脉搏波传感器的制作方法

专利名称：脉搏波传感器的制作方法
技术领域：
本发明涉及脉搏波传感器。
背景技术：
通常，脉搏波传感器是通过光发射部和光接收部测量脉搏波的结构，光发射部将光发射至被测者的指尖，光接收部检测穿过活体的光的強度。例如，对于常规结构的脉搏波传感器，如图15所示，其具有在被测者指尖处测量脉搏波的结构。而且，对于常规脉搏波传感器，其具有将测量数据及时发送至主CPU [中央处理单元]并在主CPU侧分析或存储测量数据的结构。而且，常规脉搏波传感器具有通过配线与主CPU连接的结构。此外，作为关于前述技术的常规技术的其它例子，可以列出日本专利公开 No. H05-212016 和国际公开 No. 2002/062222。然而，对于在被测者指尖处检测脉搏波的常规结构，要求限制被测者的行动以在测试期间不会使脉搏波传感器从指尖掉落。因此，虽然可以在短期内(如，从数分钟到数小吋)測量脉搏波，但难以长期(如，从数天到数月)进行连续的脉搏波测量。而且，对于常规脉搏波传感器，存在问题，因为根据由被测者的运动或振动引起的噪声分量(下文称为“运动噪声”)的影响而不能成功地測量脉搏波。

发明内容
考虑到由本申请的发明人发现的前述问题，本发明的目的是提供ー种不需要限制被测者的行动就能够测量脉搏波的脉搏波传感器，或者提供一种通过降低运动噪声的影响从而能够测量脉搏波的脉搏波传感器。本说明书中公开的脉搏波传感器包括在手腕处测量脉搏波的结构(即，结构 1-1)。此外，根据结构1-1的脉搏波传感器是用于戴在手腕上并测量脉搏波的护腕结构 (即，结构1-2)。而且，根据结构1-2的脉搏波传感器包括用于测量脉搏波的测量单元、用于向测量単元供电的电源単元、电连接在测量单元和电源单元之间的电缆、以及护腕型壳体，该护腕型壳体容纳测量単元、电源单元和电缆(即，结构1-3)。而且，对于根据结构1-3的脉搏波传感器，测量单元包括光传感器，该光传感器用于检测向手腕发射并穿透活体的光的強度(即，结构1-4)。而且，对于根据结构1-4的脉搏波传感器，其中光传感器的输出波长属于可见光区域，并且小于或等于约600nm( S卩，结构1_5)。而且，根据结构1-4或1-5的脉搏波传感器包括显示单元，其设置在护腕型壳体处以提供显示信息(即，结构1-6)。而且，对于根据结构1-6的脉搏波传感器，其中測量单元设置在显示单元的背侧处(即，结构1-7)。
而且，对于根据结构1-6的脉搏波传感器，其中沿护腕型壳体的圆周方向设置多个测量単元，并且多个测量単元中的每ー个都朝向显示单元(即，结构1-8)。而且，对于根据结构1-8的脉搏波传感器，其中多个测量単元设置为使得分别连接位于测量単元行两端处的两个测量単元与护腕型壳体的轴中心的两条连线所成的角度为60至90度(即，结构1-9)。而且，根据结构1-9的脉搏波传感器包括用于进行多个测量単元中的每ー个的开/ 关控制的控制器(即，结构1-10)。而且，对于根据结构1-10的脉搏波传感器，其中控制器切換第一操作模式和第二操作模式，第一操作模式用于关闭位于测量単元行中间附近的測量单元并打开位于测量单元行两端附近的测量单元，第二操作模式用于打开位于测量単元行中间附近的測量单元并关闭位于测量単元行两端附近的测量单元测量单元(即，结构1-11)。而且，对于根据结构1-11的脉搏波传感器，其中与多个测量単元中的每ー个的开/ 关控制相结合，控制器进行显示単元的显示方向控制(即，结构1-12)。而且，对于根据结构1-4或1-5的脉搏波传感器，其中多个测量単元绕护腕型壳体彼此等间距地设置(即，结构1-13)。而且，对于根据结构1-13的脉搏波传感器，其中电源单元的数量小于多个测量单元的数量，并且从单个电源単元向多个测量単元供电(即，结构1-14)。而且，对于根据结构1-13的脉搏波传感器，其中设置与多个测量単元相同数量的电源单元，并且从单个电源単元向单个测量単元供电(即，结构1-15)。而且，对于根据结构1-4至1-15的脉搏波传感器，测量单元包括用于放大光传感器的输出信号的放大器电路和用于基于放大器电路的输出信号获取与脉搏波相关的信息的处理电路(即，结构1-16)。而且，对于根据结构1-16的脉搏波传感器，其中测量单元包括基板，该基板包括其上安装光传感器的表面和其上安装放大器电路和处理电路的背面(即，结构1-17)。而且，对于根据结构1-3至1-17的脉搏波传感器，其中电源单元包括电池和用于将来自电池的输入电压转换成目标输出电压的电源电路(即，结构1-18)。而且，对于根据结构1-18的脉搏波传感器，其中电源单元包括进行电池的充电控制的充电电路(即，结构1-19)。而且，对于根据结构1-19的脉搏波传感器，其中充电电路通过接触式方法从外部接收供电(即，结构1-20)。而且，对于根据结构1-19的脉搏波传感器，其中充电电路通过非接触式方法从外部接收供电(即，结构1-21)。而且，根据结构1-3至1-21的脉搏波传感器包括用于将由測量单元获得的測量数据传送到外部的通信単元(即，结构1-22)。而且，对于根据结构1-22的脉搏波传感器，其中通信単元包括用于存储測量数据的存储器和用于将测量数据无线传输到外部的无线通信电路(即，结构1-23)。而且，对于根据结构1-3至1-23的脉搏波传感器，其中护腕型壳体为防水结构 (即，结构1-24) 0而且，对于根据结构1-3至I-M的脉搏波传感器，其中护腕型壳体为弾性元件制成(即，结构1-25)。而且，本说明书中公开的脉搏波传感器包括多个光传感器部，用于检测向手腕发射并穿透活体的光的強度；控制器，用于进行多个光传感器部中的每ー个的开/关控制；和护腕型壳体，用于容纳多个光传感器部和控制器(即，结构2-1)。而且，对于根据结构2-1的脉搏波传感器，其中多个光传感器部彼此等间距地设置并围绕护腕型壳体(即，结构2-2)。而且，对于根据结构2-1或2-2的脉搏波传感器，其中控制器关闭输出不足的多个光传感器部(即，结构2-3)。而且，对于根据结构2-1至2-3的脉搏波传感器，其中控制器关闭频率异常的多个光传感器部(即，结构2-4)。而且，根据结构2-1至2-4的脉搏波传感器包括加速度传感器部，其中控制器根据加速度传感器部的输出进行多个光传感器部中的每ー个的开/关控制(即，结构2-5)。而且，本说明书中公开的脉搏波传感器包括多个光传感器部，用于检测向手腕发射并穿透活体的光的強度；控制器，用于对多个光传感器部的每ー个输出进行相加或相减； 和护腕型壳体，用于容纳多个光传感器部和控制器(即，结构2-6)。而且，对于根据结构2-1至2-6的脉搏波传感器，还包括用于向多个光传感器部和控制器供电的电源部(即，结构2-7)。而且，根据结构2-1至2-7的脉搏波传感器包括用于将由多个光传感器部获得的測量数据传送到外部的通信部(即，结构2-8)。而且，对于根据结构2-1至2-8的脉搏波传感器，其中多个光传感器部的输出波长属于可见光区域，并且小于或等于约600nm( S卩，结构2_9)。而且，对于根据结构2-1至2-9的脉搏波传感器，其中护腕型壳体为防水结构 (即，结构2-10)。而且，对于根据结构2-1至2-10的脉搏波传感器，其中护腕型壳体由弾性元件制成(即，结构2-11)。而且，本说明书中公开的脉搏波传感器包括第一光发射部，用于向活体发射第一发射强度的光；和第一光接收部，用于接收从第一光发射部发射并穿透活体的返回光，并产生第一光接收信号。该脉搏波传感器还包括第二光传感器和处理电路，第二光传感器包括 第二光发射部，用于向活体发射比第一发射强度弱的第二发射强度的光；和第二光接收部， 用于接收从第二光发射部发射并穿透活体的返回光，并产生第二光接收信号，处理电路用于基于从第一光接收信号中减去第二光接收信号而获得脉搏波数据(即，结构3-1)。而且，对于根据结构3-1的脉搏波传感器，其中第一光传感器和第二光传感器彼此邻近设置(即，结构3-2)。而且，对于根据结构3-2的脉搏波传感器，其中第一光发射部和第二光接收部设置为彼此保持一定距离，并且第二光发射部和第一光接收部设置为彼此保持一定距离 (即，结构3-3)。而且，对于根据结构3-1至3-3的脉搏波传感器，其中处理电路包括差分放大器，该差分放大器用于输出第一光接收信号和第二光接收信号之间的差分信号(即，结构 3-4)。
