(57)【要約】【課題】生体情報の検出精度を高めることができる生体センサーモジュール及び生体情報測定装置を提供する。【解決手段】生体センサーモジュールは、生体に照射される照射光を出射する発光部と、照射光が生体にて反射された反射光を受光する受光部と、照射光及び反射光が通過する通過部と、を備え、通過部は、生体と接触する外面部と、外面部とは表裏の関係にある内面部と、を有し、外面部は、生体を押圧する第１凸曲面を有し、内面部は、通過部に入射された反射光を受光部に集光する第２凸曲面を有し、発光部から受光部に向かう方向を第１方向とし、内面部から外面部に向かう方向を第２方向とした場合、第１方向と第２方向とによって規定される平面と平行な断面において、第２凸曲面の曲率半径は、第１凸曲面の曲率半径より小さい。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
生体に照射される照射光を出射する発光部と、
前記照射光が前記生体にて反射された反射光を受光する受光部と、
前記照射光及び前記反射光が通過する通過部と、を備え、
前記通過部は、
前記生体と接触する外面部と、
前記外面部とは表裏の関係にある内面部と、を有し、
前記外面部は、前記生体を押圧する第１凸曲面を有し、
前記内面部は、前記通過部に入射された前記反射光を前記受光部に集光する第２凸曲面を有し、
前記発光部から前記受光部に向かう方向を第１方向とし、前記内面部から前記外面部に向かう方向を第２方向とした場合、前記第１方向と前記第２方向とによって規定される平面と平行な断面において、前記第２凸曲面の曲率半径は、前記第１凸曲面の曲率半径より小さいことを特徴とする生体センサーモジュール。
【請求項２】
請求項１に記載の生体センサーモジュールにおいて、
前記第２凸曲面の中心は、前記第２方向側から見て、前記受光部の中心と前記第１凸曲面の中心とを含み、かつ、前記受光部の中心と前記第１凸曲面の中心との間の範囲内に設定されていることを特徴とする生体センサーモジュール。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の生体センサーモジュールにおいて、
前記第２凸曲面は、前記第２方向側から見て、前記受光部と重ならない部位を含むことを特徴とする生体センサーモジュール。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の生体センサーモジュールにおいて、
前記内面部は、前記第２方向に向かって凹む凹部を有し、
前記第２凸曲面は、前記凹部の内側に位置することを特徴とする生体センサーモジュール。
【請求項５】
請求項４に記載の生体センサーモジュールにおいて、
前記内面部は、前記凹部の内側に位置し、前記第２凸曲面の外縁と連続する凹曲面を有することを特徴とする生体センサーモジュール。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の生体センサーモジュールと、
前記生体センサーモジュールが設けられるハウジングと、
前記受光部から出力される信号に基づいて生体情報を算出する処理部と、を備えることを特徴とする生体情報測定装置。
【請求項７】
請求項６に記載の生体情報測定装置において、
前記ハウジングは、前記通過部が配置される開口部を有し、前記生体と接触する接触部を備え、
前記第１凸曲面の中心は、前記第２方向側から見て、前記接触部の中心と略一致することを特徴とする生体情報測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体センサーモジュール及び生体情報測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、生体情報を測定する生体情報測定装置として、脈波を測定する脈波計が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の脈波計は、脈波センサー、フィルター、アンプ、Ａ／Ｄ回路及び制御部を備える。脈波センサーは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ＰＤ（Photo Diode）及びレンズを備える。ＬＥＤは、レンズを通して正面方向に光を出射し、ＰＤは、レンズを通って入射した反射光を受光する。フィルターは、ＰＤによる検出信号からノイズを除去し、アンプは、ノイズが除去された検出信号を増幅する。Ａ／Ｄ回路は、増幅された検出信号をデジタル信号に変換し、制御部は、検出信号に基づき、被検者の脈波を測定する処理を実行する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１７−３１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
血管の容積変化は、血管内圧力と血管外圧力との差が０に近いと大きくなる。換言すると、血圧に近い圧力を血管に加えると、血管の容積変化が大きくなる。この場合、血管にて反射されて受光部によって受光される反射光の受光光量に基づく信号の変化が大きくなるので、脈拍の周波数を抽出しやすくなり、脈拍数を算出しやすくなる。このため、上記特許文献１に記載の脈波計では、レンズにおいて被検者の指と接触する曲面が押圧することによって、被検者の指に所定の圧力を加えると考えられる。
しかしながら、特許文献１に記載の脈波計において、被検者の指にて反射された光が通過するレンズは、被検者の指に所定の圧力を加えつつ入射される光をＰＤに集光する構成に適正化されていない。このため、ＬＥＤ由来の光をＰＤに集光したとしても被検者の指とレンズとの接触状態が不安定になることで大量の外光（ノイズ光）が混ざってしまうおそれがある。この場合、脈信号のＳＮ比を充分に高めることができないという問題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１態様に係る生体センサーモジュールは、生体に照射される照射光を出射する発光部と、前記照射光が前記生体にて反射された反射光を受光する受光部と、前記照射光及び前記反射光が通過する通過部と、を備え、前記通過部は、前記生体と接触する外面部と、前記外面部とは表裏の関係にある内面部と、を有し、前記外面部は、前記生体を押圧する第１凸曲面を有し、前記内面部は、前記通過部に入射された前記反射光を前記受光部に集光する第２凸曲面を有し、前記発光部から前記受光部に向かう方向を第１方向とし、前記内面部から前記外面部に向かう方向を第２方向とした場合、前記第１方向と前記第２方向とによって規定される平面と平行な断面において、前記第２凸曲面の曲率半径は、前記第１凸曲面の曲率半径より小さいことを特徴とする。
上記第１態様では、前記第２凸曲面の中心は、前記第２方向側から見て、前記受光部の中心と前記第１凸曲面の中心とを含み、かつ、前記受光部の中心と前記第１凸曲面の中心との間の範囲内に設定されていることが好ましい。
上記第１態様では、前記第２凸曲面は、前記第２方向側から見て、前記受光部と重ならない部位を含むことが好ましい。
上記第１態様では、前記内面部は、前記第２方向に向かって凹む凹部を有し、前記第２凸曲面は、前記凹部の内側に位置することが好ましい。
上記第１態様では、前記内面部は、前記凹部の内側に位置し、前記第２凸曲面の外縁と連続する凹曲面を有することが好ましい。
【０００６】
本発明の第２態様に係る生体情報測定装置は、上記生体センサーモジュールと、前記生体センサーモジュールが設けられるハウジングと、前記受光部から出力される信号に基づいて生体情報を算出する処理部と、を備えることを特徴とする。
上記第２態様では、前記ハウジングは、前記通過部が配置される開口部を有し、前記生体と接触する接触部を備え、前記第１凸曲面の中心は、前記第２方向側から見て、前記接触部の中心と略一致することが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の第１実施形態に係る生体情報測定装置を示す正面図。
【図２】上記第１実施形態における生体情報測定装置の構成を示すブロック図。
【図３】上記第１実施形態におけるハウジングの背面部を示す平面図。
【図４】上記第１実施形態における生体センサーモジュールを示す断面図。
【図５】上記第１実施形態の比較例における第２光の光路を示す模式図。
【図６】上記第１実施形態の比較例における第２光の光路を示す模式図。
【図７】上記第１実施形態における第２光の光路を示す模式図。
【図８】上記第１実施形態の変形である生体センサーモジュールが設けられた背面部を示す平面図。
【図９】本発明の第２実施形態に係る生体情報測定装置が備える生体センサーモジュールを示す断面図。
【図１０】上記第２実施形態の変形である生体センサーモジュールを示す断面図。
