特開 2024-39543 ウェアラブル電子デバイス、健康管理システムおよび健康管理方法

(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】P2024039543

(43)【公開日】2024-03-22

(54)【発明の名称】ウェアラブル電子デバイス、健康管理システムおよび健康管理方法

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/02 20060101AFI20240314BHJP

   A61B 5/0295 20060101ALI20240314BHJP

   A61B 5/022 20060101ALI20240314BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20240314BHJP

【ＦＩ】

A61B5/02 310D

A61B5/0295

A61B5/022 C

A61B5/022 400F

A61B5/0245 100B

【審査請求】未請求

【請求項の数】22

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022144167

(22)【出願日】2022-09-09

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り Ｂ１．株式会社日経ＢＰ発行、日経トレンディ２０２２年５月号（発行日：令和４年４月４日），第４７頁 Ｂ２．株式会社日経ＢＰ発行、日経トレンディ２０２２年６月号（発行日：令和４年５月２日），第９３頁 Ｂ３．株式会社小学館発行、ＤＩＭＥ２０２２年８月号（発行日：令和４年６月１６日），第２４頁 Ｂ４．株式会社ワン・パブリッシング発行、ＧｅｔＮａｖｉ２０２２年８月号（発行日：令和４年６月２３日），第４１頁 Ｂ５．株式会社マガジンハウス発行、クロワッサン２０２２年７月１０日号Ｎｏ．１０７２号，第６２頁（発行日：令和４年６月２４日） Ｂ６．株式会社ミスター・パートナー発行、今の大ヒットはこれだ！！２０２２年度版（発行日：令和４年７月７日），第３１８頁 Ｂ７．横浜市経済局産業連携推進課発行、２０２２年度ＬＩＰ．横浜トライアル助成金交付対象事業，記者発表資料（発行日：令和４年７月１４日）

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り Ｐ１．第１２回ビジネス創造コンテスト（開催日：令和４年１月２０日） Ｐ２．横浜ビジネスグランプリ２０２２～ＹＯＸＯアワード～セミファイナルプレゼンテーション審査（開催日：令和４年１月２２日） Ｐ３．Ｃｒｅｗｗ株式会社主催スタートアップ企業によるピッチイベント（開催日：令和４年２月２日） Ｐ４．第４３回工業技術見本市「テクニカルショウヨコハマ２０２２」（開催日：令和４年２月２～４日） Ｐ５．第１３０回かわさき起業家オーディション ビジネス・アイデアシーズ市場準決勝（開催日：令和４年２月８日） Ｐ６．ベンチャーピッチｉｎ羽田コーチングプログラム２０２１、予選および最終ピッチ（開催日：令和３年１２月３日、令和４年２月１８日） Ｐ７．第２回ブレークスルービジネスコンテスト、予選および準決勝（開催日：令和４年２月９日（予選）、２１日（準決勝）） Ｐ８．第２０回横浜ベンチャーピッチ（開催日：令和４年２月２４日） Ｐ９．第２回ブレークスルービジネスコンテスト、決勝（開催日：令和４年２月２１日） Ｐ１０．第１３０回かわさき起業家オーディション ビジネス・アイデアシーズ市場決勝（開催日：令和４年３月１１日） Ｐ１１．Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ Ｊａｐａｎ Ｈｅａｌｔｈ Ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ Ｄａｙ（開催日：令和４年５月３１日） Ｐ１２．Ｐｌｕｇ ａｎｄ Ｐｌａｙ Ｊａｐａｎアクセラレータープログラム「Ｓｕｍｍｅｒ／Ｆａｌｌ ２０２２ Ｂａｔｃｈ」（開催日：令和４年６月１日） Ｐ１３．Ｆｕｔｕｒｅ ｏｆ Ｈｅａｌｔｈｃａｒｅ － Ｓｔａｒｔｕｐ Ｐｉｔｃｈ ｉｎ Ｈｅａｌｔｈ Ｔｅｃｈ Ｄｅｖｉｃｅｓ ＆ Ｗｅａｒａｂｌｅｓ（開催日：令和４年６月９日） Ｐ１４．電子機器トータルソリューション展２０２２（開催日：令和４年６月１５～１７日） Ｐ１５．スポルテック２０２２（開催日：令和４年７月２８日）

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り Ｗ１．掲載日：令和４年２月１６日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｓｏｘａｉ．ｃｏ．ｊｐ／、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝Ｈ７ＢＩ５ｍ３Ａ７０Ｍ、ｈｔｔｐｓ：／／ｓｏｘａｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｐｒｏｄｕｃｔｓ／ｓｏｘａｉ－ｒｉｎｇ？ｖａｒｉａｎｔ＝４１４０２５７２７６７４０７ Ｗ２．掲載日：令和４年２月２７日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ａｎａｌｏｇ．ｃｏｍ／ｊｐ／ａｂｏｕｔ－ａｄｉ／ｎｅｗｓ－ｒｏｏｍ／ｐｒｅｓｓ－ｒｅｌｅａｓｅｓ／２０２２／０２－２８－２０２２－ｓｏｘａｉ－ａｄｐｄ４１０１．ｈｔｍｌ Ｗ３．掲載日：令和４年３月１日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍａｋｕａｋｅ．ｃｏｍ／ｐｒｏｊｅｃｔ／ｓｏｘａｉ＿ｒｉｎｇ／、ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｍａｋｕａｋｅ．ｃｏｍ／ｐｒｏｊｅｃｔ／ｓｏｘａｉ＿ｒｉｎｇ／ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ／ Ｗ４．掲載日：令和４年３月３日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｐｒｔｉｍｅｓ．ｊｐ／ｍａｉｎ／ｈｔｍｌ／ｒｄ／ｐ／００００００００４．００００８９０２４．ｈｔｍｌ Ｗ５．掲載日：令和４年３月２８日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｔｍｅｄｉａ．ｃｏ．ｊｐ／ｂｕｓｉｎｅｓｓ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／２２０３／２８／ｎｅｗｓ０３３＿３．ｈｔｍｌ Ｗ６．掲載日：令和４年５月６日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｘｔｒｅｎｄ．ｎｉｋｋｅｉ．ｃｏｍ／ａｔｃｌ／ｃｏｎｔｅｎｔｓ／１８／００６３７／００００１／ Ｗ７．掲載日：令和４年５月１３日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｓｉｇｎａｌ．ｄｉａｍｏｎｄ．ｊｐ／ａｒｔｉｃｌｅｓ／－／１２０８ Ｗ８．掲載日：令和４年５月１５日、ＵＲＬ：ｈｔｔｐｓ：／／ｍｏｏｖ．ｏｏｏ／ａｒｔｉｃｌｅ／６２６９２ｄ３２７４ｄ２３ｃ６６４ｅ８５ａ９２７

(71)【出願人】

【識別番号】521165046

【氏名又は名称】株式会社ＳＯＸＡＩ

(74)【代理人】

【識別番号】110003476

【氏名又は名称】弁理士法人瑛彩知的財産事務所

(72)【発明者】

【氏名】渡邉 達彦

【テーマコード（参考）】

4C017

【Ｆターム（参考）】

4C017AA08

4C017AA09

4C017AA10

4C017AA11

4C017AA12

4C017AB03

4C017AC27

4C017AC28

4C017BC11

4C017BC16

4C017BC20

4C017EE01

4C017FF05

4C017FF17

(57)【要約】

【課題】装着者の生体情報をより精度よく検知することができるウェアラブル電子デバイスを提供する。
【解決手段】ウェアラブル電子デバイスは、環状のリング本体と、前記リング本体の内部に設けられ、環の中心側に向けて光を放射する発光素子と、前記リング本体の内部であって前記発光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を指向角を狭める向きに変化させる第１の光学素子と、を備え、前記リング本体の内周側表面には、前記第１の光学素子が配置された部分が前記第１の光学素子の配置されていない部分よりも前記環の中心側に向けて突出している突部が設けられている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

環状のリング本体と、
前記リング本体の内部に設けられ、環の中心側に向けて光を放射する発光素子と、
前記リング本体の内部であって前記発光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を指向角を狭める向きに変化させる第１の光学素子と、
を備え、
前記リング本体の内周側表面には、前記第１の光学素子が配置された部分が前記第１の光学素子の配置されていない部分よりも前記環の中心側に向けて突出している突部が設けられているウェアラブル電子デバイス。

【請求項2】

前記第１の光学素子の前記環の中心側の端部は、前記内周側表面よりも前記環の中心側に位置している、請求項１に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項3】

前記第１の光学素子は、前記発光素子の指向角を６０°以下にするように構成されている、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項4】

前記第１の光学素子は、前記内周側表面に向かうにつれて、前記発光素子と前記環の中心とを結ぶ半径線から離れる反射面を有している、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項5】

前記反射面は、放物面をなしている、請求項４に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項6】

前記反射面は、前記半径線を軸とした回転放物面をなしている、請求項４に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項7】

前記第１の光学素子は、素子本体と、前記素子本体上に備えられた反射膜と、を備え、
前記反射面は前記反射膜によって構成されている、請求項４に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項8】

前記反射膜は、金属膜である、請求項７に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項9】

前記突部は、頂部が平坦である、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項10】

前記突部の突出寸法は、前記環の内径の５％以上１０％以下である、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項11】

前記リング本体の前記第１の光学素子を覆う部分の厚みは、０．５ｍｍ以下である、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項12】

前記リング本体の内部に設けられ、光を検出する受光素子と、
前記リング本体の内部であって前記受光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を前記受光素子に向けて変化させる第２の光学素子と、
をさらに備え、
前記発光素子および前記受光素子は、これら発光素子および受光素子のそれぞれと、前記環の中心とを結ぶ線分のなす角度が５５°以上９０°以下となるように配置されている、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項13】

前記発光素子に対して備えられた前記第１の光学素子の前記環の中心とを結ぶ半径線に沿う高さ寸法は、前記受光素子に対して備えられた第２の光学素子の前記高さ寸法よりも大きい、請求項１２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項14】

前記発光素子は複数の発光ダイオードを備え、
前記複数の発光ダイオードは、同一または異なる複数の波長の光を発生する、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項15】

前記発光素子は、中心波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光を発生させる緑色ダイオードを含む、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項16】

前記発光素子は、中心波長が６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下の光を発生させるダイオード、および、８１０ｎｍ以上９９０ｎｍ以下の光を発生させるダイオードを含む、請求項１５に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項17】

前記リング本体は、
外周側に配されるとともに前記環の中心側に凹部を備える外装部と、
前記外装部に対して前記環の中心側に一体的に配される封止樹脂部と、
を備え、
前記発光素子および前記第１の光学素子は、前記凹部に配置されるとともに、前記封止樹脂部によって封止されている、請求項１または２に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項18】

