以下、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明する。
<第一実施形態>
以下の図においては、上側が本発明の「表側」に、下側が本発明の「裏側」に、各々対応している。
[静電容量型センサの構成]
まず、本実施形態の静電容量型センサの構成について説明する。図1に、本実施形態の静電容量型センサの透過上面図を示す。図2に、図1のII−II方向断面図を示す。図3に、同静電容量型センサの前側のセンサ部のブロック図を示す。図4に、図2の枠IV内の拡大図を示す。
図1〜図4に示すように、静電容量型センサ1は、センサアセンブリ2として一体化されている。センサアセンブリ2は、ベッドのシーツ9の下側に敷設されている。センサアセンブリ2は、表側電極部FX、RYと、9本の表側配線Fx、Ryと、裏側電極部FY、RXと、9本の裏側配線Fy、Rxと、コネクタ20F、20Rと、ハーネス21F、21Rと、制御装置22F、22Rと、共用カバー23と、共用表側アース電極240と、共用裏側アース電極241と、共用表側絶縁スペーサ250と、共用裏側絶縁スペーサ251と、共用表側基材260と、共用裏側基材261と、共用裏端基材262と、共用表側カバーコート270と、共用裏側カバーコート271と、共用誘電層280と、共用補強層281と、センサ部間アース電極290、291と、を備えている。
共用表側アース電極240は、本発明の「表側アース電極」の概念に含まれる。共用裏側アース電極241は、本発明の「裏側アース電極」の概念に含まれる。共用表側絶縁スペーサ250は、本発明の「表側絶縁スペーサ」の概念に含まれる。共用裏側絶縁スペーサ251は、本発明の「裏側絶縁スペーサ」の概念に含まれる。表側電極部FX、RYは、本発明の「入力側電極部」の概念に含まれる。裏側電極部FY、RXは、本発明の「出力側電極部」の概念に含まれる。
静電容量型センサ1は、寝ている人Mの体重により、後述する検出部CF、CRの電極間距離(表側電極部FXと裏側電極部FYとの間の距離、表側電極部RYと裏側電極部RXとの間の距離)が変化することを基に、人Mの体圧分布を計測している。
(共用カバー23)
共用カバー23は、柔軟なポリエステル繊維製であって、袋状を呈している。共用カバー23は、絶縁性を有している。共用カバー23の内部には、センサアセンブリ2を構成する各部材のうち、共用カバー23を除く全ての部材が、収容されている。
(共用誘電層280、共用補強層281)
共用誘電層280は、柔軟な軟質ウレタンフォーム製であって、長方形膜状を呈している。共用誘電層280は、絶縁性を有している。
共用補強層281は、共用誘電層280の下側に配置されている。共用補強層281は、PET(ポリエチレンテレフタレート)製であって、長方形膜状を呈している。共用補強層281は、共用誘電層280よりも、硬質である(ヤング率が高い)。共用補強層281は、絶縁性を有している。
(共用表側基材260、表側電極部FX、表側配線Fx、表側電極部RY、表側配線Ry、共用表側カバーコート270)
共用表側基材260は、共用誘電層280の上側に配置されている。共用表側基材260は、ウレタン製であって、長方形膜状を呈している。共用表側基材260は、絶縁性を有している。
9本の表側配線Fxは、共用表側基材260の下面の前半部分に、スクリーン印刷されている。表側配線Fxは、銀ペースト製であって、導電性を有している。表側配線Fxは、後述する表側電極FXaと、後述するコネクタ20Fと、を電気的に接続している。
表側電極部FXは、9本の表側電極FXaを備えている。表側電極FXaは、直線状であって、共用表側基材260の下面の前半部分に、スクリーン印刷されている。表側電極FXaは、前後方向(Y方向)に延在している。9本の表側電極FXaは、左右方向(X方向)に並んでいる。表側電極FXaは、カーボンペースト製であって、導電性を有している。表側電極FXaは、表側配線Fxを、部分的に下側から覆っている。表側配線Fxは、表側電極FXaの長手方向全長に亘って、配置されている。
9本の表側配線Ryは、共用表側基材260の下面の後半部分に、スクリーン印刷されている。表側配線Ryは、銀ペースト製であって、導電性を有している。表側配線Ryは、後述する表側電極RYaと、後述するコネクタ20Rと、を電気的に接続している。
表側電極部RYは、9本の表側電極RYaを備えている。表側電極RYaは、直線状であって、共用表側基材260の下面の後半部分に、スクリーン印刷されている。表側電極RYaは、左右方向に延在している。9本の表側電極RYaは、前後方向に並んでいる。表側電極RYaは、カーボンペースト製であって、導電性を有している。表側電極RYaは、表側配線Ryを、部分的に下側から覆っている。表側配線Ryは、表側電極RYaの長手方向全長に亘って、配置されている。
