JP7097569B2 - 生体情報検出装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

本開示は、被験者の生体情報を検出する生体情報検出装置、およびその製造方法に関する。

これまでに、口腔内に設置して生体情報を得る生体モニタがいくつか提案されている（例えば特許文献１および２参照）。

特開２００４－１６７１２０号公報 米国特許第８７７１１４９号公報

このような装置においては、高い安全性を確保しつつ、長期に亘って正確な動作が維持されることが望まれる。よって、安全性および長期信頼性に優れた生体情報検出モジュールおよび生体情報検出装置、ならびにそれらの製造方法を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る生体情報検出装置は、口腔内に設置されるものであって、センサと、電池と、メカスイッチと、保持部材とを有する。メカスイッチは、操作部を含み、その操作部が操作されることにより、電池からセンサへの電力供給がなされる通電状態と電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うものである。保持部材は、操作部を覆う保護部分を含み、口腔内に装着されてセンサ、電池およびメカスイッチを全て密封しつつ保持するものである。ここで、口腔内に保持部材が装着されることにより、保護部分が第１の変位方向へ変位し、操作部が操作されて遮断状態から通電状態へ移行可能である。保護部分は、遮断状態において、メカスイッチと反対側に突出した凸面を含む。

本開示の一実施の形態に係る生体情報検出装置によれば、センサ、電池およびメカスイッチは保持部材により密封されているので、センサ等に対する高い防水性と、生体に対する高い安全性との双方が確保される。さらに、メカスイッチにより、通電状態と遮断状態との切り替えを行うことができるので、電池の長寿命化に資する。よって、優れた長期信頼性が得られる。

本開示の一実施の形態に係る生体情報検出装置の外観を模式的に表す斜視図である。 図１に示した生体情報検出装置の、メカスイッチを含む断面の概略構成例を表す断面図である。 図１に示した生体情報検出装置の、メカスイッチを含む断面の概略構成例を表す他の断面図である。 図１に示した生体情報検出装置の、光センサを含む断面の概略構成例を表す断面図である。 図２Ａに示したメカスイッチの概略構成例を表す断面図である。 図１に示した生体情報検出装置の、口腔内での設置例を表す斜視図である。 図１に示した生体情報検出装置の全体構成例を表すブロック図である。 図１に示した光センサの受光素子へ適用可能な各デバイスの受光波長域を表す特性図である。 図１に示した生体情報検出装置の製造方法の一工程を表す説明図である。 図８Ａに続く一工程を表す説明図である。 本開示の変形例１としての生体情報検出装置の、メカスイッチを含む断面の概略構成例を表す断面図である。 図９Ａに示した生体情報検出装置の、メカスイッチを含む断面の概略構成例を表す他の断面図である。 本開示の変形例２としての生体情報検出装置の、メカスイッチを含む断面の概略構成例を表す断面図である。 図１０Ａに示した生体情報検出装置の、メカスイッチを含む断面の概略構成例を表す他の断面図である。 本開示の変形例３としての生体情報検出装置の概略構成例を表す断面図である。 本開示の変形例４としての生体情報検出装置の外観および装着例を表す斜視図である。 本開示の変形例５としての生体情報検出装置の概略構成例を表す断面図である。

以下、本開示の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（光センサ、電池およびメカスイッチを密封した保持部材を有するマウスピース状の生体情報検出装置の例。）
２．変形例
変形例１（歯に装着する保持部材のうち、メカスイッチの操作部に対応する位置に突起部分を設けるようにした生体情報検出装置の例。）
変形例２（装着する歯の側面のうち、メカスイッチの操作部に対応する位置に突起部材を設けるようにした生体情報検出装置の例。）
変形例３（歪センサを有する生体情報検出装置の例。）
変形例４（加速度センサを有する生体情報検出装置の例。）
変形例５（光センサを歯茎に装着し、その歯茎の反射光を受光するようにした生体情報検出装置の例。）

３．その他の変形例

＜１．実施の形態＞
［生体情報検出装置１の全体構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る生体情報検出装置１の概略構成例を模式的に斜視図にて表したものである。また、図２Ａ，図２Ｂおよび図３は、いずれも、生体情報検出装置１の概略構成例を模式的に表した断面図である。但し、図２Ａおよび図２Ｂは、生体情報検出装置１における、図１に示したメカスイッチ１２（後に詳述）を含む、図１に示したII－II切断線に沿った矢視方向の断面を表す。なお、図２Ａは、口腔内に装着される前の、遮断状態（後述）の生体情報検出装置１を表し、図２Ｂは、口腔内の歯Ｔに装着された通電状態（後述）の生体情報検出装置１を表している。一方、図３は、生体情報検出装置１における、図１に示した光センサ５（後に詳述）を含む、図１に示したIII－III切断線に沿った矢視方向の断面を表している。また、図４は、メカスイッチ１２を拡大して表す断面図である。また、図５は、生体情報検出装置１の使用状態の一例を表す斜視図である。さらに図６は、生体情報検出装置１に含まれる生体情報検出モジュール２の構成を表すブロック図である。

図５に示したように、生体情報検出装置１は、生体内、例えば口腔内に設置されるものであって、より具体的には、一部の歯Ｔを覆うように設置される。

図１に示したように、生体情報検出装置１は、口腔内の、例えば歯Ｔに装着可能であるシェル１０と、そのシェル１０に内蔵された生体情報検出モジュール２とを備えている。なお、シェル１０は、歯Ｔと共に、歯茎Ｇの一部をも覆うように形成されてもよい。

