JP2019010240A - 振動センサ - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、被験者の特定の点の脈波を高精度かつ確実に検出可能な振動センサを提供することを課題とする。
【解決手段】本発明の振動センサは、シート状の圧電センサと、前記圧電センサに積層される振動伝達部とを備え、前記振動伝達部が前記圧電センサの厚さ方向外側に突出する突起を有する。前記振動伝達部が前記圧電センサに積層されるシート状の本体を有し、前記突起が前記本体から突出しているとよい。前記突起の周囲に、前記本体と略平行に配置される振動不伝達部を有するとよい。前記圧電センサに、前記突起が貫通する貫通孔又は切欠きが形成されるとよい。当該振動センサは、前記突起を生体へ接触させて生体振動を検出するとよい。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動センサに関する。

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。今日、この生体振動を検出するために振動センサが用いられている。この振動センサとしては、例えば被験者の脈波を検出するための圧電センサを備えるものが公知である。

圧電センサによって被験者の脈波を検出可能な振動センサとしては、例えば圧電センサの一方の面に発泡シートが積層され、かつこの圧電センサの他方の面に保形板が積層された生体振動センサが発案されている（特開２０１４−１４７５７１号公報参照）。

特開２０１４−１４７５７１号公報

前記公報に記載の生体振動センサは、前記発泡シートを被験者の肌に当接した状態で用いられ、この発泡シートを介して伝達される被験者の脈波を圧電センサで検出するよう構成されている。

しかしながら、一般に被験者の脈波は極めて微弱である。さらに、被験者の動脈とこの被験者の肌の表面とには一定の間隔が存在しており、この間隔は被験者毎に相違している。そのため、前記公報に記載の生体振動センサは、例えば被験者の動脈と肌の表面との間隔が比較的大きい場合等に脈波を検出し難い場合がある。

また、前記公報に記載の生体振動センサは、発泡シートの全面から伝達される振動を圧電センサで検出するものである。そのため、この生体振動センサは、特定の点の脈波のみを高精度に検出することができない。また、被験者が毛深い場合や体毛の多い動物である場合に肌にセンサを接触することが難しい。

このような不都合に鑑みて、本発明は、被験者の特定の点の脈波を高精度かつ確実に検出可能な振動センサ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は、シート状の圧電センサと、前記圧電センサに積層される振動伝達部とを備え、前記振動伝達部が前記圧電センサの厚さ方向外側に突出する突起を有する振動センサである。

前記振動伝達部が前記圧電センサに積層されるシート状の本体を有し、前記突起が前記本体から突出しているとよい。

当該振動センサは、前記突起の周囲に、前記本体と略平行に配置される振動不伝達部を有するとよい。

前記圧電センサに、前記突起が貫通する貫通孔又は切欠きが形成されるとよい。

当該振動センサは、前記突起を生体へ接触させて生体振動を検出するとよい。

本発明に係る振動センサは、振動伝達部が圧電センサの厚さ方向外側に突出する突起を有しており、使用状態でこの突起が被験者又は被験体（以下、両者をまとめて単に「被験者」ともいう）の肌の内側に突出する。そのため、当該振動センサは、この突起を被験者の動脈側に押圧することで、動脈から近い位置でこの被験者の脈波を受信することができる。また、当該振動センサは、前記突起が圧電センサの厚さ方向外側に突出しているので、前記突起によって被験者の特定の部位の脈波を選択的に受信することができる。従って、当該振動センサは、被験者の特定の点の脈波を高精度かつ確実に検出することができる。

本発明の一実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。 図１の振動センサの突起の突出方向から見た模式的平面図である。 図１の振動センサの使用状態を示す動脈の軸方向から見た模式的断面図である。 図１の振動センサの使用状態を示す動脈の軸と垂直方向から見た模式的断面図である。 図１の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。 図５の振動センサの突起の突出方向から見た模式的平面図である。 図１及び図５の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。 図７の振動センサの突起の突出方向から見た模式的平面図である。 図７の振動センサの使用状態を示す動脈の軸方向から見た模式的断面図である。 図７の振動センサの使用状態を示す動脈の軸と垂直方向から見た模式的断面図である。 図１、図５及び図７の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。 図１、図５、図７及び図１１の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。 図１２の振動センサの突起の突出方向から見た模式的平面図である。 図１、図５、図７、図１１及び図１２の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。 図１４の振動センサの突起の突出方向から見た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。

