生物传感器的制造方法_4

文档序号:9552386阅读:来源:国知局
检测部7与脉搏波检测部6的不同点在于,除了上述分岔位置以外,还在于具备调整部60A以代替调整部60、以及具备差动放大部70A以代替差动放大部70。在该情况下,在第一路径81A中,利用上述滤波部50,从由包络线提取部40提取出的包络线信号(参照图7的节点40a处的输出波形)去除脉搏波分量,并获取基线信号(参照图7的节点50a处的输出波形)。另一方面,在第二路径82A中,将由包络线提取部40提取出的包络线信号(参照图7的节点40a处的输出波形)输出至调整部60A。其它结构与生物传感器I相同或同样,因此这里省略详细说明。
[0065]调整部60A基于上述基线信号(参照图7的节点50a处的输出波形)的振幅,对输入至差动放大部70A的、通过第二路径82的包络线信号(参照图7的节点40a处的输出波形)的振幅进行调整(参照图7的节点60b处的输出波形)。此处,如图7的节点50a处的输出波形所示,由于滤波部50的信号处理,第一路径81A中获取的基线信号有可能从虚线所示的原波形发生一定损失(衰减)。因此,在生物传感器2中,预先对第一路径81A中信号的衰减进行调查,根据该衰减量,由调整部60A对差动放大部70A中对于通过第二路径82A的包络线信号的增益进行调整。此处,调整部60A相当于权利要求书记载的振幅调整单元。另外,调整部60A具有能调整差动放大部70A的增益的电阻分量即可,也可使用可变电阻器等电阻器。另外,在生物传感器2中,在滤波部50中的损失较小的情况下,基线信号的振幅与包络线信号中包含的噪声分量的振幅变得相等,因此能省略调整部60A。
[0066]差动放大部70A获得第二路径82A中调整后的包络线信号与通过第一路径81A获取的基线信号之间的差分并进行放大。因此,差动放大部70A与差动放大部70同样地,由包含运算放大器71、第一电阻器73、第二电阻器53和反馈电阻器75的差动放大电路来构成。差动放大部70A相当于权利要求书记载的差分获取单元。然后,由差动放大部70A进行差动放大后的脉搏波分量(光电脉搏波信号)被输出至微控制器90。
[0067]在本实施方式所涉及的生物传感器2中,首先,利用微控制器90的驱动信号生成部97来生成例如频率为600Hz的脉冲信号,并将其从输出端口 94输出。施加有脉冲信号的发光元件10根据该脉冲信号来照射规定波长的脉冲光。由发光元件10照射并透过例如指尖等人体100或被人体100所反射的脉冲光入射至光接收元件20,并被该光接收元件20转换成电信号(检测信号)(参照图7的节点20a处的输出波形)。在放大部30中对光接收元件20转换得到的检测信号进行电流-电压转换并进行放大(参照图7的节点30a处的输出波形)。
[0068]利用包络线提取部40从经放大部30放大得到的检测信号提取出包络线。S卩,从脉冲状检测信号(参照图7的节点30a处的输出波形)提取出其包络线,并输出连续波形的包络线信号(参照图7的节点40a处的输出波形)。
[0069]由包络线提取部40提取出的包络线信号的输出在分岔点80A分岔为第一路径81A和第二路径82A。在第一路径81A中,利用滤波部50去除上述脉搏波分量从而获取基线信号(参照图7的节点50a处的输出波形)。
[0070]另一方面,在第二路径82A中,使包络线信号通过调整部60A。由此,根据通过第一路径81A而获取的基线信号的衰减量,对差动放大部70A对于通过第二路径82A的包络线信号的增益进行调整(参照图7的节点60b处的输出波形)。
[0071]由差动放大部70A获得在第二路径82A中调整得到的包络线信号、与在第一路径81A获取的基线信号之间的差分并进行放大(差动放大)(参照图7的节点70b处的输出波形)。其结果是,与调整后的包络线信号相重叠的外来光等噪声分量被去除,并对脉搏波分量进行放大。由此,改善最终获得的放大后的光电脉搏波信号(脉搏波分量)的SN比(参照图7的节点70b处的输出波形)。其中,在生物传感器I中,从差动放大部70输出的光电脉搏波信号是脉冲状信号(参照图3的节点70a处的输出波形),但在生物传感器2中,从差动放大部70A输出的光电脉搏波信号作为连续波形的信号(参照图7的节点70b处的输出波形)而输出。
[0072]由差动放大部70A获得的脉搏波分量(光电脉搏波信号)输入至微控制器90。将输入至微控制器90的光电脉搏波信号经由A/D转换器92而读入运算部96。然后,在运算部96中,对光电脉搏波信号进行处理,以获取例如脉搏等生物信息。
