WO2016027615A1 - 圧電フィルムセンサ - Google Patents

圧電フィルムセンサ Download PDF

Info

Publication number
WO2016027615A1
WO2016027615A1 PCT/JP2015/071061 JP2015071061W WO2016027615A1 WO 2016027615 A1 WO2016027615 A1 WO 2016027615A1 JP 2015071061 W JP2015071061 W JP 2015071061W WO 2016027615 A1 WO2016027615 A1 WO 2016027615A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sensor unit
sensor
piezoelectric film
piezoelectric
main surface
Prior art date
Application number
PCT/JP2015/071061
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
河村秀樹
Original Assignee
株式会社村田製作所
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社村田製作所 filed Critical 株式会社村田製作所
Priority to JP2016543877A priority Critical patent/JP6226079B2/ja
Publication of WO2016027615A1 publication Critical patent/WO2016027615A1/ja

Links

Images

Classifications

    • 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
    • A61B5/024—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate
    • A61B5/0245—Detecting, measuring or recording pulse rate or heart rate by using sensing means generating electric signals, i.e. ECG signals
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L1/00—Measuring force or stress, in general
    • G01L1/16—Measuring force or stress, in general using properties of piezoelectric devices

Definitions

  • the present invention relates to a piezoelectric film sensor that detects minute movements such as a subcutaneous movement of a living body.
  • Patent Document 1 describes a piezoelectric sensor for an electronic stringed instrument using PVDF (polyvinylidene fluoride) as a piezoelectric film.
  • Patent Document 2 describes a vibration sensor using PVDF (polyvinylidene fluoride) as a piezoelectric film.
  • biosensors that detect not only human movements but also skin movements and subcutaneous movements have been proposed (see Patent Document 3).
  • This type of biosensor uses a non-pyroelectric piezoelectric film that can suppress the influence of temperature (body temperature) in order to ensure detection accuracy.
  • JP 2008-304558 A Microfilm of Japanese Utility Model No. 59-33095 (Japanese Utility Model Application No. 60-145799) JP 2014-74618 A
  • the biosensor includes a piezoelectric film, and outputs a piezoelectric voltage corresponding to the strain amount of the piezoelectric film, and a processing circuit that processes the output of the sensor portion (piezoelectric voltage corresponding to the strain amount of the piezoelectric film).
  • a circuit board with a cable is connected with a cable, it is affected by static electricity, commercial power supply noise (50 Hz or 60 Hz), triboelectricity caused by cable shaking, etc., and the detection accuracy of low frequency signals (about 10 Hz) is improved. It cannot be secured sufficiently.
  • Human motion, skin movement, subcutaneous movement, and the like include a low frequency component of about 10 Hz.
  • Patent Document 3 discloses a configuration in which a circuit board is formed of a flexible printed circuit board, and the sensor unit and the circuit board are electrically connected by piercing the needle part of the piercing electrode from the flexible circuit board to the sensor unit. ing.
  • An object of the present invention is to provide a piezoelectric film sensor that can sufficiently ensure low-frequency signal detection accuracy and is inexpensive.
  • the piezoelectric film sensor of the present invention is configured as follows.
  • the sensor unit has two main surfaces facing each other, a flat film-like piezoelectric film is laminated between the two main surfaces, and a conductive output conductor pattern that outputs a piezoelectric voltage corresponding to the amount of distortion of the piezoelectric film. Forming.
  • the sensor unit is flexible.
  • the circuit unit has a conductive input conductor pattern electrically connected to the output conductor pattern of the sensor unit on the main surface of the circuit board, and a piezoelectric voltage corresponding to the distortion amount of the piezoelectric film input through the input conductor pattern. Is formed.
  • the circuit unit is rigid.
  • the holding member holds the sensor unit and the circuit unit in a state where the output conductor pattern and the input conductor pattern are electrically connected.
  • the output conductor pattern of the sensor unit and the input conductor pattern of the circuit unit are pressed and electrically connected,
  • the influence of static electricity, commercial power supply noise (50 Hz or 60 Hz), triboelectricity associated with cable shaking, etc. can be suppressed. Therefore, it is possible to sufficiently secure the detection accuracy of the low frequency signal (about 10 Hz).
  • the circuit portion can be configured using an inexpensive rigid circuit board, and the cost of the piezoelectric film sensor can be reduced.
  • the sensor unit may be configured to include a pair of piezoelectric films that cancel generated charges during expansion and contraction. In this way, when the sensor unit is affixed to the skin or the like and the subcutaneous movement (pulse rate or the like) is monitored, it is possible to suppress the detection of the expansion and contraction of the skin caused by human joint bending as the subcutaneous movement. it can.
  • the plate-like reinforcing member may be arranged on the other main surface side of the sensor unit at a position facing the output conductor pattern formed on one main surface of the sensor unit. If comprised in this way, while being able to prevent a sensor part from bend
  • a shield case that covers the circuit portion and the holding member may be provided.
  • the detection accuracy of the low frequency signal can be sufficiently secured and can be made inexpensive.
  • FIGS. 2A and 2B are schematic views showing the configuration of the sensor unit. It is the schematic which shows the structure of a circuit part. It is the schematic of a piezoelectric film sensor. It is a figure which shows the processing circuit currently formed in the circuit board of a circuit part. 6A and 6B are diagrams showing a piezoelectric film sensor provided with a reinforcing member. 7A and 7B are views showing a piezoelectric film sensor provided with a reinforcing member and a double-sided tape. It is a figure which shows another example of the processing circuit currently formed in the circuit board of a circuit part. It is the schematic of a piezoelectric film sensor provided with a shield case.
  • FIGS. 10A and 10B are schematic views of a piezoelectric film sensor according to another example. It is the schematic which shows the structure of the sensor part concerning another example. It is a figure which shows another example of the processing circuit currently formed in the circuit board of a circuit part. It is the schematic which shows the structure of a sensor part. 14A and 14B are diagrams showing a piezoelectric film sensor according to another example in which a reinforcing member and a double-sided tape are provided.
  • FIG. 15A is a diagram showing the relationship between frequency and skin surface displacement
  • FIG. 15B is a diagram showing the relationship between frequency and circuit gain
  • FIG. 15C is a diagram showing the relationship between frequency and processing circuit. It is a figure which shows the relationship with an output. It is a figure which shows another example of the processing circuit currently formed in the circuit board of a circuit part.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing an overview of a piezoelectric film sensor.
  • the piezoelectric film sensor 1 according to this example includes a sensor unit 11 and a circuit unit 12, and holds the sensor unit 11 and the circuit unit 12 by two holding members 13a and 13b.
  • the piezoelectric film sensor 1 is a sensor that is attached to a predetermined location and detects minute movements and deformations of the location.
  • the sensor unit 11 is attached to the skin, and the movement of the skin or the movement of the skin is detected.
  • FIG. 2 (A) is a schematic side view of the sensor unit
  • FIG. 2 (B) is a schematic plan view of the first main surface (the upper main surface in FIG. 2 (A)) of the sensor unit.
  • the sensor unit 11 is formed by laminating piezoelectric films 111a and 111b, a signal electrode 112, and a reference potential electrode 113.
  • the piezoelectric films 111a and 111b are made of polylactic acid (PLA), more specifically L-type polylactic acid (PLLA).
  • the signal electrode 112 is formed by punching a sheet-like copper foil having a thickness of about 10 ⁇ m into a predetermined shape.
  • the piezoelectric film 111a is laminated on one main surface of the signal electrode 112 (the lower main surface in FIG. 2A), and the piezoelectric film 111b is laminated on the other main surface of the signal electrode 112 (FIG. 2A). Are laminated on the upper main surface) side.
  • the reference potential electrode 113 is laminated on the main surface of the piezoelectric film 111a opposite to the signal electrode 112 and the main surface of the piezoelectric film 111b opposite to the signal electrode 112.
  • the reference potential electrode 113 is a relatively soft conductive material such as a conductive nonwoven fabric or a urethane film with silver paste, and the upper and lower reference potential electrodes 113 are connected to each other.
  • the upper and lower reference potential electrodes 113 can be formed by folding a single film as shown in FIG.
  • the folded portion of the reference potential electrode 113 folded up and down is referred to as a connecting portion 118.
  • the connecting portion 118 is approximately equal to or larger than the width of the signal electrode 112 (the dimension in the direction perpendicular to the paper surface in FIG. 2). Thereby, the influence of the electromagnetic wave noise with respect to the side surface direction (left direction of the paper surface in FIG. 2) of the piezoelectric film sensor can be reduced.
  • the piezoelectric films 111a and 111b, the signal electrode 112, and the reference potential electrode 113 have a length in the horizontal direction (hereinafter referred to as a longitudinal direction) in FIG. It is a long sheet with a short length in the hand direction.
  • the sensor unit 11 includes a protective film (not shown) that covers the outside of the reference potential electrode 113 on the first main surface and the second main surface (the lower main surface in FIG. 2A) that faces the first main surface. (Not shown).
  • the protective film is a foamable film, a urethane film, a thin PET film (a PET film having a thickness of about 12 ⁇ m), or the like.
  • Piezoelectric films 111a and 111b have the same direction of generated polarization with respect to expansion and contraction. Therefore, when the sensor unit 11 extends in the longitudinal direction, the generated charges in the piezoelectric films 111a and 111b are canceled, so that it cannot be detected that the sensor unit 11 has expanded in the longitudinal direction. On the other hand, when the sensor unit 11 is bent, the generated charges in the piezoelectric films 111a and 111b are not canceled, so that it can be detected that the sensor unit 11 is bent.
  • connection patterns 112a and 113a exposed on the first main surface side may be further formed.
  • the connection pattern 112a is formed on the signal electrode 112.
  • the connection pattern 113a is formed on the reference potential electrode 113.
  • the connection patterns 112a and 113a are formed side by side in the short direction of the sensor unit 11 at one end in the longitudinal direction of the sensor unit 11 (the right end in FIG. 2). Further, through holes are formed inside the connection patterns 112a and 113a.
  • the connection patterns 112a and 113a correspond to the conductive output conductor pattern referred to in the present invention.
  • connection pattern 112a and the connection pattern 113a are formed in different layers, so that a step is formed in the vertical direction in FIG. 2A by the thickness of the piezoelectric film 111a and the signal electrode 112. It is about 20 ⁇ m. Further, the step may be eliminated by making the thickness of the connection pattern 113a larger than the thickness of the connection pattern 112a.
  • the sensor unit 11 having the above configuration is flexible, and the piezoelectric films 111a and 111b are distorted as the sensor unit 11 is deformed.
  • PLLA consists of a chiral polymer.
  • PLLA has a helical structure in the main chain.
  • molecules are oriented in a uniaxially stretched direction, and have piezoelectricity due to the orientation of the molecules.
  • the uniaxially stretched PLLA generates electric charges by causing distortion in the piezoelectric films 111a and 111b.
  • the distortion generated in the piezoelectric films 111a and 111b is that the piezoelectric films 111a and 111b extend in a predetermined direction. At this time, the amount of generated charge is determined by the amount of distortion of the piezoelectric films 111a and 111b.
  • the piezoelectric constant of uniaxially stretched PLLA belongs to a very high class among polymers.
  • the piezoelectric strain constant d 14 of PLLA can be as high as 10 to 20 pC / N by adjusting conditions such as stretching conditions, heat treatment conditions, and additive blending.
  • the stretching ratio of the piezoelectric films 111a and 111b is preferably about 3 to 8 times.
  • the same effect as uniaxial stretching can be obtained by varying the stretching ratio of each axis.
