JP4363157B2 - 脈波測定装置 - Google Patents

Description

本発明は、脈波測定装置に関するものであり、特に、感圧手段を有する基板を生体に押圧することにより脈波を測定する押圧式の脈波測定装置に関するものである。

一般に、被測定物に押圧することによりその被測定物との間の接触圧を測定する押圧式の圧力測定装置が知られている。この押圧式の圧力測定装置を応用した装置として、脈波測定装置がある。脈波測定装置は、生体内の皮膚より比較的浅いところに位置する動脈に発生する脈波を測定するために、感圧手段を有する基板を体表に押圧して脈波を測定する装置である。このような脈波測定装置を用いて被験者の脈波を測定することは、被験者の健康状態を知るために非常に重要である。

この押圧式の脈波測定装置においては、感圧手段として歪ゲージやダイヤフラムを利用した半導体圧力検出装置が用いられるのが一般的である。この場合、生体に装着されるハウジングの表面に脈波を検出するための感圧手段が位置するように基板が配設される。この種の押圧式の脈波測定装置に関する文献として、特開平４−６７８３９号公報（特許文献１）がある。

図３３は、上記公報に開示された脈波測定装置の概略部分断面図である。図３３に示すように、上記公報に開示の脈波測定装置は、ハウジングの表面に感圧部１３０を備えている。感圧部１３０は、感圧素子が主表面に形成された半導体基板１０１と、この半導体基板１０１を支持する支持部材１０９と、この支持部材１０９を固定する保護部材１１２とを含む。ハウジング内部には、感圧素子から出力される信号を処理する処理回路が設けられた回路基板１２６が配置されている。感圧素子が形成された半導体基板１０１と回路基板１２６との電気的な接続は、フレキシブル配線１１８によって行なわれる。感圧素子を保護するため、感圧部１３０はシリコンゴム１２３によって封止されている。すなわち、シリコンゴム１２３によって感圧素子が形成された半導体基板１０１の上面および端面が覆われている。
特開平４−６７８３９号公報

しかしながら、上記構造の脈波測定装置にあっては、以下に示す種々の問題を有している。

まず、第１に、環境温度の変化や体表からの熱伝達により、半導体基板の周囲を覆っているシリコンゴムに体積変動が生じる問題がある。この体積変動は、半導体基板に応力として作用するため、この応力が感圧素子に作用し、検出する脈波にノイズとなって重畳するおそれを有している。このシリコンゴムの体積変動は、被験者の体表に付着した汗をシリコンゴムが吸汗することによっても生じる。また、シリコンゴム内や、半導体基板とシリコンゴムとの間に気泡（ボイド）がある場合には、シリコンゴムの体積変動にボイド自体の体積変動も加わり、応力が半導体基板に複雑に作用することになる。この結果、精度よく脈波を測定することがさらに困難となる。

第２に、シリコンゴムによって半導体基板の変形が抑止されてしまう問題がある。半導体基板には、脈動に伴う圧力により感圧面と交差する方向に力が加わる。この力によって、半導体基板は横方向に延びようと僅かに変形しようとする。しかしながら、上記構造ではシリコンゴムによって半導体基板の端面が封止されているため、半導体基板の横方向への変形が抑止される。このため、半導体基板内の応力分布が複雑化し、結果として感圧素子にて検出する脈波にノイズとなって重畳するおそれがある。

第３に、感圧面上に皮膚張力が作用する問題がある。以下においては、この問題点を図を用いて詳細に説明する。

図３４は、従来の脈波測定装置におけるこの問題点を指摘するための模式図である。図３４に示すように、押圧式の脈波測定装置においては、感圧部１３０が体表４０に向かって（図中矢印Ａ方向）押圧されることにより、脈波が測定される。感圧面１０２がフラットな場合には、皮膚張力が感圧面と水平な方向にはたらくため、感圧素子に皮膚張力が影響するおそれはない。

しかしながら、上記公報に開示の脈波測定装置では、図３３に示すように、感圧素子から出力される信号を回路基板１２６に伝達するためのフレキシブル配線１１８が半導体基板１０１の主表面上に接続されているため、半導体基板１０１の主表面には、シリコンゴム１２３のみが位置する領域と、シリコンゴム１２３とフレキシブル配線１１８とが位置する領域とが存在することになる。

フレキシブル配線１１８は、シリコンゴム１２３に比べて弾性に大きく劣る。このため、上記公報に開示の脈波測定装置においては、図３４に示すように、感圧面に凹凸がある状態と同じ状態となる。この場合、図３４に示すように、感圧面１０２直下の皮膚に感圧面１０２と交差する方向（図中矢印Ｂ方向）に皮膚張力がはたらく。この結果、皮膚張力の分力が感圧面１０２へと作用する。このため、半導体基板１０１内部の応力分布が複雑化し、検出する脈波にノイズとなって重畳するおそれがある。

以上のように、上記公報に開示の脈波測定装置にあっては、種々の応力が半導体基板に作用するため、検出する脈波にノイズとなって重畳する問題があり、精度よく安定的に脈波を測定することが困難となっていた。

一方、半導体基板への側面からの応力に対するシリコンゴムの保護効果を十分に発揮するためには、封止するシリコンゴムの厚みを十分に厚くしなければならない。しかしながら、シリコンゴムの厚みを厚くしたのでは、脈波測定装置が大型化し、生体にフィットする形状を実現し難くなる。

このように、上記公報に開示の脈波測定装置にあっては、感圧素子の保護効果を確保するために感圧部が大型化する問題があり、小型で高性能の脈波測定装置を提供することが困難となっていた。

したがって、本発明は、上述の問題点を解決すべくなされたものであり、精度よく安定的に脈波を測定することが可能な脈波測定装置を提供することを目的とする。

また、小型で高性能の脈波測定装置を提供することを目的とする。

本発明に基づく脈波測定装置は、主表面に感圧手段を有する基板と、この基板を収容する収容領域を有する保護部材とを備えており、基板を生体に押圧して脈波を測定する脈波測定装置である。本発明に基づく脈波測定装置においては、保護部材が、導電性材料で形成されており、収容領域を構成する保護部材の壁面が、基板の端面との間に空気室が介在するように配置されている。

このように、感圧手段を有する基板の端面を空気室が取り囲むように、収容領域を構成する保護部材の壁面と基板の端面とを離間して配置することにより、環境温度の変化や体表からの熱伝達が生じた場合にも、基板内部の応力分布が複雑化することがなくなる。すなわち、基板の端面を空気室にて取り囲むことにより、基板の端面を他の部材で覆った場合に他の部材の体積変動によって生じる応力が基板にかかることがなくなるため、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。また、保護部材を導電性材料で形成することにより、静電気の影響や、電界・磁界ノイズの影響を感圧手段が受け難くなるため、精度よく安定的に脈波が測定できるようになる。

また、基板の端面を空気室にて取り囲むことにより、基板を被測定物に押圧することによって生ずる基板の横方向への変形が抑止されることがなくなるため、基板内部の応力が複雑化することもなくなり、結果として精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

