JP7426975B2

JP7426975B2 - ウェアラブル光電検出装置及びその製造方法

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Publication number: JP7426975B2
Application number: JP2021169496A
Authority: JP
Inventors: シュチア－リアン; シェンジアン－ユ
Original assignee: Amengine Corp
Current assignee: Amengine Corp
Priority date: 2020-10-16
Filing date: 2021-10-15
Publication date: 2024-02-02
Anticipated expiration: 2041-10-15
Also published as: TWI829516B; CN114376539A; TWI793811B; JP2022066180A; US20220117557A1; EP3988013A1; TW202216068A; TW202320702A; TW202415342A

Description

本発明はウェアラブル装置及びその製造方法に関し、特に光電検出器を有するウェアラブル装置及びその製造方法に関する。

現在市販されている一般的な健康測定装置は腕時計、バングル、イヤホン、携帯電話、携帯式測定装置などの電子製品を含む。多種多様な生理データ測定技術は様々な電子製品に応用されているが、これらの測定技術の測定精度が依然として不十分であるため、実際の生理状況を正確に判断できず、一部の消費者に認められないほか、医師に診断の参考としての信頼できるデータを提供することもできない。従って、医療装置の今後の発展傾向を考えると、如何にして測定装置の信号雑音比を有効に高めるかは解決しなければならない課題である。

本発明は、光電検出器を有するウェアラブル装置及びその製造方法を提供する関する

以上に鑑み、発明者はウェアラブル光電検出装置及びその製造方法を提案した。前記ウェアラブル光電検出装置は織物層、基板層、光発射器、複数の光受信器及び被覆層を含む。前記基板層は前記織物層の上に設置される。前記光発射器は前記基板層の表面に設置される。前記複数の光受信器は前記基板層の表面に設置され、かつアレイを構成し、前記光発射器は前記アレイの幾何中心に設置される。前記複数の光受信器は第１の光受信器及び第２の光受信器を含む。前記第１の光受信器は第１の検出波長を有し、かつ、前記第１の光受信器と前記光発射器との間に第１の距離を有する。前記第２の光受信器は第２の検出波長を有し、かつ、前記第２の検出波長が前記第１の検出波長より大きい。前記第２の光受信器と前記光発射器との間に第２の距離を有し、かつ、前記第２の距離が前記第１の距離より大きい。前記被覆層は前記基板層の上に設置され、前記基板層が前記織物層と前記被覆層との間に位置する。前記被覆層は複数の開孔を含み、前記複数の開孔の設置位置が前記光発射器及び前記複数の光受信器に対応する。

本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置の断面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置のＰＰＧ測定波形図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置のＰＰＧ測定波形図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置のブロック概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置の使用状態の概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての背面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての背面概略図。本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての背面概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置の動作フローチャート。本発明の一実施例の膝当ての接続部材の概略図。本発明の一実施例の膝当ての接続部材の概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するヘッドバンドの使用状態の概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの概略図。本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置のブロック概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの電気回路のブロック概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの補正のプロセスフローチャート。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの測定品質調整プロセスのフローチャート。本発明の一実施例の測定品質調整プロセス前後の波形図。本発明の一実施例の表示パネルを含むウェアラブル光電検出装置の概略図。本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置の製造フローチャートである

図１は本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置の断面概略図である。ウェアラブル光電検出装置１ａは、生物体（例えば、人間）の皮膚表面に貼り付けられ、生物の識別に用いられ、または光電式容積脈波記録法（Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ；ＰＰＧ）を利用し、生物体の生理信号を検出する。生理信号は、例えば血液酸素、筋肉酸素、脳酸素、心拍、血圧、乳酸、心房細動、水分、血糖、体温、血流速度である。ウェアラブル光電検出装置１ａは織物層１０１、基板層１０２、光発射器１０３、複数の光受信器１０４、被覆層１０５及び透明材料層１０６を含む。基板層１０２は織物層１０１の上に設置される。一実施例において、基板層１０２は湾曲可能な可撓性基板である。被覆層１０５は基板層１０２の上に設置されて、基板層１０２が織物層１０１と被覆層１０５との間に位置する。光発射器１０３及び光受信器１０４は基板層１０２の上に設置され、かつ、基板層１０２に電気的に接続される。被覆層１０５は複数の開孔を有し、開孔の位置が光発射器１０３及び光受信器１０４に対応する。光発射器１０３及び光受信器１０４は開孔中に収容され、被覆層１０５は光発射器１０３及び光受信器１０４を囲む。光発射器１０３及び光受信器１０４の最上表面と被覆層１０５の最上表面が共面を成す。別の実施例において、光発射器１０３及び光受信器１０４の最上表面は被覆層１０５の最上表面と平面にならず、例えば、被覆層１０５の最上表面よりも高い、または低くてもよい。透明材料層１０６は光発射器１０３、光受信器１０４及び被覆層１０５を被覆し、光発射器１０３及び光受信器１０４を保護するものである。選択的に、ウェアラブル光電検出装置１ａはさらに電子素子（図示せず）を含み、電子素子がＩＣ、ＥＣＧ（心電図：Ｅｌｅｃｔｒｏｃａｒｄｉｏｇｒａｐｈｙ）検出器、電源モジュール、熱治療モジュール、光治療モジュール、圧電検出器、ＵＶ殺菌装置、Ｇｓｅｎｓｏｒ及び／または表示モジュール・・・などであってもよい。

