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JP2023021715A - Pulse wave measuring device - Google Patents

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JP2023021715A
JP2023021715A JP2021126761A JP2021126761A JP2023021715A JP 2023021715 A JP2023021715 A JP 2023021715A JP 2021126761 A JP2021126761 A JP 2021126761A JP 2021126761 A JP2021126761 A JP 2021126761A JP 2023021715 A JP2023021715 A JP 2023021715A
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pulse wave
measuring device
sensor
strain
subject
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JP2021126761A
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Japanese (ja)
Inventor
拓也 永井
Takuya Nagai
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MinebeaMitsumi Inc
Original Assignee
MinebeaMitsumi Inc
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  • Measuring Pulse, Heart Rate, Blood Pressure Or Blood Flow (AREA)

Abstract

To provide a pulse wave measuring device capable of adjusting adhesion between a subject and a pulse wave sensor.SOLUTION: A pulse wave measuring device that can be mounted on a subject includes: a pulse wave sensor having a strain gauge; a sensor fixing part for fixing the pulse wave sensor; and a belt-like body, one end of which is swingably connected to one end side of the sensor fixing part by a first shaft, and the other end of which is swingably connected to the other end side of the sensor fixing part by a second shaft. The first shaft and the second shaft are positioned on a side opposite to the subject with respect to the surface that comes in contact with the subject of the pulse wave sensor.SELECTED DRAWING: Figure 4

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)。 2. Description of the Related Art A pulse wave sensor is known that detects a pulse wave generated as the heart pumps out blood. One example is a pulse wave sensor provided with a pressure-receiving plate serving as a strain-generating body supported flexibly by the action of an external force, and piezoelectric conversion means for converting 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 with a convex curved surface facing outward, and a pressure detecting element is provided on the inner surface of the top of the pressure receiving plate as piezoelectric conversion means (for example, , see Patent Document 1).

特開2002-78689号公報JP-A-2002-78689

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。 Since a pulse wave sensor needs to detect minute signals, a pulse wave measuring device using a pulse wave sensor needs to bring the pulse wave sensor into close contact with the subject in order 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。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a pulse wave measuring device capable of adjusting the adhesion between a subject and a 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、ひずみゲージを有する脈波センサと、前記脈波センサを固定するセンサ固定部と、一端が前記センサ固定部の一端側に第1軸で揺動自在に連結され、他端が前記センサ固定部の他端側に第2軸で揺動自在に連結された帯状体と、を有し、前記第1軸及び前記第2軸は、前記脈波センサの前記被験者と接する面に対して前記被験者とは反対側に位置している。 This pulse wave measuring device is a pulse wave measuring device that can be worn on a subject, and includes a pulse wave sensor having a strain gauge, a sensor fixing portion that fixes the pulse wave sensor, and one end of which is one end side of the sensor fixing portion. a band-shaped body that is swingably connected to the sensor fixing portion by a first shaft and whose other end is swingably connected to the other end side of the sensor fixing portion by a second shaft; The two axes are located on the side opposite to the subject with respect to the surface of the pulse wave sensor that contacts the subject.

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。 According to the disclosed technique, it is possible to provide a pulse wave measuring device capable of adjusting the close contact between the subject and the pulse wave sensor.

第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する斜視図である。1 is a perspective view illustrating a pulse wave measuring device according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する表面側斜視図である。1 is a front side perspective view illustrating a pulse wave measuring device according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する裏面側斜視図である。FIG. 2 is a back side perspective view illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment; 第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する側面図である。1 is a side view illustrating a pulse wave measuring device according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る脈波測定装置の分解斜視図である。1 is an exploded perspective view of a pulse wave measuring device according to a first embodiment; FIG. 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。1 is a perspective view illustrating a pulse wave sensor according to a first embodiment; FIG. 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。1 is a plan view illustrating a pulse wave sensor according to a first embodiment; FIG. 第1実施形態に係る脈波センサを例示する断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a pulse wave sensor according to a first embodiment; FIG. 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。1 is a plan view illustrating a strain gauge according to a first embodiment; FIG. 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る。1 is a cross-sectional view illustrating a strain gauge according to a first embodiment; FIG.

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。 BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, embodiments for carrying out the invention will be described with reference to the drawings. In each drawing, the same components are denoted by the same reference numerals, and redundant description 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であり、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。図2は、第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する表面側斜視図である。図3は、第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する裏面側斜視図である。図4は、第1実施形態に係る脈波測定装置を例示する側面図である。図5は、第1実施形態に係る脈波測定装置の分解斜視図である。なお、図4の矢印Nは、脈波センサ10の検出面(図4では下面)の法線方向を示している。
<First embodiment>
[Pulse wave measuring device 1]
FIG. 1 is a perspective view illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment, showing how the pulse wave measuring device is worn on the wrist of a subject. FIG. 2 is a front side perspective view illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment. FIG. 3 is a back side perspective view illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment. FIG. 4 is a side view illustrating the pulse wave measuring device according to the first embodiment; FIG. 5 is an exploded perspective view of the pulse wave measuring device according to the first embodiment. The arrow N in FIG. 4 indicates the normal direction of the detection surface (lower surface in FIG. 4) of the pulse wave sensor 10 .

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、脈波センサ10と、センサ固定部20と、ベルト80とを有している。 With reference to FIGS. 1 to 5, the pulse wave measuring device 1 is a wristwatch-type wearable device that can be worn by a subject, and mainly includes a pulse wave sensor 10, a sensor fixing portion 20, and a belt 80. ing.

脈波測定装置1は、例えば、脈波センサ10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 wave measuring device 1 is worn, for example, on the subject's wrist such that the pulse wave sensor 10 is placed near the subject's radial artery. A pulse wave is a waveform obtained by capturing a change in the volume of a blood vessel that occurs as the heart pumps out blood, and the pulse wave measurement device 1 can monitor the change in the volume of the blood vessel.

脈波センサ10は、センサ固定部20の一方側(被験者側)に固定されている。具体的には、例えば、脈波センサ10の裏面側には、複数のねじ孔10yが設けられている。また、例えば、センサ固定部20には、ねじが挿入される複数の挿入孔20yがセンサ固定部20を貫通するように設けられている。例えば、2本のねじ90が各挿入孔20yに挿入され、先端部が各挿入孔20yから突出して各ねじ孔10yと螺合され、脈波センサ10がセンサ固定部20の一方側に固定される。センサ固定部20の一方側に、脈波センサ10を位置決めする円筒状等の位置決め孔を設けてもよい。 Pulse wave sensor 10 is fixed to one side (subject side) of sensor fixing portion 20 . Specifically, for example, a plurality of screw holes 10y are provided on the back side of the pulse wave sensor 10 . Further, for example, the sensor fixing portion 20 is provided with a plurality of insertion holes 20y into which screws are inserted so as to penetrate the sensor fixing portion 20 . For example, two screws 90 are inserted into each insertion hole 20y, and the distal end protrudes from each insertion hole 20y and is screwed into each screw hole 10y, so that the pulse wave sensor 10 is fixed to one side of the sensor fixing portion 20. be. A cylindrical positioning hole for positioning the pulse wave sensor 10 may be provided on one side of the sensor fixing portion 20 .

