JP2019124498A - フレキシブル温度センサ - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の気温の影響を受けにくく、温度測定精度を向上できるフレキシブル温度センサの提供。【解決手段】フィルム基材１１と、フィルム基材１１の一方の主面に設けられた複数の金属配線部１２と、複数の金属配線部１２に跨るように設けられた感温材層１３と、フィルム基材１１の一方の主面に感温材層１３を覆うように設けられた樹脂層１４ａを含む感温材層カバー部１４とを有し、感温材層カバー部１４は、樹脂層１４ａと感温材層１３との間及び樹脂層１４ａ内の一方又は両方に確保された１又は複数の空隙部１４ｂを含むフレキシブル温度センサ１０を提供する。【選択図】図１

Description

本発明は、全体としてシート状に形成され可撓性を有するフレキシブル温度センサに関する。

従来から、人の体温測定に使用されるいわゆる電子体温計が提供されている。電子体温計は、腋下等の人体の測定部位に挟み込み可能なプローブ部を有する体温計本体と、プローブ部の先端に取り付けられた金属製キャップ状の集熱部材とを有する構成が一般的である（例えば特許文献１）。この電子体温計は、集熱部材内面に取り付けられたサーミスタなどの温度センサによる温度計測結果を体温計本体に設けられた表示器に表示する。

上述の電子体温計は、人の体温を測定する場合に腋下等の人体の測定部位にプローブ部及び集熱部材を挟み込んで使用することが一般的である。上述の電子体温計を使用した体温測定では、人体の測定部位に挟み込んだ集熱部材の人体表面との接触面積の安定確保が容易でなく、集熱部材の人体表面に対する接触面積が小さく周囲の空気との接触面積が大きいと集熱部材温度が周囲の空気温度の影響を受けやすくなり測定誤差が大きくなる。

これに鑑みて、近年では、温度変化によるポリマー材料の抵抗値変化特性を温度測定に利用するフレキシブル温度センサも提案されている（例えば特許文献２）。このフレキシブル温度センサは可撓性に優れるシート状に形成できる。このフレキシブル温度センサは人体表面等にフィットしやすいため、人体表面に対する接触面積を安定確保できる。フレキシブル温度センサは、例えば人体表面に貼り付けて体温測定に利用できる。フレキシブル温度センサは、上述の電子体温計のように人体の測定部位に挟み込む必要が無く、体温測定を簡便に行えるため、近年、実用化に向けた開発が急速に進展しつつある。

特許第４２９８５０９号公報 国際公開第２０１５／１１９２０５号

上述のフレキシブル温度センサについては、人体等の温度測定対象物に貼付した側とは逆側の面全体が大気中に露呈した状態で温度を測定する使用状態が想定される。
しかしながら、従来のフレキシブル温度センサは、温度測定対象物側とは逆側の面全体が大気中に露呈した使用状態では、外気温の影響を受けて温度測定精度が低下しやすかった。

本発明の態様が解決しようとする課題は、周囲の気温の影響を受けにくく、温度測定精度を向上できるフレキシブル温度センサを提供することである。

上記課題を解決するために、本発明では以下の態様を提供する。
第１の態様のフレキシブル温度センサは、フィルム基材と、前記フィルム基材の一方の主面に互いに間隔を空けて設けられた複数の金属配線部と、前記複数の金属配線部に跨るように設けられた感温材層と、前記フィルム基材の一方の主面に前記感温材層を覆うように設けられた樹脂層を含む感温材層カバー部とを有し、前記感温材層カバー部は、前記樹脂層と前記感温材層との間及び前記樹脂層内の一方又は両方に確保された１又は複数の空隙部を含む。
このフレキシブル温度センサは、センサ周囲の気温の変動が前記フィルム基材を当接させた温度測定対象物の温度から４５℃以内である場合の、前記感温材層による前記温度測定対象物の測定温度の変動が０．３５℃以下である構成を採用できる。

本発明の態様に係るフレキシブル温度センサは、感温材層カバー部の空隙部にガス（空気であっても良い）が封入された構成あるいは空隙部が真空である構成を採用できる。その結果、本発明の態様に係るフレキシブル温度センサは、感温材層カバー部の空隙部内のガスあるいは真空の空隙部によって、感温材層がフレキシブル温度センサの温度測定対象物側とは逆側の気温の影響を受けることを防止または抑制でき、温度測定精度を向上できる。

本発明の１実施形態に係るフレキシブル温度センサの構造を示す正断面図である。 図１のフレキシブル温度センサを用いて組み立てた温度測定表示装置の一例を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係るフレキシブル温度センサの構造を示す正断面図である。 図３のフレキシブル温度センサを想定した温度分布シミュレーションにおけるフレキシブル温度センサの感温材層カバー部の空隙部の配列モデルを説明する図である。

以下、本発明の実施形態に係るフレキシブル温度センサについて、図面を参照して説明する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係るフレキシブル温度センサ１０を示す正断面図である。
図１に示すように、この実施形態のフレキシブル温度センサ１０は、フィルム基材１１と、フィルム基材１１の一方の主面１１ａ（以下、第１主面、とも言う）に設けられた金属配線部１２及び感温材層１３と、フィルム基材１１の第１主面１１ａに感温材層１３を覆うように設けられた樹脂層１４ａを含む感温材層カバー部１４とを有する。

フレキシブル温度センサ１０は、フィルム基材１１に沿う方向を面方向とするシート状に形成されている。また、フレキシブル温度センサ１０は使用者が手指で曲げ可能な可撓性を有する。

フィルム基材１１は合成樹脂製フィルムである。フィルム基材１１の形成樹脂としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、ポリ酢酸ビニル、アクリル樹脂、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリアミド、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリスルホン、ポリカーボネート、エポキシ樹脂、メラミン樹脂、フェノール樹脂、尿素樹脂、ポリウレタン、ポリイミド等を挙げることができる。

