JP2021148694A - センサユニット - Google Patents

Abstract

【課題】取付性及び機能発揮の両立を図る。【解決手段】センサユニット２０は、検出部２１、処理部２６、伝送部３１及びシート部３３を備える。検出部２１は、柔軟性を有し、かつ外部から加えられる押圧力を検出する。処理部２６は、検出部２１の検出結果を処理し、伝送部３１は処理部２６の処理結果を外部へ伝送する。シート部３３は柔軟性を有し、上記検出部２１、処理部２６及び伝送部３１が並べられた状態で同シート部３３上に配置される。検出部２１、処理部２６及び伝送部３１の少なくとも２つを対象機能部とした場合において、隣り合う対象機能部は、両対象機能部の配列方向へ互いに離間させられた状態でシート部３３上に配置される。そして、シート部３３の両対象機能部間となる箇所は、同シート部３３の厚み方向に屈曲し得る屈曲可能部３４を構成する。【選択図】図１

Description

本発明は、被取付部に取付けられ、かつ外部から加えられる押圧力を検出するセンサユニットに関する。

静電容量式のセンサとして、フィルム等からなる複数の層を積層することによって構成されたものが知られている。このタイプのセンサでは、同センサを被取付部に取付ける際に、被取付部の形状に合わせようとして曲げ応力が加えられると、層間に剥がれが発生し、センシング機能に影響を及ぼすおそれがある。

そこで、例えば、特許文献１に記載されたセンサユニットでは、センサが、複数のセンシング部を有するセンサ電極層と、センサ電極層の一主面に対向するリファレンス電極層と、両電極層間に設けられた誘電体からなる変形層とを備えている。変形層は、センシング部間において窪んでいるか、又は途切れている。リファレンス電極層は、隣り合うセンシング部間に、その厚み方向に湾曲し得る形状部を有している。このセンサユニットによると、曲げ応力が加えられた場合、主として形状部において変形させられる。センシング部に対し曲げ応力が加わりにくく、曲げられることに起因する層間の剥がれを抑制することができる。

国際公開第２０１８／０５１９１７号

上記センサユニットでは、センサが、ＦＰＣ（Flexible Printed Circuits） を介してＰＣＢＡ（Printed Circuit Board Assembly）に電気的に接続されている。ＰＣＢＡには、制御部としてのコントローラＩＣ（Integrated Circuit）や、データ処理部としてのＣＰＵ（Central Processing Unit） が搭載されている。

上記特許文献１に記載されたセンサユニットでは、曲げ応力が加えられた場合の対策がセンサについては講じられているが、ＰＣＢＡや、その上に配置された制御部やデータ処理部については講じられていない。そのため、センサユニットの被取付部に対する取付性を優先させると、曲げ応力によって、制御部やデータ処理部の機能が影響を受けるおそれがある。また、制御部やデータ処理部の機能発揮を優先させると、センサユニットの被取付部に対する取付性が低下するおそれがある。

本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、その目的は、取付性及び機能発揮の両立を図ることのできるセンサユニットを提供することにある。

上記課題を解決するセンサユニットは、柔軟性を有し、かつ押圧力を検出する検出部と、前記検出部の検出結果を処理する処理部と、前記処理部の処理結果を外部へ伝送する伝送部と、柔軟性を有し、かつ前記検出部、前記処理部及び前記伝送部が並べられた状態で配置されるシート部とを備え、前記検出部、前記処理部及び前記伝送部の少なくとも２つを対象機能部とした場合において、隣り合う対象機能部は、両対象機能部の配列方向へ互いに離間させられた状態で前記シート部上に配置され、前記シート部の両対象機能部間となる箇所は、同シート部の厚み方向に屈曲し得る屈曲可能部を構成している。

上記の構成によれば、センサユニットは、シート部の一部に設定された屈曲可能部において、同シート部の厚み方向へ屈曲可能である。そのため、センサユニットを、被取付部の外形形状に合わせて屈曲可能部において屈曲させることで、センサユニットを被取付部の形状に沿った形状に変形させて、その被取付部に取付けることが可能である。

センサユニットは、検出部、処理部及び伝送部が配置されていない屈曲可能部において屈曲されるため、屈曲により、検出部、処理部及び伝送部のそれぞれに対し曲げ応力が加わりにくい。そのため、検出部、処理部及び伝送部は、曲げ応力の影響を受けにくく、それぞれが有する機能を発揮しやすい。

上記センサユニットにおいて、前記処理部は、前記検出部に加えられ、かつ時間とともに変化する押圧力から押圧のパターンを抽出するパターン抽出部と、前記パターン抽出部により抽出された押圧のパターンを記憶する記憶部と、前記記憶部へのパターン記憶後に前記パターン抽出部により抽出された押圧のパターンを、前記記憶部に記憶されている押圧のパターンと照合して認証を行なう認証部とを備えていることが好ましい。

上記の構成によれば、操作者がセンサユニットの検出部を押圧すると、上記押圧力の強弱に対応した波形で、検出部の検出値が時間とともに変化する。この波形から、押圧の特徴量（パターン）がパターン抽出部によって抽出され、記憶部に記憶される。認証部は、記憶部へのパターン記憶後にパターン抽出部により抽出された押圧のパターンを、記憶部に記憶されている押圧のパターンと照合して認証を行なう。認証に際し、操作者は検出部を押す力を変化させるだけである。そのため、他者が操作者の動きを見て再現して認証を行なうことは困難である。

