WO2013027359A1

WO2013027359A1 - 生体センサ

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Publication number: WO2013027359A1
Application number: PCT/JP2012/005065
Authority: WO
Inventors: 亨志牟田; 康生藤井
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2011-08-19
Filing date: 2012-08-09
Publication date: 2013-02-28
Anticipated expiration: 2014-02-19
Also published as: EP3056143B1; JP5692390B2; EP3056143A1; US20140163342A1; JPWO2013027359A1; CN103747723B; EP2745771A4; US10314526B2; US9592000B2; CN103747723A; EP2745771A1; EP2745771B1; US20180008177A1

Abstract

　生体センサ（１００）は、配線基板（１６０）の主面（１６０ａ）に配置された発光素子（１２１，１２２）及び受光素子（１２３）と、発光素子封止部（１７１）と受光素子封止部（１７２）との間に設けられる遮光部（１７３）と、遮光部（１７３）を介して配線基板（１６０）と平行に設けられる透光性を有する基材（１５１）と、発光素子封止部（１７１）、受光素子封止部（１７２）及び遮光部（１７３）と基材（１５１）とを接着する透光性を有する接着層（１８０）と、基材（１５１）の主面（１５０ａ）に設けられる第１の心電電極（１３０）を備える。接着層（１８０）及び基材（１５１）それぞれの両端部（１８４，１８５，１５４，１５５）は、配線基板（１６０）の主面（１６０ａ）の法線方向（１０）から見た場合に、受光素子封止部（１７２）及び発光素子封止部（１７１）と重ならないように配置されている。

Description

生体センサ

　本発明は、生体信号を取得する生体センサに関する。

　近年、健康の管理や維持・増進に対する人々の関心が高まっている。そこでは、人々がより簡単に脈拍や心電などの生体情報を得られることが望まれている。ところで、従来から、血中のヘモグロビンが可視光～赤外光を吸収する特性を利用して、指等の生体を透過、又は生体に反射した光の強度変化を光電脈波信号として取得する脈拍計やパルスオキシメータが知られている。

　ここで、特許文献１には、生体用電極とオキシメータプローブの両方の機能を持たせた生体情報測定用センサが開示されている。この生体情報測定用センサによれば、心電図と血液中の血色素の酸素飽和度とを同時に測定することができる。より具体的には、この生体情報測定用センサは、高分子フィルム上に取り付けられた電極素子と、該電極素子上に所定の間隔を介して接着固定された発光素子としてのＬＥＤ及び受光素子としてのＰＤと、各素子を被覆する導電性透明ゲルとしてのＡＭＰＳとを備えている。このような構成を有することにより、センサを生体の皮膚の表面に接したときに、電極素子は導電性のあるＡＭＰＳを介して皮膚に接することにより、通常の電極素子としての機能を得ることができる。また、ＬＥＤ及びＰＤは透明なＡＭＰＳを介して皮膚に接するため、オキシメータプローブの機能を得ることができる。

実開平６－２９５０４号公報

　上述したように、特許文献１記載の生体情報測定用センサでは、発光素子（ＬＥＤ）と受光素子（ＰＤ）とが導電性透明ゲル（ＡＭＰＳ）で覆われており、ＬＥＤ及びＰＤは透明なＡＭＰＳを介して生体の皮膚に接する。そのため、測定時には、ＬＥＤから出射された光（検出光）の一部が透明なＡＭＰＳを通して直接ＰＤに到達するおそれがある。通常、このようにＬＥＤから出射され、生体を透過することなく、又は生体に反射されることなくＰＤに到達する光（迷光）は、その光の強度が、生体を透過した光、又は生体によって反射された光の強度と比較して大きい。そのため、本来検出したい光、すなわち生体を透過した光、又は生体によって反射された光が迷光（ノイズ）に埋もれてしまいＳ／Ｎ比が低下するおそれがある。

　本発明は、上記問題点を解消する為になされたものであり、光電脈波信号を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能な生体センサを提供することを目的とする。

　本発明に係る生体センサは、配線基板と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、配線基板の主面に形成され、発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、配線基板の主面に形成され、受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、発光素子封止部と受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、遮光部を介して配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部との間に設けられ、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層と、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子及び受光素子と重ならないように基材の主面に取り付けられ、生体の電位を測定する平面電極とを備え、接着層及び基材それぞれの受光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、受光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする。

　本発明に係る生体センサによれば、平面電極の表面に指などの生体を接触させた場合、発光素子から出射された光が、発光素子封止部、接着層、及び基材を介して生体に入射される。そして、生体を透過又は生体により反射された光は、基材、接着層、及び受光素子封止部を介して受光素子によって受光される。これにより、生体の光電脈波信号が取得される。同時に、平面電極に接触された生体の電位が、該平面電極によって検出される。

