JP6903981B2 - 検出装置 - Google Patents

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Description

本発明は、検出装置に関するものである。
例えば、特許文献１には、伸縮可能な絶縁ベース材に伸縮可能な配線部が設けられている伸縮可能回路体と、伸縮可能回路体の所定領域に積層される伸縮不能の部品実装用基板と、を有するフレキシブル回路基板が開示されている。このような構成によれば、配線が伸縮可能となり、ロボット等の可動部に好適に用いることができる。
しかしながら、伸縮可能回路体の伸縮が頻繁に繰り返されると、伸縮可能回路体と部品実装用基板との間で破断等が生じ、配線部と部品実装用基板との間の電気的接続が喪失することがある。
一方、フレキシブルプリント基板の破損を防止するという観点からは、特許文献２に開示されているように、フレキシブルプリント基板上にリジッド基板を実装するとともに、フレキシブルプリント基板のリジッド基板と反対側の面に補強板を設ける構造が知られている。この構造により、フレキシブルプリント基板の堅牢性が高められ、破損の防止が図られる。
特開２０１３−１４５８４２号公報 特開２００８−１４７２４６号公報
しかしながら、特許文献２で開示されている構造は、フレキシブルプリント基板を頻繁に伸縮させた場合には、堅牢性の観点から不十分であり、例えば電気的接続の喪失といった不具合を招く。
本発明の目的は、伸縮基体の伸縮に伴う電気的接続の喪失が発生し難い検出装置を提供することにある。
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明の検出装置は、伸縮性を有する伸縮絶縁基板、および、伸縮性を有する配線、を備える伸縮基体と、
前記伸縮基体と重なるように設けられ、前記伸縮基体よりヤング率が高く、センシング部を接続可能な接続部を備える第１基体と、
前記伸縮基体の前記第１基体と反対側に設けられ、前記伸縮基体よりヤング率が高い第２基体と、
前記伸縮基体と前記第１基体とを電気的に接続する第１基体接続部材と、
前記第１基体接続部材と接触して設けられ、前記伸縮基体よりヤング率が高く、前記第１基体よりヤング率が低いモールド部と、
を有し、
前記配線は、配線凹部を含み、
前記第１基体接続部材は、前記配線凹部に嵌合することを特徴とする。
これにより、伸縮基体の伸縮に伴う電気的接続の喪失が発生し難い検出装置が得られる。
本発明の検出装置では、前記配線凹部と前記第１基体接続部材との嵌合は、解除可能であることが好ましい。
本発明の検出装置では、前記第１基体に設けられた第１磁石と、前記伸縮基体に設けられた第２磁石と、を有することが好ましい。
本発明の検出装置では、さらに、前記接続部に接続され、前記配線の電気抵抗の変化を検出するセンシング部を有することが好ましい。
これにより、電気抵抗の変化量を求めるとともに、伸縮基体の伸縮量に換算して求めることもできる。
本発明の検出装置では、前記第１基体と前記センシング部とを電気的に接続するセンシング部接続部材をさらに有し、
前記第１基体は、導電部凹部を含む導電部を有し、
前記センシング部接続部材は、前記導電部凹部に嵌合することが好ましい。
本発明の検出装置では、前記第２基体は、塗布膜であることが好ましい。
これにより、第２基体と伸縮基体との密着性をより高めることができる。すなわち、両者の間に隙間が生じ難くなるので、第２基体による伸縮基体の補強作用がより強化される。
本発明の検出装置では、前記第１基体は、厚さ方向に貫通する第１基体貫通孔を備えることが好ましい。
本発明の検出装置では、前記モールド部は、前記第１基体接続部材、前記伸縮基体および前記第１基体に接触して設けられていることが好ましい。
これにより、モールド部を介して伸縮基体と第１基体とが接着されるとともに、より広い面積で伸縮基体を補強し、伸縮量をより確実に抑制することができる。
本発明の検出装置では、前記第１基体接続部材は、前記伸縮基体と前記第１基体との間に設けられていることが好ましい。
これにより、接続部材によって占められる面積を最小化することができる。すなわち、接続部材が第１基体の陰に隠れることになるので、接続部材がはみ出すことがなくなり、その分、検出装置の小型化が図られる。
本発明の検出装置では、前記第１基体、前記第２基体、前記第１基体接続部材および前記モールド部をユニットとするとき、
前記伸縮基体に対して複数の前記ユニットが設けられていることが好ましい。
これにより、機能の異なるユニットを併設することができ、より多機能で付加価値の高い検出装置が得られる。
本発明の検出装置は、バイタルセンサーであることが好ましい。
これにより、信頼性の高いバイタルセンサーが得られる。
本発明の検出装置は、モーションセンサーであることが好ましい。
これにより、信頼性の高いモーションセンサーが得られる。
本発明の第１実施形態に係る検出装置の斜視図である。 図１に示す検出装置の断面図である。 図２の部分拡大図である。 図３に示す検出装置の分解断面図の変形例である。 図４に示す検出装置に含まれる伸縮基体の上面図である。 本発明の第２実施形態に係る検出装置の断面図である。 本発明の第３実施形態に係る検出装置の断面図である。 本発明の第４実施形態に係る検出装置の断面図である。 本発明の第５実施形態に係る検出装置の断面図である。 本発明の第６実施形態に係る検出装置の断面図である。 本発明の第７実施形態に係る検出装置の断面図である。 本発明の第８実施形態に係る検出装置の断面図である。 本発明の第９実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、本発明の検出装置の好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
≪第１実施形態≫
まず、本発明の第１実施形態に係る検出装置について説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る検出装置の斜視図である。図２は、図１に示す検出装置の断面図である。図３は、図２の部分拡大図である。
