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図面 (6)

課題

便性の高い振動検出装置を提供する。

解決手段

本発明の一態様に係る振動検出装置は、一方の面が検出対象物に接触可能な接触面9となる第一振動伝達部3と、第一振動伝達部3の他方の面と空気層8を介して設けられた第二振動伝達部4と、第二振動伝達部4の空気層8側と反対側の面に当接する振動板6を有するマイクロホン素子1と、第一振動伝達部3と、第二振動伝達部4と、マイクロホン素子1とを保持するケース2とを備え、前記第一振動伝達部が検出対象物と接触することによる変形によって、前記第一振動伝達部と前記第二振動伝達部とが当接するものである

概要

背景

近年、人体などへの接触型マイクなどが提案されており、医療医用向け技術や騒音下での音採取などへの応用が期待される。例えば、非特許文献1、特許文献1、特許文献2では、人体の軟部組織音響インピーダンスの近い特性を有した音響材料を人体とマイクロホン素子との間に介在している。この構成によって、人体と空気との間で起こる音響インピーダンスのミスマッチングを回避し、音響音圧のロスを減らした生体音の検出を行っている。

概要

便性の高い振動検出装置を提供する。本発明の一態様に係る振動検出装置は、一方の面が検出対象物に接触可能な接触面9となる第一振動伝達部3と、第一振動伝達部3の他方の面と空気層8を介して設けられた第二振動伝達部4と、第二振動伝達部4の空気層8側と反対側の面に当接する振動板6を有するマイクロホン素子1と、第一振動伝達部3と、第二振動伝達部4と、マイクロホン素子1とを保持するケース2とを備え、前記第一振動伝達部が検出対象物と接触することによる変形によって、前記第一振動伝達部と前記第二振動伝達部とが当接するものである

目的

本願発明は、上記課題を鑑み、利便性の高い振動検出装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
1件
牽制数
0件

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請求項1

一方の面が検出対象物に接触可能な接触面となる第一振動伝達部と、前記第一振動伝達部の他方の面と空気層を介して設けられた第二振動伝達部と、前記第二振動伝達部の空気層側と反対側の面に当接する振動部材を有する振動検出素子と、前記第一振動伝達部と、前記第二振動伝達部と、前記振動検出素子とを保持するケースとを備え、前記第一振動伝達部が検出対象物と接触することによる変形によって、前記第一振動伝達部と前記第二振動伝達部とが当接する、振動検出装置

請求項2

前記ケースには、前記空気層からケース外に到達する空気孔が一つ以上設けられている請求項1に記載の振動検出装置

請求項3

前記第一振動伝達部と前記ケースとが、前記第一振動伝達部よりも柔らかい連結部で連結されている請求項1、又は2に記載の振動検出装置。

請求項4

前記ケースが、前記第一振動伝達部と連結され、前記振動部材に対し垂直方向可動する可動部を有している請求項1〜3のいずれか1項に記載の振動検出装置。

請求項5

前記振動検出素子が生体音を検出するためのマイクロホン素子である請求項1〜4のいずれか1項に記載の振動検出装置。

技術分野

0001

本発明は、振動検出装置に関する。

背景技術

0002

近年、人体などへの接触型マイクなどが提案されており、医療医用向け技術や騒音下での音採取などへの応用が期待される。例えば、非特許文献1、特許文献1、特許文献2では、人体の軟部組織音響インピーダンスの近い特性を有した音響材料を人体とマイクロホン素子との間に介在している。この構成によって、人体と空気との間で起こる音響インピーダンスのミスマッチングを回避し、音響音圧のロスを減らした生体音の検出を行っている。

