特開 2022-103088 圧力センサ及び生体情報計測装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022103088

(43)【公開日】2022-07-07

(54)【発明の名称】圧力センサ及び生体情報計測装置

(51)【国際特許分類】

   G01L 19/14 20060101AFI20220630BHJP

   G01L 9/08 20060101ALI20220630BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20220630BHJP

   A61B 5/0245 20060101ALI20220630BHJP

   A61B 5/11 20060101ALI20220630BHJP

【ＦＩ】

G01L19/14

G01L9/08

A61B5/02 310K

A61B5/0245 100C

A61B5/11 100

【審査請求】未請求

【請求項の数】14

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021202816

(22)【出願日】2021-12-14

(31)【優先権主張番号】P 2020216901

(32)【優先日】2020-12-25

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(71)【出願人】

【識別番号】508189599

【氏名又は名称】株式会社リキッド・デザイン・システムズ

(74)【代理人】

【識別番号】100120868

【弁理士】

【氏名又は名称】安彦 元

(72)【発明者】

【氏名】遠山 直也

(72)【発明者】

【氏名】高島 充

【テーマコード（参考）】

2F055

4C017

4C038

【Ｆターム（参考）】

2F055AA05

2F055BB20

2F055CC60

2F055DD20

2F055EE23

2F055FF43

2F055GG25

4C017AA02

4C017AA10

4C017AA14

4C017AC04

4C017BC11

4C038VA20

4C038VB32

4C038VB33

4C038VC20

(57)【要約】

【課題】筒状体が、圧力センサ本体部に設けた孔から抜け落ちてしまうおそれがなく、量産性に優れる圧力センサを提供する。
【解決手段】圧力センサ１Ａは、筐体１０を構成する、内部に入力室１２０を有し、圧電素子１１６が組み込まれた圧力センサ本体部１１と、エアマット２等の受圧部から導出されたチューブ３と接続するための入力室１２０と連通する筒状体１２と、を備え、圧力センサ本体部１１と、筒状体１２と、が、樹脂の押出成形又は射出成形によって一体的に形成され、少なくとも圧力センサ本体部１１には、その表面に金属めっきが施されている。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

筐体を構成する、内部に入力室を有し、圧電素子が組み込まれた有底筒状の圧力センサ本体部と、受圧部から導出されたチューブと接続するための前記入力室と連通する筒状体と、を備えた圧力センサであって、
前記圧力センサ本体部と、前記筒状体と、が、樹脂の押出成形又は射出成形によって一体的に形成され、
少なくとも前記圧力センサ本体部には、その表面に金属めっきが施されていること
を特徴とする圧力センサ。

【請求項2】

筐体を構成する、内部に入力室を有し、圧電素子が組み込まれた有底筒状の圧力センサ本体部と、受圧部から導出されたチューブと接続するための前記入力室と連通する筒状体と、を備えた圧力センサであって、
前記圧力センサ本体部と、前記筒状体と、が、合金のダイカスト鋳造によって一体的に形成されていること
を特徴とする圧力センサ。

【請求項3】

前記圧電素子は、円板状であること
を特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。

【請求項4】

前記圧力センサ本体部は、有底円筒状であること
を特徴とする請求項１～３の何れか１項に記載の圧力センサ。

【請求項5】

前記圧力センサ本体部の外径は、１７ｍｍ～４０ｍｍであり、その高さは、５ｍｍ～２０ｍｍであること
を特徴とする請求項１～４の何れか１項に記載の圧力センサ。

【請求項6】

前記筒状体は、前記圧力センサ本体部の側部に形成され、その肉厚が略１ｍｍに設定されている場合、その外形は、前記圧力センサ本体部の高さ以下であり、その長さは、２ｍｍ～２０ｍｍ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】

前記筒状体における前記圧力センサ本体部への付根部が、当該筒状体の一般部よりも肉厚に形成されていること
を特徴とする請求項１～６の何れか１項に記載の圧力センサ。

【請求項8】

前記圧力センサ本体部は、前記入力室の一側が開口されており、前記開口の内方側に形成された第１段差部に、円形シート状の前記圧電素子が嵌め込まれ、接着剤で固定され、前記開口の外方側に形成された前記第２段差部に、前記圧電素子から出力される電気を、必要な電気信号に変換する回路を前記圧電素子側に備えた円板状の基板から成る蓋体が嵌め込まれ、前記蓋体は、固定部材によって固定され、前記筐体が構成されていること
を特徴とする請求項１～７の何れか１項に記載の圧力センサ。

【請求項9】

前記第２段差部には切欠が設けられており、前記切欠から前記蓋体の延設部が前記圧力センサ本体部の外側へ突出し、前記延設部に、前記回路の出力端子が設けられていること
を特徴とする請求項８に記載の圧力センサ。

【請求項10】

前記圧力センサ本体部における前記入力室の一側と対向する他側には、傾斜部又は凸部が形成され、前記入力室内の容積が小さくされていること
を特徴とする請求項８又は９に記載の圧力センサ。

