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WO2018168145A1 - 生体振動センサー - Google Patents

生体振動センサー Download PDF

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Publication number
WO2018168145A1
WO2018168145A1 PCT/JP2017/045981 JP2017045981W WO2018168145A1 WO 2018168145 A1 WO2018168145 A1 WO 2018168145A1 JP 2017045981 W JP2017045981 W JP 2017045981W WO 2018168145 A1 WO2018168145 A1 WO 2018168145A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
vibration
detection element
biological
vibration sensor
vibration detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2017/045981
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
夕輝 植屋
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Yamaha Corp filed Critical Yamaha Corp
Priority to JP2019505719A priority Critical patent/JP6838646B2/ja
Publication of WO2018168145A1 publication Critical patent/WO2018168145A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
    • A61B5/02—Detecting, measuring or recording for evaluating the cardiovascular system, e.g. pulse, heart rate, blood pressure or blood flow
    • A61B5/026—Measuring blood flow

Definitions

  • the present invention relates to a biological vibration sensor.
  • vibrations generated inside the living body such as heartbeat, pulse wave, blood flow sound, breathing sound (not limited to sound wave vibration in the audible range, including low frequency vibration and ultrasonic vibration in the non-audible range)
  • breathing sound not limited to sound wave vibration in the audible range, including low frequency vibration and ultrasonic vibration in the non-audible range
  • biological vibration generated inside the living body
  • the pulse wave of the human body in the body vibration an apparatus for measuring the movement of the blood vessel by irradiating the skin with light and receiving the reflected light with a sensor has been put into practical use.
  • the blood flow sound includes not only the heart rate but also various information indicating the state of blood vessels and blood. Therefore, a biological vibration sensor that can directly detect various biological vibrations is desired.
  • a vibration sensor including an elastic body laminated on the outer surface side of one conductor film.
  • the vibration sensor described in the above publication causes the laminate of the piezoelectric film and the conductor film to be in close contact with the measurement object by pressing the laminate of the polymer piezoelectric film and the conductor film against the surface of the measurement object with an elastic body.
  • the laminate of the piezoelectric film and the conductor film is sufficient even if a polymer piezoelectric film having relatively excellent flexibility is used. Therefore, there is a possibility that the laminated body of the piezoelectric film and the conductor film cannot be sufficiently adhered to the object to be measured, and vibration cannot be detected accurately.
  • an object of the present invention is to provide a biological vibration sensor that can accurately detect biological vibration even when the curvature of the surface of the measurement object is large.
  • a biological vibration sensor which has been made to solve the above problems, includes a vibration detection element having a sheet-like piezoelectric body and a pair of electrodes stacked on the front and back of the piezoelectric body, and the vibration detection
  • the element has a weakening structure that partially changes flexibility, and this weakening structure includes one or more slits, notches or openings formed in the vibration detection element.
  • FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of the biological vibration sensor of FIG. 1 taken along the line AA. It is a typical top view which shows the biological vibration sensor of embodiment different from FIG. 1 of this invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the biological vibration sensor of FIG. 3 taken along line BB. It is a typical top view which shows the biological vibration sensor of embodiment different from FIG.1 and FIG.3 of this invention.
  • FIG. 6 is a schematic plan view showing a biological vibration sensor of an embodiment different from FIGS. 1, 3 and 5 of the present invention.
  • FIG. 7 is a schematic plan view showing a biological vibration sensor according to an embodiment different from FIGS.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing a biological vibration sensor of an embodiment different from FIGS. 1, 3 and 5 to 7 of the present invention.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing a biological vibration sensor according to an embodiment different from FIGS. 1, 3 and 5 to 8 of the present invention.
  • FIG. 10 is a schematic cross-sectional view taken along the line CC of the biological vibration sensor of FIG. 9.
  • FIG. 10 is a schematic plan view showing a biological vibration sensor according to an embodiment different from FIGS. 1, 3 and 5 to 9 of the present invention.
  • a biological vibration sensor includes a vibration detection element having a sheet-like piezoelectric body and a pair of electrodes stacked on the front and back of the piezoelectric body, and the vibration detection element is partially flexible.
  • a weakening structure to be changed is included, and the weakening structure includes one or a plurality of slits, notches, or openings formed in the vibration detection element.
  • the biological vibration sensor Since the biological vibration sensor has a weakened structure, it is easy to bend according to the shape of the biological surface. For this reason, since the said biological vibration sensor can be closely_contact
  • a structure of a cantilever beam or a both-end fixed beam formed of a part of the vibration detecting element is formed between the adjacent slits, between the adjacent notches, or between the adjacent openings. May be.
  • the weakening structure may include a plurality of slits arranged in parallel and in a staggered manner. According to this configuration, the plurality of slits arranged in parallel and in a staggered manner can efficiently improve the flexibility of the vibration detection element while suppressing a decrease in the effective area of the vibration detection element.
  • the weakening structure may include a plurality of slits formed radially. According to this configuration, the vibration detection element can be approximated to a three-dimensional curved surface while suppressing a decrease in the effective area of the vibration detection element by the plurality of radially formed slits.
  • the biological vibration sensor it is preferable to further include an insulator that covers the vibration detection element. According to this configuration, even if different portions of the vibration detection element overlap each other, the insulator can prevent contact between the electrodes and prevent a short circuit.
  • the biological vibration sensor according to one embodiment of the present invention can accurately detect biological vibration even when the curvature of the surface of the measurement target is large.
  • First embodiment 1 and 2 show a biological vibration sensor according to a first embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1.
  • the vibration detecting element 1 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the vibration detection element 1 has a weakening structure that partially increases flexibility in plan view.
  • the piezoelectric body 2 is formed of a piezoelectric material that converts pressure into voltage, receives stress by a pressure wave of biological vibration, and generates a potential difference according to the acceleration of the stress change.
  • the piezoelectric material forming the piezoelectric body 2 may be an inorganic material such as lead zirconate titanate, but is preferably a polymer piezoelectric material having flexibility so as to be in close contact with the surface of a living body. .
  • polymer piezoelectric material examples include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-trifluoride ethylene copolymer (P (VDF / TrFE)), and vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer (P (VDCN / VAc)) and the like.
  • PVDF polyvinylidene fluoride
  • VDF / TrFE vinylidene fluoride-trifluoride ethylene copolymer
  • PVDCN / VAc vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer
  • a large number of flat pores are formed in, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET), etc., which do not have piezoelectric characteristics, for example, corona discharge It is also possible to use a material which has piezoelectric properties by polarizing and charging the opposed surfaces of the flat pores.
  • PTFE polytetrafluoroethylene
  • PP polypropylene
  • PE polyethylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • the lower limit of the average thickness of the piezoelectric body 2 is preferably 10 ⁇ m, and more preferably 50 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the piezoelectric body 2 is preferably 500 ⁇ m, and more preferably 200 ⁇ m.
  • the average thickness of the piezoelectric body 2 is less than the lower limit, the strength of the piezoelectric body 2 may be insufficient.
  • the average thickness of the piezoelectric body 2 exceeds the upper limit, the deformability of the piezoelectric body 2 is reduced, and the detection sensitivity may be insufficient.