  • the piezoelectric constant is about 4 times in the X-axis direction, Almost the same effect can be obtained.
  • a film that is simply uniaxially stretched easily tears along the direction of the stretch axis, and thus the strength can be increased somewhat by performing biaxial stretching as described above.
  • PLLA generates piezoelectricity by molecular orientation treatment such as stretching, and therefore does not need to be subjected to poling treatment like other polymers such as PVDF and piezoelectric ceramics. That is, the piezoelectricity of PLLA that does not belong to ferroelectrics is not expressed by the polarization of ions like ferroelectrics such as PVDF and PZT, but is derived from a helical structure that is a characteristic structure of molecules. is there. For this reason, PVDF or the like shows a change in piezoelectric constant over time, and in some cases the piezoelectric constant may be significantly reduced, but the piezoelectric constant of PLLA is extremely stable over time. Therefore, the output charge amount is not affected by the surrounding environment.
  • PLLA is characterized by the fact that it does not generate pyroelectricity that occurs in other ferroelectric piezoelectric materials, and there is a risk that charges are generated with temperature changes and erroneously detected as sensor output. There is almost no.
  • FIG. 3 is a schematic plan view showing the configuration of the circuit unit.
  • the circuit unit 12 is obtained by forming a processing circuit 201 and conductive connection patterns 200a and 200b on a rigid circuit board 200 having a third main surface and a fourth main surface facing each other.
  • the connection patterns 200a and 200b are formed on the third main surface of the circuit board 200.
  • the processing circuit 201 may be formed on one of the third main surface or the fourth main surface, or may be formed over both main surfaces.
  • connection patterns 200a and 200b Through holes are formed inside the connection patterns 200a and 200b.
  • the connection pattern 200a has substantially the same shape as the connection pattern 113a formed on the sensor unit 11, and the connection pattern 200b has substantially the same shape as the connection pattern 112a formed on the sensor unit 11.
  • the relative positional relationship between the two connection patterns 200a and 200b and the relative positional relationship between the two connection patterns 112a and 113a formed in the sensor unit 11 are substantially the same.
  • the connection patterns 200a and 200b correspond to the input conductor pattern referred to in the present invention.
  • the processing circuit 201 is connected to the connection patterns 200a and 200b, processes input signals in the connection patterns 200a and 200b (signals relating to charges generated in the piezoelectric films 111a and 111b, as will be described later), and processes the piezoelectric films 111a and 111b. This is a circuit for detecting the amount of distortion.
  • the holding members 13a and 13b are joining members such as eyelets and rivets.
  • the holding members 13a and 13b electrically connect the connection pattern 112a of the sensor unit 11 and the connection pattern 200b of the circuit unit 12, and electrically connect the connection pattern 113a of the sensor unit 11 and the connection pattern 200a of the circuit unit 12.
  • the sensor unit 11 and the circuit unit 12 (circuit board 200) are held in a state where they are connected to each other.
  • the piezoelectric film sensor 1 combines the first main surface of the sensor unit 11 and the third main surface of the circuit board 200 of the circuit unit 12.
  • the connection pattern 113a formed on the reference potential electrode 113 of the sensor unit 11 and the connection pattern 200a formed on the third main surface of the circuit board 200 are brought into contact with each other, and the signal electrode 112 of the sensor unit 11 is contacted.
  • the connection pattern 112a formed on the third substrate is brought into contact with the connection pattern 200b formed on the third main surface of the circuit board 200.
  • the piezoelectric film sensor 1 includes a through hole inside the connection pattern 113 a formed on the reference potential electrode 113 of the sensor unit 11 and an inside of the connection pattern 200 a formed on the third main surface of the circuit board 200.
  • the through hole overlaps the through hole and is formed inside the connection pattern 112a formed in the signal electrode 112 of the sensor unit 11, and the through hole inside the connection pattern 200b formed in the third main surface of the circuit board 200.
  • the holding members 13a and 13b are in a state where the connection pattern 112a of the sensor unit 11 and the connection pattern 200b of the circuit unit 12 are pressed and the connection pattern 113a of the sensor unit 11 and the connection pattern 200a of the circuit unit 12 are pressed.
  • the sensor unit 11 and the circuit board 200 are held.
  • the holding members 13a and 13b are caulked at the tip that protrudes from the one of the second main surface side of the sensor unit 11 or the fourth main surface side of the circuit board 200 through the through hole and protrudes to the other side.
  • the holding members 13a and 13b may be conductive or non-conductive.
  • the connection patterns 200a and 200b of the circuit unit 12 and the connection patterns 112a and 113a of the sensor unit 11 are not only electrically connected by contact, but also the holding members 13a, 13b, Since conduction can be obtained also by 13b, contact resistance between the circuit unit 12 and the sensor unit 11 can be reduced.
  • non-conductive members are used as the holding members 13a and 13b, an unnecessary short circuit is less likely to occur even when a metal body is approached from the outside. Even in the case where conductive members are used as the holding members 13a and 13b, unnecessary short-circuits are similarly hardly caused by insulating and protecting the surfaces of the holding members 13a and 13b with an oxide film or the like.
  • FIG. 5 is a diagram showing a processing circuit formed on the circuit board of the circuit unit.
  • the processing circuit 201 is an amplifier circuit shown in FIG. Amp is an amplifier.
  • R1 and R2 are voltage dividing resistors for dividing the power supply voltage V DD
  • R3 is an Amp feedback resistor.
  • the input of Amp is a piezoelectric voltage generated in the piezoelectric films 111 a and 111 b of the sensor unit 11.
  • the output of Amp changes according to the bending of the sensor unit 11.
  • a plate-like reinforcing member 16 is provided on the surface opposite to the exposed surface of the connection patterns 112a and 113a (second main surface of the sensor unit 11) in the sensor unit 11 as shown in FIG. preferable.
  • 6A is a side view of the piezoelectric film sensor provided with the reinforcing member
  • FIG. 6B is a plan view of the second main surface side of the sensor portion of the piezoelectric film sensor provided with the reinforcing member.
  • the reinforcing member 16 has a rectangular shape, and one end portion in the longitudinal direction (left and right direction in FIG. 6) coincides with the end portion of the sensor portion 11, and the other end portion protrudes from the end portion of the circuit board. It is a size.
  • the reinforcing member 16 is sized to cover the entire area where the connection patterns 112a and 113a face each other.
  • the reinforcing member 16 is a PET film having a thickness of 100 to 200 ⁇ m, and may be attached to the second main surface of the sensor unit 11 using an adhesive.
  • the reinforcing member 16 also has through holes formed at positions corresponding to the through holes formed inside the connection patterns 112a and 113a.
  • the piezoelectric film sensor 1 in which the reinforcing member 16 is provided in the sensor unit 11 can prevent the sensor unit 11 from being bent suddenly near the edge (end portion) of the circuit board (can prevent abnormal deformation of the sensor unit 11). ). Thereby, distortion of piezoelectric film 111a, 111b becomes abnormal, and it can prevent that the output of sensor part 11 becomes abnormal. Further, it is possible to prevent stress from concentrating around the attachment portions of the holding members 13a and 13 and to increase the bonding strength between the sensor unit 11 and the circuit unit 12. In this example, as shown in a side view in FIG. 6A, the reinforcing member 16 is provided longer than the region overlapping the circuit portion 13 in the length direction of the sensor portion 13.
  • the reinforcing member 16 is provided in a rectangular shape that is shorter than the distance between both ends of the sensor unit 13 in the width direction of the sensor unit 13. As shown in FIG. As described above, the shape of the reinforcing member 16 can be set, but the reinforcing member 16 can have an appropriate shape.
  • the reinforcing member 16 can have a rectangular shape with a size such that the sensor portion overlaps the entire length in the width direction at one end of the sensor portion 13.
  • the reinforcing member 16 may have a U shape in plan view, and only both end portions of the U shape may be overlaid on the circuit board. Further, the reinforcing member 16 can be circular or polygonal.
  • the piezoelectric film sensor 1 is for attaching the sensor unit 11 to the skin in order to detect the movement of the skin or the movement of the skin. As shown in FIG. May be attached to one main surface of the sensor unit 11.
  • FIG. 7A is a side view of the piezoelectric film sensor provided with the double-sided tape
  • FIG. 7B is a plan view of the second main surface side of the sensor portion of the piezoelectric film sensor provided with the double-sided tape.
  • the double-sided tape 17 is provided on the second main surface of the sensor unit 11, but may be provided on the first main surface of the sensor unit 11.
  • FIG. 7 shows the piezoelectric film sensor 1 in which the reinforcing member 16 is provided in the sensor unit 11.
  • the double-sided tape 17 is preferably provided at a position on the second main surface of the sensor unit 11 that does not overlap the circuit board 200 or the reinforcing member 16. Thereby, when the sensor part 11 is affixed on the skin with the double-sided tape 17, it is possible to prevent the circuit board 200 and the reinforcing member 16 from obstructing the skin and subcutaneous movement.
  • This double-sided tape 17 corresponds to the adhesive layer referred to in the present invention.
  • the piezoelectric film sensor 1 since the piezoelectric film sensor 1 concerning this example does not use cables, such as a lead wire, for the electrical connection of the sensor part 11 and the circuit part 12, static electricity, commercial power supply noise (50 Hz or 60 Hz), The influence of triboelectricity or the like associated with the shaking of the cable can be sufficiently suppressed, and as a result, the detection accuracy of a low frequency (about 10 Hz) signal can be sufficiently ensured.
  • the circuit unit 12 can be configured with an inexpensive rigid circuit board 200, and the sensor unit 11 and the circuit unit 12 can be joined in a simple process, so that the cost of the piezoelectric film sensor 1 can be reduced.
  • the sensor unit 11 Since the sensor unit 11 has the configuration shown in FIG. 2, when the sensor unit 11 is affixed to the skin or the like with the double-sided tape 17 and its subcutaneous movement (pulse or the like) is monitored, it is caused by human joint bending. It is possible to suppress the expansion and contraction of the skin as a subcutaneous movement. Further, as described above, the sensor unit 11 shown in FIG. 2 has a configuration that cancels generated charges due to expansion and contraction. Therefore, even if a tensile stress is suddenly applied, the output of the connected processing circuit 201 is used. Is saturated or the connected processing circuit 201 is prevented from being damaged by the input of overvoltage generated in the piezoelectric films 111a and 111b.
  • the sensor unit 11 is made of a relatively hard copper foil for the signal electrode 112 located on the inner side and a urethane film with a relatively soft silver paste for the reference potential electrode 113 located on the outer side. Structure.
  • the processing circuit 201 of the circuit unit 12 may be a circuit shown in FIG.
  • the processing circuit shown in FIG. 5 is a circuit in which the signal electrode 112 is not always positively biased with respect to the reference potential electrode 113, and the processing circuit shown in FIG. This is a positively biased circuit.
  • the sensor unit 11 is configured with a silver paste electrode having a high risk of migration as a reference potential electrode 113 (cathode side). Therefore, in the processing circuit 201 shown in FIG. 8, since the signal electrode 112 is always positively biased with respect to the reference potential electrode 113, the occurrence of migration can be suppressed. Further, the occurrence of migration is also suppressed when the reference potential electrode 113 and the signal electrode 112 are made of different electrode materials, that is, the cathode side electrode and the anode side electrode are made of different electrode materials. The effect is obtained.
