特許 7204233 生体振動信号検出装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-01-05

(45)【発行日】2023-01-16

(54)【発明の名称】生体振動信号検出装置

(51)【国際特許分類】

   A61B 5/11 20060101AFI20230106BHJP

   A61B 5/02 20060101ALI20230106BHJP

   A61B 5/113 20060101ALN20230106BHJP

【ＦＩ】

A61B5/11 100

A61B5/02 310K

A61B5/113

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020501766

(86)(22)【出願日】2019-02-19

(86)【国際出願番号】 JP2019005990

(87)【国際公開番号】W WO2019163740

(87)【国際公開日】2019-08-29

【審査請求日】2021-05-06

(31)【優先権主張番号】P 2018027818

(32)【優先日】2018-02-20

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】514118321

【氏名又は名称】ヘルスセンシング株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100123858

【弁理士】

【氏名又は名称】磯田 志郎

(72)【発明者】

【氏名】鐘ヶ江 正巳

(72)【発明者】

【氏名】池田 修

【審査官】山口 裕之

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１７／１４１９７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１４／１８５３９７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】実開平０５－０６３１９６（ＪＰ，Ｕ）

【文献】米国特許第０６１４６３３２（ＵＳ，Ａ）

【文献】中国実用新案第２０４８６２２２８（ＣＮ，Ｕ）

【文献】韓国公開特許第１０－２００８－００１２５６９（ＫＲ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１０１０２２（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１０－０６９０２１（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ａ６１Ｂ ５／１１

Ａ６１Ｂ ５／０２

Ａ６１Ｂ ５／１１３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧電効果を有する材料を含むセンサ素材層と、前記センサ素材層の上面に形成された第１の電極層と、前記センサ素材層の下面に形成された第２の電極層と、前記第１の電極層の上面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成された導電性の遮蔽層と、を含むシート状の振動センサ本体と、
前記振動センサ本体を覆う外装保護層と、
前記振動センサ本体の接続部に配置され、前記第１の電極層に接続された第１の取出し電極と、
前記振動センサ本体の前記接続部に配置され、前記第２の電極層に接続された第２の取出し電極と、
少なくとも前記遮蔽層の開口部を覆って前記遮蔽層とは別の導電性の遮蔽部材とを備え、
前記絶縁層及び前記遮蔽層は、前記接続部において、前記第１の電極層の表面を露出させる開口部を有し、
前記第１の取出し電極の一端は、前記開口部を介して、前記第１の電極層を貫通することなく前記第１の電極層の表面に接続され、前記第１の取出し電極の他端は前記外装保護層の外側に配置され、
前記第２の取出し電極の一端は、前記第２の電極層を貫通することなく前記第２の電極層の表面に接続され、前記第２の取出し電極の他端は前記外装保護層の外側に配置され、
前記遮蔽部材は、前記第１の取出し電極とは短絡しないように構成されていることを特徴とする生体振動信号検出装置。

【請求項2】

前記遮蔽部材は、前記第２の取出し電極と前記遮蔽層とを電気的に接続することを特徴とする請求項１に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項3】

前記外装保護層は、前記接続部において、前記第１の電極層又は前記第２の電極層の少なくとも一方の表面を露出させる開口部を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項4】

前記振動センサ本体を内包した前記外装保護層の一表面を下面に貼付した振動収集部材と、
前記振動収集部材の下面に、前記接続部を覆うように、前記振動センサ本体から離間して配置された保護部材とを備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項5】

前記保護部材の下面から前記外装保護層の下面までの段差の高さが１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項４に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項6】

前記保護部材は弾性部材を介して前記振動収集部材の下面に結合されていることを特徴とする請求項４又は５に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項7】

前記弾性部材の前記振動収集部材の下面から前記保護部材までの高さは、前記振動センサ本体の厚さよりも大きく、
前記弾性部材は、前記振動センサ本体を内包した前記外装保護層とは接触していないことを特徴とする請求項６に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項8】

前記振動収集部材の下面、前記保護部材及び前記弾性部材で囲まれた空間内に前記振動センサ本体と電気的に接続された半導体素子が配置されていることを特徴とする請求項６又は７に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項9】

前記半導体素子の少なくとも一部を覆う導電性の遮蔽部材を備えたことを特徴とする請求項８に記載の生体振動信号検出装置。

【請求項10】

前記第１の取出し電極及び前記第２の取出し電極は、導電性のテープであり、それぞれ前記第１の電極層及び前記第２の電極層に導電性の接着剤で接着されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れか１項に記載の生体振動信号検出装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、生体の心拍数、呼吸、体動などの生体振動信号を検出する生体振動信号検出装置に関し、特に、シート状の振動センサを備えた生体振動信号検出装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ベッド及び床に敷く寝床において、人の肺の呼吸活動及び心臓の拍動による振動等を振動センサで検出し、人の健康状態を２４時間検出できるようにした人の健康状態検出装置が知られている（特許文献１）。例えば、介護業務において、ベッドで睡眠中の患者の状態を把握することが必要であったが、介護者の負担を軽減するために患者の状態を自動的に監視して、異常があった時、外部に通知するシステムが望まれている。従来、睡眠中の患者の動きを束縛せずに、睡眠状態を把握するために指先に血圧計を取り付けたり、振動計を腰に巻くといった患者の身体に密着した方法を用いていた。これらの方法でも、身体にセンサを密着させるため、信号が常に得られる点で信頼性が高いが、患者が嫌がること、センサが外れると状態を把握できないことなどの問題があった。このため、非拘束タイプのシステムが提案されてきている（特許文献１）。

【0003】

特許文献１には、非拘束タイプの振動センサを用いた人の存在不在を検出する人存在不在検出装置が開示されている。特許文献１の方法では、ベッドパッド又はマットレスの上部や下部に、人の身体から発生する振動を検出するシート状の振動センサ手段を設置し、振動センサによって検出した身体振動信号の有無で人の存在及び不在検を判定している。さらに、検出した身体振動信号をフィルタリング処理して呼吸振動、心拍振動、いびき、及び体動信号などの生体振動信号を取得している。

【0004】

特許文献１の振動センサ手段２０２は、図８（Ａ）に示すように、振動センサ本体２１０の上に振動収集板２２１を配置し、振動センサ本体２１０の下にクッション部材２２２を介して底板２２３を配置した構造であり、振動センサ本体２１０には外部の信号処理装置（図示せず）と接続するための配線２２４が接続されている。振動センサ本体２１０は、図８（Ｂ）に示すように、フィルム状の振動センサ素材２１１の上下にフィルム状の正電極層２１２及び負電極層２１３（下部遮蔽層を兼ねる）が形成され、正電極層２１２の上を覆ってフィルム状の絶縁層２１４が形成され、絶縁層２１４の上に上部遮蔽層（電磁シールド用フィルム）２１５が形成されている。振動センサ素材２１１は、振動によって電荷を発生させる圧電材料であり、発生した電荷を上下に形成された正電極層２１２及び負電極層２１３によって取り出して振動を検出する。また、上部遮蔽層２１５は、外部からのノイズを防止するための導電体であり、定電位に保持されており、絶縁層２１４は、正電極層２１２と上部遮蔽層２１５とを絶縁している。