而且，对于根据结构3-4的脉搏波传感器，其中处理电路包括高通滤波器，该高通滤波器用于滤掉叠加在差分信号上的低频分量(即，结构3-5)。而且，对于根据结构3-4至3-5的脉搏波传感器，其中处理电路包括低通滤波器， 该低通滤波器用于滤掉叠加在差分信号上的高频分量(即，结构3-6)。而且，对于根据结构3-4至3-6的脉搏波传感器，其中处理电路包括用于放大差分信号的放大器(即，结构3-7)。而且，对于根据结构3-4至3-7的脉搏波传感器，其中处理电路包括前级放大器，该前级放大器用于放大第二光接收信号并将放大的信号提供给差分放大器(即，结构 3-8)。而且，根据结构3-1至3-8的脉搏波传感器包括用于覆盖第一光传感器和第二光传感器的遮光构件(即，结构3-9)。而且，对于根据结构3-9的脉搏波传感器，其中遮光构件为指套型壳体(即，结构 3-10)。而且，对于根据结构3-9的脉搏波传感器，其中遮光构件为指环型壳体(即，结构 3-11)。而且，对于根据结构3-9的脉搏波传感器，其中遮光构件为护腕型壳体(即，结构 3-12)。而且，对于根据结构3-9的脉搏波传感器，其中遮光构件为罩型壳体(即，结构 3-13)。而且，根据结构3-1至3-13的脉搏波传感器包括用于向脉搏波传感器的每个部件供电的电源部(即，结构3-14)。而且，对于根据结构3-14的脉搏波传感器，其中电源部包括电池(即，结构3-15)。而且，对于根据结构3-15的脉搏波传感器，其中电源部包括电压转换电路，该电压转换电路用于将来自电池的输入电压转换成目标输出电压(即，结构3-16)。而且，对于根据结构3-15至3-16的脉搏波传感器，其中电源部包括用于进行电池的充电控制的充电电路(S卩，结构3-17)。而且，根据结构3-1至3-17的脉搏波传感器包括用于存储脉搏波数据的存储器 (艮P，结构3-18)。而且，根据结构3-1至3-18的脉搏波传感器包括用于将脉搏波数据传输到脉搏波传感器外部的通信部(即，结构3-19)。根据接下来对具体实施方式
的描述以及与该描述相关的附图和权利要求，本发明的其他特征、元件、步骤、优点和特性将清楚。


图1为说明根据本发明的实施例1的脉搏波測量原理的示意图。图2为波形图，图示了在图1所示的脉搏波測量中活体内的光衰减量(即，光吸收水平)根据时间流逝而改变的情況。图3为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第一实施方案的横截面图。图4为示意性地图示测量単元10的结构示例的横截面图。
图5为示意性地图示电源単元20的结构示例的横截面图。图6为示意性地图示通信単元30的结构示例的横截面图。图7为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第二实施方案的横截面图。图8为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第三实施方案的横截面图。图9为说明脉搏传感器1的第一佩戴状态的示意图。图10为说明脉搏传感器1的第二佩戴状态的示意图。图11为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第四实施方案的横截面图。图12为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第五实施方案的横截面图。图13为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第六实施方案的横截面图。图14为图示光发射部和光接收部的布局图案A至D的横截面图。图15为图示脉搏波传感器的常规例子的示意图。图16为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第七实施方案的框图。图17位图示脉搏波传感器100的脉搏波測量操作示例的流程图。图18为说明步骤SlOl处的光传感器选择操作(水平)的示意图。图19为说明步骤SlOl处的光传感器选择操作(竖直)的示意图。图20为说明步骤S104和S105处的光传感器选择操作的图。图21为说明步骤S108处的处理操作(相加)的图。图22为说明步骤S108处的处理操作(相减)的图。图23为图示第一至第三状态的定义示例的图。图M为说明根据本发明的实施例2的脉搏波测量的原理的示意图。图25为图示根据实施例2的脉搏波传感器的结构示例的框图。图沈为图示控制器A30的第一结构示例(即，处理电路)的框图。图27为图示光发射强度和输出强度之间的关系的相关图。图观为图示噪声消除处理的作用的波形图。图四为图示控制器A30的第二结构示例(即，处理电路)的框图。图30为图示脉搏波传感器Al的第一应用(即，指套型)的示意图。图31为图示脉搏波传感器Al的第二应用(即，指环型)的示意图。图32为图示脉搏波传感器Al的第三应用(即，护腕型)的示意图。图33为图示脉搏波传感器Al的第四应用(即，眼罩型)的示意图。图34为图示眼罩内的脉搏波传感器Al的定位示例的示意图。
具体实施例方式<脉搏波测量的原理>图1为说明根据本发明的实施例1的脉搏波測量原理的示意图。图2为波形图， 图示了在图1所示脉搏波測量中活体内的光衰减量(即，光吸收水平)根据时间流逝而改变的情況。例如，对于借助于体积描记法(plethysmography)的脉搏测量，如图1所示，光从光发射部(如，LED[发光二极管]等)发射至活体的被压向测量窗ロ的部位(即，其它部位正常工作，例如，图1中示出的手腕或图M中图示的指尖)。随后穿过活体并从活体出来的光的強度在光接收部(如，光电ニ极管或光电晶体管)处被检測。在这里，如图2所示， 虽然在生物组织或静脉血(即，脱氧血红蛋白Hb)中吸收的光衰减量(即，光吸收水平)恒定，但由动脉血(即，氧合血红蛋白HbO2)吸收的光衰减量(即，光吸收水平)基于人的心跳(即脉搏)随时间流逝而波动。因此，通过采用活体窗ロ(即，光容易穿过活体的波长区域)，可以测量外围动脉的吸收水平的转换并可以测量体积描记图。〈从脉搏波得到的信息〉此外，由心脏或自主神经控制的脉搏波不总是表现出恒定行为，脉搏波基于被测量人的状态而不同地产生变化(即，波动)。因此，基于变化(即，波动)的脉搏波的分析， 可以获得被測量人的各种身体信息。例如，从心率可以得到被測量人的运动能力或紧张度。 从心率的波动可以得到被測量人的疲劳程度、舒适睡眠程度和压カ程度。而且，基于通过按时间轴对脉搏波求两次微分获得的加速脉搏波，可以得到被測量人的血管老化程度或动脉硬化程度。〈第一实施方案〉图3为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第一实施方案的横截面图。 第一实施方案的脉搏波传感器1具有在手腕2处测量脉搏波的结构，更具体地，其具有要佩戴在手腕2上用以测量脉搏波的护腕结构(即，在第一实施方案中为腕表结构)。此外，关于构成元件，第一实施方案的脉搏波传感器1包括测量单元10、电源单元20、通信単元30、 电缆40、护腕型壳体50和显示单元60。测量单元10为主要測量脉搏波的単元，其容纳于护腕型壳体50中，位于显示単元 60背侧处。由于这种结构，在被测者将脸转向显示单元60观看显示単元60处显示的信息 (如，脉搏波測量结果)的情况下，根据显示単元60的重量，测量单元10被压向手腕2，可以稳定地測量脉搏波，而且，可以改善測量脉搏波的精度。而且，对于手腕处的脉搏波测量，本申请的发明人确定能够充分地測量脉搏波，虽然与指尖处的脉搏波测量相比灵敏度降低。 此外，稍后详细说明测量单元10的内部结构和操作。电源单元20是主要向测量单元10和通信単元30供电的单元，电源单元20容纳于护腕型壳体50内，当护腕型壳体50佩戴在手腕2上吋，电源单元20位于手腕2背侧。以这种方式，通过将可能成为第一単元10噪声源的第二単元20作为另ー単元与第一単元10 分开设置，可以改善脉搏波的測量精度。此外，稍后详细说明电源单元20的内部结构和操作。通信単元30是主要将测量単元10处获得的測量数据传输到外部的単元，通信单元30容纳于护腕型壳体50内，当护腕型壳体50佩戴在手腕2上吋，通信単元30位于手腕 2的背侧。以这种方式，通过将可能成为第一単元10噪声源的通信単元30作为另ー単元与第一単元10分开设置，可以改善脉搏波的測量精度。此外，稍后详细说明通信単元30的内部结构和操作。电缆40容纳于护腕型壳体50内，以将测量単元10、电源单元20和通信単元30彼此电连接。此外，作为电缆40，可以适当使用常用的包覆导体、FPC[柔性印刷电路]等等。护腕型壳体50容纳测量単元10、电源单元20、通信単元30和电缆40。护腕型壳体50佩戴在手腕上。