JP7102785B2 - 生体情報測定装置 - Google Patents
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Description
特許文献1に記載の生体情報計測装置では、脈波計測部は、緑色LED及びフォトダイオードからなり、皮膚表面に光を照射し、毛細血管内の血流変化により変化する反射光の変動をフォトダイオードによって捉えることにより、脈波を計測する。
この生体情報計測装置では、ケースにおいて脈波計測部が設置される下面が、皮膚への接触状態を保つために、ユーザーの手首の形状に沿うような凹面状に形成されている。また、下面における中央付近には、凸形状の曲面及び平面で構成された透明窓であるセンサー窓が設置され、センサー窓の設置位置に脈波計測部が配置されている。
このような構成によれば、透光性部材の第2凸曲面は、背面部の第1凸曲面より生体側に突出しているので、生体情報測定装置の生体への装着時に、第2凸曲面を生体に確実に接触させることができる。また、背面部が、生体側から見て透光性部材の第2凸曲面の外側に第1凸曲面を有することにより、平面や凹曲面が第2凸曲面の外側に配置されている場合に比べて、透光性部材の第2凸曲面を生体に安定して接触させることができる。このため、例えばユーザーに体動が生じて背面部が動く場合でも、第2凸曲面が生体に接触した状態を維持できる。これにより、センサー部の発光部は、透光性部材を介して生体に安定して光を照射でき、また、受光部は、透光性部材を介して生体からの反射光を安定して検出できる。この他、受光部に対する外光の進入を抑制し、受光部が外光を検出することによるノイズを抑制できる。従って、センサー部による生体情報の検出精度を向上させることができる。
更に、背面部の第1凸曲面と透光性部材の第2凸曲面とは、第1凹曲面によって滑らかに接続される。このため、第1凸曲面及び第2凸曲面のそれぞれが生体に接触した状態において、第1凹曲面を生体に接触させることができるので、第1凸曲面と第2凸曲面との境界部分の跡が生体に生じることを抑制でき、生体情報測定装置の使用感を損なうことがない。
このような構成によれば、曲率半径が第2凸曲面より大きい第1凸曲面が、第2凸曲面と共に生体に接触することによって、第2凸曲面を生体により安定して接触させることができる。また、第2凸曲面が必要以上に生体に押圧されて押圧跡が生体に生じることを抑制できる。
このような構成によれば、第2凹曲面は、例えばユーザーの手首等の被装着部位にフィットする形状となるので、ユーザーが生体情報測定装置を装着したときの装着感を向上させることができる。
このような構成によれば、生体側から見たときに第2凸曲面が第1凸曲面の中央に位置するため、第2凸曲面を生体により安定して接触させることができる。
このような構成によれば、透光性部材が設けられた背面部を簡単に製造することができる。例えば、背面部を形成する金型の内部に透光性部材を配置した後、樹脂等を注入することで、透光性部材が設けられた背面部を製造することができる。
[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1の使用例を示す模式図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置(以下、測定装置と略す場合がある)1は、図1に示すように、ユーザーUSの体に装着されて、ユーザーUSの生体情報を測定するウェアラブル機器である。具体的に、ユーザーUSの脈波を生体情報として検出し、同じく生体情報である脈拍数を測定する。
生体情報測定装置1は、図2に示すように、ケース2及びバンドBN1,BN2を備える。
以下の説明では、ケース2の正面部21側から背面部22側(図3参照)に向かう方向を+Z方向とする。+Z方向に対して直交する二方向を+X方向及び+Y方向とし、+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。
すなわち、測定装置1が、ユーザーUSの左手首において手の甲側の部位(手の平側とは反対側の部位)に装着された場合、+Y方向は、親指側から小指側に向かう方向であり、+X方向は、ユーザーUSの左手の指が伸びる方向とは反対方向(手首から肘に向かう方向)である。
ユーザーUSは、バンドBN1,BN2を中留BN11によって連結することにより、測定装置1を被装着部US1に装着できる。なお、バンドBN1,BN2は、ケース2と一体化されていてもよい。
ケース2は、正面側に配置されるフロントケース2Aと、背面側に配置されるリアケース2B(図3参照)とを有し、これらは互いにねじ等により固定された構成を有する。このようなケース2は、正面部21、背面部22(図3参照)及び側面部23を有する。
正面部21は、ケース2において-Z方向側に位置する部位である。正面部21の中央には表示部DPが配置され、表示部DPは、円形状のカバー211によって覆われている。
側面部23は、+Z方向を中心とする周方向に沿って形成された環状部であり、正面部21と背面部22とを接続する。側面部23には、ボタン231~233が配置されている。ボタン231~233は、ケース2に対して突没するボタンである。
