活體信息檢測器和活體信息測定裝置的製作方法

2023-09-22 07:51:25 2

專利名稱：活體信息檢測器和活體信息測定裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及活體信息檢測器和活體信息測定裝置等。
背景技術：
活體信息測定裝置測定例如人的脈搏數、血液中的氧飽和度、體溫、心律數等活體 信息，活體信息測定裝置的一例是測定脈搏數的脈搏計。另外，脈搏計等活體信息測定裝置 也可以裝配在鐘錶、手機、尋呼機、個人計算機等電子設備中，或者還可以與電子設備進行 組合。活體信息測定裝置具有檢測活體信息的活體信息檢測器，活體信息檢測器具有發光 部，其朝向被檢查體(用戶)的被檢測部位發出光；以及受光部，其接受來自被檢測部位的 具有活體信息的光。專利文獻1公開了一種脈搏計(廣義上是活體信息測定裝置)，脈搏計的受光部 (例如，專利文獻1的圖16的受光部12)通過擴散反射面(例如，專利文獻1的圖16的反 射部131)，接受被檢測部位的反射光(例如，專利文獻1的圖16的虛線)。專利文獻1的 光探頭1在俯視圖中發光部11與受光部12重合，實現了光探頭1的小型化。專利文獻1日本特開2004-337605號公報專利文獻1的發光部11和受光部12與基板15 —起配置在反射部131的內部，反 射部131的內部填充有透明材料142。這種結構即使能夠實現光探頭1的小型化，光探頭1 的裝配也非易事。

發明內容
根據本發明的幾個方式，能夠提供一種能夠容易地裝配的活體信息檢測器和活體 信息測定裝置。本發明的一個方式涉及活體信息檢測器，其特徵在於，該活體信息檢測器具有發光部，其發出朝向被檢查體的被檢測部位的光；受光部，其接受所述發光部發出的光被所述被檢測部位反射後的、具有活體信息 的光；反射部，其反射所述發光部發出的光或者所述具有活體信息的光；保護部，其保護所述發光部或者所述受光部；以及基板，其被夾在所述反射部與所述保護部之間，所述發光部配置在所述反射部或 者所述保護部的任意一側，而且所述受光部配置在所述反射部或者所述保護部的任意另一 側，所述保護部具有與所述被檢查體的接觸面，所述保護部由對於所述發光部發出的 光的波長透明的材料構成，所述基板由對於所述發光部發出的光的波長透明的材料構成。根據本發明的一個方式，基板被夾在反射部與保護部之間。因此，即使發光部和受 光部配置在基板上，也不需要另外設置支撐基板自身的機構，部件數目減少。並且，基板由對於發光波長透明的材料構成，因而能夠將基板配置在從發光部到受光部的光路途中，不 需要將基板收納在除光路之外的位置，例如反射部的內部。這樣，能夠提供一種能夠容易地 裝配的活體信息檢測器。另外，本發明的一個方式也可以是，所述基板具有與光透射區域對應的第1面以 及與所述第1面相對的第2面，在所述第1面以及所述第2面中的至少一個面上形成有光透射膜。這樣，基板被光透射膜覆蓋，由此能夠利用光透射膜填埋基板表面的粗糙面，能夠 減少光在該粗糙面的擴散。換言之，能夠提高基板的透射率。因此，到達受光部或者被檢測 部位的光量增加，活體信息檢測器的檢測精度進一步提高。另外，本發明的一個方式也可以是，所述光透射膜選擇性地透射所述發光部發出 的光。這樣，通過降低除發光部發出的光之外的光(廣義上是噪聲)，活體信息檢測器的 檢測精度進一步提高。另外，本發明的一個方式也可以是，所述反射部固定在所述基板上，所述基板是撓 性基板，所述基板的端部能夠彎折。這樣，反射部固定在基板上，因此，能夠提供一種能夠容易地裝配的活體信息檢測 器。並且，由於基板被夾在反射部與保護部之間，因此即使是基板自身沒有剛性的撓性基 板，也能夠在基板上安裝並支撐發光部和受光部。另外，沒有固定反射部的基板的端部能夠 彎折，因而能夠提供一種小型的活體信息檢測器。另外，本發明的一個方式也可以是，活體信息檢測器還具有紅外線截止濾波器。由於活體(水或血紅蛋白)容易透射紅外線，因而能夠利用紅外線截止濾波器減 少起因於外部光的噪聲分量。另外，本發明的一個方式也可以是，活體信息檢測器還具有能夠將所述活體信息 檢測器安裝在所述被檢查體的腕部上的腕帶。這樣，能夠將被檢測部位設定為被檢查體(用戶)的腕部。另外，本發明的另一個方式涉及活體信息測定裝置，該活體信息測定裝置具有以上所述的活體信息檢測器；以及根據所述受光部中生成的受光信號測定所述活體信息的活體信息測定部。根據本發明的另一個方式，使用能夠容易地裝配的活體信息檢測器，能夠容易地 裝配活體信息測定裝置整體。另外，本發明的另一個方式也可以是，所述活體信息是脈搏數。這樣，能夠將能夠容易地裝配的活體信息檢測器適用於脈搏計。


圖1是本實施方式的活體信息檢測器的結構示例。圖2是發光部發出的光的強度特性的一例。圖3是受光部接受的光的靈敏度特性的一例。圖4是本實施方式的活體信息檢測器的另一種結構示例。圖5是通過塗敷有光透射膜的基板的光的透射特性的一例。
4