共用表側カバーコート270は、シリコーン製であって、長方形膜状を呈している。共用表側カバーコート270は、絶縁性を有している。共用表側カバーコート270は、共用表側基材260の下面に、スクリーン印刷されている。共用表側カバーコート270は、9本の表側配線Fx、9本の表側配線Ry、9本の表側電極FXa、9本の表側電極RYa、後述するセンサ部間アース電極290を、下側から覆っている。
(共用表側絶縁スペーサ250、共用表側アース電極240)
共用表側絶縁スペーサ250は、共用表側基材260の上側に配置されている。共用表側絶縁スペーサ250は、ウレタン製であって、長方形膜状を呈している。共用表側絶縁スペーサ250は、絶縁性を有している。
共用表側アース電極240は、カーボンペースト製であって、長方形膜状を呈している。共用表側アース電極240は、導電性を有している。共用表側アース電極240は、共用表側絶縁スペーサ250の上面に、スクリーン印刷されている。
また、共用表側絶縁スペーサ250の上面には、共用表側アース配線(図略)も、スクリーン印刷されている。共用表側アース配線は、銀ペースト製であって、共用表側絶縁スペーサ250の上面に、櫛歯状に延在している。共用表側アース配線は、共用表側絶縁スペーサ250と、共用表側アース電極240と、の間に介在している。共用表側アース電極240は、共用表側アース配線を介して、電気的に接地されている。
(共用裏側基材261、裏側電極部FY、裏側配線Fy、裏側電極部RX、裏側配線Rx、共用裏側カバーコート271)
共用裏側基材261は、共用補強層281の下側に配置されている。共用裏側基材261は、ウレタン製であって、長方形膜状を呈している。共用裏側基材261は、絶縁性を有している。
9本の裏側配線Fyは、共用裏側基材261の上面の前半部分に、スクリーン印刷されている。裏側配線Fyは、銀ペースト製であって、導電性を有している。裏側配線Fyは、後述する裏側電極FYaと、後述するコネクタ20Fと、を電気的に接続している。
裏側電極部FYは、9本の裏側電極FYaを備えている。裏側電極FYaは、直線状であって、共用裏側基材261の上面の前半部分に、スクリーン印刷されている。裏側電極FYaは、左右方向に延在している。9本の裏側電極FYaは、前後方向に並んでいる。裏側電極FYaは、カーボンペースト製であって、導電性を有している。裏側電極FYaは、裏側配線Fyを、部分的に上側から覆っている。裏側配線Fyは、裏側電極FYaの長手方向全長に亘って、配置されている。
9本の裏側配線Rxは、共用裏側基材261の上面の後半部分に、スクリーン印刷されている。裏側配線Rxは、銀ペースト製であって、導電性を有している。裏側配線Rxは、後述する裏側電極RXaと、後述するコネクタ20Rと、を電気的に接続している。
裏側電極部RXは、9本の裏側電極RXaを備えている。裏側電極RXaは、直線状であって、共用裏側基材261の上面の後半部分に、スクリーン印刷されている。裏側電極RXaは、前後方向に延在している。9本の裏側電極RXaは、左右方向に並んでいる。裏側電極RXaは、カーボンペースト製であって、導電性を有している。裏側電極RXaは、裏側配線Rxを、部分的に上側から覆っている。
共用裏側カバーコート271は、シリコーン製であって、長方形膜状を呈している。共用裏側カバーコート271は、絶縁性を有している。共用裏側カバーコート271は、共用裏側基材261の上面に、スクリーン印刷されている。共用裏側カバーコート271は、9本の裏側配線Fy、9本の裏側配線Rx、9本の裏側電極FYa、9本の裏側電極RXa、後述するセンサ部間アース電極291を、上側から覆っている。
(共用裏側絶縁スペーサ251、共用裏側アース電極241、共用裏端基材262)
共用裏側絶縁スペーサ251は、共用裏側基材261の下側に配置されている。共用裏側絶縁スペーサ251は、ウレタン製であって、長方形膜状を呈している。共用裏側絶縁スペーサ251は、絶縁性を有している。
共用裏端基材262は、共用裏側絶縁スペーサ251の下側に配置されている。共用裏端基材262は、ウレタン製であって、長方形膜状を呈している。共用裏端基材262は、絶縁性を有している。
共用裏側アース電極241は、カーボンペースト製であって、長方形膜状を呈している。共用裏側アース電極241は、導電性を有している。共用裏側アース電極241は、共用裏端基材262の上面に、スクリーン印刷されている。
また、共用裏端基材262の上面には、共用裏側アース配線(図略)も、スクリーン印刷されている。共用裏側アース配線は、銀ペースト製であって、共用裏端基材262の上面に、櫛歯状に延在している。共用裏側アース配線は、共用裏端基材262と、共用裏側アース電極241と、の間に介在している。共用裏側アース電極241は、共用裏側アース配線を介して、電気的に接地されている。
(センサ部間アース電極290、291)
センサ部間アース電極290は、共用表側基材260の下面に、スクリーン印刷されている。センサ部間アース電極290は、カーボンペースト製であって、直線状を呈している。センサ部間アース電極290は、導電性を有している。センサ部間アース電極290は、前側の表側電極部FX(9本の表側電極FXa)と、後側の表側電極部RY(9本の表側電極RYa)と、を仕切っている。