【請求項11】

前記筒状体の外周面には、チューブ抜止用の凹凸部が形成されていること
を特徴とする請求項１～１０の何れか１項に記載の圧力センサ。

【請求項12】

請求項１～１１の何れか１項に記載の圧力センサを備えていること
を特徴とする生体情報計測装置。

【請求項13】

上側に乗った被計測体から直接又は間接に圧力を受ける受圧部から導出されたチューブを介して行き来する流体の圧力を検出する前記圧力センサと、前記圧力センサから出力される電気信号を信号処理する信号処理部と、を備え、被計測体の生体情報を計測可能な生体情報計測装置であって、
前記圧力センサは、メイン制御基板上に複数個設けられ、
演算処理部が、前記複数個の圧力センサの検出値から計測値を算出すること
を特徴とする請求項１２に記載の生体情報計測装置。

【請求項14】

前記生体情報計測装置は、中継器に接続可能とされ、通信網を介して、測定した計測値のデータを送信可能であること
を特徴とする請求項１２又は１３に記載の生体情報計測装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、圧力センサ、及びこの圧力センサを備えた生体情報装置に関するものである。

【背景技術】

【0002】

従来から、特許文献１に開示された生体情報計測装置等が知られている。このような生体情報計測装置は、人や動物等の被計測体から圧力を受ける受圧部と、この受圧部から導出されたチューブで送られてきた空気等の流体の圧力を検出する圧力センサと、を備え、この圧力センサから出力される電気信号を演算処理することで、被計測体の心拍数や呼吸数等を計測可能な構成である。

【0003】

この種の生体情報計測装置に用いられる圧力センサには、圧電素子（ピエゾ素子）が組み込まれたものも知られている（特許文献２等を参照）。

【0004】

このような従来の圧電素子が組み込まれた圧力センサは、その筐体を、通常、アルミニウム等の金属製の圧力センサ本体部に、その内部の入力室と連通するように設けた孔にチューブを接続するための真鍮等の金属製の筒状体を圧入接続することによって構成していた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００５－１１０９６９号公報

【特許文献2】特開２０１７－２１９３４１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上記したような従来の圧力センサでは、筒状体は、圧力センサ本体部に設けた孔に圧入接続しただけなので、供用期間中に接続強度が低下し、圧力センサ本体部に設けた孔から抜け落ちてしまうおそれがあった。

【0007】

また、上記したような従来の圧力センサでは、アルミニウム等の金属製の圧力センサ本体部の製造過程を手作業による削り出し加工で行うため、量産性にも問題があった。

【0008】

ここで、このような圧力センサは、通常、メイン制御基板に取り付けて用いられる。そのため、このような圧力センサは、検出性能を落とさないうえでの小型化が求められる。このため、このような圧力センサでは、流体圧力を力学的な優位性の観点から正確に検出できるように、その内部の圧電素子を薄い円板状とし、その外側を覆う圧力センサ本体部を有底円筒状となるようにしている。

【0009】

すなわち、従来においては、このような小型化された圧力センサを製造するには、遮蔽効果を有する金属を旋盤加工等により削り出し、安定した遮蔽効果によるノイズ低減を図れる有底円筒状の圧力センサ本体部を形成し、その側部に設けた孔から細い筒状体を圧入接続する、煩雑で手間の掛かる手作業による製造が行われていた。

【0010】

このため、従来の圧力センサでは、筒状体が、圧力センサ本体部に設けた孔から抜け落ちてしまうおそれがあり、そのうえ、量産性にも優れないという問題点があった。

【0011】

そこで本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、筒状体が、圧力センサ本体部に設けた孔から抜け落ちてしまうおそれがなく、量産性に優れる圧力センサ、及びこの圧力センサを備えた生体情報装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0012】

前記目的を達成するために、第１発明に係る圧力センサは、筐体を構成する、内部に入力室を有し、圧電素子が組み込まれた有底筒状の圧力センサ本体部と、受圧部から導出されたチューブと接続するための前記入力室と連通する筒状体と、を備えた圧力センサであって、前記圧力センサ本体部と、前記筒状体と、が、樹脂の押出成形又は射出成形によって一体的に形成され、少なくとも前記圧力センサ本体部には、その表面に金属めっきが施されていることを特徴とする。

【0013】

第２発明に係る圧力センサは、筐体を構成する、内部に入力室を有し、圧電素子が組み込まれた有底筒状の圧力センサ本体部と、受圧部から導出されたチューブと接続するための前記入力室と連通する筒状体と、を備えた圧力センサであって、前記圧力センサ本体部と、前記筒状体と、が、合金のダイカスト鋳造によって一体的に形成されていることを特徴とする。

【0014】

第３発明に係る圧力センサは、第１発明又は第２発明において、前記圧電素子は、円板状であることを特徴とする。

【0015】

第４発明に係る圧力センサは、第１発明～第３発明の何れかにおいて、前記圧力センサ本体部は、有底円筒状であることを特徴とする。

【0016】

第５発明に係る圧力センサは、第１発明～第４発明の何れかにおいて、前記圧力センサ本体部の外径は、１７ｍｍ～４０ｍｍであり、その高さは、５ｍｍ～２０ｍｍであることを特徴とする。

【0017】

第６発明に係る圧力センサは、第５発明において、前記筒状体は、前記圧力センサ本体部の側部に形成され、その肉厚が略１ｍｍに設定されている場合、その外形は、前記圧力センサ本体部の高さ以下であり、その長さは、２ｍｍ～２０ｍｍであることを特徴とする。

