(57)【要約】【課題】やわらかな場所や曲面形状に加わる圧力を測定できる圧力センサを提供する。【解決手段】圧力センサ１は、フィルム状とされる基材２ａおよび基材２ｂ、薄板状とされる可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂ、フィルム状とされる受圧部４を備える。基材２ａにより可撓性素子３ａの一端の近傍が支持される。基材２ｂにより可撓性素子３ｂの一端の近傍が支持される。可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂのそれぞれの他端の近傍を覆うように受圧部４が配される。受圧部４に圧力が加わると、可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂが撓み電圧を発生する。可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂが発生する電圧がリード線５ａおよびリード線６ａ、リード線５ｂおよびリード線６ｂにより取り出される。取り出された電圧が測定機器等により測定されることにより、圧力センサ１に対して加わる圧力を測定できる。【選択図】図１
2012058156.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一対の電極と、前記電極間に配される非水系高分子固体電解質とからなる可撓性素子と、
複数の前記可撓性素子の固定部を支持する基材と、
前記複数の可撓性素子の湾曲部の一部を覆うように配される受圧部と
を備え、
前記受圧部に対して圧力が加わることにより前記湾曲部が湾曲し、前記湾曲部が湾曲することにより前記複数の可撓性素子のそれぞれから電圧が出力される圧力センサ。
【請求項２】
前記複数の可撓性素子から出力される電圧が加算される請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記基材により空間が形成され、前記空間内において前記湾曲部が湾曲する請求項１または２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記基材および前記受圧部がフィルム状とされ、
前記可撓性素子が可撓性を有する薄板状とされる請求項１乃至３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記受圧部に、剛性を低下させるための凹部が形成される請求項１乃至４のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項６】
立体形状物の表面に対して請求項１乃至５のいずれか１項に記載の圧力センサが装着され、
前記立体形状物に着衣がなされ、前記圧力センサの受圧部に対して加わる前記着衣による着衣圧を測定する着衣圧測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願開示は、圧力センサに関する。例えば、着衣圧を測定される際に使用される圧力センサと圧力センサを使用する着衣圧測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、衣服着用時に身体に加わる着衣圧（衣服圧、着圧などとも称される）を測定することが行われている。衣服のフィット感は、肩や背中、太もも、足首など身体の箇所に応じて異なるため、着衣圧の測定は、身体の多箇所においてなされる。例えば、マネキン人形の身体の各部に複数のセンサを取り付けることにより着衣圧の測定がなされる。着衣圧を事前に測定することで、身体へのフィット感を高めた衣服を製作できるとともに、普段着用や運動着用、医療着用等の用途に応じて適切な着衣圧とされる衣服を製作できる。
【０００３】
着衣圧を測定する方法として、例えば、ひずみによる抵抗変化を利用したひずみゲージ（ストレインゲージ）を使用して測定する方法が知られている。しかしながら、ひずみゲージは感度も良く精度が高い利点を備えるものの、センサ出力を検出するためにブリッジ回路を設ける必要がある。また、一般に金属バネ材に接着して使用されるため柔軟性に乏しく、やわらかな場所や曲面形状に対して適合性にかける。このようなひずみゲージの欠点を踏まえ、空気を封入したエアパックに対して加わる圧力により着衣圧を測定する方法が提案されている（例えば、下記特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平０６−０５０８２８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
エアパックによる方法は、エアパックに対して空気を注入する管や空気注入器具など多くの器具を備えなければならない。また、空気を注入したエアパックにかかる圧力を測定するため、エアパックの密封状態を厳密に管理しなくてはならない。さらに、多箇所にエアパックを取り付けて着衣圧等を測定する場合に、エアパック毎に空気を注入しなければならず手間がかかる問題があった。このような問題は、着衣圧の測定の他に凹凸や曲面を有する立体形状物の各箇所に加わる圧力を測定する際にも同様に生じる。
【０００６】
したがって、本願開示は、圧力センサを動作させる装置を必要とせず、やわらかな場所や曲面形状に加わる圧力を簡便に測定できる圧力センサおよび着衣圧測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上述した課題を解決するために、本願開示の圧力センサは、少なくとも一対の電極と、電極間に配される非水系高分子固体電解質とからなる可撓性素子と、
複数の可撓性素子の固定部を支持する基材と、
