JP2018112489A - 圧力センサ、圧力センサの製造方法、ベッド装置及び自動車用シート - Google Patents

Abstract

【課題】圧力センサの厚みを厚くすること無く、より大きい静電容量の変化を得られることができる圧力センサ等を提供すること
【解決手段】絶縁体１９と、絶縁体１９を挟んで対向配置される導電性電極である導体１１と、導体１１間の静電容量の変化量に基づいて圧力を求める圧力センサ１であって、導体１１は、少なくとも絶縁体１９との間に空隙を有し、荷重を受ける方向に変形可能に構成される。
【選択図】図２

Description

本発明は圧力センサ等に関する。

従来から、静電容量の変化を利用することにより、圧力を検出する静電容量型の圧力センサが知られている。これは、荷重に応じて厚みが変わる絶縁体の上下を、導体である電極で挟み、導体間の静電容量の変化から、センサに係る荷重を算出している。

これらの静電容量型の圧力センサは、種々の方法が知られている。例えば、測定可能な圧力の範囲を広くするために、例えば絶縁体に多孔質シートを用いる発明が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

また、導電糸同士が交差する部分を圧力センサの感圧部とする導電性織物であって、感圧部に加えられる圧力を検出回路にて電気信号に変換するため、感圧部に対応する導電糸を検出回路に接続するものにおいて、複数の感圧部に対応する導電糸を一括して検出回路に電気接続することにより、複数の感圧部に対応する導電糸を一つひとつ検出回路に接続する作業を不要として、複数の感圧部に対応する導電糸を検出回路に電気接続するための作業性を改善する発明が開示されている（例えば、特許文献２参照）。

特開２００２−３１８１６３号公報 特開２０１６−１６１５５５号公報

従来の圧力センサは、絶縁体に厚みを持たせていることから、荷重が付加されたときに圧縮された絶縁体の厚みが厚くなってしまい、電極の距離が十分に近くならない。したがって、静電容量の変化量を大きくすることができないという問題点があった。

また、特許文献１のように、絶縁体に多孔質シートを利用した場合には、多孔質シートの表面（表裏）に無電解めっきを施し、電極としている。すなわち、固体の金属薄膜を電極に用いていることになるため、引っ張り等による伸長によって容易にひび割れてしまい電気導通を維持することが難しく、シートの伸長に対応しづらいという問題が生じてしまった。

また、特許文献２のように、導電糸を絶縁体で覆ったものを交差させて織り込む方法では、糸の接触面積が小さく、また、導電糸の厚み方向の変化量が少ないため、静電容量を大きく確保出来ないという問題点があった。

上述した課題に鑑み、本発明の目的は、圧力センサの厚みを厚くすること無く、より大きい静電容量の変化を得られることができる圧力センサ等を提供することである。

上述した課題を解決するために、第１の発明の圧力センサは、
絶縁体と、前記絶縁体を挟んで対向配置される導電性電極と、前記導電性電極間の静電容量の変化量に基づいて圧力を求める圧力センサにおいて、
前記導電性電極は、少なくとも前記絶縁体との間に空隙を有し、荷重を受ける方向に変形可能に構成されていることを特徴とする。

また、第２の圧力センサは、第１の圧力センサにおいて、更に、
前記導電性電極と、前記絶縁体との間の空隙により生じる距離を空隙距離とし、
前記荷重を受ける方向により、前記空隙距離が変化することを特徴とする。

また、第３の圧力センサは、第１の圧力センサにおいて、更に、
前記導電性電極は、基材に導電性の短繊維を設けて構成されていることを特徴とする。

また、前記第３の圧力センサを製造するための製造方法は、
前記基材に接着層を形成する接着層形成工程と、
前記接着層に、前記短繊維を接着する接着工程と、
を備えることを特徴とする。

