WO2024257736A1 - 反射型光センサ - Google Patents

反射型光センサ Download PDF

Info

Publication number
WO2024257736A1
WO2024257736A1 PCT/JP2024/021093 JP2024021093W WO2024257736A1 WO 2024257736 A1 WO2024257736 A1 WO 2024257736A1 JP 2024021093 W JP2024021093 W JP 2024021093W WO 2024257736 A1 WO2024257736 A1 WO 2024257736A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
light
shielding wall
optical sensor
reflective optical
emitting element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2024/021093
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
章弘 舘小路
雅司 柳ケ瀬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dexerials Corp
Original Assignee
Dexerials Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dexerials Corp filed Critical Dexerials Corp
Priority to CN202480037727.9A priority Critical patent/CN121312289A/zh
Priority to EP24823352.0A priority patent/EP4730400A1/en
Publication of WO2024257736A1 publication Critical patent/WO2024257736A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/145—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue
    • A61B5/1455—Measuring characteristics of blood in vivo, e.g. gas concentration or pH-value ; Measuring characteristics of body fluids or tissues, e.g. interstitial fluid or cerebral tissue using optical sensors, e.g. spectral photometrical oximeters

Definitions

  • the present invention relates to a reflective optical sensor.
  • a reflective optical sensor to optically and non-invasively detect biological information
  • pulse oximeters that measure blood oxygen saturation
  • blood glucose meters that measure blood glucose concentrations.
  • a reflective optical sensor light is emitted from a light-emitting element such as a light-emitting diode (LED) onto a fingertip or the like, and the reflected light from the living body being measured (specifically, the blood in the blood vessels) is received by a light-receiving element such as a photodiode, thereby detecting biological information as a change in the amount of received light.
  • a light-emitting element such as a light-emitting diode (LED) onto a fingertip or the like
  • a light-receiving element such as a photodiode
  • Patent Document 1 reports a photosensor having a light-emitting element (12) and a light-receiving element (13) mounted on a substrate (11), a light-transmitting resin (15) that seals each of these elements, and a photoreflector having a light-shielding resin (2) as shown in FIG.
  • a light-shielding wall (2a) is formed between the light-emitting element (12) and the light-receiving element (13) using the light-shielding resin (2), and a canopy (2b) is formed that is connected to the light-shielding wall (2a) and narrows the light-emitting surface above the light-emitting element (12).
  • the angle of light emitted from the light-emitting element is limited by a canopy, thereby effectively irradiating the blood flowing through the blood vessels in the living body being measured.
  • the angle of light received by the light-receiving element is not limited, so signals from the surface of the living body are also detected, resulting in the problem that these signals become noise.
  • the present invention aims to solve the above-mentioned problems in the past and achieve the following objectives. That is, the present invention aims to provide a reflective optical sensor with a simple structure that reduces noise caused by light from the surface of the measurement object.
  • the means for solving the above problems are as follows. ⁇ 1> A substrate, A light emitting element and a light receiving element provided on the substrate; a light-shielding wall provided between the light-emitting element and the light-receiving element, a relationship between a distance d e between the light emitting element and the light shielding wall, a distance d r between the light receiving element and the light shielding wall, and a thickness t of the light shielding wall satisfies the following formula: d e +d r ⁇ t;
  • This is a reflective optical sensor characterized in that the shortest distance between an area that does not belong to either an area where the light emitted from the light-emitting element does not reach the object to be measured or an area where the reflected light of the light emitted from the object to be measured or the scattered light from the object to be measured is not input to the light-receiving element, and between the reflective optical sensor and a sensor surface with which the object to be measured comes into contact is
  • the light-emitting element is two or more light-emitting elements provided adjacent to each other
  • the reflective optical sensor according to ⁇ 1> wherein the two or more light-emitting elements have emission wavelengths different from each other.
  • a light-shielding frame is provided on the base material, and the light-shielding frame partitions the light-emitting element and the light-receiving element together with the light-shielding wall,
  • the reflective optical sensor according to ⁇ 3> wherein the thickness of the light-shielding frame is smaller than the thickness of the light-shielding wall.
  • the substrate is a glass epoxy substrate having a light transmittance of 1% or less through a thickness of the substrate
  • the light-shielding wall is a glass epoxy substrate having a light transmittance of 1% or less through the thickness of the light-shielding wall
  • the reflective optical sensor according to any one of ⁇ 1> to ⁇ 4>, wherein the light-shielding wall is provided on the base material via a light-shielding adhesive.
  • the present invention can solve the above-mentioned problems in the past, achieve the above-mentioned objective, and provide a reflective optical sensor with a simple structure that reduces noise caused by light from the surface of the object to be measured.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a reflective optical sensor according to the present embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic top view showing an example of a reflective optical sensor according to this embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the non-detection distance of the reflective optical sensor of this embodiment.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the non-sensing distance of a prior art reflective optical sensor.
  • FIG. 5 is a schematic top view showing another example of the reflective optical sensor of this embodiment.
  • FIG. 6 is a schematic top view showing another example of the reflective optical sensor of this embodiment.
  • FIG. 7 is a schematic top view showing another example of the reflective optical sensor of this embodiment.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing an example of a reflective optical sensor according to the prior art.
  • FIG. 9 is a schematic diagram showing another example of a reflective optical sensor according to the prior art.
  • the reflective optical sensor of the present invention has a substrate, a light-emitting element and a light-receiving element provided on the substrate, and a light-shielding wall provided between the light-emitting element and the light-receiving element, wherein a relationship between a distance d e between the light-emitting element and the light-shielding wall, a distance d r between the light-receiving element and the light-shielding wall, and a thickness t of the light-shielding wall satisfies the following equation: d e + d r ⁇ t, and the shortest distance between a region that does not belong to either a region where light emitted from the light-emitting element does not reach a measurement object or a region where reflected light of the light emitted from the measurement object or scattered light from the measurement object is not input to the light-receiving element and the reflective optical sensor and a sensor surface with which the
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a reflective optical sensor according to the present embodiment
  • FIG. 2 is a schematic top view of FIG. 1 and 2
  • the reflective optical sensor 10 has a substrate 11, a light-emitting element 12 and a light-receiving element 13 provided on the substrate 11, and a light-shielding wall 14 provided between the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13.
  • a mode having one light-emitting element 12 is shown, but as shown in Fig. 5 etc. described later, two or more light-emitting elements may be provided.
  • the reflective optical sensor 10 has a conductive wire 22a and a conductive portion 23a for supplying power from the outside to the electrode 12e of the light-emitting element 12, and a conductive wire 22b and a conductive portion 23b for outputting a photocurrent from the electrode 13e of the light-receiving element 13 to the outside.
  • the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13 are electrically connected to these conductive wires 22 and conductive portion 23 so as to be able to supply power and output a photocurrent.
  • the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13 are provided adjacent to the light-shielding wall 14, while the conductive portions 23a and 23b to which the conductive wires 22a and 22b are connected are disposed and connected distally to the light-shielding wall 14.