圖6是光透射膜的外觀示例。圖7是紅外線截止濾波器的說明圖。圖8是基板的收納示例。圖9是本實施方式的活體信息檢測器的另一種結構示例。圖10是第1反射部的結構示例。圖11是第1反射部和發光部的外觀示例。圖12是受光部的外觀示例。圖13是第2反射部的設定位置的說明圖。圖14是第2反射部的設定位置與受光部的受光量的關係圖。圖15是具有活體信息檢測器的活體信息測定裝置的外觀示例。圖16是活體信息測定裝置的結構示例。標號說明11基板；11-1光透射膜；11-2端部；14發光部；14A第1發光面；14B第2發光面； 16受光部；18反射部(第2反射部)；19保護部；19-1紅外線截止濾波器；61、62、63、64布 線；61-1、63-1、64-1接合線；82母板；84連接器；92反射部(第1反射部)；92_1支撐部； 92-2內壁面(第1反射面)；92-3頂面(第2反射面)；92_4鏡面部；150腕帶；161控制 電路；162放大電路；163、167A/D轉換電路；164脈搏數計算電路；165顯示部；166加速度 檢測部；168數位訊號處理電路；C規定球面的圓弧的中心；F規定拋物面的拋物線的焦點； 0被檢測部位；Rl第1光；R2第2光；R1，、R2，反射光(有效光)；R1」直接反射光(無效 光)；SA被檢查體的表面；Wl第1反射部的長度的最大值；W2受光部的長度的最大值；Ah 距離；AhO, Ahl高度；Ah2、Ah2'間隙。
具體實施例方式下面，說明本實施方式。另外，以下說明的本實施方式不得不恰當地限定權利要求 書記載的本發明的內容。並且，在本實施方式中說明的結構不一定都是本發明的必要技術 特徵。1.活體信息檢測器圖1表示本實施方式的活體信息檢測器的結構示例。如圖1所示，活體信息檢測 器包括發光部14、受光部16、反射部18以及保護部19。發光部14發出朝向被檢查體(例 如用戶)的被檢測部位0的光Rl。受光部16接受發光部14發出的光Rl由被檢測部位0 反射後的、具有活體信息的光Rl』(反射光)。反射部18反射發光部14發出的光Rl或者 具有活體信息的光Rl』 (反射光)。反射部18在設於發光部14與受光部16之間的光路中 的穹面上具有反射面。保護部19保護髮光部14或者受光部16。在圖1的(A)的示例中， 保護部19保護髮光部14。在圖1的(B)的示例中，保護部19保護受光部16。另外，如圖1所示，活體信息檢測器還包括基板11。基板11被夾在反射部18與保 護部19之間，發光部14配置在基板11的反射部18或者保護部19的任意一側，受光部16 配置在基板11的反射部18或者保護部19的任意另一側。在圖1的(A)的示例中，受光部 16在反射部18側配置在基板11 (狹義上是基板11的第1面)上，發光部14在保護部19 側配置在基板11(狹義上是基板11的第2面)上。在圖1的(B)的示例中，發光部14在反射部18側配置在基板11 (第1面)上，受光部16在保護部19側配置在基板11 (第2面) 上。保護部19具有與被檢查體接觸的接觸面，保護部19由對於發光部14發出的光Rl的 波長透明的材料(例如玻璃)構成。基板11也由對於發光部14發出的光Rl的波長透明 的材料(例如聚醯亞胺)構成。由於基板11被夾在反射部18與保護部19之間，即使發光部14和受光部16配置 在基板11上，也不需要另外設置支撐基板11自身的機構，部件數目減少。並且，基板11由 對於發光波長透明的材料構成，因而能夠將基板11配置在從發光部14到受光部16的光路 途中，不需要將基板11收納在除光路之外的位置，例如反射部18的內部。這樣，能夠提供 一種能夠容易地裝配的活體信息檢測器。並且，反射部18能夠增加到達受光部16或者被 檢測部位0的光量，活體信息檢測器的檢測精度(信噪比)提高。另外，在專利文獻1中，需要將發光部11、受光部12、基板15以及透明材料42裝 配在反射部131的內部。因此，小型的光探頭1的裝配並非易事。並且，根據專利文獻1的 第0048段，基板15將反射部131的內部的一側形成為擴散反射面。換言之，專利文獻1的 基板15不需要由透明材料構成。在圖1的示例中，被檢測部位0(例如血管)位於被檢查體的內部。第1光Rl進 入到被檢查體的內部，並在表皮、真皮以及皮下組織中擴散或者散射。然後，第1光Rl到達 被檢測部位0並由被檢測部位0反射。被檢測部位0的反射光R1』在皮下組織、真皮以及 表皮中擴散或者散射。在圖1的㈧中，反射光R1』朝向反射部18。在圖1的⑶中，第1 光Rl通過反射部18朝向被檢測部位0。另外，第1光Rl—部分被血管吸收。因此，由於脈 搏的影響，血管的吸收率發生變化，被檢測部位0的反射光R1』的光量也變化。這樣，活體 信息(例如脈搏數)反映在被檢測部位0的反射光R1』中。在圖1的(A)的示例中，發光部14向被檢測部位0發出第1光R1，反射部18使受 光部16反射被檢測部位0的第1光Rl的反射光Rl，，受光部16接受被檢測部位0的具有 活體信息的反射光R1』。在圖1的(B)的示例中，發光部14通過反射部18向被檢測部位0 發出第1光Rl，受光部16接受被檢測部位0的具有活體信息的第1光Rl的反射光R1』。基板11的厚度例如是10 [ μ m] 1000 [ μ m]。能夠在基板11上形成連接發光部14 的布線以及連接受光部16的布線。