JP2019097823A

JP2019097823A - 生体センサ

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Publication number: JP2019097823A
Application number: JP2017231154A
Authority: JP
Inventors: 鈴木　幸俊; Yukitoshi Suzuki; 幸俊鈴木
Original assignee: Yamaha Corp
Current assignee: Yamaha Corp
Priority date: 2017-11-30
Filing date: 2017-11-30
Publication date: 2019-06-24
Anticipated expiration: 2037-11-30
Also published as: JP7143585B2

Abstract

【課題】人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付けることができる生体センサを提供する。【解決手段】生体センサ１Ａは、人体Ｈの振動を検出するエレクトレットセンサ１０と、人体Ｈに粘着可能な粘着部１２と、粘着部１２によって人体Ｈに粘着され、エレクトレットセンサ１０を人体Ｈに対して押し付ける弾性フィルム１１とを有する。【選択図】図２

Description

本発明は、生体センサに関する。

物体の振動を検出するセンサとして、従来、対象物に接触させて使用するピエゾフィルムセンサがある。このようなピエゾフィルムセンサには、生体の振動を検出する生体センサとして使用するコンタクトマイクがある（例えば、非特許文献１参照）。コンタクトマイクは、例えば、生体に押し付けて使用される。

「PIEZO FILM -PRODUCT INFORMATION-」、株式会社東京センサ、2012年4月、p1-29

上記非特許文献１に開示されたコンタクトマイクは、生体に押し付けて使用されるが、例えば、コンタクトマイクを腕に取付ける場合、人の力でコンタクトマイクを押さえたり、あるいは、腕の周方向に巻き付ける固定器具を用いる必要がある。そして、コンタクトマイクをある程度の長い時間において使用しようとすると、人の力で押さえる場合には、押さえる人にとって負担がかかり、また、固定器具を用いると、生体が拘束されるため生体への負担がかかるという問題がある。そのため、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所を同時に測定するような場合には、負担が少ない状態で利用することが望ましい。

本発明が解決しようとする課題は、人の力や固定器具等を用いることなく、負担を低減させて生体に押し付けることができる生体センサを提供することである。

上記問題を解決するために、本発明の一態様は、対象物の振動を検出するセンサ部と、前記対象物に粘着可能な粘着部と、前記粘着部によって前記対象物に粘着され、前記センサ部を前記対象物に対して押し付ける弾性部とを有する生体センサである。

本発明に係る生体センサによれば、人の力や固定器具等を用いることなく、負担を低減させて生体に押し付けることができる。

第１実施形態の生体センサの分解斜視図ある。第１実施形態の生体センサの断面図である。（Ａ）は、第１実施形態の生体センサの生体への貼り付け前の断面図、（Ｂ）は、貼り付け後の断面図である。第２実施形態の生体センサの断面図である。第３実施形態の生体センサの断面図である。第４実施形態の生体センサの断面図である。第５実施形態の生体センサの断面図である。第６実施形態の生体センサの断面図である。（Ａ）は、第７実施形態の生体センサの断面図、（Ｂ）〜（Ｄ）は、弾性加工フィルムの平面図である。第８実施形態の生体センサの断面図である。（Ａ）は、第９実施形態の生体センサの生体への貼り付け前の断面図、（Ｂ）は、貼り付け後の断面図、（Ｃ）は、（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。第１０実施形態の生体センサの断面図である。第１１実施形態の生体センサの断面図である。第１２実施形態の生体センサの断面図である。第１３実施形態の生体センサの断面図である。

以下、本発明を適用した生体センサの実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各実施形態において、共通する要素、部材等について、同一の符号を付し、その説明を省略または簡略化することがある。また、各構成要素の厚さや寸法の比率は適宜調整されている。

［第１実施形態］
本発明の第１実施形態について説明する。図１は、第１実施形態に係る生体センサ１Ａの分解斜視図、図２は、第１実施形態に係る生体センサ１Ａの断面図である。本実施形態に係る生体センサ１Ａは、生体の一例である人体Ｈの一部に貼り付けられて使用され、人体Ｈの振動を検出する。生体センサ１Ａは、エレクトレットセンサ１０、弾性フィルム１１、粘着部１２、フレーム部１３、弾性スペーサ１４を備えている。エレクトレットセンサ１０は、扁平な気孔を多数含む多孔質をなしており、厚み方向の圧力を検出する。

エレクトレットセンサ１０に用いる高分子材料としては、厚み方向に感度を有するものであれば任意であってよいが、より好ましくは内部に多孔質構造を有するポリプロピレン（ＰＰ）が挙げられる。エレクトレットセンサ１０は、平坦状をなしており、例えば人体Ｈの心臓の位置に対応する部位の生体表面に貼り付けられる。このとき、肺動脈弁、大動脈弁、三尖弁、僧房弁などのそれぞれの位置に対応させて、エレクトレットセンサ１０をそれぞれ設けた場合には、各エレクトレットセンサ１０は、自身が設けられた位置に対応する弁の振動を生体信号として検出することができる。

弾性フィルム１１は、例えば、平面視して円形状をなしている。弾性フィルム１１は、第１面と第２面を備えており、人体Ｈ側に向く面が第１面１１Ａであり、人体Ｈ側とは逆に向く面（外部に向く面）が第２面１１Ｂである。エレクトレットセンサ１０は、弾性フィルム１１の第１面１１Ａ側において、弾性フィルム１１を平面視したときの略中央位置に設けられている。なお、弾性フィルム１１を平面視したときの形状は、円形状以外の形状でもよく、例えば、長方形や正方形などの矩形、楕円形、長円形などでもよい。弾性フィルム１１を平面視した場合における外周は、エレクトレットセンサ１０の外周よりも外側になるような寸法に設定される。

