CN114376532A - 反射型光电容积脉搏波传感器以及生物体信息测定装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于提供一种能够通过进行与测量部位的皮肤的厚度等对应的最佳设计来实现佩戴感及测定精度这二者的反射型光电容积脉搏波传感器以及生物体信息测定装置。本发明的反射型光电容积脉搏波传感器具备面状的发光元件及受光元件，其特征在于，所述发光元件和所述受光元件在上下方向上不相互相向，在将所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离设为h(mm)、将人体的皮肤(表皮+真皮)的厚度设为t(mm)并且设为该厚度在0.1mm～4mm的范围内时，至少一组的所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离h(mm)满足式(1)：(t×0.7)2≤h≤(t×1.3)2。

Description

反射型光电容积脉搏波传感器以及生物体信息测定装置
技术领域
本发明涉及反射型光电容积脉搏波传感器以及具备反射型光电容积脉搏波传感器的生物体信息测定装置，特别地涉及能够通过进行与测量部位的皮肤的厚度等对应的最佳设计来实现佩戴感以及测定精度这二者的反射型光电容积脉搏波传感器等。
背景技术
不去医院而检查健康状态或者接受医疗的服务被积极地研究，能够非侵入地取得生命体征数据(vital data)(生物体信息)的光电容积脉搏波描记法(Photoplethysmography：简称“PPG”)得到瞩目。PPG以往被广泛用作脉搏血氧仪，最近被采用于活动计并被用于持续记录脉搏的系统。
前者的脉搏血氧仪使用脉搏波测量红色光和红外光的吸光度之差，所以在脉搏波的检测中需要较高的精度，但在后者的活动计中，精度比较低也可以，由于位置偏移的影响小，便利性优良，所以使用绿色光(参照非专利文献1)。
此外，在本说明书中，“生命体征数据”是指例如作为脉搏波、心率、心电图、血氧浓度、呼吸数以及血压等的任意的生物体信息。
由于近年来的健康意识的提高，利用可穿戴设备持续取得生命体征数据并将其与预防、疾病警告相关联的动向正积极进行。为了实现这些，需要实现精度和佩戴感这二者，并且作为医疗用数据，要求不仅高精度地取得脉搏，而且高精度地取得脉搏波，但在当前时间点，主要是在以往类型的(传统的)脉搏血氧仪中采用的夹在指尖的透射式的系统。
然而，在该透射方式的情况下，必须佩戴到指尖、手指根部这样的末端部，不适合持续测量。
另一方面，活动计以使用绿光的反射型为主流，主要佩戴到手腕(手背侧)，但在该部位难以检测精度高的脉搏波。如果仅为脉搏，则无需高的精度。
为了使光入射至生物体内部，需要波长比红色长的光。另外，优选的是探测生物体的深部的动脉(产生脉搏波的是动脉)、特别是位于真皮内的细动脉。
在反射型的情况下，光源和传感器位于同一表面上，所以光为了到达传感器，在生物体内散射，仅返回到后方(与光的射出方向相反的一侧)的光成为检测对象。此时，为了可靠地检测通过了细动脉的光，需要使光源和传感器进行某种程度的分离。
然而，根据个体差异、测量的部位不同，皮肤的厚度不同，而且佩戴所容许的尺寸也不同，所以存在需要针对每个测量部位进行最佳设计这样的问题。
另外，在反射型的情况下，优选的是在同一表面上配置光源和传感器，专利文献1记载的技术被公开作为现有例。其组合了有机EL元件和有机PD，适于提高密接性、提高佩戴感。另外，关于光源和传感器的距离，公开了非专利文献2的技术，有通过隔开距离来提高灵敏度这样的记载。
然而，未言及何种程度的距离是优选的。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利申请公开第2017/0156651号说明书
非专利文献
非专利文献1：前田祐佳等；反射形光電脈波計の位置依存性－異なる計測光，部位における近傍2点間の信号出力の比較－；ライフサポート；Vol.23,No.3,2011,124-129
非专利文献2：光学(Japanese Journal of Optics)发行国：日本，发行年：2001年10月10日，第30卷，第10号，第644～650页
发明内容
发明要解决的课题
本发明是鉴于上述问题/状况而做出的，其解决课题在于，提供一种能够通过进行与测量部位的皮肤的厚度等对应的最佳设计来实现佩戴感以及测定精度这二者的反射型光电容积脉搏波传感器以及生物体信息测定装置。
解决课题的手段
本发明者为了解决上述课题，在研究上述问题的原因等的过程中，发现能够提供一种能够通过将发光元件与受光元件之间的距离和皮肤的厚度的关系规定于特定范围来实现佩戴感以及测定精度这二者的反射型光电容积脉搏波传感器等，从而做出了本发明。
即，本发明所涉及的上述课题通过以下的手段来解决。
1.一种反射型光电容积脉搏波传感器，具备面状的发光元件以及受光元件，其特征在于，
所述发光元件和所述受光元件在上下方向上不相互相向，
在将所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离设为h(mm)，将人体的皮肤(表皮+真皮)的厚度设为t(mm)，并且设为该厚度在0.1mm～4mm的范围内时，
至少一组的所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离h(mm)满足下述式(1)，
式(1)：(t×0.7)2≤h≤(t×1.3)2。
2.根据第1项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述发光元件与所述受光元件之间的所述最短距离在2mm～25mm的范围内。
3.根据第1项或第2项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述发光元件是有机EL元件。
4.根据第1项至第3项中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述受光元件是有机光电二极管。
5.根据第1项至第4项中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
具备多个所述发光元件，各发光元件以所述受光元件的中心点为中心地配置在大致同心圆上。
6.根据第1项至第5项中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
具备多个所述发光元件，多个所述发光元件中的至少2个所述发光元件放射同一波长的光，
能够使多个所述发光元件单独地发光。
7.根据第6项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
对根据从多个所述发光元件中的配置于接近所述受光元件的位置的发光元件和配置于比该发光元件远离所述受光元件的位置的发光元件分别发出的光而取得的信息/数据进行加工。
8.根据第1项至第4项中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
具备多个所述受光元件，各受光元件以所述发光元件的中心点为中心地配置在大致同心圆上。
9.根据第8项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
