WO2019031046A1 - Pressure wave measurement device - Google Patents

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智矢 宮田
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Abstract

In order to make it possible to measure pressure waves with an appropriate amplitude without the need for accurate positioning, a piezoelectric sensor is provided with a piezoelectric sheet and a plurality of signal electrode groups each having a plurality of signal electrodes arranged along one direction on the surface of the piezoelectric sheet. The positions of the plurality of electrodes are such that the plurality of signal electrode groups are alternatingly staggered in the one direction. Consequently, in any of the plurality of signal electrode groups, the facing area between the signal electrodes and an artery that causes pulse waves is large, and a pulse waveform with a large amplitude can be obtained from the signal electrodes.

Description

圧力波を測定する装置Device for measuring pressure waves
 この開示は、脈波等の圧力波を測定する装置に関する。 The present disclosure relates to an apparatus for measuring pressure waves such as pulse waves.
 人体等の生体の脈波を測定する装置が各種提供されている。脈波は、生体の状態を示す多くの情報を含んでいるため、その波形を正確に測定することが望まれる。そこで、圧電センサを脈波の測定に利用する技術が提案されている(例えば特許文献1参照)。 Various devices for measuring pulse waves of a living body such as a human body are provided. Since the pulse wave contains much information indicating the condition of the living body, it is desirable to measure the waveform accurately. Then, the technique which utilizes a piezoelectric sensor for the measurement of a pulse wave is proposed (for example, refer patent document 1).
特開2004-313409号公報JP 2004-313409 A 特開2015-14550号公報JP, 2015-14550, A
 圧電センサにより圧力波である脈波を正確に測定するためには、圧力波の発生源である動脈に対して圧電センサが正確に対向するように、圧電センサの位置決めを正確に行う必要がある。しかしながら、このような位置決めは煩雑な作業である。 In order to accurately measure a pulse wave that is a pressure wave with a piezoelectric sensor, it is necessary to accurately position the piezoelectric sensor so that the piezoelectric sensor accurately opposes the artery that is the source of the pressure wave. . However, such positioning is a cumbersome task.
 特許文献2に開示の圧電センサは、長尺状の圧電シートの一面に接地電極が積層されているとともに、同圧電シートの他面に複数の信号電極が互いに間隔を空けて積層された構成を有している。この圧電センサを被測定者の動脈付近の肌表面に接触させた場合に、複数の信号電極のいずれかが脈波の発生源である動脈に対向する可能性があり、その信号電極により脈波を測定することが可能になる。 The piezoelectric sensor disclosed in Patent Document 2 has a configuration in which a ground electrode is stacked on one surface of a long piezoelectric sheet, and a plurality of signal electrodes are stacked on the other surface of the same piezoelectric sheet at an interval. Have. When this piezoelectric sensor is brought into contact with the skin surface in the vicinity of the artery of the subject, any one of the plurality of signal electrodes may face the artery which is the generation source of the pulse wave. It becomes possible to measure
 しかしながら、肌表面における圧電センサの配置位置によっては、複数の信号電極の間の領域が動脈に対向し、あるいは信号電極の一部が動脈と対向するがその対向面積が不十分になる場合があり、その場合には適正な振幅の脈波を測定することができない問題がある。 However, depending on the arrangement position of the piezoelectric sensor on the skin surface, the area between the plurality of signal electrodes may face the artery, or part of the signal electrodes may face the artery, but the facing area may be insufficient. In that case, there is a problem that the pulse wave of appropriate amplitude can not be measured.
 この開示は以上のような事情に鑑みてなされたものであり、正確な位置決めを要することなく、適正な振幅の圧力波を測定することを可能にする技術的手段を提供することを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present disclosure to provide a technical means that makes it possible to measure pressure waves of appropriate amplitude without requiring accurate positioning. .
 この開示は、圧電シートと、前記圧電シートの表面の一方向に並んだ複数の信号電極を各々が有する複数の信号電極群と、を備え、前記複数の信号電極の各々の位置が、前記複数の信号電極群間で前記一方向に相互にずれていることを特徴とする圧電センサを提供する。
 また、本開示は、圧電シートと、前記圧電シートの表面の第1端から第2端に向かって並んだ複数の信号電極を各々が有する複数の信号電極群と、を備え、前記複数の信号電極群のうちの1つである第1信号電極群の前記複数の信号電極の各々の位置は、前記複数の信号電極群のうちの前記第1電極群とは異なる第2電極群の前記複数の信号電極の各々の位置よりも前記第1端に近い圧電センサを提供する。
The disclosure includes a piezoelectric sheet and a plurality of signal electrode groups each having a plurality of signal electrodes arranged in one direction on the surface of the piezoelectric sheet, and the positions of the plurality of signal electrodes are the plurality The present invention provides a piezoelectric sensor characterized by being mutually offset in the one direction among the signal electrode groups of
The present disclosure also includes a piezoelectric sheet and a plurality of signal electrode groups each having a plurality of signal electrodes arranged from the first end to the second end of the surface of the piezoelectric sheet, the plurality of signals. The positions of the plurality of signal electrodes of the first signal electrode group which is one of the electrode groups are the plurality of second electrode groups which are different from the first electrode group of the plurality of signal electrode groups. The piezoelectric sensor is closer to the first end than the position of each of the signal electrodes.
 この開示によれば、信号電極が一方向に並んだ各信号電極群における信号電極の前記一方向の位置が信号電極群間で相互にずれているため、いずれかの信号電極群の信号電極と圧力波の発生源との対向面積が十分な大きさになり、当該信号電極から適正な振幅の出力電圧波形を得ることができる。従って、圧電センサの正確な位置決めを行うことなく、適正な振幅の圧力波を測定することができる。 According to this disclosure, the positions of the signal electrodes in one direction in each of the signal electrode groups in which the signal electrodes are arranged in one direction are mutually shifted between the signal electrode groups. The area facing the pressure wave source is sufficiently large, and an output voltage waveform of appropriate amplitude can be obtained from the signal electrode. Accordingly, pressure waves of appropriate amplitude can be measured without accurate positioning of the piezoelectric sensor.
