JP3039934B2 - 圧脈波検出装置 - Google Patents
圧脈波検出装置Info
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- JP3039934B2 JP3039934B2 JP1151106A JP15110689A JP3039934B2 JP 3039934 B2 JP3039934 B2 JP 3039934B2 JP 1151106 A JP1151106 A JP 1151106A JP 15110689 A JP15110689 A JP 15110689A JP 3039934 B2 JP3039934 B2 JP 3039934B2
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
- G01L9/00—Measuring steady of quasi-steady pressure of fluid or fluent solid material by electric or magnetic pressure-sensitive elements; Transmitting or indicating the displacement of mechanical pressure-sensitive elements, used to measure the steady or quasi-steady pressure of a fluid or fluent solid material, by electric or magnetic means
- G01L9/0041—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms
- G01L9/0051—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance
- G01L9/0052—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements
- G01L9/0054—Transmitting or indicating the displacement of flexible diaphragms using variations in ohmic resistance of piezoresistive elements integral with a semiconducting diaphragm
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
- A61B5/00—Measuring for diagnostic purposes; Identification of persons
- A61B5/02—Detecting, measuring or recording pulse, heart rate, blood pressure or blood flow; Combined pulse/heart-rate/blood pressure determination; Evaluating a cardiovascular condition not otherwise provided for, e.g. using combinations of techniques provided for in this group with electrocardiography or electroauscultation; Heart catheters for measuring blood pressure
- A61B5/021—Measuring pressure in heart or blood vessels
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、圧脈波検出装置に関するものであり、特
に、温度の影響を抑制する技術に関するものである。
に、温度の影響を抑制する技術に関するものである。
従来の技術 生体の動脈内において周期的に発生する圧力変動波、
すなわち圧脈波は血圧値だけでなく循環器の作動状態を
反映しているため、血圧値の測定或いは循環器の診断な
どのために生体動脈内の圧脈波を非観血的に検出するこ
とが望まれる。
すなわち圧脈波は血圧値だけでなく循環器の作動状態を
反映しているため、血圧値の測定或いは循環器の診断な
どのために生体動脈内の圧脈波を非観血的に検出するこ
とが望まれる。
これに対し、生体の皮膚直下の動脈に発生する圧脈波
を非観血的に検出するためにその動脈の真上を皮膚上か
ら押圧する形式の脈波検出装置が提案されている。たと
えば、米国特許第4423738号に記載されている脈波検出
装置がそれである。このような形式の脈波検出装置は、
半導体基板の下面（押圧面）に凹陥部を局所的に形成す
ることによって薄肉部を形成し且つこの薄肉部に発生す
る歪を電気信号に変換するピエゾ抵抗素子を設ける一
方、上記凹陥部内には皮膚表面から上記薄肉部へ圧脈波
を伝達するためにシリコンゴムなどの軟質充填材を充填
し、上記半導体基板を生体に押圧することによりその生
体内の動脈から発生する圧脈波を検出するように構成さ
れている。
を非観血的に検出するためにその動脈の真上を皮膚上か
ら押圧する形式の脈波検出装置が提案されている。たと
