JP2020085613A - 歪みセンサアレイおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】複数の歪みセンサを一つのユニットとして統合する。【解決手段】基材２は、可撓性を有し、帯状に延在している。複数の歪みセンサ３は、基材２の長手方向に延在し、互いに電気的に分離されている。複数の横配線４は、基材２の長手方向に平行に延在している。複数の縦配線５は、横配線４と交差する方向に延在しており、いずれかの横配線４と、いずれかの歪みセンサ３とを個別に接続する。【選択図】図１

Description

本発明は、歪みセンサアレイおよびその製造方法に関する。

例えば、特許文献１には、歪みセンサ素子の構造が開示されている。図２４に示すように、この歪みセンサ素子２０は、帯状の基板２１と、検出層２２と、一対の電極２３とを備える。基板２１は、伸縮性を有する。検出層２２は、複数のカーボンナノチューブ２４を含む。これらのカーボンナノチューブ２４は、基板２１の長手方向に延在しており、幅方向に所定の間隔を空けて配置されている。これによって、検出層２２として、基板２１の幅方向に並列に配置された複数の検出領域が形成される。一対の電極２３は、検出層２２の両端に設けられている。かかる構成によれば、検出層２２が、基板２１の幅方向に並列に配置された複数の検出領域を有するので、基板２１の幅に依存することなく、検出領域の幅、ひいては電気抵抗特性を設定でき、歪みセンサ素子としての寸法や電気的特性を所望の仕様どおり正確に設計できる。なお、特許文献１は、歪みセンサ素子、すなわち、一つの事象を検出するセンサ単体に関するものであり、互いに独立した複数の歪みセンサ（歪みセンサアレイ）に関するものではない。

特開２０１７−２０８５６号公報

ところで、歪みの計測対象が広範囲に及ぶ場合、歪みセンサを多数設置して、それぞれの測定箇所における歪みを個別的に測定する必要がある。しかしながら、個々に独立した歪みセンサを多数使用する場合、歪みセンサと測定装置との間における配線の引き回しが複雑になり、その作業をする者の負担が大きくなる。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、複数の歪みセンサを一つのユニットとして統合することである。

かかる課題を解決すべく、第１の発明は、帯状の基材と、複数の歪みセンサと、複数の第１の配線と、複数の第２の配線とを有する歪みセンサアレイを提供する。帯状の基材は、可撓性を有する。歪みセンサのそれぞれは、基材の長手方向に配置されている。第１の配線のそれぞれは、基材の長手方向に延在している。第２の配線のそれぞれは、第１の配線と交差する方向に延在しており、第１の配線のいずれかと、歪みセンサのいずれかとを個別に接続する。

ここで、第１の発明において、コネクタをさらに設けてもよい。このコネクタは、基材の一端側に設けられ、複数の第１の配線のそれぞれの端部が集約されている。また、上記第１の配線は、金属ワイヤーによって形成されていてもよく、ディスペンサーを用いた印刷によって形成されていてもよい。また、第１の配線及び第２の配線は、予め一面に金属層印刷パターンが形成されたフレキシブル基板の当該金属層部分を配線パターンに沿ってトリミングすることで形成されていてもよい。

第１の発明において、上記基材は、複数の基材層を積層することによって構成されており、上記複数の歪みセンサおよび上記複数の第１の配線は、複数の基材層によって挟持されていることが好ましい。この場合、上記第２の配線は、第１の配線とは異なる層に設けられており、基材層のいずれかに設けられたスルーホールを介して、第１の配線に接続されていてもよいし、これに代えて、スルーホールを介することなく、第２の配線と同じ層に設けられた第１の配線に接続されていてもよい。また、上記複数の基材層は、複数の歪みセンサの配置部位には介在することなく設けられた接着層を介して、互いに接合されていることが好ましい。また、上記歪みセンサは、複数の基材層における対向面に設けられていてもよい。さらに、上記第２の配線は、複数の基材層の対向面とは反対の面に設けられており、基材層のいずれかを貫通するスルーホールを介して、第１の配線および歪みセンサに接続されていてもよい。

