JP6090682B1

JP6090682B1 - 位置決め用一体型荷重センサ

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Publication number: JP6090682B1
Application number: JP2016160964A
Authority: JP
Inventors: 敬司松野
Original assignee: 株式会社寿献
Priority date: 2016-08-19
Filing date: 2016-08-19
Publication date: 2017-03-08
Anticipated expiration: 2036-08-19
Also published as: JP2018028495A

Abstract

【課題】見守りシステムの位置検出機能の誤作動防止・安定化、高価なセンサ価格の低廉化、センサ実装の容易化、製造工程の簡略化・効率化を図ることができる、位置決め用一体型荷重センサを提供する。【解決手段】見守りシステムの各タイルカーペットに2個実装される荷重センサを一体化した位置決め用一体型荷重センサは、2個のセンサを単純に積み重ねるタイプと、さらなる完全な一体化を進めるため、感圧面の抵抗体を分割面形状とし、複数の荷重センサを一体化した。【選択図】図４

Description

本発明は、見守りシステムに好適な位置決め用一体型荷重センサに関する。

厚生労働省の推計で認知症の人は、2015年の約520万人から2025年には約700万人に達すると見込まれている。警察庁のまとめでは、2013年に年間の行方不明者が1万人を超え、その後2015年には1万2千人を超えたという。また、死亡確認が479人という。問題なのは、行方不明者と死亡確認者の数が3年連続で最多を更新していることである。
こうした問題の解決に向け、従来から屋外での見守り追跡はGPS(Global Positioning System)技術を利用した各種のシステムが開発されてきている。しかし、屋内での見守り開発では、GPS技術が使えないため、また、最適なセンサ技術の開発・応用が遅れていたため、屋内の見守りシステム開発が少なかった。そこで、これまで本発明者によってフィルム荷重センサ付きタイルカーペットを１枚〜複数枚使用することにより、安否見守り対象者の位置を無拘束で本人が知らない間に、リアルタイムで直接測定することができるという見守りシステムの開発が行われてきた。これらの技術の応用研究が進展すれば、一例として認知症の病状の変化する状況や生活習慣の客観的な評価、改善点の発見などが容易にできるようになるであろう。このため、健康寿命の延伸につながる基礎データ蓄積、ビッグデータ解析などに効果的と期待される。その中で、従来にない新規な荷重センサの実装・使用を中心に検討・試作した結果、見守りシステムの位置検出用センサと密接に関連して、システムの安定性・コスト等のさらなる改善点や問題点が明らかとなってきた。

特許５６８１９３３号公報実用新案登録第３１６６５３２号公報

電子情報通信学会技術研究報告MICT2014−83

従来から開発してきた荷重センサ付きタイルカーペットのセンサには以下のような改良すべき問題点があることが明らかになった。これまでの検討結果から、本タイルカーペットを使用すれば見守りシステムが容易に構成できることを開示した
（特許第５６８１９３３号）。すなわち、図1に示すように、二次元の床に多数敷き詰めたタイルカーペットの各タイルカーペット位置をＸ―Ｙ座標で特定することとした場合に、1枚のタイルカーペット上の2個の荷重センサのうち、一方の荷重センサはY方向の隣接すタイルカーペットと連結接続し（以下Xn系という。ｎは1，2，3，…の整数）、他方の荷重センサはX方向の隣接するタイルカーペットと連結接続している（以下Yn系という。ｎは1，2，3，…の整数）。このように荷重センサをXn系−Yn系の二系統に分けて連結接続する。このとき、各系統の連結接続した信号線は、それぞれ荷重センサとしての抵抗体が並列接続した信号線とみなすことができる。こうして、ある特定のタイルカーペットに人が乗った場合に、その人の位置検出は、カーペットに実装した荷重センサの連結接続した信号線のXn系とYn系のうち、荷重がかかって低い抵抗値を示す連結接続した信号線の高速スキャン検出技術により、一連の直線状に連結したXｎ方向信号線とYｎ方向信号線の交わる位置のタイルカーペットとして検知できるという原理に基づく。ここで、1枚のタイルカーペット上の2個の荷重センサは、そのタイルカーペットのどの位置に荷重がかかっても同時に荷重を検出することが望ましい。しかし、これまでの検討によって以下に説明するように、1枚のタイルカーペットの周辺部に荷重がかかった場合や、隣接するタイルカーペットに跨って荷重がかかる場合においても検出タイミングのずれが発生する場合があるため、同時に荷重を検出できない問題がある。具体的には、2個の荷重センサの設置された場所（すなわち同一のタイルカーペット上の設置位置）は荷重センサの設置に必要な最低設置面積が不可欠であるため、少なくとも最低設置面積分は設置位置がずれている。さらに、この問題に加えて実際には荷重分散の効果の位置的バラつき・変動などで2個の荷重センサ間に荷重がかかる微小なタイミング時間差が生じる場合もある。以上説明したように、荷重が最初にかかっている部分と荷重センサ設置位置の位置差・荷重がかかるタイミングずれがあるため、たとえセンサの感度が同じでも略同時に荷重を検出できない場合があることが分かった。

