(57)【要約】【課題】本発明は、繰り返し使用した場合でも圧電センサに皺が生じることを抑制することができ、これにより生体振動の検出精度の低下を抑制することができる振動センサを提供することを課題とする。【解決手段】本発明の振動センサは、シート状の圧電素子及びこの圧電素子の両面に積層される電極を有する圧電センサと、前記圧電素子の電極の非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材とを備える。前記補強部材が少なくとも前記圧電素子の１又は複数の角部に積層されているとよい。前記補強部材が前記圧電素子の両面に積層されているとよい。前記補強部材の少なくとも一方がシート状であるとよい。前記シート状の補強部材が振動受信面側に配設され、かつ厚さ方向に貫通する貫通孔を有するとよい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シート状の圧電素子及びこの圧電素子の両面に積層される電極を有する圧電センサと、
前記圧電素子の電極の非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材と
を備える振動センサ。
【請求項２】
前記補強部材が少なくとも前記圧電素子の１又は複数の角部に積層されている請求項１に記載の振動センサ。
【請求項３】
前記補強部材が前記圧電素子の両面に積層されている請求項１又は請求項２に記載の振動センサ。
【請求項４】
前記補強部材の少なくとも一方がシート状である請求項３に記載の振動センサ。
【請求項５】
前記シート状の補強部材が振動受信面側に配設され、かつ厚さ方向に貫通する貫通孔を有する請求項４に記載の振動センサ。
【請求項６】
生体表面に追随して重ねられ、生体振動を測定する請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の振動センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば心拍、脈波、血流音、呼吸音等の生体の内部で発生する振動（可聴域の音波振動に限定されず、非可聴域の低周波振動や超音波振動を含む）を測定又は観測することによって、例えば診断、健康管理等を行うことができる。なお、これら生体内部で発生する振動をまとめて「生体振動」という。今日、この生体振動を検出するために振動センサが用いられている。この振動センサとしては、例えば被験者の生体振動を検出するための圧電センサを備えるものが公知である。
【０００３】
圧電センサによって被験者の生体振動を検出可能な振動センサとしては、例えばシート状の圧電センサと、この圧電センサの一方の面に積層される緩衝層と、この圧電センサの他方の面に積層される粘着剤層とを備える生体信号センサが発案されている（特開２０１５−１２９８７号公報参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−１２９８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、前記公報に記載の生体信号センサは、圧電素子の折れや電極のひびに起因して圧電センサに皺が生じやすい。特に、前記公報に記載の生体信号センサは、粘着剤層によって被験者の肌に貼着して用いられるものであるため、着脱時の応力等に起因して圧電センサに皺が生じやすい。
【０００６】
そのため、前記公報に記載の生体信号センサは、繰り返し使用すると、圧電センサの皺に起因して人体に貼り付け難くなるおそれや、圧電センサを被験者の肌に密着させ難くなり、生体振動の検出精度が低下するおそれがある。
【０００７】
このような不都合に鑑みて、本発明は、繰り返し使用した場合でも圧電センサに皺が生じることを抑制することができ、これにより生体振動の検出精度の低下を抑制することができる振動センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためになされた本発明は、シート状の圧電素子及びこの圧電素子の両面に積層される電極を有する圧電センサと、前記圧電素子の電極の非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材とを備える振動センサである。
【０００９】
前記補強部材が少なくとも前記圧電素子の１又は複数の角部に積層されているとよい。
【００１０】
前記補強部材が前記圧電素子の両面に積層されているとよい。
【００１１】
前記補強部材の少なくとも一方がシート状であるとよい。
【００１２】
前記シート状の補強部材が振動受信面側に配設され、かつ厚さ方向に貫通する貫通孔を有するとよい。
【００１３】
