(57)【要約】【課題】更なる小型化の要求に応えるべく、小型で個別部品の組み立て、作製の工程を削減し、量産を可能にして、低コスト化、高信頼性を実現した超小型生体センサ及びセンサ部を提供する。【解決手段】発光部２１と受光部２２とが半導体基板表面２３に形成された同一の凹部２４内に配置され、半導体基板２３の上面側に第１の導光部２５と第２の導光部２６とを有する遮光性のカバー基板２７が配置されている。ここでは、受光部２２がアレイ状の受光素子２８によって形成されているため、受光素子２８の数と同数の第２の導光部２６が遮光性のカバー基板２７に設けられており、受光素子２８の受光面は第２の導光部２６の各々の一端と合致するように隙間無く連結されている。【選択図】  図２
2006130208.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発光部から出射した光が外部の生体組織に向かって出射され、生体組織からの散乱光が受光部で受光されて生体組織内の液状物質に関する値を測定する生体センサにおけるセンサ部であって、
前記発光部と前記受光部とが半導体基板表面に形成された同一の凹部内に配置され、前記半導体基板の上面側に導光部を有する遮光性のカバー基板が配置され、前記受光部の受光面は前記導光部の一端と合致するように隙間無く連結され、前記発光部から出射した光が外部の生体組織に向けて出射され、前記生体組織からの散乱光が前記導光部を通して前記受光部によって受光される構造を有することを特徴とするセンサ部。
【請求項２】
前記発光部及び前記受光部を前記半導体基板上にモノリシックに集積化したことを特徴とする請求項１記載のセンサ部。
【請求項３】
発光部から出射した光が外部の生体組織に向かって出射され、生体組織からの透過光が受光部で受光されて生体組織内の液状物質に関する値を測定する生体センサにおけるセンサ部であって、
前記発光部が半導体基板表面に形成された第１の凹部内に配置され、前記受光部が半導体基板表面に形成された他の凹部である第２の凹部内に配置され、前記第２の凹部を覆うように、導光部を有する遮光性のカバー基板が配置され、前記受光部の受光面は前記導光部の一端と合致するように隙間無く連結され、前記発光部から出射した光が外部の生体組織に向けて出射され、前記生体組織を透過した光が前記導光部を通して前記受光部によって受光される構造を有することを特徴とするセンサ部。
【請求項４】
前記受光部がアレイ状の受光素子によって形成されるときは、前記受光素子の数と同数の導光部がカバー基板に設けられ、前記受光素子の受光面は前記導光部の各々の一端と合致するように隙間無く連結されていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載のセンサ部。
【請求項５】
前記導光部は、ピンホールまたは光導波路であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載のセンサ部。
【請求項６】
前記導光部の開口に対する長さの比を２．５以上としたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のセンサ部。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載のセンサ部と、発光部を駆動する回路と、前記センサ部から受信した信号を処理して生体内の液状物質に関する値を計算するデジタル信号プロセッサとを備えた集積回路とを有することを特徴とする生体センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、生体組織からの散乱光などを利用して対象生体組織における血流などの、生体内の液状物質に関する情報を検知する生体センサと、この生体センサで用いられるセンサ部に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の血流計において用いられるセンサチップの構造を記載した先行技術文献として、特許文献１がある。図１３は特許文献１に示す従来の血流計のセンサチップを示す図である。図１３に示される従来のセンサチップは、発光素子の半導体レーザ１、受光素子のフォトダイオード２、発光素子から出射した光を発散光、集束光または平行光にして外部の生体組織に向かって出射するための光導波路３を有しており、これらが同一半導体基板上に集積化されている。