図１に示す検出装置１は、可動体に装着して用いられ、可動体の動きを検出するモーションセンサーとして利用可能なウェアラブル端末である。なお、可動体としては、特に限定されず、例えば、人間を含む各種動物、関節を有する各種ロボット等、自動車、飛行機等の各種移動体が挙げられる。なお、本実施形態では、説明の便宜上、可動体が人間Ｈである場合を例に挙げて説明する。
このような検出装置１は、図２、３に示すように、伸縮性を有する伸縮基体２と、伸縮基体２と重なるように設けられた第１基体３と、伸縮基体２の第１基体３と反対側に設けられた第２基体４と、伸縮基体２と第１基体３とを電気的に接続する接続部材５１（第１基体接続部材）と、接続部材５１と接触して設けられたモールド部６１と、を有する。また、第１基体３は、伸縮基体２よりヤング率が高く、センシング部９を接続可能な接続部３０を備えている。また、第２基体４は、伸縮基体２よりヤング率が高い。また、モールド部６１は、伸縮基体２よりヤング率が高く、第１基体３よりヤング率が低い。
このような検出装置１は、図１、２に示すように、人間Ｈの表面（例えば皮膚）に装着される。関節の曲げ伸ばし等に伴って伸縮基体２が伸縮すると、その伸縮度合いに応じて伸縮基体２に含まれている配線の抵抗値が変化する。この抵抗値の変化をセンシング部９で検出することにより、人間Ｈの動き（関節の動き）を検出することができる。すなわち、検出装置１はモーションセンサーとして機能する。
上記のような使用方法に際しては、伸縮基体２が頻繁に伸縮する。このとき、上記のような構成によれば、伸縮基体２よりもそれぞれヤング率が高い第１基体３と第２基体４とで、伸縮基体２を挟み込む構造が形成されることとなる。この構造により、伸縮基体２の伸縮が部分的に抑制されるため、接続部材５１を介した伸縮基体２と第１基体３との電気的接続が損なわれ難くなる。したがって、信頼性の高いモーションセンサーが得られる。
また、伸縮基体２の伸縮量が人間Ｈの運動量を反映している場合には、検出装置１をバイタルセンサーとして用いることができる。これにより、検出装置１を装着した人間Ｈの運動量をモニターすることができ、バイタル異常の検出が可能になる。そして、上記と同様、信頼性の高いバイタルセンサーが得られる。
一方、伸縮基体２よりもヤング率が高いモールド部６１が接続部材５１と接触して設けられることにより、接続部材５１の外縁における応力の集中がモールド部６１によって緩和されることとなる。これにより、接続部材５１の外縁を起点とした破損が発生し難くなり、かかる観点からも接続部材５１を介した伸縮基体２と第１基体３との電気的接続の喪失が抑制される。
以下、このような検出装置１についてさらに詳述する。
伸縮基体２は、前述したように、関節等、動きを検出したい箇所に対し、当該箇所を跨ぐように貼り付けられる部位である。このような伸縮基体２は、伸縮性を有し、装着時に人間Ｈの表面に倣って変形可能であり、また、人間Ｈの動きに応じて伸縮可能になっている。また、伸縮基体２は、長尺な帯状をなしており、その一端部は接着パッド８１を介して人間Ｈの表面に接着され、他端部は接着パッド８２を介して人間Ｈの表面に接着されている。なお、この装着方法は、特に限定されない。
図２に示す伸縮基体２は、伸縮絶縁基板２１と、配線２２と、を備えている。配線２２は、伸縮絶縁基板２１の表面に設けられている。なお、これらの双方が一体的に伸縮するように構成されていてもよいし、個別に伸縮するように構成されていてもよい。
このような伸縮絶縁基板２１の構成材料としては、伸縮性を発揮することができれば、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の各種熱可塑性エラストマー、アクリル系ゴム、シリコーン系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ゴム等の各種ゴム材料等を用いることができる。
配線２２は、その長手方向に伸縮性を有し、伸縮絶縁基板２１の伸縮に伴って伸縮する。換言すれば、伸縮基体２は、伸縮性を有する配線２２を備えている。これにより、伸縮基体２の伸縮が容易になり、伸縮に伴って配線２２が断線し難くなる。
配線２２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、ポリウレタン系エラストマー、スチレン系熱可塑性エラストマー、オレフィン系熱可塑性エラストマー、塩ビ系熱可塑性エラストマー、エステル系熱可塑性エラストマー、アミド系熱可塑性エラストマー、フッ素系熱可塑性エラストマー等の各種熱可塑性エラストマー、アクリル系ゴム、シリコーン系ゴム、ブタジエン系ゴム、スチレン系ゴム等の各種ゴム材料等に、金属系（例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌ）、金属酸化物系（例えば、ＳｎＯ２／Ｓｂドープ、Ｉｎ２Ｏ３／Ｓｎドープ、ＺｎＯ／Ａｌドープ）、カーボン系（例えば、導電性カーボンブラック、グラファイト）の各種導電性フィラーを混ぜ合わせた導電性樹脂材料を用いることができる。また、上述した材料にセルロースナノファイバー、カーボンナノファイバー等を添加することで、樹脂の補強となり、より断線し難い配線２２が得られる。
なお、図１、２に示す配線２２は、第１基体３を介して、伸縮基体２の長手方向の両側に向かって２つの系統に分かれている。このような配線２２のパターンは、特に限定されず、いかなるパターンであってもよい。
例えば、図示しないものの、２つの系統の配線２２は、それぞれ伸縮基体２の端部で折り返すパターンになっていてもよい。すなわち、図５に示す左右２本ずつの配線２２が、それぞれの端部同士で接続されていてもよい。
第１基体３は、前述したように、伸縮基体２と重なるように設けられている。
また、伸縮基体２と第１基体３との間は、互いに固着していてもよいし、接着剤等の介在物を介して接着されていてもよいが、図２では、接続部材５１を介して電気的および機械的に接続されている。さらには、図２に示す伸縮基体２と第１基体３との間にはモールド部６１が充填されているが、かかるモールド部６１によっても相互の接着が図られている。
