WO2013080904A1 - 生体測定装置 - Google Patents

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堅志 田中
圭一 梅田
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株式会社村田製作所
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    • A61B2562/04—Arrangements of multiple sensors of the same type
    • A61B2562/046—Arrangements of multiple sensors of the same type in a matrix array

Definitions

  • the present invention relates to a biometric apparatus.
  • Patent Document 1 proposes a biometric apparatus including a plurality of sensor elements arranged in a matrix and a pressing unit that presses the plurality of sensor elements against a living body.
  • Patent Document 1 describes that a sensor can be reliably brought into close contact with a living body by arranging a plurality of sensor elements in a matrix.
  • the living body measuring apparatus described in Patent Document 1 may not be able to accurately measure the state of the living body.
  • the main object of the present invention is to provide a living body measuring apparatus capable of measuring the state of a living body with high accuracy.
  • the biometric apparatus includes a plurality of sensor elements and a pressing unit for pressing the plurality of sensor elements against the living body.
  • the plurality of sensor elements include at least two sensor elements having different sensitivities.
  • the sensor element is configured by a piezoelectric element having a piezoelectric body and a pair of electrodes that sandwich the piezoelectric body.
  • the plurality of sensor elements include at least two types of sensor elements having different ratios of the thickness of the piezoelectric body to the total thickness of the sensor elements ((piezoelectric body thickness) / (total thickness of sensor elements)).
  • the plurality of sensor elements include at least two types of sensor elements having different thicknesses of piezoelectric bodies.
  • the plurality of sensor elements include at least two sensor elements having different thicknesses of at least one of the pair of electrodes.
  • the plurality of sensor elements include sensor elements having a plurality of piezoelectric bodies.
  • the plurality of sensor elements include at least two types of sensor elements having different numbers of piezoelectric bodies.
  • the piezoelectric body is made of at least one of aluminum nitride and scandium / aluminum nitride.
  • the plurality of sensor elements include at least two types of sensor elements having different scandium concentrations.
  • a plurality of sensor elements are arranged in a matrix.
  • the biometric apparatus has a pulse sensor unit that includes a plurality of sensor elements and a pressing unit.
  • the biometric apparatus further includes a resin film affixed on the sensor element.
  • the present invention it is possible to provide a living body measuring apparatus that can measure the state of a living body with high accuracy.
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a biometric apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a usage state of the biometric device according to the embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a sensor element according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of the sensor element in the first modification.
  • FIG. 5 is a schematic plan view of the biometric apparatus according to the second modification.
  • FIG. 6 is a graph showing the relationship between the ratio ((thickness of piezoelectric body 13) / (total thickness of sensor element 12)) and sensitivity.
  • FIG. 7 is a graph showing the relationship between the thickness of the insulating layer 15 and the sensitivity of the biometric device.
  • FIG. 8 is a graph showing the relationship between the thickness of the electrode 14 and the sensitivity of the biometric apparatus.
  • FIG. 9 is a schematic cross-sectional view of a sensor element in a
  • FIG. 1 is a schematic plan view of a biometric apparatus according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a use state of the biometric apparatus according to the present embodiment.
  • the biometric device 1 and 2 is a device for measuring the state of the living body 20 such as the pulse rate, blood pressure, body temperature, and sweating degree.
  • the biometric apparatus 1 constitutes a pulse rate measuring apparatus will be described.
  • the biometric device 1 is used by being wound around, for example, the wrist, ankle, or neck of the living body 20.
  • the biological measurement apparatus 1 includes a sensor array 11 and a pressing unit 10.
  • the sensor array 11 is disposed on the pressing portion 10.
  • the pressing unit 10 is for pressing the sensor array 11 against the living body 20.
