CN110832293A - 振动传感器 - Google Patents

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植屋夕辉
太箸一郎
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Abstract

本发明一形态的振动传感器具备：振动检测元件1，其具有片状的压电体3以及在该压电体3的表里两面层叠的一对电极4,5；里面侧凝胶层2，其层叠在振动检测元件1的与生物体表面对置配置的一侧。

Description

振动传感器
技术领域
本发明涉及一种振动传感器。
背景技术
例如，能够通过对心搏、脉波、血流音、呼吸音等生物体的内部所产生的振动(不限于可听域的声波振动，也包含非可听域的低频率振动或超声波振动)进行测定或观测，能够进行诊断、健康管理等。需要说明的是，将这些在生物体内部所产生的振动统称为“生物体振动”。针对生物体振动中人体的脉波，通过向皮肤中的动脉照射光线而通过传感器接收反射光而对脉波形态进行测定的装置已经实用化。然而，在该方法中，由于传感器相对于皮肤的设置方式并不稳定，因此存在不得不准备高精度的光传感器的问题，并且难以对脉波形进行测量。尤其是血流音不仅包含心搏数、也包含表示血管或血液的状态的各种信息。因此，需要一种直接贴付于皮肤而能够直接检测出各种生物体振动的振动传感器。
作为检测生物体的振动的装置，例如在(日本)特开2002-177227号公报中提出了一种将压感元件按压于手腕，以人体表面的压力变化的形式检测振动的脉波检测装置。该公报所记载的脉波检测装置具有：剖面为C形的夹板，其将压感元件(压电体)保持在手腕表面；空气袋，其配置在压感元件与夹板之间而将压感元件按压于手腕；布带，其对压感元件、夹板以及空气袋进行保持而卷绕于手腕；屈曲板，其从夹板向末梢侧(远位侧)延伸而对手腕的动作进行限制。
在前述公报所述的脉波检测装置中，通过布带对压感元件进行保持而将压感元件按压于手腕，但是布带具有大的面积，因此在该布带上会传递有与所要检测的生物体振动不同的发生源的其他生物体振动和在外部空气中传播的声波振动。传导了这样的振动的布带在不直接与压感元件接触的情况下，该振动按压对压感元件进行加压的空气袋的外表面，使空气袋的内压发生变化而向压感元件输入干扰。
并且，所述公报所述的脉波检测装置通过空气压力将压感元件按压于生物体表面，因此会对被测者造成不适感、有时会造成痛感，因此不宜长时间持续使用。并且，如果使用将压感元件按压于生物体表面的脉波检测装置，则由于不适感和痛感使被测者紧张而带来的影响和强力压迫血管而造成的物理影响，存在脉波成为与平时不同的波形的问题。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：(日本)特开2002-177227号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
鉴于上述问题，本发明的课题在于提供一种S/N比大且给被测者带来的异样感小的振动传感器。
用于解决技术问题的技术方案
为了解决上述技术问题而做出的本发明一形态的振动传感器具备：振动检测元件，其具有片状的压电体以及在该压电体的表里层叠的一对电极；里面侧凝胶层，其层叠在所述振动检测元件的与生物体表面对置配置的一侧。
附图说明
图1是表示本发明一实施方式的振动传感器的示意性剖面图。
图2是表示本发明的与图1不同的实施方式的振动传感器的示意性剖面图。
图3是表示本发明的与图1和图2不同的实施方式的振动传感器的示意性剖面图。
图4是图3的振动传感器的示意性平面图。
图5是表示与本发明的图1～图3不同的实施方式的振动传感器的示意性剖面图。
图6是图5的振动传感器的示意性平面图。
图7是表示在图5的振动传感器的制造方法中使用的凝胶制外壳的示意性平面图。
图8是图7的凝胶制外壳的A-A线剖面图。
图9是表示在使用了图7的凝胶制外壳的振动传感器的制造方法中，在所述凝胶制外壳内填充有声耦合剂的状态的示意性剖面图。
图10是表示在使用了图7的凝胶制外壳的振动传感器的制造方法中，在所述凝胶制外壳内插入有振动检测元件的状态的示意性剖面图。
图11是表示与图1～图3、图5不同的实施方式的振动传感器的示意性剖面图。
图12是图11的振动传感器的示意性平面图。
图13是表示参考形态的振动传感器的示意性剖面图。
图14是表示本发明的与图1～图3、图5、图11不同的实施方式的振动传感器的示意性剖面图。
具体实施方式
以下，适当地参照附图，对本发明的实施方式详细地进行说明。
为了解决上述技术问题而做出的本发明的一个形态的振动传感器具备：振动检测元件，其具有片状的压电体以及在该压电体的表里两面层叠的一对电极；里面侧凝胶层，其层叠在所述振动检测元件的与生物体表面对置配置的一侧。
该振动传感器可以进一步具备在所述振动检测元件的与生物体表面相反的面侧层叠的表面侧凝胶层。
在平面图中，所述表面侧凝胶层可以延伸到所述振动检测元件的外侧。
所述里面侧凝胶层和表面侧凝胶层可以一体地形成。
