JP7623065B2 - Pulse wave measuring device - Google Patents
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Description
本発明は、脈波測定装置に関する。 The present invention relates to a pulse wave measuring device.
心臓が血液を送り出すことに伴い発生する脈波を検出する脈波センサが知られている。一例として、外力の作用により撓み可能に支持されている起歪体となる受圧板と、その受圧板の撓みを電気信号に変換する圧電変換手段とが設けられた脈波センサが挙げられる。この脈波センサは、受圧板の可撓領域が外方に向かって凸曲面となるドーム状に形成されており、圧電変換手段として受圧板における頂部の内面に圧力検出素子を備えている(例えば、特許文献1参照)。 Pulse wave sensors are known that detect pulse waves generated when the heart pumps blood. One example is a pulse wave sensor that is provided with a pressure-receiving plate that is a strain-generating body supported so that it can flex when subjected to an external force, and a piezoelectric conversion means that converts the flexure of the pressure-receiving plate into an electrical signal. In this pulse wave sensor, the flexible area of the pressure-receiving plate is formed in a dome shape that is a convex curved surface facing outward, and a pressure detection element is provided on the inner surface of the apex of the pressure-receiving plate as the piezoelectric conversion means (see, for example, Patent Document 1).
脈波センサは、微小な信号を検出する必要があるため、脈波センサを用いた脈波測定装置では、測定精度を向上するために、脈波センサを被験者に適度に密着させる必要がある。 Because the pulse wave sensor needs to detect minute signals, in a pulse wave measuring device that uses a pulse wave sensor, the pulse wave sensor needs to be placed in close contact with the subject to improve measurement accuracy.
本発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、被験者と脈波センサとの密着性を調整可能な脈波測定装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of the above points, and aims to provide a pulse wave measuring device that allows adjustment of the degree of contact between the subject and the pulse wave sensor.
本脈波測定装置は、被験者に装着可能な脈波測定装置であって、筒状の保持部と、ひずみゲージが配置された起歪体を備え、前記保持部の内側に少なくとも一部が入り込んで前記保持部の軸方向に移動可能に保持され、前記起歪体が前記保持部から露出して前記被験者に接触可能な脈波センサと、前記保持部の内側において、前記脈波センサの前記起歪体とは反対側に配置され、前記脈波センサを前記被験者側に付勢する付勢部と、前記付勢部を挟んで前記脈波センサとは反対側に配置され、前記付勢部の付勢力を調整可能な調整部と、を有し、前記調整部は、前記保持部の内側に少なくとも一部が入り込んで前記保持部に螺合され、螺合の程度により前記付勢部の付勢力を調整可能である。
The pulse wave measuring device is a pulse wave measuring device that can be worn by a subject, and includes a cylindrical holding portion and a strain body on which a strain gauge is arranged, the strain body being at least partially inserted inside the holding portion and held so as to be movable in the axial direction of the holding portion, the strain body being exposed from the holding portion so as to be contactable with the subject, a biasing portion that is arranged inside the holding portion on the opposite side of the pulse wave sensor from the strain body and biases the pulse wave sensor towards the subject, and an adjustment portion that is arranged on the opposite side of the pulse wave sensor across the biasing portion and is capable of adjusting the biasing force of the biasing portion , the adjustment portion having at least a portion that fits inside the holding portion and is screwed into the holding portion, and the biasing force of the biasing portion can be adjusted depending on the degree of screwing .
開示の技術によれば、被験者と脈波センサとの密着性を調整可能な脈波測定装置を提供できる。 The disclosed technology provides a pulse wave measuring device that allows adjustment of the degree of contact between the subject and the pulse wave sensor.
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。 Below, a description will be given of a mode for carrying out the invention with reference to the drawings. In each drawing, the same components are given the same reference numerals, and duplicated explanations may be omitted.
〈第1実施形態〉
[脈波測定装置1]
図1は、第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する斜視図(その1)である。図2は、第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する斜視図(その2)である。図3は、図2の本体近傍を抜き出した表面側斜視図である。図4は、図2の本体近傍を抜き出した裏面側斜視図である。図5は、図3の分解斜視図である。なお、図1は、図2に示す脈波測定装置を被験者の手首に装着した様子を示している。また、図3及び図5の矢印Nは、調整部70の上面の法線方向を示している。
First Embodiment
[Pulse wave measuring device 1]
FIG. 1 is a perspective view (part 1) illustrating a pulse wave measuring device according to the first embodiment. FIG. 2 is a perspective view (part 2) illustrating a pulse wave measuring device according to the first embodiment. FIG. 3 is a front side perspective view of the vicinity of the main body of FIG. 2. FIG. 4 is a rear side perspective view of the vicinity of the main body of FIG. 2. FIG. 5 is an exploded perspective view of FIG. 3. FIG. 1 shows a state in which the pulse wave measuring device shown in FIG. 2 is worn on the wrist of a subject. Also, the arrow N in FIG. 3 and FIG. 5 indicates the normal direction of the upper surface of the
図1~図5を参照すると、脈波測定装置1は、被験者に装着可能な腕時計型のウェアラブルデバイスであり、主に、本体10と、ベルト40と、脈波センサ50と、付勢部60と、調整部70とを有している。
