生物体信息检测装置的制造方法_5

文档序号:9495947阅读:来源:国知局
动信息。通过根据该LF成分和HF成分求出第一指标LF/HF和第二指标HF/ (LF+HF),能够从脉搏信息中提取表示自律神经的活动平衡的信息。然后,通过使用该第一指标LF/HF和第二指标HF/(LF+HF),能够根据自律神经的活动平衡推算活动状态。
[0168]另外,在本实施方式中,动作传感器部170检测被检体的体动信息,处理部200根据体动信息判断被检体的活动状态。然后,处理部200在判断为被检体已从觉醒状态迀移至睡眠状态(已入眠)时,将动作传感器部170设定为低耗电模式。
[0169]例如用图8等所说明的那样,动作传感器部170检测出加速度信号作为体动信号,处理部200由2至3Hz的频带的加速度信号中求出cole-cole公式,判断被检体是否已入眠。当判断为已入眠时,处理部200设定快速眼动睡眠时的动作模式或非快速眼动睡眠时的动作模式。如用图12等所说明的那样,在这些动作模式下,动作传感器部170设定为低耗电模式(例如间歇动作)。
[0170]如上所述,动作传感器170所检测的体动信息用于体动噪音降低处理,但由于入眠后体动小,即使不利用动作传感器170降低体动噪音,也能够以足够的精度(例如S/N)对生物体信息进行运算。因此,通过设定为低耗电模式,能够抑制动作传感器部170的耗电。在图12的例子中,由于占空系数为50%,耗电约为1/2。另一方面,通过不完全停止而设为低耗电模式,可以间歇地获得加速度信号。例如用图5所说明的那样,通过将该加速度信号用于睡眠状态的判断,能够使得基于脉搏的睡眠状态推定更加准确。
[0171]8.传感器部
[0172]接下来,对光电传感器的配置及透光构件50的形状和脉搏检测的关系进行说明。首先,图14的㈧、⑶示出传感器部40的详细构成例。
[0173]图14的(A)是传感器部40的截面图,图14的⑶是表示在基板160上的发光部150、第一受光部141、第二受光部142的配置的俯视图。图14的⑶对应于图14的(A)中在安装状态下在由被检体侧向生物体信息检测装置的方向(DR2的方向)上观察到的情况的俯视图。
[0174]第一受光部141、第二受光部142、发光部150安装在基板160 (传感器基板)上。发光部150将光射出到被检体,这束光从被检体(例如血管等)反射或透过,第一受光部141和第二受光部142接收并检测该反射光或透过光。第一受光部141和第二受光部142可通过例如光电二极管等受光元件实现。也可以在二极管元件上形成用于抑制受光角度的角度限制过滤器及对入射至受光元件的光的波长进行限制的波长限制过滤器。发光部150可通过例如LED等发光元件实现。此外,第一受光部141、第二受光部142、发光部150无需都安装在同一基板160上,也可以将其中至少有一部分的要素(例如第二受光部142)设置在其它基板上。
[0175]以脉搏计为例,来自发光部150的光进入被检体的内部,在表皮、真皮及皮下组织等漫射或散射。之后,这个光到达血管(被检测部位),被反射。这时,光的一部分被血管吸收。然后,由于脉搏的影响,血管对光的吸收率会变化,反射光的光量也会变化,因此,通过由第一受光部141接收该反射光,检测该光量的变化,能够检测出作为生物体信息的脉搏数等。
[0176]此外,在第一受光部141和发光部150之间,也可以设置对从发光部150到第一受光部141及第二受光部142的直射光进行遮光的遮光壁70 (遮光用构件)。
[0177]透光构件50设置在生物体信息检测装置的与被检体接触的一侧的表面上,使来自被检体的光透过。另外,在测定被检体的生物体信息时,透光构件50与被检体接触。例如,透光构件50上形成有凸部52,该凸部52与被检体接触。凸部52的表面形状优选是曲面形状(球面形状),但不仅限于此,可以采用各种形状。另外,透光构件50只要是对来自被检体的光的波长透明即可,可以采用透明的材料,也可以采用有色的材料。
