具体实施方式

在下文，详细描述示例实施方式，使得本领域技术人员能够容易地实现它们。然而，实际应用的结构可以以各种不同的形式来实现，并且不限于这里描述的实现方式。

在附图中，为清楚起见，层、膜、面板、区域等的厚度被夸大。将理解，当一元件诸如层、膜、区域或基板被称为“在”另一元件“上”时，它可以直接在该另一元件上，或者也可以存在居间的元件。相对比地，当一元件被称为“直接在”另一元件“上”时，不存在居间的元件。

在下文，描述根据示例实施方式的生物传感器。

生物传感器是用于通过生物信号检测生物信息的传感器，诸如光电容积描记(PPG)传感器、血压(BP)传感器、血糖(BG)传感器和/或近红外脑成像传感器，但是不限于此。例如，生物传感器可以是检测血管中的血液流动的变化的光电容积描记(PPG)传感器。

图1是示出根据一些示例实施方式的生物传感器的示例的俯视平面图，图2是图1的生物传感器的沿着线II-II截取的剖视图。

参照图1和图2，根据一些示例实施方式的生物传感器100包括透光层110、发光元件120、光检测元件130和/或光学结构140。

透光层110可以设置在发光元件120和光检测元件130之下以支撑发光元件120和光检测元件130。透光层110可以是例如支撑基板或者可以形成在另外的支撑基板(未示出)上。当包括另外的支撑基板时，该支撑基板可以是可拉伸基板。

透光层110可以配置为透射光，并可以具有例如大于或等于约70％、大于或等于约75％、大于或等于约80％、大于或等于约85％、大于或等于约90％、大于或等于约95％、大于或等于约97％、大于或等于约98％、或者大于或等于约99％的光透射率。透光层110可以设置在光从发光元件120发射的方向上以及在光流入光检测元件130中的方向上。例如，透光层110可以更靠近将要在发光元件120和光检测元件130中检测的活体(皮肤、血管)设置。

透光层110可以是可拉伸层，因此可以取决于外力或外部运动(诸如扭曲、按压或拉伸)而柔性地响应，并可以容易地恢复到其初始状态。透光层110可以包括诸如弹性体的可拉伸材料，并且该可拉伸材料可以包括有机弹性体、有机/无机弹性体、无机类弹性体材料(inorganic elastomer-like material)、或其组合。有机弹性体或有机/无机弹性体可以是例如被取代或未被取代的聚有机硅氧烷(诸如聚二甲基硅氧烷)、包括被取代或未被取代的丁二烯部分(butadiene moiety)的弹性体(诸如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、包括氨基甲酸酯部分(urethane moiety)的弹性体、包括丙烯酸部分(acrylic moiety)的弹性体、包括烯烃部分(olefinmoiety)的弹性体、或其组合，但是不限于此。无机类弹性体材料可以包括弹性陶瓷、固体金属、液体金属或其组合，但是不限于此。

透光层110可以包括具有不同刚度的区域，例如具有相对高的刚度的第一区域110a以及与第一区域110a相比具有相对低的刚度的第二区域110b。这里，刚度表示当从外部施加力时对变形的抵抗程度。相对高的刚度意味着对变形的抵抗相对大，使得变形小，而相对低的刚度意味着对变形的抵抗相对小，使得变形大。

刚度可以从弹性模量评估，并且相对高的弹性模量可以意味着相对高的刚度，相对低的弹性模量可以意味着相对低的刚度。弹性模量可以是例如杨氏模量。透光层110的第一区域110a和第二区域110b的弹性模量之间的差异可以为约100倍或更大，并且第一区域110a的弹性模量可以为第二区域110b的弹性模量的约100倍或更大。在上述范围内，第一区域110a和第二区域110b的弹性模量之间的差异可以为约100至100000倍，并且第一区域110a的弹性模量可以是第二区域110b的弹性模量的约100倍至约100000倍，但是不限于此。例如，第一区域110a的弹性模量可以为约10⁷Pa至约10¹²Pa，第二区域110b的弹性模量可以大于或等于约10²Pa且小于约10⁷Pa，但是不限于此。