对根据从多个所述受光元件中的配置于接近所述发光元件的位置的受光元件和配置于比该受光元件远离所述发光元件的位置的受光元件分别接受的光而取得的信息/数据进行加工。
10.根据第1项至第9项中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述发光元件与所述受光元件之间的所述最短距离存在多个种类，
选择具有适于感测的所述最短距离的所述发光元件和所述受光元件。
11.一种生物体信息测定装置，其特征在于，
具备第1项至第10项中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器。
发明的效果
通过本发明的上述手段，能够提供能够实现佩戴感以及测定精度这二者的反射型光电容积脉搏波传感器以及生物体信息测定装置。
本发明的效果的发现机制或者作用机制尚未明确，但认为能够如以下那样根据知识解决本发明所涉及的课题。
通过学术性研究得知，在对作为强的散射体的生物体组织照射光时，照射的光从照射点起在散射体内以半球状扩散而传播，但检测到的光的传播路径成为香蕉状。
在本发明中，通过设想如上所述的现象并进行各种试行错误性实验/研究，发现在将人体的皮肤(表皮+真皮)的厚度设为在0.1mm～4mm的范围内、并且所述发光元件和所述受光元件在上下方向上不相互相向、即、以使两个元件不重叠的方式配置时，在以使所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离在满足所述式(1)的范围内的方式设计反射型光电容积脉搏波传感器时，能够抑制测定偏差，能够实现佩戴感以及测定精度这二者。
其结果，能够扩展测定部位，并且能够持续监视、提高测定部位的自由度。
另外，通过设为反射型，能够扩展测定部位，并且能够实现佩戴时的不适感的减少。
因此，本发明对反射型光电容积脉搏波传感器中的测定灵敏度的提高以及测定偏差抑制作出贡献。
附图说明
图1是用于说明反射型光电容积脉搏波传感器中的发光元件及受光元件之间的最短距离和皮肤的厚度的关系的示意图。
图2是用于说明构成第1实施方式所涉及的反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的示意图。
图3是示出图2的配置等的变形例的图。
图4是示出图2的配置等的变形例的图。
图5是示出图2的配置等的变形例的图。
图6是示出图2的配置等的变形例的图。
图7是用于说明构成第2实施方式所涉及的反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的示意图。
图8是示出图7的配置等的变形例的图。
图9是用于说明反射型光电容积脉搏波传感器的其他例子的示意图。
图10是示出生物体信息测定装置的外观结构例的图。
图11是示出生物体信息测定装置的功能结构例的图。
图12是示出信息处理装置的功能结构例的图。
(符号说明)
1：生物体信息测定装置；14：检测部；41、42：透光性基板；43：密封材料；50：第1电极；60：第2电极；70：受光元件(第2受光元件)；80：发光元件(第2发光元件)；81、82：第2发光元件；90A：第1受光元件；90、91、92：第1发光元件；h：发光元件与受光元件之间的最短距离；H：发光元件的俯视时的最短横宽；W：受光元件的俯视时的最短横宽。
具体实施方式
本发明的反射型光电容积脉搏波传感器具备面状的发光元件以及受光元件，其特征在于，所述发光元件和所述受光元件在上下方向上不相互相向，在将所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离设为h(mm)、将人体的皮肤(表皮+真皮)的厚度设为t(mm)并且设为该厚度在0.1mm～4mm的范围内时，至少一组的所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离h(mm)满足下述式(1)。
式(1)：(t×0.7)2≤h≤(t×1.3)2
该特征是下述各实施方式共同或对应的技术性特征。
作为本发明的实施方案，所述发光元件与所述受光元件之间的所述最短距离在2mm～25mm的范围内在测定精度提高方面是优选的。
所述发光元件是有机EL元件在柔性而佩戴感良好并且能够降低波长偏差、亮度偏差方面是优选的。
所述受光元件是有机光电二极管在与上述同样的方面是优选的。
在具备多个所述发光元件并且各发光元件以所述受光元件的中心点为中心配置在大致同心圆上时，能够使针对位置偏移的鲁棒性提高。特别地，在作为发光元件而使用有机EL元件的情况下，相比于使用作为点光源的LED的情况，通过成为面光源，能够减少单位面积的光量，所以不易低温烫伤。
在具备多个所述发光元件、多个所述发光元件中的至少2个所述发光元件放射同一波长的光并且能够使多个所述发光元件单独地发光时，能够根据从多个发光元件发出的光进行数据加工，其结果，能够计算减去噪声后的有效数据，在测定精度提高方面是优选的。
在对根据从多个所述发光元件中的配置于接近所述受光元件的位置的发光元件和配置于比该发光元件远离所述受光元件的位置的发光元件分别发出的光而取得的信息/数据进行加工时，能够计算减去噪声后的有效数据，在测定精度提高方面是优选的。
在具备多个所述受光元件并且各受光元件以所述发光元件的中心点为中心配置在大致同心圆上时，能够使针对位置偏移的鲁棒性提高。
在对根据从多个所述受光元件中的配置于接近所述发光元件的位置的受光元件和配置于比该受光元件远离所述发光元件的位置的受光元件分别接受的光而取得的信息/数据进行加工时，能够计算减去噪声后的有效数据，在测定精度提高方面是优选的。
在所述发光元件与所述受光元件之间的所述最短距离存在多个种类、选择具有适于感测的所述最短距离的所述发光元件和所述受光元件时，能够计算减去噪声后的有效数据，在测定精度提高方面是优选的。
上述反射型光电容积脉搏波传感器能够适用于各种生物体信息测定装置。
以下，说明本发明和其构成元素以及具体实施方式/方案。此外，在本申请中，“～”在将在其前后记载的数值包括为下限值及上限值的意义下使用。
1.[本发明的反射型光电容积脉搏波传感器的概要]
本发明的反射型光电容积脉搏波传感器具备面状的发光元件以及受光元件，其特征在于，所述发光元件和所述受光元件在上下方向上不相互相向，在将所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离设为h(mm)、将人体的皮肤(表皮+真皮)的厚度设为t(mm)并且设为该厚度在0.1mm～4mm的范围内时，至少一组的所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离h(mm)满足下述式(1)。
式(1)：(t×0.7)2≤h≤(t×1.3)2
另外，所述发光元件与所述受光元件之间的所述最短距离在2mm～25mm的范围内在测定精度提高方面是优选的，特别地，在考虑到设备的尺寸时，所述最短距离的上限值优选为17.5mm以下，更优选为10mm以下。
<反射型光电容积脉搏波传感器的功能>
本发明的反射型光电容积脉搏波传感器利用作为光源的发光二极管等发光元件对生物体组织的被测定部分照射光，利用作为光检测传感器的光电二极管等受光元件检测由生物体组织的被测定部分反射的光，根据该检测到的信号，测定生物体组织的容积脉搏波等的变化。