【０００３】
また、半導体レーザ１からの光が直接フォトダイオード２に入射するのを防ぐため、半導体レーザ１、フォトダイオード２のそれぞれを被い囲む形に遮蔽ブロック４を形成し基板に接合して用いられている。フォトダイオード２には端面入射屈折型フォトダイオードが用いられ、更にその前面に所定の空隙を有する第２の遮光板が備えられる場合もある。
【０００４】
このような血流計では、静止した生体組織からの散乱光と生体組織の毛細血管中を移動している赤血球（散乱粒子）からの散乱光（血流速度に応じてドップラーシフトΔｆを受けた散乱光）の干渉光を検出（ヘテロダイン検波）することにより血流量、血液量、血流速度、脈拍を計測する。この測定原理については、例えば、文献Ｍ．Ｄ．Ｓｔｅｒｎ：Ｉｎ  ｖｉｖｏ  ｅｖａ１ｕａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｍｉｃｒｏｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ  ｂｙ  ｃｏｈｅｒｅｎｔ  ｌｉｇｈｔ  ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ，  Ｎａｔｕｒｅ，ｖｏｌ．２５４，ｐｐ．５６−５８（１９７５）に記載されている。
【０００５】
また、本発明者らは、小型化を可能とし、個別部品の組み立てを容易にすること等を目的として、発光素子と受光素子の各々を同一半導体基板表面に形成した凹部に配置し、半導体基板の上面に不要散乱光を遮る遮光膜が形成されたカバー基板を配置し、発光素子から出射した光をカバー基板を通して外部の生体組織に向けて出射し、生体組織からの散乱光をカバー基板を通して受光素子が受光する構造を有するセンサ部を有する血流計を発明し、その詳細が、特許文献２に記載されている。
また、被検体から反射してきたレーザ光が光ファイバーのクラッドに衝突することにより生じるドップラーシフトの位相の乱れを防止することを目的として、光ファイバーと光電変換装置との間に、光ファイバーと同心にピンホールを形成し、光ファイバーにより導光されたレーザ光をピンホールを介して光電変換装置に導く組織血流計が、特許文献３に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３３０９３６号公報
【特許文献２】特開２００４−２２９９２０号公報
【特許文献３】特開２００２−４５３４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献２記載の発明によると、半導体基板の上面に不要散乱光を遮る遮光膜が形成されたカバー基板を配置することにより、少ない工程で従来の遮光板と保護カバーガラスを兼ねた構成を実現できるので、製造コストが安価となり、装置の小型化と、組み立て工程の簡略化に大きく寄与することができる。
しかし、血流計に対する更なる小型化の要求が強く、装置をさらに小型化すると、発光部と受光部が同一の凹部内に配置され、発光部から出射した光の一部が生体組織を通らずに直接受光部に入射され、信号光が相対的に減少し、ＳＮ比が悪くなるという問題点を生じる。また、血流の２次元分布を測定するために、受光部としてアレイ状のフォトダイオードを用いると、フォトダイオードと不要散乱光を遮る遮光膜のギャップの存在のために、アレイ状のフォトダイオードの隣接する各受光面に散乱光が回り込み、信号光が相対的に減少し、ＳＮ比が悪くなるという問題点を生じる。
【０００８】
本発明は上述の課題を解決するためになされたものであり、更なる小型化の要求に応えるべく、小型で個別部品の組み立て、作製の工程を削減し、量産を可能にして、低コスト化、高信頼性を実現した超小型の生体センサ及びこの生体センサで用いられるセンサ部を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