第１基体３は、伸縮基体２よりもヤング率が高いものである。このような第１基体３を伸縮基体２と重なるように設けることで、第２基体４と協働して伸縮基体２の伸縮を部分的に抑制することができる。このため、第１基体３と伸縮基体２とを電気的に接続する接続部材５１が、伸縮基体２の伸縮に伴って電気的接続を喪失してしまう、あるいは電気抵抗が上昇してしまうのを防止することができる。
また、第１基体３のヤング率は、伸縮基体２のヤング率よりも高ければよいが、好ましくは両者の差を１００ＭＰａ以上とされ、より好ましくは３００ＭＰａ以上３ＧＰａ以下とされる。ヤング率の差を前記範囲内に収めることにより、第１基体３によって伸縮基体２の伸縮を十分に抑制することができ、かつ、第１基体３に対してもある程度の変形性が付与されることによって第１基体３が伸縮基体２から剥離し難くなる。
なお、第１基体３のヤング率および伸縮基体２のヤング率は、それぞれ例えばＪＩＳ Ｋ ７１６１−２０１４に規定されている引張弾性率の測定方法に準じて測定される。
第１基体３は、図３に示すように、絶縁部３１と、導電部３２と、を備えている。導電部３２は、絶縁部３１の表面および絶縁部３１を貫通する貫通孔内に設けられている。このような導電部３２により、第１基体３に配線パターンが形成される。
絶縁部３１としては、特に限定されないが、例えば、ガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、セラミックス基板等が用いられる。この他、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の比較的硬質な樹脂を含む基板や、ガラス基板等であってもよい。
導電部３２の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌのような金属材料の単体またはこれらを含む合金（ミックスメタルや金属間化合物を含む。）、ＳｎＯ２／Ｓｂドープ、Ｉｎ２Ｏ３／Ｓｎドープ、ＺｎＯ／Ａｌドープのような金属酸化物材料、導電性カーボンブラック、グラファイトのようなカーボン材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の複合物が用いられる。また、形態としては、箔状であってもよく、塗膜状であってもよい。
また、第１基体３は、後述するセンシング部９を接続可能な接続部３０を備えている。この接続部３０は、センシング部９を電気的に接続するための端子等を含んでいる。この端子は導電部３２に接続されている。これにより、配線２２が導電部３２や端子を介してセンシング部９と電気的に接続されることとなる。
なお、第１基体３は、図示した構成に限定されず、例えば多層基板であってもよく、内部に配線パターンを内包したものであってもよい。
また、第１基体３は、基板やフィルム等が貼り付けられた部材である他、液状の材料を塗布し、硬化または固化させて形成した部材であってもよい。
第２基体４は、前述したように、伸縮基体２の第１基体３と反対側に設けられている。伸縮基体２と第２基体４との間は、互いに固着していてもよく、接着剤等の介在物を介して接着されていてもよい。
第２基体４は、伸縮基体２よりもヤング率が高いものである。このような第２基体４を伸縮基体２の第１基体３と反対側に設けることで、第１基体３とともに伸縮基体２を挟み込む構造を作ることができる。この構造により、伸縮基体２の伸縮を部分的に抑制することができる。このため、第１基体３と伸縮基体２とを電気的に接続する接続部材５１が、伸縮基体２の伸縮に伴って電気的接続を喪失してしまう、あるいは電気抵抗が上昇してしまうのを防止することができる。
また、第２基体４のヤング率は、伸縮基体２のヤング率よりも高ければよいが、好ましくは両者の差が１００ＭＰａ以上とされ、より好ましくは３００ＭＰａ以上３ＧＰａ以下とされる。ヤング率の差を前記範囲内に収めることにより、第２基体４によって伸縮基体２の伸縮を十分に抑制することができ、かつ、第２基体４に対してもある程度の変形性が付与されることによって第２基体４が伸縮基体２から剥離し難くなる。
一方、第２基体４のヤング率は、第１基体３のヤング率より高くても低くてもよく、同程度に設定されていてもよい。
なお、第２基体４のヤング率は、それぞれ例えばＪＩＳ Ｋ ７１６１−２０１４に規定されている引張弾性率の測定方法に準じて測定される。
第２基体４としては、特に限定されないが、例えば、ガラスエポキシ基板、ガラスコンポジット基板、セラミックス基板等が用いられる。この他、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレート等の比較的硬質な樹脂を含む基板や、ガラス基板等であってもよい。
なお、第２基体４は、配線パターンを含むものであってもよい。
また、第２基体４は、基板やフィルム等が貼り付けられた部材である他、液状の材料を塗布し、硬化または固化させて形成した部材であってもよい。
接続部材５１は、前述したように、伸縮基体２と第１基体３とを電気的に接続している。これにより、第１基体３を介して伸縮基体２とセンシング部９とが電気的に接続され、センシング部９による抵抗値の変化の検出が可能になる。
接続部材５１は、伸縮基体２と第１基体３とを電気的に接続し得る部材であれば、いかなるものでもよいが、好ましくは図３に示すように第１基体３から伸縮基体２側へと突出するバンプとされる。このようなバンプは、伸縮基体２に対して優先的に接触するため、より確実な接続という観点から有用である。
ここで、図４は、図３に示す検出装置１の分解断面図の変形例である。また、図５は、図４に示す検出装置１に含まれる伸縮基体２の上面図である。なお、図４では、モールド部６１の図示を省略している。
伸縮基体２に含まれる配線２２は、図３に示すように接続部材５１と接触していればどのような接続構造を含んでいてもよい。例えば、図４、５に示すように、上面を凹没させてなる凹部２２１（配線凹部）を含んでいてもよい。この凹部２２１は、配線２２の上面を凹没させたものであればよいが、配線２２を貫通するように形成されていてもよい。
