JPWO2015064217A1 - Piezoelectric sensor - Google Patents

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Abstract

本発明は、生体に貼り付けた状態で使用する場合に、貼り付け部位に生じる蒸れを抑制し、生体に生じる不快感や生体への悪影響を低減できる圧電センサを提供する。本発明は、圧電フィルム、前記圧電フィルムの一方の主面に積層された信号電極層、および、前記圧電フィルムの他方の主面に積層された接地電極層を含む圧電素子と、前記圧電素子を少なくとも部分的に覆う保護部材と、前記保護部材の外表面の少なくとも一部に形成された粘着剤層とを備え、前記圧電素子は、１つ以上の第１貫通孔を有し、前記保護部材は、前記第１貫通孔と同じ位置に１つ以上の第２貫通孔を有し、前記粘着剤層は、通気性を有する通気性粘着剤層であるか、または、前記第２貫通孔と同じ位置に１つ以上の第３貫通孔を有することを特徴とする、圧電センサである。The present invention provides a piezoelectric sensor that, when used in a state of being affixed to a living body, suppresses the stuffiness that occurs at the affixed site, and can reduce discomfort and adverse effects on the living body. The present invention provides a piezoelectric element including a piezoelectric film, a signal electrode layer laminated on one principal surface of the piezoelectric film, and a ground electrode layer laminated on the other principal surface of the piezoelectric film, and the piezoelectric element A protective member that at least partially covers; and an adhesive layer formed on at least a part of the outer surface of the protective member, wherein the piezoelectric element has one or more first through holes, and the protective member Has one or more second through holes at the same position as the first through hole, and the pressure-sensitive adhesive layer is a breathable pressure-sensitive adhesive layer having air permeability, or the second through-hole and A piezoelectric sensor having one or more third through holes at the same position.

Description

本発明は、圧電センサに関する。   The present invention relates to a piezoelectric sensor.

センサおよびアクチュエータ等に用いられる一般的な圧電素子の構造としては、圧電体層を２つの電極層で挟んだ構造が知られている。圧電素子では、圧電素子に加えられた応力等の物理的信号が電気的信号に変換されて（正圧電効果）、電極から出力されるか、あるいは、圧電素子に入力された電気的信号が物理的信号に変換される（逆圧電効果）。   As a structure of a general piezoelectric element used for a sensor, an actuator, or the like, a structure in which a piezoelectric layer is sandwiched between two electrode layers is known. In a piezoelectric element, a physical signal such as stress applied to the piezoelectric element is converted into an electrical signal (positive piezoelectric effect) and output from an electrode, or an electrical signal input to the piezoelectric element is physically Is converted into a target signal (inverse piezoelectric effect).

近年、電子機器の小型化に伴い、センサ等に用いられる圧電素子も小型化、軽量化が求められている。この要求に応えるものとして、フィルム状の基材に薄膜化した圧電体層を形成した圧電素子、または、圧電性をもつフィルム材料による圧電素子の開発が進められている。   In recent years, with the miniaturization of electronic devices, piezoelectric elements used for sensors and the like are also required to be small and light. In response to this demand, development of a piezoelectric element in which a thin piezoelectric layer is formed on a film-like substrate or a piezoelectric element made of a film material having piezoelectricity has been underway.

このような圧電素子は、通常、ゴムモールドなどの保護部材で覆われた状態で、圧電センサとして製品化される。そして、圧電センサは、生体に貼り付けた状態で、その圧電センサが貼り付けられた部位の圧力変化を検出し、生体の各部位に生じる動きを測定するために応用することが検討されている。   Such a piezoelectric element is usually commercialized as a piezoelectric sensor in a state covered with a protective member such as a rubber mold. And it is examined that the piezoelectric sensor is applied in order to detect the pressure change of the part where the piezoelectric sensor is attached and measure the movement generated in each part of the living body in a state where the piezoelectric sensor is attached to the living body. .

圧電センサを生体に貼り付ける方法としては、種々の粘着剤等を用いて圧電センサを生体に密着させる方法が挙げられるが、この場合、粘着剤が密着した生体部位が汗等の水分により蒸れた状態となり、生体に不快感が生じると共に、該部位の皮膚にかぶれ等が生じたり、圧電センサが剥がれやすくなったりするという問題がある。通常、圧電センサを貼り付けた状態は長時間続く場合が多いため、これらの問題は、実用面において重要な問題である。   As a method of attaching the piezoelectric sensor to the living body, there is a method in which the piezoelectric sensor is closely attached to the living body using various adhesives or the like. In this case, the living body part to which the adhesive is in contact is dampened by moisture such as sweat. There is a problem that the living body becomes uncomfortable, the skin of the part is rashed, and the piezoelectric sensor is easily peeled off. Usually, since the state in which the piezoelectric sensor is attached often lasts for a long time, these problems are important problems in practical use.