上記センサユニットにおいて、前記検出部、前記処理部及び前記伝送部の少なくとも１つに対し、前記シート部を挟んで、同シート部の厚み方向における反対側には、同シート部よりも硬質の補強板が配置されていることが好ましい。

上記の構成によれば、検出部、処理部及び伝送部のうち、シート部を挟んで、その厚み方向における補強板の反対側に位置するものは、同補強板によって補強される。そのため、センサユニットが屈曲可能部において屈曲された場合等に曲げ応力が加わっても、検出部、処理部及び伝送部のうち、上記のように補強板によって補強されたものは曲がりにくく、自身が有する機能を発揮しやすい。

上記センサユニットにおいて、前記検出部、前記処理部及び前記伝送部の少なくとも１つに対し、前記シート部を挟んで、同シート部の厚み方向における反対側には、接着層が形成されていることが好ましい。

上記の構成によれば、センサユニットを接着層において被取付部に貼付けるといった簡単な作業を行なうだけで、センサユニットは被取付部に取付けられた状態になる。従って、センサユニット及び被取付部には、両者を結合させるための構造部を別途設けなくてもすむ。さらに、貼付けにより取付けがなされるため、センサユニットの取付けの対象となる被取付部の種類が多くなる。

上記センサユニットにおいて、前記配列方向における前記屈曲可能部の両側の前記対象機能部は、前記厚み方向における前記シート部の同一側に配置されており、両対象機能部間であって、前記配列方向に互いに離間した２箇所には、前記屈曲可能部の屈曲に伴い互いに接触して屈曲を規制するストッパが設けられていることが好ましい。

上記の構成によれば、センサユニットが屈曲可能部において屈曲させられると、その屈曲に伴い、一対のストッパが互いに接近する。そして、両ストッパが互いに接触すると、屈曲可能部がそれ以上屈曲することが規制される。そのため、配列方向における屈曲可能部の両側の対象機能部が、屈曲可能部の屈曲に伴い干渉し合う現象が起りにくい。また、対象機能部を構成する電気回路部品同士が接触して短絡するのを防止することができる。

上記センサユニットにおいて、前記処理部及び前記伝送部の少なくとも一方を覆う保護カバーが前記シート部に取付けられていることが好ましい。
上記の構成によれば、センサユニットに対し外力が加わった場合、その外力の一部は保護カバーによって受け止められる。処理部及び伝送部のうち、保護カバーが被せられたものに対し、外力が直接加わることが保護カバーによって規制される。

上記センサユニットによれば、取付性及び機能発揮の両立を図ることができる。

第１実施形態におけるセンサユニット及び錠前のそれぞれの概略構成図。 図１における検出部の概略構成を示す断面図。 図２の検出部によって検出される押圧力と静電容量との関係を示す特性図。 図２の検出部によって検出される静電容量の時間変化を示す特性図。 第２実施形態におけるセンサユニットの概略構成を示す図であり、同センサユニットが屈曲させられる前の状態を示す底面図。 図５のセンサユニットの側面図。 （ａ）は、第２実施形態におけるセンサユニットの被取付部に対する取付け態様を示す斜視図、（ｂ）は報知装置の概略構成図。 第２実施形態におけるセンサユニットが、被取付部に取付けられた状態を示す部分側面図。 第１実施形態の変形例を示す図であり、センサユニットの部分側面図。 同じく、第１実施形態の変形例を示す図であり、センサユニットの部分側面図。 同じく、第１実施形態の変形例を示す図であり、センサユニットの部分側面図。 第２実施形態の変形例を示す図であり、センサユニットが被取付部に取付けられた状態を示す部分側面図。 同じく、第２実施形態の変形例を示す図であり、センサユニットが被取付部に取付けられた状態を示す部分側面図。 第２実施形態の変形例を示す図であり、図５に対応するセンサユニットの底面図。

（第１実施形態）
以下、センサユニットの第１実施形態について、図１〜図４を参照して説明する。
最初に、第１実施形態のセンサユニットが取付けられる対象である被取付部について簡単に説明する。

開口部を有する筐体と、開口部を開閉する開閉部材、例えば、引出し、ドア等との間には、図１に示す錠前１０が組込まれている。錠前１０は、開口部を閉塞した開閉部材をその状態にロック（施錠）したり、そのロックを解除（解錠）したりする錠前本体１１と、錠前本体１１の解錠及び施錠に関する指令信号を受信する受信部１２と、受信部１２が受信した指令信号に応じて錠前本体１１を駆動制御して解錠動作又は施錠動作を行なわせる制御部１３とを備えている。

第１実施形態のセンサユニット２０は、上記開閉部材自体、上記筐体等を被取付部とし、この被取付部に取付けられて使用される。センサユニット２０は、これに対し指で押圧操作が行なわれると、その押圧操作が、錠前１０の解錠及び施錠の権限を有するもの（本人）によるものであるかどうかを認証し、本人である場合にのみ、解錠又は施錠させる指令信号を送信する。

センサユニット２０は、これを構成する部材として検出部２１、回路部２５、電池部３２及びシート部３３を備えている。
検出部２１は、操作者の指によって押圧された場合に、時間とともに連続して変化する押圧力の大きさ、すなわち、強弱を検出するためのものであり、軽量でありかつ柔軟性を有している。第１実施形態では、検出部２１として、静電容量型の圧力センサが用いられている。

