JP7104939B2 - 生体情報検出装置およびその製造方法、生体情報検出モジュールおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
1.実施の形態(歯茎からの反射光を受光する光センサを密封したマウスピース状の生体情報検出装置の例。)
2.変形例
変形例1(ラミネートフィルム型電池の封止領域を折り返すことでメカスイッチの操作部を保護するようにした生体情報検出モジュールの例。)
変形例2(メカスイッチの本体に、操作部よりも突出した保護部を設けるようにした生体情報検出装置の例。)
変形例3(封止部材と保持部材とを別部材により構成するようにした生体情報検出装置の例。)
変形例4(歯茎以外の部分からの反射光を受光する生体情報検出装置の例。)
変形例5(歪センサを有する生体情報検出装置の例。)
変形例6(加速度センサを有する生体情報検出装置の例。)
3.その他の変形例
[生体情報検出装置1の全体構成]
図1は、本開示の一実施の形態に係る生体情報検出装置1の概略構成例を模式的に斜視図にて表したものである。また、図2および図3は、いずれも、生体情報検出装置1の概略構成例を模式的に断面図にて表したものである。
但し、図2は、図1に示した光センサ5(後に詳述)を含む断面であり、図3は、図1に示したメカスイッチ12(後に詳述)を含む断面である。図2は、図1に示したII-II切断線に沿った矢視方向の断面を表し、図3は、図1に示したIII-III切断線に沿った矢視方向の断面を表している。また、図4は、メカスイッチ12を拡大して表す断面図である。また、図5は、生体情報検出装置1の使用状態の一例を表す斜視図である。さらに図6は、生体情報検出装置1に含まれる生体情報検出モジュール2の構成を表すブロック図である。
次に、生体情報検出装置1の製造方法について、上記図1~図7に加えて図8Aおよび図8Bを参照して説明する。図8Aは、生体情報検出装置1の製造方法の一工程を表す説明図であり、図8Bは、図8Aに続く一工程を表す説明図である。なお、図8Aおよび図8Bは、本製造工程の説明に関する主要な部材のみを記載した概略図である。
このように、本実施の形態の生体情報検出装置1によれば、生体情報検出モジュール2にメカスイッチ12を設け、電池6から光センサ5および送受信モジュール8への電力供給がなされる通電状態と、その電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うようにした。このため、生体情報の検出を実施したい場合のみメカスイッチ12をオン状態とし、光センサ5および送受信モジュール8への電力供給を行えばよいので、電力供給を常時行わなくて済む。したがって、消費電力の低減が可能であり、電池6が一次電池であれば電池6の長寿命化を図ることができ、電池6が二次電池であれば充電頻度を低下させることができる。あるいは、電池6の電池容量を低減できるので、電池6の小型化が可能であり、ひいては生体情報検出モジュール2および生体情報検出装置1自体の小型化を図ることができる。ところで、従来の技術においても、例えば上述の特許文献1および特許文献2などに開示されているように、口腔内にセンサを設置して生体情報を検出することは試みられていた。しかしながら、従来の生体情報検出モジュールは電源のオン・オフスイッチを有しないので、電池と送受信モジュールなどとの接続をした時点から電池の消耗が開始される。このため、例えば長期に亘って使用する場合や、製造後、長期間経過した場合など、実際に使用する段階において生体情報の検出ができないおそれがある。この点、本実施の形態の生体情報検出装置1によれば、上述したように生体情報検出モジュール2にメカスイッチ12を設け、使用時のみ通電することができるので、長期に亘って実使用が可能である。
続いて、上記実施の形態の変形例(変形例1~6)について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
上記実施の形態の生体情報検出装置1の生体情報検出モジュール2では、電池6として、金属などの筐体に電極構造体を収容したものを例示したが、本開示はこれに限定されるものではない。例えば、図9Aおよび図9Bに示した本開示の第1の変形例(変形例1)としての生体情報検出モジュール2Aのように、可撓性に優れた電池13を有するものであってもよい。図9Aは、生体情報検出モジュール2Aを正面から眺めた斜視図であり、図9Bは、生体情報検出モジュール2Aを背面から眺めた斜視図である。
図10Aは、本開示の第2の変形例(変形例2)としての生体情報検出装置1Aの概略構成を表す断面図であり、上記実施の形態で説明した生体情報検出装置1を記載した図3に対応するものである。この生体情報検出装置1Aは、メカスイッチ12の代わりにメカスイッチ12Aを搭載するようにしたことを除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置1と実質的に同じ構成を有する。図10Bに、メカスイッチ12Aの断面構成を拡大して表す。
