(57)【要約】      （修正有）【課題】生体情報を検出する生体センサを組み込んだセンサノードの小型化を図り、生体センサでの検出精度の向上を図り、センサノードの通信品質を確保することのできる電子装置を提供する。【解決手段】センサノードＮＤにおいて、脈波センサＰＷＳが形成されたセンサ部と、データ処理部ＤＰＵと無線通信部ＲＦＵとが形成された本体部とが分離されている。そして、センサ部は、脈波センサで検出した生体情報に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを有し、Ａ／Ｄ変換部からデータ処理部への伝送をデジタル信号で行なう。さらに、センサノードにおいて、アンテナＡＮＴ１と平面的に重なる導体部材が存在しない。【選択図】図１０
2017104239.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と、前記第１表面とは反対側の第１裏面とを有する第１基板と、
前記第１基板とは異なる第２基板と、
を備え、
前記第１基板は、
前記第１表面に搭載され、かつ、生体情報を検出する生体センサと、
前記第１裏面に搭載され、かつ、前記生体センサで検出した前記生体情報に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部と、
を有し、
前記第２基板は、
前記Ａ／Ｄ変換部から出力された前記デジタル信号を入力して処理する信号処理部と、
前記信号処理部と電気的に接続された無線通信部と、
前記無線通信部と電気的に接続されたアンテナと、
を有する、電子装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子装置において、
前記生体センサは、脈波センサである、電子装置。
【請求項３】
請求項２に記載の電子装置において、
前記第１基板は、前記第１表面に搭載され、かつ、生体の体温を検出する温度センサを有する、電子装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子装置において、
前記脈波センサの前記第１表面からの高さは、前記温度センサの前記第１表面からの高さよりも高い、電子装置。
【請求項５】
請求項１に記載の電子装置において、
前記生体センサは、生体に接触可能に配置されている、電子装置。
【請求項６】
請求項１に記載の電子装置において、
前記第１基板の前記第１裏面は、前記第２基板と対向する、電子装置。
【請求項７】
請求項６に記載の電子装置において、
前記電子装置は、前記第１基板の前記第１裏面と前記第２基板との間に設けられた二次電池を有する、電子装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電子装置において、
前記第２基板は、
前記第１基板の前記第１裏面と対向する第２裏面と、
前記第２裏面とは反対側の第２表面と、
を有し、
前記第２基板は、前記第２表面に搭載され、かつ、前記二次電池と電気的に接続され、かつ、前記二次電池を充電する際の充電電流が流れるコネクタを有する、電子装置。
【請求項９】
請求項７に記載の電子装置において、
前記第２基板は、
前記第１基板の前記第１裏面と対向する第２裏面と、
前記第２裏面とは反対側の第２表面と、
を有し、
前記第２基板は、前記第２表面に搭載され、かつ、前記二次電池から供給される電源電圧から前記電源電圧よりも高い第１電圧を生成する昇圧部を有する、電子装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の電子装置において、
前記昇圧部は、前記生体センサに前記第１電圧を供給する、電子装置。
【請求項１１】
請求項１に記載の電子装置において、
前記第１基板の外形サイズは、前記第２基板の外形サイズよりも小さい、電子装置。
【請求項１２】
請求項１に記載の電子装置において、
前記電子装置は、前記アンテナと平面的に重なる導体部材を有していない、電子装置。
【請求項１３】
請求項８に記載の電子装置において、
前記アンテナと前記コネクタとは、対極に配置されている、電子装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の電子装置において、
前記電子装置は、眼鏡フレームに取り付け可能に構成されている、電子装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の電子装置において、
前記電子装置は、時計バンドに取り付け可能に構成されている、電子装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子装置に関し、例えば、無線通信システムの構成要素となる電子装置に適用して有効な技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
特開２００１−２４５８６０号公報（特許文献１）には、眼鏡フレームに脈波センサを取り付ける技術が記載されている。
【０００３】
特開２００６−３１２０１０号公報（特許文献２）には、無線通信機能を有するセンサノードに生体情報を検出する脈波センサを搭載した技術が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００１−２４５８６０号公報
【特許文献２】特開２００６−３１２０１０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
例えば、成長が期待されるＩｏＴ（Internet of Things）の主要通信方式として有力視されているのが、「Bluetooth（登録商標） Low Energy」（以下、ＢＬＥという）であり、この「ＢＬＥ」と各種センサとを組み合わせたセンサノードの開発が活発化している。
【０００６】
特に、生体情報を検出する生体センサを組み込んだセンサノードでは、生体への負担軽減を考慮して、「苦にはならない」レベルのサイズから、「意識しない」レベルへの小型化が望まれている。さらに、生体センサで検出した生体情報を有効活用するため、生体センサでの検出精度の向上が望まれている。一方、センサノードは、無線通信機能を有しており、良好な通信品質を確保できるセンサノードの構造が望まれている。
【０００７】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一実施の形態における電子装置では、生体センサが形成されたセンサ部と、信号処理部と無線通信部とが形成された本体部とが分離されている。そして、センサ部は、生体センサで検出した生体情報に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部を有し、Ａ／Ｄ変換部から信号処理部への伝送をデジタル信号で行なうものである。
【発明の効果】
【０００９】
一実施の形態によれば、生体情報を検出する生体センサを組み込んだセンサノードの小型化を図ることができる。また、一実施の形態によれば、生体センサでの検出精度の向上を図ることができる。さらに、一実施の形態によれば、良好な通信品質を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】「ＢＬＥ」を使用したセンサノードとスマートフォンとの組み合わせによる無線通信システムの構成例を示す模式図である。
【図２】実施の形態におけるセンサノードの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図３】実施の形態におけるセンサノードの機能構成を示す機能ブロック図である。
