CN110115589B - 脉搏血氧仪和嵌有脉搏血氧仪的有机图像传感器 - Google Patents

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Abstract

一种脉搏血氧仪可以包括具有波长选择性的光电转换器件，使得低输出LED可以被包括在该脉搏血氧仪中以防止皮肤损伤并降低功耗。该脉搏血氧仪包括配置为发射白光的发光器件和配置为检测从发光器件接收到的透射光的传感器。传感器包括配置为感测光的特定近红外波长谱的近红外有机光电转换器件和配置为感测光的特定红色波长谱的红色光电转换器件。

Description

脉搏血氧仪和嵌有脉搏血氧仪的有机图像传感器
技术领域
本公开涉及脉搏血氧仪和嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器。
背景技术
根据不断增长的人类寿命，开发智能医疗保健传感器被认为是重要的，智能医疗保健传感器可以定期且简洁地检查日常生活中的各种生物测定信号或健康信息，而不用去医疗中心。
近来，感测并监控生物测定数据的功能已被添加到诸如智能电话和/或智能手环的配件中，并且已经稳步地研究了各种各样利用生物特征数据的方法。在一些情况下，用于测量并收集简洁的生物特征数据的传统大型医疗设备可以被小型化，但无论怎样小型化都必须保持医疗设备的性能。
脉搏血氧仪可以以非侵入性方式同时感测心率和血液的氧饱和度，并且具有小型化的优点，因此它已被用于许多产品。如果心率和血液的氧饱和度信息(例如生物特征数据)被容易地测量并累积，则其在健康数据(诸如循环系统和肺功能的健康数据)的基础上可以被有效地用来预防疾病。传统的脉搏血氧仪通常包括两个LED和一个光电二极管。LED被选择以在红色区域和绿色区域的每个波长中具有窄宽度的选择性发光特性，使每个LED在一个周期中发光，并且分析基于发射的光透过血管并到达光电二极管而在光电二极管中获得的光学信号，以确定心率和血氧饱和度。
近来，已经进行了提供柔性脉搏血氧仪的各种尝试，以将其应用于便携式配件(KR2017-0044826或用于脉搏血氧测定的全有机光电传感器，Lochner,C.M.et al.,NatureComm.,5,5745(2014))。
然而，迄今为止开发的用于脉搏血氧仪的光电二极管依赖于LED光源的波长分离。
尤其是，为了补偿使用灵敏度不足的光电二极管并且为了从透过皮肤并穿过血管的光获得简洁的光学信号，光源的强度应足够。然而，在发射具有足够强度的光以使光电二极管能够基于光透过皮肤并穿过血管且进一步到达光电二极管而获得简洁的光学信号的基础上，这样的光源可能导致皮肤灼伤或者对患者或受试者组织的损伤。
此外，如KR2017-0044826中所公开地，传统医疗传感器使用非柔性的引线，因此传感器的寿命由该非柔性的引线确定。
发明内容
提供了采用具有波长选择性的光电转换器件的脉搏血氧仪，因此可以采用低输出LED来防止皮肤损伤并降低脉搏血氧仪的功耗。
该脉搏血氧仪可以充分小型化以适用于便携式设备。
该脉搏血氧仪可以用有机材料形成(“可以至少部分包括有机材料”)，因此其可以被提供为可穿戴方式。
提供了可安装在诸如智能手机的各种便携式设备中的嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器。
根据一些示例实施方式的一种脉搏血氧仪包括发射白光的发光器件、以及检测照射到血管之后的透射光和反射光的近红外有机光电转换器件和红色光电转换器件。
根据一些示例实施方式的一种嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器包括形成在半导体基板中的无机红色光电转换器件、以及近红外有机光电转换器件，近红外有机光电转换器件包括形成在半导体基板中的近红外有机光电转换层、在近红外有机光电转换层上的公共电极、以及有机光电转换层下方的像素电极，其中无机红色光电转换器件和近红外有机光电转换器件检测照射到血管之后的透射光和反射光。
根据一些示例实施方式，通过采用具有波长选择性的光电转换器件，可以采用低输出LED来防止皮肤损伤并降低功耗。
它可以充分小型化以适用于便携式设备。
它用有机材料形成，因此可以提供在可穿戴设备中。
脉搏血氧仪可以嵌入用于诸如智能电话的各种便携式设备的图像传感器中。
根据一些示例实施方式，一种脉搏血氧仪可以包括：发光器件，配置为发射白光以照射血管；以及传感器，配置为检测从发光器件发射并随后照射和穿过血管的透射光。传感器可以包括配置为感测光的特定近红外波长谱的近红外有机光电转换器件和配置为感测光的特定红色波长谱的红色光电转换器件。
发光器件可以被配置为发射具有约1至约10mW的强度的白光。
红色光电转换器件可以是有机红色光电转换器件。该有机红色光电转换器件可以在半导体基板与近红外有机光电转换器件之间
红色光电转换器件可以是嵌入半导体基板中的无机红色光电转换器件。
无机红色光电转换器件可以包括多个无机红色光电转换元件的阵列。所述多个无机红色光电转换元件的每个无机红色光电转换元件可以限定单独的单位像素。
脉搏血氧仪还可以包括信号处理器，该信号处理器被配置为基于对近红外光的吸收率和红光的吸收率的确定来计算心率和氧饱和度，近红外光的吸收率由近红外有机光电转换器件基于透射光在特定近红外波长谱中的至少一部分被近红外有机光电转换器件吸收而测量，红光的吸收率由红色光电转换器件基于透射光在特定红色波长谱中的至少一部分被红色光电转换器件吸收而测量。