Referring to Figures 1 to 5, the pulse
脈波測定装置1は、例えば、脈波センサ50が被験者の橈骨動脈の近くに配置されるように、被験者の手首に装着される。脈波は、心臓が血液を送り出すことに伴い発生する血管の容積変化を波形としてとらえたもので、脈波測定装置1は、血管の容積変化をモニターすることができる。
The pulse
本体10は、下部材20と、上部材30とを有している。本体10には、例えば、電池や電子部品が搭載される。本体10に搭載される電子部品は、例えば、脈波センサ50が測定した信号を処理する信号処理用の半導体や、信号処理の結果を外部に送信する無線通信用の半導体を含んでもよい。
The
下部材20は、脈波測定装置1が被験者に装着された際に被験者側に位置する部材である。上部材30は、脈波測定装置1が被験者に装着された際に被験者とは反対側に位置する部材である。下部材20と上部材30は、例えば、樹脂、ゴム、金属等から形成できる。下部材20と上部材30は、ネジ止めや圧入等の適宜な方法で接合できる。下部材20と上部材30は、取り外し自在に接合されることが好ましい。
The
下部材20は、底部21と、側壁部22と、保持部23とを有している。底部21は、例えば、N方向から視て、略長方形状である。底部21は、被験者の手首等に装着しやすい形状に屈曲又は湾曲していてもよい。底部21には、例えば、ベルト40を取り付けるための取付部21xが長手方向の両側に2つずつ設けられている。底部21の外縁と連続するように、枠状の側壁部22が設けられている。
The
底部21の側壁部22と同一側に、脈波センサ50を保持するための筒状の保持部23が、底部21を貫通するように設けられている。保持部23は(すなわち、脈波センサ50は)、本体10の中心(底部21の中心)からオフセットした位置に配置されていることが好ましい。これにより、脈波センサ50を被験者の橈骨動脈の近くに配置することが容易となる。
A
保持部23は、例えば、円筒状であるが、脈波センサ50を内側に保持できる筒状であれば円筒状でなくてもかまわない。保持部23の高さは、側壁部22の高さと略等しい。保持部23は、本体10内に少なくとも一部が配置されていれば、本体10から突出する部分等を有していてもよい。
The
保持部23は、脈波センサ50を回転方向に位置決めするために、調整部70側に開口する溝23xを備えている。溝23xは、例えば、N方向から視て、保持部23の中心を挟んで対向する位置に2つ設けることができる。
The
上部材30は、頂部31と、側壁部32と、突起部33とを有している。上部材30は、N方向から視て、下部材20と略重複する形状とされている。頂部31は、例えば、N方向から視て、略長方形状である。頂部31は、底部21と同様の形状に屈曲又は湾曲していてもよい。頂部31の外縁と連続するように、枠状の側壁部32が設けられている。側壁部32は、下端面の全周が、下部材20の側壁部22の上端面の全周と接触可能な大きさ及び形状とされている。
The
頂部31の側壁部32と反対側に、調整部70が挿入される筒状の突起部33が、頂部31を貫通するように設けられている。突起部33の内径は、保持部23の内径と略等しい。突起部33は、上部材30が下部材20に接合されたときに、N方向から視て、保持部23と重複するように配置されている。
A
ベルト40は、本体10を被験者の手首等に装着するための帯状体であり、被験者の手首等に外側から巻き付け可能に構成されている。ベルト40は、例えば、第1帯状体41と、第2帯状体42とを備えている。第1帯状体41と、第2帯状体42は、例えば、樹脂、ゴム、布等により形成され、可撓性を有する。
The
第1帯状体41の一端は、下部材20の一方側の取付部21xに揺動自在に取り付けられている。第2帯状体42の一端は、下部材20の他方側の取付部21xに揺動自在に取り付けられている。第1帯状体41の他端と第2帯状体42の他端は、例えば、面ファスナー等により取り外し自在に接続可能である。なお、ベルト40は、第1帯状体41と第2帯状体42の区別無く、一体形成されたものであっても良い。
One end of the
脈波センサ50は、略円筒状の部材であり、保持部23に挿入可能な大きさに形成されている。脈波センサ50は、側面に位置決め用の突起部50xを備えている。脈波センサ50は、突起部50xが保持部23の溝23xに嵌め込まれて位置決めされ、保持部23の軸方向に移動可能な状態で、保持部23に保持されている。保持部23の軸方向とは、例えば保持部23が円筒状であれば、円筒の中心軸方向である。
The
脈波センサ50が保持部23に挿入された状態において、脈波センサ50の付勢部60側の面は、例えば、保持部23の上端よりも低い位置となる。脈波センサ50は、保持部23の内側に少なくとも一部が入り込んでいれば、保持部23から突出する部分を有してもよい。脈波センサ50の詳細については、後述する。
When the
付勢部60は、保持部23の内側において、脈波センサ50の起歪体52(後述)とは反対側に配置されている。付勢部60は、脈波センサ50をN方向に付勢することができる。すなわち、付勢部60は、脈波測定装置1が被験者に装着されたときに、脈波センサ50を被験者側に付勢することができる。付勢部60は、例えば、コイルばねであるが、板ばね等であってもよい。付勢部60は、例えば、金属や樹脂やゴム等により形成できる。なお、付勢部60は、電動モータを利用したエアーポンプ等であっても良い。
The biasing
調整部70は、付勢部60を挟んで脈波センサ50とは反対側に配置されている。調整部70は、例えば、略円筒状の挿入部71と、挿入部71の一端側が拡径した略円盤状の蓋部72とを有している。挿入部71は、突起部33内及び保持部23内に挿入可能な大きさとされ、蓋部72は、突起部33内に挿入できない大きさとされている。挿入部71は、突起部33に挿入されて、先端側が保持部23に達する。
The
例えば、挿入部71の外側面には雄ねじが切られており、保持部23の内側面には雌ねじが切られている。蓋部72の上面には溝72xが設けられている。溝72xにドライバー等の先端を挿入して調整部70を回転させると、調整部70の挿入部71の少なくとも一部が保持部23の内側に入り込んで保持部23に螺合され、調整部70と保持部23とが固定される。螺合の程度により付勢部60の付勢力を調整可能である。言い換えれば、調整部70の回転量(保持部23内への挿入部71の挿入量)を調整することで、付勢部60の付勢力を調整可能である。
For example, the outer surface of the insertion portion 71 is male threaded, and the inner surface of the holding
このように、脈波測定装置1では、被験者に装着されたときに、調整部70を回転させることで、脈波センサ50を被験者側に移動させて付勢し、被験者の橈骨動脈に適度な値の初圧をかけることができる。すなわち、脈波測定装置1では、被験者の橈骨動脈と脈波センサ50との密着性を適度な値に調整可能であるため、脈波の測定精度を向上できる。
In this way, when the pulse
また、脈波測定装置1では、脈波センサ50は保持部23の軸方向に移動可能であるが、保持部23と脈波センサ50の側面との間に適度ながたを設けておけば、突起部50xを軸にして保持部23内で揺動可能となる。この構造では、脈波測定装置1の被験者への取り付け状態に応じて脈波センサ50が突起部50xを軸として傾くことができるため、被験者の橈骨動脈と脈波センサ50との密着性を向上でき、一定の圧力をかけ続けることが容易となる。
In addition, in the pulse
また、スポーツ中の場合には調整部70を多く回転させて比較的強い初圧をかけ、就寝中など脈波を測定する必要がない場合には調整部70の回転量を少なくして初圧をかけないなど、状況に応じた使い方の自由度を向上できる。
In addition, when playing sports, the
また、脈波測定装置1で高精度の脈波を得ることで、血糖値や血圧等をモニターすることができる。また、動脈硬化等の予測が可能となる。
In addition, by obtaining highly accurate pulse waves using the pulse
[脈波センサ50]
図6は、第1実施形態に係る脈波センサを例示する斜視図である。図7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8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7のA-A線に沿う断面を示している。なお、図6~図8は、図5とは視る方向が異なっており、図5における脈波センサ50の下面は、図6~図8では上面となる。
[Pulse wave sensor 50]
Fig. 6 is a perspective view illustrating the pulse wave sensor according to the first embodiment. Fig. 7 is a plan view illustrating the pulse wave sensor according to the first embodiment. Fig. 8 is a cross-sectional view illustrating the pulse wave sensor according to the first embodiment, showing a cross section along line A-A in Fig. 7. Note that Figs. 6 to 8 are viewed from a different direction than Fig. 5, and the bottom surface of
図6~図8を参照すると、脈波センサ50は、筐体51と、起歪体52と、ひずみゲージ100とを有している。脈波センサ50は、起歪体52が保持部23の下部材20側から露出して被験者に接触可能な状態で、保持部23に保持されている(図4参照)。脈波センサ50は、下部材20から被験者側に突出していてもよい。
Referring to Figures 6 to 8, the
起歪体52は、基部52aと、梁部52bと、負荷部52cと、延伸部52dとを有している。起歪体52は、例えば、平面視で4回対称の形状である。起歪体52の材料としては、例えば、SUS(ステンレス鋼)、銅、及びアルミニウム等を用いることができる。起歪体52は例えば平板状であり、各構成要素は、例えばプレス加工法等により一体に形成されている。起歪体52は、平坦であってもよいし、被験者側が凸となるようにドーム状等に突起した形状であってもよい。負荷部52cを除く起歪体52の厚さtは、例えば、一定である。厚さtは、例えば、0.01mm以上0.25mm以下である。