【図４】主に、センサノードに含まれるデータ処理部の詳細な構成例を示すブロック図である。
【図５】主に、センサノードに含まれる無線通信部の送信部における詳細な構成例を示すブロック図である。
【図６】主に、センサノードに含まれる無線通信部の受信部における詳細な構成例を示すブロック図である。
【図７】（ａ）は、脈波センサの検出原理を説明する模式図であり、（ｂ）は、脈波センサにおける検出波形の一例を示す図である。
【図８】実施の形態におけるセンサノードの模式的な実装構成を示す模式図である。
【図９】実施の形態におけるセンサノードを眼鏡の眼鏡フレームに装着した状態を示す図である。
【図１０】実施の形態におけるセンサノードを眼鏡フレームに装着した状態を想定して、センサノードの内部構造を示す模式図である。
【図１１】（ａ）は、第１基板の表面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図であり、（ｂ）は、第１基板の裏面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図である。
【図１２】（ａ）は、第２基板の表面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図であり、（ｂ）は、第２基板の裏面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図である。
【図１３】（ａ）は、腕時計の表面側から見た模式図であり、（ｂ）は、腕時計の裏面側から見た模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。
【００１２】
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。
【００１３】
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１４】
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１５】
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１６】
（実施の形態）
＜無線通信システムの構成＞
「ＢＬＥ」とは、近距離無線通信技術「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」の拡張仕様の１つであり、極低電力で無線通信が可能な技術である。この「ＢＬＥ」では、免許なく使用できる２．４ＧＨｚ帯の電波を用いて、最大１Ｍｂｐｓの通信が可能となっている。「ＢＬＥ」に対応したチップは、従来の１／３程度の電力で動作することができ、小型電池でも数年にわたって稼働できるとされている。すなわち、「ＢＬＥ」は、従来の「Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ」とは異なり、小型電池で長時間駆動の用途に適している。最近では、生体センサなどの身に着ける小型軽量機器をスマートフォンと繋げる使い方が増えている。例えば、「ＢＬＥ」を使用して、電話着信、時刻、血圧計、体温計、心拍計、脈波計などの各種センサをスマートフォンと繋げることが考えられている。このような無線通信システムでは、スマートフォンによって、センサからの情報を取得して解析することにより、人体の状態を捉えることができる。すなわち、「ＢＬＥ」を使用したセンサとスマートフォンとの組み合わせによって、人体情報のモニタリングか可能となり、この人体情報のモニタリングを利用した人体の健康管理を行なうことが有望なアプリケーションとして期待されている。
【００１７】
図１は、「ＢＬＥ」を使用したセンサノードとスマートフォンとの組み合わせによる無線通信システムの構成例を示す模式図である。図１において、例えば、各個人に対応した個人ユニット１０は、スマートフォンＭＰと人体に装着可能なセンサノードＮＤとを有しており、このスマートフォンＭＰとセンサノードＮＤとが「ＢＬＥ」によって繋げられている。これにより、例えば、個人ユニット１０では、センサノードＮＤで検出した生体情報を「ＢＬＥ」によってスマートフォンＭＰに送信することにより、生体情報に基づく個人の健康管理を行なうことができる。このように、単独の個人ユニット１０において、センサノードＮＤとスマートフォンＭＰとを「ＢＬＥ」によって繋げることにより、個人の健康管理に代表されるアプリケーションを実現することができる。
【００１８】
ただし、無線通信システムは、これに限らず、例えば、図１に示すように、複数の個人ユニット１０〜１２のそれぞれに含まれるスマートフォンＭＰをネットワーク１でサーバ２と接続することにより、サーバ２で生体情報の収集や活用（生体情報に基づくサービスの提供など）を行なうこともできる。
【００１９】
＜センサノードの構成＞
次に、無線通信システムの構成要素となるセンサノードの機能構成について説明する。図２は、本実施の形態におけるセンサノードＮＤの機能構成を示す機能ブロック図である。図２に示すように、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、動作電源ＰＷと、充電制御部ＣＣＵと、生体センサ部ＳＲＵ１と、周囲環境センサ部ＳＲＵ２と、データ処理部（信号処理部）ＤＰＵと、無線通信部ＲＦＵと、アンテナＡＮＴ１と、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵと、電源昇圧部ＨＶＵとを有している。そして、このセンサノードＮＤは、外部から供給される充電用電源ＣＰＷによって充電可能なように構成されている。
【００２０】
動作電源ＰＷは、例えば、充放電可能なリチウムイオン電池から構成されている。この動作電源ＰＷは、センサノードＮＤの外部に設けられた充電用電源ＣＰＷをセンサノードＮＤ内の充電制御部ＣＣＵに接続することにより、充電制御部ＣＣＵによる制御によって、充電できるように構成されている。さらに、動作電源ＰＷは、充電制御部ＣＣＵに動作電圧（例えば、約３．７Ｖ）を供給し、この動作電圧は、充電制御部ＣＣＵからデータ処理部ＤＰＵ、無線通信部ＲＦＵ、周囲環境センサ部ＳＲＵ２、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵおよび電源昇圧部ＨＶＵに供給される。
【００２１】
生体センサ部ＳＲＵ１は、生体に取り付け可能なように構成されており、生体情報を検出するように構成されている。この生体センサＳＲＵ１は、高精度な生体情報を検出することができるように構成されており、例えば、生体の脈波を検出する高精度な脈波センサや、生体の体温を検出する高精度な温度センサなどから構成されている。
【００２２】
周囲環境センサ部ＳＲＵ２は、センサノードＮＤが配置される外部環境をセンシングするセンサなどから構成されており、例えば、センサノードＮＤに加わる加速度を検出する加速度センサ、センサノードＮＤに加わる角速度を検出するジャイロスコープ、センサノードＮＤの周囲の温度を検出する温度センサ、音を検出するマイクなどを含んでいる。
【００２３】
Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵは、生体センサ部ＳＲＵ１で検出した生体情報に対応するアナログ信号を入力してデジタル信号に変換する機能を有し、変換したデジタル信号をデータ処理部ＤＰＵに出力するように構成されている。また、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵは、充電制御部ＣＣＵから供給された動作電圧を降圧して、第１低電圧（約２Ｖ）と第２低電圧（約１Ｖ）とを生成し、第１低電圧を生体センサ部ＳＲＵ１に供給するとともに、第２低電圧を周囲環境センサ部ＳＲＵ２に供給するように構成されている。
【００２４】
電源昇圧部ＨＶＵは、充電制御部ＣＣＵから供給された動作電圧を昇圧して、高電圧（約４．８Ｖ）を生成し、この高電圧を生体センサ部ＳＲＵ１に供給するように構成されており、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されている。
【００２５】
データ処理部ＤＰＵは、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵで変換されたデジタル信号を入力するとともに、周囲環境センサ部ＳＲＵ２から出力される信号を入力して、データ処理するように構成されている。そして、データ処理部ＤＰＵは、データ処理された信号を無線通信部ＲＦＵに出力するように構成されている。また、データ処理部ＤＰＵは、無線通信部ＲＦＵで受信した受信信号を入力してデータ処理するように構成されている。
【００２６】
無線通信部ＲＦＵは、データ処理部ＤＰＵでデータ処理された信号を入力して、「ＢＬＥ」に適合した送信信号を生成するように構成され、無線通信部ＲＦＵで生成された送信信号は、アンテナＡＮＴ１に送られて、アンテナＡＮＴ１から送信される。また、無線通信部ＲＦＵは、アンテナＡＮＴ１で受信した受信信号を変換して、データ処理部ＤＰＵに出力するように構成されている。
【００２７】
以上の構成を簡単にまとめると、センサノードＮＤは、図３に示すように、センサＳＲ、データ処理部ＤＰＵ、無線通信部ＲＦＵ、および、アンテナ（通信用アンテナ）ＡＮＴ１を備えている。そして、センサＳＲは、温度・圧力・流量・光・磁気などの物理量やそれらの変化量を検出する素子や装置から構成され、さらに、検出量を適切な信号に変換して出力するように構成されている。このセンサＳＲには、例えば、脈波センサ、温度センサ、圧力センサ、流量センサ、光センサ、磁気センサ、照度センサ、加速度センサ、角速度センサ、あるいは、画像センサなどが含まれる。
【００２８】
データ処理部ＤＰＵは、センサＳＲから出力された出力信号を処理し、処理したデータを出力するように構成されている。また、無線通信部ＲＦＵは、データ処理部ＤＰＵで処理されたデータを無線周波数の信号に変換して、アンテナＡＮＴ１から送信するように構成されている。さらに、無線通信部ＲＦＵは、アンテナＡＮＴ１を介して無線周波数の信号を受信するようにも構成されている。
【００２９】
このように構成されているセンサノードＮＤにおいては、センサＳＲで物理量が検出されると、センサＳＲから信号が出力され、この出力された信号がデータ処理部ＤＰＵに入力される。そして、データ処理部ＤＰＵでは、入力した信号を処理して、処理したデータが無線通信部ＲＦＵへ出力される。その後、無線通信部ＲＦＵでは、入力したデータを無線周波数の信号に変換して、無線周波数の信号がアンテナＡＮＴ１から送信される。このようにして、ノードでは、センサＳＲで検出された物理量に基づいて、この物理量に対応した無線周波数の信号が送信されることになる。
【００３０】
＜センサノードの詳細構成＞
さらに、センサノードの詳細な構成の一例について説明する。図４は、主に、センサノードに含まれるデータ処理部ＤＰＵの詳細な構成例を示すブロック図である。図４に示すように、センサノードに含まれるデータ処理部ＤＰＵは、アナログデータ処理部ＡＤＰＵとデジタルデータ処理部ＤＤＰＵから構成されている。そして、アナログデータ処理部ＡＤＰＵは、センシング部ＳＵとＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを含むように構成され、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵは、数値解析部ＮＡＵと判断部ＪＵを含むように構成されている。
【００３１】
なお、センサＳＲの中には、デジタル信号を出力するものもあり、この場合は、データ処理部ＤＰＵとして、アナログデータ処理部ＡＤＰＵは不要となり、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵから構成することもできる。この場合、センサＳＲには、アナログデータ処理部ＡＤＰＵが内蔵されることになる。ただし、本実施の形態では、センサＳＲの小型化を図るため、センサＳＲ内にＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを内蔵する構成は前提とせず、センサＳＲとＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとを分離する構成を想定し、データ処理部ＤＰＵをアナログデータ処理部ＡＤＰＵとデジタルデータ処理部ＤＤＰＵから構成する形態について説明する。
【００３２】
まず、アナログデータ処理部ＡＤＰＵについて説明する。アナログデータ処理部ＡＤＰＵは、センサＳＲから出力されるアナログ信号を入力して、このアナログ信号を取扱い易いデータに変換するように構成されており、センシング部ＳＵとＡＤ変換部ＡＤＵを含む。
【００３３】
センシング部ＳＵは、例えば、増幅回路や、トランスインピーダンス回路や、フィルタ回路などを含むように構成されている。センサＳＲから出力される出力信号は、微小であり、かつ、信号形式がデジタルデータ処理部ＤＤＰＵの処理に適していない場合が多い。そこで、センサＳＲから出力される微小なアナログ信号を、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵの入力に適した大きさのアナログ信号に増幅する回路が必要となる。また、センサＳＲから出力される出力信号が電圧ではなく電流である場合もある。この場合、アナログ信号をデジタル信号に変換するＡＤ変換回路では、電圧信号しか受け取ることができない。このことから、電流信号を電圧信号に変換しながら、適切な大きさの電圧信号に増幅する回路が必要となる。この回路は、トランスインピーダンス回路と呼ばれ、変換回路と増幅回路を兼ねるアナログ回路である。さらに、センサＳＲからの出力信号には、不要な周波数信号（雑音）が混じっていることがある。この場合、雑音によって、センサＳＲからの出力信号の取得がしにくくなる。このため、例えば、雑音が出力信号よりも高い周波数である場合には、ローパスフィルタ回路によって雑音を取り除く必要がある。一方、雑音が出力信号よりも低い周波数である場合には、ハイパスフィルタ回路によって雑音を取り除く必要がある。
【００３４】
このようにセンサＳＲからの出力信号を直接取り扱うことは困難であるため、アナログデータ処理部ＡＤＰＵが設けられており、このアナログデータ処理部ＡＤＰＵにおいては、上述した増幅回路やトランスインピーダンス回路やフィルタ回路を含むセンシング部ＳＵが設けられている。このセンシング部ＳＵを構成する一連のアナログ回路は、「アナログフロントエンド（ＡＦＥ）」とも呼ばれる。
【００３５】