【図１１】本発明の第３実施形態に係る生体情報測定装置が備える生体センサーモジュールを示す断面図。
【図１２】本発明の第４実施形態に係る生体情報測定装置が備える生体センサーモジュールを示す断面図。
【図１３】本発明の第５実施形態に係る生体情報測定装置が備える生体センサーモジュールを示す断面図。
【図１４】本発明の第６実施形態に係る生体情報測定装置が備える生体センサーモジュールを示す断面図。
【図１５】本発明の第７実施形態に係る生体情報測定装置が備える生体センサーモジュールを示す断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
［第１実施形態］
以下、本発明の第１実施形態を、図面に基づいて説明する。
［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１Ａを示す正面図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置１Ａは、生体であるユーザーの体に装着されて利用され、ユーザー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、生体情報測定装置１Ａは、ユーザーの手首等の被装着部位に装着され、生体情報である脈波を検出し、同じく生体情報である脈拍数を測定する機器である。
生体情報測定装置１Ａは、図１に示すように、ハウジング２と、ハウジング２に設けられるバンドＢＮ１，ＢＮ２と、を備える。ハウジング２は、生体情報測定装置１Ａが装着されたときに、表示部５１に表示された生体情報をユーザーによって視認可能にする表示窓を有する正面部２１と、ユーザーの体と接触する背面部２２と、を備える。
【０００９】
［バンドの構成］
バンドＢＮ１は、ハウジング２の正面部２１に対向する位置から見て、ハウジング２における一方の端部から延出し、バンドＢＮ２は、ハウジング２における他方の端部から延出している。すなわち、バンドＢＮ１，ＢＮ２は、ハウジング２において互いに反対側となる端部から、それぞれ離間する方向に延出している。ハウジング２は、バンドＢＮ１，ＢＮ２が中留（図示省略）によって互いに連結されることによって、被装着部位に装着される。なお、バンドＢＮ１，ＢＮ２は、ハウジング２と一体的に形成されていてもよい。
【００１０】
以下の説明では、正面部２１から背面部２２に向かう方向を＋Ｚ方向とする。また、＋Ｚ方向に直交し、かつ、互いに直交する方向を、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向とする。そして、図示を省略するが、−Ｚ方向、−Ｘ方向及び−Ｙ方向を、それぞれ＋Ｚ方向、＋Ｘ方向及び＋Ｙ方向の反対方向とする。
本実施形態では、−Ｚ方向側から見て、バンドＢＮ１の延出方向を＋Ｙ方向とする。また、＋Ｘ方向を、＋Ｙ方向が上方となるように生体情報測定装置１Ａを−Ｚ方向側から見て、右側から左側に向かう方向とする。
これらのうち、＋Ｚ方向は、後述する発光部８３が照射光である第１光を主に出射する方向でもあり、後述する受光部８４における受光面８４１の法線に沿う方向でもある。
以下、＋Ｚ方向側から対象を見ることを「平面視」という。
【００１１】
［ハウジングの構成］
ハウジング２は、上記のように、正面部２１及び背面部２２（図３参照）を有する他、側面部２３を有する。
正面部２１には、上記した表示部５１が設けられており、表示窓２１１は、透光性カバー２１２によって閉塞されている。
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における−Ｘ方向側の領域には、操作部３を構成するボタン３１，３２が配置され、＋Ｘ方向側の領域には、同じく操作部３を構成するボタン３３，３４が配置されている。
なお、背面部２２の構成については、後に詳述する。
【００１２】
［生体情報測定装置の内部構成］
図２は、生体情報測定装置１Ａの構成を示すブロック図である。
生体情報測定装置１Ａは、図２に示すように、ハウジング２にそれぞれ設けられる操作部３、計測部４、報知部５、通信部６及び処理部７を更に有する。
操作部３は、上記したボタン３１〜３４を含み、ボタン３１〜３４の入力に応じた操作信号を、処理部７に出力する。
計測部４は、各種情報の検出結果を処理部７に出力する。計測部４は、生体情報である脈波を検出する生体センサーモジュール８Ａと、生体情報測定装置１Ａに作用する加速度を検出する加速度センサー４１と、を有する。なお、生体センサーモジュール８Ａの構成については、後に詳述する。
【００１３】
報知部５は、処理部７による制御の下、各種情報をユーザーに報知する。報知部５は、表示部５１、音声出力部５２及び振動部５３を有する。
表示部５１は、液晶や電子ペーパー等の各種表示パネルを有し、処理部７から入力される情報、例えばユーザーの生体情報である脈拍数を表示する。
音声出力部５２は、処理部７から入力される音声信号に応じた音声を出力する。
振動部５３は、処理部７により動作が制御されるモーターを有し、モーターの駆動によって発生する振動によって、例えば警告をユーザーに報知する。
【００１４】
通信部６は、検出及び解析された生体情報を外部機器に送信する他、外部機器から受信される情報を処理部７に出力する通信モジュールである。本実施形態では、通信部６は、近距離無線通信方式により外部機器と無線で通信するが、クレードル等の中継装置やケーブルを介して外部機器と通信してもよい。更に、通信部６は、ネットワークを介して外部機器と通信してもよい。
【００１５】
処理部７は、演算処理回路やフラッシュメモリーを有する回路基板によって構成され、操作部３、計測部４、報知部５及び通信部６と電気的に接続されている。処理部７は、自律的に、或いは、操作部３から入力される操作信号に応じて、生体情報測定装置１Ａ全体の動作を制御する。この他、処理部７は、生体センサーモジュール８Ａの動作を制御して、生体センサーモジュール８Ａから入力される検出信号を解析する。
処理部７は、上記フラッシュメモリーによって構成される記憶部７１と、記憶部７１に記憶されたプログラムを実行する上記演算処理回路によって構成される計測制御部７２及び解析部７３と、を有する。
【００１６】
記憶部７１は、生体情報測定装置１Ａの動作に必要な各種プログラム及びデータを記憶している。また、記憶部７１は、計測部４から入力される検出信号や、解析部７３による解析結果を記憶する。
計測制御部７２は、生体センサーモジュール８Ａの動作を制御する。
解析部７３は、計測部４から入力される検出信号を解析して、例えば脈拍数を算出する。解析部７３により実行される脈拍数の算出処理は、既知の手法を採用できる。
【００１７】
［ハウジングの背面部の構成］
図３は、ハウジング２の背面部２２を示す平面図である。なお、図３においては、ボタン３１〜３４の図示を省略している。
背面部２２は、平面視での中央部分に、中央に向かうに従って＋Ｚ方向側に突出する略円形状の接触部２２１を有する。接触部２２１は、生体情報測定装置１Ａがユーザーの体に装着された場合に、ハウジング２においてユーザーの体と接触する部位である。接触部２２１の中央には、円形状の開口部２２２が形成されている。
開口部２２２内には、後述する生体センサーモジュール８Ａの発光部８３、受光部８４及び遮光部８５（図３では図示省略）が配置され、開口部２２２には、同じく生体センサーモジュール８Ａを構成する通過部８６Ａが嵌め込まれる。
なお、背面部２２における−Ｘ方向側の部位には、図示しないクレードルと接続される接続部２２３が設けられている。
【００１８】
［生体センサーモジュールの構成］
図４は、ＸＺ平面に沿う生体センサーモジュール８Ａの断面を示す図である。
生体センサーモジュール８Ａは、生体情報の１つである脈波を検出し、脈波を示す検出信号を処理部７に出力する。生体センサーモジュール８Ａは、図３及び図４に示すように、センサー部８１Ａと、センサー部８１Ａに対して＋Ｚ方向側に配置される通過部８６Ａと、を備える。
【００１９】
［センサー部の構成］
センサー部８１Ａは、図４に示すように、基板８２と、基板８２にそれぞれ設けられる発光部８３、受光部８４及び遮光部８５と、を有する。
基板８２は、ハウジング２内に設けられ、＋Ｚ方向側の面８２１にて、発光部８３、受光部８４及び遮光部８５を支持する。基板８２は、発光部８３に電力を供給するとともに、受光部８４から出力された検出信号を図示しないコネクターを介して処理部７に出力する。なお、基板８２は、リジッド基板であってもよく、ＦＰＣ（Flexible printed circuits）であってもよい。
【００２０】