The
なお、図6~図8における脈波センサ50の説明では、便宜上、起歪体52の負荷部52cが設けられている側を上側又は一方の側、負荷部52cが設けられていない側を下側又は他方の側とする。又、各部位の負荷部52cが設けられている側の面を一方の面又は上面、負荷部52cが設けられていない側の面を他方の面又は下面とする。但し、脈波センサ50は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置できる。又、平面視とは対象物を起歪体52の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を起歪体52の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。
In the description of the
脈波センサ50において、筐体51は起歪体52を保持する部分である。筐体51は円筒状であって、下面側が塞がれ上面側が開口されている。筐体51は、例えば、金属や樹脂等から形成できる。筐体51の上面側の開口を塞ぐように、略円板状の起歪体52が接着剤等により固定されている。起歪体52は、ひずみゲージ100が配置されており、脈波を検出する部分である。
In the
起歪体52において、基部52aは、図7及び図8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52の基部52aは、円形開口部を備えている。基部52aの幅w1は、例えば、1mm以上5mm以下である。基部52aの内径d(すなわち、円形開口部の直径)は、例えば、5mm以上40mm以下である。
In the
梁部52bは、基部52aの内側を橋渡しするように設けられている。梁部52b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7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52a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52b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。
The
負荷部52cは、梁部52bに設けられている。負荷部52cは、例えば、梁部52b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52cは、梁部52bの上面から突起している。梁部52bの上面を基準とする負荷部52cの突起量は、例えば、0.1mm程度である。梁部52bは可撓性を有しており、負荷部52cに負荷が加わると弾性変形する。
The
4つの延伸部52dは、平面視で基部52aの内側から梁部52bの方向に延伸する扇形の部分である。各々の延伸部52dと梁部52bとの間には、1mm程度の隙間が設けられている。なお、当該隙間を例えば0.05~0.2mm程度とした場合には、外部から筐体51内部へのコンタミ侵入を防止することが可能である。延伸部52dは、脈波センサ50のセンシングには寄与しないため、設けなくてもよい。脈波センサ50は、外部との電気信号の入出力を行うシールドケーブルやフレキシブル基板等(図示せず)を有している。
The four
ひずみゲージ100は、起歪体52に設けられている。ひずみゲージ100は、例えば、梁部52bの下面側に設けることができる。梁部52bは平板状であるため、ひずみゲージを容易に貼り付けることができる。ひずみゲージ100は、1個以上設ければよいが、本実施形態では、4つのひずみゲージ100を設けている。4つのひずみゲージ100を設けることで、フルブリッジにより、ひずみを検出することができる。
The
4つのひずみゲージ100のうちの2つは、X方向を長手方向とする梁の負荷部52cに近い側(円形開口部の中心側)に、平面視で負荷部52cを挟んで対向するように配置されている。4つのひずみゲージ100のうちの他の2つは、Y方向を長手方向とする梁の基部52aに近い側に、平面視で負荷部52cを挟んで対向するように配置されている。このような配置により、圧縮力と引張力を有効に検出してフルブリッジにより大きな出力を得ることができる。
Two of the four
脈波センサ50は、負荷部52cが被験者の橈骨動脈に当たるように被験者の腕に固定して使用される。被験者の脈波に応じて負荷部52cに負荷が加わって梁部52bが弾性変形すると、ひずみゲージ100の抵抗体の抵抗値が変化する。脈波センサ50は、梁部52bの変形に伴なうひずみゲージ100の抵抗体の抵抗値の変化に基づいて脈波を検出できる。脈波は、例えば、ひずみゲージ100の電極と接続された測定回路から、周期的な電圧の変化として出力される。
The
[ひずみゲージ100]
図9は、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であり、図9のB-B線に沿う断面を示している。図9及び図10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。なお、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。なお、カバー層160は、必要に応じて設ければよい。
[Strain gauge 100]
Fig. 9 is a plan view illustrating the strain gauge according to the first embodiment. Fig. 10 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, showing a cross section along line B-B in Fig. 9. With reference to Figs. 9 and 10, the
なお、図9及び図10におけるひずみゲージ100の説明では、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又は一方の側、抵抗体130が設けられていない側を下側又は他方の側とする。また、各部位の抵抗体130が設けられている側の面を一方の面又は上面、抵抗体130が設けられていない側の面を他方の面又は下面とする。ただし、ひずみゲージ100は天地逆の状態で用いることができ、又は任意の角度で配置できる。例えば、図8では、ひずみゲージ100は、図10とは上下が反転した状態で梁部52bに貼り付けられる。つまり、図10の基材110が接着剤等で梁部52bの下面に貼り付けられる。また、平面視とは対象物を基材110の上面110aの法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基材110の上面110aの法線方向から視た形状を指すものとする。
9 and 10, for the sake of convenience, the side of the
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り、可撓性を有する。基材110の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、5μm~500μm程度とすることができる。特に、基材110の厚さが5μm~200μmであると、接着層等を介して基材110の下面に接合される起歪体表面からの歪の伝達性、環境に対する寸法安定性の点で好ましく、10μm以上であると絶縁性の点で更に好ましい。
The
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できる。なお、フィルムとは、厚さが500μm以下程度であり、可撓性を有する部材を指す。
The
ここで、『絶縁樹脂フィルムから形成する』とは、基材110が絶縁樹脂フィルム中にフィラーや不純物等を含有することを妨げるものではない。基材110は、例えば、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しても構わない。
Here, "formed from an insulating resin film" does not prevent the
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、更に、それ以外に非晶質のガラス等が挙げられる。また、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。この場合、金属製の基材110上に、例えば、絶縁膜が形成される。
Examples of materials other than resin for the
抵抗体130は、基材110上に所定のパターンで形成された薄膜であり、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9では、便宜上、抵抗体130を濃い梨地模様で示している。
The
抵抗体130は、複数の細長状部が長手方向を同一方向(図9の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9ではB-B線と垂直な方向)となる。
The
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。
One end in the longitudinal direction of the two elongated portions located at the outermost sides in the grid width direction is bent in the grid width direction to form terminal ends 130e1 and 130e2 in the grid width direction of the
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。
The
ここで、Cr混相膜とは、Cr、CrN、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もよい。 Here, the Cr mixed phase film is a film in which Cr, CrN, Cr 2 N, etc. are mixed together. The Cr mixed phase film may contain inevitable impurities such as chromium oxide.