織物層１０１は不織布、綿、麻、ウール、蚕糸、人工シルク、ナイロン（ｎｙｌｏｎ）、ポリエステル（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒ）、アクリル繊維（ａｃｒｙｌｉｃｆｉｂｅｒ）、アセテート繊維（ＣｅｌｌｕｌｏｓｅＡｃｅｔａｔｅ；ＣＡ）、トリアセテート繊維（ｔｒｉａｃｅｔａｔｅｆｉｂｒｅ）、弾力性繊維（ｅｌａｓｔｉｃｆｉｂｅｒ）、ガラス繊維（ｆｉｂｅｒｇｌａｓｓ）、金属繊維（ｍｅｔａｌｌｉｃｆｉｂｒｅ）、ゴム繊維（ｒｕｂｂｅｒｆｉｂｒｅ）または各種の混紡繊維で作られた織物であってもよいが、これに限定されない。基板層１０２は可撓性の電気回路板であり、その材料がポリイミド（Ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリエステルフィルム（ＰＥＴ）、ビスマレイミドトリアジン（ＢｉｓｍａｌｅｉｍｉｄｅＴｒｉａｚｉｎｅ；ＢＴ）、またはＡＢＦ（ＡｊｉｎｏｍｏｔｏＢｕｉｌｄ－ｕｐＦｉｌｍ）を含んでもよい。基板層１０２は回路を含み、光発射器１０３、光受信器１０４またはその他の電子素子に電気的に接続さる。一実施例において、電子素子が熱治療モジュールである場合、基板層１０２は加熱金属線を含み、ウェアラブル光電検出装置全体を加熱して、熱治療の治療効果を達成する。加熱金属線の材料は、高いインピーダンスを有するニッケル、ニッケルクロム合金、鉄クロム合金、銅ニッケル合金、または銅マンガン合金などの金属線を含んでもよい。被覆層１０５は耐熱性、防水性を有し、かつ一定の通気性を有し、光発射器１０３及び光受信器を基板層１０２上に固定するものである。被覆層１０５はゲルマニウム繊維（ｇｅｒｍａｎｉｕｍｆａｂｒｉｃｓ）、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ；ＰＩ）、ポリエステルフィルム（ｐｏｌｙｅｓｔｅｒｆｉｌｍ）、シリコーンゴム（ｓｉｌａｓｔｉｃ）、雲母板（ｍｉｃａｓｈｅｅｔ）、熱可塑性ポリウレタン（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；ＴＰＵ）、テフロン（登録商標）（Ｐｏｌｙｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｅｎｅ；ＰＴＦＥ）、ベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ；ＢＣＢ）、ペルフルオロシクロブタン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ；ＰＦＣＢ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ）、Ｓｕ８フォトレジスト、またはスピングラス（ｓｐｉｎ－ｏｎｇｌａｓｓ；ＳＯＧ）を含んでもよい。透明材料層１０６は光発射器１０３と光受信器１０４を保護し、生物体の皮膚と隔絶させる。透明材料層１０６の材料は、熱可塑性ポリウレタン（ＴｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃＰｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ；ＴＰＵ）、アクリル（Ａｃｒｙｌｉｃ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、熱可塑性ゴム（Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃｒｕｂｂｅｒ）、シリコーン（Ｓｉｌｉｃｏｎｅ）、エポキシ樹脂（Ｅｐｏｘｙ）、ポリイミド（ＰＩ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ペルフルオロシクロブタン（ＰＦＣＢ）、ＳＵ８フォトレジスト、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルイミド（Ｐｏｌｙｅｔｈｅｒｉｍｉｄｅ）、フルオロカーボン重合体（ＦｌｕｏｒｏｃａｒｂｏｎＰｏｌｙｍｅｒ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、シロキサン重合体（ｓｉｌｏｘａｎｅｐｏｌｙｍｅｒ；ＳＩＮＲ）、またはスピングラス（ＳＯＧ）を含んでもよい。一実施例において、透明材料層１０６の屈折率が１．４２から１．５５の間にある。光発射器１０３、光受信器１０４またはその他の電子素子は、接着剤を利用して基板層１０２に貼り付けるほか、フリップチップボンディング（ｆｌｉｐｃｈｉｐｂｏｎｄｉｎｇ）またはワイヤボンディング（ｗｉｒｅｂｏｎｄｉｎｇ）方式で基板層１０２に固定することもできる。接着剤は銀ペースト、ポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ベンゾシクロブテン（ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ；ＢＣＢ）、ペルフルオロシクロブタン（ｐｅｒｆｌｕｏｒｏｃｙｃｌｏｂｕｔａｎｅ；ＰＦＣＢ）、エポキシ樹脂（ｅｐｏｘｙ）、Ｓｕ８フォトレジスト、またはスピングラス（ｓｐｉｎ－ｏｎｇｌａｓｓ；ＳＯＧ）を含んでもよい。光受信器１０４はフォトダイオード、フォトレジスタ、可視または非可視の光検出器であってもよいが、これに限定されない。光発射器１０３はレーザーダイオード（ＬａｓｅｒＤｉｏｄｅ；ＬＤ）、有機発光ダイオード（ＯｒｇａｎｉｃＬＥＤ；ＯＬＥＤ）、発光ダイオード（ｍｉｃｒｏＬＥＤ）などの光源であってもよいが、これに限定されない。発光ダイオードは、単一ダイオードを有するチップ、アレイダイオードユニットを有するチップ（高圧で操作可能な発光ダイオード）、またはｍｉｃｒｏＬＥＤアレイであってもよい。フォトダイオードは単一ダイオードを有するチップ、アレイダイオードユニットを有するチップであってもよい。

図２Ａないし図２Ｆは本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置の上面概略図である。ウェアラブル光電検出装置２ａ～２ｆは、基板層１０２の表面に設置された複数の光受信器１０４を有し、かつ、光受信器の感度を高めるよう、複数の光受信器１０４がアレイ状に、対称的に光発射器１０３の周りに分布される。前記アレイとは規則的な配列パターンを意味するが、方形配列に限らない。図２Ａを参照すると、ウェアラブル光電検出装置２ａの複数の光受信器１０４がアレイ状に配列され、そのアレイパターンが「十」の字パターンである。詳しく言うと、複数の光受信器１０４は互いに直交した２つの直線アレイを構成し、かつ、光発射器１０３が２つの直線アレイの交差部に設置されている。図２Ｂを参照すると、ウェアラブル光電検出装置２ｂの複数の光受信器１０４がアレイ状に配列され、そのアレイパターンが「一」の字パターンであり、即ち、光受信器１０４が単一の直線アレイを構成し、かつ、光発射器１０３がこの直線アレイの中心部に設置されている。図２Ｃを参照すると、ウェアラブル光電検出装置２ｃの複数の光受信器１０４はアレイ状に配列され、そのアレイが同心円パターンであり、かつ、光発射器１０３がこの同心円の円心部に設置されている。図２Ｄを参照すると、ウェアラブル光電検出装置２ｄの複数の光受信器１０４がアレイ状に配列され、そのアレイパターンが「Ｘ」の字パターンであり、即ち、光受信器１０４が対角線に沿って交差する２つの直線アレイを構成し、かつ、２つの直線アレイの夾角が９０度ではなくてもよい。光発射器１０３は２つの直線アレイの交差部に設置されている。図２Ｅを参照すると、ウェアラブル光電検出装置２ｅの複数の光受信器１０４がアレイ状に配列され、そのアレイパターンが対角線パターンであり、即ち、光受信器１０４が単一の直線アレイを構成している。この直線アレイは基板層１０２の何れの側辺に平行せず、かつ、光発射器１０３がこの直線アレイの中心部に設置されている。図２Ｆを参照すると、ウェアラブル光電検出装置２ｆの複数の光受信器１０４が二つの矩形アレイに配列され、２つの矩形アレイが光発射器１０３を中心に点対称な対角配列になっている。全体的に言うと、前記光発射器１０３は光受信器１０４によって構成されたアレイの幾何中心に設置される。図２Ａのウェアラブル光電検出装置２ａを例にすると、光発射器１０３の周りに、光発射器１０３に隣接して４つの第１の光受信器１０４１があり、各第１の光受信器１０４１と光発射器１０３が第１の距離Ｄ１を有する。光路が遮られていない場合、４つの第１の光受信器１０４１が受信する光強度が同じである。同じように、図２Ａ～２Ｆにおいて、光発射器１０３の周りに等距離で設置された光受信器はすべて光発射器１０３からの同じ光強度の光を受信できる。

