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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】P2025021155
(43)【公開日】2025-02-13
(54)【発明の名称】脈波計測装置
(51)【国際特許分類】
A61B 5/0255 20060101AFI20250205BHJP
A61B 5/02 20060101ALI20250205BHJP
【ＦＩ】
A61B5/0255 Z
A61B5/02 310M
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023124908
(22)【出願日】2023-07-31
(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】原田 高志
(72)【発明者】
【氏名】岡 博之
【テーマコード（参考）】
4C017
【Ｆターム（参考）】
4C017AA09
4C017AB03
4C017AC03
4C017AC28
4C017CC02
4C017CC06
(57)【要約】
【課題】脈波を捉えられたことを脈波計測装置の使用者に通知することが可能な脈波計測装置を実現する。
【解決手段】本脈波計測装置は、手指に装着可能な筐体と、前記筐体の、前記手指の腹側に位置する部分に固定された脈波センサと、前記脈波センサの出力信号を受信して前記出力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、前記増幅信号を受信して当該増幅信号に応じて動作する出力装置と、を有する。
【選択図】図１
【解決手段】本脈波計測装置は、手指に装着可能な筐体と、前記筐体の、前記手指の腹側に位置する部分に固定された脈波センサと、前記脈波センサの出力信号を受信して前記出力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、前記増幅信号を受信して当該増幅信号に応じて動作する出力装置と、を有する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
手指に装着可能な筐体と、
前記筐体の、前記手指の腹側に位置する部分に固定された脈波センサと、
前記脈波センサの出力信号を受信して前記出力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、
前記増幅信号を受信して当該増幅信号に応じて動作する出力装置と、を有する、脈波計測装置。
前記筐体の、前記手指の腹側に位置する部分に固定された脈波センサと、
前記脈波センサの出力信号を受信して前記出力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、
前記増幅信号を受信して当該増幅信号に応じて動作する出力装置と、を有する、脈波計測装置。
【請求項2】
前記出力装置は、前記増幅信号の出力の有無、出力の大きさ、出力の振幅、及び出力波形のうち少なくとも１つ以上と連動した態様で動作する、請求項１に記載の脈波計測装置。
【請求項3】
前記出力装置は振動デバイスである、請求項１又は２に記載の脈波計測装置。
【請求項4】
前記振動デバイスは前記筐体の、前記手指の腹側に位置する部分に固定されており、
前記脈波センサは、前記振動デバイスを介して前記筐体に固定されている、請求項３に記載の脈波計測装置。
前記脈波センサは、前記振動デバイスを介して前記筐体に固定されている、請求項３に記載の脈波計測装置。
【請求項5】
前記振動デバイスは前記筐体の、前記手指の爪側に位置する部分に固定されている、請求項３に記載の脈波計測装置。
【請求項6】
複数の手指各々に装着可能な複数の前記筐体を備え、
前記脈波センサ及び前記出力装置は、複数の前記筐体の各々に対して１つずつ設けられており、
前記増幅器は、
各々の脈波センサから入力された出力信号を別個に増幅し、
各々の増幅信号を、増幅前の出力信号を出力した脈波センサと同じ筐体に設けられている出力装置に出力する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の脈波計測装置。
前記脈波センサ及び前記出力装置は、複数の前記筐体の各々に対して１つずつ設けられており、
前記増幅器は、
各々の脈波センサから入力された出力信号を別個に増幅し、
各々の増幅信号を、増幅前の出力信号を出力した脈波センサと同じ筐体に設けられている出力装置に出力する、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の脈波計測装置。
【請求項7】
前記脈波センサは、複数のひずみゲージを有し、
前記出力信号は、複数の前記ひずみゲージの出力に基づいて生成される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の脈波計測装置。
前記出力信号は、複数の前記ひずみゲージの出力に基づいて生成される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の脈波計測装置。
【請求項8】
前記脈波センサは、起歪体を有し、
複数の前記ひずみゲージは、
前記起歪体に設けられ、前記起歪体の圧縮ひずみを検出する一対のひずみゲージと、
前記起歪体に設けられ、前記起歪体の引張ひずみを検出する他の一対のひずみゲージと、
を含み、
一対の前記ひずみゲージ及び他の一対の前記ひずみゲージは、１つのブリッジ回路の各辺を構成するように接続され、
前記出力信号は、前記ブリッジ回路により生成される、請求項７に記載の脈波計測装置。
複数の前記ひずみゲージは、
前記起歪体に設けられ、前記起歪体の圧縮ひずみを検出する一対のひずみゲージと、
前記起歪体に設けられ、前記起歪体の引張ひずみを検出する他の一対のひずみゲージと、
を含み、
一対の前記ひずみゲージ及び他の一対の前記ひずみゲージは、１つのブリッジ回路の各辺を構成するように接続され、
前記出力信号は、前記ブリッジ回路により生成される、請求項７に記載の脈波計測装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、脈波計測装置に関する。
【背景技術】
【0002】
