JP2018149280A - 生体振動センサー - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、装着が容易な生体振動センサーを提供することを課題とする。【解決手段】本発明の一態様に係る生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１と、振動検出素子１の表面側を覆う被覆部材２と、被覆部材２の裏面側を減圧するための空間１３とを備える。【選択図】図１

Description

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２００２−１７７２２７号公報に、感圧素子を手首に押圧し、振動を生体表面の圧力変化として検出する脈波検出装置が提案されている。この公報に記載される脈波検出装置は、感圧素子（圧電体）を手首表面に保持する断面視Ｃ型のクリップ板と、このクリップ板に巻き付けられてクリップ板を手首に固定する布帯と、感圧素子とクリップ板との間に配置されて感圧素子を手首に押圧する空気袋と、クリップ板から末梢側（遠位側）に延出して手首の動きを制限する屈曲板とを有する構成とされている。

前記公報に記載の脈波検出装置において、空気袋によって感圧素子を手首に押圧しているが、これは、脈波のような主たる生体振動が加圧と減圧とを繰り返す音波振動であり、減圧時にも皮膚が感圧素子に密着し、減圧時の振動波形を検出できるようにするためである。つまり、感圧素子によって生体振動を検出するためには、初期状態で感圧素子をある程度加圧した与圧状態とすることで、減圧時にも感圧素子が圧縮状態となるようにすることが望まれる。

前記公報に記載の脈波検出装置では、空気袋によって感圧素子を手首に押圧するが、人体に均等な圧力で感圧素子を押圧することは難しい。このため、前記公報に記載の脈波検出装置で十分な与圧をするためには、布帯で手首をかなり強く締め付ける必要がある。布帯で手首を強く締め付けた場合、被験者に不快感、時には痛みを与えることがあるだけでなく、血管を強く圧迫することによって脈波が通常時と異なる波形となるおそれがある。

特開２００２−１７７２２７号公報

前記実情に鑑みて、本発明は、装着が容易な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、シート状の振動検出素子と、前記振動検出素子の表面側を覆う被覆部材と、前記被覆部材の裏面側を減圧するための空間とを備える。

本発明の一態様に係る生体振動センサーにおいて、前記空間が、前記被覆部材の表面側空間と裏面側空間とを連通する開口を含むとよい。

本発明の一態様に係る生体振動センサーは、前記開口に接続され、前記空間の少なくとも一部を画定するチューブをさらに備えるとよい。

本発明の一態様に係る生体振動センサーは、前記振動検出素子の裏面側に配設される空隙シートをさらに備えるとよい。

本発明の一態様に係る生体振動センサーは、前記振動検出素子が、複数の貫通孔を有するとよい。

本発明の一態様に係る生体振動センサーは、前記被覆部材が平面視で前記振動検出素子の全周外側に延出しているとよい。

本発明の一態様に係る生体振動センサーは、前記振動検出素子の裏面側を覆い、前記振動検出素子の平面視外側で前記被覆部材に接続され、表裏に貫通する開口を有する裏面フィルムをさらに備えるとよい。

本発明の一態様に係る生体振動センサーにおいて、前記裏面フィルムの開口の少なくとも一部分が、平面視で前記振動検出素子と重複する領域に配置されるとよい。

なお、本発明において、「裏面側」とは、生体表面と対向して配置される側をいい、「表面側」とは、生体表面と反対に配置される側をいう。

本発明の一態様に係る生体振動センサーは、振動検出素子の表面側を覆う被覆部材の裏面側を減圧するための空間を備えるので、前記被覆部材を生体表面に吸着させられると共に、前記被覆部材と生体表面との間で前記振動検出素子を圧縮することができる。これにより、当該生体振動センサーは、振動検出素子全体を均等且つ適切な圧力で与圧すると共に、振動を効率よく伝達できるよう生体表面に密着して装着することが容易である。

