生物信息测量装置

技术领域

本技术涉及生物信息测量装置。

背景技术

已知称为激光多普勒血流仪的技术并且提供了使用该技术的各种血流测量装置，该技术用相干光照射皮肤并分析其反向散射光，从而无创地测量皮肤下的血流速度。例如，在专利文献1中公开的用于血流计的传感器单元中，布置了覆盖基板，该覆盖基板通过在形成有光发射元件和光接收元件的半导体基板上形成遮挡不需要的散射光的遮光膜而获得。专利文献1还公开了一种构造，其中在遮光膜上设置有用于允许来自活体组织的散射光入射到光接收元件上的开口。专利文献2中公开的用于测量传感器的封装在盖上设置有接地导体层，该盖覆盖光发射元件和光接收元件，并且该接地导体层用作阻挡不必要的光的掩模构件。专利文献2的接地导体层设置有从光发射元件发射的光所通过的第一开口和由光接收元件接收的光所通过的第二开口。

在采用专利文献1和2中公开的结构的情况下，作为制造过程，通常将光发射元件和光接收元件安装在包括金属布线的基板或壳体上，然后用形成有遮光膜的构件覆盖它们。例如，可以通过将光发射元件和光接收元件安装在基板上，然后用设置有接地导体层的盖覆盖它们来制造专利文献2中公开的用于测量传感器的封装，其中接地导体层上形成有第一开口和第二开口。

然而，在这样的制造过程中，当组合各种部件时，很有可能在部件之间的相对位置发生位移，并且位移被累积而最终导致光发射元件和光接收元件与形成在遮光膜上的开口之间的位置位移。以这种方式，在传统技术中，难以精确地调整光发射元件和光接收元件与形成在遮光膜上的开口的相对位置。

引文列表

专利文献

专利文献1：日本专利申请特许公开No.2004-229920

专利文献2：日本专利申请特许公开No.2017-131286

发明内容

本发明要解决的问题

因此，本技术的主要目的是提供一种能够抑制光发射元件和光接收元件与形成在遮光膜上的开口之间的位置位移的生物信息测量装置。

问题的解决方案

即，本技术提供了

一种生物信息测量装置，设置有：

具有透光性的板状盖；第一遮光膜，设置在盖的第一主面上并具有导电性；光发射元件；以及光接收元件，

其中，所述光发射元件和所述光接收元件电结合到所述第一遮光膜，以及

所述第一遮光膜包括从所述光发射元件发射的光所通过的第一光发射侧开口以及由所述光接收元件接收的光所通过的第一光接收侧开口。

可以将所述第一遮光膜分成彼此独立的三个或更多个部分，以及对所述部分可以分别结合有所述光发射元件的端子或所述光接收元件的端子的至少一个。

所述第一遮光膜可以由光反射材料构成。

所述生物信息测量装置可以设置有第二遮光膜，该第二遮光膜设置在与所述盖的所述第一主面对置的第二主面上，其中，所述第二遮光膜可以包括由所述光接收元件接收的光所通过的第二光接收侧开口。

所述第二遮光膜可以包括从所述光发射元件发射的光所通过的第二光发射侧开口。

所述第二遮光膜可以由光反射材料构成。

在所述第二遮光膜由光反射材料构成的情况下，所述第一遮光膜可以由光吸收材料构成。

所述生物信息测量装置可以设置有第三遮光膜，该第三遮光膜设置在所述盖的侧面上。

所述光发射元件可以是发射相干光的光发射元件。

所述生物信息测量装置可以设置有壳体，在所述壳体的内部容纳所述光发射元件和所述光接收元件，其中在该壳体的内部在所述光发射元件和所述光接收元件之间可能不存在分隔壁。

所述生物信息测量装置可以是血流测量装置。

附图说明

图1是示出生物信息测量装置1的一部分的示意性平面图。

图2是沿着图1中所示的生物信息测量装置1的线A-A截取的截面图。

图3是示出第一遮光膜10的构造示例的示意性平面图。

图4是示出生物信息测量装置1A的一部分的示意性平面图。

图5是沿着图4中所示的生物信息测量装置1A的线B-B截取的截面图。

图6是生物信息测量装置1B的截面图。

具体实施方式

在下文中，参照附图描述用于实施本技术的优选方式。注意，以下描述的实施例是本技术的代表性实施例，并且本技术的范围不被它们所限制。按以下顺序给出描述。

1.第一实施例(设置有第一遮光膜的示例)

