JP6294177B2

JP6294177B2 - 圧電センサ

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Publication number: JP6294177B2
Application number: JP2014138770A
Authority: JP
Inventors: 信人神谷; 八田　文吾; 文吾八田; 賞純岡林; 直之森本
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 2013-07-10
Filing date: 2014-07-04
Publication date: 2018-03-14
Anticipated expiration: 2034-07-04
Also published as: JP2015034818A

Description

本発明は、優れた圧電性を長期間に亘って維持することができる圧電センサに関する。

圧電シートをセンサとして用いた生体信号センサが知られている。脈波、呼吸、体動により発生する圧力が圧電シートに加わると、圧電シートから圧力に応じた大きさの電気信号が発生し、この電気信号を利用して生体信号を検出することができる。

特許文献１には、高分子材料からなる圧電体と、前記圧電体の一方の側に配置され、第１の絶縁体にシグナル電極を担持した第１の電極担持部と、前記圧電体の他方の側に配置され、第２の絶縁体にグランド電極を担持した第２の電極担持部とを備え、前記圧電体と前記第１の電極担持部と前記第２の電極担持部との重ね方向視において、前記シグナル電極が前記圧電体の領域内に収まり、且つ、前記圧電体全体が前記グランド電極の領域内に収まるかあるいは前記グランド電極の領域に重なり合うよう配置してある圧電センサが開示されている。

特許第５０４４１９６号公報

しかしながら、上記圧電センサを構成している圧電体は、例えば、特許文献１の図１に示された通り、固定剤によって密封された状態となっている。固定剤は、通常、粘着剤から構成されており、圧電センサの製造にあたっては、溶剤を含む粘着剤を構成部材に塗布した後、粘着剤中に含まれている溶剤を蒸発、除去させることによって、圧電シートと、シグナル電極及びグランド電極とを積層一体化させている。

一方、圧電シートは、通常、合成樹脂から構成され、合成樹脂は、水蒸気や気体（ガス）状の有機化合物を透過可能であることから、圧電センサの製造中に、圧電シート中に水蒸気や気体状の有機化合物が浸透する虞れがあり、このように、圧電シートに、水蒸気や気体状の有機化合物が浸透すると、圧電シートの圧電性が低下するという問題を生じる。

溶剤を含む粘着剤を用いた場合には、圧電センサの製造中において、粘着剤中の溶剤が圧電シートに浸透し、又は、粘着剤中に含まれている残存モノマーが圧電シートに浸透することがある。溶剤や残存モノマーなどが圧電シートに一旦、浸透してしまうと、特許文献１の圧電センサを構成している圧電シートは上述の通り、固定剤によって密封されていることから、圧電シート中に浸透した溶剤や残存モノマーを圧電シート外に放散、除去させることができず、その結果、圧電シートの圧電性が低下するという問題を生じる。

又、固定剤を構成している粘着剤としてアクリル系粘着剤が多く用いられ、アクリル系粘着剤は極性を有していることから、アクリル系粘着剤は水蒸気を含みやすいという性質を有しており、固定剤を介して圧電シートに水蒸気が浸透する恐れがあり、この場合も、圧電シート中に浸透した水蒸気を圧電シート外に放散、除去させることができず、圧電シートの圧電性が低下するという問題点を生じる。

本発明は、水蒸気、溶剤又は残存モノマーなどの浸透による圧電性の低下が殆どなく長期間に亘って優れた圧電性を維持する圧電センサを提供する。

本発明の圧電センサは、圧電シートと、
上記圧電シートの第一の面に積層一体化され且つ第一切欠き部を有する第一グランド電極と、
上記圧電シートの第二の面に積層一体化され且つ第三切欠き部を有するシグナル電極と、
上記シグナル電極上に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態で積層一体化され且つ第二切欠き部を有する第二グランド電極とを有し、
上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が少なくとも一部において上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合っており、
上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合った部分から露出した上記圧電シートの部分を露出部としていることを特徴とする。