金属配線部１２は、フィルム基材１１の第１主面１１ａに互いに間隔を空けて複数設けられている。金属配線部１２は、例えば銅、アルミニウム、銀等の良導性の金属によって形成された金属配線である。

感温材層１３は、フィルム基材１１の第１主面１１ａの複数の金属配線部１２に跨るように設けられ、各金属配線部１２と電気的に接続されている。
感温材層１３は、フィルム基材１１の第１主面１１ａに沿って延在形成されている。

感温材層１３は、樹脂材料に導電性粒子を分散させた導電性粒子含有ポリマー材料によって形成されている。感温材層１３は、導電性粒子含有ポリマー材料の温度変化による抵抗値変化特性を温度測定に利用できるものである。
感温材層１３は、特定の温度領域に達すると温度の上昇と共に電気抵抗値が負の温度係数（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｆｆｉｃｉｅｎｔ）で急激に減少する特性（以下、「ＮＴＣ特性」という）を有するものである。感温材層１３について、温度の上昇と共に電気抵抗値が負の温度係数で急激な増大を開始する温度を、以下、ＮＴＣ温度とも言う。

導電性粒子含有ポリマー材料の樹脂（ポリマー）は、正孔伝導可能な層（正孔輸送層）を形成できるものを採用する。導電性粒子含有ポリマー材料の樹脂としては、例えば、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン)（ＰＥＤＯＴ）とポリスチレンスルホン酸（ＰＳＳ）から成る複合物（ＰＥＤＯＴ−ＰＳＳ）、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）とポリ（ビニルスルホン酸）とから成る複合物、等を採用できる。
導電性粒子含有ポリマー材料は、その樹脂に、例えば、カーボンナノチューブ、グラフェン、銀粒子、銅粒子といった導電性粒子を分散させたものである。
ＮＴＣ特性は、導電性粒子含有ポリマー材料の樹脂の正孔輸送が温度上昇によって活性化されて導電性粒子含有ポリマー材料の抵抗値が低くなる特性である。したがって、導電性粒子含有ポリマー材料の抵抗値変化を測定することで、温度変化を測定することができる。

フィルム基材１１は、厚みが数μｍ〜２０００μｍのものを採用できる。
フレキシブル温度センサ１０は、フィルム基材１１の第１主面１１ａとは逆側の第２主面１１ｂを温度測定対象物１１０に当接させて温度測定対象物１１０の温度測定に用いる。 フレキシブル温度センサ１０は、第２主面１１ｂを温度測定対象物１１０に当接させたフィルム基材１１を介して感温材層１３の温度変化による抵抗値変動が生じることで、温度測定対象物１１０の温度を測定する。

温度測定対象物１１０にフィルム基材１１を当接させた後、感温材層１３の温度変化を生じるまでの所要時間を短縮する点では、フィルム基材１１の厚みは薄い方が良い。
また、フレキシブル温度センサ１０全体の厚みを薄くする点、センサ全体のフレキシブル性を高める点でも、フィルム基材１１の厚みは薄い方が有利である。
これらの点に鑑みて、フィルム基材１１の厚みは１００μｍ以下であることが好ましく、５０μｍ以下であることがより好ましく、２０μｍ以下であることがさらに好ましい。

感温材層１３は、温度測定対象物１１０の温度を測定するセンサ本体である。
フィルム基材１１の第１主面１１ａに金属配線部１２及び感温材層１３が設けられたものを、以下、センサ基板１５とも言う。
また、センサ基板１５の、フィルム基材１１の第１主面１１ａが位置する側の面を第１面、フィルム基材１１の第２主面１１ｂが位置する側の面を第２面、とも言う。

感温材層カバー部１４は、センサ基板１５の第１面に固定された樹脂層１４ａと、樹脂層１４ａに形成された凹部１４ｃによって樹脂層１４ａとセンサ基板１５との間に確保された空隙部１４ｂとを有する構成である。換言すれば、樹脂層１４ａと感温材層１３との間にのみ１つの空隙部を含んだ構成である。

図１に示すフレキシブル温度センサ１０の感温材層カバー部１４の樹脂層１４ａは、感温材層１３に臨む部分に凹部１４ｃが形成された樹脂製シート状部材である。樹脂層１４ａの凹部１４ｃは、樹脂層１４ａの片面の中央部に形成されている。
樹脂層１４ａの凹部１４ｃが形成されている面を、以下、裏面、と言う。
樹脂層１４ａは、その裏面の凹部１４ｃが形成されていない部分をセンサ基板１５の第１面に位置するフィルム基材１１（具体的にはその第１主面１１ａ）に接着固定してフィルム基材１１に取り付けられている。樹脂層１４ａは、その裏面の凹部１４ｃ開口部の外周に沿う周方向全周にわたってセンサ基板１５の第１面に接着固定されている。樹脂層１４ａは、フィルム基材１１の第１主面１１ａの金属配線部１２が存在する箇所では金属配線部１２に接着固定されている（図１はフィルム基材１１の第１主面１１ａに存在する金属配線部１２に樹脂層１４ａが接着固定されている箇所を示す）。樹脂層１４ａをセンサ基板１５の第１面に接着固定した接着固定部は、樹脂層１４ａの裏面の凹部１４ｃ開口部を取り囲むように延在し、空隙部１４ｂとセンサ外側との間の空気流通を遮断する。
樹脂層１４ａは、凹部１４ｃ内面が空隙部１４ｂを介して感温材層１３に対面し、感温材層１３との接触部分が存在しない状態で、センサ基板１５の第１面に接着固定されている。