［第一実施形態］
＜振動センサ＞
図１及び図２の振動センサ１は、シート状の圧電センサ２と、圧電センサ２に積層される振動伝達部３とを備える。振動伝達部３は、圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する突起３ａを有する。当該振動センサ１は、突起３ａを生体（人や動物）へ接触させて生体振動を検出する。つまり、当該振動センサ１は、生体の肌等の生体振動を検出できる場所に突起３ａを接触させることで生体振動を検出するものである。

（圧電センサ）
圧電センサ２は、圧電素子２ａと、圧電素子２ａの両面に積層される一対の電極２ｂ，２ｃと、外部へ電気信号を出力するリード線が接続される端子（不図示）とを有する。

圧電素子２ａは薄膜状である。圧電素子２ａは、例えば撓み量又は圧縮量を検知して電気信号を出力可能に構成されている。

前記撓み量を検知して電気信号を出力する圧電素子２ａの主成分としては、例えば比較的剛性が高く振動変換効率が高い無機圧電材料や、前記無機圧電材料よりも剛性が低い有機圧電材料が挙げられる。なお、「主成分」とは、質量換算での含有量が最も多い成分をいう。

前記無機圧電材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、ニオブ酸リチウム（ＬｉＮｂＯ_３）、ニオブ酸タンタル酸カリウム（Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ_３）、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ_３）、タンタル酸リチウム（ＬｉＴａＯ_３）、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ_３）、水晶等が挙げられる。

一方、前記有機圧電材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と他の単量体との共重合体等が挙げられる。また、前記他の単量体としては、三フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）等が挙げられる。

また、前記圧縮量を検知して電気信号を出力する圧電素子２ａとしては、分極処理を施した比較的剛性の低い多孔質フィルムが挙げられる。前記分極処理方法としては、例えば直流又はパルス状の高電圧を印加して電荷を注入する方法、γ線や電子線等の電離性放射線を照射して電荷を注入する方法、コロナ放電処理により電荷を注入する方法等が挙げられる。

前記多孔質フィルムの主成分としては、例えばポリエチレンテレフタレート、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート等の合成樹脂が挙げられる。

圧電素子２ａの平面形状としては、特に限定されるものではなく、矩形状、円形状、楕円形状等が挙げられ、本実施形態では矩形状とされている。圧電素子２ａの平面面積の下限としては、１．０ｃｍ^２が好ましく、１．５ｃｍ^２がより好ましい。一方、圧電素子２ａの平面面積の上限としては、５．０ｃｍ^２が好ましく、３．０ｃｍ^２がより好ましい。圧電素子２ａの平面面積が前記下限に満たないと、振動伝達部３を介して伝達される脈波に基づく圧電素子２ａの変形量を十分に高めることができないおそれがある。逆に、圧電素子２ａの平面面積が前記上限を超えると、突起３ａ以外の部分から伝達される振動を検出するおそれがある。

圧電素子２ａ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、圧電素子２ａ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。圧電素子２ａの平均厚さが前記下限より小さいと、感度が不十分になるおそれや、強度の低下により成形性が低下するおそれがある。逆に、圧電素子２ａの平均厚さが前記上限を超えると、圧電素子２ａが不要に厚くなるおそれや、分極処理効率が低下するおそれがある。

一対の電極２ｂ，２ｃは薄膜状である。一対の電極２ｂ，２ｃは、圧電素子２ａの両面の略全面に積層されている。一対の電極２ｂ，２ｃの主成分としては、例えば白金、アルミニウム、ニッケル、鉄、金、銀、銅、パラジウム、クロム、これらの合金、カーボン等が挙げられる。一対の電極２ｂ，２ｃは、例えば蒸着、導電インクによる印刷、導電ペーストの塗布乾燥等によって圧電素子２ａに直接積層される。

一対の電極２ｂ，２ｃの平均厚さとしては、特に限定されないが、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。

（振動伝達部）
振動伝達部３は、被験者の脈波を圧電素子２ａに伝達する。詳細には、振動伝達部３は、突起３ａによって受信される被験者の脈波を圧電素子２ａに伝達する。つまり、突起３ａは、被験者の脈波が入力される入力子として機能する。当該振動センサ１は、図３及び図４に示すように、突起３ａを被験者の動脈Ｘ上に重ね、この突起３ａを被験者の肌の表面Ｙから動脈Ｘ側に押圧した状態で使用される。当該振動センサ１は、例えば粘着テープ（不図示）等によって被験者に貼着して用いられてもよく、突起３ａと反対側の面から支持台（不図示）に載置された状態で突起３ａ上に被験者の動脈Ｘを重ねて用いられてもよい。

振動伝達部３は、振動を伝達できるよう適度な剛性を有する。振動伝達部３の主成分としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等の合成樹脂が挙げられる。