基板11例如是印製基板，通常，印製基板例如像專利文 獻1的基板15那樣不是由透明材料構成的。換言之，本發明者們大膽採用至少對於發光部 14的發光波長透明的材料來構成印製基板。保護部19的厚度例如是1 [ μ m] 1000 [ μ m]。活體信息檢測器的結構示例不限於圖1所示的結構，也可以變更結構示例的一部 分(例如受光部16)的形狀等。並且，活體信息也可以是血液中的氧飽和度、體溫、心律數 等，被檢測部位0也可以是被檢查體的表面SA。在圖1的示例中，將第1光Rl描畫為1條 光線，但實際上發光部14向各個方向發出許多光。發光部14例如是LED，LED發出的光的波長例如在425[nm] 625[nm]的範圍內具 有強度的最大值(廣義上是峰值)，例如發出綠色的光。發光部14的厚度例如是20 [ μ m] 1000 [ μ m]。受光部16例如是光電二極體，通常能夠由Si光電二極體構成。受光部16 的厚度例如是20[μπι] 1000[μπι]。Si光電二極體接受的光的波長例如在800[nm] 1000 [nm]的範圍內具有靈敏度的最大值(廣義上是峰值)。優選受光部16由GaAsP光電二 極管構成，GaAsP光電二極體接受的光的波長例如在550[nm] 650[nm]的範圍內具有靈敏度的最大值(廣義上是峰值)。活體(水或血紅蛋白)容易透射處於700[nm] 1100[nm] 範圍內的紅外線，因而由GaAsP光電二極體構成的受光部16與例如由Si光電二極體構成 的受光部16相比，能夠減小起因於外部光的噪聲分量。圖2表示發光部14發出的光的強度特性的一例。在圖2的示例中，具有520[nm] 波長的光的強度指示最大值，利用該強度將具有其他波長的光的強度歸一化。另外，在圖2 的示例中，發光部14發出的光的波長的範圍是470 [nm] 600[nm]。圖3表示受光部16接受的光的靈敏度特性的一例。在圖3的示例中，具有565 [nm] 波長的光的靈敏度指示最大值，利用該靈敏度將具有其他波長的光的靈敏度歸一化。圖3 所示的受光部16接受的光的波長的靈敏度的最大值在圖2所示的發光部14發出的光的 波長的範圍之內，但不在被稱為活體窗口的700[nm] 1100[nm]範圍之內。在圖3的示 例中，處於700[nm] 1100[nm]範圍之內的紅外線的靈敏度被設定在相對靈敏度0. 3 (= 30[% ])以下。優選受光部16接受的光的波長的靈敏度的最大值(例如565[nm])與活體 窗口的下限即700[nm]相比，更接近發光部14發出的光的波長的強度的最大值(520[nm])。圖4表示本實施方式的活體信息檢測器的另一種結構示例。如圖4所示，在基板11 的第1面(例如正面)和與第1面相對的第2面(例如背面)能夠形成光透射膜11-1。並 且，對與上述的結構示例相同的結構標註相同的標號，並省略其說明。另外，光透射膜11-1 可以只形成於第1面上，或者只形成於第2面上。並且，在圖4的示例中，光透射膜11-1形 成在基板11的沒有配置發光部14和受光部16的光透射區域中。圖4對應於圖1的(A)， 但也可以在圖1的(B)的基板11的第1面和第2面的至少一個面上形成光透射膜11-1。 光透射膜11-1例如能夠由阻焊劑(廣義上是保護層(rasist))構成。在圖4的示例中省略了連接發光部14的布線以及連接受光部16的布線，基板11 的第1面和第2面能夠形成為粗加工面，以使基板11上的布線不會剝離。因此，通過在第 1面和第2面上形成光透射膜11-1，能夠利用光透射膜填埋基板11的表面的粗糙面，基板 11整體的平坦性提高。換言之，由於基板11上的光透射膜11-1是平坦的，因而在光透射基 板11時，能夠減少光在基板11的表面的粗糙面的擴散。換言之，由於存在光透射膜11-1， 基板11的透射率提高。因此，到達受光部16或者被檢測部位0的光量增加，活體信息檢測 器的檢測精度進一步提高。另外，優選光透射膜11-1的折射率在空氣的折射率和基板11的折射率之間。另 外，優選光透射膜11-1的折射率與空氣的折射率相比更接近基板11的折射率。在這種情 況下，能夠減少光在界面的反射。活體信息檢測器還包括紅外線截止濾波器19-1。紅外線截止濾波器19-1配置在 從發光部14到受光部16的光路中。在圖4的示例中，紅外線截止濾波器19-1形成於保護 部19的接觸面上。紅外線截止濾波器19-1能夠通過利用例如吸收紅外線的材料塗敷保護 部19的接觸面而構成。在保護部19是玻璃的情況下，可將具有紅外線截止濾波器19-1的 保護部19稱為紅外線截止玻璃。紅外線截止濾波器19-1不僅形成於保護部19的接觸面 上，也可以形成於保護部19的外側的整個表面上。並且，紅外線截止濾波器19-1還可以形 成於保護部19的內側的整個表面上。或者，紅外線截止濾波器19-1還可以形成於基板11 的表面或受光部16的表面上，以取代保護部19的接觸面。活體(水或血紅蛋白)容易透 射紅外線，因而通過配置在從發光部14到受光部16的光路中的紅外線截止濾波器19-1，能夠減小起因於外部光的噪聲分量。圖5表示通過塗敷有光透射膜11-1的基板11的光的透射特性的一例。