(57)【要約】【課題】  被測定対象との密着度を高めることができ、検出感度の高い圧力センサ及び生体情報処理装置を提供する。【解決手段】  圧力センサにおいて、表裏面に導電体膜２、２'を形成した圧電体膜１である感圧部１００を絶縁部３で覆ったセンサ部１０１に弾性部４が接触して設けられている。これによって、弾性部４が押圧されることでセンサ部１０１を被測定対象に対して密着させるように押圧するため、センサ部１０１と被測定対象の密着度を高めることができ、検出感度の高い圧力センサが実現できる。また測定時において、弾性部４はベルトなどの装着部とセンサ部１０１との間に位置することにより、圧電体膜１に加わる衝撃や振動を抑えることができ、感圧部外部からのノイズの影響を低減することができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電体膜と、
前記圧電体膜の表裏面に形成した導電体膜と、
前記導電体膜の外側面に付設されて被測定対象と接触させる絶縁部と、
前記絶縁部が被測定対象と接触する面と異なる導電体膜の外側に設けられた弾性部とを有し、
前記弾性部が押圧されることで前記圧電体膜に応力が加えられることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記絶縁部は、前記導電体膜を外側から被覆するように付設されたものであって、前記
導電体膜と前記弾性部との間に介在されることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記弾性部は、絶縁性を有する材料からなることを特徴とする請求項１記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記弾性部は、少なくともその表面が押圧する被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形する材料からなることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記弾性部は、前記圧電体膜への応力を局所的に増大させる盛り上がり手段を有することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記盛り上がり手段は、前記弾性部から一体成形された凸部であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記盛り上がり手段は、前記弾性部とは別個に設けられた押圧補助部であることを特徴とする請求項５に記載の圧力センサ。
【請求項８】
圧電体膜と、
前記圧電体膜の表裏面に形成した導電体膜と、
前記導電体膜が形成された前記圧電体膜の表裏面に設けられた弾性部と
を有することを特徴とする圧力センサ。
【請求項９】
前記弾性部と前記圧電体膜との間に空間が設けられていることを特徴とする請求項８記載の圧力センサ。
【請求項１０】
前記空間内に弾性体をさらに備え、
前記弾性体のヤング率は、前記弾性部のヤング率より低いことを特徴とする請求項９記載の圧力センサ。
【請求項１１】
前記弾性体は、押圧の速度が速くなるに従ってヤング率が大きくなることを特徴とする請求項１０記載の圧力センサ。
【請求項１２】
前記圧電体膜の側面と前記弾性部との間に空間が設けられていることを特徴とする請求項８記載の圧力センサ。
【請求項１３】
前記弾性部は、
前記圧電体膜の表面に設けられた第１の弾性部と、
前記圧電体膜の裏面に設けられた第２の弾性部とを有し、
前記第１の弾性部のヤング率は、前記第２の弾性部ヤング率より高いことを特徴とする請求項８記載の圧力センサ。
【請求項１４】
前記請求項１乃至請求項１３のいずれかに記載した圧力センサを有することを特徴とする生体情報処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力センサおよびそれを用いた生体情報処理装置に関する。詳しくは、生体の脈拍、体動等の生体の圧力変動を計測するための圧力センサおよびそれを用いた生体情報処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体圧力検出素子を用いた圧力センサに関しては、圧力を受けるダイアフラムが変形することで、かかる圧力変化に対応させて電気信号を取り出すようにした歪みゲージなどによって測定するものが知られていた。
【０００３】
そして、小型化の要請や検出感度を向上させるため、圧力センサを薄型化するとともに、人体情報計測装置として利用するものとして特許文献１が開示されている。かかる特許文献１で開示されている圧力センサは、内層を圧電体層とする電極薄膜を３枚重ね合わせ、このうち間に挟み込まれる内部電極薄膜をその表裏面の外部薄膜電極で包み込ませることで外部と完全に遮断させ、かつ上記外部薄膜電極の適所に上記内部薄膜電極との導通をとるための導通用窓５を設けたものである。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３３３３７３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１に開示されている圧力センサは、装着状態における不都合を一切勘案していないものであった。すなわち、上記圧力センサは、生体との密着度が低いため、生体から伝わる脈拍等の僅かな振動が伝わりずらく、ゆえに検出信号の取得も困難となって検出感度が下がるという問題点があった。特に、特許文献１に開示されている圧力センサでは、装着状態における生体との密着度を高めるためバンドやサポータ等の拘束具によって上記圧力センサを外部から生体に向けて押さえつけるようにすることも提案されているが、かかる拘束具自体が振動することによるノイズの検出信号を発生してしまうという問題点もあった。
【０００６】
すなわち、上記拘束具が硬質であること等に起因して、上記圧力センサと生体の測定箇所との十分な密着度を確保できなかったり、あるいは、上記圧力センサ自体は生体の形状に倣うような薄さ等であったとしても、上記拘束具は生体の柔らかさや外形形状になじまないものであったため、いきおい上記拘束具が上記圧力センサ上でずれてしまうなどしてノイズの原因となる振動等を上記圧力センサに伝えてしまっていた。このことは、測定対象となる生体のうち動きの多い手首で測定する場合に大きな問題となる。実際上、上記圧力センサを試験として製造して装着状態を試したところ、上記圧力センサに脈拍等の振動を伝えるため、上記拘束部の外部からさらに若干の加圧をかける必要があった。これでは測定の際にユーザーにとって不便であり、また圧力の加減によって正しく測定できないなどの新たな問題点が生じてしまう。
【０００７】
本発明はかかる問題点の低減を図ることを目的としてなされたものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
すなわち請求項１に係る発明は、内層に形成された圧電体膜と、前記圧電体膜の表裏面に形成した導電体膜と、前記導電体膜の外側面に付設されて被測定対象と接触させる絶縁部と、前記絶縁部が被測定対象と接触する面と異なる導電体膜の外側に設けられた弾性部とを有しており、前記弾性部が押圧されることで前記圧電体膜に応力が加えられることを特徴とする圧力センサを提供することにより上記課題を解決するものである。
【０００９】
ここで圧電体膜は検知部の構成要素であって、外部から応力が加えられたときに、その応力の大きさに応じた電荷の偏りが生じるように作用する。
【００１０】
導電体膜は電気伝導体であって、圧電体膜に発生した電荷の偏りを導電体膜間の電位差として導出するように作用する。
【００１１】
絶縁部は、非電気伝導体であって、圧電体膜と導電体膜からなる結合体の外側面を絶縁し、かかる絶縁部によって圧電体膜あるいは導電体膜に蓄積された電荷が外部に漏れるのを防ぐように作用するとともに、圧電体膜あるいは導電体膜に対して外部からのノイズによる余計な電荷が加わるのを防ぐように作用する。
【００１２】
弾性部は、弾性変形可能な物質からなるものであって、外部から押圧されることによりこれと反対側の外表面が接触する圧電体膜等に応力を加えるように作用する。なお、弾性部は圧電体膜等に応力を加えられればよく、少なくともかかる圧電体膜等との接触部位が弾性変形可能な物質であれば、その他の部位が硬質等のものであってもよい。
【００１３】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の圧力センサであって、その絶縁部が、前記導電体膜の外側から被覆するように付設されたものであって、前記導電体膜と前記弾性部との間に介在されることを特徴としている。
【００１４】
ここで絶縁部は、非電気伝導体であって、圧電体膜と導電体膜からなる結合体をその表裏面を含めた外部と完全に絶縁し、圧電体膜あるいは導電体膜に蓄積された電荷が外部に漏れるのを完全に防ぐように作用するとともに、圧電体膜あるいは導電体膜に対して外部からのノイズによる余計な電荷が加わるのを防ぐように作用する。よって、絶縁部は、圧電体膜と導電体膜からなる結合体を外部から完全に隔絶してかかる結合体を完全に防護するように作用する。
【００１５】
弾性部は、弾性変形可能な物質からなるものであって、外部から押圧されることによりこれと反対側の外表面が接触する圧電体膜等に応力を加えるように作用する。なお、弾性部は圧電体膜等に応力を加えられればよく、少なくともかかる圧電体膜等との接触部位が弾性変形可能な物質であれば、その他の部位が硬質等のものであってもよい。
【００１６】
請求項３に係る発明は、請求項１に記載の圧力センサであって、その弾性部が、絶縁性を有する材料からなることを特徴としている。
【００１７】
ここで弾性部は、弾性変形可能な絶縁物質であって、押圧されることにより前記圧電体膜に応力を加えると共に、圧電体膜などを絶縁するように作用する。なお、かかる弾性部は、圧電体膜等との間に絶縁部が介在している場合には、その絶縁性を増強するように作用し、他方、圧電体膜等との間に絶縁部が介在していない場合には、上述の絶縁部に代替してこれから導かれる作用をなす。
【００１８】
請求項４に係る発明は、請求項１に記載の圧力センサであって、その弾性部が、少なくともその表面が押圧する被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形する材料からなることを特徴としている。
【００１９】
ここで弾性部は、柔軟性と弾性を有し、前記圧電体膜等を確実に被測定対象の表面に密着させるように作用する。なお、かかる弾性部は、少なくともその表面が押圧する被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形する材料からなるものであればよく、他の部位が硬質材料など、他の材料からなるものであってもよい。
【００２０】
請求項５に係る発明は、請求項１に記載の圧力センサであって、その弾性部が、前記圧電体膜への応力を局所的に増大させる盛り上がり手段を有することを特徴としている。
ここで盛り上がり手段は、局所押圧部であって、弾性部を局所的に盛り上げることで圧電体膜等への応力をその部分だけ増大させるように作用する。
【００２１】
請求項６に係る発明は、請求項５に記載の圧力センサであって、その盛り上がり手段が、前記弾性部から一体成形された凸部であることを特徴としている。
ここで凸部は、弾性変形可能な物質であって、これによって弾性部そのものに盛り上がり手段としての嵩増しを構成でき、かかる弾性部を局所的に盛り上げることで、前記圧電体膜等を被測定対象の表面形状に倣わせることによる、前記圧電体膜等への応力を確実にその部分だけ増大させるように作用する。
【００２２】
請求項７に係る発明は、請求項５に記載の圧力センサであって、その盛り上がり手段が、前記弾性部とは別個に設けられた押圧補助部であることを特徴としている。
【００２３】
ここで押圧補助部は、局所押圧材の補助をなし、弾性部を局所的に盛り上げる、あるいは弾性部と圧電体膜等との間に介在させることによって、圧電体膜等への応力をその部分だけ増大させるように作用する。
【００２４】
生体情報処理装置とは、腕時計型の携帯機器、靴の中敷き、靴、腕時計型の携帯機器と靴とからなる装置、または、腕時計型の携帯機器と靴の中敷きとからなる装置である。
【００２５】
請求項８に係る発明は、圧電体膜と、圧電体膜の表裏面に形成した導電体膜と、導電体膜が形成された圧電体膜の表裏面に設けられた弾性部とを有することにより、被測定対象と弾性部とが密着しているときに、被測定対象と弾性部とがずれた場合、弾性部表面で生じた微振動を吸収するように作用するようになっている。これにより、被測定対象の押圧をより明確に検出できるようになる。
【００２６】
ここで圧電体膜は検知部の構成要素であって、外部から応力が加えられたときに、その応力の大きさに応じた電荷の偏りが生じるように作用する。
【００２７】
導電体膜は電気伝導体であって、圧電体膜に発生した電荷の偏りを導電体膜間の電位差として導出するように作用する。
【００２８】
弾性部は、弾性変形可能な物質からなるものであって、被測定対象と弾性部とが密着しているときに、被測定対象と弾性部とがずれた場合、弾性部表面で生じた微振動を吸収するように作用する。
【００２９】
請求項９に係る発明は、請求項８に記載の圧力センサであって、弾性部と圧電体膜との間に空間が設けられていることを特徴としている。
【００３０】
ここで空間は、被測定対象と弾性部とが密着しているときに、被測定対象と弾性部とがずれた場合、弾性部表面で生じた微振動をさらに吸収するように作用する。
【００３１】
請求項１０に係る発明は、請求項９に記載の圧力センサであって、空間内に弾性体をさらに備え、
弾性体のヤング率は、弾性部より低いことを特徴としている。
【００３２】
ここで弾性体は、被測定対象と弾性部とが密着しているときに、被測定対象と弾性部とがずれた場合、弾性部表面で生じた振動を吸収するように作用する。また、弾性体は、弾性部が押圧されたときに、弾性部が空間内に落ち込むことを抑えるように作用する。
【００３３】
請求項１１に係る発明は、請求項１０に記載の圧力センサであって、押圧の速度の増加に応じてヤング率が大きくなることを特徴としている。
【００３４】
ここで弾性体は、圧電体膜の表面側から弾性部を速い速度で押圧したときには硬くなり、圧電体膜の表面側から弾性部を遅い速度で押圧したときには柔らかくなるように作用する。
【００３５】
請求項１２に係る発明は、請求項８に記載の圧力センサであって、圧電体膜の側面と弾性部との間に空間がさらに設けられていることを特徴とする。
【００３６】
ここで空間は、被測定対象と弾性部とが密着しているときに、被測定対象が弾性部の面方向にずれた場合、弾性部表面で生じた振動が圧電体膜に伝わることを抑制するように作用する。
【００３７】
請求項１３に係る発明は、請求項８に記載の圧力センサであって、弾性部は、
圧電体膜の表面に設けられた第１の弾性部と、
圧電体膜の裏面に設けられた第２の弾性部とを有し、
