JP6936762B2 - ウェアラブルデバイス - Google Patents

Description

本発明はウェアラブルデバイスに関し、特に、圧電駆動のマイクロエアポンプを採用し、生理データを検出するウェアラブルデバイスに関する。

迅速さにこだわり、個人のストレスが増大し続けている現今の社会において、個人の健康を追求する意識が高まっており、経常的に自身の健康状態をモニタリングまたは確認したいと考える人が増えている。一般に、従来人体の生理と健康に関する情報を得るためのデータ測定は主に固定された血圧計や、体積が大きな測定機器が用いられているが、これらの測定機器は通常モーター型のエアポンプ、エアバッグ、センサー、排気弁、電池等の部材を含んでおり、そのうち、モーター型のエアポンプは摩擦損耗が発生しやすく、またこれら部材の組立て後の体積が非常に大きいため、形状的な使用には不利である。しかし、体積が比較的小さいモーター型エアポンプを採用すると、その損耗速度がより速くなり、より多くのエネルギーを消耗する。

一般の人々が経常的に自身の健康状態をモニタリングでき、かつモニタリング装置を携帯しやすくするために、現在市場ではウェアラブル健康モニタリング装置が増加している。しかしながら、市場でよく見受けられるウェアラブル健康モニタリング装置は、通常光学測定方式で測定を行うが、この光学測定方式は精度が低いため、往々にして誤差値の発生につながり、信頼できるデータを効果的に取得することができない。これでは使用者は自身の健康に関する正確なデータが得られず、判定上の誤差を引き起こしやすい。反対に、正確な測定方法を選択すると、誤差値は比較的小さくなり、より正確なデータが得られるが、正確な測定に要する時間も長くなる。

通常、被測定者の生理データを測定したい場合、一般には図１に示すように、頭部１ａ、心臓部１ｂ、手首１ｃまたは足首１ｄ等の位置を選択して測定を行う。これらの位置は人体の中で最も脈、血圧、心拍等のデータを測定しやすい位置であり、これらの位置で測定を行うことで、被測定者の生理・健康情報を迅速かつ効果的に把握することができる。しかしながら、前述のように、光学測定方式のウェアラブル健康モニタリング装置を採用した場合、精度が低く、測定したデータを信用することができず、また前述の一般的な信頼性がより高い血圧計やその他測定機器を採用した場合、それらの機器の体積が大きすぎ、軽さ、薄さ、携帯の容易さという目標を達成することができず、かつ測定機器による測定時にかかる時間が長いため、使用者が測定した生理・健康情報をすぐに知る必要がある場合、実際の使用時不便である。

このため、上述の従来技術の欠点を改善し、個人向けの健康モニタリング装置の体積を小さく、小型化し、携帯に便利で、省電力かつ迅速で高精度のウェアラブルデバイスをいかに開発するかが現在解決を要する切迫した問題となっている。

本発明の主な目的は、圧電駆動のマイクロエアポンプを採用し、圧電駆動のマイクロエアポンプで気体をエアバッグに輸送し、エアバッグに気体を充填して膨張させ、さらに対応する位置に設置したセンサーを通じて装用者の生理データを測定することで、従来技術の測定機器の体積が大きい、薄型化が困難、携帯性が低い、消費電力が大きい等の欠点と、生理データの測定により長い時間がかかる問題を解決するとともに、別の従来技術で採用されている光学測定方式の健康モニタリング装置の精度が低い問題を同時に解決できる、生理データを測定するウェアラブルデバイスを提供することにある。