透光层110的第一区域110a和第二区域110b的伸长率可以由于上述刚度的差异而不同，并且第二区域110b的伸长率可以高于第一区域110a的伸长率。这里，伸长率可以是增大到断裂点的长度变化相对于初始长度的百分比。例如，透光层110的第一区域110a的伸长率可以小于或等于约5％，在该范围内，为约0％至约5％、约0％至约4％、约0％至约3％、约0％至约2％、约0％至约1％、约0.5％至约5％、约0.5％至约4％、约0.5％至约3％、约0.5％至约2％、或约1％至约2％。例如，透光层110的第二区域110b的伸长率可以大于或等于约10％，在该范围内，为约10％至约300％、约10％至约200％、约10％至约100％、约10％至约90％、约10％至约80％、约10％至约70％、约10％至约60％、约10％至约50％、约10％至约40％、约20％至约70％、约20％至约60％、约20％至约50％、或约20％至约40％。

透光层110的多个第一区域110a可以具有彼此分隔开的岛形状，并且随后描述的发光元件120和光检测元件130分别设置在透光层110的对应的第一区域110a上。

透光层110的第二区域110b可以是除了所述多个第一区域110a之外的区域，并可以自始至终连续地连接。透光层110的第二区域110b可以是提供可拉伸性的区域，并且由于其相对低的刚度和高的伸长率，它可以柔性地响应外力或外部运动(诸如扭曲、按压或拉伸)，并可以容易地恢复到其初始状态。

例如，透光层110的第一区域110a和第二区域110b可以具有不同的形状。例如，透光层110的第一区域110a可以是平坦的，并且第二区域110b可以包括二维或三维可拉伸结构。该二维或三维可拉伸结构可以具有例如波浪形状、褶皱形状、弹出形状或非共面网格形状，但是不限于此。

例如，透光层110的第一区域110a和第二区域110b可以包括不同的材料。例如，透光层110的第一区域110a可以包括具有相对高的刚度和低的伸长率的无机材料、有机材料和/或有机/无机材料，透光层110的第二区域110b可以包括具有相对低的刚度和高的伸长率的无机材料、有机材料和/或有机/无机材料。例如，透光层110的第一区域110a可以包括有机材料(诸如聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚酰胺、聚酰胺酰亚胺、聚醚砜或其组合)、碳结构(诸如金刚石碳)，透光层110的第二区域110b可以包括：有机弹性体或有机/无机弹性体，诸如被取代或未被取代的聚有机硅氧烷(诸如聚二甲基硅氧烷)、包括被取代或未被取代的丁二烯部分的弹性体(诸如苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯)、包括氨基甲酸酯部分的弹性体、包括丙烯酸部分的弹性体、包括烯烃部分的弹性体、或其组合；无机类弹性体材料，诸如陶瓷、固体金属、液体金属或其组合，但是它们不限于此。

例如，透光层110的第一区域110a和第二区域110b可以由相同的材料形成，并可以通过不同的条件诸如聚合程度和/或固化程度而具有不同的刚度。例如，透光层110可以具有拥有相对高的刚度的第一区域110a和拥有相对低的刚度的第二区域110b，该第一区域110a和第二区域110b基于聚二甲基硅氧烷通过改变聚合程度、固化剂的类型和含量和/或固化温度而形成。

如上所述，透光层110包括具有相对高的刚度和低的伸长率的第一区域110a以及具有相对低的刚度和高的伸长率的第二区域110b，并且发光元件120和光检测元件130分别设置在透光层110的对应的第一区域110a上，从而即使当大的外力或运动被施加到透光层110时，分别设置在透光层110的对应的第一区域110a上的发光元件120和光检测元件130也接收相对小的应变，因此，减少或防止发光元件120和光检测元件130由于过度应变而被损坏或破坏。

发光元件120可以配置为发射在预定的或备选地期望的波长区域中的光，并可以包括例如无机发光二极管、有机发光二极管或微发光二极管。发光元件120可以包括例如一对电极和设置在所述一对电极之间的发光层。例如，所述一对电极中的一个可以是透光电极，另一个可以是反射电极，例如，靠近透光层110设置的电极可以是透光电极。例如，所述一对电极可以是可拉伸电极，并且该可拉伸电极可以包括例如可拉伸导体，或者可以具有可拉伸形状，诸如波浪形状、褶皱形状、弹出形状或非平面网格形状。例如，发光层可以包括有机发光材料、量子点和/或钙钛矿，但是不限于此。发光层可以配置为发射在蓝色波长区域、绿色波长区域、红色波长区域和红外波长区域的波长区域之一中的光，例如在绿色波长区域、红色波长区域和红外波长区域的波长区域之一中的光，例如在绿色波长区域中的光。所述一对电极可以是可拉伸电极，并且发光层可以是可拉伸发光层，因此，发光元件120可以是例如可拉伸元件。