【0018】

第７発明に係る圧力センサは、第１発明～第６発明の何れかにおいて、前記筒状体における前記圧力センサ本体部への付根部が、当該筒状体の一般部よりも肉厚に形成されていることを特徴とする。

【0019】

第８発明に係る圧力センサは、第１発明～第７発明の何れかにおいて、前記圧力センサ本体部は、前記入力室の一側が開口されており、前記開口の内方側に形成された第１段差部に、円形シート状の前記圧電素子が嵌め込まれ、接着剤で固定され、前記開口の外方側に形成された前記第２段差部に、前記圧電素子から出力される電気を、必要な電気信号に変換する回路を前記圧電素子側に備えた円板状の基板から成る蓋体が嵌め込まれ、前記蓋体は、固定部材によって固定され、前記筐体が構成されていることを特徴とする。

【0020】

第９発明に係る圧力センサは、第８発明において、前記第２段差部には切欠が設けられており、前記切欠から前記蓋体の延設部が前記圧力センサ本体部の外側へ突出し、前記延設部に、前記回路の出力端子が設けられていることを特徴とする。

【0021】

第１０発明に係る圧力センサは、第８発明又は第９発明において、前記圧力センサ本体部における前記入力室の一側と対向する他側には、傾斜部又は凸部が形成され、前記入力室内の容積が小さくされていることを特徴とする。

【0022】

第１１発明に係る圧力センサは、第１発明～第１０発明の何れかにおいて、前記筒状体の外周面には、チューブ抜止用の凹凸部が形成されていることを特徴とする。

【0023】

第１２発明に係る生体情報計測装置は、第１発明～第１１発明に係る圧力センサの何れかを備えていることを特徴とする。

【0024】

第１３発明に係る生体情報計測装置は、第１２発明において、上側に乗った被計測体から直接又は間接に圧力を受ける受圧部から導出されたチューブを介して行き来する流体の圧力を検出する前記圧力センサと、前記圧力センサから出力される電気信号を信号処理する信号処理部と、を備え、被計測体の生体情報を計測可能な生体情報計測装置であって、前記圧力センサは、メイン制御基板上に複数個設けられ、演算処理部が、前記複数個の圧力センサの検出値から計測値を算出することを特徴とする。

【0025】

第１４発明に係る生体情報計測装置は、第１２発明又は第１３発明において、前記生体情報計測装置は、中継器に接続可能とされ、通信網を介して、測定した計測値のデータを送信可能であることを特徴とする。

【発明の効果】

【0026】

上述した構成からなる第１発明に係る圧力センサによれば、圧力センサ本体部と、筒状体と、が、樹脂の押出成形又は射出成形によって一体的に形成されているので、筒状体が、圧力センサ本体部に設けた孔から抜け落ちてしまうおそれがなく、金型等を用いて製造されるので、量産性に優れる圧力センサを提供することができる。

【0027】

そのうえ、第１発明に係る圧力センサによれば、少なくとも圧力センサ本体部には、その表面に金属めっきが施されているので、遮蔽効果によるノイズ低減と、機械的強度の向上と、を図ることができる。

【0028】

第２発明に係る圧力センサによれば、圧力センサ本体部と、筒状体と、が、合金のダイカスト鋳造によって一体的に形成されているので、第１発明に係る圧力センサと同様に、筒状体が、圧力センサ本体部に設けた孔から抜け落ちてしまうおそれがなく、金型等を用いて製造されるので、量産性に優れる圧力センサを提供することができる。

【0029】

そのうえ、第２発明に係る圧力センサによれば、第１発明に係る圧力センサとは異なり、金属めっきを施すことなく、遮蔽効果によるノイズ低減と、機械的強度の向上と、を図ることができる。

【0030】

特に、第３発明に係る圧力センサによれば、圧電素子が円板状なので、力学的な優位性の観点から流体圧力を正確に検出できる。

【0031】

特に、第４発明に係る圧力センサによれば、圧力センサ本体部が有底円筒状なので、圧電素子の表面を圧力センサ本体部によって周囲を均一に覆っているため、安定した遮蔽効果によるノイズ低減を図ることができるうえに、有底筒状の中でも、最も小型化が図れる。

【0032】

特に、第５発明に係る圧力センサによれば、圧力センサ本体部の外径は、１７ｍｍ～４０ｍｍであり、その高さは、５ｍｍ～２０ｍｍであるので、圧力センサが取り付けられるメイン制御基板等をコンパクト化でき、ひいては、メイン制御基板等を内蔵する検出器等のコンパクト化もできる。

【0033】

特に、第６発明に係る圧力センサによれば、筒状体は、圧力センサ本体部の側部に形成され、その肉厚が略１ｍｍに設定されている場合、その外形は、圧力センサ本体部の高さ以下であり、その長さは、２ｍｍ～２０ｍｍであるので、折れにくい機械的強度と耐久性を持たせることができるうえに、チューブを被せやすく、抜けにくくすることができる。

【0034】

特に、第７発明に係る圧力センサによれば、筒状体における圧力センサ本体部への付根部が、筒状体の一般部よりも肉厚に形成されているので、圧力センサ本体部と筒状体との間の機械的強度の向上を図ることができる。