一実施例において、ウェアラブル光電検出装置中の光発射器１０３は多周波数帯の光信号を発することができ、複数の光受信器が複数の異なる検出波長を有する。従って、ウェアラブル光電検出装置は、異なる光線（波長）の測定を利用して、異なる生理信号をモニタリングすることができる。図２Ａを例にすると、ウェアラブル光電検出装置２ａは光発射器１０３、複数の第１の光受信器１０４１、複数の第２の光受信器１０４２及び複数の第３の光受信器１０４３を含む。光発射器１０３は少なくとも三種類の周波数帯の光線を発することができる。長波長の光エネルギーが透過できる皮膚の深さが比較的深く、その反射した光経路が光発射器１０３から比較的に遠い。短波長の光エネルギーが透過できる皮膚の深さが比較的に浅く、その反射した光経路が光発射器１０３に比較的に近い。従って、検出波長が比較的に短い光受信器１０４１は光発射器１０３から比較的に近い位置に配置され、検出波長が比較的に長い光受信器１０４１は光発射器１０３から比較的に遠い位置に配置される。このような配置により、各種波長の光検出信号をすべて光受信器で受信することができ、全体的に多種類の生理信号をモニタリングするウェアラブル光電検出装置２ａの光検出能力を高めることができる。詳しく言うと、第１の光受信器１０４１と光発射器１０３との間に第１の距離Ｄ１を有し、第２の光受信器１０４２と光発射器１０３との間に第２の距離Ｄ２を有し、第３の光受信器１０４３と光発射器１０３との間に第３の距離Ｄ３を有する。第３の距離Ｄ３が第２の距離Ｄ２より大きく、第２の距離Ｄ２が第１の距離Ｄ１より大きい。第３の光受信器１０４３の検出波長が第２の光受信器１０４２の検出波長より大きく、第２の光受信器１０４２の検出波長が第１の光受信器１０４１の検出波長より大きい。前記検出波長を光受信器１０４の応答率が最も高い波長と定義することができる。前記検出波長を光受信器１０４の応答率がピークパワー減衰より３ｄＢ高い波長範囲と定義してもよい。一実施例において、光発射器１０３は少なくとも三種類の異なる発光波長の光を発することができ、例えば、主波長（ｄｏｍｉｎａｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）／ピーク波長値（ｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）が５２５ｎｍ、６６０ｎｍ、９４０ｎｍ、及び／または１３００ｎｍである。各光受信器１０４１、１０４２、１０４３は少なくとも１つの検出波長の光を検出することができる。かつ、光発射器１０３に比較的に近い光受信器の検出波長が比較的に低く、光発射器１０３から比較的に遠い光受信器の検出波長が比較的に高い。例えば、光受信器１０４１の検出波長が５２５ｎｍ及び／または６６０ｎｍであり、光受信器１０４２の検出波長が６６０ｎｍ及び／または９４０ｎｍであり、光受信器１０４３の検出波長が１３００ｎｍである。一実施例において、５２５ｎｍの光はＰＰＧ測定における心拍数信号の測定に応用され、または生物識別における表皮から真皮までの微小血管の個人特徴の識別に適している。６６０ｎｍまたは９４０ｎｍの光は、ＰＰＧ測定における血液酸素または血圧信号に測定に応用され、または生物識別における真皮から皮下組織までの個人血管特徴の識別に応用される。１３００ｎｍの光は、ＰＰＧ測定における皮下組織の水分測定に応用され、または生物識別における皮下組織の水分測定の個人特徴の識別に応用される。

一実施例において、ウェアラブル光電検出装置１ａは異なる発射波長の光発射器１０３の開（オン）または閉（オフ）を順に制御して、異なる生理信号のモニタリングを順に行うことができる。例を挙げると、光発射器１０３は波長がそれぞれ５２５ｎｍ、６６０ｎｍ及び９４０ｎｍの光を順に発射し、異なる光受信器１０４に検出、受信された後、異なる皮膚深さの血管と皮膚組織を順に確認し、個人の生物識別を行う。ＰＰＧ測定を順に行って、心拍数、血液酸素、血圧、及び／または皮下組織の水分を測定することもできる。別の実施例において、光発射器１０３が異なる周波数帯の光を同時に発射して、異なる生理信号のモニタリング及び生物識別を同時に行うこともできる。

一実施例において、図２Ａないし図２Ｆの光発射器１０３及び光受信器１０４の配置を入れ替えてもよい。例を挙げると、図３Ａを参照すると、図２Ｆのウェアラブル光電検出装置２ｆの配置方式に類似しているが、ウェアラブル光電検出装置３ａは２つの矩形アレイに配列された複数の光発射器１０３を含み、２つの矩形アレイが光受信器１０４に対し点対称に対角配列されている。なお、各矩形アレイが複数の第１の光発射器１０３１、複数の第２の光発射器１０３２、及び複数の第３の光発射器１０３３を含む。ウェアラブル光電検出装置３ａの光受信器１０４は２つの矩形アレイの幾何中心に設置され、少なくとも三種類の周波数帯の光線を検出することができる。一実施例において、光受信器１０４は複数の光受信ユニットによって構成されたアレイである。一実施例において、光受信器１０４の総面積が単一の光発射器１０３の面積より大きい。

図３Ｂを参照すると、ウェアラブル光電検出装置３ｂは２つの矩形アレイに配列された複数の光発射器１０３を含み、２つの矩形アレイが光受信器１０４に対し点対称に対角配列されている。図３Ａの実施例と異なって、ウェアラブル光電検出装置３ｂの光発射器１０３はアレイ式光源を採用して、光源密度を高めている。図３Ｃを参照すると、ウェアラブル光電検出装置３ｃは、２つの矩形アレイに配列された複数の光発射器１０３を含み、２つの矩形アレイは光受信器１０４の左右両側に位置し、かつ光受信器１０４の幾何中心の軸線を対称軸とする。図３Ｄを参照すると、ウェアラブル光電検出装置３ｄはアレイ式光源を採用して、光源密度を高めている。図３Ｅを参照すると、ウェアラブル光電検出装置３ｅの複数の光発射器１０３が扇形アレイ状に配列され、複数の扇形アレイ（図３Ｅは６つの扇形アレイ）が共同に円形アレイを形成し、かつ、光受信器１０４はこの円形アレイの円心部に設置されている。各扇形アレイの間隔を必要に応じて調整することができる。図３Ｆを参照すると、ウェアラブル光電検出装置３ｆの複数の光発射器１０３がアレイ状に配列され、そのアレイが同心円パターンを構成し、かつ、光受信器１０４がこの同心円の円心部に設置されている。

一実施例において、光発射器１０３が構成したアレイは欄または列の順、または光受信器１０４との距離の順に点滅してもよい。例を挙げると、図３Ｃのように、光受信器１０４の左側、右側または両側の光発射器１０３アレイは、このアレイの最も左欄の１０個の光発射器１０３から点灯をはじめ、次に最も左欄の１０個の光発射器１０３をオフにして、かつ、左二番目の欄の１０個の光発射器１０３をオンにして、このように右へ光発射器１０３をオンにしていく。光受信器１０４は各欄の光発射器１０３が点灯した時に、複数の生理信号をそれぞれ測定する。これにより、ウェアラブル光電検出装置３ｃにカップリングされたコントローラー１０９（図５が示す）はさらに複数の生理信号の信号品質を判断し、品質の優れた生理信号（例えば、信号雑音比が最も高い生理信号）を選択することができる。または、コントローラー１０９（図５が示す）は比較的に優れた信号品質を有する複数の光発射器１０３の欄位置を判断し、かつ、前記欄位置の光発射器１０３と光受信器１０４で後の生理信号測定を行う。これにより、ユーザがウェアラブル光電検出装置３ｃを皮膚表面に張り付けた場合、ウェアラブル光電検出装置３ｃは血管測定位置を自動的に判断して最適な生理信号を取得し、ユーザ自らが光発射器１０３または光受信器１０４の位置を血管に合わせる必要ない。同じように、図３Ｆを参照すると、光発射器１０３が構成したアレイは、円心の光受信器１０４との距離に基づいて順に点滅してもよい。従って、最も内側の円の光発射器１０３から外へ点灯させ、または最も外側の円の光発射器１０３から内へ点灯させてもよい。図３Ａの実施例において、光受信器１０４の対角線両側の光発射器１０３アレイが発射する波長が異なり（例えば、それぞれ５２５ｎｍ及び６６０ｎｍを採用）、異なる生理信号の測定に応用することができる。同じように、図３Ｃの実施例において、光受信器１０４の左右両側の光発射器１０３アレイの発射波長が異なってもよい。図３Ｅの実施例において、光受信器１０４の上半分と下半分の二組の光発射器１０３アレイの発射波長が異なってもよい。図３Ｆの実施例において、光受信器１０４の外側円の各光発射器１０３アレイの発射波長が異なってもよい。