  • the piezoelectric film sensor 1 may be configured to accommodate the entire circuit unit 12 in a shield case 18 as a noise countermeasure, as shown in FIG.
  • the shield case 18 is made of a resin material, as shown in FIG. 9, the metal plates 18a and 18b are arranged so that the circuit board 200 is sandwiched between the third main surface side and the fourth main surface side of the circuit board 200, respectively. May be arranged.
  • the shield case 18 is a conductive material, the shield case 18 may be connected to the ground without arranging the metal plates 18a and 18b.
  • the piezoelectric film sensor 1 can suppress the influence of noise from the human body to which the sensor unit 11 is attached by providing the shield case 18.
  • the holding members 13a and 13b are also housed in the shield case 18 as shown in FIG.
  • the holding of the sensor unit 11 and the circuit unit 12 in the piezoelectric film sensor 1 is not limited to the example shown in FIG.
  • the second main surface of the sensor unit 11 and the fourth main surface of the circuit board 200 may be overlapped.
  • the connection pattern 112a formed on the sensor unit 11 and the connection pattern 200b formed on the circuit board 200 are back to back, and the connection pattern 113a formed on the sensor unit 11 and the circuit board 200 are back-to-back.
  • the connection pattern 200a formed on the back is back-to-back.
  • the piezoelectric film sensor 1 includes a through hole inside the connection pattern 113 a formed on the reference potential electrode 113 of the sensor unit 11 and an inside of the connection pattern 200 a formed on the third main surface of the circuit board 200.
  • the through hole overlaps the through hole and is formed inside the connection pattern 112a formed in the signal electrode 112 of the sensor unit 11, and the through hole inside the connection pattern 200b formed in the third main surface of the circuit board 200.
  • the holding members 13a and 13b are caulked at the tip protruding from the first main surface side of the sensor unit 11 or the third main surface side of the circuit board 200 through the through-hole and protruding to the other side.
  • the holding members 13a and 13b are conductive.
  • the connection pattern 112 a formed on the sensor unit 11 and the connection pattern 200 b formed on the circuit board 200 are electrically connected by the holding member 13 a and formed on the sensor unit 11.
  • the connection pattern 113a and the connection pattern 200a formed on the circuit board 200 are electrically connected by the holding member 13b.
  • a plate spring 15 is attached to the fourth main surface of the circuit board 200 of the circuit unit 12, and the sensor unit 11 is sandwiched and held between the circuit board 200 and the plate spring 15. It is good also as a structure.
  • the connection pattern 112a formed on the sensor unit 11 and the connection pattern 200b formed on the circuit board 200 abut, and the connection pattern 113a formed on the sensor unit 11 and the circuit board 200 are in contact with each other.
  • the sensor unit 11 and the circuit board 200 are overlapped so that the formed connection pattern 200a comes into contact with each other, and the sensor unit 11 and the circuit unit 12 are electrically connected.
  • the through holes may not be provided inside the connection patterns 112a, 113a, 200a, and 200b. If comprised in this way, the sensor part 11 can be removed from the circuit board 200, and the sensor part 11 and the circuit board 200 can be replaced or reused.
  • this drop-off preventing mechanism is, for example, a first unevenness formed on a contact surface (first main surface) of the sensor unit 11 with the circuit board 200 and a contact surface (third) of the sensor unit 11 of the circuit board 200. And a second unevenness engaged with the first unevenness formed on the main surface.
  • the sensor unit 11 and the circuit board 200 (that is, the circuit unit 12) can be easily attached and detached. Further, in this case, by providing the reinforcing member 16 described above on the second main surface of the sensor unit 11, the end of the sensor unit 11 sandwiched between the circuit board 200 and the plate spring 15 can be hardened, and the sensor unit 11 and the circuit board 200 can be attached and detached more easily.
  • the sensor unit 11A may have the configuration shown in FIG.
  • the sensor unit 11A is obtained by stacking piezoelectric films 121 and 122, a signal electrode 123, an insulating film 124, and a reference potential electrode 125.
  • the sensor unit 11A two layers of piezoelectric films 121 and 122 are laminated on one main surface side of the signal electrode 123 (in FIG. 11, the second main surface side of the sensor unit 11A).
  • the two-layer piezoelectric films 121 and 122 are configured so that the direction of generated charges with respect to expansion and contraction is reversed.
  • the two-layer piezoelectric films 121 and 122 have a two-layer configuration of PLLA / PDLA, for example, and can be manufactured by two-layer integration by coextrusion.
  • the sensor unit 11A has an insulating film 124 laminated on the other main surface side of the signal electrode 123 (in FIG. 11, the first main surface side of the sensor unit 11A).
  • the insulating film 124 is, for example, a double-sided adhesive tape containing a PET base material.
  • a reference potential electrode 125 is disposed on the main surface of the piezoelectric film 121 opposite to the signal electrode 123 and the main surface of the insulating film 124 opposite to the signal electrode 123. Specifically, the reference potential electrode 125 is laminated on the main surface of the piezoelectric film 121 opposite to the signal electrode 123 and the main surface of the insulating film 124 opposite to the signal electrode 123. The reference potential electrode 125 is also a single film as shown in FIG. Conductive connection patterns 123a and 125a exposed on the first main surface side are formed in the sensor unit 11A. The connection pattern 123 a is formed on the signal electrode 123. The connection pattern 125 a is formed on the reference potential electrode 125.
  • connection patterns 123a and 125a are formed side by side in the lateral direction of the sensor unit 11A at one end in the longitudinal direction of the sensor unit 11A (the right end in FIG. 11).
  • the connection patterns 123a and 125a are the same as the connection patterns 112a and 113a in the sensor unit 11 described above.
  • connection pattern 125a formed on the reference potential electrode 125 of the sensor unit 11A and the connection pattern 200a formed on the third main surface of the circuit board 200 are electrically connected.
  • connection pattern 123a formed on the signal electrode 123 of the sensor unit 11A and the connection pattern 200b formed on the third main surface of the circuit board 200 are electrically connected.
  • the strain amount of the piezoelectric film 121 due to the expansion and contraction of the sensor unit 11A The difference between the distortion amount of the piezoelectric film 122 can be reduced. Therefore, it is possible to further suppress the detection of the expansion and contraction of the skin due to the bending of the human joint as a subcutaneous movement.
  • the piezoelectric films 121 and 122 manufactured by two layers by co-extrusion are used, no adhesive layer is interposed between the two layers of the piezoelectric films 121 and 122. It is possible to more reliably suppress detection as a subcutaneous movement.
  • the insulating film 124 constitutes a parallel plate capacitor, and the parallel plate capacitor is connected in parallel to the two layers of piezoelectric films 121 and 122.
  • the insulating film 124 can be selected from a material that is thinner than the piezoelectric films 121 and 122 and has a high dielectric constant. Therefore, the capacitance of the capacitor connected in parallel to the piezoelectric films 121 and 122 can be made relatively large, and noise can be reduced.
  • the processing circuit 201 of the circuit unit 12 is a voltage detection type circuit shown in FIG. 12, it is effective in reducing noise.
  • the sensor unit 11B may have the configuration shown in FIG.
  • the sensor unit 11B is formed by stacking piezoelectric films 131 to 134, a signal electrode 135, and a reference potential electrode 136.
  • the sensor unit 11B has two layers of piezoelectric films 131 and 132 laminated on one main surface side of the signal electrode 135 (the second main surface side of the sensor unit 11B in FIG. 13).
  • the two-layer piezoelectric films 131 and 132 are configured so that the direction of the generated charges with respect to expansion and contraction is reversed.
  • the two-layer piezoelectric films 131 and 132 have a two-layer configuration of PLLA / PDLA, for example, and can be manufactured by two-layer integration by coextrusion.
  • two layers of piezoelectric films 133 and 134 are also laminated on the other main surface side of the signal electrode 135 (in FIG. 11, the first main surface side of the sensor unit 11B).
  • the two-layer piezoelectric films 133 and 134 are also configured so that the direction of the generated charges with respect to expansion and contraction is reversed.
  • the two-layer piezoelectric films 133 and 134 have a two-layer configuration of, for example, PLLA / PDLA, similarly to the piezoelectric films 131 and 132 described above.
  • a reference potential electrode 136 is disposed on the main surface of the piezoelectric film 131 opposite to the signal electrode 135 and the main surface of the piezoelectric film 134 opposite to the signal electrode 135. Specifically, the reference potential electrode 136 is laminated on the main surface of the piezoelectric film 133 opposite to the signal electrode 135 and the main surface of the piezoelectric film 131 opposite to the signal electrode 135. The reference potential electrode 136 is also a single film as shown in FIG. Conductive connection patterns 135a and 136a exposed on the first main surface side are formed in the sensor unit 11B. The connection pattern 135a is formed on the signal electrode 135. The connection pattern 136a is formed on the reference potential electrode 136.
  • connection patterns 135a and 136a are formed side by side in the short direction of the sensor unit 11B at one end in the longitudinal direction of the sensor unit 11A (the right end in FIG. 13).
  • the connection patterns 135a and 136a are the same as the connection patterns 112a and 113a in the sensor unit 11 described above.
  • the sensor unit 11B and the circuit unit 12 are held in any configuration shown in FIG. 4 or FIG.
  • the connection pattern 136a formed on the reference potential electrode 136 of the sensor unit 11B and the connection pattern 200a formed on the third main surface of the circuit board 200 are electrically connected.
  • the connection pattern 135a formed on the signal electrode 135 of the sensor unit 11B and the connection pattern 200b formed on the third main surface of the circuit board 200 are electrically connected.
  • the double-sided tape is attached to the second main surface of the sensor unit 11, but as shown in FIG. 14, the first main surface of the sensor unit 11 (the surface opposite to the side in contact with the skin) It is good also as a structure which provides the single-sided tape (single-sided tape) 17a of the magnitude
  • FIG. If it does in this way, the area of the single-sided tape 17a stuck on skin can be restrained, and the burden with respect to a human body (skin) can be reduced.
  • the double-sided tape 17 shown in FIG. 7 and the single-sided tape 17 a shown in FIG. 14 do not have to be attached in advance to the sensor unit 11 of the piezoelectric film sensor 1. That is, when the sensor unit 11 is affixed to the skin of the subject, the sensor unit 11 may be affixed to the sensor unit 11. If it does in this way, the double-sided tape 17 and the single-sided tape 17a of the adhesion layer which are the components which considered the subject's allergy etc. can be selected and used.
  • the piezoelectric film sensor 1 wants to detect the subcutaneous movement of the frequency of the audible sound wave region.
  • a high-frequency sound is likely to be attenuated as shown in FIG. 15A, and therefore may not be detected when the frequency characteristic of the gain of the processing circuit 201 is flat.
  • the frequency characteristic of the gain of the processing circuit 20 may be increased with a slope of approximately 40 dB / dec or more in a necessary frequency region as shown in FIG.
  • the processing circuit 20 may connect the capacitor C1 in parallel with the feedback resistor R3 as shown in FIG. The capacity of the capacitor C1 is determined according to the required frequency region. In this way, the piezoelectric film sensor 1 can accurately detect vibration having a high-frequency sound component as shown in FIG.
  • the piezoelectric film sensor 1 according to the present invention is not only used as a biosensor for attaching the sensor units 11, 11A, 11B to the skin and detecting subcutaneous movement, but also includes the sensor units 11, 11A, 11B. It can be attached to an object other than a living body and used for detecting minute movement or deformation of the object.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Cardiology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Physiology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Force Measurement Appropriate To Specific Purposes (AREA)