弾性フィルム１１の第１面１１Ａ側におけるエレクトレットセンサ１０が配置された位置の周囲、例えば外周には、粘着部１２が設けられている。粘着部１２とエレクトレットセンサ１０は、面方向において間隔を空けて配置される。粘着部１２は、弾性フィルム１１と人体Ｈとの間に介在されており、人体Ｈに粘着することで、弾性フィルム１１を人体Ｈに貼り付ける（固定する）。

フレーム部１３は、第１面１１Ａ側に設けられた粘着部１２の厚み方向において対応する、第２面１１Ｂ側の位置に貼り付けられている。フレーム部１３は、粘着部１２が設けられた平面方向における領域を含む領域に設けられる。フレーム部１３は、例えば金属製であり、弾性フィルム１１よりも高い剛性を有している。なお、フレーム部１３は、金属以外の材料で構成されていてもよく、例えば、ある程度の剛性を有する他の材料、例えば樹脂、木材等で構成されていてもよい。

弾性スペーサ１４は、例えば、ゲル状の材料で構成されており、体積がほぼ不変のまま変形する部材である。弾性スペーサは、ゲルのように人体に近い機械特性を有する。弾性スペーサ１４は、エレクトレットセンサ１０における弾性フィルム１１が取付けられる面とは反対側の面に取付けられることで、エレクトレットセンサ１０と人体Ｈとの間に配置される。弾性スペーサ１４の、弾性変形する前の平面視した形状が、エレクトレットセンサ１０の外周形状と略同一の外周形状とされている。例えば、エレクトレットセンサ１０を平面視した形状が円形状であるときには、弾性スペーサ１４の形状も円形状に設定される。なお、弾性スペーサ１４を平面視した形状がエレクトレットセンサ１０を平面視した形状と異なるようにしてもよい。また、弾性スペーサ１４は、平面方向において、粘着部１２との間に間隔があけられるように配置されている。このため、弾性スペーサ１４に対して厚み方向に力が加えられた場合、弾性スペーサ１４が厚み方向に変形しつつ略平面方向に広がるように変形したとしても、弾性スペーサ１４の一部が弾性フィルム１１に接触しないようにすることができる。このため、弾性スペーサ１４が略平面方向に広がるように変形することが規制されないため、弾性スペーサ１４の厚み方向への変形が規制されないようにすることができる。

次に、生体センサ１Ａを人体Ｈに取り付ける際の手順について説明する。生体センサ１Ａを人体Ｈに取り付ける際には、図３（Ａ）に示すように、エレクトレットセンサ１０が人体Ｈにおける振動を測定する対象の位置であって、弾性スペーサ１４が人体Ｈ側と対向するようにして配置し、フレーム部１３の外部に向く面側（第２面１１Ｂ側の方向）から指等でフレーム部１３を人体Ｈ側に押し付ける。これにより、図３（Ｂ）に示すように、フレーム部１３を押し付けることにより、弾性フィルム１１の中央部分によってエレクトレットセンサ１０及び弾性スペーサ１４が人体Ｈ側に押し付けられる。このとき、エレクトレットセンサ１０及び弾性スペーサ１４の弾性、伸縮性によって変形することにより、弾性フィルム１１における中央部分は、エレクトレットセンサ１０及び弾性スペーサ１４が変形する前の位置よりも下方にオフセットしている。さらには、粘着部１２が人体Ｈに接触し、粘着部１２によって弾性フィルム１１の平面方向における外周部分が人体Ｈに貼り付けられることで、弾性フィルム１１が人体Ｈに対して貼り付けられた状態となる。

弾性フィルム１１が貼り付けられた状態となると、弾性フィルム１１が弾性的に伸張するので、エレクトレットセンサ１０には、その膜厚方向に弾性フィルム１１の付勢力（弾性力）に基づく荷重がかかる。そして、この膜厚方向の荷重によって、弾性スペーサ１４が人体Ｈに密着する。人体Ｈにおいて発生する振動は、弾性スペーサ１４を介してエレクトレットセンサ１０に伝わり、エレクトレットセンサ１０によって電気信号に変換される。

第１実施形態に係る生体センサ１Ａでは、弾性フィルム１１を粘着部１２によって人体Ｈに粘着させることでエレクトレットセンサ１０を人体Ｈに押しつけた状態で取付けることができるため、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付けることができる。また、生体センサ１Ａは、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付けることができるので、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができる。

また、第１実施形態に係る生体センサ１Ａでは、粘着部１２の厚さ方向の寸法は、エレクトレットセンサ１０及び弾性スペーサ１４を重ね合わせたときの厚さ方向（膜厚方向）の寸法よりもＸ分だけ短くされている。このため、エレクトレットセンサ１０を人体Ｈ側に押しつける力（弾性力）を弾性フィルム１１に生じさせることができるので、エレクトレットセンサ１０を確実に人体Ｈに押し付けることができる。

また、第１実施形態に係る生体センサ１Ａでは、フレーム部１３の厚さ方向の寸法は、弾性フィルム１１、エレクトレットセンサ１０及び弾性スペーサ１４を重ね合わせたときの厚さ方向（膜厚方向）の寸法よりも、粘着部１２、弾性フィルム１１及びフレーム部１３を重ね合わせたときの厚さ方向の寸法の方が図３（Ｂ）に示す長さＳ分だけ長くなるように設定されている。このため、フレーム部１３全体を指の腹等で人体Ｈ側に押し付けたとしても、指の腹が弾性フィルム１１に触れにくくすることができる。したがって、フレーム部１３を人体Ｈに対して指で押しつける際に、その押しつける力をフレーム部１３に集中させることができ、粘着部１２を人体Ｈに対して確実に粘着させることができる。

また、第１実施形態に係る生体センサ１Ａでは、フレーム部１３によって粘着部１２を人体Ｈに押し付けている。このため、粘着部１２の端部が人体Ｈから剥離することを抑制することができる。したがって、エレクトレットセンサ１０を人体Ｈに押し付けた状態を好適に維持することができる。

