光學(xué)感測(cè)裝置及其測(cè)量方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本公開(kāi)涉及一種感測(cè)裝置及其測(cè)量方法，且特別涉及一種光學(xué)感測(cè)裝置及其測(cè)量方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著人文與科技發(fā)達(dá)，健康生理照護(hù)的裝置設(shè)備不再只是局限于醫(yī)療院所使用，許多醫(yī)療、生理檢測(cè)裝置漸漸地深入家庭、運(yùn)動(dòng)場(chǎng)所中。其中，穿戴式設(shè)備更是近年來(lái)極為重視的研究主題。由于以反射式光學(xué)檢測(cè)方式進(jìn)行生理信號(hào)檢測(cè)的穿戴式腕表容易因腕部動(dòng)作影響造成原來(lái)的測(cè)量點(diǎn)偏移，大大地影響在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中信號(hào)的判讀準(zhǔn)確度，因此目前市售產(chǎn)品僅適合進(jìn)行如心率測(cè)量等較為簡(jiǎn)單的生理信號(hào)檢測(cè)功能。
[0003]以血氧濃度檢測(cè)為例，市售非侵入式血氧濃度計(jì)以外掛指夾式探頭的穿透式血氧計(jì)為主，在長(zhǎng)時(shí)間使用時(shí)容易對(duì)手指壓迫造成血液循環(huán)不良，對(duì)使用者來(lái)說(shuō)極不舒適。此夕卜，目前市售的反射式血氧濃度計(jì)以配戴在頭部或是鼻貼式為主，不僅周邊設(shè)備龐大不利攜帶，較適于臥床時(shí)使用。相較之下腕部穿戴式生理檢測(cè)裝置會(huì)是在日常生活中進(jìn)行生理監(jiān)測(cè)較佳的方案，具有攜帶方便的優(yōu)點(diǎn)，適合長(zhǎng)時(shí)間配戴。
[0004]然而，穿戴式腕表容易因腕部動(dòng)作影響造成原來(lái)的測(cè)量點(diǎn)偏移，大大地影響在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中信號(hào)的判讀準(zhǔn)確度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開(kāi)提供一種光學(xué)感測(cè)裝置，具光源調(diào)控功能，可動(dòng)態(tài)且連續(xù)式監(jiān)控人體組織。
[0006]本公開(kāi)提供一種光學(xué)感測(cè)裝置的測(cè)量方法，具光源調(diào)控功能，可動(dòng)態(tài)且連續(xù)式監(jiān)控人體組織。
[0007]本公開(kāi)的一種光學(xué)感測(cè)裝置包括至少一光傳感器、多個(gè)發(fā)光元件以及一控制器。光傳感器設(shè)置在一基板上。光傳感器用以在光學(xué)感測(cè)裝置的一感測(cè)范圍內(nèi)感測(cè)一光反射信號(hào)。發(fā)光元件設(shè)置在基板上，圍繞光傳感器。發(fā)光元件用以提供一光學(xué)信號(hào)發(fā)射入一人體組織。光學(xué)信號(hào)在人體組織內(nèi)反射以產(chǎn)生光反射信號(hào)?？刂破麟娦赃B接至光傳感器及發(fā)光元件?？刂破饔靡耘袛嗳梭w組織在感測(cè)范圍內(nèi)的一所在位置是否有改變。如測(cè)量條件偏離合適范圍導(dǎo)致無(wú)法進(jìn)行生理信號(hào)測(cè)量，控制器會(huì)自動(dòng)調(diào)整發(fā)光元件組合及光源強(qiáng)度以重新追蹤感測(cè)位置。控制器依據(jù)人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件當(dāng)中的至少一個(gè)發(fā)光元件并調(diào)整該至少一個(gè)發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供光學(xué)信號(hào)。
[0008]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，在一第一方向上，上述的光傳感器位于發(fā)光元件當(dāng)中的兩個(gè)發(fā)光元件之間。在一第二方向上，光傳感器位于發(fā)光元件當(dāng)中的另兩個(gè)發(fā)光元件之間。
[0009]在本公開(kāi)的一實(shí)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(fā)光元件的一表面與基板的表面的一垂直距離。
[0010]在本公開(kāi)的一實(shí)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(fā)光元件的一表面與基板的表面的一垂直距離。
[0011]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測(cè)裝置還包括至少一光隔離結(jié)構(gòu)。光隔離結(jié)構(gòu)設(shè)置在基板上光傳感器和各發(fā)光元件之間。光隔離結(jié)構(gòu)用以隔離光學(xué)信號(hào)入射至光傳感器。
[0012]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的光傳感器和發(fā)光元件設(shè)置在基板的一第一表面上。光隔離結(jié)構(gòu)更設(shè)置在基板上相對(duì)于第一表面的一第二表面。光隔離結(jié)構(gòu)包覆第二表面。
[0013]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的控制器是依據(jù)光反射信號(hào)及一動(dòng)作感測(cè)信號(hào)兩者至少其中之一來(lái)判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變。
[0014]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)感測(cè)裝置還包括一動(dòng)作感測(cè)元件。動(dòng)作感測(cè)元件設(shè)置在基板上，用以感測(cè)人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變，并且據(jù)此產(chǎn)生動(dòng)作感測(cè)信號(hào)。
