br>[0084]生物传感器4与上述生物传感器I的不同点在于，具备脉搏波检测部6A以替代脉搏波检测部6。此外，该脉搏波检测部6A与上述脉搏波检测部6的不同点在于，具备包络线提取部40A以替代包络线提取部40。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。
[0085]包络线提取部40A提取出经放大部30放大得到的检测信号的包络线。因此，包络线提取部40由包络线检测电路构成，该包络线检测电路包括理想二极管44、电阻器42和电容器43。更具体地，包络线提取部40A具有使二极管41的正向压降等效为零(即，消除二极管41的非线性性)的所谓理想二极管44，该理想二极管电路44的输出与电阻器42和电容器43的并联电路相连接。此外，电阻器42和电容器43的并联电路的另一端接地。
[0086]其中，理想二极管电路44包括:运算放大器(差动放大器)44a，该运算放大器44a的同相输入(+)端子与放大部30相连接，并输入有经该放大部30放大后的检测信号；二极管41，该二极管41的阳极端子与运算放大器44a的输出端子相连接，阴极端子与理想二极管电路的输出和运算放大器44a的负反馈回路(反相输入㈠端子)相连接。
[0087]因此，在包络线提取部40A中，由理想二极管电路44对从放大部30输出的间歇性脉冲状检测信号进行半波整流。然后，利用电阻器42和电容器43的并联电路从经过半波整流的检测信号去除高频分量，从而提取出检测信号的包络线。即，包络线提取部40A从脉冲状检测信号转换成波峰值沿着该脉冲列的包络线连续变化的模拟信号。包络线提取部40A的输出端与滤波部50相连接，包络线提取部40A提取出的包络线信号输入至滤波部50。
[0088]其中，若利用通常的二极管对检测信号进行包络线检测(整流)，则因图12中虚线所示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。此外，一般而言，二极管的正向电压的温度特性不是很良好(约_2mV/°C左右)，因此，包络线检测的温度特性变差。与此不同，在运算放大器44a的负反馈内配置有二极管41的理想二极管电路44中，二极管41所具有的非线性性、温度特性被压缩为运算放大器44a的路径?增益分之一，因此，如图12的实线所示，在实际使用范围内实现了进行线性动作的理想V-1特性。因此，通常的二极管中成为问题的、脉搏波分量的失真、温度特性得到改善。
[0089]如上所述，包络线提取部40A的输出端与滤波部50相连接，包络线提取部40A提取出的包络线信号输入至滤波部50。另外，滤波部50与上述结构相同，此处省略其详细说明。
[0090]根据本实施方式，使用了将二极管41的正向压降等效为零的理想二极管电路44，因此，消除了通常的二极管41所具有的非线性性，能防止包络线输出(脉搏波波形)的失真。
[0091]此外，根据本实施方式，将二极管41引入到运算放大器44a的负反馈内，从而能将二极管41的非线性性、温度特性压缩(改善)成路径.增益分之一。其结果是，能实现上述理想二极管电路44。
[0092]以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明并不限于上述实施方式，可以进行各种变形。例如，在上述实施方式中，进行了放大部30的I级放大或放大部30和放大部32的2级放大，但也可构成为3级以上的运算放大器。
[0093]另外，在上述实施方式中，利用脉冲状的驱动信号从发光元件10照射脉冲光，从光接收元件20输出的脉冲状检测信号获取脉搏波分量，但也可构成为利用连续波形的驱动信号从发光元件10照射连续光，从光接收元件20输出的连续波形的检测信号获取脉搏波分量。在该情况下，能省略包络线提取部40。
[0094]另外，在上述实施方式中，以使用运算放大器(operat1nal amplifier) 51的萨伦-凯2阶低通滤波器来构成滤波部50，但也可使用使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。例如，可使用由电阻器和另一端接地的电容器构成的I阶低通滤波器。在该情况下，不使用运算放大器(operat1nal amplifier),因此能降低成本。
[0095]此外，在上述实施方式中，利用微控制器90对从差动放大部70输出的光电脉搏波信号(脉搏波分量)进行处理从而获取用户的脉搏等生物体信息，但差动放大部70的输出目的地不限于微控制器90、A/D转换器。例如，可以是其它处理电路、模拟仪表或发光装置等。
[0096]在上述实施方式4中，以将理想二极管电路44适用于实施方式I的生物传感器I (包络线提取部40)的情况为例进行了说明，但也可适用于实施方式2所涉及的生物传感器2或实施方式3所涉及的生物传感器3。此外，在实施方式2所涉及的生物传感器2中适用理想二极管电路的情况下，可使理想二极管电路(运算放大器)具有放大功能。