この開示の第1実施形態である圧電センサの構成を示す平面図である。It is a top view which shows the structure of the piezoelectric sensor which is 1st Embodiment of this indication. 図1のII-II線断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. 同圧電センサを利用した脈波測定装置の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the pulse-wave measurement apparatus using the same piezoelectric sensor. この開示の第2実施形態である圧電センサの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the piezoelectric sensor which is 2nd Embodiment of this indication.
 以下、図面を参照し、この開示の実施形態について説明する。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described with reference to the drawings.
<第1実施形態>
 図1はこの発明の第1実施形態である圧電センサ1の構成を示す平面図である。また、図2は図1のII-II線断面図である。本実施形態において、圧電センサ1は、被測定者の左手首8の橈骨動脈8aの上にある肌表面領域を圧力測定部位とし、そこに貼り付けられ、脈波センサとして用いられる。脈波を測定するには圧力測定部位は橈骨動脈8aから最も近い肌表面領域であることが好ましい。
First Embodiment
FIG. 1 is a plan view showing the configuration of a piezoelectric sensor 1 according to a first embodiment of the present invention. 2 is a cross-sectional view taken along line II-II of FIG. In the present embodiment, the piezoelectric sensor 1 is used as a pulse wave sensor, with the skin surface area located above the radial artery 8a of the left wrist 8 of the subject as a pressure measurement site. In order to measure the pulse wave, it is preferable that the pressure measurement site be the skin surface area closest to the radial artery 8a.
 図2に示すように、圧電センサ1は、薄膜状の圧電シート10を有している。この圧電シート10の一方の面には、薄膜状の接地電極11Gが全面に亙って積層されている。また、圧電シート10の他方の面には、各々、矩形の薄膜状の複数の信号電極11Sからなる3つの信号電極群11SA1、11SA2および11SA3が積層されている。つまり、3つの信号電極群11SA1、11SA2,及び11SA3のすべてが、圧電シート10の他方の面に配置されている。これらの信号電極群は、圧力測定部位である被測定者の左手首8の肌表面からの距離が略同じになる1層に配置されている。なお、3つの信号電極群11SA1、11SA2及び11SA3のすべてが配置された、圧電シート10の他方の面は、圧電シート10の一方の面よりも圧側測定部位の一例である手首8の肌表面に近い面である。 As shown in FIG. 2, the piezoelectric sensor 1 has a thin film-like piezoelectric sheet 10. On one surface of the piezoelectric sheet 10, a thin film ground electrode 11G is stacked over the entire surface. Further, on the other surface of the piezoelectric sheet 10, three signal electrode groups 11SA1, 11SA2 and 11SA3 each composed of a plurality of rectangular thin film signal electrodes 11S are stacked. That is, all of the three signal electrode groups 11SA1, 11SA2, and 11SA3 are disposed on the other surface of the piezoelectric sheet 10. These signal electrode groups are arranged in one layer where the distance from the skin surface of the left wrist 8 of the subject to be measured which is a pressure measurement site is substantially the same. The other surface of the piezoelectric sheet 10 on which all of the three signal electrode groups 11SA1, 11SA2 and 11SA3 are arranged is on the skin surface of the wrist 8 which is an example of a pressure-side measurement site than one surface of the piezoelectric sheet 10. It is a near face.
 本実施形態において、各信号電極群が備える各信号電極11Sは橈骨動脈8aと垂直な一方向に並べられる。また、第1の信号電極群11SA1における各信号電極11Sの並び方向の幅Dと、第2の信号電極群11SA2における各信号電極11Sの並び方向の幅Dと、第3の信号電極群11SA3における各信号電極11Sの並び方向の幅Dは互いに等しい。この信号電極の幅Dは、脈波の発生源である橈骨動脈8aの直径と同程度であり、約3mmである。また、第1の信号電極群11SA1における信号電極11S間の間隔Bと、第2の信号電極群11SA2における信号電極11S間の間隔Bと、第3の信号電極群11SA3における信号電極11S間の間隔Bは互いに等しい。この間隔Bは、幅Dの数分の一程度である。すなわち、信号電極11S間の間隔Bは、各信号電極11Sの並び方向の幅Dよりも小さい。また、図1から明らかなように、信号電極11Sの並び方向の圧電シート10の幅、すなわち、図1の左右方向における圧電シート10の大きさは、並び方向における橈骨動脈8aの幅、すなわち、図1の左右方向における橈骨動脈8aの大きさよりも大きい。また、信号電極11S間の間隔Bは、橈骨動脈8aの幅よりも小さい。 In the present embodiment, each signal electrode 11S provided in each signal electrode group is arranged in one direction perpendicular to the radial artery 8a. In addition, the width D of the first signal electrode group 11SA1 in the arrangement direction of each signal electrode 11S, the width D of the second signal electrode group 11SA2 in the arrangement direction of each signal electrode 11S, and the third signal electrode group 11SA3. The widths D of the signal electrodes 11S in the arrangement direction are equal to one another. The width D of this signal electrode is about the same as the diameter of the radial artery 8a which is a pulse wave generation source, and is about 3 mm. Further, an interval B between the signal electrodes 11S in the first signal electrode group 11SA1, an interval B between the signal electrodes 11S in the second signal electrode group 11SA2, and an interval between the signal electrodes 11S in the third signal electrode group 11SA3. B are equal to one another. The interval B is about a fraction of the width D. That is, the distance B between the signal electrodes 11S is smaller than the width D in the direction in which the signal electrodes 11S are arranged. Further, as apparent from FIG. 1, the width of the piezoelectric sheet 10 in the arranging direction of the signal electrodes 11S, that is, the size of the piezoelectric sheet 10 in the horizontal direction in FIG. 1 is the width of the radial artery 8a in the arranging direction, that is, It is larger than the size of the radial artery 8a in the left and right direction of FIG. Further, the distance B between the signal electrodes 11S is smaller than the width of the radial artery 8a.