　ここで、本発明に係る生体センサによれば、発光素子封止部と受光素子封止部との間に遮光部が設けられている。よって、発光素子から直接受光素子に入射される光は、該遮光部によって遮断される。また、本発明に係る生体センサによれば、接着層及び基材それぞれの受光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、受光素子封止部と重ならないように配置されている。そのため、接着層及び基材の中を伝搬し、該接着層及び基材それぞれの端部から出射される迷光が、受光素子封止部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、接着層及び基材の中を通って受光される迷光を低減することができる。以上の結果、光電脈波信号を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　また、本発明に係る生体センサでは、接着層及び基材それぞれの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されていることが好ましい。

　このようにすれば、発光素子から出射された光が、発光素子封止部から接着層及び基材それぞれの端部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、接着層及び基材の中を通って伝達される迷光をより低減することが可能となる。

　本発明に係る生体センサは、配線基板と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、配線基板の主面に形成され、発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、配線基板の主面に形成され、受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、発光素子封止部と受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、遮光部を介して配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部との間に設けられ、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層と、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子及び受光素子と重ならないように基材の主面に取り付けられ、生体の電位を測定する平面電極とを備え、接着層及び基材それぞれの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする。

　ここで、本発明に係る生体センサによれば、発光素子封止部と受光素子封止部との間に遮光部が設けられている。よって、発光素子から直接受光素子に入射される光は、該遮光部によって遮断される。また、本発明に係る生体センサによれば、接着層及び基材それぞれの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されている。そのため、発光素子から出射された光が、発光素子封止部から接着層及び基材それぞれの端部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、接着層及び基材の中を通って伝達される迷光をより低減することが可能となる。以上の結果、光電脈波を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　本発明に係る生体センサは、配線基板と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、配線基板の主面に形成され、発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、配線基板の主面に形成され、受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、発光素子封止部と受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、遮光部を介して配線基板と平行に設けられる透光性を有するカバーとを備え、カバーの受光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、受光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする。

　本発明に係る生体センサによれば、カバーの表面に指などの生体を接触させた場合、発光素子から出射された光が、発光素子封止部及びカバーを介して生体に入射される。そして、生体を透過又は生体により反射された光は、カバー及び受光素子封止部を介して受光素子によって受光される。これにより、生体の光電脈波信号が取得される。ここで、本発明に係る生体センサによれば、発光素子封止部と受光素子封止部との間に遮光部が設けられている。よって、発光素子から直接受光素子に入射される光は、該遮光部によって遮断される。また、本発明に係る生体センサによれば、カバーの受光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、受光素子封止部と重ならないように配置されている。そのため、カバーの中を伝搬し、該カバーの端部で反射された迷光が、受光素子封止部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、カバーの中を通って受光される迷光を低減することができる。以上の結果、光電脈波を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　また、本発明に係る生体センサでは、カバーの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されていることが好ましい。

　このようにすれば、発光素子から出射された光が、発光素子封止部からカバーの端部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、カバーの中を通って伝達される迷光をより低減することが可能となる。

　本発明に係る生体センサは、配線基板と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、配線基板の主面に形成され、発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、配線基板の主面に形成され、受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、発光素子封止部と受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、遮光部を介して配線基板と平行に設けられる透光性を有するカバーとを備え、カバーの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする。

　本発明に係る生体センサによれば、カバーの表面に指などの生体を接触させた場合、発光素子から出射された光が、発光素子封止部及びカバーを介して生体に入射される。そして、生体を透過又は生体により反射された光は、カバー及び受光素子封止部を介して受光素子によって受光される。これにより、生体の光電脈波信号が取得される。ここで、本発明に係る生体センサによれば、発光素子封止部と受光素子封止部との間に遮光部が設けられている。よって、発光素子から直接受光素子に入射される光は、該遮光部によって遮断される。また、本発明に係る生体センサによれば、カバーの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されている。そのため、発光素子から出射された光が、発光素子封止部からカバーの端部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、カバーの中を通って受光される迷光を低減することができる。以上の結果、光電脈波を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　特に、本発明に係る生体センサでは、カバーの受光素子側の端部の側面が、受光素子の受光部と受光素子封止部の開口部の周縁部とを結ぶ仮想線と交わらないように配置されていることが好ましい。

　このようにすれば、カバーの端部で反射された迷光が、より受光素子封止部に入射し難くなる。よって、生体を透過せずに、カバーの中を通って受光される迷光をより効果的に低減することが可能となる。

　また、本発明に係る生体センサでは、カバーの発光素子側の端部の側面が、発光素子の発光部と発光素子封止部の開口部の周縁部とを結ぶ仮想線と交わらないように配置されていることが好ましい。

