JP5915197B2 - 血流センサ - Google Patents

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Description

本技術は、ユーザの血流に関する情報を得るための血流センサに関する。
従来から、ユーザの血流に関する情報である脈拍などを計測するための血流計がある。そのような血流計としては、腕などの皮膚にセンサを接触させて測定するもの、指先にセンサを接触させて測定するものなど様々な種類がある。
また、近年、健康増進を目的として、運動しながら血流計で脈拍や血中酸素飽和度などを測定することにより心肺能力を評価する方法が一般化してきている。そのような運動しながら測定を行う血流計としては、例えば、ユーザの耳たぶなどを挟むことにより測定を行う血流計がある(特許文献1)。
特開2008−154804号公報
しかし、そのような耳たぶなどを挟む血流計では、耳たぶなどを挟むことで血流を押さえてしまい、正確に測定を行えないという問題がある。また、耳たぶなどを挟むことにより長時間の使用に耐えない不快感、痛みなどをユーザに与えてしまうという問題もある。
本技術は、そのような問題点に鑑みてなされたものであり、ユーザに不快感、痛みを与えることのなく、正確に血流に関する情報を得ることができる血流センサを提供することを目的とする。
上述した課題を解決するために、本技術は、ヘッドホンを構成するハウジングに設けられており、ユーザが前記ヘッドホンを装着した状態において前記ユーザの耳介の耳珠に一方向から接触する接触部と、該接触部に設けられ、前記ユーザが前記ヘッドホンを装着すると前記ハウジングの内部方向に引っ込むように構成され、前記ユーザの血流に関する情報を得る反射型のセンサ部と、前記センサ部を支持し、前記耳珠方向に付勢する弾性体と、を備える血流センサである。
本技術によれば、ユーザに不快感、痛みなどを与えることなく血流に関する情報を得ることができる。また、正確に血流に関する情報を得ることができる。
図1Aは、本技術の第1の実施の形態に係る血流センサを備えるヘッドホンの正面図であり、図1Bはヘッドホンの側面図であり、図1Cはヘッドホンの背面図であり、図1Dはヘッドホンの側面図であり、図1Eはセンサハウジングおよび血流センサの構成を示す平面図である。 図2は、血流センサによって得られる血流に関する情報の一例を示す図である。 図3は、ユーザが血流センサ付きヘッドホンを装着した状態を示す図である。 図4Aは、本技術の第2の実施の形態に係る血流センサを備えるヘッドホンの側面図であり、図4Bはヘッドホンの正面図であり、図4Cはヘッドホンの側面図である。 図5は、ヘッドホンを構成するハウジングの内部構造を示すハウジングの断面図である。 図6Aは、本技術の第3の実施の形態に係る血流センサを備えるヘッドホンの平面図であり、図6Bはヘッドホンの側面図であり、図6Cはユーザが血流センサ付きヘッドホンを装着した状態を示す図である。
以下、本技術の実施の形態について図面を参照しながら説明する。ただし、本技術は以下の実施例のみに限定されるものではない。なお、説明は以下の順序で行う。
<1.第1の実施の形態>
[1−1.血流センサおよび血流センサを備えるヘッドホンの構成]
<2.第2の実施の形態>
[2−1.血流センサおよび血流センサを備えるヘッドホンの構成]
<3.第3の実施の形態>
[3−1.血流センサおよび血流センサを備えるヘッドホンの構成]
<4.変形例>
<1.第1の実施の形態>
[1−1. 血流センサおよび血流センサを備えるヘッドホンの構成]
図1を参照して本技術の第1の実施の形態に係る血流センサを備えるヘッドホンの構成について説明する。第1の実施の形態においては、血流センサはヘッドホンを構成するLチャンネルユニット100またはRチャンネルユニットのいずれかに設けられている。
図1は、センサ部160を備えるヘッドホンのLチャンネルユニット100の外観構成を示す図である。図1Aは正面図、図1Bは側面図、図1Cは背面図、図1Dは側面図である。図1においてはセンサ部160はヘッドホンのL側であるLチャンネルユニット100に設けられているものとする。
図1に示されるLチャンネルユニット100を備えるヘッドホンは、イヤピース120を耳の外耳道に挿入するいわゆるインナーイヤー型のヘッドホンである。Lチャンネルユニット100は、ハウジング110、音導管(図示せず。)およびイヤピース120とから構成されている。ハウジング110の形状は球状、円筒状、直方体状などどのような形状でもよい。ハウジング110内には例えば、ヘッドホン駆動用のバッテリー、音声処理回路、ドライバユニット(図示せず。)などが収納されている。