以上の課題を解決するために、本発明のセンサ部は、発光部から出射した光が外部の生体組織に向かって出射され、生体組織からの散乱光が受光部で受光されて生体組織内の液状物質に関する値を測定する生体センサにおけるセンサ部であって、前記発光部と前記受光部とが半導体基板表面に形成された同一の凹部内に配置され、前記半導体基板の上面側に導光部を有する遮光性のカバー基板が配置され、前記受光部の受光面は前記導光部の一端と合致するように隙間無く連結され、前記発光部から出射した光が外部の生体組織に向けて出射され、前記生体組織からの散乱光が前記導光部を通して前記受光部によって受光される構造を有することを特徴とする。
【００１０】
受光部の受光面が導光部の一端と合致するように隙間無く連結されていることによって、発光部と受光部とを隔てる障壁を設けることなく、受光部への散乱光の回り込み等を防止することができるため、センサ部の小型化を促進しつつ、ＳＮ比を改善することができる。また、発光部と受光部との間に障壁を設けずに、同一の凹部内に発光部と受光部とを並べて配置することができるため、センサ部の製造工程を簡略化することができる。
【００１１】
本発明のセンサ部は、前記発光部及び前記受光部を前記半導体基板上にモノリシックに集積化したことを特徴とする。ここで、発光部及び受光部を半導体基板上にモノリシックに集積化したとは、発光部と受光部とが１枚の半導体基板上に形成されていることを意味する。
これにより、発光素子、受光素子を個別にアセンブリする必要がなく、フォトリソグラフィの精度で一体形成できるため、製造過程における加工精度が向上し、製造過程の簡略化が可能となる。
【００１２】
本発明のセンサ部は、発光部から出射した光が外部の生体組織に向かって出射され、生体組織からの透過光が受光部で受光されて生体組織内の液状物質に関する値を測定する生体センサにおけるセンサ部であって、前記発光部が半導体基板表面に形成された第１の凹部内に配置され、前記受光部が半導体基板表面に形成された他の凹部である第２の凹部内に配置され、前記第２の凹部を覆うように、導光部を有する遮光性のカバー基板が配置され、前記受光部の受光面は前記導光部の一端と合致するように隙間無く連結され、前記発光部から出射した光が外部の生体組織に向けて出射され、前記生体組織を透過した光が前記導光部を通して前記受光部によって受光される構造とすることもできる。
この構造のものでは、発光部と受光部との間に指などを挿入することで、簡便に血流等の生体内の液状物質の測定が可能となる。
【００１３】
本発明のセンサ部は、前記受光部がアレイ状の受光素子によって形成されるときは、前記受光素子の数と同数の導光部がカバー基板に設けられ、前記受光素子の受光面は前記導光部の各々の一端と合致するように隙間無く連結されていることを特徴とする。ここで、アレイ状の受光素子とは、同一平面上に複数個配列された受光素子のことをいう。
【００１４】
この構成によって、アレイ状の受光素子の各受光面への散乱光の回り込みを防止し、個々の受光素子に後方散乱してくる、可干渉光同士が干渉しあった光が受光素子の受光面に入ることを防止することができるため、ノイズが低減し、ＳＮ比が改善される。
以上の構成における第１の導光部と第２の導光部の形成は、ピンホールまたは光導波路を形成することによって可能であり、これによって、ＳＮ比の改善を達成できる。
【００１５】
本発明においては、前記導光部の開口に対する長さの比を２．５以上とすることが好ましい。
導光部の開口に対する長さの比が２．５未満であると、相対的に開口部の幅が大きくなりすぎて、干渉の防止機能が低下する。
【００１６】
本発明の生体センサは、上述した本発明のセンサ部と、発光部を駆動する回路と、前記センサ部から受信した信号を処理して生体内の液状物質に関する値を計算するデジタル信号プロセッサとを備えた集積回路とを有することを特徴とする。
