JP2019138888A - Sheet-like sensor and method of using the same - Google Patents

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Abstract

To provide a sheet-like sensor which allows for easily determining a pressure-receiving site more accurately, and a method of using the same.SOLUTION: A sheet-like sensor 1 comprises piezoelectric fiber 100 arranged therein, the piezoelectric fiber 100 having reduced piezoelectricity except within a portion thereof in the sheet-like sensor 1.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、圧電性繊維を用いた面状センサおよびその使用方法に関する。   The present invention relates to a planar sensor using piezoelectric fibers and a method of using the same.

圧電性繊維を用いた面状センサが知られている(例えば、特許文献1等参照)。この線状センサは、力による変形が生じると、内部導体と外部導体との間に電圧が誘起される。この特性を利用して触覚センサや振動センサ等に利用することができる。   A planar sensor using a piezoelectric fiber is known (see, for example, Patent Document 1). When the linear sensor is deformed by force, a voltage is induced between the inner conductor and the outer conductor. This characteristic can be used for a tactile sensor, a vibration sensor, or the like.

特開2015−204429号公報JP2015-204429A

特許文献1のような面状センサは、圧力がかかった場合に、その圧力がどの部位に対するものなのかを判定できない場合がある。   When a pressure sensor is applied to a planar sensor such as Patent Document 1, it may not be possible to determine which part the pressure is for.

本発明は上記事情に鑑み、圧力を受けた部位をより正確に判定しやすい面状センサおよびこの面状センサの使用方法を提供することを目的とする。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a planar sensor that can more easily determine a portion subjected to pressure and a method for using the planar sensor.

上記目的を解決する本発明の第一の態様の面状センサは、
圧電性繊維が配置された面状センサであって、
前記圧電性繊維は、前記面状センサ内の一部分を除き、圧電特性を低減させたものである、
ことを特徴とする。
The planar sensor of the first aspect of the present invention that solves the above-mentioned object is
A planar sensor in which piezoelectric fibers are arranged,
The piezoelectric fiber has a reduced piezoelectric characteristic except for a part in the planar sensor.
It is characterized by that.

この面状センサによれば、面状センサの所望の場所に圧電性繊維を配置でき、圧力を受けた部位をより正確に判定することができる。   According to this planar sensor, the piezoelectric fiber can be disposed at a desired location of the planar sensor, and the portion that has received the pressure can be more accurately determined.

また、上記目的を解決する本発明の第二の態様の面状センサは、
圧力がかかる頻度が高いと予測される第一の領域および第二の領域に対して設けられる、複数の圧電性繊維が配置された面状センサであって、
前記圧電性繊維は、前記第一の領域内で交差する二本の圧電性繊維と、前記第二の領域内で交差する二本の圧電性繊維との交点の数が一以下となるように設けられたものである、
ことを特徴とする。
Moreover, the planar sensor of the second aspect of the present invention that solves the above object is
A planar sensor provided with a plurality of piezoelectric fibers provided for a first region and a second region that are predicted to have a high frequency of pressure,
In the piezoelectric fiber, the number of intersections between the two piezoelectric fibers intersecting in the first region and the two piezoelectric fibers intersecting in the second region is 1 or less. Is provided,
It is characterized by that.

この面状センサによれば、圧力を受けた部位をより正確に判定することができる。   According to this planar sensor, it is possible to more accurately determine the portion that has received pressure.

また、上記目的を解決する本発明の第三の態様の面状センサは、
第一の方向と、該第一の方向と交差する第二の方向のそれぞれに沿って、複数の圧電性繊維が網状に配置された面状センサであって、
前記第一の方向および前記第二の方向は、
前記面状センサの長手方向と斜めに交差する方向である、
ことを特徴とする。
Moreover, the planar sensor of the third aspect of the present invention that solves the above-mentioned object is
A planar sensor in which a plurality of piezoelectric fibers are arranged in a net shape along each of a first direction and a second direction intersecting the first direction,
The first direction and the second direction are:
It is a direction that obliquely intersects the longitudinal direction of the planar sensor,
It is characterized by that.

この面状センサによれば、圧力を受けた部位をより正確に判定することができる。   According to this planar sensor, it is possible to more accurately determine the portion that has received pressure.

上記記載の面状センサは、
前記複数の圧電性繊維の少なくとも一部に対し、導線を隣り合わせに配置したものであってもよい。
The surface sensor described above is
Conductive wires may be arranged adjacent to at least a part of the plurality of piezoelectric fibers.

この面状センサによれば、ノイズの影響を低減することができる。   According to this planar sensor, the influence of noise can be reduced.

また、上記記載の面状センサは、
前記導線は、隣り合う前記圧電性繊維とインピーダンスが同じものであってもよい。
In addition, the surface sensor described above is
The conductor may have the same impedance as that of the adjacent piezoelectric fiber.

この面状センサによれば、ノイズの影響をより低減することができる。   According to this planar sensor, the influence of noise can be further reduced.

また、上記記載の面状センサは、
外部基板を有し、
前記圧電性繊維は、圧電体と、該圧電体によって絶縁された内部導体および該内部導体よりも外周側に設けられた外部導体と、を有するものであり、
前記圧電性繊維は、前記外部基板に形成された第一の孔と第二の孔を通って前記外部基板に固定されたものであって、
前記第一の孔において、露出した前記外部導体がはんだ付けされ、
前記第一の孔から前記第二の孔に至るまでに前記圧電体が露出し、
前記内部導体が前記圧電体に折り返された状態の端部が前記第二の孔を通った状態で、筒の内部に固定されたものであり、
前記筒は、前記第二の孔においてはんだ付けされたものであってもよい。
In addition, the surface sensor described above is
Have an external board,
The piezoelectric fiber has a piezoelectric body, an inner conductor insulated by the piezoelectric body, and an outer conductor provided on the outer peripheral side of the inner conductor,
The piezoelectric fiber is fixed to the external substrate through a first hole and a second hole formed in the external substrate,
In the first hole, the exposed outer conductor is soldered,
The piezoelectric body is exposed from the first hole to the second hole,
The end of the state where the inner conductor is folded back to the piezoelectric body passes through the second hole, and is fixed inside the cylinder,
The cylinder may be soldered in the second hole.

この面状センサによれば、外部基板に対してしっかり固定することができる。   According to this planar sensor, it can be firmly fixed to the external substrate.

また、上記記載の面状センサは、
設置面と接しない面に、金属製繊維の層を設けたものであってもよい。
In addition, the surface sensor described above is
A metal fiber layer may be provided on a surface not in contact with the installation surface.

この面状センサによれば、耐久性を向上させることができる。   According to this planar sensor, durability can be improved.

上記目的を解決する本発明の面状センサの使用方法は、
上記記載の面状センサである第一の面状センサと、
上記記載の面状センサである第二の面状センサと、を用い、
検査対象を前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサで挟んだ状態で、前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサのそれぞれにおける圧力変化の位置を検出する、ことを特徴とする。
The method of using the planar sensor of the present invention that solves the above-described object is as follows.
A first surface sensor that is the surface sensor described above;
Using the second planar sensor that is the planar sensor described above,
In a state where the inspection object is sandwiched between the first planar sensor and the second planar sensor, the position of the pressure change in each of the first planar sensor and the second planar sensor is detected. It is characterized by that.

この面状センサの使用方法によれば、二つの面状センサで挟まれた検査対象の緩衝性能を評価することができる。   According to the usage method of this planar sensor, it is possible to evaluate the buffer performance of the inspection object sandwiched between the two planar sensors.

また、上記記載の面状センサの使用方法は、
検査対象を前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサで挟んだ状態で、前記第一の面状センサから前記検査対象を介して前記第二の面状センサにまで位置調整用の圧力を加え、
前記位置調整用の圧力を加えたときに、前記第一の面状センサと前記第二の面状センサのそれぞれにおいて前記圧力変化の位置情報を取得し、
前記位置情報に基づいて、前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサによって検出される圧力変化の位置関係を修正する、ものであってもよい。
Moreover, the usage method of the said planar sensor is as follows.
For position adjustment from the first planar sensor to the second planar sensor through the inspection object in a state where the inspection object is sandwiched between the first planar sensor and the second planar sensor Apply the pressure of
When the pressure for adjusting the position is applied, the position information of the pressure change is acquired in each of the first planar sensor and the second planar sensor,
The positional relationship of the pressure change detected by the first planar sensor and the second planar sensor may be corrected based on the positional information.

この面状センサの使用方法によれば、二つの面状センサによって検出される圧力変化の位置を合わせ、挟まれた検査対象の緩衝性能をより正確に評価することができる。   According to the usage method of this planar sensor, the position of the pressure change detected by the two planar sensors can be matched, and the buffering performance of the sandwiched inspection object can be more accurately evaluated.

本発明によれば、圧力を受けた部位をより正確に判定しやすい面状センサおよびこの面状センサの使用方法を提供することを目的とする。   According to the present invention, it is an object of the present invention to provide a planar sensor that can more easily determine a portion subjected to pressure and a method for using the planar sensor.

(A)は、本発明の面状センサが適用される靴SHを示す図であり、(B)は、この靴SHに設置される面状センサを示す図である。(A) is a figure which shows shoe SH to which the planar sensor of this invention is applied, (B) is a figure which shows the planar sensor installed in this shoe SH. 図1(B)に示す面状センサの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the planar sensor shown to FIG. 1 (B). 面状センサ1の圧電性繊維100の構造を模式的に示す断面図である。3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the piezoelectric fiber 100 of the planar sensor 1. FIG. 圧電性繊維100の内部導体の形状を示す図である。2 is a view showing the shape of an inner conductor of a piezoelectric fiber 100. FIG. (A)は、本実施形態の面状センサ1を示す図であり、(B)は、圧電性繊維100の配線方向を本実施形態とは異なる方向にした実施形態の面状センサZを示す図である。(A) is a figure which shows the planar sensor 1 of this embodiment, (B) shows the planar sensor Z of embodiment which made the wiring direction of the piezoelectric fiber 100 different from this embodiment. FIG. (A)は、本実施形態の面状センサ1を示す図であり、(B)は、図5(B)に示す比較対象の面状センサZを示す図である。(A) is a figure which shows the planar sensor 1 of this embodiment, (B) is a figure which shows the planar sensor Z of the comparison object shown to FIG. 5 (B). (A)は、手の指用の面状センサ1を示す図であり、(B)は、手の指用の面状センサ1を手HAの人差し指に適用した状態を示す図である。(A) is a figure which shows the planar sensor 1 for fingers of a hand, (B) is a figure which shows the state which applied the planar sensor 1 for fingers of the hand to the index finger of the hand HA. 本実施形態に対し、第一の方向および第二の方向を異ならせた実施形態を示す図である。It is a figure which shows embodiment which made the 1st direction and the 2nd direction differ with respect to this embodiment. 第一の方向および第二の方向に沿って配置された圧電性繊維100の間に、一般的な布等に使用される繊維110を配置した面状センサ1Aを示す図である。It is a figure which shows 1 A of planar sensors which have arrange | positioned the fiber 110 used for a general cloth etc. between the piezoelectric fibers 100 arrange | positioned along the 1st direction and the 2nd direction. 図9の面状センサ1Aの構造を側面から見た模式図である。It is the schematic diagram which looked at the structure of 1 A of planar sensors of FIG. 9 from the side surface. 第一の方向に沿って圧電性繊維100が配置された第一の層10と、第二の方向に沿って圧電性繊維100が配置された第二の層11の他に、非圧電性繊維110による第三の層14を加えた面状センサ1Bを示す図である。In addition to the first layer 10 in which the piezoelectric fibers 100 are arranged along the first direction and the second layer 11 in which the piezoelectric fibers 100 are arranged along the second direction, non-piezoelectric fibers FIG. 10 is a diagram showing a planar sensor 1B to which a third layer 14 according to 110 is added. 隣り合う圧電性繊維100を編み込んだ構成を示す図である。It is a figure which shows the structure which braided the piezoelectric fiber 100 adjacent. 凸部30を設けた踏み板3を示す図である。It is a figure which shows the tread board 3 which provided the convex part 30. FIG. 面状センサ1を複数使用した例を示す図である。It is a figure which shows the example which used the planar sensor 1 in multiple numbers. 基板FLに固定された圧電性繊維100の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the piezoelectric fiber 100 fixed to the board | substrate FL. 圧電性繊維100の構造の一例を模式的に示す断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a piezoelectric fiber 100. FIG. 圧電性繊維100の構造の一例を模式的に示す断面図である。2 is a cross-sectional view schematically showing an example of the structure of a piezoelectric fiber 100. FIG. 圧電性フィルムの巻き付け方の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of how to wind a piezoelectric film. 縦横二本の圧電性繊維の交差の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the cross | intersection of two vertical and horizontal piezoelectric fibers. 三本の圧電性繊維の交差の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the intersection of three piezoelectric fibers. 一部の領域に圧電性繊維を設けた面状センサの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the planar sensor which provided the piezoelectric fiber in the one part area | region.

[全面に圧電性繊維を設けた面状センサについて]
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
[Surface sensor with piezoelectric fiber on the entire surface]
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

まず、本発明の面状センサを靴の中敷に適用し、この中敷を足裏の圧力センサとして利用した実施形態について説明する。図1(A)は、本発明の面状センサが適用される靴SHを示す図であり、図1(B)は、この靴SHに設置される面状センサを示す図である。図2は、図1(B)に示す面状センサの構成を示す図である。   First, an embodiment in which the planar sensor of the present invention is applied to a shoe insole and this insole is used as a pressure sensor for a sole will be described. FIG. 1 (A) is a diagram showing a shoe SH to which the planar sensor of the present invention is applied, and FIG. 1 (B) is a diagram showing a planar sensor installed in the shoe SH. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the planar sensor illustrated in FIG.

図1(B)に示す面状センサ1は、図1(A)に示す靴SHに使用可能な中敷の形状をしたものであり、その内部に網状に配置された複数の圧電性繊維100を備えたものである。図1(B)には、この面状センサ1の内部に設けられた複数の圧電性繊維100が点線で示されている。これらの圧電性繊維100は、直角に交差する二方向に沿って配置されているが、この配置の方向は、いずれも面状センサ1の長手方向とは斜めに交差する方向となっている。なお、以下ではこれら直交する二方向をそれぞれ第一の方向、第二の方向と称する。図1(B)には、面状センサ1の長手方向と、第一の方向および第二の方向が、矢印で示されている。   A planar sensor 1 shown in FIG. 1 (B) has a shape of an insole that can be used for the shoe SH shown in FIG. 1 (A), and a plurality of piezoelectric fibers 100 arranged in a net shape inside the insole. It is equipped with. In FIG. 1B, a plurality of piezoelectric fibers 100 provided in the surface sensor 1 are indicated by dotted lines. These piezoelectric fibers 100 are arranged along two directions intersecting at right angles, and the direction of this arrangement is a direction that obliquely intersects the longitudinal direction of the planar sensor 1. Hereinafter, these two orthogonal directions are referred to as a first direction and a second direction, respectively. In FIG. 1B, the longitudinal direction of the planar sensor 1, the first direction, and the second direction are indicated by arrows.

本実施形態の面状センサ1は四層で構成されている。具体的には図2に示すように、圧電性繊維100が第一の方向に沿って配置された第一の層10と、圧電性繊維100が第二の方向に沿って配置された第二の層11を重ねた状態で、さらにその上下にフェルト素材の層12、13が設けられている。これらの層は、接着剤(例えば、変性シリコン、シリル化ウレタン)によって接着された状態となっている。ここで、第一の層および第二の層は、方向の異なる圧電性繊維100を織り込まない構成の一例であり、実際には圧電性繊維100の隙間にフェルト素材が入り込んだ状態となっている。なお、第一の方向に沿った圧電性繊維100に第二の方向に沿った圧電性繊維100を織り込んで一層にしてもよいが、織り込むことによって圧電性繊維100に張力がかかったり、面状センサ1にかかる圧力が圧電性繊維100の交差部分に集中してより大きな圧力がかかってしまう場合がある。このため、本実施形態では、第一の方向に沿った圧電性繊維100と、第二の方向に沿った圧電性繊維100とを織り込まずに別の層に分けた構成を採用している。なお、別の層に分けるにあたっては、二層以上であってもよい。   The planar sensor 1 of the present embodiment is composed of four layers. Specifically, as shown in FIG. 2, the first layer 10 in which the piezoelectric fibers 100 are arranged along the first direction, and the second layer in which the piezoelectric fibers 100 are arranged along the second direction. In a state where the layers 11 are stacked, felt material layers 12 and 13 are provided on the upper and lower sides thereof. These layers are in a state of being bonded by an adhesive (for example, modified silicon, silylated urethane). Here, the first layer and the second layer are an example of a configuration in which the piezoelectric fibers 100 having different directions are not woven, and the felt material actually enters the gap between the piezoelectric fibers 100. . In addition, the piezoelectric fiber 100 along the second direction may be woven into the piezoelectric fiber 100 along the first direction to form a single layer, but the piezoelectric fiber 100 may be tensioned or planarized by weaving. In some cases, the pressure applied to the sensor 1 is concentrated at the intersection of the piezoelectric fibers 100 and a larger pressure is applied. For this reason, in the present embodiment, a configuration in which the piezoelectric fiber 100 along the first direction and the piezoelectric fiber 100 along the second direction are separated into different layers without being woven is adopted. In addition, when dividing into another layer, two or more layers may be sufficient.