  • the pressing unit 10 may have a function of pressing itself, or an operator or the like can press the sensor array 11 against the living body 20 by operating the pressing unit 10. May be.
  • the pressing unit 10 may be configured by, for example, a wristband.
  • the sensor array 11 constitutes a pulse sensor unit that detects a pulse.
  • the sensor array 11 has a plurality of sensor elements 12.
  • the plurality of sensor elements 12 are arranged in a matrix. Specifically, in the present embodiment, the plurality of sensor elements 12 are arranged in a square matrix. However, the present invention is not limited to this configuration.
  • the plurality of sensor elements may be arranged in an oblique matrix, for example. Further, the plurality of sensor elements may not be arranged at equal intervals but may be arranged at random.
  • the sensor element 12 is an element for measuring the state of the living body 20.
  • the sensor element 12 can be appropriately selected according to the parameter to be measured.
  • the sensor element 12 can be configured by a pressure sensor element or the like.
  • the sensor element 12 is configured by a piezoelectric sensor that is a pressure sensor element will be described.
  • the sensor element 12 has a piezoelectric body 13.
  • the type of the piezoelectric material constituting the piezoelectric body 13 is not particularly limited.
  • the piezoelectric body 13 may be composed of at least one of aluminum nitride, scandium aluminum nitride, lead zirconate titanate (PZT), zinc oxide, potassium sodium niobate, PVDF (polyvinylidene fluoride), polylactic acid, and the like. it can.
  • the piezoelectric body 13 is preferably made of at least one of aluminum nitride and scandium / aluminum nitride substantially free of lead.
  • the piezoelectric body 13 is composed of scandium aluminum nitride in which scandium is contained in aluminum nitride.
  • the piezoelectric constant increases, sensing sensitivity is improved.
  • Aluminum nitride and scandium / aluminum nitride have both excellent heat resistance and excellent moisture resistance compared to other piezoelectric materials. Therefore, the heat resistance and moisture resistance of the biometric device 1 can be improved by forming the piezoelectric body 13 with at least one of aluminum nitride and scandium / aluminum nitride.
  • the piezoelectric body 13 is sandwiched between the first electrode 14a and the second electrode 14b.
  • Each of the first and second electrodes 14a and 14b can be made of at least one metal such as gold, platinum, tungsten, aluminum, copper, molybdenum, ruthenium, titanium, and chromium.
  • An insulating layer 15 is disposed between the piezoelectric body 13 and at least one of the first and second electrodes 14a and 14b.
  • the insulation layer 15 enhances the voltage resistance of the sensor element 12 and the like.
  • the insulating layer 15 can be made of, for example, a resin such as polyimide or a polymer. By forming the insulating layer 15 from polyimide, heat resistance of 260 degrees or more can be imparted to the insulating layer 15. Therefore, the sensor element 12 can be mounted on the biometric apparatus 1 by reflow mounting.
  • the plurality of sensor elements 12 include at least two sensor elements having different sensitivities.
  • the plurality of sensor elements 12 may all be configured by sensor elements having different sensitivities.
  • the plurality of sensor elements 12 include, for example, at least one first sensor element having substantially the same sensitivity and at least one second sensor element having a sensitivity different from that of the first sensor element. May be.
  • a sensor element has a measurable range.
  • the range of pressure that can be measured by the sensor elements constituting the pressure sensor element is limited.
  • the biometric apparatus needs to be attached to the living body so that the magnitude of a stimulus such as a pulse applied from the living body is included in the measurable range of the sensor element.
  • the magnitude of the stimulus applied from the living body varies greatly depending on the state of the living body.
  • the blood pressure of a living body in a stationary state is significantly different from the blood pressure of a living body in an exercise state.
  • it may be difficult to attach the biometric apparatus to the living body so that the magnitude of the stimulus applied from the living body is always included in the measurable range of the sensor element.
  • the degree of tightening when the biometric device 1 is mounted differs for each user, when detecting a pulse, the pressure applied to the sensor element 12 from the living body varies greatly.