本発明の一実施形態に係る生体振動センサーを示す模式的断面図である。 図１の生体振動センサーの模式的平面図である。 本発明の図１とは異なる実施形態に係る生体振動センサーを示す模式的断面図である。 本発明の図１及び図３とは異なる実施形態に係る生体振動センサーを示す模式的断面図である。 本発明の図１、図３及び図４とは異なる実施形態に係る生体振動センサーを示す模式的断面図である。 本発明の図１、図３、図４及び図５とは異なる実施形態に係る生体振動センサーを示す模式的断面図である。 本発明の図１、図３〜図６とは異なる実施形態に係る生体振動センサーを示す模式的断面図である。 図７の生体振動センサーの模式的平面図である。 本発明の図１、図３〜図７とは異なる実施形態に係る生体振動センサーを示す模式的断面図である。

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。

［第一実施形態］
図１及び図２に、本発明の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、例えば人、動物等の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ために用いられる。

当該生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１と、この振動検出素子１の表面側（生体表面と反対に配置される側）を覆う被覆部材２と、被覆部材２の裏面側を減圧するための空間（減圧用空間１３）とを備える。被覆部材２はシート状である。被覆部材２は平面視で振動検出素子１の全周外側に延出している。また、当該生体振動センサーは、振動検出素子１の裏面側を覆い、振動検出素子１の平面視外側で被覆部材２に接続される裏面フィルム３と、被覆部材２の裏面側空間（被覆部材２の裏面側の空間。本実施形態では被覆部材２と裏面フィルム３との間の内部空間）を減圧可能に構成される減圧機構４とを備える。

＜振動検出素子＞
振動検出素子１は、シート状乃至フィルム状の圧電体５及びこの圧電体５の表裏に積層される一対の電極６，７を有する。

（圧電体）
圧電体５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５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。また、圧電体５として、高分子圧電材料に多数の気孔を形成した多孔性フィルムを使用することによって、可撓性及び圧電定数を比較的大きくすることができる。

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、これらの高分子圧電材料を多孔性フィルムとすることによって、より可撓性が大きく、圧電定数の大きい圧電体５を形成することができる。

また、圧電体５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５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５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５の平均厚さが前記下限に満たない場合、圧電体５の強度が不十分となるおそれがある。逆に、圧電体５の平均厚さが前記上限を超える場合、圧電体５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６，７は、圧電体５の両面に積層され、圧電体５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６，７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６，７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６，７の平均厚さとしては、特に限定されず、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６，７の平均厚さが前記下限に満たない場合、電極６，７の強度が不十分となるおそれがある。逆に、電極６，７の平均厚さが前記上限を超える場合、圧電体５への振動の伝達を阻害するおそれがある。

電極６，７の圧電体５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６，７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。

＜被覆部材＞
被覆部材２は、気密性を有し、裏面フィルム３との間の内部空間を減圧可能にすると共に、振動検出素子１を保護する。

本実施形態のようにシート状の被覆部材２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、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステルなどの樹脂を挙げることができ、中でも成形及び裏面フィルム３との接着が容易な熱可塑性樹脂が好ましい。

シート状の被覆部材２の平均厚さの下限としては、２０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましい。一方、被覆部材２の平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、３００μｍがより好ましい。被覆部材２の平均厚さが前記下限に満たない場合、強度不足により内部空間を減圧したときに破断するおそれがある。逆に、被覆部材２の平均厚さが前記上限を超える場合、可撓性が不足して裏面フィルム３の振動検出素子１の平面視外側で被覆部材２に接着される部分が生体表面に密着できず、当該生体振動センサーを生体表面にしっかりと吸着できないおそれがある。

被覆部材２は、振動検出素子１が通気性を有しない場合、裏面の平面視で振動検出素子１と重なる領域に空気の流路を確保するための微細な凹凸を有してもよい。この凹凸は、例えばエンボスロール加工によって形成することができる。

被覆部材２の裏面の凹凸の平均高さの下限としては、５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、被覆部材２の裏面の凹凸の平均高さの上限としては、２００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。被覆部材２の裏面の凹凸の平均高さが前記下限に満たない場合、十分に空気流路を確保できないことで振動検出素子１を均等に与圧できないおそれがある。逆に、被覆部材２の裏面の凹凸の平均高さが前記上限を超える場合、被覆部材２と裏面フィルム３との気密な接着を阻害するおそれがある。

＜裏面フィルム＞
裏面フィルム３は、開口８を有する。裏面フィルム３は、この振動検出素子１を保持及び保護すると共に、生体表面に気密に密着することで後述する減圧機構４が生成する負圧による当該生体振動センサーの生体表面への吸着を促進する。