  • the reflective optical sensor 10 further has a light-shielding frame 21 on the base material 11, which partitions the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13 together with the light-shielding wall 14.
  • the light-shielding wall 14 and the light-shielding frame 21 are provided on the base material 11 via a light-shielding adhesive layer 24.
  • the compartment that houses the light-emitting element 12 and the compartment that houses the light-receiving element 13 are filled with transparent resin 25.
  • the transparent resin 25 is a transparent resin that is transparent to the light emitted by the light-emitting element 12 and the reflected light or scattered light from the measurement object, and is, for example, an epoxy resin.
  • the transparent resin 25 seals the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13 to protect them from, for example, impact, moisture, etc.
  • the surface (upper surface) of the transparent resin 25 is formed flat at the same height as the light-shielding wall 14 and the light-shielding frame 21, and forms a sensor surface that comes into contact with the measurement object.
  • the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13 are provided on the base material 11 via an optional adhesive layer 26.
  • the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13 are disposed in a position close to the light-shielding wall 14, and the light-shielding wall 14 having a thickness t that is relatively large compared to the distance d e and the distance d r is provided between the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the non-detectable distance of the reflective optical sensor of this embodiment
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the non-detectable distance of a reflective optical sensor of the prior art.
  • the area A1 where the light emitted from the light-emitting element 12 does not reach the measurement object, and the area A2 where the reflected light of the light emitted from the measurement object or the scattered light from the measurement object is not input to the light-receiving element 13 can be called areas that are not sensed by the reflective optical sensor (non-sensing area).
  • the shortest distance (also called the non-sensing distance) d between an area (called area A3) that does not belong to either the non-sensing area A1 or A2 and the sensor surface where the reflective optical sensor 10 comes into contact with the measurement object is 0.2 mm or more and 0.3 mm or less.
  • the shortest distance d between the area A3 and the sensor surface is the length (shortest distance) between the parts where the area A3 and the sensor surface are closest to each other, and in Figure 3, it is the distance indicated by d between the intersection of the boundary line of area A1, which forms an angle ⁇ 2 with the side of the light-shielding wall 14, and the boundary line of area A2, which forms an angle ⁇ 4 with the side of the light-shielding wall 14, and the sensor surface of the reflective optical sensor.
  • the reflective optical sensor 10 satisfies d e + d r ⁇ t, and therefore the overlap of the non-sensing areas represented by areas A1 and A2 can be made wider when compared with the conventional reflective optical sensor shown in FIG. 4 which does not satisfy d e + d r ⁇ t, and therefore the non-sensing distance d can be set in the range of 0.2 mm or more and 0.3 mm or less.
  • the reflective optical sensor 10 when used to detect biological information in blood, such as blood oxygen saturation or blood glucose concentration, the sensor surface of the reflective optical sensor 10 comes into contact with the living body as the measurement target.
  • the structure of the skin of a living body is divided into three layers, from the surface, namely, the "epidermis,” “dermis,” and “subcutaneous tissue.”
  • the epidermis which is about 0.2 mm thick, has few blood vessels.
  • the dermis and subcutaneous tissue have a combined thickness of about 2 mm and contain many blood vessels. If reflected light or scattered light from the skin surface, such as the epidermis, is detected, it will lead to noise.
  • the non-detection distance d is set to 0.2 mm or more, so that noise caused by light from the measurement target surface is not detected, and since the non-detection distance d is set to 0.3 mm or less, signals from the target measurement site (blood in blood vessels) can be efficiently detected.
  • n1 indicates the refractive index of the transparent resin 25
  • n2 indicates the refractive index of the object to be measured.
  • ⁇ 1 and ⁇ 2 are angles that determine the non-sensing area A1, and indicate the maximum angle of incidence ⁇ 1 on the light-emitting side and the maximum angle of emission ⁇ 2 on the light-emitting side
  • ⁇ 3 and ⁇ 4 are angles that determine the non-sensing area A2, and indicate the maximum angle of incidence ⁇ 4 on the light-receiving side and the maximum angle of reception ⁇ 3 on the light-receiving side.
  • ⁇ 1 and ⁇ 3 are determined by the dimensions of the light-emitting element and the light-receiving element, the shapes of the light-emitting area and the light-receiving area, the height of the light-shielding wall, and the distance between each element and the light-shielding wall, and ⁇ 2 and ⁇ 4 are determined by ⁇ 1 or ⁇ 3 and n1 and n2.
  • the non-sensing distance d is determined by ⁇ 2 and ⁇ 4 and the thickness t of the light-shielding wall.
  • the materials for the substrate 11, the light-shielding wall 14, and the light-shielding frame 21 are not particularly limited and can be selected appropriately depending on the purpose, but it is preferable that at least one of the components is glass epoxy, and it is more preferable that all of the components are glass epoxy.
  • glass epoxy it is possible to perform machining in the manufacture of reflective optical sensors. Since there is no need to use a mold for resin molding, this is advantageous in terms of manufacturing and processing, and cost, especially in small-scale production.
  • the base material 11 is preferably a glass epoxy substrate having a light transmittance of 1% or less through the thickness of the base material 11.
  • the light-shielding wall 14 is preferably a glass epoxy substrate having a light transmittance of 1% or less through the thickness of the light-shielding wall 14.
  • the term "light transmittance through the thickness of a substrate” refers to the light transmittance in the thickness direction of a substrate having a specific thickness.
  • the term "light transmittance in the thickness direction of the light-shielding wall” means the light transmittance in the thickness direction of the light-shielding wall having a specific thickness, the thickness of the light-shielding wall being perpendicular to the thickness direction of the base material.
  • the light-shielding frame is similarly defined as a light-shielding frame having a specific thickness.
  • a glass epoxy board has different optical properties in the thickness direction (lamination direction) and in the in-plane direction, and a typical glass epoxy board may have low light blocking properties in the in-plane direction.
  • An example of a glass epoxy substrate having high light-shielding properties and low light transmittance in the thickness direction and in-plane direction is a light-shielding black printed wiring board material CS-3667B (manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.).
  • the light transmittance can be appropriately selected as long as it is 1% or less at the wavelengths of emitted light and received light to be measured.
  • the light transmittance is 1% or less at wavelengths of 650 nm to 1,310 nm, and it is more preferable that the light transmittance is 1% or less at wavelengths of 250 nm to 2,000 nm.
  • the light-shielding wall 14 and the light-shielding frame 21 are preferably provided via an adhesive layer 24 formed on the base material 11 using a light-shielding adhesive.
  • the light-shielding adhesive is not particularly limited and may be appropriately selected depending on the purpose.
  • adhesive sheet AD-7006B manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd., average thickness: 0.05 mm
  • adhesive sheet AD-7006B manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd., average thickness: 0.05 mm
  • the reflective optical sensor may have one light-emitting element as shown in Fig. 2.
  • the reflective optical sensor may have two or more light-emitting elements arranged adjacent to each other as shown in Fig. 5.
  • Either embodiment can be suitably implemented.
  • a reflective optical sensor package that has multiple light-emitting elements and light-receiving elements mounted on it is known.
  • the reflective optical sensor has two or more light-emitting elements 12a, 12b
  • the light-emitting elements are provided adjacent to each other so as to satisfy the requirements of d e +d r ⁇ t and the non-sensing distance d.
  • the light-emitting elements 12a, 12b are disposed close to the light-shielding wall 14, and are disposed side-by-side with respect to the light-shielding wall 14, with no other members disposed therebetween.