光检测元件130可以配置为吸收在预定的或备选地期望的波长区域中的光，并可以包括例如无机光电二极管或有机光电转换元件。光检测元件130可以包括例如一对电极和在所述一对电极之间的光电转换层。例如，所述一对电极中的一个可以是透光电极，另一个可以是反射电极，例如，靠近透光层110设置的电极可以是透光电极。例如，所述一对电极可以是可拉伸电极，并且该可拉伸电极可以包括例如可拉伸导体，或者可以具有可拉伸形状，诸如波浪形形状、褶皱形状、弹出形状或非平面网格形状。作为示例，光电转换层可以包括例如无机半导体、有机半导体和/或有机/无机半导体，并可以包括例如形成pn结的p型半导体和n型半导体。作为示例，光电转换层可以是可拉伸光电转换层。光检测元件130可以是例如可拉伸元件。

从发光元件120发射的光可以穿过透光层110并被活体的诸如血管的目标部分(在下文称为“目标”)反射，并且反射光再次穿过透光层110并可以在光检测元件130中被吸收以获得生物信号。

光学结构140可以设置在透光层110内并通过例如散射、折射和/或反射穿过透光层110的光来控制光传播方向。其传播方向由光学结构140控制的光可以有效地到达目标(诸如血管)或光检测元件130。

例如，光学结构140可以控制从发光元件120发射的光的传播方向，使得光可以有效地到达目标。因此，从发光元件120发射的光可以不是原样地到达目标或穿过目标，从而减少损失的光。

例如，光学结构140可以控制流入光检测元件130中的光的传播方向。流入光检测元件130中的光可以是例如被目标反射的光。因此，可以减少由于被目标反射的光行进到除了光检测元件130之外的区域这一事实而引起的光的未检测到和损失。

参照图2，光学结构140可以包括在透光层110的厚度方向(例如Y方向)上与发光元件120重叠的第一光学结构140a、在透光层110的厚度方向(例如Y方向)上与光检测元件130重叠的第二光学结构140b和/或设置在发光元件120与光检测元件130之间的第三光学结构140c，它们中的至少一个可以被选择并被包括在光学结构140中。在图2中，第一光学结构140a、第二光学结构140b和第三光学结构140c被示出为具有预定的或备选地期望的形状和尺寸，以说明与发光元件120和光检测元件130的设置关系，但是不限于此。

例如，光学结构140可以控制从发光元件120发射的光当中的在基本上垂直的方向上发射的光的传播方向。这将参照图3至图5示出。

图3是示出图2的生物传感器的包括发光元件的部分的示例的放大示意图，图4A和图4B是示出图3的生物传感器中的光学结构的示例的示意图，图5A和图5B是分别示出当在图3的生物传感器中不存在和存在第一光学结构时光的传播方向的示例的示意图。

参照图3，第一光学结构140a在透光层110的厚度方向(例如Y方向)上与发光元件120重叠，并可以配置为散射或折射在相对于发光元件120的面内方向(例如X方向)的基本上垂直的方向上发射的光，因此改变光的传播方向。例如，第一光学结构140a可以配置为散射或折射在相对于发光元件120的面内方向(例如X方向)的基本上垂直的方向上发射的光以使其倾斜地行进。

第一光学结构140a可以具有能够引起这样的散射或折射的形状。例如，第一光学结构140a可以包括图4A所示的半球形微透镜或图4B所示的微透镜阵列。微透镜的直径可以是几微米至几百微米，例如大于或等于约1μm且小于约1000μm、约1μm至约800μm、约10μm至约700μm、约20μm至约600μm、或约30μm至约500μm，但是不限于此。例如，微透镜或微透镜阵列可以具有比发光元件120的面积小的面积或与其相等的面积，例如，与发光元件120的面积相比为约0.1倍至约1倍、约0.2倍至1倍、约0.3倍至约1倍、约0.4倍至约1倍、约0.5倍至约1倍、约0.1倍至约0.9倍、约0.2倍至约0.9倍、或约0.3倍至约0.9倍。因此，可以有效地改变来自发光元件120的基本上垂直入射的光的传播方向。