次に、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵは、センシング部ＳＵから出力されたアナログデータをデジタルデータに変換するように構成されている。つまり、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵでは、デジタルデータしか取り扱うことができないため、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵによって、アナログデータをデジタルデータに変換する必要があるのである。
【００３６】
続いて、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵは、アナログデータ処理部ＡＤＰＵから出力されるデジタルデータを入力して、このデジタルデータを処理するように構成され、例えば、数値解析部ＮＡＵと判断部ＪＵを含む。このとき、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵは、例えば、マイコン（ＭＣＵ：Micro Control Unit）から構成される。
【００３７】
数値解析部ＮＡＵは、アナログデータ処理部ＡＤＰＵから出力されたデジタルデータを入力し、プログラムに基づいて、このデジタルデータに数値演算処理を施すように構成されている。そして、判断部ＪＵは、数値解析部ＮＡＵでの数値演算処理の結果に基づいて、例えば、無線通信部ＲＦＵに出力するデータを選別するように構成されている。
【００３８】
データ処理部ＤＰＵは上記のように構成されており、以下に動作について説明する。まず、センサＳＲで温度・圧力・流量・光・磁気などの物理量が検出され、この検出結果に基づいて、センサＳＲからアナログ信号である微弱な検出信号が出力される。そして、出力された微弱な検出信号は、アナログデータ処理部ＡＤＰＵ内のセンシング部ＳＵに入力する。そして、センシング部ＳＵにおいては、増幅回路によって入力した検出信号が増幅される。また、検出信号が電圧信号ではなく電流信号である場合には、トランスインピーダンス回路によって、電流信号が電圧信号に変換される。さらに、検出信号に含まれる雑音を除去するために、フィルタ回路によって、検出信号に含まれる雑音が除去される。このようにして、センシング部ＳＵにおいては、センサＳＲから入力した検出信号（アナログ信号）を処理してアナログデータ（アナログ信号）が生成されて出力される。続いて、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵでは、センシング部ＳＵから出力されたアナログデータを入力して、デジタルデータに変換する。その後、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵで変換されたデジタルデータは、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵ内の数値解析部ＮＡＵに入力する。そして、数値解析部ＮＡＵでは、入力したデジタルデータに基づいて、数値演算処理を実施し、その後、数値演算処理の結果に基づいて判断部ＪＵで無線通信部ＲＦＵに出力されるデジタルデータが選別される。次に、デジタルデータ処理部ＤＤＰＵから出力されたデジタルデータは、無線通信部ＲＦＵに入力して、無線周波数の信号に変換された後、アンテナＡＮＴ１から送信される。以上のようにして、センサノードでは、センサＳＲで検出された物理量に基づくデータが作成され、このデータに対応した無線周波数の信号が送信されることになる。
【００３９】
次に、センサノードに含まれる無線通信部ＲＦＵの詳細な構成例について説明する。図５は、主に、センサノードに含まれる無線通信部ＲＦＵの送信部における詳細な構成例を示すブロック図である。図５において、無線通信部ＲＦＵは、ベースバンド処理部ＢＢＵ、ミキサＭＩＸ、発振器ＯＳＲ、電力増幅器ＰＡ、バランＢＬを有している。
【００４０】
ベースバンド処理部ＢＢＵは、データ処理部から入力したデジタルデータから変調用のベースバンド信号を生成して処理するように構成されており、発振器ＯＳＲは、無線周波数の搬送波を生成するように構成されている。また、ミキサＭＩＸは、ベースバンド処理部ＢＢＵで生成されたベースバンド信号を、発振器ＯＳＲで生成された搬送波に重畳して、無線周波数の信号を生成するように構成されている。さらに、電力増幅器ＰＡは、ミキサＭＩＸから出力される無線周波数の信号を増幅するように構成され、バランＢＬは、平衡と不平衡の状態にある電気信号を変換するための素子である。
【００４１】
無線通信部ＲＦＵの送信部は上記のように構成されており、以下にその動作を説明する。まず、ベースバンド処理部ＢＢＵにおいて、データ処理部から入力したデジタルデータから変調用のベースバンド信号が生成される。そして、このベースバンド信号と、発振器ＯＳＲで生成された搬送波とをミキサＭＩＸで混合することにより変調されて、無線周波数の信号が生成される。この無線周波数の信号は、電力増幅器ＰＡで増幅された後、バランＢＬを介して無線通信部ＲＦＵから出力される。その後、無線通信部ＲＦＵから出力された無線周波数の信号は、無線通信部ＲＦＵと電気的に接続されているアンテナＡＮＴ１から送信される。以上のようにして、センサノードから無線周波数の信号を送信することができる。
【００４２】
続いて、図６は、主に、センサノードに含まれる無線通信部ＲＦＵの受信部における詳細な構成例を示すブロック図である。図５において、無線通信部ＲＦＵは、ベースバンド処理部ＢＢＵ、ミキサＭＩＸ、発振器ＯＳＲ、低雑音増幅器ＬＮＡ、バランＢＬを有している。
【００４３】
バランＢＬは、平衡と不平衡の状態にある電気信号を変換するための素子である。また、低雑音増幅器ＬＮＡは、受信した微弱な受信信号を増幅するように構成されている。発振器ＯＳＲは、無線周波数の搬送波を生成するように構成されており、ミキサＭＩＸは、低雑音増幅器ＬＮＡで増幅された受信信号を、発振器ＯＳＲで生成された搬送波に重畳して、ベースバンド信号を生成するように構成されている。ベースバンド処理部ＢＢＵは、復調されたベースバンド信号からデジタルデータを生成して処理するように構成されている。
【００４４】
無線通信部ＲＦＵの受信部は上記のように構成されており、以下にその動作を説明する。まず、アンテナＡＮＴ１で受信された受信信号は、バランＢＬを介して低雑音増幅器ＬＮＡに入力して増幅される。その後、増幅された受信信号は、発振器ＯＳＲで生成された搬送波とミキサＭＩＸで混合することにより復調されて、ベースバンド信号が生成される。そして、復調されたベースバンド信号は、ベースバンド処理部ＢＢＵにおいて、デジタルデータに変換されて処理される。以上のようにして、センサノードで受信信号を受信することができる。
【００４５】
＜脈波センサの検出原理＞
本実施の形態では、生体情報を検出する生体センサとして、例えば、脈波センサを想定している。そこで、以下では、この脈波センサの検出メカニズムについて説明する。
【００４６】
図７は、脈波センサの検出原理を説明する図である。図７（ａ）は、脈波センサの検出原理を説明する模式図であり、図７（ｂ）は、脈波センサにおける検出波形の一例を示す図である。まず、図７（ａ）において、生体内の血管（動脈）ＢＶが図示されており、生体に接触するように脈波センサＰＷＳが配置されている。脈波センサＰＷＳは、例えば、緑色光を射出する発光ダイオードＬＥＤと、血管ＢＶからの反射光を受光するフォトダイオードＰＤとを有している。このように構成されている脈波センサＰＷＳの検出原理について説明する。図７（ａ）において、生体には脈波が存在する。この脈波は、心臓が血液を送り出すことに伴い発生する血管ＢＶの周期的な容積変化を表す。したがって、例えば、図７（ａ）に示すように、脈波センサＰＷＳに含まれる発光ダイオードＬＥＤから緑色光を血管ＢＶに照射させると、血管ＢＶの周期的な容積変化に対応して、血管ＢＶでの入射光の吸収量が変化する結果、血管ＢＶからの反射光に周期的な強度変化が生じる。この反射光の周期的な強度変化を脈波センサＰＷＳに含まれるフォトダイオードＰＤで検出することにより、脈波を検出することができる。