【0005】

振動センサ本体２１０の正電極層２１２、負電極層２１３及び上部遮蔽層２１５は、外部と電気的に接続させる必要があり、従来、シート状の振動センサ本体２１０においては、各層を厚さ方向に貫通する電極端子、例えばハトメ端子２１６、２１７が取出し電極の一部として使用されていた。図８（Ｂ）及び（Ｃ）に示すように、正電極層２１２の接続部には、負電極層２１３、絶縁層２１４及び上部遮蔽層２１５に開口が形成されており、ハトメ端子２１６が、正の取出し電極２１８とともに振動センサ素材２１１及び正電極層２１２を貫通し、正の取出し電極２１８を振動センサ本体とかしめて、正電極層２１２をハトメ端子２１６及び正の取出し電極２１８を介して外部と接続させている。また、負電極層２１３の接続部には、正電極層２１２に開口が形成されており、ハトメ端子２１７が、負の取出し電極２１９とともに負電極層２１３、振動センサ素材２１１、絶縁層２１４及び上部遮蔽層２１５を貫通し、負の取出し電極２１９を振動センサ本体２１０とかしめて、負電極層２１３及び上部遮蔽層２１５をハトメ端子２１７及び負の取出し電極２１９を介して外部と接続させている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】国際公開第２０１４／１８５３９７号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

特許文献１によれば、ハトメ端子２１６、２１７等が複数の層を貫通することにより、かしめ部に外力がかかっても、複数の層が全体としてストレスを受けるので、電極層の切断に対しては十分な強度がとれるとされていた。しかしながら、実際に、振動センサ手段２２０をベッドパッド又はマットレスの上部や下部に配置して生体振動信号を検出しようと試みると、振動センサ本体の接続部における接続不良が多発した。これは、ハトメ端子等が貫通することによって各層には孔が形成されており、この孔が振動センサ手段２２０に加わる振動や、引き出し配線２２４を介して加わる機械的なストレスなどによって広げられ、ハトメ端子と各層との接続不良が発生したり、ハトメ端子によるかしめが緩んで接触不良が発生したりするためと考えられる。

【0008】

また、特許文献１には記載されていないが、振動センサ本体２１０を実際に使用する際には、外部との接触、摩擦、摩耗による損傷を防止し、また、水分、ほこり、光などの外部環境から保護するための絶縁性の外装保護層によって全体が覆うことが好ましい。シート状の振動センサ本体の製造方法としては、一般的に、一連の長尺のフィルムを長手方向に搬送しつつ連続的に振動センサ本体を構成する各層を積層形成した後に、製品として所定寸法に裁断され、その後、接続部において取出し電極が接続される。これは、シート状の振動センサ本体が取り扱いにくく、振動センサ本体を構成する各層を積層形成する前に裁断したり、取出し電極を接続したりすると、製造効率が著しく低下し、また不良の原因ともなるため、全層を積層形成した後に裁断され、取出し電極が接続されていた。この点は、外装保護層で振動センサ本体２１０の全体を覆う場合においても、少なくとも搬送方向に対して幅方向について包んだ状態まで連続的に製造することが効率的である。外装保護層で覆われた状態で取出し電極を接続する場合、貫通式の接続構造は、外装保護層も貫通して接続することができるため簡便であるが、外装保護層の外側に配置された取出し電極と、外装保護層の内側に配置された正電極層、負電極層及び上部遮蔽層とが、貫通させたハトメ端子２１６、２１７等によって接続されることになり、ハトメ端子２１６、２１７等が正電極層２１２、負電極層２１３及び上部遮蔽層２１５を貫通した部分のハトメ端子２１６、２１７の外周面で接触することになり、接触面積が非常に狭く接続不良が発生しやすい構造となる。そして、このような貫通式の接続構造では、各層の孔が機械的なストレスなどにより広がることによって各層との接触不良が多発する。本発明は、上述した問題に鑑みて、より信頼性の高い接続部を備えた生体振動信号検出装置を提供することを課題とする。

【0009】

また、図８（Ｂ）に示すように、上部遮蔽層２１５を設け、負電極層２１３と上部遮蔽層２１５とを設置し、定電位としたシールドで信号を検出する正電極層２１２を囲った構造としても、実際に使用すると、取得した信号に様々なノイズが重なっていた。本発明は、ノイズを低減し、より正確な信号を検出できる生体振動信号検出装置を提供することを他の課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

上記課題を解決するため、本発明の生体振動信号検出装置は、圧電効果を有する材料を含むセンサ素材層と、前記センサ素材層の上面に形成された第１の電極層と、前記センサ素材層の下面に形成された第２の電極層と、を含むシート状の振動センサ本体と、前記振動センサ本体を覆う外装保護層と、前記振動センサ本体の接続部に配置され、前記第１の電極層に接続された第１の取出し電極と、前記振動センサ本体の前記接続部に配置され、前記第２の電極層に接続された第２の取出し電極とを備え、前記第１の取出し電極の一端は、前記第１の電極層を貫通することなく前記第１の電極層の表面に接続され、前記第１の取出し電極の他端は前記外装保護層の外側に配置され、前記第２の取出し電極の一端は、前記第２の電極層を貫通することなく前記第２の電極層の表面に接続され、前記第１の取出し電極の他端は前記外装保護層の外側に配置されていることを特徴とする。

【0011】

さらに、上記生体振動信号検出装置において、前記振動センサ本体は、さらに、前記第１の電極層の上面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成された導電性の遮蔽層とを含み、前記絶縁層及び前記遮蔽層は、前記接続部において、前記第１の電極層の表面を露出させる開口部を有することが好ましく、さらに、上記生体振動信号検出装置において、前記接続部を覆って前記遮蔽層とは別の導電性の遮蔽部材を備えていることが好ましい。

【0012】

さらに、上記生体振動信号検出装置において、前記外装保護層は、前記接続部において、前記第１の電極層又は前記第２の電極層の少なくとも一方の表面を露出させる開口部を有することが好ましい。

【0013】

さらに、上記生体振動信号検出装置において、前記振動センサ本体を内包した前記外装保護層の一表面を下面に貼付した振動収集部材と、前記振動収集部材の下面に、前記接続部を覆うように、前記振動センサ本体から離間して配置された保護部材とを備えたことが好ましい。さらに、前記保護部材は弾性部材を介して前記振動収集部材の下面に結合されており、前記弾性部材の前記振動収集部材の下面から前記保護部材までの高さは、前記振動センサ本体の厚さよりも大きく、前記弾性部材は、前記振動センサ本体を内包した前記外装保護層とは接触していないことが好ましい。 これらの生体振動信号検出装置において、前記保護部材の下面から前記外装保護層の下面までの段差の高さが１０ｍｍ以下であることが好ましい。

【0014】

さらに、上記生体振動信号検出装置において、前記振動収集部材の下面、前記保護部材及び前記弾性部材で囲まれた空間内に前記振動センサ本体と電気的に接続された半導体素子が配置されていてもよく、さらに、前記半導体素子の少なくとも一部を覆う導電性の遮蔽部材を備えることが好ましい。

【0015】

さらに、上記生体振動信号検出装置において、前記第１の取出し電極及び前記第２の取出し電極は、導電性のテープであり、それぞれ前記第１の電極層及び前記第２の電極層に導電性の接着剤で接着されていてもよい。