【0035】

特に、第８発明に係る圧力センサによれば、圧力センサ本体部は、入力室の一側の開口に形成された第１段差部に、シート状の前記圧電素子が嵌め込まれ、接着剤で固定され、開口に形成された第２段差部に、圧電素子から出力される電気を、必要な電気信号に変換する回路を圧電素子側に備えた円板状の基板から成る蓋体が嵌め込まれ、蓋体は、固定部材によって固定され、筐体が構成されている。このため、簡易な構成で、圧電素子が組み込まれた圧力センサとすることができる。

【0036】

特に、第９発明に係る圧力センサによれば、第２段差部には切欠が設けられており、切欠から蓋体の延設部が圧力センサ本体部の外側へ突出し、延設部に、回路の出力端子が設けられているので、簡易な構成で、回路の出力端子を圧力センサ本体部の外側に設けることができ、外側の他の回路等との接続を容易にすることができる。

【0037】

特に、第１０発明に係る圧力センサによれば、圧力センサ本体部における入力室の一側と対向する他側には、傾斜部又は凸部が形成され、入力室内の容積が小さくされ、入力室内への空気等の流体の流入出量を多くし、圧電素子の変形を大きくできるので、容易な構成で、感度の高い圧力センサとすることができる。

【0038】

特に、第１１発明に係る圧力センサによれば、筒状体の外周面には、チューブ抜止用の凹凸部が形成されているので、簡易な構成で、筒状体にチューブを被せたときの引抜方向に対する抵抗力を大きくし、筒状体からのチューブの抜止力を高めることができる。

【0039】

第１２発明に係る生体情報計測装置によれば、第１発明～第１１発明に係る圧力センサの何れかを備えているので、上記した第１発明～第１１発明に係る圧力センサの何れかの効果を奏する生体情報計測装置を提供することができる。

【0040】

特に、第１３発明に係る生体情報計測装置によれば、圧力センサは、メイン制御基板上に複数個設けられているので、例えば、複数個の圧力センサの検出値の平均を計測値として算出したり、複数個の圧力センサの最大の検出値から計測値を算出したりすることができるため、より正確な計測値とすることができる。

【0041】

特に、第１４発明に係る生体情報計測装置によれば、生体情報計測装置は、中継器に接続可能とされ、通信網を介して、測定した計測値のデータを送信可能であるので、生体情報計測装置で計測した計測値のデータを、例えば、インターネット等の通信網を介してサーバのデータベース等の記憶部に記憶させることができる。そして、通信網を介してアクセス可能なパーソナルコンピュータやスマートフォン等の通信網を介してアクセス可能な端末によって、医者等の専門家が人や動物等の被計測体の呼吸器系や循環器系等の疾病の検査を行ったり、家族や飼主等が人や動物等の被計測体の健康状態を把握したりすること等ができる。

【図面の簡単な説明】

【0042】

【図1】図１は、第１実施形態に係る圧力センサの概略構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る圧力センサの構成を示す側面図である。

【図3】図３は、第１実施形態に係る圧力センサの使用例として、生体情報計測装置の概略構成を示す斜視図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る生体情報計測装置が使用可能な情報処理システムの一例の概略構成を示す模式図である。

【図5】図５は、第２実施形態に係る圧力センサの構成を示す側面図である。

【図6】図６は、第３実施形態に係る圧力センサの構成を示す側面図である。

【図7】図７は、第４実施形態に係る圧力センサの構成を示す側面図である。

【図8】図８は、第５実施形態に係る圧力センサの構成を示す側面図である。

【図9】図９は、第６実施形態に係る圧力センサの構成を示す側面図である。

【図10】図１０は、第７実施形態に係る生体情報計測装置の概略構成を示す平面図である。

【図11】図１１は、第８実施形態に係る生体情報計測装置の概略構成を示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0043】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

【0044】

［第１実施形態］
先ず、図１～図３を用いて、本発明の第１実施形態に係る圧力センサ１Ａについて説明する。図１は、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａの概略構成を示す斜視図である。図２は、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａの構成を示す側面図である。図３は、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａの使用例として、生体情報計測装置１００の概略構成を示す斜視図である。図４は、第１実施形態に係る生体情報計測装置が使用可能な情報処理システムの一例の概略構成を示す模式図である。

【0045】

本発明の第１実施形態に係る圧力センサ１Ａは、図１及び図２に示すように、筐体１０を構成する、圧力センサ本体部１１と、圧力センサ本体部１１と一体化された筒状体１２と、を備えている。

【0046】

（圧力センサ本体部１１）
圧力センサ本体部１１は、図１及び図２に示すように、樹脂から成る平たい有底円筒状の容器体である。

【0047】

また、図２に示すように、圧力センサ本体部１１は、その内部において、開口１１１の底部１１２寄りの内方側に、第１段差部１１３が形成され、その上の外方側に、この第１段差部１１３よりも径の大きい第２段差部１１４が形成されている。さらに、開口１１１の第２段差部１１４には、後述する筒状体１２と対向する位置に切欠１１５が設けられている。

【0048】

そして、第１段差部１１３に、薄い円板状であり、換言すれば、円形でシート状の圧電素子１１６が嵌め込まれ、接着剤で固定され、第２段差部１１４に、円形の蓋体本体部１１７ａに矩形の延設部１１７ｂを有する平面視で鍵穴形状の蓋体１１７が、延設部１１７ｂが切欠１１５から圧力センサ本体部１１の外側へ突出するように嵌め込まれている。そのうえで、図１に示すように、蓋体１１７は、固定部材としての２本のネジ１１８，１１８によって、圧力センサ本体部１１に固定されている。

