JP2019143985A - 圧力測定装置 - Google Patents

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雅朝 田丸
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千浩 中村
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Abstract

【課題】患者とベッドとの間に配置するのが容易で、しかも圧力を正確に測定することができる、圧力測定装置を提供する。【解決手段】圧力測定装置は、手を挿入できる内部空間を有する袋部1と、袋部に取り付けられる感圧センサ2と、を備え、感圧センサ2は、伸縮性を有する第1シート部材と、第1シート部材に積層されされた複数の第1電極と、伸縮性を有し、第1シート部材に重ねて配置される第2シート部材と、第2シート部材に積層された複数の第2電極であって、重ねられた第1及び第2シート材の間で、複数の第1電極と第2電極とが複数の交点を形成するように構成され、交点にそれぞれ配置される複数の導電部と、を備え、隣接する交点に配置されることで互いに隣接する導電部は物理的に離間するように構成され、第1電極と第2電極とが離間可能に、第1シート部材と第2シート部材とが固定されている。【選択図】図1

Description

本発明は、圧力測定装置及びこれを用いた圧力測定方法に関する。
例えば、寝たきりなど、患者が自ら身体を自由に動かすことができない状態では、身体において体重により圧迫されている箇所の血流が悪くなったり、滞ることがある。これにより、皮膚の一部が赤い色味をおびたり、ただれたり、傷ができてしまうことがあり、このような症状を褥瘡という。一般的に、看護師は、患者に褥瘡が生じるのを予防したり、治療を進めるうえで、体圧を測ることがある。
体圧を測定する装置としては、非特許文献1のように、例えば、株式会社ケープのPalmQがある。このPalmQは、圧力を測定する4つのセンサを有するパッドを備えており、このパッドを寝たきりの患者とベッドとの間に配置し、患者の身体に作用する圧力を測定する。より詳細には、次の通りである。
まず、寝たきりの患者を起こして患者の背中をベッドから離す。次に、患者の背中の測定部位にパッドを配置し、このままの状態で患者を元の体勢に戻す。これにより、パッドが患者の背中とベッドとの間に挟まれる。続いて、パッドのセンサに作用する圧力を測定し、測定した圧力に基づいて、褥瘡の発生を予測し、患者の体勢を変えるなどして褥瘡の発生を予防している。
株式会社ケープ、携帯型接触圧力測定器「パームQ」、[平成30年1月15日検索]、インターネット、<URL:https://www.cape.co.jp/products/pdt017>
しかしながら、PalmQを使用する際には、寝たきりの患者をベッドから起こさなければならず、操作が煩雑である。また、パッドに伸縮性がないため、患者とベッドとの間に挟まれても、変形せず、これによって、パッドに圧力が均一に作用しないおそれがある。また、このパッドは、各センサが配置された部分の中央付近の厚みが大きく、他の部分の厚みは小さい。したがって、これによっても各センサに圧力が均一に作用しないおそれがあり、正確に圧力を測定できないおそれがある。
本発明は、上記問題を解決するためになされたものであり、患者とベッドとの間に配置するのが容易で、しかも圧力を正確に測定することができる、圧力測定装置を提供することである。
本発明に係る圧力測定装置は、手を挿入できる内部空間を有する袋部と、前記袋部に取り付けられる感圧センサと、を備え、前記感圧センサは、伸縮性を有する第1シート部材と、前記第1シート部材に積層され、且つ第1の方向に延びるように平行に配列された複数の第1電極と、伸縮性を有し、前記第1シート部材に重ねて配置される第2シート部材と、前記第2シート部材に積層され、且つ前記第1の方向とは交差する第2の方向に延びるように平行に配列された複数の第2電極であって、重ねられた前記第1及び第2シート材の間で、前記複数の第1電極と当該複数の第2電極とが複数の交点を形成するように構成される複数の第2電極と、前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との前記各交点にそれぞれ配置される複数の導電部と、を備え、隣接する前記交点に配置されることで互いに隣接する前記導電部は物理的に離間するように構成され、前記第1電極と前記第2電極とが離間可能に、前記第1シート部材と第2シート部材とが固定されている。