第一の圧電センサは、上述の如き構成を有していることから、圧電センサの製造中に圧電センサを構成している圧電シート中に水蒸気、溶剤、残存モノマーなどが浸透したとしても、圧電センサにはグランド電極及びシグナル電極に被覆されておらず且つ両面が外気に露出した露出部が形成されている。圧電シートに浸透した水蒸気、溶剤及び残存モノマーなどの不純化合物を露出部の両面から圧電シート外に円滑に放散させることができる。従って、本発明の圧電センサは、その圧電シートにガスが浸透することによる圧電性の低下が殆どなく、圧電センサは長期間に亘って優れた圧電性を維持する。

本発明の圧電センサを示した平面図。図１のII−II線断面図。図１のIII−III線断面図。図１の圧電センサの分解斜視図。図１の圧電センサを示した斜視図。本発明の圧電センサの他の一例を示した平面図。図６のVII−VII線断面図。図６のVIII−VIII線断面図。図６の圧電センサの分解斜視図。本発明の圧電センサの他の一例を示した平面図。図１０の圧電センサの分解斜視図。電極シートの製造過程を示した斜視図。電極シートの製造過程を示した断面図。圧電センサの他の一例を示した平面図。図１４のXV−XV線断面図。図１４のXVI−XVI線断面図図１４の圧電センサを示した分解斜視図。図１４の圧電センサを示した斜視図。

本発明の圧電センサの一例を図面を参照しながら説明する。圧電センサＡは、図１〜５に示したように、圧電シート11と、この圧電シート11の第一の面（一面）に積層一体化された第一グランド電極12と、圧電シート11の第二の面（他面）に積層一体化されたシグナル電極13と、上記シグナル電極13上に積層一体化された第二グランド電極14とを有している。

圧電シート11としては、外力が加えられることによって表面に電荷を発生させることができるシート（圧電現象を有するシート）であれば、特に限定されない。圧電シート11としては、例えば、合成樹脂シート（合成樹脂発泡シート又は合成樹脂非発泡シート）に分極を付与した圧電シート、無機系圧電材料を樹脂に分散させた無機系シートに分極を付与した圧電シート、無機系圧電材料を含む無機系シートに分極を付与した圧電シートが挙げられ、脈波などの微弱な生体信号を精度良く検出でき、感度が高く、厚み方向の変形で電荷を発生しやすいことから、合成樹脂シート（合成樹脂発泡シート又は合成樹脂非発泡シート）に分極を付与した圧電シートが好ましく、合成樹脂発泡シートに分極を付与した圧電シートがより好ましい。

合成樹脂シートを構成する合成樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、ポリ乳酸、液晶樹脂などが挙げられる。無機系シートを構成する無機材料としては、例えば、チタン酸ジルコン酸鉛、チタン酸鉛、ニオブ酸カリウム、ニオブ酸リチウム、タンタル酸リチウム、タングステン酸ナトリウム、酸化亜鉛、リチウムテトラボレート、Ｂａ₂ＮａＮｂ₅Ｏ₅、Ｐｂ₂ＫＮｂ₅Ｏ₁₅などが挙げられる。

合成樹脂シート又は無機系シートに分極を付与する方法としては、特に限定されず、例えば、（１）合成樹脂シート又は無機系シートを一対の平板電極で挟持し、帯電させたい表面に接触させている平板電極を高圧直流電源に接続すると共に他方の平板電極をアースし、合成樹脂シート又は無機系シートに直流又はパルス状の高電圧を印加して合成樹脂又は無機材料に電荷を注入して合成樹脂シート又は無機系シートに分極を付与する方法、（２）電子線、Ｘ線などの電離性放射線や紫外線を合成樹脂シート又は無機系シートの表面に照射して、合成樹脂シート又は無機系シートの近傍部の空気分子をイオン化することによって合成樹脂又は無機系シートに分極を付与する方法、（３）合成樹脂シート又は無機系シートの第一の面に、アースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、合成樹脂シート又は無機系シートの第二の面側に所定間隔を存して直流の高圧電源に電気的に接続された針状電極又はワイヤー電極を配設し、針状電極の先端又はワイヤー電極の表面近傍への電界集中によりコロナ放電を発生させ、空気分子をイオン化させて、針状電極又はワイヤー電極の極性により発生した空気イオンを反発させて合成樹脂又は無機系シートに分極を付与する方法などが挙げられる。