一方、特許文献１（特開２００９−１６０３０５号公報）には、生体の表面に取り付けられて、生体の呼吸状態を検出する呼吸器センサにおいて、センサの装着時の不快感を低減するために、検出素子を保持する板状の基体に複数の開口部を設けることが記載されている。しかしながら、特許文献１に記載のセンサは、装着型であり（貼り付け型ではなく）、生体に密着して貼り付けることができない。このため、このようなセンサは、生体に貼り付けた状態で使用される圧電センサには適用することが出来ない。   On the other hand, Patent Document 1 (Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 2009-160305) discloses a respiratory sensor that is attached to the surface of a living body and detects the breathing state of the living body, in order to reduce discomfort when the sensor is mounted. It is described that a plurality of openings are provided in a plate-like substrate holding a detection element. However, the sensor described in Patent Document 1 is a mounting type (not a pasting type), and cannot be attached in close contact with a living body. For this reason, such a sensor cannot be applied to a piezoelectric sensor used in a state of being attached to a living body.

特開２００９−１６０３０５号公報JP 2009-160305 A

本発明は、生体に貼り付けた状態で使用する場合に、貼り付け部位に生じる蒸れを抑制し、生体に生じる不快感や生体への悪影響を低減できる圧電センサを提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a piezoelectric sensor that can suppress the stuffiness that occurs at an affixed site and reduce discomfort and adverse effects on the living body when used in a state of being attached to a living body.

［１］ 圧電フィルム、前記圧電フィルムの一方の主面に積層された信号電極層、および、前記圧電フィルムの他方の主面に積層された接地電極層を含む圧電素子と、
前記圧電素子を少なくとも部分的に覆う保護部材と、
前記保護部材の外表面の少なくとも一部に形成された粘着剤層とを備え、
前記圧電素子は、１つ以上の第１貫通孔を有し、
前記保護部材は、前記第１貫通孔と同じ位置に１つ以上の第２貫通孔を有し、
前記粘着剤層は、通気性を有する通気性粘着剤層であるか、または、前記第２貫通孔と同じ位置に１つ以上の第３貫通孔を有することを特徴とする、圧電センサ。[1] A piezoelectric element including a piezoelectric film, a signal electrode layer laminated on one main surface of the piezoelectric film, and a ground electrode layer laminated on the other main surface of the piezoelectric film;
A protective member that at least partially covers the piezoelectric element;
An adhesive layer formed on at least a part of the outer surface of the protective member,
The piezoelectric element has one or more first through holes,
The protective member has one or more second through holes at the same position as the first through hole,
The pressure-sensitive adhesive layer is a breathable pressure-sensitive adhesive layer having air permeability, or has one or more third through holes at the same position as the second through holes.

［２］ 前記通気性粘着剤層は、透湿性を有するゲルからなる、上記［１］に記載の圧電センサ。   [2] The piezoelectric sensor according to [1], wherein the breathable pressure-sensitive adhesive layer is made of a gel having moisture permeability.

［３］ 前記通気性粘着剤層は、メッシュ状である、上記［１］に記載の圧電センサ。
［４］ 前記圧電素子において、前記第１貫通孔およびその周囲を含む領域に、前記信号電極層および前記接地電極層が存在しない、上記［１］〜［３］のいずれかに記載の圧電センサ。[3] The piezoelectric sensor according to [1], wherein the breathable pressure-sensitive adhesive layer has a mesh shape.
[4] The piezoelectric sensor according to any one of [1] to [3], wherein in the piezoelectric element, the signal electrode layer and the ground electrode layer are not present in a region including the first through hole and the periphery thereof. .

［５］ 前記第１貫通孔が前記第２貫通孔よりも大きく、前記圧電素子が前記第２貫通孔において外部に露出していない、上記［１］〜［４］のいずれかに記載の圧電センサ。   [5] The piezoelectric element according to any one of [1] to [4], wherein the first through hole is larger than the second through hole, and the piezoelectric element is not exposed to the outside through the second through hole. Sensor.

［６］ さらに、前記信号電極層に電気的に接続されたアンプを備え、
前記保護部材の内部に前記アンプが収容されている、上記［１］〜［５］のいずれかに記載の圧電センサ。[6] Further, an amplifier electrically connected to the signal electrode layer is provided,
The piezoelectric sensor according to any one of [1] to [5], wherein the amplifier is accommodated in the protective member.

［７］ 生体に貼り付けた状態で使用される、上記［１］〜［６］のいずれかに記載の圧電センサ。   [7] The piezoelectric sensor according to any one of [1] to [6], which is used in a state of being attached to a living body.

本発明によれば、生体に貼り付けた状態で使用する場合に、貼り付け部位に生じる蒸れを抑制し、生体に生じる不快感や生体への悪影響を低減できる圧電センサを提供することができる。また、生体と圧電センサの間の空気が抜け易く、汗などが溜まり難いため、圧電センサの生体への密着性を向上させることができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, when using it in the state affixed on the biological body, the piezoelectric sensor which can suppress the dampness which arises in a sticking site | part and can reduce the discomfort produced in a biological body and the bad influence to a biological body can be provided. In addition, since the air between the living body and the piezoelectric sensor is easy to escape and sweat or the like hardly accumulates, the adhesion of the piezoelectric sensor to the living body can be improved.

