JP2012065900A - Pulse wave sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、脈波センサに関するものである。 The present invention relates to a pulse wave sensor.
従来構成の脈波センサは、図11で示したように、被験者の指先で脈波の測定を行う構造(例えば指袋型)とされていた。また、従来の脈波センサは、測定データをメインCPU[Central Processing Unit]にリアルタイムで送信し、メインCPU側で測定データの解析や格納を行う構成とされていた。また、従来の脈波センサは、メインCPUとの接続を有線で行う構成とされていた。 As shown in FIG. 11, the pulse wave sensor having a conventional configuration has a structure (for example, a finger bag type) that measures a pulse wave with a fingertip of a subject. The conventional pulse wave sensor is configured to transmit measurement data to a main CPU [Central Processing Unit] in real time, and to analyze and store the measurement data on the main CPU side. In addition, the conventional pulse wave sensor is configured to connect to the main CPU by wire.
なお、上記に関連する従来技術の一例としては、特許文献1や特許文献2を挙げることができる。
In addition,
しかしながら、被験者の指先で脈波の測定を行う従来構造では、脈波の測定中に脈波センサが指先から脱落しないように、被験者の行動を制約する必要があった。そのため、従来の脈波センサでは、短期間(数分〜数時間)の脈波測定を行うことはできても、長期間(数日〜数ヶ月)に亘る継続的な脈波測定を行うことは困難であった。 However, in the conventional structure in which the pulse wave is measured with the fingertip of the subject, it is necessary to restrict the behavior of the subject so that the pulse wave sensor does not drop from the fingertip during the measurement of the pulse wave. Therefore, with conventional pulse wave sensors, pulse waves can be measured for a short period (several minutes to several hours), but continuous pulse waves can be measured over a long period (several days to several months). Was difficult.
本発明は、本願の発明者らによって見い出された上記の問題点に鑑み、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能な脈波センサを提供することを目的とする。 In view of the above-described problems found by the inventors of the present application, an object of the present invention is to provide a pulse wave sensor capable of measuring a pulse wave without restricting the behavior of a subject.
上記目的を達成するために、本発明に係る脈波センサは、指の第3関節で脈波を測定するための構造を有する構成(第1の構成)とされている。 In order to achieve the above object, the pulse wave sensor according to the present invention has a structure (first structure) having a structure for measuring a pulse wave at a third joint of a finger.
なお、上記第1の構成から成る脈波センサは、指の第3関節に装着されて脈波を測定するための指輪構造を有する構成(第2の構成)にするとよい。 The pulse wave sensor having the first configuration may be configured to have a ring structure (second configuration) that is attached to the third joint of the finger and measures the pulse wave.
また、上記第2の構成から成る脈波センサは、脈波の測定を行う第1ユニットと、前記第1ユニットへの電力供給を行う第2ユニットと、前記第1ユニットと前記第2ユニットとの間を電気的に接続するケーブルと、前記第1ユニット、前記第2ユニット、及び、前記ケーブルを収納する指輪型筐体と、を有する構成(第3の構成)にするとよい。 The pulse wave sensor having the second configuration includes a first unit that measures a pulse wave, a second unit that supplies power to the first unit, the first unit, and the second unit. It is preferable to adopt a configuration (third configuration) that includes a cable that electrically connects between the first unit, the second unit, and a ring-shaped housing that houses the cable.
また、上記第3の構成から成る脈波センサにおいて、前記第1ユニットは、前記指輪型筐体が指の第3関節に装着されたときに指の腹側となるよう前記指輪型筐体に収納されており、前記第2ユニットは、前記指輪型筐体が指の第3関節に装着されたときに指の甲側となるよう前記指輪型筐体に収納されている構成(第4の構成)にするとよい。 Further, in the pulse wave sensor having the third configuration, the first unit is arranged on the ring-shaped housing so that the ring-shaped housing is on a belly side of the finger when the ring-shaped housing is attached to a third joint of the finger. The second unit is configured to be housed in the ring type housing so that the second unit is on the back side of the finger when the ring type housing is attached to the third joint of the finger (fourth unit). Configuration).
また、上記第4の構成から成る脈波センサにおいて、前記第1ユニットは、指の第3関節に光を照射して、生体内を透過した光の強度を検出する光センサを含む構成(第5の構成)にするとよい。 Further, in the pulse wave sensor having the fourth configuration described above, the first unit includes a photosensor that irradiates light to the third joint of the finger and detects the intensity of the light transmitted through the living body (first configuration). 5 configuration).
