JP2004028883A - 感圧センサ - Google Patents
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Abstract
【課題】より低い圧力を検出可能とし、且つ検出精度の高い感圧センサシート１を提供する。
【解決手段】ベースフィルム３の外表面に各感圧センサ２に対応して凸部であるポインタ１０を設けると共に、ベースフィルム３、４に、各感圧センサ２毎にスペーサ８の外周側にスペーサ８を取囲むような切欠き孔であるスリット３ａ、４ａを設けた。これにより、圧力作用時におけるベースフィルム３の変形量を従来の感圧センサの場合よりも大きくして感圧センサ２が検出可能な最低圧力を、従来の感圧センサの場合よりも低くすることができる。また、感圧センサ２外方からの引っ張り力が感圧センサ２に作用することをスリット３ａ、４ａにより抑制できるので検出精度の高い感圧センサシート１を実現できる。
【選択図】 図１
【解決手段】ベースフィルム３の外表面に各感圧センサ２に対応して凸部であるポインタ１０を設けると共に、ベースフィルム３、４に、各感圧センサ２毎にスペーサ８の外周側にスペーサ８を取囲むような切欠き孔であるスリット３ａ、４ａを設けた。これにより、圧力作用時におけるベースフィルム３の変形量を従来の感圧センサの場合よりも大きくして感圧センサ２が検出可能な最低圧力を、従来の感圧センサの場合よりも低くすることができる。また、感圧センサ２外方からの引っ張り力が感圧センサ２に作用することをスリット３ａ、４ａにより抑制できるので検出精度の高い感圧センサシート１を実現できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば人体の体圧分布の測定等、低荷重の圧力測定を行うことができる感圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
就寝中の人間の生体情報、たとえば呼吸情報、心拍情報あるいは姿勢情報を人体に直接センサを取付けずに採取する方法の１つに感圧センサを用いる方法がある。就寝中の人間の生体情報は、その体の動きを検出して採取できる。したがって、感圧センサを寝具内に設置し、就寝者の体の動きを感圧センサに作用する圧力変化として検出するものである。この方法における感圧センサの出力は、就寝者の体重の作用に対応する出力（信号レベルが大きい）に、呼吸等に起因する就寝者の体の微小変位による荷重変化に対応する出力（信号レベルが小さい）が重畳した形となっている。通常、呼吸等に起因する就寝者の体の変位はわずかであり、この体の変位により感圧センサに作用する荷重変化は、就寝者の体重による荷重と比べてはるかに小さい。したがって、感圧センサに対しては、この微小圧力変化を精度良く検出することが要求される。さらに、被験者に感圧センサの存在をあまり意識させないことが要求される。
【０００３】
従来の感圧センサとしては、例えば、特開平２００１−９９７２６号公報に開示されるものがある。これは、一対のベースフィルムと、この一対のベースフィルムの間に配設される一対の電極と、一対の電極間に一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、一対のベースフィルム間且つ前記感圧抵抗体の外周側に配設されて前記ギャップを形成するスペーサとを備え、一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じて、一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは前記２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化する、すなわち一対の電極間の抵抗値が変化することに基づいて圧力を検出するものである。
【０００４】
上述の従来の感圧センサにおいては、ベースフィルムの厚さ、スペーサの厚さを薄くすることにより、一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは前記２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化し易くして微小圧力変化を検出可能とすると同時に被験者に感圧センサの存在をあまり意識させないことを実現している。
【０００５】
ところで、就寝者の生体情報、たとえば呼吸情報あるいは心拍情報を感圧センサを用いて検出する場合、一般的には、複数個の上述の感圧センサを一体的に組合わせてなる感圧センサシートが用いられている。この感圧センサシートは、上述の感圧センサのベースフィルムを共通使用、つまり、一対の大きなベースフィルムの間に、電極、感圧抵抗体、スペーサ等からなる感圧センサを複数組配置して構成されている。これにより、感圧センサシート上における就寝者の位置が寝返り等により変動しても、就寝者の生体情報を安定して検出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の感圧センサにおいては、検出可能な圧力値を小さくするためにベースフィルムを薄くしたことにより、センサ間の出力ばらつき、繰返し出力ばらつきが増大するという問題がある。また、ベースフィルムのスペーサの外周側の部分が就寝者あるいは寝具により引っ張られることにより感圧センサの検出信号レベルが影響を受け、良好な検出精度の維持が困難になる。これは、上述の感圧センサシートにおいては特に顕著である。
【０００７】
すなわち、上述の従来の感圧センサにおいては、より低い圧力を検出可能とすると、良好な検出精度を維持することが困難になる、という問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の従来の問題点に鑑みてなされたもので、より低い圧力を検出可能とし、且つ検出精度の高い感圧センサシートを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の感圧センサは、一対のベースフィルムと、一対のベースフィルムの間に配設される少なくとも一対の電極と、一対の電極間に一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、一対のベースフィルム間且つ感圧抵抗体の外周側に配設されてギャップを形成するスペーサとを備え、一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じて一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化することにより、一対の電極間の抵抗が変化する感圧センサにおいて、一対のベースフィルムの少なくとも一方において、その外表面に凸部を設ける構成とした。
【００１０】
ここで感圧センサの作動について簡単に説明する。
【００１１】
先ず、感圧センサに圧力が作用していない時はベースフィルムの変形量は０であり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップは最大となっている。したがって、一対の電極間の抵抗値は最大値となっている。
【００１２】
次に、感圧センサに圧力が作用し始めると、それに伴ってベースフィルムが変形し、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップは減少し始める。しかし、感圧センサに作用する圧力の大きさが所定値に達するまでは、ベースフィルムの変形量が増加しても、一対の電極間の抵抗値は最大値のまま一定である。上述の圧力の所定値が、すなわち、当該感圧センサが検出可能な最低圧力である。
【００１３】