脈波センサ10の側面に、脈波センサ10の内部から電気信号を取り出すためのケーブルが通る貫通孔10xを設けてもよい。貫通孔10xにケーブルを通すことで、脈波センサ10で検出した信号を外部の回路と有線で接続することができる。例えば、センサ固定部20に切り欠き20xが設けられ、貫通孔10xは切り欠き20x内に露出する。 A side surface of the pulse wave sensor 10 may be provided with a through hole 10x through which a cable for extracting an electric signal from the inside of the pulse wave sensor 10 passes. By passing a cable through the through hole 10x, the signal detected by the pulse wave sensor 10 can be connected to an external circuit by wire. For example, a notch 20x is provided in the sensor fixing portion 20, and the through hole 10x is exposed in the notch 20x.

ベルト80は、脈波センサ10及びセンサ固定部20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80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 belt 80 is a belt-like body for attaching the pulse wave sensor 10 and the sensor fixing portion 20 to the subject's wrist or the like, and is configured to be able to be wound around the subject's wrist or the like from the outside. The belt 80 is made of, for example, resin, rubber, cloth, or the like, and has flexibility.

ベルト80の一端は、センサ固定部20の一端側に一軸で揺動自在に連結され、ベルト80の他端は、センサ固定部20の他端側に一軸で揺動自在に連結されている。詳細には、ベルト80の一端は、ベルト固定部30に設けられた溝に挿入されて、ベルト固定部30に固定されている。ベルト固定部30のセンサ固定部20側の端部には、ベルト80の幅方向の両側に突起する突起部30aが設けられている。突起部30aはセンサ固定部20に設けられた取付部20aの貫通孔に挿入されている。 One end of the belt 80 is uniaxially oscillatably connected to one end of the sensor fixing portion 20 , and the other end of the belt 80 is uniaxially oscillatably connected to the other end of the sensor fixing portion 20 . Specifically, one end of the belt 80 is inserted into a groove provided in the belt fixing portion 30 and fixed to the belt fixing portion 30 . Protrusions 30 a that protrude on both sides in the width direction of the belt 80 are provided at the end of the belt fixing portion 30 on the side of the sensor fixing portion 20 . The projecting portion 30 a is inserted into a through hole of the mounting portion 20 a provided in the sensor fixing portion 20 .

これにより、図4に示すように、センサ固定部20と、ベルト80の一端が固定されたベルト固定部30とは、UA1を軸とし、矢印方向に一軸で揺動自在に連結される。ベルト固定部30とベルト80とは、一体に動く。つまり、軸UA1は、ベルト80の一端側が揺動する際の軸となる。 As a result, as shown in FIG. 4, the sensor fixing portion 20 and the belt fixing portion 30 to which one end of the belt 80 is fixed are connected so as to be uniaxially swingable in the direction of the arrow about UA1. The belt fixing portion 30 and the belt 80 move together. In other words, the axis UA1 becomes an axis when the one end side of the belt 80 swings.

ベルト80の他端は、ベルト挿入部40に設けられた貫通孔に挿入されている。ベルト挿入部40のセンサ固定部20側の端部には、ベルト80の幅方向の両側に突起する突起部40aが設けられている。突起部40aはセンサ固定部20に設けられた取付部20bの貫通孔に挿入されている。つまり、ベルト80の他端は、ベルト挿入部40を介して、センサ固定部20の他端側に軸UA2で揺動自在に連結されている。 The other end of the belt 80 is inserted into a through hole provided in the belt insertion portion 40 . Protrusions 40 a that protrude on both sides in the width direction of the belt 80 are provided at the end of the belt insertion portion 40 on the side of the sensor fixing portion 20 . The projecting portion 40 a is inserted into a through hole of the mounting portion 20 b provided in the sensor fixing portion 20 . In other words, the other end of the belt 80 is pivotably connected to the other end of the sensor fixing portion 20 via the belt insertion portion 40 via the shaft UA2.

これにより、センサ固定部20と、ベルト80の他端が挿入されたベルト挿入部40とは、UA2を軸とし、矢印方向に一軸で揺動自在に連結される。ベルト挿入部40とベルト80とは、一体に動く。つまり、軸UA2は、ベルト80の他端側が揺動する際の軸となる。図4の矢印方向は、ベルト80を締め付ける強さを強めたり弱めたりする方向である。 As a result, the sensor fixing portion 20 and the belt insertion portion 40 into which the other end of the belt 80 is inserted are connected to each other so as to be uniaxially swingable about UA2 as an axis in the direction of the arrow. The belt insertion portion 40 and the belt 80 move together. In other words, the axis UA2 becomes the axis when the other end side of the belt 80 swings. The direction of the arrow in FIG. 4 is the direction in which the tightening strength of the belt 80 is strengthened or weakened.

ベルト挿入部40の貫通孔に挿入されたベルト80の他端は、ベルト挿入部40の貫通孔を通り抜けて、ベルト80のベルト挿入部40に挿入されていない部分の外周面に、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。ベルト80の長手方向において、ベルト80の他端を接続する位置を変えることにより、脈波測定装置1を被験者に装着する際の締め付け強さを変えることができる。 The other end of the belt 80 inserted into the through-hole of the belt insertion portion 40 passes through the through-hole of the belt insertion portion 40 and reaches the outer peripheral surface of the portion of the belt 80 that is not inserted into the belt insertion portion 40, for example, a surface. It can be detachably connected by a fastener or the like. By changing the position where the other end of the belt 80 is connected in the longitudinal direction of the belt 80, the tightening strength when the pulse wave measuring device 1 is attached to the subject can be changed.

脈波測定装置1は、被験者に装着する際に、センサ固定部20とベルト80が軸UA1及び軸UA2を軸に揺動するため、脈波測定装置1の全体が被験者の手首等の形状に追従することができる。その際に、ベルト80の締め付け強さを変えることにより、脈波センサ10をN方向に押圧できるため、被験者と脈波センサ10との密着性を調整可能である。これにより、脈波センサ10の起歪体12側を被験者の橈骨動脈に密着させることができる。 When the pulse wave measuring device 1 is worn by the subject, the sensor fixing portion 20 and the belt 80 swing about the axes UA1 and UA2, so the pulse wave measuring device 1 as a whole conforms to the shape of the subject's wrist or the like. can follow. At that time, by changing the tightening strength of the belt 80, the pulse wave sensor 10 can be pressed in the N direction, so that the close contact between the subject and the pulse wave sensor 10 can be adjusted. Thereby, the strain generating body 12 side of the pulse wave sensor 10 can be brought into close contact with the subject's radial artery.