被験者の首筋又は手首等の皮膚に脈波センサを接触させることで、動脈から伝播する脈波を計測することができる脈波計測装置が知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２１－１３７２６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このような脈波計測装置では、脈波センサを人体の適切な位置（例えば、橈骨動脈又は尺骨動脈の真上の皮膚）に当てることが望ましい。例えば、特許文献１では、複数の圧電素子を備えた脈波計測パッドにおいて、各圧電素子からの脈波計測値を比較し、最大の脈波計測値を示す圧電素子に対応する位置のアクチュエータを振動させる技術が開示されている。これにより、特許文献１では、脈波計測パッドの中心を頸動脈の直上にセットできるよう利用者を誘導することができる。
【0005】
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、使用者に、脈波センサで脈波を捉えられたことを通知可能な脈波計測装置を実現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脈波計測装置は、手指に装着可能な筐体と、前記筐体の、前記手指の腹側に位置する部分に固定された脈波センサと、前記脈波センサの出力信号を受信して前記出力信号を増幅した増幅信号を出力する増幅器と、前記増幅信号を受信して当該増幅信号に応じて動作する出力装置と、を有する。
【発明の効果】
【0007】
開示の技術によれば、使用者に、脈波センサで脈波を捉えられたことを通知可能な脈波計測装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【図1】第１実施形態に係る脈波計測装置を例示する模式図である。
【図4】第１実施形態に係る脈波センサを例示する平面図である。
【図5】第１実施形態に係る脈波センサを例示する断面図である。
【図6】ブリッジ回路の一例である。
【図7】第１実施形態に係る脈波センサにカバー部材を装着した状態を示す図である。
【図8】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9】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10】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11】第１実施形態の変形例１に係る脈波センサにカバー部材を装着した状態を示す図である。
【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〉
［脈波計測装置］
図１は、第１実施形態に係る脈波計測装置を例示する模式図である。図１を参照すると、脈波計測装置１は、筐体１０と、脈波センサ２０と、増幅器３０と、出力装置４０と、情報処理装置５０とを有している。また、図１では、被験者（すなわち、脈波の測定対象となる人物）の手指２００も合わせて示している。
［脈波計測装置］
図１は、第１実施形態に係る脈波計測装置を例示する模式図である。図１を参照すると、脈波計測装置１は、筐体１０と、脈波センサ２０と、増幅器３０と、出力装置４０と、情報処理装置５０とを有している。また、図１では、被験者（すなわち、脈波の測定対象となる人物）の手指２００も合わせて示している。
【0011】
図２は、第１実施形態に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｐ側から視た図である。図３は、第１実施形態に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｑ側から視た図である。図２及び図３では、見易さのため、増幅器３０、出力装置４０、及び情報処理装置５０は図示していない。
【0012】
図１～図３に示すように、筐体１０は、脈波計測装置１の使用者（以降、単に「使用者」と称する）の手指２００に装着可能である。なお、当該使用者は、被験者と同一人物であってもよいし、異なる人物であってもよい。図１～図３の例では、筐体１０は、一端側が開口し、他端側が閉鎖された手指挿入部１０ｘを有する指サック型である。筐体１０は、例えば、ゴム、布、樹脂等から形成することができる。
【0013】
筐体１０を図示のような指サック型とすることで、使用者の手指への筐体の着脱が容易となる。また、指サック型の筐体１０は、使用者の手指との接触面積が大きいため、脈波計測の際に脈波センサ２０を被験者の肌の上で滑らせても筐体１０が手指から外れにくい。すなわち、指サック型の筐体１０には、安定して脈波センサ２０を支持可能という利点がある。
【0014】
【0015】
脈波センサ２０は、筐体１０に固定されている。脈波センサ２０は、直接筐体１０に固定されてもよいし、他の部材を介して筐体１０に固定されてもよい。図１～図３の例では、脈波センサ２０は、出力装置４０を介して、筐体１０の手指の腹側に位置する部分に固定されている。脈波センサ２０は、第１面２２ｍが被験者の橈骨動脈に接触すると、被験者の脈波を検出して出力信号Ｓ１を出力する。出力信号Ｓ１は、例えば、１Ｈｚ～１５Ｈｚ程度の周期的なアナログの電圧信号である。
【0016】
増幅器３０は、脈波センサ２０の出力信号Ｓ１を増幅して増幅信号Ｓ２を出力する。増幅器３０は、脈波センサ２０の出力信号Ｓ１を、出力装置４０を動作可能な電圧レベルまで増幅することができる。脈波センサ２０の出力信号Ｓ１は振幅が小さく、例えば、数ｍＶ程度である。増幅信号Ｓ２の振幅は、例えば、数Ｖ程度である。増幅器３０は、電圧を増幅する機能に加えて、電流を増幅する機能を有してもよい。なお、増幅器３０は物理的に独立した装置ではなく、脈波センサ２０、筐体１０、又は情報処理装置５０に内蔵された回路であってもよい。
【0017】
本実施形態における増幅器３０は、出力信号Ｓ１の増幅以外の処理を行ってもよいし、出力信号Ｓ１の増幅以外の処理は行わなくてもよい。増幅以外の処理とは、例えば、出力信号Ｓ１のアナログ／デジタル変換、出力信号Ｓ１の信号波形に対するノイズ除去、平滑化、規格化等の波形の加工処理、及び／又は、出力信号Ｓ１の信号波形を分析する処理等である。増幅器３０は、出力信号Ｓ１に対し、当該出力信号Ｓ１の増幅処理と、前述した増幅以外の処理とを順不同で施すことで、最終的に増幅信号Ｓ２を作成して出力する。
【0018】
増幅器３０に含まれるハードウェア及びソフトウェアは、増幅器３０が実行する処理に応じて適宜選択されてよい。例えば、増幅器３０において出力装置Ｓ１の増幅のみを行う場合は、増幅器３０は増幅回路であってよい。また、増幅器３０において出力信号Ｓ１に対し増幅とともにノイズ除去やフィルタリングを行う場合は、増幅器３０は、それらの処理が可能な回路、並びに制御装置及びプログラムを含む構成であってよい。
【0019】
