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(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】P2024116722
(43)【公開日】2024-08-28
(54)【発明の名称】バイタルセンサ
(51)【国際特許分類】
A61B 5/02 20060101AFI20240821BHJP
G01B 7/16 20060101ALI20240821BHJP
【ＦＩ】
A61B5/02 310M
G01B7/16 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】23
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023022499
(22)【出願日】2023-02-16
(71)【出願人】
【識別番号】000114215
【氏名又は名称】ミネベアミツミ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107766
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠重
(74)【代理人】
【識別番号】100070150
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 忠彦
(72)【発明者】
【氏名】浅川 寿昭
(72)【発明者】
【氏名】足立 重之
(72)【発明者】
【氏名】湯口 昭代
(72)【発明者】
【氏名】北村 厚
【テーマコード（参考）】
2F063
4C017
【Ｆターム（参考）】
2F063AA25
2F063BA29
2F063BB01
2F063CA31
2F063DA02
2F063DC08
2F063EC06
2F063EC14
2F063EC22
2F063EC24
4C017AA09
4C017AC03
4C017EE01
4C017FF15
(57)【要約】
【課題】防汚対策や防水対策を施したバイタルセンサを提供する。
【解決手段】本バイタルセンサは、使用時に被験者側となる一方の面、及び前記一方の面とは反対側に位置する他方の面を備えた起歪体と、前記一方の面を被覆するゲル状粘着剤と、前記他方の面に設けられたひずみゲージと、を有する。
【選択図】図３
【解決手段】本バイタルセンサは、使用時に被験者側となる一方の面、及び前記一方の面とは反対側に位置する他方の面を備えた起歪体と、前記一方の面を被覆するゲル状粘着剤と、前記他方の面に設けられたひずみゲージと、を有する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
使用時に被験者側となる一方の面、及び前記一方の面とは反対側に位置する他方の面を備えた起歪体と、
前記一方の面を被覆するゲル状粘着剤と、
前記他方の面に設けられたひずみゲージと、を有する、バイタルセンサ。
前記一方の面を被覆するゲル状粘着剤と、
前記他方の面に設けられたひずみゲージと、を有する、バイタルセンサ。
【請求項2】
使用時に被験者側となる一方の面、及び前記一方の面とは反対側に位置する他方の面を備えた起歪体と、
前記他方の面に設けられたひずみゲージと、
前記他方の面に設けられ、前記ひずみゲージを被覆するゲル状粘着剤と、を有する、バイタルセンサ。
前記他方の面に設けられたひずみゲージと、
前記他方の面に設けられ、前記ひずみゲージを被覆するゲル状粘着剤と、を有する、バイタルセンサ。
【請求項3】
前記他方の面に設けられ、前記ひずみゲージを被覆する保護部材を有する、請求項１に記載のバイタルセンサ。
【請求項4】
前記保護部材は、ゲル状粘着剤である、請求項３に記載のバイタルセンサ。
【請求項5】
前記起歪体は、金属製である、請求項１、３、又は４に記載のバイタルセンサ。
【請求項6】
前記起歪体は、
基部と、
前記基部の内側を橋渡しする梁部と、
前記梁部に設けられた負荷部と、を有し、
前記ひずみゲージは、前記梁部に設けられている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバイタルセンサ。
基部と、
前記基部の内側を橋渡しする梁部と、
前記梁部に設けられた負荷部と、を有し、
前記ひずみゲージは、前記梁部に設けられている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のバイタルセンサ。
【請求項7】
前記梁部は、平面視で十字状に交差する２本の梁を有し、
前記梁の交差する領域に、前記負荷部が設けられている、請求項６に記載のバイタルセンサ。
前記梁の交差する領域に、前記負荷部が設けられている、請求項６に記載のバイタルセンサ。
【請求項8】
前記ひずみゲージを４つ備え、
４つの前記ひずみゲージのうちの２つは、第１方向を長手方向とする前記梁の前記負荷部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置され、
４つの前記ひずみゲージのうちの他の２つは、前記第１方向と直交する第２方向を長手方向とする前記梁の前記基部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置されている、請求項７に記載のバイタルセンサ。
４つの前記ひずみゲージのうちの２つは、第１方向を長手方向とする前記梁の前記負荷部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置され、
４つの前記ひずみゲージのうちの他の２つは、前記第１方向と直交する第２方向を長手方向とする前記梁の前記基部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置されている、請求項７に記載のバイタルセンサ。
【請求項9】
前記ひずみゲージは、検出素子としてＣｒ混相膜から形成された抵抗体を有する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載のバイタルセンサ。
【請求項10】
使用時に被験者側となる一方の面、及び前記一方の面とは反対側に位置する他方の面を備えた起歪体と、
前記一方の面を被覆するゲル状粘着剤と、
前記他方の面に設けられた検出部と、を有し、
前記検出部は、前記起歪体の変形及び／又は前記起歪体にかかる圧力を検出する、バイタルセンサ。
前記一方の面を被覆するゲル状粘着剤と、
前記他方の面に設けられた検出部と、を有し、
前記検出部は、前記起歪体の変形及び／又は前記起歪体にかかる圧力を検出する、バイタルセンサ。
【請求項11】
使用時に被験者側となる一方の面、及び前記一方の面とは反対側に位置する他方の面を備えた起歪体と、
前記他方の面に設けられた検出部と、
前記他方の面に設けられ、前記検出部を被覆するゲル状粘着剤と、を有する、バイタルセンサ。
前記他方の面に設けられた検出部と、
前記他方の面に設けられ、前記検出部を被覆するゲル状粘着剤と、を有する、バイタルセンサ。
【請求項12】
前記他方の面に設けられ、前記検出部を被覆する保護部材を有する、請求項１０に記載のバイタルセンサ。
【請求項13】
前記保護部材は、ゲル状粘着剤である、請求項１２に記載のバイタルセンサ。
【請求項14】
前記起歪体は、金属製である、請求項１０、１２、又は１３に記載のバイタルセンサ。
【請求項15】
前記起歪体は、
基部と、
前記基部の内側を橋渡しする梁部と、
前記梁部に設けられた負荷部と、を有し、
前記検出部は、前記梁部に設けられている、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のバイタルセンサ。
基部と、
前記基部の内側を橋渡しする梁部と、
前記梁部に設けられた負荷部と、を有し、
前記検出部は、前記梁部に設けられている、請求項１０乃至１４のいずれか一項に記載のバイタルセンサ。
【請求項16】
前記梁部は、平面視で十字状に交差する２本の梁を有し、
前記梁の交差する領域に、前記負荷部が設けられている、請求項１５に記載のバイタルセンサ。
前記梁の交差する領域に、前記負荷部が設けられている、請求項１５に記載のバイタルセンサ。
【請求項17】
前記検出部を４つ備え、
４つの前記検出部のうちの２つは、第１方向を長手方向とする前記梁の前記負荷部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置され、
４つの前記検出部のうちの他の２つは、前記第１方向と直交する第２方向を長手方向とする前記梁の前記基部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置されている、請求項１６に記載のバイタルセンサ。
４つの前記検出部のうちの２つは、第１方向を長手方向とする前記梁の前記負荷部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置され、