次に以下に示す先行技術では、荷重センサ付きタイルカーペットの課題を示す。従来から検討されてきたフィルムセンサ技術を使った見守り追跡システム（実用新案登録第３１６６５３２号：“無断外出チェック装置”）では、電極ラインパターン間の短絡・導通を位置検出に応用したものであり、センサの電源を介したパターンに塵やほこりなどが蓄積して位置検出の誤動作や不安定の原因になる点が問題となっている。また、センサのパターンを微細にすると位置検出の誤動作が多くなる問題もある。同様に荷重がかかっていない場合に、特許文献１に示す荷重センサの設置位置のどちらか一方にでも、塵やほこりなどが付けば荷重がかかった場合に位置検出が誤動作し、不安定になる点が考えられる。従来から開発してきた荷重センサ付きタイルカーペット
（電子情報通信学会技術研究報告MICT2014−83）では、一連の直線状に連結したXｎ方向信号線とYｎ方向信号線の交わる位置のタイルカーペットとして検知できるという独創的な原理に基づいている。ここにおいても、荷重センサの感圧部における前記した塵やほこりなどの問題に加えて更に、その新規な位置検出機能のリアルタイム性（言い換えれば位置検出の高速性やセンサの荷重検出時間差など）が、2個同時に荷重を検出するという課題をさらに解決困難なものとしているということが明らかとなってきた。

本発明の位置決め用一体型荷重センサは、以上記載したような従来のセンサ技術が有していた問題点を解決したものである。すなわち、従来技術では、1枚のタイルカーペット上の2個の荷重センサは、そのタイルカーペットのどの位置に荷重がかかっても2個同時に荷重を検出するものとされていた。しかしながら、荷重の検出は荷重のかかった位置・時点から各検出用センサの設置位置までの荷重伝搬の距離的・動作時間的差などがあるため、同時検出ができない場合があった。このような問題が発生する原因としては、開発中の位置検出技術が従来技術では想定していないほどの高速スキャン機能を達成するというリアルタイム位置検出で必須の技術であることを考慮すれば、荷重検出のさらなる改良が不可欠である。すなわち、従来から位置決め用荷重センサが存在したのではない。今回新規な高齢者屋内見守りシステムの開発で位置決め用荷重センサの必要な機能が明らかとなったことで初めて、必要な開発目標が明らかとなったものである。以上の検討結果から、実質上、安定したリアルタイム動作の見守りシステムの開発実用化が困難であった。そこで、本発明は、見守り対象となる人の荷重がタイルカーペットに加えられた位置・その時から、２個のそれぞれの荷重センサに荷重のかかる位置での検出時点までの距離的・時間的差異が可能な限り小さくなるように改良して、略同時に荷重を検出できるようにしたものである。本発明（第一の位置決め用一体型荷重センサ）は、具体的には、上記の同一仕様の2個の荷重センサを一体化した従来にない新規なセンサを開発することを目的とするものである。さらにまた、他の本発明（第二の位置決め用一体型荷重センサ）は、この改良を突き詰めた結果として二次元の抵抗体感圧面分割配置の新規なセンサを開発することを目的とする。併せて、本発明の一体型荷重センサを用いることで、見守りシステムの位置検出機能の誤動作防止・安定化、高価なセンサ価格の低廉化、センサ実装の容易化、製造
工程の簡略化・効率化を図ったものである。

