專利名稱：生物傳感器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種生物傳感器裝置，檢測生物體的心電信號及光電脈搏波信號，并根據(jù)這些信號來生成生物信息。
背景技術(shù)：
通常，將心肌運(yùn)動(dòng)所產(chǎn)生的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大而得到的心電信號(心電圖信號)、通過以光學(xué)的方式檢測因脈搏所引起的動(dòng)脈血脈動(dòng)而得到的光電脈搏波信號被用于心血管系統(tǒng)疾病的診斷等。近年來，研究出了一種生物傳感器裝置，能夠同時(shí)檢測心電信號和光電脈搏波信號，從而得到心率、氧飽和度、脈搏波傳輸時(shí)間等生物信息。這種生物傳感器裝置在用于檢測與心電信號有關(guān)的電信號的兩個(gè)電極的其中一個(gè)電極或者兩個(gè)電極上，設(shè)有用于檢測光電脈搏波信號的光學(xué)探頭。而且，光學(xué)探頭具有發(fā)光器和光接收器，這些發(fā)光器和光接收器安裝在電極表面上形成的凹處或孔中。這種現(xiàn)有技術(shù)的生物傳感器裝置在使用者將手指放到各電極表面上時(shí)，通過各電極從手指檢測出電信號，并從這些檢測到的電信號獲得心電信號。與此同時(shí)，安裝在電極表面的凹處或孔中的發(fā)光器向手指照射檢測光，并通過安裝在電極表面的凹處或孔中的光接收器接收來自手指的檢測光的反射光，從而獲取與所接收的反射光對應(yīng)的光電脈搏波信號 (參照專利文獻(xiàn)1)。另一方面，為了提高從使用者的手指獲得的光電脈搏波信號的SN比(信噪比)，最好限制發(fā)光器發(fā)出的檢測光發(fā)散，使檢測光向放在電極上的使用者的手指集中。關(guān)于這一使發(fā)光二極管發(fā)出的光向特定方向集中的技術(shù)，已有在基板上設(shè)置具有凹形反射面的反射器，并在該反射器的凹部的底部設(shè)置發(fā)光二極管(參照專利文獻(xiàn)2)。還有在基板上設(shè)置金屬制的環(huán)，使其包圍發(fā)光二極管，并沿著該環(huán)的內(nèi)周面形成由Ag (銀)類釬料構(gòu)成的倒角部，將該倒角部用作為光反射面(參照專利文獻(xiàn)3)?，F(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)專利文獻(xiàn)1 日本專利特開2006-158974號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 日本實(shí)用新型專利實(shí)開昭62-79291號公報(bào)專利文獻(xiàn)3 日本專利特開2005-244121號公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
此外，為了推進(jìn)能夠同時(shí)檢測出心電信號和光電脈搏波信號的生物傳感器裝置的小型化，有一種方法是考慮減小用于檢測與心電信號有關(guān)的電信號的電極的尺寸。但是，當(dāng)減小電極的尺寸時(shí)，生物體(使用者的手指等)與電極之間的接觸就會變得不穩(wěn)定，心電信號的SN比會下降。另外，為了推進(jìn)上述生物傳感器裝置的小型化，還有一種方法是考慮縮短用于檢測光電脈搏波信號的發(fā)光器與光接收器之間的距離。但是，當(dāng)縮短發(fā)光器與光接收器之間的距離時(shí)，則光電脈搏波信號的SN比就會下降。S卩，光接收器所接收的反射光中，包括了通過生物體表皮下的動(dòng)脈的反射光、和在生物體表皮外表面反射的反射光。通過生物體表皮下的動(dòng)脈的反射光中包含動(dòng)脈血的脈動(dòng)分量，將與該脈動(dòng)分量對應(yīng)的交流信號分量用作為光電脈搏波信號。另一方面，在生物體表皮外表面反射的反射光中不包含動(dòng)脈血的脈動(dòng)分量，與該反射光相對應(yīng)的信號分量約為直流。因此，如果縮短發(fā)光器與光接收器之間的距離，則光接收器所接收的反射光中，通過生物體表皮下的動(dòng)脈的反射光相對于在生物體表皮外表面反射的反射光要減少。其結(jié)果是，在通過對光接收器所接收的反射光進(jìn)行變換后得到的電信號中，對光電脈搏波信號有用的交流信號分量相對于光電脈搏波信號所不需要的直流信號分量減少。因此，噪聲對光電脈搏波信號的影響變大，光電脈搏波信號的SN比下降。另外，在上述專利文獻(xiàn)1所記載的作為現(xiàn)有技術(shù)的生物傳感器裝置中，將發(fā)光器和光接收器安裝在電極表面上形成的凹處或孔中，因此，會在電極表面形成凹凸，該凹凸有可能會使得使用者的手指等與電極之間的接觸變得不穩(wěn)定，從而導(dǎo)致心電信號的SN比下降。另外，在該生物傳感器裝置中，發(fā)光器的發(fā)光部位和光接收器的光接收部位是露出在電極的表面的，從而難以保護(hù)這些露出部位免受外部的摩擦或沖擊。另一方面，如上所述，為了提高從使用者的手指等獲得的光電脈搏波信號的SN 比，最好限制發(fā)光器發(fā)出的檢測光發(fā)散，使檢測光向放在電極上的使用者的手指集中。但是，若為了實(shí)現(xiàn)這一目的而像上述現(xiàn)有技術(shù)那樣在基板上設(shè)置反射器或環(huán)，則基板的面積會增大，從而難以實(shí)現(xiàn)生物傳感器裝置的小型化。另外，在生物傳感器裝置的制造工序中，需要增加在基板上設(shè)置反射器或環(huán)的工序，從而會增加生物傳感器裝置的制造成本。此外，在采用專利文獻(xiàn)3所記載的、沿著金屬制的環(huán)的內(nèi)周面形成由Ag類釬料構(gòu)成的倒角部的技術(shù)時(shí)，為了形成倒角部，需要在600度以上的高溫下進(jìn)行處理。其結(jié)果導(dǎo)致以下問題不能將上述技術(shù)應(yīng)用于印刷布線板等，需要在將用于構(gòu)成電路的元件安裝到基板上之前進(jìn)行釬焊，還需要有進(jìn)行高溫處理的設(shè)備等。本發(fā)明是鑒于上述問題而完成的，其目的在于提供一種能夠從生物體同時(shí)獲得心電信號和光電脈搏波信號的小型生物傳感器裝置。(1)為了解決上述問題，本發(fā)明的生物傳感器裝置包括用于檢測生物體的電信號的至少一對心電電極；設(shè)置在該至少一對心電電極上的絕緣膜，且該絕緣膜的與所述至少一對心電電極相抵接的面所相對的面成為與所述生物體相接觸的接觸面；向所述生物體照射光的發(fā)光器；接收該發(fā)光器所照射的光經(jīng)所述生物體反射后的光的光接收器；以及具有心電信號檢測部和光電脈搏波信號檢測部的處理電路，所述心電信號檢測部通過將所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大而生成心電信號，所述生物體的電信號是通過與所述絕緣膜的接觸面相接觸的所述生物體和所述至少一對心電電極的各心電電極之間的電容耦合而檢測出的，所述光電脈搏波信號檢測部基于所述發(fā)光器照射的光和所述光接收器接收的光，生成光電脈搏波信號，所述至少一對心電電極中的至少一個(gè)心電電極是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料形成的透光性心電電極，設(shè)置在該透光性心電電極上的絕緣膜是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料形成的透光性絕緣膜，經(jīng)由所述透光性心電電極和所述透光性絕緣膜，從所述發(fā)光器向所述生物體照射光，并且用所述光接收器接收經(jīng)所述生物體反射的光。根據(jù)本發(fā)明，在例如使用者使雙手的大拇指或中指等與透光性心電電極上的透光性絕緣膜的接觸面、和另一個(gè)心電電極上的絕緣膜的接觸面分別相接觸時(shí)，利用其中一個(gè)手指與透光性心電電極的電容耦合而從其中一個(gè)手指檢測出電信號，同時(shí)利用另一個(gè)手指與另一個(gè)心電電極的電容耦合而從另一個(gè)手指檢測出電信號，并將這兩個(gè)電信號進(jìn)行差動(dòng)放大，從而能夠得到心電信號。另外，發(fā)光器發(fā)出的光透過透光性心電電極和透光性絕緣膜，照射到與透光性絕緣膜的接觸面相接觸的使用者手指。而且，照射在使用者手指上的光經(jīng)使用者的手指反射， 該反射光透過透光性絕緣膜和透光性心電電極而被光接收器接收。然后，光接收器輸出與所接收的光對應(yīng)的光檢測信號。從而能夠從該光檢測信號獲得光電脈搏波信號。這樣，經(jīng)由透光性心電電極和透光性絕緣膜，從發(fā)光器向生物體照射光，并且由光接收器接收經(jīng)生物體反射的光，從而能夠從生物體同時(shí)獲得心電信號和光電脈搏波信號。 而且，由于能夠?qū)⒂糜讷@取心電信號的透光性心電電極和透光性絕緣膜、以及用于獲取光電脈搏波信號的發(fā)光器和光接收器設(shè)置成在上下方向上重合，因此即使將心電電極的尺寸設(shè)定得足夠大，又將發(fā)光器與光接收器之間的距離設(shè)定得足夠長，也能實(shí)現(xiàn)生物傳感器裝置的小型化。因而，既能提高心電信號和光電脈搏波信號的SN比，又能力求實(shí)現(xiàn)生物傳感器信號的小型化。此外，由于將發(fā)光器和光接收器設(shè)置在透光性心電電極的下方，因此不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣在電極表面形成用于安裝發(fā)光器和光接收器的凹處或孔。從而，能夠使各電極表面變平坦，并能夠使使用者的手指與各電極表面的接觸變穩(wěn)定，能夠提高心電信號的SN 比。另外，由于能夠?qū)l(fā)光器和光接收器設(shè)置在透光性心電電極和透光性絕緣膜的下方，因此透光性心電電極和透光性絕緣膜能起到作為發(fā)光器和光接收器的保護(hù)蓋的作用。 由此，能夠保護(hù)發(fā)光器和光接收器免受外部的摩擦或沖擊。(2)本發(fā)明的生物傳感器裝置的所述發(fā)光器具有至少兩個(gè)發(fā)光元件，分別照射波長范圍互不相同的光。根據(jù)本發(fā)明，通過設(shè)置至少兩個(gè)發(fā)光元件，分別照射波長范圍互不相同的光，從而能夠測定生物體的氧飽和度。(3)本發(fā)明的生物傳感器裝置的所述發(fā)光器、所述光接收器和構(gòu)成所述處理電路的元器件中的至少一部分元器件分別安裝在基板上，所述至少一部分元器件設(shè)置在所述發(fā)光器和所述光接收器各自的周圍，在所述發(fā)光器和所述光接收器各自的周圍形成有周壁反射器，利用在將所述至少一部分元器件安裝到所述基板上時(shí)所形成的焊角來反射光。根據(jù)本發(fā)明，利用設(shè)置在發(fā)光器和光接收器的周圍的周壁反射器，使發(fā)光器發(fā)出的光向生物體(使用者的手指等)反射，從而能夠使該光向生物體集中，同時(shí)使生物體反射的光向光接收器反射，從而能夠使該光向光接收器集中。由此，能夠提高從生物體獲取的光電脈搏波信號的SN比。而且，通過用設(shè)置在發(fā)光器和光接收器的周圍的元器件的焊角來形成上述周壁反射器，從而不需要另外增加用于形成周壁反射器的專用元器件。