JP2010133791A - Sheet-form sensor device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、不均一な面において検出対象物の近接あるいは接触を検出するシート状センサ装置に関するものである。 The present invention relates to a sheet-like sensor device that detects the proximity or contact of an object to be detected on a non-uniform surface.
ベッド上で寝ている患者の状態をモニタリングしたり、あるいは自動車における運転者の着座を検出するために、シート状のセンサ部を有するシート状センサ装置が用いられている。 2. Description of the Related Art A sheet sensor device having a sheet sensor unit is used for monitoring the state of a patient sleeping on a bed or detecting a driver's seating in an automobile.
シート状センサ装置は、織物や編物などシート状のシート体にセンサ機能を持たせたものであり、ベッドや自動車の座席などの不均一な面においても、検出対象物となる人体等の近接あるいは接触を検出することができる。 A sheet-like sensor device is a sheet-like sheet body such as a woven fabric or a knitted fabric that has a sensor function. Even on non-uniform surfaces such as a bed or an automobile seat, Contact can be detected.
このようなシート状センサ装置として、従来、図13に示すように、上下2枚のシート素地132間に感圧センサ133を組込み、シート素地132に加わった荷重による感圧センサ133の抵抗値の変化を測定することで、検出対象物の接触を検出するシート状センサ装置131が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
As such a sheet-like sensor device, conventionally, as shown in FIG. 13, a pressure-
また、図14に示すように、ステンレスやカーボンなどの導電性繊維142とその周囲を被覆する綿やポリエステルなどの非導電性材料143とからなる繊維体144を用い、この繊維体144をたて糸およびよこ糸として編み込んで織物としたセンサ本体145を備え、たて糸とよこ糸との間に電圧を印加してその交差部分の静電容量の変化を検出することで、検出対象物の接触を検出するシート状センサ装置141が提案されている(例えば、特許文献2参照)。
Further, as shown in FIG. 14, a
このシート状センサ装置141では、交差部分の静電容量の変化を検出するため、センサ本体145と検出対象物との間に形成される浮遊静電容量も計測することができ、検出対象物の近接を検出することができる。
In this sheet-
しかしながら、図13のシート状センサ装置131では、検出対象物の接触を検出する際の分解能が感圧センサ133の個数に依存するため、分解能を上げるためには感圧センサ133を大量に用いる必要があり、コストがかかるという問題がある。また、感圧センサ133を大量に用いるため、製造時に感圧センサ133を配置するのに手間がかかり、大量生産には不向きであり、低コストでの製造が困難であるという問題もある。
However, in the sheet-like sensor device 131 of FIG. 13, since the resolution when detecting the contact of the detection object depends on the number of pressure-
一方、図14のシート状センサ装置141では、たて糸とよこ糸の交差部分の静電容量の変化を測定する方式を採用しているため、静電容量の変化が検出できるような交差部分の厚みが必要であり、たて糸およびよこ糸に使用する繊維体144の設計および調整が難しく、手間がかかる。よって、大量生産には不向きであり、低コストでの製造が困難であるという問題がある。
On the other hand, the sheet-
また、導電性繊維142の周囲に非導電性材料143をらせん状に紡績または紡糸して繊維体144を形成するため、紡績の容易性、織物状態での可撓性を考慮して非導電性材料143の材料選定を行わなければならず、使用できる材料が限定される。
In addition, the
さらには、繊維体144をたて糸およびよこ糸に用いて織物状のセンサ本体145を形成するため、センサ本体145の厚み、材質、形状の自由度には限界があるという問題もある。
Furthermore, since the
そこで、本発明の目的は、意匠性に優れ、容易かつ低コストに製造可能なシート状センサ装置を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to provide a sheet-like sensor device that is excellent in design and can be manufactured easily and at low cost.
