JP7011876B1 - 電子機器 - Google Patents
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Abstract
Description
まず、図1~図3を用いて、本発明の実施の形態の電子機器の一例である携帯型情報端末装置の概要について説明する。情報端末装置とは、情報(データ)を信号として外部から入力する入力処理、および情報(データ)を信号として外部に出力する出力処理の一方または両方を行うことができる端末装置である。以下で説明する情報端末装置は、情報入出力端末装置と読み替えることができる。また、携帯型情報端末装置は、上記した情報端末装置のうち、重量およびサイズが持ち運び可能なものであり、例えば人手により容易に持ち運んで利用可能な情報端末装置をいう。図1は、一実施の形態の携帯型情報端末装置であるタブレット端末の前面の外観を示す平面図である。図2は、図1に示すタブレット端末の背面の外観を示す平面図である。図3は、図2のA-A線に沿った断面図である。
次に、タブレット端末が内蔵する各部品のレイアウト例について説明する。図4は、図2に示す筐体の背面部、および図3に示す内側の断熱層の背面側の部分を取り外した状態を示す平面図である。図3に示すように、放熱機構部70は、筐体10の背面部12に取り付けられているので、背面部12を取り外した状態の図4では、放熱機構部70も取り外されている。ただし、図4では、放熱機構部70と基板30や電子回路部品40、あるいは二次電池90との位置関係を明示するため、放熱機構部70の輪郭を点線でしめしている。図1~図3に示す筐体10は、前面10Fを持つ前面部11と、前面10Fの反対側の背面10Bを持つ背面部12とを有する。前面部11には、表示部20(図1参照)が取り付けられている。背面部12は前面部11の反対側に位置し、放熱機構部70が取り付けられている。前面部11と背面部12とは、例えば複数の支持部13においてネジ止め固定されており、複数のネジ(後述する図5参照)を緩めることにより、分離可能な構造になっている。
次に、タブレット端末100の筐体10の封止構造および筐体10に接する断熱層50の断熱構造について説明する。図5は、図4のB-B線に沿った拡大断面において、ネジ止め固定されている支持部の構造例を示す拡大断面図である。図6は、図3のA部の拡大断面図である。図7は、図6に対する変形例を示す拡大断面図である。図8は、図5のB部の拡大断面図である。図9は、図8に示すネジの構造の変形例である。図6~図8では、図5に示すネジ14を締め込んだ時に、力が作用する方向を矢印で模式的に示している。また、筐体10の表面は、一部が粗面化された領域を有している。図6~図9では、粗面化された領域を点線で模式的に示している。
次に、図3に示す放熱機構部70および80の構造例について説明する。図3に示す放熱機構部70および80は、吸熱面側の熱を放熱面側に放出する特性を備え、かつ、放熱面側からの熱が吸熱面側に伝達されることを抑制する特性を備えていれば、種々の機構を利用することができる。また、放熱の程度や放熱状態を電気的に制御することができれば特に好ましい。本実施の形態では、上記のような放熱特性を備え、かつ、放熱の程度や放熱状態を電気的に制御することができる放熱機構部の例としてペルチェ効果を利用した放熱機構について説明する。なお、放熱機構部70および80のそれぞれは、互いに同じ構造にすることができるので、本セクションでは、代表例として放熱機構部70を取り上げて説明する。放熱機構部80は、放熱機構部70と同様にペルチェ素子層73およびペルチェ素子層を挟むセラミック板74Aおよび74Bからなるペルチェシートモジュール75を備えている。図11は、図3に示す放熱機構部の構造例を示す拡大断面図である。図12は、図11に示すペルチェ素子層において、複数のペルチェ素子がアレイ状に配列されたレイアウトの一例を示す平面図である。
次に、筐体10の内部温度が上昇する原因の一つとして、近赤外線の侵入を防止する対策について説明する。上記した<断熱防止構造および封止構造>のセクションで説明した構造により、筐体10内部への熱の侵入を防ぐことができる。ただし、本願発明者の検討によれば、近赤外線が外部から筐体10内に侵入すると、筐体10の内部に配置された部品が近赤外線により加熱されることによる温度上昇の可能性があることが判った。オートクレーブによる滅菌処理を施す際に、例えばヒータで圧力釜内部を直接加熱する場合がある。この時、ヒータから発せられる近赤外線の波長域は、0.7~2.5μm程度の波長を持つ。以下では、上記したタブレット端末100に対する変形例として、近赤外線対策としての好ましい態様について説明する。
