特許 7587328 小型生体情報計測デバイス

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-11-12

(45)【発行日】2024-11-20

(54)【発明の名称】小型生体情報計測デバイス

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/00 20060101AFI20241113BHJP

【ＦＩ】

A61B5/00 102A

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2024150405

(22)【出願日】2024-09-01

【審査請求日】2024-09-01

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】523458531

【氏名又は名称】ＷｈｉｔｅＬａｂ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100147393

【弁理士】

【氏名又は名称】堀江 一基

(72)【発明者】

【氏名】岡田 英之

【審査官】増渕 俊仁

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１０－１８８０３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１６／０８０１８３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－１５８８６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１２－０９５８２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／００－５／０１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

光、熱、振動のいずれかにより発電する発電部と、一次電池と、前記発電部の供給電圧が入力するコンパレータと、前記一次電池の電力供給を切り換える一次電池供給切換部と、を有する電力供給部と、
生体活動に関する情報を取得する生体センサと、前記生体センサによって取得された情報を送信する送信部と、を有し、前記電力供給部からの電力により駆動する生体情報取得送信部と、を有し、
前記コンパレータは、前記供給電圧に応じて前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給および供給停止を切り換えるとともに、前記コンパレータによる前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給状態に関する信号を第１端子から出力し、
前記一次電池供給切換部は、前記第１端子からの信号が入力し、前記第１端子からの信号に応じて前記一次電池から前記生体情報取得送信部への電力の供給および供給停止を切り換える小型生体情報計測デバイス。

【請求項2】

前記発電部は、光を受光して発電する光発電パネルを有する請求項１に記載の小型生体情報計測デバイス。

【請求項3】

前記生体センサは、温度センサ、体動センサ、SｐO_２センサ、心拍センサ、血圧センサのいずれかを有する請求項１に記載の小型生体情報計測デバイス。

【請求項4】

前記コンパレータは、前記供給電圧が第１所定値以上に上昇した場合に前記発電部から前記生体情報取得送信部へ電力供給を開始させ、前記供給電圧が第２所定値以下に下降した場合に前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力供給を停止させ、
前記一次電池供給切換部は、前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給が停止していることを示す信号を前記第１端子の出力から所定時間連続して得た場合に、前記一次電池から前記生体情報取得送信部へ電力を供給させ、前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給を行っていることを示す信号を前記第１端子の出力から得た場合に、前記一次電池から前記生体情報取得送信部への電力供給を停止させる請求項１に記載の小型生体情報計測デバイス。

【請求項5】

前記コンパレータの前記第１端子は、前記コンパレータによる前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給を行っている場合は「Ｈｉｇｈ」の信号を出力し、前記コンパレータによる前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力供給が停止している場合は「Ｌｏｗ」の信号を出力するＰＧＯＯＤ端子であり、
前記ＰＧＯＯＤ端子の出力を論理反転させるロジックインバータをさらに有し、
前記一次電池供給切換部は、前記一次電池と前記生体情報取得送信部との間に配置され、前記ロジックインバータによって論理反転された前記ＰＧＯＯＤ端子の出力が入力されることでＯＮ／ＯＦＦを切り換えるＤＣＤＣコンバータを有する請求項４に記載の小型生体情報計測デバイス。

【請求項6】

開口が形成された収容部を有する不透明の本体部と、前記開口を封止するように前記本体部に固定される透明の蓋部と、を有する筐体部を有し、
前記電力供給部および前記生体情報取得送信部は、前記収容部に収容してある請求項１に記載の小型生体情報計測デバイス。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体に装着して用いる小型生体情報計測デバイスに関する。

【背景技術】

【0002】

生体に装着して用い、装着対象の体温や血中酸素濃度、体の動きなどの生体情報を測定し、測定結果をスマートフォンなどに通信する各種の小型生体情報計測デバイスが提案されている。たとえば、指輪型のスマートリングや、体に貼り付けて用いるものなど、小型で装着対象の活動を阻害しないものが提案されている（特許文献１、２参照）。

【0003】

一方、上述のような小型生体情報計測デバイスでは、充電しないで長時間の駆動を可能とするものが好ましい。充電しないで長時間の駆動を可能とする電力供給システムとしては、たとえば、電池の電力と発電機構の電力とを併用するものが考えられる（特許文献３等参照）。しかしながら、電力供給の切り換えを機械的な動作を伴うスイッチによって行う従来の切り換え機構は、耐久性や消費電力の点で課題を有する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特許第７４８１７７５号明細書