また、エレクトレットセンサ１０と人体Ｈとの間に介在される弾性スペーサ１４は、弾性フィルム１１の弾性力によって人体Ｈ側に押しつけられる荷重によって人体Ｈに密着することにより、人体Ｈの振動が弾性スペーサ１４を介してエレクトレットセンサ１０に伝わりやすくなるようにすることができる。さらには、弾性スペーサ１４が人体Ｈに近い機械物性を有することにより、人体Ｈの振動がほとんど減衰することなくエレクトレットセンサ１０に伝達される。したがって、エレクトレットセンサ１０によって人体Ｈの振動を精度よく検出することができる。

また、弾性スペーサ１４が弾性を有することにより、人体Ｈの表面形状の変化に追従することができる。すなわち、人体Ｈの表面に凹凸があったとしても、例えばろっ骨や脇などの体表の凹凸に追従して生体センサ１Ａを貼り付けることができる。このとき、弾性スペーサ１４が凹凸を吸収して変形するので、エレクトレットセンサ１０に、大きな形状の変化が生じることなく、脈波センサを人体Ｈに貼り付けることができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態について説明する。図４は、第２実施形態に係る生体センサ１Ｂの断面図である。図４に示すように、第２実施形態に係る生体センサ１Ｂは、エレクトレットセンサ１０と弾性フィルム１１との間に慣性プレート２１が介在されている点において、第１実施形態に係る生体センサ１Ａとは異なる。慣性プレート２１は、平面視した外周の形状がエレクトレットセンサ１０の外周の形状と略同一形状の円形をなしている。慣性プレート２１は、例えば金属によって構成されており、ある程度の重みを有している。また、慣性プレート２１は、弾性フィルム１１や弾性スペーサ１４よりも高い剛性を有する。これにより、慣性プレート２１は、弾性フィルム１１や弾性スペーサ１４が変形したとしても変形しにくい。

第２実施形態に係る生体センサ１Ｂは、上記第１実施形態と同様、弾性フィルム１１を粘着部１２によって人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、エレクトレットセンサ１０を生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、例えば、人体Ｈからの振動と一緒にエレクトレットセンサ１０が厚み方向に移動してしまうと、エレクトレットセンサ１０が厚み方向に圧縮されにくいため、エレクトレットセンサ１０に人体Ｈからの振動が伝達されにくくなり、エレクトレットセンサ１０の検出精度が低下してしまう。この点、第２実施形態に係る生体センサ１Ｂでは、エレクトレットセンサ１０と弾性フィルム１１との間に慣性プレート２１が介在されている。このため、エレクトレットセンサ１０には、慣性プレートの重みが加わるので、慣性を働かせることによって、人体Ｈの表面（皮膚）の振動と一緒にエレクトレットセンサ１０が移動し難くなるので、人体Ｈからの振動に応じてエレクトレットセンサ１０が厚み方向に圧縮されやすくなり、エレクトレットセンサ１０の検出精度を高めることができる。特に、人体Ｈから高い周波数の振動が伝達される場合により効果的である。

次に、本発明の第３実施形態について説明する。図５は、第３実施形態に係る生体センサ１Ｃの断面図である。図５に示すように、第３実施形態に係る生体センサ１Ｃは、エレクトレットセンサ１０と弾性フィルム１１との間に剛性プレート２１Ｂが介在されている点において、第１実施形態に係る生体センサ１Ａとは異なる。剛性プレート２１Ｂは、平面視した外周の形状がエレクトレットセンサ１０の外周の形状と略同一形状の円形をなしている。剛性プレート２１Ｂは、例えば金属製であり、弾性フィルム１１や弾性スペーサ１４よりも高い剛性を有する。なお、フレーム部１３は、金属以外の材料で構成されていてもよく、例えば、ある程度の剛性を有する他の材料、例えば樹脂、木材等で構成されていてもよい。これにより、剛性プレート２１Ｂは、弾性フィルム１１や弾性スペーサ１４が変名したとしても変形しにくい。

第３実施形態に係る生体センサ１Ｃは、剛性プレート２１Ｂが設けられていることにより、エレクトレットセンサ１０における弾性フィルム１１側の面（人体Ｈと反対側の面）が変形しにくくなる。このため、人体Ｈに振動が生じたときに、エレクトレットセンサ１０の面方向において均一に力がかかりやすくなる。このため、エレクトレットセンサ１０における感度をさらに高めることができる。

なお、第３実施形態では、慣性プレート２１Ｂをエレクトレットセンサ１０と弾性フィルム１１との間に介在させているが、エレクトレットセンサ１０の表側の面または裏側の面に面する他の位置に配置してもよい。例えば、エレクトレットセンサ１０と弾性スペーサ１４との間に介在させてもよいし、エレクトレットセンサ１０と弾性フィルム１１との間及びエレクトレットセンサ１０と弾性スペーサ１４との間にそれぞれ介在させてもよい。また、例えば弾性スペーサ１４を設けない場合には、エレクトレットセンサ１０と人体Ｈとの間に介在させてもよい。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態について説明する。図６は、第４実施形態に係る生体センサの断面図である。図６に示すように、第４実施形態に係る生体センサ１Ｄは、第１実施形態に係る生体センサ１Ａに示すフレーム部１３が設けられていない点において上記第１実施形態と異なる。その他の点については、上記第１実施形態と共通である。

第４実施形態に係る生体センサ１Ｄでは、フレーム部が設けられていない。このため、生体センサ１Ｄを人体Ｈに粘着させる際には、弾性フィルム１１における第１面１１Ａに粘着部１２が設けられた領域に対応する第２面１１Ｂの部位を指等によって、人体Ｈ側に押し付けることによって、弾性フィルム１１を人体Ｈに粘着させることができる。粘着部１２が粘着して弾性フィルム１１が人体Ｈに粘着されることにより、弾性フィルム１１の付勢力（弾性力）によって、エレクトレットセンサ１０が人体Ｈに押し付けられる。