上記実施の形態では、保持部材としての上部10Aと封止部材としての下部10Bとを歯型23を用いたモールド成型により一括形成するようにしたが、例えば図11に示した本開示の第3の変形例(変形例3)としての生体情報検出装置1Bのような構成としてもよい。生体情報検出装置1Bは、生体情報検出モジュール2が埋設されたシェル10Cに、歯Tと係合する金具などの保持部材25を接合するようにしたものである。シェル10Cには、口腔内に装着される際に歯Tが挿通される穴2Hが設けられている。この生体情報検出装置1Bは、例えば上述の真空成形によりシェル10Cを作製すると共に、保持部材25をシェル10Cと接合することにより製造される。
上記実施の形態の生体情報検出装置1は、歯茎Gに光を照射し、歯茎Gからの反射光を受光することにより、生体情報を検出するようにしたものである。これに対し、図12に示した本開示の第4の変形例(変形例4)の生体情報検出装置1Cは、口腔内の頬CHの内面に光を照射し、頬CHの内面からの反射光を受光することにより、生体情報を検出するものである。生体情報検出装置1Cでは、発光素子5Aは、第1の透光部分10T1を介して頬CHと対向するように配置され、受光素子5Bは、第2の透光部分10T2を介して頬CHと対向するように、発光素子5Aに近接して配置されている。したがって、生体情報検出モジュール2を覆うシェル10の下部10Bのうちの透光部分10Tは、生体情報検出モジュール2を挟んで歯茎Gと反対側に設けられている。生体情報検出装置1Cは、これらの点を除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置1と実質的に同じ構成を有する。この生体情報検出装置1Cにおいても、上記実施の形態の生体情報検出装置1と同様の効果が得られる。例えば被験者の歯茎Gの表面組織が良好ではなく安定した生体情報が得られにくいと判断される場合などに本変形例の生体情報検出装置1Cは有用である。
図13は、本開示の第5の変形例(変形例5)としての生体情報検出装置1Dの概略構成を表す断面図である。この生体情報検出装置1Dは、シェル10のうち歯Tの歯冠部TAを覆う部分に歪センサ31を埋設するようにしたものである。歪センサ31は、電池6と電力線により接続されると共に、信号処理部4と通信線により接続されている。歪センサ31は、電池6からの電力供給を受け、信号処理部4に対し検出信号を送信するようになっている。生体情報検出装置1Dは、この点を除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置1と実質的に同じ構成を有する。したがって、この生体情報検出装置1Dにおいても、上記実施の形態の生体情報検出装置1と同様の効果が得られる。そのうえ、歪センサ31を設けることにより、被験者が上顎の歯と下顎の歯とを咬み合せた際の咬合力や、歪センサ31に触れる被験者の頬や舌の圧力を測定することができる。咬合力や頬および舌の圧力などの情報を用いることで、例えば義歯やインプラントなどの人工の歯に必要とされる構造物強度の情報や歯列情報を得ることができる。なお、歪センサ31としては、例えば磁気歪みを利用した磁歪センサが適用可能である。また、歪センサ31の代わりに圧電素子などを用いた圧力センサの適用可能性もある。
図14は、本開示の第6の変形例(変形例6)としての生体情報検出装置1Eの概略構成を表す斜視図である。この生体情報検出装置1Eは、例えば生体情報検出モジュール2に、加速度センサ32をさらに設けるようにしたものである。加速度センサ32は、電池6と電力線により接続されると共に、信号処理部4と通信線により接続されている。加速度センサ32は、電池6からの電力供給を受け、信号処理部4に対し検出信号を送信するようになっている。生体情報検出装置1Eは、この点を除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置1と実質的に同じ構成を有する。したがって、この生体情報検出装置1Eにおいても、上記実施の形態の生体情報検出装置1と同様の効果が得られる。そのうえ、加速度センサ32を設けることにより、被験者の例えば上顎に対する下顎の動きを検出することができる。上顎と下顎との相対的な動きを検出することにより、例えば義歯やインプラントなどの人工の歯に必要とされる構造物強度の情報や、顎関節異常の有無などの診断に活用できる可能性がある。また、加速度センサ32の代わりにジャイロセンサを用いてもよい。
以上、実施の形態および変形例をいくつか挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。
(1)
生体内に設置される生体情報検出装置であって、
センサと、
電池と、
前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と、前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、
前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを全て密封する封止部材と、
前記生体内に取り付けられて前記封止部材を保持する保持部材と
を有する生体情報検出装置。
(2)
前記メカスイッチは、自己保持型スイッチである
上記(1)記載の生体情報検出装置。
(3)
前記メカスイッチは、第1の導体と、第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体とを接触させる接触動作および前記第1の導体と前記第2の導体とを離間させる離間動作を行う操作部とを有し、
