光學感測裝置及其測量方法制造方法及圖紙

一種光學感測裝置及其測量方法。該光學感測裝置包括光傳感器、多個發光元件以及控制器。光傳感器設置在基板上。光傳感器用以在光學感測裝置的感測范圍內感測光反射信號。發光元件設置在基板上圍繞光傳感器。發光元件用以提供光學信號發射入人體組織。光學信號在人體組織內反射以產生光反射信號。控制器電性連接至光傳感器及發光元件。控制器判斷人體組織在感測范圍內的所在位置是否有改變。控制器依據人體組織在感測范圍內的所在位置驅動發光元件當中的至少一個發光元件并調整其發光強度來提供光學信號。

【技術實現步驟摘要】

本公開涉及一種感測裝置及其測量方法，且特別涉及一種光學感測裝置及其測量方法。
技術介紹
隨著人文與科技發達，健康生理照護的裝置設備不再只是局限于醫療院所使用，許多醫療、生理檢測裝置漸漸地深入家庭、運動場所中。其中，穿戴式設備更是近年來極為重視的研究主題。由于以反射式光學檢測方式進行生理信號檢測的穿戴式腕表容易因腕部動作影響造成原來的測量點偏移，大大地影響在運動過程中信號的判讀準確度，因此目前市售產品僅適合進行如心率測量等較為簡單的生理信號檢測功能。以血氧濃度檢測為例，市售非侵入式血氧濃度計以外掛指夾式探頭的穿透式血氧計為主，在長時間使用時容易對手指壓迫造成血液循環不良，對使用者來說極不舒適。此外，目前市售的反射式血氧濃度計以配戴在頭部或是鼻貼式為主，不僅周邊設備龐大不利攜帶，較適于臥床時使用。相較之下腕部穿戴式生理檢測裝置會是在日常生活中進行生理監測較佳的方案，具有攜帶方便的優點，適合長時間配戴。然而，穿戴式腕表容易因腕部動作影響造成原來的測量點偏移，大大地影響在運動過程中信號的判讀準確度。
技術實現思路
本公開提供一種光學感測裝置，具光源調控功能，可動態且連續式監控人體組織。本公開提供一種光學感測裝置的測量方法，具光源調控功能，可動態且連續式監控人體組織。本公開的一種光學感測裝置包括至少一光傳感器、多個發光元件以及一控制器。光傳感器設置在一基板上。光傳感器用以在光學感測裝置的一感測范圍內感測一光反射信號。發光元件設置在基板上，圍繞光傳感器。發光元件用以提供一光學信號發射入一人體組織。光學信號在人體組織內反射以產生光反射信號。控制器電性連接至光傳感器及發光元件。控制器用以判斷人體組織在感測范圍內的一所在位置是否有改變。如測量條件偏離合適范圍導致無法進行生理信號測量，控制器會自動調整發光元件組合及光源強度以重新追蹤感測位置。控制器依據人體組織在感測范圍內的所在位置驅動發光元件當中的至少一個發光元件并調整該至少一個發光元件的發光強度來提供光學信號。在本公開的一實施例中，在一第一方向上，上述的光傳感器位于發光元件當中的兩個發光元件之間。在一第二方向上，光傳感器位于發光元件當中的另兩個發光元件之間。在本公開的一實施例中，上述的光傳感器的一表面與基板的一表面的一垂直距離等于各發光元件的一表面與基板的表面的一垂直距離。在本公開的一實施例中，上述的光傳感器的一表面與基板的一表面的一垂直距離大于各發光元件的一表面與基板的表面的一垂直距離。在本公開的一實施例中，上述的光學感測裝置還包括至少一光隔離結構。光隔離結構設置在基板上光傳感器和各發光元件之間。光隔離結構用以隔離光學信號入射至光傳感器。在本公開的一實施例中，上述的光傳感器和發光元件設置在基板的一第一表面上。光隔離結構更設置在基板上相對于第一表面的一第二表面。光隔離結構包覆第二表面。在本公開的一實施例中，上述的控制器是依據光反射信號及一動作感測信號兩者至少其中之一來判斷人體組織在感測范圍內的所在位置是否有改變。在本公開的一實施例中，上述的光學感測裝置還包括一動作感測元件。動作感測元件設置在基板上，用以感測人體組織在感測范圍內的所在位置是否有改變，并且據此產生動作感測信號。