第４実施形態に係る生体センサ１Ｄは、上記第１実施形態と同様、弾性フィルム１１を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第４実施形態に係る生体センサ１Ｄは、フレーム部が設けられていない。このため、生体センサを構成する部材を少なくすることができるので、製造工程等の削減に寄与することができる。また、フレーム部が設けられてないことから、その分、生体センサ１Ｄの厚み方向における寸法が小さくなり、人体Ｈに貼り付けられた生体センサ１Ｄを目立ちにくくすることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態について説明する。図７は、第５実施形態に係る生体センサ１Ｅの断面図である。図７に示すように、第５実施形態に係る生体センサ１Ｅは、第１実施形態におけるフレーム部１３及び弾性スペーサ１４が設けられていない点において上記第１実施形態と異なる。その他の点については、上記第１実施形態と共通である。

第５実施形態に係る生体センサ１Ｅでは、フレーム部１３及び弾性スペーサ１４が設けられていない。このため、生体センサ１Ｅを人体Ｈに粘着させる際には、弾性フィルム１１における第１面１１Ａに粘着部１２が設けられた領域に対応する第２面１１Ｂの部位を指等によって人体Ｈ側に押し付けることによって、弾性フィルム１１を人体Ｈに粘着させることができる。エレクトレットセンサ１０の膜厚方向の寸法は、粘着部１２の厚さ方向の寸法よりも長くされている。このため、粘着部１２が粘着して弾性フィルム１１が人体Ｈに粘着されることにより、弾性フィルム１１の付勢力によって、エレクトレットセンサ１０が人体Ｈに押し付けられる。

第５実施形態に係る生体センサ１Ｅは、上記第１実施形態と同様、弾性フィルム１１を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第５実施形態に係る生体センサ１Ｅは、フレーム部及び弾性スペーサが設けられていない。このため、生体センサ１Ｅを構成する部材を少なくすることができるので、製造工程等の削減に寄与することができる。また、フレーム部及び弾性スペーサが設けられてないことから、その分、生体センサ１Ｅの厚み方向における寸法を小さくすることができ、人体Ｈに貼り付けられた生体センサ１Ｅを目立ちにくくすることができる。なお、第５実施形態に係る生体センサ１Ｃでは、フレーム部１３が設けられていないが、フレーム部１３が設けられていてもよい。

［第６実施形態］
次に、本発明の第６実施形態について説明する。図８は、第６実施形態に係る生体センサ１Ｆの断面図である。図８に示すように、第６実施形態に係る生体センサ１Ｆは、第１実施形態におけるフレーム部１３及び弾性スペーサ１４が設けられていない点において上記第１実施形態と異なる。また、ある程度の弾性を有するエレクトレットセンサ２２が設けられている点、及び弾性フィルム１１に代えて塑性フィルム２３を有する点において、上記第１実施形態と異なる。その他の点については、上記第１実施形態と共通である。

第６実施形態に係る生体センサ１Ｆでは、塑性フィルム２３の第１面２３Ａの平面方向における中央部分にエレクトレットセンサ２２が設けられ、その外周に粘着部１２が設けられている。また、粘着部１２を人体Ｈに粘着させることにより、塑性フィルム２３は塑性変形するが、塑性フィルム２３を人体Ｈに押し付ける際に、エレクトレットセンサ２２が、収縮変形し、塑性フィルム２３を付勢する方向に対する弾性力の反力によって、人体Ｈに押し付けられる。

第６実施形態に係る生体センサ１Ｆは、塑性フィルム２３を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第６実施形態に係る生体センサ１Ｆは、ある程度の弾性を有するエレクトレットセンサ２２が塑性フィルム２３によって人体Ｈに押し付けられている。このため、エレクトレットセンサ２２自体の弾性を利用してエレクトレットセンサ２２を人体Ｈに押し付けることができるので、弾性フィルムを用いることなくエレクトレットセンサ２２を人体Ｈに押し付けることができる。したがって、エレクトレットセンサ２２を覆うフィルムとして用いることができるフィルム材料の種類を増やすことができる。また、フレーム部材や弾性スペーサが設けられておらず、生体センサ１Ｆを構成する部材を少なくすることができるので、製造工程等の削減に寄与することができる。また、フレーム部及び弾性スペーサが設けられてないことから、その分、生体センサ１Ｆが小さくなり、人体Ｈに貼り付けられた生体センサ１Ｆが目立ちやすくならないようにすることができる。なお、第６実施形態に係る生体センサ１Ｆでは、フレーム部１３及び弾性スペーサ１４が設けられていないが、フレーム部１３及び弾性スペーサ１４のいずれか一方または両方が設けられていてもよい。

［第７実施形態］
次に、本発明の第７実施形態について説明する。図９（Ａ）は、第７実施形態に係る生体センサ１Ｆの断面図、図９（Ｂ）は、第７実施形態に係る弾性加工フィルム２４の平面図である。図８に示すように、第７実施形態に係る生体センサ１Ｇは、第１実施形態における弾性フィルム１１に代えて、弾性加工フィルム２４が設けられている点において上記第１実施形態と異なる。その他の点については、上記第１実施形態と共通である。

図９（Ａ）に示すように、第７実施形態に係る生体センサ１Ｇでは、弾性加工フィルム２４によってエレクトレットセンサ１０が人体Ｈに押し付けられている。弾性加工フィルム２４では、図９（Ｂ）に示すように、弾性加工フィルム２４の平面方向においてエレクトレットセンサ１０が設けられる領域の外周側に切欠き部２４Ａが形成されている。切欠き部２４Ａは、弾性加工フィルム２４の中心点を中心とした複数の円形に沿ってそれぞれ断続的に複数形成されている。

第７実施形態に係る生体センサ１Ｇは、上記第１実施形態と同様、弾性フィルム１１を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第７実施形態に係る生体センサ１Ｇにおいては、弾性加工フィルム２４の中央部分に複数の切欠き部２４Ａが設けられている。複数の切欠き部２４Ａが設けられていることにより、エレクトレットセンサ１０に付加される弾性加工フィルム２４の弾性力に基づく荷重の大きさを調整することができる。なお、切欠き部２４Ａの切り欠き（破断）を減らすほどエレクトレットセンサ１０に付加される荷重を大きくすることができ、切欠き部２４Ａの切り欠き（破断）が多くなるほどエレクトレットセンサ１０に付加される荷重を小さくすることができる。

