JP2018146428A - Pressure sensor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変形可能な測定対象の表面に作用する圧力を検出する圧力センサに関するものである。 The present invention relates to a pressure sensor that detects pressure acting on the surface of a deformable measuring object.
従来から、測定対象の表面に作用する圧力を検出する圧力センサが知られている。このような圧力を検出するセンサとしては、たとえば、特開2004−317403号公報(特許文献1)に開示された面圧分布センサなどがある。 Conventionally, pressure sensors that detect pressure acting on the surface of a measurement object are known. As a sensor for detecting such a pressure, for example, there is a surface pressure distribution sensor disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-317403 (Patent Document 1).
ところで、特許文献1の面圧分布センサは、携帯電話や印鑑の印影を検出する装置などに適用されるものであって、ガラス基板上に配線や絶縁膜などを備える構造からも理解されるように、圧力の測定対象となる面として変形しない硬い部材の表面だけを想定している。
By the way, the surface pressure distribution sensor of
しかしながら、例えば、胸部の圧迫による心肺蘇生術(CardioPulmonary Resuscitation;CPR)の良否を判定するために、胸部に作用する圧力を圧力センサによって検出する場合などには、変形しない硬質な測定対象だけを想定する特許文献1の面圧分布センサでは圧力を有効に測定することが難しかった。
However, for example, in order to determine the quality of cardiopulmonary resuscitation (CPR) by chest compression, only a hard measurement object that does not deform is assumed when the pressure acting on the chest is detected by a pressure sensor. However, it is difficult to effectively measure the pressure with the surface pressure distribution sensor of
また、特許文献1の図2に示された構造では、複数の基板に電極や配線、絶縁膜などをそれぞれ形成する必要があり、構造の複雑化やそれに伴う製造工程数の増加などが問題となるおそれがあった。加えて、他部材(例えば、電源や制御装置など)に接続される配線の端部が、各基板の対向内面に配されることによる接続構造の複雑化などが問題となるおそれもあった。
Further, in the structure shown in FIG. 2 of
なお、特許文献1の図6には、一つのフィルムに電極や配線、絶縁膜などを形成し、そのフィルムを折り曲げることによって面圧分布センサを構成することも可能であることが示されている。ところが、特許文献1のようにフィルムを単に折り曲げると、フィルム自体が折曲部で損傷したり、折曲部を跨いで形成された配線などが破断するおそれがある。
FIG. 6 of
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、測定対象の変形に追従し得る柔軟な構造でありながら、部品点数の少ない簡単な構造で優れた耐久性や信頼性を実現することができる、新規な構造の圧力センサを提供することにある。 The present invention has been made in the background of the above-mentioned circumstances, and its solution is a flexible structure that can follow the deformation of the measurement object, but has excellent durability with a simple structure with a small number of parts. It is another object of the present invention to provide a pressure sensor having a novel structure capable of realizing high reliability.
以下、このような課題を解決するために為された本発明の態様を記載する。なお、以下に記載の各態様において採用される構成要素は、可能な限り任意の組み合わせで採用可能である。 Hereinafter, the aspect of this invention made | formed in order to solve such a subject is described. In addition, the component employ | adopted in each aspect as described below is employable by arbitrary combinations as much as possible.
すなわち、本発明の第一の態様は、変形可能な測定対象の表面に重ね合わされて、該測定対象に作用する圧力を検出する圧力センサであって、電気絶縁性と可撓性を有するシート状の基体の一方の表面に可撓性を有する第一の電極と第二の電極が形成されていると共に、該基体には折曲部が設定されて該基体が該折曲部で折り曲げられており、該基体における該折曲部を挟んだ両側が該折曲部の折曲げ状態で厚さ方向に対向配置される第一の基部と第二の基部とされて、該第一の電極と該第二の電極がそれら第一の基部と第二の基部の各一方の対向内面に配されていると共に、該第一の電極と該第二の電極が電気絶縁性と可撓性を有する弾性中間層を挟んで対向配置されて、該第一の電極と該第二の電極の対向方向に作用する圧力を検出する圧力検出部がそれら第一の電極と第二の電極の対向部分で構成されていると共に、該圧力検出部が該測定対象の表面に追従して変形可能とされている一方、該第一の電極に電気的に接続された第一の配線と該第二の電極に電気的に接続された第二の配線が該基体の一方の表面に形成されて、それら第一の配線と第二の配線の何れか一方が該基体の該折曲部を跨いで延びて該折曲部で表裏反転するように折り曲げられており、該第一の配線の該第一の電極への接続端と反対側の端部と、該第二の配線の該第二の電極への接続端と反対側の端部が、何れも該第一の基部と該第二の基部の何れか一方の該対向内面に配されていると共に、該基体の該折曲部には該折曲部の折れを防止して該折曲部を湾曲形状に保持する折曲げ規制部が設けられていることを、特徴とする。 In other words, a first aspect of the present invention is a pressure sensor that detects pressure acting on a measurement object that is superimposed on the surface of the measurement object that can be deformed, and has a sheet shape that has electrical insulation and flexibility. A flexible first electrode and a second electrode are formed on one surface of the substrate, and a bent portion is set on the substrate, and the substrate is bent at the bent portion. And both sides of the substrate sandwiching the bent portion are a first base portion and a second base portion that are arranged opposite to each other in the thickness direction in a bent state of the bent portion, and the first electrode The second electrode is disposed on the opposing inner surface of each of the first base and the second base, and the first electrode and the second electrode are electrically insulating and flexible. Detecting the pressure acting in the opposing direction of the first electrode and the second electrode, facing each other across the elastic intermediate layer While the force detection unit is configured by the opposed portions of the first electrode and the second electrode, the pressure detection unit can be deformed following the surface of the measurement object, while the first detection unit A first wiring electrically connected to the electrode and a second wiring electrically connected to the second electrode are formed on one surface of the base, and the first wiring and the second wiring Either one of the wires extends over the bent portion of the base body and is bent so that the front and back are reversed at the bent portion, opposite to the connection end of the first wire to the first electrode The end on the side and the end opposite to the connection end of the second wiring to the second electrode are either the first base portion or the second base portion, the opposing inner surface. And a bending restricting portion for preventing the bending portion from being bent and holding the bent portion in a curved shape. Steal, and features.
このような第一の態様に従う構造とされた圧力センサによれば、基体が折曲部で折り曲げられていることにより、一つの基体の一方の表面に第一,第二の電極と第一,第二の配線とを設けた簡単な構造によって、第一の配線に接続された第一の電極と第二の配線に接続された第二の電極を対向させて、圧力を検出する圧力検出部を構成することができる。 According to the pressure sensor having the structure according to the first aspect as described above, the first and second electrodes and the first and second electrodes are formed on one surface of one base by bending the base at the bent portion. A pressure detection unit that detects pressure by making the first electrode connected to the first wiring and the second electrode connected to the second wiring face each other with a simple structure provided with the second wiring Can be configured.
さらに、第一の配線における第一の電極への接続端と反対側の端部と、第二の配線における第二の電極への接続端と反対側の端部が、基体の同じ側の面に配されることから、それら第一,第二の配線の端部にコネクタなどを接続する場合に、接続が容易になり得る。 Furthermore, the end on the opposite side to the connection end to the first electrode in the first wiring and the end on the opposite side to the connection end to the second electrode in the second wiring are the surfaces on the same side of the substrate. Therefore, when a connector or the like is connected to the ends of the first and second wirings, the connection can be facilitated.
しかも、基体には、折曲部の折れを防止して、折曲部を湾曲形状に保持する折曲げ規制部が設けられていることから、基体を折曲部で折り曲げる際に、基体の折曲部を跨いで延びる配線などが、折曲部において過度に折り曲げられて損傷するのを防ぐことができる。 In addition, since the base is provided with a bending restricting portion that prevents the bent portion from being bent and holds the bent portion in a curved shape, the base is folded when the base is bent at the bent portion. It is possible to prevent the wiring extending over the bent portion from being excessively bent at the bent portion and being damaged.
また、基体と、基体上に配される第一,第二の電極および第一,第二の配線と、第一,第二の電極の間に配設される弾性中間層が、何れも可撓性を有する柔軟な部材とされており、圧力センサの圧力検出部が変形を許容された柔軟な構造とされている。これにより、圧力センサによる圧力の測定対象が柔軟で変形可能とされている場合にも、圧力検出部が測定対象の変形に追従して変形することで、測定対象に作用する圧力を精度良く測定することができる。 The base, the first and second electrodes and the first and second wirings disposed on the base, and the elastic intermediate layer disposed between the first and second electrodes are all acceptable. The flexible member has flexibility, and the pressure detection unit of the pressure sensor has a flexible structure in which deformation is allowed. As a result, even when the pressure measurement target by the pressure sensor is flexible and deformable, the pressure detection unit deforms following the deformation of the measurement target, thereby accurately measuring the pressure acting on the measurement target. can do.