第１の発明において、上記複数の歪みセンサは、基材の長手方向を一成分とする延在方向に延在していることが好ましい。この場合、複数の歪みセンサの延在方向は、少なくとも、第１の延在方向と、第１の延在方向とは異なる第２の延在方向とを有していてもよい。

第１の発明において、上記複数の第１の配線は、複数の入力線と、複数の出力線とを有していてもよい。この場合、上記複数の歪みセンサは、１本の連続した歪みセンサ部材に対して、複数の入力線のいずれかと、複数の出力線のいずれかとを交互に接続し、入力線の選択と、出力線の選択とを時分割で制御することによって、規定されていてもよい。

第２の発明は、歪みセンサアレイの製造方法を提供する。この製造方法は、可撓性を有する帯状の基材に、基材の長手方向に複数の歪みセンサを設けるステップと、基材に、基材の長手方向に延在する複数の第１の配線を設けるステップと、基材に、金属ワイヤーと交差する方向に延在する複数の第２の配線を設けるステップとを有する。

ここで、第２の発明において、上記複数の歪みセンサを設けるステップは、基材の一部である第１の基材層上に、複数の歪みセンサを印刷するステップであり、上記複数の第１の配線を設けるステップは、第１の基材層上に、第１の配線としての複数の金属ワイヤーを配置するステップであり、上記複数の第２の配線を設けるステップは、基材の一部であって、第１の基材に積層された第２の基材上に、複数の第２の配線を印刷するステップであってもよい。

第２の発明において、基材の一端側に、複数の第１の配線のそれぞれの端部が集約されたコネクタを取り付けるステップをさらに設けてもよい。

本発明によれば、複数の歪みセンサと、それぞれのセンサと電気的に接続するための第１および第２の配線とを帯状の基材に設けることにより、配線類を含めて複数の歪みセンサを一つのユニットとして統合することができる。

歪みセンサアレイの平面図 隣接した歪みセンサ間における電気的分離の別の例を示す図 第１の実施形態に係る歪みセンサアレイの断面図 歪みセンサの形成工程の説明図 横配線の形成工程の説明図 接着層の形成工程の説明図 上基材層の形成工程の説明図 スルーホールの埋設工程の説明図 導電材の形成工程の説明図 第１の実施形態の変形例に係る歪みアレイセンサの平面図 縦横の配線の形成工程の説明図 第１の実施形態の変形例に係る歪みセンサアレイの断面図 第２の実施形態に係る歪みセンサの形成工程の説明図 上基材層のスルーホールの形成工程の説明図 金属ワイヤーの配置工程の説明図 ローラー付搬送機構の説明図 一体化された積層体の説明図 第２の実施形態に係る歪みセンサアレイの断面図 第３の実施形態に係る歪みセンサアレイの説明図 積層体を用意する工程の説明図 歪みセンサ等の形成工程の説明図 第４の実施形態に係る歪みセンサアレイの平面図 第４の実施形態例に係る時分割制御のタイミングチャート 従来技術の説明図

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る歪みセンサアレイの平面図である。この歪みセンサアレイ１Ａは、広範囲に及ぶような計測対象に取り付けられ、個々の測定箇所における歪みを並列的に検知する。測定対象としては、例えば、トンネルにおけるコンクリートの構造体などが挙げられる。歪みセンサアレイ１Ａは、基材２と、複数の歪みセンサ３（符号３は符号３ａ〜３ｄの総称である。）と、複数の横配線４と、複数の縦配線５と、コネクタ６とを主体に構成されている。

基材２は、合成樹脂などの絶縁性薄膜で形成されており、可撓性を有する。この基材２は、所定の幅を有し、長手方向に帯状に延在している。複数の歪みセンサ３は、基材２の長手方向に列状に並んで配置され、それぞれが線状に延在している。隣接した歪みセンサ（例えば３ａ，３ｂ）は、所定の間隔を空けて配置されており、互いに電気的に分離されている。それぞれの歪みセンサ３は、例えば、歪みセンサ３ａが最左の測定箇所、歪みセンサ３ｂがこれよりも右側の測定箇所といった如く、互いに異なる箇所を測定対象とし、自己に加わる外力に応じて伸縮することによって、電気的特性が変化する。具体的には、ある歪みセンサ３ａが伸びると、その抵抗値が大きくなる。この抵抗値の変化（印加電圧の電圧変化）をモニタリングすることで、測定箇所における歪みの程度が検知される。歪みセンサ３を構成する部材（歪みセンサ部材）としては、例えば、電気抵抗が比較的大きいカーボン材などを用いることができる。