次に、図11に示す表示部20における断熱対策について説明する。図11に示すように表示部20の表示面22は、筐体10から露出する。また、表示面22には、可視光透過性が要求されるので、材料選択に制限がある。以下では、断熱性、耐水性、耐熱性、耐圧性、耐薬品性、あるいは耐摩耗性などを考慮した表示部の好ましい構成について説明する。図15は、図11に示す表示部のうち、表示面を持つ透明基板の構成例を示す説明図である。
次に、上記した実施形態や各種の変形例以外の代表的な変形例についていくつか説明する。図17は、図3に対する他の変形例である携帯型情報端末装置の断面図である。図17に示すタブレット端末105は、放熱機構部70と放熱機構部80とが、セラミック基板(導熱板)77を介して熱的に接続されている点で図3に示すタブレット端末100と相違する。セラミック基板77は、放熱機構部70の吸熱面71および放熱機構部80の放熱面82にそれぞれ接する。これにより、断熱層60内の熱を筐体10の外部に放出する熱効率が向上する。なお、近赤外線による加熱対策を考慮すると放熱機構部70と放熱機構部80とを熱的に接続する導熱板は、金属材料以外の材料で構成されることが好ましい。ただし、放熱特性を考慮して、セラミック基板77を金属製の導熱板に置き換える場合がある。
オートクレーブ装置内における水蒸気による滅菌処理を受ける医療現場で使用できる携帯型情報端末装置であって、
前面、および前記前面の反対側の背面を備える筐体と、
前記筐体の内部空間内に配置された基板と、
前記基板に実装された電子回路部品と、
前記筐体に沿って設けられた第1断熱層と、
前記第1断熱層の内側の空間の熱を前記筐体の外部に排出することが可能な第1放熱機構部と、
を有する、携帯型情報端末装置。
[付記2]
付記1において、
前記第1断熱層と離間し、かつ、前記基板および前記電子回路部品を包囲するように設けられた第2断熱層と、
前記第2断熱層に囲まれた空間の熱を前記第1断熱層と前記第2断熱層との間に排出することが可能な第2放熱機構部と、
をさらに有する携帯型情報端末装置。
[付記3]
付記2において、
前記第1放熱機構部は、前記第1断熱層の内部に露出する第1吸熱面と、前記第1吸熱面の反対側に位置し、前記筐体の外部に露出する第1放熱面と、を有し、
前記第2放熱機構部は、前記第2断熱層の内部に露出する第2吸熱面と、前記第2吸熱面の反対側に位置し、前記第2断熱層の外部に露出する第2放熱面と、を有する、携帯型情報端末装置。
[付記4]
付記3において、
前記第1吸熱面と、前記第2放熱面とは互いに対向する、携帯型情報端末装置。
[付記5]
付記1~4のいずれか1つにおいて、
前記筐体は、前記前面を備える前面部と、前記前面部の反対側に位置する背面部と、前記前面部と前記背面部とがネジによって固定される支持部と、前記筐体の周縁部において前記前面部と前記背面部とが互いに接続される周縁接続部と、を有し、
前記第1断熱層は、前記筐体の内面側に接し、
前記周縁接続部は、
前記第1断熱層を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第1接続部と、
第1封止材を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第2接続部と、
を含み、
前記第2接続部は前記第1接続部よりも前記筐体の外側に設けられ、
前記支持部において前記ネジの締結力により、前記第1接続部では前記前面部と前記背面部とが前記第1断熱層を挟んだ状態で固定され、前記第2接続部では、前記前面部と前記背面部とが前記第1封止材を挟んだ状態で固定される、携帯型情報端末装置。
[付記6]
付記5において、
前記第2接続部では、前記前面部の前記第1封止材に接触する面、および前記背面部の前記第1封止材に接触する面の少なくとも一方には、粗面化処理が施されている、携帯型情報端末装置。
[付記7]
付記5において、
前記第2接続部は、前記背面の法線方向に平行な第1方向において、前記前面部と前記背面部とが互い対向する第1対向部と、前記第1方向に対して直交以外の角度で傾斜する第2方向において、前記前面部と前記背面部とが互い対向する第2対向部と、を含む、携帯型情報端末装置。
[付記8]
付記5において、
前記支持部は、
前記第1断熱層を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第3接続部と、
第2封止材を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第4接続部と、