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された圧力センサにおいて、前記基体における前記折曲部を含む前記第一の基部と前記第二の基部の対向部分が前記測定対象における圧力の作用で変形する部分に重ね合わされていると共に、該測定対象に重ね合わされた該折曲部を含む該第一の基部と該第二の基部の対向部分に対して圧力が作用し得るものである。 According to a second aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the first aspect, the first base portion including the bent portion in the base and the opposing portion of the second base portion are pressures in the measurement object. The pressure can act on the first base part including the bent part and the second base part facing each other to be measured. is there.
第二の態様によれば、折曲部を含む第一の基部と第二の基部の対向部分が、圧力の作用による測定対象の変形に追従することで、測定対象に作用する圧力を安定して測定することができる。しかも、折曲部が圧力の作用する部分に配置されていても、折曲部が折曲げ規制部によって湾曲形状に保持されることから、基体の折曲部を跨いで延びる配線などが折曲部で過度に折り曲げられて損傷するのを防ぐことができる。 According to the second aspect, the opposing portion of the first base and the second base including the bent portion follows the deformation of the measurement target due to the action of pressure, thereby stabilizing the pressure acting on the measurement target. Can be measured. In addition, even if the bent portion is arranged at the portion where the pressure acts, the bent portion is held in a curved shape by the bending restricting portion, so that the wiring extending over the bent portion of the base is bent. It is possible to prevent damage due to excessive bending at the portion.
本発明の第三の態様は、第一又は第二の態様に記載された圧力センサにおいて、前記測定対象である被救助者の胸部の表面に沿うように重ね合わされて救助者の胸骨圧迫によって該被救助者の胸部に作用する圧力を検出することで心肺蘇生術を補助するCPR補助用圧力センサであるものである。 According to a third aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the first or second aspect, the pressure sensor is overlapped along the surface of the chest of the rescued person who is the measurement target and compressed by the rescuer's chest compression. It is a pressure sensor for assisting CPR that assists cardiopulmonary resuscitation by detecting the pressure acting on the chest of the rescued person.
第三の態様によれば、測定対象が複雑な表面形状を有するとともに変形可能とされた被救助者(訓練用の人形を含む)の胸部であっても、柔軟で変形可能な圧力検出部を備える本発明に係る圧力センサを用いることで、胸骨圧迫による圧力を正確に検出することができる。特に、胸骨圧迫による被救助者の胸部の大きな変形に対しても、圧力検出部が胸部に追従して変形することで、胸部に作用する圧力を精度よく検出することができて、胸骨圧迫中にも圧力の検出結果に基づいて救助者の心肺蘇生術を適切に補助することができる。 According to the third aspect, the pressure detection unit that is flexible and can be deformed even in the chest of a rescued person (including a training doll) whose measurement target has a complicated surface shape and can be deformed. By using the pressure sensor according to the present invention, it is possible to accurately detect pressure due to chest compression. In particular, even when the rescuer's chest deforms greatly due to chest compression, the pressure detection unit can deform following the chest so that the pressure acting on the chest can be accurately detected. In addition, the rescuer can appropriately assist the cardiopulmonary resuscitation based on the pressure detection result.
本発明の第四の態様は、第一〜第三の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極が対向する方向の弾性変形量が、前記第一の基部と前記第二の基部が対向配置された部分の面方向での最大長さ寸法に対して200%の大きさまで許容されるものである。 According to a fourth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to third aspects, an elastic deformation amount in a direction in which the first electrode and the second electrode face each other is The first base portion and the second base portion are allowed to have a size of 200% with respect to the maximum length dimension in the surface direction of the portion where the first base portion and the second base portion are arranged to face each other.
第四の態様によれば、圧力を検出する領域で許容される厚さ方向の撓み変形量が大きくされていることにより、圧力センサにおける圧力の検出部分が測定対象の表面に応じた形状に変形し易くなると共に、測定対象の変形に対して追従して変形し易くなって、測定対象に作用する圧力を精度よく検出することができる。 According to the fourth aspect, since the amount of bending deformation in the thickness direction allowed in the pressure detection region is increased, the pressure detection portion of the pressure sensor is deformed into a shape corresponding to the surface of the measurement target. In addition, it becomes easy to follow the deformation of the measurement object and easily deform, and the pressure acting on the measurement object can be accurately detected.
本発明の第五の態様は、第一〜第四の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記弾性中間層の厚さが5mm以下とされているものである。 According to a fifth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to fourth aspects, the thickness of the elastic intermediate layer is 5 mm or less.
第五の態様によれば、弾性中間層の厚さが5mm以下とされることによって、外力が作用していない初期状態において、第一の電極と第二の電極の対向面間距離が十分に小さくなって、圧力の作用による第一の電極と第二の電極の対向面間距離の変化を電気的に精度よく検出することができる。しかも、弾性中間層が薄肉とされることによって、圧力検出部の優れた柔軟性を実現し易くなって、測定対象に追従して変形することによる安定した圧力検出をより有利に実現可能となる。 According to the fifth aspect, since the thickness of the elastic intermediate layer is 5 mm or less, the distance between the opposing surfaces of the first electrode and the second electrode is sufficiently large in the initial state where no external force is applied. It becomes small and the change of the distance between the opposing surfaces of the 1st electrode and the 2nd electrode by the effect | action of a pressure can be detected electrically accurately. Moreover, since the elastic intermediate layer is thin, it is easy to realize excellent flexibility of the pressure detection unit, and it is possible to more advantageously realize stable pressure detection by deforming following the measurement object. .
本発明の第六の態様は、第一〜第五の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が前記基体よりも硬くされているものである。 According to a sixth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to fifth aspects, the bending restricting portion is harder than the base.
第六の態様によれば、基体よりも硬い折曲げ規制部によって、基体における折曲部の形状をより安定してコントロールすることができる。 According to the 6th aspect, the shape of the bending part in a base | substrate can be controlled more stably by the bending control part harder than a base | substrate.
本発明の第七の態様は、第一〜第六の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が前記弾性中間層とは区別可能に設けられているものである。 According to a seventh aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to sixth aspects, the bending restricting portion is provided so as to be distinguishable from the elastic intermediate layer. .
第七の態様によれば、折曲げ規制部と弾性中間層を厚さや材質などの異なる区別可能な態様で設けることによって、例えば、折曲げ規制部を弾性中間層よりも硬くして、比較的に硬い折曲げ規制部による折曲部の曲げ形状の設定と、より柔軟な弾性中間層の測定対象に対する追従性とを、それぞれ高度に実現することができる。 According to the seventh aspect, by providing the bending restricting portion and the elastic intermediate layer in different distinguishable aspects such as thickness and material, for example, the bending restricting portion is made harder than the elastic intermediate layer, In addition, the setting of the bending shape of the bent portion by the hard bending restricting portion and the followability of the more flexible elastic intermediate layer to the measurement target can be realized at a high level.
本発明の第八の態様は、第七の態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が前記弾性中間層とは独立して設けられているものである。 According to an eighth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the seventh aspect, the bending restricting portion is provided independently of the elastic intermediate layer.
第八の態様によれば、折曲げ規制部と弾性中間層に適する形状や材質を各別に設定可能となって、硬い折曲げ規制部によって基体における折曲げ部分の形状をより精度よく設定しつつ、柔軟な弾性中間層によって圧力を検出する領域を測定対象に対してより有利に追従させることができる。 According to the eighth aspect, the shape and material suitable for the bending restricting portion and the elastic intermediate layer can be set separately, and the shape of the bent portion in the base body can be set more accurately by the hard bending restricting portion. The region in which the pressure is detected by the flexible elastic intermediate layer can be made to follow the measurement object more advantageously.
本発明の第九の態様は、第七の態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が前記弾性中間層と一体で設けられているものである。 According to a ninth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the seventh aspect, the bending restricting portion is provided integrally with the elastic intermediate layer.
第九の態様によれば、折曲げ規制部と弾性中間層を一体とすることにより、折曲げ規制部と弾性中間層を別体とする場合に比して、部品点数を少なくすることができる。 According to the ninth aspect, by integrating the bending restricting portion and the elastic intermediate layer, the number of parts can be reduced as compared with the case where the bending restricting portion and the elastic intermediate layer are separated. .