例如，从发光元件射出的光透过表皮而到达其里侧的血管。到达血管的光被在该血管中流过的血液吸收、反射或者透过血液。
其中，被血管组织、血液散射的光入射到受光元件。因此，受光元件输出与入射光量对应的光电流。在此，血管以与心率相同的周期反复膨胀/收缩。因此，光的反射量以与血管的膨胀/收缩的周期相同的周期增减，所以从受光元件输出的光电流的变化表示血管的容积变化。
另外，本发明的反射型光电容积脉搏波传感器还能够用作检测动脉血的氧饱和度的传感器。血液中的血红蛋白根据有无与氧的结合而红色光和红外光的吸光度不同。因此，准备多组如发射/接受红色光的元件、发射/接受红外光的元件等那样使发光波长及受光波长不同的元件组，另一方面，通过对这些反射光进行测定/解析，能够检测氧饱和度。
此外，血管是指动脉。
此外，“容积脉搏波”是指由脉动导致的血管内的压力变化引起容积的变化时的波形，能够直接地掌握血管的变化。
另外，“光电容积脉搏波”是指为了检测容积脉搏波而利用血液的光的透射或反射来检测到的波形。
<氧饱和度的计算法>
一般，为了测量血液中的氧饱和度，使用上述反射型光电容积脉搏波传感器(脉搏血氧仪)。脉搏血氧仪对手指照射红色～近红外的波长域中包括的2个波长的光，测定其透射率、反射率。
具体而言，血中血红蛋白(Hb)以氧化血红蛋白(O2Hb)、还原血红蛋白(HHb)、高铁血红蛋白(MetHb)、一氧化碳血红蛋白(COHb)这4种状态存在。MetHb以及COHb是由于高铁血红蛋白血症、一氧化碳中毒而增加的异常血红蛋白。因此，氧饱和度通常由O2Hb与O2Hb+HHb之比决定。在使红色光透过血红蛋白(Hb)的情况下，HHb的红色光的吸光度显著大于O2Hb的红色光的吸光度，根据红色光的波长而大幅变化。另外，在使近红外光透过血红蛋白(Hb)的情况下，HHb的近红外光的吸光度稍微低于O2Hb的近红外光的吸光度。因此，血红蛋白的红色光的吸光度与近红外光的吸光度的比率R(红色光的吸光度/近红外光的吸光度)根据作为血液中的O2Hb与O2Hb+HHb之比的氧饱和度而变化。
另外，在手指、手腕、臂背、胸部、腹部等测量部位，存在动脉血、静脉血、组织、骨，这些都影响红色光的吸光度和近红外光的吸光度。而且，其中，对血管容积脉搏波的容积变化作出贡献的部分是动脉血。在将脉搏波部分的吸光度设为AC，将动脉血非脉动部分、静脉血、组织、骨中的吸光度设为DC，例如，将波长660nm的红色光的吸光度的AC分量设为AC660并将其DC分量设为DC660，例如，将波长940nm的近红外光的吸光度的AC分量设为AC940并将其DC分量设为DC940时，红色光的吸光度与近红外光的吸光度的比率R(红色光的吸光度/近红外光的吸光度)由以下的(I)式表示。
【数学1】
式(I)
Figure BDA0003283569100000101
能够根据由上述(I)式计算的R值和预先实证地得到的表示R值与经皮动脉血氧饱和度(SpO2)的关系的校准曲线来求出血中氧饱和度。
另外，通常，在对手指、手腕(例如尺骨侧、桡骨侧)、臂背、胸部以及腹部等照射红色光及近红外光来测量吸光度时，吸光度的随时间的变化被测量为反映脉搏波的波形。因此，吸光度的AC分量能够通过计算吸光度的随时间的变化的最大值与最小值之差来确定，吸光度的DC分量能够通过计算吸光度的随时间的变化的平均值来确定。在后述实施例中，将这样计算出的值表示为“AC/DC”。
<发光元件及受光元件之间的距离>
本发明所涉及的发光元件和受光元件的特征在于，在上下方向上不相互相向，在将所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离设为h(mm)、将人体的皮肤(表皮+真皮)的厚度设为t(mm)并且设为该厚度在0.1mm～4mm的范围内时，至少一组的所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离h(mm)满足下述式(1)。
式(1)：(t×0.7)2≤h≤(t×1.3)2
此外，上述式(1)意味着所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离是“所述皮肤的厚度的数值的±30％的平方的范围内”的长度。另外，在上述式(1)中，h和t仅表示数值。
“发光元件和受光元件(在上下方向上)不相互相向”是指，发光元件和受光元件并未以在上下方向上相互相向而重叠的方式配置，而是在平面方向上排列设置。
图1是用于说明发光元件及受光元件之间的最短距离和皮肤的厚度的关系的示意图。
在本发明中，“人体的皮肤的厚度”是指人体的表皮的厚度和真皮的厚度的总厚度，该皮肤的厚度设为0.1mm～4mm的范围内。
另外，在本发明中，“发光元件与受光元件之间的最短距离”是指如图1所示在侧剖面视图中从受光元件70的发光元件80侧的侧缘部至发光元件80的受光元件70侧的侧缘部的最短距离h(mm)。
在图1中，以针对一个受光元件70设置多个发光元件80、90、90B的情况为例子，受光元件70与发光元件80之间的最短距离h(mm)成为满足所述式(1)的范围内。
此外，关于受光元件70与发光元件90之间的最短距离、受光元件70与发光元件90B之间的最短距离，设为未成为满足所述式(1)的范围内。
因此，根据从不满足在本发明中规定的所述最短距离的范围的发光元件90、90B发出的光得到的生物体信息(生命体征数据)包含噪声，通过从根据从满足所述最短距离的范围的发光元件80发出的光得到的生命体征数据减去包含所述噪声的生命体征数据，能够计算有效的生命体征数据，后面描述。
1.1[发光元件及受光元件的配置]
本发明所涉及的发光元件及受光元件的配置只要满足所述条件，则不被限定，以下说明优选的配置例。
以下说明的第1实施方式是多个发光元件以受光元件的中心点为中心地配置在大致同心圆上的情况，第2实施方式是多个受光元件以发光元件的中心点为中心地配置在大致同心圆上的情况。
在此，“大致同心圆上”是指从受光元件的中心点至各发光元件的中心点的距离(半径)的差为10％以内、优选为5％以内、更优选为3％以内，也包括相同。
“受光元件的中心点”是指俯视受光元件时的受光元件的形状中的几何学中心。另外，“发光元件的中心点”是指俯视发光元件时的发光元件的形状中的几何学中心。
此外，“俯视”是指相对于基板41的上表面从法线方向观察反射型光电容积脉搏波传感器。
<第1实施方式>
图2是用于说明构成反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的示意图，图2的(a)是俯视图，图2的(b)是将各部件分解后的俯视图，图2的(c)是A-A′箭头方向剖面图，并且图2的(d)是B-B′箭头方向剖面图。
如图2所示，对于检测部14，在透光性基板41上形成有光透射性的第1电极(阳极)50以及第2电极(阴极)60的多个引出电极部63a、63b、63c及63d。
作为所述透光性基板41，使用全光线透射率为70％以上、更优选为80％以上、特别优选为90％以上的基板。全光线透射率能够依照JIS K 7375:2008“塑料-全光线透射率以及全光线反射率的求出方法”来测定。另外，作为不透明的基板(光反射性基板)，例如，可以举出铝、不锈钢等金属板、薄膜、不透明树脂基板、陶瓷制的基板等。
在图2的(b)中，所述第1电极50具备形成于透光性基板41的中央的第1中央电极部51和以该第1中央电极部51为中心在左侧和右侧配置于同心圆上的第1圆周方向电极部52及52。
