JP2019201804A - 生体情報検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ノイズに起因する信号を低減しつつ、生体情報の検出感度を向上できる生体情報検出装置を提供する。【解決手段】基板２０の一面２０ａに、第１圧電素子４１を有する第１センサ部４０と、第２圧電素子５１を有する第２センサ部５０とを配置する。また、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、印加される圧力の印加方向が同じである際に第１センサ信号および第２センサ信号が同じ極性となり、印加される圧力の印加方向が反対である際に第１センサ信号および第２センサ信号が反対の極性となる状態で配置する。【選択図】図１

Description

本発明は、生体が接触する接触部材に配置され、当該生体の生体情報を検出する生体情報検出装置に関するものである。

従来より、この種の生体情報検出装置として、次のものが提案されている（例えば、特許文献１参照）。すなわち、この生体情報検出装置は、第１圧電素子を搭載する第１基板と、第２圧電素子を搭載する第２基板とを有し、第１基板には、生体と接触して生体情報が印加される剛体が備えられている。また、第１基板と第２基板との間には、生体情報を減衰させる硬度を有する材料で構成された緩衝部材が配置されている。

このような生体情報検出装置では、第１圧電素子には、剛体および第１基板を介して生体の脈拍または心拍等の生体情報が印加されると共に、第１基板を介して生体の振動に伴うノイズが印加される。また、第２圧電素子には、第１基板と第２基板との間に緩衝部材が配置されているため、剛体に印加された生体情報が第２基板に印加され難く、ノイズが主に印加される。このため、第１圧電素子は、生体情報およびノイズに応じた信号を出力し、第２圧電素子は、ノイズに応じた信号を出力する。したがって、第１圧電素子から出力される信号と第２圧電素子から出力される信号との差を演算することにより、ノイズに起因する信号が低減される。

特開２０１６−１２９６３５号公報

しかしながら、上記のような生体情報検出装置では、第２センサに生体情報が印加され難いため、生体情報検出装置での生体情報の増幅が困難であり、生体情報の検出感度が低くなり易い。

本発明は上記点に鑑み、ノイズに起因する信号を低減しつつ、生体情報の検出感度を向上できる生体情報検出装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するための請求項１では、生体が接触する接触部材（２）の内部に配置され、生体の生体情報を検出する生体情報検出装置であって、一面（２０ａ）および一面と反対側の他面（２０ｂ）を有し、他面が搭載部材（１０）と対向する状態で搭載部材に搭載される基板（２０）と、基板の一面側に配置され、圧力が印加されると、圧力の大きさおよび圧力の印加方向に応じた第１センサ信号を出力する第１圧電素子（４１）を有する第１センサ部（４０）と、基板の一面側に配置され、圧力が印加されると、圧力の大きさおよび圧力の印加方向に応じた第２センサ信号を出力する第２圧電素子（５１）を有する第２センサ部（５０）と、第１センサ信号および第２センサ信号が入力され、第１センサ信号と第２センサ信号との差に基づいた検出信号を出力する信号処理回路（３０）と、を備えている。そして、基板における一面のうちの第２圧電素子が配置される部分に沿って延びる面を基準面（１１）とし、第１センサ部の第１圧電素子における基板側と反対側の面を第１圧電素子の一面（４１ａ）とし、第２センサ部の第２圧電素子における基板側と反対側の面を第２圧電素子の一面（５１ａ）とすると、基準面と第１圧電素子の一面との間隔が基準面と第２圧電素子の一面との間隔より広くされており、第１圧電素子および第２圧電素子は、印加される圧力の印加方向が同じである際に第１センサ信号および第２センサ信号が同じ極性となり、印加される圧力の印加方向が反対である際に第１センサ信号および第２センサ信号が反対の極性となる状態で配置されている。

これによれば、生体情報検出装置は、生体が接触部材に接触した際に印加される圧力が第１センサ部、基板、第２センサ部の順に伝搬される状態で接触部材の内部に配置されると、第１センサ信号と第２センサ信号との極性が反対となる。したがって、第１センサ信号と第２センサ信号との差に基づいた検出信号とすることにより、生体信号を増幅することができる。このため、感度の向上を図ることができる。