一実施例において、発射波長が比較的に短い光発射器１０３は光受信器１０４に比較的に近い位置に配置され、発射波長が比較的に長い光発射器１０３は光受信器１０４から比較的に遠い位置に配置される。詳しく言うと、図３Ａのように、第１の光発射器１０３１と光受信器１０４との間に第１の距離Ｄ１を有し、第２の光発射器１０３２と光受信器１０４との間に第２の距離Ｄ２を有し、第３の光発射器１０３３と光受信器１０４との間に第３の距離Ｄ３を有する。第３の距離Ｄ３が第２の距離Ｄ２より大きく、第２の距離Ｄ２が第１の距離Ｄ１をより大きい。第３の光発射器１０３３の発射波長が第２の光発射器１０３２の発射波長より大きく、第２の光発射器１０３２の発射波長が第１の光発射器１０３１の発射波長より大きい。前記発射波長を光発射器１０３の光源強度が最も高い波長と定義することができる。前記発射波長を光発射器１０３の光源強度がピークパワー減衰より３ｄＢ高い波長範囲と定義してもよい。一実施例において、光受信器１０４は少なくとも三種類の異なる波長の光を受信することができ、例えば、主波長（ｄｏｍｉｎａｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）／ピーク波長（ｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）が５２５ｎｍ、６６０ｎｍ、９４０ｎｍ、及び／または１３００ｎｍである。各光発射器１０３１、１０３２、１０３３は少なくとも１つの発射波長の光を発射することができる。かつ、光受信器１０４に比較的に近い光発射器の発射波長が比較的に短く、光受信器１０４から比較的に遠い光発射器の発射波長が比較的に長い。例えば、光発射器１０３１の発射波長が５２５ｎｍ及び／または６６０ｎｍであり、光発射器１０３２の発射波長が６６０ｎｍ及び／または９４０ｎｍであり、光発射器１０３３の発射波長が１３００ｎｍである。

透明材料層１０６は、光発射器１０３の隔離、光受信器１０４と生物体の皮膚の接触に用いられる他、ウェアラブル光電検出装置全体の光検出信号の信号雑音比を高めることもできる。図４Ａは図１のウェアラブル光電検出装置１ａが透明材料層１０６を含まない場合測定したＰＰＧ信号の波形図である。透明材料層１０６を含まない場合、光受信器が変換した光電信号は高周波ノイズを含むため、ＰＰＧ信号も高周波のノイズを含み、判別が難しくなる。図４Ｂは図１のウェアラブル光電検出装置１ａが透明材料層１０６を有する場合、透明材料層１０６が大角度で入射された環境光を反射して、光受信器１０４が受信したノイズを低減する。従って、図４Ｂが示すＰＰＧ波形は比較的に高い信号雑音比を有し、心拍数、血液酸素などの生理情報を判別し易くなる。別の実施例において、透明材料層１０６と被覆層１０５は同じ材料であり、かつ一体成形される。言い換えれば、ウェアラブル光電検出装置の被覆層は、光発射器１０３、光受信器１０４の側表面を囲む他、光発射器１０３、光受信器１０４の上表面を被覆する。

ウェアラブル光電検出装置１ａは生物体のウェアラブル装置、例えば、膝当て、リストバンド、ヘッドバンド、マフラー、カフ（腕帯）、手袋などの織物に応用されることができ、湾曲平面を有する用品、例えば、メガネのフレームに貼り付けてもよい。ウェアラブル光電検出装置１ａは可撓性の多点測定手段を利用して、生物体の皮膚表面に完全に貼り付けられ、信号雑音比を高めて、製品の生理モニタリング能力を重視する消費者ニーズを満たすものである。

図５は本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置のブロック概略図である。システムはウェアラブル光電検出装置５ａ及び電子装置９を含む。ウェアラブル光電検出装置５ａは光発射器１０３、光受信器１０４、物理治療器１０８、コントローラー１０９、通信モジュール１１０を含む。前記物理治療器１０８は光治療装置または熱治療装置であってもよい。前記コントローラー１０９はマイクロコントローラーユニット（Ｍｉｃｒｏ－ＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ；ＭＣＵ）、特定用途向け集積回路（ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎＳｐｅｃｉｆｉｃＩｎｔｅｇｒａｔｅｄＣｉｒｃｕｉｔ；ＡＳＩＣ）、フィールドプログラマブルゲートアレイ（ＦｉｅｌｄＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＧａｔｅＡｒｒａｙ；ＦＰＧＡ）またはロジック回路であってもよい。通信モジュール１１０は、電子装置９とデータ転送を行う無線信号送受信器であり、汎欧州デジタル移動電話方式（ＧｌｏｂａｌＳｙｓｔｅｍｆｏｒＭｏｂｉｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ；ＧＳＭ）、簡易型携帯電話システム（ＰｅｒｓｏｎａｌＨａｎｄｙ－ｐｈｏｎｅＳｙｓｔｅｍ；ＰＨＳ）、符号分割多元接続（ＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ；ＣＤＭＡ）システム、広帯域符号分割多重接続（ＷｉｄｅｂａｎｄＣｏｄｅＤｉｖｉｓｉｏｎＭｕｌｔｉｐｌｅＡｃｃｅｓｓ：ＷＣＤＭＡ（登録商標））システム、ロングタームエボリューション（ＬｏｎｇＴｅｒｍＥｖｏｌｕｔｉｏｎ；ＬＴＥ）システム、広範囲高速無線通信技術規格（ＷｏｒｌｄｗｉｄｅｉｎｔｅｒｏｐｅｒａｂｉｌｉｔｙｆｏｒＭｉｃｒｏｗａｖｅＡｃｃｅｓｓ；ＷｉＭＡＸ）システム、ワイヤレスフィディリティー（ＷｉｒｅｌｅｓｓＦｉｄｅｌｉｔｙ，Ｗｉ－Ｆｉ）システム、またはブルートゥース（登録商標）信号伝達の素子を含むことができるが、これらに限定されない。電子装置９は携帯型装置またはクラウドストレージ設備であってもよい。電子装置９は応用プログラム１１１を含み、ウェアラブル光電検出装置５ａに対しパラメータ設定とオンオフ制御を行うことができる。図５のシステムが動作する時に、応用プログラム１１１を実行する電子装置９によって、ウェアラブル光電検出装置５ａの通信モジュール１１０にオンの信号を伝達し、ウェアラブル光電検出装置５ａ中のコントローラー１０９が物理治療器１０８をオンにして、治療待ちの生物体に対し物理治療を行い、例えば、光治療を行う。物理治療の期間において、光発射器１０３と光受信器１０４は治療待ち生物体に対し継続的にＰＰＧ信号の測定を行うことで、血流及び／または血液酸素の生理信号の変化をモニタリングし、物理治療の効果を判断する。例えば、物理治療器１０８は静脈に光を照射して光治療を行い、光の主波長（ｄｏｍｉｎａｎｔｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）／ピーク波長（ｐｅａｋｗａｖｅｌｅｎｇｔｈ）が６００～６４０ｎｍの間にある。ＰＰＧ信号は血液酸素が増えたか否か、血流速度が上がったか否かを継続的に測定して、光治療の時間が十分か否かを判別することができる。その期間の測定データはすべて通信モジュール１１０によって電子装置９に転送され、物理治療器１０９を続けてオンにするかまたはオフにするかを判断する。