さらには、保護部材の収容領域内に基板を配置することにより、保護部材によって確実に基板が保護されるため、小型で高性能の脈波測定装置を提供することが可能になる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、上記空気室は上記基板の全周にわたって位置していることが好ましい。このように、基板の端面のすべての部分を開放し、空気室と面するように構成することにより、基板にかかる応力を大幅に低減することが可能になる。このため、非常に高い精度で脈波を測定することが可能になる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、上記空気室が大気開放されていることが好ましい。このように、空気室を大気開放することにより、空気室内の空気の圧力を常に大気圧に維持することが可能になるため、基板に生じる応力を大幅に低減することが可能になる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、信号を処理する回路基板と、感圧手段から出力される信号を回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備えていてもよい。この場合、フレキシブル配線が、固定部と接続部と弛緩部とを含んでいることが好ましい。ここで、固定部は、保護部材に固定される部位であり、接続部は、基板に接続される部位である。また、弛緩部は、この固定部と接続部との間に位置していることが好ましい。このように、フレキシブル配線に弛緩部を設けることにより、フレキシブル配線に体積変動が生じた場合にも弛緩部によって応力が緩和されるため、基板にかかる応力を大幅に低減することが可能になる。この結果、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、上記弛緩部が空気室内に位置していることが好ましい。このように、空気室内にフレキシブル配線の弛緩部を配置することにより、弛緩部を設けることによる装置の大型化が回避されるため、小型で高性能の脈波測定装置を提供することが可能になる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、信号を処理する回路基板と、感圧手段から出力される信号を回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備えていてもよい。この場合、フレキシブル配線が、固定部と接続部とを有していることが好ましい。ここで、固定部は、保護部材に固定される部位であり、接続部は、基板に接続される部位である。また、フレキシブル配線の固定部と接続部との間には、フレキシブル配線の他の部位とは異なる剛性を含む部位が位置していることが好ましい。このように、フレキシブル配線に他の部位とは剛性の異なる部位を設けることにより、フレキシブル配線に体積変動が生じた場合にもこの部位によって応力が緩和されるため、基板にかかる応力を大幅に低減することが可能になる。この結果、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。なお、フレキシブル配線に剛性の異なる部位を設けるためには、フレキシブル配線の被覆を一部分だけ剥いだり、一部だけ薄くしたりすることで実現可能である。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、基板の主表面および上記空気室を覆う保護膜と、この保護膜の周縁部を保護部材の外周壁に対して締め付けて取付ける取付け手段とをさらに備えていることが好ましい。このように、基板の主表面を覆う保護膜を設けることにより、感圧手段の破損が防止されるようになる。また、取付け手段を用いて保護膜を保護部材の外周壁に締め付けて取付けることにより、保護膜が保護部材から剥がれることが防止されるようになる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、基板の主表面と直交する方向から見た保護部材の外形が略円形状であり、かつ取付け手段がＯリングであることが好ましい。このように、保護部材の外形を略円形状とすることにより、Ｏリングで保護膜を保護部材に簡便に取付けることが可能になる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、保護部材の外周壁が、Ｏリングの内側部分に嵌合する嵌合凹部を全周にわたって有していることが好ましく、またＯリングの外側部分は、保護部材の外周壁より突出していることが好ましい。このように、保護部材の外周壁に嵌合凹部を設け、この嵌合凹部にＯリングを嵌め込むことにより、確実に保護膜の剥がれを防止することができる。また、保護部材の外周壁からＯリングの外側部分が突出するように構成することにより、有底筒状の測定治具を基板の表面側からＯリングに密着するように被せることによって簡便に感圧面を含む密閉系を構成することが可能になるため、感圧素子の出力特性を容易に測定することができるようになる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、保護膜と取付け手段とが一体物として形成されていることが好ましい。このように保護膜と取付け手段とを一体化することにより、部品点数が削減されるため、組立て作業が容易になるとともに製造コストを削減することが可能になる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、保護膜がその周縁部に襞部を有していることが好ましい。このように、保護膜に襞部を設けることにより、襞部を把持して保護膜を保護部材に取付けることが可能になるため、取付け作業が容易化する。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、保護部材が、収容領域を含む内側枠体とこの内側枠体の外周壁を取り囲むように内側枠体に嵌め合わされる外側枠体とを含み、このうち外側枠体が、感圧手段の主表面および上記空気室を覆う保護膜部と、外周壁に全周にわたって設けられた突出部とを含んでいることが好ましい。このように、保護膜と内側枠体とを一体化することにより部品点数が削減されるため、組立て作業が容易になるとともに製造コストを削減することが可能になる。また、外側枠体の外周壁に突出部を設けることにより、有底筒状の測定治具を基板の表面側から上記突出部に密着するように被せることによって簡便に感圧面を含む密閉系を構成することが可能になるため、感圧素子の出力特性を容易に測定することができるようになる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、信号を処理する回路基板と、感圧手段から出力される信号を回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備えていてもよい。この場合、保護部材が、収容領域を含む内側枠体と、内側枠体の外周壁を取り囲むように内側枠体に嵌め合わされる外側枠体とを含んでいることが好ましく、フレキシブル配線がこれら内側枠体と外側枠体との間を挿通していることが好ましい。このように、フレキシブル配線を保護部材の外周壁に沿って配置せず、保護部材中を挿通するように構成することにより、フレキシブル配線の剥がれを防止することができる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、外側枠体が、外側枠体の内周面から突出して設けられ、収容領域が形成された内側枠体の収容領域形成面の周縁に距離をもって面する張り出し部を有していることが好ましく、この張り出し部によって内側枠体と外側枠体との間を挿通するフレキシブル配線が保護されていることが好ましい。このように、外側枠体にフレキシブル配線を保護する張り出し部を設けることにより、感圧部を生体に押圧することによって生じる押圧力がフレキシブル配線に集中することが回避されるため、フレキシブル配線が断線するおそれがなくなる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、保護部材が接地電位に電気的に接続されていることが好ましい。このように構成することにより、静電気の影響や、電界・磁界ノイズの影響を感圧手段がより受け難くなるため、より確実に精度よく安定的に脈波が測定できるようになる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、信号を処理する回路基板と、感圧手段から出力される信号を回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備えていてもよい。この場合、上記フレキシブル配線によって、保護部材が接地電位に電気的に接続されていることが好ましい。このように、感圧手段から出力される信号を伝達する信号線を含むフレキシブル配線に保護部材を接地する接地線を含ませることにより、部品点数が削減されるようになり、組付け作業の容易化と製造コストの削減が実現されるようになる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、保護部材が金属材料またはセラミックス材料にて形成されていることが好ましい。このように構成することにより、感圧手段に発生する熱が保護部材を介して効果的に放熱されるようになるため、安全性に優れた脈波測定装置とすることができる。

上記本発明に基づく脈波測定装置にあっては、たとえば、保護部材が表面に複数の微小な凹凸を有していることが好ましい。このように構成することにより、保護部材の表面積が増加するため、効果的に感圧手段に発生する熱を放熱することが可能になる。

本発明により、精度よく安定的に脈波を測定することが可能な脈波測定装置を提供することが可能になる。

また、本発明により、小型で高性能の脈波測定装置を提供することが可能になる。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して説明する。

（実施の形態１）
本発明の実施の形態１における脈波測定装置は、基板として半導体基板を採用し、感圧手段としてこの半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用した脈波測定装置である。感圧素子としては、たとえばダイアフラムを利用した感圧素子が利用される。本実施の形態における脈波測定装置は、半導体基板の主表面を体表に向かって押圧することにより脈波を測定する押圧式の脈波測定装置である。

（全体構造）
まず、図１および図２を参照して、本発明の実施の形態１における脈波測定装置の全体構造について説明する。図１は、本発明の実施の形態１における脈波測定装置の全体構造を示す概略斜視図である。また、図２（ａ）は、本実施の形態における脈波測定装置のハウジング部の構造を示す概略斜視図であり、図２（ｂ）は、このハウジング部の下面図である。

図１に示すように、本実施の形態における脈波測定装置は、固定台３４と、ハウジング部２８と、バンド３６とを備えている。固定台３４は、被験者の生体４０の測定部位を固定するための台座である。図１に示す脈波測定装置にあっては、脈波を測定する測定部位として被験者の手首を採用している。このため、固定台３４は手首を固定することが可能な形状となっている。

バンド３６は、固定台３４の所定位置に取付けられている。また、バンド３６には、ハウジング部２８が取付けられている。ハウジング部２８は、後述するようにその下面に感圧部３０（図２参照）を有している。このため、バンド３６を固定台３４上に載せた手首に巻き付けることにより、ハウジング部２８の感圧部３０が被験者の測定部位上に位置するようになる。

図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、ハウジング部２８の下面側には、感圧面２を含む感圧部３０が配設されている。感圧部３０上には、感圧部３０を生体に押圧するための空気袋３２が取り付けられている。なお、感圧部３０は、上下方向に移動可能に支持されている。

（押圧機構）
次に、図３を参照して、本実施の形態における脈波測定装置の押圧機構について説明する。図３は、本実施の形態における脈波測定装置の押圧機構を示すための模式図である。なお、図３（ａ）は、測定前を示す模式図であり、図３（ｂ）は、測定時を示す模式図である。