そして、前述したバンプ（接続部材５１）は、図４に示す矢印のように組み立てたとき、凹部２２１に嵌合しているのが好ましい。これにより、接続部材５１と配線２２との間が電気的に接続される一方、これらの間ではある程度の位置ずれが許容されることとなる。すなわち、接続部材５１が凹部２２１に嵌合すると、双方の間で接触状態が維持されるので、電気的接続が図られるが、凹部２２１に対して接続部材５１がずれても、凹部２２１から外れない限りはこの電気的接続が維持される。このため、伸縮基体２が伸縮し、凹部２２１と接続部材５１との間で相互の位置ずれが生じたとしても、そのずれを吸収し、電気的接続が喪失し難い構造になっている。
なお、上記観点から、接続部材５１の表面と凹部２２１の内面とが接触し易いように、双方の大きさは適宜設定されればよい。
また、平面視における配線２２の形状は、図５に示すような直線状に限定されず、例えば曲線を含む形状であってもよく、波形状（蛇行形状）または螺旋形状になっていてもよい。
なお、伸縮基体２と第１基体３とを電気的に接続するとは、双方の間を接続部材５１によって直接的に結ぶことによって導通させる形態の他、他の部材も介在させることによって導通させる形態も含む。
接続部材５１の構成材料としては、例えば、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｎｉ、Ｚｎ、Ａｌのような金属材料の単体またはこれらを含む合金（複合物や金属間化合物を含む。）、ＳｎＯ２／Ｓｂドープ、Ｉｎ２Ｏ３／Ｓｎドープ、ＺｎＯ／Ａｌドープのような金属酸化物材料、導電性カーボンブラック、グラファイトのようなカーボン材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上の複合物が用いられる。
なお、接続部材５１は、上記構成に限定されない。例えば、ハンダ、ろう材等の接合金属であってもよいし、異方性導電シートあるいは異方性導電ペーストであってもよい。
また、接続部材５１の配置は、特に限定されないが、図２では伸縮基体２と第１基体３との間である。このような位置に接続部材５１を設けることにより、接続部材５１によって占められる面積を最小化することができる。すなわち、接続部材５１が第１基体３の陰に隠れることになるので、接続部材５１がはみ出すことがなくなり、その分、検出装置１の小型化が図られる。
モールド部６１は、前述したように、接続部材５１と接触して設けられている。このようなモールド部６１により、接続部材５１の外縁における応力の集中が緩和され、接続部材５１の外縁を起点とした破損の発生が抑制される。
モールド部６１は、伸縮基体２よりもヤング率が高く、かつ、第１基体３よりもヤング率が低いものである。このようなモールド部６１を設けることで、伸縮基体２の伸縮動作がモールド部６１によって妨げられるのを抑制しつつ、第１基体３による伸縮基体２の補強機能を十分に確保することができる。その結果、伸縮基体２の高い伸縮性と、第１基体３による部分的な伸縮量の抑制と、を両立させることができ、検出装置１の検出精度を高めつつ、検出装置１の信頼性の向上を図ることができる。
また、このようなモールド部６１は、接続部材５１を補強し、接続部材５１の外縁を起点として接続部材５１と伸縮基体２との界面が剥離してしまうといった破損の発生を抑制することができる。
なお、モールド部６１のヤング率は、伸縮基体２のヤング率よりも高ければよいが、好ましくは両者の差が５０ＭＰａ以上とされ、より好ましくは１００ＭＰａ以上２ＧＰａ以下とされる。ヤング率の差を前記範囲内に収めることにより、モールド部６１によって伸縮基体２の伸縮を十分に抑制することができ、かつ、接続部材５１を十分に補強することができる。
また、モールド部６１のヤング率は、第１基体３のヤング率よりも低ければよいが、好ましくは両者の差が５０ＭＰａ以上とされ、より好ましくは１００ＭＰａ以上２ＧＰａ以下とされる。ヤング率の差を前記範囲内に収めることにより、モールド部６１を介して第１基体３により伸縮基体２の伸縮を十分に抑制することができる。
なお、モールド部６１のヤング率は、例えばＪＩＳ Ｋ ７１６１−２０１４に規定されている引張弾性率の測定方法に準じて測定される。
また、モールド部６１は、少なくとも接続部材５１と接触して設けられていればよいが、さらに、図３に示すように、伸縮基体２と第１基体３との間に設けられていてもよい。すなわち、モールド部６１は、接続部材５１、伸縮基体２および第１基体３に接触して設けられていてもよい。これにより、モールド部６１を介して伸縮基体２と第１基体３とが接着されるとともに、より広い面積で伸縮基体２を補強し、伸縮量をより確実に抑制することができる。
センシング部９は、例えば伸縮基体２に含まれている配線２２の抵抗値の変化を検出可能なＩＣ（Integrated Circuit）である。図３に示すセンシング部９は、センサーチップ９１と、センサーチップ９１の下面に設けられた端子９２と、を備えている。
このセンシング部９は、第１基体３の接続部３０に搭載されている。すなわち、図３に示す検出装置１は、接続部３０に接続され、配線２２の電気抵抗の変化を検出するセンシング部９を有する。このようなセンシング部９を設けることにより、電気抵抗の変化を検出し、変化量を求めることができる。また、この変化量を伸縮基体２の伸縮量に換算して求めることもできる。
センシング部９による伸縮量の算出方法としては、例えば、伸縮基体２が基準状態にあるときの配線２２の抵抗値を基準値として記憶した後、この基準値とリアルタイムで検出される抵抗値とを比較し、その差に基づいて伸縮量を算出する方法が挙げられる。このとき、抵抗値の変化量から伸縮量への換算は、あらかじめ把握された関係式に基づいて行われ、必要に応じて、各種情報に基づき伸縮量を補正するようにしてもよい。
また、端子９２と接続部３０（導電部３２）との間が接続部材５２（センシング部接続部材）を介して接続されている。
接続部材５２の構成材料は、特に限定されないが、接続部材５１の構成材料として列挙したものの中から適宜選択される。