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、請求項1の発明は、織物、編物などのシート状に形成されたシート体に、細径の同軸ケーブルを縫い込んで構成されるセンサ本体と、該センサ本体に縫い込まれた前記同軸ケーブルの内部導体と外部導体間の静電容量の変化を測定することで、前記センサ本体に対する検出対象物の近接あるいは接触を検出する検出手段とを備えたシート状センサ装置である。
The present invention has been devised to achieve the above object, and the invention of
請求項2の発明は、前記センサ本体は、前記シート体に複数の前記同軸ケーブルを縦方向および横方向に交差させて縫い込んで構成され、前記検出手段は、各同軸ケーブルの内部導体と外部導体間の静電容量の変化を順次測定することで、前記センサ本体に対して前記検出対象物が近接あるいは接触する領域を検出する請求項1記載のシート状センサ装置である。
According to a second aspect of the present invention, the sensor body is formed by sewing a plurality of the coaxial cables into the sheet body so as to intersect each other in the vertical direction and the horizontal direction, and the detecting means includes an inner conductor and an outer part of each coaxial cable. The sheet-like sensor device according to
請求項3の発明は、前記検出手段は、前記同軸ケーブルと電気的に接続され、前記同軸ケーブルの内部導体と外部導体間の静電容量に応じた発振周波数の交流信号を出力するLC共振回路と、該LC共振回路からの交流信号を整波してパルス信号を出力する整波回路と、該整波回路からのパルス信号をカウントし、所定のカウント数となる時間を計測する時間計測カウンタと、前記パルス信号よりも周波数が高い一定周波数のクロック信号を出力するオシレータと、前記時間計測カウンタにより計測された時間をゲートタイムとして、前記オシレータから出力されるクロック信号をカウントし、これをカウント数として出力するパルスカウンタと、前記パルスカウンタからのカウント数の変化により、前記センサ本体に対する前記検出対象物の近接あるいは接触を検出する接触判定部とを備える請求項1または2記載のシート状センサ装置である。
According to a third aspect of the present invention, the detection means is an LC resonance circuit that is electrically connected to the coaxial cable and outputs an AC signal having an oscillation frequency corresponding to the capacitance between the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable. And a wave shaping circuit that waves the alternating current signal from the LC resonance circuit and outputs a pulse signal, and a time measurement counter that counts the pulse signal from the wave shaping circuit and measures the time to be a predetermined count number And an oscillator that outputs a clock signal having a constant frequency higher than that of the pulse signal, and the clock signal output from the oscillator is counted using the time measured by the time measurement counter as a gate time, and this is counted. A pulse counter that outputs as a number, and a change in the number of counts from the pulse counter, so that the object to be detected with respect to the sensor body A sheet sensor device according to
請求項4の発明は、前記センサ本体に対して前記検出対象物が近接あるいは接触した場合には、前記パルスカウンタのカウント数が増加する方向に作用し、かつ、前記同軸ケーブルを曲げた場合には、前記パルスカウンタのカウント数が減少する方向に作用する請求項3記載のシート状センサ装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, when the object to be detected approaches or comes into contact with the sensor body, it acts in a direction in which the count number of the pulse counter increases and the coaxial cable is bent. 4. The sheet-like sensor device according to
請求項5の発明は、前記検出手段は、電源投入時または停電復帰時等のシステム起動時における前記同軸ケーブルの内部導体と外部導体間の静電容量を基準値とし、該基準値と計測値との差が所定の閾値を超えたときに、前記検出対象物の近接あるいは接触を検出する請求項1〜4いずれかに記載のシート状センサ装置である。 According to a fifth aspect of the present invention, the detection means uses a capacitance between the inner conductor and the outer conductor of the coaxial cable at the time of starting the system such as when the power is turned on or when the power is restored, as a reference value, and the reference value and the measured value. It is a sheet-like sensor apparatus in any one of Claims 1-4 which detects the proximity | contact or contact of the said detection target object when the difference with this exceeds a predetermined threshold value.
請求項6の発明は、前記検出手段は、電源投入時または停電復帰時等のシステム起動時において、前記基準値が前記閾値を既に超えている場合には、前回のシステム起動時において設定した基準値を採用する請求項5記載のシート状センサ装置である。
According to a sixth aspect of the present invention, when the reference value has already exceeded the threshold at the time of system start-up such as power-on or power failure recovery, the reference means set at the time of the previous system start-
本発明によれば、意匠性に優れ、容易かつ低コストに製造できるシート状センサ装置を提供できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the sheet-like sensor apparatus which is excellent in design property, and can be manufactured easily and at low cost can be provided.
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。 Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
図1は、第1の実施形態に係るシート状センサ装置の概略図である。 FIG. 1 is a schematic view of a sheet-like sensor device according to the first embodiment.