该振动传感器可以具备具备盖，该盖具有覆盖所述表面侧凝胶层的表面侧而能够从表面侧按压所述表面侧凝胶层的覆盖部、以及将该覆盖部与生物体表面连接的连接部。
在振动传感器中，作为所述里面侧凝胶层的平均厚度，优选为0.2mm以上且3.0mm以下。
在振动传感器中，优选所述里面侧凝胶层的弹性率为1MPa以下。
在振动传感器中，作为构成所述里面侧凝胶层的材质优选含有水凝胶。
在振动传感器中，所述里面侧凝胶层可以具有导电性而与所述一对电极的一方电连接。
本发明一个形态的振动传感器具备在振动检测元件的与生物体表面对置配置的一侧层叠的里面侧凝胶层，因此该里面侧凝胶层紧贴于生物体表面而将振动检测元件保持在生物体表面上，并且使生物体内的声音高效地向振动检测元件传播。因此，该振动传感器能够将生物体振动高效地变换为电信号。并且，该振动传感器能够将里面侧凝胶层贴附于生物体表面，因此能够使整体的投影面积与振动检测元件的投影面积大致相等。由此，杂音难以传递到该振动传感器，S/N比变大。
并且，该振动传感器通过里面侧凝胶层贴附于生物体表面，因此能够不对生物体进行压迫地检测自然波形的生物体振动。并且，在将里面侧凝胶层从生物体表面剥下而又重新粘贴的情况下粘着力也不降低，该振动传感器在一旦剥离而进行位置调整或重复使用的情况下检测精度也难以降低。并且，该振动传感器能够使面积较小，给被测者带来的异样感小。因此，通过使用该振动传感器，能够进行长时间的生物体振动测定。
[第一实施方式]
在图1中表示的是本发明一实施方式的振动传感器。该振动传感器紧贴于例如人、动物等生物体的体表地配置，用于检测生物体内部的振动。
该振动传感器具备片状的振动检测元件1以及在该振动检测元件1的与生物体表面对置地配置的一侧的面上层叠的里面侧凝胶层2。在本发明中，将与生物体表面对置的一侧的面称为“里面”、将与其相反侧的面称为“表面”。
＜振动检测元件＞
振动检测元件1具有片状的压电体3以及在该压电体3的表里两面层叠的一对电极4,5。并且，振动检测元件1进一步具有：一对屏蔽层6,7，其覆盖一对电极4,5的与压电体3位于相反侧的面；隔离层8，其配置于在生物体表面的相反侧(表侧)配置的电极4和屏蔽层6之间，弹性率与压电体3相近；一对保护层9,10，其分别覆盖屏蔽层6,7的与压电体3位于相反侧的面；引线11，其一端与表侧的电极4连接，另一端延伸到外部。需要说明的是，“弹性率与压电体相近”是指与压电体的弹性率的差在压电体的弹性率的50％以下，优选为30％以下。
(压电体)
压电体3由将压力变换为电压的压电材料形成，通过生物体振动的压力波而受到应力，与该应力变化相对应地在表里两面产生电位差。
作为形成该压电体3的压电材料，例如可以是锆钛酸铅等无机材料，优选为具有可挠性的高分子压电材料从而能够紧贴于生物体体表。
作为所述高分子压电材料，例如能够举出聚偏氟乙烯(PVDF)、偏氟乙烯-三氟乙烯共聚物(P(VDF/TrFE))、偏氰乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(P(VDCN/VAc))等。
并且，作为压电体3，能够使用在不具有压电特性的例如聚四氟乙烯(PTFE)、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等上形成许多扁平的气孔、例如通过电晕放电等而使扁平的气孔的对置面极化地带电而赋予压电特性的材料。
作为压电体3的平均厚度的下限，优选为10μm，更优选的是50μm。另一方面，作为压电体3的平均厚度的上限，优选为500μm，更优选的是200μm。在压电体3的平均厚度不足所述下限的情况下，存在压电体3的强度不足之虞。相反，在压电体3的平均厚度超过所述上限的情况下，存在压电体3的变形能变小而检测灵敏度不足之虞。
作为压电体3的大小，能够成为与要检测的生物体振动所发生的区域匹配的大小。作为具体例，在通过该振动传感器检测脉波的情况下，压电体3能够成为宽度1cm以上且5cm以下、长度1cm以上且10cm以下的正方形形状或长方形形状。
优选压电体3以在表面侧产生正电荷、在里面侧产生负电荷的方式取向。由此，以压电体3里面侧的电位为基准电位(接地)而对压电体3的表面侧的电位进行检测，由此能够实现稳定的检测。
(电极)
电极4,5层叠在压电体3的两面，用于检测压电体3的表里两面的电位差。因此，电极4,5与未图示的检测电路连接。
为了实现稳定的生物体振动的检测，优选电极4,5的任一方接地。并且，优选电极4,5中在产生压电体3的负电荷的一侧配置的一方接地。作为使电极4,5的一方接地的地电位，为了简化配线而可以使用人体。
作为电极4,5的材质，具有导电性即可，例如能够举出铝、铜、镍等金属或碳等。
作为电极4,5向压电体3的层叠方法，没有特别的限制，例如能够举出金属的蒸镀、碳系导电油墨的印刷、银膏的涂布干燥等。
作为电极4,5的平均厚度，没有特别的限制，取决于层叠方法，例如能够成为0.1μm以上且30μm以下。在电极4,5的平均厚度不足所述下限的情况下，存在电极4,5的强度不足之虞。相反，在电极4,5的平均厚度超过所述上限的情况下，存在阻碍振动向压电体3的传递之虞。
电极4,5在平面图中分割为多个区域形成，也可以是实效上使振动检测元件1作为多个压电元件发挥作用。