Abstract

　センサ部（１１）は、互いに対向する２つの主面を備え、両主面間に平膜状の圧電フィルム（１１１ａ、１１１ｂ）が積層され、これらの圧電フィルム（１１１ａ、１１１ｂ）の歪み量に応じた圧電電圧を出力する導電性の接続パターン（１１２ａ、１１３ａ）を形成している。リジッドな回路部（１２）は、回路基板（２００）の主面に、センサ部（１１）の接続パターン（１１２ａ、１１３ａ）に電気的に接続する導電性の接続パターン（２００ａ、２００ｂ）、および接続パターン（２００ａ、２００ｂ）を介して入力された圧電フィルム（１１１ａ、１１１ｂ）の歪み量に応じた圧電電圧を処理する処理回路（２０１）が形成されている。保持部材（１３ａ、１３ｂ）は、接続パターン（１１２ａ、１１３ａ）と、接続パターン（２００ａ、２００ｂ）とを圧接させた状態で、センサ部（１１）と回路部（１２）とを保持する。

Description

圧電フィルムセンサ
　この発明は、生体の皮下の動きなど、微小な動きを検出する圧電フィルムセンサに関する。
　従来、圧電フィルムを利用したセンサがある。例えば、特許文献１には、圧電フィルムとしてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いた電子弦楽器用の圧電センサが記載されている。また、特許文献２には、圧電フィルムとしてＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）を用いた振動センサが記載されている。
　また、最近では、人の動作だけでなく、皮膚の動きや皮下の動きを検知する生体センサ（生体情報を計測するためのセンサ）も提案されている（特許文献３参照）。
　この種の生体センサでは、検出精度を確保するために、温度（体温）の影響が抑えられる焦電性のない圧電フィルムが利用されている。
特開２００８－３０４５５８号公報 実願昭５９－３３０９５号（実開昭６０－１４５７９９号）のマイクロフィルム 特開２０１４－　７４６１８号公報
　しかしながら、生体センサは、圧電フィルムを備え、この圧電フィルムの歪み量に応じた圧電電圧を出力するセンサ部と、センサ部の出力（圧電フィルムの歪み量に応じた圧電電圧）を処理する処理回路が形成された回路基板と、をケーブルで接続すると、静電気や商用電源ノイズ(５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ)、ケーブルの揺れに伴う摩擦電気等の影響を受け、低周波数（１０Ｈｚ程度）の信号の検出精度を十分に確保することができない。人の動作、皮膚の動き、皮下の動き等には、１０Ｈｚ程度の低周波数成分が含まれる。
　また、特許文献３は、回路基板をフレキシブルプリント基板で形成し、ピアス電極の針部をフレキシブル回路基板からセンサ部にわたって突き刺すことで、センサ部と回路基板とを電気的に接続する構成を開示している。
　この発明の目的は、低周波数の信号の検出精度を十分に確保することができ、且つ安価である圧電フィルムセンサを提供することにある。
　この発明の圧電フィルムセンサは、上記目的を達するために、以下のように構成している。
　センサ部は、互いに対向する２つの主面を備え、両主面間に平膜状の圧電フィルムが積層され、この圧電フィルムの歪み量に応じた圧電電圧を出力する導電性の出力導体パターンを形成している。センサ部は、フレキシブルである。
　回路部は、回路基板の主面に、センサ部の出力導体パターンに電気的に接続する導電性の入力導体パターン、および入力導体パターンを介して入力された圧電フィルムの歪み量に応じた圧電電圧を処理する処理回路を形成している。回路部は、リジッドである。
　保持部材は、出力導体パターンと入力導体パターンとを電気的に接続した状態で、センサ部と回路部とを保持する。
　このように、センサ部と回路部とをケーブルで電気的に接続するのではなく、センサ部の出力導体パターンと回路部の入力導体パターンとを圧接させて電気的に接続する構成としたので、静電気や商用電源ノイズ(５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ)、ケーブルの揺れに伴う摩擦電気等の影響が抑えられる。したがって、低周波数（１０Ｈｚ程度）の信号の検出精度を十分に確保することができる。また、安価であるリジッドな回路基板を用いて回路部を構成することができ、圧電フィルムセンサのコストダウンが図れる。
　また、センサ部は、伸縮時に発生電荷をキャンセルする一対の圧電フィルムを備える構成としてもよい。このようにすれば、センサ部を皮膚などに貼り付け、その皮下の動き（脈拍など）をモニタする場合、人間の関節曲げによる皮膚の伸縮を、皮下の動きとして検出するのを抑制することができる。
　また、板状の補強部材を、センサ部の他方の主面側における、センサ部の一方の主面に形成されている出力導体パターンに対向する位置に配置した構成としてもよい。このように構成すれば、センサ部が回路基板のエッジ（端部）付近で急激に折り曲がるのを防止できるとともに、センサ部と回路部との接合強度を高めることができる。
　また、ノイズ対策として、回路部、および保持部材を覆うシールドケースを備えてもよい。
　この発明によれば、低周波数の信号の検出精度を十分に確保することができ、且つ安価にできる。
圧電フィルムセンサの概観を示す概略図である。 図２（Ａ）、（Ｂ）はセンサ部の構成を示す概略図である。 回路部の構成を示す概略図である。 圧電フィルムセンサの概略図である。 回路部の回路基板に形成されている処理回路を示す図である。 図６（Ａ）、（Ｂ）は補強部材を設けた圧電フィルムセンサを示す図である。 図７（Ａ）、（Ｂ）は補強部材、および両面テープを設けた圧電フィルムセンサを示す図である。 回路部の回路基板に形成されている処理回路の別の例を示す図である。 シールドケースを備える圧電フィルムセンサの概略図である。 図１０（Ａ）、（Ｂ）は別の例にかかる圧電フィルムセンサの概略図である。 別の例にかかるセンサ部の構成を示す概略図である。 回路部の回路基板に形成されている処理回路の別の例を示す図である。 センサ部の構成を示す概略図である。 図１４（Ａ）、（Ｂ）は補強部材、および両面テープを設けた別の例にかかる圧電フィルムセンサを示す図である。 図１５（Ａ）は周波数と皮膚表面変位との関係を示す図であり、図１５（Ｂ）は周波数と回路ゲインとの関係を示す図であり、図１５（Ｃ）は周波数と処理回路の出力との関係を示す図である。 回路部の回路基板に形成されている処理回路の別の例を示す図である。
　以下、この発明の実施形態である圧電フィルムセンサについて説明する。
　図１は、圧電フィルムセンサの概観を示す概略図である。この例にかかる圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１と、回路部１２と、を備え、２つの保持部材１３ａ、１３ｂでセンサ部１１と回路部１２とを保持している。この圧電フィルムセンサ１は、所定の場所に貼り付けられ、その場所の微小な動きや変形などを検知するセンサである。例えば、センサ部１１を皮膚に貼り付け、皮膚の動きや皮下の動きを検知する。
　図２（Ａ）は、センサ部の概略の側面図であり、図２（Ｂ）はセンサ部の第１主面（図２（Ａ）における上側の主面）の概略の平面図である。センサ部１１は、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂと、シグナル電極１１２と、基準電位電極１１３と、を積層したものである。圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂは、ポリ乳酸（ＰＬＡ）、より具体的にはＬ型ポリ乳酸（ＰＬＬＡ）からなる。シグナル電極１１２は、厚さ１０μｍ程度のシート状の銅箔を所定の形状に打ち抜いて形成したものである。圧電フィルム１１１ａは、シグナル電極１１２の一方の主面（図２（Ａ）における下側の主面）側に積層され、圧電フィルム１１１ｂは、シグナル電極１１２の他方の主面（図２（Ａ）における上側の主面）側に積層されている。
　また、圧電フィルム１１１ａにおけるシグナル電極１１２との反対側の主面、および圧電フィルム１１１ｂにおけるシグナル電極１１２との反対側の主面には、基準電位電極１１３が積層されている。この基準電位電極１１３は、例えば、導電性の不織布や銀ペースト付きウレタンフィルムなどの比較的柔らかい導電性材料であり、上下の基準電位電極１１３は互いに接続されている。上下の基準電位電極１１３は、図２に示すように１枚のフィルムを折り返して形成することができる。ここで、この上下に折り返された基準電位電極１１３における折り返された部分を連結部１１８とする。すると、この連結部１１８を介して上下の基準電位電極１１３が連結されていることによって、上下の基準電位電極１１３を、後述する処理回路２０１に電気的に接続するためのシグナル線を減らすことができる。したがって、シグナル線による上下の基準電位電極１１３の接続箇所が減ることになる。このことにより、この接続箇所における接続不良の発生をなくし、圧電フィルムセンサ１の全体として接続不良の発生率を減らすことができる。またシグナル線が減ることにより、電極間の接続構造を簡易化できる。なお、この連結部１１８は、シグナル電極１１２の電極の幅（図２における紙面垂直方向の寸法）と同程度か、より大きくしておくことが好ましい。これにより、圧電フィルムセンサの側面方向（図２における紙面左方向）に対する電磁波ノイズの影響を軽減することができる。
　圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂ、シグナル電極１１２、および基準電位電極１１３は、図２における左右方向（以下、長手方向と言う。）の長さに対して、図２（Ｂ）における上下方向（以下、短手方向と言う。）の長さが短い長尺状のシートである。
