JP2024035754A - 電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】ピエゾ素子のサイズを大きくすることなく、ピエゾ素子の感度を上げる手段を提供すること。【解決手段】聴診器１は、圧電体を含む上部電極３ａと、上部電極３ａと積層された下部電極３ｂと、を有するピエゾ素子３を備える。ピエゾ素子３は、人体（対象物）に接触する接触面側に上部電極３ａが位置するように、配置されている。聴診器１は、上部電極３ａ側において、ピエゾ素子３を覆うカバー５をさらに備えている。カバー５の半田部３ｃに対応する位置に、凹部５ａが設けられ、カバー５の半田部３ｄに対応する位置に、凹部５ｂが設けられている。【選択図】図３

Description

本発明は、電子機器に関する。

聴診器の中には、マイク等のセンサーにより電子的に心音等の音を採取し、採取した音を増幅し、増幅した音を医師等に聴取させる、いわゆる電子聴診器と呼ばれるものがある（例えば、特許文献１参照。）。上述のセンサーとして、ピエゾ素子が使用される場合がある。電子聴診器に使用されるピエゾ素子のサイズが大きければ大きいほど、感度も上がる。しかしながら、電子聴診器は、凹凸がある人体に接触して使用されるため、ピエゾ素子のサイズ（円形であれば、直径）が大きすぎると、電子聴診器が人体に接触しにくくなり、感度が下がる、という相反する課題がある。

一般的には、ある程度の大きさのピエゾ素子が用いられ、ピエゾ素子からの信号が、電気的に増幅器（アンプ）によって増幅されるという方法がとられていることが多い。その結果、心音等の生体音とノイズとのＳ／Ｎ比が低下するという課題がある。このため、Ｓ／Ｎ比を少しでも向上させようと、外来ノイズ低減用のノイズキャンセル機能等が搭載されている場合が多いと考えられる。しかしながら、電気的な処理が多く入ると、聴診音から、医師が判断するための細かな音のディテールが失われたり、聴診音が機械学習に用いられる場合、ＡＩが特徴量として学習するための情報が失われたりする可能性があった。

特開２００４－２４２８４９号公報

上述したように、電子聴診器等の電子機器に用いられるピエゾ素子は、サイズが大きければ大きいほど、感度は上がるが、ピエゾ素子のサイズが大きすぎると、電子聴診器が人体に接触しにくくなり、感度が下がる、という相反する課題がある。

本発明の目的は、ピエゾ素子のサイズを大きくすることなく、ピエゾ素子の感度を上げる手段を提供することである。

第１の発明の電子機器は、圧電体を含む上部電極と、前記上部電極と積層された下部電極と、を有するピエゾ素子を備え、前記ピエゾ素子は、対象物に接触する接触面側に前記上部電極が位置するように、配置されることを特徴とする。

本発明では、ピエゾ素子は、対象物に接触する接触面側に上部電極が位置するように配置されている。これにより、電子機器の接触面が対象物に接触したときに、対象物の振動によって、圧電体を含む上部電極が撓むことに加え、圧電体を含む上部電極に圧縮方向の力が加わるため、ピエゾ素子の感度が高くなる。従って、ピエゾ素子のサイズを大きくすることなく、ピエゾ素子の感度を上げることができる。

第２の発明の電子機器は、第１の発明の電子機器において、前記上部電極側において、前記ピエゾ素子を覆うカバーをさらに備えることを特徴とする。

本発明では、上部電極側において、ピエゾ素子を覆うカバーがさらに設けられている。このカバーにより、ピエゾ素子の損傷が防止される。

第３の発明の電子機器は、第１の発明の電子機器において、前記上部電極に、前記上部電極に導線を接続するための第１接続部が設けられ、前記下部電極に、前記下部電極に導線を接続するための第２接続部が設けられていることを特徴とする。

第４の発明の電子機器は、第１の発明の電子機器において、前記上部電極に、前記上部電極に導線を接続するための第１接続部が設けられ、前記下部電極に、前記下部電極に導線を接続するための第２接続部が設けられ、前記上部電極側において、前記ピエゾ素子を覆うカバーをさらに備え、前記カバーの前記第１接続部に対応する位置に、第１凹部が設けられ、前記カバーの前記第２接続部に対応する位置に、第２凹部が設けられていることを特徴とする。