本発明の圧力センサによれば、絶縁体と、前記絶縁体を挟んで対向配置される導電性電極と、前記導電性電極間の静電容量の変化量に基づいて圧力を求める圧力センサであって、導電性電極は、少なくとも前記絶縁体との間に空隙を有し、荷重を受ける方向に変形可能に構成されることとなる。すなわち、導電性電極と、絶縁体の間に空隙があり、荷重を受ける方向に空隙が無くなるように変形することで、圧力センサを厚くすることなく、大きな静電容量の変化を得られることとなる。

静電容量式の圧力センサの基本動作を説明するための図である。 第１の圧力センサを説明するための垂直断面図である。 第１の圧力センサの、圧力と静電容量との関係を説明するための図である。 第１の圧力センサの絶縁体の厚さ（材質）と、静電容量との関係を説明するための図である。 第１の圧力センサの伸び（伸長）に関する説明するための図である。 第１の圧力センサの伸長時における圧力と、静電容量との関係を説明するための図である。 第２の圧力センサを説明するための垂直断面図である。 第２の圧力センサを説明するための垂直断面図である。 第３の圧力センサを説明するための垂直断面図である。 第４の圧力センサを説明するための垂直断面図である。 第５の圧力センサを説明するための垂直断面図である。 圧力センサを体圧センサに適用した場合について説明するための図である。 圧力センサを体圧センサに適用した場合について説明するための図である。 体圧センサをエアマットレスシステムに適用した場合について説明するための図である。 体圧センサをベッド装置において利用した場合について説明するための図である。

以下、図面を参照して本発明を実施するための形態について説明する。なお、下記の実施形態は発明を説明するための一例であり、材質や数値範囲等は、本実施形態の記載に限定されないことは勿論である。

まず、従来の静電容量式の圧力センサについて、図１に基づいて説明する。図１（ａ）は、従来の圧力センサ９の垂直断面図である。板状に成形した絶縁体９３の上下両面に、導電性の電極９１が対向配置される。具体的には、電源に接続された電極９１ａと、接地された電極９１ｂとが、対向配置された構造となっている。

ここで、この圧力センサ９の静電容量Ｃ（Ｆ）は、
Ｃ＝ε×Ｓ／ｄ（Ｆ）：εは誘電率、Ｓは電極の面積、ｄは電極間の距離
で表される。

例えば、図１（ｂ）に示すように、左側の状態において、上方向から荷重がかかることにより、右側の図で示すように、電極間距離がｄａからｄｂに小さくなる。このように、電極間の距離ｄが小さくなることで、静電容量Ｃが大きくなる。この変化した静電容量に基づいて、荷重を検出したり、圧力を取得したりすることが可能となる。

なお、従来の静電容量式の圧力センサでは、静電容量の変化を十分確保するために、絶縁体は３ｍｍ、全体として５ｍｍ程度が一般的である。

（第１の圧力センサ）
図１は、本実施形態における圧力センサ１の垂直断面図である。図１（ａ）は、圧力センサ１に荷重がかかっていない状態の図であり、図１（ｂ）は、上方向である方向Ｐ１からの圧力（荷重）がかかっている状態の図である。

本実施形態の圧力センサ１は、板状に成形した絶縁体１９の上下両面に２つの電極である導電性電極である導体１１（導体１１ａ、導体１１ｂ）が、対向配置された構造となっている。そして、導体１１ａが電源に接続され、導体１１ｂが接地されることにより、全体としてコンデンサとして機能する。

また、導体１１は、基材１３と、接着層１５を介して接着された導電性の短繊維１７とを備えて構成されている。

基材１３は、短繊維１７を設けるために利用される基部であり、例えば、ポリウレタンにより構成されており、シリコーンを主成分とした粘着剤を利用した接着層１５により、短繊維１７が接着される。なお、基材１３としては、金属（銅、銀、カーボン等）や、カーボン（ナノチューブ）を分散させたゴムや、銀の微粒子を分散させたウレタン系バインダー等により構成されてもよい。また、基材１３としては、例えば１００μｍ程度の厚さで構成されている。

