CN104055504A - 生物体信息检测装置 - Google Patents
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Abstract
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。
Description
在本申请中包含2013年3月18日申请的日本专利申请2013-054490以及2013年3月18日申请的日本专利申请2013-054491的内容。
技术领域
本发明涉及生物体信息检测装置等。
背景技术
在现有技术中,已知有检测人类的脉波等生物体信息的生物体信息检测装置。在日本特开2011-139725号以及日本特开2009-201919号中,揭示有作为这样的生物体信息检测装置的一个例子的脉搏计的现有技术。脉搏计例如安装于胳膊、手腕、手指等来检测基于人体的心跳的搏动,测定脉搏次数。
日本特开2011-139725号以及日本特开2009-201919号中揭示的脉搏计是光电式的脉搏计,其检测部(脉波传感器)具有向被检测体(被检测部位)发出光的发光部、以及接受来自于被检测体的光(具有生物体信息的光)的受光部。在该脉搏计中,将血流量的变化作为受光量的变化来进行检测,从而来检测脉波。并且,在专利文献1中揭示了安装于手腕型的脉搏计,在特开2009-201919号中揭示了安装于手指型的脉搏计。
在这些现有技术中,设置有透过来自于发光部的光或被检测体的光的透光部件,该透光部件具有和被检测体(手腕、手指的皮肤等)的接触面。并且,由于与被检测体的接触面的接触状态的变化等原因,生物体信息的检测信号的信号品质下降,生物体信息的可靠性、检测精度等下降。此外,如果来自于发光部的直射光射入受光部,则生物体信息的可靠性、检测精度等进一步下降。
发明内容
本发明的一个方式涉及一种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,在所述被检测体的生物体信息的测定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。
根据本发明的几个方式,可以提供即使有与被检测体的接触面的接触状态的变化等也能够检测正确的生物体信息的生物体信息检测装置等。
本发明的一实施方式涉及一种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,在所述被检测体的生物体信息的测定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。
根据本实施方式,在被检测体的生物体信息的测定时,透光部件与被检测体接触,检测部的受光部接收通过该透光部件的光,从而检测被检测体的生物体信息。并且,在本实施方式中,在被检测体和检测部之间的光路上,设置有对来自于这样的被检测体的光进行限制的光圈部。由此,即使是在产生了由和被检测体的接触面的接触状态的变化等引起的杂散光的情况下,也可以抑制该杂散光射入受光部的事态等,能够实现正确的生物体信息的检测。
此外,在本实施方式中,可以是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,并且,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。
由此,可以抑制来自于发光部的光成为杂散光而无法实现正确的生物体信息的检测的事态。
此外,在本实施方式中,具有设置于所述受光部侧的第一光圈部和设置于所述发光部侧的第二光圈部作为所述光圈部。
由此,可以例如由第一光圈部来抑制杂散光射入到受光部,例如由第二光圈部来抑制来自于发光部的光成为杂散光,等等。
此外,在本实施方式中,设置于所述发光部侧的所述第二光圈部的开口部的面积可以小于设置于所述受光部侧的所述第一光圈部的开口部的面积。
由此,可以将第一、第二光圈部的开口部的面积设定为适合于光学效率/性能的提高、产品成品率的提高等的面积。
此外,在本实施方式中,可以包括设置于所述受光部和所述发光部之间的遮光部。
由此,对于由和被检测体的接触面的接触状态等引起的坏影响,可通过光圈部来抑制,另一方面,对于来自于发光部的直射光导致的坏影响,可由遮光部来抑制。由此,可以提供能够实现正确的生物体信息的检测的生物体信息检测装置。
此外,在本实施方式中,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侧的面、即下表面的高度设为H2的情况下,可以是H1>H2。
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。
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。
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。
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。
由此,只需将遮光用部件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。
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。
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。
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。
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。
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θr、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θa的情况下,可以是θa<θr。
