JP2015012987A

JP2015012987A - 生体信号センサ

Info

Publication number: JP2015012987A
Application number: JP2013141363A
Authority: JP
Inventors: 信人神谷; Nobuto Kamiya
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-07-05
Filing date: 2013-07-05
Publication date: 2015-01-22

Abstract

【課題】本発明は、心臓音や脈波などの微弱な生体信号を精度良く測定することができると共に、持ち運びをすることができ、測定場所を選ばず外出先などにおいても容易に微弱な生体信号を測定することができる生体信号センサを提供する。
【解決手段】本発明の生体信号センサＡは、被験者の生体信号を検出するための生体信号センサであって、圧電センサ１と、上記圧電センサ１の一面に積層一体化された緩衝層５とを有することを特徴とする。
【選択図】図２

Description

本発明は、被験者を拘束することなく被験者からの微弱な生体信号を精度良く検出することができる生体信号センサに関する。

近年、高齢化や健康意識の高まりに伴って日常生活において、心臓音、脈波、呼吸などの生体信号を生体信号センサによって測定し、健康状態を把握することが行われるようになってきている。

生体信号センサとして、特許文献１には、臥位における被験者の生体情報を検出可能な、圧電センサを用いた生体情報検出装置が開示されている。

しかしながら、上記生体情報検出装置は、持ち運びをすることができず、外出先において被験者の生体信号を測定することができないという問題点を有している。

又、上記生体信号センサによって測定しようとする心臓音、脈波などのような微弱な生体信号は、衣類などとの擦れによって生じる、外部から伝達する振動によるノイズ信号に比較して極めて小さく、心臓音や脈波などを生体信号として検出しようとするとノイズ信号が邪魔となって、生体信号の測定精度が低くなるという問題点を有する。

特開２０１０−５１５８８号公報

本発明は、心臓音や脈波などの微弱な生体信号を精度良く測定することができると共に、持ち運びをすることができ、測定場所を選ばず外出先などにおいても容易に微弱な生体信号を測定することができる生体信号センサを提供する。

本発明の生体信号センサは、被験者の生体信号を検出するための生体信号センサであって、圧電センサと、上記圧電センサの一面に積層一体化された緩衝層とを有することを特徴とする。

上記生体信号センサにおいて、緩衝層が発泡シートであることを特徴とする。又、上記生体信号センサにおいて、圧電センサの他面に粘着剤層が積層一体化されていることを特徴とする。

本発明の生体信号センサは、上述の如き構成を有しているので、衣類などとの擦れによって生じる、外部から伝達する振動によるノイズを緩衝層によって吸収、緩和しているので、心臓音や脈波などの微弱な動きを圧電センサに精度良く伝達することができ、心臓音や脈波などの微弱な生体信号を正確に測定することができる。

本発明の生体信号センサを示した断面図である。圧電センサを示した断面図である。

本発明の生体信号センサの一例を図面を参照しながら説明する。図１に示したように、生体信号センサＡを構成している圧電センサ１は、圧電シート11と、この圧電シート11の一面に積層一体化されたシグナル電極12と、上記圧電シート11の他面に積層一体化された第一グランド電極13と、上記シグナル電極12上に電気絶縁シート２を介して積層一体化された第二グランド電極14とを有している。

圧電シート11としては、外力が加えられることによって電荷を発生させることができるシートであれば、特に限定されず、例えば、合成樹脂シート（合成樹脂発泡シート又は合成樹脂非発泡シート）に分極を付与した圧電シート、無機系圧電材料を樹脂に分散させたシートに分極を付与した圧電シート、シート状の無機系圧電材料からなる圧電シートが挙げられ、脈波などの微弱な生体信号を精度良く検出でき、感度が高く、厚み方向の変形で電荷を発生しやすいことから、合成樹脂発泡シートに分極を付与した圧電シートが好ましい。