  • the biometric apparatus 1 as described above, at least two sensor elements 12 having different sensitivities are provided. For this reason, even when the magnitude of the stimulus applied from the living body is not within the measurable range of the one sensor element 12, it is within the measurable range of the sensor element 12 having a sensitivity different from that of the one sensor element 12. There is a case. Therefore, in the biometric apparatus 1, the measurable range of the magnitude of the stimulus applied from the living body 20 is wide. Therefore, even when the state of attachment of the biometric device 1 to the living body 20 varies, the state of the living body 20 can be measured with high accuracy. For example, the state of the living body 20 can be measured with high accuracy in any case where the sensor element 12 is weakly pressed against the living body 20 or pressed strongly. In addition, the state of the living body 20 can be measured with high accuracy even when the attachment position of the living body measuring apparatus 1 with respect to the living body 20 is shifted.
  • the method of making the sensitivity of the sensor element 12 mutually different is not specifically limited.
  • the sensitivity of the sensor element 12 is made different by changing the ratio of the thickness of the piezoelectric body 13 to the total thickness of the sensor element 12 ((thickness of the piezoelectric body 13) / (total thickness of the sensor element 12)).
  • the sensor array 11 may include at least two sensor elements 12 having different ratios ((thickness of the piezoelectric body 13) / (total thickness of the sensor elements 12)).
  • the sensitivity of the biometric device 1 increases as shown in FIG. 6, and thus the ratio ((thickness of the piezoelectric body 13) / (total thickness of the sensor elements 12)) increases. It can be seen that the sensitivity of the biometric device 1 increases.
  • the ratio ((thickness of piezoelectric body 13) / (total thickness of sensor element 12)) is the thickness of piezoelectric body 13, the thickness of at least one of first and second electrodes 14a and 14b, or insulating layer 15. It can be changed by adjusting the thickness. This is shown in FIGS. FIG. 7 shows that the sensitivity of the biometric device 1 increases as the insulating layer 15 becomes thinner. Further, FIG. 8 shows that the sensitivity of the biometric device 1 increases as the thickness of the electrode 14 decreases. Therefore, the sensor array 11 may include at least two sensor elements 12 having different thicknesses of the piezoelectric bodies 13. The sensor array 11 may include at least two sensor elements 12 having different thicknesses of at least one of the first and second electrodes 14a and 14b.
  • At least one sensor element 12 included in the sensor array 11 is a piezoelectric element having a plurality of piezoelectric bodies 13 as shown in FIG. 4, and the ratio ((thickness of piezoelectric body 13) / (Total thickness of sensor element 12)) may be varied. That is, the sensor array 11 may include at least two sensor elements 12 having different numbers of piezoelectric bodies 13.
  • the sensor element 12 shown in FIG. 4 has a plurality of sensor sections 16 each including the piezoelectric body 13, the insulating layer 15, and the first and second electrodes 14a and 14b.
  • the stacking direction is reversed.
  • the polarization direction of the piezoelectric body 13 is reversed.
  • the sensitivity of the biometric device 1 can also be adjusted by attaching a protective resin film 17 to the outside of the sensor element 12 and adjusting the thickness and Young's modulus of the resin film 17. Can do.
  • the sensitivity of the biometric device 1 increases as the thickness of the resin film 17 is reduced.
  • the plurality of sensor elements 12 are arranged in a matrix.
  • the plurality of sensor elements 12 may be arranged in a line.
  • the biometric apparatus may include a plurality of sensor units that measure different parameters.
  • the plurality of sensor units may be configured by a plurality of sensor elements including at least two sensor elements having different sensitivities.
  • the plurality of sensor elements may include two or more sensor elements such as a pulse sensor element, a vital sensor element, a body temperature measurement temperature sensor element, and an electrocardiographic measurement sensor element.
  • the living body measuring apparatus of the present invention may be attached to a living body such as a wrist or an ankle to obtain a pulse.
  • the heartbeat may be acquired by attaching the biometric device of the present invention to the chest or back.
  • the biometric device of the present invention may be attached to clothes or a wearing tool.