2.第二实施例(设置有第二遮光膜的示例)

3.第三实施例(设置有第三遮光膜的示例)

<1.第一实施例>

首先，描述根据本技术的第一实施例的生物信息测量装置1。

可以通过使用本技术的生物信息测量装置来测量的生物信息的示例包括例如血流量、血细胞体积、血流速度、脉搏率等。其中，本技术的生物信息测量装置适合用作用于测量关于血流的信息的血流测量装置，并且尤其优选地用作激光多普勒血流仪。在下文中，参照图1至图3描述作为本技术的生物信息测量装置的示例的激光多普勒血流仪。

图1是示出生物信息测量装置1的一部分的示意性平面图。图2是沿着图1中所示的生物信息测量装置1的线A-A截取的截面图。在图1中，未示出图2中所示的盖5。

生物信息测量装置1设置有壳体2、光发射元件3和光接收元件4。壳体2具有顶部敞开的内腔。光发射元件3和光接收元件4被容纳在壳体2的内部。作为光发射元件3，发射相干光的光发射元件是合适的，并且其示例包括例如激光二极管等。光接收元件4的示例包括例如光电二极管、光电晶体管等。虽然图1和图2示出了其中设置一个光发射元件3和一个光接收元件4的构造，但是光发射元件3的数量和光接收元件4的数量不限于一个，并且可以是两个或更多个。光发射元件3的数量和光接收元件4的数量可以彼此相同或不同。

生物信息测量装置1还设置有具有透光性的板状盖5。盖5被布置成覆盖壳体2的顶部处的开口，并且与壳体2的底面对置。形成盖5的材料可以能够至少透射从光发射元件3发射的光，并且可能不透射除从光发射元件3发射的光以外的其它光。例如，在将红外光用作光发射元件3的光源的情况下，盖5可以包括仅透射红外光并且吸收除红外光以外的光的材料。从防止不必要的光入射到光接收元件4上的观点来看，盖5优选地包括不透射除从光发射元件3发射的光以外的光的材料。形成盖5的材料的示例包括例如玻璃、树脂等。

盖5在第一主面5a上设置有具有导电性的第一遮光膜10。盖5的第一主面5a是朝向壳体2侧的面，并且与壳体2的底面对置。光发射元件3和光接收元件4在第一主面5a上电结合到第一遮光膜10。当参照图2中所示的截面图检查盖5、第一遮光膜10、光发射元件3和光接收元件4之间的位置关系时，第一遮光膜10布置在盖5下面，并且光发射元件3和光接收元件4布置在第一遮光膜10下面。当将光发射元件3和光接收元件4结合到第一遮光膜10时，倒装芯片安装是优选的。

第一遮光膜10包括从光发射元件3发射的光所通过的第一光发射侧开口11以及由光接收元件4接收的光所通过的第一光接收侧开口12。第一光发射侧开口11设置在与光发射元件3的光发射中心相对应的位置中，使得从光发射元件3发射的光可以从第一光发射侧开口11通过。第一光接收侧开口12设置在与光接收元件4的光接收面中心相对应的位置中，使得由光接收元件4接收的光可以从第一光接收侧开口12通过。

以这种方式，在本技术的生物信息测量装置1中，光发射元件3和光接收元件4直接结合到第一遮光膜10，从而可以高准确性地进行在光发射元件3与第一光发射侧开口11之间的定位以及在光接收元件4与第一光接收侧开口12之间的定位。结果，可以抑制光发射元件3与第一光发射侧开口11之间以及光接收元件4与第一光接收侧开口12之间的位置位移。