如果这样的θa<θr的关系成立,则可以由光圈部对例如来自于透光部件的透光区域的第一端部的光进行遮挡,使其不射入受光部。
此外,在本实施方式中,可以是所述光圈部以所述光圈部位于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区域的所述第一端部更近一侧的端部、即第一端部的线上、和连接所述透光部件的透光区域的第二端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二端部更近一侧的端部、即第二端部的线上的方式而被配置设定。
由此,可以保证来自于透光部件的第一、第二端部的杂散光被光圈部遮挡。
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二端部和所述发光部的两个端部中距离所述透光区域的所述第二端部更远一侧的端部、即第一端部的线与所述发光部的光轴所成的角度设为θt、将连接所述发光部的所述第一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θb的情况下,可以是θb<θt。
如果这样的θb<θt的关系成立,则通过光圈部对例如从发光部朝向透光部件的透光区域的第二端部的光进行遮挡,从而可以检测正确的生物体信息。
此外,在本实施方式中,可以是所述光圈部以所述光圈部位于连接所述透光部件的透光区域的第一端部和所述发光部的两个端部中距离所述透光区域的所述第一端部更近一侧的端部、即第一端部的线上、和连接所述透光部件的透光区域的第二端部和所述发光部的两个端部中距离所述透光区域的所述第二端部更近一侧的端部、即第二端部的线上的方式而被配置设定。
由此,可以保证从发光部朝向透光部件的透光区域的第一、第二端部的光被光圈部遮挡。
此外,在本实施方式中,所述光圈部的光圈区域的面积可以小于所述透光部件的透光区域的面积。
由此,可以由光圈部遮挡通过透光部件的规定区域的光。
此外,在本实施方式中,所述光圈部可以对通过所述透光部件的周边区域的光进行遮光。
由此,可以抑制由于通过透光部件的周边区域的光而无法实现正确的生物体信息的检测的事态。
此外,在本实施方式中,可以是所述透光部件具有在所述被检测体的生物体信息的测定时与所述被检测体接触并施加按压的凸部,并且,所述光圈部对通过所述凸部的周边区域的光进行遮光。
由此,在对透光部件设置有用于向被检测体施加适当的按压的凸部的情况下,可以抑制由于通过凸部的周边区域的光而无法实现正确的生物体信息的检测的事态。
此外,在本实施方式中,可以包括:按压抑制部,以包围所述凸部的方式而设置,用于抑制所述凸部施加于所述被检测体的按压。
由此,可以由按压抑制部来抑制凸部施加于被检测体的按压,降低按压变动,等等。
此外,在本实施方式中,可以是在将相对于负荷的所述凸部的按压的变化量设为按压变化量的情况下,所述按压抑制部以相对于第一负荷范围下的所述按压变化量、第二负荷范围下的所述按压变化量更小的方式抑制所述凸部施加于所述被检测体的按压,其中,所述负荷由产生所述凸部的按压的负荷机构施加,在所述第一负荷范围内,所述负荷机构的负荷为0~FL1,在所述第二负荷范围内,所述负荷机构的负荷大于FL1。
由此,可以边由凸部向被检测体施加适当的初期按压,边由按压抑制部来抑制凸部施加于被检测体的按压,降低按压变动,等等。
此外,在本实施方式中,所述光圈部可以设置在所述透光部件和所述检测部之间。
但是,光圈部的配置设定并不限定于这样的配置设定。
此外,在本实施方式中,所述光圈部的光圈区域的形状和所述透光部件的透光区域的形状可以是相似形。
此外,在本实施方式中,可以检测脉波来作为所述生物体信息。
但是,成为生物体信息检测装置的检测对象的生物体信息并不仅限于脉波。
附图说明
图1A、图1B是本实施方式的生物体信息检测装置的外观图。
图2A~图2C是生物体信息检测装置的连接部的说明图。
图3是生物体信息检测装置的主体部的后盖部的立体图。
图4是后盖部的截面图。
图5A、图5B是透光部件对于被检测体的按压发生了变化时的问题点的说明图。
图6A、图6B是赫兹的弹性接触理论的说明图。
图7A、图7B是本实施方式的方法的说明图。
图8A、图8B是示出光圈部、遮光部的配置构成例的图。
图9A~图9C是光圈区域的孔径的设定方法的说明图。
图10A、图10B是光圈部的配置设定方法的说明图。
图11A、图11B也是光圈部的配置设定方法的说明图。
图12A~图12C是示出光圈部的配置位置的各种例子的图。
图13是一体形成有光圈部和遮光部的遮光用部件的第一例的立体图。
图14A、图14B是一体形成有光圈部和遮光部的遮光用部件的第一例的俯视图、截面图。
图15是一体形成有光圈部和遮光部的遮光用部件的第二例的立体图。
图16A、图16B是一体形成有光圈部和遮光部的遮光用部件的第二例的俯视图、截面图。
图17A、图17B是透光部件的凸部以及按压抑制部的说明图。
图18A、图18B是示出Δh和MN比的关系的图。
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。
具体实施方式
下面,对本实施方式进行说明。此外,以下说明的本实施方式并不是对权利要求书中记载的本发明内容进行不恰当的限定。此外,本实施方式中说明的构成并不一定全部都是本发明的必要构成要件。
1.生物体信息检测装置
图1A是示出本实施方式的生物体信息检测装置(生物体信息测定装置)的一个例子的外观图。该生物体信息检测装置是手表式的脉搏计,具有:主体部300、以及用于将生物体信息检测装置安装于被检测体的手腕400的带320、322(腕带)。在作为设备主体的主体部300上设置有显示各种信息的显示部310、脉波传感器(检测部、透光部件等构成的传感器)、进行各种处理的处理部等。在显示部310上显示有所测得的脉搏次数、时刻。此外,在图1A中,将手腕400(或腕)的周长方向设为第一方向DR1、将从手410朝向下臂420的方向设为第二方向DR2。