えば、米国特許第4423738号に記載されている脈波検出
装置がそれである。このような形式の脈波検出装置は、
半導体基板の下面（押圧面）に凹陥部を局所的に形成す
ることによって薄肉部を形成し且つこの薄肉部に発生す
る歪を電気信号に変換するピエゾ抵抗素子を設ける一
方、上記凹陥部内には皮膚表面から上記薄肉部へ圧脈波
を伝達するためにシリコンゴムなどの軟質充填材を充填
し、上記半導体基板を生体に押圧することによりその生
体内の動脈から発生する圧脈波を検出するように構成さ
れている。
発明が解決すべき課題 ところで、上記のように構成された圧脈波検出装置に
おいては、半導体基板とその凹陥部内の軟質充填材との
熱膨張差に起因して、温度変化により半導体基板の薄肉
部に歪が発生することが避けられない。このため、圧脈
波を表す出力信号に温度ドリフトが生じて正確な圧脈波
が得られない欠点があった。このように圧脈波検出装置
の出力信号に温度ドリフトが生じると、その出力信号に
基づいて求められる血圧値の精度が低下するなどの不都
合が発生するのである。
おいては、半導体基板とその凹陥部内の軟質充填材との
熱膨張差に起因して、温度変化により半導体基板の薄肉
部に歪が発生することが避けられない。このため、圧脈
波を表す出力信号に温度ドリフトが生じて正確な圧脈波
が得られない欠点があった。このように圧脈波検出装置
の出力信号に温度ドリフトが生じると、その出力信号に
基づいて求められる血圧値の精度が低下するなどの不都
合が発生するのである。
本発明は以上の事情を背景として為されたものであ
り、その目的とするところは、軟質充填材と半導体基板
との間の熱膨張差に起因する脈波検出精度の低下のない
脈波検出装置を提供することにある。
り、その目的とするところは、軟質充填材と半導体基板
との間の熱膨張差に起因する脈波検出精度の低下のない
脈波検出装置を提供することにある。
課題を解決するための手段 斯る目的を達成するための第１発明の要旨とするとこ
ろは、半導体基板の一面において凹陥部を局所的に形成
することにより設けられた薄肉部に、その薄肉部に発生
する歪を電気信号に変換する感圧素子を設け、半導体基
板を生体の皮膚上に押圧することにより生体内の動脈か
ら発生する圧脈波を生体の皮膚を通して検出する圧脈波
検出装置において、前記半導体基板の前記凹陥部が形成
されていない側の平坦な面を押圧面とし、その押圧面を
前記生体の皮膚上に押圧するものであり、且つ、前記半
導体基板に形成された凹陥部は長手溝であり、その長手
溝内には前記半導体基板の厚みよりも低い高さを備え且
つ上記長手溝を横断する突条が複数本形成され、前記薄
肉部の突条の間に位置する部分において前記感圧素子が
複数設けられていることにある。
ろは、半導体基板の一面において凹陥部を局所的に形成
することにより設けられた薄肉部に、その薄肉部に発生
する歪を電気信号に変換する感圧素子を設け、半導体基
板を生体の皮膚上に押圧することにより生体内の動脈か
ら発生する圧脈波を生体の皮膚を通して検出する圧脈波
検出装置において、前記半導体基板の前記凹陥部が形成
されていない側の平坦な面を押圧面とし、その押圧面を
前記生体の皮膚上に押圧するものであり、且つ、前記半
導体基板に形成された凹陥部は長手溝であり、その長手
溝内には前記半導体基板の厚みよりも低い高さを備え且
つ上記長手溝を横断する突条が複数本形成され、前記薄
肉部の突条の間に位置する部分において前記感圧素子が
複数設けられていることにある。
また、上記目的を達成するための第２発明の要旨とす
るところは、半導体基板の一面において凹陥部を局所的
に形成することにより設けられた薄肉部に、その薄肉部
に発生する歪を電気信号に変換する感圧素子を設け、半
導体基板を生体の皮膚上に押圧することにより生体内の
動脈から発生する圧脈波を生体の皮膚を通して検出する
圧脈波検出装置において、前記半導体基板の前記凹陥部
が形成されていない側の平坦な面を押圧面とし、その押
圧面を前記生体の皮膚上に押圧するものであり、且つ、
前記半導体基板に形成された凹陥部は長手溝であり、そ
の長手溝内にはその長手溝を横断する長穴が複数本形成
され、前記薄肉部の長穴の間に位置する部分において前
記感圧素子が複数設けられていることにある。
るところは、半導体基板の一面において凹陥部を局所的
に形成することにより設けられた薄肉部に、その薄肉部
に発生する歪を電気信号に変換する感圧素子を設け、半
導体基板を生体の皮膚上に押圧することにより生体内の
動脈から発生する圧脈波を生体の皮膚を通して検出する
圧脈波検出装置において、前記半導体基板の前記凹陥部
が形成されていない側の平坦な面を押圧面とし、その押
圧面を前記生体の皮膚上に押圧するものであり、且つ、
前記半導体基板に形成された凹陥部は長手溝であり、そ
の長手溝内にはその長手溝を横断する長穴が複数本形成
され、前記薄肉部の長穴の間に位置する部分において前
記感圧素子が複数設けられていることにある。
作用および発明の効果 上記第１発明および第２発明によれば、半導体基板の
凹陥部が形成されていない側の平坦な面が押圧面とさ
れ、その押圧面が生体の皮膚上に押圧されることによ
り、生体の皮膚上から充填材を介さないで薄肉部へ直接
伝達された圧脈波が、その薄肉部に設けられた感圧素子
によって検出されるので、軟質充填材と半導体基板との
間の熱膨張差に起因する脈波検出精度の低下が解消され
る。
