用于生物学特性的光学测量的传感器设备制造技术

一种设备，基底包括连接端口。基底包括用于实现基底的电路的迹线。电路连接至连接端口。光传感器机械地且电气地分别附接至基底的第一平面表面和电路。光源机械地且电气地分别附接至第一平面表面和电路。光源以第一距离横向于光传感器定位。光源的光信号以垂直于第一平面表面的角度从光源发出，并且反射器机械地附接至第一平面表面并且定位在光传感器与光源之间。光信号基本上被反射器反射离开光传感器。器。器。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于生物学特性的光学测量的传感器设备


[0001]本专利技术通常属于受检对象的生物学特性的光学测量的领域，并且涉及受检对象的血液相关参数的光学测量。具体而言，本专利技术涉及用于实现由检测器检测到的光学测量的某些特征的反射式血液测量的设备的结构。该结构提高了由检测器检测到的光学测量的信噪比。

技术介绍

[0002]大多数光学血液脉搏测量(例如，脉搏血氧测定)可以利用需要可安装在薄的身体部位/器官(例如，指尖或耳垂)的两个相对侧上的传感器设备的透射式测量技术来执行。与透射式测量技术相比，反射式测量技术使用位于组织同一侧的光源和光检测器。
[0003]然而，反射式血液测量技术存在各种优点，在某些应用中特别是在各种类型的可穿戴医疗设备(例如，医用手表或贴片)中，其可以被认为是优选的。反射式血液测量技术的优点中的一些包括对身体的几乎任何部位(包括厚的器官)进行光学测量的能力等。其他优点可以与反射式测量技术的降低的能量消耗有关。与要求光穿过器官的整个宽度的透射式技术相反，降低的能量消耗源于从组织层反射光所需的最小能量。
[0004]然而，可能存在与反射式测量技术相关的各种局限，例如低信噪比(SNR)和低AC/DC比。光检测器中作为从(毛细)血管反射的光波信号的光检测的结果的交流电(AC)可能源自心脏活动。光检测器中作为光波信号的光检测的结果的直流电(DC)可以是从受检器官组织的其他部分反射的光波信号和从不穿过受检组织的器官表面直接反射的光波信号的组合。
[0005]克服反射式测量技术的局限的尝试可以包括通过增加提供给光源的电流和/或通过增加光源的数目来增加辐射光的功率。增加辐射光的功率和/或增加光源的数目也可能导致测量的光信号中噪声分量的相应增加。测量的光信号中噪声分量的相应增加可能是由于基线DC分量的相应增加造成的，并且因此可能无法提供令人满意的结果。因此，需要改善通过反射式血液测量技术测量的光学信号的质量以提供较高的AC/DC比并且提高测量的光学信号的信噪比。