背面部22は、測定装置1が被装着部US1に装着された場合に、生体の一部である被装着部US1に接触する。背面部22は、図3及び図4に示すように、背面部22の外縁部分を構成するベース部221と、ベース部221から+Z方向側に突出する凸部222と、凸部222の略中央に位置して背面部22を+Z方向に貫通する開口部223と、を有する。
第1凸曲面224は、+Z方向側に対向すると共に凸部222において開口部223を囲っている。この第1凸曲面224は、外縁224E側から開口部223側に向かうに従って+Z方向側に突出している。また、第1凸曲面224は、図4に示すように、+Z方向側から見て円環状である。側面225は、ベース部221から+Z方向側に起立しており、ベース部221と第1凸曲面224とを接続している。
よって、ベース部221の第2凹曲面2211は、ユーザーUSの手首の形状に沿うように構成されており、第2凹曲面2211の端部2212,2213は、ユーザーUSの手首に好適に接触する。ベース部221がこのような曲面構造を有することで、ユーザーUSが生体情報測定装置1を手首に装着したときに、使用感や装着感が良くなる。
なお、第2凹曲面2211の端部2212,2213の位置は、上記に限定されない。例えば、端部2212,2213の+Z方向における位置は、第2凸曲面41において最も+Z方向側に位置する部位より更に+Z方向側に位置していてもよく、また、第1凸曲面224において最も-Z方向側に位置する部位より-Z方向側に位置していてもよい。
センサー部3は、生体に光を出射し、生体を介した光を受光することによって生体情報を検出するものである。センサー部3は、図4に示すように、発光部31、受光部32及び遮光部33と、これら発光部31、受光部32及び遮光部33が配置される基板34と、を備える。
これらのうち、基板34は、発光部31及び受光部32が実装され、遮光部33が取り付けられるリジッド基板やフレキシブルプリント基板として構成されている。
受光部32は、例えばPD(Photodiode)により構成され、被装着部US1にて反射された反射光を受光し、受光された受光光量の変化に応じた信号を、脈波を示す脈波信号として出力する。
なお、受光部32は、角度制限フィルターや波長制限フィルターを有していてもよい。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(例えば30°)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32に入射されることが抑制される。また、波長制限フィルターは、発光部31から出射された光を透過するフィルターであり、受光部32によって受光される光の波長を制限する。
このような受光部32から出力された脈波信号は、ケース2に収容された処理部(図示省略)によって解析され、生体情報の1つである脈拍数が決定される。
図5は、リアケース2Bを示す側面図である。
透光性部材4は、図3及び図4に示すように、ケース2内に配置されたセンサー部3を覆うように、背面部22の開口部223に嵌め込まれており、センサー部3を覆って保護するカバーとして機能する。透光性部材4は、発光部31が出射する光、及び、生体にて反射されて受光部32に入射される光を透過可能な透光性材料(例えばガラスや透明樹脂)によって形成されている。
このような透光性部材4は、図5に示すように、中央が外縁の部位より+Z方向側に突出する凸曲面状に形成されており、発光部31から入射された光を生体に集光するレンズとして機能する。
なお、第2凸曲面41の中央部(頂点)における法線Nは、+Z方向と平行である。また、図4に示すように、+Z方向側からの平面視において、第1凸曲面224の外縁224E及び第2凸曲面41の外縁41Eは、法線Nを中心とする同心円である。
第1凹曲面42は、図6に示すように、-Z方向側に凹んだ曲面であって、背面部22の第1凸曲面224における開口部223側の部位と、第2凸曲面41における外縁41E側の部位とを接続している。第1凸曲面224と第2凸曲面41とは、第1凹曲面42によって滑らかに接続される。
図7は、生体に対する測定装置1の押込量と、生体に作用する押圧力との関係を示す図である。
測定装置1を生体に当てた状態で、測定装置1を生体側に押し込むと、図7に示すように、最初のうちは、透光性部材4の第2凸曲面41が生体に当たることにより、生体に対する押圧力は急激に上昇する。これにより、生体に対する押圧力は、脈波信号を検出するための最小必要値Pt0を超える。この際の押込量に対する押圧力の傾きを傾きS1とする。
また、第1凸曲面224の曲率半径を曲率半径R1とし、第2凸曲面41の曲率半径を曲率半径R2とすると、曲率半径R1は、曲率半径R2より大きい。具体的には、曲率半径R1に対する曲率半径R2の割合は、0.1<R2/R1<0.3の関係を満たす。
このような寸法、直径及び曲率半径に、第1凸曲面224及び第2凸曲面41のそれぞれが形成されていることによって、測定装置1の生体への押込量が上記使用範囲RA内で変化するときでも、最小必要値Pt0を超えた範囲で、生体に作用する押圧力の変化を小さくすることができ、適した押圧力を生体に作用させやすくすることができる。
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置1によれば、以下の効果を奏することができる。