図２に示すように、検出部２１は、誘電エラストマーからなるシート状の誘電層２２と、誘電層２２の厚み方向における両側に配置された電極層としての正極電極２３及び負極電極２４とを備えていて、コンデンサ構造を有している。誘電層２２は１つであってもよいし、複数であってもよい。第１実施形態では、検出部２１として、一対の誘電層２２と、両誘電層２２間に配置された負極電極２４と、各誘電層２２を挟んで負極電極２４とは反対側の２箇所に配置された一対の正極電極２３とによって構成されるものが用いられている。

検出部２１は、互いに正極電極と負極電極を反転させた２つのコンデンサを積層したような構成になっており、一対の正極電極２３は外部で電気的に接続されている。検出部２１を上記のような２層構造とすることで、検出部２１が外部電磁界に晒されたときに、一方のコンデンサと他方のコンデンサに逆相の電圧あるいは逆相の電流が発生し、これらが加算されるとゼロになるため、外部電磁界によるノイズの影響をなくすことができる。

図３に示すように、検出部２１は、これに対し加えられた荷重、この場合、操作者の指による押圧力が大きくなるに従って電極間距離が短くなり、静電容量が大きくなる特性を有している。そのため、検出部２１は、静電容量に基づき、同検出部２１に加えられた押圧力を検出することが可能である。

なお、検出部２１は積層数を増やすことで、静電容量変化を大きくとることができるため、Ｓ／Ｎ比（信号対ノイズ比）が向上する。ここで誘電層２２の積層数が偶数である方が、上記ノイズキャンセルの効果が発揮しやすい。例えば、４層構造の場合は、｛正極電極／誘電層１／負極電極／誘電層２／正極電極／誘電層３／負極電極／誘電層４／正極電極｝といった構成にするのが好ましい。

誘電層２２を構成する誘電エラストマーは特に限定されるものではなく、公知の誘電エラストマーを用いることができる。上記誘電エラストマーとしては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら誘電エラストマーのうちの一種が用いられてもよいし、複数種が併用されてもよい。

正極電極２３及び負極電極２４を構成する材料としては、例えば、導電エラストマー、カーボンナノチューブ、ケッチェンブラック（登録商標）、銅やアルミ等の金属箔、金属蒸着膜が挙げられる。上記導電エラストマーとしては、例えば、絶縁性高分子及び導電性フィラーを含有する導電エラストマーが挙げられる。

上記絶縁性高分子としては、例えば、架橋されたポリロタキサン、シリコーンエラストマー、アクリルエラストマー、ウレタンエラストマーが挙げられる。これら絶縁性高分子のうちの一種が用いられてもよいし、複数種が併用されてもよい。上記導電性フィラーとしては、例えば、ケッチェンブラック（登録商標）、カーボンブラック、銅や銀等の金属粒子が挙げられる。これら導電性フィラーのうちの一種が用いられてもよいし、複数種が併用されてもよい。

図１に示すように、回路部２５は、複数の回路構成部によって構成されている。複数の回路構成部には、上記検出部２１による検出結果を用いて処理を行なう処理部２６と、処理部２６の処理結果を外部へ伝送する伝送部３１とが含まれている。検出部２１、処理部２６及び伝送部３１の少なくとも２つは、隣り合う部材同士がそれらの配列方向へ互いに離間させられた状態でシート部３３上に配置される対象機能部とされている。第１実施形態では、検出部２１、処理部２６及び伝送部３１の全てが対象機能部とされている。

処理部２６は、パターン抽出部２７、記憶部２８及び認証部２９を備えている。パターン抽出部２７は、検出部２１に加えられ、かつ時間とともに変化する押圧力から押圧のパターンを抽出する。記憶部２８は、パターン抽出部２７により抽出された押圧のパターンを記憶する。認証部２９は、記憶部２８へのパターン記憶後にパターン抽出部２７により抽出された押圧のパターンを、記憶部２８に記憶されている押圧のパターンと照合して認証を行なう。

伝送部３１は、無線伝送部によって構成されており、認証部２９により、検出部２１の押圧操作が本人によってなされたと認証された場合に、錠前１０を解錠又は施錠させるための指令信号を無線により送信する。

電池部３２は、上記検出部２１や各回路構成部に対し電力を供給する電源として用いられている。電池部３２としては、一次電池が用いられてもよいし、二次電池や、キャパシタ等の蓄電装置が用いられてもよい。

シート部３３は、ＦＰＣによって構成されていて柔軟性を有している。第１実施形態では、シート部３３として、図１の左右方向に細長い長尺状をなすものが用いられている。ＦＰＣは、プリント基板の一形態であり、ポリイミド等の樹脂材料によって形成された薄いフィルムに、銅箔等からなる配線パターン（配線部）を形成したものであり、薄くて軽く、折り曲げることができる特徴を有している。配線部は、シート部３３のうち、回路構成部が配置された箇所に形成されるとともに、後述する屈曲可能部３４上にも形成されている。

上記検出部２１、各回路構成部及び電池部３２は、シート部３３の長さ方向に沿って並べられた状態で、同シート部３３上に配置されている。検出部２１及び電池部３２は、シート部３３の長さ方向における両端部上に配置されている。検出部２１は、これを構成する各層の積層方向が、シート部３３の厚み方向に一致するように、同シート部３３上に配置されている。回路構成部は、シート部３３のうち、検出部２１及び電池部３２の間の領域に配置されている。また、複数の回路構成部のうち、特に、処理部２６及び伝送部３１は、上記長さ方向へ互いに離れた状態でシート部３３上に配置されている。