裏面フィルム３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、例えばアルミニウム、ニッケル、白金等の金属などを挙げることができ、中でも成形が容易な熱可塑性樹脂が好ましく、被覆部材２と溶着可能な熱可塑性樹脂が特に好ましい。つまり、被覆部材２と裏面フィルム３とは、熱圧着により振動検出素子１の平面視外側で接着してもよい。

裏面フィルム３の平均厚さの下限としては、２０μｍが好ましく、３０μｍがより好ましい。一方、裏面フィルム３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。裏面フィルム３の平均厚さが前記下限に満たない場合、強度不足により振動検出素子１を十分に保護できないおそれがある。逆に、裏面フィルム３の平均厚さが前記上限を超える場合、振動検出素子１への振動の伝達が阻害されるおそれがある。

裏面フィルム３の開口８は、被覆部材２と裏面フィルム３との間の内部空間の負圧を生体表面に作用させて当該生体振動センサーを生体表面に吸着させるために形成される。この開口８は、小さいものが複数設けられてもよく、振動検出素子１の裏面を大きく露出させる比較的大きい１つの開口であってもよい。

裏面フィルム３の開口８の少なくとも一部分は、平面視で振動検出素子１と重複する領域に配置されていることが好ましい。このように、開口８の少なくとも一部分が平面視で振動検出素子１と重複する領域に配置されていることで、被覆部材２と生体表面との間で振動検出素子１を圧縮しやすく、これにより生体内部の振動を検出しやすい。

裏面フィルム３の開口８は、少なくとも一部分が平面視で振動検出素子１と重複する領域の外側に配置されることが好ましい。このように、開口８の一部分が平面視で振動検出素子１と重複する領域の外側に配置されることによって、後述する減圧機構４が開口８の内部を負圧にすることが容易となり、当該生体振動センサーの生体表面への吸着がより確実となる。

裏面フィルム３の平面視で振動検出素子１と重複する領域における開口８の合計占有面積率の下限としては、１０％が好ましく、２０％がより好ましい。一方、裏面フィルム３の平面視で振動検出素子１と重複する領域における開口８の合計占有面積率の上限としては、６０％が好ましく、５０％がより好ましい。裏面フィルム３の平面視で振動検出素子１と重複する領域における開口８の合計占有面積率が前記下限に満たない場合、当該生体振動センサーの生体表面への吸着力が不十分となるおそれがある。逆に、裏面フィルム３の平面視で振動検出素子１と重複する領域における開口８の合計占有面積率が前記上限を超える場合、裏面フィルム３の振動検出素子１との接触面積が小さくなることで生体振動を効率よく伝達できず、当該生体振動センサーの感度が不十分となるおそれがある。

裏面フィルム３は、振動検出素子１が通気性を有しない場合、表面の平面視で振動検出素子１と重なる領域に空気の流路を確保するための微細な凹凸を有してもよい。この凹凸は、例えばエンボスロール加工によって形成することができる。一方、裏面フィルム３の裏面は、生体表面に気密に接触できるよう平滑であることが好ましい。

裏面フィルム３の表面の凹凸の平均高さの下限としては、５μｍが好ましく、２０μｍがより好ましい。一方、裏面フィルム３の表面の凹凸の平均高さの上限としては、２００μｍが好ましく、１００μｍがより好ましい。裏面フィルム３の表面の凹凸の平均高さが前記下限に満たない場合、十分に空気流路を確保できないことで振動検出素子１を均等に与圧できないおそれがある。逆に、裏面フィルム３の表面の凹凸の平均高さが前記上限を超える場合、被覆部材２と裏面フィルム３との気密な接着を阻害するおそれがある。

