JP2020076586A - Pressure sensor sheet - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、圧力を検知する圧力センサに関する。 The present invention relates to a pressure sensor that detects pressure.
特許文献１では、測定可能な加圧範囲が加圧面間に加わる最大圧力よりも小さい圧力測定フィルムを用いると共に、点状または線状の接触部を有する一方の加圧面と圧力測定フィルムとの間に弾性シートを挟むことにより、圧力測定フィルムに加わる圧力をその測定可能な圧力範囲内に入れる一方、この圧力測定フィルムの発色状態から検出した圧力分布を用いて加圧面間に加わる最大圧力を測定する内容が記載されている。 In Patent Document 1, a pressure measurement film whose measurable pressure range is smaller than the maximum pressure applied between the pressure surfaces is used, and between one pressure surface and a pressure measurement film having a point-like or linear contact portion. By sandwiching an elastic sheet in between, the pressure applied to the pressure measuring film is kept within the measurable pressure range, while the maximum pressure applied between the pressure surfaces is measured using the pressure distribution detected from the color development state of this pressure measuring film. The contents to be done are described.
特許文献２及び非特許文献１では、織編物にセンサー機能を付与させたものとして、ロードセルや小型の圧電センサーを織編物状に配置させたもの、または感圧導電性エラストマーを繊維形状に成形し織編物構造を形成したものが記載されている。 In Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, a woven or knitted fabric is provided with a sensor function, a load cell or a small piezoelectric sensor is arranged in a woven or knitted fabric, or a pressure-sensitive conductive elastomer is formed into a fiber shape. A woven or knitted structure is described.
特許文献３には、織編物にセンサー機能を付与させたものとして、電極材を配置しそれらの静電容量変化にて物体や人物を検知するものがある。 Patent Document 3 discloses a woven or knitted fabric having a sensor function, in which an electrode material is arranged and an object or a person is detected by a change in capacitance thereof.
しかしながら、特許文献１に係る発明では、圧力でマイクロカプセルをつぶしてカプセル内のインクを放出させ、つぶれた面積から圧縮圧力を計測する原理であるため、この方法にて圧力分布の時間的変化を連続的に計測することはできない。 However, the invention according to Patent Document 1 is based on the principle that the microcapsules are crushed by pressure to release the ink in the capsules, and the compression pressure is measured from the crushed area. It cannot be measured continuously.
また、特許文献２及び非特許文献１に係る発明等では、織編物の表面上に硬い突起物を配置する構造もしくは厚みのある曲げ剛性の高い繊維形状となるため構造体自体の厚みが厚く、さらに構造体の柔軟性に欠けるため、自由曲面への適応が困難であり取り扱い性、施工性・加工性にて不具合を生じるために実用性に欠ける。 In addition, in the inventions according to Patent Document 2 and Non-Patent Document 1, the structure itself has a large thickness because the structure has hard protrusions arranged on the surface of the woven or knitted fabric or a fiber shape with high bending rigidity. Furthermore, since the structure lacks flexibility, it is difficult to adapt it to a free-form surface, and there is a problem in handleability, workability, and workability, which makes it impractical.
また、特許文献３に係る発明では、圧力の有無を検知することは可能であるが、センシングに一定以上の面積を必要とするため平面上での圧力分布の測定等では分解能が低くいために実用性に欠ける。 Further, in the invention according to Patent Document 3, it is possible to detect the presence or absence of pressure, but since the sensing requires a certain area or more, the resolution is low in the measurement of the pressure distribution on the plane, etc. Lack of sex.
一方、導電糸が平行に縫われたシート同士（上シート、下シート）を、導電糸が平面視で交差するように重ね合わせ、上シートと下シートとの間に空間ができるように縫合するという方法も考えられる。 On the other hand, the sheets in which the conductive threads are sewn in parallel (the upper sheet and the lower sheet) are overlapped so that the conductive threads intersect each other in a plan view, and the sheets are sewn together so that there is a space between the upper sheet and the lower sheet. The method of thinking is also possible.
しかし、このような方法では上シートと下シートの空間が作れない場合もあり、シートに対して圧力がかかっていない状態でも上シートと下シートの導電糸部分が接触する可能性がある。 However, such a method may not be able to create a space between the upper sheet and the lower sheet, and the conductive thread portions of the upper sheet and the lower sheet may come into contact with each other even when pressure is not applied to the sheet.
また、上記内容では、検知する圧力を調節することができにくいという問題がある。 Further, with the above contents, there is a problem that it is difficult to adjust the pressure to be detected.
本発明の目的は、圧力を検知することができるシートを提供することである。 An object of the present invention is to provide a sheet capable of detecting pressure.
本発明の他の目的は、検知することができる圧力の範囲を調整可能な圧力センサシートを提供することである。 Another object of the present invention is to provide a pressure sensor sheet capable of adjusting the range of pressure that can be detected.
本発明の第１の局面に係る圧力センサシートは、圧力を検知する圧力センサシートであって、
複数の導電部材が所定方向に配置される上シートと、
前記上シートの前記導電部材と交差する方向に配置される複数の導電部材を有する下シートと、
前記上シートと前記下シートの間に配置される複数の貫通孔を有する絶縁部材と、を含む圧力センサシートである。
A pressure sensor sheet according to a first aspect of the present invention is a pressure sensor sheet for detecting pressure,
An upper sheet having a plurality of conductive members arranged in a predetermined direction,
A lower sheet having a plurality of conductive members arranged in a direction intersecting with the conductive member of the upper sheet,
It is a pressure sensor sheet including an insulating member having a plurality of through holes arranged between the upper sheet and the lower sheet.
圧力センサシートに圧力が加わった場合、絶縁部材の貫通孔を介して上シートの導電部材と下シートの導電部材が接触し通電する。 When pressure is applied to the pressure sensor sheet, the conductive member of the upper sheet and the conductive member of the lower sheet come into contact with each other through the through hole of the insulating member to conduct electricity.
したがって、導電部材の電気抵抗が検出されることにより、圧力センサシートに加わる圧力が検知される。 Therefore, the pressure applied to the pressure sensor sheet is detected by detecting the electric resistance of the conductive member.