前記発光素子および前記第１の光学素子は、前記外装部よりも前記環の中心側に突出するように配置されている、請求項１７に記載のウェアラブル電子デバイス。

【請求項19】

環状のリング本体と、
前記リング本体の内部に設けられ、光を検出する受光素子と、
前記リング本体の内部であって前記受光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を前記受光素子に向けて変化させる第２の光学素子と、
を備え、
前記リング本体の内周側表面には、前記第２の光学素子が配置された部分が前記第２の光学素子の配置されていない部分よりも前記環の中心側に向けて突出している突部が設けられているウェアラブル電子デバイス。

【請求項20】

請求項１または１９に記載のウェアラブル電子デバイスと、
生体に装着された前記ウェアラブル電子デバイスが取得した生体情報に基づいて、容積脈波法により、心拍数、血中酸素飽和度、血圧、および血糖値の少なくとも１つの健康管理情報を算出する制御部と、
前記健康管理情報を出力する出力部と、
を備える、健康管理システム。

【請求項21】

請求項１または１９に記載のウェアラブル電子デバイスを生体に装着して取得した生体情報に基づいて、容積脈波法により、心拍数、血中酸素飽和度、血圧、および血糖値の少なくとも１つの健康管理情報を算出するステップ、
前記健康管理情報を出力するステップ、
を含む、健康管理方法。

【請求項22】

前記ウェアラブル電子デバイスは指輪型であり、前記生体はヒトの指である、請求項２１に記載の健康管理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウェアラブル電子デバイス、健康管理システムおよび健康管理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

本技術分野の背景技術として、特表２０１７－５０６３７６号公報（特許文献１）がある。この公報には、「開示の１側面は、内壁と、外壁と、内壁と外壁との間に配置されたフレキシブルプリント回路基板と、フレキシブルプリント回路基板上に実装された少なくとも１個のコンポーネントとを含むＷＣＤ（ウェアラブルコンピューティングデバイス）を提供し、内壁と外壁のうちの少なくとも１つが、データ伝送とバッテリ再充電と状態表示のうちの少なくとも１つを容易にする窓を画定する」と記載されている（要約参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特表２０１７－５０６３７６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

この特許文献１の段落０２２３には、ベースアセンブリが、ＬＥＤ光をＷＣＤ内部のＣＰＶに向けて集束させるために、集光源１７７０に隣接して位置決めされた光学素子１７９０を含むことが開示されている。しかしながら、特許文献１には、ＷＣＤの装着者の生体情報を精度よく検知するための構成については開示されていない。

【0005】

そこで本発明は、装着者の生体情報をより精度よく検知することができるウェアラブル電子デバイス、健康管理システムおよび健康管理方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために、例えば特許請求の範囲に記載の構成を採用する。
本願は上記課題を解決する手段を複数含んでいるが、その一例を挙げるならば、環状のリング本体と、前記リング本体の内部に設けられ、環の中心側に向けて光を放射する発光素子と、前記リング本体の内部であって前記発光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を指向角を狭める向きに変化させる第１の光学素子と、を備え、前記リング本体の内周側表面には、前記第１の光学素子が配置された部分が前記第１の光学素子の配置されていない部分よりも前記環の中心側に向けて突出している突部が設けられているウェアラブル電子デバイスを提供することを特徴とする。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、装着者の生体情報をより精度よく検知することができるウェアラブル電子デバイス、健康管理システムおよび健康管理方法を提供することができる。
上記した以外の課題、構成および効果は、以下の実施形態の説明により明らかにされる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】図１は、一実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１の斜視図である。

【図2】図２は、一実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１の分解斜視図である。

【図3】図３は、図１のIII－III断面図である。

【図4】図４は、図３の部分拡大図である。

【図5】図５は、一実施形態に係る第１の光学素子１６の斜視図である。

【図6】図６は、図５のVI－VI断面図である。

【図7】図７は、他の実施形態に係る第１の光学素子の斜視図である。

【図8】図８は、他の実施形態に係る第１の光学素子の斜視図である。

【図9】図９は、一実施形態に係る第２の光学素子１８の斜視図である。

【図10】図１０は、図９のＸ－Ｘ断面図である。

【図11】図１１は、他の実施形態に係る第２の光学素子の斜視図である。

【図12】図１２は、他の実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１の断面図である。

【図13】図１３は、一実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１を装着しているヒトの指の断面模式図である。

【図14】図１４は、発光素子と受光素子の相対位置を表す角度θと、受光素子で受光する光の強度との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。

【図15】図１５は、発光素子と受光素子の相対位置を表す角度θと、灌流指標（ＡＣ／ＤＣ）と、の関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。

【図16】図１６は、光学素子がある場合となしの場合の発光素子の放射強度分布である。

【図17】図１７は、一実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１の製造用の治具６００の斜視図である。

【図18】図１８は、図１７の治具６００の分解斜視図である。

【図19】図１９は、一実施形態に係る健康管理システム１００の構成例である。

【図20】図２０は、ウェアラブル電子デバイス１のハードウェア構成の例である。

【図21】図２１は、管理サーバ１０１のハードウェア構成の例である。

【図22】図２２は、ユーザ端末１０２のハードウェア構成の例である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、適宜図面を参照しつつ、一実施形態に係るウェアラブル電子デバイスを基に本技術について説明する。なお各図面において、同一の機能を有する構成については、符号の付与と重ねての説明を省略する場合がある。また、一部の図面には、共通する方位をＸ，Ｙ，Ｚ軸にて示している。これに限定されるものではないが、本実施形態において、方位Ｘ，Ｙ，Ｚは互いに直交している。

【0010】

［ウェアラブル電子デバイス］
図１～３はそれぞれ、一実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１の斜視図、分解斜視図、および図１のIII－III断面図である。また図４は、図３の部分拡大図である。
本技術に係るウェアラブル電子デバイス１は、ヒト等の生体に装着することで、当該生体の生体情報を非侵襲的に取得することができる装置である。

【0011】

一実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１は、リング本体１０と、発光素子１５と、第１の光学素子１６と、を備えている。そして、リング本体１０の内周側表面には、第１の光学素子１６が配置された部分が第１の光学素子１６の配置されていない部分よりも環の中心側に向けて突出している突部１２ａが設けられていることを特徴としている。

【0012】

また、ウェアラブル電子デバイス１は、リング本体１０と、受光素子１７と、第２の光学素子１８と、を備えるものとしても把握することができる。ウェアラブル電子デバイス１は、好ましくは、発光素子１５と受光素子１７の組合せを備えている。そして、発光素子１５および受光素子１７の少なくとも一方に、光学素子１６，１８が組合せられている。このウェアラブル電子デバイス１は、付加的な要素として、電子部品１３、配線板１４、および他の電子素子１９等を備えることができる。
これらの各構成要素について順に説明する。

【0013】

リング本体１０は、環状をなしており、概してウェアラブル電子デバイス１の外形を構成している。リング本体１０は、その内部に発光素子１５、第１の光学素子１６、受光素子１７、および第２の光学素子１８等の構成要素を収容する筐体である。本例のリング本体１０は、外装部１１と、封止樹脂部１２と、を備えている。
なお、各図において、リング本体１０の環軸は、Ｙ軸に沿っている。

【0014】

外装部１１は、リング本体１０の外周側の部分を構成し、環状をなしている。外装部１１は、例えば図２に示すように、環の中心側に凹部１１ａを備えている。凹部１１ａは、外周側に向けて凹んでおり、発光素子１５、第１の光学素子１６、受光素子１７、および第２の光学素子１８等の構成要素はこの凹部１１ａに配置することができる。外装部１１は、外力等から構成要素を守るためにある程度の強度および硬度を有していることが好ましい。外装部１１は、例えば、金属、セラミックス、比較的高強度（例えば、２５℃における引張強度が３０Ｎ／ｍｍ^２以上）の合成樹脂等によって構成することができる。

【0015】

これに限定されるものではないが、外装部１１を構成する金属材料の好適な一例として、例えば、チタン，タンタル，ハフニウム，ジルコニウム，ニオブ，金，白金等の金属またはその合金、ならびにサージカルステンレス等の生体反応性の低いものが挙げられる。これらの金属材料は、強度が高いことに加え、生体反応性が低い点において好ましい。セラミックス材料の好適な一例として、例えば、アルミナ，ジルコニア，イットリア等の酸化物セラミックス、炭化ケイ素，炭化ホウ素，炭化チタン，炭化ジルコニウム等の炭化物セラミックス、窒化アルミニウム，窒化ケイ素，窒化ホウ素等の窒化物セラミックス、二ホウ化チタン，ホウ化タングステン，ホウ化ジルコニウム等が挙げられる。セラミック材料は、硬質で、金属材料とは異なる質感を備える点において好ましい。合成樹脂材料の好適な一例として、例えば、高密度ポリエチレン，ポリプロピレン，アクリロトリルブタジエンスチレン（ＡＢＳ），アクリル系樹脂等の汎用プラスチック、ポリアミド，ポリカーボネート，繊維強化プラスチック等のエンジニアリングプラスチック、ポリイミド，ポリアミドイミド，ポリフェニレンサルファイド等のスーパーエンジニアリングプラスチック等が挙げられる。樹脂材料は、軽量である点において好ましい。これらは１種が単独で用いられてもよいし、２種以上の複合体として用いられていてもよい。

【0016】

封止樹脂部１２は、リング本体１０の環の中心側（内周側）の部分を構成し、環状をなしている。封止樹脂部１２は、外装部１１に対して中心側に一体的に配されることで、凹部１１ａに配置された発光素子１５、第１の光学素子１６、受光素子１７、および第２の光学素子１８等の構成要素を気密および水密に封止することができるようになっている。封止樹脂部１２は、外装部１１に対して一体不可分に構成されていてもよいし、例えば固定部材を介するなどして外装部１１に対して着脱可能に構成されていてもよい。

【0017】

このような封止樹脂部１２は、上記外装部１１と同じ樹脂材料を用いて構成することができる。しかしながら、少なくとも発光素子１５と受光素子１７を覆う部分については、封止樹脂部１２は、発光素子１５と受光素子１７との間の光の伝搬を可能とするために、発光素子１５が発する光を透過する材料によって構成するとよい。透過率は特に制限されないが、例えば、発光素子１５が発する光に対する透過率が５０％以上であるとよく、７０％以上が好ましく、８０％以上、９０％以上であることがより好ましい。これに限定されるものではないが、封止樹脂部１２を構成する樹脂材料の好適例としては、アクリル系樹脂、スチレン系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、エポキシ系樹脂等が挙げられる。封止樹脂部１２を外装部１１に対して一体不可分に構成する場合、例えば、注型成形や、射出成形、トランスファー成形等が可能な熱可塑性樹脂や反応硬化型の熱硬化性樹脂等の樹脂によって構成するとよい。好適な一例として、例えばベースポリマーとしてビスフェノール型（典型的には、ビスフェノールＡ型、ビスフェノールＦ型）のエポキシ樹脂やフェノキシ樹脂を有する反応硬化型樹脂を用いることで、常温ないしは６０℃程度での成形を行うことができるために好ましい。