根据一些示例实施方式，嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器可以包括嵌入半导体基板中的无机红色光电转换器件。无机红色光电转换器件可以被配置为感测光的特定红色波长谱。嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器可以包括近红外有机光电转换器件，该近红外有机光电转换器件包括在半导体基板上的近红外有机光电转换层、在近红外有机光电转换层上的公共电极以及在近红外有机光电转换层与半导体基板之间的像素电极。近红外有机光电转换层可以被配置为感测光的特定近红外波长谱。无机红色光电转换器件和近红外有机光电转换器件可以被配置为检测从发光器件发射并随后照射和穿过血管的光。
无机红色光电转换器件可以包括多个无机红色光电转换器件的阵列，并且所述多个无机红色光电转换器件的每个无机红色光电转换器件可以限定单独的单位像素。
嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器还可以包括嵌入半导体基板中的无机蓝色光电转换器件和无机绿色光电转换器件。
嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器还可以包括信号处理器，该信号处理器被配置为使用近红外光的吸收率和红光的吸收率来计算心率和氧饱和度，近红外光的吸收率由近红外有机光电转换器件基于接收到的光在特定近红外波长谱中的至少一部分被近红外有机光电转换器件吸收而测量，红光的吸收率由无机红色光电转换器件基于接收到的光在特定红色波长谱中的至少一部分被无机红色光电转换器件吸收而测量。
根据一些示例实施方式，一种可穿戴式脉搏血氧仪可以包括配置为发射白光的发光器件、以及包含近红外有机光电转换器件和红色有机光电转换器件的堆叠的传感器。近红外有机光电转换器件可以被配置为感测光的特定近红外波长谱。红色光电转换器件可以被配置为感测光的特定红色波长谱。
可穿戴式脉搏血氧仪还可以包括信号处理器，该信号处理器被配置为使用近红外光的吸收率和红光吸收率来计算心率和氧饱和度，近红外光的吸收率由近红外有机光电转换器件基于入射光在特定近红外波长谱中的至少一部分被近红外有机光电转换器件吸收而测量，红光吸收率由红色光电转换器件基于入射光在特定红色波长谱中的至少一部分被红色光电转换器件吸收而测量。
可穿戴式脉搏血氧仪还可以包括配置为显示传感器的信号的柔性显示器。
根据一些示例实施方式，一种血管造影设备可以包括：发光器件，配置为发射白光以照射血管；嵌入在半导体基板中的多个无机红色光电转换器件的阵列，其中每个无机红色光电转换器件限定单独的单位像素；以及近红外有机光电转换器件，包括半导体基板上的近红外有机光电转换层、近红外有机光电转换层上的公共电极、和近红外有机光电转换层与半导体基板之间的像素电极。无机红色光电转换器件可以被配置为感测从发光器件发射并随后照射和穿过血管的透射光的特定红色波长谱，近红外有机光电转换器件被配置为感测该透射光的特定近红外波长谱。
血管造影设备还可以包括信号处理器，该信号处理器被配置为使用近红外光的吸收率和红光的吸收率来计算心率和氧饱和度，近红外光的吸收率由近红外有机光电转换器件基于透射光在特定近红外波长谱中的至少一部分被近红外有机光电转换器件吸收而测量，红光的吸收率由红色光电转换器件基于透射光在特定红色波长谱中的至少一部分被红色光电转换器件吸收而测量。
根据一些示例实施方式，一种智能电话可以包括：发光器件，配置为发射白光以照射血管；以及嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器，配置为检测从发光器件发射并随后照射和穿过血管的透射光。传感器可以包括：嵌入半导体基板中的无机红色光电转换器件，该无机红色光电转换器件被配置为感测光的特定红光波长谱；在半导体基板上的近红外有机光电转换层，该近红外有机光电转换层被配置为吸收光的特定近红外波长谱；在近红外有机光电转换层上的公共电极；以及在近红外有机光电转换层与半导体基板之间的像素电极。
智能手机还可以包括嵌入半导体基板中的无机蓝色光电转换器件和无机绿色光电转换器件。
智能电话还可以包括信号处理器，该信号处理器被配置为使用近红外光的吸收率和红光的吸收率来计算心率和氧饱和度，近红外光的吸收率由传感器基于透射光在特定近红外波长谱中的至少一部分被近红外有机光电转换层吸收而测量，红光的吸收率由传感器基于透射光在特定红色波长谱中的至少一部分被无机红色光电转换器件吸收而测量。
根据一些示例实施方式，一种脉搏血氧仪可以包括：配置为发射白光的发光器件；以及传感器，配置为检测由发光器件发射的白光的特定有限波长部分。传感器可以包括配置为感测光的特定近红外波长谱的近红外有机光电转换器件和配置为感测光的特定红色波长谱的红色光电转换器件。
红色光电转换器件可以在近红外有机光电转换器件与半导体基板之间。
脉搏血氧仪还可以包括信号处理器，该信号处理器被配置为基于对近红外光的吸收率和红光的吸收率的确定来计算心率和氧饱和度，近红外光的吸收率由近红外有机光电转换器件基于发光器件所发射的白光在特定近红外波长谱中的至少一部分被近红外有机光电转换器件吸收而测量，红光的吸收率由红色光电转换器件基于发光器件所发射的白光在特定红色波长谱中的至少一部分被红色光电转换器件吸收而测量。
附图说明