弾性加工フィルム２４の平面方向における中央部分には、切欠き部２４Ａを設ける加工以外の加工が行われていてもよい。例えば、図９（Ｃ）に示すように、弾性加工フィルム２４の中央部分がメッシュ部２４Ｂとなるようにメッシュ加工が行われていてもよいし、図９（Ｄ）に示すように、弾性加工フィルム２４の中央部分がらせん状に切り込みが入れられた（破断された）螺旋部２４Ｃとなる加工が行われていてもよい。

［第８実施形態］
次に、本発明の第８実施形態について説明する。図１０は、第８実施形態に係る生体センサの断面図である。図１０に示すように、第８実施形態に係る生体センサ１Ｈは、第１実施形態におけるフレーム部１３に代えて、慣性キャップ２６が設けられている点で第１実施形態と異なる。その他の点は、上記第１実施形態と共通である。

慣性キャップ２６の断面形状は、慣性キャップ２６の平面方向における周縁部において、中央部よりも厚みの寸法が大きくなるように形成された脚部２６Ａが設けられており、中央部は天板部２６Ｂとして構成されている。慣性キャップ２６の脚部２６Ａが、第１実施形態におけるフレーム部１３として機能する。また、脚部２６Ａ及び天板部２６Ｂに囲まれた中央下位置（内部側の領域）に、下方が開口してエレクトレットセンサ１０が収容される収容部２６Ｃが設けられている。慣性キャップ２６は、例えば金属製であり、ある程度の重みを有しており、エレクトレットセンサ１０を囲んで設けられている。

弾性フィルム１１は、脚部２６Ａの下面（人体Ｈ側）に貼り付けられている。脚部２６Ａは、弾性フィルム１１の第１面１１Ａにおける粘着部１２が設けられた位置に対応する第２面１１Ｂに貼り付けられている。

第８実施形態に係る生体センサ１Ｈは、上記第１実施形態と同様、弾性フィルム１１を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第８実施形態に係る生体センサ１Ｈでは、弾性フィルム１１が人体Ｈに貼り付けられたときに、エレクトレットセンサ１０が慣性キャップ２６と人体Ｈで囲まれた閉空間に収容されている。さらにいうと、慣性キャップ２６は、ある程度の重さを有していることにより、周囲から音が到来しても、慣性キャップ２６の重みにより、音の振動がエレクトレットセンサ１０に伝達せずに遮音することができる。したがって、生体センサ１Ｈにおける周囲音（外部環境の振動）がエレクトレットセンサ１０に伝達しないように遮断することができるので、エレクトレットセンサ１０の検出精度を高めることができる。

［第９実施形態］
次に、本発明の第９実施形態について説明する。図１１（Ａ）は、第９実施形態の生体センサの生体への貼り付け前の断面図、図１１（Ｂ）は、貼り付け後の断面図、図１１（Ｃ）は、図１１（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。図１１（Ａ）に示すように、第９実施形態に係る生体センサ１Ｉは、図１０に示す第７実施形態に係る弾性フィルム１１に代えて、弾性リングスペーサ２７が設けられている。また、エレクトレットセンサ１０と弾性リングスペーサ２７との間に剛性プレート２８が介在されており、慣性キャップ２６における脚部２６Ａの底面には、粘着部１２が設けられている。その他の点については、上記第８実施形態と共通である。

図１１（Ａ）に示す弾性リングスペーサ２７は、例えば、弾性スペーサ１４と同様に、ゲル状の材料にて構成されている。弾性リングスペーサ２７は、慣性キャップ２６における脚部２６Ａとの間が離間して設けられている。このため、弾性リングスペーサ２７における外側部に空間が形成されている。また、弾性リングスペーサ２７は、中空円筒形状をなしており、図１１（Ｃ）に示すように、平断面が円環形状をなしている。このため、弾性リングスペーサ２７における内側部にも空間が形成されている。

第９実施形態に係る生体センサ１Ｉを人体Ｈに取り付ける際には、図１１（Ａ）に示す状態から慣性キャップ２６を人体Ｈに向けて相対的に移動させ、図１１（Ｂ）に示すように、慣性キャップ２６における脚部２６Ａの底面に設けられた粘着部１２を人体Ｈに粘着させる。このとき、慣性キャップ２６の相対的な移動により、慣性キャップ２６の天板部２６Ｂによって弾性リングスペーサ２７が押し潰される。弾性リングスペーサ２７が押し潰されると、その弾性力が慣性キャップ２６に働く。慣性キャップ２６は、脚部２６Ａにおいて人体Ｈに粘着されているので、慣性キャップ２６に働いた弾性力の反力が荷重となって、剛性プレート２８を介して、エレクトレットセンサ１０に付加され、エレクトレットセンサ１０が人体Ｈに押し付けられる。

第９実施形態に係る生体センサ１Ｉは、上記第１実施形態と同様、慣性キャップ２６を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第９実施形態に係る生体センサ１Ｉでは、弾性リングスペーサ２７によってエレクトレットセンサ１０に荷重を付加している。このため、弾性フィルムを用いることなく、エレクトレットセンサ１０に対して荷重を付加することができる。特に、弾性スペーサ１４を設ける場合には、弾性スペーサ１４と弾性リングスペーサ２７とを共通の材料で設けることができるので、部材の多様化を抑制することができる。