次に、感圧センサに作用する圧力の大きさが所定値を超えて増加し、それに伴ってベースフィルムがさらに変形すると、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップはさらに減少し、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化する、言い換えると、接触圧力が増大して接触抵抗が減少する。すなわち、感圧センサに作用する圧力が増大するに連れて、一対の電極間の抵抗値は減少する。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の感圧センサにおいて、感圧センサ上から圧力が作用すると、この圧力は凸部を介してベースフィルムに作用する。このため、ベースフィルムに作用する面圧、言い換えるとベースフィルムの変形量は、凸部が無くベースフィルム全面に圧力が作用する従来の感圧センサの場合よりも大きくなる。これにより、感圧センサが検出可能な最低圧力を、従来の感圧センサの場合よりも低くすることができる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の感圧センサは、一対のベースフィルムと、一対のベースフィルムの間に配設される少なくとも一対の電極と、一対の電極間に前記一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、一対のベースフィルム間且つ感圧抵抗体の外周側に配設されてギャップを形成するスペーサとを備え、一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じ一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化することにより、一対の電極間の抵抗が変化する感圧センサにおいて、一対のベースフィルムの一方の外表面にベースフィルムより硬度あるいは弾性率が高いシート状部材を敷設する構成とした。
【００１６】
従来の感圧センサにおいては、微小圧力変化を検出可能とし且つ被験者に感圧センサの存在を意識させないためにベースフィルムの厚さを薄くしている。このため、感圧センサが装着される寝具の形態および寝具の硬さによって感圧センサの出力特性が変化して出力が不安定となる、つまり、感圧センサが装着される寝具が異なると感圧センサの出力が異なり、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難になるという問題がある。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の感圧センサにおいては、一対のベースフィルムの一方の外表面にベースフィルムより硬度あるいは弾性率が高いシート状部材を敷設して、一方のベースフィルムを補強して剛性を高めることにより、感圧センサに圧力が作用した際のベースフィルムの変形、つまり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップ変化を安定させ、感圧センサの出力が寝具の形態および寝具の硬さにより影響を受けることを抑制して、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００１８】
この場合、本発明の請求項３に記載の感圧センサのように、一対のベースフィルムの一方を、他方のベースフィルムよりも硬度あるいは弾性率が高い材質で形成することによっても、上述の本発明の請求項２に記載の感圧センサの場合と同等の効果が得られる。すなわち、感圧センサに圧力が作用した際のベースフィルムの変形、つまり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップ変化を安定させ、感圧センサの出力が寝具の形態および寝具の硬さにより影響を受けることを抑制して、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の感圧センサは、請求項２または請求項３に記載の感圧センサにおいて、その一対のベースフィルムの他方、すなわち硬度あるいは弾性率が低い、言い換えると変形し易い方のベースフィルムの外表面に凸部を設ける構成とした。これにより、感圧センサが検出可能な最低圧力を従来の感圧センサの場合よりも低くでき、且つ感圧センサに圧力が作用した際のベースフィルムの変形、つまり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップ変化を安定させ、感圧センサの出力が寝具の形態および寝具の硬さにより影響を受けることを抑制して、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の感圧センサは、凸部は、一対のベースフィルムの積層方向から見てスペーサの内周側にある構成とした。これにより、感圧センサに作用する圧力が低い場合においても、一対の電極の一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態を確実に変化させることができる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の感圧センサは、凸部はゴム材料または樹脂材料からなる構成とした。これにより、凸部を柔軟性に富む材質で形成して、就寝者が凸部の存在、つまり感圧センサの存在を感じることを抑制できる感圧センサを実現できる。さらに、感圧センサの使用条件に応じて、凸部形状を容易に変更すると共に、凸部のベースフィルムへの固定が接着等により容易に実施できる。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の感圧センサは、スペーサのベースフィルム側端面の少なくとも一方は電極に当接する構成とした。これにより、一対の電極間の距離を安定して維持することができる。
【００２３】
本発明の請求項８に記載の感圧センサは、一対のベースフィルムにおいて、スペーサの外周側にスペーサを取囲むような切欠き孔を設ける構成とした。従来の感圧センサにおいては、その使用時、つまり感圧センサが装着される上に就寝者が居る場合、ベースフィルムは複雑に変形し感圧センサには部分的に引っ張り力が作用する。この引っ張り力が感圧センサに作用して、感圧センサの出力信号に影響をおよぼす。また、感圧センサを複数個備える感圧センサシートにおいては、就寝者による圧力が作用していない感圧センサにおいて上述の引っ張り力に起因する出力信号が発生し、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難となるという問題がある。本発明の請求項８に記載の感圧センサにおいては、一対のベースフィルムに感圧センサのスペーサ外周側にスペーサを取囲むような切欠き孔を設けることにより、感圧センサに引っ張り力が作用することを抑制できる。これにより、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による感圧センサを、寝具内に装着され就寝者の生体情報、たとえば呼吸情報あるいは心拍情報を就寝者の体の動きによる圧力変化として検出するための感圧センサシートに適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による感圧センサシート１について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図４中のＩ−Ｉ線断面図である。図２は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩＩ−Ｉ線断面図である。図４は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１における感圧センサ２配置構成の説明図である。
【００２７】
本発明の第１実施形態による感圧センサシート１は、図４に示すように、複数の感圧センサ２から構成されている。
【００２８】
感圧センサ２は、図１〜図３に示すように、いわゆるショーティングバー構造のものである。感圧センサ２は、大きくは、図１に示すように、一対のベースフィルムであるベースフィルム３、４の間に配設された一対の電極である電極５、６と、両電極５、６と所定のギャップＧを介して配設される１層の感圧抵抗体７と、両ベースフィルム３、４間に配設されてギャップＧを形成するスペーサ８と、一対のベースフィルムの一方であるベースフィルム３の外表面に設けられる凸部であるポインタ１０とから構成されている。
【００２９】