图1是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的脉搏血氧仪的示意图。
图2是示出红色光电转换器件和近红外有机光电转换器件的外量子效率(EQE)特性、以及红色波长和近红外波长中的氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧血红蛋白(Hb)的消光系数的曲线图。
图3示出采用根据本发明构思的一些示例实施方式的脉搏血氧仪的贴片型脉搏血氧仪。
图4是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的脉搏血氧仪的示意图。
图5是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器的示意图。
图6是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器的像素阵列的示意图。
图7是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的嵌有脉搏血氧仪的图像传感器的读出电路的示意图。
图8是根据本发明构思的一些示例实施方式的用于分开安装在移动设备中的脉搏血氧仪和后置摄像头。
图9是根据本发明构思的一些示例实施方式的血管造影设备。
具体实施方式
在下文中，将参照附图更全面地描述本公开，附图中示出了本公开的一些示例实施方式。本领域技术人员将认识到，可以以各种各样的方式修改所描述的实施方式，所有方式不背离本公开的精神或范围。
图1是示出根据本发明构思的一些示例实施方式的脉搏血氧仪的示意图。
参照图1，脉搏血氧仪1包括电源110、发光器件120、传感器130、信号处理器160和通信接口器件170。
电源110向发光器件120、传感器130、信号处理器160和通信接口器件170供电，并且它可以在便携式设备的情况下被提供为超小电池或柔性电池等。
发光器件120可以仅被提供成一个白色发光二极管(LED)。当在此提及时，白色LED可以被配置为发射“白光”，其中“白光”可以被理解为这样的光，其是可见波长谱(在约400nm与约780nm之间)中不同波长的光的组合。例如，白光可以包括“红光”、“绿光”和“蓝光”的组合，其中红光包括约625nm至约780nm的红色波长谱中的光，绿光包括约495nm至约570nm的绿色波长谱中的光，蓝光包括约450nm至约495nm的蓝色波长谱中的光。白色LED可以是无机LED或有机LED，但有机LED会更适合于实现柔性装置。由于传统脉搏血氧仪仅使用不具有波长选择性的光电二极管，因此发射光的波长在发光器件120中被分开。结果，发光器件120包括具有对红色区域(“红色波长谱”)有选择性的发光特性的LED、以及具有对近红外区域(“近红外波长谱”)或绿色区域(“绿色波长谱”)有选择性的发光特性的LED，并且为了补偿不够灵敏的光电二极管的灵敏度，光源的光强可以被增大到约10-30mW来发光，这可能基于穿过人体组织的发射光的强度而导致组织损伤(例如皮肤损伤)。然而，在根据本公开的一些示例实施方式的脉搏血氧仪中，稍后描述的传感器130具有波长选择性(例如，被配置为在一种或更多种特定有限的波长谱中感测光)，因此发光器件120仅包括配置为发射白光的白色LED是足够的，并且发射约1-10mW的低强度的白色LED光源的白光也是足够的，约1-10mW是发射的白光的足够低的强度，以至少部分地减轻由发射的白光穿过人体组织和/或血管到达传感器130导致的组织损伤的风险。另外，因为白色LED可以仅发射约1-10mW的较低强度下的白光，所以可以降低脉搏血氧仪1的功耗而不降低装置实现脉搏血氧测定的能力，从而改善装置的性能。
当在本说明书中结合数值使用术语“大约”、“约”或“基本上”时，相关数值旨在包括围绕所述数值±10％的公差。当范围被指定时，该范围包括其间的所有值，诸如0.1％的增量。
传感器130包括近红外有机光电转换器件140和红色光电转换器件150。传感器130被配置为在由发光器件120发射的白光的透射光已经照射血管之后检测该透射光。如图2所示，近红外有机光电转换器件140被配置为感测和/或吸收特定的、有限的近红外波长谱142中的光(例如“近红外光”)，并且红色光电转换器件150被配置为感测和/或吸收特定的、有限的红色波长谱152中的光(例如“红光”)，使得传感器130被配置为具有波长选择性，因此发光器件120仅包括配置为发射白光的白色LED是足够的，并且发射约1-10mW的低强度的白色LED光源的白光也是足够的。如图1所示，近红外有机光电转换器件140可以靠近传感器130的入射光侧156，使得经由入射光侧156入射在传感器130上的入射光必须穿过近红外有机光电转换器件140以入射在红色光电转换器件150上。红色光电转换器件150可以在近红外有机光电转换器件140与基板158之间。在一些示例实施方式中，近红外有机光电转换器件140可以在红色光电转换器件150与传感器件130的入射光侧156之间。在一些示例实施方式中，红色光电转换器件150可以在近红外有机光电转换器件140与传感器130的入射光侧156之间。
参照图2，在近红外有机光电转换器件140配置为感测和/或吸收的光的近红外波长谱142中，近红外有机光电转换器件140的外量子效率(EQE)相对较高，并且在红色光电转换器件150配置为感测(例如吸收)的光的红色波长谱152中，红色光电转换器件150的外量子效率相对较高。同时，看氧合血红蛋白(HbO2)和脱氧血红蛋白(Hb)的摩尔消光系数，在近红外线区域(例如近红外波长谱142)中氧合血红蛋白(HbO2)具有比脱氧血红蛋白(Hb)相对更高的分子消光系数，并且在红色波长谱152中脱氧血红蛋白(Hb)具有比氧合血红蛋白(HbO2)相对更高的消光系数。