図1に示すように、シート状センサ装置1は、織物、編物などのシート状に形成されたシート体2に、細径の同軸ケーブル(センサケーブル)3を縫い込んで構成されるセンサ本体4と、センサ本体4に縫い込まれた同軸ケーブル3の内部導体と外部導体間の静電容量の変化を測定することで、センサ本体4に対する検出対象物の近接あるいは接触を検出する検出手段としての静電容量計測部5とを備える。
As shown in FIG. 1, a sheet-
シート体2は、縫い込むことが可能な材料であればよく、厚み・材質などは限定されない。また、図1では、シート体2に6本の同軸ケーブル3を略平行に縫い込んだ例を示すが、同軸ケーブル3の本数や配置はこれに限定されない。
The
各同軸ケーブル3は、図示しないマイコンなどの制御手段によりスイッチング制御されるタイミング切替部6を介して、静電容量計測部5に接続される。タイミング切替部6は、所定の時間間隔ごとにスイッチングを行い(所定のタイミングで所定の同軸ケーブル3を選択して)、同軸ケーブル3を順次静電容量計測部5に接続するよう制御される。
Each
図2に示すように、本発明で用いる同軸ケーブル3は、内部導体7の外周に、絶縁体8、外部導体9、保護体10を順次同軸状に形成した細径の同軸ケーブルである。同軸ケーブル3の径は、例えば、200〜350μm程度である。
As shown in FIG. 2, the
内部導体7は、例えば、銀めっき銅合金線やすずめっき軟銅線などからなり、絶縁体8は、例えば、ふっ素樹脂などからなる。外部導体9は、編組、横巻きいずれの構造でもよく、例えば、銀めっき銅合金線の編組構造などである。保護体10は、例えば、ふっ素樹脂やポリエステルテープなどからなる。同軸ケーブル3は、例えば、AWG(American Wire Gauge)#46、#44、#40、#36などである。
The
センサ本体4は、図3(a)に示すように、シート体2に同軸ケーブル3を波縫いして、同軸ケーブル3をシート体2の表面と裏面に交互に配置して構成してもよいし、図3(b)に示すように、家庭用、工業用あるいは業務用のミシンを用い、2本の同軸ケーブル3を上糸と下糸に用いてシート体2に縫い込んで構成してもよい。ミシンを用いてセンサ本体4を形成することにより、同軸ケーブル3をシート体2に縫い込む時間を短縮することができるので、生産性を向上させることができる。
As shown in FIG. 3A, the sensor
図3(b)では、上糸、下糸ともに同軸ケーブル3を用いる場合を示したが、上糸あるいは下糸のどちらか一方のみに同軸ケーブル3を用いるようにしてもよい。下糸のみに同軸ケーブル3を用いると、同軸ケーブル3がシート体2の表面に現れないようにすることができるので、デザイン性を向上させることが可能である。
Although FIG. 3B shows the case where the
静電容量計測部5は、図4(a)に示すように、同軸ケーブル3と電気的に接続され、同軸ケーブル3の内部導体7と外部導体9間の静電容量に応じた発振周波数の交流信号aを出力するLC共振回路41と、LC共振回路41からの交流信号aを整波してパルス信号pを出力する整波回路42と、整波回路42からのパルス信号pをカウントし、所定時間に入力されたパルス信号pのカウント数cを出力する周波数カウンタ43と、周波数カウンタ43からのカウント数cの変化から、センサ本体4に対する検出対象物の近接あるいは接触を検出する図示しない接触判定部とを備える。
As shown in FIG. 4A, the
図4(b)に、本発明で用いたLC共振回路41の回路図を示す。図4(b)に示すように、LC共振回路41は、例えば、コルヴィッツ型の発振回路である。図4(b)において、Cvは同軸ケーブル3における内部導体7と外部導体9間の静電容量を示す。LC共振回路41はこれに限定されない。
FIG. 4B shows a circuit diagram of the
シート状センサ装置1では、センサ本体4に人体などの検出対象物が近接あるいは接触すると、同軸ケーブル3と検出対象物との間に浮遊静電容量が形成されてCvが増加する。その結果、LC共振回路41から出力される交流信号aの周波数(発振周波数)が低くなり、周波数カウンタ43から出力されるカウント数cの値が小さくなる。接触判定部は、このカウント数cの値の減少から、検出対象物の近接あるいは接触を検出する。
In the sheet-
LC共振回路41の発振周波数(共振周波数)は、検出対象物である人体と同軸ケーブル3との間で形成される浮遊静電容量を感度よくとらえることができる周波数範囲に設定するとよい。具体的には、LC共振回路41の発振周波数は、数百kHz〜数MHz程度に設定するとよい。
The oscillation frequency (resonance frequency) of the
シート状センサ装置1では、複数(図1では6本)の同軸ケーブル3を略平行に設けているため、各同軸ケーブル3におけるCvの変化(カウント数cの変化)を測定することで、各同軸ケーブル3について検出対象物の近接あるいは接触を判定できるので、検出対象物が近接あるいは接触している領域を1次元的に検出することができる。
In the sheet-
また、シート状センサ装置1では、人体などの検出対象物の近接あるいは接触のみならず、センサ本体4に対する水の付着や、センサ本体4の曲げを検知することも可能である。
Further, the sheet-
ここで、接触判定部における判定方法について詳細に説明する。 Here, the determination method in the contact determination unit will be described in detail.