ベースフィルム３上には、図２に示すように、円弧状の電極５、６が配設されている。これらの電極５、６は、ショーティングバーである櫛歯電極５ａ、６ａをそれぞれ備えている。また、各電極５、６は、感圧センサ２を外部と電気的に接続するためのリード線であるリード電極５ｂ、６ｂをそれぞれ備えている。電極５、６、櫛歯電極５ａ、６ａ、およびリード電極５ｂ、６ｂは銀で形成され、すなわち、ベースフィルム３の表面にペースト状の銀粒子を図２に示すような形状にスクリーン印刷することにより形成されている。
【００３０】
ベースフィルム４上には、感圧抵抗体７が設けられている。感圧抵抗体７は、図３に示すように、外径が電極５、６とほぼ等しい円形を成し、ベースフィルム３上の電極５、６に対向する位置に形成されている。感圧抵抗体７としては、熱硬化樹脂にカーボンを分散させたものが用いられ、電極５、６の場合と同様に、ベースフィルム４上に図３に示すような形状にスクリーン印刷することにより形成されている。
【００３１】
電極５、６および感圧抵抗体７の外周側には、電極５、６と感圧抵抗体７の間にギャップＧを形成するためのスペーサ８が、電極５、６および感圧抵抗体７を囲うように略Ｃ字上に配設されている。スペーサ８は樹脂フィルムで形成され、熱硬化性接着剤９を介してベースフィルム３、４それぞれに固定されている。
【００３２】
ポインタ１０は、ゴムあるいは樹脂により円盤状に形成され、ベースフィルム３の外表面に接着剤１２を介して固定されている。ポインタ１０は、ベースフィルム３の電極５、６と略同心上に図２中の破線で示す位置に固定されている。
【００３３】
ベースフィルム３、４には、切欠き孔であるスリット３ａ、４ａが、スペーサ８の外周側にスペーサ８を囲むように略Ｃ字状に形成されている。スリット３ａ、４ａは、ベースフィルム３、４がスペーサ８を介して接着固定され一体化された後に、プレス加工等により形成される。
【００３４】
ベースフィルム３、４の外側には、カバー１１が配設されている。カバー１１は、柔軟な材質、たとえばウレタン等から形成され、ベースフィルム３、４を気密的に覆って感圧センサ２部への外部からの水分、埃等の浸入を防止している。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の組付け方法について簡単に説明する。
【００３６】
先ず、ベースフィルム３上に銀ペーストをスクリーン印刷することにより電極５、６を形成する。このとき、図１に示す櫛歯電極５ａ、６ａ、リード電極５ｂ、６ｂも同時に形成される。
【００３７】
次に、ベースフィルム４上に熱硬化樹脂にカーボンを分散させたものをスクリーン印刷することにより感圧抵抗体７を形成する。
【００３８】
次に、ベースフィルム３、４の間にスペーサ８を介在させて積層する。このとき、電極５、６と感圧抵抗体７を対向させると共に、スペーサ８を感圧抵抗体８の外周側に配置する。また、スペーサ８の両面には、図１に示すように熱硬化性接着剤９の薄い層が予め設けられている。続いて、ベースフィルム３、スペーサ８、ベースフィルム４からなる積層体を熱圧着プレスにて加熱および加圧する。これにより、スペーサ８に設けられた熱硬化性接着剤を介して、ベースフィルム３、スペーサ８、ベースフィルム４からなる積層体が一体化される。
【００３９】
次に、スリット３ａ、４ａをプレス加工により打抜き形成する。
【００４０】
次に、ベースフィルム３の外表面の各感圧センサ２に対応する位置にポインタ１０を接着剤１２により固定する。
【００４１】
次に、上述の積層体をカバー１１で気密的に覆う。以上で、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の組付けが完了する。
【００４２】
以上説明した、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１においては、ベースフィルム３の外表面に各感圧センサ２に対応して凸部であるポインタ１０を設けた。感圧センサシート１において、感圧センサ２に上から圧力が作用すると、この圧力はポインタ１０を介してベースフィルム３に作用する。このため、ベースフィルム３に作用する面圧、言い換えるとベースフィルム３の変形量は、ポインタ１０が無い従来の感圧センサの場合よりも大きくなる。これにより、感圧センサ２が検出可能な最低圧力を、従来の感圧センサの場合よりも低くすることができる。
【００４３】
図５は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１を構成する感圧センサ２における、感圧センサ２に印加する面圧と一対の電極５、６間の抵抗値との関係を示すグラフである。図５のグラフにおいて、横軸に面圧Ｐ（ｋＰａ）を、縦軸に抵抗値Ｒ（Ω）を示す。グラフ中、実線は本発明の第１実施形態による感圧センサ２、すなわちポインタ１０を備える場合を、破線は従来の感圧センサ、すなわちポインタ１０が無い場合をそれぞれ示している。図５から明らかなように、従来の感圧センサにおいては、面圧Ｐが０．８ｋＰａ付近から抵抗値Ｒが一定となってしまう、つまり検出可能最低圧力が０．８ｋＰａであるのに対し、本発明の第１実施形態による感圧センサ２においては、面圧Ｐが０．１５ｋＰａ付近から抵抗値Ｒが一定となっている、つまり検出可能最低圧力が０．１５ｋＰａとなっている。すなわち、本発明の第１実施形態による感圧センサ２においては、検出可能最低圧力を大幅に低下させることができる。これにより、就寝者の各種生体情報を精度良く採取することができる。
【００４４】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１においては、一対のベースフィルム３、４に、各感圧センサ２毎にスペーサ８の外周側にスペーサ８を取囲むような切欠き孔であるスリット３ａ、４ａを設けている。従来の感圧センサシート１では、その使用時において、つまり感圧センサシート１が装着される寝具上に就寝者が居る場合において、ベースフィルム５、６は複雑に変形し感圧センサシート１には部分的に引っ張り力が作用する。この引っ張り力が各感圧センサ２に作用して、感圧抵抗体７と電極５、６との接触状態に影響を及ぼし、その結果、感圧センサ２の検出精度が低下する。たとえば、就寝者による圧力が作用していない感圧センサ２において上述の引っ張り力に起因する出力信号が発生し、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難になるという問題がある。本発明の第１実施形態による感圧センサシート１においては、スリット３ａ、４ａにより上述の引っ張り力が隣り合う個々の感圧センサ２に伝達されることを抑制している。このように、スペーサ８を取囲むような切欠き孔、すなわちスリット３ａ、４ａを設けることにより、個々の感圧センサ２を単一の感圧センサ２として独立して機能させることができるので、感圧抵抗体７と電極５、６との接触状態への上述の引っ張り力の影響を排除して、検出精度の高い感圧センサシート１を提供できる。
【００４５】
（第２実施形態）
図６には、本発明の第２実施形態による感圧センサシート１の断面図を示す。
【００４６】
本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、第１実施形態における一対のベースフィルム３、４の一方であるベースフィルム４の外表面に、硬度あるいは弾性率がベースフィルム４よりも高い材質で形成され、平面形状がベースフィルム４とほぼ同一である補強シート１３を接着により固定している。また、補強シート１３には、スリット３ａ、４ａに対応してスリット１３ａが設けられている。
【００４７】
従来の感圧センサシートにおいては、微小圧力変化を検出可能とし且つ被験者に感圧センサシートの存在を意識させないためにベースフィルムの厚さを薄くしている。このため、感圧センサシートが装着される寝具の形態および寝具の硬さによって感圧センサシートの出力特性が変化して出力が不安定となる、すなわち、寝具の違いにより感圧センサシートの出力に差異が生じ、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難になるという問題がある。
【００４８】