なお、接続部材５２は、図３に示すように導電部３２と接触していればどのような接続構造を含んでいてもよいが、図４に示すように、凹部３２１が形成された導電部３２に対して接続部材５２を嵌合させる接続構造を含んでいてもよい。これにより、接続部材５２と導電部３２との間が電気的に接続される一方、これらの間ではある程度の位置ずれが許容されることとなる。その結果、電気的接続が喪失し難い接続構造となる。
また、上述したような嵌合による接続構造を採用することにより、接続状態を解除したり、再び接続したりすることが容易に行えるようになる。このため、例えば伸縮基体２や第１基体３を新しいものと交換する際、その交換作業を容易に行うことができる。
なお、接続構造は、上記のような構成に限定されず、互いに嵌合し得る構造であればいかなるものでもよい。
また、図３に示すセンシング部９の周囲およびセンシング部９と第１基体３との間は、それぞれモールド部６２で覆われている。このようなモールド部６２が設けられることにより、接続部材５２を補強することができ、この部位の損傷を抑制することができる。
さらに、モールド部６２を介してセンシング部９と第１基体３との間が接着されるため、検出装置１の信頼性をより高めることができる。
なお、第１基体３には、センシング部９の他に、検出装置１の電源となるバッテリー、検出した情報を記憶する記憶部、検出した情報を外部へ出力する通信部等が設けられていてもよい。このうち、記憶部としては、例えばフラッシュメモリー等が挙げられる。また、通信部の通信手段としては、無線、有線を問わないものの、例えばＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信が挙げられる。
また、検出装置１は、伸縮量に代えて、その他の情報を取得するための機能を備えていてもよい。その他の情報としては、例えば、心電、筋電、体温、血圧、心拍、脈波、血流等の生体情報が挙げられる。
また、検出装置１は、取得する情報に応じて、サーミスター、加速度センサー、ジャイロセンサー等の各種センサーを備えていてもよい。これらは、例えば配線２２と電気的に接続され、各種センサーで取得された情報は、センシング部９において演算等の処理に供される。
≪第２実施形態≫
次に、本発明の第２実施形態に係る検出装置について説明する。
図６は、本発明の第２実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第２実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図６において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
前述した第１実施形態では、第１基体３を貫通する導電部３２を介して接続部材５１とセンシング部９とが電気的に接続されているのに対し、本実施形態では、第１基体３の側方から上面にかけて接続部材５１が設けられている。したがって、接続部材５１は、伸縮基体２と第１基体３とを電気的に接続するとともに、接続部材５２を介して伸縮基体２とセンシング部９とを電気的に接続している。
また、本実施形態では、第１基体３の絶縁部３１がモールド部を介することなく伸縮基体２と接している。このため、第１基体３によって伸縮基体２をより確実に補強することができる。
なお、本実施形態では、接続部材５１の構成材料として、特に弾性を有する導電性材料が好ましく用いられる。弾性を有する導電性材料は、例えば、第１実施形態において配線２２の構成材料として挙げたものから適宜選択される。また、導電ペーストや導電フィルム等であってもよい。このような材料を用いることにより、伸縮基体２の伸縮を接続部材５１の伸縮によって緩和することができる。このため、伸縮基体２から接続部材５１が外れてしまうのをより確実に防止することができる。
このような第２実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
≪第３実施形態≫
次に、本発明の第３実施形態に係る検出装置について説明する。
図７は、本発明の第３実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第３実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図７において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第３実施形態は、第２基体４を塗布膜とした以外は、第２実施形態と同様である。
すなわち、図７に示す第２基体４は、液状またはペースト状の原料を塗布し、硬化または固化させてなる部材（塗布膜）である。このような塗布膜を用いることにより、第２基体４と伸縮基体２との密着性をより高めることができる。すなわち、両者の間に隙間が生じ難くなるので、第２基体４による伸縮基体２の補強作用がより強化される。
また、図７に示す伸縮基体２は、伸縮絶縁基板２１を厚さ方向に貫通する貫通孔２１１（伸縮基体貫通孔）を備えている。そして、第２基体４は、その一部が貫通孔２１１内に挿入されている。これにより、第２基体４は第１基体３と接触するとともに、第１基体３と第２基体４とで伸縮基体２を挟み込んでいる。その結果、第１基体３と第２基体４とが一体化して伸縮基体２をより強固に補強する。
さらに、貫通孔２１１を設けた箇所では、伸縮基体２の伸縮が第１基体３や第２基体４へ影響しない。このため、伸縮基体２が伸縮しても、例えば接続部材５１の電気的接続がより影響を受け難くなる。
なお、塗布膜としては、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、フェノール系樹脂のような各種熱硬化性樹脂の硬化前原料、ポリアミド系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリエチレンテレフタレートのような各種熱可塑性樹脂等の固化前原料等が挙げられる。