　なお、センサ部１１は、第１主面およびこの第１主面に対向する第２主面（図２（Ａ）における下側の主面）に、基準電位電極１１３の外側を覆う保護フィルム（不図示）を設けている。保護フィルムは、発泡性フィルム、ウレタンフィルム、薄いＰＥＴフィルム（１２μｍ程度のＰＥＴフィルム）等である。
　圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂは、伸縮に対する発生分極の方向が同一である。したがって、センサ部１１が長手方向に伸張したときには、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂにおける発生電荷がキャンセルされるので、センサ部１１が長手方向に伸張したことを検出できない。一方、センサ部１１が屈曲したときには、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂにおける発生電荷がキャンセルされないので、センサ部１１が屈曲したことを検出できる。
　また、センサ部１１には、第１主面側に露出する導電性の接続パターン１１２ａ、１１３ａがさらに形成されていてもよい。接続パターン１１２ａは、シグナル電極１１２に形成されている。接続パターン１１３ａは、基準電位電極１１３に形成されている。接続パターン１１２ａ、１１３ａは、センサ部１１の長手方向の一方の端部（図２における右側の端部）に、センサ部１１の短手方向に並べて形成している。さらに、接続パターン１１２ａ、１１３ａの内側には、貫通孔が形成されている。接続パターン１１２ａ、１１３ａが、この発明で言う導電性の出力導体パターンに相当する。
　なお、接続パターン１１２ａと接続パターン１１３ａとは、形成されている層が異なるので、図２（Ａ）における上下方向において圧電フィルム１１１ａとシグナル電極１１２の厚みだけ段差が生じるが、この段差は１０～２０μｍ程度である。また、接続パターン１１３ａの厚さを、接続パターン１１２ａの厚さよりも大きくすることによって、上記段差をなくしてもよい。
　上記構成のセンサ部１１は、フレキシブルであり、センサ部１１の変形にともなって、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂが歪む。
　ここで、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂを形成するＰＬＬＡの特性について簡単に説明しておく。
　ＰＬＬＡはキラル高分子からなる。ＰＬＬＡは、主鎖が螺旋構造を有する。ＰＬＬＡは、一軸延伸された方向に分子が配向されており、当該分子の配向によって圧電性を有する。そして、一軸延伸されたＰＬＬＡは、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂに歪みが生じることで、電荷を発生する。ここで、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂに生じる歪みとは、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂが所定方向に伸長することである。この際、発生する電荷量は、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂの歪み量によって決まる。一軸延伸されたＰＬＬＡの圧電定数は、高分子中で非常に高い部類に属する。例えば、ＰＬＬＡの圧電歪み定数ｄ１４は、延伸条件、熱処理条件、添加物の配合等の条件を整えることにより１０～２０ｐＣ／Ｎという高い値が得られる。
　なお、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂの延伸倍率は３～８倍程度が好適である。延伸後に熱処理を施すことにより、ポリ乳酸の延びきり鎖結晶の結晶化が促進され圧電定数が向上する。
　なお、二軸延伸した場合はそれぞれの軸の延伸倍率を異ならせることによって一軸延伸と同様の効果を得ることが出来る。例えばある方向をＸ軸としてその方向に８倍、その軸に直交するＹ軸方向に２倍の延伸を施した場合、圧電定数に関してはおよそＸ軸方向に４倍の一軸延伸を施した場合とほぼ同等の効果が得られる。単純に一軸延伸したフィルムは延伸軸方向に沿って裂け易いため、前述したような二軸延伸を行うことにより幾分強度を増すことができる。
　また、ＰＬＬＡは、延伸等による分子の配向処理で圧電性を生じるので、ＰＶＤＦ等の他のポリマーや圧電セラミックスのように、ポーリング処理を行う必要がない。すなわち、強誘電体に属さないＰＬＬＡの圧電性は、ＰＶＤＦやＰＺＴ等の強誘電体のようにイオンの分極によって発現するものではなく、分子の特徴的な構造である螺旋構造に由来するものである。このため、ＰＶＤＦ等は経時的に圧電定数の変動が見られ、場合によっては圧電定数が著しく低下する場合があるが、ＰＬＬＡの圧電定数は経時的に極めて安定している。したがって、出力電荷量が周囲環境に影響されない。また、ＰＬＬＡには、他の強誘電性の圧電体で生じる焦電性が生じないことは大きな特徴であり、温度変化に伴って電荷が発生し、センサ出力として誤検知してしまうという危険性がほとんどない。
　図３は、回路部の構成を示す概略の平面図である。回路部１２は、互いに対向する第３主面、および第４主面を備えるリジッドな回路基板２００上に、処理回路２０１、および導電性の接続パターン２００ａ、２００ｂを形成したものである。接続パターン２００ａ、２００ｂは、回路基板２００の第３主面に形成されている。一方、処理回路２０１は、第３主面または第４主面の一方に形成されていてもよいし、両主面にわたって形成されていてもよい。
　接続パターン２００ａ、２００ｂの内側には、貫通孔が形成されている。接続パターン２００ａは、センサ部１１に形成されている上述の接続パターン１１３ａと略同じ形状であり、接続パターン２００ｂは、センサ部１１に形成されている上述の接続パターン１１２ａと略同じ形状である。また、２つの接続パターン２００ａ、２００ｂの相対的な位置関係と、センサ部１１に形成されている２つの接続パターン１１２ａ、１１３ａの相対的な位置関係と、は略同じである。接続パターン２００ａ、２００ｂが、この発明で言う入力導体パターンに相当する。
　処理回路２０１は、接続パターン２００ａ、２００ｂと接続され、接続パターン２００ａ、２００ｂにおける入力信号（後述するように、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂにおいて発生した電荷にかかる信号）を処理し、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂの歪み量を検出するための回路である。
　保持部材１３ａ、１３ｂは、ハトメやリベット等の接合部材である。保持部材１３ａ、１３ｂは、センサ部１１の接続パターン１１２ａと回路部１２の接続パターン２００ｂとを電気的に接続し、且つセンサ部１１の接続パターン１１３ａと回路部１２の接続パターン２００ａとを電気的に接続した状態で、センサ部１１と回路部１２（回路基板２００）とを保持する。
　具体的には、圧電フィルムセンサ１は、図４に示すように、センサ部１１の第１主面と、回路部１２の回路基板２００の第３主面とを合わせている。このとき、センサ部１１の基準電位電極１１３に形成されている接続パターン１１３ａと、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ａとを当接させ、センサ部１１のシグナル電極１１２に形成されている接続パターン１１２ａと、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ｂとを当接させている。すなわち、圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１の基準電位電極１１３に形成されている接続パターン１１３ａの内側の貫通孔と、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ａの内側の貫通孔とが重なり、且つセンサ部１１のシグナル電極１１２に形成されている接続パターン１１２ａの内側の貫通孔と、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ｂの内側の貫通孔とが重なるように、センサ部１１の第１主面と、回路部１２の回路基板２００の第３主面とを重ね合わせている。保持部材１３ａ、１３ｂは、センサ部１１の接続パターン１１２ａと回路部１２の接続パターン２００ｂとを圧接し、且つセンサ部１１の接続パターン１１３ａと回路部１２の接続パターン２００ａとを圧接した状態で、センサ部１１と回路基板２００とを保持する。
　保持部材１３ａ、１３ｂは、センサ部１１の第２主面側、または回路基板２００の第４主面側の一方から貫通孔に通し、他方の側に突出した先端をかしめている。
　なお、図４に示す例では、保持部材１３ａ、１３ｂは、導電性のものであってもよいし、非導電性のものであってもよい。保持部材１３ａ、１３ｂとして導電性のものを用いる場合には、回路部１２の接続パターン２００ａ，２００ｂと、センサ部１１の接続パターン１１２ａ，１１３ａとが接触によって導通するだけでなく、保持部材１３ａ、１３ｂによっても導通を得ることができるので、回路部１２とセンサ部１１との間での接触抵抗を軽減することができる。一方、保持部材１３ａ、１３ｂとして非導電性のものを用いる場合には、外部から金属体が近接するような場合にも、不要な短絡が生じにくくなる。なお、保持部材１３ａ、１３ｂとして導電性のものを用いる場合にも、保持部材１３ａ、１３ｂの表面を酸化膜などで絶縁保護することで、同様に不要な短絡が生じにくくなる。
　図５は、回路部の回路基板に形成されている処理回路を示す図である。処理回路２０１は、図５に示す増幅回路である。Ａｍｐは、増幅器である。Ｒ１、Ｒ２は、電源電圧ＶDDを分圧する分圧抵抗であり、Ｒ３は、Ａｍｐのフィードバック抵抗である。Ａｍｐの入力は、センサ部１１の圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂにおいて発生した圧電電圧である。センサ部１１の曲げに応じて、Ａｍｐの出力が変化する。
