(57)【要約】【課題】繊維材料を用いて、高周波回路が不要で電源回路を小さくすることが可能な布帛状センサを得る。【解決手段】第１の導電性布帛１１−１と第１の絶縁性布帛１２−１と柔軟導電性材料１３とがこの順に積層された布帛状センサであって、第１の導電性布帛と第１の絶縁性布帛との間および第１の絶縁性布帛と柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、該布帛状センサへの押圧強度の変化に伴い生成又は消滅する静電荷によって生じる、第１の導電性布帛と柔軟導電性材料との間の電気信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する布帛状センサ。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の導電性布帛と第１の絶縁性布帛と柔軟導電性材料とがこの順に積層された布帛状センサであって、
前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛との間および前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、
該布帛状センサへの押圧強度の変化に伴い生成又は消滅する静電荷によって生じる、前記第１の導電性布帛と前記柔軟導電性材料との間の電気信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、
布帛状センサ。
【請求項２】
第２の絶縁性布帛と第２の導電性布帛とを更に備え、
前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料と前記第２の絶縁性布帛と前記第２の導電性布帛とがこの順に積層され、
前記第２の導電性布帛と前記第２の絶縁性布帛との間および前記第２の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、
前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛とが短絡されており、該布帛状センサへの押圧強度の変化に伴い発生および解消する静電気によって生じる、前記第１の導電性布帛または前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電性材料との間の電気信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項３】
前記第１の導電性布帛が接地されて電磁波シールドとして機能する、
請求項１または２に記載の布帛状センサ。
【請求項４】
前記電気信号を増幅する増幅回路を更に備える、
請求項３に記載の布帛状センサ。
【請求項５】
前記柔軟導電性材料の端部から前記増幅回路までを接続する配線の長さのうち、前記電磁波シールドで覆われていない部分の長さが１ｃｍ以下である、
請求項４に記載の布帛状センサ。
【請求項６】
前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛との間、及び、前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間のうち、一方は空隙なく固定されており、他の一方は空隙を有して接触および開放が可能である、
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項７】
前記第１の絶縁性布帛が主成分としてポリエステル、ウール、レーヨン、ナイロン及びアクリルのいずれかを含む、
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項８】
互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも２本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が互いに略平行に配置され、前記ライン状の柔軟導電性材料上への押圧を個々に信号として検出する、
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項９】
互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも３本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２点以上の交差点を有し、前記交差点上への押圧を個々に検出する、
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項１０】
互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも４本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２組に分けられ、同じ組のライン状の柔軟導電性材料は略平行に配置され、異なる組のライン状の柔軟導電性材料は略直交に配置され、ライン状の柔軟導電性材料の交差点上への押圧を個々に検出する、
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項１１】
布帛状センサの外面をカバーする絶縁性の布帛又はシートを更に備える、
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項１２】
導電性繊維と圧電性繊維とが電気的接続を提供するように略同一平面上に配置されている圧電素子を更に備える
請求項１に記載の布帛状センサ。
【請求項１３】
請求項１乃至１２のいずれか一項に記載の布帛状センサと、
前記布帛状センサから出力される電気信号を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段で増幅された電気信号を検出する検出手段と、
を備えるデバイス。
【請求項１４】
前記検出手段から出力された電気信号を外部機器へ送信する送信手段をさらに備える、
請求項１３に記載のデバイス。
【請求項１５】
前記布帛状センサを含む複数の布帛状センサを更に備え、
前記複数の布帛状センサの各々は、監視対象からの押圧により電気信号を出力し、
前記増幅手段は、前記複数の布帛状センサから出力される複数の電気信号をそれぞれ増幅し、
前記検出手段は、前記増幅手段で増幅された複数の電気信号を検出し、前記検出された複数の電気信号に基づいて、前記監視対象の状態を検出する、
請求項１３又は１４に記載のデバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、布帛状センサおよびこれを含むデバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、いわゆるウェアラブルセンサーが注目を浴びており、眼鏡型や腕時計といった形状の商品が世に出始めた。しかし、これらのデバイスは、装着しているという感覚があり、究極のウェアラブルである、布状、つまり衣類のような形状のものが望まれている。
【０００３】
そのような布状のセンサとしては、例えば、特許文献１〜３には静電容量方式のセンサが開示されている。そのセンサは絶縁膜で被覆された向かい合う導電性繊維を静電容量素子として、外力が加わることによる導電性繊維間の距離の変化、すなわち静電容量の変化により、センサに加わる力を検出する。特許文献４にはスイッチ方式のセンサが開示されている。そのセンサは、空隙を隔てて向かい合う導電性繊維をスイッチとして、外力が加わることによる導電性繊維の接触、すなわちスイッチのオンにより、センサに加わる力を検出する。特許文献５〜６には抵抗方式のセンサが開示されている。そのセンサは、空隙を隔てて向かい合う導電性繊維の間の中間層を抵抗体として、外力が加わることによる抵抗体の厚みの変化、すなわち抵抗の変化により、センサに加わる力を検出する。
【０００４】
このうち特許文献１〜３の静電容量方式のセンサでは、静電容量の検出に高周波回路が必要であり、ウェアラブルの用途としては検出回路が大きくなるおそれがある。また、特許文献４〜６のスイッチ方式や抵抗方式のセンサでは、導電性繊維に常時電圧を印加しておく必要があり、ウェアラブルの用途としては作動電圧が大きくなるおそれがある。いずれの方式も検出回路を作動させるための消費電力が大きく、ウェアラブルの用途としては電源が大きくなるおそれがある。高周波回路が不要で電源回路を小さくすることが可能な技術が望まれる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１０２４５７号公報
【特許文献２】特開２０１１−８６１１４号公報
【特許文献３】特開２００６−２３４７１６号公報
【特許文献４】特表２００３−５２９９０１号公報
【特許文献５】特開平５−２９６７０９号公報
【特許文献６】特表２００３−５００７５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、繊維材料を用いて、高周波回路が不要で電源回路を小さくすることが可能な布帛状センサおよびこれを含むデバイスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、導電性布帛と絶縁性布帛と導電性材料とを積層したセンサを形成すると、センサに加わる外力に応じて、センサ内の静電荷が変化することを発見して、本発明を完成した。
【０００８】
すなわち、本発明は以下の発明を包含する。
１．第１の導電性布帛と第１の絶縁性布帛と柔軟導電性材料とがこの順に積層された布帛状センサであって、前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛との間および前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、該布帛状センサへの押圧強度の変化に伴い生成又は消滅する静電荷によって生じる、前記第１の導電性布帛と前記柔軟導電性材料との間の電気信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、布帛状センサ。
２．第２の絶縁性布帛と第２の導電性布帛とを更に備え、前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料と前記第２の絶縁性布帛と前記第２の導電性布帛とがこの順に積層され、前記第２の導電性布帛と前記第２の絶縁性布帛との間および前記第２の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、前記第１の導電性布帛と前記第２の導電性布帛とが短絡されており、該布帛状センサへの押圧強度の変化に伴い発生および解消する静電気によって生じる、前記第１の導電性布帛または前記第２の導電性布帛と前記柔軟導電性材料との間の電気信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する、上記１に記載の布帛状センサ。
３．前記第１の導電性布帛が接地されて電磁波シールドとして機能する、上記１または２に記載の布帛状センサ。
４．前記電気信号を増幅する増幅回路を更に備える、上記３に記載の布帛状センサ。
５．前記柔軟導電性材料の端部から前記増幅回路までを接続する配線の長さのうち、前記電磁波シールドで覆われていない部分の長さが１ｃｍ以下である、上記４に記載の布帛状センサ。