樹脂層１４ａの形成樹脂は、例えば、フィルム基材１１の形成樹脂と同様のものを採用可能であるが、この他、フレキシブル性、防水性の点で、ジメチルポリシロキサン（以下、ＰＤＭＳ）等が好適である。
樹脂層１４ａのフィルム基材１１に対する接着固定は、例えば、樹脂層１４ａの裏面の凹部１４ｃの周囲に樹脂層１４ａと同様の樹脂溶媒（ＰＤＭＳ等）を塗布し、裏面の樹脂溶媒を塗布した部分をセンサ基板１５の第１面に当接させた状態を維持しまま、樹脂溶媒を硬化させて樹脂層１４ａをフィルム基材１１に接着固定することが好適である。

なお、樹脂層１４ａは、接着剤を用いてフィルム基材１１に接着固定しても良い。
また、熱可塑性樹脂によって形成されている樹脂層１４ａは、例えば、熱溶着によってフィルム基材１１に接合固定しても良い。

感温材層カバー部１４の空隙部１４ｂは、樹脂層１４ａの凹部１４ｃ内面とセンサ基板１５の第１面とによって囲まれた内側の空間である。
空隙部１４ｂの内部は空気によって満たされている。
図１のフレキシブル温度センサ１０の感温材層カバー部１４は、樹脂層１４ａと空隙部１４ｂ内の空気とによって感温材層１３を覆う構成である。

樹脂層１４ａとセンサ基板１５との間の接合部（接着剤による接着部も含む）には気密性が確保されている。
空隙部１４ｂとフレキシブル温度センサ１０外側の空間との間に空気流通は生じない。

空気の熱伝導率は、樹脂層１４ａ及びフィルム基材１１の熱伝導率に比べて低い。空隙部１４ｂ内の空気は、フレキシブル温度センサ１０周囲の空気の温度（気温）が、感温材層１３による温度測定対象物１１０の温度測定に影響を与えることを防ぐ役割を果たす。

フレキシブル温度センサ１０の総厚、すなわちフィルム基材１１の第２主面１１ｂ（センサ基板１５の第２面）と、感温材層カバー部１４の樹脂層１４ａのセンサ基板１５とは逆側の面（外面）との距離は、６ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であることがより好ましい。

図２は、フレキシブル温度センサ１０を用いて組み立てられた温度測定表示装置５０の一例を示す平面図である。
図２に示すように、温度測定表示装置５０は、フレキシブル温度センサ１０と、フレキシブル温度センサ１０による測定温度を数値表示する表示器５２ａ（液晶ディスプレイ等。以下、温度表示器、とも言う）を含む測定結果表示部５２と、フレキシブル温度センサ１０の感温材層１３への通電及びその制御を行なうコントローラ５３とを有する。
コントローラ５３は、フレキシブル温度センサ１０の感温材層１３の電気抵抗に応じた信号（以下、抵抗値信号、とも言う）を出力する。
コントローラ５３は、測定結果表示部５２の温度表示器５２ａの制御部５２ｂ（以下、表示器制御部、とも言う）と電気的に接続されている。表示器制御部５２ｂはコントローラ５３から出力された抵抗値信号を受信して、受信した抵抗値信号に応じた温度を温度表示器５２ａに数値表示させる。

測定結果表示部５２は、温度表示器５２ａと、温度表示器５２ａを収納する外装ケース５２ｃとを有する。図２に例示した温度測定表示装置５０において、コントローラ５３は外装ケース５２ｃ内に位置する。
温度表示器５２ａは、測定温度を数値表示する表示面を外装ケース５２ｃに開口された窓孔（図示略）に位置合わせして外装ケース５２ｃに組み込まれる。
コントローラ５３は、信号線５１を介してフレキシブル温度センサ１０のセンサ基板１５の金属配線部１２と電気的に接続されている。測定結果表示部５２のコントローラ５３は、信号線５１及びセンサ基板１５の金属配線部１２を介して感温材層１３と電気的に接続されている。

図２に例示した温度測定表示装置５０の測定結果表示部５２は、コントローラ５３を温度表示器５２ａ（具体的には表示器制御部５２ｂ）と電気的に接続するためのコネクタ５２ｄを含む。コントローラ５３はコネクタ５２ｄに取り付けられている。
温度表示器５２ａには、コネクタ５２ｄの接続用スロットに挿脱可能な接続用突片５２ｅが設けられている。一方、コネクタ５２ｄは、接続用スロット内に、コントローラ５３と電気的に接続された接続端子を有する。接続用突片５２ｅには、接続用突片５２ｅをコネクタ５２ｄの接続用スロットに挿入したときに、接続用スロット内の接続端子と接触して接続端子と温度表示器５２ａとを電気的に接続するための接続用回路が形成されている。
表示器制御部５２ｂは、コネクタ５２ｄの接続用スロットに挿入された接続用突片５２ｅの接続用回路とコネクタ５２ｄ内の接続端子とを介して、コントローラ５３と電気的に接続されている。
なお、コントローラ５３は、信号線５１を電気的に接続するためのコネクタを有する構成を好適に採用できる。コネクタは、信号線５１を電気的に接続することができる種々の周知構成のものを採用できる。

温度測定表示装置５０は、フレキシブル温度センサ１０と、フレキシブル温度センサ１０の感温材層１３に電気的に接続されたコントローラ５３とを有する温度測定モジュールを含む。
また、温度測定表示装置５０は、温度測定モジュールに、コントローラ５３に温度表示器５２ａ等の電気機器を電気的に接続するためのコネクタ５２ｄが設けられた構成のコネクタ付き温度測定モジュールを含む。
なお、温度測定モジュール及びコネクタ付き温度測定モジュールは、温度測定表示装置の一部である構成に限定されない。温度測定モジュール及びコネクタ付き温度測定モジュールは、例えば、コントローラ５３から出力された抵抗値信号を受信して受信した抵抗値信号に対応する電波信号等の無線信号を出力する無線信号出力器がコントローラ５３に電気的に接続された構成等も採用可能である。
また、温度測定表示装置は、温度測定モジュール及びコネクタ付き温度測定モジュールのコントローラに温度表示器を電気的に接続した構成であればよく、図２に例示した構成に限定されない。