因此，再参照图1，信号处理器160可以基于近红外光(例如近红外波长谱142中的光)的吸收率和红色光(例如红色波长谱152中的光)的吸收率来计算Hb/HbO2浓度比，然后可以使用该浓度比来计算氧饱和度，近红外光(例如近红外波长谱142中的光)的吸收率由传感器130的近红外有机光电转换器件140基于入射光(例如，由发光器件120发射并照射血管且随后由传感器130接收的透射光)在特定近红外波长谱(例如波长谱142)中的至少一部分被近红外有机光电转换器件140吸收而测量，红色光(例如红色波长谱152中的光)的吸收率由传感器130的红色光电转换器件150基于入射光(例如，由发光器件120发射并照射血管且随后由传感器130接收的透射光)在特定红色波长谱(例如波长谱152)中的至少一部分被红色光电转换器件150吸收而测量。此外，信号处理器160可以通过测量中显示的波形计算心率。
在信号处理器160中数字化的信号可以通过通信接口器件170将测量到的氧饱和度和脉搏信号发送到外部远程处理设备(例如，智能电话、远程监控设备等)。通信接口器件170可以通过电线进行通信，或者可以通过诸如蓝牙、紫蜂(ZigBee)、UWB(超宽带)、基于IEEE 802.11的Wi-Fi等的近场无线通信进行通信。
如图1所示，用于传感器130的近红外有机光电转换器件140和红色光电转换器件150可以被层叠。在一些示例实施试中，如同近红外有机光电转换器件140那样，红色光电转换器件150也可以由有机材料形成(“可以至少部分包括有机材料”)。当光电转换器件140和150如上所述仅由有机材料形成时，它们容易用柔性基板来制造。因此，它可用于诸如一次性或贴片型脉搏血氧仪的可穿戴脉搏血氧仪。在一些示例实施方式中，柔性显示器180也可以安装在脉搏血氧仪中，使得结果被直接显示，而不用通过通信接口器件170将结果发送到外部显示器。再次说明，柔性显示器180可以被配置为显示传感器130的信号。
图3是示出使用根据本发明构思的一些示例实施方式的脉搏血氧仪1的贴片型脉搏血氧仪300的示意图。图3所示的脉搏血氧仪1可以是图1所示的脉搏血氧仪1。贴片型脉搏血氧仪300可以是可穿戴式脉搏血氧仪，其包括配置为贴附到人体的一部分的可穿戴式带320，其中脉搏血氧仪1的一个或更多个部分被合并到可穿戴式带320中。
脉搏血氧仪1可以包括白色LED 120以及其中近红外有机光电转换器件140和红色有机光电转换器件150堆叠在贴片型柔性基板158上的传感器130。因此，将理解，传感器130可以包括近红外有机光电转换器件140和红色有机光电转换器件150的“堆叠”。当传感器130测量到的信号经由如图3所示的导线310传输时，信号处理器160或通信接口器件170可以从图1所示的脉搏血氧仪1省略。
如图1所示，红色有机光电转换器件150可以在近红外有机光电转换器件140与半导体基板158之间，使得红色有机光电转换器件150相对于近红外有机光电转换器件140远离传感器130的光入射侧，但示例实施方式不限于此。例如，在一些示例实施方式中，近红外有机光电转换器件140可以在红色有机光电转换器件150与基板158之间，使得近红外有机光电转换器件140相对于红色有机光电转换器件150远离传感器130的光入射侧。
图4示出根据本公开的一些示例实施方式的脉搏血氧仪。参照图4，与图1所示的脉搏血氧仪的传感器130不同，传感器430包括近红外有机光电转换器件140和在其下方(例如，在近红外有机光电转换器件140与基板之间)的无机红色光电转换器件450。下部无机红色光电转换器件450可以至少部分地形成(例如嵌入)在半导体基板例如硅基板中，使得下部无机红色光电转换器件450至少部分地位于由半导体基板的外表面限定的体积内。无机红色光电转换器件450包括多个无机红色光电转换器件的阵列，并且每个无机红色光电转换器件450可以限定单独的单位像素PX。在一些示例实施方式中，近红外有机光电转换器件140可以在无机红色有机光电转换器件450与基板之间，使得近红外有机光电转换器件140相对于无机红色有机光电转换器件450远离传感器130的光入射侧。
当下部无机红色光电转换器件450用多个红色像素的阵列形成时，其可以将心率和氧饱和度以像素化信息提供给对象。再次说明，无机红色光电转换器件450可以包括多个无机红色光电转换元件451-1至451-N(N为正整数)的阵列，并且所述多个无机红色光电转换元件451-1至451-N的每个无机红色光电转换元件(在此也称为无机红色光电转换器件)可以限定单独的单位像素PX。在一些示例实施方式中，它可以适用于脉搏血氧仪以及用于诸如手术的医疗目的的摄像头，从而通过简洁的脉搏映射提供关于手术部位中的血流故障和特定血管的损伤状况的信息。此外，它可以通过血管的高分辨率图像帮助防止对尚未受损的区域的额外损伤。而且，通过使用高分辨率高效率堆叠的脉搏血氧仪，它可以应用于配置为能够通过精确的血管成像进行诊断并用激光进行治疗甚至不用手术的血管造影装置(“血管造影设备”)。
图5是示出根据本公开的一些示例实施方式的嵌有脉搏血氧仪的图像传感器500的示意图，图6是示出嵌有脉搏血氧仪的图像传感器500的像素阵列的示意图。