第１の弾性部のヤング率は、第２の弾性部のヤング率より高いことを特徴としている。
【００３８】
ここで第１および第２の弾性部は、弾性変形可能な物質からなるものであって、第１の弾性部側からの押圧に応じて変形するように作用する。
【発明の効果】
【００３９】
以上、説明したように、本発明によれば、圧電体膜と、前記圧電体膜の表裏面に形成した導電体膜と、前記導電体膜の外側面に付設されて被測定対象と接触させる絶縁部と、前記絶縁部が被測定対象と接触する面と異なる導電体膜の外側に設けられ、押圧されることで前記圧電体膜に応力を加える弾性部とを具備する場合には、測定時に圧電体膜等が被測定対象に倣うようにして密着させて装着されるようになり、被測定対象からの僅かな振動等を捉えて感度良く検出できるようになる。また、弾性部はベルトなどの装着部とセンサ部の間に介在されることによって緩衝部としても機能するため、装着部側から加わる振動や衝撃が圧電体膜等に伝わるのを防ぐため、外部からのノイズの影響を受けにくくなってこの観点からも感度良く検出できるようになる。
【００４０】
また、本発明によれば、圧電体膜と、圧電体膜の表裏面に形成した導電体膜と、導電体が形成された圧電体膜の表裏面に設けられた弾性部とを具備する場合には、被測定対象と弾性部とが密着しているときに、被測定対象と弾性部とがずれた場合、弾性部表面で生じた振動を吸収するようになっている。これにより、被測定対象の押圧をより明確に検出できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４１】
本発明の実施の形態について、以下の順に説明する。
（１−１）第１の発明の実施の形態に係る構成の説明
（１−２）第１の発明の実施の形態に係る動作の説明
（１−３）第１の発明の実施の形態の変形例
（２−１）第２の発明の実施の形態に係る構成の説明
（２−２）第２の発明の実施の形態に係る動作の説明
（３−１）第３の発明の実施の形態に係る構成の説明
（３−２）第３の発明の実施の形態に係る動作の説明
（４−１）第４の発明の実施の形態に係る構成の説明
（４−２）第４の発明の実施の形態に係る動作の説明
（４−３）第４の発明の実施の形態の変形例
（５−１）第５の発明の実施の形態に係る構成の説明
（５−２）第５の発明の実施の形態に係る動作の説明
（５−３）第５の発明の実施の形態に係る使用状態の説明
（５−４）第５の発明の実施の形態の変形例
（６−１）第６の発明の実施の形態に係る構成の説明
（６−２）第６の発明の実施の形態に係る動作の説明
（７−１）第７の発明の実施の形態に係る構成の説明
（７−２）第７の発明の実施の形態に係る動作の説明
（８−１）第８の発明の実施の形態に係る構成の説明
（８−２）第８の発明の実施の形態に係る動作の説明
（９−１）第９の発明の実施の形態に係る構成の説明
（９−２）第９の発明の実施の形態に係る動作の説明
（９−３）第９の発明の実施の形態の変形例
（１０−１）第１０の発明の実施の形態に係る構成の説明
（１０−２）第１０の発明の実施の形態に係る動作の説明
（１０−３）第１０の発明の実施の形態の変形例
（１１−１）第１１の発明の実施の形態に係る構成の説明
（１１−２）第１１の発明の実施の形態に係る動作の説明
（１１−３）第１１の発明の実施の形態の変形例
なお、以下に述べる実施の形態は、本発明の好適な具体例であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているものの、本発明の認識範囲は、以下の説明において、とくに本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの形態に限られるものではない。
（１−１）第１の発明の実施の形態に係る構成の説明
まず、第１の発明の実施の形態について、図１乃至図８を用いて説明する。
【００４２】
図１は本発明の第１の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図であり、図２は本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの斜視図、図３は本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの要部の構造を模式的に示す縦断正面図である。図４、図５は本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの特に圧電体膜についての変形例を模式的に示す縦断正面図および斜視図である。図６は本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの特に圧電体膜と絶縁部との関係についての変形例を示す斜視図である。図７は本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの特に導線についての変形例を示す斜視図である。図８は本実施の形態に係る圧力センサの変形例であって、弾性部を保持する保持部を有する圧力センサの斜視図を示すものである。
【００４３】
本実施の形態はすなわち、圧力センサであって、被測定対象からの圧力の変化を感知して、その変化を電圧に変換するものである。
【００４４】
まず先に、本実施の形態に係る圧力センサの基本構成につき図１乃至図３を用いて簡単に説明する。
【００４５】
圧電体膜１は、その表裏面に導電体膜２、２’が形成されている。以下、圧電体膜１と導電体膜２、２’の結合体を感圧部１００と呼ぶ。そして感圧部１００の外側面に絶縁部３、３’が付設されている。以下、感圧部１００と絶縁部３、３’の結合体をセンサ部１０１と呼ぶ。センサ部１０１の片面側に弾性部４が設けられている。また、前記導電体膜２、２’にはそれぞれ図示しない電極が設けられており、かかる電極に導線５、５’がそれぞれ接続されている。
【００４６】
前記圧電体膜１は、例えば圧電効果を有する長方形の薄膜であって、被測定対象からの押圧によって応力が加わることにより、内部に電荷が発生し、分極するようになっている。なお、圧電体膜１は、応力が加わることにより電荷を発生すればよく、このような材料として例えば高分子圧電体やセラミック圧電体等が挙げられる。
【００４７】
より具体的には高分子圧電体としてはポリフッ化ビニリデン系重合体若しくは共重合体、ビニリデンシアナイド系共重合体など、セラミック圧電体としてはチタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、窒化アルミニウムなどが挙げられる。
【００４８】
ここで圧電体膜１の形状は長方形である必要はなく、正方形、多角形、円形など被測定対象部位に対して適切な形状、大きさを有していればよい。
【００４９】
圧電体膜１の厚さは、被測定対象の表面に倣うようにして変形する可撓性を有する範囲で選択でき、たとえば、１０〜１５０μｍの範囲とするのが望ましく、特に、人体の手首を被測定対象とする場合には、手首を違和感なく適度に押圧することができる程度の可撓性を有する範囲で選択でき、４０〜１１０μｍの範囲で設定するのが好ましい。
【００５０】
前記導電体膜２、２’は、例えば前記圧電体膜１の表裏面全体に薄く形成され、圧電体膜１が分極することで該導電体膜２、２’間に電位差が生じるようになっている。
【００５１】
導電体の材料としては電気伝導性を有すればよく、例えばアルミニウム、銅、銀、金、白金、スズなどの金属や炭素等が用いられる。
【００５２】
導電体膜２、２’の厚さは、圧電体膜１の可撓性を損なわない範囲で選択でき、たとえば、５〜２００μｍであって、特に、人体の手首を被測定対象とする場合には、５〜３０μｍが好ましい。
【００５３】
形成する方法としては、例えばスパッタリング法、コーティング法、化学蒸着法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、めっき法などが用いられる。また、異方性導電接着剤を用いることによって圧電体膜１に導電体膜２、２’を接着してもよい。
【００５４】
感圧部１００は、圧電体膜１及び導電体膜２、２’を合わせた結果として、可撓性を備えていればよい。
【００５５】
前記絶縁部３、３’は、例えば前記圧電体膜１よりも大きい長方形の薄膜であって、前記感圧部１００を覆うことによって、前記感圧部１００が被測定対象と接触するのを妨げ、圧電体膜１に発生した電荷の漏れを防止するとともに、前記感圧部１００において外部からのノイズが加わるのを防止するようにしている。
【００５６】
前記絶縁部３、３’は、絶縁性を有すればよく、たとえば、合成樹脂、合成繊維、合成ゴムであって、ポリプロピレンまたはポリエチレン、フッ素樹脂などでできている。
【００５７】
図１において、絶縁部３と絶縁部３’の形状は便宜的に同形状の長方形としたが、前記絶縁部３、３’は前記感圧部１００の表裏面に位置して絶縁できればよく、絶縁部３と絶縁部３’は異なる形状であってもよく、それらの形状は、正方形、多角形、円形などであって、前記感圧部１００に対して適切な形状であればよい。
【００５８】
センサ部１０１は、全体として、弾性部４からの押圧力に対応して被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形可能な薄さを有していればよい。
【００５９】
前記弾性部４は、例えば、前記センサ部１０１の一面を完全に覆うことができるだけの大きさを有し、平板状の形状をなし、弾性変形可能な物質からできている。
【００６０】
図１において、弾性部４は便宜的に前記センサ部１０１の一面を完全に覆うことができるだけの大きさを有した平板としたが、弾性部４は押圧されることで前記圧電体膜１に応力を加えることができればよく、前記センサ部１０１を部分的に覆う大きさであってもよく、その形状はたとえば、直方体状、円盤状、緩やかな表面を有した略球形状など前記感圧部１００に対して適切な形状であればよい。
【００６１】
また弾性部４は、弾性を有し、押圧されたときに被測定対象を押圧する面が被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形することが好ましく、その材料として、たとえば、ゲルであって、シリコーンゲル、ポリエチレンゲル、またはポリウレタンでできている。特に、ジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなるシリコーンゲルが好ましい。また、ＪＩＳＫ２２０７規格針入度が１００〜１７０程度のものが好ましく、このような材料として、ジェルテック社製造のαＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）が例示できる。なお、上記のような前記弾性部４の弾性を損なわない範囲で、前記弾性部４表面をポリウレタンフィルムのような弾性膜で覆うようにしてもよい。
【００６２】
前記導線５、５’は、前記導電体膜２、２’の図示しない電極に接続されており、例えば電気伝導性を有する金属線である。
【００６３】
ここで導線５、５’は電気伝導性を有し、導電体膜２、２’に設けられた電極を介して受け取った電荷を外部に伝えるものであればよく、平板状の形状であってもよく、高分子フィルムなどの可撓性を有する材料で覆ってもよい。例えば、導電線を設けたフレキシブル基板で構成させてもよい。
（１−２）第１の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図１を用いて説明する。
【００６４】
弾性部４を例えば指で押圧し、センサ部１０１に対して被測定対象接触面方向への押圧力を加えつつ、センサ部１０１を被測定対象に接触させる。このときにセンサ部１０１および該センサ部１０１に接触している弾性部４の表面がともに被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形し、被測定対象に密着する。
【００６５】
測定時には、たとえば、被測定対象としての生体の血管の収縮運動などによってかかる被測定対象からの振動などが伝達され、すなわち圧電体膜１が押圧され、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。
【００６６】
したがって、被測定対象が圧電体膜１に加える圧力の変化を導電体膜２、２’間に生じる電位差の変化によって検知することが可能であり、たとえば、導線５、５’からの信号をチャージアンプ等の回路を介して増幅することにより、容易に電圧出力することが可能である。
【００６７】
たとえば、該圧力センサを人体の血管が存在する部位に装着すれば脈波信号を得ることができ、さらにチャージアンプより出力された信号を処理する情報処理部を設ければ、脈拍を算出することも可能である。
【００６８】
（１−３）第１の発明の実施の形態の変形例
次に本実施の形態に係る圧力センサの変形例について図４乃至図９を用いて説明する。
上記第１の実施の形態において、導電体膜２、２’は必ずしも圧電体膜１の全面を覆う必要はなく、片面のみ全面でもう一方の面は一部分を覆う、どちらの面も一部分のみを覆うなどでもよく、前記圧電体膜１の表裏面に発生した電荷を捕らえ、外部に出力することが出来ればよい。この場合、導電体膜２、２’で検出される電位差に応力集中による偏りがあるかもしれないが、少なくとも片面の一部分に設けられた導電体膜２、２’が被測定対象における測定部位に接触しさえずれば、電解質の性質により所期の電位差を取得できる。
【００６９】
圧電体膜１と導電体膜２は、図４に示すように表裏面に導電体膜２、２’２“を形成した圧電体膜１、１’を２枚重ね合わせるようにしてもよい。このようにすることで、圧電体膜１、１’に発生する電荷の量が増大し、より微弱な押圧力をも電圧に変換することが可能となる。かかる場合、外側の導線５を接地し、内側の導線５’をチャージアンプへ入力すればよい。
【００７０】
また図５に示すように、高分子圧電体である圧電体膜１、１’を２枚以上重ね合わせた圧力センサを形成する場合には、隣り合う圧電体層１、１’の分極による電界方向６が常に逆になり、前記圧電体層１、１’が作製時に延伸された方向７が常に等しくなるように圧電体層１、１’を積層することが好ましい。このようにすることで、圧力センサの感度をより高めることが可能となる。
【００７１】
また、図６のように、感圧部１００を複数並べ、それら全てを絶縁部で絶縁するようにしてもよい。このとき、圧電体膜は一直線に並べる必要はなく、正方形状に並べるなどでもよい。このようにうすることで、圧電体膜１の大きさに関わらず、より広範囲の圧力を測定することが可能となる。
【００７２】
また、図７のように弾性部４の被測定対象接触面側に感圧部１００を配置し、導線５、５’は弾性部４の被測定対象接触面と異なる面側になるようにしてもよい。このようにすることで、導線５、５’が被測定対象と接触することがなくなり、また配線の自由度が向上する。
【００７３】
図８に示すように、弾性部４のセンサ部との接触面と異なる面に保持部９を設けてもよい。また、センサ部１０１に設けられた図示しない導線を該保持部９に固定してもよい。