第一光学结构140a可以包括引起这种散射或折射的材料，并且第一光学结构140a的该材料可以具有与透光层110的材料的折射率不同的折射率。

例如，第一光学结构140a的材料的折射率可以高于透光层110的材料的折射率，例如比透光层110的材料的折射率高大于或等于约0.1或者大于或等于约0.2。例如，第一光学结构140a可以包括满足此折射率的有机材料、无机材料、有机/无机材料、或其组合，例如具有大于或等于约1.5、大于或等于约1.6、大于或等于约1.8、或者大于或等于约2.0的相对高的折射率的有机材料、无机材料、或有机/无机材料、或其组合。例如，第一光学结构140a可以由具有相对高的折射率的光敏聚合物形成。

例如，构成第一光学结构140a的材料的折射率可以低于构成透光层110的材料的折射率，例如比构成透光层110的材料的折射率低大于或等于约0.1或者大于或等于约0.2。例如，第一光学结构140a可以包括满足该折射率的有机材料、无机材料、有机/无机材料、或其组合。例如，第一光学结构140a可以包括具有小于约1.4、小于或等于约1.3、小于或等于约1.2、或者小于或等于约1.1的折射率的有机材料、无机材料、有机/无机材料、或其组合，并可以具有例如包括折射率为约1.0的空气的孔。

如图5A所示，当不存在第一光学结构140a时，在相对于发光元件120的面内方向(例如X方向)的基本上垂直的方向上发射的光可以基本上垂直地进入皮肤A1和目标A2(诸如血管)，垂直入射光仅仅穿过目标A2(诸如血管)并且不被反射而是在活体内损失。这种光损失会使生物传感器的效率下降。

参照图5B，第一光学结构140a设置在从发光元件120发射光经过的地方，因此可以使在发光元件120的垂直方向(例如Y方向)上发射的光通过并散射或折射，以将与发光元件120的垂直方向成约0°至约10°的小角度发射的光的传播方向改变为相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的大于或等于约10°的角度(θ)，例如大于或等于约15°、大于或等于约20°、大于或等于约25°、约10°至约70°、约10°至约65°、约10°至约60°、大于约10°至小于约60°、约15°至约70°、约15°至约65°、约15°至约60°、约20°至约70°、约20°至约65°、约20°至约60°、约25°至约70°、约25°至约65°、或约25°至约60°。

因此，具有由第一光学结构140a改变的传播方向的光可以倾斜地流入皮肤A1中并被目标A2(诸如血管)有效地反射，并且可以有效地减少如图5A所示的没有被反射而是在活体内损失的光。

作为另一示例，光学结构140可以控制从发光元件120发射的光当中的在基本上平行的方向上发射的光的传播方向。这将参照图6至图8来说明。

图6是示出图2的生物传感器的包括发光元件的部分的另一示例的放大示意图，图7A和图7B是示出图6的生物传感器中的光学结构的示例的示意图，图8A和图8B是分别示出当在图6的生物传感器中不存在和存在第一光学结构时光的传播方向的另一示例的示意图。

参照图6，第一光学结构140a在透光层110的厚度方向(例如Y方向)上与发光元件120重叠，因此可以配置为反射以相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的过高角度发射的光，并将该光的传播方向改变为比其低的角度。例如，第一光学结构140a可以配置为将以相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的大于或等于约70°的高角度发射的光反射为相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的小于约60°的角度。

第一光学结构140a可以具有引起这种反射的形状。例如，第一光学结构140a可以具有图7A所示的圆柱体形状或图7B所示的截头圆锥体形状。圆柱体或截头圆锥体的直径(例如长轴)和高度可以分别为几微米至几百微米，例如大于或等于约1μm且小于约1000μm、约1μm至约800μm、约10μm至约700μm、约20μm至约600μm、或者约30μm至约500μm，但是不限于此。第一光学结构140a可以是内部空心的。例如，圆柱体或截头圆锥体可以具有比发光元件120的面积大的面积，因此可以有效地配置为反射处于相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的过高角度的入射光。

第一光学结构140a可以包括引起这种反射的材料，例如金属。例如，第一光学结构140a可以由金属形成或在表面上涂覆有金属。

如图8A所示，当不存在第一光学结构140a时，以相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的过高角度发射的光不能到达诸如血管的目标A2，而是在皮肤A1或透光层110中损失，或改变其传播方向并流入光检测元件130中。这种光可能不包含生物信息，因此使生物传感器100的效率下降。