【0018】

リング本体１０の大きさは厳密には制限されず、生体の装着部位に応じて適宜設定することができる。ウェアラブル電子デバイス１が例えば指輪であるとき、例えば、内径が１３ｍｍ以上３０ｍｍ以下程度の環状とすることが挙げられる。リング本体１０の概形は、幾何学的に完全な円形であってもよいし、概ね円形とみなせる環形状、楕円形状、卵形状などであってよい。また、リング本体１０の環の厚み（環の半径方向の寸法）は、全周にわたって概ね均一であってもよいし、例えば手背に配される部分を相対的に厚く、指間ないしは手掌に配される部分を相対的に薄く構成してもよい。

【0019】

発光素子１５は、リング本体１０の内部に設けられ、環の中心側に向けて光を放射する。発光素子１５は、典型的には、受光素子１７と対になって光センサを構成するための光源である。発光素子１５としては、例えば各種の発光ダイオード（Light-emitting diode：ＬＥＤ）や、半導体レーザ（Laser Diode：ＬＤ）、有機／無機エレクトロルミネッセンス（Electroluminescence：ＥＬ）等を用いることができる。例えば、後述する細動脈を対象とする高精度な測定を小さなフットプリントで実現するためには、発光素子１５としてＬＥＤを使用することが好ましい。発光素子１５が発する光の波長は検知対象に応じて適宜設定することができる。例えば、発光素子１５は、１または複数の発光素子を含むことができる。複数の発光素子を含む場合、それぞれの発光素子は、同一または異なる複数の波長の光を発生することができる。

【0020】

受光素子１７は、リング本体１０の内部に設けられ、光を検出する。受光素子１７は、典型的には、発光素子１５と対になって光センサを構成する光検出器である。受光素子１７としては、例えば各種のフォトダイオード（Photo Diode：ＰＤ）、フォトトランジスタ、光導電素子等を用いることができる。

【0021】

発光素子１５と受光素子１７とは、後述の実施例で詳細に説明するが、これら発光素子１５および受光素子１７のそれぞれと、環の中心とを結ぶ線分のなす角度θが５５°以上９０°以下となるように配置されていることが好ましい。このとき、１つの発光素子１５に対して、発光素子１５を間に挟むようにして２つの受光素子１７が備えられることが好ましい。検出精度を高める観点において、角度θは、６０°以上や６５°以上であることが好ましく、６５°以上であることがより好ましい。また、角度θは、８５°以下であることが好ましく、８０°以下や７５°以下であることがより好ましい。

【0022】

発光素子１５および受光素子１７は、例えば、容積脈波（Photo-Plethysmogram：ＰＰＧ）センサを構成することができる。容積脈波とは、灌流によって生じる毛細血管内の血液の容積の経時的な変化であり、例えば、心拍に関する情報、および血管の内部情報を含む生体情報である。可視ないしは近赤外領域の入射光は、生体組織中の赤血球のヘモグロビンによって選択的に吸収され、その他の生体組織については透過または反射されるという特性がある。光電容積脈波法では、生体組織に可視光ないしは近赤外光を入射させ、その透過光または反射光をＰＰＧセンサを使用して検出することで、容積脈波を測定する。ＰＰＧセンサによって取得されるＰＰＧ信号を解析することで、様々な生体情報を得ることができる。以下、透過光を検出する方式を透過方式といい、反射光（散乱光を含む）を検出する方式を反射拡散方式という場合がある。

【0023】

好適な一例として、発光素子１５は、複数の生体情報（例えば、バイタルサイン）を検知するために、複数の光源を備えることができる。発光素子１５が複数の光源を含む場合、各光源は、異なる生体情報を得る目的で併用することができる。なお、発光素子１５は、チップの形態であってもよいし、１または複数のチップ１５ａや他の素子が基板１５ｂに搭載されたパッケージの形態であってもよい（図４参照）。

【0024】

具体的には、例えば、発光素子１５は、中心波長５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光を発生させる緑色ＬＥＤを含むことができる。緑色光は、血液中のヘモグロビンによる吸収率が高く、太陽光などによる外乱光の影響が少ないことから、相対的に安定した容積脈波を測定することができる。この緑色光による容積脈波の脈動に基づいて、例えば、信頼性の高い心拍数および心拍変動情報を得ることができる。

【0025】

また、酸化ヘモグロビン、脱酸化ヘモグロビン（deoxyhemoglobin、還元ヘモグロビンともいう）、および糖化ヘモグロビンは、赤色光ないしは近赤外光の波長に対する吸光係数（典型的には、吸光スペクトル）がそれぞれ異なり得る。そこで好適な一例として、例えば、発光素子１５は、中心波長が６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下の赤色ＬＥＤと、中心波長が８１０ｎｍ以上９９０ｎｍ以下の赤外ＬＥＤと、の組合せを含むことができる。酸化ヘモグロビンと脱酸化ヘモグロビンのこれら二つの光に対する吸光係数の差に基づいて、ＳｐＯ_２（Peripheral Blood Oxygen Saturation：経皮的動脈血酸素飽和度）や血中酸素濃度心拍数を得ることができる。

【0026】

また好適な一例として、発光素子１５は、例えば、中心波長が６００ｎｍ以上９９０ｎｍ以下の異なる３つ以上（例えば３つ、または４つ）の光を発生させるＬＥＤの組合せを含むことができる。酸化ヘモグロビン、脱酸化ヘモグロビン、および糖化ヘモグロビンの吸光係数の差に基づいて、血中ヘモグロビン濃度、血中糖化ヘモグロビン濃度等を算出することができる。

【0027】

さらに、発光素子１５は、上記とは異なる波長の光を発生させるＬＥＤを含むことができる。脈波の形状には血行動態の情報が畳み込まれているため、容積脈波の形状を分析することにより、血圧を推定することができる。また、容積脈波の形状を分析することにより、血液の粘度を推定し、血液の粘度から血糖値を検出することができる。なお、血糖値の測定に関しては、分光法（例えば、近赤外分光法、ラマン分光法、赤外分光法など）を採用してもよい。例えば、発光素子１５は、中心波長が１２００ｎｍ以上１６００ｎｍ以下程度の異なる２つ以上（例えば２つ、または３つ）の近赤外光を発生させるＬＥＤの組合せを含むことができる。これによりグルコースに由来する光吸収スペクトルに基づいて血糖値を算出することができる。

【0028】

ここで、受光素子１７によって取得されるＰＰＧ信号は、発光素子１５および受光素子１７自体の性能だけではなく、外乱光の影響を受けやすいという課題がある。また、反射拡散方式は透過方式に比べて外乱（例えば、外圧）による影響が大きい。すなわち、反射拡散方式では、生体の表皮近くの細い動脈を用いて容積脈波を測定する。例えば、反射拡散方式では、皮膚の真皮乳頭層に存在する１７～２６μｍ程度の直径の終末細動脈や、真皮と皮下組織の接合部に存在する１５０～２４２μｍ程度の直径の細動脈について、血中ヘモグロビンの吸光度を検出する。これらの末端の細動脈は、容積変化が小さいうえに、外圧によって比較的容易に血流速度やせん断速度が低下し、容積脈波形状も変化し易い。一方の透過方式では、皮下組織深部にある直径１ｍｍ前後の比較的太い細動脈の血中ヘモグロビンの吸光度を測定することができるため、容積変化が相対的に大きく、外圧の影響も受け難い。以上のことから、光電容積脈波法を用いてより正確な容積脈波を測定するためには、透過方式を採用することが望ましいといえるが、透過方式では指先や耳垂などの比較的透過性の高い部位でしか測定できないという制約が生じる。

【0029】

図１３は、一実施形態に係るウェアラブル電子デバイス１を装着しているヒトの指（すなわち、指の根本の基節骨部分）の断面模式図である。
上記制約を考慮すると、容積脈波は、皮下脂肪５０３の深部に存在するより太い細動脈５０６を対象として、反射法を利用して測定することができればより望ましい。そこで、本技術では、反射拡散方式と透過方式を部分的に採り入れ、表皮５０１の直下の真皮５０２またはその近傍に存在する終末細動脈の容積脈波のみならず、真皮５０２を透過し、反射または多重散乱された光を受光素子１７によって検知することで、細動脈５０６の容積脈波を検出するようにしている。

【0030】

指根本の基節骨５０４の掌側には、基節骨５０４に沿って屈筋腱５０５が存在し、屈筋腱５０５を挟むように２本の細動脈５０６および神経５０７が並走している。本発明者らの検討によると、ウェアラブル電子デバイス１を装着した指組織において、一つの光源から２本の細動脈５０６により多くの光を照射させるには、表皮５０１、真皮５０２、皮下脂肪５０３における各要素の吸光度、散乱係数、屈折率を考慮した光学シミュレーションに基づき、発光素子１５を手掌に配置し、発光素子１５から発する光の指向角が凡そ６０°以下であることが望ましいことが明らかとなった。

【0031】

そこで、リング本体１０の外形が環の全周にわたって均一ではない場合、発光素子１５は、手掌に配される部分に設けられることが望ましい。例えば、発光素子１５は、環軸に対してリング本体１０の厚みが厚い部分と反対側に配置されるとよい。

【0032】

そしてウェアラブル電子デバイス１は、リング本体１０の内部であって、発光素子１５に対して環の中心側に、第１の光学素子１６を備えることができる。第１の光学素子１６は、発光素子１５が出射する光の進行方向を、指向角を狭める向きに変化させる要素である。発光素子１５の指向角を狭めることで、所望の方向に照射される光の光度を高めることができ、より少ない出力で所望の光度を実現することができる。第１の光学素子１６は、発光素子１５が出射する光の指向角が凡そ６０°以下となるように設計されていることが好ましい。

【0033】

なお、本明細書において「指向角」とは、光源からの光の広がりを表す指標であり、最も明るい光軸上の照度（光束、光強度であり得る）を基準とし、光軸から角度θだけ傾けたときの照度を全周について規格化し、１／２の照度となる角度θを２倍した値をいう。指向角は、例えば、発光素子を中心として受光素子を相対的に回動させながら照度を測定することで算出することができる。

【0034】

図５は、一実施形態に係る第１の光学素子１６の斜視図であり、図６は、そのVI－VI断面図である。第１の光学素子１６を備えることによって、発光素子１５が発する光をより高い光強度で効率よく細動脈５０６に照射させることができる。これにより、容積脈波の検出精度を高めることができる。