また、共用表側基材260の下面には、センサ部間アース配線(図略)も、スクリーン印刷されている。センサ部間アース配線は、銀ペースト製であって、共用表側基材260の下面に、直線状に延在している)。センサ部間アース配線は、共用表側基材260と、センサ部間アース電極290と、の間に介在している。具体的には、センサ部間アース配線は、図4に示す表側配線Ry同様に配置されている。センサ部間アース電極290は、センサ部間アース配線を介して、電気的に接地されている。
センサ部間アース電極291は、共用裏側基材261の上面に、スクリーン印刷されている。センサ部間アース電極291は、カーボンペースト製であって、直線状を呈している。センサ部間アース電極291は、導電性を有している。センサ部間アース電極291は、前側の裏側電極部FY(9本の裏側電極FYa)と、後側の裏側電極部RX(9本の裏側電極RXa)と、を仕切っている。
また、共用裏側基材261の上面には、センサ部間アース配線(図略)も、スクリーン印刷されている。センサ部間アース配線は、銀ペースト製であって、共用裏側基材261の上面に、直線状に延在している)。センサ部間アース配線は、共用裏側基材261と、センサ部間アース電極291と、の間に介在している。具体的には、センサ部間アース配線は、図4に示す裏側配線Fy同様に配置されている。センサ部間アース電極291は、センサ部間アース配線を介して、電気的に接地されている。
(検出部CF、CR)
上側から見て、9本の表側電極FXaと、9本の裏側電極FYaと、は格子状に並んでいる。表側電極FXaと、裏側電極FYaと、が重複する部分には、検出部CFが設定されている。検出部CFは、合計81個配置されている。
上側から見て、9本の表側電極RYaと、9本の裏側電極RXaと、は格子状に並んでいる。表側電極RYaと、裏側電極RXaと、が重複する部分には、検出部CRが設定されている。検出部CRは、合計81個配置されている。
(コネクタ20F、20R、ハーネス21F、21R、制御装置22F、22R)
コネクタ20Fは、静電容量型センサ1の左前隅に配置されている。コネクタ20Fには、9本の表側配線Fx、9本の裏側配線Fyが、互いに絶縁を確保された状態で、電気的に接続されている。
コネクタ20Rは、静電容量型センサ1の左後隅に配置されている。コネクタ20Rには、9本の表側配線Ry、9本の裏側配線Rxが、互いに絶縁を確保された状態で、電気的に接続されている。
ハーネス21Fは、コネクタ20Fと、後述する制御装置22Fと、を電気的に接続している。ハーネス21Rは、コネクタ20Rと、後述する制御装置22Rと、を電気的に接続している。
制御装置22F、22Rの構成は同様である。以下、代表して、制御装置22Fの構成について説明する。制御装置22Fは、電源220と、入力側切替回路221と、出力側切替回路222と、静電容量検出部223と、を備えている。
電源220は、9本の表側配線Fxを介して、9本の表側電極FXaに、交流電圧(具体的には矩形波電圧)を印加する。
入力側切替回路221は、9個のスイッチ(図略)を備えている。入力側切替回路221の一端は、電源220に接続されている。入力側切替回路221の他端は、9本の表側配線Fxに接続されている。入力側切替回路221は、電源220に対して、9本の表側配線Fxを、順番に切り替えて接続する。
出力側切替回路222は、9個のスイッチ(図略)を備えている。出力側切替回路222の一端は、9本の裏側配線Fyに接続されている。出力側切替回路222の他端は、静電容量検出部223に接続されている。出力側切替回路222は、静電容量検出部223に対して、9本の裏側配線Fyを、順番に切り替えて接続する。
静電容量検出部223は、合計81個の検出部CFのうち、電圧が印加されている表側電極FXaと、静電容量検出部223に接続されている裏側電極FYaと、に関する検出部CFの静電容量を計測する。具体的には、静電容量検出部223は、検出部CFの充電電流を静電容量に変換している。そして、当該静電容量を計測している。充電電流は、本発明の「静電容量に関する電気量」の概念に含まれる。合計81個の検出部CFには、走査的に電圧が印加される。このため、センサアセンブリ2の前半部分(後述するセンサ部F)における、寝ている人Mの体圧分布を計測することができる。
(センサ部F、R)
センサ部Fは、上記部材のうち、表側電極部FXと、9本の表側配線Fxと、裏側電極部FYと、9本の裏側配線Fyと、共用カバー23の前半部分と、共用表側アース電極240の前半部分と、共用裏側アース電極241の前半部分と、共用表側絶縁スペーサ250の前半部分と、共用裏側絶縁スペーサ251の前半部分と、共用表側基材260の前半部分と、共用裏側基材261の前半部分と、共用裏端基材262の前半部分と、共用表側カバーコート270の前半部分と、共用裏側カバーコート271の前半部分と、共用誘電層280の前半部分と、共用補強層281の前半部分と、を備えている。