本発明の第十の態様は、第一〜第九の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が配された部分における前記第一の基部と前記第二の基部の対向面間距離と、前記弾性中間層が配された部分における該第一の基部と該第二の基部の対向面間距離が、相互に異なっているものである。 According to a tenth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to ninth aspects, the first base portion and the second base portion in a portion where the bending restricting portion is disposed. And the distance between the opposing surfaces of the first base and the second base in the portion where the elastic intermediate layer is disposed are different from each other.
第十の態様によれば、例えば、第一の基部と第二の基部の対向面間距離が折曲げ規制部を配した部分で弾性中間層を配した部分よりも小さくされている場合には、圧力センサにおける折曲げ規制部の配設部分が弾性中間層の配設部分よりも薄肉となって、折曲げ規制部が検出対象の外力を受け難く、弾性中間層の弾性変形による圧力の検出が精度よく実現される。 According to the tenth aspect, for example, when the distance between the opposing surfaces of the first base portion and the second base portion is smaller than the portion where the elastic intermediate layer is disposed in the portion where the bending restricting portion is disposed. In the pressure sensor, the portion where the bending restricting portion is disposed is thinner than the portion where the elastic intermediate layer is disposed, so that the bending restricting portion is less susceptible to external force to be detected, and pressure is detected by elastic deformation of the elastic intermediate layer. Is realized with high accuracy.
一方、第一の基部と該第二の基部の対向面間距離が折曲げ規制部を配した部分で弾性中間層を配した部分よりも大きくされている場合には、弾性中間層を十分に薄肉として圧力を検出する領域の柔軟性を高めつつ、折曲げ規制部によって基体の過度な折曲げをより効果的に防止することができる。 On the other hand, if the distance between the opposing surfaces of the first base and the second base is larger than the portion where the elastic intermediate layer is disposed in the portion where the bending restricting portion is disposed, the elastic intermediate layer is sufficiently It is possible to more effectively prevent the substrate from being bent excessively by the bending restricting portion while increasing the flexibility of the region where the pressure is detected as a thin wall.
本発明の第十一の態様は、第一〜第十の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が前記基体に固着されているものである。 An eleventh aspect of the present invention is the pressure sensor described in any one of the first to tenth aspects, wherein the bending restricting portion is fixed to the base.
第十一の態様によれば、折曲げ規制部を基体に対して適切な位置に位置決めすることができると共に、折曲げ規制部と基体を一体的に取り扱うことができて、基体の折曲げ作業などが容易になる。 According to the eleventh aspect, the bending restricting portion can be positioned at an appropriate position with respect to the substrate, and the bending restricting portion and the substrate can be handled integrally, so that the bending operation of the substrate can be performed. Etc. becomes easier.
本発明の第十二の態様は、第一〜第十一の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が前記折曲部の一方の表面全体を覆って設けられているものである。 According to a twelfth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to eleventh aspects, the bending restricting portion is provided to cover the entire surface of one of the bent portions. It is what.
第十二の態様によれば、折曲部の全体に折曲げ規制部が設けられることによって、折曲部における基体の過度な折曲げが折曲げ規制部でより確実に防止されることから、基体の耐久性の向上が安定して有利に実現され得る。 According to the twelfth aspect, since the bending restricting portion is provided in the entire bent portion, excessive bending of the base in the bent portion is more reliably prevented at the bending restricting portion. Improvement of the durability of the substrate can be realized stably and advantageously.
本発明の第十三の態様は、第一〜第十二の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、折曲げ規制部が前記基体とは別体とされて該基体の前記第一の基部と前記第二の基部の間に非固着で配されているものである。 According to a thirteenth aspect of the present invention, in the pressure sensor according to any one of the first to twelfth aspects, the bending restricting portion is separated from the base, and the first of the base is Between the base portion and the second base portion.
第十三の態様によれば、折曲げ規制部を基体とは別体で形成することにより、折曲げ規制部の寸法や形状などを精度よく設定することができると共に、折曲げ規制部の形成材料を大きな自由度で選択することも可能となる。なお、加工時や使用時などでの位置ずれや離脱の防止などを目的として、折曲げ規制部が基体に対して部分的に位置決め固定されていても良い。 According to the thirteenth aspect, by forming the bending restricting portion separately from the base body, it is possible to accurately set the size and shape of the bending restricting portion and to form the bending restricting portion. It is also possible to select the material with a large degree of freedom. It should be noted that the bending restricting portion may be partially positioned and fixed with respect to the base body for the purpose of preventing displacement and detachment during processing or use.
本発明の第十四の態様は、第一〜第十三の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記折曲げ規制部が前記折曲部の曲げ内面に重ね合わされて該折曲部を湾曲形状に保持する湾曲外面を備えているものである。 A fourteenth aspect of the present invention is the pressure sensor according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the bending restricting portion is overlapped with a bending inner surface of the bending portion. A curved outer surface for holding the portion in a curved shape.
第十四の態様によれば、折曲げ規制部に湾曲外面を設けることによって、基体の折曲部を折曲げ規制部の湾曲外面に沿わせることで折曲部の曲げ内面を容易に湾曲形状とすることができる。 According to the fourteenth aspect, the bending inner surface of the bending portion can be easily curved by providing the bending outer surface to the bending restricting portion so that the bending portion of the base body is aligned with the bending outer surface of the bending restricting portion. It can be.
本発明の第十五の態様は、第一〜第十四の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極が何れも長手帯状とされて各複数が前記基体の一方の表面に形成されており、それら第一の電極と第二の電極の複数の交差対向部分がそれぞれ前記弾性中間層を挟んで対向配置されて前記圧力検出部を構成しているものである。 According to a fifteenth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to fourteenth aspects, each of the first electrode and the second electrode is formed in a longitudinal belt shape. A plurality of portions are formed on one surface of the base body, and a plurality of cross-opposing portions of the first electrode and the second electrode are arranged to face each other with the elastic intermediate layer interposed therebetween, thereby constituting the pressure detection unit. It is what.
第十五の態様によれば、複数の圧力検出部が二次元的に配置されることにより、それら複数の圧力検出部による圧力の検出結果に基づいて、測定対象に作用する圧力の分布を検出することが可能になる。 According to the fifteenth aspect, a plurality of pressure detectors are two-dimensionally arranged to detect the distribution of pressure acting on the measurement target based on the pressure detection results of the plurality of pressure detectors. It becomes possible to do.
本発明の第十六の態様は、第一〜第十五の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記第一の電極と前記第二の電極および前記第一の配線と前記第二の配線が、弾性基材に導電性フィラーを分散させた材料で形成されて伸縮可能とされているものである。 According to a sixteenth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to fifteenth aspects, the first electrode, the second electrode, the first wiring, and the first The second wiring is made of a material in which a conductive filler is dispersed in an elastic base material, and can be expanded and contracted.
第十六の態様によれば、基体上に配される第一及び第二の電極と第一及び第二の配線が伸縮可能とされていることによって、第一及び第二の電極と第一及び第二の配線を基体の折曲部で折り曲げ易くなる。また、外力の作用による基体や弾性中間層の変形時に、電極や配線が十分に追従して変形可能とされることから、優れた柔軟性と耐久性を実現することができる。 According to the sixteenth aspect, the first and second electrodes and the first and second electrodes disposed on the base body and the first and second wires can be expanded and contracted. And it becomes easy to bend | fold the 2nd wiring in the bending part of a base | substrate. In addition, when the base body or elastic intermediate layer is deformed by the action of an external force, the electrode and the wiring can be sufficiently deformed so that excellent flexibility and durability can be realized.
本発明の第十七の態様は、第十六の態様に記載された圧力センサにおいて、前記第一の電極および前記第二の電極の最大伸長変形時の電気抵抗値が30kΩ以下とされているものである。 According to a seventeenth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the sixteenth aspect, an electrical resistance value at the time of maximum extension deformation of the first electrode and the second electrode is 30 kΩ or less. Is.
第十七の態様によれば、第一及び第二の電極の電気抵抗値が小さく設定されていることで、それら第一及び第二の電極への通電によって圧力を有効に検出することができる。特に、第一及び第二の電極の最大伸長変形時の電気抵抗値が30kΩ以下とされていることにより、柔軟な圧力センサの変形状態でも圧力を有効に検出することができる。 According to the seventeenth aspect, since the electrical resistance values of the first and second electrodes are set to be small, the pressure can be effectively detected by energizing the first and second electrodes. . In particular, since the electric resistance value at the time of maximum extension deformation of the first and second electrodes is 30 kΩ or less, the pressure can be effectively detected even in a deformed state of the flexible pressure sensor.