振動伝達部３は、圧電センサ２に積層されるシート状の本体３ｂを有し、突起３ａは本体３ｂから突出している。当該振動センサ１は、振動伝達部３が本体３ｂと、この本体３ｂから突出する突起３ａとを有することで、被験者の脈波を突起３ａから本体３ｂに伝達し、この本体３ｂを介して圧電素子２ａに伝達することができる。つまり、振動伝達部３が本体３ｂを有することで、被験者の脈波を圧電素子２ａに広範囲に伝達することができ、これにより、圧電センサ２によってシャープな信号を検出することができる。

本体３ｂは、圧電センサ２の一方の電極２ｃに積層されている。具体的には、本体３ｂは、使用状態で被験者側に位置する電極２ｃの外面、すなわち圧電センサ２の肌側になる一方の面側に例えば接着剤によって積層される。当該振動センサ１は、振動伝達部３、一方の電極２ｃ、圧電素子２ａ及び他方の電極２ｂが被験者の側から順に積層された４層構造を有しており、振動伝達部３は、使用状態で被験者の側に配される最表層を構成している。

一方の電極２ｃの平面面積に対する本体３ｂの積層面積率の下限としては、７０％が好ましく、８０％がより好ましく、１００％が最も好ましい。前記積層面積率が前記下限に満たないと、振動伝達部３以外から圧電素子２ａに振動が伝達されるおそれがある。これに対し、前記積層面積率が前記下限以上であることによって、突起３ａを介して伝達される振動以外の振動が圧電素子２ａに伝達されることを抑制しやすい。また、前記積層面積率が前記下限以上であることで、被験者の脈波を圧電素子２ａ全体に伝達しやすくなり、圧電センサ２によってシャープな信号を検出しやすくなる。

本体３ｂは略均一な厚さを有する。本体３ｂの平均厚さの下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１．０ｍｍがより好ましい。一方、本体３ｂの平均厚さの上限としては、１０．０ｍｍが好ましく、５．０ｍｍがより好ましい。本体３ｂの平均厚さが前記下限より小さいと、本体３ｂの剛性を不十分となり、突起３ａに伝達される被験者の脈波を圧電素子２ａに的確に伝達することができないおそれがある。逆に、本体３ｂの平均厚さが前記上限を超えると、本体３ｂが不要に厚くなり、当該振動センサ１全体の可撓性が低下して、使用状態で被験者に違和感を与えるおそれがある。

当該振動センサ１は、本体３ｂから１つの突起３ａが突出している。突起３ａは、本体３ｂの外面、すなわち本体３ｂの圧電センサ２との積層面と反対側の面から外側に突出しており、詳細には本体３ｂの外面の中心部から外側に突出している。当該振動センサ１は、突起３ａが本体３ｂの中心から突出することで、突起３ａに伝達された振動を本体３ｂを介して圧電素子２ａ全体に伝達しやすい。

突起３ａは、本体３ｂと別個に形成されたうえ本体３ｂに接着されてもよい。但し、振動の伝達効率及び伝達精度を高める点から、突起３ａは本体３ｂと同一材料で一体的に形成されることが好ましい。

本実施形態において、突起３ａはドット状である。具体的には、突起３ａは、平面視円形状又は多角形状であり、基端部から先端部に向けて徐々に縮径している。当該振動センサ１は、突起３ａがドット状であるので、被験者の特定部位における脈波を選択的に容易かつ確実に検出しやすい。

突起３ａの立体形状としては、例えば円錐台状、多角錘台状、球台状、円錐状、多角錘状、球欠状等が挙げられる。中でも、突起３ａの先端部が肌の内側に押圧されることに起因する痛み等の不快感を被験者に与え難い円錐台状、多角錘台状、球台状又は球欠状が好ましく、被験者の肌への当接面積を確保しやすく、これにより被験者の脈波を受信しやすい円錐台状、多角錘台状又は球台状が特に好ましい。

突起３ａの基端部の平均径Ｄ１の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、突起３ａの基端部の平均径Ｄ１の上限としては、３０ｍｍが好ましく、２０ｍｍがより好ましい。前記平均径Ｄ１が前記下限より小さいと、突起３ａの被験者の肌への当接面積が小さくなり、突起３ａを被験者の動脈上に重ね難くなるおそれがある。逆に、前記平均径Ｄ１が前記上限を超えると、突起３ａが不要に大きくなり、特定の部位の脈波のみを選択的に受信し難くなるおそれがある。