优选成为正极的表面侧的电极4比成为负极的里面侧的电极5略小，在表面侧的电极4的外周压电体3与隔离层8相接触。由此，表面侧的电极4与屏蔽层6之间的电绝缘变得容易。
(屏蔽层)
屏蔽层6,7由具有导电性的材料形成，对电磁波进行屏蔽而防止噪声电压施加于电极4,5。
本实施方式的屏蔽层6,7在平面图中在压电体3、里面侧的电极5以及隔离层8的外侧彼此电接合。
为了使电磁屏蔽更加可靠，优选屏蔽层6,7接地。因此，屏蔽层6,7可以与里面侧的电极5电连接。
作为屏蔽层6,7，能够使用金属箔、金属蒸镀层、金属镀层、导电性油墨的涂布层等，其中优选为金属箔。
作为屏蔽层6,7的材质，例如能够举出铜、铝等，为了防止氧化等例如可以实施金、镍、银等的镀层。
并且，为使振动检测元件1的制造容易，作为与后述保护层9,10的层叠体，屏蔽层6,7优选使用例如蒸镀膜或层合膜等，也可以使用作为屏蔽膜在市面上销售的产品，例如包含使与电极4之间绝缘的绝缘层等其他层的层叠体。
屏蔽层6,7可以通过粘接剂粘接于里面侧的电极5和隔离层8。
作为屏蔽层6,7的平均厚度，取决于其形成方法，例如能够成为0.5μm以上且20μm以下。在屏蔽层6,7的平均厚度不足所述下限的情况下，存在不能得到充足的电磁屏蔽效果之虞。相反，在屏蔽层6,7的平均厚度超过所述上限的情况下，存在振动检测元件1的可挠性不充分、阻碍振动向压电体3的传递而使该振动传感器的检测灵敏度降低之虞。
(隔离层)
隔离层8是为了确保表侧的电极4与表侧的屏蔽层6的距离，减小在电极5与屏蔽层6之间形成的寄生电容而设置的。
隔离层8由具有绝缘性且具有接近压电体3的弹性率的材料形成。作为该隔离层8的平均厚度，优选为与压电体3成为相同程度，从而不阻碍压电体3的基于声波振动的变形。
具体地说，作为隔离层8，能够使用与压电体3相同的材料。并且，特别是在压电体3是通过电晕放电等而使材料的气孔的对置面极化地带电的情况下，优选使用与极化前的压电体3相同的材料作为隔离层8。
(保护层)
保护层9,10是为了防止屏蔽层6,7的损伤而设置的。该保护层9,10能够由具有柔软性的树脂形成。
作为形成保护层9,10的树脂，没有特别的限制，但例如能够举出聚烯烃、聚氨酯等，其中优选使用柔软性优异的聚氨酯。
作为保护层9,10的平均厚度，能够设为例如10μm以上且50μm以下。在保护层9,10的平均厚度不足所述下限的情况下，存在保护层9,10断裂之虞。相反，在保护层9,10的平均厚度超过所述上限的情况下，存在阻碍生物体振动向压电体3传递之虞。
(引线)
引线11是与表面侧的电极4连接的覆盖电线，是为了通过未图示的外部电路测定电极4的电位而配设的。并且，在使用多芯电缆作为引线11的情况下，可以将用于使里面侧的电极5和屏蔽层6接地的配线作为引线11使用。
作为该引线11，例如能够使用塑料绝缘电线、漆包线等。
引线11例如能够使用导电性粘接剂、焊料等与表面侧的电极4(根据需要与里面侧的电极5或屏蔽层6)连接。
＜里面侧凝胶层＞
里面侧凝胶层2由高分子凝胶形成，通过其粘着力将振动检测元件1安装在生物体表面上，并且将生物体振动传递给振动检测元件。本实施方式中的里面侧凝胶层2层叠在振动检测元件1的大致整个里面。
作为该里面侧凝胶层2的材质，优选为振动特性与生物体相近，通过粘贴于生物体表面而使生物体的皮肤变厚的材质。具体地说，优选里面侧凝胶层2的弹性率为1MPa以下。
并且，里面侧凝胶层2的材质选择为直接贴附于皮肤而不会引发皮肤的炎症等的材质。作为这样的安全的凝胶，优选为分散介质为水的水凝胶，但也可以是分散介质为有机溶剂的有机凝胶。作为安全的水凝胶，例如能够举出亲水性聚氨酯凝胶、聚丙烯酸交联凝胶等，尤其优选使用的是亲水性聚氨酯凝胶。
作为里面侧凝胶层2的平均厚度的下限，优选为0.2mm，更优选的是0.5mm。另一方面，作为里面侧凝胶层2的平均厚度的上限，优选为3.0mm，更优选的是2.0mm。在里面侧凝胶层2的平均厚度不足所述下限的情况下，存在由于水分的挥发等而使粘着力不足，难以可靠地将该振动传感器粘贴于生物体表面之虞。相反，在里面侧凝胶层2的平均厚度超过所述上限的情况下，存在生物体振动的传递效率无谓地降低之虞。
在里面侧凝胶层2的材质为水凝胶的情况下，作为其含水率，取决于凝胶基材(高分子)的种类等，例如能够设为70质量％以上且90质量％以下。在里面侧凝胶层2的含水率不足所述下限的情况下，存在生物体振动的传递效率降低之虞。相反，在里面侧凝胶层2的含水率超过所述上限的情况下，存在水渗出而容易在生物体表面上滑动之虞。
＜优点＞
该振动传感器具备在振动检测元件1的与生物体表面对置配置的一侧层叠的里面侧凝胶层2，因此该里面侧凝胶层2紧贴于生物体表面而将振动检测元件1保持在生物体表面上，并且使生物体内的声音高效地向振动检测元件1传播。因此，该振动传感器能够高效地将生物体振动变换为电信号。
并且，该振动传感器能够使里面侧凝胶层2贴附于生物体表面，因此能够使整体的投影面积与振动检测元件1的投影面积大致相等，面积变得较小。由此，例如发生部位与所要检测的生物体振动不同的另一生物体振动、在外部的空气中传播的声波振动等杂音难以传递到该振动传感器，因此S/N较大。