【0035】

また、ウェアラブル電子デバイス１は、リング本体１０の内部であって、受光素子１７に対して環の中心側に、第２の光学素子１８を備えることができる。第２の光学素子１８は、光の進行方向を受光素子１７に向けて変化させる要素である。図９は、一実施形態に係る第２の光学素子１８の斜視図であり、図１０は、そのＸ－Ｘ断面図である。第２の光学素子１８を備えることによって、生体組織内を透過および反射・散乱して受光素子１７の近傍に到達した光を、より多く（すなわちより高い光強度で）受光素子１７に照射させることができる。これにより、容積脈波の検出精度を高めることができる。

【0036】

以下、第１の光学素子１６と第２の光学素子１８を区別する必要のない場合には、「光学素子１６，１８」のように総称する場合がある。
光学素子１６，１８は、発光素子１５または受光素子１７から内周側表面に向かうにつれて、発光素子１５または受光素子１７と環の中心とを結ぶ半径線から離れる反射面１６ａ，１８ａを有していることが好ましい。第１の光学素子１６がこのような反射面１６ａを備えることで、発光素子１５が出射する光の指向角を効果的に狭めることができる。また、第２の光学素子１８がこのような反射面１８ａを備えることで、反射面１８ａに照射した光を効果的に受光素子１７へと導くことができる。反射面１６ａ，１８ａは、例えば、半径線周りで発光素子１５または受光素子１７の少なくとも一部、好ましくは全周を取り囲むように設けられているとよい。

【0037】

好適な一態様において、光学素子１６，１８は、素子本体１６ｂ，１８ｂと、素子本体１６ｂ，１８ｂ上に備えられた反射膜１６ｃ，１８ｃと、を備えている。そして反射面１６ａ，１８ａは、この反射膜１６ｃ，１８ｃによって構成されている。反射膜１６ｃ，１８ｃは、例えば、各種金属からなる金属膜であってもよいし、例えば、高屈折率層と低屈折率層を交互に積層して各境界面からの反射光が干渉によって強め合うように膜厚を設定した誘電体多層膜であってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。このような反射膜１６ｃ，１８ｃは、例えば、スパッタリング、真空蒸着、イオンプレーティング等の物理蒸着法（Physical Vapor Deposition：ＰＶＤ）や、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ、エピタキシャル成長法、原子層堆積、有機金属気相成長法等の化学蒸着法（chemical vapor deposition：ＣＶＤ）、湿式めっき法等によって成膜することができる。この場合、素子本体１６ｂ，１８ｂの構成材料については、反射膜１６ｃ，１８ｃの成膜が可能な範囲において特に制限されない。

【0038】

なお好適な一態様において、光学素子１６，１８は、素子本体１６ｂ，１８ｂを支持し、反射に寄与しない基部１６ｄ，１８ｄを備えていてもよい。これにより、反射面１６ａ，１８ａを安定して発光素子１５および受光素子１７よりも環の中心側に配置させることができる。またこの基部１６ｄ，１８ｄは、例えば、反射面１６ａ，１８ａに連続し、半径線方向に沿って貫通する貫通孔１６ｅ，１８ｅを備えることができる。そしてこの貫通孔１６ｅ，１８ｅに、発光素子１５または受光素子１７を収容することができる。これにより、発光素子１５および受光素子１７を反射面１６ａ，１８ａよりも環の中心側に安定して配置させることができる。また、発光素子１５または受光素子１７に対して反射面１６ａ，１８ａを安定して位置決めすることができる。発光素子１５または受光素子１７が基板を含む場合、光学素子１６，１８はこの基板に搭載されていてもよい。

【0039】

反射面１６ａ，１８ａは、全体が滑らかな面であってもよいし、一部に特定のレンズ作用またはプリズム作用を発揮する光学面を有していてもよい。反射面１６ａ，１８ａは、例えば、平面、任意の曲面、双曲面、楕円面、放物面等のいずれかであってよく、例えばこれらの２以上の面の組合せであってもよい。また、発光素子１５は、発生させる光の光軸が半径線と一致するように、換言すると光軸が環の中心を通るように配置されることが好ましい。受光素子１７は、半径線に対して光の受光面が垂直となるように配置されることが好ましい。なお、環の中心は、突部１２ａを除くリング本体１０の内周側表面から導き出される内周側輪郭の重心とすることができる。

【0040】

光学素子１６，１８の反射面１６ａ，１８ａは、例えば図６および図１０に示すように、上記半径線を通る少なくとも一つの断面における輪郭が放物線となるような、放物面を構成していることが好ましい。このような構成によって、反射面１６ａ，１８ａに入射する光を所定の方向に導くことができる。

【0041】

好適な一例では、光学素子１６，１８は略直方体の素子本体１６ｂ，１８ｂおよび基部１６ｄ，１８ｄを備え、長辺が環軸（Ｙ軸）方向に沿う姿勢でリング本体１０に配置される。基部１６ｄ，１８ｄは、チップないしはパッケージ形状の発光素子１５または受光素子１７を収容する貫通孔１６ｅ，１８ｅを備えている。貫通孔１６ｅ，１８ｅは、環の中心側にある素子本体１６ｂ，１８ｂにおいてカップ状の凹部に連続し、この凹部の内壁が反射面１６ａ，１８ａとなっている。このような発光素子１５または受光素子１７の半径線方向に直交する断面は、矩形の額縁形状であり、環の中心側に近づくにつれて縁が細くなり、対向する反射面１６ａ，１８ａの間の距離が拡大されている。反射面１６ａ，１８ａは、Ｘ－Ｚ断面およびＹ－Ｚ断面のそれぞれについては、同一の放物線形状をなしている。

【0042】

このような構成によると、光学素子１６，１８の環軸方向の寸法を、リング本体１０の環軸方向の寸法（幅）および曲率に応じてより大きく設計することができ、その結果、光学素子１６，１８の環中心側の端部において、反射面１６ａ，１８ａで囲まれる領域の面積を拡大することができる。これにより、発光素子１５からの光の指向角を狭めながら、光学素子１６からの光の出射面積をリング幅に応じて拡大することができる。また、光学素子１８および受光素子１７による受光面積を拡大することができる。その結果、細動脈５０６についての容積脈波の測定精度を高めることができる。

【0043】

なお、光学素子１６，１８は、光の進行方向に対して光学作用を及ぼす反射面１６ａ，１８ａ以外の部分の形状については特に制限されない。例えば、光学素子１６，１８の側面には、凹部１６ｆ，１８ｆが設けられていてもよい。凹部１６ｆ，１８ｆは、略直方体形状の光学素子１６，１８の４つの側面の全てに設けられていてもよいし、例えば図７に示すように、４つの側面の一部（例えば、互いに平行な２つの側面）に設けられていてもよいし、例えば図１１に示すように、設けられていなくてもよい。光学素子１６，１８の角部は、面取りがなされていてもよいし、例えば図７および図１１に示すように、面取りがなされていなくてもよい。

【0044】

また、光学素子１６，１８の反射面１６ａ，１８ａは、半径線を軸とした回転放物面をなしていてもよい。例えば図８は、他の実施形態に係る第１の光学素子１１６の斜視図である。第１の光学素子１１６は、反射面１１６ａが半径線を軸とした回転放物面（すなわち、同軸放物面）を構成しており、半径線を通るすべての断面において反射面１１６ａは放物線をなしている。この第１の光学素子１１６の半径線方向に直交する断面は、円形の額縁形状であり、環の中心側に近づくにつれて縁が細くなり、対向する反射面１１６ａの間の距離が拡大される。このような第１の光学素子１１６の外形は特に制限されず、例えば略円柱状であってよい。このような構成によると、発光素子１５からの光の強度ムラの発生を抑えることができる。なお、反射面１６ａ，１８ａは、発光素子１５の光軸の向きによっては、回転放物面の一部（非軸放物面）のみを有していてもよい。

【0045】

このような光学素子１６，１８における反射面１６ａ，１８ａは、反射率が十分に高いことが望ましい。反射面１６ａ，１８ａの反射率は、例えば、７０％以上であることが好ましく、８０％以上、９０％以上、９５％以上、９９％以上であることがより好ましい。光学素子１６，１８は、全体を反射率の高い材料によって構成してもよいし、上述のとおり、少なくとも反射面１６ａ，１８ａを反射率の高い材料によって構成してもよい。反射率の高い材料としては、金、銀、銅、アルミニウムなどの各種金属が挙げられる。また、封止樹脂部１２を構成する材料に対して屈折率の高い高屈折率材料によって構成してもよい。高屈折率材料としては、封止樹脂部１２の構成材料との関係にもよるが、典型的には屈折率が１．４以上、好ましくは１．５以上、１．６以上、例えば１．７以上の、アクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の光学樹脂または高屈折率ガラスなどが挙げられる。あるいは、例えば、ＨｆＯ_２／ＳｉＯ_２等のような高屈折率／低屈折率の誘電体の組合せであってもよい。

【0046】

リング本体１０が以上のような光学素子１６，１８をその内部に備えることで、封止樹脂部１２には、光学素子１６，１８に対応する位置に突部１２ａを備えることができる。突部１２ａは、第１の光学素子１６が配置された部分に設けることができ、第１の光学素子１６が配置されていない部分よりも中心側に突出している。また、突部１２ａは、第２の光学素子１８が配置された部分に設けることができ、第２の光学素子１８が配置されていない部分よりも中心側に突出している。

【0047】

このような構成によると、ウェアラブル電子デバイス１を生体に装着したときに、突部１２ａが生体の表皮５０１に密着して表皮５０１および生体組織を環中心側に押し込む。これにより、相対的に光透過性の低い生体内光路を短縮し、相対的に光透過性の高い封止樹脂部１２の光路Ｌ２を長大化することができ、容積脈波の測定精度を高めることができる。

【0048】

好適な一態様において、光学素子１６，１８は、環の中心側の端部が、リング本体１０の内周側表面よりも、環の中心側に位置している。このような構成によると、突部１２ａが生体の表皮５０１を環中心側に押し込んだときに、光学素子１６，１８の環の中心側の端部も、突部１２ａによって押し込まれていない表皮５０１よりも環中心側に配置される。したがって、第１の光学素子１６によって進行方向が調整された出射光が生体の外部に漏れることを抑制することができ、より多くの光を生体の深部にまで伝播させることができる。また、生体内を第２の光学素子１８およびその周縁に向けて伝播してきた光が生体の外部に漏れることを抑制できる。さらに、発光素子１５が出射した光ではない生体外部からの外部光が、第２の光学素子１８に到達することを効果的に抑制することができる。その結果、容積脈波の測定精度をより一層高めることができる。

