光学感测装置的制作方法

1.本发明涉及一种光学感测装置，尤其是涉及一种适于感测生理参数的光学感测装置。


背景技术：

2.目前已有利用光学感测方式进行感测生理参数的应用，例如利用光体积变化描记图法(photoplethysmography,ppg)技术以感测脉搏、血流等。其光学传感器通常自行发射光线并感测此光线。因此，当有外界光线干扰时，将影响感测正确性。目前市面上有用于感测动静脉廔管状态的光学感测装置，其装置本体上设置有露出的光学传感器及环绕该光学传感器的环形软垫。在使用时，将该光学传感器朝向患者的动静脉廔管并移动该装置本体，使得该光学传感器能尽可能地靠近该动静脉廔管且该环形软垫也尽可能地紧密贴合该处的皮肤，以防止环境光进入该环形软垫内侧而干扰光学传感器的感测。然而，该环形软垫通常呈片状(或薄板状)，本身弹性变形量有限，而皮肤表面轮廓通常不平坦，使得该环形软垫不易完全紧密贴合皮肤。又，实际的动静脉瘘管通常不平坦，使得该处的皮肤表面轮廓更加不平坦，导致该环形软垫的遮光效果十分有限，造成该光学传感器于感测时相当可能也会接收到环境光，使得感测可能无效或其感测值参考价值低。又，实际的动静脉瘘管通常会随着时间的增加而变形、曲度增大等，该环形软垫的遮光功能可能完全失效，使得该光学感测装置的感测难以实施，或感测失效、感测值没有意义。又，前述变形、曲度增大等现象也会使该光学感测装置难于长期在同一位置进行感测，以观察动静脉瘘管的变化。此外，在动静脉瘘管的不同位置感测、光学感测装置于不同水平状态下感测，其所得感测值均不相同。目前的光学感测装置仅显示或记录感测值，且无法根据感测姿态(例如前述感测位置、感测时装置的水平状态等)区隔感测值，此使得单纯的感测值于日后的参考价值低。


技术实现要素：

3.鉴于现有技术中的问题，本发明的一目的在于提供一种光学感测装置，其可利用影像提取装置，提取该光学感测装置感测的目标的影像，以增加感测数据与感测目标间的关联性。
4.根据本发明的光学感测装置包含一装置壳体、一光学传感器及一影像提取装置。该光学传感器设置于该装置壳体上并具有一感测方向，该光学传感器以该感测方向进行感测。该影像提取装置设置于该装置壳体上并具有一提取方向，该感测方向与该提取方向同向。由此，该光学感测装置可利用该影像提取装置提取该光学传感器感测的目标的影像，以增加感测数据与该感测目标间的关联性，亦即可增加该感测数据于日后的参考价值，故能解决现有技术中，光学感测装置仅记录感测值，使得单纯的感测值于日后的参考价值低的问题。
5.本发明的另一目的在于提供一种光学感测装置，其光学传感器为一挠性遮光罩所环绕。该挠性遮光罩能增加与感测目标的密合度，有效屏蔽外部光线对该光学传感器感测
的影响。
6.根据本发明的光学感测装置包含一装置壳体、一光学传感器及一挠性遮光罩。该光学传感器设置于该装置壳体上。该挠性遮光罩环绕该光学传感器设置于该装置壳体上。由此，该挠性遮光罩能沿着感测目标的轮廓而紧密贴合感测目标，以提供该光学传感器足够的遮光效果，故能解决现有技术中，环形软垫难以紧密贴合表面不平坦的感测目标的问题，也能克服现有技术中的环形软垫仅能适用于平坦表面的感测目标的限制。
7.关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附附图得到进一步的了解。
附图说明
8.图1为一实施例的一光学感测装置的示意图；
9.图2为图1中光学感测装置的功能方块图；
10.图3为图1中光学感测装置沿线x-x的剖视图；
11.图4为图3中光学感测装置应用至感测皮肤下方的动静脉瘘管的剖视图；
12.图5为光学感测装置的光源投射的指示标记为十字形的示意图；
13.图6为该指示标记为圆形的示意图；
14.图7为该指示标记为箭头的示意图；
15.图8为该指示标记为多边形的示意图；
16.图9为另一实施例的一光学感测装置的剖视图；
17.图10为光学感测装置的控制器记录内容格式及其示例的示意图。
18.符号说明
19.1:光学感测装置
