WO2024252916A1 - 脈波測定装置 - Google Patents

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WO2024252916A1
WO2024252916A1 PCT/JP2024/018617 JP2024018617W WO2024252916A1 WO 2024252916 A1 WO2024252916 A1 WO 2024252916A1 JP 2024018617 W JP2024018617 W JP 2024018617W WO 2024252916 A1 WO2024252916 A1 WO 2024252916A1
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pulse wave
strain
measuring device
wave sensor
pivot
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拓也 永井
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MinebeaMitsumi Inc
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    • A61B5/6801—Arrangements of detecting, measuring or recording means, e.g. sensors, in relation to patient specially adapted to be attached to or worn on the body surface
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    • A61B5/6824—Arm or wrist
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    • A61B2562/00—Details of sensors; Constructional details of sensor housings or probes; Accessories for sensors
    • A61B2562/02—Details of sensors specially adapted for in-vivo measurements
    • A61B2562/0261—Strain gauges

Definitions

  • the present invention relates to a pulse wave measuring device.
  • Pulse wave measuring devices equipped with a pulse wave sensor that detects pulse waves generated when the heart pumps blood are known. Such pulse wave measuring devices are configured to be worn, for example, on the wrist of a subject (see, for example, Patent Document 1).
  • a pulse wave measuring device using a pulse wave sensor needs to detect minute signals, it is preferable to position the detection surface of the pulse wave sensor approximately parallel to the subject's artery in order to improve measurement accuracy.
  • the present invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide a pulse wave measuring device that can adjust the angle of the detection surface of the pulse wave sensor to follow the artery.
  • a pulse wave measuring device includes a cylindrical portion, a housing, a flexure body provided on one side of the housing, and an opposing portion provided on the other side of the housing.
  • the pulse wave sensor is held inside the cylindrical portion so that the flexure body is exposed from one axial end side of the cylindrical portion, a lid portion fixed to the other axial end side of the cylindrical portion, and a wearing portion connected to the outside of the cylindrical portion and can be worn by a subject.
  • a first surface of the facing portion and a second surface of the lid portion face each other.
  • a pivot portion is provided on one of the first surface and the second surface, and a recess into which the pivot portion can be inserted is opened on the other of the first surface and the second surface. When the pivot portion and the recess come into contact with each other, the pulse wave sensor can swing around the contact portion between the pivot portion and the recess as a fulcrum.
  • the disclosed technology makes it possible to provide a pulse wave measuring device that can adjust the angle of the detection surface of the pulse wave sensor to follow the artery.
  • FIG. 1 is a perspective view (part 1) illustrating a pulse wave measuring device according to a first embodiment
  • FIG. 2 is a second perspective view illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment
  • 1 is a side view illustrating a pulse wave measuring device according to a first embodiment.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating a first bending member.
  • FIG. 2 is an exploded perspective view illustrating a pulse wave sensor.
  • 5A and 5B are diagrams illustrating the positional relationship between a cylindrical portion and a pulse wave sensor.
  • 13 is a diagram (part 1) illustrating the positional relationship between the cylindrical portion, the pulse wave sensor, and the cover portion.
  • FIG. FIG. 2 is a diagram (part 2) illustrating the positional relationship between the cylindrical portion, the pulse wave sensor, and the cover portion.
  • FIG. 11A to 11C are diagrams illustrating the movement of a pulse wave sensor when the pulse wave sensor comes into contact with a subject.
  • 1 is a plan view illustrating a pulse wave sensor according to a first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a pulse wave sensor according to a first embodiment. This is an example of a bridge circuit.
  • FIG. 2 is a plan view illustrating the strain gauge according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view (part 1) illustrating a strain gauge according to a first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the strain gauge according to the first embodiment.
  • FIG. 1 is a first diagram for explaining a biasing member.
  • FIG. 2 is a second diagram for explaining the urging member;
  • Fig. 1 is a perspective view (part 1) illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment, and shows a schematic diagram of the pulse wave measuring device being worn on a subject's wrist.
  • Fig. 2 is a perspective view (part 2) illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment.
  • Fig. 3 is a side view illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment.
  • the pulse wave measuring device 1 is a wearable device that can be worn by a subject, and mainly comprises a cylindrical portion 10, a pulse wave sensor 20, a cover portion 30, and a wearing portion 40.
  • the tubular portion 10 is a member that holds the pulse wave sensor 20 inside.
  • the tubular portion 10 is, for example, cylindrical with both ends open.
  • the pulse wave sensor 20 includes a housing 21 and a strain generator 22 provided on one side of the housing 21, and is held inside the tubular portion 10 so that the strain generator 22 is exposed from one axial end side of the tubular portion 10.
  • the cover portion 30 is fixed to the other axial end side of the tubular portion 10.
  • the attachment portion 40 is connected to the outside of the tubular portion 10.
  • the attachment portion 40 is configured to be wearable by the subject.
  • the attachment section 40 has a first curved member 41 and a second curved member 42 that are curved in opposite directions and face each other so that it can be attached to the wrist of the subject.
  • the first curved member 41 and the second curved member 42 are biased by a biasing member 43 that is bent into a substantially V-shape, and are supported by a swing shaft 44 so that they can transition between a closed state and an open state.
  • the first curved member 41 and the second curved member 42 can be made of, for example, resin, etc.
  • the biasing member 43 can be made of, for example, metal, etc.
  • a lid member 48 is provided on the first curved member 41. The lid member 48 will be described later.
  • the tubular portion 10 is disposed at one end of the first bending member 41 in the longitudinal direction, and the swing shaft 44 is disposed at the other end of the first bending member 41 in the longitudinal direction.
  • the tubular portion 10 may be formed integrally with the first bending member 41, or may be a separate piece joined thereto.
  • the swing shaft 44 may be formed integrally with the first bending member 41, or may be a separate piece joined thereto.
  • a first operating unit 45 is provided on the opposite side of the oscillating shaft 44 of the first bending member 41 from the cylindrical portion 10.
  • the first operating unit 45 may be formed integrally with the first bending member 41, or may be a separate piece joined to it.
  • a second operating unit 46 is provided on the opposite side of the oscillating shaft 44 of the second bending member 42 from the cylindrical portion 10.
  • the second operating unit 46 may be formed integrally with the second bending member 42, or may be a separate piece joined to it.
  • the subject or an assistant assisting the subject pinches the first operating part 45 and the second operating part 46 and brings them close to each other. This opens the cylindrical part 10 sides of the first bending member 41 and the second bending member 42, allowing the pulse wave measuring device 1 to be put on the subject.
  • the pulse wave measuring device 1 is attached to the subject's wrist by the attachment part 40 so that the pulse wave sensor 20 is positioned near the subject's radial artery.
  • a pulse wave is a waveform that represents changes in the volume of blood vessels that occur when the heart pumps blood, and the pulse wave measuring device 1 can monitor changes in the volume of blood vessels.
  • FIG. 4 is a perspective view for explaining the first curved member, and shows the state in which the cover member 48 is removed from the pulse wave measuring device 1.
  • the first curved member 41 may have a component placement area 47 arranged between one end side and the other end side in the longitudinal direction. In the component placement area 47, for example, components that contribute to the detection of pulse waves are placed.
  • a wiring board 51 and a battery 52 are exemplified as components that contribute to the detection of pulse waves.
  • the wiring board 51 and the battery 52 are electrically connected via wire 53.
  • the pulse wave sensor 20 is electrically connected to the wiring board 51 via wire 25.
  • a cover member 48 that protects the components is provided on the component placement area 47.
  • the wiring board 51 may be mounted with, for example, an amplifier circuit that amplifies the output of the strain gauge 100, an AD converter that converts the output of the amplifier circuit into a digital signal, a semiconductor for signal processing that processes the digital signal, and a semiconductor for wireless communication that transmits the results of the signal processing to the outside.
  • a connector may be disposed in the attachment part 40, or a cable may be extended from the attachment part 40.
  • FIG. 5 is an exploded perspective view illustrating a pulse wave sensor.
  • the pulse wave sensor 20 includes, for example, a housing 21, a strain body 22 provided on one side of the housing 21, and an opposing portion 23 provided on the other side of the housing 21.
  • the housing 21 is, for example, a cylindrical member with both ends open.
  • the housing 21 can be formed, for example, from metal, resin, etc.
  • the flexure body 22 is generally disk-shaped and is fixed to the housing 21 with adhesive or the like so as to cover one side of the housing 21. As described below, the flexure body 22 is a portion in which, for example, a strain gauge is disposed and which detects the pulse wave. A detailed example of the structure of the pulse wave sensor 20 including the flexure body 22 will be described later.
  • the facing portion 23 is generally disk-shaped and is fixed to the housing 21 so as to close the other side of the housing 21.
  • the facing portion 23 has, for example, a through hole 23x, and is screwed into a groove 21x provided in the housing 21 by a screw 24 inserted into the through hole 23x.
  • the facing portion 23 faces the strain body 22 through the space inside the housing 21.
  • the mutually facing surfaces of the facing portion 23 and the strain body 22 are, for example, parallel to each other.
  • the opposing portion 23 has a first surface 23a, which is the surface opposite to the surface facing the strain body 22.
  • the first surface 23a of the opposing portion 23 is, for example, a flat surface.
  • a pivot portion 23p that protrudes on the side opposite the strain body 22 is provided at approximately the center of the first surface 23a of the opposing portion 23.
  • the pivot portion 23p is, for example, a substantially cylindrical member.
  • the central axis of the pivot portion 23p is, for example, perpendicular to the first surface 23a of the opposing portion 23.
  • the facing portion 23 has, for example, a flange portion 23f that protrudes from the outer surface of the housing 21 outward in the radial direction of the housing 21.
  • the flange portion 23f is, for example, ring-shaped.
  • the facing portion 23 may have one or more cutout portions 23y that can be used for preventing rotation, etc.
  • the cutout portions 23y are, for example, recessed from the outer periphery of the facing portion 23 toward the center.
  • the opposing portion 23 can be made of, for example, metal or resin.
  • the pivot portion 23p may be formed integrally with the other portions of the opposing portion 23, or may be a separate piece joined together.
  • the pulse wave sensor 20 may have a wire 25 that inputs and outputs electrical signals between the inside and outside of the housing 21. Inside the wire 25, multiple wires that are insulated from each other may be arranged. One end of each of the multiple wires is electrically connected to an electrode of a strain gauge, which will be described later.
  • the pulse wave sensor 20 may have a flexible substrate or the like instead of the wire 25.
  • one or more wiring boards may be fixed to the inside surface of the housing 21, and a pair of electrodes of the strain gauge may be electrically connected to this wiring board with thin wires. This wiring board may then be electrically connected to the wire 25. With this structure, it becomes difficult for the force from the wire 25 to be transmitted to the strain body 22, improving the accuracy of pulse wave detection.
  • Figure 6 is a diagram explaining the positional relationship between the tubular portion and the pulse wave sensor.
  • the inner surface of the tubular portion 10 has, for example, a step surface 10a that protrudes toward the axis (toward the center of the tubular portion 10).
  • the step surface 10a is, for example, perpendicular to the axial direction of the tubular portion 10.
  • the step surface 10a is, for example, ring-shaped.
  • the inner surface of the cylindrical portion 10 has, for example, a positioning portion 10b that protrudes toward the shaft side.
  • the positioning portion 10b is provided above the step surface 10a.
  • two positioning portions 10b are provided so as to face each other.
  • Each positioning portion 10b is provided with a groove 10x.