面状センサ1の圧電性繊維100は、靴SHの側面に内蔵された記録回路2に接続されており、面状センサ1の信号(圧力によって圧電性繊維100が変形した際に生じる誘起電圧)は記録回路2に挿入された記憶媒体(例えば、フラッシュメモリ)に記録される。この記憶媒体を取り出して面状センサ1の信号を解析することで、足裏にかかる圧力が変化した位置を判定することができる。なお、靴SHに内蔵するという状況から、記録回路2はフレキシブル基板を用いたものであることが好ましい。また、本実施形態の構成に限らず、例えば面状センサ1と外部の処理装置とを有線あるいは無線で接続し、面状センサ1からの信号をリアルタイムで処理する構成としてもよい。   The piezoelectric fiber 100 of the planar sensor 1 is connected to the recording circuit 2 built in the side surface of the shoe SH, and the signal of the planar sensor 1 (induced voltage generated when the piezoelectric fiber 100 is deformed by pressure). Is recorded in a storage medium (for example, a flash memory) inserted in the recording circuit 2. By taking out this storage medium and analyzing the signal of the planar sensor 1, the position where the pressure applied to the sole changes can be determined. Note that the recording circuit 2 preferably uses a flexible substrate because it is built in the shoe SH. Further, the configuration is not limited to the configuration of the present embodiment. For example, the planar sensor 1 and an external processing device may be connected by wire or wirelessly, and a signal from the planar sensor 1 may be processed in real time.

次に、図3、図4を用いて面状センサ1の圧電性繊維100の構造について説明する。図3は、面状センサ1の圧電性繊維100の構造を模式的に示す断面図であり、図4は、圧電性繊維100の内部導体の形状を示す図である。   Next, the structure of the piezoelectric fiber 100 of the planar sensor 1 will be described with reference to FIGS. 3 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the piezoelectric fiber 100 of the planar sensor 1, and FIG. 4 is a view showing the shape of the inner conductor of the piezoelectric fiber 100. As shown in FIG.

図3に示すように、圧電性繊維100は、中心に7本の導体線1000で構成された内部導体101が配置されており、その外周に設けられた圧電体102と、さらにその外周に設けられた外部導体103とを有する。   As shown in FIG. 3, the piezoelectric fiber 100 has an inner conductor 101 composed of seven conductor wires 1000 at the center, a piezoelectric body 102 provided on the outer periphery thereof, and further provided on the outer periphery thereof. The outer conductor 103 is provided.

7本の導体線1000は、いずれも直径が10μmのものであって、このうち4本はステンレス製の導体線1000Sであり、残りの3本は銅製の導体線1000Cである。図3では、ステンレス製の導体線1000Sが左下がりのハッチングで、また銅製の導体線1000Cが右下がりのハッチングでそれぞれ示されている。図3に示す内部導体101では、中心に配置される導体線1000には、ステンレス製の導体線1000S(ステンレスワイヤ)が用いられており、外周に配置される導体線1000には、ステンレス製の導体線1000Sと銅製の導体線1000Cが交互に用いられている。銅製の導体線1000Cは、ステンレス製の導体線1000Sに比べて、電気抵抗が低く、かつ柔らかい。反対に、ステンレス製の導体線1000Sは、銅製の導体線1000Cに比べて、電気抵抗は高くなるが、機械的強度(例えば、引張強度等)は高くなる。   The seven conductor wires 1000 each have a diameter of 10 μm, of which four are stainless steel conductor wires 1000S and the remaining three are copper conductor wires 1000C. In FIG. 3, the stainless steel conductor wire 1000 </ b> S is shown with a left-down hatching, and the copper conductor wire 1000 </ b> C is shown with a right-down hatching. In the inner conductor 101 shown in FIG. 3, a conductor wire 1000S (stainless steel wire) made of stainless steel is used for the conductor wire 1000 arranged in the center, and the conductor wire 1000 arranged on the outer periphery is made of stainless steel. The conductor wire 1000S and the copper conductor wire 1000C are used alternately. The copper conductor wire 1000C has a lower electrical resistance and is softer than the stainless steel conductor wire 1000S. On the contrary, the conductor wire 1000S made of stainless steel has higher electrical resistance but higher mechanical strength (for example, tensile strength) than the conductor wire 1000C made of copper.

図3では、7本の導体線1000が、正六角形の各頂点およびその正六角形の中心に配置された状態となっているが、これらの7本の導体線1000は、図4に示すように一本に撚り合わされた状態のものである。すなわち、内部導体101は、7本の導体線1000をその断面において最密構造に配置した上で撚り合わせたものである。なお、この場合の内部導体101の太さは最大30μmとなる。このように複数本の導体線1000を甘撚、あるいは中撚程度に撚っておくことで、撚りの方向とは逆方向の緩みを許容し、この緩みによって圧電性繊維100に柔軟性を与えることができる。   In FIG. 3, seven conductor wires 1000 are arranged at the apexes of the regular hexagon and the center of the regular hexagon, but these seven conductor wires 1000 are arranged as shown in FIG. It is the one twisted together. That is, the inner conductor 101 is formed by twisting together seven conductor wires 1000 arranged in a close-packed structure in the cross section. In this case, the maximum thickness of the inner conductor 101 is 30 μm. In this way, by twisting the plurality of conductor wires 1000 to the degree of sweet or medium twist, loosening in the direction opposite to the twisting direction is allowed, and this loosening gives the piezoelectric fiber 100 flexibility. be able to.

なお、導体線1000の直径は10μmに限られず、10μm以上40μm以下であってもよく、20μm以上30μm以下となることが好ましい。導体線1000は、細ければ細いほど柔軟性は高められるが強度が低下し、太ければ太いほど柔軟性は低下するが強度が高められる。また、導体線1000の太さが20μm以上であれば、低コストで製造することができ、且つ製造も容易である。また、導体線1000の太さを同じにする構成に限られるものではなく、異なる太さの導体線1000を撚り合わせて内部導体101を構成してもよい。   The diameter of the conductor wire 1000 is not limited to 10 μm and may be 10 μm or more and 40 μm or less, and is preferably 20 μm or more and 30 μm or less. The thinner the conductor wire 1000, the higher the flexibility, but the lower the strength. The thicker the conductor wire 1000, the lower the flexibility but the strength. Moreover, if the thickness of the conductor wire 1000 is 20 micrometers or more, it can be manufactured at low cost and manufacture is also easy. Moreover, it is not restricted to the structure which makes the thickness of the conductor wire 1000 the same, You may comprise the internal conductor 101 by twisting the conductor wire 1000 of a different thickness.

なお、図3に示す内部導体101は、7本の導体線1000を撚り合わせたものであったが、この数については7本でなくてもよい。また例えば、複数本を撚り合わせた束を複数用意し、これらをさらに撚り合わせる、といったように複数段階に分けて撚り合わせものであってもよい。複数の導体線1000を撚り合わせることにより、圧電性繊維100の柔軟性を高めることができる。なお、複数段階に分けて撚り合わせる場合のように、撚り合わせの工程が複数回ある場合には、撚り合わせる方向を異ならせてもよい。一方、複数の導体線1000を撚り合わせずに、直線状に束にしたものを用いてもよい。また、例えば、撚り合わせない複数の導体線1000の束と、撚り合わせた複数の導体線1000を撚り合わせる、といったように、これらの構成を組み合わせてもよい。これらの場合であっても、圧電材料を塗布することで、複数の導体線1000が互いに接着されて束ねられ、一本の圧電性繊維を製造することができる。   In addition, although the internal conductor 101 shown in FIG. 3 was the thing which twisted the seven conductor wires 1000, about this number, it does not need to be seven. Alternatively, for example, a plurality of bundles obtained by twisting a plurality of strands may be prepared, and these may be further twisted, and the strands may be twisted in a plurality of stages. By twisting the plurality of conductor wires 1000, the flexibility of the piezoelectric fiber 100 can be increased. In addition, when there are a plurality of twisting steps as in the case of twisting in a plurality of stages, the twisting directions may be varied. On the other hand, you may use what bundled the some conductor wire 1000 in the linear form, without twisting. Further, for example, these configurations may be combined such that a bundle of a plurality of conductor wires 1000 that are not twisted and a plurality of conductor wires 1000 that are twisted are twisted together. Even in these cases, by applying a piezoelectric material, a plurality of conductor wires 1000 can be bonded and bundled together to produce a single piezoelectric fiber.

以上説明した圧電性繊維100では、内部導体101を構成する導体線1000として、機械的強度や電気抵抗が異なる複数種類の導体線が用いられているが、柔軟性をさらに高める場合や、電気抵抗をさらに低くする場合には、中心の導体線1000を、銅製の導体線1000Cに代えてもよく、あるいは、7本の導体線1000の全てを銅製の導体線1000Cにしてもよい。反対に、機械的強度をさらに高める場合には、7本の導体線1000の全てをステンレス製の導体線1000Sにしてもよい。また、ステンレス製の導体線1000Sに代えて、タングステン製の導体線や、タングステン及びその合金等の高張力鋼材あるいは超高張力鋼からなる導体線を用いてもよいし、銅製の導体線1000Cに代えて、チタン製の導体線や、チタン合金あるいはマグネシウムやマグネシウム合金等からなる導体線を用いてもよい。   In the piezoelectric fiber 100 described above, a plurality of types of conductor wires having different mechanical strengths and electrical resistances are used as the conductor wires 1000 constituting the inner conductor 101. Is further lowered, the central conductor wire 1000 may be replaced with a copper conductor wire 1000C, or all of the seven conductor wires 1000 may be replaced with a copper conductor wire 1000C. On the contrary, when the mechanical strength is further increased, all of the seven conductor wires 1000 may be made of stainless steel conductor wires 1000S. Further, in place of the stainless steel conductor wire 1000S, a tungsten conductor wire, a conductor wire made of high-tensile steel such as tungsten and its alloys, or ultrahigh-tensile steel may be used, or the copper conductor wire 1000C may be used. Instead, a conductor wire made of titanium, a conductor wire made of titanium alloy, magnesium, magnesium alloy, or the like may be used.

圧電体102は、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等の圧電材料を内部導体101に塗布することによって形成されたものである。ポリフッ化ビニリデンは、圧電効果が発生する軽量の高分子材料であり、これに圧力を加えると電圧が発生し、電圧を加えると歪が発生する特性を備えている。圧電体102には分極処理が施されており、圧電体102に外部から力が加わったときに内部導体101と外部導体103の間に電圧が誘起される。なお、内部導体101と外部導体103の間に電圧をかけると、圧電体102に変形(歪み)が生じる。   The piezoelectric body 102 is formed by applying a piezoelectric material such as polyvinylidene fluoride (PVDF) to the internal conductor 101. Polyvinylidene fluoride is a lightweight polymer material that generates a piezoelectric effect, and has a characteristic that a voltage is generated when a pressure is applied thereto, and a strain is generated when a voltage is applied thereto. The piezoelectric body 102 is subjected to polarization treatment, and a voltage is induced between the internal conductor 101 and the external conductor 103 when a force is applied to the piezoelectric body 102 from the outside. When a voltage is applied between the inner conductor 101 and the outer conductor 103, the piezoelectric body 102 is deformed (distorted).

圧電材料としては、ポリフッ化ビニリデンの他に、トリフルオロエチレン(TrEF)や、PVDFとTrEFの混晶材料や、ポリ乳酸、ポリ尿酸、ポリアミノ酸等の双極子モーメントをもつ高分子材料があげられる。また、圧電材料を塗布する方式としては、浸漬(ドブ付け)塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいし含浸塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。なお、塗布する構成に限らず、例えば、帯状のPVDFフィルムを内部導体101に螺旋状に巻き付けた構成であってもよい。   Examples of the piezoelectric material include polyvinylidene fluoride, trifluoroethylene (TrEF), a mixed crystal material of PVDF and TrEF, and a polymer material having a dipole moment such as polylactic acid, polyuric acid, and polyamino acid. . In addition, as a method of applying the piezoelectric material, it may be dipping (doughing) coating, spray coating by spray or the like, impregnation coating, or brush coating. Application by a coating device such as a coater may also be used. For example, a configuration in which a belt-like PVDF film is spirally wound around the internal conductor 101 may be used.

圧電体102の厚みは、導体線1000の直径以上であることが好ましく、図3に示す圧電体102の厚さは、最も薄い箇所で10μmであるが、10μm以上50μm以下であればよい。なお、圧電体102の厚さは、厚ければ厚いほどセンサ感度が良好になるが、圧電体102の厚さの限界値は、塗布する圧電材料の粘度や塗布方法によって決まってくる。また、圧電体102の厚さが厚すぎると圧電性繊維100が硬くなりすぎてしまい柔軟性に欠けてしまうといった欠点もある。   The thickness of the piezoelectric body 102 is preferably equal to or larger than the diameter of the conductor wire 1000, and the thickness of the piezoelectric body 102 shown in FIG. 3 is 10 μm at the thinnest portion, but may be 10 μm or more and 50 μm or less. The sensor sensitivity becomes better as the thickness of the piezoelectric body 102 is larger, but the limit value of the thickness of the piezoelectric body 102 is determined by the viscosity of the piezoelectric material to be applied and the application method. In addition, if the thickness of the piezoelectric body 102 is too thick, the piezoelectric fiber 100 becomes too hard and lacks flexibility.

図3に示す内部導体101では、複数の導体線1000を撚り合わせているため、導体線1000同士の境目に窪みがある。この窪みの部分では、より多くの圧電材料を担持することができ、圧電材料の体積が大きく(厚く)なるため、センサ感度が他の部分よりも良好になる。内部導体101には、こうした窪みによって圧電材料が他の部分よりも厚い部分が6か所、周方向に均等間隔で存在するため、どの方向に曲げられても高感度な圧電性繊維として機能する要因になる。   In the internal conductor 101 shown in FIG. 3, since a plurality of conductor wires 1000 are twisted together, there is a depression at the boundary between the conductor wires 1000. In this recessed portion, more piezoelectric material can be carried, and the volume of the piezoelectric material becomes larger (thick), so that the sensor sensitivity becomes better than the other portions. Since the inner conductor 101 has six portions where the piezoelectric material is thicker than other portions due to such depressions, the inner conductor 101 functions as a highly sensitive piezoelectric fiber even if it is bent in any direction. It becomes a factor.

なお、図3に示す隣り合う導体線1000は互いにほぼ接しているが、わずかな隙間から毛細管現象によって圧電材料が浸透し、隣り合う導体線1000同士の隙間(内部導体101の内部)が圧電材料によって埋められた状態となっている。しかし、圧電材料の粘度や塗布方法によっては、隣り合う導体線1000同士の隙間に圧電材料が浸透しない場合があるが、少なくとも内部導体101の外周に面した部分に圧電材料が担持された状態となっていればよい。   Although the adjacent conductor wires 1000 shown in FIG. 3 are substantially in contact with each other, the piezoelectric material penetrates through a slight gap by capillary action, and the gap between the adjacent conductor wires 1000 (inside the inner conductor 101) is the piezoelectric material. It is in a state filled with. However, depending on the viscosity of the piezoelectric material and the application method, the piezoelectric material may not penetrate into the gap between the adjacent conductor wires 1000, but at least the portion facing the outer periphery of the inner conductor 101 is in a state where the piezoelectric material is supported. It only has to be.

図3に示す外部導体103は、圧電体102の外周に、カーボンナノチューブ等のカーボンを含む高分子導電性材料が塗布されることで形成された層である。外部導体103を形成する導電性材料としては、銀の微粒子を含む高分子導電性材料や銀ペースト等であってもよい。また、この導電性材料を塗布する方式としては、浸漬(ドブ付け)塗装であってもよいしスプレー等による吹き付け塗装であってもよいし含浸塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。外部導体103の厚さは、導体線1000の直径以下であることが好ましく、また、圧電体102の厚さ以下であることも好ましい。図3に示す外部導体103の厚さは、5μmであるが、5μm以上50μm以下であればよい。また、外部導体103に導電性材料を用いずに導線を用いてもよい。   The outer conductor 103 shown in FIG. 3 is a layer formed by applying a polymer conductive material containing carbon such as carbon nanotubes to the outer periphery of the piezoelectric body 102. The conductive material forming the outer conductor 103 may be a polymer conductive material containing silver fine particles, a silver paste, or the like. In addition, the method for applying the conductive material may be immersion (dub coating) coating, spray coating by spraying, impregnation coating, or brush coating. It may be applied by a coating device such as a coater. The thickness of the outer conductor 103 is preferably less than or equal to the diameter of the conductor wire 1000, and is preferably less than or equal to the thickness of the piezoelectric body 102. The thickness of the outer conductor 103 shown in FIG. 3 is 5 μm, but may be 5 μm or more and 50 μm or less. Further, a conductive wire may be used for the outer conductor 103 without using a conductive material.

なお、上述したように、内部導体101において隣り合う導体線1000の隙間は圧電材料によって埋められた状態となっており、高分子導電性材料が入り込む余地はない。   As described above, the gap between the adjacent conductor wires 1000 in the inner conductor 101 is filled with the piezoelectric material, and there is no room for the polymer conductive material to enter.

