信號檢測裝置以及信號檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種用于檢測信號的信號檢測裝置以及信號檢測方法。
[0002]本申請基于2012年10月2日在日本申請的特愿2012-220427號主張優(yōu)先權(quán)，并且在此援引其內(nèi)容。
【背景技術(shù)】
[0003]在現(xiàn)有技術(shù)中，作為例如用于檢測生物體信號的裝置，已知例如心電圖儀、腦電圖儀等信號檢測裝置(專利文獻I)。通常，在這種信號檢測裝置中，通過差動放大器來對安裝在作為被檢測體的生物體上的一對電極的信號的差分進行放大。通過取得信號之差，從而消除各個信號所包含的同相的噪聲分量，獲得SN比高的檢測信號。
[0004]在先技術(shù)文獻
[0005]專利文獻
[0006]專利文獻1:日本特開平6-197877號公報

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]發(fā)明要解決的問題
[0008]但是，根據(jù)上述的現(xiàn)有技術(shù)，由于電極與差動放大器經(jīng)由布線電纜連接，因此存在噪聲混入布線電纜上的可能性，檢測信號的SN比的改善有界限。此外，即使將電極與差動放大器一體化，若將這些被一體化的電極和差動放大器長時間埋入作為被檢測體的生物體內(nèi)，則生物體內(nèi)的環(huán)境可能引起放大器等電路的故障或者誤動作。另外，由于作為電極材料，使用缺乏撓性的金屬等，因此很難在例如反復(fù)鼓動的心臟等生物體的表面組織安裝電極。即使能夠安裝，由于缺乏撓性的電極等會阻礙心臟的跳動，因此很難高精度地檢測心臟產(chǎn)生的生物體信號。
[0009]本發(fā)明鑒于上述情況而完成，其目的在于，提供一種能夠改善檢測信號的SN比，且不會阻礙被檢測體的動作，并能夠穩(wěn)定地檢測被檢測體產(chǎn)生的信號的信號檢測裝置以及信號檢測方法。
[0010]用于解決課題的手段
[0011]為了解決上述課題，本發(fā)明的一方式是一種信號檢測裝置，對從被檢測體產(chǎn)生的信號進行檢測，具備:第I電路層，形成有與所述被檢測體相連的多個電極；第2電路層，形成有多個放大器，每個放大器具有與所述多個電極分別電容耦合的輸入部；和第3電路層，形成有用于讀取所述多個放大器的輸出的多個晶體管，將所述第I電路層、所述第2電路層和所述第3電路層層疊，在形成于所述第I電路層的所述多個電極與所述第2電路層之間，形成有密封所述第2電路層的絕緣層，隔著該絕緣層，所述多個電極與所述多個放大器的輸入部電容親合。
[0012]在上述信號檢測裝置的結(jié)構(gòu)中，例如，所述電極由導(dǎo)電性材料構(gòu)成，該導(dǎo)電性材料是被構(gòu)成親水性的離子液體的分子與水溶性高分子雙重覆蓋的碳納米材料分散到水溶性高分子介質(zhì)中且該水溶性高分子被交聯(lián)而成的。
[0013]在上述信號檢測裝置的結(jié)構(gòu)中，例如，布線被引出到與所述第2電路層所處的一面?zhèn)认喾吹囊粋?cè)的所述第3電路層的另一面?zhèn)?，該布線用于經(jīng)由形成于所述第3電路層的多個晶體管來讀取形成于所述第2電路層的多個放大器的輸出信號。
[0014]在上述信號檢測裝置的結(jié)構(gòu)中，例如，所述布線在所述第3電路層的外周區(qū)域被引出到所述第3電路層的另一面?zhèn)取?br>[0015]在上述信號檢測裝置的結(jié)構(gòu)中，例如，在所述第I電路層，形成有將形成于該第I電路層的所述多個電極和形成于所述第2電路層的所述多個放大器的輸出部電容耦合的多個電容器。
[0016]在上述信號檢測裝置的結(jié)構(gòu)中，例如，所述第I電路層與所述第2電路層之間以及所述第2電路層與所述第3電路層之間分別經(jīng)由各向異性導(dǎo)電性薄片而被電連接。
[0017]在上述信號檢測裝置的結(jié)構(gòu)中，例如，構(gòu)成所述第I電路層的部件形成密封所述第2電路層的密封層。
[0018]在上述信號檢測裝置的結(jié)構(gòu)中，例如，所述第2電路層被所述第I電路層和所述第3電路層夾持著，由此層疊所述第I電路層、所述第2電路層和所述第3電路層，所述第I電路層和所述第3電路層具有相互相同的彎曲剛性。
[0019]為了解決上述課題，本發(fā)明的一方式是一種信號檢測方法，使用上述信號檢測裝置來從所述被檢測體檢測信號，該信號檢測方法包括:經(jīng)由形成于所述第3電路層的多個晶體管，選擇性地讀取形成于所述第2電路層的多個放大器中的任一個的輸出信號的階段。