６．前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛との間、及び、前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間のうち、一方は空隙なく固定されており、他の一方は空隙を有して接触および開放が可能である、上記１に記載の布帛状センサ。
７．前記第１の絶縁性布帛が主成分としてポリエステル、ウール、レーヨン、ナイロン及びアクリルのいずれかを含む、上記１に記載の布帛状センサ。
８．互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも２本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が互いに略平行に配置され、前記ライン状の柔軟導電性材料上への押圧を個々に信号として検出する、上記１に記載の布帛状センサ。
９．互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも３本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２点以上の交差点を有し、前記交差点上への押圧を個々に検出する、上記１に記載の布帛状センサ。
１０．互いに絶縁されたライン状の柔軟導電性材料が少なくとも４本存在し、前記ライン状の柔軟導電性材料が２組に分けられ、同じ組のライン状の柔軟導電性材料は略平行に配置され、異なる組のライン状の柔軟導電性材料は略直交に配置され、ライン状の柔軟導電性材料の交差点上への押圧を個々に検出する、上記１に記載の布帛状センサ。
１１．布帛状センサの外面をカバーする絶縁性の布帛又はシートを更に備える、上記１に記載の布帛状センサ。
１２．導電性繊維と圧電性繊維とが電気的接続を提供するように略同一平面上に配置されている圧電素子を更に備える、上記１に記載の布帛状センサ。
１３．上記１乃至１２のいずれか一項に記載の布帛状センサと、前記布帛状センサから出力される電気信号を増幅する増幅手段と、前記増幅手段で増幅された電気信号を検出する検出手段と、を備えるデバイス。
１４．前記検出手段から出力された電気信号を外部機器へ送信する送信手段をさらに備える、上記１３に記載のデバイス。
１５．前記布帛状センサを含む複数の布帛状センサを更に備え、前記複数の布帛状センサの各々は、監視対象からの押圧により電気信号を出力し、前記増幅手段は、前記複数の布帛状センサから出力される複数の電気信号をそれぞれ増幅し、前記検出手段は、前記増幅手段で増幅された複数の電気信号を検出し、前記検出された複数の電気信号に基づいて、前記監視対象の状態を検出する、上記１３又は１４に記載のデバイス。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、繊維材料を用いて、高周波回路が不要で電源回路を小さくすることが可能な布帛状センサおよびこれを含むデバイスを得ることができる。また、本布帛状センサは柔軟性に富みフレキシブルであるため、ハンカチのような折り畳み可能なセンサや、衣類のような装着可能なセンサなど、布帛で実現できるあらゆる形状のセンサとすることができ、それを含むデバイスを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の布帛状センサの構成例を示す部分断面図である。
【図２】本発明の布帛状センサの動作原理を説明する断面図であって、（Ａ）は押圧されていない布帛状センサを示し、（Ｂ）は押圧されたときの布帛状センサを示す。
【図３】本発明の布帛状センサと電気配線との関係を示す模式図である。
【図４】本発明の布帛状センサの他の構成例を示す部分断面図である。
【図５】本発明の布帛状センサのさらに他の構成例を示す部分断面図である。
【図６】本発明の布帛状センサの具体例を示す分解斜視図である。
【図７】図６の布帛状センサを示す上面図である。
【図８】本発明の布帛状センサを用いたデバイスを例示するブロック図である。
【図９】本発明の離床検知デバイスの構成例を示す模式図である。
【図１０】本発明の離床検知デバイスで患者の状態を検出するための判定表である。
【図１１】本発明の離床検知デバイスの動作例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明によれば、第１の導電性布帛と第１の絶縁性布帛と柔軟導電性材料とがこの順に積層された布帛状センサであって、前記第１の導電性布帛と前記第１の絶縁性布帛との間および前記第１の絶縁性布帛と前記柔軟導電性材料との間の少なくとも一方に空隙を有し、該布帛状センサへの押圧強度の変化に伴い生成又は消滅する静電荷によって生じる、前記第１の導電性布帛と前記柔軟導電性材料との間の電気信号、例えば電圧信号又は電流信号を検出することにより、該布帛状センサへの押圧を検出する布帛状センサが提供される。以下に具体的に説明する。
【００１２】
図１は本発明の布帛状センサの構成例を示す部分断面図である。布帛状センサ１は、導電性布帛（第１の導電性布帛）１１−１と絶縁性布帛（第１の絶縁性布帛）１２−１と柔軟導電性材料１３とを備える。導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１と柔軟導電性材料１３とはこの順に積層される。また、導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１との間（層間）および絶縁性布帛１２−１と柔軟導電性材料１３との間（層間）の少なくとも一方には空隙が形成される。この図の例では、それら両層間にそれぞれ空隙２２−１および２３−１が形成される。
【００１３】
空隙２２−１は、挟まれることにより空隙を確保するスペーサを適宜各層間に挿入することで形成される。スペーサとしては、布帛や繊維やテープなどが挙げられる。例えば、空隙２２−１を形成するためには、導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１との層間の所定の位置に両面テープを挿入する。この場合、両面テープはスペーサとして機能すると共に、導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１とを接着する機能も有する。
【００１４】
導電性布帛１１−１は導電性の材料で形成された布帛であり、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がっている。絶縁性布帛１２−１は絶縁性の材料で形成された布帛であり、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がっている。柔軟導電性材料１３は導電性の材料で形成された繊維であり、この図の例ではＹ軸方向に沿って延在している。柔軟導電性材料１３は、薄い他の材料内に埋め込まれていてもよく、この図の例では略ＸＹ平面に沿って拡がる絶縁性布帛１４内に埋め込まれている。なお、柔軟導電性材料１３は導電性布帛１１−１のような略ＸＹ平面に沿って拡がる導電性の布帛であってもよい。ただし布帛とは、多くの繊維を薄く広く板状に形成したものであり、織物、編物、不織布、フエルト、紙に例示される。
【００１５】
更に、布帛状センサ１は、この図の例に示すように、導電性布帛（第２の導電性布帛）１１−２と絶縁性布帛（第２の絶縁性布帛）１２−２とを備えていてもよい。導電性布帛１１−１と絶縁性布帛１２−１と柔軟導電性材料１３と絶縁性布帛１２−２と導電性布帛１１−２とはこの順に積層される。導電性布帛１１−２および絶縁性布帛１２−２はそれぞれ導電性布帛１１−１および絶縁性布帛１２−１と同様の形状および材料で形成される。この図の例では、導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２とは短絡されている。
【００１６】
以下では、導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２とを区別する必要がないときには導電性布帛１１と記し、絶縁性布帛１２−１と絶縁性布帛１２−２とを区別する必要がないときには絶縁性布帛１２と記すものとする。また、ハイフン付きで示される他の符号についても同様に区別する必要がないときにはハイフンなしの符号で記すものとする。
【００１７】
ここで、布帛状センサ１は、絶縁層（誘電層）である絶縁性布帛１２の両側に電極である導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３を配置した素子と見ることができる。すなわち、布帛状センサ１は、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２と柔軟導電性材料１３とで構成される一組の素子１０を含んでいると見ることができる。したがって、この図の例では、Ｘ軸方向に複数の素子１０が配置されるとともに、Ｚ軸方向に二つの素子１０が配置されている。
【００１８】
次に、布帛状センサ１の動作原理について説明する。図２は、本発明の布帛状センサの動作原理を説明する断面図であって、（Ａ）は押圧されていない布帛状センサを示し、（Ｂ）は押圧時の布帛状センサを示す。この図の例では、図１における素子１０の１個分が示されている。上述されたように、布帛状センサ１は導電性布帛１１と絶縁性布帛１２と柔軟導電性材料１３とが積層されることで構成される。柔軟導電性材料１３は、例えば平織物である絶縁性布帛１４内に織り込まれる。また、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３からはそれぞれ電気配線３１が引き出されて導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３とが検出器３０を介して電気的に接続される。検出器３０は、電気配線３１を介して導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間を流れる電流（電気信号）を検出するためのものである。また、この図の例では、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との間に空隙２２を有するように導電性布帛１１および絶縁性布帛１２の各周縁部が両面テープ２１−１によって貼着される。一方、絶縁性布帛１２と絶縁性布帛１４とは両面テープ２１−２によって貼着される。すなわち、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間および絶縁性布帛１２と柔軟導電性材料１３との層間のうちの一方である導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間は、空隙２２を有して接触および開放が可能である。
【００１９】
図２（Ａ）に示すように布帛状センサ１が押圧されていない状態において、絶縁性布帛１２に例えば負電荷（−）が帯電していると、静電誘導により、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３には当該負電荷と等量の正電荷（＋）が帯電する。
【００２０】
ここで、負電荷（−）は、布帛状センサ１のわずかな動きや振動に伴い絶縁性布帛１２で起こる静電気現象により生成される静電荷である。静電気現象を起こしやすい、すなわち静電荷が生成されやすい絶縁性布帛１２を用いると、電圧を印加しなくても絶縁性布帛１２を帯電させることができる。
【００２１】
