JPWO2019026387A1

JPWO2019026387A1 - 生体情報測定装置

Info

Publication number: JPWO2019026387A1
Application number: JP2019533913A
Authority: JP
Inventors: 吉村　隆; 隆吉村; 勝義茶円; 勝桜井
Original assignee: Alps Electric Co Ltd; Alps Alpine Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2017-07-31
Filing date: 2018-05-18
Publication date: 2020-04-09
Also published as: WO2019026387A1

Abstract

生体情報を光学的に測定可能な生体情報測定装置であって、筐体と、前記筐体内に設けられ、前記筐体の外部に向けて光を照射する発光部と、前記筐体内に設けられ、前記発光部に対して第１方向に離れて配置される受光部と、前記筐体内かつ前記第１方向で前記発光部と前記受光部の間に配置され、前記筐体内で前記発光部からの光が直接到達しない空間を形成する遮光部と、前記空間に配置される温度センサとを含む、生体情報測定装置が開示される

Description

本開示は、生体情報測定装置に関する。

指の温度を検出する温度センサを備え、指の温度が適温である状態を検出すると、指に向けて発光部からの光を照射し、指を通った光を受光部で受光することで、脈波のような生体情報を光学的に測定する生体情報測定装置が知られている。

特開２０１５−１８８５８０号公報

しかしながら、上記のような従来技術では、発光部からの光が温度センサに直接当たる可能性があり、指の温度を精度良く検出することが難しい。

そこで、１つの側面では、本発明は、生体情報を光学的に測定する生体情報測定装置において、指の温度を精度良く検出することを目的とする。

１つの側面では、生体情報を光学的に測定可能な生体情報測定装置であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記筐体の外部に向けて光を照射する発光部と、
前記筐体内に設けられ、前記発光部に対して第１方向に離れて配置される受光部と、
前記筐体内かつ前記第１方向で前記発光部と前記受光部の間に配置され、前記筐体内で前記発光部からの光が直接到達しない空間を形成する遮光部と、
前記空間に配置される温度センサとを含む、生体情報測定装置が提供される。

１つの側面では、本発明によれば、生体情報を光学的に測定する生体情報測定装置において、指の温度を精度良く検出することが可能となる。

一実施例による生体情報測定装置１を示す斜視図である。上方から視た生体情報測定装置１の分解斜視図である。下方から視た生体情報測定装置１の分解斜視図である。生体情報測定装置１の平面図である。図４のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。生体情報測定装置１の測定動作の説明図である。図５のＡ部の拡大図である。

以下、添付図面を参照しながら各実施例について詳細に説明する。

図１は、一実施例による生体情報測定装置１を示す斜視図である。図１には、直交する３軸Ｘ，Ｙ，Ｚが定義されている。ここでは、説明上、Ｚ軸が上下方向であり、Ｚ軸方向正側を「上側」とする。図１では、生体情報測定装置１の一部の図示が省略されている。具体的には、生体情報測定装置１は、下側にセンシング面を有し、図１では、上側の部分の図示が省略されている。以下では、特に言及しない限り、生体情報測定装置１とは、図１に示す生体情報測定装置１の部分を指す。

図２及び図３は、生体情報測定装置１の分解斜視図であり、図２は、上方から視た斜視図であり、図３は、下方から視た斜視図である。図４は、生体情報測定装置１の平面図であり、図５は、図４のラインＢ−Ｂに沿った断面図である。

生体情報測定装置１は、センシング面（窓）を介して生体情報を光学的に測定可能な装置である。光学的に測定可能な生体情報は、任意であるが、生体（例えば人）の血中酸素濃度等である。

生体情報測定装置１は、図１乃至図３に示すように、筐体１０と、発光部２０と、受光部３０と、遮光部４０と、温度センサ５０とを含む。

筐体１０は、生体情報測定装置１の各種構成要素を内部に収容する。筐体１０は、複数の部品により形成されてよい。例えば、図１乃至図３に示す例では、筐体１０は、下側のケース部だけが示されており、下側のケース部は、図示しない上側のケース部と嵌合されることで閉じた内部空間を形成する。以下、特に言及しない限り、筐体１０とは、下側のケース部を指す。また、以下の説明において、「外部」とは、筐体１０の外部を指し、筐体１０内とは、筐体１０により形成される内部空間を指す。