显示单元60为提供显示信息(如，与日期或时间相关的信息，包括脉搏波的測量結果，等等)、设置在护腕型壳体50处的单元，包括主体部61和显示部62。主体部61包括控制显示部62的微计算机或电池，显示部62包括液晶显示面板等。换句话说，显示単元60 等同于腕表的时钟字盘。如上所述，对于护腕结构脉搏波传感器1，只要被测者不故意将脉搏波传感器1从手腕2上取下，因为在测量脉搏波时几乎不存在脉搏波传感器1从手腕2上脱落的可能性， 因此可以实现在不限制被测者行动的情况下测量脉搏波。而且，对于护腕结构脉搏波传感器1，可以降低被测者佩戴脉搏波传感器1的知觉，即使在长期(即，数天至数月)的连续脉搏波测量情况下，可以避免被测者受到过度的压力。特別地，对于显示単元60设置在护腕型壳体50处的第一实施方案，由于脉搏波传感器1日常生活中可以作为腕表佩戴，因此可以消除对佩戴脉搏波传感器1的抵触情緒，而且，可以实现开发新用户的作用。此外，利用弾性元件(如，硅橡胶)形成护腕型壳体50使得能够为佩戴脉搏波传感器1的可能尺寸提供灵活性。而且，希望将护腕型壳体50和显示单元60设计成防水结构。这种结构使得即使在其浸泡到水(如，雨水)或汗水时也能够测量脉搏波而不出现故障。而且，如果脉搏波传感器1由多人共用(如，当在体育馆处租用吋)，因为恰好可以清洗护腕型壳体50，可以保持脉搏波传感器1清洁。而且，对于第一实施方案，虽然參考测量単元10、电源单元20、通信単元30和显示単元60都彼此独立的结构进行了说明，但本发明的结构不限于此，多个单元可以集成为ー 个单元。〈测量単元〉图4为示意性地图示测量単元10的结构示例的横截面图。这种结构示例的測量単元10包括基板11、光传感器12、测量窗ロ 13、放大器电路14和处理电路15。光传感器12直接安装至基板11的表面，放大器电路14和处理电路15直接安装至基板11的背侧。而且，用干与电源单元20和通信単元30建立电连接的电缆40连接至基板11。此外，通过穿透孔(through hole)和通道孔(via hole)在基板11的表面和背侧建立电连接。以这种方式，对于直接安装光传感器12、放大器电路14和处理电路15的结构，则可以尽可能薄地设计测量単元10，可以改善脉搏波传感器1的佩戴感觉。而且，对于仅将光传感器12安装至基板11的表面的结构，光传感器12可以尽可能位于手腕2附近， 则可以改善脉搏波的測量精度。通过从光发射部向手腕2发射光井由光接收部检测穿过活体的光的強度，光传感器12获得脉搏波数据。此外，根据这种结构示例的光传感器12不是光发射部和光接收部彼此相对地设置在手腕2的相对侧的结构(即，所谓的穿透型，參考图1中的虚线箭头)。 光传感器12为光发射部和光接收部均设置在手腕2的同一侧的结构(即，所谓的反射型， 參考图1中的实线箭头)。测量窗ロ 13用半透明构件(S卩，玻璃板或丙烯酸板，等等)构造，半透明构件设置在光传感器12的光发射/接收表面处。光传感器12经由该测量窗ロ 13进行脉搏波测量 (即，检测至手腕2的发射光和从手腕2返回的反射光)。此外，对于测量窗ロ 13的厚度，希望根据光传感器12的焦深恰当地设计。放大器电路14放大光传感器12的输出信号(即，光接收部的检测信号)，并将其提供至处理电路15。以这种方式，对于将放大器电路14配置在光传感器12附近的结构， 可以在叠加噪声之前放大光传感器12的输出信号，则能够改善该信号的S/N[信噪比]，而且，可以改善脉搏波的测量精度。处理电路15基本上控制脉搏波传感器1的整个操作，并且还通过对放大器电路14 的输出信号进行多种信号处理，获得关于脉搏波的多种信息(即，脉搏波的波动、心率、心率的波动和加速脉搏波)。此外，作为处理电路15，可以适当地使用CPU[中央处理单元]。 以这种方式，对于光传感器12和放大器电路14都位于处理电路15附近的结构，可以在噪声叠加之前处理放大器电路14的输出信号，因此，能够改善脉搏波的分析精度。〈电源单元〉图5为示意性地图示电源単元20的结构示例的横截面图。这种结构示例的电源单元20包括基板21、电池22、电源电路23和充电电路M。电池22直接安装在基板21的表面，电源电路23和充电电路M直接安装在基板 21的背侧。而且，用干与测量单元10建立电连接的电缆40连接至基板21。此外，通过穿透孔和通道孔在基板21的表面和背侧之间建立电连接。以这种方式，通过有效地利用基板 21的两侧，可以减小基板21的面积。因此，可以小型化电源单元20。而且，可以降低被测者佩戴脉搏波传感器1的知觉。电池22是驱动脉搏波传感器1所需要的电源，恰当地，可以采用锂离子二次电池或双电层电容器。以这种方式，对于电池驱动类型的脉搏波传感器1，不需要在脉搏波測量期间从外部连接电源电缆。可以在不限制被测者行动的情况下实现脉搏波的測量。此外， 根据该结构，形成为高度平坦的电池22位于手腕2的正上方，在脉搏传感器1佩戴在手腕 2上时能够改善脉搏波传感器1的亲和性，而且，可以降低被测者佩戴脉搏波传感器1的知
jMLo电源电路23将来自电池22的输入电压转换为预期输出电压并将其供给至脉搏波传感器1的每个部件。以这种方式，通过将可能成为测量単元10噪声源的电源电路23嵌入独立于测量単元10的电源单元20，可以改善脉搏波的測量精度。充电电路M基于来自外部的电源供给进行电池22的充电控制。此外，作为从外部供电的方法，可以使用如采用USB[通用串行总线]电缆的接触式方法，或者非接触式方法如电磁感应方法、电场连接方法或电场谐振方法。由于对电池22具有充电方法的结构， 因此不需要电池更换操作，可以改善脉搏波传感器1的实用性。此外，为了将护腕型壳体50 设计成防水结构，考虑到完全消除外部端子，希望采用非接触式方法作为向充电电路M供电的方法。〈通信単元〉图6为示意性地图示通信単元30的结构示例的横截面图。这种结构的通信単元 30包括基板31、存储器32和无线通信电路33。存储器32和无线通信电路33都直接安装至基板31的表面。而且，用干与测量单元10之间建立电连接的电缆40连接至基板31。作为易失或非易失方法，存储器32存储测量単元10处获取的測量数据(S卩，从放大器电路14提供的原始数据或在处理电路15处进行多种处理的处理后数据)。此外，作为存储器32，恰当地，可以使用易失性RAM[随机存取存储器]或非易失性闪存。对于对測量数据具有存储方法的结构，由于可以通过每隔预定周期进行批量传输，将存储器32中的积累数据发送到外部，因此能够使无线通信电路33间歇式地处于待机状态，而且，可以延长脉搏波传感器1的电池驱动时间。无线通信电路33将测量単元10处获取的測量数据(即，从放大器电路14提供的原始数据，从处理电路15提供的进行过多种处理的处理后数据，或从存储器32提供的存储数据)传输至外部个人计算机或手机。由于无线通信电路33与电源电路23 —祥可能成为测量单元10的噪声源，因此希望将无线通信电路33嵌入独立于测量単元10的通信単元 30。此外，对于无线通信电路33，恰当地，例如可以使用蓝牙(注册商标)模块IC。对于具有这种无线通信电路33的结构，不需要将测量数据传输至外部设备的有线连接，使得能够进行测量数据的实时传输而不限制被测者的行动。此外，为了将护腕型壳体50设计为防水结构，考虑到完全消除外部端子，希望采用非接触式方法作为将测量数据传输到外部的方法。〈第二实施方案〉图7为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第二实施方案的横截面图。 对于根据第二实施方案的脉搏波传感器1，电源单元20和通信単元30都容纳于护腕型壳体 50内，使得在护腕型壳体50佩戴在手腕2上时位于手腕2的内側。以这种方式，通过将可能成为测量単元10噪声源的电源单元20和通信単元30尽可能远离测量単元10定位，可以改善脉搏波的測量精度。〈第三实施方案〉图8为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第三实施方案的横截面图。 对于根据第三实施方案的脉搏波传感器1，三个测量単元IOa-IOc位于护腕型壳体50外周，并且每个测量単元面向显示单元60。更具体地，对于位于测量単元行中间处的测量单元10b，当从轴中心方向(即，剖视图)看护腕型壳体50吋，测量单元IOb设置为与显示单元60关于轴中心P对称。对于位于测量単元行两端的测量单元IOa和10c，它们设置为使得分别连接这两个単元与轴中心P的两条连线所成的角度变为60至90度。而且，电源单元20和通信単元30都容纳于护腕型壳体50内，位于显示単元60的背侧。