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1、10申请公布号CN104055504A43申请公布日20140924CN104055504A21申请号201410036509122申请日20140124201305449120130318JP201305449020130318JPA61B5/02420060171申请人精工爱普生株式会社地址日本东京72发明人高桥有亮山下秀人黑田真朗青岛一郎74专利代理机构北京康信知识产权代理有限责任公司11240代理人余刚吴孟秋54发明名称生物体信息检测装置57摘要本发明提供生物体信息检测装置。该生物体信息检测装置包括检测部,具有用于接收来自于被检测体的光的受光部;透光部件,设置于生物体信息检测装置的与被。
2、检测体接触的壳体面侧,使来自于被检测体的光透过,并且在被检测体的生物体信息的测定时与被检测体接触;以及光圈部,设置于透光部件和检测部之间、或透光部件和被检测体之间、或透光部件内,在被检测体和检测部之间的光路上对来自于被检测体的光进行限制。检测部包括对被检测体射出光的发光部,生物体信息检测装置具有设置在受光部和发光部之间的遮光部。30优先权数据51INTCL权利要求书2页说明书17页附图19页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书17页附图19页10申请公布号CN104055504ACN104055504A1/2页21一种生物体信息检测装置,其特征在于,包括检测部,。
3、具有用于接收来自于被检测体的光的受光部;透光部件,设置于所述生物体信息检测装置的与所述被检测体接触的壳体面侧,使来自于所述被检测体的光透过,并且,在测定所述被检测体的生物体信息时与所述被检测体接触;以及光圈部,设置于所述透光部件和所述检测部之间、或所述透光部件和所述被检测体之间、或所述透光部件内,在所述被检测体和所述检测部之间的光路上对来自于所述被检测体的光进行限制。2根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,所述检测部包括对所述被检测体射出光的发光部,所述透光部件使来自于所述发光部的光透过,所述光圈部在所述被检测体和所述检测部之间的光路上对来自于所述发光部的光进行限制。3根据权利要。
4、求2所述的生物体信息检测装置,其特征在于,所述生物体信息检测装置具有设置于所述受光部一侧的第一光圈部和设置于所述发光部一侧的第二光圈部作为所述光圈部。4根据权利要求3所述的生物体信息检测装置,其特征在于,设置于所述发光部一侧的所述第二光圈部的开口部的面积小于设置于所述受光部一侧的所述第一光圈部的开口部的面积。5根据权利要求2所述的生物体信息检测装置,其特征在于,所述生物体信息检测装置包括设置于所述受光部和所述发光部之间的遮光部。6根据权利要求5所述的生物体信息检测装置,其特征在于,在将与所述壳体面正交的方向上的所述遮光部的高度设为H1、将所述光圈部的所述检测部一侧的面、即下表面的高度设为H2的。
5、情况下,H1H2。7根据权利要求5所述的生物体信息检测装置,其特征在于,所述光圈部和所述遮光部一体形成为遮光用部件。8根据权利要求7所述的生物体信息检测装置,其特征在于,从安装所述受光部以及所述发光部的基板的上方向所述基板安装所述遮光用部件。9根据权利要求5所述的生物体信息检测装置,其特征在于,所述遮光部是在与所述壳体面正交的方向上延伸形成的遮光壁。10根据权利要求9所述的生物体信息检测装置,其特征在于,越接近连接所述受光部和所述发光部的线,所述遮光壁的宽度越细。11根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,在将连接所述透光部件的透光区域的第一端部和所述受光部的两个端部中距离所述透光。
