(57)【要約】【課題】非導電性の外装ケースを備え、簡略な構成で静電気対策を実現できる静電気の放電路構造及び脈拍計を提供する。【解決手段】静電気の放電路の構造は、非導電性材料により形成される回路ケース３６と、回路ケース３６に収納される回路基板２８と、回路ケース３６に設けられ、回路基板２８と電気的に接続される回路押さえ板３８と、回路ケース３６に設けられ、回路押さえ板３８と放電ギャップ４０を隔てて接地される金属板４２と、を含む。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
非導電性材料によって形成される筐体と、
前記筐体に収納される回路基板と、
前記筐体に設けられ、前記回路基板と電気接続される第１の導電部と、
前記筐体に設けられ、前記第１の導電部と放電ギャップを隔てて接地される第２の導電部と、
を含むことを特徴とする静電気の放電路構造。
【請求項２】
請求項１に記載の静電気の放電路構造において、
前記筐体に設けられ、前記回路基板及び前記第１の導電部と電気接続される端子をさらに含むことを特徴とする静電気の放電路構造。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の静電気の放電路構造において、
前記筐体は、凹部を有し、
前記第２の導電部は、前記凹部に設けられていることを特徴とする静電気の放電路構造。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電気の放電路構造において、
前記放電ギャップにて、前記第１及び第２の導電部の少なくとも一方が先鋭部を有することを特徴とする静電気の放電路構造。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電気放電路の構造において、
前記第１の導電部と前記第２の導電部とは、電気接続されていないことを特徴とする静電気の放電路構造。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電気の放電路構造において、
前記第１の導電部と前記第２の導電部とは、電気接続されていることを特徴とする静電気の放電路構造。
【請求項７】
請求項２〜６のいずれか一項に記載の静電気の放電路構造において、
前記第１の導電部と前記端子との間に抵抗部を設けられていることを特徴とする静電気の放電路構造。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか一項に記載の静電気の放電路構造を備えたことを特徴とする脈拍計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電気の放電路構造及び脈拍計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水晶振動子、トランジスター、ＩＣ（Integrated Circuit）、及びＬＳＩ（Large Scale Integration）等の電気素子を備えた電子回路で計時する電子時計が利用さている。このような電子時計にも、機械式の時計と同様に、時刻合わせ等の操作を行うために、竜頭及び押しボタン等の外部操作手段が設けられている。また、今日では、電子時計の多機能化が推進され、ラジオ、デジタルカメラ、及びコンピューターが電子時計に組み込まれたものが開発されている。このような多機能化された電子時計には、外部機器からのプラグが差し込み可能となった外部接続端子が設けられている。
【０００３】
そして、消費電力を少なくするために、上述のような電子時計には、主要電気素子として、ＭＯＳ（Metal Oxide Semiconductor）構造の小型の電気素子が採用されている。このため、電子時計は、静電気の影響をより受けやすく、外部接続端子にプラグを差し込む際、あるいは、外部操作手段を手動操作する際に、外部接続端子や外部操作手段を通じて内部に進入した静電気がＩＣに到達すると、静電気によってＩＣが誤動作する、場合によってはＩＣが破壊される虞がある。
【０００４】
そこで、腕時計ケースの形状や操作部材の設置位置が腕時計ごとに異なっても、端子板などの接続部品を共通化して静電気対策、すなわち静電気に起因するＩＣの誤動作の低減を図る電子腕時計が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−２８６２６０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１のような構成では、外装ケースが導電体でなくてはならないことから、非導電性である樹脂製の外装ケースを採用できないおそれがある。
【０００７】
本発明の目的は、非導電性の外装ケースを備え、簡略な構成で静電気に起因する誤動作の低減を実現できる静電気の放電路構造及び脈拍計を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態又は適用例として実現することが可能である。
