JP4355439B2 - 微小圧力検知素子、この素子を用いた装置及び健康監視システム - Google Patents
微小圧力検知素子、この素子を用いた装置及び健康監視システム Download PDFInfo
- Publication number
- JP4355439B2 JP4355439B2 JP2000341908A JP2000341908A JP4355439B2 JP 4355439 B2 JP4355439 B2 JP 4355439B2 JP 2000341908 A JP2000341908 A JP 2000341908A JP 2000341908 A JP2000341908 A JP 2000341908A JP 4355439 B2 JP4355439 B2 JP 4355439B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- layers
- pressure
- switching circuit
- blood flow
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 230000036541 health Effects 0.000 title claims description 40
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 title claims description 15
- 238000001514 detection method Methods 0.000 claims description 90
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 57
- 230000017531 blood circulation Effects 0.000 claims description 44
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 39
- 239000010408 film Substances 0.000 claims description 33
- 230000005291 magnetic effect Effects 0.000 claims description 32
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 17
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 16
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 15
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 9
- 230000036772 blood pressure Effects 0.000 claims description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 7
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 7
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 129
- 238000000034 method Methods 0.000 description 19
- 230000006870 function Effects 0.000 description 15
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 11
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 10
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 7
- 239000008280 blood Substances 0.000 description 6
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 6
- 210000004204 blood vessel Anatomy 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 description 4
- 230000003862 health status Effects 0.000 description 4
- 229910017061 Fe Co Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000003302 ferromagnetic material Substances 0.000 description 3
- 230000004118 muscle contraction Effects 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 210000001367 artery Anatomy 0.000 description 2
- 238000009530 blood pressure measurement Methods 0.000 description 2
- 230000008602 contraction Effects 0.000 description 2
- 230000005674 electromagnetic induction Effects 0.000 description 2
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 2
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 2
- 230000007257 malfunction Effects 0.000 description 2
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 description 2
- 239000010453 quartz Substances 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N silicon dioxide Inorganic materials O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000002344 surface layer Substances 0.000 description 2
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 2
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910016525 CuMo Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000406668 Loxodonta cyclotis Species 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000577 Silicon-germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- 210000000709 aorta Anatomy 0.000 description 1
- QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N aqua regia Chemical compound Cl.O[N+]([O-])=O QZPSXPBJTPJTSZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 1
- 230000005389 magnetism Effects 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011574 phosphorus Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- -1 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 230000000644 propagated effect Effects 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000013585 weight reducing agent Substances 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measuring Fluid Pressure (AREA)
- Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)
- Measuring And Recording Apparatus For Diagnosis (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Position Fixing By Use Of Radio Waves (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小圧力検知素子、この素子を用いた情報入力装置、血流系測定装置等の装置及び健康監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、健康診断器具、特に血流系測定器具ないし装置としては、血圧計、心拍計、脈拍計、脈波計等がある。例えば、脈波計としては、光電式脈波計の他に圧電式脈波計等がある。圧電式の場合、圧電素子により圧脈波を測定するもので、動脈上に圧電センサを押付けて非観血式に脈波信号を読み取ることとなる。この際、圧電センサは微小圧力センサ（微小圧力検知素子）として機能するものであるが、このような微小圧力センサとしては、磁歪素子を用いたセンサや電歪素子を用いたセンサもある。血圧計、心拍計、脈拍計等に関しても基本的には同様である。
【０００３】
これらの血流系測定器具に関しては、家庭的或いは携帯性を有する利用形態が普及しつつあり、ＧＰＳシステムや携帯電話等の通信システムとの組合わせによる健康監視システムへの応用も図られている（例えば、特開平１０−４０４８３号公報、特開平５−２５２２８４号公報、特開平６−１４１２８号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の微小圧力センサでは、小型・軽量化の点及び感度的な面でまだ十分とはいえず、改良の余地が多分にある。
【０００５】
そこで、本発明は、小型・軽量で高感度な微小圧力検知素子を提供することを目的とする。
【０００６】
併せて、上記微小圧力検知素子を利用することで機能アップを図れる微小圧力検知素子を用いた装置及び健康監視システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明の微小圧力検知素子は、絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に配置した第１層と、前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に複数本並列に配置した第３層と、複数の前記第３層の一端と前記第１層の一端との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、複数の前記第３層の他端の接続対象を切り換える第１スイッチング回路と、前記第１スイッチング回路と前記第１層の他端との間に流れる電流値を測定する電流計と、を備え、前記第１層と、磁歪部として機能する複数本並列に配置された前記第３層とが交差するアレイ状の複数の検知点に対して検知対象物から外部圧力が印加されると、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする。
【０００８】
従って、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明の微小圧力検知素子は、絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に複数本並列に配置した第１層と、前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に配置した第３層と、前記第３層の一端と複数の前記第１層の一端との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、複数の前記第１層の他端の接続対象を切り換える第２スイッチング回路と、前記第２スイッチング回路と前記第３層の他端との間に流れる電流値を測定する電流計と、を備え、複数本並列に配置された前記第１層と、磁歪部として機能する前記第３層とが交差するアレイ状の複数の検知点に対して、検知対象物から外部圧力が印加されると、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする。