6、区域的所述第一端部更远一侧的端部、即第二端部的线与所述受光部的光轴所成的角度设为R、将连接所述受光部的所述第二端部和所述光圈部的开口部侧的端部的线与所述光轴所成的角度设为A的情况下,AH2。0019由此,可以抑制例如来自于发光部的光被光圈部等反射并射入到受光部的事态等。0020此外,在本实施方式中,所述光圈部和所述遮光部可以一体形成为遮光用部件。0021通过形成这样一体形成的遮光用部件,例如可以弥补遮光部等的强度不足,或在光圈部和遮光部上实现材料的通用等。0022此外,在本实施方式中,可以从用于安装所述受光部以及所述发光部的基板的上方向所述基板安装所述遮光用部件。0023由此,只需将遮光用部件。
7、安装于用于安装受光部以及发光部的基板,即可完成由光圈部、遮光部、受光部以及发光部构成的传感器部分的组装,因此,可以提高制造时的组装性等。0024此外,在本实施方式中,所述遮光部可以是在与所述壳体面正交的方向上延伸形成的遮光壁。说明书CN104055504A3/17页60025如果使用这样的遮光壁,则可以有效地抑制来自于发光部的直射光射入受光部。0026此外,在本实施方式中,越接近连接所述受光部和所述发光部的线,所述遮光壁的宽度越细。0027由此,可以在遮光壁的宽度细的区域,使受光部和发光部接近,从而实现光学效率/性能的提高等。0028此外,在本实施方式中,在将连接所述透光部件的透光区域的第一端。
8、部和所述受光部的两个端部中距离所述透光区域的所述第一端部更远一侧的端部、即第二端部的线与所述受光部的光轴所成的角度设为R、将连接所述受光部的所述第二端部和所述光圈部的开口部侧的端部的线与所述光轴所成的角度设为A的情况下,可以是AH2的关系成立。由此,可以抑制来自于发光部150的光在光圈部80、82等反射并射入受光部140的事态发生。0114图9A图9C是光圈区域RAP的孔径的设定方法的说明图。在图9A中,ARR表示受光部140的受光区域,ART表示发光部150的光照射区域。这些受光区域ARR、光照射区域ART是根据光的强度的半值宽度等而设定的区域。光圈区域RAP可以由受光区域ARR以及光照射区。
9、域ART确定。例如,光圈区域RAP是至少包括受光区域ARR以及光照射区域ART中遮光部100侧(中心侧)的区域的区域。0115图9B是示出光圈区域RAP的孔径(透过孔径)和平均脉搏DC值的关系的图。如图9B所示,光圈区域RAP的孔径越大,透过的光越多,因此平均脉搏DC值越大。但是,相对于光圈区域RAP的孔径的增加的平均脉搏DC值的增加饱和。例如在图9B中,在光圈区域RAP的孔径为4MM左右时饱和。0116图9C是示出光圈区域RAP的孔径(APERTUREDIAMETER孔径)和M、N功率的关系的图。这里,M表示脉波信号的信号电平,N表示噪声电平。如图9C所示,如果孔径大于5MM,则噪声电平激增。
10、。这是因为如图5A、B所说明的那样,如果孔径增大,则透光部件30的周边区域的杂散光射入受光部140,并被检测为噪声。0117这样,如果光圈区域RAP的孔径变得过小,则受光量减少,脉波检测信号的电平下降,另一方面,如果光圈区域RAP的孔径变得过大,则由于透光部件30的周边区域的杂散光等原因,噪声成分增加。因此,优选光圈区域RAP的孔径被设定为可以在充分确保脉波检测信号的电平的范围内将与被检测体(肌肤、皮肤)的接触状态的变化(即噪声)导致的影响抑制为最小限度的值。例如在图9A图9C的情况下,孔径被设定为4MM(4)左右。0118图10A图11B是光圈部的配置设定方法的说明图。0119例如,在图10。
11、A中,将连接透光部件30的透光区域的第一端部ED1(受光部侧的端部)和受光部140的第二端部ER2(右侧端部)的线设为LN1。第二端部ER2是受光部140的两个端部ER1、ER2中距离透光区域的第一端部ED1更远侧的端部。此外,将连接受光部140的第二端部ER2和光圈部80的开口部侧的端部EA1的线设为LN2。并且,将线LN1与说明书CN104055504A1311/17页14受光部140的光轴AXR(与受光面垂直的轴)所成的角度设为R,将线LN2与光轴AXR所成的角度设为A。0120在这种情况下,在图10A中,AH2的关系成立。即、遮光部100是延伸形成至高于光圈部80、82的下表面的位置的。
12、遮光壁。由此,可以抑制来自于发光部150的光在光圈部80、82等反射并射入到受光部140的事态发生。即、可以消除发光部150的直接反射光的影响,能够抑制测定数据的可靠性的下降等。0144此外,如图14B所示,遮光用部件78是从安装受光部140以及发光部150的基板160的上方(方向DRH的方向)向基板160进行安装。即、以安装受光部140以及发光部150的基板160插入遮光用部件78的有底筒部形状的另一端侧的开口的区域的方式进行安装。并且,在遮光用部件78上形成有突起部86、88,通过该突起部86、88嵌合于基板160上形成的孔部,从而使遮光用部件78固定于基板160。由此,例如在与透光部件3。
13、0的背侧的凹部32对应的位置上配置光圈部80、82、遮光部100、受光部140、发光部150。在这种情况下,在凹部32的部分,透光部件30的厚度变薄。因此,可以缩短射入到受光部140的光、从发光部150射出的光在透光部件30中的通过距离、即光路的长度。因此,这些光在透光部件30中的衰减降低,能够提高透过光量。0145此外,期望对光圈部80、82、遮光部100实施用于提高脉波传感器的光学性效率/性能的加工处理等。例如,进行使光圈部80、82、遮光部100的表面(壁面)变粗糙的加工处理,从而抑制光的反射率。或者,使光圈部80、82、遮光部100的表面为蛾眼结构。例如在表面上形成数十数百NM周期的凹。
14、凸结构,形成防反射结构。或者,使光圈部80、82、遮光部100的表面的颜色为黑色等规定颜色,以防止光的乱反射。由此,可以有效地抑制以下事态发生光圈部80、82、遮光部100上的反射光成为杂散光,成为计测数据的噪声成分。0146此外,如上所述,为了提高脉波传感器的光学性效率/性能,期望使受光部140和发光部150之间的距离最小化。因此,需要使遮光部100成为尽可能薄的壁厚的结构。特别是,在图13、图14A的遮光部100的中心部102(与连接受光部140的中心位置和发光部150的中心位置的线相交的区域)处使遮光部100的壁厚变薄。0147但是,在这样的壁厚薄的遮光部100的单体结构中,强度不足。例。
15、如在使用脉搏计行车时或搭乘自行车时,会对设备施加强的冲击(例如10G左右),因此,需要能够应对这些冲击的强度。0148于是,在本实施方式中,采用了使光圈部80、82和遮光部100成为一体结构的方法。即、不是以单个的部件来分别实现光圈部80、82和遮光部100,而是如图13所示,采用光圈部80、82和遮光部100一体形成的遮光用部件78。如果是这样的一体形成的遮光用部件78,则即使遮光部100的壁厚较薄,也可以确保承受冲击的强度。0149此外,由于光圈部80、82和遮光部100在光学稳定化这个目的上是一致的,因此,说明书CN104055504A1614/17页17可以容易地实现材料的共通等。例如。
16、将光圈部80、82和遮光部100的表面的颜色设定为不会产生乱反射的黑色这样的设定等也容易实现。0150此外,通过使光圈部80、82和遮光部100一体化,从而部件组装时的组装性提高,有助于成本下降。例如,在图14B中,只需将遮光用部件78插入透光部件30的凹部32中并将遮光用部件78的突起部86、88嵌合固定于安装有受光部140、发光部150的基板160,即可完成脉波传感器的组装。0151此外,如果考虑设备的量产性,则期望通过射出成型来制造遮光用部件78。但是,如果遮光部100的壁厚太薄,在射出成型时,则存在树脂无法充分填充遮光部100的部分的担忧。0152于是,在图14A中,使发光部侧的光圈部。