  • the pulse wave sensor 20 is held inside the tubular portion 10 with the cutout portion 23y aligned with the positioning portion 10b.
  • the pulse wave sensor 20 is not fixed to the tubular portion 10, and has a gap that allows it to move relative to the tubular portion 10.
  • the flange portion 23f is in contact with the step surface 10a.
  • the pulse wave sensor 20 may be held inside the cylindrical portion 10, the wire 25 may be electrically connected to the wiring board 51, and then the cover member 48 may be fixed onto the component placement area 47.
  • the cover member 48 may be screwed into the groove 41x provided in the first curved member 41, for example, by a screw 49.
  • Figure 7 is a diagram (part 1) explaining the positional relationship between the tubular portion, the pulse wave sensor, and the lid portion.
  • the lid portion 30 has a through hole 30z.
  • the lid portion 30 is fixed to the other axial end side of the tubular portion 10 by, for example, screwing into a groove 10x provided in the positioning portion 10b with a screw 32 inserted through the through hole 30z.
  • FIG. 8 is a diagram (part 2) explaining the positional relationship between the cylindrical portion, the pulse wave sensor, and the lid portion, and is a partial cross-sectional view showing the cylindrical portion 10, the pulse wave sensor 20, and the lid portion 30.
  • the lid portion 30 has a second surface 30a and a third surface 30b opposite the second surface 30a.
  • the second surface 30a and the third surface 30b are, for example, parallel to each other.
  • a recess 30x that opens toward the second surface 30a is provided in the approximate center of the second surface 30a of the lid portion 30.
  • the inner surface of the recess 30x is, for example, a curved surface that is inclined with respect to the axial direction of the tubular portion 10. In a cross-sectional view, the inner surface of the recess 30x may be partially or entirely curved.
  • the recess 30x is, for example, conical or truncated conical.
  • the recess 30x may be cylindrical with a diameter larger than that of the pivot portion 23p. From the viewpoint of reducing the play between the pivot portion 23p and the recess 30x and facilitating centering, it is preferable that the inner surface of the recess 30x is a single curved surface that is inclined with respect to the axial direction of the cylindrical portion 10, such as a conical or truncated conical shape.
  • the lid 30 may have a protrusion 30y that protrudes from approximately the center of the third surface 30b toward the opposite side to the second surface 30a.
  • the recess 30x may be positioned so as to overlap with the protrusion 30y when viewed in the axial direction of the tubular portion 10 (the up-down direction in FIG. 8), and a portion of the recess 30x may be positioned within the protrusion 30y. In this way, the lid 30 can be partially thinned.
  • the recess 30x side of the pivot portion 23p is, for example, dome-shaped.
  • a dome shape is one in which the height is greatest near the central axis, based on the first surface 23a, and decreases toward the periphery.
  • the tip side of the pivot portion 23p may be part of a spherical surface or part of an aspherical surface.
  • the flange portion 23f of the opposing portion 23 is disposed between the step surface 10a of the cylindrical portion 10 and the second surface 30a of the lid portion 30. With this structure, the flange portion 23f acts as a stopper that prevents the pulse wave sensor 20 from falling downward from the cylindrical portion 10.
  • FIG. 9 is a diagram explaining the movement of the pulse wave sensor when it comes into contact with a subject.
  • the attachment part 40 of the pulse wave measuring device 1 is attached to the subject.
  • 300 is a schematic diagram of the subject's radial artery.
  • the strain body 22 of the pulse wave sensor 20 comes into contact with the skin 310 on the subject's radial artery 300, and the pulse wave sensor 20 is pushed up toward the cover part 30, and the pivot part 23p comes into contact with the recessed part 30x.
  • the pivot part 23p and the recessed part 30x are in line contact, for example. This reduces the play between the pivot part 23p and the recessed part 30x, making centering easier.
  • this is not limited to this, and the pivot part 23p and the recessed part 30x may be in point contact or surface contact.
  • the pulse wave measuring device 1 when the attachment part 40 is not attached to the subject, the pulse wave measuring device 1 is in a first state in which the pivot part 23p and the recess 30x are not in contact (see FIG. 8). Then, when the attachment part 40 is attached to the subject, it switches to a second state in which the pivot part 23p and the recess 30x are in contact (see FIG. 9).
  • the pulse wave sensor 20 can swing in a 360-degree direction with the contact point between the pivot portion 23p and the recessed portion 30x as the fulcrum.
  • the detection surface of the strain body 22 of the pulse wave sensor 20 can be tilted at any angle along the subject's radial artery 300.
  • the angle of the detection surface of the strain body 22 of the pulse wave sensor 20 allows the angle of the detection surface of the strain body 22 of the pulse wave sensor 20 to follow the radial artery 300 of the subject, so that the detection surface of the strain body 22 can be brought into contact with the radial artery 300 of the subject at an appropriate angle.
  • the detection surface of the strain body 22 of the pulse wave sensor 20 can be positioned approximately parallel to the radial artery 300 of the subject. As a result, it becomes possible to detect minute pulse wave signals, improving the accuracy of pulse wave measurement.
  • the pulse wave sensor 20 can be easily positioned on the radial artery by operating the first operating unit 45 and the second operating unit 46 to transition between the open state and the closed state multiple times and fine-tune the position of the pulse wave sensor 20. At this time, it is preferable to monitor the output signal of the pulse wave sensor 20 and find the position where the amplitude of the output signal is as large as possible.
  • a component placement area 47 is provided in the free space of the first curved member 41, and the components that contribute to detecting pulse waves are placed in the component placement area 47, thereby realizing a compact pulse wave detection device equipped with the necessary components.
  • the pulse wave measuring device 1 is provided with a biasing member 43, which allows for appropriate pressure to be applied to the subject's radial artery.
  • Pulse wave sensor a pulse wave sensor having a plurality of strain gauges is shown as an example of the pulse wave sensor 20.
  • the components of the pulse wave sensor 20 duplicated descriptions of those parts that have already been described will be omitted.
  • FIG. 10 is a plan view illustrating a pulse wave sensor according to the first embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a pulse wave sensor according to the first embodiment, showing a cross section along line A-A in FIG. 10.
  • the pulse wave sensor 20 has a housing 21, a strain generating body 22, a facing portion 23, a wire 25, and a plurality of strain gauges (strain gauges 1001 , 1002 , 1003 , 1004 ).
  • the facing portion 23 and the wire 25 are as described above. Note that, unless there is a particular need to distinguish between them, the strain gauges 1001 , 1002 , 1003 , 1004 may be collectively referred to as strain gauge 100.
  • the strain body 22 has a base portion 22a, a beam portion 22b, a load portion 22c, and an extension portion 22d.
  • the strain body 22 is flat.
  • the strain body 22 has a first main surface 22m and a second main surface 22n located on the opposite side to the first main surface 22m.
  • the material of the strain body 22 may be, for example, metal, ceramic, glass, etc. Examples of metals used as the material of the strain body 22 include SUS (stainless steel), copper, aluminum, etc.
  • the strain body 22 may be formed as a single unit, for example, by a press processing method.
  • the thickness t of the strain body 22 excluding the load portion 22c is constant.
  • the thickness t may be, for example, 0.03 mm or more and 0.3 mm or less.
  • the side of the pulse wave sensor 20 on which the load portion 22c of the flexure body 22 is provided is referred to as the "upper side", and the side on which the load portion 22c of the flexure body 22 is not provided is referred to as the "lower side".
  • the surface located on the upper side of each part is referred to as the "upper surface”, and the surface located on the lower side of each part is referred to as the "lower surface”.
  • the pulse wave sensor 20 can also be used upside down.
  • the pulse wave sensor 20 can also be positioned at any angle.
  • a planar view refers to viewing an object in a normal direction from the top to the bottom of the first main surface 22m of the flexure body 22.
  • a planar shape refers to the shape of the object when viewed in the normal direction.
  • the housing 21 is the part that holds the strain body 22.
  • the housing 21 can be made of, for example, metal or resin.
  • the base 22a is a circular frame-shaped (ring-shaped) region outside the circular dashed line shown in Fig. 10.
  • the region inside the circular dashed line may be referred to as a circular opening.
  • the base 22a of the flexure body 22 has a circular opening.
  • the width w1 of the base 22a is, for example, 1 mm or more and 5 mm or less.
  • the inner diameter d of the base 22a (i.e., the diameter of the circular opening) is, for example, 10 mm or more and 15 mm or less.
  • the beam portion 22b is provided so as to bridge the inside of the base portion 22a.
  • the beam portion 22b has, for example, two beams that cross in a cross shape in a plan view, and the area where the two beams cross includes the center of the circular opening.
  • one beam that constitutes the cross has the X direction as its longitudinal direction
  • the other beam that constitutes the cross has the Y direction as its longitudinal direction
  • the two are perpendicular to each other.
  • Each of the two perpendicular beams is preferably located inside the inner diameter d (diameter of the circular opening) of the base portion 22a and is as long as possible. In other words, it is preferable that the length of each beam is approximately equal to the diameter of the circular opening.
  • the width w2 other than the area where the beams cross is constant, for example, 1 mm or more and 5 mm or less. It is not essential that the width w2 is constant, but it is preferable that the width w2 is constant in that the strain can be detected linearly.
  • the load portion 22c is provided on the beam portion 22b.
  • the load portion 22c is provided, for example, in the area where the two beams that make up the beam portion 22b intersect.
  • the load portion 22c protrudes from the upper surface of the beam portion 22b.
  • the amount of protrusion of the load portion 22c based on the upper surface of the beam portion 22b is, for example, about 0.1 mm.
  • the beam portion 22b is flexible, and elastically deforms when a load is applied to the load portion 22c.
  • the upper surface of the beam portion 22b is part of the first main surface 22m of the strain generating body 22.
  • the four extensions 22d are fan-shaped portions that extend from the inside of the base 22a toward the beam 22b in a plan view. A gap of about 1 mm is provided between each extension 22d and the beam 22b. The extensions 22d do not contribute to the sensing of the pulse wave sensor 20, so they do not need to be provided.
  • the output signal of the pulse wave sensor 20 is generated based on the outputs of a plurality of strain gauges.
  • the pulse wave sensor 20 has a pair of strain gauges 100-1 and 100-2 arranged on a beam extending in the Y direction on the second main surface 22n of the strain body 22, facing each other across the load portion 22c in a plan view.
  • the pulse wave sensor 20 has another pair of strain gauges 100-3 and 100-4 arranged on a beam extending in the X direction intersecting the beam on which the pair of strain gauges 100-1 and 100-2 are arranged, facing each other across the load portion 22c in a plan view.
  • the strain gauges 100-1 and 100-2 detect the compressive strain of the strain body 22 that occurs in the beam extending in the Y direction when the load portion 22c is pressed.
  • the strain gauges 100-3 and 100-4 detect the tensile strain of the strain body 22 that occurs in the beam extending in the X direction when the load portion 22c is pressed.
  • the distance between the strain gauges 100-1 and 100-2 that detect the compressive strain is wider than the distance between the strain gauges 100-3 and 100-4 that detect the tensile strain.
  • the strain gauges 100 1 to 100 4 are connected to form each side of a bridge circuit, and the output signal of the pulse wave sensor 20 (a signal indicating a pulse wave) can be generated by the bridge circuit.
  • Fig. 12 is an example of a bridge circuit. In the bridge circuit shown in Fig. 12, the strain gauge 100 1 forms the upper left side. The strain gauge 100 2 forms the lower right side. The strain gauge 100 3 forms the upper right side. The strain gauge 100 4 forms the lower left side.