本発明の第一の位置決め用一体型荷重センサは、特許文献１で一例として開示した荷重センサを2個一体化したものである。この荷重センサの基本的構成としては、一般的に同一仕様で同一性能として市販されているフィルム状の感圧センサ（例えば、特許文献１で開示した厚さ約８１５μｍ（（株）マルサン・ネーム製の型特注品））の出力信号線をカーペットサイズに合わせて左右両方向に延伸し、その両端にミニチュアコネクタを追加して図2（ａ）（ｂ）に示すように簡便な単一の荷重センサで構成する連結接続専用のセンサとしたものであることを第１の特徴とし、
第２に、前記第１の特徴に加えて、前記した距離的・時間的差異の問題を解決するために、図2（ｃ）に示すように、これらの差異が可能な限り小さくなるように前記した連結接続専用のセンサを2個上下に重ねて一体型構成としたことを第２の特徴とする。
第３に、本発明の第二の位置決め用一体型荷重センサは、上記第1の特徴および第２の特徴を備えたセンサを単純に上下に積み重ねるのではなく、市販されているフィルム状の感圧センサの新規な位置決め用途品として、感圧面の抵抗体分割面形状とその配置を実装するカーペットの形状に対応して、複数の分割面感圧センサを形成することで最適化したことを特徴とする位置決め用一体型荷重センサである。

上記第１の特徴を有する荷重センサは、荷重センサを実装するタイルカーペットの形状（ここでは略正方形の四辺の端面）から可能な限り同一距離にセンサを配置するために、さらにまた、二次元面上の位置検出が一連の直線状に連結したXｎ方向の信号線とYｎ方向の信号線の交わる位置のタイルカーペットとして検知できるという検出原理を実現するために、荷重センサ配置位置と形状を荷重センサから見て対称性よく作成した。従って、本連結接続専用のセンサはタイルカーペットへのセンサ実装の容易化、効率化を達成することができる。ここで、連結接続専用のセンサ本体は、上記したように市販されているフィルム状の感圧センサであるため公知である。