参照图8B，第一光学结构140a设置在从发光元件120发射的光经过的地方，因此可以配置为反射以相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的大于或等于约70°的高角度发射的光，并将该光的传播方向改变为相对于发光元件120的垂直方向(例如Y方向)的以下角度：小于约60°、小于或等于约55°、小于或等于约50°、小于或等于约45°、小于或等于约40°、大于或等于约10°且小于约60°、约10°至约55°、约10°至约50°、约10°至约45°、约10°至约40°、大于或等于约15°且小于60°、约15°至约55°、约15°至约50°、约15°至约45°、约15°至约40°、大于或等于约20°且小于约60°、约20°至约55°、约20°至约50°、约20°至约45°、约20°至约40°、大于或等于约25°且小于约60°、约25°至约55°、约25°至约50°、约25°至约45°、或者约25°至约40°。

因此，具有由第一光学结构140a改变的传播方向的光倾斜地流入皮肤A1中并可以被诸如血管的目标A2有效地反射。因此，第一光学结构140a可以有效地减少未到达诸如血管的目标A2而是损失或没有生物信息的光，因此提高生物传感器100的效率。

作为另一示例，光学结构140可以控制光(例如，由目标A2反射的光)流入光检测元件130中的方向。这将参照图9和图10来描述。

图9是图2的生物传感器的示例的放大示意图，图10A和图10B是分别示出当在图9的生物传感器中不存在和存在第三光学结构时光的传播方向的示例的示意图。

参照图9，第三光学结构140c设置在发光元件120与光检测元件130之间，因此可以配置为散射或折射由诸如血管的目标A2反射的光，因此在预定的或备选地期望的方向(例如，使光流入光检测元件130中的方向)上引导光。因此，即使当发光元件120与光检测元件130之间的间隙大时，第三光学结构140c也可以减少或防止由目标A2反射的光扩散到除了光检测元件130之外的其它区域中，并引导光精确地流入光检测元件130中，结果，提高生物传感器100的效率。

第三光学结构140c可以包括多个纳米颗粒或多孔结构以在预定的或备选地期望的方向上引导光。所述多个纳米颗粒可以是例如无机颗粒、有机颗粒、有机/无机颗粒、或其组合，例如金属颗粒、金属氧化物颗粒、金属氮化物颗粒或其组合。所述多孔结构可以具有多个孔，并可以是二维或三维结构。每个纳米颗粒的粒径或每个多孔结构中的孔径可以为几纳米至几百纳米，例如大于或等于约1nm且小于约1000nm、约1nm至约800nm、约3nm至约700nm、约5nm至约600nm、或约10nm至约500nm，但是不限于此。

如图10A所示，当不存在第三光学结构140c时，由诸如血管的目标A2反射的光可以在其穿过皮肤A1时行进到除了光检测元件130之外的其它区域(例如在发光元件120与光检测元件130之间的区域)中，因此使生物传感器100的效率下降。

参照图10B，第三光学结构140c设置在由诸如血管的目标A2反射的光经过的地方，因此可以引导光以在其经过多个纳米颗粒或多孔结构时连续地改变方向，并最终流入光检测元件130中。因此，第三光学结构140c可以减少具有生物信息的反射光的损失，并提高流入光检测元件130中的生物信号的强度，因此提高生物传感器100的效率。

例如，光学结构140可以包括前述的第一光学结构140a。

例如，除了第一光学结构140a之外，光学结构140还可以包括在透光层110的厚度方向(例如Y方向)上与光检测元件130重叠的第二光学结构140b。第二光学结构140b设置在光检测元件130下面，因此可以细微地控制由目标A2反射的光当中的在光检测元件130下面经过的光的传播方向，并减少光损失但增加进入到光检测元件130中的光流入。因此，可以提高生物传感器100的效率。

例如，光学结构140可以一起包括前述的第一光学结构140a、第二光学结构140b和第三光学结构140c。

例如，光学结构140可以包括前述的第三光学结构140c。

例如，除了前述的第三光学结构140c之外，光学结构140还可以包括第二光学结构140b。

在下文，描述根据一些示例实施方式的生物传感器。

图11是示出根据一些示例实施方式的生物传感器的另一示例的俯视平面图，图12是图11的生物传感器的沿着线XII-XII截取的剖视图。

参照图11和图12，像前述示例实施方式一样，根据一些示例实施方式的生物传感器100包括具有第一区域110a和第二区域110b的透光层110、发光元件120、光检测元件130和/或光学结构140。对其的详细描述如上所述。