＜減圧用空間＞
減圧用空間１３は、被覆部材２の裏面側空間を減圧可能に構成されている。減圧用空間１３は、被覆部材２の表面側空間と裏面側空間とを連通する開口１４を含む。開口１４は、被覆部材２の表面側空間と裏面側空間とを連通する連通孔である。開口１４は、被覆部材２及び裏面フィルム３の対向面間に線状又は帯状に形成されている。また、減圧用空間１３は、後述するチューブ９の内部空間を含む。減圧用空間１３は、被覆部材２と裏面フィルム３とに挟まれた振動検出素子１に連なる空間と、被覆部材２の表面側空間とを連通している。より詳しくは、当該生体振動センサーは、振動検出素子１の側面と被覆部材２及び裏面フィルム３との間に環状又は欠環状（環の一部が切断された形状）の空間が形成されており、減圧用空間１３は、この空間と被覆部材２の表面側空間とを結ぶ線状又は帯状の空気流路を形成している。当該生体振動センサーは、減圧用空間１３が被覆部材２の表面側空間と裏面側空間とを連通する開口１４を含むので、被覆部材２と裏面フィルム３との間の内部空間を容易に減圧することができる。

＜減圧機構＞
本実施形態の減圧機構４は、被覆部材２の裏面側空間（内部空間）の空気を排出して、裏面側空間に負圧を生じさせることによって、当該生体振動センサーを生体表面に吸着させる。また、減圧機構４は、当該生体振動センサーを生体表面に吸着させた状態で、被覆部材２の裏面側空間に外部から空気が流れ込まないように空気の流路を遮断することができるよう構成される。具体的には、減圧機構４は、被覆部材２の裏面側空間の空気を減圧用空間１３から排出すると共に、当該生体振動センサーを生体表面に吸着させた状態で、減圧用空間１３への外部からの空気の流入を防止可能に構成されている。

本実施形態の減圧機構４は、被覆部材２の表面側空間と裏面側空間とを連通するチューブ９を有する。チューブ９は、開口１４に接続され、減圧用空間１３の少なくとも一部を画定する。減圧機構４がチューブ９を有することによって、当該生体振動センサーの構成、特に被覆部材２とのシール構造を簡素化することができる。

チューブ９の材質としては、可撓性を有する樹脂又はゴムが好ましい。チューブ９の平均内径としては、例えば０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下とすることができる。

このチューブ９は、外側の末端に空気を吸い出す吸引器（例えばスポイトゴム、シリンジ、真空ポンプ等）を接続したり、人が口に咥えて空気を吸い出したりすることによって、被覆部材２の裏面側を負圧にして当該生体振動センサーを生体表面に吸着させるために使用される。

当該生体振動センサーを生体表面に吸着した状態で、チューブ９を例えば不図示のクランプ等で挟み込むことによって流路を遮断することによって、当該生体振動センサーの吸着状態を保持することができる。また、チューブ９に、開閉弁を接続してもよく、被覆部材２の裏面側空間から表面側空間への空気の流れを可能にし、被覆部材２の表面側空間から裏面側空間への空気の流れ遮断する逆止弁を設けてもよく、末端に例えばスポイトゴムのような逆流防止機能を有する吸引器を接続してもよい。

＜利点＞
当該生体振動センサーは、振動検出素子１の表面側を覆う被覆部材２の裏面側を減圧するための減圧用空間１３を備えるので、裏面フィルム３の開口８の内部を減圧して生体表面に吸着し、生体の振動が確実に伝導するよう容易に装着できる。また、当該生体振動センサーは、被覆部材２と裏面フィルム３との間の内部空間を減圧することで、振動検出素子１を大気圧によって圧縮して比較的均等に与圧することができる。このように、当該生体振動センサーは、振動検出素子１の全体を均等且つ適切な圧力で与圧すると共に、振動を効率よく伝達できるよう生体表面に密着して装着することが容易である。当該生体振動センサーは、被験者の測定部位を締め付けることなく装着できるので、被験者を強く圧迫して痛みや不快感を抱かせたり、生体振動を平常時と異ならせたりすることがない。

［第二実施形態］
図３に、本発明の別の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、例えば人、動物等の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ために用いられる。

本実施形態の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１の表面側（生体表面と反対に配置される側）を覆う被覆部材２と、被覆部材２の裏面側を減圧するための空間（減圧用空間１３）とを備える。被覆部材２はシート状である。被覆部材２は平面視で振動検出素子１の全周外側に延出している。また、当該生体振動センサーは、振動検出素子１ａの裏面側を覆い、振動検出素子１の平面視外側で被覆部材２に接続される裏面フィルム３と、被覆部材２の裏面側空間を減圧可能に構成される減圧機構４とを備える。