上記圧力測定装置においては、前記感圧センサの各電極から延びる複数の配線をさらに備えることができ、前記第1シート部材及び第2シート部材との間に形成される空間部は、前記各電極及び導電部が収容される第1部位と、前記複数の配線が収容される第2部位と、を備えることができ、前記第2部位は、前記第1部位から突出し、且つ第1部位よりも幅が狭く形成することができる。
上記各圧力測定装置において、前記第1シート部材と前記第2シート部材とは同じ形状に形成され、当該両シート部材の輪郭同士を固定することができる。
上記各圧力測定装置においては、前記袋部の内部空間に、前記感圧センサを固定することができる。
上記各圧力測定装置において、前記袋部は、第1端部及び第2端部を有し、前記第2端部に手を挿入する開口が設けられ、前記第1端部は、先端にいくにしたがって幅が狭くなるように形成することができる。
上記各圧力測定装置において、前記感圧センサの一端部は、前記袋部の第1端部と対応するように配置され、当該第1端部と対応するように先端にいくにしたがって幅が狭くなるように形成することができる。
上記各圧力測定装置において、前記各導電部は、前記各第1電極上に積層された第1導電層と前記各第2電極上に積層された第2導電層とにより構成することができる。
本発明に係る圧力測定方法は、上述したいずれかの圧力測定装置を準備するステップと、前記袋部に手を挿入した状態で、前記圧力測定装置を患者とベッドとの間に進入させ、当該患者の身体において圧力を測定すべき部位に当該圧力測定装置を位置決めするステップと、前記袋部から手を抜き出すステップと、前記圧力測定装置により前記患者の身体に作用する圧力を測定するステップと、を備えている。
本発明によれば、患者とベッドとの間に配置するのが容易で、しかも圧力を正確に測定することができる。
本発明の一実施形態に係る圧力測定装置の平面図である。 図1のA−A線断面図である。 本実施形態に係る感圧センサの平面図である。 図3のB−B線の断面である。 第1シート部材を、感圧センサの内部空間側から見た平面図である。 第2シート部材を、感圧センサの内部空間側から見た平面図である。 圧力測定装置の使用方法を説明する図である。 圧力測定装置の使用方法を説明する図である。 図8の断面図である。
以下、本発明の一実施形態に係る圧力測定装置について、図面を参照しつつ背説明する。図1は圧力測定装置の平面図、図2は図1のA−A線断面図である。図1及び図2に示すように、この圧力測定装置は、手を挿入可能な袋状に形成された袋部1と、この袋部1の内部に収容されている感圧センサ2と、を備えている。以下、これらについて、詳細に説明する。
<1.袋部>
図1及び図2に示すように、袋部1は、第1端部11と第2端部12とを有する長手形状に形成されており、2枚のシート材を貼り合わせることで、両シート材の間に内部空間が形成されている。そして、第2端部12には、内部空間に通じる開口13が形成され、第1端部11は、先端にいくにしたがって幅が狭くなるように円弧状に形成されている。また、図2に示すように、感圧センサ2は、一方のシート材の内側の面に固定されている。
シート材は、種々の材料で形成することができるが、例えば、ナイロン、ポリエチレン、ポリエステル、ポリウレタンなどの樹脂材料により形成することができる。特に、この袋部1は、後述するように、寝たきりの患者とベッドとの間に挿入するため、滑りやすい材料で形成されていることが好ましい。
<2.感圧センサ>
次に、感圧センサ2について、図3及び図4を参照しつつ説明する。図3は、本実施形態に係る感圧センサの平面図、図4は、図3のB−B線の断面である。なお、図3では、説明の便宜のため、シート部材において、電極等を透過して表示している。また、図3及び図4では、x軸、y軸、及びz軸を用いて各方向を例示している。ここでは、x軸方向を「前後方向」、y軸方向を「左右方向」、z軸方向を「上下方向」とも称することがある。各軸方向は互いに直交している。
図3及び図4に示すように、この感圧センサ2は、それぞれ伸縮性を有する第1シート部材21及び第2シート部材22を備えている。第1シート部材21には、一方の面に複数の第1電極31、複数の第1導電層32、及び複数の第1配線33、が積層されている。一方、第2シート部材22には、一方の面に、複数の第2電極41、複数の第2導電層42、及び複数の第2配線43、が積層されている。そして、第1シート部材21と第2シート部材22とは同じ大きさに形成され、電極等が積層された面が、互いに向き合うように重ねられ、周縁部同士が固定されている。これにより、両シート部材21,22の間には内部空間が形成される。以下、各部材について詳細に説明する。
<2−1.シート部材>
両シート部材21,22は、同じ形状であり、第1端部及び第2端部を有する矩形状の第1部位201と、この第1部位201の第2端部から突出するように延び、第1端部及び第2端部を有する長方形状の第2部位202と、備えている。より詳細には、第1部位201の第2端部に、第2部位202の第1端部が連結されている。そして、第1部位201には、後述するように、主として、感圧センサ2の電極31、41、導電層32,42が配置され、第2部位202には、主として配線33,43が配置されている。したがって、第2部位202の幅は、第1部位201よりも小さくなっている。また、第1部位201の第1端部は先端にいくにしたがって幅が小さくなる円弧状に形成されている。そして、第1シート部材21と第2シート部材22は、それぞれの輪郭同士が熱融着により接着されており、それ以外の部分は接着されていないので、離間可能となっている。
各シート部材21,22は、伸縮性を有する材料で形成されている。例えば、各シート部材21,22には、ウレタン、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート(PET)等により、形成することができる。
<2−2.第1電極、第1導電層、及び第1配線>
次に、第1シート部材21に積層された第1電極31、第1導電層32、及び第1配線33について、図5を参照しつつ説明する。図5は第1シート部材を、感圧センサの内部空間側から見た平面図である。図5に示すように、第1シート部材21の第1部位201には、x方向(第1方向)に延びる複数の帯状の第1電極31が所定間隔をおいて平行に積層されている。そして、各第1電極31上には、矩形状の複数の第1導電層32が、x方向に所定間隔をおいて、積層されている。これにより、複数の第1導電層32は、格子状に配置される。また、各第1電極31には、第1配線33がそれぞれ接続されている。これらの配線33は、各第1電極31の第2部位202側の端部に接続されており、ここから第2部位202の第2端部付近までx方向に延びて、端子34に接続されている。そして、各第1配線33は、y方向に平行に配置されている。なお、図5では、各配線33に接続される端子を、まとめて表示している。この点は、後述する第2シート部材22の端子44も同じである。
各第1電極31の寸法及びピッチは、実施形態に応じて適宜設定されてよい。例えば、各第1電極31の幅は、5μm以上10mm以下に設定可能であり、50μm以下に設定してもよい。また、例えば、各第1電極31の厚みは、20μm以下に設定可能であり、10μm以下に設定してもよい。また、例えば、各第1電極31のピッチは、10μm以上6mm未満に設定可能であり、100μm以上に設定してもよい。これらの寸法については、後述する第2電極41においても同じである。
また、各第1導電層32の大きさは、特には限定されないが、例えば、一辺が1mm〜20mm程度の矩形状に形成することができる。また、隣接する導電層32の間隔は、例えば、0.1mm〜20mmとすることができる。
各第1電極31には、導電性を有する材料が用いられる。例えば、各第1電極31には、銅箔、アルミ箔、銀ペースト、銅ペースト等の金属材料が用いられる。また、第1シート部材21を引き伸ばした際には、各第1電極31は、第1シート部材21とともに引き伸ばされる。そのため、各第1電極31には、伸縮性を有する材料を用いるのが好ましい。また、各第1配線33についても、第1電極31と同様の材料で形成することができる。
各第1導電層32の材料には、導電性粒子、導電性高分子等を含む樹脂材料を用いることができる。導電性粒子は、例えば、金、銀、銅等の金属粒子、カーボン粒子、カーボンナノ材料(カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等)の他、通電可能なあらゆる粒子が対象となってよい。また、通電性高分子は、例えば、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリピロール等である。
樹脂材料の中に上記の導電性粒子を含有させると、感圧センサ2の感度を高めることができる。ただし、上記導電性粒子は比較的に硬い材料であるため、上記導電性粒子を用いると、各第1導電層32は、比較的に硬くなってしまい、各第1導電層32を積層した領域で、感圧センサ2の伸縮性が損なわれてしまう。これに対して、本実施形態では、各第1導電層32は、各電極31の全体を覆う訳ではないため、やや伸縮性のない材料を各第1導電層32に利用しても、感圧センサ2の伸縮性を確保することができる。そのため、各第1導電層32には、例えば、各第1電極31よりも硬い材料を用いることができる。
第1電極31、第1導電層32、及び第1配線33は、種々の方法で形成することができるが、例えば、印刷により第1シート部材21上に形成することができる。印刷としては、例えば、インクジェット法、スクリーンオフセット印刷法、フレキソ印刷法、グラビア印刷法、オフセット印刷法、スクリーン印刷等を用いることができる。このほか、例えば、特開2016−130736号公報に記載のフォトリソグラフィ工程で行ってもよい。
<2−3.第2電極、第2導電層、及び第2配線>
次に、第2シート部材22に積層された第2電極41、第2導電層42、及び第2配線43について、図6を参照しつつ説明する。図6は第2シート部材を、感圧センサの内部空間側から見た平面図である。図6に示すように、第2シート部材22の第1部位201には、y方向(第2方向)に延びる複数の帯状の第2電極41が平行に積層されている。そして、各第2電極41上には、矩形状の複数の第2導電層42が所定間隔をおいて、積層されている。これにより、複数の第2導電層42は、格子状に配置される。なお、第2導電層42の数と、第1導電層32の数は同じである。
また、各第2電極41には、第2配線43がそれぞれ接続されている。各第2配線43は、各第2電極41のy方向のいずれか一方の端部に接続されている。具体的には、x方向に並ぶ複数の第2電極41において、ある第2電極41の一方の端部に第2配線43が接続されると、これと隣接する第2電極41では他方の端部に第2配線43が接続される。そして、各第2配線43は、第2シート部材22のy方向のいずれかの端部から、第2部位202側に延び、第2部位202のy方向の縁部に沿ってx方向に延びている。このとき、第2配線43は、第1配線33と干渉しないように、第1配線33よりy方向の外側に配置される。そして、各第2配線43の端部は、第2部位202の第2端部付近に配置された端子44に接続されている。このように、複数の第2配線43は、第2シート部材22において、y方向の両端部に概ね等分に振り分けられ、端子44まで延びている。
なお、第2電極41、第2導電層42、及び第2配線43は、それぞれ、第1電極31、第1導電層32、及び第1配線33と同様の材料で形成されている。
<2−4.第1シート部材と第2シート部材との位置関係>
図3及び図4に示すように、上記のように構成された第1シート部材21と第2シート部材22とは、第1導電層32と第2導電層42とが互いに接触するように重ねられ、これによって格子状に並ぶ複数の接点を構成している。そして、接触した第1導電層32と第2導電層42とがずれないように、第1シート部材21と第2シート部材22の周縁が互いに固定されている。但し、第1導電層32と第2導電層42とは、互いに固定されておらず、図4に示すように、離間可能である。
<3.感圧センサによる圧力の測定>
上記のように構成された感圧センサ2の各端子は、コネクタ(図示省略)を介してコンピュータ(図示省略)に接続される。コネクタとコンピュータとは、有線で接続されてもよいし、無線で接続されてもよい。
コネクタは、内部に電気回路を有しており、感圧センサ2の各端子34,44と接続される。そして、感圧センサ2に圧力が加えられると、互いに対向する第1及び第2導電層32,42同士の接触状態が変化し、これによって、両導電層32,42の電気抵抗値が変化する。コネクタは、各配線33,43及び各端子34,44を介して、各電極31,41の交点からその電気抵抗値を測定し、測定した電気抵抗値に応じた出力値をコンピュータに出力する。なお、測定できる圧力の範囲は、特には限定されないが、例えば、10〜2250mmHG(1.3〜300kPa)とすることができる。
コンピュータは、演算処理装置であるCPU(Central Processing Unit)と、CPUが実行する制御プログラム及び制御プログラムに使用されるデータが記憶されている補助記憶装置及びROM(Read Only Memory)と、プログラム実行時にデータを一次記憶するためのRAM(Random Access Memory)と、を備えている。補助記憶装置は、例えば、ハードディスクドライブ、ソリッドステートドライブ等である。
また、コンピュータは、コネクタから取得した出力値を各部に加えられた圧力の値に変換して、感圧センサ2に加えられた圧力分布を算出する。そして、コンピュータは、ディスプレイ等の出力装置を更に備えており、算出した圧力分布を出力装置により出力する。これにより、利用者は、感圧センサに加えられた圧力分布を確認することができる。なお、コンピュータには、提供されるサービス専用に設計されたコンピュータ端末の他、スマートフォンを含む携帯電話、タブレット端末、PC等の汎用のコンピュータ端末が用いられてもよい。
<4.圧力測定装置の使用方法>
次に、上記のように構成された圧力測定装置の使用方法について説明する。まず、図7に示すように、袋部1の中に手を入れる。次に、この状態で、図8及び図9に示すように、圧力測定装置を、患者9の体において圧力を測定する部位に配置するために、寝ている患者9とベッド8との間に挿入する。このとき、手の厚みを含めても圧力測定装置は薄いため、患者9とベッド8との間に挿入することができる。こうして、測定すべき部位に圧力測定装置を配置した後、袋部1から手を抜き出す。これにより、患者9とベッド8との間には圧力測定装置のみが配置される。
続いて、感圧センサ2により圧力を測定する。これにより、感圧センサ2の各接点において作用する圧力が算出され、患者9の体に作用する圧力の分布を確認することができる。こうして、算出された圧力により、褥瘡の発生を予測することができるため、患者の体勢を変えるなど、事前の対応を行うことができる。
<5.特徴>
以上のように、本実施形態によれば、シート状の薄い感圧センサ2が、手を挿入可能な薄い袋部1に取り付けられているため、袋部1に手を挿入した状態で、感圧センサ2を患者9とベッド8との間に挿入することができる。そのため、患者9の体を起こすことなく、感圧センサ2を測定すべき部位に配置することができる。
また、感圧センサ2の電極31,41、導電層32,42、及び配線33,43は、伸縮可能なシート部材21,22に積層されているため、患者の体に沿うように感圧センサ2を配置することができる。また、感圧センサ2には多数の接点が設けられている。したがって、患者の体に作用する圧力を広い範囲で正確に測定することができる。
また、電極31,41上には複数の導電層32,42が所定間隔をおいて配置されている。これに対して、例えば、導電層が電極上に一体的に積層されている場合には、シート材が引っ張られたときに、導電層が切断するおそれがあるが、本実施形態では、そのような問題が生じない。したがって、本実施形態においては、各接点を構成する第1及び第2導電層32,42がずれるのを防止することができ、圧力を正確に測定することができる。
<6.変形例>
以上、本発明の実施形態を説明してきたが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。例えば、以下の変更が可能である。なお、以下で説明する変形例では、上記実施形態と同様の構成要素に関しては同様の符号を用い、適宜説明を省略した。以下に示す複数の変形例は、適宜組み合わせてよい。
<6.1>
例えば、上記実施形態では、各電極31,42の数は10本である。しかしながら、各電極31,42の数は、10本に限定されなくてもよく、2〜9本であってもよいし、11本以上であってもよい。
また、例えば、上記実施形態では、各電極31,41は、長尺状の矩形状に形成されている。しかしながら、各電極31,41の形状は、このような形状に限定されなくてもよく、実施形態に応じて適宜選択されてよい。
また、例えば、上記実施形態では、第1電極31は前後方向(x方向)に延びており、第2電極41は左右方向(y方向)に延びている。しかしながら、各電極31,41の延びる方向(第1方向及び第2方向)は、このような例に限定されなくてもよく、平面視において各第1電極31と各第2電極41とが交差するのであれば、実施形態に応じて適宜選択されてよい。
また、例えば、各電極31,41の表面には、メッキ膜が形成されていてもよい。このメッキ膜は、例えば、ニッケル及び金の合金、フラックス・鉛フリーレベラー等により形成することができる。
また、各配線33,43は、上述の例に限定されなくてもよく、実施形態に応じて適宜配線方法が変えてもよい。
<6.2>
上記実施形態では、本発明の導電部が、2つの導電層32,42で構成されている。しかしながら、各導電部の構成は、このような例に限定されなくてもよく、2つの導電層32,42の少なくとも一方は省略されてもよい。