また、絶縁部材の貫通孔の大きさ（直径）や厚みが調整されることにより、検知する圧力の幅が変更可能である。 Further, the width of the pressure to be detected can be changed by adjusting the size (diameter) and thickness of the through hole of the insulating member.
本発明の第２の局面に係る圧力センサシートは、第１の局面に係る圧力センサシートであって、前記導電部材が導電性を有する糸である圧力センサシートである。 A pressure sensor sheet according to a second aspect of the present invention is the pressure sensor sheet according to the first aspect, wherein the conductive member is a thread having conductivity.
導電性を有する糸の例としては、金、銀、銅等の金属が含まれる糸、炭素繊維等が挙げられる。 Examples of electrically conductive threads include threads containing metals such as gold, silver and copper, and carbon fibers.
本発明の第３の局面に係る圧力センサシートは、第１の局面又は第２の局面に係る圧力センサシートであって、前記導電部材が導電性を有する導電性インクである圧力センサシートである。 A pressure sensor sheet according to a third aspect of the present invention is the pressure sensor sheet according to the first aspect or the second aspect, wherein the conductive member is a conductive ink having conductivity. ..
導電性を有するインクの例としては、銀ナノ粒子や炭素（カーボン）を含むインクが挙げられる。 Examples of conductive inks include inks containing silver nanoparticles and carbon.
本発明の第４の局面に係る圧力センサシートは、圧力を検知する圧力センサシートであって、
複数の貫通孔を有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の貫通孔の上面に配置される上導電部材と、
前記絶縁部材の貫通孔の下面に配置され、前記上導電部材と交差する方向に配置される下導電部材と、を含む圧力センサシートである。
A pressure sensor sheet according to a fourth aspect of the present invention is a pressure sensor sheet for detecting pressure,
An insulating member having a plurality of through holes,
An upper conductive member disposed on the upper surface of the through hole of the insulating member,
And a lower conductive member arranged on a lower surface of the through hole of the insulating member and arranged in a direction intersecting with the upper conductive member.
絶縁部材の貫通孔は複数設けられているため、上導電部材及び下導電部材も複数設けられている。上導電部材及び下導電部材は柵状に配置され、平面視で交差するように配置されている。 Since the insulating member has a plurality of through holes, a plurality of upper conductive members and a plurality of lower conductive members are also provided. The upper conductive member and the lower conductive member are arranged like a fence and are arranged so as to intersect each other in a plan view.
圧力センサシートに圧力が加わった場合、絶縁部材の貫通孔を介して上導電部材と下導電部材が接触し通電する。 When pressure is applied to the pressure sensor sheet, the upper conductive member and the lower conductive member come into contact with each other through the through hole of the insulating member to conduct electricity.
したがって、導電部材（上導電部材、下導電部材）の電気抵抗が検出されることにより、圧力センサシートに加わる圧力が検知される。 Therefore, the pressure applied to the pressure sensor sheet is detected by detecting the electric resistance of the conductive member (upper conductive member, lower conductive member).
また、絶縁部材の貫通孔の大きさ（直径）や厚みが調整されることにより、検知する圧力の幅が変更可能である。 Further, the width of the pressure to be detected can be changed by adjusting the size (diameter) and thickness of the through hole of the insulating member.
上導電部材及び下導電部材の例としては、導電性を有する金属箔、導電インクを塗付したシート等が挙げられる。 Examples of the upper conductive member and the lower conductive member include a conductive metal foil, a sheet coated with conductive ink, and the like.
本発明の第５の局面に係る圧力センサシートは、第１の局面乃至第４の局面に係る圧力センサシートであって、前記絶縁部材がパンチングシートである圧力センサシートである。 A pressure sensor sheet according to a fifth aspect of the present invention is the pressure sensor sheet according to any one of the first to fourth aspects, wherein the insulating member is a punching sheet.
絶縁部材は網目状の部材でもよく、またパンチングシートのように貫通孔を複数有する絶縁部材であってもよい。 The insulating member may be a mesh member or an insulating member having a plurality of through holes such as a punching sheet.
本発明の第６の局面に係る圧力センサシートは、第１の局面乃至第５の局面に係る圧力センサシートであって、前記貫通孔の平面視における直径が０．５ｍｍ以上３．０ｍｍ以下である圧力センサシートである。 A pressure sensor sheet according to a sixth aspect of the present invention is the pressure sensor sheet according to the first aspect to the fifth aspect, wherein the diameter of the through hole in plan view is 0.5 mm or more and 3.0 mm or less. It is a certain pressure sensor sheet.
以下、本発明の実施形態に関して図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
＜第１実施形態＞
（圧力センサシート１００）
図１及び図２に示すように、本実施形態に係る圧力センサシート１００は、
ｚ軸正方向側に配置される上シート２００と、
上シート２００よりｚ軸負方向側に配置される下シート３００と、
上シート２００と下シート３００との間に配置されるメッシュ状の絶縁部材４００と、
電気が流される電線５００と、を含む。
<First Embodiment>
(Pressure sensor sheet 100)
As shown in FIGS. 1 and 2, the pressure sensor sheet 100 according to the present embodiment is
an upper sheet 200 arranged on the positive side of the z-axis,
A lower sheet 300 arranged on the z-axis negative direction side of the upper sheet 200,
A mesh-shaped insulating member 400 arranged between the upper sheet 200 and the lower sheet 300,
And an electric wire 500 through which electricity flows.
上シート２００には、布等の上ベース部材２１０と、
導電性を有する導電部材である上導電部材２２０と、
上導電部材２２０と電線５００と接続される上接続部２３０と、を含む。
The upper sheet 200 includes an upper base member 210 such as cloth,
An upper conductive member 220 which is a conductive member having conductivity,
The upper conductive member 220 and the upper connection portion 230 connected to the electric wire 500 are included.