本発明の第十八の態様は、第一〜第十七の何れか1つの態様に記載された圧力センサにおいて、前記基体の前記折曲部を跨いで延びる前記第一の配線と前記第二の配線の少なくとも一方における前記第一の基部への形成部分と前記第二の基部への形成部分との間には、少なくとも一部に電気絶縁性の絶縁体層が設けられているものである。 According to an eighteenth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in any one of the first to seventeenth aspects, the first wiring and the second wiring extending across the bent portion of the base body. An electrically insulating insulator layer is provided at least partially between the portion formed on the first base and the portion formed on the second base in at least one of the wirings. .
第十八の態様によれば、折曲部において折り返された配線の間に絶縁体層が設けられていることにより、折り返された配線が直接的に重なり合うことによる短絡が防止されて、圧力の安定した検出が実現される。 According to the eighteenth aspect, since the insulator layer is provided between the wirings folded at the bent portion, a short circuit due to the overlapping of the folded wirings is prevented, and the pressure is reduced. Stable detection is realized.
本発明の第十九の態様は、第十八の態様に記載された圧力センサにおいて、前記絶縁体層と前記弾性中間層が一体形成されて前記基体に固着されているものである。 According to a nineteenth aspect of the present invention, in the pressure sensor described in the eighteenth aspect, the insulator layer and the elastic intermediate layer are integrally formed and fixed to the base.
第十九の態様によれば、第一の基部と第二の基部の間に配される絶縁体層と弾性中間層を一体とすることで、構造の簡略化が図られる。 According to the nineteenth aspect, the structure can be simplified by integrating the insulator layer and the elastic intermediate layer disposed between the first base and the second base.
本発明によれば、基体が折曲部で折り曲げられていることにより、一つの基体の一方の表面に第一及び第二の電極と第一及び第二の配線とを設けた簡単な構造によって、第一の配線に接続された第一の電極と第二の配線に接続された第二の電極を対向させて、それら電極の対向方向に作用する圧力を検出可能な圧力検出部を構成することができる。しかも、第一の配線における第一の電極への接続端と反対側の端部と、第二の配線における第二の電極への接続端と反対側の端部が、第一又は第二の基部の同じ面に配されることから、それら第一及び第二の配線の端部に対するコネクタなどの接続が容易になり得る。更に、基体と、基体上に配される第一,第二の電極および第一,第二の配線と、第一,第二の電極の間に配設される弾性中間層が、何れも柔軟に変形可能とされており、圧力検出部を有する圧力の検出領域が変形を許容された柔軟な構造とされていることから、圧力の検出領域が柔軟で変形可能とされた圧力の測定対象に追従して変形することで、測定対象に作用する圧力を有効に測定することができる。 According to the present invention, since the base is bent at the bent portion, the first and second electrodes and the first and second wirings are provided on one surface of one base. The first electrode connected to the first wiring and the second electrode connected to the second wiring are opposed to each other, and a pressure detecting unit capable of detecting the pressure acting in the facing direction of the electrodes is configured. be able to. Moreover, the end of the first wiring opposite to the connection end to the first electrode and the end of the second wiring opposite to the connection end to the second electrode are the first or second Since they are arranged on the same surface of the base, it is possible to easily connect a connector or the like to the ends of the first and second wirings. Furthermore, the base, the first and second electrodes and the first and second wirings disposed on the base, and the elastic intermediate layer disposed between the first and second electrodes are all flexible. Since the pressure detection area having the pressure detection unit has a flexible structure that is allowed to be deformed, the pressure detection area is flexible and can be deformed. By following and deforming, the pressure acting on the measurement object can be measured effectively.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1,2には、本発明の第一の実施形態としての圧力センサ10が示されている。圧力センサ10は、シート状の基体12の一方の表面に第一の電極14と第二の電極16を形成した構造を有している。以下の説明において、原則として、上下方向とは図1中の上下方向を、左右方向とは図1中の左右方向を、それぞれいう。なお、圧力センサ10は薄肉であることから、図2の断面図では、見やすさのために、厚さ寸法を上下寸法や左右寸法に比して大きく図示していると共に、薄肉の部材(例えば、第一,第二の電極14,16など)は厚さ寸法を特に大きく図示している。
1 and 2 show a
より詳細には、基体12は、撓み変形や伸縮変形を許容された柔軟なシートであって、薄肉のゴムや樹脂エラストマなどで形成されている。また、基体12には、図1〜3に示すように、基体12を折り曲げる際に湾曲形状に変形する折曲部18が設定されており、折曲部18を挟んだ一方の側が第一の基部20とされていると共に、他方の側が第二の基部22とされている。なお、本実施形態の折曲部18は、基体12の左右方向で所定の幅寸法を有していると共に、基体12の上下方向で全長に亘って直線的に延びており、図3における折曲部18の右側が第一の基部20とされていると共に、折曲部18の左側が第二の基部22とされている。また、第一の基部20の左右寸法が、第二の基部22の左右寸法よりも小さくされており、後述する基体12を折曲部18で折り曲げた状態において、第二の基部22の左端部が第一の基部20よりも左側に位置している。
More specifically, the
また、基体12の一方の表面には、第一の電極14と第二の電極16が形成されている。第一の電極14と第二の電極16は、カーボンや金属粉などの導電性フィラーをゴムや樹脂エラストマなどの高分子材料で形成された柔軟で伸縮変形可能な弾性基材に混合して、高分子材料を帯状などの所定の形状に成形することで形成されており、撓み変形や伸縮変形を許容されている。本実施形態では、図3に示すように、第一の電極14と第二の電極16がそれぞれ直線的に延びる長手帯状とされており、第一の電極14が第一の基部20に形成されて上下に延びていると共に、第二の電極16が第二の基部22に形成されて左右に延びている。更に、第一の電極14は、5つが左右に並んで並列的に配置されている一方、第二の電極16は、5つが上下に並んで並列的に配置されている。なお、第一の電極14と第二の電極16は、柔軟に変形可能であることから、変形量に応じて電気抵抗が変化するが、好適には、後述する入力部34の撓み変形によって最大まで伸長変形された状態で、電気抵抗値が30kΩ以下となるようにされる。
A
また、第一の電極14に第一の配線24が電気的に接続されていると共に、第二の電極16に第二の配線26が電気的に接続されている。第一の配線24は、第一の電極14と同様の導電性フィラーを混合した伸縮可能な高分子材料などによって基体12の一方の表面に形成されており、第一の電極14の一方の端部から第一の電極14と略同じ幅寸法で延び出している。一方、第二の配線26は、第二の電極16と同様の伸縮可能な材料によって基体12の一方の表面に形成されており、第二の電極16の一方の端部から第二の電極16と略同じ幅寸法で延び出している。
In addition, the