【００７４】
このとき前記保持部９は、例えば、長方形の平板であって、合成樹脂でできている。ここで、前記保持部９は弾性部４を保持し、弾性部４を押圧することができればよく、金属、合成ゴムであってもよい。たとえば、腕時計型情報処理装置などに本変形例の圧力センサを用いる場合には、前記保持部９をベルトなどに固定させることで、センサ部１０１および弾性部４からなる圧力センサを装置本体に対して容易に固定することができるため、圧力センサの取り扱いが容易となる。ここで、前記保持部９はセンサ部１０１および弾性部４を固定するとともに、押圧するようになっている。
（２−１）第２の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、第２の発明の実施の形態について、図９を用いて説明する。
【００７５】
図９は、本発明の第２の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図である。
【００７６】
まず先に、本実施の形態に係る圧力センサの基本構成を図３を用いて簡単に説明する。
【００７７】
圧電体膜１は、その表裏面に図３の断面図に示すように導電体膜２、２’が形成されている。以下、表裏面に導電体膜２、２’を形成した圧電体膜１を感圧部１００と呼ぶ。そして前記導電体膜２、２’のうち一方の外側面（導電体膜２）に絶縁部３が付設されている。以下、感圧部１００およびそれに付設された絶縁部３とをまとめてセンサ部１０１と呼ぶ。そして前記導電体膜２、２’の絶縁部付設面と異なる面（導電体膜２’）に弾性部４が設けられている。また前記導電体膜２、２’にはそれぞれ図示しない電極および導線が設けられている。
【００７８】
本実施の形態に係る圧力センサの内部構成における圧電体膜１、導電体膜２、２’、感圧部１００、センサ部１０１、電極および導線の概念的内容は、前記第１の実施の形態の構成で示した通りであり、重複する説明は省略し、前記第１の実施の形態と異なる構成である絶縁部３、弾性部４について説明する。
【００７９】
前記絶縁部３は、例えば前記圧電体膜１よりも大きい長方形の薄膜であって、絶縁体からできており、圧電体膜１及び導電体膜２、２’を覆うことによって、圧電体膜１及び導電体膜２、２’が被測定対象と接触するのを妨げ、圧電体膜１に発生した電荷が被測定対象へと漏れるのを防止するとともに、前記感圧部１００において外部からのノイズが生じるのを防止するようにしている。なお、前記絶縁部３は、絶縁性を有すればよく、たとえば、合成樹脂、合成繊維、合成ゴムであって、ポリプロピレン、またはポリエチレン、フッ素樹脂でできている。また、ｓ前記絶縁部３は前記圧電体膜１を確実に被覆して絶縁できる大きさであればよく、その形状は長方形に限らず、正方形、多角形、円形など前記感圧部１００に対して適切な形状であればよい。
【００８０】
前記弾性部４は、例えば、前記感圧部１００の一面を完全に覆うことができるだけの大きさを有し、平板状の形状をなし、弾性変形可能な絶縁体からできており、前記絶縁部３と共に前記感圧部１００の表裏面から挟み込んで、絶縁するように接合されている。
【００８１】
図９において、弾性部４を便宜的に前記センサ部１０１の一面を完全に覆うことができるだけの大きさを有した平板としたが、弾性部４は押圧されることで前記圧電体膜１に応力を加えることができればよく、感圧部１００を確実に絶縁できる形状、大きさを有していればよく、その形状はたとえば、直方体状、円盤状、緩やかな表面を有した略球形状など前記感圧部１００に対して適切な形状であればよい。
【００８２】
さらに、弾性部４は、弾性および絶縁性を有し、被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形すればよく、たとえば、絶縁性を有するゲルであって、絶縁性シリコーンゲル、絶縁性ポリエチレンゲル、絶縁性ポリウレタンでできている。特に、ジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなる絶縁性シリコーンゲルが好ましい。また、ＪＩＳＫ２２０７規格針入度が１００〜１７０程度のものが好ましく、このような材料として、ジェルテック社製造のαGEL（アルファゲル：登録商標）が例示できる。
（２−２）第２の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図９を用いて説明する。
【００８３】
弾性部４を例えば指で押圧し、センサ部１０１に対して被測定対象接触面方向への押圧力を加えつつ、センサ部１０１を被測定対象に接触させる。このときにセンサ部１０１および弾性部４が一体となって被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形し、被測定対象に密着する。
【００８４】
測定時には、たとえば、生体の血管の収縮運動によって被測定対象が変形することにより、圧電体膜１が押圧され、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。
【００８５】
したがって、導電体膜２、２’間に生じた電位差を測定することによって、被測定対象が圧電体膜１に加える圧力の変化を検知することが可能であり、たとえば、導電体膜２、２’に電極を設け、導線５、５’からチャージアンプ等の回路を介することにより、容易に電圧出力することが可能である。
【００８６】
たとえば、該圧力センサを人体の血管が存在する部位に装着すれば脈波信号を得ることができ、さらにチャージアンプより出力された信号を処理する情報処理部を設ければ、脈拍を算出することも可能である。
（３−１）第３の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、本発明の第３の実施の形態について図１０を用いて説明する。
【００８７】
図１０は、本発明の第３の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図である。
【００８８】
まず先に本実施の形態に係る圧力センサの構成を図１０を用いて簡単に説明する。
【００８９】
圧電体膜１は、その表裏面に図１０に示すように導電体膜２、２’が形成されている。
以下、表裏面に導電体膜２、２’を形成した圧電体膜１を感圧部１００と呼ぶ。そして感圧部１００の外側面に絶縁部３、３’が付設されている。以下、感圧部１００およびそれに付設された絶縁部３、３’とをまとめてセンサ部１０１と呼ぶ。センサ部１０１の片面側に、弾性部１０が設けられている。また前記導電体膜２、２’にはそれぞれ図示しない電極および導線が設けられている。
【００９０】
本実施の形態に係る圧力センサの内部構成における圧電体膜１、導電体膜２、２’、絶縁部３、３’、感圧部１００、センサ部１０１、電極および導線の概念的内容は、前記第１の実施の形態の構成で示した通りであり、ここでの説明は省略し、前記第１の実施の形態と異なる構成である弾性部１０について説明する。
【００９１】
前記弾性部１０は、例えば、前記絶縁部３、３’の一面を完全に覆うことができるだけの大きさを有し、平板状をなす内部が空洞の弾性体であって、内部には流動体１１が封入されている。弾性部１０は押圧されることで前記圧電体膜１に応力を加えることができればよく、前記センサ部１０１を部分的に覆う大きさであってもよく、その形状はたとえば、直方体状、円盤状、緩やかな表面を有した略球形状など前記感圧部１００に対して適切な形状であればよい。弾性部１０は、弾性を有し、被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形すればよい。
（３−２）第３の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図１０を用いて説明する。
【００９２】
弾性部１０を例えば指で押圧し、センサ部１０１に対して被測定対象接触面方向への押圧力を加えつつ、センサ部１０１を被測定対象に接触させる。このときにセンサ部１０１および弾性部１０が一体となって被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形し、被測定対象に密着する。
【００９３】
測定時には、たとえば、生体の血管の収縮運動などによって被測定対象が変形することにより、圧電体膜１を押圧し、応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の分極の程度も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。
【００９４】
したがって、被測定対象が圧電体膜１に加える圧力の変化を導電体膜２、２’間に生じる電位差の変化によって検知することが可能であり、たとえば、導線５、５’からの信号をチャージアンプ等の回路を介して増幅することにより、容易に電圧出力することが可能である。
【００９５】
たとえば、該圧力センサを人体の血管が存在する部位に装着すれば脈波信号を得ることができ、さらにチャージアンプより出力された信号を処理する情報処理部を設ければ、脈拍を算出することも可能である。
（４−１）第４の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、本発明の第４の実施の形態について図１１を用いて説明する。
【００９６】
図１１は、本発明の第４の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図である。
【００９７】
まず先に本実施の形態に係る圧力センサの構成を図１１を用いて簡単に説明する。
【００９８】
センサ部１０１は、圧電体膜の表裏面に導電体膜が形成され、その外側面に絶縁部が付設されたものである。センサ部１０１の片面側に弾性部４が設けられている。前記弾性部４のセンサ部付設面とは異なる面側に、前記弾性部４とは別個に設けられた押圧補助部８が設けられている。そして、前記弾性部４の押圧補助部付設面側に、保持部９が設けられている。
【００９９】
本実施の形態に係る圧力センサの内部構成におけるセンサ部１０１の概念的内容は、前記第１の実施の形態の構成で示した通りであり、ここでの説明は省略し、前記第１の実施の形態と異なる構成である弾性部４、押圧補助部８、保持部９について説明する。
【０１００】
前記弾性部４は、例えば、前記センサ部１０１の一面を完全に覆うことができるだけの大きさを有し、平板状の形状をなし、弾性変形可能な物質からできている。弾性部４は押圧されることで前記センサ部１０１の内部の圧電体膜に応力を加えることができればよく、前記センサ部１０１を部分的に覆う大きさであってもよく、その形状はたとえば、直方体状、円盤状、緩やかな表面を有した略球形状など前記感圧部１００に対して適切な形状であればよい。
【０１０１】
弾性部４は、弾性を有し、被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形すればよく、たと
えば、ゲルであって、シリコーンゲル、ポリエチレンゲル、ポリウレタンでできている。特に、ジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなるシリコーンゲルが好ましい。また、ＪＩＳＫ２２０７規格針入度が１００〜１７０程度のものが好ましく、このような材料として、ジェルテック社製造のαＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）が例示できる。
【０１０２】
前記押圧補助部８は、保持部９によって弾性部４方向に押圧されることで弾性部４のセンサ部接触面の一部を盛り上がらせ、センサ部１０１への応力を局所的に増大させることで、センサ部１０１の被測定対象への密着度を増すことができる大きさ、形状を有していればよい。ここで前記押圧補助部８は複数あってもよい。特に人体の手首の脈を測定する場合においては、脈の形状に合わせて前記押圧補助部を配置するのが好ましい。また。前記弾性部４のセンサ部接触面側に設けてもよい。このときは、前記弾性部４と同様に弾性変形可能な物質からできているのが好ましい。
【０１０３】
保持部９は、たとえば、帯状の形状をなし、被測定対象に自在に着脱可能になっており、特に人体の手首に装着したときは保持部９によって押圧補助部８、弾性部４、およびセンサ部１０１が保持部９の手首接触面側に保持されつつ、手首方向に押圧されている。このとき保持部９による手首外周面方向への押圧力によって、押圧補助部８は手首の脈の位置に対してずれないように保持され、脈へのセンサ部の密着度を確実に増すことができるようになっている。ここで保持部９は帯状である必要はなく、被測定対象に対して押圧補助部８、弾性部４およびセンサ部１０１を固定し、被測定対象方向に押圧できるものならばよい。
（４−２）第４の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図１１を用いて説明する。
【０１０４】
保持部９から押圧補助部８、弾性部４に対してセンサ部１０１方向に押圧力が加えられる。そして弾性部４からセンサ部の被測定対象接触面方向への押圧力が加えられつつ、センサ部１０１が被測定対象に接触される。このときにセンサ部１０１および弾性部４が一体となって被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形し、被測定対象に密着する。特にこのとき、弾性部４のセンサ部接触面のうち押圧補助部付設部分は、押圧補助部８によって局所的に盛り上がり、被測定対象への密着度が高くなっている。
【０１０５】
測定時には、たとえば、生体の血管の収縮運動などによって被測定対象が変形することにより、圧電体膜１を押圧し、応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の分極の程度も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。
【０１０６】
したがって、被測定対象が圧電体膜１に加える圧力の変化を導電体膜２、２’間に生じる電位差の変化によって検知することが可能であり、たとえば、導線５，５’からの信号をチャージアンプ等の回路を介して増幅することにより、容易に電圧出力することが可能である。
【０１０７】
たとえば、該圧力センサを人体の血管が存在する部位に装着すれば脈波信号を得ることができ、さらにチャージアンプより出力された信号を処理する情報処理部を設ければ、脈拍を算出することも可能である。
（４−３）第４の発明の実施の形態の変形例
次に本実施の形態に係る圧力センサの変形例について説明する。
【０１０８】
上記第４の実施の形態において、押圧補助部８の代わりとして前記弾性部４に一体成形された凸部を有していてもよい。このようにすることで、保持部等で固定しなくても、確実に被測定対象の特定の測定対象部分への密着度を増すことができる。
【０１０９】