[0020]在上述信號檢測方法的結(jié)構(gòu)中，例如，選擇性地讀取形成于所述第2電路層的多個放大器中的任一個的輸出信號的階段包括:第I階段，經(jīng)由所述多個晶體管，對所述多個放大器的輸出信號進行掃描并依次讀取；第2階段，生成在所述第I階段讀取的所述多個放大器的輸出信號的強度分布；和第3階段，同時讀取基于所述強度分布的分析結(jié)果確定的所述多個放大器的I個或2個以上的輸出信號。
[0021]發(fā)明效果
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一方式，由于一體地構(gòu)成電極與放大器，因此能夠改善檢測信號的SN比。此外，根據(jù)本發(fā)明的一方式，由于將電極與放大器的輸入部電容耦合，因此能夠從電極側(cè)觀察時密封放大器，能夠抑制放置電極的環(huán)境對放大器動作的影響。另外，根據(jù)本發(fā)明的一方式，由于能夠?qū)崿F(xiàn)具有撓性出色的電極的信號檢測裝置，因此能夠在不阻礙被檢測體的動作的情況下，從被檢測體檢測信號。
【附圖說明】
[0023]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置的電路結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
[0024]圖2是表示本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置所具備的信號檢測器的電路結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。
[0025]圖3是表示本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置所具備的信號檢測器的靜特性的一個例子的圖。
[0026]圖4是示意性表示本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)(層疊結(jié)構(gòu))的圖。
[0027]圖5是示意性表示本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置的設(shè)備結(jié)構(gòu)(剖面結(jié)構(gòu))的圖。
[0028]圖6是用于對本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置所具備的信號檢測器的動作進行說明的波形圖。
[0029]圖7是用于對本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置的動作進行說明的圖。
[0030]圖8表示本發(fā)明的組成物或者導(dǎo)電性材料，(a)是表示被構(gòu)成DEMEBF4的分子覆蓋的碳納米管(carbon nanotube)分散到聚輪燒(poly-rotaxane)中而形成的組成物的照片，(b)是對(a)所示的組成物進行光交聯(lián)而得到的薄片的照片，(C)是對(a)所示的組成物進行光交聯(lián)并將大約50 μπι左右線寬的微細結(jié)構(gòu)圖案化而得到的光學(xué)顯微鏡照片。
[0031]圖9是高分辨率剖面透射電子顯微鏡像(TEM像)，(a)是能夠在本發(fā)明中使用的碳納米管的TEM像，(b)是在沒有離子液體的情況下，將碳納米管與聚輪烷在水中混合，通過噴射式粉碎機(jet mill)來進行細分化的同時進行攪拌而得到的被聚輪烷覆蓋的碳納米管的TEM像，(c)是在與圖8(a)所示的組成物的制作條件相同的條件下得到的碳納米材料或者組成物的TEM像。
[0032]圖10是表示本發(fā)明的組成物(或者導(dǎo)電性材料)的面電阻與其碳納米管含有量的依賴性的圖表。
[0033]圖11是表示本發(fā)明的(或者導(dǎo)電性材料)的電容量與其頻率的依賴性的圖表。
[0034]圖12是用于對本發(fā)明的導(dǎo)電性材料的制造方法進行說明的流程圖。
[0035]圖13是表示本發(fā)明的導(dǎo)電性材料的制造方法的應(yīng)用例的流程圖。
[0036]圖14是表示調(diào)查碳納米管的分散性而得到的結(jié)果的照片，(A)表示將碳納米管放入脫離子水中攪拌I周后的狀態(tài)的照片，(B)是表示將碳納米管與DEMEBF4放入脫離子水中并同樣攪拌I周后的狀態(tài)的照片，(C)是表示將碳納米管放入脫離子水中并同樣攪拌I周，然后通過噴射式粉碎機進行處理之后的狀態(tài)的照片，(D)是表示將碳納米管與DEMEBF460mg放入脫離子水中并同樣攪拌I周，然后通過噴射式粉碎機進行處理之后的狀態(tài)的照片，(E)是表示將碳納米管、DEMEBF4和微纖化纖維素放入脫離子水中，并將同樣攪拌I周而得到的漿料通過噴射式粉碎機進行處理后的狀態(tài)的照片。
【具體實施方式】
[0037][結(jié)構(gòu)的說明]