【０００９】
［適用例１］本適用例に係る静電気の放電路構造は、非導電性材料により形成される筐体と、前記筐体に収納される回路基板と、前記筐体に設けられ、前記回路基板と電気的に接続される第１の導電部と、前記筐体に設けられ、前記第１の導電部と放電ギャップを隔てて接地される第２の導電部と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
本適用例によれば、第１の導電部に放電した静電気は放電ギャップを乗り越えて第２の導電部へと流れ込み拡散される。すなわち、第１の導電部に放電した静電気は回路基板に印加される前に第２の導電部に拡散されるので、回路基板におけるショートを防止できる。また、第１の導電部と第２の導電部とで形成される放電ギャップにより放電した静電気が減衰し、回路基板におけるショートを防止できる。したがって、非導電性材料により形成される筐体であっても、静電気に起因する誤動作の低減を簡易な構成で実現することができる。
【００１１】
［適用例２］上記適用例に記載の静電気の放電路構造において、前記筐体に設けられ、前記回路基板及び前記第１の導電部と電気的に接続される外部端子をさらに含むことを特徴とする。
【００１２】
本適用例によれば、例えば外部機器に接続する端子において放電した静電気は端子及び第１の導電部を経由し、放電ギャップを乗り越えて第２の導電部へと流れ込み拡散される。すなわち、端子において放電した静電気は回路基板に印加される前に第２の導電部に拡散されるので、回路基板におけるショートを防止できる。したがって、端子を通じて進入した静電気に起因する誤動作の低減を簡易な構成で実現することができる。
【００１３】
［適用例３］上記適用例に記載の静電気の放電路構造において、前記筐体は、凹部を有し、前記第２の導電部は、前記凹部に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
本適用例によれば、筐体の凹部に第２の導電部を設けるため、第２の導電部を設けても機器のサイズを大きくする必要がない。すなわち、携帯脈拍計２の小型化が可能になる。
【００１５】
［適用例４］上記適用例に記載の静電気の放電路構造において、前記放電ギャップにて、前記第１及び第２の導電部の少なくとも一方が先鋭部を有することを特徴とする。
【００１６】
本適用例によれば、第１及び第２の導電部の少なくとも一方に先鋭部を有することで静電気が集まりやすい構造をとることができ、より容易に放電させることができる。
【００１７】
［適用例５］上記適用例に記載の静電気の放電路構造において、前記第１の導電部と前記第２の導電部とは、電気的に接続されていないことを特徴とする。
【００１８】
本適用例によれば、第１の導電部と第２の導電部との間に放電ギャップが設けられているため、静電気が侵入したときに、第１の導電部と第２の導電部との間で不要な輻射を抑えることができる。また、第１の導電部において放電した静電気は放電ギャップを乗り越えて第２の導電部へと流れ込むため、静電気に起因する誤動作の低減も図ることができる。
【００１９】
［適用例６］上記適用例に記載の静電気の放電路構造において、前記第１の導電部と前記第２の導電部とは、電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２０】
本適用例によれば、第１の導電部と第２の導電部とが接続されることで、接続部が放電ギャップを安定的に確保するためのスペーサーとしても機能するので、設計で意図した放電ギャップの間隔を確保することができる。
【００２１】
［適用例７］上記適用例に記載の静電気の放電路構造において、前記第１の導電部と前記端子との間に抵抗部を設けられていることを特徴とする。
【００２２】
本適用例によれば、電気はより抵抗の小さい方へ流れる性質があるため、端子へ流れ込んだ静電気を抵抗の低い第１の導電部の方へ流すことができる。
【００２３】
［適用例８］本適用例に係る脈拍計は、上記のいずれか一項に記載の静電気の放電路構造を備えたことを特徴とする。
【００２４】
本適用例によれば、静電気の放電路構造によって静電気耐圧の向上を図ることができる。すなわち、前記のように第２の導電部に電荷が拡散されることにより、回路基板に他の部材を付加せずに静電気対策、すなわち、静電気に起因する誤動作を低減することが可能となる。このため、静電気対策用の部品コストや組立てコストが発生せず、しかも組立てを簡単に行うことができる。また、従来の回路基板と外装ケース等とを導通するばね部材等が不要となるため、脈拍計の小型化が阻害されない。さらに、回路基板への他部材の付加が不要であって外装ケースの構造を問わないことから、本適用例は種々の脈拍計に汎用に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】（Ａ）は本実施形態に係る携帯脈拍計の表側から見た外観図、（Ｂ）は本実施形態に係る携帯脈拍計の裏蓋側から見た外観図。