なお、増幅器３０が出力信号Ｓ１の増幅以外の処理を行わない場合、増幅器３０は、出力信号Ｓ１を一定の比率で増幅した増幅信号Ｓ２を作成して、出力する。そのため、増幅器３０が出力可能な電圧範囲では、出力信号Ｓ１の振幅と増幅信号Ｓ２の振幅とは比例する。また、増幅器３０の周波数特性が理想的であれば、出力信号Ｓ１に含まれる周波数成分と増幅信号Ｓ２に含まれる周波数成分とは一致する。
【0020】
増幅器３０は、トランジスタや抵抗等を組み合わせて形成されたディスクリート回路であってもよいし、集積化された回路であってもよい。増幅器３０は、例えば、フレキシブル基板等に実装されて、筐体１０の内外の任意の空きスペースに配置することができる。又は、増幅器３０は、脈波センサ２０又は出力装置４０と一体に構成されていてもよい。
【0021】
出力装置４０は、増幅器３０が出力する増幅信号Ｓ２に応じて動作する。ここで、「増幅信号Ｓ２に応じて動作する」とは、例えば、増幅信号Ｓ２の出力の有無、出力の大きさ、出力の振幅、及び出力波形のうち少なくとも１つ以上と連動した態様で動作することを示す。出力装置４０は、例えば、振動、光、及び／又は音等を出力することができる。振動を出力する場合、出力装置４０は、例えば、線形共振アクチュエータ、圧電アクチュエータ、偏心回転モーター等の振動デバイスである。光を出力する場合、出力装置４０は、例えば、発光ダイオード（Light Emitting Diode）、有機ＥＬ（Organic Electro Luminescence）等である。音を出力する場合、出力装置４０は、例えば、スピーカ、イヤホン、ヘッドホン等である。スピーカとしては、例えば、ＭＥＭＳスピーカが挙げられる。
【0022】
線形共振アクチュエータを用いると、様々な振動波形を発生させることができるという利点がある。具体的には、線形共振アクチュエータを用いた場合、増幅信号Ｓ２に対応した振動を発生させることができる。例えば、脈波センサ２０を当てた位置での脈波の波打ちに近い振動を、線形共振アクチュエータで再現することができる。また、線形共振アクチュエータは、供給される電圧に対する反応が速いという利点、及び消費電力が低いという利点も有している。
【0023】
一方、出力装置４０が光又は音を出力する装置である場合、増幅信号Ｓ２の出力の有無に応じて出力のオンオフを切り替えたり、増幅信号Ｓ２の強弱と光又は音の強弱を同調させたりすることができる。このように、出力装置４０の具体的な構造は、適宜定められてよい。
【0024】
増幅器３０が、出力信号Ｓ１の電圧（および電流）の増幅以外の処理を実行しない場合、脈波計測装置１は、出力装置４０の動作のために複雑な処理制御を行う必要が無い。例えば、出力装置４０の動作のためにＣＰＵ又はＤＳＰ（Digital Signal Processor）等の制御装置を動作させ、複雑な処理を実行させる必要がない。したがって、簡単な経路及び装置構成で、脈波センサ２０の出力に応じた出力装置４０の駆動が可能になる。これにより、例えば、脈波センサ２０の信号出力から、当該出力に対する出力装置４０の応答動作までのタイムラグを減少させ得る。
【0025】
更に言えば、増幅器３０が、出力信号Ｓ１の増幅以外の処理を実行しない場合、脈波センサ２０の出力信号Ｓ１は、他のデバイスを経由せずに増幅器３０に入力されてもよい。また、増幅器３０の増幅信号Ｓ２は、他のデバイスを経由せずに出力装置４０に入力されてもよい。
【0026】
その一方で、増幅器３０が、出力信号Ｓ１の増幅以外の処理を実行するかしないかに関わらず、脈波センサ２０と増幅器３０との間、又は増幅器３０と出力装置４０との間に、他のデバイスを挿入してもよい。ここで言う他のデバイスとは、例えば、振幅変調や周波数変調を行う変調器等である。例えば出力装置４０が音を出力する装置である場合、変調器を用いることにより、脈波センサ２０の出力信号Ｓ１の周波数が人間の可聴帯域外である場合に、可聴帯域の周波数に変換してから出力装置４０を動作させることができる。
【0027】
なお、出力装置４０が振動を出力する装置である場合、筐体１０を介して振動を手指２００に伝達するため、出力装置４０は筐体１０に固定される。図１～図３の例では、出力装置４０は筐体１０の脈波センサ２０と同じ側に固定されているが、出力装置４０の配置はこれには限定されない。出力装置４０は、例えば、筐体１０の脈波センサ２０とは反対側（図１において、筐体１０の、手指２００の爪側に位置する部分等）に固定されてもよい。また、出力装置４０が振動を出力する場合、筐体１０の外側ではなく、内側（すなわち、手指挿入部１０ｘの壁面）に出力装置４０が固定されていてもよい。
【0028】
出力装置４０が光又は音を出力する場合、出力装置４０は筐体１０に固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。例えば、出力装置４０がイヤホンであれば、増幅器３０に接続されたケーブルの先端に出力装置４０が接続される。
【0029】
情報処理装置５０は、受信した増幅信号Ｓ２を脈波としてモニタリング及び／又は分析が可能な程度まで調整するための装置である。情報処理装置５０の一例としては、パーソナルコンピュータ又はスマートフォン等の制御装置が挙げられる。情報処理装置５０はＣＰＵ又はＤＳＰ等で構成される制御部を備えている。制御部は、増幅器３０から増幅信号Ｓ２を受信する。
【0030】
制御部は、増幅信号Ｓ２を受信すると、増幅信号Ｓ２に対して種々の加工処理を施す。ここで言う「種々の加工処理」の内容は、増幅信号Ｓ２に応じて適宜定められてよい。例えば、情報処理装置５０は、増幅信号Ｓ２に対し、デジタル化、ノイズ除去、平滑化、規格化等の波形の加工処理、及び／又は、信号波形の微分等の演算処理のうち１つ以上の処理を実行してもよい。これにより、増幅信号Ｓ２から、脈波の状態を分析したり、モニタしたりすることが可能な整調された波形が得られる。なお、増幅信号Ｓ２がそのままモニタリング可能な程度に整調された信号である場合、情報処理装置５０は増幅信号Ｓ２を無加工でモニタリングに使用してもよい。
【0031】
情報処理装置５０には、ディスプレイ、及び／又は記憶装置のうち１つ以上が内蔵、又は外付けされていてよい。そして、情報処理装置５０は、ディスプレイに脈波波形等、出力信号Ｓ１から得られる情報を表示したり、記憶装置に当該情報を記録したりすることができる。なお、この表示及び／又は記録はリアルタイムで行われてもよい。また、情報処理装置５０には、スピーカ等の音声出力装置が内蔵、又は外付けされていてよい。
【0032】
脈波計測装置１において、脈波センサ２０から出力された出力信号Ｓ１の分析及び／又はモニタリングのための経路（以下、第１経路）と、出力装置４０の動作のための経路（以下、第２経路）とは、分けて構成されていてもよいし、一部又は全部が同じ経路であってもよい。
