CN112424579B - 压敏传感器及其制造方法、使用压敏传感器的垫系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的课题在于，提供一种如下结构的压敏传感器，该压敏传感器能够有效利用布的柔软性并进行稳定的加压压力的测量，并且能够在不受镀敷设备那样的设备尺寸的限制的情况下设为能够对大范围的压力分布进行测量的尺寸，并且能够抑制材料费且生产率较高。作为解决方式，压敏传感器(1)包括在导电布(2)的第1主表面上以第1间隔配置的多个第1电极布(3)和在导电布(2)的第2主表面上沿与第1电极布(3)交叉的方向以第2间隔配置的多个第2电极布(4)，第1电极布(3)与第2电极布(4)的交叉区域(V1)呈矩阵配置地形成，在导电布(2)涂布有第1导电性颗粒(11)，并且在第1电极布(3)和第2电极布(4)涂布有电导率比第1导电性颗粒(11)的电导率高的第2导电性颗粒(12)。

Description

压敏传感器及其制造方法、使用压敏传感器的垫系统
技术领域
本发明涉及一种对生物体信息进行测量的压敏传感器。
背景技术
近年来，出于护理、保健等目的，在将床上的睡姿的压力分布、椅子等上的就座姿势的压力分布作为生物体信息进行测量的用途中使用压敏传感器。在如此与身体接触来测量生物体信息的用途中需要如下压敏传感器，该压敏传感器具有对身体而言不适感较少的柔软性，并且为以与身体相对应的较大尺寸且能够测量大范围的压力分布。
以往，提出了一种压敏传感器，其包括：布体，其由将含有导电性高分子和粘结剂树脂的混合物涂覆于布料而成的导电体构成；以及多个导电性的线状构件，其以抵接于所述布体的导电面的两个面的方式排列配置，由被导电性高分子涂覆的纤维构成，在所述导电面的表面上大致平行地排列配置的多个所述线状构件配置为相对于在所述导电面的背面上大致平行地排列配置的多个所述线状构件大致正交(参照专利文献1：日本特开2014－108134号公报)。
另外，提出一种布制的压敏片，其包括第1层片、第2层片和第3层片，第1层片和第3层片具有以规定间隔涂敷有导电性颗粒的导电通路，第1层片的导电通路的取向相对于第3层片的导电通路的取向为横向，第2层片具有在加压压力下变化的电特性(参照专利文献2：美国专利第8966997号说明书)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014－108134号公报
专利文献2：美国专利第8966997号说明书
发明内容
发明要解决的问题
专利文献1记载的压敏传感器在使导电性的布体与导电性的线状构件点接触或线接触的状态下测量加压压力，与面接触下的测量相比，这样的点接触或线接触下的测量的电阻值变大，另外，接触状态不稳定且电阻值变动也较大。
专利文献2记载的压敏片在布上镀敷有导电性贵金属颗粒，因此，材料费的成本大幅增加。
例如，在对布镀敷导电性贵金属颗粒的情况下，作为镀敷的预处理，需要进行布的油分去除、催化剂赋予、布表面的活性化处理等，因此处理工序变得复杂，另外，这样的化学处理有可能对布造成损伤。并且，由于布的尺寸受到镀敷设备的尺寸的限制，因此难以制造较大尺寸的压敏片。
用于解决问题的方案
本发明是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种如下结构的压敏传感器，该压敏传感器能够有效利用布的柔软性并进行稳定的加压压力的测量，并且能够在不受镀敷设备那样的设备尺寸的限制的情况下设为能够对大范围的压力分布进行测量的尺寸，并且能够抑制材料费且生产率较高。
作为一个实施方式，通过以下公开的那样的解决方式来解决所述课题。
本发明提供一种压敏传感器，其特征在于，该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上配置的第1电极布和在所述导电布的第2主表面上配置的第2电极布，所述第1电极以第1间隔形成有多个第1电极，所述第2电极布以第2间隔形成有多个第2电极，并且所述第2电极以与所述第1电极交叉的方式配置，所述第1电极与所述第2电极的交叉区域呈矩阵配置地形成，或者是，该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上以第1间隔配置的多个第1电极布和在所述导电布的第2主表面上沿与所述第1电极布交叉的方向以第2间隔配置的多个第2电极布，所述第1电极布与所述第2电极布的交叉区域呈矩阵配置地形成，在所述导电布涂布有第1导电性颗粒，并且在所述第1电极布和所述第2电极布涂布有电导率比所述第1导电性颗粒的电导率高的第2导电性颗粒，所述第1导电性颗粒是导电性炭黑。
根据该结构，将导电性炭黑涂布在布上，因此，具有对身体而言不适感较少的柔软性，并且能够在不受镀敷设备那样的设备尺寸的限制的情况下设为与身体相对应的较大尺寸，能够测量大范围的压力分布，并且能够在面接触的状态下进行稳定的加压压力的测量。另外，导电性炭黑具有枝状的组织构造，通过隧道效应降低电阻值，另外，与贵金属、导电性高分子化合物相比，能够廉价地获得导电性炭黑，因此，成为能够抑制材料费且生产率较高的结构。并且，导电布的电阻值大于第1电极布和第2电极布的电阻值，因此能够减少测量位置引起的电阻值的偏差、串扰。并且，交叉区域呈矩阵配置地形成，因此能够提高各交叉区域中的加压压力的测量精度。
本发明提供一种压敏传感器的制造方法，其特征在于，该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上配置的第1电极布和在所述导电布的第2主表面上配置的第2电极布，所述第1电极以第1间隔形成有多个第1电极，所述第2电极布以第2间隔形成有多个第2电极，并且所述第2电极以与所述第1电极交叉的方式配置，所述第1电极与所述第2电极的交叉区域呈矩阵配置地形成，或者是，该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上以第1间隔配置的多个第1电极布和在所述导电布的第2主表面上沿与所述第1电极布交叉的方向以第2间隔配置的多个第2电极布，所述第1电极布与所述第2电极布的交叉区域呈矩阵配置地形成，该压敏传感器的制造方法具有将第1导电性颗粒的分散液涂布于第1基布而形成所述导电布的导电布形成步骤、以及将电导率比所述第1导电性颗粒电导率高的第2导电性颗粒的分散液涂布于第2基布而形成所述第1电极布和所述第2电极布的电极布形成步骤，所述第1导电性颗粒是导电性炭黑。根据该结构，能够在不受镀敷设备那样的设备尺寸的限制的情况下利用简便的涂布作业来制造压敏传感器。并且，与贵金属、导电性高分子化合物相比，能够廉价地获得导电性炭黑，因此，能够在抑制材料费的同时得到较高的生产率。
优选的是，所述导电性炭黑是平均一次粒径为100nm以下的科琴黑、乙炔炭黑、槽法炭黑和炉法炭黑中的任意1种以上的炭黑。根据该结构，能够以少量的添加量得到需要的电阻值，因此成为耐摩擦性和柔软性均优异的导电布。
优选的是如下结构：包括在所述导电布的第1主表面上配置的第1电极布、在所述导电布的第2主表面上配置的第2电极布、以及缝合线，所述第1电极以第1间隔形成有多个第1电极，所述第2电极布以第2间隔形成有多个第2电极，并且所述第2电极以与所述第1电极交叉的方式配置，所述第1电极与所述第2电极的交叉区域呈矩阵配置地形成，或者是，包括导电布、在所述导电布的第1主表面上以第1间隔配置的多个第1电极布、在所述导电布的第2主表面上沿与所述第1电极布交叉的方向以第2间隔配置的多个第2电极布、以及缝合线，所述第1电极布与所述第2电极布的交叉区域呈矩阵配置地形成，其中，所述第1电极布通过所述缝合线缝合在所述导电布上，并且所述第2电极布通过所述缝合线缝合在所述导电布上。