抵抗体130の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、0.05μm~2μm程度とすることができる。特に、抵抗体130の厚さが0.1μm以上であると、抵抗体130を構成する結晶の結晶性(例えば、α-Crの結晶性)が向上する点で好ましい。また、抵抗体130の厚さが1μm以下であると、抵抗体130を構成する膜の内部応力に起因する膜のクラックや基材110からの反りを低減できる点で更に好ましい。抵抗体130の幅は、抵抗値や横感度等の要求仕様に対して最適化し、かつ断線対策も考慮して、例えば、10μm~100μm程度とすることができる。
The thickness of the
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できる。また、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、対象物質が抵抗体を構成する全物質の50重量%以上を占めることを意味するが、ゲージ特性を向上する観点から、抵抗体130はα-Crを80重量%以上含むことが好ましく、90重量%以上含むことが更に好ましい。なお、α-Crは、bcc構造(体心立方格子構造)のCrである。
For example, when the
また、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、ゲージ率の低下を抑制できる。
Furthermore, when the
また、CrN及びCr2N中のCr2Nの割合は80重量%以上90重量%未満であることが好ましく、90重量%以上95重量%未満であることが更に好ましい。CrN及びCr2N中のCr2Nの割合が90重量%以上95重量%未満であることで、半導体的な性質を有するCr2Nにより、TCRの低下(負のTCR)が一層顕著となる。更に、セラミックス化を低減することで、脆性破壊の低減がなされる。 In addition, the ratio of Cr2N in CrN and Cr2N is preferably 80% by weight or more and less than 90% by weight, and more preferably 90% by weight or more and less than 95% by weight. When the ratio of Cr2N in CrN and Cr2N is 90% by weight or more and less than 95% by weight, the decrease in TCR (negative TCR) becomes more significant due to the Cr2N having semiconducting properties. Furthermore, by reducing the ceramicization, brittle fracture is reduced.
一方で、膜中に微量のN2もしくは原子状のNが混入、存在した場合、外的環境(例えば高温環境下)によりそれらが膜外へ抜け出ることで、膜応力の変化を生ずる。化学的に安定なCrNの創出により上記不安定なNを発生させることがなく、安定なひずみゲージを得ることができる。 On the other hand, if a small amount of N2 or atomic N is mixed in or present in the film, it will escape to the outside of the film due to the external environment (for example, a high temperature environment), causing a change in the film stress. By creating chemically stable CrN, it is possible to obtain a stable strain gauge without generating the unstable N mentioned above.
配線140は、基材110上に形成され、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、第1金属層141と、第1金属層141の上面に積層された第2金属層142とを有している。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9では、便宜上、配線140及び電極150を抵抗体130よりも薄い梨地模様で示している。
The
電極150は、基材110上に形成され、配線140を介して抵抗体130と電気的に接続されており、例えば、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り、例えば、外部接続用のリード線等が接合される。
The
電極150は、一対の第1金属層151と、各々の第1金属層151の上面に積層された第2金属層152とを有している。第1金属層151は、配線140の第1金属層141を介して抵抗体130の終端130e1及び130e2と電気的に接続されている。第1金属層151は、平面視において、略矩形状に形成されている。第1金属層151は、配線140と同じ幅に形成しても構わない。
The
なお、抵抗体130と第1金属層141と第1金属層151とは便宜上別符号としているが、同一工程において同一材料により一体に形成できる。従って、抵抗体130と第1金属層141と第1金属層151とは、厚さが略同一である。また、第2金属層142と第2金属層152とは便宜上別符号としているが、同一工程において同一材料により一体に形成できる。従って、第2金属層142と第2金属層152とは、厚さが略同一である。
Note that although the
第2金属層142及び152は、抵抗体130(第1金属層141及び151)よりも低抵抗の材料から形成されている。第2金属層142及び152の材料は、抵抗体130よりも低抵抗の材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できる。例えば、抵抗体130がCr混相膜である場合、第2金属層142及び152の材料として、Cu、Ni、Al、Ag、Au、Pt等、又は、これら何れかの金属の合金、これら何れかの金属の化合物、あるいは、これら何れかの金属、合金、化合物を適宜積層した積層膜が挙げられる。第2金属層142及び152の厚さは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、3μm~5μm程度とすることができる。
The
第2金属層142及び152は、第1金属層141及び151の上面の一部に形成されてもよいし、第1金属層141及び151の上面の全体に形成されてもよい。第2金属層152の上面に、更に他の1層以上の金属層を積層してもよい。例えば、第2金属層152を銅層とし、銅層の上面に金層を積層してもよい。あるいは、第2金属層152を銅層とし、銅層の上面にパラジウム層と金層を順次積層してもよい。電極150の最上層を金層とすることで、電極150のはんだ濡れ性を向上できる。
The
このように、配線140は、抵抗体130と同一材料からなる第1金属層141上に第2金属層142が積層された構造である。そのため、配線140は抵抗体130よりも抵抗が低くなるため、配線140が抵抗体として機能してしまうことを抑制できる。その結果、抵抗体130によるひずみ検出精度を向上できる。
In this way, the
言い換えれば、抵抗体130よりも低抵抗な配線140を設けることで、ひずみゲージ100の実質的な受感部を抵抗体130が形成された局所領域に制限できる。そのため、抵抗体130によるひずみ検出精度を向上できる。
In other words, by providing
特に、抵抗体130としてCr混相膜を用いたゲージ率10以上の高感度なひずみゲージにおいて、配線140を抵抗体130よりも低抵抗化して実質的な受感部を抵抗体130が形成された局所領域に制限することは、ひずみ検出精度の向上に顕著な効果を発揮する。また、配線140を抵抗体130よりも低抵抗化することは、横感度を低減する効果も奏する。
In particular, in a highly sensitive strain gauge with a gauge factor of 10 or more that uses a Cr mixed-phase film as the
カバー層160は、基材110上に形成され、抵抗体130及び配線140を被覆し電極150を露出する。配線140の一部は、カバー層160から露出してもよい。抵抗体130及び配線140を被覆するカバー層160を設けることで、抵抗体130及び配線140に機械的な損傷等が生じることを防止できる。また、カバー層160を設けることで、抵抗体130及び配線140を湿気等から保護できる。なお、カバー層160は、電極150を除く部分の全体を覆うように設けてもよい。
The
カバー層160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)等の絶縁樹脂から形成できる。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、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、2μm~30μm程度とすることができる。
The
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、第1金属層141、及び第1金属層151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、第1金属層141、及び第1金属層151の材料や厚さと同様である。
To manufacture the
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、反応性スパッタ法や蒸着法、アークイオンプレーティング法、パルスレーザー堆積法等を用いて成膜してもよい。 Metal layer A can be formed, for example, by magnetron sputtering using a raw material capable of forming metal layer A as a target. Instead of magnetron sputtering, metal layer A may also be formed using reactive sputtering, vapor deposition, arc ion plating, pulsed laser deposition, or the like.