前記封止部材のうち、前記操作部を覆う第1の部分は、前記操作部の周囲を覆う第2の部分よりも凹んでいる
上記(1)または(2)に記載の生体情報検出装置。
(4)
前記電池は、電極構造体と、前記電極構造体を覆う本体領域および前記本体領域からはみ出した封止領域を含み前記電極構造体が封入された外装部材と、を有し、
前記外装部材の前記封止領域は、前記メカスイッチの少なくとも一部を取り囲んでいる
上記(1)または(2)に記載の生体情報検出装置。
(5)
前記メカスイッチは、第1の導体と、第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体とを接触させる接触動作および前記第1の導体と前記第2の導体とを離間させる離間動作を行う操作部とを有すると共に、前記外装部材の前記本体領域もしくは前記封止領域に設けられ、
前記外装部材の前記封止領域は、前記操作部から見て前記外装部材の前記本体領域と反対側に位置する庇部分を有し、
前記庇部分は、前記操作部に対応する位置に設けられた開口もしくは切り欠きを有する
上記(4)記載の生体情報検出装置。
(6)
前記センサは、光を発することのできる発光素子、および前記発光素子から発せられた前記光を受光可能な受光素子を含み、
前記封止部材は、前記発光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第1の透光部分および前記受光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第2の透光部分を含む
上記(1)から(5)のいずれか1つに記載の生体情報検出装置。
(7)
前記発光素子は、前記第1の透光部分を介して前記生体内の歯茎と対向するように配置され、
前記受光素子は、前記第2の透光部分を介して前記生体内の歯茎と対向するように配置されている
上記(6)記載の生体情報検出装置。
(8)
前記発光素子は、前記第1の透光部分を介して頬の内面と対向するように配置され、
前記受光素子は、前記第2の透光部分を介して前記頬の内面と対向するように配置されている
上記(6)記載の生体情報検出装置。
(9)
前記光は、400nm以上1000nm以下の波長を有する
上記(6)から(8)のいずれか1つに記載の生体情報検出装置。
(10)
前記封止部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記センサからの出力信号に基づきデータ信号を生成する信号処理部と、
前記封止部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記信号処理部からの前記データ信号を外部装置に送信可能であると共に前記外部装置からの制御信号を受信可能である送受信部と
をさらに有する
上記(6)から(9)のいずれか1つに記載の生体情報検出装置。
(11)
前記第1の透光部分および前記第2の透光部分は、熱可塑性高分子化合物により形成されている
上記(6)から(10)のいずれか1つに記載の生体情報検出装置。
(12)
前記センサは、脈波センサ、パルスオキシメータまたはグルコースセンサである
上記(1)から(11)のいずれか1つに記載の生体情報検出装置。
(13)
前記保持部材および前記封止部材は、一体に形成されたマウスピースである
上記(1)から(12)のいずれか1つに記載の生体情報検出装置。
(14)
物理量を測定する他のセンサをさらに有する
上記(1)から(13)のいずれか1つに記載の生体情報検出装置。
(15)
センサと、
電池と、
前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と、前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、
前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを全て密封する封止部材と
を有する生体情報検出モジュール。
(16)
生体内に設置される生体情報検出装置の製造方法であって、
センサ、電池、および前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチ、をそれぞれ用意することと、
前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを一対の封止フィルムの間に挟んだのち、前記一対の封止フィルムを加熱しつつモールド成型することにより、前記センサ、前記電池および前記メカスイッチが密封された封止部材を形成することと、
前記生体内に取り付けられて前記封止部材を保持することとなる保持部材を形成することと
を含む生体情報検出装置の製造方法。
(17)
前記封止部材および前記保持部材を、前記モールド成型により一括形成する
上記(16)記載の生体情報検出装置の製造方法。
(18)
センサ、電池、および前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチ、をそれぞれ用意することと、
前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを一対の封止フィルムの間に挟んだのち、前記一対の封止フィルムを加熱しつつモールド成型することにより、前記センサ、前記電池および前記メカスイッチが密封された封止部材を形成することと
