JP2017172973A - 圧力検出装置及び圧力検出装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】検出面積を大きくしても配線構造が複雑化しにくい圧力検出装置と、その制御方法を提供する。
【解決手段】本発明の圧力検出装置１（１Ａ）は、第１基材３と、該第１基材３に対向して配置されている第２基材４と、第１基材３上であって第２基材４側に並んで形成されている複数の第１帯状電極５と、第２基材４上であって第１基材３側に、第１帯状電極５に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極６と、を有するセンサシート１０と、第１帯状電極５の複数に接続されており、第１帯状電極５に電圧を印加する複数の第１能動回路部Ｄと、第２帯状電極６の複数に接続されており、第２帯状電極６の電流信号又は電圧信号を検出する複数の第２能動回路部Ｓと、を有し、複数の第１能動回路部Ｄが、センサシート１０の一辺に沿って並んで配置されており、複数の第２能動回路部Ｓが、センサシート１０の他辺に沿って並んで配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、地面や床などの平面の上に敷いて使用される圧力検出装置と、その制御方法に関する。

歩行時や立位時に足裏に掛かる圧力、臥位時に背部や頭部に掛かる圧力、座位時に臀部に掛かる圧力の分布を測定するセンサが開発されている。
例えば、特許文献１には、一方向に沿って配列された複数の圧力計測シート及び出力回路を有する圧力分布センサとＰＣとを有している歩行解析装置が記載されている。当該圧力計測シートの圧力計測面に対向する領域には、第１電極と第２電極とが互いに直交して配置されており、複数の圧力計測シートの対応する位置にある第１電極、第２電極はそれぞれ配線によって互いに接続されており、配線は、複数の圧力計測シートにおける相対位置が同じである複数の圧力計測点に加えられた合計圧力に相当する電気信号をＰＣに出力する出力回路に接続されている。

特許文献２には、ｎ×ｍ個（ｎ≧２、ｍ≧２）の交叉点を持つマトリックス構造を有する複数のセンサユニットからなり、該交叉点に加わる圧力が電気信号として取り出せる回路で構成され、該センサユニットの各々は、異なる駆動回路で駆動され、該駆動回路の出力は、被検出２次元空間に対応する圧力分布メモリの所定の領域に並列的に記憶される圧力分布センサが記載されている。特許文献２において、センサユニットの圧力情報は、駆動回路を介して、画像統合処理部に記憶される。

特開２００６−２８４４０４号公報 特許第３２６７３９４号公報

１ｍ²超の大面積で圧力を検出する場合には、これら従来の検出装置を複数接続することが考えられるが、特許文献１の圧力分布センサのように駆動回路（出力回路）が１つであると、データ処理を行う駆動回路とセンサ自体とを接続する引き回し配線が過度に長くなったり、配線数が増加するため、配線構造が複雑化するおそれがある。また、特許文献２の圧力分布センサにおいて、検出面積が増大するとセンサユニットの数が増加するため、画像統合処理部から離れて配置されている駆動回路については、駆動回路から画像統合処理部までの引き回し配線が過度に長くなるおそれがある。さらに、分解能を維持しながら検出面積を増大させると検出点が増加し、駆動回路でのデータ処理速度が遅くなるため、従来の圧力検出装置には改善の余地があった。
本発明は前記事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、検出面積を大きくしても配線構造が複雑化しにくい圧力検出装置と、その制御方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成し得た圧力検出装置とは、第１基材と、該第１基材に対向して配置されている第２基材と、第１基材上であって第２基材側に並んで形成されている複数の第１帯状電極と、第２基材上であって第１基材側に、第１帯状電極に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極と、を有するセンサシートと、第１帯状電極の複数に接続されており、第１帯状電極に電圧を印加する複数の第１能動回路部と、第２帯状電極の複数に接続されており、第２帯状電極の電流信号又は電圧信号を検出する複数の第２能動回路部と、を有し、複数の第１能動回路部が、センサシートの一辺に沿って並んで配置されており、複数の第２能動回路部が、センサシートの他辺に沿って並んで配置されていることを特徴とする。
本発明の圧力検出装置は、第１帯状電極に電圧を印加する複数の第１能動回路部と、第２帯状電極の電流信号又は電圧信号を検出する複数の第２能動回路部とを分けて設けている。これにより、１つの能動回路部に第１帯状電極と第２帯状電極を接続することによって能動回路部から離れて配置されている電極との引き回し配線が過度に長くなったり、１つの能動回路部に接続される配線数が増加することを抑制できる。また、複数の第１能動回路部がセンサシートの一辺に沿って並んで配置されているため、第１帯状電極の近くに配置されている第１能動回路部に第１帯状電極を接続することができ、第１帯状電極と第１能動回路部を接続する配線長さを短くすることができる。同様に、複数の第２能動回路部がセンサシートの他辺に沿って並んで配置されているため、第２帯状電極の近くに配置されている第２能動回路部に第２帯状電極を接続することができ、第２帯状電極と第２能動回路部を接続する配線長さを短くすることができる。このため、検出面積が増加しても帯状電極と能動回路部との配線長を短く保つことができ、また、１つの能動回路部に接続される配線数が増加することを抑制できるため、配線構造が複雑化することを抑制できる。