また、シート部３３のうち、電池部３２と伝送部３１との間の領域、回路構成部とその隣の回路構成部との間の領域、検出部２１とその隣の回路構成部である処理部２６との間の領域は、それぞれシート部３３の厚み方向に屈曲し得る屈曲可能部３４を構成している。隣り合う回路構成部間の領域には、処理部２６と伝送部３１との間の領域が含まれる。シート部３３上の検出部２１、電池部３２及び回路構成部は、屈曲可能部３４を含む上記シート部３３に形成された上記配線部によって電気的に接続されている。

さらに、検出部２１、処理部２６及び伝送部３１のそれぞれに対し、シート部３３を挟んで、同シート部３３の厚み方向における反対側の面には、接着層３５が形成されている。接着層３５として、第１実施形態では、両面接着テープが用いられている。

次に、上記のように構成された第１実施形態の作用について説明する。また、作用に伴い生ずる効果についても併せて説明する。
第１実施形態のセンサユニット２０は、配線部が形成された各屈曲可能部３４において、シート部３３の厚み方向へ屈曲可能である。そのため、センサユニット２０を被取付部の外形形状に合わせて屈曲させることができる。配線部はシート部３３の一部を構成するものであって柔軟性を有しているため、屈曲可能部３４とともに屈曲されても支障はない。

そして、上記のように屈曲可能部３４において屈曲されたセンサユニット２０を、接着層３５において被取付部に貼付けるといった簡単な作業を行なうだけで、センサユニット２０を被取付部に取付けることができる。従って、被取付部及びセンサユニット２０には、両者を結合させるための構造部を別途設けなくてもすむ。さらに、貼付けにより取付けがなされるため、センサユニット２０の取付対象となる被取付部の種類が多くなる。また、接着層において被取付部に取付けられることにより、センサユニット２０は上記のように被取付部に沿って屈曲させられた状態に保持される。従って、被取付部に対するセンサユニット２０の取付性が向上する。

また、センサユニット２０は、検出部２１及び電池部３２が配置されず、しかも処理部２６及び伝送部３１を含む各回路構成部が配置されていない屈曲可能部３４において屈曲される。そのため、屈曲により、検出部２１及び電池部３２や、処理部２６及び伝送部３１を含む各回路構成部のそれぞれに対し曲げ応力が加わりにくい。上記検出部２１、電池部３２及び回路構成部は曲げ応力の影響を受けにくく、それぞれが有する機能を発揮しやすい。このように、第１実施形態のセンサユニット２０によると、被取付部に対する取付性と、検出部２１、回路部２５及び電池部３２の機能発揮の両立とを図ることができる。

また、伝送部３１は無線伝送部を有しており電磁界ノイズを発生するため、これの近傍に検出部２１が存在すると、検出信号にノイズが乗る要因となる。しかし、互いに正極電極と負極電極を反転させた２つのコンデンサを積層した構造とすることで、無線伝送部が発生する電磁界ノイズによる影響を抑えてＳ／Ｎ比の高いセンシングが可能である。

ところで、施錠されている錠前１０を解錠する場合、又は解錠されている錠前１０を施錠する場合には、操作者が指で上記センサユニット２０の検出部２１を押圧する。
上記解錠又は施錠のための押圧操作は、強弱を付けて行なわれる。例えば、図４に示すように、弱い押圧力で押圧された後に、強い押圧力で押圧され、その後、弱い押圧力で押圧され、続けて弱い押圧力で押圧される。すると、上記押圧力の強弱に対応した波形で静電容量が時間とともに変化し、特定パターンの信号情報を形成する。

上記波形から、押圧の特徴量（パターン）がパターン抽出部２７によって抽出される。特徴量としては、例えば、次のものが挙げられる。
・波毎の静電容量の最大値（波高値）
・波において静電容量が最大となってから次の波において静電容量が再び最大になるまでの時間間隔（周期）
・単位時間当たりの波（波高値）の数
・押圧操作の速度
・波と、次の波との間の押圧されない時間
そして、パターン抽出部２７により抽出された押圧のパターンが、操作者特有の押圧のパターンとして記憶部２８に記憶される。

認証部２９は、記憶部２８へのパターン記憶後にパターン抽出部２７により抽出された押圧のパターンを、記憶部２８に記憶されている押圧のパターンと照合して認証を行なう。認証部２９により、検出部２１の押圧操作が本人によってなされたと認証された場合、伝送部３１から、錠前１０を解錠又は施錠させる指令信号が送信される。

この指令信号が錠前１０における受信部１２によって受信されると、制御部１３が錠前本体１１を駆動制御する。この制御により、解錠状態の錠前本体１１が施錠、又は施錠状態の錠前本体１１が解錠される。

ここで、認証に際し、テンキー方式の場合には２次元方向の指の動きがあり、モールス信号方式の場合には指で叩く動きがあるため、指の動きをもとに暗証解読されやすいが、第１実施形態によれば、操作者は、指で検出部２１を押圧する力を変化させるだけである。そのため、他者が操作者の指の動きを見て再現して、不正に認証を行なうことは困難である。表現を変えると、認証処理のセキュリティ強度を高めることができる。

第１実施形態によると、上記以外にも、次の効果が得られる。
・センサユニット２０は、電池部３２を備えているので、外部電源を確保することが難しい箇所でも使用可能である。