まず、接触判定部は、電源投入時または停電復帰時等のシステム起動時に、システム起動時における同軸ケーブル3の内部導体7と外部導体9間の静電容量Cv(カウント数c)を測定し、測定したカウント数cの値を基準値として記憶しておく。換言すれば、接触判定部は、システム起動後、最初に計測したカウント数cの値を基準値として記憶する。
First, the contact determination unit measures the capacitance C v (count number c) between the
(1)検出対象物が近接あるいは接触した場合
上述したように、検出対象物がセンサ本体4(同軸ケーブル3)に近接あるいは接触すると、計測する静電容量Cvが増加し、その結果、カウント数cの値が小さくなる。接触判定部は、カウント数cの値が基準値よりも減少し、かつ、計測したカウント数cの値と基準値との差が所定の閾値を超えたときに、検出対象物の近接あるいは接触を検出する。
(1) When the detection object are close to or in contact as described above, when the detection object is close to or in contact with the sensor body 4 (the coaxial cable 3), the electrostatic capacitance C v of measuring increases, as a result, the count The value of the number c becomes small. When the value of the count number c decreases below the reference value and the difference between the measured count number c and the reference value exceeds a predetermined threshold, the contact determination unit approaches or touches the detection target object. Is detected.
第1の実施形態では、閾値を1段階しか設けていないが、この閾値を2段階とすることで、近接状態、接触状態を区別することも可能である。 In the first embodiment, only one threshold is provided, but the proximity state and the contact state can be distinguished by setting the threshold to two steps.
(2)センサ本体4を曲げた場合
本発明者らは、センサ本体4(同軸ケーブル3)を曲げると、計測する静電容量Cvがあたかも減少しているような挙動を示すことを見出した。この原因は明らかでないが、電磁波の漏れなどが影響しているものと考えられる。
(2) When the
すなわち、センサ本体4を曲げると、計測する静電容量Cvが見かけ上減少し、その結果、カウント数cが大きくなる。接触判定部は、カウント数cの値が基準値よりも増加し、かつ、計測したカウント数cの値と基準値との差が所定の閾値を超えたときに、センサ本体4が曲げられたことを検出する。
That is, when the
(3)センサ本体4に水が付着した場合
センサ本体4(同軸ケーブル3)に水などの液体(水滴や汗など)が付着すると、(1)の場合と同様に、付着した水と同軸ケーブル3との間に浮遊静電容量が形成されるので、計測する静電容量Cvが増加し、その結果、カウント数cの値が小さくなる。水の付着は継続的であるため、接触判定部は、カウント数cの値が一定期間継続して小さいときに、水が付着したと判定する。
(3) When water adheres to the
すなわち、接触判定部は、カウント数cの値が基準値よりも減少し、かつ、計測したカウント数cの値と基準値との差が所定の閾値を超え、さらに、カウント数cの値が一定期間継続して小さいときに、センサ本体4に水が付着したことを検出する。
That is, the contact determination unit determines that the count number c is smaller than the reference value, the difference between the measured count number c and the reference value exceeds a predetermined threshold, and the count number c is When it is small for a certain period of time, it is detected that water has adhered to the
センサ本体4に水が付着すると、水が付着した部分では検出対象物の近接あるいは接触を検出できなくなる。よって、水が付着したことを検出した場合には、接触判定部が、水付着後のカウント数cを改めて基準値として採用するようにするとよい。これにより、水の付着の影響を除いて、検出対象物の近接あるいは接触を検出することが可能となる。
When water adheres to the sensor
また、システム起動時にセンサ本体4に既に検出対象物が近接あるいは接触している場合など、システム起動後に最初に計測したカウント数cの値(基準値)が既に所定の閾値を超えている場合は、前回のシステム起動時において設定した基準値を採用する。
In addition, when the detection target is already close to or in contact with the
第1の実施形態の作用を説明する。 The operation of the first embodiment will be described.