当該振動センサは、生体表面に追随して重ねられて生体振動を測定するとよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係る振動センサは、補強部材が可撓性を有しているので、この補強部材が圧電センサを被験者の肌に追随させる妨げとなり難い。また、当該振動センサは、圧電素子の電極の非積層領域に補強部材が積層されているので、この補強部材によって圧電センサに皺が生じることを抑制することができる。従って、当該振動センサは、繰り返し使用した場合でも、圧電センサの皺に起因する被験者の肌への追随性の低下を抑制することができ、被験者の生体振動の検出精度の低下を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。
【図２】図１の振動センサの模式的平面図である。
【図３】図１の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。
【図４】図３の振動センサの模式的平面図である。
【図５】図１及び図３の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。
【図６】図５の振動センサの模式的平面図である。
【図７】図１、図３及び図５の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。
【図８】図７の振動センサの模式的平面図である。
【図９】図１、図３、図５及び図７の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的断面図である。
【図１０】図１、図３、図５、図７及び図９の振動センサとは異なる実施形態に係る振動センサを示す模式的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明の実施の形態を詳説する。
【００１７】
［第一実施形態］
＜振動センサ＞
図１及び図２の振動センサ１は、シート状の圧電素子２ａ及び圧電素子２ａの両面に積層される電極２ｂ，２ｃを有する圧電センサ２と、圧電素子２ａの電極２ｂ，２ｃの非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材３とを備える。当該振動センサ１は、生体表面に追随して重ねられ、生体振動を測定可能に構成される。当該振動センサ１は、被験者の肌に追随して湾曲させた状態で用いられ、好ましくは被験者の肌に粘着剤（不図示）で貼着された状態で用いられる。当該振動センサ１は、圧電センサ２によって被験者の脈波等の生体振動を検出可能に構成されている。
【００１８】
（圧電センサ）
圧電センサ２は、前述の圧電素子２ａ及び電極２ｂ，２ｃに加え、外部へ電気信号を出力するリード線が接続される端子（不図示）を有する。
【００１９】
圧電素子２ａは、例えば撓み量又は圧縮量を検知して電気信号を出力可能に構成されている。
【００２０】
前記撓み量を検知して電気信号を出力する圧電素子２ａの主成分としては、比較的剛性が低い有機圧電材料が挙げられる。なお、「主成分」とは、質量換算での含有量が最も多い成分をいう。
【００２１】
前記有機圧電材料としては、例えばポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）や、フッ化ビニリデン（ＶＤＦ）と他の単量体との共重合体等が挙げられる。また、前記他の単量体としては、三フッ化エチレン、テトラフルオロエチレン、パーフルオロアルキルビニルエーテル（ＰＦＡ）、パーフルオロアルコキシエチレン（ＰＡＥ）等が挙げられる。
【００２２】
また、前記圧縮量を検知して電気信号を出力する圧電素子２ａとしては、分極処理を施した比較的剛性の低い多孔質フィルムが挙げられる。前記分極処理方法としては、例えば直流又はパルス状の高電圧を印加して電荷を注入する方法、γ線や電子線等の電離性放射線を照射して電荷を注入する方法、コロナ放電処理により電荷を注入する方法等が挙げられる。
【００２３】
前記多孔質フィルムの主成分としては、例えばポリエチレンテレフタレート、テトラフルオロエチレン・ヘキサフルオロプロピレン共重合体、ポリプロピレン、ポリフッ化ビニリデン、ポリカーボネート等の合成樹脂が挙げられる。
【００２４】
圧電素子２ａの平面形状としては、特に限定されるものではなく、矩形状、円形状、楕円形状等が挙げられ、本実施形態では矩形状とされている。圧電素子２ａの平面面積の下限としては、０．１０ｃｍ２が好ましく、０．２５ｃｍ２がより好ましい。一方、圧電素子２ａの平面面積の上限としては、５０ｃｍ２が好ましく、３０ｃｍ２がより好ましい。圧電素子２ａの平面面積が前記下限に満たないと、生体振動に基づく圧電素子２ａの変形量を十分に高めることができないおそれがある。逆に、圧電素子２ａの平面面積が前記上限を超えると、所望の点の生体振動以外の振動に起因して圧電素子２ａが変形するおそれがある。
【００２５】
圧電素子２ａの平面形状が矩形状の場合、圧電素子２ａの長手方向長さの下限としては、１ｃｍが好ましく、２ｃｍがより好ましい。一方、圧電素子２ａの長手方向長さの上限としては、３０ｃｍが好ましく、２０ｃｍがより好ましい。圧電素子２ａの長手方向長さが前記下限より小さいと、生体振動に基づく圧電素子２ａの変形量を十分に高めることができないおそれがある。逆に、圧電素子２ａの長手方向長さが前記上限を超えると、所望の点の生体振動以外の振動に起因して圧電素子２ａが変形するおそれがある。