【0033】
第１経路と第２経路とを分けて構成する一例としては、前述の通り、増幅器３０が作成した増幅信号Ｓ２を出力装置４０と、情報処理装置５０との両方に送信する例が挙げられる。この場合、出力装置４０は増幅信号Ｓ２に応じた光、音、及び／又は振動の出力を行う一方、情報処理装置５０は増幅信号Ｓ２をモニタリング可能な程度に整調する。
【0034】
また、第１経路と第２経路とを分けて構成する他の一例としては、脈波センサ２０が、出力信号Ｓ１を増幅器３０と情報処理装置５０との両方に送信する例が挙げられる。この場合、情報処理装置５０は増幅信号Ｓ２ではなく出力信号Ｓ１を受信するので、出力信号Ｓ２を自身で増幅するとともに、整調のための種々の加工処理を施す。そして、増幅器３０は情報処理装置５０とは別個に、出力信号Ｓ１からの増幅信号Ｓ２の作成と、増幅信号Ｓ２の出力装置４０への送信とを行う。
【0035】
いずれの場合においても、第１経路と第２経路とを分けて構成することで、増幅器３０は、出力装置４０を動作させるために必要な処理のみを行うことができる。そのため、増幅器３０の装置構成を簡単にすることができる。
【0036】
これに対し、第１経路と第２経路との一部又は全部が同じである構成の一例としては、増幅器３０が情報処理装置５０の一部材である例が挙げられる。この場合、情報処理装置５０が出力信号Ｓ１を受信し、増幅信号Ｓ２を作成し、増幅信号Ｓ２を出力装置４０に送信する。これにより、増幅器３０を別個に設ける必要が無いという利点がある。
【0037】
また、第１経路と第２経路との一部又は全部が同じである構成の他の一例としては、情報処理装置５０が単にディスプレイ及び／又は音声出力装置としての構成のみ有している例が挙げられる。この場合、増幅器３０は、モニタリング可能な整調済みの増幅信号Ｓ２を作成して情報処理装置５０に送信する、又は、作成した増幅信号Ｓ２を整調した整調信号Ｓ３を情報処理装置５０に送信する。情報処理装置５０は受信した増幅信号Ｓ２又は整調信号Ｓ３を表示及び／又は音声出力する。これにより、情報処理装置５０として特別な装置を準備する必要が無くなる。例えば、増幅器３０に市販のディスプレイを接続して、当該ディスプレイで脈波をモニタリングすることが可能となる。
【0038】
本実施形態に係る脈波計測装置１の動作を以下にまとめる。脈波計測装置１では、手指に装着可能な筐体１０に脈波センサ２０が固定されている。そのため、手指を直接肌に接触させて橈骨動脈を探す場合と同様の動作により、手指に装着した筐体１０を肌の上で移動させ、橈骨動脈を探すことができる。また、手指に装着した筐体１０により、手指を直接肌に接触させて脈波を計測する場合と同様に、橈骨動脈に対する押圧力を調整することができる。
【0039】
また、脈波センサ２０が橈骨動脈を捉えると、脈波センサ２０の出力信号Ｓ１を増幅した増幅信号Ｓ２に応じて出力装置４０が動作する。例えば、脈波と同じタイミングで間欠的に出力装置４０が振動することにより、その振動が筐体１０を介して手指２００に伝達される。また例えば、脈波の強弱に応じた強弱で出力装置４０が振動することにより、その振動が筐体１０を介して手指２００に伝達される。これにより、使用者は、手指を直接肌に接触させて脈波を感じる場合と同様の感覚を得られる。そのため、使用者は、脈波センサ２０が橈骨動脈又は尺骨動脈を捉えたことを容易に認識することができる。出力装置４０が、振動の代わりに光や音を出力する場合も同様の効果が得られる。
【0040】
すなわち、脈波計測装置１を用いることにより、容易かつ短時間で被検者の動脈の位置を捉えることができ、かつ適正な押圧力によって脈波センサ２０を被験者の肌に当てることができる。これにより、脈波計測装置１を用いて、正確に脈波を計測することができる。また、脈波計測装置１は、特許文献１に示されるような複雑な動作をする計測処理装置や、橈骨動脈の位置検出機構や加圧機構などの複雑な機械構造を用いる必要がなく、簡易な構成で脈波を光、振動、及び／又は音として使用者にフィードバックすることが可能である。
【0041】
［脈波センサ］
ここでは、脈波センサ２０の一例として、複数のひずみゲージを有する脈波センサの例を示す。
ここでは、脈波センサ２０の一例として、複数のひずみゲージを有する脈波センサの例を示す。
【0042】
図４は、第１実施形態に係る脈波センサを例示する平面図である。図５は、第１実施形態に係る脈波センサを例示する断面図であり、図４のＡ－Ａ線に沿う断面を示している。なお、
図４及び図５を参照すると、脈波センサ２０は、筐体２１と、起歪体２２と、線材２３と、複数のひずみゲージ（ひずみゲージ１００１、１００２、１００３、１００４）とを有している。なお、特に区別する必要がない場合は、ひずみゲージ１００１、１００２、１００３、１００４を、ひずみゲージ１００と総称する場合がある。
図４及び図５を参照すると、脈波センサ２０は、筐体２１と、起歪体２２と、線材２３と、複数のひずみゲージ（ひずみゲージ１００１、１００２、１００３、１００４）とを有している。なお、特に区別する必要がない場合は、ひずみゲージ１００１、１００２、１００３、１００４を、ひずみゲージ１００と総称する場合がある。
【0043】
起歪体２２は、基部２２ａと、梁部２２ｂと、負荷部２２ｃと、延伸部２２ｄとを有している。起歪体２２は平板状である。起歪体２２は、第１面２２ｍ、及び第１面２２ｍとは反対側に位置する第２面２２ｎを備えている。
【0044】
起歪体２２の材料としては、例えば、金属、セラミック、ガラス等を用いることができる。起歪体２２の材料として用いる金属としては、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）、銅、アルミニウム等が挙げられる。起歪体２２は、例えば、エッチング又はプレス加工法等により一体に形成することができる。負荷部２２ｃを除く起歪体２２の厚さｔは一定である。厚さｔは、起歪体２２の材料に応じて適宜定められる。例えば、起歪体２２が金属製である場合、その厚さは０．０３ｍｍ以上０．３ｍｍ以下とすることができる。
【0045】
起歪体２２がガラス製である場合、起歪体２２の厚さは、起歪体２２の破壊強度が静圧で２０Ｎより大きくなるように決定されることが望ましい。またこの場合、起歪体２２のガラスに対して化学強化を施すことで、起歪体２２の表面圧縮応力を高めてもよい。
【0046】