センサ部Rは、上記部材のうち、表側電極部RYと、9本の表側配線Ryと、裏側電極部RXと、9本の裏側配線Rxと、共用カバー23の後半部分と、共用表側アース電極240の後半部分と、共用裏側アース電極241の後半部分と、共用表側絶縁スペーサ250の後半部分と、共用裏側絶縁スペーサ251の後半部分と、共用表側基材260の後半部分と、共用裏側基材261の後半部分と、共用裏端基材262の後半部分と、共用表側カバーコート270の後半部分と、共用裏側カバーコート271の後半部分と、共用誘電層280の後半部分と、共用補強層281の後半部分と、を備えている。
センサ部Fとセンサ部Rとは、前後方向に並んで配置されている。センサ部間アース電極290、291は、センサ部Fとセンサ部Rとの境界に配置されている。
[静電容量型センサの動き]
次に、本実施形態の静電容量型センサの動きについて説明する。制御装置22Fの静電容量検出部223は、センサ部Fの有する合計81個の検出部CFの静電容量を、走査的に、順番に計測している。制御装置22Fは、センサ部Fにおける、寝ている人Mの上半身の体圧分布を計測することができる。
同様に、制御装置22Rの静電容量検出部223は、センサ部Rの有する合計81個の検出部CRの静電容量を、走査的に、順番に計測している。制御装置22Rは、センサ部Rにおける、寝ている人Mの下半身の体圧分布を計測することができる。
このように、本実施形態の静電容量型センサ1の場合、センサ部F、R(制御装置22F、22R)が各々独立して、体圧分布を計測している。
[静電容量型センサの作用効果]
次に、本実施形態の静電容量型センサの作用効果について説明する。制御装置22Fの電源220から発振される交流電圧と、制御装置22Rの電源220から発振される交流電圧と、は互いに独立している。
このため、センサ部Fの表側電極部FXの後端部分と、センサ部Rの表側電極部RYの前端部分と、の間に、浮遊容量が発生しやすくなる。したがって、センサ部F、Rの交流電圧のタイミングによっては、互いに電磁的に干渉してしまう場合がある。
この点、本実施形態の静電容量型センサ1によると、センサ部Fの表側電極部FXと、センサ部Rの表側電極部RYと、の間に、センサ部間アース電極290が配置されている。このため、センサ部Fの表側電極部FXの後端部分と、センサ部Rの表側電極部RYの前端部分と、の間に発生する浮遊容量を、センサ部間アース電極290を介して、グランドに逃がすことができる。したがって、センサ部F、R同士が電磁的に干渉しにくい。よって、センサ部F、R間に発生する相互ノイズを抑制することができる。すなわち、センサ部Fから制御装置22Fに伝送される充電電流に、センサ部Rに起因するノイズが混入するのを抑制することができる。同様に、センサ部Rから制御装置22Rに伝送される充電電流に、センサ部Fに起因するノイズが混入するのを抑制することができる。
特に、センサ部F、Rの交流電圧の発振のタイミングが同時になると、相互ノイズが大きくなりやすい。この場合であっても、本実施形態の静電容量型センサ1によると、センサ部間アース電極290により、センサ部F、R間に発生する相互ノイズを抑制することができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1によると、センサ部Fの裏側電極部FYと、センサ部Rの裏側電極部RXと、の間に、センサ部間アース電極291が配置されている。このため、人Mが敷いている寝具やフロアに起因する環境ノイズを抑制することができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1によると、2つのセンサ部F、Rが、センサアセンブリ2として一体化されている。すなわち、2つのセンサ部F、Rにおいて、共用カバー23、共用表側アース電極240、共用裏側アース電極241、共用誘電層280、共用補強層281、共用表側基材260、共用裏側基材261、共用裏端基材262、共用表側絶縁スペーサ250、共用裏側絶縁スペーサ251、共用表側カバーコート270、共用裏側カバーコート271が共用化されている。このため、これらの部材をセンサ部F、Rごとに配置する場合と比較して、部品点数が少なくなる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1によると、センサ部Fが面方向(水平方向)に合計81個の検出部CFを備えている。同様に、センサ部Rが面方向に合計81個の検出部CRを備えている。このため、人Mの体圧分布を検出することができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1は、共用表側絶縁スペーサ250、共用表側アース電極240を備えている。このため、寝ている人Mの体を介して、センサ部F、R同士が電磁的に干渉するのを抑制することができる。よって、センサ部F、R間に発生する相互ノイズを抑制することができる。また、人Mに掛けられている寝具(例えば電気毛布など)に起因する環境ノイズを抑制することができる。