また、図4においては、脈波センサ10の下面が脈波を検出する検出面となるが、軸UA1及び軸UA2は、脈波センサ10の検出面よりも上方、すなわち、脈波センサ10の検出面に対して被験者とは反対側に位置している。なお、脈波センサ10の検出面とは、脈波センサ10において被験者と接する面であり、具体的には、後述の起歪体12の被験者側の面である。 4, the lower surface of pulse wave sensor 10 serves as a detection surface for detecting pulse waves, but axis UA1 and axis UA2 are above the detection surface of pulse wave sensor 10, that is, pulse wave sensor 10 It is located on the side opposite to the subject with respect to the detection surface. The detection surface of the pulse wave sensor 10 is the surface of the pulse wave sensor 10 that comes into contact with the subject, and more specifically, the surface of the strain body 12, which will be described later, on the subject side.

軸UA1及び軸UA2が脈波センサ10の検出面に対して被験者とは反対側に位置していることにより、ベルト80を締め付ける強さを変えることで、脈波センサ10の検出面を被験者の手首に容易に押圧可能となる。特に、脈波センサ10の下面が、センサ固定部20から被験者側に突出していることが好ましい。これにより、ベルト80を締め付ける強さを変えることで、脈波センサ10の検出面を被験者の手首に一層容易に押圧可能となる。 Since the axis UA1 and the axis UA2 are located on the opposite side of the detection surface of the pulse wave sensor 10 from the subject, by changing the tightening strength of the belt 80, the detection surface of the pulse wave sensor 10 can be adjusted to the subject. It becomes possible to easily press the wrist. In particular, it is preferable that the lower surface of the pulse wave sensor 10 protrude from the sensor fixing portion 20 toward the subject. Accordingly, by changing the strength with which the belt 80 is tightened, the detection surface of the pulse wave sensor 10 can be more easily pressed against the subject's wrist.

軸UA1及び軸UA2は、ベルト80を図4の左右方向に伸ばした際のベルト80の長手方向に対して直交する方向(図4の奥行方向)に延伸することが好ましい。 The axis UA1 and the axis UA2 preferably extend in a direction (depth direction in FIG. 4) perpendicular to the longitudinal direction of the belt 80 when the belt 80 is stretched in the horizontal direction in FIG.

また、図4において、すなわち側面視において、軸UA1の中心と軸UA2の中心を結ぶ直線は、脈波センサ10の検出面と平行であることが好ましい。この場合、軸UA1の中心と軸UA2の中心を結ぶ直線と、脈波センサ10の検出面との距離は、例えば、2mm以上8mm以下である。なお、ここでの平行は、2つの直線のなす角度が±5度以内の場合を含む。軸UA1の中心と軸UA2の中心を結ぶ直線が、脈波センサ10の検出面と平行であることで、ベルト80を締めたときに、脈波センサ10の検出面を均等に被験者に押圧することができる。 Moreover, in FIG. 4 , that is, in a side view, a straight line connecting the center of axis UA1 and the center of axis UA2 is preferably parallel to the detection surface of pulse wave sensor 10 . In this case, the distance between the straight line connecting the center of axis UA1 and the center of axis UA2 and the detection surface of pulse wave sensor 10 is, for example, 2 mm or more and 8 mm or less. Note that "parallel" here includes the case where the angle formed by the two straight lines is within ±5 degrees. A straight line connecting the center of the axis UA1 and the center of the axis UA2 is parallel to the detection surface of the pulse wave sensor 10, so that when the belt 80 is tightened, the detection surface of the pulse wave sensor 10 is evenly pressed against the subject. be able to.

なお、脈波センサ10の検出面が被験者側に突起する湾曲面である場合は、脈波センサ10の検出面において最も被験者に近い先端部の接線を、上記説明の脈波センサ10の検出面と読み替えるものとする。 In addition, when the detection surface of the pulse wave sensor 10 is a curved surface that protrudes toward the subject, the tangent line of the tip closest to the subject on the detection surface of the pulse wave sensor 10 is the detection surface of the pulse wave sensor 10 described above. shall be read as

また、図4において、すなわち側面視において、軸UA1の中心と軸UA2の中心を結ぶ直線の中点と、脈波センサ10の検出面の中点とを結ぶ直線は、軸UA1の中心と軸UA2の中心を結ぶ直線と垂直であることが好ましい。なお、ここでの垂直は、2つの直線のなす角度が90±5度以内の場合を含む。軸UA1の中心と軸UA2の中心を結ぶ直線の中点と、脈波センサ10の検出面の中点とを結ぶ直線が、軸UA1の中心と軸UA2の中心を結ぶ直線と垂直であることで、ベルト80を締めたときに、脈波センサ10の検出面を均等に被験者に押圧することができる。 Further, in FIG. 4, that is, in a side view, a straight line connecting the center of the axis UA1 and the center of the axis UA2 and the middle point of the detection surface of the pulse wave sensor 10 is the center of the axis UA1 and the axis It is preferably perpendicular to the straight line connecting the centers of UA2. It should be noted that the vertical here includes the case where the angle formed by the two straight lines is within 90±5 degrees. The straight line connecting the midpoint of the straight line connecting the center of the axis UA1 and the center of the axis UA2 and the midpoint of the detection surface of the pulse wave sensor 10 is perpendicular to the straight line connecting the center of the axis UA1 and the center of the axis UA2. Therefore, when the belt 80 is tightened, the detection surface of the pulse wave sensor 10 can be evenly pressed against the subject.

なお、センサ固定部20と脈波センサ10との間に、脈波センサ10を被験者側に付勢する付勢機構を有してもよい。付勢機構は、例えば、ばねのみで構成してもよいし、ばねと、ばねの付勢力を調整する調整部とを含む構成としてもよいし、その他の構成としてもよい。脈波センサ10を被験者側に付勢する付勢機構を有することで、脈波センサ10の検出面を被験者の手首に安定的に押圧可能となる。 An urging mechanism may be provided between the sensor fixing portion 20 and the pulse wave sensor 10 to urge the pulse wave sensor 10 toward the subject. For example, the urging mechanism may be composed only of a spring, may be configured to include a spring and an adjustment section for adjusting the urging force of the spring, or may be configured in some other manner. By having a biasing mechanism that biases the pulse wave sensor 10 toward the subject, the detection surface of the pulse wave sensor 10 can be stably pressed against the wrist of the subject.

[脈波センサ10]
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10の下面(裏面)は、図6~図8では上面となる。
[Pulse wave sensor 10]
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. FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating the pulse wave sensor according to the first embodiment, showing a cross section along line AA of FIG. 6 to 8 are viewed from a different direction from FIG. 5, and the lower surface (rear surface) of the pulse wave sensor 10 in FIG. 5 is the upper surface in FIGS.

図6~図8を参照すると、脈波センサ10は、筐体11と、起歪体12と、ひずみゲージ100とを有している。脈波センサ10は、起歪体12がセンサ固定部20から被験者側に露出して被験者に接触可能な状態で、センサ固定部20に保持されている(図3参照)。脈波センサ10は、センサ固定部20から被験者側に突出していてもよい。 6 to 8, the pulse wave sensor 10 has a housing 11, a strain body 12, and a strain gauge 100. FIG. The pulse wave sensor 10 is held by the sensor fixing portion 20 in a state in which the strain generating body 12 is exposed from the sensor fixing portion 20 toward the subject and can come into contact with the subject (see FIG. 3). The pulse wave sensor 10 may protrude from the sensor fixing portion 20 toward the subject.