  • the two light-emitting elements (12) are provided in different sections and are installed on both sides of the photodiode, so that the irradiation conditions of light irradiation from one light-emitting element and the irradiation conditions of light irradiation from the other light-emitting element are significantly different. Therefore, there is a problem that the location-dependent characteristics of the light irradiation characteristics and light receiving characteristics for the measurement object differ between the two light-emitting elements.
  • each light-emitting element may differ, which may result in sensing different areas of the measurement target (e.g., areas with different blood densities), resulting in a problem of poor measurement uniformity between each light-emitting element.
  • JP 2009-038322 A reports a reflective photosensor having two light-emitting elements in the same section.
  • the light-emitting and receiving surfaces of the light-emitting units (18a, 18b) and the light-receiving unit (20) are arranged in a direction perpendicular to the movement direction (H) of the object to be detected, which moves parallel to the light-emitting and receiving surfaces.
  • the light-receiving unit (20) receives reflected light from the object to be detected, which is based on the output light of the light-emitting units (18a, 18b).
  • the light-emitting units (18a, 18b) are provided with light-emitting regions in which the amount of light emitted is higher at both ends than at the center in the movement direction (H) of the object to be detected, so that the detection output of the light-receiving unit (20) changes linearly according to the amount of movement of the object to be detected.
  • the bonding pattern (17c) is sandwiched between the two light-emitting elements, and the two light-emitting elements are spaced apart from each other. Therefore, as with the photoreflector described in Patent Document 1, the direction of light irradiation from one light-emitting element and the direction of light reception to the light-receiving element are different from the direction of light irradiation from the other light-emitting element and the direction of light reception to the light-receiving element, and there is a problem that the locations of the light irradiation characteristics and light reception characteristics for the measurement object are different between the multiple light-emitting elements.
  • the reflective optical sensor having two or more light-emitting elements arranged adjacent to each other can solve the problems of the conventional method, and can increase the uniformity of the location of the light irradiation characteristics and light receiving characteristics of the object to be measured between the two or more light-emitting elements.
  • the emission wavelengths of the two or more light-emitting elements are different from each other. This makes it possible to detect reflected light of two or more wavelengths, for example, two or more wavelengths that are significantly different from each other, and to detect multiple pieces of information, detect information based on the difference between reflected light of different wavelengths, and correct information.
  • the wavelength can be appropriately selected depending on the information to be measured.
  • a pulse oximeter that measures blood oxygen saturation can detect the concentration of oxygenated hemoglobin (HbO2) by alternately irradiating red light (e.g., wavelength 660 nm) and infrared light (e.g., 940 nm ) in pulses and measuring the difference between the reflected lights.
  • a blood glucose meter can measure the blood glucose concentration by correcting the reflected light of the glucose absorption wavelength (peak absorption wavelength 1,600 nm) with the reflected light of the water absorption wavelength (1,450 nm).
  • a light-shielding frame 21 that partitions the light-emitting element 12 and the light-receiving element 13 together with a light-shielding wall 14 is provided on the base material 11, and the inner shape of the partition formed by the light-shielding wall 14 and the light-shielding frame 21 is a chamfered rectangular column.
  • the aperture can be made small, which reduces stray light components of emitted and received light, thereby reducing noise.
  • a base material such as a glass epoxy substrate
  • a mode in which the thickness t1 of the light-shielding frame 21 is smaller than the thickness t of the light-shielding wall 14 can also be preferably implemented.
  • the above embodiment can be easily manufactured by cutting with a thick dicing blade during element separation, etc.
  • the thickness t1 of the light-shielding frame 21 can be made thin, and the package size of the reflective photosensor 10 can be made small.
  • Example 1 As an example of the reflective optical sensor having two light-emitting elements shown in FIG. 5, a pulse oximeter for measuring blood oxygen saturation was fabricated. Specifically, a red LED chip (PR7A, manufactured by Dowa Holdings Co., Ltd.) and an infrared LED chip (FP6E, manufactured by Dowa Holdings Co., Ltd.) were used as two light-emitting elements emitting red light (wavelength 660 nm) and infrared light (940 nm), and a PD chip used in a large-area photodiode (KPD31S, manufactured by Kyoto Semiconductor Co., Ltd.) with a detection wavelength of 400 nm to 1,100 nm was used as a light-receiving element with a reduced size and light-receiving area.
  • PR7A red LED chip
  • FP6E infrared LED chip
  • KPD31S manufactured by Kyoto Semiconductor Co., Ltd.
  • a glass epoxy board black printed wiring board material, CS-3667B, manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.
  • a light transmittance of 1% or less was used as the light-shielding wall and light-shielding frame
  • a light-shielding adhesive sheet AD-7006B, manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.
  • the light-emitting element had a size of 0.24 mm x 0.24 mm to 0.28 mm x 0.28 mm, and a thickness of 0.15 mm.
  • the light-receiving element had a size of 2.0 mm x 0.7 mm, a thickness of 0.3 mm, and a light-receiving area of 1.8 mm x 0.5 mm.
  • the non-detectable distance d was approximately 0.24 mm.
  • the two light emitting elements are alternately irradiated with pulsed light, and the concentration of oxygenated hemoglobin (HbO 2 ) can be detected from the difference between the reflected lights.
  • HbO 2 oxygenated hemoglobin
  • Example 2 As an example of the reflective optical sensor having two light-emitting elements shown in FIG. 5, a blood glucose measuring device for measuring the glucose concentration in blood was fabricated. Specifically, an infrared LED chip used in an infrared LED (KEDE1652H, manufactured by Kyoto Semiconductor Corp., peak emission wavelength 1,650 nm) was used as one light-emitting element that emits light at the absorption wavelength of glucose (peak absorption wavelength 1,600 nm), an infrared LED chip used in an infrared LED (KEDE1452H, manufactured by Kyoto Semiconductor Corp., peak emission wavelength 1,450 nm) was used as another light-emitting element that emits light at the absorption wavelength of water (1,450 nm), and a chip used in a photodiode (KPDE300 InGaAs photodiode, manufactured by Kyoto Semiconductor Corp.) capable of detecting 80% or more of wavelengths from 1,200 nm to 1,700 nm was used as the light-re
  • the blood glucose meter of Example 2 was produced using a glass epoxy substrate (black printed wiring board material, CS-3667B, manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.) with a light transmittance of 1% or less as the light-shielding wall and light-shielding frame, and a light-shielding adhesive sheet (AD-7006B, manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.) as the light-shielding adhesive.
  • a glass epoxy substrate black printed wiring board material, CS-3667B, manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.
  • AD-7006B manufactured by Risho Kogyo Co., Ltd.
  • the light-emitting element had a size of 0.35 mm x 0.35 mm and a thickness of 0.33 mm.
  • the light-receiving element had a size of 0.44 mm x 0.44 mm, a thickness of 0.15 mm, and a light-receiving area diameter of 0.3 mm.
  • the non-detectable distance d was approximately 0.27 mm.
  • the reflected light of the absorption wavelength of glucose (peak absorption wavelength 1,600 nm) is corrected by the reflected light of the absorption wavelength of water (1,450 nm), making it possible to detect glucose with high accuracy without being affected by moisture, and therefore to measure the blood glucose concentration.
  • the reflective optical sensors of Examples 1 and 2 all have a simple structure and do not require the use of a mold for resin molding in their manufacture.
  • the angle between the emission angle of light emitted from the light-emitting element and the incidence angle of light received by the light-receiving element can be made small, and therefore the location dependency of the light emission characteristics and light receiving characteristics can be made small.
  • the non-detectable distance d is set in the range of 0.2 mm to 0.3 mm, which reduces noise caused by light from the surface of the living body being measured, while at the same time allowing strong detection of signals caused by light from the blood in the living body.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Measurement Of The Respiration, Hearing Ability, Form, And Blood Characteristics Of Living Organisms (AREA)
  • Photo Coupler, Interrupter, Optical-To-Optical Conversion Devices (AREA)