を含む生体情報検出モジュールの製造方法。
Claims (15)
- 生体内に設置される生体情報検出装置であって、
センサと、
電池と、
前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と、前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、
前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを全て密封する封止部材と、
前記生体内に取り付けられて前記封止部材を保持する保持部材と
を有 し、
前記メカスイッチは、前記生体内の歯茎と対向するように配置され、前記歯茎と対向する方向に沿って変位可能に設けられた操作部を有する
生体情報検出装置。 - 前記メカスイッチは、自己保持型スイッチである
請求項1記載の生体情報検出装置。 - 前記メカスイッチは、第1の導体と、第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体とを接触させる接触動作および前記第1の導体と前記第2の導体とを離間させる離間動作を行う操作部とを有し、
前記封止部材のうち、前記操作部を覆う第1の部分は、前記操作部の周囲を覆う第2の部分よりも凹んでいる
請求項1または請求項2に記載の生体情報検出装置。 - 前記電池は、電極構造体と、前記電極構造体を覆う本体領域および前記本体領域からはみ出した封止領域を含み前記電極構造体が封入された外装部材と、を有し、
前記外装部材の前記封止領域は、前記メカスイッチの少なくとも一部を取り囲んでいる
請求項1または請求項2に記載の生体情報検出装置。 - 前記メカスイッチは、第1の導体と、第2の導体と、前記第1の導体と前記第2の導体とを接触させる接触動作および前記第1の導体と前記第2の導体とを離間させる離間動作を行う操作部とを有すると共に、前記外装部材の前記本体領域もしくは前記封止領域に設けられ、
前記外装部材の前記封止領域は、前記操作部から見て前記外装部材の前記本体領域と反対側に位置する庇部分を有し、
前記庇部分は、前記操作部に対応する位置に設けられた開口もしくは切り欠きを有する
請求項4記載の生体情報検出装置。 - 前記センサは、光を発することのできる発光素子、および前記発光素子から発せられた前記光を受光可能な受光素子を含み、
前記封止部材は、前記発光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第1の透光部分および前記受光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第2の透光部分を含む
請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。 - 前記発光素子は、前記第1の透光部分を介して前記生体内の歯茎と対向するように配置され、
前記受光素子は、前記第2の透光部分を介して前記生体内の歯茎と対向するように配置されている
請求項6記載の生体情報検出装置。 - 前記発光素子は、前記第1の透光部分を介して頬の内面と対向するように配置され、
前記受光素子は、前記第2の透光部分を介して前記頬の内面と対向するように配置されている
請求項6記載の生体情報検出装置。 - 前記光は、400nm以上1000nm以下の波長を有する
請求項6から請求項8のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。 - 前記封止部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記センサからの出力信号に基づきデータ信号を生成する信号処理部と、
前記封止部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記信号処理部からの前記データ信号を外部装置に送信可能であると共に前記外部装置からの制御信号を受信可能である送受信部と
をさらに有する
請求項6から請求項9のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。 - 前記第1の透光部分および前記第2の透光部分は、熱可塑性高分子化合物により形成されている
請求項6から請求項10のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。 - 前記センサは、脈波センサ、パルスオキシメータまたはグルコースセンサである
請求項1から請求項11のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。 - 前記保持部材および前記封止部材は、一体に形成されたマウスピースである
請求項1から請求項12のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。 - 物理量を測定する他のセンサをさらに有する
請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の生体情報検出装置。 - 前記他のセンサは、歪センサである
請求項14記載の生体情報検出装置。
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