本発明の圧力検出装置は、複数の第１能動回路部が、第２帯状電極の長手方向に沿って並んで配置されており、複数の第２能動回路部が、第１帯状電極の長手方向に沿って並んで配置されていることが好ましい。これにより、第１帯状電極の長手方向と、複数の第１能動回路部の配列方向が垂直となるため、第１帯状電極と第１能動回路部の接続に要する配線長を短くすることができる。同様に、第２帯状電極の長手方向と、複数の第２能動回路部の配列方向が垂直となるため、第２帯状電極と第２能動回路部の接続に要する配線長を短くすることができる。

本発明に係るセンサシートが、第１基材と、該第１基材に対向して配置されている第２基材と、第１基材上であって第２基材側に並んで形成されている複数の第１帯状電極と、第２基材上であって第１基材側に、第１帯状電極に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極と、をそれぞれ有する複数のセンサタイルから形成されていることが好ましい。このように、センサシートを複数のセンサタイルから形成することによって、センサシートの形状、検出面積の変更や、修理、交換を容易に行える。

第１帯状電極の長手方向に沿って隣り合うセンサタイルは、対応する位置に存在する第１帯状電極同士が互いに接続されており、第２帯状電極の長手方向に沿って隣り合うセンサタイルは、対応する位置に存在する第２帯状電極同士が互いに接続されていることが好ましい。これにより、隣り合うセンサタイルは、第１帯状電極同士または第２帯状電極同士で接続されるため、センサタイル同士を接続するときに別途配線を設ける必要がなく、配線が複雑化することを抑制できる。

本発明には、全ての第１能動回路部及び全ての第２能動回路部に接続されている中央制御部をさらに有する圧力検出装置も含まれる。

上記目的を達成し得た圧力検出装置の制御方法とは、第１基材と、該第１基材に対向して配置されている第２基材と、第１基材上であって第２基材側に並んで形成されている複数の第１帯状電極と、第２基材上であって第１基材側に、第１帯状電極に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極と、を有するセンサシートと、ｋ個の第１帯状電極に接続されている第１能動回路部をｍ個有し、ｊ個の第２帯状電極に接続されている第２能動回路部を複数有し、ｍ個の第１能動回路部が、センサシートの一辺に沿って並んで配置されており、複数の第２能動回路部が、センサシートの他辺に沿って並んで配置されている圧力検出装置を準備する工程と、１番目からｍ番目まで順番に、第１能動回路部に接続されているｋ個の第１帯状電極に電圧を印加して、第２能動回路部で電流信号又は電圧信号を検出した第２帯状電極と交差している第１帯状電極が接続されている第１集積回路部を特定する工程と、特定された第１集積回路部に接続されているｋ個の各第１帯状電極に順番に電圧を印加して、第２能動回路部で電流信号又は電圧信号を検出する工程と、を含むことを特徴とする。ただし、ｋ、ｊ、ｍは２以上の整数である。本発明の圧力検出装置の制御方法は、第１能動回路部の特定工程と、電流信号又は電圧信号の検出工程と、を有しているため、圧力が加えられている箇所を段階的に絞り込むことができる。このため、検出面積の増大に伴い能動回路部の個数が増加しても処理速度の向上が可能となる。

本発明の圧力検出装置は、第１能動回路部と第２能動回路部とを分けて設けているため、１つの能動回路部に第１帯状電極と第２帯状電極を接続することによって能動回路部から離れて配置されている電極との引き回し配線が過度に長くなったり、１つの能動回路部に接続される配線数が増加することを抑制できる。本発明の圧力検出装置は、複数の第１能動回路部がセンサシートの一辺に沿って並んで配置されているため、第１帯状電極の近くに配置されている第１能動回路部に第１帯状電極を接続することができ、第１帯状電極と第１能動回路部を接続する配線長さを短くすることができる。同様に、本発明の圧力検出装置は、複数の第２能動回路部がセンサシートの他辺に沿って並んで配置されているため、第２帯状電極の近くに配置されている第２能動回路部に第２帯状電極を接続することができ、第２帯状電極と第２能動回路部を接続する配線長さを短くすることができる。このため、検出面積が増加しても帯状電極と能動回路部との配線長を短く保つことができ、また、１つの能動回路部に接続される配線数が増加することを抑制できるため、配線構造が複雑化することを抑制できる。
本発明の圧力検出装置の制御方法は、圧力が加えられている箇所を段階的に絞り込むことができるため、検出面積の増大に伴い能動回路部の個数が増加しても処理速度の向上が可能となる。

本発明の実施の形態１に係る圧力検出装置の平面図を表す。 本発明の抵抗検出方式の圧力検出装置の断面図を表す。 本発明の容量検出方式の圧力検出装置の断面図を表す。 本発明の実施の形態２に係る圧力検出装置の平面図を表す。 図４のＶ−Ｖ線における断面図を表す。 本発明の圧力検出装置の制御方法を示す平面図を表す。 本発明の圧力検出装置の制御方法を示す平面図を表す。 本発明の圧力検出装置の制御方法を示す平面図を表す。

１．圧力検出装置
本発明において圧力検出装置は、主に地面や床、椅子の座部等の平面上に敷いて使用される圧力検出装置であり、人の歩行時や立位時に足裏に掛かる圧力、就寝時に背部や頭部に掛かる圧力、座位時に臀部に掛かる圧力、物体の移動時に掛かる圧力を検出、計測するものである。

以下、本発明の圧力検出装置について、図面を用いて説明するが、本発明は下記図面に限定されるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。