本実施形態では、上ベース部材２１０は布であり、上ベース部材２１０上に導電性を有する上導電部材２２０である糸が、ｘ軸方向に所定間隔で、ｙ軸と平行に縫われている。 In the present embodiment, the upper base member 210 is a cloth, and the thread, which is the upper conductive member 220 having conductivity, is sewn on the upper base member 210 at a predetermined interval in parallel with the y axis. ..
上ベース部材２１０は、布以外にも紙、樹脂フィルム、ゴム、木材等であってもよい。また、布は、綿、麻、絹、羊毛、アンゴラ、カシミヤ、モヘヤ等の天然繊維以外にも、レーヨン、キュプラ、ポリノジック、アセテート、トリアセテート、プロミックス、ナイロン、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、ポリ塩化ビニル等、導電性を有する繊維以外であればどのような繊維で織られていても良い。また、これらの繊維が複合されている繊維であってもよい。 The upper base member 210 may be paper, resin film, rubber, wood, etc. other than cloth. In addition to natural fibers such as cotton, linen, silk, wool, angora, cashmere, mohair, etc., the cloth is rayon, cupra, polynosic, acetate, triacetate, promix, nylon, polyester, polyurethane, acrylic, polyvinyl chloride. For example, any fiber other than conductive fibers may be woven. Further, it may be a fiber in which these fibers are combined.
上導電部材２２０は、本実施形態では銀糸が使用されている。上導電部材２２０は、導電性を有するものであればよく、銀糸以外にも銅糸等の金属繊維や炭素繊維であってもよい。また、これらの繊維が含まれている繊維又は複合されている繊維であってもよい。 In the present embodiment, silver thread is used for the upper conductive member 220. The upper conductive member 220 only needs to have conductivity and may be metal fibers such as copper threads or carbon fibers other than silver threads. Further, it may be a fiber containing these fibers or a composite fiber.
本実施形態では、上導電部材２２０である銀糸等の導電糸が上ベース部材２１０である布に縫い付けられている。そして、この場合、図２に示すように、上糸は通常の糸で、下糸が銀糸等の導電糸で縫い付けられていても良い。 In the present embodiment, a conductive thread such as a silver thread that is the upper conductive member 220 is sewn to the cloth that is the upper base member 210. In this case, as shown in FIG. 2, the upper thread may be a normal thread and the lower thread may be a sewn with a conductive thread such as a silver thread.
また、上導電部材２２０である銀糸等の導電糸は、上ベース部材２１０に後から縫い付けられても良いが、最初から上ベース部材２１０に編み込まれていてもよい。 Further, the conductive thread such as silver thread which is the upper conductive member 220 may be sewn to the upper base member 210 later, but may be knitted to the upper base member 210 from the beginning.
銀糸等の導電糸の場合、ｘｙ平面視において直線でもジグザグでもどのような縫い方であってもよい。 In the case of a conductive thread such as a silver thread, any sewing method may be used such as straight line or zigzag in xy plan view.
また、上導電部材２２０は、導電性を有する金属繊維、炭素繊維以外にも導電性インクや金属箔であってもよい。 Further, the upper conductive member 220 may be conductive ink or metal foil other than the conductive metal fiber and carbon fiber.
導電性インクは、例えば金粒子、銀粒子、銅粒子や炭素（カーボン）を含むインクであり、導電性を有するインクである。この導電性インクを上ベース部材２１０上に塗付してもよい。 The conductive ink is an ink containing, for example, gold particles, silver particles, copper particles, and carbon (carbon), and is a conductive ink. The conductive ink may be applied on the upper base member 210.
上接続部２３０は、電線５００と上導電部材２２０とを接続するところである。具体的には、電線５００の上電線５１０と上導電部材２２０とを接続する。 The upper connection portion 230 is a place where the electric wire 500 and the upper conductive member 220 are connected. Specifically, the upper electric wire 510 of the electric wire 500 and the upper conductive member 220 are connected.
上接続部２３０での接続方法は、はんだ等が用いられるが、特にその内容は限定されない。 Solder or the like is used as a connecting method at the upper connecting portion 230, but the content thereof is not particularly limited.
下シート３００は、上シート２００と同様に、布等の下ベース部材３１０と、
導電性を有する導電部材である下導電部材３２０と、
下導電部材３２０と電線５００と接続される下接続部３３０と、を含む。
The lower sheet 300, like the upper sheet 200, includes a lower base member 310 such as cloth,
A lower conductive member 320 which is a conductive member having conductivity,
The lower conductive member 320 and the lower connection portion 330 connected to the electric wire 500 are included.
本実施形態では、下ベース部材３１０は布であり、下ベース部材３１０上に導電性を有する下導電部材３２０である糸が、ｙ軸方向に所定間隔で、ｘ軸と平行に縫われている。 In the present embodiment, the lower base member 310 is a cloth, and the thread, which is the lower conductive member 320 having conductivity, is sewn on the lower base member 310 in the y-axis direction at a predetermined interval in parallel with the x-axis. ..
具体的には、下導電部材３２０は、下ベース部材３１０に、上導電部材２２０とｘｙ平面視において交差するように配置されている。 Specifically, the lower conductive member 320 is arranged on the lower base member 310 so as to intersect the upper conductive member 220 in the xy plan view.
本実施形態では、上導電部材２２０と下導電部材３２０とはｘｙ平面視において直交するように配置されているが、直交でなくてもよい。 In the present embodiment, the upper conductive member 220 and the lower conductive member 320 are arranged so as to be orthogonal to each other in the xy plan view, but they may not be orthogonal.
上導電部材２２０と下導電部材３２０とは、ｘｙ平面視において交差している場合、ｘｙ平面上の通電位置が検知されやすい。 When the upper conductive member 220 and the lower conductive member 320 intersect in the xy plane view, the energized position on the xy plane is easily detected.
なお、図２に示すように、上導電部材２２０と下導電部材３２０とは、ｘｙ平面視において平行に配置されていてもよい。この場合であっても、抵抗の大きさによって圧力分布図が作成可能である。 Note that, as shown in FIG. 2, the upper conductive member 220 and the lower conductive member 320 may be arranged in parallel in the xy plan view. Even in this case, the pressure distribution map can be created depending on the magnitude of the resistance.