【発明の効果】

【0016】

本発明においては、振動センサ本体の全体が外装保護層に覆われており、振動センサ本体が外部との接触、摩擦、摩耗による損傷を防止し、また、水分、酸素、ほこり、光などの外部環境から内部を保護することができ、第１の取出し電極の一端が、シート状の振動センサ本体の第１の電極層を貫通することなく第１の電極層の表面に接続され、第２の取出し電極の一端が、振動センサ本体の第２の電極層を貫通することなく第２の電極層の表面に接続されており、振動センサ本体の電極層の表面と取出し電極の表面とで面接合しており、接触不良を減らすことができ信頼性を高めることができ、さらに第１及び第２の取出し電極の他端が、外装保護層の外側に配置され、振動センサ本体と外部との電気的接続を可能としている。

【0017】

また、振動センサ本体が、第１の電極層の上面に形成された絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成された導電性の遮蔽層とを含み、絶縁層及び遮蔽層が第１の電極層の表面を露出させる開口部を有する場合、遮蔽層が外部からの電磁シールドとなりノイズを低減することができ、絶縁層及び遮蔽層の開口部を介して第１の電極層と第１の取出し電極の一端とを接続させることができる。また、接続部を覆って導電性の遮蔽部材を備えることにより、接続部においても外部からの電磁場を遮蔽することができノイズを低減することができる。その他の作用効果については、以下の実施形態において説明する。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】本発明の生体振動信号検出装置の概略ブロック図。

【図2】本発明の生体振動信号検出手段の分解概略構成図。

【図3】本発明の生体振動信号検出手段の下面図（Ａ）、断面図（Ｂ）、一部透過下面図（Ｃ）。

【図4】本発明の生体振動信号検出手段の製造工程を示す図。

【図5】本発明の生体振動信号検出手段の変形例。

【図6】本発明の生体振動信号検出手段の他の実施形態。

【図7】本発明の生体振動信号検出手段の製造工程を示す図。

【図8】振動センサ手段の従来例。

【発明を実施するための形態】

【0019】

本発明の「生体振動信号検出装置」は、少なくとも振動センサ本体と、振動センサ本体の各電極層を外部と接続するための取出し電極とを含む生体振動信号検出手段を備えたものである。生体振動信号検出装置は、必要に応じて、情報処理手段、電力供給手段、記憶手段、通信手段、表示出力手段、操作手段などの一つ又は複数を備えていてもよく、これらと、取出し電極を介して、例えば配線によって接続させる。また、生体振動信号検出手段は、振動センサ本体の全体を包む外装保護層、振動センサ本体が接着される振動収集部材、振動センサ本体の接続部を保護する保護部材などの振動センサ本体を含む生体振動信号検出手段の他の構成を含んでもよい。

【0020】

本発明の「振動センサ本体」は、少なくともセンサ素材層と、第１の電極層と、第２の電極層とを含むものであり、振動に応じてセンサ素材層で発生した電荷を第１の電極層及び第２の電極層によって取り出し可能としたものである。振動センサ本体は、さらに外部の電磁場、静電気等によるノイズを低減するための遮蔽層及び遮蔽層と第１又は第２の電極層とを絶縁する絶縁層を含んでいてもよい。さらに、振動センサ本体は、最外層に保護層を設けてもよい。振動センサ本体は、基材となるフィルム（各層の一つでもよいし、別のものでもよい）上に各層を一体的に積層したものを含み、厚さに比べて平面寸法が広いシート状のものである。遮蔽層は定電位（例えば接地）とし、センサ素材層、第１の電極層及び第２の電極層の全体を囲うことが好ましい。振動センサ本体は、第１又は第２の電極層の一方を定電位（例えば接地）とし、他方の電極層の電位で信号を取り出す構成とすることが好ましく、この場合、一方の定電位の電極層を遮蔽層として利用することができ、他方の電極層についてのみ遮蔽層で覆えば足りる。なお、本明細書において上下は、厚さ方向の相対的な位置を示すものであり、絶対的なものではなく、例えば、実際に製造又は使用する際に上下を逆にすることを妨げるものではない。本発明の生体振動信号検出装置及びそれに使用される振動センサ本体は、生体振動信号を検出するために非常に微小な信号（例えばμＶの電圧）についても検出できる高感度のものを採用することが好ましい。このように、生体振動信号検出装置のセンサは、高感度に信号を検出できることから、ノイズに非常に弱く、わずかなノイズでもμＶ単位の信号にとっては大きな影響があった。このため、生体振動信号検出装置において信号の精度を確保するために、ノイズを低減できる様々な解決手段を本明細書に開示した。また、生体振動信号検出装置及びそれに使用される振動センサ本体は、生体の近傍に配置され、様々な物理的な衝撃が加わる状況も想定される。このため、生体振動信号検出装置において機械的な強度を高め、壊れにくい装置を提供する様々な解決手段を本明細書に開示した。本明細書に開示した解決手段は、装置に求められる特性に応じて、適宜選択して採用することができる。例えば、強度よりも精度が求められる場合には、機械的な強度を高める解決手段ではなく、ノイズ低減の解決手段をより優先的に採用すればよく、反対に強度が求められる場合には、機械的な強度を高める解決手段を優先的に採用し、必要に応じてノイズ低減の解決手段を採用すればよい。

【0021】

本発明の「取出し電極」は、振動センサ本体の第１又は第２の電極層と接続させる導電性部材であり、第１又は第２の電極層の信号を外部に取り出す端子となる。取出し電極は、第１又は第２の電極層とは別の部材であり、第１又は第２の電極層を貫通することなく、取出し電極の表面を第１又は第２の電極層の表面と対面させて接続させる。取出し電極としては、導電性接着剤が塗布された導電性接着テープ、または銅箔、アルミ箔、銀箔、金箔等の導電性を有する金属材料薄膜、あるいは印刷法等により形成された金属薄膜でもよいし、ＩＴＯ等の透明導電材料でもよい。取出し電極は、数１０ｎｍ～数１００μｍの厚さを有する薄膜であることが好ましい。取出し電極としては、導電性のテープ又は薄片とすることが接続する面積が広いため好ましいが、導線であってもよい。あるいは、印刷法、スパッタ法、蒸着法などにより導電性を有する配線を併せて形成してもよい。また、接続には、導電性の接着剤によって第１又は第２の電極層の表面に接着させることが簡便で且つ影響が少ないため好ましいが、取出し電極の表面と第１又は第２の電極層の表面とを超音波、熱、圧力などによって接合してもよい。ただし、超音波、熱、圧力などが、電極層及び取出し電極自体を変質、損傷するだけではなく、周囲の層や外装保護層へも影響することから、使用に問題のない範囲の条件とする必要がある。これに対し、導電性の接着剤による接続は周囲への影響は少ないので好ましい。また、第１又は第２の電極層の表面と第１又は第２の取出し電極との間にＭｏ、Ｔｉ、ＴｉＯ₂等のバリアメタル層を形成し、第１又は第２の電極層の表面との接続性を高めてもよい。さらに接続部に半田を用いることにより、接続をより強固にすることができる。なお、取出し電極を長く延在させて他の部材（情報処理手段等）と接続するための配線としてもよいし、振動センサ本体の近傍において、取出し電極を他の配線や、電気回路部を含む半導体素子等に接続してもよい。半導体素子の電気回路部としては、例えば、増幅器、信号処理回路、通信回路、電力供給回路、表示回路等であり、取出し電極の周辺に実装されていることが好ましい。