合成樹脂シートを構成する合成樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸、液晶樹脂などが挙げられる。無機系シートを構成する無機材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、リチウムテトラボレート、Ｂａ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₅，Ｐｂ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅などが挙げられる。

合成樹脂シート又は無機系シートに分極を付与する方法としては、特に限定されず、例えば、（１）合成樹脂シート又は無機系シートを一対の平板電極で挟持し、帯電させたい表面に接触させている平板電極を高圧直流電源に接続すると共に他方の平板電極をアースし、合成樹脂シート又は無機系シートに直流又はパルス状の高電圧を印加して合成樹脂又は無機材料に電荷を注入して合成樹脂シート又は無機系シートに分極を付与する方法、（２）電子線、Ｘ線などの電離性放射線や紫外線を合成樹脂シート又は無機系シートの表面に照射して、合成樹脂シート又は無機系シートの近傍部の空気分子をイオン化することによって合成樹脂又は無機系シートに分極を付与する方法、（３）合成樹脂シート又は無機系シートの一面に、アースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、合成樹脂シート又は無機系シートの他面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させて合成樹脂又は無機系シートに分極を付与する方法などが挙げられる。

圧電シート11の両面にはその全面又はその一部を被覆するように固定剤層（図示せず）を介して電気絶縁シート２、３が積層一体化されており、電気絶縁シート２上には更に固定剤層（図示せず）を介して電気絶縁シート４が積層一体化されている。なお、電気絶縁シート２〜４は、電気絶縁性を有しておれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリ塩化ビニルシートなどが挙げられる。

固定剤層を構成している固定剤は、反応系・溶剤系・水系・ホットメルト系の接着剤又は粘着剤から構成されており、圧電シート11の感度を維持する観点から、誘電率の低い固定剤が好ましい。

電気絶縁シート２における圧電シート11に対向する面21の全面にはシグナル電極12が一体的に形成され、電気絶縁シート３における圧電シート11に対向する面31の全面には第一グランド電極13が一体的に形成され、電気絶縁シート４における圧電シート11に対向する面41の全面には第二グランド電極14が一体的に形成されている。従って、圧電シート11の一面にシグナル電極12が固定剤層を介して積層一体化されていると共に、圧電シート11の他面に固定剤層を介して第一グランド電極13が積層一体化されており、更に、シグナル電極12上に、電気絶縁シート２及び固定剤層を介して第二グランド電極14が積層一体化されている。なお、第二グランド電極14は、シグナル電極12が外部の電磁波の影響を受けることを防止するために設けられている。

電気絶縁シート上に電極（グランド電極及びシグナル電極）を形成する方法としては、例えば、（１）電気絶縁シート上に、バインダー中に導電性微粒子を含有させてなる導電ペーストを塗布、乾燥させる方法、（２）電気絶縁シート上に蒸着によって電極を形成する方法、（３）電気絶縁シート上に、銅シートなどの金属シートを電極として積層一体化する方法などが挙げられる。

上記圧電センサ１の一面には緩衝層５が積層一体化されている。緩衝層５としては、衣類などの外部部材と生体信号センサとが擦れることによって生じる、外部から伝達する振動や、生体信号センサに加えられる外力を吸収、緩和して、圧電センサが測定する生体信号を精度良く測定することができるようにできるものであれば、特に限定されず、例えば、発泡シート、不織布、織布、編布などが挙げられ、振動や外力を円滑に吸収、緩和することができることから、発泡シートが好ましい。

発泡シート５としては、例えば、ポリウレタン系樹脂発泡シート、ポリエチレン系樹脂発泡シート、ポリプロピレン系樹脂発泡シート、ポリスチレン系樹脂発泡シート、エチレン−プロピレン−ジエン共重合体（ＥＰＤＭ）発泡シート、エチレン−酢酸ビニル共重合体発泡シート、フェノール系樹脂発泡シートなどが挙げられる。