【文献】特開２０２４－０４９５２４号公報

【文献】特許平１０－１５５２４０号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

本発明は、このような状況に鑑みてなされ、耐久性が良好で充電なしで長時間の駆動が可能である小型生体情報計測デバイスに関する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明に係る小型生体情報計測デバイスは、
光、熱、振動のいずれかにより発電する発電部と、一次電池と、前記発電部の供給電圧が入力するコンパレータと、前記一次電池の電力供給を切り換える一次電池供給切換部と、を有する電力供給部と、
生体活動に関する情報を取得する生体センサと、前記生体センサによって取得された情報を送信する送信部と、を有し、前記電力供給部からの電力により駆動する生体情報取得送信部と、を有し、
前記コンパレータは、前記供給電圧に応じて前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給および供給停止を切り換えるとともに、前記コンパレータによる前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給状態に関する信号を第１端子から出力し、
前記一次電池供給切換部は、前記第１端子からの信号が入力し、前記第１端子からの信号に応じて前記一次電池から前記生体情報取得送信部への電力の供給および供給停止を切り換える。

【0007】

本発明に係る小型生体情報計測デバイスは、発電部と一次電池とを併用することで、充電なしで長時間の駆動が可能である小型生体情報計測デバイスを実現することができる。このような小型生体情報計測デバイスは、外部から電気を充電することができる二次電池などを有する必要がないため、シンプルな構造を実現でき、かつ、小型化に対して有利である。さらに、本発明に係る小型生体情報計測デバイスは、第１端子を有するコンパレータと一次電池供給切換部により、機械的な動作を伴うスイッチを用いることなく、シンプルな電子回路により発電部および一次電池の電力供給および供給停止を切り換えることができる。また、第１端子を有するコンパレータおよび第１端子の出力を用いる一次電池供給切換部を有する電子回路は、耐久性が良好であり、かつ、消費電力も抑制できる。

【0008】

また、前記発電部は、光を受光して発電する光発電パネルを有する。

【0009】

発電部が光発電パネルを有することにより、小型生体情報計測デバイスは、所定量の光を受光できる環境にデバイスが置かれれば、一次電池の電力を消費せずに動作できる。したがって、このような小型生体情報計測デバイスは、充電なしで長時間の駆動が可能である。また、一次電池の電圧が低下した後も、所定量の光を受光できる環境にデバイスが置かれていれば動作することができるため、用途によっては、充電なしで極めて長時間使用することも可能である。

【0010】

また、たとえば、前記生体センサは、温度センサ、体動センサ、SｐO_２センサ、心拍センサ、血圧センサのいずれかを有してもよい。

【0011】

小型生体情報計測デバイスが有するセンサ部としては、特に限定されないが、体温等を計測する温度センサや、加速度や角速度により装着対象の動きを計測する体動センサ、血液による光の吸収を計測するSｐO_２センサ、血管または血流の脈動または心電を計測する心拍センサ、血管に作用する圧力を計測する血圧センサなどが挙げられる。

【0012】

また、たとえば、前記コンパレータは、前記供給電圧が第１所定値以上に上昇した場合に前記発電部から前記生体情報取得送信部へ電力供給を開始させ、前記供給電圧が前記第２所定値以下に下降した場合に前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力供給を停止させてもよく、
前記一次電池供給切換部は、前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給が停止していることを示す信号を前記第１端子の出力から所定時間連続して得た場合に、前記一次電池から前記生体情報取得送信部へ電力を供給させ、前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給を行っていることを示す信号を前記第１端子の出力から得た場合に、前記一次電池から前記生体情報取得送信部への電力供給を停止させてもよい。

【0013】

このような小型生体情報計測デバイスは、第１および第２所定電圧を基準として、発電部の発電量が多い場合は発電部により電力供給がされ、発電部の発電量が少ない場合は一次電池による電力供給がされることにより、発電量の変動があっても、継続的な動作が可能である。

【0014】

また、たとえば前記コンパレータの前記第１端子は、前記コンパレータによる前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給を行っている場合は「Ｈｉｇｈ」の信号を出力し、前記コンパレータによる前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力供給が停止している場合は「Ｌｏｗ」の信号を出力するＰＧＯＯＤ端子であり、
前記ＰＧＯＯＤ端子の出力を論理反転させるロジックインバータをさらに有し、
前記一次電池供給切換部は、前記一次電池と前記生体情報取得送信部との間に配置され、前記ロジックインバータによって論理反転された前記ＰＧＯＯＤ端子の出力が入力されることでＯＮ／ＯＦＦを切り換えるＤＣＤＣコンバータを有してもよい。

