特許 7568942 センサユニット

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-10-08

(45)【発行日】2024-10-17

(54)【発明の名称】センサユニット

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/01 20060101AFI20241009BHJP

【ＦＩ】

A61B5/01 100

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2022076001

(22)【出願日】2022-05-02

(65)【公開番号】P2023165220

(43)【公開日】2023-11-15

【審査請求日】2024-01-26

(73)【特許権者】

【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】100177264

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 嘉秀

(74)【代理人】

【識別番号】100074561

【弁理士】

【氏名又は名称】柳野 隆生

(74)【代理人】

【識別番号】100124925

【弁理士】

【氏名又は名称】森岡 則夫

(74)【代理人】

【識別番号】100141874

【弁理士】

【氏名又は名称】関口 久由

(74)【代理人】

【識別番号】100166958

【弁理士】

【氏名又は名称】堀 喜代造

(72)【発明者】

【氏名】人見 直樹

【審査官】外山 未琴

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０７２９０８７０（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０５５１５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１９－０３６０７１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／０１

Ｇ０１Ｋ １３／２０

(57)【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と、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と、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前側で連結する連結部と、前記連結部に設けられて使用者の額に接触する接触部と、前記一対の耳掛け部よりも後方に形成される一対の錘部と、を備え、
前記生体情報センサが前記接触部に設けられ、
前記環境情報センサは前記一対の錘部の何れか一方に設けられる、センサユニット。

【請求項2】

電池が前記一対の錘部の他方に設けられ、
前記一対の錘部は重量が均等となるように構成される、請求項１に記載のセンサユニット。

【請求項3】

使用者が前記センサユニットを装着した際に、前記錘部が後下方向に向けて延出される、請求項２に記載のセンサユニット。

【請求項4】

使用者が前記センサユニットを装着した際に、前記連結部が前上方向に向けて延出される、請求項３に記載のセンサユニット。

【請求項5】

前記一対の耳掛け部と前記連結部との間には、互いの距離を可変とするアジャスタが設けられる、請求項４に記載のセンサユニット。

【請求項6】

前記連結部には金属の板バネが設けられる、請求項５に記載のセンサユニット。

【請求項7】

前記接触部には弾性体が設けられる、請求項６に記載のセンサユニット。

【請求項8】

前記生体情報センサが皮膚表面温度センサであり、前記環境情報センサが外気温湿度センサであり、
熱中症危険度測定器具として使用される、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】

【文献】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や環境情報センサ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。この構成によれば、ヘルメットを装着しない場合に採用することが困難であった。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と、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と、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前側で連結する連結部と、前記連結部に設けられて使用者の額に接触する接触部と、前記一対の耳掛け部よりも後方に形成される一対の錘部と、を備え、前記生体情報センサが前記接触部に設けられ、前記環境情報センサは前記一対の錘部の何れか一方に設けられる、センサユニット。

【0007】

（１）に記載のセンサユニットによれば、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。

【0008】

（２）電池が前記一対の錘部の他方に設けられ、前記一対の錘部は重量が均等となるように構成される、（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、使用者の頭部における生体情報と環境情報とをより安定的に取得することができる。

【0010】

（３）使用者が前記センサユニットを装着した際に、前記錘部が後下方向に向けて延出される、（２）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、環境情報センサを使用者の耳から離間させることにより、使用者の体温の影響を抑制することができる。

【0012】

（４）使用者が前記センサユニットを装着した際に、前記連結部が前上方向に向けて延出される、（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、使用者の頭部における生体情報を安定的に取得することができる。

【0014】

（５）前記一対の耳掛け部と前記連結部との間には、互いの距離を可変とするアジャスタが設けられる、（４）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、使用者の頭部の大きさが異なる場合でも使用することができる。

【0016】

（６）前記連結部には金属の板バネが設けられる、（５）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、板バネが頭部を押圧するため、センサユニットの姿勢を安定させることができる。

【0018】

（７）前記接触部には弾性体が設けられる、（６）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、接触部を使用者の頭部にフィットさせることができる。

【0020】

（８）前記生体情報センサが皮膚表面温度センサであり、前記環境情報センサが外気温湿度センサであり、熱中症危険度測定器具として使用される、（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、ヘルメットを使用しない場合でも、使用者の熱中症危険度を測定することができる。

【発明の効果】

【0022】

本発明に係るセンサユニットによれば、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。

【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の使用状態を示した側面図。

【図2】一実施形態に係るセンサユニットを示した斜視図。

【図3】一実施形態に係るセンサユニットを示した背面図。

【図4】カバーを取り外した状態のセンサユニットを示した斜視図。

【図5】カバーを取り外した状態のセンサユニットを示した左側面図。

【図6】カバーを取り外した状態のセンサユニットを示した右側面図。

【図7】センサユニットの内部構造を示した斜視図。

【図8】変形例に係るセンサユニットの使用状態を示した側面図。

【図9】（ａ）及び（ｂ）は変形前後のセンサユニットのアジャスタを示した側断面図。

【図10】（ａ）及び（ｂ）は変形前後のセンサユニットのアジャスタを示した平断面図。

【発明を実施するための形態】

【0024】

以下、図１から図１０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１に示す如く、使用者Ｕが両耳に耳掛け部１１・１１を掛けることにより頭部に装着して使用する。図１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帽子Ｃを被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。