実施形態１の圧電センサの構成を説明するための斜視図である。FIG. 3 is a perspective view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor according to the first embodiment. 実施形態１の圧電センサの構成を説明するための断面模式図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor according to the first embodiment. 実施形態１の圧電センサの別の構成を説明するための断面模式図である。FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining another configuration of the piezoelectric sensor according to the first embodiment. 実施形態１の圧電センサのさらに別の構成を説明するための断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view for explaining still another configuration of the piezoelectric sensor of Embodiment 1. FIG. 実施形態２の圧電センサの構成を説明するための断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration of a piezoelectric sensor according to Embodiment 2. FIG. 実施形態３の圧電センサの構成を説明するための断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration of a piezoelectric sensor according to Embodiment 3. FIG. 実施形態の圧電センサの構成を説明するための斜視図である。It is a perspective view for demonstrating the structure of the piezoelectric sensor of embodiment. 実施形態４の圧電センサの構成を説明するための断面模式図である。6 is a schematic cross-sectional view for explaining a configuration of a piezoelectric sensor according to Embodiment 4. FIG.

本発明の圧電センサは、圧電素子と、該圧電素子を少なくとも部分的に覆う保護部材と、前記保護部材の外表面の少なくとも一部に形成された粘着剤層とを備える。   The piezoelectric sensor of the present invention includes a piezoelectric element, a protective member that at least partially covers the piezoelectric element, and an adhesive layer formed on at least a part of the outer surface of the protective member.

本発明においては、圧電素子は、１つ以上の第１貫通孔を有し、
保護部材は、第１貫通孔と同じ位置に１つ以上の第２貫通孔を有し、
粘着剤層は、（ｉ）通気性を有する通気性粘着剤層であるか、または、（ｉｉ）第２貫通孔と同じ位置に１つ以上の第３貫通孔を有する。In the present invention, the piezoelectric element has one or more first through holes,
The protective member has one or more second through holes at the same position as the first through hole,
The pressure-sensitive adhesive layer is (i) a breathable pressure-sensitive adhesive layer having air permeability, or (ii) one or more third through holes at the same position as the second through holes.

「圧電素子」は、少なくとも、圧電フィルム、圧電フィルムの一方の主面に積層された信号電極層、および、圧電フィルムの他方の主面に積層された接地電極層を含む。「圧電フィルム」は、例えば、絶縁性フィルム、および、該絶縁性フィルムの一方の主面に積層された圧電体層から構成される。また、「圧電体フィルム」は、圧電性を有するフィルム素材によって構成されるものであってもよい。   The “piezoelectric element” includes at least a piezoelectric film, a signal electrode layer laminated on one main surface of the piezoelectric film, and a ground electrode layer laminated on the other main surface of the piezoelectric film. The “piezoelectric film” includes, for example, an insulating film and a piezoelectric layer laminated on one main surface of the insulating film. Further, the “piezoelectric film” may be composed of a film material having piezoelectricity.

圧電センサに用いられる圧電フィルムは薄型（フィルム状）の部材であり、それを含む圧電素子も薄型（フィルム状）であることが好ましい。圧電センサ全体としても、薄型（フィルム状）の圧電センサであることがより好ましい。   The piezoelectric film used for the piezoelectric sensor is a thin (film-like) member, and the piezoelectric element including the member is preferably thin (film-like). The overall piezoelectric sensor is preferably a thin (film-like) piezoelectric sensor.

絶縁性フィルムは、通常は可撓性を有するフィルムであり、軽量で、取り扱い易いといった特徴を有する高分子を主成分とするフィルムであることが好ましい。絶縁性フィルムの主成分として用いられる高分子は、特に限定されるものではないが、例えば、ポリイミド系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂であり、好ましくは、耐熱性、絶縁破壊強度、機械的強度に優れるポリイミド系樹脂である。   The insulating film is usually a flexible film, and is preferably a film mainly composed of a polymer having characteristics such as light weight and easy handling. The polymer used as the main component of the insulating film is not particularly limited, and examples thereof include polyimide resins, polyamide resins, polyester resins, and polyolefin resins, preferably heat resistance and dielectric breakdown. It is a polyimide resin excellent in strength and mechanical strength.

圧電体層の構成材料は、圧電性を有する物質であれば特に限定されるものではないが、例えば、ウルツ鉱型構造を有する化合物やペロブスカイト構造（ＡＢＯ３）を有する複合酸化物（ペロブスカイト系複合酸化物）を主成分とする材料を用いることができる。The constituent material of the piezoelectric layer is not particularly limited as long as it is a substance having piezoelectricity. For example, a compound having a wurtzite structure or a composite oxide having a perovskite structure (ABO 3 ) (perovskite composite) A material whose main component is an oxide) can be used.

ウルツ鉱型構造を有する化合物としては、例えば、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、酸化ベリリウム、酸化亜鉛、硫化カドミウム、硫化亜鉛またはヨウ化銀が挙げられる。   Examples of the compound having a wurtzite structure include aluminum nitride, gallium nitride, indium nitride, beryllium oxide, zinc oxide, cadmium sulfide, zinc sulfide, and silver iodide.

ペロブスカイト系複合酸化物のペロブスカイト構造（ＡＢＯ３）のＡサイトとしては、例えば、Ｐｂ，Ｂａ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｌａ，ＬｉおよびＢｉの中から選択される少なくとも１種の元素を採用することができる。ペロブスカイト構造（ＡＢＯ３）のＢサイトとしては、例えば、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｚｎ，Ｎｉ，Ｍｇ，Ｃｏ，Ｗ，Ｎｂ，Ｓｂ，ＴａおよびＦｅの中から選択される少なくとも１種の元素が採用される。As the A site of the perovskite structure (ABO 3 ) of the perovskite-based composite oxide, for example, at least one element selected from Pb, Ba, Ca, Sr, La, Li, and Bi can be adopted. . As the B site of the perovskite structure (ABO 3 ), for example, at least one element selected from Ti, Zr, Zn, Ni, Mg, Co, W, Nb, Sb, Ta and Fe is adopted. .