【0015】

このような一次電池供給切換部を有する小型生体情報計測デバイスは、コンパレータとの組み合わせにより、個々の部分自体はシンプルで汎用的な部品を用いる回路構成でありながら、低消費電力で信頼性の高い切換回路を実現することができる。

【0016】

また、たとえば、本発明に係る小型生体情報計測デバイスは、開口が形成された収容部を有する不透明の本体部と、前記開口を封止するように前記本体部に固定される透明の蓋部と、を有する筐体部を有してもよく、
前記電力供給部および前記生体情報取得送信部は、前記収容部に収容してあってもよい。

【0017】

このような筐体部は、光を透過する蓋部により収容部内へ光が届くようにするとともに、本体部は不透明とすることで強度やセンサのための機能性を確保することができる。また、収容部内を密閉構造とすることにより、防水性の高い小型生体情報計測デバイスを実現できる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】図１は、本発明の第１実施形態に係る小型生体情報計測デバイスの外観図である。

【図2】図２は、図１に示す小型生体情報計測デバイスの断面図である。

【図3】図３は、図１に示す小型生体情報計測デバイスの回路図である。

【図4】図４は、図１に示す小型生体情報計測デバイスの使用状態を示す使用状態図である。

【図5】図５は、本発明の第２実施形態に係る小型生体情報計測デバイスの外観図である。

【図6】図６は、図５に示す小型生体情報計測デバイスの断面図である。

【図7】図７は、変形例に係る小型生体情報計測デバイスの回路図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

図１は、本発明の第１実施形態に係る小型生体情報計測デバイス１０の外観図である。図１に示すように、小型生体情報計測デバイス１０は、１円玉大の円盤状（コイン状）の外形状を有する。小型生体情報計測デバイス１０の大きさは、直径１５～２５ｍｍ、厚さ２．０～４．０ｍｍ程度とすることができ、たとえば図４に示すように、人の手首などに装着して使用することができる。

【0020】

図２は、図１に示す小型生体情報計測デバイス１０の断面図である。小型生体情報計測デバイス１０は、内部に回路基板１２等を収容する筐体部５０を有する。筐体部５０は、開口５２ｂが形成された収容部５２ａを有する不透明の本体部５２と、開口５２ｂを封止するように本体部５２に固定される透明の蓋部５４とを有する。後述するように、回路基板１２には、電力供給部２０および生体情報取得送信部４０（図３参照）が実装されており、電力供給部２０および生体情報取得送信部４０は、収容部５２ａに収容してある。

【0021】

図１に示すように、小型生体情報計測デバイス１０は、光により発電する発電部としての光発電パネル２２を有する。光発電パネル２２は、いわゆるソーラーパネルや太陽電池と呼ばれる発電素子であり、たとえば、アモルファスシリコン太陽電池や、色素増感太陽電池、有機薄膜太陽電池、ペロブスカイト太陽電池等が挙げられる。なお、小型生体情報計測デバイス１０が有する発電部は、光発電パネル２２のみには限定されず、熱により発電する熱発電素子（半導体の熱励起電荷を用いる熱発電素子（「半導体増感型熱利用発電」とも言う。）や、振動により発電する圧電素子などを、光発電パネル２２に換えて、あるいは光発電パネル２２と併せて有してもよい。

【0022】

図１および図２に示すように、光発電パネル２２は、収容部５２ａにおける最も開口５２ｂ側に配置されており、より具体的には、開口５２ｂを封止する蓋部５４の直下に配置されている。蓋部５４は透明で光を透過するため、収容部５２ａ内の光発電パネル２２には筐体部５０の外部からの光が蓋部５４を介して入射する。したがって、光発電パネル２２を有する発電部は、小型生体情報計測デバイス１０が蓋部５４の側から光を受ける状態になることで、発電を行うことができる。