なお、図４及び図５の説明では、便宜上、脈波センサ２０において、起歪体２２の負荷部２２ｃが設けられている側を「上側」と称し、起歪体２２の負荷部２２ｃが設けられていない側を「下側」と称する。又、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、脈波センサ２０は天地逆の状態で用いることもできる。又、脈波センサ２０は任意の角度で配置することもできる。又、平面視とは、起歪体２２の第１面２２ｍに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。
【0047】
脈波センサ２０において、筐体２１は起歪体２２を保持する部分である。筐体２１は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２１は、例えば、金属や樹脂等から形成できる。筐体２１の上面側の開口を塞ぐように、略円板状の起歪体２２が接着剤等により固定されている。
【0048】
起歪体２２において、基部２２ａは、図４で示す円形の破線よりも外側の円形枠状（リング状）の領域である。なお、円形の破線よりも内側の領域を円形開口部と称する場合がある。つまり、起歪体２２の基部２２ａは、円形開口部を備えている。基部２２ａの幅ｗ１は、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。基部２２ａの内径ｄ（すなわち、円形開口部の直径）は、例えば、１０ｍｍ以上１５ｍｍ以下である。
【0049】
梁部２２ｂは、基部２２ａの内側を橋渡しするように設けられている。梁部２２ｂは、例えば、平面視で十字状に交差する２本の梁を有し、２本の梁の交差する領域は円形開口部の中心を含む。図４の例では、十字を構成する１本の梁がＸ方向を長手方向とし、十字を構成する他の１本の梁がＹ方向を長手方向とし、両者は直交している。直交する２本の梁の各々は、基部２２ａの内径ｄ（円形開口部の直径）より内側にあり、かつ可能な限り長いことが好ましい。つまり、各々の梁の長さは、円形開口部の直径と略等しいことが好ましい。梁部２２ｂを構成する各々の梁において、交差する領域以外の幅ｗ２は一定であり、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下である。幅ｗ２が一定であることは必須ではないが、幅ｗ２を一定とすることで、ひずみをリニアに検出するできる点で好ましい。
【0050】
負荷部２２ｃは、梁部２２ｂに設けられている。負荷部２２ｃは、例えば、梁部２２ｂを構成する２本の梁の交差する領域に設けられる。負荷部２２ｃは、梁部２２ｂの上面から突起している。梁部２２ｂの上面を基準とする負荷部２２ｃの突起量は、例えば、０．１ｍｍ程度である。梁部２２ｂは可撓性を有しており、負荷部２２ｃに負荷が加わると弾性変形する。なお、梁部２２ｂの上面は、起歪体２２の第１面２２ｍの一部である。なお、負荷部２２ｃは必須の構成ではない。
【0051】
４つの延伸部２２ｄは、平面視で基部２２ａの内側から梁部２２ｂの方向に延伸する扇形の部分である。各々の延伸部２２ｄと梁部２２ｂとの間には、１ｍｍ程度の隙間が設けられている。延伸部２２ｄは、脈波センサ２０のセンシングには寄与しないため、設けなくてもよい。
【0052】
なお、起歪体２２は円形開口部にスリットを設けない形状であってもよい。すなわち、基部２２ａの円形開口部は梁部２２ｂと延伸部２２ｄが一体であってもよい。起歪体２２は更に負荷部２２ｃも設けず、面一であってもよい。
【0053】
線材２３は、脈波センサ２０と外部との電気信号の入出力を行うケーブルである。増幅器３０が脈波センサ２０と別個の装置である場合、線材２３は増幅器３０と接続されている。また、増幅器３０が、例えば筐体２１に内蔵されている場合は、脈波センサ２０内でひずみゲージの回路（後述するブリッジ回路等）が増幅器３０と接続されており、線材２３は情報処理装置５０と接続されていてもよい。線材２３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２３は、脈波センサ２０の必須の構成要素ではない。脈波センサ２０は、線材２３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。
【0054】
脈波センサ２０の出力信号Ｓ１は、複数のひずみゲージの出力に基づいて生成される。図示の例では、脈波センサ２０は、起歪体２２の第２面２２ｎにおいて、Ｙ方向に延びる梁に、平面視で負荷部２２ｃを挟んで対向して配置された一対のひずみゲージ１００１及び１００２を有している。また、一対のひずみゲージ１００１及び１００２が配置された梁と交差するＸ方向に延びる梁に、平面視で負荷部２２ｃを挟んで対向して配置された他の一対のひずみゲージ１００３及び１００４を有している。
【0055】
ひずみゲージ１００１及び１００２は、Ｙ方向に延びる梁において、負荷部２２ｃの押圧に伴って生じる起歪体２２の圧縮ひずみを検出する。また、ひずみゲージ１００３及び１００４は、Ｘ方向に延びる梁において、負荷部２２ｃの押圧に伴って生じる起歪体２２の引張ひずみを検出する。圧縮ひずみを検出するひずみゲージ１００１とひずみゲージ１００２との間隔は、引張ひずみを検出するひずみゲージ１００３とひずみゲージ１００４との間隔よりも広い。各ひずみゲージ１００をこのように配置することにより、圧縮ひずみと引張ひずみを有効に検出してフルブリッジを構成するブリッジ回路により大きな出力を得ることができる。
【0056】
ひずみゲージ１００１～１００４は、１つのブリッジ回路の各辺を構成するように接続され、脈波センサ２０の出力信号Ｓ１は、ブリッジ回路により生成することができる。図６は、ブリッジ回路の一例である。図６に示すブリッジ回路では、ひずみゲージ１００１は、左上の一辺を構成している。また、ひずみゲージ１００２は、右下の一辺を構成している。また、ひずみゲージ１００３は、右上の一辺を構成している。また、ひずみゲージ１００４は、左下の一辺を構成している。
【0057】
図６において、左上の辺と左下の辺の接続部と、右上の辺と右下の辺の接続部との間には、直流電圧Ｅが供給される。これにより、左上の辺と右上の辺の接続部と、左下の辺と右下の辺の接続部との間から、アナログ電圧の出力信号Ｓ１を得ることができる。ブリッジ回路は、例えば、筐体２１の内側面に貼り付けた配線基板に設けることができる。
【0058】
脈波センサ２０において、負荷部２２ｃが被験者の橈骨動脈に当たると、被験者の脈波に応じて負荷部２２ｃに負荷が加わって梁部２２ｂが弾性変形し、ひずみゲージ１００の抵抗体の抵抗値が変化する。脈波センサ２０は、梁部２２ｂの変形に伴なうひずみゲージ１００の抵抗体の抵抗値の変化に基づいて脈波を検出できる。脈波は、ブリッジ回路から、周期的な電圧の変化として出力信号Ｓ１として検出される。
【0059】