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Abstract

　生体の状態を高精度に測定し得る生体測定装置を提供する。　生体測定装置１は、複数のセンサ素子１２と、複数のセンサ素子１２を生体２０に対して押圧するための押圧部１０とを備える。複数のセンサ素子１２は、感度が異なる少なくとも２つのセンサ素子を含む。

Description

生体測定装置
　本発明は、生体測定装置に関する。
　従来、脈拍などの生体の状態を測定するための生体測定装置が種々提案されている。例えば特許文献１では、マトリクス状に配された複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子を生体に対して押圧する押圧手段とを備える生体測定装置が提案されている。特許文献１には、複数のセンサ素子をマトリクス状に配することにより、センサを生体に対して確実に密着させることができる旨が記載されている。
特開２０１０－２２０９４９号公報
　しかしながら、特許文献１に記載の生体測定装置では、生体の状態を正確に測定できない場合がある。
　本発明は、生体の状態を高精度に測定し得る生体測定装置を提供することを主な目的としている。
　本発明に係る生体測定装置は、複数のセンサ素子と、複数のセンサ素子を生体に対して押圧するための押圧部とを備える。複数のセンサ素子は、感度が異なる少なくとも２つのセンサ素子を含む。
　本発明に係る生体測定装置のある特定の局面では、センサ素子は、圧電体と、圧電体を挟持する一対の電極とを有する圧電素子により構成されている。複数のセンサ素子は、センサ素子の合計厚みに対する圧電体の厚みの比（（圧電体の厚み）／（センサ素子の合計厚み））が異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む。
　本発明に係る生体測定装置の別の特定の局面では、複数のセンサ素子は、圧電体の厚みが異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む。
　本発明に係る生体測定装置の他の特定の局面では、複数のセンサ素子は、一対の電極の少なくとも一方の厚みが異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む。
　本発明に係る生体測定装置のさらに他の特定の局面では、複数のセンサ素子は、圧電体を複数有するセンサ素子を含む。複数のセンサ素子は、圧電体の数が異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む。
　本発明に係る生体測定装置のさらに別の特定の局面では、圧電体が窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方からなる。
　本発明に係る生体測定装置のまた他の特定の局面では、複数のセンサ素子は、スカンジウム濃度が異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む。
　本発明に係る生体測定装置のまた別の特定の局面では、複数のセンサ素子がマトリクス状に配されている。
　本発明に係る生体測定装置のさらにまた別の特定の局面では、生体測定装置は、複数のセンサ素子と押圧部により構成されている脈拍センサ部を有する。
　本発明に係る生体測定装置のさらにまた他の特定の曲面では、生体測定装置は、センサ素子の上に貼付された樹脂フィルムをさらに備える。
　本発明によれば、生体の状態を高精度に測定し得る生体測定装置を提供することができる。
図１は、本発明の一実施形態における生体測定装置の略図的平面図である。 図２は、本発明の一実施形態における生体測定装置の使用状態を表す模式図である。 図３は、本発明の一実施形態におけるセンサ素子の略図的断面図である。 図４は、第１の変形例におけるセンサ素子の略図的断面図である。 図５は、第２の変形例における生体測定装置の略図的平面図である。 図６は、比（（圧電体１３の厚み）／（センサ素子１２の合計厚み））と感度との関係を表すグラフである。 図７は、絶縁層１５の厚みと生体測定装置の感度との関係を表すグラフである。 図８は、電極１４の厚みと生体測定装置の感度との関係を表すグラフである。 図９は、変形例におけるセンサ素子の略図的断面図である。
　以下、本発明を実施した好ましい形態の一例について説明する。但し、下記の実施形態は、単なる例示である。本発明は、下記の実施形態に何ら限定されない。
　また、実施形態等において参照する各図面において、実質的に同一の機能を有する部材は同一の符号で参照することとする。また、実施形態等において参照する図面は、模式的に記載されたものであり、図面に描画された物体の寸法の比率などは、現実の物体の寸法の比率などとは異なる場合がある。図面相互間においても、物体の寸法比率等が異なる場合がある。具体的な物体の寸法比率等は、以下の説明を参酌して判断されるべきである。