【００４７】
図７（ｂ）は、脈波センサＰＷＳに内蔵されているフォトダイオードＰＤから出力されるアナログ信号を模式的に示す図である。図７（ｂ）に示すように、アナログ信号は、脈波に対応する周期的な波形を有していることがわかる。したがって、このアナログ信号を解析することにより、生体の脈波に関する生体情報を得ることができる。
【００４８】
＜センサノードの実装構成＞
続いて、本実施の形態におけるセンサノード（電子装置）ＮＤの実装構成について説明する。図８は、本実施の形態におけるセンサノードＮＤの模式的な実装構成を示す模式図である。図８に示すように、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、基板ＷＢ１と基板ＷＢ２とを有し、基板ＷＢ１および基板ＷＢのそれぞれに電子部品が搭載されている。そして、図８に示すように、基板ＷＢ１と基板ＷＢ２に挟まれるようにリチウムイオン電池ＬＩＢが配置されており、基板ＷＢと基板ＷＢとは、例えば、導電性部材ＣＭによって、互いに電気的に接続されている。
【００４９】
＜＜センサノードの装着形態＞＞
センサノードＮＤは、生体に接触可能な位置に配置されることを前提としており、例えば、本実施の形態では、センサノードＮＤを眼鏡フレームに装着することを想定している。図９は、本実施の形態におけるセンサノードＮＤを眼鏡ＧＬＳの眼鏡フレームＦＲに装着した状態を示す図である。特に、本実施の形態におけるセンサノードＮＤには、脈波センサが内蔵されており、この脈波センサによる脈波の検出を行なうため、人体の「こめかみ」に対応する眼鏡フレームＦＲの位置にセンサノードＮＤが取り付けられている。
【００５０】
このように、本実施の形態におけるセンサノードＮＤを眼鏡フレームＦＲに取り付けることにより、以下に示す使用用途に対応することができる。すなわち、センサノードＮＤに内蔵されている脈波センサを人体の「こめかみ」に接触させることにより、脈波を検出して人体の活動量を測定することができる。また、センサノードＮＤに内蔵されている加速度センサから人体の頭部の動きを把握し、この頭部の動きに対応した加速度に関する情報から居眠り運転をスマートフォンで監視することができる。さらに、センサノードＮＤに内蔵されている体温を検出する温度センサと、外気温を検出する温度センサとをモニタリングし、体温と外気温との温度差などの情報に基づいて、熱中症をスマートフォンで監視することができる。また、センサノードＮＤに内蔵されている脈波センサと加速度センサと温度センサに関する情報を総合することにより、老人の見守りや転倒検出通知を行なうことにも適用することができる。さらには、センサノードＮＤに集音するためのマイクを内蔵することにより、発話量の測定にも応用することができる。このように、本実施の形態におけるセンサノードＮＤを眼鏡フレームＦＲに取り付けることにより、様々な用途に適用することができ、有用性が高いことがわかる。したがって、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、眼鏡フレームＦＲに取り付けられるほど小型化する必要があり、本実施の形態では、この要求に応えるべく、センサノードＮＤにおける高精度の検出精度を実現させながら、センサノードＮＤを小型化も実現している点で有用性が高い。以下では、例えば、眼鏡フレームＦＲに本実施の形態におけるセンサノードＮＤを取り付けることを想定して具現化されたセンサノードＮＤの詳細な実装構成について説明する。
【００５１】
＜＜詳細な実装構成＞＞
図１０は、本実施の形態におけるセンサノードを眼鏡フレームに装着した状態を想定して、センサノードの内部構造を示す模式図である。図１０に示すように、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、眼鏡フレームＦＲに取り付けられており、大きく分けて２つの構成要素に分離されている。つまり、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、互いに分離された２つの構成要素を有し、この２つの構成要素で眼鏡フレームＦＲを挟むように、センサノードＮＤが眼鏡フレームＦＲに取り付けられている。
【００５２】
図１０において、センサノードＮＤを構成する２つの構成要素のうちの１つの構成要素は、眼鏡フレームＦＲと人体ＬＢとに挟まれ、かつ、人体ＬＢに接触するように配置されている。このとき、図１０では、人体ＬＢの内部に存在する血管ＢＶが図示されている。
【００５３】
まず、センサノードＮＤを構成する２つの構成要素のうち、人体ＬＢに接触する構成要素は、基板ＷＢ１を有し、この基板ＷＢ１の表面（図１０の右面）には、脈波を検出する脈波センサＰＷＳと、体温を検出する温度センサＴＳとが搭載されている。ここで、脈波センサＰＷＳの基板ＷＢ１の表面からの高さは、温度センサＴＳの基板ＷＢ１の表面からの高さよりも高くなっている。さらに言えば、脈波センサＰＷＳの基板ＷＢ１の表面からの高さは、基板ＷＢ１の表面に搭載されている電子部品の中で最も高くなっている。この結果、脈波センサＰＷＳは、人体ＬＢに接触するように構成されていることになる。
【００５４】
一方、基板ＷＢ１の裏面（図１０の左面）には、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１が搭載されている。すなわち、基板ＷＢ１の両面には、電子部品（半導体部品）が搭載されていることになる。このように、基板ＷＢ１は、表面に搭載され、かつ、脈波（生体情報）を検出する脈波センサＰＷＳと、裏面に搭載され、かつ、脈波センサＰＷＳで検出した脈波に対応するアナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１とを有している。
【００５５】
次に、図１０において、眼鏡フレームＦＲの外側に、センサノードＮＤを構成する２つの構成要素のうちのもう１つの構成要素が配置されている。この構成要素は、基板ＷＢ２を有し、この基板ＷＢ２の表面（図１０の左面）には、コネクタＣＮＴと、昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４と、無線通信部ＲＦＵとして機能する半導体装置ＳＡ３と、アンテナＡＮＴ１とが搭載されている。一方、基板ＷＢ２の裏面（図１０の右面）には、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵから出力されたデジタル信号を入力して処理するデータ処理部ＤＰＵとして機能する半導体装置ＳＡ２が搭載されている。さらに、基板ＷＢ２と眼鏡フレームＦＲとの間に挟まれるように、充放電可能なリチウムイオン電池ＬＩＢが配置されている。そして、基板ＷＢ２の表面に搭載されているコネクタＣＮＴは、リチウムイオン電池ＬＩＢと電気的に接続されており、リチウムイオン電池ＬＩＢを充電する際の充電電流が流れる。すなわち、本実施の形態におけるセンサノードＮＤに内蔵されているリチウムイオン電池ＬＩＢは、充電可能であり、このリチウムイオン電池ＬＩＢを充電する際には、コネクタＣＮＴに充電用電源を接続して、リチウムイオン電池ＬＩＢを充電することになる。特に、本実施の形態におけるコネクタＣＮＴは、マイクロＵＳＢに対応している。