参照图5和图6，图像传感器500包括包含形成(“嵌入”)在半导体基板550中的光电转换器件550r、550g和550b的阵列使得光电转换器件550r、550g和550b如至少图5所示位于由半导体基板550限定的体积空间内的无机光电转换器件551、以及形成在其上(“在光电转换器件550r、550g和550b的阵列上”)的近红外有机光电转换器件540。
所述多个无机光电转换器件在半导体基板550的特定的(或备选地，预定的)区域中以特定的(或备选地，预定的)排列形成。无机光电转换器件551可以包括红色光电转换器件550r、绿色光电转换器件550g和蓝色光电转换器件550b。将理解，正如红色光电转换器件550r被配置为选择性地吸收具有红色波长谱的光(“红光”)，绿色光电转换器件550g和蓝色光电转换器件550b分别被配置为选择性地吸收具有绿色波长谱的光(“绿光”)和具有蓝色波长谱的光(“蓝光”)。
在包括图6所示的示例实施方式的一些示例实施方式中，红色光电转换器件550r、绿色光电转换器件550g和蓝色光电转换器件550b可以设置成拜耳阵列(Bayer array)，但是当然，排列可以各种各样地改变。
近红外有机光电转换器件540由半导体基板550上的近红外有机光电转换层542和设置在近红外有机光电转换层542上的公共电极544以及像素电极546的组合形成，像素电极546针对每个单独的像素在其下方形成，使得每个像素电极546如图5所示在近红外有机光电转换层542与半导体基板550之间，图像传感器500的每个单独的单位像素PX包括单独的光电转换器件550r、550g、550r以及与近红外有机光电转换层542和公共电极544的单独部分重叠的单独的像素电极546。近红外有机光电转换层542可以被配置为吸收特定的近红外波长谱142。每个像素电极546通过接触548与电荷累积器549连接，接触548填充在层间绝缘层530中形成的通孔内。
对入射光透明的平坦层560形成在公共电极544上。微透镜580被形成以将入射光聚焦到与每个像素对应的位置中的每个像素上。如图5所示，图像传感器500的侧面501A可以是光入射侧，使得近红外有机光电转换器件540相对于光电转换器件550r、550g和550b的阵列靠近光入射侧501A。但是，在一些示例实施方式中，图像传感器500的侧面501B可以是光入射侧，使得近红外有机光电转换器件540相对于光电转换器件550r、550g和550b的阵列远离光入射侧501B。
图7是示出根据一些示例实施方式的嵌有脉搏血氧仪的图像传感器500的读出电路的示意图。
在无机光电转换器件550r、550g和550b中累积的电荷以及在电荷累积器549中累积的电荷使用包括具有3-晶体管结构或4-晶体管结构等的晶体管的读出电路来感测。图7示出无机红色光电转换器件550r的示例，但是其等效地适用于无机绿色光电转换器件550g和无机蓝色光电转换器件550b。
参照图7，在无机红色光电转换器件550r中累积的电荷被具有与无机红色光电转换器件550r连接的漏极和与电源Vcc连接的源极的重置晶体管Tr1、具有与重置晶体管Tr1的漏极连接的栅极和与电源Vcc连接的源极的输出晶体管Tr2以及具有与输出晶体管Tr2的漏极连接的源极和与信号输出线720连接的漏极的行选择晶体管Tr3读出。
由近红外有机光电转换器件540检测到并累积在电荷累积器549中的电荷被具有与电荷累积器549连接的漏极和与电源Vcc连接的源极的重置晶体管Tr1、具有与重置晶体管Tr1的漏极连接的栅极和与电源Vcc连接的源极的输出晶体管Tr2以及具有与输出晶体管Tr2的漏极连接的源极和与信号输出线710连接的漏极的行选择晶体管Tr3读出。
产生并存储在无机红色光电转换器件550r中的电荷通过输出晶体管Tr2被转换成与电荷量对应的信号。当行选择晶体管Tr3导通时，该信号被输出到信号输出线720。在输出信号之后，无机红色光电转换器件550r的电荷被重置晶体管Tr1重置。如果需要，它还可以包括在无机红色光电转换器件550r与重置晶体管Tr1的漏极之间的传送晶体管(未示出)。
当在像素电极546与公共电极544之间施加偏置电压时，与已进入近红外有机光电转换层542的光对应的电荷被产生，并通过与像素电极546连接的接触548被输送到电荷累积器549。存储在电荷累积器549中的电荷通过输出晶体管Tr2被转换成与电荷量对应的信号。当行选择晶体管Tr3导通时，该信号被输出到信号输出线710。在输出信号之后，电荷累积器549的电荷由重置晶体管Tr1重置。如果需要，它还可以包括在电荷累积器549与重置晶体管Tr1的漏极之间的传送晶体管(未示出)。
通过两条信号输出线710和720输出的信号被发送到信号处理器160，并且心率和氧饱和度基于从信号处理器160发送的数据来计算。该操作对应于脉搏血氧仪模式的情况。在相机模式的情况下，无机红色光电转换器件550r、无机蓝色光电转换器件550b、无机绿色光电转换器件550g的所有信号以及近红外有机光电转换器件540的信号被输出，图像信号最终可以从信号处理器160输出。不用说，如果需要，可以同时执行这两种模式。
当使用图5和图6所示的嵌有脉搏血氧仪的图像传感器500时，它具有同时或选择性地执行使用普通图像传感器的相机模式以及脉搏血氧测定模式的优点。换言之，根据需要，可以仅操作相机模式，可以仅操作脉搏血氧仪，或者可以同时操作相机模式和脉搏血氧测定模式。