上述の目的を達するため、本発明の広義の一実施態様によるウェアラブルデバイスは、外表面と内表面を備えたバンド構造体と、該バンド構造体の該外表面上に連接して設置され、かつ収容空間を備えた本体と、該本体の該収容空間内に設置されたマイクロエアポンプと、該マイクロエアポンプに相対し、該バンド構造体の該内表面に設置され、該マイクロエアポンプに連通されたエアバッグと、該本体の該収容空間内に設置された駆動制御モジュールと、該駆動制御モジュール上に設置され、マイクロエアポンプに連接されたセンサーと、該バンド構造体の該内表面に設置され、該駆動制御モジュールに電気的に接続された光学センサーと、を含み、そのうち、該駆動制御モジュールが該マイクロエアポンプの動作を制御して、該マイクロエアポンプから気体を該エアバッグに輸送させ、該エアバッグに気体を充填して膨張させることで装用者の特定部位に固定し、使用者は該センサーで装用者の生理データを測定して、該生理データを該駆動制御モジュールに伝送し、生理データを記録して正確な測定を達成するか、該光学センサーで装用者の該生理データを測定し、該生理データを該駆動制御モジュールに伝送して生理データを記録し、迅速な測定を達成するかを選択することができる。

従来の被測定者の生理データ測定位置を示す概略図である。 本発明の最良の実施例のウェアラブルデバイスの全体構造を示す立体斜視図である。 図２のウェアラブルデバイスのマイクロエアポンプの立体分解図である。 図３Ａのマイクロエアポンプの立体組立図である。 図２の側面図である。 本発明の最良の実施例のウェアラブルデバイスのエアバッグに気体を充填して膨張させた状態を示す概略図である。 本発明の最良の実施例のウェアラブルデバイスを装用者の手首上に装着した状態を示す概略図である。 本発明の最良の実施例のウェアラブルデバイスのブロック図である。

本発明の特徴と利点を体現するいくつかの典型的実施例について、以下で詳細に説明する。本発明は異なる態様において各種の変化が可能であり、そのいずれも本発明の範囲を逸脱せず、かつ本発明の説明及び図面は本質的に説明のために用いられ、本発明を制限するものではないことが理解されるべきである。

図２から図６に示すように、本発明のウェアラブルデバイス２は、装用者が測定を行う必要がある特定部位に装着するために用いられ、かつ該特定部位は図１に示すように、頭部１ａ、心臓部１ｂ、手首１ｃ、足首１ｄまたはその他の測定したい特定部位とすることができるが、これらに限らない。本実施例において、ウェアラブルデバイス２は、バンド構造体２０と、本体２１と、マイクロエアポンプ２２と、エアバッグ２３と、センサー２４と、駆動制御モジュール２５と、伝送モジュール２６と、光学センサー２８を含む。そのうち、バンド構造体２０は外表面２００と内表面２０１を備え、かつ外表面２００は内表面２０１に相対している。本体２１はバンド構造体２０の外表面２００上に連接して設置され、かつその内部に収容空間を備えている（図示しない）。マイクロエアポンプ２２と、駆動制御モジュール２５と、伝送モジュール２６は本体２１の収容空間内に設置され、エアバッグ２３はマイクロエアポンプ２２に相対し、バンド構造体２０の内表面２０１に設置され、かつマイクロエアポンプ２２に連通される。駆動制御モジュール２５も同様に本体２１の収容空間２１０内に設置され、マイクロエアポンプ２２の動作を制御し、マイクロエアポンプ２２から気体をエアバッグ２３に輸送させ、エアバッグ２３に気体を充填して膨張させ、装用者が装着している特定部位を圧迫させる。センサー２４は駆動制御モジュール２５上に設置され、マイクロエアポンプ２２の出口端（図示しない）に連接され、装用者の生理データを測定するために用いられ、かつそれらの生理データは駆動制御モジュール２５に伝送されて記録される。光学センサー２８はバンド構造体２０の内表面２０１に設置され、かつ駆動制御モジュール２５に電気的に接続される。光学センサー２８はさらに発光器２８１と受光器２８２を備え、発光と受光による装用者の生理データ測定に用いられ、それらの生理データが駆動制御モジュール２５に伝送されて記録される。