さらに、第一の配線24は、第一の基部20への固着部分が長さ方向の中間部分で略直角に曲がって左方へ延びており、第一の電極14への接続端と反対側が第二の電極16および第二の配線26と略平行に左右方向で延びている。これにより、第一の配線24は、基体12の折曲部18を左右に跨いで延びており、第一の基部20と第二の基部22の両方に亘って形成されている。一方、第二の配線26は、第二の電極16から折曲部18と反対側(左側)へ延び出しており、折曲部18を跨ぐことなく第二の基部22に形成されている。なお、第一の配線24における第一の電極14への接続端と反対側の端部と、第二の配線26における第二の電極16への接続端と反対側の端部が、何れも第二の基部22の一方の表面で左端に位置している。そして、それら第一の配線24と第二の配線26の端部は、例えば、コネクタ27に接続されており、コネクタ27を介して後述する外部の電源40や制御装置42と電気的に接続される。
Further, the
また、第二の基部22の一方の表面には、絶縁被覆層28が設けられている。絶縁被覆層28は、電気絶縁性と柔軟性を有するゴムや樹脂エラストマなどで形成された層であって、伸縮変形と撓み変形を何れも許容されている。この絶縁被覆層28は、第二の電極16と第一,第二の配線24,26を形成した第二の基部22の一方の表面に形成されて、基体12の第二の基部22に形成された第一の配線24の中間部分と、第二の電極16の全体と、第二の配線26における第二の電極16側の端部とを覆っている。
In addition, an insulating
なお、絶縁被覆層28の厚さ寸法は、後述する圧力検出部32において静電容量の変化による圧力の検出が有利に実現されるように設定されており、好適には5mm以下、より好適には3mm以下とされている。
In addition, the thickness dimension of the insulating
また、基体12における折曲部18には、折曲げ規制部30が設けられている。折曲げ規制部30は、ゴムや樹脂エラストマなどで形成されて、基体12よりも硬い弾性体とされていると共に、略矩形膜状乃至は板状とされており、基体12の一方の表面において折曲部18の略全体を覆うように固着されている。更に、第一の配線24における折曲部18上を延びる部分が、絶縁被覆層28を外れた位置において折曲げ規制部30で覆われていることから、折曲げ規制部30は電気絶縁性の材料で形成されていることが望ましい。また、本実施形態の折曲げ規制部30は、基体12の上下端よりも上下外側に延び出しているが、例えば、基体12の上下端から上下外側に突出することなく、基体12の上下全長に亘って形成されていても良い。なお、本実施形態の折曲げ規制部30は、絶縁被覆層28に対して左右方向で離れて独立して設けられており、絶縁被覆層28に対して別体とされていることで絶縁被覆層28と区別可能とされている。
Further, a
本実施形態の折曲げ規制部30の厚さ寸法は、基体12と第一の電極14又は第二の電極16との厚さ寸法の合計よりも大きくされており、絶縁被覆層28の厚さ寸法の略半分とされている(図2参照)。
The thickness dimension of the
かくの如き構造を有する基体12は、折曲部18において厚さ方向に折り曲げられており、第一の基部20が第二の基部22の一方の表面上に重ね合わされて、それら第一の基部20と第二の基部22が厚さ方向で対向している。そして、第一の基部20と第二の基部22の対向内面に形成された第一の電極14と第二の電極16が、互いに交差対向して配されていると共に、それら第一の電極14と第二の電極16の交差対向間に絶縁被覆層28が介在している。
The
このように、第一の電極14と第二の電極16が絶縁被覆層28を挟んで対向配置されていることにより、第一の電極14と第二の電極16の交差対向部分でコンデンサが形成されている。そして、静電容量の変化に基づいて第一,第二の電極14,16の対向方向に作用する圧力を検出する圧力検出部32が、第一の電極14と第二の電極16の交差対向部分のコンデンサによって構成されている。
As described above, the
本実施形態では、5つの第一の電極14がそれぞれ5つの第二の電極16と交差対向することにより、25個の圧力検出部32が上下5列×左右5列で配置されており、それら25個の圧力検出部32を配された領域が、後述する測定対象に重ね合わされて検出すべき圧力が及ぼされる入力部34とされている。圧力検出部32を構成する基体12と第一,第二の電極14,16と絶縁被覆層28が何れも伸縮変形や撓み変形を許容されており、それら圧力検出部32が伸縮変形や撓み変形を許容された柔軟な構造とされていることから、それら圧力検出部32を備える入力部34も伸縮変形や撓み変形を許容された柔軟な構造とされている。具体的には、入力部34は、面方向の最大長さ寸法の200%まで撓み変形可能とされることが望ましい。
In the present embodiment, the five
なお、圧力検出部32を構成する第一,第二の電極14,16は、第一,第二の配線24,26を介して、電源40や制御装置42(後述)などに電気的に接続されている。そして、所定の検出電流が各圧力検出部32に対して走査的に印加されることにより、各圧力検出部32に作用する圧力が、各圧力検出部32の静電容量の変化に基づいて検出されるようになっている。
The first and
また、基体12が折曲部18で折り曲げられていることにより、第一の配線24における第一の基部20に形成された部分と第二の基部22に形成された部分が、折曲部18において互いに表裏反転するように折り曲げられている。そして、第一の配線24における第一の基部20に形成された部分が、第一の基部20における第二の基部22との対向内面側に配されていると共に、第一の配線24における第二の基部22に形成された部分が、第二の基部22における第一の基部20との対向内面側に配されている。更に、第一の配線24における第一の電極14への接続端と反対側の端部と、第二の配線26における第二の電極16への接続端と反対側の端部が、第二の基部22における第一の基部20との対向部分35を外れた位置で、第二の基部22における第一の基部20との対向内面側である一方の表面に配されている。
Further, since the
更にまた、第一の配線24における第一の基部20に形成された部分と第二の基部22に形成された部分は、絶縁被覆層28を介して対向配置されており、絶縁被覆層28が電気的な短絡を防止する絶縁体層として機能することで、第一の配線24の折り返しによる重ね合わせ部分において短絡が防止されて、電流が第一の配線24の長さ方向に流れるようになっている。
Furthermore, the portion formed on the
また、基体12における折曲部18に設けられた折曲げ規制部30によって、折曲部18における基体12の折れが防止されている。即ち、折曲げ規制部30が折り曲げられた基体12の内面側(第一の基部20と第二の基部22の対向内面側)に配されており、折曲げ規制部30が折曲部18における第一の基部20への接続側と第二の基部22への接続側との間に挟まれることにより、基体12の折曲部18での角度が大きくされて、折曲部18が折曲げ規制部30によって折れ線の無い湾曲形状に保持されている。
Further, the bending of the base 12 at the
しかも、本実施形態では、板状乃至はシート状の折曲げ規制部30が、基体12の折曲部18とその周辺に固着されていることにより、基体12の折曲部18での折曲げに伴って、折曲げ規制部30も折り曲げられる。折り曲げられた折曲げ規制部30は、図2に示すように、内面が上下に当接していると共に、折曲部18側となる外面が略半円弧状断面を有する湾曲外面36とされている。そして、折曲げ規制部30の湾曲外面36が基体12の一方の表面に固着されていることから、基体12が折曲部18において折曲げ規制部30の湾曲外面36に沿った湾曲形状に保持されている。本実施形態では、折曲げ規制部30の厚さ寸法が絶縁被覆層28の厚さ寸法の略半分とされていることから、折り曲げられた折曲げ規制部30の幅方向端部が相互に重ね合わされることにより、絶縁被覆層28と略同じ厚さとされている。
In addition, in the present embodiment, the plate-shaped or sheet-shaped
なお、基体12の折曲げによって重ね合わされた第一の基部20と第二の基部22は、溶着や接着などの手段で相互に固着されていることが望ましい。第一の基部20と第二の基部22を固着する場合には、圧力の検出に影響し難いように、第一,第二の電極14,16や第一,第二の配線24,26の形成部分を外れた位置で固着されることが望ましい。
The
かくの如き構造とされた圧力センサ10は、図4に示すように、測定対象である被救助者としての訓練用人形38の胸部に重ね合わされて、胸骨圧迫によって訓練用人形38の胸部に作用する圧力を検出するCPR補助用圧力センサとして使用される。より詳細には、圧力センサ10の入力部34の中央部分を圧迫することで訓練用人形38の胸部の適切な位置が圧迫されるように、圧力センサ10の入力部34が訓練用人形38の胸部における適切な圧迫位置に位置決めされた状態で重ね合わされる。なお、訓練用人形38の胸部は、人体の胸部を模しており、胸骨圧迫による圧力の作用によって変形すると共に、圧力の解除によって元の形状に復元するようになっている。
As shown in FIG. 4, the
圧力センサ10は、入力部34が訓練用人形38の胸部に重ね合わされるようにセットされるようになっていれば良いが、好適には、第一の基部20と第二の基部22の対向部分35の全体が訓練用人形38の胸部に重ね合わされており、第一の基部20と第二の基部22の対向部分35の一部を構成する折曲部18も訓練用人形38の胸部上に配される。従って、圧力センサ10は、入力部34が圧力の主たる作用領域とされると共に、折曲部18を含む第一の基部20と第二の基部22の対向部分35の全体に圧力が作用し得る態様で、訓練用人形38にセットされる。本実施形態では、図4に示すように、圧力センサ10の基体12の全体が訓練用人形38の胸部上に配されている。
The
なお、圧力センサ10を訓練用人形38の胸部上で適切な位置に位置決めする手段は、特に限定されないが、例えば、第一の基部20の他方の表面に十字などを描いて、十字の交点などを訓練用人形38の胸部の圧迫位置に合わせる他、第一の基部20の他方の表面に描かれたラインやイラストと、訓練用人形38(被救助者)の胸部に描かれたラインやイラストが、互いに対応するように位置決めするなどの手段が考えられる。また、本実施形態のように測定対象が訓練用人形38の場合には、圧力センサ10の適切なセット位置を示す位置決め用のマーク(例えば、圧力センサ10全体の位置を示す枠や、圧力センサ10の角部の位置を示す鉤など)を訓練用人形38の胸部に描いておくことで、圧力センサ10を胸部上の適切な位置へ容易に配することができる。
The means for positioning the