筐体１０は、センシング面（窓）を形成する透明な部位であり、例えばアクリル樹脂により形成される。"透明"とは、測定に使用する波長領域においての透明であることを意味する。透明であることで、筐体１０を介して発光部２０からの光を効率的に外部に放出できるとともに、筐体１０を介して受光部３０にて外部からの光を効率的に受光できる。尚、筐体１０は、全体が透明であってもよいし、センシング面を形成する領域だけが透明であってもよい。例えば筐体１０には、外周部にベゼル（図示せず）が取り付けられてもよい。

筐体１０は、例えば防水性のある部位である。防水性があるとは、穴などが形成されていないことを意味する。尚、筐体１０は、上側のケース部と下側のケース部とがシール部材などを介して液密に結合されてよい。

発光部２０は、筐体１０内に設けられ、外部に向けて光を照射する。発光部２０は、例えばＬＥＤ（Light-Emitting Diode）により形成される。本実施例では、一例として、発光部２０は、図３に示すように、センサヘッド基板１００の下側表面に実装される。また、発光部２０は、Ｘ軸方向で離れて２か所に設けられる。センサヘッド基板１００は、図３に示すように、筐体１０の内部に収まる矩形の外形を有する。

受光部３０は、筐体１０内に設けられる。受光部３０は、発光部２０に対してＸ軸方向（第１方向の一例）に離れて配置される。Ｘ軸方向で受光部３０と発光部２０との間は、測定時に生体に対向する（Ｚ軸方向で対向する）範囲である。受光部３０は、測定時に発光部２０から外部に放出された光のうち、生体を通って筐体１０内に入射する光を受光する。

受光部３０は、例えばフォットダイオードにより形成される。本実施例では、一例として、受光部３０は、図３に示すように、センサヘッド基板１００の下側表面に実装される。この際、受光部３０は、Ｘ軸方向で２つの発光部２０の間に配置される。この場合、Ｘ軸方向で２つの発光部２０の間が、測定時におけるＸ軸方向でのおおよそのセンシング範囲である。尚、変形例では、発光部２０は１つだけ設けられる。この場合、Ｘ軸方向で発光部２０と受光部３０の間が、測定時におけるＸ軸方向での実効的なセンシング範囲である。

遮光部４０は、筐体１０内に設けられる。遮光部４０は、Ｘ軸方向で発光部２０と受光部３０の間に配置される。遮光部４０は、筐体１０内で発光部２０からの光が直接到達しない空間７０を形成する。遮光部４０は、光を透過しない材質であれば任意であるが、例えば光を反射させる表面を有する。本実施例では、一例として、遮光部４０は、反射板１２０、及び、遮光性のある両面テープ１１０により形成される。反射板１２０は、図３に示すように、筐体１０の内部に収まる矩形の外形を有し、センサヘッド基板１００と同様の外形を有し、遮光性のある両面テープ１１０を介してセンサヘッド基板１００の下側表面に接合される。反射板１２０には、空間７０を形成する開口部１２１と、発光部２０が配置される空間を形成する開口部１２２と、受光部３０が配置される空間を形成する開口部１２４とが形成される。反射板１２０における下側の表面１２０ａには、開口部１２２まわりに下側に突出する周壁１２３が形成されるとともに、開口部１２４まわりに下側に突出する周壁１２５が形成される。尚、両面テープ１１０にも、符号を付さないが、図２及び図３に示すように、開口部１２１，１２２，１２４に対応する開口部が形成される。

本実施例では、一例として、空間７０は、図３、図４、及び図５にも示すように、上側は、センサヘッド基板１００により塞がれ、下側は、ＦＰＣ（flexible printed circuit）１４０により塞がれる。尚、ＦＰＣ以外の基板が使用されてもよい。また、上下方向でセンサヘッド基板１００とＦＰＣ１４０との間のうちの、外周は、遮光部４０により囲繞される。これにより、空間７０には、筐体１０内で発光部２０からの光が直接到達しない。