  • a DC voltage E is supplied between the connection between the upper left and lower left edges and the connection between the upper right and lower right edges. This allows an analog voltage output signal S1 to be obtained between the connection between the upper left and upper right edges and the connection between the lower left and lower right edges.
  • the wiring pattern that constitutes the bridge circuit can be provided, for example, on a wiring board 51.
  • the pulse wave sensor 20 when the load portion 22c comes into contact with the subject's radial artery, a load is applied to the load portion 22c in accordance with the subject's pulse wave, causing the beam portion 22b to elastically deform, and the resistance value of the resistor in the strain gauge 100 changes.
  • the pulse wave sensor 20 can detect the pulse wave based on the change in the resistance value of the resistor in the strain gauge 100 that accompanies the deformation of the beam portion 22b.
  • the pulse wave is detected as a periodic voltage change from the bridge circuit as an output signal S1.
  • the pulse wave sensor 20 has four strain gauges, and the output signal S1 is generated by connecting the four strain gauges in a full bridge configuration.
  • the pulse wave sensor 20 may have two strain gauges, and the output signal S1 may be generated by connecting the two strain gauges in a half bridge configuration.
  • Fig. 13 is a plan view illustrating the strain gauge according to the first embodiment.
  • Fig. 14 is a cross-sectional view (part 1) illustrating the strain gauge according to the first embodiment, showing a cross section along line BB in Fig. 13.
  • the strain gauge 100 has a substrate 110, a resistor 130, wiring 140, electrodes 150, and a cover layer 160. That is, the strain gauge 100 has the resistor 130 as a detection element.
  • the cover layer 160 can be provided as necessary. For the sake of convenience, only the outer edge of the cover layer 160 is shown by a dashed line in Figures 13 and 14. First, the components that make up the strain gauge 100 will be described in detail.
  • the strain gauge 100 can also be used upside down. Also, the strain gauge 100 can be arranged at any angle.
  • a planar view refers to viewing an object in a normal direction from the upper side to the lower side relative to the upper surface 110a of the substrate 110.
  • a planar shape refers to the shape of the object when the object is viewed in the normal direction.
  • the strain gauge 100 is attached to the second main surface 22n of the strain body 22 so that the base material 110 faces the second main surface 22n of the strain body 22.
  • the substrate 110 is a member that serves as a base layer for forming the resistor 130 and the like.
  • the substrate 110 is flexible. There are no particular limitations on the thickness of the substrate 110, and it may be determined appropriately depending on the intended use of the strain gauge 100, etc.
  • the thickness of the substrate 110 may be approximately 5 ⁇ m to 500 ⁇ m. From the standpoint of strain transmission from the second main surface 22n of the strain generator 22 to the sensing part and dimensional stability against environmental changes, it is preferable that the thickness of the substrate 110 is within the range of 5 ⁇ m to 200 ⁇ m. From the standpoint of insulation, it is preferable that the thickness of the substrate 110 is 10 ⁇ m or more.
  • the substrate 110 is formed from an insulating resin film such as PI (polyimide) resin, epoxy resin, PEEK (polyether ether ketone) resin, PEN (polyethylene naphthalate) resin, PET (polyethylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, LCP (liquid crystal polymer) resin, polyolefin resin, etc.
  • PI polyimide
  • epoxy resin epoxy resin
  • PEEK polyether ether ketone
  • PEN polyethylene naphthalate
  • PET polyethylene terephthalate
  • PPS polyphenylene sulfide
  • LCP liquid crystal polymer
  • the insulating resin film may contain fillers, impurities, etc.
  • the substrate 110 may be formed from an insulating resin film containing a filler such as silica or alumina.
  • Examples of materials other than resin for the base material 110 include crystalline materials such as SiO 2 , ZrO 2 (including YSZ), Si, Si 2 N 3 , Al 2 O 3 (including sapphire), ZnO, and perovskite ceramics (CaTiO 3 , BaTiO 3 ).
  • crystalline materials such as SiO 2 , ZrO 2 (including YSZ), Si, Si 2 N 3 , Al 2 O 3 (including sapphire), ZnO, and perovskite ceramics (CaTiO 3 , BaTiO 3 ).
  • amorphous glass or the like may be used as the material for the base material 110.
  • Metals such as aluminum, aluminum alloy (duralumin), and titanium may also be used as the material for the base material 110.
  • an insulating film is provided so as to cover the upper surface 110a.
  • the resistor 130 is a thin film formed in a predetermined pattern on the upper side of the substrate 110.
  • the resistor 130 is a sensing part that receives strain and produces a resistance change.
  • the resistor 130 may be formed directly on the upper surface 110a of the substrate 110, or may be formed on the upper surface 110a of the substrate 110 via another layer.
  • the resistor 130 is shown in FIG. 13 as having a dense matte pattern.
  • the resistor 130 has multiple elongated portions arranged at regular intervals with their longitudinal direction in the same direction (the direction of line B-B in the example of FIG. 13), and the ends of adjacent elongated portions are alternately connected, resulting in a zigzag folded structure overall.
  • the longitudinal direction of the multiple elongated portions is the grid direction, and the direction perpendicular to the grid direction is the grid width direction (the direction perpendicular to line B-B in the example of FIG. 13).
  • One end in the longitudinal direction of the two elongated portions located at the outermost sides in the grid width direction is bent in the grid width direction to form terminal ends 130e1 and 130e2 in the grid width direction of the resistor 130.
  • the terminal ends 130e1 and 130e2 in the grid width direction of the resistor 130 are electrically connected to the electrodes 150 via the wiring 140.
  • the wiring 140 electrically connects the terminal ends 130e1 and 130e2 in the grid width direction of the resistor 130 to the electrodes 150.
  • the resistor 130 can be formed, for example, from a material containing Cr (chromium), a material containing Ni (nickel), or a material containing both Cr and Ni. That is, the resistor 130 can be formed from a material containing at least one of Cr and Ni.
  • a material containing Cr is a Cr mixed phase film.
  • An example of a material containing Ni is Cu-Ni (copper-nickel).
  • An example of a material containing both Cr and Ni is Ni-Cr (nickel-chromium).
  • the Cr mixed phase film is a film in which Cr, CrN, Cr 2 N, etc. are mixed together.
  • the Cr mixed phase film may contain inevitable impurities such as chromium oxide.
  • the thickness of the resistor 130 is not particularly limited and may be appropriately determined depending on the intended use of the strain gauge 100, etc.
  • the thickness of the resistor 130 may be approximately 0.05 ⁇ m to 2 ⁇ m.
  • the crystallinity of the crystals that make up the resistor 130 (for example, the crystallinity of ⁇ -Cr) is improved.
  • the thickness of the resistor 130 is 1 ⁇ m or less, (i) film cracks and (ii) warping of the film from the substrate 110 caused by internal stress in the film that makes up the resistor 130 are reduced.
  • the width of resistor 130 is 10 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less. Furthermore, it is preferable that the width of resistor 130 is 10 ⁇ m or more and 70 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the stability of the gauge characteristics can be improved by making the resistor 130 mainly composed of ⁇ -Cr (alpha chromium), which is a stable crystal phase.
  • the resistor 130 mainly composed of ⁇ -Cr can make the gauge factor of the strain gauge 100 10 or more, and the gauge factor temperature coefficient TCS and the resistance temperature coefficient TCR within the range of -1000 ppm/°C to +1000 ppm/°C.
  • main component means a component that occupies 50% by weight or more of the total material that constitutes the resistor.
  • the resistor 130 contains 80% by weight or more of ⁇ -Cr. Furthermore, from the same viewpoint, it is more preferable that the resistor 130 contains 90% by weight or more of ⁇ -Cr.
  • ⁇ -Cr is Cr with a bcc structure (body-centered cubic lattice structure).
  • the Cr mixed phase film preferably contains 20% by weight or less of CrN and Cr 2 N.
  • the Cr mixed phase film preferably contains 20% by weight or less of CrN and Cr 2 N.
  • the ratio of CrN and Cr 2 N in the Cr mixed phase film is preferably such that the ratio of Cr 2 N is 80% by weight or more and less than 90% by weight with respect to the total weight of CrN and Cr 2 N. More specifically, it is more preferable that the ratio of Cr 2 N is 90% by weight or more and less than 95% by weight with respect to the total weight of CrN and Cr 2 N.
  • Cr 2 N has a semiconductor property. Therefore, by setting the ratio of Cr 2 N to 90% by weight or more and less than 95% by weight, the decrease in TCR (negative TCR) becomes more significant. Furthermore, by setting the ratio of Cr 2 N to 90% by weight or more and less than 95% by weight, the ceramicization of the resistor 130 is reduced, and the brittle fracture of the resistor 130 is less likely to occur.
  • CrN has the advantage of being chemically stable. By including more CrN in the Cr mixed-phase film, the possibility of unstable N being generated can be reduced, and a stable strain gauge can be obtained.
  • “unstable N” refers to a trace amount of N2 or atomic N that may be present in the Cr mixed-phase film. These unstable N may escape to the outside of the film depending on the external environment (e.g., high temperature environment). When unstable N escapes to the outside of the film, the film stress of the Cr mixed-phase film may change.
  • the strain gauge 100 when a Cr mixed-phase film is used as the material for the resistor 130, high sensitivity and miniaturization can be achieved.
  • the output of a conventional strain gauge was about 0.04 mV/2 V
  • an output of 0.3 mV/2 V or more can be obtained.
  • the size (gauge length x gauge width) of a conventional strain gauge was about 3 mm x 3 mm
  • the size (gauge length x gauge width) can be miniaturized to about 0.3 mm x 0.3 mm.
  • the wiring 140 is provided on the substrate 110.
  • the wiring 140 is electrically connected to the resistor 130 and the electrode 150.
  • the wiring 140 is not limited to being linear, and can be in any pattern.
  • the wiring 140 can also be of any width and length. For convenience, in FIG. 13, the wiring 140 is shown with a matte pattern that is less dense than the resistor 130.
  • the electrodes 150 are provided on the substrate 110.
  • the electrodes 150 are electrically connected to the resistor 130 via the wiring 140.
  • the electrodes 150 are formed in a substantially rectangular shape, wider than the wiring 140.
  • the electrodes 150 are a pair of electrodes for outputting the change in resistance value of the resistor 130 caused by distortion to the outside.
  • a lead wire for external connection is joined to the electrodes 150.
  • a metal layer with low resistance such as copper or a metal layer with good solderability such as gold may be laminated on the upper surface of the electrode 150.
  • the resistor 130, the wiring 140, and the electrodes 150 are denoted by different reference numerals for convenience, they can be integrally formed from the same material in the same process. Note that in FIG. 13, the electrodes 150 are shown with a matte pattern of the same density as the wiring 140 for convenience.
  • the cover layer 160 (protective layer) is provided on the upper surface 110a of the substrate 110 as necessary, so as to cover the resistor 130 and the wiring 140 and expose the electrodes 150.
  • materials for the cover layer 160 include insulating resins such as PI resin, epoxy resin, PEEK resin, PEN resin, PET resin, PPS resin, and composite resins (e.g., silicone resin, polyolefin resin).
  • the cover layer 160 may contain a filler or a pigment.
  • the thickness of the cover layer 160 can be about 2 ⁇ m to 30 ⁇ m.
  • a resistor 130, wiring 140, electrodes 150, and a cover layer 160 are formed on a substrate 110.
  • another layer (such as a functional layer described later) may be formed between the substrate 110 and the layers of these components.
  • a method for manufacturing the strain gauge 100 is described.