図２（Ａ）の状態から図２（Ｂ）に示すように布帛状センサ１が圧力Ｐで押圧されて導電性布帛１１と絶縁性布帛１２とが接触した短絡状態になると、導電性布帛１１に存在していた正電荷と絶縁性布帛１２に存在していた負電荷とが中和される。これにより、柔軟導電性材料１３にのみ正電荷が存在する状態となるので、柔軟導電性材料１３に存在していた正電荷が柔軟導電性材料１３から流れ出し、電気配線３１を介して導電性布帛１１へ流れ込む。このとき柔軟導電性材料１３から電気配線３１を介して導電性布帛１１へ流れる正電荷は、検出器３０によって電流（電気信号）として検出される。あるいは、正電荷の移動に伴う電圧変化が電気信号として検出されてもよい。
【００２２】
またさらに、図２（Ｂ）の状態から押圧が解除されて導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との短絡がなくなると、押圧の解除に伴う絶縁性布帛１２のわずかな動きや振動に伴い、絶縁性布帛１２に負電荷（静電荷）が帯電しかつ導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３に当該負電荷と等量の正電荷が帯電する図２（Ａ）の状態に戻るよう、導電性布帛１１から正電荷が流れ出して電気配線３１を介して柔軟導電性材料１３へ流れ込む。このとき導電性布帛１１から電気配線３１を介して柔軟導電性材料１３へ流れる正電荷は、検出器３０によって電流（電気信号）として検出される。あるいは、正電荷の移動に伴う電圧変化が電気信号として検出されてもよい。
【００２３】
以上説明したように、布帛状センサ１に対する押圧の有無により導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触状態が変わるが、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後および接触解除直後に、導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線３１に電流（電気信号）が流れる。この電流の向き（または電圧の正負）、すなわち電気信号の正負は、上述したように導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後（すなわち布帛状センサ１を押圧した直後）と接触解除直後（すなわち布帛状センサ１への押圧を解除した直後）とで逆向きになる。
【００２４】
なお、絶縁性布帛１２の素材は種々のものが考えられるが、その素材如何によって絶縁性布帛１２に帯電される電荷の量および電荷の符号が変わることから、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後および接触解除直後に流れる電流の大きさおよび向き（または電圧の大きさおよび正負）も変わる。したがって、本発明によれば、絶縁性布帛１２の素材を適宜選択し、導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間を結ぶ電気配線３１上に検出器３０を設けることで、適用する用途等に応じた布帛状センサ１を構成することができる。
【００２５】
上記の布帛状センサ１では、検出器３０は、電流（または電圧）を検出可能であればよく、高周波回路を用いる必要が無い。そのため、微少な電源で動作させることができる。また、絶縁性布帛１２での帯電は、布帛状センサ１のわずかな動きや振動に伴って起きるので、導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間に予め電圧を印加しておく必要が無い。そのため、布帛状センサ１を動作させるための電源は実質的に不要である。このように、本発明の布帛状センサ１では、高周波回路を不要とし、電源回路を小さくすることができる。
【００２６】
また、図１に示す布帛状センサ１では、素子１０がＺ方向に二つ重なっており、それら二つの素子１０は並列接続されている。そのため、素子１０が一つの場合と比較して、押圧に伴い出力される電荷の量、すなわち電気信号の強度が概ね二倍程度となるため、感度やＳ／Ｎ比を向上させることができる。
【００２７】
導電性布帛１１としては、必要な導電性を有する面状の導電性材料であれば特に制限はないが、例えば金属線を入れた織編物、金属被覆導線を入れた織物、導電メッキ糸を入れた織編物、絶縁被覆導線を入れた織編物（多重織り、多重編みも可）、導電糸を鞘糸としたシングルまたはダブルカバード糸を入れた多重織編物、金属を表面めっきした絶縁織編物などが挙げられる。ただし、導電性布帛１１の全部の領域が導電性を有していてもよいし、一部の領域（例示：柔軟導電性材料１３の近傍の領域）が導電性を有していてもよい。導電性布帛１１の面状の導電性材料では、シート抵抗は、１０４Ω／□以下であればよく、好ましくは１０２Ω／□以下であり、より好ましくは１Ω／□以下である。導電性布帛１１を形成する線状の導電性材料では、体積抵抗率は、１０−１Ω・ｃｍ以下であればよく、好ましくは１０−２Ω・ｃｍ以下であり、より好ましくは１０−３Ω・ｃｍ以下である。
【００２８】
柔軟導電性材料１３としては、糸または繊維などを用いる場合、必要な導電性を有する線状の導電性材料であれば特に制限はないが、例えば金属線、金属被覆導線、導電メッキ糸、絶縁被覆導線、導電糸を鞘糸としたシングルまたはダブルカバード糸などが挙げられる。ただし、柔軟導電性材料１３の線状の導電性材料では、体積抵抗率は、１０−１Ω・ｃｍ以下であればよく、好ましくは１０−２Ω・ｃｍ以下であり、より好ましくは１０−３Ω・ｃｍ以下である。柔軟導電性材料１３に線状の導電性材料を用いる場合は、織物を構成する緯糸あるいは経糸として織りこむか、編物の編地を構成する糸として編みこむことが好ましい。また、柔軟導電性材料１３として布帛を用いる場合には、導電性布帛１１の場合と同様である。
【００２９】
上記各材料において、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３中の導電性材料は、導電性物質が表面に露出したものが好ましい。導電性物質が表面に露出せず、絶縁性物質が表面にあると、導電性物質と絶縁性布帛の接触が妨げられて電荷の中和が阻害されることに加え、絶縁性布帛と導電性物質との距離が大きくなる結果、導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３に誘導される静電荷の量が乏しくなり、信号強度が低下するためである。
【００３０】
絶縁性布帛１２としては、必要な絶縁性を有する面状の絶縁性材料であれば特に制限はないが、静電気現象による静電荷を発生し易い材料が好ましく、例えば主成分として、塩化ビニル、アクリル、ポリエステルのような（−）に帯電するもの、または、ウール、ナイロン、レーヨンのような（＋）に帯電するもの、を含む材料が挙げられる。ここで主成分とは、構成成分の５０重量％以上の成分を指す。特に帯電性の高い材料を用いることが好ましい。絶縁性布帛１２では、シート抵抗は、１０６Ω／□以上であればよく、好ましくは１０８Ω／□以上であり、より好ましくは１０１０Ω／□以上である。
【００３１】
絶縁性布帛１２は導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３への固定のため、接着層を備えたものも好適に用いることができる。即ち、基材を絶縁性の織編物、不織布あるいは紙とし、接着剤、熱圧着材や粘着剤が片面あるいは両面に配置された布帛や、基材そのものが接着性、熱圧着性や粘着性を備えた布帛も好適に用いることができる。好ましい例として、不織布を基材とした粘着テープや、不織布を基材とした熱圧着テープを挙げることができる。ただし本発明の目的を達成するため、両面に接着剤、熱圧着材や粘着剤を配置する場合は、貼合される導電性布帛１１および柔軟導電性材料１３と基材との間の空隙が失われないよう、接着剤、熱圧着材や粘着剤を疎に配置する必要がある。
【００３２】
次に、電磁波シールドについて説明する。図３は本発明の布帛状センサと電気配線との関係を模式図である。布帛状センサ１は、図１の構成を有するときには、さらに電磁波シールド機能を有している。電磁波シールド機能とは、押圧を検出するための導電性材料が配置された領域の近傍に、その領域より広い導電性布帛がある場合、その導電性布帛が接地されることで導電性材料を電磁波から保護する、という機能である。その導電性布帛は、導電性材料を挟むように二層配置されることが好ましく、これら二層の導電性布帛は短絡されることが好ましい。
【００３３】
この図に示す例では、押圧や変形を検出するための柔軟導電性材料１３が配置された領域の近傍に、その領域より広い導電性布帛１１−１および１１−２があるため、導電性布帛１１−１および１１−２を接地することで柔軟導電性材料１３を電磁波から保護することができる。すなわち、導電性布帛１１−１および１１−２は、センサ（素子１０）の電極としての機能に加えて、電磁波シールド機能を有することができる。ここで、導電性布帛１１は、柔軟導電性材料１３を挟むように二層配置され、これらの二層は短絡されている。
【００３４】
このように、この図に示す例では、導電性布帛１１−１および１１−２が、センサの構成部材としてだけでなく、電磁波シールドの構成部材としても利用されているため、布帛状センサ１の構成部材を全体として少なくすることができる。それにより、布帛状センサ１の製造の容易化やコストの削減などを実現できる。
【００３５】
ここで、電磁波シールドの効果を高める観点から、柔軟導電性材料１３は、導電性布帛１１−１および１１−２のなす面への正射影が、導電性布帛１１−１および１１−２のなす面の内側に存在し、はみ出していないことが好ましい。このとき、導電性布帛１１−１の導電性を有する領域、すなわち導電部の面積をＳ１、柔軟導電性材料の面積をＳＣ、導電性布帛１１−２の導電部の面積をＳ２とすると、Ｓ１≧ＳＣ、Ｓ２≧ＳＣとすることが好ましい。ここで面積とは、布帛がなす平面に平行な面に投影したときの面積を指す。導電性布帛１１の導電部は、幅１０ｍｍ程度の隙間を多数有していても電磁波シールドの効果を有するため、電磁波シールドの観点からは幅１０ｍｍ以下の隙間を含めて導電部の面積とみなす。導電性布帛１１および導電性布帛１５の導電部は、検出器３０のグランドに接続することで接地してもよい。
【００３６】
電磁波シールドの効果を高める観点からは、導電性布帛１１−１および１１−２と柔軟導電性材料１３との距離は５ｍｍ以下が好ましい。言い換えれば、導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２との距離は１０ｍｍ以下が好ましい。
【００３７】
電磁波シールドの効果を高める観点からは、導電性布帛１１−１および１１−２は導電性布帛の全部の領域が導電性であることが好ましい。導電性布帛１１−１および１１−２としては例えば、全部の領域域に導電性の糸（例示：導電メッキ糸や絶縁被覆導線）を用いた布帛や、金属のような導電性材料を全面に被覆した布帛が挙げられる。
【００３８】
ここで、柔軟導電性材料１３の端部から検出器３０の端子までを接続する電気配線３１のうち、導電性布帛１１−１、１１−２、およびこれらに短絡された導電性材料によって電磁波シールドされていない部分の長さＬは２ｃｍ以下であることが好ましく、１ｃｍ以下がより好ましく、０．５ｃｍ以下がさらに好ましく、０ｃｍすなわち検出器３０の端子まで電磁波シールドされていることがさらにより好ましく、さらに加えて検出器３０も電磁波シールドされていることが最も好ましい。それにより、柔軟導電性材料１３から出力される素子１０での静電荷の変化を、外部からのノイズの影響をほとんど受けずに検出器３０に入力することができる。ただし、プリアンプ（前置増幅回路）やアンプ（増幅回路）のような別の電子回路が、検出器３０に含まれているか、または、検出器３０よりも柔軟導電性材料１３に近い側に存在する場合には、上記説明において、検出器３０がプリアンプ（前置増幅回路）やアンプ（増幅回路）のような別の電子回路に置き換えられる。