因而，能夠?qū)崿F(xiàn)生物傳感器裝置的小型化，并且能夠降低生物傳感器裝置的制造成本。(4)本發(fā)明的生物傳感器裝置將所述至少一對心電電極的各心電電極與所述心電信號檢測部的輸入端子相連接，所述心電信號檢測部將通過所述生物體與所述至少一對心電電極的各個(gè)心電電極之間的電容耦合而檢測出的所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大，與該心電信號檢測部的輸入端子至少連接有一個(gè)箝位電路，該箝位電路具有至少一個(gè)高阻抗元件，將所述箝位電路的連接端的電位固定在一定的電位，并且使得從所述箝位電路的連接端來看所述心電信號檢測部時(shí)的阻抗大于所述箝位電路的阻抗。在利用心電電極與生物體的電容耦合來檢測出生物體的電信號的情況下，當(dāng)從心電電極看心電信號檢測部時(shí)的輸入阻抗較低時(shí)，生物體的電信號的頻率范圍中的損耗會變大，從而不能檢測出該心電信號。而在本發(fā)明中，由于使用高阻抗元件來構(gòu)成箝位電路，并且將從箝位電路的連接端來看心電信號檢測部的輸入端時(shí)的阻抗設(shè)定為大于箝位電路的阻抗，因此能夠降低生物體的電信號的頻率范圍中的損耗。另外，由于利用箝位電路能夠固定心電信號檢測部的輸入端子的基準(zhǔn)電位，因此生物體的電信號的中心電位的變動(dòng)變小。因而，SN比變高，能夠穩(wěn)定地檢測出生物體的電信號。(5)本發(fā)明的生物傳感器裝置將所述至少一對心電電極中的至少一個(gè)心電電極和所述處理電路收納在第一殼體內(nèi)，將與收納在該第一殼體內(nèi)的所述心電電極相對且與生物體的第一部位相接觸的絕緣膜設(shè)置成露出在該第一殼體的表面，將收納在所述第一殼體內(nèi)的所述心電電極以外的其它心電電極收納在第二殼體內(nèi)，并且經(jīng)由從所述第一殼體引出的電纜而與所述處理電路進(jìn)行電連接，將與該其它心電電極相對且與生物體的第二部位相接觸的其它絕緣膜設(shè)置成露出在所述第二殼體的表面。根據(jù)本發(fā)明，利用收納在第一殼體內(nèi)的心電電極，能夠檢測出生物體的第一部位的電信號。而且，利用收納在第二殼體內(nèi)的心電電極，能夠檢測出生物體的第二部位的電信號。另外，其它心電電極經(jīng)由從第一殼體引出的電纜而與收納在第一殼體內(nèi)的處理電路進(jìn)行電連接。因此，即使能夠容易地檢測出生物體的電信號的第一、第二部位的位置彼此離開，也能夠?qū)⑿碾婋姌O分別安裝到這些部位上，能夠提高電信號的檢測精度。(6)本發(fā)明的生物傳感器裝置不僅將經(jīng)由電纜而與所述處理電路進(jìn)行電連接的所述其它心電電極收納在所述第二殼體內(nèi)，還將向所述生物體的第二部位照射光的發(fā)光器、 和接收該發(fā)光器照射的光經(jīng)所述生物體反射的光的光接收器收納在所述第二殼體內(nèi)，所述其它心電電極是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料形成的透光性心電電極，設(shè)置在該透光性心電電極上的所述其它絕緣膜是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料形成的透光性絕緣膜，經(jīng)由所述透光性心電電極和所述透光性絕緣膜，從所述發(fā)光器向所述生物體的第二部位照射光，并且用所述光接收器接收經(jīng)所述生物體的第二部位反射的光。根據(jù)本發(fā)明，在第二殼體中不僅收納其它心電電極，還收納發(fā)光器和光接收器。因此，利用發(fā)光器和光接收器，能夠獲得生物體的第二部位上的光電脈搏波信號。(7)本發(fā)明的生物傳感器裝置也可以采用如下結(jié)構(gòu)包括用于檢測生物體的電信號的至少一對心電電極；設(shè)置在該至少一對心電電極上的絕緣膜，且該絕緣膜的與所述
7至少一對心電電極相抵接的面所相對的面成為與所述生物體相接觸的接觸面；向所述生物體照射光的發(fā)光器；接收該發(fā)光器所照射的光經(jīng)所述生物體反射后的光的光接收器；以及具有心電信號檢測部和光電脈搏波信號檢測部的處理電路，所述心電信號檢測部通過將所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大而生成心電信號，所述生物體的電信號是通過與所述絕緣膜的接觸面相接觸的所述生物體和所述至少一對心電電極的各心電電極之間的電容耦合而檢測出的，所述光電脈搏波信號檢測部基于所述發(fā)光器照射的光和所述光接收器接收的光，生成光電脈搏波信號，所述發(fā)光器具有至少兩個(gè)發(fā)光元件，分別照射波長范圍互不相同的光，所述至少一對心電電極中的至少一個(gè)心電電極是由對所述發(fā)光器的各發(fā)光元件照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料形成的透光性心電電極，設(shè)置在該透光性心電電極上的絕緣膜是由對所述發(fā)光器的各發(fā)光元件照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料形成的透光性絕緣膜，經(jīng)由所述透光性心電電極和所述透光性絕緣膜，從所述發(fā)光器的各發(fā)光元件向所述生物體照射光，并且用所述光接收器接收經(jīng)所述生物體反射的光，所述發(fā)光器的各發(fā)光元件、所述光接收器、和構(gòu)成所述處理電路的元器件中的至少一部分元器件分別安裝在基板上，所述至少一部分元器件設(shè)置在所述發(fā)光器的各發(fā)光元件和所述光接收器各自的周圍，在所述發(fā)光器的各發(fā)光元件和所述光接收器各自的周圍形成有周壁反射器，利用在將所述至少一部分元器件安裝到所述基板上時(shí)所形成的焊角來反射光，所述至少一對心電電極的各心電電極與所述心電信號檢測部的輸入端子相連接，所述心電信號檢測部將通過所述生物體與所述至少一對心電電極的各個(gè)心電電極之間的電容耦合而檢測出的所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大，與該心電信號檢測部的輸入端子至少連接有一個(gè)箝位電路，該箝位電路具有至少一個(gè)高阻抗元件，將所述箝位電路的連接端的電位固定在一定的電位，并且使得從所述箝位電路的連接端來看所述心電信號檢測部時(shí)的阻抗大于所述箝位電路的阻抗。


圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式1的生物傳感器裝置的立體圖。圖2是表示處于使用者在進(jìn)行測量的狀態(tài)下的實(shí)施方式1的生物傳感器裝置的說明圖。圖3是表示實(shí)施方式1的生物傳感器裝置的主視圖。圖4是表示從圖3中的箭頭IV-IV方向來看時(shí)生物傳感器裝置中的透光性心電電極、透光性絕緣膜、基板、發(fā)光元件、光接收元件、表面安裝元器件等的放大縱向剖視圖。圖5是表示在去除了透光性密封體、透光性心電電極及透光性絕緣膜的狀態(tài)下、 實(shí)施方式1的生物傳感器裝置的發(fā)光元件和表面安裝元器件的主視圖。圖6是表示從圖5中的箭頭VI-VI方向來看時(shí)發(fā)光元件和表面安裝元器件的剖視圖。圖7是表示發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路的電路圖。圖8是表示從與圖3相同的方向來看時(shí)生物傳感器裝置的透光性心電電極、透光性絕緣膜等的放大圖。圖9是表示實(shí)施方式1的生物傳感器裝置的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。圖10是表示實(shí)施方式2的生物傳感器裝置中的透光性心電電極、透光性絕緣膜、基板、發(fā)光元件、光接收元件、表面安裝元器件等的縱向剖視圖。圖11是表示實(shí)施方式3的生物傳感器裝置的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。圖12是表示圖11中的心電信號濾波部、箝位電路等的電路圖。圖13是表示生物體與心電電極之間的靜電電容值和箝位電路的電阻值之間的關(guān)系的說明圖。圖14是表示心電信號檢測部的輸入部中的信號損耗和與心電信號有關(guān)的電信號的頻率之間的關(guān)系的頻率特性圖。圖15是表示當(dāng)箝位電路的電阻值位于圖13中的A區(qū)域內(nèi)時(shí)、與心電信號有關(guān)的電信號及輻射噪聲隨時(shí)間變化的特性線圖。圖16是表示當(dāng)箝位電路的電阻值位于圖13中的邊界線X附近時(shí)、與心電信號有關(guān)的電信號及輻射噪聲隨時(shí)間變化的特性線圖。圖17是表示當(dāng)箝位電路的電阻值位于圖13中的B區(qū)域內(nèi)時(shí)、與心電信號有關(guān)的電信號及輻射噪聲隨時(shí)間變化的特性線圖。圖18是表示實(shí)施方式4的生物傳感器裝置的電氣結(jié)構(gòu)的框圖。圖19是表示圖18中的心電信號濾波部、箝位電路等的電路圖。圖20是表示本發(fā)明實(shí)施方式5的箝位電路的電路圖。圖21是表示本發(fā)明實(shí)施方式6的箝位電路的電路圖。圖22是表示將實(shí)施方式7的生物傳感器裝置安裝在使用者身上的狀態(tài)的說明圖。圖23是對圖22中的耳機(jī)的周圍進(jìn)行放大所示的說明圖。圖M是表示變形例的生物傳感器裝置的心電電極的說明圖。
具體實(shí)施例方式下面，根據(jù)附圖，對本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。首先，根據(jù)圖1 圖9，說明本發(fā)明的實(shí)施方式1。圖1中，本發(fā)明實(shí)施方式1的生物傳感器裝置1能夠從例如人的雙手的大拇指同時(shí)檢測出心電信號和光電脈搏波信號，并基于這些信號，生成心電圖、心率、氧飽和度、脈搏波傳輸時(shí)間、加速度脈搏波、心率波動(dòng)等生物信息，而且還能從脈搏波傳輸時(shí)間推測出血壓，從心率波動(dòng)推測出自律神經(jīng)狀態(tài)。使用者利用生物傳感器裝置1所提供的生物信息，能夠?qū)】禒顟B(tài)進(jìn)行多方面的解析。另外，如圖2所示，生物傳感器裝置1是能夠輕便手持的既小又輕的移動(dòng)型裝置。此外，為了便于說明，將圖1中的箭頭X所指的各方向記為左方、右方，將箭頭Y所指的各方向記為(遠(yuǎn)離人手的)后方、(接近人手的)前方，將箭頭Z所指的各方向記為上方、下方。殼體2形成生物傳感器裝置1的外殼，用例如樹脂形成。該殼體2由覆蓋生物傳感器裝置1的下側(cè)的下側(cè)殼體3、和覆蓋生物傳感器裝置1的上側(cè)的上側(cè)殼體4構(gòu)成。在殼體2的內(nèi)側(cè)，如圖3所示，設(shè)有顯示面板5，在上側(cè)殼體4的上表面后側(cè)，形成有開口部4A，使得能夠看到顯示面板5的顯示畫面，在該開口部4A中安裝有樹脂制的透明板即顯示窗6。而且，在上側(cè)殼體4的上表面左前側(cè)，形成有開口形狀為方形的通光口 4B，在該通光口 4B中嵌入后述的透光性密封體18的上部。