突起３ａが前述の円錐台状、多角錘台状又は球台状である場合、突起３ａの先端部の平均径Ｄ２の下限としては、０．１ｍｍが好ましく、１．０ｍｍがより好ましい。一方、突起３ａの先端部の平均径Ｄ２の上限としては、２０ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。前記平均径Ｄ２が前記下限より小さいと、突起３ａが被験者の肌に当接した状態でこの被験者に痛み等の不快感を与えるおそれや、突起３ａの被験者の肌への当接面積が小さくなり、突起３ａを被験者の動脈上に重ね難くなるおそれがある。逆に、前記平均径Ｄ２が前記上限を超えると、突起３ａが不要に大きくなり、特定の部位の脈波のみを選択的に受信し難くなるおそれがある。

突起３ａの平均高さＨ１の下限としては、０．１０ｍｍが好ましく、０．２５ｍｍがより好ましい。一方、突起３ａの平均高さＨ１の上限としては、５ｍｍが好ましく、３ｍｍがより好ましい。前記平均高さＨ１が前記下限より小さいと、使用状態での被験者の動脈との距離を十分に短くすることができず、この被験者の脈波を的確に受信することができないおそれがある。逆に、前記平均高さＨ１が前記上限を超えると、突起３ａが不要に高くなり、使用時に被験者に不快感を与えるおそれがある。また、前記平均高さＨ１が前記上限を超えると、動脈を不要に押さえつけ、安静状態での脈動を正確に捉えられなくなるおそれもある。

＜利点＞
当該振動センサ１は、振動伝達部３が圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する突起３ａを有しており、使用状態でこの突起３ａが被験者の肌の内側に突出する。そのため、当該振動センサ１は、この突起３ａを被験者の動脈側に押圧することで、動脈から近い位置でこの被験者の脈波を受信することができる。また、当該振動センサ１は、突起３ａが、使用状態で被験者側に位置する圧電センサ２の厚さ方向外側に突出しているので、突起３ａによって被験者の特定の部位の脈波を選択的に受信することができる。従って、当該振動センサ１は、被験者の特定の点の脈波を高精度かつ確実に検出することができる。

［第二実施形態］
＜振動センサ＞
図５及び図６の振動センサ１１は、シート状の圧電センサ２と、圧電センサ２に積層される振動伝達部３とを備える。振動伝達部３は、圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する突起３ａを有する。振動伝達部３は、圧電センサ２に積層されるシート状の本体３ｂを有し、突起３ａは本体３ｂから突出している。さらに、当該振動センサ１１は、突起３ａの周囲に、本体３ｂと略平行に配置される振動不伝達部１２を有する。振動不伝達部１２は、本体３ｂの圧電センサ２との積層面と反対側の面の突起非形成領域に積層されている。当該振動センサ１１は、突起３ａを生体へ接触させて生体振動を検出する。より詳しくは、当該振動センサ１１は、突起３ａを被験者の動脈上に重ね、この突起３ａを被験者の肌の表面から動脈側に押圧した状態で使用される。当該振動センサ１１は、振動不伝達部１２を備える以外、図１の振動センサ１と同様の構成を有する。そのため、以下では振動不伝達部１２についてのみ説明する。

（振動不伝達部）
振動不伝達部１２はシート状に形成される。振動不伝達部１２は、振動伝達部３の突起３ａ以外の部分に積層されており、換言すると被験者側に突出する突起３ａの周囲に本体３ｂと略平行に配置されている。これにより、振動不伝達部１２は、外部からの振動が突起３ａ以外の領域に直接伝達されることを抑制する。つまり、振動不伝達部１２は、振動伝達部３の本体３ｂに突起３ａから伝達される以外の振動が伝達されることを抑制する。そのため、振動不伝達部１２は、図６に示すように、突起３ａが形成されていない本体３ｂの外面の全領域に積層されることが好ましい。

振動不伝達部１２は、突起３ａを介して本体３ｂに伝達される振動を阻害しないよう柔軟性を有することが好ましい。振動不伝達部１２は、外部からの振動の伝達を抑制可能な材料によって形成される。振動不伝達部１２の形成材料としては、例えば不織布、海綿、発泡樹脂等が挙げられる。また、振動不伝達部１２は、粘着性を有する材料によって形成されてもよい。振動不伝達部１２が粘着性を有する場合、この振動不伝達部１２を被験者の肌の表面に貼着した状態で、被験者の脈波を突起３ａによって容易に受信することができる。