さらに、圧力センサ10には、図4に示すように、電源40や制御装置42がコネクタ27を介して接続されている。また、圧力センサ10に接続された制御装置42には、パーソナルコンピュータ44などの出力手段が有線又は無線で接続されていても良く、例えば、圧力センサ10による圧力の検出結果やその評価結果をパーソナルコンピュータ44のモニタに表示させることもできる。なお、出力手段として、パーソナルコンピュータ44に代えて、スマートフォンやタブレットなどを採用することもできる。また、出力手段による出力方法は、モニタに表示する他、検出結果に応じて音を鳴らしたり、振動させるなど、他の方法を採用することもできる。
Furthermore, as shown in FIG. 4, a
そして、圧力センサ10を載せた訓練用人形38の胸部を、救助者としての図示しない訓練実施者が圧迫する。上述のように、圧力センサ10の入力部34が訓練用人形38の胸部上で位置決めされていることから、訓練実施者は、圧力センサ10の入力部34の中央部分を圧迫することで、訓練用人形38の胸部における適切な位置を圧迫することができるようになっている。訓練実施者が圧力センサ10の入力部34を圧迫すると、圧力センサ10の絶縁被覆層28が厚さ方向で圧縮されて、第一の電極14と第二の電極16が厚さ方向で相対的に接近する。これにより、各圧力検出部32の静電容量が変化することから、予め設定された静電容量値と作用圧力の相関に基づいて、各圧力検出部32に及ぼされた圧力が検出される。
Then, a training person (not shown) as a rescuer presses the chest of the
本実施形態の圧力センサ10では、各複数の長手帯状とされた第一の電極14と第二の電極16が交差対向する部分に、それぞれ圧力検出部32が構成されていることから、それら複数の圧力検出部32に作用する圧力をそれぞれ検出することで、入力部34に作用する圧力の分布を検出することができる。
In the
ここにおいて、圧力センサ10は、柔軟で撓み変形及び伸縮変形を容易に許容されることから、人体の胸部を模した訓練用人形38の胸部上に敷くことで、訓練用人形38の胸部の表面形状に沿って変形した状態で胸部の表面に重ね合わされる。それ故、複雑な表面形状を有する訓練用人形38の胸部が圧力の測定対象である場合にも、胸骨圧迫によって入力部34に作用する圧力を精度よく検出することができて、胸骨圧迫による心肺蘇生術について、訓練実施者の実施中の補助や訓練内容の評価による実施後の補助などを適切に行うことができる。
Here, since the
さらに、訓練実施者が訓練用人形38の胸部を圧迫すると、訓練用人形38の胸部が変形するが、圧力センサ10の入力部34は、撓み変形及び伸縮変形が十分に大きく許容された柔軟な構造とされていることから、訓練用人形38の胸部の変形に追従して変形可能とされている。従って、胸骨圧迫によって変形する訓練用人形38が測定対象であっても、圧迫中に圧力センサ10の入力部34に作用する圧力の大きさや、入力部34に作用する圧力の分布などを正確に検出することができる。
Further, when the practitioner presses the chest of the
しかも、圧力センサ10は、好適には、第一の基部20と第二の基部22の対向部分35における圧力の主たる作用領域(入力部34)において、第一の電極14と第二の電極16の対向方向の変形(撓み変形)が、面方向の最大長さ寸法に対して200%まで許容される。即ち、本実施形態の圧力センサ10は、図5に示すように、第一の基部20と第二の基部22の対向部分35に設けられた入力部34が、入力部34における面方向の最大長さ寸法である対角線の長さL(図1参照)に対して、第一の電極14と第二の電極16の対向方向へ200%までの撓み変形を許容されている。このように、圧力センサ10の撓み変形及び伸縮変形が十分に大きく許容されることによって、圧力センサ10の入力部34が訓練用人形38の胸部の変形に十分に追従して変形し、胸骨圧迫中の圧力を有効に検出可能とされる。なお、図5中において、実線と二点鎖線がそれぞれ圧力センサ10における第一の基部20と第二の基部22の対向部分35に設けられた入力部34の対角線を示しており、実線が撓み変形していない状態を、二点鎖線が最大撓み変形状態を、それぞれ示す。
Moreover, the
さらに、圧力センサ10は、第一の基部20と第二の基部22の対向部分35における撓み変形が、第一の基部20と第二の基部22の対向部分35における面方向中央から外縁までの最短距離に対して、500%まで許容されていることが望ましい。これによって、圧力センサ10の入力部34を訓練用人形38の胸部の変形により有利に追従させることができる。
Further, in the
更にまた、圧力センサ10では、絶縁被覆層28の厚さ寸法が、好適には5mm以下、より好適には3mm以下とされており、絶縁被覆層28が薄肉とされていることにより、絶縁被覆層28の変形が許容され易くなっている。それ故、圧力検出部32を備えた入力部34の柔軟性を有利に実現し易くなって、入力部34が訓練用人形38に追従して変形することによる安定した圧力検出をより有利に実現可能となる。
Furthermore, in the
本実施形態では、基体12と絶縁被覆層28がゴムや樹脂エラストマで形成されて伸縮可能とされているだけでなく、第一,第二の電極14,16と第一,第二の配線24,26が、ゴムや樹脂エラストマなどの弾性基材に導電性フィラーを分散させた弾性導電材料で形成されて、伸縮可能とされている。それ故、基体12の変形に際して、第一,第二の電極14,16と第一,第二の配線24,26が基体12に追従して変形可能とされて、第一,第二の電極14,16や第一,第二の配線24,26の損傷が回避される。
In the present embodiment, the
なお、第一,第二の電極14,16の最大伸長変形時の電気抵抗値が小さく設定されていることで、それら第一,第二の電極14,16への通電によって圧力を有効に検出することができる。特に、第一,第二の電極14,16の最大伸長変形時の電気抵抗値が30kΩ以下とされていることにより、柔軟な圧力センサ10が変形した状態においても圧力を有効に検出することができる。
In addition, since the electrical resistance value at the time of the maximum extension deformation of the first and
また、本実施形態の圧力センサ10は、基体12が折曲部18で折り曲げられていることにより、一つの基体12の一方の表面に第一,第二の電極14,16と第一,第二の配線24,26とを設けた簡単な構造によって、第一の配線24に接続された第一の電極14と第二の配線26に接続された第二の電極16を対向させて、圧力を検出する圧力検出部32を構成することができる。
Further, in the
さらに、基体12を折り返すことで第一の電極14と第二の電極16が交差対向するように配置されることから、第一の配線24における第一の電極14への接続端と反対側の端部と、第二の配線26における第二の電極16への接続端と反対側の端部を、基体12の同一面上に配することができる。それ故、第一,第二の配線24,26の第一,第二の電極14,16と反対側の端部にコネクタ27を接続する場合に、それら第一,第二の配線24,26とコネクタ27の接続が容易になり得る。
Furthermore, since the
しかも、基体12には、折曲部18の折れを防止して、折曲部18を湾曲形状に保持する折曲げ規制部30が設けられていることから、基体12を折曲部18で折り曲げる際に、基体12が折曲部18において損傷するのを防ぐことができる。特に、本実施形態では、折曲げ規制部30が基体12よりも硬くされていることから、基体12の折曲げ部分での折れを、折曲げ規制部30によってより有利に防止することができる。加えて、本実施形態の折曲げ規制部30は、折曲部18の一方の表面の略全体を覆って設けられていることから、折曲部18における基体12の過度な折曲げが折曲げ規制部30によってより確実に防止されて、基体12の耐久性の向上が安定して有利に実現され得る。
In addition, since the
さらに、本実施形態では、折曲げ規制部30が絶縁被覆層28とは独立して区別可能に設けられていることから、折曲げ規制部30と絶縁被覆層28の相互に異なる要求特性を、形状や材質などを異ならせることで両立して実現し易くなる。例えば、硬い折曲げ規制部30によって基体12における折曲部18の形状を設定しつつ、柔軟な絶縁被覆層28によって圧力を検出する領域(入力部34)を圧力の測定対象である訓練用人形38の表面により有利に追従させることができる。
Furthermore, in this embodiment, since the
更にまた、圧力センサ10では、折曲げ規制部30が基体12に固着されていることによって、折曲げ規制部30が基体12に対して適切な位置に位置決めされると共に、折曲げ規制部30と基体12を一体的に取り扱うことができて、基体12の折曲げ作業などが容易になる。
Furthermore, in the
さらに、基体12の折曲げ状態で折曲げ規制部30が湾曲外面36を備えており、基体12が湾曲外面36に沿って湾曲形状に折り曲げられるようにすれば、基体12が折曲部18において過度に折れるのを防ぐことができて、折曲げによる基体12の損傷を防ぐことができる。
Further, when the
また、本実施形態では、第二の電極16が絶縁被覆層28で覆われていると共に、第一の配線24における第二の基部22への形成部分の一部が絶縁被覆層28で覆われている。これにより、絶縁被覆層28は、第二の電極16を覆う部分が各圧力検出部32の誘電体層として機能する弾性中間層を構成する一方、第一の配線24を覆う部分が絶縁体層として機能して、基体12の折り返しによって重ね合わされる第一の配線24における第一の基部20への固着部分と第二の基部22への固着部分が、絶縁被覆層28によって電気的な短絡を防止されている。特に、第二の電極16を覆う誘電体層と第一の配線24を覆う絶縁体層は、何れも電気絶縁性の材料で形成されることから、本実施形態では絶縁被覆層28として一体で形成されており、それら誘電体層と絶縁体層を各別に形成する場合に比して構造が簡単とされている。
In the present embodiment, the
なお、第一の実施形態では、基体12を折曲部18で折り曲げた状態において、絶縁被覆層28の厚さ方向の寸法と折り曲げられた折曲げ規制部30の同方向での寸法、換言すれば、絶縁被覆層28の配設部分における第一の基部20と第二の基部22の対向面間距離と、折曲げ規制部30の配設部分における第一の基部20と第二の基部22の対向面間距離が、互いに略同じとされている。これにより、第一の実施形態では、基体12を折り曲げた状態における入力部34の厚さ寸法が、絶縁被覆層28の配設部分と折曲げ規制部30の配設部分で略同じとされているが、基体12を折り曲げた状態における入力部34の厚さ寸法は、絶縁被覆層28の配設部分と折曲げ規制部30の配設部分で相互に異なっていても良い。
In the first embodiment, in the state in which the