複数の横配線４（符号４は符号４ａ，４ｂの総称である。）は、幅方向に並んで配置されており、それぞれが基材２の長手方向に延在している。横配線４は、銀ペーストや銅インクなどの導電性材料を基材２に印刷（コーティングを含む。）することによって形成してもよい。配線の印刷には、マスクパターンを作って行う印刷手法、ディスペンサー（液体吐出装置）を用いた印刷手法、予め一面に金属層が形成されたフレキシブル基板の当該金属部分を配線パターンに沿ってトリミングする手法などが知られており、いずれを用いてもよい。ただし、ディスペンサーを用いる印刷手法は、配線の抵抗値が低く、断線を有効に防止できる点において好ましい。また、このような印刷に代えて、物理的に独立した線材である金属ワイヤーを用いて、配線を形成してもよい。金属ワイヤーは、印刷と比較して抵抗率を極めて低く、横配線４の長大化に起因した電圧変化を抑制できる点で有利である。また、横配線４について、基材２上側の配線群（上グループ）は、入力線４ａとして歪みセンサ３に一定電圧を入力すると共に、その下側の配線群（下グループ）は、出力線４ｂとして歪みセンサ３の検知電圧が出力される。それぞれの歪みセンサ３には、上下の横配線４がそれぞれ１本ずつ割り当てられている。

なお、同図は、それぞれの歪みセンサ３に一定電圧を個別に入力する例を示しているが、複数の歪みセンサ３に対して一定電圧を共通で入力してもよい。この場合、複数の歪みセンサ３に１本の入力線４ａが共通で接続される。また、横配線４は、基材２の長手方向に延在しているが、長手方向と平行である必要は必ずしもなく、部分的に幅方向に屈曲している形態や、横配線４が長手方向に対して斜めに延在している形態などを排除するものではない。

複数の縦配線５は、横配線４と交差する方向、典型的には基材２の幅方向（横配線４との直交方向）に延在している。縦配線５は、配線長が短いことから、生産性などを考慮して、導電性材料を基材に印刷することによって形成される。縦配線５は、横配線４のいずれかと、歪みセンサ３のいずれかとを個別に接続する。これにより、歪みセンサ３は、その一端が、縦配線５のいずれかを介して１本の入力線４ａに接続され、その他端が、縦配線５のいずれかを介して１本の出力線４ｂに接続される。例えば、同図における最左の歪みセンサ３ａは、最上の入力線４ａと、最下の出力線４ｂとに接続されている。

コネクタ６は、基材２の一端側に設けられている。コネクタ６は、外部の測定装置側（これに接続された配線を含む。）と接続可能な形状を有しており、複数の横配線４のそれぞれの端部が集約されている。

なお、同図では、歪みセンサ３の延在方向が基材２の長手方向である例を示したが、これは一例であって、基材２の長手方向を一成分とする方向（例えば、幅方向の成分も含む斜め方向）を含めて延在方向は任意である。また、歪みセンサ３の延在方向はすべて同一である必要は必ずしもなく、例えば、基材２の長手方向に対して平行な方向と、斜め方向とを交互に配置するといった如く、延在方向を少なくとも２つ以上に設定してもよい。これにより、様々な方向の歪み検出に対応可能となる。

また、同図において、隣接した歪みセンサ３（例えば３ａ，３ｂ）は、間隔を空けることによって電気的に分離されているが、図２に示すような構造にすれば、間隔を空けなくても電気的な分離を実現できる。この構造では、基材２の長手方向に延在する１本の連続したカーボン材が設けられている。このカーボン材の途中（左右の電気的特性を一致させる場合には中央）には、入力線４ａが共通接続され、その両端には、２本の出力線４ｂが個別に接続されている。これによって、１本の連続した歪みセンサ部材（カーボン材）から電気的に分離された２つの歪みセンサ３ａ，３ｂが左右に規定され、それぞれの抵抗値の変化（電圧変化）をモニタリングすることで、それぞれの歪みの程度を検知することができる。