図３の生体振動センサーにおける被覆部材２、減圧用空間１３、裏面フィルム３及び減圧機構４の構成は、図１の生体振動センサーにおける被覆部材２、減圧用空間１３、裏面フィルム３及び減圧機構４の構成と同様とすることができる。このため、図３の生体振動センサーについて、図１の生体振動センサー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。

＜振動検出素子＞
振動検出素子１ａは、シート状乃至フィルム状の圧電体５ａ及びこの圧電体５ａの表裏に積層される一対の電極６ａ，７ａを有する。また、本実施形態の振動検出素子１ａは、圧電体５ａ及び電極６ａ，７ａを表裏に貫通する複数の貫通孔１０を有する。

当該生体振動センサーは、振動検出素子１ａが貫通孔１０を有することにより、圧電体５ａや電極６ａ，７ａが通気性を有しない材質から形成される場合にも、被覆部材２の振動検出素子１ａと重複する領域内にも負圧を作用させて、振動検出素子１ａの全体を比較的均等に与圧することができる。

図３の生体振動センサーにおける振動検出素子１ａは、複数の貫通孔１０を有することを除いて図１の生体振動センサーにおける振動検出素子１と同様である。つまり、図３の生体振動センサーにおける振動検出素子１ａの圧電体５ａ及び電極６ａ，７ａの構成は、貫通孔１０が形成される以外は、図１の生体振動センサーにおける振動検出素子１の圧電体５及び電極６，７の構成と同様とすることができる。

貫通孔１０は、裏面フィルムの開口８と連通するよう、少なくとも部分的に平面視で開口８と重なるよう配設されることが好ましい。換言すると、裏面フィルムの開口８の少なくとも一部分は、平面視で振動検出素子１ａに形成される複数の貫通孔１０の少なくとも一部と重複する領域に配置されることが好ましい。これによって、空気流路が形成され、開口８の内部を負圧にすることが容易となり、当該生体振動センサーの生体表面への吸着がより確実となる。

貫通孔１０の平均径の下限としては、１００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましい。一方、貫通孔１０の平均径の上限としては、１０ｍｍが好ましく、５ｍｍがより好ましい。貫通孔１０の平均径が前記下限に満たない場合、貫通孔１０が閉塞して振動検出素子１を十分に与圧できなくなるおそれがある。逆に、貫通孔１０の平均径が前記上限を超える場合、振動検出素子１の実効面積が小さくなることで当該生体振動センサーの感度が不十分となるおそれや、貫通孔１０の近傍に圧力が集中して振動検出素子１を均一に与圧できないおそれがある。

振動検出素子１ａの表面における複数の貫通孔１０の合計占有面積率の下限としては、１％が好ましく、３％がより好ましい。一方、振動検出素子１ａの表面における複数の貫通孔１０の合計占有面積率の上限としては、５０％が好ましく、３０％がより好ましい。振動検出素子１ａの表面における複数の貫通孔１０の合計占有面積率が前記下限に満たない場合、被覆部材２に十分な負圧を作用させることができず振動検出素子１を十分に与圧できなくなるおそれがある。逆に、振動検出素子１ａの表面における複数の貫通孔１０の合計占有面積率が前記上限を超える場合、振動検出素子１の実効面積が小さくなることで当該生体振動センサーの感度が不十分となるおそれがある。

［第三実施形態］
図４に、本発明のさらに別の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、例えば人、動物等の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ために用いられる。

本実施形態の生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１と、この振動検出素子１の表面側（生体表面と反対に配置される側）を覆う被覆部材２と、被覆部材２の裏面側を減圧するための空間（減圧用空間１３）とを備える。被覆部材２はシート状である。被覆部材２は平面視で振動検出素子１の全周外側に延出している。また、当該生体振動センサーは、振動検出素子１の裏面側を覆い、振動検出素子１の平面視外側で被覆部材２に接続される裏面フィルム３と、振動検出素子１の裏面側に配設され、振動検出素子１及び裏面フィルム３間に介在する空隙シート１１と、被覆部材２の裏面側空間を減圧可能に構成される減圧機構４とを備える。

本実施形態の生体振動センサーは、空隙シート１１によって振動検出素子１と裏面フィルム３との間に空気の流路が確保されるので、裏面フィルム３の複数の開口８を均等に減圧し、当該生体振動センサーをより均等に生体表面に密着させられる。