発光部８３は、生体であるユーザーの体に照射される照射光である第１光を出射する。発光部８３は、詳しい図示を省略するが、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子が封止樹脂によって封止されたＬＥＤチップである。しかしながら、発光部８３は、発光素子が封止樹脂によって封止されていないベアチップであってもよい。また、本実施形態では、第１光は、緑色光であるが、他の波長の光であってもよい。
【００２１】
受光部８４は、ユーザーの体から入射される第２光、すなわち、発光部８３から出射された照射光である第１光がユーザーの体にて反射された反射光である第２光を受光し、第２光の受光光量を示す検出信号を出力する。受光部８４は、詳しい図示を省略するが、ＰＤ（Photodiode）である受光素子が封止樹脂によって封止されたＰＤチップである。しかしながら、これに限らず、受光部８４は、受光素子が樹脂によって封止されていないベアチップであってもよい。
なお、受光素子は、例えばシリコン基板側のｎ型半導体領域と、受光面側のｐ型半導体領域とを有し、ｐ型半導体領域に十分に大きなエネルギーを持つ光が入射されると、光起電力効果によって電流を出力する。そして、受光部８４における受光面８４１は、受光部８４の光入射側から見てｐ型半導体領域が位置する部位である。
このような受光部８４は、第１光と略同じ波長の光を透過して、受光面８４１に入射される光の波長を制限する波長制限フィルターが設けられている。
【００２２】
本実施形態では、受光部８４の平面視での形状は、図３に示すように、＋Ｙ方向に長く、＋Ｘ方向に短い略長方形状に形成されている。しかしながら、受光部８４の平面視での形状は、略正方形状でもよく、＋Ｘ方向に長く、＋Ｙ方向に短い略長方形状でもよい。
遮光部８５は、図４に示すように、発光部８３と受光部８４との間に配置されて、発光部８３から受光部８４に直接向かう光を遮蔽して、発光部８３から出射された第１光が、生体を介さずに受光部８４に直接入射されてしまうことを抑制する。
【００２３】
［通過部の構成］
通過部８６Ａ（透光部）は、開口部２２２を閉塞してセンサー部８１Ａを保護するとともに、発光部８３から出射された第１光、及び、ユーザーの体から入射される第２光を通過させる透光性部材である。
通過部８６Ａは、＋Ｚ方向側の部位であり、接触部２２１とともにユーザーの体に接触する外面部８７と、外面部８７とは表裏の関係にある−Ｚ方向側の部位であり、発光部８３、受光部８４及び遮光部８５と対向する内面部８８Ａと、を有する。
【００２４】
通過部８６Ａの外面部８７は、＋Ｚ方向側に突出して、ユーザーの体を押圧する第１凸曲面８７１を有する。
第１凸曲面８７１は、平面視での中央に向かうに従って＋Ｚ方向側に突出する凸曲面である。第１凸曲面８７１の突出量は、生体情報測定装置１Ａがユーザーに装着された際に、第１光が照射される部位に血管内圧力と略同じ血管外圧力を加えることができる程度の突出量に設計されている。
それぞれ平面視において、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１は、図示を省略するが、背面部２２の略中央、詳しくは接触部２２１の略中央に設定されている。また、平面視において、中心Ｃ１は、発光部８３の中心Ｃ２と受光部８４の中心Ｃ３との間に設定されている。
第１凸曲面８７１の形成範囲は、平面視で発光部８３及び受光部８４のそれぞれの全体が覆われる範囲である。
なお、発光部８３の中心Ｃ２とは、平面視での発光部８３における発光素子の中心位置を示す。また、受光部８４の中心Ｃ３とは、平面視での受光部８４における受光面８４１である上記ｐ型半導体領域の中心位置を示す。以下、同様である。
【００２５】
内面部８８Ａは、第２凸曲面８８Ａ１及び平坦面８８Ａ２を有する。すなわち、通過部８６Ａは、＋Ｚ方向側に突出する第１凸曲面８７１と、−Ｚ方向側に突出する第２凸曲面８８Ａ１とを有する両凸形状に形成されている。
これらのうち、平坦面８８Ａ２は、内面部８８Ａにおいて第２凸曲面８８Ａ１以外の領域に形成されている。
【００２６】
第２凸曲面８８Ａ１は、ＸＺ平面と平行な断面において、第１凸曲面８７１より曲率半径が小さい凸曲面状に形成されている。なお、ＸＺ平面は、本実施形態において発光部８３から受光部８４に向かう第１方向である−Ｘ方向に平行なＸ軸と、内面部８８Ａから外面部８７に向かう第２方向である＋Ｚ方向に平行なＺ軸とにより規定される平面である。
第２凸曲面８８Ａ１の平面視での中心Ｃ４は、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１及び受光部８４の中心Ｃ３を含み、かつ、中心Ｃ１と中心Ｃ３との間の範囲内の設定されている。
第２凸曲面８８Ａ１の形成範囲は、平面視で受光部８４の少なくとも一部と重なる部位、及び、受光部８４と重ならない部位を含むように設定されている。本実施形態では、第２凸曲面８８Ａ１の形成範囲は、平面視で受光部８４全体を覆う範囲に設定されている。
このような第２凸曲面８８Ａ１は、通過部８６Ａに入射された第２光のうち、平面視で受光部８４と重なる領域に入射された第２光だけでなく、受光部８４と重ならない領域に入射された第２光も、受光部８４に集光する。
【００２７】
［第２凸曲面が無い通過部が採用された場合の光路］
図５は、生体センサーモジュール８Ａに対する比較例であり、通過部８６Ａに代えて、第２凸曲面が設けられていない通過部ＣＶ１を有する生体センサーモジュールＳＭ１を通過する第２光の光路を示す模式図である。なお、図５においては、遮光部８５の図示を省略している。
ここで、生体センサーモジュール８Ａの比較例である生体センサーモジュールＳＭ１を通過する第２光について説明する。
生体センサーモジュールＳＭ１は、通過部８６Ａに代えて、第２凸曲面が設けられていない通過部ＣＶ１を有する他は、生体センサーモジュール８Ａと同様の構成を有する。
通過部ＣＶ１は、第１凸曲面８７１と同様の凸曲面ＣＶ１１と、凸曲面ＣＶ１１とは表裏の関係にある平坦面ＣＶ１２と、を有する片凸形状に形成されている。
ここで、凸曲面ＣＶ１１は、第１凸曲面８７１と同様に、ユーザーの体に対して所定の押圧力を付与可能な形状に設計されているが、入射された光を受光部８４に集光する能力は高くない。このため、凸曲面ＣＶ１１に入射された第２光は、平坦面ＣＶ１２にて屈折されるものの、通過部ＣＶ１を略直進して通過する。このため、凸曲面ＣＶ１１への第２光の入射領域のうち、通過部ＣＶ１を通過して受光部８４に入射する第２光の入射領域ＡＲ１は、平面視で受光部８４と重なる領域より僅かに大きい領域となる。
【００２８】
［第１凸曲面と曲率半径が同じ第２凸曲面を有する通過部が採用された場合の光路］
図６は、生体センサーモジュール８Ａに対する比較例であり、通過部８６Ａに代えて、両凸形状の通過部ＣＶ２を有する生体センサーモジュールＳＭ２を通過する第２光の光路を示す模式図である。
図６に示す生体センサーモジュールＳＭ２は、生体センサーモジュール８Ａの比較例であり、通過部８６Ａに代えて通過部ＣＶ２を有する他は、生体センサーモジュール８Ａと同様の構成を有する。
通過部ＣＶ２は、凸曲面ＣＶ１１と、凸曲面ＣＶ１１に対して表裏の関係にあり、−Ｚ方向側に突出する凸曲面ＣＶ２２と、を有する両凸形状に形成されている。
凸曲面ＣＶ２２は、凸曲面ＣＶ１１と曲率半径が同じである。このため、通過部ＣＶ２を通過する光を受光部８４に集光する凸曲面ＣＶ２２の能力は、それほど高くない。しかしながら、通過部ＣＶ２全体で言えば、凸曲面ＣＶ１１，ＣＶ２２の集光作用によって、凸曲面ＣＶ１１への第２光の入射領域のうち、通過部ＣＶ２を通過して受光部８４に入射する第２光の入射領域ＡＲ２は、上記した入射領域ＡＲ１より大きくなる。
【００２９】
［本実施形態における通過部が採用された場合の光路］
図７は、生体センサーモジュール８Ａにおいて通過部８６Ａを通過する第２光の光路を示す模式図である。
生体センサーモジュール８Ａでは、受光部８４に応じて設けられた第２凸曲面８８Ａ１は、第１凸曲面８７１より曲率半径が小さい。このため、第２凸曲面８８Ａ１の集光能力は、上記平坦面ＣＶ１２及び凸曲面ＣＶ２２より高い。そして、第２凸曲面８８Ａ１の平面視での中心Ｃ４は、上記範囲に設定されている。
これにより、通過部８６Ａを通過する第２光のうち、平面視で受光部８４に応じた部位に入射された第２光だけでなく、平面視で受光部８４に対してより外側の部位に入射された第２光を、受光部８４に入射させることができる。このため、第１凸曲面８７１への第２光の入射領域のうち、通過部８６Ａを通過して受光部８４に入射する第２光の入射領域ＡＲ３は、上記した入射領域ＡＲ２より更に大きい。
従って、上記比較例に比べて、生体センサーモジュール８Ａでは、受光部８４による第２光の受光光量を多くすることができ、生体情報測定装置１Ａによる生体情報の検出精度を高めることができる。
【００３０】