なお、センサ部F、Rの交流電圧の発振のタイミングがずれていても、あるいは同時であっても、寝ている人Mの体を介して、センサ部F、R同士は電磁的に干渉しやすい。この場合であっても、本実施形態の静電容量型センサ1によると、共用表側アース電極240により、センサ部F、R間に発生する相互ノイズを抑制することができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1は、共用裏側絶縁スペーサ251、共用裏側アース電極241を備えている。このため、人Mが敷いている寝具やフロアに起因する環境ノイズを抑制することができる。
また、検出部CF、CRの静電容量Caに対して、裏側電極FYa、RXaと共用裏側アース電極241との間の電極間距離が、一定未満の場合は、静電容量Caに起因する電流は、共用裏側アース電極241を介してグランドに逃げてしまう。この点、本実施形態の静電容量型センサ1は、共用裏側絶縁スペーサ251を備えている。このため、静電容量Caに起因する電流を、裏側電極FYa、RXa、裏側配線Fy、Rxを介して、制御装置22F、22Rの静電容量検出部223に流すことができる。
同様に、検出部CF、CRの静電容量Caに対して、表側電極FXa、RYaと共用表側アース電極240との間の電極間距離が、一定未満の場合は、静電容量Caに起因する電流は、共用表側アース電極240を介してグランドに逃げてしまう。この点、本実施形態の静電容量型センサ1は、共用表側絶縁スペーサ250を備えている。このため、静電容量Caに起因する電流を、裏側電極FYa、RXa、裏側配線Fy、Rxを介して、制御装置22F、22Rの静電容量検出部223に流すことができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1によると、共用表側基材260の下面に、9本の表側配線Fx、9本の表側配線Ry、9本の表側電極FXa、9本の表側電極RYa、センサ部間アース電極290、共用表側カバーコート270が、スクリーン印刷されている。このため、これらの部材の形状精度、位置精度が高くなる。
同様に、本実施形態の静電容量型センサ1によると、共用裏側基材261の上面に、9本の裏側配線Fy、9本の裏側配線Rx、9本の裏側電極FYa、9本の裏側電極RXa、センサ部間アース電極291、共用裏側カバーコート271が、スクリーン印刷されている。このため、これらの部材の形状精度、位置精度が高くなる。
また、上記「共用表側基材260、9本の表側配線Fx、9本の表側配線Ry、9本の表側電極FXa、9本の表側電極RYa、センサ部間アース電極290、共用表側カバーコート270」からなる表側積層体と、上記「共用裏側基材261、9本の裏側配線Fy、9本の裏側配線Rx、9本の裏側電極FYa、9本の裏側電極RXa、センサ部間アース電極291、共用裏側カバーコート271」からなる裏側積層体と、は構成が同じである。すなわち、表側積層体を、図2における時計回り方向(あるいは反時計回り方向)に、180°反転させると、裏側積層体になる。同様に、裏側積層体を、図2における時計回り方向(あるいは反時計回り方向)に、180°反転させると、表側積層体になる。このため、同じ構成の積層体を、表側積層体、裏側積層体として、用いることができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1によると、共用誘電層280の下側に共用補強層281が配置されている。このため、共用誘電層280の耐久性が高くなる。また、共用誘電層280の上側に共用補強層281を配置する場合と比較して、共用誘電層280を、荷重が加わった部分だけ、局所的に圧縮させることができる。このため、体圧分布の検出精度を高くすることができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1によると、表側または裏側から見て、電極(表側電極FXa、RYa、裏側電極FYa、RXa、共用表側アース電極240、共用裏側アース電極241、センサ部間アース電極290、291)の全体に亘って、配線(表側配線Fx、Ry、裏側配線Fy、Rx、共用表側アース配線、共用裏側アース配線、センサ部間アース配線)が配置されている。配線は、電極よりも、電気抵抗が小さい。このため、電極全体に配線を行き渡らせることにより、電極全体の電気抵抗を小さくすることができる。また、電極全体の電気抵抗のばらつきを小さくすることができる。また、複数の検出部CF、CR間(例えば、前端の検出部CF、CRと後端の検出部CF、CRとの間)における検出値のばらつきを小さくすることができる。したがって、体圧分布の検出精度を高くすることができる。
<第二実施形態>