由于这种结构，不管脉搏波传感器1的佩戴状态，都可以由测量単元IOa-IOc中的至少ー个恰当地測量脉搏波。稍后參照图9和图10具体地说明原因。图9为说明脉搏传感器1的第一佩戴状态(即，脉搏波传感器1被佩戴为使得显示単元60位于手腕2背侧的状态)的示意图。图10为说明脉搏传感器1的第二佩戴状态 (即，脉搏波传感器1被佩戴为使得显示单元60位于手腕2内侧的状态)的示意图。对于手腕2的内侧，虽然由于位于皮肤正下方的肌腱，脉搏波传感器1在中间部位周围的佩戴感觉较松，但由于厚的肉质，脉搏波传感器1在两端周围的佩戴感觉良好。因此，对于脉搏波传感器1的第一佩戴状态，可以由位于测量単元行两端处的测量单元IOa和 IOc恰当地測量脉搏波。另ー方面，对于手腕2的背侧，虽然由于位于皮肤正下方的骨骼，脉搏波传感器1 在两端周围的佩戴感觉较松，但由于厚的肉质，脉搏波传感器1在中间部位周围的佩戴感觉良好。因此，对于脉搏波传感器1的第二佩戴状态，可以由位于测量単元行中间处的測量単元IOb恰当地測量脉搏波。如上所述，对于脉搏波传感器1的第一佩戴状态，位于测量単元行两端处的測量単元IOa和IOc能够比位于测量単元行中间处的测量单元IOb更精确地測量脉搏波。对于脉搏波传感器2的第二佩戴状态，位于测量単元行中间处的测量单元IOb能够比位于测量単元行两端处的测量单元IOa和IOc更精确地測量脉搏波。換言之，对于脉搏波传感器1的第一佩戴状态，没有必要操作测量单元IOb ；对于脉搏波传感器2的第二佩戴状态，没有必要操作测量单元IOa和10c。因此，对于根据第三实施方案的脉搏波传感器1，采用为每个测量単元IOa-IOc进行开/关控制的结构。更具体地，控制器根据由被测者进行的操作模式的切換控制，来切換第一操作模式和第二操作模式，在第一操作模式中测量单元IOb关闭且测量单元IOb和IOa 打开，在第二操作模式中测量单元IOb打开且测量単元IOa和IOc关闭。此外，控制器可以实施为嵌入测量单元IOa-IOc的处理电路的ー种功能，或者微控制器可以嵌入电源单元20、通信単元30或显示单元60。或者，控制器可以作为独立単元容纳于护腕型壳体50以进行测量单元IOa-IOc的一般控制。由于这种结构，测量单元IOa-IOc可以根据需要打开/关闭，可以降低功耗，并且可以延长电池驱动时间。而且，对于根据第三实施方案的脉搏波传感器1，结合测量単元IOa-IOc的开/关控制，控制器进行显示単元60的显示方向控制。更具体地，在第一操作模式中进行显示方向控制，以使护腕型壳体50的圆周方向与提供至显示部62的显示信息的垂直方向相一致。 在第二操作模式中进行显示方向控制，以使护腕型壳体50的圆周方向与提供至显示部62 的显示信息的水平方向相一致。由于这种结构，不管脉搏波传感器1的佩戴状态，被测者都可以容易地读取显示信息。〈第四实施方案〉图11为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第四实施方案的横截面图。 对于第四实施方案的脉搏波传感器1，去除了显示单元60，并且8个测量単元IOa-IOh彼此等间距围绕护腕型壳体50设置。对于这种结构，即使护腕型壳体50绕手腕2转动，也可以由测量单元IOa-IOh中的至少ー个恰当地測量脉搏波。而且，对于根据第四实施方案的脉搏波传感器1，为8个测量単元IOa-IOh设置两个电源単元20x和20y，从ー个电源单元向多个测量単元供电。更具体地，电源单元20x经由电缆40x向测量单元IOa-IOd和通信単元30供电，电源单元20y经由电缆40y向测量单元IOe-IO供电h。由于这种结构，可以降低电源单元的负担。而且，电缆可以分成多段，能够灵活地响应于护腕型壳体50的延展。此外，对于根据第四实施方案的脉搏波传感器1，电源单元20x和20y以及通信单元30 —起放在且容纳于护腕型壳体50的ー个位置处。く第五实施方案〉图12为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第五实施方案的横截面图。 对于根据第五实施方案的脉搏波传感器1，电源单元20x和20y形成得比测量单元IOa-IOh 薄且更加小型化。分別地，电源单元20x位于测量単元IOa和测量单元IOe之间，电源单元20y位于测量単元IOd和测量单元IOh之间。由于这种结构，与前述第四实施方案相同，即使护腕型壳体50绕手腕2转动，也可以由测量単元IOa-IOh中的至少ー个恰当地測量脉搏波。〈第六实施方案〉图13为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第六实施方案的横截面图。对于根据第六实施方案的脉搏波传感器1，为8个测量単元IOa-IOh提供8个电源単元 20a-20h、8个通信単元30a-30h、以及8条电缆40a_40h，经由1条电缆从ー个电源单元向 ー个测量单和ー个通信単元供电。换句话说，根据第六实施方案的脉搏波传感器1是8个独立模块容纳于护腕型壳体50的结构，每个独立模块能够独立地測量脉搏波并将测量数据传输到外部。由于这种结构，与前述第四实施方案或第五实施方案相同，即使护腕型壳体 50绕手腕2转动，也可以由测量単元IOa-IOh中的至少ー个恰当地測量脉搏波。〈光传感器〉图14为图示形成测量单元10的光传感器12的光发射部和光接收部的布局图案 A至D的横截面图。如图14所示，对于光发射部LED和光接收部PD，可以采用1X1(8卩，布局图案A)、2X1( S卩，布局图案B)、3X1( S卩，布局图案C)和4X 1 ( S卩，布局图案D)中任一布局图案等。此外，在采用布局图案B至D的情况中，希望将多个光发射部(即，LED)设置在正多边形的顶点，将光接收部设置在正多边形的重心。〈关于输出波长的考虑〉在实验中，通过所谓的反射型脉搏波传感器1，光发射部的每个输出波长设为 λ 1 (红外940mm)，λ 2 (绿630nm)和λ 3 (蓝468nm)，并且当光发射部的输出强度(艮ロ， 驱动电流值)变为1mA、5mA和IOmA时检查每个行为。結果，对于波长小于或等于600nm的可见光区域，检查发现可以相对容易地获得脉搏波的波形，因为氧合血红蛋白HbO2的吸收系数变大，并且测量的脉搏波的峰值强度变大。此外，对于检测动脉血的氧饱和度的脉搏测氧计，虽然其中氧合血红蛋白HbO2的吸收系数(以实线示出)和脱氧血红蛋白Hb的吸收系数之间的差异变为最大的近红外区域的波长(约700nm)普遍用作光发射部的输出波长，但考虑到作为脉搏波传感器的用途， 如前述实验结果所示，可以确定希望采用波长小于或等于600nm的可见光区域作为光发射部的输出波长。〈第七实施方案〉图16为示意性地图示根据实施例1的脉搏波传感器的第七实施方案的框图。根据第七实施方案的脉搏波传感器100包括η个(η大于或等于2)光传感器部101-1至101-η、 控制器102、加速度传感器部103、存储器104、无线通信部105、电源部106和护腕型壳体 107。每个光传感器部101-1至101-η检测向手腕200发射并穿过活体的光的強度。与第四至第六实施方案相同，光传感器部101-1至101-η彼此等间距围绕护腕型壳体107设置。此外，由于光传感器部101-1至101-η的结构和输出波长与前述光传感器12相同，在此省略多余的说明。控制器102与前述处理电路15等效并一般地控制脉搏波传感器100的整个操作。加速度传感器部103単独地检测三轴加速度并将检测到的三轴加速发送至控制器102。由于这种结构，能够识别脉搏波传感器100的姿态。存储器104与前述存储器32等效，通过易失或非易失方法存储光传感器部101_1 至101-n处获得的数据(即，从光传感器部101-1至101-n提供的原始数据，或者在控制器 102处进行过多种处理的处理后数据)。无线通信部105与前述无线通信电路33等效，采用光传感器部101_1至101_n获得的測量数据(即，从光传感器部101-1至101-n提供的原始数据，从控制器102提供的处理后数据，或者从存储器104提供的存储数据)被无线传输至外部的个人计算机或手机。电源部106与前述电源单元20等效，并向脉搏波传感器100的各个部件供电。护腕型壳体107与前述护腕型壳体50等效，并容纳光传感器部101-1至101_n、控制器102、加速度传感器部103、存储器104和无线通信部105。图17为图示脉搏波传感器100的脉搏波測量操作的示例的流程图。此外，该流程图的执行主体基本上是控制器102。