図3に示す圧電性繊維100は、耐摩耗性、耐薬品性、防錆性を高めるためのシース層を設けていないが、このシース層を設けたものであってもよい。このシース層を設けるにあたっては単層であってもよいが、例えば、厚さが6μmのシース層を2回塗布し、内層と外層とからなる2層構造としてもよい。この場合、内層は、外装に比べて柔らかい材料(例えば、ポリアミド合成樹脂やポリ塩化ビニル樹脂)を塗布することで形成し、外層は、内層に比べて耐摩耗性が高い材料(例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、4フッ化・6フッ化プロピレン フッ素樹脂(FEP)、4フッ化エチレンエチレン共重合(EPFE)、4フッ化エチレンパーフロロアルコキシエチレン共重合 フッ素樹脂(PFA))を塗布することで形成してもよい。ここにいう塗布とは、浸漬(ドブ付け)塗装であってもよいし吹き付け塗装であってもよいしハケ塗りであってもよいし、コーター等による塗布装置による塗布であってもよい。また、ピンホールが発生することを考慮して複数回塗布することが好ましい。また、外層は、内層よりも厚くてもよい。さらに、内層は、可燃性材料で形成されていてもよいが、外層は、難燃性材料、不燃性材料、耐炎性材料で形成されていることが好ましい。また、シース層全体の厚みは5μm以上50μm以下とすることが好ましい。さらに、ポリエステルテープやチューブタイプのシース(単層、複層いずれも)を用いてもよく、その厚みは、20μm以上50μm以下であればよい。   The piezoelectric fiber 100 shown in FIG. 3 is not provided with a sheath layer for improving wear resistance, chemical resistance, and rust resistance, but may be provided with this sheath layer. When the sheath layer is provided, it may be a single layer. For example, a sheath layer having a thickness of 6 μm may be applied twice to form a two-layer structure including an inner layer and an outer layer. In this case, the inner layer is formed by applying a soft material (for example, a polyamide synthetic resin or a polyvinyl chloride resin) as compared with the exterior, and the outer layer is a material (for example, a polytetracene) having higher wear resistance than the inner layer. Fluoroethylene (PTFE), tetrafluoride / hexafluoropropylene fluororesin (FEP), tetrafluoroethyleneethylene copolymer (EPFE), tetrafluoroethylene perfluoroalkoxyethylene copolymer fluororesin (PFA)) You may form by. The application referred to here may be immersion (doughing) coating, spray coating, brush coating, or coating by a coating device such as a coater. Moreover, it is preferable to apply several times in consideration of the occurrence of pinholes. Further, the outer layer may be thicker than the inner layer. Furthermore, the inner layer may be formed of a flammable material, but the outer layer is preferably formed of a flame retardant material, a non-flammable material, or a flame resistant material. The thickness of the entire sheath layer is preferably 5 μm or more and 50 μm or less. Furthermore, a polyester tape or a tube type sheath (both single layer and multiple layers) may be used, and the thickness may be 20 μm or more and 50 μm or less.

図3に示す圧電性繊維100は太さが最大60μmのものであり、厚さ10μmのシース層を二重構造で設けても0.1mmの太さの圧電性繊維となる。ここで、製造が容易で低コストに得ることができる圧電性繊維100の例としては、直径20μmの導体線1000を用いて太さが60μmの内部導体101に、厚さが最大20μmの圧電体102と、厚さが10μmの外部導体103を形成したものがある。この構成では、外部導体103までの太さが0.12mmである。これに、シース層を二重構造で設けても0.15mm以下の電線センサ1を実現することができる。   The piezoelectric fiber 100 shown in FIG. 3 has a maximum thickness of 60 μm, and even if a sheath layer having a thickness of 10 μm is provided in a double structure, the piezoelectric fiber has a thickness of 0.1 mm. Here, as an example of the piezoelectric fiber 100 that is easy to manufacture and can be obtained at low cost, a piezoelectric material having a maximum thickness of 20 μm and an inner conductor 101 having a thickness of 60 μm using a conductor wire 1000 having a diameter of 20 μm. 102 and an outer conductor 103 having a thickness of 10 μm. In this configuration, the thickness up to the outer conductor 103 is 0.12 mm. Even if the sheath layer is provided in a double structure, the wire sensor 1 of 0.15 mm or less can be realized.

以下、図5を用いて、上記説明した本実施形態の面状センサ1と、圧電性繊維100の配線方向が本実施形態とは異なる実施形態とを比較して、本実施形態の効果の一つについて説明する。図5(A)は、本実施形態の面状センサ1を示す図であり、図5(B)は、圧電性繊維100の配線方向を本実施形態とは異なる方向にした実施形態(以下、比較対象)の面状センサZを示す図である。   Hereinafter, with reference to FIG. 5, the above-described planar sensor 1 of the present embodiment is compared with an embodiment in which the wiring direction of the piezoelectric fiber 100 is different from that of the present embodiment. One will be explained. FIG. 5A is a diagram illustrating the planar sensor 1 according to the present embodiment, and FIG. 5B illustrates an embodiment in which the wiring direction of the piezoelectric fiber 100 is different from that of the present embodiment (hereinafter referred to as the following). It is a figure which shows the planar sensor Z of a comparison object.

足裏では、足の指の付け根部分や踵部分に圧力がかかり、歩行(あるいは走行)の際にはこれら複数部分に同時に圧力がかかる場合がある。その一例として、図5(A)(B)に示す足の指の付け根部分の領域A1と、踵部分の領域A2に、同時に圧力がかかった場合について説明する。   In the sole, pressure is applied to the base part of the toe and the heel part, and pressure may be applied simultaneously to the plurality of parts during walking (or running). As an example, a case will be described in which pressure is applied simultaneously to the area A1 of the base of the toe shown in FIGS. 5A and 5B and the area A2 of the heel.

本実施形態の面状センサ1では、図5(A)に示すように、足の指の付け根部分の領域A1にかかる圧力に対しては、第一の方向に沿った5本の圧電性繊維100(第一グループG1)と、第二の方向に沿った5本の圧電性繊維100(第二グループG2)から信号が検出される。また、踵部分の領域A2にかかる圧力に対しては、第一の方向に沿った5本の圧電性繊維100(第三グループG3)と、第二の方向に沿った5本の圧電性繊維100(第四グループG4)から信号が検出される。このとき、第一グループG1と第二グループG2の交点は領域A1に対応し、第三グループG3と第四グループG4の交点は領域A2に対応する。この場合、これらの信号が検出された圧電性繊維100の交点を求めることで、圧力が変化した領域を判定することができる。   In the planar sensor 1 of the present embodiment, as shown in FIG. 5 (A), five piezoelectric fibers along the first direction with respect to the pressure applied to the area A1 of the base part of the toe. Signals are detected from 100 (first group G1) and five piezoelectric fibers 100 (second group G2) along the second direction. Further, for the pressure applied to the region A2 of the heel portion, five piezoelectric fibers 100 (third group G3) along the first direction and five piezoelectric fibers along the second direction A signal is detected from 100 (fourth group G4). At this time, the intersection of the first group G1 and the second group G2 corresponds to the region A1, and the intersection of the third group G3 and the fourth group G4 corresponds to the region A2. In this case, the area where the pressure has changed can be determined by obtaining the intersection of the piezoelectric fibers 100 from which these signals are detected.

一方、比較対象の面状センサZでは、図5(B)に示すように、足の指の付け根部分の領域A1にかかる圧力に対しては、長手方向に沿った5本の圧電性繊維100(第五グループG5)と、短手方向に沿った5本の圧電性繊維100(第六グループG6)から信号が検出される。また、踵部分の領域A2にかかる圧力に対しては、長手方向に沿った5本の圧電性繊維100(第七グループG7)と、短手方向に沿った5本の圧電性繊維100(第八グループG8)から信号が検出される。このとき、第五グループG5と第六グループG6の交点は領域A1に対応し、第七グループG7と第八グループG8の交点は領域A2に対応する。さらに、この比較対象の面状センサZの構成では、上記以外にも、第六グループG6と第七グループG7、あるいは第五グループG5と第八グループG8からも交点を求めることができるが、これらの交点は圧力がかかっていない領域を含むことがある(例えば、点線で示す、第六グループG6と第七グループG7の交点、領域A3)。   On the other hand, in the planar sensor Z to be compared, as shown in FIG. 5 (B), the five piezoelectric fibers 100 along the longitudinal direction against the pressure applied to the area A1 of the base part of the toe are shown. Signals are detected from (fifth group G5) and five piezoelectric fibers 100 (sixth group G6) along the short direction. For the pressure applied to the region A2 of the heel portion, the five piezoelectric fibers 100 along the longitudinal direction (seventh group G7) and the five piezoelectric fibers 100 along the short direction (the first group G7). Eight groups G8) are detected. At this time, the intersection of the fifth group G5 and the sixth group G6 corresponds to the region A1, and the intersection of the seventh group G7 and the eighth group G8 corresponds to the region A2. Further, in the configuration of the surface sensor Z to be compared, in addition to the above, the intersection point can be obtained from the sixth group G6 and the seventh group G7, or the fifth group G5 and the eighth group G8. May include a region where no pressure is applied (for example, the intersection of the sixth group G6 and the seventh group G7, region A3, indicated by a dotted line).

上記説明したように比較対象の面状センサZの構成では、圧力がかかっている領域を適切に判定することができない場合がある。上記の問題は、面状センサZの長手方向に対して圧電性繊維100を設けたことにより、一本の圧電性繊維100が担当する範囲が広くなることに起因するものである。この点に鑑み本実施形態では、面状センサ1の長手方向に対して圧電性繊維100を斜めに設けた構成を採用している。この構成により、一本の圧電性繊維100が担当する範囲を狭くすることができ、圧力がかかった位置あるいは領域をより正確に判定することができる。なお、例えば、足裏の圧力の変化を検出するにあたって、靴の中底に複数の面状センサを並べる構成と採用した場合には、これらの面状センサの位置関係を合わせることが困難な場合があるが、本実施形態のように一体で構成した場合にはこうした問題が生じないため、設置を容易に行うことができる。   As described above, in the configuration of the surface sensor Z to be compared, there may be a case where a region where pressure is applied cannot be determined appropriately. The above problem is caused by the fact that the piezoelectric fiber 100 is provided in the longitudinal direction of the planar sensor Z, so that the range in which the single piezoelectric fiber 100 takes charge is widened. In view of this point, the present embodiment employs a configuration in which the piezoelectric fiber 100 is provided obliquely with respect to the longitudinal direction of the planar sensor 1. With this configuration, it is possible to narrow a range in which one piezoelectric fiber 100 is in charge, and it is possible to more accurately determine a position or a region where pressure is applied. For example, when detecting a change in the pressure of the sole and adopting a configuration in which a plurality of planar sensors are arranged on the sole of the shoe, it is difficult to match the positional relationship of these planar sensors However, such a problem does not occur when it is configured integrally as in this embodiment, so that installation can be performed easily.

本実施形態のように、靴の中底に面状センサを設けた場合、この面状センサは歩行あるいは走行によって長手方向に撓む。ここで、図5(B)に示すような面状センサZを使用した場合、長手方向に沿って設けられた圧電性繊維100に対しては、この撓みによる力が加わり、圧電性繊維100が劣化する。これに対して本実施形態の面状センサ1を使用した場合、圧電性繊維100が長手方向に対して斜めに設けられているため、長手方向に沿って配線した場合と比較して曲がり度合いが抑えられ、面状センサ1が劣化しにくくすることができる。   When a planar sensor is provided on the insole of the shoe as in this embodiment, the planar sensor bends in the longitudinal direction by walking or running. Here, when the planar sensor Z as shown in FIG. 5B is used, a force due to this bending is applied to the piezoelectric fiber 100 provided along the longitudinal direction, and the piezoelectric fiber 100 is to degrade. On the other hand, when the planar sensor 1 according to the present embodiment is used, the piezoelectric fiber 100 is provided obliquely with respect to the longitudinal direction, and therefore, the degree of bending is higher than that when wiring is performed along the longitudinal direction. It is possible to suppress the deterioration of the surface sensor 1.

次に、図6を用いて、図5(A)に示した本実施形態の面状センサ1と、図5(B)に示した比較対象の面状センサZを再度示し、外部に配線する際の違いについて説明する。図6(A)は、本実施形態の面状センサ1を示す図であり、図6(B)は、図5(B)に示す比較対象の面状センサZを示す図である。   Next, using FIG. 6, the planar sensor 1 of the present embodiment shown in FIG. 5A and the planar sensor Z to be compared shown in FIG. 5B are shown again and wired externally. The difference will be described. FIG. 6A is a diagram showing the planar sensor 1 of the present embodiment, and FIG. 6B is a diagram showing the planar sensor Z to be compared shown in FIG. 5B.

面状センサ1から記録回路2へ配線を設けるにあたり、本実施形態では、面状センサ1内部の圧電性繊維100を面状センサ1の外部に延ばして記録回路2に接続する構成を採用している。ここで、面状センサ1の外部においては、圧電性繊維100のセンサとしての機能は不要であるため、この部分を加熱する(例えば、70°C以上150°C以下の加熱温度で10秒以上10分以下、好ましくは80°C以上120°C以下の加熱温度で10秒以上60秒以下の加熱)ことによって圧電特性を検出できなくなる程度に低減させ、単なる導線として用いている。   In providing wiring from the planar sensor 1 to the recording circuit 2, the present embodiment employs a configuration in which the piezoelectric fiber 100 inside the planar sensor 1 extends outside the planar sensor 1 and is connected to the recording circuit 2. Yes. Here, since the function of the piezoelectric fiber 100 as a sensor is unnecessary outside the planar sensor 1, this portion is heated (for example, at a heating temperature of 70 ° C. or higher and 150 ° C. or lower for 10 seconds or longer). The heating is performed for 10 minutes or less, preferably 80 ° C. or more and 120 ° C. or less for 10 seconds or more and 60 seconds or less.

さらに面状センサ1を靴の中底に適用するにあたっては、面状センサ1から外部に延びた圧電性繊維100を面状センサ1の縁で曲げる必要がある。ここで、図6(B)に示すように、圧電性繊維100が面状センサZの長手方向および短手方向に設けられている場合、圧電性繊維100をそのまま面状センサZの外部に延ばすと、圧電性繊維100の多くが面状センサZの縁に対する角度が垂直になる。図6(B)には、面状センサZの縁に対してほぼ垂直な角度で外部に延びた圧電性繊維100の一例が示されている。これらの圧電性繊維100の束を面状センサZの縁で曲げた場合、その角度は直角に近くなる。一方、図6(A)に示すように、圧電性繊維100が面状センサ1の長手方向に対して斜めに設けられている場合、圧電性繊維100をそのまま面状センサ1の外部に延ばすと、圧電性繊維100の多くが面状センサ1の縁に対して斜めになる。図6(A)には、面状センサ1の縁に対して斜めの角度で外部に延びた圧電性繊維100の一例が示されている。この場合、これらの圧電性繊維100の束を直角に曲げなくとも、面状センサ1の縁で曲げることができるため、図6(B)の場合と比較して圧電性繊維100の曲がり度合いを抑えることができる。   Furthermore, when the planar sensor 1 is applied to the insole of the shoe, it is necessary to bend the piezoelectric fiber 100 extending from the planar sensor 1 to the outside at the edge of the planar sensor 1. Here, as shown in FIG. 6B, when the piezoelectric fibers 100 are provided in the longitudinal direction and the short direction of the planar sensor Z, the piezoelectric fibers 100 are directly extended to the outside of the planar sensor Z. Then, many of the piezoelectric fibers 100 are perpendicular to the edge of the planar sensor Z. FIG. 6B shows an example of the piezoelectric fiber 100 extending outward at an angle substantially perpendicular to the edge of the planar sensor Z. When these bundles of piezoelectric fibers 100 are bent at the edge of the planar sensor Z, the angle becomes close to a right angle. On the other hand, as shown in FIG. 6A, when the piezoelectric fiber 100 is provided obliquely with respect to the longitudinal direction of the planar sensor 1, the piezoelectric fiber 100 is directly extended outside the planar sensor 1. Many of the piezoelectric fibers 100 are inclined with respect to the edge of the planar sensor 1. FIG. 6A shows an example of the piezoelectric fiber 100 that extends outward at an oblique angle with respect to the edge of the planar sensor 1. In this case, since the bundle of the piezoelectric fibers 100 can be bent at the edge of the planar sensor 1 without bending at a right angle, the degree of bending of the piezoelectric fibers 100 can be increased as compared with the case of FIG. Can be suppressed.

圧電性繊維100は、圧力による変形の際に信号が生じるが、設置状況によっては測定対象以外の圧力による信号が生じる可能性がある。そのため、圧電性繊維100を設けるにあたっては外部からの力を可能な限り排除することが好ましい。この点、本実施形態の面状センサ1のように圧電性繊維100が長手方向に対して斜めに設けられている構成では、長手方向および短手方向に沿って配線した場合と比較して配線の曲がり度合いを抑えられるため、面状センサ1のセンサ性能を向上させることができる。   The piezoelectric fiber 100 generates a signal when it is deformed by pressure, but depending on the installation situation, a signal may be generated by pressure other than the measurement target. Therefore, when providing the piezoelectric fiber 100, it is preferable to eliminate external force as much as possible. In this regard, in the configuration in which the piezoelectric fiber 100 is provided obliquely with respect to the longitudinal direction as in the planar sensor 1 of the present embodiment, wiring is performed in comparison with the case where wiring is performed along the longitudinal direction and the lateral direction. Therefore, the sensor performance of the planar sensor 1 can be improved.