　このようにすれば、発光素子から出射された光が、発光素子封止部からカバーの端部により入射し難くなる。よって、生体を透過せずに、カバーの中を通って伝達される迷光をより効果的に低減することが可能となる。

　本発明に係る生体センサは、配線基板と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、配線基板の主面に形成され、発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、配線基板の主面に形成され、受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、発光素子封止部と受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、遮光部を介して配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部との間に設けられ、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層とを備え、接着層及び基材それぞれの受光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、受光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする。

　本発明に係る生体センサによれば、発光素子封止部と受光素子封止部との間に遮光部が設けられている。よって、発光素子から直接受光素子に入射される光は、該遮光部によって遮断される。また、本発明に係る生体センサによれば、接着層及び基材それぞれの受光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、受光素子封止部と重ならないように配置されている。そのため、接着層及び基材の中を伝搬し、該接着層及び基材それぞれの端部から出射される迷光が、受光素子封止部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、接着層及び基材の中を通って受光される迷光を低減することができる。以上の結果、光電脈波信号を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　本発明に係る生体センサは、配線基板と、配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、配線基板の主面に形成され、発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、配線基板の主面に形成され、受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、発光素子封止部と受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、遮光部を介して配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部との間に設けられ、基材と、遮光部、及び／又は、発光素子封止部、受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層とを備え、接着層及び基材それぞれの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする。

　本発明に係る生体センサによれば、発光素子封止部と受光素子封止部との間に遮光部が設けられている。よって、発光素子から直接受光素子に入射される光は、該遮光部によって遮断される。また、本発明に係る生体センサによれば、接着層及び基材それぞれの発光素子側の端部が、配線基板の主面の法線方向から見た場合に、発光素子封止部と重ならないように配置されている。そのため、発光素子から出射された光が、発光素子封止部から接着層及び基材それぞれの端部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、接着層及び基材の中を通って伝達される迷光をより低減することが可能となる。以上の結果、光電脈波を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　本発明によれば、光電脈波信号を取得する生体センサにおいて、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

第１実施形態に係る生体センサの縦断面図である。第１実施形態に係る生体センサを構成するセンサユニットの平面図である。比較例に係る生体センサの構成を示す平面図である。受光素子を基準とした基材の端面位置と、受光される迷光量との関係を示すグラフである。第２実施形態に係る生体センサの縦断面図である。第２実施形態の変形例に係る生体センサの縦断面図である。

　以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、各図において、同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。

　（第１実施形態）
　まず、図１～図３を併せて用いて、第１実施形態に係る生体センサ１００の構成について説明する。図１は、生体センサ１００の縦断面図である。図２は、生体センサ１００を構成するセンサユニット１１０の平面図である。なお、図１では、図２のＩ－Ｉに沿った断面が示されている。

　生体センサ１００は、指先などで触れることにより、例えば、心電、脈拍、酸素飽和度などの生体情報を同時に検出（計測）するセンサである。生体センサ１００は、血中ヘモグロビンの吸光特性を利用して、脈拍や酸素飽和度などを光学的に計測すると同時に、２つの電極１３０，１４０を用いて心臓の活動に伴って発生する電位の変化（心電）を電気的に計測する。

　生体センサ１００は、２つの発光素子１２１，１２２、受光素子１２３、第１の心電電極１３０、第２の心電電極１４０、基材１５１，１５２、配線基板１６０、封止部１７０、及び、接着層１８０を備えて構成されている。

　第２の心電電極１４０、及び基材１５２は、一体的に構成されている。基材１５２は、矩形状に形成され、その主面上に第２の心電電極１４０が設けられている。第２の心電電極１４０は、基材１５２よりも輪郭が小さい矩形状に形成されている。基材１５２は、樹脂等の素材から形成することができる。なお、基材１５２は、透光性を有していなくてもよい。

　２つの発光素子１２１，１２２、受光素子１２３、第１の心電電極１３０、基材１５１，配線基板１６０、封止部１７０、及び、接着層１８０は、一体的に構成されている。以下、この一体的に構成されたユニットを便宜上、センサユニット１１０と呼ぶ。このセンサユニット１１０は、略直方体状に形成されている。図１においては、説明のために、相対的に高さ方向の寸法を拡大して描いている。

　発光素子１２１，１２２と受光素子１２３とは、矩形に形成された配線基板１６０の主面１６０ａに実装されている。発光素子１２１，１２２は、主面１６０ａ上の一方の端部に、配線基板１６０の短手方向に並んで配置されている。一方、受光素子１２３は、主面１６０ａ上の他方の端部に配設されている。発光素子１２１，１２２と受光素子１２３との間の距離は、例えば４～２０ｍｍ程度に設定される。