Abstract

基材１１と、基材１１上に設けられた発光素子１２及び受光素子１３と、発光素子１２及び受光素子１３の間に設けられた遮光壁１４と、を有する反射型光センサ１０であって、発光素子１２及び遮光壁１４の距離ｄｅと、受光素子１３及び遮光壁１４の距離ｄｒと、遮光壁１４の厚みｔとの関係が、次式、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たし、発光素子１２からの発光が測定対象に達しない領域、及び前記測定対象からの前記発光の反射光又は前記測定対象からの散乱光が受光素子１３に入力されない領域の、いずれにも属さない領域と、反射型光センサ１０と前記測定対象が接触するセンサ面との最短距離が、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である反射型光センサの提供。

Description

反射型光センサ
　本発明は、反射型光センサに関する。
　反射型光センサを用いて生体情報などを光学的かつ非侵襲的に検出する装置として、例えば、血中酸素飽和度を測定するパルスオキシメーターや、血中グルコース濃度を測定する血糖測定器が知られている。
　このような反射型光センサでは、発光ダイオード（ＬＥＤ）などの発光素子から指先などに光を照射し、測定対象としての生体（具体的には血管中の血液）からの反射光をフォトダイオードなどの受光素子で受光することにより、生体情報を受光量の変化として検出する。
　これまでに、２つの発光素子と、１つの受光素子を同じパッケージに有するフォトリフレクタとして、特許文献１には、図８に示すように、基材（１１）上に実装された発光素子（１２）及び受光素子（１３）、これらの素子を各々封止する透光性樹脂（１５）、並びに遮光性樹脂（２）を有するフォトリフレクタを備えたフォトセンサであって、発光素子（１２）と受光素子（１３）との間に遮光性樹脂（２）で遮光壁（２ａ）を形成するとともに、遮光壁（２ａ）に連結し発光素子（１２）上方の発光面を狭窄する庇（２ｂ）を形成したフォトセンサが報告されている。
国際公開第２０１７／０９４０８９号
　しかしながら、従来の特許文献１に記載されたフォトリフレクタでは、発光素子からの光照射の出射角を庇によって制限することで、測定対象である生体の中の血管を流れる血液を効果的に照射するように工夫されているものの、受光素子への受光の入射角は制限されないため、生体の表面からの信号も検出してしまい、その信号分はノイズになるという問題がある。
　本発明は、前記従来における諸問題を解決し、以下の目的を達成することを課題とする。即ち、本発明は、測定対象の表面からの光によるノイズが低減された簡単な構造を有する反射型光センサを提供することを目的とする。
　前記課題を解決するための手段としては、以下の通りである。即ち、
＜１＞　基材と、
　前記基材上に設けられた発光素子及び受光素子と、
　前記発光素子及び前記受光素子の間に設けられた遮光壁と、を有する反射型光センサであって、
　前記発光素子及び前記遮光壁の距離ｄｅと、前記受光素子及び前記遮光壁の距離ｄｒと、前記遮光壁の厚みｔとの関係が、次式、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たし、
　前記発光素子からの発光が測定対象に達しない領域、及び前記測定対象からの前記発光の反射光又は前記測定対象からの散乱光が前記受光素子に入力されない領域の、いずれにも属さない領域と、前記反射型光センサと前記測定対象が接触するセンサ面との最短距離が、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする反射型光センサである。
＜２＞　前記発光素子が、隣り合って設けられた２以上の発光素子であり、
　前記２以上の発光素子における各発光波長が、互いに異なる前記＜１＞に記載の反射型光センサである。
＜３＞　前記基材上に、前記遮光壁とともに前記発光素子及び前記受光素子をそれぞれ区画する遮光枠を有し、
　前記遮光壁及び前記遮光枠からなる区画の内側の形状が、面取り四角形の柱状である前記＜１＞又は＜２＞に記載の反射型光センサである。
＜４＞　前記遮光枠の厚みが、前記遮光壁の厚みよりも小さい前記＜３＞に記載の反射型光センサである。
＜５＞　前記基材が、前記基材の厚みでの光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板であり、
　前記遮光壁が、前記遮光壁の厚みでの光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板であり、
　前記遮光壁が、前記基材に遮光性接着剤を介して設けられた前記＜１＞から＜４＞のいずれかに記載の反射型光センサである。
　本発明によれば、従来における前記諸問題を解決し、前記目的を達成することができ、測定対象表面からの光によるノイズが低減された簡単な構造を有する反射型光センサを提供することができる。
図１は、本実施形態の反射型光センサの一例を示す概略断面図である。 図２は、本実施形態の反射型光センサの一例を示す概略上面図である。 図３は、本実施形態の反射型光センサの非感知距離を示す概略断面図である。 図４は、従来技術の反射型光センサの非感知距離を示す概略断面図である。 図５は、本実施形態の反射型光センサの他の例を示す概略上面図である。 図６は、本実施形態の反射型光センサの他の例を示す概略上面図である。 図７は、本実施形態の反射型光センサの他の例を示す概略上面図である。 図８は、従来技術の反射型光センサの一例を示す概略図である。 図９は、従来技術の反射型光センサの他の例を示す概略図である。
（反射型光センサ）
　本発明の反射型光センサは、基材と、前記基材上に設けられた発光素子及び受光素子と、前記発光素子及び前記受光素子の間に設けられた遮光壁と、を有する反射型光センサであって、前記発光素子及び前記遮光壁の距離ｄｅと、前記受光素子及び前記遮光壁の距離ｄｒと、前記遮光壁の厚みｔとの関係が、次式、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たし、前記発光素子からの発光が測定対象に達しない領域、及び前記測定対象からの前記発光の反射光又は前記測定対象からの散乱光が前記受光素子に入力されない領域の、いずれにも属さない領域と、前記反射型光センサと前記測定対象が接触するセンサ面との最短距離が、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。