在圖5的 示例中，使用透射基板11之前的光的強度和透射基板11之後的光的強度，計算透射率。在 圖5的示例中，在活體窗口的下限即700[nm]以下的波長區域中，具有525[nm]波長的光的 透射率指示最大值。或者，在圖5的示例中，在活體窗口的下限即700[nm]以下的波長區域 中，通過光透射膜11-1的光的透射率的最大值進入例如圖2所示的發光部14發出的光的 波長的強度的最大值的士 10%範圍以內。這樣，優選光透射膜11-1選擇性地透射發光部14 發出的光(例如，圖4的第1光Rl (狹義上是第1光Rl的反射光R1』))。由於存在光透射 膜11-1，因而能夠提高基板11的平坦性，同時在某種程度上防止發光部14或者受光部16 的效率下降。另外，如圖5的示例所示，例如在可見光區域中，在具有525[nm]波長的光的 透射率指示最大值(廣義上是峰值)的情況下，光透射膜11-1例如呈現綠色。圖6表示圖4的光透射膜11-1在俯視圖中的外觀示例。如圖6所示，在(例如圖 4的受光部16 —側的)俯視圖時，形成有光透射膜11-1的基板11呈長方形。在圖6的示 例中，受光部16配置在基板11的第1面(例如正面)上。光透射膜11-1能夠形成在基板 11的第1面的沒有配置受光部16的區域中。具體地講，在基板11的第1面上形成有例如與受光部16的陽極連接的布線61， 還形成有例如與受光部16的陰極連接的布線62。在圖6的示例中，布線61例如通過接合 線61-1與受光部16的陽極連接，布線62直接與受光部16的陰極連接。當在基板11上形 成布線61和布線62後，能夠在基板11的第1面上塗敷光透射膜11-1。即，光透射膜11-1 也可以形成在布線61和布線62上。但是，也可以只在基板11的沒有配置受光部16以及 布線61和布線62的區域(光透射區域)中選擇性地塗敷光透射膜11-1。然後，能夠在基板11 (和光透射膜11-1)上形成或者固定反射部18。如圖6所示， 在俯視圖中，反射部18的外形呈四方形，反射部18的反射面(穹面)與基板11 (光透射膜 11-1)的邊界18-1的外形呈圓形。並且，也可以只在邊界18-1(圓形)的內部的光透射區 域中選擇性地塗敷光透射膜11-1。換言之，也可以只在受光部16接受的光透射的光透射區 域中選擇性地塗敷光透射膜11-1。在圖6的示例中，發光部14配置在基板11的第2面(例如背面)上。與第1面相 同，光透射膜11-1能夠形成在基板11的第2面的沒有配置發光部14的區域中。優選光透 射膜11-1至少形成在光透射區域中(發光部14發出的光透射的光透射區域中)。另外，在 圖6的示例中，布線63在基板11的端部11-2形成於第1面上，並穿通基板11形成於第2 面上。布線64也在基板11的端部11-2形成於第1面上，並穿通基板11形成於第2面上。 布線63例如通過接合線63-1在第2面側與發光部14的陰極連接，布線64例如通過接合 線64-1在第2面側與發光部14的陽極連接。並且，使被夾在反射部18與保護部19之間 的基板11的端部11-2向外部突出，由此能夠容易地將連接發光部14和受光部16的布線 取出到外部。圖7表示圖4所示的紅外線截止濾波器19-1的說明圖。圖7的㈧表示通過沒 有附加紅外線截止濾波器19-1的保護部19的光的透射特性的一例。圖7的(B)表示通過 構成紅外線截止濾波器19-1的紅外線吸收材料的光的透射特性的一例。參照圖7，由於存 在紅外線截止濾波器19-1，能夠防止被稱為活體窗口的700 [nm] 1100 [nm]範圍的光(例
8如外部光)進入。另外，紅外線截止濾波器19-1也可以防止只有700[nm] 1100[nm]範 圍的一部分波長(例如700[nm] 800[nm])的光進入。圖8表示基板11的收納示例。在圖8的示例中，基板11能夠由撓性基板構成。因 此，基板11的端部11-2能夠彎折。基板11在按照圖8所示將基板11的端部11-2彎折的 狀態下，能夠與計算機的母板(例如後面敘述的構成活體信息測定裝置的主要基板)82連 接。換言之，通過將基板11彎折，能夠提供小型的活體信息檢測器。另外，在圖8中省略了 光透射膜11-1。並且，也省略了發光部14和受光部16。連接發光部14的布線以及連接受 光部16的布線例如能夠按照圖6所示形成於基板11上，布線能夠通過連接器84將母板82 上的控制電路與發光部14和受光部16連接。基板11被夾在反射部18與保護部19之間，由此反射部18被固定在基板11上。 在由反射部18的反射面和基板11形成的空間中，能夠配置發光部14或者受光部16的任 意一方。固定有反射部18的基板11不能局部彎折，而沒有固定反射部18的基板11的端 部11-2能夠彎折。由於基板11被夾在反射部18與保護部19之間，即使是基板11自身沒 有剛性的撓性基板，也能夠將發光部14和受光部16安裝在基板11上進行支撐。圖9表示本實施方式的活體信息檢測器的另一種結構示例。如圖9所示，活體信 息檢測器能夠包括反射光的反射部92。在下面的說明中，把反射部92稱為第1反射部，把 圖1的(A)等的反射部18稱為第2反射部。並且，對與上述的結構示例相同的結構標註相 同的標號，並省略其說明。