因此，如图8所示，过去曾分开安装在诸如智能电话的移动设备800A中的脉搏血氧仪1200和后置摄像头1300可以被集成到一个摄像头1000中。它还可以包括位于诸如智能电话的移动设备800B的摄像头1000一侧的发光器件1100，从而发射白光并将其照射到血管。
图9是根据本发明构思的一些示例实施方式的血管造影设备。图9所示的血管造影设备900包括脉搏血氧仪1，其可以是这里所述的脉搏血氧仪的任何示例实施方式。在一些示例实施方式中，血管造影设备900包括激光发射器装置910，其被配置为基于脉搏血氧仪1提供的成像而向血管提供激光治疗甚至不用手术。
虽然已经结合目前所认为的实际的一些示例实施方式描述了本公开，但是将理解，本发明构思不限于所公开的实施方式，而是相反地，旨在涵盖所附权利要求的精神和范围内包括的各种修改和等同布置。
本申请要求享有2018年2月5日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2018-0014255号的优先权和权益，其全部内容通过引用合并于此。
<符号描述>
110：电源
120：发光器件
130：传感器
140：近红外有机光电转换器件
150：红色光电转换器件
160：信号处理器
170：通信接口器件

Claims (13)

1.一种脉搏血氧仪，包括：
发光器件，配置为发射具有1至10mW的强度的白光以照射血管；以及
传感器，配置为检测从所述发光器件发射并随后照射和穿过血管的透射光，所述传感器包括：
半导体基板上的近红外有机光电转换器件，所述近红外有机光电转换器件被配置为感测光的特定近红外波长谱，和
嵌入所述半导体基板中的无机光电转换器件的阵列，所述无机光电转换器件的阵列包括
红色无机光电转换器件，配置为感测光的特定红色波长谱，
蓝色无机光电转换器件，配置为感测光的特定蓝色波长谱，以及
绿色无机光电转换器件，配置为感测光的特定绿色波长谱，
其中，所述无机光电转换器件的阵列的每个单独的无机光电转换器件与所述近红外有机光电转换器件的单独部分重叠。
2.根据权利要求1所述的脉搏血氧仪，还包括：
信号处理器，配置为基于对以下的确定来计算心率和氧饱和度：
近红外光的吸收率，由所述近红外有机光电转换器件基于所述透射光在所述特定近红外波长谱中的至少一部分被所述近红外有机光电转换器件吸收而测量，以及
红光的吸收率，由所述红色无机光电转换器件基于所述透射光在所述特定红色波长谱中的至少一部分被所述红色无机光电转换器件吸收而测量。
3.一种嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器，包括：
嵌入半导体基板中并且至少部分地限定多个单位像素的无机光电转换器件的阵列，所述无机光电转换器件的阵列包括
多个无机红色光电转换器件，配置为感测光的特定红色波长谱，
多个无机蓝色光电转换器件，配置为感测光的特定蓝色波长谱，以及
多个无机绿色光电转换器件，配置为感测光的特定绿色波长谱；和
嵌入所述半导体基板中的无机光电转换器件的阵列上的近红外有机光电转换器件，所述近红外有机光电转换器件，包括：
在所述半导体基板上的近红外有机光电转换层，所述近红外有机光电转换层被配置为感测光的特定近红外波长谱，
在所述近红外有机光电转换层上的公共电极，和
在所述近红外有机光电转换层与所述半导体基板之间的像素电极的阵列，
其中所述多个无机红色光电转换器件和所述近红外有机光电转换器件被配置为检测从发光器件发射并随后照射和穿过血管的光，
其中嵌有脉搏血氧计的近红外有机图像传感器的所述多个单位像素中的每个单独的单位像素包括
所述无机光电转换器件的阵列的单独的多个无机光电转换器件，所述单独的多个无机光电转换器件包括
所述多个无机红色光电转换器件中的单独的红色无机光电转换器件，
所述多个无机蓝色光电转换器件中的单独的蓝色无机光电转换器件，以及
所述多个无机绿色光电转换器件中的单独的绿色无机光电转换器件，以及
所述像素电极的阵列的单独的像素电极，每个像素电极与所述单独的多个无机光电转换器件中的单独的无机光电转换器件、近红外有机光电转换层的单独部分和公共电极的单独部分重叠。
4.根据权利要求3所述的嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器，还包括：
信号处理器，配置为使用以下来计算心率和氧饱和度：
近红外光的吸收率，由所述近红外有机光电转换器件基于接收到的光在所述特定近红外波长谱中的至少一部分被所述近红外有机光电转换器件吸收而测量，以及
红光的吸收率，由所述多个无机红色光电转换器件基于接收到的光在所述特定红色波长谱中的至少一部分被所述多个无机红色光电转换器件吸收而测量。
5.一种可穿戴式脉搏血氧仪，包括：
发光器件，配置为发射具有约1至约10mW的强度的白光；以及
传感器，包括近红外有机光电转换器件和无机光电转换器件的阵列的堆叠，所述近红外有机光电转换器件被配置为感测光的特定近红外波长谱，所述无机光电转换器件的阵列与所述近红外有机光电转换器件的单独部分重叠，所述无机光电转换器件的阵列包括
红色无机光电转换器件，配置为感测光的特定红色波长谱，
蓝色无机光电转换器件，配置为感测光的特定蓝色波长谱，以及
绿色无机光电转换器件，配置为感测光的特定绿色波长谱。
6.根据权利要求5所述的可穿戴式脉搏血氧仪，还包括：
信号处理器，配置为使用以下来计算心率和氧饱和度：
近红外光的吸收率，由所述近红外有机光电转换器件基于入射光在所述特定近红外波长谱中的至少一部分被所述近红外有机光电转换器件吸收而测量；以及