【0049】

なお、図４に示される、光学素子１６，１８を覆う封止樹脂部１２の半径線に沿う寸法（厚み）Ｌ３は、耐久性を維持できる範囲で薄いことが、光学素子１６，１８の環の中心側の端部をより生体の内部に配置できる点において好ましい。光学素子１６，１８を覆う封止樹脂部１２の厚みＬ３は、１ｍｍ以下であることが好ましく、例えば０．５ｍｍ以下であることがより好ましい。好適な一例として、当該厚みＬ３が、０．２～０．４ｍｍ程度、例えば、０．２～０．３ｍｍ程度であることが挙げられる。なお、封止樹脂部１２の厚みＬ３は、光学素子１６，１８の環中心側の端部と、封止樹脂部１２の環中心側の端部と、の間の寸法であり、光学素子１６，１８の反射面１６ａ，１８ａで囲まれる部分に配される封止樹脂部１２については対象としない。

【0050】

また、図４に示す突部１２ａの半径線に沿う寸法（突出高さ）Ｌ１は、出射光の漏れと外交の侵入を抑制できる程度の高さがあることが好ましい。ただし、光の指向角を狭めることが求められる第１の光学素子１６は半径線に沿う寸法（高さ）が高い方が有利であることから、第１の光学素子１６が配置された部分に設けられる突部１２ａの突出高さＬ１についても高いほうが好ましい。しかしながら、突出高さＬ１は、ウェアラブル電子デバイス１を装着する際の不快感や、装着時の押し込みによる違和感を感じない範囲に抑えることが求められる。

【0051】

このような観点から、突出高さＬ１は、大まかにはリング本体１０の内径の３％以上であることが好ましく、例えば、４％以上、５％以上、６％以上などとすることができる。また、第１の光学素子１６が配置された部分に設けられる突部１２ａについての突出高さＬ１は、大まかにはリング本体１０の内径の１０％以下であることが好ましく、例えば、９％以下、８％以下とすることができる。好適な一例として、第１の光学素子１６の部分の突部１２ａの突出高さＬ１は、リング本体１０の内径の５％以上１０％以下、典型的には、１ｍｍ～２ｍｍ、例えば、１．５ｍｍ±０．３ｍｍ程度とすることが挙げられる。

【0052】

また、第２の光学素子１８については指向角の制御を求められないことから、第２の光学素子１８の半径線に沿う高さ寸法は、第１の光学素子１６の高さ寸法よりも小さくするできる。したがって、第２の光学素子１８が配置された部分に設けられる突部１２ａについての突出高さＬ１は、第１の光学素子１６の部分の突部１２ａの突出高さよりも低くすることが好ましい。これにより、ウェアラブル電子デバイス１の装着時の違和感を低減することができる。第２の光学素子１８の部分の突部１２ａの突出高さＬ１は、大まかにはリング本体１０の内径の３％以上７％以下、典型的には、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ、例えば、１ｍｍ±０．３ｍｍ程度とすることが挙げられる。

【0053】

なお、第２の光学素子１８の部分の突部１２ａの突出高さＬ１を低くした場合は、例えば図３等に示すように、突部１２ａと、突部１２ａでない部分とが、比較的緩やかな傾斜（典型的には曲面）で連続されていてもよいし、例えば図１２に示すように、突部１２ａと、突部１２ａでない部分とが、比較的急な傾斜（典型的には曲面）で連続されていてもよい。ここで比較的緩やかな傾斜とは、例えば、大まかには、曲率半径が環の内径の１／５０以上、好ましくは１／４０以上や、１／２０以上、の面から構成される傾斜のことである。このような緩やかな傾斜で第２の光学素子１８の部分の突部１２ａの頂面部とリング本体１０の内周側表面とを繋ぐことで、第２の光学素子１８の部分の突部１２ａは、一見すると突出が無いようにも見て取れる。このように第２の光学素子１８の部分の突部１２ａについて比較的緩やかな傾斜を設けることで、ウェアラブル電子デバイス１の装着時の違和感をより一層低減することができ、装着性をさらに改善することができる。このような突部１２ａの傾斜は、例えば、指の全周に対して突部１２ａ（延いては第１の光学素子１６および第２の光学素子１８）の所望の押し込み効果が発揮できるように設計することができる。

【0054】

なお、突部１２ａを半球状に突出させるなどして、光学素子１６，１８を覆う封止樹脂部１２の厚みを厚くする形態も考えられる。例えば突部１２ａを高屈折率の透明樹脂によって構成することで、凸レンズによる集光効果が得られるようにも思われる。しかしながら、皮膚等の生体組織の屈折率は１．３５～１．４程度と比較的高く、一般的な光学樹脂との屈折率差が生じ難い。そのため、ウェアラブル電子デバイス１を生体に装着した状態では、半球状の突部１２ａによる凸レンズ効果が発揮され難い。したがって、本技術においては、第１の光学素子１６の高さを高くしたうえで、突部１２ａの頂部については光学素子１６，１８に沿う平坦面とすることが好ましい態様となり得る。

【0055】

発光素子１５に対して備えられる第１の光学素子１６は、上記の通り、発光素子１５が出射する光の指向角を狭める作用を有し、指向角を凡そ６０°以下に低減することが望まれる。集光設計のなされていないＬＥＤチップの指向角は、凡そ１２０°～１４０°程度である。このことから、第１の光学素子１６は、発光素子１５が出射する光の指向性を高められる構成であることが望ましい。例えば、第１の光学素子１６の半径線に沿う寸法（高さ寸法）、換言すると、反射面１６ａの高さ寸法を高くするほど、指向角を低減しやすい。

【0056】

指向角の上限は、１００°以下であることが好ましく、８０°以下であることがより好ましく、６０°以下や、５０°以下、４０°以下であることがより好ましい。しかしながら、突部１２ａの突出高さには上記の通りの制約がある。また、指向角が狭すぎると、例えば指組織内の２本の細動脈５０６に出射光を照射することが困難となり得る。したがって、指向角の下限は１５°以上であってよく、例えば２０°以上や、２５°以上、３０°以上であってよい。このような指向角制御を満足する反射面１６ａ，１８ａのより具体的な表面形状は、例えば、汎用の光学系設計・解析ソフトウェア等を用いて設計することができる。

【0057】

なお、例えば発光素子１５の光軸が環の中心に向いていない場合は、光学素子１６，１８は、ミラー，レンズ，フィルター，プリズム等を含むことができ、発光素子１５が発生する光の向きを環の中心に向けて偏光させることができる。

【0058】

図２０は、ウェアラブル電子デバイス１のハードウェア構成の例である。図中の制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。図１９、２１、２２についても同様である。

【0059】

電子部品１３は、例えば、プロセッサ４０１、アナログフロントエンド４０２、ジャイロセンサ・アクセラレータモジュール４０３、電源管理ユニット４０４、通信制御部４０５、二次電池４１５、およびワイヤレス充電レシーバ４１６等を備えることができる。これらの要素は、例えば、電子部品１３用の筐体内に収容されていたり、電子部品１３用の基板上に搭載されていてもよい。

【0060】

プロセッサ４０１は、アナログフロントエンド４０２、ジャイロセンサ・アクセラレータモジュール４０３、電源管理ユニット４０４、通信制御部４０５の動作を制御するデジタル信号処理デバイスである。また、プロセッサ４０１は、アナログフロントエンド４０２およびジャイロセンサ・アクセラレータモジュール４０３から取得した各種の情報を、通信制御部４０５を介して、後述の管理サーバ１０１やユーザ端末１０２等に送信する。

【0061】

アナログフロントエンド４０２は、ウェアラブル電子デバイス１に備えられる各種のセンサ４１１～４１４のアナログ検出信号をプロセッサ４０１に送るアナログデジタル変換回路である。センサとしては、例えば、多波長ＰＰＧセンサ４１１、温度センサ４１２、マイクロ波センサ４１３、心電図センサ４１４等が挙げられる。アナログフロントエンド４０２は、発光素子１５の照射時と非照射時との間の信号の差分をバックグラウンドとして除去する処理を行うプロセッサを備えるものであってもよい。

【0062】

多波長ＰＰＧセンサ４１１は、例えば、本技術に係る発光素子１５および受光素子１７により構成される。この多波長ＰＰＧセンサ４１１によって、上述の通りのＰＰＧ信号を検知することができる。

【0063】

温度センサ４１２は、例えば生体の皮膚温度または深部体温に関する情報を検知することができる。温度センサ４１２としては、これに限定されるものではないが、例えばサーモパイル型の赤外線センサを用いることができる。

【0064】

マイクロ波センサ４１３は、例えば、生体にマイクロ波を放射することで共振周波数周辺の周波数特性を検知することができる。この周波数特性を解析することで、皮膚の水分量や発汗量、血糖値等に関する情報を得ることができる。

【0065】

心電図センサ４１４は、心臓の動きに伴う電気的な活動を検知することができる。心電図センサ４１４は、各種の誘導法における一つの測定電極として利用することができる。したがって、例えば、心電図センサ４１４は、他のウェアラブル電子デバイス１に備えられた他の心電図センサ４１４との協働によって心電図情報を得るように構成されていてもよい。一例として、左右両方の指に装着した２つのリング型のウェアラブル電子デバイス１によって双極誘導法により心電図情報を得ることができる。あるいは、一方の手の指に装着した指輪型のウェアラブル電子デバイス１と、他方の手の手首に装着した腕時計型のウェアラブル電子デバイス１の組合せによって心電図情報を得るようにしてもよい。

【0066】

これらのセンサ４１１～４１４は、例えば、各種の生体情報を検知するための信号検出デバイス（センサ）である。他の電子素子１９は、温度センサ４１２、マイクロ波センサ４１３、心電図センサ４１４等であってよい。

【0067】

ジャイロセンサ・アクセラレータモジュール４０３は、ジャイロセンサおよび加速度センサを備えている。ジャイロセンサ・アクセラレータモジュール４０３は、ウェアラブル電子デバイス１の角速度および加速度を検知することができ、ウェアラブル電子デバイス１を装着している生体の姿勢や活動度、消費カロリー、歩数、行動判別に関する情報を得ることができる。

【0068】

電源管理ユニット４０４は、ワイヤレス充電レシーバ４１６と外部装置であるワイヤレス充電トランスミッタ４１７とからなる無線充電システムによる二次電池４１５への充電を制御する。無線充電システムとしては、例えば、近距離無線通信（Near Field Communication：ＮＦＣ）規格に対応したものであると、小型化およびコスト削減が図れるために好ましい。二次電池４１５としては特に制限されないが、エネルギー密度が高く、液漏れの懸念の少ないリチウムポリマー電池を採用すると好ましい。