  • Electrode The electrodes 3 and 4 are laminated on both surfaces of the piezoelectric body 2 and are used to detect a potential difference between the front and back of the piezoelectric body 2. For this reason, the electrodes 3 and 4 are connected to wiring for connecting to a detection circuit (not shown).
  • the material of the electrodes 3 and 4 may be any material as long as it has conductivity, and examples thereof include metals such as aluminum, copper, and nickel, and carbon.
  • the average thickness of the electrodes 3 and 4 may be, for example, 0.1 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less, depending on the lamination method. If the average thickness of the electrodes 3 and 4 is less than the lower limit, the strength of the electrodes 3 and 4 may be insufficient. On the contrary, when the average thickness of the electrodes 3 and 4 exceeds the upper limit, there is a possibility that the transmission of vibration to the piezoelectric body 2 may be hindered.
  • the method for laminating the electrodes 3 and 4 on the piezoelectric body 2 is not particularly limited, and examples thereof include metal deposition, carbon conductive ink printing, and silver paste coating and drying.
  • the electrodes 3 and 4 may be formed by being divided into a plurality of regions in a plan view and effectively functioning the vibration detecting element 1 as a plurality of piezoelectric elements.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1 includes a plurality of slits 5 arranged in parallel and in a staggered manner. More specifically, the weakening structure of the present embodiment has a plurality of slit rows each including a plurality of slits 5, and the plurality of slit rows are arranged parallel to each other and over the entire length or width of the vibration detecting element 1. Has been. Each slit row has a plurality of slits 5 arranged at equal intervals in the length direction and formed in a broken line shape. Further, the phase of the arrangement of the slits 5 in the slit rows is opposite between adjacent slit rows.
  • the slits 5 of the alternate rows of slits face each other with the same phase. Therefore, a both-end fixed beam structure is formed between the opposing slits 5.
  • a both-ends fixed beam structure is also formed between the outer edge of the vibration detecting element 1 and the slit 5 adjacent in parallel therewith.
  • a cantilever structure is formed between the slits 5 opened at the outer edge of the vibration detecting element 1.
  • the vibration detection element 1 is easily bent along the slit row having the plurality of slits 5, it is easy to bend along the biological surface, and the degree of adhesion to the biological surface is increased. Thus, the biological vibration can be detected relatively accurately.
  • the total extension of the plurality of slits 5 can be made relatively large by arranging the plurality of slits 5 in a zigzag manner. For this reason, the said biological vibration sensor can increase the flexibility of the vibration detection element 1 efficiently, and can improve the adhesiveness with respect to the biological body surface comparatively easily.
  • the biological vibration sensor can extend the vibration detecting element 1 in a direction perpendicular to the slit row so as to widen the width of each slit 5, and the stretchability is improved, whereby the degree of adhesion to the biological surface is improved.
  • the vibration of the living body can be detected more accurately by increasing.
  • the slit 5 may have a width as shown in the figure, but may be a cutting line formed linearly on the vibration detecting element 1.
  • the width of the slit 5 is increased, the effective area of the vibration detecting element 1 is reduced. Therefore, it is preferable that the width of the slit 5 is the minimum necessary for formation.
  • the vibration detection element 1 is broken from the end of the slit 5 by making the end edge of the slit 5 into a semicircular arc shape or forming an opening larger than the width of the slit at the end of the slit 5. It is good also as a structure which prevents.
  • the lower limit of the abundance ratio of the slits 5 in each slit row (the total length of the slits 5 and the ratio of the total length of the slit rows to the width of the vibration detecting element 1 on the center line of the slits 5) is preferably 50%. % Is more preferable.
  • the upper limit of the abundance ratio of the slits 5 in each slit row is preferably 90% and more preferably 80%.
  • the lower limit of the average length of the slits 5 is preferably 10%, more preferably 15%, of the length of the arranged slit rows.
  • the upper limit of the average length of the slits 5 is preferably 35% of the length of the arranged slit rows, and more preferably 30%.
  • the bio-vibration sensor detects an electromotive force due to distortion of the piezoelectric body 2 caused by bio-vibration propagating by being adhered to the surface of the living body using, for example, an adhesive tape, a supporter, etc. Detect vibration.
  • the biological vibration sensor has an elastic member disposed on the opposite side of the surface of the living body so that the piezoelectric body 2 is slightly compressed, and is pressed against the surface of the living body via the elastic member. You may arrange.
  • [Second Embodiment] 3 and 4 show a biological vibration sensor according to the second embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1a and an insulating layer 6 that covers the surface of the vibration detection element 1a.
  • the vibration detection element 1a of the biological vibration sensor of FIGS. 3 and 4 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the laminated structure having the piezoelectric body and the pair of electrodes 3 and 4 in the vibration detecting element 1a of the biological vibration sensor in FIGS. 3 and 4 is the same as the laminated structure in the vibration detecting element 1 of the biological vibration sensor in FIGS. is there. For this reason, with respect to the vibration detection element 1a of the biological vibration sensor of FIGS. 3 and 4, the same components as those of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIGS. To do.
  • the vibration detection element 1a of the biological vibration sensor of FIG. 3 has a weakening structure that partially increases flexibility in a plan view.
  • This weakening structure is the same as the weakening structure of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG. Have different planar shapes.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1a includes a plurality of slits 7 that are arranged radially in plan view. Specifically, each of the plurality of slits 7 extends from the outer edge of the vibration detecting element 1a toward the central portion, but does not extend to the central portion, and is formed so that the inner end portions are separated from each other. . Note that “radial” does not require that the central axes of the plurality of slits 7 coincide completely.
  • the vibration detecting element 1a having such a radial slit 7 is easy to bend along the slit 7 and the distance between the inner end portions of the slit 7 is small, so that the inner end portions of the slit 7 are connected. It is easy to bend along the line. For this reason, the vibration detection element 1a can be deformed so that a plurality of tongue-like regions sandwiched between two adjacent slits 7 are bent independently of the central portion. Therefore, the living body vibration sensor of the present embodiment can be deformed so as to be substantially along the surface of the living body to increase the degree of adhesion to the living body surface even when the surface shape of the living body is a convex or concave three-dimensional curved surface. it can.
  • the “tongue piece-like region” has a cantilever structure. By changing the width and length of the tongue-like region, the flexibility of this region can be adjusted. The same applies to the beam structure described above and the beam structure described later.
  • the vibration detecting element 1a can be approximated to a three-dimensional curved surface having a larger curvature as the width of the plurality of slits 7 is larger, but the effective area decreases as the width of the plurality of slits 7 increases. For this reason, it is preferable that the width of the plurality of slits 7 be as small as possible according to the required deformability.
  • the insulator layer 6 is provided so as to cover the electrode 3 on the surface side of the vibration detection element 1a (the side opposite to the side in contact with the living body surface).
  • This insulator layer 6 prevents the tongue-like regions between the slits 7 of the vibration detecting element 1a from overlapping each other, and the front-side electrode 3 and the back-side electrode 4 are prevented from contacting and short-circuiting.
  • the insulator layer 6 may protrude from the vibration detection element 1a in a plan view, and particularly preferably protrudes from the inside of the slit 7 so that the effect of preventing a short circuit can be ensured.
  • the insulator layer 6 is preferably formed in a film shape that does not have a notch shape corresponding to the slit 7 so as to cover the entire slit 7.
  • the insulator layer 6 is formed of a material having an insulating property such as a resin and a degree of elasticity that does not inhibit the bending of the vibration detecting element 1a.