本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、一対のベースフィルムの一方であるベースフィルム４に補強シート１３を接着固定してベースフィルム４の剛性を高めることにより、感圧センサシート１に圧力が作用した際のベースフィルム３、４の変形度合い、すなわち、感圧抵抗体７と電極５、６との間のギャップＧの大きさと作用する圧力との関係を、寝具の仕様（柔らかさ等）に拘わらず一定とすることができる。これにより、寝具の違いにより感圧センサシート１の出力に差異が生じることを抑制して、検出精度の高い感圧センサシート１を提供できる。
【００４９】
なお、上述の本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、補強シート１３の平面形状はベースフィルム４とほぼ同一、すなわち１枚の補強シート１３をもちいているが、補強シート１３の平面形状を感圧センサ２と同一、つまりスリット３ａ、４ａので囲まれる形状とし、各感圧センサ２毎にベースフィルム４に接着固定してもよい。
【００５０】
（第３実施形態）
図７には、本発明の第３実施形態による感圧センサシート１の断面図を示す。
【００５１】
本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、第１実施形態における一対のベースフィルム３、４の一方であるベースフィルム４を、硬度あるいは弾性率がベースフィルム３よりも高い材質からなるベースフィルム１４に置換えている。
【００５２】
本発明の第３実施形態による感圧センサシート１においても、第２実施形態の場合と同様に、一対のベースフィルムの一方であるベースフィルム１４の剛性を高めることにより、感圧センサシート１に圧力が作用した際のベースフィルム３、１４の変形度合い、すなわち、感圧抵抗体７と電極５、６との間のギャップＧの大きさと作用する圧力との関係を、寝具の仕様（柔らかさ等）に拘わらず一定とし、寝具の違いにより感圧センサシート１の出力に差異が生じることを抑制して、検出精度の高い感圧センサシート１を提供できる。
【００５３】
また、ベースフィルム１４自体の剛性を高めることにより、第２実施形態における補強シート１３を不要として、部品点数や組付け工数の増加を抑えることができる。
【００５４】
なお、ベースフィルム３、４の一方の肉厚を他方の肉厚より厚くすることによってもベースフィルムの剛性を高めることができるので、上述の第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による感圧センサシート１は、第１〜第３実施形態による感圧センサシート１に対して、一対のベースフィルム上における一対の電極、および感圧抵抗体の配置を変更したものである。すなわち、図８に示すように、ベースフィルム３に電極５を、ベースフィルム４あるいはベースフィルム１４に電極６をそれぞれ設けることにより一対の電極５、６を形成し、さらに、各電極５、６上に感圧抵抗体７を形成し、両感圧抵抗体７、７間にギャップＧが形成される構成としている。この場合、感圧センサシート１に圧力が作用すると両感圧抵抗体７、７の接触状態が変化し、一対の電極５、６間の抵抗値が変化する。さらに、本発明の第４実施形態による感圧センサシート１においても、第１〜第３実施形態による感圧センサシート１の場合と同様の効果が得られる。
【００５６】
以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、電極５、６を銀ペーストによるスクリーン印刷を施して形成しているが、これを、ベースフィルム３、４（１４）に導電性金属箔を貼着し、エッチングにより所定のパタンを形成する構成としてもよい。
【００５７】
また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、スペーサ８を樹脂フィルムで形成しているが、熱硬化性粘着剤のみで形成してもよい。この場合、ベースフィルム３、４（１４）のどちらかに、熱硬化性粘着剤をスクリーン印刷することによりスペーサ８を形成することができるので、感圧センサシート１の組付け工数を低減できる。
【００５８】
また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、各感圧センサ２毎に独立した１個のポインタ１０を設けているが、複数のポインタ１０同士をベースフィルム３への接着面側において薄いシートでつなげた形状に一体成形してもよい。これにより、ベースフィルム３へのポインタ１０接着工程が簡素化できる。この場合、感圧センサシート１に必要なポインタ１０の全数を一体化させてもよいし、あるいは、複数のブロックにわけてもよい。また、スリット３ａ、４ａの打抜き加工は、ポインタ１０をベースフィルム３に接着した後に実施する。
【００５９】
また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、各感圧センサ２は一対の電極５、６を備えているが、感圧センサ２に複数対の電極を設け、それぞれが独立した圧力検出部として作用する構成としても良い。この場合、感圧センサ２は独立した複数個の圧力検出部を備えることになり、したがって、感圧センサシート１上において単位面積当たりの圧力検出点の個数を増加させることができる。このような感圧センサシート１を用いることにより、寝具上における就寝者の生体情報（呼吸情報、心拍情報等）に加えて就寝者の姿勢を正確に検出判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図４中のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１における感圧センサ２配置構成の説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１を構成する感圧センサ２における、感圧センサ２に印加する面圧と一対の電極５、６間の抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態による感圧センサシート１の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による感圧センサシート１の断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による感圧センサシート１の断面図である。
【符号の説明】
１ 感圧センサシート
２ 感圧センサ
３、４、１４ ベースフィルム
３ａ、４ａ、１４ａ スリット（切欠き孔）
５、６ 電極
５ａ、６ａ 櫛歯電極
５ｂ、６ｂ リード電極
７ 感圧抵抗体
８ スペーサ
９ 熱硬化性接着剤
１０ ポインタ（凸部）
１１ カバー
１２ 接着剤
１３ 補強シート（シート部材）
Ｇ ギャップ
Ｐ 面圧
Ｒ 抵抗値
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば人体の体圧分布の測定等、低荷重の圧力測定を行うことができる感圧センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
就寝中の人間の生体情報、たとえば呼吸情報、心拍情報あるいは姿勢情報を人体に直接センサを取付けずに採取する方法の１つに感圧センサを用いる方法がある。就寝中の人間の生体情報は、その体の動きを検出して採取できる。したがって、感圧センサを寝具内に設置し、就寝者の体の動きを感圧センサに作用する圧力変化として検出するものである。この方法における感圧センサの出力は、就寝者の体重の作用に対応する出力（信号レベルが大きい）に、呼吸等に起因する就寝者の体の微小変位による荷重変化に対応する出力（信号レベルが小さい）が重畳した形となっている。通常、呼吸等に起因する就寝者の体の変位はわずかであり、この体の変位により感圧センサに作用する荷重変化は、就寝者の体重による荷重と比べてはるかに小さい。したがって、感圧センサに対しては、この微小圧力変化を精度良く検出することが要求される。さらに、被験者に感圧センサの存在をあまり意識させないことが要求される。
【０００３】