并且，该振动传感器通过里面侧凝胶层2贴附于生物体表面，能够不对生物体进行压迫地对生物体振动进行测定。因此，该振动传感器能够检测自然波形的生物体振动。
并且，该振动传感器通过里面侧凝胶层2贴附于生物体表面，在从生物体表面剥离而又重新粘贴的情况下贴附力也难以降低。因此，该振动传感器在对测定位置进行调整或在使用一次之后再次使用的情况下，检测精度也难以降低。
并且，该振动传感器通过在振动检测元件1的里面层叠的里面侧凝胶层2贴附于生物体表面，因此能够使面积较小。因此，该振动传感器给被测者带来的异样感小，因此在长时间进行生物体振动测定的情况下被测者的负担小。
并且，在该振动传感器中，振动检测元件1具有屏蔽层6,7，由此能够通过屏蔽层6切断电磁噪声，因此能够使S/N比进一步提高。
并且，在该振动传感器中，振动检测元件1在表面侧的电极4与屏蔽层6之间具有隔离层8，因此能够通过该隔离层8来使在电极4与屏蔽层6之间形成的寄生电容降低。并且，隔离层8的弹性率与压电体3相近，因此难以阻碍压电体3的变形，能够将生物体振动的检测效率的降低抑制在最小限度。因此，隔离层8能够使该振动传感器的S/N比进一步提高。
并且，在该振动传感器中，振动检测元件1进一步具有覆盖屏蔽层6,7的保护层9,10，由此能够防止由屏蔽层6,7的损伤造成的S/N比的降低。并且，该振动传感器通过保护层9,10来对屏蔽层6,7进行保护由此制造时的振动检测元件1的处理变得容易，因此能够以较低的成本提供。
并且，在该振动传感器中，在里面侧的屏蔽层7与里面侧凝胶层2之间存在保护层10，因此能够不对屏蔽层7造成损伤地将里面侧凝胶层2较为容易地从振动检测元件1剥离。因此，该振动传感器在使用后将旧的里面侧凝胶层2剥离而层叠新的里面侧凝胶层2，由此能够较为容易地再利用。
[第二实施方式]
在图2中表示的是本发明另一实施方式的振动传感器。图2的振动传感器与图1的振动传感器同样地紧贴于例如人、动物等生物体体表地配置，用于检测生物体内部的振动。
该振动传感器具备：片状的振动检测元件1；在该振动检测元件1的里面的除了外缘部之外的区域层叠的里面侧凝胶层2a；在振动检测元件1的里面的外缘部以包围里面侧凝胶层2a的方式配设的框状部件12。
＜振动检测元件＞
图2的振动传感器中的振动检测元件1的构成与图1的振动传感器中的振动检测元件1的构成相同。因此，对于图2的振动传感器，对与图1的振动传感器相同的构成要素标注相同附图标记而省略重复的说明。
＜里面侧凝胶层＞
图2的振动传感器中的里面侧凝胶层2a的构成除了仅在振动检测元件1的里面的中央区域层叠、也就是说平面尺寸小之外，能够成为与图1的振动传感器中的里面侧凝胶层2相同的构成。
优选里面侧凝胶层2a层叠于与一对电极4,5中较小的一方对置的区域。由此，生物体振动向振动检测元件1的实效区域(压电体3能够检测厚度变化的区域)的传递不受限制。
＜框状部件＞
框状部件12不使振动检测元件1的外缘部粘贴于生物体表面。由此，在使用后将该振动传感器从生物体表面剥离时，能够将指甲伸到外缘部的里面，能够容易地剥离。
并且，该振动传感器在振动检测元件1的外缘部的里面配设有框状部件12，以该框状部件12接近生物体表面的状态使用。因此，该振动传感器在使用中能够防止其他物体意外地进入振动检测元件1与生物体表面之间而从生物体表面剥离。
因此，优选框状部件12的厚度与里面侧凝胶层2a的厚度大致相等。
作为框状部件12的材质，优选为具有弹性的树脂，也可以使用发泡树脂。
[第三实施方式]
在图3和图4中表示的是本发明另一实施方式的振动传感器。图3和图4的振动传感器与图1的振动传感器同样地例如紧贴于人、动物等生物体体表地配置，用于检测生物体内部的振动。
该振动传感器具备：片状的振动检测元件1；在该振动检测元件1的与生物体表面对置配置的一侧层叠的里面侧凝胶层2；在振动检测元件1的与生物体表面相反的面侧层叠的表面侧凝胶层13。
该振动传感器中的振动检测元件1的构成能够与图1的振动传感器中的振动检测元件1的构成相同。并且，该振动传感器中的里面侧凝胶层2的构成能够与图1的振动传感器中的里面侧凝胶层2的构成相同。因此，对于该振动传感器的振动检测元件1和里面侧凝胶层2，标注与图1的振动传感器相同的附图标记而省略说明。
＜表面侧凝胶层＞
表面侧凝胶层13以隔着振动检测元件1而包含与里面侧凝胶层2重合的区域的方式层叠在振动检测元件1的表面侧，在本实施方式中直接层叠于振动检测元件1的表面。
在平面图中表面侧凝胶层13延伸到振动检测元件1的外侧。表面侧凝胶层13构成为能够将在平面图中比振动检测元件1的外缘位于外侧的区域(以下也称作“延伸区域P”)粘贴于生物体表面。如图4所示，表面侧凝胶层13比振动检测元件1的外周缘的整个区域(更详细地说，除了引线之外的振动检测元件1的外周缘的整个区域)延伸到外侧。由此，表面侧凝胶层13构成为能够从外侧覆盖振动检测元件1周面的整个区域。