　図１は、本実施形態における生体測定装置の略図的平面図である。図２は、本実施形態における生体測定装置の使用状態を表す模式図である。
　図１及び図２に示される生体測定装置１は、脈拍数、血圧、体温、発汗度等の生体２０の状態を測定するための装置である。本実施形態では、具体的には、生体測定装置１が脈拍数測定装置を構成している例について説明する。なお、生体測定装置１は、例えば、生体２０の手首、足首、首等に巻き付けられて使用される。
　生体測定装置１は、センサアレイ１１と、押圧部１０とを備える。センサアレイ１１は、押圧部１０上に配されている。押圧部１０は、センサアレイ１１を生体２０に対して押圧するためのものである。押圧部１０は、それ自体が押圧する機能を有していてもよいし、操作者等が押圧部１０を操作することによりセンサアレイ１１を生体２０に対して押圧できるようにされたものであってもよい。押圧部１０は、例えば、リストバンド等により構成されていてもよい。
　本実施形態では、センサアレイ１１は、脈拍を検知する脈拍センサ部を構成している。センサアレイ１１は、複数のセンサ素子１２を有する。複数のセンサ素子１２は、マトリクス状に配されている。具体的には、本実施形態においては、複数のセンサ素子１２は、正方行列状に配されている。但し、本発明は、この構成に限定されない。複数のセンサ素子は、例えば、斜方行列状に配されていてもよい。また、複数のセンサ素子は、等間隔に配されておらず、ランダムに配されていてもよい。
　センサ素子１２は、生体２０の状態を測定するための素子である。センサ素子１２は、測定しようとするパラメータ等に応じて適宜選択することができる。例えば、脈拍数や血圧を測定する場合は、圧力センサ素子等によりセンサ素子１２を構成することができる。本実施形態では、センサ素子１２が圧力センサ素子である圧電センサにより構成されている例について説明する。
　具体的には、図３に示されるように、センサ素子１２は、圧電体１３を有する。圧電体１３を構成している圧電材料の種類は特に限定されない。圧電体１３は、例えば、窒化アルミニウム、窒化スカンジウム・アルミニウム、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）、酸化亜鉛、ニオブ酸カリウムナトリウム、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）、ポリ乳酸等の少なくとも一種により構成することができる。なかでも、圧電体１３は、鉛を実質的に含まない窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方からなることが好ましい。特に、窒化アルミニウムにスカンジウムが含有された窒化スカンジウム・アルミニウムにより圧電体１３を構成することが好ましい。この場合、圧電定数が大きくなるため、センシング感度が向上するからである。また、窒化アルミニウムや窒化スカンジウム・アルミニウムは、他の圧電体材料に比べて、優れた耐熱性と、優れた耐湿性とを兼ね備えている。従って、窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方により圧電体１３を構成することにより、生体測定装置１の耐熱性や耐湿性を改善することができる。
　圧電体１３は、第１の電極１４ａと第２の電極１４ｂとにより挟持されている。第１及び第２の電極１４ａ、１４ｂのそれぞれは、例えば、金、白金、タングステン、アルミニウム、銅、モリブデン、ルテニウム、チタン、クロムなどの少なくとも一種の金属などにより構成することができる。
　圧電体１３と、第１及び第２の電極１４ａ、１４ｂの少なくとも一方との間には、絶縁層１５が配されている。この絶縁層１５によりセンサ素子１２の耐電圧性等が高められている。絶縁層１５は、例えばポリイミドや高分子ポリマー等の樹脂等により構成することができる。ポリイミドにより絶縁層１５を構成することにより、２６０度以上の耐熱性を絶縁層１５に付与することができる。従って、センサ素子１２をリフロー実装で生体測定装置１へ搭載することが可能となる。
　複数のセンサ素子１２は、感度が異なる少なくとも２つのセンサ素子を含んでいる。複数のセンサ素子１２は、例えば、すべて感度が相互に異なるセンサ素子により構成されていてもよい。また、複数のセンサ素子１２は、例えば、感度が実質的に同じである少なくともひとつの第１のセンサ素子と、第１のセンサ素子とは感度が異なる少なくともひとつの第２のセンサ素子を含んでいてもよい。
　ところで、一般的に、センサ素子は、測定可能範囲を有している。例えば、圧力センサ素子を構成しているセンサ素子により測定できる圧力の範囲は限られている。このため、生体測定装置は、生体から加わる脈拍等の刺激の大きさが、センサ素子の測定可能範囲に含まれるように生体に対して取り付ける必要がある。
　しかしながら、生体から加わる刺激の大きさは、生体の状態に応じて大きく変化する。例えば、静止状態にある生体の血圧と、運動状態にある生体の血圧とは大きく異なる。このため、生体から加わる刺激の大きさがセンサ素子の測定可能範囲に常に含まれるように生体測定装置を生体に対して取り付けることが困難である場合もある。また、ユーザーごとに生体測定装置１の装着時の締め付け具合が異なるため、脈拍を検出する場合、生体からセンサ素子１２に加わる圧力が大きく異なる。