第1の実施形態に係るシート状センサ装置1では、シート体2に、細径の同軸ケーブル3を縫い込んでセンサ本体4を構成し、センサ本体4に縫い込まれた同軸ケーブル3の内部導体7と外部導体9間の静電容量Cvの変化を測定することで、センサ本体4に対する検出対象物の近接あるいは接触を検出している。
In the sheet-
シート体2に同軸ケーブル3を縫い込むことにより、同軸ケーブル3をシート体2に固定しやすくなり、その結果、容易にシート状センサ装置1を製造することが可能となる。
By sewing the
また、シート体2として様々な素材の布地を用いたり、あるいはシート体2を自動車のシートやベッドなどに被せて様々な形状で利用することが可能となり、さらに、同軸ケーブル3を縫い込む際の縫い目のバリエーションにより所定のデザインを施すことも可能となるため、意匠性に優れたシート状センサ装置1を実現することができる。シート状センサ装置1では、シート体2の材質を問わず、同軸ケーブル3を縫い込むだけでセンサ本体4を構成できるため、低コストで製造でき、後付けで施工することも可能となる。
In addition, it is possible to use cloths of various materials as the
また、シート状センサ装置1では、周波数カウンタ43のカウント数cが減少した場合には、センサ本体4に対して検出対象物が近接あるいは接触したことを検出し、カウント数cが増加した場合には、センサ本体4が曲げられたことを検出している。
Further, in the sheet-
これにより、検出対象物の近接あるいは接触と、センサ本体4に加えられた曲げとを区別して検出することが可能となり、検出精度のよいシート状センサ装置1を実現できる。特に、シート状センサ装置1をウェアラブルセンサとして用いる場合などは、曲げた状態と接触した状態を区別して検出できることは非常に有用である。
Thereby, it becomes possible to distinguish and detect the proximity | contact or contact of a detection target object, and the bending added to the sensor
さらに、シート状センサ装置1では、システム起動時における同軸ケーブル3の内部導体7と外部導体9間の静電容量Cv(カウント数c)を基準値とし、基準値と計測値との差が所定の閾値を超えたときに、検出対象物の近接あるいは接触等を検出している。
Furthermore, in the sheet-
システム起動時に基準値を設定することで、日々変化するシート体2自体の湿気の影響を受けないようにすることができる。また、閾値を設けることで、検出ノイズを除去することができ、検出対象物を確実に検出することが可能となる。
By setting the reference value when the system is activated, it is possible to avoid the influence of the humidity of the
また、シート状センサ装置1では、システム起動時において、基準値が閾値を既に超えている場合には、前回のシステム起動時において設定した基準値を採用している。
Moreover, in the sheet-
これにより、システム起動時に、例えば、既に検出対象物が検出されている場合であっても、対処することが可能となる。 Thereby, it is possible to cope with, for example, even when a detection target has already been detected when the system is started.
次に、第2の実施形態を説明する。 Next, a second embodiment will be described.
図5に示すように、シート状センサ装置50は、シート体2に複数の同軸ケーブル3を縦方向(X軸方向)および横方向(Y軸方向)に交差させて縫い込んでセンサ本体51を構成したものである。
As shown in FIG. 5, the sheet-
図5では、縦方向(X軸方向)に6本、横方向(Y軸方向)に6本の同軸ケーブル3を格子状に配置した例を示すが、同軸ケーブル3の本数や配置については限定されない。
FIG. 5 shows an example in which six
シート状センサ装置50によれば、各同軸ケーブル3の内部導体7と外部導体9間の静電容量Cvの変化を順次測定することで、センサ本体4に対して検出対象物が近接あるいは接触する領域(分布)を2次元的に特定することが可能となる。
According to the sheet-
また、図1のシート状センサ装置1と同様に、センサ本体4に水が付着した領域、あるいはセンサ本体4が曲げられた領域を2次元的に特定することも可能である。
Further, similarly to the sheet-
次に、第3の実施形態を説明する。 Next, a third embodiment will be described.