在步骤SlOl中，根据加速度传感器部103的输出，识别脉搏波传感器100的姿态， 并基于识别结果进行光传感器部101-1至101-n的开/关控制。例如，如图18所示，在护腕型壳体107的轴中心朝向水平方向或近似朝向水平方向的情况下，根据护腕型壳体107自身的重量，在光传感器部101-1至101-n中，位于穿过中心轴的水平线上方的光传感器部紧密地接触手腕200，位于该水平线下方的光传感器远离手腕200。因此，通过提前打开希望进行正常脉搏波测量的位于上方的光传感器部，并关闭不希望进行正常脉搏波测量的位于下方的光传感器部，与所有的光传感器部101-1至 101-n都打开相比，能耗可以降低至1/2，而不会使脉搏波传感器100的測量精度恶化。如图19所示，在护腕型壳体107的轴中心朝向垂直方向或近似朝向垂直方向的情况下，不清楚哪个光传感器部101-1至101-n紧密接触手腕200。因此，通过沿着护腕型壳体107的圆周方向交替打开和关闭光传感器部101-1至101-n，与所有的光传感器部101-1 至101-n都打开相比，能耗可以降低至1/2，而不会使脉搏波传感器100的測量精度恶化。在步骤S102中，在光传感器部101-1至101_n中，通过使用在步骤SlOl中打开的光传感器，进行测量以检测输出峰值的强度和频率。关于该步骤中的脉搏波測量，如此进行以获取选择光传感器部所需的信息，而且，不进行測量数据向外部的传输。在步骤S103中，判断从脉搏波在步骤S102中开始之后是否已经过去预定时间段 T。如是判断为“是”，则流程前进到步骤S104，如果判断为“否”，则流程返回步骤S102。此外，关于前述预定时间段T，应当被设置得足够长，以检测输出峰值的强度和频率(參考图 20)。在步骤S104中，对于由光传感器部101-1至101_n中在步骤SlOl中打开的每个光传感器部测量的測量数据，比较每个输出强度和预定阈值，基于比较結果，进行每个光传感器部101-1至101-n的开/关控制。更具体地，对于输出強度低于预定阈值的数据，关闭该光传感器部，因为其输出不足。例如，在图20中图示的光传感器部X至Z中，对于光传感器部X和Z的測量数据， 输出峰值的强度PX和PZ高于阈值Pth，但对于光传感器部Y的測量数据，输出峰值的强度 PY低于阈值Pth。因此，通过关闭预计不能正常測量脉搏波的光传感器部Y，可以实现能耗的进ー步降低，而不使脉搏波的測量精度恶化。
在步骤S105中，对于由光传感器部101-1至101_n中在步骤SlOl中打开的每个光传感器部测量的測量数据，判断每个输出峰值的频率是否在预定范围内，基于判断結果，进行每个光传感器部101-1至101-n的开/关控制。更具体地，对于不在60bpm 200bpm[每分钟跳数]范围内的输出峰值频率，关闭该光传感器部，因为其频率异常(如，噪声叠加
寸ノ ο例如，在图20中的光传感器部X至Z中，对于光传感器部X和Y的測量数据，输出峰值的频率FX和FY在预定范围内，但对于光传感器部Z的測量数据，由于存在噪声，输出峰值的频率FZ不在预定范围内。因此，通过提前关闭预计不能正常測量脉搏波的光传感器部Z，可以实现能耗的进一歩降低，而不使脉搏波的測量精度恶化。此外，对于图20中的示例，在光传感器部X至Z中，光传感器部Y在步骤S104中关闭，光传感器部ζ在步骤S105中关闭，仅光传感器部X最终保持打开。在步骤S106中，通过步骤S101-S105中对光传感器部的选择过程，判断是否所有的光传感器部101-1至101-n都关闭。如果在此判断为“否”(即，在光传感器部101-1至 101-n中至少ー个最终保持打开的情况下)，流程前进至步骤S107。另ー方面，如果判断为 “是”，则流程前进至步骤S114。在步骤S107中，在光传感器部101-1至101_n中，在步骤S101-S105中对光传感器部的选择过程之后，通过采用最终保持打开的光传感器部，測量脉搏波。在步骤S108中，对步骤S107获得的測量数据进行预定操作处理。例如，如图21所示，可以考虑通过将光传感器部A的输出A和光传感器部B的输出B相加而产生加和输出 (即，A+B)的方法。由于进行这种操作处理，通过增强输出峰值的强度，可以改善S/N比。而且，如图22所示，可以考虑从光传感器部A的叠加有噪声分量的输出A中减去仅包括噪声分量的输出B( S卩，另外设置的用以仅检测暗电流的光传感器B的输出)而产生相减输出(即，A-B)的方法。由于进行这种操作处理，可以去除噪声分量并可以改善S/N 比。此外，关于步骤S108中的操作处理，除了前述加法处理和减法处理，还包括对测量数据的选择处理，在多个测量数据中选择输出峰值的最大強度，并提供选择的数据。在步骤S109，将在步骤S108中的操作处理之后产生的測量数据传送至外部的个人计算机或手机。此外，关于该流程图，虽然图示了在毎次测量脉搏波时传送测量数据的结构，但本发明的结构不限于此，可以采用这样的结构在步骤S109中，基于对测量数据的临时存储处理，对每预定时间段(或终止脉搏波测量吋)存储的測量数据进行批量传输。在步骤SllO中，判断从脉搏波在步骤S107中开始之后是否已经过去预定时间段 T。如果判断为“是”，则流程前进至步骤S111，如果判断为“否”，则重设预定时间段T的计数結果，并且流程返回步骤S107此外，对于前述预定时间段T，应当被设置得足够长，以检测输出峰值的强度和频率(參考图20)。在步骤Slll中，判断脉搏波传感器100是否处于第一状态。前述第一状态为正常測量脉搏波的状态，更具体地，如图23所示，其被表示为输出峰值的强度(即，如果多个光传感器部打开，则该强度为加和值)大于第一下限阈值THlL并小于第一上限阈值 THlH(TH1L < TH1H)。如果判断为“是”，则流程前进至步骤S112，如果判断为“否”，则流程前进至步骤Sl 13。在步骤S112中，判断是否指示脉搏波测量终止。如果判断为“是”，则前述系列流程终止，如果判断为“否”，流程返回至步骤S107。在步骤S113中，判断脉搏波传感器100是否处于第二状态。第二状态为在不打开全部光传感器部101-1至101-n的情况下不能正常測量脉搏波的状态，更具体地，如图23 所示，其被表示为输出峰值的强度(即，如果多个光传感器部打开，则该强度为加和值)小于第二阈值TH2(TH2<TH1L)。如果判断为“是”，则流程前进至步骤S114。另ー方面，如果判断为“否”，则流程前进至步骤S101，并再次从头开始进行光传感器部101-1至101-n的选择处理。如果在步骤S106或步骤Sl 13判断为“是”，不管步骤SlOl至S105中对光传感器部101-1至101-n的选择处理结果如何，所有的光传感器部101-1至101_n在步骤S114中都打开。由于这种结构，能够比能耗降低优先地增强脉搏波的精度(即，稳定性)。在步骤S115中，通过使用所有的光传感器部101-1至101_n，測量脉搏波。在步骤S116中，对步骤S115中的測量数据进行预定处理。对于该操作处理，与前述步骤S108相同，在此省略多余的说明。在步骤S117中，在步骤116中的操作处理之后产生的測量数据传输至外部的个人计算机或手机。在步骤S118中，判断自从在步骤S115中开始脉搏波测量之后是否已经过去预定时间段T。如果判断为“是”，则流程前进至步骤S111，如果判断为“否”，则重设预定时间段 T的计数結果，并且流程返回步骤S115。在步骤S119中，判断脉搏波传感器100是否处于第三状态。前述第三状态为在不打开全部光传感器部101-1至101-n的情况下正常測量脉搏波的状态，更具体地，如图23 所示，其被表示为输出峰值的强度(即，如果多个光传感器部打开，则该强度为加和值)大于第三阈值TH3(TH3>TH1H)。如果判断为“否”，则流程前进至步骤S120。另ー方面，如果判断为“是”，则流程前进至步骤S101，并再次从头开始进行光传感器部101-1至101-n的选择处理。在步骤S120中，判断脉搏波传感器100是否处于第二状态。前述第二状态为只有在打开全部光传感器部101-1至101-n的情况下才能正常測量脉搏波的状态，更具体地，如图23所示，其被表示为输出峰值的强度(即，如果多个光传感器部打开，则该强度为加和值)小于第二阈值TH2(TH2<TH1L)。如果判断为“否”，则流程前进至步骤S121。另一方面，如果判断为“是”，则基于不再能正常測量脉搏波的判断终止后续流程。在步骤S121中，判断是否指示脉搏波测量终止。如果判断为“是”，则终止前述系列流程，如果判断为“否”，流程返回步骤S115。图M图示了根据实施例2的用于在指尖处测量脉搏波的脉搏波传感器。