【0022】

図１は、本発明の生体振動信号検出装置１の概略ブロック図である。生体振動信号検出装置１は、生体１０の生体振動信号を検出可能な生体振動信号検出手段２（振動センサ本体を含む）を備え、生体振動信号検出手段２で取得した生体振動信号は配線３を介して情報処理装置４に入力される。情報処理装置４は、取得した生体振動信号に基づいて、様々な生体情報を取得する。例えば、生体情報として生体の存在・不存在を検出したり、生体の脈拍、呼吸数、いびき、体動などの生体情報を信号処理によって算出したりしてもよい。生体振動信号検出装置１は、必要に応じて、電力供給手段５、記憶手段６、通信手段７、表示出力手段８、操作手段９などの一つ又は複数を備えていてもよい。なお、生体１０として、ヒトの例を示すが、ヒトに限定されず、他の動物にも利用可能である。さらに、生体以外でも、振動信号検出装置として、振動センサ本体によってモータなどの駆動体の回転状態の検出や建築物などの耐久消費財の経年劣化の検出手段にも利用可能である。

【0023】

図２は、本発明の生体振動信号検出手段２の分解概略構成図であり、図３は、保護カバーを除いた生体振動信号検出手段２の構成図であり、図３（Ａ）は生体振動信号検出手段２（保護カバー２０を除いたもの）の下面図であり、図３（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ－Ｂ断面であり、図３（Ｃ）は一部の構成を透過させた下面図である。なお、図面における寸法は、各層の構成等を説明するために誇張したものであり、実際の寸法を示すものではない。

【0024】

図２に示すように、本実施形態の生体振動信号検出手段２は、保護カバー２０内に、振動収集部材２１、振動センサ本体１０（図３（Ｂ）参照）を内包した外装保護層２２、保護部材２３及び弾性部材２４を備え、外装保護層２２内の振動センサ本体１０に取出し電極を介して接続された配線３が伸びている。ただし、図１に示すような情報処理手段４が振動センサ本体１０の近傍に形成されるような場合、例えば、振動収集部材２１や、保護部材２３上に形成されるような場合には、配線３は必ずしも必要はなく、情報処理手段４によって処理された生体情報等は無線通信手段を用いることによって伝送されてもよい。

【0025】

保護カバー２０は、生体振動信号検出手段２の外側に全体を覆って設けられたフレキシブルなフィルム状の部材であり、外部との接触、摩擦、摩耗による損傷を防止し、また、水分、ほこり、光などの外部環境から内部を保護する。保護カバー２０の材質は特に限定されないが、高分子プラスチック素材（例えば、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＢＳ、ＡＳ、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、ポリエステル、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ））でもよいし、これらに金属層を積層した積層素材でもよい。金属層を積層した場合は、金属層を定電位（例えば接地）とすることにより、一番外側の遮蔽層（シールド層）として振動センサ本体１０のノイズを低減させる機能を持たせることできる。一実施態様において、保護カバー２０として、三層構造を有するプラスチック材料、具体的には、表面が塩化ビニル層で、中間層がポリエステルレーヨン層、及び 裏面がアクリル樹脂から構成された、三層合計の厚みが１ｍｍ以下の絶縁材料を用いた。これ以外にも、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン等の単層膜や多層膜を用いても良い。

【0026】

振動収集部材２１は、生体で発生した振動を振動センサ本体に伝達する部材であり、振動センサ本体に比べて硬度の高い部材である。振動収集部材２１としては、ヤング率が高く、振動を伝達しやすいものがよく、プラスチックの板（例えばＰＥＴ板、発砲スチロール板、ＰＰ板、アクリル板、硬化塩化ビニル板、発泡塩化ビニル板等）や、金属板（例えばアルミ板、ジュラルミン板、銅板、鉄板等）又はこれらの幾つかを組み合わせた多層膜板を用いることができる。振動収集部材２１の下面には、振動センサ本体１０又は振動センサ本体１０を内包した外装保護層２２、弾性部材２４が固定されるが、さらに、情報処理装置４、電力供給手段５、記憶手段６、通信手段７、表示出力手段８、操作手段９、その他の電気回路部を含む半導体素子などの一つ又は複数を実装してもよい。また、振動収集部材２１の下面の少なくとも一部をプリント基板としてもよく、例えば、振動収集部材２１の下面又は内部に配線をプリントしてもよいし、配線がプリントされたプリント基板を振動収集部材２１の下面に取り付けてもよい。なお、ベッド用センサのような大面積のセンサにおいては、各エリアから生体信号を取得するために振動収集部材２１を設けることが好ましいが、椅子に内蔵させるような小型センサの場合は、必ずしも振動収集部材２１は必要ではない。振動収集部材２１を設けない場合、外装保護層２２の少なくとも一面を厚くすることにより、外装保護層２２の厚い面を振動収集部材２１として機能させ、振動を伝達しやすくしてもよい。

【0027】

外装保護層２２は、内側に振動センサ本体１０を内包するものであり、フレキシブルなフィルム状の部材であり、外部との接触、摩擦、摩耗による損傷を防止し、また、水分、酸素、ほこり、光などの外部環境から内部を保護することが好ましい。外装保護層２２の材質は特に限定されないが、防水機能を有し、水分や酸素を透過し難い材料が好ましい。外装保護層２２として、高分子プラスチック素材（例えば、ＰＶＣ、ＰＥ、ＰＰ、ＰＳ、ＡＢＳ、ＡＳ、ＰＥＴ、ＰＭＭＡポリエステル、ＰＣ、ＰＵＲ、ＰＥＮ）でもよいし、これらに金属層、バリア層等を積層した積層素材でもよい。金属層を積層した場合は、金属層を定電位（例えば接地）とすることにより、遮蔽層（シールド層）として振動センサ本体１０のノイズを低減させる機能を持たせることできる。外装保護層２２は、図２（Ｃ）の接着領域２２ａにおいて振動収集部材２１の下面に接着固定されている。接着領域２２ａは、例えば、両面テープを貼ってもよいし、接着剤を塗布してもよい。外装保護層２２の一部（接続部）は、保護部材２３で覆われている。外装保護層２２の厚さは数μｍ～数１００μｍとすることが好ましい。

【0028】

保護部材２３は、弾性部材２４によって振動収集部材２１の下面に結合されており、弾性部材２４の高さ分だけ振動収集部材２１の下面から離間して配置されている。保護部材２３は、振動センサ本体１０の接続部を保護するためのものであり、振動センサ本体に比べて硬度の高い部材である。振動センサ本体１０の接続部は、振動センサ本体の周縁部に形成されることが多く、周縁部は、ベッドや椅子のフレームなど硬い部分に接触することが多く、保護部材２３を設けないと接続部が損傷を受け、故障の原因となっていた。保護部材２３は、図２及び図３においては、接続部を覆うように設けられ、センサ部には設けられていないが、センサ部に設けてもよい。保護部材２３としては、プラスチックの板（例えばＰＥＴ板、発砲スチロール板、ＰＰ板、アクリル板、硬化塩化ビニル板、発泡塩化ビニル板等）や、金属板（例えばアルミ板、ジュラルミン板、銅板、鉄板等）又はこれらの幾つかを組み合わせた多層膜板を用いることができる。保護部材２３の厚さは数μｍ～数ｍｍとすることが好ましい。