複数の可撓性素子の湾曲部の一部を覆うように配される受圧部と
を備え、
受圧部に対して圧力が加わることにより湾曲部が湾曲し、湾曲部が湾曲することにより複数の可撓性素子のそれぞれから電圧が出力される圧力センサである。
【０００８】
また、本願開示の着衣圧測定方法は、少なくとも一対の電極と、電極間に配される非水系高分子固体電解質とからなる可撓性素子と、複数の可撓性素子の固定部を支持する基材と、複数の可撓性素子の湾曲部の一部を覆うように配される受圧部とを備え、受圧部に対して圧力が加わることにより湾曲部が湾曲し、湾曲部が湾曲することにより複数の可撓性素子のそれぞれから電圧が出力される圧力センサが立体形状物に装着され、
立体形状物に着衣がなされ、圧力センサの受圧部に対して加わる着衣による着衣圧を測定する着衣圧測定方法である。
【発明の効果】
【０００９】
少なくとも一つの実施形態によれば、圧力センサを動作させるための外部電源や空気注入器具等の外部機器を必要としない。また、やわらかな場所や曲面形状に加わる圧力を測定でき、例えば、着衣圧の測定を正確に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】第１の実施形態における圧力センサの構成を示す略線図である。
【図２】第１の実施形態における圧力センサの断面図である。
【図３】可撓性素子の構成を示す略線図である。
【図４】圧力センサの出力を加算する処理を説明するための略線図である。
【図５】圧力センサの使用例を示す略線図である。
【図６】圧力センサの他の使用例を示す略線図である。
【図７】第２の実施形態における圧力センサの構成を示す略線図である。
【図８】第２の実施形態における圧力センサの断面図である。
【図９】第３の実施形態における圧力センサの構成を示す略線図である。
【図１０】第３の実施形態における圧力センサの断面図である。
【図１１】第４の実施形態における圧力センサの構成を示す略線図である。
【図１２】第４の実施形態における圧力センサの断面図である。
【図１３】第４の実施形態における他の例の圧力センサの断面図である。
【図１４】第５の実施形態における圧力センサの構成を示す略線図である。
【図１５】第５の実施形態における圧力センサの断面図である。
【図１６】可撓性素子の形状の変形例を説明するための略線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、複数の実施形態および変形例について図面を参照しながら説明する。説明は以下の順序で行う。
＜第１の実施形態＞
＜第２の実施形態＞
＜第３の実施形態＞
＜第４の実施形態＞
＜第５の実施形態＞
＜変形例＞
なお、以下に説明する実施形態等は好適な具体例であり、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、以下の説明において、明示的に限定する旨の記載がない限り、これらの実施形態等に限定されないものとする。
【００１２】
＜第１の実施形態＞
１．圧力センサの構成
始めに第１の実施形態について説明する。図１は、第１の実施形態における圧力センサ１の構成を示す。圧力センサ１は、基材２ａおよび基材２ｂ、可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂ、受圧部４を備える。可撓性素子３ａが備える電極に装着された２本のリード線５ａおよびリード線６ａが可撓性素子３ａから導出される。また、可撓性素子３ｂが備える電極に装着された２本のリード線５ｂおよびリード線６ｂが可撓性素子３ｂから導出される。
【００１３】
基材２ａおよび基材２ｂは、例えば、矩形とされ、厚みは１ｍｍ以下とされる。基材２ａおよび基材２ｂは、例えば、フィルム状とされた柔軟性および伸縮性を有する素材であり、ポリミイドフィルムやＰＥＴ(ポリエチレンテレフタレート)から構成される。基材２ａと基材２ｂとが対向する位置に配されることで空間Ｓ１が形成される。基材２ａは、可撓性素子３ａの固定部を支持し、基材２ｂは、可撓性素子３ｂの固定部を支持する。
【００１４】
可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂのそれぞれは、少なくとも一対の電極と、電極間に配された非水系高分子固体電解質とからなる。可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂはそれぞれ可撓性を有し、例えば、厚みが１ｍｍ以下の薄板状とされる。
【００１５】
可撓性素子３ａは、固定部と湾曲部とを備える。例えば、可撓性素子３ａの一端の近傍が固定部とされる。可撓性素子３ａの固定部が基材２ａにより支持され、基材２ａにより支持されない部分が可撓性素子３ａの湾曲部とされる。可撓性素子３ａの湾曲部が撓むことにより可撓性素子３ａが電圧を発生する。湾曲部が撓んでいる間、可撓性素子３ａが電圧を発生し続ける。
【００１６】
同様に、可撓性素子３ｂは、固定部と湾曲部とを備える。例えば、可撓性素子３ｂの一端の近傍が固定部とされる。可撓性素子３ｂの固定部が基材２ｂにより支持され、基材２ｂにより支持されない部分が可撓性素子３ｂの湾曲部とされる。可撓性素子３ｂの湾曲部が撓むことにより可撓性素子３ｂが電圧を発生する。湾曲部が撓んでいる間、可撓性素子３ｂが電圧を発生し続ける。
【００１７】
受圧部４は、例えば、フィルム状とされ、円形に切り抜かれた医療用等のテープである。受圧部４の厚みは、例えば、１ｍｍ以下とされる。受圧部４は、可撓性素子３ａの湾曲部の一部および可撓性素子３ｂの湾曲部の一部を覆うように配される。例えば、可撓性素子３ａの他端の近傍が可撓性素子３ａの湾曲部の一部とされ、可撓性素子３ｂの他端の近傍が可撓性素子３ｂの湾曲部の一部とされる。
