特開 2024-179950 センサユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024179950

(43)【公開日】2024-12-26

(54)【発明の名称】センサユニット

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/01 20060101AFI20241219BHJP

   A61B 5/00 20060101ALI20241219BHJP

【ＦＩ】

A61B5/01 100

A61B5/00 102A

A61B5/00 N

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023099299

(22)【出願日】2023-06-16

(71)【出願人】

【識別番号】000107619

【氏名又は名称】スターライト工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003823

【氏名又は名称】弁理士法人柳野国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】人見 直樹

【テーマコード（参考）】

4C117

【Ｆターム（参考）】

4C117XB01

4C117XB02

4C117XC11

4C117XD01

4C117XE06

4C117XE23

4C117XJ47

(57)【要約】

【課題】ヘルメットを使用しない場合でも、使用者の頭部における生体情報と環境情報とを安定的に取得することができる、センサユニットを提供する。
【解決手段】センサユニット１０は、左右一対の耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌと、一対の耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌを後側で連結する連結部１２と、右耳掛け部１１Ｒの後方に形成されて右耳掛け部１１Ｒよりも内側に膨出する第一膨出部１３と、右耳掛け部１１Ｒから前側に延出される延出部１５と、延出部１５の先端に形成されて使用者Ｕの額に接触する接触部１６と、を備え、生体情報センサである皮膚表面温度センサ１６ａが接触部１６に設けられる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

使用者の生体情報を取得するための生体情報センサを備えるセンサユニットであって、
左右一対の耳掛け部と、前記一対の耳掛け部を後側で連結する連結部と、一方の前記耳掛け部の後方に形成されて当該耳掛け部よりも内側に膨出する第一膨出部と、一方の前記耳掛け部から前側に延出される延出部と、前記延出部に形成されて使用者の額に接触する接触部と、を備え、
前記生体情報センサが前記接触部に設けられる、センサユニット。

【請求項2】

前記第一膨出部が前記耳掛け部よりも内側に膨出する膨出高さは、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、請求項１に記載のセンサユニット。

【請求項3】

前記接触部は、前記延出部の先端側から内側に向かって突出して形成される、請求項１に記載のセンサユニット。

【請求項4】

前記延出部の先端側からの前記接触部の突出量は、２ｍｍ以上６ｍｍ以下である、請求項３に記載のセンサユニット。

【請求項5】

前記延出部における基端部下側には、上側に向かって切り欠き部が形成される、請求項１に記載のセンサユニット。

【請求項6】

他方の前記耳掛け部の後方に形成されて当該耳掛け部よりも内側に膨出する第二膨出部を備える、請求項１に記載のセンサユニット。

【請求項7】

前記生体情報センサが皮膚表面温度センサである、請求項１に記載のセンサユニット。

【請求項8】

使用者の周囲の環境情報を取得するための環境情報センサをさらに備える、請求項１から請求項７の何れか一項に記載のセンサユニット。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

この開示は、使用者の頭部に装着するセンサユニットに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、使用者の生体情報や環境情報を検出するために、各種センサを備えて使用者が装着することができるウェアラブル機器が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－３６０７１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

特許文献１には、ヘルメットに生体情報センサ等を設けて使用者が頭部に装着可能とする技術が記載されている。このような技術において、ヘルメットを用いないようにした場合に、眼鏡やゴーグル等の頭部に装着する物品と干渉しない構成が求められていた。そこで、本開示は、上記に関する課題を解決することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明は、前述の課題解決のために、以下のセンサユニットを構成した。

【0006】

（１）使用者の生体情報を取得するための生体情報センサを備えるセンサユニットであって、左右一対の耳掛け部と、前記一対の耳掛け部を後側で連結する連結部と、一方の前記耳掛け部の後方に形成されて当該耳掛け部よりも内側に膨出する第一膨出部と、一方の前記耳掛け部から前側に延出される延出部と、前記延出部に形成されて使用者の額に接触する接触部と、を備え、前記生体情報センサが前記接触部に設けられる、センサユニット。

【0007】

（１）に記載のセンサユニットによれば、第一膨出部が耳掛け部よりも内側に膨出し、使用者の頭部の表面と、耳掛け部及び延出部と、の間に空間が形成されるため、この空間に眼鏡やゴーグル等の頭部に装着する物品を挿通することが可能となる。