前記凸部は単数あるいは複数からなり、弾性部４の絶縁体接触面側にあっても、その逆側にあってもよく、感圧部への応力を局所的に増大し、被測定対象への密着度を増すことができればよい。
（５−１）第５の実施の形態に係る構成の説明
次に、本発明の第５の実施の形態について図１２乃至図１５を用いて説明する。
【０１１０】
図１２は、本発明の第５の実施の形態に係る生体情報処理装置の内部構造を模式的に示す縦断正面図である。図１３は、本発明の第５の実施の形態にかかるチャージアンプの回路図である。図１４は、本発明の第５の実施の形態の生体情報処理装置にかかるブロック図である。図１５は、本発明の第５の実施の形態にかかる生体情報処理装置の弾性部に関する変形例を示す斜視透過図である。
【０１１１】
本実施の形態はすなわち、生体情報処理装置であって、生体に装着され、センサ部が被測定対象から押圧されたときに、その変化を電圧に変換し、脈波信号または脈拍など生体に関する情報を表示するものである。
【０１１２】
まず先に、本実施の形態に係る生体情報処理装置の構成を図１２及び図１４を用いて簡単に説明する。
【０１１３】
図１２に示すように、センサ部１０１の片面側には、絶縁部に接触するようにして弾性部４が設けられており、弾性部４はベルト１２、１２’のいずれか（ベルト１２）によって固定されている。ベルト１２、１２’にはそれぞれ係合手段１３が設けられており、ベルト１２、１２’の片端部はそれぞれ本体ケース１４に対して固定されている。本体ケース１４には、チャージアンプ１５及び情報処理部１６が内在され、本体ケース１４の表面には表示部１７が設けられている。また、図１４に示すように、センサ部１０１はチャージアンプ１５に電気的に接続されており、チャージアンプ１５から出力された信号は情報処理部１６へ入力され、情報処理部１６から出力された信号は表示部１７へと出力される。
【０１１４】
本実施の形態に係る生体情報処理装置の内部構成におけるセンサ部１０１、弾性部４の概念的内容は、前記第１の実施の形態の構成で示した通りであり、ここでの説明は省略し、前記第１の実施の形態と異なる構成であるベルト１２、１２’、係合手段１３、本体ケース１４、チャージアンプ１５、情報処理部１６、表示部１７について説明する。
【０１１５】
前記ベルト１２、１２’は、たとえば、帯状の形状をなし、該ベルトに固定されている弾性部４、および弾性部４に接触して設けられている前記センサ部１０１を被測定対象方向に押圧するようになっている。ここでベルト１２、１２’は帯状である必要はなく、被測定対象に対して前記センサ部１０１を固定し、被測定対象方向に押圧できるものならばよい。また、ベルト１２、１２’は本体ケース１４と一体に形成してもよい。
【０１１６】
前記係合手段１３は、たとえば、一方が凸部、他方が穴部である係合手段であって、ベルト１２、１２’に設けられることにより、ベルト１２とベルト１２’とを固定するようになっている。ここで、前記係合手段１３は、ベルト１２とベルト１２’を固定することができればよく、前記ベルト１２、１２’の両方に設けても、どちらか一方に設けてもよい。
【０１１７】
前記本体ケース１４は、たとえば、箱状の形状をなし、合成樹脂または金属などでできている。ここで前記本体ケース１４は、内部にチャージアンプ１５及び信号処理部１６を収納でき、表面に表示部１７を設けることができる大きさを有していればよい。
【０１１８】
前記チャージアンプ１５は、たとえば、図１３の点線で囲まれた回路構成になっており、導電体膜２、２’から導線５、５’を介して入力された信号の増幅を行い、増幅した信号を出力するようになっている。
【０１１９】
前記情報処理部１６は、たとえば、演算部及び記憶部からなり、チャージアンプ１５から出力された信号に対して演算処理をすることによって任意の生体に関する情報を出力することができればよい。
【０１２０】
前記表示部１７は、たとえば、液晶表示部または有機EL（Electro Luminescence）表示部であって、前記情報処理部１６から出力された信号を視覚的に認識できる情報として表示できればよい。なお、チャージアンプ１５から出力される信号は、情報処理部１６を介することなく表示部１７に入力してもよい。
【０１２１】
チャージアンプの回路図に関しては、図１３に示すように、センサ部１０１の電極の一端は接地されており、センサ部１０１の他端には、当該チャージアンプ１５の入力端子IN及び抵抗器１８を介してオペアンプ１９の反転入力端子が接続されている。オペアンプ１９の反転入力端子には、帰還コンデンサ２０を介して自己の出力端子が接続されている。また帰還コンデンサ２０には、帰還抵抗器２１が並列接続されている。
【０１２２】
またオペアンプ１９の非反転入力端子は抵抗器２２を介して＋３．３Ｖ〜＋１５Ｖの電源に接続されるとともに抵抗器２２、２３により電源電圧が分圧され、この分圧電圧がオフセット電圧として非反転入力端子に印加されている。そして、オペアンプ１９の出力端子は、チャージアンプ１１の出力端子ＯＵＴに接続されている。このチャージアンプ１１においては、オペアンプ１９は単電源で動作するように用いられており、オペアンプ１１の正の電源入力端子には＋３．３Ｖ〜＋１５Ｖの電源が接続され、負の電源入力端子は接地されている。なお、センサ部は抵抗となり得るため、抵抗器１８は無くても良い。
（５−２）第５の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る生体情報処理装置の動作について図１４を用いて説明する。
【０１２３】
該生体情報処理装置は、弾性部４を保持するベルト１２、１２’に設けられた係合手段１３同士が係止されることによって装着され、センサ部１０１が生体に対して密着される。ここで、弾性部４はベルト１２によって押圧されることで、センサ部１０１及び弾性部４が一体となって被測定対象の表面の形状に倣う形状に変形し、被測定対象に密着する。前記センサ部１０１が被測定対象からなんらかの押圧力を受けると、センサ部１０１および弾性部４が変形する。
【０１２４】
このときに、前記センサ部１０１の圧電体膜内部には圧電効果によって電荷の偏りが生じ、圧電体膜の表裏面に形成された導電体膜間に電位差が生じる。前記導電体膜には電極が設けられ、導線を介してチャージアンプ１５へ接続される。前記チャージアンプ１５においては、信号は増幅され、電圧の変化として出力される。前記チャージアンプ１５から出力された信号は、情報処理部１６へと入力され、該信号は所定の処理をされ、表示部１７へと出力される。前記表示部１７においては、情報処理部１６より入力された信号が表示される。
【０１２５】
以上の動作をブロック図で表すと図１４のようになり、センサ部１０１において被測定対象から受ける押圧力の変動が電気的な信号へと変換され、チャージアンプ１５において該信号が増幅され、チャージアンプ１５において増幅された信号は情報処理部１６において所定の処理がされ、情報処理部１６において所定の処理された信号は表示部１７へと入力され、表示部１７には生体情報に関する所望の情報が表示される。
【０１２６】
なお、前記情報処理部１６を有さない場合には、チャージアンプ１５から出力された信号が表示部１７へと入力されることとなり、たとえば、人体の手首に該生体情報処理装置を装着して測定した場合には、人体の脈波信号が表示部１７に表示される。
【０１２７】
弾性部４を保持するベルト１２、１２’に設けられた係合手段１３が係止されることによって、センサ部１０１は生体に対して密着される。ここで、センサ部１０１は弾性部４を介してベルト１２によって被測定対象に対して押圧され、センサ部１０１によって検知された被測定対象からの押圧力の変化は、チャージアンプ１５によって増幅され、電圧の変化として出力される。チャージアンプ１５において増幅された信号は、情報処理部１６に入力されることにより、所定の演算処理がなされ、表示部１７へと出力されることによって、所望の生体に関する情報が表示部１７に表示される。測定中において、もし外部または生体自体からベルト１２、１２’に対して振動や衝撃が加わった場合には、ベルト１２、１２’および弾性部４によってその振動や衝撃は吸収されるため、前記圧電体膜１にまでそれらの振動や衝撃が伝わりにくいようになっている。
（５−３）第５の実施の形態に係る使用状態の説明
次に本実施の形態に係る生体情報処理装置の使用状態について説明する。
【０１２８】
弾性部４を保持するベルト１２、１２’に設けられた係合手段１３が係止されることによって、センサ部１０１は生体に対して密着される。ここで、センサ部１０１は弾性部４を介してベルト１２によって被測定対象に対して押圧され、センサ部１０１によって検知された被測定対象からの押圧力の変化は、チャージアンプ１５によって増幅され、電圧の変化として出力される。このとき、もし外部または生体自体からベルト１２、１２’に対して振動や衝撃が加わった場合には、ベルト１２、１２’および弾性部４によってその振動や衝撃は吸収され、前記圧電体膜１にまでそれらの振動や衝撃が伝わりにくいようになっている。
（５−４）第５の実施の形態に係る変形例
次に本実施の形態に係る生体情報処理装置のベルトに関する変形例について図１５を用いて説明する。
【０１２９】
まず、本変形例の構成について図１５を用いて説明する。
【０１３０】
図１５に示すように、ベルト１２には弾性部４を内在させるための収納部２４が設けられており、収納部２４には弾性部４が納められている。また、ベルト１２には弾性部４の一部がベルト１２の外側にはみ出すための窓２５が設けられている。前記窓２５には、ベルト１２の開口部である窓２５を塞ぐように閉口部２６が設けられており、前記閉口部２６にはセンサ部１０１が設けられている。また、ベルト１２にはスライド２７が設けられ、ベルト１２を締め付けた状態でベルト１２の長手方向に移動できるようになっている。
【０１３１】
なお、センサ部１０１を構成する圧電体膜１、導電体膜２、２’、絶縁部３、３’の概念的内容は、前記第１及び第５の実施の形態の構成で示した通りであり、ここでの説明は省略する。
【０１３２】
次に、本変形例の動作および使用状態について図１５を用いて説明する。
【０１３３】
ベルト１２によって被測定対象に生体情報処理装置が固定された後に、スライド２７を図右方向に押圧することで、ベルト１２を介して弾性部４が押圧されることにより、弾性部４がセンサ部１０１を被測定対象方向に押し出すように移動するため、被測定対象に対するセンサ部１０１の相対的な位置を調整することが可能である。このため、バンド１２によって被測定対象に生体情報処理装置が固定された後に、センサ部１０１及び弾性部４を被測定対象に対してより密着させることができ、より正確に被測定対象の押圧力の変化を検出できるようになっている。
【０１３４】
なお、弾性部４を内在させるベルトはベルト１２’であってもよい。
【０１３５】
（６−１）第６の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、第６の発明の実施の形態について、図１６乃至図２０を用いて説明する。
【０１３６】
図１６は本発明の第６の実施の形態に係る圧力センサを備えた靴の内部構造を模式的に示す横断正面図である。図１７は本発明の第６の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す平面図である。図１８は図１７のＡ−Ａ線における模式的断面図である。図１９は本発明の第６の実施の形態に係るセンサ部の内部構造を模式的に示す平面図である。図２０は図１９のＢ−Ｂ線における模式的断面図である。
【０１３７】
本実施の形態はすなわち、圧力センサであって、被測定対象からの圧力の変化を感知して、その変化を電圧に変換するものである。
【０１３８】
まず、本実施の形態に係る圧力センサの構成を図１６乃至図２０を用いて簡単に説明する。
【０１３９】
図１６に示すように、靴内部の底面には圧力センサ１０２が設けられている。この圧力センサ１０２は、たとえば靴内部の底面から着脱可能に設けられている。圧力センサ１０２は、たとえば、靴の中敷きであって、靴内部の底面とほぼ同一の形状を有する。
【０１４０】
図１７に示すように、圧力センサ１０２は、その内部にセンサ部１０１を有する。このセンサ部１０１は、例えば圧力センサ１０２の踵部分に設けられている。図１８に示すように、圧力センサ１０２は、センサ部１０１と弾性部４ａ、４ｂとの結合体であって、具体的には、センサ部１０１の表裏面に弾性部４ａ、４ｂが設けられてなる。
【０１４１】
図１９に示すように、センサ部１０１は、その内部に感圧部１００を有する。この感圧部１００は、図２０に示すように、感圧部１００と絶縁部３、３’との結合体であって、具体的には、感圧部１００の外側面に絶縁部３、３’が付設されてなる。また、感圧部１００は、圧電体膜１と導電体膜２、２’との結合体であって、具体的には、圧電体膜１の表裏面に導電体膜２、２’が形成されてなる。
【０１４２】
なお、前記導電体膜２、２’にはそれぞれ図示しない電極が設けられており、かかる電極に導線５、５’の一端がそれぞれ接続されている。導線５、５’の他端は、たとえば、弾性部４ａ、４ｂに挟まれるようにして圧力センサ１０２の端部へと導かれ外部へと導出されている。
【０１４３】
前記圧電体膜１は、例えば圧電効果を有する長方形の薄膜であって、被測定対象からの押圧によって応力が加わることにより、内部に電荷が発生し、分極するようになっている。なお、圧電体膜１は、応力が加わることにより電荷を発生すればよく、このような材料として例えば高分子圧電体やセラミック圧電体等が挙げられる。
【０１４４】
より具体的には高分子圧電体としてはポリフッ化ビニリデン系重合体若しくは共重合体、ビニリデンシアナイド系共重合体など、セラミック圧電体としてはチタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸バリウム、窒化アルミニウムなどが挙げられる。
【０１４５】
ここで圧電体膜１の形状は長方形である必要はなく、正方形、多角形、円形など弾性部４ａ、４ｂに対して適切な形状、大きさを有していればよい。
【０１４６】
圧電体膜１の厚さは、圧力センサ１０２の押圧に応じて変形する可撓性を有する範囲で選択でき、たとえば、１０〜１５０μｍの範囲とするのが望ましい。
【０１４７】
前記導電体膜２、２’は、例えば前記圧電体膜１の表裏面全体に薄く形成され、圧電体膜１が分極することで該導電体膜２、２’間に電位差が生じるようになっている。
【０１４８】
導電体膜２、２’を構成する材料としては、電気伝導性を有するものであればよく、例えばアルミニウム、銅、銀、金、白金、スズなどの金属または炭素等が用いられる。
【０１４９】
導電体膜２、２’の厚さは、圧電体膜１の可撓性を損なわない範囲で選択でき、たとえば、５〜２００μｍである。
【０１５０】
導電体膜２、２’を形成する方法としては、例えばスパッタリング法、コーティング法、化学蒸着法、真空蒸着法、イオンプレーティング法、めっき法などが用いられる。また、異方性導電接着剤を用いることによって圧電体膜１に導電体膜２、２’を接着してもよい。
【０１５１】