短繊維１７は、導電性のある物質で構成されており、基材１３に接着されている。短繊維１７を基材１３に接着する方法としては、例えば静電植毛を利用する。具体的な製造方法としては、基材１３に接着剤を塗布することで接着層１５を形成する。これに、高電圧（例えば、３万Ｖ〜８万Ｖ）をかけ、静電気の力を利用して短繊維１７を植え付けることで、基材１３に表面処理加工を行う。

なお、接着層１５の素材となる接着剤は、導電性のものが用いられるものとする。また、短繊維１７の長さは、好ましくは０．５ｍｍ〜３．０ｍｍである。

また、短繊維１７は、静電植毛以外でも、例えば単に接着剤（又は粘着剤）を利用し、接着剤（粘着剤）の上に短繊維１７を接着（粘着）させても良い。

これらの短繊維１７が基材１３に設けられることにより、短繊維１７の一部が絶縁体１９と接することになる。すなわち、おおよそ短繊維１７の長さに基づいて、基材１３と、絶縁体１９との距離が決定する。なお、これにより、基材１３間の距離であるｄ１が決定される。

ここで、静電植毛によって向きが異なる短繊維１７が基材１３に設けられることによって導体１１が構成されていることになり、導体１１には一定の空隙が設けられることとなる。すなわち、短繊維１７（短繊維１７のうち、絶縁体１９に一番近い位置）と、絶縁体１９との間の距離（空隙距離）が一定ではなくなり、不均一（不連続）に空隙が生まれる。この、短繊維１７と、絶縁体１９との間の空隙距離が、導体における空隙となり、絶縁体として機能することとなる。なお、このように、空隙が生まれるのは、短繊維１７が不均一に基材１３に設けられるからである。

ここで、空隙とは、導体１１の中に設けられる空隙のことをいうが、とくに、絶縁体と導体（本実施形態では短繊維１７の一部）との間の空隙（空間）のことを言う。したがって、短繊維間や、短繊維と基材との間の空隙は含まない。また、空隙には通常空気が存在しており、その誘電率はおよそ１である。空気がある空隙があることにより、一般的には絶縁体１９より小さな誘電率となり、絶縁の効果が高くなる。

言い換えると、本実施形態の圧力センサ１において上下の電極間には絶縁体１９に加え、短繊維１７によって生じた空隙が存在する。これをキャパシタＣとして捉えると、Ｃは「誘電体に絶縁体１９を持つＣ１」と「誘電体に空気を持つＣ２」が直列に繋がったものと規定できる。

空気の比誘電率が小さいこと、空隙が絶縁体１９に比べて大きく空いていることが相まって、Ｃ２の初期の容量は非常に小さく、それに引っ張られる形で全体のＣの容量も小さくなる。一方、圧力センサ１に圧力が加わると、空隙から圧縮されていくため、Ｃ２の容量が急激に大きくなり、結果として全体のＣにも大きな容量変化が見られることとなる。また、このときの値はＣ１に引っ張られることになるため、Ｃ１の絶縁体１９の比誘電率や厚みがスパンに大きく影響することとなる。

また、短繊維１７と、絶縁体１９との空隙距離は、短繊維１７の向きによりばらばらではあるが、基材の面積において平均化すれば、所定の距離が確保されることになる。

なお、本実施形態においては、短繊維１７の長さは一定であるが、異なる長さの短繊維を用いても良い。

絶縁体１９は、例えば、ウレタンエラストマー、シリコンゴム、ウレタンスポンジ、ブチルゴム等の絶縁体で構成されている。また、絶縁体１９は、例えば１０μｍ程度の厚さで構成されている。

このとき、上方向である方向Ｐ１から圧力がかかった状態を、図２（ｂ）に示す。図２（ｂ）に示すように、短繊維１７が方向Ｐ１から押されることにより変形し、圧力センサ１の厚さが、ｄ１より小さいｄ２となる。これにより、静電容量が変化し、圧力を検出することができる。