なお、ユーザーの体にて反射されて通過部８６Ａに入射される第２光の光量は、平面視で受光部８４に対して発光部８３側の領域の方が、発光部８３とは反対側の領域より大きい。そして、第２凸曲面８８Ａ１における外縁側の部位は、中心側の部位より、入射される光を屈折させる。このため、＋Ｚ方向側から見て第２凸曲面８８Ａ１の外縁側の部位にて発光部８３周辺の反射光を拾えるように、集光レンズとして機能する第２凸曲面８８Ａ１の中心Ｃ４の位置や外径寸法を調整することによって、受光部８４に入射される第２光の光量をより増加させることができ、ひいては、受光部８４による第２光の受光光量をより大きくすることができる。
すなわち、第２凸曲面８８Ａ１の曲率半径を第１凸曲面８７１の曲率半径より小さくし、かつ、第２凸曲面８８Ａ１の平面視での中心Ｃ４を上記範囲内の位置に設定した上で、第２凸曲面８８Ａ１の外縁が発光部８３と重なるように第２凸曲面８８Ａ１を配置する等、第２凸曲面８８Ａ１の外縁と発光部８３との位置関係や第２凸曲面８８Ａ１の外径寸法を調整することによって、発光部８３からの出射された照射光である第１光に由来し、生体にて反射された反射光である第２光の受光光量を、より大きくすることができる。
【００３１】
［第１実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置１Ａは、以下の効果がある。
生体センサーモジュール８Ａは、生体であるユーザーの体に第１光を出射する発光部８３と、ユーザーの体から入射される第２光を受光する受光部８４と、第１光及び第２光が通過する通過部８６Ａと、を備える。通過部８６Ａは、ユーザーの体と接触する外面部８７と、外面部８７とは表裏の関係にある内面部８８Ａと、を有する。外面部８７は、ユーザーの体を押圧する第１凸曲面８７１を有し、内面部８８Ａは、通過部８６Ａに入射された第２光を受光部８４に集光する第２凸曲面８８Ａ１を有する。そして、ＸＺ平面と平行な断面において、第２凸曲面８８Ａ１の曲率半径は、第１凸曲面８７１の曲率半径より小さい。
【００３２】
これによれば、外面部８７の第１凸曲面８７１により、ユーザーの体に血管内圧力と略同じ血管外圧力を加えることが可能になる。このため、血管の容積変化を大きくすることができ、血管にて反射されて受光部８４によって受光される第２光の受光光量に基づく検出信号の変化を大きくすることができる。従って、検出信号に基づいて生体情報の１つである脈波の検出精度を高めることができ、脈信号のＳＮ比を高めることができる。
また、内面部８８Ａの第２凸曲面８８Ａ１に入射された第２光は、第１凸曲面８７１に入射された場合に比べて大きく屈折されて、受光部８４に向かって進行する。これにより、受光部８４によって受光される第２光の光量を高めることができる。従って、検出信号に基づいて、生体情報の１つである脈波の検出精度をより高めることができ、脈信号のＳＮ比を高めることができる。
【００３３】
そして、生体情報測定装置１Ａは、生体センサーモジュール８Ａと、生体センサーモジュール８Ａが設けられるハウジング２と、受光部８４から出力される検出信号に基づいて生体情報の１つである脈拍数を算出する処理部７と、を備える。これによれば、生体センサーモジュール８Ａの受光部８４から出力される検出信号の変化が大きいので、処理部７によって算出される生体情報の１つである脈拍数の精度を高めることができる。
【００３４】
第２凸曲面８８Ａ１の中心Ｃ４は、平面視で受光部８４の中心Ｃ３と第１凸曲面８７１の中心Ｃ１とを含み、かつ、受光部８４の中心Ｃ３と第１凸曲面８７１の中心Ｃ１との間の範囲内に設定されている。これによれば、発光部８３から出射された第１光がユーザーの体にて反射された光である第２光が、通過部８６Ａを介して受光部８４に効率よく入射するように、第２凸曲面８８Ａ１を位置させることができる。
【００３５】
第２凸曲面８８Ａ１は、平面視で受光部８４と重ならない部位を含む。これによれば、第２凸曲面８８Ａ１において受光部８４と重なる部位に入射された第２光だけでなく、受光部８４と重ならない部位に入射された第２光も、受光部８４に向かって進行させることができる。従って、受光部８４によって受光される第２光の光量をより多くすることができ、脈波の検出精度をより高めることができる。
【００３６】
ハウジング２は、通過部８６Ａが配置される開口部２２２が形成され、ユーザーの体と接触する接触部２２１を背面部２２に有する。そして、平面視で第１凸曲面８７１の中心Ｃ１は、接触部２２１の中心と一致する。これによれば、ハウジング２においてユーザーの体に接触する接触部２２１の中心にて、第１凸曲面８７１によってユーザーの体を押圧できる。従って、ユーザーの体に押圧力を効果的に付与できる。
【００３７】
［第１実施形態の変形］
生体センサーモジュール８Ａでは、第２凸曲面８８Ａ１は、通過部８６Ａの内面部８８Ａにおいて、平面視で発光部８３及び受光部８４のそれぞれと重なる範囲に形成されていた。しかしながら、これに限らず、平面視で受光部８４の少なくとも一部と重なる領域と、平面視で受光部８４と重ならない領域とが含まれるように第２凸曲面が形成されていれば、第２凸曲面の形成範囲は、適宜変更可能である。
なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００３８】
図８は、生体センサーモジュール８Ａの変形である生体センサーモジュール８Ｂが設けられた背面部２２を示す平面図である。
例えば、図８に示す生体センサーモジュール８Ｂは、通過部８６Ａに代えて通過部８６Ｂを有する他は、生体センサーモジュール８Ａと同様の構成及び機能を有する。
通過部８６Ｂは、外面部８７と、外面部８７とは表裏の関係にある内面部８８Ｂと、を有し、内面部８８Ｂは、第２凸曲面８８Ｂ１及び平坦面８８Ａ２を有する。なお、平坦面８８Ｂ２は、内面部８８Ｂにおいて第２凸曲面８８Ｂ１以外の領域に位置する。
【００３９】
第２凸曲面８８Ｂ１は、平面視で受光部８４と重なる他、受光部８４に対して外側の領域と重なるものの、発光部８３とは重ならない範囲に、略円形状に形成されている。
この場合でも、ＸＺ平面と平行な断面における第２凸曲面８８Ｂ１の曲率半径は、第１凸曲面８７１の曲率半径より小さい。また、第２凸曲面８８Ｂ１の中心Ｃ４は、第２凸曲面８８Ａ１での場合と同様の範囲内に設定されている。なお、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１は、生体センサーモジュール８Ｂが設けられるハウジング２においても、背面部２２に設けられた接触部２２１の平面視での中心と一致する。
このような生体センサーモジュール８Ｂを備える生体情報測定装置１Ｂによっても、生体センサーモジュール８Ａを備える生体情報測定装置１Ａと同様の効果を奏することができる。
【００４０】
［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、第１実施形態にて示した生体情報測定装置１Ａ，１Ｂと同様の構成を有する。しかしながら、本実施形態に係る生体情報測定装置は、生体センサーモジュールが複数の発光部８３を有し、第２凸曲面が複数の発光部に応じた複数の曲面部により構成されている点において、生体情報測定装置１Ａ，１Ｂと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００４１】
図９は、本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｃが備える生体センサーモジュール８Ｃを示す断面図である。詳述すると、図９は、ＸＺ平面にと平行な生体センサーモジュール８Ｃの断面を示す図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｃは、生体センサーモジュール８Ａに代えて生体センサーモジュール８Ｃを有する他は、生体情報測定装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
生体センサーモジュール８Ｃは、生体センサーモジュール８Ａと同様に、生体であるユーザーの体から生体情報を検出する。生体センサーモジュール８Ｃは、図９に示すように、センサー部８１Ｃ及び通過部８６Ｃを備える。
【００４２】
センサー部８１Ｃは、基板８２と、基板８２にそれぞれ設けられる２つの発光部８３（８３Ａ，８３Ｂ）、１つの受光部８４及び遮光部８５と、を有する。発光部８３Ａ，８３Ｂ、受光部８４及び遮光部８５は、平面視で開口部２２２内に配置される。
２つの発光部８３Ａ，８３Ｂは、基板８２の面８２１に、＋Ｘ方向において１つの受光部８４を挟む位置に設けられている。具体的に、発光部８３Ａは、受光部８４に対して−Ｘ方向側に配置され、発光部８３Ｂは、受光部８４に対して＋Ｘ方向側に配置されている。そして、平面視で、発光部８３Ａの中心Ｃ２Ａ、発光部８３Ｂの中心Ｃ２Ｂ、及び、受光部８４の中心Ｃ３は、仮想の直線上に位置する。