　また、圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１における接続パターン１１２ａ、１１３ａの露出面の反対面（センサ部１１の第２主面）に板状の補強部材１６を図６に示すように設けるのが好ましい。図６（Ａ）は、補強部材を設けた圧電フィルムセンサの側面図であり、図６（Ｂ）は補強部材を設けた圧電フィルムセンサのセンサ部の第２主面側の平面図である。この補強部材１６は、矩形状であり、長手方向（図６における左右方向）の一方の端部がセンサ部１１の端部に一致し、他方の端部が回路基板の端部よりも突出する大きさである。また、補強部材１６は、接続パターン１１２ａ、１１３ａの対向する領域全体をカバーする大きさである。補強部材１６は、その厚さが１００～２００μｍのＰＥＴフィルムであり、接着剤を用いてセンサ部１１の第２主面に貼り付けてもよい。この補強部材１６にも、接続パターン１１２ａ、１１３ａの内側に形成している貫通孔に対応する位置に、貫通孔が形成されている。
　センサ部１１に補強部材１６を設けた圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１が回路基板のエッジ（端部）付近で急激に折り曲がるのを防止できる（センサ部１１の異常な変形を防止できる。）。これにより、圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂの歪みが異常になり、センサ部１１の出力が異常になるのを防止できる。また、保持部材１３ａ、１３の取り付け部分周辺に応力が集中するのを防止でき、センサ部１１と回路部１２との接合強度を高めることができる。
　なお、この例では、図６（Ａ）に側面視するように、補強部材１６を、センサ部１３の長さ方向において、回路部１３と重なる領域よりも長く設けている。また、図６（Ｂ）に平面視するように、補強部材１６を、センサ部１３の幅方向において、センサ部１３の両端間よりも短い矩形状に設けている。このように補強部材１６の形状は設定することができるが、その他にも、補強部材１６は適宜の形状とすることができる。例えば、補強部材１６は、センサ部１３の一方端において、センサ部を幅方向の全長にわたって重なるような大きさの矩形状とすることができる。また、補強部材１６は、平面視してコの字状とし、コの字の両端部分のみ回路基板に重ねるようなこともできる。また、補強部材１６は、円形状や多角形状とすることもできる。
　さらに、この圧電フィルムセンサ１は、上述したように、皮膚の動きや皮下の動きを検知するために、センサ部１１を皮膚に貼り付けるものであるので、図７に示すように、両面テープ１７をセンサ部１１の一方の主面に貼り付けておいてもよい。図７（Ａ）は、両面テープを設けた圧電フィルムセンサの側面図であり、図７（Ｂ）は両面テープを設けた圧電フィルムセンサのセンサ部の第２主面側の平面図である。図７では、両面テープ１７は、センサ部１１の第２主面に設けているが、センサ部１１の第１主面に設けてもよい。また、図７は、センサ部１１に補強部材１６を設けた圧電フィルムセンサ１である。
　図７に示すように、両面テープ１７は、センサ部１１の第２主面における、回路基板２００や補強部材１６と重ならない位置に設けるのが好ましい。これにより、両面テープ１７によってセンサ部１１を皮膚に貼り付けたときに、回路基板２００や補強部材１６が皮膚や皮下の動きを妨げるのを防止できる。この両面テープ１７が、この発明で言う粘着層に相当する。
　このように、この例にかかる圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１と回路部１２との電気的接続にリード線等のケーブルを使用していないので、静電気や商用電源ノイズ(５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ)、ケーブルの揺れに伴う摩擦電気等の影響を十分に抑えることができ、結果的に、低周波数（１０Ｈｚ程度）の信号の検出精度を十分に確保することができる。また、回路部１２は、安価であるリジッドな回路基板２００で構成でき、且つ簡単な工程でセンサ部１１と回路部１２との接合が行えるので、圧電フィルムセンサ１のコストダウンが図れる。
　また、センサ部１１は、図２に示した構成にしているので、センサ部１１を両面テープ１７で皮膚などに貼り付け、その皮下の動き（脈拍など）をモニタする場合、人間の関節曲げによる皮膚の伸縮を、皮下の動きとして検出するのを抑制することができる。また、図２に示したセンサ部１１は、上述したように、伸縮による発生電荷をキャンセルする構成であるので、突発的に引張方向の応力が加わったとしても、接続される処理回路２０１の出力が飽和したり、接続される処理回路２０１が圧電フィルム１１１ａ、１１１ｂで発生した過電圧の入力により破損したりするのを抑えられる。また、センサ部１１は、内側に位置するシグナル電極１１２を比較的硬い銅箔とし、外側に位置する基準電位電極１１３を比較的柔らかい銀ペースト付きウレタンフィルムとしたので、全体として伸びにくいが曲がりやすい構造である。
　また、回路部１２の処理回路２０１は、図８に示す回路としてもよい。図５に示した処理回路は、基準電位電極１１３に対してシグナル電極１１２が常に正にバイアスされない回路であり、図８に示した処理回路は、基準電位電極１１３に対してシグナル電極１１２が常に正にバイアスされる回路である。
　ここで、センサ部１１は、マイグレーションを発生する危険性が高い銀ペーストの電極を基準電位電極１１３（陰極側）として構成されている。したがって、図８に示した処理回路２０１では、基準電位電極１１３に対してシグナル電極１１２が常に正にバイアスされるので、このことによってマイグレーションの発生を抑えることができる。また、基準電位電極１１３とシグナル電極１１２とが異なる電極材料で構成されること、すなわち、陰極側の電極と陽極側の電極とが異なる電極材料で構成されることによっても、マイグレーションの発生を抑える効果がえられる。
　また、圧電フィルムセンサ１は、ノイズ対策として、図９に示すように、回路部１２全体をシールドケース１８に収納する構成としてもよい。シールドケース１８が樹脂素材である場合には、図９に示すように、回路基板２００の第３主面側、および第４主面側のそれぞれに回路基板２００を挟むように金属板１８ａ、１８ｂを配置すればよい。また、シールドケース１８が導電性の素材であれば、金属板１８ａ、１８ｂを配置せずに、このシールドケース１８をグランドに接続してもよい。圧電フィルムセンサ１は、シールドケース１８を設けることにより、センサ部１１を貼り付けた人体からのノイズの影響を抑えることができる。
　なお、この場合には、図９に示すように、保持部材１３ａ、１３ｂもシールドケース１８に収納する。
　圧電フィルムセンサ１における、センサ部１１と回路部１２との保持は、図４に示した例に限らない。例えば、図１０（Ａ）に示すように、センサ部１１の第２主面と、回路基板２００の第４主面とを重ね合わせてもよい。このとき、センサ部１１に形成されている接続パターン１１２ａと、回路基板２００に形成されている接続パターン２００ｂとが背中合わせになり、且つセンサ部１１に形成されている接続パターン１１３ａと、回路基板２００に形成されている接続パターン２００ａとが背中合わせになっている。すなわち、圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１の基準電位電極１１３に形成されている接続パターン１１３ａの内側の貫通孔と、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ａの内側の貫通孔とが重なり、且つセンサ部１１のシグナル電極１１２に形成されている接続パターン１１２ａの内側の貫通孔と、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ｂの内側の貫通孔とが重なるように、センサ部１１の第２主面と、回路部１２の回路基板２００の第４主面とを重ね合わせている。
　保持部材１３ａ、１３ｂは、センサ部１１の第１主面側、または回路基板２００の第３主面側の一方から貫通孔に通し、他方の側に突出した先端をかしめている。この例では、保持部材１３ａ、１３ｂは、導電性のものである。圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１に形成されている接続パターン１１２ａと、回路基板２００に形成されている接続パターン２００ｂとが保持部材１３ａによって電気的に接続され、センサ部１１に形成されている接続パターン１１３ａと、回路基板２００に形成されている接続パターン２００ａとが保持部材１３ｂによって電気的に接続される。
　また、図１０（Ｂ）に示すように、回路部１２の回路基板２００の第４主面に板バネ１５を取り付け、センサ部１１を回路基板２００と、板バネ１５とによって挟持して保持する構成としてもよい。この場合、センサ部１１に形成されている接続パターン１１２ａと、回路基板２００に形成されている接続パターン２００ｂとが当接し、且つセンサ部１１に形成されている接続パターン１１３ａと、回路基板２００に形成されている接続パターン２００ａとが当接するように、センサ部１１と回路基板２００とを重ね合わせ、センサ部１１と回路部１２とを電気的に接続する。この例では、接続パターン１１２ａ、１１３ａ、２００ａ、２００ｂの内側に貫通孔が設けられていなくてもよい。このように構成すると、回路基板２００からのセンサ部１１の取り外しが可能となり、センサ部１１や回路基板２００を付け替えたり、使い回したりすることができる。
　また、図１０（Ｂ）に示す例では、センサ部１１の抜け落ちを防止する抜け落ち防止機構を設けるのが好ましい。この抜け落ち防止機構は、例えば、センサ部１１の回路基板２００との当接面（第１主面）に形成した第１の凹凸と、回路基板２００のセンサ部１１との当接面（第３主面）に形成した第１の凹凸に係合する第２の凹凸とによって構成できる。