このとき、短繊維１７は、基材１３が絶縁体１９に近づくにつれて、短繊維１７が順次接触することになる。接触することにより、空隙がなくなり、空隙距離も短くなる。これにより、導体間の距離が近づくことになる。

なお、圧力と静電容量との変化を図３を用いて説明する。図３は、短繊維１７の長さが０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍである場合の、短繊維の長さ毎の圧力に対する静電容量の変化を示すグラフである。なお、本図における絶縁体１９の厚さは０．０１ｍｍである。

このグラフでは、横軸を加圧した圧力値（ｍｍＨｇ）とし、縦軸を静電容量値（ｐＦ）としている。

例えば、０．５〜２．０ｍｍの短繊維１７の長さを比較すると、短いもので大きなスパンが得られることが解る。また、３．０ｍｍの場合は、上記の長さの相違とは異なる静電容量値の変化を見ることができ、より大きなスパンを得ることができる。

例えば、短繊維１７の長さが３．０の場合、圧力が０ｍｍＨｇの場合には、およそ１４ｐＦの静電容量である。そして、圧力を加えることにより、図３の一点鎖線のグラフのように変化し、１５０ｍｍＨｇ近傍では、８０ｐＦ超の静電容量を得る事ができる。

このように、静電容量が短繊維１７の長さによって変化する理由としては、電極の密度（繊維の密度）は、面積のばらつきとなり、これが電極層と中間層（絶縁体１９）の空隙の開き具合のばらつき（空隙距離のばらつき）となるため、静電容量に影響すると考えられるからである。

また、絶縁体の厚さによる静電容量の違いを示したのが、図４である。図４（ａ）は、絶縁体１９に、１００μｍ厚のポリウレタンを使用し、図４（ｂ）は、２５μｍ厚のＰＥＴを使用し、図４（ｃ）は、１０μｍ厚のポリウレタンを使用している。

概ね、比誘電率は、ＰＥＴが約３であり、ポリウレタンが約５である。したがって、絶縁体１９の素材としては、ポリウレタンを使用した方が静電容量変化量は大きくなる。また、絶縁体１９の素材としては、より薄い方が静電容量変化量は大きくなる。

また、短繊維１７を用いることにより、横方向の伸長にも強くなる。例えば、図５は、横方向の伸長を模式的に示す図である。（ａ）（ｂ）は、従来の圧力センサを示す図である。上下の電極に挟まれるように絶縁体が構成されている。一般的な物質は、一方向に伸びると他方向へは縮んでしまう。従って、図５（ａ）で示した圧力センサの模式図の場合は、横方向Ｐ１の引っ張りに対して、厚みが減少する（図５（ｂ））。したがって、静電容量が大きくなるような挙動を見せてしまう。

さらに言えば、ｘ方向に伸ばせばｙ方向とｚ方向には縮むので、厚みだけでなく面積も変化する場合もある。ただし、この場合、一般にポアソン比の関係で伸びよりも縮みの比率が大きくなることはないので面積は初期値以下にならず、静電容量が小さくなる方向に振れることはない。

ここで、本実施形態の圧力センサ１の場合が図５（ｃ）である。圧力センサ１は、短繊維と、中間層の絶縁体との空隙を生み出すために、(電極を配した部分では)上下基材及び短繊維は中間層である絶縁体と接着されていない。要するに上下基材と中間層の絶縁体が浮いている構造を持っている。

ここで、圧力センサ１について、横方向Ｐ２に引っ張ると、それぞれの基材自体・絶縁体は厚みが小さくなるものの、浮いている構造によって電極間距離は小さくならない。したがって、静電容量の増加が抑えられる。

例えば、図６は、短繊維により導体を構成した異なる圧力センサでのグラフである。上側のグラフは上下方向の加圧に対する静電容量の変化を示すグラフであり、下側のグラフは、左右方向の伸長に対する静電容量の変化を示すグラフである。