本発明では、上部電極側において、ピエゾ素子を覆うカバーがさらに設けられている。このカバーにより、ピエゾ素子の損傷が防止される。

また、カバーの第１接続部に対応する位置に、第１凹部が設けられており、カバーの第２接続部に対応する位置に、第２凹部が設けられている。カバーに第１凹部及び第２凹部が設けられていなければ、電子機器が対象物に接触したときに、カバーが浮いてしまうが、第１凹部及び第２凹部により、カバーの浮きが防止される。

第５の発明の電子機器は、第１の発明の電子機器において、聴診器であることを特徴とする。

本発明によれば、ピエゾ素子のサイズを大きくすることなく、ピエゾ素子の感度を上げることができる。

本発明の実施形態に係る聴診器を示す斜視図である。 ピエゾ素子を示すイメージ図である。 （ａ）は、ピエゾ素子等を水平方向から示した図である。（ｂ）は、ピエゾ素子からカバーが分離された状態を示す図である。 ピエゾ素子が撓んだ状態等を説明するための図である。 凹部が設けられていないカバー等を示す図である。 変形例におけるピエゾ素子の配置等を説明するための図である。 従来のピエゾ素子の配置を説明するための図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る聴診器１（電子機器）を示す斜視図である。以下では、ピエゾ素子３が設けられ、聴診対象に接触する接触面側を正面、正面と反対側を背面として説明する。聴診器１の使用者は、聴診器１の背面側から、聴診器１を手で握って、聴診器１の正面側を聴診対象に当てて、使用する。

聴診器１は、正面視、略砂時計形状である。聴診器１は、筐体２と、ピエゾ（圧電）素子３と、等を備える。筐体２は、内部に、プリント基板、バッテリー等を収容する。本実施形態では、聴診器１の正面側に、２つのピエゾ素子３が設けられている。なお、本実施形態では、２つのピエゾ素子３が設けられているが、ピエゾ素子３の数は、２つに限られず、１つ、３つ以上であってもよい。ピエゾ素子３は、扁平な略円盤形状である。

図２は、ピエゾ素子３を示すイメージ図である。図２に示すように、ピエゾ素子３は、上部電極３ａと、下部電極３ｂと、を有している。上部電極３ａと下部電極３ｂとは、積層されている。上部電極３ａは、圧電体を有する。圧電体には、例えば、セラミックスが用いられる。上部電極３ａと下部電極３ｂとには、それぞれ、導線４が接続されている。上部電極３ａには、導線４を接続するための半田部３ｃ（第１接続部）が設けられている。すなわち、導線４は、半田によって、上部電極３ａに接続されている。また、下部電極３ｂには、導線４を接続するための半田部３ｄ（第２接続部）が設けられている。すなわち、導線４は、半田によって、下部電極３ｂに接続されている。

図３（ａ）は、ピエゾ素子３等を水平方向から示した図である。図３（ａ）に示されているように、本実施形態では、ピエゾ素子３は、対象物に接触する接触面側に上部電極３ａが位置するように、配置されている。また、上部電極３ａ側において、ピエゾ素子３を覆うカバー５が設けられている。図３（ｂ）は、ピエゾ素子３からカバー５が分離された状態を示す図である。図３（ｂ）に示すように、カバー５の半田部３ｃに対応する位置に、凹部５ａが設けられている。また、カバーの半田部３ｄに対応する位置に、凹部５ｂが設けられている。凹部５ａ、５ｂは、それぞれ、半田部３ｂ、３ｃの外形に対応した凹形状となっている。

図７は、従来のピエゾ素子３の配置を説明するための図である。従来、ピエゾ素子３は、対象物に接触する接触面側に下部電極３ｂが位置するように、配置される。すなわち、本実施形態では、ピエゾ素子３は、従来とは上下が逆に配置されている。また、ピエゾ素子３を覆うカバー１０５は、下部電極３ｂ側において、ピエゾ素子３を覆うように設けられている。カバー１０５には、凹部は、設けられていない。

従来、ピエゾ素子３は、半田部３ｃ、３ｄが存在するため、圧電体を有する上部電極３ａが接触面側に位置することが避けられ、下部電極３ｂが接触面側に位置するように、設計されている。この場合、圧電体を有する上部電極３ａに圧縮方向の力が加わらないが、圧電体を有する上部電極３ａに圧縮方向の力を加えたほうが、ピエゾ素子３の感度が高くなる。