　また、センサ部１１と回路基板２００との保持に板バネ１５を用いたことで、センサ部１１と、回路基板２００（すなわち、回路部１２）との着脱が簡単に行える。また、この場合、上述した補強部材１６をセンサ部１１の第２主面に設けておくことで、回路基板２００と、板バネ１５とによって挟持するセンサ部１１の端部を硬くでき、センサ部１１と、回路基板２００との着脱が一層簡単に行える。
　また、センサ部１１Ａは、図１１に示す構成であってもよい。センサ部１１Ａは、圧電フィルム１２１、１２２と、シグナル電極１２３と、絶縁フィルム１２４と、基準電位電極１２５と、を積層したものである。
　センサ部１１Ａは、シグナル電極１２３の一方の主面側（図１１ではセンサ部１１Ａの第２主面側）に、２層の圧電フィルム１２１、１２２が積層されている。２層の圧電フィルム１２１、１２２は、伸縮に対する発生電荷の向きを逆に構成している。この２層の圧電フィルム１２１、１２２は、例えばＰＬＬＡ／ＰＤＬＡの２層構成であり、共押出により２層一体で製造できる。また、センサ部１１Ａは、シグナル電極１２３の他方の主面側（図１１ではセンサ部１１Ａの第１主面側）に、絶縁フィルム１２４を積層している。絶縁フィルム１２４は、例えばＰＥＴ基材入りの両面粘着テープである。
　さらに、センサ部１１Ａは、圧電フィルム１２１におけるシグナル電極１２３との反対側の主面、および絶縁フィルム１２４におけるシグナル電極１２３との反対側の主面には、基準電位電極１２５が配置されている。具体的には、圧電フィルム１２１におけるシグナル電極１２３との反対側の主面、および絶縁フィルム１２４におけるシグナル電極１２３との反対側の主面に基準電位電極１２５を積層配置している。この基準電位電極１２５も、図１１に示すように１枚のフィルムである。センサ部１１Ａには、第１主面側に露出する導電性の接続パターン１２３ａ、１２５ａが形成されている。接続パターン１２３ａは、シグナル電極１２３に形成されている。接続パターン１２５ａは、基準電位電極１２５に形成されている。接続パターン１２３ａ、１２５ａは、センサ部１１Ａの長手方向の一方の端部（図１１における右側の端部）において、センサ部１１Ａの短手方向に並べて形成している。接続パターン１２３ａ、１２５ａは、上述したセンサ部１１における接続パターン１１２ａ、１１３ａと同様である。
　センサ部１１Ａと、回路部１２とは、図４や、図１０に示したいずれかの構成で保持される。この場合、圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１Ａの基準電位電極１２５に形成されている接続パターン１２５ａと、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ａとが電気的に接続され、且つセンサ部１１Ａのシグナル電極１２３に形成されている接続パターン１２３ａと、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ｂとが電気的に接続される。
　この図１１に示すセンサ部１１では、２層の圧電フィルム１２１、１２２の間に、シグナル電極１２３等の他の層が介在していないので、センサ部１１Ａの伸縮による圧電フィルム１２１の歪み量と、圧電フィルム１２２の歪み量と、の差を小さくできる。したがって、人間の関節曲げによる皮膚の伸縮を、皮下の動きとして検出するのを一層抑えられる。特に、共押出により２層一体で製造した圧電フィルム１２１、１２２を用いれば、２層の圧電フィルム１２１、１２２の間に接着層も介在しないので、人間の関節曲げによる皮膚の伸縮を、誤って皮下の動きとして検出するのを一層確実に抑えられる。
　また、絶縁フィルム１２４として、ＰＥＴ基材入りの粘着テープを使うと、仮にマイグレーションによってヒロックやウィスカが発生したとしても、電極間に配置されるＰＥＴ基材をヒロックやウィスカがＰＥＴ基材を通過し難くなり、ショート不良の発生を抑制できる。
　さらに、センサ部１１Ａは、回路的にみると、絶縁フィルム１２４が平行平板キャパシタを構成し、この平行平板キャパシタが２層の圧電フィルム１２１、１２２に並列に接続されている。また、絶縁フィルム１２４は、圧電フィルム１２１、１２２よりも薄く、誘電率の高い材料を選択することができる。したがって、圧電フィルム１２１、１２２に並列に接続されるキャパシタの容量を比較的大きくすることができ、ノイズの低減が図れる。特に、回路部１２の処理回路２０１を、図１２に示す電圧検知型の回路にするとノイズの低減に効果的である。
　さらに、センサ部１１Ｂは、図１３に示す構成であってもよい。センサ部１１Ｂは、圧電フィルム１３１～１３４と、シグナル電極１３５と、基準電位電極１３６と、を積層したものである。
　センサ部１１Ｂは、シグナル電極１３５の一方の主面側（図１３ではセンサ部１１Ｂの第２主面側）に、２層の圧電フィルム１３１、１３２が積層されている。２層の圧電フィルム１３１、１３２は、伸縮に対する発生電荷の向きを逆に構成している。この２層の圧電フィルム１３１、１３２は、例えばＰＬＬＡ／ＰＤＬＡの２層構成であり、共押出により２層一体で製造できる。また、センサ部１１Ｂは、シグナル電極１３５の他方の主面側（図１１ではセンサ部１１Ｂの第１主面側）にも、２層の圧電フィルム１３３、１３４が積層されている。この２層の圧電フィルム１３３、１３４も、伸縮に対する発生電荷の向きを逆に構成している。この２層の圧電フィルム１３３、１３４も、上述の圧電フィルム１３１、１３２と同様に、例えばＰＬＬＡ／ＰＤＬＡの２層構成である。
　さらに、センサ部１１Ｂは、圧電フィルム１３１におけるシグナル電極１３５との反対側の主面、および圧電フィルム１３４におけるシグナル電極１３５との反対側の主面には、基準電位電極１３６が配置されている。具体的には、圧電フィルム１３３におけるシグナル電極１３５との反対側の主面、および圧電フィルム１３１におけるシグナル電極１３５との反対側の主面に基準電位電極１３６を積層配置している。この基準電位電極１３６も、図１３に示すように１枚のフィルムである。センサ部１１Ｂには、第１主面側に露出する導電性の接続パターン１３５ａ、１３６ａが形成されている。接続パターン１３５ａは、シグナル電極１３５に形成されている。接続パターン１３６ａは、基準電位電極１３６に形成されている。接続パターン１３５ａ、１３６ａは、センサ部１１Ａの長手方向の一方の端部（図１３における右側の端部）において、センサ部１１Ｂの短手方向に並べて形成している。接続パターン１３５ａ、１３６ａは、上述したセンサ部１１における接続パターン１１２ａ、１１３ａと同様である。
　センサ部１１Ｂと、回路部１２とは、図４や、図９に示したいずれかの構成で保持される。この場合、圧電フィルムセンサ１は、センサ部１１Ｂの基準電位電極１３６に形成されている接続パターン１３６ａと、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ａとが電気的に接続され、且つセンサ部１１Ｂのシグナル電極１３５に形成されている接続パターン１３５ａと、回路基板２００の第３主面に形成されている接続パターン２００ｂとが電気的に接続される。
　この図１３に示すセンサ部１１Ｂでは、図１１に示したセンサ部１１Ａに比べて、曲げに対する出力が２倍になる。
　また、図７では、センサ部１１の第２主面に両面テープを貼り付けるとしたが、図１４に示すように、センサ部１１の第１主面（皮膚に接する側の反対面）に、センサ部１１の外側に突出する大きさの片面テープ（片面貼りテープ）１７ａを設け、このセンサ部１１外側に突出している部分でセンサ部１１を皮膚に貼り付ける構成としてもよい。このようにすれば、皮膚に貼り付ける片面テープ１７ａの面積を抑えることができ、人体（皮膚）に対する負担を低減できる。
　なお、図７に示す両面テープ１７や、図１４に示す片面テープ１７ａは、圧電フィルムセンサ１のセンサ部１１に予め貼り付けておかなくてもよい。すなわち、センサ部１１を被験者の皮膚に貼り付けるときに、センサ部１１に貼り付けてもよい。このようにすれば、被験者のアレルギー等を考慮した成分である粘着層の両面テープ１７や、片面テープ１７ａを選択し使用できる。
　さらに、圧電フィルムセンサ１で、可聴音波領域の周波数の皮下の動きを検出したい場合がある。一般に、高音域の音は、図１５（Ａ）に示すように減衰しやすいため、処理回路２０１のゲインの周波数特性がフラットな場合には検知できないことがある。このため、処理回路２０のゲインの周波数特性を、図１５（Ｂ）に示すように必要とする周波数領域で概ね40dB/dec以上の傾きをもって高くなるようにしてもよい。例えば、処理回路２０は、図１６に示すように、フィードバック抵抗Ｒ３に対して、並列にコンデンサＣ１を接続すればよい。コンデンサＣ１の容量は、必要とする周波数領域に応じて定められる。このようにすれば、圧電フィルムセンサ１は、図１５（Ｃ）に示すように高周波音成分を持つ振動の検知についても精度よく行える。
　なお、本願発明にかかる圧電フィルムセンサ１は、上述したセンサ部１１、１１Ａ，１１Ｂを皮膚に貼り付け、皮下の動きを検知する生体センサとしての用途だけでなく、センサ部１１、１１Ａ，１１Ｂを生体以外の物体に貼り付け、この物体の微小な動きや変形などを検知する用途にも使用できる。
１…圧電フィルムセンサ
１１、１１Ａ、１１Ｂ…センサ部
１２…回路部
１３ａ、１３ｂ…保持部材
１５…板バネ
１６…補強部材
１７…両面テープ
１７ａ…片面テープ
１８…シールドケース
１８ａ…金属板
２０…処理回路
１１１ａ、１１１ｂ、１２１、１２２、１３１、１３２、１３３、１３４…圧電フィルム
１１２、１２３、１３５…シグナル電極
１１２ａ、１１３ａ、１２３ａ、１２５ａ、１３５ａ、１３６ａ…接続パターン
１１３、１２５、１３６…基準電位電極
１２４…絶縁フィルム
２００…回路基板
２００ａ、２００ｂ…接続パターン
２０１…処理回路