また、上記第5の構成から成る脈波センサにおいて、前記第1ユニットは、前記光センサの発光/受光面上に設けられた測定窓を含む構成(第6の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the fifth configuration, the first unit may be configured to include a measurement window (sixth configuration) provided on the light emitting / receiving surface of the optical sensor.
また、上記第6の構成から成る脈波センサにおいて、前記第1ユニットは、前記光センサの出力信号を増幅する増幅回路を含む構成(第7の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the sixth configuration, the first unit may have a configuration (seventh configuration) including an amplifier circuit that amplifies the output signal of the optical sensor.
また、上記第7の構成から成る脈波センサにおいて、前記第1ユニットは、前記増幅回路の出力信号に基づいて脈波に関する情報を取得する演算回路を含む構成(第8の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the seventh configuration, the first unit may include a calculation circuit (eighth configuration) including an arithmetic circuit that acquires information on the pulse wave based on the output signal of the amplifier circuit. .
また、上記第8の構成から成る脈波センサにおいて、前記第1ユニットは、表面に前記光センサが実装される基板を含む構成(第9の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the eighth configuration, the first unit may have a configuration (a ninth configuration) including a substrate on which the optical sensor is mounted.
また、上記第9の構成から成る脈波センサにおいて、前記増幅回路と前記演算回路は、前記基板の裏面に実装される構成(第10の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the ninth configuration, the amplifier circuit and the arithmetic circuit may be mounted on the back surface of the substrate (tenth configuration).
また、上記第3〜第10いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットは、バッテリを含む構成(第11の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having any one of the third to tenth configurations, the second unit may include a battery (an eleventh configuration).
また、上記第11の構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットは、前記バッテリからの入力電圧を所望の出力電圧に変換する電源回路を含む構成(第12の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the eleventh configuration, the second unit may include a power supply circuit that converts an input voltage from the battery into a desired output voltage (a twelfth configuration).
また、上記第11または第12の構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットは、前記バッテリの充電制御を行う充電回路を含む構成(第13の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the eleventh or twelfth configuration, the second unit may have a configuration (a thirteenth configuration) including a charging circuit that controls charging of the battery.
また、上記第13の構成から成る脈波センサにおいて、前記充電回路は、接触方式で外部からの電力供給を受ける構成(第14の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the thirteenth configuration, the charging circuit may be configured to receive power from the outside by a contact method (fourteenth configuration).
また、上記第13の構成から成る脈波センサにおいて、前記充電回路は、非接触方式で外部からの電力供給を受ける構成(第15の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the thirteenth configuration, the charging circuit may be configured to receive power from the outside in a non-contact manner (fifteenth configuration).
また、上記第3〜第15いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットは、前記第1ユニットで得られた測定データを格納するメモリを含む構成(第16の構成)にするとよい。 Further, in the pulse wave sensor having any one of the third to fifteenth configurations, the second unit has a configuration (sixteenth configuration) including a memory for storing measurement data obtained by the first unit. Good.
また、上記第3〜第16いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットは、前記第1ユニットで得られた測定データを無線で送信する無線通信回路を含む構成(第17の構成)にするとよい。 Further, in the pulse wave sensor having any one of the third to sixteenth configurations, the second unit includes a radio communication circuit that transmits the measurement data obtained by the first unit by radio (a seventeenth configuration). Configuration).
また、上記第3〜第17いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットは、コネクタを介して縦に積み重ねられた複数の基板を含む構成(第18の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having any one of the third to seventeenth configurations, the second unit may be configured to include a plurality of substrates vertically stacked via connectors (18th configuration).
また、上記第3〜第18いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記指輪型筐体は、防水構造とされている構成(第19の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having any one of the third to eighteenth configurations, the ring-shaped housing may have a waterproof structure (19th configuration).
また、上記第3〜第19いずれかの構成から成る脈波センサにおいて、前記指輪型筐体は、周方向の一部が開放された開口部を有する構成(第20の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having any one of the third to nineteenth configurations, the ring-shaped housing may have a configuration (a twentieth configuration) having an opening that is partially open in the circumferential direction.
また、上記第20の構成から成る脈波センサにおいて、前記指輪型筐体は、可撓性素材で形成されている構成(第21の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the twentieth configuration, the ring-shaped housing may be formed of a flexible material (a twenty-first configuration).