根据该结构，电极布缝合在导电布上而一体化，因此，能够防止测量区域的位置偏移，并且能够在有效利用布的柔软性的同时进行稳定的加压压力的测量。另外，能够设为能测量大范围的压力分布的尺寸。并且，成为如下结构：能够在面接触的状态下进行稳定的加压压力的测量，能够抑制材料费且生产率较高。并且，通过缝合而使交叉区域的交界的位置稳定，因此能够提高各交叉区域中的加压压力的测量精度。
优选的是如下结构：包括在所述导电布的第1主表面上配置的第1电极布和在所述导电布的第2主表面上配置的第2电极布，所述第1电极布以第1间隔形成有[m]个第1电极，所述第2电极布以第2间隔形成有[n]个第2电极，并且所述第2电极以与所述第1电极交叉的方式配置，所述第1电极与所述第2电极的交叉区域呈矩阵配置地形成，或者是，包括在所述导电布的第1主表面上以第1间隔配置的[m]个第1电极布和在所述导电布的第2主表面上沿与所述第1电极布交叉的方向以第2间隔配置的[n]个第2电极布，所述第1电极布与所述第2电极布的交叉区域呈矩阵配置地形成，其中，相对于在使所述第1电极布和所述第2电极布相互接近的压缩方向上施加了50[mmHg]的外力的状态下的、所述交叉区域的厚度方向上的电阻的平均值即电阻值Rc[Ω]，在长边方向上相邻的两个所述交叉区域的长边方向上的电阻的平均值即电阻值Re[Ω]满足如下的式(1)，
(数学式1)
1＜Re＜(Rc/(m+n))...(1)
根据该结构，能够有效利用布的柔软性并进行稳定的加压压力的测量，且能够设成能测量大范围的压力分布的尺寸，并且能够抑制材料费且生产率较高。另外，成为在导电布的上下配置的带状电极的表面电阻比导电布的表面电阻小2个数量级以上的结构，因此能够提高各交叉区域中的加压压力的测量精度。
优选的是，在所述交叉区域中的至少1个交叉区域，配置有在压缩方向上以规定压力来保持的压力保持部。根据该结构，成为如下结构：配置有在压缩方向上以规定压力来保持的压力保持部，通过以压力保持部的压敏值为基准来对压敏部的压缩永久应变导致的变形、电极部与压敏部之间的接触电阻、温度、湿度等使用环境的变化、水浸入压敏部时等情况下的异常进行处理，能够实现维持和提高压敏值的再现性，并且能够简单地进行补正或校准。
优选的是如下结构：所述压力保持部配置于四角的所述交叉区域中的至少1个所述交叉区域，通过配置有所述压力保持部的位置的压敏值来对与所述压力保持部不同的位置的压力分布进行补正或校准。根据该结构，压力保持部配置在与同身体接触的中心偏离的位置，因此，即使在具有厚度的压力保持部的情况下，也能够无障碍地测量生物体信息。
优选的是，所述压力保持部配置于所述交叉区域的多处，使各个位置处的所述压力保持部的压力不同。根据该结构，例如，通过使所述压力保持部的压力为10～200[mmHg]的加压压力的下限值附近和上限值附近而使压力不同，能够提高在加压压力的使用范围内的补正或校准的测量精度。
优选的是，所述压力保持部具有在所述压缩方向上施加规定压力的弹性体。根据该结构，易于将加压压力调整为期望的值。
本发明提供一种使用压敏传感器的垫系统，其特征在于，该使用压敏传感器的垫系统包括：垫；磁场产生片，其具有呈矩阵状配设于所述垫的身体侧的多个磁场产生部；所述压敏传感器，其具有呈与所述磁场产生部相对应的矩阵状配设于所述磁场产生片的身体侧的多个压敏部；以及控制器，其根据所述压敏部的压力分布控制所述磁场产生部的磁场产生位置和磁场产生时刻。根据该结构，能够根据压敏部的压力分布控制磁场产生部的磁场产生位置和磁场产生时刻，因此，能够在静音下促进身体的血流，具有对身体而言不适感较少的柔软性，并且能够以与身体相对应的尺寸来进行与大范围的压力分布相对应的控制。
优选的是，所述磁场产生部是电磁线圈。根据该结构，除了能够通过电磁线圈的通电而控制产生磁场的位置和时刻之外，还能够控制磁场强度，特别是能够在成为压力长时间较高的状态的区域使磁场移动而促进身体的血流。
优选的是，所述磁场产生片具有多层布线基板，在所述多层布线基板形成有所述电磁线圈。根据该结构，能够使电磁线圈为薄型而提高弯曲性。
优选的是，在所述电磁线圈的中央部配设有磁性体。根据该结构，能够与电磁线圈的接通断开同步地使磁性体根据磁梯度移动。也就是说，能够使使用压敏传感器的垫系统与身体接触的面中的、特别是成为压力长时间较高的状态的区域的面的凹凸变化，从而促进身体的血流。
发明的效果
根据本发明，将导电性炭黑涂布在布上，因此，具有对身体而言不适感较少的柔软性，并且能够在不受镀敷设备那样的设备尺寸的限制的情况下设为与身体相对应的较大尺寸，能够测量大范围的压力分布，并且能够在面接触的状态下进行稳定的加压压力的测量。另外，导电性炭黑具有枝状的组织构造，通过隧道效应降低电阻值，另外，与贵金属、导电性高分子化合物相比，能够廉价地获得导电性炭黑，因此，成为能够抑制材料费且生产率较高的结构。并且，导电布的电阻值大于第1电极布和第2电极布的电阻值，因此能够减少测量位置引起的电阻值的偏差、串扰。并且，交叉区域呈矩阵配置地形成，因此能够提高各交叉区域中的加压压力的测量精度。
附图说明
[图1]图1是表示本发明的第1实施方式的压敏传感器的例子的概略的立体图。
[图2]图2是图1的概略的俯视图。
[图3]图3A是图1的概略的主视图，图3B是图1的概略的侧视图。
[图4]图4是图2中的IV－IV剖视图。
[图5]图5是图2中的V－V剖视图。
[图6]图6A是借助缝纫机使底线向贯穿电极布和导电布的环状的面线穿过而形成结头的状态的概略的剖视图，图6B是提拉所述结头而使所述结头配置在电极布与导电布之间的状态的概略的剖视图，图6C是重复进行一边使电极布和导电布沿规定方向移动一边制作结头的作业而进行缝制的状态的概略的剖视图。
[图7]图7A是示意性表示第1电极布与导电布之间的接触状态的例子的概略的剖视图，图7B是示意性表示第1电极布与导电布之间的接触状态的其他例子的概略的剖视图，图7C是示意性表示第1电极布与导电布之间的接触状态的其他例子的概略的剖视图。
[图8]图8是表示第1实施方式的压敏传感器的例子的概略的俯视图，是连接了控制器的状态的图。
[图9]图9是表示第1实施方式的压敏传感器的其他例子的概略的俯视图。
[图10]图10是表示第1实施方式的压敏传感器的其他例子的概略的俯视图。
[图11]图11是表示本发明的第2实施方式的压敏传感器的例子的概略的立体图。
[图12]图12是图11的概略的俯视图。
[图13]图13A是图11的概略的主视图，图13B是图11的概略的侧视图。
[图14]图14是表示第2实施方式的压敏传感器的例子的概略的俯视图，是附设了控制器的状态的图。
[图15]图15A是例示压敏传感器的交叉区域中的压力与电阻之间的关系的电阻特性曲线图，图15B是例示压敏传感器的交叉区域中的压力与电阻之间的关系的电阻特性曲线图。
[图16]图16A是例示压敏传感器的交叉区域中的压力与电阻之间的关系的电阻特性曲线图，图16B是例示压敏传感器的交叉区域中的压力与电阻之间的关系的电阻特性曲线图。
[图17]图17是例示本实施方式的压敏传感器的交叉区域中的压力与电导之间的关系的压敏特性曲线图。
[图18]图18是示意性表示本发明的第3实施方式的使用压敏传感器的垫系统的例子的立体图。
[图19]图19是从正面侧观察图18的概略的剖视图。
[图20]图20是表示第3实施方式的磁场产生片的例子的概略的俯视图，是连接了控制器的状态的图。
[图21]图21是从正面侧观察图20的概略的剖视图。
[图22]图22是表示本发明的第4实施方式的压敏传感器的例子的概略的立体图。