振動不伝達部１２を本体３ｂに積層する方法は、特に限定されるものではなく、例えば接着剤によって接着する方法が挙げられる。

振動不伝達部１２の厚さは突起３ａの高さより小さい。振動不伝達部１２の平均厚さの下限としては、０．５ｍｍが好ましく、１．０ｍｍがより好ましい。一方、振動不伝達部１２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。振動不伝達部１２の平均厚さが前記下限より小さいと、外部の振動が本体３ｂに伝達されることを十分に防ぐことができないおそれがある。逆に、振動不伝達部１２の平均厚さが前記上限を超えると、振動不伝達部１２が不要に厚くなり、振動不伝達部１２の外面からの突起３ａの突出高さが不十分となることで、突起３ａによって被験者の脈波を的確に受信することができなくなるおそれがある。

本体３ｂの外面からの突起３ａの平均高さに対する振動不伝達部１２の平均厚さの比としては、振動不伝達部１２によって外部からの振動の伝達を抑制しつつ、突起３ａによって被験者の脈波を的確に受信する点から、例えば１．１以上５．０以下とすることができる。

＜利点＞
当該振動センサ１１は、突起３ａの周囲に、本体３ｂと略平行に配置される振動不伝達部１２を有するので、突起３ａから伝達される被験者の脈波以外の振動が圧電素子２ａに伝達されることを抑制することができる。そのため、当該振動センサ１１は、被験者の特定の部位の脈波をより容易かつ確実に検出することができる。

［第三実施形態］
＜振動センサ＞
図７及び図８の振動センサ２１は、シート状の圧電センサ２と、圧電センサ２に積層される振動伝達部２３とを備える。振動伝達部２３は、圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する突起２３ａを有する。振動伝達部２３は、圧電センサ２に積層されるシート状の本体２３ｂを有し、突起２３ａは本体２３ｂから突出している。突起２３ａは、圧電センサ２の平面方向を長手方向とする長尺状である。当該振動センサ２１は、突起２３ａを生体へ接触させて生体振動を検出する。より詳しくは、当該振動センサ２１は、突起２３ａを被験者の動脈上に重ね、この突起２３ａを被験者の肌の表面から動脈側に押圧した状態で使用される。当該振動センサ２１は、突起２３ａの形状が異なる以外、図１の振動センサ１と同様の構成を有する。そのため、以下では突起２３ａについてのみ説明する。

（突起）
当該振動センサ２１は、本体２３ｂから１つの突起２３ａが突出している。突起２３ａは、本体２３ｂの外面から外側に突出しており、詳細には本体２３ｂの外面の中心部を含む位置から外側に突出している。突起２３ａは長手方向に亘って略均一な高さに形成されている。突起２３ａは、本体２３ｂと別個に形成されたうえ本体２３ｂに接着されてもよいが、振動の伝達効率及び伝達精度を高める点から、本体２３ｂと同一材料で一体的に形成されることが好ましい。

前述のように、突起２３ａは、圧電センサ２の平面方向を長手方向とする長尺状に形成されている。突起２３ａは、圧電センサ２の端縁間に亘って線状に形成されており、より詳細には直線状に形成されている。当該振動センサ２１は、図９及び図１０に示すように、突起２３ａを長手方向が被験者の動脈Ｘと交差する状態、好ましくは動脈Ｘと直交する状態で動脈Ｘ上に重ね、この突起２３ａを被験者の肌の表面Ｙから動脈Ｘ側に押圧した状態で使用される。

突起２３ａの長手方向と垂直方向の断面は、基端部から先端部に向けて徐々に縮幅している。突起２３ａの長手方向と垂直方向の断面形状としては、例えば台形状、三角形状、多角形状、欠円状等が挙げられる。中でも、先端部が肌の内側に押圧されることに起因する痛み等の不快感を被験者に与え難い台形状又は欠円状が好ましく、被験者の肌への当接面積を確保しやすく、これにより被験者の脈波を受信しやすい台形状が特に好ましい。

突起２３ａの長手方向と垂直方向の断面の基端部の平均幅Ｗ１としては、図１の振動センサ１の突起３ａの基端部の平均径Ｄ１と同様とすることができる。また、突起２３ａの長手方向と垂直な断面が前述の台形状である場合、突起２３ａの長手方向と垂直方向の断面の先端部の平均幅Ｗ２としては、図１の振動センサ１の突起３ａの先端部の平均径Ｄ２と同様とすることができる。さらに、突起２３ａの平均高さＨ２としては、図１の振動センサ１の突起３ａの平均高さＨ１と同様とすることができる。