【００１８】
可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂのぞれぞれの他端の近傍が受圧部４により覆われる。可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂのぞれぞれの他端の近傍と受圧部４とが、例えば、接着剤等により接着される。受圧部４に対して圧力が加わることで、可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂのそれぞれの湾曲部が撓み湾曲する。
【００１９】
図２は、図１に示す破断線Ａ−Ａ’における圧力センサ１の断面を示す。なお、図２では、説明の便宜上、リード線５ａおよびリード線６ａ、リード線５ｂおよびリード線６ｂの図示を省略している。
【００２０】
図２に示すように、可撓性素子３ａの一端の近傍が固定部７ａとされ、固定部７ａが基材２ａにより支持される。例えば、可撓性素子３ａの固定部７ａが接着剤等により基材２ａに接着される。固定部７ａが基材２ａにより支持されることにより、可撓性素子３ａが片持ちばりとなる。可撓性素子３ａにおける基材２ａにより支持されない部分が、湾曲部８ａとされる。湾曲部８ａが空間Ｓ１に配される。
【００２１】
可撓性素子３ｂの一端の近傍が固定部７ｂとされ、固定部７ｂが基材２ｂにより支持される。例えば、可撓性素子３ｂの固定部７ｂが接着剤等により基材２ｂに接着される。固定部７ｂが基材２ｂにより支持されることにより、可撓性素子３ｂが片持ちばりとなる。可撓性素子３ｂにおける基材２ｂにより支持されない部分が、湾曲部８ｂとされる。湾曲部８ｂが空間Ｓ１に配される。
【００２２】
可撓性素子３ａの湾曲部８ａの一部および可撓性素子３ｂの湾曲部８ｂの一部を覆うように受圧部４が配される。例えば、可撓性素子３ａの他端の近傍が湾曲部８ａの一部とされ、可撓性素子３ｂの他端の近傍が湾曲部８ｂの一部とされる。受圧部４は、例えば、湾曲部８ａおよび湾曲部８ｂのそれぞれの他端の近傍に接着される。受圧部４に対して、図面に向かって上方から下方に圧力が加わることにより湾曲部８ａおよび湾曲部８ｂが空間Ｓ１内において撓む。すなわち、空間Ｓ１が可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂが撓む際の撓みしろとなる。
【００２３】
湾曲部８ａおよび湾曲部８ｂが撓むことで、可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂが電圧を発生する。発生した電圧がリード線５ａおよびリード線６ａ、リード線５ｂおよびリード線６ｂを介して取り出される。取り出された電圧が測定機器により測定される。
【００２４】
２．可撓性素子の構造
ここで、可撓性素子３ａの構造について説明する。なお、以下の説明は、可撓性素子３ｂについても同様である。図３は、可撓性素子３ａの断面を示す。可撓性素子３ａは、少なくとも一対の電極である電極１０および電極１１を備える。電極１０および電極１１間に非水系高分子固体電解質９が配される。
【００２５】
電極１０および電極１１には、集電体層１２および集電体層１３がそれぞれ接続している。集電体層１２および集電体層１３の導電率は、電極１０および電極１１の導電率の例えば１００倍程度以上とされる。なお、非水系高分子固定電解質９としては、例えば、国際公開２００９／０９６４１９や特開２００７−３３６７９０号公報に開示された公知の高分子固体電解質を使用でき、一例として、水の含有量が２０質量％未満の高分子固体電解質とされる。
【００２６】
可撓性素子３ａは、外部から加わる圧力により撓むように変形する。可撓性素子３ａに対して曲率を付与すると、非水系高分子固体電解質９内で電荷が移動する。電荷の移動にともない電位差が生じて電圧が発生する。可撓性素子３ａは、可撓性素子３ａに対して付与された曲率に応じた電圧を発生する。ここで、一方向に対して撓むことで可撓性素子３ａが発生する電圧が正である場合には、一方向と反対の方向に撓む場合に可撓性素子３ａが発生する電圧は負となる。可撓性素子３ａは、撓む間、曲率に応じた電圧を発生し続ける。
【００２７】
このように、可撓性素子３ａが電圧を発生するため外部電源等を設ける必要はない。また、可撓性素子３ａが撓む間、電圧を発生し続けるため、例えば、圧電素子のように変形したときのみに電圧を生じるセンサ等に比べて安定した測定値を得られる。
【００２８】
３．出力処理
次に、図４を参照して、可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂが発生する電圧の処理について説明する。可撓性素子３ａが発生する電圧は、正負のそれぞれの電極に接続されたリード線５ａおよびリード線６ａによって取り出される。同様に、可撓性素子３ｂが発生する電圧は、正負のそれぞれの電極に接続されたリード線５ｂおよびリード線６ｂによって取り出される。
【００２９】
可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂが発生する電圧は比較的微弱であるため、図４に示すように、可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂが発生する電圧が加算され、加算された電圧が増幅器１４により増幅される。増幅された電圧が測定機器により測定される。測定された電圧の大きさから受圧部４に加わる圧力を得る。なお、電圧を加算して増幅する処理は、圧力センサ１で行われてもよいし外部の測定機器においてなされてもよい。また、各可撓性素子の出力電圧を加算した後に増幅器１４による増幅処理がなされてもよい。
