能性がある。発光部53Bから出射された光の一部も同様である。
これに対し、遮光部55は、受光部54に対して発光部53A側に設けられる第1遮蔽部551、及び、受光部54に対して発光部53B側に設けられる第2遮蔽部552の他、第3遮蔽部553及び第4遮蔽部554を有し、基板51に垂直な方向である+Z方向側から見て、受光部54を囲む枠状に形成されている。これによれば、発光部53から出射されて、封止部56内を進行して受光部54に入射される光、すなわち、発光部53から出射されて、ユーザーの体を介さずに受光部54に向かう光を遮光部55によって遮蔽できるだけでなく、封止部56に入射されて受光部54に向かう外乱光を遮蔽できる。従って、生体情報の検出精度をより高めることができる。
Here, since the
On the other hand, the
遮光部55における+Z方向側の先端部(例えば先端部5511,5521)の位置は、封止部56において発光部53から出射された光が外部に出射され、ユーザーの体を介した光が入射される入出射面である上記接触面561の位置と略一致している。これによれば、接触面561にて内面反射された光を遮光部55によって遮蔽でき、内面反射された光が受光部54に入射されることを抑制できる。従って、生体情報の検出精度の低下を抑制できる。
At the position of the front end portion (for example, the
封止部56において上記入出射面である接触面561は、曲面である。詳述すると、接触面561は、中央が外縁より+Z方向側に突出した凸曲面である。これによれば、封止部56を凸レンズとして機能させることができる。このため、発光部53から出射された光を集光して生体に照射できる。従って、生体情報の検出精度を一層高めることができる。
In the sealing
ここで、血管の容積変化は、血管内圧力と血管外圧力との差が0に近いと大きくなる。換言すると、血圧に近い圧力を血管に加えると、血管の容積変化が大きくなる。この場合、血管にて反射されて受光部によって受光される反射光の受光光量に基づく信号の変化が大きくなるので、脈拍の周波数を抽出しやすくなり、脈拍数を算出しやすくなる。このため、発光部から光が照射される生体の部位には、血管に対して適した圧力が加わっていることが好ましい。
これに対し、生体と接触する接触面561が凸曲面であることによって、発光部53から出射された光が照射される生体の部位に所定の圧力を加えることができる。従って、接触面561の曲率や突出量を調整することによって、光の照射部位に位置する血管に、脈波の検出に適した圧力を加えることができる。従って、それぞれ生体情報である脈波の検出、及び、脈拍数の決定を実施しやすくすることができる。
Here, the change in volume of the blood vessel increases when the difference between the intravascular pressure and the extravascular pressure is close to zero. In other words, when a pressure close to the blood pressure is applied to the blood vessel, the volume change of the blood vessel increases. In this case, since the change in the signal based on the amount of received light reflected by the blood vessel and received by the light receiving unit becomes large, it becomes easier to extract the pulse frequency and to calculate the pulse rate. For this reason, it is preferable that a pressure suitable for the blood vessel is applied to a part of the living body irradiated with light from the light emitting unit.
On the other hand, when the
[第2実施形態]
次に、本発明の第2実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、第1実施形態にて示した生体情報測定装置1Aと同様の構成を有するが、発光部及び受光部の構成が異なる点で、生体情報測定装置1Aと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Second Embodiment]
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
The biological information measuring device according to this embodiment has the same configuration as the biological
図9は、本実施形態に係る生体情報測定装置1Bの内部構成を示す図であり、詳しくは、YZ平面と平行で、生体情報測定装置1Bの中央を通る断面を−X方向側から見た図である。
