JP5819096B2 - 接触端子装置 - Google Patents

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Description

本発明は、接触端子装置に関する。
電気的な測定及び電気的な接続を行う際には、接触端子やコネクタ等が用いられている。通常、コネクタ等における接続は、電気的に接続される接触部分同士は導電性の高い材料で構成されているため、接触部分の面積等をあまり考慮することなく使用することができる。
特開２００２−２５７２９号公報
ところで、接触端子等と接触する測定対象は、接触部分の導電性が低い場合には、接触端子と接触する接触部分の面積により電気的な特性が変化するため、接触端子が所定の接触面積となるように形成された接触端子等を用いて電気的な特性等の測定が行なわれている。
しかしながら、このような方法は接触端子と接触する測定対象が硬いものである場合にはよいが、軟らかいものである場合には、測定対象にかかる力等により、測定対象と接触端子との接触面積が変化するため、測定対象の電気的な測定を正確に行なうことは困難である。
本発明は、測定対象が比較的抵抗等が高く、軟らかいものであっても、正確に電気的な測定等を行なうことのできる接触端子装置を提供することを目的とする。
本発明は、測定対象の電気的特性を測定するために用いる接触端子装置であって、導電性材料により形成された前記測定対象と接触する接触端子部と、一方の面に前記接触端子部が設置されている可動部と、前記可動部の他方の面に設けられた圧力センサと、を有し、前記可動部の他方の面と前記圧力センサの圧力検出部とが接触するものであって、前記接触端子部は、前記測定対象と接触する電極領域と、前記電極領域の両端に設けられた接続部とを有しており、前記圧力センサは基板上に設置されており、前記接続部はバネ性を有するものであって、前記接続部の端部を固定する固定部を有し、前記固定部は前記基板上に固定されており、前記可動部は前記固定部に対し相対的に移動可能であって、前記接触端子部は複数設けられており、前記複数の接触端子部は、第１の接触端子部及び第２の接触端子部であって、前記測定対象が前記第１の接触端子部及び第２の接触端子部に接触している場合には、前記測定対象により加えられた力は、前記可動部を介し前記可動部の他方の面と接触している前記圧力センサの圧力検出部により圧力の値として検出され、前記圧力の値に基づき、前記測定対象と前記第１の接触端子部との接触部分の面積及び前記測定対象と前記第２の接触端子部との接触部分の面積を算出し、各々の前記接触部分の面積に基づき前記測定対象の電気的特性が測定されるものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記測定対象が前記接触端子部に接触している場合には、前記測定対象により加えられた力は、前記可動部を介し前記可動部の他方の面と接触している前記圧力センサの圧力検出部により圧力の値として検出され、前記圧力の値に基づき前記測定対象と前記接触端子部との接触部分の面積を算出し、前記接触部分の面積に基づき前記測定対象の電気的特性が測定されるものであることを特徴とする。
また、本発明は、前記接触端子部は複数設けられていることを特徴とする。
また、本発明は、前記複数の接触端子部は、第１の接触端子部及び第２の接触端子部であって、前記測定対象が前記第１の接触端子部及び第２の接触端子部に接触している場合には、前記測定対象により加えられた力は、前記可動部を介し前記可動部の他方の面と接触している前記圧力センサの圧力検出部により圧力の値として検出され、前記圧力の値に基づき、前記測定対象と前記第１の接触端子部との接触部分の面積及び前記測定対象と前記第２の接触端子部との接触部分の面積を算出し、各々の前記接触部分の面積に基づき前記測定対象の電気的特性が測定されるものであることを特徴とする。
また、本発明は、前記第１の接触端子部は、前記測定対象と接触する電極領域と、前記電極領域の両端に設けられた接続部とを有しており、前記第２の接触端子部は、前記測定対象と接触する電極領域と、前記電極領域の両端に設けられた接続部とを有しており、前記可動部は、前記第１の接触端子部の電極領域及び前記第２の接触端子部の電極領域と一体成形されたものであることを特徴とする。
また、本発明は、前記圧力センサは基板上に設置されており、前記接続部はバネ性を有するものであって、前記接続部の端部を固定する固定部を有し、前記固定部は前記基板上に固定されており、前記可動部は前記固定部に対し相対的に移動可能であることを特徴とする。
また、本発明は、前記第１の接触端子部の電極領域と前記第２の接触端子部の電極領域とは、大きさが異なるものであることを特徴とする。