【0049】

ここで、蓋体１１７は、後述する入力室１２０内の空気等の流体の圧力変化によって圧電素子１１６の変形で出力される電気を、例えば、図３を用いて後述する体情報計測装置１００において被計測体の心拍数や呼吸数を計測するのに必要な電気信号に変換する回路１１９を圧電素子１１６側に備えた円板状の基板から成り、延設部１１７ｂに、回路１１９の出力端子１１９ａと接地端子１１９ｂとが設けられている。なお、回路１１９を構成する電子素子は、半田付け等で取り付けられている。

【0050】

これにより、圧力センサ本体部１１の内部において、底部１１２と圧電素子１１６との間に、空気等の流体が出入りする入力室１２０が形成されている。

【0051】

（筒状体１２）
筒状体１２は、図１及び図２に示すように、圧力センサ本体部１１と同じ樹脂から成り、圧力センサ本体部１１の側部に一体的に形成され、その内部の長さ方向に設けられた貫通孔１２１は、入力室１２０と連通している。この筒状体１２は、図３を用いて後述する生体情報計測装置１００におけるエアマット２等の受圧部から導出されたゴム製のチューブ３の先端を被せて接続するための部分である。

【0052】

そして、圧力センサ本体部１１と、筒状体１２と、は、樹脂の押出成形又は射出成形によって一体的に形成されている。

【0053】

さらに、一体的に形成された、樹脂製の圧力センサ本体部１１と、筒状体１２と、は、その表面に金属めっきが施されている。

【0054】

第１実施形態に係る圧力センサ１Ａの各部分のサイズは、次の通りである。圧力センサ本体部１１の外径は、２１ｍｍで、高さは８ｍｍである。圧力センサ本体部１１の内部の入力室１２０の径は、１４ｍｍで、高さは、３．５ｍｍである。第１段差部１１３の部分の径は、１６ｍｍで、高さは、２．３ｍｍであり、その内部に嵌め込まれ、接着剤で固定される圧電素子１１６は、接着層を確保する分、その径及び高さは、これよりも若干小さい。第２段差部１１４の部分の径は、１９ｍｍで、高さは、１．５ｍｍで、切欠１１５の幅は、６．３ｍｍであり、その内部に嵌め込まれ、ネジ１１８，１１８で固定される蓋体１１７は、蓋体本体部１１７ａの径は、嵌め込むための遊びをつくるため、これよりも若干小さく、高さは、ネジ１１８，１１８の頭部が上部に突出しないように、これよりも若干小さい。延設部１１７ｂの幅は、嵌め込むための遊びをつくるため、切欠１１５の幅よりも若干小さく、長さは、４ｍｍである。筒状体１２の外径は、２．５ｍｍで、長さは、８ｍｍであり、内径である貫通孔１２１の径は、１．５ｍｍで、肉厚は１ｍｍである。

【0055】

なお、圧力センサ本体部１１は、その外径は、１７ｍｍ～４０ｍｍであり、その高さは、５ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましい。

【0056】

また、筒状体１２は、その肉厚が略１ｍｍに設定されている場合、その外形は、圧力センサ本体部１１の高さ以下であり、その長さは、２ｍｍ～２０ｍｍであることが好ましい。

【0057】

次に、図３及び図４を用いて、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａの使用例として、生体情報計測装置１００について説明する。

【0058】

生体情報計測装置１００は、受圧部としてのエアマット２と、エアマット２から導出されたチューブ３と、チューブ３と接続され、圧力センサ１Ａが組み込まれた検出部としての検出器４と、を備えている。

【0059】

エアマット２は、内部に空気層を有し、ベッド等の寝床に敷いて、人や動物等の呼吸や心臓の心拍によって身体が伸縮する被計測体から圧力を受ける受圧部である。

【0060】

チューブ３は、内部の空気層と連通するようにエアマット２から導出し、検出器４と接続されている。

【0061】

検出器４は、内部のメイン制御基板４０に圧力センサ１Ａの底部１１２側が取り付けられて組み込まれており、チューブ３と圧力センサ１Ａ内の入力室１２０とが連通している（図２を参照）。

【0062】

そして、検出器４によって、人や動物等の被計測体における呼吸数や心拍数等に異常があることが検出されると、スピーカー４１もしくはクラウド経由の遠隔の端末から警告音を発生させ、周囲の人に知らせるようになっている。

【0063】

さらに、検出器４には、不図示の情報出力端子が設けられており、図４に示すように、この情報出力端子が有線又は無線でゲートウェイ等の中継器Ｇと接続可能とされ、インターネット等の通信網Ｎを介して、人や動物等の被計測体の特定情報と紐付けられた測定した計測値のデータを送信可能とされている。そして、このデータは、通信網Ｎに接続されたサーバＳ１のデータベース等の記憶部に記憶させることができるようになっている。そのうえで、このサーバＳ１は、通信網Ｎを介して、不図示のパーソナルコンピュータやスマートフォン等の端末によってアクセス可能とされている。

【0064】

なお、検出器４内部のメイン制御基板４０における圧力センサ１Ａ以外の演算部等の構成要素については、図示と詳細な説明を省略する。また、検出器４の電源は、内蔵型でもよいし、外付型でもよい。