【0023】

蓋部５４の本体部５２への固定方法は特に限定されず、たとえば接着、溶接、ネジ止めなどにより、蓋部５４を本体部５２に対して固定することができる。ただし、蓋部５４は、収容部５２ａが密閉空間となるように、本体部５２の開口５２ｂを封止していることが好ましい。後述するように、筐体部５０の表面には、充電ための端子のような外部に露出する端子を設ける必要がないことと相まって、小型生体情報計測デバイス１０は、光発電パネル２２や回路基板１２等を収容する収容部５２ａへの水分の侵入を防止し、小型生体情報計測デバイス１０に高い防水性能を持たせることができる。また、小型生体情報計測デバイス１０に高い防水性能を持たせることにより、小型生体情報計測デバイス１０を装着したままの入浴や水泳が可能になるとともに、小型生体情報計測デバイス１０の丸洗いが可能となり、紫外線殺菌やアルコール消毒を行うことも容易となる。

【0024】

蓋部５４の材質は特に限定されないが、ガラスや透明樹脂などが挙げられる。本外部５２の材質も特に限定されないが、たとえば不透明の樹脂や金属などが挙げられ、また、回路基板１２に実装される生体センサ４２のタイプによっては、不透明の樹脂、金属などの不透明な材料と併せて、ガラスや透明樹脂などの光を透過する材料が部分的に用いられてもよい。

【0025】

また、本体部５２の開口５２ｂの直径は、本体部５２の外径の８０～９９．９％であることが好ましく、９０～９９．８％であることがさらに好ましい。本体部５２の開口５２ｂの直径と本体部５２の外形の比率をこのような範囲にすることにより、収容部５２ａに配置可能な光発電パネル２２の受光面積を広く確保しつつ、本体部５２の強度を確保することができる。

【0026】

図２に示すように、光発電パネル２２は、回路基板１２における蓋部５４側の面に、直接実装されている。また、回路基板１２の蓋部５４側の面、蓋部５４側とは反対側の面、または回路基板１２の内部には、アンテナ４８や生体センサ４２など、小型生体情報計測デバイス１０に含まれる複数のチップが実装されている。回路基板１２は、たとえばフレキシブルプリント基板（ＦＰＣ）や、リジット基板などで構成される。回路基板１２の厚さは、たとえば１．０～３．０ｍｍ程度とすることができるが、特に限定されない。

【0027】

光発電パネル２２の外径は、本体部５２の開口５２ｂの直径にほぼ等しいか、本体部５２の開口５２ｂの直径よりわずかに小さいことが好ましい。光発電パネル２２の厚さは、０．１～０．３ｍｍ程度とすることが小型化の観点から好ましいが、特に限定されない。また、光発電パネル２２が回路基板１２における蓋部５４側の面に、直接実装されることにより、回路基板１２が光発電パネル２２をサポートして補強するとともに、小型生体情報計測デバイス１０の薄型化に資する。

【0028】

図３は、図１および図２に示す小型生体情報計測デバイス１０の回路図である。図３に示すように、小型生体情報計測デバイス１０は、生体センサ２２や送信部４４等を有する生体情報取得送信部４０と、生体情報取得送信部４０に電力を供給する電力供給部２０と、を有する。

【0029】

電力供給部２０は、発電部としての光発電パネル２２と、一次電池２４と、光発電パネル２２を有する発電部の供給電圧が入力するコンパレータ２６と、一次電池２４の電力供給を切り換える一次電池供給切換部３０と、コンデンサと、ダイオード等を有する。

【0030】

図３に示すコンパレータ２６は、光発電パネル２２からの供給電圧に応じて光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給および供給停止を切り換える。また、コンパレータ２６は、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給状態に関する信号を出力する第１端子２６ａを有する。第１端子２６ａが出力したコンパレータ２６を介する光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給状態に関する信号は、一次電池供給切換部３０が有するＤＣＤＣコンバータのＯＮ／ＯＦＦを切り換えるための信号が入力する端子に入力する。

【0031】

コンパレータ２６の第１端子２６ａとしては、コンパレータ２６による発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給を行っている場合と、コンパレータ２６による発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力供給が停止している場合とで、出力信号を反転させるなど、前者と後者とで異なる信号を出力するものであれば、特に限定されない。第１端子２６ａからの出力が入力する一次電池供給切換部３０の端子としては、コンパレータ２６による電力供給／供給停止による出力信号の違いを認識するものであれば、特に限定されない。