以上説明した構成では、長手方向とは斜めに交差する方向に圧電性繊維を配置した面状センサ(面状センサ1)を靴SHに適用する例について説明したが、例えば、図7に示すように手の指(あるいはロボットハンド)にかかる圧力の変化を検出する場合にも適用することができる。図7(A)では、手の指用の面状センサ1が示されており、図7(B)には、これを手HAの人差し指に適用した状態が示されている。これにより、手の指にかかる圧力が変化した位置をより正確に判定することができる。また、図7(A)に示すように圧電性繊維100が面状センサ1から斜めに出ているため、適用した際に指の裏側から手首にかけて負荷をかけることなく配線することができる。なお、この面状センサ1については、指サックのように構成しておくことで、容易に取り換えることができるようにしてもよい。その他、使用者からベッドにかかる圧力の変化を検出する場合においても、長手方向とは斜めに交差する方向に圧電性繊維を配置した面状センサを用いることにより、上記説明した効果と同様の効果を得ることができる。   In the configuration described above, the example in which the planar sensor (planar sensor 1) in which piezoelectric fibers are arranged in a direction obliquely intersecting the longitudinal direction is applied to the shoe SH has been described. For example, as illustrated in FIG. The present invention can also be applied to detecting a change in pressure applied to a finger (or robot hand). FIG. 7A shows a planar sensor 1 for a finger of a hand, and FIG. 7B shows a state in which this is applied to the index finger of a hand HA. Thereby, the position where the pressure applied to the finger of the hand has changed can be determined more accurately. Further, as shown in FIG. 7A, since the piezoelectric fiber 100 protrudes obliquely from the planar sensor 1, it can be wired without applying a load from the back side of the finger to the wrist when applied. In addition, about this planar sensor 1, you may make it easily replaceable by comprising like a finger suck. In addition, in the case of detecting a change in pressure applied to the bed from the user, the same effect as described above can be obtained by using a planar sensor in which piezoelectric fibers are arranged obliquely intersecting the longitudinal direction. Can be obtained.

なお、面状センサの設置面が硬い場合であって、且つ面状センサの圧電性繊維がこの設置面に直接接する場合には、圧電性繊維が圧力によって変形せず、信号が検出されなくなる可能性がある。このような場合には、圧電性繊維が圧力によって変形可能になるように、面状センサと設置面との間に緩衝素材を設けたり、面状センサ自体にこうした緩衝素材(例えば、図2のフェルト素材の層13)を設けたりすることが好ましい。   In addition, when the installation surface of the planar sensor is hard and the piezoelectric fiber of the planar sensor is in direct contact with the installation surface, the piezoelectric fiber is not deformed by pressure, and the signal may not be detected. There is sex. In such a case, a buffer material is provided between the surface sensor and the installation surface so that the piezoelectric fiber can be deformed by pressure, or such a buffer material (for example, in FIG. It is preferable to provide a layer 13) of felt material.

以下、本実施形態を基礎として、その他採用可能な構成について説明する。   Hereinafter, other adoptable configurations will be described based on this embodiment.

図8は、本実施形態に対し、第一の方向および第二の方向を異ならせた実施形態を示す図である。本実施形態では、第一の方向と第二の方向が直交しているが、例えば、これらの方向が図8(A)に示すように、短手方向により傾いたものであってもよく、また、図8(B)に示すように、長手方向に対する傾き度合いが第一の方向と第二の方向とで異なってもよい。さらに、第一の方向と第二の方向のいずれとも異なる第三の方向に沿って圧電性繊維100を設けてもよい。この場合、さらに圧力を受けた領域を特定する情報が増えるため、より正確な位置を判定することができる。なお、この第三の方向については、長手方向と同じ方向であってもよいし、異なる方向であってもよい。また、第一の方向、第二の方向、第三の方向のそれぞれに沿って圧電性繊維100を配置する際には、図20に示すように、これらの三方向の圧電性繊維100が一点で交差しないように(いずれの交点も圧電性繊維100が二本だけ重なるように)することが好ましい。   FIG. 8 is a diagram showing an embodiment in which the first direction and the second direction are different from those of the present embodiment. In the present embodiment, the first direction and the second direction are orthogonal to each other. For example, these directions may be inclined in the short direction as shown in FIG. Further, as shown in FIG. 8B, the degree of inclination with respect to the longitudinal direction may be different between the first direction and the second direction. Furthermore, you may provide the piezoelectric fiber 100 along the 3rd direction different from any of a 1st direction and a 2nd direction. In this case, since more information for specifying a region that has received pressure is increased, a more accurate position can be determined. In addition, about this 3rd direction, the same direction as a longitudinal direction may be sufficient, and a different direction may be sufficient. Further, when the piezoelectric fibers 100 are arranged along each of the first direction, the second direction, and the third direction, as shown in FIG. It is preferable not to intersect with each other (so that only two piezoelectric fibers 100 overlap each other at each intersection).

さらに、第一の方向に沿って配置された複数の圧電性繊維100の間隔と、第二の方向に沿って配置された複数の圧電性繊維100の間隔は、同じ間隔である必要はなく、これらの間隔が異なっていてもよい。また例えば、第一の方向に沿って配置された複数の圧電性繊維100については、あまり重要でない領域については間隔を大きくする、といったようにしてもよい。すなわち、第一の方向に沿って配置された複数の圧電性繊維100の間隔や、第二の方向に沿って配置された複数の圧電性繊維100の間隔については、一定間隔でなくともよい。加えて、圧電性繊維100の方向については、隣り合う圧電性繊維100と交差しない範囲であればその方向がずれたものであってもよい。   Furthermore, the interval between the plurality of piezoelectric fibers 100 arranged along the first direction and the interval between the plurality of piezoelectric fibers 100 arranged along the second direction need not be the same interval, These intervals may be different. Further, for example, with respect to the plurality of piezoelectric fibers 100 arranged along the first direction, the interval may be increased for a non-important region. That is, the interval between the plurality of piezoelectric fibers 100 arranged along the first direction and the interval between the plurality of piezoelectric fibers 100 arranged along the second direction may not be constant. In addition, the direction of the piezoelectric fiber 100 may be shifted so long as it does not intersect with the adjacent piezoelectric fiber 100.

また、図2では四層構造の面状センサ1が示されているが、この構成は一例であって、圧電性繊維100以外の部分については、様々な形態を適用することができる。以下、図2とは異なる面状センサ1の構成について説明する。   Moreover, although the planar sensor 1 having a four-layer structure is shown in FIG. 2, this configuration is an example, and various forms can be applied to portions other than the piezoelectric fiber 100. Hereinafter, a configuration of the planar sensor 1 different from that in FIG. 2 will be described.

図9には、第一の方向および第二の方向に沿って配置された圧電性繊維100の間に、一般的な布等に使用される繊維110を配置した面状センサ1Aが示されている。また、図10には、この面状センサ1Aの構造を側面から見た模式図が示されている。なお、以下の説明では、圧電性繊維100の間に挟まれた繊維110を圧電性繊維100と区別するため、非圧電性繊維110と称する。   FIG. 9 shows a planar sensor 1A in which a fiber 110 used for a general cloth or the like is arranged between piezoelectric fibers 100 arranged along the first direction and the second direction. Yes. FIG. 10 is a schematic view of the structure of the planar sensor 1A viewed from the side. In the following description, the fiber 110 sandwiched between the piezoelectric fibers 100 is referred to as a non-piezoelectric fiber 110 in order to distinguish it from the piezoelectric fiber 100.

圧電性繊維100を使用した面状センサを人が触れる部分に適用した場合、人によっては圧電性繊維100の触感を不快に感じる場合がある。こうした点に鑑み、図9に示す面状センサ1Aは、図10に示すように圧電性繊維100よりも太い非圧電性繊維110で圧電性繊維100を挟むように配置したことを特徴とする。なお、圧電性繊維100と非圧電性繊維110は、これらの繊維よりも細い織り糸111で織り込まれて固定された状態となっている。この構成により、圧電性繊維100よりも非圧電性繊維110に触れやすくなるため、圧電性繊維100に触れる機会が減り、触感が向上する。   When a planar sensor using the piezoelectric fiber 100 is applied to a part touched by a person, the tactile sensation of the piezoelectric fiber 100 may be uncomfortable depending on the person. In view of these points, the planar sensor 1A shown in FIG. 9 is characterized in that the piezoelectric fiber 100 is sandwiched between non-piezoelectric fibers 110 that are thicker than the piezoelectric fiber 100 as shown in FIG. In addition, the piezoelectric fiber 100 and the non-piezoelectric fiber 110 are in a state of being woven and fixed by a weaving thread 111 thinner than these fibers. With this configuration, it becomes easier to touch the non-piezoelectric fiber 110 than the piezoelectric fiber 100, so that the chance of touching the piezoelectric fiber 100 is reduced and the tactile sensation is improved.

この非圧電性繊維110としては、例えば、直径が0.3mm以上1.2mm以下であることが好ましい。また、素材としてはポリアミドやレーヨンといった合成繊維によるものでもよいし、綿等の天然繊維によるものであってもよく、また、圧電性繊維100よりも柔らかい素材を用いたものであってもよい。なお、圧力によって非圧電性繊維110がつぶれることで圧電性繊維100に触れる場合があるが、非圧電性繊維110を太くすることでこうした事態を生じにくくして触感を向上させることができる。   For example, the non-piezoelectric fiber 110 preferably has a diameter of 0.3 mm to 1.2 mm. The material may be a synthetic fiber such as polyamide or rayon, may be a natural fiber such as cotton, or a material softer than the piezoelectric fiber 100 may be used. In addition, although the non-piezoelectric fiber 110 may be touched due to the pressure being crushed, the non-piezoelectric fiber 110 can be made thick to improve the tactile sensation.

織り糸111としては、圧電性繊維100の直径の1/5以上1/3以下であることが好ましい。また、素材としてはポリアミド、ポリテトラフルオロエチレン、ポリエステル、レーヨンといった合成繊維によるものでもよいし、綿等の天然繊維によるものであってもよく、また、圧電性繊維100よりも柔らかい素材を用いたものであってもよい。   The weaving yarn 111 is preferably 1/5 or more and 1/3 or less of the diameter of the piezoelectric fiber 100. The material may be a synthetic fiber such as polyamide, polytetrafluoroethylene, polyester, or rayon, or may be a natural fiber such as cotton, or a material softer than the piezoelectric fiber 100 is used. It may be a thing.

なお図9の例では、圧電性繊維100の間に非圧電性繊維110が二本配置されているが、例えば二本以上配置してもよいし、一本であってもよく、非圧電性繊維110の本数はこれに限定されるものではない。また、素材が異なる複数の非圧電性繊維110を組み合わせてもよく、太さが異なる複数の非圧電性繊維110を組み合わせてもよい。また、面状センサ1Aを構成するにあたって織り糸111を使用せず、非圧電性繊維110の一部あるいは全部を用いて圧電性繊維100を織り込んでもよい。   In the example of FIG. 9, two non-piezoelectric fibers 110 are arranged between the piezoelectric fibers 100. However, for example, two or more non-piezoelectric fibers may be arranged, or one non-piezoelectric fiber may be arranged. The number of the fibers 110 is not limited to this. Moreover, you may combine the some non-piezoelectric fiber 110 from which a raw material differs, and may combine the some non-piezoelectric fiber 110 from which thickness differs. In addition, the piezoelectric fiber 100 may be woven using part or all of the non-piezoelectric fiber 110 without using the woven yarn 111 in configuring the planar sensor 1A.

上記の説明では、図9の構成で触感を向上させる例について説明したが、例えば、ステンレスワイヤ等の金属製繊維を非圧電性繊維110として用いることで、耐久性を向上させることもできる。   In the above description, the example in which the tactile sensation is improved with the configuration of FIG. 9 has been described. For example, durability can be improved by using a metal fiber such as a stainless wire as the non-piezoelectric fiber 110.

また、図11に示すように、第一の方向に沿って圧電性繊維100が配置された第一の層10と、第二の方向に沿って圧電性繊維100が配置された第二の層11の他に、非圧電性繊維110による第三の層14を加えて、面状センサ1Bとしてもよい。なお、図2における四層構造の面状センサ1は、第三の層14をフェルト素材で構成した一例である。この構成において第三の層14は、第一の層10および第二の層11に撚り糸等の繊維を用いて固定されていてもよいし、接着されていてもよい。   Moreover, as shown in FIG. 11, the 1st layer 10 in which the piezoelectric fiber 100 was arrange | positioned along the 1st direction, and the 2nd layer in which the piezoelectric fiber 100 was arrange | positioned along the 2nd direction In addition to 11, a third layer 14 of non-piezoelectric fibers 110 may be added to form the planar sensor 1B. 2 is an example in which the third layer 14 is made of a felt material. In this configuration, the third layer 14 may be fixed to the first layer 10 and the second layer 11 using fibers such as twisted yarns, or may be bonded.

例えば、この第三の層14を、ポリアミドやレーヨンといった合成繊維や綿等の天然繊維によって形成し、人が触れる面にこれを重ねておくことで、触感を向上させることができる。この場合、第一の層10や第二の層11においては、非圧電性繊維110を設けてもよいし、設けなくともよいが、第三の層14と同様の素材の非圧電性繊維110を設けておくことで、より触感を向上させることができる場合がある。このとき、第一の層10や第二の層11は人に触れない状態のため、図10のように非圧電性繊維110の太さを圧電性繊維100よりも太くしなくともよい。   For example, the third layer 14 is formed of a synthetic fiber such as polyamide or rayon, or a natural fiber such as cotton, and the tactile sensation can be improved by overlapping the third layer 14 on a surface touched by a person. In this case, in the first layer 10 and the second layer 11, the non-piezoelectric fibers 110 may or may not be provided, but the non-piezoelectric fibers 110 made of the same material as that of the third layer 14 are used. In some cases, the tactile sensation can be further improved. At this time, since the first layer 10 and the second layer 11 are not touched by humans, the thickness of the non-piezoelectric fiber 110 does not have to be larger than that of the piezoelectric fiber 100 as shown in FIG.

また例えば、面状センサ1Bの使用状況によっては、面状センサ1Bが摩耗により損傷する場合がある。このような状況に対しては、第三の層14を、ステンレスワイヤ等の金属製繊維によって形成し、面状センサ1Bの外側の面にこれを重ねておくことで、面状センサ1Bの耐久性を向上させることができる。この場合、第一の層10や第二の層11においては、非圧電性繊維110を設けてもよいし、設けなくともよいが、第三の層14と同様の金属製繊維による非圧電性繊維110を設けておくことで、より耐久性を向上させることができる場合がある。このとき、第一の層10や第二の層11は外部に触れない状態のため、図10のように非圧電性繊維110の太さを圧電性繊維100よりも太くしなくともよいが、太くした場合には面状センサ1Bの内部において圧電性繊維100が摩耗しにくくなり、より耐久性を向上させることができる場合がある。   Further, for example, depending on the usage state of the surface sensor 1B, the surface sensor 1B may be damaged by wear. For such a situation, the third layer 14 is formed of a metal fiber such as a stainless steel wire, and this is overlaid on the outer surface of the planar sensor 1B, whereby the durability of the planar sensor 1B. Can be improved. In this case, in the first layer 10 and the second layer 11, the non-piezoelectric fiber 110 may or may not be provided, but the non-piezoelectricity by the metal fiber similar to the third layer 14 is provided. By providing the fiber 110, the durability may be further improved. At this time, since the first layer 10 and the second layer 11 do not touch the outside, the thickness of the non-piezoelectric fiber 110 does not have to be larger than that of the piezoelectric fiber 100 as shown in FIG. If the thickness is increased, the piezoelectric fiber 100 is less likely to be worn inside the planar sensor 1B, and the durability may be further improved.

また、面状センサ1においては、圧電性繊維100が第一の方向あるいは第二の方向に沿って真っ直ぐに配線されている。しかし真っ直ぐではなくとも、例えば局所的に規則的な弧を描きつつ、全体として第一の方向あるいは第二の方向に沿って配線されたものであってもよい。例えば図12に示すように、隣り合う圧電性繊維100を編み込んだ場合、局所的に規則的な弧を描きつつも、全体として第一の方向あるいは第二の方向に沿って配線することができる。なお、この例では圧電性繊維100同士が編み込まれているが、圧電性繊維100と非圧電性繊維110とを編み込んでもよい。また、非圧電性繊維110に水溶性の素材を用いた場合、面状センサ1を作成した後にこの非圧電性繊維110を溶かすことで、圧電性繊維100のみを規則的にねじれた状態にすることができる。圧電性繊維100が規則的な弧を有する場合、圧電性繊維100全体がバネのようにしなやかになることで面状センサ1を柔らかくすることができ、曲面に対しても設置を容易にすることができる。   In the planar sensor 1, the piezoelectric fiber 100 is wired straight along the first direction or the second direction. However, it may not be straight, for example, it may be wired along the first direction or the second direction as a whole while locally drawing a regular arc. For example, as shown in FIG. 12, when adjacent piezoelectric fibers 100 are knitted, wiring can be performed along the first direction or the second direction as a whole while locally drawing a regular arc. . In this example, the piezoelectric fibers 100 are knitted together, but the piezoelectric fibers 100 and the non-piezoelectric fibers 110 may be knitted. In addition, when a water-soluble material is used for the non-piezoelectric fiber 110, only the piezoelectric fiber 100 is regularly twisted by melting the non-piezoelectric fiber 110 after the surface sensor 1 is formed. be able to. When the piezoelectric fiber 100 has a regular arc, the entire surface of the piezoelectric fiber 100 becomes flexible like a spring, so that the planar sensor 1 can be softened and easy to install even on a curved surface. Can do.