＜利点＞
当該振動センサ２１は、突起２３ａが圧電センサ２の平面方向を長手方向とする長尺状であるので、突起２３ａの長手方向が被験者の動脈Ｘの軸と交差する状態で用いることで、この被験者の動脈Ｘ上に突起２３ａを容易に重ねることができる。そのため、当該振動センサ２１は、突起２３ａによって被験者の脈波をより容易かつ確実に受信することができる。

［第四実施形態］
＜振動センサ＞
図１１の振動センサ３１は、シート状の圧電センサ２と、圧電センサ２に積層される振動伝達部３３とを備える。振動伝達部３３は、圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する突起３３ａを有する。振動伝達部３３は、圧電センサ２に積層されるシート状の本体３３ｂを有し、突起３３ａは本体３３ｂから突出している。突起３３ａは、圧電センサ２の平面方向を長手方向とする長尺状である。当該振動センサ３１は、突起３３ａを生体へ接触させて生体振動を検出する。より詳しくは、当該振動センサ３１は、突起３３ａを被験者の動脈上に重ね、この突起３３ａを被験者の肌の表面から動脈側に押圧した状態で使用される。当該振動センサ３１は、突起３３ａの先端が長手方向に沿って湾曲している。当該振動センサ３１は、突起３３ａの先端が長手方向に沿って湾曲している以外、図７の振動センサ２１と同様の構成を有する。そのため、以下では突起３３ａの先端形状についてのみ説明する。

（突起）
突起３３ａの先端は、被験者の肌の表面の輪郭に対応するよう湾曲している。具体的には、突起３３ａの先端は、長手方向に亘って基端側に凸に弓なりに湾曲している。

＜利点＞
当該振動センサ３１は、突起３３ａの先端が長手方向に亘って基端側に凸に弓なりに湾曲しているので、突起３３ａの先端を長手方向に亘って被験者の曲面形状を有する肌に当接しやすい。これにより、当該振動センサ３１は、突起３３ａによって被験者の脈波をより容易かつ確実に受信することができる。

［第五実施形態］
＜振動センサ＞
図１２及び図１３の振動センサ４１は、シート状の圧電センサ４２と、圧電センサ４２に積層される振動伝達部４３とを備える。振動伝達部４３は、圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する突起４３ａを有する。振動伝達部４３は、圧電センサ４２に積層されるシート状の本体４３ｂを有し、突起４３ａは本体４３ｂから突出している。当該振動センサ４１は、突起４３ａを生体へ接触させて生体振動を検出する。より詳しくは、当該振動センサ４１は、突起４３ａを被験者の肌の表面から動脈側に押圧した状態で使用される。

（圧電センサ）
圧電センサ４２は、圧電素子４２ａと、圧電素子４２ａの両面に積層される一対の電極４２ｂ，４２ｃと、外部への電気信号を出力するリード線が接続される端子（不図示）とを有する。圧電素子４２ａは、例えば撓み量又は圧縮量を検知して電気信号を出力可能に構成されている。圧電素子４２ａの主成分としては、図１の振動センサ１の圧電素子２ａと同様とすることができる。

圧電素子４２ａの平面形状としては、特に限定されるものではなく、矩形状、円形状、楕円形状等が挙げられ、本実施形態では円形状とされている。圧電素子４２ａの平面面積及び平均厚さとしては、図１の振動センサ１の圧電素子２ａと同様とすることができる。

一対の電極４２ｂ，４２ｃは薄膜状である。一対の電極４２ｂ，４２ｃは、圧電素子４２ａの両面の略全面に積層されている。一対の電極４２ｂ，４２ｃの主成分としては、図１の振動センサ１の一対の電極２ｂ，２ｃと同様とすることができる。また、一対の電極４２ｂ，４２ｃの平均厚さとしては、図１の振動センサ１の一対の電極２ｂ，２ｃと同様とすることができる。

図１２及び図１３に示すように、圧電センサ４２には貫通孔４２ｄが形成されており、突起４３ａがこの貫通孔４２ｄを貫通している。貫通孔４２ｄは、圧電センサ４２の中心部を厚さ方向に貫通している。

（振動伝達部）
振動伝達部４３は、被験者の脈波を圧電素子４２ａに伝達する。振動伝達部４３は、使用状態で圧電センサ４２の被験者と反対側の面に積層される本体４３ｂと、本体４３ｂから圧電センサ４２側（被験者側）に突出する突起４３ａとを有する。突起４３ａは、圧電センサ４２に形成される貫通孔４２ｄを貫通することで、被験者の肌と接触可能に構成される。なお、圧電センサ４２には、突起４３ａが貫通する貫通孔４２ｄに代えて、突起４３ａが貫通する切欠きが形成されていてもよい。