图1B是示出生物体信息检测装置的详细构成例的外观图。带320、322通过伸缩部330、332与主体部300连接。伸缩部330、332可以沿图1A的第一方向DR1以及第二方向DR2等变形。带320的一端与连接部340连接。该连接部340相当于手表上的带扣,带扣的棒部所插入的带孔部形成于另一侧的带322。
如图2A所示,连接部340具有固定于带320的固定部件342、滑动部件344、作为弹性部件的弹簧350、352。并且,如图2B、图2C所示,滑动部件344以沿滑动方向DRS自由滑动的方式安装于固定部件342,弹簧350、352产生滑动时的张力。通过这些弹簧350、352、伸缩部330、332、带320、322等来实现本实施方式的负荷机构。
在固定部件342上设置有指示器343,在指示器343上标有用于表示适当的滑动范围的刻度。具体地说,在指示器343上标有用于表示适当的滑动范围(按压范围)的点P1、P2。并且,如果滑动部件344的带320侧的端部位于这些点P1、P2的范围内,则在适当的滑动范围(按压范围)内,可以保证适当的张力发挥作用。用户以在该适当的滑动范围内的方式将作为带扣的连接部340的棒部插入带322的带孔部,从而将生物体信息检测装置安装于手腕。这样,某种程度地保证脉波传感器(透光部件的凸部)对被检测体的按压为设想的恰当的按压。此外,关于图1A~图2C所示的生物体信息检测装置的详细结构已被日本特开2012-90975号公报所披露。
此外,在图1A~图2C中,以生物体信息检测装置是安装于手腕的手表式脉搏计的情况为例进行了说明,但是,本实施方式并不限定于此。例如,本实施方式的生物体信息检测装置可以安装于手腕之外的部位(例如,手指、上臂、胸等)来检测(测定)生物体信息。此外,作为生物体信息检测装置的检测对象的生物体信息也不限定于脉波(脉搏次数),生物体信息检测装置也可以是检测脉波之外的生物体信息(例如血液中的氧饱和度、体温、心跳等)的装置。
图3是示出设置于生物体信息检测装置的主体部300的背侧的后盖部10的构成例的立体图,图4是沿图3的A-A’线的截面图。后盖部10由盖部件20和透光部件30构成,通过该后盖部10构成主体部300的背侧的壳体面22(背面)。
透光部件30设置于生物体信息检测装置的与被检测体接触的壳体面22侧,使来自于被检测体的光透过。此外,透光部件30在测定被检测体的生物体信息时与被检测体接触。例如,透光部件30的凸部40与被检测体接触。此外,优选凸部40的表面形状为曲面形状(球面形状),但是,并不限定于此,可以采用各种形状。此外,透光部件30只要对来自于被检测体的光的波长是透明的即可,既可以使用透明的材料,也可以使用有色的材料。
如图4所示,盖部件20以覆盖透光部件30的方式而形成。透光部件30具有透光性,但是,盖部件20不具有透光性,为非透光性的部件。例如,透光部件30由透明的树脂(塑料)形成,盖部件20由黑色等规定颜色的树脂形成。此外,非透光性是指不透过生物体信息检测装置可检测的波长的光的材料。
并且,如图3、图4所示,透光部件30其一部分从盖部件20的开口露出于被检测体侧,在该露出部分形成有凸部40。因此,在进行生物体信息的测定时,形成于该露出部分的凸部40与被检测体(例如用户的手腕的皮肤)接触。在图3、图4中,通过形成于该露出部分的凸部40构成生物体信息检测装置的检测窗。这里,在图4中,在该检测窗之外的部分、即盖部件20(按压抑制部60)的背侧部分也设置有透光部件30。但是,本实施方式并不限定于此,也可以仅在检测窗的部分设置透光部件30。
此外,如图4所示,在凸部40的周围设置有用于抑制按压变动等的槽部42。此外,在将透光部件30中设置有凸部40一侧的面作为第一面时,透光部件30在该第一面的背侧的第二面中与凸部40对应的位置上具有凹部32。此外,在后盖部10上还设置有用于螺旋固定后盖部10的螺纹孔部24、用于连接信号传输、电源供给用的端子的端子孔部26等。
如图3所示,在生物体信息检测装置的壳体面22(背面)被沿第一方向DR1的中心线CL划分成第一区域RG1和第二区域RG2的情况下,凸部40设置于第一区域RG1。以图1A所示的安装于手腕式的生物体信息检测装置为例,第一区域RG1是手侧(手表中的3点方向)的区域,第二区域RG2是下臂侧(手表中的9点方向)的区域。这样,透光部件30的凸部40设置于壳体面22中靠近手一侧的第一区域RG1。从而,在手臂的直径变化小的地方配置凸部40,因此,可以抑制按压变动等。
并且,凸部40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(按压力)。具体而言,用户将生物体信息检测装置安装于手腕而检测脉波等生物体信息时,凸部40与用户的手腕的皮肤接触并施加按压。该按压是因图1A~图2C中说明的负荷机构的负荷而产生的。
此外,在生物体信息检测装置的壳体面22上设置有用于抑制凸部40施加于被检测体(手腕的皮肤)的按压的按压抑制部60。在图3、图4中,按压抑制部60在壳体面22上以包围透光部件30的凸部40的方式而设置。并且,盖部件20的面作为按压抑制部60发挥功能。即、通过使盖部件20的面成型为堤坝形状来形成按压抑制部60。如图4所示,该按压抑制部60的按压抑制面以从凸部40的位置向第二方向DR2(从手腕朝向下臂侧的方向)逐步变低的方式而倾斜。即、与壳体面22正交的方向DRH上的高度以随着朝向第二方向DR2而降低的方式倾斜。
此外,在图3、图4中,检测部130、凸部40(检测窗)设置于壳体面22(背面)的手侧(3点方向)的第一区域RG1,但是,本实施方式并不限定于此。例如也可以将检测部130、凸部40(检测窗)设置于壳体面22的中央部的区域(中心线CL通过的区域)等、而在其周边设置按压抑制部60。
