TWI434673B - 生理訊號感測模組 - Google Patents

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TWI434673B
TWI434673B TW098138782A TW98138782A TWI434673B TW I434673 B TWI434673 B TW I434673B TW 098138782 A TW098138782 A TW 098138782A TW 98138782 A TW98138782 A TW 98138782A TW I434673 B TWI434673 B TW I434673B
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Description

生理訊號感測模組
本發明係有關於一種生理訊號感測裝置，特別係有關於一種多點感測的生理訊號感測裝置。
習知技術以光學方法量測人體之脈搏/血氧/血糖訊號時，大都採用單一光源(如半導體雷射或LED)及單一光接收器進行量測，因此，其只能獲得單點之量測結果。而為了獲得多點之量測結果，習知技術大都以增加量測光源及光接收器之數量來達成，而此法會因量測光源及光接收器之數量增加而導致製作成本大幅增加。
美國公告專利US4730622所揭示之「PRESSURE AND OXYGEN SATURATION CATHETER」及US7209605所揭示之「PACKAGED OPTICAL SENSORS ON THE SIDE OF OPTICAL FIBERS」，揭露了以單一光纖作為量測主體以進行檢測之目的。然由於其光纖本體相當脆弱，當直接使用於貼附人體皮膚表層進行人體之脈搏/血氧/血糖訊號感測時，習知技術的光纖本體很容易彎折斷裂，而失去量測功能。
本發明提供之一種生理訊號感測裝置，用以對一生物體進行感測，包括一光發射光纖、一光接收光纖以及一軟性載體。光發射光纖具有複數個出光部，該光發射光纖提供複數個感測用光束，該等感測用光束分別從該等出光部射出。光接收光纖具有複數個收光部，該光接收光纖對應該光發射光纖，其中，該等感測用光束從該等出光部射出，經過該生物體反射/折射之後，由該等收光部所接收。該光發射光纖以及該光接收光纖並排設於該軟性載體之上。
本發明實施例之生理訊號感測裝置可以被適當的彎折，以方便貼附於生物體表面。本發明實施例之生理訊號感測裝置應用軟性載體以增加光發射光纖及該光接收光纖之結構強度及可撓度，因此，可防止該光發射光纖及該光接收光纖在彎曲過程斷裂。同時該軟性載體具有固定光纖之光收發開孔朝上功能。
參照第1圖，其係顯示本發明第一實施例之生理訊號感測裝置10，用以對一生物體進行感測。本生理訊號感測裝置包括光發射光纖12、光接收光纖13以及軟性載體11。
光發射光纖12具有第一耦光區段121、出光區段122及複數個出光部123。第一耦光區段121連接該出光區段122。該等出光部123形成於出光區段122。此外，光發射光纖12提供複數個感測用光束，該等感測用光束分別從該等出光部123射出。
光接收光纖13具有第二耦光區段131、收光區段132及複數個收光部133。第二耦光區段131連接收光區段132。該等收光部133形成於收光區段132，其中，該等感測用光束從該等出光部123射出，經過生物體反射或折射之後，由該等收光部133所接收。在此實施例中，光發射光纖12以及光接收光纖13係並排設於該軟性載體11之上，光發射光纖12平行光接收光纖13；同時，該等出光部123並排對應該等收光部133。在此須注意的是，本發明之裝置的架構並不限於以上所揭示之實施例架構，而可依實際應用所需而變化。
參照第2圖，其係顯示本發明實施例之生理訊號感測裝置10的感測示意圖。在本實施例中，生物體係為人體，但本發明並不以此為限。如第2圖，感測用光束14從出光部123射出，由人體的皮膚組織1以及血管2反射或折射，並由收光部133所接收。藉此本發明實施例之生理訊號感測裝置10可貼附人體皮膚表層以感測人體之脈搏/血氧/血糖訊號。在此須注意的是，出光部123具有出光方向，收光部133具有收光方向，其中出光方向與於收光方向為同一側。
第3a-1圖係顯示第1圖中的A-A方向剖面圖，第3a-2圖係顯示第3a-1圖中的3a-2部分放大圖，搭配參照第2、3a-1以及3a-2圖，光發射光纖12具有第一纖核12a以及第一纖殼12b，第一纖殼12b包覆第一纖核12a，該等出光部123係形成於第一纖殼12b之中，感測用光束(未圖示)於第一纖核12a中行進，並從出光部123射出形成該等感測用光束14。
第3b-1圖係顯示第1圖中的B-B方向剖面圖，第3b-2圖係顯示第3b-1圖中的3b-2部分放大圖，搭配參照第2、3b-1以及3b-2圖，光接收光纖13具有第二纖核13a以及第二纖殼13b，第二纖殼13b包覆第二纖核13a，該等收光部133係形成於第二纖殼13b之中，該等感測光束14由該等收光部133進入，並於第二纖核13a中傳遞。
在一實施例中，光發射光纖12及光接收光纖13係為多模光纖。該等出光部123以及該等收光部133為槽孔，該等出光部123以及該等收光部133可透過微影方式或其他微細加工方式形成，但本發明並不以此為限。
搭配參照第1、4圖，光發射光纖12以及光接收光纖13係部分嵌設於軟性載體11之中。光發射光纖12具有第一凸出部122b以及第一嵌入部122a，第一凸出部122b凸出於軟性載體11之表面111，該等出光部123係形成於第一凸出部122b之中，第一嵌入部122a嵌入軟性載體11。
光接收光纖13具有第二凸出部132b以及第二嵌入部132a，第二凸出部132b凸出於軟性載體11之表面111，該等收光部133係形成於第二凸出部132b之中，第二嵌入部132a嵌入軟性載體11。