【0069】

通信制御部４０５は、ネットワークを介して他の端末と接続可能に構成されている。なお、ネットワークは、有線、無線を問わず、それぞれの端末はネットワークを介して互いに情報を送受信することができる。

【0070】

配線板１４は、発光素子１５、受光素子１７、および他の電子素子１９と、電子部品１３とを電気的に接続する要素である。ウェアラブル電子デバイス１には、１つまたは複数の配線板１４が備えられていてもよい。配線板１４は、例えば、フレキシブル基板に配線がプリントされた、フレキシブルプリント配線板（Flexible printed circuits：ＦＰＣ）であってよい。配線板１４は、例えば、任意の電子素子が搭載されていてもよい。

【0071】

以上のウェアラブル電子デバイス１は、これに限定されるものではないが、例えば、図１７および図１８に示すような治具６００を利用した樹脂注型により好適に製造することができる。治具６００は、アッパーモールド６０１、シリコーンコアモールド６０２、およびロアモールド６０３により構成される。ウェアラブル電子デバイス１の製造では、あらかじめ用意した外装部１１の凹部１１ａに、配線板１４によって接続された発光素子１５、受光素子１７、他の電子素子１９、および電子部品１３、ならびに光学素子１６，１８を組み付けておくとよい。光学素子１６，１８は予め発光素子１５および受光素子１７と一体化しておくとよい。また、発光素子１５、受光素子１７、他の電子素子１９、電子部品１３、および配線板１４は、両面テープや接着剤、固定構造等の固定手段によって外装部１１の凹部１１ａに位置決めして固定するとよい。また、発光素子１５、受光素子１７、他の電子素子１９、および配線板１４の基板部分は、外装部１１の凹部１１ａに収容し、外装部１１から突出しないように配置するとよい。このようにすると、後の樹脂注型工程において、各構成要素が位置ズレすることを抑制することができる。

【0072】

このように構成要素が配置された外装部１１に、シリコーンコアモールド６０２を装着する。シリコーンコアモールド６０２は、封止樹脂部１２の内周側表面を成形するための型である。これにより、外装部１１とシリコーンコアモールド６０２との間に、キャビティが形成される。

【0073】

次いで、装着状態の外装部１１およびシリコーンコアモールド６０２を、アッパーモールド６０１およびロアモールド６０３によって固定する（図１７参照）。シリコーンコアモールド６０２には、例えば上面に樹脂を注入するための注入孔が設けられており、アッパーモールド６０１には、この注入孔に連続する流路（スプール）が設けられている。

【0074】

そして、射出成形機（図示せず）からアッパーモールド６０１を介して、流動状態にある封止樹脂部１２用の樹脂材料をキャビティに注入する。例えば、ベースポリマーとしてビスフェノールＡ型エポキシ樹脂を含む液状樹脂を重合開始剤と共に常温（例えば２５℃）で注入し、その後６０℃程度の温度に加熱することで、樹脂を硬化させる。これにより、外装部１１に対して所定の形状に封止樹脂部１２を一体的に形成することができる。

【0075】

封止樹脂部１２の硬化後は、アッパーモールド６０１およびロアモールド６０３を開放し、シリコーンコアモールド６０２を変形させて離型する。これにより、ウェアラブル電子デバイス１を得ることができる。なお、ウェアラブル電子デバイス１の製造方法はこの例に限定されない。ウェアラブル電子デバイス１は、必要に応じて、装飾のためのコーティングが施されていてもよい。

【0076】

［健康管理システムおよび健康管理方法］
図１９は、一実施形態に係る健康管理システム１００の構成例である。本技術に係る健康管理システム１００および健康管理方法は、ウェアラブル電子デバイス１を用いて生体情報を監視し、健康を管理するシステムおよび方法である。健康管理システム１００は、１又は複数のウェアラブル電子デバイス１と、１又は複数の管理サーバ１０１と、１又は複数のユーザ端末１０２と、を備えている。健康管理システム１００は、付加的にワイヤレス充電トランスミッタ４１７を備えている。

【0077】

これらの管理サーバ１０１およびユーザ端末１０２は、例えばネットワークを介して互いに情報を送受信することができるように構成されている。また、ウェアラブル電子デバイス１およびユーザ端末１０２は、例えば、Bluetooth（登録商標）等の無線通信によって接続できるように構成されている。しかしながら、これらのウェアラブル電子デバイス１、管理サーバ１０１、ユーザ端末１０２、およびワイヤレス充電トランスミッタ４１７は、例えばネットワークを介して互いに情報を送受信することができるように構成されていてもよい。また、管理サーバ１０１、ユーザ端末１０２、およびワイヤレス充電トランスミッタ４１７は、いずれか２つ以上が一体的に構成されていてもよいし、これらのいずれかが２以上のユニットに分かれて構成されていてもよい。

【0078】

健康管理システム１００の各端末（例えば、管理サーバ１０１およびユーザ端末１０２）は、例えば、スマートフォン、タブレット、携帯電話機、携帯情報端末（ＰＤＡ）などの携帯端末（モバイル端末）でもよいし、据置型または携帯型のコンピュータや、クラウドやネットワーク上に配置されるサーバでもよい。また、機能としては、ＶＲ（仮想現実：Virtual Reality）端末、ＡＲ（拡張現実：Augmented Reality）端末、ＭＲ（複合現実：Mixed Reality）端末でもよい。あるいは、これらの複数の端末の組合せであってもよい。例えば、１台のスマートフォンと１台のウェアラブル端末との組合せが論理的に一つの端末として機能してもよい。またこれら以外の情報処理端末であってもよい。

【0079】

健康管理システム１００の各端末は、それぞれオペレーティングシステムやアプリケーション、プログラムなどを実行するプロセッサと、ＲＡＭ（Random Access Memory）等の主記憶装置と、ＩＣカードやハードディスクドライブ、ＳＳＤ（Solid State Drive）、フラッシュメモリ等の補助記憶装置と、ネットワークカードや無線通信モジュール、モバイル通信モジュール等の通信制御部と、タッチパネルやキーボード、マウス、音声入力装置、カメラ部の撮像による動き検知による入力装置などの入力装置と、モニタやディスプレイ、スピーカ、発振器等の出力装置と、を備える。なお、出力装置は、外部のモニタやディスプレイ、プリンタ、機器などに、出力するための情報を送信する装置や端子であってもよい。

【0080】

主記憶装置には、各種プログラムやアプリケーションなど（ソフトウェア・モジュール）が記憶されており、これらのプログラムやアプリケーションをプロセッサが実行することで全体システムの各機能要素が実現される。なお、各モジュールはそれぞれ独立したプログラムやアプリケーションであってもよいし、１つの統合プログラムやアプリケーションの中の一部のサブプログラムや関数などの形で実装されていてもよい。また、これらの各モジュールは、回路を集積化したりマクロコンピュータを採用することなどにより、ハードウェアとして実装してもよい（ハードウェア・モジュール）。さらに、これらの各モジュールは、単一の端末に備えられていてもよいし、ネットワークを介して相互に接続された２以上の端末に分けて備えられていてもよい。

【0081】

本明細書では、各モジュールが、処理を行う主体（主語）として記載されているが、実際には各種プログラムやアプリケーションなど（モジュール）を処理するプロセッサが処理を実行する。

【0082】

補助記憶装置には、各種データベース（ＤＢ）が記憶されている。「データベース」とは、プロセッサまたは外部のコンピュータからの任意のデータ操作（例えば、抽出、追加、削除、上書きなど）に対応できるように整理して収集されたデータ集合である。補助記憶装置は、１又は複数のデータ集合を記憶する機能要素（記憶部）である。データベースの実装方法は限定されず、例えばデータベース管理システムでもよいし、表計算ソフトウェアでもよいし、ＸＭＬ、ＪＳＯＮなどのテキストファイルでもよい。

【0083】

図２１は、管理サーバ１０１のハードウェア構成の例である。
管理サーバ１０１は、本実施形態の健康管理システム１００を管理する要素である。管理サーバ１０１は、例えばクラウド上に配置されたサーバによって構成される。管理サーバ１０１は、主記憶装置２０１と、補助記憶装置２０２と、を備える。管理サーバ１０１はまた、上述のとおりのプロセッサ２０３と、入力装置２０４と、出力装置２０５（出力手段の一例）と、通信制御部２０６と、を備える。

【0084】

主記憶装置２０１には、ユーザ端末管理モジュール２１１、健康管理モジュール２１２等のプログラムやアプリケーションが記憶されている。管理サーバ１０１の各機能要素は、主記憶装置２０１に記憶されたこれらのプログラムやアプリケーションをプロセッサ２０３が実行することによって実現される。

【0085】

補助記憶装置２０２には、健康管理システム１００の動作に必要な情報が記憶される。補助記憶装置２０２には、例えば、ユーザ情報２１０、健康管理情報２２０等が記憶されている。

【0086】

ユーザ端末管理モジュール２１１は、ユーザ端末１０２の動作を管理する。ユーザ端末管理モジュール２１１は、例えば、ユーザ端末１０２のユーザ実行モジュール３１１と連携して、ユーザ端末１０２において実行される健康管理アプリケーションにおける基本的な動作を制御する。例えば、ユーザ端末管理モジュール２１１は、健康管理アプリケーションを利用するユーザの登録情報を取得し、補助記憶装置２０２のユーザ情報２１０に出力（記憶）して管理する。

【0087】

健康管理モジュール２１２は、ユーザの健康に関する情報を管理する。具体的には、健康管理モジュール２１２は、例えば、ユーザ端末１０２のユーザ健康管理モジュール３１２と連携して、ユーザ端末１０２から、ウェアラブル電子デバイス１によって取得された生体情報を取得する。また健康管理モジュール２１２は、取得した生体情報に基づいて、容積脈波法により解析し、心拍数、血中酸素飽和度、血圧、および血糖値の少なくとも１つの健康管理情報を算出する。健康管理モジュール２１２は、取得した生体情報に基づいて、ユーザの姿勢や活動度、消費カロリー、歩数、行動判別、体温（皮膚温度や深部温度）、皮膚の水分量や発汗量、血糖値、心電図、その他の健康管理情報を算出するように構成されていてもよい。健康管理情報は、血管健康指数や、活動状態、ストレスレベル、憂鬱レベル、生活習慣病リスク等の、必要に応じて定義される疾病予防のための管理指標を含んでいてもよい。健康管理モジュール２１２は、算出した健康管理情報を、例えば補助記憶装置２０２の健康管理情報２２０に出力（記憶）して管理する。

【0088】

また、健康管理モジュール２１２は、例えば、ユーザ端末１０２のユーザ健康管理モジュール３１２と連携して、算出した健康管理情報をユーザ端末１０２のディスプレイ（出力装置３０５の一例）に出力（表示）する。