シェル１０は、図１～３，５に示したように、歯Ｔを覆うマウスピース状のものであり、例えば熱可塑性高分子化合物などの弾性部材により構成されている。熱可塑性高分子化合物としては、例えばポリエチレン、ポリウレタンおよびアクリルなどを含有するものが適用できる。生体情報検出モジュール２は、シェル１０のうち、歯Ｔの側面ＴＳを覆う封止部分１０Ａに埋め込まれている。封止部分１０Ａは、外側部分１０１と、内側部分１０２とを含んでいる。外側部分１０１は、シェル１０のうち、生体情報検出モジュール２の外側、すなわち、歯Ｔに装着した際（図２Ｂ参照）に生体情報検出モジュール２から見て歯Ｔと反対側を覆う部分である。内側部分１０２は、生体情報検出モジュール２の内側、すなわち歯Ｔに装着した際（図２Ｂ参照）に生体情報検出モジュール２と歯Ｔとの間に挟まれる部分であり、操作部１２４を覆う保護部分である。内側部分１０２は、生体情報検出モジュール２と反対側に、歯Ｔの側面ＴＳと当接することとなる内面１０２Ｓを有している。図２Ａの非装着状態、すなわち遮断状態では、内面１０２Ｓは、生体情報検出モジュール２のメカスイッチ１２と反対側へ突出した凸面となっている。なお、内側部分１０２は弾性を有するので、図２Ｂの装着状態、すなわち通電状態では、内面１０２Ｓは歯Ｔの側面ＴＳに沿った形状に変位するようになっている。このように、生体情報検出モジュール２はシェル１０に密封されるように埋め込まれているので、口腔内の唾液や飲料等の水分、および外気から確実に遮断される。したがって、シェル１０は、生体情報検出モジュール２を密封する保持部材である。なお、図１では、説明の都合上、視認性を向上させるため、シェル１０のうち生体情報検出モジュール２を覆う外側部分１０１を取り去った状態を表している。しかしながら、実際には生体情報検出モジュール２はシェル１０の外側部分１０１により覆われることとなるので、外側部分１０１が透明である場合を除き、外部から視認することはできない。

シェル１０は、さらに、封止部分１０Ａの内側部分１０２と対向する対向部分１０Ｂを有している。封止部分１０Ａの内側部分１０２と対向部分１０Ｂとの間には、歯Ｔが挿入されることとなる空間１０Ｖが形成されている（図２Ａ，図２Ｂおよび図３参照）。封止部分１０Ａの内側部分１０２および対向部分１０Ｂは本開示の「第１の把持部」に対応する一具体例であり、図２Ｂおよび図３に示したように、空間１０Ｖに歯Ｔが挿入された状態において歯Ｔを把持するようになっている。したがって、シェル１０は、口腔内において生体情報検出モジュール２を保持する保持部材でもある。

生体情報検出モジュール２は、例えば実装基板１１に、電池６と、メカスイッチ１２と、送受信モジュール８と、光センサ５とが配置されたものである（図１，２，６参照）。

実装基板１１は、例えば配線がプリントされたシート状のフレキシブル基板である。

電池６は、光センサ５および送受信モジュール８に対し、それら光センサ５および送受信モジュール８を駆動するための電力を供給する電源として機能する。電池６は、例えばボタン型やコイン型の一次電池である。あるいは、電池６として、非接触充電が可能なものであれば、二次電池を適用してもよい。さらに、電池６の構造は特に限定されるものではなく、正極と負極とが電解質を挟んで交互積層された積層体が電極構造体として金属などの筐体に収容されたものでもよいし、さらにはその積層体が巻回された巻回構造体が電極構造体として筐体に収容されたものでもよい。

メカスイッチ１２は、例えば実装基板１１上の、電池６と送受信モジュール８との間に配置されており、光センサ５および送受信モジュール８の各々に対する電池６からの電力供給がなされる通電状態と、その電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うものである。メカスイッチ１２は、いわゆるモーメンタリスイッチである。図４に示したように、メカスイッチ１２は、第１の導体１２１および第２の導体１２２を収容する本体１２３と、操作部１２４とを有する。本体１２３は、第１の導体１２１および第２の導体１２２を収容する筐体であり、底部１２３Ａと、底部１２３Ａの周縁に沿って立設すると共に第１の導体１２１および第２の導体１２２を取り囲む壁部１２３Ｂとを有している。メカスイッチ１２では、操作部１２４が操作されることにより、本体１２３の内部において、第１の導体１２１と第２の導体１２２との接触および離間が繰り返しなされるようになっている。操作部１２４は、例えば第１の導体１２１に固定されており、それら第１の導体１２１と第２の導体１２２とを接触させる接触動作、および第１の導体１２１と第２の導体１２２とを離間させる離間動作を行うものである。メカスイッチ１２では、図４に示したように、操作部１２４に対し矢印の方向に外力が付与され、操作部１２４が押下されると第１の導体１２１と第２の導体１２２との接触操作がなされ、遮断状態から、電池６から光センサ５への電力供給がなされる通電状態、すなわちオン状態へ移行する。なお、操作部１２４に対する外力は、歯Ｔにシェル１０が装着されることにより、歯Ｔの側面ＴＳと当接する内側部分１０２を介して付与されるようになっている。操作部１２４に対する外力が解放されると、操作部１２４が元の位置に戻り、第１の導体１２１と第２の導体１２２との離間操作がなされ、通電状態から、電池６から光センサ５への電力供給が遮断される遮断状態、すなわちオフ状態へ移行する。なお、図４では、第２の導体１２２が本体１２３に固定されており、第１の導体１２１が第２の導体１２２に対し相対的に変位可能に構成された例を表している。図４では、オン状態における第１の導体１２１を破線で示し、オフ状態における第１の導体１２１を実線で示している。