【0032】

図７は、第１変形例に係る小型生体情報計測デバイス２１０の回路図である。図７に示すように、電力供給部２２０のコンパレータ２２６は、たとえばコンパレータ２６の出力電圧が一定レベルに達したことを示すパワーグッド出力機能を有するＩＣなどで構成される。コンパレータ２２６は、光発電パネル２２からの供給電圧が第１所定値以上に上昇した場合に、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０へ電力供給を開始させ、光発電パネル２２からの供給電圧が第２所定値以下に下降した場合に、光発電パネル２２から生体情報取得送信部への電力供給を停止させる。また、コンパレータ２２６の第１端子はＰＧＯＯＤ端子２２６ａで構成され、ＰＧＯＯＤ端子２２６ａの出力は、コンパレータ２２６を介する光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給を行っている場合と、コンパレータ２２６を介する光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給が停止している場合とで異なる。たとえば光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給を行っている場合はＰＧＯＯＤ端子２２６ａの出力は「Ｈｉｇｈ」であり、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給が停止している場合はＰＧＯＯＤ端子２２６ａの出力は「Ｌｏｗ」である。

【0033】

コンパレータ２６、２２６が生体情報取得送信部４０への電力の供給および供給停止を切り換える供給電圧の第１所定値および第２所定値は、光発電パネル２２の能力や生体センサ４２の消費電力などに応じて異なるが、たとえば１．５～６．０V程度とすることができる。コンパレータ２６、２２６と後述する一次電池供給切換部３０とが連動することにより、光発電パネル２２を有する発電部の発電量が変動しても、生体情報取得送信部４０に対して継続的に電力を供給することができる。

【0034】

コンパレータ２６、２２６が電力供給を開始させる供給電圧の第１所定値と、コンパレータ２６、２２６が電力供給を停止させる供給電圧の第２所定値とは、同じ値であってもよいが、第２所定値を第１所定値に対して５～３０％程度低い値としてもよい。第２所定値を、第１の所定値に対して所定の範囲で低い値とすることにより、このようなコンパレータ２６は、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給および供給停止の切り換えが、短時間に高頻度で生じてしまうことを防止できる。

【0035】

図３および図７に示すように、光発電パネル２２での発電により生じた電気は、コンパレータ２６、２２６およびダイオードを介して、生体情報取得送信部４０へ送られる。

【0036】

図３に示す一次電池２４としては、たとえば市販のボタン電池や、円筒型電池や、ピン型電池等の他、市販されていない特殊形状の乾電池などが挙げられる。一次電池２４は、ユーザー自身によって交換可能であってもよく、サプライヤー側のサービスによって交換可能であってもよく、交換不可であってもよい。

【0037】

図３に示す一次電池供給切換部３０は、第１端子２６ａからの信号が入力し、第１端子２６ａからの信号に応じて、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力の供給および供給停止を切り換える。

【0038】

図７に示すように、コンパレータ２２６と一次電池供給切換部３０との間には、ロジックインバータ２３２が配置されていてもよい。ロジックインバータ２３２は、ＰＧＯＯＤ端子２２６ａの出力を論理反転させる。

【0039】

図３および図７に示す例では、一次電池供給切換部３０は、発電部である光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給が停止していることを示す信号を第１端子２６ａの出力から所定時間連続して得た場合に、一次電池２４から生体情報取得送信部４０へ電力を供給させる。たとえば、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給が連続して５～１５秒程度停止した場合に、一次電池供給切換部３０は、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給を開始させる。一方、発電部である光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給を行っていることを示す信号を第１端子２６ａの出力から得た場合に、一次電池供給切換部３０は、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給を停止させる。なお、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給が連続して所定時間停止した場合に始めて、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給の開始させることは、回路保護の観点で有効である。

【0040】

図３および図７に示すように、一次電池供給切換部３０は、一次電池２４と生体情報取得送信部４０との間に配置され一次電池２４からの電圧が入力するＤＣＤＣコンバータ３４を有する。ＤＣＤＣコンバータ３４は、ＤＣＤＣコンバータ３４のＯＮ／ＯＦＦを切り換えるイネーブル端子３４ａを有し、イネーブル端子３４ａに「Ｈｉｇｈ」の信号が所定時間連続して入力すると、ＤＣＤＣコンバータ３４がＯＮになる。すなわち、ＤＣＤＣコンバータ３４は、イネーブル制御回路を有するＩＣなどで構成される。