凹陥部が形成されていない側の平坦な面が押圧面とさ
れ、その押圧面が生体の皮膚上に押圧されることによ
り、生体の皮膚上から充填材を介さないで薄肉部へ直接
伝達された圧脈波が、その薄肉部に設けられた感圧素子
によって検出されるので、軟質充填材と半導体基板との
間の熱膨張差に起因する脈波検出精度の低下が解消され
る。
実施例 以下、本発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。
する。
第２図は、本発明の一実施例である脈波検出装置を示
す斜視図である。ハウジング10は、樹脂製であって全体
として容器状を成し、長手方向の側面の基本形状が三日
月状に形成されているとともに、底壁の幅方向中間部が
長手方向に沿って所定形状に突き出した形状とされてい
る。このようなハウジング10は、後述の第４図に示すよ
うに、その開口端がたとえば手首などの生体の一部にお
いてその表面12に対向する状態で装着バンド14により着
脱可能に取り付けられるようになっている。
す斜視図である。ハウジング10は、樹脂製であって全体
として容器状を成し、長手方向の側面の基本形状が三日
月状に形成されているとともに、底壁の幅方向中間部が
長手方向に沿って所定形状に突き出した形状とされてい
る。このようなハウジング10は、後述の第４図に示すよ
うに、その開口端がたとえば手首などの生体の一部にお
いてその表面12に対向する状態で装着バンド14により着
脱可能に取り付けられるようになっている。
第３図および第４図に詳しく示すように、減速ギアユ
ニット22をハウジング10に固定するために、断面Ｌ字形
の樹脂製の支持プレート24がねじ部材23により減速ギア
ユニット22に固定されており、その一面から突き出す一
対のブラケット26（一方のみ図示）がねじ部材25により
ハウジング10の相対向する側壁18,20に固着されてい
る。減速ギアユニット22は、第１歯車30と噛み合う第２
歯車32と、第２歯車32と同軸に固定された第３歯車34
と、第３歯車34と噛み合う第４歯車36と、第４歯車36と
同軸に固定された第５歯車38と、第５歯車38と噛み合う
状態で駆動モータ40の出力軸42に固定された第６歯車44
とを金属製の枠部材28内にそれぞれ回転可能に備えてい
る。上記第１歯車30は、枠部材28に嵌め着けられた樹脂
製の軸受46を貫通した送りねじ48の一端部に固定されて
いる。これにより、送りねじ48と駆動モータ40とが作動
的に連結され、駆動モータ40により送りねじ48が回転駆
動されるようになっている。なお、上記駆動モータ40
は、枠部材28に固定されている。
ニット22をハウジング10に固定するために、断面Ｌ字形
の樹脂製の支持プレート24がねじ部材23により減速ギア
ユニット22に固定されており、その一面から突き出す一
対のブラケット26（一方のみ図示）がねじ部材25により
ハウジング10の相対向する側壁18,20に固着されてい
る。減速ギアユニット22は、第１歯車30と噛み合う第２
歯車32と、第２歯車32と同軸に固定された第３歯車34
と、第３歯車34と噛み合う第４歯車36と、第４歯車36と
同軸に固定された第５歯車38と、第５歯車38と噛み合う
状態で駆動モータ40の出力軸42に固定された第６歯車44
とを金属製の枠部材28内にそれぞれ回転可能に備えてい
る。上記第１歯車30は、枠部材28に嵌め着けられた樹脂
製の軸受46を貫通した送りねじ48の一端部に固定されて
いる。これにより、送りねじ48と駆動モータ40とが作動
的に連結され、駆動モータ40により送りねじ48が回転駆
動されるようになっている。なお、上記駆動モータ40
は、枠部材28に固定されている。
ハウジング10の端部には、偏心軸受50を嵌め着けるた
めの穴52が形成されており、前記送りねじ48の他端部は
その偏心軸受50により支持されている。これにより送り
ねじ48は、回転可能な状態でハウジング10の幅方向中央
に位置させられている。上記偏心軸受50は、第５図に詳
しく示すように、前記穴52に嵌め入れられる円筒部54
と、円筒部54の端部に形成された大径のフランジ部56
と、円筒部54およびフランジ部56の軸芯からずれに位置
に形成された偏心穴58とを備えている。また、フランジ
部56の端面には、回転位置調整工具の先端部と係合する
ための細溝60が径方向に沿って形成されている。したが
って、この偏心軸受50の細溝60に調整工具を嵌め入れて
回転させることにより、偏心穴58に嵌合された送りねじ
48の他端部が第４図中上下および左右方向に変位させら
れるようになっている。
めの穴52が形成されており、前記送りねじ48の他端部は
その偏心軸受50により支持されている。これにより送り
ねじ48は、回転可能な状態でハウジング10の幅方向中央
に位置させられている。上記偏心軸受50は、第５図に詳
しく示すように、前記穴52に嵌め入れられる円筒部54
と、円筒部54の端部に形成された大径のフランジ部56
と、円筒部54およびフランジ部56の軸芯からずれに位置
に形成された偏心穴58とを備えている。また、フランジ
部56の端面には、回転位置調整工具の先端部と係合する
ための細溝60が径方向に沿って形成されている。したが
って、この偏心軸受50の細溝60に調整工具を嵌め入れて
回転させることにより、偏心穴58に嵌合された送りねじ
48の他端部が第４図中上下および左右方向に変位させら