红光吸收率，由所述红色无机光电转换器件基于入射光在所述特定红色波长谱中的至少一部分被所述红色无机光电转换器件吸收而测量。
7.根据权利要求5所述的可穿戴式脉搏血氧仪，还包括：
柔性显示器，配置为显示所述传感器的信号。
8.一种血管造影设备，包括：
发光器件，配置为发射具有1至10mW的强度的白光以照射血管；
近红外有机光电转换器件，包括半导体基板上的近红外有机光电转换层、所述近红外有机光电转换层上的公共电极、和所述近红外有机光电转换层与所述半导体基板之间的多个像素电极；和
嵌入在半导体基板中的无机光电转换器件的阵列，并与所述近红外有机光电转换器件的单独的像素电极、所述近红外有机光电转换层的单独部分和所述公共电极的单独部分重叠，
其中所述无机光电转换器件的阵列包括
红色无机光电转换器件，配置为感测光的特定红色波长谱，
蓝色无机光电转换器件，配置为感测光的特定蓝色波长谱，以及
绿色无机光电转换器件，配置为感测光的特定绿色波长谱，以及
其中所述红色无机光电转换器件被配置为感测从所述发光器件发射并随后照射和穿过血管的透射光的特定红色波长谱，所述近红外有机光电转换器件被配置为感测所述透射光的特定近红外波长谱。
9.根据权利要求8所述的血管造影设备，还包括：
信号处理器，配置为使用以下来计算心率和氧饱和度：
近红外光的吸收率，由所述近红外有机光电转换器件基于所述透射光在所述特定近红外波长谱中的至少一部分被所述近红外有机光电转换器件吸收而测量，以及
红光的吸收率，由所述无机红色光电转换器件基于所述透射光在所述特定红色波长谱中的至少一部分被所述无机红色光电转换器件吸收而测量。
10.一种智能手机，包括：
发光器件，配置为发射白光以照射血管；以及
嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器，配置为检测从所述发光器件发射并随后照射和穿过血管的透射光，所述嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器包括：
嵌入半导体基板中并且至少部分地限定多个单位像素的无机光电转换器件的阵列，所述无机光电转换器件的阵列包括被配置为感测光的特定红色波长谱的多个无机红色光电转换器件、被配置为感测光的特定蓝色波长谱的多个无机蓝色光电转换器件和被配置为感测光的特定绿色波长谱的多个无机绿色光电转换器件，
嵌入所述半导体基板中的无机光电转换器件的阵列上的近红外有机光电转换层，所述近红外有机光电转换层被配置为吸收光的特定近红外波长谱，
在所述近红外有机光电转换层上的公共电极，和
在所述近红外有机光电转换层与所述半导体基板之间的像素电极的阵列，
其中嵌有脉搏血氧计的近红外有机图像传感器的所述多个单位像素中的每个单独的单位像素包括
所述无机光电转换器件阵列的单独的多个无机光电转换器件，所述单独的多个无机光电转换器件包括
所述多个无机红色光电转换器件中的单独的红色无机光电转换器件，
所述多个无机蓝色光电转换器件中的单独的蓝色无机光电转换器件，以及
所述多个无机绿色光电转换器件中的单独的绿色无机光电转换器件，和
所述像素电极阵列的单独的像素电极，每个像素电极与所述单独的多个无机光电转换器件中的单独的无机光电转换器件、近红外有机光电转换层的单独部分和公共电极的单独部分重叠。
11.根据权利要求10所述的智能手机，还包括：
信号处理器，配置为使用以下来计算心率和氧饱和度：
近红外光的吸收率，由所述嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器基于所述透射光在所述特定近红外波长谱中的至少一部分被所述近红外有机光电转换层吸收而测量，以及
红光的吸收率，由所述嵌有脉搏血氧仪的近红外有机图像传感器基于所述透射光在所述特定红色波长谱中的至少一部分被所述多个无机红色光电转换器件吸收而测量。
12.一种脉搏血氧仪，包括：
发光器件，配置为发射具有1至10mW的强度的白光；以及
传感器，配置为检测由所述发光器件发射的所述白光的至少特定有限波长部分，所述传感器包括：
半导体基板上的近红外有机光电转换器件，所述近红外有机光电转换器件被配置为感测光的特定近红外波长谱，和
嵌入所述半导体基板中的无机光电转换器件的阵列，所述无机光电转换器件的阵列包括
红色无机光电转换器件，配置为感测光的特定红色波长谱，
蓝色无机光电转换器件，配置为感测光的特定蓝色波长谱，以及
绿色无机光电转换器件，配置为感测光的特定绿色波长谱，
其中，所述无机光电转换器件的阵列的每个单独的无机光电转换器件与所述近红外有机光电转换器件的单独部分重叠。
13.根据权利要求12所述的脉搏血氧仪，还包括：
信号处理器，配置为基于对以下的确定来计算心率和氧饱和度：
近红外光的吸收率，由所述近红外有机光电转换器件基于所述发光器件所发射的白光在所述特定近红外波长谱中的至少一部分被所述近红外有机光电转换器件吸收而测量，以及
红光的吸收率，由所述红色无机光电转换器件基于所述发光器件所发射的白光在所述特定红色波长谱中的至少一部分被所述红色无光电转换器件吸收而测量。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR3093377B1 (fr) * 2019-03-01 2021-02-26 Isorg Capteur d'images couleur et infrarouge
FR3093376B1 (fr) 2019-03-01 2022-09-02 Isorg Capteur d'images couleur et infrarouge