本発明において、圧力検出装置は厚み方向と面方向を有する。圧力検出装置の厚み方向は、第１基材と第２基材が積層される方向であり、圧力検出装置の面方向は、厚み方向と直交する方向である。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る圧力検出装置１（１Ａ）の平面図を表し、図２〜図３は、本発明の実施の形態１に係る圧力検出装置１（１Ａ）の断面図を表す。本発明の圧力検出装置１Ａは、センサシート１０と、複数の第１能動回路部Ｄと、複数の第２能動回路部Ｓと、を有し、複数の第１能動回路部Ｄが、センサシート１０の一辺に沿って並んで配置されており、複数の第２能動回路部Ｓが、センサシート１０の他辺に沿って並んで配置されているものである。なお、電極の配置構造の理解を容易にするために、図１では、後述する第１基材３、感圧層７および誘電体層８を、図２〜図３では、第１能動回路部Ｄ、第２能動回路部Ｓを省略して記載している。

センサシート１０は、人や物からの圧力を受ける部分であり、板状やシート状に形成される。図２〜図３に示すように、センサシート１０は、第１基材３と、該第１基材３に対向して配置されている第２基材４と、第１基材３上であって第２基材４側に並んで形成されている複数の第１帯状電極５と、第２基材４上であって第１基材３側に、第１帯状電極５に交差するように、並んで形成されている複数の第２帯状電極６と、を有する。

第１基材３と第２基材４は対向して配置されており、第１基材３は第１帯状電極５を支持するために設けられ、第２基材４は第２帯状電極６を支持するために設けられる。

第１基材３と第２基材４（以下、まとめて「基材」と記載することがある）は、一方主面と他方主面を有する板状またはフィルム状に形成されていることが好ましい。

基材には、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート等の高分子フィルムから形成されているフレキシブル基材や、ガラス基材等のリジッド基材を用いることができるが、荷重を繰り返し受けても塑性変形しにくいフレキシブル基材が用いられることが好ましい。また、帯状電極の形成状態や断線の有無の確認を行い易くするために、基材は透明または半透明であることが好ましい。

図１に示すように、第１帯状電極５と第２帯状電極６の互いに交差している部分が検出部となる。図１において、第１帯状電極５は９行、第２帯状電極６は８列形成されていることから、図１に示す圧力検出装置１Ａは、合計７２個の検出部を有している。

図１〜図３では、第１帯状電極５が厚み方向の上側に配置されて、第２帯状電極６が厚み方向の下側に配置されている例を示しているが、第１帯状電極５が厚み方向の下側に配置されて第２帯状電極６が厚み方向の上側に配置されていてもよい。

第１帯状電極５と第２帯状電極６（以下、まとめて「電極」と記載することがある）は、例えば、印刷法やフォトリソグラフィ法によって形成することができる。また、電極は、後述する導電性材料から作製されたナノワイヤーを含んでいてもよい。

電極の合計数は、検出面積や分解能に応じて設定することができ、第１帯状電極５と第２帯状電極６の数は、いずれか一方が他方より多くてもよく、第１帯状電極５と第２帯状電極６の数は同じであってもよい。

電極幅は、検出面積や分解能に応じて設定することができるが、人の歩行状態を検出する場合には、電極幅は１ｍｍ以上２８ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。隣り合う帯状電極の間隔、例えば、一の第１帯状電極５と他の第１帯状電極５の間隔は、１ｍｍ以上２８ｍｍ以下であることが好ましく、５ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることがより好ましい。

電極の材料には、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ｃ、Ｎｉ、Ａｕ等の金属材料、カーボンナノチューブ、グラフェン等の炭素材料、インジウムチンオキシド（ＩＴＯ）、ＳｎＯ_２、ＺｎＯ等の透明導電性金属酸化物等の導電性材料を用いることができる。

図２に示す抵抗検出方式の圧力検出装置１Ａは、第１帯状電極５上であって第２帯状電極６側と、第２帯状電極６上であって第１帯状電極５側に感圧層７がそれぞれ形成されている。抵抗検出方式では、加えられた圧力に応じて感圧層７が変形し、第１帯状電極５と第２帯状電極６の間の電気抵抗値が変化することを利用している。感圧層７は、例えば、感圧インキを電極の上に印刷して形成したり、感圧材料から形成されたシートやフィルムを用いることができる。感圧材料としては、例えば、金属材料や炭素材料等の導電性粒子、またはＩＴＯナノ粒子などの半導体粒子を、樹脂内に分散させたものを用いることができる。図示していないが、第１帯状電極５上と第２帯状電極６上のいずれか一方に感圧層７が形成されていてもよい。

他方、図３に示す容量検出方式の圧力検出装置１Ａは、第１帯状電極５と第２帯状電極６との間に弾性を有する誘電体層８が配置されている。容量検出方式では、加えられた圧力に応じて誘電体層８が変形し、第１帯状電極５と第２帯状電極６の間の静電容量が変化することを利用している。誘電体層８は、感圧層７と同様に、印刷法で形成したり、誘電材料から形成されたシートやフィルムを用いることができる。また、誘電体層としては、シリコーンゴム、ウレタンゴム、天然ゴム等のゴム、シリコーンゲル、ウレタンゲル等のゲル、ウレタン、シリコン、フッ素形樹脂等の発泡体を用いることができる。

センサシート１０の一辺の長さは、測定対象や目的に応じて設定すればよいが、歩行状態の検出に用いる場合には、大人の平均的な歩幅が約６０〜８０ｃｍであることを考慮して３ｍ〜１０ｍに設定することができる。

センサシート１０の形状は、圧力検出装置１Ａの配置場所に応じて自由に変更することができるが、電極と能動回路部の接続や、能動回路部の配置を効率的に行う観点からは、センサシート１０は四角形状であることが好ましい。