 そして、本実施形態において、各信号電極群における信号電極11Sの並び方向の位置は、信号電極群間で相互にずれている。具体的には、第2の信号電極群11SA2における各信号電極11Sの位置は、第1の信号電極群11SA1における各信号電極11Sの位置に対して、その並び方向(図1では右方向)に所定長ずれている。そして、第3の信号電極群11SA3おける各信号電極11Sは、第2の信号電極群11SA2における各信号電極11Sの位置に対して、その並び方向(図1では右方向)に所定長ずれている。なお、図1に示すように、第2の信号電極群11SA2における各信号電極11Sの位置は、第1の信号電極群11SA1における各信号電極11Sの位置に対して、信号電極11S間の間隔Bよりも小さい長さ分、図1の右方にずれている。また、第3の信号電極群11SA3における各信号電極11Sの位置は、第1の信号電極群11SA2における各信号電極11Sに対して、信号電極11S間の間隔Bよりも小さい長さ分、図1の右方にずれている。
 また、圧電シート10に対する信号電極11Sの位置は、以下のように表現することも可能である。図1に示すように、圧電シート10の図中左端をシート左端10A(第1端の一例)とし、圧電シート10の図中右端をシート右端10B(第2端の一例)とすると、各信号電極群11SA1、11SA2及び11SA3の信号電極11Sは、シート左端10Aからシート右端10Bに向かう向きに並んでいる。そして、第1の信号電極群11SA1における各信号電極11Sの位置は、第2の信号電極群11SA2における各信号電極11Sの位置よりもシート左端10Aに近い。同様に、第2の信号電極群11SA2における各信号電極11Sの位置は、第3の信号電極群11SA3における各信号電極11Sの位置よりもシート左端10Bに近い。
Further, in the present embodiment, the positions in the direction in which the signal electrodes 11S are arranged in the respective signal electrode groups are mutually shifted between the signal electrode groups. Specifically, the position of each signal electrode 11S in the second signal electrode group 11SA2 is in the arranging direction (rightward in FIG. 1) with respect to the position of each signal electrode 11S in the first signal electrode group 11SA1. It has shifted by a predetermined length. Then, each signal electrode 11S in the third signal electrode group 11SA3 is offset from the position of each signal electrode 11S in the second signal electrode group 11SA2 by a predetermined length in the alignment direction (right direction in FIG. 1) . As shown in FIG. 1, the position of each signal electrode 11S in the second signal electrode group 11SA2 is the distance B between the signal electrodes 11S with respect to the position of each signal electrode 11S in the first signal electrode group 11SA1. It is offset to the right of FIG. 1 by a smaller length than that. The position of each signal electrode 11S in the third signal electrode group 11SA3 is smaller than the distance B between the signal electrodes 11S with respect to each signal electrode 11S in the first signal electrode group 11SA2, as shown in FIG. It is shifted to the right of.
The position of the signal electrode 11S with respect to the piezoelectric sheet 10 can also be expressed as follows. Assuming that the left end of the piezoelectric sheet 10 in the drawing is the sheet left end 10A (an example of the first end) and the right end of the piezoelectric sheet 10 is the sheet right end 10B (the example of the second end) as shown in FIG. The signal electrodes 11S of the electrode groups 11SA1, 11SA2 and 11SA3 are arranged in a direction from the sheet left end 10A to the sheet right end 10B. The position of each signal electrode 11S in the first signal electrode group 11SA1 is closer to the left end 10A of the sheet than the position of each signal electrode 11S in the second signal electrode group 11SA2. Similarly, the position of each signal electrode 11S in the second signal electrode group 11SA2 is closer to the left end 10B of the sheet than the position of each signal electrode 11S in the third signal electrode group 11SA3.
 図2に示す例では、圧電センサ1における第1~第3の信号電極群11SA1~11SA3側の面がゲル19により橈骨動脈8aの上にある肌表面領域に貼り付けられている。なお、圧電センサ1のいずれの面を肌表面に貼り付けるかは任意であり、接地電極11G側の面をゲル19により肌表面に貼り付けてもよい。 In the example shown in FIG. 2, the surface of the piezoelectric sensor 1 on the side of the first to third signal electrode groups 11SA1 to 11SA3 is attached by gel 19 to the skin surface area above the radial artery 8a. Note that which surface of the piezoelectric sensor 1 is attached to the skin surface is optional, and the surface on the ground electrode 11G side may be attached to the skin surface by the gel 19.
 圧電シート10は、圧力を電圧に変換する圧電材料から形成され、被測定者からの脈波によって応力を受け、この応力変化の加速度に応じて電位差を生じる。 The piezoelectric sheet 10 is formed of a piezoelectric material that converts pressure into voltage, is stressed by a pulse wave from a subject, and generates a potential difference according to the acceleration of the stress change.
 この圧電シート10を形成する圧電材料としては、例えばチタン酸ジルコン酸鉛等の無機材料であってもよいが、生体の表面に密着できるよう可撓性を有する高分子圧電材料であることが好ましい。 The piezoelectric material forming the piezoelectric sheet 10 may be, for example, an inorganic material such as lead zirconate titanate, but is preferably a polymeric piezoelectric material having flexibility so as to be in close contact with the surface of a living body. .
 この高分子圧電材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン(PVDF)、フッ化ビニリデン-3フッ化エチレン共重合体(P(VDF/TrFE))、シアン化ビニリデン-酢酸ビニル共重合体(P(VDCN/VAc))等を挙げることができる。 Examples of the polymer piezoelectric material include polyvinylidene fluoride (PVDF), vinylidene fluoride-trifluorinated ethylene copolymer (P (VDF / TrFE)), and vinylidene cyanide-vinyl acetate copolymer (P (VDCN /). And the like.
 また、圧電シート10として、圧電特性を有しない例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリプロピレン(PP)、ポリエチレン(PE)、ポリエチレンテレフタレート(PET)等に多数の扁平な気孔を形成し、例えばコロナ放電等によって扁平な気孔の対向面を分極して帯電させることによって圧電特性を付与したものを使用することもできる。 Further, as the piezoelectric sheet 10, a large number of flat pores are formed in, for example, polytetrafluoroethylene (PTFE), polypropylene (PP), polyethylene (PE), polyethylene terephthalate (PET) or the like which does not have piezoelectric characteristics, for example, corona discharge It is also possible to use one to which a piezoelectric property is imparted by polarizing and charging the flat pores facing each other.
