(57)【要約】【課題】  本発明は、圧電シートで発生した電位を取り出すためのシグナル電極の端子接地部の位置を自由に選択することができ、様々な用途に容易に展開することができる汎用性の高い圧電センサを提供する。【解決手段】  本発明の圧電センサＡは、圧電シート１と、圧電シート１の一面に積層一体されているシグナル電極31aと、シグナル電極31aの一面に積層一体化されている第一グランド電極21aと、圧電シート１の他面に積層一体化されている第二グランド電極41aとを有し、シグナル電極31aは、第一、第二グランド電極21a、41a間に介在しているシグナル電極本体311aと、第一、第二グランド電極21a、41aの外周縁よりも外方に位置し且つ上記シグナル電極本体311aの外周縁と接続部313aを介して接続している複数の端子接地部312aとを有していることを特徴とする。【選択図】  図１
2014169945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電シートと、上記圧電シートの一面に積層一体されているシグナル電極と、上記シグナル電極の一面に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態にて積層一体化されている第一グランド電極と、上記圧電シートの他面に積層一体化されている第二グランド電極とを有し、上記シグナル電極は、上記第一、第二グランド電極の対向面間に介在しているシグナル電極本体と、上記第一、第二グランド電極の外周縁よりも外方に位置し且つ上記シグナル電極本体の外周縁と接続部を介して電気的に接続している複数の端子接地部とを有していることを特徴とする圧電センサ。
【請求項２】
シグナル電極本体の外周縁に沿って所定間隔ごとに複数個の端子接地部が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の圧電センサ。
【請求項３】
接続部の幅が１０〜１５００μｍであ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧電センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、圧電シートを用いた圧力センサ、加速度センサ、アコースティック・エミッションセンサが医療施設や介護施設などにおいて用いられている。
【０００３】
特許文献１には、一方の電極層の両面に絶縁層を介して他方の電極層及びシールド層を夫々形成し、更にそれらの外側に保護層を形成した略矩形帯状の本体を具え、該本体にはコンタクトを２個設け、前記コンタクトは該コンタクト近傍の前記保護層を剥離して一方のコンタクトは前記一方の電極層に、他方のコンタクトは前記他方の電極層及び前記シールド層に夫々接続されることを特徴とする圧電式圧力センサが開示されている。
【０００４】
上記圧電式圧力センサにおいて、シールド層及び陰電極層にコンタクトを接続させる部分と、陽電極層にコンタクトを接続させる部分とがそれぞれ一箇所づつしかなく、圧電式圧力センサの用途によってはコンタクトを接続させる位置を変更する必要が生じることがあり、このような場合、圧電式圧力センサのシールド層及び陰電極層、並びに、陽電極層の形状を用途ごとに変更しなければならず、その結果、圧電式圧力センサは汎用性が低いという問題点を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−３３２５０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、圧電シートで発生した電位を取り出すためのシグナル電極の端子接地部の位置を複数の中から選択することができ、様々な用途に容易に展開することができる汎用性の高い圧電センサを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電センサは、圧電シートと、上記圧電シートの一面に積層一体されているシグナル電極と、上記シグナル電極の一面に上記シグナル電極と電気的に絶縁された状態にて積層一体化されている第一グランド電極と、上記圧電シートの他面に積層一体化されている第二グランド電極とを有し、上記シグナル電極は、上記第一、第二グランド電極の対向面間に介在しているシグナル電極本体と、上記第一、第二グランド電極の外周縁よりも外方に位置し且つ上記シグナル電極本体の外周縁と接続部を介して電気的に接続している複数の端子接地部とを有していることを特徴とする。
【０００８】
上記圧電センサにおいて、シグナル電極本体の外周縁に沿って所定間隔ごとに複数個の端子接地部が形成されていることを特徴とする。上記圧電センサにおいて、接続部の幅が１０〜１５００μｍであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の圧電センサは、上述の如き構成を有しており、シグナル電極は、上記第一、第二グランド電極の外周縁よりも外方に位置し且つ上記シグナル電極本体の外周縁と接続部を介して接続している複数の端子接地部を有している。
【００１０】
従って、本発明の圧電センサによれば、圧電センサのシグナル電極の電位を取り出すためのケーブルを接続するための端子接地部が使用用途によって相違しても、複数の端子接地部野中から所望の位置又はそれに近い位置にある端子接地部を選択し、この端子接地部にケーブルを接続してシグナル電極の電位を取り出すことができ、ケーブルの接続位置が異なる様々な用途に対して容易に適応することができ汎用性に優れている。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の圧電センサを示した分解斜視図である。
【図２】本発明の圧電センサを示した断面図である。
【図３】本発明の圧電センサを示した断面図である。
【図４】本発明の圧電センサを示した模式斜視図である。