【0089】

なお、健康管理モジュール２１２は、算出した健康管理情報に所定の特徴がみられた場合に、当該所見を報知する構成を備えていてもよい。報知手法は特に制限されず、例えばユーザ端末１０２のディスプレイへの表示であってもよいし、所定の報告先への電子メールやメッセージの送信などであってもよい。

【0090】

図２２は、ユーザ端末１０２のハードウェア構成の例である。
ユーザ端末１０２は、本健康管理システムを利用するユーザが操作する端末であり、例えばスマートフォン、タブレット、ノートＰＣ、デスクトップＰＣ等の端末で構成される。ユーザ端末１０２は、主記憶装置３０１と、補助記憶装置３０２と、を備える。ユーザ端末１０２はまた、上述のとおりのプロセッサ３０３と、入力装置３０４と、出力装置３０５と、カメラ３０６と、通信制御部３０７と、を備える。

【0091】

主記憶装置３０１には、ユーザ実行モジュール３１１、ユーザ健康管理モジュール３１２等のプログラムやアプリケーションが記憶されており、これらのプログラムやアプリケーションをプロセッサ３０３が実行することで、ユーザ端末１０２の各機能要素が実現される。

【0092】

補助記憶装置３０２には、健康管理システム１００の動作に必要な情報が記憶される。補助記憶装置３０２には、例えば、ユーザ情報３１０、健康管理情報３２０等が記憶されている。ユーザ情報３１０および健康管理情報３２０は、ユーザ情報２１０および健康管理情報２２０と一部または全部が同じであってもよい。

【0093】

ユーザ実行モジュール３１１は、ユーザ端末１０２の基本的な動作を制御する。ユーザ実行モジュール３１１は、例えば、ユーザからのユーザに関する情報の入力を受け付け、補助記憶装置３０２のユーザ情報３１０に出力（記録）する。また、ユーザ実行モジュール３１１は、例えば、管理サーバ１０１のユーザ端末管理モジュール２１１と連携して、健康管理システム１００を用いて実行される、健康管理のための基本的な動作を制御する。ユーザ実行モジュール３１１は、例えば通信制御部２０６を介して、ユーザ情報を管理サーバ１０１に送信する。

【0094】

ユーザ健康管理モジュール３１２は、ウェアラブル電子デバイス１のプロセッサ４０１と連携して、ウェアラブル電子デバイス１の基本的な動作を制御する。ユーザ健康管理モジュール３１２は、例えば通信制御部２０６を介して、Bluetooth（登録商標）等の近距離無線通信によってウェアラブル電子デバイス１と接続する。ユーザ健康管理モジュール３１２は、ウェアラブル電子デバイス１の各センサ４１１～４１４が取得した生体情報を取得し、例えば、補助記憶装置３０２の健康管理情報３２０に出力（記録）する。

【0095】

ユーザ健康管理モジュール３１２は、管理サーバ１０１のユーザ健康管理モジュール３１２と連携して、ウェアラブル電子デバイス１から取得した生体情報を管理サーバ１０１に送信する。また、ユーザ健康管理モジュール３１２は、管理サーバ１０１のユーザ健康管理モジュール３１２と連携して、管理サーバ１０１で算出したユーザの健康管理情報を取得し、ユーザ端末１０２に出力（表示）する。

【0096】

本技術に係る健康管理方法によると、例えば上記のウェアラブル電子デバイス１を利用することで、ユーザは、様々な健康管理情報を得ることができる。この健康管理方法では、まず、ユーザがウェアラブル電子デバイス１を装着して、生体情報を取得する。そしてウェアラブル電子デバイス１を生体に装着して取得した生体情報に基づいて、容積脈波法により、心拍数、血中酸素飽和度、血圧、および血糖値の少なくとも１つの健康管理情報を算出する。そして、算出された健康管理情報を、例えばスマートフォンやＰＣ等の表示装置に出力する。

【0097】

本技術に係るウェアラブル電子デバイス１は生体深部の細動脈から容積脈波を検知できるように構成されていることから、高精度な健康管理情報を、非侵襲的に得ることができる。また、ウェアラブル電子デバイス１は、例えば小型で軽量の指輪型であることで、ユーザに身体的かつ行動上の負担を過度に与えることなく、生体情報を取得することができる。さらに、ウェアラブル電子デバイス１は、光学素子１６，１８を備えていることから、発光素子１５の出力を密度を高めて、生体深部の細動脈から容積脈波を消費電力を抑えて効率的に得ることができるようになっている。そのため、ウェアラブル電子デバイス１は一度の充電で長時間の使用が可能となり、ユーザは、例えば１日２４時間にわたる生体活動を、違和感や負担を覚えることなく取得し、健康管理に利用することができる。

【0098】

［実施例］
指輪型のウェアラブル電子デバイス１の構造について、指モデルを用いた光学シミュレーションに基づき、検討および評価した。光学シミュレーションには、米国Lambda Research Corporation社製の光学シミュレーションツール「Trace Pro」を用いた。

【0099】

光線光学シミュレーションに用いたウェアラブル電子デバイス１を装着した指モデルの断面図を図１３に示した。モデルは、ウェアラブル電子デバイス１のリング本体１０（外装部１１および封止樹脂部１２）、パッケージ状の発光素子１５（ＬＥＤ）、第１の光学素子１６、チップ状の受光素子１７、第２の光学素子１８、指の表皮５０１、真皮５０２、皮下脂肪５０３、基節骨５０４、屈筋腱５０５、細動脈５０６、および神経５０７から構成した。モデルにおいて、指組織は、ウェアラブル電子デバイス１の封止樹脂部１２に圧迫されるため、封止樹脂部１２に沿う形状に変形すると仮定した。モデルの各生体要素に関する光学係数等として、以下の値を採用した。

【0100】

【表1】

【0101】

ウェアラブル電子デバイス１は、１つの発光素子１５を挟むように２つ受光素子１７を備える構成とした。発光素子１５に対する受光素子１７位置は、環の中心と各素子とを結ぶ線分（半径線）のなす角度をθとし、θ＝３０～１１０°の範囲で１０°ずつ変化させた。発光素子１５としては、波長９４０ｎｍ、指向角１２０°、発光面積０．２８ｍｍ×０．２８ｍｍのＬＥＤを用い、発光強度は１ｍＷに設定した。受光素子１７の受光面は、１．５ｍｍ×１．５ｍｍの平面とした。

【0102】

シミュレーションでは、光学素子１６，１８を備えないモデルと、第１の光学素子１６および第２の光学素子１８の少なくとも一つを備えるモデルと、について検討した。第１の光学素子１６および第２の光学素子１８はそれぞれ、図５，６および図９，１０に示す形状を有し、樹脂製の素子本体１６ｂ，１８ｂに、アルミニウム蒸着膜（反射率９０％）からなる反射面１６ａ，１８ａを有するものとした。第１の光学素子１６は、上記の発光素子１５の指向角を５８°に抑える反射面１６ａを備えるものとした。図１６に、第１の光学素子１６がある場合と、なしの場合の、発光素子１５からの光の放射強度分布を示した。

【0103】

なお、第１の光学素子１６および第２の光学素子１８の環中心側の端部は、封止樹脂部１２の内周側表面よりも環中心側に突出させた。光学素子１６，１８を覆う封止樹脂部１２の厚み（Ｌ２）は、０．４６ｍｍとした。第１の光学素子１６に対応する突部１２ａの突出高さ（Ｌ１）は１．３８ｍｍとし、発光素子１５の環中心側の表面から突部１２ａの表面までの寸法（Ｌ３）は１．４８ｍｍとした。なお、第１の光学素子１６の環中心側の端部における開口（対向する反射面１６ａ）のＸ方向の寸法（Ｌ５）は、２．３９ｍｍとした。

【0104】

以上の条件に基づき、発光素子１５が近赤外波長の光をリング中心に向けて出射した場合に、指組織内を多重散乱して受光素子１７に到達する光の強度を多重散乱系シミュレーションで解析した。光学シミュレーションの結果を図１４および図１５に示した。図１４は、発光素子と受光素子の相対位置を表す角度θと、受光素子で受光する光の強度との関係のシミュレーション結果を示すグラフである。また図１５は、発光素子と受光素子の相対位置を表す角度θと、灌流指標（ＡＣ／ＤＣ）と、の関係をシミュレーションした結果を示すグラフである。グラフ中の凡例はモデル中の光学素子１６，１８の有無を示し、実線は、第１および第２の光学素子１６，１８がない場合を、点線は、ＰＤ側の第２の光学素子１８のみがある場合を、一点鎖線は、ＬＥＤ側の第１の光学素子１６のみがある場合を、破線は、ＬＥＤ側・ＰＤ側ともに光学素子１６，１８がある場合を、それぞれ示している。

【0105】

図１６に示されるように、発光素子１５に第１の光学素子１６を設けることで指向性が高められ、強度の高い光を出射できることが確認できた。これにより、例えば第１の光学素子１６を設けない場合と比較して、同一の消費電力でより高光度の光を細動脈５０６に照射することができる。このような構成は、生体組織の深部に存在する細動脈５０６を照射目標とする場合に特に好ましい構成であるといえる。またこのような構成は、小型でかつ軽量であることが求められるウェアラブル電子デバイス１において、後述の二次電池４１５のサイズを小型化したり、充電の頻度を低減できる点において、特に好ましい構成であり得る。

【0106】

受光素子１７において検出される光強度（ＰＰＧ信号）は、心臓の拍動に対応した容積変化に起因する拍動成分（ＡＣ成分）と、皮膚，皮下脂肪，骨，静脈等の拍動成分以外の組織からの反射光や散乱光からなる直流成分（ＤＣ成分）とを含む。ＡＣ成分とＤＣ成分との間にはＡＣ<<ＤＣの関係が見られ、ＡＣ成分とＤＣ成分の比（ＡＣ／ＤＣ）は、灌流指標（Perfusion Index：ＰＩ）として知られている。ＰＰＧ信号に基づいてバイタルサインを測定するウェアラブル電子デバイス１では、一般に、この灌流指標ＡＣ／ＤＣを大きくすることが目標となる。本シミュレーションにおいて、ＡＣ成分は、発光素子１５から出射されたのち、皮下組織の深部の細動脈５０６を通過して、受光素子１７に到達した光線の強度の合計として定義される。ＤＣ成分は、発光素子１５から出射されたのち、受光素子１７に到達した光線の強度の合計として定義される。

【0107】

図１３に示されるように、角度θが大きくなり、発光素子１５と受光素子１７の距離が離れれば離れるほど、受光強度が指数関数的に減少することが確認できる。これは指の生体組織による光の吸収に起因する。また、図１４に示されるように、角度θが９０～１００°程度までの範囲では、発光素子１５と受光素子１７の距離が離れれば離れるほど、ＡＣ／ＤＣが増大することが確認できる。