  • Examples of a method of laminating the insulator layer 6 on the vibration detecting element 1a include formation by coating, adhesion by an adhesive, adhesion by hot pressing, and the like.
  • Examples of the material of the insulator layer 6 include resins such as polyolefin, polyester, and polyamide.
  • the lower limit of the average thickness of the insulator layer 6 is preferably 10 ⁇ m, and more preferably 15 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the insulator layer 6 is preferably 100 ⁇ m and more preferably 50 ⁇ m.
  • FIG. 5 shows a biological vibration sensor according to the third embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1b.
  • the vibration detection element 1b of the biological vibration sensor of FIG. 5 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the laminated structure having the piezoelectric body and the pair of electrodes 3 and 4 in the vibration detecting element 1b of the biological vibration sensor in FIG. 5 is the same as the laminated structure in the vibration detecting element 1 of the biological vibration sensor in FIG. Therefore, in the vibration detection element 1b of the biological vibration sensor of FIG. 5, the same components as those of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG.
  • the vibration detection element 1b of the biological vibration sensor in FIG. 5 has a weakening structure that partially increases flexibility in plan view.
  • This weakening structure is the same as the weakening structure of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor in FIG. Have different planar shapes.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1b includes a plurality of notches 8 provided on the outer periphery.
  • the vibration detection element 1b is formed in a substantially star shape by having a plurality of V-shaped notches 8 provided at a constant angle with the center of gravity as the center in plan view.
  • the vibration detection element 1b has a narrow arm-like portion sandwiched between the notches 8 and a large flexibility. Therefore, the living body vibration sensor of the present embodiment can be deformed so as to be substantially along the surface of the living body to increase the degree of adhesion to the living body surface even when the surface shape of the living body is a convex or concave three-dimensional curved surface. it can.
  • the “arm-shaped portion” has a cantilever structure.
  • the living body vibration sensor of this embodiment can relatively increase the degree of adhesion even when it is disposed on the surface of the living body having a large curvature, such as a fingertip, so that more accurate detection of the living body vibration can be performed. .
  • FIG. 6 shows a biological vibration sensor according to the fourth embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1c.
  • the vibration detection element 1c of the biological vibration sensor of FIG. 6 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the laminated structure having the piezoelectric body and the pair of electrodes 3 and 4 in the vibration detecting element 1c of the biological vibration sensor in FIG. 6 is the same as the laminated structure in the vibration detecting element 1 of the biological vibration sensor in FIG. Therefore, in the vibration detection element 1c of the biological vibration sensor of FIG. 6, the same components as those of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG.
  • the vibration detection element 1c of the biological vibration sensor of FIG. 6 has a weakening structure that partially increases flexibility in a plan view.
  • This weakening structure is the same as the weakening structure of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG. Have different planar shapes.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1c includes a plurality of slits 9 that are formed in parallel to each other at equal intervals and are not opened at the outer edge of the vibration detection element 1c. That is, this weakened structure is obtained by dividing the central region of the vibration detecting element 1c into a plurality of strip portions by a plurality of slits 9. Since each of the plurality of belt-like portions can be bent independently according to the unevenness of the surface of the living body, it can be in close contact with the surface of the living body and detect biological vibration relatively accurately.
  • the “band-like portion” has a both-ends fixed beam structure.
  • FIG. 7 shows a biological vibration sensor according to the fifth embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1d.
  • the vibration detection element 1 d of the biological vibration sensor of FIG. 7 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the laminated structure having the piezoelectric body and the pair of electrodes 3 and 4 in the vibration detecting element 1d of the biological vibration sensor in FIG. 7 is the same as the laminated structure in the vibration detecting element 1 of the biological vibration sensor in FIG. For this reason, with respect to the vibration detection element 1d of the biological vibration sensor of FIG. 7, the same components as those of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG.
  • the vibration detection element 1d of the biological vibration sensor of FIG. 7 has a weakening structure that partially increases flexibility in plan view.
  • This weakening structure is the same as the weakening structure of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG. Have different planar shapes.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1d includes a plurality of slits 10 bent in a zigzag shape such as a W shape in a plan view.
  • the plurality of slits 10 are bent into the same shape and arranged at equal intervals. For this reason, between the adjacent slits 10, band-like portions bent zigzag in plan view are formed.
  • the zigzag band-like portions can be bent independently according to the unevenness of the surface of the living body.
  • the band-like portion bent in a zigzag manner has a greater deformability than the band-like portion extending linearly, it is possible to detect the biological vibration more accurately by increasing the degree of adhesion to the biological surface.
  • the “band-like portion” has a both-ends fixed beam structure.
  • FIG. 8 shows a biological vibration sensor according to the sixth embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1e.
  • the vibration detection element 1e of the biological vibration sensor in FIG. 8 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the laminated structure having the piezoelectric body and the pair of electrodes 3 and 4 in the vibration detecting element 1e of the biological vibration sensor in FIG. 8 is the same as the laminated structure in the vibration detecting element 1 of the biological vibration sensor in FIG. Therefore, in the vibration detection element 1e of the biological vibration sensor in FIG. 8, the same components as those in the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor in FIG.
  • the vibration detection element 1e of the biological vibration sensor of FIG. 8 has a weakening structure that partially increases flexibility in plan view.
  • This weakening structure is the same as the weakening structure of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG. Have different planar shapes.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1e includes one bent slit 11 that makes the central portion of the vibration detection element 1e independent of other parts in a tongue shape.
  • the slit 11 may have a shape having a pair of parallel portions and a connection portion that connects one end of the pair of parallel portions, a U-shape, or the like.
  • the vibration detecting element 1e can bend the tongue piece portion defined by the slit 11 independently from the surrounding portion, so that the degree of adhesion to the living body surface can be made relatively large.
  • the “tongue piece portion” has a cantilever structure. A both-ends fixed beam structure is formed between the outer edge of the vibration detecting element 1e and the portion of the slit 11 adjacent in parallel therewith.
  • FIGSeventh embodiment 9 and 10 show a biological vibration sensor according to the seventh embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1f and an adhesive tape 12 laminated on the surface side of the vibration detection element 1f.
  • the vibration detection element 1 f of the biological vibration sensor in FIG. 9 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the laminated structure having the piezoelectric body and the pair of electrodes 3 and 4 in the vibration detecting element 1f of the biological vibration sensor in FIG. 9 is the same as the laminated structure in the vibration detecting element 1 of the biological vibration sensor in FIG. For this reason, with respect to the vibration detection element 1f of the biological vibration sensor of FIG. 9, the same components as those of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG.
  • the vibration detection element 1f of the biological vibration sensor of FIG. 9 has a weakening structure that partially increases flexibility in a plan view.
  • This weakening structure is the same as the weakening structure of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG. Have different planar shapes.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1f includes a plurality of slits 13 that are formed in parallel and at equal intervals so as to alternately open at a pair of opposing side edges of the vibration detection element 1.
  • the vibration detection element 1f of the present embodiment is formed in a band-like shape meandering so as to reciprocate in the width direction.
  • the vibration detection element 1f can be deformed relatively freely, so that the degree of adhesion can be made relatively large even on a convex or concave biological surface having a large curvature. Can be detected relatively accurately.
  • the U-shaped portion and the left and right end portions each have a cantilever structure.