第１能動回路部Ｄと第２能動回路部Ｓ（以下、まとめて「能動回路部」と記載することがある）は、信号増幅や整流を行う能動素子（例えば、トランジスタやダイオード等）を含む回路を有する部分である。

本発明の圧力検出装置１Ａは、第１帯状電極５の複数に接続されており、第１帯状電極５に電圧を印加する複数の第１能動回路部Ｄと、第２帯状電極６の複数に接続されており、第２帯状電極６の電流信号又は電圧信号を検出する複数の第２能動回路部Ｓに接続されているものである。このように、本発明の圧力検出装置１Ａは、第１能動回路部Ｄと、第２能動回路部Ｓを分けて設けているため、１つの能動回路部に第１帯状電極５と第２帯状電極６を接続することによって能動回路部から離れて配置されている電極との引き回し配線が過度に長くなったり、１つの能動回路部に接続される配線数が増加することを抑制できる。

第１能動回路部Ｄは、第１帯状電極５に任意の波形、大きさの電圧信号を付与する。第１能動回路部Ｄは、プログラムの読み出しや実行をするＣＰＵ及び当該プログラムが記録されているメモリを有するマイコン、または論理回路を含むものである。第１能動回路部Ｄには、電圧を印加する第１帯状電極５を選択するスイッチング回路等の各種回路が設けられている。第１能動回路部Ｄには、プログラムを選択するためのスイッチ等の入力装置が接続されてもよい。

第２能動回路部Ｓは、第１帯状電極５と第２帯状電極６が交差している部分である検出部に圧力が加えられて、当該検出部での電気抵抗や静電容量が変化したときの電気信号（抵抗検出方式の場合には電流信号であり、容量検出方式の場合には電圧信号）を検出、測定する。第２能動回路部Ｓは、プログラムの読み出しや実行をするＣＰＵ及びプログラムが記録されているメモリを有するマイコンまたは論理回路と、Ａ／Ｄ変換器とを含むものである。第２能動回路部Ｓには、例えば、読み出しを行う電極を選択するスイッチング回路や、検出された微弱な電流または電圧信号の出力を増幅する増幅回路等の各種回路が設けられている。

図示していないが、第２能動回路部Ｓには、圧力の有無を判定するための基準値が格納されている基準値格納部と、検出されるデータと基準値とを比較する比較部と、検出されるデータが基準値よりも低い場合には圧力が掛けられていないと判定し、検出されるデータが基準値以上である場合には圧力が掛けられていると判定する判定部が設けられていてもよい。

また、第２能動回路部Ｓには、検出されたデータを分析する分析部が設けられていてもよい。分析部では、人や物の移動速度、重心等を分析することができる。特に、歩行中の人を検出する場合には、被験者の歩幅や歩行速度、重心位置、左右の対称性等を分析することができるため、例えば、症状が歩容に現われやすい脳卒中や脳挫傷等のスクリーニング検査、リハビリテーションなどの術後の状態観察、個人を識別するための歩容認証に好適に使用できる。

１つの能動回路部に接続される電極の数は、センサシート１０に設けられる帯状電極の数に応じて設定することができる。例えば、図１に示すように、一の第１能動回路部Ｄ１と他の第１能動回路部Ｄ２に接続されている電極数は同じであってもよく、一の第１能動回路部Ｄと他の第１能動回路部Ｄに接続されている電極の数が異なっていてもよい（図示せず）。第２能動回路部Ｓに接続される電極数についても、第１能動回路部Ｄと同様に設定できる。

図１に示すように第１能動回路部Ｄに接続されている電極数と第２能動回路部Ｓに接続されている電極数が異なっていてもよく、同じであってもよい（図示せず）。

本発明の圧力検出装置１Ａは、複数の第１能動回路部Ｄが、センサシート１０の一辺に沿って並んで配置されている。このため、本発明の圧力検出装置は、第１帯状電極の近くに配置されている第１能動回路部に第１帯状電極を接続することができ、第１帯状電極と第１能動回路部を接続する配線長さを短くすることができる。また、本発明の圧力検出装置１Ａは、複数の第２能動回路部Ｓが、センサシート１０の他辺に沿って並んで配置されている。このため、第２帯状電極の近くに配置されている第２能動回路部に第２帯状電極を接続することができ、第２帯状電極と第２能動回路部を接続する配線長さを短くすることができる。その結果、検出面積が増加しても帯状電極と能動回路部との配線長を短く保つことができ、また、１つの能動回路部に接続される配線数が増加することを抑制できるため、配線構造が複雑化することを抑制できる。なお、図１には、３つの第１能動回路部Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３が、センサシート１０の右辺１０ａに沿って並んで配置されており、２つの第２能動回路部Ｓが、センサシート１０の下辺１０ｂに沿って並んで配置されていることが示されている。

配線構造を単純化するためには、複数の第１能動回路部Ｄが配置されるセンサシート１０の一辺は、複数の第２能動回路部Ｓが配置されるセンサシート１０の他辺と直交していることが好ましい。これにより、センサシート１０の周囲に能動回路部を効率的に配置することができるため、電極と能動回路部を接続する配線長を短くすることができる。

また、配線構造を単純にするためには、第２帯状電極６の長手方向とセンサシート１０の一辺が平行に形成されていることが好ましく、第１帯状電極５の長手方向とセンサシート１０の他辺が平行に形成されていることが好ましい。