図３（ａ）および図３（ｂ）に示すように、脈波測定装置のハウジング部２８の内部には、回路基板２６が配設されている。この回路基板２６には、感圧素子から出力される信号を処理する処理回路が構成されている。感圧素子から出力される信号の伝達には、フレキシブル配線１８が用いられる。フレキシブル配線１８は、一方端が感圧素子を有する感圧部３０に電気的に接続されており、他方端が回路基板２６に電気的に接続されている。

図３（ａ）に示すように、測定前においては、感圧部３０が体表４０から離れた位置に配置されている。このとき、フレキシブル配線１８は余剰部分を有しており、感圧部３０と回路基板２６との間で弛んでいる。測定時には、図示しない空気袋が膨張することにより、図３（ｂ）に示すように感圧部３０が図中矢印Ａ方向に向かって移動し、感圧部３０の感圧面２が体表４０に押圧された状態となる。この状態において、体表４０である皮膚直下に位置する動脈に発生する脈波を感圧素子によって検出することが可能になる。

（感圧部の構造）
次に、本実施の形態における脈波測定装置の感圧部の構造について詳細に説明する。図４は、本実施の形態における脈波測定装置の概略断面図であり、図５は、図４に示す感圧部の拡大断面図である。また、図６は、図４に示す脈波測定装置の感圧部の他の部分における概略断面図である。

図４および図５に示すように、感圧部３０は、主表面に感圧素子が形成された半導体基板１と、半導体基板１の裏面を支持する支持部材９と、支持部材９を保持するとともに半導体基板１を保護する保護部材１２と、半導体基板１に電気的に接続されるフレキシブル配線１８と、感圧部３０の体表との接触部に取付けられる保護膜１６とを主に備えている。

保護部材１２は、略台形形状を有する樹脂部材からなり、その表面に半導体基板１を収容する収容領域を有している。本実施の形態においては、収容領域は、保護部材１２の表面に形成された凹部によって構成されている。この凹部の底面には、支持部材９が配置されている。支持部材９は、絶縁部材として機能する板状部材であり、たとえばガラス板やアルマイト処理されたアルミニウム板が用いられる。この支持部材９の上面には、半導体基板１が接着される。この接着には、たとえば陽極接合が用いられる。

図４に示すように、保護部材１２には、大気を導入するための連通孔１３が形成されている。連通孔１３は、保護部材１２の凹部に配置された支持部材９の下面にまで達している。支持部材９には、連通孔１０が形成されている。この連通孔１０は、上述の保護部材１２に設けれた連通孔１３に連通しており、支持部材９上に配置された半導体基板１の下面にまで達している。半導体基板１の下面の所定領域には微細孔７が設けられており、この微細孔７は、上述の支持部材９に設けられた連通孔１０に連通している。微細孔７の上部に感圧素子の一部であるダイアフラムが形成されている。このように、連通孔１３，１０および微細孔７を設け、これらの孔を用いて大気を導入することにより、ダイアフラムの下面が大気圧に維持されるようになる。

図５に示すように、フレキシブル配線１８は、一方端が半導体基板１の主表面に設けられた接続電極部５ａにろう材２４によってろう付けされており、他方端が図示しない回路基板に電気的に接続されている。フレキシブル配線は、複数本の箔状配線を可撓性シートによって被覆支持した配線であり、一般にフレキシブルフラットケーブルと呼ばれる。フレキシブル配線１８は、半導体基板１の端部から保護部材１２の側面へと引き出され、接着剤２５によって保護部材１２に固定されている。

ここで、フレキシブル配線１８は、保護部材１２に接着剤２５によって固定された固定部１８ａと、半導体基板１にろう材２４によって接続された接続部１８ｂと、固定部１８ａと接続部１８ｂとの間に位置し、僅かに弛ませて配置された弛緩部１８ｃとを備えている。この弛緩部１８ｃを設けることにより、フレキシブル配線１８に体積変動が生じた場合にもこの弛緩部１８ｃによって応力が緩和されるため、半導体基板１に直接応力がかかることが回避される。

（空気室の構造）
図５に示すように、保護部材１２の収容領域を構成する凹部の壁面２０ａは、半導体基板１の端面との間に空気室２０が介在するように配置されている。すなわち、保護部材１２の壁面２０ａと半導体基板１の端面とは離間して配置されており、これによって空気室２０が構成されている。なお、本実施の形態においては、空気室２０が半導体基板１の全周にわたって位置するように構成されている
。

空気室２０は、図６に示すように、保護部材１２中に設けられた連通孔１４によって大気開放されている。これにより、空気室２０内の空気は常に大気圧に維持されることになる。なお、本実施の形態における脈波測定装置においては、支持部材９の端面も空気室２０と面するように構成されている。

（作用・効果）
このように、本実施の形態における脈波測定装置では、主表面に感圧素子が形成された半導体基板の端面が空気室によって囲まれているため、半導体基板の端面に他の部材が配置された脈波測定装置に比べ、環境温度の変化や体表から熱伝達が生じても半導体基板に応力が作用することがなく、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

また、半導体基板の端面を空気室にて覆うことにより、半導体基板を体表に押圧することによって生ずる半導体基板の横方向への変形が抑止されることがないため、半導体基板の端面から基板へと応力が作用することが回避される。この結果、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

さらには、保護部材の収容領域である凹部内に半導体基板が配置されるため、保護部材によって確実に半導体基板が保護される。このため、小型で高性能の脈波測定装置を提供することが可能になる。

図７は、本実施の形態における脈波測定装置の変形例に基づく感圧部の概略断面図である。上記においては、図６に示すように、フレキシブル配線１８から半導体基板１へ応力が作用しないように、フレキシブル配線１８が弛緩部１８ｃを有している場合を例示して説明を行なったが、図７に示すように、フレキシブル配線１８の固定部１８ａと接続部１８ｂとの間に他の部位とは異なる剛性を有する部位１８ｄを形成してもよい。この他の部位とは異なる剛性を有する部位１８ｄの形成方法としては、フレキシブル配線１８の被覆を一部剥ぎ、配線を露出させる方法や、フレキシブル配線１８の被覆を一部薄くする方法などが考えられる。

（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２における脈波測定装置の感圧部の構造について詳細に説明する。図８は、本発明の実施の形態２における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態１と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明は繰り返さない。

（感圧部の構造）
図８に示すように、本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態１と同様に、半導体基板１の端面と面するように空気室２０が形成されている。本実施の形態における脈波測定装置にあっては、フレキシブル配線１８が、固定部１８ａと接続部１８ｂの間に、上述の実施の形態１の弛緩部１８ｃよりもさらに大きく湾曲するように曲げることによって形成された弛緩部１９を備えている。この弛緩部１９は、空気室２０内に配置されている。

（作用・効果）
このように、フレキシブル配線に設ける弛緩部を空気室内に配置することにより、弛緩部を大きく取ることが可能になる。弛緩部を大きく取れば、半導体基板に作用する応力もその分低減させることが可能になるため、より精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。また、弛緩部を空気室内に配置することにより、弛緩部を設けることによる装置の大型化が回避されるため、小型で高性能の脈波測定装置を提供することが可能になる。

（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図９は、本発明の実施の形態３における脈波測定装置の感圧部の概略断面図であり、図１０は、図９に示す感圧部の拡大断面図である。また、図１１は、図９に示す脈波測定装置の半導体基板の構造を示す概略斜視図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態１と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明は繰り返さない。

（感圧部の構造）
図９および図１０に示すように、本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０は、上述の実施の形態１と同様に、主表面に感圧素子が形成された半導体基板１と、半導体基板１の裏面を支持する支持部材９と、支持部材９を保持するとともに半導体基板１を保護する保護部材１２と、半導体基板１に電気的に接続されるフレキシブル配線１８と、感圧部３０の体表との接触部に取付けられる保護膜１６とを主に備えている。

本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０においては、半導体基板１の端面に保護部材１２が接するように配置されている。これにより、保護部材１２によって半導体基板１が保護されている。