圧電シート11の第一の面11Aにはその外周部を除いた部分に第一固定剤層15を介して第一電気絶縁シート16が積層一体化されている。圧電シート11の第二の面11Bにはその外周部を除いた部分に第三固定剤層17を介して第三電気絶縁シート18が積層一体化されている。第三電気絶縁シート18上には第二固定剤層19を介して第二電気絶縁シート20が積層一体化されている。なお、電気絶縁シート16、18、20は、電気絶縁性を有しておれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリ塩化ビニルシートなどが挙げられる。

固定剤層を構成している固定剤は、反応系・溶剤系・水系・ホットメルト系の接着剤又は粘着剤から構成されており、圧電シート11の感度を維持する観点から、誘電率の低い固定剤が好ましい。

第一電気絶縁シート16における圧電シート11側の面16aの全面には第一グランド電極12が一体的に形成され、この第一グランド電極12上には全面的に上記第一固定剤層15が一体的に形成されている。

第三電気絶縁シート18における圧電シート11側の面18aの全面にはシグナル電極13が一体的に形成され、このシグナル電極13上には全面的に上記第三固定剤層17が一体的に形成されている。

第二電気絶縁シート20における圧電シート11側の面20aの全面には第二グランド電極14が一体的に形成され、この第二グランド電極14上には全面的に上記第二固定剤層19が一体的に形成されている。

圧電シート11の第一の面11A上には、第一固定剤層15を介して第一グランド電極12が積層一体化され、第一グランド電極12上には第一電気絶縁シート16が積層一体化されている。

図３に示したように、圧電シート11の第二の面11B上には、第三固定剤層17を介してシグナル電極13が積層一体化され、シグナル電極13上には第三電気絶縁シート18が積層一体化されている。更に、第三電気絶縁シート18上には、第二固定剤層19を介して第二グランド電極14が積層一体化され、第二グランド電極14上には第二電気絶縁シート20が積層一体化されている。シグナル電極13と第二グランド電極14とは、第三電気絶縁シート18によって、互いに電気的に絶縁した状態となっている。

圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一電気絶縁シート16と第一グランド電極12と第一固定剤層15は同一形状、同一大きさに形成され、第三電気絶縁シート18とシグナル電極13と第三固定剤層17は同一形状、同一大きさに形成され、第二電気絶縁シート20と第二グランド電極14と第二固定剤層19は同一形状、同一大きさに形成されている。

電気絶縁シート上に電極を形成する方法としては、例えば、（１）電気絶縁シート上に、バインダー中に導電性微粒子を含有させてなる導電ペーストを塗布、乾燥させる方法、（２）電気絶縁シート上に蒸着によって電極を形成する方法、（３）電気絶縁シート上に、銅箔、アルミニウム箔などの金属シートを電極として積層一体化する方法などが挙げられる。

図１に示したように、平面長方形状の圧電シート11の第一の面11Aに積層一体化された第一、第二グランド電極12、14は、圧電シート11の厚み方向に見て、圧電シート11よりも小さい大きさに形成されている。圧電シート11の外周縁部は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一、第二グランド電極12、14及びシグナル電極13が占める領域から外方に向かって突出している。