なお、発光部８３Ａと受光部８４との中心間距離と、発光部８３Ｂと受光部８４との中心間距離とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。また、発光部８３Ａが出射する光の波長と、発光部８３Ｂが出射する光の波長とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。更に、発光部８３Ａ，８３Ｂは、必ずしも同時に点灯される必要はなく、一方が点灯している場合に、他方は消灯してもよい。
【００４３】
受光部８４は、発光部８３Ａ，８３Ｂのうち少なくとも一方から出射された第１光に由来し、ユーザーの体から通過部８６Ｃを介して入射された第２光を受光する。本実施形態では、受光部８４は、接触部２２１（図３参照）の中央に配置されている。
遮光部８５は、図示を省略するが、平面視で受光部８４を囲む枠状に形成されており、発光部８３Ａ，８３Ｂと受光部８４との間に位置する。
【００４４】
通過部８６Ｃは、通過部８６Ａ，８６Ｂと同様に、開口部２２２に嵌め込まれ、ハウジング２内に配置されたセンサー部８１Ｃを保護する他、発光部８３Ａ，８３Ｂから出射された第１光、及び、受光部８４に入射される第２光が通過する透光性部材である。通過部８６Ｃは、＋Ｚ方向側に位置する外面部８７と、外面部８７に対して表裏の関係にあり、発光部８３Ａ，８３Ｂ及び受光部８４と対向する内面部８８Ｃと、を有する。
外面部８７が有する第１凸曲面８７１の平面視での中心Ｃ１は、上記のように、接触部２２１の中央と略一致する。また、本実施形態では、中心Ｃ１は、平面視で発光部８３Ａ，８３Ｂ及び受光部８４が含まれる仮想の最小円の中心に設定されている。本実施形態では、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１は、当該仮想の最小円の中心と一致する受光部８４の中心Ｃ３と一致する。
【００４５】
内面部８８Ｃは、第２凸曲面８８Ｃ１と、内面部８８Ｃにおいて第２凸曲面８８Ｃ１以外の領域である平坦面８８Ｃ２と、を有する。
第２凸曲面８８Ｃ１は、−Ｚ方向側に突出して、入射された第２光を受光部８４に集光する。第２凸曲面８８Ｃ１は、発光部８３Ａの中心Ｃ２Ａと受光部８４の中心Ｃ３の間に平面視での中心Ｃ４Ａが位置する曲面部８８ＣＡと、発光部８３Ｂの中心Ｃ２Ｂと受光部８４の中心Ｃ３との間に平面視での中心Ｃ４Ｂが位置する曲面部８８ＣＢと、を有する。なお、第２凸曲面８８Ｃ１全体の平面視での中心Ｃ４は、中心Ｃ１，Ｃ３と一致する。
【００４６】
曲面部８８ＣＡは、平面視で発光部８３Ａ及び受光部８４のそれぞれの一部と重なる範囲に形成されている。換言すると、曲面部８８ＣＡは、平面視で受光部８４と重なる領域と、受光部８４と重ならない領域とを含む。そして、曲面部８８ＣＡは、発光部８３Ａから出射された第１光に由来する第２光を受光部８４に集光する。
曲面部８８ＣＢは、発光部８３Ｂ及び受光部８４のそれぞれの一部と重なる範囲に形成されている。換言すると、曲面部８８ＣＢも、平面視で受光部８４と重なる領域と、受光部８４と重ならない領域とを含む。そして、曲面部８８ＣＢは、発光部８３Ｂから出射された第１光に由来する第２光を受光部８４に集光する。
ＸＹ平面と平行な断面における曲面部８８ＣＡ，８８ＣＢの各曲率半径は、それぞれ同じであり、第１凸曲面８７１の曲率半径よりそれぞれ小さい。
なお、第２凸曲面８８Ｃ１全体の平面視での中心Ｃ４は、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１、及び、受光部８４の中心Ｃ３と一致している。
【００４７】
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｃによっても、生体情報測定装置１Ａと同様の効果を奏することができる。
すなわち、曲面部８８ＣＡ，８８ＣＢを含む第２凸曲面８８Ｃ１によって、それぞれの発光部８３Ａ，８３Ｂから出射された第１光に由来し、ユーザーの体から入射される第２光を、それぞれ受光部８４に入射させやすくすることができる。従って、受光部８４による第２光の受光光量を多くすることができる。
【００４８】
［第２実施形態の変形］
生体センサーモジュール８Ｃでは、通過部８６Ｃの第２凸曲面８８Ｃ１は、２つの凸曲面である曲面部８８ＣＡ，曲面部８８ＣＢが組み合わされた形状であった。しかしながら、これに限らず、第２凸曲面の形状は、適宜変更可能である。
例えば、発光部８３が、平面視で受光部８４を囲むように３つ以上設けられている場合には、第２凸曲面を形成する曲面部を、それぞれの発光部８３に応じて設けてもよい。
【００４９】
図１０は、生体センサーモジュール８Ｃの変形である生体センサーモジュール８Ｄを示す断面図である。具体的に、図１０は、ＸＺ平面に沿う生体センサーモジュール８Ｄの断面を示す図である。
また、第２凸曲面は、発光部８３の数に依らずに、第２凸曲面８８Ａ１と同様に、１つの曲面部によって形成される構成としてもよい。
例えば、生体センサーモジュール８Ｃに代えて、図１０に示す生体センサーモジュール８Ｄを生体情報測定装置１Ｃに採用してもよい。生体センサーモジュール８Ｃは、通過部８６Ｃに代えて通過部８６Ｄを有する他は、生体センサーモジュール８Ｃと同様の構成及び機能を有する。
【００５０】
通過部８６Ｄは、外面部８７と、外面部８７に対して表裏の関係にあり、発光部８３Ａ，８３Ｂ、受光部８４及び遮光部８５と対向する内面部８８Ｄと、を有する。
なお、外面部８７の第１凸曲面８７１の中心Ｃ１は、上記のように、接触部２２１の中心、及び、受光部８４の中心Ｃ３のそれぞれと一致する。
内面部８８Ｄは、−Ｚ方向側に突出する第２凸曲面８８Ｄ１と、平坦面８８Ａ２と同様に＋Ｚ方向に直交する平坦面８８Ｄ２と、を有する。第２凸曲面８８Ｄ１は、第２凸曲面８８Ｃ１とは異なり、平面視での中央に向かうに従って−Ｚ方向側に突出する１つの曲面部により構成されている。すなわち、第２凸曲面８８Ｄ１は、１つの曲率半径を有する連続した凸曲面であり、平面視で略円形状に形成されている。
【００５１】
第２凸曲面８８Ｄ１の平面視での中心Ｃ４は、受光部８４の中心Ｃ２と一致する。また、第２凸曲面８８Ｄ１の形成範囲は、平面視で受光部８４全体と重なる範囲である。すなわち、第２凸曲面８８Ｄ１は、平面視で長方形状の受光部８４全体と重なる領域を含む他、平面視で受光部８４と重ならない領域を含む。なお、第２凸曲面８８Ｄ１の形成範囲に、発光部８３Ａ，８３Ｂのうち少なくとも一方の少なくとも一部が更に含まれてもよい。
【００５２】
このような生体センサーモジュール８Ｄでは、第２凸曲面８８Ｄ１が無ければ受光部８４に入射されない第２光を、第２凸曲面８８Ｄ１を通過させることによって、受光部８４に入射させることができる。これにより、受光部８４による第２光の受光光量を増やすことができる。
従って、このような生体センサーモジュール８Ｄを備える生体情報測定装置１Ｄによっても、生体情報測定装置１Ｃと同様の効果を奏することができる。
【００５３】
［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、第１実施形態にて示した生体情報測定装置１Ａ，１Ｂと同様の構成を有する。しかしながら、本実施形態に係る生体情報測定装置は、生体センサーモジュールが複数の受光部を有し、第２凸曲面が複数の受光部に応じた複数の曲面部により構成されている点において、生体情報測定装置１Ａ，１Ｂと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００５４】
図１１は、本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｅが有する生体センサーモジュール８Ｅを示す断面図である。詳述すると、図１１は、ＸＺ平面に沿う生体センサーモジュール８Ｅの断面を示す図である。なお、図１１では、遮光部８５の図示を省略している。
本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｅは、生体センサーモジュール８Ａに代えて生体センサーモジュール８Ｅを有する他は、生体情報測定装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
生体センサーモジュール８Ｅは、生体であるユーザーの体から生体情報を検出する。生体センサーモジュール８Ｅは、図１１に示すように、センサー部８１Ｅ及び通過部８６Ｅを備える。
【００５５】
センサー部８１Ｅは、基板８２と、基板８２にそれぞれ設けられた１つの発光部８３、２つの受光部８４（８４Ａ，８４Ｂ）、及び、遮光部８５（図示省略）と、を備える。
発光部８３は、生体情報測定装置１Ｅにおいては、平面視での接触部２２１の中央に配置されている。