感圧部１００は、圧電体膜１及び導電体膜２、２’を合わせた結果として、可撓性を備えていればよい。
【０１５２】
前記絶縁部３、３’は、例えば前記圧電体膜１よりも大きい長方形の薄膜であって、前記感圧部１００を覆うことによって、圧電体膜１に発生した電荷の漏れを防止するとともに、前記感圧部１００において外部からのノイズが加わるのを防止するようにしている。
【０１５３】
前記絶縁部３、３’は、絶縁性を有すればよく、たとえば、合成樹脂、合成繊維、合成ゴムであって、ポリプロピレンまたはポリエチレン、フッ素樹脂などでできている。
【０１５４】
図１９において、絶縁部３、３’の形状は便宜的に同形状の長方形としたが、前記絶縁部３、３’は前記感圧部１００の表裏面に位置して絶縁できればよく、絶縁部３、３’は異なる形状であってもよく、それらの形状は、正方形、多角形、円形などであって、前記圧電体膜１に対して適切な形状であればよい。また、弾性部４ａ、４ｂが絶縁性を有する場合には、絶縁部３、３’を省略することも可能である。
【０１５５】
前記弾性部４ａ、４ｂは、たとえば、前記センサ部１０１の両面を完全に覆うことができるだけの大きさを有し、平板状の形状をなし、弾性変形可能な物質からできている。弾性部４ａが靴内部側となり、弾性部４ｂが靴底側となるように、前記弾性部４ａ、４ｂは設けられている。
【０１５６】
弾性部４ａ、４ｂは、靴内部の底面とほぼ同一の形状を有することが好ましい。このようにすることで、圧力センサ１０２を靴内部の底面から着脱可能にした場合にも、たとえば歩行の際に圧力センサ１０２が靴内部の底面からずれることを防止できる。すなわち、圧力センサ１０２より出力される信号にノイズが発生することを防止できる。
【０１５７】
弾性部４ａ、４ｂを構成する材料としては、例えば、柔軟性を有し、微振動を吸収するゲルなどを用いることができ、具体的には、シリコーンゲル、ポリエチレンゲル、またはポリウレタンを用いることができる。特に、ジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなるシリコーンゲルが好ましい。シリコーンゲルとしては、たとえば、ジェルテック社製造のθＧＥＬ（シータゲル：登録商標）、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）などを用いることができる。なお、前記弾性部４ａ、４ｂの弾性を損なわない範囲で、前記弾性部４ａ、４ｂの表面をポリウレタンフィルムのような弾性膜で覆うようにしてもよい。上記のような材料により弾性部４ａ、４ｂを構成することにより、例えば、弾性部４ａと踵とが密着しているときに、踵が弾性部４ａの面方向にずれた場合に、このずれにより発生した微振動を弾性部４ａにより吸収できる。すなわち、弾性部４ａの表面から圧電体膜１に伝わる微振動を吸収できる。
【０１５８】
具体的には例えば、弾性部４ｂを構成する材料として、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）を用いることができ、弾性部４ａを構成する材料として、ジェルテック社製造のθＧＥＬ（シータゲル：登録商標）を用いることができる。なお、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）は、ジェルテック社製造のαＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）の発泡体である。
【０１５９】
また、圧力センサ１０２をＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）シートで被覆するようにしてもよい。このようにすることで、電磁波ノイズを有効に低減することができる。
【０１６０】
前記導線５、５’は、前記導電体膜２、２’の図示しない電極に接続されており、例えば電気伝導性を有する金属線である。
【０１６１】
ここで導線５、５’は電気伝導性を有し、導電体膜２、２’に設けられた電極を介して受け取った電荷を外部に伝えるものであればよく、平板状の形状であってもよく、高分子フィルムなどの可撓性を有する材料で覆ってもよい。例えば、導電線を設けたフレキシブル基板で構成させてもよい。
【０１６２】
（６−２）第６の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について説明する。
【０１６３】
たとえば、歩行の際に踵によって圧力センサ１０２が押圧される。これにより、圧力センサ１０２が変形して、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。
【０１６４】
したがって、導電体膜２、２’間に生じた電位差を測定することによって、例えば踵が圧力センサ１０２に加える圧力の変化を検知することが可能であり、たとえば、導線５、５’からの信号をアンプ等の回路を介して増幅することにより、容易に電圧出力することが可能である。
【０１６５】
たとえば、センサ部１０１が踵の位置となるように圧力センサ１０２を靴の内部に備えれば、踵の押圧に応じた信号を得ることができ、さらにアンプ等から出力された信号を処理する情報処理部を設ければ、ステップ数（歩数）を算出することも可能である。
【０１６６】
（７−１）第７の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、第７の発明の実施の形態について、図２１を用いて説明する。
【０１６７】
図２１は、本発明の第７の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す横断正面図である。
【０１６８】
まず先に本実施の形態に係る圧力センサの構成を図２１を用いて簡単に説明する。
【０１６９】
図２１に示すように、弾性部４ａ、４ｂの間にセンサ部１０１が設けられ、センサ部１０１と弾性部４ａとの間に空間３１が設けられている。センサ部１０１は、たとえば、靴の踵に対応する位置に設けられている。以下、センサ部１０１と弾性部４ａ、４ｂとの結合体を圧力センサ１０２と呼ぶ。
【０１７０】
本実施の形態に係る圧力センサ１０２の内部の構成におけるセンサ部１０１の概念内容は、前記第６の実施の形態の構成で示した通りであり、重複する説明は省略し、前記第６の実施の形態と異なる弾性部４ａ、４ｂについて説明する。
【０１７１】
前記弾性部４ａ、４ｂは、たとえば、前記センサ部１０１の両面を完全に覆うことができるだけの大きさを有し、平板状の形状をなし、弾性変形可能な物質からできている。弾性部４ａが靴内部側となり、弾性部４ｂが靴底側となるように、前記弾性部４ａ、４ｂは設けられている。
【０１７２】
弾性部４ａ、４ｂは、靴内部の底面とほぼ同一の形状を有することが好ましい。このようにすることで、圧力センサ１０２を靴内部の底面から着脱可能にした場合にも、たとえば歩行の際に圧力センサ１０２が靴内部の底面からずれることを防止できる。すなわち、圧力センサ１０２より出力される信号にノイズが発生することを防止できる。
【０１７３】
弾性部４ｂの弾性部４ａと対向する側の面に、凹部４ｃが設けられ、この凹部４ｃ内にセンサ部１０１が設けられている。凹部４ｃの深さは、センサ部１０１の厚さより大きくなるように設定されている。これにより、凹部４ｃ内に配置されたセンサ部１０１と、弾性部４ａの弾性部４ｂと対向する側の面との間には、空間３１が形成される。この凹部４ｃは、たとえば、靴の踵に対応する位置に設けられている。凹部４ｃの形状は、センサ部１０１の形状に応じて選ばれ、例えば直方体状、立方体状等である。
【０１７４】
センサ部１０１の側面と凹部４ｃの側壁との間に空間が設けられていることが好ましい。このような空間を設けることで、たとえば、弾性部４ａと踵とが密着している状態において、踵が弾性部４ａの面方向にずれたときに、このずれにより弾性部４ｂ表面等で発生した微振動が、凹部４ｃの側壁を介してセンサ部１０１に伝わることを防止できる。
【０１７５】
空間３１は、弾性部４ｂ表面等で発生した微振動がセンサ部に伝わることを防止するためのものであり、たとえば、弾性部４ａと踵とが密着している状態において、踵が弾性部４ａの面方向にずれたときに、このずれにより弾性部４ｂ表面等で発生した微振動が、センサ部１０１の上面に伝わることを防止するためのものである。
【０１７６】
弾性部４ａ、４ｂを構成する材料としては、例えば、柔軟性を有し、微振動を吸収するゲルなどを用いることができ、具体的には、シリコーンゲル、ポリエチレンゲル、またはポリウレタンを用いることができる。特に、ジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなるシリコーンゲルが好ましい。シリコーンゲルとしては、たとえば、ジェルテック社製造のθＧＥＬ（シータゲル：登録商標）、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）などを用いることができる。なお、前記弾性部４ａ、４ｂの弾性を損なわない範囲で、前記弾性部４ａ、４ｂの表面をポリウレタンフィルムのような弾性膜で覆うようにしてもよい。上記のような材料により弾性部４ａ、４ｂを構成することにより、例えば、弾性部４ａと踵とが密着しているときに、踵が弾性部４ａの面方向にずれた場合に、このずれにより発生した微振動を弾性部４ａにより吸収できる。すなわち、弾性部４ａの表面から圧電体膜１に伝わる微振動を吸収できる。
【０１７７】
具体的には例えば、弾性部４ｂを構成する材料として、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）を用いることができ、弾性部４ａを構成する材料として、ジェルテック社製造のθＧＥＬ（シータゲル：登録商標）を用いることができる。なお、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）は、ジェルテック社製造のαＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）の発泡体である。
【０１７８】
また、圧力センサ１０２をＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）シートで被覆するようにしてもよい。このようにすることで、電磁波ノイズを有効に低減することができる。
【０１７９】
（７−２）第７の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図２１を用いて説明する。
【０１８０】
たとえば、歩行の際に踵によって圧力センサ１０２が押圧される。これにより、圧力センサ１０２が変形して、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。
【０１８１】
したがって、導電体膜２、２’間に生じた電位差を測定することによって、例えば踵が圧力センサ１０２に加える圧力の変化を検知することが可能であり、たとえば、導線５、５’からの信号をアンプ等の回路を介して増幅することにより、容易に電圧出力することが可能である。
【０１８２】
たとえば、センサ部１０１が踵の位置となるように圧力センサ１０２を靴の内部に備えれば、踵の押圧に応じた信号を得ることができ、さらにアンプ等から出力された信号を処理する情報処理部を設ければ、ステップ数（歩数）を算出することも可能である。
【０１８３】
（８−１）第８の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、第８の発明の実施の形態について、図２２および図２３を用いて説明する。
【０１８４】
図２２は、本発明の第８の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す横断正面図である。図２３は、弾性率測定装置の構成を示す模式図である。
【０１８５】
まず先に本実施の形態に係る圧力センサ１０２の構成を図２２を用いて簡単に説明する。
【０１８６】
図２２に示すように、弾性部４ａ、４ｂの間にセンサ部１０１が設けられ、センサ部１０１と弾性部４ａとの間に弾性体３２が設けられている。センサ部１０１は、たとえば、靴の踵に対応する位置に設けられている。以下、センサ部１０１と弾性部４ａ、４ｂと弾性体３２との結合体を圧力センサ１０２と呼ぶ。
【０１８７】
本実施の形態に係る圧力センサ１０２の内部の構成におけるセンサ部１０１の概念内容は、前記第６の実施の形態の構成で示した通りであり、重複する説明は省略し、前記第６の実施の形態と異なる弾性部４ａ、４ｂおよび弾性体３２について説明する。
【０１８８】
前記弾性部４ａ、４ｂは、たとえば、前記センサ部１０１の両面を完全に覆うことができるだけの大きさを有し、平板状の形状をなし、弾性変形可能な物質からできている。弾性部４ａが靴内部側となり、弾性部４ｂが靴底側となるように、前記弾性部４ａ、４ｂは設けられている。
【０１８９】
弾性部４ａ、４ｂの形状は、靴内部の底面とほぼ同一の形状を有することが好ましい。このようにすることで、圧力センサ１０２を靴内部の底面から着脱可能にした場合にも、たとえば歩行の際に圧力センサ１０２が靴内部の底面からずれることを防止できる。すなわち、圧力センサ１０２より出力される信号にノイズが発生することを防止できる。
【０１９０】
弾性部４ｂの弾性部４ａと対向する側の面に、凹部４ｃが設けられ、この凹部４ｃ内にセンサ部１０１が設けられている。凹部４ｃの深さは、センサ部１０１の厚さより大きくなるように設定されている。これにより、凹部４ｃ内に配置されたセンサ部１０１と、弾性部４ａの弾性部４ｂと対向する側の面との間には、空間３１が形成される。この凹部４ｃは、たとえば、靴の踵に対応する位置に設けられている。凹部４ｃの形状は、センサ部１０１の形状に応じて選ばれ、例えば直方体状、立方体状等である。
【０１９１】
そして、前記空間３１を埋めるように弾性体３２が設けられている。弾性体３２を構成する材料としては、例えば、弾性部４ａよりヤング率の低い材料、または、押圧の速度の増加に応じてヤング率が大きくなる材料を使用できる。なお、少なくとも空間３１の一部を埋めるように弾性体３２を設けてもよいが、弾性部４ａが空間３１内に落ち込むことを防止して、繰り返しの押圧に対する圧力センサ１０２の耐久性を向上することを考慮すると、空間３１内を満たすように弾性体３２を設けることが好ましい。
【０１９２】
弾性部４ａよりヤング率の低い材料としは、たとえば、ゲルを用いることができ、具体的には、シリコーンゲル、ポリエチレンゲル、またはポリウレタンを用いることができる。特に、ジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなるシリコーンゲルが好ましい。また、ＪＩＳＫ２２０７規格針入度が１００〜１７０程度のものが好ましく、このような材料として、ジェルテック社製造のαＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）が例示できる。
【０１９３】