このような第３実施形態においても、前述した第１、第２実施形態と同様の効果が得られる。
≪第４実施形態≫
次に、本発明の第４実施形態に係る検出装置について説明する。
図８は、本発明の第４実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第４実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図８において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第４実施形態は、伸縮基体２と第１基体３との間に樹脂体７を設けるとともに、伸縮基体２の構成を変更した以外は、第１実施形態と同様である。
すなわち、図８に示す検出装置１は、伸縮基体２と第１基体３との間に設けられた樹脂体７を備えている。この樹脂体７は、樹脂材料で構成されている部材であり、好ましくは伸縮基体２と第１基体３の双方に直接接するように設けられている。これにより、樹脂体７は、伸縮基体２と第１基体３との離間距離を一定に維持するスペーサーとして機能する。このため、伸縮基体２が第１基体３側へ必要以上に変形してしまうことを抑制し、変形による不具合、例えば電気的接続の喪失等が発生するのを抑制することができる。
なお、樹脂体７の構成材料は、樹脂材料であれば特に限定されないが、伸縮絶縁基板２１の構成材料として前述した材料の中から適宜選択される。
また、図８に示す伸縮基体２は、配線２２を介して伸縮絶縁基板２１とは反対側に設けられたカバー層２３を備えている。すなわち、配線２２は、伸縮絶縁基板２１とカバー層２３との間に介在している。
このような構造にすることで、配線２２を機械的に補強することができるので、断線や抵抗上昇等から配線２２を保護し、信頼性を高めることができる。
また、特に伸縮基体２が捻られるときには、配線２２を伸縮絶縁基板２１とカバー層２３とで挟み込むことにより、断線等の確率を下げることができる。
さらに、配線２２が外力や外部環境から保護されるため、配線２２の酸化等を抑止することができる。
なお、カバー層２３は、フィルム等が貼り付けられた部材である他、液状の材料を塗布し、硬化または固化させて形成された部材であってもよい。
カバー層２３の構成材料は、特に限定されないが、伸縮絶縁基板２１の構成材料として前述した材料の中から適宜選択される。なお、カバー層２３の構成材料は、伸縮絶縁基板２１の構成材料と異なっていてもよいが、同じであってもよい。同じである場合、伸縮基体２が伸縮する際に伸縮絶縁基板２１とカバー層２３とを同様に伸縮させることができるので、検出装置１の信頼性を高めるとともに、検出精度の向上に寄与する。
このような第４実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
≪第５実施形態≫
次に、本発明の第５実施形態に係る検出装置について説明する。
図９は、本発明の第５実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第５実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図９において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第５実施形態は、伸縮基体２の構造が異なること以外、第１実施形態と同様である。
前述した第１実施形態では、図３に示すように、伸縮絶縁基板２１の上面に配線２２が設けられているのに対し、本実施形態では、図９に示すように、伸縮絶縁基板２１の下面に配線２２が設けられている。
また、図９に示す伸縮基体２は、伸縮絶縁基板２１の上面に設けられた上部電極２４と、伸縮絶縁基板２１を貫通する貫通配線２５と、を備えている。
したがって、配線２２とセンシング部９との間は、貫通配線２５、上部電極２４、接続部材５１、第１基体３、および接続部材５２を介して電気的に接続されていることになる。
このような第５実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、伸縮絶縁基板２１に対する配線２２の配置面を第１実施形態と異ならせることによって、伸縮基体２を厚さ方向に湾曲させたときに配線２２に発生する応力を異ならせることができる。
すなわち、図９の場合には、例えば伸縮基体２の両側を持ち上げるように湾曲させたとき、配線２２は伸縮絶縁基板２１よりも伸びることとなる。このため、検出装置１が装着される可動体が、例えば図９に示す伸縮基体２の両側を持ち上げるように湾曲させるような動きが多い場合には、伸縮絶縁基板２１に対する配線２２の配置として図９に示す配置を選択するようにすれば、検出装置１の信頼性をより高めることができる。
一方、検出装置１が装着される可動体が、例えば図９に示す伸縮基体２の両側を押し下げるように湾曲させるような動きが多い場合には、伸縮絶縁基板２１に対する配線２２の配置として図３に示す配置を選択するようにすれば、検出装置１の信頼性をより高めることができる。
≪第６実施形態≫
次に、本発明の第６実施形態に係る検出装置について説明する。
図１０は、本発明の第６実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第６実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図１０において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第６実施形態は、伸縮基体２の構造が異なること以外、第１実施形態と同様である。
すなわち、図１０に示す伸縮基体２は、伸縮絶縁基板２１を厚さ方向に貫通する貫通孔２１１’を備えている。これにより、伸縮基体２のうち貫通孔２１１’を設けた箇所では、伸縮基体２の伸縮が第１基体３や第２基体４へ影響し難くなる。このため、伸縮基体２が伸縮しても、例えば接続部材５１の電気的接続がより影響を受け難くなる。
このような第６実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