れるようになっている。
押圧装置66は、第３図および第４図に示すように、送
りねじ48に螺合された螺合部材68およびその螺合部材68
の下側にダイアフラム70を介して固定された角筒状部材
72とから構成されている。そして、ダイアフラム70の中
央部には、脈波センサ74が固定されている。上記螺合部
材68とダイアフラム70とによって圧力室76が形成される
ので、この圧力室76に図示しない圧力調節装置から所定
の圧力が供給されると、上記脈波センサ74が圧力室76の
圧力に応じた押圧力で生体の表面12に向かって押圧され
るようになっている。脈波センサ74の押圧面78には、後
述のように、半導体歪抵抗や感圧ダイオード等の複数の
圧力検出素子が配列された半導体基板が設けられてお
り、動脈80の壁の一部が平坦になるように押圧された状
態で、動脈80から心拍に同期して発生する圧脈波が検出
されるようになっている。
りねじ48に螺合された螺合部材68およびその螺合部材68
の下側にダイアフラム70を介して固定された角筒状部材
72とから構成されている。そして、ダイアフラム70の中
央部には、脈波センサ74が固定されている。上記螺合部
材68とダイアフラム70とによって圧力室76が形成される
ので、この圧力室76に図示しない圧力調節装置から所定
の圧力が供給されると、上記脈波センサ74が圧力室76の
圧力に応じた押圧力で生体の表面12に向かって押圧され
るようになっている。脈波センサ74の押圧面78には、後
述のように、半導体歪抵抗や感圧ダイオード等の複数の
圧力検出素子が配列された半導体基板が設けられてお
り、動脈80の壁の一部が平坦になるように押圧された状
態で、動脈80から心拍に同期して発生する圧脈波が検出
されるようになっている。
上記押圧装置66は、外周形状が四角形状を成してお
り、その両側面には、第３図に示すように、一対の案内
溝82が設けられている。一方、ハウジング10の側壁18,2
0の内壁面であって上記両案内溝82と対応する位置に
は、第３図および第４図に示すように、一対のガイドレ
ール84が設けられており、押圧装置66はその案内溝82お
よびガイドレール84により動脈80と略直交する方向にお
いて所定の移動ストローク内でがたつきなく直線的に案
内されるようになっている。
り、その両側面には、第３図に示すように、一対の案内
溝82が設けられている。一方、ハウジング10の側壁18,2
0の内壁面であって上記両案内溝82と対応する位置に
は、第３図および第４図に示すように、一対のガイドレ
ール84が設けられており、押圧装置66はその案内溝82お
よびガイドレール84により動脈80と略直交する方向にお
いて所定の移動ストローク内でがたつきなく直線的に案
内されるようになっている。
上記のように、本実施例では、一端に第１歯車30が固
定されている送りねじ48の他端部が、偏心軸受50により
回転可能に支持されていることから、その偏心軸受50の
軸まわりの回転位置を工具などを用いて変更することに
より、送りねじ48の他端部の支持位置が移動させられ、
それに伴って送りねじ48の一端部に固定された第１歯車
30の軸芯位置が移動させられる。すなわち、送りねじ48
は、軸受け46を支点として僅かに回動させられるのであ
る。これにより、組み立てに際して減速ギヤユニット22
の第２歯車32と送りねじ48の一端部に固定された第１歯
車30との軸心間距離が調整されてそれらの噛合状態が良
好に設定される。したがって、第１歯車30と第２歯車32
との間の軸心間距離のばらつきに起因して脈波センサ74
が円滑に移動され得なかったり、或いは異常摩耗に起因
して耐久性が損なわれたりすることが解消されるととも
に、第１歯車30と第２歯車32との寸法誤差を解消するた
めに各構成部品の公差を小さくする必要がないので、装
置が高価となることがない。
定されている送りねじ48の他端部が、偏心軸受50により
回転可能に支持されていることから、その偏心軸受50の
軸まわりの回転位置を工具などを用いて変更することに
より、送りねじ48の他端部の支持位置が移動させられ、
それに伴って送りねじ48の一端部に固定された第１歯車
30の軸芯位置が移動させられる。すなわち、送りねじ48
は、軸受け46を支点として僅かに回動させられるのであ
る。これにより、組み立てに際して減速ギヤユニット22
の第２歯車32と送りねじ48の一端部に固定された第１歯
車30との軸心間距離が調整されてそれらの噛合状態が良
好に設定される。したがって、第１歯車30と第２歯車32
との間の軸心間距離のばらつきに起因して脈波センサ74
が円滑に移動され得なかったり、或いは異常摩耗に起因
して耐久性が損なわれたりすることが解消されるととも
に、第１歯車30と第２歯車32との寸法誤差を解消するた
めに各構成部品の公差を小さくする必要がないので、装
置が高価となることがない。
前記脈波センサ74は、第６図に示すように、導体が積
層配線されたセラミック基板90と、セラミック製或いは
樹脂製などの電気的絶縁材料から構成されてセラミック
基板90の中央部に固定されたスペーサ92と、そのスペー
サ92により支持されて生体の皮膚に押圧される押圧板94
とを備えている。この押圧板94は、第７図の斜視図に示
すように、比較的剛性の高いバックアップ板96と、この
バックアップ板96の一面に接着された半導体基板98とか
ら構成されている。上記バックアアップ板96と半導体基