上記第２の特徴を有する第一の位置決め用一体型荷重センサは、上記第１の連結接続専用のセンサを十字状に上下に接着重ねた構成である図2（ｃ）。ここで、センサの感圧面には接着しないようにする製造時の注意が必要である。従って、上側に重ねるセンサの底面全体をカバーする接着用裏面シートは一部不要となる。必要ならば、重ねた荷重センサの接点基板間をレジスト等で絶縁することもできる。また、上下に重ねた荷重センサの出力用信号線（X方向とY方向に連結結接続するための出力用信号線）は当然に上下荷重センサ間で絶縁されている。以下、上記した一体化に際し考慮すべき問題点解決法につき検討する。
この場合に、上下に実装する2個のセンサの荷重検出の距離的・時間的差異の問題解決では、これらの差が可能な限り小さくなるように一体化の効果が作用するため、タイルカーペットのどの位置に荷重がかかっても、2つのセンサの略同時荷重検出の信頼性を高めた位置決め用一体型加重センサが提供できる。従って，2個のセンサのうち上部のセンサと下部のセンサの感圧面の面積は必ずしも厳密に同じ面積である必要はない。また、この構造をさらに突きつめて工夫すれば、必ずしも従来のフィルム状の感圧センサをそのまま上下に接着したものではなく、1枚のタイルカーペットのどの周辺部に荷重がかかった場合にも、前述の距離的・時間的差異が可能な限り小さくなるようにタイルカーペットの正方形の形状を勘案して、感圧面は略円形とし、感圧面の設置位置がタイルカーペットの略中心位置に一体型荷重センサを実装することができるように工夫した。
また、特許文献１に記載例では、2個の別々のフィルム状感圧荷重センサを使用していたために、Xｎ系とYｎ系の各信号線に連結接続するための2個のセンサのフィルムシート状の出力配線が交差することは避けられなかった。しかし、本発明によれば、タイルカーペット上での加重センサの出力用信号線の実装において、上記出力配線が交差しないように上下に絶縁分離できるため、上下に重ねたフィルムシート状の感圧センサの連結接続用Xｎ系・Yｎ系の出力用信号線が交差しないで実装ができるようになった。こうして製造工程の簡略化・効率化を図ることができることを特徴とする。さらにまた、感圧部における前記した塵やほこりの問題は一体化で製造時以降の荷重検出用センサの問題発生確率を大幅に軽減できることを特徴としている。市販されているフィルム状の感圧センサは一定のセンサ感度のばらつきがある。また、荷重を確実にセンサの感圧部に伝えるため補強板を備えているものが多い。これらに係わる関連する問題の解決の一例として必要な2個のセンサ間に絶縁を兼ねたスペーサを介在する場合も考えられる。また、この2個のセンサのうち上部のセンサの下部にある補強版を除去し、補強版は2個のセンサのうち下部のセンサ1個の補強版１つで構成し、上下のセンサの抵抗体の性能を劣化させないようにして接点基板間を絶縁することも考えられる。さらに、上下の荷重センサの各抵抗体をスペーサや薄膜などで絶縁して直接重ねたものも現在の技術で十分に可能である。この一体型荷重センサの高さ（厚み）が増大しでタイルカーペットの厚さに悪影響が及ぶ問題を検討したが、センサの厚みがフィルム状で薄いため問題とならない。従ってこの技術の3次元空間への拡張を考えれば、フィルムシート状センサ3個を高さ方向に直線的に積み重ねた3次元の位置決め用一体型センサが実現できることは明らかであろう。また、上記に説明したように、2個のセンサのうち上部のセンサと下部のセンサの感圧面の面積は必ずしも同じ面積である必要はない。また、この構造をさらに突き詰めて工夫すれば、必ずしも従来のフィルム状の感圧センサをそのまま上下に接着したものではなく、各タイルカーペットの略中心位置に本発明の一体型荷重センサをカーペットの形状に対応して実装することを勘案して、1枚のタイルカーペットのどの周辺部（ここでは略正方形の四辺の端面）に荷重がかかった場合にも、荷重センサの同時検出性能を最大限に高めて、すなわち前述の距離的・時間的差異が可能な限り小さくなるように工夫した。