[图23]图23是图22的概略的俯视图。
[图24]图24A是表示第4实施方式的压敏传感器的压力保持部的例子的概略的侧视图，图24B是表示第4实施方式的压敏传感器的压力保持部的其他例子的概略的侧视图。
[图25]图25是表示本发明的第5实施方式的压敏传感器的例子的概略的俯视图。
[图26]图26是表示第5实施方式的压敏传感器的其他例子的概略的俯视图。
具体实施方式
(第1实施方式)
以下，参照附图来详细地说明本发明的实施方式。图1是表示第1实施方式的压敏传感器1的例子的概略的立体图。图2是表示本实施方式的压敏传感器1的例子的概略的俯视图。图3A是表示第1实施方式的压敏传感器的例子的概略的主视图，图3B是表示第1实施方式的压敏传感器的例子的概略的侧视图。为了方便说明，在图1等中省略了罩布(日文：カバー布)、信号布线等。此外，在用于说明实施方式的所有附图中，对具有相同功能的构件标注相同的附图标记，有时省略其重复的说明。
在此，为了易于说明压敏传感器1的各部分的位置关系，在图中用X、Y、Z的箭头来表示朝向。在实际使用压敏传感器1之际，并不限定于这些朝向，以怎样的朝向使用都可以。此外，第1主表面2a和第2主表面2b是彼此相反朝向的面，示出相对的位置关系，物理的朝向未限定。第1主表面2a例如能够换称作上表面或表面。另外，第2主表面2b例如能够换称作下表面或背面。
如图1、图2、图3A、图3B所示，压敏传感器1包括四边形的导电布2、在导电布2的第1主表面2a上以第1间隔2c配置的多个带状的第1电极布3、在导电布2的第2主表面2b上沿与第1电极布3交叉的方向以第2间隔2d配置的多个带状的第2电极布4和非导电性的缝合线5。在此，第1电极布3大致平行地配置于导电布2的第1主表面2a，另外，第2电极布4大致平行地配置于导电布2的第2主表面2b，并且，第2电极布4以与第1电极布3大致正交的方式配置。此外，导电布2、第1电极布3和第2电极布4并不限于四边形，有时形成圆角四边形、椭圆形形状。
在此，如图4所示，在压敏传感器1中，第2电极布4在第1电极布3与第1电极布3之间的第1间隙3a的位置处通过缝合线5缝合在导电布2上。另外，如图5所示，第1电极布3在第2电极布4与第2电极布4之间的第2间隙4a的位置处通过缝合线5缝合在导电布2上。并且，在俯视时，第1电极布3与第2电极布4的交叉区域V1呈矩阵配置地形成。在图1和图2中，将被施加阴影的四边形的区域例示为交叉区域V1。
在图2的例子中，以包围交叉区域V1的方式缝合有缝合线5。另外，在交叉区域V1的四角的外侧位置缝合有缝合线5。根据该结构，通过缝合线5的缝合，能够减少从交叉区域V1向其他交叉区域V1去的泄漏电流，因此，能够改善与加压压力对应地输出的检测信号的S/N比。
并且，如图4所示，第1电极布3的缝合有缝合线5的部位因缝合线5的张力而凹陷。另外，如图5所示，第2电极布4的缝合有缝合线5的部位因缝合线5的张力而凹陷。根据该结构，通过基于缝合线5的缝合的上下方向的收紧而在缝合部形成死区(日文：不感帯)，由于形成死区，因此能够抑制交叉区域V1以外的部位的电阻值的变动，因而能够改善与加压压力对应地输出的检测信号的S/N比。作为上述以外的结构，存在在交叉区域V1的四角的位置缝合缝合线5的情况，在该情况下也能够预料到与图4所示的结构相同的效果。
图6A、图6B、图6C是例示利用缝纫机对第1电极布3和导电布2进行缝制的步骤的概略的剖视图。作为一个例子，在平缝(日文：本縫い)的情况下，借助缝纫机使底线5向贯穿第1电极布3和导电布2的环状的面线5穿过，而成为形成结头的状态(图6A)，提拉结头而成为使结头配置在第1电极布3与导电布2之间的状态(图6B)，重复进行一边使第1电极布3和导电布2沿规定方向移动一边制作结头的作业而进行缝制(图6C)。在通过缝纫机对第2电极布4和导电布2进行缝制的情况下，也与图6A、图6B、图6C所示的缝制步骤相同。
在本实施方式中，第1电极布3的短边方向上的宽度大于第1间隔2c的短边方向上的宽度，且第2电极布4的短边方向上的宽度大于第2间隔2d的短边方向上的宽度。根据该结构，能够减少来自相邻的测量部位的泄漏电流，因此，能够改善与加压压力对应地输出的检测信号的S/N比。作为一个例子，第1电极布3的短边方向上的宽度和第2电极布4的短边方向上的宽度分别为10～100[mm]。另外，作为一个例子，第1间隔2c的短边方向上的宽度和第2间隔2d的短边方向上的宽度分别为1～10[mm]。
在本实施方式中，导电布2的厚度小于第1间隔2c的短边方向上的宽度，且导电布2的厚度小于第2间隔2d的短边方向上的宽度。根据该结构，能够减少来自相邻的测量部位的泄漏电流，因此，能够改善与加压压力对应地输出的检测信号的S/N比。作为一个例子，导电布2的厚度为0.3～0.6[mm]。作为一个例子，第1电极布3的厚度和第2电极布4的厚度为0.2～0.6[mm]。
存在第1电极布3的电极仅形成于与导电布2的第1主表面2a相对的面的情况，在该情况下，能够抑制电极材料的成本和制造成本。或者，存在第1电极布3的电极形成于第1电极布3的上表面和下表面的情况，存在第1电极布3的电极遍布第1电极布3的整周地形成的情况。在该情况下，可以将第1电极布3的上表面和下表面中的任一表面重叠于导电布2，因此易于制造。或者，存在第1电极布3的电极以在第1电极布3的厚度方向上导通的方式形成的情况，在该情况下，能够提高电极的导通的可靠性。
存在第2电极布4的电极仅形成于与导电布2的第2主表面2b相对的面的情况，在该情况下，能够抑制电极材料的成本和制造成本。或者，存在第2电极布4的电极形成于第2电极布4的上表面和下表面的情况，存在第2电极布4的电极遍布第2电极布4的整周地形成的情况。在该情况下，可以将第2电极布4的上表面和下表面中的任一表面重叠于导电布2，因此易于制造。或者，存在第2电极布4的电极以在第2电极布4的厚度方向上导通的方式形成的情况，在该情况下，能够提高电极的导通的可靠性。
图7A、图7B、图7C是将图3A中的被虚线包围的部分P1放大的图，是示意性表示第1电极布3与导电布2之间的接触状态的例子的概略的剖视图。在此，第1导电性颗粒11是导电性炭黑，另外，第2导电性颗粒12是导电性金属颗粒12a和导电性炭黑12b。并且，导电性炭黑11通过粘结剂树脂13a粘接于导电布2，另外，导电性金属颗粒12a和导电性炭黑12b通过粘结剂树脂13b粘接于第1电极布3。第2电极布4与导电布2之间的接触状态也与图7A、图7B、图7C所示的接触状态相同。也就是说，在第1电极布3和第2电极布4涂布有电导率比第1导电性颗粒11的电导率高的第2导电性颗粒12。
在本实施方式中，通过第1导电性颗粒11的组织(日文：ストラクチャー)，导电布2在厚度方向、长边方向和短边方向上导通(未图示)。另外，通过导电性金属颗粒12a组织和导电性炭黑12b的组织，第1电极布3在厚度方向、长边方向和短边方向上导通(未图示)。第2电极布4也与第1电极布3相同。
在本实施方式中，导电性炭黑11(12b)是平均一次粒径为100nm以下的科琴黑、乙炔炭黑、槽法炭黑和炉法炭黑中的任意1种以上的炭黑。根据该结构，能够以少量的添加量得到需要的电阻值，因此成为耐摩擦性和柔软性均优异的导电布。
炉法炭黑是通过使油、气体在高温气体中不完全燃烧而得到导电性炭黑的炉法来制造的。炉法炭黑在制造上适合于大量生产，容易控制粒径、组织。
槽法炭黑是通过将使天然气燃烧而析出于槽钢的物质收集起来而得到的槽法来制造的。槽法炭黑的表面官能团较多，因此适合于涂布。
乙炔炭黑是通过将乙炔气体热分解而得到的乙炔法来制造的。乙炔炭黑的导电性较高，杂质较少。