板98とは、エポキシ樹脂或いはシリコンゴムなどにより
好適に接着される。上記バックアップ板96は、ガラス製
或いは半導体基板98と同じ半導体製の厚肉板などが用い
られる。上記バックアップ板96と半導体基板98との間の
熱膨張差の影響をなくすにためには、接着剤としてエポ
キシ樹脂よりシリコンゴムを用いることが一層効果的で
あり、また、バックアップ板96としてはガラス製より半
導体製厚肉板を用いることが一層効果的である。したが
って、半導体基板98と同じ半導体製のバックアップ板96
の上にシリコンゴムを用いて半導体基板98を接着するこ
とが最も好ましい組み合わせある。
層配線されたセラミック基板90と、セラミック製或いは
樹脂製などの電気的絶縁材料から構成されてセラミック
基板90の中央部に固定されたスペーサ92と、そのスペー
サ92により支持されて生体の皮膚に押圧される押圧板94
とを備えている。この押圧板94は、第７図の斜視図に示
すように、比較的剛性の高いバックアップ板96と、この
バックアップ板96の一面に接着された半導体基板98とか
ら構成されている。上記バックアアップ板96と半導体基
板98とは、エポキシ樹脂或いはシリコンゴムなどにより
好適に接着される。上記バックアップ板96は、ガラス製
或いは半導体基板98と同じ半導体製の厚肉板などが用い
られる。上記バックアップ板96と半導体基板98との間の
熱膨張差の影響をなくすにためには、接着剤としてエポ
キシ樹脂よりシリコンゴムを用いることが一層効果的で
あり、また、バックアップ板96としてはガラス製より半
導体製厚肉板を用いることが一層効果的である。したが
って、半導体基板98と同じ半導体製のバックアップ板96
の上にシリコンゴムを用いて半導体基板98を接着するこ
とが最も好ましい組み合わせある。
本実施例では、半導体基板98はシリコン単結晶板であ
り、第７図に示すように、その中央部には、接触圧を検
知するための複数の感圧素子100が一方向に沿って配列
されている。本実施例の脈波検出装置は、上記感圧素子
100が動脈80の真上に位置し且つそれらの配列方向が動
脈80と直交する姿勢で、脈波センサ74が押圧されるよう
になっている。
り、第７図に示すように、その中央部には、接触圧を検
知するための複数の感圧素子100が一方向に沿って配列
されている。本実施例の脈波検出装置は、上記感圧素子
100が動脈80の真上に位置し且つそれらの配列方向が動
脈80と直交する姿勢で、脈波センサ74が押圧されるよう
になっている。
第１図は、上記半導体基板98およびバックアップ板96
の構造を説明するための第７図のＩ−Ｉ視断面図であ
る。図において、500μｍ乃至1500μｍの厚みとされる
ことにより剛性が高められたバックアップ板96には、ス
ペーサ92およびセラミック基板90の中央穴を通して半導
体基板98の裏面（非押圧側の面）に大気圧を導くための
２本の貫通穴102が設けられている。半導体基板98は、3
00ミクロン程度の厚みを備えており、その裏面に長手状
の凹陥部104が形成されることにより、厚みが数乃至十
数ミクロンの薄肉部106が形成されている。この薄肉部1
06には、半導体基板98の厚みよりも低い高さを備え且つ
上記長手状の凹陥部104を横断する突条108が一定の間隔
で複数本形成され、上記薄肉部106の該突条108の間に位
置する部分において前記感圧素子100が複数設けられて
いるのである。本実施例においては、上記突条108は数
十ミクロンの幅寸法を備えて200乃至250ミクロンの間隔
で配設されている。上記突条108の高さは、クロストー
クを防止するために適宜決定される。
の構造を説明するための第７図のＩ−Ｉ視断面図であ
る。図において、500μｍ乃至1500μｍの厚みとされる
ことにより剛性が高められたバックアップ板96には、ス
ペーサ92およびセラミック基板90の中央穴を通して半導
体基板98の裏面（非押圧側の面）に大気圧を導くための
２本の貫通穴102が設けられている。半導体基板98は、3
00ミクロン程度の厚みを備えており、その裏面に長手状
の凹陥部104が形成されることにより、厚みが数乃至十
数ミクロンの薄肉部106が形成されている。この薄肉部1
06には、半導体基板98の厚みよりも低い高さを備え且つ
上記長手状の凹陥部104を横断する突条108が一定の間隔
で複数本形成され、上記薄肉部106の該突条108の間に位
置する部分において前記感圧素子100が複数設けられて
いるのである。本実施例においては、上記突条108は数
十ミクロンの幅寸法を備えて200乃至250ミクロンの間隔
で配設されている。上記突条108の高さは、クロストー
クを防止するために適宜決定される。
第８図は、半導体基板98の押圧面を正面から見た図で
あり、上記突条108の間の薄肉部106に配設されている感
圧素子100の構成を示している。図においては１つの感
圧素子100についての配置および接続構造が示されてい
る。４つの歪抵抗素子110a、110b、110c、110dは、たと
えば所定の不純物の拡散或いは注入などの良く知られた
半導体製造手法を用いて形成されている。また、上記４
つの歪抵抗素子110a、110b、110c、110dの電橋を構成す
るための導体112a、112b、112c、112dも、所定の不純物
の拡散或いは注入などの良く知られた半導体製造手法を
用いて形成されている。上記歪抵抗素子110a、110b、11