在本公開的一實施例中，上述的光反射信號及動作感測信號各自對應一趨勢線。若各趨勢線為一連續曲線，控制器依據光反射信號及動作感測信號兩者至少其中之一來判斷人體組織在感測范圍內的所在位置未改變。在本公開的一實施例中，上述的光反射信號及動作感測信號各自對應一趨勢線。若各趨勢線包括一轉折點，控制器依據光反射信號及動作感測信號兩者至少其中之一來判斷人體組織在感測范圍內的所在位置已改變。在本公開的一實施例中，上述的所在位置包括一第一位置及一第二位置。當人體組織在感測范圍內的從第一位置移動到第二位置時，各趨勢線中對應產生轉折點。在本公開的一實施例中，若人體組織位于第一位置，上述的控制器驅動發光元件當中的至少一第一發光元件并調整此第一發光元件的發光強度來提供光學信號。若人體組織位于第二位置，控制器驅動發光元件當中的至少一第二發光元件并調整此第二發光元件的發光強度來提供光學信號。在本公開的一實施例中，上述的至少一第二發光元件的數量大于至少一第一發光元件的數量。在本公開的一實施例中，當上述的控制器驅動發光元件當中的至少一個發光元件并調整該至少一發光元件的發光強度來提供光學信號時，控制器降低發光元件當中未提供光學信號的其余發光元件的發光強度。在本公開的一實施例中，上述的光學信號在人體組織內反射所產生的光反射信號的一信號振幅在一預設范圍內。在本公開的一實施例中，上述的控制器驅動發光元件當中的一組合并調整此組合的發光強度來提供光學信號入射到人體組織，并且利用光傳感器來感測光學信號在人體組織內反射所產生的光反射信號。控制器判斷人體組織在感測范圍內的所在位置是否有改變。若人體組織在感測范圍內的所在位置已改變，控制器調整發光元件當中的組合的組成元件及此組合的發光強度來提供光學信號入射到人體組織，并且利用光傳感器來感測人體組織內反射光學信號所產生的光反射信號。控制器判斷光反射信號的一信號振幅是否在一預設范圍內。若光反射信號的信號振幅在預設范圍內，控制器驅動調整后的發光元件當中的組合的組成元件并調整組合的發光強度來提供光學信號，并且計算信號振幅在預設范圍內的光反射信號的一生理信號。本公開的一種光學感測裝置的測量方法包括如下步驟。驅動發光元件當中的一第一組合并調整此第一組合的發光強度來提供一第一光學信號入射到一人體組織，并且感測第一光學信號在人體組織內反射所產生的一第一光反射信號。判斷人體組織在一感測范圍內的一所在位置的生理感測環境是否有改變。若人體組織在感測范圍內的所在位置的生理感測環境已改變，選擇發光元件當中的一第二組合并調整此第二組合的發光強度來提供一第二光學信號入射到人體組織，并且感測第二光學信號在人體組織內反射所產生的一第二光反射信號。判斷第二光反射信號的一信號振幅是否在一預設范圍內。若第二光反射信號的信號振幅在預設范圍內，驅動發光元件當中的第二組合并調整此第二組合的發光強度來提供第二光學信號，并且計算信號振幅在預設范圍內的第二光反射信號的一生理信號。在本公開的一實施例中，上述判斷第二光反射信號的信號振幅是否在預設范圍內的步驟包括如下步驟。判斷第二光反射信本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種光學感測裝置，包括：至少一光傳感器，設置在一基板上，用以在該光學感測裝置的感測范圍內，感測光反射信號；多個發光元件，設置在該基板上，圍繞該光傳感器，用以提供光學信號發射入人體組織，其中該光學信號在該人體組織內反射以產生該光反射信號；以及控制器，電性連接至該光傳感器及這些發光元件，用以判斷該人體組織在該感測范圍內的所在位置是否有改變，并且該控制器依據該人體組織在該感測范圍內的該所在位置，驅動這些發光元件當中的至少一個發光元件并調整該至少一個發光元件的發光強度來提供該光學信號。