【００３９】
このように布帛状センサ１は導電性布帛１１−１および１１−２による電磁波シールド機能を有しているので、人体近接や電磁波などのノイズに強く、布帛状センサ１に押圧や変形により加わる物理的な圧力のみを敏感に検出することが可能となる。
【００４０】
さらに布帛状センサ１は、外側に保護用の絶縁性布帛をさらに備えていてもよい。図４は本発明の布帛状センサ１の他の構成例を示す部分断面図である。この図に示すように、布帛状センサ１は、導電性布帛１１−１および１１−２の外側に、導電性布帛１１−１および１１−２をそれぞれ覆う絶縁性布帛１７−１および１７−２をさらに備えている。外側の絶縁性布帛１７は、布帛状センサ１の表面を保護し、帯電した物質（人体など）と導電性布帛１１との直接的接触によるノイズの発生を防止する。ただし、その場合、導電性布帛１１と絶縁性布帛１７との接触および開放により静電荷が発生してノイズを生じさせないように、以下のような構成とすることが好ましい。すなわち、内部の絶縁性布帛１２とカバーする絶縁性布帛１７とは同種の素材を用いる。そして、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間を空隙なく固定する場合には導電性布帛１１とカバーする絶縁性布帛１７との層間も空隙なく固定し、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との層間に空隙有りで固定する場合には導電性布帛１１とカバーする絶縁性布帛１７との層間も空隙有りにする。この図の例では後者の例を示している。
【００４１】
また、布帛状センサ１は、図４に示す布帛状センサ１の絶縁性布帛１７−１および１７−２の外側に、それぞれ絶縁性布帛１７−１および１７−２を覆い接地された導電性布帛をさらに備えていてもよい（図示せず）。それら絶縁性布帛１７−１および１７−２を覆う導電性布帛は電磁波シールドとして機能する。その場合、導電性布帛１１−１および１１−２を接地しなくてもよく、すなわち電磁波シールドとして利用しなくてもよい。このように、電磁波シールド用の導電性布帛と、センサ用の導電性布帛を分離することで、それぞれの機能をより向上させることができる。
【００４２】
あるいは布帛状センサ１は、圧電素子をさらに備えていてもよい。図５は本発明の布帛状センサのさらに他の構成例を示す部分断面図である。この図に示すように、布帛状センサ１は、導電性布帛１１−２の外側に、絶縁性布帛１７−３、圧電性布帛４０、絶縁性布帛１７−４および導電性布帛１１−ｐをさらに備えている。
【００４３】
圧電性布帛４０は、例えば経糸（Ｘ軸方向）に絶縁性繊維を配し、緯糸（Ｙ軸方向）に柔軟導電性材料４１と圧電性繊維４２と柔軟導電性材料４３とをこの順に配した圧電素子１０ａを含む平織物である。圧電素子１０ａ同士は例えば緯糸の絶縁性繊維（図示せず）で隔てられている。圧電性繊維４２はポリ乳酸に例示される圧電性の材料で形成された繊維である。絶縁性布帛１７−３および１７−４は絶縁性の材料で形成された布帛であり、静電気現象によるノイズの発生、すなわち静電荷の発生を防ぐため、静電気現象が起き難い綿、アセテート、キュプラ、紙、紙布、パルプ不織布が好ましい。導電性布帛１１−ｐは例えば導電性布帛１１と同じである。
【００４４】
圧電素子１０ａは、布帛状センサ１の変形に伴って圧電性繊維４２に発生する電荷を柔軟導電性材料４１および４３で捕捉して、電気配線を介して検出器３０に出力する。それにより検出器３０は布帛状センサ１の変形を検出することができる。
【００４５】
次に、本発明の布帛状センサ１の具体例について説明する。図６は本発明の布帛状センサの具体例を示す分解斜視図であり、図７は図６の布帛状センサを示す上面図である。ここでは、二次元平面上の押圧位置を検出することができる布帛状センサ１の具体例について説明する。
【００４６】
図６および図７に示すように、ＸＹ平面上の押圧位置を検出するためには、柔軟導電性材料１３をＸ軸方向に少なくとも二列、Ｙ軸方向に少なくとも二列設ける必要がある。したがって、柔軟導電性材料１３が織り込まれる平織物である絶縁性布帛１４は、Ｘ軸方向検出用とＹ軸方向検出用の二層分設けられる。よって、布帛状センサ１は、導電性布帛１１−１と、絶縁性布帛１２−１と、絶縁性布帛１４−１と、絶縁性布帛１２−２と、絶縁性布帛１４−２と、絶縁性布帛１２−３と、導電性布帛１１−２とがＺ軸方向に積層されることで構成される。導電性布帛１１−１と導電性布帛１１−２とは短絡される。なお、図６および図７においては、各層間を貼着する両面テープについては図示を省略している。
【００４７】
Ｙ軸方向の押圧位置を検出するために、絶縁性布帛１４−１の平織物内には、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ａ２が平行となるようにＹ軸方向に沿って織り込まれる。また、Ｘ軸方向の押圧位置を検出するために、絶縁性布帛１４−２の平織物内には、柔軟導電性材料１３−ｂ１および柔軟導電性材料１３−ｂ２が平行となるようにＸ軸方向に沿って織り込まれる。なお、絶縁性布帛１４−１と絶縁性布帛１４−２とは積層位置を入れ替えてもよい。
【００４８】
各柔軟導電性材料１３−ａ１、１３−ａ２、１３−ｂ１および１３−ｂ２と、導電性布帛１１−１および１１−２との間は、電気配線によって電気的に接続される。導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後（すなわち布帛状センサ１を押圧した直後）と接触解除直後（すなわち布帛状センサ１への押圧を解除した直後）に、当該押圧もしくは当該押圧解除に係る導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線に、正電荷が流れることになる。導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線上に流れる正電荷は微弱な電気信号であるので、この図の例では、その電気信号を増幅するために、各柔軟導電性材料１３−ａ１、１３−ａ２、１３−ｂ１および１３−ｂ２には、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２がそれぞれ接続される。また、各プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２によって増幅された各信号は、アンプ２６によってさらに増幅された後、電気信号を検出する検出部２７に入力される。
【００４９】
なお、検出部２７が電気信号を検出可能であれば、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２やアンプ２６のいずれか一方または両方はなくてもよい。この図の例では、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２、アンプ２６および検出部２７は、布帛状センサ１から出力される電気信号を検出する検出器３０と見ることができる。
【００５０】
既に説明したように、導電性布帛１１と絶縁性布帛１２との接触直後（すなわち布帛状センサ１を押圧した直後）と接触解除直後（すなわち布帛状センサ１への押圧を解除した直後）に、当該押圧もしくは当該押圧解除に係る導電性布帛１１と柔軟導電性材料１３との間の電気配線に、微弱な電気信号（正電荷）が流れる。この微弱な電気信号はプリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１もしくは２５−ｂ２によって増幅されて出力されるが、プリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１もしくは２５−ｂ２のうちどのプリアンプから増幅信号が出力されたかを、検出部２７が検出することによって、当該押圧もしくは当該押圧解除の位置を特定することができる。具体例を挙げると次の通りである。
【００５１】
例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ１およびプリアンプ２５−ｂ１からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ１からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ１との交点である領域Ａ１Ｂ１が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。
【００５２】
また例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ１およびプリアンプ２５−ｂ２からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ２からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ１および柔軟導電性材料１３−ｂ２との交点である領域Ａ１Ｂ２が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。
【００５３】
また例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ２およびプリアンプ２５−ｂ１からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ１からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ１との交点である領域Ａ２Ｂ１が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。
【００５４】
また例えば、検出部２７が、プリアンプ２５−ａ２およびプリアンプ２５−ｂ２からの増幅信号を検出した場合は、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ２からの正電荷が出力されたことを意味するので、柔軟導電性材料１３−ａ２および柔軟導電性材料１３−ｂ２との交点である領域Ａ２Ｂ２が押圧もしくは押圧解除されたとことがわかる。
【００５５】
いずれの場合についても、検出部２７が検出した増幅信号が押圧により発生したものなのか押圧解除により発生したものなのかは、増幅信号の正負の符号から判別することができる。
【００５６】
なお、上述の具体例では、二次元平面上の押圧位置を検出するＸＹ両方に２列ずつ柔軟導電性材料１３を設けた場合について説明したが、柔軟導電性材料１３をより多く設ければ、より広範囲かつ高精度に二次元平面上の押圧位置を検出することができる。
【００５７】
本発明による布帛状センサによって出力された電気信号は様々な用途に利用可能である。図８は、本発明の布帛状センサを用いたデバイスを例示するブロック図である。
【００５８】