下ベース部材３１０は、上ベース部材２１０と同様に、布以外にも紙、樹脂フィルム、ゴム、木材等であってもよい。また、布は、綿、麻、絹、羊毛、アンゴラ、カシミヤ、モヘヤ等の天然繊維以外にも、レーヨン、キュプラ、ポリノジック、アセテート、トリアセテート、プロミックス、ナイロン、ポリエステル、ポリウレタン、アクリル、ポリ塩化ビニル等、導電性を有する繊維以外であればどのような繊維で織られていても良い。また、これらの繊維が複合されている繊維であってもよい。 Similar to the upper base member 210, the lower base member 310 may be paper, resin film, rubber, wood, etc. other than cloth. In addition to natural fibers such as cotton, linen, silk, wool, angora, cashmere, mohair, etc., the cloth is rayon, cupra, polynosic, acetate, triacetate, promix, nylon, polyester, polyurethane, acrylic, polyvinyl chloride. For example, any fiber other than conductive fibers may be woven. Further, it may be a fiber in which these fibers are combined.
下導電部材３２０は、本実施形態では銀糸が使用されている。下導電部材３２０は、導電性を有するものであればよく、銀糸以外にも銅糸等の金属繊維や炭素繊維であってもよい。また、これらの繊維が含まれている繊維又は複合されている繊維であってもよい。 For the lower conductive member 320, silver thread is used in this embodiment. The lower conductive member 320 may be any material as long as it has conductivity, and may be metal fiber such as copper thread or carbon fiber other than silver thread. Further, it may be a fiber containing these fibers or a composite fiber.
本実施形態では、下導電部材３２０である銀糸等の導電糸が下ベース部材３１０である布に縫い付けられている。そして、この場合、下糸は通常の糸で、上糸が銀糸等の導電糸で縫い付けられていても良い。 In this embodiment, a conductive thread such as a silver thread that is the lower conductive member 320 is sewn to the cloth that is the lower base member 310. In this case, the lower thread may be a normal thread and the upper thread may be sewn with a conductive thread such as a silver thread.
また、下導電部材３２０である銀糸等の導電糸は、下ベース部材３１０に後から縫い付けられても良いが、最初から下ベース部材３１０に編み込まれていてもよい。 Further, the conductive thread such as silver thread which is the lower conductive member 320 may be sewn to the lower base member 310 later, but may be woven into the lower base member 310 from the beginning.
銀糸等の導電糸の場合、ｘｙ平面視において直線でもジグザグでもどのような縫い方であってもよい。 In the case of a conductive thread such as a silver thread, any sewing method may be used such as straight line or zigzag in xy plan view.
また、下導電部材３２０は、導電性を有する金属繊維、炭素繊維以外にも導電性インクや金属箔であってもよい。 Further, the lower conductive member 320 may be conductive ink or metal foil other than the conductive metal fiber and carbon fiber.
導電性インクは、例えば金粒子、銀粒子、銅粒子や炭素（カーボン）を含むインクであり、導電性を有するインクである。この導電性インクを下ベース部材３１０上に塗付してもよい。 The conductive ink is an ink containing, for example, gold particles, silver particles, copper particles, and carbon (carbon), and is a conductive ink. This conductive ink may be applied on the lower base member 310.
下接続部３３０は、電線５００と下導電部材３２０とを接続するところである。具体的には、電線５００の下電線５２０と下導電部材３２０とを接続する。 The lower connection portion 330 is a place where the electric wire 500 and the lower conductive member 320 are connected. Specifically, the lower electric wire 520 of the electric wire 500 and the lower conductive member 320 are connected.
下接続部３３０での接続方法は、はんだ等が用いられるが、特にその内容は限定されない。 A solder or the like is used as a connecting method at the lower connecting portion 330, but the content thereof is not particularly limited.
絶縁部材４００は、上シート２００と下シート３００との間に配置されるメッシュ状の絶縁性を有する部材である。 The insulating member 400 is a member having a mesh-like insulating property and arranged between the upper sheet 200 and the lower sheet 300.
ｘｙ平面視のメッシュの形状は特に限定されない。メッシュの大きさ（穴の大きさ）を調節することによって、圧力センサシート１００に圧力が加わった場合、上シート２００と下シート３００の接触する面積を調節することができる。 The shape of the mesh in xy plan view is not particularly limited. By adjusting the size of the mesh (size of the hole), when pressure is applied to the pressure sensor sheet 100, the contact area between the upper sheet 200 and the lower sheet 300 can be adjusted.
上シート２００と下シート３００との接触面積が大きくなると、電気抵抗が小さくなるため、計測可能な圧力範囲を調整することができる。 When the contact area between the upper sheet 200 and the lower sheet 300 increases, the electric resistance decreases, so that the measurable pressure range can be adjusted.
また、絶縁部材４００の硬さ（材質）及び厚み（ｚ軸方向の幅）によって、上シート２００に圧力が加わった場合、上シート２００と下シート３００の接触する面積を調整することができる。 Further, the hardness (material) and the thickness (width in the z-axis direction) of the insulating member 400 can adjust the contact area between the upper sheet 200 and the lower sheet 300 when pressure is applied to the upper sheet 200.
なお、絶縁部材４００は、パンチングによって貫通孔４１０が設けられた絶縁性の部材であってもよい。 The insulating member 400 may be an insulating member having the through holes 410 provided by punching.
また、メッシュ状の絶縁部材４００の各々の断面は、円状、半円状、正方形状、長方形状等どのような形状であってもよい。 Further, each cross section of the mesh-shaped insulating member 400 may have any shape such as a circular shape, a semicircular shape, a square shape, and a rectangular shape.
貫通孔４１０のｘｙ平面上の位置は、上シート２００の上導電部材２２０と、下シート３００の下導電部材３２０とがｘｙ平面視で交差する位置に配置されている。 The position of the through hole 410 on the xy plane is arranged at a position where the upper conductive member 220 of the upper sheet 200 and the lower conductive member 320 of the lower sheet 300 intersect in the xy plane view.