【0008】

（２）前記第一膨出部が前記耳掛け部よりも内側に膨出する膨出高さは、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である、（１）に記載のセンサユニット。

【0009】

（２）に記載のセンサユニットによれば、耳掛け部の耳への掛けやすさを損なうことなく、頭部の表面と耳掛け部及び延出部との間の空間を確保することができる。

【0010】

（３）前記接触部は、前記延出部の先端側から内側に向かって突出して形成される、（１）に記載のセンサユニット。

【0011】

（３）に記載のセンサユニットによれば、接触部が延出部の先端よりも内側に突出し、使用者の頭部の表面と延出部との間に空間が形成されるため、この空間に眼鏡やゴーグル等の頭部に装着する物品を挿通し易くなる。

【0012】

（４）前記延出部の先端側からの前記接触部の突出量は、２ｍｍ以上６ｍｍ以下である、（３）に記載のセンサユニット。

【0013】

（４）に記載のセンサユニットによれば、耳掛け部の耳への掛けやすさを損なうことなく、頭部の表面と延出部との間に空間を確保することができる。

【0014】

（５）前記延出部における基端部下側には、上側に向かって切り欠き部が形成される、（１）に記載のセンサユニット。

【0015】

（５）に記載のセンサユニットによれば、切り欠き部を介して眼鏡やゴーグル等の頭部に装着する物品を挿通し易くなる。

【0016】

（６）他方の前記耳掛け部の後方に形成されて当該耳掛け部よりも内側に膨出する第二膨出部を備える、（１）に記載のセンサユニット。

【0017】

（６）に記載のセンサユニットによれば、第二膨出部が耳掛け部よりも内側に膨出し、使用者の頭部の表面と耳掛け部との間に空間が形成されるため、この空間に眼鏡やゴーグル等の頭部に装着する物品を挿通することが可能となる。

【0018】

（７）前記生体情報センサが皮膚表面温度センサである、（１）に記載のセンサユニット。

【0019】

（７）に記載のセンサユニットによれば、使用者の生体情報として皮膚表面温度（体温）を取得することができる。

【0020】

（８）使用者の周囲の環境情報を取得するための環境情報センサをさらに備える、（１）から（７）の何れか一に記載のセンサユニット。

【0021】

（８）に記載のセンサユニットによれば、使用者の生体情報に併せて周囲の環境情報を取得することにより、使用者の熱中症対策用センサユニットとして用いることが可能となる。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係るセンサユニットによれば、使用者の頭部の表面と、耳掛け部及び延出部と、の間の空間に、眼鏡やゴーグル等の頭部に装着する物品を挿通することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0023】

【図1】一実施形態に係るセンサユニットを示した後方斜視図。

【図2】センサユニットを示した前方斜視図。

【図3】センサユニットの使用状態を示した右側面図。

【図4】センサユニットの使用状態を示した左側面図。

【図5】センサユニットの使用状態を示した平面図。

【図6】センサユニットの断面図。

【図7】右側の蓋部材を取り外した状態のセンサユニットを示した拡大斜視図。

【図8】左側の蓋部材を取り外した状態のセンサユニットを示した拡大斜視図。

【図9】センサユニットの別形態での使用状態を示した右側面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図１から図９を用いて、本発明の一実施形態に係るセンサユニット１０について説明する。センサユニット１０は図３から図５に示す如く、使用者Ｕが両側の耳Ｅに耳掛け部１１（右耳掛け部１１Ｒ及び左耳掛け部１１Ｌ）を掛けることにより、頭部に装着して使用するものである。

【0025】

図３から図５に示す如く、使用者Ｕはセンサユニット１０を頭部に装着した状態で眼鏡Ｇを掛けることが可能である。また、図９に示す別形態での使用状態の如く、使用者Ｕはセンサユニット１０を頭部に装着した状態でマスクＭを掛けることも可能である。本実施形態においては、使用者Ｕがセンサユニット１０を装着した状態において、使用者Ｕから見た方向でセンサユニット１０の前後左右方向を規定する。

【0026】

図１、図２、及び、図５に示す如く、センサユニット１０は平面視でＵ字形状に形成されている。センサユニット１０は、左右一対の耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌ、連結部１２、第一膨出部１３、第二膨出部１４、延出部１５、及び、接触部１６等を主な構成要素として備える。以下、各構成要素について説明する。