【００５６】
また、基板ＷＢ２の表面に搭載されている昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４は、リチウムイオン電池ＬＩＢと電気的に接続されており、リチウムイオン電池ＬＩＢから供給される動作電圧から動作電圧よりも高い高電圧を生成する。特に、半導体装置ＳＡ４は、ＤＣ／ＤＣコンバータから構成され、生成された高電圧は、基板ＷＢ１の表面に搭載されている脈波センサＰＷＳに供給され、脈波センサＰＷＳを動作させるために使用される。このように、基板ＷＢ１と基板ＷＢ２とは電気的に接続されている。
【００５７】
以上のことから、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、基板ＷＢ１の裏面と基板ＷＢ２の裏面とが対向するよう配置されており、この基板ＷＢ１と基板ＷＢ２との間に、眼鏡フレームＦＲとリチウムイオン電池ＬＩＢとが配置されている。ここで、図１０に示すように、基板ＷＢ１の外形サイズは、基板ＷＢ２の外形サイズよりも小さくなっている。さらに、図１０において、基板ＷＢ２に着目すると、基板ＷＢ２の表面に搭載されているアンテナＡＮＴ１とコネクタＣＮＴとは、最も離れるように対極に配置されている。また、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、アンテナＡＮＴ１と平面的に重なる導体部材を有していない。以上のようにして、本実施の形態におけるセンサノードＮＤが実装構成されていることになる。
【００５８】
＜＜基板ＷＢ１の平面的な実装構成＞＞
以下では、本実施の形態におけるセンサノードＮＤを構成する基板ＷＢ１の平面的な実装構成について説明する。図１１は、本実施の形態におけるセンサノードＮＤの構成要素である基板ＷＢ１の平面的な実装構成を示す模式図である。特に、図１１（ａ）は、基板ＷＢ１の表面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図であり、図１１（ｂ）は、基板ＷＢ１の裏面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図である。
【００５９】
まず、図１１（ａ）に示すように、基板ＷＢ１は、略正方形形状をしており、中央部に脈波センサＰＷＳが搭載されているとともに、周辺部に温度センサＴＳを含むその他の電子部品が搭載されている。一方、図１１（ｂ）に示すように、基板ＷＢ１の裏面には、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１と、電界効果トランジスタＱ１、Ｑ２およびオペアンプＯＰＡＭＰが搭載されている。以上のように、基板ＷＢ１の両面に電子部品が搭載されている。
【００６０】
＜＜基板ＷＢ２の平面的な実装構成＞＞
続いて、本実施の形態におけるセンサノードＮＤを構成する基板ＷＢ２の平面的な実装構成について説明する。図１２は、本実施の形態におけるセンサノードＮＤの構成要素である基板ＷＢ２の平面的な実装構成を示す模式図である。特に、図１２（ａ）は、基板ＷＢ２の表面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図であり、図１２（ｂ）は、基板ＷＢ２の裏面側に搭載された電子部品の実装構成を示す図である。
【００６１】
図１２（ａ）において、基板ＷＢ２は、略長方形形状をしており、基板ＷＢ２の左側から順番に、コネクタＣＮＴ、昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４、集音機能を有するマイクＭＫ，無線通信部ＲＦＵとして機能する半導体装置ＳＡ３、アンテナＡＮＴ１が配置されている。したがって、図１２（ａ）からわかるように、コネクタＣＮＴとアンテナＡＮＴ１とは、最も離れるように基板ＷＢ２の対極に配置されている。
【００６２】
図１２（ｂ）において、基板ＷＢ２の左側から順番に、充電制御部ＣＣＵ（半導体装置）、スイッチＳＷおよび電池接続部ＢＣＵ、加速度センサＡＳ、データ処理部ＤＰＵとして機能する半導体装置ＳＡ２が搭載されている。このとき、図１２（ａ）および図１２（ｂ）からわかるように、アンテナＡＮＴ１と平面的に重なる領域には、電子部品などの導体部材は配置されていない。以上のように、基板ＷＢ２の両面に電子部品が搭載されている。
【００６３】
＜実施の形態における特徴＞
次に、本実施の形態における特徴点について説明する。本実施の形態における第１特徴点は、例えば、図１０に示すように、センサノードＮＤを互いに分離された基板ＷＢ１と基板ＷＢ２とから構成する点にある。これにより、基板ＷＢ１の表面に搭載された脈波センサＰＷＳを人体ＬＢに接触可能なように構成しながら、基板ＷＢ２の表面に形成されたアンテナＡＮＴ１を人体ＬＢから遠ざけることができる。これにより、アンテナＡＮＴ１が人体ＬＢに近づくことによるアンテナＡＮＴ１の通信特性の劣化を抑制することができ、良好な通信特性を得ることができる。さらに、本実施の形態における第１特徴点によれば、基板ＷＢ１に脈波センサＰＷＳ、温度センサＴＳおよびＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１を搭載し、その他の電子部品を基板ＷＢ１とは分離された基板ＷＢ２に搭載することにより、基板ＷＢ１の外形サイズの小型化を図ることができる。このことは、人体ＬＢと接触させる脈波センサＰＷＳが搭載された基板ＷＢ１のサイズを小さくできることを意味し、これによって、基板ＷＢ１の外形サイズを、人体ＬＢにとって「苦にはならない」レベルのサイズから、「意識しない」レベルへの小型化を実現することができる。特に、本実施の形態では、基板ＷＢ１の表面には、主に、脈波センサＰＷＳと温度センサＴＳとを搭載し、基板ＷＢ１の裏面に、主に、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１を搭載する両面実装を実現することにより、さらなる基板ＷＢ１の小型化を図ることができる。つまり、本実施の形態では、基板ＷＢ１と基板ＷＢ２とを分離することによる効果と、基板ＷＢ１の両面に電子部品を搭載することによる効果との相乗効果によって、基板ＷＢ１の小型化を図ることができる。例えば、基板ＷＢ１の表面に、脈波センサＰＷＳや温度センサＴＳとともに、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１も搭載する構成では、基板ＷＢ１の外形サイズが大きくなってしまい、人体ＬＢに煩わしさを与える可能性がある。これに対し、本実施の形態のように、基板ＷＢ１の表面には、主に、脈波センサＰＷＳと温度センサＴＳとを搭載し、基板ＷＢ１の裏面に、主に、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１を搭載する両面実装を実現することにより、基板ＷＢ１の小型化を図ることができるのである。
【００６４】