上下方向の加圧に対する静電容量の変化は、加圧に応じて静電容量が増加していることが解る。しかし、左右方向の伸長に対する静電容量の変化は、殆どおきておらず、圧力の検出には影響が少ないことが解る。

このように、本実施形態の第１の圧力センサによれば、従来と同じ程度の厚さの圧力センサであっても、大きな静電容量を得られる圧力センサを実現することができる。また、上方向から加圧した場合に、絶縁体が薄く、導体には空隙が設けられていることから、より薄い状態まで変形することができる。

また、横方向に対する伸長も追従することが容易にでき、更に静電容量の変化に影響を及ぼすことなく変形することが可能となる。したがって、ベッド装置等に当該圧力センサを利用する場合、利用者による伸び等に追従することが可能となる。

このように、圧力に対して、柔軟に変形可能に構成され、圧力センサ全体が薄く構成されているため、使い勝手の良い圧力センサを提供することが可能となる。

（第２の圧力センサ）
つづいて、上述した第１の圧力センサとは別構成の圧力センサ２について説明する。圧力センサ２は、導電性電極自体に、空隙を持たせたものである。

第２の圧力センサの垂直断面図の一例を図７に示す。図７（ａ）に示すように、板状に成形した絶縁体２９の上下両面に２つの導電性電極である導体２３（導体２３ａ、導体２３ｂ）が、対向配置された構造となっている。

導体２３は、例えば、導電性発泡体で構成されている。例えば、導電性のポリウレタン（ＰＵ）であったり、導電性の発泡ポリエチレン（ＰＥ）であったりする。

ここで、導体２３ａ（導体２３ｂ）の厚さは、およそ０．２５ｍｍであり、絶縁体２９の厚さは０．０１ｍｍである。したがって、圧力センサ２全体としては０．５ｍｍ程度の厚さで構成されている。

ここで、導体２３は、空隙２５が複数設けられている。例えば、導体２３はスポンジ状に成形されていたり、複数の隙間・孔を設けるように成形されていたりしてもよい。この空隙２５があることにより、部分的に導体２３の接点が絶縁体２９から遠い箇所ができる。この距離が空隙距離となり、導体２３において不連続にばらばらの空隙距離となる。

すなわち、本実施形態における空隙とは、導体２３に設けられた隙間・孔（導体空隙）をいい、特に空隙距離を構成する空隙をいう。導体２３と、絶縁体２９との間の空隙が確保できるなら、複数の隙間・孔が連続しても良い。

空隙について具体的に説明する。圧力センサ２の一部を拡大した垂直断面図が、図７（ｂ）である。空隙２５が複数あることにより、絶縁体２９から導体２３までの空隙距離が確保出来る。これは、空隙２５の配置によって、距離は変化する。例えば、距離ｔ２１のように、厚み方向のほぼ中央の位置まで距離が確保できたり、距離ｔ２３のように、絶縁体２９から多くの距離が確保出来ない場合もある。また、距離ｔ２５のように、ほぼ圧力センサの厚み分の距離を確保出来る場合もある。

なお、空隙の割合としては、例えば導体２３のストローク（圧縮量）が、片側０．２〜０．５ｍｍ程度になる程度に設けられる。また、空隙には通常空気が入ることになる。

圧力センサ２に対して、方向Ｐ３から圧力を加えた状態を示したのが図８である。Ｐ３方向から圧力が加わることで、導体２３にある空隙２５がつぶれるように変形する。これにより、導体２３が、厚み方向に変化し、静電容量の変化が生まれる。

図７及び図８の圧力センサ２の場合には、図８では厚さ０．２６ｍｍまで変形する。これにより、静電容量としては、７０ｐＦと大きく確保できる。この場合、空隙が総てつぶれ、導体２３は、空隙のない導電性電極となる。

また、第２の圧力センサは、空隙があることで、導体自体が伸びやすくなる。したがって、横方向に力が加わった場合であっても、導体の伸びに追従しやすくなるといった効果が期待できる。