第一光发射侧开口11的直径的下限优选地等于或大于光发射元件3的光发射中心的直径。第一光发射侧开口11的直径的上限优选地等于或小于光发射元件3的光发射中心的直径+100μm，并且更优选地等于或小于光发射元件3的光发射中心的直径+10μm。第一光接收侧开口12的直径的下限优选地等于或大于光接收元件4的光接收面中心的直径。第一光接收侧开口12的直径的上限优选地等于或小于光接收元件4的光接收面中心的直径+100μm，并且更优选地等于或小于光接收元件4的光接收面中心的直径+10μm。

如上所述的第一遮光膜10优选地被分成彼此独立的三个或更多个部分，从而可以单独地驱动光发射元件3和光接收元件4的端子。“彼此独立的部分”意指被构造为电分离的部分，并且换句话说，它们是“彼此电分离的部分”。优选的是，光发射元件3或光接收元件4的至少一个端子电结合到第一遮光膜10的每个部分。

作为示例，图1和图2示出了以下构造，其中第一遮光膜10被分成四个部分10a、10b、10c和10d，并且光发射元件3的阳极端子3a、光发射元件3的阴极端子3b、光接收元件4的阳极端子4a和光接收元件4的阴极端子4b电结合到相应部分。具体地，光发射元件3的阳极端子3a结合到部分10a，光发射元件3的阴极端子3b结合到部分10b，光接收元件4的阴极端子4b结合到部分10c，并且光接收元件4的阳极端子4a结合到部分10d。

第一遮光膜10的部分10a、10b、10c和10d中的每一个单独地连接到连接布线，并且通过连接布线电连接到电路板(未示出)。图2示出了位于壳体2侧面的用于连接布线6和6的构件，并且用于连接布线6和6的构件与位于下面的电路板(未示出)接触。

如上所述，在图1和图2中所示的示例中，第一遮光膜10被分成彼此独立的部分，并且光发射元件3的端子3a和3b以及光接收元件4的端子4a和4b分别电结合到不同的部分。另外，连接布线单独地连接到第一遮光膜10的各部分。通过这样的构造，光发射元件3的端子3a和3b以及光接收元件4的端子4a和4b可以独立地被电驱动。

图3示出了示出第一遮光膜10的构造示例的示意性平面图。第一遮光膜10的每个部分的形状没有特别限制，并且例如可以是图3中所示的形状。图3A～C中所示的第一遮光膜10A至10C中的每一个分别被分成四个独立的部分，并且光发射元件3的端子3a和3b以及光接收元件4的端子4a和4b分别电结合到不同的部分。

不同于图3A～C，图3D中所示的第一遮光膜10D被分成三个独立的部分10Da、10Db和10Dc。在图3D中所示的示例中，光发射元件3的阳极端子3a结合到部分10Da，光发射元件3的阴极端子3b和光接收元件4的阳极端子4a结合到部分10Db，并且光接收元件4的阴极端子4b结合到部分10Dc。在光发射元件3的阴极端子3b和光接收元件4的阳极端子4a接地的情况下，如图3D中所示，可以将接地的多个端子结合到同一部分。

形成第一遮光膜10的材料可以是任何阻挡光的材料，并且可以是光反射材料或光吸收材料。从改善生物信息的测量中的光的使用效率的观点来看，第一遮光膜10优选地为由光反射材料构成的光反射膜。

在此，描述生物信息测量装置1的操作。当使用生物信息测量装置1时，在盖5与用户的皮肤接触的状态下，光从光发射元件3朝着皮肤发射。发射的光通过第一遮光膜10的第一光发射侧开口11、盖5和皮肤表面，并到达皮肤下的血管。由在流过血管的血液中的血细胞散射的光通过盖5和第一遮光膜10的第一光接收侧开口12，以被光接收元件4检测。生物信息测量装置1通过分析检测到的散射光获得诸如血流速度之类的生物信息。

通过将光反射膜用作如上所述的第一遮光膜10，可以使通过用户的皮肤并且朝着光接收元件4侧反向散射的光中的没有通过第一光接收侧开口12的光由第一遮光膜10再次返回到用户的皮肤侧。以这种方式，通过使不能被光接收元件4接收的散射光返回到皮肤侧以重新使用可以改善光的使用效率。

第一遮光膜10优选地通过金属气相沉积形成。作为用于金属气相沉积的金属，对盖5具有高粘附性的金属是合适的。例如，在形成盖5的材料为玻璃的情况下，第一遮光膜10优选地为镍沉积膜。