如图4所示,在透光部件30的凸部40的下方设置有检测部130。这里,上方是方向DRH的方向,下方是方向DRH的反方向。换言之,下方是从生物体信息检测装置的主体部300的背面(与被检测体接触一侧的面)朝向表面(不与被检测体接触一侧的面)的方向。本实施方式中的脉波传感器是由这样的透光部件30、检测部130等构成的传感器单元。
检测部130具有受光部140和发光部150。这些受光部140和发光部150被安装于基板160上。受光部140接收来自于被检测体的光(反射光、透过光等)。发光部150对被检测体射出光。例如,发光部150将光射向被检测体,如果该光由被检测体(血管)反射,则受光部140接收并检测该反射光。受光部140例如可以由光电二极管等受光元件来实现。发光部150例如可以由LED等发光元件来实现。例如,受光部140可以由形成于半导体基板的PN接合的二极管元件等实现。在这种情况下,可以将用于缩小受光角度的角度限制滤波器、用于限制射入受光元件的光的波长的波长限制滤波器形成在该二极管元件上。
如果以脉搏计为例,则来自于发光部150的光进入被检测体的内部,在表皮、真皮以及皮下组织等扩散或散射。之后,该光到达血管(被检测部位),被反射。此时,光的一部分被血管吸收。并且,由于脉动的影响导致在血管上的光的吸收率发生变化,反射光的光量也发生变化,因此,受光部140接收该反射光,检测其光量的变化,从而可以检测作为生物体信息的脉搏次数等。
此外,在图4中,设置有受光部140和发光部150两者作为检测部130,但是,例如也可以只设置受光部140。在这种情况下,例如受光部140接收来自于被检测体的透过光。例如,在来自于设置在被检测体的后侧的发光部150的光透过了被检测体的情况下,受光部140接收并检测该透过光。
并且,在本实施方式中,如图4所示,设置有光圈部80、82。在设置有受光部140作为检测部130的情况下,该光圈部80、82在被检测体和检测部130之间的光路上限制来自于被检测体的光。此外,在设置有发光部150作为检测部130的情况下,光圈部80、82在被检测体和检测部130之间的光路上限制来自于发光部150的光。在图4中,光圈部80、82设置于透光部件30和检测部130之间。但是,也可以将光圈部80、82设置在透光部件30和被检测体之间或透光部件30内。例如,光圈部80、82接近于透光部件30而配置。
此外,在图4中,在受光部140和发光部150之间设置有遮光部100。在设置有受光部140和发光部150两者作为检测部130的情况下,该遮光部100例如遮挡来自于发光部150的光直接射入到受光部140。
2.光圈部、遮光部
此外,在本实施方式这样的生物体信息检测装置中,在透光部件30中,与作为被检测体的皮肤接触的面是有限面积的接触面。并且,在本实施方式中,使皮肤这样的相对柔软的物体与例如由树脂、玻璃等形成的硬材质的透光部件30的有限面积的接触面接触。这样,从弹性力学的观点来看,在透光部件30的周边部(外周部)的附近会产生不与皮肤接触的区域或接触压弱的区域。此外,如果对生物体信息检测装置这一设备施加外力而在设备中产生力矩(moment)时等,接触面的周边部附近的区域最容易发生变动。
在经由这样的区域通过发光部150、皮肤、受光部140之间的光中,由于动态的接触状态的变化,容易产生光学性的光的强弱。并且,如果这样的光射入到受光部140,则会成为和脉搏成分无关的噪声。
此外,即使是静态的接触状态,也会产生信号品质的下降。如果不是恰好地与皮肤接触,则会有非起源于发光部150的外界光射入到受光部140的情况。另一方面,在过大的接触压的情况下,会压制皮下的血管,导致搏动成分难以进入通过了该区域的光中。
越是大地叠置这样的噪声,脉波检测信号的信号品质越低,在脉搏计测等各种生物体计测中,计测数据的可靠性越低。
例如,图5A示出了透光部件30的凸部40(接触面)施加于作为被检测体的皮肤2的按压小的情况,图5B示出了该按压大的情况。如果着眼于图5A、图5B的A1、A2所示的位置,随着按压的变化,皮肤2和凸部40之间的接触状态发生变化。例如,在图5A中,在A1、A2的位置,皮肤2和凸部40为非接触状态或弱接触状态,但是在图5B中,为接触状态。因此,从发光部150射出并返回到受光部140的光的强弱等在图5A和图5B中发生变化,计测数据的可靠性下降。此外,图5A、图5B可以解释为是放大图3所示的生物体信息检测装置的A-A’截面图的凹部32周边的图,也可以解释为是从与方向DRH垂直的方向对凹部32周边的构成部件进行投影后的投影图或配置图。以下,采用图5A、图5B的类似图进行本实施方式的说明,但假设任意一幅图均可做同样的解释。
例如,图6A、图6B是用于说明赫兹的弹性接触理论的图。E是皮肤的杨氏模量、v是皮肤的泊松比、F是施加的力的最大值、r是球面半径、α是接触圆面的半径、σ是位移。将规定值代入这些参数,基于赫兹的弹性接触理论,计算相对于距接触面中心的距离的按压,获得例如图6B所示的结果。如图6B所示,如果与接触面中心分开距离,则按压下降,例如在B1、B2所示的部分上急剧下降。因此,在图5A、图5B的A1、A2所示的位置,由于负荷的微小的变化,导致接触面上的按压急剧地变化,计测数据的可靠性显著降低。
例如在图5A、图5B中,由曲面形状的凸形状(凸部)构成与人体的皮肤接触的透光部件30的接触面。由此,透光部件30相对于皮肤表面的紧贴度提高,因此,能够防止来自于皮肤表面的反射光量、环境光等噪声光的侵入。
但是,由图6A、图6B明确可知,在凸形状的周边部(外周部),相对于中心部,与皮肤的接触压相对地降低。
在这种情况下,如果在中心部的接触压最优,则周边部的接触压不到最优范围。另一方面,如果在周边部的接触压最优,则中心部的接触压相对于最优范围过剩。
在接触压不到最优范围的情况下,由于设备的摇动而导致脉波传感器与皮肤或接触或分开时、或者即使接触但脉波传感器未完全压制静脉时,在脉波检测信号上叠置体动噪声。如果降低该噪声成分,则可以获得更高的M/N比(S/N比)的脉波检测信号。在此,M表示脉波检测信号的信号电平,N表示噪声电平。