（第３の圧力センサ）
つづいて、第３の圧力センサについて説明する。第３の圧力センサ３は、図９（ａ）に示すように、空隙を持たせた導電性電極として、導電性の繊維の織物や、編み物利用する。

すなわち、絶縁体３９の両側に、導電性繊維３１を織物（編み物）とし、当該織物（編み物）を対向配置することで、一部空隙が構成される。

また、この織物（編み物）の上に、保護層としてカバー部材３５を敷いてもよい。これにより、薄く圧力センサを構成することが可能となる。この場合、導電性繊維３１は、それぞれ接着しても良いし、それぞれ接着せず、端部で接着する構成としても良い。

図９（ｂ）は、第３の圧力センサの一部を拡大したものである。すなわち、導電性の繊維を縦横に編み込んだものである。具体的には、一方向（例えば、縦方向）である導電性繊維３１ａに直交するように他方向（例えば、横方向）である導電性繊維３１ｂが編み込まれている。

このとき、絶縁体３９と、導電性繊維３１ａ及び導電性繊維３１ｂとの空隙ができる。この空隙により、空隙距離が確保できる。例えば、空隙距離ｔ３１や、空隙距離ｔ３３が確保されることにより、圧力が加わると静電容量の変化が生じる。

なお、上述した導電繊維の編み込み方法としては、空隙が構成される（空隙距離が確保される）編み込み方法であれば良い。

（第４の圧力センサ）
つづいて、第４の圧力センサについて説明する。第４の圧力センサ４は、空隙を持たせた導電性電極として、中空の導電性糸や、導電性弾性体を利用する。

図１０は、圧力センサ４を示した図である。絶縁体４９の両側に、半円状の導電性弾性体４１を格子状に配置している。導電性弾性体４１が半円状に構成されていることから、絶縁体４９との間に空隙が構成されることとなる。そして、導電性弾性体４１と、絶縁体４９との間に空隙距離が確保される。

（第５の圧力センサ）
つづいて、第５の圧力センサについて説明する。第５の圧力センサ５は、空隙を持たせた導電性電極として、カーボン等により構成された、マイクロコイルを利用する。

図１１は、圧力センサ５を示した図である。絶縁体５９の両側に、マイクロコイル５１が対向配置されている。マイクロコイル５１は、例えばカーボン等により構成されており、マイクロコイル５１と、絶縁体５９との間に空隙が構成されることとなる。そして、マイクロコイル５１と、絶縁体５９との間に空隙距離が確保される。

（第６の圧力センサ）
つづいて、第６の圧力センサについて説明する。第６の圧力センサは、空隙を持たせた導電性電極として、不織布を利用する。すなわち、不織布を導電性の有する繊維により生成し、基材と絶縁体の間に配置する。不織布の空隙が、導電性電極の空隙として構成されることにより、空隙距離が確保される。

（体圧センサへの適用）
以下、上述した圧力センサを適用した体圧センサに適用した場合について説明する。図１２は、体圧センサ１００の構成について説明するための図である。上述したように、空隙を持たせた導電性電極１０１を図１２（ａ）に示すように、格子状に配列し、直交するように絶縁体１０９を挟み込む。

例えば、絶縁体１０９の上側に導電性電極１０１ａを縦方向に、絶縁体１０９の下側に導電性電極１０１ｂを横方向に、直交するように絶縁体１０９を挟み込む。なお、導電性電極１０１は、等間隔であっても良いし、検出精度に合わせて間隔を変えても良い。また、導電性電極１０１ａ及び１０１ｂは、交われば良いため、直交せずに斜め方向で交差しても良い。

そして、図１２（ｂ）に示すように、導電性電極１０１が交差する部分（例えば、交差点１０７）で静電容量の変化を測定する。これにより、圧力センサ全体の圧力を測定（検出）することが可能となり、体圧センサ１００として構成されることとなる。