　ここで、本実施形態の反射型光センサの一例を、図を用いて説明する。
　図１は、本実施形態の反射型光センサの一例を示す概略断面図であり、図２は、図１の概略上面図である。
　図１～２に示すように、反射型光センサ１０は、基材１１と、基材１１上に設けられた発光素子１２及び受光素子１３と、発光素子１２及び受光素子１３の間に設けられた遮光壁１４と、を有する。本実施形態においては、１つの発光素子１２を有する態様を示すが、後述する図５等に示す通り、２以上の発光素子を有してもよい。
　反射型光センサ１０は、発光素子１２の電極１２ｅに外部から電力を供給するための導電ワイヤ２２ａ、及び導電部２３ａと、受光素子１３の電極１３ｅから外部に光電流を出力するための導電ワイヤ２２ｂ、及び導電部２３ｂを有する。発光素子１２及び受光素子１３は、電力の供給、光電流の出力が可能なように、これらの導電ワイヤ２２、及び導電部２３に電気的に接続される。発光素子１２及び受光素子１３が遮光壁１４に隣接して設けられる一方で、各導電ワイヤ２２ａ、２２ｂが接続される各導電部２３ａ、２３ｂは、遮光壁１４に対して遠位に配置及び接続される。
　反射型光センサ１０は、更に、基材１１上に、遮光壁１４とともに発光素子１２及び受光素子１３をそれぞれ区画する遮光枠２１を有する。遮光壁１４、及び遮光枠２１は、遮光性の接着層２４を介して基材１１に設けられる。発光素子１２を収容する区画、及び受光素子１３を収容する区画にはそれぞれ、透明樹脂２５が充填される。透明樹脂２５は、発光素子１２の照射光、及び測定対象からの反射光又は散乱光に対して透過性を備えた透明樹脂であり、例えば、エポキシ樹脂である。透明樹脂２５は、例えば、衝撃、水分等から保護するために発光素子１２及び受光素子１３をそれぞれ封止する。透明樹脂２５の表面（上面）は、遮光壁１４及び遮光枠２１と同じ高さで平坦に形成され、測定対象が接触するセンサ面を形成する。なお、発光素子１２、及び受光素子１３は、任意の接着層２６を介して基材１１に設けられる。
　図１～２に示すように、反射型光センサ１０は、発光素子１２及び遮光壁１４の距離ｄｅと、受光素子１３及び遮光壁１４の距離ｄｒと、遮光壁１４の厚みｔとしたときに、これらの関係が、次式、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たす。言い換えると、発光素子１２及び受光素子１３は、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たすように、遮光壁１４を介して隣接する。発光素子１２及び受光素子１３は、遮光壁１４に近い位置に配置されるとともに、距離ｄｅと距離ｄｒとに対して相対的に厚い厚みｔを有する遮光壁１４が、発光素子１２及び受光素子１３の間に設けられることを意味する。
　図３は、本実施形態の反射型光センサの非感知距離を示す概略断面図であり、図４は、従来技術の反射型光センサの非感知距離を示す概略断面図である。
　図３に示すように、発光素子１２からの発光が測定対象に達しない領域Ａ１、及び前記測定対象からの前記発光の反射光又は前記測定対象からの散乱光が受光素子１３に入力されない領域Ａ２は、反射型光センサが感知しない領域（非感知領域）ということができる。非感知領域Ａ１及びＡ２のいずれにも属さない領域（領域Ａ３と称する）と、反射型光センサ１０と前記測定対象が接触するセンサ面との最短距離（非感知距離とも称する）ｄが、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下である。
　ここで、前記領域Ａ３と前記センサ面との最短距離ｄとは、前記領域Ａ３と前記センサ面とが最も近くなる部位同士の長さ（最短距離）であり、図３中、遮光壁１４の側面とθ２の角度をなす領域Ａ１の境界線と遮光壁１４の側面とθ４の角度をなす領域Ａ２の境界線との交点と、反射型光センサのセンサ面とのｄで示す距離である。
　図３に示すように、反射型光センサ１０がｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たすことにより、図４に示すｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たさない従来技術の反射型光センサと比べた場合に、領域Ａ１及び領域Ａ２で表される非感知領域の重なりを広くすることができ、したがって、非感知距離ｄを０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲に設定することができる。
　ここで、例えば反射型光センサ１０で血中酸素飽和度や血中グルコース濃度などの血液中の生体情報を検出しようとする場合には、反射型光センサ１０のセンサ面と測定対象としての生体が接触する。生体の皮膚の構造は、表面から、「表皮」、「真皮」、「皮下組織」と３層構造に分かれている。０．２ｍｍ程度の厚みを有する表皮には、血管が少ない。真皮と皮下組織は合わせて２ｍｍ前後の厚みがあり、そこには血管が多い。表皮等の皮膚表面からの反射光や散乱光を検知してしまうと、ノイズにつながる。本実施形態の反射型光センサによれば、非感知距離ｄが０．２ｍｍ以上に設定されるため、このような測定対象表面からの光によるノイズを検知することなく、また、非感知距離ｄが０．３ｍｍ以下に設定されているため、目的とする測定部位（血管中の血液）からの信号を効率的に検知することができる。
　なお、図３中、ｎ１は透明樹脂２５の屈折率を示し、ｎ２は測定対象の屈折率を示す。θ１及びθ２は、非感知領域Ａ１を決める角度であり、発光側の最大入射角θ１及び発光側の最大出射角度θ２を示し、θ３及びθ４は非感知領域Ａ２を決める角度であり、受光側の最大入射角θ４及び受光側の最大受入角度θ３を示す。θ１及びθ３は、発光素子及び受光素子の寸法、発光領域及び受光領域の形状、遮光壁の高さ、並びに各素子と遮光壁の距離によって定まり、θ２及びθ４は、θ１又はθ３とｎ１及びｎ２とから定まる。θ２及びθ４と遮光壁の厚さｔから非感知距離ｄが定まる。
　基材１１、遮光壁１４、及び遮光枠２１の材料としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができるが、少なくともいずれかの部材が、ガラスエポキシであることが好ましく、全ての部材がガラスエポキシであることがより好ましい。