なお、以上では、脈波センサ２０が４つのひずみゲージを有し、４つのひずみゲージをフルブリッジ接続することにより出力信号Ｓ１を生成する例を示した。しかし、脈波センサ２０が２つのひずみゲージを有し、２つのひずみゲージをハーフブリッジ接続することにより出力信号Ｓ１を生成してもよい。
【0060】
なお、脈波センサ２０の起歪体２２の全体を覆うように、カバー部材を設けてもよい。例えば、起歪体２２にシリコーン等の材料で別途作製したカバー部材をキャップのように装着してもよいし、シリコーン等の材料を、インサート成形等の方法で、起歪体２２と接合するように一体成形してもよい。また、当該カバー部材は、起歪体２２との間に間隙を有していることが望ましい。なお、カバー部材の脈波センサ２０への装着方法は特に限定されない。
【0061】
図７は、脈波センサ２０にカバー部材３００を装着した状態を示す断面図である。なお、図７では一例として、起歪体２２の梁部２２ｂと延伸部２２ｄが一体であり、当該一体構成の中央部に負荷部２２ｃを設けた場合について示している。図７に示す通り、カバー部材３００は、起歪体２２との間に間隙３２０を有しており、表面（被験者の肌に当たる側）が略半球状の形状をしている。また、カバー部材３００の中央部には凸部３１０が設けられており、凸部３１０と負荷部２２ｃとが対向するように設けられている。なお、本実施形態では、負荷部２２ｃは円柱状であるが、例えば基部２２ａから突起する曲面を設けてこれを負荷部２２ｃとしてもよい。
【0062】
なお、凸部３１０と起歪体２２（図７の場合は、負荷部２２ｃ）との間は、カバー部材３００に圧力がかかっていないときに接するように設計されていても良いし、図７のように隙間を有するように設計されていてもよい。すなわち、凸部３１０と起歪体２２又は負荷部２２ｃとは、圧力がかかっていない状態において離隔していてもよい。隙間の有無に関わらず、凸部３１０は、カバー部材３００を測定対象の身体に当てたときの押圧によって、凸部３１０が起歪体２２（図７の場合は、負荷部２２ｃ）と接し圧力を伝達するように設計される。このような設計とすることにより、カバー部材３００にかかる圧力を、起歪体２２の、凸部３１０が接する部分に集中させることができる。したがって、起歪体２２の特定の範囲に応力を集中させることができる。
【0063】
また、起歪体２２をカバー部材３００で覆うことで、起歪体２２の円形開口部にごみ及びホコリ等が混入することを防止できる。また、起歪体２２が金属製であっても、被験者の金属アレルギーを防止できる。
【0064】
カバー部材３００の形状は特に限定されないが、例えば、起歪体２２の第１面２２ｍに対して垂直以外の角度で測定対象の肌が押し当てられた場合に、負荷部２２ｃに圧力が比較的均等にかかるような形状に設計されることが好ましい。さらに言えば、カバー部材３００に対する測定対象の当たり方（すなわち、カバー部材３００を測定対象に押し当てる押圧力の大きさ、カバー部材３００のどの部分が測定対象に接しているか、及び、カバー部材３００を測定対象に押し当てるときの角度）が変化しても、測定対象から伝播する圧力が、カバー部材３００に比較的均等にかかるように設計されることが望ましい。
【0065】
前述の「圧力が比較的均等にかかるような形状」の好ましい一例として、図７に示すような半球状のカバー部材３００が挙げられる。このように、カバー部材３００の上面は、起歪体２２の第１面２２ｍを基準として、起歪体２２の第１面２２ｍの中央部上が最も高く、起歪体２２の第１面２２ｍの周辺部に行くほど低くなる曲面とすることができる。
【0066】
カバー部材３００の形状の他の例としては、例えば、（Ａ）回転楕円体（半楕円体）、（Ｂ）回転スーパー楕円体（回転オーバル楕円体）、（Ｃ）卵形体、及び（Ｄ）回転放物面を有する形状、などに代表されるような回転円錐曲線を含む面を有しているような形状が挙げられる。例えば、カバー部材３００の測定対象側の面がこのような回転円錐曲線を含む面であってもよい。
【0067】
なお、カバー部材３００は、上記（Ａ）～（Ｄ）に限定されず、回転円錐曲線に近似されたスプライン曲線を含む面（すなわち、スプライン曲面）を有する形状であってもよいし、回転円錐曲線を含む面を直線と曲線で近似した面を有する形状であってもよい。より広義に定義するならば、カバー部材３００は、カバー部材３００の測定対象側の面の任意点における垂直線が、起歪体２２の第１面２２ｍの中心を通る第１面２２ｍの垂直線と交わるような形状であってよい。
【0068】
【0069】
図８及び図９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８及び図９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。
【0070】
なお、図８～図１０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８～図１０では、便宜上、ひずみゲージ１００において、基材１１０の抵抗体１３０が設けられている側を「上側」と称し、抵抗体１３０が設けられていない側を「下側」と称する。又、各部位の上側に位置する面を「上面」と称し、各部位の下側に位置する面を「下面」と称する。ただし、ひずみゲージ１００は天地逆の状態で用いることもできる。又、ひずみゲージ１００は任意の角度で配置することもできる。又、平面視とは、基材１１０の上面１１０ａに対する上側から下側への法線方向で対象物を視ることを指すものとする。そして、平面形状とは、前記法線方向で対象物を視たときの、対象物の形状を指すものとする。ひずみゲージ１００は、基材１１０が起歪体２２の第２面２２ｎ側を向くように、起歪体２２の第２面２２ｎに貼り付けられる。
【0071】
基材１１０は、抵抗体１３０等を形成するためのベース層となる部材である。基材１１０は可撓性を有する。基材１１０の厚さは特に限定されず、ひずみゲージ１００の使用目的等に応じて適宜決定されてよい。例えば、基材１１０の厚さは５μｍ～５００μｍ程度であってよい。なお、起歪体２２の第２面２２ｎから受感部へのひずみの伝達性、及び、環境変化に対する寸法安定性の観点から考えると、基材１１０の厚さは５μｍ～２００μｍの範囲内であることが好ましい。また、絶縁性の観点から考えると、基材１１０の厚さは１０μｍ以上であることが好ましい。
【0072】
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。
【0073】
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。
【0074】
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。