圖3、圖4中，在殼體2內(nèi)設(shè)有基板7。該基板7安裝在下側(cè)殼體3內(nèi)。而且，在基板7上，其后側(cè)裝載有顯示面板5，前側(cè)裝載有后述的發(fā)光元件8、9、光接收元件10、處理電路沈等。圖4中，兩個(gè)發(fā)光元件8、9是設(shè)置在基板7上的發(fā)光器。這各個(gè)發(fā)光元件8、9是例如發(fā)光二極管(LED)，與后述的光接收元件10—起用于從使用者的手指檢測出與光電脈搏波信號有關(guān)的光檢測信號。即，這各個(gè)發(fā)光元件8、9向與后述的透光性絕緣膜20的接觸面20A相接觸的使用者的手指照射用于檢測光檢測信號的檢測光。此外，作為發(fā)光元件8、 9也可以使用面發(fā)光型激光器(VCSEL)或諧振器型LED。另外，這各發(fā)光元件8、9設(shè)置在通光口 4B的下方，該通光口 4B設(shè)置在上側(cè)殼體4 的左前側(cè)。另外，各發(fā)光元件8、9受后述發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部33(發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路14)的驅(qū)動(dòng)。此外，發(fā)光元件8和發(fā)光元件9分別發(fā)出具有不同波長范圍的檢測光。例如，發(fā)光元件8發(fā)出具有能夠以高吸收度被氧化血紅蛋白吸收的波長范圍的檢測光，發(fā)光元件9發(fā)出具有能夠以高吸收度被脫氧化血紅蛋白吸收的波長范圍的檢測光。光接收元件10是設(shè)置在基板7上的光接收器。該光接收元件10由例如光電二極管構(gòu)成。此外，作為光接收元件10也可以使用光電晶體管。另外，該光接收元件10設(shè)置在通光口 4B的下方。而且，光接收元件10與發(fā)光元件8、9之間的距離在例如5mm IOmm的范圍內(nèi)。從而，光接收元件10接收從發(fā)光元件8、9照射來的檢測光的反射光(S卩，檢測光經(jīng)與透光性絕緣膜20的接觸面20A相接觸的使用者的手指反射后的光)，將所接收的光轉(zhuǎn)換為光檢測信號，并將該光檢測信號輸出到處理電路26的光檢測信號放大部34 (參照圖9)。圖5中，表面安裝元器件11、12、13是晶體管、電阻和電容，它們一起構(gòu)成包含在處理電路沈的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部33中的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路14。即，如圖7所示，這些表面安裝元器件11、12、13構(gòu)成具有恒流電路和高頻截止濾波電路的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路14，用于驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件8、9并控制發(fā)光元件8、9的發(fā)光。另外，這些表面安裝元器件11、12、13在基板7上是以包圍發(fā)光元件8、9的方式設(shè)置在發(fā)光元件8、9的周圍，且在與發(fā)光元件8、9相對的位置上具有連接端子11A、12A、13A。 而且，如圖6所示，各表面安裝元器件11、12、13通過將連接端子11A、12A、13A與設(shè)置在基板7上的電極焊盤15進(jìn)行焊接，從而牢固地接合在基板7上，并與發(fā)光元件8、9及后述的運(yùn)算處理部36等進(jìn)行電連接(圖6中僅圖示了表面安裝元器件13)。在發(fā)光元件8、9的周圍形成有周壁反射器16。該周壁反射器由將各表面安裝元器件11、12、13安裝到基板7上時(shí)所形成的焊角形成。即，用于連接各表面安裝元器件11、 12,13的連接端子11A、12A、13A的電極焊盤15向發(fā)光元件8、9延伸而形成。從而，通過將連接端子1 ΙΑ、12A、13A與電極焊盤15進(jìn)行焊接，從而在連接端子1 ΙΑ、12A、13A與電極焊盤 15之間因焊接時(shí)的焊料浸潤而形成焊角，利用該焊角形成周壁反射器16。此外，各焊角具有從連接端子11A、12A、13A向著發(fā)光元件8、9朝斜下方傾斜的斜面，該斜面構(gòu)成周壁反射器16的反射面16A。該反射面16A即焊角斜面的傾斜角度最好是設(shè)定在例如約30度 60度的范圍內(nèi)。從而，各周壁反射器16的反射面16A使得從發(fā)光元件8、9發(fā)出的檢測光向著與透光性絕緣膜20的接觸面20A相接觸的使用者的手指進(jìn)行反射。即，發(fā)光元件8、9大致是朝上發(fā)出檢測光，但有一部分檢測光在發(fā)光元件8、9的周圍向左右方向和前后方向擴(kuò)散。然而，上述擴(kuò)散的檢測光會照射到各周壁反射器16的反射面16A。從而使得擴(kuò)散的檢測光的方向變?yōu)槌?。結(jié)果導(dǎo)致檢測光朝上集中，從而通過通光口 4B。由此，照射到與透光性絕緣膜20的接觸面20A相接觸的使用者的手指的檢測光的強(qiáng)度變大。另外，如圖4所示，在光接收元件10的周圍也形成有這種周壁反射器16。S卩，如圖 4所示，在光接收元件10的周圍，設(shè)置有表面安裝元器件13、17等，構(gòu)成處理電路沈的一部分，利用將表面安裝元器件13、17等安裝到基板7上時(shí)形成的焊角，形成周壁反射器16。 從而，在光接收元件10的周圍形成的周壁反射器16使得經(jīng)由與透光性絕緣膜20的接觸面 20A相接觸的使用者的手指反射后的檢測光的反射光向光接收元件10進(jìn)行反射。圖4中，透光性密封體18在基板7上將發(fā)光元件8、9、光接收元件10、表面安裝元器件11、12、13、17等進(jìn)行密封。該透光性密封體18由對發(fā)光元件8、9照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料、例如透明的絕緣樹脂等形成。即，透光性密封體18覆蓋基板7 的上表面上與上側(cè)殼體4的通光口 4B的開口形狀大致對應(yīng)的整片區(qū)域，將設(shè)置在該區(qū)域內(nèi)的發(fā)光元件8、9、光接收元件10、表面安裝元器件11、12、13、17等進(jìn)行密封。另外，透光性密封體18的上部嵌入通光口 4B中。但是，在透光性密封體18的前側(cè)端面的一部分與通光口 4B的前側(cè)內(nèi)周面的一部分之間，形成有用于設(shè)置后述的透光性絕緣膜20的線路保護(hù)部20B、導(dǎo)線21及接地線22的間隙。從而，該透光性密封體18起到作為支承體的作用，用于在發(fā)光元件8、9及光接收元件10的上方支承后述的透光性心電電極19和透光性絕緣膜20。圖3中，透光性心電電極19設(shè)置在透光性密封體18上。該透光性心電電極19是用于從使用者的左手大拇指檢測出與心電信號有關(guān)的電信號的電極。該透光性心電電極19 由對發(fā)光元件8、9照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料形成。例如，透光性心電電極19由ITO (氧化銦錫)類、ZnO (氧化鋅)類、SnO2 (氧化錫)類、TiO2 (氧化鈦)類、或鎂基非氧化物類的透明導(dǎo)電材料、或透明導(dǎo)電樹脂形成。這樣，透光性心電電極19作為具有數(shù)μ m 數(shù)十μ m左右厚度的薄膜而設(shè)置在透光性密封體18的上表面。另外，透光性心電電極19形成為例如一邊的長度為IOmm 30mm左右的方形。此外，透光性心電電極19也可以形成為直徑在IOmm 30mm左右的圓形或橢圓形。如圖4所示，透光性心電電極19設(shè)置在發(fā)光元件8、9和光接收元件10的上方。透光性絕緣膜20設(shè)置成覆蓋透光性心電電極19的上表面。該透光性絕緣膜20 由對發(fā)光元件8、9照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料、例如聚萘二甲酸乙二醇酯 (PEN)或聚對苯二甲酸乙二醇脂(PET)、聚酰亞胺等透明的絕緣材料形成，其厚度為例如數(shù) ym 數(shù)十μπι。而且，透光性絕緣膜20不僅僅覆蓋透光性心電電極19的整個(gè)上表面，還覆蓋透光性心電電極19的周圍，從而將透光性心電電極19與空氣隔斷。另外，在透光性絕緣膜20中，與透光性心電電極19相抵接的面所相對的面成為與使用者的大拇指相接觸的接觸面20Α，當(dāng)使用者的大拇指與接觸面20Α相接觸時(shí)，通過該手指與透光性心電電極19的電容耦合，從該手指檢測出與心電信號有關(guān)的電信號。另外，如圖3所示，在透光性絕緣膜20的前側(cè)邊緣部，設(shè)置有用于保護(hù)后述的導(dǎo)線 21和接地線22的線路保護(hù)部20Β。該線路保護(hù)部20Β如圖8所示，通過使透光性絕緣膜20的前側(cè)邊緣部的一部分向設(shè)置在基板7上的后述的連接器23延伸而形成。這樣，線路保護(hù)部20B覆蓋導(dǎo)線21和接地線22的表面。導(dǎo)線21將透光性心電電極19與連接器23的信號端子之間進(jìn)行電連接。該導(dǎo)線 21由例如與透光性心電電極19相同的導(dǎo)電材料形成。如圖4、圖8所示，導(dǎo)線21的后端側(cè)與透光性心電電極19相連接，前端側(cè)與線路保護(hù)部20B —起通過形成在透光性密封體18 的前側(cè)端面與通光口 4B的前側(cè)內(nèi)周面之間的間隙，向著殼體2內(nèi)而朝下延伸，與連接器23 的信號端子相連接。接地線22位于導(dǎo)線21的左右方向兩側(cè)，分別距離該導(dǎo)線21有規(guī)定的間隔而配置。上述各接地線22由導(dǎo)電材料形成。而且，各接地線22從導(dǎo)線21的后端側(cè)向著前端側(cè)而與導(dǎo)線21平行地延伸，其前端與連接器23的接地端子相連接。由此通過用接地線22包圍導(dǎo)線21，能夠抑制在流過導(dǎo)線21的電信號中疊加輻射噪聲。連接器23設(shè)置在基板7上。該連接器23將導(dǎo)線21與設(shè)置在基板7上的后述的處理電路沈的心電信號濾波部觀相連接，并且將接地線22與設(shè)置在基板7上的接地部(未圖示)相連接。即，在連接器23內(nèi)，設(shè)有將導(dǎo)線21與心電信號濾波部洲相連接的信號端子、以及將接地線22與基板7的接地部相連接的接地端子(這兩個(gè)接地端子均未圖示)。圖3中，心電電極M設(shè)置在上側(cè)殼體4的上表面右前側(cè)。該心電電極M是用于從使用者的右手大拇指檢測出與心電信號有關(guān)的電信號的電極。該心電電極M由導(dǎo)電材料形成，其厚度及大小與透光性心電電極19大致相同。另外，心電電極M經(jīng)由未圖示的電線與處理電路沈的心電信號濾波部四進(jìn)行電連接。此外，為了抑制在通過心電電極M檢測出的電信號上疊加輻射噪聲，最好用導(dǎo)電體隔著空間或絕緣體覆蓋將心電電極M和心電信號濾波部四進(jìn)行電連接的電線，并將該導(dǎo)電體接地。絕緣膜25設(shè)置成覆蓋心電電極M的上表面。