さらには、脈波センサＰＷＳにＡ／Ｄ変換部を内蔵しない構成も、基板ＷＢ１の小型化に寄与している。なぜなら、脈波センサＰＷＳにＡ／Ｄ変換部を内蔵すると、脈波センサＰＷＳ自体のサイズが大きくなってしまうとともに、脈波センサＰＷＳとともに基板ＷＢ１の表面に搭載されている温度センサ自体にもＡ／Ｄ変換部を内蔵する必要性が生じ、この結果、温度センサＴＳのサイズも大きくなってしまうからである。すなわち、脈波センサＰＷＳにＡ／Ｄ変換部を内蔵すると、脈波センサＰＷＳからの出力はデジタル信号となるが、温度センサＴＳからの出力は、アナログ信号のままなので、温度センサＴＳにもＡ／Ｄ変換部を内蔵させて出力をデジタル信号とする必要が生じるからである。この場合、脈波センサＰＷＳだけでなく、温度センサＴＳにもＡ／Ｄ変換部を内蔵させる必要性が生じる結果、二重にＡ／Ｄ変換部を形成することも基板ＷＢ１のサイズの増大を招く要因となる。これに対し、本実施の形態では、脈波センサＰＷＳとＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとを分離しているので、この分離されたＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを脈波センサＰＷＳと温度センサＴＳで共用することができる。すなわち、分離されたＡ／Ｄ変換部ＡＤＵによって、脈波センサＰＷＳにおけるＡ／Ｄ変換を実施できるとともに、温度センサＴＳにおけるＡ／Ｄ変換も実施できることになる。この結果、本実施の形態によれば、脈波センサＰＷＳと温度センサＴＳに共用の1つのＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを設ければよいので、二重にＡ／Ｄ変換部を設ける必要もなくなり、この観点からも、基板ＷＢ１の小型化を図ることができる。
【００６５】
さらに、脈波センサＰＷＳとＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとを分離する構成は、上述した基板ＷＢ１の小型化に寄与するだけでなく、雑音に強く高精度に脈波を検出することができるというセンサノードの性能向上にも寄与する。以下に、この点について説明する。
【００６６】
例えば、脈波センサＰＷＳにＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを内蔵する場合、内蔵されるＡ／Ｄ変換部ＡＤＵの性能は、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵを別部品として採用する場合に比べて、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵの性能の向上を図ることが困難となる。なぜなら、脈波センサＰＷＳにＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを内蔵する場合、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵの高性能化を要求すると、必然的に、脈波センサＰＷＳのサイズの増大を招くことになり、脈波センサＰＷＳのサイズを小型化するためには、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵの性能を妥協する必要が生じるからである。これに対し、本実施の形態のように、Ａ／Ｄ変換部ＡＤＵを脈波センサＰＷＳから分離して別部品として構成する場合、脈波センサＰＷＳの小型化を気にすることなく、高性能なＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する専用の半導体装置ＳＡ１を選択することが可能となるからである。これにより、本実施の形態によれば、脈波センサＰＷＳの小型化と、高性能なＡ／Ｄ変換部ＡＤＵを採用することによるセンサノードＮＤの性能向上とを両立できる。
【００６７】
さらに、本実施の形態では、基板ＷＢ１の小型化を図る観点から、基板ＷＢ１の表面に脈波センサＰＷＳを搭載する一方、基板ＷＢ１の裏面にＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１を搭載している。このとき、特に、脈波センサＰＷＳとＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１とを平面的に重なるように配置することも、センサノードの性能向上に寄与している。なぜなら、脈波センサＰＷＳとＡ／Ｄ変換部ＡＤＵとして機能する半導体装置ＳＡ１とを平面的に重なるように配置する場合、基板を貫通する貫通電極（ビアプラグ）によって最小限の距離で脈波センサＰＷＳと半導体装置ＳＡ１とを電気的に接続することができるからである。すなわち、脈波センサＰＷＳと半導体装置ＳＡ１とを最小限の距離で接続できるということは、脈波センサＰＷＳから出力されたアナログ信号が伝達する距離を短くできることを意味しているからである。つまり、アナログ信号には、雑音が乗りやすいことから、アナログ信号が伝達する距離が長くなればなるほど、アナログ信号に雑音が加わる確率が大きくなり、これによって、アナログ信号の劣化が生じることになる。言い換えれば、アナログ信号の伝達距離を短くできれば、アナログ信号に雑音が加わる確率を小さくすることができる。したがって、このこととアナログ信号を変換したデジタル信号が雑音に強いこととを考慮すれば、本実施の形態によれば、脈波センサＰＷＳからの検出信号のＳ／Ｎ比を劣化させることなく、高精度に脈波を検出することができるのである。このことは、センサノードの性能向上を図ることができることを意味し、さらに広い観点では、高精度の生体情報（脈波）を利用したスマートフォンによる健康管理の精度を高めることができることになる。
【００６８】
続いて、本実施の形態における第２特徴点は、例えば、図１０に示すように、基板ＷＢ１ではなく、基板ＷＢ２に昇圧部ＨＶＵを搭載している点にある。昇圧部ＨＶＵは、リチウムイオン電池ＬＩＢから供給される動作電圧から動作電圧よりも高い高電圧を生成し、この高電圧を脈波センサＰＷＳに供給する機能を有している。したがって、昇圧部ＨＶＵを脈波センサＰＷＳと同じ基板ＷＢ１に搭載することが自然であると考えることができる。ところが、昇圧部ＨＶＵを基板ＷＢ１に搭載する構成では、人体ＬＢに悪影響を及ぼすことが懸念されるのである。すなわち、昇圧部ＨＶＵは、例えば、ＤＣ／ＤＣコンバータから構成されるが、ＤＣ／ＤＣコンバータは発熱しやすい。このことから、昇圧部ＨＶＵを人体ＬＢの近くに配置される基板ＷＢ１に搭載すると、必然的に、昇圧部ＨＶＵが人体ＬＢに近づくことになり、これによって、人体ＬＢに低温やけどを生じさせるおそれが高まる。さらには、基板ＷＢ１には、人体ＬＢの体温を検出する温度センサＴＳも搭載されており、基板ＷＢ１に発熱しやすい昇圧部ＨＶＵを搭載すると、昇圧部ＨＶＵからの発熱の影響によって、温度センサＴＳにおける体温の検出精度が劣化するおそれがある。このことから、本実施の形態では、発熱する昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４を人体ＬＢに近い基板ＷＢ１ではなく、人体ＬＢから離れた基板ＷＢ２に搭載している。これにより、本実施の形態によれば、人体ＬＢに低温やけどを生じさせるおそれを抑制できるとともに、温度センサＴＳにおける体温の検出精度の劣化を抑制することができる。
【００６９】