[0073]根据本实施方式,由于利用上述的脉冲状的驱动信号来对发光元件10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,通过提取出经放大后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包络线信号(检测信号的包络线)(参照图7的节点40a处的输出波形)。然后,从包络线信号去除脉搏波分量,并获取连续波形状的基线信号(参照图7的节点50a处的输出波形)。然后,获得增益调整后的连续波形的包络线信号(参照图7的节点60b处的输出波形)与基线信号之间的差分并进行放大,从而去除外来光等噪声分量,获取经调整的包络线信号中包含的连续波形的光电脉搏波信号(脉搏波分量)(参照图7的节点70b处的输出波形)。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。
[0074](实施方式3)
接着,参照图8、图9,对实施方式3所涉及的生物传感器3的结构进行说明。这里,对于与上述实施方式I所涉及的生物传感器I相同或同样的结构,简化或省略其说明,主要说明其不同点。图8是表示生物传感器3的结构的框图。图9是表示生物传感器3的各节点的信号波形的图。另外,图8、图9中对与实施方式I相同或同等的结构要素标注了相同的标号。
[0075]生物传感器3与生物传感器I的不同点在于,还包括高通滤波器31和放大部32,该高通滤波器31使光接收元件20接收并由放大部30进行初级放大后的检测信号中包含脉搏波分量的规定频率以上的检测信号选择性通过,该放大部32对通过高通滤波器31后的检测信号进行第二级放大。其它结构与生物传感器I相同或同样,因此这里省略详细说明。
[0076]高通滤波器31使放大后的检测信号中的、包含脉搏波分量的规定频率以上的检测信号选择性通过(参照图9的节点32a处的下级输出波形)。S卩,高通滤波器31从放大后的检测信号中去除不包含脉搏波分量的直流分量等低频分量。即,对于检测信号而言,通过高通滤波器31后的检测信号(以下还称为“通过检测信号”)的SN比得到改善。另外,高通滤波器31例如可经由电容器连接(交流连接)在放大部30与放大部32之间来构成。
[0077]放大部32对通过检测信号进行放大(参照图9的节点32a处的上级输出波形)。来自放大部32的输出在分贫点80分贫为第一路径81和第二路径82。在分贫点80分贫的放大部32的输出端与设于第一路径81上的包络线提取部40、以及设于第二路径82上的调整部60相连接。S卩,放大部32放大后的通过检测信号分别输出至包络线提取部40和调整部60。另外,作为放大部32,可利用使用运算放大器的同相放大电路。
[0078]由于具有上述结构,在本实施方式所涉及的生物传感器3中,利用包络线提取部40从通过检测信号(参照图9的节点32a处的输出波形)提取出检测信号的包络线。然后,利用滤波部50去除脉搏波分量,以获取基线信号(参照图9的节点50c处的输出波形)。
[0079]另一方面,在第二路径82中,通过检测信号(参照图9的节点32a处的输出波形)通过调整部60(参照图9的节点60c处的输出波形)。由此,根据通过第一路径81而获取的基线信号的衰减量,对差动放大部70对于通过第二路径82的通过检测信号的增益进行调整。
[0080]由差动放大部70获得第二路径82中调整后的通过检测信号(参照图9的节点60c处的输出波形)与通过第一路径81获取的基线信号(参照图9的节点50c处的输出波形)之间的差分并进行放大(差动放大)(参照图9的节点70c处的输出波形)。其结果是,与通过检测信号相重叠的外来光等噪声分量被去除,从而获得脉搏波分量。由此,改善最终获得的光电脉搏波信号(脉搏波分量)的SN比。
[0081]根据本实施方式,利用高通滤波器31,能使由光接收元件20接收并由放大部32放大后的检测信号中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31所去除。其结果是,能改善通过高通滤波器31的通过检测信号的SN比。此外,利用通过检测信号来改善SN比,因此,能使后级的放大部32的放大率增大。由此,例如能防止因外来光等噪声分量而造成检测信号的饱和。
[0082]此外,根据本实施方式,从通过高通滤波器31的通过检测信号获取在第二路径82中调整后的通过检测信号(参照图9的节点60c处的输出波形)以及通过第一路径81获取的基线信号(参照图9的节点50c处的输出波形),因此,两个信号的SN比能得到改善。因此,从SN比得到改善的两个信号获得其差分并进行放大(参照图9的节点70c处的输出波形),从而能进一步高精度得去除噪声分量。
[0083](实施方式4)
接着,参照图10、图11和图12,对实施方式4所涉及的生物传感器4的结构进行说明。这里,对于与上述实施方式I所涉及的生物传感器I相同或同样的结构,简化或省略其说明,主要说明其不同点。其中,图10是表示实施方式4所涉及的生物传感器4的结构的框图,图11是构成生物传感器4的脉搏波检测部6A(包络线提取部40A)的电路图。此外,图12是表示构成包络线提取部40A的理想二极管电路44的V-1特性的图。另外,图10、图11中对与实施方式I相同或同等的结构要素标注了相同的标号。<
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