【００２６】
圧電素子２ａ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、圧電素子２ａの平均厚さの上限としては、５００μｍが好ましく、３００μｍがより好ましい。圧電素子２ａの平均厚さが前記下限より小さいと、感度が不十分になるおそれや、強度の低下により成形性が低下するおそれがある。逆に、圧電素子２ａの平均厚さが前記上限を超えると、圧電素子２ａが不要に厚くなるおそれや、分極処理効率が低下するおそれがある。
【００２７】
電極２ｂ，２ｃは薄膜状である。電極２ｂ，２ｃは、圧電素子２ａの外縁部を除く表裏面に積層されている。換言すると、圧電素子２ａの両面の外縁部には電極２ｂ，２ｃが積層されていない環状の電極非積層領域が形成されている。
【００２８】
電極２ｂ，２ｃの主成分としては、例えば白金、アルミニウム、ニッケル、鉄、金、銀、銅、パラジウム、クロム、これらの合金、カーボン等が挙げられる。電極２ｂ，２ｃは、例えば蒸着、導電インクによる印刷、導電ペーストの塗布乾燥等によって圧電素子２ａに直接積層される。
【００２９】
一対の電極２ｂ，２ｃの平均厚さとしては、特に限定されないが、例えば０．１μｍ以上３０μｍ以下とすることができる。
【００３０】
（補強部材）
補強部材３は、圧電素子２ａの一方の面に積層されている。補強部材３は、圧電素子２ａに直接（つまり、他の層を介さず）積層されている。補強部材３は、圧電素子２ａの曲げ強度を補強可能に構成される。補強部材３は、圧電素子２ａに直接積層されることで、圧電素子２ａの折れや、この圧電素子２ａに積層される電極２ｂ，２ｃのひび割れ等を抑制する。
【００３１】
補強部材３は薄板状である。補強部材３は、圧電素子２ａの複数の角部に積層されている。具体的には、補強部材３は、圧電素子２ａの一方の面の４つの角部（つまり、全ての角部）に積層される４つの第１補強板３ａを含む。各第１補強板３ａは、圧電素子２ａの隣接する２辺と平行な一対の直線部を有するＬ字状に形成されている。当該振動センサ１は、補強部材３が圧電素子２ａの複数の角部に積層されているので、当該振動センサ１を被験者の肌に着脱する際に最も応力が加わりやすい圧電センサ２の角部に皺が生じることを抑制しやすい。
【００３２】
また、補強部材３は、前述の４つの第１補強板３ａに加え、圧電素子２ａの長手方向に隣接する二対の第１補強板３ａ同士の間に配設され、圧電素子２ａの長手方向と平行に延びる直線状の一対の第２補強板３ｂを含む。当該振動センサ１は、４つの第１補強板３ａ及び一対の第２補強板３ｂが全体として圧電素子２ａの外縁に沿う枠状に配設されている。これにより、当該振動センサ１は、圧電素子２ａの外縁部の全周に亘る曲げ強度を高めることができ、曲げ方向によらず圧電センサ２の皺の発生を抑制しやすい。
【００３３】
補強部材３は、圧電素子２ａの曲げ強度等を効果的に高める点から、圧電素子２ａよりも曲げ剛性が高いことが好ましい。補強部材３の主成分としては、例えばポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリスチレン、ポリオレフィン、セルロースアセテート、耐候性塩化ビニル等の合成樹脂や、アルミニウム、銀、銅、真鍮、白金、亜鉛、ニッケル、鉄等の金属やこれらの合金、カーボン繊維やガラス繊維を含んだＦＲＰ材が挙げられる。中でも、圧電センサ２の曲げ強度を容易に高めることが可能であり、かつ補強部材３の形成が容易な合成樹脂が好ましく、比較的安価でかつ可撓性に優れるポリエチレンテレフタレートが特に好ましい。補強部材３は、例えば熱圧着や、接着剤を用いた接着等によって圧電素子２ａに積層することができる。
【００３４】
補強部材３は略均一な厚さを有することが好ましい。また、補強部材３の幅方向の断面形状は幅に対して厚さが小さい矩形状であることが好ましい。補強部材３の平均厚さの下限としては、２０μｍが好ましく、４０μｍがより好ましい。一方、補強部材３の平均厚さの上限としては、１０００μｍが好ましく、３００μｍがより好ましい。補強部材３の平均厚さが前記下限より小さいと、圧電素子２ａの曲げ強度を十分に補強することができないおそれがある。逆に、補強部材３の平均厚さが前記上限を超えると、当該振動センサ１全体の可撓性が不十分となるおそれや、補強部材３に起因して当該振動センサ１の全体厚さが大きくなり、当該振動センサ１の取扱性が低下するおそれがある。
【００３５】
補強部材３の幅（第１補強板３ａの直線部分の幅及び第２補強板３ｂの幅）は略均一であることが好ましい。補強部材３の平均幅の下限としては、１ｍｍが好ましく、２ｍｍがより好ましい。一方、補強部材３の平均幅の上限としては、２０ｍｍが好ましく、１０ｍｍがより好ましい。補強部材３の平均幅が前記下限より小さいと、圧電素子２ａの曲げ強度を十分に補強することができないおそれや、補強部材３の形成が容易でなくなるおそれがある。逆に、補強部材３の平均幅が前記上限を超えると、圧電素子２ａに対する電極２ｂ，２ｃの積層面積が小さくなり、当該振動センサ１の振動検出領域が不要に小さくなるおそれや、当該振動センサ１のサイズが不要に大きくなるおそれがある。