【0041】

図７に示す例では、一次電池供給切換部３０は、ＤＣＤＣコンバータ３４のイネーブル端子３４ａに、ＰＧＯＯＤ端子２２６ａの出力を論理反転させて入力することで、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給および供給停止を切り換える。たとえば光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力の供給を行っている場合はＰＧＯＯＤ端子２２６ａの出力は「Ｈｉｇｈ」であり、ロジックインバータ３２は、その出力を「Ｌｏｗ」に論理反転させてＤＣＤＣコンバータ３４のイネーブル端子３４ａに入力し、一次電池供給切換部３０は、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給を停止させる。一方、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力供給が停止している場合はＰＧＯＯＤ端子２２６ａの出力は「Ｌｏｗ」であり、ロジックインバータ３２は、その出力を「Ｈｉｇｈ」に論理反転させてＤＣＤＣコンバータ３４のイネーブル端子３４ａに入力し、一次電池供給切換部３０は、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給を行わせる。

【0042】

図３および図７に示すように、一次電池２４で蓄えられる電気は、一次電池供給切換部３０のＤＣＤＣコンバータ３４およびダイオードを介して、生体情報取得送信部４０へ送られる。

【0043】

このような電力供給部２０、２２０は、発電部である光発電パネル２２の発電量が生体情報取得送信部４０の動作を行わせるのに十分である場合には、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０へ電力を供給し、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給を停止させる。また、電力供給部２０は、発電部である光発電パネル２２の発電量が生体情報取得送信部４０の動作を行わせるのに不十分である場合には、光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０への電力供給を停止し、一次電池２４から生体情報取得送信部４０への電力供給を行う。なお、図７に示す小型生体情報計測デバイス２１０が有する電力供給部２２０は、コンパレータ２２６の第１端子がＰＧＯＯＤ端子２２６ａであり、ＤＣＤＣコンバータ３４とコンパレータ２２６との間にロジックインバータ３２が追加されている点で図３に示す電力供給部２０とは異なるが、その他の点では電力供給部２０と同様である。

【0044】

図３に示すように生体情報取得送信部４０は、生体活動に関する情報を取得する生体センサ４２と、生体センサ４２によって取得された情報を送信する送信部４４とを有する。また、生体情報取得送信部４０は、生体センサ４２や送信部４４の動作を制御する制御部４６や、生体情報取得送信部４０の駆動状態を示すＬＥＤ４９や、アンテナ４８等を有する。生体情報取得送信部４０は、電力供給部２０からの電力により駆動する。

【0045】

生体センサ４２は、制御部４６による制御を受けて動作し、小型生体情報計測デバイス１０の装着者の身体活動に関する情報を取得する。制御部４６は、たとえば、生体センサ４２へ給電することにより生体センサ４２を動作させ、また、生体センサ４２への給電を停止することで生体センサ４２を動作させないようにすることができる。

【0046】

図１～図３に示す小型生体情報計測デバイス１０では、生体センサ４２として装着者の体温を測定する体温センサを有する。体温センサは、たとえば、皮膚の表面温度を抵抗変化等により検出するサーミスタを有するものや、皮膚表面から生じる赤外線を集光して温度を検出するものなどが挙げられる。生体センサ４２は、制御部４６の制御により給電されると、装着者の体温に関する情報を取得し、取得した情報を直接または制御部４６を介して送信部４４に伝える。

【0047】

小型生体情報計測デバイス１０が有する生体センサ４２としては、上述した体温センサのみには限定されず、体の動きを測定する体動センサ部や、血中酸素飽和度を測定するSｐO_２センサや、心拍を計測する心拍センサや、血圧を計測する血圧センサなど、装着者の身体活動に関する各種の情報を取得できるセンサを採用可能である。また、生体センサ４２は、装着者の身体活動に関する１種類の情報を取得するものであってもよいが、複数のセンサ部を組み合わせ、装着者の身体活動に関する複数種類の情報を取得可能であってもよい。

【0048】

図３に示す送信部４４は、制御部４６からの制御を受けて動作し、生体センサ４２が取得した情報を、チップアンテナなどのアンテナ４８を介して外部に送信する。送信部４４は、たとえばＢＬＥモジュール等で構成される。制御部４６は、たとえば、送信部４４へ給電することにより送信部４４を動作させ、また、送信部４４への給電を停止することで送信部４４を動作させないようにすることができる。