このようなペロブスカイト系複合酸化物の具体例としては、チタン酸ジルコン酸鉛［Ｐｂ（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３］（ＰＺＴともいう）、ニオブ酸タンタル酸カリウム［Ｋ（Ｔａ，Ｎｂ）Ｏ３］、チタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）、（Ｐｂ，Ｌａ）（Ｚｒ，Ｔｉ）Ｏ３［チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ３）など］、等が挙げられる。Specific examples of such perovskite complex oxides include lead zirconate titanate [Pb (Zr, Ti) O 3 ] (also referred to as PZT) and potassium tantalate niobate [K (Ta, Nb) O 3 ]. , Barium titanate (BaTiO 3 ), (Pb, La) (Zr, Ti) O 3 [lead titanate (PbTiO 3 ), etc.], and the like.

圧電体層の形成方法としては、例えば、スパッタリング法、真空蒸着法、レーザーアブレーション法、イオンプレーティング法、コーティング法や、ＣＶＤ法、ＭＯＣＶＤ法等の化学蒸着法が知られており、その中から好ましいものを適宜選択することができる。   As a method for forming the piezoelectric layer, for example, a sputtering method, a vacuum deposition method, a laser ablation method, an ion plating method, a coating method, a chemical vapor deposition method such as a CVD method, an MOCVD method, and the like are known. Preferred ones can be selected as appropriate.

圧電体層の膜厚は、好ましくは０．１〜１００μｍであり、より好ましくは０．５〜３０μｍである。すなわち、厚みが０．１μｍ未満では、例えばセンサやアクチュエータ等に用いた場合に十分な出力が得られにくく、逆に１００μｍを超えると柔軟性が乏しくなりクラックや剥離を引き起こす恐れがある。   The film thickness of the piezoelectric layer is preferably 0.1 to 100 μm, more preferably 0.5 to 30 μm. That is, when the thickness is less than 0.1 μm, it is difficult to obtain a sufficient output when used for, for example, a sensor or an actuator. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the flexibility is poor and cracking or peeling may occur.

信号電極層は、圧電体層で発生した電気信号を出力するための電極からなる膜状の層であり、アンプに電気的に接続されることが好ましい。また、接地電極層は、通常、信号電極層と電気的に接続されておらず、接地された導体から構成される。   The signal electrode layer is a film-like layer composed of electrodes for outputting an electric signal generated in the piezoelectric layer, and is preferably electrically connected to the amplifier. Further, the ground electrode layer is usually not electrically connected to the signal electrode layer but is composed of a grounded conductor.

信号電極層および接地電極層の材料としては、例えば、Ａｌ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｔｉ、ＣｕまたはＳｎ等の金属やこれらの合金から構成される導電性材料、または、金属酸化物や金属窒化物を含む導電性材料を用いることができる。   As the material of the signal electrode layer and the ground electrode layer, for example, a conductive material composed of a metal such as Al, Ni, Pt, Au, Ag, Ti, Cu or Sn, or an alloy thereof, or a metal oxide, A conductive material containing metal nitride can be used.

信号電極層および接地電極層の形成方法としては、特に限定されないが、例えば、塗布処理、メッキ法またはスパッタリング法や、真空蒸着法等の物理蒸着法を用いることができる。なお、接地電極層は、他にも、例えば、上記材料からなる薄膜を積層することで形成してもよい。   A method for forming the signal electrode layer and the ground electrode layer is not particularly limited. For example, a physical vapor deposition method such as a coating process, a plating method, a sputtering method, or a vacuum vapor deposition method can be used. In addition, you may form a ground electrode layer by laminating | stacking the thin film which consists of said material, for example.

本発明の圧電センサは、例えば、変位信号、音声信号などの物理信号を計測するためのセンサとして用いられる。圧電センサは、特に、生体に貼り付けられた状態で使用されるセンサとして好適に用いられる。なお、本発明の圧電センサと同様の構成を有する部材をアクチュエータとして用いることもできる。   The piezoelectric sensor of the present invention is used as a sensor for measuring physical signals such as displacement signals and audio signals, for example. In particular, the piezoelectric sensor is suitably used as a sensor used in a state where it is attached to a living body. A member having the same configuration as that of the piezoelectric sensor of the present invention can be used as an actuator.

以下、本発明の圧電素子の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表すものである。また、長さ、幅、厚さ、深さなどの寸法関係は図面の明瞭化と簡略化のために適宜変更されており、実際の寸法関係を表すものではない。   Hereinafter, embodiments of a piezoelectric element of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same reference numerals represent the same or corresponding parts. In addition, dimensional relationships such as length, width, thickness, and depth are changed as appropriate for clarity and simplification of the drawings, and do not represent actual dimensional relationships.