【００３０】
４．圧力センサの出力特性
次に、第１の実施形態における圧力センサ１の出力特性について説明する。表１は、圧力センサ１の出力特性（出力電圧）を示す。
なお、圧力センサ１の出力電圧を測定する測定機器として、株式会社アドバンテスト社製のデジタルマルチメータＲ６５５２を使用した。
受圧部４は、円形に切り抜かれたプラスティック医療用テープで構成し、受圧部４の直径（Ｌ）が２０ｍｍ、３０ｍｍ、４０ｍｍとされる場合のそれぞれについて２回ずつ測定した。
受圧部４に対して重りとして１０円銅貨を載置し、プラスティック医療用テープと１０円銅貨の風袋をゼロ補正した上で測定した。
測定方法としては、受圧部４に対して０〜２０ｇの間で１０円銅貨を５ｇごとにのせた時の出力電圧を上述した測定機器により測定した。出力電圧の単位は、ｍＶである。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示すように、受圧部４に付加する圧力（重り）を重くすると、圧力センサ１の出力が増加する。すなわち、受圧部４に対する圧力の変化と圧力センサ１の出力電圧との関係は、略リニアになる。
【００３３】
なお、圧力センサ１は、複数の可撓性素子（可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂ）を備える。上述したように、一つの可撓性素子が発生する電圧は微弱である。したがって、一つの可撓性素子で圧力センサ１を構成すると、当該可撓性素子に対して大きな曲率を付与する圧力を加えなければ可撓性素子が発生する電圧を検出できない。
【００３４】
本願では複数の可撓性素子により圧力センサ１を構成し、複数の可撓性素子の出力電圧を加算している。このため、受圧部４に加わる圧力が各可撓性素子に対してわずかな曲率を付与する圧力であっても圧力センサ１の出力電圧を測定できる。すなわち、受圧部４に対して加わる圧力が小さい場合でも圧力センサ１の出力電圧を測定でき、圧力センサ１の感度を高めることができる。また、可撓性素子が撓む際の撓みしろの容積を小さくでき、圧力センサ１の小型化を図ることができる。
【００３５】
５．圧力センサの使用例
次に、図５および図６を参照して、圧力センサ１の使用例について説明する。圧力センサ１は、例えば、マネキン人形などの立体形状物の表面に取り付けられる。例えば、両面テープ等を使用して圧力センサ１がマネキン人形に取り付けられる。図５に示す例では、身体の上半身を模したマネキン人形１５の首すじ、肩、背中に圧力センサ１が取り付けられる。
【００３６】
各圧力センサ１をマネキン人形１５にそれぞれ取り付けたのちに、マネキン人形１５に衣服を着せる。マネキン人形１５に衣服を着せたことにより、各圧力センサ１の受圧部４に対して圧力が加わる。受圧部４に対して加わる圧力により可撓性素子３ａの湾曲部８ａおよび可撓性素子３ｂの湾曲部８ｂが撓み、電圧が発生する。
【００３７】
各圧力センサ１の出力電圧が測定機器により測定される。測定された電圧に応じて各箇所にどれだけの圧力（着衣圧）が加わっているかを測定することができる。例えば、各圧力センサ１の電圧の変化分を着衣圧に変換することで、各箇所における着衣圧が測定される。
【００３８】
図６は、圧力センサ１の他の使用例である。図６に示す例では、足を模したマネキン人形１６の足首に対して圧力センサ１が取り付けられている。圧力センサ１を取り付けた後にマネキン人形１６に靴下やストッキングをはかせる。上半身の衣服に限らず、靴下やストッキングを穿いた際の着衣圧を測定することもできる。
【００３９】
このように、マネキン人形の各箇所の着衣圧を測定することができる。圧力センサ１をマネキン人形の測定箇所に取り付けるだけでよく、従来のように圧力センサのパックに空気や水を注入する作業を必要としない。また、各圧力センサ１の出力電圧は、マネキン人形に衣服を着せている間、出力し続ける。このため、マネキン人形の各箇所における着衣圧の測定を簡単かつ正確に行うことができる。
【００４０】
圧力センサ１の基材２ａおよび基材２ｂ、受圧部４は、伸縮性および柔軟性を有する。また、可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂは、可撓性と有する薄板状とされる。このため、例えば、マネキン人形のような表面が凹凸や曲面形状である立体形状物の各箇所に圧力センサ１を装着することができる。
【００４１】
なお、立体形状物は、マネキン人形のような人体を模した立体形状物に限らず、種々の形状とすることができる。また、使用例における測定方法は、全ての工程がロボット等によりなされてもよく、工程の一部が人間により実行されてもよい。
【００４２】
＜第２の実施形態＞
次に、第２の実施形態について説明する。図７は、第２の実施形態における圧力センサ２１の構成を示す。圧力センサ２１は、基材２ｃと３個の可撓性素子３ａ、可撓性素子３ｂ、可撓性素子３ｃと受圧部４とを備える。可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂは、上述した第１の実施形態で説明した可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂと同一である。また、可撓性素子３ｃの構造、性質も第１の実施形態で説明した可撓性素子３ａの構造、性質と同じである。
【００４３】