在圖9的示例中，當在基板11上形成光透射膜11-1後，配置第 1反射部92和受光部16。在圖9的示例中，活體信息檢測器包括發光部14、第1反射部92、受光部16以及 第2反射部18。發光部14發出朝向被檢查體(例如用戶)的被檢測部位0的第1光R1、 以及朝向與被檢測部位0不同方向(第1反射部92)的第2光R2。第1反射部92反射第 2光R2並將其引導到被檢測部位0。受光部16接受第1光Rl和第2光R2由被檢測部位 0反射後的、具有活體信息的光R1』、R2』(反射光)。第2反射部18反射來自被檢測部位 0的具有活體信息的光R1』、R2』(反射光)並將其引導到受光部16。由於存在第1反射部 92，未直接到達被檢查體(用戶)的被檢測部位0的第2光R2也到達被檢測部位0。換言 之，通過第1反射部92到達被檢測部位0的光量增加，發光部14的效率提高。因此，活體 信息檢測器的檢測精度(信噪比)提高。另外，專利文獻1公開了與第2反射部18對應的結構(專利文獻1的圖16的反 射部131)。具體地講，專利文獻1的圖16的受光部12通過反射部131接受被檢測部位的 反射光。但是，專利文獻1沒有公開與第1反射部92對應的結構。換言之，在進行本申請 時，本行業人員沒有認識到提高專利文獻1的圖16的發光部11的效率。在圖9的示例中，第2光R2進入到被檢查體的內部，被檢測部位0的反射光R2』 朝向第2反射部18。活體信息(脈搏數)還反映在被檢測部位0的反射光R2』中。在圖9 的示例中，第1光Rl在被檢查體的表面(皮膚表面)SA部分反射。在被檢測部位0位於被 檢查體的內部時，活體信息(脈搏數)不能反映在被檢查體的表面SA的反射光R1」(直接 反射光)中。在圖9的示例中，發光部14具有與被檢測部位0相對，發出第1光Rl的第1發 光面14A。並且，發光部14在第1發光面14A的側面，還具有發出第2光R2的第2發光面14B。在這種情況下，第1反射部92能夠具有包圍第2發光面14B的壁部，該壁部能夠具有 朝向被檢測部位0反射第2光R2的第1反射面(對應於圖10所示的標號92-2)。另外， 第2光R2不一定從第2發光面14B發出。總之，第1反射面(圖10所示的標號92_2)反 射除了從發光部14直接朝向被檢測部位0的光之外的光(第2光似)並將其引導到被檢 測部位0。第1反射部92的壁部還具有第2反射面(對應於圖10的㈧和圖10的(C)所 示的標號92-3)，其反射由被檢查體的表面反射後的不具有活體信息的光(無效光噪聲)， 由此抑制不具有活體信息的光入射到受光部16。另外，保護部19能夠確保第1反射部92與被檢測部位0之間的間隙(例如Ah2)。 另外，還存在第1反射部92與保護部19之間的間隙(例如Ah2』)。在剖視圖中，把與基板11的第1面平行的方向的第1反射部92的長度的最大值 設為W1，把該方向的受光部16的長度的最大值設為W2，則能夠滿足關係式Wl ^ W2。基板 11透射被檢測部位0發出的第1光Rl的反射光R1』等。通過把第1反射部92的長度的最 大值Wl設為受光部16的長度的最大值W2以下，能夠增加到達第2反射部18的光量。換 言之，能夠將第1反射部92的長度的最大值Wl設定成為使第1反射部92遮擋或者不反射 被檢測部位0的反射光R1』。圖10表示圖9的第1反射部92的結構示例。如圖10的㈧所示，第1反射部 92具有支撐發光部14的支撐部92-1、包圍發光部14的第2發光面14B的壁部的內壁面 92-2和頂面92-3。另外，在圖10中省略了發光部14。在圖10的(A)的示例中，第1反射 部92能夠在內壁面92-2上使第2光R2反射到被檢測部位0(參照圖9)，內壁面92_2具有 第1反射面。支撐部92-1的厚度例如是50 [μ m] 1000 [μ m]，壁部(92_3)的厚度例如是 100 [ μ m] 1000 [ μ m] O在圖10的(A)的示例中，內壁面92-2具有斜面(92_2)，該斜面(92_2)在俯視圖 中越到沿寬度方向(第1方向)遠離第1反射部92的中心的位置，越沿高度方向(與第1 方向正交的方向)向被檢測部位0側位移。圖10的(A)的斜面(92-2)在俯視圖中形成為 傾斜平面，但也可以是例如圖10的(C)所示的彎曲面等斜面。內壁面92-2也可以形成為 傾斜角度不同的多個傾斜平面，或者還可以形成為具有多個曲率的彎曲面。在第1反射部 92的內壁面92-2具有斜面的情況下，該第1反射部92的內壁面92_2能夠朝向被檢測部 位0反射第2光R2。換言之，該第1反射部92的內壁面92-2的斜面可以稱為提高發光部 14的指向性的第1反射面。在這種情況下，到達被檢測部位0的光量進一步增加。另外， 例如也可以按照圖10的⑶所示省略圖10的(A)、圖10的(C)的頂面92-3。在第1反射 部92具有頂面92-3的情況下，能夠使被檢查體的表面SA的反射光Rl」 (直接反射光)反 射到被檢測部位0或者其周圍，抑制該反射光R1」到達受光部16 (參照圖9)。S卩，圖10的 (A)、圖10的(C)的頂面92-3可以稱為第2反射面，其反射將要到達第2反射部18和受光 部16的直接反射光(廣義上是噪聲)，減少噪聲。