４つの前記検出部のうちの他の２つは、前記第１方向と直交する第２方向を長手方向とする前記梁の前記基部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置されている、請求項１６に記載のバイタルセンサ。
【請求項18】
前記検出部は、前記起歪体の変形によって生じる磁気変化を検出する検出素子を有する、請求項１０乃至１７の何れか一項に記載のバイタルセンサ。
【請求項19】
前記検出素子は磁性体を含み、
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記磁性体に圧力が加わったときの前記磁性体の磁化の強さの変化を検出する検出素子である、請求項１８に記載のバイタルセンサ。
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記磁性体に圧力が加わったときの前記磁性体の磁化の強さの変化を検出する検出素子である、請求項１８に記載のバイタルセンサ。
【請求項20】
前記検出素子は、磁性膜で絶縁膜を挟んだ磁気トンネル接合の構造を含んでおり、
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記構造で発生する磁気変化を検出する検出素子である、請求項１８に記載のバイタルセンサ。
前記検出素子は、前記起歪体の変形によって前記構造で発生する磁気変化を検出する検出素子である、請求項１８に記載のバイタルセンサ。
【請求項21】
前記検出部は半導体式のひずみゲージである、請求項１０乃至１７の何れか一項に記載のバイタルセンサ。
【請求項22】
前記検出部は静電容量式の圧力センサである、請求項１０乃至１７の何れか一項に記載のバイタルセンサ。
【請求項23】
前記検出部は光ファイバ式のひずみゲージである、請求項１０乃至１７の何れか一項に記載のバイタルセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、バイタルセンサに関する。
【背景技術】
【0002】
バイタルセンサの一例として、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が知られている。一例として、外力の作用により撓み可能に支持されている起歪体となる受圧板と、その受圧板の撓みを電気信号に変換する圧電変換手段とが設けられた脈波センサが挙げられる。この脈波センサは、受圧板の可撓領域が外方に向かって凸曲面となるドーム状に形成されており、圧電変換手段として受圧板における頂部の内面に圧力検出素子を備えている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００２－７８６８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
脈波センサ等のバイタルセンサにおいて、センサの内部には汚れや水分が入りこまないことが好ましい。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、防汚対策や防水対策を施したバイタルセンサを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本開示の一実施形態に係るバイタルセンサは、使用時に被験者側となる一方の面、及び前記一方の面とは反対側に位置する他方の面を備えた起歪体と、前記一方の面を被覆するゲル状粘着剤と、前記他方の面に設けられたひずみゲージと、を有する。
【発明の効果】
【0007】
開示の技術によれば、防汚対策や防水対策を施したバイタルセンサを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する斜視図である。
【図2】第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する平面図である。
【図3】第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。
【図4】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5】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。
【図6】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7】第２実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。
【図8】第３実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。
【図9】第４実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。
【図10】第５実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。
【図11】第６実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例を示す平面図および断面図である。
【図12】第７実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。
【図13】第７実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の他の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。
【図14】第７実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の、更に他の一例を示す斜視図、平面図、および断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0009】
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。
【0010】
〈第１実施形態〉
図１は、第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する斜視図である。図２は、第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する平面図である。図３は、第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図であり、図２のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。
図１は、第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する斜視図である。図２は、第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する平面図である。図３は、第１実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図であり、図２のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。
【0011】
図１～図３を参照すると、バイタルセンサ１は、筐体１０と、起歪体２０と、線材３０と、ゲル状粘着剤５０と、ひずみゲージ１００とを有している。なお、図２では、ゲル状粘着剤５０は図示されていないが、図２においても図１に示した通りの位置にゲル状粘着剤５０が存在する。
【0012】
起歪体２０は、基部２１と、梁部２２と、負荷部２３と、延伸部２４とを有している。起歪体２０は、平板状である。起歪体２０は、例えば、平面視で４回対称の形状である。起歪体２０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２０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２０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２３を除く起歪体２０の厚さｔは一定である。負荷部２３を除く起歪体２０の厚さｔは、例えば、０．０３ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。
【0013】
なお、本実施形態では、便宜上、バイタルセンサ１において、起歪体２０の負荷部２３が設けられている側を「上側」と称し、起歪体２０の負荷部２３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、バイタルセンサ１は天地逆の状態で用いることもできる。又、バイタルセンサ１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２０の上面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。