２つの受光部８４Ａ，８４Ｂは、＋Ｘ方向において発光部８３を挟む位置に配置されている。具体的に、受光部８４Ａは、発光部８３に対して−Ｘ方向側に配置され、受光部８４Ｂは、発光部８３に対して＋Ｘ方向側に配置されている。そして、平面視で、受光部８４Ａの中心Ｃ３Ａ、受光部８４Ｂの中心Ｃ３Ｂ、及び、発光部８３の中心Ｃ２は、仮想の直線上に位置する。
なお、受光部８４Ａと発光部８３との中心間距離と、受光部８４Ｂと発光部８３との中心間距離とは、同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００５６】
通過部８６Ｅは、開口部２２２に嵌め込まれてセンサー部８１Ｅを保護するとともに、発光部８３から出射された第１光、及び、受光部８４Ａ，８４Ｂによって受光される第２光が通過する透光性部材である。
通過部８６Ｅは、外面部８７と、外面部８７に対して表裏の関係にあり、発光部８３及び受光部８４Ａ，８４Ｂと対向する内面部８８Ｅと、を有する。
【００５７】
内面部８８Ｅは、内面部８８Ｃと同様に、第２凸曲面８８Ｅ１と、第２凸曲面８８Ｅ１以外の領域である平坦面８８Ｅ２と、を有する。
第２凸曲面８８Ｅ１は、受光部８４Ａ，８４Ｂのそれぞれに応じて−Ｚ方向側に突出する凸曲面である曲面部８８ＥＡ，８８ＥＢが組み合わされて構成される。
曲面部８８ＥＡは、ユーザーの体から通過部８６Ｅに入射された第２光のうち、受光部８４Ａ側の領域に入射された第２光を受光部８４Ａに集光する。曲面部８８ＥＡは、平面視で、受光部８４Ａの少なくとも一部と重なる領域と、受光部８４Ａと重ならない領域、例えば受光部８４Ａと発光部８３との間の領域とが含まれるように形成されている。
なお、平面視で、曲面部８８ＥＡの中心Ｃ４Ａは、受光部８４Ａの中心Ｃ３Ａを含み、かつ、中心Ｃ３Ａと発光部８３の中心Ｃ２との間の範囲に設定されている。このような曲面部８８ＥＡにより、受光部８４Ａによる第２光の受光光量を増加させることができる。
【００５８】
曲面部８８ＥＢは、ユーザーの体から通過部８６Ｅに入射された第２光のうち、受光部８４Ｂ側の領域に入射された第２光を受光部８４Ｂに集光する。曲面部８８ＥＢは、平面視で、受光部８４Ｂの少なくとも一部と重なる領域と、受光部８４Ｂと重ならない領域、例えば受光部８４Ｂと発光部８３との間の領域とが含まれるように形成されている。
なお、平面視で、曲面部８８ＥＢの中心Ｃ４Ｂは、受光部８４Ｂの中心Ｃ３Ｂを含み、かつ、中心Ｃ３Ｂと発光部８３の中心Ｃ２との間の範囲に設定されている。このような曲面部８８ＥＢにより、受光部８４Ｂによる第２光の受光光量を増加させることができる。
これら曲面部８８ＥＡ，８８ＥＢにより構成される第２凸曲面８８Ｅ１の平面視での中心Ｃ４は、平面視で接触部２２１の中央と一致する第１凸曲面８７１の中心Ｃ１、及び、発光部８３の中心Ｃ２と一致する。
【００５９】
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｅによれば、生体情報測定装置１Ａと同様の効果を奏することができる。
なお、第２凸曲面を構成する曲面部の数は、適宜変更してよい。例えば、第２凸曲面８８Ｄ１のように、平面視で受光部８４Ａ，８４Ｂのそれぞれの少なくとも一部と重なる１つの曲面部により構成される第２凸曲面を、通過部の内面部に設けてもよい。この場合の第２凸曲面の平面視での中心は、受光部８４Ａの中心と、受光部８４Ｂの中心との間に設定でき、例えば発光部８３の中心Ｃ２と一致する位置を挙げることができる。
また、センサー部８１Ｅが有する受光部８４の数も２に限らず、３以上であってもよい。この場合でも、第２凸曲面を構成する曲面部を各受光部８４に応じて設けてもよく、２以上の受光部８４に応じて１つの第２凸曲面を内面部に設けてもよい。
更に、第２凸曲面８８Ｅ１を構成する複数の曲面部は、互いに離間して形成されていてもよい。
【００６０】
［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、上記した生体情報測定装置１Ｃと同様の構成を有するが、通過部の構成が異なる。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００６１】
図１２は、本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｆが有する生体センサーモジュール８Ｆを示す断面図である。詳述すると、図１２は、ＸＺ平面に沿う生体センサーモジュール８Ｆの断面を示す図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｆは、生体センサーモジュール８Ａに代えて生体センサーモジュール８Ｆを有する他は、生体情報測定装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
生体センサーモジュール８Ｆは、生体であるユーザーの体から生体情報である脈波を検出する。生体センサーモジュール８Ｆは、図１２に示すように、センサー部８１Ｆ及び通過部８６Ｆと、を備える。
センサー部８１Ｆは、遮光部８５が設けられていない点を除けば、上記センサー部８１Ｃと同様の構成及び機能を有する。すなわち、センサー部８１Ｆは、基板８２と、基板８２にそれぞれ設けられた発光部８３Ａ，８３Ｂ及び受光部８４と、を有する。
【００６２】
通過部８６Ｆは、センサー部８１Ｆを保護する他、発光部８３Ａ，８３Ｂから出射された第１光、及び、受光部８４に入射される第２光が通過する部材である。通過部８６Ｆは、本体部８６Ｆ１と、本体部８６Ｆ１に貼着されるシート８６Ｆ７と、を有する。
【００６３】
本体部８６Ｆ１は、光を通過させない材料、すなわち、遮光性を有する材料によって、平面視で略円形状に形成され、開口部２２２内に配置される。本体部８６Ｆ１は、＋Ｚ方向側に位置する外面部８７Ｆと、開口部８６Ｆ２〜８６Ｆ４と、集光部８６Ｆ５と、遮光部８６Ｆ６と、を有する。
【００６４】
外面部８７Ｆは、＋Ｚ方向側から装着されるシート８６Ｆ７を介してユーザーの体と接触する。外面部８７Ｆは、平面視での中心に向かうに従って＋Ｚ方向側に突出してユーザーの体を押圧する第１凸曲面８７Ｆ１を有する。第１凸曲面８７Ｆ１の平面視での中心Ｃ１は、接触部２２１の平面視での中心と一致する他、受光部８４の中心Ｃ３と一致する。
なお、シート８６Ｆ７は、透光性を有するシートであり、発光部８３Ａ，８３Ｂから出射された第１光、及び、受光部８４に受光される第２光が通過可能である。
【００６５】
開口部８６Ｆ２〜８６Ｆ４は、本体部８６Ｆ１を＋Ｚ方向に沿って貫通するように、平面視円形状又は矩形状に形成されている。
開口部８６Ｆ２，８６Ｆ３は、平面視で、それぞれ発光部８３Ａ，８３Ｂに応じた位置に形成されている。開口部８６Ｆ２は、発光部８３Ａから出射された第１光を通過させて、シート８６Ｆ７を介して通過部８６Ｆの外部に第１光を出射させる。同様に、開口部８６Ｆ３は、発光部８３Ｂから出射された第１光を通過させて、シート８６Ｆ７を介して通過部８６Ｆの外部に第１光を出射させる。
【００６６】
開口部８６Ｆ４は、平面視で受光部８４に応じた位置に形成されており、ユーザーの体からシート８６Ｆ７を介して入射される第２光を通過させて、受光部８４に入射させる。開口部８６Ｆ４は、平面視で受光部８４より大きく形成されており、開口部８６Ｆ４の内部には、集光部８６Ｆ５が設けられている。
集光部８６Ｆ５は、少なくとも第２光を透過する透光性の樹脂によって構成されている。集光部８６Ｆ５における−Ｚ方向側の部位は、通過部８６Ｆにおいて外面部８７Ｆに対して表裏の関係となる内面部８８Ｆである。
【００６７】
内面部８８Ｆは、平面視での中央に向かうに従って−Ｚ方向側に突出する第２凸曲面８８Ｆ１を有する。
第２凸曲面８８Ｆ１は、外縁が開口部８６Ｆ４の内側端面と接続されている。このため、第２凸曲面８８Ｆ１には、平面視で受光部８４と重なる領域だけでなく、受光部８４と重ならない領域も含まれる。
ＸＺ平面と平行な断面において、第２凸曲面８８Ｆ１の曲率半径は、第１凸曲面８７Ｆ１の曲率半径より小さい。また、平面視で、第２凸曲面８８Ｆ１の中心Ｃ４は、第１凸曲面８７Ｆ１の中心Ｃ１と一致する他、受光部８４の中心Ｃ３と一致する。
このため、開口部８６Ｆ４内に入射されて第２凸曲面８８Ｆ１を通過する略全ての第２光は、受光部８４に集光される。すなわち、集光部８６Ｆ５に入射された第２光のうち、平面視で受光部８４と重なる領域に入射された第２光だけでなく、受光部８４と重ならない領域に入射された第２光も、受光部８４に入射される。これにより、受光部８４による受光光量を増加させることができる。
【００６８】
遮光部８６Ｆ６は、本体部８６Ｆ１において開口部８６Ｆ４の外縁を形成する部位であり、平面視で受光部８４を囲む部位である。すなわち、遮光部８６Ｆ６は、発光部８３Ａと受光部８４との間、及び、発光部８３Ｂと受光部８４との間に位置し、受光部８４の配置領域を区画する。なお、遮光部８６Ｆ６における−Ｚ方向側の端部は、基板８２の面８２１に接触している。