振動伝達部４３は、振動を伝達できるよう適度な剛性を有する。振動伝達部４３の主成分及び本体４３ｂの平均厚さとしては、図１の振動センサ１の振動伝達部３と同様とすることができる。また、電極４２ｂの平面面積に対する本体４３ｂの積層面積率としては、図１の振動センサ１と同様とすることができる。

本実施形態において、突起４３ａはドット状である。突起４３ａの具体的形状としては、図１の振動センサ１の突起３ａと同様とすることができる。圧電センサ４２の突起４３ａの突出方向側の面を基準とする突起４３ａの平均高さＨ３としては、図１の振動センサ１の突起３ａの平均高さＨ１と同様とすることができる。また、圧電センサ４２の突起４３ａの突出方向側の面を基準とする突起４３ａの平均径Ｄ３としては、図１の振動センサ１の突起３ａの基端部の平均径Ｄ１と同様とすることができる。さらに、突起４３ａが円錐台状、多角錘台状又は球台状である場合、突起４３ａの先端部の平均径Ｄ４としては、図１の振動センサ１の突起３ａの先端部の平均径Ｄ２と同様とすることができる。

なお、当該振動センサ４１は、突起４３ａの周囲に、本体４３ｂと略平行に配置される振動不伝達部（不図示）を有していてもよい。具体的には、当該振動センサ４１は、圧電センサ４２の本体４３ｂとの積層面と反対側の面に振動不伝達部が積層されていてもよい。この構成によると、圧電センサ４２が被験者の肌に直接接することを抑制することができ、圧電センサ４２に意図しない振動が伝達されることを抑制することができる。

＜利点＞
当該振動センサ４１は、圧電センサ４２に突起４３ａが貫通する貫通孔４２ｄ又は切欠きが形成されるので、突起４３ａを被験者の肌に押圧することができる。当該振動センサ４１は、突起４３ａから伝達された被験者の脈波の逆相振動を本体４３ｂを介して圧電素子４２ａに伝達することができるので、被験者の特定の点の脈波を高精度かつ確実に検出することができる。

［第六実施形態］
＜振動センサ＞
図１４及び図１５の振動センサ５１は、シート状の圧電センサ２と、圧電センサ２に積層される一対の振動伝達部（第１振動伝達部５３及び第２振動伝達部５４）とを備える。第１振動伝達部５３は、圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する第１突起５３ａを有する。また、第２振動伝達部５４は、第１突起５３ａの突出方向、かつ圧電センサ２の厚さ方向外側に突出する第２突起５４ａを有する。圧電センサ２としては、図１の振動センサ１と同様のため、同一符号を付して説明を省略する。当該振動センサ５１は、第１突起５３ａ及び第２突起５４ａを生体へ接触させて生体振動を検出する。より詳しくは、当該振動センサ５１は、第１突起５３ａ及び第２突起５４ａを被験者の１つの動脈の流れ方向の上流側及び下流側に重ね、第１突起５３ａ及び第２突起５４ａを被験者の肌の表面から動脈側に押圧した状態で使用される。

（第１振動伝達部）
第１振動伝達部５３は、圧電センサ２に積層されるシート状の第１本体５３ｂを有し、第１突起５３ａは第１本体５３ｂから突出している。第１本体５３ｂは、圧電センサ２の使用状態で被験者に積層される側の面に積層されており、詳細には使用状態で被験者側に位置する電極２ｃの外面に例えば接着剤によって積層されている。第１振動伝達部５３は、使用状態で被験者の側に配される最表層を構成している。第１振動伝達部５３の主成分としては、図１の振動センサ１の振動伝達部３と同様とすることができる。

第１振動伝達部５３は、第１本体５３ｂから１つの第１突起５３ａが突出している。第１突起５３ａは、第１本体５３ｂの外面から外側に突出している。第１突起５３ａは、圧電センサ２の平面方向を長手方向とする長尺状である。第１突起５３ａは、線状に形成されており、より詳細には直線状に形成されている。第１突起５３ａは長手方向に亘って略均一な高さに形成されている。第１突起５３ａは、平面視における圧電センサ２の一方側の端縁に沿って設けられている。第１突起５３ａの長手方向と垂直方向の断面形状としては、図７の振動センサ２１の突起２３ａと同様とすることができる。また、第１突起５３ａの長手方向と垂直方向の断面の基端部及び先端部の平均幅、並びに平均高さとしては、図７の振動センサ２１の突起２３ａと同様とすることができる。