【００３６】
＜利点＞
当該振動センサ１は、補強部材３が可撓性を有しているので、補強部材３が圧電センサ２を被験者の肌に追随させる妨げとなり難い。従って、当該振動センサ１は、圧電センサ２を被験者の肌に追随させることで、圧電センサ２を被験者の肌に密着させ、被験者の生体振動の検出精度を高めることができる。また、当該振動センサ１は、圧電素子２ａの電極２ｂ，２ｃの非積層領域に補強部材３が積層されているので、この補強部材３によって圧電センサ２に皺が生じることを抑制することができる。具体的には、当該振動センサ１は、補強部材３によって圧電素子２ａの曲げ強度を補強することで、圧電素子２ａの折れや、圧電素子２ａに積層される電極２ｂ，２ｃのひび割れを抑制することができる。従って、当該振動センサ１は、例えば粘着剤による被験者の肌への着脱を繰り返し行った場合でも、圧電センサ２の皺に起因する被験者の肌への追随性の低下を抑制することができ、被験者の生体振動の検出精度の低下を抑制することができる。
【００３７】
［第二実施形態］
＜振動センサ＞
図３及び図４の振動センサ１１は、シート状の圧電素子２ａ及び圧電素子２ａの両面に積層される電極２ｂ，２ｃを有する圧電センサ２と、圧電素子２ａの電極２ｂ，２ｃの非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材１３，１４とを備える。当該振動センサ１１は、生体表面に追随して重ねられ、生体振動を測定可能に構成される。当該振動センサ１１は、被験者の肌に追随して湾曲させた状態で用いられ、好ましくは被験者の肌に粘着剤（不図示）で貼着された状態で用いられる。当該振動センサ１１は、圧電センサ２によって被験者の脈波等の生体振動を検出可能に構成されている。当該振動センサ１１の圧電センサ２としては、図１の振動センサ１の圧電センサ２と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００３８】
（補強部材）
補強部材１３，１４は、圧電素子２ａの両面に積層されている。つまり、当該振動センサ１１は、圧電素子２ａの表面に積層される表面側補強部材１３と、圧電素子２ａの裏面に積層される裏面側補強部材１４とを備える。また、本実施形態において、表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は圧電素子２ａを挟んで対向する位置に積層されている。つまり、表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４の平面形状は略等しい。当該振動センサ１１は、表面側補強部材１３及び裏面側表部材１４が圧電素子２ａの対向位置に積層されることで、表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４を圧電素子２ａに強固に固定することができる。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、圧電素子２ａに直接積層されている。なお、「裏面側」とは、使用状態における振動受信面側、つまり被験者の肌に対向する側、を意味し、「表面側」とは、その反対側を意味する。
【００３９】
表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は薄板状である。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、圧電素子２ａの４つの角部（つまり、全ての角部）を含む領域に積層されている。また、表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、圧電素子２ａの幅方向の両端縁に沿って、この圧電素子２ａの長手方向の両端部に亘って延在している。つまり、表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、圧電素子２ａの長手方向の両端部に亘って延びる直線部を有している。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、圧電素子２ａの外縁に沿う枠状に形成されており、詳細には平面視四角環状に形成されている。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、圧電素子２ａの補強効果を高める点から、圧電素子２ａよりも曲げ剛性が高いことが好ましい。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４の主成分としては、図１の振動センサ１の補強部材３と同様とすることができる。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４の成分は同一であってもよく、異なっていてもよい。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４の成分が異なる場合、例えば表面側補強部材１３のヤング率（表面側補強部材１３の形成材料のヤング率）を裏面側補強部材１４のヤング率（裏面側補強部材１４の形成材料のヤング率）よりも小さくしてもよい。このように、表面側補強部材１３のヤング率を裏面側補強部材１４のヤング率よりも小さくすることで、当該振動センサ１１の表面側の延性を比較的大きくして被験者の肌への追随性を高めやすい。