起歪体12は、基部12aと、梁部12bと、負荷部12cと、延伸部12dとを有している。起歪体12は、例えば、平面視で4回対称の形状である。起歪体12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12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12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12cを除く起歪体12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 strain generating body 12 has a base portion 12a, a beam portion 12b, a load portion 12c, and an extending portion 12d. The strain-generating body 12 has, for example, a four-fold symmetrical shape in a plan view. As a material of the strain generating body 12, for example, SUS (stainless steel), copper, aluminum, or the like can be used. The strain-generating body 12 is, for example, a flat plate, and each constituent element is integrally formed by, for example, a press working method. The strain-generating body 12 may be flat, or may have a dome shape or the like projecting so that the subject side is convex. The thickness t of the strain body 12 excluding the load portion 12c is constant, for example. The thickness t is, for example, 0.01 mm or more and 0.25 mm or less.

なお、図6~図8における脈波センサ10の説明では、便宜上、起歪体12の負荷部12cが設けられている側を上側又は一方の側、負荷部12c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12cが設けられている側の面を一方の面又は上面、負荷部12c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10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12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12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 pulse wave sensor 10 in FIGS. 6 to 8, for convenience, the side where the load portion 12c of the strain body 12 is provided is the upper side or one side, and the side where the load portion 12c is not provided is the lower side. side or the other side. Also, the surface on the side where the load portion 12c of each part is provided is defined as one surface or upper surface, and the surface on the side where the load portion 12c is not provided is defined as the other surface or the lower surface. However, the pulse wave sensor 10 can be used upside down or placed at any angle. The term "planar view" refers to viewing the object from the direction normal to the upper surface of the strain body 12, and the term "planar shape" refers to the shape of the object viewed from the direction normal to the upper surface of the strain body 12. and

脈波センサ10において、筐体11は起歪体12を保持する部分である。筐体11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11は、例えば、金属や樹脂等から形成できる。筐体11の上面側の開口を塞ぐように、略円板状の起歪体12が接着剤等により固定されている。起歪体12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 pulse wave sensor 10 , housing 11 is a portion that holds strain body 12 . The housing 11 is cylindrical, closed on the bottom side and open on the top side. The housing 11 can be made of metal, resin, or the like, for example. A substantially disk-shaped strain-generating body 12 is fixed with an adhesive or the like so as to block the opening on the upper surface side of the housing 11 . The strain-generating body 12 is a portion where the strain gauge 100 is arranged and which detects a pulse wave.

起歪体12において、基部12a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12の基部12aは、円形開口部を備えている。基部12aの幅wは、例えば、1mm以上5mm以下である。基部12a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 strain generating body 12, the base portion 12a is a circular frame-shaped (ring-shaped) region outside the circular dashed line shown in FIGS. Note that the area inside the circular dashed line may be referred to as a circular opening. That is, the base portion 12a of the strain body 12 has a circular opening. The width w1 of the base portion 12a is, for example, 1 mm or more and 5 mm or less. The inner diameter d of the base portion 12a (that is, the diameter of the circular opening) is, for example, 5 mm or more and 40 mm or less.

梁部12bは、基部12aの内側を橋渡しするように設けられている。梁部12b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12a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12bを構成する各々の梁において、交差する領域以外の幅wは一定であり、例えば、1mm以上5mm以下である。幅wが一定であることは必須ではないが、幅w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 beam portion 12b is provided so as to bridge the inside of the base portion 12a. The beam portion 12b has, for example, two beams crossing each other in a cross shape in plan view, and the crossing area of the two beams includes the center of the circular opening. In the example of FIG. 7, one beam forming the cross has its longitudinal direction in the X direction, and another beam forming the cross has its longitudinal direction in the Y direction, and they are orthogonal to each other. Each of the two orthogonal beams is preferably inside the inner diameter d (the diameter of the circular opening) of the base 12a and is as long as possible. That is, the length of each beam is preferably approximately equal to the diameter of the circular opening. The width w2 of each beam constituting the beam portion 12b is constant except for the intersecting region, and is, for example, 1 mm or more and 5 mm or less. Although it is not essential that the width w2 is constant, it is preferable in that the strain can be detected linearly by making the width w2 constant.

負荷部12cは、梁部12bに設けられている。負荷部12cは、例えば、梁部12b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12cは、梁部12bの上面から突起している。梁部12bの上面を基準とする負荷部12cの突起量は、例えば、0.1mm程度である。梁部12bは可撓性を有しており、負荷部12cに負荷が加わると弾性変形する。 The load portion 12c is provided on the beam portion 12b. The load portion 12c is provided, for example, in an area where two beams forming the beam portion 12b intersect. The load portion 12c protrudes from the upper surface of the beam portion 12b. The amount of projection of the load portion 12c based on the upper surface of the beam portion 12b is, for example, about 0.1 mm. The beam portion 12b is flexible, and elastically deforms when a load is applied to the load portion 12c.

4つの延伸部12dは、平面視で基部12aの内側から梁部12bの方向に延伸する扇形の部分である。各々の延伸部12dと梁部12b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11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12dは、脈波センサ10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10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 extending portions 12d are fan-shaped portions extending from the inside of the base portion 12a toward the beam portion 12b in plan view. A gap of about 1 mm is provided between each extending portion 12d and beam portion 12b. Incidentally, if the gap is, for example, about 0.05 to 0.2 mm, it is possible to prevent contaminants from entering the housing 11 from the outside. The extending portion 12d does not contribute to the sensing of the pulse wave sensor 10, so it does not have to be provided. The pulse wave sensor 10 has a shielded cable, a flexible substrate, and the like (not shown) for inputting and outputting electric signals with the outside.

ひずみゲージ100は、起歪体12に設けられている。ひずみゲージ100は、例えば、梁部12bの下面側に設けることができる。梁部12b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 strain gauge 100 is provided on the strain generating body 12 . The strain gauge 100 can be provided, for example, on the lower surface side of the beam portion 12b. Since the beam portion 12b has a flat plate shape, the strain gauge can be easily attached. One or more strain gauges 100 may be provided, but four strain gauges 100 are provided in this embodiment. By providing four strain gauges 100, strain can be detected by a full bridge.

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12cに近い側(円形開口部の中心側)に、平面視で負荷部12c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12aに近い側に、平面視で負荷部12c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 strain gauges 100 are arranged so as to face the load portion 12c in plan view on the side near the load portion 12c of the beam whose longitudinal direction is the X direction (center side of the circular opening). are placed. The other two of the four strain gauges 100 are arranged on the side close to the base portion 12a of the beam whose longitudinal direction is the Y direction so as to face each other across the load portion 12c in a plan view. Such an arrangement allows effective detection of compressive and tensile forces to provide greater power output from the full bridge.