【００１０】
従って、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明の微小圧力検知素子は、絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に複数本並列に配置した第１層と、前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に複数本並列に配置した第３層と、複数の前記第３層の一端の接続対象を切り換える第３スイッチング回路と、複数の前記第１層の一端の接続対象を切り換える第４スイッチング回路と、前記第３スイッチング回路と前記第４スイッチング回路との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、複数の前記第３層の他端の接続対象を切り換える第５スイッチング回路と、複数の前記第１層の他端の接続対象を切り換える第６スイッチング回路と、前記第５スイッチング回路と前記第６スイッチング回路との間に流れる電流値を測定する電流計と、を備え、複数本並列に配置された前記第１層と、磁歪部として機能する複数本並列に配置された前記第３層とが交差するマトリックス状の複数の検知点に対して、検知対象物から外部圧力が印加され、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする。
【００１２】
従って、小型・軽量で、２次元アレイ化、即ちドットマトリックス化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、より一層利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明の情報入力装置は、前記請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子の検知点が、各々指で押圧操作されるボタンキーに対応付けられ、前記検知点における磁気歪みによる圧力変化に基づいて、前記ボタンキーに対する入力操作を検知することを特徴とする。
【００１４】
従って、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子をボタンキーによる情報入力装置に効果的に適用できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明の情報入力装置は、前記請求項３に記載の微小圧力検知素子のマトリックス状の検知点が、各々指で押圧操作される表示装置のポインタ表示座標に対応付けられ、前記マトリックス状の検知点における磁気歪みによる圧力変化に基づいて前記ポインタ表示座標に対する入力操作を検知することを特徴とする。
【００１６】
従って、請求項３に記載の微小圧力検知素子を表示装置のポインタ表示座標を入力するための情報入力装置に効果的に適用できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明の血流系測定装置は、前記請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子の検知点が、前記検知点における磁気歪みによる脈波の圧力変化に基づいて、血圧、脈波、心拍または脈拍なる血流系測定項目を検知することを特徴とする。
【００１８】
本発明において、「血圧」とは、心臓の伸縮により拍出された血液が血管内を循環している時に血管壁に及ぼす血管内の圧力をいう。「脈波」とは、血液が心臓の収縮により大動脈に押し出された時に発生した血管内の圧力変化が末梢方向に伝搬する時の波動をいい、この波動による血管内の圧力変化を捉えたものが圧脈波となる。「心拍」とは、心臓の筋収縮に伴う鼓動であり、心拍数は筋収縮の速度を表す。「脈拍」とは、心臓の筋収縮運動が、血管中に送られる血液によって動脈に伝えられることにより周期的に生ずる鼓動をいう。これらの何れの血流系測定項目も、圧力変化を伴う。
【００１９】
従って、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子を血圧、脈波、心拍又は脈拍なる血流系測定項目を検知する血流系測定装置に効果的に適用できる。
【００２０】
請求項７記載の発明の健康診断端末装置は、前記請求項６に記載の血流系測定装置と、現在位置情報を検知する位置情報検知手段と、前記血流系測定装置により検出された血流系測定項目の情報と前記位置情報検知手段により検知された現在位置情報とが入力される制御装置と、前記制御装置に入力された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを関連付けて記憶させる記憶手段と、を備え、測定対象者が携帯し、任意の時点、場所で前記血流系測定項目の測定を可能とすることを特徴とする。
【００２１】
従って、請求項１〜３のいずれか一つに記載の軽量・小型で高感度な微小圧力検知素子を有する請求項６に記載の血流系測定装置を、位置情報検知手段とともに備えて携帯性を有するので、任意の場所で血流系測定項目の情報と現在位置情報とを関連付けて記憶手段で管理する健康診断端末装置を提供できる。
【００２２】
請求項８に記載の発明の健康監視システムは、前記請求項７に記載の健康診断端末装置と、前記健康診断端末装置の前記記憶手段に記憶された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを送信出力する無線通信装置と、前記無線通信装置から送信された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを受信する通信部と、前記通信部で受信された前記健康診断端末装置の所有者の血流系測定項目の情報と現在位置情報とに基づいて健康を監視するホストコンピュータと、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
従って、請求項７に記載の健康診断端末装置を備えるので、ホストコンピュータ側に健康診断端末装置所有者の健康状況の把握を可能とするセンタ機能を持たせることにより、健康診断端末装置所有者の健康状態をその存在位置とともに常に監視でき、緊急事態発生等の異常時には適宜伝える等の緊急対策を適正に採れる健康監視システムを提供できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図5に基づいて説明する。本実施の形態の磁歪による微小圧力検知素子１は、ＴＭＲ素子（トンネル磁気抵抗効果素子）２をセンサ部に用いたもので、基本的には、図４に示すように絶縁性の基板３上に積層させた第１層４と、絶縁膜による第２層５と、第３層６との所定のパターンの接合構造により形成されて、第１層４から第２層５を介して第３層６にトンネル電流が流れる構造のＴＭＲ素子２をセンサ部７に備える。ここに、第３層６が磁歪部及び電極として機能し、第１層４が磁歪部に対して対をなす他方の磁気素子及び電極として機能する。
【００２９】
ＴＭＲ素子は、近年において見出された現象、即ち、強磁性体と絶縁膜と強磁性体との接合構造により形成されて、両強磁性体の磁化の相対角度に依存してトンネル効果が現れる強磁性体トンネル効果という現象を利用したもので、例えば、特開平１０−９１９２５号公報、特開平１０−２５５２３１号公報中にも記載されているように、Ｓ．Ｍaeksawa and Ｖ．Ｇafvert等は、ＩＥＥＥ Ｔrans.Ｍagn.,ＭＡＧ−18,707(1982)において、磁性体／絶縁体／磁性体結合で両磁性層の磁化の相対角度に依存してトンネル効果が現れることを理論的、実験的に示している。
【００３０】
このようなＴＭＲ素子２に関する詳細構成をその作製方法を含めて説明する。まず、図１に示すように、石英、ガラス等の絶縁性の基板３上に第１層４として一般的な無磁歪組成のＦｅ２０−Ｎｉ８０膜をスパッタリング法により０．１μｍ膜厚で成膜する。Ｆｅ２０−Ｎｉ８０膜自体は磁気抵抗効果素子膜であり、他方の磁気素子として機能するが、第１層４としては、スピン偏磁率の高い導電性磁性部材であればＦｅ２０−Ｎｉ８０膜以外にＮｉ−Ｆｅ膜、ＣｕＭｏパーマロイ膜、ＣｏＺｒＮｂアモルファス膜等であってもよい。抗磁力のような磁気特性は、目的とする磁界強度に応じて選択すればよい。また、Ｆｅ２０−Ｎｉ８０膜に関しては、メッキ法によっても作製できる。また、第１層４の膜厚を０．１μｍとしたが、感度その他必要な条件に応じて、適宜膜厚に設定すればよい。
【００３１】
次に、半導体製造工程に用いられる一般的なフォトリソグラフィ技術とＣＦ4＋Ｈ2を用いたＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）により、第１層４を図２に示すようにパターン化する。ここでは、第１層４をＴＭＲ素子２の一方の電極として機能させるため直線状で、かつ、磁気抵抗効果素子として機能できるサイズである幅１０μｍ×長さ１ｍｍのパターン形状とした。もっとも、第１層４の寸法、形状は目的に応じて適宜変更してもよい。また、エッチング処理としてはウェットエッチング法であってもよく、この場合にはエッチング液として王水を用いればよい。
【００３２】
つづいて、図３に示すように、このような第１層４の上に第２層５の絶縁膜としてＡｌ2Ｏ3膜をスパッタリング法により成膜する。この成膜にはＥＢ法（電子ビーム法）やＣＶＤ法（化学気相成長法）などを用いてもよい。そして、第１層４の場合と同様に、一般的なフォトリソグラフィ技術とＣＦ4＋Ｈ2を用いたＲＩＥ法により第２層５をパターン化する。この第２層５の絶縁材料としては、ＳｉＯ2等の他の絶縁材料でも機能するが、特性上はＡｌ2Ｏ3膜が優れている。Ａｌを成膜した後で、大気中や真空中でプラズマ酸化させる方法であってもよい。絶縁層である第２層５のエッチングとしては、ウェットエッチングでもよいが、基板３もエッチングされてしまう場合には基板３の裏面側をレジストなどにより保護する必要がある。
【００３３】
また、基板３としては、石英以外の絶縁基板やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリイミドなどを利用したフレキシブル絶縁基板であってもよい。設計ルールによっては、フォトリソグラフィ工程によらず、最初から金属マスクを用いて成膜させる工程によってもよい。
【００３４】
この後、図４に示すように、絶縁層である第２層５の上に、第３層６として磁歪定数の大きなＦｅ−Ｃｏ５０膜をスパッタ法により成膜し、第１層４の場合と同様にフォトリソグラフィ法により第１層４のパターンに直交するパターンにパターン化する。この第３層６は全面ではなく、その一部に磁歪定数の大きな部材を設ける構成としてもよく、また、他の高磁歪薄膜であってもよい。
【００３５】
このような微小圧力検知素子１におけるＴＭＲ素子２に対する検知回路構成例を図５に示す。各々電極として機能する第１層４の一端と第３層６の一端との間に直流電源８を接続し、第１層４の他端と第３層６の他端との間に微小電流計９を接続することで、第１層４から第２層５を介して第３層６に直流のトンネル電流を流した場合の電流の変化を微小電流計９により検出する構成である。この検出動作において、当該ＴＭＲ素子２には一様な外部磁界が印加される。ここに、当該ＴＭＲ素子２は微小圧力検知素子１においてセンサ部７に設けられており、磁歪部として機能する第３層６が検知対象物からの外部圧力印加を感じてその磁性が変化すると（磁歪変化）、その変化に伴いＴＭＲ素子２としての磁気抵抗の変化率（ＭＲ率）も変化することとなり、磁歪による微小圧力の変化を高感度に検知できることとになる。
【００３６】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子１によれば、磁歪部となる第３層６を一部に有するＴＭＲ素子２をセンサ部７に用いることにより構成されているので、センサの小型・軽量化を図れる上に、磁歪による微小圧力の変化を高感度に検知することができる。よって、後述する情報入力装置や血流系測定装置等に適用すると、極めて効果的となる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、センサ部７にＴＭＲ素子２を備えた構成としたが、ＴＭＲ素子２に限らず、磁気部材の一部に磁歪部を有する素子、具体的には磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）又は磁気インピーダンス素子(ＭＩ素子)であってもよく、同様の効果が得られる。また、磁気部材の一部に磁歪部を有する電磁誘導コイルをセンサ部に備えた構成としてもよい。この場合、磁歪部の磁歪に基づく電磁誘導の発生電圧の変化等を通じて検知対象物の圧力変化を検知することとなる。
【００３８】
本発明の第二の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。第一の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する(以降の各実施の形態でも順次同様とする)。
【００３９】
本実施の形態の微小圧力検知素子１１では、磁歪部として機能する第３層６を第３層６ａ〜６ｆで示す如く複数個（例えば、６個）に分割しつつ並列に配置させることで、センサ部７に関して、下層の第１層４と交差する部分、例えば、６箇所に検知点１２ａ〜１２ｆを持たせたアレイ状構成としたものである。結果として、各第３層６ａ〜６ｆ毎に第１層４との間でＴＭＲ素子を構成することとなる。