【0014】
バイタルセンサ１において、筐体１０は起歪体２０を保持する部分である。筐体１０は中空円柱状であって、下面側が塞がれ上面側が開口されている。筐体１０は、例えば、金属や樹脂等から形成できる。筐体１０の上面側の開口を塞ぐように、略円板状の起歪体２０が接着剤等により固定されている。
【0015】
起歪体２０において、基部２１は、図１及び図２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２０の基部２１は、円形開口部を備えている。基部２１の幅ｗ１は、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。基部２１の内径ｄ（すなわち、円形開口部の直径）は、例えば、５ｍｍ以上３５ｍｍ以下である。
【0016】
梁部２２は、基部２１の内側を橋渡しするように設けられている。梁部２２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２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２１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２２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。
【0017】
負荷部２３は、梁部２２に設けられている。負荷部２３は、例えば、梁部２２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２３は、梁部２２の上面から突起している。梁部２２の上面を基準とする負荷部２３の突起量は、例えば、０．１ｍｍ程度である。梁部２２は可撓性を有しており、負荷部２３に負荷が加わると弾性変形する。
【0018】
４つの延伸部２４は、平面視で基部２１の内側から梁部２２の方向に延伸する扇形の部分である。各々の延伸部２４と梁部２２との間には、１ｍｍ程度の隙間が設けられている。延伸部２４は、バイタルセンサ１のセンシングには寄与しないため、設けなくてもよい。
【0019】
線材３０は、バイタルセンサ１と外部との電気信号の入出力を行うケーブルである。線材３０は、シールドケーブルやフレキシブル基板等であってもよい。なお、線材３０は、バイタルセンサ１の必須の構成要素ではない。バイタルセンサ１は、線材３０を用いずに、無線等の方法で外部と通信する形態であってもよい。
【0020】
ゲル状粘着剤５０は、起歪体２０の一方の面を被覆している。具体的には、起歪体２０は、使用時に被験者側となる上面２０ｍ、及び上面２０ｍとは反対側に位置する下面２０ｎを備えており、ゲル状粘着剤５０は起歪体２０の上面２０ｍを被覆している。ゲル状粘着剤５０は、起歪体２０の上面２０ｍの一部を被覆していてもよいが、上面２０ｍの全体を被覆することが好ましい。
【0021】
このように、バイタルセンサ１は、起歪体２０の上面２０ｍがゲル状粘着剤５０で被覆されているため、起歪体２０が被験者の皮膚に直接触れることがない。そのため、被験者の汗等による水分が、起歪体２０の下面２０ｎ側に位置するひずみゲージ１００に伝わりにくい。すなわち、ゲル状粘着剤５０は、防水機能を有している。
【0022】
また、起歪体２０が被験者の皮膚に直接触れることがないため、起歪体２０が金属製である場合は、金属による被験者の皮膚の炎症や金属アレルギーの発症を回避することができる。
【0023】
また、ゲル状粘着剤５０は、人体に対する刺激が少なく、人体に触れたときに被験者に良好な感触を与えることができる。また、ゲル状粘着剤５０は、起歪体２０の上面２０ｍを被覆しているため、起歪体２０の上面２０ｍが汚れることを防止できる。すなわち、ゲル状粘着剤５０は、防汚機能を有している。
【0024】
なお、ゲル状粘着剤５０は樹脂等に比べて柔らく、梁部２２の弾性変形を妨げにくいため、ゲル状粘着剤５０の存在がバイタルセンサ１の検出感度を低下させる要因にはなりにくい。
【0025】
ゲル状粘着剤５０は、梁部２２と延伸部２４との隙間の上にも形成される。したがって、梁部２２と延伸部２４との隙間は、バイタルセンサ１の外部には露出しない。ゲル状粘着剤５０は、梁部２２と延伸部２４との隙間に入り込み、梁部２２と延伸部２４との隙間の一部又は全部を埋めてもよい。
【0026】
仮に、梁部２２と延伸部２４との隙間がバイタルセンサ１の外部に開口していると、隙間に埃や異物等が挟まって梁部２２が弾性変形できなくなるおそれがある。しかし、バイタルセンサ１では、ゲル状粘着剤５０が梁部２２と延伸部２４との隙間の上にも形成され、梁部２２と延伸部２４との隙間がバイタルセンサ１の外部には露出しない。これにより、梁部２２と延伸部２４との隙間に埃や異物等が挟まることがないため、バイタルセンサ１による信頼性が高く、より安定な脈波の測定が可能となる。
【0027】
ゲル状粘着剤５０は、コロイド溶液が流動性を失ってゼリー状に固化した粘弾性体である。ゲル状粘着剤５０は、例えば、フィルム状部材であり、ゲル状粘着剤５０自身の粘着力で起歪体２０に容易に貼り付けることができる。また、ゲル状粘着剤５０を繰り返し使用することも可能である。
【0028】
ゲル状粘着剤５０の厚さは、例えば、３μｍ以上１００μｍ以下とすることができる。ゲル状粘着剤５０がこのような厚さであれば、検出対象となる信号（脈波等）が起歪体２０に伝達しやすくなる。ゲル状粘着剤５０の厚さは、３μｍ以上１０μｍ以下としてもよい。ゲル状粘着剤５０がこのような厚さであれば、検出対象となる信号（脈波等）が起歪体２０に一層伝達しやすくなる。
【0029】
ゲル状粘着剤５０の材料としては、例えば、シリコーンゲル、ウレタンゲル、（メタ）アクリルゲル等が挙げられる。例えば、ゲル状粘着剤５０として、日東電工株式会社製の極薄フィルム『優肌（登録商標）パーミロール（登録商標）』を用いてもよい。また、ゲル状粘着剤５０の材料として、天然由来のゲルを用いてもよい。天然由来のゲルとしては、例えば、ゼリー、豆腐、コンニャク、シリカゲル、ナパーム－ガソリンと界面活性剤から構成されるゲル、セメントゲル、魚肉練り製品等が挙げられる。
【0030】
ゲル状粘着剤５０は、起歪体２０の上面２０ｍに沿って形成されるため、ゲル状粘着剤５０には、負荷部２３を被覆する負荷部５３が形成される。負荷部５３は、ゲル状粘着剤５０の上面から突起する。ゲル状粘着剤５０の上面を基準とする負荷部５３の突起量は、例えば、０．１ｍｍ程度である。
【0031】
なお、ゲル状粘着剤５０は、起歪体２０の上面２０ｍの凹凸をある程度吸収するため、ゲル状粘着剤５０の厚さによっては、ゲル状粘着剤５０の上面が平坦に近くなってもよい。つまり、ゲル状粘着剤５０の上面を基準とする負荷部５３の突起量は、起歪体２０の上面２０ｍを基準とする負荷部２３の突起量より小さくてもよい。
【0032】
ひずみゲージ１００は、本開示において、脈波等を検出する検出部の一例である。ひずみゲージ１００は、起歪体２０の下面２０ｎに設けられている。本実施形態では、他方の面は下面２０ｎである。ひずみゲージ１００は、例えば、梁部２２の下面側に設けることができる。梁部２２は平板状であるため、ひずみゲージを容易に貼り付けることができる。ひずみゲージ１００は、１個以上設ければよいが、本実施形態では、４つのひずみゲージ１００を設けている。４つのひずみゲージ１００を設けることで、フルブリッジにより、ひずみを検出することができる。
【0033】
４つのひずみゲージ１００のうちの２つは、Ｘ方向を長手方向とする梁の負荷部２３に近い側（円形開口部の中心側）に、平面視で負荷部２３を挟んで対向するように配置されている。４つのひずみゲージ１００のうちの他の２つは、Ｙ方向を長手方向とする梁の基部２１に近い側に、平面視で負荷部２３を挟んで対向するように配置されている。このような配置により、圧縮力と引張力を有効に検出してフルブリッジにより大きな出力を得ることができる。
【0034】
バイタルセンサ１は、負荷部２３を被覆する負荷部５３が被験者の橈骨動脈に当たるように被験者の腕に固定して使用される。被験者の脈波に応じて負荷部５３を介して負荷部２３に負荷が加わって梁部２２が弾性変形すると、ひずみゲージ１００の抵抗体の抵抗値が変化する。バイタルセンサ１は、梁部２２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、例えば、ひずみゲージ１００の電極と接続された測定回路から、周期的な電圧の変化として出力される。
【0035】
【0036】
図４及び図５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４及び図５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。
【0037】