図1の例では、歩行あるいは走行によって面状センサ1が靴SHの内部でずれてしまう可能性がある。また、一度面状センサ1を靴から取り外し、再度設置するに際にも、設置位置が前回の位置とずれてしまう可能性がある。このように、上記説明した面状センサ1は、使用中に最初の位置からずれたり、使用の度に位置が異なってしまう場合がある。こうした事態が生じると、同じ位置において圧力を受けたにも関わらず、異なる位置で圧力を受けたかのような解析結果となってしまう。   In the example of FIG. 1, there is a possibility that the planar sensor 1 is displaced inside the shoe SH by walking or running. Also, when the planar sensor 1 is once removed from the shoe and installed again, the installation position may deviate from the previous position. As described above, the above-described planar sensor 1 may be displaced from the initial position during use or may be different in position each time it is used. When such a situation occurs, the analysis result is as if the pressure was received at a different position even though the pressure was received at the same position.

このような場合、設置面の所定の位置に対して直接あるいは間接的に圧力をかけることが可能な位置決め部材を用意し、これを用いて圧力検出の際の基準位置を決定するようにしてもよい。例えば、図1の例の場合には、図13に示すように靴SHの靴底の形状に合わせた大きさで、凸部30を設けた踏み板3を用いて基準位置を決定することができる。具体的には、面状センサ1を設けた靴SHを履いた状態で、踵部分をガイド31に合わせた状態で踏み板3を踏むと、凸部30に対応する位置で足裏に圧力が生じるため、この位置を基準位置と定めておく。面状センサ1を使用した際に検出される信号から位置を判定するにあたっては、この基準位置に対して相対的な位置を導出することで、面状センサ1に生じる位置ずれを無視することができる。   In such a case, a positioning member capable of applying pressure directly or indirectly to a predetermined position on the installation surface is prepared, and a reference position for pressure detection may be determined using this. Good. For example, in the case of the example of FIG. 1, the reference position can be determined using the footboard 3 provided with the convex portion 30 with a size that matches the shape of the shoe sole of the shoe SH as shown in FIG. 13. . Specifically, when the foot plate 3 is stepped on in a state where the shoe SH is provided with the planar sensor 1 and the heel portion is aligned with the guide 31, pressure is generated on the sole at a position corresponding to the convex portion 30. Therefore, this position is set as the reference position. In determining the position from the signal detected when the planar sensor 1 is used, the positional deviation generated in the planar sensor 1 can be ignored by deriving the relative position with respect to the reference position. it can.

また、図1の例では、面状センサ1を一枚用いて足裏の圧力を検出する構成について説明したが、面状センサ1を複数使用することも可能である。例えば、図1の靴SHおよび面状センサ1に加え、図14に示すように面状センサ1’を別途用意し、これを靴SHの底面に設けることで、歩行や走行の際の衝撃(面状センサ1’で検出)がどのように足裏に伝わるかを確認することができる。言い換えると、二つの面状センサ1、1’で挟まれた部分(図14の例ではソールSO)による緩衝性能をみることができるとも言える。なお、面状センサ1、1’を設ける位置については、例えば、ソールSOの中に埋め込んでもよく、上記の例に限定されるものではない。また、上記の例は靴SHに対するものであるが、例えばベッドのマットレスの上下に面状センサ1を設けた場合には、このマットレスの緩衝性能をみることもできる。なお、挟み込む二つの面状センサ1、1’の大きさが異っている場合や、圧電性繊維100の密度が異なっている場合でも、挟まれた部分による緩衝性能をみることができる。   Further, in the example of FIG. 1, the configuration in which the sole pressure is detected using one sheet sensor 1 is described, but a plurality of sheet sensors 1 can be used. For example, in addition to the shoe SH and the surface sensor 1 of FIG. 1, a surface sensor 1 ′ is separately prepared as shown in FIG. 14, and this is provided on the bottom surface of the shoe SH. It is possible to confirm how the surface sensor 1 ′) is transmitted to the sole of the foot. In other words, it can be said that the buffering performance by the portion sandwiched between the two planar sensors 1, 1 '(sole SO in the example of FIG. 14) can be seen. The position where the planar sensors 1, 1 'are provided may be embedded in the sole SO, for example, and is not limited to the above example. Moreover, although the above example is for shoes SH, for example, when the surface sensors 1 are provided above and below the mattress of the bed, the cushioning performance of the mattress can also be seen. Even when the sizes of the two planar sensors 1 and 1 'to be sandwiched are different or the density of the piezoelectric fiber 100 is different, the buffering performance by the sandwiched portion can be seen.

二つの面状センサ1、1’のそれぞれから検出される圧力の位置を合わせる際には、図13で説明した踏み板3のような位置決め部材を用いればよい。なお、二つの面状センサ1、1’の位置関係を把握する場合には、ガイド31は用いなくともよい。ガイド31を用いない場合であっても、二つの面状センサ1、1’のそれぞれから凸部30の位置で圧力が検出されるため、これらの位置関係に基づいて検出される圧力の位置を合わせる(修正する)ことができる。   When the positions of the pressures detected from the two planar sensors 1 and 1 ′ are aligned, a positioning member such as the tread plate 3 described with reference to FIG. 13 may be used. Note that the guide 31 may not be used when the positional relationship between the two planar sensors 1 and 1 ′ is grasped. Even when the guide 31 is not used, pressure is detected at the position of the convex portion 30 from each of the two planar sensors 1 and 1 ′. Can be adjusted (corrected).

なお、図14の例のように、靴SHの底面に設けられる面状センサ1’には、図9や図11を用いて説明した金属製繊維によって耐久性を高めた面状センサを用いることが好ましい。   Note that, as in the example of FIG. 14, the planar sensor 1 ′ provided on the bottom surface of the shoe SH is a planar sensor whose durability is increased by the metal fiber described with reference to FIGS. 9 and 11. Is preferred.

また、面状センサ1においては、圧電性繊維100だけを配線する構成に限られるものではなく、例えば、圧電性のない導線を圧電性繊維100とペアにした構成を採用してもよい。面状センサ1においては、圧電性繊維100からの信号にノイズが重畳する場合があるが、ペアにした導線においても同様のノイズが重畳することになる。これを利用して、面状センサ1に圧力がかかっていない状態で圧電性繊維100と導線の出力の差分が最も低くなるように(互いのノイズ成分が相殺されるように)導線からの出力を調整した上で、圧電性繊維100と導線の出力の差分をとることで、ノイズの影響を低減することができる。また、双方のノイズの大きさが等しくなるように、圧電性繊維100とインピーダンスが等しい導線をペアにしてもよい。   Further, the planar sensor 1 is not limited to the configuration in which only the piezoelectric fiber 100 is wired. For example, a configuration in which a conductive wire having no piezoelectricity is paired with the piezoelectric fiber 100 may be employed. In the planar sensor 1, noise may be superimposed on a signal from the piezoelectric fiber 100, but similar noise is also superimposed on a pair of conducting wires. Utilizing this, the output from the lead wire is such that the difference between the output of the piezoelectric fiber 100 and the lead wire becomes the lowest in a state where no pressure is applied to the planar sensor 1 (so that the mutual noise components are offset). In addition, the influence of noise can be reduced by taking the difference between the output of the piezoelectric fiber 100 and the conductive wire. Moreover, you may make a pair the conductor which has the same impedance as the piezoelectric fiber 100 so that the magnitude | sizes of both noise may become equal.

面状センサ1と記録回路2を接続するにあたり、圧電性繊維100の内部導体101と、外部導体103とをそれぞれはんだ付けする場合がある。このはんだ付けに際しては、例えば図15に示す状態とすることで、確実に接続することができる。なお、この図15では、基板FLが左下がりのハッチングで、基板FLに設けられたランドLAがクロスハッチングで、そして、圧電性繊維100の端部を覆う筒SL(例えば、銅にスズあるいはニッケルのメッキを施したもの)が右下がりのハッチングで示されている。   In connecting the sheet sensor 1 and the recording circuit 2, the inner conductor 101 and the outer conductor 103 of the piezoelectric fiber 100 may be soldered. In this soldering, for example, the state shown in FIG. In FIG. 15, the substrate FL is hatched to the left, the land LA provided on the substrate FL is cross-hatched, and a cylinder SL (for example, tin or nickel on copper covering the end of the piezoelectric fiber 100). Are shown with hatching on the lower right.

図15の例では、基板FLに設けられた一つ目の孔H1により、圧電性繊維100が表側(図15では上側)から裏側(図15では下側)に通され、さらに二つ目の孔H2により、圧電性繊維100が裏側から表側に通されて、端部が表側に露出した状態となっている。圧電性繊維100は、一つ目の孔H1を通る際には外部導体103が露出した状態となっており、二つ目の孔H2を通る前には外部導体103が除去されて圧電体102が露出した状態となっている。圧電性繊維100の端部は筒SLの内部で、内部導体101が圧電体102に沿って折り返された状態で挿入され、圧着された状態となっている。   In the example of FIG. 15, the piezoelectric fiber 100 is passed from the front side (upper side in FIG. 15) to the back side (lower side in FIG. 15) through the first hole H <b> 1 provided in the substrate FL. Through the hole H2, the piezoelectric fiber 100 is passed from the back side to the front side, and the end portion is exposed to the front side. The piezoelectric fiber 100 is in a state in which the outer conductor 103 is exposed when passing through the first hole H1, and before passing through the second hole H2, the outer conductor 103 is removed and the piezoelectric body 102 is removed. Is exposed. The end portion of the piezoelectric fiber 100 is inserted into the cylinder SL in a state where the inner conductor 101 is folded back along the piezoelectric body 102 and is crimped.

図3で説明したような細い圧電性繊維100を用いる場合、接続の際に内部導体101が切れてしまう場合がある。一方、圧電性繊維100の圧電体102は、内部導体101を保護することができる。このため、圧電体102を可能な限り残しておくことが好ましいが、その一方で、圧電体102にははんだが付かないため、内部導体101を接続する際の障害となる。このため、図15の例のように、筒SLの内部において内部導体101を圧電体102に沿って折り返した状態の圧電性繊維100の端部を挿入して圧着することで、内部導体101が切れてしまうことを防ぐとともに、はんだ付けしやすくすることができる。この筒SLについては、圧電性繊維100の端部を挿入して圧着した後に基板FLに挿入してもよいし、基板FLに圧電性繊維100の端部を表側に通した後に挿入して圧着してもよい。   When the thin piezoelectric fiber 100 as described with reference to FIG. 3 is used, the internal conductor 101 may be cut during connection. On the other hand, the piezoelectric body 102 of the piezoelectric fiber 100 can protect the inner conductor 101. For this reason, it is preferable to leave the piezoelectric body 102 as much as possible, but on the other hand, since the solder is not attached to the piezoelectric body 102, it becomes an obstacle when the internal conductor 101 is connected. For this reason, as shown in the example of FIG. 15, by inserting and crimping the end of the piezoelectric fiber 100 in a state where the inner conductor 101 is folded back along the piezoelectric body 102 inside the cylinder SL, the inner conductor 101 is bonded. It is possible to prevent breakage and facilitate soldering. The cylinder SL may be inserted into the substrate FL after inserting and crimping the end of the piezoelectric fiber 100, or inserted and crimped after passing the end of the piezoelectric fiber 100 through the front side of the substrate FL. May be.

また、図15の構成のように、基板FLの反対側の面を一度通した上で圧電性繊維100を固定することで、強固に固定して圧電性繊維100を抜けにくくすることができる。   Further, as shown in the configuration of FIG. 15, by passing the opposite surface of the substrate FL once and fixing the piezoelectric fiber 100, the piezoelectric fiber 100 can be firmly fixed and difficult to come off.

さらに図15の構成では、一つ目の孔H1から二つ目の孔H2に至るまでの部分で絶縁体である圧電体102が露出した状態になっている。この構成では、一つ目の孔H1にてはんだ付けされた外部導体103と、二つ目の孔H2にてはんだ付けされた内部導体101との間を確実に絶縁しておくことができる。   Further, in the configuration of FIG. 15, the piezoelectric body 102 that is an insulator is exposed in a portion from the first hole H1 to the second hole H2. In this configuration, the outer conductor 103 soldered in the first hole H1 and the inner conductor 101 soldered in the second hole H2 can be reliably insulated.

また、基板FL上において圧電性繊維100を接続する位置に予め磁石を配置しておくとともに、圧電性繊維100を強磁性体を含む素材で構成してもよい。この構成では、圧電性繊維100を基板FLの接続位置に配置することが容易になり、はんだ付けの作業効率や精度を向上させることができる。なお、強磁性体を含ませる対象は、内部導体101、圧電体102、外部導体103のいずれであってもよい。例えば、図3に示すステンレス製の導体線1000Sを400系ステンレス(鉄にクロムを10.5%以上混ぜたステンレス)で構成したものであってもよい。また、圧電性繊維100を強磁性体を含む素材で構成しなくとも、例えば図15の筒SLのような圧電性繊維100の端部を挿入可能な部材を強磁性体を含む素材で構成し、この部材を圧電性繊維100の端部に取り付けることで、圧電性繊維100を基板FLの接続位置に容易に配置することができる。また、磁石を配置するにあたっては、基板FL自体に磁石を設ける構成に限らず、例えば基板FLとは別の板に磁石を設け、この板を基板FLの裏側(圧電性繊維100がはんだ付けされる側)に重ねたときに、基板FL上において圧電性繊維100を接続する位置に磁石が配置されるようにしてもよい。この構成では、圧電性繊維100を基板FLに接続したのち、磁石が設けられた板を取り外すことができるため、基板FLに磁石を設ける構成と比べて軽量化することができる。   Further, a magnet may be arranged in advance on the substrate FL at a position where the piezoelectric fiber 100 is connected, and the piezoelectric fiber 100 may be made of a material containing a ferromagnetic material. In this configuration, the piezoelectric fiber 100 can be easily disposed at the connection position of the substrate FL, and the work efficiency and accuracy of soldering can be improved. The target to include the ferromagnetic material may be any of the inner conductor 101, the piezoelectric body 102, and the outer conductor 103. For example, the stainless steel conductor wire 1000S shown in FIG. 3 may be made of 400 series stainless steel (stainless steel in which chromium is mixed with 10.5% or more). Further, even if the piezoelectric fiber 100 is not made of a material containing a ferromagnetic material, for example, a member into which the end of the piezoelectric fiber 100 such as the cylinder SL in FIG. 15 can be inserted is made of a material containing a ferromagnetic material. By attaching this member to the end of the piezoelectric fiber 100, the piezoelectric fiber 100 can be easily disposed at the connection position of the substrate FL. Further, the arrangement of the magnets is not limited to the configuration in which the magnets are provided on the substrate FL itself. For example, the magnets are provided on a plate different from the substrate FL, and this plate is attached to the back side of the substrate FL (the piezoelectric fiber 100 is soldered) The magnet may be arranged at a position where the piezoelectric fiber 100 is connected on the substrate FL. In this configuration, after the piezoelectric fiber 100 is connected to the substrate FL, the plate on which the magnet is provided can be removed, so that the weight can be reduced compared to the configuration in which the magnet is provided on the substrate FL.

図3で説明した圧電性繊維100は、導体線1000を撚り合わせて内部導体101にした後、これに圧電材料を塗布して圧電体102を設け、さらに高分子導電性材料を塗布して外部導体103を設けたものである。この製造手順のうち撚り合わせの工程については、順番を変更しても圧電性繊維100を製造することができる。以下、図16を用いて具体的に説明する。   In the piezoelectric fiber 100 described with reference to FIG. 3, the conductor wire 1000 is twisted to form the inner conductor 101, and then a piezoelectric material is applied to the inner conductor 101 to provide a piezoelectric body 102, and a polymer conductive material is further applied to the outer portion. A conductor 103 is provided. Regarding the twisting step in the manufacturing procedure, the piezoelectric fiber 100 can be manufactured even if the order is changed. Hereinafter, this will be specifically described with reference to FIG.

例えば、図16(A)に示すように、複数の導体線1000のそれぞれに圧電材料を塗布して圧電体102を設けてからこれらを撚り合わせ、これに高分子導電性材料を塗布して外部導体103を設けて圧電性繊維100Aとしてもよい。この構成でも、複数の導体線1000のそれぞれが内部導体101として機能する。この例では、導体線1000の直径は10μmであり、圧電体102の厚さは10μmであり、外部導体103の厚さは最大5μmである。なお、圧電体102を設けた導体線1000を撚り合わせる際の本数や撚り合わせ方については、図3に示す導体線1000を撚り合わせる場合と同様である。従って例えば、複数の導体線1000のそれぞれに圧電体102を設けてから撚り合わせず、これらに高分子導電性材料を塗布して外部導体103によって束ねることで圧電性繊維100Aを構成してもよい。   For example, as shown in FIG. 16 (A), a piezoelectric material is applied to each of a plurality of conductor wires 1000 to provide a piezoelectric body 102, and then twisted together, and a polymer conductive material is applied thereto to apply externally. The conductor 103 may be provided to form the piezoelectric fiber 100A. Even in this configuration, each of the plurality of conductor wires 1000 functions as the internal conductor 101. In this example, the conductor wire 1000 has a diameter of 10 μm, the piezoelectric body 102 has a thickness of 10 μm, and the outer conductor 103 has a maximum thickness of 5 μm. Note that the number of twisted conductor wires 1000 provided with the piezoelectric body 102 and the method of twisting are the same as when the conductor wires 1000 shown in FIG. 3 are twisted together. Therefore, for example, the piezoelectric fiber 100A may be configured by applying the polymer conductive material to the conductor wires 1000 and bundling them with the external conductor 103 without providing the piezoelectric bodies 102 to each of the conductor wires 1000 and then binding them. .