上記第３の特徴を有する第二の位置決め用一体型荷重センサは、センサを上下に積み重ねるのではなく、感圧面の抵抗体分割面形状とその配置を最適化したことを特徴とする位置決め用一体型荷重センサである。ここで、フィルム状の感圧センサの感圧部の面積は最適化で可能な限り小面積とすることが望ましい。この面積が必要以上に大きい場合には、上記第一で検討した距離的・時間的差異の問題の解決をより困難にするからである。各抵抗体の分割面に対応する導電回路も電子回路の通常の技術で形成することができる。
ここで、これまでの開発で使用してきた感圧センサは、感圧部全体の面積あたりの平均荷重で感応するだけでなく、感圧部面の一部に約１３０グラムから約１５０グラムの荷重をかけたとき十分に低い低抵抗となる。従ってこのことから、感圧面の面積はもっと小さくても良いことが分かっている。この問題解決のための類似の一例として、従来から光ポジションセンサのホトダイオードのセンサ部を分割した例がある。即ちXｎ系またはYｎ系に連結接続するフィルム状の感圧センサの感圧面抵抗体の面分割パターンを二次元面の対称性・バランスよく構成することがより望ましいと考えられるので、可能な構成例の一例を開示する（図３）。ここでは、感圧抵抗体パターンとこれを組み込んだ荷重センサの導電パターンを電子回路の配線基板で確立している印刷技術などにより製造できる。回路配線・形成の技術であるスルーホール及び絶縁シート形成他、レジスト形成なども必要に応じて採用し、活用することができる。
こうして、タイルカーペットのXｎ系とYｎ系に接続する各荷重センサの感圧面抵抗体の分割面積の適切な配置位置と形状を考慮し、カーペットの形状に対応して一体化できる。従って、荷重センサから見て対称性よく、また、バランスよく構成・実装することで二次元的に感圧部の面積を最適化したコンパクトな一体型センサが実現できる。また、上記した第２及び第３の特徴を有する位置決め用一体型荷重センサは、荷重が２枚のタイルカーペットの境界に跨ってかかった場合の位置検出において、互いに隣り合うXn系−Yn系の２組についてのそれぞれの交わる交点を検出するように検出のスキャン方法を改良することによって、さらに確実な境界での位置検出ができる。具体的には、互いに隣り合うXn系−Yn系の２組について毎にスキャンする。こうして例えばXn系では、Xn-1とXnを同時にまた、
正確に高速スキャンするなどができるため、跨っているといないに係らずより正確な位置検出が可能となる。Yn系についても同様である。

この例での一枚のタイルカーペットの正方形の大きさ（敷設面積）は、現在一般に市販されている大きさと同様である。すなわち、１辺が約３０センチメートル、約４０センチメートル、約５０センチメートルの3種のものを想定している。
ここで、本発明のタイルカーペットに使用する荷重センサは、荷重がかかった場合に荷重の大きさにより電気的特性が変化するもの、すなわち、その抵抗値の変化として荷重を検出するセンサである。一例を紹介すれば、（特許文献１）特許５６８１９３３号公報に記載している。また、（非特許文献１）においても記載しているセンサであるが以下説明する。
通常の荷重がかかっていない状態では高抵抗値を示し、その値は少なくとも数メグオーム以上である。一方、荷重がかかると、荷重の大きさに対応して急速に荷重センサの抵抗値が１キロオーム以下に変化する。この特性を利用すると、本荷重センサ特性に密接に係った圧力検出回路が容易に構成できる。すなわち、デジタル回路のゲート回路は、一般に入力回路に何も接続しない状態では、高抵抗に接続した場合と同じ（オープン）とみなすことができ、ハイレベルとして動作する。また、本荷重センサに一定以上の荷重がかかった場合には、ゲート回路の入力回路に低抵抗を接続した場合と同じローレベルとして動作する。従って、一例として本荷重センサの出力信号線を直接CMOSゲート回路の入力回路に接続すれば、人が乗っているか居ないかを直接検出できる。この場合は情報量1ビットに直接変換できるため、その効果はきわめて大きい。この原理を基に、本発明のタイルカーペットに本荷重センサを内蔵して圧力センサとして使用することができる。実験によれば、ゲート回路の入力回路の閾値に対応する荷重センサの抵抗閾値は約４０キロオームであった。従って、圧力センサの出力をアナログ的に増幅・処理する回路を全く使用することなく、センサ出力を直接ゲート回路に結線して1ビットの信号としてデジタル化することができる。このように簡単に人の検出ができるため、極めて省電力、かつ安価で安全なタイルカーペットを提供することができると説明している。ここで、タイルカーペットの正方形の大きさ（敷設面積）を少しずつ拡大していくと、タイルカーペットの荷重分散のための空気袋の敷設面積も拡大していくこととなるため、情報量1ビットに直接変換することが困難になることが予測できる。そこで、本発明の位置決め用一体型荷重センサと上記したゲート回路の入力回路閾値調整との組み合わせ、また、空気袋の構造と完成度およびこれらの選択が、増幅器を含まない情報量1ビットに直接変換する際の考慮すべき点であることは、以上の説明から明らかであろう。本発明者の基礎実験によれば一定の工夫により、タイルカーペットの正方形の大きさ（敷設面積）が一辺５０ｃｍ平方くらいまで可能と確認した。また、この同時に荷重を検出するという時間的正確性の許容範囲は、リアルタイム性の実用化に必要十分な許容範囲で調整可能であることは明らかであろう。例えば、以上示した条件でのコンピュータのプログラム設計上において、荷重センサの連結接続した信号線の低い抵抗値の高速スキャン検出スピードの最適化（換言すれば、スキャンスピードの微調整）などにより、従来開発検討してきたものと比較し、システムの位置検出スピード最適化と位置検出の安定性が格段に高まった。