第一グランド電極12は、平面略長方形状体に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第一切欠き部12aを有している。第一電気絶縁シート16及び第一固定剤層15には、第一グランド電極12の第一切欠き部12aを厚み方向に投影した部分に切欠き部が形成されている。第一電気絶縁シート16及び第一固定剤層15は、第一グランド電極12と同一形状、同一大きさの平面形状を有している。又、第二グランド電極14は、平面略長方形状体に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第二切欠き部14aを有している。第二電気絶縁シート20及び第二固定剤層19には、第二グランド電極14の第二切欠き部14aを厚み方向に投影した部分に切欠き部が形成されている。第二電気絶縁シート20及び第二固定剤層19は、第二グランド電極14と同一形状、同一大きさの平面形状を有している。図１〜５では、第一グランド電極12と第二グランド電極14とを同一大きさ、同一形状に形成した場合を示したが、第一グランド電極12と第二グランド電極14とは、これらを圧電シート11の厚み方向に見たときに、第一グランド電極12の第一切欠き部12aと第二グランド電極14の第二切欠き部14aとが全面的に又は部分的に重なり合っておれば、異なる大きさ又は異なる形状であってもよい。長方形状には正方形状も含まれる。

シグナル電極13の形状は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12、第二グランド電極14、第一切欠き部12a及び第二切欠き部14aが占める領域よりも小さい。シグナル電極13は、平面略長方形状体に形成されており、長方形状体における互いに隣接する一対の角部が切り欠かれて第三切欠き部13a、13aが形成されている。シグナル電極13の第三切欠き部13a、13a間には平面長方形状の突出部13bが形成されている。第三電気絶縁シート18及び第三固定剤層17には、シグナル電極13の第三切欠き部13a、13aを圧電シート11の厚み方向に投影した部分に切欠き部が形成されている。第三電気絶縁シート18及び第三固定剤層17は、シグナル電極13と同一形状、同一大きさの平面形状を有している。

第一グランド電極12及び第二グランド電極14は、圧電シート11の両面における外周縁部を除いた部分に、圧電シート11の厚み方向に互いに重なり合った状態に積層一体化されている。第一グランド電極12の第一切欠き部12aと、第二グランド電極14の第二切欠き部14aは、圧電シート11の厚み方向において、互いに重なり合っている。第一グランド電極12の第一切欠き部12aと、第二グランド電極14の第二切欠き部14aとは、部分的に重なり合っていればよいが、完全に重なり合っていることが好ましい。

そして、シグナル電極13は、圧電シート11の第二の面11Bに積層一体化されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第一グランド電極12の第一切欠き部12aと第二グランド電極14の第二切欠き部14aとが重なり合った部分内にシグナル電極13の突出部13bが収められている。なお、圧電シート11の厚み方向に見て、シグナル電極13の全体は、第一、第二グランド電極12、14及びこれらの切欠き部12a、14aが占める領域内に配設されている。圧電シート11の厚み方向に見て、シグナル電極13の切欠き部13a、13aが、第一グランド電極12及び第二グランド電極14の切欠き部12a、14aに隣接する角部12c、14cに対応した位置に配設された状態となっている。

圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12の第一切欠き部12a及び第二グランド電極14の第二切欠き部14aと、シグナル電極13の切欠き部13a、13aとは互いに一部が重なり合っている。即ち、第一、第二グランド電極12、14の切欠き部12a、14aの辺縁12b、14bと、シグナル電極13の突出部13bの外周縁13cとの間には隙間が形成されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第一電気絶縁シート16及び第一固定剤層15にも第一グランド電極12の第一切欠き部12aと同一形状、同一大きさの切欠き部が形成されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第二電気絶縁シート20及び第二固定剤層19にも第二グランド電極14の第一切欠き部14aと同一形状、同一大きさの切欠き部が形成されている。圧電シート11の厚み方向に見て、第三電気絶縁シート18及び第三固定剤層17にもシグナル電極13の第三切欠き部13aと同一形状、同一大きさの切欠き部が形成されている。従って、上記隙間から圧電シート11の一部が、電気絶縁シート16、18、20、第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態に露出しており、この露出した部分を露出部11aとしている。圧電シート11の露出部11aは、その両面が第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13、電気絶縁シート16、18、20及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態に露出している。