したがって、圧力センサシート１００にｚ軸方向から圧力が加わった場合、上シート２００と下シート３００とが絶縁部材４００の貫通孔４１０を通して接触する。 Therefore, when pressure is applied to the pressure sensor sheet 100 from the z-axis direction, the upper sheet 200 and the lower sheet 300 come into contact with each other through the through hole 410 of the insulating member 400.
なお、貫通孔４１０は、上シート２００の上導電部材２２０と、下シート３００の下導電部材３２０とがｘｙ平面視で交差する箇所より多く設けられていてもよい。 The through holes 410 may be provided in a larger number than where the upper conductive member 220 of the upper sheet 200 and the lower conductive member 320 of the lower sheet 300 intersect in the xy plan view.
電線５００は、上電線５１０と下電線５２０とを有する。上電線５１０は、上導電部材２２０に接続されている。下電線５２０は、下導電部材３２０に接続されている。 The electric wire 500 includes an upper electric wire 510 and a lower electric wire 520. The upper electric wire 510 is connected to the upper conductive member 220. The lower electric wire 520 is connected to the lower conductive member 320.
上電線５１０及び下電線５２０は、検出システム６００に接続されている。検出システム６００では、上電線５１０及び下電線５２０が接続されている各々の上導電部材２２０及び下導電部材３２０の電気抵抗を検出する。 The upper electric wire 510 and the lower electric wire 520 are connected to the detection system 600. The detection system 600 detects the electric resistance of each of the upper conductive member 220 and the lower conductive member 320 to which the upper electric wire 510 and the lower electric wire 520 are connected.
つまり、上電線５１０と下電線５２０の電気抵抗を測定することにより、圧力センサシート１００に加わっている各部分の圧力を測定することができる。 That is, by measuring the electric resistance of the upper electric wire 510 and the lower electric wire 520, the pressure of each portion applied to the pressure sensor sheet 100 can be measured.
具体的には、図３に示すように、検出システム６００は、上導電部材２２０又は下導電部材３２０に接続される電圧測定回路６１０と、
電圧測定回路６１０に接続される定電流源６２０と、
電圧測定回路６１０及び定電流源６２０に接続される制御装置６３０と、
下導電部材３２０又は上導電部材２２０に接続される選択装置６４０と、
制御装置６３０に接続されるコンピュータ６５０と、を含む。
Specifically, as shown in FIG. 3, the detection system 600 includes a voltage measurement circuit 610 connected to the upper conductive member 220 or the lower conductive member 320.
A constant current source 620 connected to the voltage measurement circuit 610,
A controller 630 connected to the voltage measuring circuit 610 and the constant current source 620,
A selection device 640 connected to the lower conductive member 320 or the upper conductive member 220,
A computer 650 connected to the controller 630.
電圧測定回路６１０は、本実施形態では、各々の下導電部材３２０に接続されている。 In this embodiment, the voltage measuring circuit 610 is connected to each lower conductive member 320.
具体的には、図３に示すように、下導電部材３２０が、第１下導電部材３２０ａ、第２下導電部材３２０ｂ、・・・第８下導電部材３２０ｈとあり、
電圧測定回路６１０が、第１電圧測定回路６１０ａ、第２電圧測定回路６１０ｂ、・・・第８電圧測定回路６１０ｈとある。
Specifically, as shown in FIG. 3, the lower conductive member 320 is a first lower conductive member 320a, a second lower conductive member 320b, ... An eighth lower conductive member 320h,
The voltage measuring circuit 610 includes a first voltage measuring circuit 610a, a second voltage measuring circuit 610b, ... An eighth voltage measuring circuit 610h.
第１下導電部材３２０ａは第１電圧測定回路６１０ａに接続され、
第２下導電部材３２０ｂは第２電圧測定回路６１０ｂに接続され、
第８下導電部材３２０ｈは第８電圧測定回路６１０ｈに接続されている。
The first lower conductive member 320a is connected to the first voltage measurement circuit 610a,
The second lower conductive member 320b is connected to the second voltage measurement circuit 610b,
The eighth lower conductive member 320h is connected to the eighth voltage measurement circuit 610h.
第１電圧測定回路６１０ａ、第２電圧測定回路６１０ｂ、・・・第８電圧測定回路６１０ｈの電圧測定回路６１０は、定電流源６２０に接続されている。 The voltage measuring circuits 610 of the first voltage measuring circuit 610a, the second voltage measuring circuit 610b, ..., And the eighth voltage measuring circuit 610h are connected to the constant current source 620.
また、第１電圧測定回路６１０ａ、第２電圧測定回路６１０ｂ、・・・第８電圧測定回路６１０ｈの電圧測定回路６１０は、制御装置６３０に接続されている。 The voltage measurement circuits 610 of the first voltage measurement circuit 610a, the second voltage measurement circuit 610b, ..., And the eighth voltage measurement circuit 610h are connected to the control device 630.
一方、上導電部材２２０は、第１上導電部材２２０ａ、第２上導電部材２２０ｂ、・・・第２２上導電部材２２０ｖとあり、
選択装置６４０は、第１選択装置６４０ａ、第２選択装置６４０ｂ、第３選択装置６４０ｃとある。
On the other hand, the upper conductive member 220 includes a first upper conductive member 220a, a second upper conductive member 220b, ... A 22nd upper conductive member 220v,
The selection device 640 includes a first selection device 640a, a second selection device 640b, and a third selection device 640c.
本実施形態では、第１上導電部材２２０ａ〜第８上導電部材２２０ｈは、第１選択装置６４０ａに接続され、
第９上導電部材２２０ｉ〜第１６上導電部材２２０ｐは、第２選択装置６４０ｂに接続され、
第１７上導電部材２２０ｑ〜第２２上導電部材２２０ｖは、第３選択部材６４０ｃに接続されている。
In the present embodiment, the first upper conductive member 220a to the eighth upper conductive member 220h are connected to the first selection device 640a,
The ninth upper conductive member 220i to the sixteenth upper conductive member 220p are connected to the second selection device 640b,
The 17th upper conductive member 220q to the 22nd upper conductive member 220v are connected to the third selection member 640c.