【００４０】
表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、各々略均一な厚さを有することが好ましい。また、表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４の幅方向の断面形状は幅に対して厚さが小さい矩形状であることが好ましい。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４の平均厚さとしては、図１の振動センサ１の補強部材３と同様とすることができる。
【００４１】
表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４は、各々略均一な幅を有することが好ましい。表面側補強部材１３及び裏面側補強部材１４の平均幅としては、図１の振動センサ１の補強部材３と同様とすることができる。
【００４２】
＜利点＞
当該振動センサ１１は、補強部材１３，１４が圧電素子２ａの両面に積層されていることで、圧電素子２ａの両面側の曲げ強度を補強することができるので、圧電素子２ａの折れをより的確に抑制することができる。また、当該振動センサ１１は、補強部材１３，１４によって圧電素子２ａの両面側の曲げ強度が高められるので、圧電センサ２に曲げ応力を加えた際に圧電素子２ａに積層される電極２ｂ，２ｃに負荷がかかり難い。そのため、当該振動センサ１１は、電極２ｂ，２ｃのひび割れをより的確に抑制することができる。
【００４３】
また、当該振動センサ１１は、通常圧電素子２ａを長手方向に沿って湾曲させた状態で使用される。また、当該振動センサ１１を被験者の肌に貼着して使用した場合、通常圧電素子２ａの長手方向の一方側を剥離方向に引っ張ることで被験者の肌から取り外す。この点に関し、当該振動センサ１１は、補強部材１３，１４が圧電素子２ａの長手方向の両端部に亘って延在しているので、長手方向の湾曲に起因する圧電素子２ａの折れや、電極２ｂ，２ｃのひび割れを容易かつ確実に抑制することができる。
【００４４】
さらに、当該振動センサ１１は、補強部材１３，１４が圧電素子２ａの外縁に沿う平面視環状に形成されているので、補強部材１３，１４によって圧電素子２ａの外縁部の全周に亘る曲げ強度を高めることができると共に、圧電素子２ａの特定の部分に応力が集中することを抑制することができる。これにより、当該振動センサ１１は、圧電素子２ａの折れや電極２ｂ，２ｃのひび割れ等に起因して圧電センサ２に皺が生じることをより確実に抑制することができる。
【００４５】
［第三実施形態］
＜振動センサ＞
図５及び図６の振動センサ２１は、シート状の圧電素子２２ａ及び圧電素子２２ａの両面に積層される電極２２ｂ，２２ｃを有する圧電センサ２２と、圧電素子２２ａの電極２２ｂ，２２ｃの非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材２３，２４とを備える。当該振動センサ２１は、生体表面に追随して重ねられ、生体振動を測定可能に構成される。当該振動センサ２１は、被験者の肌に追随して湾曲させた状態で用いられ、好ましくは被験者の肌に粘着剤（不図示）で貼着された状態で用いられる。当該振動センサ２１は、圧電センサ２２によって被験者の脈波等の生体振動を検出可能に構成されている。
【００４６】
（圧電センサ）
圧電センサ２２は、圧電素子２２ａの表面側に積層される電極２２ｂが分断されている。具体的には、圧電素子２２ａの表面側に積層される電極２２ｂは、圧電素子２２ａの長手方向に複数に分断されており、本実施形態では、圧電素子２２ａの長手方向に同一間隔、かつ同一形状（矩形状）で２つに分断されている。圧電センサ２２は、電極２２ｂが複数に分断される以外、図１の振動センサ１の圧電センサ２と同様の構成とすることができる。
【００４７】
（補強部材）
補強部材２３，２４は、圧電素子２２ａの両面に積層されている。つまり、当該振動センサ２１は、圧電素子２２ａの表面に積層される表面側補強部材２３と、圧電素子２２ａの裏面に積層される裏面側補強部材２４とを備える。表面側補強部材２３は、電極２２ｂの分断領域に架け渡される懸架部２３ａを有する。懸架部２３ａは、圧電素子２２ａの幅方向と平行に配設されている。表面側補強部材２３は、懸架部２３ａを有する以外、図３の振動センサ１１の表面側補強部材１３と同様の構成を有する。懸架部２３ａの幅方向の断面形状は幅に対して厚さが小さい矩形状であることが好ましい。懸架部２３ａの平均幅及び平均厚さとしては、図１の振動センサ１の補強部材３と同様とすることができる。また、裏面側補強部材２４は、図３の振動センサ１１の裏面側補強部材１４と同様の構成とすることができる。