Claims (6)

  1. 　互いに対向する２つの主面を備え、両主面間に平膜状の圧電フィルムが積層され、この圧電フィルムの歪み量に応じた圧電電圧を出力する導電性の出力導体パターンを形成したフレキシブルなセンサ部と、
    　回路基板の主面に、前記センサ部の前記出力導体パターンに電気的に接続する導電性の入力導体パターン、および前記入力導体パターンを介して入力された前記圧電フィルムの歪み量に応じた圧電電圧を処理する処理回路が形成されているリジッドな回路部と、
    　前記出力導体パターンと前記入力導体パターンとを電気的に接続した状態で、前記センサ部と前記回路部とを保持する保持部材と、を備えた圧電フィルムセンサ。
  2. 　前記センサ部は、伸縮時に発生電荷をキャンセルする一対の圧電フィルムを備えている、請求項１に記載の圧電フィルムセンサ。
  3. 　前記センサ部の他方の主面側における、前記センサ部の一方の主面に形成されている前記出力導体パターンに対向する位置に配置される板状の補強部材を備えている、請求項１、または２に記載の圧電フィルムセンサ。
  4. 　前記回路部、および前記保持部材を覆うシールドケースを備えている、請求項１～３のいずれかに記載の圧電フィルムセンサ。
  5. 　前記圧電フィルムは、一軸方向に延伸されたポリ乳酸である、請求項１～４のいずれかに記載の圧電フィルムセンサ。
  6. 　前記センサ部を検知対象の生体に貼り付ける粘着層を備える、請求項１～５のいずれかに記載の圧電フィルムセンサ。
PCT/JP2015/071061 2014-08-19 2015-07-24 圧電フィルムセンサ WO2016027615A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016543877A JP6226079B2 (ja) 2014-08-19 2015-07-24 圧電フィルムセンサ

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014166525 2014-08-19
JP2014-166525 2014-08-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2016027615A1 true WO2016027615A1 (ja) 2016-02-25

Family

ID=55350561

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2015/071061 WO2016027615A1 (ja) 2014-08-19 2015-07-24 圧電フィルムセンサ

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP6226079B2 (ja)
WO (1) WO2016027615A1 (ja)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101845258B1 (ko) * 2017-05-02 2018-04-04 주식회사 씨엔프런티어 유연성 박막 타입의 센서 구조체
WO2018096924A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 帝人株式会社 圧電積層体素子ならびにそれを用いた荷重センサおよび電源
JP2018161744A (ja) * 2017-03-24 2018-10-18 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置
CN112639425A (zh) * 2019-03-29 2021-04-09 国立大学法人山形大学 压电传感器
JP2021091041A (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 国立大学法人 名古屋工業大学 振動センサを備えるロボットハンドおよびそれを備えるロボットシステム
US20210259581A1 (en) * 2018-11-29 2021-08-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Muscle activity observation apparatus and muscle activity observation method
JP7066092B1 (ja) * 2020-12-04 2022-05-13 国立大学法人 熊本大学 センサ装置及びセンサ装置を生産する方法
WO2022118965A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 国立大学法人熊本大学 センサ装置及びセンサ装置を生産する方法

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116983911B (zh) * 2023-09-25 2024-01-02 河北彩客新材料科技股份有限公司 一种联苯四甲酸二酐连续化制备装置及制备方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5299869A (en) * 1976-02-16 1977-08-22 Minnesota Mining & Mfg Electret sensor
JPH09236504A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Amp Japan Ltd 圧電式感圧センサ
JPH10332509A (ja) * 1997-05-27 1998-12-18 Amp Japan Ltd 圧電式圧力センサ
JP2005261464A (ja) * 2004-03-16 2005-09-29 A & D Co Ltd 健康測定具
JP2007286064A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Elesys North America Inc 着座検出用フレキシブルセンサ材料の騒音低減システム及び方法
WO2013111841A1 (ja) * 2012-01-25 2013-08-01 株式会社村田製作所 変位センサ
JP2014074618A (ja) * 2012-10-03 2014-04-24 Sekisui Chem Co Ltd 圧電センサ

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001159569A (ja) * 1999-12-02 2001-06-12 Denso Corp 感圧センサ
US8963534B2 (en) * 2012-06-27 2015-02-24 Chung-Yuan Christian University Triaxial piezoelectric sensor

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5299869A (en) * 1976-02-16 1977-08-22 Minnesota Mining & Mfg Electret sensor
JPH09236504A (ja) * 1996-02-29 1997-09-09 Amp Japan Ltd 圧電式感圧センサ
JPH10332509A (ja) * 1997-05-27 1998-12-18 Amp Japan Ltd 圧電式圧力センサ
JP2005261464A (ja) * 2004-03-16 2005-09-29 A & D Co Ltd 健康測定具
JP2007286064A (ja) * 2006-04-13 2007-11-01 Elesys North America Inc 着座検出用フレキシブルセンサ材料の騒音低減システム及び方法
WO2013111841A1 (ja) * 2012-01-25 2013-08-01 株式会社村田製作所 変位センサ
JP2014074618A (ja) * 2012-10-03 2014-04-24 Sekisui Chem Co Ltd 圧電センサ

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2018096924A1 (ja) * 2016-11-22 2018-05-31 帝人株式会社 圧電積層体素子ならびにそれを用いた荷重センサおよび電源
CN109952496A (zh) * 2016-11-22 2019-06-28 帝人株式会社 压电层叠体元件以及使用了其的载荷传感器和电源
JPWO2018096924A1 (ja) * 2016-11-22 2019-10-17 帝人株式会社 圧電積層体素子ならびにそれを用いた荷重センサおよび電源
US11417825B2 (en) 2016-11-22 2022-08-16 Murata Manufacturing Co., Ltd. Piezoelectric laminate element, and load sensor and power supply using same
JP2018161744A (ja) * 2017-03-24 2018-10-18 セイコーエプソン株式会社 液体吐出装置
KR101845258B1 (ko) * 2017-05-02 2018-04-04 주식회사 씨엔프런티어 유연성 박막 타입의 센서 구조체
US20210259581A1 (en) * 2018-11-29 2021-08-26 Murata Manufacturing Co., Ltd. Muscle activity observation apparatus and muscle activity observation method
US11389115B2 (en) 2019-03-29 2022-07-19 National University Corporation Yamagata University Piezoelectric sensor
CN112639425A (zh) * 2019-03-29 2021-04-09 国立大学法人山形大学 压电传感器
EP3825670A4 (en) * 2019-03-29 2021-12-08 National University Corporation Yamagata University PIEZOELECTRIC SENSOR
JP2021091041A (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 国立大学法人 名古屋工業大学 振動センサを備えるロボットハンドおよびそれを備えるロボットシステム
JP7446581B2 (ja) 2019-12-10 2024-03-11 国立大学法人 名古屋工業大学 振動センサを備えるロボットハンドおよびそれを備えるロボットシステム
WO2022118965A1 (ja) * 2020-12-04 2022-06-09 国立大学法人熊本大学 センサ装置及びセンサ装置を生産する方法
JP7066092B1 (ja) * 2020-12-04 2022-05-13 国立大学法人 熊本大学 センサ装置及びセンサ装置を生産する方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2016027615A1 (ja) 2017-06-01
JP6226079B2 (ja) 2017-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6226079B2 (ja) 圧電フィルムセンサ
TWI506514B (zh) Transparent Piezoelectric Pads, Transparent Piezoelectric Pads, Touch Panels and Electronic Devices
JP6140731B2 (ja) 圧電アクチュエータ、圧電振動装置および携帯端末
US10605678B2 (en) Piezoelectric film sensor and holding state detecting device
US10309844B2 (en) Press detecting sensor
JP6156587B2 (ja) タッチ式入力装置、電子機器
EP2977718B1 (en) Displacement sensor, pushing amount detection sensor, and touch input device
JPWO2015156196A1 (ja) タッチパネルおよび電子機器
JP6252678B2 (ja) 圧電センサおよび圧電素子
JP6004123B2 (ja) 圧電センサの製造方法
US10502542B2 (en) Piezoelectric element and piezoelectric sensor
WO2018008572A1 (ja) 圧電センサ
JP6795097B2 (ja) 押圧センサ及び電子機器
JP5804213B2 (ja) 変位検出センサおよび操作入力装置
JP6123614B2 (ja) 押圧検出センサ、タッチ式入力装置
JP4761186B2 (ja) スイッチング素子とスイッチング素子を用いた競泳用タッチ板
JP6052434B2 (ja) 圧電センサの製造方法
US10444893B2 (en) Touch input device and touch input detecting method
JPWO2015093356A1 (ja) 圧電センサの製造方法
WO2016194691A1 (ja) 圧電デバイス、電子機器
CN107924987B (zh) 柔性基板、压电器件以及电子设备
WO2015194446A1 (ja) タッチパネル、および入力操作端末
JP2018119810A (ja) 車両用衝突センサ及びその取付構造
JP2014238269A (ja) 圧電センサ

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15833301

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016543877

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 15833301

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1