以上のように本発明によれば以下の効果が奏される。
第一の位置決め用一体型荷重センサは、2個の連結接続専用のセンサを上下に集積した一体型荷重センサ構成とすることにより、実質上1個の荷重センサとして動作するように機能する位置決め用一体型荷重センサを開発できるので、塵やほこりなどが付けば荷重がかかった場合に位置検出が誤動作し、不安定になるなどの問題点が大幅に改善できるという効果がある。また、連結接続専用のセンサの採用で、正確なセンサ実装と荷重センサ設置位置の位置差・荷重がかかるタイミングずれ等の距離的・時間的差異が可能な限り小さくできる。従って、2個略同時に荷重を検出するという課題が十分に達成できるので、見守
りシステムの位置検出機能の誤動作防止・動作安定化、高価なセンサ価格の低廉化、センサ実装の容易化、製造工程の簡略化・効率化を実現することができるという大きな効果を奏するものである。

上記した一体型荷重センサの出力配線が交差しないように上下に絶縁分離できるため、上下に重ねたフィルムシート状の感圧センサの連結接続用のXn系に接続する荷重センサとYn系に接続する荷重センサが具備する各荷重センサの出力用信号線の交差しない実装ができるようになった。こうして製造工程の簡略化、敷設時の取扱いの簡便化、効率化を図ることができるという効果がある

第二の位置決め用一体型荷重センサは、上記第一の位置決め用一体型荷重センサの奏する発明の効果に加えて、連結接続専用の見守りシステムに好適な位置決め用一体型荷重センサの感圧面抵抗体の面分割パターンを荷重センサから見て対称性よく形成することで、タイルカーペットの周辺端部やタイルカーペットの接続部分に荷重がかかった場合においても、安定した略荷重同時検出が可能となった。すなわち、本発明の場合においては、Xn系に接続する荷重センサとYn系に接続する荷重センサを１対にして、またタイルカーペットの四辺（ここでは略正方形の四辺の端面）位置を勘案して、この四辺から略等距離に上記面分割パターンを四か所（1対を4組）形成・配置しているので、いわば荷重センサを複数個一体化したものである。この第二の位置決め用一体型荷重センサは、第一の位置決め用一体型荷重センサよりもさらにリアルタイム同時荷重検出の動作安定が高まるという大きな効果がある。

上記した第一および第二の位置決め用一体型荷重センサは、同時に荷重を検出するという課題が十分に達成できる。隣接する（換言すれば、隣り合う）タイルカーペットの境目に略同時に荷重がかかる場合の位置検出ができる。具体的には荷重が２枚のタイルカーペットの境界に跨ってかかった場合の位置検出が、互いに隣り合うXn系−Yn系の２組について、それぞれの交わる交点である２つの交点を検出することによって、確実にどの境界に居ると特定できるので、さらに詳細な位置検出ができるという特別な効果がある。