0003

国際公開2007/129500号
特開2011—182000号公報

先行技術

0004

「NAMインターフェイスコミュニケション」中淑貴著 奈良先端技術大学院大学博士論文、2005年2月2日

発明が解決しようとする課題

0005

しかしながら、上記の構造は目的音を検出する意図と関わらず、音響材料が振動を伝達してしまう。このため、音検出以外の生体との接触時の接触音や接触部との摩擦による音、また、生体とマイクロホンを離しているときの外部騒音なども伝わる。上記の目的外音は検出時のノイズになるとともに、操作時の不快音となってしまう。

0006

本願発明は、上記課題を鑑み、利便性の高い振動検出装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0007

本願発明の一態様にかかる振動検出装置は、一方の面が検出対象物に接触可能な接触面となる第一振動伝達部と、前記第一振動伝達部の他方の面と空気層を介して設けられた第二振動伝達部と、前記第二振動伝達部の空気層側の反対の面に当接する振動部材を有する振動検出素子と、前記第一振動伝達部第二振動伝達部と、前記第二振動伝達部と、前記振動検出素子とを保持するケースとを備え、前記第一振動伝達部が検出対象物と接触することによる変形によって、前記第一振動伝達部と前記第二振動伝達部とが当接するものである。この構成では、目的とする振動のみを検出することができるため、利便性を向上することができる
上記の振動検出装置において、前記ケースには、前記空気層からケース外に到達する空気孔が一つ以上設けられていてもよい。この構成では、空気層の空気を外部空間に逃がすことができる。
上記の振動検出装置において、前記第一振動伝達部と前記ケースとが、前記第一振動伝達部よりも柔らかい連結部で連結されていてもよい。これにより、連結面積を調整することができるため、より性能を向上することができる。
上記の振動検出装置において、前記ケースが、前記第一振動伝達部と連結され、前記振動部材に対し垂直方向可動する可動部をさらに備えていてもよい。これにより、連結面積を調整することができる。
上記の振動検出装置において、前記振動検出素子が生体音を検出するためのマイクロホン素子であってもよい。

発明の効果

0008

本願発明によれば、利便性の高い振動検出装置を提供することができる。

図面の簡単な説明

0009

実施の形態1にかかる振動検出装置の構成を示す側面断面図である。
実施の形態1にかかる振動検出装置の構成を示す平面図である。
実施の形態2にかかる振動検出装置の構成を示す側面断面図である。
実施の形態3にかかる振動検出装置の構成を示す側面断面図である。
実施の形態4にかかる振動検出装置の構成を示す側面断面図である。

実施例

0010

(実施の形態1)
以下、本実施の形態にかかる振動検出装置について、添付図面を参照して説明する。図1に本発明の振動検出装置の断面図を示す。図2に振動検出装置の平面図を示す。振動検出装置は、マイクロホン素子1と、ケース2と、第一振動伝達部3と、第二振動伝達部4と、回路基板5と、を備えている。

0011

マイクロホン素子1は、振動板6における振動を検出して、振動に応じた電気信号を回路基板5に出力する。ケース2は、図2に示すように一例として円筒形になっており、マイクロホン素子1を収容する。ケース2の内部には、第一振動伝達部3、第二振動伝達部4、マイクロホン素子1、及び振動板6が保持されている。第一振動伝達部3及び第二振動伝達部4は、マイクロホン素子1の振動検出方向前面に設けられている。なお、第一振動伝達部3の表面が、検出対象振動源)と接触する接触面9となっている。マイクロホン素子1背面には所定の回路素子が設置された回路基板5が設けられている。例えば、回路基板5は、ケース2に取り付けられている。

0012

マイクロホン素子1として、ここではエレクトリックコンデンサ型を用いるが、例えばコンデンサ型や圧電型ダイナミック型マイクロホンを用いてもよい。マイクロホン素子1は、検出対象や使用環境によって選択されるものであるが、軽量化、小サイズ、回路処理の観点からエレクトリックコンデンサ型が有効である。マイクロホン素子1は、振動検出方向に露出した振動板6を有している。振動板6は第二振動伝達部4と当接している。なお、マイクロホン素子1の第二振動伝達部4と接触する振動部材は、振動板6に限らず、振動膜であってもよい。

