(57)【要約】【課題】  本発明は、圧電シートを損なうことなく導電線を圧電センサに電気的に接続することができる圧電センサ構造体を提供する。【解決手段】  本発明の圧電センサ構造体Ｂは、シグナル電極用接続部A1及びグランド電極用接続部A2とを有している圧電センサＡと、圧電センサＡのシグナル電極用接続部A1に突き刺されてシグナル電極13に電気的に接続している爪部23a及び圧電センサの外周縁から外方に突出している突出部26aを有するシグナル電極用ピアス端子2aと、圧電センサＡのグランド電極用接続部A2に突き刺されて第一グランド電極12及び第二グランド電極14に電気的に接続している爪部23b及び圧電センサＡの外周縁から外方に突出している突出部26bを有するグランド電極用ピアス端子2bとを有していることを特徴とする。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧電シートの一面に第一グランド電極が積層一体化され且つ上記圧電シートの他面にシグナル電極が積層一体化されていると共に、上記圧電シートの上記シグナル電極上に第二グランド電極が積層一体化されてなり、厚み方向に見て、上記第一グランド電極及び上記第二グランド電極が存在しないシグナル電極用接続部と、上記シグナル電極が存在しないグランド電極用接続部とを有している圧電センサと、上記圧電センサのシグナル電極用接続部に突き刺されて上記シグナル電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電センサの外周縁から外方に突出している突出部を有するシグナル電極用ピアス端子と、上記圧電センサのグランド電極用接続部に突き刺されて上記第一グランド電極及び第二グランド電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電センサの外周縁から外方に突出している突出部を有するグランド電極用ピアス端子とを有していることを特徴とする圧電センサ構造体。
【請求項２】
シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出部における圧電センサ側の面を導電線を接続するための導電線接続面と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構造体。
【請求項３】
シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出部に、導電線接続面に接続された導電線を挟持するための挟持片が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の圧電センサ構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電線を容易に接続することができる圧電センサ構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
圧電シートとしては、例えば、特許文献１に、塩素化ポリオレフィンが付与されているシートであって、かつ、該シートが１×１０-10クーロン／ｃｍ2以上の表面電荷密度を有するエレクトレットシートが開示されている。
【０００４】
上述のように、圧電シートは合成樹脂から形成されることが多く、圧電シートで発生した電位を測定するためには、圧電シートに積層した電極に導電線を接続する必要がある。通常、圧電シートに導電線を電気的に接続する方法としてハンダによる固定方法が用いられる。特許文献１に示したように、圧電シートは合成樹脂から形成されていることが多いことから、ハンダを用いて圧電シートに導電線を固定する際の熱によって圧電シートが溶融するなどして損なわれてしまう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８−２８４０６３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、圧電シートを損なうことなく導電線を圧電センサに電気的に接続することができる圧電センサ構造体を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の圧電センサ構造体は、圧電シートの一面に第一グランド電極が積層一体化され且つ上記圧電シートの他面にシグナル電極が積層一体化されていると共に、上記圧電シートの上記シグナル電極上に第二グランド電極が積層一体化されてなり、厚み方向に見て、上記第一グランド電極及び上記第二グランド電極が存在しないシグナル電極用接続部と、上記シグナル電極が存在しないグランド電極用接続部とを有している圧電センサと、上記圧電センサのシグナル電極用接続部に突き刺されて上記シグナル電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電センサの外周縁から外方に突出している突出部を有するシグナル電極用ピアス端子と、上記圧電センサのグランド電極用接続部に突き刺されて上記第一グランド電極及び第二グランド電極に電気的に接続している爪部及び上記圧電センサの外周縁から外方に突出している突出部を有するグランド電極用ピアス端子とを有していることを特徴とする。
【０００８】
上記圧電センサ構造体において、シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出部における圧電センサ側の面を導電線を接続するための導電線接続面としていることを特徴とする。
【０００９】
上記圧電センサ構造体において、シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出部に、導電線接続面に接続された導電線を挟持するための挟持片が形成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の圧電センサ構造体は、上述の如き構成を有しているので、圧電シートを損なうことなく、圧電センサに導電線を容易に電気的に接続することができる。
【００１１】
上記圧電センサ構造体において、シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子（以下、両者を合わせて単に「ピアス端子」ということがある）の突出部における圧電センサ側の面を導電線を接続するための導電線接続面としている場合には、ピアス端子の突出部の導電線接続面にハンダを用いて容易に導電線を圧電センサ構造体の厚みを厚くする必要なく接続することができ、圧電センサ構造体の小型化を図ることができる。
【００１２】
上記圧電センサ構造体において、シグナル電極用ピアス端子及びグランド電極用ピアス端子の突出部に、導電線接続面に接続された導電線を挟持するための挟持片が形成されている場合には、導電線を挟持片により挟持することによって導電線を導電線接続面に確実に固定することができ、信頼性の高い圧電センサ構造体を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の圧電センサ構造体を示した分解斜視図である。