≪第７実施形態≫
次に、本発明の第７実施形態に係る検出装置について説明する。
図１１は、本発明の第７実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第７実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図１１において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第７実施形態は、検出装置１が第１基体３、第２基体４およびセンシング部９等をそれぞれ複数個備えていること以外、第１実施形態と同様である。
すなわち、図１１に示す検出装置１は、第１実施形態と同様の第１基体３、第２基体４、接続部材５１、接続部材５２、モールド部６１、モールド部６２およびセンシング部９を備えている。ここで、これらの部位をまとめて「ユニット１０」とする。
図１１に示す検出装置１は、１つの伸縮基体２に対して複数のユニット１０（図１１では３つのユニット１０）を設けてなる装置である。
具体的には、伸縮基体２の長手方向のうち図１１の左端には、１つ目のユニット１０である第１ユニット１０ａが設けられている。
一方、伸縮基体２の長手方向のうち図１１の右端には、２つ目のユニット１０である第２ユニット１０ｂが設けられている。
また、伸縮基体２の長手方向のうち図１１の中央付近には、３つ目のユニット１０である第３ユニット１０ｃが設けられている。
そして、第１ユニット１０ａおよび第２ユニット１０ｂは、伸縮基体２の上面側にセンシング部９が位置するように配置されている。一方、第３ユニット１０ｃは、伸縮基体２の下面側にセンシング部９が位置するように配置されている。
また、第１ユニット１０ａおよび第２ユニット１０ｂは、前述した各実施形態と同様、配線２２の抵抗値の変化から人間の動きを検出するモーションセンサーとして機能する。
一方、第３ユニット１０ｃは、検出装置１を人間Ｈに装着したとき、第３ユニット１０ｃのセンシング部９を人間Ｈの表面に接触させることができる。このため、第３ユニット１０ｃのセンシング部９には、例えば心電、筋電、体温、血圧、心拍等の生体情報（バイタル情報）を取得する方式のものを採用すればよい。これにより、図１１に示す検出装置１は、モーションセンサーとしての機能と、バイタルセンサーとしての機能と、を併せ持つものとなる。
このようにして機能の異なる複数のユニット１０を併設することによって、より多機能で付加価値の高い検出装置１を実現することができる。
なお、このような第７実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
また、１つの伸縮基体２に併設するユニット１０の数は、特に限定されず、２つであっても、４つ以上であってもよい。
≪第８実施形態≫
次に、本発明の第８実施形態に係る検出装置について説明する。
図１２は、本発明の第８実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第８実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図１２において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第８実施形態は、伸縮基体２と第１基体３との間が着脱可能になっていること以外、第１実施形態と同様である。
すなわち、第８実施形態は、図１２に示すように、伸縮基体２と第１基体３との間が分離し得るようになっている。図１２に示すように分離させたとき、接続部材５１は、配線２２に形成されている凹部２２１との嵌合状態が解除されることによって、配線２２から離間する。
一方、図１２に示す伸縮基体２と第１基体３との間には、第１磁石７１および第２磁石７２からなる一対の固定手段が２つ設けられている。すなわち、第１磁石７１は、図１２において第１基体３の下面に設けられ、一方、第２磁石７２は、図１２において伸縮基体２の上面に設けられている。第１磁石７１と第２磁石７２との間には、磁気的な吸引力が作用するため、それに伴って伸縮基体２と第１基体３とを互いに固定することができる。
また、磁気的な吸引力を上回る力で互いを引っ張ることにより、伸縮基体２から第１基体３を容易に分離することができる。このため、例えば伸縮基体２や第１基体３を新しいものに交換する際、伸縮基体２と第１基体３とを分離することによって、交換作業を容易に行うことができる。
なお、図１２では、モールド部６１の図示を省略している。
また、固定手段は、上記のような構成に限定されず、例えばクランプ等を用いた構成であってもよく、互いに係合する部材を用いた構成であってもよい。
一方、第１基体３とセンシング部９との間が着脱可能になっていてもよい。すなわち、第１基体３とセンシング部９との間に、上述した固定手段を設けることにより、第１基体３からセンシング部９を容易に分離させることができるようになっていてもよい。これにより、例えばセンシング部９を新しいものに交換する際、第１基体３とセンシング部９とを分離することによって、交換作業を容易に行うことができる。
なお、このような第８実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
≪第９実施形態≫
次に、本発明の第９実施形態に係る検出装置について説明する。
図１３は、本発明の第９実施形態に係る検出装置の断面図である。
以下、第９実施形態について説明するが、以下の説明では、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項についてはその説明を省略する。また、図１３において前述した実施形態と同様の構成については、同一符号を付している。
第９実施形態は、第１基体３および第２基体４にそれぞれ貫通孔が設けられている以外、第１実施形態と同様である。
すなわち、図１３に示す第１基体３は、それを貫通する貫通孔３５（第１基体貫通孔）を備えている。このような貫通孔３５を設けることにより、例えば伸縮基体２に対して第１基体３を位置合わせしながら接着する際、貫通孔３５を介して伸縮基体２の位置を確認しながら位置合わせすることができる。