20.12:装置壳体
21.122:凸台
22.14:光学传感器
23.14a:感测方向
24.16:影像提取装置
25.16a,16b:提取方向
26.18,19:挠性遮光罩
27.18a、18b:末端
28.192:管套部
29.194:环状唇部
30.20:控制器
31.20a:存储器
32.22:电子水平仪
33.24:显示幕
34.26:光源
具体实施方式
35.请参阅图1至图3。根据一实施例的一光学感测装置1包含一装置壳体12、一光学传感器14、一影像提取装置16、一挠性遮光罩18及一控制器20；在图3中，为简化附图，光学传感器14、影像提取装置16及控制器20均以实心方块表现。光学传感器14设置于装置壳体12上并具有一感测方向14a(以一箭头表示于图中)，光学传感器14以感测方向14a进行感测。影像提取装置16设置于装置壳体12上并具有一提取方向16a(以一箭头表示于图中)。影像提取装置16以提取方向16a进行影像提取。挠性遮光罩18环绕光学传感器14设置于装置壳体12上。控制器20设置于装置壳体12内并与光学传感器14及影像提取装置16电连接(于图3中，以虚线表示)。控制器20具有记录功能，在实作上其可由电路板模块(例如包含一电路板及设置于其上的处理器、存储器20a及其他所需电子元件)实作。控制器20能经由光学传感器14接收关于一血流的光信号，且能经由影像提取装置16接收并记录一影像于存储器20a中。挠性遮光罩18具有足够的可挠性以沿着感测目标的轮廓而紧密贴合感测目标，以提供光学传感器14足够的遮光效果。感测方向14a与提取方向16a同向(或谓光学传感器14及影像提取装置16朝向相同)，故影像提取装置16可提取到包含感测目标至少一部分的影像，以提供关于感测目标的影像信息。从另一方面而言，影像提取装置16提取关于感测目标的影像有助于增加感测数据与感测目标间的关联性，亦即可增加该感测数据于日后的参考价值。
36.另外，在本实施例中，如图3所示，光学传感器14及影像提取装置16均朝下设置，且感测方向14a与提取方向16a平行，但实作上不以此为限。例如在一实施例中，影像提取装置16的提取方向16b(以虚线箭头表示于图3中)仍是朝下，但偏向光学传感器14前方；其中，虽然提取方向16b与感测方向14a形成一锐角夹角，但是提取方向16b与感测方向14a仍属同向。此时影像提取装置16提取的影像可包含感测目标更多部分的影像，进而可提供更多关于感测目标的信息，亦即提高数据的再利用性或参考价值。
37.在本实施例中，光学传感器14实作上可包含至少一光源(例如绿光源、红光源、红外光源)及邻近设置的一光检测器，光源发射光线，光线经感测目标反射后而为光检测器接收。控制器20通过分析光源发射的光线与光检测器接收的光线的关系，以得到关于感测目标的感测结果，例如但不限于根据光学式体积描记图技术。在实作上，光学传感器14可采用一般基于ppg技术的光学传感器，故其结构细节不另赘述。影像提取装置16可包含例如但不限于感光耦合元件或互补性氧化金属半导体的感光元件。挠性遮光罩18为中空薄壳结构且可由橡胶制成，故可轻易地提供足够的可挠性以沿着感测目标的轮廓而紧密贴合感测目标；从另一方面而言，如图3所示，此中空薄壳结构于结构上可视为一双层结构，且原则上仅于上、下末端18a、18b(即双层结构的侧壁边缘)相连而成，双层结构的侧壁间容有空隙，使得中空薄壳结构整体也有可挠性。存储器20a可存储前述提取的影像、感测数据(包含日期、时间、光信号或分析光信号所得的信息)。此外，光学感测装置1可再包含其他构件(例如电源模块、通讯模块、连接接口(例如但不限于蓝牙、wifi、usb)等等)。
38.请并参阅图4，其为应用光学感测装置1于感测皮肤下方的动静脉瘘管(位于皮肤隆起处)的剖视图；动静脉瘘管本身未绘示于图中。挠性遮光罩18明显于感测方向14a相对于光学传感器14突出，故于光学传感器14接触到皮肤前，挠性遮光罩18的侧壁即能配合皮肤的表面形态而弯曲或挫曲，以使挠性遮光罩18能有效地紧密贴合皮肤，使得光学传感器