生体情報測定装置1Bは、図9に示すように、生体情報検出センサー5Aに代えて生体情報検出センサー5Bを有する他は、生体情報測定装置1Aと同様の構成及び機能を有する。また、生体情報検出センサー5Bは、センサー部52Aに代えてセンサー部52Bを有する他は、測定装置1Aと同様の構成及び機能を有する。
センサー部52Bは、発光部53及び受光部54に代えて、発光部73及び受光部74を有する他は、上記センサー部52Aと同様の構成及び機能を有する。
FIG. 9 is a diagram showing an internal configuration of the biological
As shown in FIG. 9, the biological
The
発光部73は、発光部53と同様に、生体に照射される光(検出光であり、例えば緑色光)を出射する。発光部73は、発光部53と基板51上の同じ位置にそれぞれ実装されている。すなわち、発光部73は、+Y方向に所定の間隔を隔てて2つ設けられている。換言すると、発光部73は、発光部73A及び発光部73Bを有する。
発光部73Aは、センサー部52Bにおいて中央に位置する受光部74に対して+Y方向側に位置する。また、発光部73Bは、受光部74に対して−Y方向側に位置する。
これら発光部73A,73Bは、それぞれ本発明の第1発光部及び第2発光部に相当し、本実施形態では、LED(Light Emitting Diode)等の発光素子により構成されている。換言すると、発光部73A,73Bは、それぞれパッケージ化されていないLEDベアチップであり、基板51上にベアチップ実装により取り付けられている。なお、ベアチップ実装としては、ワイヤーボンディング、リード線を有するフィルムを用いたTAB(tape automated bonding)、及び、バンプを用いたフリップチップが挙げられる。
Similarly to the
The
The
受光部74は、上記受光部54と同様に、生体にて反射された反射光を受光し、反射光の受光光量に応じた信号を、脈波の波形を示す脈波信号として出力する。受光部74は、センサー部52Aにおける受光部54と同じ位置に配置される。すなわち、受光部74は、発光部73A,73Bの間に設けられ、発光部73Aの中心と受光部74の中心との間の寸法は、発光部73Bの中心と受光部74の中心との間の寸法と同じであり、受光部74は、背面部22の中央に配置されている。
このような受光部74は、本実施形態では、PD等の受光素子により構成されている。換言すると、受光部74は、パッケージ化されていないPDベアチップであり、基板51上にベアチップ実装により取り付けられている。
Similar to the
In the present embodiment, the
このようなセンサー部52Bにおいても、封止部56は、発光部73、受光部74及び遮光部55を基板51の実装面51Aに封止し、これらを保護する。
また、図9では詳しい図示を省略するが、センサー部52Bにおいても、遮光部55の+Z方向側の先端部の位置は、封止部56の凸曲面状に形成された接触面561の位置と略一致している。
Also in such a
Although not shown in detail in FIG. 9, also in the
[第2実施形態の効果]
以上説明した本実施形態に係る測定装置1Bによれば、上記測定装置1Aと同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
センサー部52Bにおいて、封止部56によって遮光部55とともに封止される発光部73及び受光部74は、それぞれパッケージ化されていないベアチップにより構成されている。これによれば、ベアチップは、パッケージ化されたチップより厚さ寸法(チップが基板51に実装された場合の基板51からの起立寸法)が小さいので、発光部53及び受光部54に比べて発光部73及び受光部74の厚さ寸法をより小さくでき、封止部56の厚さ寸法をより小さくできる。従って、生体情報検出センサー5B、ひいては、生体情報測定装置1Bを一層薄型化できる。
[Effects of Second Embodiment]
According to the
In the
なお、ベアチップによって構成された発光部73は、主に+Z方向側を向く面から光を出射するが、±X方向側及び±Y方向側の面からも光を出射する。一方、ベアチップによって構成された受光部74は、主に+Z方向側を向く面にて光を受光するが、±X方向側及び±Y方向側の面においても光を受光する。このため、発光部73における±X方向側及び±Y方向側の面から出射された光が、内面反射される等して封止部56内を進行して、受光部74における±X方向側及び±Y方向側の面にて受光される可能性がある。
これに対し、遮光部55が、受光部74を±X方向側及び±Y方向側にて囲む枠状に形成されていることにより、発光部73における±X方向側及び±Y方向側の面から出射され、封止部56内を進行して受光部74に向かう光を、遮光部55によって遮蔽できる。従って、遮光部55が受光部74を囲む枠状に形成されていることによる効果を、好適に奏することができる。
The
On the other hand, the
[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、第2実施形態にて示した生体情報測定装置1Bと同様の構成を有するが、生体情報検出センサーを構成する封止部の形状が異なる点で、生体情報測定装置1Bと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
[Third Embodiment]
Next, a third embodiment of the present invention will be described.