図４の生体振動センサーにおける振動検出素子１、被覆部材２、減圧用空間１３、裏面フィルム３及び減圧機構４の構成は、図１の生体振動センサーにおける振動検出素子１、被覆部材２、減圧用空間１３、裏面フィルム３及び減圧機構４の構成と同様とすることができる。このため、図４の生体振動センサーについて、図１の生体振動センサー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。

＜空隙シート＞
空隙シート１１としては、空気が通過可能であると共に、厚さ方向に振動を効率よく伝達できるよう弾性率が大きい材料を用いることが好ましく、例えばメッシュ、連続気孔を有する発泡樹脂、粒状物の焼結体を用いることができる。

空隙シート１１の平均厚さの下限としては、０．３ｍｍが好ましく、０．５ｍｍがより好ましい。一方、空隙シート１１の平均厚さの上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。空隙シート１１の平均厚さが上記下限に満たない場合、空隙シート１１の強度が不十分となるおそれがある。逆に、空隙シート１１の平均厚さが上記上限を超える場合、振動検出素子１への生体振動の伝達効率が低下して当該生体振動センサーの感度が不十分となるおそれがある。

［第四実施形態］
図５に、本発明のさらに別の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、例えば人、動物等の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ために用いられる。

本実施形態の生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１と、この振動検出素子１の表面側（生体表面と反対に配置される側）を覆う被覆部材２ｂと、被覆部材２ｂの裏面側を減圧するための空間（減圧用空間１３ａ）とを備える。被覆部材２ｂはシート状である。被覆部材２ｂは平面視で振動検出素子１の全周外側に延出している。また、当該生体振動センサーは、振動検出素子１の裏面側を覆い、振動検出素子１の平面視外側で被覆部材２ｂに接続される裏面フィルム３と、被覆部材２の裏面側空間を減圧可能に構成される減圧機構４ｂとを備える。

本実施形態の生体振動センサーにおいて、減圧機構４ｂは、被覆部材２ｂの平面視で振動検出素子１と重複する領域を貫通するよう配設されている。

図５の生体振動センサーにおける振動検出素子１及び裏面フィルム３の構成は、図１の生体振動センサーにおける振動検出素子１及び裏面フィルム３の構成と同様とすることができる。このため、図５の生体振動センサーについて、図１の生体振動センサー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。

＜被覆部材＞
図５の生体振動センサーにおける被覆部材２ｂの構成は、減圧機構４ｂが貫通する開口１４ａを有する点を除いて、図１の生体振動センサーにおける被覆部材２の構成と同様とすることができる。

＜減圧用空間＞
減圧用空間１３ａは、被覆部材２ｂの裏面側空間を減圧可能に構成されている。減圧用空間１３ａは、被覆部材２ｂの表面側空間と裏面側空間とを連通する開口１４ａを含む。開口１４ａは、被覆部材２ｂを表裏（厚さ方向）に貫通する連通孔である。また、減圧用空間１３ａは、後述するチューブ９ｂの内部空間を含む。減圧用空間１３ａは、線状又は帯状に形成されており、振動検出素子１の外面と被覆部材２ｂの表面側空間とを連通している。

＜減圧機構＞
図５の生体振動センサーにおける減圧機構４ｂは、被覆部材２ｂの表面側空間と裏面側空間とを連通するチューブ９ｂを有する。チューブ９ｂは、開口１４ａに接続され、減圧用空間１３ａの少なくとも一部を画定する。本実施形態の生体振動センサーにおけるチューブ９ｂは、図示するように、内側先端に被覆部材２ｂと気密に接続するためのフランジ１２を有するものとしてもよい。

［第五実施形態］
図６に、本発明のさらに別の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、例えば人、動物等の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ために用いられる。

本実施形態の生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１と、この振動検出素子１の表面側（生体表面と反対に配置される側）を覆う被覆部材２ｃと、被覆部材２ｃの裏面側を減圧するための空間（減圧用空間１３ｂ）とを備える。被覆部材２ｃは平面視で振動検出素子１の全周外側に延出している。本実施形態において、振動検出素子１は、被覆部材２ｃの裏面中央部に接着されることにより保持されている。