【0027】

センサユニット１０は、使用者Ｕの耳Ｅに左右一対の耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌを掛けることにより、使用者Ｕの頭部に装着される。本実施形態に係るセンサユニット１０は、後述するように連結部１２の弾性により使用者Ｕの頭部を挟持することができるため、それぞれの耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌは必ずしも使用者Ｕの耳Ｅに接触する必要はない。即ち、本明細書において「耳Ｅに耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌを掛ける」の文言は、耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌの耳Ｅへの接触の有無に関わらず、「耳Ｅの上方で耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌが保持された状態」を全般的に意味するものである（図３及び図４を参照）。

【0028】

連結部１２は耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌの後側でそれぞれを連結する。連結部１２の内部には金属板１２ａ（図６及び図８を参照）が挿入されている。センサユニット１０は、金属板１２ａの弾性により左右方向内側に向かって収縮するように形成されている。このように、金属板１２ａが使用者Ｕの頭部を挟んで押圧する構成とすることにより、センサユニット１０を安定的に使用者Ｕの頭部に保持することができる。

【0029】

第一膨出部１３は右耳掛け部１１Ｒの後方に、右耳掛け部１１Ｒよりも内側に膨出するように形成される。第一膨出部１３の内部には後述するようにセンサユニット１０を構成する各種の部品が収容される。図１及び図３に示す如く、第一膨出部１３の外面には押しこみ可能なスイッチ１３ｅ、ＬＥＤによる発光体の光を透光する発光表示部１３ｆ、及び、各種の情報を表示する表示窓１３ｇが形成されている。センサユニット１０においては、発光表示部１３ｆから発光される光の色を変更することにより、使用者Ｕの状態（例えば、熱中症の危険度など）を外部に発信することが可能とされる。

【0030】

具体的には図６及び図７に示す如く、第一膨出部１３の内側面（使用者Ｕの頭部に当接する面）には蓋部材１３ａが被せられる。第一膨出部１３は、蓋部材１３ａを取り外すことにより電池Ｂを着脱できるように構成される。第一膨出部１３の内部には、リジット基盤で形成された基板１３ｂ、センサユニット１０における測定の設定（例えば測定頻度等）を切替える切替部１３ｃ、電池Ｂに接触する端子１３ｄ等が設けられる。

【0031】

なお、電池Ｂは本実施形態のようなボタン電池以外にも、リチウム電池等、充電可能な二次電池を使用することも可能である。充電式の電池を採用する場合、第一膨出部１３には充電用の接続部が設けられる。

【0032】

第二膨出部１４は左耳掛け部１１Ｌの後方に、左耳掛け部１１Ｌよりも内側に膨出するように形成される。第二膨出部１４の内部には後述するようにセンサユニット１０において連結部１２の長さを調節する機構が収容される。具体的には図６及び図８に示す如く、第二膨出部１４は外側の蓋部材１４ａと内側の本体部１４ｂとに分割可能に構成されている。本体部１４ｂには溝形状の被挿入部１４ｃが形成され、被挿入部１４ｃの内側には突部１４ｄが形成されている。

【0033】

一方、連結部１２の内部に収容された金属板１２ａの左側端部には溝部１２ｂが形成されている。図８に示す如く、被挿入部１４ｃに金属板１２ａの左側端部が挿入され、溝部１２ｂに突部１４ｄが挿入される。これにより、溝部１２ｂの内部で突部１４ｄがスライド変位可能となり、連結部１２に対して第二膨出部１４を進退可能として、連結部１２の長さを調節することができる。このように、センサユニット１０においては、連結部１２の長さを調節可能とすることにより、使用者Ｕの頭部の大きさが異なる場合でも使用することが可能となる。

【0034】

延出部１５は右耳掛け部１１Ｒから前側に、左側に湾曲した形状に延出される。延出部１５における基端部下側には、上側に向かって切り欠き部が形成されており、この切り欠き部が右耳掛け部１１Ｒとして形成されている。

【0035】

延出部１５の先端には使用者Ｕの額に接触する接触部１６が形成されている。図１に示す如く、接触部１６には使用者Ｕの生体情報を取得するための生体情報センサとして皮膚表面温度センサ１６ａが設けられている。皮膚表面温度センサ１６ａは延出部１５の内部に収容された配線を介して第一膨出部１３の内部の基板１３ｂと接続されている。なお、生体情報センサが、使用者の生体情報として皮膚表面温度以外の情報（例えば、発汗の量など）を取得する構成とすることも可能である。