然而，与前述示例实施方式不同，根据一些示例实施方式的生物传感器100包括多个发光元件120。所述多个发光元件120包括发射在不同波长区域中的光的第一发光元件120a和第二发光元件120b。第一发光元件120a和第二发光元件120b可以用于检测具有不同吸收特性和/或反射特性的物体。例如，第一发光元件120a可以是发射在绿色波长区域中的光的绿色发光元件，第二发光元件120b可以是发射在红色波长区域中的光的红色发光元件或发射在红外波长区域中的光的红外发光元件。绿色发光元件和红色/红外发光元件可以例如用于血管中的氧合血红蛋白(HbO₂)和血红蛋白(Hb)的吸收特性和/或反射特性。

前述生物传感器100可以以沿着行和/或列布置的阵列的形式被应用。

图13是示出根据一些示例实施方式的生物传感器阵列的示例布置的示意图，图14是示出图13的生物传感器阵列的一部分的示意图。

参照图13，生物传感器阵列500可以具有矩阵布置，其中多个单位元件510沿着行和/或列重复地布置。单位元件510的布置可以是例如拜耳矩阵、PenTile矩阵和/或菱形矩阵，但是不限于此。

在该附图中，所有的单位元件510被示出为具有相同的尺寸，但是不限于此，单位元件510中的至少一个可以大于或小于其它单位元件510。在该附图中，所有的单位元件510被示出为具有相同的形状，但是不限于此，单位元件510中的至少一个可以具有与其它单位元件510的形状不同的形状。

每个单位元件510可以设置在前述透光层110上，并包括发光元件120和/或光检测元件130。图13和图14示出每个单位元件510包括一个第一发光元件120a、一个第二发光元件120b和两个光检测元件130，但是不限于此，并可以包括第一发光元件120a和第二发光元件120b中的至少一个以及至少一个光检测元件130。可以省略第一发光元件120a和第二发光元件120b中的任何一个。

包括在每个单位元件510中的发光元件120和光检测元件130可以具有几微米至几百微米的尺寸(大小)。例如，包括在每个单位元件510中的发光元件120和光检测元件130可以独立地具有大于或等于约1μm且小于约1000μm的宽度、长度和厚度，并且在该范围内，为约10μm至约800μm、约10μm至约700μm、约10μm至约600μm、或约10μm至约500μm。

此生物传感器阵列500包括沿着行和/或列布置的多个发光元件120和光检测元件130，因此可以更容易地检测生物信号。

图15是示出根据一些示例实施方式的生物传感器阵列的另一示例的布置的示意图，图16是示出图15的生物传感器阵列的一部分的示意图。

根据一些示例实施方式的生物传感器阵列500与前述示例实施方式中一样具有矩阵布置，其中多个单位元件510沿着行和/或列重复地布置，并且每个单位元件510包括发发元件120和光检测元件130。

然而，与前述示例实施方式不同，根据一些示例实施方式的生物传感器阵列500在每个单位元件510中还包括压力传感器300。也就是，每个单位元件510包括发光元件120、光检测元件130和/或压力传感器300。图15和图16示出每个单位元件510包括一个第一发光元件120a、一个第二发光元件120b、一个光检测元件130和/或一个压力传感器300的示例，但是不限于此，并可以包括至少一个第一发光元件120a和至少一个第二发光元件120b、至少一个光检测元件130和至少一个压力传感器300。可以省略第一发光元件120a和第二发光元件120b中的任何一个。

压力传感器300是检测压力变化的传感器。因此，布置在生物传感器阵列500中的多个压力传感器300当中的压力传感器300可以用于指明在何处发生压力，因此对应的单位元件510可以单独地被选择性地操作以有效地检测在诸如血管的目标的特定位置处的生物信号。

例如，根据一些示例实施方式的操作生物传感器阵列500的方法可以包括例如指明检测到压力的压力传感器300在生物传感器阵列500的所述多个单位元件510当中的何处以及选择性地操作该压力传感器300所属的单位元件510。检测到压力的压力传感器300所属的单位元件510的选择性操作可以包括例如使感测到压力的压力传感器300所属的单位元件510的发光元件120发射光、然后从光检测元件130接收由目标(例如血管)反射的光并将其转变为电信号。