一部の実施例によれば、前記物理治療器１０８は治療光発射器及び治療光受信器を含み、皮下組織に対し光治療を行う。治療光発射器は発光ダイオードまたはレーザーダイオードであってもよい。治療光受信器はフォトダイオード、フォトレジスタ、可視または非可視光検出器であってもよいが、これに限定されない。図６は本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置５ａの使用状態の概略図であり、図６を参照する。ウェアラブル光電検出装置５ａは光発射器１０３、光受信器１０４及び物理治療器１０８を含む。物理治療器１０８は治療光発射器（図示せず）及び治療光受信器（図示せず）を含む。治療光受信器は、治療光発射器から静脈まで発射され、かつ静脈に吸収、反射された後の光線を測定し、コントローラー（図示せず）または応用プログラム（図示せず）は光発射器１０３、光受信器１０４が測定した静脈血流変化または血液酸素変化に基づいて、治療光発射器の治療光が正しく静脈Ｖに当たって、治療が行われたことを確かめる。一部の実施例によれば、物理治療器１０８の上方に透明突起点１０７が設置され、かつ、透明突起点１０７の設置位置が被覆層１０５の開孔に対応する。透明突起点１０７は光学接着剤またはＵＶ接着剤を利用して被覆層１０５、物理治療器１０８の表面に貼り付けられる。前記透明突起点１０７は凸レンズであり、光源を特定の皮膚Ｓｋ位置に集光させる。透明突起点１０７はウェアラブル光電検出装置５ａのユーザがその触覚によって突起点を皮膚Ｓｋに合わせることに有利であり、微小血管、動脈、静脈Ｖまたはツボに対応させる。例を挙げると、ウェアラブル光電検出装置５ａはリストバンドで実現可能であり、橈、尺静脈Ｖに対し低エネルギー静脈レーザー治療を行い、血液の活性化、血球酸素量の増加、神経系疾患の修復などの効果を達成する。

一部の実施例によれば、治療光発射器の発射波長と光発射器１０３の発射波長が異なり、光線の相互干渉を回避する。一部の実施例によれば、コントローラー１０９は治療光発射器と光発射器１０３が交互に発射するように制御し、光線の相互干渉を回避する。一部の実施例によれば、治療光発射器の発射波長が６００ｎｍと６４０ｎｍの間にある。一部の実施例によれば、治療光発射器の発射波長が６３２．８ｎｍであり、優れた光治療効果を達成する。ウェアラブル光電検出装置５ａは、光治療過程において、光受信器１０４が測定した光検出信号によって治療コースが終了したか否か判断する。例を挙げると、光治療コースにおいて、静脈照射は赤血球の酸素含有量を高め、この生理現象は光検出信号の異なる周波数帯の吸収率変化に現れる。従って、ウェアラブル光電検出装置５ａが光検出信号の特定周波数帯の強度が予め設定された強度範囲の下限（例えば、酸化血色素に対応し９４０ｎｍ波長の光線吸収度が上昇する）または上限に達したと判断した時に、治療コースが終了したと判断する。従って、一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置５ａにより光検出信号の特定周波数帯の強度が予め設定された強度範囲の下限または上限に達したと判断された時に、これに応じて治療光発射器をオンにしてもよい。

別の実施例において、ウェアラブル光電検出装置中の物理治療器は熱治療モジュールであり、運動時の着用に応用することができる。運動過程中の乳酸蓄積によって起きる不調、または四肢の冷えによって起きる不調に対し、熱治療を通してスポーツ傷害を緩和、低減することができる。図７Ａ～７Ｃは本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての概略図である。図７Ａが示すように、ウェアラブル光電検出装置７ａは膝当て２０１で実現することができる。膝当て２０１を簡単に洗濯できるよう、前記ウェアラブル光電検出装置７ａを膝当て２０１から取り外すことができる。ウェアラブル光電検出装置７ａはスイッチ２０２、電池２０３、光発射器１０３、光受信器１０４、熱治療モジュール２０５を含むことができる。熱治療モジュール２０５は加熱金属線を含む加熱器であってもよい。スイッチ２０２はウェアラブル光電検出装置７ａをオンまたはオフにする。一実施例において、ユーザが押しやすくし、かつ下肢が湾曲する時の誤操作を回避するために、スイッチ２０２は膝当て２０１の前側に設置されている。電池２０３は膝当て２０１の後側に設置され、水銀電池、リチウム電池、太陽電池、ソフト電池、熱発電電池または圧力発電電池であってもよい。図７Ｂを参照すると、図７Ｂは膝当て２０１の前側概略図であり、人体の下肢の前側の浅層皮膚に大量の微小血管が分布しているため、光発射器１０３及び光受信器１０４を膝当て２０１の前側に設置することが、例えば、光電式容積脈波記録法（Ｐｈｏｔｏｐｌｅｔｈｙｓｍｏｇｒａｐｈｙ；ＰＰＧ）の生理信号測定を行い、または生物識別に有利である。図７Ｃは膝当て２０１の後側概略図である。人体の下肢の後側及び側面に大量な筋肉組織が分布しているため、熱治療モジュール２０５を膝当て２０１の後側に設置して、下肢の後側と側面を被覆することが、加温により乳酸代謝を促進し、または冷えた筋肉を温めるのに有利である。熱治療モジュール２０５を膝当て２０１の皮膚に近い内側に設置して、下肢筋肉（臀大筋、半腱様筋、腓腹筋など）に対し治療を行ってもよい。熱治療モジュール２０５は高インピーダンスの金属板または金属線であってもよい。図７Ｃを参照すると、金属線は膝当て２０１の長軸に沿って延伸する構造であり、かつ、湾曲状の「Ｎ」型構造により膝当て２０１の後側を囲むことで、皮膚と接触面積を広げる。図７Ｄ～７Ｆは本発明の異なる実施例のウェアラブル光電検出装置を有する膝当ての背面概略図である。図７Ｄは、膝当て２０１に用いられたウェアラブル光電検出装置７ｂの後側の熱治療モジュール２０５を示している。熱治療モジュール２０５の金属線は湾曲状の「Ｓ」型の結構により膝当て２０１の後側を囲む。図７Ｅは膝当て２０１に用いられたウェアラブル光電検出装置７ｃの後側の熱治療モジュール２０５を示している。熱治療モジュール２０５の金属線は複数の細長方式（形状）であり、膝当て２０１の後側を被覆する。図７Ｆは膝当て２０１に用いられたウェアラブル光電検出装置７ｄの後側の熱治療モジュール２０５を示している。熱治療モジュール２０５の金属線が螺旋方式であり、膝当て２０１の後側を被覆する。従って、金属線が下肢の後側と側面を完全に被覆することができる。

図８は本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置の動作フローチャートである。ユーザはスイッチを用いてウェアラブル光電検出装置を起動する（ステップＳ１０１）。ユーザは電子装置（例えば、携帯電話）中の応用プログラムを利用して、ウェアラブル光電検出装置に対しパラメータ設定を入力する（ステップＳ１０２）。電子装置、例えば携帯電話は、通信モジュールによってウェアラブル光電検出装置に接続される（ステップＳ１０３）。生物検出信号が予め設定された条件を満たすか判断する（Ｓ１０４）。予め設定された条件とは、ウェアラブル光電検出器が生物体の測定待ち部位に正確に貼り付けられること、または／及び測定待ち生物体が予め設定された活動を行っていることを意味する。一実施例において、前記二つの条件の検出は、ＰＰＧ信号の強弱を利用して確認することができる。ウェアラブル光電検出装置は検出信号が予め設定された条件を満たせないと判断した場合（判断結果が「いいえ」）、応用プログラムが表示インタフェース、振動、音声などの方式により、ユーザにウェアラブル光電検出装置を起動できないことを知らせる（ステップＳ１０５）。ウェアラブル光電検出装置は検出信号が予め設定された条件を満たすと判断した場合（判断結果が「はい」）、ウェアラブル光電検出装置の光発射器、光受信器及び物理治療器を起動する（ステップＳ１０６）。物理治療器は熱治療光治療または音声治療などの物理治療コースに用いることができる。