本発明のセンサ部を用いることによって、更なる小型化の要求に応えるとともに、ＳＮ比の優れた生体センサを実現することができる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によると、小型で個別部品の組み立て、作製の工程を削減し、量産を可能にして、低コスト化、高信頼性を実現した超小型生体センサ及びセンサ部を実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明のセンサ部及び生体センサを、その実施形態に基づいて説明する。以下においては、生体センサの一例として血流計に用いた場合について説明する。
図１は、本発明の生体センサの実施の形態に係る構成を示す図である。図１に示すように、本発明の生体センサは、生体組織に光を当てることにより反射した散乱光を受光するセンサチップ１１、受光した光を増幅する増幅器１２、発光素子（ＬＤ）を駆動させ、散乱光を解析することにより血流等を求める駆動／演算装置１３、求めた血流等を表示する出力部１４を有している。センサチップ１１は半導体基板上に集積化されて形成されている。
また、駆動／演算装置１３は、Ａ／Ｄ変換器１５、ＬＤドライバ１６、受信信号から血流を求めるための演算を行うデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）１７、電源供給部１８、インターフェース１９を有し、小型液晶ディスプレイ等の出力部１４に接続される。駆動／演算装置１３は、全体をＬＳＩとして構成することが可能であり、センサチップ及び増幅器とあわせて一体として構成でき、人体等に容易に装着できる形状に構成することが可能である。
【００１９】
図２、図３に、センサ部の構成の一例を示す。この例は、受光部をアレイ状の受光素子によって形成したものを示している。図２において、発光部２１と受光部２２とが半導体基板２３表面に形成された同一の凹部２４内に配置され、半導体基板２３の上面側に第１の導光部２５と第２の導光部２６とを有する遮光性のカバー基板２７が配置されている。ここでは、受光部２２がアレイ状の受光素子２８によって形成されているため、受光素子２８の数と同数の第２の導光部２６が遮光性のカバー基板２７に設けられており、受光素子２８の受光面は第２の導光部２６の各々の一端と合致するように隙間無く連結されている。勿論、受光部２２が単一の受光素子２８であるときは、遮光性のカバー基板２７に第２の導光部２６が一つ形成され、受光部２２の受光面は、第２の導光部２６の一端と合致するように隙間無く連結される。遮光性のカバー基板２７の上側には、透過性の基板２９が設けられている。発光部２１として半導体レーザを用いることができ、受光部２２としてフォトダイオードを用いることができる。半導体レーザは、例えば波長１．３μｍのＤＦＢ（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ  Ｆｅｅｄｂａｃｋ）レーザを用いることができ、波長１．３μｍのＤＦＢレーザを用いることにより、光を皮下組織の奥まで透過させ整った波形を検出することができる。
【００２０】
この構成によって、発光部２１から出射した光が第１の導光部２５を通して外部の生体組織３０に向けて出射され、この生体組織３０からの散乱光が第２の導光部２６を通して受光部２２によって受光される。
この例においては、発光部２１を半導体基板２３表面上に設けているが、図３に示すように、発光部２１の発光面が、第１の導光部２５の一端と合致するように隙間無く連結するように設けても良い。
なお、図２、図３を用いた説明では、発光部２１からの光を第１の導光部２５を介して
生体組織３０に向けて出射しているが、必ずしも第１の導光部２５を介する必要はなく、何らかの手段によって発光部２１からの光が生体組織３０に向けて出射されればよい。
【００２１】
本発明においては、図４（ａ）に示す受光部の受光面３１に対して、導光部としてのピンホール３２、または光導波路３３を、図４（ｂ）、（ｃ）のように、遮光性のカバー基板２７内に設け、このピンホール３２、または光導波路３３が、受光部の受光面３１に隙間無く密着して連結されている点に大きな特徴がある。すなわち、導光部の端と受光面３１との間の隙間が限りなく０に近く、受光面３１が導光部の外壁の内側に位置している。
また、この導光部は、導光部の側面においては光が遮蔽されることと、導光部の開口はその長さに対して小さいことにも特徴がある。