圧電センサＡの製造中において、圧電シート11に進入した、水蒸気、粘着剤中の有機溶媒及び残存モノマーなどの不純化合物を、圧電シート11の露出部11aを通じて、圧電シート11の両面から大気中に円滑に放散させ、圧電シート11中に含まれるガス量を短時間のうちに低減させることができる。従って、圧電シートの圧電性を優れたものとすることができると共に、この優れた圧電性を長期間に亘って維持することができる。このように、圧電シート11の露出部11aはその両面から圧電シート11中の不純化合物を円滑に大気中に放散させることができるので、圧電シートの片面からのみ圧電シート中の不純化合物を放散させる場合と異なり、圧電シート中の不純化合物が圧電シートの厚み方向の何れの部分に存在していても、圧電シート中から不純化合物を円滑に短時間のうちに放散、除去することができる。

更に、上記圧電センサＡでは、その圧電シート11の外周部が、圧電シート11の厚み方向に見て、第一、第二グランド電極12、14及び切欠き部12a、14aが占める領域よりも外方に向かって突出しており、この突出した部分は圧電シート11の露出突部11bとされている。この露出突部11bも電気絶縁シート16、18、20、第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態となっており、圧電シート11の露出突部11bからも圧電シート11に進入した不純化合物を大気中に放散させ、圧電シート11中に含まれている不純化合物量を低減させることができる。

又、圧電シート11の厚み方向に見て、第一グランド電極12及び第二グランド電極14の切欠き部12a、14aに隣接する角部12c、14cに対応した部分には、シグナル電極13の第三切欠き部13aが位置しており、シグナル電極13は配設されていない。この部分は、第一グランド電極12及び第二グランド電極14に導電線を接続するためのグランド電極用接続部A2、A2とされる。

圧電シート11の厚み方向に見て、シグナル電極13の突出部13bに対応した部分には、第一グランド電極12及び第二グランド電極14の切欠き部12a、14aが位置しており、第二グランド電極12及び第二グランド電極14は配設されていない。この部分は、シグナル電極13に導電線を接続するためのシグナル電極用接続部A1とされる。

上記圧電センサＡを使用するには、グランド電極用接続部A2において、第一グランド電極12に導電線を電気的に接続する。第一グランド電極12に導電線を電気的に接続する方法としては、例えば、グランド電極用接続部A2において、第一グランド電極12及び第二グランド電極14にピアス端子を打ち込み、第一、第二グランド電極12、14をシグナル電極13と電気的に接続させることなく互いに電気的に接続させ、このピアス端子を介して第一、第二グランド電極12、14に導電線を電気的に接続する方法などが挙げられる。第一グランド電極12に接続させた導電線を介して第一グランド電極12にアースをとることによって第一グランド電極12を基準電極とする。

一方、シグナル電極用接続部A1において、シグナル電極13の突出部13bに導電線を電気的に接続する。シグナル電極13の突出部13bに導電線を電気的に接続する方法としては、例えば、シグナル電極用接続部A1において、シグナル電極13の突出部13bにピアス端子を打ち込み、第一、第二グランド電極12、14とシグナル電極13とを電気的に接続させることなくピアス端子を介してシグナル電極13に導電線を電気的に接続する方法が挙げられる。

そして、第一グランド電極12を基準電極として、シグナル電極13を通じて圧電シート11にて発生した電位を取り出すことができる。

上記圧電センサＡでは、圧電シート11の外周縁部が、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12、第二グランド電極14及び切欠き部12a、14aが占める領域から外方に向かって突出している。図６〜９に示したように、圧電シート11の厚み方向に見て、第一グランド電極12、第二グランド電極14及び切欠き部12a、14aの占める領域と、圧電シート11とは同一形状、同一大きさに形成されていてもよく、圧電シート11の外周縁が、第一グランド電極12、第二グランド電極14及び切欠き部12a、14aが占める領域から外方に向かって突出していなくてもよい。なお、図１の圧電センサと同一構造については、同一符号を付して説明を省略する。

