JP2008010832A - 光学センサ、センサチップ及び生体情報測定装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】発光素子から出射した光を外部の生体組織に向かって出射し、生体組織からの散乱光を受光素子で受光して生体組織内の血流に関する値を測定する光学センサにおけるセンサ部において、前記発光素子と前記受光素子の各々を同一平面基板表面に形成した配線パタン上に配置し、前記発光素子と前記受光素子の各々を配線パタンと電気的に接続し、前記受光素子に不要散乱光を遮ることができる不透明材料で製作された遮光構造を配置する。
【選択図】図1
Description
同様にフォトダイオード325もシリコン基板321の前記凹部の他方に配置され、電極324と接続される。フォトダイオード325が配置される前記凹部の傾斜面を含む表面には遮光膜327が貼り付けられている。
本実施形態は、外部への出射光を発生する発光素子と、外部からの散乱光を受光する受光素子と、前記発光素子及び前記受光素子を表面に搭載する絶縁基板と、前記絶縁基板上で前記発光素子及び前記受光素子を覆う不透明なキャップと、を備える光学センサであって、前記キャップは、前記発光素子からの出射光の一部を前記光学センサの外部へ通過させる第一孔及び前記発光素子からの光が前記光学センサの外部で散乱した散乱光の一部を通過させて前記受光素子に受光させる第二孔を有することを特徴とする光学センサである。
本実施形態は、前記キャップが前記絶縁体基板側に突起を有し、前記絶縁体基板が、前記キャップの前記突起が挿入されて前記キャップの位置決めをする穴又は孔を有することを特徴とする光学センサである。
本実施形態は、光学センサと、発光素子を駆動する回路と、前記光学センサからの信号を処理して生体情報に関する値を計算するデジタル信号プロセッサと、を含む集積回路を備える生体情報測定装置である。
本実施形態の光学センサの前記発光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向に出射光を端面から出射する端面発光型であり、前記受光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向からの散乱光を端面で受光する端面入射型であり、前記キャップの前記第一開口部は、前記発光素子に対して前記発光素子の出射光の出射方向にあり、前記キャップの前記第二開口部は、前記受光素子に対して前記受光素子が散乱光を受光できる方向にあることを特徴とする。
本実施形態の光学センサの前記発光素子は、前記絶縁基板の法線方向に出射光を出射する面発光型であり、前記受光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向からの散乱光を端面で受光する端面入射型であり、前記キャップは、前記発光素子の出射光の方向を前記絶縁基板の面と水平な方向へ変換する光路変換素子をさらに有しており、前記キャップの前記第一開口部は、前記発光素子の出射光が前記キャップの前記光路変換素子で変換された光路方向にあり、前記キャップの前記第二開口部は、前記受光素子に対して前記受光素子が散乱光を受光できる方向にあることを特徴とする。
本実施形態の光学センサの前記発光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向に出射光を端面から出射する端面発光型であり、前記受光素子は、前記絶縁基板の法線方向からの散乱光を受光する面入射型であり、前記キャップは、前記絶縁基板の面と水平な方向である散乱光の方向を前記絶縁基板の法線方向へ変換する光路変換素子をさらに有しており、前記キャップの前記第一開口部は、前記発光素子に対して前記発光素子の出射光の出射方向にあり、前記キャップの前記第二開口部は、前記キャップの前記光路変換素子に対して前記キャップの前記光路変換素子に散乱光を照射できる方向にあり、前記キャップの光路変換素子は、前記第二開口部を通過した散乱光の光路を変換して前記受光素子に受光させることを特徴とする。
図24、図26又は図27で説明した光学センサを増幅器が搭載された回路基板に搭載してセンサチップとすることができる。
610〜612、620、628、629 センサチップ
801 血流計
11 絶縁基板
13 キャップ
15、245 発光素子
17、247 受光素子
19a 第一孔
249a 第一開口部
249b 第二開口部
19b 第二孔
21a〜e 電気配線
23 ワイヤ
25 絶縁膜
75 仕切り板
81a〜d 電気配線
83 ワイヤ
87a、b ワイヤ
88a、b ワイヤ
85 増幅回路
91 プリント回路基板
93a〜d 電極パッド
95 増幅回路
95a、b オペアンプ
97 ワイヤ
99 電気配線
121 孔
123 突起
201 光学センサ
202 前置増幅器
203 駆動/演算装置
204 出力部
205 A/D変換器
206 発光素子駆動回路
207 DSP
208 電源供給部
209 インターフェース
210 信号調節回路
211 表示部
262、272 光路変換素子
321 シリコン基板
322、324 電極
361 レーザダイオード
325 フォトダイオード
326 カバー基板
362 屈折レンズ
327 331 遮光膜
329 ワイヤ
491 回路基板
L 出射光
S 散乱光
Claims (15)
- 外部への出射光を発生する発光素子と、
外部からの散乱光を受光する受光素子と、
前記発光素子及び前記受光素子を表面に搭載する絶縁基板と、
前記絶縁基板上で前記発光素子及び前記受光素子を覆う不透明なキャップと、
を備える光学センサであって、