根据本技术的生物信息测量装置1，如上所述，可以高准确性地定位光发射元件3和第一光发射侧开口11，从而可以抑制光发射元件3与第一光发射侧开口11之间的位置位移。顺便说一下，通常，在光发射元件和形成在遮光膜上的与光发射元件相对应的开口的相对位置位移的情况下，如果开口的直径小，则一部分光被阻挡和丢失。因此，考虑到位置位移，需要使与光发射元件相对应的开口的直径形成为大的。另一方面，如果与光发射元件相对应的开口的直径太大，则遮光膜阻挡杂散光和电噪声的本来功能劣化，这是不期望的。另一方面，在本技术的生物信息测量装置1中，由于可以精确地调整光发射元件3和第一光发射侧开口11的相对位置，因此不需要因考虑到如上所述的位置位移而使第一光发射侧开口11的直径大。即，通过使用本技术，可以使第一光发射侧开口11的直径小于传统技术的直径。结果，本技术的生物信息测量装置1可以有效地阻挡杂散光和电噪声，以改善生物信息的测量准确性。

此外，通常，如果光接收元件和形成在遮光膜上的与光接收元件相对应的开口的相对位置位移，则到达光接收元件的光量减少，因此考虑到位置位移，需要增加光接收元件的尺寸。另一方面，随着光接收元件的尺寸增加，生物信息测量装置的外形也相应地变大。另一方面，在本技术的生物信息测量装置1中，由于可以精确地调整光接收元件4和第一光接收侧开口12的相对位置，因此不需要因考虑到如上所述的位置位移而增加第一光接收侧开口12的尺寸。即，根据本技术，可以使用具有小的外形的光接收元件，结果，可以使整个装置的外形紧凑。

此外，在传统技术中，考虑到当将光发射元件和光接收元件附接到壳体的内部时的位置位移，需要在壳体的内部设计宽的空间，使得整个装置的外形变大。然而，在本技术的生物信息测量装置1中，光发射元件3和光接收元件4结合到第一遮光膜10，并且在壳体2的设计中不需要考虑光发射元件3和光接收元件4的附接公差，从而使得整个装置的外形可以紧凑。

如在上述专利文献2中公开的技术中那样，在光发射元件和光接收元件之间布置分隔壁的情况下，整个装置的尺寸增加的问题特别显著。设置光发射元件和光接收元件之间的分隔壁是为了防止由于从光发射元件发射的光直接入射在光接收元件上而生成光噪声。为了设置分隔壁，需要在壳体的内部确保一定水平的空间，结果，整个装置变大。另一方面，在本技术的生物信息测量装置1中，光发射元件3和光接收元件4结合到第一遮光膜10，并且从光发射元件3发射的所有光通过第一光发射侧开口11和盖5，使得光不从光发射元件3直接入射到光接收元件4上。即，在本技术的生物信息测量装置1中，不需要在壳体2的内部在光发射元件3和光接收元件4之间设置用于防止从光发射元件3发射的光直接入射在光接收元件4上的分隔壁。因此，根据本技术，可以使整个装置的外形小于传统技术的外形。

此外，在如传统技术中那样制造设置有分隔壁的壳体的情况下，与不设置有分隔壁的壳体相比，制造方法受到限制，从而难以降低壳体的制造成本。然而，根据本技术，不需要在壳体2的内部设置分隔壁，并且制造方法的自由度高，从而可以降低成本。

在本实施例中，已经描述了激光多普勒血流仪(LDF)作为生物信息测量装置的示例。激光多普勒血流仪可以用激光束照射人的皮肤表面以无创且持续地测量毛细血管中的血流，并且这是小尺寸的。因此，本实施例的生物信息测量装置1适用于诸如头带式、颈带式和皮带式之类的可穿戴式血流计。根据本技术的生物信息测量装置的其它实施例包括例如任何个人数字助理(PDA)，诸如智能电话和平板终端；任何电子装置，诸如医疗装置、游戏装置或家用电器等。