フレキシブル温度センサ１０及びフレキシブル温度センサ１０を用いて組み立てた温度測定表示装置５０は、フレキシブル温度センサ１０の感温材層カバー部１４の空隙部１４ｂ内の空気によって、フレキシブル温度センサ１０周囲の空気の温度（気温）が感温材層１３による温度測定対象物１１０の温度測定に影響を与えることを防ぐことができる。
このため、温度測定対象物１１０の温度測定精度を向上できる。

フレキシブル温度センサ１０は、フィルム基材１１の第１主面１１ａにパターン配線である金属配線部１２が形成されたフレキシブルプリント基板を用いた構成も採用可能である。このフレキシブル温度センサ１０は、フレキシブルプリント基板のフィルム基材１１の第１主面１１ａに感温材層１３を形成したセンサ基板１５を有する。
また、フレキシブルプリント基板を用いたフレキシブル温度センサ１０を有する温度測定表示装置は、フレキシブルプリント基板のその片面が感温材層カバー部１４に覆われた領域から外側に位置する部分（外側延出部）にコントローラ５３及び温度表示器５２ａを実装した構成も採用可能である。この構成の温度測定表示装置において、コントローラ５３は、フレキシブルプリント基板のパターン配線（金属配線部１２）を介して感温材層１３と電気的に接続される。また、この構成の温度測定表示装置では、コントローラ５３と温度表示器５２ａとの間を、フレキシブルプリント基板のパターン配線を介して電気的に接続した構成を採用できる。

（第２実施形態）
次に、本発明に係る第２実施形態のフレキシブル温度センサを説明する。
図３に示すように、この実施形態のフレキシブル温度センサ２０は、第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０について感温材層カバー部を変更したものである。図３中、この実施形態のフレキシブル温度センサ２０の第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０と同様の構成部分には共通の符号を付し、その説明を簡略化または省略する。

図３に示すフレキシブル温度センサ２０の感温材層カバー部２１は、空隙部２１ｂが多数内在する樹脂層２１ａ（空隙部含有樹脂層）、である。図３に示すフレキシブル温度センサ２０の感温材層カバー部２１は、樹脂層２１ａと、樹脂層２１ａ中に内在する多数の空隙部２１ｂとを有する。
空隙部２１ｂは樹脂層２１ａの全体にわたって分散配置されている。換言すれば、樹脂層２１ａ内のみに複数の空隙部を含んだ構成である。

図３に示すように、感温材層カバー部２１はセンサ基板１５の第１面に沿って層状に設けられ、センサ基板１５の感温材層１３を覆っている。
感温材層カバー部２１はシート状に形成された部材であり、センサ基板１５の第１面に接着剤を用いて接着固定されている。
感温材層カバー部２１の樹脂層２１ａの形成樹脂は、第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０の感温材層カバー部１４の樹脂層１４ａに使用可能な形成樹脂を採用できる。

感温材層カバー部２１の厚みは、例えば０．３〜５．０ｍｍであるが、０．３〜４．０ｍｍであることが好ましく、０．４〜３．０ｍｍであることがより好ましい。
フレキシブル温度センサ２０の総厚、すなわちフィルム基材１１の第２主面１１ｂ（センサ基板１５の第２面）と、感温材層カバー部２１のセンサ基板１５とは逆側の面との距離は、６ｍｍ以下であることが好ましく、４ｍｍ以下であることがより好ましい。

感温材層カバー部２１の空隙部２１ｂ内は空気によって満たされている。
感温材層カバー部２１の空隙部２１ｂのサイズ（直径）は、０．１〜３．０ｍｍであることが好ましい。
感温材層カバー部２１の空隙部２１ｂの密度は３０〜６０％であることが好ましい。

感温材層カバー部２１は、熱伝導率０．１２〜０．５２Ｗ／ｍＫ、密度９００〜２０００ｋｇ／ｍ^３、定圧比熱容量８４０〜２５００Ｊ／ｋｇＫであるものを好適に用いることができる。

この実施形態のフレキシブル温度センサ２０は測定結果表示部を有する温度測定表示装置の組み立てに用いることができる。
フレキシブル温度センサ２０を用いた温度測定表示装置は、例えば、図２に示す温度測定表示装置５０について第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０に代えてこの実施形態のフレキシブル温度センサ２０を使用した構成のものである。

また、この実施形態のフレキシブル温度センサ２０は、第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０と同様にフレキシブルプリント基板を使用する構成を採用である。フレキシブルプリント基板を採用したフレキシブル温度センサ２０も、フレキシブルプリント基板を採用した第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０と同様に、フレキシブルプリント基板に実装されたコントローラ５３及び温度表示器５２ａを有する構成の温度測定表示装置の組み立てに用いることができる。コントローラ５３及び表示器５２ａは、フレキシブルプリント基板のその片面が感温材層カバー部２１に覆われた領域の外側に位置する部分（外側延出部）に実装される。
フレキシブルプリント基板を採用したフレキシブル温度センサ２０を用いた温度測定表示装置は、空隙部２１ｂが多数内在する樹脂層２１ａ（空隙部含有樹脂層）である感温材層カバー部２１を使用する点のみが、フレキシブルプリント基板を採用した第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０を用いる温度測定表示装置と異なる。