を含み、
前記第4接続部は前記第3接続部よりも前記筐体の外側に設けられ、
前記第3接続部では、前記ネジの締結力により、前記前面部と前記背面部とが前記第1断熱層を挟んだ状態で固定され、
前記第4接続部では、前記ネジの締結力により、前記前面部と前記背面部とが前記第2封止材を挟んだ状態で固定される、携帯型情報端末装置。
[付記9]
付記8において、
前記支持部は、前記第3接続部と前記第4接続部との間に配置され、前記背面に平行な方向および前記背面の法線方向における前記前面部と前記背面部の位置ずれを制御するストッパ部をさらに含み、
前記ストッパ部は、互いに交差する2つ以上の面を備え、
前記前面部および前記背面部を固定した状態において、前記ストッパ部では、前記2つ以上の面のそれぞれにおいて、前記前面部および前記背面部が直接的に接触する、携帯型情報端末装置。
[付記10]
付記8において、
前記第4接続部では、前記前面部の前記第2封止材に接触する面、および前記背面部の前記第2封止材に接触する面の少なくとも一方には、粗面化処理が施されている、携帯型情報端末装置。
[付記11]
付記8において、
前記支持部は、第3封止材を挟んで前記ネジと前記背面部とが対向するネジ封止部を備え、
前記ネジ封止部において、前記背面部の前記第3封止材に接触する面は、粗面化処理が施されている、携帯型情報端末装置。
[付記12]
付記5において、
前記筐体は、前記前面部および前記背面部の外側の表面を覆うカバー膜を備え、
少なくとも前記周縁接続部の前記第1封止材、および前記ネジは、前記カバー膜に覆われている、携帯型情報端末装置。
[付記13]
付記8において、
前記第4接続部には、前記第2封止材と前記ネジとの間に、スペーサ部材が配置され、
前記スペーサ部材は、前記前面部および前記背面部のいずれか一方と一体に形成され、かつ、他方と接触する、携帯型情報端末装置。
[付記14]
付記1において、
前記第1放熱機構部は、複数のペルチェ素子が配列されたペルチェ素子層を含んでいる、携帯型情報端末装置。
[付記15]
付記14において、
前記ペルチェ素子層への電力の供給は、前記電子回路部品により制御される、携帯型情報端末装置。
[付記16]
付記14において、
前記ペルチェ素子層は、前記筐体の内部に配置されている、携帯型情報端末装置。
[付記17]
付記1において、
前記筐体と前記第1断熱層との間に配置され、近赤外線の侵入を阻害する近赤外線遮蔽層を更に有し、
前記近赤外線遮蔽層は、前記筐体側から順に配置される近赤外線吸収層および近赤外線反射層を含む積層膜であって、
前記近赤外線吸収層は、前記筐体よりも近赤外線の吸収特性が高く、
い前記近赤外線反射層は、前記筐体よりも近赤外線の反射率が高い、携帯型情報端末装置。
[付記18]
付記1において、
前記筐体の前面部に取り付けられ、前記前面部から露出する表示面を持つ表示部をさらに有し、
前記表示部は、前記表示面を持ち、かつ、可視光透過性を備える透明基板を含み、
前記透明基板は、
複数の透明樹脂層と、
前記複数の透明樹脂層の間に挟まれ、複数のシリカ粒子を含有するシリカフィルム層と、
を備え、
前記透明樹脂層は、前記オートクレーブ装置による加熱処理温度以下では変質しない耐熱特性を備え、
前記シリカフィルム層は、前記透明樹脂層よりも断熱特性が高い、携帯型情報端末装置。
[付記19]
付記18において、
前記第1断熱層と離間し、かつ、前記基板および前記電子回路部品を包囲するように設けられた第2断熱層と、
前記第2断熱層に囲まれた空間の熱を前記第1断熱層と前記第2断熱層との間の空間に排出することが可能な第2放熱機構部と、
をさらに有し、
前記表示部を駆動する電子回路部品は、前記第2断熱層内に配置されている、携帯型情報端末装置。
[付記20]
付記18において、
前記筐体には、前記表示部を収容する凹部が形成され、
前記表示部は、前記筐体の前記凹部に埋め込まれ、保持されている、携帯型情報端末装置。
また、上記では、携帯型情報端末装置に特に好適な技術について説明したが、上記した技術は、携帯型情報端末装置以外の種々の電子機器に適用可能である。例えば、図5~図10を用いて説明した断熱構造および封止構造に係る技術、あるいは、図2、図3、図11、図17、および図18を用いて説明した放熱技術は、オートクレーブによる滅菌処理に供される種々の電子機器に適用可能である。特に、演算処理回路を備える半導体部品が内蔵されている電子機器の場合、熱等による性能低下の課題が顕在化し易い。したがって、上記した技術を、演算処理回路を備える半導体部品が内蔵されている電子機器に適用することは有効である。上記した技術思想が適用される電子機器の例として以下のものが例示できる。すなわち、今までその一部に電子回路部品があるためにオートクレーブ滅菌が不可能であったが、それを可能にすることが望まれる医療機器(人体や動物、微生物など生物全般のヘルスケア領域において)としての電子機器に適用して好適である。