0013

ケース2はマイクロホン素子1の外側面を覆うように設置される。ここでは、ケース2を、円筒形としているが、これに制限されるものではない。また、ケース2の内側にはマイクロホン素子1の前面側に円筒形の空洞が設けられているが、これがコーン型パラボラ型ホーン型であってもよい。ケース2は、金属、樹脂材料などの材料で形成されている。また、ケース2のマイクロホン素子1設置場所前方には、少なくとも1つの空気孔7が設けられている。

0014

ケース2内側には検出した生体音をマイクロホン素子1に伝達するための振動伝達部材である第一振動伝達部3、及び第二振動伝達部4が設けられている。第一振動伝達部3、及び第二振動伝達部4は検出対象物(振動源)で発生した振動を、振動板6に伝達する振動伝達媒体である。例えば、第一振動伝達部3、及び第二振動伝達部4は、平板上であり、振動板6と平行に配置されている。第一振動伝達部3、及び第二振動伝達部4は、空気層8を介して対向配置されている。すなわち、第一振動伝達部3の接触面9と反対側の面が空気層8と接触している。また、第二振動伝達部4の検出方向前側の面が、空気層8と接触している。第二振動伝達部4の検出方向後側の面が振動板6と接触している。なお、2つの振動伝達部材を第一振動伝達部3、及び第二振動伝達部4としているが、振動伝達部材は3以上であってもよい。

0015

空気層8は、空気孔7と連結するように設けられている。空気層8は、空気孔7を介して、外部空間と連通する。空気孔7は、円筒状のケース2の側面から、ケース2の内部空間にある空気層8まで到達している。このように、空気層8まで到達する空気孔7をケース2に1つ以上設けることが好ましい。

0016

このように、2つの振動伝達部材のうち、生体と接触する側を第一振動伝達部3、振動板6と当接する側を第二振動伝達部4とする。第一振動伝達部3と第二振動伝達部4とが空気層8を隔てて対向配置される。第一振動伝達部3、第二振動伝達部4は、生体の軟部組織に近い音響インピーダンスをもつ部材とすることが好ましい。第一振動伝達部3、第二振動伝達部4は、例えばソフトシリコーンのような軟性部材で形成されている。本実施例においては、第一振動伝達部3、及び第二振動伝達部4は同一部材統一するが、第一振動伝達部3と第二振動伝達部4において音響インピーダンスの整合がとれる部材であれば、異なる部材であってもよい。

0017

この構成によれば、生体の目的音検出を行わないときは、第一振動伝達部3および第二振動伝達部4との間に空気層8が設けられている。こうすることにより、第一振動伝達部3で目的外音を検出してしまっても、空気層8との音響インピーダンスのミスマッチングによる音響反射が起き、第二振動伝達部4にまで目的外音の伝達を防ぐことができる。よって、検出対象が接触面9と接触していない場合、マイクロホン素子1が雑音を検出するのを防ぐことができる。

0018

目的音検出の際には、生体の軟部組織に第一振動伝達部3の接触面9を接触させる。そして、ケース2の背面から接触面9に向かって荷重が加えられ、または接触面9への生体の接触による荷重が加えられる。これらの荷重によって、第一振動伝達部3が空気層8側に変形して、第一振動伝達部3と第二振動伝達部4が連結される。よって、接触面9からの振動が、空気層8を介さずに、振動板6に到達する。従って、生体から振動板6までの音響インピーダンスのマッチングがとれ、生体目的音の検出を行うことができる。また、空気層8は空気孔7と連結する位置に設けられているため、第一振動伝達部3の微変形による空気層8内の空間容積の変化に対応できる。すなわち、第一振動伝達部3が変形した場合でも、空気孔7を介して空気層8内の空気を外部空間に逃がすことができる。