【図５】本発明の圧電センサを示した断面図である。
【図６】本発明の圧電センサの使用要領の一例を示した模式斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の圧電センサの一例を図面を参照しつつ説明する。図１〜４に示したように、本発明の圧電センサＡは、圧電シート１と、この圧電シート１の両面に積層一体化された電気絶縁シート２、３と、これらの電気絶縁シート２、３における圧電シート１に対する対向面21、31に形成された第一グランド電極21a及びシグナル電極31aと、上記電気絶縁シート３上に積層一体化された電気絶縁シート４と、この電気絶縁シート４における圧電シート１に対する対向面41に形成された第二グランド電極41aとを備えている。
【００１３】
上記圧電シート１としては、外力が加えられることによって電荷を発生させることができるシートであれば、特に限定されず、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）に電荷を注入してなる圧電シートが挙げられる。
【００１４】
合成樹脂シートに電荷を注入する方法としては、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、合成樹脂シートに直流又はパルス状の高電圧を印加して合成樹脂に電荷を注入して合成樹脂シートの表面を帯電させる方法、（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の表面に照射して、合成樹脂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の表面に電荷を注入して合成樹脂シートの表面を帯電させる方法、（３）合成樹脂シートの一面に、アースされた平板電極を密着状態に重ね合わせ、合成樹脂シートの他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の他面に電荷を注入して合成樹脂シートの表面を帯電させる方法などが挙げられる。
【００１５】
圧電シート１の両面にはその全面を被覆するように固定剤層５、６を介して電気絶縁シート２、３が積層一体化されている。なお、電気絶縁シート２、３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などのポリエステル系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、シクロオレフィン系樹脂、フッ素系樹脂などが挙げられる。
【００１６】
固定剤層５、６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１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。
【００１７】
電気絶縁シート２における圧電シート１に対向する面21には第一グランド電極21aが一体的に形成されていると共に、電気絶縁シート３における圧電シート１に対向する面31にはシグナル電極31aが一体的に形成されている。
【００１８】
電気絶縁シート上に電極（グランド電極及びシグナル電極）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２上に、真空蒸着又はスパッタリングなどによって電極を形成する方法、（３）電気絶縁シート２上に、銅フィルムなどの金属フィルムを積層一体化する方法などが挙げられる。
【００１９】
シグナル電極に用いられる材料としては、導電性があれば、特に限定されず、例えば、アルミニウム、鉄、銅、金、銀、ニッケルなどの金属材料や、カーボンブラック、カーボンナノチューブなどの導電性を有するカーボン材料などが挙げられ、加工が容易で且つ導電性が高いことから、アルミニウム、銅、カーボンブラックが好ましい。
【００２０】
グランド電極に用いられる材料としては、導電性を有し且つ十分な電磁シールド効果が得られれば、特に限定されなく、例えば、アルミニウム、鉄、銅、金、銀、ニッケルなどの金属材料や、カーボンブラック、カーボンナノチューブなどの導電性を有するカーボン材料などが挙げられ、加工が容易で且つ導電性が高いことから、アルミニウム、銅、カーボンブラックが好ましく、電磁シールド性の高いことから、アルミニウムがより好ましい。
【００２１】
更に、電気絶縁シート３におけるシグナル電極31aの形成面とは反対側の面32上には固定剤層７を介してシールド層として電気絶縁シート４が積層一体化されている。なお、固定剤層７を構成している固定剤は上述と同様であるのでその説明を省略する。
【００２２】
電気絶縁シート４における電気絶縁シート３に対向する面41上には第二グランド電極41aが一体的に形成されている。第一グランド電極21aと第二グランド電極41aとは同一の平面形状を有しており、圧電シート１の厚み方向に互いに合致した状態に重なり合っている。なお、図２、３では、第一グランド電極21aと第二グランド電極41aとは同一の平面形状を有しているが、第一グランド電極21aと第二グランド電極41aとは同一の平面形状を有している必要はない。
【００２３】
上述のシグナル電極31aは、第一グランド電極21aと第二グランド電極41aとが圧電シート１の厚み方向に重なり合う部分に介在しているシグナル電極本体311aと、第一グランド電極21a及び第二グランド電極41aの外周縁よりも外方に位置する複数の端子接地部312aとを有しており、シグナル電極本体311aと端子接地部312aとは接続部313aを介して電気的に接続されている。
【００２４】
具体的には、シグナル電極本体311aは、第一グランド電極21a及び第二グランド電極41aよりも一回り小さな大きさに形成されており、第一グランド電極21a及び第二グランド電極41aの外周縁部を圧電シート１の厚み方向に投影した部分には、シグナル電極本体311aは存在していない。