圧電センサ１の一面に緩衝層５を積層一体化させる方法としては、特に限定されず、例えば、圧電センサ１の一面に接着剤を用いて緩衝層５を積層一体化させる方法が挙げられる。

又、圧電センサ１の他面には圧電センサ１を生体に着脱自在に貼着させるために粘着剤層７が積層一体化されている。粘着剤層７を構成している粘着剤としては、生体に着脱自在に貼着させることができれば、特に限定されず、例えば、アクリル系粘着剤、ウレタン系粘着剤、天然ゴム系粘着剤、エマルジョン系粘着剤などが挙げられ、皮膚に直接貼り合せることを考慮すると、皮膚に対して低刺激性である水系エマルジョン系粘着剤が好ましい。

更に、圧電センサ１には、圧電センサ１で検出された電気信号を取り出すためのケーブル６が電気的に接続されている。第一グランド電極13にはケーブル61が電気的に接続されており、このケーブル61は途中で分岐して、一方の分岐部を処理装置に電気的に接続している一方、他方の分岐部を介してアースをとることによって第一グランド電極13を基準電極としている。又、シグナル電極12にはケーブル62が電気的に接続されており、このケーブル62を処理装置に電気的に接続して、第一グランド電極13を基準電位として圧電シート11にて発生した電位を取り出すことができる。なお、ケーブル６（61、62）をシグナル電極12及び第一グランド電極13に電気的に接続する代わりに無線を介して、シグナル電極12及び第一グランド電極13と、処理装置とを電気的に接続させてもよい。

次に、生体信号センサＡの使用要領を説明する。生体信号センサＡをその粘着剤層７によって生体表面、即ち、被験者の皮膚表面に着脱自在に貼着する。そして、生体信号センサＡと処理装置とをケーブル６又は無線を介して電気的に接続し、圧電シート11にて発生する電位をシグナル電極12を通じて取り出して測定することができる。

生体信号センサＡはその大きさが携行可能な大きさに形成することが容易であることから、自宅や病院などの屋内以外に外出先においても被験者の生体信号を容易に測定することができる。更に、生体信号センサＡをその粘着剤層７によって生体表面に着脱自在に貼着していることから、被験者の生体信号の長時間の測定を容易に行うことができる。

又、被験者の動きに伴って、被験者の着用している衣類などの外部部材と、生体信号センサＡとが擦れることによって生体信号センサに外力が加わり、若しくは、生体信号センサに外部から押圧力などの外力が加わることがあるが、本発明の生体信号センサＡによれば、圧電センサ11の一面に緩衝層５が積層一体化されており、生体信号センサＡを生体表面に貼着した状態において最外側に緩衝層７が位置した状態となっており、生体信号センサＡに加わる不測の外力を緩衝層５が円滑に吸収、緩和し、圧電シートにて発生する電位に上記外力に起因したノイズが不測に入るのを効果的に防止する。一方、生体信号センサＡはその粘着剤層７を介して生体表面に直接、貼着されていると共に、上述のように緩衝層７が外力を吸収、緩和して圧電シートに不測の外力が加わるのを抑制していることから、生体から発せられる微弱な生体信号を精度良く測定することができる。

そして、上記生体信号センサＡによれば、生体表面に粘着剤層を介して貼着することによって生体の発する生体信号を容易に測定することができるので、被験者は、生体信号センサＡを装着した状態で活動することができ、自宅や病院などの屋内に限らず外出先においても生体信号センサＡを装着することができる。したがって、時間と場所を選ばずに被験者の生体信号を精度良く長時間に亘って測定することができる。

Claims

被験者の生体信号を検出するための生体信号センサであって、圧電センサと、上記圧電センサの一面に積層一体化された緩衝層とを有することを特徴とする生体信号センサ。
緩衝層が発泡シートであることを特徴とする請求項１に記載の生体信号センサ。
圧電センサの他面に粘着剤層が積層一体化されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の生体信号センサ。