従来の感圧センサとしては、例えば、特開平２００１−９９７２６号公報に開示されるものがある。これは、一対のベースフィルムと、この一対のベースフィルムの間に配設される一対の電極と、一対の電極間に一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、一対のベースフィルム間且つ前記感圧抵抗体の外周側に配設されて前記ギャップを形成するスペーサとを備え、一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じて、一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは前記２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化する、すなわち一対の電極間の抵抗値が変化することに基づいて圧力を検出するものである。
【０００４】
上述の従来の感圧センサにおいては、ベースフィルムの厚さ、スペーサの厚さを薄くすることにより、一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは前記２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化し易くして微小圧力変化を検出可能とすると同時に被験者に感圧センサの存在をあまり意識させないことを実現している。
【０００５】
ところで、就寝者の生体情報、たとえば呼吸情報あるいは心拍情報を感圧センサを用いて検出する場合、一般的には、複数個の上述の感圧センサを一体的に組合わせてなる感圧センサシートが用いられている。この感圧センサシートは、上述の感圧センサのベースフィルムを共通使用、つまり、一対の大きなベースフィルムの間に、電極、感圧抵抗体、スペーサ等からなる感圧センサを複数組配置して構成されている。これにより、感圧センサシート上における就寝者の位置が寝返り等により変動しても、就寝者の生体情報を安定して検出することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の従来の感圧センサにおいては、検出可能な圧力値を小さくするためにベースフィルムを薄くしたことにより、センサ間の出力ばらつき、繰返し出力ばらつきが増大するという問題がある。また、ベースフィルムのスペーサの外周側の部分が就寝者あるいは寝具により引っ張られることにより感圧センサの検出信号レベルが影響を受け、良好な検出精度の維持が困難になる。これは、上述の感圧センサシートにおいては特に顕著である。
【０００７】
すなわち、上述の従来の感圧センサにおいては、より低い圧力を検出可能とすると、良好な検出精度を維持することが困難になる、という問題がある。
【０００８】
本発明は、以上の従来の問題点に鑑みてなされたもので、より低い圧力を検出可能とし、且つ検出精度の高い感圧センサシートを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の感圧センサは、一対のベースフィルムと、一対のベースフィルムの間に配設される少なくとも一対の電極と、一対の電極間に一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、一対のベースフィルム間且つ感圧抵抗体の外周側に配設されてギャップを形成するスペーサとを備え、一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じて一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化することにより、一対の電極間の抵抗が変化する感圧センサにおいて、一対のベースフィルムの少なくとも一方において、その外表面に凸部を設ける構成とした。
【００１０】
ここで感圧センサの作動について簡単に説明する。
【００１１】
先ず、感圧センサに圧力が作用していない時はベースフィルムの変形量は０であり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップは最大となっている。したがって、一対の電極間の抵抗値は最大値となっている。
【００１２】
次に、感圧センサに圧力が作用し始めると、それに伴ってベースフィルムが変形し、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップは減少し始める。しかし、感圧センサに作用する圧力の大きさが所定値に達するまでは、ベースフィルムの変形量が増加しても、一対の電極間の抵抗値は最大値のまま一定である。上述の圧力の所定値が、すなわち、当該感圧センサが検出可能な最低圧力である。
【００１３】
次に、感圧センサに作用する圧力の大きさが所定値を超えて増加し、それに伴ってベースフィルムがさらに変形すると、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップはさらに減少し、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化する、言い換えると、接触圧力が増大して接触抵抗が減少する。すなわち、感圧センサに作用する圧力が増大するに連れて、一対の電極間の抵抗値は減少する。
【００１４】
本発明の請求項１に記載の感圧センサにおいて、感圧センサ上から圧力が作用すると、この圧力は凸部を介してベースフィルムに作用する。このため、ベースフィルムに作用する面圧、言い換えるとベースフィルムの変形量は、凸部が無くベースフィルム全面に圧力が作用する従来の感圧センサの場合よりも大きくなる。これにより、感圧センサが検出可能な最低圧力を、従来の感圧センサの場合よりも低くすることができる。
【００１５】
本発明の請求項２に記載の感圧センサは、一対のベースフィルムと、一対のベースフィルムの間に配設される少なくとも一対の電極と、一対の電極間に前記一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、一対のベースフィルム間且つ感圧抵抗体の外周側に配設されてギャップを形成するスペーサとを備え、一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じ一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化することにより、一対の電極間の抵抗が変化する感圧センサにおいて、一対のベースフィルムの一方の外表面にベースフィルムより硬度あるいは弾性率が高いシート状部材を敷設する構成とした。
【００１６】
従来の感圧センサにおいては、微小圧力変化を検出可能とし且つ被験者に感圧センサの存在を意識させないためにベースフィルムの厚さを薄くしている。このため、感圧センサが装着される寝具の形態および寝具の硬さによって感圧センサの出力特性が変化して出力が不安定となる、つまり、感圧センサが装着される寝具が異なると感圧センサの出力が異なり、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難になるという問題がある。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の感圧センサにおいては、一対のベースフィルムの一方の外表面にベースフィルムより硬度あるいは弾性率が高いシート状部材を敷設して、一方のベースフィルムを補強して剛性を高めることにより、感圧センサに圧力が作用した際のベースフィルムの変形、つまり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップ変化を安定させ、感圧センサの出力が寝具の形態および寝具の硬さにより影響を受けることを抑制して、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００１８】