 圧電シート10の平均厚さの下限としては、10μmが好ましく、50μmがより好ましい。一方、圧電シート10Lおよび10Uの平均厚さの上限としては、500μmが好ましく、200μmがより好ましい。圧電シート10の平均厚さが前記下限に満たない場合、圧電シート10の強度が不十分となるおそれがある。逆に、圧電シート10の平均厚さが前記上限を超える場合、圧電シート10の変形能が小さくなり、検出感度が不十分となるおそれがある。 The lower limit of the average thickness of the piezoelectric sheet 10 is preferably 10 μm, and more preferably 50 μm. On the other hand, the upper limit of the average thickness of the piezoelectric sheets 10L and 10U is preferably 500 μm, more preferably 200 μm. If the average thickness of the piezoelectric sheet 10 is less than the lower limit, the strength of the piezoelectric sheet 10 may be insufficient. Conversely, when the average thickness of the piezoelectric sheet 10 exceeds the upper limit, the deformability of the piezoelectric sheet 10 may be reduced, and the detection sensitivity may be insufficient.
 信号電極11Sおよび接地電極11Gの材質としては、導電性を有するものであればよく、例えばアルミニウム、銅、ニッケル等の金属や、カーボン等を挙げることができる。    The material of the signal electrode 11S and the ground electrode 11G may be any one having conductivity, and examples thereof include metals such as aluminum, copper and nickel, and carbon.
 信号電極11Sおよび接地電極11Gの平均厚さとしては、特に限定されず、積層方法にもよるが、例えば0.1μm以上30μm以下とすることができる。信号電極11Sおよび接地電極11Gの平均厚さが前記下限に満たない場合、信号電極11Sおよび接地電極11Gの強度が不十分となるおそれがある。逆に、信号電極11Sおよび接地電極11Gの平均厚さが前記上限を超える場合、圧電シート10への振動の伝達を阻害するおそれがある。 The average thickness of the signal electrode 11S and the ground electrode 11G is not particularly limited, and may be, for example, 0.1 μm or more and 30 μm or less, although it depends on the lamination method. If the average thickness of the signal electrode 11S and the ground electrode 11G is less than the lower limit, the strength of the signal electrode 11S and the ground electrode 11G may be insufficient. Conversely, when the average thickness of the signal electrode 11S and the ground electrode 11G exceeds the upper limit, transmission of vibration to the piezoelectric sheet 10 may be inhibited.
 信号電極11Sおよび接地電極11Gの圧電シート10への積層方法としては、特に限定されず、例えば金属の蒸着、カーボン導電インクの印刷、銀ペーストの塗布乾燥等が挙げられる。 The method of laminating the signal electrode 11S and the ground electrode 11G on the piezoelectric sheet 10 is not particularly limited, and examples thereof include vapor deposition of metal, printing of a carbon conductive ink, and coating and drying of silver paste.
 図3は圧電センサ1を利用した脈波測定装置100の構成を示す図である。この脈波測定装置100において、圧電センサ1の接地電極11Gは接地され、第1~第3の信号電極群11SA1~11SA3における各信号電極11Sは、複数のインピーダンス変換装置2を各々介して複数のアンプ3に接続されている。複数のインピーダンス変換装置2は、圧電センサ1の各信号電極11Sの出力インピーダンスと、複数のアンプ3の各入力インピーダンスとの不整合を解消するためのインピーダンス変換を行う装置である。複数のアンプ3は、複数のインピーダンス変換装置2を介して供給される圧電センサ1の各信号電極11Sの出力電圧を増幅して測定制御装置4に供給する。複数のアンプ3の出力電圧波形は、圧電センサ1の各信号電極11Sにより検出される脈波形(圧力波形)を示している。測定制御装置4は、これらの脈波形の中から適切なもの、例えば最も振幅の大きな脈波形を選択して脈波処理装置4に供給する。脈波処理装置4は、例えばオシロスコープのように脈波形を表示する機能と、脈拍数等の脈波のパラメータを求める波形解析機能を有する装置である。
 以上が脈波測定装置100の構成である。
FIG. 3 is a view showing the configuration of a pulse wave measurement device 100 using the piezoelectric sensor 1. In this pulse wave measuring device 100, the ground electrode 11G of the piezoelectric sensor 1 is grounded, and each signal electrode 11S in the first to third signal electrode groups 11SA1 to 11SA3 is connected to the plurality of impedance conversion devices 2 respectively. It is connected to the amplifier 3. The plurality of impedance conversion devices 2 are devices that perform impedance conversion to eliminate mismatch between the output impedance of each signal electrode 11S of the piezoelectric sensor 1 and each input impedance of the plurality of amplifiers 3. The plurality of amplifiers 3 amplify the output voltage of each signal electrode 11S of the piezoelectric sensor 1 supplied through the plurality of impedance conversion devices 2 and supply the amplified voltage to the measurement control device 4. Output voltage waveforms of the plurality of amplifiers 3 indicate pulse waveforms (pressure waveforms) detected by the signal electrodes 11S of the piezoelectric sensor 1. The measurement control device 4 selects an appropriate one of these pulse waveforms, for example, the pulse waveform with the largest amplitude, and supplies it to the pulse wave processing device 4. The pulse wave processing device 4 is a device having a function of displaying a pulse waveform, such as an oscilloscope, and a waveform analysis function of obtaining parameters of the pulse wave such as a pulse rate.
The above is the configuration of the pulse wave measurement device 100.
 次に本実施形態の動作について説明する。測定者は、圧電センサ1の一方の表面にゲル19を塗り、この圧電センサ1を図1に示すように橈骨動脈8aの近くの肌表面領域に貼り付ける。図1に示す例では、第1~第3の信号電極群11SA1~11SA3の各々の真ん中の信号電極11Sが橈骨動脈8aと対向している。 Next, the operation of this embodiment will be described. The measurer applies gel 19 to one surface of the piezoelectric sensor 1 and affixes the piezoelectric sensor 1 to the skin surface area near the radial artery 8a as shown in FIG. In the example shown in FIG. 1, the middle signal electrode 11S of each of the first to third signal electrode groups 11SA1 to 11SA3 faces the radial artery 8a.