　ガラスエポキシを用いることにより、反射型光センサの製造において、切削での加工が可能となる。樹脂成型のための金型を用いる必要がないため、特に、少量生産時において、製造加工面、及びコスト面で有利である。
　基材１１は、基材１１の厚みでの光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板であることが好ましい。また、遮光壁１４は、遮光壁１４の厚みでの光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板であることが好ましい。
　特に、遮光壁１４の厚みでの光透過率が１％以下であると、発光素子１２から受光素子１３への遮光壁１４を介した光の透過を防ぐことができ、検出ノイズを低減することができる。
　ここで、「基材の厚みでの光透過率」とは、特定の厚みを有する基材における、前記特定の厚みでの、厚み方向の光透過率を意味する。
　「遮光壁の厚みでの光透過率」とは、特定の厚みを有する遮光壁における、前記特定の厚みでの、厚み方向の光透過率を意味し、前記遮光壁の厚みは、前記基材の厚み方向に対し垂直方向である。遮光枠についても同様に、特定の厚みを有する遮光枠について定義する。
　ガラスエポキシ基板は、厚み方向（積層方向）と面内方向の光学特性が異なり、一般的なガラスエポキシ基板では、面内方向の遮光性が低いことがある。
　遮光性が高く、厚み方向及び面内方向の光透過性が低いガラスエポキシ基板としては、例えば、遮光性の黒色プリント配線板材料ＣＳ－３６６７Ｂ（利昌工業株式会社製）などが挙げられる。
　前記光透過率としては、測定の対象となる発光及び受光の波長において光透過率が１％以下であれば適宜選択することができるが、６５０ｎｍ～１，３１０ｎｍの波長における光透過率が１％以下であることが好ましく、２５０ｎｍ～２，０００ｎｍの波長における光透過率が１％以下であることがより好ましい。
　遮光壁１４、及び遮光枠２１は、基材１１に遮光性接着剤を用いて形成された接着層２４を介して設けられることが好ましい。
　前記遮光性接着剤としては、特に制限はなく目的に応じて適宜選択することができ、例えば、接着シートＡＤ－７００６Ｂ（利昌工業株式会社製、平均厚み：０．０５ｍｍ）などが挙げられる。
　図２に示すように、前記反射型光センサは、１つの発光素子を有する態様であってもよい。他の実施形態として、図５に示すように、隣り合って設けられた２以上の発光素子を有する態様であってもよい。いずれの態様も好適に実施することができる。
　例えば、パルスオキシメーターのように、検出する対象によって発光素子を複数用いて検出する用途が増えており、小型化を図るために同一の反射型光センサのパッケージに複数の発光素子と受光素子を実装したものが知られている。
　図５に示すように、反射型光センサが、２以上の発光素子１２ａ、１２ｂを有する場合、各発光素子は、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔ、及び非感知距離ｄの規定をそれぞれ満たすよう、隣り合って設けられる。言い換えると、各発光素子１２ａ、１２ｂが遮光壁１４に近い位置に配置されるとともに、各発光素子１２ａ、１２ｂが遮光壁１４に対して横並びで配置され、他の部材が間に配置されない。前記構成を満たすことにより、各発光素子について、光照射特性及び受光特性の場所依存性を小さくすることができるとともに、２以上の発光素子間で、測定対象に対する光照射及び受光の場所依存的な特性の均一性を高めることができる。
　２以上の発光素子を有する場合、例えば、従来の特許文献１に記載されたフォトリフレクタでは、２つの発光素子（１２）がそれぞれ異なる区画に設けられ、フォトダイオードの両側に設置されるため、一方の発光素子からの光照射の照射条件と、もう一方の発光素子からの光照射の照射条件とが大きく異なる。したがって、２つの発光素子間で、測定対象に対する光照射特性及び受光特性の場所依存的な特性が異なるという問題がある。
　言い換えると、２以上の発光素子が基材上に配置される場所の違いによって、受光素子に対する各発光素子の光学特性が異なったり、それに起因して測定対象の異なる部位（例えば、血液密度の異なる部位）を感知したりすることにより、各発光素子間での測定の均一性が劣るという問題がある。
　また、同じ区画に２つの発光素子を有する反射型フォトセンサとして、特開２００９－０３８３２２号公報が報告されている。図９に示すように、前記反射型フォトセンサでは、発光部（１８ａ、１８ｂ）及び受光部（２０）の投受光面が、該投受光面に対し平行に移動する被検出物の移動方向（Ｈ）に垂直な方向に配置される。発光部（１８ａ、１８ｂ）の出力光に基づく上記被検出物からの反射光を受光部（２０）で受光する。そして、受光部（２０）の検出出力が、上記被検出物の移動量に応じて直線的に変化するように、発光部（１８ａ、１８ｂ）には、上記被検出物の移動方向（Ｈ）の中心部よりも両端部の発光量が高くなる発光領域が設けられる。
　前記反射型フォトセンサでは、１つの区画に２つの発光素子を有するものの、ボンディングパターン（１７ｃ）を挟んで設けられており、２つの発光素子が互いに間隔を隔てて設けられている。そのため、特許文献１に記載されたフォトリフレクタと同様に、１の発光素子からの光照射、及び受光素子への受光の方向と、他の発光素子からの光照射、及び受光素子への受光の方向が互いに異なり、複数の発光素子間で、測定対象に対する光照射特性及び受光特性の場所が異なるという問題がある。
　一方、本実施形態における、隣り合って設けられた２以上の発光素子を有する反射型光センサによれば、従来の問題を解決でき、２以上の発光素子間で、測定対象に対する光照射特性及び受光特性の場所の均一性を高めることができる。
　前記２以上の発光素子における各発光波長が、互いに異なることが好ましい。これにより、２以上の波長、例えば、波長の大きく異なる２以上の波長の反射光を検出することができ、複数の情報の検出、波長の異なる反射光の差分に基づいた情報の検出や、情報の補正を行うことができる。
　前記波長としては、測定する情報に応じて適宜選択することができる。
　具体的には、血中酸素飽和度を測定するパルスオキシメーターでは、赤色光（例えば、波長６６０ｎｍ）と赤外光（例えば、９４０ｎｍ）を交互にパルス照射して、各反射光の差分から、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の濃度を検出することができる。また、血糖測定器では、例えば、グルコースの吸収波長（ピーク吸収波長１，６００ｎｍ）の反射光を、水の吸収波長（１，４５０ｎｍ）の反射光により補正することで、血中グルコース濃度を測定することができる。
　また、他の実施形態として、図６に示すように、基材１１上に、遮光壁１４とともに発光素子１２及び受光素子１３をそれぞれ区画する遮光枠２１を有し、遮光壁１４及び遮光枠２１からなる区画の内側の形状が、面取り四角形の柱状である態様も好適に実施できる。
　前記区画の内側の形状が、面取り四角形の柱状であると、開口を小さくできる。開口が小さくなると、発光及び受光の迷光成分が減るため、ノイズを低減することができる。
　また、遮光壁１４及び遮光枠２１として、ガラスエポキシ基板などの基材を用いた場合の切削加工が容易となるため、加工面、コスト面で好ましい。
　図７に示すように、遮光枠２１の厚みｔ１が、遮光壁１４の厚みｔよりも小さい態様も好適に実施できる。
　前記態様は、素子分離時に太めのダイシングブレードでカットする等の加工により、容易に製造することができる。遮光枠２１の厚みｔ１を薄くすることができ、反射型光センサ１０のパッケージサイズを小さくできる。
（実施例１）
　図５に示す２つの発光素子を有する反射型光センサの実施例として、血中酸素飽和度を測定するパルスオキシメーターを作製した。
　具体的には、赤色光（波長６６０ｎｍ）と赤外光（９４０ｎｍ）を発光する２つの発光素子として、赤色ＬＥＤチップ（ＰＲ７Ａ、ＤＯＷＡホールディングス株式会社製）と赤外ＬＥＤチップ（ＦＰ６Ｅ、ＤＯＷＡホールディングス株式会社製）、受光素子として検出波長４００ｎｍ～１，１００ｎｍの大面積フォトダイオード（ＫＰＤ３１Ｓ、株式会社京都セミコンダクター製）に使われているＰＤチップのサイズと受光領域を小さくしたものを用いた。また、遮光壁及び遮光枠として、光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板（黒色プリント配線板材料、ＣＳ－３６６７Ｂ、利昌工業株式会社製）、遮光性接着剤として遮光性の接着シート（ＡＤ－７００６Ｂ、利昌工業株式会社製）を用いて、実施例１のパルスオキシメーターを作製した。
　発光素子は、大きさ０．２４ｍｍ×０．２４ｍｍ～０．２８ｍｍ×０．２８ｍｍ、厚み０．１５ｍｍであった。受光素子は、大きさ２．０ｍｍ×０．７ｍｍ、厚み０．３ｍｍ、受光エリア１．８ｍｍ×０．５ｍｍであった。遮光壁は、厚みｔ＝０．８ｍｍ、高さ０．８ｍｍであった。遮光壁と各素子との距離ｄｅ＝ｄｒ＝０．２ｍｍであり、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たす。透明樹脂の屈折率１．５、及び測定対象である人体の屈折率１．４で計算した場合、非感知距離ｄはおよそ０．２４ｍｍであった。
　実施例１のパルスオキシメーターでは、２つの発光素子を交互にパルス照射して、各反射光の差分から、酸素化ヘモグロビン（ＨｂＯ２）の濃度を検出することができる。
（実施例２）
　図５に示す２つの発光素子を有する反射型光センサの実施例として、血中グルコース濃度を測定する血糖測定器を作製した。
　具体的には、グルコースの吸収波長（ピーク吸収波長１，６００ｎｍ）を発光する１の発光素子として赤外ＬＥＤ（ＫＥＤＥ１６５２Ｈ、株式会社京都セミコンダクター製、ピーク発光波長１，６５０ｎｍ）に使われている赤外ＬＥＤチップ、水の吸収波長（１，４５０ｎｍ）を発光する他の発光素子として赤外ＬＥＤ（ＫＥＤＥ１４５２Ｈ、株式会社京都セミコンダクター製、ピーク発光波長１，４５０ｎｍ）に使われている赤外ＬＥＤチップ、受光素子として波長１，２００ｎｍ～１，７００ｎｍを８０％以上検出可能なフォトダイオード（ＫＰＤＥ３００　ＩｎＧａＡｓフォトダイオード、株式会社京都セミコンダクター製）に使われているチップを用いた。また、遮光壁及び遮光枠として、光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板（黒色プリント配線板材料、ＣＳ－３６６７Ｂ、利昌工業株式会社製）、遮光性接着剤として遮光性の接着シート（ＡＤ－７００６Ｂ、利昌工業株式会社製）を用いて、実施例２の血糖測定器を作製した。
　発光素子は、大きさ０．３５ｍｍ×０．３５ｍｍ、厚み０．３３ｍｍであった。受光素子は、大きさ０．４４ｍｍ×０．４４ｍｍ、厚み０．１５ｍｍ、受光エリア直径０．３ｍｍであった。遮光壁は、厚みｔ＝０．８ｍｍ、高さ０．８ｍｍであった。遮光壁と各素子との距離ｄｅ＝ｄｒ＝０．３ｍｍであり、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たす。透明樹脂の屈折率１．５、及び測定対象である人体の屈折率１．４で計算した場合、非感知距離ｄはおよそ０．２７ｍｍであった。
　実施例２の血糖測定器では、グルコースの吸収波長（ピーク吸収波長１，６００ｎｍ）の反射光を、水の吸収波長（１，４５０ｎｍ）の反射光により補正することで、水分の影響を受けずにグルコースを高精度に検知することができ、したがって、血中グルコース濃度を測定することができる。
　実施例１～２の反射型光センサはいずれも、製造において樹脂成型のための金型を用いる必要がなく、簡単な構造を有する。発光素子からの光照射の出射角と、受光素子への受光の入射角とのなす角度を小さくすることができ、したがって、光照射特性及び受光特性の場所依存性を小さくすることができる。また、非感知距離ｄが０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下の範囲に設定されるため、測定対象としての生体の、表面からの光によるノイズが低減されると同時に、生体中の血液からの光による信号を強く検出できる。
　本国際出願は２０２３年６月１５日に出願した日本国特許出願２０２３－０９８３２１号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０２３－０９８３２１号の全内容を本国際出願に援用する。
　　１０　　　　反射型光センサ
　　１１　　　　基材
　　１２　　　　発光素子
　　１３　　　　受光素子
　　１４　　　　遮光壁
　　２１　　　　遮光枠
　　２２ａ、ｂ　導電ワイヤ
　　２３ａ、ｂ　導電部
　　２４　　　　接着層
　　２５　　　　透明樹脂
　　２６　　　　接着層
　　Ａ１　　　　領域１
　　Ａ２　　　　領域２