[0015]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的光反射信號(hào)及動(dòng)作感測(cè)信號(hào)各自對(duì)應(yīng)一趨勢(shì)線(xiàn)。若各趨勢(shì)線(xiàn)為一連續(xù)曲線(xiàn)，控制器依據(jù)光反射信號(hào)及動(dòng)作感測(cè)信號(hào)兩者至少其中之一來(lái)判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置未改變。
[0016]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的光反射信號(hào)及動(dòng)作感測(cè)信號(hào)各自對(duì)應(yīng)一趨勢(shì)線(xiàn)。若各趨勢(shì)線(xiàn)包括一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，控制器依據(jù)光反射信號(hào)及動(dòng)作感測(cè)信號(hào)兩者至少其中之一來(lái)判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置已改變。
[0017]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的所在位置包括一第一位置及一第二位置。當(dāng)人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，各趨勢(shì)線(xiàn)中對(duì)應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0018]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，若人體組織位于第一位置，上述的控制器驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件當(dāng)中的至少一第一發(fā)光元件并調(diào)整此第一發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供光學(xué)信號(hào)。若人體組織位于第二位置，控制器驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件當(dāng)中的至少一第二發(fā)光元件并調(diào)整此第二發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供光學(xué)信號(hào)。
[0019]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的至少一第二發(fā)光元件的數(shù)量大于至少一第一發(fā)光元件的數(shù)量。
[0020]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，當(dāng)上述的控制器驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件當(dāng)中的至少一個(gè)發(fā)光元件并調(diào)整該至少一發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供光學(xué)信號(hào)時(shí)，控制器降低發(fā)光元件當(dāng)中未提供光學(xué)信號(hào)的其余發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度。
[0021]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的光學(xué)信號(hào)在人體組織內(nèi)反射所產(chǎn)生的光反射信號(hào)的一信號(hào)振幅在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0022]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的控制器驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件當(dāng)中的一組合并調(diào)整此組合的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供光學(xué)信號(hào)入射到人體組織，并且利用光傳感器來(lái)感測(cè)光學(xué)信號(hào)在人體組織內(nèi)反射所產(chǎn)生的光反射信號(hào)?？刂破髋袛嗳梭w組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變。若人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置已改變，控制器調(diào)整發(fā)光元件當(dāng)中的組合的組成元件及此組合的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供光學(xué)信號(hào)入射到人體組織，并且利用光傳感器來(lái)感測(cè)人體組織內(nèi)反射光學(xué)信號(hào)所產(chǎn)生的光反射信號(hào)?？刂破髋袛喙夥瓷湫盘?hào)的一信號(hào)振幅是否在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。若光反射信號(hào)的信號(hào)振幅在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，控制器驅(qū)動(dòng)調(diào)整后的發(fā)光元件當(dāng)中的組合的組成元件并調(diào)整組合的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供光學(xué)信號(hào)，并且計(jì)算信號(hào)振幅在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的光反射信號(hào)的一生理信號(hào)。