　２つの発光素子１２１，１２２それぞれは、血中酸素飽和度を示す酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの存在比を得るために、異なる波長の光を出射する。例えば、一方の発光素子１２１は、酸化ヘモグロビンの吸光係数が高い赤外光付近の光を出射する。他方の発光素子１２２は、還元ヘモグロビンの吸光係数が高い赤色光付近の光を出射する。

　発光素子１２１，１２２としては、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ、又は共振器型ＬＥＤ等を用いることができる。受光素子１２３としては、フォトダイオード又はフォトトランジスタ等が好適に用いられる。

　封止部１７０は、配線基板１６０の主面１６０ａ上に直方体状に形成されており、発光素子１２１，１２２を封止する発光素子封止部１７１、受光素子１２３を封止する受光素子封止部１７２、及び遮光部１７３から構成されている。

　発光素子封止部１７１は、透光性樹脂を用いて、横断面が略楕円弧の柱状に形成され、発光素子１２１，１２２を封止している。発光素子封止部１７１は、封止部１７０の発光素子１２１，１２２側の側面１７０ａに露出している。また、受光素子封止部１７２は、透光性樹脂を用いて、横断面が略楕円弧の柱状に形成され、受光素子１２３を封止している。受光素子封止部１７１は、封止部１７０の受光素子１２３側の側面１７０ｂに露出している。ここで、発光素子封止部１７１及び受光素子封止部１７２を形成する透光性樹脂としては、例えば、透明なエポキシ樹脂等が用いられる。

　遮光部１７３は、配線基板１６０の主面１６０ａ上に、発光素子封止部１７１と受光素子封止部１７２との間の領域、及び、発光素子封止部１７１と受光素子封止部１７２の周囲の領域に遮光性を有する樹脂が充填されることによって形成される。なお、遮光部１７３には、カーボンブラック等の遮光性のある粉末を含有するエポキシ樹脂等が好適に用いられる。

　発光素子封止部１７１、受光素子封止部１７２、及び遮光部１７３それぞれの上方の面は、封止部１７０の上面１７０ｅを画している。封止部１７０の上面１７０ｅには、矩形状に形成された基材１５１が、接着層１８０によって接着されている。基材１５１の裏面１５１ｂが、配線基板１６０の主面１６０ａと対向した状態で接着される。基材１５１と接着層１８０とは、同一の形状に形成され、重なり合うように配設される。

　接着層１８０の発光素子１２１，１２２側の端部１８４及び基材１８０の発光素子１２１，１２２側の端部１５４は、配線基板１６０の主面１６０ａの法線方向１０から見た場合に、発光素子封止部１７１の開口部１７１ａと重ならない位置に配置されている。

　また、接着層１８０の受光素子１２３側の端部１８５及び基材１８０の受光素子１２３側の端部１５５は、上記法線方向１０から見たときに、受光素子封止部１７２の開口部１７２ａと重ならない位置に配置されている。

　接着層１８０は、例えば、アクリル系の樹脂等によって形成することができる。なお、接着層１８０が発光素子封止部１７１の開口部１７１ａ及び受光素子封止部１７２の開口部１７２ａにかからない場合には、基材１５１及び接着層１８０は、透光性を有していなくてもよい。

　第１の心電電極１３０は、矩形の薄膜状に形成され、基材１５１の主面１５１ａ上に配置されている。第１の心電電極１３０は、配線基板１６０の主面１６０ａの法線方向１０から見て、発光素子１２１，１２２と受光素子１２３との間に位置している。また、第１の心電電極１３０は、上記法線方向１０から見た場合に、発光素子１２１，１２２並びに受光素子１２３、及び、開口部１７１ａ，１７２ａと重ならない位置に配置されている。

　ここで、図３及び図４を併せて参照して、受光素子１２３及び開口部１７２ａに対する基材１５１、及び接着層１８０の端部１５５，１８５の位置と、受光される迷光量との関係について説明する。図３（ａ）～（ｄ）は、比較例に係るセンサユニット１１１～１１４の構成を示す平面図である。図４は、受光素子１２３の位置を基準とした端部１５５，１８５の位置と、受光される迷光量との関係を示すグラフである。

　センサユニット１１１～１１４では、基材１５１の端部１５４、及び接着層１８０の端部１８４は、重なり合っている。センサユニット１１１～１１４では、発光素子１２１，１２２側の各端部１５４，１８４は、封止部１７０の側面１７０ａまで達している。

　また、センサユニット１１１～１１４では、基材１５１の端部１５５、及び接着層１８０の端部１８５は、重なり合っている。各センサユニット１１１～１１４では、受光素子１２３及び開口部１７２ａに対する端部１５５，１８５の位置が異なる。