能動回路部を、センサシート１０の面方向内側、すなわち、センサシート１０の厚み方向下側や上側に配置するためには、能動回路部と電極を接続する配線を折り返す必要があるため、配線長が長くなるおそれがある。また、能動回路部をセンサシートの厚み方向上側に配置すると、能動回路部とセンサシートが重なるため、検出領域が減少するおそれがある。このため、必要な検出領域を確保しつつ、能動回路部と電極との配線長を短くするためには、面方向において、第１能動回路部Ｄがセンサシート１０の外側に配置されていることが好ましく、第２能動回路部Ｓがセンサシート１０の外側に配置されていることが好ましい。

帯状電極と能動回路部との配線長を短くすることができるという本発明の効果をより一層得るためには、第１能動回路部Ｄとセンサシート１０の一辺（図１の１０ａ）が近接して配置されていることが好ましく、第２能動回路部Ｓとセンサシート１０の他辺（図１の１０ｂ）が近接して配置されていることが好ましい。

具体的には、図１に示すように、第１帯状電極５の長手方向におけるセンサシートの全長をＬ１、第２帯状電極６の長手方向におけるセンサシートの全長をＬ２としたとき、第１能動回路部Ｄは、センサシート１０の一辺から０．２Ｌ１以内（より好ましくは０．１Ｌ１以内）の領域に配置されていることが好ましい。第２能動回路部Ｓは、センサシート１０の他辺から０．２Ｌ２以内（より好ましくは０．１Ｌ２以内）の領域に配置されていることが好ましい。

第１能動回路部Ｄと第１帯状電極５の間の配線長を短くするためには、第１帯状電極５の長手方向の一方端がセンサシート１０の一辺の近傍まで設けられていることが好ましく、例えば、第１帯状電極５の長手方向の一方端が、センサシート１０の一辺から０．１Ｌ１以内の領域に配置されていることが好ましい。具体的には、第１帯状電極５の長手方向の一方端は、センサシート１０の一辺から、例えば３００ｍｍ以内（好ましくは２００ｍｍ以内、より好ましくは１５０ｍｍ以内）の領域に配置される。同様に、第２能動回路部Ｓと第２帯状電極６が接続されている配線長を短くするためには、第２帯状電極６の長手方向の一方端がセンサシート１０の他辺の近傍まで設けられていることが好ましく、第２帯状電極６の長手方向の一方端が、センサシート１０の他辺から０．１Ｌ２以内の領域に配置されていることが好ましい。具体的には、第２帯状電極６の長手方向の一方端は、センサシート１０の他辺から、例えば、３００ｍｍ以内（好ましくは２００ｍｍ以内、より好ましくは１５０ｍｍ以内）の領域に配置される。

また、第１能動回路部Ｄは、センサシート１０の一辺と垂直な辺から０．１Ｌ２以内の領域に配置されていることが好ましい。同様に、第２能動回路部Ｓは、センサシート１０の他辺と垂直な辺から０．１Ｌ１以内の領域に配置されていることが好ましい。

複数の第１能動回路部Ｄが、第２帯状電極６の長手方向に沿って並んで配置されており、複数の第２能動回路部Ｓが、第１帯状電極５の長手方向に沿って並んで配置されていることが好ましい。これにより、第１帯状電極５の長手方向と、複数の第１能動回路部Ｄの配列方向が垂直となるため、第１帯状電極５と第１能動回路部Ｄの接続に要する配線長を短くすることができる。また、第２帯状電極６の長手方向と、複数の第２能動回路部Ｓの配列方向が垂直となるため、第２帯状電極６と第２能動回路部Ｓの接続に要する配線長を短くすることができる。

図１に示すように、本発明には、全ての第１能動回路部Ｄ及び全ての第２能動回路部Ｓに接続されている中央制御部Ｍをさらに有する圧力検出装置１Ａも含まれる。中央制御部Ｍは、第１能動回路部Ｄに対しては、第１帯状電極５に付与する電圧信号の種類や大きさ、電圧信号を付与するタイミング等の条件を命令する。また、中央制御部Ｍは、第２能動回路部Ｓに対しては、第２帯状電極６を介して電流信号又は電圧信号を検出するタイミング等の条件を命令する。

中央制御部Ｍは、プログラム読み出しや実行をするＣＰＵと、プログラムやデータの記録をするメモリを有していればよく、例えば、マイコンやＰＣを用いることができる。中央制御部Ｍには、上述した第２能動回路部Ｓのように、検出されたデータを分析する分析部が設けられていてもよい。

なお、第２能動回路部Ｓや中央制御部Ｍには、グラフ化や画像化された検出データを視認するための表示装置や、検出データを音声や振動として出力する出力装置が接続されていてもよい。

中央制御部Ｍと第１能動回路部Ｄは、直接接続されてもよく、他の第１能動回路部Ｄを介して間接的に接続されてもよい。同様に、中央制御部Ｍと第２能動回路部Ｓは直接接続されてもよく、他の第２能動回路部Ｓを介して間接的に接続されてもよい。

図１では、中央制御部Ｍと一の第１能動回路部Ｄ１が直接接続されており、他の第１能動回路部Ｄ２は、一の第１能動回路部Ｄ１を介して間接的に中央制御部Ｍと接続されており、さらに他の第１能動回路部Ｄ３は、一の第１能動回路部Ｄ１及び他の第１能動回路部Ｄ２を介して間接的に中央制御部Ｍと接続されている。また、中央制御部Ｍと一の第２能動回路部Ｓ１が直接接続されており、他の第２能動回路部Ｓ２は、一の第２能動回路部Ｓ１を介して間接的に中央制御部Ｍと接続されている。