図6に示すシート状センサ装置60は、基本的に図1のシート状センサ装置1と同じ構成であり、静電容量計測部61を備える点で異なる。
A sheet-
静電容量計測部61は、図4(b)で説明したのと同様のLC共振回路41と、LC共振回路41からの交流信号aを整波してパルス信号pを出力する整波回路42と、整波回路42からのパルス信号pをカウントし、所定のカウント数となる時間を計測する時間計測カウンタ62と、パルス信号pよりも周波数が高い一定周波数の交流クロック信号claを出力するオシレータ(OSC)63と、オシレータ63からの交流クロック信号claを整波してパルス状のクロック信号clpを出力する整波回路64と、時間計測カウンタ62により計測された時間をゲートタイムとして、クロック信号clpをカウントし、これをカウント数cとして出力するパルスカウンタ65と、パルスカウンタ65のカウント数cの変化を測定することにより、センサ本体4に対する検出対象物の近接あるいは接触を検出する図示しない接触判定部とを備える。
The capacitance measuring unit 61 is similar to the
第3の実施形態では、交流クロック信号claを出力するオシレータ63と、その交流クロック信号claを整波してパルス状のクロック信号clpを出力する整波回路64とを用いているが、パルス状のクロック信号clpを出力するオシレータを用い、整波回路64を省略するようにしてもよい。
In the third embodiment, an
静電容量計測部61における各信号のタイムチャートを図7に示す。図7において、(A)は整波回路42から出力されるパルス信号p、(B)は整波回路64から出力されるクロック信号clp、(C)は時間計測カウンタ62でのカウント数、(D)はパルスカウンタ65でのカウント数を示す。
A time chart of each signal in the capacitance measuring unit 61 is shown in FIG. In FIG. 7, (A) is a pulse signal p output from the
図7では、一例として、LC共振回路41から出力される交流信号aの周波数(発振周波数)が480kHz、オシレータ63の発振周波数が25MHzである場合のタイムチャートを示している。
FIG. 7 shows a time chart when the frequency (oscillation frequency) of the AC signal a output from the
図7に示すように、時間計測カウンタ62は、パルス信号pのカウントを開始すると同時に、パルスカウンタ65にカウント開始の信号を送信し、パルスカウンタ65はクロック信号clpのカウントを開始する。 As shown in FIG. 7, the time measurement counter 62 starts counting the pulse signal p and simultaneously transmits a count start signal to the pulse counter 65, and the pulse counter 65 starts counting the clock signal clp.
その後、時間計測カウンタ62は、パルス信号pのカウント数が所定のカウント数(例えば、20000)となったときに、パルスカウンタ65にカウント終了の信号を送信し、パルスカウンタ65はクロック信号clpのカウントを終了する。パルスカウンタ65は、カウント終了時のカウント数(図7では1041666)をカウント数cとして接触判定部に出力する。 Thereafter, when the count number of the pulse signal p reaches a predetermined count number (for example, 20000), the time measurement counter 62 transmits a count end signal to the pulse counter 65, and the pulse counter 65 receives the clock signal clp. End the count. The pulse counter 65 outputs the count number at the end of the count (1041666 in FIG. 7) as the count number c to the contact determination unit.