該絕緣膜25由例如與透光性絕緣膜20相同的透明絕緣材料形成，其厚度與透光性絕緣膜20大致相同。而且，絕緣膜25不僅僅覆蓋心電電極M的整個(gè)上表面，還覆蓋心電電極M的周圍，從而將心電電極M與空氣隔斷。另外，在絕緣膜25中，與心電電極對相抵接的面所相對的面成為與使用者的大拇指相接觸的接觸面25A，當(dāng)使用者的大拇指與接觸面25A相接觸時(shí)，通過該手指與心電電極 24的電容耦合，從該手指檢測出與心電信號有關(guān)的電信號。此外，心電電極M也可以埋設(shè)在上側(cè)殼體4的右前側(cè)部位中。在這種情況下，由于上側(cè)殼體4中位于心電電極M的上側(cè)的部位起到作為絕緣膜的作用，因此也可以不設(shè)置絕緣膜25。處理電路沈設(shè)置在基板7上。如圖9所示，該處理電路沈大致由心電信號檢測部27、光電脈搏波信號檢測部32和運(yùn)算處理部36構(gòu)成。S卩，心電信號檢測部27生成使用者的心電信號。該心電信號檢測部27包括兩個(gè)心電信號濾波部觀、29、基線變動(dòng)抑制部30和差動(dòng)放大部31。這里，心電信號濾波部28通過導(dǎo)線21、連接器23的信號端子等而與透光性心電電極19相連接。另外，心電信號濾波部四也與此大致相同地與心電電極M相連接。這樣， 心電信號濾波部觀、四減少從使用者雙手的大拇指檢測出的與心電信號有關(guān)的電信號中包含的噪聲。這里，心電信號濾波部觀、29由例如低通濾波器構(gòu)成。另外，為了減小差動(dòng)放大部 31所生成的心電信號的波形失真，最好增大心電信號濾波部觀、29的輸入阻抗，將其設(shè)為例如IG Ω IOT Ω?；€變動(dòng)抑制部30連接在心電信號濾波部觀、四的后級，用來抑制從各心電信號濾波部觀、29輸出的與心電信號有關(guān)的電信號的基線(base line)的變動(dòng)。差動(dòng)放大部31是連接在基線變動(dòng)抑制部30的后級的差動(dòng)放大電路，由例如包含運(yùn)算放大器等的差動(dòng)放大電路構(gòu)成。此外，通常使用的運(yùn)算放大器的輸入阻抗在IGQ以上。因此，差動(dòng)放大器31的輸入阻抗成為IGQ以上。差動(dòng)放大器31通過將從基線變動(dòng)抑制部30輸出的與心電信號有關(guān)的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大，從而生成心電信號。S卩，差動(dòng)放大部31將利用透光性心電電極19從使用者的左手大拇指檢測出并經(jīng)由心電信號濾波部觀和基線變動(dòng)抑制部30而輸入的電信號、以及利用心電電極M從使用者的右手大拇指檢測出并經(jīng)由心電信號濾波部四和基線變動(dòng)抑制部30而輸入的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大，從而生成心電信號。另一方面，光電脈搏波信號檢測部32與運(yùn)算處理部36共同作用，生成使用者的光電脈搏波信號。該光電脈搏波信號檢測部32包括發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部33、光檢測信號放大部 34和脈搏波信號濾波部35。這里，發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部33驅(qū)動(dòng)各發(fā)光元件8、9，并控制各檢測光的發(fā)光功率、發(fā)光時(shí)刻等。圖5 圖7所示的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路14構(gòu)成發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部33的一部分。光檢測信號放大部34與光接收元件10相連接，對光接收元件10所提供的光檢測信號進(jìn)行電流-電壓轉(zhuǎn)換，并將經(jīng)電流-電壓轉(zhuǎn)換后的光檢測信號進(jìn)行放大。脈搏波信號濾波部35連接在光檢測信號放大部34的后級，去除從光檢測信號放大部34輸出的光檢測信號中的噪聲。脈搏波信號濾波部35具有低通濾波器，且根據(jù)需要具有高通濾波器。運(yùn)算處理部36是例如中央運(yùn)算處理裝置(CPU)，進(jìn)行如下處理控制發(fā)光元件8、9 的檢測光；從光檢測信號提取出光電脈搏波信號；基于心電信號和光電脈搏波信號來生成生物信息；對生物傳感器裝置1進(jìn)行整體控制等。即，運(yùn)算處理部36將用于控制發(fā)光元件8的檢測光的脈沖信號即第一脈沖控制信號、和用于控制發(fā)光元件9的檢測光的脈沖信號即第二脈沖控制信號提供給發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部33，使發(fā)光元件8、9對應(yīng)于這些脈沖控制信號發(fā)出脈沖狀的光。由此，從發(fā)光元件8、9分別發(fā)出脈沖狀的檢測光。這里，第一脈沖控制信號與第二脈沖控制信號的相位互不相同。因此，發(fā)光元件8、9的檢測光的發(fā)光時(shí)刻互不相同。運(yùn)算處理部36還進(jìn)行如下處理從光接收元件10經(jīng)由光檢測信號放大部34和脈搏波信號濾波部35而提供的光檢測信號中，提取出光電脈搏波信號。運(yùn)算處理部36通過進(jìn)行與第一脈沖控制信號和第二脈沖控制信號的各個(gè)周期和相位同步的分時(shí)處理，來進(jìn)行上述提取處理，從而從光檢測信號中分別分離出與發(fā)光元件8的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號、和與發(fā)光元件9的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號。然后，運(yùn)算處理部36基于上述分離、提取出的光電脈搏波信號、和由差動(dòng)放大部 31生成的心電信號，生成心電圖、心率、氧飽和度、脈搏波傳輸時(shí)間、加速度脈搏波、心率波
13動(dòng)等生物信息。本發(fā)明實(shí)施方式1的生物傳感器裝置1具有上述結(jié)構(gòu)，下面對其動(dòng)作進(jìn)行說明。如圖2所示，當(dāng)使用者使左手大拇指與透光性絕緣膜20的接觸面20A相接觸、使右手大拇指與絕緣膜25的接觸面25A相接觸時(shí)，利用左手大拇指與透光性心電電極19的電容耦合，而從透光性心電電極19檢測出與心電信號有關(guān)的第一電信號，同時(shí)利用右手大拇指與心電電極對的電容耦合，而從心電電極對檢測出與心電信號有關(guān)的第二電信號。然后，第一電信號和第二電信號分別通過心電信號濾波部觀、四進(jìn)行減噪，并利用基線變動(dòng)抑制部30抑制基線變動(dòng)后，利用差動(dòng)放大部31進(jìn)行差動(dòng)放大。從而得到該使用者的心電信號，并將該心電信號提供給運(yùn)算處理部36。與此同時(shí)，從運(yùn)算處理部36向發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)部33提供第一脈沖控制信號和第二脈沖控制信號，從而使發(fā)光元件8、9對應(yīng)于這些脈沖控制信號，分別在不同的發(fā)光時(shí)刻發(fā)出不同波長范圍的檢測光。然后，這些檢測光透過透光性密封體18、透光性心電電極19和透光性絕緣膜20，到達(dá)使用者的左手大拇指。接著，來自該大拇指的檢測光的反射光透過透光性絕緣膜20、透光性心電電極19和透光性密封體18，到達(dá)光接收元件10。然后，光接收元件10接收該反射光，輸出與該反射光對應(yīng)的光檢測信號。之后，該光檢測信號利用光檢測信號放大部；34進(jìn)行電流-電壓轉(zhuǎn)換后進(jìn)行放大，再利用脈搏波信號濾波部35去除噪聲后，提供給運(yùn)算處理部36。接著，運(yùn)算處理部36基于第一脈沖控制信號和第二脈沖控制信號進(jìn)行分時(shí)處理， 從脈搏波信號濾波部35所提供的光檢測信號中，分別分離、提取出與發(fā)光元件8的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號、和與發(fā)光元件9的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號。然后，運(yùn)算處理部36基于上述分離、提取出的光電脈搏波信號、和由差動(dòng)放大部31提供的心電信號， 生成心電圖、心率、氧飽和度、脈搏波傳輸時(shí)間、加速度脈搏波、心率波動(dòng)等生物信息。這些生物信息顯示在例如顯示面板5的顯示畫面上。如上所述，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式1的生物傳感器裝置1，將用于獲取心電信號的透光性心電電極19、和用于獲取光電脈搏波信號的發(fā)光元件8、9及光接收元件10設(shè)置成在上下方向上重合，從而即使將透光性心電電極19的尺寸設(shè)定得足夠大，又將發(fā)光元件8、9與光接收元件10之間的距離設(shè)定得足夠長，也能實(shí)現(xiàn)生物傳感器裝置1的小型化。而且，由于即使力求實(shí)現(xiàn)生物傳感器裝置1的小型化，也能將透光性心電電極19 的尺寸設(shè)定得足夠大，因此能夠使使用者的大拇指與透光性心電電極19的接觸變穩(wěn)定，能夠提高心電信號的SN比。另外，由于即使力求實(shí)現(xiàn)生物傳感器裝置1的小型化，也能將發(fā)光元件8、9與光接收元件10之間的距離設(shè)定得足夠長，因此能夠提高光電脈搏波信號的SN比。S卩，通過將發(fā)光元件8、9與光接收元件10之間的距離設(shè)定得足夠長，能夠增加光接收元件10所接收的反射光中、通過使用者的手指表皮下的動(dòng)脈的反射光相對于在使用者的手指表皮外表面上反射的反射光的比例。由此，與光接收元件10所接收的反射光相對應(yīng)的光檢測信號中，相對于光電脈搏波信號所不需要的直流信號分量，能夠增加對光電脈搏波信號有用的交流信號分量，能夠提高光電脈搏波信號的SN比。另一方面，由于將發(fā)光元件8、9和光接收元件10設(shè)置在透光性心電電極19的下方，因此不需要像現(xiàn)有技術(shù)那樣在電極表面形成用于安裝發(fā)光元件和光接收元件的凹處或CN 102413761 A
說明書
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孔。從而，能夠使各心電電極19、M變平坦，并能夠使使用者的手指與各心電電極19、24的接觸變穩(wěn)定，能夠提高心電信號的SN比。另外，能夠使設(shè)置在發(fā)光元件8、9和光接收元件10的上方的透光性心電電極19 和透光性絕緣膜20起到作為發(fā)光元件8、9和光接收元件10的保護(hù)罩的作用。由此，能夠保護(hù)發(fā)光元件8、9和光接收元件10免受外部的摩擦或沖擊。另外，通過設(shè)置兩個(gè)發(fā)光元件8、9以分別照射波長范圍互不相同的檢測光，能夠測定生物體的氧飽和度。另外，利用在將設(shè)置于發(fā)光元件8、9和光接收元件10的周圍的表面安裝元器件