【００４０】
製造方法としては、第一の実施の形態の場合と同様に第１層４及び第２層５を形成した後、前述の場合と同様に、磁歪定数の大きなＦｅ−Ｃｏ５０膜をスパッタリング法により成膜し、かつ、フォトリソグラフィ法により複数に分割するパターン化処理により磁歪部として機能する第３層６ａ〜６ｆを形成することにより作製される。
【００４１】
この場合の微小圧力検知素子１１に対する検知回路構成例としては、図７に示すように、各々電極としても機能する各第３層６ａ〜６ｆに対して第１スイッチング回路としてのスイッチング回路１３を介して微小電流計９が接続されており、スイッチング回路１３のスイッチング動作により各検知点１２ａ〜１２ｆ毎に個別に第３層６ａ〜６ｆによる磁歪部の圧力感知に伴う磁性変化が個別のＴＭＲ素子のＭＲ率の変化として確実かつ高感度に検知される。
【００４２】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子１１によれば、検知点１２ａ〜１２ｆが複数点としてアレイ状に配列されているので、第一の実施の形態の場合と同様の効果が得られる上に、利用用途を適宜広げることができ、より実用的となる。
【００４３】
本発明の第三の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。本実施の形態の微小圧力検知素子２１は、端的には、微小圧力検知素子１１の場合と、ＴＭＲ素子部分のパターン構成を逆にしたものである。即ち、表面側に位置して磁歪部として機能する第３層６を１本の共通電極として形成するとともに、下層側に位置して他方の磁気素子及び電極として機能する第１層４を第１層４ａ〜４ｇとして第３層６に交差するよう並列に配置させたパターンとして形成されている。これにより、センサ部７に関して、下層の第１層４ａ〜４ｇと表層の第３層６とが交差する部分、例えば７箇所に検知点２２ａ〜２２ｇを持たせたアレイ状構成とされている。結果として、各第１層４ａ〜４ｇ毎に表層の第３層６との間でＴＭＲ素子を構成することとなる。
【００４４】
製造方法としては、第一の実施の形態の場合と同様に基板３上にＦｅ２０−Ｎｉ８０膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターン化して第１層４ａ〜４ｇを形成する。この後、前述の場合と同様に、第２層５、第３層６の成膜・パターニングを行なうことにより作製される。
【００４５】
この場合の微小圧力検知素子２１に対する検知回路構成例としては、図９に示すように、各々電極としても機能する各第１層４ａ〜４ｇに対して第２スイッチング回路としてのスイッチング回路２３を介して微小電流計９が接続されており、スイッチング回路２３のスイッチング動作により各検知点２２ａ〜２２ｇ毎に個別に第３層６の磁歪部における圧力感知に伴う磁性変化が個別のＴＭＲ素子のＭＲ率の変化として確実かつ高感度に検知される。
【００４６】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子２１によれば、検知点２２ａ〜２２ｇが複数点としてアレイ状に配列されているので、第一の実施の形態の場合と同様の効果が得られる上に、利用用途を適宜広げることができ、より実用的となる。
【００４７】
本発明の第四の実施の形態を図１０及び図１１に基づいて説明する。本実施の形態の微小圧力検知素子３１は、端的には、微小圧力検知素子１１と微小圧力検知素子２１とを組合わせた構成としたものである。即ち、表面側に位置して磁歪部として機能する第３層６を例えば６本の共通電極なる第３層６ａ〜６ｆとして分割して並列に形成するとともに、下層側に位置して他方の磁気素子として機能する第１層４も第１層４ａ〜４ｇとして第３層６ａ〜６ｆの各々に交差するよう並列に配置させたマトリックス状パターンとして形成されている。これにより、センサ部７に関して、下層の第１層４ａ〜４ｇと表層の第３層６ａ〜６ｆとが交差する部分、例えば４２箇所に検知点を持たせた２次元アレイ状＝ドットマトリックス状構成とされている。結果として、４２箇所の各検知点毎にＴＭＲ素子を構成することとなる。ここに、各検知点について第１層４ａ〜４ｇの下層には半導体スイッチ素子としてのダイオードスイッチ３２が介在されている。
【００４８】
製造方法としては、基板３上にＡｌ配線パターン３３ａ〜３３ｇをスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成する。これらのＡｌ配線パターン３３ａ〜３３ｇ上にアモルファスＳｉを作製することによりダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｇを設ける。シランガスを用いた一般的なＣＶＤ法による成膜と一般的なフォトリソグラフィ法によればよく、Ｐ層に対してはボロンをドープし、Ｎ層にはリンをドープすることで、ＰＮジャンクションを形成することで、ダイオードスイッチとした。もっとも、アモルファスＳｉ以外にＺｎＯ薄膜やＳｉＧｅ薄膜等を利用しダイオードを形成するようにしてもよい。さらに、第三の実施の形態の場合と同様に、ダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｆ上に、Ｆｅ２０−Ｎｉ８０膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターン化して第１層４ａ〜４ｆを形成する。この後、第２層５を成膜し、さらに、第二の実施の形態の場合と同様に、磁歪定数の大きなＦｅ−Ｃｏ５０膜をスパッタリング法により成膜し、かつ、フォトリソグラフィ法により複数に分割するパターン化処理により磁歪部として機能する第３層６ａ〜６ｆを形成することにより作製される。
【００４９】
この場合の微小圧力検知素子３１に対する検知回路構成例としては、図１１に示すように、直流電源８に対して第４スイッチング回路としてのスイッチング回路３４を介して各Ａｌ配線パターン３３ａ〜３３ｆ（第１層４ａ〜４ｆ）が接続され、第３スイッチング回路としてのスイッチング回路３５を介して各第３層６ａ〜６ｆが接続され、各検知点に位置するダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｆのスイッチングを経て選択された任意の１箇所の検知点（ＴＭＲ素子）に対してのみ電圧印加が可能とされている。一方、微小電流計９に対しては、第６スイッチング回路としてのスイッチング回路３６を介して各Ａｌ配線パターン３３ａ〜３３ｆ（第１層４ａ〜４ｆ）が接続され、第５スイッチング回路としてのスイッチング回路３７を介して各第３層６ａ〜６ｆが接続され、各検知点に位置するダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｆのスイッチングを経て選択された任意の１箇所の検知点（ＴＭＲ素子）における電流のみを検知可能とされている。
【００５０】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子３１によれば、検知点が複数点として２次元アレイ状＝ドットマトリックス状に配列されているので、第一の実施の形態の場合と同様の効果が得られる上に、第二、第三の実施の形態の場合よりもより一層利用用途を適宜広げることができ、より実用的となる。特に、２次元センサアレイとして利用できるので、ドット状の各検知点毎により高精度な圧力測定が可能となる。
【００５１】
本発明の第五の実施の形態を図１２に基づいて説明する。本実施の形態以降の各実施の形態は、前述したような微小圧力検知素子の適用例を例示するものである。
【００５２】
本実施の形態は、例えば微小圧力検知素子１１を指操作によるキーボード代わりの情報入力装置４１として利用した情報端末４２への適用例を示す。この情報端末４２においては、ハンディタイプの当該端末筐体の表面に情報入力装置４１の操作面が露出状態で設けられている他、表示装置の表示部４３も露出状態で設けられている。さらに、情報入力装置４１からの信号の入力を受けたり表示装置による表示部４３の表示を制御するマイコン構成の処理装置４４が内蔵されている。ここに、情報入力装置４１を構成する微小圧力検知素子１１にあっては、アレイ状配置の各検知点１２ａ〜１２ｆに対応させて押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆが割り当てられている。
【００５３】
このような情報端末４２において、ユーザが押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆの何れかの個所を指で押圧操作すると、対応する検知点において前述した微小圧力検知素子１１における磁歪による圧力変化として検知されるので、キーボード代わりの情報入力装置４１として機能し得る。この際、処理装置４４にあっては、微小圧力検知素子１１の各検知点１２ａ〜１２ｆから得られる信号について予め設定されている平均的な押圧操作パターン信号と比較することにより、実際に押圧操作がされたか否かを判断しており、誤動作なく押圧している真の押圧操作による押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆのみを検知して入力信号とすることができる。入力判定された押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆの何れかの入力情報は表示部４３においてキー入力情報として表示される。
【００５４】
本発明の第六の実施の形態を図１３に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば検知点を２次元アレイ状＝ドットマトリックス状に有する微小圧力検知素子３１を指操作によるポインタ代わりの情報入力装置５１として利用した情報端末５２への適用例を示す。この情報端末５２においては、ハンディタイプの当該端末筐体の表面に情報入力装置５１の操作面が露出状態で設けられている他、表示装置の表示部５３も露出状態で設けられている。さらに、情報入力装置５１からの信号の入力を受けたり表示装置による表示部５３の表示を制御するマイコン構成の処理装置５４が内蔵されている。ここに、情報入力装置５１を構成する微小圧力検知素子３１にあっては、アレイ状配置の各検知点が存在するセンサ部７の領域が指押圧操作による入力エリアとして設定されている。
【００５５】
このような情報端末５２において、ユーザがセンサ部７による入力エリア内の何れかの個所を指で押圧操作しながら動かすと、対応する検知点において前述した微小圧力検知素子３１における磁歪による圧力変化として順次検知されるので、ポインタ代わりの情報入力装置５２として機能し得る。この際、処理装置５４にあっては、微小圧力検知素子３１の各検知点から得られる信号について予め設定されている平均的な押圧操作パターン信号と比較することにより、実際に押圧操作がされたか否かを判断しており、誤動作なく押圧している真の押圧操作を受けた個所のみを検知してポインタ入力信号とすることができる。入力判定された押圧個所の入力情報は表示部５３においてポインタ入力情報として表示される。
【００５６】
本発明の第七の実施の形態を図１４に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば微小圧力検知素子１を指先での押圧操作に基づき測定対象者の脈波を検知する脈波計なる血流系測定装置６１として利用した情報端末６２への適用例を示す。この情報端末６２においては、ハンディタイプの当該端末筐体の表面に血流系測定装置６１のセンサ部７が押圧測定面として露出状態で設けられている他、表示装置の表示部６３も露出状態で設けられている。さらに、血流系測定装置６１からの信号の入力を受けて演算処理を行ったり表示装置による表示部６３の表示を制御するマイコン構成の処理装置６４が内蔵されている。
【００５７】
このような情報端末６２において、ユーザがセンサ部７を指先で所定時間押圧操作していると、その押圧操作に伴い測定対象者の指先での脈波が前述した微小圧力検知素子１における磁歪による圧力変化として検知され、その情報が処理装置６４に取り込まれる。この際、処理装置６４にあっては、微小圧力検知素子１から得られる信号について予め設定されている平均的な脈波の圧力変動パターン信号と比較することにより、当該測定対象者の脈波を算出し、その結果を測定結果として表示部６３に表示させる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、脈波を血流系測定項目としたが、血圧或いは脈拍を血流系測定象項目として脈波に基づき測定するようにしてもよい。さらには、心拍を血流系測定項目として測定するようにしてもよい。
【００５９】
本発明の第八の実施の形態を図１５に基づいて説明する。本実施の形態は、前述の情報端末６２中の処理装置６４を制御装置として利用するとともに、例えばＧＰＳ（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem）のＧＰＳ信号を受信して現在位置情報を検知するＧＰＳ受信装置を利用した位置情報検知手段６５と、メモリ６６とが付加されて、携帯性を有するハンディタイプの健康診断端末装置６７として構成されている。位置情報検知手段６５は詳細は略すが周知の如くＧＰＳ信号の受信に基づき当該健康診断端末装置６７の所在位置、即ち、測定対象者の地球上での現在位置を認識するものである。ＧＰＳ利用に限らず、方位センサ等を利用した位置情報検知手段６５であってもよい。処理装置６４は前述の第七の実施の形態で説明したように血流系測定装置６１により測定された血流系測定項目の情報と位置情報検知手段６５により随時検知される現在位置情報とを測定時点によって両者を関連付けてメモリ６６に記憶させる記憶手段の機能も果たす。