送受信モジュール８は、例えば図６に示したように、送受信部３と、信号処理部４とを有している。一般的には、送受信部３と信号処理部４とが一体化されたチップで流通している。送受信部３は、生体情報検出モジュール２の外部に設けられたネットワーク接続器７との無線方式でのデータ通信を行うアンテナである。なお、ネットワーク接続器７は、パーソナルコンピュータやタブレット端末、あるいはスマートフォンなどの、インターネット等のネットワークに接続可能な通信デバイスである。また、信号処理部４は、例えばメモリやマイクロプロセッサ、アナログ－デジタル（Ａ／Ｄ）コンバータなどを含む信号処理回路である。信号処理部４には、光センサ５からの検出信号（出力信号）が入力されるようになっている。信号処理部４は、電池６からの電力供給を受けて駆動し、光センサ５からの出力信号に基づき、送受信部３において送信可能なデジタルデータ信号を生成する。送受信部３は、電池６からの電力供給を受けて駆動し、信号処理部４からのデジタルデータ信号を、ネットワーク接続器７を介して外部ネットワークに無線送信可能である。さらに、送受信部３は、外部ネットワークからの制御信号を、ネットワーク接続器７を介して無線受信可能である。なお、図１等では、実装基板１１が矩形状の平面形状を有し、電池６と、送受信モジュール８と、光センサ５とが一列に並ぶように配置されているが、本開示はそれに限定されるものではなく、電池６、送受信モジュール８および光センサ５のレイアウトを任意に設定できる。

光センサ５は、例えば反射型光電センサであり、例えば口腔内の頬ＣＨの内面に光を照射し、頬ＣＨの内面からの反射光を受光することにより、生体情報を検出するものである。具体的には、光センサ５は、光を発することのできる発光ダイオードなどの発光素子５Ａと、その発光素子５Ａから発せられた光を受光可能なフォトダイオードなどの受光素子５Ｂとを含むものである。発光素子５Ａから発せられる光は、例えば４００ｎｍ以上１０００ｎｍ以下の波長を有する。生体情報検出モジュール２を覆う封止部分１０Ａの外側部分１０１のうち発光素子５Ａを覆う部分は、発光素子５Ａから発せされた光を透過可能な第１の透光部分１０Ｔ１となっている（図３参照）。また、封止部分１０Ａの外側部分１０１のうち受光素子５Ｂを覆う部分は、発光素子５Ａから発せされたのち頬ＣＨの内面において反射した光を透過可能な第２の透光部分１０Ｔ２となっている（図３参照）。第１の透光部分１０Ｔ１および第２の透光部分１０Ｔ２も熱可塑性高分子化合物により形成されているとよい。なお、第１の透光部分１０Ｔ１の構成材料と第２の透光部分１０Ｔ２の構成材料とが実質的に同じ材料、例えば上述した熱可塑性高分子化合物のうちの透明なものにより形成されているとよい。さらに、第１の透光部分１０Ｔ１と第２の透光部分１０Ｔ２とが分離されておらず、連続して形成されていてもよい。一括形成に有利だからである。また、封止部分１０Ａの全体、あるいは外側部分１０１の全体が透明体であってもよいし、シェル１０の全体が透明体であってもよい。すなわち、シェル１０は、発光素子５Ａを覆う第１の透光部分１０Ｔ１および受光素子５Ｂを覆う第２の透光部分１０Ｔ２（これらをまとめて透光部分１０Ｔという。）が透光性を有していればよく、透光部分１０Ｔ以外の部分は遮光性を有していても透光性を有していてもよい。

発光素子５Ａは、第１の透光部分１０Ｔ１を介して頬ＣＨの内面と対向するように配置され、受光素子５Ｂは、第２の透光部分１０Ｔ２を介して頬ＣＨの内面と対向するように、発光素子５Ａに近接して配置されている。したがって、発光素子５Ａから発せられた光は、シェル１０の第１の透光部分１０Ｔ１を透過して頬ＣＨの内面に到達して頬ＣＨの内面において反射する。頬ＣＨの内面からの反射光は、シェル１０の第２の透光部分１０Ｔ２を透過して受光素子５Ｂに入射するようになっている。受光素子５Ｂに入射する反射光は、例えば血流量などの生体情報を含んでいる。光センサ５は、例えば、上述の生体情報を用いて脈波を検出する脈波センサであり、上述の生体情報を用いて経皮的動脈血酸素飽和度（SpO₂）および脈拍数を検出するパルスオキシメータであり、あるいは、上述の生体情報を用いてグルコース濃度を検出するグルコースセンサである。なお、光センサ５の受光素子５Ｂは、取得を目的とする生体情報の種類により、受光波長域が異なる。図７は、各種生体情報の取得に適したデバイスにおける受光波長域を表している。図７に示したように、脈波センサの受光素子５Ｂとしては５７０ｎｍ前後の波長の光を受光可能なものが用いられ、経皮的動脈血酸素飽和度を測定するパルスオキシメータの受光素子５Ｂとしては約６００ｎｍ～１０００ｎｍ程度の波長の光を受光可能なものが用いられ、グルコース濃度を検出するグルコースセンサの受光素子５Ｂとしては７５０ｎｍ前後の波長の光を受光可能なものが用いられる。

［生体情報検出装置１の製造方法］
次に、生体情報検出装置１の製造方法について、上記図１～図７に加えて図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。図８Ａは、生体情報検出装置１の製造方法の一工程を表す説明図であり、図８Ｂは、図８Ａに続く一工程を表す説明図である。なお、図８Ａおよび図８Ｂは、本製造工程の説明に関する主要な部材のみを記載した概略図である。