[0178]在本实施方式中,通过设置多个受光部,实现多个光电传感器,因此,也可以设置多个凸部52(例如对应于光电传感器数的数目)。在图14的㈧的例子中,在由发光部150和第一受光部141实现的第一光电传感器上设置有凸部52-1,在由发光部150和第二受光部142实现的第二光电传感器上设置有凸部52-2。
[0179]此外,不光设置透光构件50,也可以设置使传感器部40和被检体的接触状态稳定的接触部80。这里的接触部是例如图14的(A)的附图标记80的所指的部分,举一例,如可以设置在发光部150、第一受光部141、第二受光部142的周围。当设置有这种接触部80时,假设生物体信息检测装置在对该接触部80(理想状态)均等地施加压力的状态下被固定在被检体上。g卩,由接触部80规定的平面成为表示生物体信息检测装置的安装基准的平面。在这种情况下,可以使得比该基准面更高位置(hi)和更低位置(h2)处的按压差明确。
[0180]接下来,对受光部的配置和透光构件50的高度进行说明。如图14的㈧、⑶所示,发光部150、第一受光部141、第二受光部142沿基板160的预定方向(纸面右方向)配置。第二受光部142和发光部150的距离L2比第一受光部141和发光部150的距离L1更大(L2 > L1)。这里,距离L1、L2是例如发光部150和各受光部的代表位置之间的距离,是沿基板160的预定方向的距离。受光部的代表位置设为例如由A1、A2所表示的受光部的中心位置(例如光电二极管的受光区域的中心等)即可。在例如发光部150上设置有透镜的情况下,发光部150的中心位置是透镜的中心或发光二极管的发光区域的中心等。
[0181]在安装了生物体信息检测装置的状态下,将透光构件50的高度的方向设为从生物体信息检测装置朝向被检体的方向(图14的(A)的DR1)。透光构件在对应于第一受光部141的位置或区域中的高度hi比透光构件在对应于第二受光部142的位置或区域中的尚度 h2 尚(hi〉h2) ο
[0182]关于怎样定义高度,可以有各种的变形实施,例如图14的(Α)所示,在DR2方向上的俯视下,可以将透光构件50和第一受光部141、第二受光部142重叠的区域的、从基板160 (基板160中设置有发光部150等的表面)至透光构件的与被检体接触的表面的距离作为高度。距离可以是后述那样的代表位置上的距离(高度),也可以是区域上的平均距离(平均高度)。或者,也可以将透光构件50的厚度本身作为高度。或者,也可以设定与基板160的表面相平行的基准面(例如虚拟的面、某个部件的面),将从该基准面开始的距离作为透光构件50的高度。
[0183]另外,可以考虑各种对应于各受光部的位置或区域的定义。例如,高度hl、h2是透光构件50在第一受光部141、第二受光部142各自的代表位置处的高度。这里的代表位置使用例如各受光部的中心位置Al、A2等即可。例如,关于透光构件50在中心位置A1处的高度,对由从A1沿DR1方向延伸的直线与透光构件50的表面(安装时与被检体接触的面)的交点进行定义,使用透光构件50在该交点处的高度hi即可。或者,高度hi也可以是在从被检体侧沿DR2的方向观察的俯视下,透光构件50在与第一受光部141重叠(或,包含第一受光部141)的区域的平均高度。可考虑各种与受光部重叠(或包含受光部)的区域,考虑例如在DR2的方向的俯视下与形成第一受光部141的光电二极管的受光区域一致的区域,或者包含受光区域且面积最小的区域(例如长方形等)即可。
[0184]如用图15等后述那样,如果从发光部150至受光部的距离不同,则光穿过组织内部的路径及光到达组织内部的深度也改变。由于从发光部150的距离越近则到达受光部的光量越多,信号的检测灵敏度更高,因此,作为取得脉搏检测信号(原本所希望检测的信号)的受光部,使用第一受光部141。
[0185]另外,如用图17等后述那样,如果透光构件50的高度不同,则当安装有生物体信息检测装置时,透光构件50对皮肤的按压会改变。透光构件50的高度越高按压越大,该按压会压迫皮下组织的上层的毛细血管。流经上层的毛细血管的血流容易受体动的影响,因此,通过压迫该上层的毛细血管,抑制血流,从而能够降低体动噪音的灵敏度。因此,作为取得脉搏检测信号的受光部,使用设置在凸部52-1之下的第一受光部141,作为取得体动检测信号的受光部,使用设置在凸部52-2之下的第二受光部142。