複雑な検出条件や分析条件を付与するために、さらに、中央制御部ＭにＰＣが接続されていてもよい。

センサシート１０への荷重が検出部に確実に伝達されるように、図２〜図３に示すように、本発明の圧力検出装置１Ａには、第１基板上であって第１帯状電極５と反対側、又は第２基板上であって第２帯状電極６と反対側に凸部を有する圧力集中体２０がさらに設けられていてもよい。

圧力集中体２０は、シート材の表面に凸部を有しており、第１帯状電極５と第２帯状電極６の交差点上に該凸部が設けられることが好ましい。これにより、シート材の表面から印加される圧力は、すべて、感圧領域である交差点上に集中するため、正確な圧力を検出することができる。

圧力集中体２０は、例えば、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム等のゴム材料を用いることができる。

圧力検出装置１Ａの基材や電極の破損防止および美観性の観点から、図２〜図３に示すように、センサシート１０の上にはラグ、カーペット、マット、絨毯等の敷物２１が好ましく設けられる。

（実施の形態２）
次に、センサシート１０が複数のセンサタイルＴから形成されている態様について、図４〜図５を用いて説明する。図４は、実施の形態２に係る圧力検出装置１（１Ｂ）の平面図を表し、図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図を表しており、本発明に係るセンサタイルＴ同士の接続方法を示す。図４では、図１と同様に、電極の配置構造の理解を容易にするために、第１基材３および第２基材４の一部、感圧層７は省略している。図５は、図２と同様に、抵抗検出方式の例を示している。

図４〜図５に示すように、センサシート１０は、第１基材３と、該第１基材３に対向して配置されている第２基材４と、第１基材３上であって第２基材４側に並んで形成されている複数の第１帯状電極５と、第２基材４上であって第１基材３側に、第１帯状電極５に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極６と、をそれぞれ有する複数のセンサタイルＴから形成されていてもよい。このように、センサシート１０を複数のセンサタイルＴから形成することによって、センサシート１０の形状、検出面積の変更や、修理、交換を容易に行える。

センサタイルＴ（以下、「タイルＴ」と記載することがある）は、正方形や長方形のタイルＴ状の基材が用いられている以外は、上述したセンサシート１０と同様の構造である。図４は、３行×４列、合計１２個のタイルＴを接続して１つのセンサシート１０を形成した例を示している。

様々な形状のセンサシート１０を容易に形成するためには、タイルＴの一辺の長さは、５ｃｍ以上であることが好ましく、１０ｃｍ以上であることがより好ましく、１５ｃｍ以上であることがさらに好ましい。また、運搬時の取り扱い性を考慮すると、タイルＴの一辺の長さは、５０ｃｍ以下であることが好ましく、４０ｃｍ以下であることがより好ましく、３０ｃｍ以下であることがさらに好ましい。

第１帯状電極５の長手方向に沿って隣り合うタイルＴは、対応する位置に存在する第１帯状電極５同士が互いに接続されていることが好ましい。また、第２帯状電極６の長手方向に沿って隣り合うタイルＴは、対応する位置に存在する第２帯状電極６同士が互いに接続されていることが好ましい。これにより、隣り合うタイルＴは、第１帯状電極５同士または第２帯状電極６同士で接続されるため、タイルＴ同士を接続するときに別途配線を設ける必要がなく、配線が複雑化することを抑制できる。

図５に示すように、タイルＴは、第１基材３上の第１帯状電極５の長手方向の長さが、第２基材４上の第２帯状電極６の短手方向の配置長さよりも大きく、第２基材４上の第２帯状電極６の長手方向の長さが、第１基材３上の第１帯状電極５の短手方向の配置長さよりも大きいことが好ましい。帯状電極の短手方向の配置長さとは、複数の帯状電極のうち、最も離れて配置されている２つの帯状電極の離間距離と、当該２つの帯状電極の短手方向の長さの和である。これにより、例えば、タイルＴ４１の第２基材４上の第２帯状電極６と、タイルＴ４１と隣り合うタイルＴ４２の第２基材４上の第２帯状電極６が近接して配置されるため、隣り合うタイルＴの電極同士を接続しやすくなる。

図５のタイルＴ４１、Ｔ４２、Ｔ４３は、検出側（図５の上側）に配置されている基材が、第２基材４、第１基材３、第２基材４の順に交互に配置されている。すなわち、基材の厚み方向において上下逆さにしたタイルＴを交互に配置している。このようにタイルＴを配置することによって、基材の厚み方向において、第１基材３と第２基材４の重なり領域が形成されていることが好ましい。これにより、第１基材３と第２基材４の重なり領域において、隣り合うタイルＴの第１帯状電極５同士、第２帯状電極６同士がそれぞれ導通するように接続することが可能となる。

図５は、図４のＶ−Ｖ線における断面図を表しており、本発明に係るセンサタイルＴ同士の接続方法を示す。センサタイルＴの帯状電極同士の接続には、タッカーを用いて針（ステープル）や釘を打ち込む方法、導電性を有する接着剤を用いた接着や融着により接合する方法、帯状電極をコネクタに接続した上でコネクタ同士を接続する方法等を用いることができる。図５では、電極同士の接続に導電両面テープ９を用いた例を示す。この例の場合、センサシート１０の一辺の長さに相当する１本の第１帯状電極５や他辺の長さに相当する第２帯状電極６が存在するのと、実質的に同じになる。つまり、タイルＴ同士の接続部分も含めて隙間なく検出領域とすることができる。