[0023]本公開(kāi)的一種光學(xué)感測(cè)裝置的測(cè)量方法包括如下步驟。驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件當(dāng)中的一第一組合并調(diào)整此第一組合的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供一第一光學(xué)信號(hào)入射到一人體組織，并且感測(cè)第一光學(xué)信號(hào)在人體組織內(nèi)反射所產(chǎn)生的一第一光反射信號(hào)。判斷人體組織在一感測(cè)范圍內(nèi)的一所在位置的生理感測(cè)環(huán)境是否有改變。若人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置的生理感測(cè)環(huán)境已改變，選擇發(fā)光元件當(dāng)中的一第二組合并調(diào)整此第二組合的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供一第二光學(xué)信號(hào)入射到人體組織，并且感測(cè)第二光學(xué)信號(hào)在人體組織內(nèi)反射所產(chǎn)生的一第二光反射信號(hào)。判斷第二光反射信號(hào)的一信號(hào)振幅是否在一預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。若第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，驅(qū)動(dòng)發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合并調(diào)整此第二組合的發(fā)光強(qiáng)度來(lái)提供第二光學(xué)信號(hào)，并且計(jì)算信號(hào)振幅在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的第二光反射信號(hào)的一生理信號(hào)。
[0024]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述判斷第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的步驟包括如下步驟。判斷第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅的一波峰值是否小于預(yù)設(shè)范圍的一上限值。判斷第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅的一波谷值是否大于預(yù)設(shè)范圍的一下限值。
[0025]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的選擇發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合及調(diào)整此第二組合的發(fā)光強(qiáng)度的步驟包括如下步驟。若第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅的波峰值大于預(yù)設(shè)范圍的上限值，調(diào)整發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合的組成元件及調(diào)整此第二組合的發(fā)光強(qiáng)度，以降低第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅的波峰值。若第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅的波谷值小于預(yù)設(shè)范圍的下限值，調(diào)整發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合的組成元件及調(diào)整此第二組合的發(fā)光強(qiáng)度，以提高第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅的波谷值。
[0026]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的測(cè)量方法還包括如下步驟。若第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，重復(fù)執(zhí)行選擇發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合及調(diào)整此第二組合的發(fā)光強(qiáng)度的步驟，直到選擇過(guò)的發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合包括發(fā)光元件當(dāng)中的一至多個(gè)發(fā)光元件的所有組合。
[0027]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的測(cè)量方法更括如下步驟。若第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，重復(fù)執(zhí)行選擇發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合及調(diào)整此第二組合的發(fā)光強(qiáng)度的步驟，直到選擇后的發(fā)光元件當(dāng)中的第二組合所對(duì)應(yīng)的第二光反射信號(hào)的信號(hào)振幅落在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0028]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述在判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變的步驟中，是依據(jù)第一光反射信號(hào)及一動(dòng)作感測(cè)信號(hào)兩者至少其中之一，來(lái)判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變。
[0029]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的第一光反射信號(hào)及動(dòng)作感測(cè)信號(hào)各自對(duì)應(yīng)一趨勢(shì)線(xiàn)。在判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變的步驟中，若各趨勢(shì)線(xiàn)為一連續(xù)曲線(xiàn)，代表感測(cè)位置穩(wěn)定，判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的感測(cè)位置未改變。