図２に示すように、本実施例において、ウェアラブルデバイス２のバンド構造体２０は軟性または硬性の材質で構成された環状のバンド構造体とすることができ、例えばシリコン材質、プラスチック材質、リボン材質、タオル材質、皮材質、金属材質、その他運用可能な関連材質とすることができるが、これらに限らず、主に例えば手首や足首など（但しこれらに限らない）装用者の特定部位上に巻いて装着するために用いられる。当然、バンド構造体２０の長さもこれに限らず、一部の実施例において、バンド構造体２０は比較的長いリボン材質またはタオル材質で構成されるバンドを採用し、装用者の頭部に装着してもよい。または、別の一部の実施例において、バンド構造体２０は比較的長いプラスチック材質の補助固定ベルトを採用し、装用者の胸部区域に巻いて装着することで、装用者の心臓部の生理データをモニタリングすることもできる。バンド構造体２０両端の連接方法は、面ファスナーの粘着方式、または凸凹の嵌合方式、あるいは一般に腕時計のベルトによく使用されるバックル形式、または一体成型の環状構造などを採用してもよく、その連接方法は実際の運用状況に応じて任意に変化させることができ、これらに限らない。

ウェアラブルデバイス２のバンド構造体２０は装用者の特定部位上に巻いて装着するために用いるほか、さらに本体２１を搭載するために用いられる。前述したように、本体２１はバンド構造体２０の外表面２００上に連接して設置されるが、その設置方法は一体成型、または別途バンド構造体２０の上に取り付けることができ、またこれらに限らない。本実施例において、本体２１は方形の中空枠体構造であり、その輪郭はバンド構造体２０の幅にほぼ等しい、または若干小さいものとするが、その形態及び大きさはこれに限らず、実際の運用状況に応じて任意に調整することができる。本体２１の収容空間は主にマイクロエアポンプ２２（図３Ｂ参照）と駆動制御モジュール２５をその内部に収容するために用いられる。

図２に示すように、本実施例において、ウェアラブルデバイス２はさらにマイクロエアポンプ２２の上に対応して設置するディスプレイパネル２７を含み、ディスプレイパネル２７はタッチスクリーンまたはボタン式スクリーンとすることができ、使用者はタッチスクリーンまたはボタン式スクリーンを通じてセンサー２４または光学センサー２８を選択し、該生理データの測定を行い、ディスプレイパネル２７にデータを表示することができる。これらのデータは装用者の生理データ、時間データ、着信表示データなどのうち少なくとも１つを含むことができるが、これらに限らない。当然、別の一部の実施例において、ウェアラブルデバイス２は別の蓋体（図示しない）を用いてマイクロエアポンプ２２上を被覆してもよく、前述のディスプレイパネル２７に限らない。

同時に図３Ａと図３Ｂを参照する。図３Ａは図２に示すウェアラブルデバイスのマイクロエアポンプの立体分解図であり、図３Ｂは図３Ａに示すマイクロエアポンプの立体組立図である。本実施例において、マイクロエアポンプ２２は圧電駆動の小型空気圧動力装置であるが、これに限らない。かつ本実施例を例とすると、マイクロエアポンプ２２は小型気体輸送装置２２Ａと小型バルブ装置２２Ｂを組み合わせて成り、そのうち、小型気体輸送装置２２Ａは気体導入板２２１と、共振片２２２と、圧電アクチュエータ２２３と、絶縁片２２４と、導電片２２５等の構造を備え、圧電アクチュエータ２２３が共振片２２２に対応して設置され、気体導入板２２１、共振片２２２、圧電アクチュエータ２２３、絶縁片２２４１、導電片２２５、別の絶縁片２２４２等が順に重ねて設置される。かつ該圧電アクチュエータ２２３は、懸架板２２３ａと圧電セラミック板２２３ｂを組み立てて成り、小型バルブ装置２２Ｂは集気板２２６と、バルブ片２２７と、出口板２２８等を順に重ねて組み立てて成るが、これに限らない。かつ本実施例において、図３Ａに示すように、集気板２２６は単一の板体構造に限らず、周縁に側壁を備えた枠体構造としてもよく、かつ該周縁が構成する側壁とその底部の板体が共同で収容空間２２６ａを定義するため、本発明の小型空気圧動力装置２２の組立完了後の正面図は図３Ｂに示すとおりとなり、該小型気体輸送装置２２Ａが集気板２２６の収容空間２２６ａ内に収容され、かつその下にバルブ片２２７及び出口板２２８が積層される。この小型気体輸送装置２２Ａと小型バルブ装置２２Ｂの組立設置により、気体が小型気体輸送装置２２Ａの気体導入板２２１上の少なくとも１つの気体導入孔２２１ａから導入され、かつ圧電アクチュエータ２２３の作動を通じ、複数の圧力チャンバ（図示しない）を経由して下に輸送され、気体を小型バルブ装置２２Ｂ内で単一方向に流動させて、圧力を小型バルブ装置２２Ｂの出口端に連接されたエアバッグ２３（図４Ｂ参照）内に蓄積させ、圧力蓄積作業を行うことができ、かつ圧力を逃がす必要があるときは、小型気体輸送装置２２Ａの出力量を制御して、気体を小型バルブ装置２２Ｂの出口板２２８上の圧力リリーフ通孔（図示しない）から排出させ、圧力を逃がす。