静電容量計測部61では、図4(a)で説明した静電容量計測部5とは逆に、検出対象物の近接あるいは接触により計測する静電容量Cvが増加すると、交流信号aの周波数が低くなり、時間計測カウンタ62で計測するゲートタイム(パルス信号pのカウント数が所定のカウント数となる時間)が長くなるので、パルスカウンタ65から出力されるカウント数cは大きくなる。
In the capacitance measuring unit 61, contrary to the
より具体的には、図8に示すように、同軸ケーブル3に手を接触させることにより、パルスカウンタ65から出力されるカウント数cは、例えば、約15000カウント増加する。
More specifically, as shown in FIG. 8, when the hand is brought into contact with the
同様に、センサ本体4が曲げられて計測する静電容量Cvが見かけ上減少すると、交流信号aの周波数が高くなり、時間計測カウンタ62で計測するゲートタイムが短くなるので、パルスカウンタ65から出力されるカウント数cは小さくなる。
Similarly, when the capacitance C v of measuring the
より具体的には、図9に示すように、同軸ケーブル3を曲げることにより、パルスカウンタ65から出力されるカウント数cは、例えば、約15000カウント減少する。
More specifically, as shown in FIG. 9, when the
ここで、シート状センサ装置60の接触判定部における判定方法について説明する。
Here, a determination method in the contact determination unit of the sheet-
(1)検出対象物が近接あるいは接触した場合
図10に示すように、センサ本体4に検出対象物が近接あるいは接触すると、カウント数cは大きくなる(図10では、約10000カウント)。よって、接触判定部は、カウント数cの値が基準値よりも増加し、かつ、計測したカウント数cの値と基準値との差が所定の閾値を超えたときに、検出対象物の近接あるいは接触を検出する。
(1) When a detection target object approaches or contacts, as shown in FIG. 10, when the detection target object approaches or contacts the sensor
(2)センサ本体4を曲げた場合
図11に示すように、センサ本体4を曲げると、カウント数cが小さくなる(図11では、約7000カウント)。よって、接触判定部は、カウント数cの値が基準値よりも減少し、かつ、計測したカウント数cの値と基準値との差が所定の閾値を超えたときに、センサ本体4が曲げられたことを検出する。
(2) When the sensor
(3)センサ本体4に水が付着した場合
図12に示すように、センサ本体4に水(水滴や汗など)が付着すると、カウント数cが一定期間継続して大きくなる(図12では、約5000カウント)。よって、接触判定部は、カウント数cの値が基準値よりも増加し、かつ、計測したカウント数cの値と基準値との差が所定の閾値を超え、さらに、カウント数cの値が一定期間継続して大きいときに、センサ本体4へ水が付着したことを検出する。
(3) When water adheres to the
第3の実施形態に係るシート状センサ装置60によれば、LC共振回路41の発振周波数よりも大きな発振周波数のオシレータ63を用い、時間計測カウンタ62で静電容量Cv(LC発振回路41の発信周波数)に対応したゲートタイムを計測し、そのゲートタイム内でのオシレータ63からのクロック信号clpをカウントするようにしているため、分解能が向上し、検出精度を向上させることが可能となる。
According to the sheet-shaped
本発明では、LC共振回路41の発振周波数を数百kHz〜数MHz程度に設定しているため、図4(a)に示した静電容量計測部5を用いた場合、分解能が低くなってしまい、近接あるいは接触の判定に必要なカウント数変化を得るためには計測時間が長くなってしまうが、図6の静電容量計測部61を用いることで、分解能の向上、計測時間の短縮化が可能となり、msecオーダーで精度よくカウント数cの変化(検出対象物の近接あるいは接触)を検出することが可能となる。
In the present invention, since the oscillation frequency of the
第3の実施形態では、センサ本体として、図1のシート状センサ装置1におけるセンサ本体4と同じ構成のものを用いたが、図5のシート状センサ装置50におけるセンサ本体51と同じ構成としてもよい。
In the third embodiment, the sensor body having the same configuration as that of the
上記実施形態では、シート体2全体に同軸ケーブル3を縫い込んでセンサ本体4を形成する場合を説明したが、シート体2の一部のみに同軸ケーブル3を縫い込んで、センサ本体4に検出対象物の近接あるいは接触を検知するセンサ部を形成するようにしてもよい。
In the above embodiment, the case where the
本発明のシート状センサ装置は、例えば、ベッド上で寝ている患者の状態をモニタリングする装置など、生態情報モニタ機能を備えた介護支援システムや、自動車の着座センサ、ウェアラブルセンサなどに用いることができる。 The sheet-like sensor device of the present invention can be used for, for example, a care support system having an ecological information monitoring function, a car seat sensor, a wearable sensor, and the like, such as a device for monitoring the state of a patient sleeping on a bed. it can.
1 シート状センサ装置
2 シート体
3 同軸ケーブル
4 センサ本体
5 静電容量計測部(検出手段)
7 内部導体
9 外部導体
DESCRIPTION OF
7 Inner conductor 9 Outer conductor
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