The biological information measuring device according to the present embodiment has the same configuration as the biological
図10は、本実施形態に係る生体情報測定装置が備える生体情報検出センサー5Cを示す側面図である。詳述すると、図10は、生体情報検出センサー5Cを−X方向側から見た側面図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、生体情報検出センサー5Bに代えて生体情報検出センサー5Cを有する他は、生体情報測定装置1Bと同様の構成及び機能を有する。また、生体情報検出センサー5Cは、センサー部52Bに代えてセンサー部52Cを有する他は、生体情報検出センサー5Bと同様の構成及び機能を有し、センサー部52Cは、封止部56に代えて封止部76を有する他は、センサー部52Bと同様の構成及び機能を有する。
すなわち、生体情報検出センサー5Cは、基板51と、基板51の実装面51Aにそれぞれ配設されるセンサー部52C、コネクター57及び複数の素子58を有し、センサー部52Cは、発光部73(73A,73B)、受光部74及び遮光部55と、封止部76と、を有する。
FIG. 10 is a side view showing a biological
The biological information measuring apparatus according to the present embodiment has the same configuration and function as the biological
That is, the biological
封止部76は、封止部56と同様の透光性の封止樹脂により形成され、発光部73、受光部74及び遮光部55を実装面51Aに封止する。このような封止部76における+Z方向側の面は、発光部73から出射された光が出射され、生体を介した光が入射される入出射面であり、生体(例えばユーザーの体)と接触可能な接触面761である。この接触面761は、XY平面と略平行な平面(+Z方向に略直交する平面)である。
なお、このようなセンサー部52Cにおいても、遮光部55において基板51からの突出方向の先端部である+Z方向側の先端部(例えば先端部5511,5521)の位置は、接触面761の位置と略一致する。
The sealing
Even in such a
[第3実施形態の効果]
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置によれば、生体情報測定装置1Bと同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
封止部76における接触面761は、平面である。これによれば、生体情報検出センサー5Cにおける厚さ寸法をより小さくできる。従って、生体情報検出センサー5Cの一層の薄型化を図ることができ、ひいては、生体情報検出センサー5Cが採用された生体情報測定装置の一層の薄型化を図ることができる。
なお、図10に示した例では、生体情報検出センサー5Cは、発光部73及び受光部74を有するとしたが、発光部53及び受光部54を有する構成としてもよい。
[Effect of the third embodiment]
According to the living body information measuring device concerning this embodiment explained above, the same effect as living body
The
In the example illustrated in FIG. 10, the biological
[実施形態の変形]
本発明は、上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
上記第1及び第2実施形態では、封止部56の接触面561は凸曲面であり、上記第3実施形態では、封止部76の接触面761は平面であるとした。しかしながら、これに限らず、封止部において光の出射方向側の面の形状は、他の形状であってもよい。
例えば、接触面561,761は、凹曲面であってもよい。接触面561,761が凹曲面である場合、発光部53,73から出射された光を封止部56,76外に拡散させやすくすることができ、封止部56,76に入射される光を受光部54,74に集光しやすくすることができる。
このように、接触面561,761の形状や曲率を変更することにより、生体情報検出センサーの用途に応じて、発光部53,73から出射された光を生体に効果的に照射できる他、生体から入射される光を効率よく受光部54,74に入射させることができる。
[Modification of Embodiment]
The present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
In the first and second embodiments, the
For example, the contact surfaces 561 and 761 may be concave curved surfaces. When the contact surfaces 561 and 761 are concave curved surfaces, the light emitted from the
As described above, by changing the shape and curvature of the contact surfaces 561 and 761, the light emitted from the
上記各実施形態では、コネクター57及び複数の素子58は、基板51においてセンサー部52A〜52Cが位置する実装面51Aに配設されるとした。すなわち、基板51に配設される全ての構成は、実装面51Aに配設されるとした。しかしながら、これに限らず、基板51に配設される複数の構成部品のうち、センサー部52A〜52Cを除く少なくとも1つの構成部品は、実装面51Aとは反対側の面51Bに配設されていてもよい。
In each of the above embodiments, the
上記第1実施形態では、センサー部52Aは、2つの発光部53A,53B及び1つの受光部54を有するとし、上記第2及び第3実施形態では、センサー部52B,52Cは、2つの発光部73A,73B及び1つの受光部74を有するとした。しかしながら、これに限らず、発光部の数及び受光部の数は、適宜変更可能である。例えば、1つの受光部に対して1つの発光部が設けられていてもよく、3以上の発光部が設けられていてもよい。また、1つの発光部に対して2以上の受光部が設けられていてもよい。
更に、それぞれ少なくとも1つの発光部及び受光部の組が複数設けられていてもよい。この場合、複数の封止部によって組毎に封止されていてもよい。
また、発光部及び受光部のレイアウトは適宜変更可能であり、例えば、複数の発光部が+X方向に離間して配設されていてもよい。
In the first embodiment, the
Furthermore, a plurality of sets of at least one light emitting unit and light receiving unit may be provided. In this case, each set may be sealed by a plurality of sealing portions.