  • the adhesive tape 12 includes an insulating film 14 having insulating properties and stretchability, and an adhesive layer 15 laminated on the back surface of the insulating film 14.
  • the adhesive tape 12 is continuously present on the slit 13 of the vibration detection element 1f, and protrudes outward from the entire circumference of the vibration detection element 1f in plan view.
  • the adhesive tape 12 prevents a plurality of strip portions defined between the slits 13 of the vibration detection element 1f from overlapping each other and short-circuiting between the electrodes 3 and 4.
  • the adhesive tape 12 is used to fix the vibration detecting element 1f in close contact with the living body surface.
  • Examples of the material of the insulator film 14 include natural rubber (NR), butyl rubber (IIR), isoprene rubber (IR), ethylene / propylene rubber (EPDM), butadiene rubber (BR), urethane rubber (U), and styrene / butadiene.
  • NR natural rubber
  • IIR butyl rubber
  • IR isoprene rubber
  • EPDM ethylene / propylene rubber
  • BR butadiene rubber
  • U urethane rubber
  • styrene / butadiene examples of the material of the insulator film 14 include natural rubber (NR), butyl rubber (IIR), isoprene rubber (IR), ethylene / propylene rubber (EPDM), butadiene rubber (BR), urethane rubber (U), and styrene / butadiene.
  • Rubber silicone rubber (Q), chloroprene rubber (CR), chlorosulfonated polyethylene rubber (CSM), acrylonitrile butadiene rubber (NBR), chlorinated polyethylene (CM), acrylic rubber (ACM), epichlorohydrin rubber (CO) ECO), fluororubber (FKM), polydimethylsiloxane (PDMS), etc.
  • elastomers such as styrene elastomers, olefin elastomers, vinyl chloride elastomers, urethane elastomers, amide elastomers, etc. Can.
  • the lower limit of the average thickness of the insulator film 14 is preferably 10 ⁇ m, and more preferably 20 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the insulator film 14 is preferably 200 ⁇ m, and more preferably 100 ⁇ m.
  • the insulator film 14 may be broken due to insufficient strength.
  • the average thickness of the insulator film 14 exceeds the upper limit, there is a possibility that the deformation of the vibration detecting element 1f is hindered.
  • the adhesive layer 15 adheres the insulator film 14 to the surface side of the vibration detection element 1f, and adheres the insulator film 14 to the living body surface outside the planar view of the vibration detection element 1f, thereby attaching the vibration detection element 1f to the living body. Secure to the surface.
  • the electrode 4 may be brought into direct contact with the skin, but the surface of the electrode 4 that touches the living body surface may be covered with an insulating layer, or an insulating sheet may be provided on the living body surface in advance. You may make it the electrode 4 contact.
  • a pressure-sensitive adhesive is preferable.
  • an acrylic pressure-sensitive adhesive or the like hardly adheres to the skin even if it is directly applied to the skin, and is easy to peel from the skin. Those are particularly preferred.
  • the lower limit of the average thickness of the adhesive layer 15 is preferably 15 ⁇ m, and more preferably 20 ⁇ m.
  • the upper limit of the average thickness of the adhesive layer 15 is preferably 300 ⁇ m, and more preferably 200 ⁇ m.
  • the adhesive force may be insufficient.
  • the average thickness of the adhesive layer 15 exceeds the upper limit, there is a possibility that the deformation of the vibration detecting element 1f is hindered.
  • the biological vibration sensor including the adhesive tape 12 extending outward in plan view of the vibration detection element 1f has the release sheet laminated on the back surface, and the adhesive layer 15 exposed on the outer back surface of the vibration detection element 1f. It is preferable to provide it in a covered state.
  • FIG. 11 shows a biological vibration sensor according to the eighth embodiment of the present invention.
  • the biological vibration sensor is disposed in close contact with the surface of the living body and detects vibration inside the living body.
  • the biological vibration sensor includes a sheet-like vibration detection element 1g.
  • the vibration detection element 1g of the biological vibration sensor of FIG. 11 includes a sheet-like piezoelectric body 2 and a pair of film-like or sheet-like electrodes 3 and 4 stacked on the front and back of the piezoelectric body 2.
  • the laminated structure having the piezoelectric body and the pair of electrodes 3 and 4 in the vibration detecting element 1g of the biological vibration sensor in FIG. 9 is the same as the laminated structure in the vibration detecting element 1 of the biological vibration sensor in FIG. For this reason, with respect to the vibration detection element 1g of the biological vibration sensor of FIG. 9, the same components as those of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG.
  • the vibration detection element 1g of the biological vibration sensor of FIG. 9 has a weakening structure that partially increases flexibility in a plan view.
  • This weakening structure is the same as the weakening structure of the vibration detection element 1 of the biological vibration sensor of FIG. Have different planar shapes.
  • the weakening structure of the vibration detection element 1g includes a plurality of openings 16. Specifically, the plurality of openings 16 are arranged side by side on one or more imaginary lines that vertically traverse the vibration detecting element 1g and on one or more imaginary lines that vertically and horizontally intersect the vibration detecting element 1g.
  • the vibration detecting element 1g is easy to bend along a virtual line in which a plurality of openings 16 are arranged, and the degree of adhesion to the surface of the living body can be relatively increased.
  • the portion between the adjacent openings 16 in the vibration detecting element 1g has a both-ends fixed beam structure.
  • the vibration detection element weakening structure is not limited to the slit, the notch, and the opening, and may be, for example, a groove that reduces the thickness of the vibration detection element.
  • the vibration detection element weakening structure may include two or more of a slit, a notch, and an opening.
  • an insulator may be laminated on the back surface or both surfaces of the vibration detection element.
  • the biological vibration sensor may be coated on one or both sides with a laminate layer. In that case, like the biological vibration sensor, it is preferable that the laminate layer can be in close contact with the measurement target even when the surface curvature of the measurement target is large.
  • the laminate layer may be provided with a weakening structure as in the case of the biological vibration sensor, or may be formed from a stretchable rubber or elastomer similar to the insulator film of the seventh embodiment. .
  • the biological vibration sensor may be fixed at least partially with the laminate layer, or may not be fixed.
  • the biological vibration sensor according to the present invention can be used for measuring various vibrations generated in the body of a human or animal.