 この橈骨動脈8aに血が流れる際、この血流を送り出す脈動により橈骨動脈8aが膨張および収縮を繰り返し、左手首8の肌表面において橈骨動脈8aと対向する領域に肌表面に垂直な方向の振動が発生する。この肌表面領域に発生する圧力のうち圧電シート10の厚み方向の成分が、圧電シート10の当該肌表面領域と対向する領域に伝播する。この結果、圧電シート10において圧力が伝播する領域を挟む信号電極11Sおよび接地電極11G間に当該圧力に応じた電圧が発生する。さらに詳述すると、圧電シート10において、信号電極11Sと対向しており、かつ、肌表面からの圧力波が伝播する領域に与えられる圧力が当該信号電極11Sに電圧を発生する。 When blood flows to the radial artery 8a, the radial artery 8a repeats expansion and contraction by the pulse that sends out the blood flow, and vibration in a direction perpendicular to the skin surface in a region facing the radial artery 8a on the skin surface of the left wrist 8 Occurs. The component of the pressure generated in the skin surface area in the thickness direction of the piezoelectric sheet 10 propagates to the area of the piezoelectric sheet 10 facing the skin surface area. As a result, in the piezoelectric sheet 10, a voltage corresponding to the pressure is generated between the signal electrode 11S and the ground electrode 11G sandwiching the region where the pressure is propagated. More specifically, in the piezoelectric sheet 10, a pressure applied to a region facing the signal electrode 11S and to which a pressure wave from the skin surface propagates generates a voltage in the signal electrode 11S.
 図1に示す例では、各信号電極11Sのうち第1の信号電極群11SA1の真ん中の信号電極11Sの橈骨動脈8aとの対向面積が最大であるため、この信号電極11Sから得られる出力電圧波形の振幅が最大となる。そこで、測定制御装置4は、この振幅が最大である脈波形を選択して脈波処理装置4に供給する。 In the example shown in FIG. 1, since the area of the signal electrode 11S in the middle of the first signal electrode group 11SA1 among the signal electrodes 11S is the largest facing the radial artery 8a, the output voltage waveform obtained from this signal electrode 11S Amplitude is the largest. Therefore, the measurement control device 4 selects the pulse waveform having the largest amplitude and supplies it to the pulse wave processing device 4.
 以上のように、本実施形態によれば、信号電極の位置を複数の信号電極群間で相互にずらしたため、いずれかの信号電極群の信号電極と脈波の発生源である動脈との対向面積が十分な大きさになり、当該信号電極から適正な振幅の脈波を得ることができる。従って、本実施形態によれば、圧電センサの正確な位置決めを行うことなく、適正な振幅の脈波を測定することができる。 As described above, according to the present embodiment, since the positions of the signal electrodes are mutually shifted between the plurality of signal electrode groups, the signal electrodes of any of the signal electrode groups face the artery that is the generation source of the pulse wave. The area is sufficiently large, and a pulse wave of appropriate amplitude can be obtained from the signal electrode. Therefore, according to the present embodiment, it is possible to measure a pulse wave of appropriate amplitude without performing accurate positioning of the piezoelectric sensor.
<第2実施形態>
 図4はこの開示の第2実施形態である圧電センサ1Aの構成を示す断面図である。この圧電センサ1Aは、2枚の薄膜状の圧電シート10L(第1圧電シートの一例)および10U(第2圧電シートの一例)を有している。この圧電シート10Lおよび10Uの間には1枚の薄膜状の接地電極11Gが挟まれている。この接地電極11Gは、圧電シート10Lおよび10Uの全面に貼り付けられている。そして、圧電シート10Lにおける接地電極11Gと反対側の表面には、等間隔を空けて並んだ複数の矩形薄膜状の信号電極11Lからなる第1の信号電極群11LAが配置されている。また、圧電シート10Uにおける接地電極11Gと反対側の表面には、等間隔を空けて並んだ複数の矩形薄膜状の信号電極11Uからなる第2の信号電極群11UAが配置されている。すなわち、本実施形態において、第1の信号電極群11LAと、第2の信号電極群11UAは、圧力測定部位である被測定者の左手首の肌表面からの距離が異なる複数層(この場合、2層)に各々配置されている。
Second Embodiment
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the configuration of a piezoelectric sensor 1A according to a second embodiment of the present disclosure. The piezoelectric sensor 1A includes two thin film piezoelectric sheets 10L (an example of a first piezoelectric sheet) and 10U (an example of a second piezoelectric sheet). A thin film ground electrode 11G is sandwiched between the piezoelectric sheets 10L and 10U. The ground electrode 11G is attached to the entire surface of the piezoelectric sheets 10L and 10U. Then, on the surface of the piezoelectric sheet 10L opposite to the ground electrode 11G, a first signal electrode group 11LA including a plurality of rectangular thin film signal electrodes 11L arranged at equal intervals is disposed. Further, on the surface of the piezoelectric sheet 10U opposite to the ground electrode 11G, a second signal electrode group 11UA including a plurality of rectangular thin film signal electrodes 11U arranged at equal intervals is disposed. That is, in the present embodiment, the first signal electrode group 11LA and the second signal electrode group 11UA are a plurality of layers (in this case, different in distance from the skin surface of the left wrist of the person to be measured) They are arranged in two layers.
 本実施形態において、第1の信号電極群11LAにおける各信号電極11Lの並び方向の幅Dと、第2の信号電極群11UAにおける各信号電極11Uの並び方向の幅Dは互いに等しい。また、第1の信号電極群11LAにおける各信号電極11L間の間隔も幅Dと同じであり、第2の信号電極群11UAにおける各信号電極11U間の間隔も幅Dと同じである。なお、図4から明らかなように、信号電極11L及び11Uの並び方向の圧電シート10L及び10Uの幅、すなわち、図4の左右方向における圧電シート10L及び10Uの大きさは、並び方向における橈骨動脈8aの幅、すなわち、図4の左右方向における橈骨動脈8aの大きさよりも大きい。また、信号電極11L及び11Uの並び方向の幅Dは、橈骨動脈8aの幅よりも小さい。さらに、信号電極11L及び11Uの並び方向の間隔は、橈骨動脈8aの幅よりも小さい。 In the present embodiment, the width D in the direction of arrangement of the signal electrodes 11L in the first signal electrode group 11LA and the width D in the direction of arrangement of the signal electrodes 11U in the second signal electrode group 11UA are equal to each other. Further, the distance between the signal electrodes 11L in the first signal electrode group 11LA is also the same as the width D, and the distance between the signal electrodes 11U in the second signal electrode group 11UA is also the same as the width D. As apparent from FIG. 4, the widths of the piezoelectric sheets 10L and 10U in the arranging direction of the signal electrodes 11L and 11U, that is, the sizes of the piezoelectric sheets 10L and 10U in the lateral direction of FIG. The width 8a is larger than the size of the radial artery 8a in the lateral direction of FIG. The width D in the direction in which the signal electrodes 11L and 11U are aligned is smaller than the width of the radial artery 8a. Furthermore, the interval between the signal electrodes 11L and 11U in the alignment direction is smaller than the width of the radial artery 8a.