具体的には、例えば伸縮基体２にアライメントマークが設けられているとき、貫通孔３５からアライメントマークが見えるように第１基体３の位置合わせをする。これにより、より正確かつ容易に位置合わせをすることができ、検出装置１の信頼性をより高めることができる。
また、伸縮基体２と第１基体３との間にモールド部６１を充填するときには、貫通孔３５を介してモールド部６１を注入することができる。これにより、充填作業を効率的に行うことができ、かつ、モールド部６１を隅々まで充填し易くなる。
一方、図１３に示す第２基体４は、それを貫通する貫通孔４５を備えている。このような貫通孔４５を設けることにより、例えば伸縮基体２に対して第２基体４を位置合わせしながら接着する際、貫通孔４５を介して伸縮基体２の位置を確認しながら位置合わせすることができる。
具体的には、例えば伸縮基体２にアライメントマークが設けられているとき、貫通孔４５からアライメントマークが見えるように第２基体４の位置合わせをする。これにより、より正確かつ容易に位置合わせをすることができ、検出装置１の信頼性をより高めることができる。
また、伸縮基体２と第２基体４との間に接着剤（図示せず）を注入するときには、貫通孔４５を介して接着剤を注入することができる。これにより、注入作業を効率的に行うことができる。
なお、このような第９実施形態においても、前述した第１実施形態と同様の効果が得られる。
また、接着剤は、必ずしも伸縮基体２と第２基体４との間の全体に注入されている必要はなく、一部のみに注入されていてもよい。
また、貫通孔３５と貫通孔４５の双方が設けられていてもよいが、いずれか一方のみが設けられていてもよい。
以上、本発明の検出装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物が付加されていてもよい。また、各実施形態を適宜組み合わせてもよい。
また、前述した実施形態では、伸縮基体に貼着部が設けられており、この貼着部を生体に貼り付けることにより、検出装置を生体に固定することができるようになっている構成について説明したが、検出装置を生体に固定する方法としては、特に限定されない。例えば、バンド部を生体の腕などにかけ回すことで、検出装置を生体に固定できるようになっていてもよいし、検出装置自体は貼着部を有しておらず、貼着テープ等の貼着部材を介して検出装置を生体に固定できるようになっていてもよい。
また、前述した実施形態では、検出装置を人間に用いる構成について説明したが、検出装置を用いる対象は、生体に限定されず、例えば、死体であってもよいし、人間以外の各種動物、昆虫等であってもよいし、植物であってもよい。また、生命体以外の各種人工物であってもよい。
１…検出装置、２…伸縮基体、３…第１基体、４…第２基体、７…樹脂体、９…センシング部、１０…ユニット、１０ａ…第１ユニット、１０ｂ…第２ユニット、１０ｃ…第３ユニット、２１…伸縮絶縁基板、２２…配線、２３…カバー層、２４…上部電極、２５…貫通配線、３０…接続部、３１…絶縁部、３２…導電部、３５…貫通孔、４５…貫通孔、５１…接続部材、５２…接続部材、６１…モールド部、６２…モールド部、７１…第１磁石、７２…第２磁石、８１…接着パッド、８２…接着パッド、９１…センサーチップ、９２…端子、２１１…貫通孔、２１１’…貫通孔、２２１…凹部、３２１…凹部、Ｈ…人間

Claims (12)

  1. 伸縮性を有する伸縮絶縁基板、および、伸縮性を有する配線、を備える伸縮基体と、
    前記伸縮基体と重なるように設けられ、前記伸縮基体よりヤング率が高く、センシング部を接続可能な接続部を備える第１基体と、
    前記伸縮基体の前記第１基体と反対側に設けられ、前記伸縮基体よりヤング率が高い第２基体と、
    前記伸縮基体と前記第１基体とを電気的に接続する第１基体接続部材と、
    前記第１基体接続部材と接触して設けられ、前記伸縮基体よりヤング率が高く、前記第１基体よりヤング率が低いモールド部と、
    を有し、
    前記配線は、配線凹部を含み、
    前記第１基体接続部材は、前記配線凹部に嵌合することを特徴とする検出装置。
  2. 前記配線凹部と前記第１基体接続部材との嵌合は、解除可能である請求項１に記載の検出装置。
  3. 前記第１基体に設けられた第１磁石と、前記伸縮基体に設けられた第２磁石と、を有する請求項１または２に記載の検出装置。
  4. さらに、前記接続部に接続され、前記配線の電気抵抗の変化を検出するセンシング部を有する請求項２または３に記載の検出装置。
  5. 前記第１基体と前記センシング部とを電気的に接続するセンシング部接続部材をさらに有し、
    前記第１基体は、導電部凹部を含む導電部を有し、
    前記センシング部接続部材は、前記導電部凹部に嵌合する請求項４に記載の検出装置。
  6. 前記第２基体は、塗布膜である請求項１ないし５のいずれか１項に記載の検出装置。
  7. 前記第１基体は、厚さ方向に貫通する第１基体貫通孔を備える請求項１ないし６のいずれか１項に記載の検出装置。
  8. 前記モールド部は、前記第１基体接続部材、前記伸縮基体および前記第１基体に接触して設けられている請求項１ないし７のいずれか１項に記載の検出装置。
  9. 前記第１基体接続部材は、前記伸縮基体と前記第１基体との間に設けられている請求項１ないし８のいずれか１項に記載の検出装置。
  10. 前記第１基体、前記第２基体、前記第１基体接続部材および前記モールド部をユニットとするとき、
    前記伸縮基体に対して複数の前記ユニットが設けられている請求項１ないし９のいずれか１項に記載の検出装置。
  11. バイタルセンサーである請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の検出装置。
  12. モーションセンサーである請求項１ないし１０のいずれか１項に記載の検出装置。
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