・静電容量の時間変化を認証に用いているため、検出部２１に対する押圧力の印加の有無、すなわち、検出部２１を指で押すことと押すのを止めることとの時間変化のみを認証に用いる場合よりも、認証処理のセキュリティ強度を高めることができる。

（第２実施形態）
次に、センサユニットの第２実施形態について、図５〜図８を参照して説明する。
図７（ａ）に示すように、第２実施形態のセンサユニット２０は、家具、棚、箱等を被取付部４１とし、この被取付部４１に取付けられる。被取付部４１は、底面４２と、その底面４２に隣接し、かつ同底面４２に対し直交又は直交に近い角度で交差する側面４３とを少なくとも有している。被取付部４１は、例えば、壁（図示略）に近い箇所で床４０（図８参照）上に載置される。被取付部４１自体又は被取付部４１の周辺の部材には、図７（ｂ）に示すように、上記底面４２にかかる押圧力に関する情報を報知する報知装置５０が設けられている。報知装置５０は、上記情報を受信する受信部５１と、音及び光の少なくとも一方を出力する報知部５３と、受信部５１により受信された押圧力に関する情報に基づき報知部５３を作動させる処理部５２とを備えている。

図５及び図６に示すように、第２実施形態のセンサユニット２０は、第１実施形態と同様に、検出部２１、回路部２５、電池部３２及びシート部３３を備えている。これらのうち、検出部２１、電池部３２及びシート部３３としては、第１実施形態と同様のものが用いられている。

回路部２５は、回路構成部として、上記検出部２１による検出結果を用いて処理を行なう処理部２６と、処理部２６の処理結果を外部へ伝送する伝送部３１とを備えている。伝送部３１は、第１実施形態と同様に、無線伝送部によって構成されている。

処理部２６は、検出部２１によって検出される圧力が、予め定められたしきい値よりも大きい場合に、上記報知部５３に対し特定の音及び光の少なくとも一方を出力させるための指令信号を伝送部３１から送信させる。上記しきい値としては、例えば、被取付部４１が大きく傾く等して、底面４２の一部を介して検出部２１に対し、被取付部４１の重量の多くが加わった場合の押圧力に基づいて決定される。

上記検出部２１、回路部２５及び電池部３２は、シート部３３の厚み方向における同一側の面上に１列に並べられた状態で配置（配列）されている。第２実施形態では、検出部２１及び処理部２６が、対象機能部として、処理部２６と伝送部３１との間や、伝送部３１と電池部３２との間よりも大きく離間した状態で配置されている。シート部３３において、検出部２１と処理部２６との間の領域は屈曲可能部３４を構成している。なお、図５及び図６では、センサユニット２０が屈曲可能部３４において屈曲される前の状態で示されている。

検出部２１に対し、シート部３３を挟んで、同シート部３３の厚み方向における反対側の面には接着層３５ａが形成されている。また、回路部２５及び電池部３２に対し、シート部３３を挟んで、上記厚み方向における反対側の面にも接着層３５ｂが形成されている。接着層３５ａ，３５ｂとしては、第１実施形態の接着層３５と同様に、両面接着テープが用いられている。

次に、上記のように構成された第２実施形態の作用について説明する。また、作用に伴い生ずる効果についても併せて説明する。
第２実施形態のセンサユニット２０は、検出部２１と処理部２６との間に設定された屈曲可能部３４において、シート部３３の厚み方向へ屈曲可能である。屈曲可能部３４が被取付部４１の底面４２と側面４３との境界部分である角部に位置するように位置決めされた状態で、接着層３５ａが底面４２に貼付けられる。センサユニット２０は、屈曲可能部３４において略９０°上方へ屈曲させられながら、接着層３５ｂが側面４３に貼付けられる。なお、上記とは逆に、最初に接着層３５ｂが側面４３に貼付けられ、続いて接着層３５ａが底面４２に貼付けられてもよい。

このように、センサユニット２０を、屈曲可能部３４において、被取付部４１の形状に合わせて略９０°に簡単に屈曲させることができる。また、接着層３５ａを底面４２に貼付け、接着層３５ｂを側面４３に貼付けることで、上記のように屈曲されたセンサユニット２０を被取付部４１に対し簡単に取付けることができる。さらに、センサユニット２０を上記のように屈曲された状態に保持することができる。被取付部４１に対するセンサユニット２０の取付性が向上する。従って、第１実施形態と同様、センサユニット２０及び被取付部４１には、両者を結合させるための構造部を別途設けなくてもすむ。また、貼付けにより被取付部４１に対する取付けがなされるため、センサユニット２０の取付けの対象となる被取付部４１の種類が多くなる。特に、上記センサユニット２０は軽量で薄く、データの送受信は無線により行われて配線が不要であるため、高所でも狭い箇所でも被取付部４１に貼付けることが容易である。

また、センサユニット２０は、検出部２１、回路部２５及び電池部３２が配置されていない屈曲可能部３４において屈曲される。そのため、屈曲により、検出部２１、回路部２５及び電池部３２のそれぞれに対し曲げ応力が加わりにくい。曲げ応力が、検出部２１、回路部２５及び電池部３２のそれぞれの機能に及ぼす影響が小さく、それらが、自身の機能を発揮しやすい。このように、第２実施形態によっても、取付性及び機能発揮の両立を図ることができる。