【００６０】
これにより、当該健康診断端末装置６７は測定対象者が適宜携帯しながら任意の時点、場所で、或いは、定期的に、血流系測定装置６１を利用して脈波等の血流系測定項目の測定を行うこととなる。そして、その測定時の場所（現在位置）は位置情報検知手段６５により検知される。これらの情報はメモリ６６に格納される。これにより、血流系測定項目の測定結果をその測定時点の場所と関連付けて管理できる健康診断端末装置６７を提供できる。特に、後述するように携帯電話等と組合せて健康監視システムを構成すると、より効果的となる。
【００６１】
本発明の第九の実施の形態を図１６に基づいて説明する。本実施の形態は、前述の健康診断端末装置６７を利用して健康監視システム７１を構築したものである。本実施の形態の健康監視システム７１は、事業者と健康診断端末装置６７を所有している加入者との間の契約関係により構築されるシステムであって、事業者側では監視センタ７２にホストコンピュータ７３を所有し、加入者の健康診断端末装置６７とは無線通信装置７４を利用して無線で接続されている。即ち、無線通信装置７４の通信部７５と監視センタ７２側の通信部７６との間で情報の通信が行われる。通信部７５を備える無線通信装置７４としては、携帯電話等であってもよい。また、ホストコンピュータ７３には分析センタ７７内の分析用コンピュータ７８に接続されている。
【００６２】
従って、このようなシステム構成によれば、健康診断端末装置６７のメモリ６６に蓄えられた情報（血流系測定項目の情報と現在位置情報）は無線通信装置７４によって適宜監視センタ７２に送信され、ホストコンピュータ７３管理の下にメモリに蓄えられるとともに、異常値等が検知された場合には通信部７６を経由して該当する加入者の健康診断端末装置６７に対してその旨が報告される。このとき、契約によっては、監視の報告に加えて、分析用コンピュータ７８による分析結果を加えて、当該加入者の健康診断端末装置６７を通じて健康管理のアドバスを送信出力するといった健康管理サービスや、緊急時のバックアップサービスを提供することが可能となる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の微小圧力検知素子によれば、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００６４】
請求項２に記載の発明の微小圧力検知素子によれば、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００６５】
請求項３に記載の発明の微小圧力検知素子によれば、小型・軽量で、２次元アレイ化、即ちドットマトリックス化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、より一層利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００６６】
請求項４に記載の発明の情報入力装置によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子をボタンキーによる情報入力装置に効果的に適用できる。
【００６７】
請求項５に記載の発明の情報入力装置によれば、請求項３に記載の微小圧力検知素子を表示装置のポインタ表示座標を入力するための情報入力装置に効果的に適用できる。
【００６８】
請求項６に記載の発明の血流系測定装置によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子を血圧、脈波、心拍又は脈拍なる血流系測定項目を検知する血流系測定装置に効果的に適用できる。
【００６９】
請求項７に記載の発明の健康診断端末装置によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の軽量・小型で高感度な微小圧力検知素子を有する請求項６に記載の血流系測定装置を、位置情報検知手段とともに備えて携帯性を有するので、任意の場所で血流系測定項目の情報と現在位置情報とを関連付けて記憶手段で管理する健康診断端末装置を提供することができる。
【００７０】
請求項８に記載の発明の健康監視システムによれば、請求項７に記載の健康診断端末装置を備えるので、ホストコンピュータ側に健康診断端末装置所有者の健康状況の把握を可能とするセンタ機能を持たせることにより、健康診断端末装置所有者の健康状態をその存在位置とともに常に監視でき、緊急事態発生等の異常時には適宜伝える等の緊急対策を適正に採れる健康監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す第１層が成膜された基板の縦断正面図である。
【図２】第1層のパターン形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図３】第１層上に成膜された第２層のパターン形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図４】第２層上に成膜された第３層のパターン形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図５】測定回路を示す平面図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態の微小圧力検知素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図７】測定回路を示す平面図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態の微小圧力検知素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図９】測定回路を示す平面図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態の微小圧力検知素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図１１】測定回路を示す平面図である。
【図１２】本発明の第五の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１３】本発明の第六の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１４】本発明の第七の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１５】本発明の第八の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１６】本発明の第九の実施の形態の健康監視システムを示す概略システム構成図である。
【符号の説明】
１ 微小圧力検知素子
２ トンネル磁気効果抵抗素子
６ 磁歪部
７ センサ部
１１ 微小圧力検知素子
１２ 検知点
２１ 微小圧力検知素子
２２ 検知点
３１ 微小圧力検知素子
３２ ダイオードスイッチ
４１ 情報入力装置
４５ ボタンキー
５１ 情報入力装置
６１ 血流系測定装置
６５ 位置情報検知手段
６６ メモリ
６７ 健康診断端末装置
７３ ホストコンピュータ
【発明の属する技術分野】
本発明は、微小圧力検知素子、この素子を用いた情報入力装置、血流系測定装置等の装置及び健康監視システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、健康診断器具、特に血流系測定器具ないし装置としては、血圧計、心拍計、脈拍計、脈波計等がある。例えば、脈波計としては、光電式脈波計の他に圧電式脈波計等がある。圧電式の場合、圧電素子により圧脈波を測定するもので、動脈上に圧電センサを押付けて非観血式に脈波信号を読み取ることとなる。この際、圧電センサは微小圧力センサ（微小圧力検知素子）として機能するものであるが、このような微小圧力センサとしては、磁歪素子を用いたセンサや電歪素子を用いたセンサもある。血圧計、心拍計、脈拍計等に関しても基本的には同様である。
【０００３】
これらの血流系測定器具に関しては、家庭的或いは携帯性を有する利用形態が普及しつつあり、ＧＰＳシステムや携帯電話等の通信システムとの組合わせによる健康監視システムへの応用も図られている（例えば、特開平１０−４０４８３号公報、特開平５−２５２２８４号公報、特開平６−１４１２８号公報等参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような従来の微小圧力センサでは、小型・軽量化の点及び感度的な面でまだ十分とはいえず、改良の余地が多分にある。
【０００５】
そこで、本発明は、小型・軽量で高感度な微小圧力検知素子を提供することを目的とする。
【０００６】
併せて、上記微小圧力検知素子を利用することで機能アップを図れる微小圧力検知素子を用いた装置及び健康監視システムを提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明の微小圧力検知素子は、絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に配置した第１層と、前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に複数本並列に配置した第３層と、複数の前記第３層の一端と前記第１層の一端との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、複数の前記第３層の他端の接続対象を切り換える第１スイッチング回路と、前記第１スイッチング回路と前記第１層の他端との間に流れる電流値を測定する電流計と、を備え、前記第１層と、磁歪部として機能する複数本並列に配置された前記第３層とが交差するアレイ状の複数の検知点に対して検知対象物から外部圧力が印加されると、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする。
【０００８】
従って、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【０００９】
請求項２に記載の発明の微小圧力検知素子は、絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に複数本並列に配置した第１層と、前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に配置した第３層と、前記第３層の一端と複数の前記第１層の一端との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、複数の前記第１層の他端の接続対象を切り換える第２スイッチング回路と、前記第２スイッチング回路と前記第３層の他端との間に流れる電流値を測定する電流計と、を備え、複数本並列に配置された前記第１層と、磁歪部として機能する前記第３層とが交差するアレイ状の複数の検知点に対して、検知対象物から外部圧力が印加されると、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする。
【００１０】
従って、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明の微小圧力検知素子は、絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に複数本並列に配置した第１層と、前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に複数本並列に配置した第３層と、複数の前記第３層の一端の接続対象を切り換える第３スイッチング回路と、複数の前記第１層の一端の接続対象を切り換える第４スイッチング回路と、前記第３スイッチング回路と前記第４スイッチング回路との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、複数の前記第３層の他端の接続対象を切り換える第５スイッチング回路と、複数の前記第１層の他端の接続対象を切り換える第６スイッチング回路と、前記第５スイッチング回路と前記第６スイッチング回路との間に流れる電流値を測定する電流計と、を備え、複数本並列に配置された前記第１層と、磁歪部として機能する複数本並列に配置された前記第３層とが交差するマトリックス状の複数の検知点に対して、検知対象物から外部圧力が印加され、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする。
【００１２】
従って、小型・軽量で、２次元アレイ化、即ちドットマトリックス化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、より一層利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００１３】