また、上記第4の構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットの厚みは、前記第1ユニットの厚みよりも大きい構成(第22の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the fourth configuration, the thickness of the second unit may be larger than the thickness of the first unit (22nd configuration).
また、上記第22の構成から成る脈波センサにおいて、前記第2ユニットの厚みは、前記第1ユニットの厚みの2倍よりも大きい構成(第23の構成)にするとよい。 In the pulse wave sensor having the twenty-second configuration, the thickness of the second unit may be greater than twice the thickness of the first unit (a twenty-third configuration).
本発明に係る脈波センサであれば、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。 With the pulse wave sensor according to the present invention, the pulse wave can be measured without restricting the behavior of the subject.
<脈波測定の原理>
図1は、脈波測定の原理を説明するための模式図であり、図2は、生体内における光の減衰量(吸光度)が時間的に変化する様子を示す波形図である。
<Principle of pulse wave measurement>
FIG. 1 is a schematic diagram for explaining the principle of pulse wave measurement, and FIG. 2 is a waveform diagram showing how the attenuation (absorbance) of light in a living body changes with time.
容積脈波法による脈波測定では、例えば、図1に示すように、測定窓に押し当てられた生体の一部(図1では指の第3関節)に向けて発光部(LED[Light Emitting Diode]など)から光が照射され、体内を透過して体外に出てくる光の強度が受光部(フォトダイオードやフォトトランジスタなど)で検出される。ここで、図2に示したように、生体組織や静脈血(脱酸素化ヘモグロビンHb)による光の減衰量(吸光度)は一定であるが、動脈血(酸素化ヘモグロビンHbO2)による光の減衰量(吸光度)は拍動によって時間的に変動する。従って、可視領域から近赤外領域にある「生体の窓」(光が生体を透過しやすい波長領域)を利用して、末梢動脈の吸光度変化を測定することにより、容積脈波を測定することができる。 In the pulse wave measurement by the volume pulse wave method, for example, as shown in FIG. 1, a light emitting unit (LED [Light Emitting] is directed toward a part of the living body pressed against the measurement window (the third joint of the finger in FIG. 1). The intensity of light transmitted through the body and coming out of the body is detected by a light receiving unit (such as a photodiode or a phototransistor). Here, as shown in FIG. 2, the attenuation (absorbance) of light due to living tissue and venous blood (deoxygenated hemoglobin Hb) is constant, but the attenuation of light due to arterial blood (oxygenated hemoglobin HbO 2 ). (Absorbance) varies with time due to pulsation. Therefore, the volume pulse wave is measured by measuring the change in the absorbance of the peripheral artery using the “biological window” (wavelength range in which light is easily transmitted through the living body) from the visible region to the near infrared region. Can do.
<脈波から分かること>
なお、心臓及び自立神経の支配を受けている脈波は、常に一定の挙動を示すものではなく、被験者の状態によって様々な変化(揺らぎ)を生じるものである。従って、脈波の変化(揺らぎ)を解析することにより、被験者の様々な身体情報を得ることができる。例えば、心拍数からは、被験者の運動能力や緊張度などを知ることができ、心拍変動からは、被験者の疲労度、快眠度、及び、ストレスの大きさなどを知ることができる。また、脈波を時間軸で2回微分することにより得られる加速度脈波からは、被験者の血管年齢や動脈硬化度などを知ることができる。
<What you can understand from the pulse wave>
Note that the pulse wave under the control of the heart and the independent nerve does not always exhibit a constant behavior, but causes various changes (fluctuations) depending on the condition of the subject. Accordingly, various body information of the subject can be obtained by analyzing the change (fluctuation) of the pulse wave. For example, from the heart rate, it is possible to know the exercise ability, the degree of tension, and the like of the subject, and from the heart rate variability, it is possible to know the fatigue level, the degree of sleep, the magnitude of stress, and the like. Further, from the acceleration pulse wave obtained by differentiating the pulse wave twice with respect to the time axis, the blood vessel age, arteriosclerosis degree, etc. of the subject can be known.