本実施形態の生体振動センサーにおいて、被覆部材２ｃは生体表面に吸着可能な吸盤として機能する。換言すると、被覆部材２ｃは、自身の裏面側空間を減圧可能な減圧機構を兼ねている。被覆部材２ｃは、平面視で振動検出素子１から大きく延出してドーム状に湾曲して形成されており、この湾曲部分の内側（裏面側）空間が減圧用空間１３ｂを形成している。

図６の生体振動センサーにおける振動検出素子１の構成は、図１の生体振動センサーにおける振動検出素子１の構成と同様とすることができる。このため、図５の生体振動センサーについて、図１の生体振動センサー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。

＜被覆部材＞
被覆部材２ｃは、上述のように吸盤として機能するよう、比較的柔軟な樹脂又はゴムから形成される。また、被覆部材２ｃは、振動検出素子１を生体表面に対して均一の押圧できるよう、振動検出素子１が配設される領域の剛性が大きいことが好ましい。このため、被覆部材２ｃは、振動検出素子１が配設される領域の厚さが大きい構成、又は振動検出素子１が配設される領域に剛性を有する補強部材を有する構成とすることが好ましい。

前記比較的柔軟な樹脂又はゴムとしては、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）等が挙げられる。

［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。

前述の各実施形態に記載の構成は任意に組み合わせて用いることが可能である。例えば当該生体振動センサーにおいて、減圧機構はチューブを有しないものであってもよい。具体例として、減圧機構は、例えばシート状の被覆部材と裏面フィルムとの間に部分的に非接続として空気流路を形成したものであってもよく、この空気流路に、例えばフィルム風船用逆止弁等の逆流防止機構を配設したものであってもよい。また、当該生体振動センサーは、例えばスポイトゴムのような吸引器が被覆部材の裏面側空間に直接開口するよう構成される吸引機構を備えてもよい。

当該生体振動センサーは、被覆部材が平面視で振動検出素子の全周外側に延出していなくてもよい。また、当該生体振動センサーは、振動検出素子と被覆部材との間に空隙シートを備えてもよい。換言すると、当該生体振動センサーは、被覆部材と振動検出素子とが空隙シートを介して積層されていてもよい。図７及び図８の生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ａと、振動検出素子１ａの表面側を覆う被覆部材２ｄと、被覆部材２ｄの裏面側を減圧するための空間（減圧用空間１３ａ）と、振動検出素子１ａ及び被覆部材２ｄの間に配設される空隙シート１１ａとを備えている。振動検出素子１ａは複数の貫通孔１０を有している。空隙シート１１ａは、振動検出素子１ａの表面側の略全面に積層されている。被覆部材２ｄは、空隙シート１１ａの表面に積層されている。

図８に示すように、平面視において被覆部材２ｄの外縁は振動検出素子１ａの外縁内に包含されている。つまり、被覆部材２ｄは、平面視で振動検出素子１ａの外側に延出していない。複数の貫通孔１０は、平面視で被覆部材２ｄと重複する領域に配置されている。当該生体振動センサーは、振動検出素子１ａと被覆部材２ｄとの間に空隙シート１１ａが配設されているので、空隙シート１１ａによって振動検出素子１ａの表面側から加えられる振動を減衰させやすい。これにより、振動検出素子１ａが生体振動以外の振動を検出するおそれを低減し、生体振動の検出精度を高めることができる。なお、空隙シート１１ａは、振動を減衰させやすいよう、図４の空隙シート１１よりも弾性率が小さい材料を用いることが好ましい。

空隙シート１１ａは、減圧用空間１３ａと連通する空隙を有する。当該生体振動センサーは、減圧用空間１３ａを減圧することで、この減圧用空間１３ａと連通する空隙シート１１ａの空隙が減圧され、さらに空隙シート１１ａと重なる振動検出素子１ａの複数の貫通孔１０が減圧される。そのため、当該生体振動センサーは、振動検出素子１ａを生体表面に密着させ、平面視で振動検出素子１ａと重なり合う被覆部材２ｄに負圧を作用させることで、生体表面に振動検出素子１ａを吸着させると共に、振動検出素子１ａ全体を比較的均等に与圧できる。