図３は、図１に示したＡ−Ａ断面図である。基材２は、上下の基材層２ａ，２ｂによって構成されており、これらの対向面同士は接着層７ｂを介して接合されている。これにより、歪みセンサ３および複数の横配線４は、上下の基材層２ａ，２ｂによって挟持される。ここで、接着層７ｂは、複数の歪みセンサ３の配置部位には介在しないように、これを避けるように設けられている。その理由は、歪みセンサ３の配置部位に接着層７ｂが存在すると、感度不良などに起因した検出精度の低下を招くので、それを防止するためである。下基材層２ａの下面（対向面とは反対の面）は、歪みセンサ３の検知面となっており、計測対象に接着層（図示せず）を介して接着される。また、縦配線５は、上基材層２ｂの上面（対向面とは反対の面）に設けられており、上基材層２ｂを貫通するスルーホール８を介して、横配線４と歪みセンサ３との間を接続する。

以下、図４から図９を参照して、本実施形態に係る歪みセンサアレイ１Ａの製造方法について説明する。まず、図４に示すように、下基材層２ａの上面に、基材２の長手方向に複数の歪みセンサ３が形成・配置される。歪みセンサ３の形成は、例えば印刷によって行うことができる。つぎに、図５に示すように、下基材層２ａの上面に、基材２の長手方向に延在する複数の横配線４が形成・配置される。横配線４の形成は、例えば、ディスペンサーを用いて液状の導電材を所定の位置に塗布・固化することよって行われる。なお、歪みセンサ３の形成および横配線４の形成は、工程の順序が逆でもよい。

つぎに、図６に示すように、横配線４が配置された下基材層２ａの上面に粘着テープなどを貼り付けることで、接着層７ｂが形成される。接着層７ｂは、歪みセンサ３の検知感度の不良を防止すべく、歪みセンサ３の配置部位を避けるように配置される。そして、図７に示すように、接着層７ｂの上面に、上基材層２ｂが位置合わせを行った上で圧着される。これにより、上下の基材層２ａ，２ｂによって、同一層に配置された歪みセンサ３および横配線４が挟持される。なお、上基材層２ｂの所定位置には、上下を貫通するスルーホール８が予め形成されており、このスルーホール８内には、縦配線５の接続先が臨んでいる。スルーホール８を予め形成しておく理由は、上基材層２ｂにスルーホール８を事後的に形成すると、歪みセンサ３の変形が懸念されるので、それを防止するためである。

つぎに、図８に示すように、上基材層２ｂの上面に露出したスルーホール８が導電材５ａで埋設される。これにより、導電材５ａは、スルーホール８の直下に位置する接続先と電気的に接続される。その後、図９に示すように、導電性材料の印刷等によって、横配線４と交差する方向に延在するように導電材５ｂが形成される。この導電材５ｂは、上基材層２ｂの上面に露出した導電材５ａと電気的に接続される。これにより、同一層上に形成された歪みセンサ３および横配線４は、導電材５ａ，５ｂによって構成された縦配線５を介して電気的に接続される。最後に、上下の基材層２ａ，２ｂの積層体である基材２の一端側にコネクタ６を取り付けることによって、図１に示した歪みセンサアレイ１Ａが完成する。

このように、第１の実施形態によれば、複数の歪みセンサ３と、それぞれのセンサと電気的に接続するための縦横の配線４，５を基材２に設けることにより、配線類を含めて複数の歪みセンサ３を一つのユニットとして統合することができる。また、個々に独立した歪みセンサを多数使用する場合と比較して、歪みセンサアレイ１Ａとしてユニット化することで、外部の測定装置との間における配線の引き回しが簡略化されるため、配線の引き回し作業の負担を著しく軽減できる。