0019

回路基板5はケース2の背面に配置されている。すなわち、回路基板5はマイクロホン素子1背面側に設置されている。回路基板5の大きさは、ケース2の円面積よりも小さくすることが好ましい。回路基板5は、第一振動伝達部3、第二振動伝達部4を通じてマイクロホン素子1で検出された振動(生体音)に応じた信号を出力する。また、回路基板5に設けられた回路からの信号はここでは記述しないが外部の測定機器電機音響変換器などに送られる。

0020

このように、生体音を検出する振動検出装置において、生体音をマイクロホン素子1に伝達する振動伝達媒体を2つに分けている。すなわち、生体表面と接触可能な接触面9を有する第一振動伝達部3と、マイクロホン素子1の振動板6と接触させる第二振動伝達部4との間に空気層8を設けている。こうすることにより、目的音検出を行わないときには第一振動伝達部3に伝わる音は空気層8との音響インピーダンスのミスマッチングにより反射される。このため、検出時以外で入る雑音や目的音検出ポイント捜索するための移動操作時に発生する摩擦音アタック音を軽減することができる。

0021

目的音検出の際には、装置を生体に押し当てることにより、生体と接触している第一振動伝達部3に生体からの荷重が加わる。すると、第一振動伝達部3が空気層8側に押され、変形して、第一振動伝達部3が第二振動伝達部4と当接する。よって、第一振動伝達部3と第二振動伝達部4とで音響インピーダンスのマッチングがとれ,振動板6までの伝達を低減衰で行える。これにより、高性能の振動検出装置を実現することができる。

0022

上記の構成によれば、生体音情報の検出時に発生する目的外音の侵入を防止することができる。さらに、装置操作時に発生する雑音や空間騒音の侵入を防止することができる。これにより、利便性を向上することができる。よって、減衰が小さく、高性能な振動検出装置を実現することができる。また、上記の説明では、生体音検出するためのマイクロホン素子1を用いて、振動検出装置を生体音検出装置としたが、生体音以外の振動を検出する振動検出装置としてもよい。

0023

(実施の形態2)
実施の形態2にかかる振動検出装置の断面図を図3に示す。なお、本実施の形態にかかる振動検出装置には、連結部10が設けられている。なお、連結部10以外の構成は、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。

0024

図3に示すように、第一振動伝達部3とケース2内側との間に連結部10が設けられている。すなわち、第一振動伝達部3がケース2の内径よりも小さくなっており、第一振動伝達部3がケース2の内面から隙間を隔てて配置されている。そして、連結部10がケース2と第一振動伝達部3との間に配置され、第一振動伝達部3をケース2に連結する。

0025

連結部10は伸縮可能な材料であり、また、第一振動伝達部3よりも柔らかい材料または撓みやすい材料または構造であることが望まれる。連結部10の形状はケース2内側接着部と第一振動伝達部3外径との間を埋めるドーナツ形状、もしくは網目状に備わるドーナツ形状であるが、少なくとも2本以上の線で連結されていても構わない。連結部10がケース2と第一振動伝達部3の隙間の全部又は一部を埋める構成とすればよい。このような構成でも、実施の形態1と同様の効果を得ることができる

0026

また、連結部10を設けることにより、生体目的音検出時の第一振動伝達部3と第二振動伝達部4との連結面積が調整可能となる。また、連結部10を網目形状とした場合、空気孔7の構造を省くことができる。すなわち、第一振動伝達部3が変形した場合でも、網目から空気層8の空気を逃がすことができる。
このような構造の場合、空気孔7は、ケース2に設けず連結部10に設けられていてもよい。

0027

(実施の形態3)
実施の形態3にかかる振動検出装置の断面図を図4に示す。本実施の形態ではケース2の構造を変形させたものである。なお、本実施の形態3において、その他の構成については、実施の形態1と同様であるため説明を省略する。

0028

第一振動伝達部3および上記第一振動伝達部3とケース2との結合部分を切り離したような格好としたケース可動部11を備える。すなわち、ケース2は、第一振動伝達部3を可動させるケース可動部11を有している。