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとの相違点は、共用表側アース電極、共用裏側アース電極、共用裏端基材が配置されていない点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
図5に、本実施形態の静電容量型センサの前後方向拡大断面図を示す。なお、図4と対応する部位については、同じ符号で示す。図5に示すように、共用カバー23の上壁と、共用表側基材260と、の間には、ウレタンスラブ製の共用表側絶縁スペーサ250が配置されている。また、共用カバー23の下壁と、共用裏側基材261と、の間には、ウレタンスラブ製の共用裏側絶縁スペーサ251が配置されている。図4に示す共用表側アース電極240、共用裏側アース電極241、共用裏端基材262は、配置されていない。
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の静電容量型センサのように、共用表側絶縁スペーサ250、共用裏側絶縁スペーサ251の表裏方向厚さを大きくすれば、共用表側アース電極、共用裏側アース電極を配置しなくても、ノイズを抑制することができる。
<第三実施形態>
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとの相違点は、共用裏側絶縁スペーサが、5枚の絶縁フィルムから構成されている点である。ここでは、相違点についてのみ説明する。
図6に、本実施形態の静電容量型センサの共用裏側絶縁スペーサの分解斜視図を示す。なお、図4と対応する部位については、同じ符号で示す。図6に示すように、共用裏側絶縁スペーサ251は、5枚の絶縁フィルム251aからなる。絶縁フィルム251aは、PE製であって、長方形膜状を呈している。絶縁フィルム251aは、絶縁性を有している。
4つの角部連結部292は、上側から見て、共用裏側絶縁スペーサ251の四隅に配置されている。角部連結部292は、上下方向に隣り合う一対の絶縁フィルム251a同士を溶着することにより、形成されている。
9つの中央連結部293は、上側から見て、共用裏側絶縁スペーサ251の左右方向略中央に配置されている。このうち、3つの中央連結部293は、上側から見て、共用裏側絶縁スペーサ251の前後方向略中央に配置されている。また、別の3つの中央連結部293は、上側から見て、共用裏側絶縁スペーサ251の前縁付近に配置されている。また、残りの3つの中央連結部293は、上側から見て、共用裏側絶縁スペーサ251の後縁付近に配置されている。中央連結部293は、前後方向(図1に示す人Mの身長方向)に延在している。このように、5枚の絶縁フィルム251aは、4つの角部連結部292、9つの中央連結部293により、互いに面方向(水平方向)にずれないように、一体化されている。
共用裏側絶縁スペーサ251において、4つの角部連結部292、9つの中央連結部293が配置されている部分が、拘束部251bである。拘束部251bにおいては、5枚の絶縁フィルム251aが互いに拘束されている。このため、各絶縁フィルム251aは、他の絶縁フィルム251aに対して、面方向にずれることができない。
一方、共用裏側絶縁スペーサ251において、4つの角部連結部292、9つの中央連結部293が配置されていない部分が、非拘束部251cである。非拘束部251cにおいては、5枚の絶縁フィルム251aが互いに拘束されていない。このため、各絶縁フィルム251aは、他の絶縁フィルム251aに対して、面方向にずれることができる。
本実施形態の静電容量型センサと、第一実施形態の静電容量型センサとは、構成が共通する部分に関しては、同様の作用効果を有する。本実施形態の静電容量型センサによると、共用裏側絶縁スペーサ251は、上下方向に積層された5枚の絶縁フィルム251aにより、構成されている。このため、絶縁フィルム251aの積層数を変更することにより、共用裏側絶縁スペーサ251の上下方向の厚さ(つまり共用裏側アース電極と裏側電極との間の距離)を、簡単に調整することができる。
また、本実施形態の静電容量型センサ1の共用裏側絶縁スペーサ251は、拘束部251bを備えている。このため、5枚の絶縁フィルム251aが互いにずれるのを抑制することができる。また、共用裏側絶縁スペーサ251は、非拘束部251cを備えている。このため、5枚の絶縁フィルム251aの変形(例えば曲げ変形)が、互いに拘束されるのを抑制することができる。また、隣り合う任意の一つの絶縁フィルム251aの非拘束部251c同士が、互いに摺動するのを許容することができる。
また、絶縁フィルム251aを曲げ変形させる場合、曲率半径方向内側の面に対する曲率半径方向外側の面の伸張量は、絶縁フィルム251aの上下方向厚さが小さいほど、小さくて済む。例えば、絶縁フィルム251aに上側から荷重を加える場合、絶縁フィルム251aの上面に対する下面の伸張量は、絶縁フィルム251aの上下方向厚さが小さいほど、小さくて済む。このように、絶縁フィルム251aの上下方向厚さが小さいほど、絶縁フィルム251aは曲がりやすい。