３個の可撓性素子３ａ、可撓性素子３ｂ、可撓性素子３ｃ（以下、適宜、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃと総称する）が、例えば、略１２０度の間隔をもって配置される。可撓性素子３ａからは、可撓性素子３ａの電極と接続されるリード線５ａおよびリード線６ａが導出される。可撓性素子３ｂからは、可撓性素子３ｂの電極と接続されるリード線５ｂおよびリード線６ｂが導出される。可撓性素子３ｃからは、可撓性素子３ｃの電極と接続されるリード線５ｃおよびリード線６ｃが導出される。
【００４４】
基材２ｃの材質、厚みは、第１の実施形態における基材２ａと同様である。基材２ｃの中心付近に、例えば、円形とされる空間Ｓ２が形成される。空間Ｓ２の形状は、円形に限らず、矩形、多角形等の種々の形状とすることができる。基材２ｃは、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃのそれぞれの固定部を支持する。
【００４５】
可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃはそれぞれの固定部および湾曲部を備える。可撓性素子３ａおよび可撓性素子３ｂのそれぞれの固定部については、上述した第１の実施形態と同様であるので重複した説明を省略する。また、例えば、可撓性素子３ｃの一端の近傍が可撓性素子３ｃの固定部とされる。
【００４６】
可撓性素子３ａの固定部が基材２ｃにより支持され、可撓性素子３ａの基材２ｃにより支持されない部分が可撓性素子３ａの湾曲部とされる。また、可撓性素子３ｂの固定部が基材２ｃにより支持され、可撓性素子３ｂの基材２ｃにより支持されない部分が可撓性素子３ｂの湾曲部とされる。さらに、可撓性素子３ｃの固定部が基材２ｃにより支持され、可撓性素子３ｃの基材２ｃにより支持されない部分が可撓性素子３ｃの湾曲部とされる。可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃのそれぞれの湾曲部は、空間Ｓ２に配される。これにより、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃがそれぞれ片持ちばりとされる。
【００４７】
受圧部４は、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃのそれぞれの湾曲部の一部を覆うように配される。例えば、可撓性素子３ａの他端の近傍が可撓性素子３ａの湾曲部の一部とされ、可撓性素子３ｂの他端の近傍が可撓性素子３ｂの湾曲部の一部とされ、可撓性素子３ｃの他端の近傍が可撓性素子３ｃの湾曲部の一部とされる。受圧部４と各可撓性素子の湾曲部の一部とが、例えば接着剤等により接着される。
【００４８】
受圧部４に対して圧力が加わると、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃのそれぞれの湾曲部が空間Ｓ２内において撓む。すなわち、空間Ｓ２は、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃのそれぞれの湾曲部が撓む際の撓みしろとなる。
【００４９】
図８は、図７に示す破断線Ａ−Ａ’における圧力センサ２１の断面を示す。なお、図８では、説明の便宜上、リード線５ａおよびリード線６a、リード線５ｃおよびリード線６ｃの図示を省略している。
【００５０】
基材２ｃは、可撓性素子３ａの固定部７ａを支持する。例えば、可撓性素子３ａの一端の近傍が基材２ｃに接着されることにより支持される。また、可撓性素子３ａにおいて、基材２ｃにより支持されない湾曲部８ａが空間Ｓ２に配される。
【００５１】
基材２ｃは、可撓性素子３ｃの固定部７ｃを支持する。例えば、可撓性素子３ｃの一端の近傍が基材２ｃに接着されることにより支持される。また、可撓性素子３ｃにおいて、基材２ｃにより支持されない湾曲部８ｃが空間Ｓ２に配される。
【００５２】
受圧部４は、湾曲部８ａの一部および湾曲部８ｃの一部を覆うようにして配される。なお、図８において図示はしていないが、受圧部４は、可撓性素子３ｂの湾曲部の一部も覆うように配される。受圧部４に対して、図面に向かって上方から下方に圧力が加わることにより、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃの湾曲部が空間Ｓ２内において撓む。
【００５３】
湾曲部が撓むことで可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃから電圧が生じ、生じた電圧がリード線５ａおよびリード線６a、リード線５ｂおよびリード線６ｂ、リード線５ｃおよびリード線６ｃのそれぞれにより取り出される。取り出された電圧が測定機器により測定される。このように、３個の可撓性素子を使用して圧力センサを構成することもできる。
【００５４】
＜第３の実施形態＞
次に、第３の実施形態について説明する。第３の実施形態において、第１の実施形態または第２の実施形態と同じ構成部分に対しては同一の符号を付す。
【００５５】
図９は、第３の実施形態における圧力センサ３１の構成を示す。圧力センサ３１は、基材２ｄと４個の可撓性素子３ａ、可撓性素子３ｂ、可撓性素子３ｃ、可撓性素子３ｄ（以下、適宜、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄと総称する。）と受圧部４とを備える。
【００５６】
可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃは、上述した第１または第２の実施形態で説明した可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｃと同一である。また、可撓性素子３ｄの構造、性質も第１の実施形態において説明した可撓性素子３ａの構造、性質と同一である。