　センサユニット１１１では、端部１５５，１８５が、封止部１７０の側面１７０ｂと一致している。センサユニット１１１の端部１５５，１８５は、受光素子１２３の中央を基準とした場合に、方向１１の位置Ｘが＋２ｍｍとなるように配置されている。なお、方向１１は、発光素子１２１，１２２と受光素子１２３とを結ぶ方向であり、図３において、受光素子１２３の中央から側面１７０ｂ側（図面右側）をプラス方向とした。

　また、センサユニット１１２では、端部１５５，１８５が、受光素子１２３の中央上方に位置し、位置Ｘが０ｍｍとなるように配置されている。センサユニット１１３では、端部１５５，１８５が、受光素子１２３の中央より図面左側に位置し、位置Ｘが－１ｍｍとなるように配置されている。センサユニット１１４では、端部１５５，１８５が、受光素子１２３の中央より図面左側に位置し、位置Ｘが－２ｍｍとなるように配置されている。

　ここで、受光素子１２３を基準とした端部１５５，１８５の位置と、受光される迷光量との関係を図４に示す。図４のグラフでは、横軸が位置Ｘ（ｍｍ）を示している。一方、縦軸は、相対迷光量（％）であり、センサユニット１１２（Ｘ＝０ｍｍ）の迷光量を１００とした場合の、上記各センサユニット１１１～１１４の相対的な迷光量を示している。図４のグラフに示されるように、位置Ｘの絶対値、すなわち受光素子１２３から端部１５５，１８５までの距離が大きくなるほど相対迷光量が小さくなる傾向がある。また、距離が同じであっても、センサユニット１１１とセンサユニット１１４とでは、センサユニット１１４の方が相対迷光量が小さくなる。

　この理由は、センサユニット１１４では、基材１５１の端部１５５及び接着層１８０の端部１８５が、受光素子封止部１７２の開口部１７２ａと重ならない位置に配置されているため、基材１５１及び接着層１８０を伝搬して端部１５５，１８５に達した迷光が、受光素子封止部１７２に入射し難くなるためである。

　本実施形態に係る生体センサ１００によれば、第１の心電電極１３０の表面に指先を接触させた際に、発光素子１２１，１２２から出射された光が、発光素子封止部１７１を通して指先に入射される。そして、指先を透過した光は、受光素子封止部１７２を通して受光素子１２３によって受光される。これにより、指先の光電脈波信号が取得される。同時に、第１の心電電極１３０に接触された指先の電位、及び、第２の心電電極１４０に接触された指先の電位それぞれが検出される。

　一方、本実施形態に係る生体センサ１００によれば、基材１５１及び接着層１８０それぞれの受光素子１２３側の端部１５５，１８５が、配線基板１６０の主面１６０ａの法線方向１０から見た場合に、受光素子封止部１７２と重ならないように配置されている。そのため、基材１５１及び接着層１８０の中を伝搬し、該基材１５１及び接着層１８０それぞれの端部１５５，１８５から出射される迷光が、受光素子封止部１７２に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、基材１５１及び接着層１８０の中を通って受光される迷光を低減することができる。

　また、本実施形態に係る生体センサ１００では、基材１５１及び接着層１８０それぞれの発光素子１２１，１２２側の端部１５４，１８４が、配線基板１６０の主面１６０ａの法線方向１０から見た場合に、発光素子封止部１７１と重ならないように配置されている。そのため、発光素子１２１，１２２から出射された光が、発光素子封止部１７１から接着層１８０及び基材１５１それぞれの端部１５４，１８４に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、接着層１８０及び基材１５１の中を通って伝達される迷光をより低減することが可能となる。

　以上の結果、本実施形態に係る生体センサ１００によれば、光電脈波及び生体の電位（心電）を同時に取得する生体センサ１００において、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　ここで、本実施形態では、光電脈波及び心電を同時に取得する構成としたが、心電を取得しない場合、すなわち光電脈波のみを計測する場合には、第１の心電電極１３０及び第２の心電電極１４０は必要ではなくなるため、当該第１の心電電極１３０及び第２の心電電極１４０を省略することができる。

　（第２実施形態）
　次に、図５を参照して、第２実施形態に係る生体センサ２００の構成について説明する。図５は、生体センサ２００の縦断面である。

　生体センサ２００は、指先などで触れることにより、例えば、脈拍、酸素飽和度などの生体情報を検出（計測）するセンサである。生体センサ２００は、血中ヘモグロビンの吸光特性を利用して、脈拍や酸素飽和度などを光学的に計測する。