【0029】

弾性部材２４は、ある程度の絶縁性を有する弾性体によって形成され、弾性部材２４の高さ分だけ保護部材２３を浮かせている。弾性部材２４としては、例えばゴム系材料、ウレタン系材料又はこれらの積層膜が好ましい。弾性部材２４の厚さは数ｍｍ～数１０ｍｍとすることが好ましい。弾性部材２４は、保護部材２３の周縁部に沿って設けられているが、振動センサ本体１０及び外装保護層２２の部分は除かれており、振動センサ本体１０には荷重が加わらないように構成されている。また、配線３を通す部分についても弾性部材２４は除かれている。保護部材２３に外力が加わると、弾性部材２４は若干変形するが、振動センサ本体１０の接続部に保護部材２３が接触しないように弾性部材２４によって保護部材２３が支持されている。また、弾性部材２４は、保護部材２３と一体成型して作成することもできる。例えば、硬化塩化ビニル板や炭素材にゴム系の材料を積層することにより弾性部材２４を備えた保護部材２３を形成できる。

【0030】

振動収集部材２１の下面において、弾性部材２４と保護部材２３とによって囲まれた空間には、少なくとも振動センサ本体１０の接続部が配置されるが、かかる空間内に情報処理装置４、電力供給手段５、記憶手段６、通信手段７、表示出力手段８、操作手段９、その他の電気回路部を含む半導体素子を実装してもよい。また、接続部の物理的な強度を高めるために、振動収集部材２１の下面において、弾性部材２４と保護部材２３とによって囲まれた空間内を樹脂で充填して接続部内の各構成を動けないようにしてもよい。

【0031】

振動収集部材２１の下面には、振動センサ本体１０を内包した外装保護層２２、保護部材２３及び弾性部材２４が取り付けられているが、保護部材２３及び弾性部材２４が配置された接続部と、保護部材２３及び弾性部材２４が配置されていないセンサ部との間に段差が生じている。この状態で保護カバー２０によって覆われると、段差に起因して保護カバー２０に遊び（浮いた部分）が生じ、この遊びが外力によって微振動することが判明した。この微振動は、振動センサ本体に対し機械的なノイズを発生させる原因となる。よって、段差を小さくし、遊びを少なくし、微振動及びノイズを低減することが好ましい。保護部材２３の下面から外装保護層２２の下面までの高さ（すなわち、段差）を１０ｍｍ以下とすることが好ましく、８ｍｍ以下とすることがさらに好ましく、５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。ＢＢＩ（本センサで得られる心弾動脈波の二つのピークの間の時間）とＲＲＩ（心電図から得られる二つのＲ波ピーク間の時間）の連続計測時間３分間におけるＢＢＩ・ＲＲＩの一致度が、段差が２０ｍｍ以上の場合は５０％以下となり、２０～１０ｍｍの場合は８０％を割り、１０～８ｍｍの場合は８０％以上となり、８～５ｍｍの場合は９０％以上となり、５～０ｍｍの場合は平均９５％となった。また、接続部を覆う保護部材２３及び弾性部材２４に代えて、接続部を覆って絶縁性テープを接着して接続部を物理的及び電気的に保護する構成を採用してもよい。この場合には接続部とセンサ部との間に段差はほとんど生じないため、保護カバー２０の遊びもなく、ノイズを抑えることができた。

【0032】

ここで、ＢＢＩ・ＲＲＩの一致度について簡単に述べる。周知のように心電図（ＥＣＧ）は体に電極を張り付けて、電極間の電位の変化を直接測定する手法であり、技術的に確立した技法である。その際、ＲＲＩは心拍間変動を表す指標であり、心電図のＲ波とＲ波の時間を示しており、ＲＲＩをフーリエ展開することにより、周波数で分類し、自律神経活動指標（ＬＦ， ＬＦ／ＨＦ）として用いられている。ＨＦは副交感神経活動を表し、ＬＦは交感神経活動を表している。他方、心弾動図（ＢＣＧ）は、心臓の血液が心臓から押し出される際に生じる心臓の震えに起因する振動であり、体に接触させたり、拘束したりしなくても本センサを用いることにより測定できる。そして、ＲＲＩに相当する指標としてＢＢＩ（Ｂｅａｔ ｂｙ Ｂｅａｔ Ｉｎｔｅｒｖａｌ）を定義した。理論上、ＢＢＩはＲＲＩに比べて、測定する時間差は０．２秒程度の遅れが生じるが、心拍間時間は一致するものである。しかし、現実的には、ＢＢＩは測定が極めて難しく、あらゆる微小なノイズが入るために、１００％一致することはない。ＢＢＩとＲＲＩの一致度は、同時に測定した心電図（ＥＣＧ）と心弾動図（ＢＣＧ）とからＢＢＩ及びＲＲＩをそれぞれ求め、ＢＢＩを縦軸とし、ＲＲＩを横軸とした相関図から相関係数を求め、一致率を計算することができる。心電図（ＥＣＧ）及び心弾動図（ＢＣＧ）の測定時間としては１００秒以上とすることが好ましく、１８０秒以上とすることがより好ましい。この一致率を高めることが、センサ開発においては最も重要な課題であり、本特許では、段差と一致度との関係性を見出し、段差を１０ｍｍ以下にすることにより、一致率を実用可能なレベルである８０％以上の高い一致率を実現させることに成功した。

【0033】

振動センサ本体１０は、図３（Ｂ）に示すように、フィルム状の振動センサ素材層１１の上下にフィルム状の第１の電極層１２及び第２の電極層１３が形成され、第１の電極層１２の上を覆ってフィルム状の絶縁層１４が形成され、絶縁層１４の上に遮蔽層１５が形成されている。さらに、遮蔽層１５の一部には開口部１５ａが形成されており、遮蔽層１５の開口部１５ａ内において、絶縁層１４にも開口部１４ａが形成され、第１の電極層１２を露出させている。露出した第１の電極層１２の表面に第１の取出し電極１６を接合させている。また、第２の電極層１３の下面に第２の取出し電極１７を接合させており、遮蔽層１５の表面に第３の取出し電極１８を接合させている。これらの接続部はノイズに極めて敏感であり、ノイズ誘発の原因となるため、さらに、遮蔽部材１９で接続部を覆っている。

【0034】

振動センサ素材層１１は、振動によって電荷を発生させる圧電材料であり、ピエゾ素子（圧電素子）が好適に用いられるが、振動を電気信号に変換するマイクロフォンを用いてもよい。ピエゾ素子材料としては、セラミックス系であっても、有機ポリマー系であってもよく、セラミックス系としては、ＰＺＴやＢＳＴ等の高ε材料である強誘電体材料を用いることが好ましい。また、有機ポリマー系として、例えばポリオレフィン系材料を用いてもよく、具体的には、例えば、多孔性ポリプロピレンエレクトレットフィルム（Ｅｌｅｃｔｒｏ Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ Ｆｉｌｍ（ＥＭＦＩ））、ＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデンフィルム）、フッ化ビニリデンと三フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ－ＴｒＦＥ））、又はフッ化ビニリデンと四フッ化エチレン共重合体（Ｐ（ＶＤＦ－ＴＦＥ））を用いてもよい。振動センサ素材層１１としては、フィルム状（例えば、厚さ１ｍｍ以下、好ましくは、１０～２００μｍ厚）であることが好ましく、さらにフレキシブルであることが好ましい。さらに、振動センサ素材層１１として圧電センサを使用すると、生体を拘束せずに生体振動信号を取得することが可能であり、よりストレスフリーで測定できるので好ましい。ただし、圧電センサは、リストバンド、ベルト、腕時計、指輪、ヘッドバンド等に取り付けて、動物に装着してウェアラブルセンサとして利用することもできる。さらに、生体以外でも、振動信号検出装置として、振動センサ本体によってモータなどの駆動体の回転状態の検出や建築物などの耐久消費財の経年劣化の検出手段にも利用可能である。また、マイクロフォンとしては、例えば直径１０ｍｍφ程度やそれ以下の数ｍｍ程度の大きさの小型のものを用いることが好ましい。