第１選択装置６４０ａ、第２選択装置６４０ｂ及び第３選択装置６４０ｃである選択装置６４０は、制御装置６３０に接続されている。 The selection device 640, which is the first selection device 640a, the second selection device 640b, and the third selection device 640c, is connected to the control device 630.
制御装置６３０は、定電流源６２０と、複数の電圧測定回路６１０と、複数の選択装置６４０と、コンピュータ６５０と、に接続されている。 The control device 630 is connected to the constant current source 620, the plurality of voltage measurement circuits 610, the plurality of selection devices 640, and the computer 650.
制御装置６３０は、定電流源６２０から複数ある電圧測定回路６１０のうちどの電圧測定回路６１０に電流を流すか選択することができる。 The control device 630 can select which of the plurality of voltage measuring circuits 610 the current is to flow from the constant current source 620.
これにより、制御装置６３０は、どの電圧測定回路６１０に通電させるか決定することができる。つまり、制御装置６３０により、図３のｙ軸上の通電させる位置が決定する。。なお、本実施形態では複数の電圧測定回路６１０が設けられているが、電圧測定回路６１０が複数設けられていなくてもよい。 This allows the controller 630 to determine which voltage measurement circuit 610 should be energized. That is, the control device 630 determines the position to be energized on the y-axis in FIG. .. Although a plurality of voltage measuring circuits 610 are provided in the present embodiment, a plurality of voltage measuring circuits 610 may not be provided.
また、選択装置６４０は、上導電部材２２０を選択することができる。つまり、制御装置６４０は、図３のｘ軸上の位置を決定することができる。 In addition, the selection device 640 can select the upper conductive member 220. That is, the control device 640 can determine the position on the x-axis of FIG.
具体的には、第１選択装置６４０ａは、第１上導電部材２２０ａ〜第８上導電部材２２０ｈのうち１つを選択し、第２選択装置６４０ｂは、第９上導電部材２２０ｉ〜第１６上導電部材２２０ｐのうちから１つを選択し、第３選択装置６４０ｃは、第１７上導電部材２２０ｑ〜第２２上導電部材２２０ｖから１つを選択する。なお、いずれも選択しないことも可能である。 Specifically, the first selection device 640a selects one of the first upper conductive member 220a to the eighth upper conductive member 220h, and the second selection device 640b selects the ninth upper conductive member 220i to the 16th upper conductive member. One is selected from the conductive members 220p, and the third selection device 640c selects one from the 17th upper conductive member 220q to the 22nd upper conductive member 220v. It is also possible to select neither.
これにより、制御装置６３０が、第１選択装置６４０ａ、第２選択装置６４０ｂ及び第３選択装置６４０ｃにより１つの上導電部材２２０を選択することにより、図３におけるｘ軸上の位置が決定する。 Accordingly, the control device 630 selects one upper conductive member 220 by the first selection device 640a, the second selection device 640b, and the third selection device 640c, thereby determining the position on the x-axis in FIG.
そして、制御装置６３０が複数ある電圧測定回路６１０に順次通電することにより、それぞれのｘｙ座標上の圧力が測定される。 Then, the control device 630 sequentially energizes the plurality of voltage measurement circuits 610 to measure the pressure on each xy coordinate.
なお、本実施形態では、選択装置６４０は３つ使用されているが、１つであってもよく、また４つ以上であってもよい。 Although three selection devices 640 are used in the present embodiment, the number of selection devices 640 may be one, or four or more.
制御装置６３０によってｘｙ座標上の圧力が測定され、その圧力情報は制御装置６３０からコンピュータ６５０に送信させる。 The pressure on the xy coordinates is measured by the control device 630, and the pressure information is transmitted from the control device 630 to the computer 650.
コンピュータ６５０では、制御装置６３０から送信された圧力情報を受信し、その圧力情報を画像変換等することができる。 The computer 650 can receive the pressure information transmitted from the control device 630, and can convert the pressure information into an image.
このような圧力センサシート１００であれば、ベッド上や椅子の座席上に敷いても、ベッドや椅子の利用者にとって不快でない。 With such a pressure sensor sheet 100, even if it is laid on a bed or a seat of a chair, it is not uncomfortable for the user of the bed or the chair.
また、圧力センサシート１００が敷かれているベッドや椅子等の利用者の圧力バランスを知ることができる。 Further, it is possible to know the pressure balance of the user such as the bed or the chair on which the pressure sensor sheet 100 is laid.
また、ベッドや椅子から利用者が離れた場合、圧力が検知されないことから、利用者が、圧力センサシート１００が敷かれているベッドや椅子から離れたことがわかる。 In addition, since the pressure is not detected when the user leaves the bed or chair, it can be seen that the user has left the bed or chair on which the pressure sensor sheet 100 is laid.
したがって、このような圧力センサシート１００は、介護施設等で活用することができ、介護者の負担を減らすことができる。 Therefore, such a pressure sensor sheet 100 can be used in a care facility or the like, and the burden on the caregiver can be reduced.
＜実施例＞
実施例では、上シート２００の上ベース部材２１０と、下シート３００の下ベース部材３１０には綿素材の布が用いられ、上導電部材２２０及び下導電部材３２０には、銀糸が用いられている。
<Example>
In the embodiment, the upper base member 210 of the upper sheet 200 and the lower base member 310 of the lower sheet 300 are made of cotton, and the upper conductive member 220 and the lower conductive member 320 are made of silver thread. .
また、絶縁部材４００には、ナイロンが用いられ、目の粗さは１．７５ｍｍ×１．５５ｍｍ、厚みは０．２５ｍｍである網目状の部材である。 Nylon is used for the insulating member 400, which is a mesh-like member having a mesh roughness of 1.75 mm × 1.55 mm and a thickness of 0.25 mm.
図４は、圧力センサシート１００の上方から加えた圧力（ｋＰａ）と接続抵抗（Ω）の関係を表したグラフである。 FIG. 4 is a graph showing the relationship between the pressure (kPa) applied from above the pressure sensor sheet 100 and the connection resistance (Ω).