【0025】

図１から図４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１１・１１と、一対の耳掛け部１１・１１を前側で連結する連結部１２と、連結部１２に設けられて使用者Ｕの額に接触する左右一対の接触部１３・１３と、一対の耳掛け部１１・１１よりも後方に形成される一対の錘部１４と、を備える。

【0026】

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。

【0027】

本実施形態に係るセンサユニット１０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２１が左側の接触部１３の内部に設けられる。本実施形態において、接触部１３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。また、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２２が左側の錘部１４の内部に設けられる。

【0028】

このように、本実施形態に係るセンサユニット１０は、使用者Ｕの額に接触する接触部１３のうち左側に設けられた皮膚表面温度センサ２１で使用者Ｕの皮膚表面温度を測定し、錘部１４に設けられた外気温湿度センサ２２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。

【0029】

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。

【0030】

上記の如く、本実施形態に係るセンサユニット１０は、使用者Ｕがヘルメットを使用しない場合でも、使用者Ｕ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。即ち、使用者Ｕの生体情報として皮膚表面温度を測定し、環境情報として使用者Ｕの周囲の気温と湿度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ことが可能となる。

【0031】

また、図１に示す如く、センサユニット１０を頭部に装着することにより、使用者Ｕが帽子Ｃを被った状態でも熱中症危険度を測定することが可能となる。詳細には、外気温湿度センサ２２を内部に設けた錘部１４は使用者Ｕの耳部より下方に配置されるので、錘部１４は使用者Ｕの頭部から離れ、かつ帽子Ｃ内に入り込まない。よって、外気温湿度センサ２２は帽子Ｃ内の温湿度に影響されずに適切に環境情報を測定できるのである。

【0032】

図４から図６に示す如く、それぞれの錘部１４はカバー１５によって被覆される。錘部１４とカバー１５との間にはシール部材１６が介挿される。左側のカバー１５には、押しこみ可能な押込部１５ａと透光性を有する発光表示部１５ｂとが形成される。

【0033】

図４及び図５に示す如く、左側の錘部１４の内部には、リジット基盤で形成されたセンサ側基板２０が収容される。センサ側基板２０には、外気温湿度センサ２２、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２３、押込部１５ａを介して押圧可能とされるスイッチ２４、ＬＥＤで形成された発光体２５が設けられる。

【0034】

一方、図６に示す如く、右側の錘部１４の内部には、電池側基板２７が収容される。電池側基板２７には電池Ｂが組付可能とされる。センサ側基板２０と電池側基板２７とは、連結部１２の内部に挿通されたフレキシブルケーブルであるケーブル２６により、電気信号を伝達可能に接続されている。ケーブル２６の途中には皮膚表面温度センサ２１が設けられる。

【0035】

電池Ｂは、錘部１４からカバー１５を取り外すことにより交換することができる。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、錘部１４には充電用の接続部が設けられる。

【0036】

図４及び図５に示す如く、左側の錘部１４には、センサ開口部１４ａ、切替開口部１４ｂ、及び、発光開口部１４ｃが形成される。センサ開口部１４ａからは外気温湿度センサ２２が錘部１４の表面に露出する。切替開口部１４ｂからは切替部２３が露出する。発光体２５から発光された光は発光開口部１４ｃを通って錘部１４の外に向かって放出され、発光表示部１５ｂを発光させる。センサユニット１０においては、発光表示部１５ｂから発光される光の色を変更することにより、使用者Ｕの熱中症危険度の測定結果を外部に発信することが可能とされる。

【0037】

上記の如く、センサユニット１０においては、左側の錘部１４には各種の電子部品が組付けられたセンサ側基板２０が設けられ、右側の錘部１４には電池Ｂが組付けられた電池側基板２７が設けられる。そして、本実施形態においては、左右一対の錘部１４・１４は重量が均等となるように構成されている。これにより、センサユニット１０の左右の重量バランスを向上させることができるため、使用者Ｕの頭部における生体情報と環境情報とをより安定的に取得することが可能となる。

【0038】

図１に示す如く、本実施形態に係るセンサユニット１０は、使用者Ｕが装着した際に錘部１４・１４が後下方向に向けて延出される。これにより、環境情報センサである外気温湿度センサ２２を使用者Ｕの耳から離間させることができるため、センサユニット１０に与える使用者Ｕの体温の影響を抑制することができる。