【００４８】
＜利点＞
当該振動センサ２１は、表面側補強部材２３が電極２２ｂの分断領域に架け渡される懸架部２３ａを有するので、圧電センサ２２に皺が生じることをより確実に抑制することができる。詳しく説明すると、例えば圧電センサ２２の幅に対する長手方向長さの比が大きい場合、圧電素子２２ａの外縁に沿って補強部材２３，２４を積層した場合でも圧電センサ２２の長手方向中間部分で皺が生じるおそれが高くなる。特に圧電センサ２２の長手方向中間部分における幅方向への折れに対する曲げ強度が不十分となり、圧電センサ２２に皺が生じるおそれが高くなりやすい。この点に関し、当該振動センサ２１は、懸架部２３ａが圧電素子２２ａの長手方向中間部分に積層されるので、圧電センサ２２の長手方向中間部に皺が生じることをより確実に抑制することができる。
【００４９】
［第四実施形態］
＜振動センサ＞
図７及び図８の振動センサ３１は、シート状の圧電素子２ａ及び圧電素子２ａの両面に積層される電極２ｂ，２ｃを有する圧電センサ２と、圧電センサ２の電極２ｂ，２ｃの非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材３３，１４と、補強部材３３に積層される粘着層３４とを備える。当該振動センサ３１は、生体表面に追随して重ねられ、生体振動を測定可能に構成される。当該振動センサ３１は、粘着層３４を被験者の肌に貼着して用いられる。当該振動センサ３１は、圧電センサ２によって被験者の脈波等の生体振動を検出可能に構成されている。当該振動センサ３１における圧電センサ２としては、図１の振動センサ１の圧電センサ２と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５０】
（補強部材）
補強部材３３，１４は、圧電素子２ａの両面に積層されている。つまり、当該振動センサ３１は、圧電素子２ａの表面に積層される表面側補強部材３３と、圧電素子２ａの裏面に積層される裏面側補強部材１４とを備える。裏面側補強部材１４の具体的構成は、図３の振動センサ１１の裏面側補強部材１４と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５１】
表面側補強部材３３はシート状である。表面側補強部材３３は平面視で圧電素子２ａの外縁の少なくとも一部よりも外側まで形成されている。特に、図８に示すように、本実施形態では、表面側補強部材３３は、平面視で圧電素子２ａを包含するよう、圧電素子２ａの外縁の全領域よりも外側まで形成されている。
【００５２】
図８に示すように、表面側補強部材３３は、平面視における電極２ｂの外縁の外側で圧電素子２ａに環状に積層されている。つまり、当該振動センサ３１は、表面側補強部材３３が圧電素子２ａに直接積層される環状の積層領域Ｘを有する。これにより、表面側補強部材３３は、圧電素子２ａの４つの角部（つまり、全ての角部）を含む領域に積層されている。また、表面側補強部材３３の積層領域Ｘは、圧電素子２ａの幅方向の両端縁に沿って、この圧電素子２ａの長手方向の両端部に亘って延在している。つまり、表面側補強部材３３は、圧電素子２ａに積層され、圧電素子２ａの長手方向の両端部に亘って延びる直線部を有している。積層領域Ｘは、圧電素子２ａの外縁に沿う枠状に形成されており、具体的には平面視四角環状に形成されている。表面側補強部材３３は、圧電素子２ａの補強効果を高める点から、圧電素子２ａよりも曲げ剛性が高いことが好ましい。表面側補強部材３３の主成分としては、図１の振動センサ１の補強部材３と同様とすることができる。表面側補強部材３３の成分は、裏面側補強部材１４の成分と同一であってもよく、異なっていてもよい。表面側補強部材３３の成分が裏面側補強部材１４の成分と異なる場合、例えば表面側補強部材３３のヤング率を裏面側補強部材１４のヤング率よりも小さくしてもよい。
【００５３】
表面側補強部材３３は、略均一な厚さを有することが好ましい。表面側補強部材３３の平均厚さとしては、図１の振動センサ１の補強部材３と同様とすることができる。
【００５４】
（粘着層）
粘着層３４は、表面側補強部材３３の裏面に積層されている。具体的には、粘着層３４は、表面側補強部材３３の圧電素子２ａの外縁よりも外側に突出した領域の裏面に環状に積層されている。当該振動センサ３１は、粘着層３４を備えるので、この粘着層３４によって被験者の肌に容易に貼着することができる。粘着層３４は、アクリル系粘着剤等、被験者の肌に直接貼着しても肌に炎症等を招来し難い材質のものが使用される。
【００５５】
＜利点＞