フレキシブル温度センサ１０及びフレキシブル温度センサ２０を用いて組み立てた温度測定表示装置は、フレキシブル温度センサ２０の感温材層カバー部２１の空隙部２１ｂ内の空気によって、フレキシブル温度センサ２０周囲の気温が感温材層１３による温度測定対象物１１０の温度測定に影響を与えることを防ぐことができる。
このため、フレキシブル温度センサ２０及びフレキシブル温度センサ２０を用いて組み立てた温度測定表示装置は、温度測定対象物１１０の温度測定精度を向上できる。

第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０及び第２実施形態のフレキシブル温度センサ２０は、空隙部１４ｂ、２１ｂ内に空気以外のガスを封入した構成や、空隙部１４ｂ、２１ｂ内が真空である構成も採用可能である。
空隙部１４ｂ、２１ｂ内に封入するガスは、熱伝導率が、樹脂層１４ａ、２１ａ及びフィルム基材１１の熱伝導率に比べて低いものを採用する。また、空隙部１４ｂ、２１ｂ内に封入するガスは、センサ基板１５のフィルム基材１１、金属配線部１２、感温材層１３や、樹脂層１４ａ、２１ａの劣化を防ぐ点で、Ｎ_２、Ａｒといった不活性ガス、二酸化炭素等であることが好ましい。

第２実施形態のフレキシブル温度センサ２０の空隙部２１ｂは、例えば、加熱溶融状態の樹脂層２１ａの形成樹脂中に、ガス供給ノズルからのガス供給によって空気あるいは空気以外のガスの気泡を混入させ、気泡混入状態の樹脂を冷却固化し樹脂層２１ａを成形することで確保（形成）できる。この場合、樹脂層２１ａ中の気泡によって空隙部２１ｂが確保される。
また、第２実施形態のフレキシブル温度センサ２０の空隙部２１ｂは、加熱溶融状態の樹脂層２１ａの形成樹脂中に熱分解型あるいは反応型の発泡剤を混入し、発泡剤からの発生ガスによって気泡混入状態とした樹脂を冷却固化し樹脂層２１ａを成形することで確保（形成）しても良い。この場合、樹脂層２１ａ中の気泡によって空隙部２１ｂが確保される。

図１、図３に示すように、フレキシブル温度センサ１０、２０のフィルム基材１１の第１主面１１ａにおける感温材層カバー部１４、２１によって覆われた部分１１ｃを、以下、保護面部、とも言う。
フレキシブル温度センサ１０、２０は、フィルム基材１１の第２主面１１ｂを当接させた温度測定対象物１１０の温度を感温材層１３によってフィルム基材１１を介して測定する。感温材層１３は、具体的には、フィルム基材１１の第１主面１１ａにおける保護面部１１ｃの温度（以下、フィルム保護面部温度、とも言う）を測定する。

フレキシブル温度センサ１０、２０のフィルム基材１１は、温度測定対象物１１０表面に重ね合わせるように当接することで温度測定対象物１１０との間の熱エネルギーの移動によって、その温度が温度測定対象物１１０温度と同等あるいは実質同等となる。
フレキシブル温度センサ１０、２０を使用した温度測定対象物１１０の温度測定では、フレキシブル温度センサ１０、２０のフィルム基材１１の第２主面１１ｂを温度測定対象物１１０に当接させた後、フィルム保護面部温度の安定化のための待機時間（温度安定化待機時間）を経過した後に得られる温度値（測定温度）を採用する。

本発明者は、種々検証の結果、フレキシブル温度センサは、周囲の気温（以下、外気温度、とも言う）がフィルム保護面部温度との差が４５℃以内の範囲で変動した場合のフィルム保護面部温度の変化量を０．３５℃以下に抑制可能であることを把握した。

本発明者は、有限要素法を用いた温度分布シミュレーションによって、外気温度がフレキシブル温度センサのフィルム保護面部温度に与える影響（フィルム保護面部温度の変化）を評価した。
温度分布シミュレーションに使用したソフトウェア及びバージョンはＣＯＭＳＯＬ ４．２ａである。
シミュレーションの結果を、以下の表１に纏めた。

表１の「センサ構成」欄の「構造（１）」は第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０、「構造（２）」は第２実施形態のフレキシブル温度センサ２０、を指す。
実施例１〜４は第１実施形態のフレキシブル温度センサ１０、実施例５〜７は第２実施形態のフレキシブル温度センサ２０、を適用してシミュレーションを行なった。
比較例１では、第１実施形態のフレキシブル温度センサから感温材層カバー部を省略した構成のフレキシブル温度センサを適用して評価を行なった。
比較例２では、第１実施形態のフレキシブル温度センサについて感温材層カバー部を空隙部確保のための凹部が形成されていないシート状の樹脂層に変更した構成のフレキシブル温度センサを適用して評価を行なった。

本発明者は、試作したフレキシブル温度センサを用いた温度計測実験によって、外気温度がフレキシブル温度センサのフィルム保護面部温度に与える影響（フィルム保護面部温度の変化）を評価することも検討した。
温度計測実験に使用するフレキシブル温度センサは以下の方法により作製した。

［感温材料の合成］
ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ １．３ｗｔ％水分散液（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ製、型番：４８３０９５）にカーボンナノチューブ（ＳＩＧＭＡ−ＡＬＤＲＩＣＨ製、）を重量比１：１で混合し、室温下で約３分間撹拌し、感温材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：ＣＮＴ（ＣＮＴはカーボンナノチューブを指す）混合液）を得た。