（半導体基板の構造）
図１１に示すように、半導体基板１は、その主表面に複数の感圧素子３を有している。感圧素子３は、半導体基板１の中央部近傍に複数個配置されている。半導体基板１の主表面の所定領域には、感圧素子３から出力される信号を外部へ伝達するための導体膜からなる配線５が形成されている。配線５は、同じく導体膜からなる接続電極部５ａに接続されている。この接続電極部５ａにフレキシブル配線１８の一方端がろう材２４によってろう付けされる（図１０参照）。

半導体基板１の主表面には、感圧素子３を囲むように溝４が設けられている。この溝４により、半導体基板１の周縁には薄肉部が構成される。なお、図１１に示す半導体基板１においては、溝４は半導体基板１の３辺に設けられており、感圧素子３の３方向に薄肉部が位置している。

（作用・効果）
このように、本実施の形態における脈波測定装置では、半導体基板の主表面に感圧素子を囲むように溝が形成されており、この溝によって薄肉部が構成されている。このため、環境温度の変化や体表から熱伝達による保護部材の体積変動が生じても、保護部材から半導体基板に作用する応力が薄肉部によって緩和されるため、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

また、半導体基板の主表面に薄肉部を設けることにより、半導体基板を体表に押圧することによって生ずる半導体基板の横方向への変形が拘束され難くなるため、半導体基板の端面から基板へと作用する応力が薄肉部によって緩和される。この結果、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

さらには、本実施の形態においては、半導体基板に溝を形成するという簡便な構造にて応力の緩和が図られるため、小型で高性能の脈波測定装置を提供することが可能になる。

なお、図１０に示すように、本実施の形態においては、上述の実施の形態１と同様に、フレキシブル配線１８から半導体基板１へ応力が作用しないように、フレキシブル配線１８に弛緩部１８ｃを設けているが、フレキシブル配線１８の固定部１８ａと接続部１８ｂとの間に、他の部位とは異なる剛性を有する部位を形成してもよい。

（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図１２は、本発明の実施の形態４における脈波測定装置の感圧部の概略断面図であり、図１３は、図１２に示す感圧部の拡大断面図である。また、図１４は、図１２に示す脈波測定装置の半導体基板の構造を示す概略斜視図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態１と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明は繰り返さない。

（感圧部の構造）
図１２および図１３に示すように、本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０は、上述の実施の形態１と同様に、主表面に感圧素子が形成された半導体基板１と、半導体基板１の裏面を支持する支持部材９と、支持部材９を保持するとともに半導体基板１を保護する保護部材１２と、半導体基板１に電気的に接続されるフレキシブル配線１８と、感圧部３０の体表との接触部に取付けられる保護膜１６とを主に備えている。

本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０においては、半導体基板１の端面に保護部材１２が接するように配置されている。これにより、保護部材１２によって半導体基板１が保護されている。

（半導体基板の構造）
図１４に示すように、半導体基板１は、その主表面に複数の感圧素子３を有している。感圧素子３は、半導体基板１の中央部近傍に複数個配置されている。半導体基板１の主表面の所定領域には、感圧素子３から出力される信号を外部へ伝達するための導体膜からなる配線５が形成されている。

半導体基板１の所定領域には、段差部６が設けられている。この段差部６は、半導体基板１の主表面である感圧面２よりも後退した段差面を有しており、この段差面上に導体膜からなる接続電極部５ａが形成されている。この接続電極部５ａは、上述の配線５に接続されている。この接続電極部５ａにフレキシブル配線１８の一方端がろう材２４によってろう付けされる（図１３参照）。なお、図１３に示す半導体基板１においては、段差部６は半導体基板１の一対の対向する辺に設けられている。

（接続電極部近傍の構造）
図１３に示すように、本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０においては、上述の段差部６を備えた半導体基板１が支持部材９上に配置されている。段差部６においては、接続電極部５ａ上にフレキシブル配線１８が位置している。接続電極部５ａとは反対側に位置するフレキシブル配線１８の上面は、半導体基板１の主表面と略同一平面上に位置するように構成されている。すなわち、保護膜１６の下面と接する部分が、ほぼフラットな形状となっている。

（作用・効果）
このように、本実施の形態における脈波測定装置では、体表に押圧する感圧部の表面がほぼフラットな形状となるため、皮膚張力の分力が半導体基板に作用することが回避されるようになる。このため、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

なお、図１３に示すように、本実施の形態においては、上述の実施の形態１と同様に、フレキシブル配線１８から半導体基板１へ応力が作用しないように、フレキシブル配線１８に弛緩部１８ｃを設けているが、フレキシブル配線１８の固定部１８ａと接続部１８ｂとの間に、他の部位とは異なる剛性を有する部位を形成してもよい。

（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５における脈波測定装置の感圧部の構造について詳細に説明する。図１５は、本発明の実施の形態５における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態４と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態４と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明は繰り返さない。

（感圧部の構造）
図１５に示すように、本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態２および４を組合わせた構造を有する。すなわち、半導体基板１は、その主表面に段差部６を有しており、この段差部６に接続電極部５ａを有している。この接続電極部５ａ上に、フレキシブル配線１８が位置しており、その上面が半導体基板１の主表面と略同一平面上に位置するように構成されている。また、半導体基板１の端面に面するように、空気室２０が形成されている。空気室２０内には、フレキシブル配線１８を大きく湾曲させて弛ませることによって形成した弛緩部１９が位置している。

（作用・効果）
このように、本実施の形態における脈波測定装置では、半導体基板に段差部を設けることにより体表に押圧する感圧部の表面がほぼフラットな形状となっているため、皮膚張力の分力の影響を受けにくい。また、半導体基板の端面が空気室によって囲まれているため、半導体基板の端面に他の部材が配置された脈波測定装置に比べて半導体基板の端面に受ける応力が大幅に低減される。さらには、フレキシブル配線に弛緩部が設けられているため、フレキシブル配線による応力が半導体基板に作用することが回避される。以上により、半導体基板に作用する種々の力が排除されるため、非常に精度よくかつ安定的に脈波を測定することが可能になる。

（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図１６は、本発明の実施の形態６における脈波測定装置の感圧部の概略断面図であり、図１７は、図１６に示す感圧部の拡大断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態４と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態４と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明は繰り返さない。

（感圧部の構造）
図１６および図１７に示すように、本実施の形態における脈波測定装置にあっては、上述の実施の形態４における脈波測定装置に比べ、半導体基板１に設けられた段差部６の高さがより高くなっている。この段差部６の接続電極部５ａ上には、フレキシブル配線１８が配置されている。さらに、このフレキシブル配線１８上には、スペーサ部材２２が配置されている。フレキシブル配線１８とは反対側に位置するスペーサ部材２２の上面は、半導体基板１の主表面と略同一平面上に位置するように構成されている。すなわち、保護膜１６の下面と接する部分が、ほぼフラットな形状となっている。

（作用・効果）
このように、本実施の形態における脈波測定装置では、体表に押圧する感圧部の表面がスペーサ部材を用いることによってほぼフラットな形状となっているため、皮膚張力の分力が半導体基板に作用することが回避される。このため、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図１８は、本発明の実施の形態７における脈波測定装置の感圧部の概略断面図であり、図１９は、図１８に示す感圧部の拡大断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態１と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明は繰り返さない。

（感圧部の構造）
図１８および図１９に示すように、本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０は、上述の実施の形態１と同様に、主表面に感圧素子が形成された半導体基板１と、半導体基板１の裏面を支持する支持部材９と、支持部材９を保持するとともに半導体基板１を保護する保護部材１２と、半導体基板１に電気的に接続されるフレキシブル配線１８と、感圧部３０の体表との接触部に取付けられる保護膜１６とを主に備えている。

本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０においては、半導体基板１の端面に保護部材１２が接するように配置されている。これにより、保護部材１２によって半導体基板１が保護されている。