【００２２】
図５は、発光部２１と受光部２２とを半導体基板２３上にモノリシックに集積化した例を示している。この例においては、半導体基板２３の中央部に発光部２１が形成され、この発光部２１上に密着して第１の導光部２５としてのピンホールが設けられるとともに、その周囲に複数の受光部２２が形成され、この受光部２２上に密着して第２の導光部２６としてのピンホールが設けられている。ここでも、ピンホールに替えて光導波路を形成しても良い。この構成によっても、発光部２１から出射した光が第１の導光部２５を通して外部の生体組織３０に向けて出射され、この生体組織３０からの散乱光が第２の導光部２６を通して受光部２２によって受光される。
【００２３】
次に、本発明の上記の構成によるセンサ部を用いることによって得られる血流計のＳＮ比を、従来のものと比較して説明する。
図６に、受光部が単一の受光素子によって形成されている場合を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が従来のものであり、（ｄ）が本発明の構成のものである。
（ａ）は、発光部２１と受光部２２とを、半導体基板２３表面に形成された同一の凹部２４内において、半導体基板２３の表面上に並べて配置し、第１の導光部２５と第２の導光部２６とを設けた遮光性のカバー基板２７と、透過性の基板２９とを配置したものであり、受光部２２の受光面と、第２の導光部２６との間には隙間が生じている。
【００２４】
（ｂ）は、発光部２１と受光部２２とを、障壁４０を隔てて半導体基板２３の表面上に並べて配置し、透過性の基板４２の一部に遮光膜４１を設けたものである。（ｃ）は、発光部２１と受光部２２とを、障壁４０を隔てて半導体基板２３の表面上に並べて配置し、第１の導光部２５と第２の導光部２６とを設けた遮光性のカバー基板２７と、透過性の基板２９とを配置したものであり、受光部２２の受光面と、第２の導光部２６との間には隙間が生じている。
【００２５】
（ｄ）は、発光部２１と受光部２２とを、半導体基板２３表面に形成された同一の凹部２４内において、半導体基板２３の表面上に並べて配置し、第１の導光部２５と第２の導光部２６とを設けた遮光性のカバー基板２７と、透過性の基板２９とを配置したものであり、受光部２２の受光面は、第２の導光部２６との間に隙間が生じてないように密着して連結されている。
【００２６】
図７に、受光部がアレイ状の受光素子によって形成されている場合を示し、（ａ）、（ｂ）、（ｃ）が従来のものであり、（ｄ）が本発明の構成のものである。
（ａ）は、発光部２１と受光部２２とを、半導体基板２３表面に形成された同一の凹部２４内において、半導体基板２３の表面上に並べて配置し、第１の導光部２５と第２の導光部２６とを設けた遮光性のカバー基板２７と、透過性の基板２９とを配置したものであり、受光部２２の各受光素子の受光面と、各々の第２の導光部２６との間には隙間が生じている。
【００２７】
（ｂ）は、発光部２１と受光部２２とを、障壁４０を隔てて半導体基板２３の表面上に並べて配置し、透過性の基板４２の一部に遮光膜４１を設けたものである。（ｃ）は、発光部２１と受光部２２とを、障壁４０を隔てて半導体基板２３の表面上に並べて配置し、第１の導光部２５と第２の導光部２６とを設けた遮光性のカバー基板２７と、透過性の基板２９とを配置したものであり、受光部２２の各受光素子の受光面と、各々の第２の導光部２６との間には隙間が生じている。
【００２８】
（ｄ）は、発光部２１と受光部２２とを、半導体基板２３表面に形成された同一の凹部２４内において、半導体基板２３の表面上に並べて配置し、第１の導光部２５と第２の導光部２６とを設けた遮光性のカバー基板２７と、透過性の基板２９とを配置したものであり、受光部２２の各受光素子の受光面は、各々の第２の導光部２６との間に隙間が生じてないように密着して連結されている。
【００２９】
図８に、センサ部の構造が、図６（ａ）〜（ｄ）、図７（ａ）〜（ｄ）に示すものである場合について、血流計のＳＮ比の測定データを示す。図８からわかるように、本発明の構造である場合の実験Ｄ、実験ＨにおけるＳＮ比が極めて良好な結果を示している。特に、受光部がアレイ状の受光素子によって形成されている場合において、ＳＮ比の改善が顕著である。