この場合、本発明の請求項３に記載の感圧センサのように、一対のベースフィルムの一方を、他方のベースフィルムよりも硬度あるいは弾性率が高い材質で形成することによっても、上述の本発明の請求項２に記載の感圧センサの場合と同等の効果が得られる。すなわち、感圧センサに圧力が作用した際のベースフィルムの変形、つまり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップ変化を安定させ、感圧センサの出力が寝具の形態および寝具の硬さにより影響を受けることを抑制して、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の感圧センサは、請求項２または請求項３に記載の感圧センサにおいて、その一対のベースフィルムの他方、すなわち硬度あるいは弾性率が低い、言い換えると変形し易い方のベースフィルムの外表面に凸部を設ける構成とした。これにより、感圧センサが検出可能な最低圧力を従来の感圧センサの場合よりも低くでき、且つ感圧センサに圧力が作用した際のベースフィルムの変形、つまり、電極と感圧抵抗体間、あるいは２層の感圧抵抗体間のギャップ変化を安定させ、感圧センサの出力が寝具の形態および寝具の硬さにより影響を受けることを抑制して、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００２０】
本発明の請求項５に記載の感圧センサは、凸部は、一対のベースフィルムの積層方向から見てスペーサの内周側にある構成とした。これにより、感圧センサに作用する圧力が低い場合においても、一対の電極の一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは２層の感圧抵抗体間の接触状態を確実に変化させることができる。
【００２１】
本発明の請求項６に記載の感圧センサは、凸部はゴム材料または樹脂材料からなる構成とした。これにより、凸部を柔軟性に富む材質で形成して、就寝者が凸部の存在、つまり感圧センサの存在を感じることを抑制できる感圧センサを実現できる。さらに、感圧センサの使用条件に応じて、凸部形状を容易に変更すると共に、凸部のベースフィルムへの固定が接着等により容易に実施できる。
【００２２】
本発明の請求項７に記載の感圧センサは、スペーサのベースフィルム側端面の少なくとも一方は電極に当接する構成とした。これにより、一対の電極間の距離を安定して維持することができる。
【００２３】
本発明の請求項８に記載の感圧センサは、一対のベースフィルムにおいて、スペーサの外周側にスペーサを取囲むような切欠き孔を設ける構成とした。従来の感圧センサにおいては、その使用時、つまり感圧センサが装着される上に就寝者が居る場合、ベースフィルムは複雑に変形し感圧センサには部分的に引っ張り力が作用する。この引っ張り力が感圧センサに作用して、感圧センサの出力信号に影響をおよぼす。また、感圧センサを複数個備える感圧センサシートにおいては、就寝者による圧力が作用していない感圧センサにおいて上述の引っ張り力に起因する出力信号が発生し、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難となるという問題がある。本発明の請求項８に記載の感圧センサにおいては、一対のベースフィルムに感圧センサのスペーサ外周側にスペーサを取囲むような切欠き孔を設けることにより、感圧センサに引っ張り力が作用することを抑制できる。これにより、検出精度の高い感圧センサを提供できる。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による感圧センサを、寝具内に装着され就寝者の生体情報、たとえば呼吸情報あるいは心拍情報を就寝者の体の動きによる圧力変化として検出するための感圧センサシートに適用した場合を例に図面に基づいて説明する。
【００２５】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による感圧センサシート１について、図１〜図４を用いて説明する。
【００２６】
図１は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図４中のＩ−Ｉ線断面図である。図２は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。図３は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩＩ−Ｉ線断面図である。図４は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１における感圧センサ２配置構成の説明図である。
【００２７】
本発明の第１実施形態による感圧センサシート１は、図４に示すように、複数の感圧センサ２から構成されている。
【００２８】
感圧センサ２は、図１〜図３に示すように、いわゆるショーティングバー構造のものである。感圧センサ２は、大きくは、図１に示すように、一対のベースフィルムであるベースフィルム３、４の間に配設された一対の電極である電極５、６と、両電極５、６と所定のギャップＧを介して配設される１層の感圧抵抗体７と、両ベースフィルム３、４間に配設されてギャップＧを形成するスペーサ８と、一対のベースフィルムの一方であるベースフィルム３の外表面に設けられる凸部であるポインタ１０とから構成されている。
【００２９】
ベースフィルム３上には、図２に示すように、円弧状の電極５、６が配設されている。これらの電極５、６は、ショーティングバーである櫛歯電極５ａ、６ａをそれぞれ備えている。また、各電極５、６は、感圧センサ２を外部と電気的に接続するためのリード線であるリード電極５ｂ、６ｂをそれぞれ備えている。電極５、６、櫛歯電極５ａ、６ａ、およびリード電極５ｂ、６ｂは銀で形成され、すなわち、ベースフィルム３の表面にペースト状の銀粒子を図２に示すような形状にスクリーン印刷することにより形成されている。
【００３０】
ベースフィルム４上には、感圧抵抗体７が設けられている。感圧抵抗体７は、図３に示すように、外径が電極５、６とほぼ等しい円形を成し、ベースフィルム３上の電極５、６に対向する位置に形成されている。感圧抵抗体７としては、熱硬化樹脂にカーボンを分散させたものが用いられ、電極５、６の場合と同様に、ベースフィルム４上に図３に示すような形状にスクリーン印刷することにより形成されている。
【００３１】
電極５、６および感圧抵抗体７の外周側には、電極５、６と感圧抵抗体７の間にギャップＧを形成するためのスペーサ８が、電極５、６および感圧抵抗体７を囲うように略Ｃ字上に配設されている。スペーサ８は樹脂フィルムで形成され、熱硬化性接着剤９を介してベースフィルム３、４それぞれに固定されている。
【００３２】
ポインタ１０は、ゴムあるいは樹脂により円盤状に形成され、ベースフィルム３の外表面に接着剤１２を介して固定されている。ポインタ１０は、ベースフィルム３の電極５、６と略同心上に図２中の破線で示す位置に固定されている。
【００３３】
ベースフィルム３、４には、切欠き孔であるスリット３ａ、４ａが、スペーサ８の外周側にスペーサ８を囲むように略Ｃ字状に形成されている。スリット３ａ、４ａは、ベースフィルム３、４がスペーサ８を介して接着固定され一体化された後に、プレス加工等により形成される。
【００３４】
ベースフィルム３、４の外側には、カバー１１が配設されている。カバー１１は、柔軟な材質、たとえばウレタン等から形成され、ベースフィルム３、４を気密的に覆って感圧センサ２部への外部からの水分、埃等の浸入を防止している。
【００３５】
次に、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の組付け方法について簡単に説明する。
【００３６】
先ず、ベースフィルム３上に銀ペーストをスクリーン印刷することにより電極５、６を形成する。このとき、図１に示す櫛歯電極５ａ、６ａ、リード電極５ｂ、６ｂも同時に形成される。
【００３７】
次に、ベースフィルム４上に熱硬化樹脂にカーボンを分散させたものをスクリーン印刷することにより感圧抵抗体７を形成する。
【００３８】
次に、ベースフィルム３、４の間にスペーサ８を介在させて積層する。このとき、電極５、６と感圧抵抗体７を対向させると共に、スペーサ８を感圧抵抗体８の外周側に配置する。また、スペーサ８の両面には、図１に示すように熱硬化性接着剤９の薄い層が予め設けられている。続いて、ベースフィルム３、スペーサ８、ベースフィルム４からなる積層体を熱圧着プレスにて加熱および加圧する。これにより、スペーサ８に設けられた熱硬化性接着剤を介して、ベースフィルム３、スペーサ８、ベースフィルム４からなる積層体が一体化される。