  • a substrate 110 is prepared, and a metal layer (for convenience, referred to as metal layer A) is formed on the upper surface 110a of the substrate 110.
  • Metal layer A is a layer that is ultimately patterned to become resistor 130, wiring 140, and electrode 150. Therefore, the material and thickness of metal layer A are the same as the material and thickness of resistor 130, wiring 140, and electrode 150 described above.
  • the metal layer A can be formed, for example, by magnetron sputtering using a raw material capable of forming the metal layer A as a target. Instead of magnetron sputtering, the metal layer A may be formed using reactive sputtering, vapor deposition, arc ion plating, pulsed laser deposition, or the like. After the metal layer A is formed on the upper surface 110a of the substrate 110, the metal layer A is patterned into a planar shape similar to the resistor 130, wiring 140, and electrode 150 in FIG. 13 by a well-known photolithography method.
  • a base layer may be formed on the upper surface 110a of the substrate 110 before forming the metal layer A.
  • a functional layer of a predetermined thickness may be vacuum-deposited on the upper surface 110a of the substrate 110 by a conventional sputtering method.
  • the functional layer refers to a layer that has the function of promoting the crystal growth of at least the upper layer, metal layer A (resistor 130).
  • the functional layer preferably also has the function of preventing oxidation of metal layer A due to oxygen or moisture contained in the substrate 110, and/or the function of improving adhesion between the substrate 110 and metal layer A.
  • the functional layer may also have other functions.
  • the insulating resin film that constitutes the substrate 110 may contain oxygen and moisture, and Cr may form a self-oxidized film. Therefore, particularly when the metal layer A contains Cr, it is preferable to form a functional layer that has the function of preventing oxidation of the metal layer A.
  • the material of the functional layer may be, for example, one or more metals selected from the group consisting of Cr (chromium), Ti (titanium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Ni (nickel), Y (yttrium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Si (silicon), C (carbon), Zn (zinc), Cu (copper), Bi (bismuth), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Re (rhenium), Os (osmium), Ir (iridium), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), and Al (aluminum), an alloy of any of the metals in this group, or a compound of any of the metals in this group.
  • Cr chromium
  • Ti titanium
  • V vanadium
  • FIG. 15 is a cross-sectional view (part 2) illustrating the strain gauge according to the first embodiment.
  • FIG. 15 shows the cross-sectional shape of the strain gauge 100 when a functional layer 120 is provided as an underlayer for the resistor 130, wiring 140, and electrode 150.
  • the planar shape of the functional layer 120 may be patterned to be substantially the same as the planar shapes of the resistor 130, the wiring 140, and the electrodes 150, for example. However, the planar shapes of the functional layer 120 and the resistor 130, the wiring 140, and the electrodes 150 do not have to be substantially the same.
  • the functional layer 120 when the functional layer 120 is formed from an insulating material, the functional layer 120 may be patterned to be different from the planar shapes of the resistor 130, the wiring 140, and the electrodes 150.
  • the functional layer 120 may be formed in a solid shape in the area where the resistor 130, the wiring 140, and the electrodes 150 are formed, for example.
  • the functional layer 120 may be formed in a solid shape on the entire upper surface of the substrate 110.
  • a cover layer 160 is formed on the upper surface 110a of the substrate 110 as necessary.
  • the cover layer 160 covers the resistor 130 and wiring 140, but the electrodes 150 may be exposed from the cover layer 160.
  • the cover layer 160 can be formed by laminating a semi-cured thermosetting insulating resin film on the upper surface 110a of the substrate 110 so as to cover the resistor 130 and wiring 140 and expose the electrodes 150, and then heating and curing the insulating resin film. Through the above steps, the strain gauge 100 is completed.
  • FIG. 16 is a diagram (part 1) explaining the biasing member, and is a partial cross-sectional view showing the tubular portion 10, the pulse wave sensor 20, and the lid portion 30.
  • the biasing member 60 is disposed between the first surface 23a of the opposing portion 23 and the second surface 30a of the lid portion 30 on the inside of the tubular portion 10, which is different from the structure shown in FIG. 8.
  • the biasing member 60 can be arranged so as to be in contact with the first surface 23a of the facing portion 23 and the second surface 30a of the lid portion 30. By arranging the biasing member 60, the pulse wave sensor 20 can be biased in a direction away from the second surface 30a of the lid portion 30.
  • FIG. 17 is a second diagram for explaining the biasing member, and is a perspective view showing only the biasing member.
  • the biasing member 60 is, for example, a helical (spiral) leaf spring.
  • the biasing member 60 can be positioned so that the pivot portion 23p is approximately at the center in a plan view.
  • the biasing member 60 can be formed, for example, from metal, resin, rubber, etc.
  • the biasing member 60 may be a conical spring or a cylindrical spring, but if it is a conical spring, the height when compressed can be made lower than if it were a cylindrical spring, making it possible to reduce the height of the tubular section 10. If the biasing member 60 is a conical spring, it is preferable to position the smaller diameter part of the conical spring facing the lid section 30 in order to stably position the biasing member 60.
  • the shape and material of the biasing member 60 are not important as long as it can bias the pulse wave sensor 20 in a direction away from the second surface 30a of the lid portion 30.