此外，本技术还适用于使用光电容积描记术(PPG)测量脉搏的生物信息测量装置以及通过组合PPG和LDF技术测量脉搏和血流的生物信息测量装置。

<2.第二实施例>

接下来，参照图4和图5描述根据本技术的第二实施例的生物信息测量装置1A。在图5中，与图2中所示的组件类似的组件被分配相同的附图标记，并且适当地省略其描述。

图4是示出生物信息测量装置1A的一部分的示意性平面图。图5是沿着图4中所示的生物信息测量装置1A的线B-B截取的截面图。第二实施例的生物信息测量装置1A除了第一实施例的构造之外还设置有第二遮光膜20。

第二遮光膜20设置在与盖5的第一主面5a对置的第二主面5b上。第二遮光膜20包括从光发射元件3发射的光所通过的第二光发射侧开口21以及由光接收元件4接收的光所通过的第二光接收侧开口22。第二光发射侧开口21设置在与光发射元件3的光发射中心相对应的位置中，使得从光发射元件3发射的光可以通过第二光发射侧开口21。第二光接收侧开口22设置在与光接收元件4的光接收面中心相对应的位置中，使得由光接收元件4接收的光可以通过第二光接收侧开口22。

在下文中描述该实施例的优点。作为本技术的合适示例的LDF是一种血流计，该血流计利用从人体反向散射的光中的未击中血液而被反射的光与击中血液的光之间的干涉现象，从而使波长发生轻微的多普勒偏移。从人体反向散射的光呈现出称为斑点的图案。LDF检测该斑点图案改变的速度，并且光接收元件观察通过在整个光接收面上积分斑点图案而获得的值。此时，如果斑点图案相对于光接收元件的光接收面积小，则斑点图案被平均化，从而斑点图案的改变被均质化并且测量变得困难，并且有可能由血流导致的信号改变无法被捕获。因此，优选的是使在光接收元件中生成的斑点图案的数量(斑点图案的平均数量＝斑点图案的平均面积/光接收元件的光接收面的面积)尽可能小。减少斑点图案的数量的一种手段是减小在第一实施例中描述的第一光接收侧开口12的直径。作为另一种手段，可以通过在与光接收元件4分离的位置中设置另一个开口来限制到达光接收元件4的光，并增加斑点图案的平均面积。位于与光接收元件4分离的位置中的开口对应于第二实施例中描述的第二光接收侧开口22。

具体描述设置第二光接收侧开口22的情况下的斑点图案的平均面积。在设置形成在第一遮光膜10上的第一光接收侧开口12的情况下，光接收元件4的光接收面上的斑点图案的平均直径约为光的波长。因此，为了防止斑点图案的均质化，需要减小第一光接收侧开口12的直径。另一方面，当使第一光接收侧开口12的直径太小时，通过第一光接收侧开口12的光量减少，并且可能不能确保足够的S/N比。

在设置形成在第二遮光膜20上的第二光接收侧开口22的情况下，光接收元件4的光接收面上的斑点图案的平均面积A

A

以这种方式，通过在与光接收元件4分离的位置中设置第二光接收侧开口22，Ω变更小并且斑点图案的平均面积增加，结果，光接收元件4上的斑点图案的平均数量减少。即，通过设置第二光接收侧开口22，不会使由血液的移动引起的斑点图案的改变均质化，并且可以以较好的S/N比来测量生物信息。

形成第二遮光膜20的材料可以是任何阻挡光的材料，并且可以是光反射材料或光吸收材料。如第一实施例中那样，从改善生物信息的测量中的光的使用效率的观点出发，第二遮光膜20优选地为由光反射材料构成的光反射膜。在第二遮光膜20由光反射材料构成的情况下，第一遮光膜10可以是由光吸收材料构成的光吸收膜。通过将光吸收膜用作第一遮光膜10，可以减少不通过人体的不必要的杂散光。此外，第二遮光膜20可以具有与第一遮光膜10一样的导电性。在这种情况下，第二遮光膜优选地接地。