【0065】

以上説明した第１実施形態に係る圧力センサ１Ａによれば、図１及び図２に示すように、圧力センサ本体部１１と、筒状体１２と、が、樹脂の押出成形又は射出成形によって一体的に形成されているので、筒状体１２が、圧力センサ本体部１１に設けた孔から抜け落ちてしまうおそれがなく、金型等を用いて製造されるので、量産性に優れる圧力センサ１Ａを提供することができる。

【0066】

そのうえ、この圧力センサ１Ａでは、圧力センサ本体部１１及び筒状体１２には、その表面に金属めっきが施されていので、容易且つ安価に、遮蔽効果によるノイズ低減と、機械的強度の向上と、を図ることができる。

【0067】

また、この圧力センサ１Ａでは、圧電素子１１６が円板状なので、力学的な優位性の観点から空気圧等の流体圧力を正確に検出できる。

【0068】

さらに、この圧力センサ１Ａでは、圧力センサ本体部１１と、筒状体１２と、が一体的に形成され、その接続強度が従来よりも高いので、筒状体１２の長さを、従来よりも長くすることもでき、筒状体１２にチューブ３を被せたときの引抜方向に対する抵抗力を大きくし、筒状体１２からのチューブ３の抜止力をより高めることもできる。

【0069】

具体的には、この圧力センサ１Ａでは、筒状体１２は、圧力センサ本体部１１の側部に形成され、その肉厚が略１ｍｍに設定されている場合、その外形は、圧力センサ本体部１１の高さ以下であり、その長さは、２ｍｍ～２０ｍｍである。このため、この圧力センサ１Ａでは、筒状体１２に折れにくい機械的強度と耐久性を持たせることができるうえに、チューブ３を被せやすく、抜けにくくすることができる。

【0070】

また、この圧力センサ１Ａでは、圧力センサ本体部１１が有底円筒状なので、圧電素子１１６の表面を圧力センサ本体部１１によって周囲を均一に覆っているため、安定した遮蔽効果によるノイズ低減を図ることができるうえに、有底筒状の中でも、最も小型化が図れる。

【0071】

また、この圧力センサ１Ａでは、圧力センサ本体部１１の外径は、１７ｍｍ～４０ｍｍであり、その高さは、５ｍｍ～２０ｍｍであるので、この圧力センサ１Ａが取り付けられるメイン制御基板４０等をコンパクト化でき、ひいては、メイン制御基板４０等を内蔵する検出器４等のコンパクト化もできる。

【0072】

また、この圧力センサ１Ａでは、圧力センサ本体部１１は、開口１１１に形成された第１段差部１１３に、シート状の圧電素子１１６が嵌め込まれ、接着剤で固定され、上側に形成された第２段差部１１４に、圧電素子１１６から出力される電気を、必要な電気信号に変換する回路１１９を圧電素子１１６側に備えた円板状の基板から成る蓋体１１７が嵌め込まれ、蓋体１１７は、固定部材としてのネジ１１８，１１８によって固定され、筐体１０が構成されている。このため、簡易な構成で、圧電素子１１６が組み込まれた圧力センサ１Ａとすることができる。

【0073】

さらに、この圧力センサ１Ａでは、第２段差部１１４には切欠１１５が設けられており、切欠１１５から蓋体１１７の延設部１１７ｂが圧力センサ本体部１１の外側へ突出し、延設部１１７ｂに、回路１１９の出力端子１１９ａと接地端子１１９ｂとが設けられている。このため、この圧力センサ１Ａでは、簡易な構成で、回路１１９の出力端子１１９ａと接地端子１１９ｂとを圧力センサ本体部１１の外側に設けることができ、例えば、図３を用いて後述する生体情報計測装置１００における検出器４内部のメイン制御基板４０等の外側の他の回路等との接続を容易にすることができる。

【0074】

上記図３及び図４に例示した生体情報計測装置１００によれば、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａを備えている。このため、上記した第１実施形態に係る圧力センサ１Ａの作用効果を奏する生体情報計測装置１００を提供することができる。

【0075】

さらに、この生体情報計測装置１００では、中継器Ｇに接続可能とされ、通信網Ｎを介して、測定した計測値のデータを送信可能であるので、生体情報計測装置１００で計測した計測値のデータを、例えば、インターネット等の通信網Ｎを介してサーバＳ１のデータベース等の記憶部に記憶させることができる。そして、通信網Ｎを介してアクセス可能なパーソナルコンピュータやスマートフォン等の端末によって、医者等の専門家が人や動物等の被計測体の呼吸器系や循環器等の疾病の検査を行ったり、家族や飼主等が人や動物等の被計測体の健康状態を把握したりすること等ができる。

【0076】

なお、生体情報計測装置１００に、以下で説明する実施形態に係る圧力センサ１Ｂ～１Ｆを備えさせれば、これらの実施形態に係る圧力センサ１Ｂ～１Ｆの作用効果を奏する生体情報計測装置１００を提供することができる。

【0077】

［第２実施形態］
次に、図５を用いて、本発明の第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂについて説明する。図５は、第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂの構成を示す側面図である。上述の第１実施形態に係る圧力センサ１Ａと相違する点は、主に、全体の材質が違うことなので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