第1圆周方向电极部52及52在俯视时形成圆弧形状，以使第1圆周方向电极部52及52彼此不相互连续的方式非断续地形成。
另外，第1中央电极部51向所述引出电极部63b侧延出地形成。而且，二个第1圆周方向电极部52及52也向引出电极部63c侧延出地形成。
所述引出电极部63a、63b、63c及63d形成于透光性基板41上，被设为用于向该透光性基板41的侧缘部引出的布线。
在所述第1电极50中的第1中央电极部51上，以覆盖该第1中央电极部51的方式形成有受光元件70。受光元件70在俯视时形成圆形形状。
作为所述受光元件70，优选使用平面上的有机薄膜太阳能电池(OPV)或者有机光电二极管(OPD)，特别地，使用有机光电二极管在柔性而佩戴感良好并且能够降低波长偏差、亮度偏差方面是优选的。这些有机薄膜太阳能电池以及有机光电二极管的细节在后面描述。
另外，在所述第1电极50中的左右二个第1圆周方向电极部52及52上，以覆盖该第1圆周方向电极部52及52的方式分别形成有发光元件80及80。各发光元件80及80沿着第1圆周方向电极部52及52在俯视时形成圆弧形状，以使发光元件80及80彼此不相互连续的方式非断续地形成。
这样，形成于第1圆周方向电极部52及52上的2个发光元件80及80以受光元件70的中心点为中心地配置在同心圆上。
另外，发光元件80的俯视时的最短横宽H优选为5mm左右。
在此，发光元件80的俯视时的“最短横宽H”是指在所述发光元件80在俯视时为圆弧形状的情况下对圆弧形状的外周面和内周面分别绘制切线而与该切线间正交的线的长度。此外，如后述图6所示，在发光元件81及82在俯视时为圆形形状的情况下，是指该圆的直径。
在此，至少一组的发光元件80与受光元件70之间的最短距离h(mm)满足所述式(1)。发光元件80与受光元件70之间的“最短距离h”是指如上所述在图1所示的侧剖面视图中从受光元件70的发光元件80侧的侧缘部至发光元件80的受光元件70侧的侧缘部的最短距离h。在图2中，受光元件70在俯视时为圆形形状，发光元件80在俯视时为圆弧形状，所以成为受光元件70的外周面与发光元件80的内周面之间的最短距离h。此外，如后述图6所示，在发光元件80在俯视时为圆形形状的情况下，成为受光元件70的外周面与发光元件81及82的外周面之间的最短距离。
作为所述发光元件80，优选使用发光二极管(LED)或者有机EL元件(OLED)，特别地，使用有机EL元件在能够降低波长偏差、亮度偏差方面是优选的。
另外，2个发光元件80及80都优选使用发出同一波长的光的元件。
而且，在所述受光元件70以及发光元件80及80上，还形成有第2电极60。
所述第2电极(阴极)60具备形成于与所述第1电极50的第1中央电极部51对应的位置的第2中央电极部61、以及在该第2中央电极部61的周围形成于与所述第1圆周方向电极部52及52对应的位置的在俯视时以圆弧形状非断续地包围的2个第2圆周方向电极部62及62。
对于第2中央电极部61，连接有引出电极部63a，该引出电极部63a在透光性基板41上经由第2圆周方向电极部62及62之间在一方的第2圆周方向电极部62的周围迂回而向透光性基板41的侧缘部侧延出地形成。
另外，在二个第2圆周方向电极部62及62的各端部，也连接有所述引出电极部63d及63d。该引出电极部63d及63d向透光性基板41的侧缘部侧延出地形成。
这样，对于形成于透光性基板41上的第1电极50、引出电极部63a～63d、受光元件70、发光元件80以及第2电极60，在该第2电极60上还设置有透光性基板42，2个透光性基板41及42之间被密封材料43密封。
(配置等的变形例1)
图3是示出图2的发光元件及受光元件的配置的变形例的图，是用于说明构成反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的俯视图。
在图3所示的变形例1中，是进一步增加图2所示的发光元件的情况。即，成为在图2所示的受光元件70与发光元件(以下还称为“第2发光元件”)80之间还配置有第1发光元件90而2重地配置发光元件90及80的结构。
多个发光元件90及80中的配置于接近受光元件70的位置的第1发光元件90与图2所示的第2发光元件80同样地在第1电极50中的二个第1圆周方向电极部52及52上以覆盖该第1圆周方向电极部52及52的方式分别形成。各第1发光元件90及90沿着第1圆周方向电极部52及52在俯视时形成圆弧形状，以使第1发光元件90及90彼此不相互连续的方式非断续地形成。
在此，对于多个发光元件90及80中的配置于远离受光元件70的位置的第2发光元件80，该第2发光元件80与受光元件70之间的最短距离h成为满足所述式(1)的范围内。此外，关于受光元件70与第1发光元件90之间的最短距离，设为未成为满足所述式(1)的范围内。
另外，第1发光元件90的俯视时的最短横宽优选为5mm左右。
在此，第1发光元件90的所述最短横宽是指在第1发光元件90在俯视时为圆弧形状的情况下对圆弧形状的外周面和内周面分别绘制切线而与该切线间正交的线的长度。此外，在发光元件在俯视时为圆形形状的情况下，是指该圆的直径。
而且，在第1发光元件90配置于第2发光元件80与受光元件70之间的距离h的中间点时，在易于制作方面是优选的。此外，在图3中，由于附图的关系，未配置于所述中间点。
这样，多个第1及第2发光元件90及80中的第1发光元件90及90优选分别发出同一波长的光，第2发光元件80及80也优选分别发出同一波长的光，并且第1及第2发光元件90及80优选发出相互不同的波长的光。而且，这些多个第1及第2发光元件90及80优选以单独地点亮的方式被控制。
另外，优选的是，利用后述的信息处理装置3，基于根据从多个所述发光元件90及80中的配置于接近受光元件70的位置的第1发光元件90发出的光而取得的生命体征数据(生物体信息)，对根据从配置于比第1发光元件90远离受光元件70的位置的第2发光元件80发出的光而取得的生命体征数据进行数据加工。
在此，从第2发光元件80发出的光被照射到位于皮肤的深部的动脉，由该动脉反射的光被受光元件70接受。因此，由于透过皮肤的浅的部分，由该受光元件70取得的生命体征数据成为包含噪声的数据。
另一方面，根据从配置于接近受光元件70的位置的第1发光元件90发出的光而取得的生命体征数据是没有照射到动脉而是照射到位于皮肤的浅的部分的毛细血管的包含噪声的数据。因此，通过从根据从所述第2发光元件80发出的光而取得的生命体征数据减去该包含噪声的数据(根据从第1发光元件90发出的光而取得的生命体征数据)而进行数据加工，能够计算减去噪声后的有效数据。
另外，在图2中，设为了引出电极部63a、63b、63c、63d仅在透光性基板40的一方的侧缘部引出的配置，但在图3所示的变形例1中，成为引出电极部63a、63b、63c及63d在透光性基板40的相互相向的两侧的侧缘部引出的配置。
(配置等的变形例2)
图4是图2的变形例，是用于说明构成反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的俯视图。
在图4所示的变形例2中，是使图2所示的发光元件80的俯视时的最短横宽(图4的符号H)变厚的情况，其他结构是同样的，所以对于同样的结构部分附加同样的符号并省略其说明。
(配置等的变形例3)