【0035】

第１の電極層１２及び第２の電極層１３は、振動センサ素材層１１に隣接して形成されており、金属（銅、アルミニウム、銀、金など）、導電性カーボン膜、透明導電材料（ＩＴＯ、ＩＺＯなど）などの導電性材料が使用される。第１の電極層１２及び第２の電極層１３としては、フィルム状であることが好ましく、さらにフレキシブルであることが好ましい。特に、従来のアルミニウムではなく、薄い導電性カーボン膜、銀電極等の柔らかい素材を使用すると、振動センサ本体１０自体を柔らかくすることができ、好ましい。本実施の形態においては、振動センサ本体１０の下面に形成された第２の電極層１３を接地して第１の電極層１２から信号を取り出すようにしているため、第２の電極層１３が下部遮蔽層としても機能する。これらの電極層は、印刷技術や接着剤を用いた薄膜貼り合わせ法、蒸着法やスパッタ法等の様々な方法で形成することができる。電極層の厚さは、数ｎｍ～数１００ｎｍの厚みとすることが好ましい。

【0036】

絶縁層１４は、第１の電極層１２と遮蔽層１５とを絶縁するものであり、有機又は無機の絶縁性の被膜が使用される。例えば、絶縁層１４の素材としては、ＰＥＴ、ＰＥＮ、ポリカーボネート、塩化ビニル、二酸化ケイ素、シリコンナイトライド等、又は複数種類の絶縁層を組み合わせた積層構造を使用してもよい。絶縁層１４としては、フィルム状であることが好ましく、さらにフレキシブルであることが好ましい。絶縁層１４の厚さは、数μｍ～数１００μｍの厚みとすることが好ましい。絶縁層は、印刷技術や接着剤を用いた薄膜貼り合わせ法、蒸着法やスパッタ法等の様々な方法で形成することができる。絶縁層１４は、第１の電極層１２と遮蔽層１５とに挟まれ、容量となるが、その静電容量は、鼾とか寝言の信号といった１００乃至５００Ｈｚ付近の周波数の振動を検出する場合には、振動センサ素材層１１、第１の電極層１２及び第２の電極層１３の静電容量に比べて、１０分の１以下とすることが好ましい。また、絶縁層１４には、開口部１４ａが形成されているが、開口部１４ａが形成された絶縁層１４を第１の電極層１２の上に形成してもよいし、第１の電極層１２の上に絶縁層１４を形成した後に、開口部１４ａを形成してもよい。

【0037】

遮蔽層１５は、絶縁層１４の上に形成されており、金属（アルミニウム、銀、金）、導電性カーボン膜などの導電性材料又は導電性材料と絶縁性材料の積層膜などが使用される。遮蔽層１５としては、フィルム状であることが好ましく、さらにフレキシブルであることが好ましい。特に、従来のアルミニウムではなく、薄い導電性カーボン膜、銀電極等の柔らかい素材を使用すると、振動センサ本体１０自体を柔らかくすることができ、好ましい。遮蔽層１５は定電位（例えば接地）とすることにより、信号を取り出す第１の電極層に対する外部からの電磁場などの影響を遮蔽することができる。遮蔽層１５には、開口部１５ａが形成されているが、開口部１５ａが形成された遮蔽層１５を絶縁層１４の上に形成してもよいし、絶縁層１４の上に遮蔽層１５を形成した後に、開口部１５ａを形成してもよい。後から開口部１５ａを設ける場合は、絶縁層１４の開口部１４ａも続けて形成することが好ましい。遮蔽層１５として、例えば、厚さ２５μｍのＰＥＴ上に形成された厚さ１０μｍのアルミニウムを使用し、ＰＥＴ層を絶縁層１４又はその一部とし、アルミニウム層を遮蔽層１５として用いてもよい。

【0038】

第１の取出し電極１６、第２の取出し電極１７及び第３の取出し電極１８は、導電性の材料である。取出し電極１６、１７、１８としては、導電性テープを導電性接着剤で各層の表面に接着して接合させている。取出し電極としては、導電性接着剤が塗布された導電性接着テープ、または銅箔、アルミ箔、銀箔、金箔等の導電性を有する金属材料薄膜、あるいは印刷法等により形成された金属薄膜でもよいし、ＩＴＯ等の透明導電材料でもよい。取出し電極の厚さは、数１０ｎｍ～数１００μｍまで幅広く選択することができる。取出し電極１６、１７、１８は、電極層及び遮蔽層と面で接合させる。第１の取出し電極１６は、遮蔽層１５及び絶縁層１４の開口部１５ａ、１４ａにおいて、第１の電極層１２と接合している。第２の取出し電極１７は、第２の電極層１３の下面と接合している。第３の取出し電極１８は、遮蔽層１５の上面と接合している。図３（Ｃ）に示すように、第３の取出し電極１８は、第２の取出し電極１７と配線で接続されており、同電位（接地）となっている。

【0039】

遮蔽部材１９は、導電性のフィルム又は導電性接着フィルムであり、接続部を覆っている。遮蔽部材１９としては、例えば、銅箔又はＡｌ箔等の導電性テープを使用することができる。第１の取出し電極１６は、遮蔽層１５の開口部１５ａ内に配置されていることから、そのままでは、外部の電磁場から遮蔽されておらず、肝心の信号を取り出す接続部においてノイズが第１の取出し電極１６に発生してしまう。このため、遮蔽層１５とは別の遮蔽部材１９で少なくとも遮蔽層１５の開口部１５ａを覆う。図３では、遮蔽部材１９は、上面及び下面に設けられており、第１の取出し電極１６だけではなく、第２の取出し電極１７及び第３の取出し電極１８も覆っている。遮蔽部材１９は、第１の取出し電極１６とは短絡しないように構成されている。遮蔽部材１９は、導電性であることから、第２の取出し電極１７及び第３の取出し電極１８を接続するために使用してもよい。また、遮蔽部材１９を設けることにより、例えば、生体振動信号検出装置の情報処理手段、記憶手段、通信手段などを振動センサ本体の近傍（例えば振動収集部材２１上や、保護部材２３上）に実装した際に、これらの回路から発生する電磁場を遮蔽することができ、ノイズを減らす効果がある。遮蔽部材１９として、例えば、厚さ２５μｍのＰＥＴの上に形成された厚さ１０μｍのＡｌ薄膜を使用したり、銅箔シートを使用してもよい。これらは、薄いシート膜で構成されるので、柔軟性が高く、半田付けされた接続部領域を安定に被覆し保護することができた。さらに、接続部だけではなく、振動センサ本体の近傍に情報処理手段を同一面内に形成する場合は、情報処理手段に用いられる半導体チップや受動素子やそれらの接続部も遮蔽部材で覆い、電磁場等を遮蔽し、ノイズを低減することが好ましい。前述したとおり、生体振動信号検出装置はμＶ単位の信号を扱うことから、振動センサ本体及びその接続部だけではなく、振動センサ本体からの振動信号が入力される情報処理手段についてもノイズの発生を防止することが好ましい。