(2-A)生物に対する検査機器
生物の生理、生化学、形態、機能、運動、負荷、耐性、刺激や負荷に対する反応などを検査する医療機器(例えば、免疫生化学・尿・血中薬物・血漿蛋白・血液凝固・血液ガスなどの検査機器、骨密度測定装置、血中酸素濃度計、脳波検査機器、通電計、心電検査機器、埋込型心電図記録計、筋電計、心肺機能検査機器、脈波検査機器、呼吸代謝測定装置、呼吸機能検査機器、呼気各種ガス測定機器、体温計、血圧計、内視鏡、カプセル内視鏡、各種カメラ、マイクロスコープ、生体情報モニタ、健康診断機、筋力計、眼底検査機器、動脈硬化検査機器、DPN検査機器、睡眠ポリグラフィ、聴覚検査機器、視力計、歯科用口腔内スキャナ、各科患部観察鏡など)。
検査や診査などからの医療情報を統合して医学的・研究的判断をサポートする医療機器。
Claims (20)
- オートクレーブ装置内における水蒸気による滅菌処理を受ける医療現場で使用できる電子機器であって、
前面、および前記前面の反対側の背面を備える筐体と、
前記筐体の内部空間内に配置された基板と、
前記基板に実装された電子回路部品と、
前記筐体に沿って設けられた第1断熱層と、
前記第1断熱層の内側の空間の熱を前記筐体の外部に排出することが可能な第1放熱機構部と、
を有し、
前記第1放熱機構部は、前記第1断熱層の内部に露出する第1吸熱面と、前記第1吸熱面の反対側に位置し、前記筐体の外部に露出する第1放熱面と、を有する、電子機器。 - 請求項1において、
前記第1断熱層と離間し、かつ、前記基板および前記電子回路部品を包囲するように設けられた第2断熱層と、
前記第2断熱層に囲まれた空間の熱を前記第1断熱層と前記第2断熱層との間に排出することが可能な第2放熱機構部と、
をさらに有する電子機器。 - 請求項2において、
前記第2放熱機構部は、前記第2断熱層の内部に露出する第2吸熱面と、前記第2吸熱面の反対側に位置し、前記第2断熱層の外部に露出する第2放熱面と、を有する、電子機器。 - 請求項3において、
前記第1吸熱面と、前記第2放熱面とは互いに対向する、電子機器。 - オートクレーブ装置内における水蒸気による滅菌処理を受ける医療現場で使用できる電子機器であって、
前面、および前記前面の反対側の背面を備える筐体と、
前記筐体の内部空間内に配置された基板と、
前記基板に実装された電子回路部品と、
前記筐体に沿って設けられた第1断熱層と、
前記第1断熱層の内側の空間の熱を前記筐体の外部に排出することが可能な第1放熱機構部と、
を有し、
前記筐体は、前記前面を備える前面部と、前記前面部の反対側に位置する背面部と、前記前面部と前記背面部とがネジによって固定される支持部と、前記筐体の周縁部において前記前面部と前記背面部とが互いに接続される周縁接続部と、を有し、
前記第1断熱層は、前記筐体の内面側に接し、
前記周縁接続部は、
前記第1断熱層を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第1接続部と、
第1封止材を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第2接続部と、
を含み、
前記第2接続部は前記第1接続部よりも前記筐体の外側に設けられ、
前記支持部において前記ネジの締結力により、前記第1接続部では前記前面部と前記背面部とが前記第1断熱層を挟んだ状態で固定され、前記第2接続部では、前記前面部と前記背面部とが前記第1封止材を挟んだ状態で固定される、電子機器。 - 請求項5において、
前記第2接続部では、前記前面部の前記第1封止材に接触する面、および前記背面部の前記第1封止材に接触する面の少なくとも一方には、粗面化処理が施されている、電子機器。 - 請求項5において、
前記第2接続部は、前記背面の法線方向に平行な第1方向において、前記前面部と前記背面部とが互い対向する第1対向部と、前記第1方向に対して直交以外の角度で傾斜する第2方向において、前記前面部と前記背面部とが互い対向する第2対向部と、を含む、電子機器。 - 請求項5において、
前記支持部は、
前記第1断熱層を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第3接続部と、
第2封止材を挟んで前記前面部と前記背面部とが互いに対向する第4接続部と、