軟性載體11的材質可包括聚氨酯(PU,ploy urethane)、聚亞醯胺(PI,Polyimide)或矽膠，其可以為透明或不透明材質，但本發明並不以此為限。在其他實施例中，於軟性載體與第一嵌入部以及第二嵌入部的接觸面之上更形成有全反射層(未圖示)。
如第4圖所顯示的，本發明實施例之生理訊號感測裝置可以被適當的彎折，以方便貼附於生物體表面。本發明實施例之生理訊號感測裝置應用軟性載體11以增加光發射光纖12及光接收光纖13之結構強度及可撓度，因此，可防止光發射光纖12及光接收光纖13在彎曲過程斷裂。同時軟性載體11具有固定光纖之光收發開孔朝同一方向功能。
參閱第5圖，在本發明之實施例中，生理訊號感測裝置10係可與脈搏/血氧/血糖訊號處理單元90整合使用。脈搏/血氧/血糖訊號處理單元90係具有光發射器91、光接收器92及訊號處理器93。生理訊號感測裝置10之光發射光纖12可與光發射器91耦接，而生理訊號感測裝置10之光接收光纖13可與光接收器92耦接。在量測過程中，生理訊號感測裝置10係貼附於人體之皮膚表層，以使光發射光纖12及光接收光纖13接觸皮膚表層。接著，光發射器91會發出單一或多波長之檢測光進入光發射光纖12，並經由光發射光纖12之該些出光部123逐一出射部份能量之檢測光，進而形成多點檢測光源，以利對人體進行多點檢測，而進入人體之該些檢測光一部分會被人體組織所吸收，而另有一部份光會被人體細胞所反射或折射，該些反射或折射光將分別進入光接收光纖13之該些收光部133，並傳輸至光接收器92，最後，由訊號處理器93分析該些光訊號而計算出脈搏/血氧/血糖訊號。綜上，本發明係利用光發射光纖12之該些出光部123形成多點檢測光源及利用光接收光纖13之該些收光部133達成多點光接收，其功效上可大幅降低光收發主動元件之數量及製作成本。
參照第6圖，其係顯示本發明實施例之一生理訊號感測模組20，其主要係將複數個本發明之生理訊號感測裝置10分別沿一第一方向X以及一第二方向Y排列，將該等生理訊號感測裝置10交錯編織成為一網狀結構，其中，第一方向X與第二方向Y垂直。在此實施例中，由於出光部以及收光部呈陣列排列，因此有助於檢測點之定位及提升脈搏/血氧/血糖訊號之量測準確度。
參照第7圖，其係顯示本發明第二實施例之生理訊號感測裝置10’。該生理訊號感測裝置同樣包括一光發射光纖12、一光接收光纖13以及一軟性載體11。第二實施例之特點在於光發射光纖12以及光接收光纖13係埋設於軟性載體11之中。軟性載體11具有複數個出光部123’以及複數個收光部133’。光發射光纖12埋設於軟性載體11之中並對應該等出光部123’，該光發射光纖12提供複數個感測用光束，該等感測用光束分別從該等出光部123’射出。光接收光纖13埋設於軟性載體11之中對應該等收光部133’，其中，該等感測用光束從該等出光部123’射出，經過生物體反射或折射之後，由該等收光部133’所接收，並由光接收光纖13所傳遞。在此實施例中光發射光纖12以及光接收光纖13可僅包括纖核。此外，熟此技藝者當知光發射光纖12以及光接收光纖13更具有纖殼時，纖殼可為透明。
雖然本發明已以具體之較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明之精神和範圍內，仍可作些許的更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
1．．．皮膚組織
2．．．血管
10、10’．．．生理訊號感測裝置
11．．．軟性載體
111．．．表面
12．．．光發射光纖
12a．．．第一纖殼
12b．．．第一纖核
121．．．第一耦光區段
122．．．出光區段
122a．．．第一嵌入部
122b．．．第一凸出部
123、123’．．．出光部
13．．．光接收光纖
13a．．．第二纖殼
13b．．．第二纖核
131．．．第二耦光區段
132．．．收光區段
132a．．．第二嵌入部
132b．．．第二凸出部
133、133’．．．收光部
14．．．感測用光束
20．．．生理訊號感測模組
90．．．脈搏/血氧訊號處理單元
91．．．光發射器
92．．．光接收器
93．．．訊號處理器
第1圖係顯示本發明第一實施例之生理訊號感測裝置立體圖；
第2圖係顯示本發明實施例之生理訊號感測裝置的感測情形示意圖；
第3a-1圖係顯示第1圖中的A-A方向剖面圖；
第3a-2圖係顯示第3a-1圖中的3a-2部分放大圖；
第3b-1圖係顯示第1圖中的B-B方向剖面圖；
第3b-2圖係顯示第3b-1圖中的3b-2部分放大圖；
第4圖係顯示本發明實施例之生理訊號感測裝置立體圖；
第5圖係顯示本發明實施例之生理訊號感測裝置與脈搏/血氧/血糖訊號處理單元整合使用的情形示意圖；
第6圖係顯示本發明實施例之一生理訊號感測模組示意圖；以及
第7圖係顯示本發明第二實施例之生理訊號感測裝置立體圖。
10．．．生理訊號感測裝置
11．．．軟性載體
111．．．表面
12．．．光發射光纖
121．．．第一耦光區段
122．．．出光區段
123．．．出光部
13．．．光接收光纖
131．．．第二耦光區段
132．．．收光區段
133．．．收光部

Claims (27)