同時に図４Ａと図４Ｂを参照する。図４Ａは図２の側面図であり、図４Ｂは本発明の最良の実施例のウェアラブルデバイスのエアバッグに気体を充填して膨張させた状態を示す概略図である。図４Ａと図４Ｂに示すように、本実施例において、バンド構造体２０は本体２１の内表面２０１に相対してさらに該エアバッグ２３を収容するための収容部（図示しない）を備えてもよく、かつ該収容部が本体２１の収容空間に連通されるが、これに限らない。これにより、マイクロエアポンプ２２が作動していないとき、ウェアラブルデバイス２の側面図は図４Ａに示すように、バンド構造体２０と本体２１のみが見え、収容部に収容されているエアバッグ２３は見えないが、マイクロエアポンプ２２が駆動されて作動すると、気体がマイクロエアポンプ２２の出口端からエアバッグ２３内に輸送され、図４Ｂに示すように、エアバッグ２３が気体の充填により外側に向かって膨張する。

図５を参照する。図５に本発明の最良の実施例のウェアラブルデバイスを装用者の手首上に装着した状態を示す。図に示すように、本発明のウェアラブルデバイス２を装用者の手首上に装着すると、図５に示すようになり、駆動制御モジュール２５がマイクロエアポンプ２２を制御して動作させると、マイクロエアポンプ２２が気体をその出口端からエアバッグ２３に輸送し、エアバッグ２３に気体を充填して膨張させ、装用者の手首内側に固定させる。このとき、装用者は駆動制御モジュール２５上に設置されたセンサー２４を通じてマイクロエアポンプ２２の空気圧の変化を直接測定し、装用者の生理データを計算して、最後に駆動制御モジュール２５のメモリユニット２４１を通じて生理データを記録し、正確な測定を達成する。または、装用者は光学センサー２８を通じて測定を行うことを選択し、光学センサー２８の発光器２８１により測定光線を装用者の手首の皮膚に発射して、使用者の生理データを測定し、光学センサー２８の受光器２８２により該測定光線を受け取り、最後に駆動制御モジュール２５のメモリユニット２４１を通じて生理データを記録し、迅速な測定を達成する。かつ本実施例において、生理データは脈拍血圧及び心拍等のデータとであるが、これらに限らない。

図６に示すように、本実施例はさらに伝送モジュール２６を含むことができるが、これに限らない。伝送モジュール２６は駆動制御モジュール２５上に設置してもよく、前述の測定された装用者の生理データを外部装置３に伝送し、より詳細な分析統計を行い、装用者の生理・健康状態をより詳細に把握するために用いることができるが、その設置位置はこれに限らず、実際の運用状況に応じて任意に変化させることができる。一部の実施例において、伝送モジュール２６は有線伝送モジュールとしてもよく、例えばＵＳＢ、ｍｉｎｉ−ＵＳＢまたはｍｉｃｒｏ−ＵＳＢを含むが、これらに限らない。また別の一部の実施例において、伝送モジュールは無線伝送モジュールとしてもよく、例えばＷｉ−Ｆｉモジュール、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール、ＲＦＩＤ（ＲａｄｉｏＦｒｅｑｕｅｎｃｙＩｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）モジュール、または近距離通信モジュール（Ｎｅａｒ Ｆｉｅｌｄ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ、ＮＦＣ）とすることができるが、これらに限らない。かつ、伝送モジュール２６はさらに同時に有線伝送モジュールと無線伝送モジュールを含むこともでき、かつそのデータ伝送形態は実際の運用状況に応じて任意に変化させることができる。駆動制御モジュール２５のメモリユニット２４１内に保存された装用者の生理データを外部装置３に伝送できる実施態様であればいずれも本発明の保護範囲内であり、ここでは説明を省略する。また、本実施例において、外部装置３はクラウドシステム、モバイルデバイス、コンピューターシステム等とすることができるが、これらに限らず、該外部装置３は主に本発明のウェアラブルデバイスから伝送される装用者の生理データを受け取り、プログラムを通じてそれらのデータにより詳細な分析と比較を行い、装用者の生理・健康状態をより詳細に把握することができる。