In addition, the layout of the light emitting unit and the light receiving unit can be changed as appropriate. For example, a plurality of light emitting units may be spaced apart in the + X direction.
上記第2及び第3実施形態では、センサー部52B,52Cは、それぞれベアチップである発光部73及び受光部74を有するとした。しかしながら、これに限らず、発光部及び受光部のいずれかがベアチップであってもよい。例えば、センサー部は、ベアチップである発光部73と、パッケージ化された受光部54との組合せを有する構成としてもよく、パッケージ化された発光部53と、ベアチップである受光部74との組合せを有する構成としてもよい。更に、センサー部が複数の発光部を有する場合には、複数の発光部の全てがベアチップにより構成されていてもよく、一部の発光部がベアチップにより構成され、他の発光部がパッケージ化されたチップにより構成されていてもよい。同様に、センサー部が複数の受光部を有する場合には、複数の受光部の全てがベアチップにより構成されていてもよく、一部の受光部がベアチップにより構成され、他の受光部がパッケージ化されたチップにより構成されていてもよい。
また、基板51は、リジッド基板としたが、フレキシブルプリント基板(FPC)であってもよい。
In the second and third embodiments, the
Moreover, although the board |
上記各実施形態では、遮光部55は、受光部54,74を囲む矩形枠状に形成されているとした。しかしながら、これに限らず、遮光部55の形状は、環状であってもよく、矩形以外の多角形状であってもよい。
また、遮光部55は、受光部54,74を囲む形状でなくてもよい。すなわち、発光部と受光部との間に遮光部が位置し、発光部から出射されて受光部に直接入射する光を遮蔽できれば、遮光部の形状は適宜変更可能である。例えば、発光部及び受光部をそれぞれ1つずつ有するセンサー部において、これら発光部及び受光部の間に遮光部があれば、受光部から発光部に向かう方向とは異なる方向に遮光部(遮蔽部)は無くてもよい。また、遮光部の一部に隙間があってもよく、複数の遮蔽部(遮光部)に分断されていてもよい。
In each of the above embodiments, the
Further, the
上記各実施形態では、遮光部55における+Z方向側(基板51からの突出方向側)の先端部の位置は、接触面561,761の位置と一致するとした。しかしながら、これに限らず、遮光部55における先端部の位置は、適宜変更可能である。なお、上記のように、遮光部の先端部は、発光部より+Z方向側(光出射側)に位置することが好ましい。
In each of the embodiments described above, the position of the front end portion of the
上記各実施形態では、処理基板3には、測定装置に作用する加速度を検出する加速度センサーが設けられているとした。しかしながら、これに限らず、処理基板3に加速度センサーは設けられていなくてもよく、また、設けられている場合でも、処理基板3以外の構成に設けられていてもよい。例えば、生体情報検出センサーの基板に加速度センサー等の他のセンサーが設けられていてもよい。更に、生体情報測定装置は、位置情報を計測可能な位置センサー(例えばGPSセンサー)を備えていてもよい。
In each of the embodiments described above, the
上記各実施形態では、生体情報検出センサー5A〜5Cは、生体情報の1つである脈波を検出し、処理基板3は、センサー5A〜5Cから出力された脈波信号に基づいて、生体情報の他の1つである脈拍数を決定するとした。すなわち、上記した生体情報測定装置は、脈波及び脈拍数を生体情報として測定するとした。しかしながら、これに限らず、本発明の生体情報検出センサー及び生体情報測定装置が検出及び測定可能な生体情報は、脈波及び脈拍数に限定されない。例えば、HRV(Heart Rate Variability)、RRI(R-R Interval:脈拍間隔)、血圧、血糖値、活動量や消費カロリー、最大酸素摂取量(VO2max)等の他の生体情報を測定する生体情報測定装置に本発明を適用してもよい。
In each of the embodiments described above, the biological
上記各実施形態では、生体情報検出センサー5A〜5Cは、生体情報を測定する生体情報測定装置1A,1Bに採用されるとした。しかしながら、上記した生体情報検出センサーが採用される機器は、生体情報の測定に特化した測定装置に限定されない。すなわち、生体情報検出センサーが採用される機器は、上記測定装置1A,1Bの構成に限定されず、例えば時計等の他の機器に採用されてもよい。
In each of the above embodiments, the biological
1A,1B…生体情報測定装置、2…ハウジング、2A…フロントケース、2B…リアケース、2B1…面、21…正面部、22…背面部、221…開口部、222…配置部、222A…底部、223〜225…凹部、3…処理基板、4…電池、5A〜5C…生体情報検出センサー、51…基板、511…凹部、51A…実装面、51B…面、52A〜52C…センサー部、53,73…発光部、53A,53B,73A,73B…発光部(第1発光部、第2発光部)、54,74…受光部、55…遮光部、551…第1遮蔽部、5511…先端部、552…第2遮蔽部、5521…先端部、56,76…封止部、561,761…接触面(発光部から出射された光が外部に出射される面)、57…コネクター、58…素子、6…接続部材、DP…表示部、GP…隙間。
DESCRIPTION OF
Claims (8)
基板と、
前記基板に設けられるセンサー部と、を備え、
前記センサー部は、
前記生体に照射される光を出射する発光部と、
前記生体にて反射された光を受光する受光部と、
前記発光部及び前記受光部の間に配置される遮光部と、
前記生体に接触し、前記発光部、前記受光部及び前記遮光部を前記基板に封止する透光性の封止部と、を備えることを特徴とする生体情報検出センサー。 A biological information detection sensor for detecting biological information of a living body,
A substrate,
A sensor unit provided on the substrate,