即使在指尖处检测脉搏波的情況，基于图1和图2的说明，可以理解脉搏波测量的基本原理以及活体内的光衰减量(即，光吸收水平)随着时间的流逝而改变的情况中的每ー种。然而，图1 中的“⑵手腕”应当替换为图M中的“⑵指尖”并应当如此理解。〈框图〉图25为图示根据实施例2的脉搏波传感器的结构示例的框图。这种结构示例的脉搏波传感器Al包括第一光传感器A10、第二光传感器A20、控制器A30、电源部A40、存储器部A50和通信部A60。第一光传感器AlO为主要检测脉搏波分量的光传感器，并包括第一光发射部All、 第一光接收部A12和测量窗ロ A13。第一光发射部All向活体A2发射第一发射强度Pl的光。作为第一光发射部All，可以使用可见光LED或近红外LED。第一光接收部A12接收从第一光发射部All发射并穿过活体A2的返回光，并产生第一光接收信号Si。作为第一光接收部A12，可以使用光电ニ极管或光电晶体管。测量窗ロ A13为设置在第一光传感器AlO 的光发射/接收表面上的半透明构件(即，玻璃板或丙烯酸板)。第一光传感器AlO经由测量窗ロ A13进行脉搏波测量(即，向活体A2发射光并检测来自活体A2的返回光)。此外， 关于测量窗ロ A13的厚度，希望根据第一光传感器AlO的焦深恰当地设计。第二光传感器A20为主要检测运动噪声分量的光传感器，并包括第二光发射部 A21、第二光接收部A22和测量窗ロ A23。第二光发射部A21向活体A2发射比第一发射强度Pl弱的第二发射强度P2的光。作为第二光发射部A21，与第一光发射部All —祥，可以使用可见光LED或近红外LED。第二光接收部A22接收从第二光发射部A21发射并穿透活体A2的返回光，并产生第二光接收信号S2。作为第二光接收部A22，与第一光接收部A12 一祥，可以使用光电ニ极管或光电晶体管。测量窗ロ A23为设置在第二光传感器A20的光发射/接收表面上的半透明构件(即，玻璃板或丙烯酸板)。第二光传感器A20经由测量窗 ロ A23进行脉搏波测量(即，向活体A2发射光并检测来自活体A2的返回光)。此外，关于测量窗ロ A23的厚度。希望根据第二光传感器A20的焦深恰当地设计。此外，对于第一光传感器AlO和第二光传感器A20，它们都不是光发射部和光接收部设置在活体A2上的相对侧处的结构(即，所谓的穿透型，參考图M的虚线箭头)，脉搏波传感器具有光发射部和光接收部都设置活体A2的同一侧的结构(即，所谓的反射型，參考图M中的实线箭头)。为了由第一光接收部A12无误地检测从第一光发射部All发射的光，为了由第二光接收部A22无误地检测从第二光发射部A21发射的光，希望采用对活体 A2中散射的光不敏感的反射型，而不是对活体A2中散射的光敏感的穿透型。而且，第一光传感器AlO和第二光传感器A20彼此邻近设置。由于这种结构，可以在近似同一位置測量第一光接收信号Sl和第二光接收信号S2，可以改善由稍后提及的差分操作处理进行运动噪声消除处理的效果。而且，对于第一光传感器AlO和第二光传感器A20，第一光发射部Al 1和第二光接收部A22设置为彼此保持一定距离，并且第二光发射部A21和第一光接收部A12设置为彼此保持一定距离。这种结构使得能够确保由第一光接收部A12检测从第一光发射部All发射的光，并确保由第二光接收部A22检测从第二光发射部A21发射的光。控制器A30包括差分处理电路，其通过从第一光接收信号Sl中减去第二光接收信号S2而获得脉搏波数据S3。稍后说明这种差分处理的影响和效果。而且，控制器A30还包括CPU[中央处理单元]，其一般地控制脉搏波传感器Al的整个操作，并通过对脉搏波数据S3进行多种信号处理而获得关于脉搏波的多种信息(S卩，脉搏波的波动、心率、心率的波动、加速脉搏波)。电源部A40是向脉搏波传感器Al的每个部件供电的电路块，包括电池(如，锂离子二次电池或双电层电容器)、将来自电池的输入电压转换成目标输出电压的电压转换电路、以及进行电池的充电控制的充电电路。以这种方式，对于电池驱动类型的脉搏波传感器 Al，不需要在脉搏波測量期间从外部连接电源电缆，可以在不限制被测者行动的情况下实现脉搏波測量。此外，作为电池的充电方法，可以使用采用USB[通用串行总线]电缆的接触式方法，或者非接触式方法如电磁感应方法、电场连接方法或电场谐振方法。作为易失或非易失方法，存储器部A50存储控制器A30处获取的脉搏波数据 S3 (即，原始数据，或进行过多种处理的处理后数据)。此外，作为存储器部A50，恰当地，可以使用易失性RAM[随机存取存储器]非易失性闪存。对于对脉搏波数据S3具有存储方法的结构，由于可以通过每隔预定时间段进行批量传输，将存储器部A50中的积累数据传输到外部，因此能够使无线通信部A60间歇地处于待机状态，而且，可以延长脉搏波传感器Al 的电池驱动时间。无线通信部A60将控制器A30处获取的脉搏波数据S3 ( S卩，原始数据，进行过多种处理的处理后数据，或存储器部A50处的存储数据)传输至外部个人计算机或手机。此外， 对于无线通信部A60，恰当地，例如可以使用蓝牙(注册商标)模块IC。由于这种结构，不需要将脉搏波数据S3传输至外部设备的有线连接，使得能够进行脉搏波数据S3的实时传输而不限制被测者的行动。〈差分处理电路〉图沈为图示控制器A30(差分处理电路)的第一结构示例的框图。第一结构示例的控制器A30(差分处理电路)包括差分放大器A31、高通滤波器(HPF) A32、中间级放大器 A33、低通滤波器(LPF)A34和后级放大器A35。差分放大器A31提供第一光接收信号Sl与第二光接收信号S2之间的差分信号，其中第一光接收信号Sl要提供至非反相输入端(+)， 第二光接收信号S2要提供至反相输入端(-)。高通滤波器A32滤掉叠加在差分放大器A31 的输出信号上的低频分量(即，DC分量)，并提供結果。中间级放大器A33放大高通滤波器 A32的输出信号，并提供結果。低通滤波器A34滤掉叠加在中间级放大器A33的输出信号上的高频分量(即，高频噪声分量)，并提供結果。后级放大器A33放大低通滤波器A34的输出信号，并提供結果。后级放大器A35的输出信号成为脉搏波数据S3。图27为图示光发射强度和输出强度之间的关系的相关图。如图27所示，第一光接收信号Sl和第二光接收信号S2中的每ー个都包括脉搏波分量和运动噪声分量。在这里， 本申请的发明人基于专门的查验而得到如下新发现脉搏波分量和运动噪声分量之间对光发射变化的灵敏度存在差异。更具体地，脉搏波分量对光发射强度变化的灵敏度高，光发射強度越高，光发射信号中包含的脉搏波分量越大(參考图27中的al和U)。另ー方面，由于运动噪声分量对光发射强度变化的灵敏度低，即使光发射强度增强，光发射信号中包含的运动噪声分量也不会变得如此大(參考图27中的bl和b2)。因此，通过从具有第一光发射强度Pl的第一光传感器AlO处获得的第一光接收信号Sl中减去具有相对弱的第二光发射强度P2的第二光传感器A20处获得的第二光接收信号S2，可以抵消各个信号中包含的运动噪声，于是可以获得纯的脉搏波分量(參考图28)。 因此，对于根据该结构示例的脉搏波传感器Al，不管被测者的运动或振动如何，都可以以高精度測量脉搏波，并且在日常生活中可以整天測量脉搏波。图四为图示控制器30(8卩，差分处理电路)的第二结构示例的框图。除第一结构示例的电路元件A31至A35之外，第二结构示例的控制器A30 ( S卩，差分处理电路)还包括前级放大器A36。前级放大器A36放大第二光接收信号并将其提供至差分放大器A31。由于这种结构，通过恰当地调整前级放大器A36的増益，第一光接收信号Sl中包含的运动噪声分量(參考图27中的bl)和第二光接收信号S2中包含的运动噪声分量(參考图27中的b2)可以匹配，则可以最大程度地发挥运动噪声消除效果。〈多种应用〉[指套型]图30为图示脉搏波传感器Al的第一应用(即，指套型)的示意图。对于第一应用，脉搏波传感器Al包括在手指A2的指尖处测量脉搏波的结构。更具体地，脉搏波传感器 Al包括用以佩戴在手指A2的指尖上并测量脉搏波的指套结构。此外，第一光传感器AlO和第二光传感器A20都容纳于壳体A3内，在指套型壳体 A3佩戴在手指A2指尖上时位于手指A2的指腹侧(即，手掌側)。以这种方式，通过将第一光传感器AlO和第二光传感器A20设置在手指A2的为肉质且佩戴感觉好的指腹侧(即，手掌侧)处，可以进行脉搏波的稳定测量。以这种方式，实现测量精度的改善。而且，对于第一光传感器AlO和第二光传感器A20，它们可以设置为对准手指A2的伸展方向。