【図２】本発明の圧電センサ構造体を示した縦断面図である。
【図３】本発明の圧電センサ構造体を示した斜視図である。
【図４】本発明の圧電センサ構造体を示した平面図である。
【図５】ピアス端子を示した斜視図である。
【図６】圧電センサ構造体のシグナル電極用接続部における縦断面図である。
【図７】圧電センサ構造体のグランド電極用接続部における縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
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及び図２に示したように、圧電シート11と、この圧電シート11の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。
【００１５】
圧電シート11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、特に限定されないが、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。
【００１６】
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。
【００１７】
合成樹脂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シートに分極を付与する方法、（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に分極を付与する方法などが挙げられる。
【００１８】
圧電シート11の一面にはその外周部を除いた部分に固定剤層15を介して電気絶縁シート16が積層一体化されている。圧電シート11の他面にはその外周部を除いた部分に固定剤層17を介して電気絶縁シート18が積層一体化されている。電気絶縁シート18上には固定剤層19を介して電気絶縁シート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。
【００１９】
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。
【００２０】
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固定剤層15が一体的に形成されて積層シート31とされている。
【００２１】
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固定剤層17が一体的に形成されて積層シート32とされている。
【００２２】
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固定剤層19が一体的に形成されて積層シート33とされている。
【００２３】
圧電シート11の厚み方向に見たとき、電気絶縁シート16と第一グランド電極12と固定剤層15は同一形状、同一大きさに形成され、電気絶縁シート18とシグナル電極13と固定剤層17は同一形状、同一大きさに形成され、電気絶縁シート20と第二グランド電極14と固定剤層19は同一形状、同一大きさに形成されている。
【００２４】
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。
【００２５】
図１に示したように、平面矩形状の圧電シート11上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よりも一回り小さい大きさに形成されており、圧電シート11の外周縁部は、第一、第二グランド電極12、14及び後述する切欠き部12a、14aを含めた外形の外周縁から外方に向かって突出した状態となっている。
【００２６】
第一グランド電極12は、平面矩形状体の四方の角部を除いた辺縁に開口する平面矩形状の切欠き部12aが形成されて、平面凹字状とされている。又、第二グランド電極14は、第一グランド電極12と同様に、平面矩形状体の四方の角部を除いた辺縁に開口する平面矩形状の切欠き部14aが形成されて、平面凹字状とされている。図１、２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の切欠き部12aと第二グランド電極14の切欠き部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、異なる形状であってもよい。
【００２７】
シグナル電極13は、第一グランド電極12及び第二グランド電極14並びにこれらの切欠き部12a、14aを含めた外形よりも一回り小さな大きさを有し、平面矩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切欠き部13a、13aが形成され、これら切欠き部13a、13a間に平面矩形状の突出部13bが形成されており、平面凸字状に形成されている。
【００２８】
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おり、第一グランド電極12の切欠き部12aと、第二グランド電極14の切欠き部14aとは圧電シート11の厚み方向に重なり合った状態、好ましくは略重なり合った状態、より好ましくは完全に重なり合った状態となっている。
【００２９】
そして、シグナル電極13は、圧電シート11の他面に、圧電シート11の厚み方向に見て、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内にシグナル電極13の突出部13bが収められた状態で配設されている。なお、シグナル電極13は、その全体が、第一、第二グランド電極12、14及びこれらの切欠き部12a、14aを含めた矩形状体間に配設された状態となっており、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に隣接する角部に対応した位置に配設された状態となっている。
【００３０】
図３及び図４に示したように、圧電センサＡにおいて、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が配設された部分がシグナル電極用接続部A1となり、この部分には、第一グランド電極12及び第二グランド電極14は配設されていない。又、圧電センサＡにおいて、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が位置しており、シグナル電極13が配設されておらず、第一グランド電極12及び第二グランド電極14の角部が配設された部分がグランド電極用接続部A2、A2となる。
【００３１】
圧電センサＡのシグナル電極13にはシグナル電極用ピアス端子2aが電気的に接続されている。同様に、圧電センサＡの第一グランド電極12及び第二グランド電極14にはグランド電極用ピアス端子2bが電気的に接続されている。
【００３２】
シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bは、図５に示したように、平面長方形状の板状の基板21a、21bと、この基板21a、21bの一半部22a、22bにおける幅方向の両端縁に同一方向に突設された複数個の爪部23a、23bと、上記基板21a、21bの他半部24a、24bにおける幅方向の両端縁に同一方向に突設された複数個の挟持片25a、25bとを有している。シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの爪部23a、23b及び挟持片25a、25bは同一方向に突設されている。シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの基板21a、21b、爪部23a、23b及び挟持片25a、25bは導電性を有している。図５では、ピアス端子2a、2bの爪部23a、23bが６個突設されており、挟持片25a、25bが４個突設されている。
【００３３】
図６に示したように、シグナル電極用ピアス端子2aの爪部23aを圧電センサＡのシグナル電極用接続部A1にその厚み方向に突き刺して貫通させており、爪部23aの先端部を圧電センサＡ側に向かって折り曲げることによってシグナル電極用ピアス端子2aを圧電センサＡにシグナル電極用接続部A1において固定している。シグナル電極用ピアス端子2aとシグナル電極13とは電気的に接続した状態となっている。なお、図６においては、シグナル電極用ピアス端子2aの爪部23aを圧電センサＡのシグナル電極13側から突き刺した場合を示したが、圧電センサＡの圧電シート11側から突き刺した場合であってもよい。
【００３４】
シグナル電極用ピアス端子2aを圧電センサＡに固定した状態において、シグナル電極用ピアス端子2aの基板21aの一部は、圧電センサＡの外周縁から外方に向かって突出して突出部26aを形成している。シグナル電極用ピアス端子2aの突出部26aにおける挟持片25aの突設方向の面は導電線Ｌを接続するための導電線接続面27aに形成されている。
【００３５】
又、図７に示したように、グランド電極用ピアス端子2bの爪部23bを圧電センサＡの何れか一方のグランド電極用接続部A2にその厚み方向に突き刺して貫通させており、爪部23bの先端部を圧電センサＡ側に向かって折り曲げることによってグランド電極用ピアス端子2bを圧電センサＡにグランド電極用接続部A2において固定している。グランド電極用ピアス端子2b、第一グランド電極12及び第二グランド電極14は互いに電気的に接続した状態となっている。
【００３６】
グランド電極用ピアス端子2bを圧電センサＡに固定した状態において、グランド電極用ピアス端子2bの基板21bの一部は、圧電センサＡの外周縁から外方に向かって突出して突出部26bを形成している。グランド電極用ピアス端子2bの突出部26bにおける挟持片25bの突設方向の面は導電線Ｌを接続するための導電線接続面27bに形成されている。
【００３７】
そして、シグナル電極用ピアス端子2aの導電線接続面27a及びグランド電極用ピアス端子2bの導電線接続面27bには導電線Ｌ、Ｌがそれぞれ電気的に接続されている。シグナル電極用ピアス端子2aの導電線接続面27a及びグランド電極用ピアス端子2bの導電線接続面27bへの導電線Ｌ、Ｌの接続は、汎用の要領で行われればよいが、ハンダ４を用いて行われることが好ましい。
【００３８】
更に、シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの挟持片25a、25bを導電線接続面27a、27b上に折り曲げて導電線Ｌ、Ｌを挟持、固定している。
【００３９】
上述の通り、シグナル電極用ピアス端子2aの導電線接続面27a及びグランド電極用ピアス端子2bの導電線接続面27b上には導電線Ｌ、Ｌがハンダ４などを用いて電気的に接続されているが、図６及び図７に示したように、シグナル電極用ピアス端子2aの導電線接続面27a及びグランド電極用ピアス端子2bの導電線接続面27bは、圧電センサＡ側に設けられていることから、導電線接続面27a、27b上に導電線Ｌ、Ｌをハンダなどを用いて接続した状態にあっても、ハンダなどが圧電センサＡの厚み以上となるようなことはなく、圧電センサ構造体Ｂはその厚みが薄く構成されている。
【００４０】
更に、導電線Ｌ、Ｌは、上述のように、シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの突出部26a、26bに形成された導電線接続面27a、27bにハンダなどを用いて接続されている。導電線Ｌ、Ｌを例えば、ハンダを用いて接続する場合、ハンダを溶融させるために熱がシグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの突出部26a、26bに加えられるが、シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの突出部26a、26bは圧電シート11の外周縁から外方に突出していることから、圧電シート11に伝達される熱量を軽減することができ、圧電シート11が熱によって損傷を受けるのを抑制することができる。
【００４１】
又、シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの導電線接続面27a、27bに導電線Ｌ、Ｌをハンダを用いて接続、固定する場合、シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの突出部26a、26bを金属板などの伝熱性の高い板上に載置すれば、シグナル電極用ピアス端子2a及びグランド電極用ピアス端子2bの突出部26a、26bに加えられた熱を伝熱性の高い板に逃がして圧電シート11に伝達される熱量を大きく低減させることができ、圧電シート11が熱によって損傷を受けるのをより確実に抑制することができる。
【００４２】
圧電センサ構造体Ｂを使用するにあたっては、第一グランド電極12にグランド電極用ピアス端子2bを介して接続させた導電線Ｌ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。第一グランド電極12を基準電極として、圧電シート11にて発生した電位をシグナル電極13及びシグナル電極用ピアス端子2aを通じて取り出すことができる。
【符号の説明】
【００４３】
11     圧電シート
12     第一グランド電極
13     シグナル電極
14     第二グランド電極
2a、2b シグナル電極用ピアス端子
21a、21b  基板
23a、23b  爪部
25a、25b  挟持片
26a、26b  突出部
27a、27b  導電線接続面
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
Ｂ     圧電センサ構造体
Ｌ     導電線
【図１】
2015068720.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2015068720.tif 000009