图5是图2的变形例，是用于说明构成反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的俯视图。
在图5所示的变形例3中，使用发光波长不同的2种第2发光元件81及82，这些2种多个第2发光元件81及82以受光元件70为中心，在同心圆上交替配置。各第2发光元件81及82在俯视时形成圆弧形状。
另外，在多个第2发光元件81及82与受光元件70之间，还配置有多个第1发光元件91及92。这些多个第1发光元件91及92分别与第2发光元件81及82同样地发出发光波长不同的2种光。各第1发光元件91及92也在俯视时形成圆弧形状。
而且，这些多个第1及第2发光元件91、92、81及82优选以单独地发光(点亮)的方式被控制。
在此，对于多个第1及第2发光元件91、92、81及82中的配置于远离受光元件70的位置的第2发光元件81及82，该第2发光元件81及82与受光元件70之间的最短距离h成为满足所述式(1)的范围内。此外，对于受光元件70与第1发光元件91及92之间的最短距离，设为未成为满足所述式(1)的范围内。
另外，优选的是，利用信息处理装置3，基于根据从多个所述发光元件91、92、81及82中的配置于接近受光元件70的位置的第1发光元件91及92发出的光而取得的生命体征数据(生物体信息)，对根据从配置于比第1发光元件91及92远离受光元件70的位置的第2发光元件81及82发出的光而取得的生命体征数据(生物体信息)进行数据加工。
(配置等的变形例4)
图6是图2的变形例，是用于说明构成反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的俯视图。
在图6所示的变形例4中，使用发光波长不同的2种第2发光元件81及82，这些2种第2发光元件81及82以受光元件70为中心，在同心圆上交替配置。第2发光元件81及82与图5所示的俯视时圆弧形状不同，在俯视时形成圆形形状。
另外，对于第2发光元件81及82，该第2发光元件81及82与受光元件70之间的最短距离h分别成为满足所述式(1)的范围内。
另外，这些多个第2发光元件81及82优选以单独地发光(点亮)的方式被控制。
此外，在图5及图6中，仅图示了发光元件81、82、91、92以及受光元件70，但与图2同样地，具备2张透光性基板41、42、第1电极50、引出电极部93a、93b、93c、93d、第2电极60以及密封材料43等。
<第2实施方式>
第2实施方式是如上所述以发光元件为中心在同心圆上配置多个受光元件的情况，其他结构与第1实施方式相同。
图7是用于说明构成反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的示意图，图7的(a)是俯视图，图7的(b)是将各部件分解后的俯视图，图7的(c)是C-C′箭头方向剖面图，图7的(d)是D-D′箭头方向剖面图。
如图7所示，对于检测部14，在透光性基板41上形成有光透射性的第1电极(阳极)50以及第2电极(阴极)60的多个引出电极部63a、63b、63c及63d。
所述第1电极50具备形成于透光性基板41的中央的第1中央电极部51和以该第1中央电极部51为中心配置在同心圆上的第1圆周方向电极部52及52。
第1圆周方向电极部52及52在俯视时形成圆弧形状，以使第1圆周方向电极部52及52彼此不相互连续的方式非断续地形成。
另外，第1中央电极部51向所述引出电极部63b侧延出地形成。而且，2个第1圆周方向电极部52及52也向引出电极部63c侧延出地形成。
所述引出电极部63a、3b、63c及63d形成在透光性基板41上，被设为用于向该透光性基板41的侧缘部引出的布线。
在所述第1电极50中的第1中央电极部51上，以覆盖该第1中央电极部51的方式形成有发光元件80。发光元件80在俯视时形成圆形形状。
另外，在所述第1电极50中的2个第1圆周方向电极部52及52上，以覆盖该第1圆周方向电极部52及52的方式分别形成有受光元件70及70。各受光元件70及70沿着第1圆周方向电极部52及52在俯视时形成圆弧形状，以使受光元件70及70彼此不相互连续的方式非断续地形成。
这样，形成于第1圆周方向电极部52及52上的2个受光元件70、70以发光元件80为中心地配置在同心圆上。
另外，在图7中，受光元件70的俯视时的最短横宽度W大于该受光元件70与发光元件80之间的最短距离h，但优选的是，受光元件70的最短横宽度W和该受光元件70与发光元件80之间的最短距离h相同在测定精度提高方面是优选的。
在此，与在图2中说明的发光元件80的最短横宽H同样地，受光元件70的俯视时的最短横宽度W是指在所述受光元件70在俯视时为圆弧形状的情况下对圆弧形状的外周面和内周面分别绘制切线而与该切线间正交的线的长度。此外，在受光元件在俯视时为圆形形状的情况下，是指该圆的直径。
而且，在所述受光元件70、发光元件80及80上，还形成有第2电极60。
所述第2电极(阴极)60具备形成于与所述第1电极50的第1中央电极部51对应的位置的第2中央电极部61以及在该第2中央电极部61的周围形成于与所述第1圆周方向电极部52、52对应的位置的在俯视时以圆弧形状非断续地包围的2个第2圆周方向电极部62、62。
对于第2中央电极部61，连接有引出电极部63a，该引出电极部63a在透光性基板41上经由第2圆周方向电极部62及62之间在一方的第2圆周方向电极部62的周围迂回而向透光性基板41的侧缘部侧延出地形成。
另外，在2个第2圆周方向电极部62及62的各端部，也连接有所述引出电极部63d、63d。该引出电极部63d及3d向透光性基板41的侧缘部侧延出地形成。
这样，对于形成于透光性基板41上的第1电极50、引出电极部63a～63d、受光元件70、发光元件80以及第2电极60，在该第2电极60上还设置有透光性基板42，2个透光性基板41及42之间被密封材料43密封。
(配置等的变形例5)
图8是图7的变形例，是用于说明构成反射型光电容积脉搏波传感器的发光元件及受光元件等的配置的俯视图。
在图8所示的变形例5中，是进一步增加图7所示的受光元件的情况。即，成为在图7所示的发光元件80与受光元件(以下还称为“第2发光元件”)70之间还配置有第1受光元件90A而2重地配置受光元件70、90A的结构。此外，在图8中，是图3所示的受光元件和发光元件相逆地配置的情况，其他是同样的结构，所以省略其说明。
优选的是，利用后述的信息处理装置3，基于根据由多个受光元件70及90A中的配置于接近发光元件80的位置的第1受光元件90A接受的光而取得的生命体征数据(生物体信息)，对根据由配置于比第1受光元件90A远离发光元件80的位置的第2受光元件70接受的光而取得的生命体征数据(生物体信息)进行数据加工。
另外，在第2实施方式中，在所述变形例2～变形例4中，也能够应用使受光元件和发光元件相逆而得到的配置(即，以发光元件为中心在同心圆上配置受光元件的结构)。
此外，在本发明的反射型光电容积脉搏波传感器中，也可以被构成为发光元件与受光元件之间的所述最短距离存在多个种类，选择具有适于感测的所述最短距离的发光元件和受光元件。
即，优选的是，使用发光元件及受光元件这两方或者某一方存在多个并且发光元件与受光元件之间的所述最短距离的变化存在多个种类的设备，具备用于提取最适于感测的所述最短距离的机制。