标号说明
[0097]1,2,3,4生物传感器5光接收部6，6A，7脉搏波检测部10发光元件20光接收元件30放大部31高通滤波器40，40A包络线提取部41 二极管44理想二极管电路
44a 运算放大器(operat1nal amplifier)50滤波部(低通滤波器)
50C带阻滤波器60，60A调整部61 二极管70，70A差动放大部80，80A分岔点8L81A第一路径82，82A第二路径90微控制器92A/D转换器94输出端口95 CPU96运算部97驱动信号生成部
【主权项】
1.一种生物传感器，其特征在于，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，该发光元件根据由所述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所述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所述检测信号与由所述基线信号获取单元获取的所述基线信号之间的差分。2.如权利要求1所述的生物传感器，其特征在于，还包括: 包络线提取单元，该包络线提取单元提取出由所述光接收元件输出的检测信号的包络线， 所述驱动信号生成单元生成脉冲状的驱动信号， 所述基线信号获取单元从由所述包络线提取单元提取出的所述检测信号的包络线去除脉搏波分量来获取基线信号。3.一种生物传感器，其特征在于，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，该发光元件根据由所述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所述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所述包络线提取单元提取出的所述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所述检测信号的包络线与由所述基线信号获取单元获取的所述基线信号之间的差分。4.如权利要求2或3所述的生物传感器，其特征在于，还包括: 高通滤波器，该高通滤波器使所述光接收元件输出的检测信号中的、包含所述脉搏波分量的规定频率以上的检测信号选择性通过， 所述包络线提取单元提取出通过了所述高通滤波器的检测信号的包络线。5.如权利要求2至4中任一项所述的生物传感器，其特征在于， 所述包络线提取单元具有使二极管的正向压降等效为零的理想二极管电路，利用所述理想二极管电路对由所述光接收元件输出的检测信号进行整流后去除高频分量，从而提取出检测信号的包络线。6.如权利要求5所述的生物传感器，其特征在于， 所述理想二极管电路具有: 运算放大器，该运算放大器输入有由所述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所述运算放大器的输出端子，阴极端子连接至所述理想二极管电路的输出及所述运算放大器的反馈回路。7.如权利要求1至6中任一项所述的生物传感器，其特征在于， 所述基线信号获取单元是选择性地阻止所述检测信号中的、包含脉搏波分量的频带的检测信号通过来获取基线信号的带阻滤波器。8.如权利要求1至6中任一项所述的生物传感器，其特征在于， 所述基线信号获取单元是使所述检测信号中的、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。9.如权利要求1至8中任一项所述的生物传感器，其特征在于，还包括: 振幅调整单元，该振幅调整单元基于由所述基线信号获取单元获取的基线信号的振幅，对输入至所述差分获取单元的信号的振幅进行调整。
【专利摘要】提供一种生物传感器，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。生物传感器(1)包括：驱动信号生成部(97)，该驱动信号生成部(97)生成脉冲状的驱动信号；发光元件(10)，该发光元件(10)根据所生成的驱动信号来进行发光；光接收部(5)，该光接收部(5)具有输出与接收到的光的强度相应的检测信号的光接收元件(20)以及对光接收元件(20)输出的检测信号进行放大的放大部(30)；滤波部(50)，该滤波部(50)从由光接收部(5)输出的检测信号去除脉搏波分量来获取基线信号；以及差动放大部(70)，该差动放大部(70)获得光接收部(5)输出的检测信号与滤波部(50)获取的基线信号之间的差分并进行放大。
【IPC分类】A61B10/00, A61B5/1455, A61B5/0245
【公开号】CN105307563
【申请号】CN201480032649
【发明人】高桥英司
【申请人】株式会社村田制作所
【公开日】2016年2月3日
【申请日】2014年5月22日
【公告号】US20160081626, WO2014192624A1