この生体情報検出装置１を製造するにあたっては、まず、上述の生体情報検出モジュール２を用意する。次に、この生体情報検出モジュール２を、例えば図８Ａに示したように、熱可塑性高分子化合物からなる２枚の封止フィルム９Ａ，９Ｂの間に載置する。ここで、封止フィルム９Ａは保持部材２１に保持されており、封止フィルム９Ｂは保持部材２１に保持されている。その一方で、この生体情報検出装置１を装着する予定のユーザの歯Ｔおよび歯茎Ｇに整合した歯型２３を用意する。歯型２３は、例えば型押しや３Ｄプリンタなどにより成形することができる。そののち、封止フィルム９Ａ，９Ｂのうちの光センサ５の近傍部分を、ヒータ２４により２８０℃程度の温度で加熱しつつ、図８Ｂに示したように、歯型２３を封止フィルム９Ａ，９Ｂに押し付けてモールド成形を行う。なお、ヒータ２４による加熱温度は上述の２８０℃に限定されるものではなく、例えば１００℃～３００℃の範囲で任意に設定可能である。モールド成形の際には、歯型２３の抜き穴２３Ｈから歯型２３と封止フィルム９Ａ，９Ｂとの隙間の空気を排出することで、歯型２３の表面２３Ｓと封止フィルム９Ａ，９Ｂとを密着させる。これにより、封止フィルム９Ａ，９Ｂが歯型２３の表面２３Ｓに沿った形状に変形しつつ、溶着される。そののち、歯型２３および溶着された封止フィルム９Ａ，９Ｂを冷却することにより、マウスピース状のシェル１０が得られる。ここで、シェル１０を形成する際には、歯Ｔにシェル１０が装着されることにより操作部１２４が操作されて遮断状態から通電状態へ移行可能となり、歯Ｔに装着されたシェル１０が歯Ｔから取り外されることにより通電状態から遮断状態へ移行可能となるように、メカスイッチ１２を密封するようにする。最後に、シェル１０を歯型２３から剥離することにより、生体情報検出装置１が得られる。このように、シェル１０を、モールド成型により一括形成するようにしたので、効率的に生体情報検出装置１を製造することができる。なお、図８Ａおよび図８Ｂでは、極めて簡略化された形状の表面２３Ｓを有する歯型２３を例示しているが、実際には歯型２３の表面２３Ｓは個々のユーザに応じた固有の形状を有する。

［生体情報検出装置１の作用］
生体情報検出装置１では、図２Ａの非装着状態から、封止部分１０Ａの内側部分１０２と対向部分１０Ｂとの間の空間１０Ｖに歯Ｔが挿入されることにより、図２Ｂの装着状態へ移行する。その際、保護部分としての内側部分１０２が第１の変位方向（図２Ｂに示した＋Ｘ方向）に変位する。すなわち、歯Ｔにシェル１０が装着されることにより、内側部分１０２が歯Ｔと操作部１２４との間に挟まれるようになっている。このため、歯Ｔから内側部分１０２を介して操作部１２４へ外力が付与され、遮断状態から通電状態へ移行する。反対に、空間１０Ｖから歯Ｔが離脱することにより、図２Ｂの装着状態から図２Ａの非装着状態へ移行する。その際、保護部分としての内側部分１０２が第２の変位方向（図２Ａに示した－Ｘ方向）に変位する。すなわち、歯Ｔに装着されたシェル１０が歯Ｔから取り外されることにより、内側部分１０２が第２の変位方向（図２Ａに示した－Ｘ方向）に変位し、操作部１２４が操作されて通電状態から遮断状態へ移行するようになっている。

［生体情報検出装置１の効果］
このように、本実施の形態の生体情報検出装置１によれば、生体情報検出モジュール２にメカスイッチ１２を設け、電池６から光センサ５および送受信モジュール８への電力供給がなされる通電状態と、その電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うようにした。このため、生体情報の検出を実施したい場合のみメカスイッチ１２をオン状態とし、光センサ５および送受信モジュール８への電力供給を行えばよいので、電力供給を常時行わなくて済む。したがって、消費電力の低減が可能であり、電池６が一次電池であれば電池６の長寿命化を図ることができ、電池６が二次電池であれば充電頻度を低下させることができる。あるいは、電池６の電池容量を低減できるので、電池６の小型化が可能であり、ひいては生体情報検出モジュール２および生体情報検出装置１自体の小型化を図ることができる。

特に、生体情報検出装置１では、図２Ａの非装着状態から図２Ｂの装着状態へ移行することにより自動的に操作部１２４が操作されて遮断状態から通電状態へ移行する。反対に、図２Ｂの装着状態から図２Ａの非装着状態へ移行することにより自動的に操作部１２４が操作されて通電状態から遮断状態へ移行する。このため、ユーザがオン操作およびオフ操作を行う煩わしさから解放されるうえ、ユーザの操作に頼ることなく、確実に生体情報検出装置１を起動することができ、また、無駄な電力の消費を回避できる。

また、生体情報検出装置１によれば、光センサ５やメカスイッチ１２を含む生体情報検出モジュール２が保持部材としてのシェル１０により密封されているので、高い防水性および高い動作安全性が確保される。よって、生体情報検出装置１は、長期信頼性に優れる。

また、生体情報検出装置１によれば、光センサ５により生体情報を含む出力信号を取得し、その出力信号を、信号処理部４を介して送受信部３からネットワーク接続器７へ送信し、さらには外部のネットワークへ送信することができる。この出力信号を解析することにより、生体情報検出装置１が装着されるユーザである患者の、疾患に起因する特異的な生体情報を得ることができる。また、健康なユーザにおける日常の健康状態の変化を把握して、その健康状態の維持管理を行うこともできる。これらの情報はユーザ本人や担当医にとって非常に有益な情報となりうる。

また、シェル１０には第１の透光部分１０Ｔ１および第２の透光部分１０Ｔ２が設けられており、それらを介してシェル１０の外界へ光を放出すると共に、その光を外界から取り込むようにしている。このため、例えば頬ＣＨの内面などから、光センサ５が生体情報を精度よく得ることができる。

さらに、生体情報検出装置１によれば、シェル１０の封止部分１０Ａと対向部分１０Ｂとの間に歯Ｔを挟持するようにしたので、光センサ５と、頬ＣＨの内面との相対位置が安定し、検出精度の向上が見込める。