本発明の位置決め用一体型荷重センサの好適な公開した一応用例を示す荷重センサ付きタイルカーペットの敷設図本発明の第一の位置決め用一体型荷重センサの構成要素部品である連結接続専用のセンサの平面図（ａ）同連結接続専用のセンサの概略基本構造断面図（ｂ）同連結接続専用のセンサを2個上下に重ねて一体型構成とした第一の位置決め用一体型荷重センサの実装平面図（ｃ）本発明の第二の位置決め用一体型荷重センサの感圧面の抵抗体分割面形状を説明する抵抗体センサパターン平面図（ａ）同他の抵抗体センサパターン平面図（ｂ）本発明の位置決め用一体型荷重センサの感圧面の抵抗体分割面形状平面図（ｃ）本発明の感圧面を分割面形状とした第二の位置決め用一体型荷重センサの実装平面図

以下、本発明の位置決め用一体型荷重センサの実施の形態を（非特許文献１）で開示している図１平面図に基づいて説明する。これに引き続き、図４まで順を追って説明する。

図１は、荷重センサ付きタイルカーペットの敷設図である。この図は、連結接続したタイルカーペットの位置をＸ−Ｙ二次元座標で表したものである。ここで、X１、X２、X３・
・・Xｎは各タイルカーペットの略真ん中に実装した2個の荷重センサのうち、一方のY軸に並行に連結接続した荷重センサの並列接続した一連の連結接続信号線を示す。同様にして、Y１、Y２、Y３・・・Yｎは各タイルカーペットの略真ん中に実装した2個の荷重センサのうち、他方のX軸に並行に連結接続した荷重センサの並列接続した一連の連結接続信号線を示す。すなわち代表的なもので符号を付して説明すれば、１０１はX軸と並行方向に連結接続した信号線Yｎ、１０２はY軸と並行方向に連結接続した信号線Xｎである。１０３、１０４は２つの信号線Xｎ、Yｎにそれぞれ独立して接続した荷重センサである。この図１上では例えば、X６とY１６の信号線でデジタル回路の入力抵抗閾値よりも低抵抗値を示すことを検出したとするならば、図１のX６とY１６の信号線が交差するその位置にあるタイルカーペットが、荷重を検知した場所（例えば、見守り対象者の位置）と特定することができる。

図２（ａ）は、連結接続専用のセンサ平面図を示す。２０１はミニチュアコネクタプラグ、２０２はミニチュアコネクタリセプタクル、２１０は荷重センサ、２１３と２１４は荷重センサ２１０のXn系−Yn系の一方の系に接続するための荷重センサの出力用信号線を、２１５と２１６は荷重センサ２１０のXn系−Yn系の他方の系に接続するための荷重センサの出力用信号線を示している。また、上記した２１７と２１８及び２１９と２２０は、これらの出力用信号線を実装するタイルカーペットの周辺部まで、それぞれ延伸した２１３と２１４及び２１５と２１６に対応している。

図２（ｂ）は、連結接続専用のセンサの概略基本構造断面図を示す。ここで、２０１と２０２及び２１０は、それぞれ上記したミニチュアコネクタのプラグとリセプタクル及び、荷重センサである。２０３はハードプレート、２０４はスペーサ、２０５は接点シート、２０６は抵抗体、２０７は導電回路、２０８は裏面シート、２１３・・・２１６は出力用信号線である。２１７・・・２２０は延伸した出力用信号線である。
図２（ｃ）は、位置決め用一体型荷重センサの実装平面図であり、２００は１枚のタイルカーペット、２２１及び２２２は、上記した２０１及び２０２と同じコネクタを実装した他の連結接続専用のセンサを、上または下のどちらか一方に一体化接続するために９０度回転したものを追加実装したミニチュアコネクタである。すなわち、それぞれ追加した連結接続専用のセンサのミニチュアコネクタプラグ及びミニチュアコネクタリセプタクルである。その他の説明は図２（ａ）および図２（ｂ）の説明と同様であるから、ここでは説明は不要であろう。