<脈波センサの概略構成>
図3は、本発明に係る脈波センサの一構成例を模式的に示す断面図である。本構成例の脈波センサ1は、指2の第3関節で脈波を測定するための構造、より具体的には、指2の第3関節に装着されて脈波を測定するための指輪構造を有する。なお、構成要素に着目すると、本構成例の脈波センサ1は、第1ユニット10と、第2ユニット20と、ケーブル30と、指輪型筐体40と、を有する。
<Schematic configuration of pulse wave sensor>
FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the pulse wave sensor according to the present invention. The
第1ユニット10は、主として脈波の測定を行うユニットであり、指輪型筐体40が指2の第3関節に装着されたときに指2の腹側(手の平側)となるように、指輪型筐体40に収納されている。このように、皮膚の直下に骨があって脈波センサ1のフィット感に乏しい指2の甲側(手の甲側)よりも、肉厚で脈波センサ1のフィット感に優れた指2の腹側(手の平側)に第1ユニット10を配置することにより、脈波の測定を安定して行うことができるので、脈波の測定精度を高めることが可能となる。また、本願の発明者らは、第3関節での脈波測定について、指先での脈波測定に比べればやや感度は低いものの、十分に脈波の測定が可能であることを実際に実験で確認済みである。なお、第1ユニット10の内部構成や動作については、後ほど詳細に説明する。
The
第2ユニット20は、主として第1ユニット10への電力供給を行うユニットであり、指輪型筐体40が指2の第3関節に装着されたときに指2の甲側(手の甲側)となるように、指輪型筐体40に収納されている。このように、第1ユニット10にとってノイズ源となり得る第2ユニット20を第1ユニット10からできるだけ離して配置することにより、脈波の測定精度を高めることが可能となる。なお、第2ユニット20の内部構成や動作については、後ほど詳細に説明する。
The
ケーブル30は、第1ユニット10と第2ユニット20との間を電気的に接続するように、指輪型筐体40に収納されている。なお、ケーブル30としては、一般的な被覆電線のほか、FPC[Flexible Printed Circuits]などを好適に用いることができる。
The
指輪型筐体40は、第1ユニット10、第2ユニット20、及び、ケーブル30を収納しており、脈波の測定時には指2の第3関節に装着される。
The ring-shaped
上記したように、指輪構造を有する脈波センサ1であれば、被験者が意図的に脈波センサ1を指2から外さない限り、脈波の測定中に脈波センサ1が指2から脱落してしまうおそれは殆どないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。
As described above, in the case of the
また、指輪構造を有する脈波センサ1であれば、被験者に対して脈波センサ1を装着していることをあまり意識させずに済むので、長期間(数日〜数ヶ月)に亘る継続的な脈波測定を行う場合であっても、被験者に過度のストレスを与えずに済む。
Further, if the
特に、指輪型筐体40に宝石などをあしらえば、脈波センサ1を装飾品として装着することができるので、脈波センサ1の装着に対する抵抗感をさらに払拭することが可能となり、延いては、新規ユーザ層の開拓に寄与することが可能となる。
In particular, if the ring-shaped
なお、第2ユニット20の厚みは、第1ユニット10の厚みよりも大きく構成すればよく、より好ましくは、第2ユニット20の厚みを第1ユニット10の厚みの2倍よりも大きく構成することが望ましい。より具体的に述べると、第1ユニット10の厚みを1〜5mm程度とし、第2ユニット20の厚みを4〜20mm程度とすればよい。
The thickness of the
なお、第1ユニット10の厚みには、後述する基板11、光センサ12、増幅回路14や演算回路15などのほか、測定窓13を形成する透光部材の厚み(0.7mm程度)や第1ユニット10を被覆している指輪型筐体40の厚みが含まれている。
In addition, the thickness of the
また、第2ユニット20の厚みの内訳については、後述するバッテリ24の厚み(2〜5mm)、第1基板21や電源回路22などの厚み(1〜3mm(コネクタ2mm))、第2基板27や無線通信回路28の厚み(3〜6mm(コネクタ2mm))のほか、第2ユニット20を被覆している指輪型筐体40の厚みが含まれている。
The breakdown of the thickness of the
このように、指2の腹側となる第1ユニット10を薄く、指2の甲側となる第2ユニット20を厚く設計することにより、脈波センサ1の指2への装着感を高めることができる上、脈波センサ1を一般的な指輪のように見せて、外観上の違和感をなくすことも可能となる。また、指2への装着を鑑みた場合、指2の腹側となる第1ユニット10は、あまり厚くすることができないが、指2の甲側となる第2ユニット20は、第1ユニット20よりも厚く設計することができるので、回路実装の自由度を高めることが可能となる。
In this way, the
また、第1ユニット10に比べて第2ユニット20を十分に厚く設計することにより、脈波センサ1が指2の周りを回転しにくくなるので、第1ユニット10を確実に指2の腹側(脈波測定に適した側)とすることができ、延いては、脈波の測定精度を高めることが可能となる。また、第1ユニット10の厚みと第2ユニット20の厚みが一見して異なれば、脈波センサ1を逆向き(すなわち、第1ユニット10が指2の甲側となり、第2ユニット20が指2の腹側となる状態)に誤装着される心配も低減することができる。