なお、図４～図６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４～図６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２０の下面２０ｎ側を向くように、起歪体２０の下面２０ｎに貼り付けられる。
【0038】
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２０の下面２０ｎ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。
【0039】
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。
【0040】
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。
【0041】
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。
【0042】
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４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。
【0043】
抵抗体１３０は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図４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４の例ではＢ－Ｂ線と垂直な方向）となる。
【0044】
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。
【0045】
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。
【0046】
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。
【0047】
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。
【0048】
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。
【0049】
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。
【0050】
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。
【0051】
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。
【0052】
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。
【0053】
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。
【0054】
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４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。
【0055】
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４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。
【0056】
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。
【0057】
［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。
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。
【0058】
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。
【0059】
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４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。
【0060】
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。
【0061】
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。
【0062】
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。
【0063】
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。
【0064】
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。
【0065】
図６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６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。
【0066】
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。
【0067】
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。
【0068】
〈第２実施形態〉
第２実施形態では、起歪体の下面側にゲル状粘着剤を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第２実施形態では、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。
第２実施形態では、起歪体の下面側にゲル状粘着剤を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第２実施形態では、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。
【0069】
図７は、第２実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。図７を参照すると、バイタルセンサ２は、起歪体２０の下面２０ｎ側にゲル状粘着剤５０Ａを有しており、起歪体２０の上面２０ｍ側にゲル状粘着剤を有していない。ゲル状粘着剤５０Ａは、起歪体２０の下面２０ｎに設けられ、ひずみゲージ１００を被覆する。ゲル状粘着剤５０Ａの材料や厚さは、ゲル状粘着剤５０と同様としてよい。
【0070】
バイタルセンサ２は、起歪体２０の下面２０ｎがゲル状粘着剤５０Ａで被覆されているため、被験者の汗等による水分が、ひずみゲージ１００に伝わりにくくすることができる。すなわち、ゲル状粘着剤５０Ａは、防水機能を有している。バイタルセンサ２では、ゲル状粘着剤５０Ａがひずみゲージ１００を直接被覆するため、バイタルセンサ１の場合よりも大きな防水効果が得られる。また、ひずみゲージ１００がカバー層１６０を有する場合は、ゲル状粘着剤５０Ａによる防水効果と共にカバー層１６０による防湿効果を得ることができる。
【0071】
また、ゲル状粘着剤５０Ａは、凹凸を吸収しやすく、貼付時の空気の巻き込み等によるうねりが発生しにくいため、ひずみゲージ１００の検出感度のばらつきを低減することができる。
【0072】
また、ゲル状粘着剤５０Ａは、起歪体２０の下面２０ｎを被覆しているため、起歪体２０の下面２０ｎが汚れることを防止できる。すなわち、ゲル状粘着剤５０Ａは、防汚機能を有している。
【0073】
また、バイタルセンサ２では、ゲル状粘着剤５０Ａが梁部２２と延伸部２４との隙間に入り込み、梁部２２と延伸部２４との隙間を埋めていることが好ましい。これにより、梁部２２と延伸部２４との隙間に埃や異物等が挟まることがないため、バイタルセンサ２による信頼性が高く、より安定な脈波の測定が可能となる。
【0074】
なお、ゲル状粘着剤５０Ａは樹脂等に比べて柔らく、梁部２２の弾性変形を妨げにくいため、ゲル状粘着剤５０Ａの存在がバイタルセンサ２の検出感度を低下させる要因にはなりにくい。
【0075】
バイタルセンサ２において、起歪体２０の材料としては、バイタルセンサ１と同様に、金属、セラミック、ガラス等を用いることができる。しかし、バイタルセンサ２では、起歪体２０の上面２０ｍが被験者側に露出するため、金属アレルギーを抑制する観点からは、起歪体２０はセラミックやガラス等の非金属製であることが好ましい。
【0076】
〈第３実施形態〉
第３実施形態では、起歪体の下面側に保護部材を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第３実施形態では、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。