Claims (5)

  1. 　基材と、
    　前記基材上に設けられた発光素子及び受光素子と、
    　前記発光素子及び前記受光素子の間に設けられた遮光壁と、を有する反射型光センサであって、
    　前記発光素子及び前記遮光壁の距離ｄｅと、前記受光素子及び前記遮光壁の距離ｄｒと、前記遮光壁の厚みｔとの関係が、次式、ｄｅ＋ｄｒ＜ｔを満たし、
    　前記発光素子からの発光が測定対象に達しない領域、及び前記測定対象からの前記発光の反射光又は前記測定対象からの散乱光が前記受光素子に入力されない領域の、いずれにも属さない領域と、前記反射型光センサと前記測定対象が接触するセンサ面との最短距離が、０．２ｍｍ以上０．３ｍｍ以下であることを特徴とする反射型光センサ。
  2. 　前記発光素子が、隣り合って設けられた２以上の発光素子であり、
    　前記２以上の発光素子における各発光波長が、互いに異なる請求項１に記載の反射型光センサ。
  3. 　前記基材上に、前記遮光壁とともに前記発光素子及び前記受光素子をそれぞれ区画する遮光枠を有し、
    　前記遮光壁及び前記遮光枠からなる区画の内側の形状が、面取り四角形の柱状である請求項１又は２に記載の反射型光センサ。
  4. 　前記遮光枠の厚みが、前記遮光壁の厚みよりも小さい請求項３に記載の反射型光センサ。
  5. 　前記基材が、前記基材の厚みでの光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板であり、
    　前記遮光壁が、前記遮光壁の厚みでの光透過率が１％以下であるガラスエポキシ基板であり、
    　前記遮光壁が、前記基材に遮光性接着剤を介して設けられた請求項１から５のいずれかに記載の反射型光センサ。
PCT/JP2024/021093 2023-06-15 2024-06-10 反射型光センサ Ceased WO2024257736A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202480037727.9A CN121312289A (zh) 2023-06-15 2024-06-10 反射型光传感器
EP24823352.0A EP4730400A1 (en) 2023-06-15 2024-06-10 Reflective optical sensor

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023098321 2023-06-15
JP2023-098321 2023-06-15

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2024257736A1 true WO2024257736A1 (ja) 2024-12-19

Family

ID=93851992

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2024/021093 Ceased WO2024257736A1 (ja) 2023-06-15 2024-06-10 反射型光センサ

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP4730400A1 (ja)
JP (1) JP2024180323A (ja)
CN (1) CN121312289A (ja)
WO (1) WO2024257736A1 (ja)

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5203329A (en) * 1989-10-05 1993-04-20 Colin Electronics Co., Ltd. Noninvasive reflectance oximeter sensor providing controlled minimum optical detection depth
JP2001156325A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Citizen Electronics Co Ltd フォトリフレクター
JP2009038322A (ja) 2007-08-04 2009-02-19 New Japan Radio Co Ltd 反射型フォトセンサ
WO2009139029A1 (ja) * 2008-05-12 2009-11-19 パイオニア株式会社 自発光型センサ装置及びその製造方法
JP2016163731A (ja) * 2016-05-02 2016-09-08 セイコーエプソン株式会社 生体情報検出装置、電子機器及び生体情報検出方法
US20170108433A1 (en) * 2014-03-07 2017-04-20 Laser- Und Medizin-Technologie Gmbh Berlin Sensor device for high-resolution detection of target substances
JP2017079278A (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 スタンレー電気株式会社 受発光装置及び発光装置
WO2017094089A1 (ja) 2015-11-30 2017-06-08 新日本無線株式会社 フォトセンサ
JP2018534031A (ja) * 2015-09-30 2018-11-22 チ シン 生体信号を測定するための装置および方法
JP2020018430A (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 セイコーエプソン株式会社 生体情報測定装置
JP2023098321A (ja) 2021-12-28 2023-07-10 トヨタ自動車株式会社 車両用動力伝達装置

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5203329A (en) * 1989-10-05 1993-04-20 Colin Electronics Co., Ltd. Noninvasive reflectance oximeter sensor providing controlled minimum optical detection depth
JP2001156325A (ja) * 1999-11-29 2001-06-08 Citizen Electronics Co Ltd フォトリフレクター
JP2009038322A (ja) 2007-08-04 2009-02-19 New Japan Radio Co Ltd 反射型フォトセンサ
WO2009139029A1 (ja) * 2008-05-12 2009-11-19 パイオニア株式会社 自発光型センサ装置及びその製造方法
US20170108433A1 (en) * 2014-03-07 2017-04-20 Laser- Und Medizin-Technologie Gmbh Berlin Sensor device for high-resolution detection of target substances
JP2018534031A (ja) * 2015-09-30 2018-11-22 チ シン 生体信号を測定するための装置および方法
JP2017079278A (ja) * 2015-10-21 2017-04-27 スタンレー電気株式会社 受発光装置及び発光装置
WO2017094089A1 (ja) 2015-11-30 2017-06-08 新日本無線株式会社 フォトセンサ
JP2016163731A (ja) * 2016-05-02 2016-09-08 セイコーエプソン株式会社 生体情報検出装置、電子機器及び生体情報検出方法
JP2020018430A (ja) * 2018-07-31 2020-02-06 セイコーエプソン株式会社 生体情報測定装置
JP2023098321A (ja) 2021-12-28 2023-07-10 トヨタ自動車株式会社 車両用動力伝達装置

Also Published As

Publication number Publication date
EP4730400A1 (en) 2026-04-22
JP2024180323A (ja) 2024-12-26
CN121312289A (zh) 2026-01-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI594445B (zh) 包含特徵以幫助減少雜光及／或光學串擾之光電模組
US10111592B2 (en) Biosensor
KR101506177B1 (ko) 생체 신호 측정 센서 및 그의 제조 방법
JP5692390B2 (ja) 生体センサ
JP6891441B2 (ja) 検出装置および測定装置
US20110087108A1 (en) Self-luminous sensor device
CN114795110B (zh) 检测装置和测量装置
US11596333B2 (en) Optoelectronic sensor module and method for producing an optoelectronic sensor module
JP2006317244A5 (ja)
JP2009106373A (ja) 生体表層組織用センシング装置
CN114569099B (zh) 检测装置和测量装置
JP7845435B2 (ja) 検出装置および測定装置
WO2024257736A1 (ja) 反射型光センサ
CN114795160B (zh) 检测装置和测量装置
US12281935B2 (en) Detecting device and measuring device
JP7593165B2 (ja) 検出装置および測定装置
CN116058790B (zh) 检测装置和测量装置
CN116725500A (zh) 检测装置和测定装置
US20240315612A1 (en) Measuring device
US20240234621A1 (en) Detection device and measurement device
JP2025160674A (ja) 脈波検出装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 24823352

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2024823352

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024823352

Country of ref document: EP

Effective date: 20260115

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024823352

Country of ref document: EP

Effective date: 20260115

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024823352

Country of ref document: EP

Effective date: 20260115

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2024823352

Country of ref document: EP

Effective date: 20260115

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2024823352

Country of ref document: EP