  1. 一種生理訊號感測模組，用以對一生物體進行感測，包括：複數個生理訊號感測裝置，其中，該等生理訊號感測裝置分別沿一第一方向以及一第二方向排列，該等生理訊號感測裝置交錯編織成為一網狀結構，每一生理訊號感測裝置包括：一光發射光纖，具有複數個出光部，該光發射光纖提供複數個感測用光束，該等感測用光束分別從該等出光部射出；以及一光接收光纖，具有複數個收光部，該光接收光纖對應該光發射光纖，其中，該等感測用光束從該等出光部射出，經過該生物體反射/折射之後，由該等收光部所接收；一軟性載體，其中，該光發射光纖以及該光接收光纖並排設於該軟性載體之上。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該光發射光纖以及該光接收光纖係部分嵌設於該軟性載體之中。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之生理訊號感測模組，其中，該光發射光纖具有一第一凸出部，該第一凸出部凸出於該軟性載體之一表面，該等出光部係形成於該第一凸出部之中。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之生理訊號感測模組，其中，該光接收光纖具有一第二凸出部，該第二凸出部凸 出於該軟性載體表面，該等收光部係形成於該第二凸出部之中。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該軟性載體的材質包括聚氨酯(PU,ploy urethane)、聚亞醯胺(PI,Polyimide)或矽膠。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，每一生理訊號感測裝置更包括有一全反射層，該全反射層形成於該軟性載體與該光發射光纖以及該光接收光纖的接觸面之上。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該光發射光纖具有一第一纖核以及一第一纖殼，該第一纖殼包覆該第一纖核，該等出光部係形成於該第一纖殼之中，該第一纖核中行進有一感測光，並從該出光部射出形成該等感測用光束。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該光接收光纖具有一第二纖核以及一第二纖殼，該第二纖殼包覆該第二纖核，該等收光部係形成於該第二纖殼之中，該等感測用光束由該等收光部進入，並於該二纖核中傳遞。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該光發射光纖為多模光纖。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該光接收光纖為多模光纖。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該等出光部為槽孔。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該等收光部為槽孔。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該等出光部具有一出光方向，該等收光部具有一收光方向，該出光部出光方向與收光部收光方向為同一側。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該光發射光纖平行於該光接收光纖。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該等出光部並排對應該等收光部。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之生理訊號感測模組，其中，該第一方向與該第二方向垂直。
  17. 一種生理訊號感測模組，用以對一生物體進行感測，包括：複數個生理訊號感測裝置，其中，該等生理訊號感測裝置分別沿一第一方向以及一第二方向排列，該等生理訊號感測裝置交錯編織成為一網狀結構，每一生理訊號感測裝置包括：一軟性載體，具有複數個出光部以及複數個收光部；一光發射光纖，嵌入該軟性載體之中並對應該等出光部，該光發射光纖提供複數個感測用光束，該等感測用光束分別從該等出光部射出；以及一光接收光纖，嵌入該軟性載體之中對應該等收光部，其中，該等感測用光束從該等出光部射出，經過該生物體反射或折射之後，由該等收光部所接收。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該軟性載體的材質包括聚氨酯(PU,ploy urethane)、聚亞醯胺(PI,Polyimide)或矽膠。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，每一生理訊號感測裝置更具有一全反射層，該全反射層形成於該軟性載體與該光發射光纖以及該光接收光纖的接觸面之上。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該光發射光纖為多模光纖。
  21. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該光接收光纖為多模光纖。
  22. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該等出光部為槽孔。
  23. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該等收光部為槽孔。
  24. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該等出光部具有一出光方向，該等收光部具有一收光方向，該出光方向與該收光方向為同一側。
  25. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該光發射光纖平行於該光接收光纖。
  26. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該等出光部並排對應該等收光部。
  27. 如申請專利範圍第17項所述之生理訊號感測模組，其中，該第一方向與該第二方向垂直。
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