另外，在圖10中，利用標號92-4表示的 範圍作為鏡面部發揮作用。在圖9的示例中，第1反射部92也可以把規定與被檢查體的表面SA之間的最短 距離的發光部14的面(例如第1發光面14A)作為基準，朝向被檢測部位0突出例如給定 的高度Δ hi (例如Ahl = 50 [μ m] 950 [μ m])。換言之，第1反射部92與被檢查體的表面SA之間的間隙(例如Ah2 = AhO-Ahl = 200[ μ m] 1200[ μ m])，比發光部14與被 檢查體的表面SA之間的最短距離即間隙(例如AhO= Ahl+Ah2)小。因此，由於存在例 如距發光部14的突出量Ahl，第1反射部92的第1反射面(92-2)的面積增加，能夠增加 到達被檢測部位0的光量。並且，被檢測部位0的反射光由於存在第1反射部92與被檢查 體的表面SA之間的間隙Δ h2，能夠確保光從被檢測部位0到達第2反射部18的光路。並 且，在第1反射部92具有第2反射面(92- 的情況下，通過調整Ahl、Ah2，能夠分別調 整具有活體信息的光(有效光)和不具有活體信息的光(無效光噪聲)入射到受光部16 的量，由此能夠進一步提高信噪比。圖11表示圖9的第1反射部92和發光部14在俯視圖中的外觀示例。在圖11的 (A)的示例中，在(例如圖9的被檢測部位0—側的)俯視圖中，第1反射部92的外周呈圓 形，圓的直徑例如是直徑200[μ m] 11000[μπι]。在圖11的(A)的示例中，第1反射部 92的壁部(92-2)包圍發光部14 (參照圖9、圖10的(A))。另外，第1反射部92的外周在 俯視圖中例如也可以呈現圖11的(B)所示的四方形(狹義上是正方形)。並且，在圖11的 示例中，在(例如圖9的被檢測部位0—側的)俯視圖中，發光部14的外周呈四方形(狹 義上是正方形)，正方形的一條邊例如是100 [ μ m] 10000 [ μ m]。另外，發光部14的外周 也可以呈圓形。第1反射部92自身是利用金屬形成的，通過對其表面進行鏡面加工，形成反射構 造(狹義上是鏡面反射構造)。另外，第1反射部92例如也可以利用樹脂形成，並對其表 面進行鏡面加工。具體地講，準備第1反射部92的基底金屬，然後對其表面進行例如鍍覆。 或者，例如將熱塑性樹脂填充在第1反射部92的模具(未圖示)中進行成形，然後在其表 面蒸鍍例如金屬膜。在圖11的示例中，在(例如圖9的被檢測部位0—側的)俯視圖中，第1反射部 92除了直接支撐發光部14的區域之外的區域(支撐部92-1的一部分、壁部的內壁面92-2 以及頂面92-3)露出。該露出的區域在圖10的(A)的示例中被表示為鏡面部92-4。另外， 在圖10的(A)的示例中，表示鏡面部92-4的虛線位於第1反射部92的內側，但實際上鏡 面部92-4形成於第1反射部92的表面上。在圖10的示例中，優選鏡面部92-4具有較高的反射率。鏡面部92-4的反射率例 如為80 90%以上。並且，鏡面部92-4也能夠只形成於內壁面92-2的斜面上。在鏡面部 92-4不僅形成於內壁面92-2的斜面上還形成於支撐部92-1上的情況下，發光部14的指向 性進一步提高。在鏡面部92-4形成於頂面92-3上的情況下，該第1反射部92例如能夠按 照圖9所示，使被檢查體的表面SA的反射光Rl」 (直接反射光無效光)反射到被檢測部 位0或者其周圍，抑制該反射光R1」到達第2反射部18和受光部16。由於發光部14的指 向性提高，並且直接反射光(廣義上是噪聲)減少，因而活體信息檢測器的檢測精度提高。圖12表示圖9的受光部16的外觀示例。在圖12的示例中，在(例如圖9的第2 反射部18—側的)俯視圖中，受光部16的外周呈四方形(狹義上是正方形)，正方形的一 條邊例如是100 [ μ m] 10000 [ μ m]。另外，在(例如圖9的第2反射部18 —側的)俯視 圖中，第1反射部92的外周呈圓形。第1反射部92的外周也可以呈圖11的(B)的示例所 示的四方形(狹義上是正方形)。另外，受光部16的外周也可以呈圓形。在圖12的示例中，如線段A-A』所示，在把第1反射部92的長度的最大值設為W1，把受光部16的長度的最大值設為W2時，能夠滿足關係式Wl ^ W2。圖12的使用了線段 A-A』的剖面圖對應於圖9。在圖9的使用了線段B-B』的剖面圖中，第1反射部92的長度的 最大值Wl比受光部16的長度的最小值還大。也可以將第1反射部92的長度的最大值Wl 設定為受光部16的長度的最小值以下，但第1反射部92的效率(廣義上是發光部14的效 率)減小。在圖12的示例中，為了保持發光部14的效率並且遮擋或者不反射反射光R1』， 將第1反射部92的長度的最大值Wl設定為受光部16的長度的最大值W2以下，而且將第 1反射部92的長度的最大值Wl設定為比受光部16的長度的最小值大。圖13是圖9(或者圖1等)所示的第2反射部18的設定位置的說明圖。第2反 射部18的反射面例如構成為球面(廣義上是穹面)，以使受光部16反射被檢測部位0的第 1光Rl的反射光R1』。如圖13所示，在剖視圖中，第2反射部18的反射面呈圓弧狀。