なお、上述した第１の実施形態では、図７に示したように、上基材層２ｂにスルーホール８を設ける構造について説明した。図１の平面図に示したように、複数の横配線４が同一の延在長で並んでいる配置では、横配線４と縦配線５との間における不要な電気的接触（ショート）を避けるために、スルーホール８の存在は欠かせない。しかしながら、歪みセンサアレイ１Ａの平面上における横配線４の長さおよび配置を工夫することで、このようなショートを考慮する必要がなくなり、スルーホール８を省略することができる。以下、第１の実施形態の変形例として、スルーホール８を省略した歪みセンサアレイ１Ａ’について説明する。

図１０は、本変形例に係る歪みアレイセンサ１Ａ’の平面図である。複数の横配線４は、幅方向に並んで配置されており、それぞれが基材２の長手方向に延在している。ただし、複数の横配線４の延在長は同一ではなく、接続先である歪みセンサ３がコネクタ６から離れるほど、その延在長が長く、かつ、幅方向の外側に配置されている。具体的には、コネクタ６から最も離れた歪みセンサ３ａに接続される横配線４は、最も長い延在長Ｌ１を有しており、幅方向の最も外側に配置されている。歪みセンサ３ａよりもコネクタ６に近い歪みセンサ３ｂに接続される横配線４は、延在長Ｌ２（Ｌ２＜Ｌ１）を有しており、延在長Ｌ１の横配線４よりも内側に配置されている。歪みセンサ３ｂよりもコネクタ６に近い歪みセンサ３ｃに接続される横配線４は、延在長Ｌ３（Ｌ３＜Ｌ２）を有しており、延在長Ｌ２の横配線４よりも内側に配置されている。そして、コネクタ６に最も近い歪みセンサ３ｄに接続される横配線４は、延在長Ｌ４（Ｌ４＜Ｌ３）を有しており、幅方向の最も内側に配置されている。

本変形例に係る歪みセンサアレイ１Ａ’の製造方法が上述した歪みセンサアレイ１Ａのそれと相違する点は、第１に、縦横の配線４，５が同一層に形成されることである。図１１は、横配線４および縦配線５の形成工程の説明図であり、図１０のＡ−Ａ断面を示す。下基材層２ａの上面に、複数の横配線４および複数の縦配線５の双方が形成・配置される。これらの配線４，５の形成は、例えば、ディスペンサーを用いて液状の導電材を所定の位置に塗布・固化することよって行われる。図１０の構成では、接続先となる歪みセンサ３に縦配線５を接続する際、縦配線５が不要な横配線４と交差することはないので、縦横の配線４，５を同一層上に形成することができる。

第２の相違点は、上基材層２ａにおけるスルーホール８の形成が不要なことである。図１１に示した配線の形成工程において、それぞれの縦配線５は、ショートを招くことなく、接続先となる横配線４および歪みセンサ３に同一層上で接続される。したがって、縦横の配線４，５が異なる層に存在することを前提に形成されるスルーホール８を設ける必要はない。その他については、上述した第１の実施形態と同様の工程を経て、図１２に示す歪みセンサアレイ１Ａ’が完成する。なお、同図において、上述した第１の実施形態と同様の部位については、同一の符号を付して、ここでの説明を省略する。

このように、本変形例によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏するほか、スルーホール８を形成することなく、省工程化されたプロセスで歪みセンサアレイ１Ａ’が製造できるので、生産性の向上を図ることができる。

（第２の実施形態）
第２の実施形態では、横配線４の一形態として、１本の独立した部材である金属ワイヤーを用いて、図１と同様の構成を有する歪みセンサアレイを製造する方法について説明する。まず、図１３に示すように、下基材層２ａの上面に、基材２の長手方向に複数の歪みセンサ３が印刷などによって形成・配置される。つぎに、図１４に示すように、上基材層２ｂの下面に、歪みセンサ３を避けるように接着層７ｂが形成され、その上で、上基材層２ｂの上下を貫通するスルーホール８が形成される。そして、図１５に示すように、下基材層２ａの上面に、歪みセンサ３を避けるように接着層７ｃが形成され、その上で、長手方向に延在する複数の金属ワイヤー４ｃが所定の位置に配置される。

金属ワイヤー４ｃの配置工程では、図１６に示すようなローラー９付の搬送機構を用いることができる。上下の基材層２ａ，２ｂの間に金属ワイヤー４ｃが介在している状態で、これらを矢印で示した搬送方向に引っ張る。これにより、上下の基材層２ａ，２ｂおよび金属ワイヤー４ｃは、搬送途中に設けられた上下のローラー９によって接合され、図１７に示すような積層体として一体化される。このようなローラー機構を用いることで、金属ワイヤー４ｃの配置工程と、積層体の一体化工程とを単一の工程で同時に実現することができる。なお、上基材層２ｂに設けられたスルーホール８内には、縦配線５の接続先となる金属ワイヤー４ｃが臨んでいる。その後、第１の実施形態と同様の工程を経て、図１８に示した歪みセンサアレイ１Ｂが完成する。

このように、第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の作用効果を奏する他、特に、横配線４として、それぞれが別個の部材である金属ワイヤー４ｃを用いることで、横配線４が長大化しても、これに起因した電圧変化を有効に抑制できる。その結果、広範囲を計測するために、歪みセンサアレイ１Ｂの延在長が長大化しても、個々の歪みセンサ３の検知特性を平準化できる。

（第３の実施形態）
図１９は、第３の実施形態に係る歪みセンサアレイの断面図である。この歪みセンサアレイ１Ｃが上述した各実施形態と異なる点は、歪みセンサ３の配置位置と、これに伴う縦配線５の接続関係である。具体的には、歪みセンサ３は、上下の基材層２ａ，２ｂによって挟持されるのではなく、上基材層２ｂの上面に設けられている。また、歪みセンサ３および横配線４（金属ワイヤー４ｃであってもよい。）は別の層に配置されているため、１つのコンタクトホール８（第１の実施形態では２つ）を介して両者が接続される。それ以外の点は、同一の構成なので、同一の符号を付してここでの説明を省略する。

本実施形態に係る歪みセンサアレイ１Ｃの製造方法について説明する。本製造方法も、基材２に歪みセンサ３を設ける工程、基材２に横配線４を設ける工程、基材２に縦配線５を設ける工程、および、基材２の層間を貫通するスルーホール８を形成することによって、歪みセンサ３と横配線４との間を縦配線５を介して接続する工程を有する点において、第１の実施形態と同様である。

まず、図２０に示すような積層体を用意する。この積層体は、図７の構成とは異なり、上下の基材層２ａ，２ｂの間に歪みセンサ３が設けられておらず、横配線４のみが挟持されている。つぎに、図２１に示すように、上基材層２ｂの上面に、基材２の長手方向に延在する複数の歪みセンサ３が形成・配置される。それとともに、上基材層２ｂの所定の位置に設けられたスルーホール８が導電材５ａで埋設される。最後に、上基材層２ｂの上面に、横配線４と交差する方向に延在する導電材５ｂが形成される。これによって、異なる層に形成された歪みセンサ３および横配線４は、縦配線５を介して接続される。最後に、上下の基材層２ａ，２ｂの積層体である基材２の一端側にコネクタ６を取り付けることによって、歪みセンサアレイ１Ｃが完成する。

このように、第３の実施形態によれば、上述した各実施形態と同様の作用効果を奏する。なお、本実施形態では、歪みセンサ３と検知面（下基材層２ａの下面）との間には上下の基材層２ａ，２ｂが介在するのに対し、第１の実施形態では、下基材層２ａのみが介在する。したがって、第１の実施形態の方が第２の実施形態よりも、歪みセンサ３と検知面との間を薄くできる。これは、歪みセンサ３の検知感度を高める上で有利である。

（第４の実施形態）
上述した第１から第３の実施形態は、基本的に、複数の歪みセンサ３を長手方向に間隔を空けて配置することによって、それぞれの歪みセンサ３を電気的に分離するものであるが、本実施形態では、歪みセンサ３を電気的に分離する手法として、スイッチを用いた時分割制御について説明する。

図２２は、第４の実施形態に係る歪みセンサアレイの平面図である。この歪みセンサアレイ１Ｄでは、１本の連続した歪みセンサ部材に対して、複数の入力線４ａのいずれかと、複数の出力線４ｂのいずれかとが、所定の間隔で交互に接続されている。それぞれの歪みセンサ３ａ〜３ｄは、１本の連続した歪みセンサ部材を複数に分割した範囲、より具体的には、互いに隣接した一対の入出力線４ａ，４ｂに接続された延在長として規定される。