【００３０】
図９に基づいて、導光手段としてのピンホールまたは光導波路の形状の最適範囲について説明する。図９は、発光部として端面受光フォトダイオード５０を用い、この端面受光フォトダイオード５０の受光面に密着して、ピンホール５２を有する遮光構造体５１を配置したときに、開口部の幅Ｐに対するピンホール５２の長さＬの値である、Ｌ／Ｐ（以下、「アスペクト比」という。）を変えて、ＳＮ比の測定を行った。その結果を、表１に示す。
【００３１】
【表１】
2006130208.tif 000003
【００３２】
この結果から、アスペクト比は、２．５以上とすることが好ましい。アスペクト比が２．５未満であると、相対的に開口部の幅Ｐが大きくなりすぎて、干渉の防止機能が低下する。本実験条件下では、Ｌ／Ｐが８程度のときに、ＳＮ比が良好であることが確認されている。
【００３３】
以上説明したように、本発明のセンサ部では、図２、図３、図５に示すように、発光部２１から出射した光は、外部の生体組織に照射される。このセンサチップを皮膚などの生体組織に近づけた場合、光散乱が生じ、散乱光が再び受光部２２に入射する。この散乱光には、静止した生体組織からの散乱光と生体組織の毛細血管中の移動している赤血球からの散乱光（ドップラーシフトした光）の干渉成分が含まれる。このため、この信号を周波数解析することにより、血流速度を求めることができる。また、散乱光の強度は移動している血液量に相当しており、血流速度と血液量の積で血流量が求められる。更に散乱信号波形には、脈拍による変調成分もあり、脈拍の検出も可能である。
【００３４】
発光部の構成は、図２、図３に示したものに限らず、図１０、図１１に示す構成とすることもできる。
図１０は、端面発光の半導体レーザを用いる場合を示しており、凹部２４の一部にミラー６０を形成し、端面発光型半導体レーザ６１の端面から出射する光をミラー６０によって上方に反射して、第１の導光部２５、コリメートレンズ６２を介して外部の生体組織に照射する。生体組織からの散乱光は、遮光性のカバー基板２７に設けられた第２の導光部２６を介して受光部２２によって受光される。
図１１は、生体組織３０に向けて光を出射する際に、マイクロミラーを用いたものを示しており、マイクロミラー７０を走査し、レンズ等により集光させた、マイクロ走査型顕微鏡のビームを用いることにより、生体組織の観察と同時に、その観察地点に対応する血流量や生体内の液体の流れの様子の測定が可能である。なお、図１１において、７１は半導体レーザフォトダイオードビームスプリッタ、７２は貫通穴電極、７３はキャビティ構造シリコン、７４はレンズ付封止ガラス、７５は貫通穴、２２は受光部である。
【００３５】
図１２に、他の実施形態によるセンサ部の構成の一例を示す。この例は、受光部をアレイ状の受光素子によって形成したものを示している。図１２において、発光部２１が半導体基板２３ａ表面に形成された第１の凹部内２４ａに配置され、受光部２２が半導体基板２３ｂ表面に形成された他の凹部である第２の凹部２４ｂ内に配置されている。
第１の凹部２４ａを覆うように、第１の導光部２５を有する遮光性のカバー基板２７ａが配置され、遮光性のカバー基板２７ａの上側には、透過性の基板２９ａが設けられている。また、第２の凹部２４ｂを覆うように、第２の導光部２６を有する遮光性のカバー基板２７ｂが配置され、遮光性のカバー基板２７ｂの上側には、透過性の基板２９ｂが設けられている。
【００３６】
ここでは、受光部２２がアレイ状の受光素子２８によって形成されているため、受光素子２８の数と同数の第２の導光部２６が遮光性のカバー基板２７ｂに設けられており、受光素子２８の受光面は第２の導光部２６の各々の一端と合致するように隙間無く連結されている。勿論、受光部２２が単一の受光素子２８であるときは、遮光性のカバー基板２７ｂに第２の導光部２６が一つ形成され、受光部２２の受光面は、第２の導光部２６の一端と合致するように隙間無く連結される。発光部２１として半導体レーザを用いることができ、受光部２２としてフォトダイオードを用いることができる。半導体レーザは、例えば波長１．３μｍのＤＦＢレーザを用いることができ、波長１．３μｍのＤＦＢレーザを用いることにより、光を皮下組織の奥まで透過させ整った波形を検出することができる。