ハウジング110からは水平方向に突出するように円筒状の音導管が導出されている。音導管内部にはドライバユニットに接続されたLチャンネルスピーカが設けられている。
イヤピース120は中央を貫くように孔部121が設けられた筒状に形成されている。また、先端に向かうに従い孔部121方向へ窄むように形成されている。その孔部121に音導管が挿入されることにより、イヤピース120はハウジング110に取り付けられている。すなわち、イヤピース120は、音導管に対して、音導管の先端が孔部121の開口から露出するように取り付けられている。
イヤピース120は、例えばシリコンゴムのような弾性材を用いて形成されることにより、自由に変形可能なものとなっている。よって、イヤピース120は外耳道に挿入されると外耳道に密着し、これによりヘッドホンの装着状態が維持されることとなる。ユーザがイヤピース120を耳の外耳道に挿入することにより、内部にLチャンネルスピーカを備える音導管がイヤピース120を介してユーザの耳の外耳道に挿入されることになる。
ハウジング110の下端にはコード130が接続されている。コード130は、内部にLチャンネル用導線、電力供給用線、センサ部160により取得した情報伝達用の信号線(いずれも図示せず。)などが挿通している。コード130は、オーディオ信号の伝送、電力供給、情報伝達を行うためのものある。コード130の他端は例えば、スマートフォン、携帯電話機、携帯音楽プレーヤなどの端末装置に接続されている。端末装置によって再生された音声は音導管内に設けられたLチャンネルスピーカから出力される。
さらに、ハウジング110には斜め上方に突出するように棒状のアーム部140が設けられている。アーム部140は、例えばシリコンゴムなど柔軟性を有する素材で形成されることにより可撓性を有するように構成されている。アーム部140内部には、アーム部140の先端に位置するセンサ部160用の電力供給線、情報伝達用の信号線が挿通してある。これら線はコード130内に挿通してある電力供給線、信号線と接続されている。
アーム部140の先端にはセンサ部160を収納するためのセンサハウジング150が設けられている。センサハウジング150は、例えば、プラスチック、シリコンゴムなどの合成樹脂により形成されている。センサハウジング150は、ユーザがヘッドホンを装着して血流に関する情報を取得する場合において耳介の耳甲介舟に接触するものであるため、ユーザに不快感や痛みを与えないように丸面状に形成するとよい。センサハウジング150は特許請求の範囲における接触部に相当するものである。
センサハウジング150内にはセンサ部160が設けられている。図1Eに示されるように、センサ部160は、公知の反射型の血流センサであり、LED(Light Emitting Diode)などの発光素子161と、フォトダイオードなどの受光素子162がそれぞれ1つずつ並べて配置されたものである。発光素子161と受光素子162は、センサハウジング150内において所定の回路基板上等に配置され、ベース材などにより支持されている。また、センサハウジング150内には、発光素子161を駆動させる駆動装置、受光素子162により受光した光を増幅する増幅器などのセンサ部160による血流に関する情報の取得に必要な構成部品が設けられている。
LEDなどの発光素子161とフォトダイオードなどの受光素子162とにより得ることができる血流に関する情報としては脈拍がある。発光素子161と受光素子162によって脈拍を検出する技術としては既存の技術を採用することができる。脈拍の検出を行うにはまず、例えば、血液に吸収されやすい波長の光、赤色光と赤外光などを発光素子161からユーザの皮膚(生体内)に向けて発光し、生体内に進入後散乱して反射してきた光を受光素子162で受光する。そして、受光した光を電気信号に変換し、図2に示されるようなデータを取得し、そのデータを解析することにより脈拍が検出される。センサ部160により取得したデータはアーム部内の信号線、コード130内の信号線を通じて端末装置などに送られる。