例如，可以举出如图9的(a)所示以1个受光元件170为中心在同心圆上配置多个发光元件180并且所述最短距离的变化存在多个种类的设备、如图9的(b)所示矩阵状地配置有多个受光元件170和多个发光元件180的设备。而且，被构成为各像素能够单独地驱动。
另外，是否最适于感测的判别如图9的(c)所示那样根据在从受光元件得到的生命体征数据的波形中能否明确地确认拐点(在图中为箭头部分)来进行。例如，在噪声大时拐点被掩埋，所以为了得到更准确的波形，需要增大振幅(高度)，依照PPG的原理捕捉容积变化大的部位是有效的。
1.2[反射型光电容积脉搏波传感器的整体结构例]
作为反射型光电容积脉搏波传感器的整体的结构，可以采用各种方式/方案。
例如，作为基本性整体结构，优选的是以下结构：具备：发光元件，根据振荡器的信号，利用比生物体的容积脉搏波的频率高的频率来闪烁驱动而发光；受光元件，接受从该发光元件发射的光及外光被测定对象的生物体组织反射后的光，生成具有与受光光量对应的信号电平的信号；提取单元，从由该受光元件生成的信号中提取基于所述外光的信号分量；降低单元，通过从由所述受光元件生成的信号中减去由所述提取单元提取的信号分量，降低由所述受光元件生成的信号中的外光等所引起的噪声信号；以及根据由所述降低单元降低外光等所引起的噪声信号分量后的信号，生成表示测定对象的生物体的容积脉搏波的信号的单元。
1.3[反射型光电容积脉搏波传感器的构成元素]
详细说明反射型光电容积脉搏波传感器的各种构成元素中的作为主要的元素的发光元件及受光元件。
<发光元件>
在本发明中，发光元件用作对生物体组织照射的光的光源。
作为发光元件，既能够使用有机发光二极管(OLED)，也能够使用无机系统的发光二极管(LED)，没有特别限定，但作为本发明所涉及的发光元件，使用作为由面状的有机层构成的发光元件的有机电致发光元件(organic electroluminescent diode：也称为“OLED”、“有机EL元件”以及“有机光电二极管”)在柔性而佩戴感良好并且能够降低波长偏差、亮度偏差方面是优选的。
特别地，优选的是在红色发光的有机EL元件上配置有将有机EL元件的可见光变换为近红外光(IR)的波长变换滤波器的结构。
另外，作为面状的发光元件，也可以使用LED和导光板。在显示器用背光源中，采用将LED配置于导光板的边缘并从导光板的侧边缘入射光的方式。
而且，也可以以被视为面的程度的分辨率使用微型LED。为了缓和LED正上的亮度局部地变高，更优选设置散射层。
(有机EL元件)
作为适合于本发明的有机EL元件，例如，可以举出在柔性的树脂基板上具有阳极及阴极、包括发光层的有机功能层群被位于相向的位置的阳极及阴极夹持的结构。而且，也可以根据目的来适当地组合密封部件、气体阻隔层、光取出层等各功能层而构成。
以下，列举本发明所涉及的有机EL元件中的代表性的结构例，但作为可应用于本发明的有机EL元件的结构，不限定于这些例示的结构。
(1)阳极/发光层/阴极
(2)阳极/发光层/电子输送层/阴极
(3)阳极/空穴输送层/发光层/阴极
(4)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
(5)阳极/空穴输送层/发光层/电子输送层/电子注入层/阴极
(6)阳极/空穴注入层/空穴输送层/发光层/电子输送层/阴极
(7)阳极/空穴注入层/空穴输送层/(电子阻止层/)发光层/(空穴阻止层/)电子输送层/电子注入层/阴极
有机EL元件从外部被施加电场，从阳极向空穴输送层注入空穴，从阴极向电子输送层注入电子。注入的载流子在分子之间跳跃移动。在发光层中空穴和电子再结合，生成电中性的激子。激子依照发光量子效率发光而辐射失活。在有机层中产生的光从光取出面被取出到空气中。
构成可应用于本发明的有机EL元件的具体的各结构层的细节、其制造方法没有特别限定，能够应用公知的构成材料、制造方法。例如，能够参照日本特开2013-089608号公报、日本特开2014-120334号公报、日本特开2015-201508号公报、国际公开第2018/51617号等记载的内容。
(波长变换滤波器)
本发明所涉及的有机EL元件优选设置有将有机EL元件的可见光变换为近红外光的波长变换滤波器。
在本发明所涉及的波长变换滤波器中，优选含有具有波长变换能力的发光体(例如发光色素等)。本发明所涉及的波长变换滤波器只要含有具有波长变换能力的发光色素，则方式、制造方法等没有特别限制，根据目的用途而适当地决定。
本发明所涉及的波长变换滤波器吸收来自发出包括近红光区域的可见光区域(380nm～780nm)、优选包括近红光区域的绿～红色区域(495nm～750nm)、特别优选红色区域(600nm～700nm)的范围内的光的有机EL元件的光，发出近红外光，例如在大于700nm且1500nm以下的区域中发光。而且，优选具有变换为在850nm附近具有发光极大值的近红外光的功能。
关于波长变换滤波器和有机EL元件，既可以是分别独立制造并将两者粘合而制作的方法，也可以在有机EL元件上直接涂敷层叠波长变换滤波器。另外，也可以根据需要层叠或者包括用于不变换波长而去除放射来的光的截止滤波器。
本发明所涉及的波长变换滤波器的厚度从小型化并且维持柔性的观点来看优选为0.01μm～1000μm的范围内，更优选为1μm～500μm的范围内，进一步优选为10μm～300μm的范围内。
本发明所涉及的波长变换滤波器根据需要除了发光色素以外也可以还包含着色剂、光稳定剂、抗氧化剂、表面活性剂、阻燃剂、无机添加剂、透明化剂、紫外线吸收剂、填充剂、光散射性粒子这样的公知的各种添加剂。
<受光元件>
本发明所涉及的受光元件作为检测从发光元件照射到生物体组织的光中的被所述生物体组织反射的光并变换为电的传感器发挥功能。
作为受光元件，优选使用平面状的有机光电二极管(organic photo diode：OPD)或者有机薄膜太阳能电池(organic photovoltaics：OPV)，特别地，使用OPD在柔性而佩戴感良好并且能够降低波长偏差、亮度偏差方面是优选的。
(1)有机光电二极管
作为本发明所涉及的受光元件，能够使用以往公知的有机光电二极管(OPD)。
例如，有机光电二极管的基本性构成元素有：由在光透射性的树脂、玻璃等的基板上通过溅射法或电阻加热蒸镀法等形成的ITO(Indium-Tin Oxide，铟锡氧化物)等透明的导电性膜构成的阳极，在阳极上分别通过电阻加热蒸镀法等对电子供给性层和电子受容性层进行成膜而成的结构的光电变换层，以及由在其上部同样地通过电阻加热蒸镀法等形成的金属构成的阴极。
在对具有这样的结构的有机光电二极管进行光照射时，在光电变换区域中发生光吸收，形成激子。接下来，载流子分离，电子经由电子受容性层向阴极移动，空穴经由电子供给性层向阳极移动。由此，在两个电极之间产生电动势，通过连接外部电路，能够取出电信号。
光电变换层能够由单一层或多个层构成。光电变换层例如能够具有本征层(intrinsic layer、I层)、p型层/I层、I层/n型层、p型层/I层/n型层、p型层/n型层等各种组合。
例如，能够使用具有美国专利第2017/0156651公报的图13D记载的结构的元件。另外，关于在有机光电二极管中使用的各种有机材料等，参考日本特表2017-532546号公报以及日本特开2006-261172号公报等。
(2)有机薄膜太阳能电池
作为本发明所涉及的受光元件，还能够使用以往公知的各种方式的有机薄膜太阳能电池(OPV)。
