JPH08243084A

JPH08243084A - 携帯用電子機器

Info

Publication number: JPH08243084A
Application number: JP7050172A
Authority: JP
Inventors: Akira Shinpo; 晃真保; Masayuki Kawada; 正幸河田
Original assignee: Seiko Epson Corp; Seiko Instruments Inc
Current assignee: Seiko Epson Corp; Seiko Instruments Inc
Priority date: 1995-03-09
Filing date: 1995-03-09
Publication date: 1996-09-24

Abstract

(57)【要約】【目的】別体センサーの装着、非装着を問わず、静電気
による計測機能の破壊を防止し信頼性の高い携帯用電子
機器を提供すること。【構成】別体センサー側コネクタ部に、発光ダイオード
４とホトトランジスタ５を含む回路に並列にコンデンサ
ー９を有する。さらに、このコンデンサーの挿入、切り
離しを行うスイッチ１０を有する。そしてこのスイッチ
１０は、コネクタ端子２の摺動により、別体センサー非
装着時にコンデンサー９を回路に接続し、別体センサー
装着時には開放する。【効果】特別な操作を必要とする事無く、別体センサー
の静電気破壊の防止を可能とすることが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、別体センサーと電子機
器本体をコネクタ端子で接続する携帯用電子機器に関
し、特に静電気による半導体素子の破壊を防止した別体
センサの構成に関する。

【０００２】

【従来の技術】指尖あるいは耳たぶなどで、発光ダイオ
ードから放射される光を生体組織内に入射し、その散乱
光をホトトランジスタで受光する光電式脈波検出センサ
ーを用い脈拍を測定する脈拍計や、半導体の温度特性を
用いて温度を計測する温度計などはよく知られている。
このような携帯用電子機器においては、脈拍・温度など
の測定を行わない場合や異なった種類のセンサーを装着
する場合などは、携帯性、機動性を高め汎用性を良くす
るために、センサー部を別体化し、コネクタ端子を介し
電子機器本体との脱着を可能とにすることは一般的であ
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述の別体セ
ンサーを電子機器本体より外しておいた場合、センサー
回路内部の電子素子はコネクタ端子を介してむき出しの
状態にある。このため、何らかの原因で静電気を帯びそ
の放電が起きた場合、内部素子、特にホトトランジスタ
や発光ダイオードなどの半導体素子の静電気破壊がおき
やすいものであった。従って、従来の携帯用電子機器に
おいては、信頼性が高く長寿命な別体センサーを実現す
るのは容易でなかった。

【０００４】そこで、本発明は上記課題を解決するもの
であり、その目的とするところは、別体センサーの装
着、非装着を問わず、如何なる環境下においても静電気
による計測機能（半導体素子）の破壊を防止し、信頼性
の高い別体センサー及び携帯用電子機器を提供すること
にある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の携帯用電子機器は、電子機器本体とコネ
クタ端子により接続される別体センサーを有するもので
あって、別体センサーは少なくとも受光部を有する半導
体素子を備えると共に、別体センサー側コネクタ部にお
いて、別体センサーの半導体素子を含む回路に並列にコ
ンデンサーを配置し、さらに、コンデンサーの開放、接
続を行うスイッチ手段を有することを特徴とする。

【０００６】なお、スイッチ手段は、別体センサーを電
子機器本体に非装着とした時にコンデンサーを別体セン
サー側の回路に接続し、別体センサーを電子機器本体に
装着した時には開放することが望ましい。さらに、この
スイッチ手段は、別体センサー側のコネクタ端子を摺動
させることにより、コンデンサーを開放、接続するこ
と、または、磁気リードスイッチにより開放、接続する
ことがより望ましい。