例えば、本発明の布帛状センサ１と、布帛状センサ１から出力される電気信号を増幅するアンプ２６と、アンプ２６で増幅された電気信号を検出する検出部２７と、検出部２７から出力された電気信号を外部機器（図示せず）へ送信する送信部２８とからなるデバイス１０１を構成すれば、布帛状センサ１の表面への接触、圧力、形状変化により出力された電気信号を容易に取り出すことができるので、様々な用途に適用可能である。なお、送信部２８による送信方式を無線によるもの有線によるものにするかは、適用される装置に応じて適宜決定すればよい。この場合、図６および図７に示すプリアンプ２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１および２５−ｂ２は、図８に示すデバイス１０１においてアンプ２６に含まれてもよいし、布帛状センサ１に含まれてもよい。
【００５９】
また、図６および図７に示す布帛状センサ１および検出器３０の構成、すなわち図８において送信部２８を省略した構成についても、図８の場合と同様に本発明の布帛状センサを用いたデバイス１０１と見ることができる。
【００６０】
このようなデバイス１０１の具体例としては、帽子や手袋、靴下などを含む着衣、サポーター、ハンカチ状などの形状をした、タッチパネル、人や動物の表面感圧センサ、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサが挙げられる。例えば人に用いる場合には、接触や動きを検出し、医療用途などの関節などの動きの情報収集、アミューズメント用途、失われた組織やロボットを動かすためのインターフェースとして用いることができる。他には、動物や人型を模したぬいぐるみやロボットの表面感圧センサ、関節部の曲げ、捩じり、伸縮を感知するセンサとして用いることができる。他には、シーツや枕などの寝具、靴底、手袋、椅子、敷物、袋、旗などの表面感圧センサや形状変化センサとして用いることができる。さらには、本発明のセンサは布帛状であるため、伸縮性と柔軟性があるので、あらゆる構造物の全体あるいは一部の表面に貼付あるいは被覆することにより表面感圧センサ、形状変化センサとして用いることができる。
【００６１】
布帛状センサ１およびデバイス１０１の他の具体例としては人の移動を検知するセンサが挙げられる。例えば病院などにおいて、手術後の安静にすべき患者がベッドから転落したり、ベッド周りで転倒したりするなどの事故が社会的な問題となっており、その対策が求められている。そのため、ベッドでの起き上がりを検知するための装置が種々開発されているが、本発明の布帛状センサ１およびデバイス１０１は、ベッド上に設置されて患者に違和感を与えずに離床を検出できる離床検知センサおよびそれを用いた離床検知デバイスとして用いることができる。すなわち、離床検知デバイス（デバイス１０１）は、ベッド上に設置された離床検知センサ（布帛状センサ１）により、ベッド上の患者が離床することを検知したり、その患者の離床の予兆行動を検知したりするものである。以下、離床検知デバイスについて具体的に説明する。
【００６２】
図９は離床検知センサを用いた離床検知デバイスの構成例を示す模式図である。離床検知デバイス１０１Ａは、監視対象であるベッド５１上の患者５０が離床することを検知したり、その患者５０の離床の予兆行動を検知したり、すなわち離床を予測したりするものであり、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄと検出器３０と送信部２８とを備える。図示していないが検出器３０はアンプ２６および検出部２７を含む。
【００６３】
離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、いずれも上述の布帛状センサ１であり、押圧の強度変化および押圧される領域の面積変化に伴い生成又は消滅する静電荷を利用したセンサである。離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、高周波回路が不要で電源回路を小さくできるため、ベッド５１の端部などの狭い領域に邪魔にならないように配置することが可能である。また、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、センサの部分に布帛状センサ１を用いているため、布帛の特徴である薄さと柔軟性を兼ね備えており、ベッド５１上で使用する際に患者５０に違和感を与えなることはない。なお、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄを他の支持体に固定する場合には、支持体も柔軟な性質を有していることが好ましく、布帛状であることが好ましい。
【００６４】
離床検知センサ１Ａ〜１Ｄとして用いられる布帛状センサ１の厚みとしては５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは２ｍｍ以下であり、さらに好ましくは１ｍｍ以下である。また、複数の布帛を積層させたものであってもよいが、その厚みと柔軟性の観点から１０層以下が好ましく、７層以下がさらに好ましい。また、センサとしての検出精度を高めるために不織布や発泡体を積層構造の一部に使用してもよい。
【００６５】
離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、それぞれ監視対象である患者５０からの押圧により、押圧の大きさに対応した電気信号を出力する。言い換えると、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、それぞれ導電性布帛と柔軟導電性材料との間に生じた電気信号、例えば電圧信号又は電流信号を検出することにより、押圧を検知する。
【００６６】
例えば、離床検知センサ１Ａは、ベッド５１上に横臥する患者５０の肩または背中に対応する位置に配置される。それにより、離床検知センサ１Ａは、患者５０の肩または背中付近の部位がベッド５１に接触している度合を検知できる。離床検知センサ１Ｂは、ベッド５１上に横臥する患者５０の腰に対応する位置に配置される。それにより、離床検知センサ１Ｂは、患者５０の腰付近の部位がベッド５１に接触している度合を検知できる。離床検知センサ１Ｃは、ベッド５１上に横臥する患者５０の脚の左側のベッド５１の端の位置に配置される。それにより、離床検知センサ１Ｃは、患者５０の左脚付近の部位がベッド５１の左端（左端座位）に接触している度合を検知できる。離床検知センサ１Ｄは、ベッド５１上に横臥する患者５０の脚の右側のベッド５１の端の位置に配置される。それにより、離床検知センサ１Ｄは、患者５０の右脚付近の部位がベッド５１の右端（右端座位）に接触している度合を検知できる。
【００６７】
離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、例えばベッド５１に敷かれたシーツ（図示せず）の下側に固定される。離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、患者５０やベッド５１の大きさに応じて、それらの大きさやベッド５１上の位置や配置を適宜変更される。なお、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄは、電気信号を出力する前に、その電気信号を予め増幅するプリアンプ（図示せず）を含んでいてもよい。
【００６８】
検出器３０は、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄから出力される複数の電気信号を受信し、それぞれ増幅し（アンプ２６）、増幅された複数の電気信号を検出する（検出部２７）。このとき、本実施の形態では、検出された電気信号（例示：電圧信号または電流信号）が所定の閾値以上のときに押圧があると検知し、検出された電気信号が所定の閾値未満のときに押圧がないと検知する。閾値の大きさで離床検知センサ１Ａ〜１Ｄの感度を調節できる。そして、検出器３０は、検知された複数の電気信号に基づいて、患者５０の状態を検知して、患者５０の状態に応じた電気信号（例示:後述される「レベル」を含む信号）を出力する。患者５０の状態としては、ベッド５１上に横臥している状態、ベッド５１上に起き上がった状態、ベッド５１の端部へ移動しつつある状態、ベッド５１の端部にいる状態、離床した状態などが挙げられる。患者５０の状態を検出する方法としては、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄのうちの押圧を受けているセンサと押圧を受けていないセンサとの組み合わせにより、患者５０の状態を検出する方法が考えられる。その詳細は後述される。なお、患者５０の状態によっては、電気信号を出力しないようにしてもよい。例えば、患者５０がベッド５１上に横臥している状態では、離床のおそれがないとして、電気信号を出力しなくてもよい。
【００６９】
送信部２８は、検出器３０からの患者５０の状態を示す電気信号を受信する。そして、送信部２８は、受信された電気信号を予め設定された送信先へ送信する。送信先としては、アラーム発報装置や患者監視装置が挙げられる。図９の例では、アラーム発報装置３２へ送信する。
【００７０】
アラーム発報装置３２は、例えば病室の入口の近傍やナースステーション内に設置され、患者５０の状態が緊急性の高い状態、すなわち患者５０が離床しつつある状態と判定されたときに所定のアラームを発報する。このとき、アラームの音の種類や大きさなどによりその緊急性の程度が分かるようする工夫により、看護師の負担を減らすことができる。また、このように離床検知デバイス１０１Ａをアラーム発報装置３２と連動させることにより、病室まで行かずにベッド５１上の患者５０の状態を遠隔から把握できる。
【００７１】
また、患者監視装置（図示せず）は、例えばナースステーション内に設置され、患者５０の状態が緊急性の高い状態と判定されたときに病室内を映すカメラの画像をモニタに表示する。このとき、モニタに表示される画像の大きさや色（点滅を含む）や音との組み合わせなどによりその緊急性の程度が分るようにする工夫により、看護師の負担を減らすことができる。また、このように離床検知デバイス１０１Ａを監視装置と連動させることにより、病室まで行かずにベッド５１上の患者５０の様子を遠隔から確認できる。
【００７２】
離床検知センサ１Ａ〜１Ｄに接続される検出器３０や、必要に応じて接続されるプリアンプまたはアンプなどの電子回路は通常硬く厚みがある。そのため、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄに近接して配置した場合に、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄの柔軟な使用感を損ねる場合がある。したがって、これらの電子回路は患者５０が乗らない部分、すなわちベッド５１の端部に配置し、患者５０が乗る部分に配置した離床検知センサ１Ａ〜１Ｄとこれらの電子回路とを電気配線３１により接続することが好ましい。その電気配線３１は、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄに用いられる柔軟導電性材料の端部からこれらの電子回路までのシールドを可能にするシールド層（図示せず）を備えることが好ましい。
【００７３】
検出器３０が患者５０の状態を検出する方法としては以下の方法が考えられる。
図１０は離床検知デバイスで患者の状態を検出するための判定表である。判定表３０ａは、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄのうちの押圧を受けているセンサと押圧を受けていないセンサとの組み合わせと、患者の状態との関係を示す表である。判定表３０ａにおいて、「レベル」は患者５０のベッド５１上の状態（体勢）に応じたレベルを示す。「肩」は離床検知センサ１Ａの出力を示し、「腰」は離床検知センサ１Ｂの出力を示し、「左端座」は離床検知センサ１Ｃの出力を示し、「右端座」は離床検知センサ１Ｄの出力を示す。「ＯＮ」は離床検知センサ１が押圧を受けている状態、すなわち検出器３０が離床検知センサ１からの電気信号により押圧があると判定している状態を示し、「ＯＦＦ」は離床検知センサ１が押圧を受けていない状態、すなわち検出器３０が離床検知センサ１からの電気信号により押圧がないと判定している状態を示す。「判定」は、検出器３０により判定された患者５０の状態を示す。判定表３０ａは検出器３０の記憶部（図示せず）に予め格納されている。
【００７４】
患者５０がベッド５１に寝ているときに、離床検知デバイス１０１Ａが電源ＯＮまたはＲＥＳＥＴされる。したがって、離床検知デバイス１０１Ａの電源ＯＮまたはＲＥＳＥＴのときには、離床検知センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの状態は、それぞれＯＮ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦになる。
【００７５】
離床検知センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの状態として、それぞれＯＮ、ＯＮ／ＯＦＦ、ＯＮ／ＯＦＦ、ＯＮ／ＯＦＦが検出された場合、患者５０の状態として「寝ている」と判定される。すなわち、患者５０はベッド５１上に横臥しており、離床の心配はない。この状態はレベル０と定義され、離床の監視の観点からは緊急性がない状態といえる。
【００７６】
また、離床検知センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの状態として、それぞれＯＦＦ、ＯＮ、ＯＦＦ、ＯＦＦが検出された場合、患者５０の状態として「起き上がり」と判定される。すなわち、患者５０はベッド５１上で少なくとも上半身を起こしており、離床する動作に移行する可能性もあるが、上半身を起こし続けるかまたは再び寝る可能性もある。この状態はレベル１と定義され、離床の監視の観点からは緊急性が低い状態といえる。
【００７７】
また、離床検知センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの状態として、それぞれＯＦＦ、ＯＮ、１Ｃおよび１Ｄの少なくとも一方がＯＮ、が検出された場合、患者５０の状態として「端座位移行」と判定される。すなわち、患者５０はベッド５１の柵５２の無い端部に向かって移動しており、離床する動作を行おうとしていると推測される。この状態はレベル２と定義され、離床の監視の観点からは緊急性がやや高い状態といえ、離床の予兆行動の一つといえる。更に、１ＣがＯＮであればベッド５１の左側の端部に向かって移動しており、１ＤがＯＮであれば右側の端部に向かって移動していると判定してもよい。
【００７８】
また、離床検知センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの状態として、それぞれＯＦＦ、ＯＦＦ、１Ｃおよび１Ｄの少なくとも一方がＯＮ、が検出された場合、患者５０の状態として「端座位」と判定される。すなわち、患者５０はベッド５１の柵５２の無い端部にいて、離床する動作を行いつつあると推測される。この状態はレベル３と定義され、離床の監視の観点からは緊急性が高い状態といえ、離床の予兆行動の一つといえる。更に、１ＣがＯＮであればベッド５１の左側の端部にいて、１ＤがＯＮであれば右端の端部にいると判定してもよい。
【００７９】
また、離床検知センサ１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄの状態として、それぞれＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦ、ＯＦＦが検出された場合、患者５０の状態として「離床」と判定される。すなわち、患者５０はベッド５１から離床していると推測される。この状態はレベル４と定義され、離床の監視の観点からは緊急性が非常に高い状態といえる。
【００８０】
このようにレベルは、０から４まで数字が大きくなるに連れて、ベッド５１に横臥している状態から離床している状態まで、順に離床に近くなるように、すなわち緊急性が高くなるように設定される。したがって、例えば患者５０が離床しないように監視する場合、レベル０〜１では患者５０はベッド５１上にいるので問題ないが、レベル２になると離床するおそれがあるので、そのことを看護師に気付かせる処置が必要となる。そのような処置としては、例えば送信部２８からアラーム発報装置３２へ電気信号を送り、病室やナースステーションでアラームを発報する処置が挙げられる。あるいは、ナースステーションのモニタにベッド５１を映し出したり、看護師の携帯端末に緊急呼び出しメールを送信したりするなどの処置が挙げられる。更にレベル３、４になると離床直前又は離床していると推測されるので、そのことを看護師に気付かせるより強力な処置が必要となる。そのような処置としては、例えば送信部２８からアラーム発報装置３２へ電気信号を送り、病室やナースステーションでのアラームをより大きな音や異なる音色で発報する処置が挙げられる。あるいは、複数の看護師の携帯端末に緊急呼び出しメールを送信したりするなどの処置が挙げられる。
【００８１】
本実施の形態では、検知器３０は、看護師に気付かせる処置が必要なレベルとしての閾値レベルを変更・設定可能な閾値レベル入力部３０ｂを更に備えている。例えば看護師が閾値レベル入力部３０ｂを操作して、患者５０の体の具合などに応じた閾値レベルを設定する。例えば、患者５０の離床が絶対に許されない場合には閾値レベルの値を低く設定し（例示：レベル２）、短時間ならば離床が許される場合には閾値レベルの値を高く設定する（例示：レベル３）。検知器３０は、患者５０の状態が閾値レベル以上の場合のみ、患者５０の状態を示す電気信号を送信部２８へ送信する。なお、閾値レベルを設定可能な閾値レベル入力部は、送信部２８に設けられていてもよい。その場合、検知器３０はすべてのレベルで患者５０の状態を示す電気信号を出力し、送信部２８は患者５０の状態が閾値レベル以上の場合のみ、患者５０の状態を示す電気信号をアラーム発報装置３２へ送信する。
【００８２】
図１１は離床検知デバイスの動作例としての離床検知制御を示すフローチャートである。この離床検知制御は、離床検知デバイス１０１Ａにおいて行なわれる患者５０がベッド５１から離床しないように監視する制御であり、予め設定された一定時間（例示：０．１秒）ごとに実行される。
【００８３】
ステップ１００において、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄの各々は、患者５０の状態に応じた押圧を検知して電気信号として出力する。続くステップ１０１において、検出器３０は、離床検知センサ１Ａ〜１Ｄから出力された複数の電気信号を受信し、それら複数の電気信号をそれぞれ増幅し、増幅された複数の電気信号のうち、所定の閾値以上の電気信号（電圧信号または電流信号）をＯＮと検出し、所定の閾値未満の電気信号をＯＦＦと検出する。そして、検出器３０は、それら検出された複数の電気信号に基づいて、判定表３０ａを参照して、患者５０のレベルを判定する。続くステップ１０２において、患者５０のレベルが、閾値レベル入力部３０ｂで設定された閾値レベル（例示：レベル２）以上の場合、ステップ１０３において、検出器３０は電気信号を出力する。その電気信号は、患者５０の状態として、患者５０の離床または離床の予兆行動を検知したことを示す。送信部２８は、検出器３０から電気信号を受信し、予め設定された送信先、例えばアラーム発報装置３２へ送信する。アラーム発報装置３２は、送信部２８からの電気信号に基づいて、アラームを発報する。検出器３０や送信部２８の送信する電気信号は、本実施の形態ではアラームを発報するための信号と見ることができる。
【００８４】
上記の実施の形態では、閾値レベルを一つとし、閾値レベル以上でアラームを発報する構成としているが、本発明はそれに限定されるものでは無い。例えば閾値レベルを二つとし、最初の閾値レベル（例示：レベル２）に達したときの処置と、次の閾値レベル（例示：レベル３）に達したときの処置とを互いに異なるようにしてもよい。具体的には、最初の閾値レベルに達したときのアラームの音と、次の閾値レベルに達したときのアラームの音とを互いに異なるアラーム音にしたり、音の大きさを変えたりしてもよい。
【００８５】
このように、導電性布帛と絶縁性布帛と柔軟性導電性材料とが積層された布帛状センサ１は、外力に応じて布帛内の静電荷が変化することを利用しているので、ベッド５１上に簡単に設置できる離床検知センサ１Ａ〜１Ｄとして使用することができる。さらに、複数の布帛状センサ１からの電気信号を組み合わせにより、一つの布帛状センサでは検知困難な患者５０の状況を検出可能な離床検知デバイス１０１Ａとして使用することができる。
【００８６】
また、本実施の形態での離床検知デバイス１０１Ａは、複数の離床検知センサ１Ａ〜１Ｄを有し、例えばベッド５１上において横臥する患者５０の肩または背中および腰に位置する部分とベッド５１の両側端部などにそれらのセンサを配置している。そのため、肩または背中と腰のセンサが反応していれば患者５０は寝た状態であり、肩または背中のセンサが反応なく端部のセンサに反応があれば患者５０は端座の状態であり、すべてのセンサが反応しなければ患者５０は離床の状態であるなど、それぞれのセンサの電気信号の組み合わせにより患者５０の状態を判断することができる。また、その患者５０の状態の判断結果により、異なる電気信号を出力することができる。また、複数のセンサの電気信号から患者５０の状態を判断することにより、患者５０の状態を正しく判断でき、誤った判断をしないようにすることができる。
【００８７】
上記の実施の形態での離床検知デバイス１０１Ａでは、その時々の複数の離床検知センサ１Ａ〜１Ｄからの電気信号に基づいて、患者５０の状態を把握しているが、本発明はこの例に限定されるものでは無い。例えば、前回の患者５０の状態と今回の患者５０の状態とを比較して、患者５０の状態を判定してもよい。例えば、レベル１からレベル２に移行した場合には患者５０は離床しようとしている状態と推測されるが、レベル３からレベル２に移行した場合には離床しようとしていない状態（逆の動作）であると判定できる。したがって、前者の場合にはレベル２でアラームを発報するが、後者の場合にはレベル２でもアラームを発報しない。このように、前回の患者５０の状態と今回の患者５０の状態との比較から、患者５０の状態をより正しく判断でき、より誤った判断をしないようにすることができる。
【００８８】
なお、このような離床検知センサおよび離床検知デバイスは、手術後の患者の離床を監視するためだけでなく、介護施設や民家において身体能力の衰弱した者や認知症や譫妄による徘徊する者の移動を検知したり、車椅子や座席からの離席を感知したりするベッド以外での様々な用途にも適用可能である。
【実施例】
【００８９】
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に記載するが本発明はこれによって何らの限定を受けるものではない。
【００９０】
各実施例では以下の材料を使用した。
【００９１】
（導電性布帛）
導電性布帛として、セーレン株式会社製の銅ニッケルメッキＰＥＴ平織物「Ｓｕｉ−１０−５１１Ｍ」（以下、「導電布Ａ」と称する。）を用いた。導電布Ａの厚さは１００μｍ、体積抵抗率は３×１０−４Ω・ｃｍであった。
【００９２】
（柔軟導電性材料）
柔軟導電性材料として、三ツ冨士繊維工業株式会社製の銀メッキナイロン「ＡＧｐｏｓｓ」（以下、「導電糸Ｂ」と称する。）を用いた。導電糸Ｂの繊度は１３６デニール、体積抵抗率は１．１×１０−３Ω・ｃｍであった。また、他の柔軟導電性材料として銅線、すなわち直径０．１９ｍｍの銅線を用いた。更に他の柔軟導電性材料として被覆導線、すなわちＡＷＧ３２、７本心線（単線の直径０．０８ｍｍ）、外径０．２４ｍｍの塩化ビニル被覆銅線を用いた。
【００９３】
上記の各柔軟導電性材料は他の材料と共に平織物にして用いた。具体的には、８４ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を経糸および緯糸の地糸とし、導電糸Ｂを２ｃｍの間隔で緯糸に１本ずつ繰り返し入れた平織物を、平織物Ｃ１として用いた。また、８４ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を経糸および緯糸の地糸とし、導電糸Ｂを緯糸に１０本連続して入れた約２ｍｍ幅の領域を２ｃｍの間隔で繰り返し配置した平織物を、平織物Ｃ２として用いた。また、８４ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を経糸および緯糸の地糸とし、緯糸に導電糸Ｂを１本、ポリＬ−乳酸繊維（８４ｄＴｅｘ／２４フィラメント）を１本、導電糸Ｂを１本の合計３本を連続して入れた領域を、２ｃｍの間隔で繰り返し配置した平織物を、平織物Ｃ３として用いた。ただし、ポリＬ−乳酸繊維は溶融紡糸後２．３倍に延伸し、１００℃で熱固定処理して製造された圧電性繊維である。したがって、平織物Ｃ３は圧電布である。
【００９４】
（絶縁性布帛）
絶縁性布帛として、２２ｄＴｅｘ／２４フィラメントのＰＥＴ繊維を用いた平織物（以下、「絶縁布Ｄ１」と称する。）を用いた。また、５５ｄＴｅｘ／７２フィラメントのナイロン繊維を用いた平織物（以下、「絶縁布Ｄ２」と称する。）を用いた。また、１ｍｍ厚の羊毛フエルト、０．１ｍｍ厚のコピー用紙、０．０５ｍｍ厚のティッシュペーパーを用いた。
【００９５】
次に、各実施例の試料、評価および特性について説明する。後記される表１はそれらをまとめたものである。評価におけるノイズは静置状態での信号の分散の値であり、シグナルの値はベースラインをゼロとしたピーク頂点の値である。Ｓ／Ｎ比はガラス棒で押圧した時のシグナルの値÷ノイズの値を示す。
【００９６】
（実施例１）
導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１を幅４ｃｍ、長さ１２ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１を幅３ｃｍ長さ１０ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１をカットする際、このテープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂが１本配置されるようにし、短辺の端部に配線用の導電糸Ｂを８ｍｍ残してカットした。カットされた導電布Ａ、絶縁布Ｄ１および平織物Ｃ１をこの順に積層し、導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は完全に重なるように配置し、平織物Ｃ１および端部の導電糸Ｂは導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１からはみ出さないように配置し、各層間を両面テープで固定した。両面テープを、平織物Ｃ１中の導電糸Ｂに重ならないよう、テープ状の織物片の中央１ｃｍの幅の領域を避け、各布帛片の端部に長軸方向に沿って貼った。その結果、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１とが積層された積層体が形成された。その積層体では、導電糸Ｂの上方における平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１との間、および、導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間に、すなわち全層間に、空隙が形成されている。
【００９７】
その後、積層体の導電布Ａをミノムシクリップでプリアンプ（増幅率１０倍）の＋極およびグランドに接続し、平織物Ｃ１の端部にカットせず残した導電糸Ｂをプリアンプの−極に接続した。平織物Ｃ１の端部からプリアンプの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さは４ｍｍとした。
【００９８】
上記のようにして作製された布帛状センサをアンプ（増幅率１０倍）およびノイズカットフィルタ（５０−６０Ｈｚ）を通してオシロスコープに接続した。机の上に平織物Ｃ１を上にして静置し、ベースノイズを確認したところ、３０ｍＶ程度のノイズを受信した。机の上に置いたまま、布帛状センサの中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、Ｓ／Ｎ比２．５の信号が得られた（表１参照）。
【００９９】
（実施例２）
実施例１の積層体の導電布Ａ、絶縁布Ｄ１および平織物Ｃ１に加えて、さらに絶縁布Ｄ１および導電布Ａを積層し、すなわち導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１および導電布Ａをこの順に積層した積層体を形成し、両側の導電布Ａをグランドに接続した。このとき、導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間、絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１との間、平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１との間、および、絶縁布Ｄ１と導電布Ａとの間に、すなわち全層間に、空隙が形成されている。その他は、実施例１と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１００】
（実施例３）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の代わりに銅線を縫い付けた絶縁布Ｄ１を用いた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１０１】
（実施例４）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の代わりに被覆導線を用いた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１０２】
（実施例５）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の代わりに導電布Ａを用いた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１０３】
（実施例６）
実施例５の積層体において、上下の導電布Ａとそれらに対向する絶縁布Ｄ１との間には空隙があり、中心の導電布Ａとその両側の絶縁布Ｄ１との間には全面に両面テープを貼り付けて空隙が無いようにした。その他は、実施例５と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１０４】
（実施例７）
実施例５の積層体において、上の導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間および中心の導電布Ａとその下の絶縁布Ｄ１には空隙があるが、中心の導電布Ａとその上の絶縁布Ｄ１との間および下の導電布Ａとその上の絶縁布Ｄ１との間には全面に両面テープを貼り付けて空隙が無いようにした。その他は、実施例５と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１０５】
（実施例８）
実施例２の積層体において、さらに両外側が絶縁布Ｄ１で覆われており、それらの絶縁布Ｄ１とそれらに対向する導電布Ａとの間に空隙がある。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１０６】
（実施例９）
実施例２の積層体において、平織物Ｃ１の端部からプリアンプの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さを２０ｍｍとした。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。ただし、他の実施例に比べ、特にプリアンプの端子付近に手を近づけたときにはノイズが増大した。
【０１０７】
（実施例１０）
実施例６の積層体において、絶縁布Ｄ１の代わりに羊毛フエルトを用いた。その他は、実施例６と同じである。計測結果は表１のとおりであり、実施例６で得られた信号と逆方向に信号が観察された。
【０１０８】
（実施例１１）
実施例６の積層体において、絶縁布Ｄ１の代わりに絶縁布Ｄ２を用いた。その他は、実施例６と同じである。計測結果は表１のとおりであり、実施例６で得られた信号と逆方向に信号が観測された。
【０１０９】
（実施例１２）
実施例６の積層体において、絶縁布Ｄ１の代わりにコピー用紙を用いた。その他は、実施例６と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１１０】
（実施例１３）
実施例６の積層体において、絶縁布Ｄ１の代わりにティッシュペーパーを用いた。その他は、実施例６と同じである。計測結果は表１のとおりである。
【０１１１】
（実施例１４）
実施例２の積層体において、テープ状の各布帛の幅を２倍にしてカットし、平織物Ｃ１をカットする際、テープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂが２本配置されるようにし、導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体を形成した。そして、それら２本の導電糸Ｂをそれぞれ別々のプリアンプの−極に接続した。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。平織物Ｃ１内の２本の導電糸Ｂの直上をそれぞれ押圧すると、別々に信号を観察することができ、どちらの導電糸Ｂの直上が押圧されたか判別することができた。
【０１１２】
（実施例１５）
実施例２のライン状の導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体を２本並べて絶縁布Ｄ１に縫い付けた。その他は、実施例２と同じである。計測結果は表１のとおりである。２枚の平織物Ｃ１内にそれぞれ配置された２本の導電糸Ｂの直上をそれぞれ押圧すると、別々に信号を観測することができ、どちらの導電糸Ｂの直上が押圧されたか判別することができた。
【０１１３】
（実施例１６）