（実施形態１）
図１は、実施形態１の圧電センサの構成を説明するための斜視図であり、図２は、実施形態１の圧電センサの構成を説明するための断面模式図である。(Embodiment 1)
FIG. 1 is a perspective view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor of the first embodiment, and FIG. 2 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor of the first embodiment.

図２を参照して、本実施形態の圧電センサの一部を構成する圧電素子１は、圧電フィルム１１と、その両主面に積層された２つの電極層１２，１３とから構成される。圧電フィルム１１は、絶縁性フィルム、および、絶縁性フィルムの一方の主面に積層された圧電体層から構成されている。なお、圧電フィルム１１の一方の主面に積層される電極層１２が信号電極層となり、圧電フィルム１１の他方の面に積層される電極層１３が接地電極層となる。電極層１２は、引き出し配線３１に、電極層１３は引き出し配線３２に電気的に接続されている。ただし、信号電極層と接地電極層とは電気的に接続されていない。このように、人体側（通気性粘着剤層４１側）の電極層１３が接地電極層である方が好ましい。   With reference to FIG. 2, the piezoelectric element 1 which comprises a part of piezoelectric sensor of this embodiment is comprised from the piezoelectric film 11 and the two electrode layers 12 and 13 laminated | stacked on the both main surfaces. The piezoelectric film 11 includes an insulating film and a piezoelectric layer laminated on one main surface of the insulating film. In addition, the electrode layer 12 laminated | stacked on one main surface of the piezoelectric film 11 becomes a signal electrode layer, and the electrode layer 13 laminated | stacked on the other surface of the piezoelectric film 11 becomes a ground electrode layer. The electrode layer 12 is electrically connected to the lead wiring 31 and the electrode layer 13 is electrically connected to the lead wiring 32. However, the signal electrode layer and the ground electrode layer are not electrically connected. Thus, it is preferable that the electrode layer 13 on the human body side (breathable pressure-sensitive adhesive layer 41 side) is a ground electrode layer.

圧電センサは、さらに、圧電素子の全体を覆う保護部材２と、保護部材２の一方の主面に形成された通気性粘着剤層４１とを備えている。通気性粘着剤層４１の保護部材２と反対側の表面には、剥離紙５が剥離可能なように貼り付けられおり、使用前の粘着剤層の表面を保護している。   The piezoelectric sensor further includes a protection member 2 that covers the entire piezoelectric element, and a breathable pressure-sensitive adhesive layer 41 formed on one main surface of the protection member 2. The release paper 5 is attached to the surface of the breathable pressure-sensitive adhesive layer 41 opposite to the protective member 2 so that the release paper 5 can be peeled off, thereby protecting the surface of the pressure-sensitive adhesive layer before use.

保護部材としては、特に限定されないが、例えば、ゴムから形成されるモールド（成型体）が挙げられる。ゴムとしては、生体にアレルギー反応が生じ難い点で、シリコーンゴムを用いることが好ましい。なお、保護部材は、安全性の観点から、鋭利な角部がない形状（角部が丸い形状など）であることが好ましい。   Although it does not specifically limit as a protective member, For example, the mold (molded object) formed from rubber | gum is mentioned. As the rubber, it is preferable to use a silicone rubber because an allergic reaction hardly occurs in the living body. In addition, it is preferable that a protection member is a shape without a sharp corner | angular part (shape with a round corner | angular part etc.) from a viewpoint of safety.

通気性粘着剤層４１としては、例えば、透湿性を有するゲルからなる粘着剤層を用いることができる。透湿性を有するゲルとしては、例えば、透湿性ウレタンゲルなどが挙げられる。また、通気性粘着剤層は、メッシュ状の粘着剤層（メッシュ等の多孔性基材と粘着剤を含む層）であってもよい。メッシュ状の粘着剤層を用いる場合、材料を低コスト化でき、粘着剤の材質選択の自由度が増すため、粘着剤層の生体への低侵襲化等も可能となる。   As the breathable pressure-sensitive adhesive layer 41, for example, a pressure-sensitive adhesive layer made of moisture-permeable gel can be used. As a gel which has moisture permeability, moisture-permeable urethane gel etc. are mentioned, for example. The breathable pressure-sensitive adhesive layer may be a mesh-shaped pressure-sensitive adhesive layer (a layer containing a porous substrate such as a mesh and a pressure-sensitive adhesive). When a mesh-like pressure-sensitive adhesive layer is used, the cost of the material can be reduced, and the degree of freedom in selecting the material of the pressure-sensitive adhesive is increased. Therefore, the pressure-sensitive adhesive layer can be made less invasive to the living body.

ここで、図１および図２を参照して、本実施形態の圧電センサには、複数の貫通孔２ａが設けられている。この貫通孔２ａは、圧電素子が有する１つ以上の第１貫通孔と、保護部材２が有する１つ以上の第２貫通孔とを兼ねる孔である。従って、本実施形態では、第１貫通孔および第２貫通孔を貫通孔２ａとして同時に形成することもできる。貫通孔の形成方法としては、種々公知の方法を用いることができ、特に限定されない。   Here, with reference to FIG. 1 and FIG. 2, the piezoelectric sensor of this embodiment is provided with a plurality of through holes 2a. The through hole 2a is a hole that serves as one or more first through holes of the piezoelectric element and one or more second through holes of the protective member 2. Therefore, in the present embodiment, the first through hole and the second through hole can be simultaneously formed as the through hole 2a. Various known methods can be used as a method for forming the through hole, and the method is not particularly limited.