第３実施形態では、起歪体の下面側に保護部材を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第３実施形態では、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。
【0077】
図８は、第３実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。図８を参照すると、バイタルセンサ３は、起歪体２０の上面２０ｍ側にゲル状粘着剤５０を有しており、さらに起歪体２０の下面２０ｎ側に保護部材６０を有している。保護部材６０は、起歪体２０の下面２０ｎに設けられ、ひずみゲージ１００を被覆する。
【0078】
保護部材６０は、例えば、樹脂フィルムである。樹脂フィルムとしては、例えば、ポリイミドフィルム等を用いることができる。保護部材６０は、ゲル状粘着剤であってもよい。保護部材６０がゲル状粘着剤である場合は、起歪体２０の下面２０ｎがゲル状粘着剤で被覆されるため、第２実施形態と同様の効果が得られる。また、起歪体２０の上面２０ｍと下面２０ｎの両方がゲル状粘着剤で被覆されるため、第１実施形態及び第２実施形態よりも防湿効果を一層高くすることができる。
【0079】
〈第４実施形態〉
第４実施形態では、起歪体の上面側に被覆層を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第４実施形態では、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。
第４実施形態では、起歪体の上面側に被覆層を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第４実施形態では、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。
【0080】
【0081】
被覆層７０は、例えば、フッ素系又はシリコーン系の層である。被覆層７０の厚さは、ゲル状粘着剤５０に対して薄くすることができる。被覆層７０の厚さは、例えば、数分子層程度の厚さであってもよい。被覆層７０は、ゲル状粘着剤５０の上面の一部を被覆していてもよいが、上面の全体を被覆することが好ましい。
【0082】
このように、バイタルセンサ４は、起歪体２０の上面２０ｍがゲル状粘着剤５０で被覆され、かつゲル状粘着剤５０が被覆層７０で被覆されているため、起歪体２０かつゲル状粘着剤５０が被験者の皮膚に直接触れることがない。そのため、べたつかないという効果がある。
【0083】
〈第５実施形態〉
第５実施形態では、起歪体の下面側に無機層等を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第５実施形態では、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。
第５実施形態では、起歪体の下面側に無機層等を設けたバイタルセンサの例を示す。なお、第５実施形態では、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。
【0084】
図１０は、第５実施形態に係るバイタルセンサを例示する断面図である。図１０を参照すると、バイタルセンサ５は、ゲル状粘着剤５０Ａの他方の面側に無機層８０及びゲル状粘着剤５０Ｂを有する点が、バイタルセンサ２と相違する。
【0085】
無機層８０は、ゲル状粘着剤５０Ａの他方の面側に積層されている。無機層８０の材料としては、例えば、金属やセラミックス等が挙げられる。ゲル状粘着剤５０Ｂは、無機層８０の他方の面側に積層されている。ゲル状粘着剤５０Ｂの材料、厚さ、弾性率、及び粘着率は、ゲル状粘着剤５０やゲル状粘着剤５０Ａと同様としてよい。
【0086】
このように、バイタルセンサ５では、防水効果を持つゲル状粘着剤５０Ａの下面が、防湿効果を持つ無機層８０で被覆されているため、防水効果だけでなく、防湿効果もある。また、バイタルセンサ５では、起歪体２０の下面２０ｎを、ゲル状粘着剤５０Ａ、無機層８０、及びゲル状粘着剤５０Ｂが順に被覆しているため、無機層８０の剥離を防止できるという効果がある。
【0087】
〈第６実施形態〉
上述した各実施形態では、本開示に係る検出部が抵抗体を用いたひずみゲージである例について説明した。すなわち、前記各実施形態では、本開示に係る検出部が電気抵抗式の金属ひずみゲージである場合について説明した。しかしながら、本開示に係る検出部は金属ひずみゲージに限定されない。例えば、本開示に係る検出部は、当該ひずみゲージに含まれる検出素子によって、起歪体（または、起歪体に相当する構造物）のひずみによって引き起こされる磁気変化を検出するひずみゲージであってもよい。
上述した各実施形態では、本開示に係る検出部が抵抗体を用いたひずみゲージである例について説明した。すなわち、前記各実施形態では、本開示に係る検出部が電気抵抗式の金属ひずみゲージである場合について説明した。しかしながら、本開示に係る検出部は金属ひずみゲージに限定されない。例えば、本開示に係る検出部は、当該ひずみゲージに含まれる検出素子によって、起歪体（または、起歪体に相当する構造物）のひずみによって引き起こされる磁気変化を検出するひずみゲージであってもよい。
【0088】
具体的には、本開示に係る検出部は、ビラリ現象（後述）を利用した検出素子を含んだひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、磁気トンネル接合（後述）の構造を有する検出素子を含んだひずみゲージであってもよい。以下、第６実施形態では、ビラリ現象を利用した検出素子を含むひずみゲージについて説明する。また、第７実施形態では、磁気トンネル接合の構造を有する検出素子を含んだひずみゲージについて説明する。
【0089】
なお、本明細書の各実施形態では、同様の機能を有する部材には同様の名称および部材番号を付し、説明を繰り返さないこととする。また、以降の各実施形態に係る各図面（図１１以降の図面）におけるｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向は、図２、図３等で示したｘ軸、ｙ軸、およびｚ軸の方向と同一である。また、以降の説明では、ｚ軸の正方向を「上」、ｚ軸の負方向を「下」と称する。すなわち、以降の説明において「上側」とはｚ軸の正方向側であり、「上面」はｚ軸の正方向側にある面を示す。また、「下側」とはｚ軸の負方向側であり、「下面」とはｚ軸の負方向側にある面を示す。
【0090】
図１１は、第６実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子６００の一例を示す図である。図１１の（ａ）は検出素子６００をｚ軸の負方向から正方向（すなわち、下面から上面側）に見たときの平面図である。一方、図１１の（ｂ）は、図１１の（ａ）に示す検出素子６００のα－α´直線での断面図を示している。なお、図１１の（ａ）および（ｂ）では、検出素子６００から延びる配線は図示していない。しかしながら、検出素子６００には、後述する駆動コイル６２０と電源とを接続する配線と、感知コイル６８０によって検出された電流を伝達するための配線が接続されていてもよい。
【0091】
図１１の（ａ）に示す通り、検出素子６００は、駆動コイル６２０と、感知コイル６８０と、ベース層６１０とを含む。ベース層６１０は駆動コイル６２０および感知コイル６８０の芯材となる層である。感知コイル６８０は、ベース層６１０（より厳密には、後述するベース金属６７０）の磁化の強さを検出するためのコイルである。駆動コイル６２０は、磁界を発生させるためのコイルである。検出素子６００は、ベース層６１０を芯材として、感知コイル６８０が内側、そして駆動コイル６２０が外側に巻かれた２重構造を有している。なお、駆動コイル６２０および感知コイル６８０の材料は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｌ、およびＡｕ等の導電性金属、ならびに、これらの金属の合金であることが望ましい。また、駆動コイル６２０および感知コイル６８０の巻き数および断面積の大きさは、検出素子６００に要求されるひずみの検知感度に応じて適宜設計されてよい。
【0092】
後で詳述するが、ベース層６１０に応力が加わると、ベース層６１０に含まれるベース金属６７０（後述）の磁化の強さが変化する。検出素子６００は、感知コイル６８０でこの磁化の強さの変化を検出することによって、ベース層６１０にかかる応力の強さ（すなわち、ひずみ度合）を特定することができる。
【0093】
図１１の（ｂ）の断面図を参照して、検出素子６００の構成について更に説明する。なお、図１１の（ｂ）において、駆動コイル６２０、感知コイル６８０、および３つの絶縁層６４０、６５０、および６６０はそれぞれ、芯材であるベース金属６７０を取り囲むように形成されている。すなわち、図１１の（ｂ）において同じ部材番号を付した層は、ベース金属６７０を取り囲んで繋がっている。