実施の形態２では、タイルを並べて長方形状のセンサシートを形成した例を説明したが、タイルを組み合わせて異方形状のセンサシートを形成することももちろん可能である。

２．圧力検出装置の制御方法
本発明の圧力検出装置の制御方法は、第１基材と、該第１基材に対向して配置されている第２基材と、
第１基材上であって第２基材側に並んで形成されている複数の第１帯状電極と、
第２基材上であって第１基材側に、第１帯状電極に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極と、を有するセンサシートと、
ｋ個の第１帯状電極に接続されている第１能動回路部をｍ個有し、
ｊ個の第２帯状電極に接続されている第２能動回路部を複数有し、
ｍ個の第１能動回路部が、センサシートの一辺に沿って並んで配置されており、
複数の第２能動回路部が、センサシートの他辺に沿って並んで配置されている圧力検出装置を準備する工程と、
１番目からｍ番目まで順番に、第１能動回路部に接続されているｋ個の第１帯状電極に電圧を印加して、第２能動回路部で電流信号又は電圧信号を検出した第２帯状電極と交差している第１帯状電極が接続されている第１集積回路部を特定する工程と、
特定された第１集積回路部に接続されているｋ個の各第１帯状電極に順番に電圧を印加して、第２能動回路部で電流信号又は電圧信号を検出する工程と、
を含むことを特徴とする。ただし、ｋ、ｊ、ｍは２以上の整数である。
本発明の圧力検出装置の制御方法は、第１能動回路部の特定工程と、電流信号又は電圧信号の検出工程と、を有しているため、圧力が加えられている箇所を段階的に絞り込むことができる。このため、検出面積の増大に伴い能動回路部の個数が増加しても、高速処理が可能となる。

本発明の圧力検出装置の制御方法について、人の足裏によってセンサシートに圧力が掛けられている場合を例に挙げて、図６〜図８を用いて説明する。なお、圧力検出装置を構成する各部材については「１．圧力検出装置」に記載したとおりである。図６〜図８は、本発明の圧力検出装置１（１Ｃ）の制御方法を示す平面図を表す。なお、図６〜図８では、電極の配置構造の理解を容易にするために、圧力検出装置１Ｃの厚み方向の上側に配置されている第１基材または第２基材を省略して記載している。

（１）圧力検出装置の準備工程
第１基材３と、該第１基材３に対向して配置されている第２基材４と、
第１基材３上であって第２基材４側に並んで形成されている複数の第１帯状電極５と、
第２基材４上であって第１基材３側に、第１帯状電極５に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極６と、を有するセンサシートと、
ｋ個の第１帯状電極５に接続されている第１能動回路部Ｄをｍ個有し、
ｊ個の第２帯状電極６に接続されている第２能動回路部Ｓをｎ個有し、
ｍ個の第１能動回路部Ｄが、センサシートの一辺に沿って並んで配置されており、
ｎ個の第２能動回路部Ｓが、センサシートの他辺に沿って並んで配置されている圧力検出装置１Ｃを準備する。ここで、ｋ、ｊ、ｍ、ｎは２以上の整数である。

図６に示す圧力検出装置１Ｃは、第１能動回路部Ｄの個数ｍは３、１つの第１能動回路部Ｄに接続されている第１帯状電極５の個数ｋは８、第２能動回路部Ｓの個数ｎは２、１つの第２能動回路部Ｓに接続されている第２帯状電極６の個数ｊは８である。３つの第１能動回路部Ｄが、センサシートの右辺に沿って並んで配置されており、２つの第２能動回路部Ｓが、センサシートの下辺に沿って並んで配置されている。また、図６に示す圧力検出装置１Ｃのセンサシートは、実施の形態２で説明したように６行×４列個のセンサタイルから形成されている。

図６は、各第１能動回路部Ｄに接続されている第１帯状電極５の個数ｋが８個で一定である形態を示すが、第１能動回路部Ｄに接続される第１帯状電極５の個数ｋは、第１能動回路部Ｄ毎に異なっていてもよい。同様に各第２能動回路部Ｓに接続される第２帯状電極６の個数ｊは同じであってもよく、異なっていてもよい。

（２）第１能動回路部の特定工程
１番目からｍ番目まで順番に、第１能動回路部Ｄに接続されているｋ個の第１帯状電極５に電圧を印加して、第２能動回路部Ｓで電流信号又は電圧信号を検出した第２帯状電極６と交差している第１帯状電極５が接続されている第１集積回路部を特定する。

圧力が掛けられている第１能動回路部Ｄの特定工程について具体的に説明する。

１番目、２番目、３番目の第１能動回路部ＤをそれぞれＤ１、Ｄ２、Ｄ３とする。図６〜図８では図面の下側から順に１番目の能動回路部Ｄ１、２番目の能動回路部Ｄ２、３番目の能動回路部Ｄ３と番号を付しているが、上側から順に番号を付してもよい。

１番目の第１能動回路部Ｄ１に接続されている８つの第１帯状電極５に電圧を印加する。次いで、２番目の第１能動回路部Ｄ２、３番目の第１能動回路部Ｄ３の順に、それぞれの第１能動回路部Ｄに接続されている第１帯状電極５に電圧を印加する。すなわち、同じ第１能動回路部Ｄに接続されている第１帯状電極５に一括して電圧を印加する。

そして、第２能動回路部Ｓで電流信号又は電圧信号を検出した第２帯状電極６と交差している第１帯状電極５が接続されている第１能動回路部Ｄを特定する。なお、図７の場合には、圧力が掛けられているのは、２番目の第１能動回路部Ｄ２であることが特定される。