なお、図１２（ｃ）に示すように、体圧センサ１００の上下から保護層１１１で包み込むことにより、電極を直接触ることにより静電容量変化の誤差を少なくすることができる。保護層１１１としては、防水機能を発揮できるシリコンラバーや、綿やナイロン等の生地により生成される。なお、静電容量は、湿度によっても変化するため、透湿性の低い材料でカバーすると、精度が向上し、好ましい。

具体的に、体圧センサを単体で使う場合の構成を、図１３に示す。図１３に示すように、図１２で説明した体圧センサ１００を検出部１１０として構成する。また、検出部１１０に、測定部２１０と、演算部２２０とが接続される。また、測定した体圧（圧力）を表示する表示部５００を備えている。

ここで、検出部１１０における体圧センサ１００は、導電性電極の幅は５ｍｍ〜６００ｍｍの幅が好ましい。また、幅は場所によって変えても良く、測定したい密度に応じて変えても良い。

また、導電性電極と、隣の導電性電極の幅は、２ｍｍ〜５００ｍｍ程度開けるのが好ましい。このとき、間隔は一定で無くても良く、測定したい密度に応じて変えても良い。

また、導電性電極の交差部には、間に絶縁層を設けるが、空気層を設ける構成としても良い。

また、導電性電極と、測定部２１０とを接続するケーブルは、引っ張られたり、折られたりしても断線しないように、基材同様に伸びることが好ましい。例えば、銀糸を用いたニット等、短繊維を用いて製造しても良い。なお、ＦＰＣや、銅のエッチング等により接続されても良い。

また、ケーブルと、導電性電極への接続部は断線しやすいため、接着剤（例えば、エポキシ樹脂に銀のフィラーで構成されてもの）で接着したり、裁縫したりすると良い。これにより、強度が増し、断線を防ぐことが可能となる。このときの接着剤は、導電性であることが好ましい。

そして、測定部２１０において、導電性電極の交差した箇所から静電容量を計測する。そして、演算部２２０は、測定部２１０により計測された静電容量から、圧力を算出する。算出された圧力は、例えば、各種処理によって表示部５００において表示される。例えば、測定された圧力分散の状態を表示しても良いし、利用者（被測定者）の状態を表示しても良いし、報知しても良い。

更に、上述した体圧センサを、例えばエアマットレスシステムに適用した場合について説明する。図１４は、上述した体圧センサを検出部１１０とするエアマットレスシステム１０００である。

マットレス本体４００は、複数のセルで構成されており、各セルはポンプユニット３００に接続されている。ポンプユニット３００は、各セルの給排気を制御するユニットであり、ポンプ３１０を有している。

ポンプ３１０は、セルの系統毎に系統弁を介して接続しており、給排気することでエアセルの圧力を調整する。また、各セルの圧力は、圧力センサ３２０で検出することが可能である。

ここで、各セルの内圧を調整するために、制御部２５０が接続されている。制御部２５０には、内圧計算部２３０と、内圧調整部２４０とを少なくとも有している。内圧計算部２３０及び内圧調整部２４０は、マットレス本体４００の圧力を測定し、当該圧力に応じて内圧を制御する。

ここで、マットレス本体４００の上又は下に載置された検出部１１０（体圧センサ）から、マットレス本体４００における圧力を算出する。算出された圧力（体圧）から、エアマットレスの内圧を制御することで、適切なエアマットレスの圧力とすることができる。

また、これらの体圧センサは、ベッド装置に適用してもよい。例えば、図１５は、ベッド装置２０００に適用した場合の模式図である。

例えば、ベッドのボトム２３００（背ボトム２３００ａ、腰ボトム２３００ｂ、膝ボトム２３００ｃ、足ボトム２３００ｄ）の上にマット本体２２００が載置されている。ここで、マット本体２２００の上に載せて体圧センサ２１００を載置する。

体圧センサ２１００により、利用者（患者）の圧力である体圧が検出・測定可能となる。検出された体圧から利用者である患者の在床／離床を検出したり、患者の位置を検出したりすることができる。また、他にも、患者の生体情報を取得することが可能となり、心拍や呼吸といった生体情報を取得することができる。