第一グランド電極12、第一電気絶縁シート16、第一固定剤層15、第二グランド電極14、第二電気絶縁シート20、第二固定剤層19、シグナル電極13、第三電気絶縁シート20、第三固定剤層19の形状は上述で説明した形状に限定されない。図１０及び図１１に示したように、第一グランド電極12及び第二グランド電極14は、平面略長方形状に形成されており、長方形状体の任意の角部を一つ切欠いて切欠き部12a、14aが形成されている。第一グランド電極12を圧電シート11の第一の面11Aに積層一体化し、第二グランド電極14を圧電シート11の第二の面11B上に積層一体化した状態において、第一グランド電極12に形成した第一切欠き部12aと、第二グランド電極14に形成した第二切欠き部14aとが互いに部分的に又は全体的に重なり合うように構成されている。

更に、シグナル電極13は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12、第二グランド電極14、第一切欠き部12a及び第二切欠き部14aの占める領域よりも小さな大きさを有している。シグナル電極13は、平面略長方形状に形成されている。シグナル電極13は、長方形状体の任意の角部が切り欠かれて第三切欠き部13aを有しており、第三切欠き部13aに隣接する角部を突出部13bとしている。シグナル電極13を圧電シート11の第二の面11B上に積層一体化した状態において、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一グランド電極12の第一切欠き部12a、第二グランド電極14の第二切欠き部14a及びシグナル電極13の切欠き部13aが部分的に重なり合っている。圧電シート11の厚み方向に見たとき、シグナル電極13の突出部13bが、第一グランド電極12の切欠き部12a及び第二グランド電極14の切欠き部14a内に収まった状態となっている。そして、第一、第二グランド電極12、14の切欠き部12a、14aの辺縁12b、14bと、シグナル電極13の突出部13bの外周縁13cとの間には隙間が形成されている。上記隙間から圧電シート11の一部が、第一、第二グランド電極12、14、シグナル電極13、電気絶縁シート16、18、20及び固定剤層15、17、19に被覆されることなく外気に接触した状態に露出しており、この露出した部分が露出部11aとされる。なお、シグナル電極13の全体は、圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一、第二グランド電極12、14及びこれらの切欠き部12a、14aの占める領域内に配設された状態となっている。圧電シート11の厚み方向に見たとき、第一電気絶縁シート16と第一グランド電極12と第一固定剤層15は同一形状、同一大きさに形成され、第三電気絶縁シート18とシグナル電極13と第三固定剤層17は同一形状、同一大きさに形成され、第二電気絶縁シート20と第二グランド電極14と第二固定剤層19は同一形状、同一大きさに形成されている。図１〜９に示した圧電センサと同様の構成部分についてはその説明を省略する。

上述の圧電センサＡでは、第一、第二グランド電極12、14及びシグナル電極13の平面形状を概ね長方形状とした場合を説明したが、第一、第二グランド電極12、14及びシグナル電極13の平面形状は、長方形状である必要はなく、例えば、長方形以外の三角形、五角形、六角形などの多角形状、楕円形、真円形などの円形状であってもよい。

次に、上述した圧電センサＡの製造方法について説明する。本発明の圧電センサＡの製造方法としては、例えば、圧電シート11の両面に電極シート３を貼着一体化することによって製造することができる。

電極シート３は、図１２及び図１３に示したように、第一の面に離型処理がされた合成樹脂シートなどから形成された基材シート31の離型処理面30に、固定剤層となる粘着剤層32と、電極となる電極層33と、電気絶縁シート34とをこの順序で互いに積層一体化させた状態で積層させてなる積層シートＢを製造する。なお、基材シート31の離型処理面30と、粘着剤層32とは剥離可能に積層されている。電極層33と電気絶縁シート34とは粘着剤層（図示せず）を介して積層一体化されていてもよい。

しかる後、電気絶縁シート34側から基材シート31に向かって切断刃によって所望形状に切断する。この際、基材シート31は切断されても切断されていなくてもよい。このようにして、固定剤層と電極と電気絶縁シートとが積層一体化され且つ所望形状を有する電極シート３をグランド電極又シグナル電極ごとに製造する。なお、電極シート３は、その固定剤層の表面から基材シートを剥離、除去して用いられる。図１２では、グランド電極シートを形成した場合を示した。