また、押圧の速度の増加に応じてヤング率が大きくなる材料としては、高ダンピングゲルを用いることができる。高ダンピングゲルのヤング率は、好ましくは３０ｋＰａ〜１００ｋＰａ、より好ましくは５０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲であり、例えば１００ｋＰａである。ヤング率を３０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲にすることにより、より明瞭な信号を得ることができ、５０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲にすることにより、さらにより明瞭な信号を得ることができる。
【０１９４】
前記ヤング率は、弾性率測定装置を用いて以下のようにして測定したものである。弾性率測定装置は、図２３に示す自作の装置を用い、主要構成部はモータ（速度可変）２０２、ロードセル（圧力検出）２０３、送り部２０４、サンプル取り付け部２０５からなる。まず、縦２５ｍｍ、横５ｍｍ、厚さ１ｍｍの大きさを有する測定対象を用意する。次に、前記測定対象の長手方向の両端をチャッキングして、周波数１Ｈｚで変位させて１０％歪ませて、その際のひずみと応力を用いてヤング率を算出した。なお、ヤング率およびひずみの算出には、以下の式（１）および（２）を用いた。
ヤング率＝応力／ひずみ・・・（１）
ひずみ＝伸び量／元の長さ・・・（２）
【０１９５】
このように空間３１内に弾性体３２を設けることで、微振動を吸収して、より明瞭な信号を得ることができるとともに、空間３１内に弾性部４ａが落ち込むことを防止して、繰り返しの押圧に対する圧力センサ１０２の耐久性を向上することができる。
【０１９６】
センサ部１０１の側面と凹部４ｃの側壁との間に空間が設けられていることが好ましい。このような空間を設けることで、たとえば、弾性部４ａと踵とが密着している状態において、踵が弾性部４ａの面方向にずれたときに、このずれにより弾性部４ｂ表面等で発生した微振動が、凹部４ｃの側壁を介してセンサ部１０１に伝わることを防止できる。
【０１９７】
弾性部４ａ、４ｂを構成する材料としては、例えば、柔軟性を有し、微振動を吸収するゲルなどを用いることができ、具体的には、シリコーンゲル、ポリエチレンゲル、またはポリウレタンを用いることができる。特に、ジオルガノポリシロキサンとオルガノハイドロジェンポリシロキサンとからなるシリコーンゲルが好ましい。シリコーンゲルとしては、たとえば、ジェルテック社製造のθＧＥＬ（シータゲル：登録商標）、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）などを用いることができる。なお、前記弾性部４ａ、４ｂの弾性を損なわない範囲で、前記弾性部４ａ、４ｂ表面をポリウレタンフィルムのような弾性膜で覆うようにしてもよい。上記のような材料により弾性部４ａ、４ｂを構成することにより、例えば、弾性部４ａと踵とが密着しているときに、踵が弾性部４ａの面方向にずれた場合に、このずれにより発生した微振動を弾性部４ａにより吸収できる。すなわち、弾性部４ａの表面から圧電体膜１に伝わる微振動を吸収できる。
【０１９８】
具体的には例えば、弾性部４ｂを構成する材料として、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）を用いることができ、弾性部４ａを構成する材料として、ジェルテック社製造のθＧＥＬ（シータゲル：登録商標）を用いることができる。なお、ジェルテック社製造のＮＰＧＥＬ（ＮＰゲル）は、ジェルテック社製造のαＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）の発泡体である。
【０１９９】
また、圧力センサ１０２をＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）シートで被覆するようにしてもよい。このようにすることで、電磁波ノイズを有効に低減することができる。
【０２００】
（８−２）第８の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図２２を用いて説明する。
【０２０１】
たとえば、歩行の際に踵によって圧力センサ１０２が押圧される。これにより、圧力センサ１０２が変形して、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。
【０２０２】
したがって、導電体膜２、２’間に生じた電位差を測定することによって、例えば踵が圧力センサ１０２に加える圧力の変化を検知することが可能であり、たとえば、導線５、５’からの信号をアンプ等の回路を介して増幅することにより、容易に電圧出力することが可能である。
【０２０３】
たとえば、センサ部１０１が踵の位置となるように圧力センサ１０２を靴の内部に備えれば、踵の押圧に応じた信号を得ることができ、さらにアンプ等から出力された信号を処理する情報処理部を設ければ、ステップ数（歩数）を算出することも可能である。
【０２０４】
（９−１）第９の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、第９の発明の実施の形態について、図２４乃至図２７を用いて説明する。
【０２０５】
図２４は本発明の第９の実施の形態に係る生体情報処理装置の外観を示す模式図である。図２５は本発明の第９の実施の形態に係る生体情報表示装置の内部構造を模式的に示す横断正面図である。図２６は本発明の第９の実施の形態に係る生体情報表示装置のブロック図である。図２７は本発明の第９の実施の形態に係るＦＥＴ（Field-Effect Transistor）アンプの回路図である。
【０２０６】
本実施の形態はすなわち、生体情報処理装置であって、生体に装着された圧力センサが押圧されたときに、その押圧に応じた信号を生成し、生成した信号に基づく情報を表示するためのものである。
【０２０７】
図２４に示すように、靴内部に配置された圧力センサと生体情報表示装置とが導線５、５’を介して接続されている。生体情報表示装置は、例えば、腕時計などの腕に装着可能な携帯型装置である。
【０２０８】
本実施の形態に係る生体情報処理装置に備えられた靴の概念内容は、前記第６の実施の形態の構成で示した通りであり、ここでの説明は省略し、生体情報表示装置について説明する。
【０２０９】
ベルト１２、１２’にはそれぞれ係合手段１３が設けられており、ベルト１２、１２’の片端部はそれぞれ本体ケース１４に対して固定されている。本体ケース１４には、アンプ１５及び情報処理部１６が内在され、本体ケース１４の表面には表示部１７が設けられている。また、図２６に示すように、圧力センサ１０２はアンプ１５に電気的に接続されており、アンプ１５から出力された信号は情報処理部１６へ入力され、情報処理部１６から出力された信号は表示部１７へと出力される。
【０２１０】
前記ベルト１２、１２’は、たとえば、帯状の形状を有する。また、ベルト１２、１２’は本体ケース１４と一体に形成してもよい。
【０２１１】
前記係合手段１３は、たとえば、一方が凸部、他方が穴部である係合手段であって、ベルト１２、１２’に設けられることにより、ベルト１２とベルト１２’とを固定するようになっている。ここで、前記係合手段１３は、ベルト１２とベルト１２’を固定することができればよく、前記ベルト１２、１２’の両方に設けても、どちらか一方に設けてもよい。
【０２１２】
前記本体ケース１４は、たとえば、箱状の形状をなし、合成樹脂または金属などでできている。ここで前記本体ケース１４は、内部にアンプ１５及び情報処理部１６を収納でき、表面に表示部１７を設けることができる大きさを有していればよい。
【０２１３】
前記アンプ１５は、たとえば、ＦＥＴアンプまたはチャージアンプであり、好ましくはＦＥＴアンプである。ＦＥＴアンプは、チャージアンプに比して簡易な構成を有するため、前記アンプ１５としてＦＥＴアンプを用いることにより、生体情報表示装置の構成をより簡易にするとともにコストをより低減することができる。
【０２１４】
ＦＥＴアンプは、例えば、図２７の点線で囲まれた回路構成になっており、ＦＥＴをソースフォロワ接続で用いたバッファアンプである。
【０２１５】
前記情報処理部１６は、たとえば、演算部及び記憶部からなり、アンプ１５から出力された信号に対して演算処理をすることによって任意の生体に関する情報を出力することができればよい。
【０２１６】
前記表示部１７は、たとえば、液晶表示部または有機ＥＬ（Electro Luminescence）表示部であって、前記情報処理部１６から出力された信号を視覚的に認識できる情報として表示できればよい。なお、アンプ１５から出力される信号は、情報処理部１６を介することなく表示部１７に入力してもよい。
【０２１７】
ＦＥＴアンプの回路図に関しては、図２７に示すように、センサ部１０１の電極の一端は接地されており、センサ部１０１の他端は、当該ＦＥＴアンプの入力端子ＩＮを介して電界効果トランジスタ３７のゲート端子に接続されている。
【０２１８】
また電界効果トランジスタ３７のソース端子は電源に接続されるとともに抵抗器３４、３５により電源電圧が分圧され、この分圧電圧がオフセット電圧としてソース端子に印加されている。また、センサ部１０１の他端は、抵抗器３３を介して、直列に接続された抵抗器３４、３５の間に接続されている。また、電界効果トランジスタ３７のドレイン端子は、抵抗器３６を介して接地されるとともに、ＦＥＴアンプの出力端子ＯＵＴに接続されている。
【０２１９】
（９−２）第９の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る生体情報処理装置の動作について図２６を用いて説明する。
【０２２０】
生体情報表示装置は、ベルト１２、１２’に設けられた係合手段１３同士が係止めされることによって生体に対して装着される。靴を足に装着すると、圧力センサ１０２のセンサ部１０１上に、例えば踵が密着する。そして、前記生体情報表示装置および靴を装着した状態でたとえば歩行すると、たとえば踵によって圧力センサ１０２が押圧される。これにより、圧力センサ１０２が変形して、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。そして、導線５、５’を介して電圧の変化がアンプ１５に対して供給される。
【０２２１】
アンプ１５は、圧力センサ１０２から出力された信号を増幅し、情報処理部１６に供給する。情報処理部１６は、圧力センサ１０２から供給された信号に対して所定の処理を施し、表示部１７に出力する。情報処理部１６は、例えば、アンプ１５から供給された信号が、予め定められた規定値以上または以下であるか否かを判別し、規定値以上または以下であると判別した場合には、踵が地面に着いたと判別する。この処理を繰り返し行うことにより、ステップ数（歩数）を算出し表示部１７に表示することができる。表示部１７は、情報処理部１６から供給された信号に基づき、例えばステップ数（歩数）などの歩行に関する情報などを表示する。
【０２２２】
なお、前記情報処理部１６を有さない場合には、アンプ１５から出力された信号が表示部１７へと入力されることとなり、たとえば、圧力センサ１０２を靴内部に設けて測定した場合には、歩行の際の押圧に応じた信号が表示部１７に表示される。
【０２２３】
（９−３）第９の発明の実施の形態の変形例
次に本実施の形態に係る生体情報処理装置の変形例について説明する。
【０２２４】
前記第９の発明の実施の形態において、前記第６の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２に代えて、前記第７および第８の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２のいずれかを備えるようにしてもよい。
【０２２５】
また、前記第９の発明の実施の形態においては、アンプ１５を生体情報表示装置に備える場合を例として示したが、圧力センサ１０２または靴に備えるようにしてもよい。
【０２２６】
（１０−１）第１０の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、第１０の発明の実施の形態について、図２８を用いて説明する。
【０２２７】
図２８は本発明の第１０の実施の形態に係る生体情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【０２２８】
前記第９の発明の実施の形態では、靴内部に備えられた圧力センサ１０２と、生体情報表示装置とを導線５、５’により接続し、この導線５、５’を介して圧力センサ１０２から生体情報表示装置に対して押圧に応じた信号を供給する場合を示したが、本実施の形態では、圧力センサ１０２から生体情報表示装置に対して押圧に応じた信号を無線により送信する場合を示す。
【０２２９】
図２８に示すように、靴は、圧力センサ１０２、アンプ１５および通信部３８を備え、生体情報表示装置は、通信部３９、情報処理部１６および表示部１７を備える。生体情報表示装置は、例えば、腕時計などの腕に装着可能な携帯型装置である。
【０２３０】
本実施の形態に係る生体情報処理装置に備えられた圧力センサ１０２、アンプ１５、情報処理部１６および表示部１７の概念内容は、前記第９の実施の形態の構成で示した通りであり、ここでの説明は省略し、通信部３８、３９について説明する。
【０２３１】
通信部３８は、アンプ１５から供給された信号を生体情報表示装置に対して無線により送信する。通信部３９は、靴から送信された信号を受信し、情報処理部１６に対して供給する。通信部３８、３９は、たとえばＩＥＥＥ(Institute of Electrical and Electronics Engineers)１３９４規格に準じた通信部である。
【０２３２】
（１０−２）第１０の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図２８を用いて説明する。
【０２３３】
生体情報表示装置は、ベルト１２、１２’に設けられた係合手段１３同士が係止めされることによって生体に対して装着される。靴を足に装着すると、圧力センサ１０２のセンサ部１０１上に、例えば踵が密着する。そして、前記生体情報表示装置および靴を装着した状態でたとえば歩行すると、たとえば踵によって圧力センサ１０２が押圧される。これにより、圧力センサ１０２が変形して、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。そして、導線５、５’を介して電圧の変化がアンプ１５に対して供給される。
【０２３４】