ゲージ特性を安定化する観点から、金属層Aを成膜する前に、下地層として、基材110の上面110aに、例えば、コンベンショナルスパッタ法により所定の膜厚の機能層を真空成膜することが好ましい。
From the viewpoint of stabilizing the gauge characteristics, it is preferable to vacuum-deposit a functional layer of a predetermined thickness as a base layer on the
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に含まれる酸素や水分による金属層Aの酸化を防止する機能や、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。
In this application, the functional layer refers to a layer that has the function of promoting the crystal growth of at least the upper layer, metal layer A (resistor 130). The functional layer preferably also has the function of preventing oxidation of metal layer A due to oxygen and moisture contained in the
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ため、特に金属層AがCrを含む場合、Crは自己酸化膜を形成するため、機能層が金属層Aの酸化を防止する機能を備えることは有効である。
The insulating resin film constituting the
機能層の材料は、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材料であれば、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、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。 The material of the functional layer is not particularly limited as long as it has the function of promoting the crystal growth of at least the upper layer, the metal layer A (resistor 130), and can be appropriately selected according to the purpose. For example, Cr (chromium), Ti (titanium), V (vanadium), Nb (niobium), Ta (tantalum), Ni (nickel), Y (yttrium), Zr (zirconium), Hf (hafnium), Si (silicon), C (carbon), Zn (zinc), Cu (copper), Bi (bismuth), etc. Examples of the metal include one or more metals selected from the group consisting of ruthenium (Ru), iron (Fe), molybdenum (Mo), tungsten (W), ruthenium (Ru), rhodium (Rh), rhenium (Rhenium), osmium (Os), iridium (Ir), platinum (Pt), palladium (Pd), silver (Ag), gold (Au), cobalt (Co), manganese (Mn), and aluminum (Al), an alloy of any of the metals in this group, or a compound of any of the metals in this group.
上記の合金としては、例えば、FeCr、TiAl、FeNi、NiCr、CrCu等が挙げられる。また、上記の化合物としては、例えば、TiN、TaN、Si3N4、TiO2、Ta2O5、SiO2等が挙げられる。 Examples of the alloy include FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, CrCu, etc. Examples of the compound include TiN, TaN, Si3N4 , TiO2 , Ta2O5 , SiO2 , etc.
機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の1/20以下であることが好ましい。このような範囲であると、α-Crの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを防止できる。 When the functional layer is made of a conductive material such as a metal or alloy, the thickness of the functional layer is preferably 1/20 or less of the thickness of the resistor. In this range, the crystal growth of α-Cr can be promoted, and a part of the current flowing through the resistor can be prevented from flowing through the functional layer, which would reduce the sensitivity of strain detection.
機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の1/50以下であることがより好ましい。このような範囲であると、α-Crの結晶成長を促進できると共に、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを更に防止できる。 When the functional layer is made of a conductive material such as a metal or alloy, it is more preferable that the thickness of the functional layer is 1/50 or less of the thickness of the resistor. In this range, the crystal growth of α-Cr can be promoted, and it is also possible to further prevent a portion of the current flowing through the resistor from flowing through the functional layer, thereby reducing the sensitivity of strain detection.
機能層が金属又は合金のような導電材料から形成される場合には、機能層の膜厚は抵抗体の膜厚の1/100以下であることが更に好ましい。このような範囲であると、抵抗体に流れる電流の一部が機能層に流れて、ひずみの検出感度が低下することを一層防止できる。 When the functional layer is made of a conductive material such as a metal or alloy, it is even more preferable that the thickness of the functional layer is 1/100 or less of the thickness of the resistor. In this range, it is possible to further prevent a portion of the current flowing through the resistor from flowing through the functional layer, thereby preventing a decrease in the strain detection sensitivity.
機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、1nm~1μmとすることが好ましい。このような範囲であると、α-Crの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく容易に成膜できる。 When the functional layer is made of an insulating material such as an oxide or nitride, the thickness of the functional layer is preferably 1 nm to 1 μm. This range promotes the crystal growth of α-Cr and allows the functional layer to be easily formed without cracking.
機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、1nm~0.8μmとすることがより好ましい。このような範囲であると、α-Crの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく更に容易に成膜できる。 When the functional layer is made of an insulating material such as an oxide or nitride, it is more preferable that the thickness of the functional layer is 1 nm to 0.8 μm. This range promotes the crystal growth of α-Cr and makes it easier to form the functional layer without cracking.
機能層が酸化物や窒化物のような絶縁材料から形成される場合には、機能層の膜厚は、1nm~0.5μmとすることが更に好ましい。このような範囲であると、α-Crの結晶成長を促進できると共に、機能層にクラックが入ることなく一層容易に成膜できる。 When the functional layer is made of an insulating material such as an oxide or nitride, it is even more preferable that the thickness of the functional layer is between 1 nm and 0.5 μm. This range promotes the crystal growth of α-Cr and makes it easier to form the functional layer without cracking.
なお、機能層の平面形状は、例えば、図9に示す抵抗体の平面形状と略同一にパターニングされている。しかし、機能層の平面形状は、抵抗体の平面形状と略同一である場合には限定されない。機能層が絶縁材料から形成される場合には、抵抗体の平面形状と同一形状にパターニングしなくてもよい。この場合、機能層は少なくとも抵抗体が形成されている領域にベタ状に形成されてもよい。あるいは、機能層は、基材110の上面全体にベタ状に形成されてもよい。
The planar shape of the functional layer is patterned to be approximately the same as the planar shape of the resistor shown in FIG. 9, for example. However, the planar shape of the functional layer is not limited to being approximately the same as the planar shape of the resistor. If the functional layer is formed from an insulating material, it does not have to be patterned to be the same as the planar shape of the resistor. In this case, the functional layer may be formed in a solid shape at least in the area where the resistor is formed. Alternatively, the functional layer may be formed in a solid shape over the entire top surface of the
また、機能層が絶縁材料から形成される場合に、機能層の厚さを50nm以上1μm以下となるように比較的厚く形成し、かつベタ状に形成することで、機能層の厚さと表面積が増加するため、抵抗体が発熱した際の熱を基材110側へ放熱できる。その結果、ひずみゲージ100において、抵抗体の自己発熱による測定精度の低下を抑制できる。
In addition, when the functional layer is made of an insulating material, the functional layer is formed relatively thick, at a thickness of 50 nm to 1 μm, and formed in a solid shape, thereby increasing the thickness and surface area of the functional layer, and therefore heat generated by the resistor can be dissipated to the
機能層は、例えば、機能層を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にAr(アルゴン)ガスを導入したコンベンショナルスパッタ法により真空成膜できる。コンベンショナルスパッタ法を用いることにより、基材110の上面110aをArでエッチングしながら機能層が成膜されるため、機能層の成膜量を最小限にして密着性改善効果を得ることができる。
The functional layer can be formed in a vacuum by conventional sputtering, for example, using a raw material capable of forming the functional layer as a target and introducing Ar (argon) gas into a chamber. By using conventional sputtering, the functional layer is formed while etching the
ただし、これは、機能層の成膜方法の一例であり、他の方法により機能層を成膜してもよい。例えば、機能層の成膜の前にAr等を用いたプラズマ処理等により基材110の上面110aを活性化することで密着性改善効果を獲得し、その後マグネトロンスパッタ法により機能層を真空成膜する方法を用いてもよい。
However, this is just one example of a method for forming the functional layer, and the functional layer may be formed by other methods. For example, a method may be used in which the
機能層の材料と金属層Aの材料との組み合わせは、特に制限はなく、目的に応じて適宜選択できるが、例えば、機能層としてTiを用い、金属層Aとしてα-Cr(アルファクロム)を主成分とするCr混相膜を成膜可能である。 There are no particular restrictions on the combination of the material of the functional layer and the material of the metal layer A, and they can be selected appropriately depending on the purpose. For example, it is possible to use Ti as the functional layer and form a Cr mixed phase film with α-Cr (alpha chromium) as the main component as the metal layer A.