前記キャップは、前記発光素子からの出射光の一部を前記光学センサの外部へ通過させる第一開口部及び前記発光素子からの光が前記光学センサの外部で散乱した散乱光の一部を通過させて前記受光素子に受光させる第二開口部を有することを特徴とする光学センサ。 - 前記発光素子は、前記絶縁基板の法線方向に出射光を出射する面発光型であり、
前記受光素子は、前記絶縁基板の法線方向からの散乱光を受光する面入射型であり、
前記キャップの前記第一開口部は、前記発光素子の出射光の出射方向にある第一孔であり、
前記キャップの前記第二開口部は、前記受光素子に対して前記受光素子が散乱光を受光できる方向にある第二孔であることを特徴とする請求項1に記載の光学センサ。 - 前記キャップは、第一孔の中心と第二孔の中心との中間点を通る前記絶縁基板の垂線を二回軸とする回転対称形状であることを特徴とする請求項2に記載の光学センサ。
- 前記キャップは、第一孔の中心と第二孔の中心との中間点を通る前記絶縁基板と平行な平行線を二回軸とする回転対称形状であることを特徴とする請求項2又は3に記載の光学センサ。
- 前記発光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向に出射光を端面から出射する端面発光型であり、
前記受光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向からの散乱光を端面で受光する端面入射型であり、
前記キャップの前記第一開口部は、前記発光素子に対して前記発光素子の出射光の出射方向にあり、
前記キャップの前記第二開口部は、前記受光素子に対して前記受光素子が散乱光を受光できる方向にあることを特徴とする請求項1に記載の光学センサ。 - 前記発光素子は、前記絶縁基板の法線方向に出射光を出射する面発光型であり、
前記受光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向からの散乱光を端面で受光する端面入射型であり、
前記キャップは、前記発光素子の出射光の方向を前記絶縁基板の面と水平な方向へ変換する光路変換素子をさらに有しており、
前記キャップの前記第一開口部は、前記発光素子の出射光が前記キャップの前記光路変換素子で変換された光路方向にあり、
前記キャップの前記第二開口部は、前記受光素子に対して前記受光素子が散乱光を受光できる方向にあることを特徴とする請求項1に記載の光学センサ。 - 前記発光素子は、前記絶縁基板の面と水平な方向に出射光を端面から出射する端面発光型であり、
前記受光素子は、前記絶縁基板の法線方向からの散乱光を受光する面入射型であり、
前記キャップは、前記絶縁基板の面と水平な方向である散乱光の方向を前記絶縁基板の法線方向へ変換する光路変換素子をさらに有しており、
前記キャップの前記第一開口部は、前記発光素子に対して前記発光素子の出射光の出射方向にあり、
前記キャップの前記第二開口部は、前記キャップの前記光路変換素子に対して前記キャップの前記光路変換素子に散乱光を照射できる方向にあり、
前記キャップの光路変換素子は、前記第二開口部を通過した散乱光の光路を変換して前記受光素子に受光させることを特徴とする請求項1に記載の光学センサ。 - 前記キャップは、前記発光素子と前記受光素子との間を仕切り、前記受光素子が前記発光素子からの出射光を直接受光することを防止する仕切り板をさらに有することを特徴とする請求項1から7に記載のいずれかの光学センサ。
- 前記絶縁基板は、前記発光素子及び前記受光素子が搭載される側の表面に電気配線をさらに搭載し、
前記キャップは、導電性材料で形成され、前記絶縁体基板上の前記電気配線のうち前記受光素子のカソードに接続している電気配線と接触しており、前記受光素子のカソードと同電位であることを特徴とする請求項1から8に記載のいずれかの光学センサ。 - 前記絶縁基板は、前記発光素子及び前記受光素子が搭載される側の表面に電気配線をさらに搭載し、
前記キャップは、導電性材料で形成され、前記絶縁体基板上の前記電気配線のうち前記発光素子のカソードに接続している電気配線と接触しており、前記発光素子のカソードと同電位であることを特徴とする請求項1から8に記載のいずれかの光学センサ。 - 前記キャップで覆われた前記絶縁基板の表面に、前記受光素子から出力される信号を増幅する増幅回路をさらに備え、
前記増幅回路のカソードは前記受光素子のカソードが接続する電気配線に接続され且つ前記受光素子から出力される信号を前記増幅回路に結合する配線の長さは0.1mm以上10mm以下であることを特徴とする請求項1から10に記載のいずれかの光学センサ。 - 前記キャップは前記絶縁体基板側に突起を有し、
前記絶縁体基板は、前記キャップの前記突起が挿入されて前記キャップの位置決めをする穴又は孔を有することを特徴とする請求項1から11に記載のいずれか光学センサ。 - 請求項1から12に記載のいずれかの光学センサと、
前記発光素子を駆動する回路と、
前記光学センサからの信号を処理して生体情報に関する値を計算するデジタル信号プロセッサと、
を含む集積回路を備える生体情報測定装置。 - 請求項5から7に記載のいずれかの光学センサと、
長手方向の一端に前記光学センサを搭載する短冊形の回路基板と、
を備えるセンサチップであって、
前記光学センサは、前記発光素子の出射光を前記回路基板の他端から一端の方向へ出射することを特徴とするセンサチップ。 - 請求項5から7に記載のいずれかの光学センサと、
長手方向の一端に前記光学センサを搭載する短冊形の回路基板と、
を備えるセンサチップであって、
前記光学センサは、前記発光素子の出射光を前記回路基板の面と平行であり、且つ前記回路基板の長手方向と直交する方向へ出射することを特徴とするセンサチップ。
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