14感测动静脉瘘管时，不会受到外部光线(例如环境光)的干扰。又，在光学传感器14进行感测动静脉瘘管的前、中、后，均可使用影像提取装置16提取并记录关于动静脉瘘管上方或附近的皮肤表面形态的影像于存储器20a中，用于将感测数据与感测目标间产生关联性，以供日后参考。
39.此外，在本实施例中，光学感测装置1还包含一电子水平仪22，设置于装置壳体12上并与控制器20电连接。控制器20接收并记录来自电子水平仪22的水平数据(例如倾斜角度)于存储器20a中，例如于光学感测装置1完成放置于感测目标上后，控制器20记录此时的水平数据于存储器20a中，进而能将感测数据与该水平数据间产生关联性，以供日后参考。在实作上，电子水平仪22可由六轴以上的数字陀罗仪芯片实作，其也可整合至控制器20的电路板模块中。
40.此外，在本实施例中，光学感测装置1还包含一显示幕24(例如但不限于一液晶显示模块)，露出于装置壳体12并与控制器20电连接。控制器20控制显示幕24可显示关于该水平数据的一水平信息(其可通过一或多个图示表现)、感测状态、感测结果、时间、日期等等，甚或可即时显示影像提取装置16提取的影像。又，在实作上，显示幕24得以触控显示面板实作，使得控制器20也得经由此触控显示面板接收使用者输入。又，在实作上，光学感测装置1可再包含多个按键，露出于装置壳体12(例如邻近显示幕24设置)，可供使用者输入(例如输入数据、控制指令等)。
41.此外，在本实施例中，光学感测装置1还包含一光源26(例如但不限于)，设置于装置壳体12上并与控制器20电连接。控制器20控制光源26以感测方向14a投射一指示标记，此指示标记可为十字形、圆形、箭头或多边形，如图5至图8所示；在实作上，指示标记也可为其他图形(包含但不限于文字、数字、符号等)，或为前述标记的组合，例如十字形加圆形。又，在实作上，光源26可通过一发光源(例如但不限于发光二极管)搭配一导光柱、光纤或透镜(用于形成指示标记，例如但不限于在导光柱或光纤的端面、或透镜的表面上涂布遮光油墨形成符合指示标记的图样)而实现。该指示标记投射至感测目标(例如动静脉瘘管上方的皮肤)上或其附近时，即可提供使用者移动光学感测装置1时的参考，进而能更精确地将光学感测装置1朝向感测目标移动。在本实施例中，光源26邻近光学传感器14设置，可使该指示标记能更靠近感测目标，便于使用者精确地移动光学感测装置1。又，在实作上，光源26的投射方向可略向感测方向14a偏斜，以使投射的指示标记能更接近感测目标。
42.如图1、图3及图4所示，在本实施例中，装置壳体12还具有一凸台122，在感测方向14a相对于装置壳体12的本体突出。光学传感器14位于凸台122上，有助于减少光学感测装置1与感测目标(及其附近的结构)间的干涉，进而使光学传感器14能靠近或紧密贴合感测目标。在本实施例中，光源26也位于凸台122上，可使指示标记更易于投射至感测目标附近。又，影像提取装置16邻近凸台122设置于装置壳体12上，且挠性遮光罩18也环绕影像提取装置16，此结构配置可避免挠性遮光罩18遮蔽影像提取装置16对感测目标的影像的提取，也可用于在挠性遮光罩18紧密贴合皮肤后，通过影像提取装置16提取影像，确认或记录此时光学感测装置1(或凸台122)与感测目标实际的相对位置(例如通过其他光源暂时性地提供提取影像所需的光线)。此外，挠性遮光罩18明显于感测方向14a相对于凸台122突出，也相对于光学传感器14突出，故在光学传感器14接触到皮肤前，挠性遮光罩18能有效地紧密贴合皮肤。
43.另外，在本实施例中，挠性遮光罩18整体在感测方向14a上具有一截面轮廓(或谓于垂直于感测方向14a的一参考平面上的截面)，该截面轮廓配合凸台122轮廓而为矩形，但在实作上，该截面轮廓也可为圆形、椭圆形或其他的多边形。此外，在实作上，挠性遮光罩18可设计为可替换式(例如可卸地安装至装置壳体12上)，便于适应不同的感测目标(例如动静脉瘘管上方隆起的皮肤形态不同)而选用不同结构轮廓的挠性遮光罩。另外，在实作上，挠性遮光罩18也得采用非中空薄壳结构的挠性遮光罩。如图9所示，另一挠性遮光罩19取代挠性遮光罩18而设置于装置壳体12上。挠性遮光罩19包含一管套部192及一环状唇部194，管套部192设置于装置壳体12上，环状唇部194自管套部192向外延伸。挠性遮光罩19可由橡胶制成薄壳结构而实作，其也可轻易地提供足够的可挠性以沿着感测目标的轮廓而紧密贴合感测目标。其中，向外延伸的环状唇部194可有效地紧密贴合感测目标，使得挠性遮光罩19也能提供如同前述挠性遮光罩18一样提供光学传感器14有效地遮光效果。关于挠性遮光罩19的其他说明，可参阅前文关于挠性遮光罩18及其变化例的相关说明(包含挠性遮光罩18的轮廓、挠性遮光罩18与其他构件相对设置关系等等)，不另赘述。
44.光学感测装置1的使用可由下述步骤实施，但实际应用不以此为限。首先，将受测者手臂平放，开启光学感测装置1。开启光学传感器14、影像提取装置16、电子水平仪22及光源26。将光源26产生的指示标记投射至手臂上的受测点(或小受测区域，即感测目标)或其附近。在实作上，例如于光学感测装置1用于感测洗肾用的动静脉瘘管内血流的情况时，受测点的选择宜设定为远离上针、下针处，以避免该处易产生的紊流对感测结果的影响。
45.接着，移动光学感测装置1使光学传感器14能对齐或移动至受测点，并使挠性遮光罩18能紧密贴合受测点附近的皮肤，以防止外部光线进入挠性遮光罩18内而影响光学传感器14的感测结果。在实作上，患者常为保护麻药涂布区而于动静脉瘘管上方皮肤包覆保鲜膜，此仍能为挠性遮光罩18有效紧密贴合。此外，此时光学感测装置1上的显示幕24可显示目前的贴合角度状态(例如显示目前电子水平仪22产生的水平数据)。
46.通过光学传感器14对动静脉瘘管的血流情况持续感测，控制器20判断关于动静脉瘘管内血流的光信号呈稳定后(例如持续稳定一小段时间)，控制器20可根据该光信号计算出血流量并记录此血流量于存储器20a中。控制器20也同时记录此时的水平数据、经由影像提取装置16提取的影像(其可于挠性遮光罩18紧密贴合皮肤前提取、或于指示标记投射至受测点时提取)、时间、日期等等(于存储器20a中)。前述控制器20的运作可由写入控制器20内的固件自动执行，使用者原则上仅需开启光学感测装置1、移动光学感测装置1对齐受测点，或并于受测点对齐后，触发光学传感器14开始感测。光学感测装置1整体操作简单且无需专业知识，相当适合患者自行检测，节省患者赶赴专门医疗院所的时间。在实作上，如图10所示，控制器20于存储器20a中记录的每笔数据可包含识别码(例如对应不同的患者设定对应的识别码)、感测时间(例如于光信号呈稳定后，自光学感测装置1系统时间读取)、血氧饱如度(spo2)(例如可由使用者输入数值)、收缩压(例如可由使用者输入数值)、舒张压(例如可由使用者输入数值)、血流量(由控制器20根据光信号计算数值)、信号提取时长(例如由控制器20根据系统时间计算)、影像(即提取的影像，以文件名称记录，影像能显示受测点的表面状态，例如皮肤上有无其他异物、皮肤本身状况，例如肤色、毛发等)、水平状态(例如根据水平数据)、仪器编号(例如光学感测装置1预设的序号)、固件版本(即光学感测装置1运行的固件版本)、备注(可供使用者加注，例如注明患者感测区皮肤覆盖有保鲜膜)等等，
此可增加血流量与其他数据项(例如血氧饱如度、收缩压、舒张压等)的关联性(例如血压与血流量的关系)，也有助于提升数据的再利用性或参考价值。前述输入值可由使用者例如但不限于经由具触控功能的显示幕输入、或经由光学感测装置1提供的按键并搭配显示幕24输入。此外，在实作上，光学感测装置1可通过通讯模块将控制器20的存储器20a内存储的记录传送至外部电子装置(例如计算机主机)，可用于数据存储、数据收集、进一步分析或其他数据处理。
47.以上所述仅为本发明的优选实施例，凡依本发明权利要求所做的均等变化与修饰，都应属本发明的涵盖范围。