科琴黑是大致通过使杂质较少的油在高温气体中不完全燃烧而得到导电性炭黑的油炉法来制造，在将副生成的气体分离后，对前体进行造粒、干燥来制造的。科琴黑与其他导电性炭黑不同，具有中空壳状的构造，因此表现出比乙炔炭黑高的导电性。
作为一个例子，LION SPECIALTY CHEMICALS CO.,Ltd.的科琴黑EC300J的BET比表面积的目录值(日文：カタログ値)是800[m2/g]，科琴黑EC600JD的BET比表面积的目录值是1270[m2/g]以上，均为标准的乙炔炭黑的BET比表面积的10倍以上。由此，能够以少量的添加量得到较高的导电性，因此成为耐摩擦性和柔软性均优异的导电布。
如图7A所示，第1导电性颗粒11的外径尺寸和第2导电性颗粒12的外径尺寸成为大致相同尺寸的状态是使第1电极布3与导电布2之间的接触电阻达到最小的最佳模式。在图7A的例子中，第1电极布3与导电布2之间的接触面积达到最大而充分地确保需要的接触面积，且第1电极布3的电阻值成为比导电布2的电阻值适度小的值，因此，能够减少测量位置引起的电阻值的偏差、串扰。第2电极布4也与第1电极布3相同。
如图7B所示，第1导电性颗粒11的外径尺寸成为第2导电性颗粒12的外径尺寸的0.5倍以上且2.0倍以下的尺寸的状态是使第1电极布3与导电布2之间的接触电阻成为适度较小的值的较佳模式。在图7B的例子中，第1电极布3的第2导电性颗粒12的多半部分和导电布2的第1导电性颗粒11的多半部分相接触，确保了需要的接触面积，因此，能够减少测量位置引起的电阻值的偏差、串扰。第2电极布4也与第1电极布3相同。
如图7C所示，第1导电性颗粒11的外径尺寸成为第2导电性颗粒12的外径尺寸的2.0倍以下且0.5倍以上的尺寸的状态是使第1电极布3与导电布2之间的接触电阻成为适度较小的值的较佳模式。在图7C的例子中，第1电极布3的第2导电性颗粒12的多半部分和导电布2的第1导电性颗粒11的多半部分相接触，确保了需要的接触面积，因此，能够减少测量位置引起的电阻值的偏差、串扰。第2电极布4也与第1电极布3相同。
如图7A、图7B、图7C所示，在本实施方式中，以第1导电性颗粒11的平均一次粒径为基准，第2导电性颗粒12的平均一次粒径在其0.5倍以上且2.0倍以下的范围内。根据该结构，能够增大第1电极布3与导电布2之间的接触面积、以及第2电极布4与导电布2之间的接触面积而使接触状态稳定。
在本实施方式中，以导电布2的重量为基准，第1导电性颗粒11的重量为其5％以下。根据该结构，成为耐摩擦性和柔软性均优异的导电布2，且能够减少材料费。
在本实施方式中，第1导电性颗粒11与断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂13a的混合物涂布于导电布2。另外，第2导电性颗粒12与断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂13b的混合物涂布于第1电极布3。另外，第2导电性颗粒12与断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂13b的混合物涂布于第2电极布4。根据该结构，能够在有效利用导电布2、第1电极布3和第2电极布4的柔软性的同时进行稳定的加压压力的测量。
在本实施方式中，导电布2、第1电极布3和第2电极布4均为纺织物，或者，导电布2、第1电极布3和第2电极布4均为编织物。根据该结构，成为伸缩性优异的压敏传感器1，并成为具有对身体而言不适感较少的柔软性、并且能够以与身体相对应的较大尺寸测量大范围的压力分布的压敏传感器1。
第1导电性颗粒11通过粘结剂树脂13a粘接于导电布2中的基材布的表面和纤维中。另外，第2导电性颗粒12通过粘结剂树脂13b粘接于第1电极布3中的基材布的表面和纤维中。并且，第2导电性颗粒12通过粘结剂树脂13b粘接于第2电极布4中的基材布的表面和纤维中。
作为一个例子，导电布2在由纤维构成的基布涂布有导电性炭黑(第1导电颗粒11)和粘结剂树脂13a。作为一个例子，第1电极布3和第2电极布4在由纤维构成的基布涂布有导电性金属颗粒(第2导电颗粒12)和粘结剂树脂13b。作为一个例子，第1电极布3和第2电极布4由相同的材料构成。
在本实施方式中，在第1电极布3和所述第2电极布4涂布有导电性金属颗粒，且在导电布2涂布有导电性炭黑，因此，第1电极布3的表面电阻率和第2电极布4的表面电阻率都比导电布2的表面电阻率小2个数量级以上。由此，第1电极布3和第2电极布4的长度方向上的电阻的影响降低，因此，能够改善与加压压力对应地输出的检测信号的S/N比。也就是说，基本上能够忽略作为压敏部的交叉区域V1中的测量电阻的影响。另外，能够利用与导电性金属颗粒相比廉价的导电性炭黑来构成分散稳定性优异的导电布2。另外，能够减少测量位置引起的电阻值的偏差，并且能够减少交叉区域V1与交叉区域V1的串扰。
作为一个例子，所述基布由尼龙、聚酯、人造丝、丙烯酸、聚酰胺等合成纤维，棉、亚麻布等天然纤维构成。在医疗现场中，能设想到进行高压灭菌处理，因此，优选为高压灭菌处理的耐性较高的这些纤维。
作为一个例子，所述基布为纺织物、编织物、无纺布。作为一个例子，构成所述基布的线或纤维的粗细为50～200旦尼尔。在所述基布为编织物或无纺布的情况下，能够增大与身体的接触面积，并且降低接触电阻。在所述基布为编织物的情况下，伸缩性比纺织物、无纺布的伸缩性大而变得优异。
作为一个例子，第1导电颗粒11由导电性炭黑构成，例如是科琴黑。导电性炭黑具有枝状的组织构造，通过隧道效应降低电阻值，另外，与贵金属、导电性高分子化合物相比，能够廉价地获得导电性炭黑。特别是，科琴黑由于能够以少量的添加量而获得需要的电阻值，因此成为耐摩擦性和柔软性均优异的导电布。
作为一个例子，第2导电颗粒12由导电性金属粉末、导电性金属纤维、导电性高分子化合物、导电性炭黑或它们的混合物构成。作为一个例子，所述导电性金属是金(Au)、银(Ag)、铜(Cu)、镍(Ni)、铝(Al)、其他已知的导电性金属。作为一个例子，所述导电性高分子化合物是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT)、掺杂有聚(4－苯乙烯磺酸)的聚(3,4-乙烯二氧噻吩)(PEDOT/PSS)、四氰基对苯醌二甲烷(TCNQ)、聚吡咯(PPy)、聚苯胺(PANI)、聚噻吩(PT)、或已知的导电性高分子化合物。
作为一个例子，粘结剂树脂13a和粘结剂树脂13b由热塑性树脂、热固性树脂或光固化性树脂构成。作为一个例子，粘结剂树脂13a和粘结剂树脂13b是聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚氨酯(PU)、聚酯(PEs)、或已知的合成树脂。
涂布能够应用浸渍法、喷涂法、辊涂法、棒涂法、电沉积法、或其他已知的涂敷方法、或者这些涂敷方法的组合。
作为一个例子，缝合线5由尼龙、聚酯、人造丝、丙烯酸、聚酰胺等合成纤维，棉、亚麻布等天然纤维构成。作为一个例子，缝合线5的粗细为20～200旦尼尔。
作为一个例子，缝制能采用缝纫机或手工缝制。作为一个例子，所述缝制能够应用平缝、环缝(日文：環縫い)、锁边缝(日文：かがり縫い)、绷缝(日文：偏平縫い)、其他已知的缝制方式。在缝制为平缝的情况下，在第1主表面2a(表面)和第2主表面2b(背面)这两个面，缝合有缝合线5的部位成为没有伸缩性的针脚，形成死区而抑制交叉区域V1以外的部位的电阻值的变动，因此，呈矩阵配置地形成交叉区域V1，并且容易使各个交叉区域V1作为用于获取电信号的独立的压力单元而发挥功能。