図８に示すように、上記被取付部４１が床４０に載置された場合には、底面４２と床４０との間に介在された検出部２１に対し、同被取付部４１の荷重が作用する。検出部２１には、指によって押圧された場合と同様に押圧力が加わる。上述したように、検出部２１の静電容量は、押圧力に応じて変化する。処理部２６は、検出部２１によって検出される押圧力と、上記しきい値とを比較する。検出された押圧力がしきい値よりも小さい場合には、報知部５３を作動させるための指令信号を伝送部３１から送信させない。これに対し、検出された押圧力がしきい値以上の場合には、報知部５３に特定の音及び光の少なくとも一方を出力させるための指令信号を伝送部３１から送信させる。

この指令信号が図７（ｂ）に示す報知装置５０の受信部５１によって受信されると、処理部５２により、報知部５３が作動させられて同報知部５３から特定の音及び光の少なくとも一方が出力される。これらの音や光により、被取付部４１が傾いていて底部に過大な圧力がかかっていることを報知することができる。

なお、上記実施形態は、これを以下のように変更した変形例として実施することもできる。上記実施形態及び以下の変形例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。

＜第１実施形態に関する事項＞
・認証部２９の照合及び認証によって本人であること、又は所定波形の入力が認証された場合に、錠前１０とは異なるものに対し、所定の動作、例えば、表示器に表示されている画像を切替える動作を行なわせるための指令信号が伝送部３１から送信されてもよい。

・センサユニット２０が屈曲可能部３４において屈曲される際等に、電子部品からなる回路構成部に対し曲げ応力が加わると、同回路構成部をシート部３３に固着しているはんだ等にクラックが入るおそれがある。

そこで、こうした現象を抑制するために、回路構成部に対し、シート部３３を挟んで上記厚み方向における反対側となる箇所に、同シート部３３よりも硬質の補強板が配置されてもよい。

ただし、補強板が過度に配置されると、センサユニット２０が屈曲しにくくなり、検出部２１及びシート部３３（ＦＰＣ）が本来有する柔軟性が損なわれる懸念がある。
そのため、図９に示すように、補強板５５は、複数の回路構成部のうちの少なくとも１つ、例えば、処理部２６や伝送部３１に対し、シート部３３を挟んで上記厚み方向における反対側に配置されることが望ましい。検出部２１や屈曲可能部３４の柔軟性を確保したい場合には、検出部２１に対し、シート部３３を挟んで上記厚み方向における反対側や、屈曲可能部３４に補強板が配置されないことが望ましい。

このようにすると、処理部２６及び伝送部３１のうち、シート部３３を挟んで上記厚み方向における補強板５５の反対側に位置する回路構成部は、同補強板５５によって補強される。そのため、センサユニット２０が屈曲可能部３４において屈曲された場合等に曲げ応力が加わっても、上記のように補強された回路構成部は曲がりにくい。回路構成部をシート部３３に固着しているはんだ等にクラックが入るのを抑制することができる。回路構成部は、自身が有する機能を発揮しやすい。

このように、補強板５５を適切に用いることで、柔軟性と回路構成部の信頼性の確保とを両立させ、センサユニット２０の利便性を向上させることができる。
・図１とは異なり、検出部２１、回路構成部及び電池部３２のうち、配線部によって互いに電気的に接続される関係にある２つの部材が対象機能部とされ、両対象機能部がシート部３３を挟んで、上記厚み方向において互いに反対側となる箇所に配置されてもよい。この場合、シート部３３において該当する両対象機能部間の屈曲可能部３４に、シート部３３の厚み方向に貫通するスルーホールが設けられ、各対象機能部から延びる配線部がスルーホールを介して互いに電気的に接続されてもよい。

図１０は、検出部２１と、屈曲可能部３４を挟んで同検出部２１に対し電気的に接続される回路構成部（パターン抽出部２７、記憶部２８等）とを、シート部３３の厚み方向において互いに反対側となる箇所に配置した例を示している。屈曲可能部３４にスルーホール５６が設けられ、検出部２１から延びる配線部と、同検出部２１の隣の回路構成部から延びる配線部とがスルーホール５６を介して電気的に接続されている。

・図１に示すように、検出部２１、回路構成部及び電池部３２のうち、上記配列方向における屈曲可能部３４の両側の対象機能部が、シート部３３の厚み方向における同一側に配置されている場合、屈曲可能部３４が過度に屈曲されると、両対象機能部が互いに干渉するおそれがある。

そこで、両対象機能部間であって、上記配列方向に互いに離間した２箇所に、屈曲可能部３４の屈曲に伴い互いに接触して屈曲を規制するストッパが設けられてもよい。図１１は、上記配列方向における屈曲可能部３４の両側の回路構成部（認証部２９等）が、シート部３３の厚み方向における同一側（図１１では上側）に配置された例を示している。各ストッパ５７は、屈曲可能部３４の回路構成部との境界部分に設けられている。

この変形例によれば、センサユニット２０が屈曲可能部３４において屈曲させられると、その屈曲に伴い、一対のストッパ５７が互いに接近する。そして、図１１に示すように、両ストッパ５７が互いに接触すると、両ストッパ５７は屈曲可能部３４がそれ以上屈曲するのを規制する。そのため、上記配列方向における屈曲可能部３４の両側の対象機能部が、屈曲可能部３４の屈曲に伴い干渉し合うのを抑制することができる。また、対象機能部を構成する電気回路部品同士が接触して短絡するのを防止することができる。