作为从表面侧凝胶层13的振动检测元件1的外缘的平均延伸长度的下限，优选为3mm，更优选的是4mm。另一方面，作为所述平均延伸长度L的上限，优选为20mm，更优选的是10mm。在所述平均延伸长度不足所述下限的情况下，存在不能容易地将延伸区域P贴附于生物体表面之虞。相反，在所述平均延伸长度超过所述上限的情况下，存在延伸区域P无谓地变大，生物体振动之外的振动经由延伸区域P传递到振动检测元件1之虞。
表面侧凝胶层13与里面侧凝胶层2通过不同的片体形成。并且，表面侧凝胶层13与里面侧凝胶层2空出间隔配设。由此，如图3所示，在振动检测元件1的端面和里面侧凝胶层2的端面与表面侧凝胶层13之间形成有空间S。
表面侧凝胶层13由高分子凝胶形成。作为表面侧凝胶层13的材质，能够与里面侧凝胶层2的材质相同。并且，作为表面侧凝胶层13的平均厚度和含水率，能够与里面侧凝胶层2相同。
表面侧凝胶层13作为为使该振动传感器可靠地检测脉波等生物体振动的固定层发挥作用。更详细地进行说明，表面侧凝胶层13层叠在振动检测元件1的表面侧，并且延伸区域P贴附于生物体表面，由此呈现振动检测元件1疑似地嵌入生物体内的状态。由此，表面侧凝胶层13抑制振动检测元件1检测到生物体内部的振动之外的生物体的动作。因此，在该振动传感器中，表面侧凝胶层13的弹性率可以比里面侧凝胶层2的弹性率大，从而能够从外表面侧更为可靠地支承振动检测元件1。
该振动传感器在振动检测元件1的表面侧层叠有表面侧凝胶层13，因此能够抑制施加于振动检测元件1的表里两面的压力变得不均一，能够更为可靠地检测生物体振动。
特别是在该振动传感器中，在平面图中表面侧凝胶层13延伸到振动检测元件1的外侧，通过将延伸区域P粘贴于生物体表面，表面侧凝胶层13的层叠于振动检测元件1的表面侧的区域作为锤部发挥作用，能够更可靠地检测生物体振动。并且，表面侧凝胶层13容易使向片的面方向的振动衰减，因此该振动传感器容易抑制生物体振动之外的振动经由延伸区域P传递到振动检测元件1。
在该振动传感器中，表面侧凝胶层13与里面侧凝胶层2空出间隔配设，在振动检测元件1的端面和里面侧凝胶层2的端面与表面侧凝胶层13之间形成有空间S，在将延伸区域P贴附于生物体表面的状态下能够以从表面侧对压电体3的外缘附近区域加压的状态保持。由此，该振动传感器能够抑制压电体3的非意图的变形，能够容易且可靠地检测生物体振动。
[第四实施方式]
在图5和图6中表示的是本发明另一实施方式的振动传感器。图5和图6的振动传感器与图1的振动传感器同样地紧贴于例如人、动物等生物体体表地配置，用于检测生物体内部的振动。
该振动传感器具备：片状的振动检测元件1；在该振动检测元件1的与生物体表面对置配置的一侧层叠的里面侧凝胶层2b；在振动检测元件1的与生物体表面相反的面侧层叠的表面侧凝胶层13b。
该振动传感器中的振动检测元件1的构成能够与图1的振动传感器中的振动检测元件1的构成相同。因此，对于该振动传感器的振动检测元件1，标注与图1的振动传感器相同的附图标记而省略说明。
＜凝胶层＞
里面侧凝胶层2b层叠在振动检测元件1的里面侧的大致整体。里面侧凝胶层2b直接层叠于振动检测元件1的里面。并且，表面侧凝胶层13b层叠于振动检测元件1的表面侧的大致整体。表面侧凝胶层13b直接层叠于振动检测元件1的表面。作为里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的材质，能够与图1的振动传感器的里面侧凝胶层2相同。并且，作为里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的平均厚度和含水率，能够与图1的振动传感器的里面侧凝胶层2相同。
里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b一体地形成。换言之，里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b通过相同的材料连续地形成。里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b覆盖除了引线之外的振动检测元件1的外表面。里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b作为整体形成为具有中空的内部空间的扁平形状，在本实施方式中形成为长方体状，在该内部空间插入有振动检测元件1。
里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的平面形状相同，能够成为将振动检测元件1夹在对置面之间而在振动检测元件1的外侧连结的构成。
并且，里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b可以具有彼此对置的大致矩形形状的表壁和里壁以及将该表壁和里壁的侧缘彼此连接的3个端壁，通过使用形成有能够收纳振动检测元件1的内部空间的凝胶制外壳而一体化。也就是说，里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b可以包含所述凝胶制外壳的里壁和表壁而通过所述端壁连结。