具体的には、図6に示すように、折曲げ規制部30の厚さ寸法が絶縁被覆層28の厚さ寸法の半分よりも大きくされて、基体12の折曲げとともに折曲げ規制部30が折り曲げられることで、折曲げ規制部30の配設部分における第一の基部20と第二の基部22の対向面間距離が、絶縁被覆層28の配設部分における第一の基部20と第二の基部22の対向面間距離よりも大きくされていても良い。このように、入力部34の厚さ寸法が折曲げ規制部30の配設部分で絶縁被覆層28の配設部分よりも大きくされることにより、絶縁被覆層28を十分に薄肉として入力部34の柔軟性を高めることができると共に、折曲げ規制部30によって設定される基体12の折曲部18での形状を、より曲率半径の大きな湾曲形状とすることによって、基体12の過度な折曲げによる損傷などをより効果的に防止することもできる。
Specifically, as shown in FIG. 6, the thickness dimension of the
一方、図7に示すように、折曲げ規制部30の厚さ寸法が絶縁被覆層28の厚さ寸法の半分よりも小さくされて、基体12の折曲げとともに折曲げ規制部30が折り曲げられることで、折曲げ規制部30の配設部分における第一の基部20と第二の基部22の対向面間距離が、絶縁被覆層28の配設部分における第一の基部20と第二の基部22の対向面間距離よりも小さくされていても良い。このように、入力部34の厚さ寸法が折曲げ規制部30の固着部分で絶縁被覆層28の配設部分よりも小さくされることにより、入力部34が折曲げ規制部30の配設部分において検出対象の外力を受け難く、圧力検出部32を備える絶縁被覆層28の配設部分において、入力部34に作用する圧力が精度よく検出されると共に、折曲部18が外力の作用によって過度に折れるのを防ぐことができる。
On the other hand, as shown in FIG. 7, the thickness of the
図8には、本発明の第二の実施形態としての圧力センサ50の一部が示されている。以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことにより、説明を省略する。
FIG. 8 shows a part of a
より詳細には、圧力センサ50は、基体12の折曲部18に折曲げ規制部52が設けられた構造を有している。折曲げ規制部52は、第一の実施形態の折曲げ規制部30と同様の材料で形成されており、略円柱形状とされている。本実施形態の折曲げ規制部52は、基体12とは別体で形成されており、基体12に固着されることなく非固着で配されている。なお、折曲げ規制部52は、略円柱形状とされていることから、基体12の折曲げ状態で基体12に重ね合わされる外面が略円弧状断面の湾曲外面36とされている。また、基体12に対して非固着とされた折曲げ規制部52は、絶縁被覆層28と折曲部18の間である程度位置決めされていることから、折曲部18の過度な折れが折曲げ規制部52によって有効に防止される。
More specifically, the
このような本実施形態に従う構造の圧力センサ50によれば、折曲げ規制部52が基体12と別体で形成されていることによって、折曲げ規制部52の材質や形状を大きな自由度で設定することができる。更に、折曲げ規制部52が別体の基体12に対して非固着で配されていることから、基体12を簡単に折曲げ可能としつつ、基体12の過度な折れを折曲げ規制部52によって制限することができる。しかも、本実施形態では、折曲げ規制部52が略円柱形状とされており、折曲げ規制部52の外周面が略円弧状断面の湾曲外面36とされていることによって、基体12の折曲部18を折曲げ規制部52の湾曲外面36に沿って折り曲げることで、折曲部18の内面を容易に湾曲形状とすることができる。
According to the
なお、折曲げ規制部はゴムや樹脂エラストマなどで形成された柔軟な弾性体であることが望ましいが、本実施形態の構造では、例えば樹脂などで形成された硬質の折曲げ規制部を採用することもできる。 The bending restricting portion is preferably a flexible elastic body formed of rubber or resin elastomer, but the structure of the present embodiment employs a hard bending restricting portion formed of, for example, resin. You can also
図9には、本発明の第三の実施形態としての圧力センサ60の一部が示されている。本実施形態の圧力センサ60では、略半円形断面で上下方向(図9中の紙面直交方向)に延びる棒状の折曲げ規制部62,62が、折曲部18における幅方向中央を挟んで両側に所定の距離を隔てた中間部分に設けられている。
FIG. 9 shows a part of a
そして、基体12が折曲部18で折り曲げられると、基体12の折曲部18における幅方向の中間部分に設けられた折曲げ規制部62,62が相互に当接せしめられる。これにより、折曲部18が過度に折り曲げられることなく湾曲形状に保持される。
When the
このような本実施形態に従う圧力センサ60の構造からも理解されるように、折曲げ規制部は、必ずしも一つだけしか設けられ得ないものではなく、複数を設けることも可能である。特に、本実施形態のように、折曲部18の中央部分を外れた位置に複数の折曲げ規制部62,62を設けることにより、折曲部18において基体12を適度に折り曲げ易くなる。
As can be understood from the structure of the
図10には、本発明の第四の実施形態としての圧力センサ70の一部が示されている。本実施形態の圧力センサ70では、第一,第二の電極および第一,第二の配線を配された基体12の表面が、全面に亘って保護層72で覆われており、保護層72において基体12の折曲部18に固着された部分によって、折曲げ規制部74が構成されている。なお、本実施形態では、保護層72の表面に別体の絶縁被覆層28が固着されているが、保護層72の一部によって誘電体層を構成することも可能である。
FIG. 10 shows a part of a
そして、基体12が折曲部18で厚さ方向に折り曲げられると、基体12の折曲部18に固着された保護層72で構成される折曲げ規制部74によって、折曲部18の過度な折曲げが防止されて、折曲部18が少なくとも幅方向の中央部分において湾曲形状に保持されている。
When the
このような本実施形態に従う構造の圧力センサ70によれば、折曲げ規制部30を構成する保護層72が、基体12における折曲部18を外れた領域を含む全体に設けられることにより、連続的に設けられた保護層72によって、折曲部18における基体12の過度な折曲げを防止しつつ、基体12やその表面に固着される第一,第二の電極や第一,第二の配線などを保護することができる。
According to the
図11には、本発明の第五の実施形態としての圧力センサ80の一部が示されている。本実施形態の圧力センサ80では、上下方向(図11中の紙面直交方向)に延びる帯状乃至は四角棒状の折曲げ規制部82が、折曲部18における幅方向の何れか一方の端部に設けられている。この折曲げ規制部82は、絶縁被覆層28とは別で設けられていると共に、絶縁被覆層28と略同じ厚さとされている。
FIG. 11 shows a part of a
そして、基体12が折曲部18で厚さ方向に折り曲げられると、基体12の折曲部18における幅方向の何れか一方の端部に設けられた折曲げ規制部82が、折曲部18における幅方向の何れか他方の端部において基体12に当接せしめられる。これにより、折曲部18の幅方向中間部分(図11中の右端部)は、折曲げ規制部82から離れた状態で過度に折り曲げられることなく湾曲形状に保持される。
Then, when the
このような本実施形態に従う圧力センサ80の構造からも理解されるように、折曲げ規制部は必ずしも折曲部18の全体を覆うように設けられる必要はなく、折曲部18の幅方向端部などに部分的に設けられていても良い。
As can be understood from the structure of the
図12には、本発明の第六の実施形態としての圧力センサ90の一部が示されている。本実施形態の圧力センサ90では、絶縁被覆層28と折曲げ規制部30が一体的に連続して設けられている。なお、折曲げ規制部30は、絶縁被覆層28に対して略半分の厚さ寸法で形成されており、一体形成された折曲げ規制部30と絶縁被覆層28が厚さの違いによって区別可能とされている。
FIG. 12 shows a part of a
このような本実施形態に従う構造の圧力センサ90によれば、絶縁被覆層28と折曲げ規制部30が一体形成されていることにより、部品点数の削減による構造の簡略化や工程数の削減による製造の容易化などが図られ得る。
According to the
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、折曲げ規制部30は、折曲部18の長さ方向で全長に亘って連続的に設けられていることが望ましいが、例えば折曲部18の長さ方向で断続的に複数が設けられていても良い。
As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail, this invention is not limited by the specific description. For example, although it is desirable that the
また、前記実施形態では、第一の配線24だけが折曲部18を跨いで延びて、第一の配線24だけが折り曲げられる構造を例示したが、例えば、第一の配線24と第二の配線26の両方が折曲部18を跨いで延びて、それら第一,第二の配線24,26がそれぞれ折り曲げられるようにしても良い。この場合には、例えば、第一の配線24が1箇所で折り返されると共に、第二の配線26が2箇所で折り返されるようにすれば、第一の配線24と第二の配線26のコネクタ27への接続端を基体12の同じ側の面に配することができる。
Moreover, in the said embodiment, although only the
また、前記実施形態では、圧力検出部32の誘電体層を構成する弾性中間層と、折り返された第一の配線24を絶縁する絶縁体層が、絶縁被覆層28として一体形成されていたが、それら弾性中間層と絶縁体層は、互いに独立して設けられていても良い。
In the above embodiment, the elastic intermediate layer constituting the dielectric layer of the
また、第一の電極14と第二の電極16は、必ずしも直交方向で交差対向する必要はなく、相互に傾斜する方向に延びて交差対向するようになっていれば良い。更に、第一の電極14と第二の電極16は、必ずしも長手帯状とされて互いに交差対向する態様に限定されず、例えば、第一,第二の電極が圧力検出部32に対応する多角形や円形などの点状とされて、基体12の折曲げによって相互に対向するようにしても良い。