また、第１センサ部および第２センサ部は、共通の基板に搭載されているため、ノイズに起因する圧力が同じ方向から印加される。このため、第１センサ信号と第２センサ信号との差に基づいた検出信号とすることにより、ノイズに起因する信号を低減できる。

なお、各構成要素等に付された括弧付きの参照符号は、その構成要素等と後述する実施形態に記載の具体的な構成要素等との対応関係の一例を示すものである。

第１実施形態における生体情報検出装置の構成を示す断面図である。 図１に示す第１圧電素子および第２圧電素子の電気的な接続を示す回路図である。 図１に示す生体情報検出装置を車両用シートに配置した適用例を示す斜視模式図である。 図１に示す生体情報検出装置を車両シートに配置した適用例を示す断面模式図である。 生体圧力が生体情報検出装置に印加された状態を示す模式図である。 図１の弾性部材と異なる材料を用いて構成された弾性部材を有する第１センサ部に生体圧力が印加された際の模式図である。 図１に示す第１センサ部に生体圧力が印加された際の模式図である。 振動を印加していない状態での第１センサ信号、第２センサ信号、および検出信号を示す図である。 振動を印加した状態での第１センサ信号を示す図である。 振動を印加した状態での第２センサ信号を示す図である。 図８Ａの第１センサ信号と図８Ｂの第２センサ信号とを重ねた図である。 図８Ａの第１センサ信号と図８Ｂの第２センサ信号との差を演算した検出信号を示す図である。 図８Ａに示す第１センサ信号を周波数変換した図である。 図８Ｂに示す第２センサ信号を周波数変換した図である。 図８Ｃに示す第１センサ信号および第２センサ信号を周波数変換した図である。 図８Ｄに示す検出信号を周波数変換した図である。 第２実施形態における生体情報検出装置の構成を示す断面図である。 他の実施形態における生体情報検出装置の構成を示す断面図である。

以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。

（第１実施形態）
第１実施形態について図面を参照しつつ説明する。なお、本実施形態の生体情報検出装置は、生体の心拍や脈拍等の生体情報を検出するのに利用されると好適である。まず、本実施形態の生体情報検出装置１の構成について図１および図２を参照しつつ説明する。

本実施形態の生体情報検出装置１は、図１に示されるように、搭載部材１０を備えている。搭載部材１０は、発泡体材で構成される弾性部材とされており、本実施形態では、硬度が２６０Ｎであるウレタンフォームで構成されている。なお、本実施形態では、後述するように、生体情報検出装置１は、車両用シート２に配置され、車両用シート２に着座した生体（すなわち、乗員）の生体情報を検出するのに用いられる。このため、本実施形態の搭載部材１０は、車両用シート２に含まれるシート母材を用いて構成されている。

搭載部材１０の一面１０ａには、ポリエチレンテレフタレート（すなわち、ＰＥＴ）フィルム等の樹脂フィルムを用いて構成された基板２０が配置されている。本実施形態では、基板２０は、一面２０ａおよび一面２０ａと反対側の他面２０ｂを有し、他面２０ｂ側が搭載部材１０の一面１０ａと対向するように配置されている。そして、基板２０には、図２に示される信号処理回路３０が備えられており、信号処理回路３０には差動増幅器３１が備えられている。なお、本実施形態では、搭載部材１０の一面１０ａは、圧力が印加されていない状態では平坦な面となっている。

基板２０の一面２０ａ上には、第１センサ部４０および第２センサ部５０が搭載されている。第１センサ部４０は、第１圧電素子４１および弾性部材４２を有しており、第１圧電素子４１が弾性部材４２を介して基板２０の一面２０ａ上に配置されている。第２センサ部５０は、第２圧電素子５１を有し、第２圧電素子５１が基板２０の一面２０ａに直接配置されている。なお、各部材の間には、両面粘着テープ等で構成される図示しない接合部材が配置されている。