ウェアラブル光電検出装置はＰＰＧの生理信号に基づいて、物理治療コースが終了したかを判断してもよい（ステップＳ１０７）。例えば、熱治療コースにおいて、温度上昇により血管が拡張し、心拍数が加速し、前記生理特徴がＰＰＧ信号中に現れる。従て、ウェアラブル光電検出装置は光検出信号が予め設定された値の上限に達したと判断した場合、治療コースが終了したと判断する。ウェアラブル光電検出装置は光検出信号が予め設定された値の下限に達したと判断した場合、これに応じて物理治療器を続けて動作させてもよい。ウェアラブル光電検出装置は治療コースが終了したと判断した場合（判断結果が「はい」）（ステップＳ１０７）、処理を終了し（ステップＳ１０８）、かつ、応用プログラムでユーザに知らせる。ウェアラブル光電検出装置は治療コースが未終了であると判断した場合（判断結果が「いいえ」）（ステップＳ１０７）、物理治療コースを引き続き実行する。選択的に、ウェアラブル光電検出装置は温度検出器を含み、熱治療コースにおいて、温度過剰（熱過負荷、ｈｅａｔｏｖｅｒｌｏａｄ）を検出し、（判断結果が「はい」）の場合（ステップＳ１０９）、物理治療を終了し、かつ、応用プログラムによって温度調節パラメータを再設定する。温度過剰ではないと判断した場合（判断結果が「いいえ」）（ステップＳ１０９）、物理治療コースを引き続き実行する。治療コースの進行中にユーザからの手動終了信号を受信した場合（判断結果が「はい」）（ステップＳ１１０）、例えばウェアラブル光電検出装置上のスイッチまたは設定応用プログラムの一時停止ボタンを押して物理治療を終了させ、かつ応用プログラム１１１に対し再度パラメータ設定を行う。ウェアラブル光電検出装置が手動終了信号を受信しなかった場合（判断結果が「いいえ」）（ステップＳ１１０）、物理治療の治療コースを引き続き実行する。前記ステップは必ずしもこの順番で実行する必要がない。例を挙げると、ステップＳ１０２及びステップＳ１０３の順番を入れ替えてもよい。例を挙げると、ステップＳ１０９及びステップＳ１１０の順番を入れ替える。例を挙げると、ステップＳ１０９またはステップＳ１１０の判断結果が「はい」である場合、ステップＳ１０８を実行する。

図９Ａ～９Ｂは本発明の一実施例の膝当ての接続部材の概略図である。図９Ａを参照すると、簡単に着脱をできるよう、膝当て２０１は接続部材２０６を含む。前記接続部材２０６はファスナー、磁石、ボタン、スナップボタンであってもよい。接続部材２０６は１つまたは複数が一組を構成し、例えば、ファスナーまたはボタン列を含んでもよい。別の実施例において、図９Ｂを参照すると、膝当て２０１が閉環構造であってもよい。閉環構造は、下肢を収容する収容空間、及び対向する２つの開口を含む。各開口は2組の接続部材２０６を含む。従って、膝当て２０１の着脱時に、開口の接続部材２０６を利用して膝当てのその他の織布と結合する。

図１０は本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するヘッドバンドの使用状態の概略図である。ウェアラブル光電検出装置１０ａはヘッドバンド４０１で実現することができる。ウェアラブル光電検出装置１０ａは光発射器１０３、光受信器１０４、物理治療器１０８を含む。ヘッドバンド４０１は額を被覆することに適しており、頭部全体、頸部、または四肢を被覆することもできる。物理治療器１０８は加熱金属線を含む熱治療モジュールであってもよい。ユーザがヘッドバンド４０１を利用して熱治療を行う治療コースにおいて、温度上昇によりユーザをリラックスさせ、前記生理現象を光発射器１０３、光受信器１０４が測定したＰＰＧ信号で治療効果を確認し、さらに物理治療器１０８の治療コースを継続すべきかを判断してもよい。別の実施例において、ウェアラブル光電検出装置１０ａはさらに脳波検出器（図示せず）を含み、ＰＰＧ信号を合わせて、治療効果の判断を補助する。

図１１Ａは本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの概略図である。図１１Ｂは本発明の別の実施例のウェアラブル光電検出装置のブロック概略図である。図１１Ａを参照すると、ウェアラブル光電検出装置１１ａをカフ５０１で実現することができる。前記カフ５０１は気嚢（図示せず）、モーター（図示せず）を含んでもよい。ウェアラブル光電検出装置１１ａは基板層１０２、複数の光発射器１０３、複数の光受信器１０４、圧力検出器５０２（図１１Ｂを参照す）、コントローラー１０９（図１１Ｂを参照）及び通信モジュール１１０（図１１Ｂを参照）を含んでもよい。気嚢（図示せず）はカフ５０１の内部に設置され、上肢に対し加圧して、血圧測定を行うことができる。モーター（図示せず）はガス充填放出管路によって気嚢に接続されて、気嚢の加圧または減圧制御を達成する。光発射器１０３、光受信器１０４を基板層１０２の表面に設置してもよい。圧力検出器５０２を基板層１０２の表面に設置してもよい。別の実施例において、圧力検出器５０２は基板層１０２下方の織物層（図示せず）上に設置される。別の実施例において、圧力検出器５０２をカフ５０１の気嚢の内側に設置しても、または気嚢に接続されたガス充填放出管路の内側に設置してもよい。圧力検出器５０２は音波検出器、気圧検出器、振動検出器、電気容量圧力検出器またはインピーダンス圧力検出器であってもよいが、これに限定されない。例を挙げると、圧力検出器５０２は基板層１０２に設置された振動検出器である。カフ５０１が緊縮状態から緩和された後、測量対象の脈拍が引き起こすカフ５０１の振動は圧力検出器５０２によって検出される。例を挙げると、圧力検出器５０２はガス充填放出管路内の気圧を測定する。カフ５０１が緊縮状態から緩和された後、測量対象の脈拍が引き起こすカフ５０１の気嚢内の気圧変動が圧力検出器５０２によって検出される。一部の実施例によれば、光発射器１０３及び光受信器１０４はカフ５０１の内側に設置される。従って、ユーザがカフ５０１を上肢に巻いて血圧測定を行う時に、光発射器１０３及び光受信器１０４が生物体のバンド側の部位の皮膚に貼り付けられる。選択的に、ウェアラブル光電検出装置１１ａはさらにＥＣＧ検出器を含み、心電信号をモニタリングし、かつ血圧に合わせることで、生理信号を長時間にモニタリングすることができる。

図１１Ｃは本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの電気回路ブロックの概略図である。コントローラー１０９はモーター及び圧力検出器５０３、複数の光受信器１０４１、１０４２、１０４３、複数のスイッチ５０７１、５０７２、５０７３、及び複数の電流源５０８１、５０８２、５０８３にカップリングされている。第１のスイッチ５０７１は第１の電流源５０８１に接続されて、第１の光発射器１０３１に電気を提供する。第２のスイッチ５０７２は第２の電流源５０８２に接続されて、第２の光発射器１０３２に電気を提供する。第３のスイッチ５０７３は第３の電流源５０８３に接続されて、第３の光発射器１０３３に電気を提供する。従って、コントローラー１０９はモーター及び圧力検出器５０３と複数の光発射器１０３１、１０３２、１０３３を別々にまたは同時に制御し、また、各光発射器１０３１、１０３２、１０３３を順にオンまたはオフすることができる。一部の実施例によれば、ユーザがカフ５０１を長期着用し、複数の光発射器１０３１、１０３２、１０３３及び複数の光受信器１０４１、１０４２、１０４３を利用して血圧状態を長期モニタリングすることができる。特に、夜間での光検出信号を継続的に測定し、血圧信号を取得することができ、カフの気嚢によって発生する騒音に睡眠が影響されることない。光受信器１０４１、１０４２、１０４３が測定した光検出信号を変換公式によって血圧信号に変換することができる。前記変換公式は回帰関数であっても、またはニューラルネットワークモデルであってもよい。変換公式を補正する必要がある場合、コントローラー１０９はカフ５０１のモーター及び圧力検出器５０３を制御して血圧測定を行うことで、カフ５０１が測定した血圧データを利用して変換公式に対し補正を行うことができる。例を挙げると、ウェアラブル光電検出装置１１ａはモーター及び圧力検出器５０３を制御して血圧測定を行い、ラベルデータ取得し、かつ、光発射器１０３１、１０３２、１０３３及び光受信器１０４１、１０４２、１０４３を同時に利用して複数の光検出信号を取得して、トレーニングデータとし、かつ、ラベルデータとトレーニングデータデータに基づいてニューラルネットワークモデルのネットワーク状態を更新する。