【００５７】
可撓性素子３ａからは、可撓性素子３ａの電極と接続されるリード線５ａおよびリード線６ａが導出される。可撓性素子３ｂからは、可撓性素子３ｂの電極と接続されるリード線５ｂおよびリード線６ｂが導出される。可撓性素子３ｃからは、可撓性素子３ｃの電極と接続されるリード線５ｃおよびリード線６ｃが導出される。可撓性素子３ｄからは、可撓性素子３ｄの電極と接続されるリード線５ｄおよびリード線６ｄが導出される。
【００５８】
基材２ｄの材質、厚みは、第１の実施形態における基材２ａと同様である。基材２ｃの中心付近に、例えば、矩形とされる空間Ｓ３が形成される。空間Ｓ３の形状は、矩形に限らず、円形、多角形等の種々の形状とすることができる。基材２ｄは、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの固定部を支持する。
【００５９】
可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄはそれぞれの固定部および湾曲部を備える。第３の実施形態では、例えば、可撓性素子３ａの１つのコーナを含む領域が湾曲部とされ、他の３つのコーナを含む領域が固定部とされる。可撓性素子３ａの固定部が基材２ｄにより支持される。可撓性素子３ａの湾曲部は、基材２ｄにより支持されない。
【００６０】
同様に、可撓性素子３ｂ〜可撓性素子３ｄのそれぞれにおいて、１つのコーナを含む領域が湾曲部とされ、他の３つのコーナを含む領域が固定部とされる。可撓性素子３ｂ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの固定部が基材２ｄにより支持される。可撓性素子３ｂ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの湾曲部は、基材２ｄにより支持されない。可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの湾曲部が空間Ｓ３に配される。
【００６１】
受圧部４は、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの湾曲部の一部を覆うように配される。例えば、可撓性素子３ａ〜可撓性素子４ｄのそれぞれのおいて、湾曲部を構成するコーナの近傍が湾曲部の一部とされる。受圧部４と、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの湾曲部の一部とが接着される。
【００６２】
受圧部４に対して圧力が加わると、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの湾曲部が空間Ｓ３内において撓む。すなわち、空間Ｓ３は、可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの湾曲部が撓む際の撓みしろとされる。
【００６３】
図１０は、図９に示す破断線Ａ−Ａ’における圧力センサ３１の断面を示す。なお、図１０では、説明の便宜上、リード線５ａおよびリード線６a、リード線５ｃおよびリード線６ｃの図示を省略している。
【００６４】
基材２ｄは、可撓性素子３ａの固定部７ａを支持する。例えば、可撓性素子３ａの３つのコーナを含む領域が基材２ｄに接着されることにより支持される。また、可撓性素子３ａにおいて、基材２ｄにより支持されない湾曲部８ａが空間Ｓ３に配される。
【００６５】
基材２ｄは、可撓性素子３ｃの固定部７ｃを支持する。例えば、可撓性素子３ｃの３つのコーナを含む領域が基材２ｄに接着されることにより支持される。また、可撓性素子３ｃにおいて、基材２ｄにより支持されない湾曲部８ｃが空間Ｓ３に配される。
【００６６】
受圧部４は、湾曲部８ａの一部および湾曲部８ｃの一部を覆うようにして配される。なお、図示はしていないが、受圧部４は、可撓性素子３ｂおよび可撓性素子３ｄの湾曲部の一部も覆うように配される。受圧部４に対して圧力が加わることにより可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄの湾曲部が空間Ｓ３内において撓む。
【００６７】
湾曲部が撓むことで可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄが電圧を発生し、発生した電圧が可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれに接続されたリード線により取り出される。取り出された電圧が測定機器により測定される。このように、４個の可撓性素子を使用して圧力センサを構成することもできる。
【００６８】
＜第４の実施形態＞
次に、第４の実施形態について説明する。図１１は、第４の実施形態における圧力センサ４１の構成を示す。圧力センサ４１は、基材２ｅと４個の可撓性素子３０ａ、可撓性素子３０ｂ、可撓性素子３０ｃ、可撓性素子３０ｄ（以下、適宜、可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄと総称する。）と受圧部４０とを備える。可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄの構成は、第１の実施形態で説明した可撓性素子３ａの構成と同一とされる。但し、可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄの形状は、細長とされる。可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄは、略９０度の間隔をもって配される。