  • the biasing member 60 By arranging the biasing member 60 in this manner, even if vibrations or the like are applied to the pulse wave sensor 20 when it is not in contact with the subject's wrist, etc., the flange portion 23f can be maintained in contact with the step surface 10a, preventing rattle from occurring between the pulse wave sensor 20 and the cover portion 30. This can reduce the risk of abnormal noises occurring when carrying the pulse wave measuring device 1, for example.
  • a pivot portion 23p is provided on the first surface 23a of the facing portion 23, and a recess 30x into which the pivot portion 23p can be inserted is opened on the second surface 30a of the lid portion 30.
  • this is not limited to this, and a structure in which a pivot portion is provided on the second surface 30a of the lid portion 30, and a recess into which the pivot portion can be inserted is opened on the first surface 23a of the facing portion 23, may also be used.
  • a pivot portion is provided on one of the first surface 23a of the facing portion 23 and the second surface 30a of the lid portion 30, and a recess into which the pivot portion can be inserted is opened on the other of the first surface 23a and the second surface 30a.
  • the attachment portion 40 may be a watch strap type or the like, rather than a clip type as shown in FIG. 3 etc.
  • the first curved member 41 and the second curved member 42 may be formed from leather or rubber etc., and the ends of the first curved member 41 and the second curved member 42 may be configured to be removably connected to each other using a hook-and-loop fastener or the like.
  • the first curved member 41 and the second curved member 42 may be integrated into a single belt shape made of a stretchable material.
  • the structure of the pulse wave sensor 20 is not limited to that shown in FIG. 10, etc., and may be any structure.
  • a structure without slits around the beam portion may be used.
  • the first surface side of the strain generating body may be covered with resin or the like.
  • Pulse wave measuring device 10 Cylindrical portion, 10a Step surface, 10b Positioning portion, 10x Groove, 20 Pulse wave sensor, 21 Housing, 21x Groove, 22 Strain generating body, 22a Base portion, 22b Beam portion, 22c Loading portion, 22d Extension portion, 22m First main surface, 22n Second main surface, 23 Opposing portion, 23a First surface, 23f Flange portion, 23p Pivot portion, 23x Through hole, 23y Notch portion, 24 Screw, 25 Wire rod, 30 Lid portion, 30a Second surface, 30b Third surface, 30x Concave portion, 30y Convex portion, 30z Through hole, 32 Screw, 40 Mounting portion, 41 First curved member, 41x Groove, 42 Second curved member, 43 Pressing member, 44 Swing shaft, 45 First operation section, 46 Second operation section, 47 Part arrangement area, 48 Cover member, 49 Screw, 51 Wiring board, 52 Battery, 53 Wire rod, 60 Pressing member, 100 1 , 100 2 , 100 3

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Abstract

本脈波測定装置は、筒状部と、筐体、前記筐体の一方側に設けられた起歪体、及び前記筐体の他方側に設けられた対向部を備え、前記起歪体が前記筒状部の軸方向の一端側から露出するように前記筒状部の内側に保持された脈波センサと、前記筒状部の軸方向の他端側に固定された蓋部と、前記筒状部の外側に連結され、被験者に装着可能な装着部と、を有し、前記対向部の第１面と、前記蓋部の第２面とは、互いに対向し、前記第１面及び前記第２面の一方にピボット部が設けられ、前記第１面及び前記第２面の他方に前記ピボット部を挿入可能な凹部が開口し、前記ピボット部と前記凹部とが接触すると、前記脈波センサは、前記ピボット部と前記凹部との接触部分を支点として揺動可能となる。

Description

脈波測定装置
　本発明は、脈波測定装置に関する。
　心臓が血液を送り出すことに伴い発生する脈波を検出する脈波センサを備えた脈波測定装置が知られている。このような脈波測定装置は、例えば、被験者の手首に装着可能に構成されている（例えば、特許文献１参照）。
特許第５０９４１３１号
　脈波センサを用いた脈波測定装置は、微小な信号を検出する必要があるため、測定精度を向上するために、脈波センサの検出面を被験者の動脈に対して略平行に配置することが好ましい。
　本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、脈波センサの検出面の角度を動脈に対して追従させることが可能な脈波測定装置を提供することを目的とする。
　本開示の一実施形態に係る脈波測定装置は、筒状部と、筐体、前記筐体の一方側に設けられた起歪体、及び前記筐体の他方側に設けられた対向部を備え、前記起歪体が前記筒状部の軸方向の一端側から露出するように前記筒状部の内側に保持された脈波センサと、前記筒状部の軸方向の他端側に固定された蓋部と、前記筒状部の外側に連結され、被験者に装着可能な装着部と、を有し、前記対向部の第１面と、前記蓋部の第２面とは、互いに対向し、前記第１面及び前記第２面の一方にピボット部が設けられ、前記第１面及び前記第２面の他方に前記ピボット部を挿入可能な凹部が開口し、前記ピボット部と前記凹部とが接触すると、前記脈波センサは、前記ピボット部と前記凹部との接触部分を支点として揺動可能となる。
　開示の技術によれば、脈波センサの検出面の角度を動脈に対して追従させることが可能な脈波測定装置を提供できる。
第１実施形態に係る脈波測定装置を例示する斜視図（その１）である。 第１実施形態に係る脈波測定装置を例示する斜視図（その２）である。 第１実施形態に係る脈波測定装置を例示する側面図である。 第１湾曲部材について説明する斜視図である。 脈波センサを例示する分解斜視図である。 筒状部と脈波センサとの位置関係を説明する図である。 筒状部と脈波センサと蓋部との位置関係を説明する図（その１）である。 筒状部と脈波センサと蓋部との位置関係を説明する図（その２）である。 脈波センサが被験者と接する場合の動きについて説明する図である。 第１実施形態に係る脈波センサを例示する平面図である。 第１実施形態に係る脈波センサを例示する断面図である。 ブリッジ回路の一例である。 第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。 第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その１）である。 第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その２）である。 付勢部材について説明する図（その１）である。 付勢部材について説明する図（その２）である。
　以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
　〈第１実施形態〉
　［脈波測定装置１］
　図１は、第１実施形態に係る脈波測定装置を例示する斜視図（その１）であり、脈波測定装置を被験者の手首に装着した様子を模式的に示している。図２は、第１実施形態に係る脈波測定装置を例示する斜視図（その２）である。図３は、第１実施形態に係る脈波測定装置を例示する側面図である。
　図１～図３を参照すると、脈波測定装置１は、被験者に装着可能なウェアラブルデバイスであり、主に、筒状部１０と、脈波センサ２０と、蓋部３０と、装着部４０とを有している。
　筒状部１０は、脈波センサ２０を内側に保持する部材である。筒状部１０は、例えば、両端が開口された円筒状である。脈波センサ２０は、筐体２１、及び筐体２１の一方側に設けられた起歪体２２を備え、起歪体２２が筒状部１０の軸方向の一端側から露出するように筒状部１０の内側に保持されている。蓋部３０は、筒状部１０の軸方向の他端側に固定されている。装着部４０は、筒状部１０の外側に連結されている。装着部４０は、被験者に装着可能に構成されている。
　装着部４０は、被験者の手首に装着できるように反対方向に湾曲して互いに対向する第１湾曲部材４１及び第２湾曲部材４２を有している。第１湾曲部材４１と第２湾曲部材４２は、略Ｖ字状に折り曲げられた付勢部材４３に付勢されると共に、閉状態と開状態とを遷移可能に搖動軸４４に支持されている。第１湾曲部材４１及び第２湾曲部材４２は、例えば、樹脂等から形成することができる。付勢部材４３は、例えば、金属等から形成することができる。第１湾曲部材４１上には、蓋部材４８が設けられている。蓋部材４８については、後述する。
　筒状部１０は、第１湾曲部材４１の長手方向の一端側に配置され、搖動軸４４は、第１湾曲部材４１の長手方向の他端側に配置されている。筒状部１０は、第１湾曲部材４１と一体に形成されてもよいし、別体を接合した形態であってもよい。搖動軸４４は、第１湾曲部材４１と一体に形成されてもよいし、別体を接合した形態であってもよい。
　第１湾曲部材４１の搖動軸４４を挟んで筒状部１０とは反対側に、第１操作部４５が設けられている。第１操作部４５は、第１湾曲部材４１と一体に形成されてもよいし、別体を接合した形態であってもよい。第２湾曲部材４２の搖動軸４４を挟んで筒状部１０とは反対側に、第２操作部４６が設けられている。第２操作部４６は、第２湾曲部材４２と一体に形成されてもよいし、別体を接合した形態であってもよい。
　被験者または被験者を補助する補助者等は、脈波測定装置１を被験者に装着する際、第１操作部４５及び第２操作部４６をつまみ、互いを近接させる。これにより、第１湾曲部材４１及び第２湾曲部材４２の筒状部１０側が開き、脈波測定装置１を被験者に装着することができる。
　脈波測定装置１は、例えば、脈波センサ２０が被験者の橈骨動脈の近くに配置されるように、装着部４０により被験者の手首に装着される。脈波は、心臓が血液を送り出すことに伴い発生する血管の容積変化を波形としてとらえたもので、脈波測定装置１は、血管の容積変化をモニターすることができる。
　図４は、第１湾曲部材について説明する斜視図であり、脈波測定装置１から蓋部材４８を取り除いた状態を示している。図４に示すように、第１湾曲部材４１は、長手方向の一端側と他端側との間に配置された部品配置領域４７を有してもよい。部品配置領域４７には、例えば、脈波の検出に寄与する部品が配置される。図示の例では、脈波の検出に寄与する部品として、配線基板５１と電池５２が例示されている。配線基板５１と電池５２は、線材５３を介して、電気的に接続されている。脈波センサ２０は、線材２５を介して配線基板５１と電気的に接続されている。図２及び図３に示すように、例えば、部品配置領域４７上には、部品を保護する蓋部材４８が設けられる。
　配線基板５１には、例えば、ひずみゲージ１００の出力を増幅する増幅回路や、増幅回路の出力をデジタル信号に変換するＡＤ変換器や、デジタル信号を処理する信号処理用の半導体や、信号処理の結果を外部に送信する無線通信用の半導体等が実装されてもよい。脈波測定装置１と外部回路等とを有線で接続する場合は、装着部４０にコネクタを配置してもよいし、装着部４０からケーブルを引き出してもよい。