【0094】
ベース金属６７０は、各種コイルおよび絶縁層の芯材となる部材である。ベース金属６７０は、例えば略平板状の金属板であってよい。ベース金属６７０は絶縁層６６０で取り囲むように被覆されている。ベース金属６７０は、例えば、センダスト等のＦｅ-Ｓｉ-Ａｌ系合金、および、パーマロイ等のＮｉ-Ｆｅ系合金等の軟磁性体材料で構成されることが望ましい。前述のベース層６１０は、図１１の（ｂ）に示す通り、このベース金属６７０と絶縁層６６０から成る。
【0095】
絶縁層６６０の外側には、絶縁層６６０を取り囲むように絶縁層６５０が形成される。そして、絶縁層６５０の外側には、更に絶縁層６４０が形成されている。絶縁層６５０は、感知コイル６８０を含む層であり、感知コイル６８０の間隙を絶縁材料で充填した層である。絶縁層６４０は、駆動コイル６２０を含む層であり、駆動コイル６２０の間隙を絶縁材料で充填した層である。絶縁層６４０、６５０、および６６０は、磁界に影響しないドライフィルムまたは感光性ポリイミド等のレジスト硬化物から成ることが望ましい。
【0096】
検出素子６００の一面は、図１１の（ｂ）に示すように、基材１１０に貼り付けられていてよい。基材１１０は、検出素子６００を固定する部材である。例えば、基材１１０は、プラスチックフィルム等で構成されるフレキシブル基板であってよい。検出素子６００は基材１１０を介して起歪体２０に貼り付けられる。なお、検出素子６００は、全体として平板または薄膜状の検出素子であってもよい。検出素子６００が平板または薄膜状である場合、検出素子６００を基材１１０により容易に貼り付けることができる。また、検出素子６００において基材１１０は必須の構成ではない。例えば、検出素子６００に基材１１０を設けず、検出素子６００の上面を起歪体２０に直接貼り付けて使用してもよい。
【0097】
本実施形態に係る起歪体２０は、基本的には第１実施形態に係る起歪体２０と同様の構成および材料であってよい。しかしながら、起歪体２０は、非磁性体から成ることがより望ましい。本実施形態に係る起歪体２０は、例えば、非磁性ステンレスを材料として作製することができる。
【0098】
次に、検出素子６００を用いてひずみを検出する原理を概説する。検出素子６００は、磁性体であるベース金属６７０を含んでいる。電源から駆動コイル６２０に交流電流が供給されると、駆動コイル６２０はその周囲に交番磁界を生じさせる。これにより磁界が発生し、ベース金属６７０は磁化される。この状態で起歪体２０が変形すると、ひずみが生じる。ひずみは基材１１０を伝わり、ベース金属６７０に応力が加わる。なお、検出素子６００を、基材１１０を介さずに起歪体２０に貼り付けている場合は、起歪体２０からベース金属６７０（およびそれを被覆する絶縁層６４０～６６０）に直接応力が伝わる。
【0099】
ベース金属６７０に応力が加わると、その応力に応じてベース金属６７０の透磁率が変化する。したがって、ベース金属６７０の磁化の強さ（磁化の程度）が変化する。このように、磁性体に応力がかかると磁性体の透磁率および磁化の強さが変化する現象のことを「ビラリ現象」という。検出素子６００の構成によれば、ピックアップコイルである感知コイル６８０には、ベース金属６７０の磁化の強さに応じた交流電圧が誘起される。したがって、ビラリ現象の原理に基づけば、この交流電圧の値から、ベース金属６７０にかかる応力を算出することができる。そして、当該算出した応力から、起歪体２０のひずみ度合を特定することができる。なお、検出素子６００が図１１の（ａ）および（ｂ）に示す形状である場合、検出素子６００のグリッド方向は、図１１の（ａ）におけるα－α´方向に等しい。以上説明した原理に基づいて、検出素子６００は、起歪体２０のひずみを検出することができる。すなわち、検出素子６００は、ひずみゲージの検出素子として機能する。
【0100】
なお、駆動コイル６２０は、感知コイル６８０の外側、かつ当該感知コイル６８０が存在している領域全体に、できる限り均一に巻き付けられることが望ましい。これにより、ベース金属６７０の、感知コイル６８０が存在する領域全体に、より均一に交番磁界を加えることができる。これにより、ビラリ現象によるベース金属６７０の磁化の強さの変化をより精密に検出することができる。したがって、検出素子６００の性能が向上する。
【0101】
また、絶縁層６６０は、ベース金属６７０の全部ではなく一部に形成されていてもよい。例えば、ベース金属６７０のうち、感知コイル６８０および駆動コイル６２０を巻き付ける領域の部分を絶縁層６６０で覆い、絶縁層６６０の上から感知コイル６８０を含む絶縁層６５０で覆い、更に、絶縁層６５０の上から駆動コイル６２０を含む絶縁層６４０で覆うような構成であってもよい。
【0102】
また、ベース金属６７０が略平板状である場合、絶縁層６６０はベース金属６７０の、コイルを巻く方向のみ取り囲んで形成されていてもよい。すなわち、図１１の（ｂ）において、ベース金属６７０のｙ方向の両端部は絶縁層６６０で覆われていなくてもよい。
【0103】
本実施形態に係るバイタルセンサにおいて、起歪体２０が変形する（すなわち、起歪体にひずみが生じる）と、ひずみゲージの基材１１０（または、検出素子６００自体）がひずむ。検出素子６００は、このひずみによって生じる磁性変化を、前述のビラリ現象の原理に基づき検出することができる。
【0104】
本実施形態に係る検出素子６００を含んだひずみゲージは、第１実施形態～第５実施形態で示したあらゆる配置パターンで起歪体２０に配置可能である。すなわち、本実施形態に係る検出素子６００を用いて、電気抵抗式のひずみゲージを用いたときと同様に起歪体２０のひずみを検出することができる。したがって、本実施形態に係るひずみゲージは、第１実施形態～第５実施形態に係るひずみゲージ１００と同様の効果を奏する。
【0105】
〈第７実施形態〉
図１２は、第７実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例である検出素子７００を示す図である。図１３は、第７実施形態に係る検出素子の他の一例である検出素子８００を示す図である。また、図１４は、第７実施形態に係る検出素子の更に他の一例である検出素子９００を示す図である。図１２～１４の（ａ）はそれぞれ、検出素子７００、８００、および９００の斜視図である。図１２～１４の（ｂ）はそれぞれ、検出素子７００、８００、および９００をｚ軸の負方向から正方向に見たときの平面図である。図１２～１４の（ｃ）は、検出素子７００、８００、および９００の、ｚｙ平面に平行な面での断面図である。なお、図１２～１４のいずれの図も、検出素子から延びる配線は図示していない。しかしながら、これらの検出素子７００、８００、および９００には、後述する上流電極７１０と電源とを接続する配線と、下流電極７２０と電源とを接続する配線とが接続されていてもよい。
図１２は、第７実施形態に係るひずみゲージに含まれる検出素子の一例である検出素子７００を示す図である。図１３は、第７実施形態に係る検出素子の他の一例である検出素子８００を示す図である。また、図１４は、第７実施形態に係る検出素子の更に他の一例である検出素子９００を示す図である。図１２～１４の（ａ）はそれぞれ、検出素子７００、８００、および９００の斜視図である。図１２～１４の（ｂ）はそれぞれ、検出素子７００、８００、および９００をｚ軸の負方向から正方向に見たときの平面図である。図１２～１４の（ｃ）は、検出素子７００、８００、および９００の、ｚｙ平面に平行な面での断面図である。なお、図１２～１４のいずれの図も、検出素子から延びる配線は図示していない。しかしながら、これらの検出素子７００、８００、および９００には、後述する上流電極７１０と電源とを接続する配線と、下流電極７２０と電源とを接続する配線とが接続されていてもよい。
【0106】
図１２～図１４の（ａ）に示す通り、検出素子７００、８００、および９００は、上流電極７１０と、下流電極７２０と、磁性膜７３０と、絶縁膜７４０と、を含む。絶縁膜７４０は、図示のように磁性膜７３０で挟まれている。この磁性膜７３０と絶縁膜７４０によって、磁気トンネル接合が形成される。すなわち、検出素子７００、８００、および９００は、磁気トンネル接合の構造に電極を接続した構造である。
【0107】
なお、検出素子７００、８００、および９００の上面は、第１実施形態に係る基材１１０と同様の基材に貼り付けられていてもよい。そして、検出素子７００は基材を介して起歪体２０に貼り付けられてよい。また、検出素子７００、８００、および９００は、全体として平板または薄膜状の検出素子であってもよい。検出素子７００、８００、および９００が平板または薄膜状である場合、検出素子７００、８００、および９００を基材または起歪体２０により容易に貼り付けることができる。また例えば、検出素子７００、８００、および９００の上面を起歪体２０に直接貼り付けて使用してもよい。
【0108】