［温度センサの製造］
ポリエチレンテレフタレートフィルム（三菱ケミカル社製、厚み：１２μｍ）上に、スクリーン印刷にて銀ペースト（アサヒ化学研究所製、型番：ＳＷ−１６００Ｃ）を用いて７０℃で３０分乾燥させることにより銀配線（金属配線部）を形成した。更に、銀配線上に型形成した粘着テープをマスクとして上記感温材料（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ：ＣＮＴ混合液）を塗布、７０℃で３０分乾燥し、感温材層を膜状に形成した。
また、シリコーンゴム液（東レ・ダウコーニング社製、Ｓｙｌｇａｒｄ１８４）の主剤と硬化剤とを１０：１の比率で混合撹拌したものをアクリル板で形成した型に流し込み、７０℃６０分乾燥を行い、シリコーンゴム成形品（フレキシブル温度センサの樹脂層を構成する部材）を形成した。シリコーンゴム成形品をアクリル型から取り出した後、シリコーンゴム成形品の片面の外周部に上記シリコーンゴム液を塗布し、シリコーンゴム液塗布層をポリエチレンテレフタレートフィルムの感温材層の周囲に位置する部分に当接（銀配線が存在する箇所では銀配線にも当接）させてシリコーンゴム成形品をポリエチレンテレフタレートフィルム上に設置した。その後、シリコーンゴム液を室温にて２４時間放置し硬化させて、シリコーンゴム成形品をポリエチレンテレフタレートフィルムに取り付け、フレキシブル温度センサを得た。

実施例及び比較例について実施したシミュレーションでは、フレキシブル温度センサのフィルム基材１１の第２主面１１ｂ温度（表１の「設定温度」）を３５℃または３９℃、外気温度を−１０℃、４０℃、２６℃から選択したものに設定して、フレキシブル温度センサのフィルム保護面部温度（表１の「測定温度」）を求めた。
シミュレーションは、フレキシブル温度センサのフィルム基材１１の第２主面１１ｂ（以下、フィルム基材底面、とも言う）を温度測定対象物に当接した状態ではフィルム基材底面温度が対象物温度と同じ温度になるものとして、フィルム基材底面の温度を設定して実施した。シミュレーションにおけるフィルム基材底面の温度設定は、表１の温度測定対象物の「設定温度」の設定に相当する。表１の対象物温度の「設定温度」は、シミュレーションにおいてはフィルム基材底面の設定温度を指す。
シミュレーションでは、温度測定対象物１１０温度は、外気と温度測定対象物１１０との間の熱エネルギーの移動や、フレキシブル温度センサと温度測定対象物１１０との間の熱エネルギーの移動が生じても、設定温度から変動しない設定とした。

表１の「設定温度」は、シミュレーションにて設定するフィルム基材底面の温度を指す。
フレキシブル温度センサのフィルム基材底面は温度測定対象物表面に直接当接される。温度測定対象物表面に当接されたフィルム基材底面の温度は温度測定対象物表面の温度と実質的に同等となる。表１では、シミュレーションにおけるフィルム基材底面の温度を温度測定対象物表面の温度（対象物温度）に相当するものとして使用した。
表１の「測定温度」は、シミュレーションおいてフィルム基材底面の設定温度及び外気温度を作用させたフレキシブル温度センサのフィルム基材１１の保護面部温度を指す。

なお、シミュレーションでは、フレキシブル温度センサのフィルム基材１１の第２主面１１ｂとフレキシブル温度センサ周囲の空気との間での直接的な熱エネルギーの移動は無いものとして設定した。

以下、実施例１〜７、比較例１、２について説明する。
実施例１〜７、比較例１、２のフレキシブル温度センサのそれぞれの具体的構成、及び設定温度（シミュレーションにおけるフレキシブル温度センサのフィルム基材底面の設定温度）は以下の通りである。
なお、実施例６、７については、フレキシブル温度センサの構成に違いが無く、フレキシブル温度センサのフィルム基材底面の設定温度のみが相違する関係となっている。

（実施例１）
フィルム基材について、材質はポリエチレンテレフタレート、厚みは１２μｍとした。このフィルム基材について、熱伝導率を０．２Ｗ／ｍＫ、密度を９１０ｋｇ／ｍ^３、定圧比熱容量を１６００Ｊ／ｋｇＫとした。
金属配線部及び感温材層に関する条件入力は無い。シミュレーションは金属配線部及び感温膜が存在しないものとして実施した。
感温材層カバー部の樹脂層の材質はＰＤＭＳ（ジメチルポリシロキサン）とした。この樹脂層について、熱伝導率を０．２Ｗ／ｍＫ、密度を９７０ｋｇ／ｍ^３、定圧比熱容量を１７００Ｊ／ｋｇＫとした。

感温材層カバー部の空気層の厚み（表１の「厚み」欄内の「空気層」欄）は０．５ｍｍ、樹脂層の厚み（表１の「厚み」欄内の「樹脂層」欄）は０．５ｍｍである。

図１に示すフレキシブル温度センサ１０の感温材層カバー部１４の樹脂層１４ａの凹部１４ｃには、フィルム基材１１の第１主面１１ａに平行に延在する底面１４ｄ（以下、凹部底面、とも言う）が形成されている。樹脂層１４ａの凹部底面１４ｄが位置する部分は、その全体にわたって一定の厚み（フィルム基材１１面方向に垂直の方向（図１上下方向）の寸法）で延在形成されている。
感温材層カバー部の空気層の厚み（表１の「厚み」欄内の「空気層」欄）は、図１に示すフレキシブル温度センサ１０におけるフィルム基材１１の第１主面１１ａと樹脂層１４ａの凹部底面１４ｄとの間の離隔距離である。
感温材層カバー部の樹脂層の厚み（表１の「厚み」欄内の「樹脂層」欄）は、図１に示すフレキシブル温度センサ１０の樹脂層１４ａの凹部底面１４ｄが位置する部分の厚み（フィルム基材１１面方向に垂直の方向（図１上下方向）の寸法）である。