图8是表示第1实施方式的压敏传感器1的例子的概略的俯视图，是连接了控制器7的状态的图。控制器7具有信号布线的切换电路、信号检测器、A/D转换器、半导体存储器、运算电路和对它们进行控制的CPU。
压敏传感器1在多个第1电极布3b的长边方向上的端部和多个第2电极布4b的长边方向上的端部连接有信号线，利用内置于控制器7的切换电路在频率例如为10～100[Hz]的条件下进行扫描，通过信号检测器以毫秒级对呈矩阵配置地形成的交叉区域V1的电阻值逐个进行检测，利用A/D转换器进行A－D转换，通过半导体存储器存储数据，利用运算电路进行运算，最终作为压力值或压力分布、或者作为压力值和压力分布而显示在外部的显示器装置上。作为一个例子，控制器7和显示器装置能够应用内置有与压敏传感器1进行信号连接用的接口基板的个人计算机。
在本实施方式中，包括在导电布2的第1主表面2a上以第1间隔2c配置的[m]个第1电极布3和在导电布2的第2主表面2b上沿与第1电极布3交叉的方向以第2间隔2d配置的[n]个第2电极布4，第1电极布3与第2电极布4的交叉区域V1呈矩阵配置地形成。在此，[m]和[n]分别是2以上的自然数，在图8的例子中，m＝5，n＝6。
在本实施方式中，相对于在使第1电极布3和第2电极布4相互接近的压缩方向上施加了50[mmHg]的外力的状态下的、交叉区域V1的厚度方向上的电阻的平均值即电阻值Rc[Ω]，在长边方向上相邻的两个交叉区域V1、V1的长边方向上的电阻的平均值即电阻值Re[Ω]满足上述式(1)。
如图8那样，在各第1电极布3的行方向上的电极节距3c和各第2电极布4的列方向上的电极节距4c相等的情况下，成为上述式(1)所示那样。
另一方面，在各第1电极布3的电极节距3c和各第2电极布4的电极节距4c不同的情况下，通过各第1电极布3的行方向上的电极节距3c条件下的电极电阻值R1[Ω]和各第2电极布4的列方向上的电极节距4c条件下的电极电阻值R2[Ω]的加权平均，利用如下的式(2)来算出电阻值Re[Ω]。
(数学式2)
Re＝(m×R1+n×R2)/(m+n)...(2)
图15A、图15B、图16A、图16B是例示压敏传感器的交叉区域中的压力与电阻之间的关系的电阻特性曲线图。
例如，在第1导电性颗粒为贵金属细颗粒的情况下，电阻值Re[Ω]是远小于1[Ω]的值(Re[Ω]＜＜1[Ω])。在该情况下，如图15A所示，呈(m，n)的矩阵配置地形成的交叉区域中的、(1，1)的电阻特性曲线和(m，n)的电阻特性曲线一致。然而，必须对布镀敷导电性贵金属颗粒，材料费大幅增加，难以制造较大尺寸的压敏片。
作为本实施方式的一个例子，第1导电性颗粒11是导电性炭黑，使电阻值Re[Ω]为大于1[Ω]的值(1[Ω]＜Re[Ω])，另外，第2导电性颗粒12是导电性金属颗粒12a与导电性炭黑12b的混合物，使电阻值Re[Ω]远小于将电阻值Rc[Ω]除以(m+n)而得到的值(Re[Ω]＜＜(Rc[Ω]/(m+n)))。在该情况下，如图15B所示，与图15A的曲线同样地，呈(m，n)的矩阵配置地形成的交叉区域中的、(1，1)的电阻特性曲线和(m，n)的电阻特性曲线大致一致。并且，在加压压力为50[mmHg]附近或加压压力为50[mmHg]以上的范围内，在呈矩阵配置地形成的交叉区域的任意位置处，电阻特性曲线都大致一致。
根据该结构，成为如下结构：能够有效利用布的柔软性并进行稳定的加压压力的测量，且能够设为能测量大范围的压力分布的尺寸，并且能够抑制材料费且生产率较高。另外，成为在导电布2的上下配置的带状电极(第1电极布3和第2电极布4)的表面电阻比导电布2的表面电阻小2个数量级以上的结构，因此能够提高各交叉区域V1中的加压压力的测量精度。
作为本实施方式的一个例子，第1导电性颗粒11是导电性炭黑，使电阻值Re[Ω]为远大于1[Ω]的值(1[Ω]＜＜Re[Ω])，另外，第2导电性颗粒12是导电性金属颗粒12a与导电性炭黑12b的混合物，使电阻值Re[Ω]比将电阻值Rc[Ω]除以(m+n)而得到的值小(Re[Ω]＜(Rc[Ω]/(m+n)))。在该情况下，如图16A所示，与图15A、图15B的曲线相比，在呈(m，n)的矩阵配置地形成的交叉区域中的、(1，1)的电阻特性曲线和(m，n)的电阻特性曲线之间，在电阻值上产生偏差。在该情况下，各电阻值的偏差被控制在两倍以内，因此，通过在各交叉区域中进行校准，能够无障碍地用作压敏传感器。
例如，使电阻值Re[Ω]比将电阻值Rc[Ω]除以(m+n)而得到的值大(Re[Ω]＞(Rc[Ω]/(m+n)))。在该情况下，如图16B所示，与图15B、图16A的曲线相比，在呈(m，n)的矩阵配置地形成的交叉区域中的、(1，1)的电阻特性曲线和(m，n)的电阻特性曲线之间，电阻值的偏差较大。在该情况下，各电阻值的偏差超过两倍，因此，即使在各交叉区域中进行校准，也难以用作压敏传感器。
接着，以下说明第1实施方式的压敏传感器1的其他例子。
图9是表示本实施方式的压敏传感器1的上述以外的例子的概略的俯视图。在该例子中，缝合线5的针脚以散布于第1电极布3的长边方向上的两侧和第2电极布4的长边方向上的两侧的方式设置，在本说明书中，视作以包围交叉区域V1的方式缝合有缝合线5。另外，在该例子中，在交叉区域V1的四角的外侧位置缝合有缝合线5。如图9所示，第1电极布3与第2电极布4的交叉区域V1呈矩阵配置地形成。根据该结构，能够尽量使缝合线5的针脚不妨碍导电布2、第1电极布3和第2电极布4这几者的基布的伸缩性。此外，作为上述以外的结构，存在交叉区域V1的四角的位置缝合有缝合线5的情况，在该情况下，也能够预料到与上述结构相同的效果。
图10是表示本实施方式的压敏传感器1的上述以外的例子的概略的俯视图。在图10的例子中，在俯视时，使压敏传感器1的中央附近的第1电极布3的短边方向上的宽度和第2电极布4的短边方向上的宽度变窄，由此随着靠近压敏传感器1的中央而形成面积比交叉区域V1的面积小的交叉区域V11，并形成面积比交叉区域V11的面积小的交叉区域V12。在该情况下，第1电极布3与第2电极布4的交叉区域V1、交叉区域V11和交叉区域V12也呈矩阵配置地形成。根据该结构，通过进行与交叉区域V1、交叉区域V11和交叉区域V12各自的面积成正比例的压力换算，能够随着接近压敏传感器1的中央而提高对于外部压力的分辨率。此外，提高对于外部压力的分辨率的区域并不限于压敏传感器1的中央部，能够在期望的范围内设置多个提高对于外部压力的分辨率的区域。
(第2实施方式)
接着，以下说明第2实施方式。图11是表示第2实施方式的压敏传感器1的例子的概略的立体图。图12是表示本实施方式的压敏传感器1的例子的概略的俯视图。图13A是表示第2实施方式的压敏传感器1的例子的概略的主视图，图13B是表示第2实施方式的压敏传感器1的例子的概略的侧视图。为了方便说明，在图11等中省略了罩布、信号布线等。在第2实施方式中，以与第1实施方式不同之处为中心进行说明。
在本实施方式中，包括在导电布2的第1主表面2a上配置的1个第1电极布3和在导电布2的第2主表面2b上配置的1个第2电极布，第1电极布3以第1间隔2c形成有多个第1电极3b，第2电极布4以第2间隔2d形成有多个第2电极4b，并且第2电极4b以与第1电极3b交叉的方式配置，第1电极3b与第2电极4b的交叉区域V1呈矩阵配置地形成。
在本实施方式中，第1电极3b的短边方向上的宽度大于第1间隔2c的短边方向上的宽度，且第2电极4b的短边方向上的宽度大于第2间隔2d的短边方向上的宽度。根据该结构，能够减少来自相邻的测量部位的泄漏电流，因此，能够改善与加压压力对应地输出的检测信号的S/N比。作为一个例子，第1电极3b的短边方向上的宽度和第2电极4b的短边方向上的宽度分别为10～100[mm]。另外，作为一个例子，第1间隔2c的短边方向上的宽度和第2间隔2d的短边方向上的宽度分别为1～10[mm]。