技术实现思路

[0006]本专利技术公开了采用反射式测量技术的针对对象的生物学特性的光学测量而设计的传感器设备的结构。反射式测量技术可以用于测量受检对象的活组织中的血液特性(例如，心率、血液参数和/或血液分析浓度/水平)。本文所公开的光学测量传感器设备及其结构通过在该结构中包括通过相对于传感器设备的光检测器单元以适当角度和距离定位的反射器进行的一个或更多个光发射器的入射光的反射来克服与传统测量设置相关的缺陷。适当选择一个或更多个光源相对于光反射器(或一个或更多个光反射器相对于光发射器)的方向和距离显著提高了测量光学信号的幅度、SNR比和AC/DC比。
[0007]通过适当设置设备的光发射器与光检测单元之间的距离以及其光检测器与反射
光照射方向之间的角度，可以显著改善通过反射式测量技术测量的光学信号。以这种方式，到达光检测器的光分量的大部分从被照射组织的灌注层(在本文中也称为远端组织层)被反射/散射，并且从被照射组织的未灌注层(本文也称为近表面组织层)反射/散射的光分量的大部分不到达检测器，并且因此不被测量。
[0008]因此，本专利技术的实施方式提供了由光检测单元检测到的光分量的大部分从包括血管的组织层散射，并且因此包含关于流过受检组织的血液的更多信息(即，光检测器中作为光检测的结果的脉动交流电(AC))。另一方面，由于从未灌注组织层反射/散射的许多光分量没有到达检测器并且因此没有被测量，因此光检测器中作为测量的光信号的光检测的结果的直流电(DC)显著降低，这提供了测量信号的SNR比和AC/DC比的显著增加。
[0009]在测量设备的可能测量设置中，根据一些可能的实施方式，使用至少一个光发射器和设备的结构来在受检组织上方发射一个或更多个预定波长范围的光。使用至少一个相邻定位的光检测器来检测从被照射组织反射的一个或更多个预定波长范围的光辐射。至少一个光发射器和至少一个光检测器以间隔开的关系布置以在它们之间获得特定距离，从而在它们各自的照射与检测方向之间获得特定角度。
[0010]在本文公开的设备构造的一些实施方式中，反射测量设备的光发射器与光检测器之间的特定距离和预定取向被配置成使得只有角度反射的预定范围内的光分量可以到达光检测器并对测量的光学信号有贡献。设备的构造通过其结构从而减少或在某些情况下基本上防止从器官表面(例如，角质层)直接反射而不穿过受检组织的任何层的直接反射的光分量和/或来自受检组织的未灌注的上层的反射散射的光分量等的收集。以上两种分量(直接表面反射和非灌注上层反射)是主要的DC分量。因此，这些分量的减少直接提高了AC/DC比。在本专利技术的一些其他示例性实施方式中，反射测量设备及其结构可以被配置成增加光发射。这样的构造可以延长发射光在给定组织层中的光路，从而增加光散射并提高收集从灌注组织层反射的光分量的概率。
[0011]在一些可能实施方式中，反射测量设备可以包括围绕光检测器布置的多个光发射器(例如，2、3或4或更多个)。从光发射器中的每一个发射的光被反射离开光检测器的方向。然而，注意，在一些实施方式中，可以使用单个光发射器以可接受的良好结果配置反射测量设备。此外，在本专利技术的可能实施方式中，当光检测器相对于设备的光发射器的方向和距离可以在测量设备的特定距离和预定测量的可接受范围内时，可以使用若干个光检测器来收集从受检组织反射的光分量。
[0012]本专利技术的实施方式可以用于实现佩戴在对象的身体部位的一部分例如但不限于胸片、头颈、躯干或四肢上(例如在手腕上，如手表)的可佩戴设备。
[0013]由本专利技术的测量设备测量的生物学特性可以包括心率、血流量、动脉血氧饱和度以及各种血液相关参数，例如物质/分析物(例如糖、胆固醇、血红蛋白、胆红素)在血液中的浓度、心脏参数等。因此，在一些可能实施方式中，光发射器被配置成以针对能够确定对象的一种或更多种生物学特性选择的多个波长照射受检组织。
[0014]本主题公开了一种设备，该设备具有包括连接端口的基底。基底包括用于实现基底的电路的迹线。电路连接至连接端口。光传感器机械地且电气地分别附接至基底的第一平面表面和电路。光发射器机械地且电气地分别附接至第一平面表面和电路。光发射器以第一距离横向于光传感器定位。光发射器以垂直于第一平面表面的角度发射光信号，所述
光信号被机械地附接至第一平面表面并且定位在光传感器与光发射器之间的反射器反射。光信号基本上被反射器反射离开光传感器。反射器的截面的轮廓是线性轮廓、凹形轮廓、凸形轮廓和抛物线轮廓中的至少一种。
[0015]光发射器与光发射器之间的第一距离可以响应于反射由光发射器发射的光的反射器的轮廓而建立。光发射器可以包括透镜，该透镜被配置成以垂直于第一平面表面的角度准直光发射器的光信号。光发射器可以包括偏移透镜，该偏移透镜被配置成以远离垂直于第一平面表面的角度的第二角度准直光发射器的光信号。光发射器可以包括透镜，该透镜被配置成使光发射器的光信号偏振。光发射器可以包括棱镜，该棱镜被配置成反射光发射器的光信号。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种设备，所述设备包括：包括连接端口的基底，其中，所述基底包括用于实现所述基底的电路的迹线，其中，所述电路连接至所述连接端口；光传感器，机械地且电气地分别附接至所述基底的第一平面表面和所述电路；光源，其中，所述光源机械地且电气地分别附接至所述第一平面表面和所述电路，其中，所述光源以第一距离横向于所述光传感器定位，其中，所述光源的光信号以垂直于所述第一平面表面的角度从所述光源发出；以及反射器，所述反射器机械地附接至所述第一平面表面并且定位在所述光传感器与所述光源之间，其中，所述光信号基本上被所述反射器反射离开所述光传感器。2.根据权利要求1所述的设备，其中，所述反射器的表面的垂直于所述第一平面表面的截面的轮廓是线性轮廓、凹形轮廓、凸形轮廓和抛物线轮廓中的至少一种。3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光传感器与光源之间的所述第一距离响应于围绕所述光传感器的所述反射器的轮廓而建立。4.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光源包括透镜，所述透镜被配置成以垂直于所述第一平面表面的角度准直所述光源的所述光信号。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光源包括偏移透镜，所述偏移透镜被配置成以远离垂直于所述第一平面表面的角度的第二角度准直所述光源的所述光信号。6.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光源包括透镜，所述透镜被配置成以垂直于所述第一平面表面的第三角度使所述光源的所述光信号偏振。7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述光源包括棱镜，所述棱镜被配置成以垂直于所述第一平面表面的角度反射所述光源的所述光信号。8.根据权利要求3所述的设备，还包括：第二反射器，其中，所述第二反射器围绕所述反射器；第二光源，其中，所述第二光源机械地且电气地分别附接至所述第一平面表面和所述电路，其中，所述第二光源...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿勒克，
申请(专利权)人：生命跳动科技有限公司，
类型：发明
国别省市：