また、本発明は、前記可動部は樹脂材料により形成されたものであることを特徴とする。
また、本発明は、前記電気的特性は、抵抗、容量またはインピーダンスであることを特徴とする。
本発明によれば、測定対象が比較的抵抗等が高く、軟らかいものであっても、正確に電気的な測定等を行なうことのできる接触端子装置を提供することができる。
本実施の形態における用いられる接触端子装置の構造図 本実施の形態における接触端子装置を搭載したものの斜視図 本実施の形態における接触端子装置の断面図（１） 本実施の形態における接触端子装置の断面図（２） 本実施の形態における接触端子装置の製造方法の工程図（１） 本実施の形態における接触端子装置の製造方法の工程図（２）
本発明を実施するための形態について、以下に説明する。尚、同じ部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。
（接触端子装置）
本実施の形態における接触端子装置について説明する。本実施の形態における接触端子装置１００は、不図示の測定対象と接触し測定対象における電気的な特性等を測定するためのものであり、図１に示すように、第１の接触端子部１０、第２の接触端子部２０、可動部３０、固定部４０、圧力センサ５０、フレーム６０を有しており、基板７０に取り付けられている。図１（ａ）は、本実施の形態における接触端子装置の全体を示す斜視図であり、図１（ｂ）は、可動部３０の下の圧力センサ５０を示す斜視図である。尚、本実施の形態における接触端子装置は、測定対象が比較的抵抗が高く軟らかいものを対象とするものであるが、このような測定対象としては、例えば、指や皮膚等が挙げられる。
第１の接触端子部１０は、導電性を有する材料、好ましくは銅合金等の導電性材料により形成されており、測定対象と接触する電極領域１１と、電極領域１１の両端より延びる接続部１２とを有している。尚、接続部１２は電気配線としての機能とバネとしての機能を兼ね備えている。
第２の接触端子部２０は、第１の接触端子部１０と同様に、導電性を有する材料、好ましくは銅合金等の導電性材料により形成されており、測定対象と接触する電極領域２１と、電極領域２１の両端より延びる接続部２２とを有している。尚、接続部２２は電気配線としての機能とバネとしての機能を兼ね備えている。
可動部３０は、樹脂材料等の絶縁体材料により形成されており、一方の面と他方の面とを有している。可動部３０の一方の面は、接触対象に対応した形状、例えば、曲面形状で形成されており、一方の面の表面には、第１の接触端子部１０の電極領域１１及び第２の接触端子部２０の電極領域２１が固定されて配置されている。尚、可動部３０は、第１の接触端子部１０の接続部１２及び第２の接触端子部２０の接続部２２により、一方の面に対し略垂直方向に可動させることができる状態で保持されている。
固定部４０は、樹脂材料等の絶縁体材料により形成されており、第１の接触端子部１０及び第２の接触端子部２０の両端の各々の接続部１２及び接続部２２の端部近傍を固定するものである。このため、固定部４０は２つ設けられており、本実施の形態における接触端子装置１００は、この固定部４０により基板７０に取り付けられている。
圧力センサ５０は、可動部３０の他方の面の側に設置されており、基板７０に取り付けられている。圧力センサ５０の先端には圧力を検出するための圧力検出部５１が設けられており、圧力検出部５１の先端は可動部３０の他方の面と接触する位置に設置されている。
フレーム６０は、２つの固定部４０を固定するものであり、２つのフレームにより各々の固定部４０の両端を接続することにより、２つの固定部４０が相互に接続され固定される。
本実施の形態における接触端子装置では、可動部３０が接触対象と接触し押されることにより可動部３０が下方向に移動し、可動部３０の他方の面を介して圧力検出部５１が押される。圧力センサ５０は、このように圧力検出部５１が押される際に加えられた圧力を検出するものである。
また、本実施の形態における接触端子装置は、制御部８０を有しており、第１の接触端子部１０の接続部１２、第２の接触端子部２０の接続部２２及び圧力センサ５０と接続されている。
ところで、測定対象の電気的特性、例えば、測定対象のインピーダンス等を測定しようとする場合、測定対象が軟らかいものであると、本実施の形態における接触端子装置に測定対象を接触させるために加えられた力により、測定対象と電極領域１１とが接触する部分の接触面積、及び、測定対象と電極領域２１とが接触する部分の接触面積が変化するため、正確な値を測定することができない。