磁性膜７３０は磁性ナノ薄膜である。絶縁膜７４０は絶縁体のナノ薄膜である。磁気トンネル接合の構造が形成可能であれば、磁性膜７３０と、絶縁膜７４０の材料は特に限定されない。例えば、磁性膜７３０としてコバルト鉄ボロン、または、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉなどの３ｄ遷移金属強磁性体及びそれらを含む合金等を用いることができる。また、絶縁膜７４０として、酸化シリコン、窒化シリコン、酸化アルミニウムや酸化マグネシウム等を用いることができる。
【0109】
上流電極７１０および下流電極７２０は、磁気トンネル接合の構造に対し電圧を印加するための電極である。図１２～１４の例では、電流は上流電極７１０から下流電極７２０へと流れる。例えば図１２の（ｃ）の場合、上流電極７１０と下流電極７２０の間に電圧を印加すると、電子は下側（ｚ軸負方向側）の磁性膜７３０から、絶縁膜７４０を超えて上側（ｚ軸正方向側）の磁性膜７３０に流れ込む。これは「トンネル効果」と呼ばれている現象であり、電子が絶縁膜７４０を通過するときの電気抵抗は、「トンネル抵抗」と呼ばれている。なお、図１２～１４の例では、電極の各部の接合部は、磁気トンネル接合の構造をショートパスする電流が流れない様に端部が処理された構造となっている。
【0110】
ところで、基材１１０等を介して検出素子７００にひずみがかかると、トンネル接合の構造において、磁気変化が起こる。より具体的には、上側と下側の磁性膜７３０の磁化方向がずれる。このように、上下の磁性膜７３０の磁化方向がずれると、磁化方向が平行な場合に比べて、トンネル抵抗が大きくなる（トンネル磁気抵抗効果）。したがって、前述の構成を備えた検出素子７００では、検出素子７００（より厳密には、磁気トンネル接合の部分）のひずみの大きさに応じて、電極間を流れる電流が小さくなる。すなわち、ひずみが大きくなるにつれ、電気抵抗が大きくなる。検出素子７００は、このように、印加した電圧に対する電流値に基づきひずみを検出することができる。したがって、検出素子７００を起歪体２０に貼り付けることによって、起歪体２０にかかるひずみを測定することができる。
【0111】
磁気トンネル接合の構造を有する検出素子は、図１２に示した例に限定されない。例えば、図１３および図１４に示すような検出素子８００および９００を採用することも可能である。図１３に示す検出素子８００も、図１４に示す検出素子９００も、上流電極７１０、下流電極７２０、磁性膜７３０、および絶縁膜７４０で構成されること、および、これらの構成によってひずみを検出する原理については、検出素子７００と同様である。また、検出素子８００および９００の基本的な動作についても、検出素子７００と同様である。なお、検出素子７００、８００、および９００のグリッド方向は、それぞれ図１２～図１４におけるｙ軸方向（ｙ軸の正方向およびｙ軸の負方向）に相当する。図１３に示す検出素子８００は図示の通り、上側の磁性膜７３０と下側の磁性膜７３０が、一部繋がった構造をしている。すなわち、磁性膜７３０の一部の領域においてのみ、磁気トンネル接合の構造が形成されており、当該構造においてトンネル磁気抵抗効果が生じる。一方、図１４に示す検出素子９００は、基板９１０を介して基材１１０に貼り付けられる。図１２～図１４に示すように、検出素子は前述の原理を超えない範囲であれば、要求されるサイズ、耐久性、および検出すべき応力の大きさ等に応じて、適宜その設計が変更されてよい。
【0112】
なお、本実施形態に係る起歪体２０は、基本的には第１実施形態に係る起歪体２０と同様の構成および材料であってよい。しかしながら、本実施形態において、起歪体２０は、非磁性体から成ることがより望ましい。本実施形態に係る起歪体２０は、例えば、非磁性ステンレスを材料として作製することができる。また、検出素子７００、８００、および９００は素子全体として、フィルム型などの略平板状の形状であってよい。これにより、起歪体２０に、検出素子７００を容易に貼り付けることができる。また、検出素子７００、８００、および９００は、駆動コイル等、磁気トンネル接合の構造部分に対して、微弱な磁界を印加するための構造を有していてもよい。磁気トンネル接合の構造部分に対して磁界を印加することにより、前述のトンネル磁気抵抗効果をより安定して測定することができるため、安定してひずみを検出することができる。
【0113】
また、検出素子７００、８００、および９００における「上流電極」および「下流電極」は便宜上の名称であり、電流の流れる方向は逆であってもよい。つまり、図１２～図１４で示した検出素子７００、８００、および９００において、下流電極７２０の方から、上流電極７１０の方へと電流が流れる設計であってもよい。
【0114】
本実施形態に係るバイタルセンサにおいて、起歪体２０が変形する（すなわち、起歪体にひずみが生じる）と、ひずみゲージの基材（または、検出素子７００、８００、または９００自体）がひずむ。検出素子７００、８００、または９００は、このひずみによって生じる磁性変化を、前述のトンネル磁気抵抗効果の原理に基づき検出することができる。
【0115】
本実施形態に係る検出素子７００、８００、および９００を含んだひずみゲージは、第１実施形態～第５実施形態に示したあらゆる配置位置で起歪体２０に配置可能である。すなわち、本実施形態に係る検出素子７００、８００、および９００を用いて、電気抵抗式のひずみゲージを用いたときと同様に起歪体２０のひずみを検出することができる。したがって、本実施形態に係るひずみゲージは、第１実施形態～第５実施形態に係るひずみゲージ１００と同様の効果を奏する。
【0116】
〈第８実施形態〉
本開示に係る検出部は、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、または光ファイバ式のひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、または圧電式圧力センサであってもよい。以下、各種ひずみゲージ及び圧力センサの原理を説明する。
本開示に係る検出部は、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、または光ファイバ式のひずみゲージであってもよい。また、本開示に係る検出部は、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、または圧電式圧力センサであってもよい。以下、各種ひずみゲージ及び圧力センサの原理を説明する。
【0117】
（半導体式のひずみゲージ）
半導体式のひずみゲージは、半導体の圧抵抗効果を利用してひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、半導体式のひずみゲージは、半導体をひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。
半導体式のひずみゲージは、半導体の圧抵抗効果を利用してひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、半導体式のひずみゲージは、半導体をひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。
【0118】
半導体に応力が印加されると、半導体の結晶格子にひずみが生じて半導体中のキャリアの数及び移動度が変化するため、結果として電気抵抗が変化することが知られている。半導体式のひずみゲージは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、起歪体２０に直接貼り付けて使用することができる。この場合、起歪体２０が伸縮すると、貼り付けられた半導体（より詳しくは、半導体の結晶格子）のひずみ電気抵抗が変化する。そのため、当該電気抵抗を測定することで起歪体２０のひずみ量を特定することができる。
【0119】
また、半導体式のひずみゲージは、ダイアフラム構造を備えたひずみセンサとして構成することもできる。この場合、ひずみセンサは例えば、非金属のダイアフラム（又は、金属ダイアフラム上に電気絶縁層を形成したもの）と、当該ダイアフラムの上に形成された半導体（例えば、シリコン薄膜の半導体）と、を有する。そして、この様にダイアフラムを含む構造において、ダイアフラムに印加された垂直応力によりダイアフラムがひずむと、半導体の電気抵抗が変化する。そのため、当該電気抵抗を測定することでダイアフラムのひずみ量（ひいては、起歪体２０のひずみ量）を特定することができる。
【0120】
（静電容量式の圧力センサ）
静電容量式の圧力センサは、ダイアフラムにかかる圧力を一対の電極の静電容量の変化として計測する圧力センサである。すなわち、静電容量式の圧力センサは、一対の電極を検出素子として用いる圧力センサである。静電容量式の圧力センサは例えば、可動電極としてのダイアフラムと、１つ以上の固定電極と、を備える。ダイアフラムは例えば不純物を含んだシリコン（すなわち、導体として機能するシリコン）等で形成される。