この点、本実施形態の静電容量型センサ1によると、共用裏側絶縁スペーサ251が、単一の絶縁フィルムではなく、5枚の絶縁フィルム251aから構成されている。また、共用裏側絶縁スペーサ251は、非拘束部251cを備えている。このため、単一の絶縁フィルム(当該絶縁フィルムの上下方向厚さは、5枚の絶縁フィルム251aの上下方向厚さの総和)からなる共用裏側絶縁スペーサと比較して、本実施形態の共用裏側絶縁スペーサ251の5枚の絶縁フィルム251aは、各々、曲がりやすい。したがって、本実施形態の共用裏側絶縁スペーサ251は曲がりやすい。よって、寝心地が良好である。
このように、本実施形態の静電容量型センサ1によると、共用裏側絶縁スペーサ251の上下方向の厚さ(つまり共用裏側アース電極と裏側電極との間の距離)を充分に確保しながら、共用裏側絶縁スペーサ251の曲げ変形を容易にすることができる。
また、9つの中央連結部293は、就寝状態の人Mの身長方向(前後方向)に沿って、延在している。このため、人Mが、臥位(寝ている状態)から座位(座っている状態)、または座位から臥位に移行する際に、5枚の絶縁フィルム251aが互いにずれにくい。したがって、人Mが違和感を感じにくい。
また、絶縁フィルム251aは、ポリエチレン製である。ポリエチレンは、安価で、ヤング率が低く、誘電率が低い。このため、絶縁フィルム251aは、製造コストが低く、曲がりやすく、絶縁性が高い。
<その他>
以上、本発明の静電容量型センサの実施の形態について説明した。しかしながら、実施の形態は上記形態に特に限定されるものではない。当業者が行いうる種々の変形的形態、改良的形態で実施することも可能である。
上記実施形態においては、センサアセンブリ2としてセンサ部F、Rを一体化したが、センサ部F、Rを別体化してもよい。また、センサ部F、Rの配置数、形状、配置パターンは特に限定しない。3つ以上のセンサ部F、Rを、水平方向に並べて配置してもよい。
表側電極FXa、RYa、裏側電極FYa、RXaの本数、形状、配置パターンは特に限定しない。少なくとも一つの検出部CF、CRを設定できればよい。複数の検出部CF、CRを配置する場合、検出部CF、CRの配置密度は、検出エリア(体圧分布を検出可能なエリア)全面に亘って、一定でなくてもよい。例えば、体圧が集中しやすい部分に密に、体圧が集中しにくい部分に疎に、検出部CF、CRを配置してもよい。また、表側電極FXa、RYa、裏側電極FYa、RXaのうち、一方を、同心円状に配置してもよい。並びに、他方を、一方と同心の放射状に配置してもよい。また、隣り合う表側電極FXaと表側電極RYaとを、平行に並べてもよい。また、隣り合う裏側電極FYaと裏側電極RXaとを、平行に並べてもよい。また、隣り合う表側電極FXaと表側電極RYaとを、一列に並べてもよい。また、隣り合う裏側電極FYaと裏側電極RXaとを、一列に並べてもよい。
上記実施形態においては、共用表側基材260の下面に、9本の表側配線Fx、9本の表側配線Ry、9本の表側電極FXa、9本の表側電極RYa、センサ部間アース電極290、共用表側カバーコート270を、スクリーン印刷した。並びに、共用裏側基材261の上面に、9本の裏側配線Fy、9本の裏側配線Rx、9本の裏側電極FYa、9本の裏側電極RXa、センサ部間アース電極291、共用裏側カバーコート271を、スクリーン印刷した。しかしながら、インクジェット印刷方法、フレキソ印刷方法、グラビア印刷方法、パッド印刷方法、リソグラフィー、ディスペンサー印刷方法など、他の印刷方法により、上記各部材を印刷してもよい。また、接着、貼着、成形など、他の配置方法により、上記各部材を配置してもよい。
また、共用誘電層280の上面に、9本の表側配線Fx、9本の表側配線Ry、9本の表側電極FXa、9本の表側電極RYa、センサ部間アース電極290、共用表側カバーコート270を、印刷してもよい。同様に、共用誘電層280の下面に、9本の裏側配線Fy、9本の裏側配線Rx、9本の裏側電極FYa、9本の裏側電極RXa、センサ部間アース電極291、共用裏側カバーコート271を、印刷してもよい。こうすると、検出部CF、CRの位置精度が高くなる。
また、本発明の静電容量型センサの表裏方向は、上下方向でなくてもよい。例えば、表裏方向が前後方向、左右方向(例えば、静電容量型センサを壁面に配置する場合)であってもよい。また、本発明の静電容量型センサは、平面は勿論、曲面に配置してもよい。曲面に配置する場合、静電容量型センサは曲面の形状に沿って湾曲する。
また、センサ部間アース電極290、291は、いずれか一方だけ配置してもよい。また、上記実施形態においては、表側電極部FX、RYを入力側切替回路221に、裏側電極部FY、RXを出力側切替回路222に、各々接続したが、表側電極部FX、RY、裏側電極部FY、RXの接続先は特に限定しない。例えば、表側電極部FX、RYを出力側切替回路222に、裏側電極部FY、RXを入力側切替回路221に、各々接続してもよい。