【0040】

配線３は、固定ピン３２によって振動収集部材２１又は保護部材２３に固定されており、配線３に力を加えても振動センサ本体１０には伝わらないようにしている。配線３の一端は、取出し電極１６、１７に接続されており、他端は、プラグ３１に接続されている。配線３と取出し電極とは、例えば結線用の基板を用いて接続してもよいし、導電性接着剤で接着してもよいし、半田等で接続してもよい。配線３と取出し電極との接続する部分も遮蔽部材１９によって電磁場等を遮蔽し、ノイズを低減することが好ましい。例えば、厚さ２５μｍのＰＥＴの上に形成された厚さ１０μｍのＡｌ薄膜を配線３と取出し電極との接続する部分の上にかぶせてもよい。固定ピン３２は、例えば、コの字型の絶縁ステップルなどのように別部品でもよいし、振動収集部材２１又は保護部材２３に一体的に成形されたものでもよい。

【0041】

振動センサ本体１０及び生体振動信号検出手段２の製造工程の一例は以下のとおりである。まず、薄いシートフィルム状のピエゾ素子材料１１（例えば厚さ４０μｍ程度又は１１０μｍ程度のＰＶＤＦ）を準備し、このピエゾ素子材料１１の表裏両面に電極層（例えば厚さ１０μｍ程度の導電性カーボン膜）を全面に被着させることにより、第１及び第２の電極層１２、１３をピエゾ素子材料の表裏両面上に形成した。電極層形成には、接着剤を用いて導電性カーボン膜を被着させても良いし、インクジェット印刷方式や凸版反転方式を用いた印刷技術を用いて電極層を形成しても良い。

【0042】

電極層を形成した後、第１の電極層１２の上に開口部１４ａがパターン形成されている絶縁層（例えば厚さ２０μｍ程度のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）フィルム）１４をラミネート処理し、絶縁層１４を第１の電極層１２の上に形成した。さらに、絶縁層１４の上に開口部１５ａがパターン形成されている導電性の遮蔽層１５（例えば厚さ１０μｍ程度の導電性カーボン膜や厚さ１０μｍ程度の導電性カーボン膜に２５μｍ程度のＰＥＴの厚さ積層シートフィルム）を被着し、表面に電磁シールド層を形成し、振動センサ本体１０を完成した。さらに、１枚の外装保護層２２を折り返して、その間に振動センサ本体１０を配置し、振動センサ本体１０の上下両面に外装保護層２２を被着させた。外装保護層２２は袋状の筒でもよく、振動センサ本体１０を袋状の外装保護層２２に挿入した後、振動センサ本体１０と外装保護層２２とを熱、接着剤等で接着してもよい。また、２枚の外装保護層２２を上下別々に振動センサ本体両面に接着剤を使って被着させても良いし、振動センサ本体両面にラミネート処理して被着してもよい。上記構成の振動センサ本体１０は、電極層及び電磁シールド層を構成する材料として柔らかい導電性カーボン膜を使用しているため、センサ自体を柔らかくすることができ、リストバンド、ベルト、腕時計、指輪、ヘッドバンド、モータ回転体外装部の湾曲した部分、建築物の外壁等に違和感なく取り付けることができる。なお、カーボン材料のほか、数１０～２００ｎｍの厚さの銀電極又はＡｌ系材料の電極を印刷技術等を用いて被着してもよいし、各層の材料及び形成方法は上記例に限定されるものではない。情報処理手段を形成する場合は、印刷技術を用いることにより、電極形成と同時に、情報処理手段を構成する半導体チップ等を配線する電気配線を外装保護層上に同時に形成することができる。

【0043】

図４は、生体振動信号検出手段２の製造工程の途中の段階を説明するための図であり、図３と同じ構成には同じ符号を付した。図４（Ａ）に示すように、この振動センサ本体１０を内包した外装保護層２２の接着領域２２ａを振動収集部材２１に接着し、外装保護層２２の袋の入り口を開いて振動センサ本体１０の端部を露出させる。端部には、絶縁層１４の開口部１４ａ及び遮蔽層１５の開口部１５ａが配置されており、開口部１４ａ、１５ａを介して第１の電極層１２が露出している。そして、図４（Ｂ）に示すように、配線３が接続された第１の取出し電極１６、第２の取出し電極１７及び第３の取出し電極１８をそれぞれ第１の電極層１２、第２の電極層１３及び遮蔽層１５に導電性接着剤で接着する。配線３は、必要に応じてピン３２で固定する。配線３と取出し電極との接続が振動センサ本体１０に対して影響しない又は影響が少ない場合は、振動センサ本体１０の各層と取出し電極とを先に接続した後に取出し電極と配線３とを接続してもよいが、配線３と取出し電極との接続が振動センサ本体１０に対して影響する場合には、予め配線３が接続された取出し電極を振動センサ本体１０の各層と接続させることが好ましい。なお、振動センサ本体１０の端部はフレキシブルであり、上面側の第１の電極層１２及び遮蔽層１５との接着は、端部をめくって取出し電極を接着すればよい。その後、図４（Ｃ）に示すように、接続部を遮蔽部材１９によって電磁シールドする。情報処理手段４が接続部近傍に形成されている場合は、情報処理手段４についても遮蔽部材１９によって電磁シールドしてもよい。

【0044】

そして、外装保護層２２の入り口を閉じ、弾性部材２４を保護部材２３の周囲に沿って略コの字状に両面テープで振動収集部材２１の下面に接着し、さらに弾性部材２４の下面を両面テープで保護部材２３に接着して固定する。最後に、振動収集部材２１、振動センサ本体１０及び保護部材２３を含めて全体を保護カバーで包み込み生体振動信号検出手段２を完成させた。

【0045】

図５は、振動センサ本体１０の変形例である。図５（Ａ）は、振動センサ本体１０及び外装保護層２２の断面図であり、（Ｂ）は外装保護層２２の下面図である。図５の振動センサ本体１０では、外装保護層２２に３つの開口部２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが形成されており、外装保護層２２の外側から取出し電極が振動センサ本体１０の各層と開口部２２ｂ、２２ｃ、２２ｄを介して接合されている。第１の取出し電極１６は、外装保護層２２の上面に形成された第１の開口部２２ｂを介し、さらに遮蔽層１５の開口部１５ａ及び絶縁層１４の開口部１４ａを介して第１の電極層１２と接合している。第２の取出し電極１７は、外装保護層２２の下面に形成された第２の開口部２２ｃを介して第２の電極層１３と接合している。第３の取出し電極１８は、外装保護層２２の上面に形成された第３の開口部２２ｄを介して遮蔽層１４と接合している。さらに、接続部において、遮蔽部材１９が外装保護層２２の上面及び下面を覆っている。

【0046】

図６は、本発明の生体振動信号検出手段２の他の実施形態である。図６（Ａ）は、生体振動信号検出手段２の分解概略構成図であり、図６（Ｂ）は断面図である。図６に示すように、本実施形態の生体振動信号検出手段２は、保護カバー４０内に、振動収集部材４１、振動センサ本体５０を内包した外装保護層４２、保護部材４３及び弾性部材４４を備え、さらに、振動収集部材４１から保護部材４３までを包むように、遮蔽部材４５を有し、その下面側にクッション材４６が配置されている。また、外装保護層４２内の振動センサ本体５０に取出し電極を介して接続された配線３が伸びている。