CN112741604A (zh) * 2019-10-31 2021-05-04 倍灵科技（知识产权）有限公司 用于光学测量装置的测试仪
EP4092685A1 (en) * 2021-05-18 2022-11-23 Koninklijke Philips N.V. System and method for generating a visualization of oxygen levels

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102670210A (zh) * 2011-03-08 2012-09-19 弗卢克公司 脉搏血氧计测试仪器和方法
CN203988032U (zh) * 2014-08-08 2014-12-10 王丽婷 反射式光电脉搏波传感器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4669768B2 (ja) * 2005-09-30 2011-04-13 富士フイルム株式会社 解像度可変型ｘ線撮像装置及びｘ線ｃｔ装置
JP2008103670A (ja) * 2006-09-22 2008-05-01 Nissan Motor Co Ltd 有機薄膜受光素子、有機薄膜受光素子の製造方法、有機薄膜受発光素子、有機薄膜受発光素子の製造方法、及び脈拍センサ
EP2400884B1 (en) * 2009-02-25 2018-03-07 Valencell, Inc. Light-guiding devices and monitoring devices incorporating same
US8452366B2 (en) * 2009-03-16 2013-05-28 Covidien Lp Medical monitoring device with flexible circuitry
US8818473B2 (en) * 2010-11-30 2014-08-26 Covidien Lp Organic light emitting diodes and photodetectors
JP2013150772A (ja) * 2011-12-29 2013-08-08 Sony Corp 信号処理装置、および信号処理方法
WO2015143011A1 (en) * 2014-03-19 2015-09-24 Bidirectional Display Inc. Image sensor panel and method for capturing graphical information using same
WO2016015009A1 (en) * 2014-07-24 2016-01-28 Regents Of The University Of California Reflectance based pulse oximetry systems and methods
EP3015062A1 (en) 2014-10-30 2016-05-04 ams AG Optical sensor arrangement for an optical measurement of biological parameters and watch comprising the optical sensor arrangement
JP2016087062A (ja) * 2014-11-04 2016-05-23 ローム株式会社 光学的生体イメージングシステム
JP2016087209A (ja) * 2014-11-07 2016-05-23 Jsr株式会社 生体情報測定システム、及びそれに用いられる生体情報測定用血管脈波データ取得装置
JP2016126472A (ja) * 2014-12-26 2016-07-11 株式会社東芝 心拍数検出装置及びそれを用いた顔認識システム
JP2016214512A (ja) * 2015-05-19 2016-12-22 株式会社東芝 センサ
DE102015216341A1 (de) * 2015-08-26 2017-03-02 Dialog Semiconductor (Uk) Limited Tragbare biometrische vorrichtung und verfahren zum durchführen biometrischer messungen
KR20170044826A (ko) 2015-10-16 2017-04-26 전자부품연구원 생체신호 측정 가능한 웨어러블 디바이스
JP2018000543A (ja) * 2016-07-01 2018-01-11 セイコーエプソン株式会社 ウェアラブル機器、制御方法、およびプログラム

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102670210A (zh) * 2011-03-08 2012-09-19 弗卢克公司 脉搏血氧计测试仪器和方法
CN203988032U (zh) * 2014-08-08 2014-12-10 王丽婷 反射式光电脉搏波传感器

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