第一グランド電極シート3aは、第一電気絶縁シート16と第一グランド電極12と第一固定剤層15とがこの順序で積層一体化されており、第一電気絶縁シート16、第一グランド電極12及び第一固定剤層15が全て同一形状、同一大きさに形成されている。そして、第一グランド電極シート3aをその第一固定剤層15により圧電シート11の第一の面11Aに貼着一体化することによって、第一グランド電極12が圧電シート１の第一の面11Aに積層一体化される（図４、図５及び図１４〜１８参照）。第一グランド電極シート3aは、平面略長方形状に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第四切欠き部31aを有している。

シグナル電極シート3bは、第三電気絶縁シート18とシグナル電極13と第三固定剤層17とがこの順序で積層一体化されており、第三電気絶縁シート18、シグナル電極13及び第三固定剤層17が全て同一形状、同一大きさに形成されている。そして、シグナル電極シート3bをその第三固定剤層17により圧電シート11の第二の面11Bに貼着一体化することによって、シグナル電極13が圧電シート11の第二の面11Bに積層一体化される（図４、図５及び図１４〜１８参照）。シグナル電極シート3bは、平面略長方形状に形成されており、長方形状体における互いに隣接する一対の角部が切り欠かれて第五切欠き部31b、31bが形成されている。

第二グランド電極シート3cは、第二電気絶縁シート20と第二グランド電極14と第二固定剤層19とがこの順序で積層一体化されており、第二電気絶縁シート20、第二グランド電極14及び第二固定剤層19が全て同一形状、同一大きさに形成されている。そして、第二グランド電極シート3cをその第二固定剤層19によりシグナル電極シート3b上に貼着一体化することによって、第一グランド電極12がシグナル電極シート3b上に積層一体化されて、圧電センサＡが形成される（図４、図５及び図１４〜１８参照）。第二グランド電極シート3cは、平面略長方形状に形成されており、長方形状体の四方の角部を除いた部分に、長方形状体の外周縁に開口する平面長方形状の第六切欠き部31cを有している。

一方、シグナル電極シート3b及び第二グランド電極シート3cは、上述したように、基材シートの離型処理面に、固定剤層となる粘着剤層32と、電極となる電極層33と、電気絶縁シート34とをこの順序で互いに積層一体化させた積層シートＢを用意し、この積層シートＢの粘着剤層32、電極層33及び電気絶縁シート34を切断刃によって電気絶縁シート34側から基材シート31に向かって所望形状に切断することによって製造されている。

しかるに、切断刃を用いて積層シートＢを切断して電極シートを製造するにあたって、電極層にはその厚み方向に切断刃による剪断応力が加えられる。積層シートの電極層は比較的、軟らかい材料から形成されていることが多い。従って、積層シートの切断面、即ち、得られる電極シートの切断端面に、切断された電極層、即ち、電極の一部が切断刃による剪断応力によって伸ばされて付着した状態となっていることがある。

電極シートの切断端面に電極の一部が付着した状態となっていると、互いに隣接して配設されているシグナル電極シートと第二グランド電極シートとの間において、シグナル電極シートの切断端面と第二グランド電極シートの切断端面とが交差する部分にて、シグナル電極シートの切断端面に付着したシグナル電極と、第二グランド電極シートの切断端面に付着した第二グランド電極との間に短絡が生じる虞れがある。シグナル電極シートの切断端面に付着したシグナル電極と、第二グランド電極シートの切断端面に付着した第二グランド電極とが短絡を生じると、圧電シート11にて発生した電位をシグナル電極を通じて取り出すことができない。