  • Vibration detecting element 2 Piezoelectric body 3, 4 Electrodes 5, 7, 9, 10, 11, 13 Slit 6 Insulator layer 8 Notch 12 Adhesive tape 14 Insulator film 15 Adhesive layer 16 Opening

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Abstract

本発明は、測定対象の表面の曲率が大きい場合でも生体振動を正確に検出できる生体振動センサーを提供する。この生体振動センサーは、シート状の圧電体及びこの圧電体の表裏に積層される一対の電極を有する振動検出素子を備え、前記振動検出素子が部分的に可撓性を変化させる弱化構造を有しており、この弱化構造が、前記振動検出素子に形成された、１又は複数のスリット、切欠又は開口を含んでいる。

Description

生体振動センサー
　本発明は、生体振動センサーに関する。
　例えば心拍、脈波、血流音、呼吸音等の生体の内部で発生する振動（可聴域の音波振動に限定されず、非可聴域の低周波振動や超音波振動を含む）を測定又は観測することによって、例えば診断、健康管理等を行うことができる。なお、これら生体内部で発生する振動をまとめて「生体振動」という。生体振動の中で人体の脈波については、皮膚に光線を照射して反射光をセンサーで受光することで血管の動きを測定する装置が実用化されている。しかしながら、この方法では、脈波以外の生体振動を測定することは難しい。特に血流音は、心拍数だけでなく、血管や血液の状態を示す様々な情報を含んでいる。このため、各種の生体振動を直接検出できる生体振動センサーが望まれる。
　生体の振動を検出する装置としては、例えば特開２００５－１５６５３１号公報に、高分子圧電体膜と、この高分子圧電体膜の表裏面に積層され、電極として用いられる一対の導電体膜と、一方の導電体膜の外面側に積層される弾性体とを備える振動センサー記載されている。前記公報に記載の振動センサーは、高分子圧電体膜及び導電体膜の積層体を弾性体によって測定対象の表面に押しつけることで、圧電体膜及び導電体膜の積層体を測定対象に密着させる。
　しかしながら、測定対象の表面の曲率が大きい場合には、比較的可撓性に優れる高分子圧電体膜を用いていたとしても、圧電体膜及び導電体膜の積層体が十分に測定対象の表面に合わせて屈曲することができないので、圧電体膜及び導電体膜の積層体を測定対象に十分に密着させることができず、正確に振動を検出できない可能性がある。
特開２００５－１５６５３１号公報
　前記不都合に鑑みて、本発明は、測定対象の表面の曲率が大きい場合でも生体振動を正確に検出できる生体振動センサーを提供することを課題とする。
　前記課題を解決するためになされた本発明の一態様に係る生体振動センサーは、シート状の圧電体及びこの圧電体の表裏に積層される一対の電極を有する振動検出素子を備え、前記振動検出素子が部分的に可撓性を変化させる弱化構造を有しており、この弱化構造が、前記振動検出素子に形成された、１又は複数のスリット、切欠又は開口を含んでいる。
本発明の一実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。 図１の生体振動センサーの模式的Ａ－Ａ線断面図である。 本発明の図１とは異なる実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。 図３の生体振動センサーの模式的Ｂ－Ｂ線断面図である。 本発明の図１及び図３とは異なる実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。 本発明の図１、図３及び図５とは異なる実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。 本発明の図１、図３、図５及び図６とは異なる実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。 本発明の図１、図３及び図５乃至図７とは異なる実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。 本発明の図１、図３及び図５乃至図８とは異なる実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。 図９の生体振動センサーの模式的Ｃ－Ｃ線断面図である。 本発明の図１、図３及び図５乃至図９とは異なる実施形態の生体振動センサーを示す模式的平面図である。
　以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
　本発明の一態様に係る生体振動センサーは、シート状の圧電体及びこの圧電体の表裏に積層される一対の電極を有する振動検出素子を備え、前記振動検出素子が部分的に可撓性を変化させる弱化構造を有しており、この弱化構造が、前記振動検出素子に形成された、１又は複数のスリット、切欠又は開口を含んでいる。
　当該生体振動センサーは、弱化構造を有するので、生体表面の形状に合わせて曲げやすい。このため、当該生体振動センサーは、測定対象の表面の曲率が大きい場合でも、測定対象に密着させることができるので、生体振動を正確に検出できる。この弱化構造は１又は複数のスリット、切欠又は開口を含んでいるので、比較的簡単な構成で確実に可撓性を変化させることができる。
　本発明の一態様に係る生体振動センサーにおいて、前記振動検出素子の外縁と前記スリットとの間、前記振動検出素子の外縁と前記切欠との間、前記振動検出素子の外縁と前記開口との間、隣接する前記スリット同士の間、隣接する前記切欠同士の間、又は、隣接する前記開口同士の間に、前記振動検出素子の一部からなる片持ち梁又は両端固定梁の構造が形成されていてもよい。この梁構造の幅及び長さを変更することにより、この領域の可撓性が調整されうる。
　本発明の一態様に係る生体振動センサーにおいて、前記弱化構造が、平行且つ千鳥状に配置される複数のスリットを含んでもよい。この構成によれば、平行且つ千鳥状に配置される複数のスリットにより、前記振動検出素子の有効面積の減少を抑制しつつ前記振動検出素子の可撓性を効率よく向上できる。
　本発明の一態様に係る生体振動センサーにおいて、前記弱化構造が、放射状に形成される複数のスリットを含んでもよい。この構成によれば、放射状に形成される複数のスリットによって前記振動検出素子の有効面積の減少を抑制しつつ前記振動検出素子を３次元曲面に近似させることができる。
　本発明の一態様に係る生体振動センサーにおいて、前記振動検出素子を覆う絶縁体をさらに備えることが好ましい。この構成によれば、振動検出素子の異なる部分が重なり合ったとしても、絶縁体が電極間の接触を防止して短絡を防止することができる。
　以上のように、本発明の一態様に係る生体振動センサーは、測定対象の表面の曲率が大きい場合でも生体振動を正確に検出できる。
［第一実施形態］
　図１及び図２に、本発明の第一実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１を備える。
＜振動検出素子＞
　振動検出素子１は、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。また、振動検出素子１は、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有する。
（圧電体）
　圧電体２は、圧力を電圧に変換する圧電材料から形成され、生体振動の圧力波によって応力を受け、この応力変化の加速度に応じて電位差を生じる。
　この圧電体２を形成する圧電材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の無機材料であってもよいが、生体の表面に密着できるよう可撓性を有する高分子圧電材料であることが好ましい。
　前記高分子圧電材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）、フッ化ビニリデン－３フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ））、シアン化ビニリデン－酢酸ビニル共重合体（Ｐ（ＶＤＣＮ／ＶＡｃ））等を挙げることができる。
　また、圧電体２として、圧電特性を有しない例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等に多数の扁平な気孔を形成し、例えばコロナ放電等によって扁平な気孔の対向面を分極して帯電させることによって圧電特性を付与したものを使用することもできる。
　圧電体２の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。一方、圧電体２の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。圧電体２の平均厚さが前記下限に満たない場合、圧電体２の強度が不十分となるおそれがある。逆に、圧電体２の平均厚さが前記上限を超える場合、圧電体２の変形能が小さくなり、検出感度が不十分となるおそれがある。