【0075】
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８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。
【0076】
抵抗体１３０は、複数の細長状部が長手方向を同一方向（図８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８の例ではＢ－Ｂ線と垂直な方向）となる。
【0077】
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。
【0078】
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。
【0079】
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。
【0080】
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。
【0081】
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。
【0082】
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。
【0083】
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。
【0084】
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。
【0085】
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。
【0086】
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。
【0087】
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８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。
【0088】
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、又は、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８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。
【0089】
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。
【0090】
［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。
【0091】
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。
【0092】
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、又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８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。
【0093】
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。
【0094】
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に含まれる酸素又は水分による金属層Ａの酸化を防止する機能、および／又は、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。
【0095】
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。
【0096】
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。
【0097】
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。
【0098】
図１０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１０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。
【0099】
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。
【0100】
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。
【0101】
なお、第１実施形態では、ひずみゲージを有する脈波センサ２０を用いる例について説明した。しかし、脈波センサ２０は、ひずみゲージのような圧力素子を有する構成には限定されず、例えば、光学式であってもよい。光学式の脈波センサは、光源から所定波長の光を生体に向けて照射し、生体を透過する光又は生体で反射する光を受光素子で受光し、受光した光の量に基づいて脈波を計測するセンサである。光学式の脈波センサでは、受光素子の出力を電圧信号に変換したものが出力信号Ｓ１となる。脈波計測装置１に光学式の脈波センサを用いた場合も、ひずみゲージを有する脈波センサ２０を用いた場合と同様の効果を奏する。
【0102】
〈第１実施形態の変形例１〉
第１実施形態の変形例１では、第１実施形態とはカバー部材の形状が異なる脈波計測装置の例を示す。なお、本変形例を含め、以降説明する各種変形例では、既に説明した実施形態と同一の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
第１実施形態の変形例１では、第１実施形態とはカバー部材の形状が異なる脈波計測装置の例を示す。なお、本変形例を含め、以降説明する各種変形例では、既に説明した実施形態と同一の構成部については同一の符号を付し、その説明を省略する場合がある。
【0103】