脈波センサ10は、負荷部12c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12cに負荷が加わって梁部12b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10は、梁部12b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 pulse wave sensor 10 is used by being fixed to the subject's arm so that the load portion 12c contacts the subject's radial artery. When a load is applied to the load portion 12c according to the subject's pulse wave and the beam portion 12b is elastically deformed, the resistance value of the resistor of the strain gauge 100 changes. The pulse wave sensor 10 can detect a pulse wave based on the change in the resistance value of the resistor of the strain gauge 100 accompanying deformation of the beam portion 12b. A pulse wave is output as a periodic change in voltage from a measurement circuit connected to the electrodes of the strain gauge 100, for example.

[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. FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating the strain gauge according to the first embodiment, showing a cross section along line BB in FIG. 9 and 10, the strain gauge 100 has a substrate 110, a resistor 130, wiring 140, electrodes 150, and a cover layer 160. FIG. In addition, in FIG. 9, only the outer edge of the cover layer 160 is shown with a dashed line for convenience. Note that the cover layer 160 may be provided as necessary.

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12b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12b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, in the strain gauge 100, the side of the substrate 110 on which the resistor 130 is provided is the upper side or one side, and the resistor 130 is not provided. side is the bottom side or the other side. In addition, the surface on the side where the resistor 130 of each part is provided is defined as one surface or upper surface, and the surface on the side where the resistor 130 is not provided is defined as the other surface or the lower surface. However, the strain gauge 100 can be used upside down or placed at any angle. For example, in FIG. 8, the strain gauge 100 is affixed to the beam portion 12b in a state in which the top and bottom of FIG. 10 are reversed. That is, the base material 110 in FIG. 10 is attached to the lower surface of the beam portion 12b with an adhesive or the like. Further, the term “planar view” refers to viewing an object from the direction normal to the top surface 110a of the base material 110, and the term “planar shape” refers to the shape of the object viewed from the direction normal to the top surface 110a of the base material 110. and

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 base material 110 is a member that serves as a base layer for forming the resistor 130 and the like, and has flexibility. The thickness of the base material 110 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. In particular, when the thickness of the base material 110 is 5 μm to 200 μm, the transmission of strain from the surface of the strain generating body bonded to the lower surface of the base material 110 via an adhesive layer or the like, and the dimensional stability against the environment. The thickness is preferably 10 μm or more, and more preferable from the viewpoint of insulation.

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 substrate 110 is made of, for example, PI (polyimide) resin, epoxy resin, PEEK (polyetheretherketone) resin, PEN (polyethylene naphthalate) resin, PET (polyethylene terephthalate) resin, PPS (polyphenylene sulfide) resin, LCP (liquid crystal It can be formed from an insulating resin film such as polymer) resin, polyolefin resin, or the like. Note that the film refers to a flexible member having a thickness of about 500 μm or less.

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 base material 110 from containing fillers, impurities, etc. in the insulating resin film. The base material 110 may be formed from an insulating resin film containing a filler such as silica or alumina, for example.

基材110の樹脂以外の材料としては、例えば、SiO、ZrO(YSZも含む)、Si、Si、Al(サファイヤも含む)、ZnO、ペロブスカイト系セラミックス(CaTiO、BaTiO)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。 Materials other than the resin of the base material 110 include, for example, SiO 2 , ZrO 2 (including YSZ), Si, Si 2 N 3 , Al 2 O 3 (including sapphire), ZnO, perovskite ceramics (CaTiO 3 , BaTiO 3 ) and other crystalline materials, as well as amorphous glass and the like. As the material of the base material 110, a metal such as aluminum, an aluminum alloy (duralumin), or titanium may be used. In this case, for example, an insulating film is formed on the base material 110 made of metal.

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 resistor 130 is a thin film formed in a predetermined pattern on the substrate 110, and is a sensing part that undergoes a change in resistance when subjected to strain. The resistor 130 may be formed directly on the upper surface 110a of the base material 110, or may be formed on the upper surface 110a of the base material 110 via another layer. In addition, in FIG. 9, the resistor 130 is shown with a dark pear-skin pattern for the sake of convenience.

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 resistor 130 has a plurality of elongated portions arranged in the same longitudinal direction (the direction of line BB in FIG. 9) at predetermined intervals, and the ends of adjacent elongated portions are alternately connected. , is a zigzag folding structure as a whole. The longitudinal direction of the elongated portions is the grid direction, and the direction perpendicular to the grid direction is the grid width direction (perpendicular to line BB in FIG. 9).

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130e及び130eを形成する。抵抗体130のグリッド幅方向の各々の終端130e及び130e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130e及び130eと各々の電極150とを電気的に接続している。 One ends in the longitudinal direction of the two elongated portions located on the outermost side in the grid width direction are bent in the grid width direction to form respective ends 130e 1 and 130e 2 of the resistor 130 in the grid width direction. Each end 130 e 1 and 130 e 2 of the resistor 130 in the grid width direction is electrically connected to the electrode 150 via the wiring 140 . In other words, the wiring 140 electrically connects the ends 130e 1 and 130e 2 of the resistor 130 in the grid width direction and each electrode 150 .

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 resistor 130 can be made of, for example, a material containing Cr (chromium), a material containing Ni (nickel), or a material containing both Cr and Ni. That is, the resistor 130 can be made of a material containing at least one of Cr and Ni. Materials containing Cr include, for example, a Cr mixed phase film. Materials containing Ni include, for example, Cu—Ni (copper nickel). Materials containing both Cr and Ni include, for example, Ni—Cr (nickel chromium).

ここで、Cr混相膜とは、Cr、CrN、CrN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, or the like is mixed. The Cr mixed phase film may contain unavoidable 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 resistor 130 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose. In particular, when the thickness of the resistor 130 is 0.1 μm or more, the crystallinity of the crystal (for example, the crystallinity of α-Cr) forming the resistor 130 is preferably improved. In addition, it is more preferable that the thickness of the resistor 130 is 1 μm or less in that cracks in the film caused by internal stress of the film constituting the resistor 130 and warping from the base material 110 can be reduced. The width of the resistor 130 can be optimized with respect to the required specifications such as the resistance value and the lateral sensitivity, and can be set to, for example, about 10 μm to 100 μm in consideration of disconnection countermeasures.

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 resistor 130 is a Cr mixed phase film, the stability of gauge characteristics can be improved by using α-Cr (alpha chromium), which is a stable crystal phase, as the main component. In addition, since the resistor 130 is mainly composed of α-Cr, the gauge factor of the strain gauge 100 is 10 or more, and the temperature coefficient of gauge factor TCS and the temperature coefficient of resistance TCR are in the range of -1000 ppm/°C to +1000 ppm/°C. can be Here, the term "main component" means that the target material accounts for 50% by weight or more of all the materials constituting the resistor. It preferably contains 90% by weight or more, more preferably 90% by weight or more. Note that α-Cr is Cr with a bcc structure (body-centered cubic lattice structure).

