生物传感器的制造方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及检测生物信息的生物传感器。
【背景技术】
[0002]以往，公知如下光电脉搏波计、脉搏血氧仪等，它们例如利用血液中的血红蛋白吸收可见光?红外光的特性，通过光电二极管(光接收元件)获取由发光二极管(发光元件)射出并透过手指等生物体或被生物体所反射的光的强度变化，以作为光电脉搏波信号(例如，参照专利文献1、2)。然而，有时会有来自发光二极管以外的外来光(例如太阳、焚光灯等的光)进入光电二极管。此外，有时由发光二极管射出但未透过生物体或未被生物体反射而到达光电二极管的光(杂散光)进入到光电二极管。因此，本来想要检测的光即透过生物体的光或被生物体反射的光与外来光和杂散光发生重叠，从而有可能导致检测信号的SN比降低。
[0003]其中，专利文献I公开了如下脉搏血氧仪，其通过减去与脉动分量(脉搏波分量)以外的非变动(DC)分量相对应的电平的基准电压，从而改善检测信号的SN比。该脉搏血氧仪包括第一光源和第二光源(发光元件)、以及光电二极管(光接收元件)。电流电压转换电路以基准电压(Vrefl)为基准将光电二极管的光接收输出(电流信号)转换成电压信号，利用放大电路(放大器)进行放大。由A/D转换电路将放大后的电压信号转换成数字信号，并输入到运算装置。运算装置基于上述数字信号计算并生成与脉动分量(脉搏波分量)以外的非变动(DC)分量对应的电平的基准电压。将该基准电压提供给电流电压转换电路，并从作为光接收输出的电流信号减去该基准电压。由此，将脉动分量的电压信号作为检测信号进行输出。
[0004]专利文献2公开了考虑噪声分量的变动来改变放大电路的基准电压的脉搏波放大装置。该脉搏波放大装置包括:具有发光元件和光接收元件的脉搏波检测传感器；生成脉搏脉冲的脉搏脉冲生成电路；将脉搏波检测传感器的输出转换成模拟信号的转换电路；放大电路，该放大电路与脉搏脉冲同步地采样并保持模拟信号、且将该采样并保持的值作为基准电压来对模拟信号所包含的脉搏波信号进行放大；DC存储电路，该DC存储电路与脉搏脉冲相同步地将由放大电路输出的脉搏波信号的DC电平进行恢复。
现有技术文献专利文献
[0005]专利文献1:日本专利特开2009 - 66119号公报专利文献2:日本专利特开2010 - 166963号公报
【发明内容】
发明所要解决的技术问题
[0006]根据专利文献I所记载的脉搏血氧仪，即使重叠有外来光、杂散光等来入射到光接收元件，通过减去上述基准电压，从而只要噪声分量不发生变动则可改善检测信号的SN比。然而，在专利文献I所记载的脉搏血氧仪中，在因外来光变化或人体动作引起的杂散光变化，而使得噪声分量变动的情况下，难以去除变动的噪声分量。因此，外来光等噪声分量发生变动的情况下，所能获得的光电脉搏波信号的SN比有可能降低。
[0007]对此，在专利文献2所记载的脉搏波放大装置中，针对每一脉搏脉冲根据噪声分量变动来设定基准电压，从而对脉搏波信号进行放大。然而，噪声分量在脉搏脉冲的一个周期的中途发生变动的情况下，无法追随该变动。因此，外来光等噪声分量发生变动的情况下，所能获得的光电脉搏波信号的SN比有可能降低。
[0008]本发明是为了解决上述问题而完成的，其目的在于提供一种生物传感器，即便外来光等噪声分量发生变动，该生物传感器也能改善最终获得的光电脉搏波信号的SN比。
解决技术问题所采用的技术方案
[0009]本发明所涉及的生物传感器的特征在于，包括:驱动信号生成单元，该驱动信号生成单元生成驱动信号；发光元件，该发光元件根据由驱动信号生成单元所生成的驱动信号来进行发光；光接收元件，该光接收元件输出与所接收到的光的强度相对应的检测信号；基线信号获取单元，该基线信号获取单元从由光接收元件输出的检测信号去除脉搏波分量来获取基线信号；以及差分获取单元，该差分获取单元获得检测信号与由基线信号获取单元获取的基线信号之间的差分。
[0010]根据本发明所涉及的生物传感器，从检测信号去除脉搏波分量并将剩下的噪声分量获取为基线信号。因此，例如人体动作或外来光的变化引起检测信号所重叠的噪声分量发生变动的情况下，基线信号跟踪该噪声分量来变化。因此，通过获得检测信号与基线信号之间的差分，能将噪声分量去除，能检测出检测信号包含的光电脉搏波信号(脉搏波分量)。由此，即便外来光等噪声分量发生变动，也能改善最终获得的光电脉搏波信号的SN比。
[0011]根据本发明所涉及的生物传感器，优选为进一步包括包络线提取单元，该包络线提取单元提取出由光接收元件输出的检测信号的包络线，驱动信号生成单元生成脉冲状的驱动信号，基线信号获取单元从由包络线提取单元提取出的检测信号的包络线去除脉搏波分量来获取基线信号。