なお、図１２を用いた説明では、発光部２１からの光を第１の導光部２５を介して生体組織３０に向けて出射しているが、必ずしも第１の導光部２５を介する必要はなく、何らかの手段によって発光部２１からの光が生体組織３０に向けて出射されればよい。
【００３７】
このセンサ部を用いると、指などの生体組織３０を発光側と受光側との間に挿入することにより、発光部２１から出射されて生体組織３０を透過した光を受光部２２で受光することにより、簡便な方法で血流の測定を行うことができる。
なお、以上の実施形態においてはいずれも、本発明のセンサ部を血流計として用いる場合について説明しているが、このセンサ部は血流計への利用に留まらず、上記の原理に基づいて測定できる他の対象についても適用可能である。例えば、軟骨内のゲル状物質の流れなど、生体内での液状物質の流れを検知することができ、広く生体センサとして用いることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明は、光学素子や導光部を有する遮光性カバー基板、封止基板などのボンディングをウエハレベルで行うことができ、最終工程でダイシングし、個々のセンサに分離することができるため、小型で個別部品の組み立て、作製の工程を削減し、量産を可能にして、低コスト化、高信頼性を実現した超小型生体センサ及びセンサ部として利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る生体センサの構成を示す図である。
【図２】センサ部の構成の一例を示す図である。
【図３】センサ部の構成の他の例を示す図である。
【図４】受光部の受光面と、導光手段との位置関係を示す図である。
【図５】発光部と受光部とを半導体基板上にモノリシックに集積化した例を示す図である。
【図６】受光部が単一の受光素子によって形成されている場合の実験例を示す図である。
【図７】受光部がアレイ状の受光素子によって形成されている場合の実験例を示す図である。
【図８】血流計のＳＮ比の測定データを示す図である。
【図９】導光手段としてのピンホールまたは光導波路の形状の最適範囲についての説明図である。
【図１０】発光部として、端面発光の半導体レーザを用いる場合を示す図である。
【図１１】生体組織に向けて光を出射する際に、マイクロミラーを用いた場合を示す図である。
【図１２】他の実施形態によるセンサ部の構成の一例を示す図である。
【図１３】従来の血流計のセンサチップを示す図である。
【符号の説明】
【００４０】
１１  センサチップ
１２  増幅器
１３  駆動／演算装置
１４  出力部
１５  Ａ／Ｄ変換器
１６  ＬＤドライバ
１７  デジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）
１８  電源供給部
１９  インターフェース
２１  発光部
２２  受光部
２３、２３ａ、２３ｂ  半導体基板
２４  凹部
２４ａ  第１の凹部
２４ｂ  第２の凹部
２５  第１の導光部
２６  第２の導光部
２７、２７ａ、２７ｂ  遮光性のカバー基板
２８  受光素子
２９、２９ａ、２９ｂ  透過性の基板
３０  生体組織
３１  受光面
３２  ピンホール
３３  光導波路
４０  障壁
４１  遮光膜
４２  透過性の基板
５０  端面受光フォトダイオード
５１  遮光構造体
５２  ピンホール
６０  ミラー
６１  端面発光型半導体レーザ
６２  コリメートレンズ
７０  マイクロミラー
７１  半導体レーザフォトダイオードビームスプリッタ
７２  貫通穴電極
７３  キャビティ構造シリコン
７４  レンズ付封止ガラス
７５  貫通穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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