然而，第一光传感器AlO和第二光传感器A20的位置不限于前述位置。而且，指套型的壳体A3充当遮光构件，覆盖第一光传感器AlO和第二光传感器 A20。由于这种结构，可以稳定地測量脉搏波，而不受外来光影响。[指环型]图31为图示脉搏波传感器Al的第二应用(即，指环型)的示意图。对于第二应用，脉搏波传感器Al包括在手指A2的第三关节处測量脉搏波的结构。更具体地，脉搏波传感器Al包括佩戴在手指A2的第三关节上用以测量脉搏波的指环结构。此外，第一光传感器AlO和第二光传感器A20都容纳于壳体A3内，在指套型壳体 A3佩戴在手指A2的第三关节上时位于手指A2的指腹侧(即，手掌側)。以这种方式，通过将第一光传感器AlO和第二光传感器A20设置在手指A2的为肉质且佩戴感觉好的指腹侧 (即，手掌侧)处，可以进行脉搏波的稳定测量。以这种方式，实现测量精度的改善。而且， 对于第一光传感器AlO和第二光传感器A20，例如它们可以设置为对准手指A2的伸展方向。 然而，第一光传感器AlO和第二光传感器A20的位置不限于前述位置。而且，指环型壳体A3充当遮光构件，覆盖第一光传感器AlO和第二光传感器A20。 由于这种结构，可以稳定地測量脉搏波，而不受外来光影响。而且，对于包括指环结构的脉搏波传感器Al，只要被测者不故意从手指A2上取掉脉搏波传感器Al，由于在测量脉搏波时几乎不存在脉搏波传感器Al从手指A2上脱落的可能性，因此可以实现在不限制被测者行动的情况下测量脉搏波。而且，对于具有指环结构的脉搏波传感器Al，即使在长期(即，数天或数月)的连续脉搏波测量的情况下，也可以降低被测者佩戴脉搏波传感器Al的知觉，避免被测者承受过大的压力。[护腕型]图32为图示脉搏波传感器Al的第三应用(即，护腕型)的示意图。对于第三应用，脉搏波传感器Al包括在手腕A2处测量脉搏波的结构。更具体地，脉搏波传感器Al包括佩戴在手腕A2上用以测量脉搏波的护腕结构。
此外，第一光传感器AlO和第二光传感器A20都容纳于壳体A3，在护腕型壳体A3 佩戴在手腕A2上时位于手腕A2的背侧(即，手背侧)。以这种方式，通过将第一光传感器 AlO和第二光传感器A20设置在手腕A2的为肉质且佩戴感觉好的背侧(即，手背侧)处， 可以进行脉搏波的稳定测量。以这种方式，可以改善測量脉搏波的精度。而且，对于第一光传感器AlO和第二光传感器A20，它们可以设置为对准手臂伸展方向。然而，第一光传感器 AlO和第二光传感器A20的位置不限于前述位置，第一光传感器AlO和第二光传感器A20的位置都可以位于手腕A2内侧(手掌侧)的两端。 而且，护腕型壳体A3充当遮光构件，覆盖第一光传感器AlO和第二光传感器A20。 由于这种结构，可以稳定地測量脉搏波，而不受外来光影响。而且，对于包括护腕结构的脉搏波传感器Al，只要被测者不故意从手腕A2上取掉脉搏波传感器Al，由于在测量脉搏波时几乎不存在脉搏波传感器Al从手腕A2上脱落的可能性，因此可以实现在不限制被测者行动的情况下测量脉搏波。而且，对于具有护腕结构的脉搏波传感器Al，即使在长期(即，数天或数月)的连续脉搏波测量的情况下，也可以降低被测者佩戴脉搏波传感器Al的知觉，避免被测者承受过大的压力。[眼罩型]图33为图示脉搏波传感器Al的第四应用(S卩，眼罩型)的示意图。对于第四应用，脉搏波传感器Al包括在头部A2处测量脉搏波的结构。更具体地，脉搏波传感器Al包括戴在头部A2上用以测量脉搏波的眼罩结构。此外，第一光传感器AlO和第二光传感器A20都容纳于壳体A3，在眼罩型壳体A3 戴在头部A2上时位于眉脊位置。以这种方式，通过将第一光传感器AlO和第二光传感器 A20设置在毛細血管聚集的眉脊处，可以稳定地測量脉搏波，可以改善脉搏波的測量精度。 而且，对于第一光传感器AlO和第二光传感器A20，它们例如可以设置为对准头部A2的水平方向。然而，第一光传感器AlO和第二光传感器A20的位置不限于前述位置，第一光传感器 AlO和第二光传感器A20的位置可以位于前額、鼻尖、脸颊、眼下、太阳穴或耳垂处。而且，眼罩型壳体A3充当遮光构件，覆盖第一光传感器AlO和第二光传感器A20。 由于这种结构，可以稳定地測量脉搏波，而不受外来光影响。而且，对于具有眼罩结构的脉搏波传感器Al，由于眼罩基于其自身的原本功能可以使被测者放松，因此在脉搏波测量測量期间避免被测者承受过大的压力。由于这种特性， 具有眼罩结构的脉搏波传感器Al可以恰当地用作舒适睡眠传感器(S卩，从脉搏波信息获取关于被测者睡眠状态的信息的传感器)。图34为图示眼罩内侧的脉搏波传感器Al的定位示例的示意图。如图34所示，第一光传感器AlO和第二光传感器A20都由诸如PDMS [聚ニ甲基硅氧烷]树脂之类的佩戴材料覆盖。而且，诸如合成海绵之类的衬垫元件Y设置在第一光传感器AlO和壳体A3之间， 并设置在第二光传感器A20和壳体A3之间。由于这种结构，因为可以改善脉搏波传感器Al 和活体A2(即，头部)之间的紧密接触特性，所以可以稳定地进行脉搏波测量。此外，关于光发射部的输出波长，对于第二实施例同样希望采用短于或等于600nm 波长的可见光区域。原因如在第一实施例中给出的那样。<第二实施例的其它实施方案>
此外，对于前述实施方案，虽然给出了前提即第一光发射部All和第二光发射部 A21的输出波长相等，但本发明的结构不限于此，在为第一光发射部All和第二光发射部 A21设置彼此不同的输出波长之后，相应地，可以单独地设置各自的光发射强度。而且，对于前述实施方案，虽然已经基于设置有主要检测脉搏波分量的ー个第一光传感器AlO和主要检测运动噪声分量的ー个第二光传感器A20的结构示例进行了说明， 但本发明的结构不限于此，可以设置m个(m大于或等于2)第一光传感器AlO和η个(η大于或等于2)第二光传感器Α20。〈工业应用的可能性〉本说明书中公开的技术特征可以作为改善脉搏波传感器的便利性的技木。多种领域的应用可被认为是可能的，如健康护理支持机器、游戏机、音乐设备、宠物交流工具、在开车时防止瞌睡的机器。<其它变体>对于本发明的结构，除了前述实施方案，在不偏离本公开的精神和范围的条件下， 可以进行多种修改。换句话说，前述实施方案仅仅是示例，并且不应被认为是限制性的。本公开的技术范围应当基于权利要求的范围而不是基于对前述实施方案的说明来确定。应当理解，落入权利要求及其等同物的范围之内的任何变体都应当包括在本公开的技术范围之内，其它实施方案也落入权利要求的范围之内。附图标记列表
1脉搏波传感器
2手腕
10，IOa-IOh测量单元
11基板
12光传感器
13测量窗ロ(半透明构件)
14放大器电路
15处理电路(CPU)
20，20x，20y，20a-20h 电源单元
21基板
22电池
23电源电路(DC/DC转换器)
24充电电路
30，30a-30h通信单元
31基板
22存储器
33无线通信电路
40，40x，40y，40a-40h 电缆
50护腕型壳体
60显示单元
61主体部
62显示部100脉搏波传感器IOlto 101-n 光传感器102控制器103加速度传感器部104存储器105无线通信部106电源部107护腕型壳体200手腕Al脉搏波传感器A2活体(手指(指尖、第三关节)，手腕，头部(眉脊))A3遮光构件(壳体)AlO第一光传感器(用于脉搏波检测)All光发射部(LED)A12光接收部(PD)A13测量窗ロ(半透明构件)A20第二光传感器(用于运动噪声检测)A21光发射部(LED)A22光接收部(PD)A23测量窗ロ(半透明构件)A30控制器(包括差分处理电路)A31差分放大器A32高通滤波器(HPF)A33中间级放大器A34低通滤波器(LPF)A35后级放大器A36前级放大器A40电源部A50存储器部A60通信部X佩戴材料，如PDMS [聚ニ甲基硅氧烷]等Y衬垫元件(合成海绵，等)
2权利要求
1.一种脉搏波传感器，包括用于在手腕处测量脉搏波的结构。
2.根据权利要求1所述的脉搏波传感器，其中所述结构为用以佩戴在手腕上并测量脉搏波的护腕结构。
3.根据权利要求2所述的脉搏波传感器，其中所述护腕结构包括用于测量脉搏波的测量单元，用于向测量単元供电的电源単元，电缆，电连接在测量单元和电源单元之间，和护腕型壳体，容纳所述测量単元、电源单元和电缆。
4.根据权利要求3所述的脉搏波传感器，其中所述测量単元包括光传感器，该光传感器用于检测向手腕发射并穿透活体的光的強度。
5.根据权利要求4所述的脉搏波传感器，其中所述光传感器的输出波长属于可见光区域，并且小于或等于约600nm。