この場合、例えば、Cr混相膜を形成可能な原料をターゲットとし、チャンバ内にArガスを導入したマグネトロンスパッタ法により、金属層Aを成膜できる。あるいは、純Crをターゲットとし、チャンバ内にArガスと共に適量の窒素ガスを導入し、反応性スパッタ法により、金属層Aを成膜してもよい。この際、窒素ガスの導入量や圧力(窒素分圧)を変えることや加熱工程を設けて加熱温度を調整することで、Cr混相膜に含まれるCrN及びCr2Nの割合、並びにCrN及びCr2N中のCr2Nの割合を調整できる。 In this case, for example, the metal layer A can be formed by magnetron sputtering using a raw material capable of forming a Cr mixed phase film as a target and introducing Ar gas into a chamber. Alternatively, the metal layer A can be formed by reactive sputtering using pure Cr as a target and introducing an appropriate amount of nitrogen gas together with Ar gas into a chamber. In this case, the ratio of CrN and Cr 2 N contained in the Cr mixed phase film and the ratio of Cr 2 N in CrN and Cr 2 N can be adjusted by changing the amount and pressure (nitrogen partial pressure) of the nitrogen gas introduced or by adjusting the heating temperature by providing a heating process.
これらの方法では、Tiからなる機能層がきっかけでCr混相膜の成長面が規定され、安定な結晶構造であるα-Crを主成分とするCr混相膜を成膜できる。また、機能層を構成するTiがCr混相膜中に拡散することにより、ゲージ特性が向上する。例えば、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。なお、機能層がTiから形成されている場合、Cr混相膜にTiやTiN(窒化チタン)が含まれる場合がある。
In these methods, the growth surface of the Cr mixed-phase film is determined by the functional layer made of Ti, and a Cr mixed-phase film can be formed that is mainly composed of α-Cr, which has a stable crystal structure. In addition, the Ti that constitutes the functional layer diffuses into the Cr mixed-phase film, improving the gauge characteristics. For example, the gauge factor of the
なお、金属層AがCr混相膜である場合、Tiからなる機能層は、金属層Aの結晶成長を促進する機能、基材110に含まれる酸素や水分による金属層Aの酸化を防止する機能、及び基材110と金属層Aとの密着性を向上する機能の全てを備えている。機能層として、Tiに代えてTa、Si、Al、Feを用いた場合も同様である。
When metal layer A is a Cr mixed phase film, the functional layer made of Ti has all of the following functions: promoting crystal growth of metal layer A, preventing oxidation of metal layer A due to oxygen and moisture contained in the
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を向上できる。また、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、ゲージ特性を向上できる。
In this way, by providing a functional layer below the metal layer A, it is possible to promote crystal growth in the metal layer A, and to produce a metal layer A consisting of a stable crystalline phase. As a result, the stability of the gauge characteristics of the
次に、金属層Aの上面に、第2金属層142及び第2金属層152を形成する。第2金属層142及び第2金属層152は、例えば、フォトリソグラフィ法により形成できる。
Next, the
具体的には、まず、金属層Aの上面を覆うように、例えば、スパッタ法や無電解めっき法等により、シード層を形成する。次に、シード層の上面の全面に感光性のレジストを形成し、露光及び現像して第2金属層142及び第2金属層152を形成する領域を露出する開口部を形成する。このとき、レジストの開口部の形状を調整することで、第2金属層142のパターンを任意の形状とすることができる。レジストとしては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。
Specifically, first, a seed layer is formed by, for example, sputtering or electroless plating so as to cover the upper surface of metal layer A. Next, a photosensitive resist is formed over the entire upper surface of the seed layer, and is exposed and developed to form openings that expose the areas in which
次に、例えば、シード層を給電経路とする電解めっき法により、開口部内に露出するシード層上に第2金属層142及び第2金属層152を形成する。電解めっき法は、タクトが高く、かつ、第2金属層142及び第2金属層152として低応力の電解めっき層を形成できる点で好適である。膜厚の厚い電解めっき層を低応力とすることで、ひずみゲージ100に反りが生じることを防止できる。なお、第2金属層142及び第2金属層152は無電解めっき法により形成してもよい。
Next, for example, the
次に、レジストを除去する。レジストは、例えば、レジストの材料を溶解可能な溶液に浸漬することで除去できる。 Next, the resist is removed. For example, the resist can be removed by immersing it in a solution that can dissolve the resist material.