温度センサ５０は、空間７０（上述のように遮光部４０により形成される空間７０）に配置される。これにより、温度センサ５０には、筐体１０内で発光部２０からの光が直接到達しないので、発光部２０からの光による影響（即ち熱の影響）を実質的に受けることがなく、高精度な測定を実現できる。また遮光部４０と温度センサ５０との間に断熱部（空気層）を有しており、また空間７０は遮光部４０とセンサヘッド基板１００とＦＰＣ１４０により密閉構造となり空気を媒体とした熱の出入りが発生しにくいので、遮光部４０が発光部２０により加熱されたとしても、温度センサ５０は発光部２０からの熱の影響を受けない。

温度センサ５０は、空間７０に配置されるので、測定時におけるＸ軸方向での実効的なセンシング範囲内に位置する。これにより、温度センサ５０は、受光部３０の受光結果を与える生体の部位に関する温度を得ることができる。

本実施例では、一例として、温度センサ５０は、図２及び図５に示すように、ＦＰＣ１４０の上側表面に実装される。ＦＰＣ１４０は、断熱性のある両面テープ１３０を介して反射板１２０の下側表面に接合される。尚、両面テープ１３０は、開口部１２１，１２２，１２４を囲繞する態様の比較的大型の開口部１３２を有する。また、ＦＰＣ１４０は、透明な両面テープ１５０を介して筐体１０に接合される。ＦＰＣ１４０及び両面テープ１５０は、符号を付さないが、図２及び図３に示すように、開口部１２２，１２４に対応する開口部が形成される。

次に、図６を参照して、生体情報測定装置１の測定動作について説明する。

図６は、生体情報測定装置１の測定動作の説明図であり、測定対象の生体の表面に載置された状態の生体情報測定装置１を断面視で非常に概略的に示す図である。図６では、説明上、生体情報測定装置１は、非常に概略的に示されており、発光部２０の一方や、ＦＰＣ１４０などの図示が省略されている。また、遮光部４０等についても、図５とは異なる態様で（概念的に）図示されている。

測定時、生体情報測定装置１は、センシング面に生体が接触する（例えばセンシング面に指が押し当てられる）。この接触状態で、発光部２０が外部へと光を放出すると、図６にて矢印Ｒ１で模式的に示すように、光の一部は生体を通って受光部３０側に向かう。そして、生体を通った光の一部は、受光部３０に入射する。受光部３０では、受光結果に応じた電気信号が生成される。この電気信号に生体内部の情報が含まれる。受光部３０からの電気信号は、図示しない処理装置で処理される。

また、測定時、温度センサ５０は、電気信号（以下、「温度信号」と称する）を生成する。測定時、温度センサ５０は、上述したように、センシング面に接触する生体に対向する。従って、温度信号は、センシング面に接触する生体の温度に応じた特徴を含む。特に、温度センサ５０は、Ｘ軸方向で発光部２０と受光部３０との間に配置されるので、受光部３０で得られる電気信号に係る生体部位に関する温度に応じた特徴を含むことができる。これにより、Ｘ軸方向で発光部２０と受光部３０との間に配置されない場合に比べて、温度センサ５０は、生体情報の測定部位に係る生体温度を精度良く測定できる。

ところで、本実施例のように、生体情報を光学的に測定可能な生体情報測定装置１の筐体１０内に温度センサを配置すると、発光部からの光が温度センサに直接当たる可能性があり、指などの生体の温度を精度良く検出することが難しくなる。

この点、本実施例によれば、上述のように、遮光部４０が設けられるので、発光部２０からの光が温度センサ５０に直接当たる可能性が実質的に無くなり、温度センサ５０により指などの生体の温度を精度良く検出することが可能となる。