検出対象が１つの第１能動回路部Ｄに接続されている第１帯状電極５による検出範囲よりも小さい場合には、検出部を含む第１能動回路部Ｄが特定された段階で第１能動回路部Ｄの特定工程を終了して、次の検出工程に移行してもよい。すなわち、検出部を含む第１能動回路部Ｄが特定された段階で、以降の第１能動回路部Ｄ（図６〜図８の場合には、第１能動回路部Ｄ３）に接続されている第１帯状電極５に電圧を印加せずに、本第１能動回路部Ｄの特定工程を終了してもよい。

（３）検出工程
特定された第１能動回路部Ｄに接続されているｋ個の各第１帯状電極５に順番に電圧を印加して、第２能動回路部Ｓで電流信号又は電圧信号を検出する。

図７〜図８に示すように、上記特定工程によって特定された第１能動回路部Ｄ２には８つの第１帯状電極５（５−１〜５−８）が接続されている。第１能動回路部Ｄ２に接続されている８個の第１帯状電極５に、例えば、第１帯状電極５−１、５−２、５−３、・・・、５−８の順に電圧を印加する。そうすると、第２能動回路部Ｓで電流信号又は電圧信号が検出された場所を特定することができる。なお、図８では、第１帯状電極５−２〜５−７と交差する第２帯状電極６に圧力が掛けられていることが電流又は電圧信号により第２能動回路部Ｓで検出される。

第２能動回路部Ｓが、基準値格納部と、比較部と、判定部とを有している場合には、さらに、以下の工程が設けられていてもよい。
（４）比較部において、検出されたデータと基準値格納部に格納されている基準値とを比較する工程
（５）判定部において、検出されたデータが基準値よりも低い場合には圧力が掛けられていない（荷重なし）と判定し、基準値以上である場合には圧力が掛けられている（荷重あり）と判定する工程

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ：圧力検出装置
３：第１基材
４：第２基材
５：第１帯状電極
６：第２帯状電極
７：感圧層
８：誘電体層
１０：センサシート
Ｔ、Ｔ４１、Ｔ４２、Ｔ４３：センサタイル
２０：圧力集中体
２１：敷物
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３：第１能動回路部
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２：第２能動回路部
Ｍ：中央制御部

Claims (6)

1. 第１基材と、該第１基材に対向して配置されている第２基材と、
   前記第１基材上であって前記第２基材側に並んで形成されている複数の第１帯状電極と、
   前記第２基材上であって前記第１基材側に、前記第１帯状電極に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極と、を有するセンサシートと、
   前記第１帯状電極の複数に接続されており、前記第１帯状電極に電圧を印加する複数の第１能動回路部と、
   前記第２帯状電極の複数に接続されており、前記第２帯状電極の電流信号又は電圧信号を検出する複数の第２能動回路部と、を有し、
   前記複数の第１能動回路部が、前記センサシートの一辺に沿って並んで配置されており、
   前記複数の第２能動回路部が、前記センサシートの他辺に沿って並んで配置されていることを特徴とする圧力検出装置。
2. 前記複数の第１能動回路部が、前記第２帯状電極の長手方向に沿って並んで配置されており、
   前記複数の第２能動回路部が、前記第１帯状電極の長手方向に沿って並んで配置されている請求項１に記載の圧力検出装置。
3. 前記センサシートが、第１基材と、該第１基材に対向して配置されている第２基材と、前記第１基材上であって前記第２基材側に並んで形成されている複数の第１帯状電極と、
   前記第２基材上であって前記第１基材側に、前記第１帯状電極に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極と、をそれぞれ有する複数のセンサタイルから形成されている請求項１または２に記載の圧力検出装置。
4. 前記第１帯状電極の長手方向に沿って隣り合うセンサタイルは、対応する位置に存在する第１帯状電極同士が互いに接続されており、
   前記第２帯状電極の長手方向に沿って隣り合うセンサタイルは、対応する位置に存在する第２帯状電極同士が互いに接続されている請求項３に記載の圧力検出装置。
5. 全ての前記第１能動回路部及び全ての前記第２能動回路部に接続されている中央制御部をさらに有する請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力検出装置。
6. 第１基材と、該第１基材に対向して配置されている第２基材と、
   前記第１基材上であって前記第２基材側に並んで形成されている複数の第１帯状電極と、
   前記第２基材上であって前記第１基材側に、前記第１帯状電極に交差するように並んで形成されている複数の第２帯状電極と、を有するセンサシートと、
   ｋ個の第１帯状電極に接続されている第１能動回路部をｍ個有し、
   ｊ個の第２帯状電極に接続されている第２能動回路部を複数有し、
   前記ｍ個の第１能動回路部が、前記センサシートの一辺に沿って並んで配置されており、
   前記複数の第２能動回路部が、前記センサシートの他辺に沿って並んで配置されている圧力検出装置を準備する工程と、
   １番目からｍ番目まで順番に、第１能動回路部に接続されているｋ個の第１帯状電極に電圧を印加して、第２能動回路部で電流信号又は電圧信号を検出した第２帯状電極と交差している第１帯状電極が接続されている第１集積回路部を特定する工程と、
   特定された第１集積回路部に接続されているｋ個の各第１帯状電極に順番に電圧を印加して、第２能動回路部で電流信号又は電圧信号を検出する工程と、
   を含むことを特徴とする圧力検出装置の制御方法。
   ただし、ｋ、ｊ、ｍは２以上の整数である。
   

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