上記実施形態では、各導電層32,42は、矩形状に形成されているが、各導電層32,42の形状は、このような例に限定されなくてもよく、実施の形態に応じて適宜選択されてよい。例えば、各導電層32,42は、円形、楕円形、ひし形等の形状に形成されてよい。
<6.3>
シート部材21,22の形状は特には限定されず、種々の形状が可能である。また、上記実施形態では、両シート部材21,22の輪郭同士を固定しているが、対向する導電層がずれるのが防止できれば、その固定位置は特には限定されない。すなわち、電極31,41、導電層32,42、配線33,43が配置されていない位置であれば、両シート部材21、22を固定することができる。
<6.4>
袋部1の構成も特には限定されず、手が挿入できるように袋状に形成されていればよい。また、感圧センサ2のいずれかのシート部材21(22)と重ねるように追加シート材を取り付け、この追加シート材と、感圧センサのシート部材21(22)との間に手を挿入できるようにしてもよい。この場合、追加シート材と、いずれかのシート部材21(22)とで袋部が構成される。
1 袋部
2 感圧センサ
21 第1シート部材
22 第2シート部材
31 第1電極
32 第1導電層
33 第1配線
41 第2電極
42 第2導電層
43 第2配線

Claims (8)

  1. 手を挿入できる内部空間を有する袋部と、
    前記袋部に取り付けられる感圧センサと、
    を備え、
    前記感圧センサは、
    伸縮性を有する第1シート部材と、
    前記第1シート部材に積層され、且つ第1の方向に延びるように平行に配列された複数の第1電極と、
    伸縮性を有し、前記第1シート部材に重ねて配置される第2シート部材と、
    前記第2シート部材に積層され、且つ前記第1の方向とは交差する第2の方向に延びるように平行に配列された複数の第2電極であって、重ねられた前記第1及び第2シート材の間で、前記複数の第1電極と当該複数の第2電極とが複数の交点を形成するように構成される複数の第2電極と、
    前記複数の第1電極と前記複数の第2電極との前記各交点にそれぞれ配置される複数の導電部と、
    を備え、
    隣接する前記交点に配置されることで互いに隣接する前記導電部は物理的に離間するように構成され、
    前記第1電極と前記第2電極とが離間可能に、前記第1シート部材と第2シート部材とが固定されている、圧力測定装置。
  2. 前記感圧センサの各電極から延びる複数の配線をさらに備え、
    前記第1シート部材及び第2シート部材との間に形成される空間部は、
    前記各電極及び導電部が収容される第1部位と、
    前記複数の配線が収容される第2部位と、
    を備え、
    前記第2部位は、前記第1部位から突出し、且つ第1部位よりも幅が狭く形成されている、請求項1に記載の圧力測定装置。
  3. 前記第1シート部材と前記第2シート部材とは同じ形状に形成され、当該両シート部材の輪郭同士が固定されている、請求項1または2に記載の圧力測定装置。
  4. 前記袋部の内部空間に、前記感圧センサが固定されている、請求項1から3のいずれかに記載の圧力測定装置。
  5. 前記袋部は、第1端部及び第2端部を有し、前記第2端部に手を挿入する開口が設けられ、前記第1端部は、先端にいくにしたがって幅が狭くなるように形成されている、請求項1から4のいずれかに記載の圧力測定装置。
  6. 前記感圧センサの一端部は、前記袋部の第1端部と対応するように配置され、当該第1端部と対応するように先端にいくにしたがって幅が狭くなるように形成されている、請求項5に記載の圧力測定装置。
  7. 前記各導電部は、前記各第1電極上に積層された第1導電層と前記各第2電極上に積層された第2導電層とにより構成される、請求項1から6のいずれかに記載の圧力測定装置。
  8. 請求項1から7のいずれかに記載の圧力測定装置を準備するステップと、
    前記袋部に手を挿入した状態で、前記圧力測定装置を患者とベッドとの間に進入させ、当該患者の身体において圧力を測定すべき部位に当該圧力測定装置を位置決めするステップと、
    前記袋部から手を抜き出すステップと、
    前記圧力測定装置により前記患者の身体に作用する圧力を測定するステップと、
    を備えている、圧力測定方法。
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