[0012]在这种情况下，由于利用脉冲状的驱动信号来对发光元件进行闪烁驱动，因此，与始终点亮的情况相比，能降低功耗。此外，通过提取出光接收元件输出的检测信号的包络线，能从脉冲状检测信号转换成表示包络线的连续波形的信号。然后，从检测信号的包络线去除脉搏波分量，从而获取连续波形的基线信号。即，上述连续波形的基线信号是去除脉搏波分量后的噪声分量，因此，能跟踪该噪声分量的变动。因此，通过获得脉冲状检测信号与基线信号之间的差分，能将噪声分量去除，能获取检测信号包含的脉冲状的光电脉搏波信号(脉搏波分量)。
[0013]本发明所涉及的生物传感器的特征在于，包括:驱动信号生成单元，该驱动信号生成单元生成脉冲状的驱动信号；发光元件，该发光元件根据由驱动信号生成单元所生成的驱动信号来进行发光；光接收元件，该光接收元件输出与所接收到的光的强度相对应的检测信号；包络线提取单元，该包络线提取单元提取出由光接收元件输出的检测信号的包络线；基线信号获取单元，该基线信号获取单元从由包络线提取单元提取出的检测信号的包络线去除脉搏波分量来获取基线信号；以及差分获取单元，该差分获取单元获得检测信号的包络线与由基线信号获取单元获取的基线信号之间的差分。
[0014]根据本实施方式所涉及的生物传感器，由于利用上述的脉冲状的驱动信号来使发光元件进行闪烁驱动，因此，与始终点亮的情况相比，能降低功耗。此外，通过提取出检测信号的包络线，能从脉冲状的检测信号转换成表示包络线的连续波形的信号。然后，从检测信号的包络线去除脉搏波分量，从而获取连续波形状的基线信号。因此，通过获得连续波形的检测信号的包络线与基线信号之间的差分，能将噪声分量去除，能获取检测信号的包络线包含的连续波形的光电脉搏波信号(脉搏波分量)。由此，即便外来光等噪声分量发生变动，也能改善最终获得的光电脉搏波信号的SN比。
[0015]根据本发明所涉及的生物传感器，优选进一步包括高通滤波器，该高通滤波器使光接收元件输出的检测信号中的、包含脉搏波分量的规定频率以上的检测信号选择性通过，包络线提取单元提取出通过了高通滤波器的检测信号的包络线。
[0016]由此，利用高通滤波器能使光接收元件输出的检测信号中的、包含脉搏波分量的规定频率以上的检测信号选择性通过。S卩，与脉搏波分量相比在时间轴上变化较少的噪声分量由高通滤波器所去除。其结果是，能提高检测信号的SN比，因此，能增大放大电路的放大率。然后，从通过高通滤波器的检测信号提取出该检测信号的包络线，从该检测信号的包络线去除脉搏波分量来获取基线信号。因此，获得SN比经过改善的检测信号和基线信号之间的差分，从而能进一步高精度地去除噪声分量。
[0017]根据本发明所涉及的生物传感器，优选为包络线提取单元具有理想二极管电路，该理想二极管将二极管正向压降等效为零，利用理想二极管电路对由光接收元件输出的检测信号进行整流之后去除高频分量，从而提取出检测信号的包络线。
[0018]其中，若利用通常的二极管对检测信号进行包络线检测，则因二极管的非线性性的影响，包络线输出(脉搏波波形)会发生失真。然而，在该情况下，由于使用了将二极管的正向压降等效为零的理想二极管电路，因此，能消除通常的二极管所具有的非线性性，并能防止包络线输出(脉搏波波形)的失真。
[0019]此外，在本发明所涉及的生物传感器中，理想二极管电路优选具有:运算放大器，该运算放大器输入有由光接收元件输出的检测信号；以及二极管，该二极管的阳极端子连接至运算放大器的输出端子，阴极端子连接至理想二极管电路的输出及运算放大器的反馈回路。
[0020]由此，将二极管引入到运算放大器的反馈回路内，从而能将二极管的非线性性、温度特性压缩(即改善)为路径增益分之一。其结果是，能实现上述理想二极管电路。
[0021]本发明所涉及的生物传感器中，基线信号获取单元优选为选择性阻止检测信号中的、包含脉搏波分量的频带的检测信号通过以获取基线信号的带阻滤波器。
[0022]在该情况下，利用带阻滤波器，阻止检测信号中的、包含脉搏波分量的频带的检测信号通过来去除，从而获取基线信号。即，基线信号是去除脉搏波分量后的噪声分量，因此，能跟踪该噪声分量的变动。由此，通过获得检测信号与基线信号之间的差分，能去除噪声分量。
[0023]本发明所涉及的生物传感器中，基线信号获取单元优选为使检测信号中的、包含脉搏波分量的频率以下的检测信号选择性通过来获取基线信号的低通滤波器。
[0024]在该情况下，利用低通滤波器，使检测信号中的、包含脉搏波分量的频率以下的检测信号通过，从而获取基线信号。即，包含脉搏波分量的频率以上的检测信号被去除。即，基线信号是去除脉搏波分量后的噪声分量，因此，能跟踪该噪声分量的变动。由此，通过获得检测信号与基线信号之间的差分，能去除噪声分量。
[0025]此外，本发明所涉及的生物传感器优选包括振幅调整单元，该振幅调整单元基于由基线信号获取单元获取的基