　ここで、生体測定装置１では、上述のように、感度が異なる少なくとも２つのセンサ素子１２が設けられている。このため、生体から加わる刺激の大きさが一のセンサ素子１２の測定可能範囲内にはない場合であっても、一のセンサ素子１２とは感度が異なるセンサ素子１２の測定可能範囲内にある場合がある。よって、生体測定装置１では、生体２０から加わる刺激の大きさの測定可能範囲が広い。従って、生体測定装置１の生体２０への取り付け状態にばらつきが生じた場合であっても、生体２０の状態を高精度に測定し得る。例えば、センサ素子１２が生体２０に対して弱く押圧されている場合、あるいは強く押圧されている場合のいずれの場合にも生体２０の状態を高精度に測定し得る。また、生体測定装置１の生体２０に対する取り付け位置がずれてしまった場合にも生体２０の状態を高精度に測定し得る。
　なお、センサ素子１２の感度を相互に異ならせる方法は特に限定されない。例えば、センサ素子１２の合計厚みに対する圧電体１３の厚みの比（（圧電体１３の厚み）／（センサ素子１２の合計厚み））を異ならせることによりセンサ素子１２の感度を相互に異ならせてもよい。即ち、センサアレイ１１には、比（（圧電体１３の厚み）／（センサ素子１２の合計厚み））が相互に異なる少なくとも２つのセンサ素子１２が含まれていてもよい。なお、図６に示すように、圧電体１３の厚みが大きくなるほど生体測定装置１の感度が高くなることから、比（（圧電体１３の厚み）／（センサ素子１２の合計厚み））が大きくなるほど、生体測定装置１の感度が高くなることが分かる。
　なお、比（（圧電体１３の厚み）／（センサ素子１２の合計厚み））は、圧電体１３の厚みや、第１及び第２の電極１４ａ、１４ｂの少なくとも一方の厚み、あるいは絶縁層１５の厚みを調整することにより変化させることができる。これを図７、図８に示す。図７では、絶縁層１５を薄くするほど生体測定装置１の感度が高くなることが示されている。また、図８では、電極１４の厚みを薄くするほど生体測定装置１の感度が高くなることが示されている。従って、センサアレイ１１には、圧電体１３の厚みが異なる少なくとも２つのセンサ素子１２が含まれていてもよい。センサアレイ１１には、第１及び第２の電極１４ａ、１４ｂの少なくとも一方の厚みが異なる少なくとも２つのセンサ素子１２が含まれていてもよい。
　また、センサアレイ１１に含まれる少なくともひとつのセンサ素子１２を、図４に示されるように複数の圧電体１３を有する圧電素子とし、圧電体１３の数により比（（圧電体１３の厚み）／（センサ素子１２の合計厚み））を異ならせてもよい。即ち、センサアレイ１１には、圧電体１３の数が異なる少なくとも２つのセンサ素子１２が含まれていてもよい。
　なお、図４に示されるセンサ素子１２は、圧電体１３、絶縁層１５並びに第１及び第２の電極１４ａ、１４ｂにより構成されるセンサ部１６を複数有している。積層方向において隣り合うセンサ部１６では、積層方向が逆となっている。このため、積層方向において隣り合うセンサ部１６では、圧電体１３の分極方向が逆となっている。
　また、図９に示すように、センサ素子１２の外側に保護用の樹脂フィルム１７を貼付し、樹脂フィルム１７の厚みやヤング率を調節することによっても、生体測定装置１の感度を調整することができる。例えば、樹脂フィルム１７の厚みを薄くするほど生体測定装置１の感度が高くなる。樹脂フィルム１７のヤング率を低くするほど生体測定装置１の感度が高くなる。すなわち、図９に示されるように、センサ素子１２の外表面の少なくとも一方の上に樹脂フィルム１７を貼付した構成によっても、センサ素子１２全体の厚みに対する圧電体１３の厚みの比を異ならせることができるため、生体測定装置１の感度の調整が可能となる。
　なお、上記実施形態では、複数のセンサ素子１２がマトリクス状に配されている例について説明したが、例えば図５に示されるように、複数のセンサ素子１２が一列に配されていてもよい。
　また、本発明に係る生体測定装置は、異なるパラメータを測定する複数のセンサ部を備えていてもよい。その場合は、それら複数のセンサ部が、感度の異なる少なくとも２つのセンサ素子を含む複数のセンサ素子により構成されていればよい。この場合、複数のセンサ素子には、脈拍センサ素子、バイタルセンサ素子、体温計測用温度センサ素子、心電計測用センサ素子などのセンサ素子の２種以上が含まれていてもよい。
　本発明の生体測定装置は、例えば、手首や足首などの生体に張り付け、脈拍を取得してもよい。例えば、胸や背中に本発明の生体測定装置を張り付け、心拍を取得してもよい。さらには、生体に直接張り付けるのではなく、衣服や装着具に本発明の生体測定装置を張り付けても良い。
１…生体測定装置
１０…押圧部
１１…センサアレイ
１２…センサ素子
１３…圧電体
１４ａ…第１の電極
１４ｂ…第２の電極
１５…絶縁層
１６…センサ部
２０…生体