 そして、本実施形態において、信号電極11Lおよび11Uの位置は、第1および第2の信号電極群11LAおよび11UA間で相互にずれている。具体的には、第2の信号電極群11UAにおける各信号電極11Uの位置は、第1の信号電極群11LAにおける各信号電極11Lの位置に対して、その並び方向に沿って1信号電極分ずれている。そして、第2の信号電極群11UAにおける各信号電極11Uは、第1の信号電極群11LAにおいて隣り合った2つの信号電極11L間の間隙の領域または信号電極11Lの隣の領域に対向している。
 また、圧電シート10L及び10Uに対する信号電極11L及び11Uの位置は、以下のように表現することも可能である。図4に示すように、圧電シート10L及び10Uの図中左端をシート左端10LA及び10UA(第1端の一例)とし、圧電シート10L及び10Uの図中右端をシート右端10LB及び10UB(第2端の一例)とすると、各信号電極群11LA及び11UAの信号電極11L及び11Uは、シート左端10LA及び10UAからシート右端10LB及び10UBに向かう向きに並んでいる。そして、第1の信号電極群11LAにおける各信号電極11Lの位置は、第2の信号電極群11UAにおける各信号電極11Uの位置よりも、シート左端10LAに1信号電極分近い。
In the present embodiment, the positions of the signal electrodes 11L and 11U are mutually offset between the first and second signal electrode groups 11LA and 11UA. Specifically, the position of each signal electrode 11U in the second signal electrode group 11UA deviates by one signal electrode along the alignment direction with respect to the position of each signal electrode 11L in the first signal electrode group 11LA. ing. Then, each signal electrode 11U in the second signal electrode group 11UA faces the area of the gap between the two adjacent signal electrodes 11L in the first signal electrode group 11LA or the area next to the signal electrode 11L. .
Further, the positions of the signal electrodes 11L and 11U with respect to the piezoelectric sheets 10L and 10U can also be expressed as follows. As shown in FIG. 4, the left ends of the piezoelectric sheets 10L and 10U in the drawing are the sheet left ends 10LA and 10UA (an example of the first end), and the right ends of the piezoelectric sheets 10L and 10U are the sheet right ends 10LB and 10UB (the second end In one example, the signal electrodes 11L and 11U of the signal electrode groups 11LA and 11UA are arranged in the direction from the sheet left end 10LA and 10UA toward the sheet right end 10LB and 10UB. The position of each signal electrode 11L in the first signal electrode group 11LA is closer to the left end 10LA of the sheet by one signal electrode than the position of each signal electrode 11U in the second signal electrode group 11UA.
 本実施形態では、被測定者の肌表面に発生する脈波を圧電シート10Lおよび10Uの両方に伝播させる必要がある。このため、圧電シート10Lおよび10Uの厚みは、上記第1実施形態における圧電シートの厚みの平均よりも薄いことが好ましい。信号電極および接地電極の厚みも同様である。 In the present embodiment, it is necessary to propagate a pulse wave generated on the skin surface of the subject to both of the piezoelectric sheets 10L and 10U. For this reason, it is preferable that the thicknesses of the piezoelectric sheets 10L and 10U be thinner than the average of the thicknesses of the piezoelectric sheets in the first embodiment. The thicknesses of the signal electrode and the ground electrode are the same.
 本実施形態において、圧電シート10Lおよび10Uは、十分に薄いので、肌表面に生じる垂直方向の圧力振動は、圧電シート10Lおよび10Uを十分な振幅で伝播する。このため、第1の信号電極群11LAの信号電極11Lまたは第2の信号電極群11UAの信号電極11Uのいずれが橈骨動脈8aと対向した場合においても、当該信号電極から十分な振幅の出力電圧波形が得られる。従って、本実施形態においても上記第1実施形態と同様な効果が得られる。 In the present embodiment, since the piezoelectric sheets 10L and 10U are sufficiently thin, the vertical pressure vibration generated on the skin surface propagates through the piezoelectric sheets 10L and 10U with a sufficient amplitude. Therefore, even when either the signal electrode 11L of the first signal electrode group 11LA or the signal electrode 11U of the second signal electrode group 11UA faces the radial artery 8a, an output voltage waveform with sufficient amplitude from the signal electrode Is obtained. Therefore, the same effect as that of the first embodiment can be obtained also in the present embodiment.
 <他の実施形態>
 以上、この開示の各実施形態について説明したが、この開示には他にも実施形態が考えられる。例えば次の通りである。
Other Embodiments
As mentioned above, although each embodiment of this indication was described, other embodiments can be considered to this indication. For example:
(1)上記各実施形態では、この開示による圧電センサを橈骨動脈波の測定を行う装置に適用したが、この開示による圧電センサは橈骨動脈波以外の脈波、あるいは脈波以外の圧力波を測定する圧力波測定装置にも適用可能である。 (1) In each of the above embodiments, the piezoelectric sensor according to the present disclosure is applied to a device for measuring a radial artery wave, but the piezoelectric sensor according to the disclosure is a pulse wave other than the radial artery wave or a pressure wave other than the pulse wave. It is applicable also to the pressure wave measuring device to measure.
(2)上記第1実施形態では、圧電シート10の表面に3つの信号電極群11SA1~11SA3を配置したが、2つの信号電極群または4以上の信号電極群を配置してもよい。また、1つの信号電極群に何個の信号電極を設けるかは任意である。 (2) In the first embodiment, the three signal electrode groups 11SA1 to 11SA3 are disposed on the surface of the piezoelectric sheet 10. However, two signal electrode groups or four or more signal electrode groups may be disposed. Also, how many signal electrodes are provided in one signal electrode group is optional.