0c、110dおよび導体112a、112b、112c、112dにより構成
された電橋は、それが配設されている薄肉部106に加え
られた歪に対応した電気信号を発生するので、１つの感
圧素子100を構成しているのである。なお、上記歪抵抗
素子110a、110b、110c、110dおよび導体112a、112b、11
2c、112dは、半導体基板98の不純物濃度を局所的に高め
ることにより構成されているので、通常は目視できな
い。
あり、上記突条108の間の薄肉部106に配設されている感
圧素子100の構成を示している。図においては１つの感
圧素子100についての配置および接続構造が示されてい
る。４つの歪抵抗素子110a、110b、110c、110dは、たと
えば所定の不純物の拡散或いは注入などの良く知られた
半導体製造手法を用いて形成されている。また、上記４
つの歪抵抗素子110a、110b、110c、110dの電橋を構成す
るための導体112a、112b、112c、112dも、所定の不純物
の拡散或いは注入などの良く知られた半導体製造手法を
用いて形成されている。上記歪抵抗素子110a、110b、11
0c、110dおよび導体112a、112b、112c、112dにより構成
された電橋は、それが配設されている薄肉部106に加え
られた歪に対応した電気信号を発生するので、１つの感
圧素子100を構成しているのである。なお、上記歪抵抗
素子110a、110b、110c、110dおよび導体112a、112b、11
2c、112dは、半導体基板98の不純物濃度を局所的に高め
ることにより構成されているので、通常は目視できな
い。
上記半導体基板98は、たとえば、次のように製作され
る。先ず、第９図に示すような半導体ウエハに第１エッ
チングのためのレジスト114を第10図に示すように塗着
して第１エッチングを行い且つレジスト除去を行うと、
第11図に示すような比較的浅い凹陥部116が得られる。
この比較的浅い凹陥部116の縦寸法および横寸法は前記
凹陥部104と同じである。次いで、第２エッチングのた
めのレジスト118を第12図に示すように塗着して第２エ
ッチングを行い且つレジスト除去を行うと、第13図に示
すように、前述の凹陥部104が形成されるのである。
る。先ず、第９図に示すような半導体ウエハに第１エッ
チングのためのレジスト114を第10図に示すように塗着
して第１エッチングを行い且つレジスト除去を行うと、
第11図に示すような比較的浅い凹陥部116が得られる。
この比較的浅い凹陥部116の縦寸法および横寸法は前記
凹陥部104と同じである。次いで、第２エッチングのた
めのレジスト118を第12図に示すように塗着して第２エ
ッチングを行い且つレジスト除去を行うと、第13図に示
すように、前述の凹陥部104が形成されるのである。
前記セラミック基板90には、積層導体配線が設けられ
ており、それらの配線中にマルチプレクサやプリアンプ
用の半導体チップが装着され且つワイヤボンディングさ
れている。また上記のように薄肉部106において感圧素
子100が複数設けられる結果、各感圧素子100の電源端子
や各感圧素子100からの出力端子が半導体基板98の端縁
に沿って配列されており、それらの端子列とセラミック
基板90に設けられ端子列との間は、第６図に示すよう
に、たとえば100ミクロン間隔の導線パターンを備えた
フラットケーブル120により接続されている。このフラ
ットケーブル120は、たとえば、ポリイミド樹脂フィル
ムの片面に貼着された銅箔をエッチングし且つ端子部分
に金またはその合金をメッキすることにより構成されて
おり、半導体基板98では、その押圧面に配列されたバン
プにフラットケーブル120の一端部が熱圧着または超音
波圧着によって接続される。そして、上記のように固定
され且つ接続された半導体基板98の押圧面は、必要に応
じてコーティングされる。
ており、それらの配線中にマルチプレクサやプリアンプ
用の半導体チップが装着され且つワイヤボンディングさ
れている。また上記のように薄肉部106において感圧素
子100が複数設けられる結果、各感圧素子100の電源端子
や各感圧素子100からの出力端子が半導体基板98の端縁
に沿って配列されており、それらの端子列とセラミック
基板90に設けられ端子列との間は、第６図に示すよう
に、たとえば100ミクロン間隔の導線パターンを備えた
フラットケーブル120により接続されている。このフラ
ットケーブル120は、たとえば、ポリイミド樹脂フィル
ムの片面に貼着された銅箔をエッチングし且つ端子部分
に金またはその合金をメッキすることにより構成されて
おり、半導体基板98では、その押圧面に配列されたバン
プにフラットケーブル120の一端部が熱圧着または超音
波圧着によって接続される。そして、上記のように固定
され且つ接続された半導体基板98の押圧面は、必要に応
じてコーティングされる。
以上のように構成された脈波検出装置においては、半
導体基板98の押圧面に凹陥部が形成されておらず、生体
内から充填材を介さないで薄肉部106へ直接伝達された
圧脈波がその薄肉部106に設けられた感圧素子100によっ
て検出されるので、軟質充填材と半導体基板との間の熱
膨張差に起因する脈波検出精度の低下が解消される。
導体基板98の押圧面に凹陥部が形成されておらず、生体
内から充填材を介さないで薄肉部106へ直接伝達された