Also, by designing the
また、図3では、指輪型筐体40を完全な環状とした構成を例示したが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、図4のように、指輪型筐体40は、周方向の一部が開放された開口部41を有する構成としてもよい。このような構成とすることにより、脈波センサ1の装着可能サイズ(指輪の号数に相当)にある程度の自由度を持たせることが可能となる。特に、指輪型筐体40に開口部41を設けた上で、さらに、指輪型筐体40を可撓性素材(シリコンゴムなど)で形成すれば、脈波センサ1の装着可能サイズにかなり大きな自由度を持たせることが可能となる。
In addition, in FIG. 3, the configuration in which the
また、指輪型筐体40は、防水構造としておくことが望ましい。このような構成とすることにより、水(雨)や汗などに濡れても故障せずに脈波を測定することが可能となる。また、脈波センサ1を多人数で共用する場合(例えばスポーツジムでの貸し出し用として使用する場合)には、指輪型筐体40を丸ごと水洗いすることにより、脈波センサ1を清潔に保つことが可能となる。
Moreover, it is desirable that the ring-shaped
図5〜図7は、それぞれ、脈波センサ1が指の第3関節に装着されている様子を示す第透視図である。なお、図5は指2を手の甲側から透視した様子、図6は指2を手の平側から透視した様子、図7は指2を側面から透視した様子を示している。これらの図面に示したように、被験者に脈波センサ1の装着を意識させない(違和感を与えない)ためには、第1ユニット10と第2ユニット20を指2の第3関節からはみ出さない程度の大きさに収めることが望ましい。
5 to 7 are perspective views showing the state in which the
<第1ユニット>
図8は、第1ユニット10の一構成例を模式的に示す断面図である。本構成例の第1ユニット10は、基板11と、光センサ12と、測定窓13と、増幅回路14と、演算回路15と、を含む。
<First unit>
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the
基板11には、その表面に光センサ12が直接実装されており、その裏面に増幅回路14と演算回路15が直接実装されている。また、基板11には、第2ユニット20との電気的接続を確立するためのケーブル30も接続されている。なお、基板11の表面と裏面との間には、スルーホールやビアを介して電気的な接続が確立されている。このように、光センサ12、増幅回路14、及び、演算回路15をいずれも基板11に直接実装する構成であれば、第1ユニット10を薄型化することができるので、脈波センサ1の装着感を高めることが可能となる。また、基板11の表面に光センサ12のみを直接実装する構成であれば、光センサ12をできるだけ指2に近接させることができるので、脈波の測定精度を高めることが可能となる。
The
光センサ12は、発光部から指2の第3関節に光を照射して、生体内を透過した光の強度を受光部で検出することにより、脈波データを取得する。なお、本構成例の光センサ12は、発光部と受光部が指2を挟んで互いに反対側に設けられた構成(いわゆる透過型、図1の破線矢印を参照)ではなく、発光部と受光部が指2に対していずれも同じ側に設けられた構成(いわゆる反射型、図1の実線矢印を参照)とされている。
The
測定窓13は、光センサ12の発光/受光面上に設けられた透光部材(ガラス板やアクリル板など)であり、光センサ12は、この測定窓13を介して脈波の測定(指2への光照射、及び、指2から戻ってくる反射光の検出)を行う。なお、測定窓13の厚さについては、光センサ12の焦点深度を鑑みて適切に設計することが望ましい。
The
増幅回路14は、光センサ12の出力信号(受光部の検出信号)を増幅して演算回路15に出力する。このように、光センサ12の直近に増幅回路14を設けた構成であれば、ノイズが重畳する前に光センサ12の出力信号を増幅することができるので、信号のS/N[Signal/Noise Ratio]を高めることが可能となり、延いては、脈波の測定精度を高めることが可能となる。
The
演算回路15は、脈波センサ1全体の動作を統括的に制御するほか、増幅回路14の出力信号に各種の信号処理を施すことにより、脈波に関する種々の情報(脈波の揺らぎ、心拍数、心拍変動、及び、加速度脈波など)を取得する。なお、演算回路15としては、CPU[Central Processing Unit]などを好適に用いることができる。このように、光センサ12及び増幅回路14の直近に演算回路15を設けた構成であれば、ノイズが重畳する前に増幅回路14の出力信号を処理することができるので、脈波の解析精度を高めることが可能となる。
The
<第2ユニット>
図9は、第2ユニット20の一構成例を模式的に示す断面図である。本構成例の第2ユニット20は、第1基板21と、電源回路22と、メモリ23と、バッテリ24と、充電回路25と、コネクタ26と、第2基板27と、無線通信回路28と、を含む。
<Second unit>
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of the
第1基板21には、その表面に電源回路22とメモリ23が直接実装されており、その裏面にバッテリ24と充電回路25が直接実装されている。また、第1基板21には、第1ユニット10との電気的接続を確立するためのケーブル30も接続されている。なお、第1基板21の表面と裏面との間には、スルーホールやビアを介して電気的な接続が確立されている。このように、第1基板21の両面を有効に活用することにより、第1基板21の面積を縮小することができるので、第2ユニット20を指2の第3関節からはみ出さない程度の大きさに収めることが可能となり、延いては、被験者に脈波センサ1の装着を意識させずに済む。
A
電源回路22は、バッテリ24からの入力電圧を所望の出力電圧に変換して、脈波センサ1の各部に供給する。このように、第1ユニット10にとってノイズ源となり得る電源回路22を第1ユニット10からできるだけ離して配置することにより、脈波の測定精度を高めることが可能となる。
The
メモリ23は、第1ユニット10で得られた測定データ(増幅回路14から出力される生データであってもよいし、演算回路15で種々の処理が施された後の処理済みデータであってもよい)を揮発的ないしは不揮発的に格納する。なお、メモリ23としては、揮発性のRAM[Random Access Memory]や不揮発性のフラッシュメモリなどを好適に用いることができる。このような測定データの格納手段を有する構成であれば、所定期間毎にメモリ23の蓄積データを一括外部送信することができるので、無線通信回路28を間欠的に待機状態とすることが可能となり、延いては、脈波センサ1のバッテリ駆動時間を延ばすことが可能となる。
The
バッテリ24は、脈波センサ1の駆動に必要な電力供給源であり、リチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタなどを好適に用いることができる。このように、バッテリ駆動方式の脈波センサ1であれば、脈波の測定時に外部からの給電ケーブルを接続する必要がないので、被験者の行動を制約せずに脈波の測定を行うことが可能となる。なお、本構成例では、平坦性の高いバッテリ24が指2の直上に配置されているので、脈波センサ1を指2に装着した際の親和性を高めることが可能となり、延いては、被験者に脈波センサ1の装着を意識させずに済む。
The
充電回路25は、外部からの電力供給を受けてバッテリ24の充電制御を行う。なお、外部からの電力供給方式としては、USB[Universal Serial Bus]ケーブルなどを用いる接触方式であってもよいし、或いは、電磁誘導方式、電界結合方式、及び、磁界共鳴方式などの非接触方式であってもよい。このようなバッテリ24の充電手段を有する構成であれば、電池交換作業が不要となるので、脈波センサ1の利便性を高めることができる。
The charging
コネクタ26は、第1基板21と第2基板22とを縦に積み重ねるための導電部材である。第2基板27には、その表面に無線通信回路28が直接実装されており、その裏面にコネクタ26が接続されている。なお、第2基板27の表面と裏面との間には、スルーホールやビアを介して電気的な接続が確立されている。このように、複数基板の積層構造を採用することにより、1枚の基板に全ての回路要素を実装した構成に比べて、第1基板21の面積と第2基板22の面積をそれぞれ縮小することができるので、第2ユニット20を指2の第3関節からはみ出さない程度の大きさに収めることが可能となり、延いては、被験者に脈波センサ1の装着を意識させずに済む。なお、指2の甲側となる第2ユニット20は、指2の腹側となる第1ユニット10よりも厚く設計することができるので、複数基板の積層構造を何ら問題なく採用することが可能である。
The
無線通信回路28は、第1ユニット10で得られた測定データ(増幅回路14から出力される生データ、演算回路15から出力される処理済みデータ、及び、メモリ23から出力される格納データのいずれであってもよい)を外部のパーソナルコンピュータや携帯電話機に無線で送信する。無線通信回路28は、電源回路22と同様、第1ユニット10にとってノイズ源となり得るため、第1ユニット10からできるだけ離して配置することが望ましい。なお、無線通信回路28としては、例えばBluetooth(登録商標)モジュールICを好適に用いることができる。このような無線通信回路28を有する構成であれば、外部機器に測定データを送信する際に、有線での接続を必要としないので、例えば、被験者の行動を制約せずに測定データのリアルタイム送信を行うことが可能となる。
The
なお、指輪型筐体40を防水構造とする際には、外部端子を完全に排除するという観点から、充電回路25への電力供給方式として非接触方式を採用し、さらに、測定データの外部送信方式として無線送信方式を採用することが望ましい。
When the ring-
また、上記構成例では、バッテリ24を指2の直上に配置する構成を例に挙げたが、本発明の構成はこれに限定されるものではなく、図10のように、第1基板21を指2の直上に配置するとともに、バッテリ24を無線通信回路28の上方に貼付する構成としても構わない。その際、第1基板21には、その表面に電源回路22、メモリ23、及び、充電回路25が直接実装される一方、その裏面に何ら回路要素が実装されない状態(平坦な状態)とすることが望ましい。このような構成とすることにより、図9の構成例と同様、脈波センサ1を指2に装着した際の親和性を高めることが可能となり、延いては、被験者に脈波センサ1の装着を意識させずに済む。
In the above configuration example, the configuration in which the