図2は、縦軸を受光素子162で受けた反射光のレベルとし、横軸を時間として、センサ部160により得ることができる血流に関する情報の一例を示すものである。図2中のΔyは反射光のレベルの振幅を示すものである。図2中のΔxで示されるように波形の周期を把握することによりセンサ部160からの情報からユーザの脈拍を得ることができる。なお、図2中の値はあくまで例示であり、値は個々のユーザごと、測定ごとに異なるものである。
なお、センサ部160は、ヘッドホンを構成するLチャンネルユニット100とRチャンネルユニットのいずれか一方に設けられていればよい。ただし、この記載はLチャンネルユニット、Rチャンネルユニットの両方に血流センサを設けることを排除するものではない。
図3は、ユーザがセンサ部160付きヘッドホンを装着した状態を示す図である。図3においては、センサ部160はLチャンネルユニット100に設けられており、ユーザは左耳で血流に関する情報の取得を行うものとする。ユーザはLチャンネルユニット100のイヤピース120を左耳の外耳道に挿入し、同様にRチャンネルユニットのR側イヤピースを右耳の外耳道に挿入することによりヘッドホンを装着する(図3においては左耳のみが示されている。)。
そして、ヘッドホンを装着した状態において、ユーザはセンサハウジング150を耳介1000の耳甲介舟1100に接触させる。センサハウジング150はLチャンネルユニット100のハウジング110に設けられたアーム部140の先端に設けられており、そのセンサハウジング150にセンサ部160が設けられている。したがって、イヤピース120を外耳道に挿入した状態においてセンサハウジング150を耳甲介舟1100に位置させるとセンサ部160が耳甲介舟1100に接触することとなる。この状態で、センサ部160の発光素子161が耳甲介舟1100に向けて光を照射し、その反射光をセンサ部160の受光素子162で受けることで血流に関する情報の取得が行われる。
また、イヤピース120を外耳道に挿入した状態においてセンサハウジング150を耳甲介舟1100に位置させると、アーム部140がユーザごとの耳介1000の寸法の個人差に合わせて撓むこととなる。このアーム部140の撓みによる反力によってセンサハウジング150が耳甲介舟1100に密着することとなる。これにより、センサハウジング150の位置が安定し、確実にセンサ部160による血流に関する情報の取得を行うことができる。さらに、ヘッドホンの装着を安定させることもでき、センサ部160が耳甲介舟1100から不用意に離間してしまうことを防止することができる。ただし、アーム部140は、シリコンゴムなどで可撓性を有するように構成されているため撓みによる押圧力はわずかであり、センサハウジング150が耳甲介舟1100を押圧していてもユーザに不快感、痛みなどを与えることがなく、良好な装着感、安定感を実現することができる。このようにアーム部140が撓むようにアーム部は少なくともハウジング110と耳甲介舟1100の間の距離以上の長さを有するように構成する必要がある。
<2.第2の実施の形態>
[2−1.血流センサおよび血流センサを備えるヘッドホンの構成]
次に、本技術の第2の実施の形態について説明する。第2の実施の形態は血流センサがヘッドホンに設けられている点は第1の実施の形態と共通するが、血流センサがヘッドホンを構成するハウジング自体に設けられている点で第2の実施の形態と相違する。
図4は、第2の実施の形態に係る血流センサ付きヘッドホンのLチャンネルユニット200の外観構成を示す図である。図4Aは側面図であり、図4Bは正面図であり、図4Cは側面図である。
図4に示されるLチャンネルユニット200を備えるヘッドホンは、イヤピース220を外耳道に挿入するいわゆるインナーイヤー型のヘッドホンである。Lチャンネルユニット200は、ハウジング210、音導管(図示せず。)およびイヤピース220とから構成されている。ハウジング210内には例えば、ヘッドホン駆動用のバッテリー、音声処理回路、ドライバユニットなどが収納されている。
そして、ハウジング210からは横方向に突出するように円筒状の音導管(図示せず。)が導出されている。音導管内部にはドライバユニットに接続されたLチャンネルスピーカが設けられている。
イヤピース220の構成は第1の実施の形態と同様である。イヤピース220は中央に孔部221が設けられた筒状に形成されるとともに、先端に向かうに従い窄むように形成されている。その孔部221に音導管が挿入されることにより、イヤピース220はハウジング210に取り付けられている。