　図５は、脈波センサを例示する分解斜視図である。図５に示すように、脈波センサ２０は、例えば、筐体２１、筐体２１の一方側に設けられた起歪体２２、及び筐体２１の他方側に設けられた対向部２３を備えている。筐体２１は、例えば、両端が開口された円筒状の部材である。筐体２１は、例えば、金属や樹脂等から形成することができる。
　起歪体２２は、略円板状であり、筐体２１の一方側を塞ぐように筐体２１に接着剤等により固定されている。起歪体２２は、後述のように、例えばひずみゲージが配置されて脈波を検出する部分である。なお、起歪体２２を含む脈波センサ２０の詳細な構造例については後述する。
　対向部２３は、略円板状であり、筐体２１の他方側を塞ぐように筐体２１に固定されている。対向部２３は、例えば、貫通孔２３ｘを有し、貫通孔２３ｘに挿通されたねじ２４により、筐体２１に設けられた溝２１ｘに螺合されている。対向部２３は、筐体２１の内側の空間を介して、起歪体２２と対向する。対向部２３と起歪体２２の互いに対向する面は、例えば、平行である。
　対向部２３は、起歪体２２と対向する面の反対面である第１面２３ａを備えている。対向部２３の第１面２３ａは、例えば、平面である。対向部２３の第１面２３ａの略中心部には、起歪体２２とは反対側に突起するピボット部２３ｐが設けられている。ピボット部２３ｐは、例えば、略円柱状の部材である。ピボット部２３ｐの中心軸は、例えば、対向部２３の第１面２３ａと垂直である。
　対向部２３は、例えば、筐体２１の外側面から筐体２１の径方向の外側に突出するフランジ部２３ｆを有している。フランジ部２３ｆは、例えば、リング状である。対向部２３は、回転防止用等に用いることができる１又は複数の切り欠き部２３ｙを有してもよい。切り欠き部２３ｙは、例えば、対向部２３の外周側から中心側に向かって窪む。
　対向部２３は、例えば、金属や樹脂等から形成することができる。ピボット部２３ｐは、対向部２３の他の部分と一体に形成されてもよいし、別体を接合した形態であってもよい。
　脈波センサ２０は、筐体２１の内部と外部との間で電気信号の入出力を行う線材２５を有してもよい。線材２５の内側には、互いに絶縁された複数の線材が配置されてもよい。複数の線材の一端は、後述のひずみゲージの電極と電気的に接続される。脈波センサ２０は、線材２５の代わりに、フレキシブル基板等を有してもよい。
　また、筐体２１の内側面に１又は複数の配線基板を固定し、ひずみゲージの一対の電極とこの配線基板とを細線で電気的に接続してもよい。そして、この配線基板と線材２５とを電気的に接続してもよい。この構造により、線材２５からの力が起歪体２２に伝わり難くなり、脈波の検出精度を向上することができる。
　図６は、筒状部と脈波センサとの位置関係を説明する図である。図６の矢印上側に示すように、筒状部１０の内側面は、例えば、軸側（筒状部１０の中心側）に突出する段差面１０ａを有している。段差面１０ａは、例えば、筒状部１０の軸方向と垂直である。段差面１０ａは、例えば、リング状である。
　筒状部１０の内側面は、例えば、軸側に突出する位置決め部１０ｂを有している。位置決め部１０ｂは、段差面１０ａよりも上側に設けられている。図示の例では、２つの位置決め部１０ｂが互いに対向するように設けられている。各々の位置決め部１０ｂには、溝１０ｘが設けられている。
　図６の矢印下側に示すように、脈波センサ２０は、切り欠き部２３ｙが位置決め部１０ｂと位置合わせされて、筒状部１０の内側に保持される。ただし、脈波センサ２０は、筒状部１０には固定されていなく、筒状部１０に対して可動できるような隙間を有している。脈波測定装置１が被験者に装着されていない場合、フランジ部２３ｆは段差面１０ａと接している。
　例えば、脈波センサ２０を筒状部１０の内側に保持し、線材２５を配線基板５１と電気的に接続した後、部品配置領域４７上に蓋部材４８を固定してもよい。蓋部材４８は、例えば、ねじ４９により、第１湾曲部材４１に設けられた溝４１ｘに螺合することができる。
　図７は、筒状部と脈波センサと蓋部との位置関係を説明する図（その１）である。図７の矢印上側に示すように、蓋部３０は、貫通孔３０ｚを有している。図７の矢印下側に示すように、蓋部３０は、例えば、貫通孔３０ｚに挿通されたねじ３２により、位置決め部１０ｂに設けられた溝１０ｘに螺合され、筒状部１０の軸方向の他端側に固定される。
　図８は、筒状部と脈波センサと蓋部との位置関係を説明する図（その２）であり、筒状部１０と脈波センサ２０と蓋部３０とを示す部分断面図である。
　図８に示すように、蓋部３０は、第２面３０ａと、第２面３０ａとは反対側の第３面３０ｂとを有している。第２面３０ａと第３面３０ｂは、例えば、平行である。蓋部３０の第２面３０ａの略中心部には、第２面３０ａ側に開口する凹部３０ｘが設けられている。凹部３０ｘの内側面は、例えば、筒状部１０の軸方向に対して傾斜する１つの曲面である。断面視において、凹部３０ｘの内側面は、一部又は全部が湾曲していてもよい。
　凹部３０ｘは、例えば、円錐状または円錐台状である。凹部３０ｘは、ピボット部２３ｐより大径の円柱状であってもよい。ピボット部２３ｐと凹部３０ｘとのがたを少なくしてセンタリングを容易にする観点からは、凹部３０ｘの内側面は、円錐状または円錐台状等の筒状部１０の軸方向に対して傾斜する１つの曲面であることが好ましい。
　蓋部３０は、第３面３０ｂの略中心部に、第２面３０ａとは反対側に突起する凸部３０ｙを有してもよい。凹部３０ｘは、筒状部１０の軸方向（図８では上下方向）に視て、凸部３０ｙと重なる位置に配置され、凹部３０ｘの一部は凸部３０ｙ内に配置されてもよい。このようにすると、蓋部３０を部分的に薄型化することができる。
　対向部２３の第１面２３ａと、蓋部３０の第２面３０ａとは、互いに対向している。対向部２３において、ピボット部２３ｐの凹部３０ｘ側は、例えば、ドーム状である。ここで、ドーム状とは、第１面２３ａを基準として、中心軸付近の高さが最も高く、周辺部に行くほど高さが低くなる形状である。ピボット部２３ｐの先端側は、球面の一部であってもよいし、非球面の一部であってもよい。
　対向部２３のフランジ部２３ｆは、筒状部１０の段差面１０ａと蓋部３０の第２面３０ａとの間に配置されている。このような構造により、フランジ部２３ｆは、脈波センサ２０が筒状部１０から下側に抜け落ちることを防止するストッパーとなる。
　図９は、脈波センサが被験者と接する場合の動きについて説明する図である。図９では、いずれも、脈波測定装置１の装着部４０が被験者に装着されている。３００は、被験者の橈骨動脈を模式的に示したものである。装着部４０が被験者に装着されると、図９に示すように、脈波センサ２０の起歪体２２が被験者の橈骨動脈３００上の皮膚３１０に接し、脈波センサ２０が蓋部３０側に押し上げられ、ピボット部２３ｐと凹部３０ｘとが接触する。ピボット部２３ｐと凹部３０ｘは、例えば、線接触する。これにより、ピボット部２３ｐと凹部３０ｘとのがたを少なくしてセンタリングを容易にすることができる。ただし、これには限定されず、ピボット部２３ｐと凹部３０ｘは、点接触や面接触してもよい。
　このように、脈波測定装置１では、装着部４０が被験者に装着されていないとき、ピボット部２３ｐと凹部３０ｘが接触しない第１状態となる（図８参照）。そして、装着部４０が被験者に装着されると、ピボット部２３ｐと凹部３０ｘが接触する第２状態に切り替わる（図９参照）。
　図９の上段、中段、及び下段に示すように、ピボット部２３ｐと凹部３０ｘとが接触すると、脈波センサ２０は、ピボット部２３ｐと凹部３０ｘとの接触部分を支点として３６０度の方向に揺動可能となる。すなわち、脈波センサ２０の起歪体２２の検出面は、被験者の橈骨動脈３００に沿ってあらゆる角度で傾くことができる。
　これにより、脈波センサ２０の起歪体２２の検出面の角度を被験者の橈骨動脈３００に対して追従させることが可能となるため、起歪体２２の検出面を適切な角度で被験者の橈骨動脈３００と接触させることができる。すなわち、脈波センサ２０の起歪体２２の検出面を、被験者の橈骨動脈３００に対して略平行に配置することができる。その結果、微小な脈波信号を検出することが可能となり、脈波の測定精度を向上することができる。
　また、脈波測定装置１では、第１操作部４５及び第２操作部４６を操作して開状態と閉状態とを複数回遷移させ、脈波センサ２０の位置を微調整することにより、脈波センサ２０を橈骨動脈上に容易に配置することができる。この際、脈波センサ２０の出力信号をモニターし、出力信号の振幅ができるだけ大きくなる位置を探すことが好ましい。
　また、脈波測定装置１では、第１湾曲部材４１の空きスペースに部品配置領域４７を設け、脈波の検出に寄与する部品を部品配置領域４７に配置することにより、必要な部品を搭載した小型の脈波検出装置を実現することができる。
　また、脈波測定装置１では、付勢部材４３を設けているため、被験者の橈骨動脈を適度に押圧することができる。
　［脈波センサ］
　ここでは、脈波センサ２０の一例として、複数のひずみゲージを有する脈波センサの例を示す。脈波センサ２０の構成要素において、すでに説明した部分については、重複する説明は省略する。
　図１０は、第１実施形態に係る脈波センサを例示する平面図である。図１１は、第１実施形態に係る脈波センサを例示する断面図であり、図１０のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。
　図１０及び図１１を参照すると、脈波センサ２０は、筐体２１と、起歪体２２と、対向部２３と、線材２５と、複数のひずみゲージ（ひずみゲージ１００１、１００２、１００３、１００４）とを有している。対向部２３及び線材２５については、前述のとおりである。なお、特に区別する必要がない場合は、ひずみゲージ１００１、１００２、１００３、１００４を、ひずみゲージ１００と総称する場合がある。
　起歪体２２は、基部２２ａと、梁部２２ｂと、負荷部２２ｃと、延伸部２２ｄとを有している。起歪体２２は平板状である。起歪体２２は、第１主面２２ｍ、及び第１主面２２ｍとは反対側に位置する第２主面２２ｎを備えている。
　起歪体２２の材料としては、例えば、金属、セラミック、ガラス等を用いることができる。起歪体２２の材料として用いる金属としては、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、銅、アルミニウム等が挙げられる。起歪体２２は、例えば、プレス加工法等により一体に形成することができる。負荷部２２ｃを除く起歪体２２の厚さｔは一定である。厚さｔは、例えば、０．０３ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。
　なお、図１０及び図１１の説明では、便宜上、脈波センサ２０において、起歪体２２の負荷部２２ｃが設けられている側を「上側」と称し、起歪体２２の負荷部２２ｃが設けられていない側を「下側」と称する。又、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、脈波センサ２０は天地逆の状態で用いることもできる。又、脈波センサ２０は任意の角度で配置することもできる。又、平面視とは、起歪体２２の第１主面２２ｍに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。
　脈波センサ２０において、筐体２１は起歪体２２を保持する部分である。筐体２１は、例えば、金属や樹脂等から形成できる。
　起歪体２２において、基部２２ａは、図１０で示す円形の破線よりも外側の円形枠状（リング状）の領域である。なお、円形の破線よりも内側の領域を円形開口部と称する場合がある。つまり、起歪体２２の基部２２ａは、円形開口部を備えている。基部２２ａの幅ｗ１は、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。基部２２ａの内径ｄ（すなわち、円形開口部の直径）は、例えば、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
　梁部２２ｂは、基部２２ａの内側を橋渡しするように設けられている。梁部２２ｂは、例えば、平面視で十字状に交差する２本の梁を有し、２本の梁の交差する領域は円形開口部の中心を含む。図１０の例では、十字を構成する１本の梁がＸ方向を長手方向とし、十字を構成する他の１本の梁がＹ方向を長手方向とし、両者は直交している。直交する２本の梁の各々は、基部２２ａの内径ｄ（円形開口部の直径）より内側にあり、かつ可能な限り長いことが好ましい。つまり、各々の梁の長さは、円形開口部の直径と略等しいことが好ましい。梁部２２ｂを構成する各々の梁において、交差する領域以外の幅ｗ２は一定であり、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。幅ｗ２が一定であることは必須ではないが、幅ｗ２を一定とすることで、ひずみをリニアに検出するできる点で好ましい。
　負荷部２２ｃは、梁部２２ｂに設けられている。負荷部２２ｃは、例えば、梁部２２ｂを構成する２本の梁の交差する領域に設けられる。負荷部２２ｃは、梁部２２ｂの上面から突起している。梁部２２ｂの上面を基準とする負荷部２２ｃの突起量は、例えば、０．１ｍｍ程度である。梁部２２ｂは可撓性を有しており、負荷部２２ｃに負荷が加わると弾性変形する。なお、梁部２２ｂの上面は、起歪体２２の第１主面２２ｍの一部である。
　４つの延伸部２２ｄは、平面視で基部２２ａの内側から梁部２２ｂの方向に延伸する扇形の部分である。各々の延伸部２２ｄと梁部２２ｂとの間には、１ｍｍ程度の隙間が設けられている。延伸部２２ｄは、脈波センサ２０のセンシングには寄与しないため、設けなくてもよい。
　脈波センサ２０の出力信号は、複数のひずみゲージの出力に基づいて生成される。図示の例では、脈波センサ２０は、起歪体２２の第２主面２２ｎにおいて、Ｙ方向に延びる梁に、平面視で負荷部２２ｃを挟んで対向して配置された一対のひずみゲージ１００１及び１００２を有している。また、一対のひずみゲージ１００１及び１００２が配置された梁と交差するＸ方向に延びる梁に、平面視で負荷部２２ｃを挟んで対向して配置された他の一対のひずみゲージ１００３及び１００４を有している。
　ひずみゲージ１００１及び１００２は、Ｙ方向に延びる梁において、負荷部２２ｃの押圧に伴なって生じる起歪体２２の圧縮ひずみを検出する。また、ひずみゲージ１００３及び１００４は、Ｘ方向に延びる梁において、負荷部２２ｃの押圧に伴なって生じる起歪体２２の引張ひずみを検出する。圧縮ひずみを検出するひずみゲージ１００１とひずみゲージ１００２との間隔は、引張ひずみを検出するひずみゲージ１００３とひずみゲージ１００４との間隔よりも広い。各ひずみゲージ１００をこのように配置することにより、圧縮ひずみと引張ひずみを有効に検出してフルブリッジを構成するブリッジ回路により大きな出力を得ることができる。