（半導体基板の構造）
図１８および図１９に示すように、半導体基板１の主表面の所定領域には、感圧素子３から出力される信号を外部へ伝達するための導体膜からなる配線５が形成されている。配線５は、半導体基板１に設けられた接続コンタクト８を介して、半導体基板１の裏面に設けられた接続電極部５ａに接続されている。すなわち、接続電極部５ａは、半導体基板１の主表面よりも後退した位置に形成されている。接続コンタクト８は、半導体基板１に設けられたスルーホール内を導電部材によって充填することによって形成されたプラグである。

支持部材９は、半導体基板１の裏面に設けられた接続電極部５ａに対応する位置に、切り欠き部１１を有している。これにより、接続電極部５ａにフレキシブル配線１８の一方端が接続可能になっており、半導体基板１の裏面において、フレキシブル配線１８がろう材２４によって接続電極部５ａにろう付けされている。なお、フレキシブル配線１８は、保護部材１２に設けられた挿通孔１５を挿通して保護部材１２の側面へと引き出されている。

（作用・効果）
このように、本実施の形態における脈波測定装置では、接続電極部を半導体基板の裏面に設けることにより、フレキシブル配線が、半導体基板の主面上に位置しないため、体表に押圧する感圧部の表面がほぼフラットな形状となり、皮膚張力の分力が半導体基板に作用することが回避されるようになる。このため、精度よく安定的に脈波を測定することが可能になる。

なお、図１９に示すように、本実施の形態においては、上述の実施の形態１と同様に、フレキシブル配線１８から半導体基板１へ応力が作用しないように、フレキシブル配線１８に弛緩部１８ｃを設けているが、フレキシブル配線１８の固定部１８ａと接続部１８ｂとの間に、他の部位とは異なる剛性を有する部位を形成してもよい。

（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８における脈波測定装置の感圧部の構造について詳細に説明する。図２０は、本発明の実施の形態８における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態７と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態７と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明は繰り返さない。

（感圧部の構造）
図２０に示すように、本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態２および７を組合わせた構造を有する。すなわち、半導体基板１は、スルーホールを導電部材にて充填することによって形成された接続コンタクト８を有しており、裏面に接続電極部５ａを有している。この接続電極部５ａには、フレキシブル配線１８が接続されている。また、半導体基板１の端面に面するように、空気室２０が形成されている。空気室２０内には、フレキシブル配線１８を大きく湾曲させて弛ませることによって形成した弛緩部１９が位置している。

（作用・効果）
このように、本実施の形態における脈波測定装置では、接続電極部を半導体基板の裏面に設けることにより、フレキシブル配線が、半導体基板の主面上に位置しないため、体表に押圧する感圧部の表面がほぼフラットな形状となり、皮膚張力の分力が半導体基板に作用することが回避されるようになる。また、半導体基板の端面が空気室によって囲まれているため、半導体基板の端面に他の部材が配置された脈波測定装置に比べ、半導体基板の端面に受ける応力が大幅に低減されている。さらには、フレキシブル配線に弛緩部が設けられているため、フレキシブル配線による応力が半導体基板に作用することも回避されている。以上により、半導体基板に作用する種々の力が排除されるため、非常に精度よくかつ安定的に脈波を測定することが可能になる。

（実施の形態１ないし８に示す脈波測定装置のさらなる課題）
上述の実施の形態１ないし８に示す構成の脈波測定装置においては、半導体基板の端部に作用する種々の力を排除することが可能になるため、従来の脈波測定装置と比べて飛躍的に測定精度が向上する効果が得られるものの、以下の点においてはさらなる改良が必要である。

第１に、脈波測定装置を繰り返し使用することにより、感圧面を覆うように保護部材に取付けた保護膜がめくれ上がる問題がある。これは、繰り返し感圧部が昇降することにより、フレキシブル配線が屈曲し、フレキシブル配線が保護膜による押圧力に抗して保護部材の側壁から剥がれるために生ずるものである。

第２に、感圧素子の出力特性のばらつきを把握するために行なわれる製品出荷前の検査工程において、感圧素子の出力特性の測定を正確に行うことが困難であるという問題がある。上述のように、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を利用する場合、製造条件等の変動により、個々のセンサチップの出力特性は互いに相違することになる。このため、高精度に脈波を測定するためには個々のセンサチップの出力特性を把握し、必要に応じて測定値を補正する必要がある。この感圧素子の出力特性の測定は、たとえば密閉系に感圧部を配置し、系内の気圧を高めて感圧面に所定の圧力を加え、その出力を測定することによって行なわれる。しかしながら、上述の実施の形態１ないし８に示す構成の脈波測定装置においては、構造上の問題から密閉系を構成することが困難であり、正確に出力特性を測定することが困難であるという問題を有している。

第３に、フレキシブル配線が半導体基板の端部において断線するおそれがあるという問題がある。上述の実施の形態７および８に示す脈波測定装置においては、半導体基板の裏面側にフレキシブル配線が接続される接続電極部が設けられているため、感圧部を生体に押圧することによって生じる押圧力がフレキシブル配線に加わることが回避され、結果的にフレキシブル配線に断線が生じるおそれもないものとなっている。しかしながら、上述の実施の形態１ないし６に示す脈波測定装置においては、フレキシブル配線が接続される接続電極部が半導体基板の主表面側に位置しているため、フレキシブル配線が半導体基板の主表面上に位置することになり、感圧部を生体に押圧することによって生じる押圧力がフレキシブル配線の半導体基板の端部上に位置する部分に集中し、断線するおそれがある。特に、実施の形態１，２および５に示す脈波測定装置のように、半導体基板の周囲に空気室を設けた場合には、押圧時に空気室内に皮膚が入り込むことによってフレキシブル配線の半導体基板の端部上に位置する部分のみならずフレキシブル配線の保護部材の端部上に位置する部分においても応力が集中し、フレキシブル配線の断線がさらに誘発され易くなる。

第４に、静電気の影響や、電界・磁界ノイズの影響を受け易いという問題がある。上述の実施の形態１ないし８に示す脈波測定装置においては、半導体基板の主表面が薄い保護膜によって覆われているのみであるため、静電気や電界・磁界ノイズの影響を受け易く、これら外部からの影響によって正確に脈波の測定が行なえないおそれがある。

第５に、安全性の面での課題が残る。測定時においては、感圧素子に電流が流れるため、半導体基板の温度が若干上昇する。室温環境下においては、この程度の温度上昇であれば特に問題は生じないが、高温環境下で測定を行なった場合には、低温火傷を引き起こすおそれが全くないとは断言できない。

以下においては、上述の実施の形態１ないし８における脈波測定装置にさらなる改良を施すことにより、これら種々の問題が解決された脈波測定装置について、図を参照して詳細に説明する。

（実施の形態９）
まず、本発明の実施の形態９における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図２１は、本発明の実施の形態９における脈波測定装置の感圧部の概略斜視図であり、図２２は、図２１に示す感圧部において保護膜を取外した状態を示す概略斜視図である。また、図２３は、図２１に示す感圧部の概略断面図であり、図２４は、図２３に示す領域ＸＸＩＶの拡大断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態１と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態１と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明を繰り返さない。

図２１ないし図２３に示すように、本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０は、主表面に感圧素子が形成された半導体基板１と、半導体基板１の裏面を支持する支持部材９と、支持部材９を保持するとともに半導体基板１を保護する保護部材１２と、半導体基板１に電気的に接続されるフレキシブル配線１８と、感圧部３０の体表との接触部に取付けられる保護膜１６とを主に備えている。

保護部材１２は、収容領域を含む内側枠体であるベース部４４と、ベース部４４の外周壁を取り囲むようにベース部４４に嵌め合わされる外側枠体であるキャップ部４６とを有している。すなわち、保護部材１２は、ベース部４４とキャップ部４６とに分割されている。

ベース部４４は、略直方体形状を有しており、上部に半導体基板１および支持部材９を収容する収容領域を有している。収容領域は、ベース部４４の上面に設けられた凹部によって構成されている。キャップ部４６は、収容領域内に配置された半導体基板１の主表面と直交する方向から見た外形が実質的に円形状となるように構成されている。キャップ部４６の外周壁には、後述する取付け手段としてのＯリング４２の内側部分が嵌め込まれる嵌合凹部４７が設けられている。この嵌合凹部４７は、キャップ部４６の全周にわたって位置している。ベース部４４およびキャップ部４６の下面にはビス穴が設けられており、取付けプレート４８を介してビス５０が取付けられることにより、ベース部４４とキャップ部４６とが固定される。