当該振動センサ３１は、粘着層３４によって被験者の肌に貼着されるので、被験者の肌から剥離する際に圧電センサ２に強い曲げ応力が加えられやすい。しかしながら、当該振動センサ３１は、圧電素子２ａの電極２ｂ，２ｃの非積層領域に補強部材３３，１４が積層されているので、この補強部材３３，１４によって圧電センサ２に皺が生じることを抑制することができる。また、当該振動センサ３１は、粘着層３４が表面側補強部材３３の圧電素子２ａの外縁よりも外側に突出した領域の裏面に積層されており、着脱時に最も応力が集中しやすい粘着層積層領域が平面視で圧電素子２ａの外側に位置している。そのため、当該振動センサ３１は、着脱時に圧電センサ２にかかる負荷を比較的小さくすることができ、圧電素子２ａに積層される補強部材３３，１４によって圧電センサ２に皺が生じることを的確に抑制しやすい。
【００５６】
［第五実施形態］
＜振動センサ＞
図９の振動センサ４１は、シート状の圧電素子２ａ及び圧電素子２ａの両面に積層される電極２ｂ，２ｃを有する圧電センサ２と、圧電センサ２の電極２ｂ，２ｃの非積層領域に積層され、可撓性を有する補強部材１３，４３と、補強部材４３に積層される粘着層４４とを備える。当該振動センサ４１は、生体表面に追随して重ねられ、生体振動を測定可能に構成される。当該振動センサ４１は、粘着層４４を被験者の肌に貼着して用いられる。当該振動センサ４１は、圧電センサ２によって被験者の脈波等の生体振動を検出可能に構成されている。当該振動センサ４１における圧電センサ２としては、図１の振動センサ１の圧電センサ２と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５７】
（補強部材）
補強部材１３，４３は、圧電素子２ａの両面に積層されている。つまり、当該振動センサ４１は、圧電素子２ａの表面に積層される表面側補強部材１３と、圧電素子２ａの裏面に積層される裏面側補強部材４３とを備える。表面側補強部材１３の具体的構成は、図３の振動センサ１１の表面側補強部材１３と同様であるため、同一符号を付して説明を省略する。
【００５８】
裏面側補強部材４３はシート状である。つまり、当該振動センサ４１は、シート状の補強部材が振動受信面側に配設されている。裏面側補強部材４３は平面視で圧電素子２ａの外縁の少なくとも一部よりも外側まで形成されており、本実施形態では平面視で圧電素子２ａを包含するよう、圧電素子２ａの外縁の全領域よりも外側まで形成されている。
【００５９】
裏面側補強部材４３は厚さ方向に貫通する貫通孔４５を有する。貫通孔４５は、裏面側補強部材４３における電極２ｃと重なる領域の厚さ方向に貫通している。裏面側補強部材４３に形成される貫通孔４５の個数は１個であってもよく、複数個であってもよい。但し、貫通孔４５は、使用状態において被験者の動脈と重なる位置に形成されていることが好ましく、この点から平面視において電極２ｃの中心部と重なる位置に形成されることが好ましい。また、貫通孔４５は、裏面側補強部材４３の電極２ｃとの積層側から反対側にかけて徐々に拡径していることが好ましい。このように、貫通孔４５が裏面側補強部材４３の電極２ｃとの積層側から反対側にかけて徐々に拡径していることで、後述する粘着層４４を貫通孔４５内に充填しやすい。
【００６０】
裏面側強部材４３と電極２ｃとの積層面における電極２ｃの面積に対する貫通孔４５の合計面積の比の下限としては、０．１が好ましく、０．４がより好ましい。前記比が前記下限に満たないと、裏面側補強部材４３の電極２ｃとの当接面積が大きくなり、後述する粘着層４４を介して被験者の生体振動を圧電素子２ａに十分に伝達し難くなるおそれがある。一方、前記比の上限としては、例えば０．８とすることができる。
【００６１】
裏面側補強部材４３は、貫通孔４５を有する以外、図７の振動センサ３１の表面側補強部材３３と同様の構成とすることができる。裏面側補強部材４３は、圧電素子２ａへの積層面が表裏逆である以外、例えば図７の振動センサ３１の表面側補強部材３３と同様の態様で圧電素子２ａに積層される。なお、表面側補強部材１３の成分が裏面側補強部材４３の成分と異なる場合、例えば表面側補強部材１３のヤング率を裏面側補強部材４３のヤング率よりも小さくしてもよい。
【００６２】
（粘着層）
粘着層４４は、裏面側補強部材４３の裏面に積層される。粘着層４４は、当該振動センサ４１の最裏面を構成する。本実施形態では、粘着層４４は、裏面側補強部材４３の裏面の全面に積層されている。また、粘着層４４は、裏面側補強部材４３の貫通孔４５に充填されている。これにより、粘着層４４は、貫通孔４５内において電極２ｃと直接接している。粘着層４４は、図７の振動センサ３１と同様、被験者の肌に直接貼着しても肌に炎症等を招来し難い材質のものが使用される。
【００６３】
粘着層４４のヤング率（粘着層４４の形成材料のヤング率）の下限としては、０．１ＭＰａが好ましく、１．０ＭＰａがより好ましい。一方、粘着層４４のヤング率の上限としては、１００ＭＰａが好ましく、１０ＭＰａがより好ましい。粘着層４４のヤング率が前記下限より小さいと、被験者の生体振動が粘着剤層４４で吸収されやすくなり、圧電素子２ａに的確に伝達され難くなるおそれがある。逆に、粘着層４４のヤング率が前記上限を超えると、粘着層４４を被験者の肌に追随させ難くなるおそれがある。