在本实施方式中，导电布2的厚度小于第1间隔2c的短边方向上的宽度，且导电布2的厚度小于第2间隔2d的短边方向上的宽度。根据该结构，能够减少来自相邻的测量部位的泄漏电流，因此，能够改善与加压压力对应地输出的检测信号的S/N比。作为一个例子，导电布2的厚度为0.3～0.6[mm]。作为一个例子，第1电极布3的厚度和第2电极布4的厚度为0.2～0.6[mm]。
存在第1电极3b仅形成于第1电极布3的与导电布2的第1主表面2a相对的面的情况，在该情况下，能够抑制电极材料的成本和制造成本。或者，存在第1电极3b形成于第1电极布3的上表面和下表面的情况，在该情况下，可以将第1电极布3的上表面和下表面中的任一表面重叠于导电布2，因此易于制造。或者，存在第1电极3b以在第1电极布3的厚度方向上导通的方式形成的情况，在该情况下，能够提高电极的导通的可靠性。
存在第2电极4b仅形成于第2电极布4的与导电布2的第2主表面2b相对的面的情况，在该情况下，能够抑制电极材料的成本和制造成本。或者，存在第2电极4b形成于第2电极布4的上表面和下表面的情况，在该情况下，可以将第2电极布4的上表面和下表面中的任一表面重叠于导电布2，因此易于制造。或者，存在第2电极4b以在第2电极布4的厚度方向上导通的方式形成的情况，在该情况下，能够提高电极的导通的可靠性。
第2实施方式在第1电极布3和第2电极布4这两者的尺寸、数量上与上述第1实施方式不同。能够使除此以外的缝制方法、缝制位置、第1导电性颗粒11、第2导电性颗粒12、其他构成要素均与第1实施方式相同。
作为上述以外的例子，例如利用纺织物来构成第1电极布3和第2电极布4。将经线作为导电线和绝缘线多个交替地排列，该导电线例如以尼龙为芯并通过镀银来构成鞘，该绝缘线例如由尼龙制成。另外，将纬线例如尼龙制的多个绝缘线依次编织，构成以规定间隔形成有多个条状电极的一张第1电极布3。然后，使与第1电极布3相同的第2电极布4在水平方向上旋转90°，在导电布2的上下构成了矩阵电极。然后，利用缝合线5在不包含交叉区域V1的部分对第1电极布3、导电布2和第2电极布4进行缝制。根据该结构，能够得到最大限度地有效利用了布的柔软性的、尺寸的自由度较高的压敏传感器1。
图14是表示第2实施方式的压敏传感器1的例子的概略的俯视图，是连接了控制器7的状态的图。控制器7具有信号布线的切换电路、信号检测器、A/D转换器、半导体存储器、运算电路和对它们进行控制的CPU。
在本实施方式中，包括在导电布2的第1主表面2a上配置的1个第1电极布3和在导电布2的第2主表面2b上配置的1个第2电极布4，第1电极布3以第1间隔2c形成有[m]个第1电极3b，第2电极布4以第2间隔2d形成有[n]个第2电极4b，并且第2电极4b以与第1电极3b交叉的方式配置，第1电极3b与第2电极4b的交叉区域V1呈矩阵配置地形成。在此，[m]和[n]分别是2以上的自然数，在图14的例子中，m＝5，n＝6。
在本实施方式中，相对于在使第1电极布3和第2电极布4相互接近的压缩方向上施加了50[mmHg]的外力的状态下的、交叉区域V1的厚度方向上的电阻的平均值即电阻值Rc[Ω]，在长边方向上相邻的两个交叉区域V1、V1的长边方向上的电阻的平均值即电阻值Re[Ω]满足上述式(1)。
如图14那样，在各第1电极布3的行方向的电极节距3c和各第2电极布4的列方向的电极节距4c相等的情况下，成为上述式(1)所示那样。
另一方面，在各第1电极布3的电极节距3c和各第2电极布4的电极节距4c不同的情况下，通过各第1电极布3的行方向的电极节距3c条件下的电极电阻值R1[Ω]和各第2电极布4的列方向的电极节距4c条件下的电极电阻值R2[Ω]的加权平均，利用上述式(2)来算出电阻值Re[Ω]。压敏传感器的电阻特性与上述图15A、图15B、图16A、图16B中的曲线相同。
接着，以下说明本发明的压敏传感器1的制造方法。
作为一个例子，压敏传感器1的制造步骤具有将由导电性炭黑构成的第1导电性颗粒11的分散液涂布于第1基布而形成导电布2的导电布形成步骤、以及将电导率比第1导电性颗粒11的电导率高的第2导电性颗粒12的分散液涂布于第2基布而形成第1电极布3和第2电极布4的电极布形成步骤。作为一个例子，第1导电性颗粒11是科琴黑，第2导电性颗粒12是导电性金属颗粒12a与导电性炭黑12b的混合物，在所述电极布形成步骤中，将断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂13a和第1导电性颗粒11混合并涂布，且在所述导电布形成步骤中，将断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂13b和第2导电性颗粒12混合并涂布。
根据该结构，能够在不受镀敷设备那样的设备尺寸的限制的情况下利用简便的涂布作业来制造压敏传感器。并且，与贵金属、导电性高分子化合物相比，能够廉价地获得导电性炭黑，因此，能够在抑制材料费的同时得到较高的生产率。
在所述导电布形成步骤和所述电极布形成步骤之后，具有缝制步骤，在该缝制步骤中，在第1电极布3与第1电极布3之间的第1间隙3a的位置利用非导电性的缝合线5将第2电极布4缝合在导电布2上，并且在第2电极布4与第2电极布4之间的第2间隙4a的位置利用缝合线5将第1电极布3缝合在导电布2上，呈矩阵配置地形成第1电极布3与第2电极布4的交叉区域V1。并且，在所述缝制步骤中，利用缝纫机来进行缝合线5的缝合。
根据该结构，能够在不受设备尺寸的限制的情况下通过简便的缝制作业来制造压敏传感器1。并且，由于被缝合的电极布的面积小于导电布的面积，因此能够在抑制材料费的同时得到较高的生产率。另外，由于利用缝合来形成检测加压压力的交叉区域V1的交界且各交叉区域呈矩阵配置地形成，因此，能够提高各交叉区域V1中的加压压力的测量精度。
作为一个例子，如此制造出来的压敏传感器1能够应用于床、床用垫、床单、被单、靠垫、椅子用垫、保健垫、地毯。
例如，通过将压敏传感器1安装于床、床用垫、床单或被单，能够测量人在睡觉时的睡姿，能够通过空气垫的气压调整等来促进翻身而防止褥疮。另外，通过对规定部位的压力波形进行分析运算，也能够作为心率传感器、呼吸传感器来测量心率、呼吸等。
例如，通过将压敏传感器1安装于靠垫或椅子用垫，能够进行人的就座姿势的测量、探知离席而把握人的动作、调整空气靠垫的气压等由此矫正姿势而防止肩酸、腰痛。
例如，通过将压敏传感器1安装于保健垫或地毯，能够通过人的步行姿势的测量、站立姿势下的足压测量而定制与被检者相对应的鞋。并且，也能够根据接触电阻来测量人的体重，另外，也能够应用于人在房间内移动等生活习惯的测量。
通常，在椅子、床上的压力分布测量中，对于压敏传感器1的测量范围，压敏传感器1能够在加压压力为10～200[mmHg]的范围内充分地进行测量。在加压压力为50[mmHg]左右时，压敏传感器1的测量频率较高。
(第3实施方式)
接着，以下说明第3实施方式。图18是示意性表示使用压敏传感器的垫系统100的例子的立体图。图19是从正面侧观察图18的概略的剖视图。为了方便说明，在图18中省略了罩布、信号布线等。在此，为了易于说明使用压敏传感器的垫系统100的各部分的位置关系，在图中用X、Y、Z的箭头来表示朝向。在实际使用使用压敏传感器的垫系统100之际，并不限定于这些朝向，以怎样的朝向使用都可以。在第3实施方式中，应用上述第1实施方式的压敏传感器1或第2实施方式的压敏传感器1、或者后述的第4实施方式的压敏传感器1或第5实施方式的压敏传感器1。在此，以与第1实施方式、第2实施方式不同之处为中心进行说明。