本実施形態の体圧センサ２１００は、薄く実現されていることから、利用者にとっても違和感が無い状態で提供することができる。このように、体圧センサ２１００が違和感無く載置されていることから、患者の位置や、生体情報（呼吸や心拍）を容易に、かつ、自然に測定することができる。

また、上述した実施形態では、ベッド装置に適用される場合について説明したが、例えば自動車用シート、椅子、医療用シート、歯科治療台といった表面に載置したり、内部に組み込んだりしてもよい。

例えば、自動車用シートを例に説明すると、自動車用シートにおいて、臀部が接する座面及び／又は背中が接する背面に、体圧センサ２１００を設ける。体圧センサ２１００により、利用者（例えば、運転者）の体圧を検出・測定することにより、姿勢、動き、呼吸・心拍といった生体情報を測定することができる。

このように、体圧センサ２１００を自動車用シートに設けることにより、利用者の動き、生体情報（呼吸や心拍等）を測定することが可能となる。体圧センサにより得られた情報によって、例えば居眠り防止システムや、体調不良の検知システム等を実現することも可能となる。

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も特許請求の範囲に含まれる。

１、２、３、４、５ 圧力センサ
１１、１１ａ、１１ｂ 導体
１３ 基材
１５ 接着層
１７ 短繊維
１９ 絶縁体
２３、２３ａ、２３ｂ 導体
２５ 空隙
２９ 絶縁体
３１ 導電性繊維
３９ 絶縁体
４１ 導電性弾性体
４９ 絶縁体
５１ マイクロコイル
５９ 絶縁体
１００ 体圧センサ
１０１、１０１ａ、１０１ｂ 導電性電極
１０７ 交差点
１０９ 絶縁体
１１０ 検出部
１１１ 保護層
２１０ 測定部
２２０ 演算部
２３０ 内圧計算部
２４０ 内圧調整部
２５０ 制御部
３００ ポンプユニット
３１０ ポンプ
３２０ 圧力センサ
４００ マットレス本体
５００ 表示部

Claims (11)

1. 絶縁体と、前記絶縁体を挟んで対向配置される導電性電極と、前記導電性電極間の静電容量の変化量に基づいて圧力を求める圧力センサにおいて、
   前記導電性電極は、少なくとも前記絶縁体との間に空隙を有し、荷重を受ける方向に変形可能に構成されていることを特徴とする圧力センサ。
2. 前記導電性電極と、前記絶縁体との間の空隙により生じる距離を空隙距離とし、
   前記荷重を受ける方向により、前記空隙距離が変化することを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
3. 前記導電性電極は、基材に導電性の短繊維を設けて構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
4. 前記短繊維は、長さ及び／又は方向が不均一に前記基材に設けられることにより、前記空隙距離が不均一となることを特徴とする請求項３に記載の圧力センサ。
5. 前記導電性電極は、導電性発泡体で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
6. 前記導電性電極は、導電性繊維で構成されることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
7. 前記導電性電極を、前記絶縁体を挟んで交差するように配列することを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の圧力センサ。
8. 請求項３に記載した圧力センサを製造するための圧力センサの製造方法であって、
   前記基材に接着層を形成する接着層形成工程と、
   前記接着層に、前記短繊維を接着する接着工程と、
   を備えた圧力センサの製造方法。
9. 前記接着工程は、前記接着層に、前記短繊維を静電植毛で接着することを特徴とする請求項８に記載の圧力センサの製造方法。
10. 圧力センサを設けることにより、利用者の体圧を検出することが可能なベッド装置において、
    前記圧力センサは、請求項１から７の何れか一項に記載の圧力センサを用いることを特徴とするベッド装置。
11. 圧力センサを設けることにより、利用者の体圧を検出することが可能な自動車用シートにおいて、
    前記圧力センサは、請求項１から７の何れか一項に記載の圧力センサを用いることを特徴とする自動車用シート。