（電極）
　電極３、４は、圧電体２の両面に積層され、圧電体２の表裏の電位差を検出するために用いられる。このため、電極３、４には、不図示の検出回路に接続するための配線が接続される。
　電極３、４の材質としては、導電性を有するものであればよく、例えばアルミニウム、銅、ニッケル等の金属や、カーボン等を挙げることができる。
　電極３、４の平均厚さとしては、積層方法にもよるが、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。電極３、４の平均厚さが前記下限に満たない場合、電極３、４の強度が不十分となるおそれがある。逆に、電極３、４の平均厚さが前記上限を超える場合、圧電体２への振動の伝達を阻害するおそれがある。
　電極３、４の圧電体２への積層方法としては、特に限定されず、例えば金属の蒸着、カーボン導電インクの印刷、銀ペーストの塗布乾燥等が挙げられる。
　電極３、４は、平面視で複数の領域に分割して形成され、実効的に振動検出素子１を複数の圧電素子として機能させるものであってもよい。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１の弱化構造は、平行且つ千鳥状に配置される複数のスリット５を含む。より詳しくは、本実施形態の弱化構造は、それぞれ複数のスリット５を含む複数のスリット列を有し、この複数のスリット列が互いに平行且つ振動検出素子１の長さ又は幅全体に亘って配置されている。各スリット列は、それぞれ複数のスリット５が長さ方向に等間隔で並んで配置されて破線状に形成されている。また、スリット列におけるスリット５の配置の位相は、隣接するスリット列間で反対になっている。なお、この振動検出素子１では、一列置きのスリット列のスリット５同士は、同一位相となって対向している。したがって、対向するスリット５同士の間には両端固定梁構造が形成されている。振動検出素子１の外縁とこれに平行に隣接するスリット５との間にも両端固定梁構造が形成されている。また、振動検出素子１の外縁に開口するスリット５同士の間には、片持ち梁構造が形成されている。
　当該生体振動センサーは、振動検出素子１が、複数のスリット５を有するスリット列に沿って折り曲げやすくなっているので、生体表面に沿って湾曲させることが容易であり、生体表面に対する密着度を大きくして生体振動を比較的正確に検出することができる。
　本実施形態の弱化構造は、複数のスリット５を千鳥状に整然と配置することで、複数のスリット５の総延長を比較的大きくすることができる。このため、当該生体振動センサーは、振動検出素子１の可撓性を効率よく増大させて、生体表面に対する密着性を比較的容易に向上することができる。
　また、当該生体振動センサーは、各スリット５の幅を拡げるようにして振動検出素子１をスリット列に垂直な方向に引き延ばすことができ、伸縮性が向上していることによって、生体表面に対する密着度をより大きくして生体振動をさらに正確に検出することができる。
　スリット５は、図示するように幅を有していてもよいが、振動検出素子１に線状に形成した切断線であってもよい。スリット５の幅を大きくすると、振動検出素子１の有効面積が小さくなるため、スリット５の幅は形成のために必要な最小限とすることが好ましい。また、スリット５の端部エッジを半円弧状にしたり、スリット５の端部にスリットの幅より大きい開口を形成したりして、スリット５の端部を起点に振動検出素子１が破断することを防止する構成としてもよい。
　各スリット列におけるスリット５の存在率（スリット５の合計長さのスリット列の全長、つまりスリット５の中心線上での振動検出素子１の幅に対する比率）の下限としては、５０％が好ましく、６０％がより好ましい。一方、各スリット列におけるスリット５の存在率の上限としては、９０％が好ましく、８０％がより好ましい。各スリット列におけるスリット５の存在率が前記下限に満たない場合、振動検出素子１のスリット列に垂直な方向への伸長を十分に促進できないおそれがある。逆に、各スリット列におけるスリット５の存在率が前記上限を超える場合、振動検出素子１の強度が不十分となるおそれがある。
　スリット５の平均長さの下限としては、配置されるスリット列の長さの１０％が好ましく、１５％がより好ましい。一方、スリット５の平均長さの上限としては、配置されるスリット列の長さの３５％が好ましく、３０％がより好ましい。スリット５の平均長さが前記下限に満たない場合、振動検出素子１のスリット列に垂直な方向への伸長を十分に促進できないおそれがある。逆に、スリット５の平均長さが前記上限を超える場合、振動検出素子１の強度が不十分となるおそれがある。
＜使用方法＞
　当該生体振動センサーは、例えば粘着テープ、サポーター等を用いて生体表面に密着させ生体振動が伝播することによって生じる圧電体２の歪みによる起電力を電極３、４を介して検出することで、生体振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、初期状態において圧電体２を僅かに圧縮した与圧状態とするために、生体表面と反対側に弾性部材を配置し、この弾性部材を介して生体表面に押圧されるよう配置してもよい。
［第二実施形態］
　図３及び図４に、本発明の第二実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ａと、この振動検出素子１ａの表面を覆う絶縁体層６を備える。
＜振動検出素子＞
　図３及び図４の生体振動センサーの振動検出素子１ａは、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。図３及び図４の生体振動センサーの振動検出素子１ａにおける圧電体及び一対の電極３、４を有する積層構造は、図１及び図２の生体振動センサーの振動検出素子１における積層構造と同様である。このため、図３及び図４の生体振動センサーの振動検出素子１ａについて、図１及び図２の生体振動センサーの振動検出素子１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　図３の生体振動センサーの振動検出素子１ａは、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有するが、この弱化構造は図１の生体振動センサーの振動検出素子１の弱化構造とは平面形状が異なる。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ａの弱化構造は、平面視で放射状に配置される複数のスリット７を含む。具体的には、複数のスリット７は、それぞれ振動検出素子１ａの外縁から中央部に向かって延びているが、中央部には延在せず、内側端部が互いに離間するよう形成されている。なお、「放射状」とは複数のスリット７の中心軸が完全に一致することを必要としない。
　このような放射状のスリット７を形成した振動検出素子１ａは、スリット７に沿って折り曲げやすくなっていると共に、スリット７の内側端部間の距離が小さいため、スリット７の内側端部間を結ぶ線に沿っても折り曲げやすくなっている。このため、振動検出素子１ａは、隣接する２つのスリット７間に挟まれる複数の舌片状の領域を中央部に対して独立して折り曲げるよう変形することができる。従って、本実施形態の生体振動センサーは、生体の表面形状が凸状又は凹状の３次元曲面である場合にも、生体表面に略沿うよう変形させて生体表面への密着度を大きくすることができる。なお、上記「舌片状の領域」は片持ち梁構造を有している。この舌片状領域の幅及び長さを変更することにより、この領域の可撓性が調整されうる。これは、前述した梁構造及び後述する梁構造についても同様である。
　振動検出素子１ａは、複数のスリット７の幅が大きいほどより曲率が大きい３次元曲面に近似させることができるが、複数のスリット７の幅が大きくなるとその有効面積が小さくなる。このため、複数のスリット７の幅は、要求される変形能に応じて、できるだけ小さい幅とすることが好ましい。
＜絶縁体層＞
　絶縁体層６は、振動検出素子１ａの表面側（生体表面に接する側と反対側）の電極３を被覆するよう設けられている。
　この絶縁体層６は、振動検出素子１ａのスリット７間の舌片状の領域同士が重なり合って、表側の電極３と裏面側の電極４とが接触して短絡することを防止する。
　短絡防止の効果をより確実にできるよう、絶縁体層６は、平面視で振動検出素子１ａからはみ出していてもよく、特にスリット７の内側にはみ出しているとよい。具体的には、絶縁体層６は、スリット７全体を覆うよう、スリット７に対応する切欠形状を有しないフィルム状に形成されることが好ましい。
　絶縁体層６は、例えば樹脂等、絶縁性を有し、振動検出素子１ａの曲げを阻害しない程度の伸縮性を有する材料から形成される。この絶縁体層６の振動検出素子１ａへの積層方法としては、例えば塗工による形成、接着剤による接着、熱プレスによる接着等を挙げることができる。
　絶縁体層６の材質としては、例えばポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド等の樹脂等を挙げることができる。