6.根据权利要求4所述的脉搏波传感器，还包括显示单元，设置在护腕型壳体处以提供显示信息。
7.根据权利要求6所述的脉搏波传感器，其中所述测量单元设置在所述显示単元的背侧处。
8.根据权利要求6所述的脉搏波传感器，其中设置多个测量単元，所述多个测量单元位于护腕型壳体的圆周方向，并且所述多个测量单元中的每ー个都朝向显示单元。
9.根据权利要求8所述的脉搏波传感器，其中所述多个测量单元设置为使得分别连接测量单元行两端处的两个测量単元与护腕型壳体的轴中心的两条连线所成的角度为60至 90度。
10.根据权利要求9所述的脉搏波传感器，还包括控制器，用于进行所述多个测量单元中的每ー个的开/关控制。
11.根据权利要求10所述的脉搏波传感器，其中所述控制器切換第一操作模式和第二操作模式，第一操作模式用于关闭位于测量単元行中间附近的測量单元并打开位于测量单元行两端附近的测量单元，第二操作模式用于打开位于测量単元行中间附近的測量单元并关闭位于测量単元行两端附近的测量单元。
12.根据权利要求11所述的脉搏波传感器，其中与所述多个测量单元中的每ー个的开 /关控制相结合，所述控制器进行显示単元的显示方向控制。
13.根据权利要求4所述的脉搏波传感器，其中所述多个测量单元绕护腕型壳体彼此等间距地设置。
14.根据权利要求13所述的脉搏波传感器，其中所述电源単元的数量小于所述多个测量単元的数量，并且从单个电源単元向多个测量単元供电。
15.根据权利要求13所述的脉搏波传感器，其中设置与所述多个测量单元相同数量的电源单元，并且从单个电源単元向单个测量単元供电。
16.根据权利要求4所述的脉搏波传感器，其中所述测量単元包括放大器电路，用于放大光传感器的输出信号，和处理电路，用于基于放大器电路的输出信号获取与脉搏波相关的信息。
17.根据权利要求16所述的脉搏波传感器，其中所述测量単元包括基板，该基板包括其上安装光传感器的表面和其上安装放大器电路和处理电路的背面。
18.根据权利要求3所述的脉搏波传感器，其中所述电源単元包括 电池，和电源电路，用于将来自电池的输入电压转换成目标输出电压。
19.根据权利要求18所述的脉搏波传感器，其中所述电源単元包括进行电池的充电控制的充电电路。
20.根据权利要求19所述的脉搏波传感器，其中所述充电电路通过接触式方法从外部接收供电。
21.根据权利要求19所述的脉搏波传感器，其中所述充电电路通过非接触式方法从外部接收供电。
22.根据权利要求3所述的脉搏波传感器，还包括通信単元，用于将由測量单元获得的測量数据传送到外部。
23.根据权利要求22所述的脉搏波传感器，其中所述通信単元包括 存储器，用于存储測量数据，和无线通信电路，用于将测量数据无线传输到外部。
24.根据权利要求3所述的脉搏波传感器，其中所述护腕型壳体为防水结构。
25.根据权利要求3所述的脉搏波传感器，其中所述护腕型壳体为弾性元件制成。
26.一种脉搏波传感器，包括多个光传感器部，用于检测向手腕发射并穿透活体的光的強度， 控制器，用于进行所述多个光传感器部中的每ー个的开/关控制，和护腕型壳体，用于容纳所述多个光传感器部和所述控制器。
27.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，其中所述多个光传感器部彼此等间距地设置并围绕护腕型壳体。
28.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，其中所述控制器关闭输出不足的所述多个光传感器部。
29.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，其中所述控制器关闭频率异常的所述多个光传感器部。
30.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，还包括加速度传感器部，其中控制器根据加速度传感器部的输出进行所述多个光传感器部中的每ー个的开/关控制。
31.一种脉搏波传感器，包括多个光传感器部，用于检测向手腕发射并穿透活体的光的強度， 控制器，用于对所述多个光传感器部的每ー个输出进行相加或相减，和护腕型壳体，用于容纳所述多个光传感器部和所述控制器。
32.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，还包括 电源部，用于向所述多个光传感器部和所述控制器供电。
33.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，还包括通信部，用于将由所述多个光传感器部获得的測量数据传送到外部。
34.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，其中所述多个光传感器部的输出波长属于可见光区域，并且小于或等于约600nm。
35.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，其中所述护腕型壳体为防水结构。
36.根据权利要求沈所述的脉搏波传感器，其中所述护腕型壳体由弾性元件制成。
37.一种脉搏波传感器，包括第一光传感器，包括第一光发射部，用于向活体发射第一发射强度的光，和第一光接收部，用于接收从第一光发射部发射并穿透活体的返回光，并产生第一光接收信号，第二光传感器，包括第二光发射部，用于向活体发射比第一发射强度弱的第二发射强度的光，和第二光接收部，用于接收从第二光发射部发射并穿透活体的返回光，并产生第二光接收信号，和处理电路，用于基于从第一光接收信号中减去第二光接收信号而获得脉搏波数据。
38.根据权利要求37所述的脉搏波传感器，其中第一光传感器和第二光传感器彼此相邻设置。
39.根据权利要求38所述的脉搏波传感器，对于第一光传感器和第二光传感器，其中第一光发射部和第二光接收部设置为彼此保持一定距离，并且第二光发射部和第一光接收部设置为彼此保持一定距离。
40.根据权利要求37所述的脉搏波传感器，其中所述处理电路包括差分放大器，该差分放大器用于输出第一光接收信号和第二光接收信号之间的差分信号。
41.根据权利要求40所述的脉搏波传感器，其中所述处理电路包括高通滤波器，该高通滤波器用于滤掉叠加在所述差分信号上的低频分量。
42.根据权利要求40所述的脉搏波传感器，其中所述处理电路包括低通滤波器，该低通滤波器用于滤掉叠加在所述差分信号上的高频分量。
43.根据权利要求40所述的脉搏波传感器，其中所述处理电路包括用于放大所述差分信号的放大器。
44.根据权利要求40所述的脉搏波传感器，其中所述处理电路包括前级放大器，该前级放大器用于放大第二光接收信号并将放大的信号提供给差分放大器。
45.根据权利要求37所述的脉搏波传感器，还包括遮光构件，用于覆盖第一光传感器和第二光传感器。
46.根据权利要求45所述的脉搏波传感器，其中遮光构件为指套型壳体。
47.根据权利要求45所述的脉搏波传感器，其中遮光构件为指环型壳体。
48.根据权利要求45所述的脉搏波传感器，其中遮光构件为护腕型壳体。
49.根据权利要求45所述的脉搏波传感器，其中遮光构件为罩型壳体。
50.根据权利要求37所述的脉搏波传感器，还包括电源部，用于向脉搏波传感器的每个部件供电。
51.根据权利要求50所述的脉搏波传感器，其中电源部包括电池。
52.根据权利要求51所述的脉搏波传感器，其中电源部包括电压转换电路，该电压转换电路用于将来自电池的输入电压转换成目标输出电压。
53.根据权利要求51所述的脉搏波传感器，其中电源部包括用于进行电池的充电控制的充电电路。
54.根据权利要求37所述的脉搏波传感器，还包括 用于存储脉搏波数据的存储器。
55.根据权利要求37所述的脉搏波传感器，还包括 通信部，用于将脉搏波数据传输到脉搏波传感器的外部。
全文摘要
在本说明书中公开的技术特征中，具有所述技术特征之一的脉搏波传感器包括在手腕处检测脉搏波的结构(即，佩戴在手腕处用于测量脉搏波的结构)。更具体地，脉搏波传感器包括用于测量脉搏波的测量单元、用于向测量单元供电的电源单元、电连接在测量单元和电源单元之间的电缆、以及护腕型壳体，护腕型壳体容纳所述测量单元、电源单元和电缆。
文档编号A61B5/02GK102551686SQ201110408460
公开日2012年7月11日 申请日期2011年12月9日 优先权日2010年12月10日
发明者丹羽大介, 小口和博, 照元幸次, 里见刚 申请人:罗姆股份有限公司