11、12、13、17安裝到基板7上時(shí)所形成的焊角，形成周壁反射器16，通過利用這些周壁反射器16使發(fā)光元件8、9的檢測光及其反射光進(jìn)行反射，從而能夠使檢測光向著與透光性絕緣膜20的接觸面20A相接觸的使用者的手指集中，還能使檢測光的反射光向光接收元件10 集中。從而，能夠提高從使用者的手指獲取的光電脈搏波信號的SN比。而且，由于實(shí)現(xiàn)上述聚光效果，因此不需要另外增加用來形成周壁反射器16的專用元器件。從而，能夠?qū)崿F(xiàn)生物傳感器裝置1的小型化，并且能夠降低生物傳感器裝置1的制造成本。而且，通過使設(shè)置成包圍發(fā)光元件8、9的表面安裝元器件11、12、13成為構(gòu)成發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路14的表面安裝元器件，來驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件8、9并控制發(fā)光元件8、9的發(fā)光，從而能夠使發(fā)光元件8、9發(fā)出的檢測光的強(qiáng)度變穩(wěn)定，能夠提高從使用者的手指獲得的光電脈搏波信號的SN比。S卩，當(dāng)設(shè)置成包圍發(fā)光元件8、9的表面安裝元器件11、12、13中包含構(gòu)成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)電路以外的電路的表面安裝元器件時(shí)，有可能在驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件8、9的信號等上會疊加噪聲，而因該噪聲會導(dǎo)致發(fā)光元件8、9發(fā)出的檢測光的強(qiáng)度不穩(wěn)定。與之相反，通過使設(shè)置成包圍發(fā)光元件8、9的表面安裝元器件成為構(gòu)成發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路的表面安裝元器件11、
12、13，從而能夠防止在驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件8、9的信號等上疊加噪聲，能夠使發(fā)光元件8、9發(fā)出的檢測光的強(qiáng)度變穩(wěn)定。另外，由于在心電電極19、24上設(shè)有絕緣膜20、25，因此心電電極19、24不會與人的手指等生物體相接觸，而且心電電極19、對也不會暴露在空氣中。從而，能夠防止水分等附著在心電電極19J4上。由此，能夠防止心電電極19J4劣化，并能提高生物傳感器裝置 1的耐久性。接下來，根據(jù)圖10，說明本發(fā)明的生物傳感器裝置的實(shí)施方式2。對于與圖4所示的實(shí)施方式1的生物傳感器裝置1的構(gòu)成要素相同的構(gòu)成要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號，并省略其說明。在上述實(shí)施方式1的生物傳感器裝置1中，如圖4所示，通過在透光性密封體18 的前側(cè)端面與通光口 4B的前側(cè)內(nèi)周面之間設(shè)置導(dǎo)線21，從而在透光性心電電極19與處理電路沈的心電信號濾波部觀之間進(jìn)行電連接。而實(shí)施方式2的生物傳感器裝置41中，如圖10所示，通過使得對發(fā)光元件8、9照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電樹脂(例如透明的導(dǎo)電樹脂)流入透光性密封體42 中形成的貫通孔42A,從而將設(shè)置在透光性密封體42上的透光性心電電極43與設(shè)置在基板 7上的電極焊盤44進(jìn)行電連接，并且將電極焊盤44經(jīng)由基板7上的布線圖案45而與心電信號濾波部觀進(jìn)行電連接。S卩，利用對發(fā)光元件8、9照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣樹脂(例如透明的絕緣樹脂)形成透光性密封體42，該透光性密封體42在基板7上將發(fā)光元件8、9、光接收元件10、表面安裝元器件11、12、13等進(jìn)行密封，并在該透光性密封體42中，通過切割、激光加工、光刻或利用印刷的圖案形成等方法，形成橫截面形狀為圓形、橢圓形或方形的貫通孔42A或貫通槽。另外，在基板7上與貫通孔42A的下端側(cè)開口部相對應(yīng)的區(qū)域中設(shè)置電極焊盤44，該電極焊盤44經(jīng)由設(shè)置在基板7上的布線圖案45而與心電信號濾波部28相連接。然后，在透光性密封體42的上表面涂布對發(fā)光元件8、9照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料(例如透明的導(dǎo)電樹脂)，形成導(dǎo)電樹脂的薄膜。此時(shí)，使導(dǎo)電樹脂的一部分流入貫通孔42A內(nèi)，利用流入貫通孔42A內(nèi)的導(dǎo)電樹脂來將形成在透光性密封體42的上表面的導(dǎo)電樹脂的薄膜與基板7上的電極焊盤44進(jìn)行電連接。然后，使所涂布的導(dǎo)電樹脂固化。由此，在透光性密封體42上形成有透光性心電電極43，并在貫通孔42A內(nèi)形成了將透光性心電電極43與電極焊盤44彼此進(jìn)行電連接的導(dǎo)電連接部43A。然后，在透光性心電電極43的上表面形成透光性絕緣膜46。當(dāng)使用者的左手大拇指與透光性絕緣膜46的接觸面46A相接觸時(shí)，通過該大拇指與透光性心電電極43之間的電容耦合，檢測出與心電信號有關(guān)的電信號，該電信號經(jīng)由導(dǎo)電連接部43A、電極焊盤44和布線圖案45而提供給心電信號濾波部觀。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施方式2的生物傳感器裝置41，也能獲得與上述本發(fā)明實(shí)施方式1的生物傳感器裝置1大致相同的作用效果。接下來，根據(jù)圖11 圖17，說明本發(fā)明的實(shí)施方式3。實(shí)施方式3中，對于與所述實(shí)施方式1相同的構(gòu)成要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號，并省略其說明。如圖11所示，本發(fā)明實(shí)施方式3的生物傳感器裝置51具有處理電路52。而且，該處理電路52與實(shí)施方式1的處理電路沈相同，大致由心電信號檢測部53、光電脈搏波信號檢測部32和運(yùn)算處理部36構(gòu)成。這里，心電信號檢測部53與實(shí)施方式1的心電信號檢測部27相同，包括后述的兩個(gè)心電信號濾波部M、基線變動(dòng)抑制部30和差動(dòng)放大部31。心電信號濾波部M設(shè)置在處理電路52的輸入端側(cè)，其輸入端子54A成為心電信號檢測部53的輸入端子。即，心電信號濾波部M的輸入端子54A分別與心電電極19J4 相連接，且心電信號濾波部M的輸出端子54B分別經(jīng)由基線變動(dòng)抑制部30而與差動(dòng)放大部31的輸入端相連接。由此，當(dāng)人的大拇指與心電電極19J4上的絕緣膜20、25的接觸面 20A、25A相接觸時(shí)，心電信號濾波部M減少利用上述人的大拇指與心電電極19、24的電容耦合而檢測出的與心電信號有關(guān)的電信號中包含的噪聲。這里，心電信號濾波部M由例如低通濾波器構(gòu)成。具體而言，如圖12所示，心電信號濾波部M由將反相端子與輸出端子間相連接的S-K(Sallen-Key)電路構(gòu)成，包括例如運(yùn)算放大器MC、在該運(yùn)算放大器54C的同相端子與輸入端子54A之間串聯(lián)連接的第一電阻 54D和第二電阻ME、在第一電阻54D和第二電阻54E之間的連接點(diǎn)與運(yùn)算放大器54C的輸出端子之間連接的第一電容器MF、以及在運(yùn)算放大器54C的同相端子與接地之間連接的第二電容器^G。此時(shí)，心電信號濾波部M的截止頻率取決于電阻MD54E的電阻值R1、 R2和電容器54F.54G的電容值Cl、C2。
箝位電路55與心電信號濾波部M的輸入端子54A相連接。該箝位電路55由作為直流恒壓源的接地^A、和在該接地55A與輸入端子54A之間連接的作為高阻抗元件的二極管55B、55C構(gòu)成。此時(shí)，二極管55B、55C以面對面的狀態(tài)串聯(lián)連接，使得各二極管55B、 55C的正向彼此相反。因此，二極管55B、55C的陰極相互連接，且二極管55B的陽極與接地 55A相連接，二極管55C的陽極則與輸入端子54A相連接。因此，二極管55B對于電壓高于接地電壓的電信號具有反向特性，作為高阻抗具有例如100ΜΩ以上的電阻值R0。而二極管55C對于電壓低于接地電壓的電信號具有反向特性，作為高阻抗具有例如100ΜΩ以上的電阻值R0。箝位電路55將成為其連接端的輸入端子54A的基準(zhǔn)電位固定在一定的電壓即接地電壓。這里，將從箝位電路55的連接端來看具有差動(dòng)放大部31的心電信號檢測部53時(shí)的阻抗設(shè)定為大于箝位電路陽的阻抗(電阻值R0)的值。具體而言，箝位電路55的阻抗主要取決于二極管^B、55C的反向特性的電阻值R0。該電阻值RO通常比心電信號濾波部 M的運(yùn)算放大器54C的同相端子(輸入端子)的輸入阻抗IGQ以上要小。因此，從心電電極19J4來看心電信號檢測部53時(shí)的阻抗取決于二極管55B、55C的電阻值R0。基于上述理由，接下來探討二極管55B、55C的電阻值R0。當(dāng)像生物傳感器裝置51 那樣利用生物體與心電電極19、24的電容耦合來測量與心電信號有關(guān)的電信號時(shí)，在心電信號濾波電路M的輸入端子54A處的損耗取決于生物體與心電電極19、24之間的靜電電容值CO及箝位電路55的電阻值RO。因此，如果靜電電容值CO與電阻值RO選得不合適，就會在心電信號的頻帶中發(fā)生損耗。這時(shí)，心電電極19、24的大小與作為生物體接觸部分的指尖大致相同。因此，心電電極19J4是一邊長為IOmm 30mm左右的長方形或直徑為IOmm 30mm左右的橢圓形。 另外，心電電極19、對被厚度為例如數(shù)μπι 數(shù)十ym左右的絕緣膜20、25覆蓋。因此，生物體與心電電極19J4之間產(chǎn)生的靜電電容值CO為70pF 600pF左右。對于上述靜電電容值CO，為了能夠檢測出與心電信號有關(guān)的電信號，需要減小該電信號的波形失真，并減小輻射噪聲的影響。當(dāng)電阻值RO大于邊界線X時(shí)，滿足上述條件。 即，當(dāng)電阻值RO在圖13中的B區(qū)域內(nèi)時(shí)，滿足上述條件。具體而言，當(dāng)電阻值RO在圖13中的A區(qū)域內(nèi)時(shí)，如圖14中的特性線a所示，心電信號的頻帶0. 1 200Hz中的損耗變大。在這種情況下，如圖15所示，相對于無損耗的理想的與心電信號有關(guān)的電信號S0，與心電信號有關(guān)的電信號S的失真變大，從而不能檢測出恰當(dāng)?shù)碾娦盘?。