請求項４に記載の発明の情報入力装置は、前記請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子の検知点が、各々指で押圧操作されるボタンキーに対応付けられ、前記検知点における磁気歪みによる圧力変化に基づいて、前記ボタンキーに対する入力操作を検知することを特徴とする。
【００１４】
従って、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子をボタンキーによる情報入力装置に効果的に適用できる。
【００１５】
請求項５に記載の発明の情報入力装置は、前記請求項３に記載の微小圧力検知素子のマトリックス状の検知点が、各々指で押圧操作される表示装置のポインタ表示座標に対応付けられ、前記マトリックス状の検知点における磁気歪みによる圧力変化に基づいて前記ポインタ表示座標に対する入力操作を検知することを特徴とする。
【００１６】
従って、請求項３に記載の微小圧力検知素子を表示装置のポインタ表示座標を入力するための情報入力装置に効果的に適用できる。
【００１７】
請求項６に記載の発明の血流系測定装置は、前記請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子の検知点が、前記検知点における磁気歪みによる脈波の圧力変化に基づいて、血圧、脈波、心拍または脈拍なる血流系測定項目を検知することを特徴とする。
【００１８】
本発明において、「血圧」とは、心臓の伸縮により拍出された血液が血管内を循環している時に血管壁に及ぼす血管内の圧力をいう。「脈波」とは、血液が心臓の収縮により大動脈に押し出された時に発生した血管内の圧力変化が末梢方向に伝搬する時の波動をいい、この波動による血管内の圧力変化を捉えたものが圧脈波となる。「心拍」とは、心臓の筋収縮に伴う鼓動であり、心拍数は筋収縮の速度を表す。「脈拍」とは、心臓の筋収縮運動が、血管中に送られる血液によって動脈に伝えられることにより周期的に生ずる鼓動をいう。これらの何れの血流系測定項目も、圧力変化を伴う。
【００１９】
従って、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子を血圧、脈波、心拍又は脈拍なる血流系測定項目を検知する血流系測定装置に効果的に適用できる。
【００２０】
請求項７記載の発明の健康診断端末装置は、前記請求項６に記載の血流系測定装置と、現在位置情報を検知する位置情報検知手段と、前記血流系測定装置により検出された血流系測定項目の情報と前記位置情報検知手段により検知された現在位置情報とが入力される制御装置と、前記制御装置に入力された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを関連付けて記憶させる記憶手段と、を備え、測定対象者が携帯し、任意の時点、場所で前記血流系測定項目の測定を可能とすることを特徴とする。
【００２１】
従って、請求項１〜３のいずれか一つに記載の軽量・小型で高感度な微小圧力検知素子を有する請求項６に記載の血流系測定装置を、位置情報検知手段とともに備えて携帯性を有するので、任意の場所で血流系測定項目の情報と現在位置情報とを関連付けて記憶手段で管理する健康診断端末装置を提供できる。
【００２２】
請求項８に記載の発明の健康監視システムは、前記請求項７に記載の健康診断端末装置と、前記健康診断端末装置の前記記憶手段に記憶された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを送信出力する無線通信装置と、前記無線通信装置から送信された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを受信する通信部と、前記通信部で受信された前記健康診断端末装置の所有者の血流系測定項目の情報と現在位置情報とに基づいて健康を監視するホストコンピュータと、を備えたことを特徴とする。
【００２３】
従って、請求項７に記載の健康診断端末装置を備えるので、ホストコンピュータ側に健康診断端末装置所有者の健康状況の把握を可能とするセンタ機能を持たせることにより、健康診断端末装置所有者の健康状態をその存在位置とともに常に監視でき、緊急事態発生等の異常時には適宜伝える等の緊急対策を適正に採れる健康監視システムを提供できる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
本発明の第一の実施の形態を図１ないし図5に基づいて説明する。本実施の形態の磁歪による微小圧力検知素子１は、ＴＭＲ素子（トンネル磁気抵抗効果素子）２をセンサ部に用いたもので、基本的には、図４に示すように絶縁性の基板３上に積層させた第１層４と、絶縁膜による第２層５と、第３層６との所定のパターンの接合構造により形成されて、第１層４から第２層５を介して第３層６にトンネル電流が流れる構造のＴＭＲ素子２をセンサ部７に備える。ここに、第３層６が磁歪部及び電極として機能し、第１層４が磁歪部に対して対をなす他方の磁気素子及び電極として機能する。
【００２９】
ＴＭＲ素子は、近年において見出された現象、即ち、強磁性体と絶縁膜と強磁性体との接合構造により形成されて、両強磁性体の磁化の相対角度に依存してトンネル効果が現れる強磁性体トンネル効果という現象を利用したもので、例えば、特開平１０−９１９２５号公報、特開平１０−２５５２３１号公報中にも記載されているように、Ｓ．Ｍaeksawa and Ｖ．Ｇafvert等は、ＩＥＥＥ Ｔrans.Ｍagn.,ＭＡＧ−18,707(1982)において、磁性体／絶縁体／磁性体結合で両磁性層の磁化の相対角度に依存してトンネル効果が現れることを理論的、実験的に示している。
【００３０】
このようなＴＭＲ素子２に関する詳細構成をその作製方法を含めて説明する。まず、図１に示すように、石英、ガラス等の絶縁性の基板３上に第１層４として一般的な無磁歪組成のＦｅ２０−Ｎｉ８０膜をスパッタリング法により０．１μｍ膜厚で成膜する。Ｆｅ２０−Ｎｉ８０膜自体は磁気抵抗効果素子膜であり、他方の磁気素子として機能するが、第１層４としては、スピン偏磁率の高い導電性磁性部材であればＦｅ２０−Ｎｉ８０膜以外にＮｉ−Ｆｅ膜、ＣｕＭｏパーマロイ膜、ＣｏＺｒＮｂアモルファス膜等であってもよい。抗磁力のような磁気特性は、目的とする磁界強度に応じて選択すればよい。また、Ｆｅ２０−Ｎｉ８０膜に関しては、メッキ法によっても作製できる。また、第１層４の膜厚を０．１μｍとしたが、感度その他必要な条件に応じて、適宜膜厚に設定すればよい。
【００３１】
次に、半導体製造工程に用いられる一般的なフォトリソグラフィ技術とＣＦ4＋Ｈ2を用いたＲＩＥ法（反応性イオンエッチング法）により、第１層４を図２に示すようにパターン化する。ここでは、第１層４をＴＭＲ素子２の一方の電極として機能させるため直線状で、かつ、磁気抵抗効果素子として機能できるサイズである幅１０μｍ×長さ１ｍｍのパターン形状とした。もっとも、第１層４の寸法、形状は目的に応じて適宜変更してもよい。また、エッチング処理としてはウェットエッチング法であってもよく、この場合にはエッチング液として王水を用いればよい。
【００３２】
つづいて、図３に示すように、このような第１層４の上に第２層５の絶縁膜としてＡｌ2Ｏ3膜をスパッタリング法により成膜する。この成膜にはＥＢ法（電子ビーム法）やＣＶＤ法（化学気相成長法）などを用いてもよい。そして、第１層４の場合と同様に、一般的なフォトリソグラフィ技術とＣＦ4＋Ｈ2を用いたＲＩＥ法により第２層５をパターン化する。この第２層５の絶縁材料としては、ＳｉＯ2等の他の絶縁材料でも機能するが、特性上はＡｌ2Ｏ3膜が優れている。Ａｌを成膜した後で、大気中や真空中でプラズマ酸化させる方法であってもよい。絶縁層である第２層５のエッチングとしては、ウェットエッチングでもよいが、基板３もエッチングされてしまう場合には基板３の裏面側をレジストなどにより保護する必要がある。
【００３３】
また、基板３としては、石英以外の絶縁基板やＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やポリイミドなどを利用したフレキシブル絶縁基板であってもよい。設計ルールによっては、フォトリソグラフィ工程によらず、最初から金属マスクを用いて成膜させる工程によってもよい。
【００３４】
この後、図４に示すように、絶縁層である第２層５の上に、第３層６として磁歪定数の大きなＦｅ−Ｃｏ５０膜をスパッタ法により成膜し、第１層４の場合と同様にフォトリソグラフィ法により第１層４のパターンに直交するパターンにパターン化する。この第３層６は全面ではなく、その一部に磁歪定数の大きな部材を設ける構成としてもよく、また、他の高磁歪薄膜であってもよい。
【００３５】
このような微小圧力検知素子１におけるＴＭＲ素子２に対する検知回路構成例を図５に示す。各々電極として機能する第１層４の一端と第３層６の一端との間に直流電源８を接続し、第１層４の他端と第３層６の他端との間に微小電流計９を接続することで、第１層４から第２層５を介して第３層６に直流のトンネル電流を流した場合の電流の変化を微小電流計９により検出する構成である。この検出動作において、当該ＴＭＲ素子２には一様な外部磁界が印加される。ここに、当該ＴＭＲ素子２は微小圧力検知素子１においてセンサ部７に設けられており、磁歪部として機能する第３層６が検知対象物からの外部圧力印加を感じてその磁性が変化すると（磁歪変化）、その変化に伴いＴＭＲ素子２としての磁気抵抗の変化率（ＭＲ率）も変化することとなり、磁歪による微小圧力の変化を高感度に検知できることとになる。
【００３６】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子１によれば、磁歪部となる第３層６を一部に有するＴＭＲ素子２をセンサ部７に用いることにより構成されているので、センサの小型・軽量化を図れる上に、磁歪による微小圧力の変化を高感度に検知することができる。よって、後述する情報入力装置や血流系測定装置等に適用すると、極めて効果的となる。
【００３７】
なお、本実施の形態では、センサ部７にＴＭＲ素子２を備えた構成としたが、ＴＭＲ素子２に限らず、磁気部材の一部に磁歪部を有する素子、具体的には磁気抵抗効果素子（ＭＲ素子）、巨大磁気抵抗効果素子（ＧＭＲ素子）又は磁気インピーダンス素子(ＭＩ素子)であってもよく、同様の効果が得られる。また、磁気部材の一部に磁歪部を有する電磁誘導コイルをセンサ部に備えた構成としてもよい。この場合、磁歪部の磁歪に基づく電磁誘導の発生電圧の変化等を通じて検知対象物の圧力変化を検知することとなる。
【００３８】
本発明の第二の実施の形態を図６及び図７に基づいて説明する。第一の実施の形態で説明した部分と同一部分は同一符号を用いて示し、説明も省略する(以降の各実施の形態でも順次同様とする)。
【００３９】
本実施の形態の微小圧力検知素子１１では、磁歪部として機能する第３層６を第３層６ａ〜６ｆで示す如く複数個（例えば、６個）に分割しつつ並列に配置させることで、センサ部７に関して、下層の第１層４と交差する部分、例えば、６箇所に検知点１２ａ〜１２ｆを持たせたアレイ状構成としたものである。結果として、各第３層６ａ〜６ｆ毎に第１層４との間でＴＭＲ素子を構成することとなる。
【００４０】
製造方法としては、第一の実施の形態の場合と同様に第１層４及び第２層５を形成した後、前述の場合と同様に、磁歪定数の大きなＦｅ−Ｃｏ５０膜をスパッタリング法により成膜し、かつ、フォトリソグラフィ法により複数に分割するパターン化処理により磁歪部として機能する第３層６ａ〜６ｆを形成することにより作製される。
【００４１】
この場合の微小圧力検知素子１１に対する検知回路構成例としては、図７に示すように、各々電極としても機能する各第３層６ａ〜６ｆに対して第１スイッチング回路としてのスイッチング回路１３を介して微小電流計９が接続されており、スイッチング回路１３のスイッチング動作により各検知点１２ａ〜１２ｆ毎に個別に第３層６ａ〜６ｆによる磁歪部の圧力感知に伴う磁性変化が個別のＴＭＲ素子のＭＲ率の変化として確実かつ高感度に検知される。
【００４２】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子１１によれば、検知点１２ａ〜１２ｆが複数点としてアレイ状に配列されているので、第一の実施の形態の場合と同様の効果が得られる上に、利用用途を適宜広げることができ、より実用的となる。
【００４３】
本発明の第三の実施の形態を図８及び図９に基づいて説明する。本実施の形態の微小圧力検知素子２１は、端的には、微小圧力検知素子１１の場合と、ＴＭＲ素子部分のパターン構成を逆にしたものである。即ち、表面側に位置して磁歪部として機能する第３層６を１本の共通電極として形成するとともに、下層側に位置して他方の磁気素子及び電極として機能する第１層４を第１層４ａ〜４ｇとして第３層６に交差するよう並列に配置させたパターンとして形成されている。これにより、センサ部７に関して、下層の第１層４ａ〜４ｇと表層の第３層６とが交差する部分、例えば７箇所に検知点２２ａ〜２２ｇを持たせたアレイ状構成とされている。結果として、各第１層４ａ〜４ｇ毎に表層の第３層６との間でＴＭＲ素子を構成することとなる。
【００４４】
製造方法としては、第一の実施の形態の場合と同様に基板３上にＦｅ２０−Ｎｉ８０膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターン化して第１層４ａ〜４ｇを形成する。この後、前述の場合と同様に、第２層５、第３層６の成膜・パターニングを行なうことにより作製される。