このため、本実施形態では、ピエゾ素子３は、対象物に接触する接触面側に上部電極３ａが位置するように、配置されている。これにより、図４の破線で示されているように、聴診器１の接触面が対象物である人体に接触したときに、心臓等の振動によって、圧電体を含む上部電極３ａ（ピエゾ素子３）が撓むことに加え、圧電体を含む上部電極３ａに圧縮方向の力が加わるため、ピエゾ素子３の感度が高くなる。従って、ピエゾ素子３のサイズを大きくすることなく、ピエゾ素子３の感度を上げることができる。

上述したように、上部電極３ａ側において、ピエゾ素子３を覆うカバー５が設けられている。このカバーにより、ピエゾ素子３の損傷が防止される。ここで、図５には、凹部が設けられていないカバー１０５が示されている。この場合、半田部３ｃ、３ｄによりカバーが浮いてしまう。本実施形態では、上述したように、カバー５の半田部３ｃに対応する位置に、凹部５ａが設けられており、カバー５の半田部３ｄに対応する位置に、凹部５ｂが設けられている。これにより、聴診器１が対象物に接触したときに、凹部３ｃ、３ｄにより、カバー５の浮きが防止される。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明を適用可能な形態は、上述の実施形態には限られるものではなく、以下に例示するように、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更を加えることが可能である。

図６は、変形例におけるピエゾ素子の配置等を説明するための図である。図６において、聴診器は、ピエゾ素子２０３と、ピエゾ素子２０３が取り付けられる被取付部材２０４（第１部材）と、被取付部材２０４とピエゾ素子２０３との間に介在し、被取付部材２０４とピエゾ素子２０３との間に空間を設けるワッシャ２０５（第２部材）と、を備える。

このように、ワッシャ２０５は、ピエゾ素子２０３が取り付けられる被取付部材２０４との間に介在し、被取付部材２０４とピエゾ素子２０３との間に空間を設けている。この空間によって、ピエゾ素子２０３が撓みやすくなるため、ピエゾ素子２０３のサイズを大きくすることなく、ピエゾ素子２０３の感度を上げることができる。

ここで、ワッシャ２０５が設けられることによって、ピエゾ素子２０３が撓みやすくなるが、ピエゾ素子２０３の保護については、ピエゾ素子２０３自身の強度次第となる。また、何かの衝撃等によって、想定以上にピエゾ素子２０３が撓んでしまうと破損につながる。

そこで、ワッシャ２０５によって設けられた被取付部材２０４とピエゾ素子２０３との間の空間に、受け部材２０６（第３部材）が設けられている。受け部材２０６は、予め、塑性変形してしまう限界値と、通常使用時のたわみ量と、を測定しておき、その間に収まるように設けられる。ワッシャ２０５は、ピエゾ素子２０３の外縁（外周）に設けられるのに対し、受け部材２０６は、ワッシャ２０５よりも内側、例えば、ピエゾ素子２０３の中央に設けられる。受け部材２０６により、ピエゾ素子２０３の破損が防止される。

なお、図６において、２０３ａは、上部電極、２０３ｂは、下部電極、２０３ｃ及び２０３ｄは、半田部である。ピエゾ素子２０３は、下部電極２０３ｂが、接触面側となるように、設けられている。

本発明は、電子機器に好適に採用され得る。

１ 聴診器（電子機器）
２ 筐体
３ ピエゾ素子
３ａ 上部電極
３ｂ 下部電極
３ｃ 半田部（第１接続部）
３ｄ 半田部（第２接続部）
４ 導線
５ カバー
５ａ 凹部（第１凹部）
５ｂ 凹部（第２凹部）

Claims (5)

1. 圧電体を含む上部電極と、前記上部電極と積層された下部電極と、を有するピエゾ素子を備え、
   前記ピエゾ素子は、対象物に接触する接触面側に前記上部電極が位置するように、配置されることを特徴とする電子機器。
2. 前記上部電極側において、前記ピエゾ素子を覆うカバーをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
3. 前記上部電極に、前記上部電極に導線を接続するための第１接続部が設けられ、
   前記下部電極に、前記下部電極に導線を接続するための第２接続部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
4. 前記上部電極に、前記上部電極に導線を接続するための第１接続部が設けられ、
   前記下部電極に、前記下部電極に導線を接続するための第２接続部が設けられ、
   前記上部電極側において、前記ピエゾ素子を覆うカバーをさらに備え、
   前記カバーの前記第１接続部に対応する位置に、第１凹部が設けられ、
   前記カバーの前記第２接続部に対応する位置に、第２凹部が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。
5. 聴診器であることを特徴とする請求項１に記載の電子機器。

Images