【００２５】
更に、シグナル電極31aの複数個の端子接地部312aは、第一グランド電極21a及び第二グランド電極41aの外周縁よりも外方にて、シグナル電極本体311aの外周縁に沿って所定間隔ごとに、好ましくは等間隔ごとに配設されており、各端子接地部312aとシグナル電極本体311aは接続部313aを介して電気的に接続されている。図１及び図４においては、シグナル電極本体311aは長方形状に形成されており、シグナル電極本体311aの対向する二つの辺縁（図１及び図４においては長辺縁）のそれぞれに沿って複数個の端子接地部312aが所定間隔ごとに、好ましくは等間隔ごとに配設されている。図１及び図４においては、シグナル電極本体311aの対向する二つの辺縁に沿って複数個の端子接地部312aが配設されている場合を説明したが、シグナル電極本体311aの何れか一又は複数の辺縁に沿って複数個の端子接地部312aが配設されていてもよいし、シグナル電極本体311aの外周縁の全体に沿って複数個の端子接地部312aが配設されていてもよい。
【００２６】
端子接地部312aの平面形状は、特に限定されず、例えば、四角形、円形、楕円形、多角形状などが挙げられ、端子接地部312aと導電線91、92とをピアス端子を用いて電気的に接続させ易いので、四角形が好ましい。
【００２７】
各端子接地部312aとシグナル電極本体311aとを電気的に接続している接続部313aの幅は、シグナル電極本体311aから端子接地部312aへの電気伝導性及び後述するように接続部313aの切断端部の露出による外部電磁波の影響防止を考慮して１０〜１５００μｍとなるように調整することが好ましい。
【００２８】
シグナル電極31aの各端子接地部312aは、第一グランド電極21a及び第二グランド電極21aのそれぞれの外周縁よりも外方に位置しており、端子接地部312aを圧電シート１の厚み方向に投影した部分には第一グランド電極21a及び第二グランド電極21aは存在していない。
【００２９】
次に、圧電センサＡの使用要領について説明する。圧電センサＡは、そのシグナル電極31a、並びに、第一、第二グランド電極21a、41aのそれぞれに導電線を接続し、第一、第二グランド電極21a、41aにアースをとって基準電位としてシグナル電極31aの電位を測定することによって圧電センサＡに加えられた圧力を検出することができる。
【００３０】
シグナル電極31aに導電線91を接続するには、図５に示したように、導電線91を端子接地部312aにピアス端子８を用いて電気的に接続させる。この際、シグナル電極31aには、複数個の端子接地部312aが形成されていることから、圧電センサＡの用途に応じて、複数個の端子接地部312aの中から所望の端子接地部312aを選択し、この選択した端子接地部312a上に導電線91を重ね合わせた上でピアス端子８を圧電センサＡ及び導電線91に突き刺すことによって、端子接地部312aと導電線91とをピアス端子８を介して電気的に接続すればよい。
【００３１】
上述のように、シグナル電極31aに導電線91を接続するにあたって、複数個ある端子接地部312aの中から所望の端子接地部312aを選択し、この端子接地部312aに導電線91を接続させることによって、導電線91を圧電センサＡの所望位置から引き出すことができる。よって、圧電センサＡの用途に応じて導電線91の引き出し位置（接続位置）を変化させることができ、本発明の圧電センサＡは種々の用途に容易に適用させることができ優れた汎用性を有している。
【００３２】
一方、導電線91を接続させなかった端子接地部312aは、第一グランド電極21a及び第二グランド電極41aによって外部から遮蔽されておらず、外部からの電磁波の影響を受けやすいので、シグナル電極31aの接続部313aから切断除去する（図６参照）。この際、シグナル電極31aの接続部313aの切断端面が外部に露出した状態となるが、接続部313aの切断端面の面積は極めて小さいことから、外部からの電磁波の影響は殆ど受けない。なお、図６においては、理解しやすいように、導電線91、後述する導電線92及びピアス端子８は省略した。
【００３３】
又、第一、第二グランド電極21a、41a同士もピアス端子８を用いて電気的に接続される。具体的には、第一、第二グランド電極21a、41aの外周縁部の対向面間にはシグナル電極31aのシグナル電極本体311aは存在しておらず、接続部313aしか存在していない。従って、圧電センサＡ上おけるシグナル電極31aの接続部313aを回避した部分に導電線92を載置した上で、導電線92及び圧電センサＡにピアス端子８を突き刺すことによって、シグナル電極31aと第一、第二グランド電極21a、41aとの電気的な接続を回避しつつ、第一、第二グランド電極21a、41a及び導電線92をピアス端子８を介して電気的に接続させることができる。そして、第一、第二グランド電極21a、41aに電気的に接続させた導電線92を介してアースをとることによって第一、第二グランド電極21a、41aを基準電極として、シグナル電極31aの電位を測定し、圧電センサＡに加わった圧力を検出することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１     圧電シート
２〜４ 電気絶縁シート
21a    第一グランド電極
31a    シグナル電極
41a    第二グランド電極
91     導電線
92     導電線
311a   シグナル電極本体
312a   端子接地部
313a   接続部
Ａ     圧電センサ
【図１】
2014169945.tif 000003
【図２】
2014169945.tif 000004
【図３】
2014169945.tif 000005
【図４】
2014169945.tif 000006
【図５】
2014169945.tif 000007
【図６】
2014169945.tif 000008