而?dāng)電阻值RO在圖13中的邊界線X附近時(shí)，如圖14中的特性線χ所示，心電信號的頻帶0. 1 200Hz中的損耗變小。在這種情況下，如圖16所示，與心電信號有關(guān)的電信號S的失真也變小，電信號S的波形接近理想的電信號SO。而且，由于電阻值RO大于A 區(qū)域，因此輻射噪聲NG的影響也變小。由此，雖然難以檢測出與心電信號有關(guān)的電信號的具體波形，但能夠檢測出心電信號的峰值。當(dāng)電阻值RO在圖13中的B區(qū)域內(nèi)時(shí)，如圖14中的特性線b所示，心電信號的頻帶0. 1 200Hz中的損耗進(jìn)一步降低。在這種情況下，如圖17所示，與心電信號有關(guān)的電信號S的波形與理想的電信號SO的波形大致相同地變化，電信號S的失真和輻射噪聲NG 的影響都進(jìn)一步下降。結(jié)果是，為了減小與心電信號有關(guān)的電信號的失真，并且減小輻射噪聲NG的影響，需要使電阻值RO包含在圖13中的B區(qū)域內(nèi)。即，需要使電阻值RO在例如 100MΩ以上。這里，一般箝位電路所使用的電阻元件的電阻值最大也不過是數(shù)ΜΩ左右，從而無法得到上述100ΜΩ以上的高阻抗。因此，在使用一般的電阻元件的情況下，與心電信號有關(guān)的電信號S的失真會變大，SN比會降低。對此，本實(shí)施方式的箝位電路55利用二極管 55B、55C的反向特性，實(shí)現(xiàn)了作為電阻值RO在100ΜΩ以上的高阻抗。具體而言，本實(shí)施方式中，根據(jù)心電電極19、24的大小而得到的與心電信號有關(guān)的電信號的電壓在1 2mV左右。這時(shí)，如圖12所示，若將二極管55B、55C面對面地相連接，則二極管55B、55C中的任一個(gè)二極管因反向特性而被施加1 2mV的反向電壓。另一方面，二極管55B、55C的擊穿電壓通常在IV左右。因此，由于反向電壓比擊穿電壓小得多， 從而在二極管55B、55C中不會流過電流。其結(jié)果是，二極管55B、55C起到作為例如100M Ω 以上的高阻抗元件的作用。從而，在本實(shí)施方式中，能夠檢測出失真小、且SN比高的良好的與心電信號有關(guān)的電信號S。此外，上述來自外部的輻射噪聲NG主要包括商用電源的噪聲(50Hz或60Hz)及其高次諧波(50Hz或60Hz的整數(shù)倍)。這里，由于商用電源的噪聲是同相地加在兩個(gè)心電電極19J4上的，因此通過差動(dòng)放大器31而互相抵消。除此以外的200Hz以上的噪聲則被心電信號濾波部討去除。因此，將心電信號濾波部討的截止頻率設(shè)定在200Hz以上的適當(dāng)值。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施方式3，能夠獲得與上述實(shí)施方式1大致相同的效果。另外，在利用心電電極19、24與生物體的電容耦合來檢測出與心電信號有關(guān)的電信號的情況下，當(dāng)從心電電極19、24來看心電信號檢測部53時(shí)的輸入阻抗較低時(shí)，與心電信號有關(guān)的電信號的頻率范圍中的損耗會變大，從而不能檢測出心電信號。而且，當(dāng)心電信號濾波電路M的輸入端子54A的基準(zhǔn)電位沒有被固定時(shí)，與心電信號有關(guān)的電信號的中心電位的變動(dòng)會變大，從而難以測量穩(wěn)定的心電信號。對此，在實(shí)施方式3中，由于利用箝位電路陽能夠固定心電信號濾波電路M的輸入端子54A的基準(zhǔn)電位，因此能夠減小與心電信號有關(guān)的電信號的中心電位的變動(dòng)。因而，SN比變高，能夠穩(wěn)定地檢測出與心電信號有關(guān)的電信號。另外，由于使用作為高阻抗元件的二極管55B、55C來構(gòu)成箝位電路55，并且將從箝位電路55的連接端來看心電信號檢測部53的輸入端時(shí)的阻抗設(shè)定為大于箝位電路55 的阻抗(電阻值R0)，因此能夠降低與心電信號有關(guān)的電信號的頻率范圍中的損耗。接下來，根據(jù)圖18和圖19，說明本發(fā)明的實(shí)施方式4。實(shí)施方式4中，對于與所述實(shí)施方式1相同的構(gòu)成要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號，并省略其說明。如圖18所示，本發(fā)明實(shí)施方式4的生物傳感器裝置61具有處理電路62。而且，該處理電路62與實(shí)施方式1的處理電路沈相同，大致由心電信號檢測部63、光電脈搏波信號檢測部32和運(yùn)算處理部36構(gòu)成。這里，心電信號檢測部63與實(shí)施方式1的心電信號檢測部27相同，包括后述的兩個(gè)心電信號濾波部64、基線變動(dòng)抑制部30和差動(dòng)放大部31。這里，心電信號濾波部64的輸入端子64A成為心電信號檢測部63的輸入端子，并分別與心電電極19、對相連接。另一方面，濾波部64的輸出端子64B分別經(jīng)由基線變動(dòng)抑制部30而與差動(dòng)放大部31的輸入端相連接。另外，心電信號濾波部64與例如實(shí)施方式3的心電信號濾波部討大致相同，由運(yùn)算放大器64C、第一、第二電阻64D、64E和第一、第二電容器64F、64G構(gòu)成Mllen-Key電路的低通濾波器。心電信號濾波部64設(shè)置在處理電路 62的輸入端側(cè)，減少與心電信號有關(guān)的電信號中的噪聲。箝位電路65與心電信號濾波部64的輸入端子64A相連接。該箝位電路部65由兩個(gè)箝位電路66、67構(gòu)成。這里，第一箝位電路66由作為第一直流恒壓源的接地66A、和在該接地66A與輸入端子64A之間連接的作為第一高阻抗元件的二極管66B構(gòu)成。這時(shí)，二極管66B的陽極與接地66A相連接，陰極與輸入端子64A相連接。因此，二極管66B對于電壓高于接地電壓的電信號具有反向特性，作為高阻抗具有例如100ΜΩ以上的電阻值R0。另一方面，第二箝位電路67由作為第二直流恒壓源的例如運(yùn)算放大器64C的驅(qū)動(dòng)電壓源67A、和在該驅(qū)動(dòng)電壓源67A與輸入端子64A之間連接的作為第二高阻抗元件的二極管67B構(gòu)成。這時(shí)，二極管67B的陽極與輸入端子64A相連接，陰極與驅(qū)動(dòng)電壓源67A相連接。因此，二極管67B對于電壓低于驅(qū)動(dòng)電壓源67A所產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)電壓Vcc的電信號具有反向特性，作為高阻抗具有例如100ΜΩ以上的電阻值R0。這里，將從箝位電路66、67的連接端來看心電信號檢測部53時(shí)的阻抗設(shè)定為大于箝位電路66、67的阻抗(電阻值R0)的值。具體而言，成為箝位電路66、67的阻抗的二極管 66B、67B的反向特性的電阻值RO比心電信號濾波部64的運(yùn)算放大器64C的同相端子(輸入端子)的輸入阻抗IGQ以上要小。箝位電路66、67將成為其連接端的輸入端子64A的基準(zhǔn)電位固定在驅(qū)動(dòng)電壓Vcc 與接地電壓之間預(yù)先決定的一定的電壓。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施方式4，能夠獲得與上述實(shí)施方式1、3大致相同的效果。特別是在實(shí)施方式4中，與心電信號濾波部64的輸入端子64A連接了多個(gè)箝位電路66、67。因此，能夠?qū)⑿碾娦盘枮V波部64的輸入端子64A的基準(zhǔn)電位設(shè)定為在第一箝位電路66的接地電壓與第二箝位電路67的驅(qū)動(dòng)電壓Vcc之間范圍內(nèi)的任意值。其結(jié)果是， 在考慮了例如用心電信號濾波部64的運(yùn)算放大器64C能夠放大的范圍以及與心電信號有關(guān)的電信號的大小等的情況下，能夠?qū)⑿碾娦盘枮V波部64的輸入端子64A的基準(zhǔn)電位設(shè)定為恰當(dāng)?shù)闹?。此外，在上述?shí)施方式3的箝位電路55中，兩個(gè)二極管55B、55C各自的陰極相互連接。但是，本發(fā)明不限于此，也可以是例如圖20所示的實(shí)施方式5中的箝位電路71那樣， 與接地71A相連接的兩個(gè)二極管71B、71C的陽極相互連接。另外，也可以將面對面的二極管 55B、55C或71B、71C作為一組，而串聯(lián)連接多組。上述實(shí)施方式3、5中的二極管55B、55C、 71B、71C也能夠適用于實(shí)施方式4中的箝位電路66、67的二極管66B、67B(高阻抗元件)。另外，在上述實(shí)施方式4的箝位電路66、67中，高阻抗元件采用單一二極管66B、 67B的結(jié)構(gòu)。但是，本發(fā)明不限于此，也可以是例如圖21所示的實(shí)施方式6中的箝位電路 81、82那樣，與接地81A、驅(qū)動(dòng)電壓源82A分別串聯(lián)連接多個(gè)二極管81B、82B，使得各二極管 81B、82B的正向相同。在這種情況下，相鄰的兩個(gè)二極管81B、82B的陰極和陽極分別連接。 從而，不僅二極管81B、82B的反向電流減小，還能夠容易地增大箝位電路81、82的電阻值。另外，在實(shí)施方式3 6中，作為高阻抗元件使用了二極管55B、55C、66B、67B、71B、 71C、81B、82B，但也可以將例如雙極型晶體管的基極與集電極短路從而利用基極-發(fā)射極