【0049】

送信部４４は、たとえば、生体センサ４２で取得された情報の送信先である外部機器に対する所定の通信プロトコルを確立し、生体センサ４２が取得した情報を所定の周波数帯の信号に変換し、外部機器に対して情報を送信する。小型生体情報計測デバイス１０が情報を送信する外部機器としては、たとえばスマートフォンのような携帯型情報端末や、パーソナルコンピュータや、スマートリング専用の受信端末などが挙げられるが、特に限定されない。また、送信部４４としては、たとえばＢｌｕｅｔｏｏｈ（登録商標）等として規格化される２．４ＧＨｚ帯で情報を送信するものや、Ｗｉ－ｆｉ（登録商標）等として規格化される２．４ＧＨｚ帯、５ＧＨｚ帯、６０ＧＨｚ帯で情報を送信するものが挙げられるが、特に限定されない。

【0050】

なお、送信部４４は、情報の送信のみを行い、送信部４４および小型生体情報計測デバイス１０の他の部分は、無線通信による情報の受信を行わないものであることが、小型生体情報計測デバイス１０の電力消費を低減し、長時間の持続的な動作を可能とする観点から好ましい。ただし、送信部４４は、情報の送受信機能を有していてもよい。なお、制御部４６、送信部４４および生体センサ４２は、モジュール化されていてもよい。

【0051】

図３に示す制御部４６は、電力供給部２０に蓄えられる電気を用いて、生体センサ４２および送信部４４等を制御する。制御部４６は、マイクロコントローラ等の制御回路で構成される。制御部４６は、たとえば、電力供給部２０から継続的に電力が供給されている状態では、所定の周期で生体センサ４２および送信部４４を動作させ、生体情報を取得して外部に送信させることができる。

【0052】

また、生体情報取得送信部４０は、電力供給部２０から電力が供給されない状態になると電圧低下により自然に動作を停止し、また、電力供給部２０からの電力供給が再開されると電圧上昇により自然に動作を再開する。このような動作停止および動作再開の繰り返しは、電力供給部２０が有する一次電池２４の蓄電量が所定量以下となった場合に発生し得る。

【0053】

制御部４６は、電力供給部２０から電力が供給されている状態においてＬＥＤ４９を点灯させ、装着者等に小型生体情報計測デバイス１０の動作状況を伝えることができる。また、制御部４６は、発電部である光発電パネル２２から生体情報取得送信部４０へ電気が送られている状態でＬＥＤ４９を点灯させ、一次電池２４から生体情報取得送信部４０へ電気が送られている状態ではＬＥＤ４９を消灯させてもよい。このような小型生体情報計測デバイス１０は、一次電池２４を長持ちさせつつ、装着者等に小型生体情報計測デバイス１０の動作状況を伝えることができる。

【0054】

以上のように、小型生体情報計測デバイス１０は、光発電パネル２２と一次電池２４とを併用することで、充電なしで長時間の駆動が可能である小型生体情報計測デバイス１０を実現することができる。小型生体情報計測デバイス１０は、外部から電気を充電することができる二次電池を具備する必要がないため、シンプルな構造を実現でき、かつ、小型化に対して有利である。さらに、小型生体情報計測デバイス１０は、ＰＧＯＯＤ端子２２６ａのような第１端子２６ａを有するコンパレータ２６、２２６と一次電池供給切換部３０により、機械的な動作を伴うスイッチを用いることなく、シンプルな電子回路により、光発電パネル２２および一次電池２４の電力供給／供給停止を切り換えることができる。また、コンパレータ２６および第１端子２６ａの出力を用いる一次電池供給切換部３０を有する電子回路は、耐久性が良好であり、かつ、消費電力も抑制できる。

【0055】

また、小型生体情報計測デバイス１０は、一次電池２４の電圧が低下した後も、所定量の光を受光できる環境にデバイスが置かれていれば動作することができるため、用途によっては、充電なしで極めて長時間使用することも可能である。

【0056】

さらに、小型生体情報計測デバイス１０は、コンパレータ２６の第１および第２所定電圧を基準として、光発電パネル２２の発電量が多い場合は光発電パネル２２により電力供給がされ、光発電パネル２２の発電量が少ない場合は一次電池２４による電力供給がされることにより、小型生体情報計測デバイス１０が置かれる環境の光量変化などに伴い光発電パネル２２の発電量に変動があっても、継続的な動作が可能である。また、小型生体情報計測デバイス１０は、第１端子２６ａを有するコンパレータ２６と、イネーブル端子３４ａを有するＤＣＤＣコンバータ３４によるシンプルな構成で、低消費電力で信頼性の高い切換回路を実現することができる。