図２では、粘着剤層として通気性粘着剤層４１を用いている。このため、特に貫通孔を設ける必要はなく、製造面で有利である。ただし、図３に示されるように粘着剤層４２が貫通孔４ａ（第３貫通孔）を有していてもよい。なお、粘着剤層４２が通気性を有していない場合は、第３貫通孔を設ける必要がある。   In FIG. 2, a breathable pressure-sensitive adhesive layer 41 is used as the pressure-sensitive adhesive layer. For this reason, it is not necessary to provide a through hole in particular, which is advantageous in terms of manufacturing. However, as shown in FIG. 3, the pressure-sensitive adhesive layer 42 may have a through hole 4 a (third through hole). In addition, when the adhesive layer 42 does not have air permeability, it is necessary to provide a third through hole.

なお、粘着剤層（通気性粘着剤層４１、粘着剤層４２）の保護部材（ゴムモールドなど）に対する接合力は、生体（皮膚表面など）に対する接合力よりも強いことが好ましい。センサを剥がしたときに粘着剤が生体に残ることを防ぐためである。   In addition, it is preferable that the joining force with respect to the protection member (rubber mold etc.) of an adhesive layer (breathable adhesive layer 41, the adhesive layer 42) is stronger than the joining force with respect to a biological body (skin surface etc.). This is to prevent the adhesive from remaining on the living body when the sensor is peeled off.

また、例えば、人体の喉頭***の皮膚表面に圧電センサを貼り付けるような場合は、粘着剤層にスリット等を設けることで、粘着剤層が皮膚の表面の凹凸に適合するようにすることが好ましい。   In addition, for example, when a piezoelectric sensor is attached to the skin surface of the human laryngeal protuberance, it is possible to provide a slit or the like in the adhesive layer so that the adhesive layer conforms to the unevenness of the skin surface. preferable.

図２に示されるように、圧電素子１において、第１貫通孔（貫通孔２ａ）およびその周囲を含む領域に、電極層１２，１３（信号電極層および接地電極層）が存在しないように、電極層１２，１３の配線パターンが設計されている。このようにすることで、例えば、圧電素子１に第１貫通孔を形成する際に、２つの電極層１２，１３（信号電極層と接地電極層）が変形して貫通孔内で両者が接触するといった絶縁破壊の発生が防止され、絶縁性が向上する。   As shown in FIG. 2, in the piezoelectric element 1, the electrode layers 12 and 13 (the signal electrode layer and the ground electrode layer) are not present in the region including the first through hole (through hole 2 a) and the periphery thereof. The wiring pattern of the electrode layers 12 and 13 is designed. In this way, for example, when the first through hole is formed in the piezoelectric element 1, the two electrode layers 12 and 13 (the signal electrode layer and the ground electrode layer) are deformed so that both are in contact with each other in the through hole. This prevents the occurrence of dielectric breakdown and improves the insulation.

なお、図２および図３では、圧電素子１の全体が保護部材２で覆われているが、図４に示されるように、２つの保護部材２を圧電素子１の両主面のそれぞれに積層するようにしてもよい。   2 and 3, the entire piezoelectric element 1 is covered with the protective member 2. However, as shown in FIG. 4, the two protective members 2 are laminated on both main surfaces of the piezoelectric element 1. You may make it do.

本実施形態では、圧電素子１および保護部材２に貫通孔（第１貫通孔および第２貫通孔）を設け、さらに、粘着剤層として通気性粘着剤層４１を用いるか、または、粘着剤層にも貫通孔（第３貫通孔）を設けることにより、生体に貼り付けた状態で使用する場合に、貼り付け部位に生じる蒸れを抑制し、生体に生じる不快感や生体への悪影響を低減できる圧電センサを提供することができる。また、生体と圧電センサの間の空気が抜け易く、汗などが溜まり難いため、圧電センサの生体への密着性を向上させることができる。   In the present embodiment, the piezoelectric element 1 and the protective member 2 are provided with through holes (first through hole and second through hole), and the air-permeable adhesive layer 41 is used as the adhesive layer, or the adhesive layer In addition, by providing a through-hole (third through-hole), when used in a state of being attached to a living body, it is possible to suppress the stuffiness that occurs at the site of attachment and to reduce discomfort and adverse effects on the living body. A piezoelectric sensor can be provided. In addition, since the air between the living body and the piezoelectric sensor is easy to escape and sweat or the like hardly accumulates, the adhesion of the piezoelectric sensor to the living body can be improved.

（実施形態２）
図５は、実施形態２の圧電センサの構成を説明するための模式断面図である。本実施形態は、図５に示されるように、電極層１２，１３（信号電極層および接地電極層）が、貫通孔２ａ（圧電素子１の第１貫通孔）の周囲に存在している点で、実施形態１とは異なるが、その他の点は実施形態１と同様である。(Embodiment 2)
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor of the second embodiment. In the present embodiment, as shown in FIG. 5, the electrode layers 12 and 13 (signal electrode layer and ground electrode layer) are present around the through hole 2a (first through hole of the piezoelectric element 1). However, although different from the first embodiment, the other points are the same as in the first embodiment.