【図２】本実施形態に係る携帯脈拍計を腕に装着したときの断面図。
【図３】本実施形態に係る携帯脈拍計の断面図。
【図４】本実施形態に係る携帯脈拍計の分解図。
【図５】本実施形態に係る携帯脈拍計の外装ケース等を省略した斜視図。
【図６】本実施形態に係る携帯脈拍計の充電構造を示すブロック図。
【図７】本実施形態に係る静電気の流れを示したブロック図。
【図８】本変形例に係る回路押さえ板と金属板との配置を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下に、本実施形態について図面を参照して説明する。ここでは、静電気の放電路構造が搭載されている携帯脈拍計について説明する。
【００２７】
図１（Ａ）は、本実施形態に係る携帯脈拍計の表側から見た外観図である。図１（Ｂ）は、本実施形態に係る携帯脈拍計の裏蓋側から見た外観図である。図２は、本実施形態に係る携帯脈拍計を腕に装着したときの断面図である。
【００２８】
本実施形態に係る携帯脈拍計２は、腕時計のようにバンド１０でユーザーの腕１２（手首）に装着して、生体情報である脈波を計測する装置である。裏蓋１４側にセンサー検出面（センサーガラス１６）があり、携帯脈拍計２が腕１２に装着されると、センサー検出面がユーザーの腕１２に密着する。センサーは、ＬＥＤ（Light Emitting Diode）などの発光素子１８と、フォトダイオードなどの受光素子２０と、集光ミラー２２とを備えている（図２参照）。発光素子１８から光が照射され、ユーザーの細動脈２４で光が反射され、反射光が集光ミラー２２によって受光素子２０上に集光される。センサーは、細動脈２４の拡張時と収縮時とで光の反射率が異なる現象を利用して、受光素子２０の出力信号に基づいて脈波を検出する。
【００２９】
センサー検出面（センサーガラス１６）がユーザーの腕１２から離れてしまうと、受光部の受光光量が減り、検出精度が低下するおそれがある。そこで、裏蓋１４から生体側に突出してセンサーの検出面を設けることによって、センサー検出面がユーザーの腕１２に密着しやすい構造になっている。
【００３０】
図３は、本実施形態に係る携帯脈拍計２の断面図であり、図４は、本実施形態に係る携帯脈拍計２の分解図である。図５は、本実施形態に係る携帯脈拍計２の外装ケース等を省略した斜視図である。
携帯脈拍計２は、筐体としての回路ケース３６と、回路基板２８と、第１の導電部としての回路押さえ板３８と、第２の導電部としての金属板４２と、端子としての充電端子３４と、を含んで構成されている。なお、充電端子３４はなくても構わない。
【００３１】
回路ケース３６は非導電性材料により形成されている。回路ケース３６は凹部４４を備えていることが好ましい。
【００３２】
回路基板２８は回路ケース３６に収納されている。回路基板２８は回路ケース３６とパネル枠６４とに挟まれるように設けられている。図示は省略するが、回路基板２８の表面上には、半導体集積回路、抵抗器、コンデンサー等の多数の電子部品が実装され、その部品間が配線で接続されている。
【００３３】
回路押さえ板３８は回路ケース３６に設けられている。ステンレス等の導電体からなる回路押さえ板３８は回路基板２８と電気接続されている。回路押さえ板３８の一方の端部は、充電端子３４と電気接続され、他方の端部は放電部６０を有している。放電部６０は金属板４２と向かい合う側に先鋭部４６を備えていることが好ましい。例えば、放電部６０は、図５で示すように、断面が略三角形状に突出する先鋭部４６を備えていてもよい。これによれば、先鋭部４６を有するため静電気を集めやすい構造をとることができ、放電特性を向上できる。ただし、耐久性を考慮して先鋭部４６の先端角度は適宜調節することが可能である。
【００３４】
金属板４２はステンレス鋼により薄板状に形成されている。金属板４２は回路ケース３６の凹部４４に設けられていることが好ましい。これによれば、金属板４２を回路ケース３６の凹部４４に設けるため、金属板４２を設けても携帯脈拍計２のサイズを大きくする必要がない。すなわち、携帯脈拍計２の小型化が可能になる。金属板４２は、回路押さえ板３８と電気接続されていないことが好ましい。金属板４２と回路押さえ板３８の放電部６０とは一部離間していわゆる放電ギャップ４０を構成している。言い換えると、金属板４２は、回路押さえ板３８と放電ギャップ４０を隔てて接地されている。これによれば、回路押さえ板３８と金属板４２との間に放電ギャップ４０が設けられているため、静電気が回路押さえ板３８に侵入したときには、回路押さえ板３８と金属板４２とが接続されていないことで不要輻射を抑えることができる。また、回路押さえ板３８に放電した静電気は放電ギャップ４０を乗り越えて金属板４２へと流れ込むため、静電気対策も図ることができる。