複数の入力線４ａは、入力スイッチ１１を介して、外部の測定装置に接続された１本の共通入力線１０に接続されている。入力スイッチ１１は、個々の入力線４ａに対応して設けられた複数の端子１１ａ〜１１ｃを有し、外部から供給された選択信号に応じて、共通入力線１０の接続先として端子１１ａ〜１１ｃのいずれかを選択する。また、複数の出力線４ｂは、出力スイッチ１３を介して、外部の測定装置に接続された１本の共通出力線１２に接続されている。出力スイッチ１３は、個々の出力線４ｂに対応して設けられた複数の端子１３ａ〜１３ｃを有し、外部から供給された選択信号に応じて、共通出力線１２の接続先として端子１３ａ〜１３ｃのいずれかを選択する。

なお、同図では、入出力スイッチ１１，１３を歪みセンサアレイ１Ｄの外部に設けた例を示しているが、歪みセンサアレイ１Ｄ内に入出力スイッチ１１，１３を設けてもよい。

図２３は、入出力スイッチ１１，１３による時分割制御のタイミングチャートである。入出力線４ａ，４ｂの選択は、入出力スイッチ１１，１３によって時分割で制御され、入出力スイッチ１１，１３の切り替えは半周期ずれて行われる。具体的には、まず、期間ｔ0〜ｔ1では、入力スイッチ１１によって端子１１ａが選択され、出力スイッチ１３によって端子１３ａが選択される。これによって、端子１１ａに印加された一定電圧は、歪みセンサ３ａの一端のみに入力されると共に、歪みセンサ３ａの他端に生じた検知電圧が端子１３ａを介して共通出力線１２に出力される。

つぎに、期間ｔ1〜ｔ2では、出力スイッチ１３によって端子１３ａが選択されたまま、入力スイッチ１１が切り替わり端子１１ｂが選択される。これによって、共通入力線１０より供給された一定電圧は、歪みセンサ３ｂの一端だけに入力されると共に、歪みセンサ３ｂの他端に生じた検知電圧が端子１３ａを介して共通出力線１２に出力される。

つぎに、期間ｔ2〜ｔ3では、入力スイッチ１１によって端子１１ｂが選択されたまま、出力スイッチ１３が切り替わり端子１３ｂが選択される。これによって、共通入力線１０より供給された一定電圧は、歪みセンサ３ｃの一端だけに入力されると共に、歪みセンサ３ｃの他端に生じた検知電圧が端子１３ｂを介して共通出力線１２に出力される。

つぎに、期間ｔ3〜ｔ4では、出力スイッチ１３によって端子１３ｂが選択されたまま、入力スイッチ１１が切り替わり端子１１ｃが選択される。これによって、共通入力線１０より供給された一定電圧は、歪みセンサ３ｃｄ一端だけに入力されると共に、歪みセンサ３ｄの他端に生じた検知電圧が端子１３ｂを介して共通出力線１２に出力される。

このように、第４の実施形態によれば、スイッチ１１，１３を用いた入出力線４ａ，４ｂの時分割制御によって、１本の連続した歪みセンサ部材上において、複数の歪みセンサ３〜３ｄを規定することができる。

１Ａ〜１Ｄ，１Ａ’ 歪みセンサアレイ
２ 基材
２ａ 下基材層
２ｂ 上基材層
３，３ａ〜３ｄ 歪みセンサ
４ 横配線
４ａ 入力線
４ｂ 出力線
４ｃ 金属ワイヤー
５ 縦配線
６ コネクタ
７ｂ〜７ｃ 接着層
８ スルーホール
９ ローラー
１０ 共通入力線
１１ 入力スイッチ
１２ 共通出力線
１３ 出力スイッチ

Claims (17)