実施形態１では、貫通孔２ａを形成する前に、第１貫通孔（貫通孔２ａ）およびその周囲を含む領域に、電極層１２，１３（信号電極層および接地電極層）が存在しないように、電極層１２，１３の配線パターンを形成する必要があるが、本実施形態では、その必要がなく、簡易な方法により低コストで圧電センサを製造することができる。   In the first embodiment, before the through hole 2a is formed, the electrode layers 12 and 13 (the signal electrode layer and the ground electrode layer) do not exist in the region including the first through hole (through hole 2a) and the periphery thereof. Although it is necessary to form the wiring patterns of the electrode layers 12 and 13, in the present embodiment, this is not necessary, and the piezoelectric sensor can be manufactured at a low cost by a simple method.

（実施形態３）
図６は、実施形態３の圧電センサの構成を説明するための断面模式図である。実施形態１では、図２に示されるように、第１貫通孔（圧電素子１の貫通孔）の大きさは、第２貫通孔（保護部材２の貫通孔２ａ）の大きさと同じであったが、本実施形態では、第１貫通孔を第２貫通孔（貫通孔２ａ）よりも大きくし、圧電素子１（圧電フィルム１１）が第２貫通孔において外部に露出しないように設計されている。(Embodiment 3)
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor of the third embodiment. In Embodiment 1, as shown in FIG. 2, the size of the first through hole (through hole of the piezoelectric element 1) was the same as the size of the second through hole (through hole 2a of the protective member 2). However, in the present embodiment, the first through hole is made larger than the second through hole (through hole 2a), and the piezoelectric element 1 (piezoelectric film 11) is designed not to be exposed to the outside through the second through hole. .

本実施形態では、このように、圧電素子１が保護部材２で覆われているため、圧電素子の耐湿性等が向上し、圧電センサの劣化が抑制され、圧電センサの信頼性が向上する。なお、本実施形態は、圧電フィルムを構成する圧電体の材料として、腐食しやすい材料を用いる場合に、特に有用である。   In this embodiment, since the piezoelectric element 1 is covered with the protective member 2 in this way, the moisture resistance of the piezoelectric element is improved, deterioration of the piezoelectric sensor is suppressed, and the reliability of the piezoelectric sensor is improved. Note that this embodiment is particularly useful when a material that easily corrodes is used as the piezoelectric material constituting the piezoelectric film.

（実施形態４）
図７は、実施形態４の圧電センサの構成を説明するための斜視図であり、図８は、実施形態４の圧電センサの構成を説明するための断面模式図である。(Embodiment 4)
FIG. 7 is a perspective view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor of the fourth embodiment, and FIG. 8 is a schematic sectional view for explaining the configuration of the piezoelectric sensor of the fourth embodiment.

本実施形態では、図８に示されるように、アンプ６２が搭載されたアンプ基板６１が、圧電素子１の一方の面に積層されている。アンプは、信号電極層からの電気信号を増幅する機能を有しており、電子回路に用いられる種々公知のアンプ（増幅器）を用いることができる。   In the present embodiment, as shown in FIG. 8, an amplifier substrate 61 on which an amplifier 62 is mounted is laminated on one surface of the piezoelectric element 1. The amplifier has a function of amplifying an electric signal from the signal electrode layer, and various known amplifiers (amplifiers) used for electronic circuits can be used.

圧電フィルム１１の両面の電極層１２，１３（信号電極層および接地電極層）は、導電性接着剤７を介して、アンプ基板６１に電気的に接続され、信号電極層（電極層１２）がアンプ６２と電気的に接続される。アンプ基板６１には引き出し配線３１，３２が接続され、一方の引き出し配線３１は、信号電極層（電極層１２）およびアンプ６２と電気的に接続され、他方の引き出し配線３２は、接地電極層（電極層１３）と電気的に接続されている。   The electrode layers 12 and 13 (the signal electrode layer and the ground electrode layer) on both surfaces of the piezoelectric film 11 are electrically connected to the amplifier substrate 61 via the conductive adhesive 7, and the signal electrode layer (electrode layer 12) is It is electrically connected to the amplifier 62. Lead wires 31 and 32 are connected to the amplifier substrate 61, one lead wire 31 is electrically connected to the signal electrode layer (electrode layer 12) and the amplifier 62, and the other lead wire 32 is connected to the ground electrode layer ( It is electrically connected to the electrode layer 13).

そして、本実施形態において、アンプ６２は、保護部材２の内部に収容されている。本実施形態では、このように、アンプも保護部材で覆われていることにより、圧電フィルム１１（圧電素子）で発生し、信号電極層から出力された後、アンプで増幅される前の電気信号に、電磁ノイズが混入することを抑制できる。これにより、圧電センサの感度を向上させることができる。特に、生体で生じる物理信号を計測する場合は、生体が絶縁体であり誘導雑音を帯びているため、本実施形態が有効である。   In the present embodiment, the amplifier 62 is housed inside the protection member 2. In the present embodiment, since the amplifier is also covered with the protective member as described above, the electric signal generated in the piezoelectric film 11 (piezoelectric element), output from the signal electrode layer, and then amplified by the amplifier. In addition, electromagnetic noise can be prevented from being mixed. Thereby, the sensitivity of a piezoelectric sensor can be improved. In particular, when measuring a physical signal generated in a living body, the present embodiment is effective because the living body is an insulator and has induction noise.