図16(A)の構成において、導体線1000の直径や本数、素材については、図3に示す圧電性繊維100と同様である。また、圧電体102や外部導体103の厚さや素材、シース層についても図3に示す圧電性繊維100と同様である。   In the configuration of FIG. 16A, the diameter, number, and material of the conductor wire 1000 are the same as those of the piezoelectric fiber 100 shown in FIG. Further, the thickness, material, and sheath layer of the piezoelectric body 102 and the external conductor 103 are the same as those of the piezoelectric fiber 100 shown in FIG.

図16(A)の構成では、圧電体102を設ける対象は一本の導体線1000に限らず、複数本の導体線1000を撚り合わせたもの、あるいは単に束ねたものであってもよい。   In the configuration of FIG. 16A, the target for providing the piezoelectric body 102 is not limited to the single conductor wire 1000, and a plurality of conductor wires 1000 may be twisted or simply bundled.

また、図16(A)に示す圧電材料が塗布された隣り合う導体線1000は互いにほぼ接しているが、わずかな隙間が高分子導電性材料によって埋められた状態となっている。高分子材料の粘度や塗布方法によっては、この隙間に浸透しない場合があるが、少なくとも圧電材料が塗布された導体線1000の束の外周に面した部分に高分子導電性材料が担持された状態となっていればよい。また、図16(A)の2点鎖線で示すように、圧電材料が塗布された隣り合う導体線1000同士の隙間が埋まる程度に高分子導電性材料を塗布してもよい。   Further, adjacent conductor wires 1000 to which the piezoelectric material shown in FIG. 16A is applied are almost in contact with each other, but a slight gap is filled with the polymer conductive material. Depending on the viscosity of the polymer material and the coating method, this gap may not penetrate, but the polymer conductive material is supported on at least the portion facing the outer periphery of the bundle of conductor wires 1000 coated with the piezoelectric material. It only has to be. Further, as shown by a two-dot chain line in FIG. 16A, the polymer conductive material may be applied to such an extent that a gap between adjacent conductor wires 1000 to which the piezoelectric material is applied is filled.

なお、図16(A)の構成を採用した場合、導体線1000の直径を20μmとし、圧電体102の厚さを20μmとし、外部導体103の厚さを10μmとした、太さ約0.2mmの圧電性繊維100Aが、低コストで容易に製造できる一例である。   16A, the conductor wire 1000 has a diameter of 20 μm, the piezoelectric body 102 has a thickness of 20 μm, and the outer conductor 103 has a thickness of 10 μm. The thickness is about 0.2 mm. This piezoelectric fiber 100A is an example that can be easily manufactured at low cost.

また例えば、図16(B)に示すように、複数の導体線1000のそれぞれに圧電材料を塗布して圧電体102を設け、さらに高分子導電性材料を塗布して外部導体103を設けてからこれらを撚り合わせて圧電性繊維100Bとしてもよい。この構成でも、複数の導体線1000のそれぞれが内部導体101として機能する。この例では、導体線1000の直径は10μmであり、圧電体102の厚さは10μmであり、外部導体103の厚さは最大5μmである。なお、圧電体102および外部導体103を設けた導体線1000を撚り合わせる際の本数や撚り合わせ方については、図3に示す導体線1000を撚り合わせる場合と同様である。従って例えば、複数の導体線1000のそれぞれに圧電体102および外部導体103を設けてから撚り合わせず、これらをシースで束ねることで圧電性繊維100Bを構成してもよい。   Further, for example, as shown in FIG. 16B, a piezoelectric material is applied to each of a plurality of conductor wires 1000 to provide a piezoelectric body 102, and a polymer conductive material is further applied to provide an external conductor 103. These may be twisted to form the piezoelectric fiber 100B. Even in this configuration, each of the plurality of conductor wires 1000 functions as the internal conductor 101. In this example, the conductor wire 1000 has a diameter of 10 μm, the piezoelectric body 102 has a thickness of 10 μm, and the outer conductor 103 has a maximum thickness of 5 μm. Note that the number of twisted conductor wires 1000 provided with the piezoelectric body 102 and the external conductor 103 and the way of twisting are the same as in the case of twisting the conductor wires 1000 shown in FIG. Accordingly, for example, the piezoelectric fiber 100B may be configured by bundling these with a sheath without providing the piezoelectric body 102 and the external conductor 103 to each of the plurality of conductor wires 1000 and then twisting them together.

図16(B)の構成では、圧電体102および外部導体103を設ける対象は一本の導体線1000に限らず、複数本の導体線1000を撚り合わせたもの、あるいは単に束ねたものであってもよい。   In the configuration of FIG. 16B, the target for providing the piezoelectric body 102 and the external conductor 103 is not limited to one conductor wire 1000, but a plurality of conductor wires 1000 twisted or simply bundled. Also good.

なお、図16(B)の構成を採用した場合、導体線1000の直径を20μmとし、圧電体102の厚さを20μmとし、外部導体103の厚さを10μmとした、太さ約0.24mmの圧電性繊維100Aが、低コストで容易に製造できる一例である。   16B, the conductor wire 1000 has a diameter of 20 μm, the piezoelectric body 102 has a thickness of 20 μm, and the outer conductor 103 has a thickness of 10 μm. The thickness is about 0.24 mm. This piezoelectric fiber 100A is an example that can be easily manufactured at low cost.

なお、図16(A)および(B)の構成では、導体線1000が圧電体102や外部導体103によって被覆された部分が複数存在する。このため図3に示す圧電性繊維100と比較すると、全体が太くなってしまうものの、センサとしての信頼性を向上させることができる。   16A and 16B, there are a plurality of portions in which the conductor wire 1000 is covered with the piezoelectric body 102 and the external conductor 103. For this reason, compared with the piezoelectric fiber 100 shown in FIG. 3, although the whole becomes thick, the reliability as a sensor can be improved.

また、圧電性繊維を製造する際に圧電材料を塗布する場合には、圧電材料の粘度や塗布の方法によって塗布可能な厚さに限界がある。従って、図3の圧電性繊維100の構成では、圧電体102をより厚くしてセンサ感度を向上させることが困難な場合がある。これに対して、図16(A)(B)の圧電性繊維100A、100Bの構成では、図3の圧電性繊維100と圧電体102の厚さが同じであっても、その量を多くすることができるため、センサ感度を向上させることができる。   In addition, when a piezoelectric material is applied when manufacturing the piezoelectric fiber, there is a limit to the thickness of the piezoelectric material that can be applied depending on the viscosity of the piezoelectric material and the application method. Therefore, in the configuration of the piezoelectric fiber 100 in FIG. 3, it may be difficult to increase the sensor sensitivity by making the piezoelectric body 102 thicker. On the other hand, in the configuration of the piezoelectric fibers 100A and 100B in FIGS. 16A and 16B, even if the thickness of the piezoelectric fiber 100 and the piezoelectric body 102 in FIG. Therefore, sensor sensitivity can be improved.

図3あるいは図16では、圧電材料を一回塗布する構成について説明したが、塗布を複数回行ってもよい。またこのとき、圧電材料の塗布された回数の異なる導体線1000を組み合わせて(撚って、あるいは束ねて)、圧電材料を塗布してもよい。このような例として図17には、圧電材料を塗布した4本の導体線1000を、圧電体を塗布していない1本の導体線1000の周囲に配置し、この束にさらに圧電材料を塗布した構成が示されている。この図17においては、一回目の塗布と二回目の塗布の境目が点線で示されている。以上のように、塗布の回数や順番、撚り方や束ね方、を組み合わせることにより、センサ感度や太さを使用状況に合わせて調整することができる。   In FIG. 3 or FIG. 16, the configuration in which the piezoelectric material is applied once has been described, but the application may be performed a plurality of times. At this time, the piezoelectric material may be applied by combining (twisting or bundling) the conductor wires 1000 having different numbers of times of applying the piezoelectric material. As an example of this, in FIG. 17, four conductor wires 1000 coated with a piezoelectric material are arranged around one conductor wire 1000 not coated with a piezoelectric material, and a piezoelectric material is further coated on this bundle. The configuration is shown. In FIG. 17, the boundary between the first application and the second application is indicated by a dotted line. As described above, the sensor sensitivity and thickness can be adjusted according to the usage situation by combining the number and order of application, the twisting method and the bundling method.

また上述したように圧電性繊維100は、圧電体102として帯状の圧電性フィルム(PVDFフィルム)を内部導体101に螺旋状に巻き付けた構成であってもよい。この構成を採用する場合、圧電性フィルムの幅は0.03mm以上2mm以下のものであることが好ましく、さらには0.05mm以上1.0mm以下のものであることが好ましい。この圧電性フィルムを内部導体101の周面に螺旋状に巻き付ける際には、内部導体101の延在方向に対し、隣り合う圧電性フィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ねて隙間が生じないようにする。   Further, as described above, the piezoelectric fiber 100 may have a configuration in which a band-shaped piezoelectric film (PVDF film) is spirally wound around the internal conductor 101 as the piezoelectric body 102. In the case of adopting this configuration, the width of the piezoelectric film is preferably 0.03 mm or more and 2 mm or less, and more preferably 0.05 mm or more and 1.0 mm or less. When the piezoelectric film is spirally wound around the peripheral surface of the inner conductor 101, a gap is created by overlapping one end and the other end of the adjacent piezoelectric film in the extending direction of the inner conductor 101. Do not.

なお、圧電性フィルムの幅が狭すぎると内部導体101の外周面に螺旋状に巻き付ける際に圧電性フィルムどうしが重ならずに隙間が生じやすくなってしまう。このような隙間があると、圧力によって変形する圧電体102が設けられていない部分が生じてセンシングできなくなるだけでなく、内部導体101と外部導体103が導通して圧力センサとしての機能が失われることになる。一方、圧電性フィルムの幅が広すぎると内部導体101の周面に螺旋状に巻き付ける際に弛みが生じやすくなるため、適切な幅の圧電性フィルムを採用することが好ましい。   If the width of the piezoelectric film is too narrow, the piezoelectric films do not overlap each other when they are spirally wound around the outer peripheral surface of the internal conductor 101, and a gap is likely to occur. If there is such a gap, not only the portion where the piezoelectric body 102 that is deformed by the pressure is not provided and sensing becomes impossible, but the function as the pressure sensor is lost because the internal conductor 101 and the external conductor 103 are conducted. It will be. On the other hand, if the width of the piezoelectric film is too wide, slack is likely to occur when it is spirally wound around the peripheral surface of the internal conductor 101. Therefore, it is preferable to employ a piezoelectric film having an appropriate width.

圧電性フィルムの厚さは、20μm以上100μm以下であることが好ましく、さらには25μm以上80μm以下であることが好ましい。この圧電性フィルムの幅方向の一端と他端どうしを重ね合わせることで圧電性フィルムの体積を大きくすることができ、センサ感度の向上させることができる。このとき、圧電性フィルムの厚さが薄すぎると圧力センサとしての感度が不十分になってしまい、反対に厚すぎると圧電性繊維100が硬くなるため、用途に応じて調整する必要がある。圧電性フィルムは、圧電特性が、長手方向(伸び方向)にしか対応していないものよりも、結晶の配向性により複数方向(伸び方向及び曲げ方向)に対応したものである方が好ましい。   The thickness of the piezoelectric film is preferably 20 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 25 μm or more and 80 μm or less. By superposing one end and the other end in the width direction of the piezoelectric film, the volume of the piezoelectric film can be increased, and the sensor sensitivity can be improved. At this time, if the thickness of the piezoelectric film is too thin, the sensitivity as the pressure sensor becomes insufficient. On the other hand, if the thickness is too thick, the piezoelectric fiber 100 becomes hard, and thus it is necessary to adjust according to the application. The piezoelectric film preferably has a piezoelectric property corresponding to a plurality of directions (elongation direction and bending direction) due to crystal orientation rather than that corresponding only to the longitudinal direction (elongation direction).

なお、内部導体101に巻き付ける圧電性フィルムの数は、一つに限定されるものではなく複数であってもよい。図18には、2枚の帯状の圧電性フィルム102Fを180度ずらしながら同じ方向に巻き付けている様子が示されている。なお、一枚の帯状の圧電性フィルム102Fを巻き付ける際には、内部導体101との間に弛みが生じないように圧電性フィルム102Fに張力をかけると、内部導体101が一方向に引っ張られて巻き付ける際のバランスが狂ってしまうことが考えられる。しかし図18のように複数の帯状の圧電性フィルム102Fを用いる場合には、内部導体101を中心に均等に張力をかけることで一方向に引っ張られることを防止することができる。   Note that the number of piezoelectric films wound around the inner conductor 101 is not limited to one and may be plural. FIG. 18 shows a state in which two strip-shaped piezoelectric films 102F are wound in the same direction while being shifted by 180 degrees. When winding a single band-like piezoelectric film 102F, if tension is applied to the piezoelectric film 102F so that no slack occurs between the inner conductor 101 and the inner conductor 101, the inner conductor 101 is pulled in one direction. It is possible that the balance when wrapping is upset. However, when a plurality of strip-shaped piezoelectric films 102F are used as shown in FIG. 18, it is possible to prevent the films from being pulled in one direction by applying a uniform tension around the inner conductor 101.

また、内部導体101が導体線1000を撚り合わせて構成されている場合には、この内部導体101の撚り方向と同じ方向に圧電性フィルム102Fを巻き付けてもよいし、逆方向に巻き付けてもよい。この方向によっては、圧電性繊維100の柔軟性を高めることができる場合がある。   When the inner conductor 101 is formed by twisting the conductor wire 1000, the piezoelectric film 102F may be wound in the same direction as the twisting direction of the inner conductor 101, or may be wound in the opposite direction. . Depending on this direction, the flexibility of the piezoelectric fiber 100 may be increased.

上記の構成の他、例えばいわゆる圧電性フィルムを細くして繊維状にしたものを用いて面状センサを構成してもよい。すなわち、面状センサを構成する圧電性繊維は、軸方向と交差する断面において二つの絶縁された導体(内部導体および外部導体)の間に圧電材料が配置された構造を有する繊維であればよい。   In addition to the above configuration, a planar sensor may be configured using, for example, a so-called piezoelectric film that is thinned into a fiber shape. That is, the piezoelectric fiber constituting the planar sensor may be a fiber having a structure in which a piezoelectric material is disposed between two insulated conductors (an inner conductor and an outer conductor) in a cross section intersecting the axial direction. .

図1では、靴の中敷の形状をした面状センサ1について説明したが、使用者の足の大きさに応じて異なるサイズの面状センサ1を使い分けることが考えられる。ここで、面状センサ1における圧力の検出状況を比較したりする場合や、圧力の検出状況を表示する領域が決まっている場合など、足の大きさの違いを排除することが好ましい場合がある。このような場合には、面状センサ1の大きさが所定の大きさになるように縦横の長さの拡大、縮小の割合を計算し、圧力の検出座標をこの割合を用いて変換(座標の正規化)することで対応することができる。   Although the planar sensor 1 having the shape of an insole for shoes has been described with reference to FIG. 1, it is conceivable to use different planar sensors 1 of different sizes depending on the size of the user's foot. Here, it may be preferable to eliminate the difference in foot size, for example, when comparing the pressure detection status in the planar sensor 1 or when the area for displaying the pressure detection status is determined. . In such a case, the ratio of enlargement / reduction in length and width is calculated so that the size of the planar sensor 1 becomes a predetermined size, and the detected coordinate of pressure is converted using this ratio (coordinates). Can be dealt with by normalizing.

[圧電性繊維の配置について]
以下、面状センサにおける圧電性繊維の配置について説明する。
[Placement of piezoelectric fiber]
Hereinafter, the arrangement of the piezoelectric fibers in the planar sensor will be described.

圧力を検出するにあたって一本の圧電性繊維を使用した場合、この圧電性繊維の信号によって圧電性繊維に圧力がかかったことが判定できる。このとき、圧力がかかった位置が圧電性繊維のどの位置であるかまでは特定することができない。   When one piezoelectric fiber is used for detecting the pressure, it can be determined that the pressure is applied to the piezoelectric fiber based on the signal of the piezoelectric fiber. At this time, it is impossible to specify the position of the piezoelectric fiber where the pressure is applied.

一方、二本の圧電性繊維を交差させた場合には、この交点に圧力がかかると二本の圧電性繊維のいずれからも信号が検出される。このため、複数の圧電性繊維を網目状に配置して、信号が検出された圧電性繊維の交点を求めることで、圧力がかかった位置を特定することができる。   On the other hand, when two piezoelectric fibers are crossed, a signal is detected from either of the two piezoelectric fibers when pressure is applied to the intersection. For this reason, the position where the pressure was applied can be specified by arranging a plurality of piezoelectric fibers in a mesh shape and obtaining the intersection of the piezoelectric fibers from which signals are detected.