【００３９】
次に、スリット３ａ、４ａをプレス加工により打抜き形成する。
【００４０】
次に、ベースフィルム３の外表面の各感圧センサ２に対応する位置にポインタ１０を接着剤１２により固定する。
【００４１】
次に、上述の積層体をカバー１１で気密的に覆う。以上で、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の組付けが完了する。
【００４２】
以上説明した、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１においては、ベースフィルム３の外表面に各感圧センサ２に対応して凸部であるポインタ１０を設けた。感圧センサシート１において、感圧センサ２に上から圧力が作用すると、この圧力はポインタ１０を介してベースフィルム３に作用する。このため、ベースフィルム３に作用する面圧、言い換えるとベースフィルム３の変形量は、ポインタ１０が無い従来の感圧センサの場合よりも大きくなる。これにより、感圧センサ２が検出可能な最低圧力を、従来の感圧センサの場合よりも低くすることができる。
【００４３】
図５は、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１を構成する感圧センサ２における、感圧センサ２に印加する面圧と一対の電極５、６間の抵抗値との関係を示すグラフである。図５のグラフにおいて、横軸に面圧Ｐ（ｋＰａ）を、縦軸に抵抗値Ｒ（Ω）を示す。グラフ中、実線は本発明の第１実施形態による感圧センサ２、すなわちポインタ１０を備える場合を、破線は従来の感圧センサ、すなわちポインタ１０が無い場合をそれぞれ示している。図５から明らかなように、従来の感圧センサにおいては、面圧Ｐが０．８ｋＰａ付近から抵抗値Ｒが一定となってしまう、つまり検出可能最低圧力が０．８ｋＰａであるのに対し、本発明の第１実施形態による感圧センサ２においては、面圧Ｐが０．１５ｋＰａ付近から抵抗値Ｒが一定となっている、つまり検出可能最低圧力が０．１５ｋＰａとなっている。すなわち、本発明の第１実施形態による感圧センサ２においては、検出可能最低圧力を大幅に低下させることができる。これにより、就寝者の各種生体情報を精度良く採取することができる。
【００４４】
また、以上説明した、本発明の第１実施形態による感圧センサシート１においては、一対のベースフィルム３、４に、各感圧センサ２毎にスペーサ８の外周側にスペーサ８を取囲むような切欠き孔であるスリット３ａ、４ａを設けている。従来の感圧センサシート１では、その使用時において、つまり感圧センサシート１が装着される寝具上に就寝者が居る場合において、ベースフィルム５、６は複雑に変形し感圧センサシート１には部分的に引っ張り力が作用する。この引っ張り力が各感圧センサ２に作用して、感圧抵抗体７と電極５、６との接触状態に影響を及ぼし、その結果、感圧センサ２の検出精度が低下する。たとえば、就寝者による圧力が作用していない感圧センサ２において上述の引っ張り力に起因する出力信号が発生し、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難になるという問題がある。本発明の第１実施形態による感圧センサシート１においては、スリット３ａ、４ａにより上述の引っ張り力が隣り合う個々の感圧センサ２に伝達されることを抑制している。このように、スペーサ８を取囲むような切欠き孔、すなわちスリット３ａ、４ａを設けることにより、個々の感圧センサ２を単一の感圧センサ２として独立して機能させることができるので、感圧抵抗体７と電極５、６との接触状態への上述の引っ張り力の影響を排除して、検出精度の高い感圧センサシート１を提供できる。
【００４５】
（第２実施形態）
図６には、本発明の第２実施形態による感圧センサシート１の断面図を示す。
【００４６】
本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、第１実施形態における一対のベースフィルム３、４の一方であるベースフィルム４の外表面に、硬度あるいは弾性率がベースフィルム４よりも高い材質で形成され、平面形状がベースフィルム４とほぼ同一である補強シート１３を接着により固定している。また、補強シート１３には、スリット３ａ、４ａに対応してスリット１３ａが設けられている。
【００４７】
従来の感圧センサシートにおいては、微小圧力変化を検出可能とし且つ被験者に感圧センサシートの存在を意識させないためにベースフィルムの厚さを薄くしている。このため、感圧センサシートが装着される寝具の形態および寝具の硬さによって感圧センサシートの出力特性が変化して出力が不安定となる、すなわち、寝具の違いにより感圧センサシートの出力に差異が生じ、就寝者の生態情報の精度良い測定が困難になるという問題がある。
【００４８】
本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、一対のベースフィルムの一方であるベースフィルム４に補強シート１３を接着固定してベースフィルム４の剛性を高めることにより、感圧センサシート１に圧力が作用した際のベースフィルム３、４の変形度合い、すなわち、感圧抵抗体７と電極５、６との間のギャップＧの大きさと作用する圧力との関係を、寝具の仕様（柔らかさ等）に拘わらず一定とすることができる。これにより、寝具の違いにより感圧センサシート１の出力に差異が生じることを抑制して、検出精度の高い感圧センサシート１を提供できる。
【００４９】
なお、上述の本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、補強シート１３の平面形状はベースフィルム４とほぼ同一、すなわち１枚の補強シート１３をもちいているが、補強シート１３の平面形状を感圧センサ２と同一、つまりスリット３ａ、４ａので囲まれる形状とし、各感圧センサ２毎にベースフィルム４に接着固定してもよい。
【００５０】
（第３実施形態）
図７には、本発明の第３実施形態による感圧センサシート１の断面図を示す。
【００５１】
本発明の第２実施形態による感圧センサシート１では、第１実施形態における一対のベースフィルム３、４の一方であるベースフィルム４を、硬度あるいは弾性率がベースフィルム３よりも高い材質からなるベースフィルム１４に置換えている。
【００５２】
本発明の第３実施形態による感圧センサシート１においても、第２実施形態の場合と同様に、一対のベースフィルムの一方であるベースフィルム１４の剛性を高めることにより、感圧センサシート１に圧力が作用した際のベースフィルム３、１４の変形度合い、すなわち、感圧抵抗体７と電極５、６との間のギャップＧの大きさと作用する圧力との関係を、寝具の仕様（柔らかさ等）に拘わらず一定とし、寝具の違いにより感圧センサシート１の出力に差異が生じることを抑制して、検出精度の高い感圧センサシート１を提供できる。
【００５３】
また、ベースフィルム１４自体の剛性を高めることにより、第２実施形態における補強シート１３を不要として、部品点数や組付け工数の増加を抑えることができる。
【００５４】
なお、ベースフィルム３、４の一方の肉厚を他方の肉厚より厚くすることによってもベースフィルムの剛性を高めることができるので、上述の第３実施形態と同様の作用効果を得ることができる。
【００５５】
（第４実施形態）
本発明の第４実施形態による感圧センサシート１は、第１〜第３実施形態による感圧センサシート１に対して、一対のベースフィルム上における一対の電極、および感圧抵抗体の配置を変更したものである。すなわち、図８に示すように、ベースフィルム３に電極５を、ベースフィルム４あるいはベースフィルム１４に電極６をそれぞれ設けることにより一対の電極５、６を形成し、さらに、各電極５、６上に感圧抵抗体７を形成し、両感圧抵抗体７、７間にギャップＧが形成される構成としている。この場合、感圧センサシート１に圧力が作用すると両感圧抵抗体７、７の接触状態が変化し、一対の電極５、６間の抵抗値が変化する。さらに、本発明の第４実施形態による感圧センサシート１においても、第１〜第３実施形態による感圧センサシート１の場合と同様の効果が得られる。