Claims (10)

  1. 　複数のセンサ素子と、
    　前記複数のセンサ素子を生体に対して押圧するための押圧部と、
    を備え、
    　前記複数のセンサ素子は、感度が異なる少なくとも２つのセンサ素子を含む、生体測定装置。
  2. 　前記センサ素子は、圧電体と、前記圧電体を挟持する一対の電極とを有する圧電素子により構成されており、
    　前記複数のセンサ素子は、前記センサ素子の合計厚みに対する前記圧電体の厚みの比（（圧電体の厚み）／（センサ素子の合計厚み））が異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む、請求項１に記載の生体測定装置。
  3. 　前記複数のセンサ素子は、前記圧電体の厚みが異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む、請求項２に記載の生体測定装置。
  4. 　前記複数のセンサ素子は、前記一対の電極の少なくとも一方の厚みが異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む、請求項２または３に記載の生体測定装置。
  5. 　前記複数のセンサ素子は、前記圧電体を複数有するセンサ素子を含み、
    　前記複数のセンサ素子は、前記圧電体の数が異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む、請求項２～４のいずれか一項に記載の生体測定装置。
  6. 　前記圧電体が窒化アルミニウム及び窒化スカンジウム・アルミニウムの少なくとも一方からなる、請求項２～５のいずれか一項に記載の生体測定装置。
  7. 　前記複数のセンサ素子は、スカンジウム濃度が異なる少なくとも２種のセンサ素子を含む、請求項６に記載の生体測定装置。
  8. 　前記複数のセンサ素子がマトリクス状に配されている、請求項１～７のいずれか一項に記載の生体測定装置。
  9. 　前記複数のセンサ素子と前記押圧部により構成されている脈拍センサ部を有する、請求項１～８のいずれか一項に記載の生体測定装置。
  10. 　前記センサ素子の上に貼付された樹脂フィルムをさらに備える、請求項１～９のいずれか一項に記載の生体測定装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2516259A (en) * 2013-07-16 2015-01-21 Nokia Corp An apparatus, method and computer program for detecting physiological parameters

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0862242A (ja) * 1994-07-29 1996-03-08 Whitaker Corp:The 加速度センサ
JP2007017421A (ja) * 2004-10-28 2007-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd ケーブル状圧電素子とその製造方法
JP2007278725A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Denso Corp 物理量センサ
JP2009010926A (ja) * 2007-05-31 2009-01-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 圧電体薄膜、圧電体およびそれらの製造方法、ならびに当該圧電体薄膜を用いた圧電体共振子、アクチュエータ素子および物理センサー
WO2009060590A1 (ja) * 2007-11-07 2009-05-14 Jms Co., Ltd. 下肢動脈閉塞症の運動療法用装置及び診断装置

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0862242A (ja) * 1994-07-29 1996-03-08 Whitaker Corp:The 加速度センサ
JP2007017421A (ja) * 2004-10-28 2007-01-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd ケーブル状圧電素子とその製造方法
JP2007278725A (ja) * 2006-04-03 2007-10-25 Denso Corp 物理量センサ
JP2009010926A (ja) * 2007-05-31 2009-01-15 National Institute Of Advanced Industrial & Technology 圧電体薄膜、圧電体およびそれらの製造方法、ならびに当該圧電体薄膜を用いた圧電体共振子、アクチュエータ素子および物理センサー
WO2009060590A1 (ja) * 2007-11-07 2009-05-14 Jms Co., Ltd. 下肢動脈閉塞症の運動療法用装置及び診断装置

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2516259A (en) * 2013-07-16 2015-01-21 Nokia Corp An apparatus, method and computer program for detecting physiological parameters
US10413241B2 (en) 2013-07-16 2019-09-17 Nokia Technologies Oy Apparatus, method and computer program for detecting physiological parameters

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