また、弾性リングスペーサ２７は、慣性キャップ２６によって押し潰されるが、弾性リングスペーサ２７の外側及び内側には空間が形成されている。この空間が弾性リングスペーサ２７の変形を許容するスペースとなるので、弾性リングスペーサ２７が変形する際に、弾性リングスペーサ２７が逃げる領域を広く確保することができる。さらには、弾性リングスペーサ２７は、外側と内側の双方に向けて均一に変形できる領域を確保することができる。なお、弾性リングスペーサ２７の形状は、どのような形状でもよく、例えば、断面が円環形状以外の形状でもよい。あるいは、棒状の部材を離間して並列させるようにしてもよい。また、弾性リングスペーサ２７は、剛性プレート２８の一部に押し付けられているが、剛性プレート２８が設けられていることにより、エレクトレットセンサ１０に付加される荷重をエレクトレットセンサ１０の面方向に均一にすることができる。

［第１０実施形態］
次に、本発明の第１０実施形態について説明する。図１２（Ａ）は、第１０実施形態の生体センサの生体への貼り付け前の断面図、図１２（Ｂ）は、貼り付け後の断面図である。図１２（Ａ）に示すように、第１０実施形態に係る生体センサ１Ｊは、第１実施形態における弾性フィルム１１に代えて、片持ち梁２９が設けられている点で第１実施形態と異なる。また、フレーム部１３の底面には、粘着部１２が設けられている。その他の点については、上記第１実施形態と共通である。

図１２（Ａ）に示すように、第１０実施形態に係る生体センサ１Ｊにおける片持ち梁２９は、板バネ部２９Ａ及び押え部２９Ｂを備えている。板バネ部２９Ａは、フレーム部１３に固定されており、フレーム部１３に固定されている部分よりも先端部側が屈曲している。板バネ部２９Ａの先端部に押え部２９Ｂが取り付けられている。

第１０実施形態に係る生体センサ１Ｊを人体Ｈに取り付ける際には、図１２（Ａ）に示す状態からフレーム部１３を人体Ｈに向けて相対的に移動させ、図１２（Ｂ）に示すように、フレーム部１３の底面に設けられた粘着部１２を人体Ｈに粘着させる。このとき、フレーム部１３の相対的な移動により、エレクトレットセンサ１０の上に設けられた剛性プレート２８に押え部２９Ｂが当接し、片持ち梁２９の板バネ部２９Ａが屈曲した状態から直線状に変形する。片持ち梁２９の板バネ部２９Ａが変形することにより、板バネ部２９Ａの先端に設けられた押え部２９Ｂから下方に向けて付勢力が発生し、この付勢力による荷重が剛性プレート２８を介してエレクトレットセンサ１０に付加されてエレクトレットセンサ１０が人体Ｈに押し付けられる。

第１０実施形態に係る生体センサ１Ｊは、上記第１実施形態と同様、フレーム部１３を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第１０実施形態に係る生体センサ１Ｊでは、片持ち梁２９の板バネ部２９Ａによってエレクトレットセンサ１０に荷重を付加している。このため、弾性フィルムを用いることなく、エレクトレットセンサ１０に対して荷重を付加することができる。また、片持ち梁２９の押え部２９Ｂは、剛性プレート２８の一点に押し付けられているが、剛性プレート２８が設けられていることにより、エレクトレットセンサ１０に付加される荷重をエレクトレットセンサ１０の面方向に均一にすることができる。

［第１１実施形態］
次に、本発明の第１１実施形態について説明する。図１３（Ａ）は、第１１実施形態の生体センサの生体への貼り付け前の断面図、図１３（Ｂ）は、貼り付け後の断面図である。図１３（Ａ）に示すように、第１１実施形態に係る生体センサ１Ｋは、第１実施形態における弾性フィルム１１に代えて、スプリング部３０及びフレーム部１３の間におけるスプリング部３０の上方に設けられた天板部３１が設けられている点で第１実施形態と異なる。その他の点については、上記第１実施形態と共通である。

図１３（Ａ）に示すように、第１１実施形態に係る生体センサ１Ｋにおけるスプリング部３０は、例えばらせん状の板バネであり、図１３（Ｂ）に示すように、収縮されることにより、拡張する方向に付勢する。スプリング部３０の上端部は天板部３１の底面に当接され、スプリング部３０の下端部は剛性プレート２８の上面に当接している。

第１１実施形態に係る生体センサ１Ｋを人体Ｈに取り付ける際には、図１３（Ａ）に示す状態からフレーム部１３及び天板部３１を人体Ｈに向けて相対的に移動させ、図１３（Ｂ）に示すように、フレーム部１３の底面に設けられた粘着部１２を人体Ｈに粘着させる。このとき、フレーム部１３の相対的な移動により、スプリング部３０が天板部３１及び剛性プレート２８に挟まれて収縮する。スプリング部３０が収縮することにより、スプリング部３０が拡張する方向、すなわち上下方向に付勢力が発生し、この付勢力による荷重が剛性プレート２８を介してエレクトレットセンサ１０に付加されてエレクトレットセンサ１０が人体Ｈに押し付けられる。

第１１実施形態に係る生体センサ１Ｋは、上記第１実施形態と同様、フレーム部１３を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第１１実施形態に係る生体センサ１Ｋでは、スプリング部３０によってエレクトレットセンサ１０に荷重を付加している。このため、弾性フィルムを用いることなく、エレクトレットセンサ１０に対して荷重を付加することができる。また、スプリング部３０は、剛性プレート２８の一点に押し付けられているが、剛性プレート２８が設けられていることにより、エレクトレットセンサ１０に付加される荷重をエレクトレットセンサ１０の面方向に均一にすることができる。

［第１２実施形態］
次に、本発明の第１２実施形態について説明する。図１４（Ａ）は、第１２実施形態の生体センサの生体への貼り付け前の断面図、（Ｂ）は、貼り付け後の断面図である。図１４（Ａ）に示すように、第１２実施形態に係る生体センサ１Ｌは、図１１に示す第９実施形態における弾性リングスペーサ２７に代えて、エアバッグ部材３２が設けられている点で第９実施形態と異なる。その他の点については、上記第９実施形態と共通である。

図１４（Ａ）に示すエアバッグ部材３２は、弾性膜３２Ａを備えており、弾性膜３２Ａ内にエアが密封されて構成されている。エアバッグ部材３２は、荷重を受けることによって弾性膜３２Ａ内のエアが圧縮され、外方に向けた押圧力を発生する。エアバッグ部材３２は、慣性キャップ２６における天板部２６Ｂ及び剛性プレート２８にそれぞれ当接している。

第１２実施形態に係る生体センサ１Ｌは、上記第１実施形態と同様、慣性キャップ２６を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第１２実施形態に係る生体センサ１Ｌでは、エアバッグ部材３２によってエレクトレットセンサ１０に荷重を付加している。このため、弾性フィルムを用いることなく、エレクトレットセンサ１０に対して荷重を付加することができる。また、エアバッグ部材３２では、エアによって荷重を発生するものであるため、軽量である。したがって、生体センサ１Ｌの全体についての軽量化に寄与することができる。

［第１３実施形態］
次に、本発明の第１３実施形態について説明する。図１５（Ａ）は、第１３実施形態の生体センサの生体への貼り付け前の断面図、図１５（Ｂ）は、貼り付け後の断面図である。図１５（Ａ）に示すように、第１３実施形態に係る生体センサ１Ｍは、図１１に示す第１３実施形態における慣性キャップ２６及び弾性リングスペーサ２７に代えて、密閉キャップ３３及び弾性密閉フィルム３４を備えている点で第９実施形態と異なる。また、剛性プレート２８が設けられていない点で第９実施形態と異なるが、設けられていてもよい。その他の点については、上記第９実施形態と共通である。

なお、密閉キャップ３３は、第９実施形態における慣性キャップ２６と同様の構成を有している。また、弾性密閉フィルム３４は、非通気性を有する弾性のフィルムであり、密閉キャップ３３の中央に形成された空間の開口を閉鎖している。密閉キャップ３３における中央の空間は、開口部が弾性密閉フィルム３４で閉鎖されることによって密閉され、空間に存するエアが空気バネ３５を構成する。密閉キャップ３３における脚部３３Ａの底面に弾性密閉フィルム３４が密着状態で粘着され、弾性密閉フィルム３４における密閉キャップ３３の脚部３３Ａが粘着された面の裏面には、粘着部１２が設けられている。

第１３実施形態に係る生体センサ１Ｍを人体Ｈに取り付ける際には、図１５（Ａ）に示す状態から密閉キャップ３３を人体Ｈに向けて相対的に移動させ、図１５（Ｂ）に示すように、密閉キャップ３３における脚部３３Ａの底面に設けられた粘着部１２を人体Ｈに粘着させる。このとき、密閉キャップ３３の相対的な移動により、密閉キャップ３３に粘着された弾性密閉フィルム３４がエレクトレットセンサ１０によって密閉キャップ３３における中央の空間に押し込まれる。弾性密閉フィルム３４が密閉キャップ３３における中央の空間に押し込まれると、この空間の容積が減少し、空間に存するエアが圧縮され、空気バネ３５が形成される。空気バネ３５は、エレクトレットセンサ１０の方向に付勢力を発生しこの付勢力が荷重となってエレクトレットセンサ１０に付加され、エレクトレットセンサ１０が人体Ｈに押し付けられる。

第１３実施形態に係る生体センサ１Ｍは、弾性密閉フィルム３４を人体Ｈに粘着させた後、人の力や固定器具等を用いることなく、生体に押し付ける状態を維持することができる。また、常時や長時間のモニター、あるいは複数個所の同時検出にも好適に用いることができるといった作用効果を奏する。

また、第１３実施形態に係る生体センサ１Ｍでは、密閉キャップ３３の中央の空間に形成された空気バネ３５によってエレクトレットセンサ１０に荷重を付加している。このため、弾性フィルムを用いることなく、エレクトレットセンサ１０に対して荷重を付加することができる。また、空気バネ３５を形成するために設けられる弾性密閉フィルム３４は、空気バネ３５とともにエレクトレットセンサ１０に荷重を付与している。このため、弾性密閉フィルム３４として小さな弾性力のフィルムを用いたとしても、十分な荷重をエレクトレットセンサ１０に付与することができる。

［第１４実施形態］
上記第１〜第１３実施形態に係る生体センサ１Ａ〜１Ｍは、人体Ｈにおける所望の位置に取り付けて使用される。生体センサ１Ａ〜１Ｍを取り付ける位置は、任意の方法で定めることができるが、例えば以下の方法で定めることができる。例えば、生体センサ１Ａ〜１Ｍを心臓の弁の位置に対応させて装着する場合には、Ｔシャツ等の上半身に着用する衣服の内側において、心臓の弁に対応する場所に生体センサ１Ａ〜１Ｍを取り付けて置いてもよい。このとき、人体Ｈの大きさに合わせた衣服とすることで、体の大きさに応じた心臓の弁の位置にセンサを取付けることができる。なお、心臓には、肺動脈弁、大動脈弁、三尖弁、僧房弁の４つの弁があるので、いずれか１つの弁に対応する位置にセンサを設けてもよいし、これらの弁のうち、複数の弁に設けてもよい。

また、生体センサ１Ａ等は、粘着部１２によって人体Ｈに取り付けられているが、粘着部１２による粘着を補強する固定具などを用いてもよい。例えば、生体センサ１Ａ等を胴部に取付ける場合、胴部の周方向にバンドを取付け、このバンドにて生体センサ１Ａ等を押さえるようにしてもよい。この場合、生体センサ１Ａ等は人体Ｈに対して粘着力によって取付けられているため、粘着せずにバンドのみで取付ける場合に比べて締め付け力を低減させることができるため、人体に対する負担は従来に比べて低減することができる。また、粘着部１２の粘着力のみで生体センサ１Ａ等を人体Ｈに固定した状態では、例えば、汗等の影響で粘着部１２の粘着性が低下し、人体Ｈから剥がれてしまう可能性がある。この点、このような固定具を用いることにより、生体センサ１Ａ等の人体Ｈからの脱落を防止することができる。