[0030]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的第一光反射信號(hào)及動(dòng)作感測(cè)信號(hào)各自對(duì)應(yīng)一趨勢(shì)線(xiàn)。在判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變的步驟中，若各趨勢(shì)線(xiàn)包括一轉(zhuǎn)折點(diǎn)，判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置已改變。
[0031]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的所在位置包括一第一位置及一第二位置。當(dāng)人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的從第一位置移動(dòng)到第二位置時(shí)，各趨勢(shì)線(xiàn)中對(duì)應(yīng)產(chǎn)生轉(zhuǎn)折點(diǎn)。
[0032]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的測(cè)量方法還包括如下步驟。降低發(fā)光元件當(dāng)中未提供第一光學(xué)信號(hào)或第二光學(xué)信號(hào)的其余發(fā)光元件的發(fā)光強(qiáng)度。
[0033]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的測(cè)量方法還包括如下步驟。判斷第一光反射信號(hào)的一信號(hào)振幅是否在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。若第一光反射信號(hào)的信號(hào)振幅在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，計(jì)算信號(hào)振幅在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的第一光反射信號(hào)的一生理信號(hào)。
[0034]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的測(cè)量方法還包括如下步驟。若第一光反射信號(hào)的信號(hào)振幅不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，執(zhí)行判斷人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否有改變的步驟。
[0035]在本公開(kāi)的一實(shí)施例中，上述的測(cè)量方法還包括如下步驟。若人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置未改變，調(diào)整提供第一光學(xué)信號(hào)的發(fā)光元件當(dāng)中的組合的一驅(qū)動(dòng)電流或一電壓增益，控制發(fā)光元件亮度，使第一光反射信號(hào)的信號(hào)振幅回到預(yù)設(shè)范圍內(nèi)。
[0036]基于上述，本公開(kāi)提供的光學(xué)感測(cè)裝置及其測(cè)量方法，可根據(jù)人體組織在感測(cè)范圍內(nèi)的所在位置是否改變來(lái)調(diào)整提供光學(xué)信號(hào)的發(fā)光元件的組合及此組合的發(fā)光亮度。
[0037]為讓本公開(kāi)的上述特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉實(shí)施例，并配合附圖作詳細(xì)說(shuō)明如下。
【附圖說(shuō)明】
[0038]圖1繪示本公開(kāi)一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的概要示意圖。
[0039]圖2A及圖2B分別繪示圖1的光學(xué)模塊的不同視角的概要示意圖。
[0040]圖3繪示圖1的光學(xué)感測(cè)裝置的光學(xué)模塊測(cè)量人體組織的概要示意圖。
[0041]圖4繪示本公開(kāi)另一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的光學(xué)模塊的剖面示意圖。
[0042]圖5繪示圖4的光學(xué)感測(cè)裝置的光學(xué)模塊測(cè)量人體組織的概要示意圖。
[0043]圖6繪示本公開(kāi)另一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的光學(xué)模塊的剖面示意圖。
[0044]圖7A繪示本公開(kāi)另一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的光學(xué)模塊的俯視示意圖。
[0045]圖7B繪示本公開(kāi)另一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的光學(xué)模塊的俯視示意圖。
[0046]圖8繪示本公開(kāi)一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的測(cè)量方法的步驟流程圖。
[0047]圖9繪示本公開(kāi)一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的信號(hào)預(yù)處理操作的步驟流程圖。
[0048]圖10及圖11分別繪不本公開(kāi)一范例實(shí)施例的第一光反射信號(hào)的波形不意圖。
[0049]圖12繪示本公開(kāi)一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的光源調(diào)控操作的步驟流程圖。
[0050]圖13繪示本公開(kāi)一范例實(shí)施例的光反射信號(hào)在光源調(diào)控操作的過(guò)程中的波形示意圖。
[0051]圖14繪示圖13的光反射信號(hào)在第四階段的部分波形的放大示意圖。
[0052]圖15繪示本公開(kāi)另一范例實(shí)施例的光學(xué)感測(cè)裝置的測(cè)量方法的步