　絶縁体層６の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、１５μｍがより好ましい。一方、絶縁体層６の平均厚さの上限としては、１００μｍが好ましく、５０μｍがより好ましい。絶縁体層６の平均厚さが前記下限に満たない場合、強度が不十分となるおそれがある。逆に、絶縁体層６の平均厚さが前記上限を超える場合、振動検出素子１ａの変形を阻害するおそれがある。
［第三実施形態］
　図５に、本発明の第三実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ｂを備える。
＜振動検出素子＞
　図５の生体振動センサーの振動検出素子１ｂは、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。図５の生体振動センサーの振動検出素子１ｂにおける圧電体及び一対の電極３、４を有する積層構造は、図１の生体振動センサーの振動検出素子１における積層構造と同様である。このため、図５の生体振動センサーの振動検出素子１ｂについて、図１の生体振動センサーの振動検出素子１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　図５の生体振動センサーの振動検出素子１ｂは、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有するが、この弱化構造は図１の生体振動センサーの振動検出素子１の弱化構造とは平面形状が異なる。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ｂの弱化構造は、外周に設けられる複数の切欠８を含む。具体的には、振動検出素子１ｂは、平面視で重心位置を中心として一定の角度で設けられる複数のＶ字状の切欠８を有することで、概略星形に形成されている。
　この振動検出素子１ｂは、この切欠８に挟まれる腕状部分の幅が狭く、可撓性が大きくなっている。従って、本実施形態の生体振動センサーは、生体の表面形状が凸状又は凹状の３次元曲面である場合にも、生体表面に略沿うよう変形させて生体表面への密着度を大きくすることができる。なお、上記「腕状部分」は片持ち梁構造を有している。
　また、Ｖ字状の切欠８を有する振動検出素子１ｂは、切欠８間の腕状部分の幅が外側ほど小さくなっているため、この腕状部分を折り曲げても腕状部分同士が重なりにくい。このため、本実施形態の生体振動センサーは、例えば指先等の曲率が大きい生体表面に配置した場合にも比較的密着度を大きくすることができるので、より正確な生体振動の検出が可能となる。
［第四実施形態］
　図６に、本発明の第四実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ｃを備える。
＜振動検出素子＞
　図６の生体振動センサーの振動検出素子１ｃは、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。図６の生体振動センサーの振動検出素子１ｃにおける圧電体及び一対の電極３、４を有する積層構造は、図１の生体振動センサーの振動検出素子１における積層構造と同様である。このため、図６の生体振動センサーの振動検出素子１ｃについて、図１の生体振動センサーの振動検出素子１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　図６の生体振動センサーの振動検出素子１ｃは、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有するが、この弱化構造は図１の生体振動センサーの振動検出素子１の弱化構造とは平面形状が異なる。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ｃの弱化構造は、互いに平行且つ等間隔に形成され、振動検出素子１ｃの外縁に開放されない複数のスリット９を含む。つまり、この弱化構造は、複数のスリット９によって振動検出素子１ｃの中央領域を複数の帯状部分に分割したものである。この複数の帯状部分は、それぞれが独立して生体表面の凹凸に合わせて屈曲できるため、生体表面に密着して生体振動を比較的正確に検出することができる。なお、上記「帯状部分」は両端固定梁構造を有している。
［第五実施形態］
　図７に、本発明の第五実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ｄを備える。
＜振動検出素子＞
　図７の生体振動センサーの振動検出素子１ｄは、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。図７の生体振動センサーの振動検出素子１ｄにおける圧電体及び一対の電極３、４を有する積層構造は、図１の生体振動センサーの振動検出素子１における積層構造と同様である。このため、図７の生体振動センサーの振動検出素子１ｄについて、図１の生体振動センサーの振動検出素子１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　図７の生体振動センサーの振動検出素子１ｄは、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有するが、この弱化構造は図１の生体振動センサーの振動検出素子１の弱化構造とは平面形状が異なる。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ｄの弱化構造は、平面視で例えばＷ字状等ジグザグに屈曲した複数のスリット１０を含む。複数のスリット１０は、互いに等しい形状に屈曲し、等間隔に配列されている。このため、隣接するスリット１０間には、平面視でジグザグに屈曲した帯状部分がそれぞれ形成される。
　このようにジグザグに屈曲した帯状部分は、それぞれが独立して生体表面の凹凸に合わせて屈曲できる。また、このようにジグザグに屈曲した帯状部分は、直線状に延びる帯状部分と比べて変形能が大きいため、生体表面に対する密着度をより大きくして、生体振動をより正確に検出することができる。なお、上記「帯状部分」は両端固定梁構造を有している。
［第六実施形態］
　図８に、本発明の第六実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ｅを備える。
＜振動検出素子＞
　図８の生体振動センサーの振動検出素子１ｅは、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。図８の生体振動センサーの振動検出素子１ｅにおける圧電体及び一対の電極３、４を有する積層構造は、図１の生体振動センサーの振動検出素子１における積層構造と同様である。このため、図８の生体振動センサーの振動検出素子１ｅについて、図１の生体振動センサーの振動検出素子１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　図８の生体振動センサーの振動検出素子１ｅは、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有するが、この弱化構造は図１の生体振動センサーの振動検出素子１の弱化構造とは平面形状が異なる。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ｅの弱化構造は、振動検出素子１ｅの中央部を舌片状に他の部分から独立させる１本の屈曲したスリット１１を含む。このスリット１１は、例えば一対の平行部と一対の平行部の一方の端部を接続する接続部とを有する形状、Ｕ字状等とすることができる。
　振動検出素子１ｅは、スリット１１によって画定される舌片部分が周囲の部分から独立して屈曲することができるので、生体表面に対する密着度を比較的大きくすることができる。なお、上記「舌片部分」は片持ち梁構造を有している。また、振動検出素子１ｅの外縁とこれに平行に隣接するスリット１１の部分との間には両端固定梁構造が形成されている。
［第七実施形態］
　図９及び図１０に、本発明の第七実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ｆと、この振動検出素子１ｆの表面側に積層される接着テープ１２とを備える。
＜振動検出素子＞