圧脈波がその薄肉部106に設けられた感圧素子100によっ
て検出されるので、軟質充填材と半導体基板との間の熱
膨張差に起因する脈波検出精度の低下が解消される。
また、本実施例によれば、長手状の凹陥部104の底に
位置する長手状の薄肉部106に感圧素子100が複数配列さ
れているので、個々の独立した凹陥部の薄肉部に感圧素
子をそれぞれ設ける場合と比較して、感圧素子100の配
列間隔を狭められる利点がある。
位置する長手状の薄肉部106に感圧素子100が複数配列さ
れているので、個々の独立した凹陥部の薄肉部に感圧素
子をそれぞれ設ける場合と比較して、感圧素子100の配
列間隔を狭められる利点がある。
しかも、本実施例によれば、長手状の薄肉部106に配
設された複数の感圧素子100の間に突条108が設けられて
いるので、薄肉部106における隣接部分の歪の影響に起
因する相互干渉（クロストーク）が大幅に抑制され、微
小間隔の複数の検出点において独立して圧力検出できる
利点がある。
設された複数の感圧素子100の間に突条108が設けられて
いるので、薄肉部106における隣接部分の歪の影響に起
因する相互干渉（クロストーク）が大幅に抑制され、微
小間隔の複数の検出点において独立して圧力検出できる
利点がある。
次に、本発明の他の実施例を説明する。なお、以下の
実施例において前述の説明と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。
実施例において前述の説明と共通する部分には同一の符
号を付して説明を省略する。
第14図および第15図において、長手状の薄肉部106に
配設された複数の感圧素子100の間には、前記の突条108
に替えて、その突条108と同様の幅および長さの複数本
の長穴122がレーザビーム照射により貫通した状態で形
成されている。これによれば、薄肉部106における隣接
部分の歪の影響に起因する相互干渉が極めて減少する利
点がある。上記長穴122の長さは、薄肉部106の幅寸法以
下であっても一応の効果がえられる。
配設された複数の感圧素子100の間には、前記の突条108
に替えて、その突条108と同様の幅および長さの複数本
の長穴122がレーザビーム照射により貫通した状態で形
成されている。これによれば、薄肉部106における隣接
部分の歪の影響に起因する相互干渉が極めて減少する利
点がある。上記長穴122の長さは、薄肉部106の幅寸法以
下であっても一応の効果がえられる。
また、第16図においては、前述のスペーサ92に替え
て、前述のバックアップ板96よりも厚いガラス製バック
アップ板126が用いられるとともに、半導体基板98とセ
ラミック基板90とが金ワイヤ128を用いてワイヤボンデ
ィングされている。この場合、好ましくは、最初に金ワ
イヤ128の一端がセラミック基板90にボンディングさ
れ、その後金ワイヤ128の他端が半導体基板98にボンデ
ィングされる。このようにすれば、金ワイヤ128のボー
ル状端部がセラミック基板90側に位置しているため、半
導体基板98側のボンディング部の高さが低くされる利点
がある。なお、上記ボンディング部および金ワイヤ128
は保護樹脂130により保護されている。
て、前述のバックアップ板96よりも厚いガラス製バック
アップ板126が用いられるとともに、半導体基板98とセ
ラミック基板90とが金ワイヤ128を用いてワイヤボンデ
ィングされている。この場合、好ましくは、最初に金ワ
イヤ128の一端がセラミック基板90にボンディングさ
れ、その後金ワイヤ128の他端が半導体基板98にボンデ
ィングされる。このようにすれば、金ワイヤ128のボー
ル状端部がセラミック基板90側に位置しているため、半
導体基板98側のボンディング部の高さが低くされる利点
がある。なお、上記ボンディング部および金ワイヤ128
は保護樹脂130により保護されている。
以上、本発明の一実施例を図面に基づいて説明した
が、本発明はその他の態様においても適用される。
が、本発明はその他の態様においても適用される。
また、前述の実施例の薄肉部106に設けられている電
橋を構成する導体112a、112b、112c、112dは、アルミ蒸
着などによって構成されてもよい。
橋を構成する導体112a、112b、112c、112dは、アルミ蒸
着などによって構成されてもよい。
また、前述の半導体基板98にはシリコン単結晶板が用
いられていたが、ガリウム−砒素などの化合物半導体の
単結晶板が用いられてもよい。
いられていたが、ガリウム−砒素などの化合物半導体の
単結晶板が用いられてもよい。
なお、上述したのはあくまでも本発明の一実施例であ
り、本発明はその目的を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。
り、本発明はその目的を逸脱しない範囲で種々変更が加
えられ得るものである。
第１図は、第６図の押圧板の構造を詳しく示す断面図で
ある。第２図は、本発明の一実施例の脈波検出装置を示
す斜視図である。第３図は第２図の装置の横断面を示す
図であり、第４図は第２図の装置の縦断面を示す図であ
る。第５図は第２図の装置に用いられる偏心軸受を示す
斜視図である。第６図は第２図の実施例の脈波センサを
詳しく示す要部断面図である。第７図は、第６図の押圧
板を示す斜視図である。第８図は、第１図の感圧素子の
構成を説明する図である。第９図、第10図、第11図、第