【００３５】
充電端子３４は回路ケース３６に設けられている。充電端子３４は携帯脈拍計２の側面に配置されている。充電端子３４の形状は軸状である。充電端子３４は回路基板２８及び回路押さえ板３８と電気的に接続されている。これによれば、充電端子３４に放電した静電気は充電端子３４及び回路押さえ板３８を経由し、放電ギャップ４０を乗り越えて金属板４２へと流れ込み拡散される。すなわち、充電端子３４において放電した静電気は回路基板２８に印加される前に金属板４２に拡散されるので、回路基板２８におけるショートを防止できる。充電端子３４は携帯脈拍計２内部の二次電池３２の充電用に用いられる。二次電池３２は携帯脈拍計２を充電機器（図示せず）にセットすることで充電される。
【００３６】
携帯脈拍計２は、裏蓋１４に脈拍計測部２６が配置されており、携帯脈拍計２を腕１２に装着した際に脈拍計測部２６が腕１２へ密着し、脈拍を測定する。脈拍計測部２６で計測された脈拍数は回路基板２８の上部へ配置されている表示パネル３０へ表示され、ユーザーはリアルタイムに脈拍数を確認できる。また、回路基板２８の下部に二次電池３２が配置されており、この二次電池３２より、回路基板２８へ電源が供給され、表示パネル３０への脈拍数表示、脈拍計測部２６の駆動を行っている。
【００３７】
図６は、本実施形態に係る携帯脈拍計２の充電構造を示すブロック図である。以下にブロック図内の各素子の機能を説明する。静電気保護素子５０は瞬間的に侵入してきた大きな電圧を除去する機能を有する。充電ＩＣ５２は二次電池３２へ流れ込む電流及び電圧をコントロールして、安全に充電するための機能を有する。また、電流、電圧をコントロールすることで二次電池３２の劣化を防止する。バッテリー保護ＩＣ５４は二次電池３２の過放電保護・過充電保護の機能を有する。（＋）側の充電端子３４から入ってきた電流は静電気保護素子５０、充電ＩＣ５２、及びバッテリー保護ＩＣ５４を介して二次電池３２へ流れることで二次電池３２が充電される仕組みとなっている。
【００３８】
図７は、本実施形態に係る静電気の流れを示したブロック図である。（＋）側の充電端子３４より侵入した静電気は静電気保護素子５０へ流れ込む。充電ＩＣ５２の入り口には抵抗（抵抗部）５６が配置されていることが好ましい。電気はより抵抗の小さい方へ流れる性質があるため、静電気保護素子５０へ流れ込んだ静電気は抵抗の低い回路押さえ板３８の方へ流れて行き、回路押さえ板３８を経由して放電ギャップ４０へ流れる。その後、放電ギャップ４０を介して金属板４２へ静電気が蓄積される。
【００３９】
（−）側の充電端子３４から侵入した静電気は抵抗が低い回路押さえ板３８の方へ流れ込み、回路押さえ板３８を経由して放電ギャップ４０へ流れる。その後、放電ギャップ４０を介して金属板４２へ静電気が蓄積される。これにより、（＋）側及び（−）側の充電端子３４のどちらの端子から静電気が侵入しても、脈検出システム５８まで静電気が侵入することを防ぐことが可能である。
【００４０】
（実施例１）
図５の矢印Ａに示すように、携帯脈拍計２の充電端子３４側から高電圧の静電気を放電させて試験を行った。
【００４１】
本実施例では、充電端子３４に放電した静電気は充電端子３４及び回路押さえ板３８を経由し、放電ギャップ４０を乗り越えて金属板４２へと流れ込み拡散された（図５の破線Ｂ）。すなわち、充電端子３４に放電した静電気は回路基板２８に印加される前に金属板４２に拡散された。このため、回路基板２８におけるショートを未然に防止した。このとき、回路押さえ板３８と金属板４２とで形成される放電ギャップ４０により放電した静電気が減衰した。
【００４２】
本実施例によれば、金属板４２を設けた携帯脈拍計２の場合、静電気耐圧が±８〜１０ｋＶ程度になることが確認された。すなわち、静電気耐圧を十分に確保できる静電気対策を実現できた。
【００４３】
（実施例２）
図５の矢印Ｃに示すように、携帯脈拍計２の脈拍計測部２６の金属部４８（図３参照）側から高電圧の静電気を放電させて試験を行った。なお、脈拍計測部２６の金属部４８は、金属材料を用いることにより人体へのアース機能を備えている。また、脈波計測時においてユーザーの腕１２に接触する可能性が高いため、皮膚への刺激が少ないチタンなどの金属材料を用いることが望ましい。
【００４４】
本実施例では、金属部４８に放電した静電気は金属部４８及び回路押さえ板３８を経由し、放電ギャップ４０を乗り越えて金属板４２へと流れ込み拡散された（図５の破線Ｄ）。すなわち、金属部４８に放電した静電気は回路基板２８に印加される前に金属板４２に拡散された。このため、回路基板２８におけるショートを未然に防止した。このとき、回路押さえ板３８と金属板４２とで形成される放電ギャップ４０により放電した静電気が減衰した。
【００４５】