次に、シード層の上面の全面に感光性のレジストを形成し、露光及び現像して、図9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。レジストとしては、例えば、ドライフィルムレジスト等を用いることができる。そして、レジストをエッチングマスクとし、レジストから露出する金属層A及びシード層を除去し、図9の平面形状の抵抗体130、配線140、及び電極150を形成する。
Next, a photosensitive resist is formed on the entire upper surface of the seed layer, and is exposed and developed to be patterned into a planar shape similar to that of the
例えば、ウェットエッチングにより、金属層A及びシード層の不要な部分を除去できる。金属層Aの下層に機能層が形成されている場合には、エッチングによって機能層は抵抗体130、配線140、及び電極150と同様に図9に示す平面形状にパターニングされる。なお、この時点では、抵抗体130、第1金属層141、及び第1金属層151上にシード層が形成されている。
For example, unnecessary portions of the metal layer A and the seed layer can be removed by wet etching. If a functional layer is formed below the metal layer A, the functional layer is patterned by etching into the planar shape shown in FIG. 9, similar to the
次に、第2金属層142及び第2金属層152をエッチングマスクとし、第2金属層142及び第2金属層152から露出する不要なシード層を除去することで、第2金属層142及び第2金属層152が形成される。なお、第2金属層142及び第2金属層152の直下のシード層は残存する。例えば、シード層がエッチングされ、機能層、抵抗体130、配線140、及び電極150がエッチングされないエッチング液を用いたウェットエッチングにより、不要なシード層を除去できる。
Next, the
その後、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を露出するカバー層160を設けることで、ひずみゲージ100が完成する。カバー層160は、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、加熱して硬化させて作製できる。カバー層160は、基材110の上面110aに、抵抗体130及び配線140を被覆し電極150を露出するように液状又はペースト状の熱硬化性の絶縁樹脂を塗布し、加熱して硬化させて作製してもよい。
Thereafter, as necessary, a
〈第1実施形態の変形例1〉
第1実施形態の変形例1では、保持部が本体とは離隔して配置される例を示す。なお、第1実施形態の変形例1において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。
First Modification of the First Embodiment
In the first modification of the first embodiment, an example in which the holding part is disposed apart from the main body is shown. Note that in the first modification of the first embodiment, the description of the same components as those in the embodiment already described may be omitted.
図11は、第1実施形態の変形例1に係る脈波測定装置を例示する斜視図(その1)である。図12は、第1実施形態の変形例1に係る脈波測定装置を例示する斜視図(その2)である。図13は、図12の脈波センサ近傍を抜き出した裏面側斜視図である。なお、図11は、図12に示す脈波測定装置を被験者の手首に装着した様子を示している。 Fig. 11 is a perspective view (part 1) illustrating a pulse wave measuring device according to modified example 1 of the first embodiment. Fig. 12 is a perspective view (part 2) illustrating a pulse wave measuring device according to modified example 1 of the first embodiment. Fig. 13 is a rear perspective view of the vicinity of the pulse wave sensor in Fig. 12. Fig. 11 shows the pulse wave measuring device shown in Fig. 12 worn on the wrist of a subject.
図11~図13を参照すると、脈波測定装置1Aは、保持部23が本体10Aとは離隔してベルト40に配置されている点が、脈波測定装置1と主に相違する。本体10Aは略直方体状である。本体10Aは、長手方向の長さが本体10よりも短いため、屈曲や湾曲をしていないが、必要に応じて屈曲や湾曲をしてもよい。
Referring to Figures 11 to 13, the pulse
保持部23は、例えば、第2帯状体42に固定されている。保持部23は、例えば、第2帯状体42を貫通し、第2帯状体42の両側に突出する。保持部23は、さらに第1帯状体41を貫通し、第1帯状体41側から調整部70の挿入部71を挿入可能である。保持部23は、図12の状態で本体10Aとおおよそ対向する位置に配置されている。
The holding
脈波センサ50は、突起部50xが保持部23の溝23xに嵌め込まれて位置決めされた状態で、保持部23に挿入されている。脈波センサ50の起歪体52側は、保持部23から被験者側に突起していてもよい。
The
調整部70の挿入部71の少なくとも一部が保持部23の内側に入り込んで保持部23に螺合され、調整部70と保持部23とが固定されている。脈波センサ50と挿入部71との間には、図5と同様に付勢部60が配置され、螺合の程度により付勢部60の付勢力を調整可能である。言い換えれば、調整部70の回転量(保持部23内への挿入部71の挿入量)を調整することで、付勢部60の付勢力を調整可能である。
At least a portion of the insertion portion 71 of the
このように、保持部23及び保持部23に保持された脈波センサ50は、ベルト40に設けてもよい。
In this manner, the holding
以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。 Although the preferred embodiments have been described above in detail, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments without departing from the scope of the claims.
1,1A 脈波測定装置、10,10A 本体、20 下部材、21 底部、21x 取付部、22 側壁部、23 保持部、23x 溝、30 上部材、31 頂部、32 側壁部、33 突起部、40 ベルト、41 第1帯状体、42 第2帯状体、50 脈波センサ、50x 突起部、51 筐体、52 起歪体、52a 基部、52b 梁部、52c 負荷部、52d 延伸部、60 付勢部、70 調整部、71 挿入部、72 蓋部、72x 溝 1, 1A Pulse wave measuring device, 10, 10A Main body, 20 Lower member, 21 Bottom, 21x Mounting portion, 22 Side wall portion, 23 Holding portion, 23x Groove, 30 Upper member, 31 Top portion, 32 Side wall portion, 33 Protrusion portion, 40 Belt, 41 First band-shaped body, 42 Second band-shaped body, 50 Pulse wave sensor, 50x Protrusion portion, 51 Housing, 52 Strain generating body, 52a Base portion, 52b Beam portion, 52c Load portion, 52d Extension portion, 60 Pressing portion, 70 Adjustment portion, 71 Insertion portion, 72 Lid portion, 72x Groove
Claims (10)
筒状の保持部と、
ひずみゲージが配置された起歪体を備え、前記保持部の内側に少なくとも一部が入り込んで前記保持部の軸方向に移動可能に保持され、前記起歪体が前記保持部から露出して前記被験者に接触可能な脈波センサと、
前記保持部の内側において、前記脈波センサの前記起歪体とは反対側に配置され、前記脈波センサを前記被験者側に付勢する付勢部と、
前記付勢部を挟んで前記脈波センサとは反対側に配置され、前記付勢部の付勢力を調整可能な調整部と、を有し、
前記調整部は、前記保持部の内側に少なくとも一部が入り込んで前記保持部に螺合され、螺合の程度により前記付勢部の付勢力を調整可能である、脈波測定装置。 A pulse wave measuring device that can be worn by a subject,
A cylindrical holding portion;
a pulse wave sensor including a strain gauge disposed on the strain gauge, the strain gauge being held by the holding part so as to be movable in the axial direction of the holding part with at least a portion of the strain gauge inserted inside the holding part, the strain gauge being exposed from the holding part and being contactable with the subject;
a biasing portion that is disposed inside the holding portion on the opposite side of the pulse wave sensor from the strain body and biases the pulse wave sensor toward the subject;
an adjustment unit that is disposed on the opposite side of the biasing unit from the pulse wave sensor and that is capable of adjusting the biasing force of the biasing unit ;
The adjustment portion is at least partially inserted inside the holding portion and screwed to the holding portion, and the biasing force of the biasing portion can be adjusted by the degree of screwing .