感温材層カバー部の空隙部はその内部が空気で満たされているものとして条件入力した。
感温材層カバー部の空隙部内の空気の物性について、ＣＯＭＳＯＬ ４．２ａのパラメータを使用した。
また、実施例１ではフレキシブル温度センサのフィルム基材底面の設定温度を３５℃としてシミュレーションを行なった。

（実施例２）
実施例１のフレキシブル温度センサについて、空気層の厚み（表１の「厚み」欄内の「空気層」欄）を１．０ｍｍ、感温材層カバー部の樹脂層の厚み（表１の「厚み」欄内の「樹脂層」欄）を１．０ｍｍ、に変更したものを実施例２とした。
シミュレーションにおけるフィルム基材底面の設定温度は３５℃（実施例１と同じ）である。

（実施例３）
実施例２のフレキシブル温度センサについて、感温材層カバー部の樹脂層の厚み（表１の「厚み」欄内の「樹脂層」欄）を２．０ｍｍに変更したフレキシブル温度センサを適用した。フィルム基材底面の設定温度は３９℃に設定した。

（実施例４）
実施例１のフレキシブル温度センサについて、感温材層カバー部の樹脂層の厚み（表１の「厚み」欄内の「樹脂層」欄）を１．０ｍｍに変更したフレキシブル温度センサを適用した。フィルム基材底面の設定温度は３９℃に設定した。

（実施例５）
実施例５は、図３に示す第２実施形態のフレキシブル温度センサ２０の使用を想定した実施例である。
実施例５は、実施例１について、空気層の厚み（表１の「厚み」欄内の「空気層」欄）、感温材層カバー部の樹脂層の厚み（表１の「厚み」欄内の「樹脂層」欄）にかえて、図３に示すフレキシブル温度センサ２０の感温材層カバー部２１に関する条件を設定（入力）したものである。但し、感温材層カバー部２１に関する条件設定は、図４に示す設定モデルに基づいて行なった。
実施例５の感温材層カバー部２１に関する条件設定以外の入力条件は実施例１と同様である。

図４は実施例５における感温材層カバー部２１に関する設定条件を説明する図である。
感温材層カバー部２１の樹脂層２１ａの材質、熱伝導率、密度、定圧比熱容量は実施例１と同じに設定（入力）した。
空隙部２１ｂは、その内部が空気で満たされている直径（図４中、符号ｄ）２ｍｍの球形、であるものとして条件入力した。シミュレーションにおいて空隙部内の空気については、ＣＯＭＳＯＬ ４．２ａのパラメータを使用した。

図４の上下方向は樹脂層２１ａの厚み方向である。図４において、樹脂層２１ａ厚み方向に垂直の方向を、以下、樹脂層面方向、とも言う。
図４において、空隙部２１ｂは、感温材層カバー部２１の樹脂層２１ａに、０．１ｍｍの間隔ｓを確保して樹脂層面方向に１列に複数配列した空隙列を複数並列に形成している。空隙列を形成する空隙部２１ｂの配列方向は全ての空隙列について互いに平行である。樹脂層２１ａについて、空隙列を形成する空隙部２１ｂの配列方向に一致する方向（図４左右方向）を、以下、列延在方向、とも言う。

樹脂層２１ａには、空隙列が０．１ｍｍの列間間隔を確保して樹脂層面方向に互いに並列に複数配列された列ユニットが形成されている。列ユニットの各空隙列は、樹脂層２１ａの列延在方向における空隙部２１ｂの位置を互いに同じに揃えて形成されている。
樹脂層２１ａには、複数の列ユニットが、樹脂層厚み方向に０．１ｍｍの間隔ｙ（ユニット間間隔）を確保して形成されている。但し、樹脂層厚み方向に互いに隣り合う列ユニットの空隙部２１ｂは、空隙列における空隙部２１ｂの配列ピッチの半分の寸法だけ列延在方向に位置を互いにずらして形成されている。また、樹脂層厚み方向に互いに隣り合う列ユニットの空隙部２１ｂは、列ユニットにおける空隙列の間隔方向において、空隙列の配列ピッチの半分の寸法だけ位置を互いにずらして形成されている。

表１の「厚み」欄内の「空気含有樹脂層」欄は、図４の感温材層カバー部２１の厚み（図４上下方向の寸法）である。表１における実施例５〜７の「厚み」欄内の「空気＋樹脂合計」欄の数値は「空気含有樹脂層」欄と同じ数値となる。
実施例５では、感温材層カバー部２１の厚み（表１の「厚み」欄内の「空気含有樹脂層」欄の数値）を１．０ｍｍに設定（入力）した。
なお、実施例５のシミュレーションにおけるフィルム基材底面の設定温度は３５℃（実施例１と同じ）である。

（実施例６）
実施例５のフレキシブル温度センサについて、感温材層カバー部の厚み（表１の「厚み」欄内の「空気含有樹脂層」欄）を２．０ｍｍに変更したフレキシブル温度センサを適用した。シミュレーションにおけるフィルム基材底面の設定温度は３５℃（実施例１と同じ）である。

（実施例７）
実施例６についてフレキシブル温度センサの構成を変更せず、設定温度を３９℃に変更してシミュレーションを行ったものを実施例７とした。

（比較例１）
実施例１のフレキシブル温度センサから感温材層カバー部を省略（表１の「厚み」欄内の「空気層」欄及び「樹脂層」欄の数値無し）した構成のフレキシブル温度センサを適用した。シミュレーションにおけるフィルム基材底面の設定温度は３９℃である。

（比較例２）
実施例２について空隙部を省略（表１の「厚み」欄内の「空気層」欄の数値無し）したものを比較例２とした。
なお、比較例２の温度測定対象物１１０の設定温度は３５℃である。