19之間的特性，還可以將場效應(yīng)晶體管的柵極與源極短路從而利用柵極-源極之間的特性， 來代替二極管 55B、55C、66B、67B、71B、71C、81B、82B。而且，作為高阻抗元件，也可以使用高電阻元件、高電阻半導(dǎo)體膜等。高電阻半導(dǎo)體膜的成膜有例如濺射法、CVD (化學(xué)氣相沉積)法、MBE (分子束外延)法、蒸鍍法等，但也可以使用其它成膜方法。作為高電阻半導(dǎo)體膜，有例如氧化物半導(dǎo)體膜，但也可以是其它高電阻半導(dǎo)體膜。另外，也可以使用硅、砷化鎵等形成絕緣體基板，并且降低該基板的電阻來形成高阻抗元件。作為降低基板電阻的方法，可以考慮采用通過例如熱擴(kuò)散法、離子注入法等在基板中添加雜質(zhì)的方法。另外，在實(shí)施方式4中，心電電極19、24與相同的箝位電路66、67連接。但是，本發(fā)明不限于此，也可以是兩個(gè)心電電極分別與不同的箝位電路連接。在這種情況下，與其中一個(gè)心電電極相連接的第一箝位電路的第一直流恒壓源、和與另一個(gè)心電電極相連接的第一箝位電路的第一直流恒壓源的電位可以互不相同。同樣，與其中一個(gè)心電電極相連接的第二箝位電路的第二直流恒壓源、和與另一個(gè)心電電極相連接的第二箝位電路的第二直流恒壓源的電位也可以互不相同。另外，箝位電路66、67的二極管66B、67B的電阻值RO也可以是互不相同的值。另外，在實(shí)施方式3、4中，用于去除輻射噪聲的心電信號濾波部M、64由包含高輸入阻抗的運(yùn)算放大器MC、64C的有源濾波器構(gòu)成，但也可以由省略了運(yùn)算放大器的無源濾波器構(gòu)成。另外，在實(shí)施方式3、4中，將實(shí)施方式1的心電電極19、24與作為放大電路部的心電信號濾波部M、64及箝位電路55、66、67連接。但是，本發(fā)明不限于此，也可以是將實(shí)施方式2的透光性心電電極43與放大電路部及箝位電路部連接。接下來，根據(jù)圖22和圖23，說明本發(fā)明的實(shí)施方式7。實(shí)施方式7中，對于與所述實(shí)施方式1相同的構(gòu)成要素，標(biāo)注相同的標(biāo)號，并省略其說明。如圖22所示，本發(fā)明實(shí)施方式7的生物傳感器裝置101中，將處理電路沈收納在第一殼體的內(nèi)部，該第一殼體是例如移動(dòng)式音樂播放器、移動(dòng)電話等移動(dòng)設(shè)備102的外殼 102A。該外殼102A用固定帶102B安裝在使用者的手臂等上。外殼102A中除了收納處理電路沈之外，還收納有心電電極對。而且，外殼102A中還設(shè)有絕緣膜25，該絕緣膜25與心電電極M相對且露出在外殼102A的表面上，在作為與使用者的皮膚相接觸的第一部位而與例如手臂表面相接觸。此時(shí)，外殼102A中內(nèi)置有從耳機(jī)103輸出音樂、聲音等的移動(dòng)式音樂播放器等功能。另一方面，透光性心電電極19、發(fā)光元件8、9和光接收元件10安裝在與外殼102A 分開設(shè)置的耳機(jī)103中。此時(shí)，耳機(jī)103具有安裝在雙耳上的揚(yáng)聲器外殼103A(圖中僅示出了單耳的情況)，且揚(yáng)聲器外殼103A構(gòu)成第二殼體。這些揚(yáng)聲器外殼103A具有內(nèi)置了揚(yáng)聲器等的耳機(jī)芯片10:3B，且用頭帶130C相互連接，揚(yáng)聲器外殼103A具有彈性而從兩側(cè)輕輕地夾住頭部。另外，將透光性心電電極19、發(fā)光元件8、9和光接收元件10收納在耳機(jī)103中安裝在使用者的一只耳朵上的揚(yáng)聲器外殼103A的內(nèi)部。此時(shí)，將透光性心電電極19、發(fā)光元件8、9和光接收元件10設(shè)置在揚(yáng)聲器外殼103A中例如使用者的耳垂前方部對應(yīng)的位置上。而且，揚(yáng)聲器外殼103A中還設(shè)有透光性絕緣膜20，該透光性絕緣膜20與透光性心電電極19相對且露出在揚(yáng)聲器外殼103A的表面上，在作為與使用者的皮膚相接觸的第二部位而與例如耳垂前方部相接觸。這時(shí)，將透光性心電電極19的面積設(shè)定為與心電電極M的面積大致相同。透光性心電電極19等經(jīng)由從外殼102A引出的電纜104而與外殼102A內(nèi)的處理電路26進(jìn)行電連接。這時(shí)，為了減小來自周圍環(huán)境和耳機(jī)103的輻射噪聲的影響，電纜104 最好由同軸線、對絞電纜等構(gòu)成，并且最好與將耳機(jī)103和移動(dòng)式聲音播放器等之間連接起來的電纜形成為一體。根據(jù)具有上述結(jié)構(gòu)的本發(fā)明實(shí)施方式7，能夠獲得與上述實(shí)施方式1大致相同的效果。另外，當(dāng)像實(shí)施方式1那樣使雙手的手指分別接觸心電電極19、M來測量心電信號時(shí)，由于使用者的姿勢是固定的，因此難以長時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行測量。而且，由于是有意識地去進(jìn)行測量，因此存在不能在無意識的情況下測量生物體變化的問題。而在實(shí)施方式7中，將處理電路沈收納在內(nèi)置有移動(dòng)式音樂播放器等功能的外殼 102A中，在耳機(jī)103中設(shè)置透光性心電電極19，并且通過電纜104將兩者進(jìn)行電連接。因此，使用者可以一邊聽音樂等、一邊進(jìn)行心電測量。從而，不需要專用的測量設(shè)備，且不需要有意識地進(jìn)行測量，就能連續(xù)地測量心電信號等。另外，由于是在耳朵和手臂之間測量心電信號，因此心電信號的電壓較大，對來自周圍環(huán)境的輻射噪聲和身體活動(dòng)噪聲的承受力強(qiáng)， 能夠穩(wěn)定地連續(xù)測量。另外，由于透光性心電電極19、透光性絕緣膜20、發(fā)光元件8、9和光接收元件10 裝載在耳機(jī)103的揚(yáng)聲器外殼103A中，因此與裝載在手臂上的情況相比，運(yùn)動(dòng)時(shí)的變動(dòng)較小，而且能夠在皮膚比手臂要薄的耳垂前方部檢測出與心電信號有關(guān)的電信號和與光電脈搏波信號有關(guān)的光檢測信號。因而，與在手臂等部位檢測出這些信號時(shí)相比，能夠減少運(yùn)動(dòng)時(shí)變動(dòng)所產(chǎn)生的噪聲，并且即使是在運(yùn)動(dòng)時(shí)，也能夠以高SN比連續(xù)地測量光電脈搏波、氧飽和度、心電等。由此，由于不僅能夠獲得心率數(shù)、心跳間隔波動(dòng)，還能獲得由氧飽和度和脈搏波傳輸時(shí)間求出的血壓波動(dòng)、血管年齡的信息，因此，能夠更加準(zhǔn)確地推測緊張或興奮的程度、運(yùn)動(dòng)給身體狀況帶來的變化。此外，由于發(fā)光元件8、9和光接收元件10設(shè)置在透光性心電電極19等的下方，且透光性心電電極19等的表面是平坦的，因此，運(yùn)動(dòng)時(shí)所生成的汗水或污垢不會堆積在發(fā)光元件8、9和光接收元件10上。由此，能夠穩(wěn)定地進(jìn)行測量，并且能夠保護(hù)發(fā)光元件8、9和光接收元件10免受外部的摩擦或沖擊。此外，實(shí)施方式7中，在移動(dòng)設(shè)備102的外殼102A中設(shè)有心電電極M，并且在耳機(jī)103的揚(yáng)聲器外殼103A中設(shè)有透光性心電電極19、透光性絕緣膜20、發(fā)光元件8、9和光接收元件10。但是，本發(fā)明不限于此，也可以例如在揚(yáng)聲器外殼103A中設(shè)置心電電極M， 并且在外殼102A中設(shè)置透光性心電電極19、透光性絕緣膜20、發(fā)光元件8、9和光接收元件 10。另外，也可以在外殼102A中僅收納處理電路沈，而在其中一個(gè)揚(yáng)聲器外殼103A中設(shè)置透光性心電電極19、透光性絕緣膜20、發(fā)光元件8、9和光接收元件10，并且在另外的部位而不是外殼102A中設(shè)置心電電極M，例如在另一個(gè)揚(yáng)聲器外殼103A中設(shè)置心電電極M。另外，在實(shí)施方式7中，在移動(dòng)設(shè)備102的外殼102A中設(shè)有心電電極24。但是，本發(fā)明不限于此，也可以例如圖M所示的變形例那樣，將心電電極M安裝到鼠標(biāo)111中，并且利用電纜104將鼠標(biāo)111和耳機(jī)(未圖示)之間相連接。該電纜104最好能夠安裝到鼠標(biāo)111上或從鼠標(biāo)111拆下來。此時(shí)，心電電極M設(shè)置在第一部位，即例如操作鼠標(biāo)111 的使用者的右手無名指所接觸的部分。也可以利用鼠標(biāo)外殼IllA作為第一殼體，從而將處理電路沈內(nèi)置在其內(nèi)部。此外，處理電路沈也可以作為處理程序而安裝在通過其它電纜 112而與鼠標(biāo)111相連接的計(jì)算機(jī)內(nèi)。由此，在計(jì)算機(jī)進(jìn)行操作時(shí)，不需要將移動(dòng)設(shè)備102
等安裝在手臂等上。另外，上述各實(shí)施方式的生物傳感器裝置1、41、51、61、101中設(shè)有分別發(fā)出不同波長范圍的檢測光的兩個(gè)發(fā)光元件8、9，舉出以此為例的情況，但本發(fā)明不限于此，發(fā)光元件的個(gè)數(shù)也可以在三個(gè)以上。另外，發(fā)光元件的個(gè)數(shù)也可以是一個(gè)。在發(fā)光元件的個(gè)數(shù)是一個(gè)的情況下，從生物傳感器裝置1、41、51、61、101中去掉利用氧化血紅蛋白和脫氧化血紅蛋白的吸收度的不同來測量氧飽和度的功能。另外，在上述各實(shí)施方式中，是用一個(gè)光接收元件10接收從發(fā)光元件8、9發(fā)出的不同波長范圍的兩個(gè)檢測光的反射光，并從與該接收的反射光相對應(yīng)的光檢測信號，提取出與發(fā)光元件8的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號、和與發(fā)光元件9的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號，以此為例，但本發(fā)明不限于此。也可以設(shè)置兩個(gè)光接收元件，從與其中一個(gè)光接收元件所接收的反射光相對應(yīng)的光檢測信號中，提取出與發(fā)光元件8的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號，并從與另一個(gè)光接收元件所接收的反射光相對應(yīng)的光檢測信號中，提取出與發(fā)光元件9的檢測光相對應(yīng)的光電脈搏波信號。另外，在上述各實(shí)施方式中，將發(fā)光元件8、9和光接收元件10設(shè)置在透光性心電電極19的下方，而該透光性心電電極19配置于殼體2的上表面左前側(cè)，以此為例，但本發(fā)明不限于此。也可以將發(fā)光元件8、9和光接收元件10設(shè)置在配置于殼體2的上表面右前側(cè)的心電電極的下方。在這種情況下，將配置于殼體2的上表面右前側(cè)的心電電極和絕緣膜作為透光性心電電極和透光性絕緣膜。另外，在上述各實(shí)施方式中，在基板7上利用透光性密封體18、42將發(fā)光元件8、9、 光接收元件10和表面安裝元器件11、12、13、17進(jìn)行密封，并在該透光性密封體18、42上設(shè)置透光性心電電極19、43和透光性絕緣膜20、46，但本發(fā)明不限于此。也可以在發(fā)光元件 8、9、光接收元件10和表面安裝元器件11、12、13、17的上方，設(shè)置由對發(fā)光元件8、9照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣樹脂(例如透明的絕緣樹脂)形成的透光板，并在該透光板的上表面設(shè)置透光性心電電極19、43和透光性絕緣膜20、46。在這種情況下，透光板可以在基板7上由支承構(gòu)件進(jìn)行支承，也可以安裝在通光口 4B內(nèi)或通光口 4B上，并通過粘接劑等與通光口 4B進(jìn)行固定。另外，在上述各實(shí)施方式中，將由恒流電路和高頻截止濾波電路構(gòu)成的發(fā)光元件驅(qū)動(dòng)電路14的表面安裝元器件11、12、13設(shè)置成包圍發(fā)光元件8、9，以此為例，但本發(fā)明不限于此。也可以將用來驅(qū)動(dòng)或控制發(fā)光元件8、9的其它表面安裝元器件、例如過電流保護(hù)電路的過電流保護(hù)元件、高頻截止濾波電路的高頻截止濾波元件、線圈、二極管、運(yùn)算放大器、開關(guān)元件、IC等設(shè)置成包圍發(fā)光元件8、9。在上述那樣設(shè)置其它表面安裝元器件的情況下，設(shè)定各表面安裝元器件在基板7上的布局，使得各表面安裝元器件的連接端子也設(shè)置于與發(fā)光元件8、9相對的位置上。另外，在上述各實(shí)施方式中，以移動(dòng)式生物傳感器裝置1、41、51、61、101為例，但本發(fā)明不限于此。例如，也可以將生物傳感器裝置分為檢測部分和運(yùn)算處理部分，將檢測部