第１圧電素子４１は、ポリフッ化ビニル等の有機材料で構成される薄膜状の圧電フィルムを有し、当該圧電フィルムが一対の電極に挟まれて構成された一般的なものが用いられる。そして、第１圧電素子４１は、圧力が印加されると第１センサ信号を出力する。なお、本実施形態の第１圧電素子４１は、面内方向に感度を有する構成とされている。つまり、第１圧電素子４１は、基板２０側と反対側の面を一面４１ａ、基板２０側の面を他面４１ｂとすると、圧力が印加されて一面４１ａおよび他面４１ｂが圧縮または伸張した際に当該圧力に応じた第１センサ信号を出力する。

また、第１圧電素子４１は、圧縮または伸張の仕方によって出力される信号の極性が反対となる構成とされている。つまり、第１圧電素子４１は、一面４１ａが圧縮すると共に他面４１ｂが伸張するように変形した場合と、一面４１ａが伸張すると共に他面４１ｂが圧縮するように変形した場合とでは、出力される信号の極性が反対となる構成とされている。

弾性部材４２は、本実施形態では、発泡体材で構成されている。言い換えると、弾性部材４２は、多孔質部材で構成されている。また、弾性部材４２は、搭載部材１０よりも弾性率が小さい材料で構成されている。例えば、このような弾性部材４２は、硬度が１１８Ｎである発泡体材としてのウレタンフォーム等で構成されている。

第２圧電素子５１は、第１圧電素子４１と同様の構成とされている。そして、第２圧電素子５１は、基板２０側と反対側の面を一面５１ａ、基板２０側の面を他面５１ｂとすると、圧力が印加されて一面５１ａおよび他面５１ｂが圧縮または伸張した際に当該圧力に応じた第２センサ信号を出力する。また、第２圧電素子５１は、第１圧電素子４１と同様に、圧縮または伸張の仕方によって出力される信号の極性が反対となる構成とされている。

そして、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、同じ方向の圧力が印加された場合に第１センサ信号と第２センサ信号とが同じ極性となるように配置されている。つまり、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、反対方向の圧力が印加された場合に第１センサ信号と第２センサ信号とが反対の極性となるように配置されている。

また、本実施形態では、上記のように、第１圧電素子４１が弾性部材４２を介して基板２０の一面２０ａ上に配置されている。このため、基板２０の一面２０ａのうちの第２圧電素子５１と対向する部分を通る面を基準面１１とすると、基準面１１と第１圧電素子４１の一面４１ａとの間隔は、基準面１１と第２圧電素子５１の一面５１ａとの間隔より広くなる。なお、本実施形態の基準面１１は、基板２０の一面２０ａに沿った面となる。

また、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１には、それぞれ図１とは別断面において、各電極にそれぞれ配線が備えられている。そして、図２に示されるように、第１圧電素子４１は、配線を介して基板２０に備えられた差動増幅器３１における一方の入力端子に接続されている。つまり、第１圧電素子４１から出力される第１センサ信号は、差動増幅器３１における一方の入力端子に入力されるようになっている。また、第２圧電素子５１は、配線を介して基板２０に備えられた差動増幅器３１における他方の入力端子に接続されている。つまり、第２圧電素子５１から出力される第２センサ信号は、差動増幅器３１における他方の入力端子に入力されるようになっている。これにより、差動増幅器３１は、第１圧電素子４１から出力された第１センサ信号と、第２圧電素子５１から出力された第２センサ信号との差を検出信号として出力する。

以上が本実施形態における生体情報検出装置１の構成である。次に、上記生体情報検出装置１の作動について説明する。以下では、車両用シート２に生体情報検出装置１を配置し、乗員の生体情報を検出するのに適用した例について説明する。なお、本実施形態では、車両用シートが接触部材に相当する。

図３および図４に示されるように、座部３と背もたれ部４を有する車両用シート２に生体情報検出装置１を配置する場合、例えば、生体情報検出装置１は、車両用シート２の座部３の内部に配置される。つまり、生体情報検出装置１は、車両用シート２に乗員が着座した際、乗員の大腿部下方に位置するように配置される。