【００４５】
この場合の微小圧力検知素子２１に対する検知回路構成例としては、図９に示すように、各々電極としても機能する各第１層４ａ〜４ｇに対して第２スイッチング回路としてのスイッチング回路２３を介して微小電流計９が接続されており、スイッチング回路２３のスイッチング動作により各検知点２２ａ〜２２ｇ毎に個別に第３層６の磁歪部における圧力感知に伴う磁性変化が個別のＴＭＲ素子のＭＲ率の変化として確実かつ高感度に検知される。
【００４６】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子２１によれば、検知点２２ａ〜２２ｇが複数点としてアレイ状に配列されているので、第一の実施の形態の場合と同様の効果が得られる上に、利用用途を適宜広げることができ、より実用的となる。
【００４７】
本発明の第四の実施の形態を図１０及び図１１に基づいて説明する。本実施の形態の微小圧力検知素子３１は、端的には、微小圧力検知素子１１と微小圧力検知素子２１とを組合わせた構成としたものである。即ち、表面側に位置して磁歪部として機能する第３層６を例えば６本の共通電極なる第３層６ａ〜６ｆとして分割して並列に形成するとともに、下層側に位置して他方の磁気素子として機能する第１層４も第１層４ａ〜４ｇとして第３層６ａ〜６ｆの各々に交差するよう並列に配置させたマトリックス状パターンとして形成されている。これにより、センサ部７に関して、下層の第１層４ａ〜４ｇと表層の第３層６ａ〜６ｆとが交差する部分、例えば４２箇所に検知点を持たせた２次元アレイ状＝ドットマトリックス状構成とされている。結果として、４２箇所の各検知点毎にＴＭＲ素子を構成することとなる。ここに、各検知点について第１層４ａ〜４ｇの下層には半導体スイッチ素子としてのダイオードスイッチ３２が介在されている。
【００４８】
製造方法としては、基板３上にＡｌ配線パターン３３ａ〜３３ｇをスパッタリング法により成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターニングして形成する。これらのＡｌ配線パターン３３ａ〜３３ｇ上にアモルファスＳｉを作製することによりダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｇを設ける。シランガスを用いた一般的なＣＶＤ法による成膜と一般的なフォトリソグラフィ法によればよく、Ｐ層に対してはボロンをドープし、Ｎ層にはリンをドープすることで、ＰＮジャンクションを形成することで、ダイオードスイッチとした。もっとも、アモルファスＳｉ以外にＺｎＯ薄膜やＳｉＧｅ薄膜等を利用しダイオードを形成するようにしてもよい。さらに、第三の実施の形態の場合と同様に、ダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｆ上に、Ｆｅ２０−Ｎｉ８０膜を成膜した後、フォトリソグラフィ法によりパターン化して第１層４ａ〜４ｆを形成する。この後、第２層５を成膜し、さらに、第二の実施の形態の場合と同様に、磁歪定数の大きなＦｅ−Ｃｏ５０膜をスパッタリング法により成膜し、かつ、フォトリソグラフィ法により複数に分割するパターン化処理により磁歪部として機能する第３層６ａ〜６ｆを形成することにより作製される。
【００４９】
この場合の微小圧力検知素子３１に対する検知回路構成例としては、図１１に示すように、直流電源８に対して第４スイッチング回路としてのスイッチング回路３４を介して各Ａｌ配線パターン３３ａ〜３３ｆ（第１層４ａ〜４ｆ）が接続され、第３スイッチング回路としてのスイッチング回路３５を介して各第３層６ａ〜６ｆが接続され、各検知点に位置するダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｆのスイッチングを経て選択された任意の１箇所の検知点（ＴＭＲ素子）に対してのみ電圧印加が可能とされている。一方、微小電流計９に対しては、第６スイッチング回路としてのスイッチング回路３６を介して各Ａｌ配線パターン３３ａ〜３３ｆ（第１層４ａ〜４ｆ）が接続され、第５スイッチング回路としてのスイッチング回路３７を介して各第３層６ａ〜６ｆが接続され、各検知点に位置するダイオードスイッチ３２ａ〜３２ｆのスイッチングを経て選択された任意の１箇所の検知点（ＴＭＲ素子）における電流のみを検知可能とされている。
【００５０】
従って、本実施の形態の微小圧力検知素子３１によれば、検知点が複数点として２次元アレイ状＝ドットマトリックス状に配列されているので、第一の実施の形態の場合と同様の効果が得られる上に、第二、第三の実施の形態の場合よりもより一層利用用途を適宜広げることができ、より実用的となる。特に、２次元センサアレイとして利用できるので、ドット状の各検知点毎により高精度な圧力測定が可能となる。
【００５１】
本発明の第五の実施の形態を図１２に基づいて説明する。本実施の形態以降の各実施の形態は、前述したような微小圧力検知素子の適用例を例示するものである。
【００５２】
本実施の形態は、例えば微小圧力検知素子１１を指操作によるキーボード代わりの情報入力装置４１として利用した情報端末４２への適用例を示す。この情報端末４２においては、ハンディタイプの当該端末筐体の表面に情報入力装置４１の操作面が露出状態で設けられている他、表示装置の表示部４３も露出状態で設けられている。さらに、情報入力装置４１からの信号の入力を受けたり表示装置による表示部４３の表示を制御するマイコン構成の処理装置４４が内蔵されている。ここに、情報入力装置４１を構成する微小圧力検知素子１１にあっては、アレイ状配置の各検知点１２ａ〜１２ｆに対応させて押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆが割り当てられている。
【００５３】
このような情報端末４２において、ユーザが押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆの何れかの個所を指で押圧操作すると、対応する検知点において前述した微小圧力検知素子１１における磁歪による圧力変化として検知されるので、キーボード代わりの情報入力装置４１として機能し得る。この際、処理装置４４にあっては、微小圧力検知素子１１の各検知点１２ａ〜１２ｆから得られる信号について予め設定されている平均的な押圧操作パターン信号と比較することにより、実際に押圧操作がされたか否かを判断しており、誤動作なく押圧している真の押圧操作による押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆのみを検知して入力信号とすることができる。入力判定された押印ボタンキー４５ａ〜４５ｆの何れかの入力情報は表示部４３においてキー入力情報として表示される。
【００５４】
本発明の第六の実施の形態を図１３に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば検知点を２次元アレイ状＝ドットマトリックス状に有する微小圧力検知素子３１を指操作によるポインタ代わりの情報入力装置５１として利用した情報端末５２への適用例を示す。この情報端末５２においては、ハンディタイプの当該端末筐体の表面に情報入力装置５１の操作面が露出状態で設けられている他、表示装置の表示部５３も露出状態で設けられている。さらに、情報入力装置５１からの信号の入力を受けたり表示装置による表示部５３の表示を制御するマイコン構成の処理装置５４が内蔵されている。ここに、情報入力装置５１を構成する微小圧力検知素子３１にあっては、アレイ状配置の各検知点が存在するセンサ部７の領域が指押圧操作による入力エリアとして設定されている。
【００５５】
このような情報端末５２において、ユーザがセンサ部７による入力エリア内の何れかの個所を指で押圧操作しながら動かすと、対応する検知点において前述した微小圧力検知素子３１における磁歪による圧力変化として順次検知されるので、ポインタ代わりの情報入力装置５２として機能し得る。この際、処理装置５４にあっては、微小圧力検知素子３１の各検知点から得られる信号について予め設定されている平均的な押圧操作パターン信号と比較することにより、実際に押圧操作がされたか否かを判断しており、誤動作なく押圧している真の押圧操作を受けた個所のみを検知してポインタ入力信号とすることができる。入力判定された押圧個所の入力情報は表示部５３においてポインタ入力情報として表示される。
【００５６】
本発明の第七の実施の形態を図１４に基づいて説明する。本実施の形態は、例えば微小圧力検知素子１を指先での押圧操作に基づき測定対象者の脈波を検知する脈波計なる血流系測定装置６１として利用した情報端末６２への適用例を示す。この情報端末６２においては、ハンディタイプの当該端末筐体の表面に血流系測定装置６１のセンサ部７が押圧測定面として露出状態で設けられている他、表示装置の表示部６３も露出状態で設けられている。さらに、血流系測定装置６１からの信号の入力を受けて演算処理を行ったり表示装置による表示部６３の表示を制御するマイコン構成の処理装置６４が内蔵されている。
【００５７】
このような情報端末６２において、ユーザがセンサ部７を指先で所定時間押圧操作していると、その押圧操作に伴い測定対象者の指先での脈波が前述した微小圧力検知素子１における磁歪による圧力変化として検知され、その情報が処理装置６４に取り込まれる。この際、処理装置６４にあっては、微小圧力検知素子１から得られる信号について予め設定されている平均的な脈波の圧力変動パターン信号と比較することにより、当該測定対象者の脈波を算出し、その結果を測定結果として表示部６３に表示させる。
【００５８】
なお、本実施の形態では、脈波を血流系測定項目としたが、血圧或いは脈拍を血流系測定象項目として脈波に基づき測定するようにしてもよい。さらには、心拍を血流系測定項目として測定するようにしてもよい。
【００５９】
本発明の第八の実施の形態を図１５に基づいて説明する。本実施の形態は、前述の情報端末６２中の処理装置６４を制御装置として利用するとともに、例えばＧＰＳ（Ｇlobal Ｐositioning Ｓystem）のＧＰＳ信号を受信して現在位置情報を検知するＧＰＳ受信装置を利用した位置情報検知手段６５と、メモリ６６とが付加されて、携帯性を有するハンディタイプの健康診断端末装置６７として構成されている。位置情報検知手段６５は詳細は略すが周知の如くＧＰＳ信号の受信に基づき当該健康診断端末装置６７の所在位置、即ち、測定対象者の地球上での現在位置を認識するものである。ＧＰＳ利用に限らず、方位センサ等を利用した位置情報検知手段６５であってもよい。処理装置６４は前述の第七の実施の形態で説明したように血流系測定装置６１により測定された血流系測定項目の情報と位置情報検知手段６５により随時検知される現在位置情報とを測定時点によって両者を関連付けてメモリ６６に記憶させる記憶手段の機能も果たす。
【００６０】
これにより、当該健康診断端末装置６７は測定対象者が適宜携帯しながら任意の時点、場所で、或いは、定期的に、血流系測定装置６１を利用して脈波等の血流系測定項目の測定を行うこととなる。そして、その測定時の場所（現在位置）は位置情報検知手段６５により検知される。これらの情報はメモリ６６に格納される。これにより、血流系測定項目の測定結果をその測定時点の場所と関連付けて管理できる健康診断端末装置６７を提供できる。特に、後述するように携帯電話等と組合せて健康監視システムを構成すると、より効果的となる。
【００６１】
本発明の第九の実施の形態を図１６に基づいて説明する。本実施の形態は、前述の健康診断端末装置６７を利用して健康監視システム７１を構築したものである。本実施の形態の健康監視システム７１は、事業者と健康診断端末装置６７を所有している加入者との間の契約関係により構築されるシステムであって、事業者側では監視センタ７２にホストコンピュータ７３を所有し、加入者の健康診断端末装置６７とは無線通信装置７４を利用して無線で接続されている。即ち、無線通信装置７４の通信部７５と監視センタ７２側の通信部７６との間で情報の通信が行われる。通信部７５を備える無線通信装置７４としては、携帯電話等であってもよい。また、ホストコンピュータ７３には分析センタ７７内の分析用コンピュータ７８に接続されている。
【００６２】
従って、このようなシステム構成によれば、健康診断端末装置６７のメモリ６６に蓄えられた情報（血流系測定項目の情報と現在位置情報）は無線通信装置７４によって適宜監視センタ７２に送信され、ホストコンピュータ７３管理の下にメモリに蓄えられるとともに、異常値等が検知された場合には通信部７６を経由して該当する加入者の健康診断端末装置６７に対してその旨が報告される。このとき、契約によっては、監視の報告に加えて、分析用コンピュータ７８による分析結果を加えて、当該加入者の健康診断端末装置６７を通じて健康管理のアドバスを送信出力するといった健康管理サービスや、緊急時のバックアップサービスを提供することが可能となる。
【００６３】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の微小圧力検知素子によれば、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００６４】