在图4和图5中所示的生物信息测量装置1A中，第二遮光膜20形成为覆盖与光发射元件3相对应的部分，并且第二遮光膜20在与光发射元件3相对应的部分中设置有第二光发射侧开口21。然而，第二光发射侧开口21不是必需的组件，并且也可以第二遮光膜20不形成为覆盖与光发射元件3相对应的部分。在将光吸收膜用作第一遮光膜10的情况下，从改善光的使用效率的观点出发，优选的是第二遮光膜20也设置在与光发射元件3相对应的位置中并且包括第二光发射侧开口21。

<3.第三实施例>

接下来，参照图6描述根据本技术的第三实施例的生物信息测量装置1B。在图6中，与图2中所示的组件类似的组件被分配相同的附图标记，并且适当地省略其描述。

图6是生物信息测量装置1B的截面图。第三实施例的生物信息测量装置1B除了第一实施例的构造之外还设置有在盖5的侧面5c和5c上设置的第三遮光膜30和30。通过设置第三遮光膜30，可以防止入射在盖5的侧面5c上的光在盖5中传播而入射在光接收元件4上而变为光噪声。

盖5的侧面5c和5c是与第一主面5a和第二主面5b正交的面。图6中所示的生物信息测量装置1B设置有两个第三遮光膜30，但是第三遮光膜30的数量没有特别限制并且可以为一个以上。

第三遮光膜30只要是具有遮光性的膜即可，没有特别限制，但优选地为通过黑色印刷形成的膜。

可以将与上述本技术有关的特征部件中的两个或更多个特征部件组合。即，在各实施例中描述的各种特征部件可以与实施例无关地任意地组合。例如，根据第二实施例的第二遮光膜20可以与第三实施例组合。

注意，本技术还可以具有以下构造。

[1]一种生物信息测量装置，设置有：

具有透光性的板状盖；第一遮光膜，设置在盖的第一主面上并具有导电性；光发射元件；以及光接收元件，

其中，所述光发射元件和所述光接收元件电结合到所述第一遮光膜，以及

所述第一遮光膜包括从所述光发射元件发射的光所通过的第一光发射侧开口以及由所述光接收元件接收的光所通过的第一光接收侧开口。

[2]根据[1]所述的生物信息测量装置，

其中，所述第一遮光膜被分成彼此独立的三个或更多个部分，以及

对所述部分分别结合有所述光发射元件的端子或所述光接收元件的端子的至少一个。

[3]根据[1]或[2]所述的生物信息测量装置，其中，所述第一遮光膜由光反射材料构成。

[4]根据[1]至[3]中的任一项所述的生物信息测量装置，还设置有：

第二遮光膜，设置在与所述盖的所述第一主面对置的第二主面上，

其中，所述第二遮光膜包括由所述光接收元件接收的光所通过的第二光接收侧开口。

[5]根据[4]所述的生物信息测量装置，其中，所述第二遮光膜包括从所述光发射元件发射的光所通过的第二光发射侧开口。

[6]根据[4]或[5]所述的生物信息测量装置，其中，所述第二遮光膜由光反射材料构成。

[7]根据[6]所述的生物信息测量装置，其中，所述第一遮光膜由光吸收材料构成。

[8]根据[1]至[7]中的任一项所述的生物信息测量装置，还设置有：第三遮光膜，设置在所述盖的侧面上。

[9]根据[1]至[8]中的任一项所述的生物信息测量装置，其中，所述光发射元件发射相干光。

[10]根据[1]至[9]中的任一项所述的生物信息测量装置，还设置有：

壳体，在所述壳体的内部容纳所述光发射元件和所述光接收元件，

其中，在所述壳体的内部在所述光发射元件与所述光接收元件之间不存在分隔壁。

[11]根据[1]至[10]中的任一项所述的生物信息测量装置，所述生物信息测量装置是血流测量装置。

附图标记列表

1、1A、1B 生物信息测量装置

2 壳体

3 光发射元件

3a、3b 光发射元件的端子

4 光接收元件

4a、4b 光接收元件的端子

5 盖

5a 盖的第一主面

5b 盖的第二主面

5c 盖的侧面

6 用于连接布线的构件

10 第一遮光膜

11 第一光发射侧开口

12 第一光接收侧开口

20 第二遮光膜

21 第二光发射侧开口

22 第二光接收侧开口

30 第三遮光膜