圓弧 的半徑例如是1000 [ μ m] 15000 [ μ m]。規定球面的圓弧的中心C配置在被檢查體的內 部。在被檢測部位0位於被檢查體的內部的情況下，被檢查體的表面SA的反射光R1」(直 接反射光)是不具有活體信息的無效光。在由球面構成第2反射部18的反射面，並將規定 球面的圓弧的中心C設定在被檢查體的內部的情況下，本發明者們認識到第2反射部18抑 制被檢查體的表面SA的反射光(廣義上是噪聲)。另外，在圖13中，受光部16的受光面與 規定球面的圓弧的中心C的距離利用Ah表示。另外，第2反射部18的反射面也可以構成為拋物面(廣義上是穹面)來取代球面。 如圖13所示，在剖視圖中，第2反射部18的反射面呈圓弧，但也可以是取代圓弧的拋物線。 在圖13中，在假定第2反射部18的反射面是拋物面的情況下，把規定拋物面的拋物線的焦 點表示為標號F。規定拋物面的拋物線的焦點F以受光部16的受光面為基準，配置在被檢 查體側。與被檢查體的表面SA垂直的光由第2反射部18的反射面(拋物面)反射，並聚 焦於規定拋物面的拋物線的焦點F，因此，通過使焦點F與受光部16的受光面不一致，與垂 直於被檢查體的表面SA的光接近的光(例如第1光Rl的反射光Rl』 (有效光))容易聚集 在受光部16的受光面上。第2反射部18例如利用樹脂形成，並對其表面(受光部16側的反射面)進行鏡 面加工，由此形成反射構造(狹義上是鏡面反射構造)。換言之，第2反射部18能夠鏡面反 射光而不擴散反射光。在第2反射部18形成鏡面反射構造的情況下，該第2反射部18也 能夠使受光部16不反射第1光Rl的反射光Rl」 (直接反射光)，所述反射光R1」具有與第 1光Rl的反射光R1』的反射角不同的反射角。在這種情況下，活體信息檢測器的檢測精度 進一步提高。另外，如圖13所示，第1光Rl的反射光R1』由於位於被檢查體的內部的被檢 測部位0成為起點，因此，第1光Rl的反射光R1』的反射角(以與被檢查體的表面SA垂直 的直線為基準的反射角)一般較小。另一方面，第1光Rl的反射光R1」由於被檢查體的表 面SA成為起點，因此，第1光Rl的反射光R1」 一般較大。可是，專利文獻1的圖16公開了反射部131，根據專利文獻1的第0046段、第0059 段、第0077段，反射部131形成擴散反射構造，通過提高反射率來提高受光部12的效率。但 是，在本申請時，本行業人員沒有認識到專利文獻1的反射部131使受光部12還反射直接 反射光(廣義上是噪聲)。換言之，本發明者們認識到從受光信號中減少起因於直接反射光 的噪聲分量，由此提高受光部的效率。換言之，本發明者們認識到在第2反射部18形成鏡 面反射構造的情況下，活體信息檢測器的檢測精度進一步提高。
12
圖14是圖13等的第2反射部18的設定位置與受光部16的受光量的關係圖。如 圖14所示，隨著受光部16的受光面與規定球面的圓弧的中心C的距離Ah增大，被檢查體 的表面SA的直接反射光(廣義上是例如與反射光R1」對應的噪聲)減少，而被檢測部位0 的反射光(廣義上是例如與反射光R1』對應的活體信息)增加後減少。因此，能夠優化Ah 的位置。在第2反射部18的反射面是拋物面的情況下，受光部16的受光面與規定拋物面 的拋物線的焦點F的距離也能夠得到優化。2.活體信息測定裝置圖15是具有圖1等的活體信息檢測器的活體信息測定裝置的外觀示例。如圖15 的(A)所示，例如，圖1的活體信息檢測器還具有能夠將活體信息檢測器安裝在被檢測體 (用戶)的腕部(狹義上是手腕)上的腕帶150。在圖15的(A)的示例中，活體信息是脈搏 數，例如指示為「72」。另外，活體信息檢測器被裝配在手錶中，並指示時刻(例如上午8時 15分)。另外，如圖15的⑶所示，在手錶的後蓋設有開口部，例如在開口部露出圖1的保 護部19。在圖15的(B)的示例中，第2反射部18和受光部16被裝配在手錶中。在圖15 的(B)的示例中省略了第1反射部92、發光部14、腕帶150等。圖16表示活體信息測定裝置的結構示例。活體信息測定裝置具有圖1等的活體 信息檢測器、和根據在活體信息檢測器的受光部16生成的受光信號來測定活體信息的活 體信息測定部。如圖16所示，活體信息檢測器能夠具有發光部14、受光部16以及發光部 14的控制電路161。活體信息檢測器還能夠具有受光部16的受光信號的放大電路162。並 且，活體信息檢測器能夠具有對受光部16的受光信號進行A/D轉換的A/D轉換電路163、和 計算脈搏數的脈搏數計算電路164。活體信息測定部還能夠具有顯示脈搏數的顯示部165。活體信息檢測器能夠具有加速度檢測部166，活體信息測定部還能夠具有對加速 度檢測部166的受光信號進行A/D轉換的A/D轉換電路167、和對數位訊號進行處理的數 字信號處理電路168。活體信息測定裝置的結構示例不限於圖16。圖16的脈搏數計算電 路164例如可以是裝配活體信息檢測器的電子設備的微處理單元(MPU =Micro Processing Unit)。圖16的控制電路161驅動發光部14。控制電路161例如是恆流電路，通過保護電 阻向發光部14提供給定的電壓(例如6[V])，並使流向發光部14的電流保持為給定的值 (例如2[mA])。