使用压敏传感器的垫系统100包括：四边形的垫80，其具有多个空气单元81；磁场产生片70，其具有呈矩阵状配设于垫80的身体侧(图中的Z方向箭头那侧)的多个磁场产生部；压敏传感器1，其具有呈矩阵状配设于磁场产生片70的身体侧(图中的Z方向箭头那侧)的多个压敏部；以及控制器7，其根据压敏部的压力分布控制磁场产生部的磁场产生位置和磁场产生时刻。在此，磁场产生片70和压敏传感器1的厚度均小于垫80的厚度。由此，成为具有对身体而言不适感较少的柔软性的使用压敏传感器的垫系统100。另外，在此，压敏传感器1被罩布60覆盖。作为一个例子，罩布60是由棉、尼龙、丙烯酸、其他已知的纤维构成的纺织物或编织物，其至少在身体侧被实施防水处理或疏水处理(日文：撥水処理)。由此，是对身体而言不适感较少的结构，并且能够保护压敏传感器1而使其免受水的渗入。
接着，以下说明本实施方式的磁场产生片70。图20是表示磁场产生片70的例子的概略的俯视图，是连接了控制器7的状态的图。图21是从正面侧观察图20的概略的剖视图。作为一个例子，磁场产生片70具有将基材层叠而成为一体的多层布线基板，该基材在聚酰亚胺、液晶聚合物等热塑性树脂基板上形成有铜箔图案，在多层布线基板的层叠方向上，铜箔图案连结起来而电连接起来，从而形成电磁线圈71。此外，作为上述以外的结构，例如，有时构成为将卷装有绝缘覆膜铜线的扁平线圈、音圈作为电磁线圈71，与压敏传感器1同样地电连接于上下的电极。在该情况下，能够利用现有的设备廉价地制造磁场产生片70。
在此，电磁线圈71的中央部为中空，并配设有磁性体75。磁性体75由钕磁体、铁氧体磁体、其他已知的永磁体、或铁、钴、镍或者它们的合金等软磁性体构成。在磁性体75为永磁体的情况下，其磁极与轴向一致。电磁线圈71和磁性体75呈矩阵状配设而构成多个磁场产生部。作为一个例子，电磁线圈71和磁性体75的矩阵配置和压敏传感器1的交叉区域V1的矩阵配置是一对一地对应的。此外，作为上述以外的结构，例如，存在为没有磁性体75的结构的情况。在该情况下，能够容易地制造厚度较薄而弯曲性优异的磁场产生片70。
控制器7是根据压敏传感器1的交叉区域V1(压敏部)的压力分布控制电磁线圈71(磁场产生部)的磁场产生位置和磁场产生时刻的结构。
根据本实施方式，相对于对压力分布进行测量的压敏传感器1，配设在与交叉区域V1相同的位置产生磁场的电磁线圈71，根据压敏传感器1所示的压力值较高的部位，控制器7对电磁线圈71通电，由此在垫80上产生移动磁场。通过使使用压敏传感器的垫系统100产生移动磁场，能够促进身体内包含血红蛋白的血液的流动。
对于身体内的血流速度，通常在毛细血管中为0.3[mm/秒]，在大动脉中为400[mm/秒]，但在与使用压敏传感器的垫系统100的表面接近的皮肤的部分存在很多毛细血管。因此，移动磁场的移动速度优选控制在0.3[mm/秒]以上且30[mm/秒]以下。
作为一个例子，在压敏传感器1的交叉区域V1的节距为30[mm]且电磁线圈71的节距为30[mm]的情况下，优选以频率0.1[Hz]±0.05[Hz]来切换电磁线圈71的通电。此时，既可以对电磁线圈71逐个依次通电，也可以对相邻的多个电磁线圈71同时通电。作为一个例子，设为能够根据使用者的喜好调节控制器7的设定的结构。
在电磁线圈71的中央部配设有磁性体75的情况下，能够在使用压敏传感器的垫系统100与身体接触的面设置能够移动的凹凸，从而能够进一步促进血流。
并且，通过附设已知的空气单元垫80，也能够促进姿势变更，能够降低因长时间的同一姿势(同一体位)而压力变高的头部、肩部、腰部、脚跟部等处的血流的停滞。
(第4实施方式)
接着，以下说明第4实施方式。图22是表示第4实施方式的压敏传感器1的例子的概略的立体图。图23是图22的概略的俯视图。为了方便说明，在图22等中省略了罩布、信号布线等。在第4实施方式中，以与上述第1实施方式、第2实施方式不同之处为中心进行说明。
如图22和图23所示，压力保持部8是如下结构：压力保持部8配置于四角的交叉区域V1中的靠一端侧的两角的交叉区域V1，通过配置有压力保持部8的位置的压敏值来对与压力保持部8不同的位置的压力分布进行补正或校准。
作为一个例子，如图24A所示，压力保持部8是由U字形状的恒弹性体构成的夹具。或者，作为一个例子，如图24B所示，压力保持部8是包括螺旋弹簧81的衣夹形状的夹具。对于压力保持部8的材质，作为一个例子，可举出聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合成树脂(ABS)、聚甲醛(POM)、聚甲基丙烯酸甲酯树脂(PMMA)、液晶聚合物(LCP)等绝缘性树脂，对不锈钢、镍合金、镍铬恒弹性合金等恒弹性金属实施绝缘涂覆而得到的材料、玻璃、其他已知的恒弹性体。
根据本实施方式，成为如下结构：通过以压力保持部8的压敏值为基准来对压敏部的压缩永久应变导致的变形、电极部与压敏部之间的接触电阻、温度、湿度等使用环境的变化、水浸入压敏部时等情况下的异常进行处理，能够实现维持和提高压敏值的再现性，并且能够简单地进行补正或校准。并且，由于压力保持部8配置在与同身体接触的中心偏离的位置，因此，即使在具有厚度的压力保持部8的情况下，也能够无障碍地测量生物体信息。此外，作为上述以外的结构，存在压力保持部8配置于四角的交叉区域V1中的一角的交叉区域V1的情况、压力保持部8配置于四角的交叉区域V1中的三角的交叉区域V1的情况、压力保持部8配置于四角的交叉区域V1中的四角的交叉区域V1的情况。
(第5实施方式)
接着，以下说明第5实施方式的压敏传感器1。图25是表示第5实施方式的压敏传感器1的例子的概略的俯视图。为了方便说明，在图25等中省略了罩布、信号布线等。在第5实施方式中，以与第4实施方式不同之处为中心进行说明。
在该例子中，缝合线5的针脚在四角的交叉区域V1中的靠一端侧的两角的交叉区域V1内设置在多处，通过缝合线5而形成在使第1电极布3和第2电极布4相互接近的压缩方向上以规定压力来保持的压力保持部8。根据该结构，成为厚度较小的压力传感器1，也能够抑制材料成本。此外，作为上述以外的结构，存在压力保持部8配置于四角的交叉区域V1中的一角的交叉区域V1的情况、压力保持部8配置于四角的交叉区域V1中的三角的交叉区域V1的情况、压力保持部8配置于四角的交叉区域V1中的四角的交叉区域V1的情况。
图26是表示第5实施方式的压敏传感器1的其他例子的概略的俯视图。在该例子中，压力保持部8配置于四角的交叉区域V1，通过缝合线5而形成在使第1电极布3和第2电极布4相互接近的压缩方向上以规定压力来保持的压力保持部8。
[实施例]
将作为第1导电性颗粒11的科琴黑的细颗粒、作为粘结剂的聚氨酯树脂和水混合而成的混合液涂布于作为第1基布的尼龙编织物而形成导电布2。将作为第2导电性颗粒12的银的细颗粒12a与导电性炭黑12b的混合物、作为粘结剂的聚氨酯树脂和水混合而成的混合液涂布于作为第2基布的尼龙编织物而形成第1电极布3和第2电极布4。然后，通过缝纫机的平缝，用尼龙的缝合线5将第2电极布4缝合在导电布2上，利用尼龙的缝合线5将第1电极布3缝合在导电布2上，呈矩阵配置地形成第1电极布3与第2电极布4的交叉区域V1，试制了压敏传感器1。
图17是例示试制品的压敏传感器1的交叉区域V1(第2行、第2列)中的、基于气囊的压力与电导之间的关系的压敏特性曲线图。曲线的纵轴是电导[μS]，曲线的横轴是压力[mmHg]。
如图17所示，因加压而电导增加(电阻值减少)，因减压而电导减少(电阻值增加)。由于纤维的复原力的性质，曲线为滞后曲线。此外，在连续施加相同压力的情况下，电导根据经过时间缓慢增加(电阻值减少)(未图示)。