当該生体振動センサーにおける振動検出素子１ａの構成は、図３の生体振動センサーにおける振動検出素子１ａと同様とすることができる。当該生体振動センサーにおける減圧用空間１３ａの構成は、図５の生体振動センサーにおける減圧用空間１３ａと同様とすることができる。当該生体振動センサーにおける空隙シート１１ａの構成は、弾性率を比較的小さくすることが好ましい以外、図４の生体振動センサーにおける空隙シート１１と同様とすることができる。当該生体振動センサーにおける被覆部材２ｄの構成は、平面視で振動検出素子１ａの全周外側に延出していない以外、図１の被覆部材２と同様とすることができる。

当該生体振動センサーは、シート状の被覆部材を備える構成においても、裏面フィルムは省略することができる。

当該生体振動センサーは、被覆部材が振動検出素子の平面視における外周縁に環状に積層されていてもよい。図９の生体振動センサーは、シート状の振動検出素子１ａと、振動検出素子１ａの表面側を覆う被覆部材２ｅと、被覆部材２ｅの裏面側を減圧するための減圧用空間１３ａとを備える。減圧用空間１３ａは、被覆部材２ｅを表裏（厚さ方向）に貫通する開口を含む。平面視において被覆部材２ｅの外縁は振動検出素子１ａの外縁内に包含されている。被覆部材２ｅは、表面側に凸なドーム状であり、環状の底面を有している。平面視において、この底面の外周縁は、振動検出素子１ａの外周縁と略一致している。被覆部材２ｅは、この底面によって振動検出素子１ａに環状に積層されている。

当該生体振動センサーは、被覆部材２ｅと振動検出素子１ａとの間に内部空間を有する。減圧用空間１３ａは、前記内部空間に連通している。被覆部材２ｅは、振動検出素子１ａの表面側を覆うケーシングである。被覆部材２ｅは、この被覆部材２ｅの裏面側空間の減圧時に形状を維持できる程度の剛性を有することが好ましい。被覆部材２ｅの材質としては、例えば合成樹脂、金属等が挙げられる。当該生体振動センサーは、減圧用空間１３ａが振動検出素子１ａ及び被覆部材２ｅに囲まれた内部空間に連通するので、減圧用空間１３ａを減圧することで、前記内部空間を減圧することができ、貫通孔１０を有する振動検出素子１ａを生体表面に吸着させることができる。なお、当該生体振動センサーにおける振動検出素子１ａの構成は、図３の生体振動センサーにおける振動検出素子１ａと同様とすることができる。

当該生体振動センサーは、例えば被覆部材が平面視で振動検出素子の外周の一部分のみから外側に延出してもよい。

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 振動検出素子
２，２ｂ，２ｃ，２ｄ，２ｅ 被覆部材
３ 裏面フィルム
４，４ｂ 減圧機構
５，５ａ 圧電体
６，６ａ，７，７ａ 電極
８ 開口
９，９ｂ チューブ
１０ 貫通孔
１１，１１ａ 空隙シート
１２ フランジ
１３，１３ａ，１３ｂ 減圧用空間
１４，１４ａ 開口

Claims (8)

1. シート状の振動検出素子と、
   前記振動検出素子の表面側を覆う被覆部材と、
   前記被覆部材の裏面側を減圧するための空間と
   を備える生体振動センサー。
2. 前記空間が、前記被覆部材の表面側空間と裏面側空間とを連通する開口を含む請求項１に記載の生体振動センサー。
3. 前記開口に接続され、前記空間の少なくとも一部を画定するチューブをさらに備える請求項２に記載の生体振動センサー。
4. 前記振動検出素子の裏面側に配設される空隙シートをさらに備える請求項１、請求項２又は請求項３に記載の生体振動センサー。
5. 前記振動検出素子が、複数の貫通孔を有する請求項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。
6. 前記被覆部材が平面視で前記振動検出素子の全周外側に延出している請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の生体振動センサー。
7. 前記振動検出素子の裏面側を覆い、前記振動検出素子の平面視外側で前記被覆部材に接続され、表裏に貫通する開口を有する裏面フィルムをさらに備える請求項６に記載の生体振動センサー。
8. 前記裏面フィルムの開口の少なくとも一部分が、平面視で前記振動検出素子と重複する領域に配置される請求項７に記載の生体振動センサー。

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