を含み、
前記第4接続部は前記第3接続部よりも前記筐体の外側に設けられ、
前記第3接続部では、前記ネジの締結力により、前記前面部と前記背面部とが前記第1断熱層を挟んだ状態で固定され、
前記第4接続部では、前記ネジの締結力により、前記前面部と前記背面部とが前記第2封止材を挟んだ状態で固定される、電子機器。 - 請求項8において、
前記支持部は、前記第3接続部と前記第4接続部との間に配置され、前記背面に平行な方向および前記背面の法線方向における前記前面部と前記背面部の位置ずれを制御するストッパ部をさらに含み、
前記ストッパ部は、互いに交差する2つ以上の面を備え、
前記前面部および前記背面部を固定した状態において、前記ストッパ部では、前記2つ以上の面のそれぞれにおいて、前記前面部および前記背面部が直接的に接触する、電子機器。 - 請求項8において、
前記第4接続部では、前記前面部の前記第2封止材に接触する面、および前記背面部の前記第2封止材に接触する面の少なくとも一方には、粗面化処理が施されている、電子機器。 - 請求項8において、
前記支持部は、第3封止材を挟んで前記ネジと前記背面部とが対向するネジ封止部を備え、
前記ネジ封止部において、前記背面部の前記第3封止材に接触する面は、粗面化処理が施されている、電子機器。 - 請求項5において、
前記筐体は、前記前面部および前記背面部の外側の表面を覆うカバー膜を備え、
少なくとも前記周縁接続部の前記第1封止材、および前記ネジは、前記カバー膜に覆われている、電子機器。 - 請求項8において、
前記第4接続部には、前記第2封止材と前記ネジとの間に、スペーサ部材が配置され、
前記スペーサ部材は、前記前面部および前記背面部のいずれか一方と一体に形成され、かつ、他方と接触する、電子機器。 - 請求項1において、
前記第1放熱機構部は、複数のペルチェ素子が配列されたペルチェ素子層を含んでいる、電子機器。 - 請求項14において、
前記ペルチェ素子層への電力の供給は、前記電子回路部品により制御される、電子機器。 - 請求項14において、
前記ペルチェ素子層は、前記筐体の内部に配置されている、電子機器。 - オートクレーブ装置内における水蒸気による滅菌処理を受ける医療現場で使用できる電子機器であって、
前面、および前記前面の反対側の背面を備える筐体と、
前記筐体の内部空間内に配置された基板と、
前記基板に実装された電子回路部品と、
前記筐体に沿って設けられた第1断熱層と、
前記第1断熱層の内側の空間の熱を前記筐体の外部に排出することが可能な第1放熱機構部と、
を有し、
前記筐体と前記第1断熱層との間に配置され、近赤外線の侵入を阻害する近赤外線遮蔽層を更に有し、
前記近赤外線遮蔽層は、前記筐体側から順に配置される近赤外線吸収層および近赤外線反射層を含む積層膜であって、
前記近赤外線吸収層は、前記筐体よりも近赤外線の吸収特性が高く、
い前記近赤外線反射層は、前記筐体よりも近赤外線の反射率が高い、電子機器。 - オートクレーブ装置内における水蒸気による滅菌処理を受ける医療現場で使用できる電子機器であって、
前面、および前記前面の反対側の背面を備える筐体と、
前記筐体の内部空間内に配置された基板と、
前記基板に実装された電子回路部品と、
前記筐体に沿って設けられた第1断熱層と、
前記第1断熱層の内側の空間の熱を前記筐体の外部に排出することが可能な第1放熱機構部と、
を有し、
前記筐体の前面部に取り付けられ、前記前面部から露出する表示面を持つ表示部をさらに有し、
前記表示部は、前記表示面を持ち、かつ、可視光透過性を備える透明基板を含み、
前記透明基板は、
複数の透明樹脂層と、
前記複数の透明樹脂層の間に挟まれ、複数のシリカ粒子を含有するシリカフィルム層と、
を備え、
前記透明樹脂層は、前記オートクレーブ装置による加熱処理温度以下では変質しない耐熱特性を備え、
前記シリカフィルム層は、前記透明樹脂層よりも断熱特性が高い、電子機器。 - 請求項18において、
前記第1断熱層と離間し、かつ、前記基板および前記電子回路部品を包囲するように設けられた第2断熱層と、
前記第2断熱層に囲まれた空間の熱を前記第1断熱層と前記第2断熱層との間の空間に排出することが可能な第2放熱機構部と、
をさらに有し、
前記表示部を駆動する電子回路部品は、前記第2断熱層内に配置されている、電子機器。 - 請求項18において、
前記筐体には、前記表示部を収容する凹部が形成され、
前記表示部は、前記筐体の前記凹部に埋め込まれ、保持されている、電子機器。
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