22分形成作為移動(dòng)式裝置，而將運(yùn)算處理部分形成作為例如臺式裝置，其中，檢測部分具有發(fā)光元件8、9、光接收元件10、包圍發(fā)光元件8、9和光接收元件10的表面安裝元器件11、12、 13、17、周壁反射器16、透光性密封體18、透光性心電電極19及透光性絕緣膜20等檢測與心電信號有關(guān)的電信號和光檢測信號所需的構(gòu)成要素，運(yùn)算處理部分具有處理電路26(表面安裝元器件11、12、13、17除外)等對檢測部分所檢測出的與心電信號有關(guān)的心電信號及光檢測信號進(jìn)行信號處理從而進(jìn)行生物信息生成處理所需的構(gòu)成要素。在這種情況下，心電電極M和絕緣膜25可以設(shè)置在形成作為檢測部分的裝置上，也可以設(shè)置在形成作為運(yùn)算處理部分的裝置上。例如，當(dāng)將心電電極M和絕緣膜25設(shè)置在形成作為運(yùn)算處理部分的裝置上時(shí)，最好將心電電極M和絕緣膜25構(gòu)成為通過軟電線能夠與形成作為運(yùn)算處理部分的裝置相連接的電容耦合型心電電極探頭。另外，在上述各實(shí)施方式中，以設(shè)置兩個(gè)心電電極19、24的情況為例，但本發(fā)明不限于此。也可以設(shè)置三個(gè)以上的心電電極。另外，在上述各實(shí)施方式中，是使使用者雙手的大拇指與心電電極19J4上的絕緣膜20、46、25的接觸面20A、46A、25A相接觸，并從這些大拇指檢測出與心電信號有關(guān)的電信號和與光電脈搏波信號有關(guān)的光檢測信號，以此為例，但本發(fā)明不限于此。也可以從生物體的其他部位檢測出與心電信號有關(guān)的電信號和與光電脈搏波信號有關(guān)的光檢測信號。附圖標(biāo)記說明1、41、51、61、101 生物傳感器裝置7 基板8、9 發(fā)光元件(發(fā)光器)10 光接收元件(光接收器)11、12、13、17 表面安裝元器件16 周壁反射器19、43 透光性心電電極20、46 透光性絕緣膜20A、25A、46A 接觸面24 心電電極25 絕緣膜26 處理電路27 心電信號檢測部28,29,54,64 心電信號濾波部32 光電脈搏波信號檢測部36 運(yùn)算處理部55、71 箝位電路55B.71B 二極管(高阻抗元件)66,81 第一箝位電路66B、81B 二極管(第一高阻抗元件)67、82 第二箝位電路67B.82B 二極管(第二高阻抗元件)
102移動(dòng)設(shè)備
102A外殼(第一殼體)
103耳機(jī)
103A揚(yáng)聲器外殼(第二
104電纜
111鼠標(biāo)
IllA鼠標(biāo)夕卜殼(第一責(zé)
權(quán)利要求
1.一種生物傳感器裝置，其特征在于，包括用于檢測生物體的電信號的至少一對心電電極；設(shè)置在該至少一對心電電極上的絕緣膜，且該絕緣膜的與所述至少一對心電電極相抵接的面所相對的面成為與所述生物體相接觸的接觸面；向所述生物體照射光的發(fā)光器；接收該發(fā)光器所照射的光經(jīng)所述生物體反射后的光的光接收器；以及具有心電信號檢測部和光電脈搏波信號檢測部的處理電路，所述心電信號檢測部通過將所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大而生成心電信號，所述生物體的電信號是通過與所述絕緣膜的接觸面相接觸的所述生物體和所述至少一對心電電極的各心電電極之間的電容耦合而檢測出的，所述光電脈搏波信號檢測部基于所述發(fā)光器照射的光和所述光接收器接收的光，生成光電脈搏波信號，所述至少一對心電電極中的至少一個(gè)心電電極是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料形成的透光性心電電極，設(shè)置在該透光性心電電極上的絕緣膜是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料形成的透光性絕緣膜，經(jīng)由所述透光性心電電極和所述透光性絕緣膜，從所述發(fā)光器向所述生物體照射光，并且用所述光接收器接收經(jīng)所述生物體反射的光。
2.如權(quán)利要求1所述的生物傳感器裝置，其特征在于，所述發(fā)光器具有至少兩個(gè)發(fā)光元件，分別照射波長范圍互不相同的光。
3.如權(quán)利要求1所述的生物傳感器裝置，其特征在于，所述發(fā)光器、所述光接收器和構(gòu)成所述處理電路的元器件中的至少一部分元器件分別安裝在基板上，所述至少一部分元器件設(shè)置在所述發(fā)光器和所述光接收器各自的周圍，在所述發(fā)光器和所述光接收器各自的周圍形成有周壁反射器，利用在將所述至少一部分元器件安裝到所述基板上時(shí)所形成的焊角來反射光。
4.如權(quán)利要求1所述的生物傳感器裝置，其特征在于，所述至少一對心電電極的各心電電極與所述心電信號檢測部的輸入端子相連接，所述心電信號檢測部將通過所述生物體與所述至少一對心電電極的各個(gè)心電電極之間的電容耦合而檢測出的所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大，與該心電信號檢測部的輸入端子至少連接有一個(gè)箝位電路，該箝位電路具有至少一個(gè)高阻抗元件，將所述箝位電路的連接端的電位固定在一定的電位，并且使得從所述箝位電路的連接端來看所述心電信號檢測部時(shí)的阻抗大于所述箝位電路的阻抗。
5.如權(quán)利要求1所述的生物傳感器裝置，其特征在于，所述至少一對心電電極中的至少一個(gè)心電電極和所述處理電路收納在第一殼體內(nèi)，將與收納在該第一殼體內(nèi)的所述心電電極相對、且與生物體的第一部位相接觸的絕緣膜設(shè)置成露出在該第一殼體的表面，將收納在所述第一殼體內(nèi)的所述心電電極以外的其它心電電極收納在第二殼體內(nèi)，并且經(jīng)由從所述第一殼體引出的電纜而與所述處理電路進(jìn)行電連接，將與該其它心電電極相對、且與生物體的第二部位相接觸的其它絕緣膜設(shè)置成露出在所述第二殼體的表面。
6.如權(quán)利要求5所述的生物傳感器裝置，其特征在于，不僅將經(jīng)由電纜而與所述處理電路電連接的所述其它心電電極收納在所述第二殼體內(nèi)，還將向所述生物體的第二部位照射光的發(fā)光器、和接收該發(fā)光器照射的光經(jīng)所述生物體反射的光的光接收器收納在所述第二殼體內(nèi)，所述其它心電電極是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料形成的透光性心電電極，設(shè)置在該透光性心電電極上的所述其它絕緣膜是由對所述發(fā)光器照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料形成的透光性絕緣膜，經(jīng)由所述透光性心電電極和所述透光性絕緣膜，從所述發(fā)光器向所述生物體的第二部位照射光，并且用所述光接收器接收經(jīng)所述生物體的第二部位反射的光。
7. —種生物傳感器裝置，其特征在于，包括用于檢測生物體的電信號的至少一對心電電極；設(shè)置在該至少一對心電電極上的絕緣膜，且該絕緣膜的與所述至少一對心電電極相抵接的面所相對的面成為與所述生物體相接觸的接觸面；向所述生物體照射光的發(fā)光器；接收該發(fā)光器所照射的光經(jīng)所述生物體反射后的光的光接收器；以及具有心電信號檢測部和光電脈搏波信號檢測部的處理電路，所述心電信號檢測部通過將所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大而生成心電信號，所述生物體的電信號是通過與所述絕緣膜的接觸面相接觸的所述生物體和所述至少一對心電電極的各心電電極之間的電容耦合而檢測出的，所述光電脈搏波信號檢測部基于所述發(fā)光器照射的光和所述光接收器接收的光，生成光電脈搏波信號，所述發(fā)光器具有至少兩個(gè)發(fā)光元件，分別照射波長范圍互不相同的光， 所述至少一對心電電極中的至少一個(gè)心電電極是由對所述發(fā)光器的各發(fā)光元件照射的光的波長范圍具有透光性的導(dǎo)電材料形成的透光性心電電極，設(shè)置在該透光性心電電極上的絕緣膜是由對所述發(fā)光器的各發(fā)光元件照射的光的波長范圍具有透光性的絕緣材料形成的透光性絕緣膜，經(jīng)由所述透光性心電電極和所述透光性絕緣膜，從所述發(fā)光器的各發(fā)光元件向所述生物體照射光，并且用所述光接收器接收經(jīng)所述生物體反射的光，所述發(fā)光器的各發(fā)光元件、所述光接收器、和構(gòu)成所述處理電路的元器件中的至少一部分元器件分別安裝在基板上，所述至少一部分元器件設(shè)置在所述發(fā)光器的各發(fā)光元件和所述光接收器各自的周圍，在所述發(fā)光器的各發(fā)光元件和所述光接收器各自的周圍形成有周壁反射器，利用在將所述至少一部分元器件安裝到所述基板上時(shí)所形成的焊角來反射光，所述至少一對心電電極的各心電電極與所述心電信號檢測部的輸入端子相連接，所述心電信號檢測部將通過所述生物體與所述至少一對心電電極的各個(gè)心電電極之間的電容耦合而檢測出的所述生物體的電信號進(jìn)行差動(dòng)放大，與該心電信號檢測部的輸入端子至少連接有一個(gè)箝位電路，該箝位電路具有至少一個(gè)高阻抗元件，將所述箝位電路的連接端的電位固定在一定的電位，并且使得從所述箝位電路的連接端來看所述心電信號檢測部時(shí)的阻抗大于所述箝位電路的阻抗。
全文摘要
本發(fā)明提供一種生物傳感器裝置，該生物傳感器裝置在用于檢測與光電脈搏波信號有關(guān)的光檢測信號的發(fā)光元件(8、9)和光接收元件(10)上，設(shè)有通過電容耦合而檢測出與心電信號有關(guān)的電信號的透光性心電電極(19)和透光性絕緣膜(20)。當(dāng)使用者使手指與透光性絕緣膜(20)的接觸面(20A)相接觸時(shí)，利用透光性心電電極(19)檢測出與心電信號有關(guān)的電信號，同時(shí)利用光接收元件(10)接收從發(fā)光元件(8、9)照射到使用者的手指上的檢測光的反射光，從而檢測出與該反射光相對應(yīng)的光檢測信號。然后，從透光性心電電極(19)所檢測出的電信號等獲得心電信號，同時(shí)從光檢測信號獲得光電脈搏波信號，根據(jù)這些心電信號和光電脈搏波信號來生成生物信息。
文檔編號A61B5/0205GK102413761SQ20098015908
公開日2012年4月11日 申請日期2009年12月8日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月30日
發(fā)明者志牟田亨, 高橋英司 申請人:株式會社村田制作所