里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的划定所述内部空间的内表面可以紧贴于振动检测元件1的外表面，在所述内表面与振动检测元件1的外表面之间可以填充能够抑制声波的反射的胶等声耦合剂。
在该振动传感器中，里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b一体地形成，因此能够抑制里面侧凝胶层2b和/或表面侧凝胶层13b从振动检测元件1剥离。并且，在该振动传感器中，即使里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b不与振动检测元件1粘接，也能够维持里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b与振动检测元件1的层叠状态。另外，在该振动传感器中，里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b以包围振动检测元件1的方式在振动检测元件1的端面的外侧连接，能够通过里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b从外侧支承振动检测元件1的端面。因此，该振动传感器能够呈现振动检测元件1疑似地埋入到生物体内的状态，能够抑制振动检测元件1检测到除了生物体内部的振动之外的生物体的动作。此外，在该振动传感器中，在里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b紧贴于振动检测元件1的外表面的情况下，能够通过里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b对振动检测元件1等向地施加压力，容易提高检测灵敏度。
＜制造方法＞
参照图7～图10对图5和图6的振动传感器的制造方法的一个例子进行说明。该振动传感器的制造方法具备准备凝胶制外壳21的工序(凝胶制外壳准备工序)、向在凝胶制外壳准备工序中准备的凝胶制外壳21填充声耦合剂22的工序(声耦合剂填充工序)以及将振动检测元件1插入到声耦合剂填充工序后的凝胶制外壳21的工序(振动检测元件插入工序)。
(凝胶制外壳准备工序)
在所述凝胶制外壳准备工序中，如图7和图8所示，准备形成有能够从大致长方体状的凝胶制的板状体(或带状体)的1个端面向内侧插入振动检测元件1的内部空间21a的凝胶制外壳21。
如图7所示，在平面图中凝胶制外壳21为长方形形状。如图7和图8所示，凝胶制外壳21从长度方向的一方侧的端面朝向长度方向另一方侧的端面具有在平面图中为矩形形状的内部空间21a。并且，凝胶制外壳21在长度方向另一方侧的端面部具有是内部空间21a与外部连通的声耦合剂排出口21c。在所述内部空间21a的所述长度方向一方侧的端缘形成有比其他区域厚度方向长度(振动传感器中的表里方向长度)小的振动检测元件插入部21b。
划定内部空间21a的凝胶制外壳21的内表面能够成为平滑面。并且，划定内部空间21a的凝胶制外壳21的表面侧和/或里面侧的内表面可以是向一个方向呈波状蛇行的弯曲面。在所述内表面向一个方向呈波状蛇行的情况下，能够提高以该弯曲面的棱线方向为弯曲轴方向的弯曲性，容易提高向生物体表面的贴合性。
作为凝胶制外壳21的形成方法，例如能够举出向具有与凝胶制外壳21的外形对应的型腔的模具内填充凝胶制外壳形成用组成物，并且将用于形成内部空间21a的板材插入于该凝胶制外壳形成用组成物，在使凝胶制外壳形成用组成物固化后而拔出所述板材的方法。
(声耦合剂填充工序)
在所述声耦合剂填充工序中，如图9所示，向在所述凝胶制外壳准备工序中准备的凝胶制外壳21的内部空间21a填充声耦合剂22。作为该声耦合剂22，能够举出能够抑制声波的反射的胶等。
(振动检测元件插入工序)
在所述振动检测元件插入工序中，向在所述声耦合剂填充工序中填充了声耦合剂22的凝胶制外壳21的内部空间21a插入振动检测元件1。在所述振动检测元件插入工序中，在向凝胶制外壳21的内部空间21a插入振动检测元件1时，与振动检测元件1的插入体积相应的量的声耦合剂22从声耦合剂排出口21c排出。由此，如图10所示，振动检测元件1以周围填充有声耦合剂22的状态保持于凝胶制外壳21的内部空间21a。
此外，该振动传感器的制造方法可以进一步具备在所述振动检测元件插入工序后通过凝胶来密封凝胶制外壳21的振动检测元件插入部21b和声耦合剂排出口21c的密封工序。
在该振动传感器的制造方法中，凝胶制外壳21构成振动传感器的里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b。该振动传感器的制造方法能够容易且可靠地制造该振动传感器。
该振动传感器的制造方法具备所述声耦合剂填充工序，因此即使在凝胶制外壳21的内部空间21a与振动检测元件1之间存在间隙的情况下也能够通过声耦合剂22来填补该间隙，因此在凝胶制外壳21的内部空间21a内能够稳定地保持振动检测元件1。
并且，根据该振动传感器的制造方法，在凝胶制外壳21或振动检测元件1发生损伤的情况下，能够容易地仅替换损伤的部件。因此，该振动传感器的制造方法能够制造维护性优异的振动传感器。
[第五实施方式]