前期アンプ１５においては、圧力センサ１０２から出力された信号を増幅し、通信部３８に供給する。通信部３８は、前記アンプ１５から供給された信号を生体情報表示装置に対して無線により送信する。通信部３９は、無線により靴から送られてきた信号を受信して情報処理部１６に対して供給する。情報処理部１６は、靴から供給された信号に対して所定の処理を施し、表示部１７へと供給する。情報処理部１６は、例えば、アンプ１５から供給された信号が、予め定められた規定値以上または以下であるか否かを判別し、規定値以上または以下であると判別した場合には、踵が地面に着いたと判別する。この処理を繰り返し行うことにより、ステップ数（歩数）を算出し表示部１７に表示することができる。表示部１７は、情報処理部１６から供給された信号に基づき、例えばステップ数（歩数）などの歩行に関する情報などを表示する。
【０２３５】
（１０−３）第１０の発明の実施の形態の変形例
次に本実施の形態に係る生体情報処理装置の変形例について説明する。
【０２３６】
前記第１０の発明の実施の形態において、前記第６の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２に代えて、前記第７および第８の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２のいずれかを備えるようにしてもよい。
【０２３７】
（１１−１）第１１の発明の実施の形態に係る構成の説明
次に、第１１の発明の実施の形態について、図２９を用いて説明する。
【０２３８】
図２９は本発明の第１１の実施の形態に係る生体情報処理装置の構成を示すブロック図である。
【０２３９】
前記第９の発明の実施の形態では、靴内部に備えられた圧力センサ１０２と、生体情報表示装置とを導線５、５’により接続し、この導線５、５’を介して圧力センサ１０２から生体情報表示装置に対して押圧に応じた信号を供給する場合を示したが、本実施の形態では、圧力センサ１０２を押圧して得られる信号を記憶媒体に記憶して、生体情報表示装置に対して供給する場合を示す。
【０２４０】
図２９に示すように、靴は、圧力センサ１０２、アンプ１５およびライタ４０を備え、生体情報表示装置は、リーダ４１、情報処理部１６および表示部１７を備える。生体情報表示装置は、例えば、腕時計などの腕に装着可能な携帯型装置である。
【０２４１】
本実施の形態に係る生体情報処理装置に備えられた圧力センサ１０２、アンプ１５、情報処理部１６および表示部１７の概念内容は、前記第９の実施の形態の構成で示した通りであり、ここでの説明は省略し、リーダ４０、ライタ４１、記憶媒体４２について説明する。
【０２４２】
ライタ４０は、記憶媒体４２を着脱自在に構成されたスロットを有し、前記スロットに装着された記憶媒体４２に対して、アンプ１５から供給された信号を記憶する。リーダ４１は、記憶媒体４２を着脱自在に構成されたスロットを有し、前記スロットに装着された記憶媒体４２から信号を読み出し、情報処理部１６に供給する。記憶媒体４２は、信号を記憶および消去可能に構成された記憶媒体である。このような記憶媒体としては、たとえばフラッシュ・メモリなどを備えたメモリ・カードを挙げることができる。
【０２４３】
（１１−２）第１１の発明の実施の形態に係る動作の説明
次に本実施の形態に係る圧力センサの動作について図２９を用いて説明する。
【０２４４】
生体情報表示装置は、ベルト１２、１２’に設けられた係合手段１３同士が係止めされることによって生体に対して装着される。靴を足に装着すると、圧力センサ１０２のセンサ部１０１上に、例えば踵が密着する。そして、前記生体情報表示装置および靴を装着した状態でたとえば歩行すると、たとえば踵によって圧力センサ１０２が押圧される。これにより、圧力センサ１０２が変形して、圧電体膜１内部に応力が加えられる。圧電体膜１に加えられる応力の変化に応じて圧電体膜１の電荷発生量も変化し、その結果として導電体膜２、２’間に生じる電位差が変化する。そして、導線５、５’を介して電圧の変化がアンプ１５に対して供給される。
【０２４５】
アンプ１５は、圧力センサ１０２から出力された信号を増幅し、ライタ４０に供給する。ライタ４０は、そのスロットに装着された記憶媒体４２に対して前記アンプ１５から供給された信号を記憶する。リーダ４１は、そのスロットに装着された記憶媒体４２から信号を読み出し、情報処理部１６に対して供給する。情報処理部１６は、圧力センサ１０２から供給された信号に対して所定の処理を施し、表示部１７に出力する。情報処理部１６は、例えば、アンプ１５から供給された信号が、予め定められた規定値以上または以下であるか否かを判別し、規定値以上または以下であると判別した場合には、踵が地面に着いたと判別する。この処理を繰り返し行うことにより、ステップ数（歩数）を算出し表示部１７に表示することができる。表示部１７は、情報処理部１６から供給された信号に基づき、例えばステップ数（歩数）などの歩行に関する情報などを表示する。
【０２４６】
（１１−３）第１１の発明の実施の形態の変形例
次に本実施の形態に係る生体情報処理装置の変形例について説明する。
【０２４７】
前記第１１の発明の実施の形態において、前記第６の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２に代えて、前記第７および第８の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２のいずれかを備えるようにしてもよい。
【実施例】
【０２４８】
（１）第１の実施例
次に本発明についての実施例を説明する。
【０２４９】
本発明に係る実施例について図３０に基づいて説明する。図３０は弾性部に用いた種々のゲルの特性および各々のゲルを用いて測定を行った場合の圧力センサの定性的な感度を示す表である。
【０２５０】
本実施例は、上記に説明した第１の発明の実施の形態に係る圧力センサの弾性部の種類に関するものである。
【０２５１】
以下に、第１の発明の実施の形態に係る圧力センサを用いて行った人体の脈波測定の手順を示す。
【０２５２】
まず、縦４０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ８０μｍのポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムの表裏面にアルミ電極を蒸着形成したものを感圧部とし、これをポリエチレンで絶縁してセンサ部とした。次に、縦４０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５００μｍのジェルテック社製造のαGEL、βGEL、θGEL（アルファゲル、ベータゲル、シータゲル：登録商標）それぞれを弾性部として前記センサ部に接触して設け、前記センサ部が手首に密着するようにベルトを巻いて弾性部及びセンサ部を固定した。そして、前記センサ部の導電体膜には電極を介して導線を接続し、信号をチャージアンプへと入力した。前記チャージアンプより出力された信号がオシロスコープへと入力されることにより脈波信号を得た。
【０２５３】
図３０に示すとおり、αGEL（アルファゲル：登録商標）のような特性を持つゲルを弾性部として用いた場合が最も圧力センサとしての感度がよく、次にβGEL（ベータゲル：登録商標）のような特性を持つゲル、シータ７のような特性を持つゲルの順で感度が落ち、シータ５のような特性を持つゲルでは脈波を測定することができなかった。
（２）第２の実施例
【０２５４】
本発明に係る実施例について図３１に基づいて説明する。図３１は、縦４０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ１ｍｍのαGELを弾性部とした圧力センサを用いて測定した人体の脈波波形である。
【０２５５】
本実施例は、上記第１の発明の実施の形態に説明したような圧力センサの弾性部の厚さに係るものである。
【０２５６】
以下に、第１の発明の実施の形態に係る圧力センサを用いて行った人体の脈波測定の手順を示す。
【０２５７】
まず、縦４０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ８０μｍのポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムの表裏面にアルミ電極を蒸着形成したものを感圧部とし、これをポリエチレンで絶縁してセンサ部とした。次に、縦４０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ１ｍｍのジェルテック社製造のαGEL（アルファゲル：登録商標）を弾性部として前記センサ部に接触して設け、前記センサ部が手首に密着するようにベルトを巻いて弾性部及びセンサ部を固定した。そして、前記センサ部の導電体膜には電極を介して導線を接続し、信号をチャージアンプへと入力した。前記チャージアンプより出力された信号がオシロスコープへと入力されることにより脈波信号を得た。
【０２５８】
図３１に示す通り、弾性部のゲルの厚さが１ｍｍである場合、十分な脈波信号を得ることが可能である。
（３）第３の実施例
【０２５９】
本発明に係る実施例について図３２乃至図３４に基づいて説明する。図３２は、第１の実施の形態に係る圧力センサの圧電体膜の厚さが４０μｍである場合に得られた脈波信号である。図３３は、第１の実施の形態に係る圧力センサの圧電体膜の厚さが８０μｍである場合に得られた脈波信号である。図３４は、第１の実施の形態に係る圧力センサの圧電体膜の厚さが１１０μｍである場合に得られた脈波信号である。
【０２６０】
本実施例は、上記第１の発明の実施の形態に説明したような圧力センサの圧電体膜の厚さに係るものである。
【０２６１】
縦４０ｍｍ、横３０ｍｍ、のポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムの厚さをそれぞれ４０μｍ、８０μｍ、１１０μｍとして、その表裏面にアルミ電極を蒸着形成したものを感圧部とし、これをポリエチレンで絶縁してセンサ部とした。前記センサ部に縦４０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ５００μｍのαGEL（アルファゲル：登録商標）を弾性部として前記センサ部に接触して設け、前記センサ部が手首に密着するようにベルトを巻いて弾性部及びセンサ部を固定した。そして、前記センサ部の導電体膜には電極を介して導線を接続し、信号をチャージアンプへと入力した。前記チャージアンプより出力された信号がオシロスコープへと入力されることにより脈波信号を得た。
【０２６２】
図３２乃至図３４より、感圧部の厚さが４０μｍ〜１１０μｍの間であれば、確実に脈波を検出できていることが分かる。特に、感圧部の厚さが８０μｍのときは感度がよく、好ましい厚さであることが分かる。
【０２６３】
（４）比較例
比較例について図３５に基づいて説明する。図３５は、比較例に係る圧力センサにより得られたステップ信号の経時変化を示すグラフである。
【０２６４】
比較例は、後述する実施例に係る圧力センサと比較するためのものである。
【０２６５】
以下に、比較例に係る圧力センサを用いて行った信号測定の手順を示す。
【０２６６】
まず、縦１０ｍｍ、横５５ｍｍ、厚さ５０μｍのポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムの表裏面にアルミ電極を蒸着形成したものを感圧部とし、これをポリエチレンで絶縁してセンサ部とした。そして、前記センサ部の導電体膜の電極に導線の一端を接続し、この導線の他端をＦＥＴアンプを介してオシロスコープに接続した。
【０２６７】
次に、上述のようにして得られたセンサ部を靴の踵部分に配置し、粘着性のシートにより固定して、比較例に係る圧力センサを得た。そして、前記靴を装着して歩行して、センサ部からＦＥＴアンプを介して供給される信号をオシロスコープにより得た。
【０２６８】
なお、図３５において、プラス方向（図中上方）に突出する波形が、靴の踵が地面に着いたときの信号波形であり、マイナス側（図中下方）に突出する波形が、靴の踵が地面から離れたときの信号波形である。
【０２６９】
図３５に示す通り、比較例では、歩行の際に靴底とセンサ部とがずれるとき、および、歩行の際に足とセンサ部とがずれるときに、広範囲の周波数成分を含む振動をセンサ部が検出するために、信号に対して大きなノイズが加わり、明確な信号波形を検出できないことが分かる。
【０２７０】
（５）第４の実施例
本発明に係る実施例について図３６に基づいて説明する。図３６は、第６の実施形態に係る圧力センサにより得られたステップ信号の経時変化を示すグラフである。
【０２７１】
本実施例は、上記に説明した第６の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２に備えられた弾性部４ａ、４ｂの効果を検証するためのものである。
【０２７２】
以下に、第６の実施形態に係る圧力センサ１０２を用いて行った信号測定の手順を示す。
【０２７３】
まず、縦１０ｍｍ、横５５ｍｍ、厚さ５０μｍのポリフッ化ビニリデン（PVDF）フィルムの表裏面にアルミ電極２、２’を蒸着形成したものを感圧部１００とし、これをポリエチレンで絶縁してセンサ部１０１とした。そして、前記センサ部１０１の導電体膜２、２’の電極に導線５、５’の一端を接続し、この導線５、５’の他端をＦＥＴアンプを介してオシロスコープに接続した。
【０２７４】
次に、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ３ｍｍを有する弾性部４ａ、４ｂを作製した。なお、上側となる弾性部４ａを構成する材料としては、ヤング率６７０ｋＰａのジェルテック社製造のθ−６ゲルを用い、下側となる弾性部４ｂを構成する材料としては、ヤング率２７０ｋＰａのジェルテック社製造のＮＰゲルを用いた。次に、弾性部４ａ、４ｂにより前記センサ部１０１を挟むようにして貼り合わせて、圧力センサ１０２を得た。そして、ＮＰゲルから構成される弾性部４ｂが下側となるようにして、前記圧力センサ１０２を靴の踵部に配置し、前記靴を装着して歩行して、センサ部１０１からＦＥＴアンプを介して供給される信号をオシロスコープにより得た。
【０２７５】
なお、図３６において、プラス方向（図中上方）に突出する波形が、靴の踵が地面に着いたときの信号波形であり、マイナス側（図中下方）に突出する波形が、靴の踵が地面から離れたときの信号波形である。
【０２７６】
図３６に示す通り、第４の実施例では、比較例に比して明確な信号波形が得られるが、センサ部１０１と弾性部４ａとが密着した状態であるため、すなわち、弾性部４ａに荷重が加えられたときに、弾性部４ａの変形の戻り時間が短いため、信号波形はやや不明確である。
【０２７７】
（６）第５の実施例
図３７は、第７の実施形態に係る圧力センサ１０２により得られたステップ信号の経時変化を示すグラフである。
【０２７８】
本実施例は、上記に説明した第７の発明の実施の形態に係る圧力センサに備えられた空間の効果を検証するためのものである。
【０２７９】
以下に、第７の実施形態に係る圧力センサ１０２を用いて行った信号測定の手順を示す。
【０２８０】