1. 歪みセンサアレイにおいて、
   可撓性を有する帯状の基材と、
   前記基材の長手方向に配置された複数の歪みセンサと、
   前記基材の長手方向に延在する複数の第１の配線と、
   前記第１の配線と交差する方向に延在し、前記第１の配線のいずれかと、前記歪みセンサのいずれかとを個別に接続する複数の第２の配線と
   を有することを特徴とする歪みセンサアレイ。
2. 前記基材の一端側に設けられ、前記複数の第１の配線のそれぞれの端部が集約されたコネクタをさらに有することを特徴とする請求項１に記載された歪みセンサアレイ。
3. 前記第１の配線は、金属ワイヤーによって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載された歪みセンサアレイ。
4. 前記第１の配線は、ディスペンサーを用いた印刷によって形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載された歪みセンサアレイ。
5. 前記第１の配線及び前記第２の配線は、予め一面に金属層が形成されたフレキシブル基板の前記金属層部分を配線パターンに沿ってトリミングすることにより形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載された歪みセンサアレイ。
6. 前記基材は、複数の基材層を積層することによって構成されており、
   前記複数の歪みセンサおよび前記複数の第１の配線は、前記複数の基材層によって挟持されていることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載された歪みセンサアレイ。
7. 前記第２の配線は、前記第１の配線とは異なる層に設けられており、前記基材層のいずれかに設けられたスルーホールを介して、前記第１の配線に接続されていることを特徴とする請求項６に記載された歪みセンサアレイ。
8. 前記第２の配線は、スルーホールを介することなく、前記第２の配線と同じ層に設けられた前記第１の配線に接続されていることを特徴とする請求項６に記載された歪みセンサアレイ。
9. 前記複数の基材層は、前記複数の歪みセンサの配置部位には介在することなく設けられた接着層を介して、互いに接合されていることを特徴とする請求項６に記載された歪みセンサアレイ。
10. 前記歪みセンサは、前記複数の基材層における対向面に設けられていることを特徴とする請求項６に記載された歪みセンサアレイ。
11. 前記第２の配線は、前記複数の基材層の対向面とは反対の面に設けられており、前記基材層のいずれかを貫通するスルーホールを介して、前記第１の配線および前記歪みセンサに接続されていることを特徴とする請求項６に記載された歪みセンサアレイ。
12. 前記複数の歪みセンサは、前記基材の長手方向を一成分とする延在方向に延在していることを特徴とする請求項１から１１のいずれかに記載された歪みセンサアレイ。
13. 前記複数の歪みセンサの延在方向は、少なくとも、第１の延在方向と、前記第１の延在方向とは異なる第２の延在方向とを有することを特徴とする請求項１２に記載された歪みセンサアレイ。
14. 前記複数の第１の配線は、複数の入力線と、複数の出力線とを有し、
    前記複数の歪みセンサは、１本の連続した歪みセンサ部材に対して、前記複数の入力線のいずれかと、前記複数の出力線のいずれかとを交互に接続し、前記入力線の選択と、前記出力線の選択とを時分割で制御することによって、規定されることを特徴とする請求項１から１３のいずれかに記載された歪みセンサアレイ。
15. 歪みセンサアレイの製造方法において、
    可撓性を有する帯状の基材に、前記基材の長手方向に複数の歪みセンサを設けるステップと、
    前記基材に、前記基材の長手方向に延在する複数の第１の配線を設けるステップと、
    前記基材に、前記金属ワイヤーと交差する方向に延在する複数の第２の配線を設けるステップと
    を有することを特徴とする歪みセンサアレイの製造方法。
16. 前記複数の歪みセンサを設けるステップは、前記基材の一部である第１の基材層上に、前記複数の歪みセンサを印刷するステップであり、
    前記複数の第１の配線を設けるステップは、前記第１の基材層上に、前記第１の配線としての複数の金属ワイヤーを配置するステップであり、
    前記複数の第２の配線を設けるステップは、前記基材の一部であって、前記第１の基材に積層された第２の基材上に、前記複数の第２の配線を印刷するステップであることを特徴とする請求項１５に記載された歪みセンサアレイの製造方法。
17. 前記基材の一端側に、前記複数の第１の配線のそれぞれの端部が集約されたコネクタを取り付けるステップをさらに有することを特徴とする請求項１５または１６に記載された歪みセンサアレイの製造方法。
    
    

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