【００６４】
粘着層４４の平均厚さ（貫通孔４５に充填される部分を除いた平均厚さ）の下限としては、５μｍが好ましく、１０μｍがより好ましい。一方、粘着層４４の平均厚さの上限としては、３０００μｍが好ましく、５００μｍがより好ましい。粘着層４４の平均厚さが前記下限より小さいと、当該振動センサ４１を被験者の肌に十分な強度で貼着し難くなるおそれがある。逆に、粘着層４４の平均厚さが前記上限を超えると、粘着層４４が不要に厚くなり、被験者の生体振動を圧電素子２ａに的確に伝達し難くなるおそれがある。
【００６５】
＜利点＞
当該振動センサ４１は、裏面側補強部材４３が厚さ方向に貫通する貫通孔４５を有しているので、この貫通孔４５内に粘着層４４を充填することができる。これにより、当該振動センサ４１は、圧電素子２ａへの被験者の生体振動の伝達が裏面側補強部材４３によって妨げられることを抑制することができるので、被験者の生体振動の検出精度を高めることができる。
【００６６】
［その他の実施形態］
前記実施形態は、本発明の構成を限定するものではない。従って、前記実施形態は、本明細書の記載及び技術常識に基づいて前記実施形態各部の構成要素の省略、置換又は追加が可能であり、それらは全て本発明の範囲に属するものと解釈されるべきである。
【００６７】
前述の各実施形態の構成は適宜組み合わせることが可能であり、例えば図１の振動センサ１が圧電素子２ａの両面に補強部材を備えていてもよく、図３、図５、図７及び図９の振動センサ１１，２１，３１，４１が、圧電素子２ａ，２２ａの一方の面にのみ補強部材を備えていてもよい。また、前記各実施形態の補強部材の具体的形状は特に限定されるものではなく、例えば図１、図３、図５、図７及び図９に記載の形状を適宜組み合わせて用いることが可能である。さらに、当該振動センサの前述の実施形態の変形例として、例えば図１０に記載の構成を採用することも可能である。
【００６８】
図１０の振動センサ５１は、圧電素子２ａの一方の面に積層される補強部材５３を有する。補強部材５３は、平面視で電極２ｂを囲む一対のＵ字状の補強板５３ａを含む。一対の補強板５３ａは、圧電素子２ａの４つの角部を含む領域に積層される。各補強板５３ａは、圧電素子２ａの長手方向の両端部に亘って延在する第１直線部と、第１直線部の両端部から圧電素子２ａ幅方向に延びる第２直線部とを有する。一対の補強板５３ａは、全体として圧電素子２ａの外縁に沿う枠状に配設されている。当該振動センサ５１は、かかる構成によっても、圧電センサ２に皺が生じることを抑制でき、これにより生体振動の検出精度の低下を抑制することができる。
【００６９】
なお、前記補強部材は、必ずしも圧電素子の角部に積層されていなくてもよい。また、当該振動センサは、補強部材が圧電素子の角部に積層される場合であっても、必ずしも全ての角部に積層される必要はない。
【００７０】
前記補強部材は、圧電素子の長手方向の両端部に亘って延在する場合でも、必ずしも圧電素子の幅方向の端部に沿って延在しなくてもよい。
【００７１】
前記補強部材が平面視で圧電素子の外縁の外側まで形成される場合、この補強部材は前記圧電素子の外縁の一部のみから外側に突出していてもよい。
【００７２】
前記粘着層は、必ずしも補強部材等の他の層を介して圧電センサに積層される必要はなく、直接圧電センサに積層されてもよい。
【００７３】
前記補強部材が圧電素子の両面に積層される場合、圧電素子の両面に積層される一対の補強部材がそれぞれシート状に形成されていてもよい。
【００７４】
当該振動センサは、例えば圧電センサの表面側に配設される保護層等、他の層や他のシート部材等を備えていてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００７５】
以上説明したように、本発明の振動センサは、繰り返し使用した場合でも圧電センサに皺が生じることを抑制することができ、これにより生体振動の検出精度の低下を抑制することができるので、被験者の健康状態を管理するために好適に用いられる。
【符号の説明】
【００７６】
１，１１，２１，３１，４１，５１  振動センサ
２，２２  圧電センサ
２ａ，２２ａ  圧電素子
２ｂ，２ｃ，２２ｂ，２２ｃ  電極
３，５３  補強部材
３ａ  第１補強板
３ｂ  第２補強板
１３，２３，３３  表面側補強部材
１４，２４，４３  裏面側補強部材
２３ａ  懸架部
３４，４４  粘着層
４５  貫通孔
５３ａ  補強板
Ｘ  積層領域
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2019010359.tif 000008
【図７】
2019010359.tif 000009
【図８】
2019010359.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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