前述生物传感器100或生物传感器阵列500可以应用于各种装置以便收集生物信息，例如诸如可穿戴生物电子装置的可附接装置、类皮肤装置或智能衣物，以便临时或实时地获取生物信号，但是不限于此。该装置可以是例如贴片型皮肤可附接装置或带型皮肤可附接装置。

图17是示出根据一些示例实施方式的装置的示例的示意图。

参照图17，根据一些示例实施方式的装置1000可以是贴片型或带型可附接生物传感器装置，并包括前述生物传感器100或生物传感器阵列500、用于处理从生物传感器100或生物传感器阵列500获得的生物信号的IC和/或处理器600、和/或将所获得的生物信号显示为各种字母和/或图像的显示区域700。

例如，该装置可以是光电容积描记(PPG)传感器装置、脑电图(EEG)传感器装置、心电图(ECG)传感器装置、血压(BP)传感器装置、肌电图(EMG)传感器装置、血糖(BG)传感器装置、加速度计装置、RFID天线装置、惯性传感器装置、活动传感器装置、应变传感器装置、运动传感器装置或其组合，但是不限于此。

在下文，参照示例更详细地说明示例实施方式。然而，这些示例是示范性的，并且本范围不限于此。

光学模拟

使用LightTools软件来评估生物传感器的取决于从发光元件发射到活体(皮肤、血管等)中的光的入射角的信号强度。入射角是与发光元件的垂直方向(Y轴，0°)的角度。发光元件基于朗伯发射器，并仅将由血管反射的光信号当作生物信号。

生物传感器的结构被如下设定。

-生物传感器：PPG传感器

-发光元件的发射光谱：550nm至650nm(λ_max＝600nm)

-假设光检测元件的内部量子效率为100％。

-发光元件与光检测元件之间的间隙：0至1mm

-基板(透光层)厚度：0.05mm

-皮肤：皮肤厚度1.5mm，血管厚度1mm，脂肪厚度2mm，肌肉厚度30mm

-皮肤(血管)上的入射角：0至90度

结果在图18中示出。

图18是示出生物传感器的根据光的入射角的信号强度的曲线图。

参照图18，结果显示该生物传感器相对于在预定的或备选地期望的角度(例如在大于或等于约10°且小于约60°的角度)的入射光获得高生物信号。

示例

示例1

制备2mm厚的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)基板，截头圆锥体形状的Cu反射器(长直径：3mm)被插入到该基板中。随后，在SEBS基板上，将发光元件(BioMon传感器，型号：SFH7060，欧司朗光电半导体公司)设置在与Cu反射器重叠的地方，并将光检测元件(BioMon传感器，型号：SFH7060，欧司朗光电半导体公司)设置在距离发光元件4mm的地方，以制造具有图8B所示的结构的生物传感器。

示例2

制备1mm厚的苯乙烯-乙烯-丁烯-苯乙烯(SEBS)基板，多孔膜(聚偏二氟乙烯(PVDF)，反射率>85％)被插入到该基板中。随后，在SEBS基板上，将发光元件设置在一侧，并将光检测元件设置在另一侧以与其间隔开3mm且使多孔反射膜在它们之间，从而制造具有图9所示的结构的生物传感器。

比较例1

除了不使用Cu反射器以外，根据与示例1相同的方法制造生物传感器。

比较例2

除了不使用多孔膜以外，根据与示例2相同的方法制造生物传感器。

评估

评估根据示例和比较例的生物传感器的性能。

生物传感器的性能从信号强度和信噪比(SNR)评估。

生物传感器附接在手腕的桡骨动脉周围以获得生物信号(PPG信号)并根据等式SNR＝信号/噪声、通过傅立叶变换将信号(0.5至10Hz之间的频率)与噪声(频率：小于0.5Hz且大于10Hz)区别开。

根据示例1和比较例1的生物传感器在手腕的相同位置穿戴和评估，并且根据示例2和比较例2的生物传感器在手腕的相同位置穿戴和评估。

结果在表1和图19中示出。

图19是示出根据示例2和比较例2的生物传感器的生物信号随时间的变化的曲线图。

表1

参照表1和图19，与根据比较例的生物传感器相比，根据示例的生物传感器表现出强的信号强度和/或改善的信噪比。

尽管已经结合当前所认为的实际示例实施方式描述了本公开，但是将理解，本发明构思不限于所公开的示例实施方式。相反，其旨在覆盖被包括在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等同布置。

本申请要求于2020年6月5日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0068623号的优先权和权益，该韩国专利申请的全部内容通过引用结合于此。