0029

ケース可動部11は、ケース2の検出方向前側に配置される。ケース可動部11は、ケース2と同様に円筒形になっており、第一振動伝達部3を収納する。すなわち、第一振動伝達部3はケース可動部11に連結されている。第一振動伝達部3は、ケース可動部11を介して、ケース2に保持される。第一振動伝達部3と第二振動伝達部4との間に空気層8が設けられるように、第一振動伝達部3はケース可動部11に連結され、第二振動伝達部4はケース2に連結されている。

0030

ケース可動部11とケース2との間には、スプリングバネ12を設置する。スプリングバネ12は、振動板6に対し垂直方向に可動する。従って、ケース可動部11が、検出方向に移動することで、第一振動伝達部3が第二振動伝達部4に対して近接離間する。よって、検出対象からの荷重が加わると、第一振動伝達部3が第二振動伝達部4と連結される。もちろん、スプリングバネ12以外の弾性体可動機構としてもよい。この場合、第一振動伝達部3および第二振動伝達部4が連結できるように、スプリングバネ12の収容部をケース2およびケース可動部11に設けるとよい。このような構成でも、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。また、スプリングバネ12を用いることで、所望の弾性力を得ることができ、連結面積を調整することができる。
スプリングバネ12は、バネ構造を有さなくても、生体との接触による荷重によって第一振動伝達部3と第二振動伝達部4とが接触する構造であれば、どのような材料や構造であってもよい。例えば、弾性を有する樹脂ゴムなどを用いることができる。

0031

また、第一振動伝達部3が変形して第二振動伝達部4と当接した場合でも、ケース可動部11とケース2との間の空気孔7から、空気層8の空気が逃げる。なお、実施の形態2と実施の形態3の構成を組み合わせるようにしてもよい。

0032

(実施の形態4)
実施の形態4にかかる振動検出装置の断面図を図5に示す。本実施の形態では、第二振動伝達部4と、第一振動伝達部3の形状が、実施の形態1と比べて異なっている。なお、第一振動伝達部3と第二振動伝達部4の形状以外の構成については、実施の形態1と同様であるため、説明を省略する。

0033

実施の形態1では、第二振動伝達部4の空気層8側の面と、第一振動伝達部3の空気層8側の面が平行な平面となっていたが、本実施の形態では、図5に示すように、第二振動伝達部4の空気層8側の面と、第一振動伝達部3の空気層8側の面が平面になっていない。第一振動伝達部3の空気層8側の面は、中央部が膨らみ、端に向かうにつれて第二振動伝達部4から遠ざかる。同様に、第二振動伝達部4の空気層8側の面は、中央部が膨らんでおり、端に向かうにつれて第一振動伝達部3から遠ざかっている。

0034

このように、第二振動伝達部4の空気層8側の面と、第一振動伝達部3の空気層8側の面を湾曲させて、非平行とすることで、位置に応じて第一振動伝達部3と第二振動伝達部4との間隔を変えることができる。すなわち、第二振動伝達部4と第一振動伝達部3との間の空気層8の厚さが一定となっておらず、中央部ほど、第二振動伝達部4と第一振動伝達部3とが接近する構成となる。

0035

この構成では、生体との接触荷重が小さくても、より確実に第一振動伝達部3と第二振動伝達部4とが接触する。生体面の凹凸が少なくても、より確実に第一振動伝達部3と第二振動伝達部4とが接触する。よって、振動検出器検出性能を向上することができる。実施の形態4の構成を、実施の形態2、3の少なくとも一方と組み合わせて用いてもよい。

0036

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。

0037

1マイクロホン素子
2ケース
3 第一振動伝達部
4 第二振動伝達部
5回路基板
6振動板
7空気孔
8空気層
9 接触面
10 連結部
11 ケース可動部
12 スプリングバネ

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