The sensor unit is
A light emitting unit that emits light irradiated to the living body;
A light receiving unit that receives light reflected by the living body;
A light shielding portion disposed between the light emitting portion and the light receiving portion;
A biological information detection sensor comprising: a light-transmitting sealing portion that contacts the living body and seals the light-emitting portion, the light-receiving portion, and the light-shielding portion to the substrate.
前記発光部及び前記受光部のどちらかは、ベアチップであることを特徴とする生体情報検出センサー。 The biological information detection sensor according to claim 1,
Either of the said light emission part and the said light-receiving part is a bare chip, The biological information detection sensor characterized by the above-mentioned.
前記発光部は、第1発光部と第2発光部とを有し、
前記受光部は、前記第1発光部と前記第2発光部との間に設けられ、
前記遮光部は、前記第1発光部と前記受光部との間、及び、前記第2発光部と前記受光部との間に設けられることを特徴とする生体情報検出センサー。 The biological information detection sensor according to claim 1 or 2,
The light emitting unit includes a first light emitting unit and a second light emitting unit,
The light receiving unit is provided between the first light emitting unit and the second light emitting unit,
The biological information detection sensor, wherein the light shielding part is provided between the first light emitting part and the light receiving part and between the second light emitting part and the light receiving part.
前記遮光部は、前記基板に垂直な方向から見て、前記受光部を囲むことを特徴とする生体情報検出センサー。 The biological information detection sensor according to any one of claims 1 to 3,
The biological information detection sensor, wherein the light shielding portion surrounds the light receiving portion when viewed from a direction perpendicular to the substrate.
前記遮光部における前記基板からの突出方向側の先端部の位置は、前記封止部において前記発光部から出射された光が外部に出射される面の位置と略一致していることを特徴とする生体情報検出センサー。 In the living body information detection sensor according to any one of claims 1 to 4,
The position of the front end portion of the light shielding portion on the projecting direction side from the substrate is substantially coincident with the position of the surface where the light emitted from the light emitting portion is emitted to the outside in the sealing portion. Biological information detection sensor.
前記封止部において前記発光部から出射された光が外部に出射される面は、曲面であることを特徴とする生体情報検出センサー。 In the living body information detection sensor according to any one of claims 1 to 5,
A biological information detection sensor, wherein a surface of the sealing portion from which light emitted from the light emitting portion is emitted to the outside is a curved surface.
前記封止部において前記発光部から出射された光が外部に出射される面は、平面であることを特徴とする生体情報検出センサー。 In the living body information detection sensor according to any one of claims 1 to 5,
The biological information detection sensor according to claim 1, wherein a surface of the sealing portion from which light emitted from the light emitting portion is emitted to the outside is a flat surface.
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