図１１Ｄは本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの補正プロセスのフローチャートである。ウェアラブル光電検出装置は補正プロセスを開始した（ステップＳ２０１）後、予め設定された圧力上限までカフにガスを充填する（ステップＳ２０２）。前記圧力上限は測定が予定されている複数の圧力値のうちの最大圧力値である。ここで、ウェアラブル光電検出装置は、光受信器からの光検出信号及び圧力検出器からの圧力検出信号を同時に受信することが可能で（ステップＳ２０３）、さらに、光検出信号及び圧力検出信号に基づいて補正を行い（ステップＳ２０４）、例えば、測定値に基づいて回帰関数のパラメータを調正し、またはニューラルネットワークモデルの重みまたは偏差を調整する。前記最大圧力値の補正が完了した後、ウェアラブル光電検出装置はカフの圧力を一予定値低下させ（ステップＳ２０５）、かつ、カフ内の圧力値が圧力下限に達したか否かを判断する（ステップＳ２０６）。カフ圧力が下限に達したと判断した場合（判断結果が「はい」）（ステップＳ２０６）、補正プロセスを終了する（ステップＳ２０７）。カフの圧力が下限に達していないと判断した場合（判断結果が「いいえ」）（ステップＳ２０６）、ステップＳ２０３からステップ２０５の処理を繰り返し実行する。

例を挙げる、カフの予め設定される圧力上限を２５０ミリメートル水銀柱に設定し、圧力低下予定値が１０ミリメートル水銀柱であり、予め設定される圧力下限を２０ミリメートル水銀柱に設定する。ステップＳ２０２を実行する時に、ウェアラブル光電検出装置はカフの圧力を２５０ミリメートル水銀柱まで調整し、再度ステップＳ２０３及びステップＳ２０４を実行する。その後、カフの圧力を１０ミリメートル水銀柱に調整する（ステップＳ２０５）。この時、カフ内の圧力が２４０ミリメートル水銀柱であるため、カフ圧力が予め設定された圧力の下限２０ミリメートル水銀柱（ステップＳ２０６）に達していないと判断し、再度ステップＳ２０３からステップＳ２０５を実施する。前記ステップは必ずしもこの順番で実行されると限らない。例を挙げると、ステップＳ２０４及びステップＳ２０５の順番を入れ替えてもよい。例を挙げると、ステップＳ２０４の変換公式補正時に測定値に誤りがあると判断した場合、ステップＳ２０３を繰り返し実行する。前記圧力調整方式として、圧力を次第に下げる方式から圧力を次第に高める方式に変更し、例えば、ステップＳ２０２を圧力下限までガスを充填することに変更し、ステップＳ２０５をカフの圧力を高めることに変更し、ステップＳ２０６をカフ圧力が上限に達したと判断することに変更する。

光検出信号の品質が好ましくない場合、カフに応用されたウェアラブル光電検出装置により測定品質調整プロセスを実行してもよい。図１１Ｅは本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置を有するカフの測定品質調整プロセスのフローチャートである。ウェアラブル光電検出装置は測定品質調整プロセスを開始し（ステップＳ３０１）、かつ光検出信号を受信する（ステップＳ３０２）。ウェアラブル光電検出装置は測定品質が品質範囲を満たすか判断し、例えば、光検出信号が目標周波数帯内における信号雑音比が閾値より高いか否かを判断する。ノイズは周囲の環境迷光（ｓｔｒａｙｌｉｇｈｔ）、またはカフと皮膚間の隙間距離が過大になって発生したものである。ウェアラブル光電検出装置は測定品質が品質範囲を満たすと判断した場合（判断結果が「はい」）（ステップＳ３０３）、測定品質調整プロセスを終了する（ステップＳ３０５）。ウェアラブル光電検出装置は測定品質が品質範囲を満たさないと判断した場合（判断結果が「いいえ」）（ステップＳ３０４）、カフの圧力を予定値まで上げる（ステップＳ３０４）。従って、カフの内側の光発射器及び光受信器がユーザの皮膚表面に対し一層密に貼り付けられ、カフと皮膚との間の隙間距離を縮めて、光発射器が発射した光線がより簡単にユーザの皮膚まで伝達される。その後、ウェアラブル光電検出装置は再度ステップＳ３０２を実行する。図１１Ｆは本発明の一実施例の測定品質調整プロセス前後の波形図である。光検出信号は品質調整プロセスの調整を実行する前の期間Ｔ１では大量なノイズを含み、目標信号が埋もれていたが、調整後の期間Ｔ２ではノイズが著しく低下している。

図１２は本発明の一実施例の表示パネルを含むウェアラブル光電検出装置の概略図である。ウェアラブル光電検出装置１２ａは基板層１０２を含み、表示パネル１１２が基板層１０２の表面を被覆し、可撓性を有し、例えば、ＭｉｃｒｏＬＥＤパネルまたはＯＬＥＤパネルである。表示パネル１１２はウェアラブル光電検出装置１２ａが測定した生理情報またはパラメータ設定情報をユーザに提示することで、使用便利性を高めるものである。一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置１２ａは手袋（図示せず）として実現することができる。前記手袋（図示せず）は表示パネル１１２、基板層１０２、光発射器１０３、光受信器１０４を含んでもよい。指の腹端部の微小血管または手首の静脈を測定し易いよう、光発射器１０３、光受信器１０４を手袋の指の腹の位置または手首の位置に設置してもよい。ユーザが操作し易いよう、表示パネル１１２を手袋の手の甲側に設置してもよい。選択的に、手袋は掌部に設置された熱治療モジュール（図示せず）を含み、掌部の筋肉（例えば、母指球筋）に対し熱治療を行う。選択的に、手袋は掌部または手首に設置された光治療モジュール（図示せず）を含み、掌のツボまたは手首の静脈に対し光治療を行う。選択的に、手袋は圧電検出器（図示せず）を含み、手の運動または振動を検出し、光検出信号との比較または差動処理をし易いよう、圧電検出器を手袋と皮膚の接触面、腕部または指の位置に設置してもよい。選択的に、手袋は太陽電池（図示せず）を含み、太陽電池を手袋の手の甲側に設置して、日常使用時に環境光線が手に遮られないようにして、ウェアラブル光電検出装置に充電することができる。選択的に、手袋は指先部に設置された生物識別器を含み、例えば、光発射器１０３及び光受信器１０４によって指先の微小血管の分布に対し生物個体識別を行う。選択的に、手袋はＵＶ光殺菌モジュールを含み、手袋上の導光設計により、手袋が物体の表面を触ることでＵＶ光殺菌を行う。