　図９の生体振動センサーの振動検出素子１ｆは、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。図９の生体振動センサーの振動検出素子１ｆにおける圧電体及び一対の電極３、４を有する積層構造は、図１の生体振動センサーの振動検出素子１における積層構造と同様である。このため、図９の生体振動センサーの振動検出素子１ｆについて、図１の生体振動センサーの振動検出素子１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　図９の生体振動センサーの振動検出素子１ｆは、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有するが、この弱化構造は図１の生体振動センサーの振動検出素子１の弱化構造とは平面形状が異なる。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ｆの弱化構造は、振動検出素子１の一対の対向する側縁に交互に開口するよう、互いに平行且つ等間隔に形成された複数のスリット１３を有する。これにより、本実施形態の振動検出素子１ｆは、幅方向に往復するよう大きく蛇行した帯状に形成されている。本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ｆは、比較的自由に変形できるので、曲率が大きい凸状又は凹状の生体表面に対しても密着度を比較的大きくすることができ、生体振動を比較的正確に検出できる。なお、振動検出素子１ｆにおける蛇行した帯状部分のうち、Ｕ字状を呈する部分、及び、左右両端それぞれの部分は、いずれも片持ち梁構造を有している。
＜接着テープ＞
　接着テープ１２は、絶縁性及び伸縮性を有する絶縁体フィルム１４と、この絶縁体フィルム１４の裏面に積層される接着剤層１５とを有する。この接着テープ１２は、振動検出素子１ｆのスリット１３上にも連続して存在すると共に、平面視で振動検出素子１ｆの全周外側に突出している。
　接着テープ１２は、振動検出素子１ｆのスリット１３間に画定される複数の帯状部分同士が重なり合って、電極３、４間が短絡することを防止する。また、接着テープ１２は、振動検出素子１ｆを生体表面に密着状態に固定するために使用される。
（絶縁体フィルム）
　絶縁体フィルム１４の材質としては、例えば天然ゴム（ＮＲ）、ブチルゴム（ＩＩＲ）、イソプレンゴム（ＩＲ）、エチレン・プロピレンゴム（ＥＰＤＭ）、ブタジエンゴム（ＢＲ）、ウレタンゴム（Ｕ）、スチレン・ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、シリコーンゴム（Ｑ）、クロロプレンゴム（ＣＲ）、クロロスルフォン化ポリエチレンゴム（ＣＳＭ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）、塩素化ポリエチレン（ＣＭ）、アクリルゴム（ＡＣＭ）、エピクロルヒドリンゴム（ＣＯ、ＥＣＯ）、フッ素ゴム（ＦＫＭ）、ポリジメチルシロキサン（ＰＤＭＳ）等、例えばスチレン系エラストマー、オレフィン系エラストマー、塩化ビニル系エラストマー、ウレタン系エラストマー、アミド系エラストマー等のエラストマーなどを挙げることができる。
　絶縁体フィルム１４の平均厚さの下限としては、１０μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、絶縁体フィルム１４の平均厚さの上限としては、２００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。絶縁体フィルム１４の平均厚さが前記下限に満たない場合、絶縁体フィルム１４が強度不足により破断するおそれがある。逆に、絶縁体フィルム１４の平均厚さが前記上限を超える場合、振動検出素子１ｆの変形を阻害するおそれがある。
（接着剤層）
　接着剤層１５は、絶縁体フィルム１４を振動検出素子１ｆの表面側に接着すると共に、振動検出素子１ｆの平面視外側で生体表面に絶縁体フィルム１４を接着することで振動検出素子１ｆを生体表面に固定する。なお、電極４を直接肌へ接触させてもよいが、生体表面に触れる電極４の表面を絶縁層で被覆しておいてもよいし、または絶縁性のシートを予め生体表面に配設した上に電極４が接触するようにしてもよい。
　この接着剤層１５を構成する接着剤としては、粘着剤が好ましく、例えばアクリル系粘着剤等、皮膚に直接貼着しても皮膚の炎症等を招来しにくく、皮膚からの剥離が容易であるものが特に好ましい。
　接着剤層１５の平均厚さの下限としては、１５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、接着剤層１５の平均厚さの上限としては、３００μｍが好ましく、２００μｍがより好ましい。接着剤層１５の平均厚さが前記下限に満たない場合、接着力が不十分となるおそれがある。逆に、接着剤層１５の平均厚さが前記上限を超える場合、振動検出素子１ｆの変形を阻害するおそれがある。
　このように、振動検出素子１ｆの平面視外側に延出する接着テープ１２を備える生体振動センサーは、裏面に離型シートが積層され、振動検出素子１ｆの外側裏面に露出する接着剤層１５を覆った状態で提供することが好ましい。
［第八実施形態］
　図１１に、本発明の第八実施形態に係る生体振動センサーを示す。当該生体振動センサーは、生体の表面に密接して配置され、生体内部の振動を検出する。
　当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ｇを備える。
＜振動検出素子＞
　図１１の生体振動センサーの振動検出素子１ｇは、シート状の圧電体２と、この圧電体２の表裏に積層される一対の膜状乃至シート状の電極３、４とを有する。図９の生体振動センサーの振動検出素子１ｇにおける圧電体及び一対の電極３、４を有する積層構造は、図１の生体振動センサーの振動検出素子１における積層構造と同様である。このため、図９の生体振動センサーの振動検出素子１ｇについて、図１の生体振動センサーの振動検出素子１と同じ構成要素には同じ符号を付して重複する説明を省略する。
　図９の生体振動センサーの振動検出素子１ｇは、平面視で部分的に可撓性を増大させる弱化構造を有するが、この弱化構造は図１の生体振動センサーの振動検出素子１の弱化構造とは平面形状が異なる。
（弱化構造）
　本実施形態の生体振動センサーにおいて、振動検出素子１ｇの弱化構造は、複数の開口１６を含む。具体的には、複数の開口１６は、振動検出素子１ｇを縦断する１又は複数の仮想線上及び振動検出素子１ｇを縦横する１又は複数の仮想線上にそれぞれ並んで配置されている。
　振動検出素子１ｇは、複数の開口１６が並んだ仮想線に沿って折り曲げやすくなっており、生体表面に対する密着度を比較的大きくすることができる。なお、振動検出素子１ｇにおける隣接する開口１６同士の間の部分は、両端固定梁構造を有している。
［その他の実施形態］
　前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
　当該生体振動センサーにおいて、振動検出素子の弱化構造は、スリット、切欠及び開口に限られず、例えば振動検出素子の厚さを減じる溝等であってもよい。
　当該生体振動センサーにおいて、振動検出素子の弱化構造は、スリット、切欠及び開口の２種以上を含んでもよい。
　当該生体振動センサーにおいて、振動検出素子の裏面又は両面に絶縁体が積層されていてもよい。
　当該生体振動センサーは、ラミネート層によって片面又は両面を被覆されていてもよい。その場合、当該生体振動センサーと同様にラミネート層も測定対象の表面の曲率が大きい場合でも測定対象に密着できるものが好ましい。ラミネート層としては当該生体振動センサーと同様に弱化構造を備えるものであってもよいし、第七実施形態の絶縁体フィルムと同様の伸縮可能なゴムやエラストマーから形成されるものであってもよい。なお、当該生体振動センサーはラミネート層と少なくとも一部で固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。
　本発明に係る生体振動センサーは、人や動物の体内で発生する様々な振動を測定するために利用することができる。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ　振動検出素子
２　圧電体
３、４　電極
５、７、９、１０、１１、１３　スリット
６　絶縁体層
８　切欠
１２　接着テープ
１４　絶縁体フィルム
１５　接着剤層
１６　開口

Claims (5)

  1. 　シート状の圧電体及びこの圧電体の表裏に積層される一対の電極を有する振動検出素子を備え、
    　前記振動検出素子が部分的に可撓性を変化させる弱化構造を有しており、
    　この弱化構造が、前記振動検出素子に形成された、１又は複数のスリット、切欠又は開口を含む生体振動センサー。
  2. 　前記振動検出素子の外縁と前記スリットとの間、前記振動検出素子の外縁と前記切欠との間、前記振動検出素子の外縁と前記開口との間、隣接する前記スリット同士の間、隣接する前記切欠同士の間、又は、隣接する前記開口同士の間に、前記振動検出素子の一部からなる片持ち梁又は両端固定梁の構造が形成される請求項１に記載の生体振動センサー。
  3. 　前記弱化構造が、平行且つ千鳥状に配置される複数のスリットを含む請求項１又は請求項２に記載の生体振動センサー。
  4. 　前記弱化構造が、放射状に形成される複数のスリットを含む請求項１又は請求項２に記載の生体振動センサー。
  5. 　前記振動検出素子を覆う絶縁体をさらに備える請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の生体振動センサー。
     
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