ハウジング210の下端にはコード230が接続されている。コード230も第1の実施の形態と同様のものであり、オーディオ信号の伝送、電力供給、血流センサにより取得した情報の伝達などを行うためのものある。コード230の他端は例えば、スマートフォン、携帯電話機、携帯音楽プレーヤなどの端末装置に接続されている。
ハウジング210には片側側面において外部に露出するようにセンサ部240が設けられている。センサ部240は、LEDなどの発光素子241と、フォトダイオードなどの受光素子242とから構成されるものであり、第1の実施の形態と同様のものである。ハウジング210は特許請求の範囲における接触部に相当するものである。
第2の実施の形態においては、センサ部240は、ユーザがイヤピース220を外耳道に挿入してヘッドホンを装着した状態において、耳介の耳珠に接触する位置に設けられている。このように、センサ部240よって血流に関する情報の取得が可能な場所は第1の実施の形態における耳甲介舟に限られるものではない。耳珠に対してセンサ部240の発光素子241から光を照射して、その反射光をセンサ部240の受光素子242で受けても血流に関する情報の取得を行うことができる。
いわゆるインナーイヤー型のヘッドホンである第1の実施の形態、第2の実施の形態においては、外耳道に挿入されるイヤピース220にセンサ部240が設けられていないため、センサ部240の存在がヘッドホンから出力される音質に悪影響を及ぼすおそれがない。
なお、ユーザがヘッドホンを装着すると、センサ部240がわずかにハウジング210の内部方向に引っ込むように構成してもよい。図5はハウジング210内の構成を示す、図4AにおけるV−V断面図である。なお、説明の便宜上、ハウジング210の断面のみを示し、ハウジング210内における弾性体250とセンサ部240以外の構成は省略する。
センサ部240はハウジング210内部において弾性体250を介して支持されている。弾性体250はセンサ部240を支持しつつ、力を加えられることにより収縮可能なものであればどのようなものでもよい。弾性体250としては例えばバネが挙げられる。このような構成により、ユーザがヘッドホンを装着してセンサ部240が押圧されると、弾性体250が収縮し、センサ部240はハウジング210内部方向に引っ込むこととなる。これにより、圧迫されることによるセンサ部240の故障を防止することができる。また、弾性体250は、その弾性力によりセンサ部240を耳珠方向に付勢するのでユーザに違和感や痛みを与えることなく、確実にセンサ部240を耳珠に接触させることができる。
<3.第3の実施の形態>
[3−1. 血流センサおよび血流センサを備えるヘッドホンの構成]
次に、本技術の第3の実施の形態について説明する。第3の実施の形態は血流センサがヘッドホンに設けられている点は第1の実施の形態と共通するが、ヘッドホンが、バンドがユーザの後頭部を通過するいわゆるネックバンド型である点で第1および第2の実施の形態と相違する。
図6Aはヘッドホン300の平面図、図6Bはヘッドホン300の側面図、図6Cはユーザがヘッドホン300を装着した状態を示す図である。ヘッドホン300は、ネックバンド310と、ネックバンド310の一端に設けられたLチャンネルユニット340と、ネックバンド310の他端に設けられたRチャンネルユニット350とから構成されている。
ネックバンド310は、ユーザの後頭部の形に沿って這わされるように湾曲状に形成されている。また、ネックバンド310は、ネックバンド310を耳殻に引っ掛けるために略円弧状に形成されたL側耳掛け部320とR側耳掛け部330とを有し、そのL側耳掛け部320とR側耳掛け部330以外の部分が後頭部に沿って這った状態で保持されるように構成されている。
ネックバンド310内部には、L側耳掛け部320とR側耳掛け部330の形状及びユーザの後頭部に沿った形状に湾曲されたワイヤー(図示せず)が挿通されており、装着時、ネックバンド310の形状が容易に変形することがないように考慮されている。ネックバンド310は、被覆体として例えばポリプロピレン(PP)や、ポリブチレンテレフタレート(PBP)等の合成樹脂からなる弾性体が材料として用いられている。
L側耳掛け部320とR側耳掛け部330の先端にはそれぞれLチャンネルユニット340とRチャンネルユニット350が設けられている。Lチャンネルユニット340はハウジング341とイヤパッド342とからなり、ハウジング341内にはヘッドホン駆動用のバッテリー、音声処理回路、ドライバユニットなどが設けられている。Rチャンネルユニット350はハウジング351とイヤパッド352とから構成されている。