为了解决上述问题,如图4、图7A、图7B所示,本实施方式的生物体信息检测装置具有:检测部130,具有接收来自于被检测体(皮肤等)的光的受光部140;透光部件30;以及光圈部80、82(aperture)。透光部件30设置于生物体信息检测装置的与被检测体接触的壳体面22侧,透过来自于被检测体的光,并且在测定被检测体的生物体信息时与被检测体接触。光圈部80、82在被检测体和检测部130之间的光路上限制来自于被检测体的光。此外,在图4等中,检测部130具有对被检测体射出光的发光部150,透光部件30使来自于发光部150的光透过。并且,光圈部80、82在被检测体和检测部130之间的光路上对来自于发光部150的光进行限制。此外,反射器152用于反射发光部150发出的光以提高光的利用效率。
这样,在本实施方式中,为了不检测图7A、图7B的A1、A2所示位置等的光(杂散光),而设置有光圈部80、82,对光进行限制。例如,对通过被最优按压的透光部件30的透光区域的中心部(例如凸部的顶点)的光尽量不遮挡而使其透过,另一方面,通过透光部件30的透光区域(例如凸部)的周边部附近的光则被遮挡。例如,在图7A、图7B中,通过设置光圈部80,作为周边部的A1所示位置上的光不会射入到受光部140。此外,通过设置光圈部82,来自于发光部150的光不会向A2所示的位置射出。即、在本实施方式中,对随着按压(负荷)的变化而接触状态发生变化的位置的光进行限制。由此,如图7A、图7B所示,即使在A1、A2所示位置接触状态发生了变化,A1、A2所示位置的光的状态也不会对受光结果产生影响。因此,可以提高计测数据的可靠性等。
而且,在图4、图7A、图7B等中,在受光部140和发光部150之间设置有遮光部100(遮光壁)。该遮光部100例如是在与壳体面22(参照图3、图4)正交的方向DRH上延伸形成的遮光壁。具体而言,例如设置具有沿与连接受光部140的中心位置和发光部150的中心位置的线段交叉(正交)的方向的壁面的遮光部100。通过设置这样的遮光部100,可以抑制来自于发光部150的直射光射入到受光部140,能够进一步提高计测数据的可靠性等。
即、受光部140和发光部150之间的距离越近,光学性的效率/性能越高。例如,光学性的效率/性能与距离的平方成反比地劣化。因此,期望尽量使受光部140和发光部150之间的距离接近。
但是,如果使受光部140和发光部150之间的距离接近,则来自于发光部150的直射光射入到受光部140而性能劣化的可能性提高。
于是,在受光部140和发光部150之间设置遮光部100,用于抑制来自于发光部150的直射光射入到受光部140。即、在本实施方式中,如上所述,为了消除来自于与被检测体的接触面的接触状态不稳定的路径的光学性的坏影响,设置有光圈部80、82。另一方面,发光部150的直射光导致的坏影响由遮光部100来消除。由此,通过消除与被检测体的接触面的接触状态的变动导致的噪声的光圈部80、82以及消除发光部150的直射光的遮光部100,可以确保光电型脉波传感器的光学稳定性。此外,关于遮光部100,也可以采用不设置其的构成。
此外,在以上内容中,对如图8A所示透光部件30具有凸部40的情况进行了说明,但是,本实施方式的生物体信息检测装置并不限定于此。例如如图8B所示,在透光部件30不具有曲面形状等的凸部40的情况下,也可以通过设置光圈部80、82、遮光部100来抑制杂散光导致的计测数据的可靠性等的降低。例如,透光部件30是在不是平面的部分与对象物接触的立体形状,光圈部80、82设置成对该立体形状中的相对低的部分进行遮光。
此外,在图8A、图8B中,RTR表示透光部件30的透光区域(光透过的区域),RAP表示光圈部80、82的光圈区域(对光进行限制的区域)。此外,STR表示透光区域RTR的面积,SAP表示光圈区域RAP的面积。例如,在图3中,透光部件30中的未被盖部件20覆盖的露出于被检测体侧的区域为透光区域RTR。此外,光圈区域RAP是光圈部80、82的开口部的区域。并且,光圈部80、82的光圈区域RAP例如是在俯视观察中被透光区域RTR包围的区域。
具体而言,如图8A、图8B所示,光圈部80、82的光圈区域RAP(开口区域)的面积SAP小于透光部件30的透光区域RTR的面积STR。即、光圈部80、82对通过透光部件30的周边区域(外周区域)的光进行遮光,面积SAP比面积STR至少小周边区域的面积那么多。
此外,在图8A、图8B中,光圈部80、82的光圈区域RAP的形状和透光部件30的透光区域RTR的形状为相似形(包括大致相似形)。如图8A所示,在透光部件30具有凸部40的情况下,透光区域RTR的形状例如和凸部40的平面投影形状为相似形(大致相似形)。例如在图8A、图8B中,透光区域RTR以及光圈区域RAP的形状均为圆形,为相似形。例如在透光区域RTR为四边形的情况下,光圈区域RAP的形状也为相似形的四边形即可。但是,这里所说的相似形无需是完全的相似形,是大致相似形(作为图形的种类的相似形)即可。此外,透光区域RTR的形状和光圈区域RAP的形状也可以不是相似形。
此外,在图8A、图8B中,如果将与图3、图4的壳体面22正交的方向DRH上的遮光部100的高度设为H1,将光圈部80、82的检测部侧的面、即下表面的高度设为H2,则H1>H2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。
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。
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。
图9C是示出光圈区域RAP的孔径(aperture diameter: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。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。