また、光センサ５では、頬ＣＨの内面と対向配置された発光素子５Ａから光を頬ＣＨの内面へ照射し、頬ＣＨの内面からの反射光を、頬ＣＨの内面と対向配置された受光素子５Ｂにより検出するようにした。このため、例えば口腔外の皮膚に光を照射し、その反射光を検出するようにした場合と比較して、より高精度の生体情報が得られる。また、比較的安定した温度環境にある口腔内に生体情報検出モジュール２が常時配置されるので、生体情報検出モジュール２が口腔外、例えば腕や指に装着するようにした場合と比べ、より高精度の生体情報が得られる。

＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１～５）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［変形例１］
図９Ａおよび図９Ｂは、本開示の第１の変形例（変形例１）としての生体情報検出装置１Ａの概略構成を表す断面図であり、上記実施の形態で説明した生体情報検出装置１を記載した図２Ａおよび図２Ｂに対応するものである。すなわち、図９Ａは、口腔内に装着される前の、遮断状態の生体情報検出装置１Ａを表し、図９Ｂは、口腔内の歯Ｔに装着された通電状態の生体情報検出装置１Ａを表している。この生体情報検出装置１Ａは、シェル１０の内側部分１０２が突起部分１０２Ｔを含むようにしたことを除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置１と実質的に同じ構成を有する。

図９Ａおよび図９Ｂに示したように、生体情報検出装置１Ａでは、シェル１０の内側部分１０２が、メカスイッチ１２の操作部１２４の外面の形状に沿って湾曲した形状を有する突起部分１０２Ｔを含んでいる。したがって、図９Ａに示した非装着状態では、内側部分１０２のうちの突起部分１０２Ｔが対向部分１０Ｂへ向けて、－Ｘ方向へ突出している。図９Ｂに示したように、生体情報検出装置１Ａが歯Ｔに装着されると、すなわち、内側部分１０２と対向部分１０Ｂとの間の空間１０Ｖに歯Ｔが挿入されると、歯Ｔの側面ＴＳに突起部分１０２Ｔの内面１０２Ｓが当接する。このため、突起部分１０２Ｔが第１の変位方向（＋Ｘ方向）へ歯Ｔにより付勢されて変位し、外側部分１０１と内側部分１０２との間に挟持されたメカスイッチ１２の操作部１２４が本体１２３へ押し込まれる。この結果、遮断状態から通電状態へ移行する。反対に、内側部分１０２と対向部分１０Ｂとの間の空間１０Ｖから歯Ｔが離脱することにより、図９Ｂの装着状態から図９Ａの非装着状態へ移行する。その際、保護部分としての内側部分１０２が第２の変位方向（－Ｘ方向）に変位する。すなわち、歯Ｔに装着されたシェル１０が歯Ｔから取り外されることにより、内側部分１０２が第２の変位方向（－Ｘ方向）に変位し、操作部１２４が操作されて通電状態から遮断状態へ移行するようになっている。

このように、生体情報検出装置１Ａでは、シェル１０の内側部分１０２が、メカスイッチ１２の操作部１２４の外面の形状に沿って湾曲した形状を有する突起部分１０２Ｔを含むようにしたので、歯Ｔに装着した際に、歯Ｔによる付勢力をより効果的にメカスイッチ１２の操作部１２４に伝達することができる。そのため、生体情報検出装置１Ａでは、ユーザによる装着動作および離脱動作とそれぞれ連動して、通電状態と遮断状態との切り替えを確実に行うことができる。

［変形例２］
図１０Ａおよび図１０Ｂは、本開示の第２の変形例（変形例２）としての生体情報検出装置１Ｂの概略構成を表す断面図であり、上記実施の形態で説明した生体情報検出装置１を記載した図２Ａおよび図２Ｂに対応するものである。すなわち、図１０Ａは、口腔内に装着される前の、遮断状態の生体情報検出装置１Ｂを表し、図１０Ｂは、口腔内の歯Ｔに装着された通電状態の生体情報検出装置１Ｂを表している。この生体情報検出装置１Ｂは、歯Ｔの側面ＴＳのうち、メカスイッチ１２の操作部１２４と対応する位置に取り付けられた突起部材ＴＴをさらに有するようにしたことを除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置１と実質的に同じ構成を有する。

図１０Ａおよび図１０Ｂに示したように、生体情報検出装置１Ｂでは、突起部材ＴＴを、歯Ｔの側面ＴＳのうち、メカスイッチ１２の操作部１２４と対応する位置に取り付けるようにした。図１０Ａに示した非装着状態では、内側部分１０２と外側部分１０１とは互いに平行に配置されている。図１０Ｂに示したように、生体情報検出装置１Ｂが歯Ｔに装着されると、すなわち、空間１０Ｖに歯Ｔが挿入されると、歯Ｔの側面ＴＳに取り付けられた突起部材ＴＴが内側部分１０２の内面１０２Ｓに当接する。このため、内側部分１０２が第１の変位方向（＋Ｘ方向）へ突起部材ＴＴにより付勢されて変位し、外側部分１０１と内側部分１０２との間に挟持されたメカスイッチ１２の操作部１２４が本体１２３へ押し込まれる。この結果、遮断状態から通電状態へ移行する。反対に、空間１０Ｖから歯Ｔが離脱することにより、図１０Ｂの装着状態から図１０Ａの非装着状態へ移行する。その際、保護部分としての内側部分１０２が第２の変位方向（－Ｘ方向）に変位する。すなわち、歯Ｔに装着されたシェル１０が歯Ｔから取り外されることにより、内側部分１０２が第２の変位方向（－Ｘ方向）に変位し、操作部１２４が操作されて通電状態から遮断状態へ移行するようになっている。