・検出部２１は、操作者の指とは異なる部位によって押圧されるものであってもよい。
＜第２実施形態に関する事項＞
・図８に示すように、第２実施形態におけるセンサユニット２０の使用形態では、検出部２１が床４０と底面４２との間に位置し、検出部２１に対し被取付部４１の荷重が押圧力として加わる。そのため、高い箇所や狭い箇所に既に載置されている被取付部４１に対しセンサユニット２０を取付ける場合等、センサユニット２０の取付作業がしづらい場合には、底面４２に対する貼付けは省略されてもよい。検出部２１及びシート部３３が底面４２と床４０との間に挟まれて動かないからである。従って、この場合には、接着層３５ａの省略が可能である。

・図１２に示すように、回路部２５及び電池部３２が、シート部３３に対し被取付部４１側（図１２では左側）の面上に配置されてもよい。この場合、被取付部４１の側部に、側面４３において開口する凹部４４が設けられ、回路部２５及び電池部３２が同凹部４４内に格納される。そして、シート部３３において回路部２５及び電池部３２の周りに形成された接着層３５ｂが、側面４３であって凹部４４の周りに貼付けられる。こうすることによって、回路部２５及び電池部３２を凹部４４内に格納された状態に保持することができる。なお、接着層３５ｂは、凹部４４を取り囲むことができるように環状に形成されてもよいし、挟むことができるように、相対向する位置に形成されてもよい。このようにすると、センサユニット２０に対し外力が加わっても、その外力から回路部２５及び電池部３２を保護することができる。回路部２５及び電池部３２は、それらが有する機能を発揮しやすい。

なお、回路部２５及び電池部３２に対し、シート部３３を挟んで、同シート部３３の厚み方向における反対側に、上記図９の変形例と同様の補強板５５が配置されてもよい。この場合には、回路部２５及び電池部３２を保護する性能をさらに高めることができる。

・図８に示す第２実施形態の構成に加え、処理部２６及び伝送部３１の少なくとも一方を覆う保護カバーが設けられてもよい。
図１３は、処理部２６及び伝送部３１の両方が共通の保護カバー５８によって覆われた変形例を示している。このようにすると、センサユニット２０に対し外力が加わった場合に、その一部を保護カバー５８によって受け止め、処理部２６や伝送部３１に対し外力が直接加わるのを保護カバー５８によって規制することができる。

なお、図示はしないが、処理部２６と伝送部３１とが別々の保護カバーによって覆われてもよい。
上記保護カバー５８としては、高い強度を有するものが望ましく、例えば、樹脂によって形成されたものが用いられてもよい。また、処理部２６の保護カバー５８として、金属によって形成されたものが用いられてもよい。この場合には、外部電磁界により回路構成部にノイズが混入することによる影響、例えば検出値を変動させること、を抑え込む効果、いわゆるシールド効果が期待できる。なお、この場合には、保護カバー５８が電池部３２のグラウンドに接続されることが望ましい。

同様の効果を得るために、配線部とは異なる箇所にシールド層が形成されてもよい。シールド層としては、例えば、ポリイミド、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等の樹脂材料からなる基材上に、銅、ニッケル、銀、アルミニウム、金等の金属材料からなる金属層を積層したものを用いることができる。

例えば、図１２において二点鎖線で示すように、補強板５５上にシールド層５９が形成されてもよい。この場合、上記と同様に、シールド層５９が電池部３２のグラウンドに接続されることが望ましい。また、図１３における保護カバー５８が金属製である場合には、その保護カバー５８に対し、シート部３３を挟んで同シート部３３の厚み方向における反対側（図１３では左側）にシールド層が形成されてもよい。この場合、シート部３３の厚み方向における両側から回路構成部をシールドすることができる。

・図１４に示すように、検出部として、上述した検出部２１に加え、同検出部２１と同様の構成を有する検出部６１が新たに設けられてもよい。図１４は、検出部６１が１つ設けられた例を示しているが、複数設けられてもよい。

この場合、シート部３３には、検出部２１が配置される部分３３ａと、検出部６１が配置される部分３３ｂと、回路部２５（処理部２６、伝送部３１）及び電池部３２が配置される部分３３ｃとが形成される。部分３３ａ及び部分３３ｂは部分３３ｃに対し、配線部６２，６３が形成された屈曲可能部３４を介して電気的に接続される。表現を変えると、シート部３３における屈曲可能部３４は、検出部２１，６１と回路部２５との配列方向における中間部分に形成される。

図１４の変形例では、部分３３ａが部分３３ｃと同一方向へ延び、部分３３ｂが部分３３ｃの延びる方向に対し直交する方向へ延びている。これに代えて、図示はしないが、部分３３ｃに対し、部分３３ａ及び部分３３ｂの少なくとも一方が、９０°とは異なる角度で傾斜してもよい。

この変形例のセンサユニット２０は、屈曲可能部３４において屈曲させられることにより、被取付部４１の外形形状に沿った形状に変形可能である。そして、部分３３ａと部分３３ｂとは、被取付部４１の異なる面に対し貼付けられる。そのため、被取付部４１に対し押圧力が互いに異なる複数方向から加えられる場合、検出部２１，６１によってそれぞれの押圧力を検出することができる。