静電容量式の圧力センサは、ダイアフラムにかかる圧力を一対の電極の静電容量の変化として計測する圧力センサである。すなわち、静電容量式の圧力センサは、一対の電極を検出素子として用いる圧力センサである。静電容量式の圧力センサは例えば、可動電極としてのダイアフラムと、１つ以上の固定電極と、を備える。ダイアフラムは例えば不純物を含んだシリコン（すなわち、導体として機能するシリコン）等で形成される。
【0121】
ダイアフラムに圧力が印加されると、当該ダイアフラムが変位し、固定電極と可動電極との間の距離が変化する。電極間の静電容量は、電極間媒質の誘電率と電極の面積が一定ならば、電極間の距離に応じて定まることが知られている。したがって、静電容量を計測することで、ダイアフラムの変位量（すなわち、圧力の大きさ）を特定することができる。
【0122】
（光ファイバ式のひずみゲージ）
光ファイバ式のひずみゲージとは、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）が形成されている光ファイバを用いてひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバをひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。ＦＢＧは光ファイバの他の部分とは異なる光の反射を起こす回折格子であり、この格子の一つ一つは一定間隔で形成されている。光ファイバがひずんで伸びると、ＦＢＧの格子間隔が広がるため、光ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。また、光ファイバがひずんで縮むと、ＦＢＧの格子間隔は狭くなるため、ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。
光ファイバ式のひずみゲージとは、ファイバ・ブラッグ・グレーティング（ＦＢＧ）が形成されている光ファイバを用いてひずみを検出するひずみゲージである。すなわち、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバをひずみの検出素子として用いるひずみゲージである。ＦＢＧは光ファイバの他の部分とは異なる光の反射を起こす回折格子であり、この格子の一つ一つは一定間隔で形成されている。光ファイバがひずんで伸びると、ＦＢＧの格子間隔が広がるため、光ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。また、光ファイバがひずんで縮むと、ＦＢＧの格子間隔は狭くなるため、ファイバに入射した光（例えば、レーザ光）の反射光の波長が変化する。
【0123】
このような特性を有する光ファイバを起歪体２０に貼り付けておき、光ファイバの反射光の波長スペクトルを計測することで、光ファイバのひずみ量（すなわち、起歪体２０のひずみ量）を特定することができる。なお、光ファイバ式のひずみゲージは、光ファイバ内で生じるブリルアン散乱光の周波数の変化から当該光ファイバのひずみ量を特定するひずみゲージであってもよい。
【0124】
（機械式圧力センサ）
機械式圧力センサは機械的構造物の変位量を計測することで、当該構造物にかかる圧力を特定するセンサである。機械式圧力センサは、例えば、ばね又は曲げた管を備えており、このばねの伸縮量又は曲げた管の伸縮量を計測する。これらの伸縮量（すなわち、変位量）は、ばね又は曲げた管にかかる圧力の大きさに応じて変化する。したがって、当該伸縮量を計測することで、ばね又は曲げた管にかかる圧力を特定することができる。なお、ばね又は曲げた管の形状や大きさは、機械式圧力センサの取り付け対象の大きさ及び形状に応じて適宜定められてよい。
機械式圧力センサは機械的構造物の変位量を計測することで、当該構造物にかかる圧力を特定するセンサである。機械式圧力センサは、例えば、ばね又は曲げた管を備えており、このばねの伸縮量又は曲げた管の伸縮量を計測する。これらの伸縮量（すなわち、変位量）は、ばね又は曲げた管にかかる圧力の大きさに応じて変化する。したがって、当該伸縮量を計測することで、ばね又は曲げた管にかかる圧力を特定することができる。なお、ばね又は曲げた管の形状や大きさは、機械式圧力センサの取り付け対象の大きさ及び形状に応じて適宜定められてよい。
【0125】
（振動式圧力センサ）
振動式圧力センサは、弾性梁の固有振動数が、当該弾性梁の軸に沿って生じる圧力（すなわち、軸力）によって変化するという現象を利用して圧力を検出するセンサである。振動式圧力センサは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、起歪体２０に直接貼り付けて使用することができる。また例えば、振動式圧力センサは、基板上に形成されたダイアフラムと、当該ダイアフラムの表面に形成された梁状の振動子と、で構成される圧力センサであってもよい。
振動式圧力センサは、弾性梁の固有振動数が、当該弾性梁の軸に沿って生じる圧力（すなわち、軸力）によって変化するという現象を利用して圧力を検出するセンサである。振動式圧力センサは、電気抵抗式の金属ひずみゲージと同様、起歪体２０に直接貼り付けて使用することができる。また例えば、振動式圧力センサは、基板上に形成されたダイアフラムと、当該ダイアフラムの表面に形成された梁状の振動子と、で構成される圧力センサであってもよい。
【0126】
いずれの場合でも、起歪体２０がひずむと、その圧力は直接または間接的に振動子に伝わり、振動子に軸力が生じる。振動子の固有振動数は、軸力に応じて変化する。したがって、振動子の固有振動数を計測することで、起歪体２０に対する圧力の大きさを特定することができる。
【0127】
（圧電式圧力センサ）
圧電式圧力センサとは、圧電素子（ピエゾ素子とも称する）を含んでおり、この圧電素子の特性を用いて圧力を検出するセンサである。圧電素子は、力が加わり変形する（ひずむ）と、その力に応じた起電力を発生する特性を持っている。また、圧電素子は、電圧をかけると、その電圧に応じた力を発生させて伸縮する特性を持っている。
圧電式圧力センサとは、圧電素子（ピエゾ素子とも称する）を含んでおり、この圧電素子の特性を用いて圧力を検出するセンサである。圧電素子は、力が加わり変形する（ひずむ）と、その力に応じた起電力を発生する特性を持っている。また、圧電素子は、電圧をかけると、その電圧に応じた力を発生させて伸縮する特性を持っている。
【0128】
圧電式圧力センサは、圧電素子の起電力を測定することで、圧電素子にかかった力（すなわち、圧電素子のひずみ量）を特定することができる。したがって、圧電式圧力センサを起歪体２０に貼り付けておくことで、起歪体２０のひずみ量を特定することができる。
【0129】
以上の説明の通り、半導体式のひずみゲージ、静電容量式の圧力センサ、光ファイバ式のひずみゲージ、機械式圧力センサ、振動式圧力センサ、および圧電式圧力センサを用いた場合でも、第１実施形態～第５実施形態に係るひずみゲージ１００と同様の効果を得ることができる。
【0130】
以上、好ましい実施形態等について詳説した。しかしながら、本開示に係るバイタルセンサは、上述した実施形態および変形例等に限定されない。例えば、上述した実施形態等に係るバイタルセンサについて、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、種々の変形及び置換を加えることができる。
【0131】
例えば、湿気は、延伸部２４と梁部２２との間の隙間から起歪体２０の下面２０ｎ側に入り込むが、その他の僅かな隙間からも起歪体２０の下面２０ｎ側に入り込む。したがって、隙間が設けられていないスリットレスの起歪体を用いたバイタルセンサにおいても、ゲル状粘着剤５０及び／又はゲル状粘着剤５０Ａを設けることで防湿効果を得ることができる。すなわち、本発明は、スリットを有する起歪体を備えたバイタルセンサばかりでなく、スリットレスの起歪体を用いたバイタルセンサにも適用可能である。
【0132】
また、上記の実施形態では、バイタルセンサ１等が脈波を検出する例を示したが、バイタルセンサ１の検出対象は脈波には限定されない。バイタルセンサ１等は、例えば、血圧、脈拍、酸素レベル等を検出対象とすることができる。
【符号の説明】
【0133】
１，２，３ バイタルセンサ、１０ 筐体、２０ 起歪体、２０ｍ 上面、２０ｎ 下面、２１ 基部、２２ 梁部、２３ 負荷部、２４ 延伸部、３０ 線材、５０，５０Ａ，５０Ｂ ゲル状粘着剤、６０ 保護部材、７０ 被覆層、８０ 無機層、１００ ひずみゲージ、１１０ 基材、１１０ａ 上面、１３０ 抵抗体、１４０ 配線、１５０ 電極、１６０ カバー層、１３０ｅ１、１３０ｅ２ 終端、６００，７００，８００，９００ 検出素子、６１０ ベース層、６２０ 駆動コイル、６４０，６５０，６６０ 絶縁層、６７０ ベース金属、６８０ 感知コイル、７１０ 上流電極、７２０ 下流電極、７３０ 磁性膜、７４０ 絶縁膜、９１０ 基板
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】