続いて図６と、同時に図２を参照する。図に示すように、本発明のウェアラブルデバイス２で正確な測定を行うときは、主に駆動制御モジュール２５を通じて該圧電駆動を採用したマイクロエアポンプ２２を制御・駆動し、マイクロエアポンプ２２で気体をエアバッグ２３に輸送してエアバッグ２３に気体を充填し、膨張させて装用者が装着している特定の位置を圧迫させ、このとき、センサー２４で装用者の生理データを測定する。本発明のウェアラブルデバイス２で迅速な測定を行うときは、主に光学センサー２８で装用者の該生理データを測定し、該生理データを該駆動制御モジュール２５に伝送して生理データを記録する。一部の実施例において、測定した生理データをディスプレイパネル２７で直接表示してもよく、また別の一部の実施例において、さらに測定した生理データを伝送モジュール２６で外部装置３に伝送し、より詳細な解析を行うことができる。

上述をまとめると、本発明の提供するウェアラブルデバイスは、装用者が正確に生理データを測定したいときは、センサーを選択して測定し、センサーが主に圧電駆動のマイクロエアポンプにより気体をエアバッグに輸送し、センサーで装用者の生理データを測定することができ、または、装用者が迅速に生理データを測定したいときは、光センサーを選択して測定し、光学センサーの発光器と受光器を通じて装用者の生理データを測定することができ、最後にセンサーまたは光学センサーが測定した生理データを駆動制御モジュールのメモリユニットに伝送し、さらに伝送モジュールでそれら生理データを外部装置に伝送するか、ディスプレイパネルでそれら生理データを直接表示でき、これにより正確な測定と迅速な測定を達成することができる。このほか、ウェアラブルデバイスの体積を小さく、重量を軽くして、使用者が携帯しやすく、省電力の効果も達成することができる。このため、本発明の圧電駆動のマイクロエアポンプを採用したウェアラブルデバイスは産業的利用価値が高く、法に基づきここに出願を提出するものである。

本発明について上述のように実施例に基づいて詳細に説明したが、発明の属する技術分野において通常の知識を有する者であればさまざまな工夫と修飾が可能であり、それらはいずれも本発明の特許請求の範囲が求める保護を逸脱しない

１ａ 頭部
１ｂ 心臓部
１ｃ 手首
１ｄ 足首
２ ウェアラブルデバイス
２０ バンド構造体
２００ 外表面
２０１ 内表面
２１ 本体
２２ マイクロエアポンプ
２２Ａ 小型気体輸送装置
２２Ｂ 小型バルブ装置
２２１ 気体導入板
２２１ａ 気体導入孔
２２２ 共振片
２２３ 圧電アクチュエータ
２２３ａ 懸架板
２２３ｂ 圧電セラミック板
２２４、２２４１、２２４２ 絶縁片
２２５ 導電片
２２６ 集気板
２２６ａ 収容空間
２２７７ バルブ片
２２８ 出口板
２３ エアバッグ
２４ センサー
２４１ メモリユニット
２５ 駆動制御モジュール
２６ 伝送モジュール
２７ ディスプレイパネル
２８ 光学センサー
２８１ 発光器
２８２ 受光器
３ 外部装置

Claims (8)