請求項２に記載の発明の微小圧力検知素子によれば、小型・軽量で、アレイ化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００６５】
請求項３に記載の発明の微小圧力検知素子によれば、小型・軽量で、２次元アレイ化、即ちドットマトリックス化が簡単に図れる高感度な圧力センサを提供することができることから、より一層利用用途を広げることができ、より実用的となる。
【００６６】
請求項４に記載の発明の情報入力装置によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子をボタンキーによる情報入力装置に効果的に適用できる。
【００６７】
請求項５に記載の発明の情報入力装置によれば、請求項３に記載の微小圧力検知素子を表示装置のポインタ表示座標を入力するための情報入力装置に効果的に適用できる。
【００６８】
請求項６に記載の発明の血流系測定装置によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子を血圧、脈波、心拍又は脈拍なる血流系測定項目を検知する血流系測定装置に効果的に適用できる。
【００６９】
請求項７に記載の発明の健康診断端末装置によれば、請求項１〜３のいずれか一つに記載の軽量・小型で高感度な微小圧力検知素子を有する請求項６に記載の血流系測定装置を、位置情報検知手段とともに備えて携帯性を有するので、任意の場所で血流系測定項目の情報と現在位置情報とを関連付けて記憶手段で管理する健康診断端末装置を提供することができる。
【００７０】
請求項８に記載の発明の健康監視システムによれば、請求項７に記載の健康診断端末装置を備えるので、ホストコンピュータ側に健康診断端末装置所有者の健康状況の把握を可能とするセンタ機能を持たせることにより、健康診断端末装置所有者の健康状態をその存在位置とともに常に監視でき、緊急事態発生等の異常時には適宜伝える等の緊急対策を適正に採れる健康監視システムを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施の形態を示す第１層が成膜された基板の縦断正面図である。
【図２】第1層のパターン形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図３】第１層上に成膜された第２層のパターン形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図４】第２層上に成膜された第３層のパターン形状を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図５】測定回路を示す平面図である。
【図６】本発明の第二の実施の形態の微小圧力検知素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図７】測定回路を示す平面図である。
【図８】本発明の第三の実施の形態の微小圧力検知素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図９】測定回路を示す平面図である。
【図１０】本発明の第四の実施の形態の微小圧力検知素子を示し、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断正面図である。
【図１１】測定回路を示す平面図である。
【図１２】本発明の第五の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１３】本発明の第六の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１４】本発明の第七の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１５】本発明の第八の実施の形態の端末装置を示す正面図である。
【図１６】本発明の第九の実施の形態の健康監視システムを示す概略システム構成図である。
【符号の説明】
１ 微小圧力検知素子
２ トンネル磁気効果抵抗素子
６ 磁歪部
７ センサ部
１１ 微小圧力検知素子
１２ 検知点
２１ 微小圧力検知素子
２２ 検知点
３１ 微小圧力検知素子
３２ ダイオードスイッチ
４１ 情報入力装置
４５ ボタンキー
５１ 情報入力装置
６１ 血流系測定装置
６５ 位置情報検知手段
６６ メモリ
６７ 健康診断端末装置
７３ ホストコンピュータ
Claims (8)
- 絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に配置した第１層と、
前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、
前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に複数本並列に配置した第３層と、
複数の前記第３層の一端と前記第１層の一端との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、
複数の前記第３層の他端の接続対象を切り換える第１スイッチング回路と、
前記第１スイッチング回路と前記第１層の他端との間に流れる電流値を測定する電流計と、
を備え、前記第１層と、磁歪部として機能する複数本並列に配置された前記第３層とが交差するアレイ状の複数の検知点に対して検知対象物から外部圧力が印加されると、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする微小圧力検知素子。 - 絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に複数本並列に配置した第１層と、
前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、
前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に配置した第３層と、
前記第３層の一端と複数の前記第１層の一端との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、
複数の前記第１層の他端の接続対象を切り換える第２スイッチング回路と、
前記第２スイッチング回路と前記第３層の他端との間に流れる電流値を測定する電流計と、
を備え、複数本並列に配置された前記第１層と、磁歪部として機能する前記第３層とが交差するアレイ状の複数の検知点に対して、検知対象物から外部圧力が印加されると、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする微小圧力検知素子。 - 絶縁基板上にスピン偏磁率の高い導電性磁性部材からなる磁気抵抗効果素子膜を直線状に複数本並列に配置した第１層と、
前記第１層の上に設けられた絶縁膜からなる第２層と、
前記第２層を介して前記第１層の長手方向に対して交差するように設けられ、少なくとも一部が磁歪定数の大きな部材からなる高磁歪薄膜を直線状に複数本並列に配置した第３層と、
複数の前記第３層の一端の接続対象を切り換える第３スイッチング回路と、
複数の前記第１層の一端の接続対象を切り換える第４スイッチング回路と、
前記第３スイッチング回路と前記第４スイッチング回路との間に一定の電位差を生じさせる直流電源と、
複数の前記第３層の他端の接続対象を切り換える第５スイッチング回路と、
複数の前記第１層の他端の接続対象を切り換える第６スイッチング回路と、
前記第５スイッチング回路と前記第６スイッチング回路との間に流れる電流値を測定する電流計と、
を備え、複数本並列に配置された前記第１層と、磁歪部として機能する複数本並列に配置された前記第３層とが交差するマトリックス状の複数の検知点に対して、検知対象物から外部圧力が印加され、磁歪変化による磁気抵抗の変化率に基づいて微小圧力の変化を検知することを特徴とする微小圧力検知素子。 - 前記請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子の検知点が、各々指で押圧操作されるボタンキーに対応付けられ、前記検知点における磁気歪みによる圧力変化に基づいて、前記ボタンキーに対する入力操作を検知することを特徴とする情報入力装置。
- 前記請求項３に記載の微小圧力検知素子のマトリックス状の検知点が、各々指で押圧操作される表示装置のポインタ表示座標に対応付けられ、前記マトリックス状の検知点における磁気歪みによる圧力変化に基づいて前記ポインタ表示座標に対する入力操作を検知することを特徴とする情報入力装置。
- 前記請求項１〜３のいずれか一つに記載の微小圧力検知素子の検知点が、前記検知点における磁気歪みによる脈波の圧力変化に基づいて、血圧、脈波、心拍または脈拍なる血流系測定項目を検知することを特徴とする血流系測定装置。
- 前記請求項６に記載の血流系測定装置と、
現在位置情報を検知する位置情報検知手段と、
前記血流系測定装置により検出された血流系測定項目の情報と前記位置情報検知手段により検知された現在位置情報とが入力される制御装置と、
前記制御装置に入力された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを関連付けて記憶させる記憶手段と、
を備え、測定対象者が携帯し、任意の時点、場所で前記血流系測定項目の測定を可能とすることを特徴とする健康診断端末装置。 - 前記請求項７に記載の健康診断端末装置と、
前記健康診断端末装置の前記記憶手段に記憶された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを送信出力する無線通信装置と、
前記無線通信装置から送信された血流系測定項目の情報と現在位置情報とを受信する通信部と、
前記通信部で受信された前記健康診断端末装置の所有者の血流系測定項目の情報と現在位置情報とに基づいて健康を監視するホストコンピュータと、
を備えたことを特徴とする健康監視システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341908A JP4355439B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 微小圧力検知素子、この素子を用いた装置及び健康監視システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000341908A JP4355439B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 微小圧力検知素子、この素子を用いた装置及び健康監視システム |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002148132A JP2002148132A (ja) | 2002-05-22 |
| JP4355439B2 true JP4355439B2 (ja) | 2009-11-04 |
Family
ID=18816559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000341908A Expired - Fee Related JP4355439B2 (ja) | 2000-11-09 | 2000-11-09 | 微小圧力検知素子、この素子を用いた装置及び健康監視システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4355439B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9791341B2 (en) | 2013-09-20 | 2017-10-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pressure sensor, microphone, blood pressure sensor, and touch panel |
| US9872624B2 (en) | 2013-09-20 | 2018-01-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Strain sensing element, pressure sensor, microphone, blood pressure sensor, and touch panel |
| KR20190103506A (ko) * | 2018-02-12 | 2019-09-05 | 주식회사 삼원바이오텍 | 고령자의 건강한 생활 관리를 위한 ai 스피커를 이용한 사물인터넷 기반의 지능형 매트 플랫폼 |
Families Citing this family (28)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| AU2003281305A1 (en) * | 2002-07-05 | 2004-01-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Reader and authentication device including the same |
| JP4399211B2 (ja) | 2002-12-21 | 2010-01-13 | 株式会社ハイニックスセミコンダクター | バイオセンサー |