17、82的开口部83的面积小于受光部侧的光圈部80(第一光圈部)的开口部81的面积。0153此外,在图14A中,使遮光部100的壁厚在连接受光部140的中心和发光部150的中心的线LNRT上为最小。例如,随着接近于中央部102而壁厚变薄。0154例如,如果使发光部侧的开口部83的面积减小,则可以将图14A的DP1、DP2的路径设定为射出成型中的树脂的流入路径。并且,通过从DP1至DP3的路径和从DP2至DP4的路径流入树脂,从而可以充分填充树脂,即使在壁厚薄的中央部102,也可以通过树脂来形成遮光部100。并且,一般情况下,例如由LED等实现的发光部150的大小比由光电二极管的半导体IC等实现的受。
18、光部140的大小要小。因此,即使减小发光部侧的开口部83的面积,也不会有什么问题。并且,通过增大受光部侧的开口部81的面积,可以提高受光效率,实现生物体信息检测装置的性能等的提高。0155并且,如果这样地减小发光部侧的开口部83的面积,则可以容易地实现树脂的流入,如果使遮光部100的中央部102等的壁厚变薄,则可以使受光部140和发光部150之间的距离接近。由此,可以提高光学性的效率/性能。即、可以在兼顾遮光部100的强度和光学性的效率/性能的同时,防止射出成型时的树脂的填充不足,实现成品率等的提高。0156此外,在图15、图16A、图16B中示出一体形成有光圈部80、82和遮光部100的遮光。
19、用部件78的第二例的立体图、俯视图、截面图。在该第二例的遮光用部件78中,如图16A所示,受光部侧的开口部81的面积和发光部侧的开口部83的面积相等。此外,如图16B所示,透光部件30构成为不具有曲面形状的凸部。这样,作为遮光用部件78的结构/形状可以有各种变形实施。01574透光部件的凸部0158如图17A所示,在本实施方式中,透光部件30具有在测定被检测体的生物体信息时与被检测体接触并施加按压的凸部40。0159并且,如C1、C2所示,光圈部80、82对通过该凸部40的周边区域的光进行遮光。由此,可以抑制C1、C2这样的接触状态不稳定的位置上的杂散光导致的计测数据的可靠性的降低等。0160。
20、此外,在图17A中,设置有按压抑制部60。该按压抑制部60以在生物体信息检测装置的壳体面(被检测体侧的面)上包围凸部40的方式而设置,用于抑制凸部40施加于被检测体的按压。在图3、图4中,该按压抑制部60具有从凸部40的位置向第二方向DR2侧(从手朝向下臂的方向侧)扩展的按压抑制面。具体而言,按压抑制部60由形成于盖部件20说明书CN104055504A1715/17页18的堤坝形状的部分来实现。0161在这种情况下,例如在将与生物体信息检测装置的壳体面正交的方向DRH上的凸部40的高度设为HA(例如凸部40的曲面形状的顶点的高度)、将按压抑制部60的高度设为HB(例如最高位置的高度)、将高度。
21、HA减去高度HB后的值(高度HA与HB之差)设为H的情况下,HHAHB0的关系成立。例如,凸部40以H0的方式从按压抑制部60的按压抑制面朝向被检测体侧突出。即、凸部40从按压抑制部60的按压抑制面向被检测体侧突出H的量。0162这样,通过设置H0的凸部40,可以向被检测体施加例如用于超过静脉消失点的初期按压。此外,通过设置用于抑制凸部40施加于被检测体的按压的按压抑制部60,可以在生物体信息检测装置进行生物体信息的测定的使用范围内将按压变动抑制在最小限度,实现噪声成分等的降低。这里,静脉消失点是指使凸部40与被检测体接触并逐渐加强按压时,叠置于脉波信号的起因于静脉的信号消失、或减小到对脉波测。