【0039】

本実施形態において、錘部１４は長丸形状に形成されているが、錘部の形状は丸形、Ｓ字形状、三角形状、四角形状等、他の形状とすることが可能である。また、錘部１４の重量は、皮膚表面温度センサ２１が設けられた接触部１３が使用者Ｕの額に接触する荷重がかかるという点で、支点となる耳掛け部１１・１１よりも前側に位置する連結部１２よりも重く形成されることが好ましい。本実施形態に係るセンサユニット１０は、錘部１４は一つの重量が２０ｇで形成されている。

【0040】

また、図１に示す如く、本実施形態に係るセンサユニット１０は、使用者Ｕが装着した際に連結部１２が前上方向に向けて延出される。具体的には、使用者Ｕが顔を前方に向けた際に、連結部１２の水平面に対する角度が上方に１０～３０度の範囲内となるように形成される。これにより、接触部１３・１３を使用者Ｕの額に安定して接触させることができるため、使用者Ｕの頭部における生体情報を安定的に取得することができる。接触部１３・１３をより安定して使用者Ｕの額に接触させるためには、連結部１２の水平面に対する角度は上方に１５～２０度の範囲内の範囲内とすることがより好ましい。

【0041】

本実施形態に係るセンサユニット１０において、接触部１３・１３には弾性変形可能な弾性体が設けられる。これにより、使用者Ｕの額への接触部１３・１３のフィット感をより向上させることができる。なお、センサユニット１０において接触部１３の個数を一個とすることも可能であるが、使用者Ｕの額への接触部１３・１３のフィット感を向上させるという観点より、本実施形態の如く接触部１３を二個設けることが好ましい。また、接触部１３・１３のそれぞれに皮膚表面温度センサ２１を収容する構成とすることも可能である。

【0042】

また、図１に示す如く、本実施形態に係るセンサユニット１０において、耳掛け部１１の下面には湾曲部１１ｃが形成されている。湾曲部１１ｃは曲率半径が１５～３０ｍｍの範囲内で形成されている。この湾曲部１１ｃ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。センサユニット１０をより安定させるためには、湾曲部１１ｃの曲率半径は２０～２５ｍｍの範囲内とすることがより好ましい。

【0043】

図７に示す如く、本実施形態に係るセンサユニット１０において、連結部１２には金属の板バネ３１が収容される。これにより、板バネ３１が使用者Ｕの頭部を挟んで押圧するため、センサユニット１０の姿勢を安定させることができる。

【0044】

また、本実施形態に係るセンサユニット１０において、耳掛け部１１・１１と連結部１２との間には、互いの距離を可変とするアジャスタＡが設けられる。具体的には図９（ａ）及び（ｂ）に示す如く、板バネ３１の両端部には弾性変形可能な係合部３２が形成され、耳掛け部１１の内面には係合部３２が段階的に係合可能な被係合溝１１ａが形成される。

【0045】

上記の如く、被係合溝１１ａに係合部３２が係合されることにより、アジャスタＡが形成される。そして、被係合溝１１ａにおける係合部３２が係合する場所を変更することにより、耳掛け部１１・１１と連結部１２との距離が変更される。このように、センサユニット１０においては、アジャスタＡにより耳掛け部１１・１１と連結部１２との距離を可変とすることにより、図８に示す如く使用者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。

【0046】

図１０（ａ）及び（ｂ）に示す如く、耳掛け部１１の内部には中空の収容部１１ｂが形成されている。収容部１１ｂにはケーブル２６が屈曲された状態で収容されている。図１０（ａ）及び（ｂ）に示す如く、耳掛け部１１・１１と連結部１２との距離を変更した場合には、収容部１１ｂの内部におけるケーブル２６の屈曲位置が変更される。これにより、連結部１２にケーブル２６を挿通した状態でセンサユニット１０が伸縮可能とされる。

【0047】

上記の如く、本実施形態に係るセンサユニット１０は平面視でＵ字形状に形成されているが、使用者Ｕが頭部に安定的に保持できる形状であれば、センサユニットを環状等他の形状とすることも可能である。

【0048】

また、センサユニット１０は、連結部１２と、耳掛け部１１・１１及び錘部１４と、を分割して構成している。これにより、各部材を形成する際にインサート成形をする必要がなく、各種の基板２０・２７や板バネ３１を後付けで組み込める構成としている。なお、センサユニットを一体的に構成することも可能である。

【符号の説明】

【0049】

１０ センサユニット １１ 耳掛け部
１１ａ 被係合溝 １１ｂ 収容部
１１ｃ 湾曲部 １２ 連結部
１３ 接触部 １４ 錘部
１４ａ センサ開口部 １４ｂ 切替開口部
１４ｃ 発光開口部 １５ カバー
１５ａ 押込部 １５ｂ 発光表示部
１６ シール部材 ２０ センサ側基板
２１ 皮膚表面温度センサ（生体情報センサ）
２２ 外気温湿度センサ（環境情報センサ）
２３ 切替部 ２４ スイッチ
２５ 発光体 ２６ ケーブル
２７ 電池側基板 ３１ 板バネ
３２ 係合部
Ａ アジャスタ Ｂ 電池
Ｃ 帽子 Ｕ 使用者

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】