ここで図19(A)に示すように、縦方向に二本の圧電性繊維X1、X2が設けられ、さらにこれらと交差する横方向に二本の圧電性繊維Y1、Y2が設けられた状態で、交点P1、P2の二点に同時に圧力がかかった場合について説明する。この場合、縦二本の圧電性繊維X1、X2と、横二本の圧電性繊維Y1、Y2の計四本の圧電性繊維から信号が検出されることになる。ここで、圧力がかかった位置を特定するべく、これらの信号が検出された圧電性繊維の交点を求めると、実際に圧力がかかっている二つの交点P1、P2と、圧力がかかっていない二つの交点P3、P4の、計四つの交点が対象となる。このとき、いずれの圧電性繊維の信号を用いても圧力がかかっている交点を絞り込むことができなくなってしまう。   Here, as shown in FIG. 19A, two piezoelectric fibers X1 and X2 are provided in the longitudinal direction, and two piezoelectric fibers Y1 and Y2 are provided in the transverse direction intersecting these. A case where pressure is simultaneously applied to the two points P1 and P2 will be described. In this case, signals are detected from a total of four piezoelectric fibers, that is, two vertical piezoelectric fibers X1 and X2 and two horizontal piezoelectric fibers Y1 and Y2. Here, in order to specify the position where the pressure is applied, when the intersection of the piezoelectric fibers from which these signals are detected is obtained, the two intersections P1, P2 where the pressure is actually applied and the two where the pressure is not applied are obtained. A total of four intersections of two intersections P3 and P4 are targeted. At this time, no matter which piezoelectric fiber signal is used, it becomes impossible to narrow down the intersection where the pressure is applied.

上記の問題は、圧力がかかった二点を通る圧電性繊維が、他の複数の点においても交差している場合に生じる。しかし、この他の交点の数が一以下の場合には、こうした問題が生じない。ここで図19(B)を用いて、圧力がかかった交点P1、P2を通る圧電性繊維X1、X2、Y1、Y2に、他の交点P3がある場合を例に説明する。この場合、縦二本の圧電性繊維X1、X2と、横二本の圧電性繊維Y1、Y2の計四本の圧電性繊維から信号が検出されることになる。   The above problem occurs when piezoelectric fibers passing through two points under pressure also intersect at other points. However, such a problem does not occur when the number of other intersections is one or less. Here, with reference to FIG. 19B, a case where there is another intersection point P3 in the piezoelectric fibers X1, X2, Y1, and Y2 passing through the intersection points P1 and P2 to which pressure is applied will be described as an example. In this case, signals are detected from a total of four piezoelectric fibers, that is, two vertical piezoelectric fibers X1 and X2 and two horizontal piezoelectric fibers Y1 and Y2.

ここで、圧力がかかった位置を特定するべく、これらの信号が検出された圧電性繊維の交点を求めると、実際に圧力がかかっている二つの交点P1、P2と、圧力がかかっていない交点P3の、計三つの交点が対象となる。ここで、圧電性繊維X1は、交点P1のみを通るため、この信号から交点P1に圧力がかかったことを推定できる。また、圧電性繊維Y2は、交点P2のみを通るため、この信号から交点P2に圧力がかかったことを推定できる。   Here, in order to specify the position where the pressure is applied, when the intersection of the piezoelectric fibers where these signals are detected is obtained, the two intersections P1, P2 where the pressure is actually applied and the intersection where the pressure is not applied A total of three intersections of P3 are targeted. Here, since the piezoelectric fiber X1 passes only the intersection point P1, it can be estimated from this signal that the pressure is applied to the intersection point P1. Moreover, since the piezoelectric fiber Y2 passes only the intersection point P2, it can be estimated from this signal that the pressure is applied to the intersection point P2.

圧電性繊維Y1では、交点P1と交点P3の二点の圧力による信号が出力されるが、交点P3の圧力の分だけ、圧電性繊維X1の信号との違いが生じることになる。また圧電性繊維X2では、交点P2と交点P3の二点の圧力による信号が出力されるが、交点P3の圧力の分だけ、圧電性繊維Y2の信号との違いが生じることになる。これらの違いによって、交点P3に圧力がかかったかどうかを推定できる。   In the piezoelectric fiber Y1, a signal based on the pressure at the intersection point P1 and the intersection point P3 is output. However, the difference from the signal of the piezoelectric fiber X1 is caused by the pressure at the intersection point P3. In the piezoelectric fiber X2, a signal based on the pressure at the intersection point P2 and the intersection point P3 is output. However, the difference from the signal of the piezoelectric fiber Y2 is caused by the pressure at the intersection point P3. Based on these differences, it can be estimated whether or not pressure is applied to the intersection P3.

以上のことを踏まえ、圧力がかかる頻度が高いと予測される二つの領域(以下、第一の領域、第二の領域とする)に対して面状センサを設ける場合には、図19(A)で説明したような問題が生じないようにすることが好ましい。具体的には、例えば、第一の領域内で交差する二本の圧電性繊維と、第二の領域内で交差する二本の圧電性繊維との交点の数が一以下となるように圧電性繊維を設けてもよい。例えば図19(B)では、交点P1が第一の領域の一例に相当する交点P1で交差する二本の圧電性繊維X1、Y1と、第二の領域の一例に相当する交点P2で交差する二本の圧電性繊維X2、Y2との交点の数が1(交点P3のみ)となっている。また例えば、第一の領域内で交差する二本の圧電性繊維が第二の領域を通らないようにし、第二の領域内で交差する二本の圧電性繊維が第一の領域を通らないようにしてもよい。このとき、圧電性繊維は真っ直ぐに配線されたものに限らず、曲げて配線されたものであってもよい。なお、図1の面状センサ1は図面の縦方向に長いものであるが、上記の構成を採用するにあたっては長手方向が存在しない正方形や円形の面状センサであってもよい。   Based on the above, in the case where a planar sensor is provided for two regions (hereinafter referred to as a first region and a second region) that are predicted to have a high frequency of pressure, FIG. It is preferable not to cause the problem described in (1). Specifically, for example, the piezoelectric elements are set so that the number of intersections between two piezoelectric fibers intersecting in the first region and two piezoelectric fibers intersecting in the second region is 1 or less. May be provided. For example, in FIG. 19B, the intersection point P1 intersects two piezoelectric fibers X1 and Y1 that intersect at an intersection point P1 corresponding to an example of the first region, and an intersection point P2 corresponding to an example of the second region. The number of intersections between the two piezoelectric fibers X2 and Y2 is 1 (only the intersection P3). Also, for example, two piezoelectric fibers that intersect in the first region do not pass through the second region, and two piezoelectric fibers that intersect in the second region do not pass through the first region. You may do it. At this time, the piezoelectric fiber is not limited to being wired straight, but may be bent and wired. The planar sensor 1 in FIG. 1 is long in the vertical direction of the drawing. However, in adopting the above configuration, a square or circular planar sensor having no longitudinal direction may be used.

上記の構成の例として、例えば、第一の領域と第二の領域とを結ぶ基準方向に対し、この基準方向と斜めに交差する第一の方向と、この基準方向と斜めに交差する第二の方向とのそれぞれに沿って圧電性繊維を設けた構成が挙げられる。この構成では、第一の領域内で交差する二本の圧電性繊維と、第二の領域内で交差する二本の圧電性繊維との交点の数が二つ以上になりにくいため、図19(A)で説明した問題が生じにくい。なお図1に示す面状センサ1は上記の構成を適用したものであるとも言え、主に圧力がかかる足の指の付け根部分と踵部分が第一の領域および第二の領域に相当し、面状センサ1の長手方向が基準方向に相当する。この例では、基準方向の一例として面状センサ1の長手方向を採用しているが、測定対象の長手方向であってもよい。   As an example of the above configuration, for example, with respect to a reference direction connecting the first region and the second region, a first direction obliquely intersecting the reference direction and a second direction obliquely intersecting the reference direction The structure which provided the piezoelectric fiber along each of these is mentioned. In this configuration, the number of intersections between the two piezoelectric fibers intersecting in the first region and the two piezoelectric fibers intersecting in the second region is unlikely to be two or more. The problem described in (A) hardly occurs. The planar sensor 1 shown in FIG. 1 can be said to be one to which the above configuration is applied, and the base part and the heel part of the toe where pressure is mainly applied correspond to the first region and the second region, The longitudinal direction of the planar sensor 1 corresponds to the reference direction. In this example, the longitudinal direction of the planar sensor 1 is adopted as an example of the reference direction, but it may be the longitudinal direction of the measurement target.

[一部の領域に圧電性繊維を設けた面状センサについて]
ここまで説明した、図1の面状センサ1やその他の形態は、面全体に亘って圧電性繊維100を配置することで、面状センサの全体に亘って圧力を受けたことを検出することが可能な構成となっている。一方で、決まった位置における圧力を検出対象とする場合には、その位置に対して圧電性繊維100を設けた構成とすればよく、面状センサの全体に圧電性繊維100を設けなくともよい。以下、具体的に説明する。
[Surface sensor with piezoelectric fibers in some areas]
The planar sensor 1 shown in FIG. 1 and other embodiments described so far detects that pressure has been applied to the entire planar sensor by disposing the piezoelectric fiber 100 over the entire surface. Is possible. On the other hand, when the pressure at a fixed position is to be detected, the piezoelectric fiber 100 may be provided at that position, and the piezoelectric fiber 100 may not be provided on the entire surface sensor. . This will be specifically described below.

図21(A)には、右足RFの足裏が示されている。例えば、直立姿勢の際、踵B1、小指球(小指の付け根付近に存在する肉の盛り上がった場所)B2、母指球(親指の付け根付近に存在する肉の盛り上がった場所)B3の三点で荷重を支えることが知られている。また、走行時や歩行時においては、踵B1、小指球B2、母指球B3、親指B4の順で荷重が移動することが知られており、図21(A)には、この荷重の移動が矢印で示されている。なお、以下の説明ではこの荷重の移動のラインを荷重移動ラインと称する。   FIG. 21 (A) shows the sole of the right foot RF. For example, when standing upright, the ball B1, the little finger ball (place where the meat is raised near the base of the little finger) B2, and the thumb ball (place where the meat is raised near the base of the thumb) B3 It is known to support loads. Further, during running or walking, it is known that the load moves in the order of the eyelid B1, the little ball B2, the thumb ball B3, and the thumb B4. FIG. 21A shows the movement of this load. Is indicated by an arrow. In the following description, this load movement line is referred to as a load movement line.

上記のことから、被験者の直立時の姿勢、あるいは歩行時、走行時のフォームの分析、評価をする際には、踵B1、小指球B2、母指球B3、親指B4にかかる圧力の変化をみることが重要であると言える。こうした用途に対しては、例えば図21(B)に示す面状センサ5のように、踵B1、小指球B2、母指球B3、親指B4に対して圧電性繊維100を設けた構成としてもよい。この図21(B)に示す面状センサ5は、図1の面状センサ1とは異なり、面状センサの一部に圧電性繊維100を配置したものである。また、図1の面状センサ1では、図2に示すように二層の圧電性繊維100を重ねた構成としているが、この図21(B)に示す面状センサ5は圧電性繊維100が一層である点が異なる。なお、図21(B)では、踵B1、小指球B2、母指球B3、親指B4において、圧電性繊維100が多重円状に設けられているが、これらの圧電性繊維100は面状センサ5の外部まで配線されている。図21(B)では、これらの圧電性繊維100のうち、実線で示された部分が圧電特性を有する部分であり、それ以外の部分(図では省略した部分)は圧電特性が検出できなくなる程度に熱処理によって低減されている。このように面状センサ5の所望の部分以外に対して圧電性繊維100の圧電特性を一部低減させることで、この所望の部分に圧電特性を有する部分を残すことができ、この部分において圧力がかかったことを検出することができる。   From the above, when analyzing and evaluating the posture when the subject is standing upright or when walking or running, the change in pressure applied to the heel B1, the little ball B2, the thumb ball B3, and the thumb B4 is measured. It can be said that it is important to see. For such applications, for example, as in the planar sensor 5 shown in FIG. 21B, the piezoelectric fiber 100 may be provided on the eyelid B1, the little finger ball B2, the thumb ball B3, and the thumb B4. Good. The planar sensor 5 shown in FIG. 21B is different from the planar sensor 1 of FIG. 1 in that the piezoelectric fiber 100 is arranged on a part of the planar sensor. Further, the planar sensor 1 of FIG. 1 has a configuration in which two layers of piezoelectric fibers 100 are stacked as shown in FIG. 2, but the planar sensor 5 shown in FIG. The difference is that it is a single layer. In FIG. 21B, the piezoelectric fibers 100 are provided in multiple circles in the heel B1, the little finger ball B2, the thumb ball B3, and the thumb B4. However, these piezoelectric fibers 100 are planar sensors. 5 is wired to the outside. In FIG. 21B, the portion indicated by the solid line in these piezoelectric fibers 100 is a portion having piezoelectric characteristics, and the other portions (portions omitted in the figure) are such that the piezoelectric characteristics cannot be detected. It is reduced by heat treatment. In this way, by partially reducing the piezoelectric characteristics of the piezoelectric fiber 100 with respect to other than the desired portion of the planar sensor 5, a portion having the piezoelectric characteristics can be left in the desired portion. Can be detected.

図21(B)の例では、踵B1、小指球B2、母指球B3、親指B4に圧力を受けた際に信号が出力されるため、これを用いて被験者の直立時の姿勢、あるいは歩行時、走行時のフォームの分析、評価をすることができる。また、図21(B)の例では、円の内側の圧電性繊維100と外側の圧電性繊維100とを異ならせた構成を採用しているため、円の中央に対して圧力がかかったか否かを判別でき、上記の分析や評価の際に有用な情報を提供することができる。なお、この図21(B)では踵B1、小指球B2、母指球B3、親指B4の4か所に圧電性繊維100を設けているが、用途によってはこのうち1か所に圧電性繊維100を設けた構成としてもよい。また例えば、小指球B2と母指球B3の圧電性繊維100を分けずに、これらを含む指の付け根部分の領域(図21(A)の領域B5)に対応する圧電性繊維100を設けた構成としてもよい。また、図21(B)では圧電性繊維100が多重円状に設けられているが、例えば一重円状であってもよいし、渦巻き状であってもよく、さらには、圧電性繊維100を交差させてもよく、様々な配線の形態を採用することができる。   In the example of FIG. 21B, since a signal is output when pressure is applied to the eyelid B1, the little ball B2, the thumb ball B3, and the thumb B4, the posture of the subject standing upright or walking using this signal is output. You can analyze and evaluate the form when traveling. Further, in the example of FIG. 21B, since a configuration in which the piezoelectric fiber 100 inside the circle and the piezoelectric fiber 100 outside the circle are different is adopted, whether or not pressure is applied to the center of the circle. Can be discriminated, and useful information can be provided in the above analysis and evaluation. In FIG. 21B, the piezoelectric fibers 100 are provided at four locations of the eyelid B1, the little finger ball B2, the thumb ball B3, and the thumb B4. Depending on the application, the piezoelectric fibers 100 may be provided at one location. 100 may be provided. Further, for example, the piezoelectric fiber 100 corresponding to the region of the base of the finger including these (region B5 in FIG. 21A) is provided without dividing the piezoelectric fiber 100 of the little ball B2 and the thumb ball B3. It is good also as a structure. In FIG. 21B, the piezoelectric fibers 100 are provided in a multi-circular shape, but may be, for example, a single circular shape or a spiral shape. They may be crossed and various wiring forms can be employed.

また、図21(B)の構成の他、例えば図21(C)に示す面状センサ6のように、荷重移動ラインに対して間隔を空けて交差する圧電性繊維100を設けた構成としてもよい。この図21(C)に示す面状センサ6は、図1の面状センサ1とは異なり、面状センサの一部に圧電性繊維100を配置したものである。また、図1の面状センサ1では、図2に示すように二層の圧電性繊維100を重ねた構成としているが、この図21(C)に示す面状センサ6は圧電性繊維100が一層である点が異なる。なお、図21(C)では、13本の圧電性繊維100が設けられているが、これらの圧電性繊維100は面状センサ6の外部まで配線されている。図21(C)では、これらの圧電性繊維100のうち、実線で示された部分が圧電特性を有する部分であり、それ以外の部分(図では省略した部分)は圧電特性が検出できなくなる程度に熱処理によって低減されている。このように面状センサ6の所望の部分以外に対して圧電性繊維100の圧電特性を一部低減させることで、この所望の部分に圧電特性を有する部分を残すことができ、この部分において圧力がかかったことを検出することができる。   In addition to the configuration of FIG. 21B, for example, a planar fiber 6 shown in FIG. 21C may be provided with a piezoelectric fiber 100 that intersects the load movement line with a gap. Good. The planar sensor 6 shown in FIG. 21C is different from the planar sensor 1 of FIG. 1 in that the piezoelectric fiber 100 is arranged on a part of the planar sensor. Further, in the planar sensor 1 shown in FIG. 1, two layers of piezoelectric fibers 100 are stacked as shown in FIG. 2, but the planar sensor 6 shown in FIG. The difference is that it is a single layer. In FIG. 21C, 13 piezoelectric fibers 100 are provided, and these piezoelectric fibers 100 are wired to the outside of the planar sensor 6. In FIG. 21C, a portion indicated by a solid line in these piezoelectric fibers 100 is a portion having piezoelectric characteristics, and the other portions (portions omitted in the drawing) cannot detect the piezoelectric characteristics. It is reduced by heat treatment. In this way, by partially reducing the piezoelectric characteristics of the piezoelectric fiber 100 with respect to other than the desired portion of the planar sensor 6, a portion having the piezoelectric characteristics can be left in the desired portion, and the pressure in this portion can be reduced. Can be detected.