さらに、本実施の形態では、図１０に示すように、昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４を基板ＷＢ２の表面に搭載していることにより、以下に示す利点も得ることができる。例えば、基板ＷＢ２の裏面側には、リチウムイオン電池ＬＩＢが配置されているが、安全性を考えて、リチウムイオン電池ＬＩＢを約６０℃に保つ必要がある。したがって、例えば、基板ＷＢ２の裏面に昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４を搭載すると、この半導体装置ＳＡ４とリチウムイオン電池ＬＩＢとが近接することになる。この場合、リチウムイオン電池ＬＩＢは、半導体装置ＳＡ４からの発熱の影響を受けやすくなり、リチウムイオン電池ＬＩＢの温度が約６０℃を超えてしまうことも考えられる。このことから、本実施の形態では、図１０に示すように、昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４を基板ＷＢ２の表面に搭載している。これにより、半導体装置ＳＡ４で発生した熱は、基板ＷＢ２の裏面側に配置されているリチウムイオン電池ＬＩＢに伝わりにくくなる結果、リチウムイオン電池ＬＩＢに与える悪影響を抑制することができる。これにより、本実施の形態によれば、昇圧部ＨＶＵの発熱に起因するリチウムイオン電池ＬＩＢの温度上昇を抑制することができる結果、リチウムイオン電池ＬＩＢの安全性を確保することができ、引いては、センサノードＮＤの信頼性向上を図ることができる。
【００７０】
さらに、本実施の形態では、図１０に示すように、昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４をコネクタＣＮＴに近接して配置している。これにより、発熱部品である半導体装置ＳＡ４からの放熱効率を向上することができる。なぜなら、コネクタＣＮＴは、熱伝導率の高い金属部材から構成されており、半導体装置ＳＡ４をコネクタＣＮＴに近接配置することにより、半導体装置ＳＡ４で発生した熱を、近接配置されたコネクタＣＮＴから効率良く放散させることができるからである。これにより、本実施の形態によれば、昇圧部ＨＶＵとして機能する半導体装置ＳＡ４自体の温度上昇も抑制することができ、これによって、半導体装置ＳＡ４自体の誤動作も防止できる。
【００７１】
また、熱による誤動作を防止するため、例えば、図１０に示すように、発熱部品である半導体装置ＳＡ４から、データ処理部ＤＰＵとして機能する半導体装置ＳＡ２や、無線通信部ＲＦＵとして機能する半導体装置ＳＡ３を遠ざけることも有効である。この場合、データ処理部ＤＰＵとして機能する半導体装置ＳＡ２や、無線通信部ＲＦＵとして機能する半導体装置ＳＡ３は、同じ基板ＷＢ２に搭載されている半導体装置ＳＡ４からの熱の影響を受けにくくなり、これによって、熱に起因する半導体装置ＳＡ２および半導体装置ＳＡ３の誤動作を抑制することができる。したがって、この観点からも、センサノードＮＤの信頼性を向上することができることになる。
【００７２】
次に、本実施の形態における第３特徴点は、アンテナＡＮＴ１の送受信特性を向上するための工夫点にある。具体的に、アンテナＡＮＴ１の送受信特性を向上させる第１工夫点として、例えば、図１０に示すように、基板ＷＢ２に搭載されているアンテナＡＮＴ１と、基板ＷＢ２に搭載されているコネクタＣＮＴとは、最も離れるように配置されている。言い換えれば、アンテナＡＮＴ１とコネクタＣＮＴとは、基板ＷＢ２の互いに反対側の辺に配置されているということもできる。すなわち、アンテナＡＮＴ１とコネクタＣＮＴとは、基板ＷＢ２の対極に配置されているということができる。これにより、本実施の形態によれば、アンテナＡＮＴ１の送受信特性を向上することができる。なぜなら、コネクタＣＮＴは、導体部材から構成されているため、コネクタＣＮＴがアンテナＡＮＴ１の近くに配置されていると、アンテナＡＮＴ１の送受信特性に悪影響が生じるからである。すなわち、アンテナＡＮＴ１の送受信特性は、アンテナＡＮＴ１の近傍に導体部材が存在すると悪化するため、本実施の形態では、導体部材から構成されるコネクタＣＮＴをアンテナＡＮＴ１からできる限り離すことにより、コネクタＣＮＴによるアンテナＡＮＴ１の送受信特性への悪影響を最小限に抑制することができるのである。
【００７３】
さらに、本実施の形態では、アンテナＡＮＴ１の通信特性を向上するための第２工夫点も有している。例えば、図１０および図１２に示すように、本実施の形態におけるセンサノードＮＤは、アンテナＡＮＴ１と平面的に重なる導体部材が存在しないように構成されている。具体的には、図１０に示すように、基板ＷＢ２に搭載されている電子部品とアンテナＡＮＴ１とは平面的に重ならないように配置されているとともに、リチウムイオン電池ＬＩＢともアンテナＡＮＴ１が平面的に重ならないように配置されている。これにより、本実施の形態によれば、アンテナＡＮＴ１と平面的に重なる導体部材が存在しないことから、アンテナＡＮＴ１と平面的に重なる領域に導体部材が存在する場合に比べて、アンテナＡＮＴ１の送受信特性を向上することができる。
【００７４】
以上のことから、本実施の形態によれば、アンテナＡＮＴ１とコネクタＣＮＴとを対極に配置するという第１工夫点と、アンテナＡＮＴ１と平面的に重なる導体部材を有しないという第２工夫点とを設計思想として、センサノードＮＤをレイアウト構成している。この結果、本実施の形態によれば、第１工夫点と第２工夫点との相乗効果によって、アンテナＡＮＴ１の送受信特性の向上を図ることができる。
【００７５】
このように、本実施の形態によれば、第１特徴点と第２特徴点と第３特徴点とを有していることから、生体情報を検出する生体センサを組み込んだセンサノードＮＤの小型化と、生体センサでの検出精度の向上と、良好な通信特性を有するセンサノードＮＤを実現できるという顕著な効果を得ることができる。
【００７６】
＜変形例＞
続いて、実施の形態における変形例について説明する。実施の形態では、例えば、図９に示すように、センサノードＮＤを眼鏡フレームＦＲに装着する形態について説明したが、実施の形態における技術的思想は、これに限らず、センサノードＮＤを時計バンドに装着する形態にも適用することができる。
【００７７】
図１３は、腕時計ＷＴにセンサノードＮＤを装着する形態を示す図である。特に、図１３（ａ）は、腕時計ＷＴの表面側から見た模式図であり、図１３（ｂ）は、腕時計ＷＴの裏面側から見た模式図である。図１３（ａ）に示すように、腕時計ＷＴは、文字盤を含む本体部ＢＤと、本体部ＢＤに接続された時計バンドＢＬＴとを有している。そして、図１３（ｂ）に示すように、時計バンドＢＬＴには、センサノードＮＤが取り付けられている。これにより、例えば、腕時計ＷＴを人体の手首に装着した場合、手首の裏にある脈にセンサノードＮＤを接触させることができる。これにより、センサノードＮＤを腕時計ＷＴに取り付ける場合も、センサノードＮＤに内蔵されている脈波センサによって、人体の脈波を検出することができる。特に、センサノードＮＤを眼鏡フレームに取り付ける形態では、主に眼鏡を掛けた人に適用されるが、本変形例のように、腕時計にセンサノードＮＤを取り付ける形態では、眼鏡の装着の有無に関わらず、幅広い人々に適用することができる。
【００７８】
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００７９】
ＡＤＵ  Ａ／Ｄ変換部
ＡＮＴ１  アンテナ
ＢＬＴ  時計バンド
ＣＮＴ  コネクタ
ＤＰＵ  データ処理部
ＦＲ  眼鏡フレーム
ＨＶＵ  昇圧部
ＬＩＢ  リチウムイオン電池
ＮＤ  センサノード
ＰＷＳ  脈波センサ
ＲＦＵ  無線通信部
ＴＳ  温度センサ
ＷＢ１  基板
ＷＢ２  基板
【図１】
2017104239.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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