図１３は本発明の一実施例のウェアラブル光電検出装置の製造フローチャートである。まず、基板層を提供し（ステップＳ４０１）、かつ、光発射器及び光受信器を基板層上に設置する（ステップＳ４０２及びステップＳ４０３）。その後、基板層を織物層に圧着させる（ステップＳ４０４）。その後、基板層上における光発射器及び光受信器の相対位置に応じて、被覆層に開孔を切り開け（ステップＳ４０５）、かつ、被覆層を織物層に圧着させる（ステップＳ４０６）。従って、基板層１０２は被覆層１０５及び織物層１０１両者の間に包まれる。一部の実施例によれば、透明材料層を被覆層１０５に圧着させる（ステップＳ４０７）。前記圧着方式は熱圧着を採用することができ、接着剤を付けた後に圧着を行ってもよい。別の実施例において、透明材料層と光発射器及び光受信器と間に光学接着剤を用いて接着させることで、両者の間の空気隙間が光線の伝達を影響することを防ぐことができる。前記ステップは必ずこの順番で実行する必要がない。例を挙げると、ステップＳ４０５を先に実行してもよいが、開孔位置を基板層上における光発射器及び光受信器の相対位置に確実に対応させる必要がある。一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置の製造方法はプリント工程を採用してもよい。別の実施例において、被覆層を直接基板の上に形成し、光発射器と光受信器の側面及び上表面を被覆し、透明材料層を形成しなくてもよい。被覆層を形成する方法は、フィルム貼り付け、塗布、ディスペンサー、または鋳型を使用する方式を含む。

以上を纏めると、一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置は可撓性の多点測定手段を用いて、様々な日常用品を実現している。かつ、光発射器と光受信器のアレイ設計及び信号補正手段は測定信号の信号雑音比を有効に高めることができ、健康モニタリング市場の消費ニーズに合致している。一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置は生理モニタリング兼熱治療機能を提供して、ユーザが運動する時の血圧、血液酸素のモニタリングに応用され、並びに四肢を温めて乳酸代謝を促進し、かつスポーツ傷害を低減する。一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置は生理モニタリング兼光治療機能を提供して、携帯及び在宅治療に応用され、血行促進、神経系疾患の回復に適しており、治療と同時に治療効果をモニタリングする。一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置は脳波モニタリング機能を提供して、睡眠状態及び呼吸機能のモニタリングに応用される。一部の実施例によれば、ウェアラブル光電検出装置は血圧モニタリング機能を提供し、かつ、カフを合わせて光学検出装置に対し定期的に補正を行うことで、測定正確度の向上及びユーザへの干渉低減を両立させることができる。また、光検出信号の品質が好ましくない場合、ウェアラブル光電検出装置はカフの圧力を調整することを許可し、光受信器を皮膚表面に一層貼り合わせて、測定品質を高めるとする。

１ａ、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ、２ｆ、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、３ｅ、３ｆ、５ａ、７ａ、７ｂ、７ｃ、７ｄ、１０ａ、１１ａ、１２ａウェアラブル光電検出装置
１０１織物層
１０２基板層
１０３光発射器
１０３１第１の光発射器
１０３２第２の光発射器
１０３３第３の光発射器
１０４光受信器
１０４１第１の光受信器
１０４２第２の光受信器
１０４３第３の光受信器
１０５被覆層
１０６透明材料層
１０７透明突起点
１０８物理治療器
１０９コントローラー
１１０通信モジュール
１１１応用プログラム
１１２表示パネル
２０１膝当て
２０２スイッチ
２０３電池
２０５加熱器
２０６接続部材
４０１ヘッドバンド
５０１カフ
４０３１第１の光発射器
４０３２第２の光発射器
４０３３第３の光発射器
４０４１第１の光受信器
４０４２第２の光受信器
４０４３第３の光受信器
５０２圧力検出器
５０３モーター及び圧力検出器
５０７１第１のスイッチ
５０７２第２のスイッチ
５０７３第３のスイッチ
５０８１第１の電流源
５０８２第２の電流源
５０８３第３の電流源
９電子装置
Ｄ１第１の距離
Ｄ２第２の距離
Ｄ３第３の距離
Ｓｋ皮膚
Ｓ１０１～Ｓ１１０ステップ
Ｓ２０１～Ｓ２０７ステップ
Ｓ３０１～Ｓ３０５ステップ
Ｓ４０１～Ｓ４０７ステップ
Ｔ１調整前の期間
Ｔ２調整後の期間
Ｖ静脈

Claims

生物体のウェアラブル装置に応用可能なウェアラブル光電検出装置であって、
織物層と、
前記織物層の上に設置された基板層と、
前記基板層の表面に設置された光発射器と、
前記基板層の表面に設置され、かつアレイを構成する複数の光受信器と、
前記基板層の表面に設置され、治療光発射器を含む物理治療器と、
前記基板層の上に設置された被覆層とを含み、
前記光発射器は前記アレイの幾何中心に設置され、
前記基板層は前記織物層と前記被覆層との間に位置し、
前記光発射器と前記治療光発射器は交互に発射し、
前記複数の光受信器は、
第１の検出波長を有する第１の光受信器と、
前記第１の検出波長より大きい第２の検出波長を有する第２の光受信器と、
前記第２の検出波長より大きい第３の検出波長を有する第３の光受信器とを含み、
前記第１の光受信器と前記光発射器との間に第１の距離を有し、前記第２の光受信器と前記光発射器との間に第２の距離を有し、前記第３の光受信器と前記光発射器との間に第３の距離を有し、前記第２の距離が前記第１の距離より大きく、前記第３の距離が前記第２の距離より大きく、
前記被覆層は複数の開孔を含み、前記複数の開孔の設置位置が前記物理治療器、前記光発射器及び前記複数の光受信器に対応する、ウェアラブル光電検出装置。
前記被覆層の上に設置された透明材料層をさらに含み、
前記被覆層が前記基板層と前記透明材料層との間に位置する、請求項１に記載のウェアラブル光電検出装置。
前記透明材料層の屈折率の数値範囲が１．４２以上、かつ１．５５以下である、請求項２に記載のウェアラブル光電検出装置。
前記治療光発射器は前記複数の開孔の一つに位置し、
前記ウェアラブル光電検出装置はさらに、前記被覆層の上に設置された透明突起点を含み、
前記透明突起点の設置位置が前記治療光発射器に対応する、請求項１に記載のウェアラブル光電検出装置。
前記ウェアラブル光電検出装置はさらに通信モジュールを含み、
前記通信モジュールは外部の電子装置の信号を受信して、前記物理治療器を起動する、請求項１に記載のウェアラブル光電検出装置。
生物体のウェアラブル装置に応用可能なウェアラブル光電検出装置であって、
織物層と、
前記織物層の上に設置された基板層と、
前記基板層の表面に設置された光受信器と、
前記基板層の表面に設置され、かつアレイを構成する複数の光発射器と、
前記基板層の表面に設置され、治療光発射器を含む物理治療器と、
前記基板層の上に設置された被覆層とを含み、
前記光受信器は前記アレイの幾何中心に設置され、
前記基板層は前記織物層と前記被覆層との間に位置し、
前記複数の光発射器と前記治療光発射器は交互に発射し、
前記複数の光発射器は、
第１の発射波長を有する第１の光発射器と、
前記第１の発射波長より大きい第２の発射波長を有する第２の光発射器と、
前記第２の発射波長より大きい第３の発射波長を有する第３の光発射器とを含み、
前記第１の光発射器と前記光受信器との間に第１の距離を有し、前記第２の光発射器と前記光受信器との間に第２の距離を有し、前記第３の光発射器と前記光受信器との間に第３の距離を有し、前記第２の距離が前記第１の距離より大きく、前記第３の距離が前記第２の距離より大きく、
前記被覆層は複数の開孔を含み、前記複数の開孔の設置位置が前記物理治療器、前記光受信器及び前記複数の光発射器に対応する、ウェアラブル光電検出装置。
前記治療光発射器の発射波長と前記光発射器の発射波長が異なる、請求項１に記載のウェアラブル光電検出装置。