生体情報測定装置1は、生体に接触する第1凸曲面224を有する背面部22と、背面部22に設けられ、生体側(+Z方向側)から見た平面視において第1凸曲面224の内側に位置して第1凸曲面224より生体側に突出する第2凸曲面41を有する透光性部材4と、センサー部3とを備える。センサー部3は、透光性部材4を介して生体に光を出射する発光部31及び透光性部材4を介して生体から反射光を受光する受光部32を有する。また、第1凸曲面224と第2凸曲面41とは、第1凹曲面42により接続されている。
このような構成によれば、透光性部材4の第2凸曲面41は、背面部22の第1凸曲面224より生体側に突出しているので、測定装置1の生体への装着時に、第2凸曲面41を生体に確実に接触させることができる。また、背面部22が、生体側から見て透光性部材4の第2凸曲面41の外側に第1凸曲面224を有することにより、平面や凹曲面が第2凸曲面41の外側に配置されている場合に比べて、透光性部材4の第2凸曲面41を生体に安定して接触させることができる。このため、例えばユーザーに体動が生じて背面部22が動く場合でも、透光性部材4の第2凸曲面41が生体に接触した状態を維持できる。これにより、センサー部3の発光部31は、透光性部材4を介して生体に安定して光を照射でき、また、受光部32は、透光性部材4を介して生体からの反射光を安定して検出できる。この他、受光部32に対する外光の進入を抑制し、受光部32が外光を検出することによるノイズを抑制できる。従って、センサー部3による生体情報の検出精度を向上させることができる。
更に、背面部22の第1凸曲面224と透光性部材4の第2凸曲面41とは、第1凹曲面42によって滑らかに接続される。このため、第1凸曲面224及び第2凸曲面41のそれぞれが生体に接触した状態において、第1凹曲面42を生体に接触させることができるので、第1凸曲面224と第2凸曲面41との境界部分の跡が生体に生じることを抑制でき、生体情報測定装置1の使用感を損なうことがない。
本発明は、上記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。
上記実施形態では、生体情報測定装置1が、第1凸曲面224と第2凸曲面41との間を接続する第1凹曲面42を有する構成とした。しかしながら、これに限らず、生体情報測定装置1は第1凹曲面42を有さずともよい。例えば、第1凸曲面224と第2凸曲面41とは、直接接続されていてもよいし、平面部や傾斜部を介して接続されてもよいし、-Z方向側に凹んだ溝部によって接続されてもよい。
また、上記実施形態では、第1凹曲面42は、開口部223の内側に位置するとしたが、これに限らず、ケース側の凸曲面と透光性部材の凸曲面とを接続する凹曲面は、センサー部が内側に配置される開口部の端縁より外側に位置してもよい。
例えば、第1凸曲面224の上記寸法H1は、第2凸曲面41の上記寸法H2よりも小さいと説明した。しかしながら、これに限られず、第1凸曲面224の上記寸法H1は、第2凸曲面41の上記寸法H2よりも大きくてもよい。
その他、第1凸曲面224の寸法H1、直径D1及び曲率半径R1、並びに、第2凸曲面41の寸法H2、直径D2及び曲率半径R2は、曲率半径R1が曲率半径R2より大きくなる範囲であることが好ましいが、これに限らず適宜設定可能である。
上記実施形態では、生体側からの平面視において、第1凸曲面224及び第2凸曲面41の各外縁224E,41Eは同心円であるとした。しかしながら、これに限らず、例えば、第1凸曲面224及び第2凸曲面41の各外縁224E,41Eは、円形の一部が欠けた形状でもよいし、他の形状であってもよい。あるいは、第1凸曲面224及び第2凸曲面41の各中心は一致せずともよい。
Claims (4)
- 生体に接触する第1凸曲面を有する背面部と、
前記背面部に設けられ、前記生体側からの平面視において、前記第1凸曲面の内側に位置して前記第1凸曲面より前記生体側に突出する第2凸曲面を有する透光性部材と、
前記透光性部材を介して前記生体に光を出射する発光部、及び、前記透光性部材を介して前記生体からの反射光を受光する受光部を有するセンサー部と、を備え、
前記第1凸曲面と前記第2凸曲面とは、第1凹曲面により接続されており、
前記生体側からの平面視において、前記第1凸曲面の外縁及び前記第2凸曲面の外縁は、同心円であることを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項1に記載の生体情報測定装置において、
前記第1凸曲面の曲率半径は、前記第2凸曲面の曲率半径より大きいことを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項1又は請求項2に記載の生体情報測定装置において、
前記背面部は、前記生体側からの平面視において前記第1凸曲面の外側に位置し、前記生体側とは反対側に凹む第2凹曲面を有することを特徴とする生体情報測定装置。 - 請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の生体情報測定装置において、
前記背面部と前記透光性部材とは、一体形成されていることを特徴とする生体情報測定装置。
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