このように、生体情報検出装置１Ｂでは、歯Ｔの側面ＴＳのうち、メカスイッチ１２の操作部１２４と対応する位置に取り付けられた突起部材ＴＴを有するようにしたので、歯Ｔに装着した際に、歯Ｔによる付勢力をより効果的にメカスイッチ１２の操作部１２４に伝達することができる。そのため、生体情報検出装置１Ｂでは、ユーザによる装着動作および離脱動作とそれぞれ連動して、通電状態と遮断状態との切り替えを確実に行うことができる。

［変形例３］
図１１は、本開示の第３の変形例（変形例３）としての生体情報検出装置１Ｃの概略構成を表す断面図である。この生体情報検出装置１Ｃは、シェル１０のうち歯Ｔの歯冠部ＴＡを覆う部分に歪センサ３１を埋設するようにしたものである。歪センサ３１は、メカスイッチ１２を介して電池６と電力線により接続されると共に、信号処理部４と通信線により接続されている。歪センサ３１は、電池６からの電力供給を受け、信号処理部４に対し検出信号を送信するようになっている。生体情報検出装置１Ｃは、この点を除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置１と実質的に同じ構成を有する。したがって、この生体情報検出装置１Ｃにおいても、上記実施の形態の生体情報検出装置１と同様の効果が得られる。そのうえ、歪センサ３１を設けることにより、被験者が上顎の歯と下顎の歯とを咬み合せた際の咬合力や、歪センサ３１に触れる被験者の頬や舌の圧力を測定することができる。咬合力や頬および舌の圧力などの情報を用いることで、例えば義歯やインプラントなどの人工の歯に必要とされる構造物強度の情報や歯列情報を得ることができる。なお、歪センサ３１としては、例えば磁気歪みを利用した磁歪センサが適用可能である。また、歪センサ３１の代わりに圧電素子などを用いた圧力センサの適用可能性もある。

［変形例４］
図１２は、本開示の第４の変形例（変形例４）としての生体情報検出装置１Ｄの概略構成を表す斜視図である。この生体情報検出装置１Ｄは、例えば生体情報検出モジュール２に、加速度センサ３２をさらに設けるようにしたものである。加速度センサ３２は、電池６と電力線により接続されると共に、信号処理部４と通信線により接続されている。加速度センサ３２は、電池６からの電力供給を受け、信号処理部４に対し検出信号を送信するようになっている。生体情報検出装置１Ｄは、この点を除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置１と実質的に同じ構成を有する。したがって、この生体情報検出装置１Ｄにおいても、上記実施の形態の生体情報検出装置１と同様の効果が得られる。そのうえ、加速度センサ３２を設けることにより、被験者の例えば上顎に対する下顎の動きを検出することができる。上顎と下顎との相対的な動きを検出することにより、例えば義歯やインプラントなどの人工の歯に必要とされる構造物強度の情報や、顎関節異常の有無などの診断に活用できる可能性がある。また、加速度センサ３２の代わりにジャイロセンサを用いてもよい。

［変形例５］
上記実施の形態の生体情報検出装置１は、口腔内の頬ＣＨの内面に光を照射し、頬ＣＨの内面からの反射光を受光することにより、生体情報を検出するようにしたものである。これに対し、図１３に示した本開示の第５の変形例（変形例５）の生体情報検出装置１Ｅは、歯茎Ｇに光を照射し、歯茎Ｇからの反射光を受光することにより、生体情報を検出するものである。生体情報検出装置１Ｅでは、生体情報検出モジュール２のうちメカスイッチ１２が歯Ｔの側面ＴＳと対向する位置に配置され、光センサ５などのその他の部分は歯茎Ｇと対向する位置に配置される。生体情報検出装置１Ｅにおけるシェル１０は、生体情報検出モジュール２のうちのその他の部分を封止する封止部分１０Ｃをさらに有している。生体情報検出装置１Ｅでは、メカスイッチ１２と、電池６、光センサ５および送受信モジュール８とが図示しない配線によりそれぞれ繋がれている。生体情報検出装置１Ｅでは、発光素子５Ａは、第１の透光部分１０Ｔ１を介して歯茎Ｇと対向するように配置され、受光素子５Ｂは、第２の透光部分１０Ｔ２を介して歯茎Ｇと対向するように、発光素子５Ａに近接して配置されている。したがって、生体情報検出モジュール２を覆うシェル１０の透光部分１０Ｔは、生体情報検出モジュール２を挟んで歯茎Ｇと反対側に位置する外側部分１０１に設けられている。生体情報検出装置１Ｅは、これらの点を除き、他は上記実施の形態の生体情報検出装置１と実質的に同じ構成を有する。この生体情報検出装置１Ｅにおいても、上記実施の形態の生体情報検出装置１と同様の効果が得られる。

＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例をいくつか挙げて本開示を説明したが、本開示はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、上記実施の形態等では、連続する２つの歯冠部を覆うように装着されるシェル１０を有する生体情報検出装置１を例示したが、本開示の生体情報検出装置はこれに限定されるものではない。本開示の生体情報検出装置は、例えば１つの歯冠部のみを覆うように装着されるシェルを有するものであってもよいし、３以上の歯冠部を覆うように装着されるシェルを有するものであってもよい。但し、誤飲防止を考慮すると、できる限り大きなシェルを有することが望ましく、例えば下顎の全ての歯もしくは上顎の全ての歯を覆うサイズのシェルを有することがより望ましい。

また、上記実施の形態では、生体情報検出装置が１つのセンサを有する場合について説明したが、本開示の生体情報検出装置は２以上のセンサを有するようにしてもよい。さらに、上顎および下顎の双方に生体情報検出装置を装着するようにしてもよい。