【００６９】
可撓性素子３０ａからは、可撓性素子３０ａの電極と接続されるリード線５０ａおよびリード線６０ａが導出される。可撓性素子３０ｂからは、可撓性素子３０ｂの電極と接続されるリード線５０ｂおよびリード線６０ｂが導出される。可撓性素子３０ｃからは、可撓性素子３０ｃの電極と接続されるリード線５０ｃおよびリード線６０ｃが導出される。可撓性素子３０ｄからは、可撓性素子３０ｄの電極と接続されるリード線５０ｄおよびリード線６０ｄが導出される。
【００７０】
基材２ｅの材質、厚みは、第１の実施形態における基材２ａと同様である。基材２ｅの中心付近に、例えば、矩形とされる空間Ｓ４が形成される。空間Ｓ４の形状は、矩形に限らず、円形、多角形等の種々の形状とすることができる。基材２ｅは、可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄのそれぞれの固定部を支持する。
【００７１】
可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄはそれぞれの固定部および湾曲部を備える。第４の実施形態では、例えば、可撓性素子３０ａの一端の近傍が固定部とされる。可撓性素子３０ａの固定部が基材２ｅにより支持される。そして、可撓性素子３０ａの基材２ｅにより支持されない部分が湾曲部とされる。
【００７２】
同様に、可撓性素子３０ｂ、可撓性素子３０ｃ、可撓性素子３０ｄのそれぞれ一端の近傍が固定部とされ、それぞれの固定部が基材２ｅにより支持される。そして、基材２ｅにより支持されない部分が各可撓性素子のそれぞれの湾曲部とされる。可撓性素子３ａ〜可撓性素子３ｄのそれぞれの湾曲部は、空間Ｓ４に配される。
【００７３】
受圧部４０は、例えば、フィルム状とされ、円形に切り抜かれた医療用テープである。受圧部４０は、可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄのそれぞれの湾曲部の一部を覆うように配される。例えば、可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄのそれぞれの他端の近傍が湾曲部の一部とされる。可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄのそれぞれの他端の近傍と受圧部４０とが接着される。
【００７４】
受圧部４０に対して圧力が加わると、可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄのそれぞれの湾曲部が空間Ｓ４内において撓む。すなわち、空間Ｓ４は、可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄのそれぞれの湾曲部が撓む際の撓みしろとなる。
【００７５】
図１２は、図１１に示す破断線Ａ−Ａ’における圧力センサ４１の断面を示す。なお、図１２では、説明の便宜上、リード線５０ａおよびリード線６０a、リード線５０ｃおよびリード線６０ｃの図示を省略している。
【００７６】
基材２ｅは、可撓性素子３０ａの固定部７０ａを支持する。例えば、可撓性素子３０ａの一端の近傍が基材２ｅに接着されることにより支持される。また、可撓性素子３０ａにおいて、基材２ｅにより支持されない湾曲部８０ａが空間Ｓ４に配される。
【００７７】
基材２ｅは、可撓性素子３０ｃの固定部７０ｃを支持する。例えば、可撓性素子３０ｃの一端の近傍が基材２ｅに接着されることにより支持される。また、可撓性素子３０ｃにおいて、基材２ｅにより支持されない湾曲部８０ｃが空間Ｓ４に配される。
【００７８】
受圧部４０は、湾曲部８０ａの一部および湾曲部８０ｃの一部を覆うようにして配される。例えば、湾曲部８０ａの他端の近傍および湾曲部８０ｃの他端の近傍と受圧部４０とが接着される。なお、図示はしていないが、受圧部４０は、可撓性素子３０ｂおよび可撓性素子３０ｄのそれぞれの湾曲部の一部も覆うように配される。
【００７９】
受圧部４０に対して、図面に向かって上方から下方に圧力が加わることにより可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄの湾曲部が空間Ｓ４において撓む。湾曲部が撓むことで可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄが電圧を発生する。発生した電圧が可撓性素子３０ａ〜可撓性素子３０ｄのそれぞれに接続されたリード線により取り出される。取り出された電圧が測定機器により測定される。
【００８０】
なお、例えば、図１３に示すように、湾曲部８０ａの端面および湾曲部８０ｃの端面と受圧部４０の側面とを接着するようにしてもよい。この場合、可撓性素子３０ｂの湾曲部の端面および可撓性素子３０ｄの湾曲部の端面も同様に、受圧部４０の側面に対して接着される。
【００８１】
＜第５の実施形態＞
次に、第５の実施形態について説明する。図１４は、第５の実施形態における圧力センサ５１を示す。圧力センサ５１の構成は、第４の実施形態で説明した圧力センサ４１と略同様であり、同一の箇所には同一の符号を付す。以下、異なる点を中心に説明する。
【００８２】
圧力センサ５１は、受圧部４０を備え、受圧部４０に凹部９０が形成される。凹部９０は、例えば、受圧部４０と同心円状に形成される。
【００８３】
図１５は、図１４における破断線Ａ−Ａ’における圧力センサ５１の断面を示す。例えば、受圧部４０において、可撓性素子３０ａの湾曲部８０ａの自由端の近傍に凹部９０が形成される。また、受圧部４０において、可撓性素子３０ｃの湾曲部８０ｃの自由端の近傍に凹部９０が形成される。