【0036】

本実施形態において、接触部１６は延出部１５の先端側から内側に向かって突出して形成されている。また、接触部１６には使用者Ｕの額へのフィット感を高めるために弾性体が採用される。

【0037】

センサユニット１０は、使用者Ｕの周囲の環境情報を取得するための環境情報センサとして、外気温湿度センサを第一膨出部１３又は第二膨出部１４の内部に収容することも可能である。この場合、使用者Ｕの生体情報に併せて周囲の環境情報を取得することにより、センサユニット１０を使用者Ｕの熱中症対策用センサユニットとして用いることが可能となる。

【0038】

より詳細には、センサユニット１０に外気温湿度センサを設けた場合は、使用者Ｕの額に接触する皮膚表面温度センサ１６ａで使用者Ｕの皮膚表面温度を測定し、外気温湿度センサで使用者Ｕの周囲の気温と湿度とを測定することにより、使用者Ｕの熱中症危険度を測定する器具として用いられる。

【0039】

具体的には、測定した気温と湿度とから、暑さ指数として知られているＷＢＧＴ指数（湿球黒球温度）の近似値（以下、単に「ＷＢＧＴ」と記載する）を算出し、使用者Ｕの皮膚表面温度とＷＢＧＴとにより、使用者Ｕの熱中症危険度を測定するのである。ＷＢＧＴ指数とは、人体が受ける熱ストレスの大きさを、気温・湿度・風速・輻射熱を考慮して指数化したものであり、この値が大きい場合には、作業やスポーツを休止することが望ましいとされている。

【0040】

上記の如く、本実施形態に係るセンサユニット１０は右側に第一膨出部１３、延出部１５、及び、接触部１６が設けられ、左側に第二膨出部１４が設けられる。但し、センサユニット１０を左右逆にして構成することも可能である。

【0041】

センサユニット１０の外形部を構成する部材の多くには、ポリプロピレン、ポリエチレン、エラストマー樹脂、ＡＢＳ樹脂等の樹脂製素材が採用される。センサユニット１０の強度を担保しつつ低コスト化を図るという観点より、センサユニット１０を構成する各部材にはＡＢＳ樹脂を採用することが好ましい。

【0042】

上記の如く、本実施形態に係るセンサユニット１０によれば、右耳掛け部１１Ｒの後方には、右耳掛け部１１Ｒよりも内側に膨出する第一膨出部１３が形成されている。これにより、図５に示す如く、使用者Ｕの頭部の表面と、右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５と、の間に空間が形成される。そして、この空間に眼鏡ＧのつるＧａやマスクＭの耳掛け部Ｍａ（図９を参照）、ゴーグル等、頭部に装着する物品を挿通することができるため、センサユニット１０と物品とが干渉しないように構成できる。このように、本実施形態に係るセンサユニット１０は、眼鏡やゴーグル等の頭部に装着する物品と干渉することなく使用することを可能としている。

【0043】

センサユニット１０において、第一膨出部１３が右耳掛け部１１Ｒよりも内側に膨出する膨出高さは、２ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上６ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、右耳掛け部１１Ｒの耳Ｅへの掛けやすさを損なうことなく、頭部の表面と右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５との間の空間を確保することができる。すなわち、第一膨出部１３の膨出高さが１０ｍｍより大きいと、耳掛け部１１Ｒが頭部から離れすぎて使用者Ｕの耳Ｅに当たりやすくなるため、センサユニット１０が装着し難くなる。また、第一膨出部１３の膨出高さが２ｍｍより小さいと、右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５が頭部の表面と近い位置で装着される事になるため、頭部の表面と右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５との間の空間が十分に確保できなくなる。

【0044】

また、本実施形態に係るセンサユニット１０においては図５に示す如く、接触部１６は延出部１５の先端側から内側に向かって突出して形成される。これにより、使用者Ｕの頭部の表面と延出部１５との間に空間が形成されるため、この空間に頭部に装着する物品を挿通し易くすることができる。