図３（ａ）、（ｂ）は、感圧面の抵抗体分割面形状を説明するための抵抗体センサパターン平面図を示す。ここで、図３で（ａ）、（ｂ）の図としたのは、図３（ａ）はXn系−Yn系の一方の系に接続するための荷重センサの抵抗体印刷パターンとその配置を示す。３０１、３０２、３０３、３０４は抵抗体のパターンとその配置、３０５，３０６、３０７，３０８は導電回路に接続する配線パターンの一部を示す。３０９は、上記抵抗体の下部にある導電回路の配線パターン構成エリアを破線で示す。同様に、図３（ｂ）の３１１、３１２、３１３，３１４は、はXn系−Yn系の他方の系に接続するための荷重センサの抵抗体印刷パターンとその配置を示す。以上の説明からわかるように、図３（ｂ）の4か所の出力配線も図３（ａ）の３０５，３０６、３０７，３０８と同様の導電回路に接続する配線パターンの一部を有するが説明を省略する。下部にある導電回路の配線によって、図３（ａ）、（ｂ）に対応したXn系−Yn系の各系独立に絶縁した状態で各同一の系毎に全て結線する。例えば、図３（ａ）はXn系と連結接続し、図３（ｂ）はYn系と連結接続することとする。３００は図２（ｃ）の荷重センサ２１０と同様に、感圧面の形状が略円形であることを示す印刷シート。３０１、３０２、３０３、３０４は抵抗体のパターンとその配置、３０５、３０６、３０７、３０８は導電回路に接続する配線パターンの一部を示す。３０９は、上記抵抗体の下部にある導電回路の配線パターン構成エリアを破線で示す。

図３（ｂ）は、図３（ａ）の抵抗体のパターンとその配置を４５度回転した
ものであるから説明を省略する。

図３（ｃ）は図３（ａ）、（ｂ）を同一の二次元平面上に一体形成したものである。ここでは、上記したように、当然に図３（ａ）、（ｂ）に対応する部分（Xn系−Yn系への各接続信号線）は相互に絶縁している。また、抵抗体のパターンを何個に分割するかは重要である。ここでは８個に分割し、荷重検出の位置による差異をできるだけ小さくするようにしている。

図４は感圧面を分割面形状とした位置決め用一体型荷重センサの実装平面図を示す。図４は、荷重センサ４１０は図２（ｃ）の荷重センサ２１０と分割面形状以外は同様であり、その他は明らかであろうから説明を省略する。

１０１ X軸と並行方向に連結接続した信号ライン
１０２ Y軸と並行方向に連結接続した信号ライン
１０３荷重センサ
１０４荷重センサ
２００タイルカーペット
２０１ミニチュアコネクタプラグ
２０２ミニチュアコネクタレセプタクル
２０３ハードプレート
２０４スペーサ
２０５接点シート
２０６抵抗体
２０７導電回路
２０８裏面シート
２１０荷重センサ
２１３〜２２０出力用信号線
２２１ミニチュアコネクタプラグ
２２２ミニチュアコネクタレセプタクル
２２３〜２３０出力用信号線
３００抵抗体印刷シート
３０１〜３０４抵抗体のパターン
３０５〜３０８導電回路に接続する配線パターンの一部
３０９配線パターン構成部
４００タイルカーペット
４０１ミニチュアコネクタプラグ
４０２ミニチュアコネクタレセプタクル
４１０荷重センサ
４１１〜４１４出力用信号線
４２１ミニチュアコネクタプラグ
４２２ミニチュアコネクタレセプタクル

Claims

抵抗変化タイプの荷重センサを具備し、前記荷重センサの出力信号線をカーペットサイズに合わせて左右両方向に延伸し、かつ、前記出力信号線の両端にミニチュアコネクタを追加接続した構成の連結接続専用のセンサ複数個を上下に重ねて一体型構成とした位置決め用一体型荷重センサ。
前記連結接続専用のセンサ複数個は、その性能が略同様である請求項１の位置決め用一体型荷重センサ。
荷重センサの感圧面の抵抗体を複数に分割し、抵抗体分割面形状と配置及びその分割数を実装するカーペットの形状に対応して形成した複数の感圧センサを同一感圧平面上に一体化したことを特徴とする位置決め用一体型荷重センサ。