【0108】

θが小さい領域では、検出できる光強度が高いため、より少ないＬＥＤの出力で所定の検出光強度を得ることができ、小型化が望まれるウエラブルデバイスにおいては好適な形態であるといえる。このような生体組織の特徴に基づいて、反射方式のＰＰＧセンサは、発光素子１５と受光素子１７とを同一の基板に搭載して単一のＰＰＧセンサチップとすることが考えられる。しかしながら、θが小さい領域ではＡＣ／ＤＣが小さく、細動脈５０６が存在する指組織深部を経由して受光素子１７に届く光線の割合が極めて少なくなることがわかる。また、θが小さい領域では、ＡＣ成分は真皮５０２近傍の細い細動脈に由来するため、容積脈波が外圧によって影響を受けやすい。したがって、指輪型のウェアラブル電子デバイス１においてθを小さくすることは、好ましいとはいえない。

【0109】

θが大きい領域では、ＡＣ／ＤＣが大きく、細動脈５０６が存在する指組織深部を経由して受光素子１７に届く光線の割合が多い。したがって、掌側固有細動脈５０６を対象とした容積脈波を測定する目的に適しているといえる。しかしながら、θが９０°ないしは１００°程度を超えると、ＰＰＧ信号の安定性が欠けることがわかった。これは骨や腱などの生体組織による光の吸収に起因すると考えられる。このような生体組織の特徴に基づいて、透過方式のＰＰＧセンサの場合、骨の無い指先や耳垂などで容積脈波を測定することが考えられる。しかしながら、透過方式によると検出される光強度自体が小さいため、θが大きすぎる領域では高い発光強度を得るためにＬＥＤ出力をさらに高める必要があり、電力確保の観点から指輪型のウェアラブル電子デバイス１においては好ましいとはいえない。

【0110】

以上のことから、指輪型のウェアラブル電子デバイス１において、発光素子１５と受光素子１７の位置関係を示す角度θは、反射方式と透過方式の間の準透過型の形態であることが好ましいといえる。また、受光強度とＡＣ／ＤＣはトレードオフの関係にあることから、θを最適化することがこのましいといえる。

【0111】

受光強度について詳細に検討すると、凡そ５５°以上の範囲で、光学素子１６，１８を備えないウェアラブル電子デバイス１よりも、光学素子１６，１８を少なくとも一つ備えるウェアラブル電子デバイス１の方が受光強度が高くなることが確認できた。ＡＣ／ＤＣについては、すべてのθについて、光学素子１６，１８を備えないウェアラブル電子デバイス１よりも、光学素子１６，１８を少なくとも一つ備えるウェアラブル電子デバイス１の方が値が高くなることが確認できるが、θが凡そ５５°以上の領域ではその傾向が顕著となり、ＡＣ／ＤＣが０．０５を有意に超えることが見積もられる。以上のことから、θの下限は５５°以上であることが好ましく、６０°以上、６２°以上、６４°以上、６６°以上、６８°以上であることがより好ましい。

【0112】

なお、第１の光学素子１６を備えることで、θが６０°以上の領域でＡＣ／ＤＣを有意に改善できることがわかる。しかしながら、第１の光学素子１６を備えた場合、θが９０度を超える範囲でＡＣ／ＤＣが低下する傾向にあることが確認できた。また、第１の光学素子１６を備えない場合であっても、θが９０°を超える範囲ではＡＣ／ＤＣが低下する（安定しない）傾向にある。したがって、θの上限は、第１の光学素子１６によってＡＣ／ＤＣを確実に改善することができる９０°以下とするとよい。θの上限は、例えば、８５°以下、８０°以下、７８°以下、７６°以下、７４°以下、７２°以下であるとより好ましい。θは、例えば、７０°±５°の範囲とすることができる。

【0113】

以上、本技術に係る実施例について具体的に示したが、これらは例示にすぎず、特許請求の範囲を限定するものではない。特許請求の範囲に記載の技術には、以上に例示した具体例を様々に変形、変更したものが含まれる。

【0114】

本明細書において、数値範囲を示す「Ｎ１～Ｎ２」との表記は、Ｎ１以上であってＮ２以下であること、および、Ｎ１超過であってＮ２未満であること、の両方を任意に示し得る。

【0115】

なお、本発明は上記した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上記した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

【0116】

また、上記の各構成、機能、処理部、処理手段等は、それらの一部又は全部を、例えば集積回路で設計する等によりハードウェアで実現してもよい。また、上記の各構成、機能等は、プロセッサがそれぞれの機能を実現するプログラムを解釈し、実行することによりソフトウェアで実現してもよい。各機能を実現するプログラム、テーブル、ファイル等の情報は、メモリや、ハードディスク、ＳＳＤ（Solid State Drive）等の記録装置、または、ＩＣカード、ＳＤカード、ＤＶＤ等の記録媒体に置くことができる。

【0117】

また、制御線や情報線は説明上必要と考えられるものを示しており、製品上必ずしも全ての制御線や情報線を示しているとは限らない。実際には殆ど全ての構成が相互に接続されていると考えてもよい。
なお、上述の実施例は少なくとも特許請求の範囲に記載の構成を開示している。
特許請求の範囲の記載は、少なくとも以下の構成を含む。
［１］ 環状のリング本体と、
前記リング本体の内部に設けられ、環の中心側に向けて光を放射する発光素子と、
前記リング本体の内部であって前記発光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を指向角を狭める向きに変化させる第１の光学素子と、
を備え、
前記リング本体の内周側表面には、前記第１の光学素子が配置された部分が前記第１の光学素子の配置されていない部分よりも前記環の中心側に向けて突出している突部が設けられているウェアラブル電子デバイス。
［２］ 前記第１の光学素子の前記環の中心側の端部は、前記内周側表面よりも前記環の中心側に位置している、［１］に記載のウェアラブル電子デバイス。
［３］ 前記第１の光学素子は、前記発光素子の指向角を６０°以下にするように構成されている、［１］または［２］に記載のウェアラブル電子デバイス。
［４］ 前記第１の光学素子は、前記内周側表面に向かうにつれて、前記発光素子と前記環の中心とを結ぶ半径線から離れる反射面を有している、［１］～［３］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［５］ 前記反射面は、放物面をなしている、［４］に記載のウェアラブル電子デバイス。
［６］ 前記反射面は、前記半径線を軸とした回転放物面をなしている、［４］または［５］に記載のウェアラブル電子デバイス。
［７］ 前記光学素子は、素子本体と、前記素子本体上に備えられた反射膜と、を備え、
前記反射面は前記反射膜によって構成されている、［１］～［６］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［８］ 前記反射膜は、金属膜である、［７］に記載のウェアラブル電子デバイス。
［９］ 前記突部は、頂部が平坦である、［１］～［８］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１０］ 前記突部の突出寸法は、前記環の内径の５％以上１０％以下である、［１］～［９］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１１］ 前記リング本体の前記光学素子を覆う部分の厚みは、０．５ｍｍ以下である、［１］～［１０］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１２］ 前記リング本体の内部に設けられ、光を検出する受光素子と、
前記リング本体の内部であって前記受光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を前記受光素子に向けて変化させる第２の光学素子と、
をさらに備え、
前記発光素子および前記受光素子は、これら発光素子および受光素子のそれぞれと、前記環の中心とを結ぶ線分のなす角度が５５°以上９０°以下となるように配置されている、［１］～［１１］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１３］ 前記発光素子に対して備えられた第１の光学素子の前記半径線に沿う高さ寸法は、前記受光素子に対して備えられた第２の光学素子の前記高さ寸法よりも大きい、［１２］に記載のウェアラブル電子デバイス。
［１４］ 前記発光素子は複数の発光ダイオードを備え、
前記複数の発光ダイオードは、同一または異なる複数の波長の光を発生する、［１］～［１３］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１５］ 前記発光素子は、中心波長が５００ｎｍ以上６００ｎｍ以下の光を発生させる緑色ダイオードを含む、［１］～［１４］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１６］ 前記発光素子は、中心波長が６３０ｎｍ以上６９０ｎｍ以下、および、８１０ｎｍ以上９９０ｎｍ以下の少なくとも一方の光を発生させるダイオードを含む、［１］～［１５］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１７］ 前記リング本体は、
外周側に配されるとともに前記環の中心側に凹部を備える外装部と、
前記外装部に対して前記環の中心側に一体的に配される封止樹脂部と、
を備え、
前記発光素子および前記光学素子は、前記凹部に配置されるとともに、前記封止樹脂部によって封止されている、［１］～［１６］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイス。
［１８］ 前記発光素子および前記光学素子は、前記外装部よりも前記環の中心側に突出するように配置されている、［１７］に記載のウェアラブル電子デバイス。
［１９］ 環状のリング本体と、
前記リング本体の内部に設けられ、光を検出する受光素子と、
前記リング本体の内部であって前記受光素子に対して前記環の中心側に設けられ、前記光の進行方向を前記受光素子に向けて変化させる第２の光学素子と、
を備え、
前記リング本体の内周側表面には、前記第２の光学素子が配置された部分が前記第２の光学素子の配置されていない部分よりも前記環の中心側に向けて突出している突部が設けられているウェアラブル電子デバイス。
［２０］ ［１］～［１９］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイスと、
生体に装着された前記ウェアラブル電子デバイスの前記電子素子が取得した生体情報に基づいて、容積脈波法により、心拍数、血中酸素飽和度、血圧、および血糖値の少なくとも１つの健康管理情報を算出する制御部と、
前記健康管理情報を出力する出力部と、
を備える、健康管理システム。
［２１］ ［１］～［１９］のいずれか１つに記載のウェアラブル電子デバイスを生体に装着して取得した生体情報に基づいて、容積脈波法により、心拍数、血中酸素飽和度、血圧、および血糖値の少なくとも１つの健康管理情報を算出するステップ、
前記健康管理情報を出力するステップ、
を含む、健康管理方法。
［２２］ 前記ウェアラブル電子デバイスは指輪型であり、前記生体はヒトの指である、［２１］に記載の健康管理方法。

【符号の説明】

【0118】

１…ウェアラブル電子デバイス、１０…リング本体、１１…外装部、１１ａ…凹部、１２…封止樹脂部、１２ａ…突部、１３…電子部品、１４…配線板、１５…発光素子、１６…光学素子、１６ａ…反射面、１７…受光素子、１８…光学素子、１８ａ…反射面、１００…健康管理システム、１０１…管理サーバ、１０２…ユーザ端末

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】

【図19】

【図20】

【図21】

【図22】