例如，能够使用具有在基板的一方的表面上依次层叠作为透明电极的阳极、空穴输送层、体异质结层的光电变换层、电子输送层以及阴极的基本性结构的体异质结型的有机光电变换元件。
此外，也可以具有空穴阻挡层、电子阻挡层、电子注入层、空穴注入层或者平滑化层等其他层。
此外，光电变换层是将光能变换为电能的层，被构成为具有将p型半导体材料和n型半导体材料均匀地混合得到的体异质结层。
p型半导体材料相对地作为电子供应体(施主)发挥功能，n型半导体材料相对地作为电子受容体(受主)发挥功能。
在此，电子供应体以及电子受容体是“在吸收光时，电子从电子供应体向电子受容体移动而形成空穴和电子的配对(电荷分离状态)的电子供应体以及电子受容体”，并非如电极那样简单地供应或者受容电子，而是通过光反应来供应或者受容电子。
另外，以进一步提高太阳光利用率(光电变换效率)为目的，也可以是层叠这样的光电变换元件得到的串联型的结构(具有多个体异质结层的结构)。
作为p型半导体材料，可以举出各种缩合多环芳香族化合物、共轭系化合物。
作为n型半导体材料的例子，可以举出包含富勒烯、八氮杂卟啉、p型半导体的全氟化合物、诸如萘四甲酸酐、萘四甲酸二酰亚胺、苝四甲酸酐、苝四甲酸二酰亚胺等芳香族甲酸酐、其酰亚胺化化合物作为骨架的高分子化合物。
2.[生物体信息测定装置]
本发明的反射型光电容积脉搏波传感器可以根据目的而应用于各种方式的生物体信息测定装置。
以下，说明应用例。
(应用例1)
图10是使用能够缠绕到手腕的反射型光电容积脉搏波传感器的生物体信息测定装置的立体图。
生物体信息测定装置1具有如手表那样佩戴到患者的手腕的本体部10。具体而言，本体部10具备带20，能够通过带20佩戴到患者的手腕。另外，在带20的内侧，配置有具备后述的发光元件80及受光元件70等的检测部14，该检测部14和本体部10电连接。
从所述发光元件80持续输出一定的量的光而照射到生物体内部，由于与在血液中流过的氧结合的血红蛋白的量，反射的光的量发生变化。受光元件70能够将依赖于该反射光的受光量的信号输出给本体部，测定患者的血液中的氧浓度。
本体部10扁平状地形成，在其周面、表面设置有操作部12以及显示部15。另外，在其内部，收纳有起到与控制部11、记录部13等相当的功能的电气电路等(参照图11)。
操作部12例如被构成为具备电源开关12a、定时开关(操作开关)12b等。
(应用例2)
图11是示出生物体信息测定装置1的功能结构例的图。如图11所示，生物体信息测定装置1被构成为具备控制部11、操作部12、记录部13、检测部14、显示部15、无线通信部16、加速度探测部17、电力供给部18等。
控制部11由CPU(Central Processing Unit，中央处理单元)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)等构成。控制部11的CPU读出记录于记录部13的系统程序、处理程序等各种程序并展开到RAM，依照展开的程序执行各种处理。
另外，控制部11还能够具有时钟功能部，从该时钟功能部取得生命体征数据的测定日期时间的日期以及时刻。
操作部12是探测操作者的指示的探测部，具备各种开关、各种功能按钮等，将它们的操作信号输出给控制部11。
记录部13由半导体的非易失性存储器等构成。在记录部13中，记录有为了使本实施方式中的生物体信息测定装置1发挥功能而所需要的系统程序、各种程序、该程序的执行所需的参数、文件等。
例如，记录部13在从测定开始至测定结束的期间，连续地记录测定的生命体征数据。此外，也可以在从测定开始至测定结束的期间，每隔一定时间记录生命体征数据。
检测部14是应用本发明的反射型光电容积脉搏波传感器取得患者的生命体征数据的数据取得部，如上所述被构成为具备发光元件以及受光元件等，可佩戴到手腕等生物体部位。
在检测部14中，由测定控制部14a控制发光元件驱动电路14b，由设置于检测部14的发光元件朝向生物体部位发出红色光和红外光，由模拟前端电路14c对由设置于检测部14的受光元件接受的生物体部位的反射光的模拟信号进行噪声去除、信号放大并调整为用于输入到AD转换器14d的电压信号之后，由AD转换器14d变换为数字数据。
在由AD转换器14d变换为数字数据之后，基于该数字数据，利用控制部11计算SpO2、脉搏数等生命体征数据。计算出的生命体征数据被记录到记录部13。
显示部15例如被构成为具备LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)等，通过例如点矩阵方式进行显示，依照从控制部11输入的显示信号的指示进行显示。
无线通信部16例如具有用于通过Bluetooth(注册商标)、Wi-Fi(注册商标)等无线通信与信息处理装置3进行数据发送接收的无线接口。
加速度探测部17根据加速度的变化来探测患者的活动。
具体而言，加速度探测部17生成与由于患者的身体活动等而施加到自身的加速度对应的加速度信号，输出给控制部11。
电力供给部18将生物体信息测定装置1的各部进行动作所需的电力供给到该各部。电力供给部18以各部的动作电压来供给从未图示的电池输出的电力。
(生物体信息处理装置的结构)
信息处理装置3是能够进行从生物体信息测定装置1发送的生命体征数据的解析的装置。作为信息处理装置3，例如，能够应用智能手机、平板电脑、PC(Personal Computer，个人电脑)等，但没有特别限定。
图12示出信息处理装置3的功能结构例。如图12所示，信息处理装置3例如被构成为具备控制部31、操作部32、记录部33、显示部34、通信部35等。
控制部31由CPU、RAM等构成。控制部31的CPU读出记录于记录部33的系统程序、处理程序等各种程序并展开到RAM，依照展开的程序执行各种处理。
具体而言，在生物体信息测定装置1中，在以受光元件70为中心而在同心圆上在距受光元件70的距离不同的位置分别配置第1及第2发光元件90、80(91、92、81及82)的情况(例如图3、图5的配置的情况)下，控制部31进行如下处理：针对从生物体信息测定装置1输出的生命体征数据中的根据从第2发光元件80(81、82)发出的光而得到的生命体征数据，减去根据从第1发光元件90(91及92)发出的光而得到的生命体征数据，计算去除噪声后的有效的生命体征数据。
另外，在以发光元件80为中心而在同心圆上在距发光元件80的距离不同的位置分别配置第1及第2受光元件70、90A的情况(例如图8的配置的情况)下，进行如下处理：针对从生物体信息测定装置1输出的生命体征数据中的根据由第2受光元件70接受的光而得到的生命体征数据，减去根据由第1受光元件90A接受的光得到的生命体征数据，计算去除噪声后的有效的生命体征数据。
操作部32具备各种开关、各种功能按钮以及触摸面板等，将它们的操作信号输出给控制部31。
记录部33由半导体的非易失性存储器等构成。在记录部33中，记录有系统程序、各种程序、该程序的执行所需的参数、文件等。
例如，在记录部33中，记录有从生物体信息测定装置1输出的生命体征数据。
具体而言，在生物体信息测定装置1中，在以受光元件70为中心而在同心圆上在距受光元件70的距离不同的位置分别配置第1及第2发光元件90、80(91、92、81、82)的情况(例如图3、图5的配置的情况)下，记录基于第1发光元件90(91、92)的生命体征数据、基于第2发光元件80(81、82)的生命体征数据、或者从根据从第2发光元件80(81、82)发出的光而得到的生命体征数据减去根据从第1发光元件90(91、92)发出的光而得到的生命体征数据后的有效的生命体征数据等。