　そのため、生体センサ２００は、２つの発光素子２２１，２２２、受光素子２２３、配線基板２６０、封止部２７０、及びカバー２９０を備えて構成されている。

　配線基板２６０は、帯状に形成されている。配線基板２６０には、発光素子２２１，２２２、受光素子２２３、封止部２７０、及びカバー２９０が一体的に構成されている。以下、この一体的に構成されたユニットを便宜上、センサユニット２１０と呼ぶ。このセンサユニット２１０は、略直方体状に形成されている。図５においては、説明のために、相対的に高さ方向の寸法が拡大されて描かれている。なお、センサユニット２１０は、例えば、不透明樹脂からなる筐体９００に形成された矩形の孔に嵌め込まれて接着されることにより、筐体９００に取り付けられている。なお、例えば、板状の固定部材を用いて、センサユニット２１０を配線基板２６０の背面から押さえて固定する構成としてもよい。

　発光素子２２１，２２２と受光素子２２３とは、矩形に形成された配線基板２６０の主面２６０ａに実装されている。発光素子２２１，２２２は、主面２６０ａ上の一方の端部に、配線基板２６０の短手方向に並んで配設されている。一方、受光素子２２３は、主面２６０ａ上の他方の端部に配設されている。発光素子２２１，２２２と受光素子２２３との間の距離は、例えば４～２０ｍｍ程度に設定される。

　２つの発光素子２２１，２２２それぞれは、血中酸素飽和度を示す酸化ヘモグロビンと還元ヘモグロビンとの存在比を得るために、異なる波長の光を出射する。例えば、一方の発光素子２２１は、酸化ヘモグロビンの吸光係数が高い赤外光付近の光を出射する。他方の発光素子２２２は、還元ヘモグロビンの吸光係数が高い赤色光付近の光を出射する。

　発光素子２２１，２２２としては、ＬＥＤ、ＶＣＳＥＬ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ　Ｃａｖｉｔｙ　Ｓｕｒｆａｃｅ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　ＬＡＳＥＲ）、又は共振器型ＬＥＤ等を用いることができる。受光素子２２３としては、フォトダイオード又はフォトトランジスタ等が好適に用いられる。

　封止部２７０は、配線基板２６０の主面２６０ａ上に直方体状に形成され、発光素子２２１，２２２を封止する発光素子封止部２７１、受光素子２２３を封止する受光素子封止部２７２、及び遮光部２７３から構成されている。

　発光素子封止部２７１は、透光性樹脂によって円柱状に形成され、発光素子２２１，２２２を封止している。また、受光素子封止部２７２は、透光性樹脂によって円柱状に形成され、受光素子２２３を封止している。発光素子封止部２７１及び受光素子封止部２７２を形成する透光性樹脂としては、例えば、透明なエポキシ樹脂等が用いられる。

　遮光部２７３は、配線基板２６０の主面２６０ａ上に、発光素子封止部２７１と受光素子封止部２７２との間の領域、及び、発光素子封止部２７１と受光素子封止部２７２の周囲の領域に遮光性を有する樹脂が充填されることによって形成される。この遮光部２７３は、封止部２７０の４方の側面を画している。なお、遮光部２７３には、例えば、カーボンブラック等の遮光性のある粉末を含有するエポキシ樹脂等が好適に用いられる。

　上述した発光素子封止部２７１、受光素子封止部２７２、及び遮光部２７３それぞれの上面は、封止部２７０の上面２７０ｅを画している。封止部２７０の上面２７０ｅには、透光性を有するカバー２９０が取り付けられている。すなわち、封止部２７０（遮光部２７３）を介して配線基板２６０と平行にカバー２９０が設けられている。カバー２９０は、例えば、透光性を有するアクリルやポリカーボネート、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタラート）等で形成された、厚みが０．１～２ｍｍ程度の平板状の部材である。カバー２９０は、封止部２７０よりも長手方向及び短手方向に長く形成されており、発光素子封止部２７１の開口部２７１ａと受光素子封止部２７２の開口部２７２ａとを覆っている。

　カバー２９０の発光素子２２１，２２２側の端部２９４は、発光素子封止部２７１の開口部２７１ａより外側に位置している。すなわち、カバー２９０の端部２９４は、配線基板２６０の主面２６０ａの法線方向１０から見た場合に、開口部２７１ａと重ならないように配置されている。より詳細には、カバー２９０は、該カバー２９０の発光素子２２１，２２２側の端部２９４の側面（端面）が、発光素子２２１，２２２の発光部（又は発光面）と発光素子封止部２７１の開口部２７１ａの周縁部とを結ぶ仮想線１８と交わらないように配置されている。