In addition, the
前記実施形態において示した圧力検出部32の数や配置などは、あくまでも一例であって、圧力を検出すべき測定対象の面積や形状、必要な圧力の検出精度などに応じて、適宜に変更され得る。
The number, arrangement, and the like of the
前記実施形態では、静電容量型の圧力センサを例示したが、例えば、ゴム材料に導電性フィラーを混合した導電性ゴムによって弾性中間層を形成して、荷重の入力時に弾性中間層が弾性変形して弾性中間層の電気抵抗が変化することに基づいて圧力を検出する、抵抗型の圧力センサとすることもできる。 In the above embodiment, the capacitance type pressure sensor has been exemplified. For example, an elastic intermediate layer is formed of conductive rubber in which a conductive filler is mixed with a rubber material, and the elastic intermediate layer is elastically deformed when a load is input. Thus, a resistance-type pressure sensor that detects the pressure based on the change in the electric resistance of the elastic intermediate layer can be provided.
前記実施形態では、本発明に係る圧力センサ10を心肺蘇生術の訓練に用いる場合について説明したが、圧力センサ10は、訓練用には限定されず、被救助者に対する実際の救命処置にも用いられ得る。この場合には、例えば、心肺蘇生術の実行中に圧力の検出結果に基づく心肺蘇生術の評価結果をリアルタイムで救助者などに通知することによって、より適切な心肺蘇生術が行われるように救助者に補正を促すことができる。なお、本発明は、必ずしもCPR補助用の圧力センサにのみ適用されるものではなく、本発明に係る圧力センサによる圧力の測定対象は、訓練用人形38を含む被救助者の胸部に限定されない。
In the above-described embodiment, the case where the
10,50,60,70,80,90:圧力センサ、12:基体、14:第一の電極、16:第二の電極、18:折曲部、20:第一の基部、22:第二の基部、24:第一の配線、26:第二の配線、28:絶縁被覆層(弾性中間層、絶縁体層)、30,52,62,74,82:折曲げ規制部、32:圧力検出部、36:湾曲外面、38:訓練用人形(測定対象) 10, 50, 60, 70, 80, 90: pressure sensor, 12: substrate, 14: first electrode, 16: second electrode, 18: bent portion, 20: first base, 22: second 24: First wiring, 26: Second wiring, 28: Insulation coating layer (elastic intermediate layer, insulator layer), 30, 52, 62, 74, 82: Bending restriction part, 32: Pressure Detection unit, 36: curved outer surface, 38: training doll (measurement target)
Claims (19)
電気絶縁性と可撓性を有するシート状の基体の一方の表面に可撓性を有する第一の電極と第二の電極が形成されていると共に、該基体には折曲部が設定されて該基体が該折曲部で折り曲げられており、該基体における該折曲部を挟んだ両側が該折曲部の折曲げ状態で厚さ方向に対向配置される第一の基部と第二の基部とされて、該第一の電極と該第二の電極がそれら第一の基部と第二の基部の各一方の対向内面に配されていると共に、該第一の電極と該第二の電極が電気絶縁性と可撓性を有する弾性中間層を挟んで対向配置されて、該第一の電極と該第二の電極の対向方向に作用する圧力を検出する圧力検出部がそれら第一の電極と第二の電極の対向部分で構成されていると共に、該圧力検出部が該測定対象の表面に追従して変形可能とされている一方、
該第一の電極に電気的に接続された第一の配線と該第二の電極に電気的に接続された第二の配線が該基体の一方の表面に形成されて、それら第一の配線と第二の配線の少なくとも一方が該基体の該折曲部を跨いで延びて該折曲部で表裏反転するように折り曲げられており、該第一の配線の該第一の電極への接続端と反対側の端部と、該第二の配線の該第二の電極への接続端と反対側の端部が、何れも該第一の基部と該第二の基部の何れか一方の該対向内面に配されていると共に、
該基体の該折曲部には該折曲部の折れを防止して該折曲部を湾曲形状に保持する折曲げ規制部が設けられていることを特徴とする圧力センサ。 A pressure sensor that is superimposed on a surface of a deformable measurement object and detects a pressure acting on the measurement object,
A flexible first electrode and a second electrode are formed on one surface of a sheet-like substrate having electrical insulation and flexibility, and a bent portion is set on the substrate. The base is bent at the bent portion, and a first base and a second base are disposed opposite to each other in the thickness direction in a bent state of the bent portion on both sides of the bent portion of the base. The first electrode and the second electrode are disposed on the opposing inner surfaces of each of the first base and the second base, and the first electrode and the second electrode. An electrode is disposed oppositely across an elastic intermediate layer having electrical insulation and flexibility, and a pressure detection unit that detects pressure acting in the opposing direction of the first electrode and the second electrode is the first of them. The pressure detection unit can be deformed following the surface of the object to be measured. While there,
A first wiring electrically connected to the first electrode and a second wiring electrically connected to the second electrode are formed on one surface of the substrate, and the first wiring And at least one of the second wiring extends over the bent portion of the base and is bent so that the front and back are reversed at the bent portion, and the connection of the first wiring to the first electrode The end opposite to the end and the end opposite to the connection end of the second wiring to the second electrode are either one of the first base and the second base. Disposed on the opposing inner surface,
A pressure sensor, wherein the bent portion of the base is provided with a bending restricting portion that prevents the bent portion from being bent and holds the bent portion in a curved shape.
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WO2020075212A1 (en) * | 2018-10-08 | 2020-04-16 | 住友理工株式会社 | Sternal compression training dummy |
WO2023047664A1 (en) * | 2021-09-22 | 2023-03-30 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Load sensor |
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- 2017-03-07 JP JP2017042696A patent/JP2018146428A/en active Pending
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JPWO2020075212A1 (en) * | 2018-10-08 | 2021-10-21 | 住友理工株式会社 | Chest compression training doll |
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