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(φ4)左右。
图10A~图11B是光圈部的配置设定方法的说明图。
例如,在图10A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与受光部140的光轴AXR(与受光面垂直的轴)所成的角度设为θr,将线LN2与光轴AXR所成的角度设为θa。
在这种情况下,在图10A中,θa<θr。即、以θa<θr的方式来配置设定受光部140侧的光圈部80。
这样,如果θa<θr的关系成立,则由图10A可知,来自于透光部件30的透光区域的第一端部ED1的光被光圈部80遮挡,因此,不会射入受光部140。
例如,受光部140检测其受光面全体上的受光量,因此,即使是射入到其第二端部ER2的光,也作为全体的受光量而被检测。因此,如果由于接触状态的变化等而导致从透光部件30的第一端部ED1射入受光部140的第二端部ER2的光的状态发生变化,则其会叠置作为噪声,从而发生计测数据的可靠度等下降的事态。
关于这一点,如果如图10A所示那样,θa<θr的关系成立,则来自于透光部件30的透光区域的第一端部ED1的光被光圈部80遮挡,从而可以有效地抑制上述事态的发生。
此外,在图10B中,将连接透光部件30的透光区域的第二端部ED2(发光部侧的端部)和发光部150的第一端部ET1(左侧端部)的线设为LN3。第一端部ET1是发光部150的两个端部ET1、ET2中距离透光区域的第二端部ED2更远侧的端部。此外,将连接发光部150的第一端部ET1和光圈部82的开口部侧的端部EA2的线设为LN4。并且,将线LN3与发光部150的光轴AXT(与发光面垂直的轴)所成的角度设为θt,将线LN4与光轴AXT所成的角度设为θb。
在这种情况下,在图10B中,θb<θt。即、以θb<θt的方式来配置设定发光部150侧的光圈部82。
这样,如果θb<θt的关系成立,则由图10B可知,从发光部150朝向透光部件30的透光区域的第二端部ED2的光被光圈部82遮挡。因此,可以有效地抑制在第二端部ED2处的杂散光被接收等事态的发生。
此外,可以通过图11A、图11B所示的方法来配置设定光圈部80、82。
例如,在图11A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的第一端部ER1(左侧端部)的线设为LN5。第一端部ER1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更近侧的端部。此外,将连接透光部件30的透光区域的第二端部ED2(发光部侧的端部)和受光部140的第二端部ER2(右侧端部)的线设为LN6。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二端部ED2更近侧的端部。
在这种情况下,在图11A中,以光圈部80、82至少位于线LN5、LN6上的方式来配置设定光圈部80、82。即、光圈部80、82位于线LN5、LN6的光路上。
由此,可以保证来自于透光部件30的透光区域的第一、第二端部ED1、ED2的杂散光被光圈部80、82遮挡。因此,可以有效地抑制第一、第二端部ED1、ED2处的杂散光导致计测数据的可靠性等下降的事态发生。
此外,在图11B中,将连接透光部件30的透光区域的第一端部ED1和发光部150的第一端部ET1(左侧端部)的线设为LN7。第一端部ET1是发光部150的两个端部ET1、ET2中距离透光区域的第一端部ED1更近侧的端部。此外,将连接透光部件30的透光区域的第二端部ED2和发光部150的第二端部ET2(右侧端部)的线设为LN8。第二端部ET2是发光部150的两个端部ET1、ET2中距离透光区域的第二端部ED2更近侧的端部。
在这种情况下,在图11B中,以光圈部80、82至少位于线LN7、LN8上的方式来配置设定光圈部80、82。即、光圈部80、82位于线LN7、LN8的光路上。
由此,可以保证从发光部150朝向透光部件30的透光区域的第一、第二端部ED1、ED2的光被光圈部80、82遮挡。因此,可以有效地抑制来自于发光部150的光在第一、第二端部ED1、ED2处成为杂散光而由该杂散光导致计测数据的可靠性等降低的事态发生。
此外,在图4、图7A、图7B等中,光圈部80、82设置于透光部件30和检测部130(受光部140、发光部150)之间。例如,光圈部80、82配置设定在与透光部件30、检测部130分开的位置上。这样,如果在透光部件30和检测部130之间配置光圈部80、82,则在被检测体和检测部130之间的光路上,可以通过光圈部80、82有效地屏蔽杂散光,能够有效地抑制该杂散光导致的噪声叠置于计测数据的事态发生。但是,光圈部80、82的配置形成方法并不限定于此,可以有各种变形实施,还可以将光圈部80、82设置于透光部件30和被检测体之间或透光部件30内。
例如,在图12A中,光圈部80、82设置于透光部件30和检测部130之间,但是,是以紧贴于透光部件30的方式配置形成光圈部80、82。此外,在图12B中,在透光部件30内(材质中)配置形成光圈部80、82。此外,在图12C中,在被检测体和透光部件30之间配置形成光圈部80、82。这样,作为光圈部80、82的配置形成方法,可以设想各种方式。
此外,光圈部80、82的制造方法也不限定于图4、图7A、图7B等所示的独立于透光部件30等而形成的方法,可以采用各种方法。例如,在如图12A、图12C所示,以紧贴于透光部件30的方式来形成光圈部80、82的情况下,可以通过涂布、蒸镀或印刷等方法来形成光圈部80、82。或者如图12B所示,在透光部件30中形成光圈部80、82的情况下,例如可以通过嵌入成型等方法来形成光圈部80、82。
此外,光圈部80、82的光圈区域(aperture)的形状可以与透光部件30的透光区域是相似形(大致相似形、伪相似形),也可以与受光部140、凸部40的结构是相似形(大致相似形、伪相似形)。或者,可以与受光部140的受光范围、发光部150的发光范围是相似形(大致相似形、伪相似形)。