ここで、本体部８６Ｆ１は遮光性を有することから、遮光部８６Ｆ６も遮光性を有する。このため、遮光部８６Ｆ６は、発光部８３Ａ，８３Ｂから出射された第１光が、ユーザーの体を介さずに、受光部８４に直接入射されることを抑制する。
【００６９】
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｆによれば、上記した生体情報測定装置１Ｃと同様の効果を奏することができる。
なお、生体センサーモジュール８Ｆでは、平面視で受光部８４が内部に配置される開口部８６Ｆ４内に集光部８６Ｆ５が設けられるとする一方で、平面視で発光部８３Ａ，８３Ｂが内部に配置される開口部８６Ｆ２，８６Ｆ３については言及しなかった。しかしながら、これら開口部８６Ｆ２，８６Ｆ３内にも、透光性を有する樹脂により形成された封入部が設けられていてもよい。そして、封入部が発光部８３Ａ，８３Ｂから出射された光を拡散させる機能や集束させる機能を有していてもよい。
【００７０】
また、上記した生体センサーモジュール８Ｆは、発光部８３Ａ，８３Ｂ及び受光部８４を有する構成とした。しかしながら、これに限らず、生体センサーモジュール８Ｆは、生体センサーモジュール８Ｅと同様に、発光部８３と、発光部８３を挟む２つの受光部８４Ａ，８４Ｂとを有する構成としてもよい。
この場合、発光部８３が開口部８６Ｆ４内に配置され、受光部８４Ａが開口部８６Ｆ２内に配置され、受光部８４Ｂが開口部８６Ｆ３内に配置される構成が考えられる。そして、開口部８６Ｆ４内に位置する集光部８６Ｆ５を除去し、開口部８６Ｆ２，８６Ｆ３内に集光部８６Ｆ５を設けることが考えられる。すなわち、受光部８４Ａ，８４Ｂに応じて、第２凸曲面８８Ｆ１を設けることが考えられる。
この場合には、開口部８６Ｆ２，８６Ｆ３内に入射された第２光を、平面視で開口部８６Ｆ２，８６Ｆ３内に配置された受光部８４Ａ，８４Ｂに集光できる。このような構成でも、平面視で、第２凸曲面８８Ｆ１の中心を、対応する受光部８４の中心を含み、かつ、受光部８４の中心と発光部８３の中心との間の範囲に設定することが好ましい。
【００７１】
［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、第１実施形態にて示した生体情報測定装置１Ａと同様の構成を有するが、平面視で内側に第２凸曲面が位置する凹部が内面部に形成されている点で、生体情報測定装置１Ａと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７２】
図１３は、本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｇが有する生体センサーモジュール８Ｇを示す断面図である。詳述すると、図１３は、ＸＺ平面に沿う生体センサーモジュール８Ｇの断面を示す図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｇは、生体センサーモジュール８Ａに代えて生体センサーモジュール８Ｇを有する他は、生体情報測定装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
生体センサーモジュール８Ｇは、生体であるユーザーの体から生体情報である脈波を検出する。生体センサーモジュール８Ｇは、図１３に示すように、センサー部８１Ａ及び通過部８６Ｇを備える。
【００７３】
通過部８６Ｇは、開口部２２２に嵌め込まれ、センサー部８１Ａを保護するとともに、発光部８３から出射された第１光、及び、受光部８４によって受光される第２光が通過する透光性部材である。
通過部８６Ｇは、外面部８７と、外面部８７に対して表裏の関係にあり、発光部８３及び受光部８４と対向する内面部８８Ｇと、を有する。
内面部８８Ｇは、第２凸曲面８８Ａ１及び平坦面８８Ａ２を有する他、＋Ｚ方向に向かって凹む凹部８８Ｇ３を有する。そして、第２凸曲面８８Ａ１は、平面視で凹部８８Ｇ３の内側に位置し、平坦面８８Ａ２は、凹部８８Ｇ３の外側の領域に形成されている。
なお、第２凸曲面８８Ａ１の平面視での中心Ｃ４は、上記のように、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１及び受光部８４の中心Ｃ３を含み、かつ、中心Ｃ１と中心Ｃ３との間の範囲内の設定されている。また、第２凸曲面８８Ａ１は、受光部８４の少なくとも一部と重なる領域と、重ならない領域とが含まれる範囲に設定されている。
【００７４】
［第５実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｇによれば、生体情報測定装置１Ａと同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
通過部８６Ｇを構成する内面部８８Ｇは、内面部８８Ｇから外面部８７に向かう第２方向である＋Ｚ方向に向かって凹む凹部８８Ｇ３を有する。そして、第２凸曲面８８Ａ１は、平面視で凹部８８Ｇ３の内側に位置する。これによれば、内面部８８Ｇに第２凸曲面８８Ａ１を設けた上で、＋Ｚ方向における通過部８６Ｇの寸法を小さくできる。従って、生体センサーモジュール８Ｇの薄型化を図ることができる。
【００７５】
［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、第５実施形態に係る生体情報測定装置１Ｇと同様の構成を有するが、第２凸曲面の外縁と接続される凹曲面が凹部内に形成されている点で相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００７６】
図１４は、本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｈが有する生体センサーモジュール８Ｈを示す断面図である。詳述すると、図１４は、ＸＺ平面に沿う生体センサーモジュール８Ｈの断面を示す図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｈは、生体センサーモジュール８Ｇに代えて生体センサーモジュール８Ｈを有する他は、生体情報測定装置１Ｇと同様の構成及び機能を有する。また、生体センサーモジュール８Ｈは、通過部８６Ｇに代えて通過部８６Ｈを有する他は、生体センサーモジュール８Ｇと同様の構成を有する。すなわち、生体センサーモジュール８Ｈは、センサー部８１Ａ及び通過部８６Ｈを有する。
【００７７】
通過部８６Ｈは、開口部２２２に嵌め込まれる透光性部材であり、センサー部８１Ａを保護するとともに、発光部８３から出射された第１光、及び、受光部８４によって受光される第２光が通過する透光性部材である。
通過部８６Ｈは、第１凸曲面８７１を有する外面部８７と、外面部８７に対して表裏の関係にあり、発光部８３及び受光部８４と対向する内面部８８Ｈと、を有する。
なお、平面視で、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１は、接触部２２１の中央と一致し、また、受光部８４の中心Ｃ３と一致する。
【００７８】
内面部８８Ｈは、内側に第２凸曲面８８Ａ１が位置する凹部８８Ｈ３と、凹部８８Ｈ３外の領域に位置する平坦面８８Ａ２と、を有する。
平面視で円形状の第２凸曲面８８Ａ１の中心Ｃ４は、本実施形態では中心Ｃ１，Ｃ３と一致する。しかしながら、これに限らず、中心Ｃ４は、第１凸曲面８７１の中心Ｃ１及び受光部８４の中心Ｃ３を含み、かつ、中心Ｃ１と中心Ｃ３との間の範囲内に設定されていてもよい。
また、平面視で第２凸曲面８８Ａ１の形成範囲は、長方形状の受光部８４の少なくとも一部と重なる領域と、重ならない領域とが含まれる範囲に設定されている。
【００７９】
平面視で凹部８８Ｈ３の内側には、第２凸曲面８８Ａ１の外縁と連続する円弧状の凹曲面８８Ｈ４が形成されている。具体的に、凹曲面８８Ｈ４は、断面視で略半円形状に＋Ｚ方向側に凹むように形成されている。
凹曲面８８Ｈ４は、＋Ｚ方向側から通過部８６Ｈを通過する第２光を拡散させる凹レンズのように作用する。このため、第１凸曲面８７１に入射されて第２凸曲面８８Ａ１を通過する第２光Ｌ１だけでなく、例えば凹曲面８８Ｈ４において第２凸曲面８８Ａ１側の領域に＋Ｚ方向側から入射された第２光Ｌ２も、凹曲面８８Ｈ４にて屈折されて受光部８４に進行する。これにより、受光部８４により多くの第２光を集光できる。
【００８０】
［第６実施形態の効果］
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｈによれば、生体情報測定装置１Ｇと同様の効果を奏することができる他、以下の効果を奏することができる。