12図、第13図は、第１図の半導体基板の製造工程をそれ
ぞれ説明する図である。第14図および第15図は、本発明
の他の実施例における第１図および第８図にそれぞれ相
当する図である。第16図は、本発明の他の実施例におけ
る第６図に相当する図である。 78:押圧面 98:半導体基板 100:感圧素子 106:薄肉部 108:突条 122:長穴
ある。第２図は、本発明の一実施例の脈波検出装置を示
す斜視図である。第３図は第２図の装置の横断面を示す
図であり、第４図は第２図の装置の縦断面を示す図であ
る。第５図は第２図の装置に用いられる偏心軸受を示す
斜視図である。第６図は第２図の実施例の脈波センサを
詳しく示す要部断面図である。第７図は、第６図の押圧
板を示す斜視図である。第８図は、第１図の感圧素子の
構成を説明する図である。第９図、第10図、第11図、第
12図、第13図は、第１図の半導体基板の製造工程をそれ
ぞれ説明する図である。第14図および第15図は、本発明
の他の実施例における第１図および第８図にそれぞれ相
当する図である。第16図は、本発明の他の実施例におけ
る第６図に相当する図である。 78:押圧面 98:半導体基板 100:感圧素子 106:薄肉部 108:突条 122:長穴
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−294832（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−145780（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46830（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−20136（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) A61B 5/022 - 5/0295
Claims (2)
- 【請求項１】半導体基板の一面において凹陥部を局所的
に形成することにより設けられた薄肉部に、該薄肉部に
発生する歪を電気信号に変換する感圧素子を設け、該半
導体基板を生体の皮膚上に押圧することにより該生体内
の動脈から発生する圧脈波を該生体の皮膚を通して検出
する圧脈波検出装置において、 前記半導体基板の前記凹陥部が形成されていない側の平
坦な面を押圧面とし、該押圧面を前記生体の皮膚上に押
圧するものであり、且つ、前記半導体基板に形成された
凹陥部は長手溝であり、該長手溝内には前記半導体基板
の厚みよりも低い高さを備え且つ上記長手溝を横断する
突条が複数本形成され、前記薄肉部の該突条の間に位置
する部分において前記感圧素子が複数設けられている ことを特徴とする圧脈波検出装置。 - 【請求項２】半導体基板の一面において凹陥部を局所的
に形成することにより設けられた薄肉部に、該薄肉部に
発生する歪を電気信号に変換する感圧素子を設け、該半
導体基板を生体の皮膚上に押圧することにより該生体内
の動脈から発生する圧脈波を該生体の皮膚を通して検出
する圧脈波検出装置において、 前記半導体基板の前記凹陥部が形成されていない側の平
坦な面を押圧面とし、該押圧面を前記生体の皮膚上に押
圧するものであり、且つ、前記半導体基板に形成された
凹陥部は長手溝であり、該長手溝内には該長手溝を横断
する長穴が複数本形成され、前記薄肉部の該長穴の間に
位置する部分において前記感圧素子が複数設けられてい
る ことを特徴とする圧脈波検出装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151106A JP3039934B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 圧脈波検出装置 |
| US07/531,055 US5131400A (en) | 1989-06-13 | 1990-05-31 | Pulse wave detecting apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1151106A JP3039934B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 圧脈波検出装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0315440A JPH0315440A (ja) | 1991-01-23 |
| JP3039934B2 true JP3039934B2 (ja) | 2000-05-08 |
Family
ID=15511482
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1151106A Expired - Fee Related JP3039934B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | 圧脈波検出装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5131400A (ja) |
| JP (1) | JP3039934B2 (ja) |
Cited By (1)
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