【0078】

この圧力センサ１Ｂでは、圧力センサ本体部１１と、筒状体１２と、が、アルミニウム合金や亜鉛合金等の合金のダイカスト鋳造によって一体的に形成されていることが、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａと異なる。

【0079】

この第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂでは、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａとは異なり、圧力センサ本体部１１と、筒状体１２と、が、金属製なので、金属めっきを施すことなく、遮蔽効果によるノイズ低減と、機械的強度の向上と、を図ることができる。

【0080】

［第３実施形態］
次に、図６を用いて、本発明の第３実施形態に係る圧力センサ１Ｃについて説明する。図６は、第３実施形態に係る圧力センサ１Ｃの構成を示す側面図である。上述の第１実施形態に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと相違する点は、主に、筒状体１２の形状を変えただけなので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

【0081】

この圧力センサ１Ｃでは、筒状体１２における圧力センサ本体部１１への付根部１２２が、筒状体１２の一般部よりも肉厚に形成されていることが、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと異なる。

【0082】

この第３実施形態に係る圧力センサ１Ｃでは、筒状体１２の圧力センサ本体部１１への付根部が、筒状体の一般部よりも肉厚なので、圧力センサ本体部１１と筒状体１２との間の機械的強度の向上を図ることができ、筒状体１２の横方向等から無理な力が加わっても、折れてしまうおそれを低減することができる。

【0083】

［第４実施形態］
次に、図７を用いて、本発明の第４実施形態に係る圧力センサ１Ｄについて説明する。図７は、第４実施形態に係る圧力センサ１Ｄの構成を示す側面図である。上述の第１実施形態に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと相違する点は、主に、筒状体１２の外周面の形状を変えただけなので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

【0084】

この圧力センサ１Ｄでは、筒状体１２の外周面に、チューブ抜止用の凹凸部１２ａが形成されていることが、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと異なる。

【0085】

この第４実施形態に係る圧力センサ１Ｄでは、筒状体１２の外周面に、チューブ抜止用の凹凸部１２ａが形成されているので、簡易な構成で、筒状体１２にチューブ３を被せたときの引抜方向に対する抵抗力をより大きくし、筒状体１２からのチューブ３の抜止力をより高めることができる。

【0086】

［第５実施形態］
次に、図８を用いて、本発明の第５実施形態に係る圧力センサ１Ｅについて説明する。図８は、第５実施形態に係る圧力センサ１Ｅの構成を示す側面図である。上述の第１実施形態に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと相違する点は、主に、入力室１２０の形状を変えただけなので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

【0087】

この圧力センサ１Ｅでは、圧力センサ本体部１１における入力室１２０の底部１１２側に、傾斜部１１２ａが形成され、入力室１２０内の容積が小さくされていることが、第１実施形態１に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと異なる。

【0088】

この第５実施形態に係る圧力センサ１Ｅでは、圧力センサ本体部１１における入力室１２０の底部１１２側に、傾斜部１１２ａが形成され、入力室１２０内の容積が小さくされ、入力室１２０内への空気等の流体の流入出量を多くし、圧電素子１１６の変形を大きくできる。このため、容易な構成で、より感度の高い圧力センサ１Ｅとすることができる。

【0089】

［第６実施形態］
次に、図９を用いて、本発明の第６実施形態に係る圧力センサ１Ｆについて説明する。図９は、第６実施形態に係る圧力センサ１Ｆの構成を示す側面図である。上述の第１実施形態に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと相違する点は、主に、入力室１２０の形状を変えただけなので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

【0090】

この圧力センサ１Ｆでは、圧力センサ本体部１１における入力室１２０の底部１１２側に、山形の凸部１１２ｂが形成され、入力室１２０内の容積が小さくされていることが、第１実施形態に係る圧力センサ１Ａ又は第２実施形態に係る圧力センサ１Ｂと異なる。

【0091】

この第６実施形態に係る圧力センサ１Ｆでは、圧力センサ本体部１１における入力室１２０の底部１１２側に、山形の凸部１１２ｂが形成され、入力室１２０内の容積が小さくされ、入力室１２０内への空気等の流体の流入出量を多くし、圧電素子１１６の変形を大きくできる。このため、第５実施形態に係る圧力センサ１Ｆと同様、容易な構成で、より感度の高い圧力センサ１Ｆとすることができる。

【0092】

［第７実施形態］
次に、図１０を用いて、本発明の第７実施形態に係る生体情報計測装置１０１について説明する。図１０は、第７実施形態に係る生体情報計測装置１０１の概略構成を示す平面図である。上述の第１実施形態で例示した生体情報計測装置１００と相違する点は、主に、メイン制御基板４０上に複数個の圧力センサ１が設けられ、これら圧力センサ１と受圧部であるエアマット２との間が複数本のチューブ３１で接続されていることなので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

【0093】

この生体情報計測装置１０１では、検出器４内のメイン制御基板４０上に複数個（４個）の圧力センサ１（１Ａ～１Ｆの何れか）が設けられている。

【0094】

また、エアマット２は、エアマット本体部２０の内部において、このエアマット本体部２０の幅方向に長い平面視が略長方形状の４つの空気等の流体が収容された流体パッド２１が、面方向の幅側に略等間隔で間隔をあけて設けられている。