【0045】

また、センサユニット１０において、延出部１５の先端側からの接触部１６の突出量は、２ｍｍ以上６ｍｍ以下、より好ましくは３ｍｍ以上６ｍｍ以下であることが好ましい。これにより、右耳掛け部１１Ｒの耳Ｅへの掛けやすさを損なうことなく、頭部の表面と延出部１５との間に空間を確保することができる。すなわち、延出部１５の先端側からの接触部１６の突出量が６ｍｍより大きくなるとと、延出部１５が頭部外方に広がり過ぎてしまい、その結果、耳掛け部１１Ｒも頭部から離れすぎてしまうため、センサユニット１０を適切に装着出来る事ができなくなる。また、延出部１５の先端側からの接触部１６の突出量が２ｍｍより小さいと、右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５が頭部の表面と近い位置で装着される事になるため、頭部の表面と右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５との間の空間が十分に確保できなくなる。

【0046】

また、本実施形態に係るセンサユニット１０において、左耳掛け部１１Ｌの後方には、左耳掛け部１１Ｌよりも内側に膨出する第二膨出部１４が形成されている。これにより、図５に示す如く、使用者Ｕの頭部の表面と、左耳掛け部１１Ｌと、の間に空間が形成される。そして、この空間に空間に頭部に装着する物品を挿通することができるため、センサユニット１０と物品とが干渉しないように構成できる。

【0047】

また、センサユニット１０において、延出部１５における基端部下側には、上側に向かって切り欠き部（本実施形態における右耳掛け部１１Ｒ）が形成されることが好ましい。これにより、切り欠き部を介して頭部に装着する物品を挿通し易くなる。すなわち、装着する物品が延出部１５の基端部下側において、延出部１５と交差するように挿通されるため、延出部１５の基端部下側は延出部１５と装着する物品が干渉しやすい部位である。そのため、右耳掛け部１１Ｒを上側に向かって湾曲して切り欠いた切り欠き部とする事で、延出部１５と装着する物品が交差する基端部下側の空間を確保しやすくなる。特に使用者Ｕの頭部の耳から前方においてが装着する物品と延出部１５と交差するように挿通される部分であるため、切り欠き部は延出部１５の基端部下側から使用者Ｕの頭部の耳から前方にかかる部分までかけて形成できるよう、側面視で曲率半径が１５ｍｍ～３０ｍｍの範囲内で形成されている事が望ましい。

【0048】

本実施形態に係るセンサユニット１０において、耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌは側面視で曲率半径が１５～３０ｍｍの範囲内で形成されている。この耳掛け部１１Ｒ・１１Ｌを使用者Ｕの耳に掛けることにより、使用者Ｕの頭部でセンサユニット１０の姿勢を安定的に維持することが可能となる。

【0049】

また、本実施形態に係るセンサユニット１０において、延出部１５は平面視で曲率半径が８０～１２０ｍｍの範囲内で形成されている。これにより、延出部１５を使用者Ｕの頭部の近傍に配置することが可能となる。すなわち、延出部１５の平面視における曲率半径が８０ｍｍより小さいと、耳掛け部１１Ｒが頭部から離れすぎてしまうため、センサユニット１０を適切に装着出来る事ができなくなる。また、延出部１５の平面視における曲率半径が１２０ｍｍより大きいと、右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５が頭部の表面と近い位置で装着される事になるため、頭部の表面と右耳掛け部１１Ｒ及び延出部１５との間の空間が十分に確保できなくなる。

【符号の説明】

【0050】

１０ センサユニット １１ 耳掛け部
１１Ｒ 右耳掛け部 １１Ｌ 左耳掛け部
１１ａ 被係合溝 １１ｂ 収容部
１１ｃ 湾曲部 １２ 連結部
１２ａ 金属板 １２ｂ 溝部
１３ 第一膨出部 １３ａ 蓋部材
１３ｂ 基板 １３ｃ 切替部
１３ｄ 端子 １３ｅ スイッチ
１３ｆ 発光表示部 １３ｇ 表示窓
１４ 第二膨出部 １４ａ 蓋部材
１４ｂ 本体部 １４ｃ 被挿入部
１４ｄ 突部 １５ 延出部
１６ 接触部
１６ａ 皮膚表面温度センサ（生体情報センサ）
Ｕ 使用者 Ｅ 耳
Ｇ 眼鏡 Ｇａ つる
Ｍ マスク Ｍａ 耳掛け部
Ｂ 電池

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】