22、定不产生影响的程度的点。0163例如,在图17B中,横轴表示图1B图2C中所说明的负荷机构(由弹簧、伸缩部等弹性部件、带等构成的机构)产生的负荷,纵轴表示凸部40施加于被检测体的按压(施加于血管的压力)。并且,将凸部40的按压相对于使凸部40产生按压的负荷机构的负荷的变化量设为按压变化量。该按压变化量相当于相对于负荷的按压的变化特性的斜率(傾)。0164在这种情况下,按压抑制部60抑制凸部40施加于被检测体的按压,以使相对于负荷机构的负荷为0FL1的第一负荷范围RF1下的按压变化量VF1,负荷机构的负荷大于FL1的第二负荷范围RF2下的按压变化量VF2更小。即、在作为初期按压范围的第一负荷范围。
23、RF1中,按压变化量VF1增大,另一方面,在作为生物体信息检测装置的使用范围的第二负荷范围RF2中,按压变化量VF2减小。0165即、在第一负荷范围RF1中,使按压变化量VF1增大,使相对于负荷的按压的变化特性的斜率增大。这样的变化特性的斜率大的按压由相当于凸部40的突出量的H来实现。即、通过设置H0的凸部40,即使在负荷机构的负荷小的情况下,也可以对被检测体施加超过静脉消失点所需的充分的初期按压。0166另一方面,在第二负荷范围RF2中,使按压变化量VF2减小,使相对于负荷的按压的变化特性的斜率减小。这样的变化特性的斜率小的按压通过按压抑制部60的按压抑制来实现。即、通过按压抑制部60抑制凸。
24、部40施加于被检测体的按压,从而在生物体信息检测装置的使用范围内,即使有负荷的变动等,也可以将按压的变动抑制在最小限度。由此,可以实现噪声成分的降低等。0167这样,通过将最优化的按压(例如16KPA左右)施加于被检测体,可以在使脉波传感器的信号成分(M)增加的同时,降低噪声成分(N)。此外,通过将用于脉波测定的按压的范围设定为第二负荷范围RF2所对应的范围,可以抑制为最小限度的按压变动(例如4KPA左右),能够降低噪声成分。此外,通过使用光圈部80、82、遮光部100来降低光学性的噪声,从而可以进一步降低叠置于脉波检测信号的噪声成分。0168此外,表示凸部40的突出量的H是用于规定最优按压的。
25、重要的参数。即、为了能够总是施加用于超过静脉消失点的按压,需要一定程度的突出量,需要将H设为大的值。但是,如果H成为过大的值,则会有成为脉波传感器的信号成分降低、按压变动增加的要说明书CN104055504A1816/17页19因的担忧。0169于是,在可以充分确保脉波传感器的信号成分的范围、即可以施加最优按压的范围内选择最小的H。即、只要是可以施加最优按压的范围,则H越小,越能够将噪声成分抑制得更低。0170例如,图18A是表示用户进行了攥紧放松动作(GP)时的H和MN比(SN比)的关系的测定值的例子。此外,图18B是表示用户进行了跑动动作(RUN)时的H和MN比的关系的测定值的例子。这里,。
26、MN比相当于脉波传感器的信号成分(M)和噪声成分(N)的比。0171从图18A、图18B可以理解优选H的范围为001MMH05MM,更优选005MMH035MM。例如,通过使H025MM左右,可以使MN比为最大。即、通过这样地使H为小的值,可以边对被检测体施加用于超过静脉消失点的最低限度的按压,边抑制缘于按压变动等的噪声成分的增加,提高表示信号品质的MN比。01725生物体信息检测装置的整体构成0173图19是示出生物体信息检测装置的整体构成的例子的功能框图。图19的生物体信息检测装置包括检测部130、体动检测部190、处理部200、存储部240、显示部310。此外,本实施方式的生物体信息检测。
27、装置并不限定于图19的构成,可以进行省略其构成要素的一部分、或者增加其他构成要素等的各种变形实施。0174检测部130用于检测脉波等生物体信息,包括受光部140、发光部150。由这些受光部140、发光部150等来实现脉波传感器(光电传感器)。检测部130将脉波传感器所检测到的信号作为脉波检测信号输出。0175体动检测部190基于各种传感器的传感器信息来输出根据体动而变化的信号、即体动检测信号。体动检测部190例如包括加速度传感器192作为体动传感器。此外,体动检测部190还可以具有压力传感器、陀螺仪传感器等作为体动传感器。0176处理部200例如将存储部240作为工作区域来进行各种信号处理、控。