次に、図７を参照して、ＦＰＣ１４０の好ましい構成について説明する。

図７は、図５のＡ部の拡大図である。

ＦＰＣ１４０は、好ましくは、図６に示すように、金属相当の熱伝導性のある部位１４１、１４２を有する。部位１４１、１４２は、平面視（Ｚ軸方向に視たビュー）で、温度センサ５０と重なる領域に設けられる。従って、図６に示す温度センサ５０を通る断面視では、部位１４１、１４２が存在している。これにより、温度センサ５０がＦＰＣ１４０を介して生体に対向する場合でも、生体からＦＰＣ１４０を介して温度センサ５０に伝わる熱の経路を確保できるので、温度センサ５０により指などの生体の温度を精度良く検出することが可能となる。

図７に示す例では、部位１４１は、ＦＰＣ１４０の最上層を形成する金属層であり、例えば銅箔により形成される。また、図７に示す例では、部位１４２は、ＦＰＣ１４０の最下層を形成する金属層であり、例えば銅箔により形成される。尚、銅箔は、いわゆるベタパターンとして、ＦＰＣ１４０の大部分の領域にわたり形成されてもよい。これにより、生体からＦＰＣ１４０を介して温度センサ５０に伝わる熱の経路に係る熱抵抗を低減できる。

また、ＦＰＣ１４０は、好ましくは、貫通穴１４４を有する。貫通穴１４４も、部位１４１、１４２と同様、平面視（Ｚ軸方向に視たビュー）で、温度センサ５０と重なる領域に設けられる。これにより、温度センサ５０がＦＰＣ１４０を介して生体に対向する場合でも、生体からＦＰＣ１４０を介して温度センサ５０に伝わる熱の経路を確保できるので、温度センサ５０により指などの生体の温度を精度良く検出することが可能となる。但し、変形例では、貫通穴１４４も、別の場所に設けられてもよい。

図７に示す例では、貫通穴１４４は、熱伝導性の高い材料（例えば銅）が充填される。尚、充填時には、少々の隙間や穴が残ってもよい。これにより、生体からＦＰＣ１４０を介して温度センサ５０に伝わる熱の経路に係る熱抵抗を更に低減できる。尚、同様の観点から、両面テープ１５０についても、熱伝導の妨げにならないぐらいに薄いテープ（接着層）が選択されてよい。

以上、各実施例について詳述したが、特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された範囲内において、種々の変形及び変更が可能である。また、前述した実施例の構成要素を全部又は複数を組み合わせることも可能である。

本出願は２０１７年７月３１日に出願した日本国特許出願第２０１７−１４８５９７号に基づくものであり、その全内容は参照することによりここに組み込まれる。

１生体情報測定装置
１０筐体
２０発光部
３０受光部
４０遮光部
５０温度センサ
７０空間
１００センサヘッド基板
１１０両面テープ
１２０反射板
１２０ａ表面
１２１開口部
１２２開口部
１２３周壁
１２４開口部
１２５周壁
１３０両面テープ
１４１部位
１４２部位
１４４貫通穴
１５０両面テープ

Claims

生体情報を光学的に測定可能な生体情報測定装置であって、
筐体と、
前記筐体内に設けられ、前記筐体の外部に向けて光を照射する発光部と、
前記筐体内に設けられ、前記発光部に対して第１方向に離れて配置される受光部と、
前記筐体内かつ前記第１方向で前記発光部と前記受光部の間に配置され、前記筐体内で前記発光部からの光が直接到達しない空間を形成する遮光部と、
前記空間に配置される温度センサとを含む、生体情報測定装置。
前記遮光部は、前記発光部を囲繞する、請求項１に記載の生体情報測定装置。
前記温度センサは、基板に設けられ、
前記基板は、該基板に対して垂直方向に視て、前記温度センサと重なる領域に熱伝導性のある部位を有する、請求項１又は２に記載の生体情報測定装置。
前記熱伝導性のある部位は、金属により形成される、請求項３に記載の生体情報測定装置。
前記基板は、該基板に対して垂直方向に視て、前記温度センサと重なる領域に貫通穴を有する、請求項３又は４に記載の生体情報測定装置。
前記筐体は、前記発光部からの光を外部に通しかつ外部からの光を前記受光部へと通す部位を含む、請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の生体情報測定装置。