筒状の保持部と、
ひずみゲージが配置された起歪体を備え、前記保持部の内側に少なくとも一部が入り込んで前記保持部の軸方向に移動可能に保持され、前記起歪体が前記保持部から露出して前記被験者に接触可能な脈波センサと、
前記保持部の内側において、前記脈波センサの前記起歪体とは反対側に配置され、前記脈波センサを前記被験者側に付勢する付勢部と、
前記付勢部を挟んで前記脈波センサとは反対側に配置され、前記付勢部の付勢力を調整可能な調整部と、を有し、
前記保持部は、溝を備え、
前記脈波センサは、側面に突起部を備え、
前記突起部は前記溝に嵌め込まれ、前記脈波センサは前記突起部を軸として揺動可能である、脈波測定装置。 A pulse wave measuring device that can be worn by a subject,
A cylindrical holding portion;
a pulse wave sensor including a strain gauge disposed on the strain gauge, the strain gauge being held by the holding part so as to be movable in the axial direction of the holding part with at least a portion of the strain gauge inserted inside the holding part, the strain gauge being exposed from the holding part and being contactable with the subject;
a biasing portion that is disposed inside the holding portion on the opposite side of the pulse wave sensor from the strain body and biases the pulse wave sensor toward the subject;
an adjustment unit that is disposed on the opposite side of the biasing unit from the pulse wave sensor and that is capable of adjusting the biasing force of the biasing unit ;
The retaining portion includes a groove.
The pulse wave sensor has a protrusion on a side surface,
The protrusion is fitted into the groove, and the pulse wave sensor is capable of swinging about the protrusion as an axis .
前記保持部は、前記本体内に少なくとも一部が配置されている、請求項1又は2に記載の脈波測定装置。 A main body on which electronic components are mounted, and a band for attaching the main body to the subject,
The pulse wave measuring device according to claim 1 , wherein at least a portion of the holding portion is disposed inside the main body.
前記保持部は、前記本体とは離隔して前記帯状体に配置されている、請求項1又は2に記載の脈波測定装置。 A main body on which electronic components are mounted, and a band for attaching the main body to the subject,
The pulse wave measuring device according to claim 1 , wherein the holding portion is disposed on the band-shaped body and spaced apart from the main body.
円形開口部を備えた基部と、
前記基部の内側を橋渡しする梁部と、
前記梁部に設けられた負荷部と、を有し、
前記起歪体の変形に伴なう前記ひずみゲージの抵抗値の変化に基づいて脈波を検出する、請求項1乃至5の何れか一項に記載の脈波測定装置。 The strain body is
a base having a circular opening;
A beam portion bridging the inside of the base portion;
A load portion provided on the beam portion,
6. The pulse wave measuring device according to claim 1 , wherein the pulse wave is detected based on a change in resistance value of the strain gauge accompanying a deformation of the strain body.
前記梁の交差する領域は、前記円形開口部の中心を含み、
前記梁の交差する領域に、前記負荷部が設けられている、請求項6に記載の脈波測定装置。 The beam portion has two beams that intersect in a cross shape in a plan view,
the intersecting region of the beams includes a center of the circular opening;
The pulse wave measuring device according to claim 6 , wherein the load portion is provided in an area where the beams intersect.
4つの前記ひずみゲージのうちの2つは、第1方向を長手方向とする前記梁の前記負荷部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置され、
4つの前記ひずみゲージのうちの他の2つは、前記第1方向と直交する第2方向を長手方向とする前記梁の前記基部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置されている、請求項7に記載の脈波測定装置。 The strain gauge includes four strain gauges,
Two of the four strain gauges are arranged on a side of the beam having a longitudinal direction in the first direction that is closer to the load portion, so as to face each other across the load portion in a plan view,
8. The pulse wave measuring device according to claim 7, wherein other two of the four strain gauges are arranged on a side closer to the base of the beam, whose longitudinal direction is a second direction perpendicular to the first direction, so as to face each other across the load portion in a planar view.
筒状の保持部と、
ひずみゲージが配置された起歪体を備え、前記保持部の内側に少なくとも一部が入り込んで前記保持部の軸方向に移動可能に保持され、前記起歪体が前記保持部から露出して前記被験者に接触可能な脈波センサと、
前記保持部の内側において、前記脈波センサの前記起歪体とは反対側に配置され、前記脈波センサを前記被験者側に付勢する付勢部と、
前記付勢部を挟んで前記脈波センサとは反対側に配置され、前記付勢部の付勢力を調整可能な調整部と、を有し、
前記起歪体は、
円形開口部を備えた基部と、
前記基部の内側を橋渡しする梁部と、
前記梁部に設けられた負荷部と、を有し、
前記梁部は、平面視で十字状に交差する2本の梁を有し、
前記梁の交差する領域は、前記円形開口部の中心を含み、
前記梁の交差する領域に、前記負荷部が設けられ、
前記ひずみゲージを4つ備え、
4つの前記ひずみゲージのうちの2つは、第1方向を長手方向とする前記梁の前記負荷部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置され、
4つの前記ひずみゲージのうちの他の2つは、前記第1方向と直交する第2方向を長手方向とする前記梁の前記基部に近い側に、平面視で前記負荷部を挟んで対向するように配置され、
前記起歪体の変形に伴なう前記ひずみゲージの抵抗値の変化に基づいて脈波を検出する、脈波測定装置。 A pulse wave measuring device that can be worn by a subject,
A cylindrical holding portion;
a pulse wave sensor including a strain gauge disposed on the strain gauge, the strain gauge being held by the holding part so as to be movable in the axial direction of the holding part with at least a portion of the strain gauge inserted inside the holding part, the strain gauge being exposed from the holding part and being contactable with the subject;
a biasing portion that is disposed inside the holding portion on the opposite side of the pulse wave sensor from the strain body and biases the pulse wave sensor toward the subject;
an adjustment unit that is disposed on the opposite side of the biasing unit from the pulse wave sensor and that is capable of adjusting the biasing force of the biasing unit ;
The strain body is
a base having a circular opening;
A beam portion bridging the inside of the base portion;
A load portion provided on the beam portion,
The beam portion has two beams that intersect in a cross shape in a plan view,
the intersecting region of the beams includes a center of the circular opening;
The load portion is provided in the intersecting region of the beam,
The strain gauge includes four strain gauges,
Two of the four strain gauges are arranged on a side of the beam having a longitudinal direction in the first direction that is closer to the load portion, so as to face each other across the load portion in a plan view,
The other two of the four strain gauges are arranged on a side closer to the base of the beam having a longitudinal direction in a second direction perpendicular to the first direction, so as to face each other across the load portion in a plan view,
A pulse wave measuring device that detects a pulse wave based on a change in resistance value of the strain gauge accompanying deformation of the strain body .
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Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002078689A (en) | 2000-09-05 | 2002-03-19 | Kishino Masakata | Pressure pulse wave sensor |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002078689A (en) | 2000-09-05 | 2002-03-19 | Kishino Masakata | Pressure pulse wave sensor |
JP2003290161A (en) | 2002-03-29 | 2003-10-14 | Rakken:Kk | Apparatus and method for pulse-wave measurement |
US20110066049A1 (en) | 2008-05-16 | 2011-03-17 | Hiroshi Matsumoto | Pulse abnormality detecting device |
JP2014166561A (en) | 2014-04-23 | 2014-09-11 | Seiko Epson Corp | Sphygmomanometer |
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