【０００７】また、別体センサーの半導体素子に、並列
にダイオードを接続することが望ましい。

【０００８】

【作用】さて、測定に影響を及ぼす静電気は、生体に装
着したり携帯するような電子機器においては大きな問題
である。すなわち、携帯性が高いと言うことは様々な静
電気環境のもとにさらされることであり、中でも生体に
装着するような場合には生体の動きによって発生する静
電気によっても大きく影響されるからである。特に、腕
や手に装着するような電子機器の場合は、衣服との間の
摩擦による静電気や手と接触する部材による静電気など
の影響が顕著であり、このような電子機器にとっては、
耐静電気性は非常に重要な特性である。本発明は、別体
センサーのコネクタ部に設置したコンデンサーとその接
続・開放を選択することにより耐静電気性を大きく向上
させたものであり、静電気の発生による影響が大きい環
境において特に有用である。

【０００９】請求項１、２記載の発明においては、別体
センサーを本体から取り外した状態では、コネクタ部に
設けたスイッチ機能によって、別体センサー側の半導体
素子を含む回路に並列にコンデンサーが挿入される。こ
れにより、静電気の放電が起こってもコンデンサーによ
り別体センサー回路全体の容量が増加しているため、瞬
間的な過大な電荷移動を防止し静電気破壊を防止する。
特に、光電式の別体センサーにおける受発光素子である
ホトトランジスタ、発光ダイオードは、静電気に弱いた
め上記構成が非常に有効である。

【００１０】また、脈拍や温度の測定時、別体センサー
を本体に装着した場合は、上記スイッチ機能により、コ
ンデンサーは回路より切り離される。これにより、脈拍
測定時においては脈信号の検出性の低下、駆動電力の低
下等の悪影響を与えることがない。

【００１１】請求項３記載の発明においては、コネクタ
の着脱の際の摺動動作がスイッチ動作になることによ
り、また、請求項４記載の発明においては、コネクタの
着脱の際の磁力変化がスイッチ動作になることにより、
別体センサーを本体から着脱する動作のみを行うことに
より自動的にコンデンサーが接続・開放されるものであ
る。

【００１２】請求項５記載の発明においては、コンデン
サーに加えて半導体素子にダイオードを接続することに
より耐静電気性を一層高めたものである。

【００１３】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図１、図
２を用いて説明する。本実施例においては、脈波を検出
するための携帯用電子機器とそのセンサー部を想定して
いる。

【００１４】図１は、本発明の携帯用電子機器の別体セ
ンサー部および本体コネクタ部の回路図である。別体セ
ンサー１は、コネクタ端子２を介して本体３の信号処理
回路と接続される。別体センサー１は、光電検出方式の
脈拍センサーであり、発光ダイオード４から放射される
光を指尖等の生体組織内に入射し、その散乱光をホトト
ランジスタ５で受光するものである。

【００１５】発光ダイオード４は、電流制限抵抗６と直
列に接続され、電源によりバイアスされている。発光ダ
イオード４とホトトランジスタ５は、数ミリ隔てて配置
されており指尖などの生体を軽くのせることにより、発
光ダイオード４から発せられる光線が組織内の毛細血管
等で散乱されてホトトランジスタ５に入射される。これ
により、心臓から送られる血液による毛細血管の膨張、
収縮に伴う入射光の変化は、ホトトランジスタ５に流れ
る光電流の変化となって検出される。

【００１６】この光電流変化は、負荷抵抗７によって電
圧の変化に変換され、本体３側の信号処理回路８に伝達
される。信号処理回路８は脈波信号を弁別する低周波フ
ィルター、増幅器と波形形成回路とからなり、脈拍パル
ス信号を出力する。この信号は、図示しない計数回路に
よって周期または周波数を測定され脈拍数に変換された
上、表示手段により表示される。

【００１７】また、本体３には、時計機能と脈拍測定結
果のメモリーを有しており、別体センサー１を装着しな
い状態においても、携帯機器として使用できるものであ
る。

【００１８】しかしながら、別体センサー１を本体３か
ら切り離した状態（脈拍非測定状態）において静電気を
帯びた状態で、この別体センサー１を本体３に接続する
場合または、衣類の着脱等により発生する静電気の放電
が起こると、特に受発光素子であるホトトランジスタ、
発光ダイオードは、静電気に弱いため、ホトトランジス
タあるいは発光ダイオードの静電気破壊が起こる可能性
が高い。

【００１９】そこで、本発明においては以下に述べる方
法で、静電気による別体センサー回路素子の破壊を防止
する。図１に示すように、別体センサー１の回路毎（す
なわち、発光ダイオード４を含む回路とホトトランジス
タ５を含む回路）に並列にコンデンサー９を挿入する。
更にこのコンデンサー９はスイッチ１０を介して回路に
接続される。

【００２０】別体センサー非装着時（脈拍を計測しない
場合）は、スイッチ１０は閉じられており、コンデンサ
ー９は別体センサー１の回路毎並列に接続されている。
この状態において、静電気が放電されても、コンデンサ
ー９による別体センサー回路全体の容量が増加している
ため、瞬間的な過大な電荷移動を防止し、静電気破壊を
防止する。特に、受発光素子であるホトトランジスタ、
発光ダイオードは構造上、他の回路素子に較べ静電気に
弱いため静電気対策が重要である。

【００２１】脈拍測定時（別体センサー１を本体３へ接
続する場合）は、先ずスイッチ１０を閉じた状態で、別
体センサー側コネクタ端子は本体側コネクタ端子と接続
され、非装着時と同様に、コンデンサー９を回路に並列
に接続した状態で静電気が本体側へ放電され静電気によ
る破壊を防止する。更に、コネクタ端子を接続した状態
で、スイッチ１０を開放して、コンデンサー９を切り離
す。これにより、脈信号の検出性の低下、駆動電力の低
下等の悪影響を与えること無く、別体センサー１は、生
体組織内の血流変化を検出し、脈拍の測定が可能とな
る。

【００２２】前記別体センサー１の静電気破壊の防止方
法を実現する本発明の実施例に使用する別体センサー側
のコネクタの構造を図２に示す。

【００２３】コネクタの端子１１、１２、１３は、導電
性の導通バネ１４、１５、１６を介し、ケース１７によ
り支持されている。ケース１７は上蓋と本体より成り、
プラスチック等の絶縁材で形成され、回路ブロック１８
と中空リング状の導通板１９、２０とを絶縁する。導通
バネ１４、１５、１６は回路ブロック１８のパターンに
接続されており、別体センサー回路と端子１１、１２、
１３とを接続している。２１は磁石であり、図示しない
本体側コネクタ端子の磁性板により本体と接続される。

【００２４】導通バネ１４は、回路ブロック１８上のパ
ターン及びコンデンサー２２を介し、リード端子２４を
経て、導通板１９と接続されている。同様に、導通バネ
１５もコンデンサー２３を介し、リード端子２５を経て
導通板２０と接続されている。

【００２５】上記構造のコネクタ端子は、通常導通バネ
１４、１５、１６により押し上げられており、端子１
２、１３は導通板１９、２０とそれぞれ接続している。

【００２６】従って、この時、端子１１と端子１２は、
導通バネ１４、回路ブロック１８、コンデンサー２２、
リード端子２４及び導通板１９を介して電気的に接続さ
れている。同様に、端子１２もコンデンサー２３を接続
した状態で、端子１３と接続されている。これは、図１
においてスイッチ１０が閉じた状態に対応する。

【００２７】従って、この状態で別体センサーに帯電し
た静電気の放電が起こっても、コンデンサーが回路に並
列に接続されているため、前述した様に静電気破壊を防
止する。

【００２８】また、脈拍測定を行う場合において、別体
センサーと本体を接続する際は、上記の様に端子１１、
１２、１３が導通バネ１４、１５、１６により押し上げ
られた状態（スイッチ１０が閉じた状態で、コンデンサ
ーが並列に接続された状態）で、先ず端子１１、１２、
１３が、本体側コネクタ端子と接続し、静電気の放電が
起こる。従って、上記と同様に別体センサーの静電気破
壊を防止する。

【００２９】次に別体センサー側コネクタ端子は、磁石
２１と図示しない本体側の磁性板により接続される。こ
の時、端子１１、１２、１３は本体側コネクタ端子によ
り押し込まれ、導通バネ１４、１５、１６が圧縮され
る。これにより、導通板１９、２０と端子１２、１３が
離れ、コンデンサー２２、２３は回路より切り離され
る。これは図１において、スイッチ１０が開放された状
態に対応し、脈拍測定が可能な状態となる。

【００３０】次に、脈拍測定を終了し、別体センサーを
取り外すと、導通バネ１４、１５、１６の作用により、
端子１１、１２、１３は通常の位置に戻され、再び導通
板１９、２０と接触し、図１のスイッチ１０がＯＮの状
態、つまりコンデンサー２２、２３を接続した状態にな
り、静電気破壊防止機能を持つようになる。

【００３１】次に、本発明の他の実施例について、図３
を用いて説明する。図３は、上述した実施例の携帯用電
子機器の別体センサーコネクタ部の縦断面図である。

【００３２】基本的な構造は上述の実施例と回路も含め
て同一であるが、コネクタ内部に磁気リードスイッチ２
７を有する。磁気リードスイッチ２７の片側は、リード
線２９、回路ブロック１８のパターンを経て、導通バネ
１４と接続している。また、もう一方は、リード線２
９、回路ブロック１８のパターンを介しコンデンサ２２
に接続され、更に、回路ブロック１８のパターンを経て
導通バネ１５に接続している。従って、端子１１と端子
１２は、磁気リードスイッチ２７、コンデンサ２２を経
て接続している。同様に、端子１２と端子１３も、磁気
リードスイッチ２８、コンデンサ２３を経て接続されて
いる。

【００３３】別体センサーを取り外した状態では、磁石
２１の漏れ磁束により、磁気リードスイッチ２７、２８
は閉じた状態になり、コンデンサ２２、２３は回路に電
気的に接続される。これは、図１のスイッチの閉じた状
態に対応し、静電気破壊を防止する状態である。

【００３４】また、別体センサー装着時は、図示しない
本体側の磁性板と、磁石２１の磁力により別体センサー
は固定される。この場合、磁石２１の漏れ磁束が無くな
り、磁気リードスイッチが開き、コンデンサコンデンサ
２２、２３は回路より切り放され、脈拍測定が可能な状
態になる。

【００３５】次に本発明の実施例の応用例について、図
４を用いて説明する。

【００３６】図４は、上述した実施例の携帯用電子機器
の別体センサー部および本体コネクタ部の回路図であ
る。基本回路は上述した実施例の回路と同一であるが、
発光ダイオード４に並列かつ極性を逆にしダイオード２
６を接続する。また、同様に受光素子であるホトトラン
ジスタについても、図４の様にダイオード２６を並列に
接続する。他の回路およびコネクタ部の構造は上述した
実施例と同じである。

【００３７】別体センサー非装着時は、上述した実施例
と同様にスイッチ１０は閉じられており、コンデンサー
９は回路毎、並列に接続されている。

【００３８】この状態で衣類の着脱等により静電気の放
電が起こった場合、静電気はコンデンサー９に一時蓄え
られる。次に、このコンデンサー９に蓄えられた静電気
は、別体センサーの素子を介して放電される。この時、
コンデンサー９により別体センサー回路全体の容量が増
加しているため、瞬間的な過大な電荷移動を防止し、静
電気破壊を防止する。更に、前述の受発光素子に並列に
接続されたダイオード２６の整流作用により、静電気に
特に弱い受発光素子の発光ダイオードおよびホトトラン
ジスタへ過大逆電流が流れるのを防止できる。この過大
逆電流の防止により、センサー素子の静電気破壊防止を
確実なものにすることが可能となる。

【００３９】脈拍測定時は、実施例１と同様にスイッチ
１０を開放して、コンデンサー９を切り離す。これによ
り、脈信号の検出性の低下、駆動電力の低下等の悪影響
を与えること無く、別体センサー１は、生体組織内の血
流変化を検出し、脈拍の測定が可能となる。

【００４０】なお、本実施例においては、別体センサー
に発光ダイオードを使用したが、この発光ダイオードを
用いなくても脈波の検出は可能である。すなわち、太陽
光や電灯などの外光を利用してこの散乱光をホトトラン
ジスタで検出するようにしてもよい。この場合は、静電
気から保護する必要のある素子は受光素子であるホトト
ランジスタだけでよくなるので、別体センサーの構成が
単純になる。

【００４１】また、本実施例においては、別体センサー
には発光ダイオードとホトトランジスタしか記載してい
ないが、これら以外にも様々な回路を付加することがで
きる。その一例としては、サーミスタ等を用いた温度測
定回路、結露センサー等を用いた湿度測定回路、センサ
ーと生体との圧力を測定する圧力センサー回路、センサ
ーなどに電源を供給する電源回路、センサーの状態など
を表示する表示回路、などがあげられる。

【００４２】さらに、本実施例においては、脈波を検出
する携帯型電子機器について述べたがこれに限られるわ
けではない。例えば、半導体の感温特性を利用した温度
計など、静電気に弱い半導体を別体センサーとして用い
た電子機器であれば本発明を適用することが可能であ
る。

【００４３】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば以下の
ような効果を有する。

【００４４】まず請求項１、２記載の発明によれば、別
体センサーを有する携帯用電子機器において、別体セン
サーの静電気破壊の防止を可能とすることができると共
に、センサー使用時（通常の測定時）における測定動作
への影響をなくすことが可能となる。

【００４５】請求項３、４記載の発明によれば、別体セ
ンサーを本体から着脱する動作のみを行うことにより自
動的にコンデンサーが接続・開放されるので、特別な操
作を必要とする事無く、静電気による破壊防止と通常の
測定動作を両立させることができる。

【００４６】請求項５記載の発明によれば、静電気によ
る破壊の防止をより一層確実なものにすることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の携帯用電子機器の別体センサー及び電
子機器本体コネクタ部の回路図。

【図２】本発明の別体センサーコネクタ部の縦断面図。

【図３】本発明の別体センサーコネクタ部の別の例を示
す縦断面図。

【図４】本発明の別体センサー及び本体コネクタ部の応
用例を示す回路図。

【符号の説明】

１．別体センサー２．コネクタ端子３．本体４．発光ダイオード５．ホトトランジスタ６．電流制限抵抗７．負荷抵抗８．信号処理回路９．２２．２３．コンデンサー１０．スイッチ１１．１２．１３．端子１４．１５．１６．導通バネ１７．ケース１８．回路ブロック１９．２０．導通板２１．磁石２４．２５．リード端子２６．ダイオード２７．２８．磁気リードスイッチ２９．３０．リード線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子機器本体とコネクタ端子により接続
される別体センサーを有する携帯用電子機器において、前記別体センサーは少なくとも受光部を有する半導体素
子を備えると共に、前記別体センサー側コネクタ部にお
いて、前記別体センサーの前記半導体素子を含む回路に
並列にコンデンサーを配置し、さらに、前記コンデンサ
ーの開放、接続を行うスイッチ手段を有することを特徴
とする携帯用電子機器。
【請求項２】前記スイッチ手段は、前記別体センサー
を前記電子機器本体に非装着とした時に前記コンデンサ
ーを前記別体センサー側の回路に接続し、前記別体セン
サーを前記電子機器本体に装着した時には開放すること
を特徴とする請求項１記載の携帯用電子機器。
【請求項３】前記スイッチ手段は、前記別体センサー
側のコネクタ端子を摺動させることにより、前記コンデ
ンサーを開放、接続することを特徴とする請求項２記載
の携帯用電子機器。
【請求項４】前記スイッチ手段は、前記別体センサー
側の磁気リードスイッチにより、前記コンデンサーを開
放、接続することを特徴とする請求項２記載の携帯用電
子機器。
【請求項５】前記別体センサーの半導体素子に、並列
にダイオードを接続することを特徴とする請求項１記載
の携帯用電子機器。