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CrN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CrN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。 Further, when the resistor 130 is a Cr mixed phase film, it is preferable that CrN and Cr 2 N contained in the Cr mixed phase film be 20% by weight or less. When CrN and Cr 2 N contained in the Cr mixed phase film are 20% by weight or less, a decrease in gauge factor can be suppressed.

また、CrN及びCrN中のCrN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CrN中のCrN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CrN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。 Also, the ratio of Cr 2 N in CrN and Cr 2 N is preferably 80% by weight or more and less than 90% by weight, more preferably 90% by weight or more and less than 95% by weight. When the ratio of Cr 2 N in CrN and Cr 2 N is 90% by weight or more and less than 95% by weight, the decrease in TCR (negative TCR) becomes more pronounced due to Cr 2 N having semiconducting properties. . Furthermore, by reducing ceramicization, brittle fracture is reduced.

一方で、膜中に微量のN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, when a small amount of N 2 or atomic N is mixed in the film and is present, the external environment (for example, high temperature environment) causes a change in the film stress by escaping from the film. By creating chemically stable CrN, a stable strain gauge can be obtained without generating unstable N.

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 wiring 140 is formed on the base material 110 and electrically connected to the resistor 130 and the electrode 150 . The wiring 140 has a first metal layer 141 and a second metal layer 142 laminated on the upper surface of the first metal layer 141 . The wiring 140 is not limited to a straight line, and may have any pattern. Also, the wiring 140 can be of any width and any length. In addition, in FIG. 9, the wiring 140 and the electrode 150 are shown with a pear-skin pattern that is thinner than the resistor 130 for the sake of convenience.

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 electrode 150 is formed on the base material 110 and electrically connected to the resistor 130 via the wiring 140. For example, the electrode 150 is wider than the wiring 140 and formed in a substantially rectangular shape. The electrodes 150 are a pair of electrodes for outputting to the outside the change in the resistance value of the resistor 130 caused by strain, and are connected to, for example, lead wires for external connection.

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130e及び130e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 electrode 150 has a pair of first metal layers 151 and a second metal layer 152 laminated on the upper surface of each first metal layer 151 . The first metal layer 151 is electrically connected to the ends 130e 1 and 130e 2 of the resistor 130 via the first metal layer 141 of the wiring 140 . The first metal layer 151 is formed in a substantially rectangular shape in plan view. The first metal layer 151 may be formed to have the same width as the wiring 140 .

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。 Although the resistor 130, the first metal layer 141, and the first metal layer 151 are denoted by different symbols for convenience, they can be integrally formed from the same material in the same process. Therefore, the resistor 130, the first metal layer 141, and the first metal layer 151 have substantially the same thickness. In addition, although the second metal layer 142 and the second metal layer 152 are given different symbols for the sake of convenience, they can be integrally formed from the same material in the same process. Therefore, the second metal layer 142 and the second metal layer 152 have substantially the same thickness.

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 second metal layers 142 and 152 are made of a material with lower resistance than the resistor 130 (the first metal layers 141 and 151). The materials for the second metal layers 142 and 152 are not particularly limited as long as they have lower resistance than the resistor 130, and can be appropriately selected according to the purpose. For example, when the resistor 130 is a Cr mixed phase film, the material of the second metal layers 142 and 152 is Cu, Ni, Al, Ag, Au, Pt, etc., or an alloy of any of these metals, or any of these. or a laminated film obtained by appropriately laminating any of these metals, alloys, or compounds. The thickness of the second metal layers 142 and 152 is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose, but can be, for example, about 3 μm to 5 μm.

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 second metal layers 142 and 152 may be formed on part of the top surfaces of the first metal layers 141 and 151 or may be formed on the entire top surfaces of the first metal layers 141 and 151 . One or more other metal layers may be laminated on the upper surface of the second metal layer 152 . For example, a copper layer may be used as the second metal layer 152, and a gold layer may be laminated on the upper surface of the copper layer. Alternatively, a copper layer may be used as the second metal layer 152, and a palladium layer and a gold layer may be sequentially laminated on the upper surface of the copper layer. Solder wettability of the electrode 150 can be improved by using a gold layer as the top layer of the electrode 150 .

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。 Thus, the wiring 140 has a structure in which the second metal layer 142 is laminated on the first metal layer 141 made of the same material as the resistor 130 . Therefore, since the wiring 140 has a lower resistance than the resistor 130, the wiring 140 can be prevented from functioning as a resistor. As a result, the accuracy of strain detection by the resistor 130 can be improved.

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 the wiring 140 having a resistance lower than that of the resistor 130, it is possible to limit the substantial sensing portion of the strain gauge 100 to the local area where the resistor 130 is formed. Therefore, the strain detection accuracy by the resistor 130 can be improved.

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 using a Cr mixed phase film as the resistor 130, the wiring 140 has a lower resistance than the resistor 130, and the resistor 130 is formed as a substantial sensing part. Restricting to a local region exhibits a significant effect in improving strain detection accuracy. Further, making the wiring 140 lower in resistance than the resistor 130 also has the effect of reducing lateral sensitivity.

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。 A cover layer 160 is formed on the substrate 110 to cover the resistor 130 and the wiring 140 and expose the electrode 150 . A portion of the wiring 140 may be exposed from the cover layer 160 . By providing the cover layer 160 that covers the resistor 130 and the wiring 140, mechanical damage or the like to the resistor 130 and the wiring 140 can be prevented. Also, by providing the cover layer 160, the resistor 130 and the wiring 140 can be protected from moisture and the like. Note that the cover layer 160 may be provided so as to cover the entire portion excluding the electrode 150 .

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 cover layer 160 can be made of insulating resin such as PI resin, epoxy resin, PEEK resin, PEN resin, PET resin, PPS resin, composite resin (eg, silicone resin, polyolefin resin). The cover layer 160 may contain fillers and pigments. The thickness of the cover layer 160 is not particularly limited, and can be appropriately selected according to the purpose.

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。 In order to manufacture the strain gauge 100 , first, the base material 110 is prepared, and a metal layer (referred to as metal layer A for convenience) is formed on the upper surface 110 a of the base material 110 . The metal layer A is a layer that is finally patterned to become the resistor 130 , the first metal layer 141 and the first metal layer 151 . Therefore, the material and thickness of the metal layer A are the same as those of the resistor 130, the first metal layer 141, and the first metal layer 151 described above.

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。 The metal layer A can be formed, for example, by magnetron sputtering using a raw material capable of forming the metal layer A as a target. The metal layer A may be formed by using a reactive sputtering method, a vapor deposition method, an arc ion plating method, a pulse laser deposition method, or the like instead of the magnetron sputtering method.

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, before forming the metal layer A, a functional layer having a predetermined thickness is vacuum-formed on the upper surface 110a of the base material 110 as a base layer by conventional sputtering, for example. is preferred.

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 the present application, the functional layer refers to a layer having a function of promoting crystal growth of at least the upper metal layer A (resistor 130). The functional layer preferably further has a function of preventing oxidation of the metal layer A due to oxygen and moisture contained in the base material 110 and a function of improving adhesion between the base material 110 and the metal layer A. The functional layer may also have other functions.