【0057】

以上、実施形態を示して本発明に係る小型生体情報計測デバイスを説明したが、本発明に係る小型生体情報計測デバイスは、上述した小型生体情報計測デバイス１０のみには限定されず、他の多くの実施形態および変形例が存在することは言うまでもない。たとえば、図５および図６は、第２実施形態に係る小型生体情報計測デバイス１１０の平面図（図５）および断面図（図６）である。

【0058】

図５および図６に係る小型生体情報計測デバイス１１０は、筐体部１５０の蓋部１５４側とは反対側の面に、付着部材１５６が設けられており、装着対象の皮膚などに貼り付けて使用可能である点で図１～図４に示す小型生体情報計測デバイス１０とは異なるが、図３に示される電力供給部２０および生体情報取得送信部４０の回路構成については、第１実施形態に係る小型生体情報計測デバイス１０と同様である。小型生体情報計測デバイス１１０の説明では、小型生体情報計測デバイス１０との相違点を中心に行い、小型生体情報計測デバイス１０との共通点については説明を省略する。

【0059】

図５および図６に示すように、小型生体情報計測デバイス１１０の筐体部１５０は略矩形平板状の外形状を有しており、筐体部１５０の本体部１５２は、蓋部１５４や光発電パネル１２２に対して、２０％以上広い平面視面積を有する。本体部１５２はシリコン樹脂、ウレタン樹脂などの柔軟性を有する材質とすることが、小型生体情報計測デバイス１１０を皮膚に貼り付けた際において、皮膚の面に本体部１５２の形状が追従でき、小型生体情報計測デバイス１１０が皮膚から剥がれにくくなるため好ましい。付着部材１５６には、筐体部１５０を装着対象の皮膚などに貼り付けるための粘着層が形成されている。

【0060】

小型生体情報計測デバイス１１０では、本体部１５２に加えて、蓋部１５４、光発電パネル１２２および回路基板１１２についても、ＡＳ樹脂、ペロブスカイト太陽電池およびフレキシブルプリント基板のような柔軟性の高いものを選択することで、小型生体情報計測デバイス１１０を付着対象から剝がれにくくすることができる。回路基板１１２に対して光発電パネル１２２が直接実装されていることも、薄型化の観点等から好ましい。

【0061】

図５および図６に示すように、電力供給部２０からの電力の供給状態に応じて点灯状態が変化するＬＥＤ１４９が（機能については図３のＬＥＤ４９参照）、蓋部１５４の直下で発電部である光発電パネル１２２の中央に配置してある。ＬＥＤ１４９をこのように配置する小型生体情報計測デバイス１１０は、装着者が容易に小型生体情報計測デバイス１１０の電力供給状態を認識できる。

【0062】

また、小型生体情報計測デバイス１１０は、小型生体情報計測デバイス１０との共通点については、小型生体情報計測デバイス１０と同様の効果を奏する。

【符号の説明】

【0063】

１０、１１０、２１０…小型生体情報計測デバイス
１２、１１２…回路基板
２０、２２０…電力供給部
２２…光発電パネル（発電部）
２４…一次電池
２６、２２６…コンパレータ
２６…第１端子
２２６ａ…ＰＧＯＯＤ端子
３０…一次電池供給切換部
２３２…ロジックインバータ
３４…ＤＣＤＣコンバータ
３４ａ…イネーブル端子
４０…生体情報取得送信部
４２…生体センサ
４４…送信部
４６…制御部
４８…アンテナ
４９、１４９…ＬＥＤ
５０、１５０…筐体部
５２、１５２…本体部
５２ａ…収容部
５２ｂ…開口
５４、１５４…蓋部
１５６…付着部材

【要約】

【課題】耐久性が良好で充電なしで長時間の駆動が可能である小型生体情報計測デバイスに関する。
【解決手段】発電する発電部と、一次電池と、コンパレータと、一次電池供給切換部と、を有する電力供給部と、生体活動に関する情報を取得する生体センサと、前記生体センサによって取得された情報を送信する送信部と、を有し、前記電力供給部からの電力により駆動する生体情報取得送信部と、を有し、前記コンパレータは、前記供給電圧に応じて前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給および供給停止を切り換えるとともに、前記発電部から前記生体情報取得送信部への電力の供給状態に関する信号を第１端子から出力し、前記一次電池供給切換部は、前記第１端子からの信号が入力し、前記第１端子からの信号に応じて前記一次電池から前記生体情報取得送信部への電力の供給および供給停止を切り換える小型生体情報計測デバイス。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】