なお、本明細書中に記載された効果はあくまで例示であって限定されるものではなく、また、他の効果があってもよい。

また、本開示は、以下のような構成を取ることも可能である。
（１）
口腔内に設置される生体情報検出装置であって、
センサと、
電池と、
操作部を含み、前記操作部が操作されることにより、前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と、前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、
前記操作部を覆う保護部分を含み、前記口腔内に装着されて前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを全て密封しつつ保持する保持部材と
を有し、
前記口腔内に前記保持部材が装着されることにより、前記保護部分が第１の変位方向へ変位し、前記操作部が操作されて前記遮断状態から前記通電状態へ移行可能である
生体情報検出装置。
（２）
前記保持部材は、前記口腔内における歯に装着可能であり、
前記歯に前記保持部材が装着されることにより、前記歯から前記保護部分を介して前記操作部へ外力が付与され、前記遮断状態から前記通電状態へ移行するようになっている
上記（１）記載の生体情報検出装置。
（３）
さらに、前記口腔内に装着された前記保持部材が前記口腔内から取り外されることにより、前記保護部分が第２の変位方向へ変位し、前記操作部が操作されて前記通電状態から前記遮断状態へ移行可能である
上記（１）記載の生体情報検出装置。
（４）
前記保持部材は、前記口腔内における歯に装着可能であり、
前記保持部材は、前記歯を把持する把持部を含み、
前記把持部に前記歯が挿入されることにより、前記保護部分が前記第１の変位方向に変位し、
前記把持部から前記歯が離脱することにより、前記保護部分が前記第２の変位方向に変位するようになっている
上記（３）記載の生体情報検出装置。
（５）
前記保護部分は、前記口腔内に前記保持部材が装着されることにより、前記歯と前記操作部との間に挟まれるようになっている
上記（４）記載の生体情報検出装置。
（６）
前記保持部材は、前記保護部分と対向する対向部分をさらに含み、前記保護部分と前記対向部分との間に前記歯を把持することにより前記口腔内に装着される
上記（５）記載の生体情報検出装置。
（７）
前記保護部分は、前記遮断状態において、前記メカスイッチと反対側に突出した凸面を含む
上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（８）
前記保持部材における前記保護部分は、前記操作部の外面の形状に沿った形状をなす突起部分を含む
上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（９）
前記歯に取り付けられた突起部材をさらに有し、
前記歯に前記保持部材が装着されることにより前記突起部材と前記保護部分とが当接し、前記保護部分を介して前記突起部材から前記操作部へ外力が付与され、前記遮断状態から前記通電状態へ移行可能である
上記（１）から（６）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１０）
前記メカスイッチは、モーメンタリスイッチである
上記（１）から（９）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１１）
前記メカスイッチは、
第１の導体と、第２の導体とをさらに含み、
前記操作部へ外力が付与されて前記第１の導体と前記第２の導体とが接触することにより、前記遮断状態から前記通電状態へ移行し、
前記操作部への前記外力が除去されて前記第１の導体と前記第２の導体とが離間することにより、前記通電状態から前記遮断状態へ移行する
上記（１）から（１０）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１２）
前記センサは、光を発することのできる発光素子、および前記発光素子から発せられた前記光を受光可能な受光素子を含み、
前記保持部材は、前記発光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第１の透光部分および前記受光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第２の透光部分を含む
上記（１）から（１１）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１３）
前記発光素子は、前記第１の透光部分を介して歯茎と対向するように配置され、
前記受光素子は、前記第２の透光部分を介して前記歯茎と対向するように配置されている
上記（１２）記載の生体情報検出装置。
（１４）
前記発光素子は、前記第１の透光部分を介して頬の内面と対向するように配置され、
前記受光素子は、前記第２の透光部分を介して前記頬の内面と対向するように配置されている
上記（１２）記載の生体情報検出装置。
（１５）
前記保持部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記センサからの出力信号に基づきデータ信号を生成する信号処理部と、
前記保持部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記信号処理部からの前記データ信号を外部装置に送信可能であると共に前記外部装置からの制御信号を受信可能である送受信部と
をさらに有する
上記（１１）から（１４）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１６）
前記第１の透光部分および前記第２の透光部分は、熱可塑性高分子化合物により形成されている
上記（１１）から（１５）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１７）
前記センサは、脈波センサ、パルスオキシメータまたはグルコースセンサである
上記（１）から（１６）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１８）
物理量を測定する他のセンサをさらに有する
上記（１）から（１７）のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
（１９）
歯または歯茎に装着される生体情報検出装置の製造方法であって、
センサと、電池と、操作部を含んで前記操作部が操作されることにより電池からセンサへの電力供給がなされる通電状態と前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、をそれぞれ用意することと、
前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを一対の封止フィルムの間に挟んだのち、前記一対の封止フィルムを加熱しつつモールド成型することにより、前記操作部を覆う保護部分と、前記保護部分との間に前記歯を挟持可能な対向部分とを含み、前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを密封しつつ前記歯に保持可能な保持部材を形成することと
を含み、
前記保持部材を形成する際に、前記歯に前記保持部材が装着されることにより、前記操作部が操作されて前記遮断状態から前記通電状態へ移行可能となり、前記歯に装着された前記保持部材が前記歯から取り外されることにより前記通電状態から前記遮断状態へ移行可能となるように、前記メカスイッチを密封する
生体情報検出装置の製造方法。

１，１Ａ～１Ｅ…生体情報検出装置、２…生体情報検出モジュール、３…送受信部、４…信号処理部、５…光センサ、６…電池、７…ネットワーク接続器、８…送受信モジュール、９Ａ，９Ｂ…封止フィルム、１０…シェル、１０Ａ…封止部分、１０１…外側部分、１０２…内側部分、１０２Ｔ…突起部分、１０Ｂ…対向部分、１０Ｖ…空間、１１…実装基板、１２…メカスイッチ、１２１…第１の導体、１２２…第２の導体、１２３…本体、１２３Ａ…底部、１２３Ｂ…壁部、１２３Ｇ…保護部、１２４…操作部、２３…歯型、２４…ヒータ、３１…歪センサ、３２…加速度センサ、Ｇ…歯茎、Ｔ…歯。