図21(C)の例では、荷重移動ラインに沿って変化する圧力に合わせて信号が出力されるため、これを用いて被験者の歩行時、走行時のフォームの分析、評価をすることができる。また、荷重移動ラインには個人差があり、このラインと直交する方向にずれることが考えられるが、荷重移動ラインと交差するように圧電性繊維100を設けたことにより、こうしたずれが生じた場合でも圧力を検出しやすくすることができる。なお、この図21(C)では13本の圧電性繊維100を設けているが、用途によってはこの本数に限られるものではなく、また設置の間隔についても図21(C)に示す間隔に限定されるものではない。この図21(C)の構成は圧電性繊維100の配線の一例であって、これに限定されず様々な配線の形態を採用することができる。   In the example of FIG. 21C, since a signal is output in accordance with the pressure that changes along the load movement line, it is possible to analyze and evaluate the form when the subject is walking and running. . In addition, there are individual differences in the load movement line, and it is conceivable that the load movement line is shifted in a direction perpendicular to this line. However, when such a shift occurs due to the provision of the piezoelectric fiber 100 so as to intersect the load movement line. But pressure can be easily detected. In FIG. 21C, 13 piezoelectric fibers 100 are provided. However, depending on the application, the number is not limited to this number, and the installation interval is limited to the interval shown in FIG. 21C. Is not to be done. The configuration in FIG. 21C is an example of the wiring of the piezoelectric fiber 100, and is not limited thereto, and various wiring forms can be employed.

また、上記圧電性繊維100からの信号に基づいて音声を出力する音声出力回路を設けた構成としてもよい。この場合、被験者に対して圧力の状態を把握させることができる。例えば、図21(B)の面状センサ5や、図21(C)の面状センサ6の圧電性繊維100のそれぞれに対して異なる音声を割り当てることで、どの位置に圧力がかかっているかを把握しやすくすることができる。また例えば、図21(A)に示す母指球B3の部分にのみ圧電性繊維100を設け、この圧電性繊維100からの信号を受けて音声が出力される構成を採用した場合には、この音声が出力されるように意識して走ることで、走行時のフォームの改善にあたっての指標とすることができる。このような単純な指標は、例えば子供に対して特に有効である。   In addition, an audio output circuit that outputs audio based on a signal from the piezoelectric fiber 100 may be provided. In this case, the subject can be made aware of the state of pressure. For example, by assigning different sound to each of the piezoelectric fibers 100 of the planar sensor 5 in FIG. 21B and the planar sensor 6 in FIG. It can make it easier to grasp. Further, for example, when the piezoelectric fiber 100 is provided only in the portion of the thumb ball B3 shown in FIG. 21A and a sound is output in response to a signal from the piezoelectric fiber 100, this is used. By running with the consciousness of outputting sound, it can be used as an index for improving the form during driving. Such a simple index is particularly effective for children, for example.

なお、音声に限らず、圧電性繊維100からの信号に基づいて振動を発生させる振動回路を設けた構成としてもよいし、音声出力回路と組み合わせた構成としてもよい。また、音声を出力する構成に限らず、例えば、通常はBGMが出力されるようにした上で、圧電性繊維100からの信号に基づいてこのBGMの出力が低下する、といった構成にしてもよい。   In addition, it is good also as a structure which provided the vibration circuit which generate | occur | produces a vibration based on the signal from the piezoelectric fiber 100 not only to an audio | voice, and to the structure combined with the audio | voice output circuit. Further, the configuration is not limited to a configuration that outputs sound. For example, a configuration in which BGM is normally output and the output of the BGM is reduced based on a signal from the piezoelectric fiber 100 may be employed. .

以上説明した図21の例では、足裏にかかる圧力の変化を検出するための面状センサについて説明したが、このような用途に限られるものではない。例として、マットレスにかかる圧力の変化を検出するための面状センサを構成する場合について説明する。マットレスに対しては、頭部、胸部、腰部、脚部に対しての圧力がより大きくなることが知られており、これらの領域にかかる圧力の変化をみることが重要であると言える。このため、図1の面状センサ1のように面状センサ全体に圧電性繊維100を設けずに、これらの領域のそれぞれに対して圧電性繊維100を設けてもよい。この面状センサを用いて例えば、、いずれかの部位からの信号がないことで圧力がかかり続けている時間を計測し、この時間が一定時間を過ぎた時に音声やランプ等で看護師等に知らせることで、褥瘡を防止するための措置を取らせることができる。なお、用途によっては頭部、胸部、腰部、脚部のうち1か所に圧電性繊維100を設けた構成としてもよい。なお、マットレスの頭部の部分に圧電性繊維100を設ける構成については、枕に圧電性繊維100を設けた構成とすることもできる。このような枕を用いた場合にも、就寝したタイミング、寝返りのタイミングを計ることができ、この情報を治療や介護に利用することができる。   In the example of FIG. 21 described above, the planar sensor for detecting the pressure change applied to the sole has been described, but the present invention is not limited to such a use. As an example, a case will be described in which a planar sensor for detecting a change in pressure applied to a mattress is configured. For mattresses, it is known that the pressure on the head, chest, waist, and legs is greater, and it can be said that it is important to look at changes in pressure on these areas. For this reason, the piezoelectric fiber 100 may be provided for each of these regions without providing the piezoelectric fiber 100 for the entire planar sensor as in the planar sensor 1 of FIG. Using this surface sensor, for example, the time during which pressure is applied due to the absence of a signal from any part is measured, and when this time exceeds a certain time, a voice or a lamp is used to inform a nurse or the like. Informing you can take action to prevent pressure ulcers. In addition, it is good also as a structure which provided the piezoelectric fiber 100 in one place among a head, a chest, a waist | hip | lumbar part, and a leg part depending on a use. In addition, about the structure which provides the piezoelectric fiber 100 in the part of the head part of a mattress, it can also be set as the structure which provided the piezoelectric fiber 100 in the pillow. Even when such a pillow is used, it is possible to measure the timing of going to bed and turning over, and this information can be used for treatment and care.

また例えば、ヨガ等のエクササイズに使用するマットに対して面状センサを適用してもよい。マットを使用したエクササイズでは、使用者が特定の姿勢を一定時間維持するものがあり、このときマットの特定の領域に一定の圧力がかかった状態となる。この特定の領域における圧力は、特定の姿勢が維持されている間は変化せず、特定の姿勢が維持できないと変化する。よって、この特定の領域に圧電性繊維100を設け、この圧電性繊維100からの信号に基づいて特定の姿勢が維持されているか否かの指標として用いることができる。なお、図21の面状センサで説明したように、この圧電性繊維100からの信号を受けて音声が出力されたり、振動が発生したりする構成としてもよい。   Further, for example, a surface sensor may be applied to a mat used for an exercise such as yoga. In some exercises using a mat, a user maintains a specific posture for a certain period of time. At this time, a certain pressure is applied to a specific area of the mat. The pressure in the specific region does not change while the specific posture is maintained, and changes when the specific posture cannot be maintained. Therefore, the piezoelectric fiber 100 is provided in this specific region, and can be used as an index as to whether or not a specific posture is maintained based on a signal from the piezoelectric fiber 100. Note that, as described with reference to the planar sensor in FIG. 21, a sound may be output upon receiving a signal from the piezoelectric fiber 100 or vibration may be generated.

また、使用者の体型には個人差があり、特定の領域の位置は一つに定まるものではないため、特定の領域の候補となる複数の領域に圧電性繊維100を設けておき、使用者がこれを使い分ける構成としてもよい。   In addition, there are individual differences in the user's body shape, and the position of a specific region is not fixed to one, so the piezoelectric fiber 100 is provided in a plurality of regions that are candidates for the specific region, and the user However, it is good also as a structure which uses this properly.

なお、一部の領域に圧電性繊維を設けた面状センサについては、全面に圧電性繊維を設けた面状センサと矛盾しないかぎり、図1〜図20で説明した構成を適用することができる。   In addition, about the planar sensor which provided the piezoelectric fiber in the one part area | region, unless it is consistent with the planar sensor which provided the piezoelectric fiber in the whole surface, the structure demonstrated in FIGS. 1-20 is applicable. .

[圧力の大きさ推定]
圧電性繊維は、圧力による変形の際に誘起電圧が生じるが、その圧力が維持されている状態(新たな変形が生じない状態)では、誘起電圧が生じない。すなわち、圧電性繊維の信号の大きさをそのまま圧力の大きさを示す指標とすることができない。一方、圧電性繊維からの信号を積分することで、圧電性繊維全体の変形量を導出することができる。ここで、圧電性繊維の同じ位置に圧力がかかるとすると、その変形量は圧力の大きさに比例するため、圧電性繊維の信号から圧力の大きさを推定することができる。例えば、図21(B)に示す面状センサ5では、それぞれの圧電性繊維に対して同じ位置で圧力がかかる(靴によって足が固定されるため)。よって、この面状センサ5では、圧電性繊維の信号から圧力の大きさを推定することができる。
[Pressure magnitude estimation]
The piezoelectric fiber generates an induced voltage when it is deformed by pressure, but no induced voltage is generated in a state where the pressure is maintained (a state in which no new deformation occurs). That is, the magnitude of the piezoelectric fiber signal cannot be used as an index indicating the magnitude of the pressure as it is. On the other hand, the amount of deformation of the entire piezoelectric fiber can be derived by integrating the signal from the piezoelectric fiber. Here, if pressure is applied to the same position of the piezoelectric fiber, the amount of deformation is proportional to the magnitude of the pressure, so the magnitude of the pressure can be estimated from the signal of the piezoelectric fiber. For example, in the planar sensor 5 shown in FIG. 21B, pressure is applied to each piezoelectric fiber at the same position (because the foot is fixed by shoes). Therefore, the surface sensor 5 can estimate the magnitude of the pressure from the signal of the piezoelectric fiber.

また、圧電性繊維の信号からこの圧電性繊維にかかる圧力の大きさを推定する場合、この推定値を予め記憶しておいた圧力(以下、基準圧力)の大きさと比較し、この違いに応じて音声を出力する構成としてもよい。例えば、理想的な直立姿勢をとることを目的とする場合、理想的な直立姿勢を持つ者から得られた測定データや、理論上の圧力分布などを参考に基準圧力を設定する。次に、面状センサ5の使用者が直立姿勢をとった場合における圧力の大きさを推定し、上記の基準圧力と比較する。このとき、圧力の大きさの差が所定の閾値を超えた場合には音声を出力し、閾値内であれば音声を出力しないことで、使用者は自分の姿勢と理想的な直立姿勢とのずれを認識でき、姿勢改善に役立てることができる。なお、図21(B)では面状センサ5の複数個所に圧電性繊維100が設けられているが、これらの圧電性繊維100のそれぞれに対して基準圧力を設定する場合には、音声についてもそれぞれ異なる音声を設定するようにしてもよい。この場合、理想的な姿勢とのずれをより具体的に把握することができる。   Also, when estimating the pressure applied to the piezoelectric fiber from the piezoelectric fiber signal, the estimated value is compared with a previously stored pressure (hereinafter referred to as a reference pressure), and the difference is determined accordingly. It is good also as a structure which outputs an audio | voice. For example, when the objective is to take an ideal upright posture, the reference pressure is set with reference to measurement data obtained from a person having the ideal upright posture, theoretical pressure distribution, and the like. Next, the magnitude of the pressure when the user of the planar sensor 5 takes an upright posture is estimated and compared with the reference pressure. At this time, if the difference in pressure level exceeds a predetermined threshold, a sound is output, and if it is within the threshold, the sound is not output, so that the user can change his / her posture from the ideal upright posture. Misalignment can be recognized and can be used to improve posture. In FIG. 21B, the piezoelectric fibers 100 are provided at a plurality of locations of the planar sensor 5, but when setting a reference pressure for each of these piezoelectric fibers 100, sound is also generated. Different sounds may be set. In this case, the deviation from the ideal posture can be grasped more specifically.

なお、上記のような基準圧力を用いた構成は、理想的な直立姿勢をとることを目的とする場合に限らず、様々な用途に適用することができる。例えば、マットを使用したエクササイズにおいては、使用者自身ではが理想的な姿勢をとれているか否かを判断することが困難である。このため、例えばインストラクターの指示の下で理想的な姿勢をとったときの圧力の大きさを基準圧力として記憶しておくことで、インストラクターがいない場合であってもこれを指標としてエクササイズを行うことができる。   The configuration using the reference pressure as described above is not limited to the purpose of taking an ideal upright posture, and can be applied to various uses. For example, when exercising using a mat, it is difficult for the user himself to determine whether or not he is taking an ideal posture. For this reason, for example, by storing the magnitude of the pressure when taking an ideal posture under the instruction of the instructor as a reference pressure, even when there is no instructor, exercise can be performed using this as an index. Can do.

1 面状センサ
100 圧電性繊維
101 内部導体
102 圧電体
103 外部導体
1000 導体線
2 記憶回路
3 踏み板
5 面状センサ
6 面状センサ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Planar sensor 100 Piezoelectric fiber 101 Inner conductor 102 Piezoelectric body 103 Outer conductor 1000 Conductor wire 2 Memory circuit 3 Footplate 5 Planar sensor 6 Planar sensor

Claims (8)

圧電性繊維が配置された面状センサであって、
前記圧電性繊維は、前記面状センサ内の一部分を除き、圧電特性を低減させたものである、
ことを特徴とする面状センサ。
A planar sensor in which piezoelectric fibers are arranged,
The piezoelectric fiber has a reduced piezoelectric characteristic except for a part in the planar sensor.
A planar sensor characterized by the above.
圧力がかかる頻度が高いと予測される第一の領域および第二の領域に対して設けられる、複数の圧電性繊維が配置された面状センサであって、
前記圧電性繊維は、前記第一の領域内で交差する二本の圧電性繊維と、前記第二の領域内で交差する二本の圧電性繊維との交点の数が一以下となるように設けられたものである、
ことを特徴とする面状センサ。
A planar sensor provided with a plurality of piezoelectric fibers provided for a first region and a second region that are predicted to have a high frequency of pressure,
In the piezoelectric fiber, the number of intersections between the two piezoelectric fibers intersecting in the first region and the two piezoelectric fibers intersecting in the second region is 1 or less. Is provided,
A planar sensor characterized by the above.
第一の方向と、該第一の方向と交差する第二の方向のそれぞれに沿って、複数の圧電性繊維が網状に配置された面状センサであって、
前記第一の方向および前記第二の方向は、
前記面状センサの長手方向と斜めに交差する方向である、
ことを特徴とする面状センサ。
A planar sensor in which a plurality of piezoelectric fibers are arranged in a net shape along each of a first direction and a second direction intersecting the first direction,
The first direction and the second direction are:
It is a direction that obliquely intersects the longitudinal direction of the planar sensor,
A planar sensor characterized by the above.
請求項1から3のいずれか一項に記載の面状センサであって、
前記複数の圧電性繊維の少なくとも一部に対し、導線を隣り合わせに配置したものであることを特徴とする面状センサ。
The planar sensor according to any one of claims 1 to 3,
A planar sensor, wherein conductive wires are arranged adjacent to at least a part of the plurality of piezoelectric fibers.
請求項4に記載の面状センサであって、
前記導線は、隣り合う前記圧電性繊維とインピーダンスが同じものであることを特徴とする面状センサ。
The planar sensor according to claim 4,
The planar sensor, wherein the conductive wire has the same impedance as that of the adjacent piezoelectric fiber.
請求項1から5のいずれか一項に記載の面状センサであって、
設置面と接しない面に、金属製繊維の層を設けたものであることを特徴とする面状センサ。
A planar sensor according to any one of claims 1 to 5,
A planar sensor, wherein a metal fiber layer is provided on a surface not in contact with an installation surface.
請求項1から6のいずれか一項に記載の面状センサである第一の面状センサと、
請求項1から6のいずれか一項に記載の面状センサである第二の面状センサと、を用い、
検査対象を前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサで挟んだ状態で、前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサのそれぞれにおける圧力変化の位置を検出する、ことを特徴とする面状センサの使用方法。
A first planar sensor which is the planar sensor according to any one of claims 1 to 6;
A second planar sensor that is the planar sensor according to any one of claims 1 to 6,
In a state where the inspection object is sandwiched between the first planar sensor and the second planar sensor, the position of the pressure change in each of the first planar sensor and the second planar sensor is detected. A method of using a planar sensor characterized by the above.
請求項7に記載の面状センサの使用方法であって、
検査対象を前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサで挟んだ状態で、前記第一の面状センサから前記検査対象を介して前記第二の面状センサにまで位置調整用の圧力を加え、
前記位置調整用の圧力を加えたときに、前記第一の面状センサと前記第二の面状センサのそれぞれにおいて前記圧力変化の位置情報を取得し、
前記位置情報に基づいて、前記第一の面状センサおよび前記第二の面状センサによって検出される圧力変化の位置関係を修正する、ことを特徴とする面状センサの使用方法。
A method of using the planar sensor according to claim 7,
For position adjustment from the first planar sensor to the second planar sensor through the inspection object in a state where the inspection object is sandwiched between the first planar sensor and the second planar sensor Apply the pressure of
When the pressure for adjusting the position is applied, the position information of the pressure change is acquired in each of the first planar sensor and the second planar sensor,
A method of using a planar sensor, comprising correcting a positional relationship of pressure changes detected by the first planar sensor and the second planar sensor based on the positional information.
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