　ひずみゲージ１００１～１００４は、１つのブリッジ回路の各辺を構成するように接続され、脈波センサ２０の出力信号（脈波を示す信号）は、ブリッジ回路により生成することができる。図１２は、ブリッジ回路の一例である。図１２に示すブリッジ回路では、ひずみゲージ１００１は、左上の一辺を構成している。また、ひずみゲージ１００２は、右下の一辺を構成している。また、ひずみゲージ１００３は、右上の一辺を構成している。また、ひずみゲージ１００４は、左下の一辺を構成している。
　図１２において、左上の辺と左下の辺の接続部と、右上の辺と右下の辺の接続部との間には、直流電圧Ｅが供給される。これにより、左上の辺と右上の辺の接続部と、左下の辺と右下の辺の接続部との間から、アナログ電圧の出力信号Ｓ１を得ることができる。ブリッジ回路を構成する配線パターンは、例えば、配線基板５１に設けることができる。
　脈波センサ２０において、負荷部２２ｃが被験者の橈骨動脈に当たると、被験者の脈波に応じて負荷部２２ｃに負荷が加わって梁部２２ｂが弾性変形し、ひずみゲージ１００の抵抗体の抵抗値が変化する。脈波センサ２０は、梁部２２ｂの変形に伴なうひずみゲージ１００の抵抗体の抵抗値の変化に基づいて脈波を検出できる。脈波は、ブリッジ回路から、周期的な電圧の変化として出力信号Ｓ１として検出される。
　なお、以上では、脈波センサ２０が４つのひずみゲージを有し、４つのひずみゲージをフルブリッジ接続することにより出力信号Ｓ１を生成する例を示した。しかし、脈波センサ２０が２つのひずみゲージを有し、２つのひずみゲージをハーフブリッジ接続することにより出力信号Ｓ１を生成してもよい。
　［ひずみゲージ１００］
　図１３は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する平面図である。図１４は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その１）であり、図１３のＢ－Ｂ線に沿う断面を示している。
　図１３及び図１４を参照すると、ひずみゲージ１００は、基材１１０と、抵抗体１３０と、配線１４０と、電極１５０と、カバー層１６０とを有している。すなわち、ひずみゲージ１００は、検出素子として抵抗体１３０を有している。カバー層１６０は、必要に応じて設けることができる。なお、図１３及び図１４では、便宜上、カバー層１６０の外縁のみを破線で示している。まずは、ひずみゲージ１００を構成する各部について詳細に説明する。
　なお、図１３～図１５を用いて行うひずみゲージの説明は、上面と下面の定義が他の図の場合とは異なる。具体的には、図１３～図１５では、便宜上、ひずみゲージ１００において、基材１１０の抵抗体１３０が設けられている側を「上側」と称し、抵抗体１３０が設けられていない側を「下側」と称する。又、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、ひずみゲージ１００は天地逆の状態で用いることもできる。又、ひずみゲージ１００は任意の角度で配置することもできる。又、平面視とは、基材１１０の上面１１０ａに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。ひずみゲージ１００は、基材１１０が起歪体２２の第２主面２２ｎ側を向くように、起歪体２２の第２主面２２ｎに貼り付けられる。
　基材１１０は、抵抗体１３０等を形成するためのベース層となる部材である。基材１１０は可撓性を有する。基材１１０の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、基材１１０の厚さは５μｍ～５００μｍ程度であってよい。なお、起歪体２２の第２主面２２ｎから受感部へのひずみの伝達性、及び、環境変化に対する寸法安定性の観点から考えると、基材１１０の厚さは５μｍ～２００μｍの範囲内であることが好ましい。また、絶縁性の観点から考えると、基材１１０の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。
　基材１１０は、例えば、ＰＩ（ポリイミド）樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、ＰＥＮ（ポリエチレンナフタレート）樹脂、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）樹脂、ＬＣＰ（液晶ポリマー）樹脂、ポリオレフィン樹脂等の絶縁樹脂フィルムから形成される。なお、フィルムとは、厚さが５００μｍ以下程度であり、かつ可撓性を有する部材を指す。
　基材１１０が絶縁樹脂フィルムから形成される場合、当該絶縁樹脂フィルムには、フィラーや不純物等が含まれていてもよい。例えば、基材１１０は、シリカやアルミナ等のフィラーを含有する絶縁樹脂フィルムから形成されてもよい。
　基材１１０の樹脂以外の材料としては、例えば、ＳｉＯ２、ＺｒＯ２（ＹＳＺも含む）、Ｓｉ、Ｓｉ２Ｎ３、Ａｌ２Ｏ３（サファイヤも含む）、ＺｎＯ、ペロブスカイト系セラミックス（ＣａＴｉＯ３、ＢａＴｉＯ３）等の結晶性材料が挙げられる。又、前述の結晶性材料以外に非晶質のガラス等を基材１１０の材料としてもよい。又、基材１１０の材料として、アルミニウム、アルミニウム合金（ジュラルミン）、チタン等の金属を用いてもよい。金属製の基材１１０を用いる場合、上面１１０ａを被覆するように絶縁膜が設けられる。
　抵抗体１３０は、基材１１０の上側に所定のパターンで形成された薄膜である。ひずみゲージ１００において、抵抗体１３０は、ひずみを受けて抵抗変化を生じる受感部である。抵抗体１３０は、基材１１０の上面１１０ａに直接形成されてもよいし、基材１１０の上面１１０ａに他の層を介して形成されてもよい。なお、図１３では、便宜上、抵抗体１３０を密度の高い梨地模様で示している。
　抵抗体１３０は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図１３の例ではＢ－Ｂ線の方向）に向けて所定間隔で配置され、隣接する細長状部の端部が互い違いに連結されて、全体としてジグザグに折り返す構造である。複数の細長状部の長手方向がグリッド方向となり、グリッド方向と垂直な方向がグリッド幅方向（図１３の例ではＢ－Ｂ線と垂直な方向）となる。
　グリッド幅方向の最も外側に位置する２つの細長状部の長手方向の一端部は、グリッド幅方向に屈曲し、抵抗体１３０のグリッド幅方向の各々の終端１３０ｅ１及び１３０ｅ２を形成する。抵抗体１３０のグリッド幅方向の各々の終端１３０ｅ１及び１３０ｅ２は、配線１４０を介して、電極１５０と電気的に接続されている。言い換えれば、配線１４０は、抵抗体１３０のグリッド幅方向の各々の終端１３０ｅ１及び１３０ｅ２と各々の電極１５０とを電気的に接続している。
　抵抗体１３０は、例えば、Ｃｒ（クロム）を含む材料、Ｎｉ（ニッケル）を含む材料、又はＣｒとＮｉの両方を含む材料から形成することができる。すなわち、抵抗体１３０は、ＣｒとＮｉの少なくとも一方を含む材料から形成することができる。Ｃｒを含む材料としては、例えば、Ｃｒ混相膜が挙げられる。Ｎｉを含む材料としては、例えば、Ｃｕ－Ｎｉ（銅ニッケル）が挙げられる。ＣｒとＮｉの両方を含む材料としては、例えば、Ｎｉ－Ｃｒ（ニッケルクロム）が挙げられる。
　ここで、Ｃｒ混相膜とは、Ｃｒ、ＣｒＮ、及びＣｒ２Ｎ等が混相した膜である。Ｃｒ混相膜は、酸化クロム等の不可避不純物を含んでいてもよい。
　抵抗体１３０の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、抵抗体１３０の厚さは０．０５μｍ～２μｍ程度であってよい。特に、抵抗体１３０の厚さが０．１μｍ以上である場合、抵抗体１３０を構成する結晶の結晶性（例えば、α－Ｃｒの結晶性）が向上する。また、抵抗体１３０の厚さが１μｍ以下である場合、抵抗体１３０を構成する膜の内部応力に起因する、（i）膜のクラック及び（ii）膜の基材１１０からの反りが、低減される。
　横感度を生じ難くすることと、断線対策とを考慮すると、抵抗体１３０の幅は１０μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましい。更に言えば、抵抗体１３０の幅は１０μｍ以上７０μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であるとより好ましい。
　例えば、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、安定な結晶相であるα－Ｃｒ（アルファクロム）を主成分とすることで、ゲージ特性の安定性を向上させることができる。又例えば、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、抵抗体１３０がα－Ｃｒを主成分とすることで、ひずみゲージ１００のゲージ率を１０以上、かつゲージ率温度係数ＴＣＳ及び抵抗温度係数ＴＣＲを－１０００ｐｐｍ／℃～＋１０００ｐｐｍ／℃の範囲内とすることができる。ここで、「主成分」とは、抵抗体を構成する全物質の５０重量％以上を占める成分のことを意味する。ゲージ特性を向上させるという観点から考えると、抵抗体１３０はα－Ｃｒを８０重量％以上含むことが好ましい。更に言えば、同観点から考えると、抵抗体１３０はα－Ｃｒを９０重量％以上含むことがより好ましい。なお、α－Ｃｒは、ｂｃｃ構造（体心立方格子構造）のＣｒである。
　又、抵抗体１３０がＣｒ混相膜である場合、Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎは２０重量％以下であることが好ましい。Ｃｒ混相膜に含まれるＣｒＮ及びＣｒ２Ｎが２０重量％以下であることで、ひずみゲージ１００のゲージ率の低下を抑制することができる。
　又、Ｃｒ混相膜におけるＣｒＮとＣｒ２Ｎとの比率は、ＣｒＮとＣｒ２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ２Ｎの割合が８０重量％以上９０重量％未満となるようにすることが好ましい。更に言えば、同比率は、ＣｒＮとＣｒ２Ｎの重量の合計に対し、Ｃｒ２Ｎの割合が９０重量％以上９５重量％未満となるようにすることがより好ましい。Ｃｒ２Ｎは半導体的な性質を有する。そのため、前述のＣｒ２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで、ＴＣＲの低下（負のＴＣＲ）が一層顕著となる。更に、前述のＣｒ２Ｎの割合を９０重量％以上９５重量％未満とすることで抵抗体１３０のセラミックス化を低減し、抵抗体１３０の脆性破壊が起こりにくくすることができる。
　一方で、ＣｒＮは化学的に安定であるという利点を有する。Ｃｒ混相膜にＣｒＮをより多く含むことで、不安定なＮが発生する可能性を低減することができるため、安定なひずみゲージを得ることができる。ここで「不安定なＮ」とは、Ｃｒ混相膜の膜中に存在し得る、微量のＮ２もしくは原子状のＮのことを意味する。これらの不安定なＮは、外的環境（例えば高温環境）によっては膜外へ抜け出ることがある。不安定なＮが膜外へ抜け出るときに、Ｃｒ混相膜の膜応力が変化し得る。
　ひずみゲージ１００において、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合、高感度化かつ、小型化を実現することができる。例えば、従来のひずみゲージの出力が０．０４ｍＶ／２Ｖ程度であったのに対して、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合は０．３ｍＶ／２Ｖ以上の出力を得ることができる。また、従来のひずみゲージの大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）が３ｍｍ×３ｍｍ程度であったのに対して、抵抗体１３０の材料としてＣｒ混相膜を用いた場合の大きさ（ゲージ長×ゲージ幅）は０．３ｍｍ×０．３ｍｍ程度に小型化することができる。
　配線１４０は、基材１１０上に設けられている。配線１４０は、抵抗体１３０及び電極１５０と電気的に接続されている。配線１４０は、直線状には限定されず、任意のパターンとすることができる。また、配線１４０は、任意の幅及び任意の長さとすることができる。なお、図１３では、便宜上、配線１４０を抵抗体１３０よりも密度の低い梨地模様で示している。
　電極１５０は、基材１１０上に設けられている。電極１５０は、配線１４０を介して抵抗体１３０と電気的に接続されている。電極１５０は、平面視において、配線１４０よりも拡幅して略矩形状に形成されている。電極１５０は、ひずみにより生じる抵抗体１３０の抵抗値の変化を外部に出力するための一対の電極である。電極１５０には、例えば外部接続用のリード線等が接合される。電極１５０の上面に、銅等の抵抗の低い金属層、または、金等のはんだ付け性が良好な金属層を積層してもよい。抵抗体１３０と配線１４０と電極１５０とは便宜上別符号としているが、両者は同一工程において同一材料により一体に形成することができる。なお、図１３では、便宜上、電極１５０を配線１４０と同じ密度の梨地模様で示している。
　カバー層１６０（保護層）は、必要に応じ、基材１１０の上面１１０ａに、抵抗体１３０及び配線１４０を被覆し電極１５０を露出するように設けられる。カバー層１６０の材料としては、例えば、ＰＩ樹脂、エポキシ樹脂、ＰＥＥＫ樹脂、ＰＥＮ樹脂、ＰＥＴ樹脂、ＰＰＳ樹脂、複合樹脂（例えば、シリコーン樹脂、ポリオレフィン樹脂）等の絶縁樹脂が挙げられる。なお、カバー層１６０は、フィラーや顔料を含有しても構わない。カバー層１６０の厚さは、特に制限されず、目的に応じて適宜選択することができる。例えば、カバー層１６０の厚さは２μｍ～３０μｍ程度とすることができる。カバー層１６０を設けることで、抵抗体１３０に機械的な損傷等が生じることを抑制することができる。又、カバー層１６０を設けることで、抵抗体１３０を湿気等から保護することができる。
　［ひずみゲージ１００の製造方法］
　本実施形態に係るひずみゲージ１００では、基材１１０上に、抵抗体１３０と、配線１４０と、電極１５０と、カバー層１６０とが形成される。なお、基材１１０とこれらの部材の層の間に別の層（後述する機能層等）が形成されてもよい。