図４のグラフから圧力が大きくなると共に接続抵抗が小さくなっていることがわかる。したがって、接続抵抗から圧力センサシート１００に加わった圧力を知ることができる。 It can be seen from the graph of FIG. 4 that the pressure increases and the connection resistance decreases. Therefore, the pressure applied to the pressure sensor sheet 100 can be known from the connection resistance.
図５は、上記条件の圧力センサシート１００を椅子に敷き、成人男性が座ったときの圧力の状態を表している。 FIG. 5 shows a state of pressure when an adult male sits down with the pressure sensor sheet 100 under the above conditions laid on a chair.
ｘ軸正方向側が着席者の前方を表しており、ｙ軸方向が着席者の横方向を表している。 The x-axis positive direction side represents the front of the seated person, and the y-axis direction represents the seated person's lateral direction.
図５は、色が濃いほど圧力が小さく、色が薄いほど圧力が大きいことを表している。つまり、図５から着席者は左手側（ｙ軸正方向側）に力がかかっていることがわかる。 FIG. 5 shows that the darker the color, the lower the pressure, and the lighter the color, the greater the pressure. That is, it can be seen from FIG. 5 that the seated person is exerting a force on the left hand side (y-axis positive direction side).
図６は、被験者が圧力センサシート１００の上に立ったときの右足側の状態を表した図である（左側が右足先端部であり、右側が右足かかと部を表す。）。 FIG. 6 is a diagram showing the state of the right foot side when the subject stands on the pressure sensor sheet 100 (the left side is the tip part of the right foot, and the right side is the heel part of the right foot).
図６は、実際の画像では色が赤い部分が最も圧力が大きく、赤色→ピンク色→オレンジ色→黄色→黄緑色→緑色→水色→青色→紺色→黒色となるにつれて圧力が小さくなる画像を表しているが、図６では右足の指付け根部分とかかとの内側部分が圧力が大きくなっている。 FIG. 6 shows an image in which the red portion has the highest pressure in the actual image, and the pressure decreases as the color changes from red → pink → orange → yellow → yellow green → green → light blue → blue → dark blue → black. However, in FIG. 6, the pressure is large at the inner part of the base of the right toe and the heel.
図５及び図６から圧力センサシート１００が正確に加わる圧力を表示していることがわかる。 It can be seen from FIGS. 5 and 6 that the pressure sensor sheet 100 accurately displays the applied pressure.
図７及び図８は、絶縁部材４００の貫通孔の直径を０．５ｍｍ、１．０ｍｍ、２．０ｍｍ、３．０ｍｍとして、同じ条件のもと抵抗（Ω）を測定したグラフである。 7 and 8 are graphs in which the resistance (Ω) is measured under the same conditions with the diameters of the through holes of the insulating member 400 set to 0.5 mm, 1.0 mm, 2.0 mm, and 3.0 mm.
図７では、横軸が圧力センサシート１００に加えられる圧力（ｋＰａ）、縦軸が抵抗（Ω）となっている。 In FIG. 7, the horizontal axis represents the pressure (kPa) applied to the pressure sensor sheet 100, and the vertical axis represents the resistance (Ω).
図７から絶縁部材４００の貫通孔４１０の直径が小さいほうがグラフの傾きが大きい。つまり、絶縁部材４００の貫通孔４１０の大きさによって、検出する圧力を調整することができる。 From FIG. 7, the smaller the diameter of the through hole 410 of the insulating member 400, the larger the inclination of the graph. That is, the pressure to be detected can be adjusted by the size of the through hole 410 of the insulating member 400.
また、貫通孔４１０の直径が２．０ｍｍの場合と、３．０ｍｍの場合とでは、ほぼ同じ挙動を示していることがわかる。 Further, it can be seen that the same behavior is exhibited when the diameter of the through hole 410 is 2.0 mm and when the diameter is 3.0 mm.
したがって、貫通孔４１０の直径は、０．５ｍｍ以上３ｍｍ以下が好ましい。 Therefore, the diameter of the through hole 410 is preferably 0.5 mm or more and 3 mm or less.
図８では、横軸が絶縁部材４００の貫通孔の直径（ｍｍ）、縦軸が貫通孔部分で検出された圧力（ｋＰａ）を表している。 In FIG. 8, the horizontal axis represents the diameter (mm) of the through hole of the insulating member 400, and the vertical axis represents the pressure (kPa) detected in the through hole portion.
図８からわかるように、絶縁部材４００の貫通孔４１０の直径が大きくなると共に貫通孔４１０部分で検出される圧力は小さくなる。 As can be seen from FIG. 8, as the diameter of the through hole 410 of the insulating member 400 increases, the pressure detected at the through hole 410 portion decreases.
つまり、絶縁部材４００の貫通孔４１０が大きくなれば、小さい圧力でも検知することができる。 That is, if the through hole 410 of the insulating member 400 becomes large, it is possible to detect even a small pressure.
図９（ａ）及び図９（ｂ）は、耐久試験の結果である。図９（ａ）は、圧力センサシート１００に対して１．４ＭＰｓの圧力を繰り返しかけた場合のグラフである。 9 (a) and 9 (b) are the results of the durability test. FIG. 9A is a graph when the pressure sensor sheet 100 is repeatedly applied with a pressure of 1.4 MPs.
圧力センサシート１００の構造は上記と同じである。図９（ａ）では、横軸は回数（Ｔｉｍｅ）、縦軸は抵抗（Ω）を表している。 The structure of the pressure sensor sheet 100 is the same as above. In FIG. 9A, the horizontal axis represents the number of times (Time) and the vertical axis represents the resistance (Ω).
図９（ａ）から、１．４ＭＰａの圧力では、約１７５０回は使用することができることがわかる。 From FIG. 9A, it can be seen that the pressure of 1.4 MPa can be used about 1750 times.
図９（ｂ）は、圧力センサシート１００に対して４２ｋＰａ以上６２ｋＰａ以下の圧力を繰り返しかけた場合のグラフである。 FIG. 9B is a graph in the case where pressure of 42 kPa or more and 62 kPa or less is repeatedly applied to the pressure sensor sheet 100.