まず、第４の実施例と同様にしてセンサ部１０１を得た。そして、第４の実施例と同様にして、センサ部１０１をＦＥＴアンプを介してオシロスコープに接続した。次に、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ３ｍｍを有する弾性部４ａを作製した。次に、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ６ｍｍを有し、中央部に深さ３ｍｍの凹部４ｃを有する弾性部４ｂを作製した。なお、上側となる弾性部４ａを構成する材料としては、ヤング率６７０ｋＰａのジェルテック社製造のθ−６ゲルを用い、下側となる弾性部４ｂを構成する材料としては、ヤング率２７０ｋＰａのジェルテック社製造のＮＰゲルを用いた。次に、前記センサ部１０１を弾性部４ｂの凹部４ｃに固定して、センサ部１０１が固定された側の面に弾性部４ａを貼り合わせて、圧力センサ１０２を得た。そして、ＮＰゲルから構成される弾性部４ｂが下側となるようにして、前記圧力センサ１０２を靴の踵部に配置し、前記靴を装着して歩行して、センサ部１０１からＦＥＴアンプを介して供給される信号をオシロスコープにより得た。
【０２８１】
なお、図３７において、プラス方向（図中上方）に突出する波形が、靴の踵が地面に着いたときの信号波形であり、マイナス側（図中下方）に突出する波形が、靴の踵が地面から離れたときの信号波形である。
【０２８２】
図３７に示すとおり、第５の実施例では、第４の実施例に比して、踵が地面に着いたときに対応する信号波形、および踵が地面から離れたときに対応する信号波形が明瞭となり、より明確な信号波形が得られることが分かる。
【０２８３】
（７）第６の実施例
本発明に係る実施例について図３８乃至図４２に基づいて説明する。図３８は、第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性体３２としてαＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）を用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフである。図３９は、第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性体３２としてヤング率３０ｋＰａの高ダンピングゲルを用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフである。図４０は、第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性体３２としてヤング率５０ｋＰａの高ダンピングゲルを用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフである。図４１は、第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性体３２としてヤング率１００ｋＰａの高ダンピングゲルを用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフである。図４２は、第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性体３２のヤング率の測定結果を示すグラフである。
【０２８４】
本実施例は、上記第８の発明の実施の形態に係る圧力センサ１０２の弾性体３２の種類に関するものである。
【０２８５】
以下に、第８の発明の実施形態に係る圧力センサ１０２を用いて行った信号測定の手順を示す。
【０２８６】
まず、第４の実施例と同様にしてセンサ部１０１を得た。そして、第４の実施例と同様にして、センサ部１０１をＦＥＴアンプを介してオシロスコープに接続した。次に、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ３ｍｍを有する弾性部４ａを作製した。次に、縦５０ｍｍ、横５０ｍｍ、厚さ６ｍｍを有し、中央部に深さ３ｍｍの凹部４ｃを有する弾性部４ｂを作製した。なお、上側となる弾性部４ａを構成する材料としては、ヤング率６７０ｋＰａのジェルテック社製造のθ−６ゲルを用い、下側となる弾性部４ｂを構成する材料としては、ヤング率２７０ｋＰａのジェルテック社製造のＮＰゲルを用いた。
【０２８７】
次に、前記センサ部１０１を弾性部４ｂの凹部４ｃに固定した後、センサ部１０１上の空間３１を満たすようにして、αＧＥＬ（アルファゲル：登録商標）、ヤング率３０ｋＰａ、５０ｋＰａ、１００ｋＰａの高ダンピングゲルからなる弾性体３２をセンサ部１０１上に形成した。そして、弾性体３２が形成された側の面に対して、弾性部４ａを貼り合わせて、圧力センサ１０２を得た。そして、ＮＰゲルから構成される弾性部４ｂが下側となるようにして、前記圧力センサ１０２を靴の踵部に配置し、前記靴を装着して歩行して、センサ部１０１からＦＥＴアンプを介して供給される信号をオシロスコープにより得た。
【０２８８】
なお、図３８乃至４１において、プラス方向（図中上方）に突出する波形が、靴の踵が地面に着いたときの信号波形であり、マイナス側（図中下方）に突出する波形が、靴の踵が地面から離れたときの信号波形である。
【０２８９】
図４２は、本実施例で用いた高ダンピングゲルおよびθ−６ゲルの周波数に対するヤング率の関係を示すグラフである。なお、ヤング率は、本発明の第８の実施の形態において説明したのと同様にして測定した。
【０２９０】
図４２から、θ−６ゲルでは、周波数が上昇してもヤング率はほとんど変わらず一定であるのに対して、高ダンピングゲルでは、周波数が高くなるのに従ってヤング率が増大することが分かる。
【０２９１】
図３８乃至図４１より以下のことが分かる。すなわち、センサ部１０１上の空間３１にαゲルおよび高ダンピングゲルを設けた場合には、踵が地面に着いたときに対応する信号波形、および踵が地面から離れたときに対応する信号波形が明瞭となり、全体として明瞭な信号波形が得られることが分かる。
【０２９２】
また、センサ部１０１上の空間３１に高ダンピングゲルを設けた場合には、センサ部１０１上の空間３１にαゲルを設けた場合に比してより明瞭な信号波形が得られることが分かる。
【０２９３】
さらに、センサ部１０１上の空間３１に高ダンピングゲルを設けた場合には、３０ｋＰａ、５０ｋＰａ、１００ｋＰａの順にヤング率を高くするに従って、信号波形がより明瞭となることが分かる。すなわち、高ダンピングゲルのヤング率を３０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲にすることにより、より明瞭な信号波形が得られ、５０ｋＰａ〜１００ｋＰａの範囲にすることにより、さらにより明瞭な信号波形が得られることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【０２９４】
【図１】本発明の第１の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図
【図２】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの斜視図
【図３】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの要部の構造を模式的に示す縦断正面図
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの特に圧電体膜についての変形例を模式的に示す縦断正面図
【図５】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの特に圧電体膜についての変形例の斜視図
【図６】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの特に圧電体膜と絶縁部との関係についての変形例を示す斜視図
【図７】本発明の第１の実施の形態に係る圧力センサの特に導線についての変形例を示す斜視図
【図８】本実施の形態に係る圧力センサの変形例であって、弾性部を保持する保持部を有する圧力センサの斜視図
【図９】本発明の第２の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図
【図１０】本発明の第３の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図
【図１１】本発明の第４の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す縦断正面図
【図１２】本発明の第５の実施の形態に係る生体情報処理装置の内部構造を模式的に示す縦断正面図
【図１３】本発明の第５の実施の形態に係るチャージアンプの回路図
【図１４】本発明の第５の実施の形態の生体情報処理装置にかかるブロック図
【図１５】本発明の第５の実施の形態にかかる生体情報処理装置の弾性部に関する変形例を示す斜視透過図
【図１６】本発明の第６の実施の形態に係る中敷きを備えた靴の内部構成を模式的に示す横断正面図
【図１７】本発明の第６の実施の形態に係る圧力センサの内部構成を模式的に示す平面図
【図１８】図１７のＡ−Ａ線における模式的断面図
【図１９】本発明の第６の実施の形態に係る圧力センサの内部構成を模式的に示す平面図
【図２０】図１９のＢ−Ｂ線における模式的断面図
【図２１】本発明の第７の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す分解斜視図
【図２２】本発明の第８の発明の実施の形態に係る圧力センサの内部構造を模式的に示す分解斜視図
【図２３】弾性率測定装置の構成を示す模式図である。
【図２４】本発明の第９の実施の形態に係る生体情報処理装置の構成を示す模式図
【図２５】本発明の第９の実施の形態に係る生体情報表示装置の内部構成を模式的に示す横断正面図
【図２６】本発明の第６の実施の形態に係る生体情報表示装置のブロック図
【図２７】本発明の第６の実施の形態に係るＦＥＴアンプの回路図
【図２８】本発明の第１０の実施の形態に係る生体情報処理装置の構成を示すブロック図
【図２９】本発明の第１１の実施の形態に係る生体情報処理装置の構成を示すブロック図
【図３０】本発明の一実施例の圧力センサにおける弾性部の種類にかかる図
【図３１】本発明の一実施例の圧力センサであって、感圧部の厚さが４０μｍである圧力センサを用いて測定した脈波信号の経時的変化を示すグラフ
【図３２】本発明の一実施例の圧力センサであって、感圧部の厚さが８０μｍである圧力センサを用いて測定した脈波信号の経時的変化を示すグラフ
【図３３】本発明の一実施例の圧力センサであって、感圧部の厚さが１１０μｍである圧力センサを用いて測定した脈波信号の経時的変化を示すグラフ
【図３４】本発明の一実施例の圧力センサであって、弾性部の厚さが１ｍｍである圧力センサを用いて測定した脈波信号の経時的変化を示すグラフ
【図３５】比較例に係る圧力センサにより得られたステップ信号の経時変化を示すグラフ
【図３６】第６の実施形態に係る圧力センサにより得られたステップ信号の経時変化を示すグラフ
【図３７】第７の実施形態に係る圧力センサ１０２により得られたステップ信号の経時変化を示すグラフ
【図３８】第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性体としてαゲルを用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフ
【図３９】第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性膜としてヤング率３０ｋＰａの高ダンピングゲルを用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフ
【図４０】第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性膜としてヤング率５０ｋＰａの高ダンピングゲルを用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフ
【図４１】第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性膜としてヤング率１００ｋＰａの高ダンピングゲルを用いた場合に得られたステップ信号の経時変化を示すグラフ
【図４２】第８の実施の形態に係る圧力センサの弾性膜のヤング率の測定結果を示すグラフ
【符号の説明】
【０２９５】
１、１’            圧電体膜
２、２’、２’’      導電体膜
３、３’            絶縁体膜
４                  弾性部
５、５’            導線
６                  圧電体層の分極による電界方向
７                  圧電体層が作製時に延伸された方向
８                  押圧補助部
９                  保持部
１０                弾性部
１１                流動体
１２                ベルト
１３                本体ケース
１４                係合手段
１５                チャージアンプ
１６                情報処理部
１７                表示部
１８                抵抗器
１９                オペアンプ
２０                帰還コンデンサ
２１                帰還抵抗器
２２                抵抗器
２３                抵抗器
２４                収納部
２５                窓
２６                閉口部
２７                スライド
３１                空間
３２                弾性体
３３                抵抗器
３４                抵抗器
３５                抵抗器
３６                抵抗器
３７                電界効果トランジスタ
３８                通信部
３９                通信部
４０                ライタ
４１                リーダ
４２                記憶媒体
１００              感圧部
１０１              センサ部
１０２              圧力センサ
【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】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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