(3)上記第1実施形態では、脈波の発生源である橈骨動脈8aの直径と同程度の幅を有する信号電極11Sを用いたが、橈骨動脈8aの径よりも短い幅を有する信号電極11Sを十分に短い間隔を空けて圧電シート10に密集配置してもよい。具体的には、橈骨動脈8aの直径を3mmとした場合、信号電極11Sの幅をこの直径の1/2以下の例えば1.5mmとし、この信号電極11Sを例えば0.2mmの間隔で圧電シートに密集配置する。この場合、各信号電極群11SA1~11SA3において、橈骨動脈8aを横切る方向に並んだ2~3個の信号電極11Sが橈骨動脈8aと対向し、これらの信号電極から大きな振幅の出力電圧波形が得られる。この場合、測定制御装置4が次の手順により脈波処理装置5に供給する脈波形を合成するようにしてもよい。 (3) In the first embodiment, the signal electrode 11S having the same width as the diameter of the radial artery 8a which is a pulse wave generation source is used, but the signal electrode having a width shorter than the diameter of the radial artery 8a 11S may be closely arranged on the piezoelectric sheet 10 at a sufficiently short interval. Specifically, when the diameter of the radial artery 8a is 3 mm, the width of the signal electrode 11S is 1/2 or less of this diameter, for example, 1.5 mm, and the signal electrodes 11S are piezoelectric sheets at an interval of 0.2 mm, for example. To be densely arranged. In this case, in each of the signal electrode groups 11SA1 to 11SA3, two to three signal electrodes 11S arranged in a direction crossing the radial artery 8a face the radial artery 8a, and output voltage waveforms with large amplitude are obtained from these signal electrodes. Be In this case, the measurement control device 4 may combine the pulse waveforms supplied to the pulse wave processing device 5 according to the following procedure.
(3-1)全ての信号電極11Sから得られる各出力電圧波形の振幅を比較し、最大の振幅の出力電圧波形の発生元である信号電極11Sを選択する。 (3-1) The amplitudes of the output voltage waveforms obtained from all the signal electrodes 11S are compared, and the signal electrode 11S which is the generation source of the output voltage waveform having the maximum amplitude is selected.
(3-2)選択した信号電極11Sが属する信号電極群を選択し、その信号電極群において、最大振幅に次いで第2位の振幅の出力電圧波形を発生している信号電極11Sを選択する。 (3-2) The signal electrode group to which the selected signal electrode 11S belongs is selected, and in the signal electrode group, the signal electrode 11S generating the output voltage waveform having the second largest amplitude next to the maximum amplitude is selected.
(3-3)最大振幅の出力電圧波形と第2位の振幅の出力電圧波形を加算して、脈波処理装置5に供給する脈波形を合成する。 (3-3) The output voltage waveform of the maximum amplitude and the output voltage waveform of the second order amplitude are added, and the pulse waveform supplied to the pulse wave processing device 5 is synthesized.
 なお、信号電極11Sの幅をさらに細かくして、3以上の信号電極11Sを橈骨動脈8aに対向させ、3以上の信号電極11Sの出力電圧波形を用いて、脈波処理装置5に供給する脈波形を合成してもよい。 Note that the width of the signal electrode 11S is further narrowed to make the three or more signal electrodes 11S face the radial artery 8a, and the pulse supplied to the pulse wave processing device 5 using the output voltage waveform of the three or more signal electrodes 11S. The waveforms may be synthesized.
(4)上記第2実施形態において、各信号電極群における信号電極の間隔を信号電極の幅よりも短くし、第2の信号電極群11UAにおける各信号電極11Uが、第1の信号電極群11LAにおける信号電極11Lと部分的に重なり合うように各信号電極を配置してもよい。 (4) In the second embodiment, the distance between the signal electrodes in each signal electrode group is made shorter than the width of the signal electrode, and each signal electrode 11U in the second signal electrode group 11UA is the first signal electrode group 11LA. Each signal electrode may be disposed so as to partially overlap with the signal electrode 11L in FIG.
(5)上記第2実施形態において、第1の信号電極群11LA、接地電極11Gおよび第2の信号電極群UAの配置位置は任意である。圧電シート10Lおよび10Uの間に第1の信号電極群11LAを挟み、圧電シート10Lにおける第1の信号電極群LAと反対側の表面に接地電極11Gを配置し、圧電シート10Uにおける第1の信号電極群LAと反対側の表面に第2の信号電極群11UAを配置してもよい。 (5) In the second embodiment, the arrangement positions of the first signal electrode group 11LA, the ground electrode 11G, and the second signal electrode group UA are arbitrary. A first signal electrode group 11LA is interposed between the piezoelectric sheets 10L and 10U, and a ground electrode 11G is disposed on the surface of the piezoelectric sheet 10L opposite to the first signal electrode group LA, and a first signal in the piezoelectric sheet 10U The second signal electrode group 11UA may be disposed on the surface opposite to the electrode group LA.
(6)上記第2実施形態の圧電センサ1Aでは、圧力測定部位からの距離が異なる2層に信号電極群を配置したが、3層以上に亙って信号電極群を配置してもよい。 (6) In the piezoelectric sensor 1A of the second embodiment, the signal electrode groups are arranged in two layers different in distance from the pressure measurement site. However, the signal electrode groups may be arranged in three or more layers.
100……脈波測定装置、1,1A……圧電センサ、10,10L,10U……圧電シート、11LA,11SA1……第1の信号電極群、11UA,11SA2……第2の信号電極群、11SA3……第3の信号電極群、11S,11L,11U……信号電極、11G……接地電極、19……ゲル、2……インピーダンス変換装置、3……アンプ、4……測定制御装置、5……脈波処理装置、8……左手首、8a……橈骨動脈。 100: pulse wave measuring device 1, 1A: piezoelectric sensor, 10, 10L, 10U: piezoelectric sheet, 11LA, 11SA1: first signal electrode group, 11UA, 11SA2: second signal electrode group, 11SA3: third signal electrode group, 11S, 11L, 11U: signal electrode, 11G: ground electrode, 19: gel, 2: impedance conversion device, 3: amplifier, 4: measurement control device, 5: Pulse wave processing device, 8: Left wrist, 8a: Radial artery.