圧力センサシート１００の構造は上記と同じである。図９（ｂ）では、横軸は回数（Ｔｉｍｅ）、縦軸は抵抗（Ω）を表している。 The structure of the pressure sensor sheet 100 is the same as above. In FIG. 9B, the horizontal axis represents the number of times (Time) and the vertical axis represents the resistance (Ω).
図９（ｂ）から、４２ｋＰａ以上６２ｋＰａ以下の圧力では、約２９０００回使用することができることがわかる。 From FIG. 9 (b), it can be seen that the pressure of 42 kPa or more and 62 kPa or less can be used about 29000 times.
したがって、図９（ａ）及び図９（ｂ）から、圧力センサシート１００は、製品化した場合の使用においても問題ないことがわかり、十分な耐久性を有することがわかる。 Therefore, it can be seen from FIGS. 9A and 9B that the pressure sensor sheet 100 has no problem even when it is used as a product and that it has sufficient durability.
＜第２実施形態＞
図１０に示すように、第２実施形態は、絶縁部材４００に設けられている貫通孔４１０の上下に複数の導電部材が設けられている構成である。つまり、第１実施形態とは異なり、上ベース部材２１０及び下ベース部材３１０を備えない構成である。
<Second Embodiment>
As shown in FIG. 10, the second embodiment has a configuration in which a plurality of conductive members are provided above and below a through hole 410 provided in the insulating member 400. That is, unlike the first embodiment, the upper base member 210 and the lower base member 310 are not provided.
第２実施形態では、第１実施形態と同様の構成については、省略又は簡略して説明する。 In the second embodiment, configurations similar to those in the first embodiment will be omitted or simply described.
第２実施形態では、絶縁部材４００の貫通孔４１０の上側（ｚ軸正方向側）に上導電部材４２０が配置されている。 In the second embodiment, the upper conductive member 420 is arranged above the through hole 410 of the insulating member 400 (on the z-axis positive direction side).
同様に、絶縁部材４００の貫通孔４１０の下側（ｚ軸負方向側）に下導電部材４３０が配置されている。 Similarly, the lower conductive member 430 is arranged below the through hole 410 of the insulating member 400 (on the negative side of the z-axis).
絶縁部材４００には貫通孔４１０が複数設けられているため、上導電部材４２０及び下導電部材４３０は複数設けられている。 Since the insulating member 400 is provided with a plurality of through holes 410, a plurality of upper conductive members 420 and lower conductive members 430 are provided.
上導電部材４２０及び下導電部材４３０は、導電性を有するインクが塗布されたシートや金属箔を柵状にしたものが例として挙げられる。 Examples of the upper conductive member 420 and the lower conductive member 430 include a sheet coated with an ink having conductivity or a metal foil in the shape of a fence.
上導電部材４２０と下導電部材４３０は、ｘｙ平面視で交差するように配置されている。 The upper conductive member 420 and the lower conductive member 430 are arranged so as to intersect with each other in the xy plan view.
具体的には、上導電部材４２０は、ｘ軸方向に複数設けられており、ｙ軸と平行に柵状に配置されている。 Specifically, the plurality of upper conductive members 420 are provided in the x-axis direction, and are arranged in a fence shape parallel to the y-axis.
同様に、下導電部材４３０は、ｙ軸方向に複数設けられており、ｘ軸と平行に柵状に配置されている。 Similarly, a plurality of lower conductive members 430 are provided in the y-axis direction, and are arranged in a fence shape parallel to the x-axis.
このような圧力センサシート１００であっても第１実施形態と同様の効果を奏する。 Even with such a pressure sensor sheet 100, the same effect as that of the first embodiment can be obtained.
本発明は、その趣旨を逸脱しない範囲で種々の改良、修正、又は変形を加えた態様でも実施できる。 The present invention can be implemented in a mode in which various improvements, modifications, or changes are added without departing from the spirit of the present invention.
１００…圧力センサシート
２００…上シート
２１０…上ベース部材
２２０…上導電部材（導電部材）
３００…下シート
３１０…下ベース部材
３２０…下導電部材（導電部材）
４００…絶縁部材
４１０…貫通孔
４２０…上導電部材（導電部材）
４３０…下導電部材（導電部材）
５００…電線
６００…検出システム
６１０…電圧測定回路
６２０…定電流源
６３０…制御装置
６４０…選択装置
６５０…コンピュータ
100 ... Pressure sensor sheet 200 ... Upper sheet 210 ... Upper base member 220 ... Upper conductive member (conductive member)
300 ... Lower sheet 310 ... Lower base member 320 ... Lower conductive member (conductive member)
400 ... Insulating member 410 ... Through hole 420 ... Upper conductive member (conductive member)
430 ... Lower conductive member (conductive member)
500 ... Electric wire 600 ... Detection system 610 ... Voltage measurement circuit 620 ... Constant current source 630 ... Control device 640 ... Selection device 650 ... Computer
Claims (6)
複数の導電部材が所定方向に配置される上シートと、
前記上シートの前記導電部材と交差する方向に配置される複数の導電部材を有する下シートと、
前記上シートと前記下シートの間に配置される複数の貫通孔を有する絶縁部材と、を含む圧力センサシート。 A pressure sensor sheet for detecting pressure,
An upper sheet having a plurality of conductive members arranged in a predetermined direction,
A lower sheet having a plurality of conductive members arranged in a direction intersecting with the conductive member of the upper sheet,
A pressure sensor sheet including: an insulating member having a plurality of through holes arranged between the upper sheet and the lower sheet.
複数の貫通孔を有する絶縁部材と、
前記絶縁部材の貫通孔の上面に配置される上導電部材と、
前記絶縁部材の貫通孔の下面に配置され、前記上導電部材と交差する方向に配置される下導電部材と、を含む圧力センサシート。 A pressure sensor sheet for detecting pressure,
An insulating member having a plurality of through holes,
An upper conductive member disposed on the upper surface of the through hole of the insulating member,
A lower conductive member that is arranged on a lower surface of the through hole of the insulating member and that is arranged in a direction intersecting with the upper conductive member.
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