在图11和图12中表示的是本发明另一实施方式的振动传感器。图11和图12的振动传感器与图1的振动传感器同样地紧贴于例如人、动物等生物体体表地配置，用于检测生物体内部的振动。
该振动传感器具备：片状的振动检测元件1；在该振动检测元件1的与生物体表面对置配置的一侧层叠的里面侧凝胶层2b；在振动检测元件1的与生物体表面相反的面侧层叠的表面侧凝胶层13b。并且，该振动传感器具备盖14，该盖14具有覆盖表面侧凝胶层13b的表面侧而能够从表面侧按压表面侧凝胶层13b的覆盖部14a和将覆盖部14a与生物体表面连接的连接部14b。
该振动传感器中的振动检测元件1的构成能够与图1的振动传感器中的振动检测元件1的构成相同。并且，该振动传感器中的里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的构成能够与图5的振动传感器中的里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b相同。因此，在该振动传感器的振动检测元件1中，对于里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b，标注与图1和图5的振动传感器相同的附图标记而省略说明。
＜盖＞
盖14覆盖除了里面侧凝胶层2b的与生物体表面抵接的面之外的里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的外表面的整个区域。盖14构成为能够按压除了里面侧凝胶层2b的与生物体表面抵接的面之外的里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的外表面的整个区域。在本实施方式中，盖14直接覆盖里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的外表面。
盖14整体为扁平的有底四边筒状，该有底四边筒状的底部构成覆盖部14a，四边筒状部构成连接部14b。连接部14b的开口侧的端缘与里面侧凝胶层2b的里面呈同一面状配置，由此连接部14b的开口侧的端缘构成为能够与生物体表面抵接。
盖14通过连接部14b与生物体表面抵接而能够抑制振动检测元件1检测到除了生物体内部的振动之外的生物体的动作。并且，覆盖部14a在生物体振动从生物体表面传递到表面侧凝胶层13b的情况下从表面侧按压表面侧凝胶层13b，由此促进振动检测元件1对振动的检测使其更为容易。也就是说，盖14能够选择性地提高基于由生物体振动造成的压电体3的压缩变形的检测灵敏度，并且抑制检测到该压缩变形之外的变形。
作为盖14的材质，例如能够举出金属等刚性材料。这样，盖14由刚性材料构成，盖14容易作为里面侧凝胶层2b和表面侧凝胶层13b的外壁发挥作用，能够选择性地提高基于由生物体振动造成的压电体3的压缩变形的检测灵敏度，并且容易抑制检测到该压缩变形之外的变形。并且，作为盖14的材质，能够使用聚对苯二甲酸乙二醇酯等热塑性树脂。
该振动传感器具备盖14，该盖14具有能够从表面侧按压表面侧凝胶层13b的覆盖部14a和将该覆盖部14a与生物体表面连接的连接部14b，因此能够容易且可靠地选择性地检测生物体振动。
[参考形态]
在图13中表示的是与本发明相关的参考形态的振动传感器。图13的振动传感器与图1的振动传感器同样地紧贴于例如人、动物等生物体体表地配置，用于检测生物体内部的振动。
该振动传感器具备片状的振动检测元件1、在该振动检测元件1的与生物体表面对置的面的相反面的一侧层叠的表面侧凝胶层13。在平面图中表面侧凝胶层13延伸到振动检测元件1的外侧。并且，在振动检测元件1的端面与表面侧凝胶层13之间形成有空间S。
该振动传感器中的振动检测元件1的构成能够与图1的振动传感器中的振动检测元件1的构成相同。并且，该振动传感器中的表面侧凝胶层13的构成能够与图3的振动传感器中的表面侧凝胶层13的构成相同。
该振动传感器在振动检测元件1的表面侧层叠有表面侧凝胶层13，因此容易检测生物体振动。
[其他实施方式]
所述实施方式并非用于对本发明的构成进行限定。因此，对于所述实施方式来说，能够基于本说明书的记载和技术常识对所述实施方式各部分的构成要素进行省略、置换或追加，它们均应被解释为属于本发明的范围之中。
在该振动传感器中，屏蔽层、隔离层以及保护层是任意的构成，能够个别地省略。并且，在该振动传感器中，屏蔽层和保护层分别地形成，但可以个别地省略表里任一方或省略表里双方。
在该振动传感器中，表面侧的屏蔽层和里面侧的屏蔽层可以通过将1片折成2折而形成。并且，在使一方的电极接地的情况下，可以省略覆盖接地的一侧的电极的屏蔽层，接地的电极能够作为电磁屏蔽部发挥作用。
在该振动传感器中，作为凝胶层的材质使用具有导电性的凝胶，通过将该具有导电性的凝胶层与一方的电极、优选为与里面侧的电极电连接，可以使一方的电极与人体接地。由此，不需要用于接地的配线，振动的测定变得容易。
作为以这种方式对凝胶层赋予导电性的方法，能够举出使形成凝胶层的凝胶的分散介质含有例如金属例子或络合物的方法(在有机凝胶的情况下使用极性溶剂作为分散介质)。