| JP4150013B2 (ja) | 2005-03-31 | 2008-09-17 | Ｔｄｋ株式会社 | トンネル効果素子 |
| SG141274A1 (en) * | 2006-09-15 | 2008-04-28 | Nanyang Polytechnic | Packages of apparatus for non-invasive detection of pulse rate and blood flow anomalies |
| US7750627B2 (en) * | 2006-10-24 | 2010-07-06 | Headway Technologies, Inc. | Magnetic film sensor having a magnetic film for generating a magnetostriction and a depressed insulating layer |
| JP5101659B2 (ja) * | 2010-05-25 | 2012-12-19 | 株式会社東芝 | 血圧センサ |
| JP5235964B2 (ja) | 2010-09-30 | 2013-07-10 | 株式会社東芝 | 歪検知素子、歪検知素子装置、および血圧センサ |
| DE102010043277A1 (de) | 2010-11-03 | 2012-05-03 | Robert Bosch Gmbh | Mikroelektromechanischer Sensor zur Messung einer Kraft sowie entsprechendes Verfahren |
| JP5740268B2 (ja) * | 2011-09-27 | 2015-06-24 | 株式会社東芝 | 表示装置 |
| JP5766569B2 (ja) * | 2011-09-27 | 2015-08-19 | 株式会社東芝 | 脈波伝播速度計測装置 |
| JP5579218B2 (ja) | 2012-03-28 | 2014-08-27 | 株式会社東芝 | 圧力検知素子の製造方法 |
| JP5367877B2 (ja) * | 2012-06-19 | 2013-12-11 | 株式会社東芝 | Ｍｅｍｓ圧力センサ |
| JP5607204B2 (ja) * | 2013-04-09 | 2014-10-15 | 株式会社東芝 | Ｍｅｍｓ圧力センサシステムおよびｍｅｍｓ圧力センサ |
| JP6173855B2 (ja) | 2013-09-20 | 2017-08-02 | 株式会社東芝 | 歪検知素子、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル |
| JP6327821B2 (ja) | 2013-09-20 | 2018-05-23 | 株式会社東芝 | 音響センサ及び音響センサシステム |
| JP6223761B2 (ja) | 2013-09-20 | 2017-11-01 | 株式会社東芝 | 歪検知素子、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサおよびタッチパネル |
| JP2015061057A (ja) | 2013-09-20 | 2015-03-30 | 株式会社東芝 | 歪検知素子、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル |
| JP6211866B2 (ja) | 2013-09-20 | 2017-10-11 | 株式会社東芝 | 圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサおよびタッチパネル |
| JP6320812B2 (ja) | 2014-03-19 | 2018-05-09 | 株式会社東芝 | 圧力センサの製造方法、成膜装置及び熱処理装置 |
| JP6200358B2 (ja) | 2014-03-20 | 2017-09-20 | 株式会社東芝 | 圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサおよびタッチパネル |
| JP6295820B2 (ja) * | 2014-05-19 | 2018-03-20 | Tdk株式会社 | 生体情報分析装置 |
| JP6291370B2 (ja) | 2014-07-02 | 2018-03-14 | 株式会社東芝 | 歪検出素子、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル |
| JP6480837B2 (ja) | 2015-09-04 | 2019-03-13 | 株式会社東芝 | センサ、情報端末、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル |
| JP6651971B2 (ja) | 2016-04-27 | 2020-02-19 | オムロンヘルスケア株式会社 | 脈波検出装置、生体情報測定装置、脈波検出方法、及び、脈波検出プログラム |
| JP6619313B2 (ja) | 2016-09-21 | 2019-12-11 | 株式会社東芝 | センサ及びセンサパッケージ |
| JP6370980B2 (ja) * | 2017-09-14 | 2018-08-08 | 株式会社東芝 | センサ、マイクロフォン、血圧センサおよびタッチパネル |
| JP6457614B2 (ja) * | 2017-11-08 | 2019-01-23 | 株式会社東芝 | 歪検出素子、圧力センサ、マイクロフォン、血圧センサ及びタッチパネル |
| CN114190909A (zh) * | 2021-12-01 | 2022-03-18 | 上海平脉科技有限公司 | 脉搏波检测装置及其控制方法 |
-
2000
- 2000-11-09 JP JP2000341908A patent/JP4355439B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9791341B2 (en) | 2013-09-20 | 2017-10-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Pressure sensor, microphone, blood pressure sensor, and touch panel |
| US9872624B2 (en) | 2013-09-20 | 2018-01-23 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Strain sensing element, pressure sensor, microphone, blood pressure sensor, and touch panel |
| US10413198B2 (en) | 2013-09-20 | 2019-09-17 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Strain sensing element, pressure sensor, microphone, blood pressure sensor, and touch panel |
| KR20190103506A (ko) * | 2018-02-12 | 2019-09-05 | 주식회사 삼원바이오텍 | 고령자의 건강한 생활 관리를 위한 ai 스피커를 이용한 사물인터넷 기반의 지능형 매트 플랫폼 |
| KR102074275B1 (ko) * | 2018-02-12 | 2020-02-06 | 주식회사 삼원바이오텍 | 고령자의 건강한 생활 관리를 위한 ai 스피커를 이용한 사물인터넷 기반의 지능형 매트 플랫폼 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002148132A (ja) | 2002-05-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4355439B2 (ja) | 微小圧力検知素子、この素子を用いた装置及び健康監視システム | |
| Zheng et al. | Magnetoresistive sensor development roadmap (non-recording applications) | |
| Zuo et al. | Miniaturized magnetic sensors for implantable magnetomyography | |
| JP6045592B2 (ja) | 円形縦型ホール磁場感知素子と平面ホール素子を組み合わせた磁場感知素子 | |
| JP5235964B2 (ja) | 歪検知素子、歪検知素子装置、および血圧センサ | |
| JP4085859B2 (ja) | 磁気センサおよびその製造方法 | |
| JP4626728B2 (ja) | 磁気検出装置 | |
| KR20080109683A (ko) | 자기 센서 및 이의 제조 방법 | |
| US8542009B2 (en) | Oxygen concentration measurement with GMR | |
| JP2013070732A (ja) | 脈波伝播速度計測装置及び脈波伝播速度計測方法 | |
| EP2071348B1 (en) | Magnetic detector | |
| KR20150102052A (ko) | 자기 센서 장치, 자기 감응 방법 및 그 제조 방법 | |
| JP2017166921A (ja) | 磁気センサおよび磁気センサ装置 | |
| KR100730385B1 (ko) | 자성박막을 이용한 맥진 센서 | |
| CN106646278B (zh) | 一种利用高分辨力磁场探测的低噪声mems前置放大器件 | |
| US9778324B2 (en) | Yoke configuration to reduce high offset in X-, Y-, and Z-magnetic sensors | |
| CN209605842U (zh) | 一种磁电阻惯性传感器芯片 | |
| Shah et al. | On-chip magnetoresistive sensors for detection and localization of paramagnetic particles | |
| US11432751B2 (en) | Magnetic sensor and inspection device | |
| JP4480305B2 (ja) | 磁界ベクトルセンサ及びセンサシステム | |
| JP4575602B2 (ja) | 磁気検知素子 | |
| JP2019174438A (ja) | 磁気検出装置 | |
| JP2005221383A (ja) | 磁気センサ、方位検知システム、携帯通信端末、磁気エンコーダ及び磁気検知装置 | |
| JP2003167039A (ja) | 磁気センサ及びこの磁気センサを用いた方位検知システム | |
| JP2004045119A (ja) | 磁気センサ、この磁気センサを用いた方位検知システム及び携帯通信端末 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20050603 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20050609 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20061130 |
|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061204 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090423 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090428 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090626 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090728 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20090803 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120807 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150807 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150807 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313117 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |