(57)【要約】【課題】小型化且つ低コスト化を図ることができると共に、正確な圧力変化を検出することができるようにする。【解決手段】シート基板３が、薄型の感圧センサ２１を有している。シート基板３の一方の面に、感圧センサ２１上に弾性部材９を介して押圧体６が固定されていると共に、リング形状を有する支持体７が固定されている。平面視において、支持体７の内側に押圧体６が配置されている。押圧体６の上端面が支持体７の上端面より上方に位置している。シート基板３の他方の面に、押圧体６及び支持体７と対向するように補強板８が固定されている。【選択図】図２
2012013634.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄型感圧センサを有するシート基板と、
前記薄型感圧センサと対向するように配置された押圧体と、
前記シート基板の平面に直交する方向から観て前記押圧体を包囲するように、前記シート基板に係る前記押圧体に最も近い面に固定された支持体とを備えており、
前記シート基板の平面に直交する方向から観て、前記押圧体と前記支持体とが離隔していることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
前記シート基板の前記押圧体とは反対側の面に、前記押圧体及び前記支持体と対向するように固定された補強板をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の圧力センサ。
【請求項３】
前記薄型感圧センサと前記押圧体との間に配置された弾性部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の圧力センサ。
【請求項４】
前記シート基板の平面に直交する方向から観て前記押圧体が円形状を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項５】
前記シート基板の平面に直交する方向から観て前記支持体がリング形状を有していると共に、前記押圧体が前記支持体の内側に配置されていることを特徴とする請求項４に記載の圧力センサ。
【請求項６】
前記押圧体の前記シート基板から最も離隔した面を含む平面と、前記支持体の前記シート基板から最も離隔した面を含む平面とが互いに平行になっていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【請求項７】
前記押圧体の前記シート基板から最も離隔した面が、前記シート基板と互いに平行になっていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載の圧力センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、測定対象物の内圧変化を計測するための圧力センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
妊婦の子宮収縮による子宮内圧の変化を、腹部の硬度変化という形で捉えることにより、胎児の異常を早期に発見することができる。この硬度変化である陣痛信号を、子宮底部腹壁上に固定された圧力センサである歪みゲージ（外測陣痛トランスジューサ）からの圧力信号から検出する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかしながら、この技術では、複雑な機械的構造が必要となるため、妊婦の腹部に取り付ける圧力センサが大型化し、装着時において妊婦の負担が大きい。また、圧力センサのコストが高くなる。そこで、ポリエステル、ポリイミドなどのフィルム基材の上に、圧力によって電気抵抗が変化する感圧インクを印刷したもの同士を、互いの印刷面が対面するように貼り合わせることによって形成されるシート状の圧力センサ（例えば、特許文献２参照）を用いることが考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００６−２２３３３５号公報（図４）
【特許文献２】特開２００６−２３４号公報（図２）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
子宮圧の測定は、子宮圧の瞬間の圧力を測定するものではなく、通常、数時間の測定を行い、その時間での子宮圧の変化により胎児の異常の有無を診断するものである。またその診断は、一度限りの子宮圧の測定で完了するものでなく、１週間毎であったり、１ヶ月毎であったり、胎児が子宮内に存在する間、幾度となく繰り返し測定が行われ、過去の測定結果と見比べながら診断が行われる。
【０００５】
腹部は弾性を有していると共にその表面が湾曲しているため、シート状の圧力センサを妊婦の腹部に直接貼り付けても、腹部表面と圧力センサとを安定して接触させることが難しく、正確な圧力変化を検出することが困難である。
【０００６】
また、上記のように子宮圧測定は繰り返し行われることから、毎回同じような条件で圧力センサを測定対象となる腹部表面へ接触させられることが、データの信頼性の点から求められる。つまり、小型で取り扱い易く、長時間腹部に取り付けていても、妊婦に負担を与えない軽量のセンサが必要とされている。
【０００７】
本発明の目的は、小型化且つ軽量で低コスト化を図ることができると共に、正確な圧力変化を検出することができる圧力センサを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の圧力センサは、薄型感圧センサを有するシート基板と、前記薄型感圧センサと対向するように配置された押圧体と、前記シート基板の平面に直交する方向から観て前記押圧体を包囲するように、前記シート基板に係る前記押圧体に最も近い面に固定された支持体とを備えている。前記シート基板の平面に直交する方向から観て、前記押圧体と前記支持体とが離隔している。
【０００９】
本発明によると、測定に際し、押圧体の周りに押圧体と離隔するように配置された支持体が、測定対象物の測定面と接触する際、支持体が測定面を押すことによって、支持体に囲まれた領域の測定面の表面全体に張力を発生させる。これにより、特に測定対象物が弾性を有している場合に、測定面に存在する微少な凹凸や皺を効率よく減少させることができる。つまり、測定面に係る押圧体と接触する表面領域の形状が安定することとなる。これにより、押圧体と測定面との接触圧が安定すると共に、測定対象物の正確な圧力変化を検出することができる。さらに、機械的な構造を有さない薄型感圧センサを用いているため、圧力センサの小型化且つ低コスト化を図ることができる。
【００１０】
本発明においては、前記シート基板の前記押圧体とは反対側の面に、前記押圧体及び前記支持体と対向するように固定された補強板をさらに備えていることが好ましい。これによると、補強板を押圧体とは反対側の面に備えることで、圧力センサ本体の剛性が向上し、圧力センサが取り扱い易くなる。すると、圧力センサの押圧体の上面を的確に測定対象物の測定面へ接触させることが可能となる。その結果、押圧体からの圧力を薄型感圧センサに正確に伝達することができる。
【００１１】
さらに、本発明においては、前記薄型感圧センサと前記押圧体との間に配置された弾性部材をさらに備えていることがより好ましい。これによると、押圧体と測定面とが接触したときに、押圧体が測定面の形状に応じて変位し、接触面と押圧体の上面とが対向するように弾性部材が変形するため、押圧体と測定面との接触圧をさらに安定させることができる。
【００１２】
加えて、本発明においては、前記シート基板の平面に直交する方向から観て前記押圧体が円形状を有していることがより一層好ましい。これによると、押圧体における測定面との接触圧が押圧体の周方向に関して均一化するため、押圧体と測定面との接触圧をさらに安定させることができる。
【００１３】
このとき、前記シート基板の平面に直交する方向から観て前記支持体がリング形状を有していると共に、前記押圧体が前記支持体の内側に配置されていることが好ましい。これによると、圧力の測定時にはリング形状の支持体が、測定対象物の測定面を押すことによって、支持体に囲まれた領域の測定面の表面全体をより一層、一様に引っ張ることが可能となり、測定面に存在する、微少な凹凸や皺が一段と減少されることとなる。そのことから、押圧体と接触する測定面の表面形状が、より安定することとなり、精度の高い圧力の測定が可能となる。
【００１４】
また、本発明においては、前記押圧体の前記シート基板から最も離隔した面を含む平面と、前記支持体の前記シート基板から最も離隔した面を含む平面とが互いに平行になっていることが好ましい。これによると、圧力センサを測定面に押し当てる際、支持体の向きを測定面に対向（対峙）させるだけで、押圧体を常に測定面に対向（対峙）させることが可能となる。ついには、測定面に係る押圧体と接触する領域と押圧体とを正確に接触させることができるため、接触面から押圧体に加えられた圧力を薄型感圧センサに正確に伝達することができる。
【００１５】
さらに、本発明においては、前記押圧体の前記シート基板から最も離隔した面が、前記シート基板と互いに平行になっていることが好ましい。これによると、接触面から押圧体に加えられた圧力を薄型感圧センサに正確に伝達することができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によると、支持体が測定対象物の測定面と接触することによって、測定面に係る押圧体と接触する領域の形状が安定する。これにより、押圧体と測定面との接触圧が安定すると共に、測定対象物の正確な圧力変化を検出することができる。さらに、機械的な構造を有さない薄型感圧センサを用いているため、圧力センサの小型化且つ低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態に関する圧力センサの平面図である。
【図２】図１に示すII-II線に関する圧力センサの断面図である。
【図３】図２に示す感圧センサの拡大断面図である。
【図４】図１に示す圧力センサを測定対象物の測定面に接触させたときの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。
【００１９】
圧力センサ１は、妊婦の子宮底部腹壁上に固定されることによって、妊婦の子宮内圧の変化を圧力信号として出力する。図１及び図２に示すように、圧力センサ１は、薄型の感圧センサ２１を有するシート基板３と、押圧体６と、弾性部材９と、支持体７と、補強板８とを有している。
【００２０】
感圧センサ２１は、圧力を検知する薄型のセンサであり、円形の平面形状を有している。図３に示すように、シート基板３は、一対のフィルム基材３ａ、３ｂが貼り合わされた構造を有している。フィルム基材３ａ、３ｂは、ポリエステル、ＰＥＮ、またはポリイミドなどから成る可撓性のフィルムである。
【００２１】
フィルム基材３ａ、３ｂの内側の面に、円形の薄膜電極１１、１２及び配線パターン４（図１参照）が配置されている。薄膜電極１１、１２及び配線パターン４は、フィルム基材３ａ、３ｂの内側の面に対する銀インクを用いたスクリーン印刷によって形成されている。薄膜電極１１、１２は、薄膜電極１１、１２から引き出された配線パターン４によって図示しない端子部と電気的に接続されている。薄膜電極１１の表面には感圧インク層１６が形成されており、薄膜電極１２の表面には感圧インク層１７が形成されている。感圧インク層１６、１７は、圧力によって電気抵抗が変化する感圧インクの層である。端子部に接続された図示しない測定装置によって、当該電気抵抗の値が測定され、測定された値から感圧センサ２１に加えられた圧力を検出する。
【００２２】
フィルム基材３ａ、３ｂを貼り合わせることによって、薄膜電極１１、１２が所定の空隙を介して互いに対向するように配置され、感圧センサ２１が形成される。このとき、感圧センサ２１は、フィルム基材３ａ、３ｂを貼り合わせることによって形成された内部空間に配置されている。フィルム基材３ａ、３ｂにおける内部空間を除く領域は、互いに貼り合わされて密着している。
【００２３】
図１及び図２に示すように、押圧体６は、樹脂で形成された円柱形状を有する剛体であり（直径２０ｍｍ、厚さ２ｍｍ）、感圧センサ２１と同心に対向するように配置されている。弾性部材９は、スポンジやゴムで形成された円盤状の薄板を２枚積層することによって形成されている（直径９ｍｍ、厚さ１ｍｍ）。弾性部材９は、押圧体６と感圧センサ２１との間に配置されている。このように、押圧体６は、弾性部材９を介して感圧センサ２１上に固定されている。
【００２４】
支持体７は、樹脂で形成されたリング形状を有する剛体であり（外径８０ｍｍ、内径７０ｍｍ、厚さ３ｍｍ）、平面視（シート基板３の平面に直交する方向）において、その内側に押圧体６が配置されるようにシート基板３の押圧体６側の面に固定されている。このとき、押圧体６の外周面と、支持体７の内周面との間に所定の幅の隙間が形成されており、押圧体６と支持体７とが離隔している。押圧体６の上端面と、支持体７の上端面と、シート基板３における支持体７と対向する領域を含む基準面Ｘとが互いに平行になっている。なお、押圧体６の上端面と、支持体７の上端面との基準面Ｘからの高さがほぼ同じになっている。
【００２５】
補強板８は、シート基板３の支持体７が固定されている面の反対側の面に、押圧体６及び支持体７と対向するように固定された円盤形状（直径８０ｍｍ、厚さ１７ｍｍ）を有する樹脂製の剛体である。
【００２６】
図４に示すように、圧力センサ１は、押圧体６及び支持体７の上端面が、測定対象物Ｓと接触するように、図示しないベルトなどで測定対象物Ｓに固定する。これにより、測定対象物Ｓからの圧力（矢印）によって、押圧体６が感圧センサ２１を押圧する。感圧センサ２１に圧力が加えられると、感圧インク層１６と、感圧インク層１７とが接触して積層される。このとき、加えられた圧力によって積層された感圧インク層１６、１７の電気抵抗値が変化する。端子部に接続された測定装置において、薄膜電極１１、１２間の電気抵抗値の変化、つまり、積層された感圧インク層１６、１７の電気抵抗値の変化を検知することによって、感圧センサ２１に加えられた圧力を検知することができる。本実施形態においては、測定対象物Ｓが妊婦の腹部であり、圧力センサ１によって検知された圧力から妊婦の子宮内圧の変化を捉えることができ、胎児の異常を早期に発見することができる。
【００２７】
以上説明した本実施形態によると、支持体７の上端面が測定対象物Ｓの測定面と接触することによって、測定面に係る押圧体６の上端面と接触する領域の形状が安定する。これは、支持体７の上端面が測定対象物Ｓの測定面を押圧する際、支持体７のリング形状内部に位置する測定対象物Ｓの測定表面全体を一様にリング外周方向へ引っ張ることで、測定表面にある微少な凹凸や皺などを減少できるからに他ならない。これにより、押圧体６と測定面との接触圧が安定し、測定対象物Ｓの正確な内圧変化を検出することができる。また、圧力センサ１が機械的な構造を有さない感圧センサ２１を用いているため、圧力センサ１の小型化且つ低コスト化を図ることができる。
【００２８】
このとき、平面視において、押圧体６の外周面と支持体７の内周面とが離隔しているため、測定面が押圧体６に接触したとき、押圧体６が傾いて支持体７と接触するのが抑制される。これにより、接触面から押圧体６に加えられた圧力を感圧センサ２１に正確に伝達することができる。
【００２９】
また、シート基板３の押圧体６とは反対側の面に、押圧体６及び支持体７と対向するように補強板８が固定されているため、押圧体６からの圧力を感圧センサ２１に正確に伝達することができる。
【００３０】
例えば妊婦の腹部にこの圧力センサ１を取り付ける際は、まず手で感圧センサを取り、次いで支持体７の上端面を測定しようとする腹部の測定面へ押し当て、その後ベルトなどで圧力センサ１を固定するが、補強板８が固定されたことで、圧力センサ１の剛性が向上し、この補強板８を手で掴みながら、腹部へ容易に固定することが可能となった。そのことで、圧力センサ１を繰り返して、同じ状態で腹部へ固定することができ、繰り返して正確な圧力の検出が可能となった。
【００３１】
さらに、感圧センサ２１と押圧体６との間に弾性部材９が配置されているため、押圧体６と測定面とが接触したときに、押圧体６の上端面が測定面の形状に対応して変位するように弾性部材９が変形する。これにより、押圧体６と測定面との接触圧をさらに安定させることができる。
【００３２】
加えて、押圧体６が円柱形状を有しているため、押圧体６における測定面との接触圧が押圧体６の周方向に関して均一化し、押圧体６と測定面との接触圧をさらに安定させることができる。
【００３３】
このとき、支持体７がリング形状を有していると共に、平面視において、押圧体６が支持体７の内側に配置されているため、押圧体６と接触している測定面の形状的な変化がさらに抑制される。
【００３４】
さらに、押圧体６の上端面と支持体７の上端面とが互いに平行になっているため、測定面に係る押圧体６の上端面と接触する領域と押圧体６の上端面とを正確に接触させることができるため、接触面から押圧体６に加えられた圧力を感圧センサ２１に正確に伝達することができる。
【００３５】
加えて、押圧体６の上端面と基準面Ｘとが互いに平行になっているため、接触面から押圧体６に加えられた圧力を感圧センサ２１に正確に伝達することができる。
【００３６】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態では、シート基板３に係る押圧体６とは反対側の面に、補強板８が固定されている構成であるが、シート基板３に所定以上の強度があれば、このような補強板８を有さない構成であってもよい。
【００３７】
また、上述の実施形態においては、感圧センサ２１と押圧体６との間に弾性部材９が配置される構成であるが、弾性部材９が配置されることなく、押圧体６が直接感圧センサ２１上に固定される構成であってもよい。
【００３８】
さらに、上述の実施形態においては、押圧体６が円柱形状を有する構成であるが、押圧体は任意の形状を有していてもよい。例えば、角柱形状を有していてもよい。
【００３９】
また、上述の実施形態においては、支持体７がリング形状を有する構成であるが、平面視において、押圧体６を実質的に包囲するものであれば、支持体７の形状は任意のものであってよい。例えば、Ｃ字の平面形状を有していてもよい。
【００４０】
また、上述の実施形態においては、押圧体６の上端面と支持体７の上端面とが互いに平行となっている構成であるが、押圧体の上端面と支持体の上端面とが互いに平行になっていなくてもよい。例えば、押圧体の上端面が凸状に湾曲し、支持体の上端面が凹状に湾曲していてもよい。なお、測定対象物の測定面との密着度を向上させるという観点からは、押圧体及び支持体の上端面は、測定面の形状に沿った形状を有していることが好ましい。
【００４１】
さらに、上述の実施形態においては、押圧体６の上端面と基準面Ｘとが互いに平行になっている構成であるが、押圧体の上端面と基準面Ｘとが互いに平行になっていなくてもよい。
【００４２】
加えて、上述の実施形態においては、圧力センサ１が、感圧インクを用いた感圧センサ２１を有する構成であるが、圧力センサが、他の薄型の感圧センサを有する構成であってもよい。
【００４３】
また、上述の実施形態においては、押圧体６の上端面と、支持体７の上端面との基準面Ｘからの高さがほぼ同じになっているが、押圧体６の上端面が、支持体７の上端面より上方に位置していてもよいし、下方に位置していてもよい。
【００４４】
さらに、上述の実施形態においては、子宮圧センサに本発明を適用した例について説明したが、弾性体によって形成された物の内圧を計測する他の装置にも本発明は適用可能である。例えば、ゴムなどの弾性体で形成されたチューブの内圧を測定する装置に本発明を適用してもよい。この場合、押圧体及び支持体の接触面は、測定対象となるチューブの形状に追従するように湾曲していることが好ましい。
【符号の説明】
【００４５】
１     圧力センサ
３     シート基板
３ａ   フィルム基材
４     配線パターン
６     押圧体
７     支持体
８     補強板
９     弾性部材
１１、１２    薄膜電極
１６、１７    感圧インク層
２１   感圧センサ
Ｘ     基準面
【図１】
2012013634.tif 000003
【図２】
2012013634.tif 000004
【図３】
2012013634.tif 000005
【図４】
2012013634.tif 000006