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。 Since the insulating resin film that constitutes the base material 110 contains oxygen and moisture, especially when the metal layer A contains Cr, Cr forms a self-oxidizing film. Being prepared helps.

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 a function of promoting the crystal growth of at least the upper metal layer A (resistor 130), and can be appropriately selected according to the purpose. 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), Fe (iron), Mo (molybdenum), W (tungsten), Ru (ruthenium), Rh (rhodium), Re (rhenium), Os ( osmium), Ir (iridium), Pt (platinum), Pd (palladium), Ag (silver), Au (gold), Co (cobalt), Mn (manganese), Al (aluminum) 1 selected from the group consisting of Metal or metals, alloys of any of this group of metals, or compounds of any of this group of metals.

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、Si、TiO、Ta、SiO等が挙げられる。 Examples of the above alloy include FeCr, TiAl, FeNi, NiCr, CrCu, and the like. Examples of the above compounds include TiN, TaN , Si3N4 , TiO2 , Ta2O5 , SiO2 and the like.

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. Within this range, it is possible to promote the crystal growth of α-Cr, and to prevent a part of the current flowing through the resistor from flowing through the functional layer, thereby preventing a decrease in strain detection sensitivity.

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, the thickness of the functional layer is preferably 1/50 or less of the thickness of the resistor. Within this range, it is possible to promote the crystal growth of α-Cr, and further prevent the deterioration of the strain detection sensitivity due to part of the current flowing through the resistor flowing through the functional layer.

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, the thickness of the functional layer is more preferably 1/100 or less of the thickness of the resistor. Within such a range, it is possible to further prevent a decrease in strain detection sensitivity due to part of the current flowing through the resistor flowing through the functional layer.

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 oxide or nitride, the thickness of the functional layer is preferably 1 nm to 1 μm. Within such a range, the crystal growth of α-Cr can be promoted, and the film can be easily formed without causing cracks in the functional layer.

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 oxide or nitride, the thickness of the functional layer is more preferably 1 nm to 0.8 μm. Within such a range, the crystal growth of α-Cr can be promoted, and the functional layer can be formed more easily without cracks.

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 oxide or nitride, the thickness of the functional layer is more preferably 1 nm to 0.5 μm. Within such a range, the crystal growth of α-Cr can be promoted, and the functional layer can be formed more easily without cracks.

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 substantially 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 substantially the same as the planar shape of the resistor. If the functional layer is made of an insulating material, it may not be patterned in the same planar shape as the resistor. In this case, the functional layer may be solidly formed at least in the region where the resistor is formed. Alternatively, the functional layer may be formed all over the top surface of the substrate 110 .

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。 Further, when the functional layer is formed of an insulating material, the thickness and surface area of the functional layer can be increased by forming the functional layer relatively thick such that the thickness is 50 nm or more and 1 μm or less and forming the functional layer in a solid manner. Since the resistance increases, the heat generated by the resistor can be dissipated to the base material 110 side. As a result, in the strain gauge 100, deterioration in measurement accuracy due to self-heating of the resistor can be suppressed.

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, for example, by conventional sputtering using a raw material capable of forming the functional layer as a target and introducing Ar (argon) gas into the chamber in a vacuum. By using the conventional sputtering method, the functional layer is formed while etching the upper surface 110a of the substrate 110 with Ar, so that the amount of film formation of the functional layer can be minimized and the effect of improving adhesion can be obtained.

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 an example of the method of forming the functional layer, and the functional layer may be formed by another method. For example, before forming the functional layer, the upper surface 110a of the substrate 110 is activated by a plasma treatment using Ar or the like to obtain an adhesion improvement effect, and then the functional layer is vacuum-formed by magnetron sputtering. You may use the method to do.

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。 The combination of the material of the functional layer and the material of the metal layer A is not particularly limited and can be appropriately selected according to the purpose. It is possible to form a Cr mixed phase film as a main component.

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CrNの割合、並びにCrN及びCrN中のCrN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 the chamber. Alternatively, the metal layer A may be formed by reactive sputtering using pure Cr as a target, introducing an appropriate amount of nitrogen gas into the chamber together with Ar gas. At this time, by changing the introduction amount and pressure (nitrogen partial pressure) of nitrogen gas and adjusting the heating temperature by providing a heating process, the ratio of CrN and Cr 2 N contained in the Cr mixed phase film, and the ratio of CrN and Cr The proportion of Cr2N in 2N can be adjusted.

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 defined by the functional layer made of Ti, and a Cr mixed phase film containing α-Cr, which has a stable crystal structure, as a main component can be formed. In addition, the diffusion of Ti constituting the functional layer into the Cr mixed phase film improves the gauge characteristics. For example, the strain gauge 100 can have a gauge factor of 10 or more and a temperature coefficient of gauge factor TCS and a temperature coefficient of resistance TCR within the range of -1000 ppm/°C to +1000 ppm/°C. When the functional layer is made of Ti, the Cr mixed phase film may contain Ti or TiN (titanium nitride).

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 the metal layer A is a Cr mixed phase film, the functional layer made of Ti has the function of promoting the crystal growth of the metal layer A and the function of preventing oxidation of the metal layer A due to oxygen and moisture contained in the base material 110. , and the function of improving the adhesion between the base material 110 and the metal layer A. The same is true when Ta, Si, Al, or Fe is used as the functional layer instead of Ti.

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 the functional layer under the metal layer A, the crystal growth of the metal layer A can be promoted, and the metal layer A having a stable crystal phase can be produced. As a result, in the strain gauge 100, the stability of gauge characteristics can be improved. In addition, by diffusing the material forming the functional layer into the metal layer A, the gauge characteristics of the strain gauge 100 can be improved.

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 second metal layer 142 and the second metal layer 152 are formed on the upper surface of the metal layer A. As shown in FIG. The second metal layer 142 and the second metal layer 152 can be formed by photolithography, for example.

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 so as to cover the upper surface of the metal layer A by, for example, sputtering or electroless plating. Next, a photosensitive resist is formed on the entire upper surface of the seed layer, exposed and developed to form openings exposing regions where the second metal layers 142 and 152 are to be formed. At this time, the pattern of the second metal layer 142 can be made into an arbitrary shape by adjusting the shape of the opening of the resist. As the resist, for example, a dry film resist or the like can be used.

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, a second metal layer 142 and a second metal layer 152 are formed on the seed layer exposed in the opening by, for example, electroplating using the seed layer as a power supply path. The electroplating method is suitable in that the tact time is high and low-stress electroplating layers can be formed as the second metal layer 142 and the second metal layer 152 . The strain gauge 100 can be prevented from warping by reducing the stress of the thick electroplated layer. The second metal layer 142 and the second metal layer 152 may be formed by electroless plating.

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. The resist can be removed, for example, by immersing it in a solution capable of dissolving the material of the resist.