図6に示す絶縁フィルム251aの構成は特に限定しない。上面および下面のうち、少なくとも一方に、凹凸形状を付与してもよい。また、上面および下面のうち、少なくとも一方に、スリットを入れてもよい。また、凹凸形状を有するシボシートを、絶縁フィルム251aとして用いてもよい。
図6においては、共用裏側絶縁スペーサ251を複数の絶縁フィルム251aにより構成したが、共用表側絶縁スペーサ250を複数の絶縁フィルム251aにより構成してもよい。
また、共用表側絶縁スペーサ250、共用裏側絶縁スペーサ251における絶縁フィルム251aの積層数は特に限定しない。単一でも複数でもよい。複数の場合、各絶縁フィルム251aの上下方向厚さは、一定であっても、一定でなくてもよい。
角部連結部292、中央連結部293の構成は特に限定しない。接着、面ファスナー、粘着テープ(例えば両面テープなど)、ステープラー、クリップなどにより、各部材を固定してもよい。フィルム連結部(角部連結部292、中央連結部293)の配置数、形状、配置パターンは特に限定しない。例えば、絶縁フィルム251aの四辺に沿って、四角形枠状にフィルム連結部を配置してもよい。
絶縁性を有する部材(例えば、共用カバー23、共用表側絶縁スペーサ250、共用裏側絶縁スペーサ251、共用表側基材260、共用裏側基材261、共用裏端基材262、共用表側カバーコート270、共用裏側カバーコート271、共用誘電層280、共用補強層281など)の材質は特に限定しない。人Mの体重により湾曲する程度の柔軟性を有していればよい。例えば、樹脂、エラストマーを用いることができる。樹脂としては、PET、PE、PI(ポリイミド)、PEN(ポリエチレンナフタレート)などを用いることができる。エラストマーとしては、シリコーンゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレンゴム、塩素化ポリエチレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレン共重合体ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエンゴムなどを用いることができる。また、絶縁性を有する部材の材料として、樹脂、エラストマーのフォーム(例えば、ウレタンフォーム、ポリエチレンフォーム、ポリスチレンフォームなど)を用いてもよい。また、絶縁性を有する部材の材料として、樹脂繊維(例えば、ポリエステル繊維、ポリアミド繊維など)の織布、不織布などを用いてもよい。
導電性を有する部材(例えば、表側電極FXa、RYa、裏側電極FYa、RXa、表側配線Fx、Ry、裏側配線Fy、Rx、共用表側アース電極240、共用裏側アース電極241、センサ部間アース電極290、291など)の材質は特に限定しない。人Mの体重により湾曲する程度の柔軟性を有していればよい。例えば、母材であるエラストマーに導電性フィラーを含有させた電極材料を用いてもよい。この場合、エラストマーとしては、シリコーンゴム、エチレン−プロピレン共重合ゴム、天然ゴム、スチレン−ブタジエン共重合ゴム、アクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴム、アクリルゴム、エピクロロヒドリンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムなどを用いることができる。また、導電性フィラーとしては、炭素材料および金属から選ばれる一種以上からなるものを用いることができる。金属としては、導電性の高い銀、銅等が好適である。例えば、導電性フィラーとして、銀、銅等の微粒子、あるいは表面に銀等のめっきを施した微粒子を使用することができる。また、炭素材料は、導電性が良好で、比較的安価である。このため、炭素材料製の導電性フィラーを用いると、静電容量型センサ1の製造コストを低減することができる。炭素材料としては、例えば、導電性カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノチューブの誘導体、グラファイト、導電性炭素繊維などを用いることができる。特に、導電性カーボンブラック、グラファイト、導電性炭素繊維は、導電性が良好で、比較的安価である。このため、これらの材料を用いると、静電容量型センサ1の製造コストを削減することができる。また、導電性を有する部材の材料として、導電性繊維の織布、不織布などを用いてもよい。
本発明の静電容量型センサは、寝具(例えば、ベッド、布団など)、フロア、壁など、比較的大きな面積の検出エリアに配置するのに好適である。また、本発明の静電容量型センサは、相互容量式のタッチセンサとして具現化してもよい。この場合、表側電極部FX、RY、裏側電極部FY、RXのうち、一方を受信電極に、他方を送信電極に、設定すればよい。