通過部８６Ｇを構成する内面部８８Ｇは、凹部８８Ｈ３の内側に、第２凸曲面８８Ａ１の外縁と連続する凹曲面８８Ｈ４を有する。これによれば、凹曲面８８Ｈ４は、＋Ｚ方向側から入射する第２光を拡散させる凹レンズのように機能するので、凹曲面８８Ｈ４の一部に入射された第２光を、受光部８４に入射させることができる。従って、受光部８４によって受光される第２光の光量をより高めることができ、脈波の検出精度をより高めることができる。
【００８１】
［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について説明する。
本実施形態に係る生体情報測定装置は、第１実施形態にて示した生体情報測定装置１Ａと同様の構成を有するが、センサー部と通過部とが一体化された生体センサーモジュールを備える点で、生体情報測定装置１Ａと相違する。なお、以下の説明では、既に説明した部分と同一又は略同一である部分については、同一の符号を付して説明を省略する。
【００８２】
図１５は、本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｉが備える生体センサーモジュール８Ｉを示す断面図である。詳述すると、図１５は、ＸＺ平面にと平行な生体センサーモジュール８Ｉの断面を示す図である。
本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｉは、生体センサーモジュール８Ａに代えて生体センサーモジュール８Ｉを有する他は、生体情報測定装置１Ａと同様の構成及び機能を有する。
生体センサーモジュール８Ｉは、生体センサーモジュール８Ａと同様に、生体であるユーザーの体から生体情報を検出する。生体センサーモジュール８Ｉは、図１５に示すように、センサー部８１Ａと通過部８６Ｉを備える。
【００８３】
通過部８６Ｉは、通過部８６Ａと同様に、第１凸曲面８７１を有する外面部８７と、第２凸曲面８８Ａ１及び平坦面８８Ａ２を有する内面部８８Ａとを備える他、固定部８６Ｉ１を備える。
固定部８６Ｉ１は、内面部８８Ａにおいて第２凸曲面８８Ａ１の外側の部位からセンサー部８１Ａの基板８２側に延出しており、基板８２における＋Ｚ方向側の面８２１に固定される。詳述すると、固定部８６Ｉ１は、＋Ｚ方向側から見て開口部２２２に応じて略円形状に形成された通過部８６Ｉの外縁部分から基板８２側に延出している。これにより、通過部８６Ｉと基板８２、ひいては、センサー部８１Ａとが一体化される。このような固定部８６Ｉ１は、上記した通過部８６Ａ〜８６Ｈに設けられていてもよい。
【００８４】
このような生体センサーモジュール８Ｉにおいて、通過部８６Ｉは、上記通過部８６Ａ〜８６Ｈと同様に、開口部２２２内に配置される。しかしながら、通過部８６Ｉは、固定部８６Ｉ１によって基板８２に固定されているため、寸法公差等によって、開口部２２２の内縁と通過部８６Ｉの外縁との間に隙間が生じる可能性がある。このような隙間は、生体情報測定装置１Ｉの防水性及び防塵性を低下させるおそれがある。
これに対し、本実施形態では、開口部２２２の内縁と通過部８６Ｉの外縁との間には、隙間を埋める封止部材ＳＥが設けられている。封止部材ＳＥは、例えば、開口部２２２の内縁と通過部８６Ｉの外縁との間に充填された封止材料によって形成される。このような封止部材ＳＥによって、生体センサーモジュール８Ｉが開口部２２２内に設けられる場合でも、生体情報測定装置１Ｉの防水性及び防塵性を確保できる。
以上説明した本実施形態に係る生体情報測定装置１Ｉによれば、生体情報測定装置１Ａと同様の効果を奏することができる。
【００８５】
［実施形態の変形］
本発明は、上記各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。
上記各実施形態にて示した生体センサーモジュール８Ａ〜８Ｉの構成は、互いに組み合わせてもよい。例えば、生体センサーモジュール８Ａ〜８Ｅの内面部８８Ａ〜８８Ｅに、内面部８８Ｇ，８８Ｈが有する凹部８８Ｇ３，８８Ｈ３を設けてもよく、内面部８８Ｈが有する凹曲面８８Ｈ４を設けてもよい。
また、上記のように、生体センサーモジュール８Ａ〜８Ｈを構成する通過部８６Ａ〜８６Ｈが、固定部８６Ｉ１と同様の固定部を備えていてもよい一方で、通過部を固定する固定部を、基板８１が備えていてもよい。更に、発光部、受光部及び通過部は、発光部及び受光部が配置される基板によって一体化されるのではなく、他の構成によって一体化されてもよい。
この他、上記のように、センサー部が有する発光部の数及び受光部の数は、適宜変更可能であり、発光部及び受光部のレイアウトも適宜変更可能である。例えば、発光部及び受光部のうち少なくともいずれかが複数設けられる場合には、＋Ｘ方向に沿う仮想の直線上に中心が位置するように配置される例に限らず、＋Ｙ方向に沿う仮想の直線上の中心が位置するように、発光部及び受光部が配置されてもよい。
【００８６】
上記各実施形態では、それぞれ平面視で、第２凸曲面８８Ａ１，８８Ｂ１，８８Ｃ１，８８Ｄ１，８８Ｅ１，８８Ｆ１の中心は、第１凸曲面の中心と受光部の中心とを含み、かつ、第１凸曲面の中心と受光部の中心との間の範囲内に設定されるとした。しかしながら、これに限らず、第２凸曲面の中心は、平面視での第２凸曲面の形成範囲等を考慮して、適宜変更可能である。また、平面視での第２凸曲面の形成範囲も、上記のように受光部８４だけでなく発光部８３を含む範囲とする等、適宜変更可能である。
【００８７】
上記各実施形態では、計測部４は、生体センサーモジュールに加えて、生体情報測定装置に作用する加速度を検出する加速度センサー４１を有するとした。しかしながら、これに限らず、加速度センサー４１は無くてもよい。また、生体情報測定装置は、位置情報を計測可能な位置センサー（例えばＧＰＳ受信機）等の他のセンサーを備えていてもよい。
【００８８】
上記各実施形態では、生体センサーモジュール８Ａ〜８Ｈは、生体情報の１つである脈波を検出するものとし、処理部７は、生体センサーモジュール８Ａ〜８Ｈから出力された検出信号に基づいて、生体情報の他の１つである脈拍数を決定するものとした。すなわち、上記した生体情報測定装置１Ａ〜１Ｈは、脈波及び脈拍数を生体情報として測定するものとした。しかしながら、これに限らず、本発明の生体センサーモジュール及び生体情報測定装置が検出及び測定可能な生体情報は、脈波及び脈拍数に限定されない。例えば、ＨＲＶ（Heart Rate Variability）、ＲＲＩ（R-R Interval：脈拍間隔）、血圧、血糖値、活動量や消費カロリー、最大酸素摂取量（ＶＯ２ｍａｘ）等、種々の生体情報を測定する生体情報測定装置に、本発明を適用してもよい。
【００８９】
上記各実施形態では、ユーザーの手首に装着される生体情報測定装置に、本発明の生体センサーモジュールを適用した例を挙げた。しかしながら、これに限らず、生体情報測定装置が装着される被装着部位は、ユーザーの足首等、他の部位であってもよい。また、生体センサーモジュールが適用される電子機器は、生体情報の測定に特化した生体情報測定装置に限定されない。
【符号の説明】
【００９０】
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｇ，１Ｈ，１Ｉ…生体情報測定装置、２…ハウジング、２２１…接触部、２２２…開口部、７…処理部、８Ａ，８Ｂ，８Ｃ，８Ｄ，８Ｅ，８Ｆ，８Ｇ，８Ｈ，８Ｉ…生体センサーモジュール、８１Ａ，８１Ｃ，８１Ｅ，８１Ｆ…センサー部、８２…基板、８３（８３Ａ，８３Ｂ）…発光部、８４（８４Ａ，８４Ｂ）…受光部、８４１…受光面、８５…遮光部、８６Ａ，８６Ｂ，８６Ｃ，８６Ｄ，８６Ｅ，８６Ｆ，８６Ｇ，８６Ｈ，８６Ｉ…通過部、８７，８７Ｆ…外面部、８７１，８７Ｆ１…第１凸曲面、８８Ａ，８８Ｂ，８８Ｃ，８８Ｄ，８８Ｅ，８８Ｆ，８８Ｇ，８８Ｈ…内面部、８８Ａ１，８８Ｂ１，８８Ｃ１，８８Ｄ１，８８Ｅ１，８８Ｆ１…第２凸曲面、８８Ｇ３，８８Ｈ３…凹部、８８Ｈ４…凹曲面。
【図１】
2020010913.tif 000003
【図２】
2020010913.tif 000004
【図３】
2020010913.tif 000005
【図４】
2020010913.tif 000006
【図５】
2020010913.tif 000007
【図６】
2020010913.tif 000008
【図７】
2020010913.tif 000009
【図８】
2020010913.tif 000010
【図９】
2020010913.tif 000011
【図１０】
2020010913.tif 000012
【図１１】
2020010913.tif 000013
【図１２】
2020010913.tif 000014
【図１３】
2020010913.tif 000015
【図１４】
2020010913.tif 000016
【図１５】
2020010913.tif 000017