[0186]9.发光部与受光部之间的距离
[0187]接下来,对发光部与受光部之间的距离对检测信号的影响进行说明。
[0188]图15是用于说明发光部与受光部之间的距离对光的渗透深度的影响的图。发光部150、第一受光部141和第二受光部142接触于使用者的手腕的皮肤表面Sf。实际上,透光构件50与皮肤表面Sf接触,但在图15中,为便于说明,省略了透光构件50。
[0189]已知发光部和受光部之间的距离越短,对生物体内的深处部分的灵敏度相比于对浅处部分的灵敏度会相对降低。即,从发光部150照射过来的光在生物体组织内的深度D1的位置反射并到达第一受光部141的光的强度,相比于在深于深度D1的深度D2的位置反射并到达第一受光部141的光的强度更强。另一方面,从发光部150照射过来的光在深度D1的位置反射并到达第二受光部142的光的强度,虽相比于在深度D2的位置反射并到达第二受光部142的光的强度更强,但不如在第一受光部141产生的差距大。因此,第一受光部141比第二受光部142更适于对相对浅的位置上的血管进行脉搏测定。
[0190]图16是示出发光部150和受光部之间的距离LD与信号强度的关系的图。由图16可知,发光部150和受光部的距离LD越近,检测信号的信号强度越高,灵敏度等检测性能越能提高。因而,对于主要检测脉搏信号的第一受光部141,与发光部150的距离LD越近越优选。
[0191]例如,由图16的特性曲线G1中距离大的一侧的切线G2可知,在LD多3mm的范围内,特性曲线G1已达极限。与此相反,在LD< 3mm的范围内,距离LD越短,信号强度越增大。因而,从这个意义上来说,优选LD < 3mm。
[0192]另外,对于距离LD,也有下限值存在,也不优选距离LD靠太近。当将可沿皮肤表面Sf的深度方向测定的距离设为LB时,LB = LD/2的关系一般是成立的。例如,从皮肤表面Sf至100 μπι?150 μm深度处,未到达表皮最浅的毛细血管,因此不存在脉搏的检测对象。因此,一旦 LD < 2 X LB = 2 X 100 μ m ?2 X 150 μ m) =0.2mm ?0.3mm,则可以预测脉搏的检测信号会变得非常小。也就是说,距离LD越近,检测性能越高,但也有限度,存在下限值。在本实施方式中,由于在第一受光部141中需要以足够的强度检测脉搏信号,因此,优选 1.0mm < L1 < 3.0mmo
[0193]对此,发光部150和第二受光部142之间的距离L2设定为,与第一受光部141相比,对脉搏信号的灵敏度低,对体动噪音的灵敏度高即可。例如,若设为L2< 1.0mm,或3.0mm < L2,则与成为1.0mm彡L1彡3.0mm的第一受光部141相比,脉搏信号的程度会降低,体动噪音的程度会上升(MN比下降)。
[0194]然而,在第二受光部142中,检测信号的丽比(M表示脉搏信号,N表示噪音,丽比是脉搏信号和噪音的比率(一般的SN比))与第一受光部141的检测信号的丽比相比足够小即可。即,比起设定用作L2 < 1.0mm或3.0mm < L2这一绝对值的距离这一点,也可以更重视改变L2相对于L1的值这一点,以使得在第一、第二检测信号之间出现某种程度(例如,可以利用后述的频谱减法进行噪音降低处理的程度)的差。
[0195]也就是说,来自第二受光部142的第二检测信号只要MN比与第一检测信号相比小即可,包含一定程度的脉搏成分也无碍,换言之,L2也可以在1.0mm彡L2彡3.0mm的范围内。
[0196]这里,作为用于使第一、第二检测信号产生差的Ll、L2的关系,可以是例如L2 >2XL1等。在这种情况下,如果Ll = 1.0mm,则L2 > 2.0mm。虽然会以一定程度的强度检测出脉搏信号,但与设定了更短的L1的第一检测信号相比,能够满足第二检测信号的丽比小这一条件。
[0197]10.透光构件
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