Claims (12)

  1.  圧電シートと、
     前記圧電シートの表面の一方向に並んだ複数の信号電極を各々が有する複数の信号電極群と、を備え、
     前記複数の信号電極の各々の位置が、前記複数の信号電極群間で前記一方向に相互にずれている圧電センサ。
    Piezoelectric sheet,
    And a plurality of signal electrode groups each having a plurality of signal electrodes arranged in one direction on the surface of the piezoelectric sheet,
    The piezoelectric sensor, wherein the positions of the plurality of signal electrodes are mutually offset in the one direction among the plurality of signal electrode groups.
  2.  前記圧電シートの前記一方向における大きさは、測定対象である動脈の前記一方向における幅よりも大きく、
     前記複数の信号電極は、前記動脈の前記一方向における幅よりも小さい離間距離で、前記一方向に互いに離間して配置される請求項1に記載の圧電センサ。
    The size in one direction of the piezoelectric sheet is larger than the width in one direction of the artery to be measured,
    The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the plurality of signal electrodes are spaced apart from each other in the one direction at a separation distance smaller than a width in the one direction of the artery.
  3.  前記複数の信号電極群のうちの隣り合う2つである第1信号電極群及び第2信号電極群は、前記離間距離よりも小さい距離で前記一方向に相互にずれて配置される請求項2に記載の圧電センサ。 The first signal electrode group and the second signal electrode group which are two adjacent ones of the plurality of signal electrode groups are mutually offset in the one direction at a distance smaller than the separation distance. Piezoelectric sensor described in.
  4.  前記複数の信号電極は、前記複数の信号電極の各々の前記一方向における幅よりも小さい離間距離で、前記一方向に互いに離間して配置される請求項1から3のいずれか1項に記載の圧電センサ。 4. The device according to claim 1, wherein the plurality of signal electrodes are spaced apart from each other in the one direction at a separation distance smaller than a width of each of the plurality of signal electrodes in the one direction. Piezoelectric sensor.
  5.  前記複数の信号電極群は、圧力測定部位からの距離が略同じである1層に配置されている請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電センサ。 The piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of signal electrode groups are arranged in one layer whose distance from the pressure measurement site is substantially the same.
  6.  前記複数の信号電極群のすべてが、1枚の圧電シートの2つの面のうちの1つの面上に配置される請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電センサ。 The piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein all of the plurality of signal electrode groups are disposed on one of two faces of one piezoelectric sheet.
  7.  前記複数の信号電極群のすべてが、1枚の圧電シートの2つの面のうちの圧力測定部位に近い面上に配置される請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電センサ。 The piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein all of the plurality of signal electrode groups are disposed on a surface closer to a pressure measurement site of two surfaces of one piezoelectric sheet.
  8.  前記複数の信号電極群は、圧力測定部位からの距離が異なる複数層に各々配置されている請求項1から4のいずれか1項に記載の圧電センサ。 The piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 4, wherein the plurality of signal electrode groups are respectively disposed in a plurality of layers having different distances from the pressure measurement site.
  9.  前記圧電シートは、各々が前記複数の信号電極群のうちの少なくとも1つが配置された2つの圧電シートであり、
     前記複数の信号電極群のうちの少なくとも1つである第1信号電極群は、前記2つの圧電シートの1つである第1圧電シートの表面に配置され、前記複数の信号電極群のうちの前記第1信号電極群とは異なる第2信号電極群は、前記2つの圧電シートのうちの前記第1圧電シートとは異なる第2圧電シートの表面に配置されており、
     前記第1電極群の前記複数の信号電極の各々の位置と、前記第2電極群の前記複数の信号電極群の各々の位置とが、前記一方向に相互にずれている請求項1に記載の圧電センサ。
    The piezoelectric sheets are two piezoelectric sheets on which at least one of the plurality of signal electrode groups is disposed,
    A first signal electrode group which is at least one of the plurality of signal electrode groups is disposed on a surface of a first piezoelectric sheet which is one of the two piezoelectric sheets, and one of the plurality of signal electrode groups is disposed. A second signal electrode group different from the first signal electrode group is disposed on the surface of a second piezoelectric sheet different from the first piezoelectric sheet of the two piezoelectric sheets,
    The position of each of the plurality of signal electrodes of the first electrode group and the position of each of the plurality of signal electrode groups of the second electrode group are mutually offset in the one direction. Piezoelectric sensor.
  10.  圧電シートと、
     前記圧電シートの表面の第1端から第2端に向かう向きに並んだ複数の信号電極を各々が有する複数の信号電極群と、を備え、
     前記複数の信号電極群のうちの1つである第1信号電極群の前記複数の信号電極の各々の位置は、前記複数の信号電極群のうちの前記第1電極群とは異なる第2電極群の前記複数の信号電極の各々の位置よりも前記第1端に近い圧電センサ。
    Piezoelectric sheet,
    A plurality of signal electrode groups each having a plurality of signal electrodes arranged in a direction from the first end to the second end of the surface of the piezoelectric sheet;
    The position of each of the plurality of signal electrodes of the first signal electrode group which is one of the plurality of signal electrode groups is a second electrode different from the first electrode group of the plurality of signal electrode groups The piezoelectric sensor closer to the first end than the position of each of the plurality of signal electrodes in a group.
  11.  請求項1から10のいずれか1項に記載の圧電センサと、
     前記複数組の信号電極群に含まれる信号電極の中から最も振幅の大きな圧力波の得られる信号電極を選択する測定制御部とを具備する圧力波測定装置。
    The piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 10.
    And a measurement control unit configured to select a signal electrode that can obtain a pressure wave with the largest amplitude among the signal electrodes included in the plurality of sets of signal electrode groups.
  12.  請求項1から10のいずれか1項に記載の圧電センサを具備し、
     前記信号電極群が有する複数の信号電極が、動脈に対して垂直な方向に並ぶ脈波測定装置。
    A piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 10, comprising:
    The pulse wave measurement device in which a plurality of signal electrodes included in the signal electrode group are aligned in a direction perpendicular to an artery.
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