そこで、シグナル電極シート3bの第五切欠き部31bの切断端面311bと、第二グランド電極シート3cの第六切欠き部31cの切断端面311cとが交差する部分６において、シグナル電極シート3bと第二グランド電極シート3cとの間に電気絶縁シート７を介在させて、シグナル電極シート3bの切断端面に付着したシグナル電極13と、第二グランド電極シート3cの切断端面に付着した第二グランド電極14との間に短絡が生じるのを防止している。シグナル電極シート3bの切断端面と、第二グランド電極シート3cの切断端面とが交差する部分６に少なくとも電気絶縁シート７が介在しておればよく、シグナル電極シート3bの切断端面と第二グランド電極シート3cの切断端面とが交差する部分６とこの交差する部分６の近傍部とを含む部分に電気絶縁シート７を介在させておいてもよい。

上記電気絶縁シート７は、電気絶縁性を有しておれば、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレートシート、ポリエチレンナフタレートシート、ポリ塩化ビニルシートなどが挙げられる。

又、電気絶縁シート７の片面に粘着剤71を積層一体化させてシグナル電極シート3b又は第二グランド電極シート3cの何れか一方に貼着一体化させてもよい。なお、粘着剤としては、圧電シート11の感度を維持する観点から、誘電率の低い固定剤が好ましい。

上記図１〜１８に示した圧電センサＡ、シグナル電極用ピアス端子5a、グランド電極用ピアス端子5b及び導電線Ｌのうちの一部又は全てを公知の電磁波シールドによって覆ってもよい。グランド電極用ピアス端子5b及び／又はグランド電極用ピアス端子5bに接続されている導電線Ｌと、電子波シールドとが電気的に接続される。電磁波シールドによって、圧電センサＡが外部からの電磁波の影響を受けることをより抑制することができる。電磁波シールドとしては、特に限定されず、例えば、金属製の筐体、金属箔などが挙げられる。圧電センサＡを電磁波シールドで覆う場合、圧電センサＡの露出部11aが外気に接触した状態となるように維持しておく必要がある。

本発明の圧電センサは、長期間に亘って優れた圧電性を維持し、脈波、呼吸及び体動などの生体信号を検知するための生体センサ、自動車、自転車及び人などの通行を検知するためのセンサとして用いることができる。

３電極シート
3a 第一グランド電極シート
3b シグナル電極シート
3c 第二グランド電極シート
5a シグナル電極用ピアス端子
5b グランド電極用ピアス端子
７電気絶縁シート
11 圧電シート
11a 露出部
11b 露出突部
12 第一グランド電極
13 シグナル電極
13b 突出部
14 第二グランド電極
15、17、19 固定剤層
16、18、20 電気絶縁シート
Ａ圧電センサ
A1 シグナル電極用接続部
A2 グランド電極用接続部

Claims

圧電シートと、
上記圧電シートの第一の面に積層一体化され且つ第一切欠き部を有する第一グランド電極と、
上記圧電シートの第二の面に積層一体化され且つ第三切欠き部を有するシグナル電極と、
上記シグナル電極上に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態で積層一体化され且つ第二切欠き部を有する第二グランド電極とを有し、
上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が少なくとも一部において上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合っており、
上記シグナル電極、上記第一グランド電極及び第二グランド電極の上記切欠き部同士が上記圧電シートの厚み方向に互いに重なり合った部分から露出した上記圧電シートの部分を露出部としていることを特徴とする圧電センサ。
第一グランド電極は、その端縁に開口する第一切欠き部を有し、第二グランド電極は、その端縁に開口する第二切欠き部を有し、シグナル電極は、その端縁に開口する第三切欠き部を有していることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
第一グランド電極及び第二グランド電極はそれぞれ、平面長方形状体の角部を除いた端縁に開口する第一切欠き部及び第二切欠き部を有していると共に、シグナル電極は、平面長方形状体における互いに隣接する一対の角部が切り欠かれて形成された第三切欠き部を有し、第三切欠き部間に突出部が形成されていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。
圧電シートの外周端部が、上記圧電シートの厚み方向に見たとき、シグナル電極、第一グランド電極及び第二グランド電極が占める領域から外方に向かって突出しており、この突出した部分を上記圧電シートの露出突部としていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の圧電センサ。