即ち、測定対象におけるインピーダンス成分となる抵抗や容量は、測定対象と接触している電極との接触面積に依存する値であるため、測定対象のインピーダンスを測定しようとした場合には、測定対象が第１の接触端子部１０の電極領域１１と接触する部分の接触面積、及び、測定対象が第２の接触端子部２０の電極領域２１と接触する部分の接触面積を正確に知る必要がある。しかしながら、測定対象が軟らかいものである場合には、測定対象に加わる力により測定対象が変形し、測定対象と電極領域１１とが接触する部分の接触面積、及び、測定対象と電極領域２１とが接触する部分の接触面積が変化してしまい、これに伴い測定対象の抵抗や容量の値も変化してしまう。
従って、本実施の形態における接触端子装置では、圧力センサ５０により接触対象が可動部３０に接触する際の圧力の値を検出し、この検出された圧力の値に基づき、制御部８０において、測定対象と電極領域１１との接触面積及び測定対象と電極領域２１との接触面積を各々算出する。これにより、測定対象と電極との接触面積を正確に知ることができ、正確な電気的な測定を行なうことができる。
尚、測定対象と電極領域１１との接触面積と圧力センサ５０により検出される圧力との関係、及び測定対象と電極領域２１との接触面積と圧力センサ５０により検出される圧力との関係は、測定対象の形状や物性により異なる。従って、あらかじめ測定対象と電極領域１１との接触面積と圧力センサ５０により検出される圧力との相関関係、及び測定対象と電極領域２１との接触面積と圧力センサ５０により検出される圧力との相関関係を調べておき、この相関関係を制御部８０の内部におけるメモリ等に記憶させておく。測定の際には、この相関関係に基づき、圧力センサ５０により検出された値より接触面積を算出する。
尚、本実施の形態における接触端子装置では、第１の接触端子部１０の電極領域１１の幅と第２の接触端子部２０の電極領域２１の幅、即ち、大きさが異なるように形成されている。言い換えるならば、測定対象と第１の接触端子部１０の電極領域１１との接触面積と測定対象と第２の接触端子部２０の電極領域２１との接触面積とが異なるように形成されている。
次に、図２から図４に基づき、測定装置等に取り付けられた状態の本実施の形態における接触端子装置１００について説明する。本実施の形態における接触端子装置１００は、測定装置の筐体１８０の一部に、可動部３０の一方の面が露出するように設置されている。即ち、本実施の形態における接触端子装置１００は、第１の接触端子部１０の電極領域１１、及び、測定対象が第２の接触端子部２０の電極領域２１、可動部３０が露出した状態で設置されている。
測定装置の筐体１８０の表面には、測定対象１９０の形状に対応した形状の窪み部１８１が設けられており、本実施の形態における接触端子装置１００は、可動部３０等の表面も測定対象１９０の形状に対応した形状で形成されており、この窪み部１８１に設けられている。尚、接触端子装置１００が取り付けられている基板７０、接触端子装置１００における固定部４０及び圧力センサ５０は、測定装置の筐体１８０の内部に設置されている。
本実施の形態における接触端子装置では、第１の接触端子部１０の電極領域１１と第２の接触端子部２０の電極領域２１との間における測定対象の電気的特性、具体的には、抵抗値、容量値、インピーダンスの値等を正確に測定することができる。
また、本実施の形態における接触端子装置を２つ設けることにより、相互の第１の接触端子部１０の電極領域１１の間、相互の第２の接触端子部２０の電極領域２１の間、または、異なる接触端子装置における第１の接触端子部１０の電極領域１１と第２の接触端子部２０の電極領域２１との間において、測定対象の電気的特性、具体的には、抵抗値、容量値、インピーダンスの値等を正確に測定することができる。
（接触端子装置の製造方法）
次に、図５及び図６に基づき本実施の形態における接触端子装置の製造方法について説明する。尚、図５及び図６において、図６（ｂ）を除く図面は上面から見た斜視図であり、図６（ｂ）は裏面から見た斜視図である。
最初に、図５（ａ）に示すように、第１の接触端子部１０及び第２の接触端子部２０を形成するための金属部材を形成する。この金属部材は、例えば、金属板を所望の形状で打ち抜き加工した後、曲げ加工を施すことにより形成される。第１の接触端子部１０を形成するための金属部材は、第１の接触端子部１０となる電極領域１１及び接続部１２の他、製造等の便宜ための平板部２１３が設けられている。また、第２の接触端子部２０を形成するための金属部材は、第２の接触端子部２０となる電極領域２１及び接続部２２の他、製造等の便宜ための平板部２２３が設けられている。
次に、図５（ｂ）に示すように、第１の接触端子部１０となる金属部材と第２の接触端子部２０となる金属部材とを第１の接触端子部１０の電極領域１１の面と第２の接触端子部２０の電極領域２１の面とが略同一面となるような状態で不図示のインサート成型装置に設置する。この位置合せには、第１の接触端子部１０の平板部２１３と第２の接触端子部２０の平板部２２３との位置を調整することにより行なうことも可能である。
次に、図５（ｃ）に示すように、樹脂材料を用いたインサート成型により可動部３０及び２つの固定部４０を形成する。これにより、可動部３０と第１の接触端子部１０の電極領域１１及び第２の接触端子部２０の電極領域２１とが一体化したものが形成される。尚、この状態においては、可動部３０と固定部４０とは、２ヶ所のつなぎ部２３１において接続されている。
次に、図６（ａ）に示すように、第１の接触端子部１０を形成するための金属部材の平板部２１３及び第２の接触端子部２０を形成するための金属部材の平板部２２３を切断し除去する。これにより電極領域１１及び接続部１２を有する第１の接触端子部１０と電極領域２１及び接続部２２を有する第２の接触端子部２０が形成される。
次に、図６（ｂ）に示すように、裏面側よりフレーム６０を圧入する。フレーム６０は、細長い棒状の構造のものであり、両端には固定部４０を固定することができるように折曲げ加工が施されている。
次に、図６（ｃ）に示すように、可動部３０と固定部４０とを接続している２ヶ所のつなぎ部２３１を切断する。これにより、可動部３０と固定部４０は分離され、可動部３０はフローティング状態となり、固定部４０に対し相対的に移動させることができる。
以上の工程により、本実施の形態における接触端子装置の圧力センサ５０以外の部分を作製することができる。尚、第１の接触端子部１０の接続部１２及び第２の接触端子部２０の接続部２２はバネ性を有しているため、可動部３０は、可動部３０の表面に略垂直方向に移動可能な状態で保持されている。
この後、図１、図３及び図４に示すように可動部３０の裏面に圧力センサ５０の圧力検出部５１が接触するように設置することにより、本実施の形態における接触端子装置となる。
以上、本発明の実施に係る形態について説明したが、上記内容は、発明の内容を限定するものではない。
１０ 第１の接触端子部
１１ 電極領域
１２ 接続部
２０ 第２の接触端子部
２１ 電極領域
２２ 接続部
３０ 可動部
４０ 固定部
５０ 圧力センサ
５１ 圧力検出部
６０ フレーム
７０ 基板
８０ 制御部
１００ 接触端子装置
１８０ 筐体
１９０ 測定対象

Claims (3)

  1. 測定対象の電気的特性を測定するために用いる接触端子装置であって、
    導電性材料により形成された前記測定対象と接触する接触端子部と、
    一方の面に前記接触端子部が設置されている可動部と、
    前記可動部の他方の面に設けられた圧力センサと、
    を有し、
    前記可動部の他方の面と前記圧力センサの圧力検出部とが接触するものであって、
    前記接触端子部は、前記測定対象と接触する電極領域と、前記電極領域の両端に設けられた接続部とを有しており、
    前記圧力センサは基板上に設置されており、
    前記接続部はバネ性を有するものであって、
    前記接続部の端部を固定する固定部を有し、前記固定部は前記基板上に固定されており、
    前記可動部は前記固定部に対し相対的に移動可能であって、
    前記接触端子部は複数設けられており、
    前記複数の接触端子部は、第１の接触端子部及び第２の接触端子部であって、
    前記測定対象が前記第１の接触端子部及び第２の接触端子部に接触している場合には、前記測定対象により加えられた力は、前記可動部を介し前記可動部の他方の面と接触している前記圧力センサの圧力検出部により圧力の値として検出され、
    前記圧力の値に基づき、前記測定対象と前記第１の接触端子部との接触部分の面積及び前記測定対象と前記第２の接触端子部との接触部分の面積を算出し、
    各々の前記接触部分の面積に基づき前記測定対象の電気的特性が測定されるものであることを特徴とする接触端子装置。
  2. 前記第１の接触端子部は、前記測定対象と接触する電極領域と、前記電極領域の両端に設けられた接続部とを有しており、
    前記第２の接触端子部は、前記測定対象と接触する電極領域と、前記電極領域の両端に設けられた接続部とを有しており、
    前記可動部は、前記第１の接触端子部の電極領域及び前記第２の接触端子部の電極領域と一体成形されたものであることを特徴とする請求項１に記載の接触端子装置。
  3. 前記第１の接触端子部の電極領域と前記第２の接触端子部の電極領域とは、大きさが異なるものであることを特徴とする請求項１または２に記載の接触端子装置。
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