ハウジング341の内側側面にはイヤパッド342が設けられている。イヤパッド342は、ハウジング341とユーザの側頭部との間に介在することにより、ハウジング341とユーザの側頭部間の緩衝部材として機能するものである。すなわち、イヤパッド342は、ヘッドホン300の装着時において、変形しにくい硬い素材で形成されたハウジングが直接ユーザの耳および側頭部に接してユーザに不快感や痛みを与えることを防止するものである。
また、イヤパッド342は、音抜けを抑制することにより、低音域の再現性の向上などの音質の向上を図る役割も担う。また、ドライバユニットから出力される音声が外部に漏れることを防ぐ役割も担う。さらに、イヤパッド342は外部からの騒音を遮断してドライバユニットからの音声を聴取し易くする働きも担う。
Rチャンネルユニット350もハウジング351とイヤパッド352とからLチャンネルユニット340と同様に構成されている。
ハウジング341の下端にはコード360が接続されている。コード360は第1の実施の形態と同様のものであり、オーディオ信号の伝送、電力供給、血流に関する情報の伝達などを行うためのものある。コード360の他端は例えば、スマートフォン、携帯電話機、携帯音楽プレーヤなどの端末装置に接続されている。
さらに、ネックバンド310のL側、R側には下方に延出するように構成されたL側耳裏接触部370、R側耳裏接触部380が設けられている。図6においては、L側耳裏接触部370はLチャンネルユニット340の形状に沿うように湾曲状に形成されている。同様に、R側耳裏接触部380もRチャンネルユニット350の形状に沿うように湾曲状に形成されている。ただし、L側耳裏接触部370とR側耳裏接触部380の形状はこれに限られるものではない。L側耳裏接触部370は、センサ部390を耳介の裏に接触させるためのものであるが、ユーザがヘッドホン300を装着した状態において、L側耳裏接触部370が耳介の裏側の形状に沿って接触するようにすることにより、ヘッドホン300の装着状態を安定させる役割を担うようにしてもよい。
L側耳裏接触部370にはセンサ部390が設けられている。センサ部390は、LEDなどの発光素子と、フォトダイオードなどの受光素子とから構成される既存の血流センサを構成するものであり、第1の実施の形態と同様のものである。センサ部390は、発光素子と受光素子とが内側(装着時におけるユーザの方向)を向くように設けられている。
図6Cに示されるように、ユーザがヘッドホン300を装着すると、L側耳裏接触部370に設けられたセンサ部390がユーザの耳介の裏に接触することとなる。この状態で、センサ部390の発光素子が耳介の裏に光を照射し、その反射光をセンサ部390の受光素子で受けることにより血流に関する情報の取得を行うことができる。このように、センサ部390によって血流に関する情報の取得が可能な場所は第1の実施の形態における耳甲介舟、第2の実施の形態における耳珠に限られるものではない。
なお、第3の実施の形態においても第1および第2の実施の形態と同様に、センサ部390はヘッドホン300のLチャンネル側、Rチャンネル側のいずれか一方に設けられていればよい。ただし、この記載はヘッドホン300のLチャンネル側、Rチャンネル側の両方に設けることを排除するものではない。
以上、本技術の第1、第2および第3の実施の形態について説明した。これらの実施の形態においては、ヘッドホンに血流センサが設けられていることにより、音楽を聴取しながら脈拍などの血流に関する情報の取得を行うことができる。よって、音楽を聴取しながらのエクササイズ、ランニングなどの用途に最適である。
また、血流センサにより取得した血流に関する情報は、スマートフォン、携帯電話機、携帯型音楽プレーヤ、パーソナルコンピュータ、タブレット端末などの外部機器において動作する健康管理アプリケーション、運動管理アプリケーションなどにおいて用いることができる。
また、第1乃至第3のいずれの実施の形態も、血流に関する情報の取得のために血流センサなどで耳を挟むことは行わず、耳の所定の位置に血流センサを接触させるのみであるため、血流が阻害されるということがない。したがって、より正確に血流に関する情報を測定することできる。また、耳を挟まないため、たとえ長時間使用してもユーザに不快感、痛みなどを与えるおそれがない。