Claims (17)

1. 口腔内に設置される生体情報検出装置であって、
   センサと、
   電池と、
   操作部を含み、前記操作部が操作されることにより、前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と、前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、
   前記操作部を覆う保護部分を含み、前記口腔内に装着されて前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを全て密封しつつ保持する保持部材と
   を有し、
   前記口腔内に前記保持部材が装着されることにより、前記保護部分が第１の変位方向へ変位し、前記操作部が操作されて前記遮断状態から前記通電状態へ移行可能であり、
   前記保護部分は、前記遮断状態において、前記メカスイッチと反対側に突出した凸面を含む
   生体情報検出装置。
2. 口腔内に設置される生体情報検出装置であって、
   センサと、
   電池と、
   操作部を含み、前記操作部が操作されることにより、前記電池から前記センサへの電力供給がなされる通電状態と、前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、
   前記操作部を覆う保護部分を含み、前記口腔内に装着されて前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを全て密封しつつ保持する保持部材と
   を有し、
   前記口腔内に前記保持部材が装着されることにより、前記保護部分が第１の変位方向へ変位し、前記操作部が操作されて前記遮断状態から前記通電状態へ移行可能であり、
   前記保護部分は、前記操作部の外面の形状に沿った形状をなす突起部分を含む
   生体情報検出装置。
3. 前記保持部材は、前記口腔内における歯に装着可能であり、
   前記歯に前記保持部材が装着されることにより、前記歯から前記保護部分を介して前記操作部へ外力が付与され、前記遮断状態から前記通電状態へ移行するようになっている
   請求項１または請求項２記載の生体情報検出装置。
4. さらに、前記口腔内に装着された前記保持部材が前記口腔内から取り外されることにより、前記保護部分が第２の変位方向へ変位し、前記操作部が操作されて前記通電状態から前記遮断状態へ移行可能である
   請求項１または請求項２記載の生体情報検出装置。
5. 前記保持部材は、前記口腔内における歯に装着可能であり、
   前記保持部材は、前記歯を把持する把持部を含み、
   前記把持部に前記歯が挿入されることにより、前記保護部分が前記第１の変位方向に変位し、
   前記把持部から前記歯が離脱することにより、前記保護部分が前記第２の変位方向に変位するようになっている
   請求項４記載の生体情報検出装置。
6. 前記保護部分は、前記口腔内に前記保持部材が装着されることにより、前記歯と前記操作部との間に挟まれるようになっている
   請求項５記載の生体情報検出装置。
7. 前記保持部材は、前記保護部分と対向する対向部分をさらに含み、前記保護部分と前記対向部分との間に前記歯を把持することにより前記口腔内に装着される
   請求項６記載の生体情報検出装置。
8. 前記メカスイッチは、モーメンタリスイッチである
   請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
9. 前記メカスイッチは、
   第１の導体と、第２の導体とをさらに含み、
   前記操作部へ外力が付与されて前記第１の導体と前記第２の導体とが接触することにより、前記遮断状態から前記通電状態へ移行し、
   前記操作部への前記外力が除去されて前記第１の導体と前記第２の導体とが離間することにより、前記通電状態から前記遮断状態へ移行する
   請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
10. 前記センサは、光を発することのできる発光素子、および前記発光素子から発せられた前記光を受光可能な受光素子を含み、
    前記保持部材は、前記発光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第１の透光部分および前記受光素子を覆うと共に前記光を透過可能な第２の透光部分を含む
    請求項１から請求項９のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
11. 前記発光素子は、前記第１の透光部分を介して歯茎と対向するように配置され、
    前記受光素子は、前記第２の透光部分を介して前記歯茎と対向するように配置されている
    請求項１０記載の生体情報検出装置。
12. 前記発光素子は、前記第１の透光部分を介して頬の内面と対向するように配置され、
    前記受光素子は、前記第２の透光部分を介して前記頬の内面と対向するように配置されている
    請求項１０記載の生体情報検出装置。
13. 前記保持部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記センサからの出力信号に基づきデータ信号を生成する信号処理部と、
    前記保持部材に封止され、前記電池からの電力供給を受けて前記信号処理部からの前記データ信号を外部装置に送信可能であると共に前記外部装置からの制御信号を受信可能である送受信部と
    をさらに有する
    請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
14. 前記第１の透光部分および前記第２の透光部分は、熱可塑性高分子化合物により形成されている
    請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
15. 前記センサは、脈波センサ、パルスオキシメータまたはグルコースセンサである
    請求項１から請求項１４のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
16. 物理量を測定する他のセンサをさらに有する
    請求項１から請求項１５のいずれか１項に記載の生体情報検出装置。
17. 歯または歯茎に装着される生体情報検出装置の製造方法であって、
    センサと、電池と、操作部を含んで前記操作部が操作されることにより電池からセンサへの電力供給がなされる通電状態と前記電力供給が遮断される遮断状態との切り替えを行うメカスイッチと、をそれぞれ用意することと、
    前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを一対の封止フィルムの間に挟んだのち、前記一対の封止フィルムを加熱しつつモールド成型することにより、前記操作部を覆う保護部分と、前記保護部分との間に前記歯を挟持可能な対向部分とを含み、前記センサ、前記電池および前記メカスイッチを密封しつつ前記歯に保持可能な保持部材を形成することと
    を含み、
    前記保持部材を形成する際に、前記歯に前記保持部材が装着されることにより、前記操作部が操作されて前記遮断状態から前記通電状態へ移行可能となり、前記歯に装着された前記保持部材が前記歯から取り外されることにより前記通電状態から前記遮断状態へ移行可能となるように、前記メカスイッチを密封する
    生体情報検出装置の製造方法。

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