【００５６】
以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、電極５、６を銀ペーストによるスクリーン印刷を施して形成しているが、これを、ベースフィルム３、４（１４）に導電性金属箔を貼着し、エッチングにより所定のパタンを形成する構成としてもよい。
【００５７】
また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、スペーサ８を樹脂フィルムで形成しているが、熱硬化性粘着剤のみで形成してもよい。この場合、ベースフィルム３、４（１４）のどちらかに、熱硬化性粘着剤をスクリーン印刷することによりスペーサ８を形成することができるので、感圧センサシート１の組付け工数を低減できる。
【００５８】
また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、各感圧センサ２毎に独立した１個のポインタ１０を設けているが、複数のポインタ１０同士をベースフィルム３への接着面側において薄いシートでつなげた形状に一体成形してもよい。これにより、ベースフィルム３へのポインタ１０接着工程が簡素化できる。この場合、感圧センサシート１に必要なポインタ１０の全数を一体化させてもよいし、あるいは、複数のブロックにわけてもよい。また、スリット３ａ、４ａの打抜き加工は、ポインタ１０をベースフィルム３に接着した後に実施する。
【００５９】
また、以上説明した、本発明の第１〜第４実施形態による感圧センサシート１においては、各感圧センサ２は一対の電極５、６を備えているが、感圧センサ２に複数対の電極を設け、それぞれが独立した圧力検出部として作用する構成としても良い。この場合、感圧センサ２は独立した複数個の圧力検出部を備えることになり、したがって、感圧センサシート１上において単位面積当たりの圧力検出点の個数を増加させることができる。このような感圧センサシート１を用いることにより、寝具上における就寝者の生体情報（呼吸情報、心拍情報等）に加えて就寝者の姿勢を正確に検出判定することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図４中のＩ−Ｉ線断面図である。
【図２】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩ−ＩＩ線断面図である。
【図３】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１の断面図であり、図１中のＩＩＩ−Ｉ線断面図である。
【図４】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１における感圧センサ２配置構成の説明図である。
【図５】本発明の第１実施形態による感圧センサシート１を構成する感圧センサ２における、感圧センサ２に印加する面圧と一対の電極５、６間の抵抗値との関係を示すグラフである。
【図６】本発明の第２実施形態による感圧センサシート１の断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態による感圧センサシート１の断面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による感圧センサシート１の断面図である。
【符号の説明】
１ 感圧センサシート
２ 感圧センサ
３、４、１４ ベースフィルム
３ａ、４ａ、１４ａ スリット（切欠き孔）
５、６ 電極
５ａ、６ａ 櫛歯電極
５ｂ、６ｂ リード電極
７ 感圧抵抗体
８ スペーサ
９ 熱硬化性接着剤
１０ ポインタ（凸部）
１１ カバー
１２ 接着剤
１３ 補強シート（シート部材）
Ｇ ギャップ
Ｐ 面圧
Ｒ 抵抗値
Claims (8)
- 一対のベースフィルムと、
前記一対のベースフィルムの間に配設される少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極間に前記一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、前記一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、
前記一対のベースフィルム間且つ前記感圧抵抗体の外周側に配設されて前記ギャップを形成するスペーサとを備え、
前記一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じて前記一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは前記２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化することにより、前記一対の電極間の抵抗が変化する感圧センサにおいて、
前記一対のベースフィルムの少なくとも一方において、その外表面に凸部を設けることを特徴とする感圧センサ。 - 一対のベースフィルムと、
前記一対のベースフィルムの間に配設される少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極間に前記一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、前記一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、
前記一対のベースフィルム間且つ前記感圧抵抗体の外周側に配設されて前記ギャップを形成するスペーサとを備え、
前記一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じて前記一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは前記２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化することにより、前記一対の電極間の抵抗が変化する感圧センサにおいて、
前記一対のベースフィルムの一方において、その外表面に前記ベースフィルムより硬度あるいは弾性率が高いシート状部材を敷設することを特徴とする感圧センサ。 - 一対のベースフィルムと、
前記一対のベースフィルムの間に配設される少なくとも一対の電極と、
前記一対の電極間に前記一対の電極の少なくとも一方と所定のギャップを介して配設される１層の感圧抵抗体、または、前記一対の電極の各電極上に形成され且つ所定のギャップを介して配設される２層の感圧抵抗体と、
前記一対のベースフィルム間且つ前記感圧抵抗体の外周側に配設されて前記ギャップを形成するスペーサとを備え、
前記一対のベースフィルムを介して印加される圧力に応じて前記一対の電極の少なくとも一方と１層の感圧抵抗体との接触状態、あるいは前記２層の感圧抵抗体間の接触状態が変化することにより、前記一対の電極間の抵抗が変化する感圧センサにおいて、
前記一対のベースフィルムの一方を、他方のベースフィルムよりも硬度あるいは弾性率が高い材質で形成することを特徴とする感圧センサ。 - 前記一対のベースフィルムの他方において、その外表面に凸部を設けることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の感圧センサ。
- 前記凸部は、前記一対のベースフィルムの積層方向から見て、前記スペーサの内周側にあることを特徴とする請求項１または請求項４に記載の感圧センサ。
- 前記凸部はゴム材料または樹脂材料からなることを特徴とする請求項５に記載の感圧センサ。
- 前記スペーサの前記ベースフィルム側端面の少なくとも一方は前記電極に当接することを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の感圧センサ。
- 前記一対のベースフィルムにおいて、前記スペーサの外周側に前記スペーサを取囲むような切欠き孔を設けることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の感圧センサ。
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