<4.変形例>
以上、本技術の実施の形態について具体的に説明したが、本技術は上述の実施形態に限定されるものではなく、本技術の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
上述した第1乃至第3の実施の形態においては、音声を出力するヘッドホンに血流センサが設けられている構成について説明した。ただし、本技術に係る血流センサは必ずしも音声を出力するヘッドホンに設けられている必要はない。音声出力機能を備えてはいないが、耳に装着することが可能な機器、バンドなどに血流センサが設けられており、耳の所定の位置において血流に関する情報の取得を行うことができればよい。
また、第1、第2の実施の形態は、インナーイヤー型ヘッドホンに血流センサが設けられている構成について説明を行った。また、第3の実施の形態においてはネックバンド型ヘッドホンに血流センサが設けられている構成について説明を行った。ただし、ヘッドホンはそれらに限られるものではなく、イヤパッドを有するヘッドホンのイヤパッドに血流センサを設けるという構成を採用することも可能である。
また、実施の形態では、血流センサは発光素子と受光素子とからなる光を利用した反射型のセンサであるとして説明を行った。しかし、血流センサはそのような光を用いた反射型のものに限られず、他の方式、例えば超音波を用いたセンサであってもよい。超音波を用いた血流センサとしては、ユーザの皮膚に対して超音波を発信し、血液中の赤血球に超音波を当てると、反射してくる超音波の周波数はドップラー効果によって血流速度に応じて偏移することを利用したものなどがある。
ただし、血流に関する情報を取得することができる血流センサであれば、光、超音波以外のものを利用したセンサを採用してもよい。
また、本技術は以下のような構成も取ることができる。
(1)ユーザの耳介または耳介周辺における所定の位置に一方向から接触する接触部と、
該接触部に設けられ、前記ユーザの血流に関する情報を得る反射型のセンサ部と
を備える
血流センサ。
(2)一端がヘッドホンに接続されたアーム部をさらに備え、
前記接触部は、前記アーム部の他端に設けられており、
前記センサ部は、前記ユーザが前記ヘッドホンを装着した状態において前記耳介の耳甲介舟に接触する
前記(1)に記載の血流センサ。
(3)前記アーム部は、可撓性を有し、前記接触部が前記耳甲介舟に接触した状態において撓むように構成されている
前記(2)に記載の血流センサ。
(4)前記接触部は、ヘッドホンを構成するハウジングに設けられており、前記ユーザが前記ヘッドホンを装着した状態において前記耳介の耳珠に接触する
前記(1)から(3)のいずれかに記載の血流センサ。
(5)前記接触部は、ヘッドホンを構成するネックバンドに設けられており、前記ユーザが前記ヘッドホンを装着した状態において前記耳介の裏側に接触する
前記(1)から(4)のいずれかに記載の血流センサ。
(6)前記センサ部は、発光素子から出射した光を前記ユーザの前記耳介または耳介周辺に向かって出射し、散乱光を受光素子で受光することにより前記血流に関する情報を得る
前記(1)から(5)のいずれかに記載の血流センサ。
100、200・・・・・・Lチャンネルユニット
150・・・・・・・・・・センサハウジング
140・・・・・・・・・・アーム部
160、240、390・・血流センサ
300・・・・・・・・・・ヘッドホン
310・・・・・・・・・・ネックバンド
340・・・・・・・・・・L側ヘッドホンユニット
370・・・・・・・・・・L側耳裏接触部

Claims (2)

  1. ヘッドホンを構成するハウジングに設けられており、ユーザが前記ヘッドホンを装着した状態において前記ユーザの耳介の耳珠に一方向から接触する接触部と、
    該接触部に設けられ、前記ユーザが前記ヘッドホンを装着すると前記ハウジングの内部方向に引っ込むように構成され、前記ユーザの血流に関する情報を得る反射型のセンサ部と、
    前記センサ部を支持し、前記耳珠方向に付勢する弾性体と、
    を備える血流センサ。
  2. 前記センサ部は、発光素子から出射した光を前記ユーザの前記耳珠に向かって出射し、散乱光を受光素子で受光することにより前記血流に関する情報を得る
    請求項1に記載の血流センサ。
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