（第２振動伝達部）
第２振動伝達部５４は、圧電センサ２に積層されるシート状の第２本体５４ｂを有し、第２突起５４ａは第２本体５４ｂから突出している。第２本体５４ｂは、圧電センサ２の使用状態で被験者に積層される側と反対側の面に積層されており、詳細には使用状態で被験者と反対側に位置する電極２ｂの外面に例えば接着剤によって積層されている。第２振動伝達部５４の主成分としては、図１の振動センサ１の振動伝達部３と同様とすることができる。

第２振動伝達部５４は、第２本体５４ｂから１つの第２突起５４ａが突出している。第２突起５４ａは、圧電センサ２の平面方向を長手方向とする長尺状である。第２突起５４ａは、線状に形成されており、より詳細には直線状に形成されている。第２突起５４ａは長手方向に亘って略均一な高さに形成されている。第２突起５４ａは、第２本体５４ｂの内面から第１突起５３ａの突出方向に突出している。具体的には、第２本体５４ｂは、平面視における第１突起５３ａが設けられる側と反対側の端縁部が圧電センサ２の端縁よりも外側に突出しており、この突出部の内面から第２突起５４ａが第１突起５３ａの突出方向、かつ圧電センサ２の厚さ方向外側に突出している。第２突起５４ａは、平面視で圧電センサ２の他方の端縁に沿って設けられている。また、第２突起５４ａは、第１突起５３ａと平行に配設されている。第２突起５４ａの長手方向と垂直方向の断面形状としては、図７の振動センサ２１の突起２３ａと同様とすることができる。第１振動伝達部５３の本体５３ｂの外面を基準とする第２突起５４ａの平均高さは、第１突起５３ａの平均高さと等しい。第１振動伝達部５３の本体５３ｂの外面を基準とする第２突起５４ａの平均幅としては、第１突起５３ａの基端部の平均幅と同様とすることができる。第２突起５４ａの先端部の平均幅としては、第１突起５３ａの先端部の平均幅と同様とすることができる。

＜利点＞
当該振動センサ５１は、第１突起５３ａ及び第２突起５４ａを介して伝達される被験者の脈波を圧電センサ２が検出することで、この被験者の脈波の比較的短い２点間の差分を出力することができる。これにより、当該振動センサ５１は、１つの圧電センサ２を用いて簡易かつ迅速に被験者の脈速度を測定することができ、ひいてはこの被験者の脈年齢を測定することができる。

［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。

前述の各実施形態の構成は適宜組み合わせることが可能であり、例えば図１、図５及び図１２の突起を圧電センサの平面方向を長手方向とする長尺状に形成してもよく、図７及び図１４の突起をドット状に形成してもよい。また、図７及び図１４の振動センサが、突起の周囲に、本体と略平行に配置される振動不伝達部を有していてもよい。

前記振動伝達部は、必ずしもシート状の本体を有していなくてもよい。前記振動伝達部は、例えば圧電センサに積層されるメッシュ状の本体と、この本体から突出する突起とを有する構成であってもよい。

以上説明したように、本発明の振動センサは、被験者の特定の点の脈波を高精度かつ確実に検出することができるので、被験者の健康状態を管理するために好適に用いられる。

１，１１，２１，３１，４１，５１ 振動センサ
２，４２ 圧電センサ
２ａ，４２ａ 圧電素子
２ｂ，２ｃ，４２ｂ，４２ｃ 電極
３，２３，３３，４３ 振動伝達部
３ａ，２３ａ，３３ａ，４３ａ 突起
３ｂ，２３ｂ，３３ｂ，４３ｂ 本体
１２ 振動不伝達部
４２ｄ 貫通孔
５３ 第１振動伝達部
５３ａ 第１突起
５３ｂ 第１本体
５４ 第２振動伝達部
５４ａ 第２突起
５４ｂ 第２本体
Ｘ 動脈
Ｙ 肌の表面

Claims (5)

1. シート状の圧電センサと、
   前記圧電センサに積層される振動伝達部と
   を備え、
   前記振動伝達部が前記圧電センサの厚さ方向外側に突出する突起を有する振動センサ。
2. 前記振動伝達部が、前記圧電センサに積層されるシート状の本体を有し、
   前記突起が、前記本体から突出している請求項１に記載の振動センサ。
3. 前記突起の周囲に、前記本体と略平行に配置される振動不伝達部を有する請求項２に記載の振動センサ。
4. 前記圧電センサに、前記突起が貫通する貫通孔又は切欠きが形成される請求項１、請求項２又は請求項３に記載の振動センサ。
5. 前記突起を生体へ接触させて生体振動を検出する請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の振動センサ。

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