また、例えばスマートフォンなどの情報端末に生体センサの使用者自らが自身の体を撮影する自撮モードを設け、自身の上半身を撮影しておいてもよい。この場合、情報端末には、位置決め等のアプリをインストールしておき、自撮した際に、ユーザの体の輪郭を抽出し、抽出された輪郭を元に、取付け位置（心臓の弁の位置）を示すマークを、自分の体の画像に重ねるように合成して表示するようにしてもよい。このようなマークを表示することにより、使用者は、自撮しつつ、マークを手がかりにしてセンサを装着することができる。自撮モードであるため、鏡を見ているような感覚でセンサを装着することができる。この場合、例えば入浴等の際に使用者が装着していた生体センサ１Ａ等を取り外した後、再び生体センサ１Ａ等を装着するときに、容易にかつ適切な位置に装着することができる。

以上、本発明の実施形態について、図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。

例えば、上記の各実施形態では、生体センサ１Ａ等を設ける部位は、心臓が設けられた位置の表面側の皮膚以外の部位であっても、生体の振動を検出する対象の部位であればいずれの部位に取り付けられてもよく、例えば、人体の頭部、手首、腕部、足首、脚部等の部位としてもよい。また、生体センサ１Ａ等は、心臓が設けられた位置の表面側の皮膚に１つのみ設けているが、生体センサ１Ａを複数本取り付けて使用してもよい。また、上記の各実施形態において、人体Ｈの振動を検出するセンサは、エレクトレットセンサ１０であるが、他のセンサでもよく、例えば、ピエゾ等の振動検出センサなどでもよいし、他の圧力センサなどでもよい。

また、上記の第１実施形態、第２実施形態等では、弾性フィルム１１がフレーム部１３の下方位置まで延在しているが、他の態様としてもよい。例えば、弾性フィルム１１は、フレーム部１３の下端部にまで届いておらず、弾性フィルム１１がフレーム部１３の内側の側面で取り付けられているようにしてもよい。同様に、第１３実施形態等では、弾性密閉フィルム３４が密閉キャップ３３の下方位置まで延在しているが、他の態様としてもよく、例えば、弾性密閉フィルム３４は、密閉キャップ３３の下端部にまで届いておらず、弾性密閉フィルム３４が密閉キャップ３３の内側の側面で取り付けられているようにしてもよい。

１Ａ〜１Ｍ…生体センサ、１０、２２…エレクトレットセンサ、１１…弾性フィルム、１１Ａ…第１面、１１Ｂ…第２面、１２…粘着部、１３…フレーム部、１４…弾性スペーサ、２１…慣性プレート、２３…塑性フィルム、２４…弾性加工フィルム、２４Ａ…切欠き部、２４Ｂ…メッシュ部、２４Ｃ…螺旋部、２６…慣性キャップ、２６Ｃ…収容部、２７…弾性リングスペーサ、２８…剛性プレート、２９…片持ち梁、２９Ａ…板バネ部、２９Ｂ…押え部、３０…スプリング部、３１…天板部、３２…エアバッグ部材、３２Ａ…弾性膜、３３…密閉キャップ、３３Ａ…脚部、３４…弾性密閉フィルム、３５…空気バネ、

Claims

対象物の振動を検出するセンサ部と、
前記対象物に粘着可能な粘着部と、
前記粘着部によって前記対象物に粘着され、前記センサ部を前記対象物に対して押し付ける弾性部と
を有する生体センサ。
前記弾性部と前記センサ部との間に、プレート部が設けられている請求項１に記載の生体センサ。
前記弾性部は、前記対象物に粘着されたフレーム部に取り付けられている請求項１または２に記載の生体センサ。
前記フレーム部に取り付けられ、前記センサ部を前記対象物に押し付ける板バネを備える請求項３に記載の生体センサ。
前記弾性部における前記センサ部を前記対象物に対して押し付ける力を調整する弾性力調整部が設けられている請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の生体センサ。
前記対象物から前記センサ部へ伝達される振動の減衰を抑制する弾性スペーサが前記センサ部と前記対象物との間に設けられている請求項１〜５のうちのいずれか１項に記載の生体センサ。
前記弾性部は、前記センサ部を覆うキャップ部を備える請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載の生体センサ。
前記キャップ部は、前記センサ部に対する周囲音を遮断する請求項７に記載の生体センサ。
前記キャップ部は、前記粘着部によって前記対象物に粘着されており、
前記キャップ部と前記センサ部との間にスプリングが介在されている請求項７または８に記載の生体センサ。
前記キャップ部は、前記粘着部によって前記対象物に粘着されており、
前記キャップ部と前記センサ部との間にエアバッグが介在されている請求項７または８に記載の生体センサ。
前記弾性部は、前記キャップ部における前記センサ部を収容する空間に形成された空気バネである請求項７または８に記載の生体センサ。
対象物の振動を検出するセンサ部と、
表裏に配置される第１面及び第２面を備え、前記第１面側に前記センサ部が設けられる弾性フィルムと、
前記第１面側に設けられ、平面視で前記センサ部の周囲で前記対象物に前記弾性フィルムを粘着させる粘着部と、
前記弾性フィルムの前記第２面のうち、前記粘着部に対応する領域を含むように設けられ、前記弾性フィルムが前記センサ部を前記対象物側に押し付けさせる弾性力を発する状態で前記弾性フィルムを保持するフレーム部と
を有する生体センサ。
前記フレーム部の厚さ方向の寸法は、前記センサ部の厚さ方向の寸法及び前記弾性フィルムの厚さ方向の寸法の和よりも長い請求項１２に記載の生体センサ。
前記フレーム部は、前記センサ部を覆うキャップ部に設けられている請求項１２または１３に記載の生体センサ。
前記センサ部の厚さ方向の寸法は、前記粘着部の厚さ方向の寸法よりも大きい請求項１〜１４のうちのいずれか１項に記載の生体センサ。