実施例１４の導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体において、一方の平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１との間に、さらに平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）および絶縁布Ｄ１を挿入した。すなわち、導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１（導電糸Ｂが２本）、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの積層体を形成した。ただし、一方の平織物Ｃ１の２本の導電糸Ｂが、他方の平織物Ｃ１の２本の導電糸Ｂと直行するように配置し、全ての導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は、２枚の平織物Ｃ１を覆う大きさの正方形とした。その他は、実施例１４と同じである。計測結果は表１のとおりである。２枚の平織物Ｃ１内にそれぞれ２本ずつ配置された合計４本の導電糸Ｂの直上をそれぞれ押圧すると、別々に信号を観測することができ、どの導電糸Ｂの直上が押圧されたか判別することができた。また、導電糸Ｂが交差している部分の直上を押圧すると、対応する２本の導電糸Ｂに接続された検知器に同時に信号が観測され、どの導電糸Ｂの交差点が押圧されたか判別することができた。
【０１１４】
（実施例１７）
導電布Ａを３枚、絶縁布Ｄ１を４枚、それぞれ幅４ｃｍ長さ１２ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１を１枚、平織物Ｃ３を１枚、幅３ｃｍ長さ１０ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ１および平織物Ｃ３をカットする際、このテープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂが配置されるようにし、短辺の端部に配線用の導電糸Ｂを８ｍｍ残してカットした。平織物Ｃ３の端部に残した２本の導電糸Ｂは、互いに短絡しないよう収縮チューブで一部をそれぞれ被覆した。カットされた導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１、導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ３、絶縁布Ｄ１および導電布Ａをこの順に積層し、導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は完全に重なるように配置し、平織物Ｃ１、平織物Ｃ３および端部の導電糸Ｂは導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１からはみ出さないように配置し、各層間を両面テープで固定した。導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ１、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの５層の間では、両面テープを、平織物Ｃ１中の導電糸Ｂに重ならないよう、テープ状の織物片の中央１ｃｍの幅の領域を避け、各布帛片の端部に長軸方向に沿って貼った。導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ３、絶縁布Ｄ１および導電布Ａの５層の間は、層間に空隙がないよう、全面に隙間なく貼った。その結果、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１と導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ３と絶縁布Ｄ１と導電布Ａとが積層された積層体が形成された。その積層体では、平織物Ｃ１とその上下の絶縁布Ｄ１との間に空隙が形成されている。
【０１１５】
その後、積層体の３枚の導電布Ａをミノムシクリップでプリアンプａ（増幅率１０倍）およびプリアンプｂ（増幅率１０倍）の＋極およびグランドに接続した。平織物Ｃ１の端部にカットせず残した導電糸Ｂをプリアンプａの−極に接続した。平織物Ｃ１の端部からプリアンプａの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さは４ｍｍとした。平織物Ｃ３の端部にカットせず残した２本の導電糸Ｂを、プリアンプｂの＋極（グランドと短絡されている）と−極にそれぞれ接続した。平織物Ｃ３の端部からプリアンプｂの端子まで接続されている導電糸Ｂのうち、導電布Ａに覆われていない部分の長さは４ｍｍとした。
【０１１６】
上記のようにして作製された布帛状センサのプリアンプａを、アンプ（増幅率１０倍）およびノイズカットフィルタ（５０−６０Ｈｚ）を通してオシロスコープに接続した。机の上に静置し、ベースノイズを確認したところ、２１ｍＶ程度のノイズを受信した。机の上に置いたまま、布帛状センサの中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、Ｓ／Ｎ比４．２の信号が得られた（表１参照）。
【０１１７】
上記の布帛状センサのプリアンプｂを、アンプおよびノイズカットフィルタ（５０−６０Ｈｚ）を通してオシロスコープに接続した。机の上に静置し、ベースノイズを確認したところ、２０ｍＶ程度のノイズを受信した。机の上に置いたまま、布帛状センサの中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、圧電布からの信号は全く得られなかった。一方、布帛状センサを９０度曲げたところ、Ｓ／Ｎ比２．８の信号が得られた。ただし、この圧電布の出力については表１に記載していない。
【０１１８】
（実施例１８）
実施例１において、積層体の導電布Ａをグランドに接続しなかった。その他は、実施例１と同じである。その結果、手を近づけることで３００ｍＶ程度の大きなノイズを受信したが、Ｓ／Ｎ比８．０の信号が観測された（表１参照）。
【０１１９】
（実施例１９）
実施例１の積層体において、導電布Ａの代わりに平織物Ｃ１を用いた。その他は、実施例１と同じである。その結果、４５０ｍＶ程度の大きなノイズを受信したが、Ｓ／Ｎ比１．５の信号が観測された（表１参照）。
【０１２０】
（比較例１）
実施例２において、導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間、絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ１との間、平織物Ｃ１と絶縁布Ｄ１との間、および、絶縁布Ｄ１と導電布Ａとの間に、すなわち全層間に、全面に両面テープを貼り付けて空隙が無いようにした。その他は、実施例２と同じである。その結果、信号が計測されなかった（表１参照）。
【０１２１】
（参考例）
導電布Ａを２枚、絶縁布Ｄ１を３枚、それぞれ幅４ｃｍ長さ１２ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ２を２枚、それぞれ幅３ｃｍ長さ１０ｃｍのテープ状にカットした。平織物Ｃ２をカットする際、このテープ状の織物片の中心に、長軸方向に沿って導電糸Ｂが配置されるようにし、短辺の端部に配線用の導電糸Ｂを８ｍｍ残してカットした。カットされた導電布Ａ、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ２、絶縁布Ｄ１、平織物Ｃ２、絶縁布Ｄ１、導電布Ａをこの順に積層し、導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１は完全に重なるように配置し、平織物Ｃ２および端部の導電糸Ｂは導電布Ａおよび絶縁布Ｄ１からはみ出さないように配置し、層間を両面テープで固定した。両面テープは平織物Ｃ２中の導電糸Ｂに重ならないよう、テープ状の織物片の中央１ｃｍの幅の領域を避け、各布帛片の端部に長軸方向に沿って貼った。その結果、導電布Ａと絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１と平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１と導電布Ａとが積層された積層体が形成された。その積層体では、平織物Ｃ１の上側において平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１との間および導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間に空隙が形成され、並びに、平織物Ｃ２の下側において平織物Ｃ２と絶縁布Ｄ１との間および導電布Ａと絶縁布Ｄ１との間に空隙が形成された。すなわち全層間に、空隙が形成された。
【０１２２】
上記の布帛状センサを以下の通りＬＣＲメーターに接続した。２枚の導電布Ａをクリップで短絡させ、ＬＣＲメーターのグランドに接続した。１枚の平織物Ｃ２の端部にカットせず残した導電糸ＢをＬＣＲメーターの＋極に接続し、もう１枚の平織物Ｃ２の端部にカットせず残した導電糸ＢをＬＣＲメーターの−極に接続した。平織物Ｃ２の端部からＬＣＲメーターの電極までの距離は４ｍｍとし、ＬＣＲメーターの電極を別の導電布Ａでシールドし、シールドに用いた導電布Ａはグランドに接続した。上記の布帛状センサ１を机の上に静置し、１メガヘルツの周波数で２枚の平織物Ｃ２の間の静電容量を測定したところ、１３ｐＦの容量を示した。机の上に置いたまま、布帛状センサ１の中央部に垂直にガラス棒を置いたり離したりしたところ、Ｓ／Ｎ比７．６の信号が得られた（表１参照）。
【０１２３】
言い換えると、各実施例の静電荷の変化を示す電気信号（電流または電圧）により押圧を計測する布帛状センサ１は、参考例のような静電容量により押圧を計測する布帛状センサと同等の性能を有しているということができる（表１参照）。
【０１２４】
以上の通り、実施例１〜１９に挙げた例では高周波を用いた回路を用いる必要なく、単純な電圧検出器で押圧を検知でき、電源を小さくでき、センサデバイスの小型化が可能であることが分かる。
【０１２５】
【表１】
2017026594.tif 000003
【符号の説明】
【０１２６】
１    布帛状センサ
１Ａ〜１Ｄ    離床検知センサ
１０    素子
１０ａ    圧電素子
１１、１１−１、１１−２    導電性布帛
１２、１２−１、１２−２、１２−３    絶縁性布帛
１３、１３−ａ１、１３−ａ２、１３−ｂ１、１３−ｂ２    柔軟導電性材料
１４、１４−１、１４−２    絶縁性布帛
２１−１、２１−２    両面テープ
２２、２２−１、２２−２    空隙
２３、２３−１、２３−２    空隙
２５−ａ１、２５−ａ２、２５−ｂ１、２５−ｂ２    プリアンプ
２６    アンプ
２７    検出部
２８    送信部
３０    検出器
３０ａ    判定表
３１    電気配線
３２    アラーム発報装置
４０    圧電性布帛
４１、４３    柔軟導電性材料
４２    圧電性繊維
５０    患者
５１    ベッド
５２    柵
１０１    デバイス
１０１Ａ    離床検知デバイス
【図１】
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【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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