＜第１及び第２実施形態に共通する事項＞
・センサユニット２０が取付けられる被取付部４１は、複数の平面又は曲面を有するものであればよい。従って、被取付部４１としては、上述した家具、棚、箱の他にも、工具、ロボットハンド等であってもよい。例えば、工具の握りの部分、あるいはロボットハンドの指先部分に検出部２１が位置するように配置することで把持圧を検出することが可能である。

・検出部２１をシート部３３に対し脱着可能に取付ける一方、その検出部２１に検出側コネクタ部を接続し、回路部２５（処理部２６）に、上記検出側コネクタ部が結合される本体側コネクタ部を接続してもよい。このようにすると、検出部２１をシート部３３に脱着すること、及び検出側コネクタ部を本体側コネクタ部に脱着することとにより、検出部２１を交換可能にすることができる。

・電池部３２が省略されてもよい。この場合には、センサユニット２０の外部に配置された電源あるいは被取付部４１側から電力供給を受けることになる。
・検出部２１として、柔軟性を有し、かつ押圧力を検出できるものであることを条件に、上述した静電容量式の圧力センサとは異なるタイプの圧力センサ、例えば抵抗式圧力センサあるいは歪ゲージが用いられてもよい。

・被取付部４１が、磁石の吸着する金属によって形成されている場合には、柔軟性を有する磁石シートが用いられ、これがシート部３３に取付けられてもよい。このようにすると、磁石シートを被取付部４１に吸着させることにより、センサユニット２０を被取付部４１に取付けることができる。

なお、第１及び第２実施形態では、検出部２１として静電容量の変化により押圧力を検出する圧力センサが用いられているため、磁石シートの磁界によって検出値が影響を受けるおそれはない。また、静電容量式に代えて、抵抗式の圧力センサが用いられても同様に磁石シートから磁界の影響を受けるおそれがない。

・屈曲可能部３４に接着層が形成されて、屈曲可能部３４においてセンサユニット２０が被取付部に貼付けられてもよい。
・センサユニット２０における屈曲可能部３４の数及び位置が、次の条件を満たす範囲内で変更されてもよい。その条件とは、検出部２１、処理部２６及び伝送部３１の少なくとも２つが対象機能部とされる。そして、隣り合う対象機能部が、それらの配列方向へ互いに離間させられた状態でシート部３３上に配置されることである。この場合、シート部３３の両対象機能部間となる箇所が屈曲可能部３４として設定される。

・センサユニット２０における補強板５５の数及び位置が、次の条件を満たす範囲内で変更されてもよい。その条件とは、補強板５５が、処理部２６及び伝送部３１の少なくとも１つに対し、シート部３３を挟んで、同シート部３３の厚み方向における反対側に配置されることである。

・センサユニット２０における接着層３５，３５ａ，３５ｂの数及び位置が、次の条件を満たす範囲内で変更されてもよい。その条件とは、接着層３５，３５ａ，３５ｂが検出部２１、処理部２６及び伝送部３１の少なくとも１つに対し、シート部３３を挟んで、同シート部３３の厚み方向における反対側に形成されることである。

２０…センサユニット
２１，６１…検出部
２６…処理部
２７…パターン抽出部
２８…記憶部
２９…認証部
３１…伝送部
３３…シート部
３４…屈曲可能部
３５，３５ａ，３５ｂ…接着層
５５…補強板
５７…ストッパ
５８…保護カバー

Claims (6)

1. 柔軟性を有し、かつ押圧力を検出する検出部と、
   前記検出部の検出結果を処理する処理部と、
   前記処理部の処理結果を外部へ伝送する伝送部と、
   柔軟性を有し、かつ前記検出部、前記処理部及び前記伝送部が並べられた状態で配置されるシート部と
   を備え、前記検出部、前記処理部及び前記伝送部の少なくとも２つを対象機能部とした場合において、隣り合う対象機能部は、両対象機能部の配列方向へ互いに離間させられた状態で前記シート部上に配置され、前記シート部の両対象機能部間となる箇所は、同シート部の厚み方向に屈曲し得る屈曲可能部を構成しているセンサユニット。
2. 前記処理部は、前記検出部に加えられ、かつ時間とともに変化する押圧力から押圧のパターンを抽出するパターン抽出部と、前記パターン抽出部により抽出された押圧のパターンを記憶する記憶部と、前記記憶部へのパターン記憶後に前記パターン抽出部により抽出された押圧のパターンを、前記記憶部に記憶されている押圧のパターンと照合して認証を行なう認証部とを備えている請求項１に記載のセンサユニット。
3. 前記検出部、前記処理部及び前記伝送部の少なくとも１つに対し、前記シート部を挟んで、同シート部の厚み方向における反対側には、同シート部よりも硬質の補強板が配置されている請求項１又は２に記載のセンサユニット。
4. 前記検出部、前記処理部及び前記伝送部の少なくとも１つに対し、前記シート部を挟んで、同シート部の厚み方向における反対側には、接着層が形成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載のセンサユニット。
5. 前記配列方向における前記屈曲可能部の両側の前記対象機能部は、前記厚み方向における前記シート部の同一側に配置されており、
   両対象機能部間であって、前記配列方向に互いに離間した２箇所には、前記屈曲可能部の屈曲に伴い互いに接触して屈曲を規制するストッパが設けられている請求項１〜４のいずれか１項に記載のセンサユニット。
6. 前記処理部及び前記伝送部の少なくとも一方を覆う保護カバーが前記シート部に取付けられている請求項１〜５のいずれか１項に記載のセンサユニット。

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