1. ウェアラブルデバイスであって、バンド構造体と、本体と、マイクロエアポンプと、エアバッグと、駆動制御モジュールと、センサーと、光学センサーとを含み、
   前記バンド構造体が、外表面と、内表面を備え、
   前記本体が、前記バンド構造体の前記外表面上に連接して設置され、収容空間を備え、
   前記マイクロエアポンプが、前記本体の前記収容空間内に設置され、前記マイクロエアポンプが圧電駆動の小型空気圧動力装置であり、前記小型空気圧動力装置が、小型気体輸送装置と、小型バルブ装置を含み、前記小型気体輸送装置が、順に重ねて設置された気体導入板と、共振片と、圧電アクチュエータを含み、前記圧電アクチュエータが駆動されると、気体が前記気体導入板から進入し、複数の圧力チャンバを経由して、下方向へ輸送され、気体が前記小型バルブ装置内で一方向に流動され、前記小型バルブ装置が順に重ねて設置された集気板と、バルブ片と、出口板を含み、
   前記エアバッグが、前記マイクロエアポンプに相対し、前記バンド構造体の前記内表面に設置され、かつ前記出口板の出口端に連通され、気体が前記小型気体輸送装置から前記小型バルブ装置内に輸送されると、前記出口板の前記出口端を通じて前記エアバッグ内に輸送され、圧力の蓄積作業が行われるか、前記出口板の圧力逃がし孔を通じて圧力の逃がし作業が行われ、
   前記駆動制御モジュールが、前記本体の前記収容空間に設置され、
   前記センサーが、前記駆動制御モジュール上に設置され、前記マイクロエアポンプに連接され、
   前記光学センサーが、前記バンド構造体の前記内表面に設置され、前記駆動制御モジュールに電気的に接続され、
   前記駆動制御モジュールが前記マイクロエアポンプの動作を制御して、前記マイクロエアポンプから気体を前記エアバッグに輸送させ、前記エアバッグに気体を充填して膨張させることで装用者の特定部位に固定し、使用者は前記センサーで装用者の生理データを測定して、前記生理データを前記駆動制御モジュールに伝送し、前記生理データを記録して正確な測定を達成するか、前記光学センサーで装用者の前記生理データを測定し、前記生理データを前記駆動制御モジュールに伝送して前記生理データを記録し、迅速な測定を達成するかを選択可能としたことを特徴とする、ウェアラブルデバイス。
2. 前記ウェアラブルデバイスがさらに、前記駆動制御モジュール上に設置され、装用者の前記生理データを外部装置に伝送する伝送モジュールを備えたことを特徴とする、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
3. 前記伝送モジュールが、有線伝送モジュール及び無線伝送モジュールのうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項２に記載のウェアラブルデバイス。
4. 前記有線伝送モジュールが、ＵＳＢ、ｍｉｎｉ−ＵＳＢ、ｍｉｃｒｏ−ＵＳＢのうちの少なくとも１つであり、かつ前記無線伝送モジュールが、Ｗｉ−Ｆｉモジュール、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈモジュール、ＲＦＩＤモジュール、近距離通信モジュールの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項３に記載のウェアラブルデバイス。
5. 前記外部装置が、クラウドシステム、モバイルデバイス、コンピューターシステム等のうちの少なくとも１つであることを特徴とする、請求項２に記載のウェアラブルデバイス。
6. 前記光学センサーが、発光器と、受光器を備え、前記発光器が測定光線を発射して前記生理データを測定し、さらに前記受光器で前記測定光線を受け取ることを特徴とする、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
7. 前記ウェアラブルデバイスがさらに、データを表示するためのディスプレイパネルを含み、前記ウェアラブルデバイスのディスプレイパネルが、タッチスクリーン、またはボタン式スクリーンとすることができ、使用者が前記タッチスクリーンを通じて前記センサーまたは前記光学センサーを選択し、前記生理データを測定できることを特徴とする、請求項１に記載のウェアラブルデバイス。
8. 前記データが、装用者の前記生理データ、時間データ、着信表示データ等のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項７に記載のウェアラブルデバイス。

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