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, exposed and developed, and patterned into a planar shape similar to the resistor 130, wiring 140, and electrode 150 in FIG. As the resist, for example, a dry film resist or the like can be used. Then, using the resist as an etching mask, the metal layer A and the seed layer exposed from the resist are removed to form the planar resistor 130, the wiring 140 and the electrode 150 shown in FIG.

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, wet etching can remove unnecessary portions of the metal layer A and the seed layer. When a functional layer is formed under the metal layer A, the functional layer is patterned by etching into the planar shape shown in FIG. At this point, a seed layer is formed on the resistor 130, the first metal layer 141, and the first metal layer 151. Next, as shown in FIG.

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, using the second metal layer 142 and the second metal layer 152 as an etching mask, unnecessary seed layers exposed from the second metal layer 142 and the second metal layer 152 are removed, thereby removing the second metal layer 142 and the second metal layer 152 . A two metal layer 152 is formed. Note that the seed layer immediately below the second metal layer 142 and the second metal layer 152 remains. For example, the unnecessary seed layer can be removed by wet etching using an etchant that etches the seed layer but does not etch the functional layer, resistor 130 , wiring 140 , and electrode 150 .

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。 After that, the strain gauge 100 is completed by providing a cover layer 160 covering the resistor 130 and the wiring 140 and exposing the electrodes 150 on the upper surface 110a of the base material 110, if necessary. For the cover layer 160, for example, a semi-cured thermosetting insulating resin film is laminated on the upper surface 110a of the base material 110 so as to cover the resistor 130 and the wiring 140 and expose the electrodes 150, and is cured by heating. can be produced by The cover layer 160 is formed by coating the upper surface 110a of the base material 110 with a liquid or paste thermosetting insulating resin so as to cover the resistor 130 and the wiring 140 and expose the electrodes 150, and heat and harden the resin. may be made.

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 and the like have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and various modifications and substitutions can be made to the above-described embodiments and the like without departing from the scope of the claims. can be added.

1 脈波測定装置、10 脈波センサ10、10x 貫通孔、10y ねじ孔、11 筐体、12 起歪体、12a 基部、12b 梁部、12c 負荷部、12d 延伸部、20 センサ固定部、20a,20b 取付部、20x 切り欠き、20y 挿入孔、30 ベルト固定部、30a,40a 突起部、40 ベルト挿入部、80 ベルト、90 ねじ、100 ひずみゲージ、110 基材、110a 上面、130 抵抗体、130e,130e 終端、140 配線、150 電極、160 カバー層 1 pulse wave measuring device, 10 pulse wave sensor 10, 10x through hole, 10y screw hole, 11 housing, 12 straining body, 12a base, 12b beam, 12c load part, 12d extension part, 20 sensor fixing part, 20a , 20b mounting portion, 20x notch, 20y insertion hole, 30 belt fixing portion, 30a, 40a protrusion, 40 belt insertion portion, 80 belt, 90 screw, 100 strain gauge, 110 base material, 110a upper surface, 130 resistor, 130e 1 , 130e 2 termination, 140 wiring, 150 electrode, 160 cover layer

Claims (10)

被験者に装着可能な脈波測定装置であって、
ひずみゲージを有する脈波センサと、
前記脈波センサを固定するセンサ固定部と、
一端が前記センサ固定部の一端側に第1軸で揺動自在に連結され、他端が前記センサ固定部の他端側に第2軸で揺動自在に連結された帯状体と、を有し、
前記第1軸及び前記第2軸は、前記脈波センサの前記被験者と接する面に対して前記被験者とは反対側に位置している、脈波測定装置。
A pulse wave measuring device attachable to a subject,
a pulse wave sensor having a strain gauge;
a sensor fixing portion for fixing the pulse wave sensor;
a belt-shaped body having one end swingably connected to one end side of the sensor fixing portion by a first shaft, and the other end being swingably connected to the other end side of the sensor fixing portion by a second shaft; death,
The pulse wave measuring device, wherein the first axis and the second axis are located on a side opposite to the subject with respect to a surface of the pulse wave sensor that contacts the subject.
前記脈波センサは、前記センサ固定部から前記被験者側に突出する、請求項1に記載の脈波測定装置。 The pulse wave measuring device according to claim 1, wherein the pulse wave sensor protrudes from the sensor fixing portion toward the subject. 前記帯状体の他端は、帯状体挿入部を介して、前記センサ固定部の他端側に前記第2軸で揺動自在に連結されている、請求項1又は2に記載の脈波測定装置。 3. The pulse wave measurement according to claim 1, wherein the other end of said belt-like body is connected to the other end of said sensor fixing part through said belt-like body insertion part so as to be swingable about said second shaft. Device. 前記帯状体の他端は、前記帯状体挿入部の貫通孔を通り抜けて、前記帯状体の前記帯状体挿入部に挿入されていない部分の外周面に取り外し自在に接続可能である、請求項3に記載の脈波測定装置。 4. The other end of said strip can be detachably connected to the outer peripheral surface of a portion of said strip which is not inserted into said strip inserting portion by passing through a through hole of said strip inserting portion. The pulse wave measuring device according to . 前記センサ固定部と前記脈波センサとの間に、前記脈波センサを前記被験者側に付勢する付勢機構を有する、請求項1乃至4の何れか一項に記載の脈波測定装置。 The pulse wave measuring device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a biasing mechanism between the sensor fixing portion and the pulse wave sensor that biases the pulse wave sensor toward the subject. 前記脈波センサは、前記ひずみゲージが配置された起歪体を備え、前記起歪体が前記センサ固定部から露出して前記被験者に接触可能である、請求項1乃至5の何れか一項に記載の脈波測定装置。 6. The pulse wave sensor according to any one of claims 1 to 5, wherein the strain gauge is provided with a strain-generating body, and the strain-generating body is exposed from the sensor fixing portion and can come into contact with the subject. The pulse wave measuring device according to . 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6に記載の脈波測定装置。
The strain-generating body is
a base with a circular opening;
a beam that bridges the inside of the base;
and a load portion provided on the beam portion,
7. The pulse wave measuring device according to claim 6, wherein a pulse wave is detected based on a change in resistance value of said strain gauge accompanying deformation of said strain body.
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ている、請求項7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 area of intersection of the beams includes the center of the circular opening;
8. The pulse wave measuring device according to claim 7, wherein said load section is provided in an area where said beams intersect.
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ている、請求項8に記載の脈波測定装置。
Equipped with four strain gauges,
Two of the four strain gauges are arranged on a side of the beam having a first direction as a longitudinal direction and close to the load section so as to face each other across the load section in a plan view,
The other two of the four strain gauges are opposed to the side of the beam near the base portion whose longitudinal direction is the second direction orthogonal to the first direction, with the load portion interposed therebetween in a plan view. 9. The pulse wave measuring device according to claim 8, arranged to:
前記ひずみゲージは、Cr混相膜から形成された抵抗体を有する、請求項1乃至9の何れか一項に記載の脈波測定装置。 10. The pulse wave measuring device according to claim 1, wherein said strain gauge has a resistor made of a Cr mixed phase film.
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