<その他の変形例>
なお、本発明の構成は、上記実施形態のほか、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えることが可能である。すなわち、上記実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきであり、本発明の技術的範囲は、上記実施形態の説明ではなく、特許請求の範囲によって示されるものであり、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内に属する全ての変更が含まれると理解されるべきである。
<Other variations>
The configuration of the present invention can be variously modified in addition to the above-described embodiment without departing from the gist of the invention. That is, the above-described embodiment is an example in all respects and should not be considered as limiting, and the technical scope of the present invention is not the description of the above-described embodiment, but the claims. It should be understood that all modifications that come within the meaning and range of equivalents of the claims are included.
本発明は、脈波センサの利便性を高めるための技術として利用することが可能であり、ヘルスケアサポート機器、ゲーム機器、音楽機器、ペットコミュニケーションツール、車両の運転手の居眠り防止機器など、様々な分野への応用が可能であると考えられる。 The present invention can be used as a technology for enhancing the convenience of a pulse wave sensor, and includes various devices such as healthcare support devices, game devices, music devices, pet communication tools, and driver's sleep control devices. It can be applied to various fields.
1 脈波センサ
10 第1ユニット
11 基板
12 光センサ
13 測定窓(透光部材)
14 増幅回路
15 演算回路(CPU)
20 第2ユニット
21 第1基板
22 電源回路(DC/DCコンバータ)
23 メモリ
24 バッテリ
25 充電回路
26 コネクタ
27 第2基板
28 無線通信回路
30 ケーブル
40 指輪型筐体
41 開口部
DESCRIPTION OF
14
20
23
Claims (23)
前記第1ユニットへの電力供給を行う第2ユニットと、
前記第1ユニットと前記第2ユニットとの間を電気的に接続するケーブルと、
前記第1ユニット、前記第2ユニット、及び、前記ケーブルを収納する指輪型筐体と、
を有することを特徴とする請求項2に記載の脈波センサ。 A first unit for measuring a pulse wave;
A second unit for supplying power to the first unit;
A cable for electrically connecting the first unit and the second unit;
A ring-shaped housing for housing the first unit, the second unit, and the cable;
The pulse wave sensor according to claim 2, further comprising:
前記第2ユニットは、前記指輪型筐体が指の第3関節に装着されたときに指の甲側となるよう前記指輪型筐体に収納されていることを特徴とする請求項3に記載の脈波センサ。 The first unit is housed in the ring-shaped housing so that the ring-shaped housing is on the ventral side of the finger when the ring-shaped housing is attached to a third joint of a finger;
The said 2nd unit is accommodated in the said ring type housing | casing so that it may become the back side of a finger when the said ring type housing | casing is mounted | worn with the 3rd joint of a finger | toe. Pulse wave sensor.
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