本実施例によれば、金属板４２を設けた携帯脈拍計２の場合、静電気耐圧が±８〜１０ｋＶ程度になることが確認された。すなわち、静電気耐圧を十分に確保できる静電気対策を実現できた。金属板４２を設けることで裏蓋１４に設けられた脈拍計測部２６などに金属が使用されている場合にも静電気耐圧が確保できた。
【００４６】
本実施形態によれば、回路押さえ板３８に放電した静電気は放電ギャップ４０を乗り越えて金属板４２へと流れ込み拡散される。すなわち、回路押さえ板３８に放電した静電気は回路基板２８に印加される前に金属板４２に拡散されるので、回路基板２８におけるショートを防止できる。また、回路押さえ板３８と金属板４２とで形成される放電ギャップ４０により放電した静電気が減衰し、回路基板２８におけるショートを防止できる。
【００４７】
また、静電気の放電路構造によって静電気耐圧の向上を図ることができる。すなわち、前記のように金属板４２に電荷が拡散されることにより、回路基板２８に他の部材を付加せずに静電気対策をすることが可能となる。このため、静電気対策用の部品コストや組立てコストが発生せず、しかも組立てを簡単に行うことができる。また、従来の回路基板２８と外装ケース等とを導通するばね部材等が不要となるため、携帯脈拍計２の小型化が阻害されない。さらに、回路基板２８への他部材の付加が不要であって外装ケースの構造を問わないから、種々の携帯脈拍計に汎用に適用できる。
【００４８】
以下に変形例について説明するが、変形例の説明にあたっては上述した実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。
（変形例１）
図８は、本変形例に係る回路押さえ板３８と金属板４２との配置を示す図である。
上記実施形態では、回路押さえ板３８と金属板４２とは、電気的に接続されていないとしたが、図８に示すように、回路押さえ板３８と金属板４２とは、電気的に接続されていてもよい。これによれば、回路押さえ板３８と金属板４２とが接続されているため、放電ギャップ４０の間隔を容易に設定できる。例えば、金属板４２の大きさは静電気実験を行い必要な最低サイズを決定してもよい。
【００４９】
（変形例２）
上記実施形態では、金属板４２を回路ケース３６の一面に備えたが、金属板４２を回路ケース３６の複数の面に同様に設けてもよい。つまり、静電気放電対策として、単一ではなく複数の経路を用いて金属板から放電を行わせるように構成することも可能である。
【００５０】
（変形例３）
上記実施形態では、回路ケース３６に凹部４４を設けた構成としたが、これに限られるものではない。回路ケース３６の金属板４２を設ける面の一部を薄くし、そこに金属板４２を配置するように構成しても良い。
【００５１】
（変形例４）
上記実施形態では、第１の導電部３８と電気的に接続されている充電端子３４を備えた構成としたが、これに限るものではない。例えば外部との通信をするための通信端子を備えていても良い。つまり、外部の電子機器と接続して電気的な信号を送受信するために用いる、外部接続端子が第１の導電部３８と電気的に接続されていれば良い。
【００５２】
（変形例５）
上記実施形態では、静電気の放電路構造を備える携帯脈拍計を例にして説明したが、これに限られるものではなく、他の電子機器に静電気の放電路構造を備えてもよい。例えば、非導電性材料によって形成される筐体を有し、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の測位用衛星からの信号を受信して、ランナーの位置、速度、走行距離、走行時間等を計測するランニング用機器に上述した静電気の放電路構造を適用してもよい。
【符号の説明】
【００５３】
２…携帯脈拍計  １０…バンド  １２…腕（手首）  １４…裏蓋  １６…センサーガラス  １８…発光素子  ２０…受光素子  ２２…集光ミラー  ２４…細動脈  ２６…脈拍計測部  ２８…回路基板  ３０…表示パネル  ３２…二次電池  ３４…充電端子（外部端子）  ３６…回路ケース（筐体）  ３８…回路押さえ板（第１の導電部）  ４０…放電ギャップ  ４２…金属板（第２の導電部）  ４４…凹部  ４６…先鋭部  ４８…金属部  ５０…静電気保護素子  ５２…充電ＩＣ  ５４…バッテリー保護ＩＣ  ５６…抵抗  ５８…脈検出システム  ６０…放電部  ６４…パネル枠。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図６】
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【図７】
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【図５】
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【図８】
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