【００８４】
受圧部４０に凹部９０を設けることにより、受圧部４０の軽量化を図ることができ、圧力センサ５１の軽量化を図ることができる。また、受圧部４０に凹部９０を設けることで受圧部４０の剛性を低下させ、受圧部４０が撓みやすくしている。可撓性素子３０ａの両端の近傍は、基材２ｅおよび受圧部４０によってそれぞれ固定されている。受圧部４０に対して圧力が加わる場合に受圧部４０の剛性が大きいと可撓性素子３０ａに対して過大な力が与えられ、可撓性素子３０ａがＳ字状に変形する可能性もある。
【００８５】
可撓性素子３０ａがＳ字状に変形することで、上方に撓むことにより発生する例えば正の電圧と、下方に撓むことにより発生する例えば負の電圧とにより可撓性素子３０ａが発生する電圧が相殺される。したがって、可撓性素子３０ａの正確な出力電圧を得ることができなくなるおそれがある。可撓性素子３０ｂ〜可撓性素子３０ｄについても同様である。
【００８６】
本願の一つの実施形態では、受圧部４０に凹部９０を設けることで受圧部４０の剛性を低下させ、受圧部４０が撓みやすくしている。このため、可撓性素子３０ａに対して過大な力が加わることを防止でき、過大な力が加わることにより可撓性素子３０ａがＳ字状に変形することを防止できる。なお、受圧部４０に形成される凹部９０の形状や凹部９０が形成される位置は、適宜、変更可能である。
【００８７】
＜変形例＞
以上、複数の実施形態について具体的に説明したが、各種の変形が可能であることは言うまでもない。以下、変形例について説明する。
【００８８】
圧力センサに使用される可撓性素子の個数は上述した実施形態に限られず、多数個設けてもよい。また、可撓性素子の形状は、矩形に限られることはなく円形、多角形、台形等にしてもよい。例えば、図１６に示すように、可撓性素子を２２個（可撓性素子３００ａ、３００ｂ、３００ｃ・・３００ｖ）設けてもよい。可撓性素子３００ａのように、可撓性素子の形状をくさび状としてもよい。このように、可撓性素子の形状を種々変更できため、例えば、着衣圧の測定の際、測定箇所毎に適した可撓性素子の形状とすることができる。
【００８９】
また、受圧部の形状は、円形でなく矩形、三角形、台形、楕円のように種々の形状とすることができる。なお、例えば、可撓性素子が５個以上使用される場合は、各可撓性素子に対して均一に力が加わるようにするため、受圧部の形状が円形であることが好ましい。このように、圧力センサに使用される可撓性素子の個数に応じて受圧部の形状が決定されるようにしてもよい。また、可撓性素子の形状や配置位置に応じて受圧部の形状が決定されてもよい。
【００９０】
上述した複数の実施形態における基材は、ポリミイドフィルムに限らず、金属や木材で構成することも可能である。また、基材、可撓性素子、受圧部のそれぞれの形状、材料、厚みなどは適宜、変更可能であり、圧力センサの用途に応じて適切に決定される。
【００９１】
上述した複数の実施の形態では、圧力センサの使用例として着衣圧を測定する例を示したがこれに限られない。着衣により生じる圧力以外の圧力を測定する際にも、上述した複数の実施形態における圧力センサを使用することができる。
【００９２】
なお、本明細書において複数の実施形態および変形例について説明したが、それぞれの実施形態の内容は互いに排斥するものでなく、技術的矛盾が生じない範囲で相互に適用できる。例えば、第５の実施形態で説明した凹部を第１の実施形態や第２の実施形態で説明した受圧部に対して設けてもよい。また、第２〜第５の実施形態および変形例で説明した圧力センサを第１の実施形態で説明した着衣圧の測定に使用できる。
【符号の説明】
【００９３】
１、２１、３１、４１、５１・・・圧力センサ
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ、２ｅ・・・基材
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ・・・可撓性素子
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、３０ｄ・・・可撓性素子
３００ａ〜３００ｖ・・・可撓性素子
７ａ、７ｂ、７ｃ、７０ａ、７０ｃ・・・固定部
８ａ、８ｂ、８ｃ、８０ａ、８０ｃ・・・湾曲部
４、４０・・・受圧部
１５、１６・・・マネキン人形
９０・・・凹部
【図１】
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【図２】
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【図３】
2012058156.tif 000006
【図４】
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【図５】
2012058156.tif 000008
【図６】
2012058156.tif 000009
【図７】
2012058156.tif 000010
【図８】
2012058156.tif 000011
【図９】
2012058156.tif 000012
【図１０】
2012058156.tif 000013
【図１１】
2012058156.tif 000014
【図１２】
2012058156.tif 000015
【図１３】
2012058156.tif 000016
【図１４】
2012058156.tif 000017
【図１５】
2012058156.tif 000018
【図１６】
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