図１１は、本変形例に係る脈波センサ２０を示す図である。図１１に示すカバー部材３３０は、起歪体２２と対向する側の面において凸部３１０のような明確に突出した部位が存在しない点で、第１実施形態のカバー部材３００と異なる。なお、カバー部材３３０のその他の点については、カバー部材３００と同様の構成であってよいし、カバー部材３００と同様の改変を施してもよい。本変形例に係るカバー部材３３０は、起歪体２２と対向する側の面の少なくとも一部が、起歪体２２の側に湾曲した曲面から成る。本変形例に係る脈波センサ２０では、カバー部材３３０のこの曲面全体が凸部としてはたらく。図１１の例では、カバー部材３３０は起歪体２２と対向する側の面の中央部が起歪体２２に向かってなだらかに傾斜した曲面である。このような設計とすることで、カバー部材３３０にかかる圧力を、カバー部材３３０と起歪体２２が接する部分（例えば、起歪体２２のロードポイント）に集中させることができる。したがって、カバー部材３３０により、脈波センサ２０は起歪体２２の特定の範囲に応力を集中させることができる。また、カバー部材３００と同様に、カバー部材３３０を用いた場合でも、起歪体２２の円形開口部からのごみ及びホコリ等の混入を防止できる。また、起歪体２２が金属製であっても、被験者の金属アレルギーを防止できる。
【0104】
カバー部材３００と同様に、カバー部材３３０の形状も、半球状には限定されない。例えば、カバー部材３３０は、カバー部材３００の説明で述べたように、回転円錐曲線を含む面を有する形状であってもよいし、スプライン曲面を有する形状であってもよいし、回転円錐曲線を含む面を直線と曲線で近似した面を有する形状であってもよい。
【0105】
〈第１実施形態の変形例２〉
第１実施形態の変形例２では、第１実施形態とは筐体の形状が異なる脈波計測装置の例を示す。図１２は、第１実施形態の変形例２に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｐ側から視た図である。図１３は、第１実施形態の変形例２に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｑ側から視た図である。図１２及び図１３では、増幅器３０及び情報処理装置５０の図示は省略されている。
第１実施形態の変形例２では、第１実施形態とは筐体の形状が異なる脈波計測装置の例を示す。図１２は、第１実施形態の変形例２に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｐ側から視た図である。図１３は、第１実施形態の変形例２に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｑ側から視た図である。図１２及び図１３では、増幅器３０及び情報処理装置５０の図示は省略されている。
【0106】
図１２及び図１３に示すように、筐体１０及び手指挿入部１０ｘは、複数の手指に装着可能な大きさ及び構造としてもよい。図１２及び図１３の例では、筐体１０の手指挿入部１０ｘは、２本の手指に装着可能な大きさとしているが、３本以上の手指に装着可能な大きさとしてもよい。この場合も第１実施形態と同様の効果を奏する。第１実施形態の変形例２は、比較的大きな脈波センサ２０でも筐体１０に取り付け可能であるという利点を有する。
【0107】
〈第１実施形態の変形例３〉
図１４は、第１実施形態の変形例３に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｐ側から視た図である。図１５は、第１実施形態の変形例３に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｑ側から視た図である。図１４及び図１５では、増幅器３０及び情報処理装置５０の図示は省略されている。
図１４は、第１実施形態の変形例３に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｐ側から視た図である。図１５は、第１実施形態の変形例３に係る脈波計測装置を図１の矢印Ｑ側から視た図である。図１４及び図１５では、増幅器３０及び情報処理装置５０の図示は省略されている。
【0108】
図１４及び図１５に示すように、本変形例に係る脈波計測装置は、手指挿入部１０ｘが設けられた筐体を複数個備えていてもよい。図１４及び図１５の例では、脈波計測装置は、２本の手指にそれぞれ装着可能なように、２個の筐体（筐体１０Ａおよび１０Ｂ）を有しており、各筐体にはそれぞれ手指挿入部１０ｘが設けられている。なお、本変形例に係る脈波計測装置は、３個以上の筐体を有していてもよい。例えば、脈波計測装置は、人差し指、中指、及び薬指にそれぞれ装着可能なように、手指挿入部１０ｘを設けた筐体を３個、有していてもよい。
【0109】
脈波センサ２０は、各筐体に対して１つずつ設けられている。一方、出力装置４０は、各筐体に対して１つずつ設けられてもよいし、複数の筐体に対してまとめて１つ（又は数個）設けられてもよい。具体的には、出力装置４０がイヤホンやヘッドホンである場合、出力装置４０は全筐体に対してまとめて（すなわち、脈波計測装置１全体で）所定の個数だけ設けられていてもよい。また、出力装置４０が振動デバイスである場合、出力装置４０は、各筐体に（すなわち、各手指に）対応して１つずつ設けられていてもよい。
【0110】
各筐体に、脈波センサ２０と出力装置４０とが１つずつ設けられている場合、増幅器３０は、各々の脈波センサ２０から入力された複数の出力信号Ｓ１を合成してから増幅してもよいし、複数の出力信号Ｓ１を合成せずに、それぞれ別個に増幅してもよい。複数の出力信号Ｓ１を別個に増幅する場合、増幅器３０は、各々の増幅信号Ｓ２を、増幅前の出力信号Ｓ１を出力した脈波センサ２０と同じ筐体に設けられている出力装置４０に出力してもよい。このような構成とすることにより、使用者が、各指に対応する脈波センサ２０で、被験者の脈波をどの程度捉えられているかを認識できるという利点がある。
【0111】
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、本開示に係る脈波計測装置は、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脈波計測装置について、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。
【符号の説明】
【0112】
１ 脈波計測装置、１０，１０Ａ 筐体、１０ｘ 手指挿入部、２０ 脈波センサ、３０ 増幅器、４０ 出力装置、５０ 情報処理装置、２２ 起歪体、２２ｍ 第１面、２２ｎ 第２面、２２ａ 基部、２２ｂ 梁部、２２ｃ 負荷部、２２ｄ 延伸部、２３ 線材、１００１，１００２，１００３，１００４ 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、３００，３３０ カバー部材、３１０ 凸部、３２０ 間隙
【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】
【図15】