表１では、各実施例及び各比較例について、設定温度及び測定温度に加えて、設定温度と測定温度との差の絶対値（表１の「変化温度」欄の数値）も纏めて記載した。
表１に示すように、実施例１、２、５、６、比較例２については、−１０℃、４０℃の２通りの外気温度のそれぞれについて、設定温度と測定温度との差（変化温度）を求めた。
実施例３、４、７、比較例１については、外気温度２６℃の環境下における設定温度と測定温度との差（変化温度）を求めた。

表１の実施例１〜７、比較例１、２について、フレキシブル温度センサの総厚（表１の「厚み」欄内の「空気＋樹脂層合計」欄の数値と、フィルム基材の厚み（１．２μｍ）との合計）が０．１ｍｍ以上、３．２ｍｍ以下、かつ設定温度と測定温度との差が０．００℃以上、０．３５℃以下、の評価条件に適合するか否かを評価した。

実施例１〜７は、いずれも、評価条件に適合するものであった。
比較例１、２は、いずれも、評価条件に適合しないものであった。
表１に示すように、設定温度３５．００℃、外気気温−１０℃の場合において、比較例２の測定温度は実施例１、２、６、７に比べて低かった。設定温度３５．００℃、外気気温４０℃の場合において、比較例２の測定温度は実施例１、２、６、７に比べて高かった。
比較例１の測定温度は実施例３、４、７の測定温度よりも低く、温度測定対象物の設定温度（３９℃）に対する変化温度（温度変化量）が実施例３、４、７に比べて大きかった。
実施例１〜７については、初期対象物温度と測定温度との差が０．１℃に満たない大きさであり、比較例１、２との対比で、外気温度変化が温度測定精度に与える影響が格段に小さいことを把握できた。

本発明に係る実施形態のフレキシブル温度センサは、空隙部内の空気が、外気温度変化が感温材層による温度測定に影響を与えることを防ぐ役割を果たす。
その結果、本発明に係る実施形態のフレキシブル温度センサは、フィルム基材を貼付した温度測定対象物側とは逆側の面全体が大気中に露呈した使用状態であっても、周囲の気温の影響を受けにくく、高い温度測定精度を確保できる。

このフレキシブル温度センサは、例えば人体表面にフィルム基材の第２主面を重ね合わせて貼付することで、人体の測定部位に挟み込まず、人体とは逆側の面全体がセンサ周囲の空気中に露呈した状態であっても、高い温度測定精度を確保できる。
また、このフレキシブル温度センサは、例えば、回路基板や電子機器筐体、電動モータ等の原動機、流体配管、化学プラントの反応槽等、の人体以外の種々の温度測定対象物にフィルム基材の第２主面を重ね合わせて貼付して温度測定に使用できる。

また、本発明に係る実施形態のフレキシブル温度センサは、外気温度の変動がフィルム保護面部温度から４５℃以内であれば、フィルム保護面部温度の変動を０．３５℃以下とすることができる。
このフレキシブル温度センサは、フィルム保護面部温度が３３〜４２℃であるときに、フィルム保護面部温度から４５℃以内の外気温度の変動に対するフィルム保護面部温度を０．３５℃よりも小さく抑えることに有利であり、フィルム保護面部温度の変動をより確実に０．３５℃以下とすることができる。フィルム保護面部温度が３５〜３９℃であるときは、フィルム保護面部温度が３３〜４２℃であるときに比べて、フィルム保護面部温度から４５℃以内の外気温度の変動に対するフィルム保護面部温度を小さく抑えることに有利である。
フィルム保護面部温度から４５℃以内の外気温度変動に対するフィルム保護面部温度の変動を０．３５℃以下とする点では、フィルム保護面部温度（外気温度変動前のフィルム保護面部温度）は２０〜５０℃であることが好ましく、３０〜４５℃であることがより好ましく、３３〜４２℃であることがさらに好ましい。

以上、本発明を最良の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上述の最良の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
感温材層カバー部は、樹脂層のフィルム基材側の面に形成された凹部によって確保された空隙部、及び樹脂層内に位置（内在）する空隙部、の両方を有する構成も採用可能である。
フレキシブル温度センサにおいて感温材層カバー部の樹脂層のフィルム基材側の面に形成された凹部によって確保された空隙部はひとつに限定されず、複数であっても良い。
感温材層カバー部は、樹脂層に、感温材層に沿って延在する空隙部が内在する構成も採用可能である。

１０…フレキシブル温度センサ、１１…フィルム基材、１１ａ…第１主面、１１ｂ…第２主面、１１ｃ…保護面部、１２…金属配線部、１３…感温材層、１４…感温材層カバー部、１４ａ…樹脂層、１４ｂ…空隙部、１４ｃ…凹部、１５…センサ基板、２０…フレキシブル温度センサ、２１…感温材層カバー部、２１ａ…樹脂層、２１ｂ…空隙部、５０…温度測定表示装置、５１…信号線、５２…測定結果表示部、５２ａ…温度表示器５２ａ、５２ｂ…表示器制御部、５２ｃ…外装ケース、５３…コントローラ。

Claims (2)

1. フィルム基材と、前記フィルム基材の一方の主面に互いに間隔を空けて設けられた複数の金属配線部と、前記複数の金属配線部に跨るように設けられた感温材層と、前記フィルム基材の一方の主面に前記感温材層を覆うように設けられた樹脂層を含む感温材層カバー部とを有し、
   前記感温材層カバー部は、前記樹脂層と前記感温材層との間及び前記樹脂層内の一方又は両方に確保された１又は複数の空隙部を含むフレキシブル温度センサ。
2. センサ周囲の気温の変動が前記フィルム基材を当接させた温度測定対象物の温度から４５℃以内である場合の、前記感温材層による前記温度測定対象物の測定温度の変動が０．３５℃以下である請求項１に記載のフレキシブル温度センサ。

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