并且，作为将里面侧的电极连结于凝胶层的方法，能够采用通过至少在保护层、通常在屏蔽层与保护层一体而成的膜上形成开口或切口，使电极直接或经由屏蔽层与凝胶层电连接的方法。
前述各实施方式的构成能够适当地组合使用。例如，图1～图3和图13的振动传感器可以具备盖。并且，可以使用图2的振动传感器的里面侧凝胶层2a和框状部件12来代替图3的振动传感器的里面侧凝胶层2。另外，如图14所示，该振动传感器在里面侧凝胶层2和表面侧凝胶层13c通过不同的片体形成的情况下，在平面图中表面侧凝胶层13c可以不延伸到振动检测元件1的外侧。在表面侧凝胶层13c在平面图中不延伸到振动检测元件1的外侧的情况下，不仅是生物体振动，也能够广泛地检测生物体的动作。另外，在图13的振动传感器中也能够成为表面侧凝胶层13在平面图中不延伸到振动检测元件1的外侧的构成。
该振动传感器在所述表面侧凝胶层在平面图中延伸到振动检测元件的外侧的情况下，该表面侧凝胶层可以仅从振动检测元件的外缘的一部分向外侧延伸。并且，在所述表面侧凝胶层仅从振动检测元件的外缘的一部分向外侧延伸的情况下，优选所述表面侧凝胶层从振动检测元件的对置的一对侧缘向外侧延伸。该振动传感器通过将从表面侧凝胶层的振动检测元件的对置的一对侧缘向外侧延伸的延伸区域粘贴于生物体表面，能够容易地抑制压电体由于生物体振动之外的生物体的动作而发生变形。
在所述里面侧凝胶层和表面侧凝胶层一体地形成的情况下，这些凝胶层可以不在振动检测元件的外侧连接。在该振动传感器中，例如可以是振动检测元件在厚度方向具有贯通孔，通过向该贯通孔填充凝胶层而一体地形成里面侧凝胶层和表面侧凝胶层。根据该构成，也能够抑制里面侧凝胶层和/或表面侧凝胶层从振动检测元件剥离。
在该振动传感器具备前述盖的情况下，该盖不需要一定为有底筒状。所述盖例如也能够成为具有覆盖表面侧凝胶层的表面侧的矩形形状的覆盖部和从该覆盖部的对置的一对侧缘向生物体表面延伸的一对连接部的构成。
在所述表面侧凝胶层的表面或里面可以形成有凹凸。例如在所述表面侧凝胶层的表面或里面可以以规定间隔并列地设有向一个方向延伸的多个细缝。根据该构成，通过所述多个细缝能够对该振动传感器的弯曲方向进行控制。具体地说，根据该构成，容易稳定地维持以所述多个细缝的延伸方向为弯曲轴方向弯曲的状态。其结果是，容易提高该振动传感器向生物体表面的贴合性。
该振动传感器能够通过里面侧凝胶层和表面侧凝胶层来覆盖2个以上的振动检测元件。根据该构成，容易实现各振动检测元件的检测灵敏度的均一化。
在该振动传感器中可以配置凝胶层来代替前述隔离层8。
作为第四实施方式的振动传感器的制造方法，对具备凝胶制外壳准备工序、声耦合剂填充工序以及振动检测元件插入工序的方法进行了说明，但该振动传感器的制造方法只要能够在凝胶制外壳的内部空间稳定地保持振动检测元件，则可以不具备前述声耦合剂填充工序。
本发明的振动传感器能够用于测定在人或动物体内产生的各种振动。
附图标记说明
1振动检测元件；
2,2a,2b里面侧凝胶层；
3压电体；
4,5电极；
6,7屏蔽层；
8隔离层；
9,10保护层；
11引线；
12框状部件；
13,13b,13c表面侧凝胶层；
14盖；
14a覆盖部；
14b连接部；
21凝胶制外壳；
21a内部空间；
21b振动检测元件插入部；
21c声耦合剂排出口；
22声耦合剂；
P延伸区域；
S空间。

Claims (9)

1.一种振动传感器，其特征在于，具备：
振动检测元件，其具有片状的压电体以及在该压电体的表里两面层叠的一对电极；
里面侧凝胶层，其层叠在所述振动检测元件的与生物体表面对置配置的一侧。
2.根据权利要求1所述的振动传感器，其中，
进一步具备在所述振动检测元件的与生物体表面相反的面侧层叠的表面侧凝胶层。
3.根据权利要求2所述的振动传感器，其中，
在平面图中，所述表面侧凝胶层延伸到所述振动检测元件的外侧。
4.根据权利要求2或3所述的振动传感器，其中，
所述里面侧凝胶层和表面侧凝胶层一体地形成。
5.根据权利要求2至4中任一项所述的振动传感器，其中，
具备盖，该盖具有覆盖所述表面侧凝胶层的表面侧而能够从表面侧按压所述表面侧凝胶层的覆盖部、以及将该覆盖部与生物体表面连接的连接部。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的振动传感器，其中，
所述里面侧凝胶层的平均厚度在0.2mm以上且3.0mm以下。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的振动传感器，其中，
所述里面侧凝胶层的弹性率为1MPa以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的振动传感器，其中，
作为构成所述里面侧凝胶层的材质包含水凝胶。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的振动传感器，其中，
所述里面侧凝胶层具有导电性，并且与所述一对电极的一方电连接。
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