本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０においては、半導体基板１の主表面の端部に一端が取付けられたフレキシブル配線１８が、ベース部４４とキャップ部４６との間を挿通し、感圧部３０の下面から外部へと引き出されている。このため、繰り返し使用した場合にもフレキシブル配線がめくれ上がり、保護膜１６が剥がれる心配がない。

また、図２４に示すように、キャップ部４６は、ベース部４４の収容領域形成面である上面の周縁に距離をもって面する張り出し部４６ａを有している。この張り出し部４６ａは、キャップ部４６の内周面から突出して設けられている。張り出し部４６ａは、ベース部４４とキャップ部４６との間を挿通するフレキシブル配線１８の所定部位を上方から覆うように設けられており、感圧部３０を生体に押圧する際にフレキシブル配線１８を保護するためのものである。

本実施の形態においては、半導体基板１の端部とキャップ部４６の内周面との距離ｄ１を１．４ｍｍに調整し、半導体基板１の端部と張り出し部４６ａの先端との距離ｄ２を０．８ｍｍ程度に調整している。このように、距離ｄ２を１．０ｍｍ以下とすることにより、感圧部３０を生体に押圧した際に空気室２０内に皮膚が侵入し難くなるため、感圧部３０を生体に押圧することによって生じる押圧力がフレキシブル配線１８に集中することが回避されるようになり、フレキシブル配線１８の断線が未然に防止されるようになる。

図２１および図２３に示すように、保護膜１６は、半導体基板１の主表面と半導体基板１の端部に位置する空気室２０とを覆うようにキャップ部４６に取付けられている。ここで、保護膜１６の周縁部は、キャップ部４６の外周壁に被せられており、保護膜１６の上からキャップ部４６の外周壁に設けられた嵌合凹部４７にＯリング４２の内側部分を嵌め込むことにより、保護膜１６がキャップ部４６に締め付けて取付けられている。キャップ部４６に嵌め込まれたＯリング４２の外側部分は嵌合凹部４７の外側に位置しており、キャップ部４６の外周壁から突出している。なお、保護膜１６は、たとえばシリコンゴムなどの可撓性部材にて形成されており、その周縁部には四方に向かって延びる襞部１６ａが設けられている。これら襞部１６ａの間には、切り込み部１６ｂが設けられている。

上述のように、保護膜１６をＯリング４２にて固定する構成とすることにより、繰り返し使用した場合にも保護膜２０がキャップ部４６から剥がれる心配がなくなる。また、上述のように、Ｏリング４２を嵌合凹部４７に嵌め込む構成とすることにより、保護膜１６の剥がれはさらに生じ難くなる。このため、繰り返しの使用に対しても破損し難い脈波測定装置とすることが可能になる。

本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０においては、内側枠体であるベース部４２および外側枠体であるキャップ部４４がセラミックス材料にて形成されている。このように、ベース部４２とキャップ部４４とを高熱伝導性材料であるセラミックス材料にて形成することにより、半導体基板１に設けられた感圧素子に電流が流れることによって生じる熱が支持部材９を介して効果的にベース部４２およびキャップ部４４によって放熱されるため、感圧部３０の表面における温度上昇が低く抑えられるようになる。このため、低温火傷を引き起こし難い安全性に優れた脈波測定装置とすることが可能になる。

図２５は、図２１に示す脈波測定装置の感圧部の組付け手順を説明するための分解斜視図である。以下においては、この図を参照して上記脈波測定装置の感圧部の組付け手順について説明する。

まず、フレキシブル配線（図示せず）が取付けられた半導体基板１の裏面側に、支持部材９を陽極接合等により接合する。つづいて、支持部材９上に接合された半導体基板１をベース部４４の上部に設けられた収容領域内に収容し、接着剤等を用いて固定する。

これと並行して、キャップ部４６に保護膜１６を被せ、Ｏリングによって保護膜１６をキャップ部４６に固定する。なお、このとき、保護膜１６の周縁部に設けた襞部１６ａを把持することにより、作業性よく保護膜１６をキャップ部４６に被せることが可能である。また、襞部１６ａには切り込み部１６ｂが設けられているため、作業性は一段と向上する。

次に、半導体基板１が組付けられたベース部４４に、保護膜１６が取付けられたキャップ部４６を嵌め合わせる。そして、下方から取付けプレート４８をビス５０を用いて取付ける。このとき、取付けプレート４８に設けられたスリットからフレキシブル配線が引き出されるようにする。

以上により、図２１に示す如くの感圧部３０の組付けが完了する。このように、上記構成の脈波測定装置とすることにより、非常に簡単な作業で感圧部３０を組立てることが可能になるため、製造コストが大幅に削減されるようになる。

図２６は、本実施の形態における脈波測定装置において、感圧素子の出力特性を測定する場合の測定方法を説明するための模式図である。本実施の形態における脈波測定装置の感圧部においては、上述のとおり、保護膜１６をＯリング４２を用いてキャップ部４６に固定している。このような構成を採用することにより、製品出荷前の検査工程において、感圧素子の出力特性の測定を正確にかつ容易に行うことが可能になる。以下にその測定方法を示す。

図２６に示すように、感圧素子の出力特性測定用の治具として、有底筒状の測定治具５２を準備する。この測定治具５２は、内部に加圧室５３を有している。この加圧室５３は、加圧ポンプ５５に接続されており、加圧ポンプ５５を駆動することによって加圧室５３が加圧可能に構成されている。測定治具５２の開口部は、感圧部３０のキャップ部４６の外形よりも大きく、かつ上述のＯリングの外径と同じかあるいは僅かに小さく構成されている。

半導体基板１に形成された感圧素子の出力特性を測定するためには、半導体基板１の主表面である感圧面２の全面にわたって均等に圧力を加えつつ、得られる感圧素子の出力をモニタすることが必要である。そこで、本実施の形態における脈波測定装置においては、感圧部３０に上記測定治具５２を上方から覆い被せ、測定治具５２の開口部がＯリング４２に密着するようにし、この状態を維持しつつ加圧室５３内の気圧を高め、感圧素子の出力をモニタすることによって、感圧素子の出力特性の測定が行なわれる。このような手法を採用することにより、感圧面２の全面にわたって均等に圧縮空気による圧力（図中矢印Ｃにて示す力）を印加することが可能になるため、正確にかつ迅速に感圧素子の出力特性を測定することが可能になる。

以上において説明したように、本実施の形態の如くの感圧部の構成を採用することにより、上述の実施の形態１において説明した効果に加え、保護膜が剥がれ難く、感圧素子の出力特性が正確にかつ迅速に測定でき、フレキシブル配線が断線することなく、安全性に優れた脈波測定装置とすることが可能になる。このため、上述の種々の問題点が解決された脈波測定装置を提供することが可能になる。

図２７は、本実施の形態における脈波測定装置の変形例を示す図であり、保護膜を取外した状態における概略斜視図である。図２７に示すように、キャップ部４６の外表面に微小な凹凸を付与することにより、半導体基板１にて発生する熱をより効果的に放熱することが可能になる。この凹凸は、たとえば図２７に示すように凹部４６ｂをキャップ部４６の外表面に複数個設けることによって簡便に構成することが可能であり、このように構成することによってキャップ部４６の表面積が増加し、放熱性能が向上するようになる。

（実施の形態１０）
次に、本発明の実施の形態１０における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図２８は、本発明の実施の形態１０における脈波測定装置の感圧部の概略断面図であり、図２９は、図２８に示す感圧部の回路基板への接続方法を示す模式図である。また、図３０は、図２９に示すフレキシブル配線のコネクタ部の平面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態９と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態９と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明を繰り返さない。

図２８に示すように、本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０は、主表面に感圧素子が形成された半導体基板１と、半導体基板１の裏面を支持する支持部材９と、支持部材９を保持するとともに半導体基板１を保護する保護部材１２と、半導体基板１に電気的に接続されるフレキシブル配線１８Ａと、保護部材１２に電気的に接続されるフレキシブル配線１８Ｂと、感圧部３０の体表との接触部に取付けられる保護膜１６とを主に備えている。