根据以上说明的本实施方式的生物体信息检测装置,对通过脉波传感器和皮肤的接触压弱的区域、脉波传感器和皮肤的接触状态易于变化的区域的出射光、来自于皮肤的扩散光进行遮光,可以降低叠置于脉波检测信号上的噪声成分,能够提高信号品质。
3.光圈部、遮光部的一体形成
在本实施方式中,可以将光圈部80、82和遮光部100作为遮光用部件78来一体形成。即、使光圈部80、82和遮光部100(遮光壁)成为一体结构。图13是示出这样一体形成的遮光用部件78的第一例的立体图,图14A、图14B分别是遮光用部件78的第一例的俯视图、截面图。
如图13~图14B所示,在遮光用部件78上形成有设置于受光部侧的光圈部80(第一光圈部)和设置于发光部侧的光圈部82(第二光圈部)。并且,与受光部侧的光圈部80相对应地形成有受光部侧的光圈的开口部81,与发光部侧的光圈部82相对应地形成有发光部侧的光圈的开口部83。在光圈部80和光圈部82之间,与光圈部80、82一体地形成有遮光部100。例如,遮光用部件78为在一端侧形成有底部、在另一端侧开口的有底筒部的形状,该有底筒部的底部形成为光圈部80、82。并且,对于作为底部的光圈部80、82,形成有作为光圈而发挥功能的开口部81、83。此外,以将有底筒部的另一端侧的开口的区域一分为二(分割)的方式形成有遮光部100。
如图13、图14A所示,遮光部100在其中心部102处厚度变细。由此,可以使受光部140和发光部150的距离进一步接近,能够提高光学性的效率/性能。
此外,将与生物体信息检测装置的壳体面22(参照图3、图4)正交的方向DRH上的遮光部100的高度设为H1,将作为光圈部80、82的检测部130侧的面的下表面的高度设为H2。这些高度H1、H2是距离基准面(例如基板160)的高度。在这种情况下,如图14B所示,H1>H2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。
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30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。
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。
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。
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。
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。
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,可以容易地实现材料的共通等。例如将光圈部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。
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。
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。
于是,在图14A中,使发光部侧的光圈部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。
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。
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。
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。
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。
4.透光部件的凸部
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。
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。
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的堤坝形状的部分来实现。
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HA减去高度HB后的值(高度HA与HB之差)设为Δh的情况下,Δh=HA-HB>0的关系成立。例如,凸部40以Δh>0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Δh的量。
这样,通过设置Δh>0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、或减小到对脉波测定不产生影响的程度的点。
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(傾き)。
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0~FL1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。
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Δh来实现。即、通过设置Δh>0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。
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。