【0047】

本実施形態における振動センサ本体５０は、図６（Ｂ）に示すように、フィルム状の振動センサ素材層５１の上下にフィルム状の第１の電極層５２及び第２の電極層５３が形成されている。そして、振動センサ本体５０を覆う外装保護層４２には、第１の開口部４２ａ及び第２の開口部４２ｂが形成されており、第１の開口部４２ａを介して、第１の取出し電極５４が第１の電極層５２に接合され、第２の開口部４２ｂを介して、第２の取出し電極５５が第２の電極層５３に接合されている。振動センサ本体５０を内包した外装保護層４２は、振動収集部材４１の下面に接着されており、振動センサ本体５０の少なくとも接続部を覆うように保護部材４３が弾性部材４４によって振動収集部材４１の下面に固定されている。

【0048】

遮蔽部材４５は、導電性のフレキシブルなフィルム状の部材であり、定電位に保持され、外部からの電磁場などの影響を遮蔽することができる。本実施の形態では、振動センサ本体５０には遮蔽層が形成されておらず、別途設けられた遮蔽部材４５によって第１の電極層５２及び第２の電極層５３について外部からの電磁場の影響を遮蔽している。また、遮蔽部材４５は、接続部についても覆っているため、第１の取出し電極５４及び第２の取出し電極５５についても外部からの電磁場の影響が遮蔽される。なお、図示していないが、遮蔽部材４５は例えば、導電性のテープや導電性の接着剤などによって、配線３の定電位線（例えば、接地）と直接又は間接的に接続される。間接的に接続されるとは、配線３の定電位線に接続した他の導電部材（第２の電極層など）を介して接続される。

【0049】

クッション部材４６は、振動センサ本体５０よりも下面側に配置される弾力性の高いスポンジ等であり、振動センサ本体５０が検出する振動を振動収集部材４１の配置されている上方からの振動を検知させるため、下方からの振動を吸収、除去するために設けることが好ましいが、必須のものではない。クッション部材４６は、保護カバー４０の外側に配置してもよい。

【0050】

図７は、図６の生体振動信号検出手段２の製造工程の途中の段階を説明するための下面図であり、図６と同じ構成には同じ符号を付した。図７（Ａ）は、振動収集部材４１の下面に振動センサ本体５０を内包した外装保護層４２が接着された状態である。外装保護層４２の上面側に形成された第１の開口部４２ａ（点線で示す）は、下面側に形成された開口部４２ｂとは平面視で異なる位置に形成されている。このため、上面側の第１の取出し電極５４と下面側の第２の取出し電極５５を外装保護層４２の外側まで同じ方向に延在させても短絡せずにそれぞれ取り出すことができる。第１の開口部４２ａにおいて振動センサ本体５０の第１の電極層５２が露出しており、第２の開口部４２ｂにおいて振動センサ本体５０の第２の電極層５３が露出している。

【0051】

ここに、図７（Ｂ）で示すように、配線３が結線用基板３３を介して信号用導線３４が半田接続された導電性テープ５４を第１の取出し電極として上面側に露出した第１の電極層５２と導電性接着剤で接着した。また、配線３が結線用基板３３を介して接地用導線３５が半田接続された導電性テープ５５を第２の取出し電極として下面側に露出した第２の電極層５３と導電性接着剤で接着した。このように、予め半田接続されている導電性テープを使用して導電性接着剤で接着することにより取出し電極を接合させたので、振動センサ本体５０、外装保護層４２及び振動収集部材４１への熱ダメージを防ぐことができた。さらに、結線用基板３３からは、遮蔽部材用の接地用導線３６が延びている。

【0052】

次に、弾性部材４４（図７では図示せず）を保護部材４３の周縁に沿って配置し、振動収集部材４１の下面に接着し、弾性部材４４の下面に保護部材４３を接着する。保護部材４３の下面には、遮蔽部材用の接地用導線３６が半田接続された導電性テープ３７が接着され、導電性テープ３７の中央付近に導電性両面テープ３８が接着されている。導電性両面テープ３８は、遮蔽部材４５と保護部材４３とを接着して固定し、さらに導電性テープ３７及び接地用導線３６を介して遮蔽部材４５を確実に接地させる。

【0053】

そして、導電性の遮蔽部材４５を導電性両面テープ３８に接着させつつ、振動収集部材４１、振動センサ本体５０を内包した外装保護層４２、保護部材４３及び弾性部材４４の外側を遮蔽部材４５によって覆った後、下面側にクッション部材を配置して全体を保護カバー４０で包んで図６の生体振動信号検出手段２を完成させた。

【0054】

本実施の形態においては、振動収集部材４１の下面には、振動センサ本体５０を内包した外装保護層４２、保護部材４３及び弾性部材４４が取り付けられているが、保護部材４３及び弾性部材４４が配置された接続部と、保護部材４３及び弾性部材４４が配置されていないセンサ部との間に段差が生じている。この状態で遮蔽部材４５によって覆われているので、段差に起因して遮蔽部材４５に遊び（浮いた部分）が生じ、この遊びが外力によって微振動するためノイズを発生させる原因となる。よって、本実施の形態においても段差を小さくし、遊びを少なくし、微振動及びノイズを低減することが好ましく、保護部材４３の下面から外装保護層４２の下面までの高さ（すなわち、段差）を１０ｍｍ以下とすることが好ましく、８ｍｍ以下とすることがさらに好ましく、５ｍｍ以下とすることがさらに好ましい。また、接続部を覆う保護部材４３及び弾性部材４４に代えて、接続部を覆って絶縁性テープを接着して接続部を物理的及び電気的に保護する構成を採用してもよい。この場合には接続部とセンサ部との間に段差はほとんど生じないため、遮蔽部材４５の遊びもなく、ノイズを抑えることができた。さらに、図６のようにクッション部材４６を設けることで、保護部材４３及び弾性部材４４ではなく絶縁性テープを覆っただけでも接続部を機械的な衝撃から保護することが期待される。

【0055】

なお、本実施の形態において、振動収集部材４１の下面において、弾性部材４４と保護部材４３とによって囲まれた空間内に情報処理装置４、電力供給手段５、記憶手段６、通信手段７、表示出力手段８、操作手段９、その他の電気回路部を含む半導体素子を実装した場合には、かかる半導体素子からの電磁場を遮蔽するため、弾性部材４４と保護部材４３とによって囲まれた空間内において、別の遮蔽部材（例えば、図４（Ｃ）の遮蔽部材１９）によって接続部を覆って電磁シールドすることが好ましく、さらに周辺に実装した半導体素子も別の遮蔽部材で覆って電磁シールドすることが好ましい。

【符号の説明】

【0056】

１ 生体振動信号検出装置
２ 生体振動信号検出手段
３ 配線
１０ 振動センサ本体
１１ センサ素材層
１２ 第１の電極層
１３ 第２の電極層
１４ 絶縁層
１５ 遮蔽層
１６ 第１の取出し電極
１７ 第２の取出し電極
１８ 第３の取出し電極
１９ 遮蔽部材
２１ 振動収集部材
２２ 外装保護層
２３ 保護部材
２４ 弾性部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】