保護部材１２は、上述の実施の形態９に示す脈波測定装置と同様に、収容領域を含む内側枠体であるベース部４４と、ベース部４４の外周壁を取り囲むようにベース部４４に嵌め合わされる外側枠体であるキャップ部４６とを有しており、ベース部４４およびキャップ部４６は下方から取付けプレート４８によって固定されている。ただし、本実施の形態における脈波測定装置においては、これらベース部４４およびキャップ部４６がともに導電性材料である亜鉛にて形成されており、この点において上述の実施の形態９に示す脈波測定装置と相違する。ここで、本実施の形態における脈波測定装置においては、成形性および熱伝導性を考慮してベース部４４およびキャップ部４６を亜鉛にて形成したが、導電性材料にて形成されていればどのような材料を用いてもよく、たとえば貴金属（金、銀、白金等）や銅、アルミニウム等の適用が考えられる。

本実施の形態における脈波測定装置の感圧部３０は、半導体基板１の端部に一端が取付けられたフレキシブル配線１８Ａとは別に、キャップ部４６および取付けプレート４８に一端が取付けられたフレキシブル配線１８Ｂを備えている。フレキシブル配線１８Ｂの一端は、たとえばキャップ部４６および取付けプレート４８によって挟持されており、これによりフレキシブル配線１８Ｂとキャップ部４６および取付けプレート４８が電気的に接続されている。なお、取付けプレート４８はベース部４４に当接しているため、ベース部４４もフレキシブル配線１８Ｂに電気的に接続されていることになる。

図２９に示すように、感圧部３０から引き出されたフレキシブル配線１８Ａ，１８Ｂには、コネクタ６０が取付けられている。なお、フレキシブル配線１８Ａおよびフレキシブル配線１８Ｂは、それぞれ別体からなるフレキシブル配線にて構成してもよいが、本実施の形態における脈波測定装置においては、部品点数の削減および組付け作業の容易化の観点から、一つのフレキシブル配線にて共有化している。すなわち、一端が半導体基板１の端部に電気的に接続され、他端がキャップ部４６および取付けプレート４８に電気的に接続されるようにフレキシブル配線１８を結線し、このフレキシブル配線１８の途中にコネクタ６０を設けている。

図２９に示すように、フレキシブル配線１８に設けられたコネクタ６０は、ソケット６４に挿し込まれることにより、回路基板２６に接続される。図３０に示すように、半導体基板１に取付けられた端部側から延びるフレキシブル配線１８Ａには、半導体基板１に設けられた感圧素子の信号線１８Ａ１が設けられており、この信号線１８Ａ１は、コネクタ６０の接続ピン６２ａに電気的に接続されている。一方、キャップ部４６および取付けプレート４８に取付けられた端部側から延びるフレキシブル配線１８Ｂには、接地線１８Ｂ１が設けられており、この接地線１８Ｂ１は、コネクタ６０の接続ピン６２ｂに電気的に接続されている。接地線１８Ｂ１は、コネクタ６０をソケット６４に取付けた状態において、回路基板２６に設けられた接地電位を有する配線に電気的に接続される。

以上の如くの構成とすることにより、ベース部４４およびキャップ部４６が接地されるため、これらベース部４４およびキャップ部４６が半導体基板１に形成された感圧素子に対して避雷針および電磁シールドの役割を果たすようになる。このため、静電気の影響や、電界・磁界ノイズの影響を感圧素子が受け難くなり、精度よく安定的に脈波を測定することができるようになる。したがって、本実施の形態の如くの脈波測定装置とすることにより、上述の実施の形態９において説明した効果に加え、耐静電気特性および耐電界・磁界ノイズ特性に優れた脈波測定装置とすることが可能になる。また、導電性材料は一般に熱伝導性にも優れているため、効果的に半導体基板１に生じる熱をベース部４２およびキャップ部４４に放熱することが可能になる。

なお、信号線１８Ａ１が形成されたフレキシブル配線１８Ａと、接地線１８Ｂ１が形成されたフレキシブル配線１８Ｂ１とを近接させ、接地線１８Ｂ１と信号線１８Ａ１とが対面するようにフレキシブル配線１８Ａおよび１８Ｂを束ねた場合には、感圧素子から出力される信号にノイズが重畳することが防止されるようになるため、さらに精度よく脈波を測定することが可能になる。

（実施の形態１１）
次に、本発明の実施の形態１１における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図３１は、本発明の実施の形態１１における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態９と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態９と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明を繰り返さない。

本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態９における脈波測定装置において、保護膜１６とＯリング４２とを一体化したものである。すなわち、図３１に示すように、保護膜１６のキャップ部４６の外周壁に対向する部分に、内側に向かって突出する嵌合突部１６ｄおよび外側に向かって突出する突出部１６ｃを設けることにより、上述の実施の形態９における保護膜１６とＯリング４２とを一体物にて形成している。

上記嵌合突部１６ｄは、保護膜１６の周縁部の全周にわたって設けられており、この嵌合突部１６ｄをキャップ部４６の外周壁に設けられた嵌合凹部４７に嵌め込むことにより、保護膜１６がキャップ部４６に取付けられる。すなわち、嵌合突部１６ｄは、上述の実施の形態９に示す脈波測定装置におけるＯリング４２の内側部分に相当する。上記突出部１６ｃは、保護膜１６の周縁部の全周にわたって設けられており、上述の実施の形態９において説明した、感圧素子の出力特性を測定する際に用いられる測定治具の開口部に密着させられる部位となる。すなわち、突出部１６ｃは、上述の実施の形態９に示す脈波測定装置におけるＯリング４２の外側部分に相当する。

このように構成することにより、上述の実施の形態９において説明した効果に加え、組立て作業が容易でかつ製造コストの削減が図られた脈波測定装置とすることができる。

（実施の形態１２）
次に、本発明の実施の形態１２における脈波測定装置の構造について詳細に説明する。図３２は、本発明の実施の形態１２における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態９と同様に、感圧手段として半導体基板の主表面に形成された感圧素子を採用している。なお、上述の実施の形態９と同様の部分については図中同一の符号を付し、ここではその説明を繰り返さない。

本実施の形態における脈波測定装置は、上述の実施の形態９における脈波測定装置において、保護膜１６、Ｏリング４２およびキャップ部４６を一体化したものである。すなわち、図３２に示すように、キャップ部４６の上部に半導体基板１および空気室２０を覆う保護膜部４６ｄを、キャップ部４６の外周壁に外側に向かって突出する突出部４６ｃをそれぞれ設けることにより、上述の実施の形態９における保護膜１６、Ｏリング４２およびキャップ部４６を一体物として形成している。

上記突出部４６ｃは、キャップ部４６の外周壁の全周にわたって設けられており、上述の実施の形態９において説明した、感圧素子の出力特性を測定する際に用いられる測定治具の開口部に密着させられる部位となる。すなわち、突出部４６ｃは、上述の実施の形態９に示す脈波測定装置におけるＯリングの外側部分に相当する。

このように構成することにより、上述の実施の形態９において説明した効果に加え、組立て作業が容易でかつ製造コストの削減が図られた脈波測定装置とすることができる。また、上述の実施の形態１１に示す脈波測定装置よりも部品点数がさらに削減されるため、さらに組立作業が容易となり、製造コストが大幅に削減されるようになる。

（他の変形例）
上述の実施の形態１から１２においては、感圧手段としてダイアフラムを含む感圧素子を採用した場合を例示して説明を行なったが、特にこれに限定されるものではなく、たとえば、感圧手段として歪ゲージを用いることも可能である。

また、上述の実施の形態１から１２においては、保護部材に凹部を設けることによって基板を収容する収容領域を構成した場合を例示して説明を行なったが、特に凹部に限定されるものではない。

また、上述の実施の形態９から１２においては、半導体基板の端部に空気室が形成された脈波測定装置を前提として説明を行なったが、必ずしもこの前提を必要とするものではい。すなわち、上述の実施の形態１ないし１２に開示の技術は相互に組合わせることが可能であり、使用条件等に合わせて適宜好適な組合わせを採用することができる。