【0095】

また、エアマット本体部２０は、その内部において、流体パッド２１の間隔位置には、これら流体パッド２１よりも高い厚さ方向の可撓性を有するクッション層２２が設けられている。

【0096】

これらのクッション層２２は、シート状部材２０ａ，２０ｂ間に流体パッド２１内の不図示のスポンジ材よりも密度が低いウレタン素材等からなるクッション材としてのスポンジ材２２０の周囲を縫合等により固定することで、エアマット本体部２０内に収納固定され、形成されている。なお、これらのクッション層２２の厚さは、流体パッド２１の厚さ以下に設定されている。

【0097】

ここで、中間のクッション層２２，２２は、間隔をあけて半分の幅とされている。そして、この間隔部分の中間部、すなわち、エアマット本体部２０の長さ方向の中間部に、折目２３が設けられており、エアマット本体部２０は、折目２３の部分で折畳み可能とされている。また、エアマット本体部２０内における流体パッド２１及びクッション層２２が、長さ方向に左右対称に配置されている。

【0098】

そして、エアマット本体部２０内の複数の流体パッド２１と複数個の圧力センサ１とは、チューブ３１を介してそれぞれ個別に接続されており、不図示の演算処理部が、複数個の圧力センサ１の検出値から計測値を算出することが、第１実施形態に例示した情報計測装置１００と主に異なる。

【0099】

この第７実施形態に係る生体情報計測装置１０１では、例えば、複数個の圧力センサ１の検出値の平均を計測値として算出したり、複数個の圧力センサ１のうち、最大の検出値から計測値を算出したりすることができるため、より正確な計測値とすることができる。

【0100】

なお、より一層正確な計測値とするには、チューブ３１の材質、長さ、外径、及び内径を全て同一とするとともに、複数個の圧力センサ１も同一のものを用いて実施するとよい。

【0101】

［第８実施形態］
次に、図１１を用いて、本発明の第８実施形態に係る生体情報計測装置１０２について説明する。図１１は、第８実施形態に係る生体情報計測装置１０２の概略構成を示す平面図である。上述の第７実施形態に係る生体情報計測装置１０１と相違する点は、主に、複数の流体パッド２１と複数個の圧力センサ１との間のチューブの配管なので、その点について主に説明し、同一構成は同一符号を付し、説明を省略する。

【0102】

この生体情報計測装置１０２では、圧力センサ１は、エアマット本体部２０内の流体パッド２１から導出された第１のチューブ３１は、左右の分岐ジョイント３０ａにそれぞれ接続され、これら分岐ジョイント３０ａから導出された第２のチューブ３２は、分岐ジョイント３０ｂに接続され、この分岐ジョイント３０ｂから導出された１本の第３のチューブ３３は、分岐ジョイント３０ｃに接続されている。そして、この生体情報計測装置１０２では、分岐ジョイント３０ｃから再度分岐された第４のチューブ３４は、複数個の圧力センサ１にそれぞれ個別に接続されており、不図示の演算処理部が、複数個の圧力センサ１の検出値から計測値を算出することが、第７実施形態に係る生体情報計測装置１０１と主に異なる。

【0103】

この第８実施形態に係る生体情報計測装置１０２では、分岐ジョイント３０ｃから再度分岐させたチューブ３４を介して各圧力センサ１内に略均一の圧力の空気等の流体が流入し、例えば、複数個の圧力センサ１の検出値の平均を計測値として算出したり、複数個の圧力センサ１のうち、最大の検出値から計測値を算出したりすることができるため、より正確な計測値とすることができる。

【0104】

なお、より一層正確な計測値とするには、チューブ３１，３２，３４の材質、長さ、外径、及び内径をそれぞれ同一とするとともに、複数個の圧力センサ１も同一のものを用いて実施するとよい。

【0105】

本発明の実施形態を説明したが、実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。

【0106】

上記した実施形態では、圧力センサ１Ａ～１Ｆを、平たい円筒形状で上記したサイズとしたが、これに限定されず、例えば平たい角筒形状等、その他の形状で、サイズも異なるようにして実施してもよい。

【0107】

また、上記した実施形態では、圧力センサ１Ａ～１Ｆを、呼吸数や心拍数の異常を知らせる生体情報計測装置１００に使用したが、これに限定されず、例えば血圧計等、その他の物に使用してもよい。

【符号の説明】

【0108】

１ 圧力センサ
１Ａ～１Ｆ 圧力センサ
２ エアマット（受圧部）
３ チューブ
３１ （第１の）チューブ
３２ （第２の）チューブ
３３ （第３の）チューブ
３４ （第４の）チューブ
４１ メイン制御基板
１０ 筐体
１１ 圧力センサ本体部
１２ 筒状体
１２ａ チューブ抜止用の凹凸部
１１１ 開口
１１２ａ 傾斜部
１１２ｂ 凸部
１１３ 第１段差部
１１４ 第２段差部
１１５ 切欠
１１６ 圧電素子
１１７ 蓋体
１１７ｂ 蓋体の延設部
１１８ ネジ（固定部材）
１１９ 回路
１１９ａ 出力端子
１２０ 入力室
１２２ 付根部
１００ 生体情報計測装置
１０１ 生体情報計測装置
１０２ 生体情報計測装置
Ｇ 中継器
Ｎ 通信網

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】