　また、カバー２９０の受光素子２２３側の端部２９５は、受光素子封止部２７２の開口部２７２ａより外側に位置している。すなわち、カバー２９０の端部２９５は、主面２６０ａの法線方向１０から見た場合に、開口部２７２ａと重ならないように配置されている。より詳細には、カバー２９０は、該カバー２９０の受光素子２２３側の端部２９５の側面（端面）が、受光素子２２３の受光部（又は受光面）と受光素子封止部２７２の開口部２７２ａの周縁部とを結ぶ仮想線１９と交わらないように配置されている。

　生体センサ２００による生体情報の検出は、生体の部位、例えば、被検者の左手の指先を生体センサ２００に接触させることにより行われる。

　生体情報を検出する際には、発光素子２２１，２２２から出射された光が、発光素子封止部２７１を透過して、開口部２７１ａからカバー２９０に入射され、該カバー２９０を通って指先へ入射する。

　指先に入射され、該指先を透過した光は、カバー２９０を通って受光素子封止部２７２の開口部２７２ａに入射される。そして、受光素子封止部２７２を透過し、受光素子２２３によって受光される。これにより、指先を透過した光の強度変化が光電脈波信号として取得される。その際、２つの発光素子２２１，２２２から波長の異なる光が出射されるので、２種の波長について、透過光強度を得ることができる。

　以上、詳細に説明したように、本実施形態によれば、生体センサ２００の表面に指先を接触させた際に、発光素子２２１，２２２から出射された光が、発光素子封止部２７１、及びカバー２９０を介して指先に入射される。そして、指先を透過した光は、カバー２９０、及び受光素子封止部２７２を介して受光素子２２３によって受光される。これにより、指先の光電脈波信号が取得される。

　ここで、生体センサ２００によれば、発光素子封止部２７１と受光素子封止部２７２との間に遮光部２７３が設けられている。よって、発光素子２２１，２２２から直接受光素子２２３に入射される光は、該遮光部２７３によって遮断される。また、生体センサ２００によれば、カバー２９０の受光素子２２３側の端部２９５が、配線基板２６０の主面２６０ａの法線方向から見た場合に、受光素子封止部２７２と重ならないように配置されている。そのため、カバー２９０の中を伝搬し、該カバー２９０の端部２９５で反射された迷光が、受光素子封止部２７２に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、カバー２９０の中を通って受光される迷光を低減することができる。以上の結果、光電脈波信号を取得する生体センサ２００において、生体を透過せずに受光される迷光を低減することが可能となる。

　特に、生体センサ２００では、カバー２９０の受光素子２２３側の端部２９５の側面が、受光素子２２３の受光部と受光素子封止部２７２の開口部２７２ａの周縁部とを結ぶ仮想線１８と交わらないように配置されている。そのため、カバー２９０の端部で反射された迷光が、受光素子封止部２７２により入射し難くなる。よって、生体を透過せずに、カバー２９０の中を通って受光される迷光をより効果的に低減することが可能となる。

　また、生体センサ２００では、カバー２９０の発光素子２２１，２２２側の端部２９４が、配線基板２６０の主面２６０ａの法線方向から見た場合に、発光素子封止部２７１と重ならないように配置されている。そのため、発光素子２２１，２２２から出射された光が、発光素子封止部２７１からカバー２９０の端部に入射し難くなる。従って、生体を透過せずに、カバー２９０の中を通って伝達される迷光をより低減することが可能となる。

　特に、生体センサ２００では、カバー２９０の発光素子２２１，２２２側の端部２９４の側面（端面）が、発光素子２２１，２２２の発光部と発光素子封止部２７１の開口部２７１ａの周縁部とを結ぶ仮想線１９と交わらないように配置されている。そのため、発光素子２２１，２２２から出射された光が、発光素子封止部２７１からカバー２９０の端部２９４により入射し難くなる。よって、生体を透過せずに、カバー２９０の中を通って伝達される迷光をより効果的に低減することが可能となる。

　（変形例）
　上記第２実施形態では、矩形の平板状のカバー２９０を用いたが、例えば、図６に示されるように、封止部３７０を覆うように形成された、断面がハット形状のカバー３９０を用いることもできる。

　本変形例においても、上述した生体センサ２００と同様に、カバー３９０の発光素子３２１，３２２側の端部３９４の側面（端面）が、発光素子３２１，３２２の発光部（又は発光面）と発光素子封止部３７１の開口部３７１ａの周縁部とを結ぶ仮想線１８と交わらないように配置されている。また、カバー３９０の受光素子３２３側の端部３９５の側面（端面）が、受光素子３２３の受光部（又は受光面）と受光素子封止部３７２の開口部３７２ａの周縁部とを結ぶ仮想線１９と交わらないように配置されている。

　本形態によっても、上述した生体センサ２００と同等の効果を得ることができる。なお、この場合、カバー３９０は、フランジ部を有していなくてもよい。すなわち、カバー３９０は、開口部を下に向けた断面コの字形に形成されていてもよい。

　以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく種々の変形が可能である。例えば、上記第１実施形態では、基材１５１の端部１５４，１５５及び接着層１８０の端部１８４，１８５を開口部１７１ａ，１７２ａと重ならない位置に配置するために、開口部１７１ａ，１７２ａより内側に配置した。これに対して、発光素子封止部１７１の周囲および受光素子封止部１７２の周囲を覆うように遮光部を形成し（上記第２実施形態参照）、このように形成された遮光部上に基材１５１の端部１５４，１５５及び接着層１８０の端部１８４，１８５が位置するように構成してもよい。

　また、上記第１実施形態では、接着層１８０としてコア材を有しないものを用いたが、これに代えて、例えば、ポリイミドやＰＥＴ等からなるコア材と、該コア材の両面に形成された粘着層とからなる両面テープ等を用いてもよい。

　また、上記実施形態では、発光素子を２つ備える構成としたが、発光素子の数は、２つに限られることなく、例えば、１つであってもよいし、３つ以上であってもよい。

　１００，２００，３００　生体センサ
　１１０，２１０，３１０　センサユニット
　１２１，１２２，２２１，２２２，３２１，３２２　受光素子
　１２３，２２３，３２３　発光素子
　１３０　第１の心電電極
　１４０　第２の心電電極
　１５０　基材
　１６０，２６０，３６０　配線基板
　１７０，２７０，３７０　封止部
　１７１，２７１，３７１　発光素子封止部
　１７２，２７２，３７２　受光素子封止部
　１７３，２７３，３７３　遮光部
　１８０　接着層
　２９０，３９０　カバー
　１０　法線方向
　１８，１９　仮想線

Claims

　配線基板と、
　前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、
　前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、
　前記遮光部を介して前記配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、
　前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部との間に設けられ、前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層と、
　前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記発光素子及び前記受光素子と重ならないように前記基材の主面に取り付けられ、生体の電位を測定する平面電極と、を備え、
　前記接着層及び前記基材それぞれの前記受光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記受光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする生体センサ。
　前記接着層及び前記基材それぞれの前記発光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする請求項１に記載の生体センサ。
　配線基板と、
　前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、
　前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、
　前記遮光部を介して前記配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、
　前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部との間に設けられ、前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層と、
　前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記発光素子及び前記受光素子と重ならないように前記基材の主面に取り付けられ、生体の電位を測定する平面電極と、を備え、
　前記接着層及び前記基材それぞれの前記発光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする生体センサ。
　配線基板と、
　前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、
　前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、
　前記遮光部を介して前記配線基板と平行に設けられる透光性を有するカバーと、を備え、
　前記カバーの前記受光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記受光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする生体センサ。
　前記カバーの前記発光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする請求項４に記載の生体センサ。
　配線基板と、
　前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、
　前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、
　前記遮光部を介して前記配線基板と平行に設けられる透光性を有するカバーと、を備え、
　前記カバーの前記発光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする生体センサ。
　前記カバーの前記受光素子側の端部の側面は、前記受光素子の受光部と前記受光素子封止部の開口部の周縁部とを結ぶ仮想線と交わらないように配置されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の生体センサ。
　前記カバーの前記発光素子側の端部の側面は、前記発光素子の発光部と前記発光素子封止部の開口部の周縁部とを結ぶ仮想線と交わらないように配置されていることを特徴とする請求項５又は６に記載の生体センサ。
　配線基板と、
　前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、
　前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、
　前記遮光部を介して前記配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、
　前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部との間に設けられ、前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層と、を備え、
　前記接着層及び前記基材それぞれの前記受光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記受光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする生体センサ。
　配線基板と、
　前記配線基板の主面に、所定の間隔を空けて配置される発光素子及び受光素子と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記発光素子を封止する透光性を有する発光素子封止部と、
　前記配線基板の主面に形成され、前記受光素子を封止する透光性を有する受光素子封止部と、
　前記発光素子封止部と前記受光素子封止部との間に設けられる遮光部と、
　前記遮光部を介して前記配線基板と平行に設けられる透光性を有する基材と、
　前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部との間に設けられ、前記基材と、前記遮光部、及び／又は、前記発光素子封止部、前記受光素子封止部とを接着する透光性を有する接着層と、を備え、
　前記接着層及び前記基材それぞれの前記発光素子側の端部は、前記配線基板の主面の法線方向から見た場合に、前記発光素子封止部と重ならないように配置されていることを特徴とする生体センサ。