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。
此外,表示凸部40的突出量的Δh是用于规定最优按压的重要的参数。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Δh设为大的值。但是,如果Δh成为过大的值,则会有成为脉波传感器的信号成分降低、按压变动增加的要因的担忧。
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Δh。即、只要是可以施加最优按压的范围,则Δh越小,越能够将噪声成分抑制得更低。
例如,图18A是表示用户进行了攥紧放松动作(GP)时的Δh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Δh和MN比的关系的测定值的例子。这里,MN比相当于脉波传感器的信号成分(M)和噪声成分(N)的比。
从图18A、图18B可以理解:优选Δh的范围为0.01mm≦Δh≦0.5mm,更优选0.05mm≦Δh≦0.35mm。例如,通过使Δh=0.25mm左右,可以使MN比为最大。即、通过这样地使Δh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。
5.生物体信息检测装置的整体构成
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、时刻信息等各种信息显示在显示部310上的控制。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。
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,可以有各种变形实施。
Claims (21)
1.一种生物体信息检测装置,其特征在于,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的情况下,H1>H2。
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θr、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θa的情况下,θa<θr。
12.根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
所述光圈部以所述光圈部位于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区域的所述第一端部更近一侧的端部、即第一端部的线上、和连接所述透光部件的透光区域的第二端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二端部更近一侧的端部、即第二端部的线上的方式而被配置设定。
13.根据权利要求2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二端部和所述发光部的两个端部中距离所述透光区域的所述第二端部更远一侧的端部、即第一端部的线与所述发光部的光轴所成的角度设为θt、将连接所述发光部的所述第一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θb的情况下,θb<θt。
14.根据权利要求2所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
所述光圈部以所述光圈部位于连接所述透光部件的透光区域的第一端部和所述发光部的两个端部中距离所述透光区域的所述第一端部更近一侧的端部、即第一端部的线上、和连接所述透光部件的透光区域的第二端部和所述发光部的两个端部中距离所述透光区域的所述第二端部更近一侧的端部、即第二端部的线上的方式而被配置设定。
15.根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
所述光圈部的光圈区域的面积小于所述透光部件的透光区域的面积。
16.根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
所述光圈部对通过所述透光部件的周边区域的光进行遮光。
17.根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
所述透光部件具有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并施加按压的凸部,
所述光圈部对通过所述凸部的周边区域的光进行遮光。
18.根据权利要求17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:
按压抑制部,以包围所述凸部的方式而设置,用于抑制所述凸部施加于所述被检测体的按压。
19.根据权利要求18所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
在将相对于负荷的所述凸部的按压的变化量设为按压变化量的情况下,所述按压抑制部以相对于第一负荷范围下的所述按压变化量、第二负荷范围下的所述按压变化量更小的方式抑制所述凸部施加于所述被检测体的按压,其中,所述负荷由产生所述凸部的按压的负荷机构施加,在所述第一负荷范围内,所述负荷机构的负荷为0~FL1,在所述第二负荷范围内,所述负荷机构的负荷大于FL1。
20.根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
所述光圈部的光圈区域的形状和所述透光部件的透光区域的形状是相似形。
21.根据权利要求1所述的生物体信息检测装置,其特征在于,
所述生物体信息检测装置检测脉波作为所述生物体信息。
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