28、制处理,例如可以由CPU等处理器或ASIC等逻辑电路来实现。处理部200包括信号处理部210、搏动信息运算部220、显示控制部230。0177信号处理部210用于进行各种信号处理(滤波器处理等),例如对来自于检测部130的脉波检测信号、来自于体动检测部190的体动检测信号等进行信号处理。例如,信号处理部210包括体动噪声降低部212。体动噪声降低部212基于来自于体动检测部190的体动检测信号,进行从脉波检测信号中降低(去除)源于体动的噪声、即体动噪声的处理。具体而言,进行例如使用了自适应滤波器等的噪声降低处理。0178搏动信息运算部220基于来自于信号处理部210的信号等,进行搏动信息的运算。
29、处理。搏动信息例如是脉搏次数等的信息。具体而言,搏动信息运算部220对体动噪声降低部212进行噪声降低处理后的脉波检测信号进行FFT等的频率解析处理,求得频谱,并进行在所求得的频谱中使代表性的频率成为心跳的频率的处理。所求得的频率变为60倍后的值即为一般所采用的脉搏次数(心率)。此外,搏动信息并不限定于脉搏次数本身,例如也可以是表示脉搏次数的其它各种信息(例如心跳的频率、周期等)。此外,也可以是表示搏动的状态的信息,例如可以将表示血液量本身的值作为搏动信息。0179显示控制部230进行用于在显示部310上显示各种信息、图像的显示控制。例如如图1A所示,进行将脉搏次数等搏动信息、时刻信息等各种信。
30、息显示在显示部310上的控说明书CN104055504A1917/17页20制。此外,也可以设置进行光、声或振动等用于刺激用户的知觉的输出的通报设备来替代显示部310。作为这样的通报设备,例如可以设想LED、蜂鸣器或振子等。0180此外,如上所述,对本实施方式进行了详细的说明,但是,对于本领域技术人员来说,可以进行不实质脱离本发明的新事项以及效果的很多变形。因此,这样的变形例均视为包含在本发明的范围内。例如,在说明书或附图中至少一次与更广义或同义的不同术语一起被记载的术语,在说明书或附图的任何位置均可替换为该不同的术语。此外,生物体信息检测装置的构成、动作也并不限定于本实施方式中说明的内容,可。
31、以有各种变形实施。说明书CN104055504A201/19页21图1A图1B说明书附图CN104055504A212/19页22图2A图2B图2C说明书附图CN104055504A223/19页23图3说明书附图CN104055504A234/19页24图4说明书附图CN104055504A245/19页25图5A图5B说明书附图CN104055504A256/19页26图6A图6B说明书附图CN104055504A267/19页27图7A图7B说明书附图CN104055504A278/19页28图8A图8B说明书附图CN104055504A289/19页29图9A图9B说明书附图CN104。
32、055504A2910/19页30图9C图L0A说明书附图CN104055504A3011/19页31图L0B图11A说明书附图CN104055504A3112/19页32图11B图L2A图L2B说明书附图CN104055504A3213/19页33图L2C图13说明书附图CN104055504A3314/19页34图14A图14B说明书附图CN104055504A3415/19页35图15图16A说明书附图CN104055504A3516/19页36图16B图17A说明书附图CN104055504A3617/19页37图17B图18A说明书附图CN104055504A3718/19页38图18B说明书附图CN104055504A3819/19页39图19说明书附图CN104055504A39。