また、アンプへの湿気等の混入を抑制できるため、アンプの特性変化を生じ難くなり、圧電センサの信頼性を向上させ、長寿命化することができる。   In addition, since moisture and the like can be prevented from being mixed into the amplifier, it is difficult to change the characteristics of the amplifier, and the reliability of the piezoelectric sensor can be improved and the life can be extended.

また、別途、圧電素子とアンプとを信号線（ワイヤ等）で接続する場合は、シールド体が大きくなってしまうが、本実施形態では、上述のような構成の圧電素子とアンプとを積層してアンプ基板を介して接続することにより、別途の信号線が必要なく、安価に、小型（薄型）のアンプ一体型の圧電センサを提供することができる。なお、圧電センサを小型化、薄型化する観点から、アンプ６２としてサイズの小さなアンプを用いることが好ましい。   In addition, when the piezoelectric element and the amplifier are separately connected by a signal line (wire or the like), the shield body becomes large. In this embodiment, the piezoelectric element and the amplifier having the above-described configuration are stacked. By connecting through the amplifier board, a separate signal line is not required, and a small (thin) amplifier integrated piezoelectric sensor can be provided at low cost. From the viewpoint of reducing the size and thickness of the piezoelectric sensor, it is preferable to use a small-sized amplifier as the amplifier 62.

また、アンプと圧電素子の接続部が、保護部材で覆われていることにより、外部からの応力が緩和され、該接合部における断線等を抑制することができる。   Moreover, since the connection part of an amplifier and a piezoelectric element is covered with the protective member, the stress from the outside is relieved and the disconnection etc. in this junction part can be suppressed.

今回開示された実施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と考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて請求の範囲によって示され、請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be thought that embodiment disclosed this time is an illustration and restrictive at no points. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

１ 圧電素子、１１ 圧電フィルム、１２，１３ 電極層、２ 保護部材、２ａ，４ａ 貫通孔、３１，３２ 引き出し配線、４１ 通気性粘着剤層、４２ 粘着剤層、５ 剥離紙、６１ アンプ基板、６２ アンプ、７ 導電性接着剤。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piezoelectric element, 11 Piezoelectric film, 12, 13 Electrode layer, 2 Protection member, 2a, 4a Through-hole, 31, 32 Lead-out wiring, 41 Breathable adhesive layer, 42 Adhesive layer, 5 Release paper, 61 Amplifier board, 62 Amplifier, 7 Conductive adhesive.

Claims (7)

圧電フィルム、前記圧電フィルムの一方の主面に積層された信号電極層、および、前記圧電フィルムの他方の主面に積層された接地電極層を含む圧電素子と、
前記圧電素子を少なくとも部分的に覆う保護部材と、
前記保護部材の外表面の少なくとも一部に形成された粘着剤層とを備え、
前記圧電素子は、１つ以上の第１貫通孔を有し、
前記保護部材は、前記第１貫通孔と同じ位置に１つ以上の第２貫通孔を有し、
前記粘着剤層は、通気性を有する通気性粘着剤層であるか、または、前記第２貫通孔と同じ位置に１つ以上の第３貫通孔を有することを特徴とする、圧電センサ。A piezoelectric element including a piezoelectric film, a signal electrode layer laminated on one principal surface of the piezoelectric film, and a ground electrode layer laminated on the other principal surface of the piezoelectric film;
A protective member that at least partially covers the piezoelectric element;
An adhesive layer formed on at least a part of the outer surface of the protective member,
The piezoelectric element has one or more first through holes,
The protective member has one or more second through holes at the same position as the first through hole,
The pressure-sensitive adhesive layer is a breathable pressure-sensitive adhesive layer having air permeability, or has one or more third through holes at the same position as the second through holes. 前記通気性粘着剤層は、透湿性を有するゲルからなる、請求項１に記載の圧電センサ。   The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the breathable pressure-sensitive adhesive layer is made of a gel having moisture permeability. 前記通気性粘着剤層は、メッシュ状である、請求項１に記載の圧電センサ。   The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the air-permeable pressure-sensitive adhesive layer has a mesh shape. 前記圧電素子において、前記第１貫通孔およびその周囲を含む領域に、前記信号電極層および前記接地電極層が存在しない、請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧電センサ。   4. The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein in the piezoelectric element, the signal electrode layer and the ground electrode layer are not present in a region including the first through hole and the periphery thereof. 前記第１貫通孔が前記第２貫通孔よりも大きく、前記圧電素子が前記第２貫通孔において外部に露出していない、請求項１〜４のいずれか１項に記載の圧電センサ。   5. The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the first through hole is larger than the second through hole, and the piezoelectric element is not exposed to the outside through the second through hole. さらに、前記信号電極層に電気的に接続されたアンプを備え、
前記保護部材の内部に前記アンプが収容されている、請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧電センサ。And an amplifier electrically connected to the signal electrode layer,
The piezoelectric sensor according to claim 1, wherein the amplifier is housed inside the protective member. 生体に貼り付けた状態で使用される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧電センサ。   The piezoelectric sensor according to any one of claims 1 to 6, which is used in a state of being attached to a living body.
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