如图17所示，可知，在加压时和减压时，电导为相同的倾斜度，由此，能够进行再现性较高的测量。
对于上述压敏传感器1的形状和尺寸，有时根据已知的床、床用垫、床单、被单、靠垫、椅子用垫、保健垫、地毯的规格等而适当地进行规格变更。本发明并不限定于上述实施例，能够在不脱离本发明的范围内进行各种变更。

Claims (22)

1.一种压敏传感器，其特征在于，
该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上配置的第1电极布和在所述导电布的第2主表面上配置的第2电极布，所述第1电极布以第1间隔形成有多个第1电极，所述第2电极布以第2间隔形成有多个第2电极，并且所述第2电极以与所述第1电极交叉的方式配置，所述第1电极与所述第2电极的交叉区域呈矩阵配置地形成，或者是，
该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上以第1间隔配置的多个第1电极布和在所述导电布的第2主表面上沿与所述第1电极布交叉的方向以第2间隔配置的多个第2电极布，所述第1电极布与所述第2电极布的交叉区域呈矩阵配置地形成，
在所述导电布涂布有第1导电性颗粒，并且在所述第1电极布和所述第2电极布涂布有电导率比所述第1导电性颗粒的电导率高的第2导电性颗粒，
所述第1导电性颗粒是导电性炭黑。
2.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述导电性炭黑是平均一次粒径为100nm以下的科琴黑、乙炔炭黑、槽法炭黑和炉法炭黑中的任意1种以上的炭黑。
3.根据权利要求1或2所述的压敏传感器，其特征在于，
所述第2导电性颗粒是平均一次粒径为100nm以下的导电性金属颗粒与平均一次粒径为100nm以下的科琴黑、乙炔炭黑、槽法炭黑和炉法炭黑中的任意1种以上的炭黑的混合物。
4.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述第2导电性颗粒的平均一次粒径在作为基准的所述第1导电性颗粒的平均一次粒径的0.5倍以上且2.0倍以下的范围内。
5.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述第1导电性颗粒的重量为作为基准的所述导电布的重量的5％以下。
6.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述第1导电性颗粒与断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂的混合物涂布于所述导电布，且所述第2导电性颗粒与断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂的混合物涂布于所述第1电极布，并且所述第2导电性颗粒与断裂伸长率为100％以上的粘结剂树脂的混合物涂布于所述第2电极布。
7.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
所述导电布、所述第1电极布和所述第2电极布均为纺织物，或者所述导电布、所述第1电极布和所述第2电极布均为编织物。
8.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
该压敏传感器还包括缝合线，
所述第1电极布通过所述缝合线缝合在所述导电布上，并且所述第2电极布通过所述缝合线缝合在所述导电布上。
9.根据权利要求8所述的压敏传感器，其特征在于，
该压敏传感器在所述交叉区域的四角的外侧位置或所述交叉区域的四角的位置缝合有所述缝合线。
10.根据权利要求8所述的压敏传感器，其特征在于，
该压敏传感器的缝合有所述缝合线的部位因所述缝合线的张力而凹陷。
11.根据权利要求8所述的压敏传感器，其特征在于，
所述缝合线为非导电性，通过缝纫机进行缝合。
12.根据权利要求8所述的压敏传感器，其特征在于，
所述导电布、所述第1电极布和所述第2电极布均为纺织物，或者所述导电布、所述第1电极布和所述第2电极布均为编织物。
13.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
相对于在使所述第1电极布和所述第2电极布相互接近的压缩方向上施加了50mmHg的外力的状态下的、所述交叉区域的厚度方向上的电阻的平均值即电阻值RcΩ，在长边方向上相邻的两个所述交叉区域的长边方向上的电阻的平均值即电阻值ReΩ满足如下的式(1)，
1＜Re＜(Rc/(m+n))...(1)，
其中，m是所述第1电极布上的所述第1电极的数量，n是所述第2电极布上的所述第2电极的数量。
14.根据权利要求1所述的压敏传感器，其特征在于，
在所述交叉区域中的至少1个交叉区域，配置有在压缩方向上以规定压力来保持的压力保持部。
15.根据权利要求14所述的压敏传感器，其特征在于，
所述压力保持部是如下结构：所述压力保持部配置于四角的所述交叉区域中的至少1个所述交叉区域，通过配置有所述压力保持部的位置的压敏值来对与所述压力保持部不同的位置的压力分布进行补正或校准。
16.根据权利要求14或15所述的压敏传感器，其特征在于，
所述压力保持部配置于所述交叉区域的多处，使各个位置处的所述压力保持部的压力不同。
17.根据权利要求14所述的压敏传感器，其特征在于，
所述压力保持部具有在所述压缩方向上施加规定压力的弹性体。
18.一种使用压敏传感器的垫系统，其特征在于，
该使用压敏传感器的垫系统使用权利要求1至17中任一项所述的压敏传感器，
该使用压敏传感器的垫系统包括：
垫；
磁场产生片，其具有呈矩阵状配设于所述垫的身体侧的多个磁场产生部；
所述压敏传感器，其具有呈与所述磁场产生部相对应的矩阵状配设于所述磁场产生片的身体侧的多个压敏部；以及
控制器，其根据所述压敏部的压力分布控制所述磁场产生部的磁场产生位置和磁场产生时刻。
19.根据权利要求18所述的使用压敏传感器的垫系统，其特征在于，
所述磁场产生部是电磁线圈。
20.根据权利要求19所述的使用压敏传感器的垫系统，其特征在于，
所述磁场产生片具有多层布线基板，在所述多层布线基板形成有所述电磁线圈。
21.根据权利要求19或20所述的使用压敏传感器的垫系统，其特征在于，
在所述电磁线圈的中央部配设有磁性体。
22.一种压敏传感器的制造方法，其特征在于，
该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上配置的第1电极布和在所述导电布的第2主表面上配置的第2电极布，所述第1电极布以第1间隔形成有多个第1电极，所述第2电极布以第2间隔形成有多个第2电极，并且所述第2电极以与所述第1电极交叉的方式配置，所述第1电极与所述第2电极的交叉区域呈矩阵配置地形成，或者是，
该压敏传感器包括导电布、在所述导电布的第1主表面上以第1间隔配置的多个第1电极布和在所述导电布的第2主表面上沿与所述第1电极布交叉的方向以第2间隔配置的多个第2电极布，所述第1电极布与所述第2电极布的交叉区域呈矩阵配置地形成，
该压敏传感器的制造方法具有将第1导电性颗粒的分散液涂布于第1基布而形成所述导电布的导电布形成步骤、以及将电导率比所述第1导电性颗粒电导率高的第2导电性颗粒的分散液涂布于第2基布而形成所述第1电极布和所述第2电极布的电极布形成步骤，
所述第1导电性颗粒是导电性炭黑。
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