另外，控制電路161能夠間歇地(例如以128[Hz])驅動發光部14，以便降 低消耗電流。控制電路161例如形成於圖8的母板82上，控制電路161與發光部14的布 線例如形成於圖1的基板11上。圖16的放大電路162能夠從在受光部16生成的受光信號(電流)中去除直流分 量，只抽取交流分量，將該交流分量放大，生成交流信號。放大電路162例如通過高通濾波 器來去除給定頻率以下的直流分量，例如通過運算放大器來緩衝交流分量。另外，受光信號 包括脈動分量和體動分量。放大電路162或者控制電路161能夠向受光部16提供用於使受 光部16例如以逆向偏置進行動作的電源電壓。在間歇地驅動發光部14的情況下，受光部 16的電源也是被間歇地提供的，並且交流分量也被間歇地放大。放大電路162例如形成於 圖8的母板82上，放大電路162與受光部16的布線例如形成於圖1的基板11上。並且， 放大電路162也可以在高通濾波器的前級具有將受光信號放大的放大器。在放大電路162 具有放大器的情況下，放大器例如形成於圖6的基板11的端部11-2。
圖16的A/D轉換電路163把在放大電路162生成的交流信號轉換為數位訊號(第 1數位訊號)。圖16的加速度檢測部166例如檢測三軸(X軸、Y軸、Z軸)的重力加速度， 並生成加速度信號。身體(手腕)的運動即活體信息測定裝置的動作反映在加速度信號中。 圖16的A/D轉換電路167把在加速度檢測部166生成的加速度信號轉換為數位訊號(第 2數位訊號)。圖16的數位訊號處理電路168使用第2數位訊號，去除或者降低第1數位訊號的 體動分量。數位訊號處理電路168例如能夠由HR濾波器等自適應濾波器構成。數位訊號 處理電路168將第1數位訊號和第2數位訊號輸入到自適應濾波器，生成去除或者降低了 噪聲後的濾波器輸出信號。圖16的脈搏數計算電路164例如通過高速傅立葉轉換(廣義上是擴散傅立葉轉 換)，對濾波器輸出信號進行頻率分析。脈搏數計算電路164根據頻率分析的結果，特定表 示脈動分量的頻率，計算脈搏數。另外，以上對本實施方式進行了詳細說明，但本行業人員能夠容易理解可以實現 實體上不脫離本發明的新事項及效果的許多變形。因此，這種變形例全部包含於本發明的 範圍中。例如，在說明書或者附圖中，至少一次與更廣義或者同義的不同用語一起記載的用 語，在說明書或者附圖的任何位置都能夠置換成該不同的用語。
權利要求
1.一種活體信息檢測器，其特徵在於，該活體信息檢測器具有 發光部，其發出朝向被檢查體的被檢測部位的光；受光部，其接受所述發光部發出的光被所述被檢測部位反射後的、具有活體信息的光；反射部，其反射所述發光部發出的光或者所述具有活體信息的光； 保護部，其保護所述發光部或者所述受光部；以及基板，其被夾在所述反射部與所述保護部之間，所述發光部配置在所述反射部或者所 述保護部的任意一側，而且所述受光部配置在所述反射部或者所述保護部的任意另一側，所述保護部具有與所述被檢查體的接觸面，所述保護部由對於所述發光部發出的光的 波長透明的材料構成，所述基板由對於所述發光部發出的光的波長透明的材料構成。
2.根據權利要求1所述的活體信息檢測器，其特徵在於，所述基板具有與光透射區域對應的第1面以及與所述第1面相對的第2面， 在所述第1面以及所述第2面中的至少一個面上形成有光透射膜。
3.根據權利要求2所述的活體信息檢測器，其特徵在於，所述光透射膜選擇性地透射 所述發光部發出的光。
4.根據權利要求1 3中的任意一項所述的活體信息檢測器，其特徵在於， 所述反射部固定在所述基板上，所述基板是撓性基板，所述基板的端部能夠彎折。
5.根據權利要求1 4中的任意一項所述的活體信息檢測器，其特徵在於，該活體信息 檢測器還具有紅外線截止濾波器。
6.根據權利要求1 5中的任意一項所述的活體信息檢測器，其特徵在於，該活體信息 檢測器還具有能夠將所述活體信息檢測器安裝在所述被檢查體的腕部上的腕帶。
7.一種活體信息測定裝置，其特徵在於，該活體信息測定裝置具有 權利要求1 6中的任意一項所述的活體信息檢測器；以及根據所述受光部中生成的受光信號測定所述活體信息的活體信息測定部。
8.根據權利要求7所述的活體信息測定裝置，其特徵在於，所述活體信息是脈搏數。
全文摘要
本發明提供能夠容易裝配的活體信息檢測器和活體信息測定裝置等。活體信息檢測器具有發光部，其發出朝向被檢查體的被檢測部位的光；受光部，其接受發光部發出的光在被檢測部位反射後的、具有活體信息的光；反射部，其反射發光部發出的光或者具有活體信息的光；保護部，其保護髮光部或者受光部；以及基板，其被夾在反射部與保護部之間，發光部配置在反射部或者保護部的任意一側，而且受光部配置在反射部或者保護部的任意另一側。保護部具有與被檢查體的接觸面，保護部由對於發光部發出的光的波長透明的材料構成，基板由對於發光部發出的光的波長透明的材料構成。
文檔編號A61B5/1455GK102113883SQ20111000067
公開日2011年7月6日 申請日期2011年1月4日 優先權日2010年1月5日
發明者宮坂英男, 山下秀人, 飯島好隆 申請人:精工愛普生株式會社