　以下、ひずみゲージ１００の製造方法について説明する。ひずみゲージ１００を製造するためには、まず、基材１１０を準備し、基材１１０の上面１１０ａに金属層（便宜上、金属層Ａとする）を形成する。金属層Ａは、最終的にパターニングされて抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０となる層である。従って、金属層Ａの材料や厚さは、前述の抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の材料や厚さと同様である。
　金属層Ａは、例えば、金属層Ａを形成可能な原料をターゲットとしたマグネトロンスパッタ法により成膜することができる。金属層Ａは、マグネトロンスパッタ法に代えて、反応性スパッタ法、蒸着法、アークイオンプレーティング法、またはパルスレーザー堆積法等を用いて成膜されてもよい。基材１１０の上面１１０ａに金属層Ａを成膜後、周知のフォトリソグラフィ法により、金属層Ａを図１３の抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０と同様の平面形状にパターニングする。
　なお、基材１１０の上面１１０ａに下地層を形成してから金属層Ａを形成してもよい。例えば、基材１１０の上面１１０ａに、所定の膜厚の機能層をコンベンショナルスパッタ法により真空成膜してもよい。このように下地層を設けることによって、ひずみゲージ１００のゲージ特性を安定化させることができる。
　本願において、機能層とは、少なくとも上層である金属層Ａ（抵抗体１３０）の結晶成長を促進する機能を有する層を指す。機能層は、更に、基材１１０に含まれる酸素または水分による金属層Ａの酸化を防止する機能、および／または、基材１１０と金属層Ａとの密着性を向上する機能を備えていることが好ましい。機能層は、更に、他の機能を備えていてもよい。
　基材１１０を構成する絶縁樹脂フィルムは酸素や水分を含むことがあり、また、Ｃｒは自己酸化膜を形成することがある。そのため、特に金属層ＡがＣｒを含む場合、金属層Ａの酸化を防止する機能を有する機能層を成膜することが好ましい。
　このように、金属層Ａの下層に機能層を設けることにより、金属層Ａの結晶成長を促進可能となり、安定な結晶相からなる金属層Ａを作製することができる。その結果、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性の安定性が向上する。又、機能層を構成する材料が金属層Ａに拡散することにより、ひずみゲージ１００において、ゲージ特性が向上する。
　機能層の材料としては、例えば、Ｃｒ（クロム）、Ｔｉ（チタン）、Ｖ（バナジウム）、Ｎｂ（ニオブ）、Ｔａ（タンタル）、Ｎｉ（ニッケル）、Ｙ（イットリウム）、Ｚｒ（ジルコニウム）、Ｈｆ（ハフニウム）、Ｓｉ（シリコン）、Ｃ（炭素）、Ｚｎ（亜鉛）、Ｃｕ（銅）、Ｂｉ（ビスマス）、Ｆｅ（鉄）、Ｍｏ（モリブデン）、Ｗ（タングステン）、Ｒｕ（ルテニウム）、Ｒｈ（ロジウム）、Ｒｅ（レニウム）、Ｏｓ（オスミウム）、Ｉｒ（イリジウム）、Ｐｔ（白金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ａｇ（銀）、Ａｕ（金）、Ｃｏ（コバルト）、Ｍｎ（マンガン）、Ａｌ（アルミニウム）からなる群から選択される１種又は複数種の金属、この群の何れかの金属の合金、又は、この群の何れかの金属の化合物が挙げられる。
　図１５は、第１実施形態に係るひずみゲージを例示する断面図（その２）である。図１５は、抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の下地層として機能層１２０を設けた場合のひずみゲージ１００の断面形状を示している。
　機能層１２０の平面形状は、例えば抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の平面形状と略同一にパターニングされてよい。しかしながら、機能層１２０と抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０との平面形状は略同一でなくてもよい。例えば、機能層１２０が絶縁材料から形成される場合には、機能層１２０を抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０の平面形状と異なる形状にパターニングしてもよい。この場合、機能層１２０は例えば抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。或いは、機能層１２０は、基材１１０の上面全体にベタ状に形成されてもよい。
　抵抗体１３０、配線１４０、及び電極１５０を形成した後、必要に応じ、基材１１０の上面１１０ａにカバー層１６０を形成する。カバー層１６０は抵抗体１３０及び配線１４０を被覆するが、電極１５０はカバー層１６０から露出していてよい。例えば、基材１１０の上面１１０ａに、抵抗体１３０及び配線１４０を被覆し電極１５０を露出するように、半硬化状態の熱硬化性の絶縁樹脂フィルムをラミネートして、その後に当該絶縁樹脂フィルムを加熱して硬化させることにより、カバー層１６０を形成することができる。以上の工程により、ひずみゲージ１００が完成する。
　〈第１実施形態の変形例１〉
　第１実施形態の変形例１では、脈波センサと蓋部との間に付勢部材を配置する例を示す。なお、第１実施形態の変形例１では、既に説明した実施形態と同一の構成部についての説明は省略する場合がある。
　図１６は、付勢部材について説明する図（その１）であり、筒状部１０と脈波センサ２０と蓋部３０とを示す部分断面図である。図１６では、筒状部１０の内側において、対向部２３の第１面２３ａと蓋部３０の第２面３０ａとの間に付勢部材６０を配置した点が、図８に示す構造と異なる。
　付勢部材６０は、対向部２３の第１面２３ａ及び蓋部３０の第２面３０ａに接するように配置することができる。付勢部材６０を配置することにより、脈波センサ２０を蓋部３０の第２面３０ａから離れる方向に付勢することができる。
　図１７は、付勢部材について説明する図（その２）であり、付勢部材のみを示す斜視図である。図１７に示すように、付勢部材６０は、例えば、ヘリカル状（螺旋状）の板ばねである。付勢部材６０は、平面視でピボット部２３ｐが略中心となるように配置することができる。付勢部材６０は、例えば、金属や樹脂やゴム等により形成することができる。
　付勢部材６０は、円錐形のばねであっても円筒形のばねであってもよいが、円錐形のばねである場合、円筒形のばねである場合に比べて圧縮した際の高さを低くできるため、筒状部１０の低背化が可能である。付勢部材６０が円錐形のばねである場合、付勢部材６０を安定して配置するために、円錐形のばねの径が小さい部分を蓋部３０側に向けて配置することが好ましい。
　なお、脈波センサ２０を蓋部３０の第２面３０ａから離れる方向に付勢することができれば、付勢部材６０の形状や材料は問わない。
　このように、付勢部材６０を配置することにより、脈波センサ２０が被験者の手首等に接していない状態で振動等が加わっても、フランジ部２３ｆが段差面１０ａと接した状態を維持できるため、脈波センサ２０と蓋部３０との間にガタが生じることを防止できる。これにより、例えば、脈波測定装置１を持ち運ぶ際に異音が生じるおそれ等を低減できる。
　以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
　例えば、上記の実施形態では、対向部２３の第１面２３ａにピボット部２３ｐが設けられ、蓋部３０の第２面３０ａにピボット部２３ｐを挿入可能な凹部３０ｘが開口する例を示した。しかし、これには限定されず、蓋部３０の第２面３０ａにピボット部が設けられ、対向部２３の第１面２３ａにピボット部を挿入可能な凹部が開口する構造であってもよい。すなわち、対向部２３の第１面２３ａ及び蓋部３０の第２面３０ａの一方にピボット部が設けられ、第１面２３ａ及び第２面３０ａの他方にピボット部を挿入可能な凹部が開口する構造であればよい。
　また、装着部４０は、図３等に示すクリップ型ではなく、時計ベルト型等であってもよい。例えば、第１湾曲部材４１や第２湾曲部材４２を皮やゴム等により形成し、第１湾曲部材４１と第２湾曲部材４２の端部同士を面ファスナー等により取り外し自在に接続可能な構成としてもよい。あるいは、第１湾曲部材４１と第２湾曲部材４２を一体化して１本のベルト状とし、伸縮自在の材料から構成してもよい。
　また、脈波センサ２０の構造は、図１０等に示したものには限定されず、任意の構造としてかまわない。例えば、梁部の周囲にスリットを設けない構造としてもよい。また、起歪体の第１面側を樹脂等で被覆してもよい。
　本国際出願は２０２３年６月６日に出願した日本国特許出願２０２３－０９３４１５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願２０２３－０９３４１５号の全内容を本国際出願に援用する。
　１　脈波測定装置、１０　筒状部、１０ａ　段差面、１０ｂ　位置決め部、１０ｘ　溝、２０　脈波センサ、２１　筐体、２１ｘ　溝、２２　起歪体、２２ａ　基部、２２ｂ　梁部、２２ｃ　負荷部、２２ｄ　延伸部、２２ｍ　第１主面、２２ｎ　第２主面、２３　対向部、２３ａ　第１面、２３ｆ　フランジ部、２３ｐ　ピボット部、２３ｘ　貫通孔、２３ｙ　切り欠き部、２４　ねじ、２５　線材、３０　蓋部、３０ａ　第２面、３０ｂ　第３面、３０ｘ　凹部、３０ｙ　凸部、３０ｚ　貫通孔、３２　ねじ、４０　装着部、４１　第１湾曲部材、４１ｘ　溝、４２　第２湾曲部材、４３　付勢部材、４４　搖動軸、４５　第１操作部、４６　第２操作部、４７　部品配置領域、４８　蓋部材、４９　ねじ、５１　配線基板、５２　電池、５３　線材、６０　付勢部材、１００１、１００２、１００３、１００４　ひずみゲージ、１１０　基材、１１０ａ　上面、１３０　抵抗体、１３０ｅ１，１３０ｅ２　終端、１４０　配線、１５０　電極、１６０　カバー層、３００　橈骨動脈、３１０　皮膚

Claims (12)

  1. 　筒状部と、
    　筐体、前記筐体の一方側に設けられた起歪体、及び前記筐体の他方側に設けられた対向部を備え、前記起歪体が前記筒状部の軸方向の一端側から露出するように前記筒状部の内側に保持された脈波センサと、
    　前記筒状部の軸方向の他端側に固定された蓋部と、
    　前記筒状部の外側に連結され、被験者に装着可能な装着部と、を有し、
    　前記対向部の第１面と、前記蓋部の第２面とは、互いに対向し、
    　前記第１面及び前記第２面の一方にピボット部が設けられ、前記第１面及び前記第２面の他方に前記ピボット部を挿入可能な凹部が開口し、
    　前記ピボット部と前記凹部とが接触すると、前記脈波センサは、前記ピボット部と前記凹部との接触部分を支点として揺動可能となる、脈波測定装置。
  2. 　前記装着部が前記被験者に装着されていないとき、前記ピボット部と前記凹部が接触しない第１状態となり、
    　前記装着部が前記被験者に装着されると、前記ピボット部と前記凹部が接触する第２状態に切り替わる、請求項１に記載の脈波測定装置。
  3. 　前記第２状態では、前記ピボット部と前記凹部が線接触する、請求項２に記載の脈波測定装置。
  4. 　前記ピボット部の前記凹部側はドーム状であり、
    　前記凹部の内側面は、前記筒状部の軸方向に対して傾斜する１つの曲面である、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の脈波測定装置。
  5. 　前記凹部は、円錐状または円錐台状である、請求項４に記載の脈波測定装置。
  6. 　前記対向部は、前記筐体の外側面から前記筐体の径方向の外側に突出するフランジ部を有し、
    　前記筒状部の内側面は、軸側に突出する段差面を有し、
    　前記フランジ部は、前記段差面と前記第２面との間に配置され、
    　前記フランジ部は、前記脈波センサが前記筒状部から抜け落ちることを防止するストッパーとなる、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の脈波測定装置。
  7. 　前記蓋部は、前記第２面とは反対側の第３面に凸部を有し、
    　前記凹部は、前記筒状部の軸方向に視て、前記凸部と重なる位置に配置され、
    　前記凹部の一部は、前記凸部内に配置されている、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の脈波測定装置。
  8. 　前記第１面と前記第２面との間に、前記脈波センサを前記第２面から離れる方向に付勢する第１付勢部材が配置されている、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の脈波測定装置。
  9. 　前記起歪体は、複数のひずみゲージを有し、
    　前記脈波センサは、複数の前記ひずみゲージの抵抗体の抵抗値の変化に基づいて脈波を検出する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の脈波測定装置。
  10. 　複数の前記ひずみゲージは、前記起歪体の圧縮ひずみを検出する一対のひずみゲージと、前記起歪体の引張ひずみを検出する他の一対のひずみゲージと、を含み、
    　一対の前記ひずみゲージ及び他の一対の前記ひずみゲージは、１つのブリッジ回路の各辺を構成するように接続され、
    　前記脈波を示す信号は、前記ブリッジ回路により生成される、請求項９に記載の脈波測定装置。
  11. 　前記装着部は、前記被験者の手首に装着できるように反対方向に湾曲して互いに対向する第１湾曲部材及び第２湾曲部材を有し、
    　前記第１湾曲部材と前記第２湾曲部材は、第２付勢部材に付勢されると共に、閉状態と開状態とを遷移可能に搖動軸に支持され、
    　前記筒状部は、前記第１湾曲部材の長手方向の一端側に配置され、
    　前記搖動軸は、前記第１湾曲部材の長手方向の他端側に配置されている、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の脈波測定装置。
  12. 　前記第１湾曲部材は、長手方向の一端側と他端側との間に配置された部品配置領域を有し、
    　前記部品配置領域には、脈波の検出に寄与する部品が配置されている、請求項１１に記載の脈波測定装置。
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