また、上述の実施の形態１から１２においては、脈波を測定する脈波測定装置を例示して説明を行なったが、たとえば眼圧測定装置といった、体表に押圧して体表との接触圧を測定する装置であれば、どのような装置にも本発明は適用可能である。

このように、今回開示した上記各実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

本発明の実施の形態１における脈波測定装置の概略斜視図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態１における脈波測定装置のハウジング部の概略斜視図であり、（ｂ）は、下面図である。 （ａ）は、本発明の実施の形態１における脈波測定装置の押圧機構を説明するための測定前の模式図であり、（ｂ）は測定時の模式図である。 本発明の実施の形態１における脈波測定装置の感圧部の構造を示す概略断面図である。 図４に示す脈波測定装置の感圧部の拡大断面図である。 図４に示す脈波測定装置の感圧部の他の部分の概略断面図である。 本発明の実施の形態１における脈波測定装置の変形例に基づく感圧部の概略断面図である。 本発明の実施の形態２における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 本発明の実施の形態３における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 図９に示す脈波測定装置の感圧部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態３における脈波測定装置の半導体基板の概略斜視図である。 本発明の実施の形態４における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 図１２に示す脈波測定装置の感圧部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態４における脈波測定装置の半導体基板の概略斜視図である。 本発明の実施の形態５における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 本発明の実施の形態６における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 図１６に示す脈波測定装置の感圧部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態７における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 図１８に示す脈波測定装置の感圧部の拡大断面図である。 本発明の実施の形態８における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 本発明の実施の形態９における脈波測定装置の感圧部の概略斜視図である。 図２１に示す脈波測定装置の感圧部の保護膜を取外した状態における概略斜視図である。 図２１に示す脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 図２３に示す領域ＸＸＩＶの拡大断面図である。 図２１に示す脈波測定装置の感圧部の組付け構造を説明するための分解斜視図である。 図２１に示す脈波測定装置において、感圧素子の出力特性を測定する場合の測定方法を説明するための模式図である。 本発明の実施の形態９における脈波測定装置の変形例を示す図であり、保護膜を取外した状態における概略斜視図である。 本発明の実施の形態１０における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 図２８に示す感圧部の回路基板への接続方法を示す模式図である。 図２９に示すフレキシブル配線のコネクタ部の平面図である。 本発明の実施の形態１１における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 本発明の実施の形態１２における脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 従来の脈波測定装置の感圧部の概略断面図である。 従来の脈波測定装置の問題点を指摘するための模式図である。

符号の説明

１ 半導体基板、２ 感圧面、３ 感圧素子、４ 溝、５ 配線、５ａ 接続電極部、６ 段差部、７ 微細孔、８ 接続コンタクト、９ 支持部材、１０ 連通孔、１１ 切り欠き部、１２ 保護部材、１３，１４ 連通孔、１５ 挿通孔、１６ 保護膜、１６ａ 襞部、１６ｂ 切り込み部、１６ｃ 突出部、１６ｄ 嵌合突部、１８ フレキシブル配線、１８ａ 固定部、１８ｂ 接続部、１８ｃ 弛緩部、１８ｄ （他の部分とは剛性の異なる）部位、１８Ａ フレキシブル配線、１８Ａ１ 信号線、１８Ｂ フレキシブル配線、１８Ｂ１ 接地線、１９ （大きく湾曲した）弛緩部、２０ 空気室、２０ａ （収容部を構成する保護部材の）壁面、２２ スペーサ部材、２４ ろう材、２５ 接着剤、２６ 回路基板、２８ ハウジング部、３０ 感圧部、３２ 空気袋、３４ 固定台、３６ バンド、４０ 体表（生体）、４２ Ｏリング、４４ ベース部、４６ キャップ部、４６ａ 張り出し部、４６ｂ 凹部、４６ｃ 突出部、４６ｄ 保護膜部、４６ｅ 襞部、４７ 嵌合凹部、４８ 取付けプレート、５０ ビス、５２ 測定治具、５３ 加圧室、５５ 加圧ポンプ、６０ コネクタ、６２ａ，６２ｂ 接続ピン、６４ ソケット。

Claims (18)

1. 主表面に感圧手段を有する基板と、前記基板を収容する収容領域を有する保護部材とを備え、前記基板を生体に押圧して脈波を測定する脈波測定装置であって、
   前記保護部材は、導電性材料にて形成されており、
   前記収容領域を構成する前記保護部材の壁面が、前記基板の端面との間に空気室が介在するように配置されている、脈波測定装置。
2. 前記空気室は、前記基板の全周にわたって位置している、請求項１に記載の脈波測定装置。
3. 前記空気室は、大気開放されている、請求項１または２に記載の脈波測定装置。
4. 信号を処理する回路基板と、前記感圧手段から出力される信号を前記回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備え、
   前記フレキシブル配線は、前記保護部材に固定された固定部と、前記基板に接続された接続部と、前記固定部と前記接続部との間に位置する弛緩部とを含んでいる、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。
5. 前記弛緩部が、前記空気室内に位置している、請求項４に記載の脈波測定装置。
6. 信号を処理する回路基板と、前記感圧手段から出力される信号を前記回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備え、
   前記フレキシブル配線は、前記保護部材に固定された固定部と、前記基板に接続された接続部とを有し、
   前記フレキシブル配線の前記固定部と前記接続部との間には、前記フレキシブル配線の他の部位とは異なる剛性を含む部位が位置している、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。
7. 前記基板の前記主表面および前記空気室を覆う保護膜と、
   前記保護膜の周縁部を前記保護部材の外周壁に対して締め付けて取付ける取付け手段とをさらに備えた、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。
8. 前記保護部材は、前記基板の前記主表面と直交する方向から見た外形が略円形状であり、
   前記取付け手段は、Ｏリングである、請求項７に記載の脈波測定装置。
9. 前記保護部材の前記外周壁は、前記Ｏリングの内側部分に嵌合する嵌合凹部を全周にわたって有しており、
   前記Ｏリングの外側部分は、前記保護部材の前記外周壁より突出している、請求項８に記載の脈波測定装置。
10. 前記保護膜および前記取付け手段が一体物として形成されている、請求項７に記載の脈波測定装置。
11. 前記保護膜は、前記周縁部に襞部を有している、請求項７から１０のいずれかに記載の脈波測定装置。
12. 前記保護部材は、前記収容領域を含む内側枠体と、前記内側枠体の外周壁を取り囲むように前記内側枠体に嵌め合わされる外側枠体とを含み、
    前記外側枠体は、前記基板の前記主表面および前記空気室を覆う保護膜部を有し、
    前記外側枠体の外周壁には、全周にわたって突出部が設けられている、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。
13. 信号を処理する回路基板と、前記感圧手段から出力される信号を前記回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備え、
    前記保護部材は、前記収容領域を含む内側枠体と、前記内側枠体の外周壁を取り囲むように前記内側枠体に嵌め合わされる外側枠体とを含み、
    前記内側枠体と前記外側枠体との間を前記フレキシブル配線が挿通している、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。
14. 前記外側枠体は、前記外側枠体の内周面から突出して設けられ、前記収容領域が形成された前記内側枠体の収容領域形成面の周縁に距離をもって面する張り出し部を有し、
    前記内側枠体と前記外側枠体との間を挿通する前記フレキシブル配線が、前記張り出し部によって保護されている、請求項１３に記載の脈波測定装置。
15. 前記保護部材は、接地電位に電気的に接続されている、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。
16. 信号を処理する回路基板と、前記感圧手段から出力される信号を前記回路基板に伝達するフレキシブル配線とをさらに備え、
    前記フレキシブル配線を用いて、前記保護部材が接地電位に電気的に接続されている、請求項１５に記載の脈波測定装置。
17. 前記保護部材は、金属材料またはセラミックス材料にて形成されている、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。
18. 前記保護部材は、表面に複数の微小な凹凸を有している、請求項１から３のいずれかに記載の脈波測定装置。

Images