【技術特征摘要】
2014.10.31 TW 1031378371.一種光學感測裝置，包括：
至少一光傳感器，設置在一基板上，用以在該光學感測裝置的感測范圍
內，感測光反射信號；
多個發光元件，設置在該基板上，圍繞該光傳感器，用以提供光學信號
發射入人體組織，其中該光學信號在該人體組織內反射以產生該光反射信號；
以及
控制器，電性連接至該光傳感器及這些發光元件，用以判斷該人體組織
在該感測范圍內的所在位置是否有改變，并且該控制器依據該人體組織在該
感測范圍內的該所在位置，驅動這些發光元件當中的至少一個發光元件并調
整該至少一個發光元件的發光強度來提供該光學信號。
2.如權利要求1所述的光學感測裝置，其中在第一方向上，該光傳感器
位于這些發光元件當中的兩個發光元件之間，并且在第二方向上，該光傳感
器位于這些發光元件當中的另兩個發光元件之間。
3.如權利要求1所述的光學感測裝置，其中該光傳感器的表面與該基板
的表面的垂直距離等于各該發光元件的表面與該基板的該表面的垂直距離。
4.如權利要求1所述的光學感測裝置，其中該光傳感器的表面與該基板
的表面的垂直距離大于各該發光元件的表面與該基板的該表面的垂直距離。
5.如權利要求1所述的光學感測裝置，還包括：
至少一光隔離結構，設置在該基板上該光傳感器和各該發光元件之間，
用以隔離該光學信號入射至該光傳感器。
6.如權利要求5所述的光學感測裝置，其中該光傳感器和這些發光元件
設置在該基板的第一表面上，該至少一光隔離結構更設置在該基板上相對于
該第一表面的第二表面，該至少一光隔離結構包覆該第二表面。
7.如權利要求1所述的光學感測裝置，其中該控制器是依據該光反射信
號及動作感測信號兩者至少其中之一來判斷該人體組織在該感測范圍內的該
所在位置是否有改變。
8.如權利要求7所述的光學感測裝置，還包括：
動作感測元件，設置在該基板上，用以感測該人體組織在該感測范圍內
的該所在位置是否有改變，并且據此產生該動作感測信號。
9.如權利要求7所述的光學感測裝置，其中該光反射信號及該動作感測
信號各自對應趨勢線，若各該趨勢線為連續曲線，該控制器依據該光反射信
號及該動作感測信號兩者至少其中之一判斷該人體組織在該感測范圍內的該
所在位置未改變。
10.如權利要求7所述的光學感測裝置，其中該光反射信號及該動作感測
信號各自對應趨勢線，若各該趨勢線包括轉折點，該控制器依據該光反射信
號及該動作感測信號兩者至少其中之一判斷該人體組織在該感測范圍內的該
所在位置已改變。
11.如權利要求10所述的光學感測裝置，其中該所在位置包括第一位置
及第二位置，當該人體組織在該感測范圍內的從該第一位置移動到該第二位
置時，各該趨勢線中對應產生該轉折點。
12.如權利要求11所述的光學感測裝置，其中若該人體組織位于該第一
位置，該控制器驅動這些發光元件當中的至少一第一發光元件并調整該至少
一第一發光元件的發光強度來提供該光學信號，以及若該人體組織位于該第
二位置，該控制器驅動這些發光元件當中的至少一第二發光元件并調整該至
少一第二發光元件的發光強度來提供該光學信號。
13.如權利要求12所述的光學感測裝置，其中該至少一第二發光元件的
數量大于該至少一第一發光元件的數量。
14.如權利要求1所述的光學感測裝置，其中當該控制器驅動這些發光元
件當中的該至少一個發光元件并調整該至少一發光元件的發光強度來提供該
光學信號時，該控制器降低這些發光元件當中未提供該光學信號的其余發光
元件的發光強度。
15.如權利要求1所述的光學感測裝置，其中該光學信號在該人體組織內
反射所產生的該光反射信號的信號振幅在預設范圍內。
16.如權利要求1所述的光學感測裝置，其中該控制器驅動這些發光元件
當中的組合并調整該組合的發光強度來提供該光學信號入射到該人體組織，
并且利用該光傳感器來感測該光學信號在該人體組織內反射所產生的該光反
射信號；該控制器判斷該人體組織在該感測范圍內的該所在位置是否有改變；
若該人體組織在該感測范圍內的該所在位置已改變，該控制器調整這些發光
元件當中的該組合的組成元件及該組合的發光強度來提供該光學信號入射到
該人體組織，并且利用該光傳感器來感測該人體組織內反射該光學信號所產

\t生的該光反射信號；該控制器判斷該光反射信號的信號振幅是否在預設范圍
內；以及若該光反射信號的該信號振幅在該預設范圍內，該控制器驅動調整
后的這些發光元件當中的該組合的組成元件并調整該組合的發光強度來提供...

【專利技術屬性】
技術研發人員：許家豪，莊俊德，陳志仁，沈煜棠，
申請(專利權)人：財團法人工業技術研究院，
類型：發明
國別省市：中國臺灣;71