而且，在以发光元件80为中心而在同心圆上在距发光元件80的距离不同的位置分别配置第1及第2受光元件70、90A的情况(例如图8的配置的情况)下，记录根据由第1受光元件90A接受的光而得到的生命体征数据、根据由第2受光元件70接受的光而得到的生命体征数据、或者针对根据由第2受光元件70接受的光而得到的生命体征数据减去根据由第1受光元件90A接受的光而得到的生命体征数据后的有效的生命体征数据等。
显示部34例如被构成为具备CRT(Cathode Ray Tube，阴极射线管)、LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)等监视器，依照从控制部31输入的显示信号的指示，显示各种画面。
通信部35例如具有用于通过Bluetooth、Wi-Fi等无线通信与生物体信息测定装置1进行数据发送接收的接口。通信部35也可以具有USB等有线接口。
【实施例】
以下，举出实施例来具体地说明本发明，但本发明不限定于这些。
设计分别改变发光元件与受光元件之间的最短距离h(mm)而得到的反射型光电容积脉搏波传感器1～11，将各传感器佩戴到臂背侧、手腕尺骨侧、手腕桡骨侧、腹部以及胸部，测量后述的AC/DC的值。
具体而言，作为受光元件，使用“KPD30S(京都半导体公司制)”。作为发光元件，获得在60mm×80mm的OLED面板(峰值波长630nm)上粘贴波长变换膜而得到790nm的峰值波长的设备上以截断环形部以外的光的方式进行遮掩而得到的环状光源，使用该环状光源。
在所述环状光源的中心，配置并固定所述受光元件，以使所述受光元件与环状光源的最短距离h成为如下述表I及表II所示的方式调整环径，得到如图2所示的结构的反射型光电容积脉搏波传感器1～11。环状光源的宽度设为2mm，光量在25mA/m2～100mA/m2之间调整，根据各距离来使用优选的条件。另外，根据光量来调整传感器的灵敏度。
在采样频率500Hz下，测量60秒钟，离线地进行解析。关于采样，使用模拟前端(AFE)“AFE4403EVM(德州仪器公司制)”而取得。关于AC/DC的计算如后所述，针对臂背侧、手腕尺骨侧、手腕桡骨侧、腹部以及胸部计算为各测量10次而得到的平均值。
关于电路侧，使用带通滤波器以及低通滤波器。关于数据处理，利用移动平均以及频率区域法。
另外，佩戴的臂背侧的人体的皮肤(表皮+真皮)的厚度t设为4(mm)，手腕尺骨侧的人体的皮肤的厚度t设为3.5(mm)，手腕桡骨侧的人体的皮肤的厚度t设为3(mm)，腹部的人体的皮肤的厚度t设为2.5(mm)，胸部的人体的皮肤的厚度t设为2(mm)。
<关于AC/DC>
如在上述“<氧饱和度的计算法>”中所说明的，作为吸光度的AC分量，通过计算吸光度的随时间的变化的最大值与最小值之差来确定，作为吸光度的DC分量，通过计算吸光度的随时间的变化的平均值来确定。然后，通过(吸光度的AC分量)/(吸光度的DC分量)，计算AC/DC的值，在下述表I及表II中示出。
在本发明中，所述AC/DC的值实用上优选为0.20％的范围内，特别优选为0.30％以上。另外，在考虑到设备的尺寸时，实用上优选为0.80％以下。
【表1】
表I
Figure BDA0003283569100000311
【表2】
表II
Figure BDA0003283569100000321
如上述结果所示，通过增大所述最短距离h，能够确认AC/DC的值增大。然而，在过于增大所述最短距离h时，光量的衰减影响大，功耗增加，而且信号强度自身降低，易于受到噪声影响。
因此，满足所述式(1)的本发明的反射型光电容积脉搏波传感器相比于比较例的反射型光电容积脉搏波传感器，光量的衰减影响被降低，功耗也不增加，并且信号强度自身也不降低，不易受到噪声影响。因此，认为测定精度优良。

Claims (11)

1.一种反射型光电容积脉搏波传感器，具备面状的发光元件以及受光元件，其特征在于，
所述发光元件和所述受光元件在上下方向上不相互相向，
在将所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离设为h(mm)，将人体的皮肤即表皮+真皮的厚度设为t(mm)，并且设为该厚度在0.1mm～4mm的范围内时，
至少一组的所述发光元件与所述受光元件之间的最短距离h(mm)满足下述式(1)，
式(1)：(t×0.7)2≤h≤(t×1.3)2。
2.根据权利要求1所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述发光元件与所述受光元件之间的所述最短距离在2mm～25mm的范围内。
3.根据权利要求1或2所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述发光元件是有机EL元件。
4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述受光元件是有机光电二极管。
5.根据权利要求1至4中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
具备多个所述发光元件，各发光元件以所述受光元件的中心点为中心地配置在大致同心圆上。
6.根据权利要求1至5中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
具备多个所述发光元件，多个所述发光元件中的至少2个所述发光元件放射同一波长的光，
能够使多个所述发光元件单独地发光。
7.根据权利要求6所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
对根据从多个所述发光元件中的配置于接近所述受光元件的位置的发光元件和配置于比该发光元件远离所述受光元件的位置的发光元件分别发出的光而取得的信息/数据进行加工。
8.根据权利要求1至4中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
具备多个所述受光元件，各受光元件以所述发光元件的中心点为中心地配置在大致同心圆上。
9.根据权利要求8所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
对根据从多个所述受光元件中的配置于接近所述发光元件的位置的受光元件和配置于比该受光元件远离所述发光元件的位置的受光元件分别接受的光而取得的信息/数据进行加工。
10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器，其特征在于，
所述发光元件与所述受光元件之间的所述最短距离存在多个种类，
选择具有适于感测的所述最短距离的所述发光元件和所述受光元件。
11.一种生物体信息测定装置，其特征在于，
具备权利要求1至10中的任意一项所述的反射型光电容积脉搏波传感器。
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GR01 Patent grant
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