[0038]圖1是表示本發(fā)明的實施方式的信號檢測裝置100的電路結(jié)構(gòu)的一個例子的圖。信號檢測裝置100是對從被檢測體產(chǎn)生的信號進行檢測的信號檢測裝置，具備:被排列成8行8列的矩陣狀的多個(64個)信號檢測器Fll?F88、信號傳送用的多個晶體管Tll?T88、多個位線BLl?BL8和多個字線WLl?WL8。另外，在本實施方式中，將生物體假定成了被檢測體，但是本實施方式的信號檢測裝置100并不限于生物體，能夠?qū)⑷我獾膶ο笪镒鳛楸粰z測體來檢測信號。例如，信號檢測裝置100并不限于生物體信號，還能夠?qū)Π惭b有電子部件的電路基板等工業(yè)產(chǎn)品的復(fù)雜表面的信號分布等進行檢測。因此，作為本發(fā)明的信號檢測裝置100的被檢測體的對象物是任意的。
[0039]在此，被排列成矩陣狀的信號檢測器Fll?F88中，屬于第I列的信號檢測器Fll?F81的各輸出部經(jīng)由信號傳送用的晶體管Tll?T81而與位線BLl連接，屬于第2列的信號檢測器F12?F82的各輸出部經(jīng)由信號傳送用的晶體管T12?T82而與位線BL2連接。以下，同樣地，屬于第8列的信號檢測器F18?F88的各輸出部經(jīng)由信號傳送用的晶體管T18?T88而與位線BL8連接。
[0040]此外，被排列成矩陣狀的信號檢測器Fll?F88中，設(shè)置在屬于第I行的信號檢測器Fll?F18的信號傳送用的晶體管Tll?T18的各個柵極與字線WLl連接，設(shè)置在屬于第2行的信號檢測器F21?F28的信號傳送用的晶體管T21?T28的各個柵極與字線WL2連接。以下，同樣地，設(shè)置在屬于第8行的信號檢測器F81?F88的信號傳送用的晶體管T81?T88的各個柵極與字線WL8連接。
[0041]這樣，在本實施方式中，將64個信號檢測器Fll?F88排列為矩陣狀，通過字線WLl?WL8和位線BLl?BL8來選擇信號傳送用的晶體管Tll?T88，由此能夠從各個信號檢測器Fll?F88選擇性地讀取信號。另外，雖然在圖1的例子中具備8行8列的共計64個信號檢測器Fll?F88，但并不限于本例，信號檢測器的個數(shù)是任意的。此外，與該信號檢測器的個數(shù)相應(yīng)地，信號傳送用的晶體管、字線、位線的個數(shù)也是任意的。
[0042]圖2是表示圖1所示的信號檢測器Fll?F88的電路結(jié)構(gòu)的一個例子的圖，所有信號檢測器Fll?F88具有相同的結(jié)構(gòu)。如圖2所示，信號檢測器Fll?F88分別具備電極101、電容器102和放大器103。電極101與被檢測體(未圖示)相連，從該被檢測體向電極101施加生物體信號(電信號)。在本實施方式中，電極101也可以由凝膠狀的導(dǎo)電性材料(導(dǎo)電凝膠)構(gòu)成，該凝膠狀的導(dǎo)電性材料是被構(gòu)成親水性的離子液體的分子和水溶性高分子雙重覆蓋的碳納米材料分散到水溶性高分子介質(zhì)中且該水溶性高分子被交聯(lián)而成的。此時，電極101具有出色的撓性以及柔軟性。將在后面進行詳細敘述。
[0043]電容器102是用于去除來自被檢測體的生物體信號所包含的直流分量的部件，連接在電極101與放大器103的輸入部之間。也就是說，放大器103的輸入部經(jīng)由電容器102而與電極101電容耦合。電容器102例如具有大約670nF的電容值，也可以具有由自組裝單分子膜(Self-AssembledMonolayer ；SAM)和氧化銷(AlOx)構(gòu)成的SAM/A10x結(jié)構(gòu)。如后面所述，電容器102是使用薄膜來形成的，具有撓性。
[0044]放大器103由晶體管1031?1034和電阻元件1035構(gòu)成。在本實施方式中，晶體管1031?1034是具有撓性的P型有機晶體管。構(gòu)成放大器103的有機晶體管的柵極寬度例如為600 μ m，柵極長度例如為20 μ mo在本例中，確認到大約-100 μ A的漏極電流。但是，并不限于本例，也可以取代P型有機晶體管而使用η型有機晶體管。若考慮動作的穩(wěn)定性和載體的移動性的不同，P型有機晶體管更能夠穩(wěn)定地獲得比η型有機晶體管大的漏極電流，在這方面與η型有機晶體管相比更有利。另外，放大器103并不限于有機晶體管，也可以根據(jù)用途來使用任意的放大元件來構(gòu)成。
[0045]構(gòu)成放大器103的晶體管1031的漏極與電源節(jié)點VDD (高電位節(jié)點)連接，晶體管1031的柵極與放大器103的輸入部連接。此外，晶體管1032的漏極與晶體管1031的源極連接，晶體管1032的源極與接地節(jié)點GND連接。此外，晶體管1033的漏極與電源節(jié)點VDD連接，晶體管1033的柵極與放大器103的輸入部連接。
[0046]此外，晶體管1034的漏極及柵極與晶體管1032的柵極一起被連接