より詳しくは、生体情報検出装置１は、車両用シート２の外形を構成する表皮２ａと第１センサ部４０における第１圧電素子４１とが接触しつつ、表皮２ａと第２センサ部５０における第２圧電素子５１とが接触しないように配置される。つまり、生体情報検出装置１は、第２圧電素子５１が表皮２ａと離間するように配置されている。言い換えると、生体情報検出装置１は、第２圧電素子５１と表皮２ａとの間に空間が構成されるように配置されている。

なお、本実施形態では、上記のように、搭載部材１０は、シート母材としてのクッション材を用いて構成される。つまり、本実施形態の生体情報検出装置１は、一面２０ａ側に第１センサ部４０および第２センサ部５０が搭載された基板２０を車両用シート２に配置することで構成される。

そして、車両用シート２に乗員が着座すると、図４および図５に示されるように、乗員の脈拍や心拍等の生体情報に起因する圧力（以下では、生体圧力という）は、表皮２ａを通じて表皮２ａと接触する第１圧電素子４１に印加される。一方、第２圧電素子５１は、表皮２ａと離間して配置されているため、表皮２ａから生体圧力が直接印加されない。

そして、第１圧電素子４１に印加された生体圧力は、弾性部材４２、基板２０、搭載部材１０の順に伝搬され、搭載部材１０から基板２０を介して第２圧電素子５１に伝搬される。これにより、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、それぞれ生体圧力が印加され、それぞれ生体情報に応じた生体信号を含む第１センサ信号および第２センサ信号を出力する。

この場合、第１圧電素子４１には、第１圧電素子４１から基板２０側に向かう方向に生体圧力が印加される。一方、第２圧電素子５１には、基板２０側から第２圧電素子５１に向かう方向に生体圧力が印加される。つまり、第１圧電素子４１に印加される生体圧力の方向と、第２圧電素子５１に印加される生体圧力の方向とは、反対方向になる。

そして、第１圧電素子４１は、一面４１ａが圧縮すると共に他面４１ｂが伸張するように変形する。第２圧電素子５１は、一面５１ａが伸張すると共に他面５１ｂが圧縮するように変形する。つまり、第１圧電素子４１と第２圧電素子５１とは、変形の仕方が反対となる。このため、第１圧電素子４１から出力される生体信号と第２圧電素子５１から出力される生体信号とは、極性が反対となる。

また、生体情報検出装置１は、車両用シート２が搭載される車両の振動、乗員の筋収縮による体表面の微細運動、および乗員が体勢を変化させたり大腿部を揺らしたり等した際に発生する振動も印加される。この場合、これらの動きに伴う振動は、生体情報と比較すると極めて大きな振動となり、このような大きな振動の場合には座部３の全体が振動する。つまり、生体情報検出装置１の全体が振動し、搭載部材１０の全体が振動する。

このため、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、基板２０から振動に起因する圧力（以下では、ノイズ圧力という）が印加され、ノイズ圧力に応じたノイズ信号も出力する。つまり、第１圧電素子４１は、第１センサ信号として、生体圧力に応じた生体信号と、ノイズ圧力に応じたノイズ信号を出力する。同様に、第２圧電素子５１は、第２センサ信号として、生体圧力に応じた生体信号と、ノイズ圧力に応じたノイズ信号を出力する。なお、第１圧電素子４１には、基板２０から第１圧電素子４１に向かう方向にノイズ圧力が印加され、第２圧電素子５１には、基板２０から第２圧電素子５１に向かう方向にノイズ圧力が印加される。このため、第１センサ信号に含まれるノイズ信号と、第２センサ信号に含まれるノイズ信号とは、極性が同じとなる。

そして、差動増幅器３１は、第１センサ信号と第２センサ信号との差を検出信号として出力する。このため、第１センサ信号に含まれる生体信号と第２センサ信号に含まれる生体信号とは、極性が反対であるため、差が演算されると増幅した信号となる。一方、第１センサ信号に含まれるノイズ信号と第２センサ信号に含まれるノイズ信号とは、極性が同じとなるため、差が演算されると低減される。したがって、本実施形態では、ノイズ信号を低減しつつ、生体信号を増幅した信号を得ることができる。

また、本実施形態では、弾性部材４２が発泡体材で構成されているため、感度の向上を図ることができる。ここで、第１圧電素子４１に第１圧電素子４１から基板２０に向かう方向に生体圧力が印加された際の状態について、弾性部材４２が発泡体材で構成されている場合と、他の部材で構成されている場合とを比較して説明する。

まず、図６Ａを参照し、弾性部材Ｊ４２が上記弾性部材Ｊ４２と異なる材料、例えば、発泡体材ではないウレタンゴムで構成されている場合について説明する。このような弾性部材Ｊ４２を用いた場合、第１圧電素子４１に生体圧力が印加されると、図６Ａ中の点線で示されるように、弾性部材Ｊ４２は、第１圧電素子４１側の面が全体的に下方に変位すると共に、側面が外側に膨らむように変形する。この際、第１圧電素子４１は、弾性部材Ｊ４２が全体的に下方に変位するため、弾性部材Ｊ４２の変位に伴って下方に変位するものの、弾性部材Ｊ４２の変位に起因する変形が少ない。このため、第１圧電素子４１は、第１圧電素子４１自体に印加された生体圧力に応じた信号を出力する。

これに対し、図６Ｂに示されるように、弾性部材４２を発泡体材であるウレタンフォーム等で構成した場合、第１圧電素子４１に生体圧力が印加されると、図６Ｂ中の点線で示されるように、弾性部材４２は、第１圧電素子４１側の面の中央部が内部に収縮するように変形する。そして、第１圧電素子４１は、弾性部材４２に固定されているため、弾性部材４２の変形に伴っても変形する。つまり、第１圧電素子４１は、他面４１ｂの中央部が弾性部材４２の中央部に引っ張られるように変形する。このため、第１圧電素子４１は、第１圧電素子４１自体に印加された生体圧力、および弾性部材４２の変形に応じた信号を出力する。すなわち、弾性部材４２は、生体情報を増幅する増幅器としての機能も有しているといえる。したがって、このような弾性部材４２を用いることにより、感度の向上を図ることができる。

また、本実施形態では、弾性部材４２は、搭載部材１０よりも弾性率が小さくされている。このため、表皮２ａから第１圧電素子４１に生体圧力が印加された場合、弾性部材４２の方が搭載部材１０より変形し易くなる。したがって、弾性部材４２が搭載部材１０より弾性率が大きくされている場合と比較して、上記のように、第１圧電素子４１が変形し易くなり、感度の向上を図ることができる。

ここで、本発明者らは、本実施形態の生体情報検出装置１を振動加振機能を備えたドライビングシミュレータの車両用シート２に配置して検討を行い、図７、図８Ａ〜図８Ｄ、図９Ａ〜図９Ｄに示す測定結果を得た。なお、図７は、車両用シート２に乗員が着座した状態で振動（すなわち、ノイズ圧力）を印加していない場合の測定結果を示す図である。図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、および図９Ｂは、車両用シート２に乗員が着座した状態で１．５Ｈｚの周波数を有する振動を印加した場合の測定結果を示す図である。

まず、図７に示されるように、振動を印加していない場合には、第１センサ信号と第２センサ信号との極性が反対となっていることが確認される。そして、検出信号は、第１センサ信号および第２センサ信号よりも振幅が大きくなっており、増幅されていることが確認される。この例では、検出信号は、第１センサ信号に対して約１．８倍の振幅を有する信号となっていることが確認される。

また、図８Ａ、図８Ｂ、図９Ａ、および図９に示されるように、振動を印加した状態においても、第１圧電素子４１から第１センサ信号が出力され、第２圧電素子５１から第２センサ信号が出力されていることが確認される。図８Ｃおよび図９Ｃに示されるように、第１センサ信号と第２センサ信号とを重ね合わせると、第１センサ信号と第２センサ信号との振幅が異なっていることが確認される。

そして、図８Ｄおよび図９Ｄに示されるように、第１センサ信号と第２センサ信号との差を演算した検出信号は、第１センサ信号に含まれるノイズ信号と第２センサ信号に含まれるノイズ信号とがキャンセルされた信号となる。このため、検出信号は、ノイズ圧力に応じた信号が低減された信号となっていることが確認される。つまり、本発明者らは、検出信号がノイズ圧力に応じた信号が低減された信号となることを確認している。

以上説明したように、本実施形態では、共通の基板２０上に第１センサ部４０および第２センサ部５０が配置されており、基準面１１と第１圧電素子４１の一面４１ａとの間隔が基準面１１と第２圧電素子５１の一面５１ａとの間隔より広くされている。そして、生体情報検出装置１は、車両用シート２に配置される場合、表皮２ａに第１圧電素子４１が接触すると共に、表皮２ａと第２圧電素子５１が離間するように配置される。このため、表皮２ａに生体が接触すると、生体圧力は、第１センサ部４０、基板２０、第２センサ部５０の順に印加され、第１センサ信号に含まれる生体信号と、第２センサ信号に含まれる生体信号とは、極性が反対となる。したがって、第１センサ信号と第２センサ信号との差を演算して検出信号とすることにより、生体信号を増幅することができる。

また、基板２０を介して第１センサ部４０および第２センサ部５０にノイズが印加された場合には、第１センサ信号に含まれるノイズ信号と第２センサ信号に含まれるノイズ信号との極性が同じとなる。したがって、第１センサ信号と第２センサ信号との差を演算して検出信号とすることにより、ノイズ信号を低減できる。つまり、本実施形態の生体情報検出装置１によれば、ノイズ信号を低減しつつ、生体信号を増幅することができ、感度の向上を図ることができる。

さらに、本実施形態では、弾性部材４２を発泡体材で構成している。このため、第１圧電素子４１に生体圧力が印加されると、弾性部材４２は、第１圧電素子４１側の面の中央部が内部に収縮するように変形する。そして、第１圧電素子４１は、他面４１ｂが弾性部材４２に引っ張られることにより、弾性部材４２の変形に伴って変形する。このため、弾性部材４２を発泡体材でない弾性体で構成した場合と比較して、生体圧力に起因する変形を大きくでき、感度の向上を図ることができる。

また、弾性部材４２は、搭載部材１０よりも弾性率が小さくされている。これにより、第１圧電素子４１に生体圧力が印加された場合、弾性部材４２の方が搭載部材１０よりも変形し易くなる。このため、弾性部材４２が搭載部材１０よりも弾性率が高くされている場合と比較して、第１圧電素子４１の変形を大きくでき、感度の向上を図ることができる。

そして、基板２０は、樹脂フィルムを用いて構成されている。このため、一般的に、基板２０の膜厚を薄くし易くできると共に、基板２０の弾性率を小さくし易くできる。したがって、生体圧力が基板２０によって減衰することを抑制できる。

また、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、有機材料で構成されている。このため、例えば、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１を無機材料で構成した場合と比較して、弾性率を小さくでき、生体圧力に応じて変形し易くできる。したがって、感度の向上を図ることができる。

さらに、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、面内方向に感度を有する構成とされている。このため、上記のように第１、第２圧電素子４１、５１の一面４１ａ、５１ａおよび他面４１ｂ、５１ｂが圧縮、または伸張する構成では、感度の向上を図ることができる。

（第２実施形態）
第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施形態に対し、弾性部材４２の構成を変更したものである。その他に関しては、第１実施形態と同様であるため、ここでは説明を省略する。

本実施形態の生体情報検出装置１は、図１０に示されるように、弾性部材４２は、弾性部４３と、保持部４４とを有する構成とされている。

具体的には、弾性部４３は、上記第１実施形態の弾性部材４２と同様の発泡体材を用いて構成されている。保持部４４は、弾性部４３よりも弾性率が大きい剛体で構成されており、中央部に貫通孔４４ａが形成された枠状とされている。そして、弾性部４３は、貫通孔４４ａ内に配置されている。

つまり、弾性部４３は、第１圧電素子４１における他面４１ｂの中央部と接触するように配置されている。また、保持部４４は、第１圧電素子４１における他面４１ｂの外縁部と接触するように配置されている。

これによれば、第１圧電素子４１に生体圧力が印加された際、弾性部４３は、外縁側に向かって膨張し難くなり、内部に収縮するように変形し易くなる。このため、第１圧電素子４１は、弾性部４３の変形に伴って変形し易くなり、上記図６Ｂで説明したように変形し易くなる。したがって、さらに感度の向上を図りつつ、上記第１実施形態と同様の効果を得ることができる。

（他の実施形態）
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。

例えば、上記各実施形態において、信号処理回路３０は、基板２０に備えられていなくてもよく、例えば、基板２０とは別に備えられた外部回路に備えられていてもよい。

また、上記各実施形態において、信号処理回路３０には、差動増幅器３１と共に、アナログ−デジタル変換回路（すなわち、Ａ／Ｄ変換回路）が備えられていてもよい。この場合、差動増幅器３１と、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１との間にアナログ−デジタル変換回路を備えるようにしてもよい。つまり、第１圧電素子４１から出力される第１センサ信号および第２圧電素子５１から出力される第２センサ信号はアナログ信号であるため、これらのセンサ信号をデジタル信号に変換して差動増幅器３１に入力するようにしてもよい。また、差動増幅器３１から出力される検出信号がアナログ−デジタル変換回路に入力されるようにしてもよい。つまり、差動増幅器３１から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換して外部回路に出力するようにしてもよい。

さらに、上記各実施形態において、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、チタン酸ジルコン酸鉛（すなわち、ＰＺＴ）等の無機圧電材料で構成されていてもよい。さらに、上記各実施形態において、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、異なる材料で構成されていてもよい。この場合は、例えば、信号処理回路３０に補正回路等を設ける等して各センサ信号の特性補正を行い、その後に差動増幅器３１に各センサ信号が入力されるようにすればよい。但し、第１圧電素子４１および第２圧電素子５１は、反対方向の圧力が印加された場合、第１センサ信号と第２センサ信号とが反対の極性となるように配置されることが必要である。

また、上記各実施形態において、生体情報検出装置１は、車両用シート２に配置された際、表皮２ａに第１圧電素子４１が接触しつつ、表皮２ａと第２圧電素子５１との間に空間が構成されるのであれば、弾性部材４２が備えられていなくてもよい。つまり、生体情報検出装置１は、車両用シート２に配置されて乗員が着座した際、第１圧電素子４１から基板２０を通じて第２圧電素子５１に生体圧力が伝播されるのであれば、弾性部材４２が配置されていなくてもよい。例えば、図１１に示されるように、搭載部材１０のうちの第１圧電素子４１の下方に位置する部分が第２圧電素子５１の下方に位置する部分より盛り上がっている形状とされている場合には、弾性部材４２を配置しなくてもよい。このような構成では、弾性部材４２を配置しなくても、基準面１１と第１圧電素子４１の一面４１ａとの間隔が基準面１１と第２圧電素子５１の一面５１ａとの間隔より長くなる。このため、このような構成の搭載部材１０の場合には、弾性部材４２を配置しなくてもよい。但し、上記弾性部材４２を配置することによって感度の向上の図ることができるため、弾性部材４２は配置されることが好ましい。

さらに、上記各実施形態において、弾性部材４２は、発泡体材でなくてもよく、例えば、ゴム等で構成されていてもよい。同様に、基板２０は、第１圧電素子４１に印加された生体圧力を第２圧電素子５１に伝搬できるものであれば樹脂フィルムでなくてもよく、例えば、紙をベースとした基板で構成されていてもよい。

さらに、上記各実施形態において、生体情報検出装置１の配置箇所は適宜変更可能である。例えば、生体情報検出装置１は、車両用シート２における臀部下に配置されていてもよい。また、生体情報検出装置１は、車両用シート２の背もたれ部４の内部に配置されていてもよい。例えば、背もたれ部４に生体情報検出装置１を配置する場合には、乗員の腰部と対向する部分、またはその近傍に生体情報検出装置１を配置することができる。このような構成では、乗員が姿勢を変えた際等にも腰部は車両用シート２に当接したままとなり易いため、常に生体圧力が生体情報検出装置１に印加されるようにできる。

また、上記各実施形態において、生体情報検出装置１は、車両用シート２に備えられるのではなく、着座した状態で振動等する健康器具のシート、ジェットコースター等の遊戯器具におけるシート、または策道に備えられたシート等に備えられていてもよい。また、生体情報検出装置１は、移動しないシートに備えられていてもよく、ドライビングシミュレータにおけるシートに備えられていてもよい。さらに、生体情報検出装置１は、人体が着座するシートとしての座布団やクッションに備えられていてもよい。

１０ 搭載部材
２０ 基板
２０ａ 一面
２０ｂ 他面
３０ 信号処理回路
４０ 第１センサ部
４１ 第１圧電素子
４２ 弾性部材
５０ 第２センサ部
５１ 第２圧電素子

Claims (9)

1. 生体が接触する接触部材（２）の内部に配置され、前記生体の生体情報を検出する生体情報検出装置であって、
   一面（２０ａ）および前記一面と反対側の他面（２０ｂ）を有し、前記他面が搭載部材（１０）と対向する状態で前記搭載部材に搭載される基板（２０）と、
   前記基板の一面側に配置され、圧力が印加されると、前記圧力の大きさおよび前記圧力の印加方向に応じた第１センサ信号を出力する第１圧電素子（４１）を有する第１センサ部（４０）と、
   前記基板の一面側に配置され、圧力が印加されると、前記圧力の大きさおよび前記圧力の印加方向に応じた第２センサ信号を出力する第２圧電素子（５１）を有する第２センサ部（５０）と、
   前記第１センサ信号および前記第２センサ信号が入力され、前記第１センサ信号と前記第２センサ信号との差に基づいた検出信号を出力する信号処理回路（３０）と、を備え、
   前記基板における一面のうちの前記第２圧電素子が配置される部分に沿って延びる面を基準面（１１）とし、前記第１センサ部の第１圧電素子における前記基板側と反対側の面を第１圧電素子の一面（４１ａ）とし、前記第２センサ部の第２圧電素子における前記基板側と反対側の面を第２圧電素子の一面（５１ａ）とすると、前記基準面と前記第１圧電素子の一面との間隔が前記基準面と前記第２圧電素子の一面との間隔より広くされており、
   前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は、印加される前記圧力の印加方向が同じである際に前記第１センサ信号および前記第２センサ信号が同じ極性となり、印加される前記圧力の印加方向が反対である際に前記第１センサ信号および第２センサ信号が反対の極性となる状態で配置されている生体情報検出装置。
2. 前記第１センサ部は、前記基板と前記第１圧電素子との間に配置された弾性部材（４２）を有する請求項１に記載の生体情報検出装置。
3. 前記弾性部材は、発泡体材を含んで構成されている請求項２に記載の生体情報検出装置。
4. 前記弾性部材は、弾性部（４３）と、前記弾性部より弾性率が大きい保持部（４４）とを有し、前記弾性部が前記第１圧電素子における前記基板側の他面（４１ｂ）の中央を含む部分と当接し、前記保持部が前記第１圧電素子における前記他面の外縁部と当接している請求項２または３に記載の生体情報検出装置。
5. 前記弾性部材は、前記搭載部材よりも弾性率が小さい部分を有している請求項２ないし４のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
6. 前記基板は、樹脂フィルムで構成されている請求項１ないし５のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
7. 前記第１圧電素子および前記第２圧電素子は、有機材料で構成され、面内方向に感度を有している請求項１ないし６のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
8. 前記第１センサ部および前記第２センサ部は、前記接触部材の内部に配置される際、前記第１センサ部が前記接触部材の外形を構成する表皮（２ａ）と接触しつつ、前記第２センサ部が前記表皮と離間するように配置される請求項１ないし７のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。
9. 前記接触部材は、前記生体が着座するシートであり、
   前記搭載部材は、前記シート内に備えられるシート母材である請求項１ないし８のいずれか１つに記載の生体情報検出装置。

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